JPH0845970A - ダイボンディング装置 - Google Patents

ダイボンディング装置

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JPH0845970A
JPH0845970A JP17788094A JP17788094A JPH0845970A JP H0845970 A JPH0845970 A JP H0845970A JP 17788094 A JP17788094 A JP 17788094A JP 17788094 A JP17788094 A JP 17788094A JP H0845970 A JPH0845970 A JP H0845970A
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JP
Japan
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collet
semiconductor chip
die bonding
television camera
amount
Prior art date
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JP17788094A
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English (en)
Inventor
Masahito Sei
雅人 清
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ダイボンディング装置において、常により正確
な位置のステム17に半導体チップ19を被着すること
ができることを目的とする。 【構成】原位置にあって半導体チップ19を吸着する前
のコレット1を下方よりテレビカメラ2にて撮像し、テ
レビカメラ2から取込まれた画像パターンと予め記憶さ
れた基準パターンとの相対的ずれを認識部7で演算し、
ずれ量を制御部8に指令してパルスモータ10a,10
bあるいは11を動作させコレット1の原位置を補正し
てから、半導体チップ19を吸着し定められたXY距離
だけコレット1を移送してボンディングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップを吸着保持
しリードフレームやステムなどの被搭載部材に該半導体
チップを被着固定するダイボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイボンディング装置において
は、粘着シート又はトレー上からステージに移載された
半導体チップをコレットで真空吸着し、被搭載部材であ
るリードフレームあるはステム上までコレットに吸着さ
れた半導体チップを移送し、それから、コレットを下降
させ被搭載部材面に半導体チップを押し付け被着させて
いた。
【0003】また、この半導体チップであるダイを被搭
載部材に被着させる際に、被搭載部材に常に一定の位置
に被着しなければならなかった。特に、高周波特性に厳
しい半導体装置においては、ダイボンディング位置精度
は±20μm〜±25μmの高い精度が要求されてい
た。
【0004】このような精密な位置決めするのに、例え
ば、吸着された半導体チップを下方からテレビカメラで
撮像し、撮像された半導体チップの外形画像パターンと
コレットに正確に吸着されたときの基準パターンと比較
しそのずれ量を演算し、コレットの元位置と被搭載部材
との相対距離にずれ量を補正してコレットを移動させた
後半導体チップを移送し被搭載部材上に位置決めした
り、あるいは、コレットを光を透過する材質で作り、吸
着された半導体チップの表面のパターンを上方のテレビ
カメラにより撮像し、予じめ記憶された半導体チップの
基準パターンと比較しずれ量を算出し、上述したように
ずれ量で移動距離を補正して位置決めするなどしてい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5(a)および
(b)は従来のダイボンディング装置の問題点を説明す
るためのコレットと半導体チップを示す図である。上述
した外形画像パターンで位置を決める従来の位置認識方
法では、コレットの中心位置と半導体チップの表面パタ
ーンの中心位置と一致させ製作することが困難であり、
精度良く製作してもせいぜい±50μm程度の位置決め
精度である。従って、それ以上の位置決め精度は期待で
きない。
【0006】後者である表面パターンをコレットに半導
体チップが吸着保持された状態で位置を認識する方法
は、図5(a)の二点鎖線で示すように、水平に半導体
チップ19がテーパ面1aに吸着されれば問題がないも
のの、しばしば、図5(a)の実線で示すように、コレ
ット1のテーパ面1aに傾むいて吸着される。この場合
は、コレット1を下降させ半導体チップ19を被搭載部
材20に押し付け排気穴1b内を大気に戻したとき、テ
ーパ面1aの押し付け力による自動調芯作用により半導
体チップ19がコレット1の中心に倣ってしまう。
【0007】すなわち、θ度傾いてコレット1に吸着さ
れた半導体チップ19が被搭載部材20に載置され真空
開放されると、コレット1の自動調芯作用で半導体チッ
プ19はsinθ×半導体チップの板厚tだけずれて被
着されることになる。例えば、厚さtが0.3mmで5
度傾いただけで26μmとなりこれだけで許容値を超え
てしまう。
【0008】従って、本発明の目的は、常により正確な
位置の被搭載部材に半導体チップを被着することができ
るダイボンディング装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
チップを吸着保持し被搭載部材に該半導体チップを被着
固定するダイボンディング装置において、端部縁から内
側にテーパ面と排気穴をもつとともに前記半導体チップ
を該テーパ面に吸着させ保持するコレットと、このコレ
ットを保持してXY方向に移動し該被搭載部材上に前記
コレットを位置決めするとともに該コレットを下降させ
前記被搭載部材に前記半導体チップを載置する移動機構
と、前記コレットの該端部を撮像するテレビカメラと、
このテレビカメラで撮像された該端部のパターン画像を
予め記憶させた基準パターンと一致するまでの相対的移
動量を算出し前記コレットの該基準パターンと前記画像
パターンとの位置のずれ量を演算する認識部と、前記半
導体チップを吸着する前に前記移動機構よる前記コレッ
トの移動量を前記ずれ量で補正する制御部とを備えるダ
イボンディング装置である。また、前記テレビカメラに
入光する光と同軸に照明光を投射する照明光学機構を備
えることが望ましい。さらに、必要に応じて、軸心を中
心にし前記コレットを回転させる回転機構を備えること
である。
【0010】本発明の他の特徴は、前記コレットの前記
排気穴のつまりの許容限界値あるいは前記コレットの前
記テーパ面のきずまたは欠けの有無の判定値を予め前記
認識部に記憶させ、前記テレビカメラに入力される前記
コレットの端部の画像パターンから前記排気穴のつまり
の前記許容限界値内か否か及び前記テーパ面のきずまた
は欠けの有無の判定によって警報を発生するダイボンデ
ィング装置である。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0012】図1(a)および(b)は本発明によるダ
イボンディング装置の一実施例を示す平面図および主要
部の側面図である。このダイボンディング装置は、図1
に示すように、端部縁から内側に形成されるテーパ面1
aと排気穴1bをもつとともに半導体チップ19をテー
パ面1aに吸着させ保持するコレット1と、このコレッ
ト1を保持するアーム3を有しXY方向に移動しステム
17上にコレット1を位置決めするとともにコレット1
を下降させステム17に半導体チップ19を載置するヘ
ッド6と、ヘッド6をXY方向に移動させるXY駆動機
構5と、コレット1の端部16を撮像するテレビカメラ
2と、このテレビカメラ2で撮像された端部16のパタ
ーン画像を予め記憶させた基準パターンと一致するまで
の相対的移動量を算出しコレット1のパターン画像と基
準パターンとの位置に対するずれ量を演算する認識部7
と、半導体チップ19を吸着する前にXY駆動機構3よ
るコレット1の移動量を演算されたずれ量で補正する制
御部8とを備えている。
【0013】ここで、コレット1の位置を補正するXY
駆動機構3の他に軸心を中心にコレット1を回転するス
テップ送りができるパルスモータ11を設けることが望
ましい。このことは後述するが、XY成分に分けてずれ
量を補正するよりはX方向あるいはY方向のいずれかの
成分と回転角成分に分けて補正した方が、ずれの量およ
び向きによって補正が容易に行なえるという利点があ
る。
【0014】また、テレビカメラ2には、光源ランプ1
3からの光をハーフミラー14で反射しコレット1の端
部16に投射し反射する光をハーフミラー14を透過さ
せテレビカメラ2に入光する照明光学機構が設けられて
いる。この照明光学機構を設けることにより暗いコレッ
ト1の端部16でも鮮明なコントラストで凸部の影を生
ずることなく撮像できるし、後述する排気穴1bのごみ
のつまりでも十分な反射光量が得られるようにしてあ
る。
【0015】なお、図中、9は中間ステージであって、
トレーから半導体チップ19を仮置きするステージであ
る。また、ステージ4は被搭載部材であるステム17を
載置するステージである。
【0016】図2(a)および(b)は角型コレットと
丸型コレットの端部における画像パターンを示す図であ
る。テレビカメラ2に入光する画像は、図2(a)に示
すような場合は、角型コレットの場合であって、位置認
識部15a,15bの対角線上の2個所で行なう。ま
た、図2(b)に示すように丸形コレットの場合は位置
認識15cはコレット1の端部を含む全体である。
【0017】このようにコレット1の端部16からの反
射光の強度の強弱により認識部7で白黒の二値化画像に
処理され、認識部7の記憶回路に予じめ入力されていた
基準パターンと比較され入光された画像パターンの基準
パターンに対する中心位置のずれ量が演算される。
【0018】図3はずれ量の演算方法を説明するための
撮像エリアとスライス線を示す図である。上述した演算
方法は、例えば、丸形コレットの場合をとると、図3に
示すように、まず、端部16の全体領域をX方向,Y方
向について一定数の線でスライスし、スライス線毎に黒
白の画素の境界点を見つける。そして全スライス線につ
いて黒白の画素の境界点の座標を平均し端部16の画像
の重心の座標を求める。次に、予め入力された基準パタ
ーンの重心と取り込まれた画像の重心のずれ量を演算す
る。
【0019】このようにして演算されたずれ量は制御部
8に送られ、アーム2を含むヘッド6を移動させるXY
駆動機構3のパルスモータ10a,10bにずれ量をX
およびY成分に分けられた距離に対応する補正パルスを
入力しXY駆動機構3によりヘッド6を移動させ、半導
体チップ19の吸着すべき位置とダイボンディングする
位置を求めるコレットの原点位置が決定される。
【0020】また、X方向あるいはY方向のいずれかに
大きくずれがあるが、他の方向のずれが少ない場合は、
X方向またはY方向に補正した後、パルスモータ11の
回転により補正した方がより高い精度を確保できる。何
となれば、XY駆動用のパルスモータ10a,10bに
比べコレット回転軸は低負荷であることから、パルスモ
ータ11がコレット回転軸に直結できバックラシュがあ
る歯車など介在させることなくパルスモータ11はコレ
ット回転軸に直結できるからである。
【0021】図4(a)および(b)は本発明のダイボ
ンディング装置の他の実施例を説明するためのコレット
の端部の状態を示す図である。また、このダイボンディ
ング装置は、コレット1の端部を観察するテレビカメラ
2を備えることによってコレットの端部の異常を事前に
検出することができるという利点がある。
【0022】例えば、図4(a)に示すように、半導体
チップへの吸着を不能にする欠けあるいはきず21がコ
レットのテーパ面1aに存在したような場合は、テーパ
面1aの外径を示す境界点と内径を示す境界点との間の
リング状領域内に黒点や連続した黒点部が存在しら不可
てあることを認識部7の記憶部に記憶させ、コレット1
の画像パターンをスライス線で走査しリング状領域に黒
点あるいは連続した黒点部の有無によって判定し、もし
有りであれば警報を発生する。そして、警報が発生すれ
ば事前に新しいコレットを交換すれば、コレットが半導
体チップを移送中に落下や不確実な保持はなくなる。
【0023】また、図4(b)に示すように、排気穴1
bにつまり22が生じ吸着力が弱くなったとき、認識部
7の記憶部に予め最小穴を示す限界線23の境界点座標
を入力しておけば、コレットの排気穴1bのつまり22
が示す境界点が限界線23の内側に存在すれば警報を発
生するようにする。
【0024】このコレット端部の検査は上述した位置認
識を行なう前に実施するように装置のシーケンス制御を
設計し、一ロットの半導体チップをマウントする毎ある
いは所定数の半導体チップをマウントする毎に行なうと
良い。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、コレット
の底面を撮像するテレビカメラと、テレビカメラが取込
む画像パターンと予じめ記憶された基準パターンとを比
較して両者の相対的位置ずれを算出する認識部と、コレ
ットの元位置を算出された位置ずれで補正することによ
って、正確にコレットに吸着されなくてもあるいは製作
精度の不十分なコレットでも被搭載部材に常に精密な位
置に半導体チップを被着できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるダイボンディング装置の一実施例
を示す平面図および主要部の側面図である。
【図2】角型コレットと丸型コレットの端部における画
像パターンを示す図である。
【図3】ずれ量の演算方法を説明するための撮像エリア
とスライス線を示す図である。
【図4】本発明のダイボンディング装置の他の実施例を
説明するためのコレットの端部の状態を示す図である。
【図5】従来のダイボンディング装置の問題点を説明す
るためのコレットと半導体チップを示す図である。
【符号の説明】
1 コレット 1a テーパ面 1b 排気穴 2 テレビカメラ 3 アーム 4 ステージ 5 XY駆動機構 6 ヘッド 7 認識部 8 制御部 9 中間ステージ 10a,10b,11 パルスモータ 12 レンズ 13 光源ランプ 14 ハーフミラー 15a,15b,15c 位置認識部 16 端部 17 ステム 19 半導体チップ 20 被搭載部材 21 きず 22 つまり 23 限界線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを吸着保持し被搭載部材に
    該半導体チップを被着固定するダイボンディング装置に
    おいて、端部縁から内側にテーパ面と排気穴をもつとと
    もに前記半導体チップを該テーパ面に吸着させ保持する
    コレットと、このコレットを保持してXY方向に移動し
    該被搭載部材上に前記コレットを位置決めするとともに
    該コレットを下降させ前記被搭載部材に前記半導体チッ
    プを載置する移動機構と、前記コレットの該端部を撮像
    するテレビカメラと、このテレビカメラで撮像された該
    端部のパターン画像を予め記憶させた基準パターンと一
    致するまでの相対的移動量を算出し前記コレットの該基
    準パターンと前記画像パターンとの位置のずれ量を演算
    する認識部と、前記半導体チップを吸着する前に前記移
    動機構よる前記コレットの移動量を前記ずれ量で補正す
    る制御部とを備えることを特徴とするダイボンディング
    装置。
  2. 【請求項2】 前記テレビカメラに入光する光と同軸に
    照明光を投射する照明光学機構を備えることを特徴とす
    る請求項1記載のダイボンディング装置。
  3. 【請求項3】 軸心を中心にし前記コレットを回転させ
    る回転機構を備えることを特徴とする請求項1または請
    求項2記載のダイボンディング装置。
  4. 【請求項4】 前記コレットの前記排気穴のつまりの許
    容限界値あるいは前記コレットの前記テーパ面のきずま
    たは欠けの有無の判定値を予め請求項1記載の前記認識
    部に記憶させ、前記テレビカメラに入力される前記コレ
    ットの端部の画像パターンから前記排気穴のつまりの前
    記許容限界値内か否か及び前記テーパ面のきずまたは欠
    けの有無の判定によって警報を発生することを特徴とす
    るダイボンディング装置。
JP17788094A 1994-07-29 1994-07-29 ダイボンディング装置 Pending JPH0845970A (ja)

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Effective date: 19961224