JPH0645652A - 光学ヘッドのダイボンディング装置及びダイボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光素子を含むチップを基板に精度よくボン
ディングして光学ヘッドを組み立てることができる手
段。 【構成】 コレット７２でチップ４３を押圧した状態
で、実際にプローブ７６，７７をチップ４３に接触さ
せ、チップ４３に通電してこれを発光させ、その光をカ
メラ２２で観察してＸＹθ方向の位置ずれを検出し、そ
の状態で移動手段２５，２９，６３を駆動してチップ４
３を基板４１に対して相対的にＸＹθ方向に移動させ
て、検出された位置ずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学ヘッドのダイボンデ
ィング装置及びダイボンディング方法に係り、詳しく
は、光を発光するチップのＸＹθ方向の位置ずれの検出
と補正を一緒に行ってチップを基板にボンディングする
光学ヘッドのダイボンディング装置及びダイボンディン
グ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスクの読取り手段などと
して使用される光学ヘッドは、発光素子から発光された
光をコンパクトディスクなどの情報担体に照射し、その
反射光を受光素子で受光することにより情報を読取るよ
うになっており、発光素子から受光素子へ至る光路に
は、光を所定方向に屈折させるためのミラーが配設され
ていた。ところがこのような従来の光学ヘッドは、その
内部にミラーを組み込まねばならないこともあって、小
型コンパクト化には限界があった。

【０００３】そこで近年、小型コンパクトな光学ヘッド
が提案されている。この光学ヘッドは、レーザダイオー
ドから成る発光素子を含むチップとプリズムを基板に一
体的に組み付けたものであり、発光素子から発光されて
情報担体に反射された光をプリズムの内方に配設された
受光素子に入射させるようになっており、ミラーやミラ
ーの取付け手段などを不要にして小型コンパクトに構成
できる利点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記光学ヘッドの発光
素子と受光素子は同一基板に一体的に組み付けられるこ
とから、発光素子は受光素子に対して高い位置精度で基
板に搭載されねばならない。ところが現在、発光素子を
基板に対して高い位置精度で能率よく搭載して光学ヘッ
ドを組立てる技術は未だ提案されていない実情にある。

【０００５】そこで本発明は、発光素子を高い位置精度
でしかも作業性よく基板にボンディングできる光学ヘッ
ドのダイボンディング装置及びダイボンディング方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板に搭載さ
れた発光素子を含むチップをコレットにより押圧し、そ
の状態でチップにプローブを接触させて通電し、チップ
から光を発光させる。そしてこの光をカメラなどの観察
手段により観察してチップのＸＹθ方向の位置ずれを検
出する。そしてコレットでチップを押圧した状態のま
ま、コレットを基板に対して相対的にＸＹθ方向に移動
させることにより、ＸＹθ方向の位置ずれを補正する。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、チップを基板に搭載したう
えで、プローブをチップに接触させて実際に発光させて
チップの位置ずれを検出し、そのままチップを基板に対
して相対的にＸＹθ方向に移動させて検出された位置ず
れを補正するようにしているので、きわめて高い位置精
度が実現でき、しかもチップの位置ずれ検出と、検出さ
れた位置ずれの補正を相前後して速やかに行えるので、
きわめて作業性よく光学ヘッドを組み立てることができ
る。

【０００８】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【０００９】図１はダイボンディング装置の斜視図であ
る。１はテーブルであり、その上面左側部にはチップ供
給部２が設けられている。このチップ供給部２は、ター
ンテーブル３と、ターンテーブル３をＸＹ方向に移動さ
せるＸＹテーブル４から成っており、ターンテーブル３
には５個のウェハ５が保持されている。

【００１０】テーブル１の背後にはガイドブロック１１
が設けられている。ガイドブロック１１の前面にはＹ方
向のガイドレール１２が設けられており、且つこのガイ
ドレール１２に沿って摺動する第１のヘッド１３、第２
のヘッド１４、第３のヘッド１５が設けられている。こ
の３つのヘッド１３，１４，１５は、図示しない駆動手
段に駆動されて同時にＹ方向に往復移動することによ
り、第１のヘッド１３はウェハ５のチップを補正ステー
ジ１６に移載し、第２のヘッド１４は補正ステージ１６
で位置ずれが荒補正されたチップを基板（後述）上に移
載し、第３のヘッド１５はボンド皿１７のボンドを基板
に塗布する。１８はキーボード、１９はモニタテレビで
ある。

【００１１】テーブル１の隅部には、支柱２０が立設さ
れている。この支柱２０には、第１のカメラ２１と、第
２のカメラ２２と、第３のカメラ２３が保持されてい
る。また支柱２０の下方にはステージ２４が設けられて
いる。このステージ２４には、基板を装備するウェハ２
５が設けられている。ステージ２４はスライダ２６上に
設置されている。このスライダ２６はモータ２８の駆動
により、Ｙ方向レール２７に沿って摺動する。またこの
スライダ２６は、モータ２９の駆動により、Ｘ方向レー
ル３０に沿って摺動する。したがってステージ２４は、
モータ２８，２９の駆動によりＸＹ方向に移動する。

【００１２】支柱２０の背後にはランプケース３１が設
けられている。このランプケース３１の光は、ケーブル
３２に収納された光ファイバを通り、ウェハ２５へ向か
って前記カメラ２１，２２，２３の照明光を照射する。

【００１３】図２は要部の斜視図、図３はその部分拡大
斜視図である。前記ウェハ２５のウェハシート２５ａ
（図５参照）上には、シリコンの基板４１が多数個貼着
されている。基板４１の上面には、プリズム４２が予め
ボンディングされている。図３に示すように、基板４１
にプリズム４２とチップ４３を一体的にボンディングす
ることにより、従来の技術の項で述べた小型コンパクト
な光学ヘッドが組み立てられる。

【００１４】図３において、チップ４３の上面前部には
レーザダイオードのような発光素子４４がボンディング
されており、またプリズム４２の内部には受光素子４５
が配設されている。前記ウェハ５は、発光素子４４がボ
ンディングされたチップ４３を備えている。またウェハ
２５は予めプリズム４２がボンディングされた基板４１
を備えている。また図１においてステージ２４がＸ方向
レール３０に沿って摺動して前記本体ブロック１１の直
下に移動した状態で、上述のように各ヘッド１３，１
４，１５がＹ方向に往復移動することにより、第３のヘ
ッド１５はボンド皿１７のボンド４６を基板４１の上面
に塗布し、また第１のヘッド１３はウェハ５上のチップ
４３を補正ステージ１６に移載し、第２のヘッド１４は
補正ステージ１６上で位置ずれが予め荒補正されたチッ
プ４３をボンド４６上に搭載する。プリズム４２や受光
素子４５に対する発光素子４４の位置精度はきわめて高
い精度が要求されるものであり、したがって本装置は、
補正ステージ１６でチップ４３の位置ずれを荒補正した
後、後述する手段により精密な位置ずれの検出と補正を
行う。

【００１５】図２において、上記各カメラ２１，２２，
２３は、支柱２０の先端部に保持された鏡筒４９に保持
されている。５１はフレームであり、その前面にはＺ方
向のガイド５２が装着されている。５３は昇降ブラケッ
トであり、その背面のスライダ５４はガイド５２に嵌合
している。５５はフレーム５１とブラケット５３を結合
するコイルスプリングである。

【００１６】フレーム５１の上部にはカム５６と、この
カム５６を回転させるモータ５７が設けられている。ま
たブラケット５３の上部にはカム５６に当接するローラ
５８が軸着されている。モータ５７が駆動してカム５６
が回転すると、ブラケット５３は上下動する。

【００１７】ブラケット５３の下部には水平なベース板
６１が保持されている。ベース板６１の前部には円板６
２が設けられている。この円板６２の円周部は、３個の
ローラ６３に嵌合しており（図４も参照）、円板６２は
ローラ６３に沿って水平回転自在となっている。またベ
ース板６１の後部には、モータ４７と、このモータ４７
に駆動されて回転するカム６４が設けられている。

【００１８】図２及び図４において、６５は揺動レバー
であって、円板６２のセンターを中心に水平回転自在に
軸着されている。揺動レバー６５の後端部にはカム６４
に当接するローラ６６が軸着されている。６７はローラ
６６をカム６４に当接させるために揺動レバー６５を弾
発するコイルスプリングである。揺動レバー６５の先端
部は上記円板６２に結合されており、モータ４７が駆動
してカム６４が回転すると、揺動レバー６５は円板６２
のセンターを中心に水平回転し、円板６２も水平回転す
る。フレーム５１の上方にはＹ方向調整ねじ６９とＸ方
向調整ねじ７０が設けられている。これらのねじ６９，
７０を回すことにより、ベース板６１はＸ方向やＹ方向
に微動し、その位置を調整する。

【００１９】図２において円板６２の中央部にはリング
７１が装着されており、このリング７１の中央部にはコ
レット７２が保持されている（図４も参照）。図３にお
いて、コレット７２は矩形の板状体であって、その４隅
から延出するアーム７３によりリング７１（図２参照）
に保持されている。またコレット７２の中央部にはスリ
ット７４が開孔され、またその側部には円孔７５が開孔
されている。円板孔７５には第１のプローブ７６が挿入
され、スリット７４には第２のプローブ７７が挿入され
ている。

【００２０】前記モータ５７が駆動してカム５６が回転
し、ベース板６１が下降すると、コレット７２はベース
板６１と一体的に下降し、その下面にくさび形に突設さ
れた突部７２ａにより、チップ４３のエッジを押え付け
る（図５参照）。またその際、プローブ７６，７６もベ
ース板６１と一体的に下降して、第１のブローブ７６は
発光素子４４に接触し、また第２のプローブ７７はチッ
プ４３の電極７８に接触し、その状態でプローブ７６、
７７に通電すると、発光素子４４はその先端面から上記
プリズム４２へ向かって光を発光する。図４において、
８０はプローブ７６，７７を制御する制御部である。図
３において、スリット７４は前記カメラ２１，２２，２
３の覗き窓を兼務しており、このスリット７４を通して
第１のカメラ２１はチップ４１上の第１の特徴部８１を
観察し、第２のカメラ２２は発光素子４４から発光され
た光を観察し、第３のカメラ２３は第２の特徴部８２を
観察する。このスリット７４と直交するスリット７４ａ
は、発光素子４４から発光された光を観察する覗き窓で
ある。

【００２１】このダイボンディング装置は上記のような
構成より成り、次に動作の説明を行う。図１において、
ステージ２４上のウェハ２５がガイドブロック１１の直
下に移動した状態で、３つのヘッド１３，１４，１５が
Ｙ方向に往復移動することにより、第３のヘッド１５は
ウェハ２５上の基板４１にボンド４６を塗布し、第２の
ヘッド１４は補正ステージ１６で位置ずれが荒補正され
たチップ４３をピックアップして、基板４１に塗布され
たボンド４６上に搭載する。この動作を繰り返すことに
より、ウェハ２５上のすべての基板４１にチップ４３が
搭載される。次にモータ２９が逆回転してウェハ２５は
支柱２０の直下に移動する。そこで、図２においてモー
タ５７が駆動することによりベース板６１は下降し、図
５に示すようにコレット７２はその突部７２ａでチップ
４３を押え付けるとともに、プローブ７６，７７は電極
７８と発光素子４４に接触し、発光素子４４はその先端
面からプリズム４２へ向って光を発光する。

【００２２】図６はチップ４３の位置ずれの検出を補正
中の基板４１の平面図である。図中、実線は位置ずれを
補正する前のチップ４３、鎖線は補正後のチップ４３を
示している。図示するように、補正前のチップ４３はＸ
Ｙθ方向に位置ずれしており、この位置ずれの検出と補
正は次のようにして行われる。ランプケース３１内の光
源を点灯し、第１のカメラ２１で第１の特徴部８１、第
２のカメラ２２で光の分布Ｑ、第３のカメラ２３で第２
の特徴部８２を観察する。第１の特徴部８１と第２の特
徴部８２の位置をカメラ２１、２３で検出することによ
り、基板４１及び基板４１に搭載されたプリズム４２や
受光素子４５の位置が判明する。なおプリズム４２や受
光素子４５は、基板４１に位置ずれなく正しく搭載され
ているものとする。

【００２３】さて、図７に示すように光の分布Ｑの中心
線Ｌ１を求め、コンピュータ（図外）のメモリ（図示せ
ず）に予め登録された正しい中心線Ｌ０との交差角度を
求めることにより、θ方向の位置ずれΔθが検出され
る。そこで図２に示すモータ６３を駆動して円板６２を
水平回転させることにより、コレット７２をΔθ回転さ
せる。この時、コレット７２はチップ４３を押え付けて
おり、またチップ４３を基板４１にボンディングするボ
ンド４６は未硬化であるので、チップ４３は基板４１上
を水平回転し、θ方向（回転方向）の位置ずれΔθが補
正される。

【００２４】また図７において、中心線Ｌ１と発光素子
４４の前面との交差点Ｂの座標（Ｘ１，Ｙ１）を検出
し、コンピュータのメモリに登録された正しい交差点Ａ
（Ｘ０，Ｙ０）との差を求めることにより、Ｘ方向の位
置ずれΔＸとＹ方向の位置ずれΔＹが求められる。この
ような演算はコンピュータにより行われる。そしてこの
ＸＹ方向の位置ずれΔＸ，ΔＹはコレット７２でチップ
４３を押さえ付けた状態のまま、前記モータ２８，２９
（図１参照）を駆動してステージ２４をΔＸ，ΔＹだけ
ＸＹ方向に移動させることにより補正する。

【００２５】以上のようにしてチップ４３の位置ずれの
補正が終了したならば、図３に示すモータ５７が逆方向
に駆動してコレット７２は上昇し、チップ４３の押圧状
態は解除され、またプローブ７６，７７も発光素子４４
や電極７８から離れ、またモータ６３も駆動して揺動レ
バー６５は原位置に復帰する。そして上述した一連の動
作が繰り返されることにより、ウェハ２５上の基板４１
にチップ４３が次々にボンディングされ、ウェハ２５上
のすべての基板４１に対するチップ４３の位置ずれ補正
が終了したならば、ウェハ２５はステージ２４から取り
はずされ、新たなウェハ２５がステージ２４にセットさ
れて、上述の作業が繰り返される。

【００２６】なお本発明は、受光素子を有する基板に発
光素子を含むチップをボンディングする構造の光学ヘッ
ドに適用できるものであり、光学ヘッドの構造は実施例
のものに限定されるものではない。またチップの位置ず
れを補正するまでの操作順序は上記実施例に限定され
ず、適宜前後を入れ替えてもよいものである。更には装
置の構成も様々考えられるのであって、例えばコレット
で基板を押さえ付けた状態で、コレットを基板に対して
ＸＹ方向、あるいはθ方向に移動させて、ＸＹθ方向の
位置ずれを補正してもよいものである。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、実際にプ
ローブをチップに接触させ、チップに通電してこれを発
光させ、その光を観察してＸＹθ方向の位置ずれを検出
し、その状態でチップを基板に対して相対的にＸＹθ方
向を移動させて位置ずれを補正するようにしているの
で、チップを受光素子に対してきわめて高い位置精度で
ボンディングでき、しかもチップの位置ずれ検出と、検
出された位置ずれの補正を相前後して速やかに行えるの
で、きわめて作業性よく光学ヘッドを組み立てることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の斜視図

【図２】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部斜視図

【図３】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部拡大図

【図４】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部断面図

【図５】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部断面図

【図６】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部平面図

【図７】本発明の一実施例に係るダイボンディング装置
の要部拡大平面図

【符号の説明】 ２２ カメラ（観察手段） ２５ Ｙ方向の移動手段 ２９ Ｘ方向の移動手段 ４１ 基板 ４３ チップ ４４ 発光素子 ６３ θ方向の移動手段 ７２ コレット ７６，７７ プローブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に搭載された発光素子を含むチップを
   上方から押圧して固定するコレットと、前記コレットに
   より前記チップを押圧した状態で前記チップの電極に接
   触することにより前記チップから光を発光させるプロー
   ブと、この光を観察して前記チップのＸＹθ方向の位置
   ずれを検出する観察手段と、前記コレットで前記チップ
   を押圧した状態でこのコレットをこの基板に対して相対
   的にＸＹθ方向に移動させることにより前記位置ずれを
   補正する移動手段とから成ることを特徴とする光学ヘッ
   ドのダイボンディング装置。
2. 【請求項２】受光素子が搭載された基板に発光素子を含
   むチップをボンドによりボンディングするプロセスと、 コレットにより前記チップを前記基板に押圧するプロセ
   スと、 前記チップの電極にプローブを接触させて前記チップか
   ら光を発光させるプロセスと、 前記チップから発光された光を観察手段により観察して
   前記チップのＸＹθ方向の位置ずれを検出するプロセス
   と、 前記プロセスで検出されたＸＹθ方向の位置ずれを補正
   するべく、前記コレットで前記チップを押圧した状態
   で、前記コレットを前記基板に対して相対的にＸＹθ方
   向に移動させるプロセスと、 から成ることを特徴とする光学ヘッドのダイボンディン
   グ方法。