JP5953054B2 - ダイボンダ - Google Patents

Description

本発明はダイボンダに関する。

ダイボンダとは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等に接着する装置である。このダイと基板を接着するダイボンド材（ペースト、フィルム）にエンプラが使用されており、ダイの位置決めを行いリードフレームや基板等に接着される。現在、樹脂を接合材料としてボンディングを行う方式が主流となっている。

半導体のダイボンディングでは、半導体チップ（IC、LSI）をリードフレーム、セラミックスケース、基板等に固着化させるために、はんだやダイボンド用樹脂ペースト（Agエポキシ及びAgポリイミド）が接着剤として使用されている。

特開２００１−１２７０８０号公報 特開２００４−２８８７１５号公報

さて、ダイをリードフレーム等に接着する接着剤はシリンジ内に封入されている。このシリンジがリードフレームに対して上下動してペースト状接着剤を射出して塗布している。すなわち、ペースト状接着剤を封入したシリンジによって接着剤が所定の位置に所定量塗布され、その接着剤上にダイが圧着されて接着されるものである。

その際、接着前にペースト状接着剤が塗布されるリードフレームの面に問題がないかを認識用カメラで撮影して確認する必要がある。そこで従来は、認識用カメラを撮影位置まで移動させて撮影し、適切な接着位置を検出してから接着動作を行っている。接着後は認識用カメラが再び撮影位置に移動し、ペースト状接着剤が適切に塗布されているかを確認するための撮影を行っている。

このように、従来のダイボンダはペースト状接着剤をリードフレームに塗布する度に１台の認識用カメラが撮影位置まで２往復移動して撮影することになり、非常に無駄な工程があった。つまり、従来のダイボンダには単位時間あたりの処理能力（スループット）が低下する非効率な動きが含まれていた。

これに対し、上記特許文献１、２は画像認識用の認識用カメラや照明は備えているものの、接着剤を塗布する作業のスループットを高めることについて配慮されたものではなかった。

本発明の目的は、接着剤塗布を撮影するための認識用カメラの移動動作を排除し、高いスループットによる信頼性の高いダイボンダを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッドと、前記シリンジの近傍に取り付けられた第１の認識用カメラと、前記第１の認識用カメラの下流側に設けられた第２の認識用カメラとを備え、前記第１の認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記第２の認識用カメラは塗布された前記接着剤上に搭載された前記ダイの外観を撮影するようにしたものである。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記第１の認識用カメラの近傍に第１の照明と、前記第２の認識用カメラの近傍に第２の照明を設けると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記第１と第２の照明はそれぞれ２個を一組みとし、２個の照明がそれぞれ略く字状に配置されると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記第１と第２の照明は複数個のＬＥＤによって構成すると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記第１の認識用カメラは前記シリンジから滴下する接着剤の粘性を検出し、検出された粘性に応じて送風による硬化動作を行う制御手段を備えると良い。

本発明によれば、接着剤塗布を撮影するための認識用カメラの移動動作を排除し、高いスループットによる信頼性の高いダイボンダを提供できる。

本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。 本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。 本発明の実施例１に係るプリフォーム部の概略構成図である。 本発明の実施例２に係るプリフォーム部の概略構成図である。 本発明の実施例２に係る照明装置の正面図である。 本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。
図１において、ダイボンダは大きくはウエハ供給部１と、フレーム供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とに大別することができる。
フレーム供給・搬送部２はスタックローダ２１と、メインフィーダ２２と、アンローダフィーダ２３とを有する。スタックローダ２１によりメインフィーダ２２に供給されたフレーム（以下、リードフレームという）は、メインフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２４に搬送される。スタックローダ２１、メインフィーダ２２、アンローダフィーダ２３は２本の走行レーン２０上を走行してリードフレームを搬送するようになっている。

ダイボンディング部３は、プリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２とを有する。このダイボンディング部３の前工程となるプリフォーム部３１は、メインフィーダ２２により搬送されてきたリードフレームにダイの接着剤（以下、ペースト状接着剤という）を塗布する部分である。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からペースト状接着剤が塗布されたリードフレームをピックアップして上昇させ、ダイを平行移動してメインフィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ダイを下降させてペースト状接着剤が塗布されたリードフレーム上にボンディングする。

プリフォーム部３１の近傍には後述する認識用カメラが取り付けられている。この認識用カメラで塗布されたペースト状接着剤が所定位置に所定量だけ塗布されているかを確認するものである。後述するが、プリフォーム部３１の上部には上下動するシリンジが設けられている。このシンリンジの内部にはペースト状接着剤が封入されており、空気圧によってペースト状接着剤がノズル先端から射出されるようになっている。このシリンジが２本の走行レーン２０上を搬送されるリードフレームに対して交互にペースト状接着剤を塗布することになる。

ウエハ供給部１は、ウエハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウエハカセットリフタ１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示せず）を有し、順次ウエハリングをピックアップ装置１２に供給する。

ところで、図１に示したダイボンダは２本の走行レーン２０上を走行するリードフレームに対してプリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２が動作するようになっている。その場合のペースト状接着剤塗布工程を簡単に説明する。

リードフレーム上の位置をまず認識用カメラで確認し、塗布すべき面に問題なければ塗布作業を行う。塗布されたペースト状接着剤にダイをボンディング後、ボンディング状態に問題ないか同じ認識用カメラを動作させて確認していた。つまり、１台の認識用カメラを２往復させてダイのボンディングを行っていた。

したがって、認識用カメラの２往復動作に合わせたリードフレームの進行（Ｘ方向）速度を設定しなくてはならず、ボンディングのスピードアップ化に限界があった。

ところで、近年ユーザの要求に対応するために、数種のバリエーションによるダイボンダが設定されている。例えば図１の説明でも述べたように、２本の走行レーン２０上を走行する２列のリードフレームに対して１本のシリンジで接着剤を塗布するタイプ。或いは２列のリードフレームに対して２本シリンジで塗布するタイプ。或いは１本の走行レーン２０上のリードフレームに対して１本のシリンジで塗布するタイプなどである。

そこで、本発明の発明者らはシリンジを２本取り付けていた機種からシリンジを１本外すとスペースが空くことと、スループットの向上に鑑み、そのスペースに認識用カメラを搭載して２台の認識カメラで外観検査を行うことで、高いスループットを図ることを考えたものである。

以下、本発明の詳細を図にしたがって説明する。
図２は本発明の実施例１に係るプリフォーム部の外観斜視図である。
図３は本発明の実施例１に係るプリフォーム部の概略構成斜視図である。
図２、図３において、図面上左側にシリンジ３４ａが取り付けられている。このシリンジ３４ａの内部にはペースト状接着剤３６が封入されている。３４ｂもシリンジであるが本図では点線で示したように本来取り付けられているものを取り外されている。シリンジ３４ａの後方には第１の認識用カメラ３３ａが取り付けられている。シリンジ３４ｂが取り外されて空きスペースには第２の認識用カメラ３３ｂが取り付けられている。各認識用カメラ３３ａ、３３ｂの下方には照明３８ａ〜３８ｄが取り付けられている。

シリンジ３４ａの下方をリードフレーム３５が搬送されるようになっている。リードフレーム３５の表面にはシリンジ３４ａによって塗布されたペースト状接着剤３６とペースト状接着剤３６上にダイ３７が搭載されている。このダイ３７はリードフレーム３５とともに矢印Ｘ方向に移動する。

認識用カメラ３３ａはペースト状接着剤３６の塗布面を常に狙うように、傾斜させて固定されている。また、認識用カメラ３３ｂは塗布されたペースト状接着剤３６を常に狙うように傾斜させた固定されている。照明３８ａ〜３８ｂは複数個のＬＥＤで構成されている。照明３８ａと３８ｃが第１の照明であり、照明３８ｂと３８ｄが第２の照明となる。第１の照明は接着剤の塗布面もピンポイットで照らすように照明３８ａと３８ｃが略く字状に配置され、同じく第２の照明も照明３８ｂと３８ｄが略く字状に配置されている。これらの照明は第１と第２の認識用カメラ３３ａ、３３ｂと同じようにペースト状接着剤３６の塗布面と塗布されたペースト状接着剤３６を常に照らすものである。

以上のようなプリフォーム部３１は以下のように動作してペースト状接着剤３６を塗布する。
すなわち、リードフレーム３５が矢印Ｘ方向から移動して来る。リードフレーム３５がシリンジ３４ａの直下に来たら停止し、固定された第１の認識用カメラ３３ａにて撮影された画像からペースト状接着剤３６の塗布面が適正であるかを確認する。塗布面に問題がないことが確認されたらシリンジ３４ａが下降して所定位置にペースト状接着剤３６が塗布される。シリンジ３４ａによるペースト状接着剤３６の塗布が完了し、シリンジ３４ａが上昇したら、リードフレーム３５は第２の認識用カメラ３３ｂの位置まで移動し、第２の認識用カメラ３３ｂによってペースト状接着剤３６が適正量であるか、又は液垂れの有無など外観の確認を行う。適正量で液垂れがないことが確認されたら次の塗布作業へと進む。ペースト状接着剤３６の塗布に問題がなければダイ３７が接着剤上に圧着されて接着される。

図４はプリフォーム部を横から見た拡大図である。
図４において、シリンジ３４ａが上昇している段階で、ペースト状接着剤が塗布されるべき部分を第１の認識用カメラ３３ａで撮影する。撮影の結果、塗布に問題ないと判断されたらシリンジ３４ａは下降してペースト状接着剤３６を塗布する。その後リードフレーム３５は第２の認識用カメラ３３ｂの位置に移動する。移動後第２の認識用カメラ３３ｂは塗布されたペースト状接着剤３６の外観を撮影する。撮影の結果、問題ないと判断されたらダイ接着の工程へと移動する。この工程が繰り返されるものである。

上述したように、照明３８ａ〜３８ｄは複数個のＬＥＤによって構成されており、２個が一組みとなっている。この照明３８ａ〜３８ｂは第１と第２の認識用カメラ３３ａ、３３ｂにそれぞれ取り付けられて、込み合せ方は略く字状になっており、撮影ポイントを集中的に照らすことができるようになっている。

このように、本実施例ではペースト状接着剤３６の塗布面の外観経査と塗布後のペースト状接着剤３６の外観検査をそれぞれ専用のカメラで撮影することができる。したがって、認識用カメラの移動がなくなり、高いスループットによる接着剤塗布作業を行うことができる。

図５は本発明の実施例２に係るプリフォーム部の概略構成図である。
図５において、ペースト状接着剤３６は配合のバランス或いは温度湿度の関係から粘性が低くなってしまうことがある。その場合図５に示すように、リードフレーム３５の塗布面にペースト状接着剤３６が滴下してしまって塗布面を汚してしまうばかりでなく、そのごのダイ接着に大きな影響を及ぼしてしまう可能性がある。

これに対し、本実施例では第１の認識用カメラ３３ａがペースト状接着剤３６の滴下をあらかじめ観察できる。そのためペースト状接着剤３６の交換などの対応が迅速に行えるものである。或いは、接着剤の滴下が確認された場合にはシリンジに冷風をあてて粘性を高める制御を追加することも可能である。

このように本実施例によれば、ペースト状接着剤３６の粘性不良をあらかじめ観察できるため、その後のダイの接着不良を未然に防止することができる。

図６は本発明に係る実施例の動作を示すフロー図である。
図６において、
（ステップ１０１）：プリフォーム部にリードフレームが所定位置まで搬送されて来てペースト状接着剤を塗布するための準備に入る。
（ステップ１０２）：搬送されて来たリードフレームが所定位置でペースト状接着剤の塗布面に問題がないかを第１の認識用カメラで撮影する。
（ステップ１０３）：リードフレームのペースト状接着剤塗布面に問題ないことが確認されたら、接着剤塗布作業を続行する。一方、塗布面に問題があることが確認されたらエラーとして塗布作業を停止する（ステップ１０４）。

（ステップ１０５）：塗布面に問題がないことが確認されるとシリンジが降下して所定量のペースト状接着剤をリードフレーム上に塗布する。
（ステップ１０６）：ペースト状接着剤の塗布が終了したシリンジが上昇すると第２の認識用カメラが塗布されたペースト状接着剤の外観を確認する。
（ステップ１０７）：ペースト状接着剤の量が少なかったり、擦れが確認されたりした場合には、塗布不良エラーとして作業を停止する（ステップ１０８）。問題ないことが確認されたらペースト状接着剤の塗布工程が終了する。

このように本実施例によれば、ペースト状接着剤の塗布作業は常に第１と第２の認識用カメラで監視されているため、所定量のペースト状接着剤塗布が可能となる。仮にフレームの塗布面に問題があったとしても、ただちにペースト状接着剤の交換或いはフレームの交換を行うことができるので、塗布作業のエラーを未然に防止することができる。

以上のごとく本発明によれば、認識用カメラの移動が無くなるため、スループットが高くなり生産性が向上する。また、シリンジのノズル先端も認識用カメラで確認できるためシリンジのメンテナンス性も向上する。

さらに、ペースト状接着剤が正常に塗られているかどうかの確認や、液垂れ状態も確認できるため品質向上を図ることができる。

１…ウエハ供給部、２…フレーム供給・搬送部、３…ダイボンディング部、１１…ウエハカセットリフタ、１２…ピックアップ装置、２０…走行レーン、２１…スタックローダ、２２…メインフィーダ、２３…アンローダフィーダ、２４…アンドーダ、３１…プリフォーム部、３２…ボディングヘッド部、３３ａ…第１の認識用カメラ、３３ｂ…第２の認識用カメラ、３４ａ、３４ｂ…シリンジ、３５…リードフレーム、３６…ペースト状接着剤、３７…ダイ、３８…照明、３８ａ、３８ｃ…第１の照明、３８ｂ、３８ｄ…第２の照明。

Claims (5)

1. リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、
   塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッド部と、
   前記シリンジの近傍にペースト接着剤の塗布面を常に狙うように傾斜されて取り付けられた第１の認識用カメラと、
   前記第１の認識用カメラの下流側でかつ前記ボンディングヘッド部の手前に塗布されたペースト接着剤を常に狙うように傾斜されて設けられた第２の認識用カメラと、
   を備え、
   前記第１の認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記第２の認識用カメラは塗布された前記接着剤の外観を撮影することを特徴とするダイボンダ。
2. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記第１の認識用カメラの近傍に第１の照明と、前記第２の認識用カメラの近傍に第２の照明を設けたことを特徴とするダイボンダ。
3. 請求項２記載のダイボンダにおいて、
   前記第１と第２の照明はそれぞれ２個を一組みとし、２個の照明がそれぞれ略く字状に配置されていることを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項２記載のダイボンダにおいて、
   前記第１と第２の照明は複数個のＬＥＤによって構成されていることを特徴とするダイボンダ。
5. リードフレーム上に接着剤を塗布するためのシリンジと、
   塗布された接着剤上にダイを搭載するためのボンディングヘッド部と、
   前記シリンジの近傍に取り付けられた第１の認識用カメラと、
   前記第１の認識用カメラの下流側に設けられた第２の認識用カメラと、
   制御手段と、
   を備え、
   前記第１の認識用カメラは前記リードフレームの接着剤塗布前の面を撮影し、前記シリンジから滴下する接着剤の粘性を検出し、
   前記第２の認識用カメラは塗布された前記接着剤の外観を撮影し、
   前記制御手段は検出された粘性に応じて送風による硬化動作を行うことを特徴とするダイボンダ。

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