JP2651685B2 - ボンディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ペレットとリードをボンディングす
るインナーリードボンディング装置、インナーリードボ
ンディング装置で製造されたICデバイスのリードと基板
のリードをボンディングするアウターリードボンディン
グ装置、もしくは基板上にペレットをボンディングする
ボンディング装置等に用いられて好適なボンディング装
置に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体ペレット（ボンディング物）をステム
（ボンディング物）にボンディングするボンディング装
置として、特開昭62-150835号公報に記載される如くの
ものが提案されている。このボンディング装置は、ボン
ディング物の実際のボンディング面を見てボンディング
物の位置を検出するものであり、ボンディングステー
ジに位置決めされたステムにおけるボンディング位置
と、供給ステージに載置されたペレットの位置とを、そ
れぞれ別個のカメラ（受像装置）を用いて位置検出する
とともに、ステムの画像位置のその基準位置に対する
ずれ量と、ペレットの画像位置のその基準位置に対する
ずれ量とを、それぞれ求め、上記ステムのずれ量とペ
レットのずれ量に基づいて、供給ステージ上のペレット
をコレットにてボンディングステージのステム上に移動
し、ステムとペレットの位置合せを行なった後、ステム
とペレットとをボンディングするようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のボンディング装置にあって
は、以下の問題点がある。

２個のカメラを用いるため、ペレットとステムの正確
な位置合せを行なうためには、両カメラの光軸を交互
に平行に調整すること、各カメラの光軸を対応するペ
レットとステムの検出面に対して直交するように調整す
ること、２個のカメラの画像中心間距離（Ａ）と、両
ステージの基準位置間距離（Ｂ）とを予め定めた関係に
設定することが必要となり、これら、、の調整作
業に多大な困難をともなう。

また、上記のにて調整された画像中心間距離
（Ａ）と基準位置間距離（Ｂ）の関係は、熱的環境変化
や機械的振動等によって変動しやすい。したがって、上
記の調整後に生ずる画像中心間距離（Ａ）と基準位置
間距離（Ｂ）の相対ずれに対しては、例えば特開昭62-1
50835号公報に記載される如く、ボンディング後のペレ
ットとステムの相対位置を検出して対処しなければなら
ず、制御回路が非常に複雑となる。

また、ペレットがカメラによって位置検出される領域
（供給ステージ）と、ペレットがステムにボンディング
される領域（ボンディングステージ）とが異なってお
り、位置検出後のペレットはコレットにて供給ステージ
からボンディングステージに移動せしめられつつ前述の
位置合せ作業を施される。このため、ペレットは位置検
出後に長い距離を移動せしめられることになり、この移
動のための機械的誤差がボンディング精度に悪影響を与
える。

また、ボンディング物（ペレットおよびまたはステ
ム）の品種変更毎に、上記の、およびにおける
と同様の調整作業が必要となり、品種変更のために多大
な作業時間が必要となる。

本発明は、ボンディング物の実際のボンディング面を
見てボンディング物の位置を検出するボンディング装置
において、困難な調整作業を必要とせずかつ単純な構成
によって正確なボンディング作業を行なうことができ、
また品種変更に際しても短時間で対処することができ、
稼動率の向上を図れるボンディング装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のボンディング装置は、第１支持装置に支持さ
れる第１ボンディング物と、第２支持装置に支持される
第２ボンディング物とを受像装置で撮像し、この受像装
置が受像した前記第１ボンディング物と前記第２ボンデ
ィング物の画像から得られた各ボンディング物の位置に
基づいて両者の位置合せを行ない、ボンディングするボ
ンディング装置において、前記第１支持装置と前記第２
支持装置を相対配置して対向間にボンディング作業領域
を形成するとともに、光取込み口を有する光案内装置
と、この光案内装置を前記ボンディング作業領域の内外
に移動させる移動装置と、前記光案内装置をその前記光
取込み口が、前記第１支持装置に支持された第１ボンデ
ィング物のボンディング面に対しその直交方向から臨む
第１取込み位置と、前記第２支持装置に支持された第２
ボンディング物のボンディング面に対しその直交方向か
ら臨む第２取込み位置との間で交互に切換え可能とする
切換え装置と、前記光取込み口から交互に取込まれた前
記第１ボンディング物の画像と前記第２ボンディング物
の画像を順次受像する単一の受像装置と、この単一の受
像装置が受像した前記第１ボンディング物と前記第２ボ
ンディング物の画像から得た各ボンディング物の位置に
基づいて前記第１支持装置と前記第２支持装置を相対的
に移動させ第１ボンディング物と第２ボンディング物の
位置合せを行ない、それら第１ボンディング物と第２ボ
ンディング物とをボンディングせしめる制御装置と、を
有してなるようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、下記〜の作用効果がある。

移動装置にて相対する第１支持装置と第２支持装置の
対向面間に形成されるボンディング作業領域の内外に光
案内装置を移動させるとともに、切換え装置にて光案内
装置の光取込み口を第１支持装置に支持された第１ボン
ディング物のボンディング面に対してその直交方向から
臨む第１取込み位置と、第２支持装置に支持された第２
ボンディング物のボンディング面に対してその直交方向
から臨む第２取込み位置との間で交互に切換えることに
て、光取込み口から第１ボンディング物のボンディング
面側の画像と第２ボンディング物のボンディング面側の
画像を交互に取込み、この光取込み口から交互に取込ま
れた画像を順次単一の受像装置にて受像するので、両ボ
ンディング物が光案内装置を介して受像装置に位置検出
される領域と、両ボンディング物が交互に位置合せされ
てボンディングされる領域とを同一位置に設定した状態
で、ボンディング物の実際のボンディング面を見てボン
ディング物の位置を検出することができる。したがっ
て、従来のように２個のカメラを用いなくとも、単一の
受像装置を兼用することにて両ボンディング物の位置検
出を行なうことができる。

光案内装置の光取込み口を第１ボンディング物のボン
ディング面に対しその直交方向から臨む第１取込み位置
と、第２ボンディング物のボンディング面に対しその直
交方向から臨む第２取込み位置との間で交互に切換える
ようにしたことから、単一の受像装置により第１ボンデ
ィング物の位置と第２ボンディング物の位置を検出でき
る。したがって、従来における如くのカメラ２台分の調
整、カメラ相互間での調整等が不要となり、調整作業を
短時間にかつ容易に行なうことができる。

また、受像装置は単一位置に設定され、第１支持装置
と第２支持装置は相対する位置に設置されるから、従来
における如くの画像中心間距離と両支持装置の基準位置
間距離との関係を考慮する必要がない。すなわち、受像
装置と第１支持装置と第２支持装置の相対位置関係が、
熱的環境変化や機械的振動等によって大きく変動するこ
とがなく、この変動吸収のために複雑な制御回路を設け
る等の必要がない。

また、両ボンディング物が光案内装置を介して受像装
置に位置検出される領域と、両ボンディング物が相互に
位置合せされてボンディングされる領域とが同一である
から、両ボンディング物の位置検出後における移動距離
は位置合せのためだけの微小距離であり、ボンディング
精度に悪影響する如くの長い移動をともなうことがな
い。

また、ボンディング物の品種変更に際しては、上記
におけると同様の比較的簡易な調整を行なうことで即座
に対応できる。

すなわち、本発明によれば、ボンディング物の実際の
ボンディング面を見てボンディング物の位置を検出する
ボンディング装置において、困難な調整作業を必要とせ
ずかつ単純な構成によって正確なボンディング作業を行
なうことができ、また品種変更に際しても短時間で対処
することができ、稼動率の向上を図ることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の第１実施例に係るインナーリードボ
ンディング装置を示す模式図、第２図はペレットとリー
ドを示す模式図、第３図はペレットとリードを示す側断
面図である。

インナーリードボンディング装置10は、第１図に示す
如く、ペレット載置台（第１支持装置）11、テープ（第
２支持装置）12、接合工具13、プリズム（光案内装置）
14、カメラ（受像装置）15、コントローラ（制御装置）
16を有して構成されている。

ボンディング装置10は、第２図、第３図に示す如く、
半導体ペレット（第１ボンディング物）１のバンプ２
に、リード（第２ボンディング物）３を圧接しボンディ
ングする。ペレット１は、ペレット供給台４に担持され
て供給され、リード３は、テープ12に担持されて供給さ
れる。

ここでボンディング装置10のペレット載置台11は、XY
テーブル17、回転動作を行なうθテーブル18、および昇
降動作を行なうＺテーブル19の上部に設置されている。
ペレット載置台11は、不図示の吸着コレットにてペレッ
ト供給台４から移送されるペレット１を受取位置にて受
取った後、ペレット１を支持して後述するボンディング
作業領域を臨む位置にまで移送する。

テープ12は、前述の如くリード３を担持し、不図示の
リールから供給されてリールに収納され、例えば不図示
のスプロケットホイールにて定量送りされ、ペレット載
置台11に相対する位置に設定される。ペレット載置台11
とテープ12は、相対するそれら両者の間にボンディング
作業領域を形成する。

接合工具13は、昇降動作を行なうＺテーブル20、およ
び回転動作を行なうθテーブル21の下部に設置され、ペ
レット１とリード３とを相互に圧接しボンディングす
る。

プリズム14はカメラ15の光軸上に結合され、カメラ15
はＸテーブル22の上部に設置される。なお、カメラ15を
XYテーブルまたはXYθテーブル上に設置してもよい。プ
リズム14はＸテーブル22の駆動により、ペレット載置台
11とテープ12の対向面間に形成されるボンディング作業
領域の内外に移動できる。またプリズム14は、カメラ15
のハウジングに支持された切換え装置としての旋回モー
タ23の駆動により自軸まわりで180度転回し、プリズム1
4の光取込み口14aをペレット１に臨む第１取込み位置と
テープ12のリード３に臨む第２取込み位置との間で切換
え可能とする。これにより、プリズム14は、ペレット１
のボンディング面側の画像とリード３のボンディング面
側の画像をそれぞれボンディング面に直交する方向から
取込む。

カメラ15はプリズム14が取込んだペレット１の画像と
リード３の画像を交互に受像する。

コントローラ16はマイクロコンピュータ等からなり、
カメラ15が受像したペレット１とリード３の画像から得
たペレット１とリード３の位置に基づいてペレット載置
台11をテープ12に対して相対的に移動させ、ペレット１
とリード３の位置合せを行なうとともに、接合工具13に
よりペレット１とリード３とをボンディングする。この
ため、コントローラ16には、カメラ15の出力部から受像
信号が転送され、また、ペレット載置台11の各テーブ
ル、接合工具13の各テーブル、およびカメラ15のテーブ
ルの各駆動部との間でそれらの現位置信号およびそれら
に対する駆動指令信号を転送する。

次に、上記第１実施例によるボンディング工程につい
て説明する。

ペレット載置台11に支持されたペレット１と、テープ
12に担持されたリード３が、ボンディング作業領域を挟
む両側に送り込まれる。

プリズム14が上記ボンディング作業領域に前進し、プ
リズム14の光取込み口をペレット１に臨む第１取込み位
置とリード３に臨む第２取込み位置との間を180度転回
せしめられる。これにより、カメラ15はプリズム14が上
記の如くして取込んだペレット１の画像とリード３の画
像を交互に受像する。

コントローラ16は特定の整合済のペレット１とリード
３との相対的整合位置関係を基準パターンとして予め記
憶している。さらにコントローラ16は、カメラ15が受像
した今回ボンディング対象であるペレット１とリード３
の相対位置関係を演算し、このペレット１とリード３と
が前記基準パターンにおける相対的整合位置関係に合致
するように、ペレット載置台11をＸ、Ｙ、θ方向に移動
してペレット１とリード３との位置合せを行なう。ま
た、コントローラ16は接合工具13を必要に応じてθ方向
に移動した後（テープ12の送り方向にずれがある時
等）、この接合工具13をＺ方向に下降してリード３をペ
レット１のバンプ２に圧接し、ボンディングする。

なお、本発明の実施においては、上記において、ペ
レット１とリード３とを位置合せするに際し、ペレッ
ト１の画像位置と予め設定したその基準位置との誤差を
求め、かつリード３の画像位置と予め設定したその基
準位置との誤差を求め、その後両者の誤差を共に解消
するに必要なペレット１とリード３の相対移動量（Ｘ、
Ｙ、θ）を求めることとしてもよい。

次に、上記実施例の作用について説明する。

Ｘテーブル22を駆動させて相対するペレット載置台11
とテープ12の対向面間に形成されるボンディング作業領
域内にプリズム14を進入させ、この後、旋回モータ23を
駆動させてプリズム14の光取込み口を第１取込み位置と
第２取込み位置との間で切換えることにてプリズム14の
光取込み口からペレット１のボンディング面側の画像と
リード３のボンディング面側の画像をボンディング面に
直交する方向から交互に取込み、この取込み口から取込
まれた画像を順次カメラ15にて受像するので、ペレット
１とリード３がプリズム14を介してカメラ15に位置検出
される領域と、ペレット１とリード３が相互に位置合せ
されてボンディングされる領域とを同一位置に設定した
状態で、ペレット１、リード３の実際のボンティング面
を見てペレット１、リード３の位置を検出することがで
きる。したがって、従来のように２個のカメラを用いな
くとも、単一のカメラ15を兼用することにてペレット１
とリード３の位置検出を行なうことができる。

プリズム14の光取込み口を旋回モータ23の駆動にて第
１取込み位置と第２取込み位置との間で交互に切換える
ようにしたことから、単一のカメラ15によりペレット１
の位置とリード３の位置を検出できる。したがって、従
来における如くのカメラ２台分の調整、カメラ相互間で
の調整等が不要となり、調整作業を短時間にかつ容易に
行なうことができる。

また、カメラ15は単一位置に設定され、ペレット載置
台（第１支持装置）11とテープ（第２支持装置）12は相
対する位置に設置されるから、従来における如くの画像
中心間距離と両支持装置の基準位置距離との関係を考慮
する必要がない。すなわち、カメラ15とペレット載置台
11とテープ12の相対位置関係が、熱的環境変化や機械的
振動等によって大きく変動することがなく、この変動吸
収のために複雑な制御回路を設ける等の必要がない。

また、ペレット１とリード３がプリズム14を介してカ
メラ15に位置検出される領域と、ペレット１とリード３
が相互に位置合せされてボンディングされる領域とが同
一であるから、ペレット１とリード３の位置検出後にお
ける移動距離は位置合せのためだけの微小距離であり、
ボンディング精度に悪影響する如くの長い移動をともな
うことがない。

また、ペレット１およびまたはリード３の品種変更に
際しては、上記におけると同様の比較的簡易な調整を
行なうことで即座に対応できる。

すなわち、上記実施例によれば、ボンディング物の実
際のボンディング面を見てボンディング物の位置を検出
するボンディング装置において、困難な調整作業を必要
とせずかつ単純な構成によって正確なボンディング作業
を行なうことができ、また品種変更に際しても短時間で
対処することができ、稼働率の向上を図ることができ
る。

第４図は本発明の第２実施例に係るボンディング装置
を示す模式図である。

この第２実施例が前記第１実施例と異なる点は、ペレ
ット31と基板32とをボンディング物としたことにある。
ペレット31はコレット（第１支持装置）33に吸着保持さ
れ、基板32は搬送レール（第２支持装置）34に支持され
て移送される。コレット33は、XYテーブル35、Ｚテーブ
ル36、θテーブル37の下部に設置される。

また、この第２実施例では、カメラ15に結合されるプ
リズム14が、相対するコレット33と搬送レール34の間の
ボンディング作業領域の内外に移動し、前記第１実施例
におけると同様にして、ペレット31の位置と基板32の位
置をカメラ15により検出できるようになっている。した
がって、この第２実施例にあっては、上記カメラ15の受
像結果に基づいてコントローラ16を作動せしめることに
より、ペレット31と基板32を位置合せした後、コレット
33を下降動作せしめ該コレット33が保持するペレット31
を基板32に圧接して両者をボンディングせしめることと
なる。

これにより、この第２実施例にあっても、ボンディン
グ物の実際のボンディング面を見てボンディング物の位
置を検出するボンディング装置において、困難な調整作
業を必要とせずかつ単純な構成によって正確なボンディ
ング作業を行なうことができ、また品種変更に際しても
短時間で対処することができ、稼働率の向上を図ること
ができる。

なお、本発明の実施において、光案内装置は、プリズ
ムに限らず、光ファイバー、鏡等であってもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ボンディング物の実
際のボンディング面を見てボンディング物の位置を検出
するボンディング装置において、困難な調整作業を必要
とせずかつ単純な構成によって正確なボンディング作業
を行なうことができ、また品種変更に際しても短時間で
対処することができて、従来困難であった少量多品種の
生産に対応可能となり、稼働率の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るインナーリードボン
ディング装置を示す模式図、第２図はペレットとリード
を示す模式図、第３図はペレットとリードを示す側断面
図、第４図は本発明の第２実施例に係るボンディング装
置を示す模式図である。 １……ペレット（第１ボンディング物）、３……リード
（第２ボンディング物）、10……ボンディング装置、11
……ペレット載置台（第１支持装置）、12……テープ
（第２支持装置）、14……プリズム（光案内装置）、15
……カメラ（受像装置）、16……コントローラ（制御装
置）、31……ペレット（第１ボンディング物）、32……
基板（第２ボンディング物）、33……コレット（第１支
持装置）、34……搬送レール（第２支持装置）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１支持装置に支持される第１ボンディン
   グ物と、第２支持装置に支持される第２ボンディング物
   とを受像装置で撮像し、この受像装置が受像した前記第
   １ボンディング物と前記第２ボンディング物の画像から
   得られた各ボンディング物の位置に基づいて両者の位置
   合せを行ない、ボンディングするボンディング装置にお
   いて、 前記第１支持装置と前記第２支持装置を相対配置して対
   向間にボンディング作業領域を形成するとともに、 光取込み口を有する光案内装置と、 この光案内装置を前記ボンディング作業領域の内外に移
   動させる移動装置と、 前記光案内装置をその前記光取込み口が、前記第１支持
   装置に支持された第１ボンディング物のボンディング面
   に対しその直交方向から臨む第１取込み位置と、前記第
   ２支持装置に支持された第２ボンディング物のボンディ
   ング面に対しその直交方向から臨む第２取込み位置との
   間で交互に切換え可能とする切換え装置と、 前記光取込み口から交互に取込まれた前記第１ボンディ
   ング物の画像と前記第２ボンディング物の画像を順次受
   像する単一の受像装置と、 この単一の受像装置が受像した前記第１ボンディング物
   と前記第２ボンディング物の画像から得た各ボンディン
   グ物の位置に基づいて前記第１支持装置と前記第２支持
   装置を相対的に移動させ第１ボンディング物と第２ボン
   ディング物の位置合せを行ない、それら第１ボンディン
   グ物と第２ボンディング物とをボンディングせしめる制
   御装置と、 を有することを特徴とするボンディング装置。
2. 【請求項２】前記光案内装置は、前記ボンディング作業
   領域において前記第１ボンディング物に臨む第１取込み
   位置と前記第２ボンディング物に臨む第２取込み位置と
   の間を転回できる特許請求の範囲第１項記載のボンディ
   ング装置。