JP2821972B2 - 発光ダイオードチップの吸着確認装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、発光ダイオードチッ
プの吸着確認装置に関し、より詳しくは、サイコロ状を
した半透明のチップの上面にワイヤボンディングのため
の金などの非透光性導電パターンが部分的に形成された
発光ダイオードチップを吸着コレットを用いて搬送する
場合において、発光ダイオードチップが正しく上記吸着
コレットに保持されているかどうかを確認するようにし
たものに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造においては、多数個の
素子が一括して造り込まれたウエハをダイシングして個
々の半導体チップに分離し、これを一つずつリードフレ
ーム上の所定位置にボンディングするというチップボン
ディングの手法が採用される。ウエハから個々に分離さ
れた多数個の半導体チップは、エキスパンドテープ上に
保持され、このエキスパンドテープから一つずつ半導体
チップをピックアップしてボンディング位置に搬送され
る。

【０００３】上記のピックアップには、下面吸着面に吸
着孔を設けた吸着コレットが用いられる。この吸着コレ
ットは、適当なハンドリング機構により、上記したエキ
スパンドテープからのピックアップ位置と、リードフレ
ーム上のボンディング位置との間を往復搬送させられ
る。

【０００４】ピックアップニードルの突き上げ作動等の
適当な手法によって上記エキスパンドテープから剥離さ
せられた半導体チップは、上記吸着コレットの下面吸着
面に対し、吸着孔に負圧を作用させることによって吸着
保持され、上記負圧を作用させつづけることによって上
記吸着状態が維持される。

【０００５】吸着コレットがリードフレームの所定のボ
ンディング位置に到達すると、吸着コレットは、あらか
じめ導電ペースト等の接着剤が付着させられたリードフ
レームに対して半導体チップを押しつけるとともに、上
記吸引負圧を解除することによって、リードフレームに
対する半導体チップのボンディング作動を行う。

【０００６】また、上記のように、エキスパンドテープ
からピックアップした半導体チップをそのままリードフ
レーム上にボンディングする場合の他、半導体チップの
正確な位置決めが必要な場合には、エキスパンドテープ
からいったん位置決めテーブル上に搬送し、位置決めを
終えた半導体チップを再びピックアップしてリードフレ
ーム上に搬送するという手法がとられることもある。こ
の場合においても、半導体チップを搬送するにあたり、
上記と同様の吸着コレットが用いられる。

【０００７】ところで、吸着コレットは、吸引力によっ
て半導体チップを吸着するものであるが、ピックアップ
時の半導体チップに対する位置ずれや、搬送途中におけ
る振動等に起因して、正しく半導体チップを吸着保持す
ることができない場合が生じる。そうすると、順次的に
半導体チップがボンディングされるべきリードフレーム
上にチップがボンディングされていない部分が生じ、半
導体装置の製造におけるその後の工程において、種々の
不具合が生じる。たとえば、あるべき半導体チップが存
在しないことから、ワイヤボンディングが正しく行われ
ないばかりか、ワイヤボンディング機構に損傷を与えて
しまう可能性もある。また、半導体チップが存在せず、
また、ワイヤボンディングもされない部分が樹脂モール
ドパッケージされてしまうことになり、この部分は、当
然のことながら不良品となるとともに、材料の無駄とな
る。

【０００８】従来、このような吸着コレットによる半導
体チップの搬送上の不都合を回避するために、吸着コレ
ットに対し半導体チップが吸着保持されているかどうか
を確認するための手段が設けられている。

【０００９】かかる従来の吸着確認手段は、吸着コレッ
トａの吸着孔ｂ内の静圧を検知するとというものであ
る。すなわち、吸着コレットａの側部に圧力センサｃを
設け、吸着孔ｂ内を空気が流れているか流れていないか
を検知するようにしている。

【００１０】たとえば、図７に示すように、吸着コレッ
トａに半導体チップｄが正しく吸着保持されている場合
には、吸着孔内の圧力は低下しているが、空気流通はな
いか、あるいはわずかである。

【００１１】一方、吸着コレットａに半導体チップｄが
吸着保持されていない場合には、吸着孔ｂが開放してい
るため、この吸着孔内に空気流れが生じている。したが
って、吸着コレットａに半導体チップｄが吸着保持され
ている場合といない場合において、吸着コレット内の圧
力が異なり、これにより、吸着コレットに半導体チップ
が保持されているかどうかを一応判定することができ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、吸着コ
レットａに半導体チップｄが吸着保持されてはいても、
図８に示すように、半導体チップｄが正しい姿勢で吸着
保持されていない場合も起こりうる。図８に示す状態
は、発光ダイオードチップｄが、その上面がコレットの
吸着面に対して接触するのではなく、側面が吸着されて
いる状態を示している。従来の吸着状態確認手段におい
ては、図８に示したような状態を検知することができな
かったのである。

【００１３】仮に図８に示す姿勢の半導体チップｄをボ
ンディング位置まで搬送したとしても、正しいチップボ
ンディングが行われ得ないことは明らかである。それだ
けではなく、チップボンディング工程に続くワイヤボン
ディング工程において、重大な障害を発生させる可能性
もある。

【００１４】ところで、発光ダイオードチップについて
は、図６に示すように、サイコロ状をしたチップそのも
のが透光性をもっており、その上面には通常は円形をし
たワイヤボンディング用の金パターンが部分的に形成さ
れている。本願発明は、発光ダイオードチップが上記の
ような構成をもっていることに鑑み、これが吸着コレッ
トに対して正しく吸着保持されているかどうかを確実に
確認するようにすることをその課題としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

【００１６】すなわち、本願発明は、サイコロ状をした
半透明のチップの上面にワイヤボンディングのための非
透光性パターンが部分的に形成された発光ダイオードチ
ップを吸着コレットでピックアップし、所定の搬送先ま
で搬送するに際し、吸着コレットに発光ダイオードチッ
プが正しく吸着保持されているかどうかを確認する装置
であって、上記吸着コレットの吸着孔内に受光素子また
は発光体を設けるとともに、上記吸着孔の開口を上記発
光ダイオードチップの非透光性パターンによって塞がれ
うる大きさに設定する一方、上記吸着コレットの搬送経
路に発光体または受光素子を設け、上記受光素子が上記
発光体からの光を受光するかしないかによって、上記吸
着コレットに発光ダイオードチップが正しく吸着保持さ
れているかどうかを判定するようにしたことを特徴とし
ている。

【００１７】上述したように、発光ダイオードチップ
は、チップ本体は透光性をもっており、その上面の一部
が金などの非透光性の導電パターンで覆われている。そ
して、本願発明では、吸着コレットの吸着孔の開口大き
さをとくに上記発光ダイオードチップの非導電性パター
ンによって塞がれうる大きさに設定している。したがっ
て、吸着コレットに対してこの発光ダイオードチップが
正しく吸着保持されている限りにおいて、上記非透光性
パターンが上記吸着孔を完全に塞ぐことになり、吸着コ
レットの内側または外側に設けた発光体からの光がこの
吸着孔を透過することができない。

【００１８】上述したように、発光ダイオードチップ
は、チップ本体は透光性をもっており、その上面の一部
が非透光性の金パターンで覆われている。したがって、
吸着コレットに対してこの発光ダイオードチップが正し
く吸着保持されている限りにおいて、上記非透光性の金
パターンが上記吸着孔を塞ぐことになり、吸着コレット
の内側または外側に設けた発光体からの光がこの吸着孔
を透過することができない。

【００１９】したがって、上記受光素子が発光体からの
光を受光しない場合には、吸着コレットに発光ダイオー
ドチップが正しく吸着保持されていると判定して差し支
えない。

【００２０】一方、吸着コレットに発光ダイオードチッ
プが吸着されていない場合には、吸着孔は開放している
から、上記発光体からの光は吸着孔を通って上記受光素
子に到達することができる。

【００２１】さらに、吸着コレットに発光ダイオードチ
ップが吸着されてはいても、正しい姿勢で吸着されてい
ない場合、すなわち、発光ダイオードチップの側面が吸
着コレットに吸着されている場合、あるいは上面が吸着
コレットに吸着されていても水平方向にずれた状態で吸
着されている場合等には、チップ本体が透光性をもって
おり、上記非透光性パターンが吸着孔を完全に覆わなく
なるから、上記発光体からの光が透光性をもつ発光ダイ
オードチップの内部を通って吸着孔を透過することがで
きる。

【００２２】したがって、上記受光素子が上記発光体か
らの光を受光している場合には、吸着コレットに発光ダ
イオードチップが保持されていないか、または保持され
てはいても正しい姿勢をとっていないことになる。この
ように、受光素子が光を受けている場合には、発光ダイ
オードチップが吸着コレットに正しく吸着保持されてい
ないと判定することができる。

【００２３】このように、本願発明によれば、発光ダイ
オードチップが正しい姿勢で吸着コレットに保持されて
いるかどうかを簡便に確認することができ、リードフレ
ームに対するチップボンディング不良ないしワイヤボン
ディング不良を著しく減少させて、発光ダイオード装置
製造における歩留りを向上させることができる。

【００２４】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２５】図１は、発光ダイオードチップｄのピック
アップ・ボンディング装置１の一例の全体構成を示す。
半導体ウエハからダイシングによって個々に分離させら
れた多数個の発光ダイオードチップｄは、エキスパンド
テープ２上に担持させられ、このエキスパンドテープ２
は保持枠３に張設された状態でＸＹアクチュエータ４上
に保持される。

【００２６】上記エキスパンドテープ２の下方には、エ
キスパンドテープ２上の個々の発光ダイオードチップチ
ップｄをエキスパンドテープ２から剥離させる機能をも
つテープガイド５が固定状に配置されている。エキスパ
ンドテープ２の上方には、上記テープガイド５の平面的
な位置と対応して、光学系認識装置６が配置されてい
る。上記ＸＹアクチュエータ４は、上記光学系認識装置
６からの認識情報にしたがい、ピックアップするべき半
導体チップｄが上記テープガイド５の直上に案内される
ように、上記保持枠３に張設されたエキスパンドテープ
２をＸＹ方向に移動させる。

【００２７】上記テープガイド５は、図２に示すよう
に、円筒状部材５ａの頂面に形成されたバキュームホー
ル７からピックアップニードル８が出没させられるよう
になっており、上記のようにしてピックアップするべき
発光ダイオードチップの位置調整が行われると、上記ピ
ックアップニードル８が上動してその上にある発光ダイ
オードチップｄをエキスパンドテープ２から引き剥が
す。

【００２８】かかる発光ダイオードチップｄのエキスパ
ンドテープ２からの剥離作動と相前後するようにして、
吸着コレット９が発光ダイオードチップｄの上面に接触
させられ、そしてこの吸着コレット９の吸着孔１０に負
圧を作用させることにより、発光ダイオードチップｄを
吸着コレット９に吸着保持させる。

【００２９】こうして発光ダイオードチップｄをエキス
パンドテープ２からピックアップしかつ吸着保持する吸
着コレット９は、図示しないハンドリング機構により、
リードフレームＦ上に移動させられ、あらかじめ導電性
接着剤を塗布したリードフレームＦの所定部位に上記発
光ダイオードチップｄを押しつけると同時に吸引力を解
除することによって、リードフレームＦに対する発光ダ
イオードチップｄのボンディング作動をする。

【００３０】チップボンディングを終えた吸着コレット
９は、上述のピックアップ位置まで戻り、上記と同様の
ピックアップ作動ないしボンディング作動を繰り返す。

【００３１】吸着コレット９は、図３に詳示するよう
に、吸着孔１０が開口した吸着面を下端に備えるコレッ
トピース９ａを備えている。本実施例においては、上記
コレットピース９ａは、有底円筒状の中空管９ｂの下端
に接続されている。上記コレットピース９ａ内に形成さ
れる吸着孔１０は、垂直方向に貫通するように形成され
ており、その開口大きさが後記する発光ダイオードチッ
プｄの上面金パターンｄｐによって塞がれうる大きさに
設定され、かつ上記中空管９ｂの上底部には、フォトダ
イオード等の受光素子１１が取付けられている。上記フ
ォトダイオードは、上記垂直状に延びる吸着孔１０の軸
線上に配置されるのが望ましい。

【００３２】上記中空管９ｂの側部ポート１２には、バ
キュームホース１３が接続されており、このバキューム
ホース１３は、電磁弁１４を介して真空源１５に接続さ
れている。また、上記バキュームホース１３の中間部に
は、ホース内の静圧を検知するための圧力センサ１６が
接続されている。

【００３３】一方、上記の構成をもつ吸着コレット９の
移動経路の下方には、ランプ等の発光体１７が配置され
る。

【００３４】上記フォトダイオード１１の受光信号、お
よび上記圧力センサ１６の検出信号は、制御装置１８に
入力される。上記制御装置１８からの制御出力は、上記
コレット９に対する吸引負圧の入切を行う電磁弁１４に
接続されている。なお、図１を参照してすでに説明した
チップピックアップ・ボンディング装置１において、光
学系認識装置６からの認識情報に基づいてＸＹアクチュ
エータ４を駆動し、そして、テープガイド５のピックア
ップニードル８を駆動する等の制御、あるいは、コレッ
ト９を移動させるためのハンドリング機構の制御は、適
当な制御装置によって行われるが、かかる制御装置と図
３における制御装置１８とは、共用することができる。

【００３５】次に、図６に示すような発光ダイオードチ
ップｄをエキスパンドテープ２からピックアップしてリ
ードフレームＦ上にボンディングするように装置を構成
する場合において、吸着コレット９に発光ダイオードチ
ップｄが正しく吸着保持されているかどうかを判定する
ための制御の手法について説明する。

【００３６】図６に示すように、発光ダイオードチップ
ｄは、サイコロ状をしたガリウム砒素からなる褐色半透
明のチップ本体の上面に、ワイヤボンディングのための
金パターンｄｐを部分的に設けて形成されている。この
金パターンｄｐは、非透光性である。

【００３７】吸着コレット９が、これにチップｄを吸着
保持しているべき位置、たとえば、ピックアップ位置か
らボンディング位置への往路にあるとき、圧力センサ１
６からの圧力信号により、コレット９にチップｄが吸着
保持されているかどうかの判定をすることができる。コ
レット９にチップｄが吸着されている場合には、コレッ
ト９の吸着孔１０が塞がれているから、コレット９の内
部ないしバキュームホース１３内の空気流れはないか、
またはきわめて小さいものである。一方、吸着コレット
９にチップｄが吸着されていないと、吸着孔１０が開放
されているから、外部空気が吸入されてコレットないし
バキュームホース内に空気が流れる。したがって、チッ
プｄが吸着されている場合と吸着されていない場合と
で、圧力センサ１６から検出される圧力の大きさが異な
り、その値が一定の閾値よりも大きいか小さいかによ
り、チップｄの有無を判定することができる。

【００３８】仮に吸着コレット９がチップｄを吸着して
いないと判定されると、制御装置１８は、吸着コレット
９の移動を停止し、ピックアップ位置でのピックアップ
作動を再度行うべく各機構を制御する。

【００３９】吸着コレット９にチップｄが吸着されてい
ると判定されると、次に、この吸着コレット９が上記発
光体１７の上方を通過する際の上記受光素子１１からの
受光信号を解析する。

【００４０】吸着コレット９にダイオードチップｄが吸
着されていたとしても、たとえば、図４に示すように、
チップｄが水平方向にずれている場合、あるいは、図５
のようにチップｄの側面が吸着されている場合等があ
り、いずれの場合にも、リードフレームに対する適正な
ボンディングを行うことができない。

【００４１】すでに説明したように、本実施例において
コレット９が吸着するチップｄは、図６に示したよう
に、半透明のサイコロ状チップの上面に非透光性の金パ
ターンｄｐが部分的に形成されたものである。したがっ
て、図５に示すようにチップの側面が吸着されている場
合には、金パターンが吸着孔１０を塞ぐことなく、した
がって、発光体１７からの光はチップｄないし吸着孔１
０を介してコレット内に配置した受光素子１１に到達し
うる。

【００４２】また、図４に示すように、コレット９に吸
着されるチップｄに水平方向のずれがある場合にも、金
パターンｄｐが吸着孔１０を部分的に塞ぐことになり、
発光体１７からの光が上記受光素子１１に到達しうる。

【００４３】なお、チップｄが図２のように正しくコレ
ット９に吸着されている場合には、金パターンｄｐが吸
着孔１０を完全に塞ぐので、発光体１７からの光がコレ
ット内の受光素子１１に到達することはない。

【００４４】したがって、上記のようにコレット９が発
光体１７の上方を通過する際にコレット内の受光素子１
１が受ける光の量により、図４あるいは図５のように、
チップｄが正しくコレット９に吸着保持されていない状
態が検出される。

【００４５】上記のように、コレット９にチップｄが保
持されてはいるが、正しく保持されていないことが判定
されると、制御装置１８は、たとえば、電磁弁１４を閉
とし、コレット９内の負圧を解除する。そうすると、上
記のごとく適正に吸着保持されていないチップｄは、リ
ードフレーム下にボンディングされることなく、下方に
落下させられる。そして、コレット９を再びピックアッ
プ位置に戻し、再度エキスパンドテープ２からのピック
アップ作動をやりなおす。

【００４６】なお、上記においては、コレット内の圧力
を検出することにより、まずコレット９にチップｄが保
持されているかどうかを判定し、保持されている場合
に、さらに発光体１７からの光をコレット内受光素子１
１が受けるかどうかによって、チップが正しく保持され
ているかどうかを判定するという、二段階の操作を行っ
たが、圧力検出による判定を省略し、受光素子１１から
の信号のみによって、コレットにチップが正しく保持さ
れているかどうかを判断するようにすることもできる。

【００４７】以上のように、本願発明によれば、エキス
パンドテープ２から吸着コレット９によって発光ダイオ
ードチップｄをピックアップし、これをリードフレーム
Ｆ上にボンディングする場合において、常に正しくコレ
ット９に吸着保持されたチップのみをリードフレームＦ
にボンディングすることができるようになる。これによ
り、チップのボンディングミスあるいはワイヤボンディ
ングミスが激減させられ、製品の歩留りが著しく向上す
る。

【００４８】もちろん、この発明の範囲は上述した実施
例に限定されるものではない。実施例では、発光体１７
をコレットの外部に、受光素子１１をコレット９の内部
に設けたが、これとは逆に、発光体１７をコレット内部
に設け、受光素子１１をコレットの外部に設けても、同
様の作用効果を期待することができる。

【００４９】また、上記の実施例では、エキスパンドテ
ープからピックアップした発光ダイオードチップをリー
ドフレーム上に搬送する場合について述べたが、どの場
所から発光ダイオードチップをピックアップし、どの場
所へ搬送するかは問われない。発光ダイオードチップの
ピックアップないしリードフレームへのボンディングに
あたっては、上記のようにエキスパンドテープからピッ
クアップしたチップを直接リードフレーム上に搬送して
これにボンディングするという場合もあるが、エキスパ
ンドテープからピックアップしたチップをいったん位置
決めテーブルに搬送し、ここで位置ないし姿勢を調整さ
れたチップを、別の搬送系によってリードフレーム上に
運ぶ場合もある。この場合も、吸着コレットが用いられ
るのが通常であり、本願発明を問題なく適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明装置が適用される半導体チップのピッ
クアップ・ボンディング装置の一例の全体構成図であ
る。

【図２】テープガイドの拡大縦断面図である。

【図３】本願発明装置の要部を示す略示構成図である。

【図４】吸着コレットに半導体チップが不適正に吸着さ
れている場合の例を示す断面図である。

【図５】吸着コレットに半導体チップが不適正に吸着さ
れている場合の例を示す断面図である。

【図６】本願発明において用いられる半導体チップの一
例である発光ダイオードチップの拡大斜視図である。

【図７】従来の吸着コレットの一例の断面図である。

【図８】従来例の問題点を示す図であり、吸着コレット
に半導体チップが不適正に吸着されている状態を示す。

【符号の説明】

９ 吸着コレット １０ （吸着コレットの）吸着孔 １１ 受光素子 １７ 発光体

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サイコロ状をした半透明のチップの上面
   にワイヤボンディングのための非透光性パターンが部分
   的に形成された発光ダイオードチップを吸着コレットで
   ピックアップし、所定の搬送先まで搬送するに際し、吸
   着コレットに発光ダイオードチップが正しく吸着保持さ
   れているかどうかを確認する装置であって、 上記吸着コレットの吸着孔内に受光素子または発光体を
   設けるとともに、上記吸着孔の開口を上記発光ダイオー
   ドチップの非透光性パターンによって塞がれうる大きさ
   に設定する一方、上記吸着コレットの搬送経路に発光体
   または受光素子を設け、上記受光素子が上記発光体から
   の光を受光するかしないかによって、上記吸着コレット
   に発光ダイオードチップが正しく吸着保持されているか
   どうかを判定するようにしたことを特徴とする、発光ダ
   イオードチップの吸着確認装置。