JP2013197277A

JP2013197277A - ダイボンダ

Info

Publication number: JP2013197277A
Application number: JP2012062161A
Authority: JP
Inventors: Morimichi Takagi; 守道高木
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP6022782B2

Abstract

【課題】塗布されたペーストを直接撮影し、撮影されたペーストの大きさから座標を求めて計測することで、正確なペーストの位置を計測することが可能なダイボンダを提供する。
【解決手段】リードフレーム３５上に接着剤を塗布するためのシリンジ３４と、塗布された接着剤上にダイ３７を搭載するためのボンディングヘッドと、シリンジの近傍に取り付けられた認識用カメラ３３とを備え、認識用カメラはリードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、リードフレーム上に塗布された接着剤の外観を撮影するもの。そのために、認識用カメラはリードフレームの進行方向とは逆方向に移動するようにしたものである。
【選択図】図３

Description

本発明はダイボンダに係わり、特にダイ接着用ペーストの有無や塗布径の確認を行うダイボンダに関する。

ダイボンダとは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等に接着する装置である。このダイと基板を接着するダイボンド材（ペースト、フィルム）にエンプラが使用されており、ダイの位置決めを行いリードフレームや基板等に接着される。現在、樹脂を接合材料としてボンディングを行う方式が主流となっている。

半導体のダイボンディングでは、半導体チップ（IC、LSI）をリードフレーム、セラミックスケース、基板等に固着化させるために、はんだやダイボンド用樹脂ペースト（Agエポキシ及びAgポリイミド）が接着剤（以下、ペースト状接着剤という）として使用されている。

特開昭６１−２３６１２９号公報

さて、ダイをリードフレーム等に接着するペースト状接着剤はシリンジ内に封入されている。このシリンジがリードフレームに対して上下動してペースト状接着剤を射出して塗布している。すなわち、ペースト状接着剤を封入したシリンジによってペースト状接着剤が所定の位置に所定量塗布され、そのペースト状接着剤上にダイが圧着されて接着されるものである。

その際、シリンジ内のペーストが無くなった場合やボンディングするダイの品種に応じてシリンジを交換する場合がある。

シリンジを交換した場合、１００μのオーダーではあるがシリンジの位置が微妙にずれてしまうことが分かった。シリンジがずれたままペースト状接着剤を塗布してしまうと、ペースト状接着剤の位置とダイの搭載位置とがずれた状態でボンディングしてしまうとボンディング不良となって多大な損害を発生させてしまう可能性があった。

したがって、例えば上記特許文献１のように被塗布物（ペースト）に光線を照射し、塗布物からの反射光を受光器で受光することによって被塗布物の位置からシリンジの位置を計測することも可能と考えられる。
しかしながら特許文献１では単に光の受光で塗布物を計測するものであるから正確な位置検出には繋がらないものと考えられる。

本発明の目的は、塗布されたペーストを直接撮影し、撮影されたペーストの大きさから座標を求めて計測することで、正確なペーストの位置を計測することが可能なダイボンダを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッドと、前記シリンジの近傍に取り付けられた認識用カメラとを備え、前記認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記リードフレーム上に塗布された前記接着剤の外観を撮影するようにしたものである。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記認識用カメラは前記リードフレームの進行方向とは逆方向に移動するようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記認識用カメラは前記リードフレームの四隅をマークとして座標を求めるようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記認識用カメラは塗布された前記接着剤の四隅のマークから面積を求めるようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記認識用カメラで撮影したリードフレームの画像情報とペースト状接着剤の画像情報はオフセッツデータとしてフィードバックするようにすると良い。

本発明によれば、塗布されたペーストを直接撮影し、撮影されたペーストの大きさから座標を求めて計測することで、正確なペーストの位置を計測することが可能なダイボンダを提供できる。

本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。本発明の実施例１に係るプリフォーム部の概略構成図である。本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。
図１において、ダイボンダは大きくはウエハ供給部１と、フレーム供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とに大別することができる。
ワーク供給・搬送部２はスタックローダ２１と、フレームフィーダ２２と、アンローダフィーダ２３とを有する。スタックローダ２１によりフレームフィーダ２２に供給されたワーク（以下、リードフレームという）は、フレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送される。スタックローダ２１、フレームフィーダ２２、アンローダ２３は２本の走行レーン２０上を走行してリードフレーム２２を搬送するようになっている。

ダイボンディング部３は、プリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２とを有する。このダイボンディング部３の前工程となるプリフォーム部３１は、フレームフィーダ２２により搬送されてきたフレームにダイの接着剤（以下、ペースト状接着剤という）を塗布する部分である。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からペースト状接着剤が塗布されたリードフレームをピックアップして上昇させ、ダイを平行移動してフレームフィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ダイを下降させてペースト状接着剤が塗布されたリードフレーム上にボンディングする。

プリフォーム部３１の近傍には認識用カメラ（詳細は図２で説明する）が取り付けられている。この認識用カメラで塗布されたペースト状接着剤が所定位置に所定量だけ塗布されているかを確認するものである。後述するが、プリフォーム部３１の上部には上下動するシリンジ（詳細は図２で説明する）が設けられている。

このシンリンジの内部にはペースト状接着剤が封入されており、空気圧によってペースト状接着剤がノズル先端から射出されるようになっている。このシリンジが２本の走行レーン２０上を搬送されるリードフレームに対して交互にペースト状接着剤を塗布することになる。

ウエハ供給部１は、ウエハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウエハカセットリフタ１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示せず）を有し、順次ウエハリングをピックアップ装置１２に供給する。

ところで、図１に示したプリフォーム部３１にはペースト状接着剤を塗布するためのシリンジ（詳細は図２で説明する）が取り付けられている。このシリンジは上述したように内部にペースト状接着剤が封入されており、空気圧によりペースト状接着剤がリードフレーム上に押し出されて塗布されるようになっている。

リードフレーム上に塗布されたペースト状接着剤が適切な位置と適切な量で塗布されているかは認識用カメラで確認している。
この確認作業を簡単に説明すると、認識用カメラでペースト状接着剤を塗布すべき面に問題なければシリンジからペースト状接着剤が塗布される。塗布後ペースト状接着剤が正確に塗布されているかを認識用カメラで再度確認する。塗布に問題なければダイがペースト状接着剤上に搭載されて接着が終了する。

ところが上述したようにシリンジはペースト状接着剤の補充やダイの品種に応じて交換される場合がある。その場合はペースト状接着剤の塗布位置や塗布量が微妙にずれる場合がある。

そこで、本発明の発明者らは1台の確認用カメラで塗布されたペースト状接着剤の塗布位置と塗布量を確認してシリンジ位置の修正を行うことを考えたものである。

以下、本発明の詳細を図にしたがって実施例の詳細を説明する。
図２は本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。
図３（ａ）（ｂ）は本発明の実施例１に係るプリフォーム部の概略構成斜視図である。

図２において、リードフレーム３５の真上にシリンジ３４が取り付けられている。このシリンジ３４の内部にはペースト状接着剤３６が封入されている。シリンジ３４の後方には認識用カメラ３３が取り付けられている。認識用カメラ３３の下方には照明３８が２段になって取り付けられている。

シリンジ３４の下方をリードフレーム３５が搬送されるようになっている。リードフレーム３５の表面にはシリンジ３４によって塗布されたペースト状接着剤３６とペースト状接着剤３６上にダイ３７が搭載されている。このダイ３７はリードフレーム３５とともに矢印Ｘ方向に移動する。

認識用カメラ３３はペースト状接着剤３６の塗布面を常に狙うように、傾斜させて固定されている。照明３８は複数個のＬＥＤで構成されている。上下２段となった照明３８は接着剤の塗布面をより明るく照らすために略く字状に組み合わせて配置されている。この照明３８は認識用カメラ３３と同じようにペースト状接着剤３６の塗布面と塗布されたペースト状接着剤３６を常に照らすものである。
以上のようなプリフォーム部３１は以下のように動作してペースト状接着剤を塗布する。
図３（ａ）において、リードフレーム３５が矢印Ｘ方向から移動して来る。リードフレーム３５がシリンジ３４の直下に来たら停止し、固定された認識用カメラ３３にて撮影された画像からペースト状接着剤３６の塗布面が適正であるかを確認する。
なお、本実施例では矢印Ａのように認識用カメラ３３は左右方向に移動するようになっている。

この時、認識用カメラ３３によってリードフレーム３５の４点のマーク３５ａが撮影される。撮影されたマーク３５ａからシリンジ３４の中心線までの距離から座標を求めてペースト状接着剤３６の塗布点を決定される。その後シリンジ３４が下降して所定位置にペースト状接着剤３６が塗布される。シリンジ３４によるペースト状接着剤３６の塗布が完了し、シリンジ３４が上昇する。

図３（ｂ）において、塗布されたペースト状接着剤３６が適正な位置に適正な量（面積）で塗布されたかどうかを撮影するために、矢印Ａで示したように認識用カメラ３３は逆戻り（リードフレーム３５の進行方向に対して前進と後退を行う）する。塗布されたペースト状接着剤３６の真上まで移動してきた認識用カメラ３３はペースト状接着剤３６のマーク３６ａ（４点）を検出し、このマーク３６ａからシリンジ３４の中心線までの距離から位置と塗布面の面積を求める。位置はリードフレーム３５の座標とペースト状接着剤３６の座標とを比較することにより計測される。この計測により適正な位置で適正な塗布量であることが認識されたらダイ３７が接着剤上に圧着されて接着される。

つまり、本実施例はそもそもペースト状接着剤３６の有無とダイ３７の接着状況を確認するために取り付けられていた認識用カメラ３３を利用することでシリンジ３４の交換で生じていた位置ずれを解決したものである。

一般的に認識用カメラを２台設置することで解決を図ることが考えられるが、本実施例では低コスト化或いは省電力化を考えたうえで１台の認識用カメラ３３をリードフレーム３５の進行方向に対して前進と後退を行うことで解決を図ったものである。

また本実施例ではリードフレーム３５の位置を認識するために４点のマークとシリンジ３４の中心線までの距離から座標を測定するようにしたものである。その結果、リードフレーム３５の正確な位置を測定できたことからペースト状接着剤３６を適正な位置に塗布できるようになったものである。

このように、本実施例では１台の認識用カメラ３３で塗布されたペースト状接着剤３６が適正な位置で適正な量で塗布されているかを計測することができる。そのためシリンジ３４の交換で顕著に表れていたペースト状接着剤３６の塗布位置ずれを簡単な制御で抑制することができる。

本実施例では認識用カメラ３３で撮影したリードフレーム３５の画像情報とペースト状接着剤３６の画像情報はオフセッツデータとしてフィードバックするようになっている。

このように本実施例によれば、交換されるシリンジごとの画像情報を蓄積することによってダイの品種に応じたペースト状接着剤の塗布位置ずれを抑制することが可能となる。

図４は本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。
図４において、
（ステップ１０１）：認識用カメラでリードフレーム（基板）の認識を行う（位置決定マークを認識してリードフレームの座標を求める）。
（ステップ１０２）：認識用カメラが塗布されたペースト状接着剤の位置に移動する。
（ステップ１０３）：その間シリンジがリードフレーム上にペースト状接着剤を塗布する。
（ステップ１０４）：認識用カメラがリードフレームの認識位置に戻る。
（ステップ１０５）：塗布されたペースト状接着剤の位置を認識する。
（ステップ１０６）：ペースト状接着剤が塗布されているかいないかを認識する。ペースト状接着剤が塗布されていない場合はステップ１０１に戻る。
（ステップ１０７）：塗布されたペースト状接着剤の面積から座標を決定する。
（スッテプ１０８）：決定したペースト状接着剤の座標とリードフレームの座標を比較し、位置がずれていたらスッテプ１０１に戻る。
（スッテプ１０９）：塗布されたペースト状接着剤が適正な位置であることが認識されたらその情報をオフセットデータとしてフィードバックさせる。つまり、交換されたシリンジから得られた情報を今後の基準データ（オフセットデータ）とし、今後のシリンジ交換時にフィードバックしておくことにより正確なデータを継続して活用できる。

このように本実施例によれば、シリンジの交換によって生じるペースト状接着剤の塗布ずれを１台のカメラで正確に認識し、シリンジの位置修正を行うことができる。カメラはシリンジの中心位置から４個のマークまでの距離から座標を求めて行うので極めて正確な位置の計測を行うことができる。

以上のごとく本発明によれば、認識用カメラを左右自在に動かすことでリードフレームの大きさとの移動が無くなるため、スループットが高くなり生産性が向上する。また、シリンジのノズル先端も認識用カメラで確認できるためシリンジのメンテナンス性も向上する。

さらに、ペースト状接着剤が正常に塗られているかどうかの確認や、液垂れ状態も確認できるため品質向上を図ることができる。

以上、本発明をまとめると以下の通りとなる。

１．リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッドと、前記シリンジの近傍に取り付けられた認識用カメラとを備え、前記認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記リードフレーム上に塗布された前記接着剤の外観を撮影するようにしたものである。

２．前記認識用カメラは前記リードフレームの進行方向とは逆方向に移動するようにしたものである。

３．前記認識用カメラは前記リードフレームの四隅をマークとして座標を求めるようにしたものである。

４．前記認識用カメラは塗布された前記接着剤の四隅のマークから面積を求めるようにしたものである。

５．前記認識用カメラで撮影したリードフレームの画像情報とペースト状接着剤の画像情報はオフセッツデータとしてフィードバックするようにしたものである。

１…ウエハ供給部、
２…フレーム供給・搬送部、
３…ダイボンディング部、
１１…ウエハカセットリフタ、
１２…ピックアップ装置、
２０…走行レーン、
２１…スタックローダ、
２２…フレームフィーダ、
２３…アンローダフィーダ、
３１…プリフォーム部、
３２…ボンディングヘッド部、
３３…認識用カメラ、
３４…シリンジ、
３５…リードフレーム、
３５ａ…マーク、
３６…ペースト状接着剤、
３６ａ…マーク、
３７…ダイ、
３８…照明。

Claims

リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッドと、前記シリンジの近傍に取り付けられた認識用カメラとを備え、
前記認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記リードフレーム上に塗布された前記接着剤の外観を撮影することを特徴とするダイボンダ。
請求項１記載のダイボンダにおいて、
前記認識用カメラは前記リードフレームの進行方向とは逆方向に移動することを特徴とするダイボンダ。
請求項１記載のダイボンダにおいて、
前記認識用カメラは前記リードフレームの四隅をマークとして座標を求めることを特徴とするダイボンダ。
請求項１記載のダイボンダにおいて、
前記認識用カメラは塗布された前記接着剤の四隅のマークから面積を求めることを特徴とするダイボンダ。
請求項１記載のダイボンダにおいて、
前記認識用カメラで撮影したリードフレームの画像情報とペースト状接着剤の画像情報はオフセッツデータとしてフィードバックすることを特徴とするダイボンダ。