JP4896758B2 - ボンディング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、チップをボンディングするボンディング装置に関する。
従来、リードフレームにチップをボンディングする際には、ボンディング装置が用いられている。
このボンディング装置では、ボンディングスピードの高速化が要求されており、本願出願人において、図3に示すようなボンディング装置801を考案するに至った(例えば、特許文献1参照)。
このボンディング装置801は、旋回軸811を中心に旋回するスイングアーム812を備えており、該スイングアーム812の一端部には、第1ボンディングヘッド813が設けられている。また、前記スイングアーム812の他端部には、第2ボンディングヘッド814が設けられている。
これにより、前記スイングアーム812に設けられた第1ボンディングヘッド813でチップ821をピックアップすると同時に、前記第2ボンディングヘッド814でチップ821をボンディングできるように構成されており、前記スイングアーム812の正転及び反転を繰り返すことによって、ピックアップとボンディングとを連続的に行えるように構成されている。
このボンディング装置801には、前記第1ボンディングヘッド813が移動する第1移動経路831上に第1カメラ832が設けられており、前記第1ボンディングヘッド813の第1ツール833に吸着されたチップ821の状態を取得できるように構成されている。また、前記第2ボンディングヘッド814が移動する第2移動経路834上には、第2カメラ835が設けられており、前記第2ボンディングヘッド814の第2ツール836に吸着されたチップ821の状態を取得できるように構成されている。さらに、前記ボンディング位置には、ボンディングパッド837を撮影する第3カメラ838が設けられており、チップ821のボンディング状態を取得できるように構成されている。
これにより、前記各ツール833,836へのチップ821の吸着位置を前記第1及び第2カメラ832,835で取得するとともに、このときのチップ821の吸着位置に応じて前記リードフレームを移動して前記ボンディングパッド837の位置を補正することで、該ボンディングパッド837へのチップ821のボンディング位置を一定に保てるように構成されている。
このボンディング装置801を初期調整する際には、前記第1ボンディングヘッド813の第1ツール833に吸着されたチップ821の吸着位置を前記第1カメラ832で取得するとともに、このチップ821が前記ボンディングパッド837にボンディングされたボンディング位置を前記第3カメラ838で取得する。そして、前記吸着位置と前記ボンディング位置とのズレから補正値を算出して保存しておく。
ボンディングを開始した際には、前記第1ボンディングヘッド813の前記第1ツール833に吸着されたチップ821の吸着位置を前記第1カメラ832で取得するとともに、この吸着位置を前記補正値を用いて演算し、この演算値に基づいて前記リードフレームを移動することで、前記第1ツール833への吸着位置の影響を受けること無く、前記チップ821のボンディング位置が安定するように構成されている。これにより、前記第1ボンディングヘッド813でボンディングされるチップ821のボンディング位置は、ほぼ同位置にボンディングされるように構成されている。
同様に、前記第2ボンディングヘッド814の前記第2ツール836に吸着されたチップ821の吸着位置を前記第2カメラ835で取得するとともに、この吸着位置を前記補正値を用いて演算し、この演算値に基づいて前記リードフレームを移動することで、前記第2ツール836への吸着位置の影響を受けること無く、前記チップ821のボンディング位置が安定するように構成されている。これにより、前記第2ボンディングヘッド814でボンディングされるチップ821のボンディング位置も、ほぼ同位置にボンディングされるように構成されている。
特願2006−277046号
しかしながら、このようなボンディング装置801にあっては、前記第1カメラ832で取得した前記吸着位置に基づいた前記リードフレームの移動位置の算出と、前記第2カメラ835で取得した前記吸着位置に基づいて前記リードフレームの移動位置の算出とが同じ補正値によって行われていた。
このため、例えば前記旋回軸811から前記各ボンディングヘッド813,814の固定位置までの違い等によって、前記第1ボンディングヘッド813でボンディングされるチップA,・・・のボンディング位置と、前記第2ボンディングヘッド814でボンディングされるチップB,・・・のボンディング位置とが異なることがある。この場合、前後でボンディングされたチップAとチップBとのボンディング位置が異なってしまい、全体としてのバラツキが大きくなってしまう。
これを解決する為に、前記第1カメラ832で取得した前記吸着位置から前記リードフレームの移動位置の算出する為の補正値と、前記第2カメラ835で取得した前記吸着位置から前記リードフレームの移動位置を算出する為の補正値とを、それぞれ取得する方法も考えられるが、この場合、調整作業の煩雑化を招いてしまう。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、調整の煩雑化を招くことなく、ボンディング位置のバラツキを抑えることができるボンディング装置を提供することを目的とするものである。
前記課題を解決するために本発明のボンディング装置にあっては、旋回軸を中心に回動されるスイングアームの一端側に第1ボンディングヘッドを設け、前記スイングアームの他端側に第2ボンディングヘッドを設け、両ボンディングヘッドを前記旋回軸を中心とした仮想円上に配置するとともに、前記スイングアームに設けられた一方のボンディングヘッドをピックアップポジションに配置した状態で他のボンディングヘッドがボンディングポジションに配置されるように前記各ボンディングヘッドを配設して、前記ボンディングポジションに配置されたボンディングヘッドによるチップのボンディングと前記ピックアップポジションに配置されたボンディングヘッドによるチップのピックアップとを並行実施可能に構成する一方、前記ボンディングポジションと前記ピックアップポジションとを結ぶ仮想直線を境とした一方側に位置する前記仮想円上を前記第1ボンディングヘッドが移動する第1移動経路上に前記第1ボンディングヘッドに設けられた第1ツールの画像を取得する第1カメラを設け、該第1カメラで取得した前記第1ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第1ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正するとともに、前記仮想直線を境とした他方側に位置する前記仮想円上を前記第2ボンディングヘッドが移動する第2移動経路上に前記第2ボンディングヘッドに設けられた第2ツールの画像を取得する第2カメラを設け、該第2カメラで取得した前記第2ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第2ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する機能を備えたボンディング装置であって、前記第1ボンディングヘッドの前記第1ツールの画像を前記第1カメラで取得するとともに、前記第2ボンディングヘッドを前記第1経路上まで移動して前記第2ツールの画像を前記第1カメラで取得して前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量を取得し、前記第2カメラで取得した前記第2ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第2ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する際に、その補正量を前記ズレ量を利用して補完する補完機能を備えている。
すなわち、ボンディングを開始する前段階において、前記第1ボンディングヘッドの前記第1ツールの画像を前記第1カメラで取得するとともに、前記第2ボンディングヘッドを前記第1経路上まで移動して前記第2ツールの画像を前記第1カメラで取得して前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量を取得しておく。
このとき、前記第1ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第1ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する為の補正値を算出する補正値算出作業は、通常通り行われているものとする。
そして、ボンディング開始時において、前記第1ボンディングヘッドでボンディングを行う際には、前記第1ボンディングヘッドの第1ツールを前記第1カメラで取得し、この第1ツールへのチップの吸着状態に基づいて、当該第1ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を、通常の補正値によって補正する。これにより、前記第1ボンディングヘッドでボンディングされるチップは、ほぼ同位置にボンディングされる。
一方、前記第2ボンディングヘッドでボンディングを行う際には、前記第2ボンディングヘッドの前記第2ツールを前記第2カメラで取得し、当該第2ツールへのチップの吸着状態を得る。そして、取得した前記第2ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第2ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する。このとき、前述した補正値を用いて補正する際に、その補正量を、前記ズレ量を利用して補完する。
これにより、前記第1ツールへのチップの吸着状態に基づいて定められた前記補正値は、前記第1カメラによって予め取得した前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量によって補完され、この補完された値に基づいて、前記第2ツールで移送される前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係が補正される。
以上説明したように本発明のボンディング装置にあっては、前記第1ツールへのチップの吸着状態に基づいて定められた前記補正値を、前記第1カメラによって予め取得した前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量によって補完するとともに、この補完された値に基づいて、前記第2ツールで移送される前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正することができる。
このため、前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量を始めに取得しておくことによって、前述した補正値算出作業を通常通り行うことにより、前記第1ボンディングヘッドでボンディングしたチップと、前記第2ボンディングヘッドでボンディングしたチップとを、安定した位置にボンディングすることができ、全体としてのバラツキを小さくすることができる。
したがって、前記第1ツールへの吸着位置から前記リードフレームの移動位置の算出する為の補正値と、前記第2ツールへの吸着位置から前記リードフレームの移動位置を算出する為の補正値とを、それぞれ取得する場合のように、調整作業の煩雑化を招くことなく、ボンディング位置のバラツキを抑えることができる。
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図1は、本実施の形態にかかるボンディング装置1を示す図であり、該ボンディング装置1は、ピックアップポジション2に配置されたチップ3をピックアップしてボンディングポジション4へ移送するとともに、この移送したチップ3をワークにボンディングする装置である。
すなわち、前記ボンディング装置1の装置本体には、搬送レール11が延設されており、該搬送レール11上には、サブステージ12が移動可能に支持されている。このサブステージ12は、図外のフィーダーから供給された短冊状のワークとしてのリードフレーム13を載置するとともに、X−Y方向へ移動することで、載置された前記リードフレーム13をボンディングゾーン14へ移動できるように構成されており、このボンディングゾーン14では、当該サブステージ12を間欠移動することによって、前記リードフレーム13のボンディングポイントに設けられたボンディングパッドを順次前記ボンディングポジション4へ移動するとともに、その位置を調整できるように構成されている。
前記搬送レール11の図中右方には、ウェーハテーブル21が設けられており、該ウェーハテーブル21には、ウェーハリング22が支持されている。該ウェーハリング22のシート23上には、ウェーハがダイシングされてなる前記チップ3,・・・が載置されており、前記ウェーハテーブル21で前記ウェーハリング22をX−Y方向へ移動することによって、ピックアップ対象となるチップ3を前記ピックアップポジション2に移動できるように構成されている。
このピックアップポジション2と前記ボンディングポジション4と中間地点の上部には、図1の(b)に示すように、回転機構31が設けられており、該回転機構31は、図外の支持構造体を介して装置本体に固定されている。この回転機構31は、モータを備えて構成されており、当該回転機構31からは、前記モータで回転制御される旋回軸32が下方へ向けて延出している。この旋回軸32には、前記回転機構31によって水平面上で回動される回動部33が設けられており、該回動部33は、水平方向へ直線状に延在するスイングアーム34で構成されている。
該スイングアーム34は、その中心部が前記旋回軸32に固定されており、当該スイングアーム34の一端には、図外のヘッド駆動部を介して第1ボンディングヘッド41が設けられている。また、前記スイングアーム34の他端には、図外のヘッド駆動部を介して第2ボンディングヘッド42が設けられており、前記各ボンディングヘッド41,42は、前記旋回軸32を中心とした仮想円43上であって前記旋回軸32を通過する仮想直線44と前記仮想円43とが交差する交差点に配置されるとともに、各ボンディングヘッド41,42でチップ3をピックアップする前記ピックアップポジション2及び前記各ボンディングヘッド41,42でチップ3をボンディングする前記ボンディングポジション4も同一の仮想円43上に配置されている。
また、前記ピックアップポジション2及び前記ボンディングポジション4は、前記旋回軸32を中心とした対称位置に設定されており、前記スイングアーム34に設けられたいずれかのボンディングヘッド41,42を前記ピックアップポジション2に配置した状態で、他のボンディングヘッド41,42が前記ボンディングポジション4に配置されるように構成されている。
そして、前記各ヘッド駆動部は、対応するボンディングヘッド41,42を上下方向及び回転方向へ駆動できるように構成されており、前記第1ボンディングヘッド41の第1ツール51及び前記第2ボンディングヘッド42の第2ツール52に保持されたチップ3をボンディングする際、並びに前記各ボンディングヘッド41,42のツール51,52でチップ3をピックアップする際に、各ボンディングヘッド41,42をZ方向に上下動するとともにθ方向に回動できるように構成されている。
なお、前記装置本体と前記各ボンディングヘッド41,42との間には、各ボンディングヘッド41,42のそれぞれのツール51,52に負圧を供給する為のバキュームホースが配索されており、前記装置本体と前記各ヘッド駆動部との間には、ハーネス等が配索されているものとする。
これにより、前記ボンディングポジション4に配置されたボンディングヘッド41,42によるチップ3のボンディングと、前記ピックアップポジション2に配置されたボンディングヘッド41,42によるチップ3のピックアップとを並行して行えるように構成されている。
また、前記回転機構31を構成するモータは、制御部61に接続されており、該制御部61から出力される制御信号に応じて作動するように構成されている。この制御部61は、マイコンを中心に構成されており、前記スイングアーム34を180度回転して各ボンディングヘッド41,42でチップ3のピックアップ及びボンディングを行った後、当該スイングアーム34を180度反転して各ボンディングヘッド41,42でのチップ3のピックアップ及びボンディングを行う動作を繰り返し行えるように構成されている。
そして、前記仮想円43上には、図2にも示すように、前記第1ボンディングヘッド41が移動する第1移動経路71が、前記ボンディングポジション4と前記ピックアップポジション2とを結ぶ前記仮想直線44を境とした一方側に設定されており、この第1移動経路71上には、前記第1ボンディングヘッド41に設けられた前記第1ツール51の底面画像を取得する第1カメラ72が前記搬送レール11の近傍に設けられている。
これにより、ボンディング時において、前記第1カメラ72からの画像を取得した前記制御部61は、前記第1カメラ72で取得した前記第1ツール51への前記チップ3の吸着状態に基づいて、当該第1ツール51が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を補正するように構成されており、本実施の形態では、前記第1ボンディングヘッド41の第1ツール51による移送先が固定であるため、前記制御部61は前記サブステージ12を移動制御することによって、該サブステージ12に支持された前記リードフレーム13のボンディング位置であるボンディングパッド81位置を目標位置へ移動するように構成されている。
また、前記仮想円43上には、前記第2ボンディングヘッド42が移動する第2移動経路91が、前記仮想直線44を境とした他方側に設定されており、この第2移動経路91上には、前記第2ボンディングヘッド42に設けられた前記第2ツール52の底面画像を取得する第2カメラ92が前記搬送レール11の近傍に設けられている。
これにより、ボンディング時において、前記第2カメラ92からの画像を取得した前記制御部61は、前記第2カメラ92で取得した前記第2ツール52への前記チップ3の吸着状態に基づいて、当該第2ツール52が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を補正するように構成されており、本実施の形態では、前記第2ボンディングヘッド42の第2ツール52による移送先が固定であるため、前記制御部61は前記サブステージ12を移動制御することによって、該サブステージ12に支持された前記リードフレーム13のボンディング位置であるボンディングパッド81位置を目標位置へ移動するように構成されている。
これによって、前記各ツール51,52へのチップ3の吸着位置の影響を受けること無く、当該チップ3を前記ボンディングパッド81の中心位置にボンディングできるように構成されている。
前記スイングアーム34には、前記各ボンディングヘッド41,42への配線や配管が配索されており、これら配線や配管の切断等の不具合の発生を防止する都合上、正転及び逆転動作での回転がメカ的なストッパによって制限されている。このストッパによる前記スイングアーム34の回動範囲は、約270度に設定されており、前記第2ボンディングヘッド42は、前記ボンディングポジション4を通過して、前記第1移動経路71まで移動できるように構成されている。
これにより、前記第1ボンディングヘッド41の前記第1ツール51の底面画像を前記第1カメラ72で取得して前記制御部61の記憶部に登録するとともに、前記第2ボンディングヘッド42を前記第1経路71上まで移動することで前記第2ツール52の底面画像を前記第1カメラ72で取得して前記制御部61の記憶部に登録できるように構成されており、登録した前記第1ツール51の底面画像と前記第2ツール52の底面画像とを前記制御部61が画像処理することによって、前記第1ツール51の位置と前記第2ツール52の位置とズレ量を、前記第2カメラ92で撮像した前記第2ツール52の底面画像を前記第1カメラ72で撮像した前記第2ツール52の底面画像として取り扱う際のオフセット値として算出して、前記記憶部に記憶するように構成されている。
そして、前記制御部61は、前記第2カメラ92で取得した前記第2ツール52への前記チップ3の吸着状態、例えば第2ツール52の中心に対する前記チップ3の吸着位置のズレに基づいて、当該第2ツール52が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を補正する際に、すなわち前記サブステージ12に支持された前記リードフレーム13のボンディングパッド81位置を補正する際に、その補正量を前記オフセット値を用いて補完するように構成されている。
以上の構成にかかる本実施の形態の動作を説明する。
すなわち、ボンディングを開始する前段階において、前記制御部61が各部を作動することで、前記第1ボンディングヘッド41の前記第1ツール51の底面画像を前記第1カメラ72で取得して登録するとともに、前記第2ボンディングヘッド42を前記第1移動経路71上まで移動して前記第2ツール52の底面画像を同一の第1カメラ72で取得して登録し、登録された両底面画像から前記第1ツール51の位置と前記第2ツール52の位置とのズレ量をオフセット値として記憶部に記憶する。
次に、前記第1ボンディングヘッド41でボンディング動作を行い、前記第1ツール51に吸着されたチップ3の吸着位置を前記第1カメラ72で取得するとともに、このチップ3がボンディングされた前記ボンディングパッド81へのボンディング位置を、前記ボンディング装置1に設けられた前記第3カメラ101で取得する。このとき、前記第1ツール51への前記チップ3の吸着位置と前記ボンディングパッド81へのボンディング位置との関係から補正値を算出し、記憶部に記憶する。
ここで、前記第1ツール51への前記チップ3の吸着状態に基づいて、当該第1ツール51が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を補正する為の前記補正値の算出作業は、従来から行われている作業である。
そして、ボンディング開始時において、前記第1ボンディングヘッド41でボンディングを行う際には、前記第1ボンディングヘッド41の第1ツール51の底面画像を前記第1カメラ72で取得し、この第1ツール51へのチップ3の吸着位置に基づいて、当該第1ツール51が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を、前記補正値によって補正する。これにより、前記第1ボンディングヘッド41でボンディングされるチップ3を、前記ボンディングパッド81に対して、ほぼ同位置にボンディングすることができる。
一方、前記第2ボンディングヘッド42でボンディングを行う際には、前記第2ボンディングヘッド42の前記第2ツール52を前記第2カメラ92で取得し、当該第2ツール52へのチップ3の吸着位置を取得する。そして、取得した前記第2ツール52への前記チップ3の吸着位置に基づいて、当該第2ツール52が移送する前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係を補正する。
このとき、前述した補正値を用いて補正するが、その補正量を、前記第1ツール51の位置と前記第2ツール52の位置とのズレ量を示す前記オフセット値を利用して補完する。
これにより、前記第1ツール51へのチップ3の吸着位置に基づいて定められた前記補正値を、前記第1ツール51の位置と前記第2ツール52の位置とのズレ量を示す前記オフセット値によって補完し、この補完された値に基づいて、前記第2ツール52で移送される前記チップ3の移送先と当該チップ3がボンディングされるボンディング位置との関係、すなわち前記リードフレーム13のボンディングパッド81の位置が補正される。
このように、前記第1ツール51へのチップ3の吸着位置に基づいて定められた前記補正値を、予め取得した前記オフセット値で補完するとともに、この補完された値に基づいて、前記ボンディングパッド81の位置を補正することができる。
このため、前記第1ツール51と前記第2ツール52のズレ量を初期調整段階で取得しておくことによって、前述した補正値の算出作業を通常通り行うことで、前記第1ボンディングヘッド41でボンディングしたチップA,・・・と、前記第2ボンディングヘッド42でボンディングしたチップB,・・・との両者を、前記ボンディングパッド81の中心へ安定的にボンディングすることができ、リードフレーム13全体としてのバラツキを小さくすることができる。
したがって、前記第1ツール51への吸着位置から前記リードフレーム13の移動位置の算出する為の補正値と、前記第2ツール52への吸着位置から前記リードフレーム13の移動位置を算出する為の補正値とを、それぞれ取得する場合のように、調整作業の煩雑化を招くことなく、ボンディング位置のバラツキを抑えることができる。
また、品種毎の画像登録を行なう際、あるいはツール51,52を交換した後などでも、各ツール51,52への吸着位置と実際のボンディング位置との位置合わせが不要となり、装置の使い勝手が向上する。
本発明の一実施の形態を示す模式図で、(a)は平面図であり、(b)は側面図である。 同実施の形態の動作を示す説明図である。 従来のボンディング装置の動作を示す説明図である。
符号の説明
1 ボンディング装置
2 ピックアップポジション
3 チップ
4 ボンディングポジション
13 リードフレーム
32 旋回軸
34 スイングアーム
41 第1ボンディングヘッド
42 第2ボンディングヘッド
43 仮想円
51 第1ツール
52 第2ツール
61 制御部
71 第1移動経路
72 第1カメラ
91 第2移動経路
92 第2カメラ

Claims (1)

  1. 旋回軸を中心に回動されるスイングアームの一端側に第1ボンディングヘッドを設け、前記スイングアームの他端側に第2ボンディングヘッドを設け、両ボンディングヘッドを前記旋回軸を中心とした仮想円上に配置するとともに、前記スイングアームに設けられた一方のボンディングヘッドをピックアップポジションに配置した状態で他のボンディングヘッドがボンディングポジションに配置されるように前記各ボンディングヘッドを配設して、前記ボンディングポジションに配置されたボンディングヘッドによるチップのボンディングと前記ピックアップポジションに配置されたボンディングヘッドによるチップのピックアップとを並行実施可能に構成する一方、
    前記ボンディングポジションと前記ピックアップポジションとを結ぶ仮想直線を境とした一方側に位置する前記仮想円上を前記第1ボンディングヘッドが移動する第1移動経路上に前記第1ボンディングヘッドに設けられた第1ツールの画像を取得する第1カメラを設け、該第1カメラで取得した前記第1ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第1ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正するとともに、
    前記仮想直線を境とした他方側に位置する前記仮想円上を前記第2ボンディングヘッドが移動する第2移動経路上に前記第2ボンディングヘッドに設けられた第2ツールの画像を取得する第2カメラを設け、該第2カメラで取得した前記第2ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第2ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する機能を備えたボンディング装置であって、
    前記第1ボンディングヘッドの前記第1ツールの画像を前記第1カメラで取得するとともに、前記第2ボンディングヘッドを前記第1経路上まで移動して前記第2ツールの画像を前記第1カメラで取得して前記第1ツールと前記第2ツールのズレ量を取得し、前記第2カメラで取得した前記第2ツールへの前記チップの吸着状態に基づいて、当該第2ツールが移送する前記チップの移送先と当該チップがボンディングされるボンディング位置との関係を補正する際に、その補正量を前記ズレ量を利用して補完する補完機能を備えたことを特徴とするボンディング装置。
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