JPH1084031A - ダイボンディング装置のチップ吸着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイボンディング装置において事前の設定作
業を容易にし、かつ吸着時にチップに加わる衝撃をより
緩和させる。 【解決手段】 チップ２の吸着に際して、ツール１をチ
ップ２に所定距離Ｌだけ離間する待機位置にていったん
停止させた後（ａ）、突き上げピン３を上昇させて待機
位置に停止しているツール１にチップ２を突き当てる
（ｂ）。引き続き、突き上げピン３のみを設定量だけ上
昇させた後（ｃ）、ツール１と突き上げピン３との双方
を同一速度にて所定量だけいったん上昇させる（ｄ）。
しかる後、ツール１を上昇させ、突き上げピン３を元の
位置に下降させる（ｅ）。チップ２の吸着位置の設定が
楽になるとともに、吸着時にチップ２に加わる衝撃が小
さくなり、同時に作業速度の高速化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイボンディング
装置のチップ吸着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造ラインに配置さ
れ、リードフレームや基板やパッケージ等の対象物にチ
ップをボンディングするダイボンディング装置では、チ
ップが、シートに貼着されたウェハーが複数にカットさ
れた状態で供給される。一方、ダイボンディング装置で
は、一般にシートの裏面側にて上下方向に動作する突き
上げピンによって、シートを介して個々のチップを突き
上げる一方、突き上げたチップを、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に
動作するボンディングアームの先端部に上下方向に摺動
可能に保持されたツールにより吸着した後、それを対象
物へ移送するとともにボンディングする。

【０００３】図５に、前述したチップの具体的な吸着方
法を示す。すなわち、ダイボンディング装置にあって
は、先ず、ツール１を吸着すべきチップ２の直上へ移動
した後、ツール１を下降させるとともに、それとほぼ同
時に突き上げピン３を上昇させる（ａ）。これにより突
き上げピン３によりシート４を介してチップ２を突き上
げるとともにシート４から剥離する。次に、突き上げら
れたチップ２がツール１に当接すると、負圧によってツ
ール１にチップ２を吸着させる（ｂ）。このとき、シー
ト４からチップ２を確実に剥離させるため、双方の当接
状態を決められた一定時間（停留時間）維持させる。な
お、この停留時間は、チップ２の大きさ（シート４との
接着面積）や、シート４の粘着力及び厚さに応じて決め
られる。しかる後、ツール１を上昇させる一方、突き上
げピン３を元の位置まで下降させる（ｃ）。

【０００４】なお、突き上げたチップ２をツール１に当
接させる吸着位置（高さ）は、ダイボンディングに先立
つ設定作業時に決められている。具体的には、作業者が
ボンディングアームを手動で操作するとともに、それぞ
れの位置をスコープや治具等を用いて双方の同期を調整
することにより行われている。また、図５に示した動作
においては、チップ２がツール１に当接する直前に、ツ
ール１の下降速度と突き上げピン３の上昇速度とを低下
させることにより、ツール１へ当接する際にチップ２に
加わる衝撃を緩和させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たチップの吸着方法においては、下降して来るツール１
にチップ２を突き当てるため、前述した吸着位置の調整
が微妙であり、その調整作業に多大な時間を要するとい
う問題があった。また、同様の理由から、ツール１と突
き上げピン３の下降（上昇）速度をいったん低下させる
ことによって、吸着動作時にチップ２に加わる衝撃が緩
和されているが、チップ２に加わる衝撃の緩和効果が未
だ十分なものとはいえなかった。また、チップ２が突き
当てられたとき、ツール１が上下方向へ小刻みに振動す
るチャタリングを発生させる要因ともなっていた。

【０００６】本発明はかかる従来の課題に鑑みなされた
ものであって、ダイボンディング装置において事前の設
定作業を容易にし、かつ吸着時にチップに加わる衝撃を
より緩和させるチップ吸着方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にあっては、下降したツールが、突き上げピン
により突き上げられたチップを吸着したのち上昇し、か
つ吸着したチップを対象物に移送しボンディングするダ
イボンディング装置におけるチップの吸着方法におい
て、前記チップの吸着に際して、前記ツールを前記チッ
プに離間する待機位置にていったん停止させた後、前記
突き上げピンにより前記チップを停止状態の前記ツール
に当接させる方法とした。

【０００８】かかる方法においては、待機位置にいった
ん停止した状態のツールにチップを当接させるため、チ
ップを吸着する吸着位置を簡単な調整作業だけで行うこ
とができる。また、同様の理由から、下降して来るツー
ルにチップを突き当てる従来に比べてチップに加わる衝
撃が小さくなり、チップが当接したときのツールにおけ
るチャタリングの発生が防止できる。

【０００９】また、前記チップを前記ツールに当接させ
た後、前記突き上げピンを、前記ツールとの間で前記チ
ップを挟んだ状態を維持したまま前記ツールに追従して
いったん上昇させる方法とした。かかる方法において
は、チップを上昇する間に、シートからチップをを確実
に剥離させるため必要となる停留時間を確保できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
に従って説明する。図１は、本発明に係るチップ吸着方
法を実現するダイボンディング装置を示したものであっ
て、ダイボンディング装置は、リードフレームを搬送す
る搬送レール１１と、ウェハー供給部Ａと、ボンディン
グ部Ｂとを備えている。ウェハー供給部ＡにはＸ−Ｙテ
ーブル１２が設けられている。Ｘ−Ｙテーブル１２上に
は、複数のチップに分割されたウェハーが貼着されたシ
ート４をウェハーリング１３を用いて保持するウェハー
保持機構部１４が、支柱１５を介して設けられている。
ウェハー保持機構部１４の下方には突き上げ機構部１６
が設けられている。突き上げ機構部１６は、突き上げヘ
ッド１７と、その内部で上下動することにより供給され
たチップ２をシート４の裏面側から突き上げる突き上げ
ピン３とを有している（図１参照）。

【００１１】一方、前記ボンディング部Ｂには、Ｘ軸モ
ータ（図示せず）とＹ軸モータ２０とＺ軸モータ２１と
によって駆動されるボンディングヘッド駆動部２２が設
けられている。ボンディングヘッド駆動部２２には、前
記搬送レール１１の上方に向かい延出するとともに上下
方向に動作するボンディングアーム２３が設けられてい
る。ボンディングアーム２３の先端部分であるボンディ
ングヘッドには、図３に示すように取付部２４が設けら
れている。取付部２４にはコレットホルダ２５が上下方
向に摺動自在でかつ回転駆動可能に支持されている。コ
レットホルダ２５には、前述した突き上げピン３により
突き上げられたチップ２を吸着するコレット２６が内嵌
されている。また、コレットホルダ２５の上部には、上
部を球面状に成形された永久磁石２７が露出して取り付
けられている。なお、コレットホルダ２５及びコレット
２６によってツール１が構成されている。

【００１２】また、ボンディングヘッドには、略くの字
型に成形された荷重伝達アーム２８が、その折曲部分に
位置する支点Ｏを中心として上下方向へ回動できるよう
支持されている。荷重伝達アーム２８の一端には、前記
コレットホルダ２５の直上に延出する吊り下げ部材２９
が設けられている。吊り下げ部材２９の図示しない内部
には永久磁石が設けられており、その永久磁石と前記コ
レットホルダ２５側の永久磁石２７との磁力により、前
記ツール１が回転自在に吊り下げられている。前記荷重
伝達アーム２８の他端側には荷重機構部Ｃが形成されて
いる。すなわち、荷重伝達アーム２８の他端側とボンデ
ィングアーム２３側に支持された調整ねじ３０との間に
は、その他端側を図で上方へ付勢するコイルスプリング
３１が張設されている。ボンディングアーム２３には、
荷重伝達アーム２８の他端側の上方への回動限界位置を
決めるストッパ３２が設けられており、これにより、荷
重伝達アーム２８の一端に磁着され吊り下げられたツー
ル１が一定の位置で停止し、かつその位置から上方へ移
動しようとするとき下向きの荷重が付加されるようにな
っている。

【００１３】荷重伝達アーム２８の他端側の下面には、
ボンディングアーム２３に設けられた固定子３３と共に
リニアモータ３４を構成する可動子３５が設けられてい
る。リニアモータ３４は、固定子３３に電力（電圧又は
電流）を供給することにより可動子３５を近接又は離間
させるものであって、供給電力の変化によりコイルスプ
リング３１のバネ力を増減し、それにより荷重伝達アー
ム２８を介してツール１に伝達される前述した下向きの
荷重を変化させる。また、ボンディングアーム２３側に
は前記コイルスプリング３１に近接して着地センサ３６
が設けられている。着地センサ３６は、荷重伝達アーム
２８が図で僅かに右方向へ回動した際それを検知するこ
とにより、荷重伝達アーム２８の一端側に磁着されたツ
ール１がボンディングアーム２３に対して相対的に上方
へ移動したことを検知する。すなわち、ツール１がチッ
プ２に当接したことを検知する。

【００１４】また、ダイボンディング装置には、図４の
コントローラー４１が設けられている。コントローラー
４１には、前述したウェハー供給部Ａの突き上げ機構部
１７に設けられた前記突き上げピン３を昇降するピン昇
降モータ４２と、前述したボンディング部ＢにおけるＸ
軸モータ４３、Ｙ軸モータ２０、Ｚ軸モータ２１、ボン
ディングヘッド駆動部２２を駆動するヘッドアクチュエ
ータ４４、着地センサ３６、各種の動作モードを設定す
るモードスイッチ４５が接続されている。なお、モード
スイッチ４５は具体的には各種の動作モード毎に割り当
てられた複数の動作スイッチにより構成されている。前
記コントローラー４１の内部には、図示しないが、ダイ
ボンディング装置の制御プログラムが予め記憶されたＲ
ＯＭ、及び制御プログラムの実行に必要な各種のデータ
が記憶されかつ必要に応じて更新されるＲＡＭが設けら
れており、コントローラー４１は前記制御プログラムに
基づきダイボンディング装置の動作を制御する。コント
ローラー４１による前述したＸ軸モータ４３等の駆動系
の制御は、各々から送られるパルスをカウントしたパル
ス数に基づき行われる。なお、前記ボンディングアーム
２３はＺ軸モータ２１によって上下方向へ駆動される。

【００１５】次に、以上の構成からなるダイボンディン
グ装置の、供給されたチップの吸着に関する動作を図１
に示した工程図に従い説明する。すなわち、ダイボンデ
ィング装置は、先ずボンディングアーム２３の動作によ
り、ホームポジションにあるツール１を位置決めされた
チップ２の直上へ移動した後、ツール１を下降させると
ともにチップ２に所定距離Ｌだけ離間する待機位置にて
いったん停止させる（ａ）。次に、ピン昇降モータ４２
を駆動し突き上げピン３を上昇させ、これによりシート
４を介してチップ２を突き上げ、チップ２をシート４か
ら剥離させるとともに待機位置に停止しているツール１
にチップ２を突き当てる（ｂ）。そして、これが前記着
地センサ３６によって検知されると、突き上げピン３を
予め設定された突き上げ量だけ上昇させた後（ｃ）、引
き続きツール１と突き上げピン３との双方を同一速度に
て予め設定された上昇量だけ上昇させる（ｄ）。なお、
この間に前述した停留時間が確保されており、ここで負
圧によってツール１にチップ２を吸着させる。しかる
後、ツール１を上昇させる一方、突き上げピン３を元の
位置まで下降させる（ｅ）。

【００１６】以上の吸着動作においては、チップ２が、
待機位置にいったん停止した状態のツール１に突き当て
られるため、ツール１がチップ２を吸着する吸着位置の
調整調整作業が簡単である。よって、ダイボンディング
に先立つ設定作業を容易、かつ短時間にて行うことがで
きる。これに加え、吸着位置を簡単な調整作業だけで行
うことができるため、ツール１にチップ２を確実に吸着
させるために必要となる停留時間をより厳密に設定する
ことができる。従って、従来に比べて停留時間を必要か
つ最小限にできる。このため、ツール１を待機位置にい
ったん停止させても、従来に比べてダイボンディング装
置における作業速度の高速化を図ることができる。

【００１７】また、本実施の形態においては、ツール１
と突き上げピン３との双方を同一速度にて上昇させる間
に停留時間が確保されている。すなわち、チップの吸着
動作途中に従来技術で説明したような停留時間を殊更設
ける必要がない。よって、従来に比べ大幅に作業速度を
上げることが可能となっている。しかも、作業速度を低
下させることなく停留時間をより長く設定することがで
きるため、設定する停留時間の自由度が広い。従って、
チップ２やシート４の種類が異なる場合であっても、一
定の作業速度を確保することが可能である。なお、かか
る効果を得るためには、ツール１にチップ２が当接した
後、突き上げピン３を、ツール１との間でチップを２を
挟んだ状態を維持したままツール１に追従して上昇させ
ればよい。また、本実施の形態に示したように、チップ
２がツール１に当接した後、突き上げピン３により更に
チップ２を一定量だけ突き上げさせる場合には、突き上
げピン３の速度がツール１の上昇速度よりも一定の範囲
内であれば遅くともよく、突き上げピン３の上昇開始時
点が、ツール１の上昇開始時点よりも一定の範囲内であ
れば遅くともよい。従って、本実施の形態に示したよう
な場合においては、突き上げピン３の上昇速度や上昇開
始時点の設定に自由度が確保できるため、その調整作業
が楽になる。

【００１８】また、チップ２がツール１に突き当てられ
るとき、ツール１が待機位置に停止しているため、従来
に比べてチップ２に加わる衝撃が小さい。よって、吸着
時の衝撃に起因するチップの破損がより確実に防止され
る。同時に、ツール１の寿命が延びるため、その交換サ
イクルの長期化を図ることもできる。しかも、チップ１
が当接したときの衝撃が小さいためチャタリングの発生
が防止できる。これによっても、チップ２の破損がより
確実に防止される。また、チャタリングの発生が防止さ
れることにより、ツール１がチップ２を吸着するときに
おけるチップ２の位置ずれも未然に防止される。その結
果、吸着したチップ２をリードフレームへボンディング
するとき、チップ２を決められたボンディング箇所に位
置決めする場合、チップ２の位置調整作業を必要最低限
に抑えることが可能となる。

【００１９】なお、本実施の形態においては、チップ２
がツール１に当接した後、突き上げピン３により更にチ
ップ２を一定量だけ突き上げさせているため、ツール１
に突き当てられた後にはチップ２が、ツール１と突き上
げピン３との間でより強く挾持された状態となる。これ
によっても、ツール１がチップ２を吸着する際の位置ず
れが防止できる。また、本実施の形態においては、ツー
ル１が待機位置に停止した後に、突き上げピン３の上昇
を開始させる場合を示したが（ｂ参照）、前者の下降動
作と後者の上昇動作とを並行して行わせてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、チップの吸着に際して、待機位置にいったん停止し
た状態のツールにチップを当接させるようにしたことか
ら、チップを吸着する吸着位置を簡単な調整作業だけで
行うことができる。よって、ダイボンディングに先立つ
設定作業を容易、かつ短時間にて行うことができる。ま
た、吸着位置を簡単な調整作業だけで行うことができる
ため、ツールにチップを確実に吸着させるために必要と
なる停留時間をより厳密に設定することができる。その
結果、従来に比べて前記停留時間を必要かつ最小限にす
ることが可能であり、ツールを待機位置にいったん停止
させたとしても、従来のように下降して来るツールにチ
ップを突き当てる場合に比べ、ダイボンディング装置に
おける作業速度の高速化を図ることができる。

【００２１】また、いったん停止した状態のツールにチ
ップを当接させるようにし、従来に比べてチップに加わ
る衝撃が小さくなるようにしたため、吸着時の衝撃に起
因するチップの破損をより確実に防止することができ
る。同時に、ツールの寿命が延びるため、その交換サイ
クルの長期化を図ることもできる。しかも、チップが当
接したときチャタリングの発生が防止できることから、
これによっても、チップの破損をより確実に防止するこ
とができる。これに加え、チャタリングの発生を防止す
ることにより、ツールに吸着したチップの位置ずれをも
未然に防止することができる。その結果、吸着したチッ
プの対象物へのボンディングに際して、チップを決めら
れた箇所に位置決めする場合、チップの位置調整作業を
必要最低限に抑えることが可能となる。

【００２２】また、チップをツールに当接させた後、突
き上げピンを、ツールとの間にチップを挟んだ状態を維
持したままツールに追従していったん上昇させるように
すれば、チップを上昇する間に、シートからチップを確
実に剥離させるために必要となる停留時間を確保するこ
とができる。よって、ダイボンディング装置における作
業速度を大幅に上げることができる。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるツール及び突き
上げピンの動作を示す工程図である。

【図２】ダイボンディング装置を示す側面図である。

【図３】ボンディングヘッドを示す図１の要部拡大図で
ある。

【図４】ダイボンディング装置の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図５】従来技術におけるツール及び突き上げピンの動
作を示す工程図である。

【符号の説明】

１ ツール ２ チップ ３ 突き上げピン ４ シート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下降したツールが、突き上げピンにより
   突き上げられたチップを吸着したのち上昇し、かつ吸着
   したチップを対象物に移送しボンディングするダイボン
   ディング装置におけるチップの吸着方法において、 前記ツールを前記チップに離間する待機位置にていった
   ん停止させた後、前記突き上げピンにより前記チップを
   停止状態の前記ツールに当接させることを特徴とするダ
   イボンディング装置のチップ吸着方法。
2. 【請求項２】 前記チップを前記ツールに当接させた
   後、前記突き上げピンを、前記ツールとの間で前記チッ
   プを挟んだ状態を維持したまま前記ツールに追従してい
   ったん上昇させることを特徴とする請求項１記載のダイ
   ボンディング装置のチップ吸着方法。