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発明の名称 ボンディング装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−24006(P2001−24006A)
公開日 平成13年1月26日(2001.1.26)
出願番号 特願平11−190094
出願日 平成11年7月5日(1999.7.5)
代理人 【識別番号】100074985
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 次郎
【テーマコード(参考)】
5F047
【Fターム(参考)】
5F047 CA08 FA07 FA46 
発明者 藤田 義高
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ベースブロックと、該ベースブロックに上下動可能に設けられたボンディングチップブロックと、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックを自重により下降させると共に上動させる上下動手段と、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックに下方向への圧力を加える加圧手段と、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックの自重を打ち消すボンディングチップブロック自重打消手段とを具備することを特徴とするボンディング装置。
【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記ボンディングチップブロック自重打消手段は、前記ボンディングチップブロックと同じ重さのバランスウェイトと、該バランスウェイトと前記ボンディングチップブロックとを連結する連結手段とを備えていることを特徴とするボンディング装置。
【請求項3】 請求項1または2記載の発明において、前記上下動手段は、モータの正転及び逆転により下降及び上昇して前記ボンディングチップブロックを自重により下降させると共に上動させる昇降駒を備え、且つ、該昇降駒の自重を打ち消す昇降駒自重打消手段を備えていることを特徴とするボンディング装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一の電子部品を他の電子部品上にボンディングするボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、LSI等の半導体チップを液晶表示パネルや回路基板等に実装する場合、ボンディング装置を使用している。図5は従来のこのようなボンディング装置の一例の一部の斜視図を示したものである。このボンディング装置はベースブロック1を備えている。ベースブロック1の前面にはボンディングチップブロック2が一対のガイド部材3を介して上下動可能に設けられている。ボンディングチップブロック2は、一対のガイド部材3に上下動可能に取り付けられた可動ブロック4と、可動ブロック4の下面に設けられたボンディングチップ5と、可動ブロック3の上面に設けられた連結板6とからなっている。連結板6には長円孔7が形成されている。
【0003】ベースブロック1の前面上部には、図示していないが、ブラケットが設けられている。ブラケットの下面にはシリンダ(加圧手段)8が設けられている。シリンダ8のピストンロッド9の下端部は、一点鎖線の矢印で示すように、可動ブロック4の上面中央部に対して接離可能となっている。
【0004】ベースブロック1の後面上部にはブラケット11が設けられている。ブラケット11の後端部下面にはモータ12が設けられている。モータ12の軸13は、ブラケット11に設けられた円孔14を貫通してブラケット11の上方に突出され、この突出部にはプーリ15が設けられている。一方、ベースブロック1の所定の箇所にはボールネジ16が回転可能に設けられている。ボールネジ16の上部はベースブロック1の上方に突出され、この突出部にはプーリ17が設けられている。両プーリ15、17間にはベルト18が設けられている。
【0005】ボールネジ16の下部は、ベースブロック1の所定の箇所に設けられた開口部21内に配置されている。開口部21内におけるボールネジ16には昇降駒22が上下動可能に且つ回転可能に取り付けられている。昇降駒22の前面にはピン23が設けられている。ピン23の先端部は連結板6の長円孔7に上下動可能に挿通されている。そして、ピン20の先端部が連結板6の長円孔7に挿通されていることにより、昇降駒22のボールネジ16に対する回転が防止されている。
【0006】次に、この場合のボンディングの対象である半導体チップ24及び液晶表示パネル25について簡単に説明する。半導体チップ24は、チップ本体の下面にバンプ電極(図示せず)が設けられた構造となっている。液晶表示パネル25は、下基板26の所定の一辺部が上基板27から突出され、この突出部の上面の半導体チップ搭載領域に接続電極(図示せず)が設けられた構造となっている。この場合、下基板26の突出部上の半導体チップ搭載領域には異方性導電接着剤28が配置されている。
【0007】次に、このボンディング装置でボンディングを行う場合について説明するに、まず、その初期状態について説明する。昇降駒22はピン23と共に上限位置に位置している。この状態では、ボンディングチップブロック2が自重により下降しようとするも、ピン23が連結板6の長円孔7内において相対的に上限位置に位置していることにより、ボンディングチップブロック2も上限位置に位置している。また、シリンダ8のピストンロッド9は退入した状態にあり、可動ブロック4の上面中央部から適宜に離間している。
【0008】さて、このボンディング装置でボンディングを行う場合には、まず、図示しないボンディングステージの上面に、公知の各種方法により供給される液晶表示パネル25を吸着させる。また、上限位置にあるボンディングチップ5の下面に、公知の各種方法により供給される半導体チップ24を吸着させる。
【0009】次に、モータ12が正転すると、軸13の正転力がプーリ15、ベルト18及びプーリ17を介してボールネジ16に伝達されることにより、ボールネジ16が正転し、昇降駒22がピン23と共に所定の距離だけ下降する。すると、ピン23の下降に伴い、ボンディングチップブロック2が自重により所定の距離だけ下降し、半導体チップ24が液晶表示パネル25の半導体チップ搭載領域上の異方性導電接着剤28上にただ単に載置される状態となる。
【0010】次に、シリンダ8のピストンロッド9が突出すると、ピストンロッド9の下端部が可動ブロック4の上面中央部3aを下方に向かって押圧する。すると、所定の加熱状態にあるボンディングチップ5の下面から半導体チップ24を介して異方性導電接着剤28に対して所定の圧力と熱が加えられ、これにより半導体チップ24が異方性導電接着剤28を介して液晶表示パネル25の半導体チップ搭載領域上にボンディングされる。この後、シリンダ8のピストンロッド9が退入し、ボンディングチップ5による半導体チップ24に対する吸着が解除され、モータ12が逆転すると、このボンディング装置は初期状態に戻る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこのようなボンディング装置において、ボンディング時に半導体チップ24つまり異方性導電接着剤28に加わる圧力(ボンディング荷重)としては、シリンダ8のピストンロッド9の突出による加圧力のほかに、ボンディングチップブロック2の自重による加圧力もある。一方、最近では、半導体チップ24の小型化や高密度実装に伴い、ボンディング荷重を低荷重とする傾向にある。したがって、最近のこの事情を考慮すると、ボンディングチップブロック2の自重による加圧力を無視することはできないという問題がある。この発明の課題は、ボンディングチップブロックの自重がボンディング荷重に影響を与えないようにすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、ベースブロックと、該ベースブロックに上下動可能に設けられたボンディングチップブロックと、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックを自重により下降させると共に上動させる上下動手段と、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックに下方向への圧力を加える加圧手段と、前記ベースブロックに設けられ、前記ボンディングチップブロックの自重を打ち消すボンディングチップブロック自重打消手段とを具備したものである。この発明によれば、ボンディングチップブロックの自重を打ち消すボンディングチップブロック自重打消手段を備えているので、ボンディングチップブロックの自重がボンディング荷重に影響を与えないようにすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1はこの発明の第1実施形態におけるボンディング装置の要部の斜視図を示したものである。この図において、図5と同一部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。このボンディング装置は、ワイヤ35及びバランスウェイト36等からなるボンディングチップブロック自重打消手段31を備えている。すなわち、連結板6の上面中央部にはワイヤポスト32が設けられている。シリンダ8取付用のブラケット(図示せず)の上側には図示しない軸に回転可能に取り付けられたプーリ33が設けられ、モータ12取付用のブラケット11の後端部の上側には図示しない軸に回転可能に取り付けられたプーリ34が設けられている。そして、両プーリ33、34に掛け渡されたワイヤ35の一端部はワイヤポスト32に取り付けられ、ワイヤ35の他端部にはバランスウェイト36が取り付けられている。
【0014】この場合、バランスウェイト36の重さはボンディングチップブロック2の重さと同じとなっている。したがって、このボンディング装置では、ボンディングチップブロック2の自重による下降をバランスウェイト36の自重による下降によって打ち消すことができ、ボンディングチップブロック2の自重がボンディング荷重に影響を与えないようにすることができる。この結果、ボンディング時に半導体チップ24つまり異方性導電接着剤28に加わる圧力(ボンディング荷重)としては、シリンダ8のピストンロッド9の突出による加圧力のみとなり、ボンディング荷重を容易に低荷重で一定とすることができる。
【0015】(第2実施形態)上記第1実施形態では、ボンディングチップブロック自重打消手段31を1組設けた場合について説明したが、これに限らず、図2に示すこの発明の第2実施形態のように、2組設けるようにしてもよい。すなわち、可動ブロック4の左側面及び右側面にはワイヤポスト32が設けられている。シリンダ8取付用のブラケット(図示せず)の上側には図示しない軸の両端部に回転可能に取り付けられたプーリ33が設けられ、モータ12取付用のブラケット12の後端部の上側には図示しない軸の両端部に回転可能に取り付けられたプーリ34が設けられている。そして、各2つずつのプーリ33、34に掛け渡されたワイヤ35の各一端部はワイヤポスト32に取り付けられ、ワイヤ35の各他端部にはバランスウェイト36(一方は図示せず)が取り付けられている。この場合、2つのバランスウェイト36の重さは同じで、その合計重さはボンディングチップブロック2の重さと同じとなっている。したがって、この場合には、ボンディングチップブロック2の重さを2つのバランスウェイト36の重さによって左右均等に打ち消すことができる。
【0016】(第3実施形態)上記第1実施形態では、ボンディングチップブロック2とバランスウェイト36とをワイヤ35で連結した場合について説明したが、これに限らず、図3に示すこの発明の第3実施形態のようにしてもよい。すなわち、モータ12取付用のブラケット11の中央部の上側には、軸41に中央部を揺動可能に取り付けられた揺動連結バー42が設けられている。揺動連結バー42の両端部には長円孔43、44が形成されている。これらの長円孔43、44には、2つの連結バー45、46の各上端部に設けられた軸部47、48が移動可能に嵌合されている。一方の連結バー45の下端部は連結板6の上面に連結されている。この場合、一方の連結バー45と連結板6とを一体的に形成してもよい。他方の連結バー46の下端部にはバランスウェイト36が設けられている。
【0017】(第4実施形態)図4はこの発明の第4実施形態におけるボンディング装置の要部の斜視図を示したものである。この図において、図1と同一部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。このボンディング装置は、ボンディングチップブロック自重打消手段31のほかに、昇降駒自重打消手段51を備えている。すなわち、モータ12取付用のブラケット11は図示を省略しているが後方に適宜に延ばされており、この延ばされた部分の所定の箇所にはボールネジ52が回転可能に設けられている。この場合、ボールネジ52のねじのむきはボールネジ16のねじのむきと逆となっている。ブラケット11の上方に位置するボールネジ52の上端部にはプーリ53が設けられている。このプーリ53とモータ12の軸13の上端部に設けられたプーリ54との間にはベルト55が設けられている。ブラケット11の下方に位置するボールネジ52には昇降駒バランサー56が上下動可能に且つ回転可能に取り付けられている。この場合、昇降駒バランサー56は、昇降駒22とねじのむきが逆であるだけで同じものからなっている。また、昇降駒バランサー56は、図示していないが、ブラケット11の後端部下面に設けられたガイド部材によってボールネジ52に対する回転を防止されている。
【0018】次に、このボンディング装置において、モータ12が正転して停止する場合について説明する。モータ12が正転すると、軸13の正転力がプーリ15、ベルト18及びプーリ17を介してボールネジ16に伝達されることにより、ボールネジ16が正転し、昇降駒22が下降する。これと同時に、軸13の正転力がプーリ53、ベルト55及びプーリ54を介してボールネジ52に伝達されることにより、ボールネジ52が正転し、昇降駒バランサー56が上昇する。
【0019】そして、モータ12が停止すると、昇降駒22及び昇降駒バランサー56が共に自重により下降しようとする。昇降駒22が下降しようとする力は、ボールネジ16、プーリ17、ベルト18及びプーリ15を介して軸13に伝達されることにより、軸13を正転させようとする力として作用する。一方、昇降駒バランサー56が下降しようとする力は、ボールネジ52、プーリ53、ベルト55及びプーリ54を介して軸13に伝達されることにより、軸13を逆転させようとする力として作用する。そして、軸13を正転させようとする力と逆転させようとする力とが互いに打ち消し合うことにより、昇降駒22は下降位置で停止し、昇降駒バランサー56は上昇位置で停止する。
【0020】このように、このボンディング装置では、モータ12が正転して停止しても、昇降駒22の自重による下降を昇降駒バランサー56の自重による下降によって打ち消すことができる。また、モータ12が逆転して停止した場合も、昇降駒22の自重による下降を昇降駒バランサー56の自重による下降によって打ち消すことができる。この結果、モータ12の非通電時における自然回転が防止され、ボンディングチップブロック2の不要な下降が防止されることになる。また、ボンディングチップブロック2の不要な下降が防止されることにより、次の動作にスムーズに移行することができ、装置の高速動作に寄与することができる。なお、図2及び図3に示す各実施形態においても、上記のような昇降駒自重打消手段51を設けるようにしてもよいことはもちろんである。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、ボンディングチップブロックの自重を打ち消すボンディングチップブロック自重打消手段を備えているので、ボンディングチップブロックの自重がボンディング荷重に影響を与えないようにすることができ、この結果ボンディング時の圧力としては加圧手段による加圧力のみとなり、ボンディング荷重を容易に低荷重で一定とすることができる。




 

 


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