JPS6342134A - チツプボンデイング装置 - 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】

この発明は、チップボンディング装置に関し、詳しくは
、チンプボンディング用コレット装置の移動距離が短縮
され、そのボンディングスピードが飛躍的に高められる
ように改良されたものに関する。

【従来の技術】

ＬＳＩなどの半導体装置の製造工程においては、たとえ
ば、基板搬送手段により間欠的にこま送りされるリード
フレームなどの基（屋上に、半導体素子であるチップを
ボンディングする作業が行われる。この場合、チップの
形成作業においては、多数のチップが一括形成されたウ
ェハを伸縮性のあるシート上に仮接着してこれをタラフ
キングした後、シートを加熱しながら引き伸ばした状態
に保持しくいわゆるエキスバンドテープと呼称される状
態にして）、各チップ間の間隔を広げるという手順が踏
まれる。 一方、このようにして一個毎に独立させられたそれぞれ
のチップは、たとえば、特開昭５９−２０４２４７号、
同しく５９−２０５７３３号公報に開示されているよう
なチップポンデイグ装置を用いてボンディングされる。 すなわち、チップ担持部材としての上記エキスパンドテ
ープは、サポートフレームに張り何けられ、このサポー
トフレームを支持し、かつ制御装置に連結されたＸ−Ｙ
テーブルによりＸＹ平面方向に間欠順送りされるように
なっている。これにより、上記エキスパンドテープは、
各チップが順次ピフクアフブ位置をとるようにされる。 また、上記エキスパンドテープの下側には、中央にバキ
ュームホールをもつガイド面と、上記バキュームホール
から先端が出没するピックアップニードルを備えたテー
プガイドが配設される一方、上記エキスパンドテープを
挟んで上記テープガイドの真上に、チップが上記テープ
ガイドのガイド面の中央に位置しているかどうかを確認
するための光学系認識装置が、上記Ｘ−Ｙテーブルの制
御装置と連携作動するように設けられている。さらに、
上記ガイド面の中央に位置させられたチップの上方には
、これを真空吸着して、基板上の所定位置に運び、その
位置に接着するコレット装置が配置されている。 そして、上記光学系認識装置とこれに連動する制御装置
の作動により、上記ｘ−ｙテーブルが駆動して上記サポ
ートフレームに支持されたエキスバンドテープ上のチッ
プが上記ガイド面の中央に移動させられ、上記ピックア
ンプニードルがチップを突き上げてこれを上記エキスバ
ンドテープから離間させると同時に、上記コレット装置
がこのチップを吸い上げ、上記基板上の所定位置に運び
、接着する。この動作は、エキスバンドテープ上のチッ
プが全てなくなるまで繰り返される。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、上記のチップポンデイグ装置においては、ｉ
ｔ反とエキスバンドテープ上上のチップとは、略同一平
面上において離間して配置されていることから、たとえ
ば、文字表示ＬＥＤ　（文字表示デイスプレィ）などに
使用される発光ダイオード用のチップを基板にボンディ
ングする場合には、その基板の幅寸法が比較的に長いた
め、それに応じて上記コレット装置の移動距離が長くな
るという不都合がある。 また、チップが一括形成されたウェハのサイズが大きい
場合には、それに対応して上述したエキスバンドテープ
の幅寸法も長くなるため、さらに上記の傾向が顕著とな
る。 この場合、上記コレット装置の移動回数は、ボンディン
グしようとするチップの個数に比例することから、ウェ
ハのサイズが大きくなればなるほど、換言すると、上記
エキスバンドテープ上のチップの個数が多くなればなる
ほど、その移動に要する時間も長くなる。たとえば、上
記発光ダイオード用のチップは、通常、一枚のウェハで
、２０゜０００個ないし３０．０００個が一括形成され
ており、その全てのチップをボンディングするためには
、上記コレット装置は、エキスバンドテープと基板との
間を２０，０００回ないし３０，０００回も往復するこ
ととなる。 したがって、使用する基板およびウェハのサイズが大き
くなるのに比例して、コレット装置の移動に要する時間
が非常に長くなり、ボンディングスピードが極端に遅く
なるという問題があった。 このことは、作業能率が大幅に低下する原因となり、結
果的に半導体装置製造における生産性が著しく悪化する
ことになる。 この発明は、以上のような事情のもとで考え出されたも
ので、コレット装置の移動距離が短縮されてボンディン
グスピードが飛躍的に高められるとともに、採用される
基板やウェハのサイズの変化に左右されることなくボン
ディングスピードが一定化し、生産性の大幅なアンプを
可能にする、チップポンデイグ装置を提供することをそ
の課題としている。

【問題を解決するための手段】

上記の問題を解決するため、この発明では、次の技術的
手段を採用した。 すなわち、この発明にかかるチップポンデイグ装置は、
基板を支持し、かつこの基板を、チップを配置すべき複
数のボンディング面が順次所定のボンディング位置をと
るように間欠おくりする基板搬送手段と、 上記基板搬送手段の上方に配置され、複数のチップを担
持したチップ担持部材をチップ担持面が上記基板搬送手
段上の基板を向くように支持し、かつ、このチップ担持
部材を、これに担持された各チップが順次ピックアップ
位置をとるようにチップ担持面方向に間欠おくりするチ
ップ担持部材保持手段と、 上記基板搬送手段上の基板と、上記チップ担持部材のチ
ップ担持面との間に配置され、上記チップ担持面に垂直
な方向を向きながらチップ担持面に相対的に近接および
離間して上記チップ担持部材におけるピックアップ位置
にあるチップをピックアップする動作と、ピックアップ
後、基板面と平行な軸を中心として上記基板上面のボン
ディング面と直交する方向を向くまで回動する動作と、
回動後上記基板上面のボンディング面に相対的に近接お
よび離間してチップをボンディング位置にあるボンディ
ング面にボンディングする動作と、ボンディング後、上
記軸を中心として上記チップ担持面に垂直な方向を向く
まで回帰回動する動作とを行なうコレット装置と、を備
えることを特徴としている。

【作用および効果】

単位チップを配置すべき一つのボンディング面が所定の
ボンディング位置をとるように、基板が基板搬送手段に
よりこま送りされる。一方、チップ担持部材上の単位チ
ップがビックアンプ位置をとるように、上記チップ担持
部材がチップ担持部材保持手段によりこま送りされる。 そして、コレット装置は、まず、上記チップ担持部材の
チップ担持面に垂直な方向を向きながらチップ担持面へ
接離して上記チップ担持部材上のピックアップ位置にあ
るチップをピックアンプする。次に、上記コレット装置
は、基板面と平行な軸を中心として上記基板上面のボン
ディング面と直交する方向を向くまで回動し、上記基板
のボンディング面に接離して上記チップを基板のボンデ
ィング位置にボンディングする。その後、上記コレット
装置は、上記軸を中心として上記チップ担持部材のチッ
プ担持面に垂直な方向を向くまで回帰回動し、一連の単
位チップボンディング動作を完了する。 この一連のボンディング動作は、上記チップ推持部材上
のすべてのチップがなくなるまで繰り返される。 このように、本発明においては、チップがボンディング
されるべき基板の上方に、チップを担持したチップ担持
部材を配置し、各チップにピックアップ位置をとらせ、
他方、ボンディング面にボンディング位置をとらせると
ともに、上記基板とチップ担持部材との間にコレット装
置を配置してこれが一旦チンブ担持部材に接離した後、
回動して、基板に近接し、再び回動してチップ担持部材
への接離姿勢をとるように設定している。 そのため、上記コレット装置の移動距離は、上記チップ
担持部材、および、上記基板に近接離間する場合の移動
距離と、回動距離だけとなる。 この場合、回動距離は、平面方向における移動距離に比
べるとそれほど長いものではない。 したがって、回動に要する時間を考慮しても、従来例に
おけるコレット装置が平面的に移動する場合に比して、
その移動に要する時間が大幅に短縮される。 この場合、上記基板とチップ担持部材との距離を短縮し
、コレット装置の真近接離間距離を短くすることにより
、さらにその移動時間を短くすることが可能となる。 そのため、ボンディングスピードが驚異的にアップする
。 さらに、上記基板と上記チップ担持部材とは、従来例の
ように略同一平面上ではなく、上下方向に配置されると
ともに、上記コレット装置は上記チップ担持部材のチッ
プ担持面と上記基板のボンディング面との間を移動する
ようになっていることから、基板あるいはウェハのサイ
ズが大きくなりその幅寸法が長くなったとしても、上記
コレット装置の移動距離は上記基板と上記チップ担持部
材との距離が変化しない限り、同一に保たれる。 そのため、ボンディングスピードが一定化する。 したがって、生産効率の改善が達成され、半導体装置製
造における生産コストの削減を実現できる。

【実施例の説明】

以下、この発明の実施例を第１図ないし第４図を参照し
て詳細に説明する。 第１！２１および第２図に示すように、この例における
アップポンディング装置１は、基板搬送手段２と、チッ
プ担持部材保持手段３と、コレット装置４とを備えてい
る。 そして、上記基板搬送手段２は、文字表示ＬＥＤに使泪
される半導体装置用の基板５を支持するとともに、これ
のチップ６を配置すべき複数のボンディング面７が順次
所定のボンディング位置をとるようにＸ−Ｙ平面方向に
間欠おくりする第−Ｘ−Ｙテーブル８を備えており、こ
の第−Ｘ−Ｙテーブル８は、図示しない制御装置により
駆動制御されるようになっている。 一方、第１図および第２図に示すように、上記チップ担
持部材保持手段３は、上記基板搬送手段２の上方におい
て、複数のチップ６を担持したチップ担持部材９のチッ
プ担持面１０と上記基板５のボンディング面７とが対向
するように配置されており、上記各チップ６に所定のピ
ックアップ位置をとらせるように構成される。 すなわち、上記チップ担持部材保持手段３は、チップ担
持部材９が張り付けられるサポートフレーム１１をもち
、かつ図示しない制？２１１装置に連結されて上記第−
Ｘ−Ｙテーブル８に対応して作動する第二Ｘ−Ｙテーブ
ル１２を備えており、この第二Ｘ−Ｙテーブル１２の駆
動により上記チップ担持部材９をＸ−Ｙ平面方向に間欠
順送りするようになっている。 この場合、上記チップ担持部材９としては、たとえば、
多数のチップ６が一括形成されたウェハを伸縮性のある
シート上に仮接着してこれをタラフキングした後、シー
トを加熱しながら引き伸ばした状態に保持することによ
り作成され、各チップ６間の間隔を広がった状態に維持
するいわゆるエキスパンドテープなどが採用される。 また、第２図に示すように、上記チップ担持部材９の上
側には、中央にバキュームホール１３をもつガイド面１
４と、上記バキュームホール１３から先端が出没するピ
ックアップニードル１５を備えたガイド１６が配置され
ている。さらに、上記チップ担持部材９を挟んで上記ガ
イド１６の真下に、チップ６が上記ガイド１６のガイド
面１５の中央に、すなわち、ピックアップ位置に位置し
ているか否かを認識するための図示しない光学系認識装
置が、上記第二Ｘ−Ｙテーブル１２の制御装置と連携し
て駆動するように配設される。 そして、第１図に示すように、上記コレット装置４は、
上記基板搬送手段２上の基板５と、上記チップ担持部材
９との間に配置されており、外部のバキューム装置など
に連結された一対の真空吸着用コレット１７．１８を備
えている。これらコレット１７．１８は、モータケース
１９内の図示しないステッピングモータにおける回転軸
２０の突出端部に連結された支持体２１の上下面２１ａ
。 ２１ａにおいて、上記支持体２１を挟んで直列状に突設
されている。これらのコレフト１７．１８の軸方向長さ
は、上記チップ担持部材９のチップ担持面１０と上記基
板５のボンディング面７との離間距離に応じて、上記コ
レット装置４が上記チップ担持面１０とボンディング面
７との間で回動可能に、かつ効率的にビフクアソブなら
びにボンディング動作を行ないうるように設定されるも
のである。 さらに、上記コレット装置４は、上記ステッピング・モ
ータの駆動により、上記基板面５ａと平行な軸を中心と
して回動させられるとともに、Ｚ軸方同送り手段２２に
よりその軸方向に往復動させられる。すなわち、上記Ｚ
軸方同送り手段２２は、上記ステッピング・モータに連
携駆動して上記モータケース１９を上記コレット１７．
１８の軸方向に往復動させる図示しないカム装置などを
備えている。このＺ軸方同送り手段２２と上記ステッピ
ング・モータとの連携駆動により、上記コレ７ト装置４
は以下に述べるような一連のボンディング動作を行なう
。 すなわち、上記コレン）装置４は、作動時において、上
記チップ担持面１０に垂直な方向を向きながらチップ担
持面１０に接離して上記チップ担持部材９におけるピッ
クアップ位置にあるチップ６をピックアンプする動作と
、ピックアップした後、基板面５ａと平行な軸を中心と
して上記基板上面５ｂのボンディング面７に近接および
離間してチップ６をボンディング位置にあるボンディン
グ面７にボンディングする動作と、ボンディングした後
、上記軸を中心として上記チップ担持面１０に垂直な方
向を向くまで回帰回動する動作を行なうように構成され
ている。 本例においては、上記したように一対のコレット１７．
１８が支持体２１を挟んで対向配置されることにより、
上記コレット装置４は、上述したピックアップ動作およ
びボンディング動作をその半回転毎に交互に行いうるよ
うになっている。 上記の構成において、その作用を第１図ないし第４図に
より詳述する。 まず、第１図に示すように、上記基板５が基板搬送手段
２の第−Ｘ−Ｙテーブル８によりこま送りされ、基板５
のチップ６を配置すべき一つのボンディング面７が所定
のボンディング位置をとらせられる。その一方で、上記
光学系認識装置およびこれに連動する制御装置により、
上記第二Ｘ−Ｙテーブル１２が駆動させられ、上記サポ
ートフレーム１１に支持されたチップ担持部材９上の所
定のチップ６が、上記ガイド１６のガイド面１４の中央
に移動させられ、ピンクアンプ位置をとる。 次に、第２図に示すように、上記Ｚ軸方同送り手段２２
の駆動により、上記コレット装置４は、まず、上記チッ
プ担持部材９のチップ担持面１０に垂直な方向を向きな
がら、チップ担持面１０へ近接して、一方のコレット１
７の先端に上記チップ６を真空吸着する。このとき、上
記ピックアップニードル１５がチップ６を突き下げてこ
れをチップ担持部材９から離間させることにより、上記
チンプロはすみやかに上記コレット１７の先端に吸い付
けられる。 その後、上記コレット装置４は、上記チップ担持面１０
から離間してビックアンプ動作を完了する。さらに、第
３図に示すように、上記ステッピング・モータの駆動に
より、上記コレット装置４は、基板面５ａと平行な軸を
中心として反時計回り方向に１８０度回動じて上記基板
上面５ｂのボンディング面７と直交する方向を向くまで
回動する。そして、再び上記Ｚ軸方同送り手段２２が駆
動して、上記コレット装置４は、上記ボンディング面７
に接離して上記チップ６を基板５のボンディング位置に
ボンディングする。このとき、上記コレット装置４は、
上記ボンディング面７から離間するとともに、上記チッ
プ担持部材９のチップ担持面１０に近接し、上記コレッ
ト１７と反対側に配置されているコレット１８の先端に
、上記の場合と同様にして上記チップ担持部材保持手段
３″によりこま送りされた新たにボンディングすべきチ
ップ６を真空吸着する。 最後に、上記コレット装置４は、再び上記チップ担持面
１０から離間して、第４図に示すように、上記ステッピ
ング・モータの回転軸２０が１８０度回転することによ
り、上記コレット装置４は、上記軸を中心として反時計
回り方向に上記チップ担持部材９のチップ担持面１０に
垂直な方向を向くまで回帰回動じ、すでに上記コレット
１８の先端に保持しているチップ６を新たなボンディン
グ面７に接着しうる姿勢をとるとともに、上記コレノド
１７の先端にその次にピックアップすべきチップ６を吸
着しうる態勢を整える。 こうして、一連の単位チップボンディング動作が完了す
る。 なお、この一連のボンディング動作は、上記チップ担持
部材９上のすべてのチップ６が一掃されるまで繰り返さ
れ、所定のボンディング作業が達成される。 以上のように、本例におけるコレット装置４の実質的な
移動距離は、上記チップ担持部材９に近接離間するのに
要する距離と、上記基板５に近接離間するのに要する距
離だけである。 また、上記コレット装Ｗ４は、上記一対のコレット１７
．１８を用いて、上述したピックアンプ動作とボンディ
ング動作をその半回転毎に交互に行なっている。 したがって、コレット装置４は、その直線的な移動にか
かる時間が大幅に短くなるとともに、一つのチップ６を
ピックアップする一方で、もう一つのチップ６をボンデ
ィングすることになる。 そのため、上記ステッピング・モータにおける回転軸２
０の回動に要する時間を考慮しても、ボンディングに要
する時間は、従来例に比べ飛躍的に短縮される。 なお、上記実施例におけるチップ担持部材９は、上記基
板５に対して斜交い状に配置し、チップ担持部材保持手
段３により上記の場合と同様にして間欠順送りさせても
よい、そうすれば、コレット装置４の移動距離をさらに
カットできる。 もちろん、この発明の範囲は、上記実施例に限定されな
い、たとえば、上記実施例におけるコレット装置４のコ
レット１７．１８の個数および形態は、特に限定される
ものではなく、ボンディング動作を効果的に行ないうる
ように設定されるものであり、その個数を増加させたり
、あるいはその形態を上記両辺接離間距離が短（なるよ
うに設定すれば、さらにボンデインダスピードを速くす
ることができる。 また、上記実施例では、コレットを回動および上下動さ
せていたが、ボンディング面および／またはチップ担持
面をコレットに対して近接または離間させて、コレット
は回動運動するだけの構成にしてもよい。 なお、いうまでもなく、上記チップボンディング装置１
は、基板５としてリードフレームが採用される場合にお
いても同様にして使用されうるとともに、本発明の範囲
内において、その他、種々、設計変更可能なものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図ない
し第４図はその作用説明図である。 １・・・チップボンディング装置、２・・・基板搬送手
段、３・・・チップ担持部材保持手段、４・・・コレッ
ト装置、５・・・基板、５ａ・・・基板面、５ｂ・・・
基板上面、６・・・チップ、７・・・ボンディング面、
９・・・チップ担持部材、１０・・・チップ担持面。 出顎人　ローム株式会社 代理人　弁理士　樋口　豊治　ほか１名第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板を支持し、かつこの基板を、チップを配置す
   べき複数のボンディング面が順次所定のボンディング位
   置をとるように間欠おくりする基板搬送手段と、 上記基板搬送手段の上方に配置され、複数 のチップを担持したチップ担持部材をチップ担持面が上
   記基板搬送手段上の基板を向くように支持し、かつ、こ
   のチップ担持部材を、これに担持された各チップが順次
   ピックアップ位置をとるようにチップ担持面方向に間欠
   おくりするチップ担持部材保持手段と、 上記基板搬送手段上の基板と、上記チップ 担持部材のチップ担持面との間に配置され、上記チップ
   担持面に垂直な方向を向きながらチップ担持面に相対的
   に近接および離間して上記チップ担持部材におけるピッ
   クアップ位置にあるチップをピックアップする動作と、
   ピックアップ後、基板面と平行な軸を中心として上記基
   板上面のボンディング面と直交する方向を向くまで回動
   する動作と、回動後上記基板上面のボンディング面に相
   対的に近接および離間してチップをボンディング位置に
   あるボンディング面にボンディングする動作と、ボンデ
   ィング後、上記軸を中心として上記チップ担持面に垂直
   な方向を向くまで回帰回動する動作とを行なうコレット
   装置と、を備えることを特徴とする、チップボンディン
   グ装置。