JP2004247376A - ダイボンディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化を図ることができるダイボンディング装置を提供する。
【解決手段】ステージ２４上のウエハリング２１に支持されたチップ２をボンディングヘッド１２４でピックアップして短冊状のリードフレーム３のボンディングポイントへ移送する。リードフレーム３が載置されるワークトレイ９２をステージ２４より高位置に配設する。リードフレーム３のボンディングポイントとチップ２のピックアップポイントと位置関係に応じてワークトレイ９２を移動するトレイ移動機構８１を設ける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体などのチップをリードフレームにボンディングするダイボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体のチップをリードフレームにボンディングする際には、ダイボンディング装置が用いられていた。
【０００３】
このダイボンディング装置は、リードフレームが搬送される搬送レールと、該搬送レール上のリードフレームをピッチ送りする送り機構と、前記リードフレームのボンディングポイントにエポキシ剤を予め塗布するディスペンサと、ウエハリングを支持するステージと、ウエハリングに張設されたシート上のチップを下方から突き上げる突き上げ機構と、該突き上げ機構で突き上げられたチップをピックアップするボンディングヘッドと、該ボンディングヘッドをピックアップポイントからリードフレームのボンディングポイントへ移送するヘッド駆動機構とを備えている。
【０００４】
前記ボンディングヘッドによるピックアップポイントは固定されており、ボンディング対象となるチップをピックアップポイントに位置決めできるように前記ステージは移動自在に支持されている。また、前記搬送レールは、前記ステージからずれた位置に設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなダイボンディング装置にあっては、搬送レールとステージとがずれた位置に設けられており、小型化の一阻害要因となっていた。
【０００６】
これにより、省スペース化が阻まれていた。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、省スペース化を図ることができるダイボンディング装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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のダイボンディング装置にあっては、ステージ上のウエハリングに支持されたチップをボンディングヘッドでピックアップして短冊状のリードフレームのボンディングポイントへ移送するダイボンディング装置において、前記リードフレームが載置されるワークトレイを前記ステージより高位置に配設するとともに、載置したリードフレームのボンディングポイントと前記チップのピックアップポイントと位置関係に応じて前記ワークトレイを移動するトレイ移動機構を設けた。
【０００９】
すなわち、リードフレームを載置するワークトレイは、ウエハリングを支持するステージより高位置に配設されている。このため、ワークトレイとステージとの干渉を防止しつつ、前記ワークトレイをステージ上に移動することができ、水平方向の配置スペースが削減される。
【００１０】
また、載置したリードフレームのボンディングポイントとチップのピックアップポイントと位置関係に応じて前記ワークトレイはトレイ移動機構によって移動される。このため、ボンディングポイントとピックアップポイントとを所定距離に維持することができ、ボンディング時のスピードアップが図られる。
【００１１】
【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、本実施の形態にかかるダイボンディング装置１を示す図であり、該ダイボンディング装置１は、半導体などのチップ２をリードフレーム３にボンディングする装置である。
【００１２】
このダイボンディング装置１には、図２にも示すように、Ｙ方向１１に延在する一対のスライドレール１２，１２が離間して設けられており、両スライドレール１２，１２は、手前側から奥側まで延設されている。両スライドレール１２，１２の内側には、一対のウエハ支持レール１３，１３が奥側に設けられており、その手前側には、ウエハチェンジャー１４が設けられている。
【００１３】
前記両ウエハ支持レール１３，１３は、断面Ｌ字状に形成されており、ウエハリング２１の縁部を支持した状態で、当該ウエハリング２１をウエハ支持レール１３，１３に沿ってスライドできるように構成されている。両ウエハ支持レール１３，１３間には、支持されたウエハリング２１を保持する保持位置２２が設定されており、該保持位置２２の真下には、図１に示したように、前記ウエハリング２１に張設されたシート２３を下面より吸着した状態で当該ウエハリング２１を前記保持位置２２に保持する円形の溝を有したステージ２４が配置され、該ステージ２４は、左右側部が図外の昇降機構によって昇降自在に支持されている。このステージ２４は、中央部が開口したリング状に形成されている。
【００１４】
前記ウエハチェンジャー１４は、図３に示すように、起立したタワー４１と、該タワー４１にスライド自在に支持されたカセットリフタ４２と、該カセットリフタ４２を前記タワー４１に沿って昇降するリフト機構４３とを備えている。前記カセットリフタ４２は、前記リフト機構４３によって上下方向へ移動されるように構成されている。前記カセットリフタ４２の上面は、着脱自在にセットされたウエハカセット４６を支持する支持面４７を構成しており、該支持面４７には、ウエハカセット４６を位置決めする位置決め部４８が突設されている。
【００１５】
前記ウエハカセット４６は、取っ手５１，５１を有した箱体からなり、内部には、ウエハリング２１を収容するウエハ収容部５２，・・・が上下に複数段設けられている。各ウエハ収容部５２は、前記ウエハ支持レール１３，１３側が開口している。これにより、前記リフト機構４３を作動して、前記各ウエハ収容部５２，・・・の出入口を選択的に前記ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせて昇降するとともに、図１に示したように、前記ウエハカセット４６を、前記ウエハ支持レール１３，１３より低位置にある後述する突き上げ機構１０３の高さ位置より低く下降できるように構成されている。
【００１６】
前記ウエハ支持レール１３，１３の側部には、図４に示すように、前記ウエハ支持レール１３，１３のウエハリング２１を移動するウエハリング移動機構６１が設けられている。該ウエハリング移動機構６１は、ウエハ支持レール１３，１３に沿って延設された交換用レール６２と、該交換用レール６２にスライド自在に支持されたスライダ６３とを備えている。該スライダ６３は、べルトとプーリーからなる駆動機構よって前記交換用レール６２に沿って移動されるように構成されており、このスライダ６３には、前記両ウエハ支持レール１３，１３の中央部まで延出する交換アーム６４が設けられている。該交換アーム６４の先端には、前記ウエハリング２１を挟持するグリッパ６５が開閉自在に設けられている。
【００１７】
これにより、前記保持位置２２にて前記ウエハ支持レール１３，１３に支持されたウエハリング２１を、閉状態のグリッパ６５で押圧して、ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に位置決めされた前記ウエハカセット４６のウエハ収容部５２へ収容できるように構成されている。また、前記ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置にあるウエハ収容部５２のウエハリング２１を、前記グリッパ６５で挟持して引き出すとともに、前記ウエハ支持レール１３，１３に沿って移動して前記保持位置２２まで移動できるように構成されている。
【００１８】
前記両スライドレール１２，１２には、図１に示したように、奥側に第１Ｙテーブル７１がスライド自在に支持されており、手前側には、第２Ｙテーブル７２がスライド自在に支持されている。
【００１９】
該第２Ｙテーブル７２の上部には、トレイ駆動機構８１が設けられており、該トレイ駆動機構８１には、前記第２Ｙテーブル７２をスライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構が設けられている。前記トレイ駆動機構８１には、図２に示したように、前記第１Ｙテーブル７１へ向けて延出する支持アーム８２，８２が前記ウエハ支持レール１３，１３より高位置に設けられており、この支持アーム８２，８２には、ワークローダ８３から受け取った短冊状のリードフレーム３を支持するＸ方向８４に延在したワーク支持レール８５，８５が設けられている。
【００２０】
また、前記トレイ駆動機構８１には、内蔵した駆動機構によってＸ方向８４にスライドされるとともにＺ方向８６上下駆動される駆動アーム９１が設けられており、該駆動アーム９１は、その先端が前記ワーク支持レール８５，８５間に達する長さ寸法に設定されている。この駆動アーム９１の先端には、前記ワーク支持アーム８２，８２に支持されたリードフレーム３を載置した状態で吸着保持するワークトレイ９２が設けられている。
【００２１】
これにより、当該トレイ駆動機構８１によって、前記ワークトレイ９２に吸着保持したリードフレーム３をＸ方向８４及びＹ方向１１の任意の位置へ移動して前記ステージ２４で保持されたウエハリング２１上へ移動できるように構成されている。また、前記リードフレーム３をワーク支持レール８５，８５外へ排出する際に前記ワークトレイ９２を下降することによって、リードフレーム９２を吸着するバキュームの残圧を開放し、また、押し出しによるワークトレイ９２との擦れが防止できるように構成されている。
【００２２】
前記第２Ｙテーブル７２の下部には、図１及び図５に示すように、前記第１Ｙテーブル７１側に延出する下部アーム１０１が設けられている。該下部アーム１０１の先端には、突き上げ部移動機構１０２を介して突き上げ機構１０３が設けられており、該突き上げ機構１０３は、前記突き上げ部移動機構１０２によってＸ方向８４へ駆動されるとともに、当該第２Ｙテーブル７２を前記スライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構によりＹ方向１１へ駆動され、前記チップ２をピックアップするピックアップポイント１０４へ移動できるように構成されている。この突き上げ機構１０３は、前記ステージ２４の開口部内に配置された状態でウエハリング２１のシート２３の下面に摺接する突き上げステージ１０５と、該ステージ１０５内の突き上げピンとを備えており、該突き上げピンを上動することによって、ピックアップポイント１０４のチップ２を周囲のチップ２，・・・より高く突き上げられるように構成されている。
【００２３】
この突き上げ機構１０３は、前記ワークトレイ９２より前記第１Ｙテーブル７１側へ所定距離離れた位置に設けられている。これにより、当該突き上げ機構１０３の突き上げピン上のピックアップポイント１０４から前記ワークトレイ９２に保持されたリードフレーム３のボンディングポイント１１１までのＹ方向１１の長さが常に一定となるように設定されており、前記ワークトレイ９２の位置で定まる前記ボンディングポイント１１１と、前記突き上げ機構１０３の位置で定まるピックアップポイント１０４とが重ならないように構成されている。
【００２４】
前記第１Ｙテーブル７１には、図１に示したように、ユニット駆動機構１２１が設けられて設けられており、該ユニット駆動機構１２１には、当該第１Ｙテーブル７１を前記スライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構が設けられている。また、前記ユニット駆動機構１２１には、Ｘ方向駆動機構１２２を介して、昇降ユニット１２３が前記第２Ｙテーブル７２側に設けられており、該昇降ユニット１２３には、前記チップ２を着脱自在に吸着するボンディングヘッド１２４が設けられている。これにより、ウエハリング２１のチップ２をピックアップする際に、前記ボンディングヘッド１２４を、ピックアップするチップ２に合わせて移動し、当該ボンディングヘッド１２４による前記チップ２のピックアップポイント１０４を、ウエハリング２１を固定するステージ２４に対して可変できるように構成されている。
【００２５】
前記昇降ユニット１２３のベース１３１には、図６に示すように、ボンディングを終了したリードフレーム３を前記ワーク支持レール８５，８５上から送り出す押出爪１３２が傾倒自在に支持されている。該押出爪１３２の側部には、認識カメラ１３３が設けられており、当該昇降ユニット１２３下部の画像を取得して、図外の制御装置で画像解析（位置、角度補正）できるように構成されている。
【００２６】
この認識カメラ１３３の側部には、上下に延在するスライドレール１４１，・・・が設けられており、このスライドレール１４１には、スライダを介してＬ字状の第１ベース１４２が上下動自在に支持されている。該第１ベース１４２は、図外のコイルスプリングによって上方へ付勢される一方、昇降ユニット１２３の天板１４３に設けられたストッパ１４４に当接することによって上限位置が規制されている。そして、この第１ベース１４２には、前記ボンディングヘッド１２４が設けられている。
【００２７】
この第１ベース１４２の側部には、可動ベース１５１が設けられており、該可動ベース１５１も、スライドレール１４１に上下動自在に支持されている。この可動ベース１５１の側部には、駆動モータ１５２で作動するボールねじからなるユニット昇降機構１５３が設けられており、前記駆動モータ１５２の回転に応じて前記可動ベース１５１が上下動する。これにより、該可動ベース１５１下降時には、当接部１５５が前記第１ベース１４２を下方へ押圧して該第１ベース１４２を前記ボンディングヘッド１２４と共に下方へ移動するように構成されている。
【００２８】
この昇降ユニット１２３のベース１３１の側部には、図７に示すように、上下に延在する図外のスライドレールを介して、第２ベース１６１が上下動自在に支持されており、該第２ベース１６１には、接合剤としてのエポキシ剤を前記リードフレーム３に塗布するディスペンサ１６２が設けられている。この第２ベース１６１は、コイルスプリング１６３によって下方へ向けて付勢されており、この第２ベース１６１の端部に設けられたＬ字片１６４は、当該昇降ユニット１２３の側板１６５に回動自在に軸支されたカム板１６６の一端部のカムフォロア１６７に上方から摺接している。
【００２９】
前記カム板１６６の他端側は、底板１７１に支持されたコイルスプリング１７２によって下方へ向けて付勢されており、この他端部は、前記側板１６５に設けられたＬ字片１７３に当接した状態で下方への回動が規制されている。前記カム板１６６の他端部に設けられたカムフォロア１７４には、図６に示したように、前記可動ベース１５１から延出した作動板１７５が下方から摺接しており、カム機構１７６が構成されている。これにより、前記可動ベース１５１が上昇し前記作動板１７５が前記カム板１６６の他端部を押圧して押し上げた際には、前記カム板１６６の一端部が前記第２ベース１６１の下降を許容し、該第２ベース１６１を前記ディスペンサ１６２と共に下方へ移動するように構成されている。
【００３０】
以上の構成にかかる本実施の形態を図８及から図１０に示すフローチャートに従って説明する。
【００３１】
すなわち、図外の制御装置がボンディング処理を実行する際には、短冊状のリードフレーム３をワークローダ８３からワーク支持レール８５，８５へ供給してワークトレイ９２で保持し（Ｓ１）、このリードフレーム３上に昇降ユニット１２３の認識カメラ１３３を移動してリードフレーム３の画像を取得し、各所のボンディングポイント１１１を認識する（Ｓ２）。この認識したボンディングポイント１１１がチップ２のピックアップポイント１０４から予め定められたオフセット量離れるように前記ワークトレイ９２を移動する（Ｓ３）。
【００３２】
このとき、リードフレーム３を載置した状態で保持するワークトレイ９２は、ウエハリング２１を支持するステージ２４より高位置に配設されている。このため、ワークトレイ９２をステージ２４上へ移動した際のワークトレイ９２とステージ２４との干渉を確実に防止することができる。
【００３３】
これにより、水平方向の配置スペースを削減することができるので、従来のダイボンディング装置と比較して、小型化を図ることで省スペース化を実現することができる。また、ボンディングポイント１１１とピックアップポイント１０４とを近づけることができるため、スピードアップを図ることができる。
【００３４】
また、載置したリードフレーム３のボンディングポイント１１１とチップ２のピックアップポイント１０４と位置関係に応じて前記ワークトレイ９２はトレイ移動機構８１によって移動される。このため、ボンディングポイント１１１とピックアップポイント１０４との重なりを防止するとともに、両ポイント１０４，１１１の間隔を所定距離に維持しつつ、前記リードフレーム３を、ステージ２４に支持されたウエハリング２１上部に配置することができる。
【００３５】
そして、突き上げ部移動機構１０２によって駆動される突き上げ機構１０３の突き上げピンをピックアップポイント１０４へ移動する（Ｓ４）。このとき、前記ボンディングポイント１１１に対するピックアップポイント１０４のＹ方向１１において距離は定められているので、Ｘ方向８４のみの移動を行う。
【００３６】
次に、前記リードフレーム３上に昇降ユニット１２３のディスペンサ１６２を移動して各ボンディングポイント１１１，・・・にエポキシ剤を塗布する（Ｓ５）。
【００３７】
その後、ステージ２４で固定されたウエハ上に昇降ユニット１２３の認識カメラ１３３を移動してピックアップするチップ２の位置を認識するとともに（Ｓ６）、ボンディングヘッド１２４をピックアップポイント１０４に移動して該ボンディングヘッド１２４でチップ２をピックアップする（Ｓ７）。
【００３８】
そして、このボンディングヘッド１２４を前記ボンディングポイント１１１へ移動して前記チップ２をボンディングポイント１１１に塗布されたエポキシ剤上の載置して固定する（Ｓ８）。
【００３９】
次に、ワークトレイ９２に保持されたリードフレーム３へのボンディングが終了したか否かを判断し（Ｓ９）、ボンディングが終了するまで前記ステップＳ３〜Ｓ８を繰り返し、終了した際には、押出爪１３２を傾倒して該押出爪１３２によって前記リードフレーム３を装置右側へ押し出した後（Ｓ１０）、メインルーチンへ戻って、次のボンディング処理開始まで待機する。
【００４０】
図１０は、ウエハリング２１交換時に実行されるウエハ交換処理を示すフローチャートであり、ステージ２４に保持されたウエハリング２１のチップ３のボンディングが終了した際には（ＳＢ１）、第１及び第２Ｙテーブル７１，７２をスライドレール１２，１２に沿って奥側へ移動してウエハチェンジャー１４の上部空間を開放し（ＳＢ２）、カセットリフタ４２によってウエハカセット４６の空のウエハ収容部５２をウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせた後（ＳＢ３）、ステージ２４を下降してウエハリング２１の保持状態を解除するとともに（ＳＢ４）、閉状態のグリッパ６５で前記ウエハリング２１を前記ウエハ収容部５２へ収容する（ＳＢ５）。
【００４１】
そして、カセットリフタ４２でウエハカセット４６を昇降して未使用のウエハリング２１が収容されたウエハ収容部５２をウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせ（ＳＢ６）、未使用のウエハリング２１を前記グリッパ６５で挟持して前記ウエハ収容部５２から引き出し、前記ウエハ支持レール１３，１３に沿って保持位置２２まで移動するとともに（ＳＢ７）、前記ステージ２４を上昇してウエハリング２１を固定してから（ＳＢ８）、前記第１及び第２Ｙテーブル７１，７２を定位置へ戻すとともに、前記ウエハカセット４６を前記カセットリフタ４２によって突き上げ機構１０３の高さ位置より低位置へ下降して（ＳＢ９）、メインルーチンへ戻る。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダイボンディング装置にあっては、リードフレームを載置するワークトレイを、ウエハリングを支持するステージより高位置に配設したため、ワークトレイとステージとの干渉を防止しつつ、水平方向の配置スペースを削減することができる。
【００４３】
したがって、従来のダイボンディング装置と比較して、小型化を図ることができ、省スペース化を実現することができる。また、ボンディングポイントとピックアップポイントとを近づけることができるため、スピードアップを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１に対応した平面図である。
【図３】同実施の形態のウエハチェンジャーを示す要部の正面図である。
【図４】同実施の形態のウエハチェンジャーを示す要部の平面図である。
【図５】同実施の形態のピックアップポイントとボンディングポイントとの関係を示す説明図である。
【図６】同実施の形態の昇降ユニットを示す要部の正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】同実施の形態のボンディング処理を示すフローチャートである。
【図９】図８に続くフローチャートである。
【図１０】同実施の形態のウエハ交換処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ ダイボンディング装置
２ チップ
３ リードフレーム
２１ ウエハリング
８１ トレイ移動機構
９２ ワークトレイ
１０４ ピックアップポイント
１１１ ボンディングポイント
１２４ ボンディングヘッド

Claims (1)

1. ステージ上のウエハリングに支持されたチップをボンディングヘッドでピックアップして短冊状のリードフレームのボンディングポイントへ移送するダイボンディング装置において、
   前記リードフレームが載置されるワークトレイを前記ステージより高位置に配設するとともに、載置したリードフレームのボンディングポイントと前記チップのピックアップポイントと位置関係に応じて前記ワークトレイを移動するトレイ移動機構を設けたことを特徴とするダイボンディング装置。

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