JP3705892B2 - バンプ高さ矯正方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ等のワークを回路基板に実装し易くするため、ワークのボンディング面に形成された複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップ等のワーク、特にメモリーチップ等の電極数が数十個以上のものを回路基板へ実装する方法として、実装スペース、実装コストや電極接続部の電気特性等での有利さを考慮して、先ずワークの各電極にバンプを形成してから回路基板へ装着して実装するという方法が多く利用されている。
【0003】
バンプ形成方法の一例は、図4(a)に示すように、ボンディングステージ1上に半導体チップ(ワーク)2を位置決めし、ボンディングヘッドのキャピラリ3の下端においてバンプの材料であるワイヤ4を加熱溶融させてボール状に形成し、次いで図4(b)に示すように、ボンディングヘッドを下降させて前記のボール部15をワーク2上の電極5に押し付けてボンディングした後、図4(c)に示すように、ボンディングヘッドを上昇させてワイヤ4を切断して電極5にバンプ6を形成し、以上の動作を一個のワーク2の全電極5において繰り返す。さて、図4(c)に示すように、形成された各バンプ6の頂部7の電極5面からの高さである各バンプ高さhは、それらの頂部7がワイヤ4を引きちぎった切断部であるため、不揃いであるので、そのままでは回路基板への実装に不適合である場合が多い。そこで次に、形成された全バンプ6のバンプ高さhを揃えるため、図5に示すようなバンプ高さ矯正装置20を用いて、全バンプ6の頂部7に一枚の水平なレベリングプレート21を押し付けて全バンプ6のバンプ高さhを矯正している。
【0004】
従来のバンプ高さ矯正方法は、図5に示すように、バンプ形成されたワーク2をレベリングステージ26上に載置し、ガイド機構22で水平に保持され上下動自在にガイドされたレベリングプレート21を、モータ駆動機構23で上下動させてバンプ6の頂部7に押し付け、その押付け力を一定とすることを図って、モータ駆動機構23からレベリングプレート21に加わる荷重をロードセル24で検出してモータ駆動機構23の動作を制御していた。このレベリングプレート21はガイド機構22の上下動する可動体25にネジ27でネジ止めされており、レベリングプレート21の交換や洗浄等のメンテナンスにおいて可動体25から着脱できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、移動体通信機器の普及に伴い、移動体通信機器用の高周波フィルタ等の電極数が数個と少ないワークの回路基板への実装も、従来の半田付けやワイヤボンディング等を利用した実装から、その実装スペースや電極接続部の高周波電気特性等で有利なバンプ形成を利用した実装へと替わりつつある。
【0006】
しかしながら、上記従来のバンプ高さ矯正方法では、ワーク2が電極数の少ないものすなわちバンプ数の少ないものである場合、バンプ高さhを矯正するのに必要かつ十分なレベリングプレート21の押付け力はかなり小さく、レベリングプレート21を上下ガイドするガイド機構22の摺動部分22aの摩擦力が無視できなくなるため、ロードセル24で検出するレベリングプレート21に加わる荷重とレベリングプレート21から全バンプ6に加わる押付け力とが大いに異なるようになり、しかも前記摩擦力を正確に見積もることも制御することも困難であるので、結局ワーク毎に押付け力がバラツいて、矯正後のバンプ高さhの不適正なワークが多量に発生するという問題がある。
【0007】
本発明は、上記問題に鑑み、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができるバンプ高さ矯正方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、ワークのボンディング面に形成された複数のバンプの頂部に一枚の水平なレベリングプレートを押し付けて、これら複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法において、個々のワーク毎に、前記ボンディング面の高さであるワーク高さを検出し、検出された前記ワーク高さに基づいて前記レベリングプレートの押付け高さを設定することを基本構成とする。
【0009】
本発明の基本構成によれば、ワーク厚みに基づいてレベリングプレートの押付け高さを決め、しかもワーク毎のワーク厚みのバラツキに対応してその押付け高さを補正することができるので、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができる。
【0010】
本発明は特に、多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行うことを特徴としている。
これにより、特に、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更によるレベリングプレートの押付け高さとバンプ高さとの関係の変化に対して有効に対応できるので、多数のワークのバンプ高さを効率的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【0011】
また、レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いると、レベリングプレートの保持面への取付けにおいて、レベリングプレートに加えられる歪みをネジ締め等による取付けに比べて小さくすることができるので、レベリングプレートの押付け面の平面度及びボンディング面に対する平行度を容易に精度よく設定することができる。また、レベリングプレートの保持面への着脱が容易であるので、レベリングプレートの交換や洗浄等のメンテナンスにおいても迅速に着脱を行うことができる。従って、より多数のワークの生産においても、バンプ高さを適正な値に維持でき、より生産性を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【0013】
本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態は、図2に示すようなバンプ高さ矯正装置11を用いて、半導体チップ(ワーク)2の電極に形成された複数のバンプ6の頂部7に一枚の水平なレベリングプレート9を押し付けて、これら複数のバンプ6を適正なバンプ高さHに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法であって、図1〜図3に示すように、個々のワーク2毎に、電極5面の高さであるワーク高さXを検出し、検出されたワーク高さXに基づいてレベリングプレート9の押付け高さYを設定するものである。そして、ワーク2の管理ロットの変り目においては、各管理ロット毎に、一個目のワーク2の矯正後のバンプ高さHを検出し、この検出されたバンプ高さHに基づいて、ワーク高さXの検出によって定められたレベリングプレート9の押付け高さYを補正し、この管理ロット内の2個目以降のワーク2については前記で補正されたレベリングプレート9の押付け高さYにより矯正を行うものである。
【0014】
ここで、バンプ形成方法の一例を、図4に基づいて説明しておく。先ず、ボンディングステージ1上にワーク2を位置決めし、ボンディングヘッドのキャピラリ3の下端を通してバンプの材料であるワイヤ4を所要量繰り出した後、トーチ17からのスパーク放電で加熱溶融させてワイヤ4の下端をボール状に形成する(図4の(a))。次に、ボンディングヘッドを下降させて前記のボール部15をワーク2の電極5に押し付けて、荷重と超音波振動印加とによってボンディングする(図4の(b))。この際の圧着力は30〜50g/バンプで、超音波振動は、振動方向が水平で、振幅0.5μm、振動数60〜70kHzである。その後、ボンディングヘッドを上昇させてワイヤ4を切断して電極5にバンプ6を形成する(図4の(c))。以上の動作を一個のワーク2の全電極5において繰り返す。これによって形成されたバンプ6のバンプ高さhは、圧縮されたボール部15の上部に30〜40μm突出したワイヤ部16を含む60〜70μm程度である。バンプ形成されたワーク2をボンディングステージ1上からレベリングステージ8上へ移載し、次のバンプ高さ矯正工程に移行する。
【0015】
バンプ高さ矯正装置11の一例は、図2に示すように、ワーク2を水平に保持するレベリングステージ8と、下面に平面を有する鋼製のレベリングプレート9と、このレベリングプレート9を保持する可動体10と、この可動体10を上下動自在にガイドするガイド機構12と、可動体10を上下動させるモータ駆動機構13と、このモータ駆動機構12による上下動の高さを制御する制御部14とからなり、ガイド機構12の可動体10の下面10aには、真空ポンプ18に接続している真空吸着部18aが設けられレベリングプレート9を吸着しており、レベリングステージ8に対するレベリングプレート9の平行度と平面度とが精度よく保たれるように保持している。
【0016】
バンプ高さ矯正方法を、図2および図3のフローチャートに基づいて以下に説明する。
【0017】
先ず、ステップS1で基準バンプ高さH0 、ワーク高さズレ許容量B1 を設定しておく。ステップS2でワーク2をレベリングステージ8上に導入し、ステップS3で高さの原点から電極5の高さを図示しないレーザ測定器で数点測定して、これを平均してワーク高さXを求める。ステップS4において、ワーク2が管理ロットの一個目であるならば次のステップS5へ、2個目以降であるならばステップS10へ、それぞれ処理を進める。
【0018】
ステップS5で管理ロットの一個目のワーク高さXを基準ワーク高さX0 として登録し、ステップS6で基準ワーク高さX0 を基に基準押付け高さY0 、すなわちY0 =H0 +X0 を求め、ステップS7で基準押付け高さY0 を用いてバンプ6の矯正動作を行う。ステップS8で矯正されたバンプ高さを顕微鏡で数点測定し、これを平均してバンプ高さHを求める。ステップS9でバンプ高さHの基準バンプ高さH0 からのズレ量すなわちH−H0 を求め、これを補正量Aとして登録する。次いで、ワーク2を排出後ステップS2へ戻り、2個目以降のワーク2の処理に備える。
【0019】
ステップS10で個々のワーク高さXの基準ワーク高さX0 からのズレであるワーク高さズレ量Bを、B=X−X0 として求めて記憶する。ステップS11で、ワーク高さズレ量Bがワーク高さズレ許容量B1 以下ならば次のステップステップS12へ、B1 を越えるならばステップS15のエラー停止へ、それぞれ処理を進める。
【0020】
そして、ステップS12で、管理ロット毎に求まる補正量Aと個々のワーク2毎に求まるワーク高さズレ量Bとに基づいて基準押付け高さY0 を補正して、押付け高さYを式Y=Y0 −A−Bで求める。ステップS13で押付け高さYを用いてバンプ6の矯正動作を行い、ステップS14でバンプ高さ矯正済のワーク2を排出後ステップS2へ戻り、次のワーク2の処理に備える。
【0021】
上記の手順によって、バンプ高さ矯正においてレベリングプレート9の押付け高さYを設定するので、ワーク2のバンプ数の大小に関係なくバンプ高さHを適正な値に矯正することができる。また、一つの管理ロット内の多数のワーク2について、各ワーク2のワーク高さXのバラツキに対応して押付け高さYを補正できるし、多数の管理ロットについても、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更による押付け高さYとバンプ高さH間の関係の変化に対応して、管理ロットの変り目に補正値Aを求めて押付け高さYを補正できる。従って、多数のワーク2のバンプ高さHを効果的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【0022】
また、レベリングプレート9が磨耗したり汚れたときには、このレベリングプレート9を可動体10から迅速に取外しでき、しかも取付けも可動体10に吸着させるだけで容易かつ迅速に精度よく行えるので、レベリングプレート9の交換やメンテナンスによるバンプ高さ矯正装置11の停止時間を少なくでき、より生産性を向上させることができる。
【0023】
上記のステップS3またはステップS8において、数点の実測値からそれぞれの平均値X、Hを求める際、先ず全実測値からその平均値と標準偏差σとを計算し、平均値±3σにある実測値のみを平均してそれぞれを平均値X、Hとすると、いわゆる異常値を除くことができ、より安定したフィードバックが得られる。
【0024】
上記実施形態では、個々のワーク2毎のワーク高さXの検出をバンプ高さ矯正前にレベリングステージ8上で行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、前記のワーク高さXの検出をボンディング形成時にボンディングステージ1上で行ってもよい。
【0025】
【発明の効果】
本発明のバンプ高さ矯正方法によれば、ワーク厚みに基づいてレベリングプレートの押付け高さを決め、しかもワーク毎のワーク厚みのバラツキに対応してその押付け高さを補正することができるので、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができる。
【0026】
特に、多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行う特徴ある構成により、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更によるレベリングプレートの押付け高さとバンプ高さとの関係の変化に対して有効に対応できるので、多数のワークのバンプ高さを効率的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【0027】
また、レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いると、レベリングプレートの保持面への取付けにおいて、レベリングプレートに加えられる歪みを小さくすることができるので、レベリングプレートの押付け面の平面度及びボンディング面に対する平行度を容易に精度よく設定することができる。また、レベリングプレートの保持面への着脱が容易であるので、レベリングプレートの交換や洗浄等のメンテナンスにおいても迅速に着脱を行うことができる。従って、より多数のワークの生産においても、バンプ高さを適正な値に維持でき、より生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワークの一例を示す概略正面図。
【図2】本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態を示す概略正面図。
【図3】本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図4】バンプ形成方法を説明する図で、(a)はワイヤ下端が溶融している状態を、(b)はボンディング中を、(c)はバンプ形成後をそれぞれ示す概略正面図。
【図5】従来例を示す概略図。
【符号の説明】
2 半導体チップ(ワーク)
5 電極(ボンディング面)
6 バンプ
7 バンプの頂部
9 レベリングプレート
10a 可動体の下面(保持面)
H 矯正後のバンプ高さ
X ワーク高さ
Y レベリングプレートの押付け高さ
Claims (2)
- ワークのボンディング面に形成された複数のバンプの頂部に一枚の水平なレベリングプレートを押し付けて、これら複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法において、
個々のワーク毎に、前記ボンディング面の高さであるワーク高さを検出し、検出された前記ワーク高さに基づいて前記レベリングプレートの押付け高さを設定し、
多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行うことを特徴とするバンプ高さ矯正方法。 - レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いる請求項1記載のバンプ高さ矯正方法。
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