JPH0689910A - ダイボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ダミーボンディングを行ってボンディング目標
位置上に圧痕を形成し、この圧痕の位置を検出してオフ
セット量補正作業を自動化することができるダイボンデ
ィング装置を提供することを目的とする。 【構成】ダミーボンディングによる痕跡画像を撮像する
カメラ19と、ツール15とカメラ19との間のオフセット量
を記憶するメモリ43と、カメラ19で撮像された痕跡画像
に基づき、予め設定されたボンディング目標位置に対す
るダミーボンディング位置のずれ量を算出する演算処理
部56と、上記メモリ43に予め記憶されているオフセット
量を上記演算処理部56で算出されたずれ量に基づき補正
してオフセット量を更新すると共に、ツール15により通
常のボンディングを行わせる際に上記更新されたオフセ
ット量に基づきツール15を移動させる制御手段45とを具
備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体製品の組み立て
工程の途中で使用されるダイボンディング装置に係り、
特にボンディングツールの中心と、認識カメラの中心と
がオフセットの位置関係にあるダイボンディング装置に
おいて、予め定められた目標座標値に対するツールの中
心とのずれ量を補正する機能を有するダイボンディング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップはダイ（ｄｉｅ）と称され
ており、このダイをリードフレームのアイランド上に固
着させる工程で使用されるダイボンディング装置は、従
来、図５に示すように構成されている。図において、11
は金属薄膜の打ち抜き加工やエッチング加工により得ら
れたリードフレームが搬送されるフレーム搬送レールで
ある。このフレーム搬送レール11上の所定位置には、リ
ードフレームのアイランド18上に接着用ペーストを塗布
するためのペーストディスペンサ12及びアイランド18上
にダイをマウントするためのダイボンディングヘッド13
が配置されている。上記ダイボンディングヘッド13はツ
ールホルダ14とその先端に設けられたコレットと称され
るボンディングツール15とから構成されている。

【０００３】このような装置では、まず、ペーストディ
スペンサ12の下部に到達したリードフレームのアイラン
ド18上に接着用ペーストが塗布され、次に予めペースト
が塗布されたアイランド18′がダイボンディングヘッド
13の下部に到達すると、ボンディングツール15に予め吸
着されているダイがその上にマウントされてダイボンデ
ィングが行われる。

【０００４】ところで、上記のダイボンディング装置に
おいて、サイズが異なるダイをマウントする等の目的で
ツール15を交換する時、ボンディングツール15の中心座
標と実際のダイボンディング位置である目標座標との間
に位置ずれが生じることがしばしばある。

【０００５】このような位置ずれを補正するため、従来
では、図６に示すようにボンディングツール15に実際に
ダイ16を吸着させ、鏡17を用いてダイ16とツール15との
位置関係を見ながらオペレータが数個のダイを使用して
目視で合わせていた。さらに実際にダイボンディングを
行い、図７に示すようにダイボンディング後のダイ16と
アイランド18との位置をオペレータが顕微鏡下で確認し
ながらＸ、Ｙ方向のずれ量ΔＸ及びΔＹを測定し、これ
を数回行ってずれ量を特定し、このずれ量に基づいてダ
イボンディングベッド13の位置を調整するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
位置ずれの補正方法では次のような問題点がある。第１
に、目視による位置の確認を行っているため、補正の仕
方に熟練を要し、多くの時間が費やされてしまう。第２
に、従来の方法では、補正を行うに際して数個のダイを
必要とし、製品が無駄になる。第３に、ボンディングツ
ールにダイを吸着させ、ツールとダイの位置を鏡を用い
て目視により位置の確認を行っているため、作業が非常
に面倒である。第４に、従来の方法では正確に補正を行
うことが難しく、ツールとダイの中心がずれた場合にダ
イを破壊する恐れがある。

【０００７】第５に、ボンディングされたダイをカメラ
で認識し、ずれ量を補正することが考えられるが、ツー
ルとダイのずれ量が不明のままで補正するために正確な
補正ができない。

【０００８】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、ダイボンディングツー
ルとボンディング目標位置との位置ずれ量を自動的に補
正してダイボンディングを行うことができるダイボンデ
ィング装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明のダイボンディ
ング装置は、ダイボンディングを行うボンディングツー
ルと、上記ボンディングツールによりダミーボンディン
グを行わせて被ボンディング面に痕跡を形成する際に使
用されるダミーボンディング用パラメータを記憶する第
１のパラメータ記憶手段と、上記ボンディングツールに
より通常のボンディングを行わせる際に使用されるボン
ディング用パラメータを記憶する第２のパラメータ記憶
手段と、上記ボンディングツールと所定のオフセット量
を持つ位置に配置され、上記ダミーボンディングによっ
て形成された痕跡画像を撮像する撮像手段と、上記ボン
ディングツールと上記撮像手段との間のオフセット量を
記憶するオフセット量記憶手段と、上記撮像手段で撮像
された痕跡画像に基づき、予め設定されたボンディング
目標位置に対するダミーボンディング位置のずれ量を算
出するずれ量算出手段と、上記オフセット量記憶手段に
予め記憶されているオフセット量を上記ずれ量算出手段
で算出されたずれ量に基づき補正してオフセット量を更
新すると共に、上記ボンディングツールにより通常のボ
ンディングを行わせる際に上記更新されたオフセット量
に基づき上記ボンディングツールを移動させる制御手段
とを具備したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】撮像手段で撮像された痕跡画像に基づき、予め
設定されたボンディング目標位置に対するダミーボンデ
ィング位置のずれ量が算出され、オフセット量記憶手段
に予め記憶されているオフセット量が上記ずれ量算出手
段で算出されたずれ量に基づき補正されてオフセット量
が更新されると共に、ボンディングツールにより通常の
ボンディングを行わせる際に上記更新されたオフセット
量に基づき上記ボンディングツールを移動させることに
より、ダイボンディングツールとボンディング目標位置
との位置ずれ量が自動的に補正された状態でダイボンデ
ィングが行われる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００１２】図２はこの発明に係るダイボンディング装
置全体の構成を示す図であり、前記図５に示す従来のも
のと異なっている点は、前記フレーム搬送レール11上の
所定位置に、ボンディングツール15を有するダイボンデ
ィングヘッド13及び認識用ＴＶカメラ19が配置されてい
ることである。このカメラ19はリードフレームのアイラ
ンド付近の画像を撮像する。

【００１３】図３は上記ボンディングツール15と認識用
ＴＶカメラ19の部分を上から見た図であり、ボンディン
グツール15の中心位置と認識用ＴＶカメラ19の中心位置
とはずれており、両中心位置間にはオフセット量（Ｘ
１、Ｙ１）が存在している。このオフセットは、ボンデ
ィングツール15が認識用ＴＶカメラ19の視野内に入らな
いようにするために必要不可避であり、このオフセット
量（Ｘ１、Ｙ１）はダイボンディング装置毎に固有の値
として後述するメモリ内に記憶されている。

【００１４】図１は上記実施例のダイボンディング装置
の制御回路の構成を示すブロック図である。この制御回
路は大別して、ダイボンディング装置の動作を統括制御
する制御部31と、認識用ＴＶカメラ19で取り込まれる画
像情報を処理する画像処理部32とから構成されている。
なお、図中の33は装置全体に対する動作指令を与えるた
めの操作部、34は図２において機械的な動作をするペー
ストディスペンサ12やダイボンディングヘッド13等を一
つにまとめて示す動作部、35は前記認識用ＴＶカメラ19
で撮像された画像を表示するディスプレイである。

【００１５】この実施例では、制御部31に通常のダイボ
ンディング時に使用されるボンディング荷重、ボンディ
ング時間、沈み込み量等のパラメータを記憶するデータ
メモリ（Ａ）41の他に、オフセット量補正の際のダミー
ボンディング時に使用されるボンディング荷重、ボンデ
ィング時間、沈み込み量等のパラメータを記憶するデー
タメモリ（Ｂ）42が設けられている。さらに、この制御
部31には、前記ボンディングツール15の中心と前記認識
用ＴＶカメラ19の認識中心との間のオフセット量（Ｘ
１、Ｙ１）が記憶されるオフセットデータメモリ43、前
記操作部33からの指令が入力されると共に上記各メモリ
41、42、43の記憶データ及び画像処理部32内の後述する
演算処理部からの出力が入力され、これらの入力に基づ
いて動作指令を出力する演算処理部44、この演算処理部
44の出力に基づいて動作制御信号を出力し上記動作部34
に入力する動作制御部45が設けられている。

【００１６】一方、画像処理部32内には、通常のアイラ
ンドの位置合わせの際に使用される基準画像情報を記憶
する基準画像メモリ（Ａ）51の他に、ダミーボンディン
グで得られた圧痕形状を認識する際に使用される基準画
像情報を記憶する基準画像メモリ（Ｂ）52、前記認識用
ＴＶカメラ19で取り込まれた画像情報をディジタル情報
に変換するＡ／Ｄ変換器53、このＡ／Ｄ変換器53の出力
情報を画像情報として記憶する画像メモリ54、上記基準
画像メモリ（Ａ）51、基準画像メモリ（Ｂ）52及び上記
画像メモリ54に記憶されている画像情報のパターンマッ
チングを行なって座標を求める相関器55、及びこの相関
器55で求められた座標データが入力され前記仮想目標位
置とのずれ量（δｘ、δｙ）を算出する演算処理部56が
設けられている。そして、この演算処理部56で算出され
るずれ量（δｘ、δｙ）は、前記制御部31内の演算処理
部44に入力される。次に本装置によるオフセット量の補
正作業手順を説明する。

【００１７】手順１：図４の（ａ）に示すように、ボン
ディングツール15の痕跡を形成するために、感圧紙21を
搬送レール11に連結された加圧ブロック22上に貼り付け
て固定する。搬送されてきたリードフレームのアイラン
ドが加圧ブロック22上のボンディング処理位置で停止さ
れたとみなし、オペレータがディスプレイ35の表示画面
を見て、加圧ブロック22上の感圧紙21にダミーボンディ
ングを行なう任意のボンディング目標位置を定め、操作
部32で補正動作をスタートさせる指令を入力する。

【００１８】手順２：手順１によって定められた位置か
ら、制御部31のオフセットデータメモリ43に予め記憶さ
れているオフセット量だけダイボンディングヘッド13が
移動し、ここでツールホルダ14の先端に設けられたボン
ディングツール15が図４の（ｂ）に示すように降下して
アイランド表面に当接し、図４の（ｃ）に示すようにボ
ンディング圧痕23が形成される。このとき、データメモ
リ（Ａ）41に記憶されている通常のボンディングパラメ
ータではなく、荷重、ボンディング時間及び沈み込み量
を増してあるデータメモリ（Ｂ）42に記憶された専用の
ダミーボンディングパラメータを使用して圧痕が形成さ
れるため、良好にボンディング圧痕を形成することがで
きる。このため、圧痕が明瞭に付き、精度良い補正が可
能である。

【００１９】手順３：ダイボンデイグヘッド13がオフセ
ット量だけ戻り、次に目標位置に対するダミーボンディ
ングによる圧痕位置の認識動作に入る。まず、カメラ19
により、形成された圧痕23が画像情報として取り込ま
れ、Ａ／Ｄ変換器53を経由して画像メモリ54に記憶され
る。次に基準画像メモリ（Ｂ）52に予め記憶されている
圧痕の基準画像と画像メモリ54に記憶された実画像とが
相関器55によりパターンマッチングされ、圧痕の中心座
標が求められる。そして、この座標データに応じて、演
算処理部56で仮想目標位置とのずれ量（δｘ、δｙ）が
計算される。

【００２０】ダミーボンディングによるボンディング圧
痕はボンディングツール15のエッジ形状が転写されたも
のであり、ボンディングツール固有のものである。従っ
て、ボンディングツール毎の圧痕基準パターンを基準画
像メモリ（Ｂ）52に記憶させておけば、圧痕を相関器55
で比較するだけで良好に圧痕の中心を求めることが可能
である。なお、ここでは圧痕基準パターンとボンディン
グ圧痕とをパターンマッチングで位置の差を認識する方
法について説明したが、他の方法として相関器を用いな
いで、特徴抽出法によりボンディング圧痕の中心を求め
ても良い。

【００２１】手順４：手順３で算出されたずれ量（δ
ｘ、δｙ）が制御部31内の演算処理部44に補正値として
与えられ、オフセットデータメモリ43に記憶されている
始めのオフセット量（Ｘ１、Ｙ１）に対して加減されて
真のオフセット量（Ｘ２、Ｙ２）が求められ、これが再
びオフセットデータメモリ43に記憶されてオフセット量
の更新が行なわれる。

【００２２】以上のような手順で正しいオフセット量を
自動的に記憶させることができる。そして、引き続き、
補正済みのオフセット量を用いて、ボンディング処理が
行なわれる。

【００２３】なお、上記感圧紙21の固定の方法としては
上記説明のように加圧ブロック上に貼り付ける他に、ア
イランド固定手段がバキュームチャックの加圧ブロック
では加圧ブロック上に感圧紙を載置し、バキュームによ
り吸引力にて固定する方法、リードフレーム相当の治具
を製作し、実際のリードフレームのアイランドに相当す
る位置に感圧紙を貼付する方法、等がある。

【００２４】また、上記実施例ではボンディングツール
の圧痕を感圧紙に形成する場合について説明したが、こ
れは痕跡がパターン認識により検出できるものであれば
感圧紙以外でもよく、例えば非常に柔らかい金属等が使
用可能である。さらに、位置補正の他に、ツール15の水
平度を感圧紙に形成された痕跡の上下左右のバラツキを
識別することにより自動的に判別し、オペレータに判断
結果を伝達するように構成してもよい。また、圧痕が基
準の位置から大幅にずれた場合には補正不可能として、
オペレータにその判断結果を伝達するように構成しても
よい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、認識用ＴＶカメラとボンディングツール先端とのず
れであるオフセット量の補正のために行なうダミーボン
ディングの際に使用されるボンディングパラメータを、
通常のボンディングの際に使用されるボンディングパラ
メータとは別に記憶しておくことにより、明瞭なボンデ
ィング圧痕を得ることができる。また、ダミーボンディ
ング用のパラメータを使用することにより、実際にダイ
ボンディングを行なって位置ずれ量を測定して位置補正
を行う必要がなくなり、良好な圧痕を形成できるように
なる。

【００２６】さらに、ダミーボンディングによって形成
された圧痕を画像情報として取り込み、仮想ダミーボン
ディング目標位置とボンディング圧痕との差を自動的に
測定することにより、従来、オペレータが肉眼で行なっ
ていたオフセット量補正作業を自動化することができ
る。従って、熟練したオペレータによる位置合わせ作業
が不要になり、品質のばらつきを抑えることができる。
また、ボンディングツールを交換する度のオフセット量
補正を効果的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のダイボンディング装置を統括制御す
る制御回路の構成を示すブロック図。

【図２】ダイボンディング装置の構成を示す図。

【図３】図２の装置のダイボンディングツールと認識用
ＴＶカメラを上から見た図。

【図４】ボンディングの工程を示す図。

【図５】従来装置を示す図。

【図６】従来装置による位置補正を行う状態を示す図。

【図７】ダイボンディング時に位置ずれが生じた状態を
示す図。

【符号の説明】 11…フレーム搬送レール、12…ペーストディスペンサ、
13…ダイボンディングヘッド、14…ツールホルダ、15…
ボンディングツール、16…ダイ、17…鏡、18…アイラン
ド、19…認識用ＴＶカメラ、19…画像処理部、21…感圧
紙、22…加圧ブロック、23…圧痕、31…制御部、32…画
像処理部、33…操作部、34…動作部、35…ディスプレ
イ、41…データメモリ（Ａ）、42…データメモリ
（Ｂ）、43…オフセットデータメモリ、44…演算処理
部、45…動作制御部、51…基準画像メモリ（Ａ）、52…
基準画像メモリ（Ｂ）、53…Ａ／Ｄ変換器、54…画像メ
モリ、55…相関器、56…演算処理部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイボンディングを行うボンディングツ
   ールと、 上記ボンディングツールによりダミーボンディングを行
   わせて被ボンディング面に痕跡を形成する際に使用され
   るダミーボンディング用パラメータを記憶する第１のパ
   ラメータ記憶手段と、 上記ボンディングツールにより通常のボンディングを行
   わせる際に使用されるボンディング用パラメータを記憶
   する第２のパラメータ記憶手段と、 上記ボンディングツールと所定のオフセット量を持つ位
   置に配置され、上記ダミーボンディングによって形成さ
   れた痕跡画像を撮像する撮像手段と、 上記ボンディングツールと上記撮像手段との間のオフセ
   ット量を記憶するオフセット量記憶手段と、 上記撮像手段で撮像された痕跡画像に基づき、予め設定
   されたボンディング目標位置に対するダミーボンディン
   グ位置のずれ量を算出するずれ量算出手段と、 上記オフセット量記憶手段に予め記憶されているオフセ
   ット量を上記ずれ量算出手段で算出されたずれ量に基づ
   き補正してオフセット量を更新すると共に、上記ボンデ
   ィングツールにより通常のボンディングを行わせる際に
   上記更新されたオフセット量に基づき上記ボンディング
   ツールを移動させる制御手段とを具備したことを特徴と
   するダイボンディング装置。
2. 【請求項２】 前記ダミーボンディングにより被ボンデ
   ィング面に痕跡を形成する際の被ボンディング面上に感
   圧紙が載置されてなることを特徴とするダイボンディン
   グ装置。