JPS59113639A - 半導体デバイスの自動組立用ダイ選択機構 - Google Patents

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】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、自動組立装置に係シ、特に半導体デバイスの
自動組立に関する。

背景技術 過去において、ウエーノ・からチップを自動的に選択し
、そのチップをボンディング（接着）場所に輸送するの
に種々の機構が使用されて来た。代表的には２毛細管を
備え、たアーム（腕金）が毛細管内に微少の真空を維持
することによシそのチップを持上げるのに使用される。

初期の設計は組立プロセスをオートメーション化する。

もしくは部分的にオートメーション化するのに十分であ
ったにも拘らず、装置速匿を増加しようとする時には若
干の問題が生ずる。例えば、ウエーノ・からダイを選択
することはダイに損傷ヲ与えずに迅速に行うことは困難
である。代衣的には、ダイは選択されて、内部の圧力を
減少させ１周囲圧力を用いて毛細管端部に対しダイを保
持する毛細管や中空管もしくはニードルにより保持され
る。ダイを選出する速度を増加するためには、少くとも
チップ表面は毛細管との接触によシ損傷されるおそれが
あるから１毛細管内において真空を任意に増加する。

即ち絶対圧力を減少することは出来ない。更に悪いこと
には、チップは毛細管によシ課せられたひずみをうけて
ひひ割れを生ずる可能性かある。

接着場所において、ダイはリードフレーム上に正確に設
置されねばならないのみならず、ダイは損傷をひき起こ
すように重く設置されてはならない。その反対に、ダイ
かリードフレーム上に余りにも軽く設置されるならば、
ボンディングは不定になり易いことが見出されている。

従来技術のデバイスに関する別の問題点は、あるボンデ
ィング・プロセスに関する接着場所において必袂とされ
る高温はダイ選択用ヘッドの動作を低下させることであ
る。使用される潤滑剤は。

毛細管がヘッド内で自由に、もしくは所望の組立速度に
関し少くとも十分な程早くはなく２例えは１時間当だ、
ｊｌ）　４，０００回以上に大きな組立速度で移動する
ことはできないような温度によシ低下させることか見出
された。

発明の要約 上記の説明を考絢すれば、それ故に本発明の目的とする
所は、改良されたダイ選択機構を得ることにある。

本発明のもう一つの目的は、非常に高いダイボンディン
グ（接着）速度で動作することの可能なソレノイド作動
のダイ選択機構を伺ることにある。

本発明の別の目的は、広範囲に変化する温度における動
作用の改良されたダイ選択機構を得ることにある。

本発明のもう一つの目的はダイを予め設定された力でリ
ードフレーム上に設置して、良好なポンドが一貫して形
成されることを確実に行う改良されたダイ選択機構を得
ることにある。

上記の目的は２毛細管がソレノイドの接極子に固着され
た軸によシ支持される本発明において達成される。タイ
ル（ｑｕｉｌｌ　）は、ケース内に含まれ。

複数筒の空気軸受上の上記タイルの軸に沿って。

限定された距離の間、ケース内を自由に移動する。

接極子、クイルおよび毛細管の質量は１組合せ部材がダ
イに対して短い距離の間自由に落下し、かつ十分な、し
かし過剰でないエネルギーを以てリードフレームに衝突
し、ダイとリードフレーム間の良好な接着を一貫して確
実に行うことか可能である如くなっている。ダイ選択機
構はまたダイをウェーハから取除くのを援助するために
ウェーハの下部に位置するダイ排出器ｍ４’ｆ４を含ん
でいる。

本発明の一層完全に理解することは、添付図面と関連し
て以下の詳細な説明を考察することによシ得られるもの
である。

第１図は本発明に係るダイ選択様横用に使用されるクイ
ル（ｑｕｉｌｌ）の外形詳細図を示す。本質的に、クイ
ル１０はそれに固着されたつば１１と１２を有する軸又
はロンド（札）を具備している。第２図に断面で図示さ
れたカラー（つげ）１１と１２は。

第３図に断面で図示されたハウジング内にクイル１０を
位置させるため空気軸受を備えている。カラー１１と１
２は適当な材料よ多形成することができ。

例えば圧入によシフイル１０の軸に固着され、もしくは
大きな直径の軸を旋回することによ多形成することがで
きる。クイル１０の第１の端部１５は。

クイル１０をそれの軸に沿って移動するため、ソレノイ
ドに固着するため螺着された軸を受は入れる如く用いら
れるのが好ましい。り１°ル１０の他端１４は真空チャ
ックを形成する適当な開孔をそれ自身具備し得るか、も
しくは輸送されるべきダイの寸法に従って選定された種
々の寸法をもつ多様性のある毛細管を受は入れるために
適当に用いられることが好ましい。クイル１０は例えば
アルミニウムの如き適当な材料を具備することができる
。

クイル１０用の羽料の選択は２部分的には、クイル１０
がどれ程重いかを希望することに依存する。

ダイ選択機構にとって、リードフレーム・上に。

もしくは特にダイ・ボンディングを行うのに使用される
はんだ形式上に堅実なダイ・ボンディングを確実に行う
だめの予め設定された最小の力を用いてダイを設置する
ことは必要なことである。本発明によれば、この力は、
移動要素（素子）、即ちタイルとソレノイドの質量を選
定し、かつこれらの移動要素を予め設定された距離だけ
自由に落下し得るようにさせることによシ得られるもの
である。移動要素の落下は、ダイかリードフレームと接
触することによシ停止される。その力、或は一層正確に
は、移動要素によシ供給されるべきエネルギーは、ボン
ディングされるべきダイの面積に比例して変化すること
が理解されよう。しかしながら１．４５　Ｘ　１０−’
　ｃｍ２　　の面積をもつダイに関して。

移動扱素の全質量がほぼ２０グラムであシ、かつ移動要
素がほぼＯ，Ｂｍｍの距離だけ自由落下することが可能
であれば、適当な力がダイに分与されることが見出され
た。これらの数はダイ・ボンドの質に影曽を与えること
なく、もしくはダイに損傷を与えるとと々＜５０パーセ
ントまで変化し得る。

所望ならはよシ大きなダイに適応するように付加的に重
量を追加することもできる。例えばクイル１０の端部１
３における両部は猿状錘を保持するのに役立つものと思
われる。

その場合に、その位置の上での制御を維持しなから、移
動要素の自由落下を確実に行う方法について問題が現わ
れる。この問題は本発明に依れば。

カラー１１と１２に対し空気軸受を形成することによシ
解決される。本質的に第２図に示すように。

カラー１２は周線のまわシに形成された複数の盲穴２１
〜２６を備えている。　これらの盲穴はカラー１１と１
２をハウジング内に懸垂して維持する空気軸受の一半分
を形成する。空気は潤滑剤であるから、ダイ選択機構は
それのハウジング内で結合するクイル１０なしに、厳格
な周囲温度で動作可能である。矩形状として図示され、
かつ内部に６個の軸受面を形成させたものであるが、タ
イルの回転を阻止する望ましい断面形状をカラー１１と
１２が与え得ることは、当該技術の専門家によυ理解さ
れるものと思われる。また、空気軸受面の数と位置とは
部分的にカラー１１と１２の断面形状により決定される
ことも当該技術の専門家によシ理解されることである。

２個の軸受を有する側面は各々、加速中に付加的な支持
を与えるためにダイ移送の運動に対して調心されるから
、第１図に図示したカラー当たシロ個の軸受が好ましい
ものである。第２図に示す如く、盲穴２１−２６の各々
はタイル１０の運動軸に沼ってｌンれ、それによってタ
イル１０の移動の間中支持されるようにする。

第６図はクイル１０の移動するハウジングを断面図で示
している。特に、断面は空気軸受の他の部分が付与され
る領域を通っている。本発明の好適な実施例において、
ハウジング３０は該ハウジングの一端から、下部カラー
１２の位置の下方の点まで伸長している複数の軸方向開
孔を備えている。ハウジング６０の長さに沿った正確な
点において、ノズル３２′のような複数のノズルが設け
られている。各ノズルはそれの夫々の盲穴に対応して配
置されている。開孔３２−３６を通って圧力下で空気も
しくは気体が供給される。空気もしくは気体はハウジン
グ３０の内部に射出され、タイル１０をハウジング６０
内部の中央室６１のいずれかの部分と接触しないように
分離する。空気もしくは気体は２図示されてない適当な
流路を介して排気される。中央室６１はカラー１１と１
２と同じ断面形状を有している。動作時に、クイル１０
は各側面上に形成された空気層上に乗シ実質的には摩擦
のない環境である所を移動することができる。室３１内
のクイル１０の調心は、室３１の形状と空気軸受が例え
ば７．６　Ｘ　１０−’　ｍを可能にする密接した公差
との両方によって確実に行われる。

第４図は、クイル１０がキャップ要素（部材）４１の固
着されるハウジング６０内で取り付けられる本発明に係
る完全なダイ選択組立を示している。

キャップ要素４１はプリナム（Ｐ１ｇ＋ｚｍｍ）例えば
ノ・ウジフグ３０内の開孔３２−３６の開放端と通ずる
環状みぞを備えることか好ましい。気体もしくは他の空
気は流路４２によシプリナムに与えられる。第４図に図
示するように、タイル１０の上部端はボルト４３のよう
な固定髪素を受は入れる如く用いられる。ボルト４３は
可動なりイル１０をソｌ／ノイド５０の接極子４９と接
続するように用いられる。

これは例えば接極子４９の端部に固着されたカラー４８
によシ完成され、上部側面からボルト４３をその内部に
させている。クイル１０と関連するのは、クイル１０の
位置を示す２図示されていない適嶋カ制御装置に出力を
付与するための位置検知手段である。第４図に図示した
特定の実施例において、この検知手段は光センサ４５内
の光路を遮断するために、クイル１０の上方端に固着さ
れた標識Ｃｆ１ａｙ）４４を具備している。当該技術の
専門家の理解する如く、広範多様な適当な位置検知手段
を使用することができる。例えば、光路を遮断する代シ
に、クイル１０上の物足の点からの反射を監視すること
ができよう。標識４４はボルト４３とロックナツトを用
いてクイル１０に固着される。

ボルト４３はクイル１０をソレノイド５ｏに接続するの
みならず、また接極子４９とクイル１ｏの間の距離を調
節するための手段を与えるのに用いられ。

それによってクイル１０の垂直変位と位置に関する精密
な制御を得るものである。

タイルは、先に説明したようにカラー１１と１２から形
成された空気軸受によシハウジング６ｏから分離される
。カラー１１と１２とは付加的な機能を与え得る。即ち
クイル１ｏの移動もしくは変位を制限する停止装置とし
て作用するためである。

実際の動作においてはダイとリードフレーム間の接触は
、ダイをリードフレーム上にて蒸着する場合に、タイル
の下向きの運動を制限する如く用いられる。先に述べた
ように、タイルと接極子の特定の質量に関してこの変位
は略々ｏ、８ｍｍである。

したがって、少くとも０．８ｍｍの変位が許容されるよ
うに、カラー１２のハウジング３ｏに対する相互作用を
調整することによ２シ、カラー１２を用いて安全停止装
置を得ることができる。タイル１ｏのの上方への変位は
カラー４８にょシ制限される。

第５図に図示した本発明の好適な実施例は、半導体ウェ
ーハを含むｘ−Ｙテーブルとリードフレーム・ダイボン
ド装置間の距離を横切る往復台土にダイ選択機構が取付
けられている。本質的に１本発明に係るダイポンド装置
はシャツトル５２ヲその上に取付けたトラック（移動帯
）５１を備えてい綱車５５と５６とはアイドラー綱車で
あシ、一方綱車５４は電動機５８に接続された駆動用綱
車である。

シャツトル５２．綱車５４，５５と５６．および電動機
５８は、第５図に図示した実施例においてｒ　　”−Ｖ
軸テーブル６１とリードフレーム駆動器７ｏをまたいで
いる適当なフレーム（台わく）上に装着されている。Ｚ
−ｆ軸テーブル６１はそれ自体が当該技術で公知であシ
、何らかの適当なｚ−ｙ軸テーブルを本発明では使用す
ることが可能である。ウェーハ６３からの各機能的なダ
イはチャック６２によシ選択捕捉されて、リードフレー
ム装置７ｏに移送されるようにテーブル６１はチャック
６２の下でウェーハ６６を移動させる如く用いられる。

リードフレーム装置７０はリードフレームの帯板が挿入
されてギヤ７５によシ進角される溝７４を備えている。

リードフレーム装置７０はシャツトル５２のとる通路に
沿って位置されたダイボンディング領域６４ヲ備えてい
る。動作時には、７ヤツト′５２のチャック６２はウェ
ーハ６３がらダイを選択捕捉して、ダイボンディング領
域６４にまでダイを横断して移送し、ダイを放出し、そ
れからｚ−ｙ軸テーブル６１　に戻って別のダイを手に
入れる〇その間中、・−Ｖ軸テープ−６１は、つ忘６３
からの別のダイかシャツトル５２の戻って行く予め設定
された点で利用可能であるように再配置される。リード
フレーム装置７ｏは、リードフレームのダイ・ボンディ
ング領域がボンディング場所７４に関して正確に配置さ
れることを保証するために。

適切なリードフレーム配置装置７６を具備することがで
きる。す〜ドフに一ム上に設置された後に。

リードフレームとダイは２例えばはんだ付けにょシ接着
される。リードフレームはそれから駆動ギヤ７５と７８
にょシ進角され、一方シャットル５２は別のダイに関し
てウェーハ６３に復帰する。

本発明の好適な実施例において、ダイ選択機構は２個の
アクチュエータを具備し、一方のアクチュエータは第１
−４図に図示したダイ選択機構を備え、他の７クテユエ
ータはダイを上昇するためにウェーハ６５の下からニー
ドル（針）を押上げ。

それによってタイル１０によ多形成された。もしくはク
イル１０に固着されたチャックによシダイの捕捉を容易
にする簡単なアクチュエータを備えている。アクチュエ
ータ７１は固定され、その位置は、チャック７２を備え
た移動可能なアクチュエータ用の端部位置を限定する。

アクチュエータ７１は第４図に図示したものと同様のソ
レノイドを具備し得、もしくはダイ・チャック７２によ
る捕捉を確実に行うために予め選定された高さまでダイ
を可変的に上昇させる適切なステッパー機構を具備する
ことができる。

したがって１本発明によれば、有害な影響を与える雰囲
気において高速動作の可能な改良されたダイ選択ｔｅ構
が得られる。ダイ選択ｉｅ！、ｓの速度があるにも拘ら
ず、その設計の保証することは９個々のダイが捕捉、或
は移送もしくは接着動作の間に損害を受けないように十
分に丁型に取扱われるということである。その上、接着
動作は予め設定された最小の力を用いてリードフレーム
上にダイを設置して、ダイとリードフレーム間の良好な
接着を確実に行うことによシ質が高められるものである
。

本発明をこのように説明した以上、当該技術の専門家に
明らかとなることは２本発明の精神と範囲の中で種々の
変更を行い得ることである。例えば、先に記載した如く
、クイル１０の端部はダイ用の真空チャックとして作用
するのに用いられ。

もしくは問題とする特定のダイ領域に適応するように選
ばれた複数の真空チャックの一つを受は入れるために用
いられるのか好ましい。同様にカラーは変位停止装置と
して使用し得るにも拘らず。

同じ機能を与えるために、肩部を機械化してクイル１０
に入れることが好ましい。また、タイル１０と軸方向に
一致することが好ましいけれども、ソレノイド５０はそ
れから変位可能で、適当なリンク機構によシフイル１０
に接続し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明に係るタイルの好適な実施例を図示し
ている。 第２図は、第１図における２−２切断線に沿った空気軸
受を図示している。 第６図は２本発明に従ってタイルを封止するためのケー
スの断面図を示している。 第４図は１本発明に係る組立てられたダイ選択機構を図
示している。 第５図は２本発明のダイ選択機構を用いた完全なダイ・
ポンド位置を図示している。 図面において。 １０・・・クイル（ｑｕｉｌｌ）、　　１１．１２・・
・つげ（カラー）。 １６・・・タイルの第１の端部、１４・・・クイルの他
の端部、２１〜２６・・・盲穴、６０・・・ハウジング
、３１・・・中央室、３２′・・・ノズル、５２〜５６
・・・ハウジング５０内の開孔、４１・・・キャップ散
累（部材）、４２・・・流路。 ４３・・・ボルト、４４・・・標識（ｆｌａｇ）、４５
・・・光センサ。 ４８・・・つば（カラー）、４９・・・接極子、５０・
・・ソレノイ　ド。 特許出願人モトローラ・インコーポレーテツド代理人弁
理士玉蟲久五部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予め設定された質量のクイル； 接極子を上記タイルの一端部に接続させ、上記タイルの
   他の端部を物体を保持する如く用いたソレノイド； 上記タイルを支持体に結合するために上記タイルを封止
   するケース；および 前記タイルと前記ケースとの間に挿入され、前記タイル
   が軸方向に自由に移動可能にした空気軸受手段。 とを具備することを特徴とする選択機構。 ２、特許請求の範囲第１項に記載され、更に上記タイル
   の他端に固着されたチャックを具備する選択機構。 ３、前記タイルを具えた少なくとも一時的なアラインメ
   ントにおいて、前記アラインメントの間前記チャックに
   物体の取付けを容易にするように前記タイルに向って物
   体を移動させる排出器機構を更に具える前記請求の範囲
   第２項記載の選択機構。