JP4698627B2 - Bump bonding equipment - Google Patents

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Description

この発明は、ボンディングヘッドによりＩＣチップの電極部に電気接続用のバンプをワイヤボンディング技術によって形成するバンプボンディング装置、特に、各ＩＣチップに分割する前のウエハの状態でバンプを形成するバンプボンディング装置に関する。   The present invention relates to a bump bonding apparatus for forming a bump for electrical connection on an electrode portion of an IC chip by a bonding head by wire bonding technology, and more particularly, a bump bonding apparatus for forming a bump in a wafer state before being divided into IC chips. About.

近年、特に携帯型のものを中心として、種々の電子機器について一層の小型軽量化が求められており、これに伴って、これら電子機器に内蔵されるＩＣチップに関しても、その小型化が著しい。
従って、ＩＣチップの電極部にバンプを設けるに際しても、ウエハをダイシングにより分割して得られた各ＩＣチップを、１個づつボンディングステージに移載し、位置決めしてボンディングを行うという方式のバンプボンダーでは、生産能率が悪く、また、ＩＣチップの移載・トレーによる搬送などにおける取扱いも容易でなく、更に、精度の良い位置決めも難しくなる等、種々の技術的な困難が生じる。 In recent years, there has been a demand for further reduction in size and weight of various electronic devices, particularly portable ones, and along with this, IC chips incorporated in these electronic devices have also been significantly reduced in size.
Therefore, even when bumps are provided on the electrode portions of the IC chip, the bump bonder of the system in which each IC chip obtained by dividing the wafer by dicing is transferred to the bonding stage one by one and positioned and bonded. However, the production efficiency is poor, the handling of IC chips is not easy to handle and transfer by trays, and various technical difficulties arise, such as difficulty in positioning with high accuracy.

そこで、ＩＣチップをダイシングにより個別のものに分離する前のウエハの状態で、各ＩＣチップに対してバンプを形成することが考えられる。
しかし、このようにウエハの状態で当該ウエハに直接バンプを形成するに際しても、以下に述べるように、分離された個別のＩＣチップにおける場合とはまた異質な種々の技術的問題が伴い、実用化に当たってはこれらの問題を解決することが必要となる。
本願発明者は、かかる問題に関して鋭意研究を重ね、特願平８−３２３０６４号（特開平１０−１６３２１４号公報）において、これら技術的課題に有効に対処し得るバンプボンダー及びバンプ形成方法を提案した。 Therefore, it is conceivable to form bumps on each IC chip in the state of the wafer before the IC chip is separated into individual ones by dicing.
However, even when bumps are directly formed on the wafer in the state of the wafer in this way, as described below, there are various technical problems that are different from those in the case of individual IC chips that have been separated. In this case, it is necessary to solve these problems.
The inventor of the present application has conducted extensive research on such a problem and proposed a bump bonder and a bump forming method capable of effectively addressing these technical problems in Japanese Patent Application No. 8-323064 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-163214). .

ところで、上記のようなバンプボンダーでウエハにバンプを形成する場合、ウエハをボンディングステージに固定した状態で、ウエハ上のＩＣチップのボンディング対象電極部の上方にボンディングワイヤの先端部を位置させ、このワイヤ先端部を溶融させて形成したボール部にボンディングヘッドのホーンを用いて超音波振動を印加することにより、このボールを電極部に熱圧着してバンプ形成が行われる。
また、このボンディング対象のＩＣチップの認識およびボンディング作業の視覚認識を行うための認識カメラが、ボンディングヘッドに設けられている。 By the way, when the bump is formed on the wafer by the bump bonder as described above, the tip of the bonding wire is positioned above the bonding target electrode portion of the IC chip on the wafer while the wafer is fixed to the bonding stage. By applying ultrasonic vibration to the ball portion formed by melting the tip of the wire using the horn of the bonding head, this ball is thermocompression bonded to the electrode portion to form a bump.
A recognition camera for recognizing the bonding target IC chip and visually recognizing the bonding work is provided in the bonding head.

すなわち、図９に示すように、ボンディングヘッド６１では、超音波ホーン６２の先端に設けられたキャピラリ６２ａの上方にボンディングワイヤ６４のクランパ６８が位置し、このクランパ６８の上方に、認識カメラ７４と該カメラ７４用の鏡筒７１とを備えたカメラユニット７０が配置されている。
上記鏡筒７１の先端部には、認識すべきボンディング対象のＩＣチップおよびボンディング作業を映し出して認識カメラ７４側に光を入射させるプリズム７２が取り付けられている。 That is, as shown in FIG. 9, in the bonding head 61, the clamper 68 of the bonding wire 64 is positioned above the capillary 62 a provided at the tip of the ultrasonic horn 62, and the recognition camera 74 and the clamper 68 are positioned above the clamper 68. A camera unit 70 including a lens barrel 71 for the camera 74 is disposed.
A prism 72 that projects the IC chip to be recognized and the bonding operation and makes light incident on the recognition camera 74 side is attached to the tip of the lens barrel 71.

この従来のボンディングヘッド６１は、ボンディング作業の仕様等に応じて長短いずれのタイプの鏡筒でも適用できるもので、認識カメラ７４はアダプタ７４によりボンディングヘッド６１のベース部材７５の上部に固定されている。
上記鏡筒７１は、認識カメラ７４の前側に該カメラ７４と同軸に配置され、鏡筒７１のカメラ７４と連結される基端部の近傍が、ベース部材７５に対して一体的に締結固定されたホルダー４７の上部にキャップ７８によって固定されている。
特開平１０−１６３２１４号公報 This conventional bonding head 61 can be applied to any type of lens barrel, depending on the specifications of the bonding work, and the recognition camera 74 is fixed to the upper part of the base member 75 of the bonding head 61 by an adapter 74. .
The lens barrel 71 is disposed coaxially with the camera 74 on the front side of the recognition camera 74, and the vicinity of the base end connected to the camera 74 of the lens barrel 71 is integrally fastened and fixed to the base member 75. The upper part of the holder 47 is fixed with a cap 78.
JP-A-10-163214

しかしながら、この従来のボンディングヘッド６１の場合、カメラユニットの鏡筒７１は、上述のように、その基端部近傍のみの一点で支持された片持ち支持構造で支持されているので、十分に安定した支持を得ることが難しく、比較的小さい振動入力でも鏡筒７１が振れることになる。このような振れは、鏡筒が長尺になるほど顕著に現れる。
一方、ボンディングヘッド６１に搭載されている認識カメラ７４は高精度にＩＣチップの位置認識を行わなければならないので、通常、その視野は狭く、鏡筒７１に振れが生じると、その振れが余り大きくない場合でも、認識すべきＩＣチップの認識箇所がカメラ７４の視野から外れてしまう場合がある。これに対して視野が比較的広く設定された認識カメラを用いて対処することも考えられるが、かかる視野の広い認識カメラは非常に高価であるのでコスト高になるという難点があった。 However, in the case of this conventional bonding head 61, the lens barrel 71 of the camera unit is supported by the cantilever support structure that is supported at only one point in the vicinity of the base end portion thereof as described above, so that it is sufficiently stable. It is difficult to obtain such support, and the lens barrel 71 can swing even with a relatively small vibration input. Such shake appears more prominently as the lens barrel becomes longer.
On the other hand, since the recognition camera 74 mounted on the bonding head 61 has to recognize the position of the IC chip with high accuracy, the field of view is usually narrow, and when the lens barrel 71 shakes, the shake is too large. Even if not, the recognition location of the IC chip to be recognized may deviate from the field of view of the camera 74. On the other hand, it is conceivable to use a recognition camera with a relatively wide field of view. However, such a recognition camera with a wide field of view is very expensive and has a problem of high cost.

また、ボンディング作業は高温のボンディングステージ８０上で行われるので、ボンディングヘッド６１のカメラユニット７０や超音波ホーン６２もボンディングステージ８０からの熱輻射等によって加熱されることになる。これにより認識カメラ７４用の鏡筒７１や超音波ホーン６２が熱膨張で伸長するが、この熱膨張が余り大きくなると、カメラ７４の認識精度やボンディング作業における位置精度に大きな影響を及ぼすという問題があった。   Further, since the bonding operation is performed on the high-temperature bonding stage 80, the camera unit 70 and the ultrasonic horn 62 of the bonding head 61 are also heated by heat radiation from the bonding stage 80. As a result, the lens barrel 71 and the ultrasonic horn 62 for the recognition camera 74 are expanded by thermal expansion. However, if this thermal expansion becomes too large, there is a problem that the recognition accuracy of the camera 74 and the positional accuracy in the bonding operation are greatly affected. there were.

一方、ボンディング箇所に供給されるボンディングワイヤ（一般に金（Ａｕ）製の細線）は、リールに巻き付けた状態で蓄えられ、所定の張力を与えるためにエアで湾曲状態に吹き上げられフローティング支持されながら、キャピラリ６２ａ上方のクランパ６２に向かって送給されるが、この送給過程で静電気を帯びて切れ易くなるという問題があった。   On the other hand, a bonding wire (generally a gold (Au) thin wire) supplied to a bonding location is stored in a state of being wound around a reel, and is blown up in a curved state with air to give a predetermined tension, and is supported floating. Although it is fed toward the clamper 62 above the capillary 62a, there is a problem that it is easily cut off due to static electricity in this feeding process.

更に、上記ボンディングワイヤの送給状態を検出するためのフィード検出センサがワイヤの送給経路の近傍に配置されるが、このセンサは、ワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態でワイヤの頂点の真下に位置する場合に、最も安定した検出を行えることが知られている。
ところが、ボンディングワイヤを巻回状態で蓄えるリールは、ボンディングステージ側からの熱影響を極力避けるため、できるだけ上方に配置されることが好ましく、このリールを高い位置に維持する必要がある関係上、従来では、ワイヤの湾曲状態における頂点とセンサ位置とが鉛直線上に並ぶように設定することが難しいという問題があった。 Further, a feed detection sensor for detecting the feeding state of the bonding wire is disposed in the vicinity of the wire feeding path, and this sensor is directly below the apex of the wire when the wire is blown up in a curved shape. It is known that the most stable detection can be performed when
However, the reel that stores the bonding wire in a wound state is preferably arranged as high as possible in order to avoid the thermal influence from the bonding stage side as much as possible, and this reel needs to be maintained at a high position. However, there is a problem that it is difficult to set the apex and the sensor position in the curved state of the wires so that they are aligned on the vertical line.

この発明は、以上のような諸問題に鑑みてなされたもので、特に大幅なコスト増を招くことなく認識カメラによる位置認識を安定して行え、また、ボンディング作業機構へのボンディングワイヤの送給を安定して行えるようにすることを基本的な目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In particular, the position recognition by the recognition camera can be performed stably without incurring a significant cost increase, and the bonding wire can be fed to the bonding work mechanism. The basic purpose is to make it possible to carry out the process stably.

本願の請求項１に係る発明は、巻回状態でリールに蓄えられたボンディングワイヤが、ワイヤテンショナーによりエアで湾曲状態に吹き上げられ所定の張力をもってフローティング支持されながらボンディング作業機構に送給されるように構成されたボンディングヘッドにより、ボンディングステージ上のウエハに対してバンプを形成するようにしたバンプボンディング装置において、上記リールとボンディング作業機構の間に、送給中のボンディングワイヤと接触して該ワイヤの静電気をアースするアース棒が設けられ、
さらに、上記リールとワイヤテンショナーの間に上記ボンディングワイヤの送給状態を検出し得るフィード検出センサが設けられており、ボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態で、上記フィード検出センサがワイヤの湾曲部分の頂点の略真下に位置するように、上記アース棒は、この湾曲部分のリール側の基端部またはその近傍に位置設定されていることを特徴としたものである。 In the invention according to claim 1 of the present application, the bonding wire stored in the reel in a wound state is blown up into a curved state by air by a wire tensioner and is fed to the bonding work mechanism while being floating-supported with a predetermined tension. In the bump bonding apparatus configured to form bumps on the wafer on the bonding stage by the bonding head configured as described above, the wire is in contact with the bonding wire being fed between the reel and the bonding work mechanism. earth rod is provided to ground the static electricity,
Furthermore, between the reel and the wire tensioner and feed detecting sensor is provided capable of detecting feeding status of the bonding wire, with the Bonn loading wire is blown up in a curved shape, the feed detecting sensor wire The grounding rod is positioned at or near the base end of the curved portion on the reel side so as to be positioned substantially directly below the apex of the curved portion .

このように、リールとボンディング作業機構の間にアース棒を設けたことにより、ボンディングワイヤが送給過程で帯びた静電気により切れ易くなることを効果的に防止できる。更に、上述のような構成を採用したことにより、ボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態で、フィード検出センサをワイヤの湾曲部分の頂点の略真下に位置させることができ、ボンディングワイヤの送給状態を安定して高精度に検出することができるようになる。 Thus, by providing the grounding rod between the reel and the bonding work mechanism, it is possible to effectively prevent the bonding wire from being easily cut by static electricity generated during the feeding process. Further, by adopting the above-described configuration, the feed detection sensor can be positioned almost directly below the apex of the curved portion of the wire in a state where the bonding wire is blown up in a curved shape. The state can be detected stably and with high accuracy.

本願の請求項１に係る発明によれば、巻回状態でリールに蓄えられたボンディングワイヤが、ワイヤテンショナーによりエアで湾曲状態に吹き上げられ所定の張力をもってフローティング支持されながらボンディング作業機構に送給されるように構成されたボンディングヘッドにより、ボンディングステージ上のウエハに対してバンプを形成するようにしたバンプボンディング装置において、上記リールとボンディング作業機構の間に、送給中のボンディングワイヤと接触して該ワイヤの静電気をアースするアース棒が設けられているので、ボンディングワイヤが送給過程で帯びた静電気により切れ易くなることを効果的に防止できる。   According to the invention of claim 1 of the present application, the bonding wire stored in the reel in the wound state is blown up into a curved state by air by a wire tensioner, and is fed to the bonding work mechanism while being floating-supported with a predetermined tension. In the bump bonding apparatus configured to form bumps on the wafer on the bonding stage by the bonding head configured to contact the bonding wire being fed between the reel and the bonding work mechanism. Since the grounding rod for grounding the static electricity of the wire is provided, it is possible to effectively prevent the bonding wire from being easily cut by static electricity generated during the feeding process.

さらに、本願の請求項１に係る発明によれば、リールとワイヤテンショナーの間に上記ボンディングワイヤの送給状態を検出し得るフィード検出センサが設けられており、ボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態で、上記フィード検出センサがワイヤの湾曲部分の頂点の略真下に位置するように、上記アース棒は、この湾曲部分のリール側の基端部またはその近傍に位置設定されているので、ボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態で、フィード検出センサをワイヤの湾曲部分の頂点の略真下に位置させることができ、ボンディングワイヤの送給状態を安定して高精度に検出することができるようになる。
 Further, according to the invention according to claim 1 of the present application, the feed detection sensor capable of detecting the feeding state of the bonding wire is provided between the reel and the wire tensioner, and the bonding wire is blown up in a curved shape. In this state, the grounding rod is positioned at or near the base end on the reel side of the curved portion so that the feed detection sensor is positioned almost directly below the apex of the curved portion of the wire. With the wire blown up in a curved shape, the feed detection sensor can be positioned almost directly below the apex of the curved portion of the wire so that the feeding state of the bonding wire can be detected stably and with high accuracy. become.

以下、本発明の代表的な一実施の形態について図１〜図７を参照しながら説明する。
まず、本実施形態のバンプボンディング装置の全体配置構成を図１を参照して説明すると、ウエハ１を収容したキャリアが搬入される搬入ステーション２と、キャリアから引き出したウエハが位置決めされる搬入側の移載ステーション３と、バンプを形成するボンディングステーション４と、バンプを形成されたウエハ１が位置決めされる搬出側の移載ステーション５と、バンプを形成されたウエハ１を順次キャリアに収容して搬出する搬出ステーション６とがライン上に等間隔に配設されている。このウエハ１の移動ラインの前部には、ウエハ１を搬入ステーション２から搬入側移載ステーション３に取り出す取出手段７と、ウエハ１を搬出側移載ステーション５から搬出ステーション６に挿入する挿入手段８が配設されている。さらに、その前部に搬入側移載ステーション３のウエハ１をボンディングステーション４に移載し、ボンディングステーション４のウエハ１を搬出側移載ステーション５に移載する移載手段９が配設されている。 Hereinafter, a representative embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall arrangement configuration of the bump bonding apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. 1. A loading station 2 into which a carrier containing a wafer 1 is loaded, and a loading side on which a wafer pulled out from the carrier is positioned. A transfer station 3, a bonding station 4 for forming bumps, a transfer station 5 on the carry-out side where the wafer 1 on which bumps are formed are positioned, and the wafer 1 on which bumps are formed are sequentially accommodated in a carrier and carried out. The carry-out station 6 is arranged at equal intervals on the line. At the front part of the movement line of the wafer 1, an extraction means 7 for taking out the wafer 1 from the carry-in station 2 to the carry-in transfer station 3 and an insertion means for inserting the wafer 1 from the carry-out transfer station 5 into the carry-out station 6. 8 is disposed. Further, transfer means 9 for transferring the wafer 1 of the carry-in transfer station 3 to the bonding station 4 and transferring the wafer 1 of the bond station 4 to the carry-out transfer station 5 is provided at the front thereof. Yes.

ボンディングステーション４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が配設されている。ボンディングヘッド１１は、ＸＹ２方向に移動できるように支持されるとともにＸ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１２ｂにてＸ方向とＹ方向の任意の位置に移動・位置決め可能なＸＹテーブル１２上に搭載されている。   The bonding station 4 is provided with a bonding stage 10 composed of a heat stage for bonding by ultrasonic thermocompression bonding and a bonding head 11 at the rear thereof. The bonding head 11 is supported on an XY table 12 which is supported so as to be movable in the XY2 directions, and can be moved and positioned at arbitrary positions in the X and Y directions by the X-axis motor 12a and the Y-axis motor 12b. Yes.

上記ボンディングヘッド１１のワイヤ供給機構は、図２に示すように、例えば金（Ａｕ）製の細線でなるボンディングワイヤ１４を巻回状態で蓄えたワイヤリール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上のボンディング対象物であるウエハ１にボンディングを行うボンディング作業機構１５と、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１６で吹き上げてワイヤ１４に所定の張力（テンション）を与えるワイヤテンショナー１７（第１ワイヤテンショナー）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２０に曝してワイヤ１４に上向きのテンションを与えるワイヤテンショナー２１（第２ワイヤテンショナー）とを備えており、ワイヤリール１３からのワイヤ１４をエア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. 2, the wire supply mechanism of the bonding head 11 includes a wire reel 13 in which bonding wires 14 made of, for example, gold (Au) thin wires are stored in a wound state, and wires 14 from the wire reel 13. And a bonding work mechanism 15 for bonding to the wafer 1 which is a bonding object on the bonding stage 10 and a wire 14 extending from the wire reel 13 to the bonding work mechanism 15 side in an upward curved state. A wire tensioner 17 (first wire tensioner) that blows up with air 16 to apply a predetermined tension to the wire 14, and air that blows up the wire 14 directly above the wire guide 18 a of the clamper 18 in the bonding work mechanism 15. 20 and the wire 14 is tensioned upward. And a wire tensioner 21 (second wire tensioner) for providing a bonding work mechanism 15 while floatingly supporting the wire 14 from the wire reel 13 with air 16 and 20 so as to maintain a predetermined supply path and tension. It is configured so that it can be supplied without difficulty.

上記ワイヤリール１３は、例えば鋼板をプレス加工して成形されたベース板３１に支持されており、該ベース板３１から前方に突出するように設けられたブラケット３２の途中部に上記第１ワイヤテンショナー１７が取り付けられ、また、上記ブラケット３２の先端側に第２ワイヤテンショナー２１が取り付けられている。この第１ワイヤテンショナー１７の上方に、吹き上げエア１６，２０により吹き上げられるワイヤ１４を規制するストッパ３４が設けられている。
更に、上記ストッパ３４の真下側には、ボンディングワイヤ１４の送給状態を検出するためのフィード検出センサ３３が設けられている。上記ボンディングワイヤ１４は、通常、上記吹き上げエア１６，２０により上記ストッパ３４と、フィード検出センサ３３との間に吹き上げられるが、この実施の形態では、従来知られているように、下がってきたワイヤ１４が上記フィード検出センサ３３により検出される都度ワイヤリール１３からワイヤ１４を送給して、ボンディング作業機構１５へのワイヤ１４の供給動作を制御するようにした。
また、更に、ワイヤリール１３のワイヤ送給方向における前側の斜め下方には、送給停止状態においてワイヤ１４が過度に垂れ下がることを防止するためのワイヤ規制ロッド３５が、ベース板３１から突出するようにして設けられており、リール１３に巻回されたワイヤ１４は、この規制ロッド３５の上側を通って引き出される。 The wire reel 13 is supported by a base plate 31 formed by, for example, pressing a steel plate, and the first wire tensioner is provided in the middle of a bracket 32 provided so as to protrude forward from the base plate 31. 17 is attached, and the second wire tensioner 21 is attached to the distal end side of the bracket 32. Above the first wire tensioner 17, a stopper 34 is provided for restricting the wire 14 blown up by the blowing air 16 and 20.
Further, a feed detection sensor 33 for detecting the feeding state of the bonding wire 14 is provided directly below the stopper 34. The bonding wire 14 is usually blown up between the stopper 34 and the feed detection sensor 33 by the blow-up air 16 and 20, but in this embodiment, the wire that has been lowered is conventionally known. Each time 14 is detected by the feed detection sensor 33, the wire 14 is fed from the wire reel 13 to control the operation of supplying the wire 14 to the bonding work mechanism 15.
Furthermore, a wire regulating rod 35 for preventing the wire 14 from drooping excessively in a feeding stop state protrudes from the base plate 31 obliquely below the front side in the wire feeding direction of the wire reel 13. The wire 14 wound around the reel 13 is drawn out through the upper side of the restriction rod 35.

更に、本実施の形態では、上記ワイヤ規制ロッド３５の前側の斜め上方に、つまり、上記リール１３とボンディング作業機構１５の間に、送給中のボンディングワイヤ１４と接触して該ワイヤ１４の静電気をアースするアース棒３６が、上記ワイヤ規制ロッド３５と略平行となるように、上記ベース板３１に固定して設けられている。ワイヤリール１３から引き出されたボンディングワイヤ１４は、このアース棒３６の下側を通り、該アース棒３６との接触状態を維持しつつボンディング作業機構１５に送給される。
このように、ワイヤリール１３とボンディング作業機構１５の間にアース棒３６を設けたことにより、ボンディングワイヤ１４が送給過程で帯びた静電気により切れ易くなることを効果的に防止できるのである。 Furthermore, in this embodiment, the wire 14 is in contact with the bonding wire 14 being fed obliquely above the front side of the wire regulating rod 35, that is, between the reel 13 and the bonding work mechanism 15. A grounding rod 36 for grounding is fixed to the base plate 31 so as to be substantially parallel to the wire regulating rod 35. The bonding wire 14 drawn out from the wire reel 13 passes below the ground bar 36 and is fed to the bonding work mechanism 15 while maintaining a contact state with the ground bar 36.
Thus, by providing the grounding rod 36 between the wire reel 13 and the bonding work mechanism 15, it is possible to effectively prevent the bonding wire 14 from being easily cut by static electricity generated during the feeding process.

このアース棒３６は、図３から分かるように、第２ワイヤテンショナー１７によりボンディングワイヤ１４が湾曲状に吹き上げられた状態で、上記フィード検出センサ３３がワイヤ１４の上方への湾曲部分の頂点の略真下に位置するように、この湾曲部分のリール１３側の基端部またはその近傍に位置設定されている。
上記アース棒３６が設けられていない場合には、図３において仮想線で示されるように、フィード検出センサ３３がワイヤ１４の上方への湾曲部分の頂点の鉛直線上における下方に位置するように設定することは難しく、高精度の検出を安定して行うことは困難である。 As can be seen from FIG. 3, the ground bar 36 has the feed detection sensor 33 approximately above the apex of the curved portion above the wire 14 in a state where the bonding wire 14 is blown up by the second wire tensioner 17. The position is set at or near the base end of the curved portion on the reel 13 side so as to be positioned directly below.
When the grounding rod 36 is not provided, the feed detection sensor 33 is set to be positioned below the vertical line of the apex of the curved portion above the wire 14 as indicated by a virtual line in FIG. It is difficult to perform highly accurate detection stably.

本実施の形態では、上記のような構成を採用したことにより、ボンディングワイヤ１４が湾曲状に吹き上げられた状態で、フィード検出センサ３３をワイヤ１４の湾曲部分の頂点の略真下に位置させることができ、ボンディングワイヤ１４の送給状態を安定して高精度に検出することができるのである。   In the present embodiment, by adopting the configuration as described above, the feed detection sensor 33 can be positioned substantially directly below the apex of the curved portion of the wire 14 in a state where the bonding wire 14 is blown up in a curved shape. In addition, the feeding state of the bonding wire 14 can be stably detected with high accuracy.

一方、上記ボンディング作業機構１５は、図２及び図４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（図５参照）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、図４から分かるように、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（不図示）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。更に、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１８を開閉する開閉電磁駆動部（不図示）とが設けられている。
尚、この実施の形態では、上記ホーン２２として、その軽量化による超音波振動の高速化を図るべく、チタン製のものを用いるようにした。 On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 4, the bonding work mechanism 15 includes a clamper 18 that holds the wire 14 and a capillary 22a through which the wire 14 is inserted, and a ball 14a formed (see FIG. 5). ), A horn 22 for applying ultrasonic vibration, and a discharge torch 23. Further, as can be seen from FIG. 4, a recognition camera 24 for visually recognizing the state of the bonding work is disposed on the upper part, and displays a recognition image on a recognition monitor (not shown) and a data processing device (not shown). A recognition signal is input and data processing is performed. Further, an up-and-down electromagnetic drive unit 25 that moves the tip portion up and down by reciprocatingly rotating the bonding work mechanism 15 around a fulcrum shaft (not shown) and an open / close electromagnetic drive unit (not shown) that opens and closes the clamper 18 are provided. ing.
In this embodiment, the horn 22 is made of titanium in order to increase the speed of ultrasonic vibration by reducing the weight.

ボンディング作業を、図５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、これがウエハ１の所定の電極２７と対向する位置にボンディングヘッド１１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５の（ａ）に示すようなボール１４ａが形成される。ワイヤ１４の各電極２７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はウエハ１の電極２７上に熱圧着と超音波振動とによって図５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５の（ｃ）に示すようにワイヤ１４を切断して、電極２７の上にボール１４ａと、ボール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２８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. 5. The wire 14 is sent out through the capillary 22 a, and each time the bonding head 11 moves to a position facing a predetermined electrode 27 of the wafer 1, a spark current from the torch 23 is used. The tip is melted to form a ball 14a as shown in FIG. The position of the wire 14 facing the electrodes 27 is controlled with high accuracy based on the visual recognition of the recognition camera 24. The formed ball 14a is bonded onto the electrode 27 of the wafer 1 by thermocompression bonding and ultrasonic vibration as shown in FIG. The crimping force at this time is preferably about 30 to 50 g, the ultrasonic vibration is applied in the horizontal direction, the amplitude is 0.5 μm, and the frequency is about 60 to 70 KHZ (specifically 63.5 KHZ). is there. Next, as shown in FIG. 5C, the wire 14 is cut by the upward movement of the clamper 18 and the capillary 22a sandwiching the wire 14, and the ball 14a is formed on the electrode 27 and about 30 μm to 40 μm from the ball 14a. A bump 28 having a protruding length of about 60 μm is formed, which is composed of the wire portion 14 b protruding to the height. A wire 14 having a high Young's modulus and a low thermal conductivity is used so that the above-described cutting is reliably performed at a predetermined position.

図４及び図６は、それぞれ、上記ボンディングヘッド１１の斜視図及び平面図である。このボンディングヘッド１１では、超音波ホーン２２の先端に設けられたキャピラリ２２ａの上方にボンディングワイヤ１４のクランパ１８が位置し、このクランパ１８の上方に、認識カメラ２４と該カメラ用の鏡筒４１とを備えたカメラユニット４０が配置されている。上記認識カメラ２４は、ボンディング対象のＩＣチップの認識およびボンディング作業の視覚認識を行うためのもので、上記鏡筒４１の先端部には、認識すべきボンディング対象のＩＣチップおよびボンディング作業を映し出して認識カメラ２４側に光を入射させるプリズム４２が取り付けられている。本実施の形態では、このプリズム４２をボンディングステージ１０からの熱影響から保護すべく、プリズム４２を取り囲む熱遮蔽部材３７が設けられている。また、上記鏡筒４１の途中部には、上記カメラによる認識時に対象物を照明する照明光を送る同軸照明手段４３が連結されている。
このボンディングヘッド１１は、ボンディング作業の仕様等に応じて長短いずれのタイプの鏡筒でも適用できるもので、認識カメラ２４はアダプタ４４によりボンディングヘッド１１のベース部材４５の上部に固定されている。 4 and 6 are a perspective view and a plan view of the bonding head 11, respectively. In the bonding head 11, the clamper 18 of the bonding wire 14 is positioned above the capillary 22 a provided at the tip of the ultrasonic horn 22, and the recognition camera 24 and the lens barrel 41 for the camera are positioned above the clamper 18. Is provided. The recognition camera 24 is for recognizing the bonding target IC chip and visually recognizing the bonding work. The tip of the lens barrel 41 projects the bonding target IC chip to be recognized and the bonding work. A prism 42 for attaching light to the recognition camera 24 side is attached. In the present embodiment, in order to protect the prism 42 from the thermal influence from the bonding stage 10, a heat shielding member 37 surrounding the prism 42 is provided. Further, a coaxial illumination means 43 is connected to the middle part of the lens barrel 41 for sending illumination light for illuminating the object during recognition by the camera.
The bonding head 11 can be applied to any type of lens barrel, depending on the specifications of the bonding work, and the recognition camera 24 is fixed to the upper part of the base member 45 of the bonding head 11 by an adapter 44.

上記鏡筒４１は、認識カメラ２４の前側に該カメラ２４と同軸に配置され、鏡筒４１のカメラ２４と連結される基端部の近傍が、ベース部材４５に対して一体的に締結固定されたホルダー４７の上部に第１キャップ４８によって固定されている。更に、この鏡筒４１は、上記基端部の近傍よりも前方の所定部位が、上記ホルダー４７の上部に第２キャップ４９によって固定されている。図７は、上記鏡筒４１とそれを固定保持するホルダー４７の分解斜視図である。
このように、上記鏡筒４１を、認識カメラ２４と連結される基端部の近傍とそれより前方の所定部位との複数点（本実施の形態では２点）で上記ベース部材４５に対して固定したことにより、上記基端部近傍のみの一点で片持ち支持されていた従来に比べて、十分に安定した支持を得ることができ、鏡筒４１の振れを有効に抑制できる。
その結果、認識カメラ２４を非常に高価な視野の広いタイプのものに代えることなく、鏡筒４１の振れによって認識すべきＩＣチップの認識箇所がカメラ２４の視野から外れてしまうなどの不具合の発生を防止できる。すなわち、カメラ変更による大幅なコスト増を招来することなく、ボンディング作業における位置認識の精度を維持することができるのである。 The lens barrel 41 is arranged coaxially with the camera 24 on the front side of the recognition camera 24, and the vicinity of the base end portion connected to the camera 24 of the lens barrel 41 is integrally fastened and fixed to the base member 45. The upper portion of the holder 47 is fixed by a first cap 48. Further, in the lens barrel 41, a predetermined portion ahead of the vicinity of the base end portion is fixed to the upper portion of the holder 47 by a second cap 49. FIG. 7 is an exploded perspective view of the lens barrel 41 and a holder 47 for fixing and holding it.
In this way, the lens barrel 41 is positioned with respect to the base member 45 at a plurality of points (two points in the present embodiment) in the vicinity of the base end connected to the recognition camera 24 and in front of the predetermined portion. By fixing, compared to the conventional case where the cantilever is supported only at one point only in the vicinity of the base end portion, a sufficiently stable support can be obtained, and the deflection of the lens barrel 41 can be effectively suppressed.
As a result, problems such as the recognition position of the IC chip to be recognized by the shake of the lens barrel 41 deviate from the field of view of the camera 24 without replacing the recognition camera 24 with a very expensive wide field of view type. Can be prevented. That is, the accuracy of position recognition in the bonding operation can be maintained without incurring a significant cost increase due to the camera change.

また、この実施の形態では、上記ボンディングステージ１０からの輻射入熱を緩和する手段として、上記超音波ホーン２２の下側に熱遮蔽機構３８が設けられている。これにより、上記超音波ホーン２２へのボンディングステージ１０からの輻射入熱を有効に抑制することができ、この輻射入熱によってボンディング作業における位置精度が大きな悪影響を受けることを防止できる。   Further, in this embodiment, a heat shielding mechanism 38 is provided below the ultrasonic horn 22 as means for mitigating radiation heat input from the bonding stage 10. Thereby, the radiation heat input from the bonding stage 10 to the ultrasonic horn 22 can be effectively suppressed, and the position accuracy in the bonding operation can be prevented from being adversely affected by the radiation heat input.

更に、図６からよく分かるように、上記鏡筒４１に略沿って冷却用エアを供給するエアパイプ３９が配設され、該エアパイプ３９の鏡筒４１に対向する側に複数のエア噴出口３９ａが鏡筒４１に略沿って設けられている。これにより、エアパイプ３９のエア噴出口３９ａから鏡筒４１に向かって冷却用エアを吹き付けることが可能であり、認識カメラ２４用の鏡筒４１の熱膨張を有効に抑制し、カメラ２４の認識精度が大きな悪影響を受けることを防止できる。   Further, as can be seen from FIG. 6, an air pipe 39 for supplying cooling air is provided substantially along the lens barrel 41, and a plurality of air jets 39a are provided on the side of the air pipe 39 facing the lens barrel 41. It is provided substantially along the lens barrel 41. Thereby, it is possible to blow cooling air from the air outlet 39a of the air pipe 39 toward the lens barrel 41, effectively suppressing the thermal expansion of the lens barrel 41 for the recognition camera 24, and the recognition accuracy of the camera 24. Can be prevented from being greatly adversely affected.

図８に、本発明の他の実施の形態に係るボンディングヘッドを示す。このボンディングヘッド５１では、長尺タイプの鏡筒５３が用いられ、鏡筒５３は、認識カメラ５４と連結される基端部の近傍で、ベース部材５５に対して一体的に締結固定されたホルダー５７の上部に第１キャップ５８によって固定されている。また、鏡筒５３は、それより前方の２点の所定部位で、それぞれ、第２及び第３キャップ５９，６０によりホルダー５７に固定されている。すなわち、この実施の形態では、鏡筒５３が３点で上記ベース部材５５に対して固定されている。これにより、鏡筒が長いタイプである場合でも、十分に安定した支持が得られ、鏡筒の振れを有効に抑制できる。   FIG. 8 shows a bonding head according to another embodiment of the present invention. In this bonding head 51, a long lens barrel 53 is used, and the lens barrel 53 is a holder that is integrally fastened and fixed to the base member 55 in the vicinity of the base end portion that is connected to the recognition camera 54. The upper part of 57 is fixed by a first cap 58. In addition, the lens barrel 53 is fixed to the holder 57 by second and third caps 59 and 60 at two predetermined points on the front side. That is, in this embodiment, the lens barrel 53 is fixed to the base member 55 at three points. Thereby, even when the lens barrel is a long type, sufficiently stable support can be obtained, and the deflection of the lens barrel can be effectively suppressed.

尚、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。   Note that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and it is needless to say that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明の実施の形態に係るバンプボンディング装置の全体配置構成を示す平面図である。It is a top view which shows the whole arrangement configuration of the bump bonding apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るボンディングヘッドにおけるワイヤ供給機構の斜視図である。It is a perspective view of the wire supply mechanism in the bonding head concerning an embodiment of the invention. 上記ワイヤ供給機構においてボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state by which the bonding wire was blown up curvedly in the said wire supply mechanism. 上記ボンディングヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the said bonding head. 上記実施の形態に係るボンディング作業工程を示し、（ａ）はボール形成工程の断面図、（ｂ）はボールを電極に接合する工程の断面図、（ｃ）はワイヤを切断してバンプを形成する工程の断面図である。The bonding work process which concerns on the said embodiment is shown, (a) is sectional drawing of a ball formation process, (b) is sectional drawing of the process of joining a ball | bowl to an electrode, (c) forms a bump by cut | disconnecting a wire It is sectional drawing of the process to perform. 上記ボンディングヘッドの平面図である。It is a top view of the said bonding head. 上記ボンディングヘッドにおいて鏡筒及びそれを保持するホルダーの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a lens-barrel and a holder holding it in the bonding head. 本発明の他の実施の形態に係るボンディングヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the bonding head concerning other embodiments of the present invention. 従来のボンディングヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the conventional bonding head.

符号の説明Explanation of symbols

１…ウエハ
１０…ボンディングステージ
１１…ボンディングヘッド
１３…ワイヤリール
１４…ボンディングワイヤ
１５…ボンディング作業機構
１７，２１…ワイヤテンショナー
２２…超音波ホーン
２４…認識カメラ
３３…フィード検出センサ
３６…アース棒
３８…熱遮蔽機構
３９…エアパイプ
３９ａ…エア噴出口
４０…カメラユニット
４５…ベース部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer 10 ... Bonding stage 11 ... Bonding head 13 ... Wire reel 14 ... Bonding wire 15 ... Bonding work mechanism 17, 21 ... Wire tensioner 22 ... Ultrasonic horn 24 ... Recognition camera 33 ... Feed detection sensor 36 ... Ground rod 38 ... Heat shielding mechanism 39 ... Air pipe 39a ... Air outlet 40 ... Camera unit 45 ... Base member

Claims (1)

巻回状態でリールに蓄えられたボンディングワイヤが、ワイヤテンショナーによりエアで湾曲状態に吹き上げられ所定の張力をもってフローティング支持されながらボンディング作業機構に送給されるように構成されたボンディングヘッドにより、ボンディングステージ上のウエハに対してバンプを形成するようにしたバンプボンディング装置において、上記リールとボンディング作業機構の間に、送給中のボンディングワイヤと接触して該ワイヤの静電気をアースするアース棒が設けられ、
さらに、上記リールとワイヤテンショナーの間に上記ボンディングワイヤの送給状態を検出し得るフィード検出センサが設けられており、ボンディングワイヤが湾曲状に吹き上げられた状態で、上記フィード検出センサがワイヤの湾曲部分の頂点の略真下に位置するように、上記アース棒は、この湾曲部分のリール側の基端部またはその近傍に位置設定されていることを特徴とするバンプボンディング装置。 The bonding stage is configured so that the bonding wire stored in the reel in the wound state is blown up into a curved state by air by a wire tensioner and is fed to the bonding work mechanism while being floating-supported with a predetermined tension. In the bump bonding apparatus for forming bumps on the upper wafer, a grounding rod is provided between the reel and the bonding work mechanism to contact the bonding wire being fed and to ground the static electricity of the wire. ,
Furthermore, between the reel and the wire tensioner and feed detecting sensor is provided capable of detecting feeding status of the bonding wire, with the Bonn loading wire is blown up in a curved shape, the feed detecting sensor wire The bump bonding apparatus , wherein the grounding rod is positioned at or near the base end of the curved portion on the reel side so as to be positioned substantially directly below the apex of the curved portion .
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