JP2004273950A - ボンディング方法及びボンディング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被ボンディング部品のボンディングの順序に基づいて、最適な検出順序を決定することにより、被ボンディング部品の生産数を向上することが可能なボンディング方法及びボンディング装置を提供すること。
【解決手段】ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能なチップを算出し、チップのボンディング動作の順序に対応したチップの検出順序を決定するようにする。
【選択図】 図２
【解決手段】ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能なチップを算出し、チップのボンディング動作の順序に対応したチップの検出順序を決定するようにする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの組立工程において、被ボンディング部品となるチップ上のパッド（電極）と、このチップが貼着されている被ボンディング部品となるリードフレーム等に形成された外部リードとをボンディングワイヤ等で接続するボンディング方法及びボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リードフレーム、基板上に複数のＬＥＤ、トランジスタ等からなるチップを帖着した被ボンディング部品は、ボンディングエリア内で、最初に１つのチップのずれ量を検出し、次に、ずれ量データによりチップ上のパッドの位置を補正して、チップのパッドとリードフレーム上のリードとのボンディングが行われる。以下、所定のチップ数に対してずれ量検出、ボンディングを順次繰り返す。
【０００３】
また、最初に、ボンディングエリア内の全チップのずれ量の検出を行い、ずれ量の検出後に一括してパッドとリードとのボンディングを行うこともある。
【０００４】
しかしながら、ボンディング工程におけるチップのずれ量の検出と、パッドとリードとのボンディングをシーケンシャルに行っているため、ボンディング工程におけるずれ量の検出時間の占める割合が大きいため、被ボンディング部品の生産性が低かった。
【０００５】
このため、ずれ量の検出と同時に、補正されたデータに基づいて検出済デバイスをワイヤボンディングするボンディング方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
以下に、特許文献１で開示されたボンディング方法について図７により説明する。検出器（カメラ）は、工具（キャピラリ）から２デバイス分のピッチでボンディングヘッドに取り付けている。最初の１０番目のデバイスのペレット（チップ）上の任意の基準の１点又は２点の映像が検出器（カメラ）によって検出記憶され、その後記憶された映像に基づいて基準点に対する実際の検出点のずれ量がコンピュータで算出され、予めコンピュータに記憶されたボンディング点が補正されて記憶される。検出が終了すると、Ｘモータが１デバイス分駆動して第９番目のペレットの上方に検出器が位置して９番目のデバイスのボンディング点が同様に検出及び補正されて、記憶される。次に、Ｘモータが１デバイス分駆動して第８番目のペレットの上方に検出器が位置すると、工具は第１０番目の上方に位置し、先に検出記憶された第１０番目のペレットのボンディング点とリードのボンディング点の検出信号に従ってモータが駆動してボンディングヘッドが移動し、工具がボンディング点に導かれて第１０番目のペレットのボンディング点とリードのボンディング点にワイヤを接続してボンディングを行う。このボンディング時にボンディングヘッドが停止している間に第８番目のデバイスのボンディング点が前記と同様に検出及び補正され、コンピュータに記憶される。以後、上記動作を順次繰り返して検出及びワイヤボンディングを行う。
【０００７】
図７に示すように、工程１，２においてデバイス第１０，第９番目については検出のみを行う。工程３から１０においてはデバイス第８から第１について検出を行うと同時にデバイス第１０から第３番目についてボンディングを行う。工程１１，１２においてはデバイス第２，第１番目についてボンディングを行う。
【０００８】
これにより、複数のデバイスでボンディングと位置検出とを同時に行うため、ずれ量の検出時間が短縮される。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−２２０４３５号公報（第６頁、第４図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボンディング方法では、ワイヤボンディングを行う際に、セルフティーチ等で前もつて設定されているパッド及びリードのボンディング位置座標に従って行われる。チップのずれ量の検出は、ボンディングするチップのｎ個先のチップを検出するシーケンスとなっている。検出したチップのずれ量のデータは、現在ボンディングしているチップのｎ個先のチップに対応したものである。また、チップのずれ量検出の検出順番とチップをボンディングする順番とは同一となっている。
【００１１】
図８（ａ）に基板３０にマトリックス状に帖着したチップ２０からなる被ボンディング部品の構成を示す。キャピラリとカメラの距離がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている場合（図８（ａ）でキャピラリがチップ番号ｃ１上に位置しているときにカメラはチップ番号ｃ５上に位置する）に、図８（ａ）に示す被ボンディング部品のボンディングは、図８（ｂ）に示すようにチップ検出の順番とチップボンディングの順番とが同一であるため、ＸＹテーブルに搭載されたカメラ、ボンディング工具としてのキャピラリは、シーケンス４から５、シーケンス８から９、シーケンス１２から１３で、図８（ａ）の点線で示すチップ番号ｃ４からチップ番号ｃ５の移動、チップ番号ｃ８からチップ番号ｃ９の移動、チップ番号ｃ１２からチップ番号ｃ１３の移動の各動作を行う必要がある。これにより、ＸＹテーブルの移動動作が増加するため移動時間が長くなり、ボンディング工程に要する時間が増加して被ボンディング部品の生産数が低下してしまうという課題がある。
【００１２】
そこで本発明は、ボンディングの順序に基づいて、最適な検出順序を決定することにより、被ボンディング部品の生産数を向上することが可能なボンディング方法及びボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるボンディング方法は、被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング方法であって、ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明によるボンディング方法は、前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出するようにしたものである。
【００１５】
本発明によるボンディング装置は、被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング装置であって、ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明によるボンディング装置は、前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明によるボンディング方法及びボンディング装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明によるボンディング装置の構成を示すブロック図、図２は、チップのずれ量検出の順番を決定する前検出テーブル作成のフローチャート、図３は、被ボンディング部品としての基板上にマトリックス状に帖着したチップの構成を示す図、図４は、図３に示すトリックス状に形成されたチップの前検出テーブルを示す図である。
【００１８】
図１に示すように、ボンディング装置１は、撮像手段としてのカメラ３と、キャピラリ４ａが先端に装着されたボンディングアーム４と、ボンディングアーム４を上下に駆動するボンディングヘッド５と、ボンディングアーム４及びボンディングヘッド５からなるボンディング手段及び撮像手段を搭載してＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動させて位置決めする位置決め手段としてのＸＹテーブル６と、ボンディングヘッド５によるボンディング作業が行なわれるボンディングステージ８を有する搬送装置７とを備えており、ボンディングステージ８は、複数のチップが長手方向に並べて貼着されたリードフレーム等を加熱するヒータ（図示せず）を有している。
【００１９】
また、図１に示すように、ボンディング装置１は、カメラ３からの撮像信号を受けて画像データから被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段としての画像検出装置１０と、画像検出装置１０からの映像出力を受けるモニタ１１と、マイクロプロセッサ１２ａを含む制御装置１２と、ＸＹテーブル６を手動にて移動させるための信号を制御装置１２に出力するマニュピュレータ１５と、制御装置１２からの指令信号に応じてボンディングヘッド５及びＸＹテーブル６への駆動信号を発する駆動装置１２とが設けられている。
【００２０】
また、図１に示すようにボンディングヘッド５に搭載したカメラ３は、キャピラリ４ａから離れた位置に取り付けられている。なお、カメラ３の光学系の光軸とボンディングツール４ａの軸心との距離をカメラツールオフセットと称する（以下ＣＴＤと記す）。通常、ＣＴＤは、搬送装置７の搬送方向と同一方向にリードフレーム上のチップ間隔の整数倍になるように設定される。
【００２１】
ボンディング作業に先立ち予め行われるセルフティーチに関して説明する。セルフティーチは、ボンディング対象たるパッド及びリード上の各ボンディング位置等に関する各種条件の設定を行うものである。
【００２２】
図１に示すように、オペレータは、カメラ３からの撮像信号による画像をモニタ１１にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル６を移動させて、モニタ１１の画面上に設けられているクロスライン１１ａの交点をチップ上の少なくとも１個所の定点に合わせる。図１に示すクロスライン１１ａの交点をセルフティーチによりチップ上の１個所の定点に合わせたときのＸＹテーブル６の位置を基準点ａと称する。また、オペレータがマニュピュレータ１５を操作してＸＹテーブル６上のカメラ３を移動させて、モニタ１１の画面上に設けられているクロスライン１１ａの交点をチップ上の定点、パッドのボンディング点、リードのボンディング点等に合わせる操作を、以後、目合わせと称する。なお、カメラ３の位置とＸＹテーブル６の座標の位置とは異なるものであり、モニタ１１の画面上からみた場合が目合わせであり、そのときのＸＹテーブル６の位置座標が基準点ａである。
【００２３】
そして、チップ上の定点におけるＸＹテーブル６の基準点ａの位置座標が制御装置１２内のメモリ（記憶装置）に記憶され、また、ＸＹテーブル６の基準点ａでのモニタ１１上のウインド１１ｂ内のチップの定点を中心とする画像が基準パターンとして画像検出装置１０のメモリ（記憶装置）１２ｂに記憶される。
【００２４】
前述した基準点ａにおける目合わせは、チップ上の定点の目合わせであるが、それに加えてリードフレーム上の１個所の定点に目合わせを行う。図８に示すように、セルフティーチによりリードフレーム上で設定する定点であるＸＹテーブル６の位置を基準点ｃとする。
【００２５】
そして、ＸＹテーブル６の基準点ｃの位置座標が制御装置１２内のメモリ１２ｂに記憶され、また、ＸＹテーブル６の第３基準点ｃでのモニタ１１上のウインド１１ｂ内のリードフレーム上の定点を中心とする画像が基準パターンとして画像検出装置１０のメモリに記憶される。
【００２６】
なお、上述したセルフティーチではチップ上に基準点を１カ所設定した例であるが、チップ上に基準点を２カ所設定するようにしてもよく、また、リードフレームの搬送形態、リードの大きさ等によりリードフレーム上の基準点を設けなくてもよい。基準点の設定は、チップの種類、搬送形態等により適宜決定するようにする。
【００２７】
以上の操作により、チップ及びリードの基準点、基準点における基準パターンが、制御装置１２のメモリ１２ｂ及び画像検出装置１０のメモリに記憶される。
【００２８】
次に、ＸＹテーブル６上のカメラ３を移動させてボンディングするパッドおよびリードのボンディング位置に目合わせを行う。以後、順次パッドおよびリードの目合わせを行って、全てのパッド及びリードの目合わせを行う。パッドおよびリードのボンディング点の位置座標を制御装置１２内のメモリ１２ｂに記憶する。
【００２９】
次に、セルフティーチにより得られたパッドのボンディング位置座標より、チップのずれ量検出とボンディングを同時に行うための、前検出テーブルの作成について図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
なお、図２に示す前検出テーブルの作成プログラムは図１に示す制御回路１２の内のメモリ１２ｂに記憶されており、マイクロプロセッサ１２ａがプログラムを実行することにより、前検出テーブルが作成される。
【００３１】
図２に示すように、最初にチップ番号ｎ及び検出チップ番号ａの初期化を行う（ステップＳ１）。なお、チップ番号とは、ボンディングエリア内のチップを特定するための番号であり、ボンディングを行う順番に昇順でチップに番号を付けたものである。例えば、チップ番号ｎ＝１では、最初にボンディングするチップを示す。また、検出チップ番号とは、ボンディングの順番を示すチップ番号ｎに対する、ずれ量の検出を行うチップ番号を示すものである。
【００３２】
次に、検出チップ番号ａが前検出テーブルに登録済みであるかを、前検出テーブルを参照してチェックする（ステップＳ２）。検出チップ番号ａが前検出テーブルに登録済みの場合には、ステップＳ７に移行して、検出チップ番号ａに１を加算した値を検出チップ番号ａとする（ステップＳ７）。検出チップ番号ａが前検出テーブルに未登録の場合には、チップ番号ｎのボンディング位置座標データと検出チップ番号ａのボンディング位置座標データとをメモリ１２ｂから読み出して、チップ番号ｎと検出チップ番号ａとの距離および方向を計算して（ステップＳ３）、キャピラリ４ａがチップ番号ｎのボンディング位置で、検出チップ番号ａのチップをカメラ３が撮像可能かをチェックする（ステップＳ４）。チェックは、ステップＳ３で計算した距離および方向がＣＴＤを基準とした所定の範囲内の値であるかを判断することにより行われる。検出チップ番号ａのチップがカメラ３で撮像で撮像できない場合には、検出チップ番号ａが最終のチップであるかを判断して（ステップＳ５）、最終チップでない場合には、ステップＳ７へ移行する。最終チップの場合には、チップ番号ｎのチップのボンディング位置では、カメラ３で撮像できるチップが存在しないため、前検出テーブルに“０（ゼロ）”を書き込み（ステップＳ６）、ステップＳ９に移行する。検出チップ番号ａのチップがカメラ３で撮像で撮像できる場合には、前検出テーブルに検出チップ番号である“ａ”を書き込む（ステップＳ８）。
【００３３】
次に、チップ番号ｎが最終チップであるかをチェックして（ステップＳ９）、最終チップでない場合には、チップ番号ｎに１を加算した値をチップ番号ｎとし、また、検出チップ番号ａの初期化を行って（ステップＳ１０）、ステップＳ２に移行する。
【００３４】
最終チップの場合には、前検出テーブルから未検出チップの抽出を行う（ステップＳ１１）。前検出テーブルより抽出した未検出チップの検出順序を決定する（ステップＳ１２）。なお、未検出チップの検出順序は、ＣＴＤ及びリードフレーム上のチップの配列からボンディングヘッド５の移動距離が最短となるように決める。以上により、前検出テーブルが作成される。
【００３５】
以上述べた前検出テーブルについて基板上にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品を例に説明する。図３にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品を示す。また、図３に示す被ボンディング部品を前検出テーブルの作成プログラムによって作成した前検出テーブルを図４に示す。なお、キャピラリ４ａとカメラ３の距離がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている。図４に示すように、ボンディング順序を示すテーブルに記憶された各チップ番号に対応したチップ番号が前検出テーブルに記憶されている。ボンディング順序のテーブルに示すチップ番号ｃ１のボンディング時には、前検出テーブルよりチップ番号ｃ８がカメラ３により撮像される。以下、チップ番号ｃ１２のボンディングまで検出動作が同時に行われる。なお、前検出テーブルよりボンディングと同時に検出されないチップ番号は、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４であり、ボンディングのみを行うチップ番号は、ｃ１３、ｃ１４、ｃ１５、ｃ１６である。
【００３６】
次に、図５に示すフローチャートによりボンディングのシーケンスについて述べる。最初に、制御装置１２のメモリ１２ｂに記憶されている前検出テーブルより検出のみを行うチップを検索する（ステップＳ２０）。前検出テーブルのチップ番号からチップ検出位置のデータをメモリ１２ｂから読み出して（ステップＳ２１）、チップ検出位置のデータに基づいてカメラ３をチップの検出位置に移動する（ステップＳ２２）。チップの検出位置に移動後に、画像検出装置１０はカメラ３からの画像を取り込んで、チップのずれ量の検出し、ずれ量データを制御装置１２に出力する（ステップＳ２３）。検出のみの総てのチップのずれ量の検出が終了したかをチェックして（ステップＳ２４）、終了していない場合には、ステップＳ２１に移行して前検出テーブルより次のチップ検出位置のデータを読み出す。検出のみの総てのチップのずれ量の検出が終了した場合には、メモリ１２ｂよりボンディング位置のデータを読み出して、チップのずれ量データにより位置補正を行い、位置補正したデータにツールオフセットと加算して、加算したデータに基づいてＸＹテーブル６を移動する。ＸＹテーブル６の移動が完了後に、キャピラリ４ａはボンディングすべきチップのパッド上に、また、カメラ３は前検出テーブルで指定されるチップ上にそれぞれ位置している。ボンディング位置でカメラ３によってチップの撮像を行う（ステップＳ２５）。
【００３７】
次に、ボンディングヘッド５によりキャピラリ４ａを下降させてパッドにワイヤの接続を行う（ステップＳ２６）。画像処理装置は、カメラ３からのチップの画像データよりチップずれ量の検出を行う（ステップＳ２７）。次に、ＸＹテーブル６をリードにボンディング位置に移動して、ボンディングヘッド５によりキャピラリ４ａを下降させてリードにワイヤの接続を行う（ステップＳ２８）。次に、検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了したかをチェックする（ステップＳ２９）。検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了していない場合には、ステップＳ２５に移行して、次のボンディング位置に移動するようにする。検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了した場合には、未ボンディングチップのボンディングを行う（ステップＳ３０）。このときには、ボンディングすべきチップのずれ量は既に検出しているため、検出動作は行わない。全チップのボンディングが終了したかをチェックし（ステップＳ３１）、全チップのボンディングが終了していない場合には、ステップＳ３０に移行して未ボンディングチップのボンディングを行う。全チップのボンディングが終了した場合には、搬送装置７でリードフレームの搬送を行う（ステップＳ３２）。
【００３８】
図６に、図３に示すチップの検出順序、ボンディング順序のテーブル示す。図６に示すように、シーケンス１から４で、チップ番号ｃ４、ｃ３、ｃ２、ｃ１の順に検出動作を行い、シーケンス５でチップ番号ｃ１のボンディング時に、チップ番号ｃ８の検出を行い、以下シーケンス１６まで検出及びボンディングを同時に行い、シーケンス１７より残りのチップ番号ｃ１３、ｃ１４、ｃ１５、ｃ１６のボンディングを行う。これにより、図３に示すようにＸＹテーブル６の移動（図３に矢印の線で示す）を最適化することができるため、ボンディング工程の時間を短縮すること可能となり、被ボンディング部品の生産数を増やすことができる。
【００３９】
なお、以上述べたボンディング方法及びボンディング装置では、キャピラリとカメラの距離（ＣＴＤ）がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている場合について述べたが、リードフレーム、基板等に帖着したチップ間隔の整数倍にＣＴＤを設定した場合にも適用することができる。
【００４０】
また、本発明によるボンディング方法及びボンディング装置では、適用可能ななチップはＬＥＤ、トランジスタに限らず、例えば、チップサイズの小さいＩＣでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のボンディング方法及びボンディング装置によれば、ボンディングの順序に基づいて、最適な検出順序を決定することにより、ＸＹテーブルの無駄な移動がなくなり、被ボンディング部品の生産数を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】チップ検出の順序を決定するフローチャートである。
【図３】被ボンディング部品としての基板上にマトリックス状に帖着したチップの構成を示す図である。
【図４】図３に示すマトリックス状に帖着したチップの前検出テーブルを示す図である。
【図５】ボンディングのシーケンスのフローチャートである。
【図６】図３に示す基板上にマトリックス状に帖着したチップのボンディング工程を示す図である。
【図７】従来の検出及びボンディング工程を示す図である。
【図８】（ａ）は、基板上にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品の構成図、（ｂ）は、（ａ）に示す被ボンディング部品の検出及びボンディング工程を示す図である。
【符号の説明】
１ ボンディング装置
３ カメラ
４ ボンディングアーム
４ａ キャピラリ
５ ボンディングヘッド
６ ＸＹテーブル
７ 搬送装置
８ ボンディングステージ
１０ 画像検出装置
１１ モニタ
１１ａ クロスライン
１１ｂ ウインド
１２ 制御装置
１２ａ マイクロプロセッサ
１２ｂ メモリ
１３ 駆動装置
１５ マニュピュレータ
２０ チップ
３０ リードフレーム（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの組立工程において、被ボンディング部品となるチップ上のパッド（電極）と、このチップが貼着されている被ボンディング部品となるリードフレーム等に形成された外部リードとをボンディングワイヤ等で接続するボンディング方法及びボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リードフレーム、基板上に複数のＬＥＤ、トランジスタ等からなるチップを帖着した被ボンディング部品は、ボンディングエリア内で、最初に１つのチップのずれ量を検出し、次に、ずれ量データによりチップ上のパッドの位置を補正して、チップのパッドとリードフレーム上のリードとのボンディングが行われる。以下、所定のチップ数に対してずれ量検出、ボンディングを順次繰り返す。
【０００３】
また、最初に、ボンディングエリア内の全チップのずれ量の検出を行い、ずれ量の検出後に一括してパッドとリードとのボンディングを行うこともある。
【０００４】
しかしながら、ボンディング工程におけるチップのずれ量の検出と、パッドとリードとのボンディングをシーケンシャルに行っているため、ボンディング工程におけるずれ量の検出時間の占める割合が大きいため、被ボンディング部品の生産性が低かった。
【０００５】
このため、ずれ量の検出と同時に、補正されたデータに基づいて検出済デバイスをワイヤボンディングするボンディング方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
以下に、特許文献１で開示されたボンディング方法について図７により説明する。検出器（カメラ）は、工具（キャピラリ）から２デバイス分のピッチでボンディングヘッドに取り付けている。最初の１０番目のデバイスのペレット（チップ）上の任意の基準の１点又は２点の映像が検出器（カメラ）によって検出記憶され、その後記憶された映像に基づいて基準点に対する実際の検出点のずれ量がコンピュータで算出され、予めコンピュータに記憶されたボンディング点が補正されて記憶される。検出が終了すると、Ｘモータが１デバイス分駆動して第９番目のペレットの上方に検出器が位置して９番目のデバイスのボンディング点が同様に検出及び補正されて、記憶される。次に、Ｘモータが１デバイス分駆動して第８番目のペレットの上方に検出器が位置すると、工具は第１０番目の上方に位置し、先に検出記憶された第１０番目のペレットのボンディング点とリードのボンディング点の検出信号に従ってモータが駆動してボンディングヘッドが移動し、工具がボンディング点に導かれて第１０番目のペレットのボンディング点とリードのボンディング点にワイヤを接続してボンディングを行う。このボンディング時にボンディングヘッドが停止している間に第８番目のデバイスのボンディング点が前記と同様に検出及び補正され、コンピュータに記憶される。以後、上記動作を順次繰り返して検出及びワイヤボンディングを行う。
【０００７】
図７に示すように、工程１，２においてデバイス第１０，第９番目については検出のみを行う。工程３から１０においてはデバイス第８から第１について検出を行うと同時にデバイス第１０から第３番目についてボンディングを行う。工程１１，１２においてはデバイス第２，第１番目についてボンディングを行う。
【０００８】
これにより、複数のデバイスでボンディングと位置検出とを同時に行うため、ずれ量の検出時間が短縮される。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５８−２２０４３５号公報（第６頁、第４図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボンディング方法では、ワイヤボンディングを行う際に、セルフティーチ等で前もつて設定されているパッド及びリードのボンディング位置座標に従って行われる。チップのずれ量の検出は、ボンディングするチップのｎ個先のチップを検出するシーケンスとなっている。検出したチップのずれ量のデータは、現在ボンディングしているチップのｎ個先のチップに対応したものである。また、チップのずれ量検出の検出順番とチップをボンディングする順番とは同一となっている。
【００１１】
図８（ａ）に基板３０にマトリックス状に帖着したチップ２０からなる被ボンディング部品の構成を示す。キャピラリとカメラの距離がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている場合（図８（ａ）でキャピラリがチップ番号ｃ１上に位置しているときにカメラはチップ番号ｃ５上に位置する）に、図８（ａ）に示す被ボンディング部品のボンディングは、図８（ｂ）に示すようにチップ検出の順番とチップボンディングの順番とが同一であるため、ＸＹテーブルに搭載されたカメラ、ボンディング工具としてのキャピラリは、シーケンス４から５、シーケンス８から９、シーケンス１２から１３で、図８（ａ）の点線で示すチップ番号ｃ４からチップ番号ｃ５の移動、チップ番号ｃ８からチップ番号ｃ９の移動、チップ番号ｃ１２からチップ番号ｃ１３の移動の各動作を行う必要がある。これにより、ＸＹテーブルの移動動作が増加するため移動時間が長くなり、ボンディング工程に要する時間が増加して被ボンディング部品の生産数が低下してしまうという課題がある。
【００１２】
そこで本発明は、ボンディングの順序に基づいて、最適な検出順序を決定することにより、被ボンディング部品の生産数を向上することが可能なボンディング方法及びボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるボンディング方法は、被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング方法であって、ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明によるボンディング方法は、前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出するようにしたものである。
【００１５】
本発明によるボンディング装置は、被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング装置であって、ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定するようにしたものである。
【００１６】
また、本発明によるボンディング装置は、前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出するようにしたものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明によるボンディング方法及びボンディング装置の実施の形態について説明する。図１は、本発明によるボンディング装置の構成を示すブロック図、図２は、チップのずれ量検出の順番を決定する前検出テーブル作成のフローチャート、図３は、被ボンディング部品としての基板上にマトリックス状に帖着したチップの構成を示す図、図４は、図３に示すトリックス状に形成されたチップの前検出テーブルを示す図である。
【００１８】
図１に示すように、ボンディング装置１は、撮像手段としてのカメラ３と、キャピラリ４ａが先端に装着されたボンディングアーム４と、ボンディングアーム４を上下に駆動するボンディングヘッド５と、ボンディングアーム４及びボンディングヘッド５からなるボンディング手段及び撮像手段を搭載してＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動させて位置決めする位置決め手段としてのＸＹテーブル６と、ボンディングヘッド５によるボンディング作業が行なわれるボンディングステージ８を有する搬送装置７とを備えており、ボンディングステージ８は、複数のチップが長手方向に並べて貼着されたリードフレーム等を加熱するヒータ（図示せず）を有している。
【００１９】
また、図１に示すように、ボンディング装置１は、カメラ３からの撮像信号を受けて画像データから被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段としての画像検出装置１０と、画像検出装置１０からの映像出力を受けるモニタ１１と、マイクロプロセッサ１２ａを含む制御装置１２と、ＸＹテーブル６を手動にて移動させるための信号を制御装置１２に出力するマニュピュレータ１５と、制御装置１２からの指令信号に応じてボンディングヘッド５及びＸＹテーブル６への駆動信号を発する駆動装置１２とが設けられている。
【００２０】
また、図１に示すようにボンディングヘッド５に搭載したカメラ３は、キャピラリ４ａから離れた位置に取り付けられている。なお、カメラ３の光学系の光軸とボンディングツール４ａの軸心との距離をカメラツールオフセットと称する（以下ＣＴＤと記す）。通常、ＣＴＤは、搬送装置７の搬送方向と同一方向にリードフレーム上のチップ間隔の整数倍になるように設定される。
【００２１】
ボンディング作業に先立ち予め行われるセルフティーチに関して説明する。セルフティーチは、ボンディング対象たるパッド及びリード上の各ボンディング位置等に関する各種条件の設定を行うものである。
【００２２】
図１に示すように、オペレータは、カメラ３からの撮像信号による画像をモニタ１１にて目視しながらマニピュレータ１７を操作してＸＹテーブル６を移動させて、モニタ１１の画面上に設けられているクロスライン１１ａの交点をチップ上の少なくとも１個所の定点に合わせる。図１に示すクロスライン１１ａの交点をセルフティーチによりチップ上の１個所の定点に合わせたときのＸＹテーブル６の位置を基準点ａと称する。また、オペレータがマニュピュレータ１５を操作してＸＹテーブル６上のカメラ３を移動させて、モニタ１１の画面上に設けられているクロスライン１１ａの交点をチップ上の定点、パッドのボンディング点、リードのボンディング点等に合わせる操作を、以後、目合わせと称する。なお、カメラ３の位置とＸＹテーブル６の座標の位置とは異なるものであり、モニタ１１の画面上からみた場合が目合わせであり、そのときのＸＹテーブル６の位置座標が基準点ａである。
【００２３】
そして、チップ上の定点におけるＸＹテーブル６の基準点ａの位置座標が制御装置１２内のメモリ（記憶装置）に記憶され、また、ＸＹテーブル６の基準点ａでのモニタ１１上のウインド１１ｂ内のチップの定点を中心とする画像が基準パターンとして画像検出装置１０のメモリ（記憶装置）１２ｂに記憶される。
【００２４】
前述した基準点ａにおける目合わせは、チップ上の定点の目合わせであるが、それに加えてリードフレーム上の１個所の定点に目合わせを行う。図８に示すように、セルフティーチによりリードフレーム上で設定する定点であるＸＹテーブル６の位置を基準点ｃとする。
【００２５】
そして、ＸＹテーブル６の基準点ｃの位置座標が制御装置１２内のメモリ１２ｂに記憶され、また、ＸＹテーブル６の第３基準点ｃでのモニタ１１上のウインド１１ｂ内のリードフレーム上の定点を中心とする画像が基準パターンとして画像検出装置１０のメモリに記憶される。
【００２６】
なお、上述したセルフティーチではチップ上に基準点を１カ所設定した例であるが、チップ上に基準点を２カ所設定するようにしてもよく、また、リードフレームの搬送形態、リードの大きさ等によりリードフレーム上の基準点を設けなくてもよい。基準点の設定は、チップの種類、搬送形態等により適宜決定するようにする。
【００２７】
以上の操作により、チップ及びリードの基準点、基準点における基準パターンが、制御装置１２のメモリ１２ｂ及び画像検出装置１０のメモリに記憶される。
【００２８】
次に、ＸＹテーブル６上のカメラ３を移動させてボンディングするパッドおよびリードのボンディング位置に目合わせを行う。以後、順次パッドおよびリードの目合わせを行って、全てのパッド及びリードの目合わせを行う。パッドおよびリードのボンディング点の位置座標を制御装置１２内のメモリ１２ｂに記憶する。
【００２９】
次に、セルフティーチにより得られたパッドのボンディング位置座標より、チップのずれ量検出とボンディングを同時に行うための、前検出テーブルの作成について図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
なお、図２に示す前検出テーブルの作成プログラムは図１に示す制御回路１２の内のメモリ１２ｂに記憶されており、マイクロプロセッサ１２ａがプログラムを実行することにより、前検出テーブルが作成される。
【００３１】
図２に示すように、最初にチップ番号ｎ及び検出チップ番号ａの初期化を行う（ステップＳ１）。なお、チップ番号とは、ボンディングエリア内のチップを特定するための番号であり、ボンディングを行う順番に昇順でチップに番号を付けたものである。例えば、チップ番号ｎ＝１では、最初にボンディングするチップを示す。また、検出チップ番号とは、ボンディングの順番を示すチップ番号ｎに対する、ずれ量の検出を行うチップ番号を示すものである。
【００３２】
次に、検出チップ番号ａが前検出テーブルに登録済みであるかを、前検出テーブルを参照してチェックする（ステップＳ２）。検出チップ番号ａが前検出テーブルに登録済みの場合には、ステップＳ７に移行して、検出チップ番号ａに１を加算した値を検出チップ番号ａとする（ステップＳ７）。検出チップ番号ａが前検出テーブルに未登録の場合には、チップ番号ｎのボンディング位置座標データと検出チップ番号ａのボンディング位置座標データとをメモリ１２ｂから読み出して、チップ番号ｎと検出チップ番号ａとの距離および方向を計算して（ステップＳ３）、キャピラリ４ａがチップ番号ｎのボンディング位置で、検出チップ番号ａのチップをカメラ３が撮像可能かをチェックする（ステップＳ４）。チェックは、ステップＳ３で計算した距離および方向がＣＴＤを基準とした所定の範囲内の値であるかを判断することにより行われる。検出チップ番号ａのチップがカメラ３で撮像で撮像できない場合には、検出チップ番号ａが最終のチップであるかを判断して（ステップＳ５）、最終チップでない場合には、ステップＳ７へ移行する。最終チップの場合には、チップ番号ｎのチップのボンディング位置では、カメラ３で撮像できるチップが存在しないため、前検出テーブルに“０（ゼロ）”を書き込み（ステップＳ６）、ステップＳ９に移行する。検出チップ番号ａのチップがカメラ３で撮像で撮像できる場合には、前検出テーブルに検出チップ番号である“ａ”を書き込む（ステップＳ８）。
【００３３】
次に、チップ番号ｎが最終チップであるかをチェックして（ステップＳ９）、最終チップでない場合には、チップ番号ｎに１を加算した値をチップ番号ｎとし、また、検出チップ番号ａの初期化を行って（ステップＳ１０）、ステップＳ２に移行する。
【００３４】
最終チップの場合には、前検出テーブルから未検出チップの抽出を行う（ステップＳ１１）。前検出テーブルより抽出した未検出チップの検出順序を決定する（ステップＳ１２）。なお、未検出チップの検出順序は、ＣＴＤ及びリードフレーム上のチップの配列からボンディングヘッド５の移動距離が最短となるように決める。以上により、前検出テーブルが作成される。
【００３５】
以上述べた前検出テーブルについて基板上にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品を例に説明する。図３にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品を示す。また、図３に示す被ボンディング部品を前検出テーブルの作成プログラムによって作成した前検出テーブルを図４に示す。なお、キャピラリ４ａとカメラ３の距離がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている。図４に示すように、ボンディング順序を示すテーブルに記憶された各チップ番号に対応したチップ番号が前検出テーブルに記憶されている。ボンディング順序のテーブルに示すチップ番号ｃ１のボンディング時には、前検出テーブルよりチップ番号ｃ８がカメラ３により撮像される。以下、チップ番号ｃ１２のボンディングまで検出動作が同時に行われる。なお、前検出テーブルよりボンディングと同時に検出されないチップ番号は、ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４であり、ボンディングのみを行うチップ番号は、ｃ１３、ｃ１４、ｃ１５、ｃ１６である。
【００３６】
次に、図５に示すフローチャートによりボンディングのシーケンスについて述べる。最初に、制御装置１２のメモリ１２ｂに記憶されている前検出テーブルより検出のみを行うチップを検索する（ステップＳ２０）。前検出テーブルのチップ番号からチップ検出位置のデータをメモリ１２ｂから読み出して（ステップＳ２１）、チップ検出位置のデータに基づいてカメラ３をチップの検出位置に移動する（ステップＳ２２）。チップの検出位置に移動後に、画像検出装置１０はカメラ３からの画像を取り込んで、チップのずれ量の検出し、ずれ量データを制御装置１２に出力する（ステップＳ２３）。検出のみの総てのチップのずれ量の検出が終了したかをチェックして（ステップＳ２４）、終了していない場合には、ステップＳ２１に移行して前検出テーブルより次のチップ検出位置のデータを読み出す。検出のみの総てのチップのずれ量の検出が終了した場合には、メモリ１２ｂよりボンディング位置のデータを読み出して、チップのずれ量データにより位置補正を行い、位置補正したデータにツールオフセットと加算して、加算したデータに基づいてＸＹテーブル６を移動する。ＸＹテーブル６の移動が完了後に、キャピラリ４ａはボンディングすべきチップのパッド上に、また、カメラ３は前検出テーブルで指定されるチップ上にそれぞれ位置している。ボンディング位置でカメラ３によってチップの撮像を行う（ステップＳ２５）。
【００３７】
次に、ボンディングヘッド５によりキャピラリ４ａを下降させてパッドにワイヤの接続を行う（ステップＳ２６）。画像処理装置は、カメラ３からのチップの画像データよりチップずれ量の検出を行う（ステップＳ２７）。次に、ＸＹテーブル６をリードにボンディング位置に移動して、ボンディングヘッド５によりキャピラリ４ａを下降させてリードにワイヤの接続を行う（ステップＳ２８）。次に、検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了したかをチェックする（ステップＳ２９）。検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了していない場合には、ステップＳ２５に移行して、次のボンディング位置に移動するようにする。検出とボンディングの同時動作を行う総てのチップの動作が終了した場合には、未ボンディングチップのボンディングを行う（ステップＳ３０）。このときには、ボンディングすべきチップのずれ量は既に検出しているため、検出動作は行わない。全チップのボンディングが終了したかをチェックし（ステップＳ３１）、全チップのボンディングが終了していない場合には、ステップＳ３０に移行して未ボンディングチップのボンディングを行う。全チップのボンディングが終了した場合には、搬送装置７でリードフレームの搬送を行う（ステップＳ３２）。
【００３８】
図６に、図３に示すチップの検出順序、ボンディング順序のテーブル示す。図６に示すように、シーケンス１から４で、チップ番号ｃ４、ｃ３、ｃ２、ｃ１の順に検出動作を行い、シーケンス５でチップ番号ｃ１のボンディング時に、チップ番号ｃ８の検出を行い、以下シーケンス１６まで検出及びボンディングを同時に行い、シーケンス１７より残りのチップ番号ｃ１３、ｃ１４、ｃ１５、ｃ１６のボンディングを行う。これにより、図３に示すようにＸＹテーブル６の移動（図３に矢印の線で示す）を最適化することができるため、ボンディング工程の時間を短縮すること可能となり、被ボンディング部品の生産数を増やすことができる。
【００３９】
なお、以上述べたボンディング方法及びボンディング装置では、キャピラリとカメラの距離（ＣＴＤ）がＸ方向に１チップ分の間隔で設定されている場合について述べたが、リードフレーム、基板等に帖着したチップ間隔の整数倍にＣＴＤを設定した場合にも適用することができる。
【００４０】
また、本発明によるボンディング方法及びボンディング装置では、適用可能ななチップはＬＥＤ、トランジスタに限らず、例えば、チップサイズの小さいＩＣでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のボンディング方法及びボンディング装置によれば、ボンディングの順序に基づいて、最適な検出順序を決定することにより、ＸＹテーブルの無駄な移動がなくなり、被ボンディング部品の生産数を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】チップ検出の順序を決定するフローチャートである。
【図３】被ボンディング部品としての基板上にマトリックス状に帖着したチップの構成を示す図である。
【図４】図３に示すマトリックス状に帖着したチップの前検出テーブルを示す図である。
【図５】ボンディングのシーケンスのフローチャートである。
【図６】図３に示す基板上にマトリックス状に帖着したチップのボンディング工程を示す図である。
【図７】従来の検出及びボンディング工程を示す図である。
【図８】（ａ）は、基板上にマトリックス状に帖着したチップからなる被ボンディング部品の構成図、（ｂ）は、（ａ）に示す被ボンディング部品の検出及びボンディング工程を示す図である。
【符号の説明】
１ ボンディング装置
３ カメラ
４ ボンディングアーム
４ａ キャピラリ
５ ボンディングヘッド
６ ＸＹテーブル
７ 搬送装置
８ ボンディングステージ
１０ 画像検出装置
１１ モニタ
１１ａ クロスライン
１１ｂ ウインド
１２ 制御装置
１２ａ マイクロプロセッサ
１２ｂ メモリ
１３ 駆動装置
１５ マニュピュレータ
２０ チップ
３０ リードフレーム（基板）
Claims (4)
- 被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング方法であって、
ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定することを特徴とするボンディング方法。 - 前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載のボンディング方法。
- 被ボンディング部品に対してボンディングを行うボンディング手段と、前記ボンディング手段を前記被ボンディング部品に対して二次元的に相対移動させて位置決めを行う位置決め手段と、前記位置決め手段に搭載された前記被ボンディング部品を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号からの画像データより前記被ボンディング部品の定点のずれ量を検出する検出手段とからなるボンディング装置であって、
ボンディング位置の座標と、前記ボンディング手段と前記撮像手段とのオフセット量から、前記ボンディング手段がボンディング位置に位置するときの前記撮像手段で撮像可能な被ボンディング部品としてのチップを算出して、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序を決定することを特徴とするボンディング装置。 - 前記ボンディング手段がボンディング動作中に、ボンディング動作の順序に対応した前記チップの検出順序に基づいて前記撮像手段の画像データから前記検出手段により前記チップのずれ量を検出することを特徴とする請求項３記載のボンディング装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN111161208A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-05-15 | 深圳航天智控科技有限公司 | 图像检测方法和装置 |
-
2003
- 2003-03-11 JP JP2003065609A patent/JP3686064B2/ja not_active Expired - Lifetime
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