JP6999841B1 - ボンディング方法およびボンディング装置使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した位置合わせができて、用いる装置として、既存のボンディング装置を用いることができるボンディング方法およびボンディング装置使用方法を提供する。【解決手段】厚さ方向に貫通したワイヤ挿通孔を有しかつパターン形成面側に位置決め用基準マークが形成された基板が、基板搬送路に沿って上流側から下流側へ搬送され、基板搬送路の下流側のボンディングポジションで、この基板におけるパターン形成面の反対側のチップ接合面のチップ接合部に、チップの電極形成面を接合するボンディング方法である。【選択図】図１

Description

ボンディング方法およびボンディング装置使用方法に関し、特に、ボードオンチップ（ＢＯＣ）タイプの電子部品（半導体装置）を製造するためのボンディング方法およびボンディング装置使用方法に関する。

電子部品には、ＢＯＣ（ボードオンチップ）タイプのものがある。すなわち、ＢＯＣタイプの電子部品として、図９に示す半導体パッケージがある。半導体パッケージは、一方の面がパターン形成面１ａとされるとともに他方の面がチップ接合面１ｂとされる基板１を備え、基板１に設けられたスリット孔（貫通孔）３を介してパターン形成面１ａにおける基板側電極と、チップ接合面１ｂに接合されるチップ４のチップ側電極とがワイヤ５にて接続される。

図９において、６はパターン形成面１ａに形成されたはんだボールであり、７は基板１のチップ接合面１ｂとチップ４とが接合されるための接着層である。また、チップ４とワイヤ５とを封止体８にて封止している。

このため、このような電子部品においては、基板１のチップ接合面１ｂにチップ４を接合する工程（ボンディング工程）を必要としていた。この場合の従来の一般的なボンディング方法を図８を用いて説明する。

基板１側の電極（基板側電極）を含むパターン形成面１ａを上に向けた状態で基板１を所定位置に保持した後、チップ４側の電極（チップ側電極）を上に向けたチップ４を移動ステージ１０の上面に載置し、移動ステージ１０を基板１の下方に移動させて基板１のパターン形成面１ａと反対側のチップ接合面１ｂ（ここでは下面）にチップ４を下方から当接させ（図中に示す矢印Ａ）、次いで基板１の上方から熱圧着ツール１１により移動ステージ１０上のチップ４に基板１を押し付けて（図中に示す矢印Ｂ）基板１にチップ４を接合していた。このような方法では、基板１側のパターン形成面１ａとチップ４側の電極形成面４ａのそれぞれを上方からカメラ（基板１側のパターン形成面１ａの認識を行う基板側認識カメラ１２及びチップ４側の電極形成面４ａの認識を行うチップ側認識カメラ１３）で認識することができるので、基板１に対するチップ４の位置合わせ（アライメント）を行っていた。なお、図８の１４は、パターン形成面１ａの基板側パターン（基板側電極部）を示している。

このようなボンディング方法では、ピックアップアームを介してチップをピックアップした後、吸着面が上向きのボンディングアームに移載する必要があり、この状態で、チップ４側の電極形成面４ａの認識を行って、基板の下方を向いたチップ接合面にチップを接合する必要があった。この場合、基板裏面側の接着剤を加熱して、下方に配置されるボンディングアームと基板のパターン形成面から荷重を掛けることによって、チップを挟んで接合することになる。

しかしながら、このように、基板の下方からボンディングする方法で、一般的に使用されている汎用のボンディング装置（基板の上方からボンディングする装置）を用いることができなかった。

そこで、従来には、従来型のダイボンディング装置を流用してＢＯＣタイプの電子部品のダイボンディング工程を行うことができるダイボンディング装置およびダイボンディング方法が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のダイボンディング装置（方法）は、基板のチップ接合面（パターン形成面と反対の面）を、上方に向けてこのチップを接合するものである。この場合、チップをウエハから反転ツールでピックアップし、ピックアップしたチップを反転ツールで反転させる。これによって、チップの電極形成面を下方に向かせる。その後、移載ツールで上方からチップの反電極形成面を吸着する。この状態では、チップの電極形成面が下方を向いている。このため、上を向いている基板のチップ接合面（パターン形成面と反対側の面）に上方からチップの電極形成面を接合させることができる。

この特許文献１では、基板のパターン形成面（下方を向いている面）を、上方に配置したカメラで観察するものである。すなわち、基板が載置される基板載置台に透明部材を介してミラー部材を設け、このミラー部材のミラー面に映った反射画像を見るものである。この場合、反射画像は、基板に設けられたワイヤ挿通孔及び透明部材を通して、ミラー面に映った反射画像を映し出すというものである。

そして、この反射画像の基板側パターンの位置に基づいて基板とチップの位置合わせを行って、チップの電極形成面を基板のチップ接合面に接合する。

特開２００９－２００２０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものでは、反射画像を用いることになる。反射画像を用いる場合、ワイヤ挿通孔及び透明部材を介するものであるので、観察範囲が限られ、また、ミラー面が精度の悪いものでは、正確な反射画像を得ることができない等の問題点がある。しかも、この反射画像の取得が、基板が加熱される部位であるため、接着剤が解ける際に発生するガスがミラーに堆積してミラーが曇る等の影響を受け、画像取得が安定しない。

また、特許文献１の装置では、透明部材及びミラー部材を設けた基板載置台を必要とし、装置全体として高精度に形成する必要がある部材（透明部材及びミラー部材を設けた基板載置台）を用いたり、基板に設けられたワイヤ挿通孔のサイズや基板の幅が変わると透明部材及びミラー部材を設けた基板載置台を交換する必要があるため、生産性に劣る。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、安定した位置合わせができて、用いる装置として、既存のボンディング装置を用いることができるボンディング方法およびボンディング装置使用方法を提供する。

本発明のボンディング方法は、厚さ方向に貫通したワイヤ挿通孔を有しかつパターン形成面側に位置決め用基準マークが形成された基板が、基板搬送路に沿って上流側から下流側へ搬送され、基板搬送路の下流側のボンディングポジションで、この基板におけるパターン形成面の基板側電極部の反対側のチップ接合面のチップ接合部に、チップの電極形成面を接合するボンディング方法であって、基板のパターン形成面を下方に向けて配設した状態で、基板搬送路の上流側における下方からの位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係を認識する基板認識工程と、ピックアップ側コレットでチップをピックアップするピックアップ工程と、ピックアップ側コレットでピックアップしたチップを反転させて電極形成面を下方に向ける反転工程と、反転工程で反転されたチップを電極形成面が下方に向けたままボンディング側コレットで受け取る受け取り工程と、認識工程にて認識された位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係と、ボンディングポジション上方からのワイヤ挿通孔の位置の認識とに基づいて、チップと基板側のチップ接合部との位置合わせを行う位置合わせ工程と、基板搬送路の下流側のボンディングポジションにおいて、位置合わせ工程にて位置合わせされた基板のチップ接合部に、受け取り工程で受け取ったチップを基板のチップ接合部に接合する接合工程とを備えたものである。

本発明のボンディング方法によれば、基板認識工程にて、下方からのパターン形成面の直接画像に基づいて、位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係の認識を行うことができる。ピックアップ工程にて、チップをピックアップでき、このピックアップしたチップを反転工程にて、チップをチップ電極形成面が下方に向けた状態とすることができる。受け取り工程にて、電極形成面を下方に向けたままチップをボンディング側コレットで受け取ることができる。位置合わせ工程にて、位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係と、ボンディングポジション上方からのワイヤ挿通孔の位置の認識とに基づいて位置合わせを行うことができる。接合工程にて、位置合わせ工程にて位置合わせされた基板のチップ接合部に、受け取り工程で受け取ったチップを基板のチップ接合部に接合することができる。

基板認識工程では、下方を向いた基板のパターン形成面を基板の下方から観察できる。このため、観察面が間接画像ではないので、観察視野が規制されず、位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係を安定して高精度に観察できる。しかも、この画像観察を、加熱されない部位である基板搬送路の上流側で行うので、加熱手段（例えば、バックアッププレートに設けられる電気ヒータ等）を基板搬送路の下流側において、基板認識工程に用いるカメラ等に邪魔されずに配置することができる。すなわち、基板認識部位と基板加熱部位とを離れた位置に配設することができ、基板認識部位では、基板加熱の影響（接着剤が解ける際に発生するガス等による光学系への影響等）が生じず、基板加熱部位では、上方から基板のワイヤ挿通孔を認識しているが、接近した位置で基板認識を行わないので、基板の連続加熱が可能となる。また、チップを接合させる接合工程では、基板の上方から行うことができ、このボンディング方法としては、通常のフェースアップボンディング（チップの電極面を接着する場合）に用いることができる。

また、本ボンディング方法では、チップと基板のチップ接合面と接合するための接着剤として、上方を向いた状態のチップ接合面に配設されているので、比較的流動性を有するものでも下方へたれるおそれがない。このため、接着剤の塗布作業が容易で、しかも、接着剤として種々のものを用いることができ、低コスト化に寄与する。

特に、位置合わせは、ボンディングポジションから離間した上流側の位置での位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係の認識と、ボンディングポジション上方からのワイヤ貫通孔の位置の認識に基づいて行うので、高精度の位置合わせが可能となる。すなわち、基準マークとパターン形成面の電極の位置関係は高精度に設定されているので、チップの接合面側（反パターン形成面側）からワイヤ挿通孔の位置を確認することによって、基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係から、パターン形成面の電極（基板側電極部）の位置を検知することができ、これによって、基板のチップ接合面側のチップ接合部に正確にボンディングできて接合できる。ここで、チップ接合部とは、基板側電極部に相対応する部位である。

ボンディング前にチップの位置認識を行うチップ認識工程を備えたものであってもよい。このように、チップ認識工程を備えたものでは、位置合わせ精度の向上を図ることができる。

接合工程において、基板を下方からバックアッププレートで受けるものであってもよい。このように、基板を下方からバックアッププレートで受けるものでは、チップを基板のチップ接合面に接合する際、ボンディング側コレットとバックアッププレートとでチップを挟むことができ、基板を湾曲等させることなく、安定した接合を得ることができる。

また、このバックアッププレートは加熱手段に加熱されて、基板上の接着剤を加熱するように構成できる。このように構成することによって、加熱手段を別部材として設ける必要がなく、装置全体のコンパクト化に寄与する。

基板認識工程は、基板１枚分の位置情報を取得するものが好ましい。このように構成することによって、ボンディング工程を、１枚の基板の全てのチップ接合部に対して連続してチップを接合していくことができ、生産性の向上を図ることができる。

本発明のボンディング装置使用方法は、ピックアップポジションにてピックアップ側コレットにてチップをピックアップし、ピックアップポジションでピックアップしたチップを反転させ、その反転させたチップをボンディングポジションにてボンディング側コレットにてボンディングするボンディング装置を用いた使用方法であって、前記ボンディング方法を行うことができる。

本発明のボンディング装置使用方法は、既存の汎用のボンディング装置を用いることができ、コスト低減を図ることができる。

本発明は、パターン形成面の観察が間接画像ではないので、観察視野が規制されず、パターン形成面を安定して高精度に観察でき、チップの基板への接合を高精度に安定して行うことができる。また、装置構成として、複雑化せず低コストにてチップを基板に接合できる。さらには、チップを接合させる接合工程では、基板の上方から行うことができ、このボンディング方法としては、通常のフェースアップボンディング（チップの電極面を接着する場合）に用いることができる。

本発明のボンディング方法に用いるボンディング装置の簡略斜視図である。 基板のパターン形成面の要部拡大簡略図である。 基板を示し、（ａ）はチップ接合面のチップ接合部の簡略図であり、（ｂ）はチップ接合面のチップ接合部に接着剤を塗布した状態の簡略図である。 基板の搬送機構を示す簡略平面図である。 本発明のボンディング方法のブロック図である。 本発明のボンディング方法の前半の工程を示すブロック図である。 本発明のボンディング方法の後半の工程を示すブロック図である。 従来のボンディング方法のボンディング方法を示す斜視図である。 半導体装置（ＢＯＣタイプの半導体パッケージ）の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１～図７に基づいて説明する。

図１に本発明に係るボンディング方法に用いるボンディング装置を示す。このボンディング装置は、基板３１におけるパターン形成面３１ａの基板側電極部３８の反対側のチップ接合面３１ｂのチップ接合部３４に、チップ３２の電極形成面３２ａを接合するボンディング方法を行うことができる。

基板３１には、基板幅方向に延びる細長孔からなる複数個のワイヤ挿通孔３３が設けられている。この場合、基板幅方向に沿って複数のワイヤ挿通孔３３が配設されてワイヤ挿通孔群３５を構成し、複数のワイヤ挿通孔群３５は、基板長手方向に沿って所定ピッチで配設されている。

基板３１のパターン形成面３１ａ側には、図２に示すように、ワイヤ挿通孔３３の両側に基板側電極３６及びパッド３７が設けられる基板側パターン（基板側電極部）３８が形成され、また、基板３１のチップ接合面３１ｂ（パターン形成面３１ａの反対側の面）のチップ接合部３４は、図３（ｂ）に示すように、接着剤Ｓが配設（塗布）されている。この場合、一つのワイヤ挿通孔３３に対して、ワイヤ挿通孔３３を挟んで、一対の接着剤Ｓ，Ｓが塗布されている。接着剤Ｓとして、ペースト状の接着剤であっても、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）であってもよい。

ところで、基板３１のパターン形成面３１ａには位置決め用基準マーク４０（図３（ａ）参照）が形成されている。位置決め用基準マーク４０（以下、単に基準マーク４０と呼ぶ場合がある。）として、この実施形態では、基板３１のパターン形成面３１ａに形成された金属膜の角部にて形成している。しかしながら、基準マーク４０としては、これに限らず、特別に付与された着色マークや凹凸部などの目印であってもよい。

この基板３１は、図４に示すような、基板搬送手段４１にて図１の矢印Ｘ方向に沿って搬送される。基板搬送手段４１は、一対の搬送レール４２，４２を備えたものであり、この搬送レール４２、４２上に載置された基板３１は、図示省略の把持機構（例えば、チャック機構等）を有する送り機構にて矢印Ｘ方向に沿って上流側から下流側へと搬送される。

また、基板３１の搬送路の下流側のポンデング位置（ボンディングポジション）の下方には、搬送レール４２，４２間にバックアッププレート（アダプタプレート）４３が配設される。このバックアッププレート４３は、図示省略の加熱手段にて、加熱することができる。すなわち、バックアッププレート４３を加熱することによって、基板３１上のボンディングポジションに対応するチップ接合面３１ｂの接着剤Ｓを加熱することができる。図示省略の加熱手段として、各種の電気加熱方式を用いることができる。

ところで、加熱手段にて、加熱されるバックアッププレート４３として、基板搬送方向中央部が、ボンディング中における接着剤Ｓが解けて有効な接合力を発揮できる温度に基板３１を加熱することができる接合温度ゾーンとなり、この基板搬送方向中央部の上流側及び下流側を接合温度ゾーンの加熱温度よりも低い温度に加熱でき低温加熱ゾーンを構成するのが好ましい。このように設定することによって、接合温度ゾーンがボンディングポジションに対応でき、また、基板３１のチップ接合部３４を、ボンディングポジションに位置させた際には、基板３１のチップ接合部３４を、接着剤Ｓを有効な接合力を発揮できる温度に加熱できる。しかも、基板３１のチップ接合部３４を、ボンディングポジションに位置させる前には、低温加熱ゾーンを通過するので、基板３１のチップ接合部３４を予備加熱することができて、作業効率の向上を図ることができる。

また、このボンディング装置は、ワークであるチップ３２をピックアップするピックアップ機構５０と、このピックアップ機構５０にてピップアップしたチップ３２を基板３１のチップ接合面３１ｂのチップ接合部３４に接合するためのボンディング機構５１と、基板搬送路の上流側において、基板３１の裏面側のパターン形成面３１ａを下方から観察する観察手段５３等を備える。

チップ３２は、ウエハ素材とし、この素材を矩形状に切断することによって最終製品となる。このため、チップ３２には正方形や短冊状のもの等がある。すなわち、ウエハは全体として円形であり、ダイシングにより個々のチップ３２に分割される。

ピックアップ機構５０は、先端側にピックアップアーム５５が付設されたピックアップヘッド５６を備え、このピックアップアーム５５の先端にコレット５７が取付られている。コレット５７の先端面には先端面に開口する複数個の図示省略の吸着孔が設けられ、吸着孔を介してチップ３２が真空吸引され、このコレット５７の先端面にチップ３２が吸着される。なお、真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット５７からチップ３２が外れる。また、真空吸引（真空引き）は図示省略の真空機構で行われる、真空機構としては、真空ポンプや真空エジェクタ等が使用される。

また、ピックアップヘッド５６は反転機構５８を有し、ピックアップアーム５５の先端のコレット５７を反転させることができる。反転機構５８は、ピックアップヘッド５６をその軸心回りに回動させる駆動機構（例えば、モータ等）を備えたものであり、ピックアップアーム５５を、コレット５７の吸着面である先端面が下方を向く姿勢と、コレット５７の吸着面である先端面が上方を向く姿勢とに変更可能とする。また、このピックアップ機構５０は、そのピックアップヘッド５６は、図示省略の上下動機構で矢印Ｚ１，Ｚ２で示すように上下動が可能とされる。なお、この上下動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の往復動機構で構成できる。ウエハ上方にあるチップ３２を認識する図示省略の認識部（認識手段）に基づいてコレット５７の位置を補正するために矢印Ｘ３，Ｘ４及び矢印Ｙ１、Ｙ２方向の移動が可能となっている。なお、矢印Ｘ３，Ｘ４は、基板３１の長手方向（基板の搬送方向）と平行な方向に沿った往復動を示し、矢印Ｙ１，Ｙ２は、矢印Ｘ３，Ｘ４と直交する方向の往復動である。

ボンディング機構５１は、ボンディングヘッド６０を備え、ボンディングアーム６１の先端にコレット６２が取付られている．コレット６２の下面（先端面）には先端面に開口する複数個の図示省略の吸着孔が設けられ、吸着孔を介してチップ３２が真空吸引され、このコレット６２の先端面にチップ３２が吸着される。なお、真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット６２からチップ３２が外れる。また、真空吸引（真空引き）は図示省略の真空機構で行われる、真空機構としては、真空ポンプや真空エジェクタ等が使用される。

また、ボンディングヘッド６０は、図示省略の移動機構を介して、基板３１の長手方向の矢印Ｘ１，Ｘ２方向、幅方向の矢印Ａ、Ｂ方向、及び上下方向の矢印Ｃ、Ｄ方向の移動が可能とされる。移動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の往復動機構で構成できる。

観察手段５３は、基板搬送路の上流側の下方に配置されるカメラ機構６５を備える。すなわち、カメラ機構６５は、画像認識カメラ（例えば、ＣＣＤカメラやＣＯＭＳカメラ等）からなるカメラ本体６６と、このカメラ本体６６の画像視野を形成する光学系６７とを備える。この場合の光学系６７は、所定視野の基板のパターン形成面３１ａの画像を、カメラ本体６６に入光させるためのミラー部材６８を備える。なお、この観察手段５３の観察視野は、２点鎖線で示す範囲である。

また、このボンディング装置では、チップ３２のボンディング位置上方に、基板３１のワイヤ挿通孔３３を認識する挿通孔認識手段７１が設けられている。さらに、ピックアップ機構５０の上方には、ピックアップ機構５０にてピックアップして、反転させた状態で、チップ３２を確認する第１チップ認識手段７２が配置されているとともに、ボンディング機構５１側には、ボンディング側コレット６２に吸着保持されたチップ３２を認識する第２チップ認識手段７３が設けられている。

挿通孔認識手段７１及び第１チップ認識手段７２としては、ＣＣＤカメラやＣＯＭＳカメラ等で構成できる。また、第２チップ認識手段７３は、画像認識カメラ（例えば、ＣＣＤカメラやＣＯＭＳカメラ等）からなるカメラ本体７４と、このカメラ本体７４の画像視野を形成する光学系７５とを備える。この場合の光学系７５は、チップ３２の画像を、カメラ本体７４に入光させるためのミラー部材７６を備える。

第１チップ認識手段７２のチップ３２の観察と第２チップ認識手段７３のチップ３２の観察とで、ボンディング前のチップ３２の位置認識を行う、つまり、後述するチップ認識工程８７，８８を行うことができる。すなわち、第１チップ認識手段７２が、ピックアップ側コレット５７で吸着されているチップ３２の位置認識を行い、第２チップ認識手段７３が、ボンディング側コレット６２で吸着されているチップ３２の位置認識を行うことになる。これらの位置認識が、チップ３２をボンディングする際の位置合わせに用いられる。

ところで、基板搬送手段４１、ピックアップ機構５０、及びボンディング機構５１とは、図示省略のコンピュータで制御される。ここで、コンピュータは、コンピュータは、基本的には、入力機能を備えた入力手段と、出力機能を備えた出力手段と、記憶機能を備えた記憶手段と、演算機能を備えた演算手段と、制御機能を備えた制御手段にて構成される。

入力機能は、外部からの情報を、コンピュータに読み取るためのものであって、読み込まれたデータやプログラムは、コンピュータシステムに適した形式の信号に変換される。出力機能は、演算結果や保存されているデータなどを外部に表示するものである。記憶手段は、プログラムやデータ、処理結果などを記憶して保存するものである。演算機能は、データをプログラムの命令に随って、計算や比較して処理するものである。制御機能は、プログラムの命令を解読し、各手段に指示を出すものであり、この制御機能はコンピュータの全手段の統括をする。入力手段には、キーボード、マウス、タブレット、マイク、ジョイスティック、スキャナ、キャプチャーボード等がある。また、出力手段には、モニタ、スピーカー、プリンタ等がある。記憶手段には、メモリ、ハードディスク、ＣＤ・ＣＤ－Ｒ，ＰＤ・ＭＯ等がある。演算手段には、ＣＰＵ等があり、制御手段には、ＣＰＵやマザーボード等がある。

次に、上述のように構成されたボンディング装置で、基板３１におけるパターン形成面３１ａの基板側電極部３８の反対側のチップ接合面３１ｂのチップ接合部３４に、チップ３２の電極形成面３２ａを接合するボンディング方法を説明する。この場合、チップ接合部３４は、基板側電極部３８の反対面に相対応している。このボンディング方法は、図５に示すように、基板認識工程８１と、ピックアップ工程８２と、反転工程８３と、受け取り工程８４と、位置合わせ工程８５と、接合工程８６とを備える。また、この実施形態では、反転工程８３と受け取り工程８４との間に、第１チップ認識工程８７が設けられ、受け取り工程８４と位置合わせ工程８５との間に、第２チップ認識工程８８が設けられる。

基板認識工程８１は、基板３１のパターン形成面３１ａを下方に向けて配設した状態で、下方からのパターン形成面３１ａの直接画像に基づいて、パターン形成面３１ａの基板側パターンの位置の認識を行う工程である。ピックアップ工程８２は、ピックアップ側コレット５７を介してチップ３２をピックアップする工程である。反転工程８３は、ピックアップ側コレット５７でピックアップしたチップ３２を反転させて電極形成面３２ａを下方に向ける工程である。受け取り工程８４は、反転工程８３で反転されたチップ３２を電極形成面３２ａを下方に向けたままボンディング側コレット６２で受け取る工程である。位置合わせ工程８５は、認識工程８１にて認識されたパターン形成面３１ａの基板側パターン（基板側電極部３８）の位置に基づいて基板３１と受け取り工程８４にて受け取ったチップ３２との位置合わせを行う工程である。接合工程８６は、位置合わせ工程にて基板３１と位置合わせされたチップ３２をボンディング側コレットで基板３１のチップ接合面３１ｂのチップ接合部３４に接合する工程である。

第１チップ認識工程８７は、第１チップ認識手段７２にて、ピックアップ側コレット５７に、反チップ側電極が上を向いた状態で吸着されているチップ３２を上方から観察する工程である。第２チップ認識工程８８は、第２チップ認識手段７３にて、ボンディング側コレット６２に。電極形成面３２ａが下を向いた状態で吸着されているチップ３２を下方から観察する工程である。

次に、前記各工程８１，８２，８３、８７，８４，８８，８５，８６を備えたボンディング方法を図６及び図７のフローチャート図を用いて説明する。まず、基板搬送路の上流側にパターン形成面３１ａが下方を向いた状態で配置する。この状態で、基板認識工程８１、つまり基板認識を行う（ステップＳ１）。この場合、ワイヤ挿通孔３３は、一般的には精度よく形成されていないので、パターン形成面３１ａに設けられた基準マークを基準に、ワイヤ挿通孔３３の位置を認識することになる。この場合、一枚の基板３１におけるチップ接合部３４の位置情報を取得する。すなわち、全てのワイヤ挿通孔３３の位置の確認を行う。この位置情報は、コンピュータの記憶手段に記憶する。

次に、ピックアップ機構５０によるピックアップ工程、つまりチップ３２をピックアップポジションでチップ３２をピックアップする（ステップＳ２）。すなわち、ピックアップポジションの上方に位置したピックアップ側コレット５７を図１の矢印Ｚ１のように下降させて、一枚のチップ３２をこのコレット５７に吸着させて、図１の矢印Ｚ２のように、コレット５７を上昇させる。これによって、チップ３２をピックアップすることができる。

その後は、反転工程８３を行う。すなわち、ピックアップ機構５０において、ピックアップヘッド５６を１８０°反転させることによって、チップ３２を反転させる（ステップＳ３）。この場合、時計廻りであっても反時計廻りであってもよい。この場合、チップ３２の電極形成面３２ａは下方を向くことになる。

次に、ステップＳ４へ移行して、チップ３２の位置認識をするか否かの判断を行う。ステップＳ４で位置認識しないと判断すれば、ステップＳ５へ移行して反転させたチップ３２を受け取る受け取り工程を行う。ステップＳ４で、位置認識すると判断すれば、ステップＳ６へ移行してチップ３２の位置認識をする。すなわち、第１チップ認識手段７２で、チップ３２を撮像して、チップ３２の位置を確認する。

ステップＳ５では、反転させたチップ３２をボンディング機構５１にて受け取る。すなわち、反転しているチップ３２の上方に、ボンディング側コレット６２を位置させて、このコレット６２にチップ３２を吸引する。この際、ピックアップ側コレット５７の吸引を解除する。これによって、チップ３２がボンディング側コレット６２の下面である吸着面にチップ３２が吸着する。この場合、チップ３２はその電極形成面３２ａが下方を向いている状態である。

その後は、図７のステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、チップ３２の位置確認を行うかを判断する。ステップＳ７で、位置確認を行わない場合、ステップＳ８へ移行し、ステップＳ７で、位置確認を行う場合、ステップＳ９へ移行して位置確認を行った後、ステップＳ８へ移行する。ステップＳ７で位置確認を行う場合、第２チップ認識手段７３で、チップ３２を撮像して、チップ３２の位置を確認する。

ステップＳ８では、基板３１とチップ３２との位置合わせ行う。この場合、チップ３４が接合すべき基板３１のチップ接合部３４がボンディングポジション上に位置するように、基板３１は基板搬送手段４１にて、基板搬送路の上流側から下流側へ搬送されている。

ステップＳ８では、基板３１の、パターン形成面３１ａの基準マーク４０とワイヤ挿通孔３３との関係と、挿通孔認識手段７１にて確認したワイヤ挿通孔３３の位置認識とに基づいて、チップ３２とチップ接合部３４との位置合わせを行うものである。この場合、挿通孔認識手段７１で、チップ３２を接合すべきチップ接合部のワイヤ挿通孔３３を認識する。そして、記録されている基準マーク４０とワイヤ挿通孔３３との位置関係と、挿通孔認識手段７１で認識したチップ接合部３４のワイヤ挿通孔３３とを比較する。この場合、アイランド（チップ接合部３４）間ピッチに合わせて精度よく形成された基準マーク４０に対して、ワイヤ挿通孔３３の位置がチップ接合部３４毎に異なるので、位置ずれ（認識手段７１で認識したワイヤ挿通孔３３と、基準マーク４０との位置ずれ）が生じることになり、認識手段７１にて確認されたワイヤ挿入孔３３から、認識手段７１で認識した位置ずれ量に基づいて、基板３１の基準マーク４０とチップ３２の電極位置（あるいはチップ３２の外形位置）の位置合わせを行う必要がある。なお、位置ずれしていない場合もありうる。位置ずれしていない場合は位置合わせを行う必要がない。。

ところで、この実施形態では、第１・第２チップ認識工程８７，８８で、ボンディング前にチップ３２の位置認識を行うことができるので、このチップ認識工程８７，８８で検出したボンディング前のチップ３２の位置情報を本位置合わせの際に利用することができる。これによって、より高精度の位置合わせが可能となる。すなわち、第１・第２チップ認識工程８７，８８で得たチップ３２の位置情報は、前記コンピュータに入力され、この
情報を含めて位置ずれを演算して、位置合わせを行うことになる。

ところで、位置ずれとしては、基板３１の長手方向に位置ずれている場合と、基板３１の幅方向に位置ずれとている場合と、長手方向及び幅方向に位置ずれている場合がある。
長手方向に位置ずれている場合、ボンディング側コレット６２の位置を矢印Ｘ１，Ｘ２方向に変位させ、幅方向に位置ずれていれば、ボンディング側コレット６２の位置を矢印Ａ，Ｂ方向に変位させ、長手方向及び幅方向に位置ずれている場合、ボンディング側コレット６２の位置を矢印Ｘ１，Ｘ２、Ａ，Ｂ方向に変位させればよい。

ステップＳ１０では、位置合わせされた状態で、チップ３２をボンディングすることになる。この場合、ピックアップ側コレット５７から、チップ３２を受け取ったボンディング側コレット６２を矢印Ｃのように、上昇させた後、矢印Ａのように、チップ接合部の上方まで移動させた状態となっており、その後、ボンディング側コレット６２を下降させて接合する。なお、位置合わせは、ボンディング側コレット６２の動作中に行うことができるが、チップ３４がコレット５７による吸着されて反転さえている状態のチップ３４の位置確認を終わった状態で、位置合わせを行っても、チップ３４がコレット６２による吸着されている状態のチップ３４の位置確認を終わった状態で、位置合わせを行ってもよい。

また、このボンディング工程中においては、バックアッププレート４３が加熱されており、接着剤が接合可能の温度に上昇している。このため、コレット６２を下降させて、このコレット６２とバックアッププレート４３で基板３１を挟むことになって、チップ３２を接着剤Ｓを介して接合することになる。このように、チップ３２をチップ接合部３４にボンディングする際には、位置合わせ工程によって、チップ３２の電極形成面３２ａを、基板３１のチップ接合面３１ｂのチップ接合部３４に正確に接合させることができる。

その後は、ステップＳ１１へ移行して、この工程（作業）を終了するか否かを判断する。終了するとの判断であれば、終了し、ステップＳ１０で終了しないと判断すれば、ステップＳ２へ戻る。このように、このステップＳ２からステップＳ１０までの工程を行うことによって、１枚の基板３１の全部のチップ接合部にチップを接合することができる。

基板認識工程８１では、下方を向いた基板３１のパターン形成面３１ａを基板３１の下方から観察できる。このため、パターン形成面３１ａの観察が間接画像ではないので、観察視野が規制されず、パターン形成面３１ａを安定して高精度に観察できる。しかも、この画像観察を、加熱されない部位である基板搬送路の上流側で行うので、加熱手段（例えば、バックアッププレートに設けられる加熱手段等）を基板搬送路の下流側において、この基板認識工程に用いるカメラ等に邪魔されずに配置することができる。すなわち、基板認識部位と基板加熱部位とを離れた位置に配設することができ、位置決め用基準マーク４０とワイヤ挿通孔３３との位置関係を、基板３１が加熱されないところで認識することができる。このため、基板認識部位では、基板加熱の影響（接着剤が解ける際に発生するガス等による光学系への影響等）が生じず、基板加熱部位では、上方から基板３１のワイヤ挿通孔３３を認識（図１の認識部としての挿通孔認識手段７１による認識）しているが、接近した位置で基板認識を行わないので、基板認識を行わないので、基板３１の連続加熱が可能となる。また、チップ３２を接合させる接合工程８６では、基板３１の上方から行うことができ、このボンディング方法としては、通常のフェースアップボンディング（チップの電極面を接着する場合）に用いることができる。

また、本ボンディング方法では、チップ３２と基板３１のチップ接合面３１ｂとを接合するための接着剤Ｓとして、上方を向いた状態のチップ接合面３１ｂに配設さてれるので、比較的流動性を有するものでも下方へたれるおそれがない。このため、接着剤Ｓの塗布作業が容易で、しかも、接着剤Ｓとして種々のものを用いることができ、低コスト化に寄与する。

本発明は、パターン形成面３１ａの観察が間接画像ではないので、観察視野が規制されず、パターン形成面３１ａを安定して高精度に観察でき、チップ３２の基板３１への接合を高精度に安定して行うことができる。また、装置構成として、複雑化せず低コストにてチップ３２を基板３１に接合できる。さらには、チップ３２を接合させる接合工程８６では、基板３１の上方から行うことができ、このボンディング方法としては、通常のフェースアップボンディング（チップの電極面を接着する場合）に用いることができる。しかも、基板３１の連続加熱が可能となり、生産性に優れる。

基板３１のパターン形成面３１ａが形成される面に、位置決め用基準マーク４０が形成されているので、位置決め工程を安定して行うことができる。すなわち、位置決め用基準マーク４０の位置と、基板３１のパターン形成面３１ａの電極の位置との位置関係は、高精度の関係になるので、位置決め工程８５を安定して行うことができる。

ボンディング前にチップ３２の位置認識を行うチップ認識工程８７，８８を備えたものであってもよい。このように、チップ認識工程８７，８８を備えたものでは、位置合わせ精度の向上を図ることができる。

接合工程８６においては、基板３１を下方からバックアッププレート４３で受けるものであるので、チップ３２を基板３１のチップ接合面３１ｂに接合する際、コレット６２とバックアッププレート４３とでチップ３２を挟むことができ、基板３１を湾曲等させることなく、安定した接合を得ることができる。

本発明のボンディング方法に用いるボンディング装置の各構成要素として、既存の汎用のボンディング装置を用いることができ、コスト低減を図ることができる。

本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、接着剤Ｓを加熱する場合、ボンディング側コレット６２を加熱するものであってもよく、この場合、コレット６２側にのみ加熱手段を設けたり、バックアッププレート４３側のみ加熱手段を設けたり、コレット６２側およびバックアッププレート４３側に設けものであってもよい。また、バックアッププレート４３を有さないものであってもよく、このような場合には、ボンディングポジションの下方に、別途加熱手段を設けることになる。この場合の各加熱手段として、種々の電気加熱を用いることができる。

また、前記実施形態では、ボンディング前のチップの位置確認として、第１チップ認識手段７２及び第２チップ認識手段７３を用いていたが、いずれか１つのチップ認識手段を用いるものであってもよい。ところで、観察手段５３として、実施形態では、カメラ本体６６は水平方向に沿って配設されたものであったが、カメラ本体６６が鉛直方向を向くものであってもよい。

ところで、実施形態では、図６に示すように、ステップＳ１の基板認識を行い工程から、ステップＳ２のチップ３２をピックアップする工程を行うようにしていたが、ステップＳ１の工程の後、基板３１を搬送して、ステップＳ８の基板とチップの位置合わせを行うようにしてもよい。すなわち、位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係と、ボンディングポジション上方からのワイヤ貫通孔の位置の認識とに基づいて、チップとチップ接合部との位置合わせを行う。この場合、第１チップ認識工程８８及び第２チップ認識工程でのチップの位置認識を用いた位置合わせを行うことができないか、又は、位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係と、ボンディングポジション上方からのワイヤ貫通孔の位置の認識とに基づいて、チップとチップ接合部との位置合わせを行った後、チップ自体の位置に基づく位置合わせを行うことになる。

３１ 基板
３１ａ パターン形成面
３１ｂ チップ接合面
３２ チップ
３２ａ 電極形成面
３３ ワイヤ挿通孔
３４ チップ接合部
４０ 基準マーク
４３ バックアッププレート
５７ ピックアップ側コレット
５８ 反転機構
６２ ボンディング側コレット
８１ 基板認識工程
８２ ピックアップ工程
８３ 反転工程
８４ 受け取り工程
８５ 位置合わせ工程
８６ 接合工程
Ｓ 接着剤

Claims (7)

1. 厚さ方向に貫通したワイヤ挿通孔を有しかつパターン形成面側に位置決め用基準マークが形成された基板が、基板搬送路に沿って上流側から下流側へ搬送され、基板搬送路の下流側のボンディングポジションで、この基板におけるパターン形成面の基板側電極部の反対側のチップ接合面のチップ接合部に、チップの電極形成面を接合するボンディング方法であって、
   基板のパターン形成面を下方に向けて配設した状態で、基板搬送路の上流側における下方からの位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係を認識する基板認識工程と、
   ピックアップ側コレットでチップをピックアップするピックアップ工程と、
   ピックアップ側コレットでピックアップしたチップを反転させてチップの電極形成面を下方に向ける反転工程と、
   反転工程で反転されたチップを電極形成面を下方に向けたままボンディング側コレットで受け取る受け取り工程と、
   認識工程にて認識された位置決め用基準マークとワイヤ挿通孔との位置関係と、ボンディングポジション上方からのワイヤ貫通孔の位置の認識とに基づいて、チップとチップ接合部との位置合わせを行う位置合わせ工程と、
   基板搬送路の下流側のボンディングポジションにおいて、位置合わせ工程にて位置合わせされた基板のチップ接合部に、受け取り工程で受け取ったチップを接合する接合工程とを備えたことを特徴とするボンディング方法。
2. 基板認識工程は、基板が加熱されないところで行うことを特徴とする請求項１に記載のボンディング方法。
3. 基板認識工程は、基板１枚分の位置情報を取得することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング方法。
4. ボンディング前にチップの位置認識を行うチップ認識工程を備えたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のボンディング方法。
5. 接合工程において、基板を下方からバックアッププレートで受けることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のボンディング方法。
6. バックアッププレートは加熱手段に加熱されて、基板上の接着剤を加熱することを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
7. ピックアップポジションにてピックアップ側コレットにてチップをピックアップし、ピックアップポジションでピックアップしたチップを反転させ、その反転させたチップをボボンディングポジションにてボンディング側コレットにてボンディングするボンディング装置を用いた使用方法であって、
   前記請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のボンディング方法を行うことを特徴とするボンディング装置使用方法。

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