JP2000294573A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JP2000294573A
JP2000294573A JP11099495A JP9949599A JP2000294573A JP 2000294573 A JP2000294573 A JP 2000294573A JP 11099495 A JP11099495 A JP 11099495A JP 9949599 A JP9949599 A JP 9949599A JP 2000294573 A JP2000294573 A JP 2000294573A
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JP
Japan
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stage
bonding
foreign matter
bonding head
parallelism
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JP11099495A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Fujita
義高 藤田
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/0711Apparatus therefor

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  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージの上面及びボンディングヘッドの下
面に異物が付着しているか否かを検出する。 【解決手段】 例えば、ステージ2を一点鎖線で示す位
置検出位置に移動させた状態において、第1のレーザセ
ンサ6からレーザを真下に照射させる。このとき、ステ
ージ2の上面に異物が付着していない場合には、回路基
板15の上面が水平な状態となっていることにより、レ
ーザが回路基板15の上面で真上に反射され、この反射
光は第1のレーザセンサ6によって受光される。一方、
ステージ2の上面に異物が付着している場合には、回路
基板15の上面が適宜に傾斜した状態となっていること
により、レーザが回路基板15の上面で真上とは異なる
方向に反射され、この反射光は第1のレーザセンサ6に
よって受光されない。

Description

【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回路
基板や液晶表示パネル等に実装する場合、ボンディング
装置を使用している。このようなボンディング装置で
は、一般的に、ステージ上にボンディングヘッドが上下
動可能に配置され、ボンディングヘッド下に吸着された
半導体チップをステージ上に配置された回路基板や液晶
表示パネル等にボンディングするようになっている。
【0003】
【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では、ボンディングヘッドの下
面またはステージの上面に異物が付着していると不良品
が発生するので、始業開始前に、ボンディングヘッドの
下面及びステージの上面に異物が付着しているか否かの
点検を行っている。一方、装置の稼働中は異物付着点検
を行うことができない。そこで、ボンディング工程を経
た後の製品を検査し、不良品が発生した場合、装置を停
止し、その原因を追及している。しかしながら、ボンデ
ィングヘッドの下面またはステージの上面への異物の付
着により不良品が発生した場合には、異物付着時から製
品検査時までにある程度の時間がかかるので、不良品が
かなり発生してしまうという問題があった。また、不良
品発生の原因が何であるかを追及するのに時間がかか
り、稼働率が低下するという問題もあった。この発明の
課題は、装置が稼働中であっても、ボンディングヘッド
の下面及びステージの上面に異物が付着しているか否か
を検出することができるようにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、ボンディン
グヘッド下に吸着された一の電子部品をステージ上に配
置された他の電子部品上にボンディングするボンディン
グ装置において、前記ボンディングヘッド下に吸着され
た前記一の電子部品の平行度を検出する第1の平行度検
出センサと、前記ステージ上に配置された前記他の電子
部品の平行度を検出する第2の平行度検出センサと、前
記第1及び第2の平行度検出センサによる検出結果に基
づいて前記ボンディングヘッドの下面及び前記ステージ
の上面に異物が付着しているか否かを判断する異物付着
判断手段とを具備したものである。この発明によれば、
ボンディングヘッド下に吸着された一の電子部品の平行
度を第1の平行度検出センサで検出すると共に、ステー
ジ上に配置された他の電子部品の平行度を第2の平行度
検出センサで検出し、これらの検出結果に基づいて異物
付着判断手段でボンディングヘッドの下面及びステージ
の上面に異物が付着しているか否かを判断することにな
るので、装置が稼働中であっても、ボンディングヘッド
の下面及びステージの上面に異物が付着しているか否か
を検出することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態にお
けるボンディング装置の概略を示したものである。この
ボンディング装置は、装置全体の制御を行うための制御
部1、真空吸着機構付きのステージ2、真空吸着機構付
きのボンディングヘッド3、CCD型撮像素子を有する
第1及び第2のカメラ4、5、第1及び第2のレーザセ
ンサ6、7等を備えている。このうちステージ2は、制
御部1によって制御されるステージ駆動部8の駆動によ
り、X、Y方向に移動されるようになっている。また、
ステージ2は、X方向には少なくとも、図1において実
線と一点鎖線でそれぞれ示すように、ボンディング可能
位置とこの位置から左方に所定の距離だけ離間した位置
検出位置とに移動されるようになっている。そして、第
1のカメラ4は、この場合の位置検出位置の上方に2個
配置されている。第1のカメラ4で撮像された画像に対
応する画像信号は第1の画像処理部9に送出される。第
1の画像処理部9は、第1のカメラ4からの画像信号を
画像処理し、その画像処理信号を制御部1に送出するよ
うになっている。第1のレーザセンサ6は、図1では図
示の都合上、第1のカメラ4の左側に配置されている
が、この場合の位置検出位置の上方に配置されていれば
よい。第1のレーザセンサ6は、レーザを真下に照射
し、その反射光を受光した場合には受光信号を制御部1
に送出し、受光しなかった場合には受光信号を制御部1
に送出しないようになっている。
【0006】ボンディングヘッド3は、制御部1によっ
て制御されるヘッド駆動部10の駆動により、X、Y、
Z、θ方向に移動されるようになっている。また、ボン
ディングヘッド3は、X方向には少なくとも、図1にお
いて実線と一点鎖線でそれぞれ示すように、ボンディン
グ可能位置とこの位置から右方に所定の距離だけ離間し
た位置検出位置とに移動されるようになっている。そし
て、第2のカメラ5は、この場合の位置検出位置の下方
に2個配置されている。第2のカメラ5で撮像された画
像に対応する画像信号は第2の画像処理部11に送出さ
れる。第2の画像処理部11は、第2のカメラ5からの
画像信号を画像処理し、その画像処理信号を制御部1に
送出するようになっている。第2のレーザセンサ7は、
図1では図示の都合上、第2のカメラ5の右側に配置さ
れているが、この場合の位置検出位置の上方に配置され
ていればよい。第2のレーザセンサ7は、レーザを真上
に照射し、その反射光を受光した場合には受光信号を制
御部1に送出し、受光しなかった場合には受光信号を制
御部1に送出しないようになっている。なお、制御部1
には、モニターテレビ12及び警報灯や警報ブザー等に
よって警報を発する警報部13が接続されている。
【0007】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14と回路基板15について簡単に説明
する。半導体チップ14は、チップ本体の図1における
下面に突起電極(図示せず)が設けられ、その両側の各
所定の個所にアライメントマーク(図示せず)が設けら
れた構造となっている。回路基板15は、基板本体の図
1における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、その両側の各所定の個所にアライ
メントマーク(図示せず)が設けられた構造となってい
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1において一点鎖線で示す
位置検出位置に位置するステージ2の上面に、公知の各
種方法により供給される回路基板15をθ方向の位置決
めをして吸着させる。次に、回路基板15の両アライメ
ントマークを2個の第1のカメラ4により撮像して画像
認識し、この認識画像に対応する画像信号を第1の画像
処理部9に送出する。第1の画像処理部9は、この画像
信号を画像処理し、画像処理信号を制御部1に送出す
る。制御部1は、この画像処理信号に基づいて、回路基
板15の基準位置に対する位置ずれ量を算出する。そし
て、制御部1は、この位置ずれ量に基づいてステージ駆
動部8を制御することにより、ステージ2と共に回路基
板15のX、Y方向の位置補正を行う。この後、ステー
ジ2は回路基板15と共に図1において右方に所定の距
離だけ移動され、実線で示すボンディング可能位置に位
置することになる。
【0009】一方、図1において一点鎖線で示す位置検
出位置に位置するボンディングヘッド3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14を吸着さ
せる。次に、半導体チップ14の両アライメントマーク
を2個の第2のカメラ5により撮像して画像認識し、こ
の認識画像に対応する画像信号を第2の画像処理部11
に送出する。第2の画像処理部11は、この画像信号を
画像処理し、画像処理信号を制御部1に送出する。制御
部1は、この画像処理信号に基づいて、半導体チップ1
4の基準位置に対する位置ずれ量を算出する。そして、
制御部1は、この位置ずれ量に基づいてヘッド駆動部1
0を制御することにより、ボンディングヘッド3と共に
半導体チップ14のX、Y、θ方向の位置補正を行う。
この後、ボンディングヘッド3は半導体チップ14と共
に図1において左方に所定の距離だけ移動され、実線で
示すボンディング可能位置に位置することになる。この
状態では、半導体チップ14の突起電極と回路基板15
の接続電極とのX、Y、θ方向の位置は互いに一致して
いる。次に、ボンディングヘッド3を下降させて加圧加
熱すると、半導体チップ14が回路基板15の半導体チ
ップ搭載領域上にボンディングされる。
【0010】次に、このボンディング装置でステージ2
の上面及びボンディングヘッド3の下面に異物が付着し
ているか否かを検出する場合について説明する。ステー
ジ2(ボンディングヘッド3)を図1において一点鎖線
で示す位置検出位置に移動させた状態において、第1の
レーザセンサ6(第2のレーザセンサ7)からレーザが
真下(真上)に照射される。このとき、ステージ2の上
面(ボンディングヘッド3の下面)に異物が付着してい
ない場合には、回路基板15の上面(半導体チップ14
の下面)が水平な状態(平行度が良好である状態)とな
っていることにより、第1のレーザセンサ6(第2のレ
ーザセンサ7)から真下(真上)に照射されたレーザが
回路基板15の上面(半導体チップ14の下面)で真上
(真下)に反射され、したがってこの反射光は第1のレ
ーザセンサ6(第2のレーザセンサ7)によって受光さ
れ、受光信号が制御部1に送出される。
【0011】一方、ステージ2の上面(ボンディングヘ
ッド3の下面)に異物が付着している場合には、回路基
板15の上面(半導体チップ14の下面)が適宜に傾斜
した状態(平行度が良好でない状態)となっていること
により、第1のレーザセンサ6(第2のレーザセンサ
7)から真下(真上)に照射されたレーザが回路基板1
5の上面(半導体チップ14の下面)で真上(真下)と
は異なる方向に反射され、したがってこの反射光は第1
のレーザセンサ6(第2のレーザセンサ7)によって受
光されず、受光信号が制御部1に送出されない。
【0012】そして、制御部1は、所定の時間内に、第
1のレーザセンサ6及び第2のレーザセンサ7から受光
信号が送出された場合には、ステージ2の上面及びボン
ディングヘッド3の下面に異物が付着していないと判断
し、第1のレーザセンサ6または第2のレーザセンサ7
から受光信号が送出されない場合には、ステージ2の上
面またはボンディングヘッド3の下面に異物が付着して
いると判断し、異物が付着していると判断した場合に
は、ボンディング動作を停止させ、また警報部13から
光や音等によって警報を発生させる。
【0013】このように、このボンディング装置では、
稼働中であっても、一点鎖線で示す位置検出位置にそれ
ぞれ位置するステージ2の上面及びボンディングヘッド
3の下面に異物が付着しているか否かを検出することが
できる。この結果、ステージ2の上面またはボンディン
グヘッド3の下面に異物が付着した場合には、これを速
やかに検出することができ、ひいてはステージ2の上面
及びボンディングヘッド3の下面への異物付着による不
良品の発生を軽減することができ、また不良品発生の原
因を容易に追及することができ、ひいては稼働率を向上
することができる。
【0014】また、このボンディング装置では、平行度
検出センサとして、レーザを照射し、その反射光を受光
する簡単な構造の2個のレーザセンサ6、7を用いてい
るので、設備コストがなるべく増加しないようにするこ
とができ、また調整を簡易とすることができる。ところ
で、異物付着検出は、各ボンディングごとに行ってもよ
く、また所定のボンディング回数ごとに行ってもよい。
【0015】なお、上記実施形態では、平行度検出セン
サとしてレーザセンサを用いた場合について説明した
が、これに限定されるものではない。例えば、図示して
いないが、発光ダイオードから照射された光をレンズや
スリット等により方向性を持つ光とし、その反射光を受
光素子で検出する光センサを用いるようにしてもよい。
【0016】また、図2に示すこの発明の他の実施形態
のように、3個の接触式変位センサ21を用いるように
してもよい。この場合、接触式変位センサ21は、スピ
ンドル型ダイヤルゲージからなっている。そして、3個
の接触式変位センサ21の上下動可能な各スピンドル2
1aの先端部を回路基板15の上面(半導体チップ14
の下面)の所定の3箇所にそれぞれ接触させ、これによ
り回路基板15の上面(半導体チップ14の下面)の平
行度を検出し、この検出結果を予め設定された許容平行
度と比較し、ステージ2の上面(ボンディングヘッド3
の下面)に異物が付着しているか否かを検出することに
なる。なお、1個の接触式変位センサ21を用い、その
スピンドル21aの先端部を回路基板15の上面(半導
体チップ14の下面)の所定の3箇所に順次接触させる
ようにしてもよい。接触式変位センサを用いる場合に
は、例えばガラスからなる回路基板自体の平面度が不十
分であっても、また回路基板自体の反射率が低くても、
異物が付着しているか否かを検出することができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、装置が稼働中であっても、ボンディングヘッドの下
面及びステージの上面に異物が付着しているか否かを検
出することができるので、ボンディングヘッドの下面ま
たはステージの上面に異物が付着した場合、これを速や
かに検出することができ、ひいてはボンディングヘッド
の下面及びステージの上面への異物付着による不良品の
発生を軽減することができ、また不良品発生の原因を容
易に追及することができ、ひいては稼働率を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態におけるボンディング装
置の概略を示す図。
【図2】この発明の他の実施形態におけるボンディング
装置の要部の斜視図。
【符号の説明】
1 制御部 2 ステージ 3 ボンディングヘッド 5、6 レーザセンサ 14 半導体チップ 15 回路基板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディングヘッド下に吸着された一の
    電子部品をステージ上に配置された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おいて、前記ボンデ
    ィングヘッド下に吸着された前記一の電子部品の平行度
    を検出する第1の平行度検出センサと、前記ステージ上
    に配置された前記他の電子部品の平行度を検出する第2
    の平行度検出センサと、前記第1及び第2の平行度検出
    センサによる検出結果に基づいて前記ボンディングヘッ
    ドの下面及び前記ステージの上面に異物が付着している
    か否かを判断する異物付着判断手段とを具備することを
    特徴とするボンディング装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記第1
    及び第2の平行度検出センサのうち少なくとも一方は、
    レーザ等の光を照射し、その反射光を受光する光センサ
    であることを特徴とするボンディング装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の発明において、前記第1
    及び第2の平行度検出センサのうち少なくとも一方は接
    触式変位センサであることを特徴とするボンディング装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の発明に
    おいて、前記異物付着判断手段は、前記ボンディングヘ
    ッドの下面または前記ステージの上面に異物が付着して
    いると判断したとき、警報灯や警報ブザー等によって警
    報することとボンディング動作を停止することの少なく
    とも一方を行う手段を備えていることを特徴とするボン
    ディング装置。
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