JP2757037B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JP2757037B2
JP2757037B2 JP1229361A JP22936189A JP2757037B2 JP 2757037 B2 JP2757037 B2 JP 2757037B2 JP 1229361 A JP1229361 A JP 1229361A JP 22936189 A JP22936189 A JP 22936189A JP 2757037 B2 JP2757037 B2 JP 2757037B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、リードが形成された基板とバンプが形成さ
れたチップとをボンディングするボンディング装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来、基板のリードとチップのバンプとをボンディン
グスルボンディング装置において、前記リードと前記バ
ンプとの位置合わせ方法として、例えば特開昭59-72145
号公報(以下、公知例1という)、実開昭58-155363号
公報(以下、公知例2という)、特開昭57-173953号公
報(以下、公知例3という)及び特開昭64-10636号公報
(以下、公知例4という)に示すものが知られている。
公知例1は、ボンディング位置より離れた位置でコレ
ットに吸着されたチップのバンプのパターンを下方より
カメラで撮像し、また基板のリードのパターンをボンデ
ィング位置の上方に配設されたカメラで撮像し、チップ
と基板の位置ずれを補正してコレットをボンディング位
置に移動させてボンディングを行っている。即ち、チッ
プのパターン検出位置と基板のパターン検出位置が異な
るため、両者のパターン検出情報によりチップをボンデ
ィング位置に移動させる距離を算出してコレットの機構
系を駆動する必要がある。
公知例2乃至4は、検出装置としてX線源とX線カメ
ラ又は赤外線源と赤外線カメラとを用い、これらをボン
ディング位置の上下に配設している。即ち、パターン検
出位置はボンディング位置の中心軸線上になっている。
基板及びチップの主体は、ガラス、シリコン等であるの
でX線及び赤外線は透過する。リード及びバンプが銅、
アルミニウム、金等である場合にはX線及び赤外線は透
過しない。
そこで、基板及びチップを上下に配設して一方側より
X線又は赤外線を照射すると、他方側に配設されたX線
カメラ又は赤外線カメラで基板及びチップを透過したX
線又は赤外線が撮影され、バンプのパターン及びリード
のパターンが得られる。従って、基板にチップをボンデ
ィングする場合には、X線カメラ又は赤外線カメラで検
出された映像によってバンプのパターンとリードのパタ
ーンの位置ずれを補正してボンディングする。
〔発明が解決しようとする課題〕
公知例1は、基板にチップを位置合わせするために、
コレットの機構系を駆動してボンディング位置に移動さ
せる必要があるので、機構系の送り精度がボンディング
位置精度に直接影響する。またチップのパターン検出位
置とボンディング位置との距離が大きい程、周囲温度に
よる熱膨張の影響を受け、ボンディング精度を低下させ
る。更に2台のカメラを使用するので、高価になる。
この点、公知例2乃至4は、検出位置にX線源とX線
カメラ又は赤外線源と赤外線カメラとを用いるので、ボ
ンディング位置と基板とチップのパターン検出が同時に
可能であり、ボンディング位置精度が向上する。またカ
メラは1台でよく安価になる。
しかし、位置決めされた基板の上下にそれぞれX線源
とX線カメラ又は赤外線源と赤外線カメラとが配設され
るので、基板の下方に基板を加熱するためのダイステー
ジを配設することができない。またチップを吸着して移
送するチップ吸着アームで直接チップを押し付けてボン
ディングする。このため、チップ吸着アームのチップ吸
着部に直接ボンディング荷重を加えることができなく、
チップ吸着部より離れた部分にボンディング荷重を加え
ることになり、充分なボンディング荷重を加えることが
できない。これらのことにより、ボンディング品質の信
頼性が問題であった。
本発明の課題は、ボンディング品質の信頼性の向上が
図れるボンディング装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するための本発明の第1の手段は、リ
ードが形成された基板を位置決め載置するステージと、
このステージに位置決めされた基板の上方側及び下方側
の一方側に配設されたX線源と、このX線源に対向して
基板の他方側に配設されたX線カメラと、チップを真空
吸着して前記位置決めされた基板の上方に移送するチッ
プ吸着アームとを備え、基板にチップをボンディングす
るボンディング装置において、前記X線源及び前記X線
カメラは、X及びY方向に駆動されるXYステージに取付
けられ、前記X線源及び前記X線カメラより一定距離離
れて前記基板の上方側にコレットが、下方側にダイステ
ージがそれぞれ配設され、これらコレット及びダイステ
ージは、前記XYステージにそれぞれ上下動可能に設けら
れ、それぞれ上下駆動手段により上下駆動されることを
特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の第2の手段は、上
記第1の手段において、前記X線源に代えて赤外線源又
は超音波源等を用い、前記X線カメラに代えて赤外線カ
メラ又は超音波センサ等を用いることを特徴とする。
〔作用〕
ボンディング位置において、基板とチップの位置ずれ
がX線源とX線カメラによって検出されて位置ずれが補
正される。次にXYステージが駆動してコレット及びダイ
ステージはボンディング位置に移動する。そして、チッ
プを基板上に位置させ、続いてダイステージが上昇して
基板に当接し、基板を加熱する。次にコレットが下降し
てチップを基板に押し付けてボンディングする。
このように、基板はダイステージで加熱され、チップ
はチップ吸着アームと別個のコレットでボンディング荷
重が加えられて基板に押し付けられるので、ボンディン
グ品質の信頼性が向上する。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図により説
明する。第1図に示すように、リード1が形成された基
板2を位置決め載置する回転ステージ3は、図示しない
駆動手段で回転させられる。回転ステージ3の側方に
は、平面上のX及びY方向に駆動されるXYステージ4が
配設されており、XYステージ4上には支持台5が固定さ
れている。支持台5には図示しない駆動手段で上下駆動
される吸着アームホルダ6が上下動可能に設けられてお
り、この吸着アームホルダ6にはバンプ7が形成された
チップ8を真空吸着するチップ吸着アーム9が固定され
ている。また吸着アームホルダ6にはチップ吸着アーム
9を真空引きするチューブ10の一端が固定され、チュー
ブ10の他端は図示しない真空源に接続されている。
前記回転ステージ3に載置された基板2の上方及び下
方には、X線源15及びX線カメラ16が同一中心軸上に対
向して配設されている。X線源15は平面上のX及びY方
向に駆動されるXYステージ17に支持台18を介して固定さ
れ、X線カメラ16もXYステージ17に固定されている。
前記X線源15及びX線カメラ16より一定距離離れてコ
レット20及びヒータを内蔵したダイステージ21が同一中
心軸上に対向して配設されている。コレット20は、支持
台18に固定されたコレットホルダ22に上下動自在に設け
られており、図示しない駆動手段で上下駆動される。ま
たコレット20には、第2図に示すように、前記チップ吸
着アーム9がコレット20の内部に位置できるように、下
方が開放した溝20aが設けられている。前記ダイステー
ジ21はXYステージ17に固定されたダイステージ支持台23
に上下動可能に設けられており、クサビ24によって上下
動させられる。クサビ24はXYステージ17上にシリンダ支
持台25を介して固定されたシリンダ26の作動ロッドに固
定されている。
前記X線カメラ16は画像処理回路30を介してコンピュ
ータ31に接続され、またコンピュータ31の出力はモータ
制御回路32を介して前記回転ステージ3を回転駆動させ
る図示しない回転駆動手段、XYステージ4、17をXY方向
に駆動させる図示しないXY駆動手段、吸着アームホルダ
6を上下駆動させる図示しない上下駆動手段、コレット
20を上下動させる図示しない上下駆動手段及びシリンダ
26を制御するようになっている。
次に作動について説明する。基板2は回転ステージ3
上に位置決め載置される。またXYステージ4がXY方向及
び吸着アームホルダ6が上下動させられ、図示しないチ
ップピックアップ位置よりチップ8はチップ吸着アーム
9に真空吸着及び移送され、基板2の上方に位置する。
この状態でX線源15よりX線がチップ8及び基板2に照
射される。
ところで、チップ8は、シリコンで形成されているの
でX線を透過する。バンプ7はアルミニウムであるため
X線を透過しない。また基板2はポリイミド、ガラス、
エポキシ樹脂等であり、X線を透過する。リード1は
銅、アルミニウム、金等であり、X線を透過しない。
従って、前記のようにX線源15よりX線をチップ8及
び基板2に照射すると、相互に接続されるリード1とバ
ンプ7とのパターン部分のみを除いてX線が透過し、そ
のパターンはX線カメラ16で撮影される。このX線カメ
ラ16の映像は、画像処理回路30でリード1のパターンと
バンプ7のパターンに分離され、コンピュータ31に入力
される。そこで、周知の電気チェスマンを用いて、又は
コンピュータ31の指令によってXYステージ4及び回転ス
テージ3を駆動してXY座標及び角度の補正を行い、両方
のパターンを合せる。
位置補正終了後、X線カメラ16の中心軸とダイステー
ジ21の中心軸の距離だけXYステージ17が駆動されてダイ
ステージ21及びコレット20はボンディング位置に移動す
る。これにより、チップ吸着アーム9はコレット20の溝
20aに入り、コレット20の下方にチップ8が位置する。
次に吸着アームホルダ6が下降してチップ8を基板2上
に位置させ、またダイステージ21が上昇して基板2に当
接して基板2を加熱する。その後、チップ吸着アーム9
の真空が切れると共に、コレット20が下降してチップ8
を基板2に押し付け、熱圧着する。
その後、コレット20が上昇及びダイステージ21が下降
し、XYステージ17が駆動してダイステージ21及びコレッ
ト20が基板2より離れると共に、チップ吸着アーム9は
次のチップ8を吸着する動作に移る。また回転ステージ
3よりチップ8がボンディングされた基板2が取り除か
れ、次の基板2が回転ステージ3上に載置される。
上記実施例は、コレット20に溝20aを設けている。そ
こで、ボンディングした際、溝20aの部分はチップ8に
圧力が加わらないために、その部分に相当するリード1
はボンディング不良を起すおそれがある。
これを改善するには、コレットホルダ22にコレット20
を回転させる回転機構を設け、前記実施例のようにボン
ディングした後、コレット20を上昇させて180度回転さ
せ、再度コレット20を下降させてボンディングすればよ
い。
また第3図に示すように、コレット20に真空吸着孔20
bを設け、この真空吸着孔20bを真空引きするようにす
る。またチップ8の下面をチップ吸着アーム9で吸着す
るようにする。
そこで、チップ吸着アーム9でチップ8を吸着してチ
ップ8を基板2の上方に移動させ、前記実施例と同様に
してX線源15よりX線を照射し、X線カメラ16でパター
ンを検出して、両方のパターンを合せる。位置補正後、
XYステージ17を駆動させ、コレット20をチップ8の上方
に、またダイステージ21を基板2の下方に位置させる。
次にチップ8を上昇させてコレット20の下面に接触さ
せ、同時にコレット20の真空吸着孔20bを真空引きして
チップ8をコレット20に吸着させる。また同時にチップ
吸着アーム9の真空を切り、チップ吸着アーム9を下降
させ、チップ吸着アーム9は次のチップ8を吸着する動
作に移る。チップ吸着アーム9が退避すると、次に前記
実施例と同様にコレット20が下降及びダイステージ21が
上昇してチップ8と基板2にボンディングする。
このようにすると、コレット20に溝20aを設ける必要
がなく、またボンディングは1回で済む。
なお、上記各実施例においては、上方にX線源15を配
設し、下方にX線カメラ16を配設したが、逆でもよい。
また基板2にリード1が形成された場合について説明し
たが、キヤリアテープにリードが形成されたものにも適
用できる。また上記実施例は、X線源15及びX線カメラ
16を用いた場合について説明したが、X線源15に代えて
赤外線源又は超音波源等を用い、X線カメラ16に代えて
赤外線カメラ又は超音波センサ等を用いても同様の効果
が得られる。
[発明の効果] 本発明によれば、X線源及びX線カメラは、X及びY
方向に駆動されるXYステージに取付けられ、前記X線源
及び前記X線カメラより一定距離離れて基板の上方側に
コレットが、下方側にダイステージがそれぞれ配設さ
れ、これらコレット及びダイステージは、前記XYステー
ジにそれぞれ上下動可能に設けられ、それぞれ上下駆動
手段により上下駆動されるので、ボンディング品質の信
頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のボンディング装置の一実施例を示す概
略正面説明図、第2図はコレットの側面図、第3図
(a)(b)は本発明のボンディング装置の他の実施例
を示す正面説明図である。 1:リード、2:基板、3:回転ステージ、7:バンプ、8:チッ
プ、9:チップ吸着アーム、15:X線源、16:X線カメラ、1
7:XYステージ、20:コレット、21:ダイステージ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−72145(JP,A) 特開 昭57−173952(JP,A) 特開 昭64−10636(JP,A) 特開 平3−23646(JP,A) 特開 昭63−36543(JP,A) 実開 昭53−155363(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードが形成された基板を位置決め載置す
    るステージと、このステージに位置決めされた基板の上
    方側及び下方側の一方側に配設されたX線源と、このX
    線源に対向して基板の他方側に配設されたX線カメラ
    と、チップを真空吸着して前記位置決めされた基板の上
    方に移送するチップ吸着アームとを備え、基板にチップ
    をボンディングするボンディング装置において、前記X
    線源及び前記X線カメラは、X及びY方向に駆動される
    XYステージに取付けられ、前記X線源及び前記X線カメ
    ラより一定距離離れて前記基板の上方側にコレットが、
    下方側にダイステージがそれぞれ配設され、これらコレ
    ット及びダイステージは、前記XYステージにそれぞれ上
    下動可能に設けられ、それぞれ上下駆動手段により上下
    駆動されることを特徴とするボンディング装置。
  2. 【請求項2】前記X線源に代えて赤外線源又は超音波源
    等を用い、前記X線カメラに代えて赤外線カメラ又は超
    音波センサ等を用いることを特徴とする請求項1記載の
    ボンディング装置。
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