JP2001093918A - ボンディング装置のチップ吸着体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンディング装置に設けられチップを吸着す
るチップ吸着体において、先端部がチップの上面に対し
て常にフラットに当接し、傾きを吸収することができる
ようにする。 【解決手段】 チップ吸着体３に、該チップ吸着体の基
端部５に対して吸着部６の自由傾動を許容する金属製の
ベローズ７を設ける。チップ吸着体３をチップに上方か
ら僅かな押圧力で当接すると、吸着部６がベローズ７の
撓み変形を得てチップ上面に対応して自由に傾動して常
にチップに密着される。同時に、取付精度に起因する傾
きや、チップやボンディング対象の傾きが吸収できる。
ベローズ７による吸着部の所定以上の傾動を規制する規
制機構１０を設ける。ベローズ７に高い耐久性を確保
し、かつ許容範囲外の傾動に起因したボンディング不良
の発生等を未然に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディング装置
に設けられチップを吸着するチップ吸着体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程では、ボン
ディング装置によって、ウエハーから切り出されたチッ
プ（ダイ）を基板等のボンディング対象に移載しボンデ
ィングしている。すなわち、ボンディング装置は、昇降
及び回動するボンディングアームを有しており、その先
端に設けられたホルダーには一般にコレットと呼ばれる
チップ吸着体が設けられている。チップ吸着体の内部に
は先端に貫通する負圧通路が貫通形成され、先端部の負
圧孔がウエハーに対してほぼ垂直となるように取り付け
られている。

【０００３】そして、ボンディングに際しては、まず、
ボンディングアームを介してホルダーによりチップ吸着
体をウエハー上に移動して、目的のチップ上にチップ吸
着体の先端部を位置決めしながら当接させる。同時に、
負圧通路から導入された負圧によってチップを吸着して
ピックアップし、ボンディングアームを移動させてチッ
プ吸着体を基板上の所定の位置に移動させる。そして、
負圧による吸引を解除するとともに、僅かな押圧荷重を
加えチップを基板にボンディングするようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のボンディング装置にあっては、前述のように、チッ
プ吸着体がホルダーに対して一体的に取り付けられてい
るため、例えばホルダーが僅かに傾斜していたり、ある
いはボンディングアームが僅かに傾斜している場合、チ
ップ吸着体の負圧孔の孔縁が、チップ上面に対して均一
に当接せずに吸着不良を起こしたり、あるいはボンディ
ング対象に対してフラットなボンディングが困難になる
という問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、先端部がチップの上面に密着するとと
もに、傾きが吸収できるチップ吸着体を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項１記載の発明にあっては、ボンディング装置が
有するボンディングアームの先端に設けられ、ボンディ
ングするチップを先端部で吸着するチップ吸着体におい
て、前記先端部の自由傾動を許容する可撓部材を設けた
ものとした。

【０００７】かかる構成によれば、チップ吸着体の先端
部は、チップに上方から僅かな押圧力で当接すると、可
撓部材の撓み変形を得てチップ上面に対応して自由に傾
動する。したがって、チップの吸着時やボンディング時
には、先端部が常にチップに密着されることとなる。

【０００８】また、請求項２記載の発明にあっては、前
記可撓部材を、金属のベローズによって構成したものと
した。

【０００９】また、請求項３記載の発明にあっては、前
記可撓部材による先端部の所定以上の傾動を規制する規
制機構を設けたものとした。かかる構成においては、可
撓部材における過度の撓み変形が防止される。

【００１０】また、請求項４記載の発明にあっては、前
記可撓部材を、チップ吸着体のホルダーに固定される基
端部とチップ吸着側の先端部との間に介装する一方、前
記規制機構は、一端部が前記基端部と先端部のいずれか
一方に固定され、他端部が他方側の挿通孔に所定隙間を
もって遊挿された規制ピンによって構成したものとし
た。かかる構成においては、簡単な構造で先端部を常に
チップに密着させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
にしたがって説明する。すなわち、チップのボンディン
グを行うボンディング装置には、図４に示すように装置
本体に有するアーム１先端部に取り付けられたほぼ円筒
状の金属製ホルダー２と、該ホルダー２の先端部に取り
付けられて図外のウエハーからチップをピックアップす
るチップ吸着体３とが設けられている。

【００１２】前記ホルダー２は、図４に示すように、ア
ーム１に固定される比較的長尺な基部２ａと、該基部２
ａ先端側に有し、該基部２ａより小径な先端部２ｂとか
らなり、内部軸方向に負圧供給通路４が貫通形成されて
いる。この、前記負圧供給通路４は、ホルダー基部２ａ
から先端部２ｂ側の内周面が均一径の大径部４ａに形成
されていると共に、該基部２ａ側から先端部２ｂに亙っ
た内周面が小径部４ｂに形成され、さらに小径部４ｂの
先端側の開口部４ｃが拡開テーパ状に形成されている。
この拡開状の開口部４ｃは、互いに傾斜方向から対向す
るチップ吸着体３の後述する第１負圧通路８ａとの連通
を確保するようになっている。

【００１３】一方、本実施の形態にかかる前記チップ吸
着体３は、図１〜図４に示すように、前記ホルダー２の
先端部２ｂに取り付けられた基端部５と、該基端部５の
先端側に設けられた吸着部６とを備え、この基端部５と
吸着部６との間に可撓部材であるベローズ７が設けられ
ている。前記基端部５は、金属材でほぼ長方体に形成さ
れ、図１〜図４に示すように、長手方向のほぼ中央位置
に前記ホルダー２の小径先端部２ｂが挿通して螺子固定
される挿通穴５ａが所定の傾斜角度で斜めに穿設されて
いると共に、該中央位置内部に前記負圧供給通路４と連
通する第１負圧通路８ａが貫通形成されている。

【００１４】一方、吸着部６は、基端部５とほぼ同じく
金属材の長方体に形成され、図３及び図４に示すよう
に、前後下端縁がテーパ状に切欠形成された本体６ａの
下端中央位置に、細長い先端部６ｂが長手方向に沿って
延設されていると共に、本体６ａの内部中央位置に前記
基端部５の第１負圧通路８ａと連通する第２負圧通路８
ｂが上下方向へ貫通形成されている。また、前記先端部
６ｂは、その長さが本体６ａの長さより長く形成されて
両端部が本体６ａの両端より突出していると共に、下面
にはチップを吸着してピックアップする吸着用溝９が形
成されている。この吸着用溝９は、図１及び図３に示す
ように、先端部６ｂの長手方向に沿って細長く切欠形成
されて先端部６ｂの長手方向の中央位置に穿設された負
圧孔８ｃを介して前記第２負圧通路８ｂに連通している
と共に、開口縁が長手方向に対して直角方向に沿って傾
斜状に形成されている。

【００１５】前記ベローズ７は、図１及び図４に示すよ
うに、薄肉な金属材でほぼ円筒状に形成され屈曲可能で
あると共に基端部５と吸着部６とを連結している。すな
わち、このベローズ７は、自在継手のように吸着部６を
基端部５に傾動自在に結合しており、上端部７ａが基端
部５の下部中央に有する段差円柱状の突起部５ｂに結合
されている一方、下端部７ｂが吸着部６の上部中央に有
する段差状円柱状の突起部６ｃに結合されている。

【００１６】また、前記吸着部６の先端部６ｂは、基端
部５に対するその傾動角度が規制機構１０によって一定
範囲に規制されており、この規制機構１０は、図１に示
すように先端部６ｂの両端部と該両端部に対向する基端
部６ａの両端部の間に配設された規制ピン１１、１２に
よって主として構成されている。

【００１７】すなわち、この規制ピン１１、１２は、小
径な雄ねじとして形成された下端部１１ａ、１２ａが前
記吸着部６の両端部に上下方向に形成された雌ねじ孔１
５ａ、１５ｂにねじ込み固定されている一方、上端部１
１ｂ、１２ｂが前記基端部５の両端部に上下方向に貫通
形成された規制用孔１３、１４に所定の隙間を介して遊
嵌状態に挿入されている。つまり、前記規制用孔１３、
１４は、規制ピン１１、１２の上端部１１ｂ、１２ｂの
所定角度までの傾動を許容し、それ以上に傾動した際
に、上下の孔縁に上端部１１ｂ、１２ｂの外面が当たっ
てそれ以上の傾動を規制するようになっている。

【００１８】そして、以上の構成においては、チップを
所定の基板にボンディングする際には、まず、アームを
介してホルダー２によりチップ吸着体３をウエハー上に
移動して、目的のチップ上にチップ吸着体３の吸着部６
を位置決めしながら吸着用溝９の孔縁を所定の押圧力で
当接させる。同時に、負圧供給通路４や第１、第２負圧
通路８ａ，８ｂ及び負圧孔８ｃから導入された負圧によ
って吸着用溝９で１つのチップを吸引してピックアップ
する。

【００１９】その後、その状態で、アームを介してチッ
プ吸着体３を、基板上の所定の位置に移動させて吸着用
溝９内の負圧による吸引を解除すると共に、僅かな押圧
荷重を掛けて、チップを基板の特定位置に速やかにボン
ディングする。

【００２０】ここで、前述したように、チップ吸着体３
の基端部５と吸着部６との間にベローズ７を介装されて
いるため、例えばウエハーの保持位置が僅かに傾斜して
いたり、あるいはボンディング装置自体が僅かに傾斜し
ている場合などには、前記チップ吸着体３の吸着部６を
ウエハー上面に当接させると、該吸着部６の傾斜角度に
応じてベローズ７が撓み変形して先端部６ｂの吸着用溝
９の孔縁をチップの上面に対して平行に当接して均一に
密着させる。つまり、両者間の傾きが吸収できる。した
がって、チップを、吸着用溝９内の負圧により確実に吸
着することが可能になり、該吸着およびピックアップ作
業の安定化が図れる。

【００２１】一方、基板側が傾斜している場合などに
は、前述のようにチップをピックアップしたチップ吸着
体３の吸着部６が、基板にチップを取り付けるために、
該吸着部６がチップを基板の所定位置に僅かな押圧力で
当接すると、同じくベローズ７が基板の傾斜角度に応じ
て吸着部６を基端部５に対して自由に傾動させて、吸着
用溝９の孔縁全体を基板と同一平面となるように傾け、
傾きを吸収する。このため、チップを、基板の所定位置
に安定かつ確実に取り付けることができる。

【００２２】この結果、チップ吸着体３によるチップの
ボンディング作業を安定かつ確実に行うことが可能にな
り、該ボンディング作業能率の向上と該作業コストの低
廉化が図れる。しかも、前記ベローズ７による吸着部６
の所定以上の傾動が前記規制機構１０によって確実に規
制されるため、吸着部６の過度な傾動が防止されること
から、ベローズ７に高い耐久性を確保することにより、
チップ吸着体３の耐久性を向上させることができる。ま
た、許容範囲外の傾動に起因したボンディング不良の発
生等を未然に防止することができる。

【００２３】なお、本実施の形態とは別に、例えば、金
属製のベローズを耐熱性ゴムや柔軟性のある耐熱性合成
樹脂材によって構成することも可能であり、また、蛇腹
状ではなく、可撓性が確保できるものであれば例えば単
純な円筒形状であってもよい。また、可撓部材をチップ
吸着体３とホルダー２との間に設けることも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明にお
いては、チップ吸着体の先端部が、チップの吸着時やボ
ンディング時には、先端部が常にチップに密着されるよ
うにした。よって、先端部をチップの上面に対して常に
フラットに当接させることができ、取付精度に起因する
傾きや、チップやボンディング対象の傾きを吸収するこ
とができる。その結果、ボンディング作業時におけるチ
ップの吸着不良を回避するとともに、常に基板等に対す
るフラットなボンディングが可能となる。

【００２５】また、請求項２記載の発明においては、可
撓部材を金属のベローズによって構成したことから、可
撓部材に高い耐久性を確保することによりチップ吸着体
の耐久性を向上させることができる。

【００２６】請求項３記載の発明においては、可撓部材
における過度の撓み変形が防止されるようにした。よっ
て、これによっても、可撓部材に高い耐久性を確保する
ことによりチップ吸着体の耐久性を向上させることがで
きる。また、許容範囲外のチップ吸着体の傾きが防止で
き、許容範囲外の傾動に起因したボンディング不良の発
生等を未然に防止することができる。

【００２７】請求項４記載の発明においては、簡単な構
造で先端部を常にチップに密着させることができるよう
にした。よって、製造、組立作業能率がよく、低コスト
で提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すチップ吸着体の縦
断面図である。

【図２】同チップ吸着体の平面図である。

【図３】同チップ吸着体の底面図である。

【図４】同チップ吸着体とホルダーとの連結状態を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

２ ホルダー ３ チップ吸着体 ５ 基端部 ６ 吸着部 ７ ベローズ ９ 吸着用溝 １０ 規制機構 １１，１２ 規制ピン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボンディング装置が有するアームの先端
   に設けられ、ボンディングするチップを先端部で吸着す
   るチップ吸着体において、 前記先端部の自由傾動を許容する可撓部材を設けたこと
   を特徴とするボンディング装置のチップ吸着体。
2. 【請求項２】 前記可撓部材を、金属のベローズによっ
   て構成したことを特徴とする請求項１記載のボンディン
   グ装置のチップ吸着体。
3. 【請求項３】 前記可撓部材による先端部の所定以上の
   傾動を規制する規制機構を設けたことを特徴とする請求
   項１又は２記載のボンディング装置のチップ吸着体。
4. 【請求項４】 前記可撓部材を、前記アームに設けられ
   たホルダーに固定される基端部とチップ吸着側の先端部
   との間に介装する一方、前記規制機構は、一端部が前記
   基端部と先端部のいずれか一方に固定され、他端部が他
   方側の挿通孔に所定隙間をもって遊挿された規制ピンに
   よって構成したことを特徴とする請求項３記載のボンデ
   ィング装置のチップ吸着体。