JPH02222155A - ダイボンデイング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体の組立工程に係わり、特に、ダイボン
ディング工程用の組立装置（以後ダイボンディング装置
と記載する）におけるダイボンディング機構の改良に関
する。

（従来の技術） 集積回路素子や個別半導体素子などの組立工程は、素子
や回路を半導体基板に造込む前処理工程に比べ早い時期
に自動化が進められ、ボンダーやダイボンディング装置
が開発、実用化されて、生産性の向上に大きく貢献して
きた。

被処理半導体素子の種類即ち集積回路素子などに対して
発光素子等用にあっては、多少構造が相違するダイボン
ディング装置が利用されている。

ところで、生産現場における製造装置は、当然生産性の
向上を目指してインデックス（Ｉｎｄｅｘ）の改善に努
めるのが当然であるが、第２図によりダイボンディング
装置の概要を説明する。集積回路素子や個別半導体素子
の組立てには、ガラエポなどの基板を利用するのに対し
てり一１〜フレームを適用する方式が一般的であり、そ
れに形成したベツド部に集積回路素子や個別半導体素子
（今後記載する半導体素子は両者を含める）をダイボン
ディングするが、公知の金属層や半田層を利用する型で
なく接着剤を適用するものである。

第２図にあるように、この型のダイボンディング装置は
以下の機構に分けられる。即ち、ベット部（図示せず）
を形成したリードフレーム（ＬｅａｄＦｒａｍｅ）即ち
金属部材５０を収容するマガジン５１、金属部材５０を
配置してダイボンディング工程を行うフレームチャック
ステージ（Ｃｈｕｃｋ　Ｓｔａｇｅ）５２がある。また
、金属製支持リング５３（以後支持リングと記載する）
に貼着した膜には、ダイシング（Ｄｉｃｉｎｇ）工程を
終えた半導体ウェーハを張付けてからこの膜を引伸ばし
てプレイキング（Ｂｒａ−ｋｊｎｇ）工程を施すことに
よってダイボンディング用半導体ベレンＩ〜５４が設置
される。更に、半導体ペレット５４を吸引方式により固
定するコレット５５、フレームチャックステージ５２及
び金属部材５０を撮すカメラ部５６、更にまたゲージン
グ（Ｇｕａｇｉｎｇ）部５７に大別される。上記のよう
に接着剤を利用するダイボンディング装置は、コレット
５５のいわゆるスクラブ（Ｓｃｒｊｂｅ）運動は行わず
、金属部材５０に形成したベツド部（図示せず。また以
後単に金属部材５０と記載する）に設置した接着剤層に
半導体ペレットを単に乗せる方式が採られている。

このベラ１〜部と支持リング５３間の位置補正には、支
持リング５３及びフレームチャックステージ５２に付設
した第１及び第２のＸ−Ｙテーブル５８，５９とゲージ
ング部５７により行う。勿論、この両Ｘ−Ｙテーブル５
８．５９にはカメラ部５６により得られた映像と標準的
な位置関係から補正値を算出するマイコンなどからなる
演算部（図示せず）を設置する。

支持リング５３に貼着した膜に固定した半導体ペレット
５４をコレラ（〜５５に吸引するに当たっては、その下
側に配置する突上げ捧６０により該当半導体ペレット５
４を押しあげてからゲージング部５７に搬送後、別のコ
レットにより吸引して金属部材５０に搬送する方式が採
られている。また、接着剤層を金属部材５０に設置する
には、ペースト回転台６２に収容した接着剤層をスタン
ピングニードル（Ｓｔａｍｐｉｎｇ　Ｎｅｅｄｌ、ｅ）
　６１に付けてから、金属部材５０のベツド部に塗布す
る。

ところで、コレット５５に吸引した半導体ペレット５４
の位置を補正するのは、上記のように膜を伸ばすことに
よりプレイキング工程を半導体ペレットに施しているの
で、完全に整列した状態に配置されておらず、多少蛇行
している。従って、そのままコレット５５に吸引すると
その位置関係のままマウントされ、後続のボンディング
工程において不都合が起こる。

このためにカメラ部５６と演算部による位置補正により
半導体ペレット（半導体基板の使用により素子領域と反
対側の裏面は平坦に形成されている）と金属部材を平行
に配置すると共に、ゲージング部５７により、半導体ペ
レット５４の傾き即ちθを機械的に矯正して接着剤層の
濡れを確実にしている。

（発明が解決しようとする課題） このような方法では、半導体ペレツ１〜の寸法が大きく
なったりその数が増加するにつれてＸ−Ｙテーブル径が
大きくなり、装置全体に占める面積は大きなものになり
、更に、ゲージング部の存在によりコレットが複数個必
要となって、複雑な構造となる。

それに加えて、スタンピングニードルとマウント用コレ
ットは、上下方向に移動可能な単一ヘッド部（図示せず
）夫々に複数本を形成するので、機構が複雑になる他に
重量増加の原因となり装置のインデックスを阻害してい
る。このように装置が複雑かつ大型化されるにつれて、
価格の増大、保守保全の面からも改良が望まれているの
が実状である。

本発明は、このような事情により成されたもので、特に
、小型化、低価格を実現させることにより装置自体のイ
ンデックスを向上したダイボンディング装置を提供する
ことを目的とするものである。

Ｃ発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 膜体を貼付ける支持リングと、膜体に保持される複数の
半導体ペレットと、単一の半感体ペレッＩ〜を裏面から
押す突上げピンと、重ねて配置する複数の支持リングに
共通して取付ける回転軸と、この回転軸を移動可能にす
る第１のＸ−Ｙテーブルと、支持リングを回転自在にす
る機構と、半導体ペレットをマウントする金属部材と、
金属部材に設置する第２のＸ−Ｙテーブルと、支持リン
グに取付ける半導体ペレット及び金属部材を撮るカメラ
部材と、半導体ペレットを吸引するコレットと、コレッ
トを取付けるコレッＩ〜軸と、ここに設置する回転機構
と、回転機構、第１及び第２のＸ−Ｙテーブルに電気的
に接続する演算部を具備し、カメラ部材により得られる
半導体ペレットと金属部材位置と標準的な位置を演算部
により比較し、それに基づいて第１及び第２のＸ−Ｙテ
ーブルの移動量及びコレットの回転量を決めることに本
発明に係わるダイボンディング装置の特徴がある。

（作　用） 本発明に関するダイボンディング装置では、複数の半導
体ペレットを貼付けた膜を取付けた支持リングの複数個
を積重ね、これらに共通に設置した回転軸のスイング（
Ｓｗｉｎｇ）によって取出す方式％式％ 更に、コレット軸は０方向に回転できるように構成して
いるので、従来装置のようなゲイジング部を省略するこ
とにより単一のヘッドに単一のコレットを配置し、ここ
に吸引する半導体素子のＸ。

Ｙ方向をＸ−Ｙテーブルで搬送し、角度θの回転は、ヘ
ッドに設置した回転機構即ちパルスモータで搬送時に補
正する方式を採用した。これにより小型化及び低価格化
に大きく寄与した。

更にまた、スタンピングヘッド及びマウントヘッド部は
各々車軸ヘッドとして軽量化を達成して、インデックス
向上に大きく寄与させた。従来装置の搭載していた半導
体ペレットの寸法に応じたスタンピングニードルとコレ
ットはフィーダのＸテ−プルにス１−ツク（Ｓｔｏｃｋ
）　Ｌ／ておき、任意に交換して使用できる構造とした
。

このような構造により単一の半導体ペレットをマウント
するインデックスは、従来の１．２秒から０．９秒に向
上することができた。

（実施例） 第１図ａ、ｂ、ｃを参照して本発明に係わる一実施例を
説明する。即ち、第１図ａの概略図に明らかなように、
従来のダイボンディング装置と違う点は、半導体ペレッ
ト１を膜体（図示せず）により保持する支持リング２の
複数個が第１のＸＹ子テーブルに取付けられており、し
かも、支持リング２　は、回転軸４によりスイングがで
きる点である。

第２には、半導体ベレン１−１をマウントするリードフ
レームからなる金属部材５（正確にはベツド部であるが
以後もこの表現とする）には、柱状の接着剤層６・・・
を配置し、この金属部材５と半導体ペレット１の位置は
カメラ部材７及びこれに電気的に接続した演算部とによ
り補正値を求める。

夫々に配置したＸ−Ｙテーブルをこの値により動かして
正規の位置に移動する。また、半導体ペレット１の傾き
即ちθは、半導体ペレット１をコレットで搬送する時に
、ここに設置した回転機構の稼働により矯正する点であ
り、ゲイジング部を省略して単一のコレット軸に単一の
コレットを搭載して重量軽減及び構造の簡略化を計った
ものである。　次に、詳細を以下に説明する。即ち、半
導体ペレットト・を保持する支持リング２には、回転軸
４が取付けられ、更に両部品を第１のＸ　＝Ｙテーブル
３に取付けると共に、この第１のＸ−Ｙテーブル３また
はそれ以外の場所に配置したエヤーシリンダ（図示せず
）を回転軸に接続して支持リング２のスイング運動を可
能とする。

支持リング２に張った例えば有機フィルムには半導体素
子が追込まれた半導体基板（図示せず）が貼付けられて
いる。これは、プレイドダイサー（Ｂｒａｄｅ　Ｄｉｃ
ｅｒ）により、形成されたダイシングライン（Ｄｉｃｉ
ｎｇＬｊｎｅ）に沿って厚さの途中まで切込まれており
、貼付けた有機フィルム膜を引伸ばすことにより個々の
半導体ペレットに分離する。従って、個々の半導体ベレ
ン１〜は、多少蛇行した状態で有機フィルム膜に貼付い
ている。

一方、半導体ペレットト・・をマウントするリードフレ
ーム即ち金属部材５は、積上げた状態８に設置して」二
下方向に移動できるようにし、ここからフレームチャッ
クステージ９に搬送してダイボンディング工程に備える
。この金属部材５は、いわゆるＤＩＲ，ＳＩＰまたは両
者の混合型用が半導体ペレットの機種により選択利用さ
れるが、上記のように半導体ペレット１をマウントする
金属部材５には図のように接着剤層６・・を柱状にスタ
ンピングニードル１０により設置する。この工程は、回
転容器１１内に収納之れだ接着剤層６を移したスタンピ
ングニードル１０により所定の金属部材５に塗布する。

支持リング２に保持される半導体ペレット１−は、裏側
に配置する突上げピン１２により押しあげてからＸ、Ｙ
方向及び２方向に移動可能なコレット軸１３を動かして
、ここに取付けたコレット１４により半導体ペレット１
−を吸引する。第１図すの要部拡大図に明らかなように
、コレット軸Ｊ３には、減圧機構に連結した中空部１５
を形成し、その減圧機構の動作により維持される減圧状
態によりコレラ１〜１４に半導体ペレッ１−１が吸引さ
れる。

また、コレラ１〜軸１３にコレット１４を取付けるにも
第１図すにあるように、コレット軸１３の先端部分に設
置した管１６をコレット保持用減圧機構に接続し、得ら
れる減圧状態により先端部分にコレット１４を固定する
。

このコレット軸１３は、取付けたパルスモータ１７等を
備えた第１図すに示す回転機構により回転可能とされる
。その一部であるコレット軸１３には、先端にコレット
１４を、更に、上端（コレットから離れた位置を示すも
のである）に加圧力変更部１８を付設している。また、
回転機構とコレラ１〜１４間にはスプリング１９を設置
して、コレラ１−１４にかかる圧力調整を行っている。

回転機構としての単独の番号は付けないが、コレッＩ〜
軸１３を囲んで取付ける第１の軸受機構２０に１］ プーリ２１を一体に設置し、更にＯ補正用として機能す
る小型パルスモータ１７をプーリ２０に接続すると共に
、別のプーリ２２とプーリ２１の間をタイミングベルト
２３により接続する。更に、小型パルスモータ１７の回
転をコレット軸１３に伝達するために別のプーリ２２に
はピン２４を、ピン２４とコレラ１〜軸１３間に支柱２
５を設置して、回転機構を構成している。

上記のように、コレット軸１３の上端には加圧力変更部
ｊ８が設置されるが、その拡大図を第１図Ｃに示した。

これは上記スプリング１９と協同してコレット１４のボ
ンディング圧力の調整を行うもので、スプリング１９の
下方即ちコレラ１−１４方向に向けられた圧力を後述す
る電磁力により調整して、所定のダイボンディング圧力
を得るものである。

第１図Ｃにあるように、コレット軸１３の上端に設置し
たブランケット２６に、第２の軸受部２７を介して加圧
力調整用レバー２８を取付ける。このレバー２８は、支
点２９を経て垂直方向に延長してコイル３０と一体とす
る。上記電磁力を発生するためにコイル３０を挟んでア
ーマチュア３０と永久磁石３１を配置し、永久磁石３１
はこのダイボンディング装置を支持する台（図示せず）
に取付けた固定ブランケツト３３に固定する。

ところで、支持リング２に保持された半導体ベレン１〜
１及び金属部材５の位置は、第１図ａ、ｂにあるように
、撮像管などからなるカメラ部材７により撮影された上
で、マイコンなどで構成する演算部３４に電気信号とし
て入力する。この演算部３４には、両部品の標準的な位
置関係即ち、ｘ、　ｙ及びθ値が予め入力されており、
これとの比較により金属部材５と半導体ペレット１の位
置を補正し、その補正値に基づいて夫々に付設した第２
と第ＬＸ−Ｙテーブル３５と３を移動する。また、その
後コレット１４により半導体ペレット１を所定の金属部
材５に向けて搬送して接着剤層６と平行に載置して固定
する。

しかし、演算部３４の稼働によりθ値の補正が必要な場
合には、その補正値が回転機構の小型パルスモータ１７
に伝達されて必要な回転量がピン２４及び支柱２５を経
てコレット軸１３に伝わって、要求さた角度即ちθ値の
補正が完了する。

このような調整により半導体ペレットは、所定の位置に
配置した接着剤層６に対して平行に配置されることにな
り、接着に必要な濡れが十分確保されるので、接着強度
も確保てきる。

このようなダイボンディング装置にあっては、支持リン
グに設置された同種の半導体素子１を方向を９０°や１
８０６変えて同し金属部材５にマウントすることが、構
造を変えずにできる。それに加えて、半導体ペレット１
個をマウントするのに要するインデックスを従来の１．
２秒から０．９秒と大幅に向上させ、ひいては半導体ペ
レットの生産性を向上することが可能になった。

〔発明の効果〕

このように、本発明に関するダイボンディング装置は、 （１）複数の半導体ペレットを保持する支持リングを重
ねて配置すると共に、夫々に共通する回転軸を取付けて
、そのスイング運動により必要なものだけを取出す方式
を採っている。従って、装置の小型化にあずかるところ
が大きい。

（２）　コレット軸がθ方向に回転できるので、従来装
置に不可欠であったゲイジング機構を省略して小型化と
低コストで作ることができる。

（３）　　スタンピングヘッド部とマウントヘッド部は
各々車軸ヘッドとしたので、単純、軽量化を計った・ この軽量化により半導体ペレットのダイボンディングイ
ンデックスが向上し、半感体ペレッ１−の寸法に応した
スタンピングニードル及びコレットは、フィーダ用Ｘテ
ーブルにストックしておき、必要な寸法に対応して選択
する構造としている。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の一実施例を示す概略図、第１図す、
ｃは、その要部を拡大して示した断面図及び斜視図、第
２図は従来装置の概略図である。 １　半導体ペレット　　２・・・支持リング３．３５・
・Ｘ−Ｙテーブル ４　回転軸　　　　　　６・・接着剤層７・・カメラ部
材　　　　５，８・・金属部材９・・・フレームチャッ
クステージ １０・・スタンピングニードル １１・回転容器　　　　　１２・突上げピン１３−・・
コレット軸１４・＝コレットＩ５・・・中空部　　　　
　　１６・・・管１７・・・パルスモータ　　　１８・
・・加圧力変更部１９・・・スプリング　　　　２０．
２７・・軸受機構２１、２２・・プーリ　　　　２３・
・タイミングベルト２４・・ピン　　　　　　　２５・
支柱２６、３３・・・ブランケット　２８・レバー２９
・・支点　　　　　　　３０・・コイル３１・・アーマ
チュア　　　３２・永久磁石３４・・・演算部 代理人　弁理士　　大　胡　典　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 膜を貼付ける支持リングと、膜に保持される複数の半導
   体ペレットと、単一の半導体ペレットを裏面から押す突
   上げピンと、重ねて配置する複数の支持リングに共通し
   て取付ける回転軸と、この支持リングを移動可能にする
   第１のＸ−Ｙテーブルと、回転軸を回転自在にする機構
   と、半導体ペレットをマウントする金属部材と、金属部
   材に設置する第２のＸ−Ｙテーブルと、支持リングに取
   付ける半導体ペレット及び金属部材を撮るカメラ部材と
   、半導体ペレットを吸引するコレットと、コレットに取
   付けるコレット軸と、ここに設置する回転機構と、回転
   機構、第１及び第２のＸ−Ｙテーブルに電気的に接続す
   る演算部を具備し、カメラ部材により得られる半導体ペ
   レットと金属部材位置と標準的な位置を演算部により比
   較し、それに基づいて第１及び第２のＸ−Ｙテーブルの
   移動量及びコレット軸の回転量を決めることを特徴とす
   るダイボンディング装置。