JPH0969532A - 半導体素子組付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のコレットは、ホルダと一体化されバネに
よる機械的な加圧方法で微小な加圧調整ができない。実
際には装着する面位置（高さ）が微妙に異なり、吸着及
び装着時の加圧荷重が、コレットとホルダの自重にバネ
の加圧荷重を合わせたものであり、半導体素子毎に加え
られた加圧荷重にばらつきを生じていた。 【解決手段】本発明は、ホルダ１１と、該ホルダ１１を
固定し、吸着箇所から装着箇所に移動するホルダアーム
１２と、前記ホルダ１１内に加圧方向にスライド可能に
挿嵌し、樹脂やゴムからなるコレット１３とで構成さ
れ、吸着及び装着時にコレット１３の先端部が半導体素
子に当接した際に、それ以上に台座に押付けられてもコ
レット１３がスライドし、半導体素子にはコレット１３
及びおもり１４（装備時）のみの荷重が加わる半導体組
付け装置の実装部である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子組付け
装置係り、特に半導体素子の組付け工程でダイボンディ
ング装置におけるコレット、ホルダ及び荷重調整部に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子の組付け作業におい
て、ウエハをダイ（半導体素子）に分断し、それらのダ
イを個々にパッケージ（台座）のボンディング位置へ移
送する場合には、半導体素子組付け装置（マウンティン
グ装置）が用いられる。この半導体素子組付け装置は、
半導体素子を吸着して移動し、所定位置に装着するコレ
ットを有している。

【０００３】このコレットの一例として、図４には、従
来の実装部の構成を示す。この実装部に設けたコレット
１により、半導体素子２を吸着して保持し移送する。ま
た装着箇所にダイボンディングする場合には、リードフ
レームやパッケージに装着させて、コレットにより加圧
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のコレットは、ホルダ３と一体化されており、コレット
１の加圧機構４は、ホルダ３に設けたバネ５などを用い
た機械的な加圧方法を用いている。この構成において
は、コレット１とホルダ３が設定された装着位置（高
さ）になれば、バネ５のみによる加圧荷重となる。

【０００５】この際に、装着するリードフレームやパッ
ケージの面位置（高さ）が常に同じになるものと設定し
ている。しかし実際には、同じリードフレームやパッケ
ージでも微妙に異なるため、設定した位置とは異なる場
合がある。

【０００６】従って、実際に半導体素子毎に加えられる
加圧荷重は、コレット１とホルダ３の自重に、バネによ
る加圧荷重を合わせたものであるため、設定値の微小な
調整が難しく、且つ必ずしもその設定値が加わるとは限
らず、半導体素子毎に加えられた加圧荷重にばらつきを
生じていた。

【０００７】さらにダイボンディングする場合には、少
なくとも数１０ｇの加圧加重が必要であるが、従来のコ
レットでは、コレット１とホルダ３の自重にばねの組合
わせによる加圧荷重は、３０ｇくらいまでが限界であ
り、３０ｇ以下の微小な範囲では、ばらつきが生じ、調
整した荷重に変更することが困難であった。

【０００８】このように加圧荷重にばらつきがあると、
装着された半導体素子の接合強度にもばらつきが生じ、
安定した接合強度を得るのが難しかった。さらに加圧荷
重が大きすぎた場合には、半導体素子にダメージが生
じ、半導体素子の寿命が短くなることがあった。

【０００９】また従来、コレットは金属若しくはセラミ
ックからなり、吸着時や装着時に半導体素子とコレット
とが完全に平行なるように設定できないため、コレット
の一部分が片あたりする場合がある。金属やセラッミッ
クからなるコレットは、非常に硬く、片あたりした際に
は、その箇所に集中的に応力を発生させ、半導体素子に
大きなダメージを与えることがある。

【００１０】そこで本発明は、半導体素子を組付ける際
に、コレットによる加圧荷重のばらつきを抑制し、吸着
及び装着時の低ダメージ化を図り、半導体素子の信頼性
を向上させる半導体素子組付け装置を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、半導体素子を台座に装着及び加圧により組
付ける半導体素子組付け装置において、前記台座の所定
位置に移動し、加圧方向に移動するホルダ部と、吸着用
の排気孔を有し、半導体素子を吸着保持する先端部、前
記ホルダ部に挿嵌され、該ホルダ部とは加圧方向に摺動
可能な摺動部及び、加圧するための脱着可能なおもりが
装着される加圧部からなるコレットとを有する半導体素
子組付け装置を提供する。また、前記コレット全体若し
くは、少なくとも先端部を樹脂、若しくはゴムで形成す
る。

【００１２】以上のような構成の半導体素子組付け装置
は、半導体素子を吸着及び加圧するコレットと、コレッ
トを移動させるホルダとが加圧方向にスライド可能であ
り、装着の際にコレット自重とおもりのみの一定した微
小圧力での加圧荷重となる。また、加圧荷重の調整にお
もりが用いられ、３０ｇ以下を１ｇ単位で最低荷重１０
ｇまで精度良くコントロールできる。また樹脂やゴムの
ような材料からなるコレットの先端部を用いることによ
り、半導体素子へのダメージが低下される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１には、本発明による実施
形態としての半導体組付け装置の実装部の外観を示し、
図２にその断面を示し説明する。

【００１４】この実装部は、ホルダ１１と、該ホルダ１
１を固定し、吸着箇所から装着箇所に移動するホルダア
ーム１２と、前記ホルダ１１内に加圧方向（ここでは、
図１における矢印Ａ、上下方向とする）にスライド可能
に挿嵌するコレット１３とで構成される。

【００１５】このコレット１３は、半導体素子を吸着保
持するための先端部１３ａと、ホルダ１１内に挿嵌され
スライド自在な摺動部１３ｂと、環状のおもり１４を嵌
脱自在でストッパを有する加圧部１３ｃとで構成され
る。また、コレット１３は、バキュームピンセットの機
能を有し、すなわちコレット１３の軸中心に、先端部で
半導体素子を吸着保持させるための排気穴１５が設けら
れ、ホルダ１１に設けられた図示しない排気機構が接続
された排気パイプ１６の口に前記排気穴１５があてがわ
れている。先端部が何にも接していない状態（コレット
１３が一番下がっている状態）のときに、排気穴が吸引
された状態となり、先端部に素子等を吸着保持すること
ができる。そして先端部が物体に接した状態でホルダ１
１がさらに下がると、排気穴と排気パイプ１６の口がず
れ、吸着が解除される。

【００１６】このような構成において、物体例えば半導
体素子をコレット１３で吸着する場合には、コレット１
３はホルダ１１内をスライド可能な構造になっているた
め、ホルダアーム１２が下方向に移動して、コレット１
３の先端部１３ａが半導体素子に当接し、それ以上ホル
ダアーム１２が下方向に移動しても、コレット１３が上
方向にスライドしていくため、半導体素子には、コレッ
ト１３の重さが掛かるのみである。

【００１７】例えば、おもり１４を装着時に、半導体素
子を実装、ダイボンディングを行う場合は、図３（ａ）
に示すように、ホルダ１１（ホルダアーム１２）の移動
によりコレット１３の先端部１３ａにダイ（半導体素子
１７）を吸着させた後、ホルダ１１を台座（図示せ
ず）、例えばリードフレームやパッケージ上の設定され
た箇所に移動させ。そして図３（ｂ）に示すように、ホ
ルダ１１を下げ、先端部１３ａに保持された半導体素子
１７が装着箇所に当接し、それ以上にホルダ１１を押付
けると、半導体素子１７を台座に、おもり１４（装着
時）及びコレット１３の荷重で加圧してダイボンディン
グを行う。

【００１８】この時にコレット１３はホルダ１１と加圧
方向にスライド可能に構成しており、コレットの先端部
１３ａが半導体素子１７に当接した際、及び、半導体素
子１７を保持して台座に当接させた際に、半導体素子に
はコレットの自重のみ（おもり未装着時）が加わること
が分かる。この構造により、コレットの自重（数ｇ）以
上は、１ｇの単位のおもりを装着すれば、コレット１３
による加圧荷重を１ｇ単位で微小な変更が可能である。

【００１９】本実施形態により、半導体素子への加圧荷
重がコレットの自重（数ｇ）からｇ単位でコントロール
でき、従来に比べて微小な力でダイボンディングを行う
ことができる。

【００２０】つぎにコレットの材料について説明する。
従来、金属やセラミックからなるコレットは、非常に硬
い剛体であり、吸着するため半導体素子に当接させた際
に、半導体素子に応力が発生し、大きなダメージを与え
る恐れがあった。

【００２１】本実施形態では、コレットの先端を柔らか
い材質で形成し、実装時のダメージをコレットで吸収
し、半導体素子へのダメージを低減させる。この材質と
しては、樹脂やゴムを用いる。樹脂には、ポリカーボネ
イト、ポリエチレン、フェノール樹脂、フッ化エチレン
樹脂、ポリイミド、ポリアミド等がある。特に耐熱性の
点から、フッ化エチレン樹脂、ポリイミドが好適し、フ
ッ化エチレン樹脂では、ポリテトアフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）が望ましい。ゴム材としては、耐熱性の点
からシリコンゴムが望ましい。

【００２２】次に前述した本実施形態を用いて、半導体
素子として半導体レーザ素子を組み付けた例について説
明する。図１に示したコレットを使用し、ストライプ幅
３００μｍの大出力の半導体レーザ素子を加圧荷重１０
ｇｆで実装する。

【００２３】比較として、従来の半導体素子組付け装置
の最小加圧荷重の３０ｇｆで実装を行い、この半導体レ
ーザ素子を９０℃の環境下で２０Ｗの光出力の連続駆動
を行った。この結果、従来の加圧荷重３０ｇｆのもの
は、１０００時間で３０％の半導体レーザ素子が光出力
１６Ｗ以下となったが、加圧荷重１０ｇｆのものは、１
６Ｗ以下となる素子はなかった。

【００２４】よって、装着時にコレットがスライドし
て、好適する設定加圧荷重で加圧荷重を行うため、半導
体素子に加えられるダメージを低減でき、半導体素子の
寿命を短くすることを防止できる。

【００２５】また本実施形態によるポリイミドからなる
先端部を有するコレットと、従来のセラミックからなる
先端部を有するコレットを使用して、装着時のダメージ
について比較する。

【００２６】これらのコレットにより、加圧荷重３０ｇ
ｆでストライプ幅３００μｍの半導体レーザ素子を実装
した。その後、この半導体レーザ素子を９０℃の環境下
で２０Ｗの光出力の連続駆動させる。この結果、セラミ
ックからなるコレットで実装した半導体レーザ素子は、
１０００時間で３０％の半導体レーザ素子が光出力が１
６Ｗ以下になった。これに対して、ポリイミドからなる
コレットを用いて実装した半導体レーザ素子は、１６Ｗ
以下となる半導体レーザ素子が無かった。

【００２７】従って、本実施形態を用いることにより、
コレットの先端部による実装時の半導体素子へのダメー
ジが低減でき、半導体素子の寿命を短くすることが防止
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
導体素子を組付ける際に、コレットによる加圧荷重のば
らつきを抑制し、吸着及び装着時の低ダメージ化を図
り、半導体素子の信頼性を向上させる半導体素子組付け
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態としての半導体組付け装
置の実装部の外観を示す図である。

【図２】図１に示した実装部断面を示す図である。

【図３】本実施形態による半導体素子の実装及びダイボ
ンディングを説明するための図である。

【図４】従来の実装部の構成を示す図である。

【符号の説明】

１１…ホルダ、１２…ホルダアーム、１３…コレット、
１３ａ…先端部、１３ｂ…摺動部、１３ｃ…加圧部、１
４…おもり、１５…排気穴、１６…排気パイプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を台座に装着及び加圧により
   組付ける半導体素子組付け装置において、 前記台座の所定位置に移動し、加圧する方向に移動する
   ホルダ部と、 吸着用の排気孔を有し、半導体素子を吸着保持する先端
   部、前記ホルダ部に挿嵌され、該ホルダ部とは加圧方向
   に摺動可能な摺動部及び、加圧するための脱着可能なお
   もりが装着される加圧部からなるコレットと、を具備す
   ることを特徴とする半導体素子組付け装置。
2. 【請求項２】 前記コレット全体若しくは、少なくとも
   先端部が樹脂、若しくはゴムからなることを特徴とする
   請求項１記載の半導体素子組付け装置。