JP2612700B2 - ペレツトボンデイング方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレーム等の所定位置に、ペレット
を最適な押圧力を加えながらボンディングするペレット
ボンディング方法及び装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置の製造工程の１つには、半導体ペレットを
リードフレーム等の所定位置にボンディングするペレッ
トボンディング工程がある。この工程に用いられるボン
ディング装置は、ボンディングアームの一端にコレット
が取着され、ボンディングアームを昇降動（揺動も含
む）させることにより、コレット下部に有する吸着部に
保持されたペレットをリードフレーム等に押圧し、両者
間に介在させた接着剤等を利用して固着、すなわちボン
ディングさせるようになっている。

ところでこの押圧力（ボンディング荷重）が少ないと
ボンディング不良となり、大きすぎるとペレットにダメ
ージを与え割れや欠けを生じてしまう危険性があり、従
ってこの押圧力はペレットに応じて最適に設定する必要
がある。このため従来、例えば特開昭61−131847号公報
に記載された技術が知られている。この技術は、コレッ
トをボンディングアームに対しスプリングで常時下方へ
の移動習性を与えるようにしておき、ボンディングアー
ムの下降動作中において、ペレットが基板等に接触した
後、コレットはスプリングを押し縮めながらボンディン
グアームに対して相対的に上昇し、スプリング力が設定
値を超えた後にボンディングアームとコレット間に電磁
力を付与することで、スプリング力を緩和し、ペレット
に最適な押圧力を与えるようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記した技術によると次のような欠点を
有している。

ボンディングアームに重量大の電磁石や永久磁石を保
持させる構造のためボンディングアームが重くなり、従
ってボンディング作業の高速性に追従できない。

ボンディングアームの降下量が常時一定のため、例え
ば厚みの異なるペレットに対し押圧力を等しくしたい場
合を想定した時、ボンディングアームの下降端において
スプリングの縮み量はペレットの厚みに対して当然異な
りスプリング力は相異し、このため電磁石に加える電流
もそれに応じて変える必要性があり、その制御が非常に
複雑である。

押圧力設定に電磁力を用いているために、リードフレ
ーム等が静電気を帯びて囲りのゴミ等が付着してしま
い、製造工程上好ましくない。

そこで本発明においては、簡易な構成により、常にペ
レットに最適な押圧力を付与することができるペレット
ボンディング方法及び装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明においては、ボンディ
ングアームにペレットのボンディング方向に弾性的に移
動習性の与えられるコレットを摺動自在に保持するとと
もに、このボンディングアームの下降時にボンディング
アームに対するコレットの相対位置を検出するように
し、この検出値が設定値に一致した時点でボンディング
アームの下降を停止させるようにしたことを特徴とす
る。

（作用） 従ってコレットに吸着保持されたペレットがボンディ
ング部に接触した後のボンディングアームの下降動によ
り、コレットはボンディングアームに対し相対移動す
る。そしてこの移動量に応じた押圧力がペレットに加え
られる。そこでコレットとボンディングアームとの相対
位置が予め設定した値に達したところでボンディングア
ームの下降動を停止させることにより、ペレットに最適
な押圧力を付与することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例につき図面を参照しながら説明す
る。第１図は本発明が適用されてなるペレットボンディ
ング装置の一例の全体を示す概略正面図、第２図は第１
図における部分断面図、第３図は駆動系のブロック図、
第４図はギャップセンサの出力線図、第５図はギャップ
センサの出力電圧と押圧力との関係を示す線図を各々示
している。

まず第１図におけるペレットボンディング装置１にお
いて、２はXYテーブル、３はXYテーブル２上に立設され
た機台、４は機台３に回転自在に支持され軸線を垂直方
向とされるねじ軸、５は機台３に支持されねじ軸４を回
転駆動するサーボモータ、６はねじ軸４と平行に基台３
に固定支持される案内軸、７は基台３に対し案内軸６に
沿って上下動される昇降板で、摺動部にプッシュ８を設
け、さらにねじ軸４に対応するところには雌ねじ９を設
け、この雌ねじ９とねじ軸４とは螺合している。10は昇
降板７と一体に垂設される支持軸、11は一端を支持軸10
に固定され水平方向に延びるボンディングアーム、12は
ボンディングアーム11の他端にて摺動自在に保持される
コレットを示す。従ってサーボモータ５によりねじ軸４
が回転させられることで、ボンディングアーム11は昇降
動させられることになる。第２図に詳細に示されるよう
に、コレット12は中空状とされ、下部にペレット13の吸
着部14を有しており、ボンディングアーム11に対しては
ブッシュを介して上下方向に摺動自在とされ、さらにコ
レット12の上端部は図示省略の電磁弁等を介して吸引部
と接続される。支持軸10におけるボンディングアーム11
の支持部上方には、２本のアーム15、16が水平支持さ
れ、第１アーム15にはアーム15に対して上下方向に位置
調整自在にギャップセンサ17がその検出面を下方に向け
て保持される。一方第２アーム16上面には受け面18が形
成されており、コレット12の上部から水平に延びる支持
板19が受け面18に当接可能とされるとともに、支持板19
におけるギャップセンサ17の検出面との対向位置に検出
板20が設けられる。ギャップセンサ17は、その検出面と
検出板20との間隙Ｓに応じた電圧Ｖを出力するもので、
その関係は第４図に示される。第２図に戻って、21はボ
ンディングアーム11上面に立設された軸で、この軸21は
支持板19、第１アーム15を貫通して上方に延び、支持板
19と第１アーム15間にスプリング22が介在され、従って
コレット12はこのスプリング22によりボンディングアー
ム11に対し常時ペレット13のボンディング方向である下
方に弾性的に移動習性が与えられる。なお23はペレット
13が固着されるリードフレームを示す。またここで注目
すべき点は、ギャップセンサ17の出力値に基づき、ボン
ディング時のペレット押圧力を設定、検出できる点であ
る。すなわち後述するように、ボンディングアーム11の
下降動の初期段階ではボンディングアーム11とコレット
12は相対移動なく一体で下降するが、ペレット13がリー
ドフレーム23に当接し、その後のボンディングアーム11
の下降動でコレット12がボンディングアーム11に対し相
対的に上方に摺動すると、当然ながらスプリング22を収
縮させるとともに、間隙Ｓが減少し、ギャップセンサ17
の出力電圧Ｖは上昇する。ここで間隙Ｓの減少につれて
スプリング22の収縮量は多くなり、ボンディング時の押
圧力Ｆも増大する。従って予めスプリング22の収縮量に
対するコレット12の押圧力Ｆを求めておくことにより、
ギャップセンサ17の出力電圧Ｖとボンディング時の押圧
力Ｆとの間に第５図に示されるような関係が得られる。

次に駆動系の一例について第３図を用いて説明する。
図において24は押圧力設定器、25は比較器、26はCPUを
有する制御装置、27はサーボモータ５の駆動部を各々示
す。押圧力設定器24は、例えばデジタルスイッチ等から
構成され、第５図において最適押圧力F₀に対応する電圧
V₀を設定可能とする。比較器25は、押圧力設定器24とギ
ャップセンサ17からの出力値を入力とし、両出力値を比
較し、この比較信号を制御装置26に出力する。制御装置
26においては、設定プログラムに従ってサーボモータ５
の回転方向並びにその回転速度信号を駆動部27に出力す
るとともに、ボンディング位置においてコレット12が下
降する方向にサーボモータ５が回転する時は比較器25か
らの出力信号に基づき、この比較器25においてギャップ
センサ17からの出力値と押圧力設定器24からの出力値と
が等しくなるまでボンディングアーム11を下降動させ
る。一方コレット12が上昇する方向にサーボモータ５が
回転する時は、ねじ軸４の回転量を検出する図示省略の
エンコーダ等の出力信号に基づいてその回転を停止させ
る。駆動部27は制御装置24からの駆動・停止信号に基づ
き、サーボモータ５を回転駆動またはその駆動を停止さ
せる。なお制御装置24からは、XYテーブル２を所望方向
に移動させるための駆動信号をもXY駆動部28に出力する
ようになっている。

以下その作動について説明する。まずボンディングア
ーム11が上昇位置に位置した状態で制御装置26からXY駆
動部28に駆動信号が送出され、XYテーブル２が移動し、
コレット12をペレット供給位置Ａに位置させる。次にサ
ーボモータ５が正転させられボンディングアーム11は下
降する。この下降量は例えばねじ軸４の回転量が図示省
略のエンコーダで検出され、コレット12の吸着部14がペ
レット供給位置Ａに供給されるペレット13に当接した時
点で停止させられ、ここでペレット13を吸着保持する。
次にねじ軸４が逆転させられてボンディングアーム11は
コレット12がペレット13を吸着保持した状態で上昇す
る。次にXYテーブル２が移動制御され、コレット12に吸
着保持されたペレット13をリードフレーム23におけるボ
ンディング位置Ｂに位置付ける。そしてサーボモータ５
によりねじ軸４が正転させられボンディングアーム11は
下降する。このボンディングアーム11の下降動におい
て、ペレット13がリードフレーム23に当接するまではコ
レット12とボンディングアーム11とは相対的移動なく一
体となって下降する。そしてペレット13がリードフレー
ム23に接触後はコレット12の下降動が阻止させられるた
め、ボンディングアーム11のみが下降する。従ってコレ
ット12と一体の支持板19がスプリング22を収縮すること
となり、このスプリング22の収縮量に応じた押圧力Ｆを
コレット12はペレット13に付与することとなる。この押
圧力Ｆとギャップセンサ17の出力電圧Ｖとの関係は前述
したとおりであり、制御装置26はこの押圧力Ｆが最適押
圧力F₀になった時点、すなわち比較器25においてギャッ
プセンサ17からの出力電圧Ｖと押圧力設定器24における
設定値V₀が等しくなった時点で駆動部27に回転停止信号
を出力する。この状態においてペレット13とリードフレ
ーム23とは接着剤等を介してボンディングされることと
なる。さて所定時間経過後、サーボモータ５はねじ軸４
を逆回させ、ボンディングアーム11を上昇させ、初期位
置に戻し、ボンディング作業の１サイクルが終了し、以
後はこの繰り返しとなる。

このように上記実施例においては、ボンディング時、
ボンディングアーム11に対するコレット12の相対移動量
をギャップセンサ17で検出し、検出値が設定値に一致し
た時点でボンディングアーム11の下降動を停止させるよ
うにしたので、このギャップセンサ17の出力値に対応し
た押圧力をボンディング時ペレット13に付与することが
できる。従って押圧力設定器24に最適押圧力F₀に対応す
るギャップセンサ17の出力電圧V₀を設定するだけで、ボ
ンディング時ペレット13に最適のボンディング力を付与
することが可能となる。またボンディングアームに単に
ギャップセンサ17を配設するだけの簡易な構成のため、
ボンディングアーム11を大重量化することなく、従って
ボンディング作業の高速化にも適する。さらにボンディ
ングアーム11に対しスプリング22を介してコレット12が
支持されているので、ボンディング時ペレット13には徐
々に押圧力が増加して付与される状態となり、従ってボ
ンディング時においてペレットに欠けや割れ等が発生す
ることも完全に防止できる。またボンディング時、ギャ
ップセンサ17の出力電圧に基づいてボンディングアーム
11の下降を停止するようにサーボモータ５の駆動を制御
しているため、ペレット13の厚みにバラツキがあって
も、また厚みの異なるペレット13のボンディングに際し
ても、何ら調整なくまったく同一条件でボンディングす
ることができる。またボンディング時の押圧力設定並び
に変更は、押圧力設定器24における設定値を変えるだけ
で即座に対応することができる。

第６図は別の実施例を示し、ギャップセンサ17をアー
ム15と対向するアーム29にその検出面を上方に向けて埋
設した場合を示しており、この場合、ギャップセンサ17
の出力電圧Ｖと押圧力Ｆとの関係が第５図において右下
がりになる点だけ異なる。

なお上記説明した実施例においては、サーボモータ５
を用いたがリニア型でもよく、さらにボンディングアー
ム11の上下動をねじ軸４を用いて行なったが、例えば回
動カムを用い、制御装置からの停止信号でこのカムの回
動を即座に停止させるようにしてもよく、要はボンディ
ングアームを任意位置で停止させ得る駆動部であればよ
い。

さらに押圧力設定器24をデジタルスイッチ等のハード
で構成したが、設定値を制御装置26のCPUの管理する記
憶部に記憶させ、ギャップセンサ17からの出力電圧をA/
D変換し、両者をCPUで演算処理させるといった、ソフト
的にも行なえる。

［発明の効果］ 本発明によれば、簡易な構成により、常にペレットに
最適な押圧力を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されてなるペレットボンディング
装置の一例の全体を示す概略正面図、第２図は第１図に
おける部分断面図、第３図は駆動系のブロック図、第４
図はギャップセンサの出力線図、第５図はギャップセン
サの出力電圧と押圧力との関係を示す線図、第６図は別
の実施例の要部の部分断面正面図を各々示している。 １……ボンディング装置、２……XYテーブル、４……ね
じ軸、５……サーボモータ、11……ボンディングアー
ム、12……コレット、13……ペレット、14……吸着部、
17……ギャップセンサ、20……検出板、22……スプリン
グ、23……リードフレーム、24……押圧力設定器、25…
…比較器、26……制御装置、27……駆動部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部にペレット吸着部を有するコレットを
   ペレットのボンディング方向に弾性的に移動習性を与え
   てボンディングアームに摺動自在に保持するとともに、
   このボンディングアームの下降時に前記ボンディングア
   ームに対する前記コレットの相対位置を検出し、この検
   出値が設定値に一致した時点で前記ボンディングアーム
   の下降動を停止させるようにしたことを特徴とするペレ
   ットボンディング方法。
2. 【請求項２】下部にペレット吸着部を有するコレットを
   ペレットのボンディング方向に弾性的に移動習性を与え
   て摺動自在に支持するボンディングアームと、このボン
   ディングアームの上下駆動部と、前記ボンディングアー
   ムと前記コレットとの間に介在され前記ボンディングア
   ームに対する前記コレットの相対位置を検出する検出器
   と、この検出器の検出値が設定値に一致した時点で前記
   ボンディングアームの下降動を停止させるように前記駆
   動部を制御する制御部とを有して成ることを特徴とする
   ペレットボンディング装置。