JPH01227443A - 半導体ペレットボンデイング装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体ペレットボンディング装置に関し、
詳しくは、半導体ペレット等の矩形伏の外形を持つ微小
半導体部品をリードとかステム、サブペレットとか基板
等にボンディングする場合に正確に？導体ペレットを位
置決めすることができるような半導体ペレットボンディ
ング装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体ペレット等の矩形伏の外形を持つ微小半導
体部品は、リードとかステム、サブペレットとか基板等
にボンディングされて、製品とされるが、発光ダイオー
ドとか、レーザダイオード等にあっては、リードとかス
テム、サブペレットとか基板等に取付られる位置によっ
て、その発光方向に多少の位置ずれが生じる。

［解決しようとする課題］ 特に、レーザダイオードでは、この位置ずれが問題とな
るが、発光部分を持つペレットは、微小なものであり、
その外形に細かな凹凸があって、なめらかな直線状とな
っていない。しかも、その外形にばらつきがある。その
ためサブペレット等を基板に接合する場合にペレットと
サブペレットとの間に位置ずれが生じて、サブペレット
等の基板部分に半［口付は接合しても製品における発光
点が求める中心位置とはならず、その許容範囲を越える
ことがあって、その歩留りが低ドする欠点がある。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、外形のばらつきがあっても、また、外形に
細かな凹凸があっても正確に半導体ペレットを位置決め
することができる半導体ペレットボンディング装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の直線状パタ
ーンの外形認識方式における手段は、ボンディング対象
とされる半導体ペレットを複数収納したペレットローダ
部と、半導体ペレットがボンディングされる基板、ステ
ム等の被ボンディング部材を載置して半導体ペレットを
被ボンディング部材にボンディングするボンディングス
テーションと、ベレットローダ部に収納されている半導
体ペレットをピックアップして接合パターンを下側とし
て半導体ペレットを保持するアームと、このアームをベ
レットローダ部からボンディングステーションまで搬送
させる搬送機構と、この搬送機構により移動する゛ト導
体ペレットの搬送路の下側に位置して接合パターンを下
側から撮像するカメラと、このカメラの撮像データを受
けて接合パターンの外形を認識する画像処理装置とを備
えていて、画像処理装置により接合パターンの外形を認
識して被ボンディング部材に対する半導体ペレットの位
置決めを行うものである。

［作用コ このように、半導体ペレットの接合パターンを下側とし
てハンドリングして、下側にカメラを置き、それを撮影
して画像処理を行い、外形認識を行えば、画像認識した
姿勢でそのままボンディングステーションへ半導体ペレ
ットを位置付けることができ、正確な位置決めができる
。

［実施例］ 以ド、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明のゝト導体ペレットボンディング装
置をレーザダイオードペレットボンディング装置に適用
した一実施例の要部の外観図であり、第２図（ａ）〜（
ｈ）は、その処理を説明するためにＣＲＴデイスプレィ
Ｌの表示画面で示した画面データの説明図、第３図は、
そのレーザダイオードペレットをサブレットにボンディ
ングする場゛合の処理のフローチャート、第４図は、サ
ブペレット及びレーザダイオードペレットの甲面図と側
面図、そしてその接合吠態を示す説明図である。

第１図において、２０は、レーザダイオードペレットボ
ンディング装置であって、ｌは、そのレーザダイオード
ペレットのボンディングステーションである。ボンディ
ングステーション１は、加熱台２と、位置決め爪機構３
とを備えていて、加熱台２の上部にはサブペレット撮像
カメラ４が設けられ、加熱台２に隣接する下側には、レ
ーザダイオードペレット撮像カメラ５が設けられている
。

これらサブペレット撮像カメラ４とレーザダイオードペ
レット撮像カメラ５との映像信号は画像処理装置６に入
力されて、所定の外形認識処理が行われ、その映像が画
像表示部としてのＣＲＴデイスプレィ６ａに表示される
。

加熱台２は、その内部にカートリッジヒータが埋設され
ていて、温度調節器によりボンディング時の温度がコン
トロールされる。この加熱台２にはペレットハンドリン
グ機構７により搬送されたサブペレット２１（第４図（
ａ）参照）が位置決めされて保持される。ペレットハン
ドリング機構７は、加熱台２に隣接して設けられたＸ方
向のＸテーブル８Ｌを移動し、そのアーム７ａがＺ方向
に移動可能となっている。そして、このアーム７ａの先
端側には、サブペレット２１を吸着するための吸着チャ
ック７ｂが取付られている。なお、サブペレット２１は
、Ｙテーブル９に載置されたパレッ）９ａの各区画され
た枠の中にセットされている。

ペレットハンドリング機構７により移送されたサブペレ
ット２１は、加熱台２上に載置され、その位置決めは、
位置決め爪機構３によってコーナガイド２ａにサブペレ
ット２１が突き当てられることで行われる。その結果、
はぼ加熱台２の所定の位置にサブペレッ）２１の中心が
位置決めされる。

ここで、位置決め爪機構３は、直角をした谷溝を持つ爪
３ａとこの爪３ａを進退させるモータ等を有する進退機
構（図示せず）とから構成されている。そして、この位
置決め爪機構３と加熱台２とは、ともに微小移動するＸ
−Ｙテーブル１０上に載せられていて、Ｘ／Ｙ方向にそ
の位置が微調整可能となっている。

第４図の（ａ）の平面図及び側面図（右側）に示すよう
にサブペレット２１は、矩形をしたシリコン基板であっ
て、その大きさがほぼ７００〜１０００μｍ角程度のも
のである角栓して、レーザダイオードペレット２２（同
図（ｂ）参照）が接合される接合面２１ａがその一辺に
接して島状に形成されている。接合面２１ａは、約３０
０μｍ角栓度のものであって、これは半田パターンとな
っている。

この半田パターンの接合面２１ａに載置されるのが同図
（ｂ）に示すレーザダイオードペレット２２であって、
その平面図及び側面図（右側）に示すように、その中央
部分が少し突出した台状となっていて、そこに矩形杖に
金パターン２２ａの接合面が形成されている。この金パ
ターン２２ａが前記の接合面２１ａに接して載置され、
′Ｐ［Ｈパターンが加熱溶解されてレーザダイオードペ
レット２２がサブペレット２１に接合固定される。

なお、レーザダイオードペレット２２は、ローダテーブ
ル１１１のパレットｌｌａに金パターン２２ａを下側に
した裏返し状態で区分けされて収納されている。そして
、レーザダイオードペレット２２は、Ｙ−Ｚ−０テーブ
ルを持つペレットノ１ンドリング機構１２によりハンド
リングされて加熱台２上にあるサブペレッｌ−２１の接
合面２１ａ上に載置される。なお、ペレットハンドリン
グ機構１２は、Ｘテーブル８−ヒを移動し、１２ａは、
このペレットハンドリング機構１２のアームであり、１
２ｂは、その先端側に設けられたペレットを吸着するた
めの吸着チャックであって、これが０テーブルに支持さ
れて回転できるようになっている。

ここで、ペレーｌトハンドリング機横１２によりチャッ
クされたレーザダイオードペレット２２は、Ｘ方向に直
線移動して、その搬送途中で、−旦、レーザダイオード
ペレット撮像カメラ５の１一部、で停止して、その裏側
が下側にあるレーザダイオードペレット撮像カメラ５に
より撮影されてその画像データが画像処理装置６に送ら
れる。画像処理装置６では、この画像データによりレー
ザダイオードペレット２２の金パターン２２ａの外形を
認識してその中心線を検出する。そして、サブペレット
２１の接合面２１ａの中心線上にレーザダイオードペレ
ット２２の中心線がサブペレット２１の中心線に乗るよ
うに（第４図の（ａ）、（ｂ）ゝの中心線０，０′参照
）載置される。

すなわち、第４図の（Ｃ）に示されるように、レーザダ
イオードペレット２２の金パターン２２ａの中心線０′
がサブベレッ）２１の接合ｔｉ　２２ａの中心４１ａＣ
Ｂ−に乗るように接合面２２ａに載置されて接合される
ことで、サブペレット２１がリード又はステム等に載置
されてモールドされて製品となったときに、その発光光
線の位置をあらかじめ設定された位置となし、発光光線
の位：このばらつきを少なくして、その製品における歩
留まりを向ヒさせることができる。

レーザダイオードペレット２２とサブペレット２１との
位置関係の精度は高いものが認求されていて、例えば、
その精度は、サブペレット２１のＹ方向の位置（第４図
の（Ｃ）参照）に対して±２５μｍ程度まで、かつ取付
回転角０として±１０１０程でとなっている。

このように精度の高い位置決めを行うために、加熱台２
とペレットローダテーブル１１との搬送１１程の間でか
つ下側にレーザダイオードペレット撮像カメラ５を配置
し、レーザダイオードペレット２２の吸着状態をなんら
変更することなく、その金パターン２２ａを撮像するよ
うにしている。

これによりレーザダイオードペレット２２とのそれぞれ
の画像を採取して画像処理装置６によりそれぞれの位置
決め制御を行う。また、サブペレット２１についても、
加熱台２のに部に配置したサブペレット撮像カメラ４に
よりサブペレット２１の接合面２１ａの映像を捕らえて
、その位置を正確に把握する。

この場合、特にサブペレット２１は、レーザダイオード
ペレット２２に比べて比較的大きなサイズであって、こ
れが突き当て位置決めされているので、通常の画像処理
でその中心線Ｏの位置を正確に把握することができるが
、レーザダイオードペレット２１は、小さい上に外形に
ばらつきがあるため、通常のハンドリング操作では、サ
ブペレット２１に対して正確な位置決めを行うことが困
難である。そのため、その正確な外形を把握して中心線
Ｏ′を求めることが必要になる。

そこで、サブペレット２１の金パターン２１ａの外形に
ついてそのパターン認識をする処理が第３図の手順で画
像処理装置６において行われる。

なお、画像処理装置６においては、そのＣＲＴデイスプ
レィ６ａにおける画面の表示に対応する画素（５１２Ｘ
５１２）の画面メモリを有していて、そこに記憶された
画素データについて以ドの処理が行われるが、説明を簡
単にするためにここでは、この画素データを画面表示上
のデータに換えて説明する。

ＣＲＴデイスプレィ６ａ七の画像を示す第２図の（ａ）
に見るように、まず、第３図のステップ■で、レーザダ
イオードペレット２２の原画データが採取され、ステッ
プ■で適当なスレッシュホールドをかけ、これらを二値
化して金パターン２２ａ部分の画像パターンデータにす
る（第２図（ｂ）参照）。

次に、ステップ■にて、画面−１−の右−１一端を原点
としたＸＹ座標データ（その画素の位置をＸＹ座標に対
応させる）として画像における水平走査に関して８本対
応ごとにグループ化してこれらグループにおける各点の
座標位置からこれらの−ＩＪ−均点（重心点）の座標位
置を算出してそれを平均点画像データとする。このとき
のＣＲＴデイスプレィ６ａＪ−での表示状態を示すのが
第２図の（Ｃ）である。

次に、ステップ■にて、前記平均点画像データに対して
Ｘ座標方向において画面の中央がら２分割して、画面左
半分に相当する・１４均点のグループと右）Ｐ分に相当
する平均点グループとの第１及び第２の平均点グループ
に分ける（第２図の（ｄ）参照）。

次のステップ■では、レーザダイオードペレットの金パ
ターン２２ａの左側からまずその外形線を求める。すな
わち、ここで、各平均点について、そのＹ座標の最小点
及び最大点の座標位置を求める（第２図（ｄ）のうちの
平均点Ｆ及び平均点Ｇ参照）。

次のステップ■では、Ｙ方向の距離（画素数）ａを人力
して、Ｙ方向において前記の最大点ＧからＹ方向に距離
ａだけ上にある平均点と、最小点ＦからＹ方向に距離ａ
だけ下にある平均点との範囲（両側を含む）にある平均
点のグループｈｌを選択する。ここで、距離ａは、Ｙ方
向の線に対応する平均点のグループを選択するためであ
って、これにより不必要な平均点のデータを排除してい
る。すなわち、ここでは、Ｘ方向の線に対応するデータ
は不要なものであるためこれをｔａ除している。したが
って、距離ａは、最大点Ｇ又は最小点Ｆから見て最初の
Ｙ方向の角の点に到るまでの距離のうち大きい方の距離
と等しいかそれ以−１−の値であればよい。

次のステップ■では、Ｙ方向において、前記平均点グル
ープｈ／をほぼ中央から２分割して２つのグループにす
る。そして、次のステップ■において、これら２つの平
均点のグループの重心をそれぞれ求め、前記２つの重心
を結ぶ平均線Ａを得る（第２図の（ｅ）の線Ａ参照）。

次のステップ■では、金パターン２２ａの画像パターン
において前記平均線Ａより外側にある残りの平均点を各
グループについて取り上げて、ステップ［相］にて、前
記と同様に２つの平均点のグループの重心をそれぞれ求
め、これら２つの重心を結ぶ平均線を得る（第２図の（
ｅ）の線Ｂ参照）。

このようにして平均線を２回以上求め（３回以上のとき
には、ステップ■〜ステップ［相］を繰り返す）、ステ
ップ■にて最後に得た平均線をＹ方向左側の外形線とし
てメモリに記憶する。

次のステップ＠では、ステップ■で２グループ化したう
ち残されたグループがあるか否かを判定する。最初は、
ＹＥＳ条件が成立するので、ステップ■へと戻り、残さ
れた右側のグループについてステップ■〜ステップ［相
］までの処理をする。この場合の処理に対応するものが
第２図＜ｒ＞に示すものであって、その平均点のグルー
プの範囲がｈ２であり、−１ｉ、均線Ｃが第１回目の線
、平均線りが第２回目の線である。

このようにして、Ｙ方向における左右の外形線が求めら
れ、それがメモリに記憶されると、２つのグループにつ
いて残りがないので、前記ステッフ＠ニおいて、Ｎｏ条
件が成立して、次のステップ［相］へと移行し、ステッ
プ＠で、Ｘ方向とＹ方向について外形線の求めが終ｒし
たか否かが判定される。最初はＹ方向の外形線が求めら
れ、Ｘ方向はまだ求められていないので、ここでＮｏ条
件となり、次のステップ［相］にて、Ｘ方向の座標とＹ
方向の座標とが入れ替えられて、ステップ■へと戻る。

その結果、以後は、Ｘ方向についての外形線がステップ
■〜［相］の処理で求められる。第２図（−ｇ）のｂａ
、ｈｑは、とのＸ方向におけるそれぞれの平均点グルー
プを示していて、距離すは、Ｙ方向の距離ａに対応する
ものであり、平均点Ｋ。

Ｌ及びＭ、Ｎは、その最大点及びその最小点である。

このようにして、Ｙ方向及びＸ方向の外形線が求められ
ると、先のステップ［相］にてＹＥＳ条件が成立して次
の中−１％線を算出する処理へと移る。

このようにして得た４つの外形線から第２図（ｈ）□　
。

に示すように、金バターレ♀２の各交点１５，１６．１
７，１８を求めて、この外形の関係がサブペレット２１
に載置して位置合わせできる許容範囲でないときには、
ペレットハンドリング機構１２が元へと戻り、レーザダ
イオードペレット２２を再チャックして再認識する処理
を行うことになる。なお、第２図（ｈ）に示すように、
外形線に許容範囲を越えた０１　ｓ　０２の傾きがある
ときには、ハンドリング機構１２の０テーブルを回転さ
せ、吸着チャック１２ｂを回転させてその傾きを補正す
る。

こうして位置合わせできる許容範囲に入っていると、サ
ブペレット撮像カメラ４とレーザダイオードペレット撮
像カメラ５の絶対座標軸を基準としてサブペレット２２
の接合面２２ａの外形情報と前記の金パターン２２ａの
各交点１５．１Ｂ、１７．１８の座標位置とからサブペ
レット２２の接合面２２ａの中心線と金パターン２２ａ
の中心線とのずれ暖及び発光面側の辺Ｐ（第１図の（Ｃ
）参照）とのずれ量（又は一方の他方に対するＸ。

Ｙ方向のずれ座標量及びその回転座標θ）を算出して、
ペレットハンドリング機構１２によりサブ’＜Ｌ／ッ）
２１の接合面２１ａ上にレーザダイオードペレット２２
の金パターン２２ａを位置合わせしてレーザダイオード
ペレット２２を載置する。

載置されたレーザダイオードペレット２２は、加熱台２
が加熱されることでサブペレット２２に接合される。な
お、このとき、位置ずれを防止するために、レーザダイ
オードペレット２２は吸着チャック１２ｂによりチャッ
クされて固定された櫂犬態で行われてもよい。

以」〕説明してきたが、実施例では、８点を１つのグル
ープとして平均点を求めているが、これは、隣接する複
数の点について平均点が求められればよく、その数は８
個に限定されない。また、隣接する複数の点は、その一
部が市なっていても或いは飛ばされて採用されていても
よいことはもちろんである。

また、実施例では、レーザダイオードペレットをサブペ
レットに接合する例を挙げているが、この発明は、この
ような場合に限定されるものではなく、直線１−の外形
を持つ電子部品のパターン認識等、各種の外形パターン
の認識に適用できるものである。

さらに、認識されたパターンについては、位置決めに利
用される場合に限るものではない。

［発明の効果コ 以−Ｌの説明から理解できるように、この発明にあって
は、半導体ペレットの接合パターンを下側としてハンド
リングして、下側にカメラを置き、それを撮影して画像
処理を行い、外形認識を行えばＮ　＋＋ｊｊ＋像認識し
た姿勢でそのままボンディングステーションへ゛１１導
体ペレットを位置付けることができ、正確な位置決めが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の半導体ペレットボンディング装置
をレーザダイオードペレットボンディング装置に適用し
た一実施例の要部の外観図であり、第２図（ａ）〜（ｈ
）は、その処理を説明するためにＣＲＴデイスプレィ上
の表示画面で示した画面データの説明図、第３図は、そ
のレーザダイオードペレットをサブレットにボンディン
グする場合の処理のフローチャート、第４図は、サブペ
レット及びレーザダイオードペレットの平面図と側面図
、そしてその接合状態を示す説明図である。 １・・・ボンディングステーション、 ２・・・加熱台、３・・・位置決め爪機構、４・・・サ
ブペレット撮像カメラ、 ５・・・レーザダイオードペレット撮像カメラ、６・・
・画像処理装置、７．１２・・・ペレットハンドリング
機構、２０・・・ボンディングステーション、２１・・
・サブペレット、２１ａ・・・接合面、２２・・・レー
ザダイオードペレット、２２ａ・・・金パターン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボンディング対象とされる半導体ペレットを複数
   収納したペレットローダ部と、前記半導体ペレットがボ
   ンディングされる基板、ステム等の被ボンディング部材
   を載置して前記半導体ペレットを前記被ボンディング部
   材にボンディングするボンディングステーションと、前
   記ペレットローダ部に収納されている前記半導体ペレッ
   トをピックアップして接合パターンを下側として前記半
   導体ペレットを保持するアームと、このアームを前記ペ
   レットローダ部から前記ボンディングステーションまで
   搬送させる搬送機構と、この搬送機構により移動する前
   記半導体ペレットの搬送路の下側に位置して前記接合パ
   ターンを下側から撮像するカメラと、このカメラの撮像
   データを受けて前記接合パターンの外形を認識する画像
   処理装置とを備え、前記画像処理装置により前記接合パ
   ターンの外形を認識して前記被ボンディング部材に対す
   る前記半導体ペレットの位置決めを行うことを特徴とす
   る半導体ペレットボンディング装置。
2. （２）半導体ペレットはレーザダイオードペレットであ
   り、被ボンディング部材はサブペレットであって、ボン
   ディングステーションは前記サブペレットが載置される
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体ペレットボンデ
   ィング装置。