JPS62200735A - ボンデイング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造分野で用いる半導体チップのボン
ディング装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体チップのボンディング装置において、
半導体チップを保持する保持手段の半導体チップ保持部
に半導体チップの対向する１組の辺に対応して半導体チ
ップを一方向に固定する手段を設けることによって、保
持手段による半導体チップの搬送途中において保持され
ている半導体チップが回転方向に変位するのを阻止し、
精度よくボンディングできるようにしたものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造において、半導体チップを所定の基体
にグイボンディングする工程では正確に位置合せしてボ
ンディングすることが重要である。

例えば半導体レーザ装置においては、第１２図に示すよ
うにホトダイオード（１）上にレーザダイオード（２）
を設けて成る極小半導体チップ（３）を外部導出端子（
４）を有する基台（５）上の放熱体を兼ねる取付ブロッ
ク（６）にグイボンディングして構成されるが、このと
き半導体チップ（３）は取付ブロック（６）に対して正
確な位置にボンディングされなければならない。

従来は人が目で見て位置合せを行い、マニュアル操作で
ボンディングを行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、半導体製造分野では上述のよ・うな極小半導
体チップのボンディングの自動化が望まれている。しか
し、自動化に際しては、予め位置決めした半導体チップ
のボンディング位置までの搬送中に半導体チ、ブが位置
ずれしないこと、ボンディング直前に半導体チップの位
置を確認し、位置修正ができること、またボンディング
後のボンド確認ができること等が必要である。

本発明は、上述の点に鑑み、自動によって半導体チップ
を所定の基体に精度よくグイボンディングできるように
したボンディング装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、半導体チップ（３）を保持する保持手段（２
０）を有し、半導体チップ（３）を所定の基体（１４）
にマウントするボンディング装置において、保持手段（
２０）の半導体チップ保持部（２０ａ）に、半導体チッ
プ（３）の対向する１組の辺に対応し半導体チップ（３
）を一方向に固定する手１（４２）を設けて成る。

保持手段（２０）は、所謂ボンディングヘッド部（１６
）に組込まれ、半導体チップ（３）の位置決めステージ
（１２）と半導体チップ（３）をボンディングすべき基
体（１４）が載置された基体載置部（１３）間を移動可
能になされ、且つ上下方向及び前後方向に移動できるよ
うに構成される。保持手段（２０）は垂直にのびる取付
部（２０ｂ）より直角に折曲され、さらに下方に直角の
折曲した所謂クランク型をなし、その先端の保持部（２
０ａ　）において真空吸着で半導体チップ（３）を保持
するように形成される。上記固定手段（４２）は半導体
チップ保持部（２０ａ　）に保持した半導体チップ（３
）の両側辺を規制する１対のガイド部（４１ａ　）及び
（４１ｂ　）　、或いは１対の側壁部（５１ａ　）及び
（５１ｂ　）から成る。

〔作用〕

位置決めステージ（１２）上より半導体チップ保持部（
２０ａ　）によって真空吸着された半導体チップ（３）
はその相対向する１組の辺が固定手段（４２）によって
位置規制される。この状態で半導体チップ（３）が保持
手段（２０）の移動によって基体（１４）が配された載
置部（１３）に搬送されると、その搬送途中では半導体
チップ（３）の一方向の位置が固定手段（４２）によっ
て規制されているために、半導体チップ（３）は回転方
向、或いは一方向に位置ずれすることなく載置部（１３
）に搬送される。しかる後半導体チップ（３）が基体（
１４）上にボンディングされる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明によるボンディング装置の
一実施例を説明する。

第１図は本ボンディング装置の概略図を示すもので、（
１１）はマウントすべき半導体チップ（３）の供給部、
（１２）は半導体チップ（３）を予め位置決めする位置
決めステージ、（１３）は半導体チップ（３）をマウン
トすべき基体（１４）を載置した基体ａｔ部を示す。

例えば半導体チップ（３）が前述の第１２図のレーザダ
イオード（２）及びホトダイオード（１１からなる場合
には、基体（１４）は基台（５）と一体の取付ブロック
（６）となる。又、（１５）は半導体チップ（３）を真
空吸着で保持してチップ供給部（１１）より位置決めス
テ、−ジ（１２）に搬送するための搬送手段、（１６）
はボンディングヘッド部を示し、これら搬送手段（１５
）及びボンディングへラド部（１６）は固定基材（１８
）上を矢印ａ方向に往復動し得る可動基板（１７）に所
定間隔を置いて固定される。この場合、搬送手段（１５
）がチップ供給部（１１）に対応した位置にあるとき、
ボンディングヘッド部（１６）　ｆＪ＜位置決めステー
ジ（１２）に対応した位置にあり、搬送手段（１５）が
位置決めのステージ（１２）に、対応した位置にあると
きはボンディングヘッド部（１６）が基体載置部（１３
）に対応した位置にあるように、搬送手段（１５）及び
ボンディングヘッド部（１６）と、チップ供給部（１１
）　、位置決めステージ（１２）及び載置部（１３）と
の位置関係が選定される。この装置（１９）は所謂自動
ボンディング装置であって、可動基板（１７）によって
搬送手段（１５）がチップ供給部（１１）と位置決めス
テージ（１２）間を往復動し、ボンディングヘッド部（
１６）が位置決めステージ（１２）と基体載置部（１３
）間を往復動するようになされる。先ず、チップ供給部
（１１）上の１つの半導体チップ（３）が搬送手段（１
５）の保持手段即ちコレット（１９）によって真空吸着
されて位置決めステージ（１２）上に１般送される。半
導体チップ（３）は位置決めステージ（１２）において
所定位置に位置決めされる。次に、ボンディングヘッド
部（１６）の保持手段即ちコレット（２０）によって位
置決めステージ（１２）上の半導体チップ（３）が真空
吸着されて載置部（１３）上に搬送され、次いで基体（
１４）に対してダイボンディングされる。

次に、本発明に係るボンディングヘッド部（１６）の機
構について詳述する。第２図、第３図及び第４図はボン
ディングヘッド部（１６）の正面図、一部所面とする側
面図及び底面図を示す。同図において、（２０）は半導
体チップの保持手段即ち半導体チップを真空吸着するコ
レットを示し、このコレット（２０）はコレット支持体
（２１）　、第１のクロスローラテーブル（２２）及び
第２のクロスローラテーブル（２３）を介して可動基板
（１７）に固着される。第２のクロスローラテーブル（
２３）はコレンｌ−（２０）を前後方向（第７図の矢印
す方向）に移動せしめるもので、固定部（２３ａ　）と
可動部（２３ｂ　）からなり、固定部（２３ａ　）が可
動基板（１７）に固着した支持体（２４）に固定される
。第１のクロスローラテーブル（２２）はコレット（２
０）を上下方向（第６図の矢印Ｃ方向）に移動せしめる
もので、固定部（２２ａ　）と可動部（２２ｂ）とから
形成され、可動部（２２ｂ　’）がコレット支持体（２
１）に固着されると共に、固定部（２２ａ）がＬ字状の
支持体（２５）を介して第２のクロスローラテーブル（
２３）の可動部（２３ｂ　）に固着される。

（２６）は第２のクロスローラテーブル（２３）を可動
するための第２のパルスモータで、このモータ軸（２６
ａ　）にハートカム（２７）が一体に取付けられ、この
ハートカム（２７）が第２のクロスローラテーブル（２
３）の可動部（２３ｂ　）よりの延長部に取着されたカ
ムフォロア（２８）に転接される。そして、支持体（２
４）に植立した固定軸（２９）と、第２のクロスローラ
テーブル（２３）の可動部（２３ｂとの間にスプリング
（３０）が介装され、パルスモータ（２６）の回転駆動
によりハートカム（２７）が回動し、カムフォロア（２
８）をして可動部（２３ｂ　）従ってコレット（２０）
が前後方向に移動するようになされる（第７図及び第８
図参照）。又、（３１）は第１のクロスローラテーブル
（２２）を可動するだめの第１のパルスモータで、この
モータ軸（３１ａにカム（３２）が一体に取付けられ、
このカム（３２）が第１のクロスローラテーブル（２２
）の可動部（２２ｂ　）側のコレット支持体（２１）に
設けられたカムフォロア（３３）に転接される。そして
、このコレット支持体（２１）に一体の固定軸（３４）
と固定部（２２ａ　）側のＬ字状の支持体（２５）に一
体の固定軸（３５）間にスプリング（３６）が介装され
、第１のパルスモータ（３１）の回転駆動によりカム（
３２）が回動し、カムフォロア（３３）をして可動部（
２２ｂ）従ってコレット（２０）が、Ｆ下方向に移動す
るようになされる（第６図参照）。なお、（３７）はマ
イクロフォトセンサである。

コレット（２０）は第３図で示すようにその垂直にのび
る取付部（２０ｂ　）より直角に折曲し、さらに下方に
直角に折曲した所謂クランク型に形成される。（３８）
は真空吸引装置（図示せず）よりのパイプである。一方
、載置部（１３）上に載置された基体（１４）のボンデ
ィング位置に対応する上方にＣＣＤカメラ（３９）が配
される。即ちこのＣＣＤカメラ（３９）は丁度コレット
（２０）がａ置部（１３）に移動したときにコレット（
２０）の上方からコレット先端部（２０ａ　）に保持さ
れた半導体チップ（３）が見れるような位置に配される
。又、コレット（２０）の先端部（２０ａ）に、この先
端部（２０ａ　）を両側より挾む如き１対のガイド部（
４１ａ　）及び（４１ｂ　）からなる半導体チップ（３
）の固定手段即ち位置規制手段（４２）が設・けられる
。この１対のガイド部（４１ａ　）及び（４１ｂ　＞　
　はコレット先端部に真空吸着した半導体チップ（３）
の相対向する１組の辺に近接し、半導体チップ（３）の
一方向即ち左右方向の位置を規制するものである。■対
のガイド部（４１ａ　＞及び（４１ｂ）はコレット（２
０）を挾んで相対向する夫々の支持部（４３ａ　）及び
（４３ｂ　）に取付けられ、この支持部（４３ａ）及び
（４３ｂ　）の一端が夫々固定部（４４ａ　）及び（４
４ｂ　）に軸（４５ａ　）及び（４５ｂ　）を中心に回
動自在に取付けられる。

両支持部（４３ａ　）及び＜４３ｂ）間には両ガイド部
（４１ａ　）及び（４１ｂ　）を閉じる方向に偏倚せし
めるスプリング（４６）が介装される。又、シリンダー
（４７）に直結した断面台形状のカム（４８）が設けら
れ、このカム（４８）のカム面に夫々支持部（４３ａ　
）及び（４３ｂ　）の一端より直角に延長した延長部端
のミニチュアベアリング（４９）が転接される。従って
、第５図に示すようにシリンダー（４７）によってカム
（４８）が前進したときには支持部（４３ａ　）及び（
４３ｂ）が夫々軸（４５ａ）及び（４５ｂ　）を中心に
回動し両ガイド部（４１ａ　）及び（・％ｌｂ）が開き
（鎖線位ｔｉ￥）、カム（４８）が後退したときは両ガ
イド部（４１ａ　）及び（４１ｂ）が閉じる（実線位置
）ようになされる。

次にかかる構成のボンディングヘッド部（１６）の動作
を説明する。

可動基＆（１７）によってボンディングヘッド部（１６
）が位置決めステージ（１２）上に移動されると、シリ
ンダー（４７）の動作でカム（４８）が前進して第５図
に示す如くガイド部（４１ａ　）及び（４１ｂ　）が開
くと共に、第１のパルスモータ（３１）によって第１の
クロスローラテーブル（２２）の可動部（２２ｂ）が駆
動し、コレット（２０）が降下して（第６図参照）位置
決めステージ（１２）上の半導体チップ（３）を真空吸
着する。そしてコレット（２０）が第１のクロスローラ
テーブル（２２）の駆動で上昇し、元の位置に戻ると、
シリンダー（４７）が動作して、カム（４８）が後退し
、ガイド部（４１ａ　）及び（４１ｂ　）が閉じる。こ
の閉じた状態でガイド部（４１ａ　）及び（４１ｂ　）
が夫々半導体チップ（３）の左右方向の両側辺に接近す
ることによって第９図に示すように半導体チップ（３）
はその左右方向の位置が規制される。次に、可動基板（
１７）によってボンディングヘッド部（１６）が第９図
の状態を維持して載置部（１３）上に移動される。この
移動途中ではコレラｌ−（２０）に吸着された半導体チ
ップ（３）の左右方向の位置は両ガイド部（４１ａ　）
及び（４１ｂ　）によって固定されるために、半導体チ
ップ（３）が回転方向又は左右方向に位置ずれすること
がない。次にボンディング直前に第１０図で示すように
ＣＣＤカメラ（３９）を通して画像処理を行い、基体（
１４）に対する半導体チップ（３）の位置、即ち左右方
向はガイド部（４１ａ）及び（４１ｂ　）によって位置
ずれがないので、前後方向の位置ずれ即ち変位置を計算
し、位置ずれがあれば、第２のパルスモータ（２６）が
駆動し、ハートカム（２７）をして第２のクロスローラ
テーブル（２３）が駆動され、コレンｌ−（２０）が前
後方向に移動されて（第７図及び第８図参照）半導体チ
ップ（３）の前後方向の位置修正が行われる。次に、シ
リンダー（４７）によってガイド部（４１ａ）及び（４
１ｂ）が開き、同時に第１のパルスモータ（３１）によ
ってコレット（２０）が降下して半導体チップ（３）が
基体（１４）にダイボンディングされる。また、ボンデ
ィング後において、半導体チップ（３）のボンディング
の良否のチェ７りが同様にＣＣＤカメラを通して画像処
理によって行われる。

上述の構成によれば、ボンディングヘッド部（１６）の
コレット（２０）によって半導体チップ（３）を吸着し
、基体（１４）の載置部（１３）に搬送する途中におい
ては、１対のガイド部（４１ａ　）及び（４１ｂ）によ
って半導体チップ（３）の左右方向の位置が規制される
ために、回転方向の位置ずれ、或いは左右方向の位置ず
れを阻止することができる。

そして、第２のクロスローラテーブル（２３）によって
前後方向の位置修正が可能なために、正確に半導体チッ
プ（３）をボンディングすることができる。

また、コレット（２０）がクランク型に折曲して形成さ
れるために上方よりのＣＣＤカメラ（３９）を通して画
像処理で正確に位置の確認及び修正ができる。

尚、上側においてはコレラ）　（２０）に吸着された半
導体チップ（３）の一方向（即ち左右方向）の位置を規
制する手段（４２）としてガイド部に代えて例えば第１
１図に示すようにコレラ）　（２０）の先端部（２０ａ
　）の一方向の両側部を突出させて、この両側壁部（５
１ａ　）及び（５１ｂ　）にて半導体チップ（３）の一
方向の位置を規制するようにしてもよい。

また、上側ではホトダイオード上にレーザダイオードを
設けて成る半導体チップを放熱体を兼ねる取付ブロック
にボンディングする場合に適用したが、その他の通常の
半導体チップ、極小半導体チップの所定基体上へのグイ
ボンディングにも通用できること勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体チップの自動ボンディング装置
において、その保持手段の半導体チップを保持する保持
部に半導体チップの一方向の位置を固定する手段を設け
たことにより、半導体チップを保持手段にて吸着した状
態で所定の位置に搬送する途中において回転方向の位置
ずれが阻止され、正確に自動ボンディングができる。従
って、例えば半導体レーザチップ等の極小半導体チップ
のボンディングを容易にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るボンディング装置の概略図、第２
図、第３図及び第４図はそのボンディングウッド部の正
面図、一部断面とした側面図及び底面図、第５図はガイ
ド部の動作状態を示す図、第６図、第７図及び第８図は
夫々ボンディングヘッド部の動作状態を示す図、第９図
はボンディングヘッド部の半導体チップを保持した状態
図、第１０図はボンディング直前の状態図、第１１図は
コレットの他の例を示す要部の断面図、第１２図は本装
置が通用される半導体装置の一例を示す側面図である。 （３）は半導体チップ、（１１）はチップ供給部、（１
２）は位置決めステージ、（１３）は基体載置部、（１
４）は基体、（１５）は搬送手段、（１６）はボンディ
ングヘッド部、（２０）はコレット、（３９）はＣＯＤ
カメラ、　（４１ａ　）　　（４１ｂ　）はガイド部、
（４２）は位置規制手段である。 創作に 第５図 第　９　図　　　　　　　　　　　ホンティング直前の
状態困第１０図 のｔ部／＋１／ｒｆ］図　　　　　　　　　　千゛基体
し−で装置第１１図　　　　　　第１２図 −マー ｂ 動作釦 ＠１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体チップを保持する保持手段を有し、前記半導体チ
   ップを所定の基体にマウントするボンディング装置にお
   いて、 前記保持手段の半導体チップ保持部に、前記半導体チッ
   プの対向する１組の辺に対応し、前記半導体チップを一
   方向に固定する手段が設けられて成るボンディング装置
   。