JP3014347B2 - 多重ボンディングシステムを有するダイボンディング装置 - Google Patents

多重ボンディングシステムを有するダイボンディング装置

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JP3014347B2 JP9229602A JP22960297A JP3014347B2 JP 3014347 B2 JP3014347 B2 JP 3014347B2 JP 9229602 A JP9229602 A JP 9229602A JP 22960297 A JP22960297 A JP 22960297A JP 3014347 B2 JP3014347 B2 JP 3014347B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップパッ
ケージの製造装置に関し、より詳細には、1つのウェー
ハカセットから順次供給される半導体チップを、複数の
ボンディング位置でリードフレームにボンディングする
多重ボンディングシステムを有するダイボンディング装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、シリコンウェーハに所定の集積
回路パターンを形成するウェーハ加工工程が完了される
と、ウェーハを複数のダイ(チップ又はペレット)に分
離し、各々のダイをパッケージングする半導体集積回路
素子パッケージの製造工程が実行される。通常半導体集
積回路素子パッケージの製造工程は、図10に示すよう
に、ウェーハを切断して複数のダイに分離するウェーハ
切断工程と、ウェーハから分離された個々のダイをリー
ドフレームに接着するダイボンディング工程と、ダイと
リードフレームとを電気的に連結するワイヤボンディン
グ工程と、ダイ、ワイヤ等を外部環境から保護するため
に、成形樹脂で封止し、パッケージ胴体を形成するモー
ルディング工程と、印刷回路基板に実装できるように、
パッケージ胴体外部のリードフレームを切断、加工、変
形する切断及び折曲工程とを含む。
【0003】特に、ダイボンディング工程は、図11に
示すように、個々のダイに分離されてテープで固定され
ているウェーハを、ダイボンディング装置に供給するウ
ェーハローディング段階と、ウェーハから個々のダイを
分離してボンディング位置に供給するダイピックアップ
及び実装段階と、リードフレームの所定部分に接着手段
を塗布し、そのリードフレームをボンディング位置に移
送するリードフレーム移送段階と、ボンディング位置に
供給されたダイ及びリードフレームをお互いに接着させ
るダイボンディング段階と、ダイボンディングされたリ
ードフレームをボンディング位置から取り外してワイヤ
ボンディング装置に供給するためのアンローディング段
階とを含む。
【0004】一方、ダイボンディング工程では、ダイと
リードフレーム間の接着手段が異なる種々のダイボンデ
ィング方式が使用されている。すなわち、金−シリコン
を共融させて機械的に接着する共融方式と、液状の接着
剤を用いた接着方式と、接着テープを用いた接着方式及
びはんだを用いたソルダリング方式等がある。
【0005】ところで、ダイボンディング工程及びワイ
ヤボンディング工程は、それぞれ独立に進行される。し
たがって、2工程間での資材の移動に時間及び空間が必
要となり、また、人力の投入も必要となり、このために
生産性の低下が生じていた。そこで、従来の独立システ
ムの欠点を克服し、生産性を向上すべく、ダイボンディ
ング装置とワイヤボンディング装置を1つの組立ライン
にて連結したインライン装置が開発され、使用されてい
る。
【0006】インライン装置は、移送レールのような手
段によりダイボンディング装置とワイヤボンディング装
置とを連結したものであり、ダイボンディング済みのリ
ードフレームは、移送レールに沿って直接かつ自動的に
ワイヤボンディング装置に投入される。また、ダイボン
ディング工程とワイヤボンディング工程とは、作業進行
時間が異なり、ダイボンディングに比べてワイヤボンデ
ィングの時間の方が長いので、1つのダイボンディング
装置に対して複数のワイヤボンディング装置を連結して
使用する。通常、ダイボンディング装置1台当たりにイ
ンラインで連結できるワイヤボンディング装置の個数
は、2台から6台である。
【0007】しかし、ポリイミドテープのような接着テ
ープを用いて、リードフレームの下部にダイの上面を接
着させるLOCパッケージの場合は、他の接着手段を用
いる通常のパッケージに比べて、ダイボンディングにか
かる時間が長い。従って、ダイボンディング装置1台当
たりには、1〜2台のワイヤボンディング装置しか連結
されない。このことは、インライン装置の利点を減少さ
せるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、1つのウェーハカセットから順次供給される個
々のダイを、複数のボンディング位置でリードフレーム
にボンディングする多重ボンディングシステムを有する
ダイボンディング装置を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、多重ボンディングシ
ステムを有するダイボンディング装置と複数のワイヤボ
ンディング装置を互いに連結することにより生産性を向
上させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係るダイボンディング装置は、半導体ダイ
とリードフレームとを接着するボンディング部を少なく
とも2つ備え、前記少なくとも2つのボンディング部に
おいて前記半導体ダイが接着された前記リードフレーム
は、1又は2以上のワイヤボンディング装置に接続可能
な1のアンローディング部に供給されることを特徴とす
る。より詳細には、本発明に係るダイボンディング装置
は、前記ボンディング部の各々は、前記半導体ダイが接
着された前記リードフレームを前記アンローディング部
まで移送するそれぞれの移送手段に連結されており、前
記移送手段の各々と前記アンローディング部との連結部
には、それぞれ、前記リードフレームを感知するセンサ
が備えられており、前記センサの1つが前記リードフレ
ームを感知した場合には、他の前記センサが備えられて
いる前記移送手段による前記リードフレームの移送を停
止させることにより全ての前記移送手段から1の前記ア
ンローディング部への前記リードフレームの順次的な排
出を可能とすることを特徴とする。
【0011】前記ボンディング部の各々には、1のダイ
供給部から順次的に前記ダイが供給され、前記ダイ供給
部は、複数のダイが設けられているウェーハから前記ダ
イをピックアップして前記ボンディング部の各々に供給
する。前記ダイ供給部は、1つ以上のダイピックアップ
手段を含み、前記ダイピックアップ手段が、前記ウェー
ハから個々のダイをピックアップし、前記各々のボンデ
ィング部に供給する。
【0012】前記ダイ供給部は、複数のダイが設けられ
たウェーハが複数個積載される1つのウェーハカセット
と、前記ウェーハから前記ダイを分離するための2つ以
上のダイ分離テーブルと、前記ウェーハカセットからウ
ェーハをピックアップして、前記ウェーハを前記各々の
ダイ分離テーブルに順次ローディングするウェーハロー
ダーと、前記各々のダイ分離テーブルにローディングさ
れた前記ウェーハから個々の前記ダイをピックアップし
て前記各々のボンディング部に供給するダイピックアッ
プ手段とを含む。前記ダイ供給部は、前記ウェーハカセ
ットを支持し移動するためのカセットリフトをさらに含
み、前記カセットリフトの移動により前記各々のウェー
ハローダーによるウェーハのローディングが順次行われ
る。
【0013】前記ボンディング部の各々に前記リードフ
レームを供給するリードフレーム供給部を備え、前記リ
ードフレーム供給部の各々は、複数の前記リードフレー
ムが積載されるリードフレームマガジンと、前記リード
フレームマガジンから前記ボンディング部に前記リード
フレームを移送するための移送レールとを含むことであ
ってもよい。また、前記ボンディング部は、それぞれ、
前記リードフレームの上部及び下部に位置するボンディ
ングヘッド及びボンディングステージを含むことであっ
てもよい。
【0014】本発明のダイボンディング装置は、好まし
くは、各々複数のダイが設けられるウェーハが複数個積
載される1つのウェーハカセットと、ウェーハカセット
から2つのダイ分離テーブルにウェーハを各々順次的に
ローディングするための2つのウェーハローダーと、ウ
ェーハローダーによりダイ分離テーブルにローディング
されたウェーハから各々ダイをピックアップして移送す
るための2つのダイピックアップ手段と、各々リードフ
レームが複数個積載される2つのリードフレームマガジ
ンと、リードフレームマガジンからリードフレームを各
々移送するための2つのリードフレーム移送レールと、
移送レールの下部に各々位置し、ダイピックアップ手段
により移送されたダイが載置される2つのボンディング
ステージと、ボンディングステージに対応して移送レー
ルの上部に各々位置する2つのボンディングヘッドとを
含み、ボンディングステージが上昇し、ボンディングヘ
ッドが下降して、移送レールに沿って移送されるリード
フレームと、ボンディングステージ上に載置されるダイ
とを熱圧着することにより、ダイがリードフレームに接
着される。
【0015】また、ダイボンディング装置は、ウェーハ
カセットを支持し、上下移動及び回転移動させるカセッ
トリフトをさらに含み、第1ウェーハローダーがウェー
ハカセットから第1ダイ分離テーブルに1つのウェーハ
をローディングした後、カセットリフトが上昇し、第2
ウェーハローダーに向かって回転することにより、第2
ウェーハローダーがウェーハカセットから第2ダイ分離
テーブルに次のウェーハをローディングすることができ
る。
【0016】ダイボンディング装置は、リードフレーム
移送レールと連結されるアンローディング部をさらに含
み、各々のボンディング部でダイボンディングされたリ
ードフレームが、アンローディング部に沿って順次排出
される。
【0017】また、ダイボンディング装置は、アンロー
ディング部を介して複数のワイヤボンディング装置と連
結され、特にLOCパッケージの製造装置として有用に
使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好ましい実施例について詳しく説明する。なお、本
発明は、ここに開示された実施例に限定されるものでは
なく、他の種々の形態で実施することができる。
【0019】図1及び図2は、本発明の一実施例による
ダイボンディング装置100を各々示すブロック図及び
斜視図である。図1及び図2に示すように、ダイボンデ
ィング装置100は、1つのダイ供給部と、2つのリー
ドフレーム供給部と、2つのボンディング部とを含む。
ダイ供給部及びリードフレーム供給部は、それぞれ個々
のダイ20及びリードフレーム30をボンディング部に
供給し、ボンディング部は、ダイ20とリードフレーム
30とを互いに接着させる。
【0020】また、ダイ供給部は、1つのウェーハカセ
ット110と、2つのウェーハローダー112と、2つ
のダイ分離テーブル114と、2つのダイピックアップ
手段116とを含む。リードフレーム供給部は、各々リ
ードフレームマガジン120と、リードフレーム移送レ
ール122とを含む。ボンディング部は、各々ボンディ
ングステージ130と、ボンディングヘッド132とを
含む。
【0021】ダイ供給部では、それぞれが複数のダイ2
0を有する複数のウェーハ10が、ウェーハカセット1
10に積載されている。ウェーハカセット110の両側
には、ウェーハローダー112が配置されており、それ
ぞれのウェーハローダー112は、ウェーハカセット1
10からウェーハ10を順次ピックアップしてダイ分離
テーブル114にローディングする。ウェーハローダー
112としては、各種形態のものを使用することができ
る。例えば、図2に示すようなグリッパー(gripper)に
加えて、ローラー又はプッシャ等を使用することができ
る。符号113は、ウェーハ10又はウェーハローダー
112の移送経路を提供するレールである。ウェーハカ
セット110の両側面に入口が形成されていれば、2つ
のウェーハローダー112が、ウェーハカセット110
からウェーハ10を交互に又は同時にピックアップする
ことができる。しかしながら、通常使用されるウェーハ
カセット110は、1つの入口を有するので、両側のロ
ーダー112は同時にウェーハ10をピックアップする
ことができない。したがって、ウェーハカセット110
は、入口111が各々のウェーハローダー112に向く
ように回転しなければならない。
【0022】カセットリフト118は、ウェーハカセッ
ト110を支持するのみならず、上下移動及び回転移動
をも行うことが可能である。カセットリフト118を使
用することにより、ウェーハカセット110を回転させ
ることが可能になる。
【0023】ウェーハカセット110及びカセットリフ
ト118の構造及び作動過程の一例が、図3及び図4に
図示されている。図3に示すように、第1ウェーハロー
ダー112aが、ウェーハカセット110からウェーハ
10bをピックアップすると、カセットリフト118
は、一段階上昇しつつ、第2ウェーハローダー112b
に向かって回転する。従って、ウェーハカセットの入口
111は、図4に示すように、第2ウェーハローダー1
12bの方を向き、次のウェーハ10cをピックアップ
することができるようになる。カセットリフト118
は、ギア118aにより上昇し、ギア118bにより回
転する。なお、カセットリフト118を駆動させるため
には、ギアだけでなく、カム、ベルト、又はチェイン等
も使用可能である。
【0024】図1及び図2に示されているダイ分離テー
ブル114は、ウェーハ10からダイ20を分離する場
所である。ウェーハ20のダイ10は、切断された状態
で、テープにより固定されているので、ウェーハ10の
下部で突出ピン(図示せず)を押し上げると同時に、上
部でピックアップ手段116がピックアップすることに
より、ウェーハ10から容易に分離することができる。
ダイピックアップ手段116は、ダイ20をピックアッ
プするための真空吸着パイプを含むことができ、また、
ダイピックアップ手段116の移動をガイドするための
アームを含むことができる。
【0025】リードフレーム供給部は、上述したよう
に、各々リードフレームマガジン120と、移送レール
122とを含む。リードフレームマガジン120には、
ダイボンディングすべきリードフレーム30が積載され
ている。また、移送レール122は、マガジン120に
隣接して配置され、ボンディング部まで延びている。ま
た、プッシャ、グリッパー、ローラー、フィンガー、真
空等の手段が、マガジン120から移送レール122ま
でのリードフレーム30の移送、又は移送レール内での
リードフレーム30の移送を容易にするために使用され
る。なお、リードフレーム30に接着手段を塗布するた
めの装備をマガジン120とボンディング部との間に設
けることができる。
【0026】ボンディング部に供給されたダイ20とリ
ードフレーム30は、ボンディングステージ130及び
ボンディングヘッド132により互いに接着される。よ
り詳細には、ボンディング部は、ボンディングステージ
130とボンディングヘッド132とを含む。また、ボ
ンディングステージ130は、移送レール122の下部
に位置し、ボンディングヘッド132は、移送レール1
22の上部にそれぞれ位置する。ダイボンディングは、
ボンディングステージ130が上昇し、ボンディングヘ
ッド132が下降して、リードフレーム30とダイ20
とを熱圧着することにより行われる。
【0027】ダイ20は、パッケージの類型によってリ
ードフレーム30の上部又は下部に接着されることがで
きる。ダイピックアップ手段116によりボンディング
部に供給されるダイ20は、直接リードフレーム30の
上部に供給されるか、図2に示すように、LOCパッケ
ージの場合は、ボンディングステージ130上に載置さ
れてリードフレーム30の下部に供給される。また、必
要な場合には、ダイ20は、ボンディング部に供給され
る前に、別途のテーブルで位置調整を行ってもよい。図
2に示すように、ボンディングステージ130でダイ2
0の位置を調整することもできる。
【0028】本発明のダイボンディング装置100は、
アンローディング部をさらに含む。したがって、ボンデ
ィング部でダイボンディングされたリードフレーム40
は、アンローディング部を介して排出されることができ
る。アンローディング部は、2つの移送レール122の
各々に対して垂直に連結される第1アンローディング部
140と、両方の第1アンローディング部に対して垂直
に連結される第2アンローディング部144とを含む。
各々のダイボンディング部でダイボンディングされたリ
ードフレーム40は、各々第1アンローディング部14
0に沿って移送され、第2アンローディング部144に
沿って順次排出される。各々の第1アンローディング部
140に沿って移送されるリードフレーム40を順次排
出するために、第2アンローディング部144では、各
々の第1アンローディング部140と連結される部分
に、感知センサ145を備えることができる。
【0029】図5乃至図8に、図2のダイボンディング
装置の第1アンローディング部140の実施例及びその
作動過程を示す。また、図9(A)乃至図9(C)に、
図2のダイボンディング装置のアンローディング部のア
ンローディング過程を示す。
【0030】まず、図5を参照すると、移送レール12
2に沿って移送されるリードフレーム40は、第1アン
ローディング部140に供給される。第1アンローディ
ング部140は、移送ベルト141と、移送ブロック1
42とを含む。移送ベルト141は、移送ブロック14
2より下側に位置する。リードフレーム40が移送ブロ
ック142の上部に供給されると、図6に示すように、
移送ベルト141は、移送ブロック142より上側に上
昇し、リードフレーム40を移送する。移送ベルト14
1は、所定の時間リードフレーム40を移送した後、移
送ブロック142の下側に下降する。これにより、図7
に示すように、次のリードフレーム40’をリードフレ
ーム移送レール122から移送ブロック142上に供給
することが可能となる。次に、図8に示すように、移送
ベルト141が再び上昇し、リードフレーム40、4
0’を移送する。これにより、リードフレーム40を連
続的に移送することができる。
【0031】ダイボンディングされたリードフレーム4
0は、図2に示したように、両方の第1アンローディン
グ部140から第2アンローディング部144に移送さ
れる。したがって、リードフレームの排出を制御する手
段が必要になる。これは、第1アンローディング部14
0と第2アンローディング部144の連結部に形成され
る感知センサ145を設けることにより達成することが
できる。すなわち、感知センサ145の感知によりリー
ドフレーム40の順次的な排出が可能になる。例えば、
図9(A)に示すように、右側の第1アンローディング
部140aを介して移送されるリードフレーム40a
が、左側の第1アンローディング部140bを介して移
送されるリードフレーム40bより先に第2アンローデ
ィング部144に到達すると、図9(B)に示すよう
に、右側の感知センサ145aがリードフレーム40a
を感知し、リードフレーム40aを排出させる。右側の
リードフレーム40aが排出される間、左側のリードフ
レーム40bの移送は停止され、右側の第1アンローデ
ィング部140aには、次のリードフレーム40cが移
送される。次に、図9(C)に示すように、左側のリー
ドフレーム40bが第2アンローディング部144を介
して排出され、右側の第1アンローディング部140a
では、リードフレーム40cの移送が停止し、左側の第
1アンローディング部140bには、次のリードフレー
ム40dが移送される。
【0032】本発明のダイボンディング装置100は、
図1及び図2に示すように、アンローディング部14
0、144を介して複数のワイヤボンディング装置15
0と連結されることが好ましい。すなわち、第2アンロ
ーディング部144は、ダイボンディングされたリード
フレーム40をワイヤボンディング装置150に供給す
る供給部の役割を果たすことができる。
【0033】なお、本発明のダイボンディング装置で
は、2つのボンディング部を有しており、ワイヤボンデ
ィング装置と連結されるLOCパッケージのダイボンデ
ィング装置について説明したが、他の実施例も可能であ
る。例えば、2つ以上のボンディング部を含むダイボン
ディング装置、ワイヤボンディング装置と連結されない
ダイボンディング装置、及び各種形態のパッケージを製
造するためのダイボンディング装置が使用可能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のダイボン
ディング装置は、1つのウェーハカセットからウェーハ
を供給され、複数のボンディング位置でダイボンディン
グを行う多重ボンディングシステムを有するので、複数
個のダイボンディング装置を結合した効果を有し、これ
により生産性が向上し、製造費用を低減することができ
る。特に、本発明のダイボンディング装置は、LOCパ
ッケージの製造装置として有用であり、ワイヤボンディ
ング装置と連結したインライン装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるダイボンディング装置
を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例によるダイボンディング装置
を示す斜視図である。
【図3】図2のダイボンディング装置のカセットリフト
の実施例及びその作動過程を示す斜視図である。
【図4】図3に示すのと異なる方向を向いたダイボンデ
ィング装置の斜視図である。
【図5】図2のダイボンディング装置の第1アンローデ
ィング部の実施例及びその作動過程を示す斜視図であ
る。
【図6】第1アンローディング部の実施例を示す図であ
って、図5に示されたものより後の作動過程を示す斜視
図である。
【図7】第1アンローディング部の実施例を示す図であ
って、図6に示されたものより後の作動過程を示す斜視
図である。
【図8】第1アンローディング部の実施例を示す図であ
って、図7に示されたものより後の作動過程を示す斜視
図である。
【図9】図2のダイボンディング装置のアンローディン
グ部のアンローディング過程を示す説明図である。
【図10】半導体集積回路素子パッケージの一般的な製
造工程を示すフローチャートである。
【図11】パッケージ製造工程中のダイボンディング工
程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 ウェーハ 20 ダイ 30 リードフレーム 40 ダイボンディングされたリードフレーム 100 ダイボンディング装置 110 ウェーハカセット 111 入口 112 ウェーハローダー 113 レール 114 ダイ分離テーブル 116 ピックアップ手段 118 カセットリフト 120 リードフレームマガジン 122 移送レール 130 ボンディングステージ 132 ボンディングヘッド 140 第1アンローディング部 141 移送ブロック 142 移送ブロック 144 第2アンローディング部 145 感知センサ 150 ワイヤボンディング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 ヒー 國 大韓民国忠清南道天安市双龍洞模蘭アパ ート3洞1001号 (56)参考文献 特開 昭56−130931(JP,A) 特開 平1−123425(JP,A) 特開 昭61−265826(JP,A) 特開 昭59−90934(JP,A) 特開 昭61−120429(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/50 H01L 21/52

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各々複数のダイが設けられたウェーハが
    複数個積載される1つのウェーハカセットと、前記ウェ
    ーハカセットから2つのダイ分離テーブルにウェーハを
    各々順次ローディングする2つのウェーハローダーと、
    前記ウェーハローダーにより前記ダイ分離テーブルにロ
    ーディングされたウェーハから各々のダイをピックアッ
    プする2つのダイピックアップ手段と、各々リードフレ
    ームが複数個積載される2つのリードフレームマガジン
    と、前記リードフレームマガジンから前記リードフレー
    ムを各々移送するための2つのリードフレーム移送レー
    ルと、前記移送レールの下部に各々位置し、前記ダイピ
    ックアップ手段により移送されたダイが載置される2つ
    のボンディングステージと、前記ボンディングステージ
    に対応して前記移送レールの上部に各々位置する2つの
    ボンディングヘッドとを含み、 前記ボンディングステージが上昇し、前記ボンディング
    ヘッドが下降して、前記移送レールに沿って移送される
    リードフレームと、前記ボンディングステージ上に載置
    されるダイとを熱圧着することにより、前記ダイを前記
    リードフレームに接着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】 前記ダイボンディング装置は、前記ウェ
    ーハカセットを支持し、上下移動及び回転移動させるカ
    セットリフトをさらに含み、第1ウェーハローダーが前
    記ウェーハカセットから第1ダイ分離テーブルに1つの
    ウェーハをローディングした後、前記カセットリフトが
    上昇し、第2ウェーハローダーに向かって回転すること
    により、第2ウェーハローダーが前記ウェーハカセット
    から第2ダイ分離テーブルに次のウェーハをローディン
    グすることを特徴とする請求項1に記載のダイボンディ
    ング装置。
  3. 【請求項3】 前記ダイボンディング装置は、前記リー
    ドフレーム移送レールと連結されるアンローディング部
    をさらに含み、前記各々のボンディング部でダイボンデ
    ィングされたリードフレームが、前記アンローディング
    部に沿って順次排出されることを特徴とする請求項1に
    記載のダイボンディング装置。
  4. 【請求項4】 前記ダイボンディング装置は、前記アン
    ローディング部を介して複数のワイヤボンディング装置
    と連結されることを特徴とする請求項3に記載のダイボ
    ンディング装置。
  5. 【請求項5】 前記ダイボンディング装置は、LOCパ
    ッケージの製造装置であることを特徴とする請求項1に
    記載のダイボンディング装置。
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