JPS62131529A - Face down bonding device - Google Patents

Face down bonding device

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Publication number
JPS62131529A
JPS62131529A JP27149585A JP27149585A JPS62131529A JP S62131529 A JPS62131529 A JP S62131529A JP 27149585 A JP27149585 A JP 27149585A JP 27149585 A JP27149585 A JP 27149585A JP S62131529 A JPS62131529 A JP S62131529A
Authority
JP
Japan
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tool
chip
camera
main surface
collet
Prior art date
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Pending
Application number
JP27149585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fujikatsu Kaneko
金子 藤勝
Mikio Karasawa
柄沢 幹雄
Shingo Ibe
井部 伸吾
Norihiro Yazaki
矢崎 憲弘
Masakazu Yajima
矢嶋 正和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Electronics Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP27149585A priority Critical patent/JPS62131529A/en
Publication of JPS62131529A publication Critical patent/JPS62131529A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable the face down bonding process to be performed with high precision by a method wherein the positional deflection corrected by a rough movement correcting mechanism suing a first tool etc., a chip is held by a second tool, and the positional deflection is limited to the allowance within the range of pattern mathing procedures for high precision alignment. CONSTITUTION:A first tool 9 vacuum-adsorbing a chip 3 on a chip arrayal exclusive jig a first camera 14 detecting an electrode pattern on the main surface of chip 3 vacuum-adsorbed by the first tool 9 and a rough movement correcting mechanism turn-correcting a collet of the first tool 9 referring to the data detected by the first camera 14 are provided. Next, a second tool 10 holding the chip 3 finely aligned by the rough movement correcting mechanism to be shifted on an intermediate pocket, a second camera 15 detecting another electrode pattern on the main surface of chip 3 vacuum-adsorbed by the second tool 10 and a fine movement correcting mechanism turn-correcting another collet of the second tool referring to the data detected by the second camera 15 are also provided. In such a constitution, even if there is any positional deflection exceeding the allowance of pattern matching procedures, the rough and fine movement correcting mechanisms can correct the position of stem accurately with high precision.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は被搭載物の重ね合わせ供給技術、特に半導体装
置の製造におけるフェイスダウンボンディング技術に適
用して有効な技術に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a technology for superimposing and supplying objects to be mounted, and particularly to a technology that is effective when applied to face-down bonding technology in the manufacture of semiconductor devices.

〔背景技術〕[Background technology]

半導体装置の製造における半導体素子(チップと称する
。)の搭載技術の一つとして、フェイスダウンボンディ
ング技術が知られている。このフェイスダウンボンディ
ングにおける基板と千ノブとの位置決めは、基板の上方
に一時的にハーフミラ−を位置させ、このハーフミラ−
上にチップをia置し、基板上面(主面)のパターンと
チップ下面(主面)のパターンとの位置めをハーフミラ
−を利用して行った後、ハーフミラ−上のチップをツー
ル(ボンディングツール)で保持し、これに続くハーフ
ミラ−の移動、ボンディングツールの下降によってチッ
プを位置決め固定する技術(たとえば、ハーフミラ一式
ボンディング技術は、工業調査会発行「電子材料J19
70年臨時増増刊、昭和45年11月5日発行、P11
5に記載されている。)、あるいは2台のモニターテレ
ビ(ITV)を利用して基板パターンとチップパターン
の位置決めを行った後、基板にチップを固定する技術(
たとえば、株式会社プレスジャーナル発行「月刊Sem
1conductor  World別冊34’f3u
yersGuide&Direc−toryJ昭和58
年10月20日発行、P197に紹介されているフリッ
プチップボンダ等)が知られている。
2. Description of the Related Art Face-down bonding technology is known as one of the mounting technologies for semiconductor elements (referred to as chips) in the manufacture of semiconductor devices. The positioning of the board and the knob in this face-down bonding involves temporarily positioning a half mirror above the board.
After placing the chip on the top surface (ia) and positioning the pattern on the top surface (main surface) of the board and the pattern on the bottom surface (main surface) of the chip using a half mirror, place the chip on the half mirror using a tool (bonding tool). ), and then move the half mirror and lower the bonding tool to position and fix the chip.
1970 special edition, published November 5, 1970, P11
5. ), or technology that uses two monitor televisions (ITV) to position the board pattern and chip pattern and then fixes the chip to the board (
For example, “Monthly Sem” published by Press Journal Co., Ltd.
1conductor World separate volume 34'f3u
yersGuide & Direc-toryJ 1978
Flip chip bonders introduced on page 197, published on October 20, 2015) are known.

しかし、かかる技術においては、位置修正(補正)はチ
ップを支持する支持台上で行われる構造となっていて、
補正後のチップのピンクアップ時の位置ずれは補正でき
難いという問題点が生ずるということが本発明者によっ
てあきらかとされた。
However, in this technology, the position correction (correction) is performed on a support stand that supports the chip.
The inventors have found that a problem arises in that it is difficult to correct the positional deviation of the corrected chip when it pinks up.

すなわち、たとえば、ドーム状構造の発光ダイオードの
フェイスダウンボンディングにあっては、この発光ダイ
オード千ノブ(チップ)をコレットによって真空吸着す
る場合、吸着部はドーム状となっているため、コレット
で吸着する前にいくらチップの位置等の状態を修正して
も、コレットでチップを吸着した際、吸着部分がドーム
状であることから、チップの偏芯によりパターンがずれ
易い。また、チップの供給位置精度が悪いと、基板とチ
ップのパターンマツチングの許容度を大きく外れた保持
状態となることがあり、フェイスダウンボンディングの
歩留り低下を引き起こす原因となることがわかった。
That is, for example, in face-down bonding of a light-emitting diode with a dome-shaped structure, when this light-emitting diode tip (chip) is vacuum-sucked by a collet, since the suction part is dome-shaped, the collet is used to vacuum-suck it. No matter how much the state of the chip, such as the position of the chip, is corrected beforehand, when the chip is suctioned by the collet, the pattern is likely to shift due to eccentricity of the chip because the suction part is dome-shaped. In addition, it has been found that if the accuracy of the chip supply position is poor, the chip may be held in a state that greatly deviates from the tolerance of pattern matching between the substrate and the chip, which causes a decrease in the yield of face-down bonding.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はボンディング精度の高いフェイスダウン
ボンディング装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a face-down bonding device with high bonding accuracy.

本発明の他の目的は高速ボンディングが可能な生産性の
高いフェイスダウンボンディング装置を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a highly productive face-down bonding apparatus capable of high-speed bonding.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明のフェイスダウンボンディング装置は
、チンプ整列用専用治具上にあるチップを真空吸着する
第1ツールおよびこの第1ツールによって真空吸着され
たチップの主面の電極パターンを検出する第1カメラな
らびにこの第1カメラの検出情報に基づいて第1ツール
のコレットを回転修正するネ■動修正機構(調整部)と
、前記粗動修正機構によって精度良く位置決めされて中
間ポケット上に移送されたチップを保持する第2ツール
およびこの第2ツールによって真空吸着されたチップの
主面の電極パターンを検出する第2カメラならびにこの
第2カメラの検出情報に基づいて第2ツールのコレット
を回転修正する微動修正機構(調整部)とを有している
ことから、前記粗動修正機構によって、チップ収容治具
等に位置決め載置されて供給される通常状態のチップを
保持した第1ツールにおいて、その保持時、パターンマ
ツチングの許容度以上に大きなずれが生じても、粗りj
修正機構はあらかじめ修正量が大きく設定されているた
め位置修正が可能となる。この結果、前記粗動修正機構
によって中間ポケット上に供給されたチップの位置精度
は高い。したがって、中間ポケット上に精度良く供給さ
れたチップを第2ツールで保持した場合、その保持時チ
ップがずれたりしても、そのずれは微動修正機構のパタ
ーンマツチングの許容度以内となるため、微動修正機構
が確実かつ高精度で行える。また、本発明のフェイスダ
ウンボンディング装置は、ステムの主面に固定された基
板の配線層パターンを検出するとともに、この検出情報
によってステムの位置修正を行うため、前記第2ツール
によって高精度に位置決め保持されたチップが高精度に
基板の主面にボンディングされるため、歩留りの向上が
達成できる。さらに、本発明のフェイスダウンボンディ
ング装置にあっては、前記粗動修正機構および微動修正
機構の各ツールは同期して同時に動作するため、作業の
インデックスタイムが短くなり、作業能率が向上する。
That is, the face-down bonding apparatus of the present invention includes a first tool that vacuum-chucks a chip on a jig exclusively for chimp alignment, and a first tool that detects an electrode pattern on the main surface of the chip that is vacuum-chucks by the first tool. The collet of the first tool is precisely positioned by the camera and the coarse movement correction mechanism, and is transferred onto the intermediate pocket. A second tool that holds the chip, a second camera that detects the electrode pattern on the main surface of the chip vacuum-adsorbed by the second tool, and rotational correction of the collet of the second tool based on the detection information of the second camera. Since the first tool has a fine movement correction mechanism (adjustment section), the first tool holds a chip in a normal state that is positioned and placed on a chip storage jig or the like and is supplied by the coarse movement correction mechanism. When holding, even if a deviation larger than the pattern matching tolerance occurs, the roughness
Since the correction mechanism has a large correction amount set in advance, the position can be corrected. As a result, the positional accuracy of the chip supplied onto the intermediate pocket by the coarse movement correction mechanism is high. Therefore, when the second tool holds a chip that has been accurately supplied onto the intermediate pocket, even if the chip deviates while being held, the deviation will be within the pattern matching tolerance of the fine movement correction mechanism. Fine movement correction mechanism can be performed reliably and with high precision. In addition, the face-down bonding device of the present invention detects the wiring layer pattern of the board fixed to the main surface of the stem, and corrects the position of the stem based on this detected information, so that the second tool can perform positioning with high precision. Since the held chip is bonded to the main surface of the substrate with high precision, an improvement in yield can be achieved. Furthermore, in the face-down bonding apparatus of the present invention, the tools of the coarse movement correction mechanism and the fine movement correction mechanism operate simultaneously in synchronization, so that the index time of the work is shortened and the work efficiency is improved.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例によるフェイスダウンボンデ
ィング装置の要部を示す模式的平面図、第2図は同じく
模式的斜視図、第3図は同じくツールの駆動構造を示す
模式図、第4図は同じくツールの支持構造を示す模式図
、第5図は同じくチップローダ部を示す模式図、第6図
は同じく中間ポケット部を示す模式図、第7図は同じく
ボンディング部を示す模式図、第8図は同じくチップお
よび基板等を示す斜視図、第9図は同じくチップが固定
された状態の半導体装置の斜視図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing essential parts of a face-down bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a tool drive structure. FIG. 4 is a schematic diagram showing the support structure of the tool, FIG. 5 is a schematic diagram showing the chip loader section, FIG. 6 is a schematic diagram showing the intermediate pocket section, and FIG. 7 is a schematic diagram showing the bonding section. , FIG. 8 is a perspective view showing the chip, substrate, etc., and FIG. 9 is a perspective view of the semiconductor device with the chip fixed.

この実施例では、第8図で示されるように、TO形のス
テム1の主面に固定された基板2の上面(主面)に被搭
載物である発光ダイオード素子(チップ)3をフェイス
ダウンボンディングする例を示す。前記チップ3は、上
部が半球(ドーム)状となり、かつ、第8図の破線で示
されるように、下面に円形および馬蹄形の電極4.5を
有した構造となっている。また、前記基板2の主面には
、前記電極4,5に対応する部分を有する配線層6゜7
が設けられている。そして、前記チップ3が位置決めさ
れて基板2上に載置され、かつ加熱されると、あらかじ
め電極4.5の表面に設けられていたAu−3n等の鑞
材が溶け、第9図に示されるように、チップ3は基板2
の配線層6.7に固着されることによって、フェイスダ
ウンボンディングが完了する。なお、フェイスダウンボ
ンディング終了状態では、前記配線層6,7の一部はチ
ップ3から外れ、ワイヤが接続される領域を形成する。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, a light emitting diode element (chip) 3, which is an object to be mounted, is face-down on the upper surface (main surface) of a substrate 2 fixed to the main surface of a TO-shaped stem 1. An example of bonding is shown below. The chip 3 has a hemispherical (dome) shape at the top and a circular and horseshoe-shaped electrode 4.5 at the bottom, as shown by the broken line in FIG. 8. Further, on the main surface of the substrate 2, there is a wiring layer 67 having a portion corresponding to the electrodes 4 and 5.
is provided. When the chip 3 is positioned and placed on the substrate 2 and heated, the solder material such as Au-3n, which has been previously provided on the surface of the electrode 4.5, melts, as shown in FIG. Chip 3 is attached to substrate 2 so that
Face-down bonding is completed by fixing the wiring layer 6.7 to the wiring layer 6.7. Note that when the face-down bonding is completed, a portion of the wiring layers 6 and 7 comes off the chip 3, forming a region to which wires are connected.

そして、これら露出する配線N6,7と前記ステム1に
絶縁的に貫通固定されたり一部8との間には、図示しな
いワイヤが張られ、かつステム1の主面側に天井部に透
明ガラス板を取付けたキャップが気密状態で取付けられ
ることにより、発光ダイオード装置が製造される。
Wires (not shown) are stretched between these exposed wirings N6 and 7 and the part 8 that is insulatively fixed through the stem 1, and a transparent glass is installed in the ceiling on the main surface side of the stem 1. A light emitting diode device is manufactured by attaching the cap to which the plate is attached in an airtight manner.

つぎに、第1図〜第7図を参照しながらフェイスダウン
ボンディング装置について説明する。
Next, the face-down bonding apparatus will be explained with reference to FIGS. 1 to 7.

フェイスダウンボンディング装置は、第1図および第2
図に示されるように、いずれも真空吸着構造のコレット
を有する第1ツール9および第2ツールIOを有してい
るとともに、前記第1ツール9はチップローダ部のXY
テーブル11に取り付けられたチップ整列用専用治具1
2上のチップ3を真空吸着するとともに、保持したチッ
プ3の回転方向の位置修正を行った後、透明な光学ガラ
スからなる中間ポケット13上に運ぶようになっている
。また、第2ツール10は前記中間ポケット13上のチ
ップ3を真空吸着するとともに、保持したチ・ノブ3の
回転方向の位置修正を行い、このチップ3をボンディン
グ部に位置するステム1の主面に取り付けられた基板2
の主面上(第8図参照)に移送するようになっている。
The face down bonding equipment is shown in Figures 1 and 2.
As shown in the figure, the first tool 9 and the second tool IO each have a collet with a vacuum suction structure, and the first tool 9 is attached to the XY
Dedicated jig 1 for chip alignment attached to table 11
After the chip 3 on the chip 2 is vacuum-adsorbed and the position of the chip 3 held is corrected in the rotational direction, the chip 3 is transferred onto an intermediate pocket 13 made of transparent optical glass. Further, the second tool 10 vacuum-chucks the chip 3 on the intermediate pocket 13, corrects the position of the held chi knob 3 in the rotational direction, and transfers the chip 3 to the main surface of the stem 1 located at the bonding part. board 2 attached to
(see FIG. 8).

また、前記第1ツール9は後述する部材をも含めて調整
部を構成し、粗動修正可能となっている。すなわち、フ
ェイスダウンボンディングの高精度位置合わせにおける
パターンマツチングの許容度以上のずれをも修正できる
ようになっている。このため、粗動修正機構では、大ま
かな位置決めしかできないが、チップをチップ整列用専
用治具等に位置決めする場合よりは、温かに高精度とな
る。また、前記第2ツール10は後述する部材との間で
微動修正機構(調整部)を構成し、前記粗動修正機構で
精度良く中間ポケット13上に供給されたチップ3を保
持するようになっていて、常にチップ3を通常のパター
ンマツチングの許容度以内のずれとなるように保持する
Further, the first tool 9 constitutes an adjustment section including members to be described later, and is capable of coarse movement correction. In other words, it is possible to correct deviations that exceed the pattern matching tolerance in high-precision positioning for face-down bonding. For this reason, although the coarse movement correction mechanism can only perform rough positioning, it is more accurate than when positioning the chip using a dedicated chip alignment jig or the like. Further, the second tool 10 constitutes a fine movement correction mechanism (adjustment section) with a member to be described later, and the coarse movement correction mechanism holds the chip 3 supplied onto the intermediate pocket 13 with high precision. The chip 3 is always held so that the deviation is within the normal pattern matching tolerance.

一方、このフェイスダウンボンディング装置は、第1カ
メラ14.第2カメラ15.第3カメラI6と、3台の
工業用テレビカメラを有している。
On the other hand, this face-down bonding device has a first camera 14. Second camera 15. It has a third camera I6 and three industrial television cameras.

第1カメラ14は前記XYテーブル11の下方に配設さ
れ、XYテーブル11上に載置されるチップ整列用専用
治具12を通して第1ツール9のコレット17 (第1
図参照)の先端(下端)に真空吸着されたチップ3の下
面(主面)のパターン、すなわち、電極4,5の回転方
向の位置検出を行う。前記XYテーブル11はXYテー
ブル11の一端にチップ整列用専用治具12を支持する
構造であって、第1カメラ14によるチップ3の主面パ
ターンの検出に支障がないようになっている。
The first camera 14 is disposed below the XY table 11, and passes through the collet 17 of the first tool 9 (the first
The pattern of the lower surface (principal surface) of the chip 3 vacuum-adsorbed to the tip (lower end) of the chip (see figure), that is, the position of the electrodes 4 and 5 in the rotational direction is detected. The XY table 11 has a structure in which a dedicated jig 12 for chip alignment is supported at one end of the XY table 11, so that detection of the main surface pattern of the chip 3 by the first camera 14 is not hindered.

また、前記チップ整列用専用治具12は、第5図に示さ
れるように、透明な光学ガラス板18と、この光学ガラ
ス板18上に載置固定された格子状の整列板19とから
なっている。また、前記XYテーブル11は、第1図に
示されるように、制御モータ20,21によって、水平
面上をXY方向に自在に移動制御されるようになってい
る。また、前記第1カメラ14の先端の周囲部分には、
照明装置22が配設され、被写体である千ツブ3の主面
を照らすようになっている。さらに、前記コレット17
は、前記第1カメラ14による検出情報に基づいて回転
制御されるようになっていて、第1ツール9のコレット
17に保持されているチップ3の回転方向の位置修正が
自由に行えるようになっている。
The chip alignment dedicated jig 12 is made up of a transparent optical glass plate 18 and a lattice-shaped alignment plate 19 placed and fixed on the optical glass plate 18, as shown in FIG. ing. Further, as shown in FIG. 1, the XY table 11 is controlled to move freely in the XY directions on a horizontal plane by control motors 20 and 21. Further, around the tip of the first camera 14,
A lighting device 22 is provided to illuminate the main surface of the object 3, which is the subject. Furthermore, the collet 17
The rotation of the chip 3 held by the collet 17 of the first tool 9 can be freely corrected in the rotational direction. ing.

前記第2カメラ15は、第2図および第6図に示される
ように、固定状態にある中間ポケット13の下方に配設
され、中間ポケット13の上方で第2ツール10のコレ
ット23の下端で吸着されたチップ3の主面(下面)の
パターンを検出するようになっている。また、前記第2
カメラ15の先端の周囲部分には、照明装置2・1が配
設され、被写体であるチップ3の主面を照らすようにな
っている。また、前記コレット23は、前記第2カメラ
15および第3カメラ16による検出情報に基づいて回
転制御されるようになっていて、第2ツール10のコレ
ット23 (第1図参照)に保持されているチップ3の
回転方向の位置修正が自由に行えるようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 6, the second camera 15 is disposed below the intermediate pocket 13 in a fixed state, and is located above the intermediate pocket 13 at the lower end of the collet 23 of the second tool 10. The pattern on the main surface (lower surface) of the attracted chip 3 is detected. In addition, the second
An illumination device 2.1 is provided around the tip of the camera 15 to illuminate the main surface of the chip 3, which is the subject. Further, the collet 23 is rotationally controlled based on information detected by the second camera 15 and the third camera 16, and is held by the collet 23 of the second tool 10 (see FIG. 1). The position of the chip 3 in the rotational direction can be freely adjusted.

前記第3カメラ16は、第2図に示されるように、ステ
ムフィーダ25上を送られてくる治具26 (第7図参
照)に支持されたステム1の主面に固定された基板2の
主面のパターン、すなわち、配線層6,7の位置を検出
するようになっている。
As shown in FIG. 2, the third camera 16 detects a substrate 2 fixed to the main surface of the stem 1 supported by a jig 26 (see FIG. 7) fed on a stem feeder 25. The pattern on the main surface, that is, the position of the wiring layers 6 and 7 is detected.

この検出は、前記第2ツール10のコレット23が千ツ
ブ3を吸着する時、同時に行われる。また、前記第3カ
メラ16の側方には、照明装置27が配設され、被写体
であるステム1の基板2の主面を照らすようになってい
る。また、前記ボンディング位置では、治具26はステ
ムフィーダ25上に載り、前記第3カメラ16および第
2カメラ15による検出情報に基づいてXY方向の制御
がXYテーブル29でなされるようになっている。なお
、ボンディング位置におけるステム1の基板2の主面高
さが、前記第2ツール10に保持されたチップ3の主面
の検出高さとなっている。
This detection is performed at the same time when the collet 23 of the second tool 10 attracts the 1000 pieces 3. Further, an illumination device 27 is disposed on the side of the third camera 16, and illuminates the main surface of the substrate 2 of the stem 1, which is the subject. Further, at the bonding position, the jig 26 is placed on the stem feeder 25, and control in the XY direction is performed by an XY table 29 based on detection information from the third camera 16 and the second camera 15. . The height of the main surface of the substrate 2 of the stem 1 at the bonding position is the detected height of the main surface of the chip 3 held by the second tool 10.

前記第1ツール9および第2ツール10は、Xテーブル
28およびXYテーブル29からそれぞれ延在するアー
ム30.31の先端にそれぞれ配設されている。また、
前記アーム30.31は途中でそれぞれ側方に曲がって
いる。また、この折り曲がり部分には、各第1・第2ツ
ール9.10のコレット17.23を回転制御するモー
タ32゜33が配設されている。また、前記Xテーブル
28は制御モータ34によって、X方向、すなわち、ア
ーム30.31の延在方向に沿って移動制御されるよう
になっている。また、前記XYテーブル29は制御モー
タ35および制御モータ36によって、X方向およびY
方向に沿って移動制御されるようになっている。また、
第1ツール9および第2ツール10の上下動は、Xテー
ブル28およびXYテーブル29上に配設された上下制
御用モータ37,38によって、後述するカムおよびリ
ンクによって行われる。
The first tool 9 and the second tool 10 are respectively disposed at the tips of arms 30.31 extending from the X table 28 and the XY table 29, respectively. Also,
The arms 30, 31 are each bent laterally in the middle. Further, motors 32 and 33 for controlling the rotation of the collets 17 and 23 of each of the first and second tools 9 and 10 are disposed at this bent portion. Further, the X table 28 is controlled to move along the X direction, that is, the direction in which the arms 30.31 extend, by a control motor 34. Further, the XY table 29 is operated in the X direction and the Y direction by a control motor 35 and a control motor 36.
Movement is controlled along the direction. Also,
The vertical movement of the first tool 9 and the second tool 10 is performed by vertical control motors 37 and 38 disposed on the X table 28 and the XY table 29 using cams and links described later.

つぎに、第3図を参照して、第1ツール9および第2ツ
ール10の上下動制御および回転制御について説明する
。この第3図の説明では、第1ツール9および第2ツー
ル10は単にツール40と称する。ツール40は筒状の
ツール本体41を有していて、このツール本体41はア
ーム30およびアーム31の先端にベアリング42を介
して回転自在に取り付けられている。ツール本体41の
下部外周にはタイミングベルト用のドリブンギヤー43
が設けられている。このドリブンギヤー43には、前記
モータ32やモータ33の回転軸44に固定されたタイ
ミングベルト用のドライブギヤー45との間に亘って配
設されるタイミングベルト46が掛けられている。した
がって、前記モータ32,33の正転によって前記ツー
ル本体41は正転し、モータ32,33の逆転によって
前記ツール本体41は逆転する。この回転制御でツール
40に保持されたチップ3の回転方向の位置制御が高精
度で行なえることになる。
Next, vertical movement control and rotation control of the first tool 9 and the second tool 10 will be explained with reference to FIG. In this description of FIG. 3, the first tool 9 and the second tool 10 are simply referred to as tool 40. The tool 40 has a cylindrical tool body 41, which is rotatably attached to the tips of the arms 30 and 31 via bearings 42. A driven gear 43 for a timing belt is provided on the lower outer periphery of the tool body 41.
is provided. A timing belt 46 is placed between the driven gear 43 and a timing belt drive gear 45 fixed to the motor 32 and the rotating shaft 44 of the motor 33. Therefore, when the motors 32 and 33 rotate in the normal direction, the tool body 41 rotates in the normal direction, and when the motors 32 and 33 rotate in the reverse direction, the tool body 41 rotates in the reverse direction. With this rotational control, the position of the chip 3 held by the tool 40 in the rotational direction can be controlled with high precision.

一方、前記ツール本体41内には昇降可能なコレ・7ト
軸47が配設されている。このコレット軸47は、第4
図に示されるように、前記ツール本体41の上部および
下部で、支持具48を介して120°間隔に配設された
3個のローラ49によって上下動自在に支持されている
。また、このコレット軸47の下端にチップ3を真空吸
着するコレット17 (コレット23)が取り付けられ
ている。また、前記コレット軸47の上端はツール本体
41から上方に突出し、その上端に太いプルヘッド50
を有している。このプルヘッド50は、ピン51を中心
に揺動するL字状のレバー52の一端に引っ掛けられて
吊り下げられている。前記レバー52は、その他端が直
線的に延在するレバー53の一端に、ピン54を介して
回動自在に取り付けられている。レバー53の他端は、
前記上下制御用モータ37 (上下制御用モータ38)
の回転軸55に固定されたカム56に接触し、かつピン
57を中心に揺動するレバー58の一端にピン59を介
して回動自在に接続されている。したがって、前記コレ
ット軸47は、前記レバー58゜53.52およびピン
57,59,54.51によるリンクと、カム56とに
よって上下動する。
On the other hand, inside the tool main body 41, a collet/seven shaft 47 that can be raised and lowered is disposed. This collet shaft 47
As shown in the figure, the tool main body 41 is supported by three rollers 49 arranged at 120° intervals via supports 48 at the upper and lower parts thereof so as to be vertically movable. Further, a collet 17 (collet 23) is attached to the lower end of this collet shaft 47 to vacuum-adsorb the chip 3. The upper end of the collet shaft 47 protrudes upward from the tool body 41, and a thick pull head 50 is attached to the upper end.
have. This pull head 50 is hung by being hooked to one end of an L-shaped lever 52 that swings around a pin 51. The lever 52 is rotatably attached via a pin 54 to one end of a lever 53, the other end of which extends linearly. The other end of the lever 53 is
The vertical control motor 37 (vertical control motor 38)
The lever 58 is rotatably connected via a pin 59 to one end of a lever 58 that contacts a cam 56 fixed to a rotating shaft 55 and swings about a pin 57 . Therefore, the collet shaft 47 is moved up and down by the link formed by the lever 58.degree. 53.52 and the pins 57, 59, 54.51, and the cam 56.

また、前記コレット軸47の中間部分に設けられた鍔部
60とツール本体41の上部の突部61との間に圧縮ハ
ネ62が配設されている。この圧縮バネ62はコレット
軸47を下方に付勢している。
Further, a compression spring 62 is disposed between a flange 60 provided at the middle portion of the collet shaft 47 and a protrusion 61 on the upper part of the tool body 41. This compression spring 62 urges the collet shaft 47 downward.

したがって、コレット軸47は上昇する際、レバー52
によって引っ掛けられて上昇するが、下降した際のチッ
プボンディング時は、前記圧縮バネ62の復元力でチッ
プボンディングする。このため、前記圧縮バネ62のハ
ネ定数を決定することによって、所望のボンディング荷
重を得ることができる。
Therefore, when the collet shaft 47 is raised, the lever 52
However, when chip bonding is performed when descending, the restoring force of the compression spring 62 is used to perform chip bonding. Therefore, by determining the spring constant of the compression spring 62, a desired bonding load can be obtained.

このようなフェイスダウンボンディング装置にあっては
、前記第1ツール9がチップ整列用専用治具12上のチ
ップ3を保持すると、この保持状態でチップ3の主面の
電極4,5のパターン位置が第1カメラ14によって検
出され、この検出情報に基いて第1ツール9のコレット
17が回転修正される。このチップ3の保持状態の回転
修正で粗動修正が行われる。すなわち、通常のフェイス
ダウンボンディングの微動修正(高精度)のパターンマ
ツチングの許容度を越えたずれをも修正できるようにな
っている。また、前記回転修正は、第1ツール9がチッ
プローダ部から中間ポケット13に移動する間に行われ
る。回転方向の位置の粗動調整が終了したチップ3は中
間ポケット13上に載置される。
In such a face-down bonding apparatus, when the first tool 9 holds the chip 3 on the dedicated jig 12 for chip alignment, the pattern positions of the electrodes 4 and 5 on the main surface of the chip 3 are adjusted in this holding state. is detected by the first camera 14, and the collet 17 of the first tool 9 is rotated and corrected based on this detection information. Coarse motion correction is performed by correcting the rotation of the tip 3 in its held state. In other words, it is possible to correct deviations that exceed the tolerance of normal face-down bonding fine movement correction (high precision) pattern matching. Further, the rotational correction is performed while the first tool 9 is moving from the chip loader section to the intermediate pocket 13. The chip 3 whose position in the rotational direction has been coarsely adjusted is placed on the intermediate pocket 13.

一方、前記第1ツール9がチップ整列用専用治具12上
のチップ3を保持する動作と同期して、第2ツール10
が中間ポケット13上のチップ3を保持する。この第2
ツール10によるチップ3の保持動作後、前記第1ツー
ル9の場合と同様に第2ツール10に保持されたチップ
3の主面の電極4.5のパターンが検出され、回転方向
の位置の良否が判定され、所望の位置となるように、コ
レット23が回転制御され、チップ3の微動調整が成さ
れる。この微動修正機構は通常のフェイスダウンボンデ
ィングにおける微動修正(高精度)であることから、大
きなずれの修正は行えない。
On the other hand, in synchronization with the operation of the first tool 9 holding the chips 3 on the dedicated jig 12 for chip alignment, the second tool 10
holds the chip 3 on the intermediate pocket 13. This second
After the tool 10 holds the chip 3, the pattern of the electrodes 4.5 on the main surface of the chip 3 held by the second tool 10 is detected, as in the case of the first tool 9, and determines whether the position in the rotational direction is good or not. is determined, and the rotation of the collet 23 is controlled so that it is at the desired position, and the tip 3 is finely adjusted. Since this fine movement correction mechanism is a fine movement correction (high precision) in normal face-down bonding, it cannot correct large deviations.

しかし、チップ3は前記第1ツール9を始とする粗動修
正機構によって中間ポケット13上に精度良く載置され
ていることから、第2ツール10で中間ポケット13上
のチップ3を保持した際、チップ3のずれが生じても、
そのずれは高精度位置合わせにおけるパターンマツチン
グの許容度以内となるため、第2ツールIOにおける微
動修正が確実かつ高精度に行えることになる。また、こ
の第2ツール10の微動修正機構は前記ステムフィーダ
25上のステムlの回転方向のずれをも加味して行われ
る。また、前記微動調整は第2ツール10が中間ポケッ
ト13から治具26上のボンディング位置に至る間に成
される。
However, since the chip 3 is accurately placed on the intermediate pocket 13 by the coarse motion correction mechanism including the first tool 9, when the chip 3 is held on the intermediate pocket 13 by the second tool 10, , even if the tip 3 is misaligned,
Since the deviation is within the tolerance of pattern matching in high-precision positioning, fine movement correction in the second tool IO can be performed reliably and with high precision. Further, the fine movement correction mechanism of the second tool 10 is performed by taking into account the deviation in the rotational direction of the stem l on the stem feeder 25. Further, the fine adjustment is performed while the second tool 10 is moving from the intermediate pocket 13 to the bonding position on the jig 26.

他方、治具26上に載るステム1の基板2における配線
N6,7のパターン検出は、第3カメラl6で行われ、
配線層6.7の位置が所望位置となるようにXY方向の
位置修正が行われる。この際、前記第2ツール10にお
けるチップ3のXY方向のずれをも加味してXYテーブ
ル29の位置修正が行われる。第2ツール10は第1ツ
ール9がチップ整列用専用治具12から中間ポケット1
3に向かう動きと同期して中間ポケット13からステム
1に向かい、第1ツール9が中間ポケット13上にチッ
プ3を載置する際、第2ツール10に保持しているチッ
プ3を基板2上にボンディングする。ボンディング後、
チップ3の電極4,5および基板2の配線層6.7の表
面にあらかじめ被着されていたAuSn等の鑞材が治具
26等に内蔵されているヒータあるいはホットガス吹き
付は構造等のヒータによって溶け、チップ3は基板2に
ボンディングされる。
On the other hand, pattern detection of the wirings N6 and 7 on the substrate 2 of the stem 1 placed on the jig 26 is performed by the third camera l6,
The position of the wiring layer 6.7 is corrected in the X and Y directions so that it becomes a desired position. At this time, the position of the XY table 29 is corrected taking into account the deviation of the chip 3 in the second tool 10 in the X and Y directions. The second tool 10 is connected to the intermediate pocket 1 by the first tool 9 from the chip alignment dedicated jig 12.
When the first tool 9 places the chip 3 on the intermediate pocket 13 from the intermediate pocket 13 toward the stem 1 in synchronization with the movement toward the stem 1, the chip 3 held by the second tool 10 is placed on the substrate 2. Bond to. After bonding,
The solder material, such as AuSn, which has been previously deposited on the surfaces of the electrodes 4 and 5 of the chip 3 and the wiring layers 6 and 7 of the substrate 2, may be heated by a heater built into the jig 26 or the like or by hot gas spraying. The chip 3 is melted by a heater and bonded to the substrate 2.

〔効果〕〔effect〕

(1)本発明のフェイスダウンボンディング装置は、チ
ップ整列用専用治具12にあるチップ3を真空吸着した
場合に生じる高精度位置合わせにおけるパターンマツチ
ングの許容度以上に大きくずれたチップの保持状態を修
正できる第1ツール9.第1カメラ14.モータ33等
による粗動修正機構によりて位置修正して、中間ポケッ
ト13上に移送するため、第2ツール10は精度良く位
置決めされたチップ3を第2ツールIOで保持すること
から、保持時チップ3が動いても、高精度位置合わせに
おけるパターンマツチングの許容度以内のずれとなり、
位置修正が可能となるという効果が得られる。
(1) The face-down bonding device of the present invention is capable of holding a chip in a state in which the chip 3 is deviated by more than the pattern matching tolerance in high-precision positioning, which occurs when the chip 3 in the dedicated jig 12 for chip alignment is vacuum-adsorbed. The first tool that can correct 9. First camera 14. Since the second tool 10 holds the precisely positioned chip 3 in the second tool IO, the position is corrected by a coarse movement correction mechanism such as the motor 33, and the chip 3 is transferred onto the intermediate pocket 13. Even if 3 moves, the deviation will be within the tolerance of pattern matching in high-precision positioning.
This has the effect that the position can be corrected.

(2)上記(11により、本発明によれば高精度の重ね
合わせによってチップ3が基板2に固着されるため、高
精度のフェイスダウンボンディングが行えるという効果
が得られる。
(2) According to the above (11), according to the present invention, since the chip 3 is fixed to the substrate 2 by highly accurate overlapping, it is possible to achieve the effect of performing highly accurate face-down bonding.

(3)本発明のフェイスダウンボンディング装置は、チ
ップ3の回転方向の位置修正が粗動位置修正。
(3) In the face-down bonding apparatus of the present invention, the position correction in the rotational direction of the chip 3 is a coarse movement position correction.

微動位置修正と分けて行われ、かつこれらの作業は同時
に行われるため、作業のインデックスタイムが短くなり
、ボンディングの高速度化が達成できるという効果が得
られる。
Since these operations are performed separately from the fine movement position correction and at the same time, the index time of the operations is shortened, and the effect of achieving high speed bonding is obtained.

(4)上記(1)により、本発明のフェイスダウンボン
ディング装置によれば、ドーム状の発光ダイオード装置
の組立の生産性の向上が達成できるという効果が得られ
る。
(4) According to the above (1), the face-down bonding apparatus of the present invention has the effect of improving the productivity of assembling a dome-shaped light emitting diode device.

(5)上記(3)により、本発明のフェイスダウンボン
ディング装置は、フェイスダウンボンディングの自動化
によって作業人員の低減が可能となるとともに、高速稼
働も可能となることから、組立ラインに組み込んだ場合
、ラインバランスも良くなるという効果が得られる。
(5) According to (3) above, the face-down bonding device of the present invention can reduce the number of workers by automating face-down bonding, and can also operate at high speed, so when incorporated into an assembly line, This has the effect of improving line balance.

(6)上記(1)〜(5)により、本発明のフェイスダ
ウンボンディング装置によれば、高精度のボンディング
による歩留りの向上、ボンディングの高速化による生産
性の向上によって、発光ダイオード装置の製造コストの
低減が達成できるという相乗効果が得られる。
(6) According to (1) to (5) above, according to the face-down bonding apparatus of the present invention, the manufacturing cost of the light emitting diode device can be reduced by improving the yield due to high precision bonding and improving productivity due to faster bonding. A synergistic effect can be obtained in that a reduction in

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である発光ダイオード装置
の製造におけるフェイスダウンボンディング技術に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、たとえば、IC等の電子部品の製造技術になど
に通用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the face-down bonding technology in the production of light emitting diode devices, which is the background field of application, but it is not limited to this, and for example, , it can be applied to manufacturing technology of electronic components such as ICs.

本発明は少なくとも重ね合わせ供給技術には適用できる
The present invention is applicable at least to overlapping feeding techniques.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例によるフェイスダウンボンデ
ィング装置の要部を示す模式的平面図、第2図は同じく
模式的斜視図、 第3図は同じくツールの駆動構造を示す模式図、第4図
は同じくツールの支持構造を示す模式図、第5図は同じ
くチンプローダ部を示す模式図、第6図は同じく中間ポ
ケット部を示す模式図、第7図は同じくボンディング部
を示す模式図、第8図は同じくチップおよび基板等を示
す斜視図、 第9図は同じくチップが固定された状態の半導体装置の
斜視図である。 ■・・・ステム、2・・・基板、3・・・発光ダイオー
ド素子(チップ)、4.5・・・電極、6.7・・・配
線層、8・・・リード、9・・・第1ツール、10・・
・第2ツール、11・・・XYテーブル、12・・・チ
ップ整列用専用治具、13・・・中間ポケット、14・
・・第1カメラ、15・・・第2カメラ、16・・・第
3カメラ、17・・・コレット、18・・・光学ガラス
板、19・・パ整列板、20.21・・・制御モータ、
22・・・照明装置、23・・・コレット、24・・・
照明装置、25・・・ステムフィーダ、26・・・治具
、27・・照明装置、28・・・Xテーブル、29・・
・XYテーブル、30.31・・・アーム、32.33
・・・モータ、34゜35・・・制御モータ、36・・
・制御モータ、37.38・・・上下制御用モータ、4
0・・・ツール、41・・・ツール本体、42・・・ベ
アリング、43・・・ドリブンギヤー、44・・・回転
軸、45・・・ドライブギヤー、46・・・タイミング
ベルl−147・・・昇降軸、48・・・支持具、49
・・・ローラ、50・・・プルヘッド、51,54,5
7.59・ ・ ・ピン、52゜53.58・・・レバ
ー、55・・・回転軸、56・・・カム、60・・・鍔
部、61・・・突部、第  1   図 第  2  図 第  3  図
FIG. 1 is a schematic plan view showing essential parts of a face-down bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic perspective view, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a tool drive structure. 4 is a schematic diagram showing the support structure of the tool, FIG. 5 is a schematic diagram showing the chin loader section, FIG. 6 is a schematic diagram showing the intermediate pocket section, and FIG. 7 is a schematic diagram showing the bonding section. FIG. 8 is a perspective view showing the chip, substrate, etc., and FIG. 9 is a perspective view of the semiconductor device with the chip fixed. ■... Stem, 2... Substrate, 3... Light emitting diode element (chip), 4.5... Electrode, 6.7... Wiring layer, 8... Lead, 9... 1st tool, 10...
・Second tool, 11... XY table, 12... Dedicated jig for chip alignment, 13... Intermediate pocket, 14.
...First camera, 15...Second camera, 16...Third camera, 17...Collet, 18...Optical glass plate, 19...Par alignment plate, 20.21...Control motor,
22...Lighting device, 23...Collet, 24...
Lighting device, 25... Stem feeder, 26... Jig, 27... Lighting device, 28... X table, 29...
・XY table, 30.31...arm, 32.33
...Motor, 34°35...Control motor, 36...
・Control motor, 37.38... Vertical control motor, 4
0... Tool, 41... Tool body, 42... Bearing, 43... Driven gear, 44... Rotating shaft, 45... Drive gear, 46... Timing bell l-147. ...Elevating shaft, 48...Support, 49
...Roller, 50...Pull head, 51, 54, 5
7.59... Pin, 52°53.58... Lever, 55... Rotating shaft, 56... Cam, 60... Flange, 61... Projection, Fig. 1 Fig. 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、被搭載物の主面を基板の主面に対面させて被搭載物
を基板に固定するフェイスダウンボンディング装置であ
って、前記被搭載物を保持する第1ツールと、前記第1
ツールに保持された被搭載物の主面パターンを検出する
第1モニターカメラと、前記第1モニターカメラによる
情報に基づいて前記第1ツールを回転調整する調整部と
、前記第1ツールから被搭載物を受け取る透明体からな
る中間ポケットと、前記中間ポケット上に載置された被
搭載物を保持する第2ツールと、前記第2ツールに保持
された被搭載物の主面パターンを検出する第2モニター
カメラと、前記基板の主面パターンを検出する第3モニ
ターカメラと、少なくとも前記第2モニターカメラおよ
び第3モニターカメラによる情報に基づいて前記被搭載
物と前記基板の位置を修正する調整部と、少なくとも前
記第2モニターカメラおよび第3モニターカメラによる
情報に基づいて前記第2ツールを回転調整する調整部と
、を有することを特徴とするフェイスダウンボンディン
グ装置。
1. A face-down bonding device for fixing an object to a substrate with the main surface of the object facing the main surface of the substrate, the device comprising: a first tool for holding the object; and a first tool for holding the object;
a first monitor camera that detects a main surface pattern of an object to be mounted held by the tool; an adjustment unit that rotates and adjusts the first tool based on information from the first monitor camera; an intermediate pocket made of a transparent body that receives an object; a second tool that holds an object placed on the intermediate pocket; and a second tool that detects a main surface pattern of the object held by the second tool. a second monitor camera, a third monitor camera that detects a main surface pattern of the substrate, and an adjustment unit that corrects the positions of the object to be mounted and the substrate based on information from at least the second monitor camera and the third monitor camera. and an adjustment section that adjusts the rotation of the second tool based on information from at least the second monitor camera and the third monitor camera.
JP27149585A 1985-12-04 1985-12-04 Face down bonding device Pending JPS62131529A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5579985A (en) * 1993-07-26 1996-12-03 Kabushiki Kaisha Shinkawa Chip bonding method and apparatus
CN113567467A (en) * 2021-08-26 2021-10-29 湖南奥创普科技有限公司 Precision chip detection equipment

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