JPH02158148A - ボンディング方法及び装置 - Google Patents

ボンディング方法及び装置

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JPH02158148A
JPH02158148A JP31201388A JP31201388A JPH02158148A JP H02158148 A JPH02158148 A JP H02158148A JP 31201388 A JP31201388 A JP 31201388A JP 31201388 A JP31201388 A JP 31201388A JP H02158148 A JPH02158148 A JP H02158148A
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chip
bonding
lead
images
corner
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JP31201388A
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Hisafumi Iwata
岩田 尚史
Toshimitsu Hamada
浜田 利満
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テープ上のリードとXaチップ上上形形成た
バンプとを位置合せして圧着する’l’AB(Tape
 Automalm Bomiog )方式の多ビンチ
ップ取付は方法及び装置に係り、特にテープ上のインナ
リードとベレット(ICチップ)上のバンプを、両者が
重り合った状態においても高精度忙位置合わせし得るT
ABインナリードのボンディング方法及び装置に関する
〔従来の技術〕
TABとは、第8図に示すよう忙テープ1上忙形成した
インナリード2とICチップ4上に形成したバンプ5と
を位置合せした後に、両者を一括して接合圧着するIC
の接続方法である。この接合はインナリードボンディン
グと呼ばれている。
従来一般に採用されているTAB(ノナ9−ドポンデイ
ングにおける自動位置合わせは、テープ位置とチップ位
置を別ステーシーンでそれぞれ検潰し、ボンディングを
実施する場所(以後ボンダイング位置と略す)へ各々を
移動すること忙より行っている。特公昭62−2775
5号公報および特開昭58−141号号公報−示する従
来技術のものは、第8図忙示すように、テープ1上の任
意の場所に設けた位置合わせマークパターン65或いは
インナリードの特定パターンなどの位置合わせ用パター
ンを記憶し、新しいテープが供給されるととにそ(2)
/(ターンを検出し、記憶したパターンとのずれ量を求
めることにより予め設定された移動量(以後基準移動量
と略す)を補正した上で、テープをボンディング位置へ
搬送する。同様にしてXO−チツプも、XOチップ4内
の特定の回路パターンを位置合わせ用パターンとして記
憶し、ICチップとが供給されるごとに位置合わせ用パ
ターンを検出し、基準移動量を補正した上でボンディン
グ位置へ搬送される。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年LBXの入出力端子は多ビン化、高密度化が進んで
おり、これ忙応じてTABではバンプ3、−?9−ド2
が微細なものとなりつつある。このためインナリードボ
ンディングではより高精度な位置合わせが必要とされて
いる。しかし上記従来の位置合わせ技術はボンディング
位置とは異なる位置で位置合わせ用パターンを検出した
後、テープ1とICチップのをボンディング位itK、
搬送しているため、位置合せ精度忙は位置合わせ用マー
クの検出精度の他に、機構部(例えばチップ搬送用のス
テージ)の誤差が含まれるため高精度化が困難である。
このため多ビンTムB用の微細化したり一ド2とパンツ
3に対し、十分な位置合せ精度が得られないという課題
があった。
本発明の目的は、多ビン’l”AIIK対応し、位置合
わせを高精度に行え、かつ調整が容易なTAIIインナ
リードのボンディング方法及び装置を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的のため、本出顔人は、先ttc*m昭65−4
4416号(昭和65竿2月29日出願)において、ボ
ンディングステージ上でリードがICチップと壬に重な
り合った状態から各々の位置を検出し、両者を位置合わ
せすることにより、インナリードボンディングの位置合
わせを高精度化したボンディング方法及び装置を提案し
九。
この先の出願では、バンプを表面に形成したICチップ
と、テープ上に形成されたインナリードとをボンディン
グ位置で対峙させ、ICチップと2つのコーナ部で画部
分が重なった状態の拡大像を撮像素子で検出し、検出し
た画像を処理することでxY#方向のずれ量を求め、イ
ンナリードとICチップとアライメントしている。尚、
この出mVcおいては、インナリードと工aチップをボ
ンディング位置で対峙させ、両表面に斜交する斜方照明
により、前記インナリードを明るく顕在化し、このパタ
ーンからインナリード位置を求め、一方Xaチクプの位
置は前記両表面に直交する落射照明によりインナリード
とIOチップ上のバンプを暗(検出したパターンから求
め【いる。
本発明では前述のよう忙既罠出顧した発明を実施する場
合において、ボンディング作業を迅速圧−行うために好
適なボンディング方法及び装置を提供するものである。
本発明ではボンディング位置で対峙したXa−チツプイ
ンナリードを観察するために、ボンディング位置の上に
光学系を設け、XO−チツプ複数(例えば2つ)のコー
ナ部を複数(2台)の撮像素子で独立に検出し、さらに
複数(2台)のモニタ装置tK同時忙表示するようにし
たものである。
さら忙アライメントに必要な位置補正量をボンディング
装置に教示する丸めに、まずモニタ装置を観察しながら
インナリードとICチツプを手動で1ライメントシ、続
いて2つの視野内のインナリード位置とICチップのコ
ーナ位置を自動検出するか、或はマーカ合わせ忙よる手
動検出を行うものである。
〔作用〕
2台のモニタ装置には常時ICチップの2つのコーナ部
で重なりあったインナリードとICチップが表示される
ため、このモニタを観察しながら、工aチップを搭載し
たxY#ステージを移動する之と釦より、ICチクプと
インナリードの手動アライメントを、高精度にかつ短時
間で実施できる。
またインナリード位置とICチップとーナ位置の差が、
アライメントに必要な位置補正量としてボンディング装
置忙教示される。
〔実施例〕
以下に本発明を実施例九より説明する。
第1′図は本発明によるTABボンディング装置の実施
例を示すブロック図である。同図において1はテープで
、この表面に形成されたインナリードとICチップ4を
位置合せ後、ボンディングツール7により両者を接続す
る。本実施例は機構部、光学系、制御系からなる。機構
部はテープ1をコマ送りするスプロゲットホイール11
5及び117、スプロゲットホイール115.117を
保持するスズロクットペース114、テープ位置微動用
のXYZステージ118、チップ搬送用のxY−ステー
ジ36からなる。光学系はレンズ系72、斜方照明装置
IC、落射照明光源8、ハーフミラ−22、TVカメラ
のような撮像装置29a、29klからなる。制御系は
TV(ニタのようなモニタ装置70&、70b、位置検
出用画像処理部31、マーカ発生回路72.マイコン7
4、操作卓75、Iτ2ステージドライバ75、xxe
ステージドライバ76からなる。
上記の如く示したTABボンディング装置は、スズロク
ットホイール115及び117でテープ1をコマ送りし
、一方xOチップ4も給材機構(図示せず)により!!
−ステージ36上に供給後ボンディング位置に搬送し、
ボンディングツール7で一括接合する。光学系はボンデ
ィング位置の真上に設置されているが、ボンディングツ
ールと干渉しないようにレンズ系14はテープ1の表面
から十分離しである。この光学系はボンディング位置忙
対峙したテープ1とICチップ4をレンズ系72で拡大
し、これをICチップのの対角コーナ部に対応する位置
に設置した’rvカメラ291,291)で撮像する。
撮像した画像は、モニタ装置70&、70b K表示す
る。第2図、第5図にモニタ装置701.701)に表
示された画面の例を示す。なお本光学系は落射照明光源
8と、ボンディング時にはボングイングツ−ルと接触し
ないように退避する斜方照明装置ICを有し、図示しな
い遮光装置忙より照明方式を選択できる。
本実施例に示すボンディング装置では、第2図に示すよ
うにインナリード2とバンプ3が正しく重なう九状態に
おいて、水平、垂直方向各1本のリードの中心位置の交
点として求まるリード位置りとICチップのコーナ位置
0の差(ΔX、ΔY)を1ライメントの丸めの位置補正
量として用いる。
これにより第5図に示すような状態のテープ1とXOチ
ッグ4に対して、リード位置りとコーナ位置0を検出す
れば、リード位置1を(ΔX、ΔY)だけ補正した位置
]:IVcコーナ位置Oを合わせることで位置合わせが
可能になる。この位置合わせをICチップの2つのコー
ナ部(例えば、対角上の2つのコーナ部)で行うことに
より一方向の位置合わせも行える。
上記し九アライメントを行うため、ボンディングに先立
ち、位置補正量を測定したボンディング装置に教示する
。位tt補正量の測定は、第2図に示すようにインナリ
ード2とバンプ3が正しく重なった状態で行う。しかし
インナリード2とICチクプ4は搬送され走時点では位
置合せされていないため第3図のような状態がモニタ装
置70a、70bに表示される。そこで教示を行う際に
は、モニタ装置701L、701)の表示画面を観察し
ながら操作卓75から指令信号を入力し、マイコン74
反びxxeステージドライバを介してICチップ4を搭
載したx丁#ステージ36を手動操作で動かし、モニタ
装置70&、70bの表示画面でいずれも第2図圧水す
ようにバング3とインナリード2が正しく重なるように
する。上記作業を終了後は、操作卓73から手動アライ
メント終了コマンドを入力する。これによりマイコン7
4は位置検出用画像処理部31を起動し、自動的にリー
ド位置1とコーナ位TtCを検出させる。そして検出さ
れた位置データをもとに、マイコン74は位置補正t(
ΔX、ΔY)を算出し記憶する。以上が本ボンディング
装置の教示忙関する第1の実施例である。以後ボンディ
ングの際は、検出したリード位置りを補正しなからアラ
イメン)を行う。
以下位置検出用画像処理部31の動作内容を説明するた
め、本実施例の内容をさらに詳しく説明する。
第4図は第1図圧水す光学系の詳細図である。
本光学系は、斜方照明系と落射照明系とパターン検出系
からなり、重なり合ったインナリード2とICチップ4
を同時に検出する。斜方照明系は光源16、ロータリソ
レノイド17で動作するりヤツタ1B、導光用のガラス
ファイバ19、ファイバの開口部を円周上忙配置した斜
方照明装置ICからなる。
落射照明系は光源8、ミラー9、絞り10、遮光用のシ
ャッタ11、ミラー12、ハーフプリズム15、対物レ
ンズ14からなる。パターン検出系は対物レンズ14、
対物レンズ14の後側焦点位置に設置した絞り21、ミ
ラー25、フィールドレンズ24、リレーレンズ25、
分岐用ミラー26に、24b 、  ミラー271L、
271)。
28&、281) 、 T Vカメラ29L、29′b
からなる。
重なり合った状態からインナリード2とICチップ40
位gtt−確実に求めるため、落射照明と斜方照明の2
つの照明状態での画像を用いる。そして斜方照明系のシ
ャッタ18と落射照明系のシャッタ11の開閉を制御す
ることで照明方法を選択する。
いずれかの照明がなされたインチリード2とXaチップ
4は、対物レンズ14でフィールドレンズ近傍に結像後
、さら忙すレーVンズ25で拡大する。
対角コーナ部を2つの視野で検出するため、リレーレン
ズ25を通過した検出光はミラー26a 、 2<Sb
で左右に分岐される。ミラー26&で反射した光はさら
にミラー271.28&で反射後、TV左カメラ9a 
O撮像面上に結像する。TV右カメラ9&は、ボンディ
ング位置39を中心に右下半分の4半円38L内の拡大
像を検出する。同様にTVカメラ291)は、ボンディ
ング位置59を中心に右下半分の4半円38b内の拡大
像を検出する。TV左カメラ9a、29bは図示しない
XXステージに各り保持されており、これらを移動する
ことでICチップ4の寸法に合わせて視野5a、51)
の位置を調整し、対角コーナ部のパターンを検出する。
soa、sobは、視野5& 、 51)内のパターン
をTVカメラ29!L、 29tで検出した画儂であり
、これらを位置検出用画像処理部31に入力し処理する
インナリード2はバンプ3との間忙わずかな間隙をもっ
て保持される。この丸め拡大図37に示すように重なり
合ったインナリード2とZa−チツプを1つの#を偉系
で同時に検出するKは、光学系が広い合焦範囲を持つこ
とが必要となる。本発明では対物レンズ14の後側焦点
゛位置に絞り21を設置することでテレセントシック光
学系を構成し、同時検出を可能くした。テレセントシッ
ク光学系は、測定用投影機等圧用いられているもので、
試料が正しいピント位置から光軸方向に多少動いても、
像は若干ぼけるが、その大きさはほとんど変化せず、測
定に与える影響が少ないという特長を持つ。
また落射照明光は対物レンズ14と絞り21の間のハー
フプリズム15より導光しているため、絞り21の径を
変化させることで、落射照明の照野を変化させることな
く検出系のNム(開口数)をpJ整でき。
これ罠より焦点深度の調節が可能となり、必要な合焦範
囲を得ることができる。
本光学系では、対物レンズ14とリレーレンズ25を用
い、2段階の結像忙より拡大像を得ている。
このため対物レンズ14の倍率を小さ(し、作動距離(
対物レンズ14の先端から試料までの距離)を長くでき
る。これ忙より光学系とボンディングツール7が干渉し
ない構成を実現する。また対物レンズ14には瞳径の大
きな写真製版用レンズを使用することで、各種工Cチッ
プ寸法に対応した視野を確保できる。以上の構成により
、ICチップ4の対角コーナ部を2つの親野で検出する
固定した光学系が実現可能となる。また斜方照明装置I
Cは、ツール7を移動するステージ忙固定して収付ける
ことにより、専用の機#ft−設けることなくボンディ
ング時には破線で示す位置忙退避できる。
次に位置検出用画像処理部31の処理内容を説明する。
まず第5図によりリード位置りを検出する方法を説明す
る。リード位置慮を検出する場合は、第4図圧水す斜方
照明系のシャッタ18を開き、落射照明系のシャッタ1
1を閉じ、斜方照明を行う。この照明では、斜方照明装
置ICの円周上圧配置されたファイバの開口部から光が
照射される。開口部の径は工aチクグ4の外径よりも大
きく、この九め照明光はノンナ9−ド2及びICチップ
4の両表面に対し、各方向から均等に斜め入射する。イ
ンナリードIC表面はめりきされ荒れているため、乱反
射成分が多く明るく検出される。一方10チクグ4はイ
ン六リード2/lc比べれば、その表面は滑らかで乱反
射成分が少ないため暗く検出される。
このためIOチップ4の上にインナリード2が重なった
状態を斜方照明で検出すると、インナリード2を明るく
顕在化した画像が得られる。これを2値化すると第5図
C&)K示すような2値画像が得られる。ここで白い部
分は11″に、斜線部はg □ haを示す。この2値
画像からX方向に韮ぶシード位置を検出する手順を以下
に説明する。
(リ 同図(a)に示す投影幅でX方向に沿った11″
′部投影波形工5ad−pr (x) (同図(b))
、すなわち同−X座標の1げ画素の数を示す波形を作成
する。この場合投影幅は画像上端を始点とし、 Z s
ad −X11− (X)の−最大値と投影幅が等しく
なるように設定する。具体的忙は、最初は画像全面忙対
し投影処理を行い一投影波形の最大値と投影幅を比較す
る。両者が等しくなければ最大値を投影幅として再度投
影処理を繰返す。この処理で上記の条件の投影波形が自
動的に得られる。
(2)  X @5vi−pr(X)と閾値’rh1の
交点Ljl 、 Lrの中心としてリード位置LOを求
める。Tb1は投影幅に適当な比率r (0(r (1
)を乗じた値を用いる。
!方向忙並ぶリード位置も同様な手順で検出する。上述
した手順により、視野内に含まれるすべてのリード位置
が検出される。これより9一ド位置りを求めることがで
きる。
次に第6図によりxOチップのコーナ位置0を検出する
方法をa明する。コーナ位[0の検出は前述したリード
位置検出を行った後で行う。この場合は第4図に示す落
射照明系のシャッタ11を開、斜方照明系のシャッタ1
8を閉罠し落斜照明する。
この照明では、照明光はインナリード2反び10チップ
40両表面に対しほぼ垂直に入射する。Iaデフ140
表面は平滑なため、回路パターンの明暗はあるものの正
反射成分が多いため明るく検出される。一方、インナリ
ード2は表面がざらついているため乱反射成分が多く、
ICチップ40表面に比べると暗く検出される。ICチ
ップ4の表面でもバンプ5はめっき形成されるため表面
がざらついており、インナリード2と同時に暗(検出さ
れる。このためICチップ4の上にインナリード2が重
なった状態を溶料照明し検出すると、インナリード2&
びバング3は共に暗く、チップ表面だけが明るくなった
画像が得られる。これを2値化すると第6図(a) K
示すよ5な2値画像が得られる。ICチップのコーナ位
置0は、同図(a)の2値画像からI、!両方向のチッ
プ外周の近似直線を求め、これら2直線の交点として検
出する。
以″Fx方向のチップ外周を直線近似する手順を示す。
(1)  同図(叫に示す投影幅でX方向にG ?)た
11′″部投影波形psl@t−pr (X) (同図
(ヰ)を作成する。この波形を閾値Thpで左側より探
索し、最初の交点Jkp番とする。このp・よりさらK
ap?!げ進んだ点を始点とし、同図(縁に示す探索範
囲を設定する。apを用いたのはICチップ4の傾き−
が大きい場合でも、正しく1方向のチップ外周を探索す
る範囲を設定するためである。
(2)  同図(a)の2値画像九対し、探索範囲内で
画像の上端からX方向に沿って探索し、画像が0″(斜
線部)・から11′″(白部)に最初に変化する点を抽
出する。(同図(C)) (3)  同図(0)ではインナリード2がXa−チツ
プの上忙重なった部分では、チップ外周以外の部分が抽
出されている。そこで前述した斜方照明画像から9に求
めておいたリード位置データを用い、リード部近傍の抽
出点を除去(マスキング)する。
(同図(燭) (4)  同図(d)のチップ外周抽出結果を最小2乗
法で近似する。(同図(θ))X方向も同様に処理し、
X、Y両方向の近似直線の交点としてコーナ位置0を求
めることができる。
以上述べた方法により位置検出用画像処理部51+1リ
ード位置りとコーナ位置Cを自動検出し、アライメント
のための位置補正量(ΔX、ΔI)をボンディング装置
に教示することができる。これによりボンディング装置
を短時間で稼働状態にすることができる。
次にボンディング装置の教示方法に関する他の実施例を
第1図と第7図により説明する。本実施例では!7図に
示すように、モニタ装置70−a及び701)の画面K
1ねて表示した十字線のマーJ77をリード位置りとコ
ーナ位置aの検出に用いる。第1図に示すようにマーカ
(カーソル)77はマーカ発生回路72により作られモ
ニタ装置70&反び70b表示される。マーカ77の位
置はマイコン74t−介して操作卓73からの入力で任
意に設定できる。マーカ77の位置はマイコン74が管
理しているため、第7図に示すようにインナリード2と
バンプ3が正しく重ねた後、マーカ77をインナリード
2にあわせ、その時のマーカ77の位置からリード位置
1を求めることができる。同様にしてコーナ位置Oも求
まる。これより位置補正i(ΔX、ΔY)をボンディン
グ装置忙教示することができる。
本発明はボンディング前に実際の試料を一度手動アライ
メントするだけで、アライメントのための位置補正量の
設定ができ、調整作業が容易である。さらに設計寸法を
使っていないため、精度の悪いテープに対しても、最適
な位置補正量を与えることが容易に行える。また本実施
例ではICチップのコーナ部を同時に観察できるため手
動アライメントの作業性がよいばかりでなく、ボンディ
ングツールの押し付は跡を観察することにも好適であり
、ボンディングツールの平行出し作業の効率も上げるこ
とができる。
なお、以上の説明では、モニタ装置を2台にて説明した
が、3台以上でもあるいは切替えまたは同時表示により
1台で兼用させることでも実現できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、TABボンディング装置の立ち上げ時
間を短縮することができ、TiB2品の生産効率を向上
する効果がある。また、モニタの涜めの光学系を位置検
出用画像処理と共用できるため、経済化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の’rABポンディング装置
の構成を示すブロック図、第2図及び第5図はモニタ装
置の表示画面の例を示す図、第4図は光学系の詳細図、
第5図(’) * (b)はリード位置検出方法の説明
図、第6図(’) # (b) # (’) # (’
) t (・)はコーナ位置検出方法の説明図、第7図
はマーカを表示したモニタ装置の画面の例を示す図、第
8図は従来方式を説明するための図である。 図において1はテープ、2はインナリード、3はバンプ
、4はxOチップ、7はボンディングツール、8は落射
照明用光源、ICは斜方照明装置、29&及び291)
はTVカメラ、51は位置検出用画像処理部、56は1
1gステージ、70&反び70bはモニタ装置、71は
モニタ装置の表示図面、72はマーカ発生回路、73は
操作卓、74はマイコン、77はマーカを示す。 梢 2 3・・−1ぐレプ 71−・モニフ車し置の表示画、叱 佑 ?−・イノ1リード 3・ Iくンフ1 4・・・ IC+−シコ0 71− 七=フ梗置4;yJ臥菌 第 虐 (α) C ど イシナリード モ ? ?−・−イ〉アリート°゛ 3−tぐ、7′ 4・−IC−!r=デ クト、七二り發、置の表示、&山 フーカ 躬 ? 、31− XYθス干−シ゛ 〆S−テ初°二装置@+:7−り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、パンプを表面に形成したICチップとテープ上に形
    成されたインナリードとをボンディングステーシヨンで
    対向させる機構部と、前記ボンディングステーシヨンで
    リード、及びリードを通してICチップを、該ICチツ
    プの複数のコーナ部にてそれぞれ独立して撮像する光学
    系と、該撮像した画像をそれぞれ表示するモニタ装置と
    、前記撮像した画像によりリード位置反びICチップの
    コーナ位置を自動検出する位置検出用画像処理部と、前
    記モニタ装置に基づく手動操作または前記位置検出用画
    像処理部にて検出された情報により、前記機構部を制御
    する機構制御部を備えたことを特徴とするボンディング
    装置。 2、前記モニタ装置の両面にマーカを表示させるマーカ
    発生手段を有する請求項1記載のボンディング装置。 3、請求項1記載のボンディング装置において、ボンデ
    ィングステーシヨンでICチップとインナリードが位置
    合わせされた状態で、水平・垂直方向各1本のインナリ
    ードから決まるリード位置と、チップ外周の直線部分の
    交点であるチップコーナ位置の差を自動ボンディングを
    実施する前に教示する手段を有することを特徴とするボ
    ンディング装置。 4、TABインナリードのボンディング方法において、
    自動ボンディングを実施する前に、ボンディングステー
    ジでICチップの複数のコーナ部をそれぞれ独立して撮
    像して得られた画像をそれぞれ表示するモニタ装置を観
    察しながら手動操作によりボンディングステーションで
    ICチップとインナリードを位置合わせすることを特徴
    とするボンデイング方法。 5、TABインナリードのボンディング方法において、
    自動ボンディングを実施する前に、ボンディングステー
    ジでICチップの複数のコーナ部をそれぞれ独立して撮
    像して得られた画像をそれぞれ表示するモニタ装置を観
    察しながら手動操作によりボンディングステーシヨンで
    ICチップとインナリードを位置合わせし、この状態で
    ICチップとテープの両表面に斜交する斜方照明を行い
    検出した画像の水平・垂置方向の投影分布波形から求め
    たリード位置と、両表面に直交する落斜照明を行い検出
    した画像から、水平・垂直方向のICチップ外周の直線
    部分の複数の点を抽出し、該抽出点の水平・垂直方向の
    近似直線の交点として求めたチップコーナ位置を自動検
    出し、ボンディング装置に教示することを特徴とするボ
    ンディング方法。 6、請求項4記載のボンデイング方法において、自動ボ
    ンディングを実施する前に、モニタ装置を観察しながら
    手動操作によりボンディングステーシヨンでICチップ
    とインナリードを位置合わせし、この状態で前記モニタ
    装置上のマーカをリード及びチップコーナに合わせるこ
    とで教示量を求めボンディング装置に教示することを特
    徴とするボンディング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019201006A (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 ボンディング装置

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