JP5789436B2 - ダイボンダ - Google Patents

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Description

本発明はダイボンダに関する。
ダイボンダとは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等（以下、基板という）に接着する装置である。このダイと基板を接着するダイボンド材（ペースト、フィルム）にエンプラが使用されており、ダイの位置決めを行いリードフレーム等に接着される。現在、樹脂を接合材料としてボンディングを行う方式が主流となっている。
半導体のダイボンディングでは、半導体チップ（IC、LSI）をリードフレーム、セラミックスケース、基板等に固着化させるために、はんだやダイボンド用樹脂ペースト（Agエポキシ及びAgポリイミド）が接着剤として使用されている。
特開２００１−１２７０８０号公報 特開２００４−２８８７１５号公報
さて、ダイを基板に接着する接着剤は上下動するシリンジによって射出するペースト状接着剤を塗布することによって接着される。すなわち、ペースト状接着剤を封入したシリンジによって接着剤が所定の位置に所定量塗布されて接着されるものである。
その際、接着前にペースト状接着剤が入ったシリンジとリードフレームのパターン認識を認識用カメラで撮影して確認する必要がある。そこで従来は、認識用カメラを撮影位置まで移動させて撮影し、適切な接着位置を検出してから接着動作を行っている。接着後は認識用カメラが再び撮影位置に移動し、ペースト状接着剤が適切に塗布されているかを確認するための撮影を行っている。
このように、従来のダイボンダはペースト状接着剤をリードフレームに塗布する度に認識用カメラは撮影位置に２往復移動して撮影することになり、非常に無駄な工程があった。つまり、従来のダイボンダには単位時間あたりの処理能力（スループット）が低下する非効率な動きが含まれていた。
また、認識用カメラによるペースト状接着剤の塗布位置や塗布量は正確に認識し、不良の発生を抑えるためにはモワレ現象のない鮮明な映像が必要である。
これに対し、上記特許文献１、２は画像認識用の認識用カメラや照明は備えているものの、接着剤を塗布する作業のスループットを高めることについて配慮されたものではない。また、撮影された映像のモワレ現象発生防止については特別配慮されたものではない。
本発明の目的は、接着剤塗布を撮影するための認識用カメラの移動動作を排除し、高いスループットによる信頼性の高いダイボンダを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、リードフレームの上部に位置するように配置され、内部にペースト状接着剤を封入するようにされるシリンジと、このシリンジの側方に固定されている認識用カメラと、この認識用カメラの近傍に設けられている照明と、この照明と対向する位置に設けられている反射板とを備え、前記反射板は前記照明から直接の明かりを受けて前記リードフレームのペースト状接着剤の塗布面を照射するようにされ、前記認識用カメラは前記明かりが照射される前記塗布面を撮影するようにされることを特徴とする。
また上記目的は、前記認識用カメラと前記照明と反射板はＸ方向に搬送されるリードフレームの上部にある前記シリンジを境として装置手前側に反射板、装置奥側に認識用カメラと照明が配置されることが好ましい。
また上記目的は、前記照明は前記認識用カメラの下部に配置することが好ましい。
また上記目的は、前記照明は複数個のＬＥＤによって構成することが好ましい。
また上記目的は、前記反射板の反射面を艶消し白色コーティングとすることが好ましい。
また上記目的は、前記艶消し白色コーティングの厚さを０．０２ｍｍ以上０．０４ｍｍ以下とすることが好ましい。
本発明の目的は、接着剤塗布を撮影するための認識用カメラの移動動作を排除し、高いスループットによる信頼性の高いダイボンダを提供できる。
本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。 本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。 本発明の実施例１に係るプリフォーム部の概略構成図である。 本発明の実施例２に係るプリフォーム部の概略構成図である。 本発明の実施例２に係る照明装置の正面図である。 本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。
図１において、ダイボンダ１０は大別するとウエハ供給部１と、フレーム供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とを有する。フレーム供給・搬送部２はスタックローダ２１と、フレームフィーダ２２と、アンローダ２３とを有する。スタックローダ２１によりフレームフィーダ２２に供給されたフレーム（以下、リードフレームという）は、フレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送される。
ダイボンディング部３は、プリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２とを有する。このダイボンディング部３の前工程となるプリフォーム部３１は、フレームフィーダ２２により搬送されてきたフレームにダイ接着剤（以下、ペースト状接着剤とい）を塗布する部分である。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、平行移動してフレームフィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ダイを下降させてペースト状接着剤が塗布されたフレーム上にボンディングする。
プリフォーム部３１の近傍には後述する認識用カメラ３３が取り付けられ、この認識用カメラ３３でリードフレームのパターン認識と塗布されたペースト状接着剤が所定位置で所定量塗布されているかを確認するものである。後述するが、プリフォーム部３１の上部には上下動するシンリンジ３６が設けられている。このシンリンジ３６の内部にはペースト状接着剤３７が封入され、空気圧によってペースト状接着剤３７がノズル先端から射出されるようになっている。
ウエハ供給部１は、ウエハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウエハカセットリフタ１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示せず）を有し、順次ウエハリングをピックアップ装置１２に供給する。
さて、本発明の発明者らは、まず認識用カメラの固定位置から検討した。その結果、認識用カメラの固定位置として、シリンジを境として装置本体手前側（図１ではプリフォーム部の−Ｙ側）に固定して検討したところ、以下のごとき不都合があることが分かった。
つまり、シリンジ内に封入される接着ペーストの追加封入を行う際、シリンジの取り出し方向が図２に示す−Ｙ方向となり、作業者の取り出し作業領域は上記と同方向となる。そのため、装置本体手前側に認識用カメラを配置するとシリンジ取り出し作業の邪魔となってしまう。したがって、認識用カメラは装置本体奥側（図１ではプリフォーム部の＋Ｙ側）に設置固定することで種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。
図２は本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。
図２において、リードフレーム３４は矢印Ｘ方向に移動する。リードフレーム３４の上部にはシリンジ３６が配置されている。このシリンジ３６の内部にはペースト状接着剤３７が封入されている。認識用カメラ３３はシリンジ３６がＺ方向に上昇しているときにリードフレーム３４の位置やペースト状接着剤３７の塗布量を計測するものである。この認識用カメラ３３はレンズ３３ａがペースト状接着剤３７の塗布面を常に狙うように、傾斜させて固定されている。認識用カメラ３３の下方には照明３８が取り付けられている。この照明３８は複数個のＬＥＤ３８ａで構成されている。この照明３８からの明かりは照明３８と対向する位置で傾斜して取り付けられた反射板３９によってリードフレーム３４のパターン認識面とペースト状接着剤３７の塗布面を照射するようになっている。
以上のようなプリフォーム部３１は以下のように動作してペースト状接着剤を塗布する。
すなわち、リードフレーム３４は矢印Ｘ方向から移動して来る。リードフレーム３４はシリンジ３６の直下に来たら停止し、固定された認識用カメラ３３にて撮影された画像からリードフレーム３４の停止位置が適正であるかを確認する。停止位置が所定の位置であることが確認されたらシリンジ３６が下降してリードフレーム３４の所定位置にペースト状接着剤３７が塗布される。シリンジ３６によるペースト状接着剤３７の塗布が完了し、シリンジ３６がＺ方向に上昇したら、認識用カメラ３３によってペースト状接着剤３７が適正量であるか、又は液垂れの有無などを確認する。適正量で液垂れがないことが確認されたら次の塗布作業へと進む。
なお、本図において点線で示したシリンジ３６はペースト状接着剤を塗布するときの位置であり、実線はシリンジ３６が上部（Ｚ方向）に上昇したときの位置である。したがって、本図における認識用カメラ３３による撮影はシリンジ３６が照明３８の明かりを遮らないようにシリンジ３６が上昇し、塗布されたペースト状接着剤の量を観察している状態を示すものである。
図３はプリフォーム部を横から見た図である。
図３において、シリンジ３６が上昇している段階で、ペースト状接着剤の塗布された部分を固定された認識用カメラ３３で観察している。そのとき照明３８からの明かりは点線で示すように反射板３９に向かって照射され、この反射板３９によって跳ね返った明かりはペースト状接着剤塗布面を照らす。
ところで、照明３８は複数個のＬＥＤによって構成されている（本実施例では６個のＬＥＤで検討を行った）。この照明３８からの光をリードフレーム３４のペースト状接着剤塗布面に照射するために光沢面（鏡面処理）を有する反射板を設けたところ、撮影された画像に乱れや歪が生じることが分かった。これは、いわゆる画像のモワレ現象であり、規則正しい繰り返し模様などがあった場合に起こる画像の歪みなどである。
このモワレ現象の原因について本発明の発明者らが種々検討したところ、鏡面処理された反射板３９に原因があるものと考え、反射板３９を艶消しの白色コーティング処理（コーティング厚さは約０．０３ｍｍ程度）を行った結果、モワレ現象がなく良好な映像が得られた。なお、コーティング厚さは０．０２〜０．０４ｍｍであれば、良好な結果が得られる。
このように、本実施例では撮影のための認識用カメラ移動を排除したことによって高いスループットによる接着剤塗布作業が得られたばかりでなく、認識用カメラの固定位置をシリンジ取り外しに影響されない位置とすることができた。
さらに、本実施例では撮影された映像のモワレ現象が防止できたことによって、信頼性の高い接着剤の塗布を行うことができた。
図４は本発明の実施例２に係るプリフォーム部の概略構成図である。
図４において、リードフレーム３４の上部にはシリンジ３６が配置されている。このシリンジ３６にはペースト状接着剤３７が封入されている。認識用カメラ３３はシリンジ３６が上昇しているときにリードフレーム３４の位置やペースト状接着剤３７の塗布量を観察するものである。認識用カメラ３３に取り付けられたレンズ３３ａの外周にはリング状の照明３８が取り付けられている（この照明３８については図５で詳細に説明する）。この照明３８は複数個のＬＥＤ３８ａで構成されている。この照明３８からの明かりは照明３８と対向する位置で傾斜して取り付けられた反射板３９によってリードフレーム３４のパターン認識面とペースト状接着剤の塗布面を照射するようになっている。
以上のようなプリフォーム部３１は以下のように動作してペースト状接着剤を塗布する。
すなわち、リードフレーム３４はシリンジ３６の直下に来たら停止し、固定された認識用カメラ３３にて撮影された画像からリードフレーム３４の停止位置が適正であるかを確認する。停止位置が所定の位置であることが確認されたらシリンジ３６が降下してリードフレーム３４の所定位置にペースト状接着剤３７を塗布する。シリンジ３６によるペースト状接着剤３７の塗布が完了しシリンジ３６が上昇したら、認識用カメラ３３によってペースト状接着剤３７が適正量で塗布されているかを確認する。適正量であることが確認されたら次の塗布作業へ進む。
なお、本図において点線で示したシリンジ３６はペースト状接着剤を塗布するときの位置であり、実線はシリンジ３６が上部（Ｚ方向）に上昇したときの位置である。したがって、本図における認識用カメラ３３による撮影はシリンジ３６が照明３８の明かりを遮らないようにシリンジ３６が上昇し、塗布されたペースト状接着剤の量を観察している状態を示すものである。
図５は本発明の実施例２に係る照明装置の正面図である。
図５において、認識用カメラ３３のレンズ３３ａを覆うようにリング状の照明３８が取り付けられている。このリング状の照明３８はリング状に形成された容器内に複数のＬＥＤを配置した単体の照明装置としてものである（本実施例では６個のＬＥＤで検討を行った）。
もちろん、本実施例では認識用カメラ３３で撮影された画像にモワレ現象が発生しないように、反射板３９には艶消しの白色コーティングを施している。
これにより本実施例によれば、照明がリング状になっているため接着剤の塗布部分を集中的に明かりを照射できるので鮮明でモワレ現象のない映像を得ることができる。
図６は本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。
図６において、
（ステップ１０１）：プリフォーム部にリードフレームが所定位置まで搬送されて来てペースト状接着剤を塗布するための準備に入る。
（ステップ１０２）：搬送されて来たリードフレームが所定位置に配置されているかを認識用カメラで確認する。
（ステップ１０３）：カメラの視野内でフレームの位置ずれが確認されたら、所定の位置からのズレ分を計算してペースト状接着剤を塗布する際に位置の修正を行う。一方、カメラの視野外や認識不能の場合は、エラーとして作業を停止する（ステップ１０４）。
（ステップ１０５）：シリンジが降下して来て所定量のペースト状接着剤をリードフレーム上に塗布する。
（ステップ１０６）：ペースト状接着剤の塗布が終了したシリンジが上昇すると認識用カメラが塗布されたペースト状接着剤の状態を確認する。
（ステップ１０７）：ペースト状接着剤の量が少なかったり、擦れが確認されたりした場合には、塗布不良エラーとして作業を停止する（ステップ１０８）。問題ないことが確認されたらペースト状接着剤の塗布工程が終了する。
このように本実施例によれば、ペースト状接着剤の塗布作業は常に認識用カメラで監視されているため、リードフレームの位置ズレがなく、所定量のペースト状接着剤塗布が可能となる。仮にリードフレームの位置ズレがあったとしてもペースト状接着剤塗布時にズレの修正を行うので、ズレによる塗布作業のエラーが発生することはない。また認識用カメラの視野外に及ぶような位置ズレやペースト状接着剤の塗布量が所定量外であったり、塗布量が少ないことにより発生する塗布面の擦れがあったりした場合にはただちに塗布エラーとして作業を中断するので、不良品が市場に出ることはない。
以上のごとく本発明によれば、認識用カメラの移動が無くなるため、スループットが向上して生産性が向上する。また、シリンジのノズル先端も認識用カメラで確認できるためシリンジのメンテナンス性も向上する。
さらに、ペースト状接着剤が正常に塗られているかどうかの確認や、液垂れ状態も確認できるため品質向上を図ることができる。しかも本実施例の反射板によって、モワレ現象による乱れや歪のない画像で塗布面の確認を行うことができるため、なお一層品質の向上を図ることができる。
１…ウエハ供給部、２…フレーム供給・搬送部、３…ダイボンディング部、１１…ウエハカセットリフタ、１２…ピックアップ装置、２１…スタックドーダ、２２…フレームギーダ、２３…アンローダ、３１…プリフォーム部、３２…ボディングヘッド部、３３…認識用カメラ、３３ａ…レンズ、３４…リードフレーム、３５…ダイ、３６…シリンジ、３７…ペースト状接着剤、３８…照明、３８ａ…ＬＥＤ、３９…反射板。

Claims (8)

  1. リードフレームの上部に位置するように配置され、内部にペースト状接着剤を封入するようにされるシリンジと、
    このシリンジの側方に固定されている認識用カメラと、
    この認識用カメラの近傍に設けられている照明と、
    この照明と対向する位置に設けられている反射板とを備え、
    前記反射板は前記照明から直接の明かりを受けて前記リードフレームのペースト状接着剤の塗布面を照射するようにされ、
    前記認識用カメラは前記明かりが照射される前記塗布面を撮影するようにされることを特徴とするダイボンダ。
  2. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
    前記認識用カメラと前記照明と前記反射板はＸ方向に搬送されるリードフレームの上部に配置するようにされる前記シリンジを境として−Ｙ側に前記反射板、＋Ｙ側に前記認識用カメラと前記照明が配置されていることを特徴とするダイボンダ。
  3. 請求項１又は２記載のダイボンダにおいて、
    前記認識用カメラは前記塗布面にレンズを向けるために傾斜させて固定されていることを特徴とするダイボンダ。
  4. 請求項３記載のダイボンダにおいて、
    前記認識用カメラは前記塗布面をチェックし、異常があった場合は塗布不良エラーとするようにされることを特徴とするダイボンダ。
  5. 請求項３記載のダイボンダにおいて、
    前記照明は前記認識用カメラの下部に配置されていることを特徴とするダイボンダ。
  6. 請求項３記載のダイボンダにおいて、
    前記照明は複数個のＬＥＤによって構成するようにされることを特徴とするダイボンダ。
  7. 請求項３記載のダイボンダにおいて、
    前記反射板の反射面を艶消し白色コーティングとするようにされることを特徴とするダイボンダ。
  8. 請求項７記載のダイボンダにおいて、
    前記艶消し白色コーティングの厚さを０．０２ｍｍ以上０．０４ｍｍ以下とするようにされることを特徴とするダイボンダ。
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