JP3011142B2 - ダイボンディング装置およびダイボンディング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置をリー
ドフレームやセラミック製パッケージにダイボンディン
グするためのコレット位置調整用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のダイボンディング方法について、
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）を用いて説明す
る。図４（ａ）に示す方法では、ダイボンディングを実
施するステージ２０５にマーキング２０３を設け、この
マーキングに対応させてコレット２０１の側方２０２に
突起を設け、突起の側からダイボンディングステージ２
０５に向けて平行光線を照射し、上記突起の影と上記マ
ーキング２０３との相対位置を調整することでダイボン
ディング時のコレット位置調整を完了している。

【０００３】次に図４（ｂ）に示す方法では、ダイボン
ディングするステージ２１５にマーキング２１３を設
け、その先端がマーキングの近傍に位置するようにコレ
ットからピン２１４を突出させ、このピンと上記マーキ
ングとの相対位置を調整することでダイボンディング時
のコレット位置調整を完了している。

【０００４】次に図４（ｃ）に示す方法では、ダイボン
ディングステージ２２５にマーキング２２３を設け、そ
の先端が前記マーキングを向くようにコレットに光ファ
イバ２２６を設け、この光ファイバ２２６から出射した
光の照射スポットとマーキング２２３との相対位置を調
整することでダイボンディング時のコレットの位置調整
を完了している（例えば特開平２−１５００４１号公報
参照）。

【０００５】また、別の従来のダイボンディングステー
ジ方法として、図５に示したものがある。図５に示す方
法では、ニードル３０３を上面に植設したニードル台３
０７をダイボンディングステージ上に取り付け、ＴＶカ
メラ３１０にてニードル台３０７を外形認識してカメラ
センタとニードルセンタを位置調整し、その後所定の箇
所に設置された角錐コレットをＸ、Ｙ方向について往復
移動させることで、コレット角錐面にニードル３０３を
接触させ、ＸＹ方向についてコレット角錐部と、ニード
ルが接した点を結んだ中線の交点をニードルに対するコ
レットセンタとして検出することができ、ニードルセン
タ検出を介したカメラセンタに対するコレットセンタの
相対位置を検知してダイボンディング時のコレット位置
調整を完了している（例えば特開平５−３４３４４９号
公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来技術は、下記記載の問題点を有している。

【０００７】（１）第１の問題点は、上記従来技術のよ
うに、ダイボンディングステージにマーキングを設け、
コレットとの相対位置を調整する方法では、ダイボンデ
ィング装置（コレット位置調整機構）が複雑になり、容
易にコレット位置調整が行えない、ということである。

【０００８】その理由は、コレット設置部分にコレット
位置を示すピン等の突起物もしくは光ファイバ機構が必
要であるため、装置が複雑になり、また品種交換（チッ
プサイズが異なる品種）では、そのコレット位置を示す
箇所全てを交換する必要とされ、調整が容易には行えな
い、ためである。

【０００９】（２）第２の問題点は、上記従来技術のよ
うに、ダイボンディングステージにマーキングを設けて
コレットとの相対位置を調整する方法では、セラミック
パッケージの多ピン化傾向に対応していない、というこ
とである。

【００１０】その理由は、コレットとの相対位置を示す
ためのマーキングをチップ近傍に設けるためにはセラミ
ックパッケージ上にマーキングする必要があり、パッケ
ージ上のそのマーキングエリアを確保する必要が出てく
る。そのため、ピンエリアが減少し、パッケージ多ピン
化の妨げとなり得るからである。

【００１１】（３）第３の問題点は、上記従来技術のよ
うに、ダイボンディングステージに位置検出用ニードル
を設置し、それにコレットを接触させることでコレット
位置調整を行う方法では、表面吸着コレットに対応でき
ない、ということである。

【００１２】その理由は、角錐コレットの角錐部（テー
パー）にニードルを接触させて位置調整を行っているた
め、テーパーの無い表面吸着タイプのコレットでは位置
検出が不可能であるからである。

【００１３】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、ダイボンドする
チップ中心とコレット中心調整とパッケージ（キャビテ
ィー）中心とコレット中心位置調整を容易化し、コレッ
ト中心軸を基準としたチップ中心−パッケージ（キャビ
ティー）中心位置調整が表面吸着型コレット使用時でも
容易に行えるようにするダイボンディング装置及びダイ
ボンディング方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、チップ吸着用バキューム穴を中心軸とし
表面コレットを取り付ける凸部を備えたコレット軸と、
チップ吸着用コレットと同様の取り付け部（凹部）とコ
レット軸バキューム穴と同軸上に頂点を有する角錐また
は円錐形状の突部を備えた位置調整用表面コレットを使
用することにより、チップ中心とセラミックパッケージ
（もしくはリードフレーム）ダイボンド中心の位置調整
を行う。

【００１５】より具体的には、前記コレット軸に取り付
けた前記位置調整用表面コレットをコレット軸ごとダイ
ボンダーの所定の箇所に設置し、前記表面コレットの頂
点をチップ中心（インクマーク等）に合わせ続けてセラ
ミックパッケージ（もしくはリードフレーム）ダイボン
ド中心（予め中心に印をつけておく）に合わせることで
チップ吸着部およびダイボンディング部のコレット位置
調整（ＸＹ方向）を完了させる。その後はチップ吸着用
表面コレットに交換し、チップ吸着部およびダイボンデ
ィング部におけるコレット高さ位置（Ｚ方向）を調整す
ることでコレット位置調整を完了する。

【００１６】［作用］本発明の作用について説明する
と、チップ吸着用表面コレットと同様の取り付け方法を
有した位置調整用コレットを使用してコレット位置調整
を行うため、表面コレットの位置調整が容易に行うこと
ができ、また品種切り替え時のコレット交換も容易に行
うことができる。

【００１７】位置調整用表面コレットの頂点をチップと
パッケージの中心に目視で合わせる方法なので、使用す
る位置調整用表面コレットの形態がチップサイズ、パッ
ケージ形態・サイズに依らない。そのため、チップ毎も
しくはパッケージ種類毎に位置調整用表面コレットを準
備する必要がない。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の実施の形態の構成を示す
図である。図１（ａ）はコレットとコレット軸の分離し
た断面図であり、図１（ｂ）は位置調整コレットを一体
化した断面図であり、図１（ｃ）及び図１（ｄ）はコレ
ットの構成を示す斜視図である。

【００２０】図１を参照すると、本発明の実施の形態
は、チップ吸着用バキューム穴１と、コレット設置のた
めの凸部２を備えたコレット軸３と、コレット軸３の凸
部２と噛み合うコレット取り付け用凹部４と、コレット
軸３のバキューム穴１と同軸上に頂点を有する円錐又は
角錐形状の突部５を有する位置調整用コレット６と、で
構成されている。

【００２１】コレット軸３の材質としてはステンレス金
属等軽くて耐食性に優れたものが好ましい。また位置調
整用コレット６の材質としては、チップ吸着用コレット
と同様に（チップ上の）ポリイミドカバー、Ｓｉよりも
軟質なラバーが好ましい。

【００２２】また位置調整用コレット６の突部５は、コ
レット位置調整時の目合わせがし易いように、数ｍｍ以
上突出していることが望ましい。

【００２３】本発明の実施の形態の動作について図２を
参照して詳細に説明する。

【００２４】まず本発明の実施の形態による位置調整用
コレット（コレット軸に設置されたもの）をダイボンダ
ーの所定の箇所（コレットホルダー等）に取り付ける
（図２（ａ）参照）。ここで予め中心点に印を付けてあ
るチップ（図２（ｅ）参照）とパッケージ（図２（ｆ）
参照）を各々ダイボンダーのチップ吸着位置、ダイボン
ド位置に設置する。ところで、中心点に印の付いたチッ
プ及びパッケージについて、チップにおいては不良チッ
プに対角線を引き、その交点をチップ中心とする。また
Ｐ／Ｗ（ウェハーテスト）不良チップを区別するための
インクマークを代用してもよい。また、パッケージにつ
いてはチップを搭載するキャビティーに対角線を引き、
その交点をパッケージ中心とした。

【００２５】次にチップ吸着位置調整を以下の要領で進
める。チップ吸着位置に設置された位置調整用チップ
（中心点印のあるチップ）上に、位置調整用コレットを
移動させ、チップ上の中心点とコレットの突部頂点を目
合わせし、合致した位置をチップ吸着位置（Ｘ、Ｙ方向
のみ）とする（図２（ｂ）参照）。

【００２６】次にダイボンド位置調整を以下の要領で進
める。ダイボンド位置に設置された調整用パッケージ
（中心点に印のあるパッケージ）上に位置調整用コレッ
トを移動させて、パッケージ中心点とコレットの突部頂
点を目合わせし、合致した位置をダイボンド位置（Ｘ、
Ｙ方向のみ）とする（図２（ｃ）参照）。

【００２７】チップ吸着位置及びダイボンド位置各々に
ついて位置調整（Ｘ、Ｙ方向のみ）が完了してからコレ
ットをチップ吸着用コレットに交換して、チップ吸着位
置及びダイボンド位置各々におけるＺ方向（チップ吸着
及びダイボンド高さ）を調整する。（図２（ｄ）参
照）。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して詳細
に説明する。図１を参照すると、本発明の一実施例は、
チップ吸着用バキューム穴１と交換可能なラバーチップ
コレット設置のための凸部２を備えたコレット軸（ラバ
ーチップホルダー）３と、前記コレット軸３の凸部２と
相かみ合うコレット取り付け用凹部４と前記コレット軸
３のバキューム穴１と同軸上に頂点を有する円錐又は角
錐形状の突部５を有する位置調整用コレット６とで構成
されている。

【００２９】コレット軸３の材質としてはＳＵＳが主に
使用されている。また位置調整用コレット６の材質は硬
質ラバーであり、その特性は硬度：７０〜８０Ｓｈｏｒ
ｅＡ、引張り強さ：５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ²、延び
率：１００〜８００％、耐熱温度：１３０℃である。ま
た位置調整用コレット６の突部５は５〜１０ｍｍ程度突
出している。

【００３０】本発明の実施例の動作について図２を参照
して詳細に説明する。

【００３１】まず本発明による位置調整用ラバーチップ
コレット（ラバーチップホルダーに設置されたもの）を
ダイボンダーの所定の箇所に取り付ける（図２（ａ）参
照）。ここで予め中心点に印を付けてある半導体チップ
（サンプルチップ）（図２（ｅ）参照）とセラミックパ
ッケージ（図２（ｆ）参照）を各々ダイボンダーのチッ
プ吸着ステージ、ダイボンドステージに設置する。前記
したように、中心点に印の付いた半導体チップ及びセラ
ミックパッケージについて、チップにおいてサンプルチ
ップ（もしくは不良チップ）に対角線を引き、その交点
をチップ中心点とするのだが、Ｐ／Ｗ不良チップを区別
するためのインクマークを代用することも可能である。
また、セラミックパッケージについてはチップを搭載す
るキャビティーに対角線を引き、その交点をパッケージ
中心とした。

【００３２】次に半導体チップ吸着位置調整を以下の要
領で進める。チップ吸着位置に設置されたサンプルチッ
プ（中心点印のあるチップ）上に、位置調整用ラバーチ
ップコレットを移動させ、サンプルチップ上の中心点と
コレットの突部頂点を目合わせし、合致した位置をチッ
プ吸着位置（Ｘ、Ｙ方向のみ）とする（図２（ｂ）参
照）。

【００３３】次にダイボンド位置調整を以下の要領で進
める。ダイボンドステージに設置された調整用パッケー
ジ（中心点に印のあるパッケージ）上に位置調整用ラバ
ーチップコレットを移動させて、パッケージ中心点とコ
レットの突部頂点を目合わせし、合致した位置をダイボ
ンド位置（Ｘ、Ｙ方向のみ）とする（図２（ｃ）参
照）。

【００３４】チップ吸着位置及びダイボンド位置各々に
ついて位置調整（Ｘ、Ｙ方向のみ）が完了してからラバ
ーチップコレットをチップ吸着用のラバーチップコレッ
トに交換して、チップ吸着位置及びダイボンド位置各々
におけるＺ方向（チップ吸着及びダイボンド時のコレッ
ト高さ）を調整する（図２（ｄ）参照）。

【００３５】本発明の実施の形態の変形例としては以下
のものがある。

【００３６】まず位置調整用パッケージ（サンプルパッ
ケージ）に印す中心点印は、図３に示すように、キャビ
ティーに描かれた対角線の交点だけではなく、実際にダ
イボンドしようとする任意点で、１つのパッケージに複
数の点が存在していてもかまわない。もちろん、適用す
るパッケージはセラミックパッケージのみならず、リー
ドフレーム、プラスチックパッケージでも可能である。
またセラミックパッケージについてもその形態（ＰＧ
Ａ、ＦＬＡＴ、ＤＩＰ、ＬＣＣ等）は問わない。

【００３７】また、コレット位置調整についてＺ方向の
調整はコレットの突部・突出量（頂点高さ）をある値で
固定することにより、実作業時のコレット高さをパラメ
ータ入力が可能となり、実施例のようなコレット交換後
のＺ方向調整が必要なくなる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を有する。

【００３９】（１）本発明の第１の効果は、ダイボンド
ステージへのマーキングや位置調整用ピン、光ファイバ
機構等の位置調整用特殊機構を必要とせず、コレット先
端部（ラバーチップ）のみを交換するだけで位置調整用
が可能である、ということである。これにより、多様の
パッケージ形態、チップサイズにも対応が可能となる。

【００４０】その理由は、本発明においては、通常のダ
イボンドで使用するコレットホルダーを位置調整時にも
共用し、コレット先端部（ラバーチップ）のみの交換で
位置調整が可能であり、かつ、チップ吸着中心及びダイ
ボンド中心とコレット頂点を目合わせする方法なので、
パッケージ及びチップのサイズに依らず位置調整が可能
であるからである。

【００４１】（２）本発明の第２の効果は、チップを搭
載するパッケージに記す中心点（マーキング）が１点で
もよい、ということである。これにより、パッケージ小
型化、外部ピン多ピン化に有効である。

【００４２】その理由は、本発明においては位置調整用
のマーキングを行うために必要なエリアをパッケージ上
に確保する必要があり、そのマーキングを１点にするこ
とでエリアを減少でき、その分外部ピンエリアが拡大さ
れるため。また、マーキングをキャビティ内ダイボンド
中心点にすることで、キャビティーを縮小することがで
き、パッケージ小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のダイボンディング装置の
構造を示す図であり、（ａ）はコレットとコレット軸を
分けた図、（ｂ）は一体図、（ｃ）及び（ｄ）はコレッ
ト図である。

【図２】本発明の実施の形態のダイボンディング装置の
動作を説明するための図である。

【図３】本発明の別の実施の形態を説明するための図で
ある。

【図４】従来のダイボンディング装置の斜視図である。

【図５】別の従来のダイボンディング装置の要部側面図
である。

【符号の説明】

１ バキューム穴 ２ コレット取り付け部（凸部） ３ コレット軸 ４ コレット取り付け部（凹部） ５ 突部 ６ 位置調整コレット ７ チップ吸着用コレット

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップ吸着用バキューム穴と、表面
   吸着型コレットを装着する凸部とを備えた表面吸着型の
   コレット軸と、 前記コレット軸の凸部と嵌合するコレット取り付け用凹
   部と、を有し、 前記コレット軸の前記バキューム穴と同軸上に頂点を持
   つ円錐もしくは角錐形状の突起部を備えてなる位置調整
   用表面コレットを有する、ことを特徴とするダイボンデ
   ィング装置。
2. 【請求項２】前記位置調整用表面コレットの前記突起部
   先端が前記コレット軸のコレット装着部用の凸部底面を
   基準に少なくとも５ｍｍ以上突出していることを特徴と
   する請求項１記載のダイボンディング装置。
3. 【請求項３】（ａ）半導体チップ吸着用バキューム穴
   と、表面吸着型コレットを装着する凸部とを備えた表面
   吸着型のコレット軸と、前記コレット軸の凸部と嵌合す
   る凹部とを有し、前記コレット軸の前記バキューム穴と
   同軸上に頂点を持つ円錐もしくは角錐形状の突起部を備
   えた表面吸着型コレットのコレット軸をダイボンダーの
   所定の箇所に設置し、前記位置調整表面コレットをコレ
   ット軸に取り付けた後、 （ｂ）チップ上に位置調整用表面コレットを移動させ、
   チップ上のインクマーク（不良検出点）にコレットの頂
   点を合わせ、チップ吸着位置とし、 （ｃ）次に位置調整用表面コレットをダイボンド位置に
   移動させ、ダイボンド位置に予め準備された、半導体パ
   ッケージのキャビティー中心点がマークされている、調
   整用パッケージのキャビティー中心点に、前記位置調整
   用表面コレットの頂点を合わせダイボンド位置とし、 （ｄ）コレットを位置調整用からダイボンド用の表面コ
   レットに交換してチップ吸着位置及びダイボンド位置に
   おけるＺ軸（高さ）方向の調整を行い、 チップ吸着位置及びダイボンド位置の調整を行うことを
   特徴とするダイボンディング方法。