JP2006294897A - バンプボンディング装置 - Google Patents

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JP2006294897A
JP2006294897A JP2005114321A JP2005114321A JP2006294897A JP 2006294897 A JP2006294897 A JP 2006294897A JP 2005114321 A JP2005114321 A JP 2005114321A JP 2005114321 A JP2005114321 A JP 2005114321A JP 2006294897 A JP2006294897 A JP 2006294897A
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JP2005114321A
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Inventor
Masami Kushima
真美 久島
Original Assignee
Kaijo Corp
株式会社カイジョー
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Abstract


【課題】 各機構部の配置を考慮して、チップの搬送時間を極力少なくし生産性を向上させたバンプボンディング装置の提供にある。
【解決手段】バンプボンディング装置において、ボンディングヘッド17の一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部12を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部13を配置し、かつ前記アンローダ部12に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためのレベリング機構16を配置するとともに、前記ローダ部12に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部14を、またアンローダ部に並設してバッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部15を設けた。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体チップの電極端子にバンプを形成するためのバンプボンディング装置に関するものである。
バンプボンディング装置は、ワイヤボンディング装置を利用したもので、キャピラリに挿通されたワイヤの先端部に形成されたボールを半導体チップの電極端子上に圧着してから、ボールの付け根よりワイヤを切断することによって電極端子上にバンプを形成する装置である。
従来から知られているバンプボンディング装置として、例えば図4に示すような構成のものがある。
このバンプボンディング装置40は、半導体チップを載置するボンディングステージ41の側方の一方側には、半導体チップを収納したトレーが収納されるローダ部42と、バンプ付け済の半導体チップが収納されたトレーを収納するアンローダ部43とが並列して設けられ、前記ローダ部42及び前記アンローダ部43にそれぞれ対応してバッファステーション部44と供給・収納ステーション部45とが設けられている。そして、ボンディングステージ41の側方の他方側には、バンプの高さを整形して均一にするためのバンプ整形ステージ(レベリング機構)46が配設されているとともに、ボンディングステージ41の後方(図では上方)にはキャピラリを備えたボンディングヘッド47が配置されている(特許文献1参照)。
次に、このバンプボンディング装置の動作を説明する。
バンプ付けが行われる半導体チップが収納されたトレーは、ローダ部42に積み込まれ、一番下側のトレーがプッシャーによって押し出されバッファステーション44へと供給される。バッファステーション部44に供給されたトレーは、次のプッシャーによって供給・収納ステーション部45へと送り出される。
供給・収納ステーション部45へ送られてきたトレー内の半導体チップはチップ移送機構部48の吸引アームによって吸引されてボンディングステージ41へ載置される。ここでボンディングヘッド47によって半導体チップの電極端子にバンプがボンディングされる。ボンディングステージ41は並んで2個あり、交互にボンディングヘッド47の方へと往復するようになっていて、半導体チップが載置されたボンディングステージ41はボンディングヘッド47の方へ移動し、他方のボンディングステージ41はその位置に待機していて次のチップの載置を待つことになる。
ボンディングが終了した半導体チップはボンディングステージ41上からチップ移送機構部48の吸引アームによって吸引されて、バンプ整形ステージ46へ載置され、バンプの高さを揃える整形が行われる。そして、再度吸引アームによって吸引されて元のトレー内に収納される。
トレー内の全ての半導体チップのバンプ付けが完了すると、このトレーはプッシャーによってアンローダ部43に送り出される。既にアンローダ部43にバンプ付けが完了したチップを収納するトレーが積層されている場合には、送り込まれるトレーは一番下側に入り込むように構成されていて、前から有るトレーは一段ずつ上方へと持ち上げられるようになっている。
特許第3400338号公報
ところで、上記のバンプボンディング装置の場合、半導体チップの流れは、供給・収納ステーション部45に載置されたトレー→ボンディングステージ41→バンプ整形ステージ46→供給・収納ステーション部45と移動させることになるのであるが、ローダ部42とアンローダ部43がボンディングステージ41の左側にまとめてあるため、バンプ整形ステージ46→供給・収納ステーション部45に戻る搬送距離が長い。搬送距離が長いと搬送時間が掛かってしまい生産タクトが落ちる結果となる。このバンプボンディング装置のように、ボンディングステージが2個搭載しているものなどはボンディング待ち時間が発生しないはずだが、ボンディング自体にかかる時間が短かった場合、チップ搬送が間に合わずボンディング作業を行うことができない。すなわち、多数のチップをボンディングする場合には、チップの搬送時間が生産性に大きくかかわってくることになる。
本発明の課題は、各機構部の配置を考慮して、チップの搬送時間を極力少なくし生産性を向上させたバンプボンディング装置の提供にある。
上記課題に鑑み、本発明は次のような手段を採用した。
請求項1記載の発明は、ボンディングステージ上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッドを備えたバンプボンディング装置において、前記ボンディングヘッドの一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部を配置し、かつ前記アンローダ部に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためのレベリング機構を配置するとともに、前記ローダ部に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部を、またアンローダ部に並設してバッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部を設けたことを特徴としている。
請求項2記載の発明は、請求項1記載のバンプボンディング装置において、ローダ部に積載されたトレーをバッファ部へと移送する第1の移送手段と、該バッファ部からトレー位置決め部へとトレーを移送する第2の移送手段と、該トレー位置決め部からアンローダ部へとトレーを移送する第3の移送手段と、トレー内に収納された半導体チップをボンディングステージ上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻すチップ搬送機構を備えたことを特徴としている。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のバンプボンディング装置において、ボンディングステージが複数個であることを特徴としている。
本発明は上述のように構成されているので、バンプボンディング処理を行う半導体チップを収納したトレーは、ローダ部からバッファ部を経てトレー位置決め部に移送されると、そこでチップ搬送機構によってトレー内のチップは順次ボンディングステージへ搬送され、ボンディングが終了したチップはレベリング機構に搬送されて、バンプの高さが揃えられたチップは再びトレー内に戻される。トレー位置決め部に位置決めされたトレー内のチップのバンプボンディングが完了すると、そのトレーはアンローダ部に移送されて、順次積載されていく。
チップのバンプボンディング及びレベリング処理の際に、トレー位置決め部とレベリング機構とがボンディングヘッドの片方側に隣接して配置されているので、チップを搬送させるチップ搬送機構の移動距離(トレー位置決め部→ボンディングステージ→レベリング機構→トレー位置決め部)が少なくてすむので、タスク時間が短くてすみ、生産性が向上するとともに、バンプボンディング及びレベリング処理済みチップの搬送距離が短いので、ゴミ等の付着が軽減され信頼性の向上が図れる。
図1に、本発明に係るバンプボンディング装置の実施の形態を平面図で示す。 このバンプボンディング装置10は、図に示すように、ボンディングステージ11上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッド17を備えている。そして、前記ボンディングヘッド17の一側方(図では左側)にはバンプ付けを行うための多数の半導体チップを収納したトレーTを積載するローダ部12と、該ローダ部12に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部14が配置されている。なお、ボンディングステージ11は2個設けられており、左右に並んだ形式で、図示を省略した機構によって、交互にボンディングヘッド17のところまで往復スライドするように構成されている。
また、ボンディングヘッド17の他方側(図では右側)にはバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーTを積載するアンローダ部13と、該アンローダ部13に並設して前記バッファ部14から移送されたトレーTを収納しトレーT内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージ11へと供給するためのトレー位置決め部15とが設けられている。
更にまた、前記トレー位置決め部15やアンローダ部13に隣接して半導体チップに形成されたバンプの高さを揃えるためのレベリング機構16が配置されている。
そして、図1に示すように、ボンディングステージ11の前方(図では下側)には、バンプボンディング装置10の左右に渡ってチップ搬送機構18が設けられている。該チップ搬送機構18は、アーム(図2参照)18aの先端に設けられた吸着部材によって、トレー位置決め部15に位置決めされているトレー内に収納された半導体チップを吸着してボンディングステージ11上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構16へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻す働きをするものである。
次に、半導体チップを収納したトレーTが、ローダ部12に積載された後、アンローダ部13へと移送されていく工程について説明する。
移送方法は従来から行われている方法と大きな差はないので、詳細な機構の図示を省略して説明する。
図2に示すように、先ずバンプボンディング処理を行うための多数の半導体チップPを収納したトレーTをローダ部12に積み重ねる。ローダ部12では、側面から全てのトレーTを保持拘束しているのであるが、処理開始の指示信号が入力されると、一番下側のトレーTの拘束が解かれ、第1の移送手段21がトレーTの後面(図では上側)からトレーTをバッファ部14の位置までスライドさせる。スライドさせた後は、第1の移送手段21は元の位置まで戻って次のトレーTの移送のため待機する。
バッファ部14に移送されたトレーTは、第2の移送手段22がその後面に当接してトレー位置決め部15へと押し出すように移送される。トレーTを移送した後、第2の移送手段22はチップ搬送機構18に収納され、ローダ部12から次のトレーTが移送されてくるときのみチップ搬送機構18から押し出され待機する。
トレー位置決め部15に移送されてきたトレーT内の半導体チップPは、チップ搬送機構18のアーム18aの先端に設けられた吸着部材によって吸着され、ボンディングステージ11へと搬送される。チップPが載置されたボンディングステージ11は、ボンディングヘッド17の方向へと移動し、チップPにはバンプボンディングが行われる。ボンディングが終了すると、ボンディングステージ11は元の位置に戻り、その上に載置されていたチップPはチップ搬送機構18によってレベリング機構16へと搬送され、上方から押圧されてバンプの高さが揃えられる。
レベリングが終了したチップPは、チップ搬送機構18,18aによって元のトレーTの中に収納される。トレーT内に収納されているチップPは次々とバンプボンディング及びレベリングが行われてトレーT内に戻される。チップ搬送機構18によるチップPの移送は、図1の鎖線で示すように、トレー内→ボンディングステージ11→レベリング機構16→トレー内となる。但し、チップ搬送機構18,18aは、ボンディングステージ11が2個有ることから示すように、1個のチップPの個々の処理が終了するまで待機しているわけではなく、他のチップPの処理への搬送等、マルチ動作を行っている。
トレー位置決め部15に載置されているトレーT内のチップPの全てのバンプボンディングが終了すると、第3の移送手段23がトレーTの後面に当接して押し出し、アンローダ部13の一番下側に移送する。アンローダ部13では、移送されてきたトレーTを一段上方に持ち上げて保持し、その下側を次のトレーTが移送されてくるのに対して開けておくように構成されている。
図3は、本実施の形態によるバンプボンディング装置10の斜視図で、図1に示すバンプボンディング装置10の部材に付した符号を同様に付して説明は省略する。
このバンプボンディング装置10は、トレーTから取り出したチップPをバンプボンディング及びレベリング処理を行って再度トレーTを戻すまでの搬送時間が短い。従って、ボンディングステージ11が2個搭載されていることにより、ボンディング自体にかかる時間が短縮した場合に発生する次処理チップ搬送の待ち時間がほとんどなく生産タクトを向上させることができる。
ちなみに、チップPがトレーTから搬送されボンディングとレベリング処理を終えて元のトレーTに戻るまでの時間は7secであるのに対し、背景技術のところで説明した従来のバンプボンディング装置の場合はチップPの搬送距離が長くなるので8secであった。
1時間に処理できるチップPの数は本実施形態におけるバンプボンディング装置の場合は514チップであるのに対し、従来の物では450チップであるので、その差は64チップとなり、1日(24時間)稼働すると、1536チップの差が生じ、約114%の生産性向上が図れることになる。
また、バンプボンディングやレベリング処理が行われたチップPの搬送時間が短いことはゴミ等の異物の付着可能性を少なくすることができ、処理が終了したチップの信頼性の向上も図れることになる。
本発明は、半導体チップとリード間にワイヤを配線するタイプに代わり、半導体チップの電極端子にバンプを形成し、そのバンプの高さを揃えて電子基板に直接マウントするタイプの半導体チップを製造する場合に生産性のよいバンプボンディング装置として有用である。
本発明に係るバンプボンディング装置の実施形態の平面図である。 トレーの移送方法を説明する図である。 図1に示すバンプボンディング装置の斜視図である。 従来のバンプボンディング装置のローダ部やアンローダ部等とボンディングステージとの位置関係を示す平面図である。
符号の説明
10 バンプボンディング装置
11 ボンディングステージ
12 ローダ部
13 アンローダ部
14 バッファ部
15 トレー位置決め部
16 レベリング機構
17 ボンディングヘッド
18 チップ搬送機構
21 第1の移送手段
22 第2の移送手段
23 第3の移送手段
P 半導体チップ
T トレー

Claims (3)

  1. ボンディングステージ上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッドを備えたバンプボンディング装置において、
    前記ボンディングヘッドの一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部を配置し、かつ前記アンローダ部に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためにレベリング機構を配置するとともに、前記ローダ部に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部を、前記アンローダ部に並設して前記バッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部を設けたことを特徴とするバンプボンディング装置。
  2. 前記ローダ部に積載されたトレーをバッファ部へと移送する第1の移送手段と、該バッファ部から前記トレー位置決め部へとトレーを移送する第2の移送手段と、該トレー位置決め部から前記アンローダ部へとトレーを移送する第3の移送手段と、トレー内に収納された半導体チップをボンディングステージ上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻すチップ搬送機構を備えたことを特徴とする請求項1記載のバンプボンディング装置。
  3. 前記ボンディングステージが複数個であることを特徴とする請求項1又は2記載のバンプボンディング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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