JP2002198398A - ボンディング装置 - Google Patents
ボンディング装置Info
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/36—Electric or electronic devices
- B23K2101/40—Semiconductor devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】チップの認識を基板のチップ接合面とチップ下
面とが概ね同一平面となる位置で行い、経時変化による
影響の無い高精度の位置合わせを行うことが可能なボン
ディング装置とする。 【解決手段】第1に、ボンディング装置に、ボンディン
グツールと、基板ステージと、ボンディングツールと基
板ステージの移動機構と、ボンディングツールの昇降機
構と、チップ認識カメラとを備える。第2に、チップ認
識カメラによる認識結果に基づきチップと基板を位置合
わせし、チップを基板に接合するボンディング装置とす
る。第3に、チップ認識カメラを基板ステージの基板載
置面の高さよりも下方に配置する。第4に、基板のチッ
プ接合面の位置とほぼ等しい高さにチップ下面を位置さ
せた状態でチップ下面を認識する。第5に、認識画像に
よりチップと基板との位置合わせを行う。
面とが概ね同一平面となる位置で行い、経時変化による
影響の無い高精度の位置合わせを行うことが可能なボン
ディング装置とする。 【解決手段】第1に、ボンディング装置に、ボンディン
グツールと、基板ステージと、ボンディングツールと基
板ステージの移動機構と、ボンディングツールの昇降機
構と、チップ認識カメラとを備える。第2に、チップ認
識カメラによる認識結果に基づきチップと基板を位置合
わせし、チップを基板に接合するボンディング装置とす
る。第3に、チップ認識カメラを基板ステージの基板載
置面の高さよりも下方に配置する。第4に、基板のチッ
プ接合面の位置とほぼ等しい高さにチップ下面を位置さ
せた状態でチップ下面を認識する。第5に、認識画像に
よりチップと基板との位置合わせを行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップを基板(リ
ードフレーム、TABテープを含む)に接合するボンデ
ィング装置の改良に関するものであって、主としてフリ
ップチップボンディング装置でのチップと基板の位置合
わせにおけるチップ認識手段を主眼に開発されたもので
ある。
ードフレーム、TABテープを含む)に接合するボンデ
ィング装置の改良に関するものであって、主としてフリ
ップチップボンディング装置でのチップと基板の位置合
わせにおけるチップ認識手段を主眼に開発されたもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、ボンディングツールはチップ
トレイやウエハ上のチップを吸着すると上昇して、水平
方向へ相対的に移動して基板上方に位置し、下降して基
板にチップをボンディングするように構成されている。
そして、位置合わせのためのチップの画像認識は、タク
トタイムを短縮するため、チップの水平方向への相対移
動途中の上昇した高さ位置で停止し、チップを下方から
チップ認識カメラにて認識するようになっていた。
トレイやウエハ上のチップを吸着すると上昇して、水平
方向へ相対的に移動して基板上方に位置し、下降して基
板にチップをボンディングするように構成されている。
そして、位置合わせのためのチップの画像認識は、タク
トタイムを短縮するため、チップの水平方向への相対移
動途中の上昇した高さ位置で停止し、チップを下方から
チップ認識カメラにて認識するようになっていた。
【0003】ボンディングツールを昇降させるヘッド昇
降機構の構成部材であるボールねじ、ガイド等は、図3
(イ)に示されるように時間の経過とともに熱膨張等の
原因で昇降軸(同図中点線で示されている。)に若干の
傾きが生じる場合がある。
降機構の構成部材であるボールねじ、ガイド等は、図3
(イ)に示されるように時間の経過とともに熱膨張等の
原因で昇降軸(同図中点線で示されている。)に若干の
傾きが生じる場合がある。
【0004】他方、ボンディングツールは傾いた昇降軸
に沿って昇降するため厳密には垂直に昇降できなくな
る。そのため、チップ認識カメラで認識したチップの接
合面より高い位置からチップを基板に向けて下降させて
も、図3(ロ)に示されるように実際には微少にずれた
位置にボンディングされてしまう。
に沿って昇降するため厳密には垂直に昇降できなくな
る。そのため、チップ認識カメラで認識したチップの接
合面より高い位置からチップを基板に向けて下降させて
も、図3(ロ)に示されるように実際には微少にずれた
位置にボンディングされてしまう。
【0005】チップ認識カメラでチップを認識する高さ
と基板上面の間隔が離れるほど、このずれ幅は大きくな
る。従来のように接合バンプ及び許容ずれ幅が大きい場
合には上記微少のずれは問題とならないが、接合バンプ
が微小化し、許容ずれ幅が1μmとか0.5μmとかの
精度で要求される場合、上記微少なずれも無視できるも
のではない。
と基板上面の間隔が離れるほど、このずれ幅は大きくな
る。従来のように接合バンプ及び許容ずれ幅が大きい場
合には上記微少のずれは問題とならないが、接合バンプ
が微小化し、許容ずれ幅が1μmとか0.5μmとかの
精度で要求される場合、上記微少なずれも無視できるも
のではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するため、チップと基板の位置合わせのためのチッ
プの認識を基板のチップ接合面とチップ下面とが概ね同
一平面となる位置で行い、チップと基板の接合高さにお
ける認識画像により位置合わせを行うので、経時変化
(例えば熱変形)による影響が無くなり、高精度の位置
合わせを行うことが可能なボンディング装置を提供する
ことを目的とする。
解決するため、チップと基板の位置合わせのためのチッ
プの認識を基板のチップ接合面とチップ下面とが概ね同
一平面となる位置で行い、チップと基板の接合高さにお
ける認識画像により位置合わせを行うので、経時変化
(例えば熱変形)による影響が無くなり、高精度の位置
合わせを行うことが可能なボンディング装置を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため以下の手段を採用する。第1に、ボンディン
グ装置に、チップを保持するボンディングツールと、基
板を載置する基板ステージと、ボンディングツールと基
板ステージを水平面内で相対移動させる移動機構と、ボ
ンディングツールを昇降させる昇降機構と、ボンディン
グツールに保持されたチップを下方から認識するチップ
認識カメラとを備える。
成するため以下の手段を採用する。第1に、ボンディン
グ装置に、チップを保持するボンディングツールと、基
板を載置する基板ステージと、ボンディングツールと基
板ステージを水平面内で相対移動させる移動機構と、ボ
ンディングツールを昇降させる昇降機構と、ボンディン
グツールに保持されたチップを下方から認識するチップ
認識カメラとを備える。
【0008】第2に、チップ認識カメラによる認識結果
に基づきチップと基板を位置合わせし、ボンディングツ
ールを下降させてチップを基板に接合するボンディング
装置とする。第3に、チップ認識カメラを基板ステージ
の基板載置面の高さよりも下方に配置する。第4に、基
板のチップ接合面の位置とほぼ等しい高さにチップ下面
を位置させた状態で、チップ認識カメラにてチップ下面
を認識する。第5に、上記認識画像によりチップと基板
との位置合わせを行う。
に基づきチップと基板を位置合わせし、ボンディングツ
ールを下降させてチップを基板に接合するボンディング
装置とする。第3に、チップ認識カメラを基板ステージ
の基板載置面の高さよりも下方に配置する。第4に、基
板のチップ接合面の位置とほぼ等しい高さにチップ下面
を位置させた状態で、チップ認識カメラにてチップ下面
を認識する。第5に、上記認識画像によりチップと基板
との位置合わせを行う。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図示の実施例と共に本発明
の実施の形態について説明する。図1は、本発明が利用
されるボンディング装置の概略図であり、図1に現れる
ボンディング装置は、フリップチップボンディング装置
である。
の実施の形態について説明する。図1は、本発明が利用
されるボンディング装置の概略図であり、図1に現れる
ボンディング装置は、フリップチップボンディング装置
である。
【0010】該フリップチップボンディング装置は、
チップ1を保持するボンディングツール2と、基板3を
載置する基板ステージ4とを有する。実施例でのチップ
1及び基板3は共に厚さ0.3から0.5ミリメートル
程度のものを用いている。尚、基板3には、リードフレ
ームやTABテープ等も含まれる。
チップ1を保持するボンディングツール2と、基板3を
載置する基板ステージ4とを有する。実施例でのチップ
1及び基板3は共に厚さ0.3から0.5ミリメートル
程度のものを用いている。尚、基板3には、リードフレ
ームやTABテープ等も含まれる。
【0011】ボンディングツール2は、図1に示される
ように、ボンディングヘッド5の下端部に装着されてい
る。尚、図示されていないがボンディングツール2に
は、チップ吸着穴が設けられており、連結口を介してバ
キューム装置により吸引され、ボンディングツール2に
チップ1を吸着する機能を有する。
ように、ボンディングヘッド5の下端部に装着されてい
る。尚、図示されていないがボンディングツール2に
は、チップ吸着穴が設けられており、連結口を介してバ
キューム装置により吸引され、ボンディングツール2に
チップ1を吸着する機能を有する。
【0012】ボンディングツール2は、ボンディングヘ
ッド5と共にZ軸駆動モータ6及びヘッド昇降機構7と
により上下移動可能とされている。ヘッド昇降機構7の
詳細は図示されていないが、Z軸駆動モータ6の回転を
伝えるボールねじ、ガイド等よりなる。ボンディングヘ
ッド5は支持部材8に昇降自在に支持されている。尚、
支持部材8には基板認識カメラ14が下方に向かって設
置されている。
ッド5と共にZ軸駆動モータ6及びヘッド昇降機構7と
により上下移動可能とされている。ヘッド昇降機構7の
詳細は図示されていないが、Z軸駆動モータ6の回転を
伝えるボールねじ、ガイド等よりなる。ボンディングヘ
ッド5は支持部材8に昇降自在に支持されている。尚、
支持部材8には基板認識カメラ14が下方に向かって設
置されている。
【0013】実施例でのボンディングヘッド5には、水
平方向(図中前後及び左右方向)への駆動機構は有しな
い。勿論、基板ステージ4側にXYテーブル10ごとき
移動機構を有しない場合には、水平方向への駆動機構を
設けなければならない。尚、図中9は、ボンディングツ
ール2に回転運動を与えるΘ軸駆動モータである。
平方向(図中前後及び左右方向)への駆動機構は有しな
い。勿論、基板ステージ4側にXYテーブル10ごとき
移動機構を有しない場合には、水平方向への駆動機構を
設けなければならない。尚、図中9は、ボンディングツ
ール2に回転運動を与えるΘ軸駆動モータである。
【0014】本実施例には、ボンディングツール2と基
板ステージ4を水平面内で相対移動させる移動機構とし
てXYテーブル10が存在する。図示されていないX軸
駆動モータとY軸駆動モータにより同一平面内で左右移
動する。XYテーブル10上に基板ステージ4を設置し
ている。
板ステージ4を水平面内で相対移動させる移動機構とし
てXYテーブル10が存在する。図示されていないX軸
駆動モータとY軸駆動モータにより同一平面内で左右移
動する。XYテーブル10上に基板ステージ4を設置し
ている。
【0015】XYテーブル10上には、基板ステージ4
と共にボンディングツール2に保持されたチップ1を下
方から認識するチップ認識カメラ11及び、チップ1が
収納されたチップトレイ12が設置されている。チップ
認識カメラ11のピントが合う位置は、基板3のチップ
接合面(図中上面)とほぼ等しい高さの位置となるよう
設定されている。
と共にボンディングツール2に保持されたチップ1を下
方から認識するチップ認識カメラ11及び、チップ1が
収納されたチップトレイ12が設置されている。チップ
認識カメラ11のピントが合う位置は、基板3のチップ
接合面(図中上面)とほぼ等しい高さの位置となるよう
設定されている。
【0016】実施例でのボンディング装置の作業手順は
次の通りである。第1に、XYテーブル10を移動さ
せ、ボンディングツール2の下方にチップ1が収納され
たチップトレイ12を位置させる。ここでZ軸駆動モー
タ6の作動によりボンディングツール2を下降させ、チ
ップ1をボンディングツール2に吸着させ、上昇させ
る。
次の通りである。第1に、XYテーブル10を移動さ
せ、ボンディングツール2の下方にチップ1が収納され
たチップトレイ12を位置させる。ここでZ軸駆動モー
タ6の作動によりボンディングツール2を下降させ、チ
ップ1をボンディングツール2に吸着させ、上昇させ
る。
【0017】第2に、XYテーブル10を移動させ、ボ
ンディングツール2の下方にチップ認識カメラ11を位
置させる。その後、図2(イ)に示すようにボンディン
グツール2を吸着したチップ1下面がチップ認識カメラ
11のピントの合う高さとなるまで下降させる。すなわ
ち、チップ1の下面と基板3のチップ接合面がほぼ同一
平面となるようボンディングツール2を下降させるので
ある。
ンディングツール2の下方にチップ認識カメラ11を位
置させる。その後、図2(イ)に示すようにボンディン
グツール2を吸着したチップ1下面がチップ認識カメラ
11のピントの合う高さとなるまで下降させる。すなわ
ち、チップ1の下面と基板3のチップ接合面がほぼ同一
平面となるようボンディングツール2を下降させるので
ある。
【0018】この位置で、ボンディングツール2に吸着
されたチップ1の画像をチップ認識カメラ11にて認識
し、位置を確認した後、ボンディングツール2を上昇さ
せる。
されたチップ1の画像をチップ認識カメラ11にて認識
し、位置を確認した後、ボンディングツール2を上昇さ
せる。
【0019】第3に、XYテーブル10を移動させ、基
板認識カメラ14の下方に基板3を位置させ、基板3と
チップ1の接合位置での基板3の画像を認識しボンディ
ング位置を確認する。これにより基板3の接合面とチッ
プ1の下面がほぼ同一の高さで認識されたことになる。
板認識カメラ14の下方に基板3を位置させ、基板3と
チップ1の接合位置での基板3の画像を認識しボンディ
ング位置を確認する。これにより基板3の接合面とチッ
プ1の下面がほぼ同一の高さで認識されたことになる。
【0020】第4に、チップ認識カメラ11と基板認識
カメラ14の認識結果に基づいて、チップ1と基板3の
位置が合うようXYテーブル10の移動量を求め、XY
テーブル10を移動させてチップ1と基板3を位置合わ
せする。この際、必要に応じてΘ軸駆動モータ9を作動
させてボンディングツール2を回転させる。
カメラ14の認識結果に基づいて、チップ1と基板3の
位置が合うようXYテーブル10の移動量を求め、XY
テーブル10を移動させてチップ1と基板3を位置合わ
せする。この際、必要に応じてΘ軸駆動モータ9を作動
させてボンディングツール2を回転させる。
【0021】第5に、ボンディングツール2を下降させ
て基板3にチップ1をボンディングし、ボンディングツ
ール2を上昇させる。この際、ボンディングツール2の
昇降軸に狂いが生じていても、基板3とチップ1の接合
位置での画像認識に基づいて位置合わせを行っているの
で、ずれることなく正確にボンディングすることができ
るのである。
て基板3にチップ1をボンディングし、ボンディングツ
ール2を上昇させる。この際、ボンディングツール2の
昇降軸に狂いが生じていても、基板3とチップ1の接合
位置での画像認識に基づいて位置合わせを行っているの
で、ずれることなく正確にボンディングすることができ
るのである。
【0022】尚、ヘッド昇降機構7の構造及びこれが備
えるガイド等の材質にもよるが、画像認識の際のチップ
1下面の高さ位置と基板3のチップ接合面高さ位置の誤
差が±5mm以内であれば、ズレは1μm以下となる。
えるガイド等の材質にもよるが、画像認識の際のチップ
1下面の高さ位置と基板3のチップ接合面高さ位置の誤
差が±5mm以内であれば、ズレは1μm以下となる。
【0023】又、チップトレイ12の位置がチップ認識
カメラ11のピントの合う高さより下方にある場合、す
なわちチップトレイ12が基板3のチップ接合面の高さ
より低い位置に存在する場合には、チップトレイ12が
チップ1を吸着した後、ボンディングツール2の上昇を
チップ認識カメラ11のピントの合う高さ(基板3のチ
ップ接合面の高さ)までとし上記第2の行程での下降動
作を省略することができる。
カメラ11のピントの合う高さより下方にある場合、す
なわちチップトレイ12が基板3のチップ接合面の高さ
より低い位置に存在する場合には、チップトレイ12が
チップ1を吸着した後、ボンディングツール2の上昇を
チップ認識カメラ11のピントの合う高さ(基板3のチ
ップ接合面の高さ)までとし上記第2の行程での下降動
作を省略することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、如上のように構成されるため
以下のような効果を発揮する。本発明は、チップ認識カ
メラを基板ステージの基板載置面の高さよりも下方に配
置するとともに、基板のチップ接合面の位置とほぼ等し
い高さにチップ下面を位置させた状態で、チップ認識カ
メラにてチップ下面を認識してチップと基板との位置合
わせを行うものであるので、経時変化(例えば熱変形)
による影響が無くなり、高精度の位置合わせを行うこと
が可能なボンディング装置となった。
以下のような効果を発揮する。本発明は、チップ認識カ
メラを基板ステージの基板載置面の高さよりも下方に配
置するとともに、基板のチップ接合面の位置とほぼ等し
い高さにチップ下面を位置させた状態で、チップ認識カ
メラにてチップ下面を認識してチップと基板との位置合
わせを行うものであるので、経時変化(例えば熱変形)
による影響が無くなり、高精度の位置合わせを行うこと
が可能なボンディング装置となった。
【図1】 本発明が利用されるボンディング装置の概略
図
図
【図2】 ボンディングツールと基板認識カメラの関係
を示す説明図で、(イ)は、チップ認識カメラでチップ
下面を認識している状態を示し、(ロ)は、チップを基
板に接合している状態を示している。
を示す説明図で、(イ)は、チップ認識カメラでチップ
下面を認識している状態を示し、(ロ)は、チップを基
板に接合している状態を示している。
【図3】 位置ずれ発生の原理を示す説明図で、(イ)
は、チップ認識カメラでチップ下面を認識している状態
を示し、(ロ)は、ずれ発生の状態を示している。
は、チップ認識カメラでチップ下面を認識している状態
を示し、(ロ)は、ずれ発生の状態を示している。
1...チップ 2...ボンディングツール 3...基板 4...基板ステージ 5...ボンディングヘッド 6...Z軸駆動モータ 7...ヘッド昇降機構 8...支持部材 9...Θ軸駆動モータ 10...XYテーブル 11...チップ認識カメラ 12...チップトレイ 14...基板認識カメラ
Claims (1)
- 【請求項1】チップを保持するボンディングツールと、
基板を載置する基板ステージと、ボンディングツールと
基板ステージを水平面内で相対移動させる移動機構と、
ボンディングツールを昇降させる昇降機構と、ボンディ
ングツールに保持されたチップを下方から認識するチッ
プ認識カメラとを備え、チップ認識カメラによる認識結
果に基づきチップと基板を位置合わせし、ボンディング
ツールを下降させてチップを基板に接合するボンディン
グ装置において、チップ認識カメラを基板ステージの基
板載置面の高さよりも下方に配置するとともに、基板の
チップ接合面の位置とほぼ等しい高さにチップ下面を位
置させた状態で、チップ認識カメラにてチップ下面を認
識し、チップと基板との位置合わせを行うことを特徴と
するボンディング装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397163A JP2002198398A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | ボンディング装置 |
| US10/015,691 US20020079350A1 (en) | 2000-12-27 | 2001-12-17 | Bonding apparatus |
| DE10163834A DE10163834A1 (de) | 2000-12-27 | 2001-12-21 | Kontaktierungseinrichtung |
| US11/236,594 US7337939B2 (en) | 2000-12-27 | 2005-09-28 | Bonding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000397163A JP2002198398A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | ボンディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002198398A true JP2002198398A (ja) | 2002-07-12 |
Family
ID=18862325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000397163A Pending JP2002198398A (ja) | 2000-12-27 | 2000-12-27 | ボンディング装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20020079350A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002198398A (ja) |
| DE (1) | DE10163834A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012119459A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Kyocera Kinseki Corp | 素子部品搭載装置 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1632119B1 (en) * | 2003-05-27 | 2008-03-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Component mounting sequence optimizing method, component mounting device, program for executing component mounting sequence optimizing method, and recording medium in which the program is recorded |
| US8646096B2 (en) * | 2007-06-28 | 2014-02-04 | Microsoft Corporation | Secure time source operations for digital rights management |
| US8113411B2 (en) * | 2010-03-30 | 2012-02-14 | Flextronics Ap, Llc | Universal radio frequency shield removal |
| KR20130061427A (ko) * | 2011-12-01 | 2013-06-11 | 삼성전자주식회사 | 칩 본딩장치 및 이를 이용한 칩 본딩방법 |
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| US9042048B1 (en) | 2014-09-30 | 2015-05-26 | Western Digital (Fremont), Llc | Laser-ignited reactive HAMR bonding |
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