JPH095069A - 集積回路片接着着接検出器およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積回路片を接着する際に接着先頭部に加わ
る力を実時間監視し、接着先頭部の正確な位置決め並び
に加えられる力の調整を行うことを目的とする。 【解決手段】 ホイートストンブリッジ構造で接続され
たひずみ計を集積回路片接着先頭部に装着する。これら
のひずみ計は、各半ブリッジ毎に相反する抵抗値変化を
有するように取り付けられる。これらのひずみ計から出
力される差動信号をマイクロプロセッサで処理し、集積
回路片接着先頭部の実時間での位置決め並びに実際に加
えられる力の実時間監視を行う。前記差動信号出力は増
幅器に入力し、その増幅器の利得を調整することにより
集積回路片のロットが変わった際のシステムの自動校正
も実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に半導体製造
工程に係わり、更に詳細には集積回路片接着着接検出器
（ｄｉｅ ｂｏｎｄ ｔｏｕｃｈ ｄｏｗｎ ｄｅｔｅ
ｃｔｏｒ）およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路片装着接着器（ｄｉｅ ａｔｔ
ａｃｈ ｂｏｎｄｅｒ）、配線接着器（ｗｉｒｅ ｂｏ
ｎｄｅｒ）、またはその他の機器の接着先頭部（ボンド
・ヘッド）の着接（タッチダウン）位置決め、及びそこ
に実際に加えられる力を精密に検出することは、接着先
頭部に加えられる力の校正及び実時間監視にとって非常
に必要である。従来の集積回路片接着システム（ダイ・
ボンド・システム）は着接検出を実行する際に圧電電圧
を誘導する圧電センサを使用する。これらの圧電センサ
の感度は制限があり、温度補償を必要とし、雑音が多
く、また比較的高価である。通常、Ｚ軸高さの校正は手
動で行われ、結果として主観的な判断となり、作業者が
変わることによる集積回路片接着工程でのエラー原因と
なる。既存の集積回路片接着システムの品質は低く、高
価で、校正上の問題を有し、そして接着先頭部の位置を
伝えるだけでそこに実際に加えられている力は伝えな
い。接着先頭部に加えられている実際の力がもしも測定
できるのであれば、それは検流計の制御とフィードバッ
クとの差から間接的に測定される。従って、着接位置決
めの精密な検出を実行し接着先頭部で加えられる実際の
力の測定することを実時間監視操作の間に行える集積回
路片接着検出器が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上から、接着先頭部
で加えられる実際の力の実時間監視を実行できる着接検
出器（タッチダウン検出器）への要求が高まっているこ
とが理解されよう。また、集積回路片接着処理工程での
より良い性能を実現するために自動校正機能を実行でき
る着接検出器に対する要求も高まっている。

【０００４】本発明によれば、従来の集積回路片接着処
理工程に関連する欠点並びに問題を基本的に取り除くか
または削減する集積回路片接着着接検出器およびその方
法が提供される。

【０００５】本発明の一つの実施態様によれば、一つの
集積回路片接着先頭部とその集積回路片接着先頭部に接
触する複数のひずみ計とを含む集積回路片接着着接検出
器が提供される。ひずみ計は、集積回路片接着先頭部の
変形を検出し処理することが可能である。

【０００６】本発明は、既存の集積回路片接着処理工程
に比較して、種々の技術的特長を提供する。例えば、ひ
とつの技術的特長は、集積回路片接着先頭部の変形を検
出するためにひずみ計を使用することにある。別の技術
的特長は、集積回路片接着先頭部で加えられる実際の力
を直接検出することにある。更に別の技術的特長は、集
積回路片接着先頭部上の着接検出器回路を自動的に校正
する点にある。更に別の技術的特長は、集積回路片接着
先頭部位置並びに加えられる力の実時間監視を実行する
点にある。その他の技術的特長は、当業者には以下の図
面、説明、並びに特許請求の範囲から容易に理解されよ
う。

【０００７】本発明並びにその特長を更に完全に理解す
るために、添付図を参照して以下の説明を行う。添付図
に於いて同じ部品には同様の参照番号が付されている。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は集積回路片接着先頭部（ｄ
ｉｅ ｂｏｎｄ ｈｅａｄ）１０の図である。集積回路
片接着先頭部１０に複数のひずみ計１２が装着されてい
る。ひずみ計１２は、集積回路片接着先頭部１０の変形
を精密に測定し、集積回路片接着先頭部１０上に加えら
れる機械的応力を測定するために、集積回路片接着先頭
部１０上の特定位置に設置されている。ひずみ計１２は
集積回路片接着先頭部１０の表面に装着されていて、集
積回路片接着先頭部１０の変形の遅滞の無い測定値を得
る。ひずみ計１２は、集積回路片接着先頭部１０の変形
に応答して、それら自身の変形を抵抗値の変化に変換す
る受動センサである。

【０００９】図１の実施例では、四個のひずみ計が集積
回路片接着先頭部１０に貼り付けられている。二個のひ
ずみ計１２が集積回路片接着先頭部１０の上側に配置さ
れ、二個のひずみ計１２が集積回路片接着先頭部１０の
下側に配置されている。検出システムの感度を上げるた
めに、四個のひずみ計１２が使用されている。ひずみ計
１２は、最大トルクが生じる集積回路片接着先頭部１０
上の場所に取り付けられている。この配置で、集積回路
片接着先頭部着接及び力の正確な検出が得られる。ひず
み計１２の好適な特性は、長さ６ミリメートル、ゲージ
抵抗値１２０＋／−０．３オーム、ゲージ係数２．１３
である。

【００１０】図２は集積回路片接着着接検出器２０のブ
ロック図である。集積回路片接着着接検出器２０はひず
み計回路２２を含み、ひずみ計回路２２は、電圧基準回
路２４及びオフセット回路２６によって調整されまた平
衡を取られることが可能である。ひずみ計回路２２は増
幅器２８への入力を供給し、増幅器２８は利得回路３０
によって調整される。増幅器２８の出力はフィルタ回路
３２によって濾波され、アナログ／ディジタル変換器３
４によってディジタル形式に変換される。アナログ／デ
ィジタル変換器３４からのディジタル信号はマイクロコ
ントローラ３６で処理され、マイクロコントローラ３６
は、表示装置３８を駆動し、メモリ４０に保持されてい
るパラメータに応答して校正を実行する。マイクロコン
トローラ３６と集積回路片接着先頭部１０の位置決め装
置との間の通信は、ＲＳ２３２装置４２を介して実行さ
れる。マイクロコントローラ３６はまた、比較器４６を
介して着接検出トリガ信号を生成するために、基準値を
ディジタル／アナログ変換器４４に供給する。校正回路
４８は、システムを校正するために、マイクロコントロ
ーラ３６に対して割り込みを発生する。

【００１１】ひずみ計１２から情報を得るために、信号
調節回路が使用される。この回路は、ひとつの電圧変化
を、集積回路片接着先頭部１０に加えられた機械的応力
に曝された時にひずみ計１２で得られる抵抗値の変化に
関連づける。ひずみ計回路２２はブリッジをその信号調
節回路として使用する。ブリッジは差動出力電圧信号を
供する二重電位差回路であって、差動出力電圧信号は雑
音が少なく単純電位差信号調節回路に比較して供給電圧
変動感度が小さい。ひずみ計回路２２はひとつの完全な
ホイートストンブリッジ構成を使用している。各々のブ
リッジ枝は反対の抵抗値変化を有する二つのひずみ計を
ブリッジの各半分が有するように設置された一つのひず
み計１２を含む。等価抵抗値変化もまたブリッジの半分
同士で反対である。下記の式は、それぞれのひずみ計の
変形に伴うひずみ計１２の抵抗値変化とひずみ計回路２
２の出力差動電圧との間の関係を示す。

【００１２】

【数１】 Ｒ₁ ＝Ｒ＋△Ｒ＝Ｒ（１＋ｋε） （１）

【００１３】

【数２】 Ｒ₂ ＝Ｒ−△Ｒ＝Ｒ（１−ｋε） （２）

【００１４】

【数３】 Ｒ₃ ＝Ｒ−△Ｒ＝Ｒ（１−ｋε） （３）

【００１５】

【数４】 Ｒ₄ ＝Ｒ＋△Ｒ＝Ｒ（１＋ｋε） （４）

【００１６】

【数５】

【００１７】電圧基準回路２４は安定化された電圧をひ
ずみ計回路２２に供給する。電圧基準回路２４は調整可
能な精密分巻調整器（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｈｕｎｔ
ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）を採用している。電圧調整器を
使用することが重要なのは、ひずみ計回路２２の差動出
力が供給電圧に依存するからである。従って、ひずみ計
回路２２の出力はその電圧供給の安定性と同じ精度を有
する。

【００１８】オフセット回路２６はひずみ計回路２２の
平衡を調整する。オフセット回路２６は応力がかかって
いない時のひずみ計回路２２の偏差を補償する。オフセ
ット回路２６で行われる調整は、応力がかかっていない
状態でひずみ計回路２２の出力差動張力がゼロとなるま
で行われる。

【００１９】ひずみ計回路２２の差動出力信号は増幅器
２８で受信される。増幅器２８は非常に小さな差動信号
を増幅し、ひずみ計回路２２の差動出力信号からの全て
のコモンモード電圧を除去するために使用される。増幅
器２８の利得は利得回路３０で調整される。利得調整
は、マイクロコントローラ３６で実施されるシステム校
正と符合する必要がある。

【００２０】増幅の後、この差動出力信号はフィルタ回
路３２内部の低域濾波フィルタを通過する。フィルタ回
路３２はｆｓ＝１００ヘルツの低域濾波二次バイカッド
・アクティブフィルタである。フィルタ回路３２は、集
積回路片接着先頭部１０の位置を決める位置決め機器の
ステップモータの変動で生成される発振を除去する。フ
ィルタ回路３２はまた、集積回路片接着先頭部１０に装
着されたアーム・スプリングの振動に基づく発振をも除
去する。濾波された出力信号は続いてアナログ／ディジ
タル変換器３４でディジタル形式に変換されるが、これ
はマイクロコントローラ３６で処理するためである。

【００２１】マイクロコントローラ３６は集積回路片接
着着接検出器２０に関する制御機能の全てを実行する。
マイクロコントローラ３６で実行される基本機能は、シ
ステムの校正のための線形回帰法を実施する数学的計算
の実行、アナログ／ディジタル変換器の値の校正パラメ
ータを用いての表示値への変換、そして集積回路片接着
先頭部１０用の位置決め機器へ送信する着接基準信号の
生成である。マイクロコントローラ３６を使用する事
で、校正の実時間制御が可能となり、望ましくない雑音
を濾波しそしてディジタル信号処理を通して着接モーメ
ントを正確に検出することが可能となる。

【００２２】システム校正は、メモり４０内のスケール
校正パラメータに応答して、マイクロコントローラ３６
で実行される。メモり４０は好適には不揮発性メモリで
あって、不揮発性メモリは、システムがシャットダウン
した際にもそのデータを保持し、再始動する度にシステ
ムを校正する必要を取り除く。

【００２３】マイクロコントローラ３６は、表示装置３
８を介して、アナログ／ディジタル変換器３４からの直
接出力を十進数ベースで可視化する。表示装置３８は、
一つの表示駆動器で駆動される四つの７セグメント表示
器で構成される。

【００２４】マイクロコントローラ３６はまた、着接検
出を決定する際に基準値を生成する。この基準値は、デ
ィジタル／アナログ変換器４４でアナログ形式に変換さ
れ、続いて比較器４６で増幅器２８からの出力と比較さ
れる。比較器４６は集積回路片接着先頭部１０の位置決
め機器用の着接トリガ信号を生成する。比較器４６はレ
ベル検出器であり、校正されたスケールのマイクロコン
トローラ３６の出力基準値に等しい基準張力と、機器増
幅器２８の出力に接続された入力電圧とを比較する。

【００２５】マイクロコントローラ３６は線形回帰校正
法を実行し、二つの参照点を算出する。これらの二点は
集積回路片接着先頭部１０に二つの異なる荷重を掛けて
求められる。第一荷重は、集積回路片接着先頭部１０が
無負荷でひずみ計回路２２が休止している状態で、ゼロ
グラムと定義される。第二荷重は、スケールの１００％
と定義され、表示される値がスケールの１００％と定義
された荷重の割合であることを意味する。線形回帰法は
二つの参照点で規定される関数と考えられ、この関数は
入力値を圧力または校正された力の値に変換する。

【００２６】図３は線形回帰関数の線のグラフを示す。
このグラフ表現により、もしも増幅器２８の利得が高す
ぎる場合、アナログ／ディジタル変換器３４の範囲を超
えてしまうために、１００％校正点がどのような荷重を
掛けても得られないことが、容易に結論付けられる。も
しも増幅器２８の利得が低すぎる場合は、校正の分解度
が低くなってしまう。これらの相反する要素を考慮し
て、最適な校正線を得るよう増幅器２８の利得を定める
べきである。

【００２７】ひずみ計１２から与えられる実時間力及び
着接情報並びに、マイクロコントローラ３６で実施され
る自動校正は接着工程を改善し、圧電センサの温度補償
技術、並びに異なる作業者の間でエラーを生じ集積回路
片接着先頭部１０に実際に加えられる力を変換しない主
観的手動校正を不要とする。集積回路片接着着接検出器
２０は、接着工程中に集積回路片接着先頭部１０で発生
される力を制御することを可能とする。この様にして、
このシステムではロット毎に集積回路片の厚さが異なる
ために必要であったロットセットアップ中の技術的介助
が不要となる。集積回路片接着着接検出器２０はまた、
稼働部の減衰特性の動的計測にも使用できる。

【００２８】纏めると、集積回路片接着着接検出器は複
数のひずみ計を使用して、集積回路片接着先頭部が障害
物にぶつかった際の幾何構造の物理的変形の測定および
検出をする。集積回路片接着着接検出器は、集積回路片
接着先頭部の着接の発生を正確に検出するために位置決
め機器の自動校正を実行するマイクロコントローラを含
む。集積回路片接着着接検出器は、集積回路片接着先頭
部に加えられる実際の力の実時間監視を実行する。

【００２９】従って、本発明に基づけば前記の特長を満
足する集積回路片接着着接検出器およびその方法が提供
されることは明らかである。好適な実施例を詳細に説明
してきたが、種々の変更、置き換え、並びに改変を行え
ることを理解されたい。例えば、特定の接続を図示して
きたが、添付図に示すような直接的な接続の代わりに、
中間回路を介していくつかの回路を結合することも可能
である。その他の例も当業者には容易に確認可能であ
り、また添付の特許請求の範囲で定義された本発明の精
神並びに範囲から逸脱することなく行えるであろう。

【００３０】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 １．集積回路片接着先頭部と、該集積回路片接着先頭部
上の複数のひずみ計とを含み、前記複数のひずみ計が前
記集積回路片接着先頭部の変形を検出するように動作可
能である集積回路片接着着接検出器。

【００３１】２．第１項記載の集積回路片接着着接検出
器に於いて、前記複数のひずみ計がホイートストンブリ
ッジとして形成されている前記検出器。

【００３２】３．第２項記載の集積回路片接着着接検出
器に於いて、前記ホイートストンブリッジの各半ブリッ
ジが第一及び第二ひずみ計を有し、前記第一及び第二ひ
ずみ計が相反する抵抗変化を有する、前記検出器。

【００３３】４．第１項記載の集積回路片接着着接検出
器に於いて、前記複数のひずみ計が前記集積回路片接着
先頭部の実時間監視を実行する、前記検出器。

【００３４】５．第１項記載の集積回路片接着着接検出
器に於いて、前記複数のひずみ計が前記集積回路片接着
先頭部に加えられる実際の力を検出する、前記検出器。

【００３５】６．集積回路片接着着接検出器回路であっ
て：集積回路片接着先頭部の変形を検出するように動作
可能な複数のひずみ計と、前記複数のひずみ計からの出
力信号を増幅するように動作可能な増幅器と、前記出力
信号から雑音を除去するように動作可能なフィルタと、
前記集積回路片接着先頭部が障害物に接触したことを示
す着接信号を生成するために前記出力信号を処理するよ
うに動作可能なマイクロプロセッサとを含む、前記回
路。

【００３６】７．第６項記載の集積回路片接着着接検出
器回路に於いて、前記複数のひずみ計がホイートストン
ブリッジとして形成されている前記回路。

【００３７】８．第７項記載の集積回路片接着着接検出
器回路に於いて、前記ホイートストンブリッジが二つの
半ブリッジを有し、各半ブリッジが第一及び第二ひずみ
計を有し、前記第一及び第二ひずみ計が相反する抵抗変
化を有する、前記回路。

【００３８】９．第７項記載の集積回路片接着着接検出
器回路に於いて、前記ホイートストンブリッジが第一及
び第二半ブリッジを含み、前記第一及び第二半ブリッジ
が相反する等価抵抗変化を有する、前記回路。

【００３９】１０．第６項記載の集積回路片接着着接検
出器回路に於いて、前記マイクロプロセッサが前記出力
信号から表示値を生成する、前記回路。

【００４０】１１．第６項記載の集積回路片接着着接検
出器回路に於いて、前記マイクロプロセッサが、前記集
積回路片接着先頭部の位置決めを行う位置決め機器の校
正を実行する、前記回路。

【００４１】１２．第１１項記載の集積回路片接着着接
検出器回路に於いて、前記マイクロプロセッサが、前記
集積回路片接着先頭部の位置決めを行う位置決め機器の
校正を、線形回帰法を使用して二つの参照点を確立する
ことにより実行する、前記回路。

【００４２】１３．第１２項記載の集積回路片接着着接
検出器回路が更に、前記マイクロプロセッサ用の校正パ
ラメータを格納するように動作可能な不揮発性メモリを
含む、前記回路。

【００４３】１４．第１１項記載の集積回路片接着着接
検出器回路が更に、前記増幅器に結合された利得回路を
含み、該利得回路が、前記マイクロプロセッサで実行さ
れる前記校正に基づいて前記増幅器の利得を調整するよ
うに動作可能な、前記回路。

【００４４】１５．第６項記載の集積回路片接着着接検
出器が更に、前記出力信号と前記着接信号とに応答して
トリガ信号を生成するように動作可能な比較器を含む、
前記回路。

【００４５】１６．集積回路片接着先頭部に接触してい
る複数のひずみ計内の変形を測定し、複数のひずみ計内
の測定された変形を処理して、集積回路片接着先頭部の
変形を測定する、集積回路片接着先頭部の変形を検出す
るための方法。

【００４６】１７．第１６項記載の方法が更に、集積回
路片接着先頭部の実時間監視を実行する前記方法。

【００４７】１８．第１６項記載の方法が更に、測定さ
れた変形に応答して、集積回路片接着先頭部で加えられ
た実際の力を測定する、前記方法。

【００４８】１９．第１６項記載の方法が更に、測定さ
れた変形に応答して、集積回路片接着先頭部の着接位置
を測定する、前記方法。

【００４９】２０．集積回路片接着着接検出器２０は、
ホイートストンブリッジ構造に形成された複数のひずみ
計１２を有するひずみ計回路２２を含む。ひずみ計１２
は集積回路片接着先頭部１０上に装着され、集積回路片
接着先頭部１０の変形を測定並びに検出する。ひずみ計
回路２２は、ひずみ計１２で検出された変形に応答して
差動出力信号を生成する。差動出力信号は増幅され、濾
波され、マイクロコントローラ３６で処理されるために
ディジタル形式に変換される。マイクロコントローラ３
６は校正、表示フォーマット化、並びに着接信号生成を
実行する。集積回路片接着着接検出器２０は、実時間監
視、自動校正、並びに集積回路片接着先頭部１０用の実
圧力印加情報を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】集積回路片接着先頭部の簡略図である。

【図２】集積回路片接着着接検出器の簡略化された構成
図である。

【図３】集積回路片接着着接検出器で実行される校正方
法のグラフである。

【符号の説明】

１０ 集積回路片接着先頭部 １２ ひずみ計 ２０ 集積回路片接着着接検出器 ２２ ひずみ計回路 ２４ 電圧基準回路 ２６ オフセット回路 ２８ 増幅器 ３０ 利得回路 ３２ フィルタ回路 ３４ アナログ／ディジタル変換器 ３６ マイクロコントローラ ３８ 表示装置 ４０ メモリ ４２ ＲＳ２３２装置 ４４ ディジタル／アナログ変換器 ４６ 比較器 ４８ 校正回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路片接着先頭部と、 該集積回路片接着先頭部上の複数のひずみ計とを含み、 前記複数のひずみ計が前記集積回路片接続導体先頭部の
   変形を検出するように動作可能である、 集積回路片接着着接検出器。
2. 【請求項２】 集積回路片接着先頭部に接触している複
   数のひずみ計内の変形を測定し、 複数のひずみ計内の測定された変形を処理して、集積回
   路片接着先頭部の変形を測定する、 集積回路片接着先頭部の変形を検出するための方法。