JP2006324533A - ボンディング荷重制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 より安定した稼働を実現する。
【解決手段】 ボンディングヘッド11にコレットホルダ13を上下動自在に支持し、コレットホルダ13にコレット14を設ける。ベースプレート21の一端部にバランス用スプリング22とエアシリンダ31を設け、コレットホルダ13にバランス用スプリング22による荷重方向への付勢力と、エアシリンダ31による反荷重方向への付勢力とを付与する。エアシリンダ31に電空レギュレータ41を接続し、ロッド33によるベースプレート21の付勢力を制御する。ベースプレート21他端部の荷重センサ51をコントローラ61に接続し、コントローラ61で、荷重センサ51からの出力を受けて荷重を計測するとともに、入力に応じた電圧の出力信号を電空レギュレータ41に出力する。
【選択図】 図1
【解決手段】 ボンディングヘッド11にコレットホルダ13を上下動自在に支持し、コレットホルダ13にコレット14を設ける。ベースプレート21の一端部にバランス用スプリング22とエアシリンダ31を設け、コレットホルダ13にバランス用スプリング22による荷重方向への付勢力と、エアシリンダ31による反荷重方向への付勢力とを付与する。エアシリンダ31に電空レギュレータ41を接続し、ロッド33によるベースプレート21の付勢力を制御する。ベースプレート21他端部の荷重センサ51をコントローラ61に接続し、コントローラ61で、荷重センサ51からの出力を受けて荷重を計測するとともに、入力に応じた電圧の出力信号を電空レギュレータ41に出力する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、コレットに加える荷重を制御するボンディング荷重制御装置に関する。
従来、チップをワークにボンディングする際には、ボンディング装置が用いられていた(例えば、特許文献1)。
このボンディング装置は、図3に示すように、ボンディングヘッド101を備えており、該ボンディングヘッド101には、コレット102が取り付けられたコレットホルダ103が上下動自在に支持されている。
このボンディングヘッド101には、前記コレットホルダ103を下方へ付勢する板バネ111,111が設けられており、前記コレット102でチップをピックアップするピックアップ点と、前記コレット102で吸着したチップをボンディングするボンディング点とにおいて、前記板バネ111,111の付勢力を荷重として前記チップに付与できるように構成されている。
また、前記ボンディングヘッド101には、VCM(ボイスコイルモータ)121が設けられており、該VCM121によって可動アーム122を作動できるように構成されている。該可動アーム122には、ダンパスプリング123からのバネ力が付与されており、このバネ力は、前記コレットホルダ103を下方へ付勢する力として作用するように構成されている。
これにより、前記ダンパスプリング123からのバネ力によって前記コレットホルダ103を下限位置まで移動して当該コレットホルダ103の上下移動を規制するロック状態と、前記VCM121で前記可動アーム122を上動して前記コレットホルダ103の上下移動を許容したアンロック状態とを形成できるように構成されており、ピックアップ時及びボンディング時に前記アンロック状態を形成することで前記板バネ111,111のバネ力を荷重として前記コレット102に付与する一方、当該ボンディングヘッド101移動時には、前記ロック状態を形成することで前記ダンパスプリング123のバネ力で前記コレットホルダ103を押さえて不用意な振動を防止できるように構成されている。
そして、前記ボンディングヘッド101に前記コレットホルダ103位置を検出する近接センサを設けることで、該近接センサからのON/OFF信号より前記コレット102が着地したことを検出できるように構成されている。
特願2004−121153号公報
しかしながら、このようなボンディング荷重制御装置にあっては、チップへの荷重が板バネ111,111によって決定されるため、ピックアップ点とボンディング点とでの荷重制御が困難であった。
また、生産中において、荷重の変化を検出することができなかった。さらに、VCM121断線時には、ピックアップミスが発生し、装置が停止する恐れがあった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、より安定した稼働を実現することができるボンディング荷重制御装置を提供することを目的とするものである。
前記課題を解決するために本発明のボンディング荷重制御装置にあっては、コレットを保持するコレットホルダがヘッドに対して上下動自在に支持されるとともに、前記コレットホルダを付勢して前記コレットに保持されるチップへ荷重を加える荷重機構が設けられたボンディング荷重制御装置において、前記荷重機構を、前記コレットホルダに荷重方向へ向けた付勢力を付与するスプリングと、該スプリングからの付勢力と逆向きの付勢力を前記コレットホルダに付与するエアシリンダと、該エアシリンダで発生する付勢力を制御する電空レギュレータと、前記コレット着地時の前記コレットホルダの変位方向に生ずる圧力から前記荷重を測定する荷重センサと、該荷重センサからの出力を受けて前記荷重を計測するとともに、前記電空レギュレータに出力する出力信号を制御して前記エアシリンダで発生する付勢力を可変するコントローラと、で構成した。
すなわち、ボンデング開始前のティーチング工程において、チップをピックアップするピックアップ点にヘッドを移動し、そのときにチップに加わる荷重を、荷重センサを介してコントローラで計測する。
このとき、当該コントローラから電空レギュレータに出力する出力信号を制御してエアシリンダで発生する付勢力を可変することで、スプリングによる荷重の相殺量を可変する。すると、前記コントローラで計測される荷重が変化するので、この荷重が当該ピックアップ点において、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータへの出力値を定めるとともに、この出力値をピックアップ点出力値として記憶する。
また、チップをボンディングするボンディング点にヘッドを移動し、そのときにコレットに保持されたチップに加わる荷重を、前記荷重センサを介して前記コントローラで計測する。
このとき、当該コントローラから電空レギュレータに出力する出力信号を制御してエアシリンダで発生する付勢力を可変して前記スプリングによる荷重の相殺量を可変する。すると、前記コントローラで計測される荷重が変化するので、この荷重が当該ボンディング点において、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータへの出力値を定めるとともに、この出力値をボンディング点出力値として記憶する。
そして、ボンディング開始時において、前記ヘッドを前記ピックアップ点へ移動する際には、記憶した前記ピックアップ点出力値を前記電空レギュレータへ出力する一方、前記ヘッドを前記ボンディング点へ移動する際には、記憶した前記ボンディング点出力値を前記電空レギュレータへ出力する。これにより、ピックアップ時には、前記ピックアップ点に設定された荷重が加えられる。また、ボンディング時には、前記ボンディング点に設定された荷重が加えられる。
そして、ボンディング作業中においては、チップに加わる荷重を前記荷重センサを介して前記コントローラで計測することができる。
以上説明したように本発明のボンディング荷重制御装置にあっては、ティーチング工程において、チップをピックアップするピックアップ点とチップをボンディングするボンディング点とにおける荷重を実測するとともに、各点で予め設定された荷重が生ずるように、コントローラから電空レギュレータに出力する出力信号を各点毎に変更することができる。
このため、チップへの荷重が板バネで決定された従来と比較して、ピックアップ点とボンディング点とにおいて異なる荷重に設定することができ、適切な荷重によるチップのピックアップ及びボンディングを行うことができる。これにより、チップ割れ等の不具合を防止することができる。
また、荷重を実測値で制御することにより、チップへの衝撃荷重の防止及び荷重不足によるピックアップミスやボンディング不良を防止することができ、品質向上を図ることができる。さらに、荷重調整のばらつきを抑えることができるとともに、荷重変更も容易となるため、他部品製造への変更に容易に対応することができる。
そして、ボンディング操作中において、チップに加わる荷重を前記荷重センサを介して前記コントローラで計測することができるため、スプリング等のメカ機構の経時的変化を監視することができる。このため、経時的変化検出時に警告等することによって、ピックアップミスやボンディング不良を未然に防止することができる。
したがって、より安定した稼働を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図1は、本実施の形態にかかるボンディング荷重制御装置1を備えたボンディング装置2を示す図であり、該ボンディング装置2は、ウエハリングに支持されたチップ3をピックアップしてリードフレームまで移送し、該リードフレームのボンディングポイントにボンディングする装置である。
このボンディング装置2に設けられた可動アームの先端には、ボンディングヘッド11が設けられており、該ボンディングヘッド11のZ軸12には、コレットホルダ13が前記ボンディングヘッド11に対して上下動自在に支持されている。前記コレットホルダ13の下端部には、コレット14が交換可能に取り付けられており、該コレット14下端に開口するバキューム穴には、負圧が供給されるように構成されている。これにより、前記コレット14下端のバキューム穴に生ずる負圧によって前記チップ3を吸着できるように構成されている。
前記コレットホルダ13には、ベースプレート21が設けられており、該ベースプレート21の一端部には、バランス用スプリング22が設けられている。該バランス用スプリング22の一端は、前記ボンディングヘッド11に支持されており、当該バランス用スプリング22の他端は、前記ベースプレート21の上面23に支持されている。これにより、前記バランス用スプリング22は、前記ベースプレート21を下方へ向けて付勢するように構成されており、前記コレットホルダ13には、前記バランス用スプリング22によって荷重方向である下方へ向けた付勢力が付与されている。
また、前記ベースプレート21の前記一端部には、エアシリンダ31が設けられている。該エアシリンダ31は、シリンダ本体32が前記ボンディングヘッド11に固定されており、前記シリンダ本体32より延出したロッド33が前記ベースプレート21の下面34に接続されている。これにより、前記ベースプレート21は、前記バランス用スプリング22からの付勢力と逆向きである上方へ向けた付勢力が前記エアシリンダ31によって付与されており、前記コレットホルダ13には、前記バランス用スプリング22によって荷重方向への付勢力が付与される一方、前記エアシリンダ31によって前記荷重方向と逆向きの反荷重方向の付勢力が付与されている。
このエアシリンダ31には、当該エアシリンダ31で発生する付勢力を制御する電空レギュレータ41が接続されている。該電空レギュレータ41は、供給源から供給された空気を電気信号に応じて開度が可変する絞りを介して出力する装置であり、第1ポート42から出力する空気を前記シリンダ本体32の下部室43に供給するとともに、第2ポート44から出力する空気を前記シリンダ本体32の上部室45に供給するように構成されている。これにより、両室43,45内の圧力バランスを制御することによって、前記ロッド33による前記ベースプレート21の付勢力を制御できるように構成されている。
前記ベースプレート21の他端部には、荷重センサ51が設けられており、該荷重センサ51は、前記ボンディングヘッド11に支持されるとともに、その測定面52が前記ベースプレート21の上面23に接するように構成されている。この荷重センサ51は、前記ベースプレート21からの受ける圧力に応じた大きさの電気信号を出力するように構成されており、前記コレット14着地時に前記コレットホルダ13が上動した際に、前記ベースプレート21より受ける圧力から前記コレット14が前記チップ3に加える荷重を測定するように構成されている。
この荷重センサ51は、コントローラ61に接続されている。該コントローラ61は、CPUを中心に構成されており、前記荷重センサ51からの出力を受けて前記荷重を計測するとともに、その測定値を図外の表示装置に表示するように構成されている。また、このコントローラ61には、前記電空レギュレータ41が接続されており、当該コントローラ61は、例えば図外のスイッチや可変抵抗器などの入力手段や外部入力からの入力に応じた電圧の出力信号を前記電空レギュレータ41に出力するように構成されている。
これにより、前記荷重の表示を見ながら前記入力手段への入力や前記外部入力を可変して前記出力信号を制御することで、前記電空レギュレータ41の各ポート42,44からの供給圧を可変して、前記エアシリンダ31で発生する付勢力を制御できるように構成されている。
このように、前記バランス用スプリング22と、前記エアシリンダ31と、前記電空レギュレータ41と、前記荷重センサ51と、前記コントローラ61とによって、前記コレット14に保持される前記チップ3へ荷重を加える荷重機構が構成されている。
以上の構成にかかる本実施の形態において、ボンデング開始前のティーチングを行う際には、図2に示すように、第1調整工程71において、無負荷状態に維持してコントローラ61から電空レギュレータ41に出力する出力信号を制御してエアシリンダ31で発生する付勢力を可変することで、バランス用スプリング22による荷重の相殺量を可変する。すると、前記荷重センサ51で取得されるとともに前記コントローラ61で計測される荷重が変化するので、この荷重が通常移動時において、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータ41への出力値を定めるとともに、この出力値を通常移動時出力値として記憶する。
また、第2調整工程72において、チップ3をピックアップするピックアップ点PPにボンディングヘッド11を移動し、そのときにチップ3に加わる荷重を前記荷重センサ51を介して前記コントローラ61で計測する。
このとき、当該コントローラ61から前記電空レギュレータ41に出力する出力信号を制御して前記エアシリンダ31で発生する付勢力を可変することで、前記バランス用スプリング22による荷重の相殺量を可変する。すると、前記コントローラ61で計測される荷重が変化するので、この荷重が当該ピックアップ点PPにおいて、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータ41への出力値を定めるとともに、この出力値をピックアップ点出力値として記憶する。
次に、第3調整工程73では、無負荷状態においてコントローラ61から電空レギュレータ41に出力する出力信号を可変してエアシリンダ31で発生する付勢力を制御することで、バランス用スプリング22による荷重の相殺量を可変する。すると、前記荷重センサ51で取得されるとともに前記コントローラ61で計測される荷重が変化するので、この荷重が前記ボンディングヘッド11をピックアップ点PPからボンディング点BPへ高速移動する高速移動時において、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータ41への出力値を定めるとともに、この出力値を高速移動時出力値として記憶する。
また、第4調整工程74において、チップ3をボンディングするボンディング点BPにボンディングヘッド11を移動し、そのときにコレット14に保持されたチップ3に加わる荷重を、前記荷重センサ51を介して前記コントローラ61で計測する。
このとき、当該コントローラ61から前記電空レギュレータ41に出力する出力信号を制御して前記エアシリンダ31で発生する付勢力を可変して前記バランス用スプリング22による荷重の相殺量を可変する。すると、前記コントローラ61で計測される荷重が変化するので、この荷重が当該ボンディング点BPにおいて、予め設定された荷重となるように前記電空レギュレータ41への出力値を定めるとともに、この出力値をボンディング点出力値として記憶する。
そして、ボンディングを開始した際には、前記ボンディングヘッド11を前記ピックアップ点PPまで移動する通常移動時には、記憶した前記通常移動時出力値を前記電空レギュレータ41に出力することで、前記コレット14に加わる荷重を前記通常移動時に設定された荷重とすることができる。
また、前記ボンディングヘッド11を前記ピックアップ点PPへ移動してウエハシート81上のチップ3をピックアップする際には、記憶した前記ピックアップ点出力値を前記電空レギュレータ41へ出力することで、前記コレット14から前記チップ3に加えられる荷重をピックアップ時に設定された荷重とすることができる。
次に、このピックアップ点PPから前記ボンディング点BPへ高速移動する間では、記憶した前記高速移動出力値を前記電空レギュレータ41に出力することで、前記コレットに加わる荷重を前記高速移動時に設定された荷重とすることができる。
また、前記ボンディングヘッド11を前記ボンディング点BPへ移動してチップ3をリードフレーム82にボンディングする際には、記憶した前記ボンディング点出力値を前記電空レギュレータ41へ出力することで、前記コレット14から前記チップ3に加えられる荷重をボンディング時に設定された荷重とすることができる。
このように、チップ3をピックアップするピックアップ点PPとチップ3をボンディングするボンディング点BPとにおける荷重を実測するとともに、各点PP、BPで予め設定された荷重が生ずるように、前記コントローラ61から前記電空レギュレータ41に出力する出力信号を各点PP、BP毎に変更することができる。
このため、チップへの荷重が板バネで決定された従来と比較して、ピックアップ点PPとボンディング点BPとにおいて異なる荷重に設定することができ、適切な荷重によるチップ3のピックアップ及びボンディングを行うことができる。これにより、チップ割れ等の不具合を防止することができる。
また、荷重を実測値で制御することにより、チップ3への衝撃荷重の防止及び荷重不足によるピックアップミスやボンディング不良を防止することができ、品質向上を図ることができる。さらに、荷重調整のばらつきを抑えることができるとともに、荷重変更も容易となるため、他部品製造への変更に容易に対応することができる。
そして、ボンディング操作中において、チップ3に加わる荷重を前記荷重センサ51を介して前記コントローラ61で常時計測することができる。このため、バランス用スプリング22等のメカ機構の経時的変化を監視することができる。これにより、経時的変化検出時にコントローラ61から警告を発する等することによって、ピックアップミスやボンディング不良を未然に防止することができる。したがって、より安定した稼働を実現することができる。
加えて、実際の荷重データを収集することができるため、半導体デバイス製造プロセスのトレーサビリティ管理を行うことができる。
1 ボンディング荷重制御装置
3 チップ
11 ボンディングヘッド
13 コレットホルダ
14 コレット
22 バランス用スプリング
31 エアシリンダ
41 電空レギュレータ
51 荷重センサ
61 コントローラ
3 チップ
11 ボンディングヘッド
13 コレットホルダ
14 コレット
22 バランス用スプリング
31 エアシリンダ
41 電空レギュレータ
51 荷重センサ
61 コントローラ
Claims (1)
- コレットを保持するコレットホルダがヘッドに対して上下動自在に支持されるとともに、前記コレットホルダを付勢して前記コレットに保持されるチップへ荷重を加える荷重機構が設けられたボンディング荷重制御装置において、
前記荷重機構を、
前記コレットホルダに荷重方向へ向けた付勢力を付与するスプリングと、
該スプリングからの付勢力と逆向きの付勢力を前記コレットホルダに付与するエアシリンダと、
該エアシリンダで発生する付勢力を制御する電空レギュレータと、
前記コレット着地時の前記コレットホルダの変位方向に生ずる圧力から前記荷重を測定する荷重センサと、
該荷重センサからの出力を受けて前記荷重を計測するとともに、前記電空レギュレータに出力する出力信号を制御して前記エアシリンダで発生する付勢力を可変するコントローラと、
で構成したことを特徴とするボンディング荷重制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005147438A JP2006324533A (ja) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | ボンディング荷重制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005147438A JP2006324533A (ja) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | ボンディング荷重制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006324533A true JP2006324533A (ja) | 2006-11-30 |
Family
ID=37543978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005147438A Pending JP2006324533A (ja) | 2005-05-20 | 2005-05-20 | ボンディング荷重制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006324533A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2005
- 2005-05-20 JP JP2005147438A patent/JP2006324533A/ja active Pending
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