JPH09181118A - 電子回路部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ボンディング時の瞬間的な過剰加圧力を抑え
て、信頼性の高い電子回路部品の製造方法を提供する。 【構成】ツールが接続部を介して被接続部に加える圧力
と、ツールが接続部に接近、接触する時の速度とをそれ
ぞれ独立に設定し、該設定した値に応じてツール駆動機
構を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テープ上のリード
とＩＣチップ上に形成したバンプとを位置合せして圧着
するＴＡＢ（Ｔape Ａutomated Ｂonding)方式の多ピ
ンチップ取付け方法及び装置に係り、特にテープ上のイ
ンナーリードとペレット（ＩＣチップ）上のバンプとを
高精度に、かつ両者が重り合った状態においても高精度
に位置合せし得るＴＡＢインナーリードボンディングの
方法及び装置、並びにそれらに用いられるアライメント
方法、ボンディングツール、ステージ及びそれらを用い
たＩＣに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＡＢ方式とは図２に示すようにテープ
１上に形成したインナーリード２とＩＣチップ４上に形
成したバンプ３とを位置合せした後に、両者を一括して
接合圧着する接続方式である。従来ＩＣチップの接続方
式としては、ワイヤボンディング方式が広く用いられて
きた。ワイヤボンディング方式では、ワイヤを加熱圧着
するボンディングツールの寸法制限から接続可能な電極
間の最小ピッチが約１６０μｍまでとされている。

【０００３】反面、計算機用論理ＬＳＩや液晶表示用駆
動ＩＣなど多数の入出力ピン数を有するＩＣチップで
は、チップコストや高密度実装要求から１６０μｍ以下
の狭ピッチで２００ピン以上の接続を必要としており、
ワイヤボンディング方式では対応できなくなりつつあ
る。ＴＡＢ方式では一括リード接続のため上記ボンディ
ングツールによる寸法上の制約がなく極めて狭ピッチ、
多ピンの接続が可能になる。一般に採用されているＴＡ
Ｂ方式における位置合せは、テープ１とＩＣチップ４の
位置合せを別々に検出し、予め設定した位置へ各々を移
動することによって行っていた。

【０００４】特公昭６２−２７７３５号公報および特開
昭５８−１４１号公報に開示する従来技術のものは図２
に示す如く、ボンディング位置より離れたテープ１上の
任意の１点に設けた位置合せマーク６５を用いて位置合
せするか、又はインナーリード・パターンの特定な形状
を記憶し、新しいテープが供給されるごとにそのパター
ンを検出し、設定した位置とのずれ量を求め、テープ位
置を修正する方法がとられていた。同様にＩＣチップ４
の位置合せも、ＩＣチップ４内の特定な形状のパターン
を記憶し、ＩＣチップ４毎に設定した位置とのずれ量を
求め、位置修正を行うようにしていた。

【０００５】またテープ１とＩＣチップ４の回転方向の
位置合せとしては、ボンディング前のＩＣチップ４を搭
載したトレイとボンディング位置との中間にＩＣチップ
４の回転方向を機械的に修正するステーションを設けて
回転ずれ量を修正する方法が採用されていた。

【０００６】また、従来のテープボンディング装置は、
特開昭５３−１０５９７２号公報に記載のように、ツー
ルに低いエア圧をかけた状態でツールを下降させ、ボン
ディング開始時にエア圧を高圧へと切換えることでボン
ディング時のＩＣチップへの衝撃荷重を抑えていた。そ
の際エア圧の切換えは、ツール駆動機構に設けたタイミ
ングカムによってボンディング開始位置との同期をとっ
ていた。

【０００７】また従来のボンディングツール及びステー
ジは、例えば特開昭６２−９７３４１号公報に記載のよ
うに、ヒータを有するボンディングツールによって、テ
ープ上のリードとＩＣチップ上のバンプを加熱圧着して
いた。その際、ＩＣチップを搭載したステージ上には、
加熱圧着時の温度を低減するためＩＣチップ直下のステ
ージに加熱ヒータを有していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のＴＡＢ方式では
多ピン化が進み、バンプ３やリード２がさらに微細なも
のとなるため、より高精度な位置合せが必要とされてい
る。しかし上記従来技術はボンディング位置から離れた
位置に存在する位置合せマーク６５等を検出し、機械的
精度を頼りにテープ１とＩＣチップ４の位置を修正し、
そのままボンディングするようになっている。このため
位置合せ精度は位置合せマーク等の検出精度の他に、機
械的な精度も含まれることになる。このため多ピンＴＡ
Ｂ用の微細化したリード２とバンプ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。

【０００９】また上記従来技術は、個々のＩＣチップの
間で接着部であるバンプの高さにばらつきがある点につ
いて配慮されていない。このためバンプ高さが低いＩＣ
チップの場合、ツールがリードを介してバンプに接触す
る前にエア圧が高圧に切り替わりツールがリード及びバ
ンプに荷重加圧力を及ぼす可能性が大きかった。その結
果、リードやバンプに応力集中を起こし、リード切れ、
バンプはがれやバンプ下層部におけるフラックなどのい
わゆるボンディングダメージが発生しやすいという課題
があった。

【００１０】又、一括ボンディングにおいては、バンプ
形成精度に起因したバンプ高さのばらつきが原因となっ
て加圧開始時に少数のバンプだけに加圧力が印加される
のは避けがたい。上記従来技術ではエアを２段階に切り
換えることで低圧にて多数バンプに接触させてしまうこ
とを意図しているが、接合個所であるリード・バンプの
数が多くなればなるほど、加圧中に必要とされる加圧力
に対して個々のバンプの耐荷重性は低下するので、上記
ボンディングダメージがやはり発生しやすくなる。

【００１１】また、上記従来技術は、ＩＣチップ上で特
にコーナ部と辺の中央部の接続部分での温度分布のばら
つきについて考慮されていない。更にテープ上のリード
に表面処理してあるＳｎやはんだがボンディングツール
底面に付着し、シールの片当たりを招いており、そのた
め十分な接続状態が得られていない課題があった。

【００１２】本発明の目的は、多ピンＴＡＢに対応した
高精度、高信頼なＴＡＢインナリードのボンディング方
法及び装置並びにそのアライメント方法を提供すること
にある。

【００１３】また、本発明の目的は、バンプ高さの精度
が不十分なＩＣチップに対しても、衝撃力及び過大な加
圧力がかかることなく、良好なボンディングを達成する
ボンディング方法及び装置を提供することにある。

【００１４】さらに本発明の目的は、均一な温度分布を
有するボンディングツール及びステージ並びにそれらを
用いて良好なボンディングを達成するボンディング装置
を提供することにある。

【００１５】さらに本発明の他の目的は、チップ割れや
リード破壊などのないＩＣを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的のため、本発明
は、バンプを表面に形成したＩＣチップとキャリアテー
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
ションで対向させ、前記ボンディングステーションでリ
ードを通してステージ上のＩＣチップの位置を検出し、
ステージの位置補正量を算定して、リードとチップをア
ライメントした後、ボンディングするようにしたもので
ある。

【００１７】また、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、両部分が重なった状態を光学的に拡大
し、拡大像を撮像素子で検出し、検出した画像を処理す
ることでずれ量を求め、ＩＣチップを搭載したＸＹθス
テージを微動することでインナリードとＩＣチップをア
ライメントし、アライメント後は両者のＸＹθ方向の相
対的な位置関係を固定し、両者をボンディングツールで
圧着させるものである。

【００１８】さらに、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ると共に、前記両表面に直交す
る落射照明により前記インナリードおよびバンプを暗く
検出し、このパターン及び前記斜方照明の画像から求め
たインナリード位置を用いＩＣチップ位置を求めるよう
にしたものである。

【００１９】さらに上記目的は、ツールとＩＣチップと
の間に働く加圧力を検出する手段及びツールの移動量を
検出する手段と、ツールの駆動力を変化する手段とを設
け、上記２つの検出手段により得られる検出結果をもと
にツール駆動力を変化させながらボンディングを行なう
ことにより達成される。

【００２０】また上記目的のため本発明は、テープ上の
リードとＩＣチップ上のバンプを熱圧着する際に、ボン
ディングツール底面の温度分布が均一になるように形状
及びヒータ配置を工夫したものである。

【００２１】またボンディングツール底面に熱伝導性、
耐摩耗性に優れ、化学的に安定な材料を被覆して熱圧着
を行なうようにしたものである。

【００２２】更にボンディングツールから衝撃的加圧力
やチップとツールの底面の平行度のずれを吸収する機能
をステージに設けようとしたものである。

【００２３】上記構成をとることにより、レンズの光軸
等を基準位置にして、テープ、チップ、ツール、ステー
ジが位置合わせできるため、高精度なボンディングを行
えることができ、ＩＣの多ピン化に対応することができ
る。

【００２４】また、ステージをＸＹθ方向に微動するこ
とで、リードとチップの位置合せを高精度に行うことが
できる。

【００２５】また、斜方照明と落射照明を用いること
で、ボンディング位置でリードとバンプが重なった状態
で位置合せができるため、位置合せ時の精度がボンディ
ングする時にもそのまま保たれ、リードとＩＣチップの
高精度な位置合せが可能になる。

【００２６】さらに、ボンディングにおけるツールとＩ
Ｃチップ間の加圧力が常時検出・制御でき、また、ボン
ディング中のツールとバンプとの接触状態及び押しつぶ
し状態に応じた加圧力設定が可能になる。

【００２７】またボンディング時の各々の接続部が均一
な温度分布になるため接続状態のばらつきが低減でき、
高信頼のボンディングができる。

【００２８】また、ボンディングツール底面へのＳｎや
はんだの付着が防止でき、ボンディング歩留まりを向上
できる。

【００２９】更にボンディング時に、ツールからの衝撃
的加圧力を吸収できるので、ＩＣチップへのダメージを
低減でき、高信頼のボンディングができる。またチップ
とツール底面との平行度のずれを吸収できるので、調整
時間が短縮でき、スループットの向上が図れる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００３１】まず、本発明が適用される装置の全体構成
と、動作原理につき、図１及び図３から図９により説明
する。

【００３２】図１及び図３に示すように、ベース１００
の上面１０１に光学系ベース１０２が取付けられ、その
上面１０３に光学系プレート１０４が固定されている。
この光学系プレート１０４の先端部１０５に対物レンズ
１４が配置されている。この対物レンズ１４の光軸１０
６を基準軸として全てのテーブルが配置されている。

【００３３】落射照明用光源８から出た光はミラー９、
シャッタ１１、ミラー１２、ハーフプリズム１３、対物
レンズ１４を介して、テープ１上のインナリード２に投
光される。同様に斜方照明用光源１６の光はロータリソ
レノイド１７を駆動し、シャッタ１８を開くことによ
り、ガラスファイバ１９、リング照明装置を介してＩＣ
チップ４に投光される。共に反射光は対物レンズ１４、
ハーフプリズム１３、ミラー２３、フィールドレンズ２
４、リレーレンズ２５、ミラー２６ｂを介し、一方のコ
ーナの像は、ミラー２７ｂ，２８ｂを介してＴＶカメラ
２９ｂに取り込まれる。他方のコーナの像はミラー２６
ａ，２７ａ，２８ａを介して、ＴＶカメラ２９ａに取り
込まれる。

【００３４】図１及び図７等に示すように、３６はベー
ス１００の上面１０２に取付けられ、水平面内で前後左
右に移動するパルスモータ駆動ステージ３６ａ，３６ｂ
と旋回する旋回テーブル３６ｃで構成し、その上部には
ＩＣチップ４の下面４ｂを真空ポンプ（図示せず）ソレ
ノイドバルブ１０７；チップステージ６を介して、吸着
穴６ａによりチップステージ上面６ｂの中央部１０８に
吸着保持される。ＩＣチップ４を保持した状態で、旋回
テーブル３６ｃの旋回中心１０９と光軸１０６とが一致
する位置にＸＹθステージ３６の駆動ステージ３６ａ，
３６ｂを動作する。１はテープであり、パルスモータ１
１０を回動することにより、一対のタイミングプーリ１
１１，１１２及びタイミングベルト１１３を介して、ス
プロケットベース１４に取付けられ回動可能な状態で保
持されている駆動スプロケット１１５が回動することに
より、テープ１に設けられたスプロケットホール１ｂを
介して、一定ピッチだけ矢印Ａ方向に搬送する。スプロ
ケットベース１１４の他方には、アイドルスプロケット
１１７が回動可能な状態で保持されている。

【００３５】図１、図４に示すように、スプロケットベ
ース１１４はＸＹＺテーブル１１８に取付けられ、パル
スモータ駆動ステージ１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃで
構成し、スプロケットベース１１４を前後、左右、上下
に移動させることができる。スプロケットベース１１４
の中央部にはテープガイド１１９が取付けられ、テープ
１のデバイスホール１ａの中心１２０とテープガイド１
１９に設けられたボンディングホール１２１の中心１２
２が光軸１０６と一致する位置にテープ１を案内すると
共に、テープガイド１１９の下面１２３は円弧状に加工
が施され、テープ１に適当な張力を加えることにより、
下面１２３に密着させることができる（図６参照）。図
４に示すように、１２４はツールテーブルベースであ
り、一対のスライドガイド１２５，１２６を介して、前
後摺動プレート１２７が取付けられ、モータ１２８はモ
ータ軸１２８ａ、ボールネジ１２９、ナット１３０を介
して、前後摺動プレート１２７に取付けられ、モータ１
２８を回動することにより、前後摺動プレート１２７を
矢印Ｂ及び矢印Ｃ方向にスライドさせることができる。

【００３６】モータ１３１は前後摺動プレート１２７に
取付けられ、モータ軸１３２、カップリング１３３、減
速機１３４、及びピン１３５で連結されたリング１３
６，１３７を介して、上下摺動プレート１３８に連結さ
れている。上下摺動プレート１３８は前後摺動プレート
１２７に取付けられた一対のスライドガイド１３９，１
４０によって案内され、モータ１３１を回動することに
より、上下摺動プレート１３８が矢印Ｄ、Ｅ方向にスラ
イドさせることができる。

【００３７】図８に示すように、上下摺動プレート１３
８の前面１４２には熱圧着用ボンディングツール７を把
持し、ボンディングツール７の下面７ａの傾きを調整す
るピッチングプレート１４３と、ローリングプレート１
４４及び、ボンディングツール７の軸部７ｂを把持する
溝１４５と、押え板１４６で構成するヘッド１４７と、
ヘッド１４７を上下に摺動可能な状態で保持する一対の
スライドガイド１４８，１４９とこれを取付けるヘッド
ベース１５０が取付けられている。１５１はロードセル
であり、ヘッドベース１５０の上部１５２とヘッド１４
７の上面１５３の間隙に取付けられ、ヘッドベース１５
０が降下し、チップステージ６上のＩＣチップ４及びイ
ンナリード２にボンディングツール７の下面７ａが接触
し、ヘッド１４７が停止しスライドガイド１４８，１４
９を介してスライドし、ロードセル１５１が圧縮され、
ボンディング荷重を検出することができる。

【００３８】ボンディングツール７は加熱ヒータ１５４
を取付ける穴１５５と、熱電対１５６を取付ける穴１５
７が設けられ、固定ネジ１５８によって、各々取付けら
れており、温度制御ユニット（図示せず）によって所定
の温度に維持されている。同様に１５９はステージ加熱
ヒータであり、チップステージ６の上部６ｃを加熱し、
上部６ｃに穴６ｄを介して取付けられた熱電対１６０が
固定ネジ１６１によって取付けられ、温度制御ユニット
（図示せず）によって、所定の温度に維持されている。
チップステージ６の中央部には断熱台６ｅが取付けられ
中央部にはＩＣチップ４を吸着する穴６ｆがあり、更に
下部にはチップステージベース６ｇがあり、ＸＹθステ
ージ３６に取付けられている。チップステージベース６
ｇには真空吸着穴６ｈがあり、管継手１６２、チューブ
１６３、ソレノイドバルブ１０７を介して真空ポンプ
（図示せず）に接続されている。

【００３９】１６４はＩＣチップ４移載用真空吸着パッ
トであり、管継手１６５、チューブ１６６、ソレノイド
バルブ１６７を介して真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れている。吸着パット１６４はアーム１６８に取付けら
れ、一対のスライドガイド１６９ａ，１６９ｂに案内さ
れ、ハンドベース１７０に取付けられて、上下に摺動可
能な状態で保持され、ハンドベース１７０に取付けられ
たエアシリンダ１７１のロッド１７２がアーム１６８に
連結されている。エアシリンダ１７１は管継手１７３、
チューブ１７４、ソレノイドバルブ１７５を介して、高
圧エア配管（図示せず）に接続されている。ソレノイド
バルブ１７５を駆動することにより、アーム１６８を介
して、吸着パット１６４は上下にスライドする。

【００４０】ハンドベース１７０は水平面内を前後、左
右に移動するＸＹステージ１７６のパルスモータ駆動ス
テージ１７６ａ，１７６ｂに取付けられている。

【００４１】１７８はトレー台であり、上面１７９にト
レー１８０を一対の位置決めピン１８１，１８２によっ
て位置決めされ、トレー１８０の上面には複数個所の凹
部１８３が設けられ、ＩＣチップ４が位置決めされ予め
搭載されている。

【００４２】１８４はリールプレートであり、送りモー
タ１８５が取付けられ、モータ軸１８６にリール１８７
の角穴１８８をはめ合わせる角軸１８９が取付けられて
いる。図５に示すように、角軸の先端にはピン１９０を
支点に折れ曲るストッパレバー１９１が取付けられ、リ
ール１８７の抜けを防止する。１９２は固定ローラであ
り、リールプレート１８４に支点軸１９３が固定されベ
アリング（図示せず）を介して回動可能な状態で保持さ
れている。１９４はテンションローラであり、リールプ
レート１８４に取付けたスライドガイド１９５を介し、
テンションローラ軸１９６が固定され、ベアリング（図
示せず）を介して回動可能な状態で保持されている。

【００４３】１９７はスペーサであり、テープ１と共に
リール１８７巻かられある。１９８はスペーサ用固定ロ
ーラであり、リールプレート１８４に支点軸１９９が固
定されベアリング（図示せず）を介して回動可能な状態
で保持されている。２００はテンションローラであり、
リールプレート１８４に取付けたスライドガイド２０１
を介し、テンションローラ軸２０２が固定され、ベアリ
ング（図示せず）を介して回動可能な状態で保持されて
いる。

【００４４】２０３はリールプレート１８４に取付けら
れた巻取りモータであり、モータ軸２０４には送りモー
タ１８５と同様に角軸１８９が取付けられている。リー
ルプレート１８４には、テンションローラ１９４の位置
を検出する一対のリミットスイッチ２０５，２０６が取
付けられ、スライドガイド１９５のスライド部１９５ａ
に接触することによって動作し、各々、送りモータ１８
５及び矢印Ｇ方向に巻取りモータ２０３を駆動する。

【００４５】以上の構成において、ＸＹステージ１７６
を駆動し、トレー１８０上に搭載されている適当な位置
のＩＣチップ４の中心４ａに吸着パット１６４の中心１
６４ａが一致するように移動した後、ソレノイドバルブ
１７５を駆動しエアシリンダ１７１を動作し、アーム１
６８を介して吸着パッド１６４を降下した後、ソレノイ
ドバルブ１６７を駆動し、ＩＣチップ４の上面４ａを真
空吸着し、再びアームを上昇させた後、ＸＹステージ１
７６を駆動し、ＩＣチップ４をチップステージ６に搭載
する位置に移動する。同時、ＸＹθステージ３６を駆動
し、チップステージ６をＩＣチップ４受取り位置に移動
しておく。

【００４６】次にソレノイドバルブ１７５を駆動し、エ
アシリンダ１７１を動作させ、吸着パッド１６４を降下
させた後、ソレノイドバルブ１６７を駆動し、ＩＣチッ
プをチップステージ６上に搭載した後、ソレノイドバル
ブ１７５を駆動し、エアシリンダ１７１を動作させ吸着
パッド１６４を上昇させる。

【００４７】次にＸＹθステージ３６を駆動し、旋回テ
ーブル３６ｃの旋回中心１０９が光軸１０６と一致する
位置に戻す。同時にパルスモータ１１０を回動し、タイ
ミングプーリ１１１、タイミングベルト１１３、タイミ
ングプーリ１１２を介して駆動スプロケット１１５を回
動し、図６に示すように、テープ１を一定ピッチだけ矢
印Ｆ方向に搬送し、テープガイド１１９のボンディング
ホール１２１の中心１２２にテープ１の中心１２０を一
致させる。この時、搬送されたテープ１長さによりテン
ションローラ１９４ｂが自重で下方に降下し、リミット
スイッチ２０６ｂが動作し、巻取りモータ２０３が回動
し、リール１８７ｂが回転しながらテープ１とスペーサ
１９７を巻き取る。これによってテープ１が引張られ、
テンションローラ１９４ｂが押上げられリミットスイッ
チ２０５ｂが動作し、巻取りモータ２０３が停止する。
同時にテープ１が引張られテンションローラ１９４ａが
押上げられ、リミットスイッチ２０５ａが動作し、送り
モータ１８５が回動し、リール１８７ａが回転しながら
テープ１とスペーサ１９７を送り出す。これによってテ
ープ１がゆるみ、テンションローラ１９４ａが降下し、
リミットスイッチ２０６ａが動作し、送りモータ１８５
が停止する。駆動スプロケット１１５が回動し、テープ
１を搬送する毎にこの一連の動作を繰返し行なうことに
よって常に一定の張力をテープ１に加えることができ
る。

【００４８】次にシャッタ１８を閉じ、シャッタ１１を
開き落射照明用光源８による画像をＴＶカメラ２９ａ，
２９ｂに取り込みテープ１の最もコーナ寄りにあり直角
をなす各１本のインナリード２の位置を検出し、図９に
示すように、予め定めた基準位置２０７ａとのオフセッ
ト量を加えた差を求め、その差分だけＸＹＺテーブル１
１８を駆動し、インナリード２を基準位置２０７ａに合
わせる。次にシャッタ１１を閉じ、シャッタ１８を開
き、斜方照明用光源１６による画像をＴＶカメラ２９
ａ，２９ｂに取り込みチップコーナ４ｃ、４ｄの位置を
検出し、基準位置２０７ａ，２０７ｂとの差を求め、そ
の差から、ＩＣチップ４の傾きと、傾きを修正した後の
前後左右方向の差分を計算により求め、ＸＹθステージ
３６を駆動し、基準位置２０７ａ，２０７ｂにＩＣチッ
プ４のコーナ４ｃ，４ｄを合わせる。

【００４９】以上の動作を繰返えし行い所定の位置ズレ
以内に納めた後、再び落射照明用光源８を用い同様にし
て、インナリード２複数本の平均位置２０８ａ，２０８
ｂを求め、斜方照明用光源１６を用いて、バンプ３の複
数個の平均位置２０９ａ，２０９ｂを求め、ＩＣチップ
４の傾きと、傾きを修正した後の前後左右方向の差分を
計算により求め、ＸＹθステージ３６を駆動し、インナ
リード２の平均位置２０８ａ，２０８ｂに対し、バンプ
３の平均位置２０９ａ，２０９ｂを合わせる。この動作
を繰返えし行い所定の位置ズレ量以内に納め、位置合わ
せを終了する。

【００５０】この時ＩＣチップ４に欠陥が画像処理によ
って発見された場合、ＸＹθステージ３６を位置合わせ
前のＩＣチップ４が搭載された位置に戻し、ＸＹステー
ジ１７６、ソレノイドバルブ１６７、１７５を駆動し、
吸着パット１６４によってＩＣチップ４をトレー１８０
の空き凹部１８３に戻した後、他のＩＣチップ４を再び
チップステージ６に搭載し、同様の手段によって、位置
合わせを行う。

【００５１】また、テープ１のインナリード２に欠陥が
発見された場合、駆動スプロケット１１５を回動し、テ
ープ１を一定ピッチ搬送し、新たなインナリード２を位
置決めした後、再び同様な手段によって位置合わせを行
う。

【００５２】位置合わせが終了した後、モータ１２８を
駆動し、図４に示すように、前後摺動プレート１２７を
矢印Ｂ方向に移動し、ボンディングツール７をボンディ
ング位置３９に位置合わせを行った後、モータ１３１を
駆動して、カップリング１３３、減速機１３４、ピン１
３５、リンク１３６，１３７、上下摺動プレート１３
８、を介してヘッドベース１５０を矢印Ｅ方向に降下さ
せながら、ボンディングツール７、ヘッド１４７を介し
ロードセル１５１の反力を検出する。ボンディングツー
ル７の下面７ａが、インナリード２を介して、チップス
テージ６上のＩＣチップ４と接触し、所定の荷重を検出
した後、所定時間ボンディングツール７を押し付け、加
熱し、インナリード２がバンプ３に接合された後、再び
モータ１２８及び、モータ１３１を駆動して元の位置に
戻り、１つのＩＣチップ４とテープ１上のインナリード
２の熱圧着接合を完了する。上記全ての動作を繰返し行
うことによって連続的にインナリードボンディングを行
うことができる。

【００５３】次に、図面を参照して本発明の一実施例に
よるＴＡＢインナリードボンディングのアライメント方
法を説明する。

【００５４】図１０は本発明によるアライメント方法を
適用したＴＡＢインナリードボンダのボンディング位置
周辺の構成及びアライメント用検出光学系の構成を示す
斜視図、図１１はアライメント系の全体構成を示す機能
ブロック図である。

【００５５】図１０に示すように、テープ１上にはイン
ナリード２が順に設けられている。テープ１は図示しな
い送り機構により、矢印の方向（Ｘ方向）にインナリー
ド２の設定ピッチで送られ、インナリード２は順々にボ
ンディング位置３９に位置決めされる。一方、ＩＣチッ
プ４はＸＹθステージ３６に取付け、耐熱性の黒塗装を
施したチップ加熱用ステージ６の上に搭載し、これもボ
ンディング位置３９に位置決めする。テープ１上のイン
ナリード２とＩＣチップ４上に形成されたバンプ３をす
べて位置合わせした後、ボンディングツール７は破線で
示す位置にＹ方向に移動後、すべてのインナリード２と
バンプ３を一括して同時に熱圧着する。

【００５６】図１０に示すアライメント用検出光学系
は、ボンディング位置３９を光軸位置とした光学系で構
成され、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。本検出光学系は斜方照明系と落射照明
系とパターン検出系と観察系からなる。斜方照明系は光
源１６、ロータリソレノイド１７で動作するシャッタ１
８、導光用のガラスファイバ１９、ファイバの開口部を
円周上に配置したリング照明装置２０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１３、対物レンズ１
４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２
３、フィールドレンズ２４、リレーレンズ２５、分岐用
ミラー２６ａ，２６ｂ、ミラー２７ａ，２７ｂ，２８
ａ，２８ｂ、ＴＶカメラ２９ａ，２９ｂからなる。観察
系は絞り２１の後方でハーフプリズム２２で分岐し、ミ
ラー３３、ズームレンズ３４、ＴＶカメラ３５からな
る。

【００５７】本発明によるアライメント方法、すなわち
すべてのインナリード２とバンプ３の位置合わせは、拡
大図３７に示すように、ボンディング位置３９でインナ
リード２とＩＣチップ４が重なり合った状態で行う。そ
してアライメントを行うため、ＩＣチップ４の対角コー
ナ部の２つの視野５ａ，５ｂ内のパターンを検出する。
さらに検出した両視野の画像内で、各々インナリード２
とＩＣチップ４の位置を求める。これらの位置データを
用い、ＩＣチップ４を搭載したＸＹθステージの位置修
正量を算出、インナリード２は固定したままでＩＣチッ
プ４の位置を修正しアライメントする。アライメント終
了後は、インナリード２及びＩＣチップ４は固定したま
ま、その場でツール７によりボンディングする。このた
め機構部の精度等でアライメント精度を悪化させること
なく、ボンディングすることが可能となる。

【００５８】重なり合った状態からインナリード２とＩ
Ｃチップ４の位置を確実に求めるため、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。そこでアライ
メントを行う際は、斜方照明用リング照明装置２０をボ
ンディング位置３９上方に設置する。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
されたインナリード２とＩＣチップ４は、対物レンズ１
４でフィールドレンズ近傍に結像後、さらにリレーレン
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２
６ａ，２６ｂで左右に分岐される。ミラー２６ａで反射
した光はさらにミラー２７ａ，２８ａで反射後、ＴＶカ
メラ２９ａの撮像面上に結像する。ＴＶカメラ２９ａ
は、ボンディング位置３９を中心に左上半分の４半円３
８ａ内の拡大像を検出する。同様にＴＶカメラ２９ｂ
は、ボンディング位置３９を中心に右下半分の４半円３
８ｂ内の拡大像を検出する。ＴＶカメラ２９ａ，２９ｂ
は図示しないＸＹステージに各々保持されており、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，５ｂの位置を調節し、対角コーナ部のパターンを
検出する。３０ａ，３０ｂは、視野５ａ，５ｂ内のパタ
ーンをＴＶカメラ２９ａ，２９ｂで検出した画像であ
り、これらを画像処理部３１に入力し処理する。

【００５９】アライメント時にはＩＣチップ４の位置を
修正するため、インナリード２はバンプ３との間にわず
かな間隙をもって保持される。このため拡大図３７に示
すように重なり合ったインナリード２とＩＣチップ４を
１つの結像系で同時に検出するには、検出光学系が広い
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
セントリック光学系を構成し、同時検出を可能にした。
テレセントリック光学系は、測定用投影器等に用いられ
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１３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ＮＡ（開口数）を調整でき、これにより
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。

【００６０】本実施例では、対物レンズ１４とリレーレ
ンズ２５を用い、２段階の結像により拡大像を得てい
る。このため対物レンズ１４の倍率を小さくし、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。これにより検出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
ＩＣチップ寸法に対応した視野を確保できる。

【００６１】以上の構成により、ＩＣチップ４の対角コ
ーナ部を２つの視野で検出する固定した検出光学系が実
現可能となる。また斜方照明系で用いたリング照明装置
２０は、ツール７を移動するステージに固定して取付け
ることにより、専用の機構を設けることなくボンディン
グ時には破線で示す位置に退避できる。

【００６２】観察系は対物レンズ１４の結像光をハーフ
プリズム２２で分岐、レンズ３２の近傍でいったん結像
し、ミラー３３で反射後ズームレンズ３４で適当な倍率
で拡大し、ＴＶカメラ３５で検出する。ズームレンズ３
４とＴＶカメラ３５は一体構造になっており、図示しな
いＸＹＺ移動機構でこれを動かし、拡大図３７に示すイ
ンナリード２とＩＣチップ４の任意の位置のパターンを
適当な倍率で真上から観察することができる。

【００６３】図１１にアライメント系の全体構成の機能
ブロック図を示す。アライメント系は、ボンディング位
置で重なり合ったテープ１上のインナリード２とＩＣチ
ップ４を同時に検出する検出光学系４７と、ＩＣチップ
４の対角コーナ部の２つの視野内のパターンから、各視
野内のインナリード位置（以後リード位置と略す）とＩ
Ｃチップ位置（以後チップ位置と略す）を画像処理によ
り求める画像処理部３１と、前記２つの視野内の位置デ
ータを用い、ＩＣチップ４を搭載したＸＹθステージ３
６の位置修正量を演算、さらにこれを制御する機構制御
部４６と、ＩＣチップ４移動用のＸＹθステージ３６、
図示しないテープのＸＹＺ移動機構からなる。

【００６４】まず初めに、図１２により、機構制御部４
６が画像処理部３１から受け取った対角コーナ部の２つ
の視野５ａ，５ｂ内の位置データを用い、ＩＣチップ４
を搭載したＸＹθステージの位置修正量を算出する手順
を説明する。同図においてＸＯＹはＩＣチップを搭載し
たＸＹθステージ３６の座標系、ｘ₁ｏ₁ｙ₁はＴＶカメ
ラ２９ａで検出する視野５ａの座標系、ｘ₂ｏ₂ｙ₂はＴ
Ｖカメラ２９ｂで検出する視野５ｂの座標系であり、θ
方向は同図において反時計回り方向を正とする。ＲはＸ
Ｙθステージ３６の回転中心位置である。各視野内から
は画像処理により、リード位置Ｌ₁，Ｌ₂チップ位置
Ｃ₁，Ｃ₂を求める。このＬ₁とＣ₁，及びＬ₂とＣ₂は、ア
ライメント後には一致すべき位置である。ＸＹθステー
ジ３６の位置修正量は、ベクトルＣ₁Ｃ₂をベクトルＬ₁
Ｌ₂に一致させるためのＸＹθ方向の移動量として求ま
る。

【００６５】まず各位置の座標を以下のように定義す
る。

【００６６】Ｒ（Ｘ_R，Ｙ_R） Ｏ₁（Ｘ₁，Ｘ₁）
Ｏ₂（Ｘ₂，Ｙ₂） Ｌ₁（ｘ_1L，ｙ_{1 L}） Ｃ₁（ｘ
_1C，ｙ_1C） Ｌ₂（ｘ_2L，ｙ_2L） Ｃ₂（ｘ_2C，
ｙ_2C） はＸＯＹ座標系、はｘ₁ｏ₁ｙ₁座標系、
はｘ₂ｏ₂ｙ₂座標系での座標である。ベクトルＬ₁Ｌ₂，
ベクトルＣ₁Ｃ₂がｘ軸となす角θ_L，θ_Cは、

【００６７】

【数１】

【００６８】

【数２】

【００６９】となる。チップ位置のθ方向の修正角度Δ
θは

【００７０】

【数３】θ_L＝θ_C＋Δθ ∴Δθ＝θ_L−θ_C（＝（数１）−（数２）） として求まる。回転中心Ｒを中心にΔθだけチップを回
転すると、チップ位置Ｃ₁はＣ₁′へ、Ｃ₂はＣ₂′へ移動
する。θ方向は既に修正されたため、ベクトルＣ₁′
Ｃ₂′はベクトルＬ₁Ｌ₂と平行になる。ここでＣ₁′，Ｃ
₂′の座標をＸＯＹ座標系で表わし、Ｃ₁′(Ｘ′_1C，
Ｙ′_1C），Ｃ′₂（Ｘ′_2C，Ｙ′_2C）とする。

【００７１】Ｃ′₁の座標は以下の式で求まる。

【００７２】

【数４】

【００７３】

【数５】

【００７４】となる。さらにＣ′₁がＬ₁に一致するため
のＸＹ方向の修正量ΔＸ₁，ΔＹ₁は

【００７５】

【数６】

【００７６】であるから

【００７７】

【数７】

【００７８】として求まる。Ｃ₂の移動からも同様に
Ｘ，Ｙ方向の移動量ΔＸ₂，ΔＹ₂が次式で求まる。

【００７９】

【数８】

【００８０】ベクトルＣ′₁Ｃ′₂とベクトルＬ₁Ｌ₂は平
行であるから

【００８１】

【数９】

【００８２】であり、（数７）或は（数８）式で求めた
ＸＹ方向移動量を用いチップ位置を修正すれば良い。

【００８３】以上説明したように、回転中心位置Ｒと各
視野位置Ｏ₁，Ｏ₂と各視野内のリード位置Ｌ、チップ位
置ＣからＩＣチップ４を搭載したＸＹθステージ３６の
ＸＹθ方向の位置修正量を算出することができる。なお
各視野位置Ｏ₁，Ｏ₂はＩＣチップ４の寸法に応じて、Ｔ
Ｖカメラ５ａ，５ｂの位置を移動するごとに、あらかじ
め測定しておく値である。

【００８４】上述したリード位置Ｌとチップ位置Ｃの定
義の実施例を、図１３、図１４、図１５に示す視野５内
のパターンを例に説明する。

【００８５】図１３により一実施例を説明する。この場
合、チップ位置Ｃは直交するチップ外周の直線部分の交
点、すなわちチップコーナ位置とする。またリード位置
Ｌは最もコーナ側の水平・垂直方向各々１本のリードか
ら決まる第１リード位置ｌ₁を、第１リード位置補正量
ΔＸ，ΔＹで補正した位置とする。この第１リード位置
補正量ΔＸ，ΔＹは、図１４に示すように正確にインナ
リード２とバンプ３がアライメントされた状態での、チ
ップコーナ位置Ｃと第１リード位置ｌ₁との差を示す。
よってここで定義したリード位置Ｌとチップ位置Ｃは、
アライメント後には一致すべき位置となっている。なお
第１リード位置補正量ΔＸ，ΔＹはアライメント実行前
に設定しておく値である。

【００８６】次に図１５により第二の実施例を示す。こ
の場合は、実際に接合するインナリード２とバンプ３は
必ず重なった部分を持ち、かつ接合しないインナリード
２とバンプ３は重なる部分を持たないという条件付で定
義する。同図に示すように、チップ位置Ｃは視野５内に
含まれた複数のバンプ３の位置から求めた平均バンプ位
置とする。これはＸ方向にならぶすべてのバンプに対
し、各バンプのＸ方向の中心位置の平均値として求めた
Ｘ座標と、同様にして求めたＹ座標から定まる位置であ
る。なお、同図では水平・垂直方向とも２つバンプが含
まれた場合を示しているが、例えば１方向に６つのバン
プが含まれる場合には、６つのバンプの平均位置を用い
る。一方リード位置Ｌも、バンプの場合と同様に、視野
５内に含まれた複数のリードの位置から求めた平均リー
ド位置を用いる。

【００８７】図１３に示した定義では、チップコーナ位
置Ｃと第１リード位置ｌ₁が視野５内に入っていること
がアライメントのための必要条件となる。また図１５に
示した平均リード・バンプ位置を用いる方法では、何ら
かの方法である程度位置合わせがなされ、前述した条件
が満足されていることがアライメントのための必要条件
となる。

【００８８】次に図１０に示すＴＶカメラ２９ａ，２９
ｂで検出した画像３０ａ，３０ｂから、前述のように定
義したリード位置Ｌとチップ位置Ｃを求める方法につい
て、図１６〜図１９を用い説明する。

【００８９】図１６によりリード位置を検出する方法を
説明する。リード位置検出の場合は、図１０に示す斜方
照明系のシャッタ１８を開、落射照明系のシャッタ１１
を閉にし、斜方照明を行う。この照明では、リング照明
装置２０の円周上に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ＩＣチップ４の外径よりも
大きく、このため照明光はインナリード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２は銅箔をエッチングして形成したもので
あり、その表面はざらついているため、乱反射成分が多
く明るく検出される。一方ＩＣチップ４はインナリード
２に比べれば、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ＩＣ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し検出すると、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値化すると図１６（ａ）に示すような２値画像が得
られる。ここで白い部分は“１”、斜線部は“０”を示
す。この２値画像からＸ方向に並ぶリード位置を検出す
る手順を以下に説明する。

【００９０】（１）同図（ａ）に示す投影幅でＹ方向に
沿った“１”部投影波形ｌｅａｄ−ｐｒ（Ｘ）（同図
（ｂ））、すなわち同一Ｘ座標の“１”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、ｌｅａｄ−ｐｒ（Ｘ）の最大値と投影幅が等しくな
るように設定する。具体的には、最初は画像全面に対し
投影処理を行い、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。

【００９１】（２）ｌｅａｄ−ｐｒ（Ｘ）と閾値Ｔｈｌ
の交点Ｌ_l，Ｌ_rの中点としてリード位置Ｌ_Cを求める。
Ｔｈｌは投影幅に適当な比率ｒ（０〈ｒ〈１）を乗じた
値を用いる。

【００９２】Ｙ方向に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
のリード位置を検出する。これらより図１３に示した第
１リード位置ｌ₁及び図１５に示した平均リード位置を
求めることができる。

【００９３】次に図１７によりチップ位置Ｃとしてチッ
プコーナ位置を検出する方法を説明する。チップコーナ
位置検出は前述したリード位置検出を行った後で行う。
この場合は図１０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１８を閉にし落射照明する。
この照明では、照明光はインナリード２及びＩＣチップ
４の両表面に対しほぼ垂直に入射する。ＩＣチップ４の
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４の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３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と同等に暗く検出さ
れる。このためＩＣチップ４の上にインナリード２が重
なった状態を落射照明し検出すると、インナリード２及
びバンプ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値化すると図１７（ａ）に示
すような２値画像が得られる。チップコーナ位置検出方
法は、同図（ａ）の２値画像からＸ，Ｙ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、チ
ップコーナ位置Ｃを検出するものである。以下Ｘ方向の
チップ外周を直線近似する手順を示す。

【００９４】（１）同図（ａ）に示す投影幅でＹ方向に
沿った“１”部投影波形ｐｅｌｅｔ−ｐｒ（Ｘ）（同図
（ｂ））を作成する。この波形を閾値Ｔｈｐで左側より
探索し、最初の交点をｐｅとする。このｐｅよりさらに
ｄｐだけ進んだ点を始点とし、同図（ｂ）に示す探索範
囲を設定する。ｄｐを用いたのはＩＣチップ４の傾きθ
が大きい場合でも、正しくＸ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。

【００９５】（２）図１７（ａ）の２値画像に対し、探
索範囲内で画像の上端からＹ方向に沿って探索し、画像
が“０”（斜線部）から“１”（白部）に最初に変化す
る点を抽出する。（同図（ｃ）） （３）同図（ｃ）ではインナリード２がＩＣチップ４の
上に重なった部分では、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既に求めて
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（ｄ）） （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(ｅ)）Ｙ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、図１３に示したチップ
コーナ位置を求めることができる。

【００９６】次に図１８、図１９によりチップ位置Ｃと
して平均バンプ位置を求める方法を説明する。バンプ位
置検出は前述したチップコーナ位置検出と同様に、リー
ド位置検出後行い、また落射照明で検出した画像を用い
る。図１８（ａ）はその２値画像でこの画像内でＸ方向
に並ぶバンプ位置の検出手順を以下に示す。

【００９７】（１）図１８（ａ）に示す投影幅ｐでＸ方
向に沿った“１”部投影波形ｐｅｌｅｔ−ｐｒ（ｙ）
（同図（ｂ））を作成する。この波形を閾値Ｔｈｐで上
側より探索し、最初の交点ｐｅを求める。

【００９８】（２）（１）で求めたｐｅを基準に投影幅
ｂを設定し、Ｙ方向に沿った“０”部投影波形ｂｕｍｐ
−ｐｒ（ｘ）（同図（ｃ））を作成する。投影幅ｂはＩ
Ｃチップ４の周辺のバンプが存在する範囲に限定し、チ
ップ内部のパターンの影響を受けないように設定する。

【００９９】（３）図１８（ｃ）の投影波形ｂｕｍｐ−
ｐｒ（ｘ）からバンプ位置を求める方法は、図１９を用
いて説明する。これにはインナリード２とバンプ３の位
置合わせ状態により、以下に示す２つの方法を選択す
る。

【０１００】(I) バンプ３の左右両方のエッジがイン
ナリード２の脇から見える場合（同図（ｄ）−１） リード位置検出（同図（ｄ）−２）により既知のリード
位置Ｌcを始点に、閾値Ｔｈｂ上でｂｕｍｐ−ｐｒ
（ｘ）を左右に探索し、各々最初の交点Ｂ_l，Ｂ_rを求め
る。これらの中点としてバンプ位置Ｂcを求める。（同
図（ｄ）−３） (II) バンプ３の一方のエッジがリードの下に隠れて見
えない場合（同図（ｅ）−１） (I)と同様に交点Ｂ′_l，Ｂ′_rを求める。そして探索距
離の長い方の交点（この場合はＢ′_l）からｂw／２（ｂ
w：バンプ幅）だけリード位置Ｌc側に戻った位置をバン
プ位置Ｂ′cとする。

【０１０１】なお(I)，(II)いずれの方法を使うかの判
別は、探索距離の長い方の距離Ｓを用いて行う。すなわ
ちＳ≦ｂw− ｌw／２（ｌw：リード幅）の場合には
(I)，Ｓ＞ｂw− ｌw／２ の場合には(II)の方法でバン
プ位置を求める。

【０１０２】リード位置検出で既知となったＸ，Ｙ方向
すべてのリード位置から、上述のようにバンプ位置を探
索することにより、視野内のすべてのバンプ位置を検出
できる。これより図１５で示して平均バンプ位置の検出
が可能となる。

【０１０３】次に図１１により、以上説明したリード位
置Ｌ、チップ位置Ｃを検出する画像処理部３１の一実施
例を説明する。

【０１０４】画像処理部３１は、スイッチ４８、Ａ／Ｄ
変換器４０、多値メモリ４１、２値化回路４２、２値メ
モリ４３、投影処理回路４４、マイコン４５からなる。
ＴＶカメラ２９ａ，２９ｂで検出した画像信号はスイッ
チ４８で切換えて交互に処理する。４０でＡ／Ｄ変換後
いったん多値メモリ４１に記憶する。さらに４２により
２値化し、２値画像をメモリ４３に記憶する。この２値
画像に対しマイコン４５で投影幅を設定し、４４により
投影波形を得る。マイコン４５は投影波形すなわち１次
元波形を入力、これを処理しリード、バンプ等の位置を
検出する。この他マイコン４５は検出光学系のシャッタ
１８，１１の開閉を制御し、画像処理の流れに応じて照
明方法を選択する。また２つの視野内の画像から検出し
たリード位置Ｌ、チップ位置Ｃの各画像内の位置データ
を機構制御部４６に送る。

【０１０５】本発明による位置検出方法は、投影波形処
理の繰返しだけで行っており、画像処理部３１の装置構
成は単純で、しかも規模を小さくすることが可能であ
る。

【０１０６】次に本発明によるアライメント方法を適用
したＴＡＢボンダのアライメント動作のフローの一実施
例を図２０により説明する。

【０１０７】アライメントはボンディング前のインナリ
ード２とＩＣチップ４をボンディング位置３９に位置決
め後スタート（４８）する。まず斜方照明し、いずれか
の視野内でリード位置検出４９を行い第１リード位置を
求め、リード位置を修正（５０）する。これはインナリ
ード２をボンディングツール７の圧着面の下部に位置決
めすることを目的とし、ＸＹ方向に位置修正する。修正
の目標位置は次のようにして求める。ツール７は図１０
に示すようにＹＺ方向の一定距離の移動を繰返すだけ
で、圧着面の位置は変化しない。そこで実際のボンディ
ングをする前に、チップステージ６上にボリイミドテー
プ等を貼付けた薄板を乗せ、ボンディングと同様にツー
ル７を押付ける。薄板上のテープには焼跡マークがで
き、これをアライメント用ＴＶカメラ２９ａ（或は２９
ｂ）で観察することで圧着面の位置がわかる。圧着面の
寸法はＩＣチップ４の寸法にほぼ等しいので、焼跡マー
クの位置にＩＣチップ４を合わせる。そしてこのチップ
にインナリード２を合わせた状態での第１リード位置が
目標位置となり、この位置にリードを合わせる。

【０１０８】前述のようにツール７の圧着面にインナリ
ード２を位置合わせした後、再度リード位置検出（５
１）を行う。これより以降、リードは固定しチップを移
動することでアライメントする。そこで５１で検出した
第１リード位置と平均リード位置が以後のアライメント
動作の目標位置となる。そして次にチップ位置検出５２
により、インナリード２とバンプ３のアライメント状態
に応じ、チップコーナ位置もしくは平均バンプ位置を検
出する。５３ではリード位置Ｌとチップ位置Ｃのずれ量
チェックを行い、目標とするアライメント精度に達して
いればボンディング（５６）する。精度未達であればチ
ップ位置修正（５５）し、再度チップ位置検出（５２）
を繰返す。

【０１０９】図２１（ａ）にずれ量チェック５３の内容
を示す。２つの視野５ａ，５ｂ内でのリード位置Ｌに対
するチップ位置ＣのＸＹ方向のずれ量ｄx₁，ｄy₁，ｄ
x₂，ｄy₂がいずれも目標精度Ｄ以下のときアライメント
終了とする。すなわち同図に示すように、各視野におい
てリード位置Ｌを中心にＸＹ方向に±Ｄのアライメント
精度範囲５８にチップ位置Ｃが入っていればアライメン
トを終了しボンディングする。

【０１１０】しかし実際の製品を上述のずれ量チェック
方法だけでアライメントすると、精度が収まらずボンデ
ィングできない場合がある。この原因の一つとしてワー
ク精度の悪さが挙げられる。例えばインナリード２を形
成したテープ１は耐熱性の材質を選択、使用しているも
のの、高温加熱したツール７やチップステージ６が近接
するため、熱的な変形は避けられない。図２２にテープ
が膨張している場合のアライメントの例を示す。本実施
例では先に式（数９）で述べたように、原理的には２つ
の視野のいずれか一方で、チップ位置Ｃがリード位置Ｌ
に一致するように、ＸＹθステージ３６のＸＹ方向の移
動量を求めてやればアライメントできるはずである。し
かし図２２に示すようにテープが膨張し、ＩＣチップ４
に対し大きくなっている場合、視野５ａだけでＸＹ方向
の移動量を求めると同図（ａ）のようになる。すなわち
視野５ａではインナリード２とバンプ３は良く位置合わ
せされているものの、視野５ｂでは位置ずれが大きくな
る。結局、膨張が大きいと視野５ｂの位置ずれベクトル
Ｃ₂Ｌ₂が大きくなりアライメントが終了しない。同様な
ことは同図（ｂ）に示すように視野５ｂに着目した場合
にも起こる。

【０１１１】そこで本発明のアライメント方法におい
て、ＸＹ方向の移動量算出の他の実施例として、式（数
７）、（数８）で求めた各視野に着目し算出した移動量
の平均値をＸＹ方向の移動量とする。このようにするこ
とで図２２の場合、視野５ａ，５ｂの両視野において同
等なずれ量を持ったアライメントを行うことが可能にな
る。これによりワーク精度の悪い対象も、その精度に対
応した最適なアライメントを実現することができる。

【０１１２】前記した２視野の平均的アライメントは、
ある程度精度の悪いワークに対しても最適なアライメン
トを提供することができる。しかしこの方法でもワーク
精度がさらに悪い場合には、精度未達でアライメントを
終了できなくなる。図２１（ｂ）はθ方向の修正及び２
視野の平均的ＸＹ方向位置修正が終了した状態を示して
いる。しかし各視野内の位置ずれベクトルＣ₁Ｌ₁，ベク
トルＣ₂Ｌ₂は、大きさがほぼ等しく、どちらも同図
（ａ）に示すアライメント精度範囲５８より大きいた
め、前述のずれ量チェック方法だけではアライメントを
終了できない。これを防ぐため、本発明ではずれ量チェ
ック方法の他の実施例として次の方法を付加する。すな
わち、 （１）θ方向の修正量が十分小さい。

【０１１３】（２）両視野とも位置ずれ量が目標精度よ
り大きい。

【０１１４】（３）両視野の位置ずれベクトルＣ₁Ｌ₁，
ベクトルＣ₂Ｌ₂の和のベクトル（Δｄx，Δdy）が、Ｘ
Ｙ両方向とも設定値Δdよりも小さい。

【０１１５】上記（１）〜（３）の条件をすべて満足す
る場合には、これ以上のアライメントは不可能と判断
し、図２０に示すように、ボンディングを中止（５７）
する。

【０１１６】また図２０に示すアライメント動作フロー
では、ずれ量チェック５３が終了しチップ位置修正を行
う前に、アライメント回数チェック５４を行う。本来、
位置修正量の算出が正しければ、数回のチップ位置修正
によりアライメントは終了するはずである。しかし何ら
かの原因により、精度の収束性が悪く、規定回数以上チ
ップ位置を修正しようとした場合にもボンディングを中
止（５７）する。

【０１１７】ボンディング中止後は、警報を発し、ボン
ダの操作者にワーク不良、装置不良等の問題が発生した
ことを知らせ、操作者は必要な措置をする。このように
することで、精度の悪いテープ等の早期発見、精度の悪
いワークを無理にボンディングすることにより潜在的不
良の防止、アライメント動作の無限ループ化によるタク
ト低下の防止等に効果がある。

【０１１８】次に図２３により、ＩＣチップ４のコーナ
部が１視野内だけで検出される状態からのアライメント
方法を説明する。本発明ではインナリード２とＩＣチッ
プ４のコーナ部が２つの視野内で検出される状態を、Ｘ
Ｙθステージ３６の位置修正量算出の前提としている。
インナリード２は図２０の動作フローで示したように、
テープ１が１ピッチ分送られるごとにリード位置検出４
９とリード位置修正５０を行う。このため両視野内の一
定位置にコーナ部を位置決めできる。一方、ＩＣチップ
４はチップを整列配置したトレイ等から、適当な搬送機
構により、図１０に破線で示したチップステージ６上に
搭載後ボンディング位置に位置決めする。搬送途中に位
置決め装置を有していれば、２視野内にＩＣチップのコ
ーナ部を入れることは容易に行える。本実施例ではこの
ような位置決め機構を有さないボンダに対し、ＩＣチッ
プ４の供給精度を緩和するための、本発明によるアライ
メント方法の応用例を示す。図２３（ａ）はＩＣチップ
４のコーナ部が視野５ａで検出され、視野５ｂでは検出
されない場合を示す。このような場合には、視野５ａ内
で検出した位置だけから、ＸＹ方向の修正量を求めアラ
イメントする。すなわち視野５ａ内の第１リード位置と
チップコーナ位置から、位置修正量（ΔＸ，ΔＹ）を求
める。修正後は同図（ｂ）に示すように、２つの視野で
いずれもＩＣチップのコーナ部が検出できる。以後２視
野内の位置データによるＸＹθ方向位置修正を行い、同
図（ｃ）の状態になるまでアライメント動作を繰返せば
良い。ただしチップの傾きが大きい場合には、ＸＹ方向
の位置修正をしても１視野だけにしかＩＣチップ４のコ
ーナが入らないこともある。この場合には、θ方向修正
量の算出ができず、これ以上アライメントできないた
め、自動アライメントを中止し、ボンダ操作者にアシス
トを要求する。本実施例によれば、本発明によるアライ
メント装置以外にＩＣチップ４の位置決め専用の機構、
装置等が不要となり、ボンダの構成を簡略化できる。

【０１１９】本発明ではアライメント動作に先立ち、予
め設定しておく値がある。以下設定方法の実施例を説明
する。

【０１２０】最初に図１４に示す第１リード位置修正量
ΔＸ，ΔＹの設定方法を説明する。まず同図に示すよう
に、インナリード２とバンプ３が２つの視野内で共にア
ライメントされた状態にする。実際には図１０に示すＴ
Ｖカメラ２９ａ，２９ｂの検出画像を図示しないモニタ
で観察しながら、ＸＹθステージを手動で動かしアライ
メントすれば良い。アライメント後、図２０に示すリー
ド位置検出５１とチップ位置検出５２を実行し、第１リ
ード位置とチップコーナ位置を本実施例で前述したアル
ゴリズムにより自動検出する。これら２つの位置の差と
して、両視野内の第１リード位置補正量が各々求まる。
この方法はＩＣチップ４の周辺パターンの見え方に応じ
て、修正量を求めることができる。また品種による変更
も、ボンディング前に一度手動アライメントを実施する
だけで良く、簡単に行える。また設計値を使っていない
ことから、精度の悪いワークに対しても、最適な修正量
を与えることが可能である。

【０１２１】次に図１２に示す各視野位置Ｏ₁，Ｏ₂の設
定方法を説明する。これには図２４（ａ）に示すチップ
ステージ６上に位置合わせマーク６０を設け、これを利
用する。チップステージ６の黒塗装された表面は暗く検
出されるため、マーク６０は明るく検出できる材質が表
面となるようにパターンを形成したものである。チップ
ステージ６はＸＹθステージ３６のθステージ上に固定
し、前記位置合わせマーク６０がθステージの回転中心
と一致するように組立てる。組立ての際は、θステージ
を回転しながらマーク６０を観察し、その動きから偏心
方向を知る。これより微調機構６１を用いチップステー
ジ６を微動することにより、マーク６０とθステージの
回転中心の偏心をなくす。

【０１２２】さらにこの位置合わせマーク６０を同図
（ｂ）に示すように、各視野５内で検出し、視野内での
マーク６０の位置及び検出した時のステージ位置から、
両視野の原点位置Ｏ₁，Ｏ₂をステージ座標系で求めるこ
とができる。

【０１２３】次に視野内の位置合わせマーク６０の位置
を検出する手段の一実施例を図２４（ｂ）で説明する。
まずＸＹθステージ３６を移動し、視野５内に位置合わ
せマーク６０を位置決めする。このマーク６０をＴＶカ
メラで撮像、２値化後、リード位置検出と同様に“１”
部投影波形を作成する。投影幅は画像全面とし、ＸＹ両
方向について投影した波形に対し、適当な閾値との交点
を求め、それらの中点からマーク６０の視野内での位置
を求める。他の実施例としては、同図（ｃ）に示すよう
に、基準パターン記憶領域５９内に記憶した位置合わせ
マーク６０の２値画像と、マーク６０を検出した視野５
の画像とで、公知の技術であるパターンマッチングを行
うことで、マーク６０の位置が求まる。また他の実施例
としては、視野５の画像内に検出されたマーク６０の外
周に、カーソル等を外接することでも、位置を求めるこ
とが可能である。

【０１２４】次に図２５により、本発明によるボンディ
ング位置３９でインナリード２とバンプ３を同時検出し
てアライメント方式の特徴を生かした、インナリードボ
ンディング方法の実施例を示す。

【０１２５】図２５（ａ）はボンディング対象近傍の構
成を示し、６２はテープ１を案内するテープガイド、６
３はテープガイド６２と連結したテープ用Ｚステージで
ある。アライメントは、ＩＣチップ４を動かすことで、
固定したインナリード２にバンプ３を位置合わせする。
このためインナリード２とバンプ３の間にはわずかな隙
間が設けられている。アライメント終了後、この状態で
ツール７に熱圧着すると、同図（ｂ）に示すように、イ
ンナリード２の曲がった部分でクラック６４が発生しや
すくなる。また同図（ｃ）に示すように、押付中にイン
ナリードが横ずれを起こし、圧着後のアライメント精度
が悪化する場合がある。横ずれは、ツール７の圧着面の
ＩＣチップ４面に対する平行出し不良、或はツール７の
押付方向がＩＣチップ４に対し垂直でないといったこと
が原因として考えられる。

【０１２６】上記問題の解決方法としては、図２５
（ｄ）に示すように、アライメント終了後、テープ用Ｚ
ステージ６３を下降し、インナリード２をバンプ３に近
接させてから圧着する。このようにすることで同図
（ｅ）に示すように、インナリード２を曲げずにボンデ
ィングできることにより、クラック６４の発生を防止で
きる。一方、インナリード２の横ずれは、ツール７の押
付けではほとんど発生しない。但しアライメント後にテ
ープ用Ｚステージ６３を駆動するため、このステージの
移動方向がＩＣチップ４に対し傾いていると、同図
（ｃ）と同様な横ずれが発生する。これは再現性のある
現象のため、アライメント方法で対応できる。すなわ
ち、図２１（ａ）に示すようにアライメントの目標位置
となる各視野のリード位置Ｌに、テープ用Ｚステージ６
３の動作に起因したずれ量分をオフセット量として加
え、これを目標位置としてアライメントする。この方法
では、インナリード２とバンプ３はずれた状態でアライ
メントされる。アライメント後、テープ用Ｚステージ６
３が下降するとインナリードは一定量だけ横ずれし、こ
れにより図２５（ｄ）の状態で正しくアライメントでき
る。

【０１２７】また上記ずれ量はテープ用Ｚステージ６３
の下降前後でリード位置検出し、両者の差から求めるこ
とが可能である。

【０１２８】なお本実施例ではＩＣチップ４の対角の２
つのコーナ部を検出していたが、２つのコーナ部であれ
ば、特に対角部分でなくともよい。また２つの視野を２
ヘッドで同時検出していたが、１ヘッドの検出系で、こ
れを移動することにより、２つの視野を検出してもよ
い。また本実施例で述べた位置検出方法は、１視野だけ
の場合にも適用でき、ＸＹ方向のアライメントに適用可
能なことは言うまでもない。また本実施例は公知のパタ
ーンマッチング技術を利用したチップ、テープ位置検出
方法と併用し、最終的にアライメントを高精度化する部
分として適用可能である。また本実施例では斜方照明用
にリング照明装置２０を用いていたが、これは複数のガ
ラスファイバで構成した照明装置等の均一に対象を斜め
から照明する機能を持つものであれば代替可能である。
また落射照明も対物レンズ１４を通して導光することを
限定するものではなく、対物レンズ１４と対象との間か
ら導光することも可能である。

【０１２９】本発明はＩＣチップ４が供給後、完全に非
接触でＸＹθ方向のアライメントを実現するものであ
り、アライメント時のチップの割れ、欠けといった不良
発生を防止できる。

【０１３０】次に本発明に用いられる加圧機構の実施例
について図面により説明する。

【０１３１】図２６は本発明によるボンディングツール
の上下動機構である。（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
を示す。ベース５０１に対してＹ方向に摺動可能に取付
けられたツールステージ５０２は、永久磁石型直流サー
ボモータ５０３により駆動されている。ツールステージ
５０２上にはツール駆動用の永久磁石型直流サーボモー
タ５０５があり、減速用のハーモニックドライブ５０７
を介してリンク機構５０８の入力リンク５０８ａの角度
を変化させうるようになっている。上記リンク機構の出
力リンク５０８ｃは、摺動案内機構５１７に沿って上下
動可能であり、これと結合されたツールサポート５０９
及びツール５１０が上下に動く。ツールサポート５０９
には切欠き５０９ａが施してあり、ツール先端にＺ方向
の力成分５１８が加えられると、図２７に示すように弾
性変形し、ロードセル５１１をツールサポート上面に押
付ける。ロードセル５１１はその接触力に応じた歪信号
を発生する。ロードセル５１１とツールサポート５０９
上面との間隔はネジ５１２を微調整することにより変化
させることができる。上記間隔の初期調整は、ツール５
１０が図２７の力５１８に相当する外力を受けない状態
において、ロードセル５１１とネジ５１２との間に接触
力が発生する位置までネジ５１２をしめこむことにより
行う。

【０１３２】次にシステムのブロック図を図２８に示
す。この図において、５１９はボンディング装置全体の
管理を行なう主制御装置であり、一点鎖線で示した５２
０がツール上下動制御装置である。主制御装置５１９か
ら送出されるボンディング指令５２２はボンディングア
ルゴリズム５２３により処理されて、ツールの駆動制御
が行なわれる。ボンディングが終了するとボンディング
アルゴリズムはボンディング中のデータを解析し、結果
を主制御装置５１９に送信５２１する。

【０１３３】このボンディングアルゴリズムの内容につ
いては後に詳細を記述する。

【０１３４】ツール上下動制御装置５２０では、ツール
上下動駆動モータ５０５に直結された光学式エンコーダ
５０６の出力パルス信号５２８をカウンタ５２９に入力
して計数処理を行なうことにより、ツールのＺ方向の位
置を検出している。又並行して、上記モータ５０５の回
転角変位５２５とツール５１０の変位とで定まるロード
セルの力検出値５２７を、増幅器５３０を介してＡ／Ｄ
変換器５３１に入力し、デジタル量として取り込んでい
る。以上のツールＺ方向位置の検出と力検出とは、同一
の時間間隔で行ない、これをもとにボンディングアルゴ
リズム５２３が、各時間間隔内にて所定の演算を行なっ
て、モータ５０５に出力する電流値を定めている。この
出力電流指令値は、電流増幅器５２４に入力され、モー
タの電流が制御される。

【０１３５】上記の構成のツール上下動駆動機構の動作
について図２９及び図３０のフローチャートに従って説
明する。

【０１３６】各ボンディング動作の開始前、ツールステ
ージ５０２は後方に退避しており、チップとリードとの
アライメントが終了するのを待っている状態にある（３
０２）。この状態にて主制御装置５１９からの通信を常
時監視し、ボンディング指令の有無を判定している（３
０４）。主制御装置５１９はアライメントが終了する
と、チップ位置のＹ座標Ｔy，加圧力目標値Ｆ_B，加圧時
間目標値Ｔ_Bの各データを、ボンディング指令とひとま
とまりのブロックとして送信する。ツール上下動制御装
置５２０はこれを受けるとそれぞれのデータを制御プロ
グラムの変数として記憶した後、ツール上下動機構の駆
動制御状態に移る（３０６）。

【０１３７】ツールはまずＺ方向に上限界点に移動し、
停止する（３０８）。次にツールステージがＹ方向前方
に移動し、チップ位置Ｔyに停止する（３１０）。次に
ツールがＺ方向に移動して、ツール先端とチップとの距
離が所定の値になると予想できる点Ａzまで接近し、停
止する（３１２）。次にあらかじめ定めておいた速度指
令値Ｖｒｅｆを制御アルゴリズムの指令値に代入し（３
１４）、速度制御アルゴリズムを用いてツールのＺ方向
の速度を一定値に保ちつつツールをチップ及びリードへ
と接近させる（３１６）。このとき同時にロードセルか
らの信号値を監視して、ツールとチップとの接触の有無
を判定する（３１８）。以後、所定の時間間隔で（３１
６）及び（３１８）の処理をくり返し、ロードセルから
検出する信号値が加圧力の目標値に相当する値になるま
で続ける（３２０）。

【０１３８】加圧力目標値に対応するロードセルの検出
信号値に対してフィードバックの制御を行ない（３２
２）、加圧時間目標値と実際に加圧力のフィードバック
制御を行なった時間とが等しくなった時点で（３２
４）、ツールをＺ方向に上限界点まで移動し停止する
（３２６）。更にツールステージをＹ方向後方限界点ま
で移動し停止した後（３２８）、加圧の力検出値の偏差
分布を集計し（３３０）、結果を主制御装置へ送信し
て、１サイクルを終える（３３２）。

【０１３９】図３１に、本実施例によるツールの動きを
模式的に示す。図３１（ａ）は各座標の時間変化であ
る。（ｂ）はツールの空間的移動を示している。，
が位置決めをするモードであり、〜丸10は低速度でツ
ールを降下させつつ力を検出しつづけるモード、そして
丸11，丸12が検出された力をもとにフィードバック制御
して、加圧力を目標値に保持するモードである。

【０１４０】それぞれのモードにおける制御演算方式を
ブロック図により、図３２に示す。この図において、５
３１は、図２８における電流増幅器５２４、モータ５０
５、及び光学式エンコーダ５０６を統合したブロックで
あり、以後モータ系と呼ぶこととする。又、５３２は、
時系列信号の前後２項の差分をとる差分要素であり、同
図においてはモータ系の出力であるモータ出力軸回転角
度を近似微分して、回転速度をディジタル量として得る
機構である。５３３はサンプルホールド要素、５３４は
差分要素、５３２と逆の要素であり、近似積分を行う積
分器である。ＺはＺ変換因子である。

【０１４１】各モードにおいて、モータ系への出力ｍの
時系列ｍ(Ｋ）（Ｋ＝１，２，…）は次の様に演算され
る。

【０１４２】 （ａ）m(Ｋ）＝Ｋp（θr(Ｋ)−θ(Ｋ)）−Ｋv｛θ(Ｋ)−θ（Ｋ−１）｝ このモードではθrは一定値でなく、与えられた初期位
置と目標位置との間を内分した値を用いる。

【０１４３】 （ｂ）i(Ｋ)＝i(Ｋ−１)＋Ｋ_vi{ｖ_ref−(θ(Ｋ)−θ(Ｋ−１))｝；ｉ(θ)≡0 m(Ｋ)＝i(Ｋ)−Ｋ_vv{θ(Ｋ)−θ(Ｋ−１）｝ 前述の如く、このモードではｖ_refは一定値としてい
る。

【０１４４】 （ｃ）i(Ｋ)＝i(Ｋ−１)＋Ｋ_fi｛Ｆ_ref−Ｋ_F(θ(Ｋ)−Ｔ_Z(Ｋ)）｝ m(Ｋ)＝i(Ｋ)−Ｋ_ff｛Ｆ_ref−Ｋ_F(θ(Ｋ)−Ｔ_Z(Ｋ)）｝ このモードもＦrefは一定として用いている。

【０１４５】以上述べたツール上下動機構によってボン
ディングを行なわせる際、図３３に示すような条件設定
を実現できる。まず、ツールが接触する対象の反発力特
性Ｋ_Fにより、加圧力の増加速度すなわち図３３におけ
る傾きは、ほぼＫ_F・Ｖ_refで与えられる。従って、設定
可能なパラメータである低速指令値を任意に変更するこ
とにより、加圧力の立上りにおける傾きは任意に実現可
能である。又、加圧力目標値Ｆ_refも、プログラム中の
一変数とできるため、任意に変更可能である。

【０１４６】本実施例の応用例として、ボンディング対
象のチップ上のバンプに高さ偏りがある場合への対応を
述べる。図３４は応用例のフローチャート、図３５は本
応用例におけるツールとバンプとの挙動を示したもので
ある。

【０１４７】初期においてツールはペレット（ＩＣチッ
プ）およびリードとは離れた状態にある（４００）。ボ
ンディング開始の指令があると制御装置はツールの移動
量を検出してこれを現在値としてメモリに保持する（４
０２）。続いて初期加圧力ｆ₀を加圧力設定値ｆrに代入
したのちツール駆動制御プログラムの繰返し実行にうつ
る。

【０１４８】まず加圧力が検出され（４０６）、加圧力
設定値ｆrに対するサーボ演算動作が行なわれ、その結
果がツールの駆動力を変化する手段に出力される（４０
８）。続いてツールの移動量が検出され、前回検出した
時の値ｘ₀と比較される（４１０，４１２）。ｘ₀とｘ_n
が等しくなくツールが移動中でれば、加圧力設定値ｆ_r
はそのままの値に保持したまま繰返し部分の先頭に戻
る。これはツールが未だペレットに接触してないか、バ
ンプを初期加圧力ｆ₀以下の加圧力でつぶしているかの
どちらかの状態に対応する。

【０１４９】ｘ₀とｘ_nが等しくなりツールの移動がなか
った場合は加圧力設定値ｆrを増分Δfだけ増加させて繰
返し部分の先頭に戻る（４１４，４１６）。これはツー
ルがバンプを加圧したまま両者がつり合っている状態に
相当する。

【０１５０】この繰返しを加圧力設定値ｆ_rが所定のボ
ンディング開始可能加圧力Ｆcより大きくなるまで続け
た後に、あらかじめ定められたボンディング荷重Ｆ_bを
加圧力設定値としたボンディング動作を行ない（４１
８）、その後ツールを後退させてボンディングを終了す
る（４２０，４２２）。この際に、Ｆcの値は充分に多
数のバンプがツールと接触状態になることを条件として
実験的に定める。

【０１５１】図３５は上記のアルゴリズムの進行に対応
するツール７とバンプ３ａ，３ｂとの接触状態の変化を
図示したものである。ここでは理解の容易さのために、
図示するバンプ３は最も初期にツール７と接触するバン
プ３ａ、及び加圧力設定値ｆｒがＦcより大きくなる以
前において最も遅くツール７と接触状態になったバンプ
３ｂとの２つのバンプに限っている。

【０１５２】同図（ａ）はツール７がどのバンプ３とも
接触せずに初期加圧力ｆ₀を設定値として降下している
状態である。（ｂ）はツール７がバンプ３ａに接触し
て、加圧力ｆ₀でつり合った状態を示している。（ｃ）
は加圧力を次第に増加させながらバンプ３ａを押しつぶ
しながらツール７が降下している状態であり、このとき
加圧力はバンプ３ａを押しつぶし続けるのに必要な最小
限の値をとるため、衝撃力や過大な加圧力はバンプ３ａ
にはかからない。（ｄ）はツール７降下が更にすすみ、
バンプ３ｂがツール７と接触する直前の状態である。こ
のときは、バンプ３ａを含む所定の個数のバンプ３が、
加圧力Ｆc−Δｆにより押しつぶされている。（ｅ）は
バンプ３ｂがツール７に接触し、加圧力設定値がＦcよ
り大きくなった状態で、この状態からボンディング荷重
をあらかじめ定められた値Ｆ_bとした正規のボンディン
グを行なう。

【０１５３】本応用例によれば、ＩＣチップ（ペレッ
ト）４ごとにバンプ３の高さに誤差がある場合でも、ツ
ール７とバンプ３との接触時における衝撃的な荷重変化
があらかじめ定めた初期加圧力以内に抑えられる効果が
ある。又、ボンディング初期における少数のバンプ３へ
の過大な加圧力が回避される効果がある。

【０１５４】本実施例によれば、加圧力のパラメータが
ボンディング中に変更可能なため、対象の特性に合わせ
た条件設定、アルゴリズム変更が可能となり、チップに
対するダメージ低減に効果がある。

【０１５５】次に本発明に用いられるボンディングツー
ルの加熱方法について説明する。

【０１５６】従来ボンディングツール７００は、通常イ
ンコネルで、ボンディング部に焼結ダイヤモンドをはり
つけた図３６（ａ）に示す構造である。

【０１５７】ボンディング品質向上には、ツール７００
の先端のボンディング面の温度が、均一であることが必
要である。図３７（ａ），（ｂ），（ｃ）は種々のツー
ル形状を仮定して、ツールの温度分布をシミュレーショ
ンした結果である。ツール内温度分布が最も均一となる
のは、図３７（ｃ）の凹形ツール形状であり、図３６
（ｂ）に示す形状のツールを試作し、実験した結果、ツ
ールボンディング面内温度分布を±２℃以内にすること
ができた。このため、図３６（ｂ）に示す形状をとるこ
とにより、ボンディングの品質を向上させることができ
る。

【０１５８】なお、図３６、図３７において、７００は
ボンディングツールで、７０１はヒータ、７０２は熱電
対、７０３は等温線である。

【０１５９】また、従来のツール形状は、図３６（ａ）
に示したようにツール７００の加熱には、ツール７００
の上方に埋め込まれたヒータ７０１で行なっている。構
造上、ボンディング面への熱の供給は、インコネルのツ
ール７００を通しての熱伝導で行なっている。このため
ツール表面からの輻射による熱損失のため、ツール内温
度分布は、図３７（ｂ）の如くならざるを得ず、ボンデ
ィング部の温度の均一化に難点がある。また連続でボン
ディングした場合には、一回毎のツール温度の低下が起
り、その回復には数秒を要し、ボンディングタクトタイ
ムの増加、スループットの低下を招いていた。そこで、
図３８に示すように、ツール７００の周囲を囲むヒータ
ブロック７０４から熱を供給する構造とすることで、よ
りボンディング部の温度の均一化をはかることができ
る。

【０１６０】一方、ＴＡＢのインナボンダは、ボンディ
ング温度が４５０〜５５０℃と高い為、チップにかかる
熱衝撃が極めて大きい点が一つの問題である。とくに、
加圧をともなう加熱方式のため、ボンディングによるチ
ップダメージ、テープ変形等の問題も、チップ大形化、
多ピン化により益々問題となる状況にある。そこでイン
ナボンディング装置の大半は、図３９（ａ）に示した如
く、ステージ６００の中に棒状その他の形状にヒータ６
０１を配置して、実施２５０℃程度の予熱が可能となる
ように設計している。この構造の問題点は、１つはステ
ージ６００の温度分布の均一性についてほとんど考慮が
なされていない点であり、もう１つは、ボンディング時
の加圧が、通常３〜１０Ｋｇｆ程度は行なわれるため、
場合によってはヒータ６０１の破損を招くことであっ
た。

【０１６１】そこで本実施例では、その点を考慮し、ツ
ールの支持ステージ６００を円形として、その周囲をリ
ング状ヒータ６０２で囲む構造とした点である。このこ
とにより、ステージ上では、ほぼ均一な温度分布が得ら
れ、しかもツール加圧による荷重がヒータ６０２には伝
達されないため、ヒータの破損を防ぐことができる。

【０１６２】また、インナボンダーのステージ構造は、
テープとチップの位置合せのため、ステージ全体が、Ｘ
−Ｙ−θテーブルにのっているのが普通であった。ステ
ージ６００は、ボンディングツールからの熱、あるいは
予熱による熱発生をともなうため、冷却・断熱構造をと
ることにより、Ｘ−Ｙ−θテーブルの熱による精度低下
を防いでいる。

【０１６３】特に予熱等を積極的に行なう場合には、発
生熱量が大きいため、図４０（ａ）に示したごとく、ス
テージ６００の周囲に放熱フイン６０３等をつけて熱放
散している例もある。

【０１６４】多ピンのインナボンディング（２００ピン
以上）では、予熱が有効である反面、リードとバンプの
位置合せ精度が極めて高いことが要求されるため、特に
この放熱構造が重要となる。

【０１６５】実施例では上記の点にかんがみ、放熱をよ
り有効に行なうために、図４０（ｂ）に示すように、ス
テージ６００をくりぬき構造とし水冷用水路６０４を設
け、水冷式としたものである。この構造の採用により、
予熱温度を従来以上に上げることは勿論、Ｘ−Ｙ−θテ
ーブルの温度をほとんど上げることなく３００℃迄の予
熱が可能となる。

【０１６６】従来のボンディングツール７００は、図４
１（ａ）の如く、ボンディング面内の温度均一化と、リ
ードのＳnめっきなどの酸化物等の付着を極小化するた
め、ボンディング面には、焼結ダイヤモンド７１０をは
りつけた構造となっている。しかし焼結ダイヤモンド１
０は、焼結の際、助剤としてＣｏを用いるため、焼結面
の粒界等にはＣｏが濃縮されて残り、これに酸化物等が
付着するため、１０〜５０ＩＣ毎に研磨が必要である。

【０１６７】分析の結果、このＣｏが核となり、主とし
てＳｎＯ₂が付着することが判明したので、本実施例で
は、図４１（ｂ）の如く、プラズマＣＶＤ等でダイヤモ
ンド薄膜が形成可能な点に着眼し、ツール７００のボン
ディング面上に１５μｍ程度の膜７１１を形成して、ボ
ンディング実験を行なった。その結果、１００ＩＣ程度
でも付着は希少で、しかも研磨も極めて容易であること
がわかり、有効性が確認できた。

【０１６８】なお、図４１において、７１２はヒータ
孔、７１３は熱電対孔を示す。

【０１６９】また従来のボンディング用ステージはステ
ージとして、セラミックやステンレスなどの剛性の高い
材料が使用されている。このためツール７００のボンデ
ィング面と、チップ間の平行度がわずかに狂っていて
も、ツール７００の片当りによるボンディング不良が多
発するという問題がある。この傾向はチップが大形化、
多ピン化する程著しく、ボンディング開始前の調整に、
多大の時間を要し、しかも試しうちが必要でボンディン
グ歩留りも低下するという問題もある。また従来のボン
ディング方式は硬いチップ、ステージ、ツールでボンデ
ィングするため、ツールが当った瞬間に、非常に大き
な、衝撃力が発生し、チップにダメージを生じる場合も
ある。

【０１７０】図４２に示す実施例では、ステージ６００
上に、テフロン、シリコーンゴムあるいはポリイミドな
どの弾性体７２０をとりつけることにより、わずかの平
行度のずれを吸収し、しかも衝撃力を有効に吸収するも
のである。

【０１７１】実施例では簡単化のため、セラミックステ
ージ上に、１２５μｍのポリイミドテープをはりつけた
構造で実験した。これにより従来、３時間程度かかって
いた調整を、わずか３０分で行ない、同等のボンディン
グ歩留りを達成でき、本実施例の効果が確認できた。な
お、図４２において、（ａ）はボンディング前の状態
を、（ｂ）はボンディング時の状態を示す図である。

【０１７２】従来のステージ構造は、基本的にはツール
７００のボンディング面とチップ４の平行度のずれを吸
収する構造はなく、あってもメカ的なバネ構造を有する
ものに限定されている。これだけでは平行度のずれの吸
収機能は十分でなく、又ボンディング時の衝撃荷重の吸
収にも不十分である。

【０１７３】そこで図４３に示す実施例では、空気や油
等の流体の粘張挙動に着目し、上記の問題点を解決しよ
うとしたものである。すなわち、図４３に示すように、
ステージ６００の下方に、シリンダ構造を利用したダン
パー７３０を取りつけた。

【０１７４】これにより、実用上問題となるわずかの平
行度ずれ（−２μｍ／チップ面）を吸収し、従来の平行
度調整時間、３時間を３０分程度に短縮しても同等のボ
ンディング歩留りが得られることがわかった。また同上
条件下でのチップのダメージを従来の１／１０以下に低
減できることがわかった。

【０１７５】

【発明の効果】本発明によれば、高精度な位置合わせが
できると共に、位置合せ時の精度がボンディングする時
にもそのまま保たれ、インナボンディング工程での歩留
りを向上させることができる。また、バンプの高さに誤
差がある場合でもリードやバンプに過大な加圧力や衝撃
的加圧力がかかることがなく、チップ割れやリード破
壊、リードはがれなどの接着不良が起らないという効果
がある。さらに、ツールの温度分布を均一化する等によ
り、効率的な熱圧着を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成図。

【図２】従来方式の説明図。

【図３】本発明の装置の全体概観図。

【図４】動作部分の斜視図。

【図５】テープ及びスペーサの巻取り及びテンションナ
部の斜視図。

【図６】ボンディング部の拡大斜視図。

【図７】チップステージの断面図。

【図８】ヘッド部の斜視図。

【図９】位置合わせ状態図。

【図１０】ボンディング位置周辺の構成及びアライメン
ト用検出光学系の構成を示す斜視図。

【図１１】アライメント系の全体構成を示す機能ブロッ
ク図。

【図１２】ＸＹθ方向の位置修正量算出方法の説明図。

【図１３】視野内のリード位置とチップ位置の定義の説
明図。

【図１４】視野内のリード位置とチップ位置の定義の説
明図。

【図１５】視野内のリード位置とチップ位置の定義の説
明図。

【図１６】リード位置検出方法の説明図。

【図１７】チップコーナ位置検出方法の説明図。

【図１８】バンプ位置検出方法の説明図。

【図１９】バンプ位置検出方法の説明図。

【図２０】アライメント動作フローのブロック図。

【図２１】ずれ量チェック方法の説明図。

【図２２】２視野平均アライメントの説明図。

【図２３】１視野検出状態からの復帰方法の説明図。

【図２４】チップステージ位置合わせマークの説明図。

【図２５】リード・バンプ近接後ボンディングの説明
図。

【図２６】ボンディングツールの上下動機構を示す図。

【図２７】図２６の要部を示す図。

【図２８】ツールの駆動制御を行うための回路ブロック
図。

【図２９】ツール上下動駆動機構の動作フローチャー
ト。

【図３０】ツール上下動駆動機構の動作フローチャー
ト。

【図３１】ツールの動きを模式的に示す図。

【図３２】図３１における各モードの制御演算方式を示
すブロック図。

【図３３】ツール上下動機構の条件設定を説明するため
の図。

【図３４】加圧制御の応用例を示すフローチャート。

【図３５】図３４におけるツールとバンプとの挙動を示
す図。

【図３６】ボンディングツールを加熱するための形状を
示す図。

【図３７】ボンディングツールを加熱するための形状を
示す図。

【図３８】ボンディングツールを加熱するための形状を
示す図。

【図３９】チップステージを加熱及び冷却するための形
状を示す図。

【図４０】チップステージを加熱及び冷却するための形
状を示す図。

【図４１】ダイヤモンド薄膜を形成したツールの形状を
示す図。

【図４２】弾性体をとり付けたステージ構造を示す図。

【図４３】ダンパーをとり付けたステージ構造を示す
図。

【符号の説明】

１…テープ、 ２…インナリード、 ３…バンプ、 ４
…ＩＣチップ、５，５ａ，５ｂ…視野、 ６…チップ
ステージ、７…ボンディングツール、 ８…落射照明
用光源、 ９…ミラー、１０…絞り、 １１…シャッ
タ、 １２…ミラー、 １３…ハーフプリズム、１４…
対物レンズ、 １６…斜方照明用光源、 １７…ロータ
リソレノイド、１８…シャッタ、 １９…ガラスファイ
バー、 ２０…リング照明装置、２１…可変絞り、 ２
２…ハーフプリズム、 ２３…ミラー、２４…フィール
ドレンズ、 ２５…リレーレンズ、２６ａ，２６ｂ，２
７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ…ミラー、２９ａ，２９
ｂ…ＴＶカメラ、 ３０ａ，３０ｂ…ＴＶカメラの検出
画像、３１…画像処理部、 ３２…レンズ、 ３３…ミ
ラー、３４…ズームレンズ、 ３５…ＴＶカメラ、 ３
６…ＸＹθステージ、３７…ボンディング位置の拡大
図、 ３８ａ，３８ｂ…拡大像の検出範囲、３９…ボン
ディング位置、 ４０…Ａ／Ｄ変換器、 ４１…多値メ
モリ、４２…２値化回路、 ４３…２値メモリ、 ４４
…投影処理回路、４５…マイコン、 ４６…機構制御
部、 ４７…検出光学系、４８…スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 利満 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 岩田 尚史 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 金田 愛三 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 芹沢 弘二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 田中 大之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 杉本 浩一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 酒井 俊彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松川 敬三 東京都小平市上水本1450番地 株式会社日 立製作所武蔵工場内 (72)発明者 巳亦 力 東京都小平市上水本1450番地 株式会社日 立製作所武蔵工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ツールが接続部を介して被接続部に加える
   圧力と、ツールが接続部に接近、接触する時の速度とを
   それぞれ独立に設定し、 該設定した値に応じてツール駆動機構を制御することを
   特徴とする電子回路部品の製造方法。