JP5191753B2

JP5191753B2 - Die bonder and die bonding method

Info

Publication number: JP5191753B2
Application number: JP2008024825A
Authority: JP
Inventors: 良一清水
Original assignee: Canon Machinery Inc
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: JP2009188079A

Description

本発明は、リードフレーム等に半導体チップ等をマウントするダイボンダおよびダイボンディング方法に関するものである。 The present invention relates to a die bonder and a die bonding method for mounting a semiconductor chip or the like on a lead frame or the like.

ダイボンダ(例えば、特許文献１および特許文献２)は、ピックアップポジションでチップ（半導体チップ）をコレットにてピックアップし、ボンディングポジションで基材にチップをボンディングするものである。 A die bonder (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2) picks up a chip (semiconductor chip) with a collet at a pickup position and bonds the chip to a substrate at a bonding position.

半導体チップは、まず、シリコンウェーハなどに多数個の半導体素子を形成する。その後、この多数個の半導体素子を形成したウェーハを粘着シートに貼着して、半導体素子間をダイシングによって切断分離して、多数個の半導体チップを製造する。次に、粘着シートを放射方向に伸展させて半導体チップ間の間隔を広げた状態で、粘着シートの周縁部分を金属リングに固定して、粘着シートから半導体チップをコレット（吸着ノズル）で吸着する。これによってピックアップして、リードフレームなどの基材位置に移送して基材にボンディングしている。 First, a semiconductor chip is formed with a large number of semiconductor elements on a silicon wafer or the like. Thereafter, the wafer on which the large number of semiconductor elements are formed is adhered to an adhesive sheet, and the semiconductor elements are cut and separated by dicing to manufacture a large number of semiconductor chips. Next, in a state where the adhesive sheet is extended in the radial direction and the interval between the semiconductor chips is widened, the peripheral portion of the adhesive sheet is fixed to the metal ring, and the semiconductor chip is adsorbed from the adhesive sheet with a collet (adsorption nozzle). . Thus, the pickup is picked up, transferred to a substrate position such as a lead frame, and bonded to the substrate.

すなわち、図４に示すように、このコレット１は、図示省略の移動機構を介して、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。そして、移動機構は、例えばマイクロコンピュータ等にて構成される制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。ピックアップポジションがボンディングポジションよりも高位となっている場合が多い。 That is, as shown in FIG. 4, the collet 1 is moved upward and downward in the direction of arrow A on the pickup position P and lowered in the direction of arrow B and the arrow C on the bonding position Q via a moving mechanism (not shown). It is possible to move up and down in the direction of arrow D and to reciprocate in the directions of arrows E and F between the pickup position P and the bonding position Q. In the moving mechanism, the movement of the arrows A, B, C, D, E, and F is controlled by a control unit configured by, for example, a microcomputer. The pickup position is often higher than the bonding position.

ところで、図４に示すように、シリコン裏面に接着層２を持つチップ３をボンディングする場合、リードフレームなどの基材４を例えばヒータレール５等の加熱手段にて加熱する必要がある。そして、コレット１に保持されているチップ３を所定時間の間、所定の荷重をかけることで押し付けて、必要とする接合強度を得ていた。 Incidentally, as shown in FIG. 4, when bonding the chip 3 having the adhesive layer 2 on the silicon back surface, it is necessary to heat the substrate 4 such as a lead frame by a heating means such as a heater rail 5. And the chip | tip 3 currently hold | maintained at the collet 1 was pressed by applying a predetermined load for a predetermined time, and the required joint strength was obtained.

また、前記移動機構はコレット１をＸ軸（水平方向軸）、Ｙ軸（Ｘ軸と直交する水平方向軸）、及びＺ軸（鉛直方向軸）に沿った移動を可能とするものであり、稼動前にティーチングを実行するのが通常である。 The moving mechanism enables the collet 1 to move along the X axis (horizontal axis), the Y axis (horizontal axis orthogonal to the X axis), and the Z axis (vertical axis). Usually, teaching is executed before operation.

この場合、稼動前にマウントポジション（ボンディングポジション）での下死点位置（最下点）のマニュアル設定を実施するものである。
特開２００３−１７４０４２号公報 In this case, manual setting of the bottom dead center position (lowest point) at the mount position (bonding position) is performed before operation.
JP 2003-174042 A

前記のように、リードフレームを例えばヒータレール５等の加熱手段にて加熱する場合、リードフレームは、半田の融点以上に加熱する必要がある。そして、複数の半導体チップの搬送が行われる。このため、この温度環境により、稼動開始時と稼動途中とではコレットやコレットを支持しているコレットホルダ等の温度が相違し、ボンディングポジションＱでの下降開始時のコレットの吸着面高さが稼動開始時と稼動途中とでは変動する。 As described above, when the lead frame is heated by heating means such as the heater rail 5, the lead frame needs to be heated to the melting point of the solder or higher. Then, a plurality of semiconductor chips are transferred. For this reason, the temperature of the collet and the collet holder that supports the collet is different between the start of operation and during operation due to this temperature environment, and the height of the collet suction surface at the start of descent at the bonding position Q It fluctuates at the start and during operation.

したがって、稼動開始時から稼動終了時まで、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できなかったり、荷重をチップにかけすぎたりするおそれがある。すなわち、図５に示すように、実線で示す状態でティーチングを行えば、この実線で示す状態から所定量Ｈだけ下降することになる。この場合、コレット先端面（吸着面）１ａの位置（実線で示す位置）を、稼動開始時での位置と稼動最終時の位置との中間位置としている。このため、ボンディングポジションＱでの最上点において、例えば、コレット１の吸着面１ａが仮想線１ａ１で示すような位置となったり、仮想線１ａ２で示すような位置となったりする。このような場合であっても、コレット１は前記所定量Ｈだけ下降することになる。 Therefore, there is a possibility that the optimum load for obtaining the required bonding strength cannot be applied to the chip from the start of operation to the end of operation, or the load may be excessively applied to the chip. That is, as shown in FIG. 5, if teaching is performed in a state indicated by a solid line, the state is lowered by a predetermined amount H from the state indicated by the solid line. In this case, the position of the collet tip surface (suction surface) 1a (the position indicated by the solid line) is an intermediate position between the position at the start of operation and the position at the end of operation. For this reason, at the uppermost point at the bonding position Q, for example, the suction surface 1a of the collet 1 is positioned as indicated by the virtual line 1a1 or positioned as indicated by the virtual line 1a2. Even in such a case, the collet 1 is lowered by the predetermined amount H.

仮想線１ａ１に示すように、正規位置（基準位置）よりも吸着面１ａが低位となった場合、最下点が設定した位置よりも低位となってチップ１に過大な荷重を負荷することになる。逆に、仮想線１ａ２に示すように、正規位置よりも吸着面が高位となった場合、最下点が設定した位置よりも高位となって、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できないことになる。 As indicated by the imaginary line 1a1, when the suction surface 1a is lower than the normal position (reference position), the lowest point is lower than the set position and an excessive load is applied to the chip 1. Become. On the contrary, as shown by the virtual line 1a2, when the suction surface is higher than the normal position, the lowest load is higher than the set position, and the optimum load for obtaining the required bonding strength The chip cannot be loaded.

本発明は、上記課題に鑑みて、稼動中において温度変動があっても、チップを高精度にボンディングすることができるダイボンダおよびダイボンディング方法を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a die bonder and a die bonding method capable of bonding chips with high accuracy even when there is a temperature fluctuation during operation.

本発明のダイボンダは、チップを吸着しているコレットをボンディングポジションまで搬送し、このボンディングポジションでコレットを鉛直方向に沿って下降させて基材にチップをボンディングするダイボンダにおいて、チップのピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでの鉛直方向の移動量を調整する調整手段と、ボンディングポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出する高さ検出手段と、この高さ検出手段にて検出されたコレット吸着面の高さに基づいてボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量を制御する制御手段とを備えたものである。 Die bonder of the present invention carries the collet are adsorbed chip to bonding position, the die bonder for bonding a chip to a substrate is lowered along the collet in a vertical direction in this bonding position, the temperature at the tip pickup position Adjustment means for adjusting the amount of vertical movement at the pickup position based on the decrease, height detection means for detecting the height of the collet suction surface at the bonding position, and the collet detected by the height detection means And a control means for controlling a vertical movement amount of the collet at the bonding position based on the height of the suction surface.

本発明のダイボンダによれば、高さ検出手段にて、ボンディングポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出することができる。また、この検出したコレット吸着面の高さに基づいて制御手段にてボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量を制御することになる。すなわち、温度変動等があっても、ボンディングポジションでの鉛直方向移動の最下点でのコレット吸着面の高さ位置を一定とすることができ、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できる。 According to the die bonder of the present invention, the height of the collet suction surface can be detected at the bonding position by the height detection means. Further, the amount of vertical movement of the collet at the bonding position is controlled by the control means based on the detected height of the collet suction surface. In other words, even if there are temperature fluctuations, the height of the collet suction surface at the lowest point of vertical movement at the bonding position can be kept constant, and the optimum load to obtain the required bonding strength The chip can be loaded.

制御手段は、予め設定された移動方向及び移動量に従ってコレットが移動するように制御する基本制御手段と、前記高さ検出手段にて検出した高さに基づいて前記基本制御手段のボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量をフィードバック制御する補正制御手段とを備えるのが好ましい。 The control means includes a basic control means for controlling the collet to move according to a preset moving direction and moving amount, and a bonding position of the basic control means based on the height detected by the height detecting means. It is preferable to include correction control means for performing feedback control of the vertical movement amount of the collet.

コレットは、基本制御手段によって、予め設定された移動方向及び移動量に従って移動することができ、安定したボンディング作業を行うことができる。また、温度等の影響を受けて、コレットの吸着面が基準位置に対して変動（変位）したときは、補正制御手段にて、この変動（変位）に応じて、ボンディングポジションでの鉛直方向移動量を変更することができる。 The collet can be moved according to a preset moving direction and moving amount by the basic control means, and a stable bonding operation can be performed. Also, when the collet suction surface fluctuates (displaces) with respect to the reference position due to the influence of temperature, etc., the correction control means moves in the vertical direction at the bonding position according to this fluctuation (displacement). The amount can be changed.

ところで、ピックアップポジションでは、通常、突き上げピンにてチップを突き上げ、その状態で下降してきたコレットの吸着面にチップが吸着される。このため、最下点でのコレット吸着面の高さ位置が相違すれば、チップの吸着（受渡）作業に支障をきたすことになる。すなわち、最下点でのコレット吸着面の高さ位置が基準設定位置よりも低ければ、突き上げピンとコレット吸着面との間にチップが挟まった状態となって、チップが突き上げピンによって傷付いたりする場合がある。逆に、最下点でのコレット吸着面の高さ位置が基準設定位置よりも高ければ、チップが吸着面に吸着しなかったり、吸着しても位置がずれた状態であったりする。 By the way, at the pickup position, the chip is usually pushed up by a push-up pin, and the chip is sucked onto the suction surface of the collet that has been lowered in this state. For this reason, if the height position of the collet suction surface at the lowest point is different, the chip suction (delivery) work will be hindered. That is, if the height position of the collet suction surface at the lowest point is lower than the reference setting position, the tip is sandwiched between the push-up pin and the collet suction surface, and the tip is damaged by the push-up pin. There is a case. On the contrary, if the height position of the collet suction surface at the lowest point is higher than the reference setting position, the chip may not be attracted to the suction surface, or the position may be shifted even if it is attracted.

そこで、ピックアップポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出する高さ検出手段と、この高さ検出手段にて検出されたコレット吸着面の高さに基づいてピックアップポジションでのコレットの鉛直方向移動量を制御する制御手段とを備えたものであってもよい。 Therefore, the height detection means for detecting the height of the collet suction surface at the pickup position, and the vertical movement amount of the collet at the pickup position based on the height of the collet suction surface detected by the height detection means. Control means for controlling may be provided.

このように、ピックアップポジション側における鉛直方向移動量を制御するものでは、稼動中にコレット吸着面の高さ位置に変動があっても、ピックアップするのに最適な鉛直方向移動量でもってチップをピックアップすることができる。 As described above, in the control of the vertical movement amount on the pickup position side, the chip is picked up with the optimum vertical movement amount for picking up even if the height position of the collet suction surface changes during operation. can do.

本発明のダイボンディング方法は、チップを吸着しているコレットをボンディングポジションまで搬送し、このボンディングポジションでコレットを鉛直方向に沿って下降させて基材にチップをボンディングするダイボンディング方法において、チップのピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでの鉛直方向の移動量を制御し、ボンディングポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出し、そのコレット吸着面の高さに基づいてボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量のフィードバック制御を行うものである。 The die bonding method of the present invention is a die bonding method in which a collet adsorbing a chip is conveyed to a bonding position, and the collet is lowered along the vertical direction at this bonding position to bond the chip to a substrate . The amount of vertical movement at the pickup position is controlled based on the temperature drop at the pickup position, the height of the collet suction surface is detected at the bonding position, and the collet at the bonding position is detected based on the height of the collet suction surface. Feedback control of the amount of movement in the vertical direction is performed.

本発明のダイボンディング方法によれば、コレットの吸着面が基準位置に対して変動（変位）したとしても、この変動（変位）に応じて、ボンディングポジションでの鉛直方向移動量を変更することができる。このため、稼動中においても、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できる。 According to the die bonding method of the present invention, even if the suction surface of the collet fluctuates (displaces) with respect to the reference position, the vertical movement amount at the bonding position can be changed according to the fluctuation (displacement). it can. For this reason, even during operation, an optimum load for obtaining the required bonding strength can be applied to the chip.

フィードバック制御をボンディング毎に行うようにしても、所定ボンディング回数毎に行うようにしてもよい。 The feedback control may be performed for each bonding or may be performed for each predetermined number of bondings.

特に、チップのピックアップポジションにおけるウェーハリング交換直後においては、前回のウェーハに対するボンディング工程から比較的長時間経過しており、ボンディングボジションでのコレット吸着面の高さが大きく変動しているおそれがある。このため、ウェーハリング交換直後においてフィードバック制御を行うのが好ましい。 In particular, immediately after exchanging the wafer ring at the chip pickup position, a relatively long time has elapsed since the bonding process for the previous wafer, and the height of the collet suction surface at the bonding position may vary greatly. For this reason, it is preferable to perform feedback control immediately after wafer ring replacement.

本発明では、温度変化の影響を受けて、稼動開始時と稼動途中とで、コレット吸着面の高さが変動しても、ボンディングポジションでの鉛直方向移動量としては、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できる量となる。このため、稼動開始から稼動終了まで、安定して高精度のボンディング作業を行うことができ、品質のバラツキが少なくなる。 In the present invention, even if the height of the collet suction surface fluctuates between the start of operation and during operation due to the influence of temperature change, the required amount of bonding strength is obtained as the vertical movement amount at the bonding position. This is an amount capable of applying an optimum load for obtaining the chip. For this reason, it is possible to perform highly accurate bonding work stably from the start of operation to the end of operation, and the variation in quality is reduced.

基本制御手段と補正制御手段とを備えたものでは、ボンディングポジションでの鉛直方向移動量の補正の信頼性の向上を図ることができる。 With the basic control means and the correction control means, it is possible to improve the reliability of the correction of the vertical movement amount at the bonding position.

ピックアップポジション側における鉛直方向移動量を制御するようにすれば、稼動中にコレット吸着面の高さ位置に変動があっても、ピックアップするのに最適な鉛直方向移動量でもってチップをピックアップすることができる。このため、チップを高品質状態に保持できるともに、ダイボンディング作業の安定化を図ることができる。 If the amount of vertical movement on the pickup position side is controlled, the chip can be picked up with the optimum amount of vertical movement for picking up even if the collet suction surface fluctuates during operation. Can do. For this reason, the chip can be maintained in a high quality state, and the die bonding operation can be stabilized.

フィードバック制御をボンディング毎に行うようにした場合、全ボンディング工程を高精度に行うことができる。通常、ボンディング毎にコレット吸着面の高さが変動するものではないので、所定ボンディング回数毎に行うようにしても、ボンディング作業の精度が低下するものではない。このため、所定ボンディング回数毎に行うようにすれば、制御の簡略化を図ることができる。 When feedback control is performed for each bonding, the entire bonding process can be performed with high accuracy. Usually, since the height of the collet suction surface does not fluctuate every bonding, even if it is performed every predetermined number of times, the accuracy of the bonding work does not decrease. For this reason, if it is performed every predetermined number of times of bonding, control can be simplified.

ウェーハリング交換直後においてフィードバック制御を行うことによって、このような温度変動の大きい状態であっても、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷できる。 By performing feedback control immediately after exchanging the wafer ring, an optimum load for obtaining the required bonding strength can be applied to the chip even in such a state where the temperature fluctuation is large.

チップのピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでの鉛直方向の移動量を制御するものでは、チップのピックアップポジションの工程でも、チップのピックアップ作業が安定する。 In the case of controlling the amount of vertical movement at the pickup position based on the temperature drop at the chip pickup position, the chip pickup operation is stabilized even in the chip pickup position process.

以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

本発明に係るダイボンダは、図２に示すように、ウェーハから切り出されるチップ１１を（ピックアップポジションＰ）にてピックアップして、リードフレームなどの基材１２のボンディングポジションＱに移送（搭載）するものである。ウェーハは、金属製のリング（ウェーハリング）に張設されたウェーハシート上に粘着されており、ダイシング工程によって、多数のチップ１１に分断（分割）される。 As shown in FIG. 2, the die bonder according to the present invention picks up a chip 11 cut out from a wafer at (pickup position P) and transfers (mounts) it to a bonding position Q of a substrate 12 such as a lead frame. It is. The wafer is adhered on a wafer sheet stretched on a metal ring (wafer ring), and is divided (divided) into a large number of chips 11 by a dicing process.

このダイボンダは、コレット１３を備える。このコレット１３は、移動機構１９（図１参照）にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。移動機構１９は制御手段２２にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、移動機構１９としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、モーターリニア機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺθ軸ステージや、ＸＹＺθ方向に移動可能なロボットアーム等を使用することができる。 This die bonder includes a collet 13. The collet 13 is moved by the moving mechanism 19 (see FIG. 1) in the direction of arrow A and lowered in the direction of arrow B on the pickup position P, and in the direction of arrow C on the bonding position Q and in the direction of arrow D. And a reciprocating motion in the directions of arrows E and F between the pickup position P and the bonding position Q are possible. The movement mechanism 19 is controlled by the control means 22 to move the arrows A, B, C, D, E, and F. The moving mechanism 19 can be constituted by various mechanisms such as a cylinder mechanism, a ball screw mechanism, and a motor linear mechanism, and an XYZθ axis stage, a robot arm that can move in the XYZθ directions, or the like can be used. it can.

コレット１３は、その下端面（吸着面）１３ａに開口する吸着用の吸着孔が形成され、この吸着孔に図外の真空発生器が接続されている。この真空発生器の駆動にて吸着孔のエアが吸引され、チップ１１が真空吸引され、コレット１３の下端面にチップ１１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット１３からチップ１１が外れる。真空発生器としては、例えば、高圧空気を開閉制御してノズルよりディフューザに放出して拡散室に負圧を発生させるエジェクタ方式のものを採用できる。 The collet 13 is formed with a suction hole for suction that opens at a lower end surface (suction surface) 13a, and a vacuum generator (not shown) is connected to the suction hole. By driving the vacuum generator, air in the suction hole is sucked, the chip 11 is sucked by vacuum, and the chip 11 is sucked to the lower end surface of the collet 13. When this vacuum suction (evacuation) is released, the chip 11 is detached from the collet 13. As the vacuum generator, for example, an ejector type that controls opening / closing of high-pressure air and discharges it from the nozzle to the diffuser to generate a negative pressure in the diffusion chamber can be adopted.

また、多数のチップ１１に分断（分割）されたウェーハは、例えばＸＹθテーブル１５上に配置され、このＸＹθテーブル１５には突き上げピンを備えた突き上げ手段が配置される。すなわち、突き上げ手段によって、ピックアップしようとするチップ１１を下方から突き上げ、粘着シートから剥離しやすくする。この状態で、下降してきたコレット１３にこのチップ１１が吸着する。 The wafer divided (divided) into a large number of chips 11 is placed on, for example, an XYθ table 15, and push-up means having push-up pins are placed on the XYθ table 15. That is, the chip 11 to be picked up is pushed up from below by the pushing-up means, and is easily peeled off from the adhesive sheet. In this state, the chip 11 is adsorbed to the collet 13 that has been lowered.

基材１２は基材加熱手段１６にて加熱される。基材加熱手段１６は例えばヒータが内蔵されたヒータレール（図示省略）からなる。そして、基材１２はヒータレール上を例えば矢印Ｇ方向に間欠的に搬送される。 The substrate 12 is heated by the substrate heating means 16. The substrate heating means 16 is composed of, for example, a heater rail (not shown) with a built-in heater. And the base material 12 is conveyed on a heater rail intermittently in the arrow G direction, for example.

そして、このダイボンダは、図１に示すように、基本制御手段２０と補正制御手段２１とを有する前記制御手段２２を備える。基本制御手段２０は、予め設定された移動方向及び移動量に従ってコレットが移動するように制御するものである。なお、制御手段２２、延いては基本制御手段２０と補正制御手段２１とは例えばマイクロコンピュータにて構成できる。 And this die bonder is provided with the said control means 22 which has the basic control means 20 and the correction | amendment control means 21, as shown in FIG. The basic control means 20 controls the collet to move according to a preset moving direction and moving amount. Note that the control means 22, that is, the basic control means 20 and the correction control means 21 can be constituted by a microcomputer, for example.

すなわち、基本制御手段２０は、ピックアップポジションＰでの矢印Ａ、Ｂ方向の上下動及びその移動量、矢印Ｅ、Ｆ方向の水平移動及びその移動量、ボンディングポジションＱでの矢印Ｃ、Ｄ方向の上下動及びその移動量を制御する。この場合、稼動前にティーチングを実行し、コレット１３が順次矢印Ｂ、Ａ、Ｅ、Ｄ，Ｃ，Ｆを移動するように基本制御手段２０にプログラミング（ティーチング）されている。 That is, the basic control means 20 moves up and down in the directions of arrows A and B at the pickup position P and the amount of movement thereof, horizontally moved and moved in the directions of arrows E and F, and in the directions of arrows C and D at the bonding position Q. Controls vertical movement and the amount of movement. In this case, teaching is executed before operation, and the basic control means 20 is programmed (teaching) so that the collet 13 moves in the order of arrows B, A, E, D, C, F.

また、補正制御手段２１は、高さ検出手段２５にて検出したコレット吸着面１３ａの高さに基づいて基本制御手段２０のボンディングポジションＱでの鉛直方向移動量をフィードバック制御するものである。 The correction control means 21 performs feedback control of the vertical movement amount at the bonding position Q of the basic control means 20 based on the height of the collet suction surface 13a detected by the height detection means 25.

高さ検出手段２５は、リミットスイッチやマイクロスイッチなどの機械式スイッチの接触式のセンサ、近接センサ、光電センサ、超音波センサ等の非接触式のセンサ等を使用することができる。近接センサとは、非接触で検出物体が近づいたことを検出するセンサであって、電磁誘導を利用した高周波発振型、磁石を用いた磁気型、静電容量の変化を利用した静電容量型等がある。また、光電センサは、可視光線、赤外線などの光を、投光部から信号光として発射し、検出物体によって反射する光を受光部で検出（反射型）したり、しゃ光される光量の変化を受光部で検出（透過型・回帰反射型）し出力信号を得るようにしたりするものである。超音波センサは、センサヘッドから超音波を発信し、対象物で反射してくる超音波を再度センサヘッドで受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで対象物の位置を検出するものである。 As the height detection means 25, a contact sensor of a mechanical switch such as a limit switch or a micro switch, a non-contact sensor such as a proximity sensor, a photoelectric sensor, or an ultrasonic sensor can be used. A proximity sensor is a sensor that detects that a detection object is approaching without contact, and is a high-frequency oscillation type that uses electromagnetic induction, a magnetic type that uses magnets, or a capacitance type that uses changes in capacitance. Etc. In addition, the photoelectric sensor emits light such as visible light and infrared light as signal light from the light projecting part, and the light reflected by the detection object is detected by the light receiving part (reflective type), or the amount of light that is blocked is changed. Is detected by a light receiving unit (transmission type / regressive reflection type) to obtain an output signal. The ultrasonic sensor emits an ultrasonic wave from the sensor head, receives the ultrasonic wave reflected by the object again by the sensor head, and measures the time from the transmission of this sound wave to the reception to determine the position of the object. It is to detect.

高さ検出手段２５にて検出されたコレット吸着面１３ａの高さのデータが補正制御手段２１に入力される。補正制御手段２１では、その検出されたコレット吸着面１３ａの高さ（検出高さ）と、基本制御手段２０で設定されているコレット吸着面１３ａの高さ（基準高さ）とを比較する。そして、検出高さが基準高さと相違する場合に、その相違量を考慮して矢印Ｄ方向の下降量を補正する。つまりフィードバック制御して、ボンディングポジションＱでの最下点のコレット吸着面１３ａの位置を、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップ１１に負荷できる位置とする。 Data on the height of the collet suction surface 13 a detected by the height detection means 25 is input to the correction control means 21. The correction control means 21 compares the detected height of the collet suction surface 13a (detected height) with the height of the collet suction surface 13a set by the basic control means 20 (reference height). Then, when the detected height is different from the reference height, the descent amount in the arrow D direction is corrected in consideration of the difference amount. In other words, feedback control is performed, and the position of the lowest collet suction surface 13a at the bonding position Q is set to a position where an optimum load for obtaining the required bonding strength can be applied to the chip 11.

コレット吸着面１３ａの高さ検出位置としては、ボンディングポジションＱでの下降開始時（最上点）であっても、ボンディングポジションＱでの下降終了時（最下点）であっても、ボンディングポジションＱの上昇時や下降時であってもよい。ボンディングポジションＱでの下降終了時（最下点）での高さ位置検出としては、ボンディング時の押圧力を圧力センサにて検出して、この押圧力によって検出するものであってもよい。 The height detection position of the collet suction surface 13a may be the bonding position Q, whether it is at the start of descent at the bonding position Q (top point) or at the end of descent at the bonding position Q (lowest point). It may be at the time of rising or falling. As the height position detection at the end of descent at the bonding position Q (the lowest point), a pressing force at the time of bonding may be detected by a pressure sensor and detected by this pressing force.

高さ検出位置としては、ボンディングポジションＱでの下降開始時（最上点）や上昇開始時（最下点）であれば、ボンディングポジションＱでの全下降量を補正することによって、ボンディングポジションＱでの最下点のコレット吸着面１３ａの位置を制御することができる。また、下降途中では、その検出位置が既知であるため、コレット１３が下降してきて、その検出位置を吸着面が通過することによって、この検出位置でのコレット吸着面１３ａの変動量を検出できる。このため、検出位置からの下降量を補正することによって、ボンディングポジションＱでの最下点のコレット吸着面１３ａの位置を、制御することができる。 As the height detection position, at the bonding position Q, when the descent starts at the bonding position Q (top point) or at the start of ascent (bottom point), the total descent amount at the bonding position Q is corrected. It is possible to control the position of the collet suction surface 13a at the lowest point. Further, since the detection position is known in the middle of the descent, the collet 13 descends and the suction surface passes through the detection position, so that the fluctuation amount of the collet suction surface 13a at this detection position can be detected. Therefore, by correcting the descending amount from the detection position, the position of the collet suction surface 13a at the lowest point at the bonding position Q can be controlled.

次に、前記したダイボンダを使用したボンディング方法を説明する。まず、ピックアップポジションＰ上で、矢印Ｂ方向にコレット１３を移動（下降）させて、ＸＹθテーブル１５上のチップ１１をコレット吸着面１３ａに吸着させる。この際、突き上げ手段によって、ピックアップしようとするチップ１１を下方から突き上げられる。次に、コレット１３を矢印Ａ方向に沿ってコレット１３を上昇させた後、矢印Ｅ方向に沿って水平移動させて、ボンディングポジションＱ上に位置させる。 Next, a bonding method using the above-described die bonder will be described. First, on the pickup position P, the collet 13 is moved (lowered) in the direction of arrow B, and the chip 11 on the XYθ table 15 is attracted to the collet attracting surface 13a. At this time, the tip 11 to be picked up is pushed up from below by the pushing-up means. Next, after raising the collet 13 along the arrow A direction, the collet 13 is moved horizontally along the arrow E direction to be positioned on the bonding position Q.

その後、矢印Ｄのように鉛直方向に沿って一定量だけチップ１１を下降させる。そして、最下点でコレット１３によるチップ１１の吸着を解除して、チップ１１の実装を行う。実装後は、前記下降量だけ矢印Ｃ方向に上昇させた後、矢印Ｆ方向に水平移動させて、ピックアップポジションＰ上に戻し、次のチップ１１のピックアップを行う。以後は前記工程を順次行い、ウェーハリング上の全チップ１１をボンディングポジションＱ上の被実装部（アイランド部）に実装する。 Thereafter, the chip 11 is lowered by a certain amount along the vertical direction as indicated by an arrow D. Then, the suction of the chip 11 by the collet 13 is released at the lowest point, and the chip 11 is mounted. After mounting, it is raised in the direction of arrow C by the amount of lowering, then horizontally moved in the direction of arrow F, returned to the pickup position P, and the next chip 11 is picked up. Thereafter, the above steps are sequentially performed, and all the chips 11 on the wafer ring are mounted on the mounting portion (island portion) on the bonding position Q.

ところで、本発明では、ボンディングポジションＱ上で高さ検出手段２５にてコレット１３の吸着面１３ａの高さ位置を検出する。そして、基本制御手段２０で設定されているコレット吸着面１３ａの高さ（基準高さ）とを比較する。そして、検出高さが基準高さと相違する場合に、その相違量を考慮して矢印Ｄ方向の下降量を補正し、次回のボンディングではこの下降量でもってコレット１３を下降させる。検出高さと基準高さとが一致していれば、下降量を補正することなく、基本制御手段２０に基づく下降量で矢印Ｄ方向に下降させる。 In the present invention, the height position of the suction surface 13a of the collet 13 is detected by the height detection means 25 on the bonding position Q. Then, the collet suction surface 13a set by the basic control means 20 is compared with the height (reference height). Then, when the detected height is different from the reference height, the descending amount in the direction of arrow D is corrected in consideration of the difference amount, and the collet 13 is lowered by this descending amount in the next bonding. If the detected height coincides with the reference height, it is lowered in the direction of arrow D by the lowering amount based on the basic control means 20 without correcting the lowering amount.

これによって、ボンディングポジションＱでの最下点のコレット吸着面１３ａの位置を制御することができる。このため、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷でき、チップ１１と被実装部（アイランド部）に実装できる。 As a result, the position of the lowest collet suction surface 13a at the bonding position Q can be controlled. For this reason, the optimal load for obtaining the required bonding strength can be applied to the chip, and the chip 11 and the mounted part (island part) can be mounted.

本発明では、ボンディングポジションＱでの温度環境の変化で、コレット１３の吸着面１３ａが基準位置に対して変動（変位）したとしても、この変動（変位）に応じて、ボンディングポジションＱでの鉛直方向移動量を変更することができる。このため、稼動中においても、必要とする接合強度を得るための最適な荷重をチップに負荷でき、稼動開始から稼動終了まで、安定して高精度のボンディング作業を行うことができる。 In the present invention, even if the suction surface 13a of the collet 13 fluctuates (displaces) with respect to the reference position due to a change in the temperature environment at the bonding position Q, the vertical at the bonding position Q depends on this fluctuation (displacement). The amount of direction movement can be changed. For this reason, the optimum load for obtaining the required bonding strength can be applied to the chip even during operation, and stable and highly accurate bonding work can be performed from the start of operation to the end of operation.

高さ検出手段２５にて、ボンディングポジションＱにおいてコレット吸着面１３ａの高さを検出することができ、この検出したコレット吸着面１３ａの高さに基づいて制御手段にてボンディングポジションＱでの鉛直方向移動量を制御することができ、ボンディングポジションＱでの鉛直方向移動量の補正の信頼性の向上を図ることができる。 The height detection means 25 can detect the height of the collet suction surface 13a at the bonding position Q, and the control means makes the vertical direction at the bonding position Q based on the detected height of the collet suction surface 13a. The amount of movement can be controlled, and the reliability of correction of the amount of movement in the vertical direction at the bonding position Q can be improved.

前記実施形態では、フィードバック制御をボンディング毎に行うようにしている。このため、ほぼ全ボンディング工程を高精度に行うことができる利点がある。しかしがら、ボンディング毎にコレット吸着面１３ａの高さが変動するものではないので、所定ボンディング回数毎に行うようにしても、ボンディング作業の精度が低下するものではない。このため、所定ボンディング回数毎に行うようにすれば、制御の簡略化を図ることができる。所定ボンディング回数毎としては、任意に設定でき、２〜３回毎であっても、さらには５〜６回毎であってもよく、さらには、不定回毎であってもよい。 In the embodiment, feedback control is performed for each bonding. For this reason, there is an advantage that almost all bonding processes can be performed with high accuracy. However, since the height of the collet suction surface 13a does not fluctuate for each bonding, the accuracy of the bonding work does not decrease even if it is performed every predetermined number of times. For this reason, if it is performed every predetermined number of times of bonding, control can be simplified. The predetermined number of times of bonding can be arbitrarily set, may be every 2 to 3 times, may be further every 5 to 6 times, and may be every indefinite time.

ダイボンダにおいては、ウェーハリング交換を行うことによって、次のウェーハに対するボンディング工程を行うことになる。このため、ボンディングするチップ１１を交換する場合、ウェーハリング交換を行えば、前回のウェーハに対するボンディング工程から比較的長時間経過しており、ボンディングポジションＱでのコレット吸着面１３ａの高さが大きく変動しているおそれがある。このため、ウェーハリング交換直後において本発明のフィードバック制御を行うのが好ましい。 In the die bonder, the bonding process for the next wafer is performed by exchanging the wafer ring. For this reason, when the chip 11 to be bonded is replaced, if the wafer ring is replaced, a relatively long time has passed since the bonding process for the previous wafer, and the height of the collet suction surface 13a at the bonding position Q varies greatly. There is a risk that. For this reason, it is preferable to perform the feedback control of the present invention immediately after exchanging the wafer ring.

ところで、ピックアップポジションにおいても、ティーチングされている一定の鉛直方向の移動量ではピックアップに不具合が生じる場合がある。すなわち、最下点でのコレット吸着面１３ａの高さ位置が基準設定位置よりも低ければ、突き上げピンとコレット吸着面１３ａとの間にチップ１１が挟まった状態となって、チップ１１が突き上げピンによって傷付いたりする場合がある。逆に、最下点でのコレット吸着面１３ａの高さ位置が基準設定位置よりも高ければ、チップ１１が吸着面１３ａに吸着しなかったり、吸着しても位置がずれた状態であったりする。 By the way, even in the pickup position, a problem may occur in the pickup at a certain vertical movement amount taught. That is, if the height position of the collet suction surface 13a at the lowest point is lower than the reference setting position, the chip 11 is sandwiched between the push-up pin and the collet suction surface 13a, and the chip 11 is moved by the push-up pin. You may get hurt. Conversely, if the height position of the collet suction surface 13a at the lowest point is higher than the reference setting position, the chip 11 may not be attracted to the suction surface 13a, or the position may be shifted even if it is attracted. .

そこで、ダイボンダとしては、ピックアップポジションＰにおいてコレット吸着面１３ａの高さを検出する高さ検出手段（図示省略）と、この高さ検出手段にて検出されたコレット吸着面の高さに基づいてピックアップポジションＰでのコレット１３の鉛直方向移動量を制御する制御手段（前記制御手段２２にて構成できる制御手段）とを備えたものであってもよい。 Therefore, as a die bonder, the pickup is based on the height detection means (not shown) for detecting the height of the collet suction surface 13a at the pickup position P and the height of the collet suction surface detected by the height detection means. Control means for controlling the vertical movement amount of the collet 13 at the position P (control means that can be configured by the control means 22) may be provided.

このように、ピックアップポジション側における鉛直方向移動量を制御するものでは、稼動中にコレット吸着面１３ａの高さ位置に変動があっても、ピックアップするのに最適な鉛直方向移動量でもってチップ１１をピックアップすることができる。このため、チップ１１を高品質状態に保持できるともに、ダイボンディング作業の安定化を図ることができる。 As described above, in the case of controlling the vertical movement amount on the pickup position side, even if the height position of the collet suction surface 13a varies during operation, the chip 11 has the optimum vertical movement amount for picking up. Can be picked up. For this reason, the chip 11 can be maintained in a high quality state, and the die bonding operation can be stabilized.

また、前記したように、ウェーハリング交換を行った場合、再稼動開始まで時間が空くので、コレット１３の温度が低下する。このため、チップ１１のピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでのコレット１３の鉛直方向の移動量を制御するようにしてもよい。 As described above, when the wafer ring is exchanged, it takes time until the re-operation is started, so that the temperature of the collet 13 is lowered. For this reason, the amount of movement of the collet 13 in the vertical direction at the pickup position may be controlled based on the temperature drop at the pickup position of the chip 11.

すなわち、前回の最終稼動時から再稼動時までの時間を図３に示すようにタイマ等からなる時間検出手段２６で検出し、この時間からコレット１３の温度低下量を推定し、予め設定されているこの温度でのコレット１３の吸着面１３ａの高さ位置からこの状態での吸着面１３ａの高さ位置を算出する。そこで、この算出した吸着面１３ａの高さ位置を、制御手段２２にフィードバックし、ピックアップポジションＰでのコレット１３の鉛直方向の移動量を制御（調整）することになる。チップ１１のピックアップポジションＰにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションＰでの鉛直方向の移動量を調整する調整手段は、制御手段２２にて構成できる。 That is, the time from the last final operation to the re-operation is detected by the time detection means 26 such as a timer as shown in FIG. 3, and the temperature decrease amount of the collet 13 is estimated from this time and set in advance. The height position of the suction surface 13a in this state is calculated from the height position of the suction surface 13a of the collet 13 at this temperature. Therefore, the calculated height position of the suction surface 13a is fed back to the control means 22, and the amount of movement of the collet 13 in the vertical direction at the pickup position P is controlled (adjusted). Adjustment means for adjusting the amount of vertical movement at the pickup position P based on the temperature drop at the pickup position P of the chip 11 can be configured by the control means 22.

このように、チップ１１のピックアップポジションＰにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションＰでの鉛直方向の移動量を制御するものでは、チップ１１のピックアップポジションＰの工程でも、チップ１１のピックアップ作業が安定する。 As described above, when the movement amount in the vertical direction at the pickup position P is controlled based on the temperature drop at the pickup position P of the chip 11, the pickup operation of the chip 11 is stable even in the process of the pickup position P of the chip 11. To do.

このため、温度低下に基づいて、ピックアップポジションＰでの鉛直方向の移動量を制御するものでは、吸着面１３ａの高さ位置を検出して移動量を制御するものを設けなくてよく、また、吸着面１３ａの高さ位置を検出して移動量を制御するものを設ける場合、温度低下に基づいて制御するものを設けなくてもよい。もちろん、両制御方式を設けてもよい。 For this reason, in the case of controlling the vertical movement amount at the pickup position P based on the temperature drop, it is not necessary to provide a device for detecting the height position of the suction surface 13a and controlling the movement amount. In the case of providing a device that detects the height position of the suction surface 13a and controls the movement amount, it is not necessary to provide a device that controls based on a temperature drop. Of course, both control methods may be provided.

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、コレット１３の吸着面１３ａの高さを検出する場合、吸着面１３ａ自体を検出するものであっても、吸着面１３ａにチップ１１が吸着されているチップ１１の下面（反吸着面側）に高さ位置を検出して、このチップ１１の厚さを差し引くようにしてもよい。コレット１３としては、金属コレットであっても、樹脂コレットであっても、ラバーコレットであってもよい。 As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, when detecting the height of the suction surface 13a of the collet 13, the suction is performed. Even if the surface 13a itself is detected, the height position is detected on the lower surface (the anti-adsorption surface side) of the chip 11 where the chip 11 is adsorbed to the adsorption surface 13a, and the thickness of the chip 11 is subtracted. You may do it. The collet 13 may be a metal collet, a resin collet, or a rubber collet.

本発明の実施形態を示すダイボンダの簡略ブロック図である。It is a simplified block diagram of the die bonder which shows embodiment of this invention. コレットの移動を示す簡略図である。It is a simplification figure showing movement of a collet. 本発明の他の実施形態を示すダイボンダの簡略ブロック図である。It is a simplified block diagram of the die bonder which shows other embodiment of this invention. 従来のコレットの移動を示す簡略図である。It is a simplified diagram showing the movement of a conventional collet. 従来の欠点を説明するためのコレットの簡略図である。It is a simplified diagram of a collet for explaining a conventional defect.

符号の説明Explanation of symbols

１１チップ
１３コレット
１３ａコレット吸着面
２０基本制御手段
２１補正制御手段
２２制御手段
２５高さ検出手段 11 Chip 13 Collet 13a Collet suction surface 20 Basic control means 21 Correction control means 22 Control means 25 Height detection means

Claims

チップを吸着しているコレットをボンディングポジションまで搬送し、このボンディングポジションでコレットを鉛直方向に沿って下降させて基材にチップをボンディングするダイボンダにおいて、
チップのピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでの鉛直方向の移動量を調整する調整手段と、
ボンディングポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出する高さ検出手段と、この高さ検出手段にて検出されたコレット吸着面の高さに基づいてボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするダイボンダ。 In the die bonder that transports the collet adsorbing the chip to the bonding position and lowers the collet along the vertical direction at this bonding position to bond the chip to the substrate.
Adjusting means for adjusting the amount of vertical movement at the pickup position based on the temperature drop at the pickup position of the chip;
Height detection means for detecting the height of the collet suction surface at the bonding position, and the amount of vertical movement of the collet at the bonding position is controlled based on the height of the collet suction surface detected by the height detection means. A die bonder comprising a control means.

前記制御手段は、予め設定された移動方向及び移動量に従ってコレットが移動するように制御する基本制御手段と、前記高さ検出手段にて検出した高さに基づいて前記基本制御手段のボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量をフィードバック制御する補正制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。 The control means includes a basic control means for controlling the collet to move according to a preset movement direction and movement amount, and a bonding position of the basic control means based on the height detected by the height detection means. 2. The die bonder according to claim 1, further comprising correction control means for feedback-controlling the vertical movement amount of the collet.

ピックアップポジションでコレットにてチップをピックアップポジションするダイボンダであって、
ピックアップポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出する高さ検出手段と、この高さ検出手段にて検出されたコレット吸着面の高さに基づいてピックアップポジションでのコレットの鉛直方向移動量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイボンダ。 A die bonder that picks up a chip with a collet at the pickup position.
A height detection means for detecting the height of the collet suction surface at the pickup position, and a vertical movement amount of the collet at the pickup position is controlled based on the height of the collet suction surface detected by the height detection means. The die bonder according to claim 1, further comprising a control unit.

チップを吸着しているコレットをボンディングポジションまで搬送し、このボンディングポジションでコレットを鉛直方向に沿って下降させて基材にチップをボンディングするダイボンディング方法において、
チップのピックアップポジションにおける温度低下に基づいて、ピックアップポジションでの鉛直方向の移動量を制御し、
ボンディングポジションにおいてコレット吸着面の高さを検出し、そのコレット吸着面の高さに基づいてボンディングポジションでのコレットの鉛直方向移動量のフィードバック制御を行うことを特徴とするダイボンディング方法。 In the die bonding method in which the collet adsorbing the chip is transported to the bonding position, the collet is lowered along the vertical direction at this bonding position, and the chip is bonded to the substrate.
Based on the temperature drop at the pickup position of the chip, the amount of vertical movement at the pickup position is controlled,
A die bonding method comprising: detecting a height of a collet suction surface at a bonding position, and performing feedback control of a vertical movement amount of the collet at the bonding position based on the height of the collet suction surface.

前記フィードバック制御をボンディング毎に行うことを特徴とする請求項４に記載のダイボンディング方法。 The die bonding method according to claim 4, wherein the feedback control is performed for each bonding.

前記フィードバック制御を所定ボンディング回数毎に行うことを特徴とする請求項４に記載のダイボンディング方法。 The die bonding method according to claim 4, wherein the feedback control is performed every predetermined number of times of bonding.

チップのピックアップポジションにおけるウェーハリング交換直後に前記フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項４に記載のするダイボンディング方法。 5. The die bonding method according to claim 4, wherein the feedback control is performed immediately after exchanging the wafer ring at a chip pickup position.