JP3149782B2 - 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

ダイボンディング装置およびダイボンディング方法

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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、ウエハなどのチッ
プ供給部に備えられたチップをリードフレームやプリン
ト基板などの基板に移送搭載するダイボンディング装置
およびダイボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ウエハなどのチップ供給部に備えられた
チップを、リードフレームやプリント基板などの基板に
搭載するダイボンディング装置として、ノズルでチップ
供給部のチップを真空吸着してピックアップし、基板に
移送搭載するものが知られている。
【０００３】図７は従来のダイボンディング装置の側面
図である。リードフレーム１はガイド部２上に位置決め
されている。ウエハ３はホルダ４に保持されている。ホ
ルダ４はＸテーブル５とＹテーブル６から成る可動テー
ブル７に載せられている。ヘッド部８はウエハ３のチッ
プＰを下端部に真空吸着するノズル９を有している。ヘ
ッド部８は、移動機構（図示せず）に駆動されて、ウエ
ハ３とリードフレーム１の間を往復移動する。
【０００４】ヘッド部８の停止位置は、実線および鎖線
で示す２つの位置で一定しており、ウエハ３の所定のチ
ップＰをノズル９がピックアップできるように、可動テ
ーブル７を駆動してウエハ３をノズル９に対して相対的
にＸ方向やＹ方向へ水平移動させるようになっている。
この場合、鎖線で示すようにガイド部２側へ移動したウ
エハ３とホルダ４がガイド部２やリードフレーム１に衝
突しないように、ウエハ３はガイド部よりも段落差Ｄを
確保して低い位置に配設されている。
【０００５】次に動作を説明する。ヘッド部８が鎖線で
示すようにウエハ３の真上に移動してきた状態で、ヘッ
ド部８に備えられたリニヤモータなどの上下動手段が駆
動することにより、ノズル９は上下動作を行い、ウエハ
３のチップＰを真空吸着してピックアップする。次にヘ
ッド部８はリードフレーム１の上方へ移動し、そこで再
度ノズル９が上下動作を行うことにより、チップＰをリ
ードフレーム１に搭載する。リードフレーム１をガイド
部２上をその長手方向へピッチ送りしながら、以上の動
作が繰り返されることにより、リードフレーム１にチッ
プＰが次々に搭載されていく。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７において、段落差
Ｄが確保されているため、ノズル９のウエハ３のチップ
ＰをピックアップするときのストロークＳａは、チップ
Ｐをリードフレーム１に搭載するときのストロークＳｂ
よりもかなり長い。したがってノズル９がウエハ３のチ
ップＰをピックアップするための上下動作に要する時間
は長くかかり、それだけタクトタイムが長くなって作業
能率があがらないという問題点があった。
【０００７】またヘッド部８はノズル９の上下動手段
（リニヤモータなど）を備えているが、上下動手段はか
なり重量が重いものである。したがって上下動手段はヘ
ッド部８がウエハ３とリードフレーム１の間を往復移動
するときの大きな負荷となり、このためヘッド部８の移
動速度を上げることができず、このことも作業能率があ
がらない原因の一つになっていた。
【０００８】したがって本発明は、ウエハなどのチップ
供給部のチップをピックアップするときのノズルのスト
ロークを短くし、タクトタイムを短縮できるダイボンデ
ィング装置を提供することを目的とする。また本発明
は、ヘッド部の負荷を小さくし、ヘッド部をチップ供給
部と基板の間を高速度で移動させて作業能率をあげるこ
とができるダイボンディング装置およびダイボンディン
グ方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
のガイド部と、このガイド部に位置決めされた基板より
も段落差を確保して低い位置に配設されたチップ供給部
と、チップ供給部に備えられたチップをノズルの下端部
に真空吸着してピックアップしガイド部に位置決めされ
た基板に移送搭載するヘッド部と、このヘッド部を基板
のガイド部とチップ供給部の間を移動させる移動機構と
を備えたダイボンディング装置であって、前記基板のガ
イド部の上方の第１水平部と前記チップ供給部の上方の
第２水平部とこの第１水平部と第２水平部の間にあって
前記チップ供給部へ向って下り勾配の傾斜部を備えたカ
ム曲線を有するカムと、前記ノズルと共に上下動し且つ
前記移動機構による前記ヘッド部の移動に伴ってカム曲
線に沿って移動するカムフオロアと、前記ノズルが前記
ガイド部またはチップ供給部にあるときに前記カムを上
下動させて前記ノズルに上下動作を行わせる上下動手段
を設けた。
【００１０】請求項２の発明は、前記カムを上下動させ
るための前記上下動手段の駆動部を、前記ヘッド部と別
体の固定台側に設けることにより、前記駆動部が前記ノ
ズルの前記チップ供給部と前記ガイド部の間の移動動作
の負荷とならないようにした。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１の発明によれば、ノズル
がチップ供給部へ向って移動するときには、ヘッド部は
カム曲線に沿って下降するので、この移動中にその分だ
けノズルのストロークを稼ぐことができる。したがって
上下動手段を駆動することにより、カムを上下動させて
ノズルがチップ供給部のチップをピックアップするとき
のストロークは大巾に短縮され、短いストロークで高速
度でチップをピックアップすることができる。
【００１２】また請求項２の発明によれば、ヘッド部の
移動の負荷は著しく軽減されるので、ヘッド部はチップ
供給部と基板の間を高速度で移動しながら、基板にチッ
プを搭載することができる。
【００１３】次に、本発明の一実施の形態を図面を参照
ながら説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイボ
ンディング装置の斜視図、図２は同要部斜視図、図３は
同正面図、図４は同側面図、図５は同平面図、図６は同
ノズルのストロークの説明図である。
【００１４】まず、各図を参照してダイボンディング装
置の全体構造を説明する。なお図７に示す従来例と同一
要素には同一符号を付している。図１において、基台１
０の上面にはポール１１が立設されており、ポール１１
上にリードフレーム１のガイド部２が設けられている。
リードフレーム１はガイド部２上をその長手方向（Ｘ方
向）にピッチ送りされ、所定の位置で位置決めされる。
Ｘテーブル５とＹテーブル６から成る可動テーブル７は
ガイド部２の側方に設置されており、可動テーブル７の
上部に取り付けられたホルダ４にウエハ３が保持されて
いる。このウエハ３、ホルダ４、可動テーブル７はチッ
プ供給部を構成している。
【００１５】基台１０の後方角部には支柱１２が立設さ
れている。支柱１２の上部にはリニヤモータ部２０が片
持ちされている。このリニヤモータ部２０は、後述する
ように、ヘッド部３０をウエハ３とリードフレーム１の
間を移動させる移動機構となるものである。リニヤモー
タ部２０は、その駆動源であるステータ２１と移動板２
２から成っている。図４に示すように、ステータ２１の
前面には水平なガイドレール２３が上下２本設けられて
いる。また移動板２２の背面には、ガイドレール２３に
スライド自在に嵌合するスライダ２４が設けられてい
る。したがって、ステータ２１に配設されたコイル（図
示せず）に通電すると、その磁気力によって移動板２２
はガイドレール２３に沿って水平方向（Ｙ方向）へ摺動
する。なお移動機構として、リニアモータ部２０に代え
てボールネジとナットとモータを用いた送りネジ機構を
使用してもよい。
【００１６】図１において、移動板２２の前面にはヘッ
ド部３０が設けられている。ヘッド部３０は、移動板２
２に組み付けられて移動板２２と一体的にリードフレー
ム１とウエハ３の間をＹ方向へ移動するものであり、以
下その詳細な構造を説明する。図１および図２におい
て、３１はカギ型のブラケットであり、移動板２２の前
面に取り付けられている。ブラケット３１の前面には、
水平方向（Ｘ方向）の上下２本のガイドレール３２が装
着されている。またブラケット３１の前面にはプレート
３３が設けられている。図５に示すように、プレート３
３の背面にはガイドレール３２にスライド自在に嵌合す
るスライダ３４が設けられている。したがってプレート
３３は、ガイドレール３２に沿って水平方向（Ｘ方向）
に移動自在となっている。
【００１７】図２に示すように、プレート３３の側面下
部にはローラ３５が設けられている。ローラ３５は横長
のガイド３６に当接している。図５において、３７はロ
ーラ３５をガイド３６に押し付けるために、プレート３
３をガイド３６側へ付勢するためのスプリングである。
図２および図５において、ガイド３６はシャフト３８の
先端部に結合されている。シャフト３８の後端部にはロ
ーラ３９が軸着されている。ローラ３９はカム４０に当
接している。図４において、固定台４２上にはシャフト
３８がその長手方向へ移動するのを案内するガイド４３
が設けられている。モータ４１が駆動してカム４０が回
転すると、シャフト３８はその長手方向（Ｘ方向）にわ
ずかに往復動する。これにより、ガイド３６やローラ３
５を介してプレート３３もＸ方向へ往復動する。この往
復動は、後述するノズルにＸ方向のスクラブ動作を行わ
せるものである。
【００１８】図２において、プレート３３の前部には取
付体５０が装着されている。取付体５０は垂直なガイド
レール４４とスライダ４３を介してプレート３３に上下
動自在に装着されている（図３も参照）。図２および図
３において、取付体５０には軸受部５０ａ，５０ｃが突
設されており、これにノズルシャフト５１が直立して挿
着されている。ノズルシャフト５１の下端部には、チッ
プを真空吸着するノズル５２が設けられている。５３は
ノズルシャフト５１に装着されたタイミングプーリであ
る。このタイミングプーリ５３は、プレート３３の前面
に固定された軸受部３３ｂに回転自在に取り付けられて
いる。ノズルシャフト５１の周面には長手方向に沿って
スプライン溝が形成されており（図示せず）タイミング
プーリに内蔵された軸受に上下方向へのみ摺動自在に支
持されている。ブラケット３１の背後にはθ回転用のモ
ータ５４が装着されている。モータ５４の回転は、タイ
ミングベルト５５やタイミングプーリ５３を介してノズ
ルシャフト５１に伝達され、ノズルシャフト５１はその
軸心を中心にθ回転する。これにより、ノズル５２の下
端部に真空吸着されたチップの水平方向の回転角度の設
定を行う。
【００１９】図２および図４において、取付体５０の側
面下部にはバー５６が装着されている。バー５６の下部
にはカムフオロア５７が軸着されている。６０はＹ方向
に長板形のカムであり、その前面には所定のカム曲線を
構成するカム溝６１がＹ方向に長く形成されている。図
３において、このカム溝６１は、ガイド部２に位置決め
されたリードフレーム１の真上に位置する第１水平部６
１ａと、ウエハ３の真上に位置する第２水平部６１ｂ
と、両部の間にあってウエハ３に向って下り勾配の傾斜
部６１ｃから成っている。取付体５０に装着されたカム
フオロア５７はカム溝６１に嵌合している。６２はカム
６０を弾持するスプリングである。図３においてリニヤ
モータ部２０が駆動すると、移動板２２はガイドレール
２３に沿ってＹ方向へ移動するが、これによりカムフオ
ロア５７はカム溝６１内を転動しながら同方向へ移動
し、傾斜部６１ｃ内を移動することにより、取付体５０
および取付体５０に保持されたノズルシャフト５１およ
びノズル５２は上下動する。
【００２０】次に、図４および図５を参照してカム６０
を上下動させる上下動手段について説明する。カム６０
の背面にはブロック７０が設けられている。ブロック７
０にはカギ型のレバー７１がピン７２で上下方向に回転
自在に軸着されている。レバー７１の両端部にはローラ
７３、７４が軸着されており、一方のローラ７３はカム
６０の背面の突出部６０ａの下面に当接している。上記
スプリング６２（図３）のばね力により、突出部６０ａ
はローラ７３に押接される。
【００２１】カム６０の背後には固定台４２が設けられ
ている。この固定台４２はステータ２１の下部に固定さ
れている。固定台４２の下面には、ブロック７０やモー
タ７５など装着されている。モータ７５はＸ方向に長尺
の送りねじ７６を回転させる。７７は送りねじ７６の先
端部の軸受である。送りねじ７６にはナット７８が装着
されている。ナット７８には前方へ延出するロッド７９
が結合されており、ロッド７９の先端部はレバー７１の
ローラ７４に押接している。８０はナット７８のガイド
レールである。
【００２２】したがってモータ７５が駆動して送りねじ
７６が回転すると、ナット７８は送りねじ７６に沿って
移動する。これによりロッド７９はＸ方向へ移動し、レ
バー７１のローラ７４を背面から押圧する。するとレバ
ー７１はピン７２を中心に回転し、突出部６０ａを介し
てローラ７３に接地するカム６０は上下動する。取付体
５０はバー５６およびローラ５７を介してカム６０に連
結されており、したがってカム６０が上下動することに
より、取付体５０およびこれに保持されたノズルシャフ
ト５１やノズル５２も上下動する。
【００２３】以上のように、ノズル５２は、第１にはカ
ムフオロア５７がカム溝６１の傾斜部６１ｃに沿って移
動することによって上下動作を行い、また第２にはモー
タ７５の駆動によりカム６０が上下動することにより上
下動作を行う。ここで、カム溝６１の加工精度を十分に
あげることにより、カム溝６１によるノズル５２のスト
ロークの大きさを常に正確に確保できる。またモータ７
５をデジタル制御することにより、モータ７５の駆動に
よるノズル５２のストロークを正確に制御できる。
【００２４】図６は、ノズル５２のストロークの説明図
である。図示するように、リードフレーム１が載せられ
たガイド部２とウエハ３に備えられたチップＰの上面
（チップＰのピックアップレベル）には段落差Ｄが確保
されており、ウエハ３はリードフレーム１よりも低い位
置に配設されている。この段落差Ｄの必要性について
は、図７を参照して説明したとおりである。
【００２５】この段落差Ｄを吸収するために、カム溝６
１の傾斜部６１ｃによりストロークＳ１を稼ぐ。またウ
エハ３のチップＰをピックアップする際には、モータ７
５を駆動してカム６０を上下動させることによりストロ
ークＳ２を稼ぎ、またチップＰをリードフレーム１に搭
載する際にもモータ７５を駆動してカム６０を上下動さ
せることによりストロークＳ３を稼ぐ。ここでストロー
クＳ１は、ノズル５２がウエハ３とリードフレーム１の
間を移動しながら稼ぐので、このストロークＳ１を稼ぐ
ための時間は実質的に不要となり、ストロークＳ２、Ｓ
３を稼ぐための時間のみが必要となる。すなわち、ウエ
ハ３のチップＰをピックアップする際に必要なストロー
クはＳ２であり、図７に示す従来例のストロークＳａよ
りもこのストロークＳ２ははるかに短いので、ピックア
ップに要する時間を大巾に短縮できる。しかも上述した
ように、各ストロークＳ１，Ｓ２，Ｓ３は正確に実現で
きる。なおノズル５２のストロークはチップＰの厚さに
よって異るので、チップＰの厚さに応じてモータ７５の
回転量を調整する。
【００２６】またノズル５２はウエハ３とリードフレー
ム１の間を繰り返し往復移動を行って、ウエハ３のチッ
プＰをリードフレーム１に搭載するが、ノズル５２に上
下動作を行わせるための上下動手段（カム６０、レバー
７１、モータ７５、送りねじ７６、ナット７８など）は
すべてヘッド部３０とは別体であって、固定台４２側に
固定されており、ノズル５２の往復移動の負荷とはなら
ない。すなわちリニヤモータ部２０の駆動によるノズル
５２の往復移動の負荷となるのは、ブラケット３１や取
付体５０に組み付けられた部品だけである。したがって
リニヤモータ部２０の負荷は小さく、ノズル５２をウエ
ハ３とリードフレーム１の間を高速度で移動させること
ができる。
【００２７】このダイボンディング装置は上記のように
構成されており、次に全体の動作を説明する。図１にお
いて、ガイド部２上を搬送されてきたリードフレーム１
は所定位置で停止して位置決めされる。次にリニヤモー
タ部２０が駆動して移動板２２がステータ２１の前面を
ガイドレール２３に沿ってスライドすることにより、ヘ
ッド部３０はウエハ３の上方へ移動する。このとき、図
３においてカムフオロア５７がカム溝６１の傾斜部６１
ｃを通過することにより、ノズル５２はストロークＳ１
下降し、ウエハ３の上方に到達する。図４はこのときの
状態を示している。
【００２８】そこで図４においてモータ７５が正回転す
ることにより、ナット７８は送りねじ７６に沿って右方
へ後退し、ロッド７９も後退する。これによりレバー７
１はカム６０の突出部６０ａから受ける荷重により反時
計方向へ回転し、カム６０は下降する。この下降量はス
トロークＳ２であり、これによりノズル５２の下端部は
ウエハ３のチップＰの上面に到達し、チップＰを真空吸
着する。次にモータ７５が逆回転すると、ナット７８は
送りねじ７６に沿って左方へ前進し、ロッド７９も前進
してその先端部によりレバー７１のローラ７４を押し、
レバー７１は時計方向へ回転する。これによりカム６０
は上記ストロークＳ２だけ押し上げられ、ノズル５２も
ストロークＳ２上昇してチップＰをピックアップする。
【００２９】次にリニヤモータ部２０が逆方向に駆動し
て移動板２２は図４において左方へ移動する。これによ
りノズル５２はリードフレーム１の上方へ移動するが、
その途中において、カムフオロア５７はカム溝６１の傾
斜部６１ｃに沿って移動することにより、ノズル５２は
ストロークＳ１上昇する。次に、チップＰのピックアッ
プの場合と同様に、モータ７５を正方向へ駆動すること
により、カム６０を下降させ、これによりノズル５２を
下降させてノズル５２の下端部に真空吸着されたチップ
Ｐをリードフレーム１に着地させる（図６において、鎖
線で示すチップＰを参照）。このときのノズル５２のス
トロークはＳ３である。
【００３０】この着地状態で、図４および図５において
モータ４１を正逆駆動する。するとシャフト３８はカム
４０の回転によってその長手方向（Ｘ方向）へ往復動
し、これによりプレート３３及び取付体５０も同方向へ
往復動し、ノズル５２はＸ方向へわずかにスクラブ動作
を行う。またこれと同時にリニヤモータ部２０をわずか
に正逆駆動することにより、ノズル５２はＹ方向へわず
かにスクラブ動作を行う。このようにノズル５２をＸ方
向やＹ方向へスクラブ動作させることにより、リードフ
レーム１に塗布された接着剤をチップＰの裏面全体に接
触させ、チップＰをリードフレーム１にしっかりボンデ
ィングできる。次にチップＰの真空吸着状態を解除した
うえで、モータ７５を逆方向へ駆動し、ノズル５２を上
昇させれば、一連の動作は終了する。リードフレーム１
をガイド部２上をピッチ送りしながら、上述した動作を
繰り返すことにより、リードフレーム１にはチップＰが
次々に搭載される。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、ノズルを基板からチッ
プ供給部へ向って移動させるときに、ノズルをカム曲線
に沿って移動させて下降させるようにしているので、チ
ップ供給部に備えられたチップをピックアップする際
や、チップを基板に搭載する際には、カムを上下動させ
ることによりノズルをわずかに上下動させればよく、ノ
ズルのストロークを大巾に短縮できる。したがってチッ
プのピックアップや搭載に要する時間を短縮でき、高速
度でチップを基板に搭載することができる。またカムの
上下動のストロークを正確に調整することにより、チッ
プの厚さに応じてノズルのストロークを正確に調整し、
チップ供給部におけるチップのピックアップや、チップ
の基板への搭載を確実に行うことができる。
【００３２】請求項２の発明によれば、カムを上下動さ
せるための上下動手段の駆動部を、ヘッド部と別体の固
定台側に設けることにより、駆動部がノズルのチップ供
給部と基板のガイド部の間の移動動作の負荷とならない
ようにしているので、ノズルを高速度でチップ供給部と
基板の間を移動させることができ、したがって高速度で
チップを基板に移送搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の要部斜視図
【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の正面図
【図４】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の側面図
【図５】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
の平面図
【図６】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置
のノズルのストロークの説明図
【図７】従来のダイボンディング装置の側面図
【符号の説明】
１ リードフレーム ２ ガイド部 ３ ウエハ ２０ リニヤモータ部 ２１ ステータ ２２ 移動板 ３０ ヘッド部 ４２ 固定台 ５２ ノズル ５７ カムフオロア ６０ カム ６１ カム溝 ７５ モータ ７６ 送りねじ ７８ ナット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板のガイド部と、このガイド部に位置決
    めされた基板よりも段落差を確保して低い位置に配設さ
    れたチップ供給部と、チップ供給部に備えられたチップ
    をノズルの下端部に真空吸着してピックアップしガイド
    部に位置決めされた基板に移送搭載するヘッド部と、こ
    のヘッド部を基板のガイド部とチップ供給部の間を移動
    させる移動機構とを備えたダイボンディング装置であっ
    て、 前記基板のガイド部の上方の第１水平部と前記チップ供
    給部の上方の第２水平部とこの第１水平部と第２水平部
    の間にあって前記チップ供給部へ向って下り勾配の傾斜
    部を備えた カム曲線を有するカムと、前記ノズルと共に
    上下動し且つ前記移動機構による前記ヘッド部の移動に
    伴って前記カム曲線に沿って移動するカムフオロアと、
    前記ノズルが前記ガイド部またはチップ供給部にあると
    きに前記カムを上下動させて前記ノズルに上下動作を行
    わせる上下動手段を設けたことを特徴とするダイボンデ
    ィング装置。
  2. 【請求項２】前記カムを上下動させるための前記上下動
    手段の駆動部を、前記ヘッド部と別体の固定台側に設け
    ることにより、前記駆動部が前記ノズルの前記チップ供
    給部と前記ガイド部の間の移動動作の負荷とならないよ
    うにした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】基板のガイド部と、このガイド部に位置決
    めされた基板よりも段落差を確保して低い位置に配設さ
    れたチップ供給部と、チップ供給部に備えられたチップ
    をノズルの下端部に真空吸着してピックアップしガイド
    部に位置決めされた基板に移送搭載するヘッド部と、こ
    のヘッド部を基板のガイド部とチップ供給部の間を移動
    させる移動機構と、前記基板のガイド部の上方の第１水
    平部と前記チップ供給部の上方の第２水平部と第１水平
    部と第２水平部の間にあって前記チップ供給部へ向って
    下り勾配の傾斜部を備えたカム曲線を有するカムと、こ
    のカムを上下動させる上下動手段と、前記ノズルと共に
    上下動し且つ前記移動機構による前記ヘッド部の移動に
    伴って前記カム曲線に沿って移動するカムフオロアとを
    備えたダイボンディング装置を用いたダイボンディング
    方法であって、 前記移動機構で前記ヘッド部を前記チップ供給部の上方
    へ移動させることにより、前記カムフォロアを前記傾斜
    部を通過させて前記ノズルを下降させる工程と 、 前記上下動手段により前記カムを下降させて、前記ノズ
    ルで前記チップ供給部のチップを真空吸着し、次いでカ
    ムを上昇させてチップをピックアップする工程と、 前記移動機構で前記ヘッド部を前記ガイド部上の基板の
    上方へ移動させることにより前記カムフォロアを前記傾
    斜部を通過させて前記ノズルを上昇させる工程と、 前記上下動手段により前記カムを下降させて前記ノズル
    に真空吸着したチップを基板にボンディングする工程、 を含むことを特徴とするダイボンディング方法。
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