JP4166228B2 - Bump inspection method and equipment after leveling - Google Patents
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Description
本発明はICチップの電極であるパッドに形成され、レベリングされた後のバンプの検査方法と装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a bump after being formed and leveled on a pad which is an electrode of an IC chip.
ワイヤボンディング技術によりICチップのパッド(電極部)とパッケージ導体部との電気的接続を行うボンダーが種々知られている(例えば、非特許文献1参照。)。この種の従来のワイヤボンディングを行うボンダーでも、その用い方によってICチップのパッドに電気接続用のバンプを形成することができる(例えば、特許文献1参照)。 Various bonders that electrically connect pads (electrode portions) of an IC chip and package conductor portions by wire bonding technology are known (see, for example, Non-Patent Document 1). Even with this type of conventional bonder for wire bonding, bumps for electrical connection can be formed on the pads of the IC chip depending on how they are used (see, for example, Patent Document 1).
そのバンプボンダーを用いてICチップにバンプを形成する際には、前工程として、まず図18(a)に示すように、ICチップを多数形成したウエハ91をエキスパンディングシート92上でダイシングして各ICチップ93に分割した後エキスパンドすることにより各ICチップ93に分割したエキスパンドウエハ94とし、次いで図18(b)に示すように、このエキスパンドウエハ94をダイスピッカーと呼ばれる装置に供給して各ICチップ93をトレイ95に移載し、その後図18(c)に示すように、トレイ95を上記バンプボンダーに供給することによりトレイ95からICチップ93を順次取り出して各ICチップ93にバンプを形成し、バンプを形成したICチップ93をトレイ96に収容して後続工程へ供給している。
ところで、本実施の形態を示す図15を参照して、図15(a)に示すようなバンプとを加圧すると、そのワイヤ部分14bが加圧変形されて同一高さにレベリングされることにより、図15(b)に示すように、台座部3aから小径の頭頂部3bが突出したバンプ3が形成される。この台座部3aの上に頭頂部3bが突出したバンプ3の形状は、ICチップ2を基板に接着剤を用いて接合する場合に適した形状である。
By the way, referring to FIG. 15 showing the present embodiment, when a bump as shown in FIG. 15A is pressed, the
そこで、本発明目的は、このような台座部及び頭頂部を有したバンプの位置及び形状を認識して良否検査ができるレベリング後のバンプの検査方法と装置
提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an inspection method and apparatus for bumps after leveling which can perform a pass / fail inspection by recognizing the position and shape of the bumps having the pedestal and the top.
請求項1の発明のレベリング後のバンプの検査方法は、バンプ上端を押圧してレベリングされて台座及び頭頂部を有したICチップのバンプの位置及び形状を、この載置台に載置されたICチップのバンプの上端をレべリングするレべリング部とICチップが移載される移載位置との間の載置台の移動経路途中にて認識して適否を検査することを特徴とする。 The method for inspecting bumps after leveling according to the first aspect of the present invention is the IC in which the bumps of the IC chip having the pedestal and the top portion are leveled by pressing the upper end of the bump and placed on the mounting table. It is characterized by recognizing in the middle of the movement path of the mounting table between the leveling portion for leveling the upper end of the bump of the chip and the transfer position to which the IC chip is transferred, and checking the suitability.
請求項2の発明のレベリング後のバンプの検査方法は、請求項1の発明に加え、さらに、前記形状の認識は、バンプの台座あるいは、頭頂部のそれぞれの複数の径を含むことを特徴とする。
The bump inspection method after leveling according to the invention of
請求項3の発明のレベリング後のバンプの検査方法は、載置台に載置され、バンプ上端を押圧してレベリングされて台座及び頭頂部を有したICチップのバンプの有無あるいは、バンプの台座の径あるいは、頭頂部の径あるいは、ICの電極中心位置とバンプ中心位置との位置ズレ量、を、この載置台に載置されたICチップのバンプの上端をレべリングするレべリング部とICチップが移載される移載位置との間の載置台の移動経路途中にて、認識部で認識し予め設定されている許容範囲内にあるか否かを判定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for inspecting a bump after leveling, wherein the bump is mounted on a mounting table and pressed to press the upper end of the bump to be leveled to have an IC chip having a pedestal and a top or a bump pedestal. A leveling portion for leveling the upper end of the bump of the IC chip mounted on the mounting table, the diameter, the diameter of the top portion, or the positional deviation amount between the electrode center position of the IC and the bump center position ; In the middle of the movement path of the mounting table between the IC chip and the transfer position, it is recognized by the recognition unit and it is determined whether or not it is within a preset allowable range.
請求項4の発明のレベリング後のバンプの検査装置は、バンプ上端を押圧してレベリングされて台座及び頭頂部を有したICチップを載置して、ICチップのバンプをレべリングするレべリング部とICチップが移載される移載位置との間で移動可能な載置台と、この載置台に載置されたICチップのバンプの位置及び形状を認識する、載置台の移動経路途中に配設された認識部と、この認識部により認識されたICチップのバンプの位置及び形状が予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する判定部を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an inspection apparatus for bumps after leveling, in which the upper end of the bump is pressed to place an IC chip having a pedestal and a top, and the bump of the IC chip is leveled. A mounting table that can move between the ring unit and the transfer position to which the IC chip is transferred, and the position and shape of the bumps of the IC chip mounted on the mounting table in the middle of the moving path of the mounting table And a determination unit that determines whether or not the position and shape of the bumps of the IC chip recognized by the recognition unit are within a preset allowable range. .
本発明によれば、載置台に載置されレリングされたICチップのバンプの位置及び形状を認識して、あるいは、バンプの有無、バンプの台座の径、頭頂部の径、ICの電極中心位置とバンプ中心位置との位置ズレ量、を、この載置台に載置されたICチップのバンプの上端をレべリングするレべリング部とICチップが移載される移載位置との間の載置台の移動経路途中にて認識して、許容範囲内にあるか否かで良品と不良品とを判定することができる。 According to the present invention, the position and shape of bumps of an IC chip mounted and mounted on a mounting table are recognized, or the presence or absence of bumps, the diameter of the base of the bump, the diameter of the top, the center position of the electrode of the IC Between the leveling portion for leveling the upper end of the bump of the IC chip mounted on the mounting table and the transfer position at which the IC chip is transferred. A good product and a defective product can be determined by recognizing in the middle of the movement path of the mounting table and determining whether or not they are within an allowable range.
以下、本発明のバンプボンダーの一実施形態について図1〜図17を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the bump bonder of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本実施形態のバンプボンダーの全体配置構成を図1、図2を参照して説明する。ダイシングしてエキスパンドされた状態のウエハ(本明細書ではエキスパンドウエハと略称する)1を多数枚積層状態で収容したキャリア101が搬入され、エキスパンドウエハ1を一枚づつ順次受入部5に供給する搬入部4と、受入部5のエキスパンドウエハ1からボンディングステージ10上に1つづつ移載されたICチップ2のパッドにバンプ3を形成するボンディングヘッド11が配設されたボンディング部6と、形成されたバンプ3上端を押圧してレベリングするレベリング部7と、レベリングの終了したICチップ2を収納するテープ状保持体27又はトレイが配置されたICチップ収納部8と、受入部5からICチップ2を取り出し、ボンディングステージ10、レベリング部7、ICチップ収納部8に順次ICチップ2を移載する移載手段9とを備えている。また、移載手段9の移動経路の適所に、バッドマークが付されたICチップ2や、検査不良のICチップ2を廃棄する廃棄部19が配設されている。
First, the overall arrangement configuration of the bump bonder of this embodiment will be described with reference to FIGS. Carrying in a
搬入部4には、キャリア101を支持して昇降し、受入部5への送出高さ位置にエキスパンドウエハ1を位置決めするリフタ28と、エキスパンドウエハ1を受入部5へ送出する送出手段(図示せず)が配設されている。
The carry-in unit 4 supports the
受入部5は、エキスパンドウエハ1を保持してY方向に移動可能な移動テーブル29と、X方向に移動可能な可動アーム30の先端部に設置された認識カメラ31を備えており、認識カメラ31にてエキスパンドウエハ1の各ICチップ2を認識してその正確な位置を検出するとともに、ICチップ2に付されているバッドマークを検出するように構成されている。ICチップ2の正確な位置を検出することにより、移載手段9でICチップ2を吸着保持する際に、ICチップ2が微小な場合でも確実かつ適正に保持することができる。また、バッドマークは前工程のIC検査時に不良のICチップ2に付されたものであり、その検出により不良ICチップ2に対してもバンプ3を形成するという無駄を無くすことができる。
The
ICチップ2の移載手段9は、図3に示すように、受入部5とICチップ収納部8との間をX方向に移動可能なX方向移動台32と、その上端に設置されたY方向に移動可能なY方向スライダ33と、Y方向スライダ33に装着された吸着ヘッド34を備えている。吸着ヘッド34には、図4に示すように、X方向に並列して一対の吸着ノズル35が配設され、ICチップ2の各種移載を合理的に行うように構成されている。X方向移動台32はX方向ガイド36に案内され、ボールネジ37のサーボモータ38による正逆回転でX方向に往復移動される。Y方向スライダ33はY方向ガイド39に案内され、サーボモータ40の正逆回転によって回動するタイミングベルト(図示せず)に連結されてY方向に往復移動される。
As shown in FIG. 3, the transfer means 9 for the
吸着ヘッド34においては、図4に示すように、吸着ノズル35が中空のノズルロッド41の下端に装着され、このノズルロッド41の上端に吸着用エアホース42が接続されている。ノズルロッド41の上端部には水平方向に突出する係合部43が設けられ、この係合部43の下面に基端を枢支された揺動レバー44の先端の係合ローラ45が係合されている。揺動レバー44の中間部にはカムローラ46が設けられ、サーボモータ48にて正逆回転駆動可能なカム47の上端部に係合している。また、ノズルロッド41を下方に向けて付勢するバネ49が設けられている。かくして、サーボモータ48による一対のカム47の正逆回転によって何れかの吸着ノズル35が選択されて昇降移動する。また、サーボモータ48の正逆回転の回転範囲によって各吸着ノズル35の下降端位置を可変することができる。
In the
ボンディング部6には、超音波熱圧着によるボンディングのためにヒートステージからなるボンディングステージ10が配設されるとともにその後部にボンディングヘッド11がX方向及びY方向に移動可能なXYテーブル12上に搭載されて配設されている。ボンディングステージ10にはICチップ2を位置決め固定してボンディングを行うボンディング位置10a、10bがX方向に適当間隔あけて並列して設けられ、一方のボンディング位置でバンプを形成している間に他方のボンディング位置に対してICチップ2の移載を行って生産能率を向上するように構成されている。
The bonding
ボンディングヘッド11は、図5に示すように、ワイヤリール13と、このワイヤリール13からのワイヤ14を上方から通されて、ボンディングステージ10上のICチップ2にボンディングを行うボンディング作業機構15との間に、ワイヤリール13からボンディング作業機構15側に至るワイヤ14の途中を上向きの湾曲状態にエアー16で吹き上げてワイヤ14にテンションを与えるワイヤテンショナー17と、ボンディング作業機構15におけるクランパ18のワイヤガイド18aの真上でワイヤ14を上方への吹き上げエアー20にさらしてワイヤ14に上向きのテンションを掛けるワイヤテンショナー21とが配設され、ワイヤリール13からのワイヤ14をエアー16、20にて所定の供給経路およびテンションを保つようにフローティング支持しながらボンディング作業機構15に無理なく供給できるように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
ボンディング作業機構15は、図5、図6に示すように、ワイヤ14を把持するクランパ18と、先端にワイヤ14が挿通されるキャピラリ22aを有するとともに形成されたボール14aに超音波振動を印加するホーン22と、放電用のトーチ23とを備えている。また、ボンディング作業の状態を視覚認識する認識カメラ24が上部に配設され、認識画像を認識用モニタ(図示せず)に表示するとともにデータ処理装置(図示せず)に認識信号を入力してデータ処理するように構成されている。また、ボンディング作業機構15を図示しない支点軸を中心に往復回動させて先端部を上下動させる上下動電磁駆動部25と、クランパ8を開閉する開閉電磁駆動部26とが設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
ボンディング作業を、図7を参照して説明すると、ワイヤ14はキャピラリ22aを通じて送り出され、これがICチップ2の所定のパッド(電極部)2aと対向する位置にボンディングヘッド11のキャピラリ22aが移動する都度、トーチ23からのスパーク電流によって先端部が溶かされ、図7の(a)に示すようなボール14aが形成される。ワイヤ14の各パッド2aとの対向位置は認識カメラ24の視覚認識のもとに高精度に制御される。形成されたボール14aはICチップ2のパッド2a上に熱圧着と超音波振動とによって図7の(b)に示すように接合される。この際の圧着力は30g〜50g程度が好適であり、超音波振動は水平方向にかけられ、振幅0.5μm、振動数60〜70KHZ (具体例としては63.5KHZ )程度とするのが好適である。次いで、ワイヤ14を挟持したクランパ18およびキャピラリ22aの上動によって、図7の(c)に示すようにワイヤ14を切断して、パッド2aの上にボール部14aと、ボール部14aから30μm〜40μm程度の高さに突出したワイヤ部分14bとからなる突出長約60μm程度のバンプ3が形成される。ワイヤ14は上記切断が所定位置で確実に行われるように高ヤング率・低熱伝導率のものが用いられる。
The bonding operation will be described with reference to FIG. 7. The
また、ボンディングヘッド11にて上記のようにICチップ2のパッド2aにバンプ3を形成する際には、それに先立って制御部に格納されているボンディング座標データに基づいて認識カメラ24を順次すべてのパッド2a位置に位置決めし、図8に示すように、各パッド2aを認識してその中心位置50と認識カメラ24の中心位置51の位置ずれ量d1、d2を検出してボンディング時における実際のICチップ2の正確なパッド2aの位置を検出し、それに基づいてボンディング座標データを補正するように構成されている。52は、認識カメラ24の視野である。このように、パッド2aの位置データをボンディング動作に先立って補正することにより、ボンディング座標データを目視で入力した場合やCADデータから作成した場合に、データ入力時の誤差や常温におけるCADデータに対してボンディング時の200〜300℃における熱膨張による誤差が発生していても、実際にボンディングする際にボンディング位置を自動的に補正するので、高い位置精度でバンプを形成することができる。なお、このボンディング座標データの補正は、生産開始時とそれ以降は適当数のICチップ2毎に行うのが好適である。
When the
また、キャピラリ22aを交換した時や、生産開始時等においてボンディングステージ10の温度が変化する期間や、さらにはボンディングヘッド11の各機構部の経時変化によって、認識カメラ24の中心位置とパッド2aの中心位置が一致していても、図9に示すように、形成されたバンプ3の中心位置53がパッド2aの中心位置50と位置ずれを生じる恐れがあるため、ICチップ2のパッド2aにバンプ3を形成した後、認識カメラ24にてバンプ3を認識してその中心位置53を検出し、パッド2aの中心位置50又は認識カメラ24の中心位置51との位置ずれ量を検出してボンディング座標データを補正するように構成されている。このボンディング座標データの補正は、キャピラリ22aの交換時に、またボンディングステージ10が温度変化過程にある場合に適当時間間隔置きに、その後は必要に応じて適当数のICチップ毎又は適当数のバンプ3の形成毎に行うのが好適である。
The center position of the
また、ボンディングステージ10にはICチップ2をボンディング位置10a、10bに位置決め固定するため、図10に示すような位置規正手段55が設けられている。この位置規正手段55は、固定ブロック56と固定ブロック56に対して遠近方向に移動可能な規正爪57との間でICチップ2を挟持して位置決めするように構成されている。規正爪57の先端にはその左右両側に、ICチップ2の角部に係合する位置決めコーナ55a、55bが形成され、それぞれボンディング位置10a、10bにICチップ2を位置決めする。さらに、その規正爪57は、爪本体58と、爪本体58の先端部に上下に変位可能に装着されてICチップ2に当接する規正片59にて構成されており、かつボンディングステージ10に規正片59を真空吸着する吸着穴60が設けられている。また、規正爪57はICチップ2の挟持状態でバネ61にて所定の付勢力で固定ブロック56に向けて付勢されている。
The
以上の構成の位置規正手段55では、ICチップ2を固定ブロック56と規正爪57の間で挟持固定するので、ICチップ2が微小な場合にも確実に固定することができ、更に規正爪57を爪本体58と真空吸着されてボンディングステージ10上面に密着する規正片59にて構成して固定ブロック56と規正片59との間でICチップ2を挟持するようにしているので、ICカード用のICチップ2など、極めて厚さの薄いICチップ2の場合にも確実に挟持固定することができる。
In the position correcting means 55 having the above configuration, the
なお、あまり薄いICチップ2を適用することがないバンプボンダーの場合には、図11に示すように、固定ブロック56と単体の規正爪57にて位置規正手段55を構成しても良いことは言うまでもない。
In the case of a bump bonder to which the
図12に規正爪57に位置規正動作を行わせる規正駆動機構62を示す。規正駆動機構62は、X方向移動機構63とY方向移動機構64にて移動台65をX方向とY方向の2方向に移動可能に構成されており、この移動台65上にスライドガイド66にてY方向に移動可能に規正爪取付脚67が支持され、この規正爪取付脚67上端に規正爪57が固定されている。また、このスライドガイド66の基端と規正爪取付脚67との間に規正爪57を固定ブロック56に向けて移動付勢する上記バネ61が介装されている。X方向移動機構63とY方向移動機構64はそれぞれサーボモータ68にてボールネジ69を正逆回転駆動することにより往復移動するように構成されている。
FIG. 12 shows a
レベリング部7は、図13に示すように、レベリングユニット70と、移載手段9による移載位置とレベリングユニット70との間でICチップ2を保持してY方向に移動する可動受台71と、可動受台71の移動経路の途中に配設されたバンプ検査用の認識カメラ72とを備えている。
As shown in FIG. 13, the leveling
レベリングユニット70は、図14に示すように、ICチップ2が設置される可動受台71上の下部レベリングプレート73と、バンプ3の上端に当接して加圧変形させる上部レベリングプレート74と、加圧力を負荷する加圧プレート75と、加圧プレート75と上部レベリングプレート74の間に介装されたロードセル76と、加圧プレート75をZ方向に下降駆動する加圧機構77とを備えており、ロードセル76にて加圧力を検出して任意の加圧力を負荷できるように構成されている。これにより、ボンディング部6で形成された図15(a)に示すようなバンプ3のワイヤ部分14bが加圧変形されて同一高さにレベリングされることにより、図15(b)に示すように、台座部3aから小径の頭頂部3bが突出したバンプ3が形成される。この台座部3aの上に頭頂部3bが突出したバンプ3の形状は、ICチップ2を基板に接着剤を用いて接合する場合に適した形状である。
As shown in FIG. 14, the leveling
可動受台71は、スライドガイド78にて移動自在に支持されるとともに、サーボモータ79にてボールネジ80を正逆回転させることにより、Y方向に移動及び任意位置に位置決め可能に構成されている。また、認識カメラ72は、X方向に移動可能な可動台81上に搭載されており、可動台81はスライドガイド82にて移動自在に支持されるとともに、サーボモータ83にてボールネジ84を正逆回転させることにより、X方向に移動及び任意位置に位置決め可能に構成されている。これにより可動受台71上のICチップ2の各バンプ3を順次認識カメラ72にて認識して、バンプ3の位置及び形状を検査することができる。
The
認識カメラ72によるバンプ3の検査は、図16に示すように、バンプ3の有無、バンプ3の台座部3aの径D1、D2、頭頂部3bの径D3、D4、及びパッド2aの中心位置50に対するバンプ3の中心位置53の位置ずれ量d3、d4を検出しそれぞれ予め設定された許容範囲内にあるか否かを判定する。検査の結果、許容範囲内の場合は良品として移載手段9にてICチップ収納部8に移載されてテープ状保持体27やトレイに収納される。一方、範囲外の場合は不良品として移載手段9にて廃棄部19に移載・収納される。
As shown in FIG. 16, the inspection of the
さらに、レベリングユニット70は加圧力を任意に選択設定可能に構成されており、これによって図17(a)に示すボンディング部6で形成したバンプ3の形状から、上記のように台座部3aから頭頂部3bが突出した図17(b)に示すようなバンプ形状にレベリングする場合と、図17(c)に示すように、頭頂部3bを完全に圧縮変形させて台座部3bのみから成る円柱状のバンプ形状にレベリングする場合とで選択可能とされている。レベリングにより円柱状のバンプ3を形成した場合、図17(d)に示すように、ICチップ2の金バンプ3を基板86の金電極87に超音波88にて接合することでICチップ2を基板86に実装する場合に、接合面積が大であることにより高い接合強度が得られるために好適である。
Further, the leveling
以上の構成において、エキスパンドウエハ1を収容したキャリア101を搬入部4に搬入すると、エキスパンドウエハ1は順次受入部5に送出される。受入部5にエキスパンドウエハ1が設置されると、移動テーブル29と可動アーム30が移動して認識カメラ31がエキスパンドウエハ1における各ICチップ2の配置位置上に位置決めされ、実際のICチップ2の位置が検出され、またバッドマークが付されたICチップ2を検出する。
In the above configuration, when the
次に、移載手段9にて受入部5のICチップ2が順次ボンディング部6のボンディングステージ10上に移載され、位置規正手段55にて所定位置に位置決め固定され、ボンディングヘッド11にてパッド2a上にバンプ3が形成される。
Next, the
その際に、必要に応じて上述のようにボンディング位置データの補正がボンディングに先立って行われる。また、ボンディングステージ10には2つのボンディング位置10a、10bが設けられているので、上述の如く一方のボンディング位置でボンディング動作を行っている間に他方のボンディング位置に対してICチップ2の移載動作が行われる。また、バッドマークが付されたICチップ2は適当な時期に移載手段9にて廃棄部19に廃棄される。
At that time, as necessary, the bonding position data is corrected prior to bonding as described above. Since the
バンプ3の形成が終了したICチップ2は移載手段9にてレベリング部7の可動受台71上に移載され、レベリングユニット70に移動して各バンプ3のレベリングが行われる。レベリングが終了したICチップ2は認識カメラ72の下部に位置決めされ、可動受台71のY方向の移動と認識カメラ72を搭載した可動台81のX方向の移動により各バンプ3が認識カメラ72で認識して適否が検査される。その後、可動受台71が原点位置に復帰し、すべてのバンプ3が適正であったICチップ2は移載手段9にてICチップ収納部8に移載されたテープ状保持体27又はトレイに収容され、不良のバンプ3があったICチップ2は移載手段9にて廃棄部19に廃棄される。
The
以上のように本実施形態のバンプボンダーによれば、エキスパンドウエハ1をキャリア101に収容した状態で搬入部4に搬入することにより、バンプ3が形成されたICチップ2をテープ状保持体27又はトレイに収容した状態で得ることができ、そのままICチップ2の実装装置に供給することができる。
As described above, according to the bump bonder of the present embodiment, the expanded
本発明は、電極に電気接続や接合を行うバンプを形成したICチップを生産するのに実用でき、バンプをレベリンした後の位置や形状による良否が判定できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be practically used for producing an IC chip in which bumps for electrical connection and bonding to electrodes are formed, and the quality of the bumps after the bumps are leveled can be determined.
1 エキスパンドウエハ
2 ICチップ
2a パッド
3 バンプ
4 搬入部
5 受入部
6 ボンディング部
7 レベリング部
8 ICチップ収納部
9 移載手段
10 ボンディングステージ
11 ボンディングヘッド
19 廃棄部
22 ホーン
24 認識カメラ
31 認識カメラ
35 吸着ノズル
44 揺動レバー
47 カム
48 サーボモータ
50 パッド中心位置
51 認識カメラ中心位置
53 バンプ中心位置
55 位置規正手段
56 固定ブロック
57 規正爪
58 爪本体
59 規正片
60 吸着穴
70 レベリングユニット
72 認識カメラ
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