JP2009059961A

JP2009059961A - ダイボンダー装置

Info

Publication number: JP2009059961A
Application number: JP2007226976A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Iwasaki; 直史岩崎
Original assignee: Toshiba Components Co Ltd
Current assignee: Toshiba Components Co Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】本発明は、半導体チップの移送，実装効率を改善することを目的とする。
【解決手段】ＸＹＺ方向に移動可能なボンディングヘッド２１と突き上げユニット２５とＸＹテーブルステージ３４を具備し、ボンディングヘッドは、ＸＹ方向に移動可能なボンディングヘッド軸２２とボンディングヘッド軸に取り付けられた複数個のコレットホルダー２３と複数個のコレット２３を備え、突き上げユニットは、複数の半導体チップからなるウェハが貼り付けられたリング状のシート２８とシート上でかつウェハの外側に配置されたリング２９と半導体チップを突き上げる突き上げピンを有したピンホルダー３１を備え、ＸＹテーブルステージはリングをＸＹ方向に移動する機能を備え、突き上げユニットの突き上げピンにより特定の半導体チップを突き上げ、その半導体チップをコレットにより吸着し、リードフレームに移送して実装することを特徴とするダイボンダー装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを複数個逐次ピックアップし、リードフレームに複数個の半導体チップを複数個一括移送、実装するダイボンダー装置に関する。

従来、複数に切断された半導体チップをリードフレームに移送して実装するダイボンダー装置としては、図４（Ａ），（Ｂ）に示す構成のものが知られている。ここで、図４（Ａ）はダイボンダー装置の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の側面図を示す。
ダイボンダー装置は、上下，前後，左右（Ｚ軸，Ｙ軸，Ｘ軸）に移動可能なボンディングヘッド１を備えている。ボンディングヘッド１は、Ｘ方向に移動可能なボンディングヘッドＸ軸ステージ２ａと、Ｙ方向に移動可能なボンディングヘッドＹ軸ステージ２ｂと、Ｚ方向に移動可能なボンディングヘッドＺ軸ステージ２ｃとを備えている。ボンディングヘッド軸ステージ２ｃには、コレットホルダー３が取り付けられている。このコレットホルダー３の先端には、半導体チップ６を吸着するためのコレット４が取り付けられている。コレットホルダー３及びコレット４の軸方向には、半導体チップ６を吸着するための空気穴（図示せず）が設けられている。なお、前記ボンディングヘッドＸ軸ステージ２ａ，ボンディングヘッドＹ軸ステージ２ｂ，ボンディングヘッドＺ軸ステージ２ｃ、コレットホルダー３及びコレット４を総称してボンディングヘッド１と呼ぶ。

ダイボンダー装置は、また、突き上げユニット５を備えている。突き上げユニット５は、複数の半導体チップ６からなるウェハ７が貼り付けられたリング状のシート８と、このシート８上でかつウェハ７の外側に位置するように配置されたリング９と、ウェハ７の特定の半導体チップ６を突き上げる突き上げピン１０を有したピンホルダー１1とを備えている。突き上げユニット５は上下に移動可能になっている。

ダイボンダー装置は、更に、図示しないＸＹテーブルを備えている。リング９は、ＸＹテーブルステージによりＸＹ方向に移動するようになっている。これにより、ウェハ７の特定の半導体チップ６が突き上げピンにより突き上げることができるようになっている。
ボンディングヘッドＸ軸ステージ２ａと突き上げユニット５間には、レール１３に支持されたリードフレーム（ワーク）１２が配置される。リードフレーム１２は、レール１３に沿って図５（Ａ）中、紙面と直交するように移動する。

こうした構成のダイボンダー装置の作用は次のとおりである。
まず、ボンディングヘッドＺ軸ステージ２ｃを移動させて、コレット４を吸着すべき半導体チップ６の近くの真上に位置させる。つづいて、突き上げユニット５の突き上げピン１０により、ウェハ７の特定の半導体チップ６を突き上げる。これにより、特定の１つの半導体チップ６を他の半導体チップに対して若干持ち上げ、半導体チップ６をコレット４で吸着する。ひきつづき、ボンディングヘッド軸２をリードフレーム１２のチップ搭載予定部に移動し、吸着した半導体チップ６をリードフレーム１２に実装する。この後、これらの作業を繰り返して必要とする半導体チップ６を次々にリードフレーム１２に実装する。

従来、例えば特許文献１のように、ウェハから分割されたチップ（ダイ）をリードフレームなどの気体にボンディングするダイボンダーが知られている。
特開２００６−６６５３９号公報

上述したように、従来のダイボンダー装置は、１台のボンディングヘッドＺ軸ステージ２ｃに１個のコレット４を有する構造となっている。それ故、チップ認識装置にて位置認識された半導体チップ６を突き上げユニット５上に位置決めし、コレット４にて１個ずつピックアップ，移送し、リードフレーム１２に実装している。従って、移送，実装の効率が悪かった。

本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、ボンディングヘッド軸の構成を改善することにより、従来と比べて半導体チップのリードフレームへの移送，実装効率を改善し得るダイボンダー装置を提供することを目的とする。

本発明に係るダイボンダー装置は、複数に切断された半導体チップをリードフレームに移送して実装するダイボンダー装置において、上下，前後，左右に移動可能なボンディングヘッドと、突き上げユニットと、ＸＹテーブルステージとを具備し、前記ボンディングヘッドは、ＸＹＺ方向に移動可能なボンディングヘッド軸と、このボンディングヘッド軸に取り付けられた複数個のコレットホルダーと、これらのコレットホルダーの先端に夫々取り付けられた，半導体チップを吸着するための複数個のコレットとを備え、前記突き上げユニットは、複数の半導体チップからなるウェハが貼り付けられたリング状のシートと、このシート上でかつウェハの外側に位置するように配置されたリングと、ウェハの特定の半導体チップを突き上げる突き上げピンを有したピンホルダーとを備え、前記ＸＹテーブルステージは前記リングをＸＹ方向に移動する機能を備え、突き上げユニットの突き上げピンにより特定の半導体チップを突き上げ、突き上げられた半導体チップをボンディングヘッドのコレットにより吸着し、吸着した複数個の半導体チップをリードフレームに一括して移送して実装することを特徴とする。

本発明によれば、従来と比べて、半導体チップのリードフレームへの移送、実装効率を改善し得るダイボンダー装置が得られる。

以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明において、突き上げユニットのピンホルダーを複数個配置し、ウェハの半導体チップを複数個同時に吸着し、これらの半導体チップを複数個のコレットホルダーの先端のコレットに夫々吸着して、一括してリードフレームに移送して実装するようにすることが好ましい。ここで、ピンホルダーは１台の突き上げユニットに複数個配置してもよいし、あるいは１個のピンホルダーを有する突き上げユニットを複数台配置してもよい。こうした構成にすれば、複数の半導体チップを同時にコレットにより吸着できるので、設備上のコストアップや装置の大型化を招くが、半導体チップのリードフレームへの移送，実装効率をいっそう改善することができる。

次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態に係るダイボンダー装置について図１（Ａ），（Ｂ）、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図１（Ａ）はダイボンダー装置の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の側面図を示す。図２は図１のダイボンダー装置のリング及びシートの位置関係を示す平面図、図３は同装置の突き上げユニットの突き上げホルダーの説明図を示す。

ダイボンダー装置は、上下，前後，左右（Ｚ軸，Ｙ軸，Ｘ軸）に移動可能なボンディングヘッド２１を備えている。ボンディングヘッド２１は、Ｘ方向に移動可能なボンディングヘッドＸ軸ステージ２２ａと、Ｙ方向に移動可能なボンディングヘッドＹ軸ステージ２２ｂと、Ｚ方向に移動可能なボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃとを備えている。ボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃには、複数個のコレットホルダー２３が取り付けられている。これらのコレットホルダー２３の先端には、半導体チップ２６を吸着するための複数個のコレット２４が夫々取り付けられている。コレットホルダー２３及びコレット２４の軸方向には、半導体チップ６を吸着するための空気穴（図示せず）が設けられている。なお、前記ボンディングヘッドＸ軸ステージ２２ａ，ボンディングヘッドＹ軸ステージ２２ｂ，ボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃ、コレットホルダー２３及びコレット２４を総称してボンディングヘッド２１と呼ぶ。

ダイボンダー装置は、また、突き上げユニット２５を備えている。突き上げユニット２５は、複数の半導体チップ２６からなるウェハ２７が貼り付けられたリング状のシート２８と、このシート２８上でかつウェハ２７の外側に位置するように配置されたリング２９と、ウェハ２７の特定の半導体チップ２６を突き上げる突き上げピン３０を有したピンホルダー３1とを備えている。突き上げユニット２５は上下に移動可能になっている。

ダイボンダー装置は、更に、図示しないモータにより駆動するＸＹテーブルステージ３４を備えている。リング２９はＸＹテーブルステージ３４上に搭載されており、このステージ３４によりＸＹ方向に移動するようになっている。ステージ３４のＸＹ方向の移動により、ウェハ２７の特定の半導体チップ２６が突き上げピン３０により突き上げることができるようになっている。前記突き上げピン３０は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すような構成になっている。図３（Ａ）は突き上げホルダー周辺の一部断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の吸着ステージの平面図を示す。

図３に示すように、突き上げホルダー３１は筒状のカバー３５で囲まれ、その上部には吸着ステージ３６が冠着されている。吸着ステージ３６の中央には突き上げピン３０が上下動するための出入用穴３７が形成され、その周辺にはシート２８を吸着するための吸着穴３８が放射状に形成されている。前記カバー３５及び吸着ステージ３６内は図示しないポンプにより真空引きできるようになっている。突き上げピン３０は先端に行くに従って先細りになっており、最先端は突き上げる半導体チップ２６の径より若干小さいフラットな構成になっている。

ボンディングヘッドＸ軸ステージ２２ａと突き上げユニット２５間には、レール３３に支持されたリードフレーム（ワーク）３２が配置される。リードフレーム３２は、レール３３に沿って図５（Ａ）中、紙面と直交するように移動する。

こうした構成のダイボンダー装置の作用は次のとおりである。
まず、ボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃを移動させて、コレット２４を吸着すべき半導体チップ２６の近くの真上に位置させる。つづいて、突き上げユニット２５の突き上げピン３０により、ウェハ２７の特定の半導体チップ２６を突き上げる。これにより、特定の１つの半導体チップ２６を他の半導体チップに対して若干持ち上げ、半導体チップ２６をコレット２４で吸着する。同様に、ボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃ及びＸＹテーブルステージ３４を移動させて、別の半導体チップ２６を次々に突き上げピン３０により突き上げて、複数個のコレット２４にその数分の複数個の半導体チップ２６を吸着する。ひきつづき、ボンディングヘッド軸２２をリードフレーム３２のチップ搭載予定部に一括して移動し、複数個のコレット２３に吸着した複数個の半導体チップ２６をリードフレーム３２に次々に実装する。

上記実施例１によれば、ＸＹＺ方向に移動可能なボンディングヘッド２１を備え、ボンディングヘッド２１の特定のボンディングヘッドＺ軸ステージ２２ｃに複数個のコレットホルダー２３を設け、これらのコレットホルダー２３の先端に夫々複数個のコレット２４を設けた構成になっているため、複数個の半導体チップ２６をリードフレーム３２のチップ搭載予定部に一括して移動できるので、従来と比べて半導体チップ２６のリードフレーム３２への移送，実装の効率を著しく向上することができる。

（実施例２）
本実施例２は、図示しないが、図１の装置に対し、１台の突き上げユニットにピンホルダーを複数個配置し、ウェハの半導体チップを複数個同時に吸着し、これらの半導体チップを同時にリードフレームに移送して実装するように構成した点が異なる。こうした構成にすれば、複数の半導体チップを同時にコレットにより吸着できるので、半導体チップのリードフレームへの移送，実装効率をいっそう改善することができる。
なお、実施例２においては、１台の突き上げユニットのピンホルダーを複数個配置した場合について述べたが、これに限らず、１個のピンホルダーを有する突き上げユニットを複数台配置しても同様な効果が得られる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明に係るダイボンダー装置の説明図。図１のダイボンダー装置のリング及びシートの位置関係を示す平面図。図１のダイボンダー装置の突き上げユニットの突き上げホルダーの説明図。従来のダイボンダー装置の説明図。

符号の説明

２１…ボンディングヘッド、２２ａ…ボンディングヘッドＸ軸ステージ、２２ｂ…ボンディングヘッドＹ軸ステージ、２２ｃ…ボンディングヘッドＺ軸ステージ、２３…コレットホルダー、２４…コレット、２５…突き上げユニット、２６…半導体チップ、２７…ウェハ、２８…シール、２９…リング、３０…突き上げピン、３１…ピンホルダー、３２…リードフレーム、３３…レール、３４…ＸＹテーブルステージ、３５…カバー、３６…吸着ステージ、３７…出入用穴、３８…吸着穴。

Claims

複数に切断された半導体チップをリードフレームに移送して実装するダイボンダー装置において、上下，前後，左右に移動可能なボンディングヘッドと、突き上げユニットと、ＸＹテーブルステージとを具備し、
前記ボンディングヘッドは、ＸＹＺ方向に移動可能なボンディングヘッド軸と、このボンディングヘッド軸に取り付けられた複数個のコレットホルダーと、これらのコレットホルダーの先端に夫々取り付けられた，半導体チップを吸着するための複数個のコレットとを備え、
前記突き上げユニットは、複数の半導体チップからなるウェハが貼り付けられたリング状のシートと、このシート上でかつウェハの外側に位置するように配置されたリングと、ウェハの特定の半導体チップを突き上げる突き上げピンを有したピンホルダーとを備え、
前記ＸＹテーブルステージは前記リングをＸＹ方向に移動する機能を備え、
突き上げユニットの突き上げピンにより特定の半導体チップを突き上げ、突き上げられた半導体チップをボンディングヘッドのコレットにより吸着し、吸着した複数個の半導体チップをリードフレームに一括して移送して実装することを特徴とするダイボンダー装置。
突き上げユニットのピンホルダーを複数個配置し、ウェハの半導体チップを複数個同時に吸着し、これらの半導体チップを同時にリードフレームに移送して実装することを特徴とする請求項１記載のダイボンダー装置。