JP2004288715A - ダイボンダ - Google Patents
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Abstract
【課題】コレットの位置基準に対するオフセット状態を高速、かつ、高精度で補正する。
【解決手段】ダイボンダ１０のコレット１１および位置基準１２の側方に、第１反射手段１３を垂直状に配設し、この第１反射手段１３の反射投影像を垂直方向に反射する第２反射手段１４を水平面に対して４５°の角度で配設し、第２反射手段１４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ１５をコレット１１を搭載したユニット部に搭載し、第１照明手段１６および第２照明手段１７により第１反射手段１３，第２反射手段１４で反射した投影像を位置認識用カメラ１５で撮像し、演算処理手段１８で演算処理してコレット１１の位置基準１２に対するオフセット量を算出し、その算出結果に基づいて、コレット１１をコレット駆動部１９によりオフセット寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させてオフセット状態を補正する。
【選択図】 図１
【解決手段】ダイボンダ１０のコレット１１および位置基準１２の側方に、第１反射手段１３を垂直状に配設し、この第１反射手段１３の反射投影像を垂直方向に反射する第２反射手段１４を水平面に対して４５°の角度で配設し、第２反射手段１４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ１５をコレット１１を搭載したユニット部に搭載し、第１照明手段１６および第２照明手段１７により第１反射手段１３，第２反射手段１４で反射した投影像を位置認識用カメラ１５で撮像し、演算処理手段１８で演算処理してコレット１１の位置基準１２に対するオフセット量を算出し、その算出結果に基づいて、コレット１１をコレット駆動部１９によりオフセット寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させてオフセット状態を補正する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイボンダに関し、例えば、半導体チップ（ダイ）をリードフレームなどの基板にボンディングするダイボンダにおいて、ダイを吸着するコレットの位置を自動的に修正して、常に、コレットが正しくダイのピックアップおよびボンディング動作を行えるダイボンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置においては、半導体チップ（ダイ）の裏面に設けられた電極を、ろう材を介して、リードフレームなどの基板にボンディング（接合）している。例えば、半導体チップを基板に実装する場合は、図８に示すように、裏面に電極７１を形成した半導体チップ７０を、図９に示すように、ダイボンダ７２のコレット７３がピックアップポジションＡにおいて下降し（▲１▼）、コレット７３によって真空吸着してピックアップし（▲２▼）、水平移動してボンディングポジションＢまで移送し（▲３▼）、次いで、ボンディングポジションＢで下降して（▲４▼）半導体チップ７０を基板７４に半田等のろう材７５によりボンディングしている。ボンディングを終了したコレット７３は、上昇し（▲５▼）、水平移動して（▲６▼）、元のピックアップポジションＡに戻る。
【０００３】
したがって、コレット７３は、常に、ピックアップポジションの正しい位置で下降・上昇して半導体チップ（ダイ）７０を正しい姿勢で確実に吸着し、ボンディングポジションでリードフレームなどの基板７４の正しい位置に確実にボンディングすることが要求される。
【０００４】
従来、そのために、例えば、図１０に示すように、多数の半導体チップ（ダイ）７０（図では代表して１個のみ示す）を接着した粘着シート７６の下方のＸ−Ｙテーブル（図示省略）に位置基準となる突上げ手段７７を配設し、この突上げ手段７７の中心軸線の上方に位置認識用カメラ７８を配設して、粘着シート７６の周縁部に厚さ方向の変形が容易な軟質材からなるコレット７３の位置確認用部材７９を配設した位置補正装置が用いられている。
【０００５】
上記の位置補正装置において、コレット７３の位置補正時は、Ｘ−Ｙテーブルを駆動して、図１１に示すように、コレット７３および突上げ手段７７を、粘着シート７６の周縁部に配設されたコレット７３の位置確認用部材７９の上方および下方位置に移動させ、コレット７３を下降させて位置確認用部材７９にコレット７３の圧痕８０を形成し、コレット７３を位置確認用部材７９の上方位置から離れた位置に移動させてから、位置確認用部材７９に形成した圧痕８０と基準位置となる突上げ手段７７とのＸ方向およびＹ方向の離隔距離ＬＸ，ＬＹ（図示省略）を位置認識用カメラ７８で測定して、その離隔距離ＬＸ，ＬＹを、正規の離隔距離ＬＳＸ，ＬＳＹと比較して、コレット７３の位置補正を行っていた。また、コレット７３を徐々に下降させ、電気接点が動作することにより、コレット７３の高さ位置を検出して位置補正を行っていた。
【０００６】
また、ボンディング部品の位置を検知する位置検知用カメラと、ボンディングを行うツールとがオフセットされたボンディング装置において、リファレンス部が設けられたリファレンス部材と、このリファレンス部を検知するオフセット補正用カメラと、前記位置検知用カメラをリファレンス部材上のリファレンス部の上方に移動させてリファレンス部と前記位置検知用カメラの光軸との位置関係を該位置検知用カメラで測定した測定値と、予め記憶されたオフセット量に従って前記ツールを前記リファレンス部上に移動させ、前記リファレンス部と前記ツールとの位置関係をオフセット補正用カメラで測定した測定値とによる測定結果に基づいて、前記予め記憶されたオフセット量を補正して正確なオフセット量を求める演算制御装置とを備えるボンディング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、ボンディング部品を撮像する位置検出用撮像器と、所定位置に配置されたリファレンス部材と、前記ボンディング部品を処理する処理部材および前記リファレンス部材の像光を前記位置検出用撮像器に導く光学部材とを備えてなるボンディング装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
さらに、ボンディング部品を撮像する位置検出用撮像器と、当該位置検出用撮像器に対してオフセットして設けられ前記ボンディング部品を処理するツールと、を備えたボンディング装置であって、所定位置に配置された測定方向に対する所定の傾斜角をもって基準パターンを前記ツールに向けて投影する照明手段を備え、前記ツールに投影された前記基準パターンに基づいて前記ツールの位置を測定した測定値と、前記位置検出用撮像器の位置を測定した測定値と、に基づいてオフセット量を求める演算制御装置を備えたボンディング装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）
【０００９】
【特許文献１】
特許第２９８２０００号公報。図１。．
【特許文献２】
特開２００１−２０３２３４号公報。図１。
【特許文献３】
特開２００１−２４９００７号公報。図１。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０および図１１に示す位置補正装置では、コレット７３の位置確認および位置補正は一応可能であるが、基準となる突上げ部材７７と、実際にダイがボンディングされた基板上の位置、あるいは、実ボンディング位置認識用カメラとの位置補正のため、実際のボンディングあるいは圧痕などによる測定と補正を繰り返す必要がある。また、基準となる部品を交換した場合、再度、測定、補正に時間を要する。さらに、ボンディング動作中に、ボンディングユニットのモータ部、ボールネジ部の発熱、接合用ヒータからの熱により、機構部は微妙に伸縮または変形し、ボンディング位置精度の低下、高さ変化による接合不良が発生することに対応できない。また、コレット７３の高さ位置確認は、コレット７３を徐々に下降させることによって電気接点の動作によって行っているので、高さ位置検出に時間がかかる。しかも、位置確認用部材７９に形成された圧痕８０は、照明の具合によって見難いことがあり、また、位置確認用部材７９が消耗品であり、コスト，精度の点で問題があった。
【００１１】
また、特許文献１〜３に記載されたボンディング装置は、ボンディングツール位置そのものを光学的に検知して位置補正するので、上記従来技術より改善されているが、Ｘ，Ｙ方向の位置についてのみ補正可能で、Ｚ方向については考慮されていないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体チップなどのダイをリードフレームなどの基板にボンディングするダイボンダにおいて、Ｘ，Ｙ方向のみならずＺ方向の位置確認および位置補正が可能なダイボンダを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記コレットおよび位置基準の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１４】
上記のダイボンダによれば、コレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を位置認識用カメラで撮像し、その撮像した像を演算処理装置で演算処理してオフセット量を算出し、その算出したオフセット量に基づいて前記コレットをコレット駆動部によりＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット寸法だけオフセット方向と逆方向に移動するので、コレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態をすべて補正することができる。しかも、従来技術に比較して、コレットと位置基準との投影像を直接検出するので、高速、かつ、高精度の補正が可能である。
【００１５】
また、本発明のダイボンダは、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび位置基準の側方に配設された第１反射手段と、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射投影像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とするものである（請求項２）。
【００１６】
上記のダイボンダによれば、コレットおよび位置基準の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するので、位置認識用カメラをコレットや位置基準の上方に配設しなくてもよく、設計の自由度が大きくなる。
【００１７】
また、本発明のダイボンダは、前記コレットおよび位置基準の側方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、前記コレットおよび位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段と有することを特徴とするものである（請求項３）。
【００１８】
上記のダイボンダによれば、第１照明手段と第１反射手段と第２反射手段とにより、例えば、コレットの位置基準に対するＸ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができ、また、第２照明手段と第２反射手段により、例えば、コレットの位置基準に対するＹ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができる。
【００１９】
また、本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と、前記コレットの基準位置に配設されたＺ方向の第２位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記基準位置にあるコレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像、前記基準位置にあるコレット先端部の下面の投影像、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするものである（請求項４）。
【００２０】
上記のダイボンダによれば、前述と同様に、コレットの第１基準および第２基準に対するオフセット状態を位置認識用カメラで撮像し、その撮像した像を演算処理装置で演算処理することによりオフセット量を算出することができ、この算出したオフセット量に基づいて、コレットをコレット駆動部によりオフセット量と同一寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させることによって、コレットの第１基準および第２基準に対するオフセット状態を補正することができる。また、をコレット先端部の下面の投影像を位置認識用カメラによって撮像することができるので、コレットの先端部の摩耗状態を、コレットを取り外すことなく、しかも、動作中に確認できるので、許容範囲を超えて摩耗したコレットは、直ちに交換することができる。したがって、不良のコレットで不良ボンディング品を生産し続けることがなくなり、歩留りが向上する。
【００２１】
また、本発明のダイボンダは、前記第１位置基準および第２位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび第１位置基準および第２位置基準の下方に配設された第１反射手段と、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とするものである（請求項５）。
【００２２】
上記のダイボンダによれば、コレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するとともに、コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するので、位置認識用カメラをコレットや第１位置基準および第２位置基準の上方に配設しなくてもよく、設計の自由度が大きくなる。
【００２３】
また、本発明のダイボンダは、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の略上方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、前記，第１位置基準および第２位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段と有することを特徴とするものである（請求項６）。
【００２４】
上記のダイボンダによれば、第１照明手段と第１反射手段と第２反射手段とにより、例えば、コレットの第１位置基準および第２位置基準に対するＸ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができ、また、第２照明手段と第２反射手段により、例えば、コレットの第１位置基準および第２位置基準準に対するＹ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができる。したがって、これらのオフセット状態を演算処理装置で演算処理し、その演算処理結果に基づいて、コレットを搭載しているコレット駆動部で駆動することによって、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を補正することができる。
【００２５】
また、本発明のコレットは、前記第１位置基準が、前記第２位置基準を兼ねることを特徴とするものである（請求項７）。
【００２６】
上記のダイボンダによれば、第１位置基準が第２位置基準を兼ねるので、第１位置基準と前記第２位置基準を別々に設ける場合に比較して、第１位置基準と前記第２位置基準との位置調整が不要になり、より高精度の補正が可能になる。また、構造が簡単になり、コストダウンができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のダイボンダの実施形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）は第１実施形態のダイボンダ１０の概略構成正面図で、図１（Ｂ）は概略構成平面図である。このダイボンダ１０は、半導体チップ（ダイ）をピックアップおよびボンディングするコレット１１と、Ｘ−Ｙテーブルの突上げ手段（図示省略）の近傍のコレット基準位置に配設されコレット１１の位置検出用の基準となるＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準１２と、突上げ手段が配設された基台におけるコレット１１および位置基準１２の側方に反射面１３ａを垂直状にして配設された第１反射手段の一例としての第１プリズム１３と、この第１プリズム１３の反射投影像を水平方向から受けて垂直方向に反射する反射面１４ａを水平面に対して４５°の角度で突上げ手段が配設された基台に配設した第２反射手段の一例としての第２プリズム１４と、コレット１１を搭載したユニット部に搭載され第２プリズム１４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ１５と、前記第１プリズム１３にコレット１１および位置基準１２の投影像を投影するためにコレット１１および位置基準１２の第１プリズム１３とは反対側位置に配設された第１照明手段１６と、前記第２プリズム１４に前記第１プリズム１３を介することなくコレット１１および突上げ手段１２の投影像を投影するためにコレット１１および位置基準１２の第２プリズム１４とは反対側位置に配設された第２照明手段１７と、前記位置認識用カメラ１５によって撮像した投影像から演算処理によってオフセット量を算出する演算処理装置１８と、演算処理装置１８によって算出したコレット１１と位置基準１２とのオフセット量に基づいてコレット１１をオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させるコレット駆動部１９と、位置認識用カメラ１５で撮像した投影像を映し出すモニタ２０とを有する。
【００２８】
次に、このダイボンダ１０の動作について説明する。まず、コレット１１を基準位置に移動および下降させておき、第１照明手段１６によりコレット１１および位置基準１２の例えばＹ方向から見た投影像を第１プリズム１３で反射させ、さらに第２プリズム１４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。位置認識用カメラ１５で撮像された投影像は、モニタ２０によって観察できる。
【００２９】
図２は、Ｙ方向から見たコレット１１の投影像２１および位置基準１２の投影像２２を示す。図示例は、コレット１１の投影像２１の中心線２３が、位置基準１２の投影像２２の中心線２４に対して＋Ｘ方向に寸法△ｘだけオフセットしている。また、コレット１１の投影像２１の下端２１ａが、位置基準１２の投影像２２の上端２２ａから所定高さ位置のＺ方向の基準線２５に対して寸法△ｚｘだけ＋Ｚ方向にオフセットしている。
【００３０】
次に、第１照明手段１６を消し、第２照明手段１７によりコレット１１および位置基準１２のＸ方向から見た投影像を第２プリズム１４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。位置認識用カメラ１５で撮像された投影像は、モニタ２０によって観察できる。
【００３１】
図３は、Ｘ方向から見たコレット１１の投影像２６および位置基準１２の投影像２７を示す。図示例は、コレット１１の投影像２６の中心線２８が、位置基準１２の投影像２７の中心線２９に対して−Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。また、コレット１１の投影像２６の下端２６ａが、位置基準１２の投影像２７の上端２７ａから所定高さ位置の基準線２５に対してＺ方向に寸法△ｚｙだけオフセットしている。
【００３２】
前記第１照明手段１６により位置認識用カメラ１５によって撮像された投影像２１，２２から演算処理装置１８の演算処理によってオフセット量（△ｘ，△ｚｘ）が算出され、第２照明手段１７により位置認識用カメラ１５によって撮像された投影像２６，２７から演算処理装置１８の演算処理によってオフセット量（−△ｙ，△ｚｙ）が算出される。
【００３３】
そして、演算処理装置１８の演算処理によって算出されたオフセット量（△ｘ，△ｚｘ，−△ｙ，△ｚｙ）に基づいて、コレット１１を搭載したコレット駆動部１９のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を駆動して、コレット１１の位置基準１２に対する前記オフセット量（△ｘ，△ｚｘ，−△ｙ，△ｚｙ）に相当する寸法だけ、オフセット方向と逆方向（−Ｘ方向，＋Ｙ方向，−Ｚ方向）に移動させることによって、コレット１１の位置基準１２に対するＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向のオフセット状態が補正される。
【００３４】
したがって、第１実施形態のダイボンダ１０によれば、図１０および図１１に示す、位置確認用部材７９に圧痕８０を付けて、この圧痕８０と位置基準とする突上げ部材７７とのオフセット状態を測定して、オフセット状態を補正する従来装置に比較して、コレット１１および位置基準１２の投影像からオフセット状態を観測でき、しかも、演算処理装置１８およびコレット駆動部１９により自動的にオフセット状態を補正することができるので、高精度の位置補正が短時間で実施できる。また、特許文献１〜３に記載された従来技術に比較して、Ｘ，Ｙ方向のオフセット状態のみならず、Ｚ方向のオフセット状態も位置補正することができる。
【００３５】
なお、コレット１１の摩耗により、コレット１１のＸ方向でのオフセット量△ｚｘおよび／またはコレット１１のＹ方向でのオフセット量△ｚｙが、予め設定されている許容範囲から逸脱することが確認された場合は、コレット１１を交換する。
【００３６】
図４（Ａ）は第２実施形態のダイボンダ３０の概略構成平面図、図４（Ｂ）は概略構成正面図、図４（Ｃ）はコレット，位置基準および第１反射手段の部分拡大側面図を示す。
【００３７】
このダイボンダ３０は、半導体チップ（ダイ）をピックアップおよびボンディングするコレット３１と、突上げ手段（図示省略）を配設したＸ−Ｙテーブルの基台の突上げ手段近傍に配設されコレット３１の位置検出および位置補正の基準となるコレット３１の両側に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と第２位置基準とを兼ねる位置基準３２ａ，３２ｂと、コレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの下方に反射面３３ａを水平面に対して４５°の角度で位置基準３２ａ，３２ｂを配設した基台に配設した第１反射手段の一例としての第１プリズム３３と、第１プリズム３３の反射投影像を水平方向から受けて垂直方向に反射する反射面３４ａを水平面に対して４５°の角度で位置基準３２ａ，３２ｂを配設した基台に配設した第２反射手段の一例としての第２プリズム３４と、コレット３１を配設したユニット部に搭載され第２プリズム３４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ３５と、前記第１プリズム３３にコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの平面視像を投影するためにコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの第１プリズム３３の上方位置に配設された第１照明手段３６と、前記第２プリズム３４に前記第１プリズム３３を介することなくコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像を投影するためにコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの第２プリズム３４とは反対側位置に配設された第２照明手段３７と、前記位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像におけるコレット３１と位置基準３２ａ，３２ｂとのオフセット状態に基づいてオフセット量を算出する演算処理装置３８と、この演算処理装置３８により算出されたオフセット量に基づいて、コレット３１をオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させるコレット駆動部３９と、位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像を映し出すモニタ４０とを有する。
【００３８】
次に、このダイボンダ３０の動作について説明する。まず、コレット３１を基準位置に移動および下降させておき、第１照明手段３６によりコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの平面視の投影像およびコレット３１の先端部下面の投影像を第１プリズム３３で反射させ、さらに第２プリズム３４で反射させて、位置認識用カメラ３５で撮像する。位置認識用カメラ３５で撮像された投影像は、モニタ４０によって観察できる。
【００３９】
図５は、コレット３１の投影像４１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂと、コレット３１の先端部下面の像４１ａを示す。図示例は、コレット３１の投影像４１のＹ方向の中心線４３が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂの中心線４４に対して、−Ｘ方向に寸法△ｘだけオフセットしている。また、コレット３１の投影像４１におけるＸ方向の中心線４５が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂ間の中心線４６に対して、Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。
【００４０】
次に、第１照明手段３６を消し、第２照明手段３７によりコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂのＹ方向の投影像を第２プリズム３４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。図６は、コレット３１の投影像４７および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂを示す。図示例は、コレット３１の投影像４７の中心線４９が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂ間の中心線５０に対して、Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。また、コレット３１の投影像４７の下端４７ａが、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂの水平方向の中心線５１に対して、−Ｚ方向に寸法△ｚだけオフセットしている。
【００４１】
したがって、前記第１照明手段３６により位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像４１，４２ａ，４２ｂから演算処理装置３８の演算処理によってオフセット量（−△ｘ，△ｙ）を、また、第２照明手段３７により位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像４７，４８ａ，４８ｂから演算処理装置３８の演算処理によってオフセット量（△ｙ，−△ｚ）を算出することができる。
【００４２】
演算処理装置３８によって算出したオフセット量（−△ｘ，△ｙ）と（△ｙ，−△ｚ）に基づいて、コレット３１を搭載したコレット駆動部３９のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を駆動して、コレット３１の位置基準３２ａ，３２ｂに対する前記オフセット量（−△ｘ，△ｙ，−△ｚ）に相当する寸法だけ、オフセット方向と逆方向（＋Ｘ方向，−Ｙ方向，＋Ｚ方向）に移動させることによって、コレット３１の位置基準３２ａ，３２ｂに対するＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向のオフセット状態が位置補正される。
【００４３】
したがって、図１０および図１１に示す、位置確認部材７９に圧痕８０を付けて、この圧痕８０と位置基準とする突上げ部材７９とのオフセット状態を測定して、オフセット状態を位置補正する従来装置に比較して、コレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像から直接オフセット状態を観測でき、しかも、演算処理装置３８およびコレット駆動部３９により自動的にオフセット状態を位置補正することができるので、高精度の位置補正が短時間で実施できる。また、特許文献１〜３に記載された従来技術に比較して、Ｘ，Ｙ方向のオフセット状態のみならず、Ｚ方向のオフセット状態も位置補正することができる。
【００４４】
しかも、第１照明手段３６，第１反射手段３３および第２反射手段３４により、コレット３１の先端部下面の投影像４１ａも位置認識用カメラ３５によって撮像されるので、コレット３１を取り外すことなく、コレット３１の摩耗状態を、しかも、動作中に確認可能であることにより、コレット３１の先端部下面の摩耗量が、予め設定されている許容範囲から逸脱することが確認された場合は、直ちにコレット３１を交換することができる。
【００４５】
ここで、コレット３１の先端部下面は、第１照明手段３６の照明光の一部が第１プリズム３３の反射面３３ａで反射されて、コレット３１の先端部下面を照射するので、特に、コレット３１の先端部下面照射用の照明手段を必要とするものではないが、必要に応じて、コレット３１の先端部下面照射用の照明手段を設けてもよい。
【００４６】
なお、上記第１，第２実施形態は、特定の構造のものについて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【００４７】
例えば、図示例では、第１反射手段１３，３３および第２反射手段１４，３４のみを用いたが、第１反射手段１３，３３と第２反射手段１４，３４との間に、別の反射手段を介在させてもよい。
【００４８】
また、第２実施形態では、位置基準３２ａ，３２ｂが、Ｘ方向およびＹ方向の位置確認用の第１位置基準と、Ｚ方向の位置確認用の第２位置基準とを兼ねる場合について説明したが、Ｘ方向およびＹ方向の位置確認用の第１位置基準と、Ｚ方向の位置確認用の第２位置基準とを、別々に設けてもよい。そのような場合、第１位置基準としては、例えば、図７に示すような、透明板６１にＸ座標６２およびＹ座標６３が表示されたＸ−Ｙプレート６０を用いることができる。また、第２位置基準としては、例えば、図４の位置基準３２ａ，３２ｂに示すような、構成のものを用いることができる。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、第１反射手段１３，３３および／または第２反射手段１４，３４として、プリズムを用いる場合について説明したが、通常の反射板であってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記コレットおよび位置基準の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするので、コレットの位置基準に対するＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を高速、かつ、高精度で補正することができる。
【００５１】
また、本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と、前記コレットの基準位置に配設されたＺ方向の第２位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記基準位置にあるコレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像、前記基準位置にあるコレット先端部の下面の投影像、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有するので、コレットの位置基準に対するＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を高速、かつ、高精度で補正することができる。しかも、コレットの先端部下面の像を位置認識用カメラで撮像することができるので、コレットの摩耗状態を動作中に確認することができ、許容限度範囲を超えた場合は、直ちにコレットを交換でき、ボンディング製品の歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るダイボンダの概略構成正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のダイボンダの概略構成平面図である。
【図２】図１のダイボンダにおけるコレットと位置基準との投影像におけるＸ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図３】図１のダイボンダにおけるコレットと位置基準との投影像におけるＹ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るダイボンダの概略構成正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のダイボンダの概略構成平面図、
（Ｃ）は（Ａ）のダイボンダの拡大右側面図である。
【図５】図４のダイボンダにおけるコレットと第１位置基準兼第２位置基準の投影像におけるＸ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図６】図４のダイボンダにおけるコレットと第１位置基準兼第２位置基準の投影像におけるＹ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図７】図４のダイボンダにおける第１位置基準の実施形態の概略斜視図である。
【図８】半導体チップの拡大正面図である。
【図９】ダイボンダにおけるコレットのピックアップおよびダイボンディング動作説明図である。
【図１０】従来のコレット位置補正装置の概略斜視図である。
【図１１】図１０のコレット位置補正装置における位置確認動作説明用の概略斜視図である。
【符号の説明】
１０，３０ ダイボンダ
１１，３１ コレット
１２，３２ａ，３２ｂ 位置基準
１３，３３ 第１反射手段（第１プリズム）
１４，３４ 第２反射手段（第２プリズム）
１５，３５ 位置認識用カメラ
１６，３６ 第１照明手段
１７，３７ 第２照明手段
１８，３８ 演算処理装置
１９，３９ コレット駆動部
２０，４０ モニタ
２１ Ｙ方向から見たコレットの投影像
２２ Ｙ方向から見た位置基準の投影像
２３ Ｙ方向から見たコレットの投影像の中心線
２４ Ｙ方向から見た位置基準の投影像の中心線
２５ Ｘ方向およびＹ方向から見た投影像のＺ方向の基準線
４１ コレットの平面視の投影像
４１ａ コレットの先端部下面の像
４２ａ，４２ｂ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像
４３ コレットの平面視の投影像におけるＹ方向の中心線
４４ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像におけるＹ方向の中心線
４５ コレットの平面視の投影像におけるＸ方向の中心線
４６ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像間におけるＸ方向の中心線
４７ コレットの側面視の投影像
４８ａ，４８ｂ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像
４９ コレットの側面視の投影像におけるＹ方向の中心線
５０ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像間におけるＹ方向の中心線
５１ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像におけるＺ方向の中心線
５２ コレットの側面視の投影像における下端の基準線
△ｘ，−△ｘ Ｘ方向のオフセット量
−△ｙ，△ｙ Ｙ方向のオフセット量
△ｚｘ，△ｚｙ，−△ｚ Ｚ方向のオフセット量
【発明の属する技術分野】
本発明はダイボンダに関し、例えば、半導体チップ（ダイ）をリードフレームなどの基板にボンディングするダイボンダにおいて、ダイを吸着するコレットの位置を自動的に修正して、常に、コレットが正しくダイのピックアップおよびボンディング動作を行えるダイボンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置においては、半導体チップ（ダイ）の裏面に設けられた電極を、ろう材を介して、リードフレームなどの基板にボンディング（接合）している。例えば、半導体チップを基板に実装する場合は、図８に示すように、裏面に電極７１を形成した半導体チップ７０を、図９に示すように、ダイボンダ７２のコレット７３がピックアップポジションＡにおいて下降し（▲１▼）、コレット７３によって真空吸着してピックアップし（▲２▼）、水平移動してボンディングポジションＢまで移送し（▲３▼）、次いで、ボンディングポジションＢで下降して（▲４▼）半導体チップ７０を基板７４に半田等のろう材７５によりボンディングしている。ボンディングを終了したコレット７３は、上昇し（▲５▼）、水平移動して（▲６▼）、元のピックアップポジションＡに戻る。
【０００３】
したがって、コレット７３は、常に、ピックアップポジションの正しい位置で下降・上昇して半導体チップ（ダイ）７０を正しい姿勢で確実に吸着し、ボンディングポジションでリードフレームなどの基板７４の正しい位置に確実にボンディングすることが要求される。
【０００４】
従来、そのために、例えば、図１０に示すように、多数の半導体チップ（ダイ）７０（図では代表して１個のみ示す）を接着した粘着シート７６の下方のＸ−Ｙテーブル（図示省略）に位置基準となる突上げ手段７７を配設し、この突上げ手段７７の中心軸線の上方に位置認識用カメラ７８を配設して、粘着シート７６の周縁部に厚さ方向の変形が容易な軟質材からなるコレット７３の位置確認用部材７９を配設した位置補正装置が用いられている。
【０００５】
上記の位置補正装置において、コレット７３の位置補正時は、Ｘ−Ｙテーブルを駆動して、図１１に示すように、コレット７３および突上げ手段７７を、粘着シート７６の周縁部に配設されたコレット７３の位置確認用部材７９の上方および下方位置に移動させ、コレット７３を下降させて位置確認用部材７９にコレット７３の圧痕８０を形成し、コレット７３を位置確認用部材７９の上方位置から離れた位置に移動させてから、位置確認用部材７９に形成した圧痕８０と基準位置となる突上げ手段７７とのＸ方向およびＹ方向の離隔距離ＬＸ，ＬＹ（図示省略）を位置認識用カメラ７８で測定して、その離隔距離ＬＸ，ＬＹを、正規の離隔距離ＬＳＸ，ＬＳＹと比較して、コレット７３の位置補正を行っていた。また、コレット７３を徐々に下降させ、電気接点が動作することにより、コレット７３の高さ位置を検出して位置補正を行っていた。
【０００６】
また、ボンディング部品の位置を検知する位置検知用カメラと、ボンディングを行うツールとがオフセットされたボンディング装置において、リファレンス部が設けられたリファレンス部材と、このリファレンス部を検知するオフセット補正用カメラと、前記位置検知用カメラをリファレンス部材上のリファレンス部の上方に移動させてリファレンス部と前記位置検知用カメラの光軸との位置関係を該位置検知用カメラで測定した測定値と、予め記憶されたオフセット量に従って前記ツールを前記リファレンス部上に移動させ、前記リファレンス部と前記ツールとの位置関係をオフセット補正用カメラで測定した測定値とによる測定結果に基づいて、前記予め記憶されたオフセット量を補正して正確なオフセット量を求める演算制御装置とを備えるボンディング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、ボンディング部品を撮像する位置検出用撮像器と、所定位置に配置されたリファレンス部材と、前記ボンディング部品を処理する処理部材および前記リファレンス部材の像光を前記位置検出用撮像器に導く光学部材とを備えてなるボンディング装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
さらに、ボンディング部品を撮像する位置検出用撮像器と、当該位置検出用撮像器に対してオフセットして設けられ前記ボンディング部品を処理するツールと、を備えたボンディング装置であって、所定位置に配置された測定方向に対する所定の傾斜角をもって基準パターンを前記ツールに向けて投影する照明手段を備え、前記ツールに投影された前記基準パターンに基づいて前記ツールの位置を測定した測定値と、前記位置検出用撮像器の位置を測定した測定値と、に基づいてオフセット量を求める演算制御装置を備えたボンディング装置も提案されている（例えば、特許文献３参照。）
【０００９】
【特許文献１】
特許第２９８２０００号公報。図１。．
【特許文献２】
特開２００１−２０３２３４号公報。図１。
【特許文献３】
特開２００１−２４９００７号公報。図１。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０および図１１に示す位置補正装置では、コレット７３の位置確認および位置補正は一応可能であるが、基準となる突上げ部材７７と、実際にダイがボンディングされた基板上の位置、あるいは、実ボンディング位置認識用カメラとの位置補正のため、実際のボンディングあるいは圧痕などによる測定と補正を繰り返す必要がある。また、基準となる部品を交換した場合、再度、測定、補正に時間を要する。さらに、ボンディング動作中に、ボンディングユニットのモータ部、ボールネジ部の発熱、接合用ヒータからの熱により、機構部は微妙に伸縮または変形し、ボンディング位置精度の低下、高さ変化による接合不良が発生することに対応できない。また、コレット７３の高さ位置確認は、コレット７３を徐々に下降させることによって電気接点の動作によって行っているので、高さ位置検出に時間がかかる。しかも、位置確認用部材７９に形成された圧痕８０は、照明の具合によって見難いことがあり、また、位置確認用部材７９が消耗品であり、コスト，精度の点で問題があった。
【００１１】
また、特許文献１〜３に記載されたボンディング装置は、ボンディングツール位置そのものを光学的に検知して位置補正するので、上記従来技術より改善されているが、Ｘ，Ｙ方向の位置についてのみ補正可能で、Ｚ方向については考慮されていないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、半導体チップなどのダイをリードフレームなどの基板にボンディングするダイボンダにおいて、Ｘ，Ｙ方向のみならずＺ方向の位置確認および位置補正が可能なダイボンダを提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記コレットおよび位置基準の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１４】
上記のダイボンダによれば、コレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を位置認識用カメラで撮像し、その撮像した像を演算処理装置で演算処理してオフセット量を算出し、その算出したオフセット量に基づいて前記コレットをコレット駆動部によりＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット寸法だけオフセット方向と逆方向に移動するので、コレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態をすべて補正することができる。しかも、従来技術に比較して、コレットと位置基準との投影像を直接検出するので、高速、かつ、高精度の補正が可能である。
【００１５】
また、本発明のダイボンダは、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび位置基準の側方に配設された第１反射手段と、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射投影像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とするものである（請求項２）。
【００１６】
上記のダイボンダによれば、コレットおよび位置基準の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するので、位置認識用カメラをコレットや位置基準の上方に配設しなくてもよく、設計の自由度が大きくなる。
【００１７】
また、本発明のダイボンダは、前記コレットおよび位置基準の側方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、前記コレットおよび位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段と有することを特徴とするものである（請求項３）。
【００１８】
上記のダイボンダによれば、第１照明手段と第１反射手段と第２反射手段とにより、例えば、コレットの位置基準に対するＸ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができ、また、第２照明手段と第２反射手段により、例えば、コレットの位置基準に対するＹ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができる。
【００１９】
また、本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と、前記コレットの基準位置に配設されたＺ方向の第２位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記基準位置にあるコレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像、前記基準位置にあるコレット先端部の下面の投影像、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするものである（請求項４）。
【００２０】
上記のダイボンダによれば、前述と同様に、コレットの第１基準および第２基準に対するオフセット状態を位置認識用カメラで撮像し、その撮像した像を演算処理装置で演算処理することによりオフセット量を算出することができ、この算出したオフセット量に基づいて、コレットをコレット駆動部によりオフセット量と同一寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させることによって、コレットの第１基準および第２基準に対するオフセット状態を補正することができる。また、をコレット先端部の下面の投影像を位置認識用カメラによって撮像することができるので、コレットの先端部の摩耗状態を、コレットを取り外すことなく、しかも、動作中に確認できるので、許容範囲を超えて摩耗したコレットは、直ちに交換することができる。したがって、不良のコレットで不良ボンディング品を生産し続けることがなくなり、歩留りが向上する。
【００２１】
また、本発明のダイボンダは、前記第１位置基準および第２位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび第１位置基準および第２位置基準の下方に配設された第１反射手段と、前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とするものである（請求項５）。
【００２２】
上記のダイボンダによれば、コレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するとともに、コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を第１反射手段および第２反射手段により反射して、位置認識用カメラで撮像するので、位置認識用カメラをコレットや第１位置基準および第２位置基準の上方に配設しなくてもよく、設計の自由度が大きくなる。
【００２３】
また、本発明のダイボンダは、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の略上方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、前記，第１位置基準および第２位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段と有することを特徴とするものである（請求項６）。
【００２４】
上記のダイボンダによれば、第１照明手段と第１反射手段と第２反射手段とにより、例えば、コレットの第１位置基準および第２位置基準に対するＸ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができ、また、第２照明手段と第２反射手段により、例えば、コレットの第１位置基準および第２位置基準準に対するＹ方向およびＺ方向におけるオフセット状態を位置認識用カメラで撮像することができる。したがって、これらのオフセット状態を演算処理装置で演算処理し、その演算処理結果に基づいて、コレットを搭載しているコレット駆動部で駆動することによって、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を補正することができる。
【００２５】
また、本発明のコレットは、前記第１位置基準が、前記第２位置基準を兼ねることを特徴とするものである（請求項７）。
【００２６】
上記のダイボンダによれば、第１位置基準が第２位置基準を兼ねるので、第１位置基準と前記第２位置基準を別々に設ける場合に比較して、第１位置基準と前記第２位置基準との位置調整が不要になり、より高精度の補正が可能になる。また、構造が簡単になり、コストダウンができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のダイボンダの実施形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）は第１実施形態のダイボンダ１０の概略構成正面図で、図１（Ｂ）は概略構成平面図である。このダイボンダ１０は、半導体チップ（ダイ）をピックアップおよびボンディングするコレット１１と、Ｘ−Ｙテーブルの突上げ手段（図示省略）の近傍のコレット基準位置に配設されコレット１１の位置検出用の基準となるＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準１２と、突上げ手段が配設された基台におけるコレット１１および位置基準１２の側方に反射面１３ａを垂直状にして配設された第１反射手段の一例としての第１プリズム１３と、この第１プリズム１３の反射投影像を水平方向から受けて垂直方向に反射する反射面１４ａを水平面に対して４５°の角度で突上げ手段が配設された基台に配設した第２反射手段の一例としての第２プリズム１４と、コレット１１を搭載したユニット部に搭載され第２プリズム１４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ１５と、前記第１プリズム１３にコレット１１および位置基準１２の投影像を投影するためにコレット１１および位置基準１２の第１プリズム１３とは反対側位置に配設された第１照明手段１６と、前記第２プリズム１４に前記第１プリズム１３を介することなくコレット１１および突上げ手段１２の投影像を投影するためにコレット１１および位置基準１２の第２プリズム１４とは反対側位置に配設された第２照明手段１７と、前記位置認識用カメラ１５によって撮像した投影像から演算処理によってオフセット量を算出する演算処理装置１８と、演算処理装置１８によって算出したコレット１１と位置基準１２とのオフセット量に基づいてコレット１１をオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させるコレット駆動部１９と、位置認識用カメラ１５で撮像した投影像を映し出すモニタ２０とを有する。
【００２８】
次に、このダイボンダ１０の動作について説明する。まず、コレット１１を基準位置に移動および下降させておき、第１照明手段１６によりコレット１１および位置基準１２の例えばＹ方向から見た投影像を第１プリズム１３で反射させ、さらに第２プリズム１４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。位置認識用カメラ１５で撮像された投影像は、モニタ２０によって観察できる。
【００２９】
図２は、Ｙ方向から見たコレット１１の投影像２１および位置基準１２の投影像２２を示す。図示例は、コレット１１の投影像２１の中心線２３が、位置基準１２の投影像２２の中心線２４に対して＋Ｘ方向に寸法△ｘだけオフセットしている。また、コレット１１の投影像２１の下端２１ａが、位置基準１２の投影像２２の上端２２ａから所定高さ位置のＺ方向の基準線２５に対して寸法△ｚｘだけ＋Ｚ方向にオフセットしている。
【００３０】
次に、第１照明手段１６を消し、第２照明手段１７によりコレット１１および位置基準１２のＸ方向から見た投影像を第２プリズム１４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。位置認識用カメラ１５で撮像された投影像は、モニタ２０によって観察できる。
【００３１】
図３は、Ｘ方向から見たコレット１１の投影像２６および位置基準１２の投影像２７を示す。図示例は、コレット１１の投影像２６の中心線２８が、位置基準１２の投影像２７の中心線２９に対して−Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。また、コレット１１の投影像２６の下端２６ａが、位置基準１２の投影像２７の上端２７ａから所定高さ位置の基準線２５に対してＺ方向に寸法△ｚｙだけオフセットしている。
【００３２】
前記第１照明手段１６により位置認識用カメラ１５によって撮像された投影像２１，２２から演算処理装置１８の演算処理によってオフセット量（△ｘ，△ｚｘ）が算出され、第２照明手段１７により位置認識用カメラ１５によって撮像された投影像２６，２７から演算処理装置１８の演算処理によってオフセット量（−△ｙ，△ｚｙ）が算出される。
【００３３】
そして、演算処理装置１８の演算処理によって算出されたオフセット量（△ｘ，△ｚｘ，−△ｙ，△ｚｙ）に基づいて、コレット１１を搭載したコレット駆動部１９のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を駆動して、コレット１１の位置基準１２に対する前記オフセット量（△ｘ，△ｚｘ，−△ｙ，△ｚｙ）に相当する寸法だけ、オフセット方向と逆方向（−Ｘ方向，＋Ｙ方向，−Ｚ方向）に移動させることによって、コレット１１の位置基準１２に対するＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向のオフセット状態が補正される。
【００３４】
したがって、第１実施形態のダイボンダ１０によれば、図１０および図１１に示す、位置確認用部材７９に圧痕８０を付けて、この圧痕８０と位置基準とする突上げ部材７７とのオフセット状態を測定して、オフセット状態を補正する従来装置に比較して、コレット１１および位置基準１２の投影像からオフセット状態を観測でき、しかも、演算処理装置１８およびコレット駆動部１９により自動的にオフセット状態を補正することができるので、高精度の位置補正が短時間で実施できる。また、特許文献１〜３に記載された従来技術に比較して、Ｘ，Ｙ方向のオフセット状態のみならず、Ｚ方向のオフセット状態も位置補正することができる。
【００３５】
なお、コレット１１の摩耗により、コレット１１のＸ方向でのオフセット量△ｚｘおよび／またはコレット１１のＹ方向でのオフセット量△ｚｙが、予め設定されている許容範囲から逸脱することが確認された場合は、コレット１１を交換する。
【００３６】
図４（Ａ）は第２実施形態のダイボンダ３０の概略構成平面図、図４（Ｂ）は概略構成正面図、図４（Ｃ）はコレット，位置基準および第１反射手段の部分拡大側面図を示す。
【００３７】
このダイボンダ３０は、半導体チップ（ダイ）をピックアップおよびボンディングするコレット３１と、突上げ手段（図示省略）を配設したＸ−Ｙテーブルの基台の突上げ手段近傍に配設されコレット３１の位置検出および位置補正の基準となるコレット３１の両側に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と第２位置基準とを兼ねる位置基準３２ａ，３２ｂと、コレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの下方に反射面３３ａを水平面に対して４５°の角度で位置基準３２ａ，３２ｂを配設した基台に配設した第１反射手段の一例としての第１プリズム３３と、第１プリズム３３の反射投影像を水平方向から受けて垂直方向に反射する反射面３４ａを水平面に対して４５°の角度で位置基準３２ａ，３２ｂを配設した基台に配設した第２反射手段の一例としての第２プリズム３４と、コレット３１を配設したユニット部に搭載され第２プリズム３４の反射投影像を撮像する位置認識用カメラ３５と、前記第１プリズム３３にコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの平面視像を投影するためにコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの第１プリズム３３の上方位置に配設された第１照明手段３６と、前記第２プリズム３４に前記第１プリズム３３を介することなくコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像を投影するためにコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの第２プリズム３４とは反対側位置に配設された第２照明手段３７と、前記位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像におけるコレット３１と位置基準３２ａ，３２ｂとのオフセット状態に基づいてオフセット量を算出する演算処理装置３８と、この演算処理装置３８により算出されたオフセット量に基づいて、コレット３１をオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に移動させるコレット駆動部３９と、位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像を映し出すモニタ４０とを有する。
【００３８】
次に、このダイボンダ３０の動作について説明する。まず、コレット３１を基準位置に移動および下降させておき、第１照明手段３６によりコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの平面視の投影像およびコレット３１の先端部下面の投影像を第１プリズム３３で反射させ、さらに第２プリズム３４で反射させて、位置認識用カメラ３５で撮像する。位置認識用カメラ３５で撮像された投影像は、モニタ４０によって観察できる。
【００３９】
図５は、コレット３１の投影像４１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂと、コレット３１の先端部下面の像４１ａを示す。図示例は、コレット３１の投影像４１のＹ方向の中心線４３が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂの中心線４４に対して、−Ｘ方向に寸法△ｘだけオフセットしている。また、コレット３１の投影像４１におけるＸ方向の中心線４５が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４２ａ，４２ｂ間の中心線４６に対して、Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。
【００４０】
次に、第１照明手段３６を消し、第２照明手段３７によりコレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂのＹ方向の投影像を第２プリズム３４で反射させて、位置認識用カメラ１５で撮像する。図６は、コレット３１の投影像４７および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂを示す。図示例は、コレット３１の投影像４７の中心線４９が、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂ間の中心線５０に対して、Ｙ方向に△ｙだけオフセットしている。また、コレット３１の投影像４７の下端４７ａが、位置基準３２ａ，３２ｂの投影像４８ａ，４８ｂの水平方向の中心線５１に対して、−Ｚ方向に寸法△ｚだけオフセットしている。
【００４１】
したがって、前記第１照明手段３６により位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像４１，４２ａ，４２ｂから演算処理装置３８の演算処理によってオフセット量（−△ｘ，△ｙ）を、また、第２照明手段３７により位置認識用カメラ３５によって撮像した投影像４７，４８ａ，４８ｂから演算処理装置３８の演算処理によってオフセット量（△ｙ，−△ｚ）を算出することができる。
【００４２】
演算処理装置３８によって算出したオフセット量（−△ｘ，△ｙ）と（△ｙ，−△ｚ）に基づいて、コレット３１を搭載したコレット駆動部３９のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を駆動して、コレット３１の位置基準３２ａ，３２ｂに対する前記オフセット量（−△ｘ，△ｙ，−△ｚ）に相当する寸法だけ、オフセット方向と逆方向（＋Ｘ方向，−Ｙ方向，＋Ｚ方向）に移動させることによって、コレット３１の位置基準３２ａ，３２ｂに対するＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向のオフセット状態が位置補正される。
【００４３】
したがって、図１０および図１１に示す、位置確認部材７９に圧痕８０を付けて、この圧痕８０と位置基準とする突上げ部材７９とのオフセット状態を測定して、オフセット状態を位置補正する従来装置に比較して、コレット３１および位置基準３２ａ，３２ｂの投影像から直接オフセット状態を観測でき、しかも、演算処理装置３８およびコレット駆動部３９により自動的にオフセット状態を位置補正することができるので、高精度の位置補正が短時間で実施できる。また、特許文献１〜３に記載された従来技術に比較して、Ｘ，Ｙ方向のオフセット状態のみならず、Ｚ方向のオフセット状態も位置補正することができる。
【００４４】
しかも、第１照明手段３６，第１反射手段３３および第２反射手段３４により、コレット３１の先端部下面の投影像４１ａも位置認識用カメラ３５によって撮像されるので、コレット３１を取り外すことなく、コレット３１の摩耗状態を、しかも、動作中に確認可能であることにより、コレット３１の先端部下面の摩耗量が、予め設定されている許容範囲から逸脱することが確認された場合は、直ちにコレット３１を交換することができる。
【００４５】
ここで、コレット３１の先端部下面は、第１照明手段３６の照明光の一部が第１プリズム３３の反射面３３ａで反射されて、コレット３１の先端部下面を照射するので、特に、コレット３１の先端部下面照射用の照明手段を必要とするものではないが、必要に応じて、コレット３１の先端部下面照射用の照明手段を設けてもよい。
【００４６】
なお、上記第１，第２実施形態は、特定の構造のものについて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
【００４７】
例えば、図示例では、第１反射手段１３，３３および第２反射手段１４，３４のみを用いたが、第１反射手段１３，３３と第２反射手段１４，３４との間に、別の反射手段を介在させてもよい。
【００４８】
また、第２実施形態では、位置基準３２ａ，３２ｂが、Ｘ方向およびＹ方向の位置確認用の第１位置基準と、Ｚ方向の位置確認用の第２位置基準とを兼ねる場合について説明したが、Ｘ方向およびＹ方向の位置確認用の第１位置基準と、Ｚ方向の位置確認用の第２位置基準とを、別々に設けてもよい。そのような場合、第１位置基準としては、例えば、図７に示すような、透明板６１にＸ座標６２およびＹ座標６３が表示されたＸ−Ｙプレート６０を用いることができる。また、第２位置基準としては、例えば、図４の位置基準３２ａ，３２ｂに示すような、構成のものを用いることができる。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、第１反射手段１３，３３および／または第２反射手段１４，３４として、プリズムを用いる場合について説明したが、通常の反射板であってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記コレットおよび位置基準の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするので、コレットの位置基準に対するＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を高速、かつ、高精度で補正することができる。
【００５１】
また、本発明のダイボンダは、ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と、前記コレットの基準位置に配設されたＺ方向の第２位置基準と、前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記基準位置にあるコレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像、前記基準位置にあるコレット先端部の下面の投影像、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を撮像する位置認識用カメラと、前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有するので、コレットの位置基準に対するＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット状態を高速、かつ、高精度で補正することができる。しかも、コレットの先端部下面の像を位置認識用カメラで撮像することができるので、コレットの摩耗状態を動作中に確認することができ、許容限度範囲を超えた場合は、直ちにコレットを交換でき、ボンディング製品の歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るダイボンダの概略構成正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のダイボンダの概略構成平面図である。
【図２】図１のダイボンダにおけるコレットと位置基準との投影像におけるＸ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図３】図１のダイボンダにおけるコレットと位置基準との投影像におけるＹ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るダイボンダの概略構成正面図、
（Ｂ）は（Ａ）のダイボンダの概略構成平面図、
（Ｃ）は（Ａ）のダイボンダの拡大右側面図である。
【図５】図４のダイボンダにおけるコレットと第１位置基準兼第２位置基準の投影像におけるＸ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図６】図４のダイボンダにおけるコレットと第１位置基準兼第２位置基準の投影像におけるＹ方向およびＺ方向のオフセット状態の説明図である。
【図７】図４のダイボンダにおける第１位置基準の実施形態の概略斜視図である。
【図８】半導体チップの拡大正面図である。
【図９】ダイボンダにおけるコレットのピックアップおよびダイボンディング動作説明図である。
【図１０】従来のコレット位置補正装置の概略斜視図である。
【図１１】図１０のコレット位置補正装置における位置確認動作説明用の概略斜視図である。
【符号の説明】
１０，３０ ダイボンダ
１１，３１ コレット
１２，３２ａ，３２ｂ 位置基準
１３，３３ 第１反射手段（第１プリズム）
１４，３４ 第２反射手段（第２プリズム）
１５，３５ 位置認識用カメラ
１６，３６ 第１照明手段
１７，３７ 第２照明手段
１８，３８ 演算処理装置
１９，３９ コレット駆動部
２０，４０ モニタ
２１ Ｙ方向から見たコレットの投影像
２２ Ｙ方向から見た位置基準の投影像
２３ Ｙ方向から見たコレットの投影像の中心線
２４ Ｙ方向から見た位置基準の投影像の中心線
２５ Ｘ方向およびＹ方向から見た投影像のＺ方向の基準線
４１ コレットの平面視の投影像
４１ａ コレットの先端部下面の像
４２ａ，４２ｂ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像
４３ コレットの平面視の投影像におけるＹ方向の中心線
４４ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像におけるＹ方向の中心線
４５ コレットの平面視の投影像におけるＸ方向の中心線
４６ 第１位置基準兼第２位置基準の平面視の投影像間におけるＸ方向の中心線
４７ コレットの側面視の投影像
４８ａ，４８ｂ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像
４９ コレットの側面視の投影像におけるＹ方向の中心線
５０ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像間におけるＹ方向の中心線
５１ 第１位置基準兼第２位置基準の側面視の投影像におけるＺ方向の中心線
５２ コレットの側面視の投影像における下端の基準線
△ｘ，−△ｘ Ｘ方向のオフセット量
−△ｙ，△ｙ Ｙ方向のオフセット量
△ｚｘ，△ｚｙ，−△ｚ Ｚ方向のオフセット量
Claims (7)
- ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、
前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置基準と、
前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記コレットおよび位置基準の投影像を撮像する位置認識用カメラと、
前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、
前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするダイボンダ。 - 前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび位置基準の側方に配設された第１反射手段と、
前記位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射投影像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダ。 - 前記コレットおよび位置基準の側方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、
前記コレットおよび位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段と有することを特徴とする請求項２に記載のダイボンダ。 - ピックアップポジションでダイを吸着してピックアップし、ボンディングポジションでボンディングするコレットを有するダイボンダにおいて、
前記コレットの基準位置に配設されたＸ，Ｙ，Ｚ方向の第１位置基準と、
前記コレットの基準位置に配設されたＺ方向の第２位置基準と、
前記コレットが搭載されているユニット部に搭載され、前記基準位置にあるコレット，第１位置基準および第２位置基準の平面視の投影像、前記基準位置にあるコレット先端部の下面の投影像、前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側面視の投影像を撮像する位置認識用カメラと、
前記位置認識用カメラで撮像した投影像に基づいてコレットと位置基準とのＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量を算出する演算処理装置と、
前記演算処理装置により算出したオフセット量に基づいて前記コレットをＸ，Ｙ，Ｚ方向のオフセット量に相当する寸法だけオフセット方向と逆方向に駆動するコレット駆動部とを有することを特徴とするダイボンダ。 - 前記第１位置基準および第２位置基準が搭載されている基台に搭載され、コレットおよび第１位置基準および第２位置基準の下方に配設された第１反射手段と、
前記第１位置基準および第２位置基準が搭載されている基台に搭載され、前記第１反射手段の反射像を反射して前記位置認識カメラに送る第２反射手段とを有することを特徴とする請求項４に記載のダイボンダ。 - 前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の略上方から前記第１反射手段に向かって照明する第１照明手段と、
前記コレット，第１位置基準および第２位置基準の側方から前記第２反射手段に向かって照明する第２照明手段とを有することを特徴とする請求項５に記載のダイボンダ。 - 前記第１位置基準が、前記第２位置基準を兼ねることを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載のダイボンダ。
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-
2003
- 2003-03-19 JP JP2003076067A patent/JP2004288715A/ja not_active Withdrawn
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