JP2014179561A - Bonding head and die bonder equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップなどを基板上に搭載するダイボンダに関し、特に、かかるダイボンダのボンディングヘッドに関する。 The present invention relates to a die bonder for mounting a semiconductor chip or the like on a substrate, and more particularly to a bonding head for such a die bonder.
ダイ(半導体チップ)(以下、単に「ダイ」という)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という)からダイを分割する工程と、分割したダイを基板上に搭載又は既にボンディングしたダイに積層するボンディング工程とがある。ダイを基板上に搭載又は積層するボンディング工程では、一般的に、真空によりその先端にダイを吸着するボンディングヘッドが使用される。 As part of the process of assembling a package by mounting a die (semiconductor chip) (hereinafter simply referred to as “die”) on a substrate such as a wiring board or lead frame, the die is removed from a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”). There are a division step and a bonding step in which the divided dies are mounted on a substrate or stacked on a die that has already been bonded. In a bonding process in which a die is mounted on or stacked on a substrate, a bonding head that sucks the die at its tip by vacuum is generally used.
なお、以下の特許文献1によれば、ボンディングヘッドを構成するシャフトの一部に光ファイバーケーブルを設け、もって、光照射をボンディングヘッドのチップ吸着部材により行うボンディングヘッドが既に知られている。また、以下の特許文献2によれば、チップをその先端に吸着するコレットの一部に、発光素子からの光を導くための、光ファイバーケーブルを設け、当該光ファイバーを介して、コレットに設けられた吸着穴に確実に導くことにより、チップの小型化に伴う吸着穴の小型化にもかかわらず、当該吸着穴を介して確実に光を外部に投光することにより、チップのピックアップの誤判定を防止するチップ吸着構造も既に知られている。
According to the following
ところで、基板上にダイを正確にボンディングするためには、分割したダイを基板等の上にボンディングする工程において、当該ダイを、例えば、中間の載置テーブル上において、ボンディングヘッドに対して所望の位置になるように吸着する必要がある。そのため、従来においては、一般に、ヘッドに吸着したダイを認識するためのカメラを設け、その撮像データに基づいて、ボンディングヘッドの先端に吸着されたダイの位置・姿勢を補正することが行われていた。そのため、装置の価格が上昇してしまうこととなる。 By the way, in order to bond the die accurately on the substrate, in the step of bonding the divided dies on the substrate or the like, the die is bonded to the bonding head on the intermediate mounting table, for example. It is necessary to adsorb so as to be in a position. Therefore, conventionally, a camera for recognizing a die attracted to the head is generally provided, and the position / orientation of the die attracted to the tip of the bonding head is corrected based on the imaging data. It was. As a result, the price of the device increases.
また、かかるカメラを設置する場合、設置する場所の制限などから、当該カメラを、ダイに対して斜め方向から認識する位置に配置された場合、特に、サイズの大きなダイではピントが合い難く、また、その形状・姿勢を正確に認識することが出来ない。なお、一般に、ダイの形状・姿勢を正確に認識するためには、当該ダイの下方にカメラを設置することが好ましい。しかしながら、現実のダイボンダにおいては、他の装置との配置関係等から、装置の下方にカメラを設置することが実際には困難である場合がある。又は、当該ダイの上方にカメラを設置することも考えられるが、その場合には、その先端にダイを吸着したボンディングヘッドを回転し、もって、ダイの形状がカメラで認識可能な状態にしなければならず、作業工程が増し、スループットが低減してしまうなどの問題があった。 Also, when installing such a camera, it is difficult to focus on a large die, especially when the camera is placed at a position where the camera is recognized obliquely with respect to the die due to restrictions on the installation location. The shape / posture cannot be accurately recognized. In general, in order to accurately recognize the shape and posture of the die, it is preferable to install a camera below the die. However, in an actual die bonder, it may actually be difficult to install a camera below the apparatus due to the positional relationship with other apparatuses. Alternatively, it is possible to install a camera above the die, but in this case, the bonding head with the die adsorbed on its tip must be rotated so that the die shape cannot be recognized by the camera. However, there are problems such as an increase in work steps and a reduction in throughput.
そこで、本発明は上述した従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラの設置場所による制限を受けることなく、かつ、ヘッドの先端に吸着したダイの形状・姿勢を、その上方から、正確に認識することを可能とするボンディングヘッドと、当該ヘッドを備えたダイボンダを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems in the prior art, and its purpose is not limited by the installation location of the camera, and the shape and orientation of the die adsorbed to the tip of the head. An object of the present invention is to provide a bonding head that enables accurate recognition from above and a die bonder including the head.
上記の目的を達成するため、まず、本発明によれば、内部に真空が導かれるシャンクと、当該シャンクの先端に設けられ、先端部に開口を有するコレットと、当該シャンクの内部に先端部を挿入して気密に固定された光ファイバーと、当該光ファイバーの他端に設けられカメラ部とを備えたボンディングヘッドであって、前記コレットの開口部からの入射光を当該光ファイバーにより伝播して結像し、前記カメラ部は、当該結像した像を撮像するボンディングヘッドが提供される。 In order to achieve the above object, first, according to the present invention, a shank into which a vacuum is guided, a collet provided at the tip of the shank and having an opening at the tip, and a tip within the shank. A bonding head comprising an optical fiber inserted and fixed in an airtight manner and a camera unit provided at the other end of the optical fiber, and incident light from the opening of the collet is propagated by the optical fiber to form an image. The camera unit is provided with a bonding head that captures the formed image.
また、本発明によれば、前記に記載したボンディングヘッドにおいて、前記光ファイバーは、その先端に結像光学系を備えていることが好ましく、そして、前記光ファイバーと共に、並列に、照明光を導くための光ファイバーを備えたこと、更には、前記カメラ部は、更に、前記照明光を導くための光ファイバーに照明光を供給するための光源を備えていることが好ましい。 According to the present invention, in the bonding head described above, the optical fiber preferably includes an imaging optical system at a tip thereof, and for guiding illumination light in parallel with the optical fiber. It is preferable that an optical fiber is provided, and further that the camera unit further includes a light source for supplying illumination light to the optical fiber for guiding the illumination light.
そして、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置する中間ステージと、前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、前記中間ステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするためのボンディングヘッドを備えたダイボンダにおいて、前記ボンディングヘッド、又は、前記ピックアップヘッドは、前記に記載したボンディングヘッドにより構成されているダイボンダが提供される。 According to the present invention, in order to achieve the above object as well, a die supply unit that holds a wafer in a part and includes a pickup head that picks up a die from the wafer, and supplies the picked-up die, An intermediate stage for mounting a die supplied from the die supply unit by a pickup head, a substrate transfer pallet for mounting a substrate on which the die is mounted and transferring it to a bonding position, and picking up the die from the intermediate stage In the die bonder having a bonding head for bonding the die to the upper surface of the substrate on the substrate transfer pallet or the die already bonded to the substrate, the bonding head or the pickup head Is formed by the bonding head described above. It has been that the die bonder is provided.
上述した本発明によれば、カメラの設置場所による制限を受けることなく、かつ、ヘッドの先端に吸着されるダイの形状・姿勢を、その上方から、正確に認識することを可能とするボンディングヘッドと、当該ヘッドを備え、もって、優れたボンディング性能を備えると共により安価に製造可能なダイボンダが提供されるという優れた効果が発揮される。 According to the above-described present invention, the bonding head that can accurately recognize the shape and posture of the die attracted to the tip of the head from above without being limited by the installation location of the camera. Thus, an excellent effect is provided that a die bonder including the head and having excellent bonding performance and capable of being manufactured at a lower cost is provided.
以下、本発明の一実施の形態について、添付の図面を用いながら詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、図1は、本発明の一実施の形態であるダイボンダの概略構成を示す上面図である。即ち、ダイボンダは、大別して、基板Pに実装するダイDを供給するダイ供給部1と、ダイ供給部1からダイをピックアップするピックアップ部2と、ピックアップされたダイDを、中間的に、一時載置するためのアライメント部3と、当該載置テーブル上に搭載されたダイDをピックアップし、基板P上に、又は、既に基板上にボンディングされたダイの上に、重ねてボンディングするボンディング部4と、基板Pを実装位置に搬送する搬送部5と、搬送部5に基板Pを供給する基板供給部6と、実装が終わった基板6を受け取る基板搬出部7と、更には、上述した各部の動作を監視して制御する制御部8を備えている。
First, FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of a die bonder according to an embodiment of the present invention. That is, the die bonder is roughly divided into a
続いて、上記にその概略構成を説明したダイボンダの各部の詳細とその動作について、上記図1に加え、図2を参照しながら、詳細に説明する。なお、この図2は、図1において矢印A方向から見た本実施形態の特徴を示す構成とその動作を説明する図である。 Next, details and operations of each part of the die bonder whose schematic configuration has been described above will be described in detail with reference to FIG. 2 in addition to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration and operation showing the features of the present embodiment as viewed from the direction of arrow A in FIG.
まず、ダイ供給部1は、ウェハ11を保持するウェハ保持台12と、ウェハ11からダイDを突き上げる突き上げユニット13(点線で示す)とを有する。なお、このダイ供給部1は、図示しない駆動手段によってXY方向に移動し、もって、ピックアップするダイDを突き上げユニット13の位置に移動させる。
First, the
ピックアップ部2は、突き上げユニット13で突き上げられたダイDを先端に吸着保持するコレットを有しており、更には、ピックアップしたダイDを、アライメント部3に載置するためのピックアップヘッド21と、そして、当該ピックアップヘッド21をY方向(図1の矢印を参照)に移動させるためのピックアップヘッドのY駆動部23とを有する。なお、ピックアップヘッド21は、ここでは図示しないが、コレットの昇降、回転、X方向への移動を行うための駆動部を有する。
The
アライメント部3は、ダイDをその上面に一時的に載置するための電子部品の載置テーブル(以下「中間ステージ」と言う)31と、当該中間ステージ31上のダイDを認識するためのステージ認識カメラ32とを有する。なお、この時、ステージ認識カメラ32により、中間テーブル31上のダイDを確実に認識するためには、当該ダイDが中間テーブルの上面において、湾曲(所謂、反り)又は傾斜しない状態で載置される必要がある。
The
ボンディング部4は、上述したピックアップヘッドと同じ構造を有している。即ち、中間ステージ31からダイDをピックアップし、搬送されてきた基板P上にボンディングするためのボンディングヘッド41と、ボンディングヘッド41をY方向に移動させるY駆動部43と、搬送されていた基板Pの位置認識マーク(図示せず)を撮像し、ボンディングすべきダイDのボンディング位置を認識する基板認識カメラ44とを有する。このような構成により、ボンディングヘッド41は、ステージ認識カメラ32の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、中間ステージ31からダイDをピックアップし、基板認識カメラ44の撮像データに基づいて、基板P上にダイDをボンディングする。
The bonding unit 4 has the same structure as the pickup head described above. That is, the die D is picked up from the
搬送部5は、一枚、又は、複数枚の基板P(図1では4枚)を載置した基板搬送パレット51と、その上を当該基板搬送パレット51が移動するパレットレール52とを具備し、そして、並行して設けられた同一構造の、第1及び第2搬送部とを有する。基板搬送パレット51は、当該基板搬送パレットに設けられた図示しないナットを、パレットレール52に沿って設けられた、やはり図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
The
このような構成のダイボンダによれば、基板搬送パレット51は、基板供給部6において基板が載置され、パレットレール52に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディングの終了後、基板搬出部7まで移動する。そして、ボンディングが完了した基板を基板搬出部7に渡す。第1、第2搬送部は、互いに独立して駆動され、その結果、一方の基板搬送パレット51に載置された基板PにダイDをボンディング中において、他方の基板搬送パレット51は、基板Pを搬出し、基板供給部6に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。
According to the die bonder having such a configuration, the
続いて、上述した構成のダイボンダにおけるボンディングヘッド41の詳細について、図3〜5を参照しながら説明する。なお、図3は、ボンディングヘッド41を含む部位の斜視図であり、図4は、ボンディングヘッド41の一部拡大断面図、そして、図5は、ボンディングヘッド41を構成する光ファイバーを含むカメラの構成を示す図である。
Next, details of the
図3にも示すように、ボンディングヘッド41を構成するシャンク411の一部には、配管412やバルブ413を介して真空ポンプ部414が接続されており、当該真空ポンプ部による真空がシャンク411内に導かれる。また、このシャンク411の上端からその内部には、以下にも詳細に述べるカメラ部50を構成する光ファイバー501の一端が挿入されている。なお、シャンク411の上端では、光ファイバー501は、シャンク411に対して気密になるように取り付けられている。また、光ファイバー501の他端は、例えば、その内部に、当該光ファイバーからの光により光学映像を結像するための光学系や、CCD等の撮像素子を含むカメラ本体部52が取り付けられている。また、この図においては、基板P上にボンディングされるダイDが中間ステージ31上に搭載され、そして、当該ダイDの上方にボンディングヘッド41が位置している状態が示されている。
As shown in FIG. 3, a
そして、図4にも示すように、上記ボンディングヘッド41を構成するシャンク411の先端には、例えば、ゴム等の弾性体により形成された、所謂、コレット415が取り付けられている。なお、このコレット415には、吸着孔416がその一部に形成されており、当該コレット415の先端が中間ステージ31上に搭載されたダイDの表面に接触することにより、吸着孔416を介して、真空により、当該ダイDをその先端に吸着する。そして、図にも明らかなように、シャンク411の上端から挿入された光ファイバー501は、その先端部が上記コレット415の一部に形成された吸着孔416を介して、中間ステージ31上に搭載されたダイDを臨む位置になるように配置されている。
As shown in FIG. 4, a so-called
なお、上述した光ファイバー501の具体的な一例を添付の図5に示す。即ち、光ファイバー501の外周を構成するシース(外皮膜)511内部には、複数本の光ファイバーからなる光ファイバー束512が挿入されており、その先端部には、例えば、凸レンズ等の球面レンズ513が、結像光学系として、取り付けられている。かかる構成によれば、当該光ファイバー501の先端部から入射する光は、光ファイバー束512の先端部に結像し、その光が、当該光ファイバー束512を介して、その他の端面に伝播される。そして、当該光ファイバー束512の他の端面に伝播した光は、更に、上記カメラ本体部52を構成する、例えば、凸レンズ等の球面レンズ(結像光学系)を介してCCD等の撮像素子の撮像面に結像し、もって、当該撮像素子により撮像することができる。即ち、上記コレット415の一部に形成された吸着孔416を介して、中間ステージ31上に搭載されたダイDを、その上方から撮像することができる。なお、この図の符号514は、球面レンズ513と光ファイバー束512の先端部との間の隙間に充填された透明な液状部材であり、これらレンズとファイバー束との間の光学的な結合を図るためには、屈折率がそれらとほぼ等しい部材を使用することが好ましい。
A specific example of the
更に、添付の図6には、上述したボンディングヘッド41を利用して、コレット415先端の吸着孔416を通して、光ファイバー501により撮像した場合の中間ステージ31上のダイDの画像の一例を示しており、図6(A)は、ダイDがコレット415に対して真下(正しい位置)に位置している状態を、図6(B)は、ダイDがコレット415に対してわずかに外れた(即ち、縦横方向に僅かにずれ、かつ、多少回転した)位置に位置している状態をそれぞれ示している。このように、本発明になるボンディングヘッド41を利用することによれば、中間ステージ31上に搭載されたダイD全体を、当該ダイDをピックアップするボンディングヘッド41が位置する真上から撮像することが出来ることとなる。即ち、真上からの撮像画像により、従来における斜め方向からの撮像画像に比較して、容易に、コレット415に対するダイDの位置(即ち、ダイDの吸着位置)を、正確に検出することが可能となる。
Furthermore, FIG. 6 attached shows an example of an image of the die D on the
なお、ダイDのサイズが比較的大きな場合には、上記の図4からも明らかなように、コレット415を含めたボンディングヘッド41全体を、ダイDに対して上方に離れた位置(真上)に配置することにより、上記と同様に、ダイD全体を撮像することが出来る。即ち、カメラの設置場所による制限(即ち、ボンディングヘッド41の位置を避けるため、斜め方向にカメラを配置すること)を受けることなく、ヘッドの先端に吸着するダイの形状・姿勢を、その上方から、正確に認識することを可能とするボンディングヘッドと、当該ヘッドを備えたダイボンダを提供することが可能となる。また、その場合、上記したステージ認識カメラ32を省略することも可能となり、ダイボンダ装置の製造価格の低減にもつながる。
When the size of the die D is relatively large, the
続いて、添付の図7は、本発明の他の実施例(実施例2)になるボンディングヘッド41、特に、その光ファイバーを含むカメラの特徴部分を示す図である。即ち、本実施例2では、上述した受光用の光ファイバーに加えて、更に、照明用の光ファイバーを並列に備えたものである。より詳細には、図にも示すように、上記のカメラ本体部52には、例えば、発光ダイオードや白熱球などの発光源521が設けられており、そして、光ファイバー501を構成するシース(外皮膜)511内部には、上述した入射光の光学系であるレンズ513やその伝播路としての光ファイバー束512に加えて、当該発光源521からの光を、ボンディングヘッド41によりピックアップするダイDに照射する照明光を伝搬するための光ファイバー束515、そのための光学系を構成する球面レンズ(本例では、凹レンズ)516を含んで一体に構成されている。なお、この図中の符号516も、上述した液状部材514と同様、レンズ515と光ファイバー束515の先端部との間の隙間に充填された透明な液状部材であり、そして、これらレンズとファイバー束との間の光学的な結合を図るためには、屈折率がそれらとほぼ等しい部材を使用することが好ましい。
Subsequently, FIG. 7 attached is a view showing a characteristic part of a
即ち、上述した実施例(実施例2)になるボンディングヘッド41によれば、中間ステージ31上に搭載されたダイDを、その真上から撮像すると共に、更に、その真上から照明光を照射することが可能となることから、十分な照明光のない場合においても、上記実施例1と同様に、カメラの設置場所による制限を受けることなく、ヘッドの先端に吸着するダイの形状・姿勢を、その上方から、正確に認識することを可能とするボンディングヘッドと、当該ヘッドを備えたダイボンダを提供することが可能となる。
That is, according to the
なお、以上においては、本発明を、ダイボンダのボンディングヘッドに適用した例について詳細に述べたが、本発明は、これに限定されることなく、例えば、ダイボンダを構成する他の要素であるピックアップヘッド21に適用することも可能である。その場合においても、上記と同様にしてピックアップヘッド21を構成すること、更には、上記と同様の効果が得られることは、当業者であれば容易に理解されるであろう。
In the above, the present invention has been described in detail with respect to an example in which the present invention is applied to a bonding head of a die bonder. However, the present invention is not limited to this, and for example, a pickup head that is another element constituting a die bonder. It is also possible to apply to 21. Even in that case, those skilled in the art will easily understand that the
以上においては、本発明の実施態様について説明したが、しかしながら、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。 In the above, the embodiments of the present invention have been described. However, various alternatives, modifications, and variations can be made by those skilled in the art based on the above description, and the present invention is described above without departing from the scope of the present invention. Various alternatives, modifications or variations are encompassed.
1…ダイ供給部、10、10A…ダイボンダ、11…ウェハ、12…ウェハ保持台、13…突き上げユニット、14…ウェハ保持ステージ、2…ピックアップ部、21…ピックアップヘッド、3…アライメント部、31…載置デーブル(中間ステージ)、411…シャンク、414…真空ポンプ部、415…コレット、50…カメラ部、501…光ファイバー、511…シース(外皮膜)、512…光ファイバー束、513…レンズ、52…カメラ本体部、5…搬送部、6…基板供給部、7…基板搬出部、8…制御部、D…ダイ、P…基板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
当該シャンクの先端に設けられ、先端部に開口を有するコレットと、
当該シャンクの内部に先端部を挿入して気密に固定された光ファイバーと、
当該光ファイバーの他端に設けられカメラ部と
を備えたボンディングヘッドであって、
前記コレットの開口部からの入射光を当該光ファイバーにより伝播して結像し、前記カメラ部は、当該結像した像を撮像することを特徴とするボンディングヘッド。 A shank with a vacuum inside,
A collet provided at the tip of the shank and having an opening at the tip;
An optical fiber that is hermetically fixed by inserting a tip inside the shank;
A bonding head provided with the camera unit provided at the other end of the optical fiber,
A bonding head, wherein incident light from an opening of the collet is propagated by the optical fiber to form an image, and the camera unit picks up the formed image.
前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置する中間ステージと、
前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
前記中間ステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするためのボンディングヘッドを備えたダイボンダにおいて、
前記ボンディングヘッドは、前記請求項1〜4の何れか一項に記載したボンディングヘッドにより構成されていることを特徴とするダイボンダ。 A die supply unit that holds a wafer in a part and includes a pickup head that picks up a die from the wafer, and supplies the picked-up die;
An intermediate stage for mounting a die supplied from the die supply unit by the pickup head;
A substrate transport pallet for mounting the substrate on which the die is mounted and transporting the substrate to a bonding position;
In the die bonder that picks up the die from the intermediate stage and includes a bonding head for bonding the die to the substrate on the substrate transport pallet or the upper surface of the die that is already bonded on the substrate.
The said bond head is comprised by the bonding head as described in any one of the said Claims 1-4, The die bonder characterized by the above-mentioned.
前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置する中間ステージと、
前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
前記中間ステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするためのボンディングヘッドを備えたダイボンダにおいて、
前記ピックアップヘッドは、前記請求項1〜4の何れか一項に記載したボンディングヘッドにより構成されていることを特徴とするダイボンダ。 A die supply unit that holds a wafer in a part and includes a pickup head that picks up a die from the wafer, and supplies the picked-up die;
An intermediate stage for mounting a die supplied from the die supply unit by the pickup head;
A substrate transport pallet for mounting the substrate on which the die is mounted and transporting the substrate to a bonding position;
In the die bonder that picks up the die from the intermediate stage and includes a bonding head for bonding the die to the substrate on the substrate transport pallet or the upper surface of the die that is already bonded on the substrate.
The die bonder, wherein the pickup head is constituted by the bonding head according to any one of claims 1 to 4.
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