(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークのボンディング面に形成された複数のバンプの頂部に一枚の水平なレベリングプレートを押し付けて、これら複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法において、
個々のワーク毎に、前記ボンディング面の高さであるワーク高さを検出し、検出された前記ワーク高さに基づいて前記レベリングプレートの押付け高さを設定し、
多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行うことを特徴とするバンプ高さ矯正方法。
【請求項２】
レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いる請求項１記載のバンプ高さ矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ等のワークを回路基板に実装し易くするため、ワークのボンディング面に形成された複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ等のワーク、特にメモリーチップ等の電極数が数十個以上のものを回路基板へ実装する方法として、実装スペース、実装コストや電極接続部の電気特性等での有利さを考慮して、先ずワークの各電極にバンプを形成してから回路基板へ装着して実装するという方法が多く利用されている。
【０００３】
バンプ形成方法の一例は、図４（ａ）に示すように、ボンディングステージ１上に半導体チップ（ワーク）２を位置決めし、ボンディングヘッドのキャピラリ３の下端においてバンプの材料であるワイヤ４を加熱溶融させてボール状に形成し、次いで図４（ｂ）に示すように、ボンディングヘッドを下降させて前記のボール部１５をワーク２上の電極５に押し付けてボンディングした後、図４（ｃ）に示すように、ボンディングヘッドを上昇させてワイヤ４を切断して電極５にバンプ６を形成し、以上の動作を一個のワーク２の全電極５において繰り返す。さて、図４（ｃ）に示すように、形成された各バンプ６の頂部７の電極５面からの高さである各バンプ高さｈは、それらの頂部７がワイヤ４を引きちぎった切断部であるため、不揃いであるので、そのままでは回路基板への実装に不適合である場合が多い。そこで次に、形成された全バンプ６のバンプ高さｈを揃えるため、図５に示すようなバンプ高さ矯正装置２０を用いて、全バンプ６の頂部７に一枚の水平なレベリングプレート２１を押し付けて全バンプ６のバンプ高さｈを矯正している。
【０００４】
従来のバンプ高さ矯正方法は、図５に示すように、バンプ形成されたワーク２をレベリングステージ２６上に載置し、ガイド機構２２で水平に保持され上下動自在にガイドされたレベリングプレート２１を、モータ駆動機構２３で上下動させてバンプ６の頂部７に押し付け、その押付け力を一定とすることを図って、モータ駆動機構２３からレベリングプレート２１に加わる荷重をロードセル２４で検出してモータ駆動機構２３の動作を制御していた。このレベリングプレート２１はガイド機構２２の上下動する可動体２５にネジ２７でネジ止めされており、レベリングプレート２１の交換や洗浄等のメンテナンスにおいて可動体２５から着脱できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、移動体通信機器の普及に伴い、移動体通信機器用の高周波フィルタ等の電極数が数個と少ないワークの回路基板への実装も、従来の半田付けやワイヤボンディング等を利用した実装から、その実装スペースや電極接続部の高周波電気特性等で有利なバンプ形成を利用した実装へと替わりつつある。
【０００６】
しかしながら、上記従来のバンプ高さ矯正方法では、ワーク２が電極数の少ないものすなわちバンプ数の少ないものである場合、バンプ高さｈを矯正するのに必要かつ十分なレベリングプレート２１の押付け力はかなり小さく、レベリングプレート２１を上下ガイドするガイド機構２２の摺動部分２２ａの摩擦力が無視できなくなるため、ロードセル２４で検出するレベリングプレート２１に加わる荷重とレベリングプレート２１から全バンプ６に加わる押付け力とが大いに異なるようになり、しかも前記摩擦力を正確に見積もることも制御することも困難であるので、結局ワーク毎に押付け力がバラツいて、矯正後のバンプ高さｈの不適正なワークが多量に発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑み、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができるバンプ高さ矯正方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、ワークのボンディング面に形成された複数のバンプの頂部に一枚の水平なレベリングプレートを押し付けて、これら複数のバンプを適正なバンプ高さに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法において、個々のワーク毎に、前記ボンディング面の高さであるワーク高さを検出し、検出された前記ワーク高さに基づいて前記レベリングプレートの押付け高さを設定することを基本構成とする。
【０００９】
本発明の基本構成によれば、ワーク厚みに基づいてレベリングプレートの押付け高さを決め、しかもワーク毎のワーク厚みのバラツキに対応してその押付け高さを補正することができるので、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができる。
【００１０】
本発明は特に、多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行うことを特徴としている。
これにより、特に、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更によるレベリングプレートの押付け高さとバンプ高さとの関係の変化に対して有効に対応できるので、多数のワークのバンプ高さを効率的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【００１１】
また、レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いると、レベリングプレートの保持面への取付けにおいて、レベリングプレートに加えられる歪みをネジ締め等による取付けに比べて小さくすることができるので、レベリングプレートの押付け面の平面度及びボンディング面に対する平行度を容易に精度よく設定することができる。また、レベリングプレートの保持面への着脱が容易であるので、レベリングプレートの交換や洗浄等のメンテナンスにおいても迅速に着脱を行うことができる。従って、より多数のワークの生産においても、バンプ高さを適正な値に維持でき、より生産性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。
【００１３】
本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態は、図２に示すようなバンプ高さ矯正装置１１を用いて、半導体チップ（ワーク）２の電極に形成された複数のバンプ６の頂部７に一枚の水平なレベリングプレート９を押し付けて、これら複数のバンプ６を適正なバンプ高さＨに矯正して揃えるバンプ高さ矯正方法であって、図１〜図３に示すように、個々のワーク２毎に、電極５面の高さであるワーク高さＸを検出し、検出されたワーク高さＸに基づいてレベリングプレート９の押付け高さＹを設定するものである。そして、ワーク２の管理ロットの変り目においては、各管理ロット毎に、一個目のワーク２の矯正後のバンプ高さＨを検出し、この検出されたバンプ高さＨに基づいて、ワーク高さＸの検出によって定められたレベリングプレート９の押付け高さＹを補正し、この管理ロット内の２個目以降のワーク２については前記で補正されたレベリングプレート９の押付け高さＹにより矯正を行うものである。
【００１４】
ここで、バンプ形成方法の一例を、図４に基づいて説明しておく。先ず、ボンディングステージ１上にワーク２を位置決めし、ボンディングヘッドのキャピラリ３の下端を通してバンプの材料であるワイヤ４を所要量繰り出した後、トーチ１７からのスパーク放電で加熱溶融させてワイヤ４の下端をボール状に形成する（図４の（ａ））。次に、ボンディングヘッドを下降させて前記のボール部１５をワーク２の電極５に押し付けて、荷重と超音波振動印加とによってボンディングする（図４の（ｂ））。この際の圧着力は３０〜５０ｇ／バンプで、超音波振動は、振動方向が水平で、振幅０．５μｍ、振動数６０〜７０ｋＨｚである。その後、ボンディングヘッドを上昇させてワイヤ４を切断して電極５にバンプ６を形成する（図４の（ｃ））。以上の動作を一個のワーク２の全電極５において繰り返す。これによって形成されたバンプ６のバンプ高さｈは、圧縮されたボール部１５の上部に３０〜４０μｍ突出したワイヤ部１６を含む６０〜７０μｍ程度である。バンプ形成されたワーク２をボンディングステージ１上からレベリングステージ８上へ移載し、次のバンプ高さ矯正工程に移行する。
【００１５】
バンプ高さ矯正装置１１の一例は、図２に示すように、ワーク２を水平に保持するレベリングステージ８と、下面に平面を有する鋼製のレベリングプレート９と、このレベリングプレート９を保持する可動体１０と、この可動体１０を上下動自在にガイドするガイド機構１２と、可動体１０を上下動させるモータ駆動機構１３と、このモータ駆動機構１２による上下動の高さを制御する制御部１４とからなり、ガイド機構１２の可動体１０の下面１０ａには、真空ポンプ１８に接続している真空吸着部１８ａが設けられレベリングプレート９を吸着しており、レベリングステージ８に対するレベリングプレート９の平行度と平面度とが精度よく保たれるように保持している。
【００１６】
バンプ高さ矯正方法を、図２および図３のフローチャートに基づいて以下に説明する。
【００１７】
先ず、ステップＳ１で基準バンプ高さＨ0 、ワーク高さズレ許容量Ｂ1 を設定しておく。ステップＳ２でワーク２をレベリングステージ８上に導入し、ステップＳ３で高さの原点から電極５の高さを図示しないレーザ測定器で数点測定して、これを平均してワーク高さＸを求める。ステップＳ４において、ワーク２が管理ロットの一個目であるならば次のステップＳ５へ、２個目以降であるならばステップＳ１０へ、それぞれ処理を進める。
【００１８】
ステップＳ５で管理ロットの一個目のワーク高さＸを基準ワーク高さＸ0 として登録し、ステップＳ６で基準ワーク高さＸ0 を基に基準押付け高さＹ0 、すなわちＹ0 ＝Ｈ0 ＋Ｘ0 を求め、ステップＳ７で基準押付け高さＹ0 を用いてバンプ６の矯正動作を行う。ステップＳ８で矯正されたバンプ高さを顕微鏡で数点測定し、これを平均してバンプ高さＨを求める。ステップＳ９でバンプ高さＨの基準バンプ高さＨ0 からのズレ量すなわちＨ−Ｈ0 を求め、これを補正量Ａとして登録する。次いで、ワーク２を排出後ステップＳ２へ戻り、２個目以降のワーク２の処理に備える。
【００１９】
ステップＳ１０で個々のワーク高さＸの基準ワーク高さＸ0 からのズレであるワーク高さズレ量Ｂを、Ｂ＝Ｘ−Ｘ0 として求めて記憶する。ステップＳ１１で、ワーク高さズレ量Ｂがワーク高さズレ許容量Ｂ1 以下ならば次のステップステップＳ１２へ、Ｂ1 を越えるならばステップＳ１５のエラー停止へ、それぞれ処理を進める。
【００２０】
そして、ステップＳ１２で、管理ロット毎に求まる補正量Ａと個々のワーク２毎に求まるワーク高さズレ量Ｂとに基づいて基準押付け高さＹ0 を補正して、押付け高さＹを式Ｙ＝Ｙ0 −Ａ−Ｂで求める。ステップＳ１３で押付け高さＹを用いてバンプ６の矯正動作を行い、ステップＳ１４でバンプ高さ矯正済のワーク２を排出後ステップＳ２へ戻り、次のワーク２の処理に備える。
【００２１】
上記の手順によって、バンプ高さ矯正においてレベリングプレート９の押付け高さＹを設定するので、ワーク２のバンプ数の大小に関係なくバンプ高さＨを適正な値に矯正することができる。また、一つの管理ロット内の多数のワーク２について、各ワーク２のワーク高さＸのバラツキに対応して押付け高さＹを補正できるし、多数の管理ロットについても、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更による押付け高さＹとバンプ高さＨ間の関係の変化に対応して、管理ロットの変り目に補正値Ａを求めて押付け高さＹを補正できる。従って、多数のワーク２のバンプ高さＨを効果的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【００２２】
また、レベリングプレート９が磨耗したり汚れたときには、このレベリングプレート９を可動体１０から迅速に取外しでき、しかも取付けも可動体１０に吸着させるだけで容易かつ迅速に精度よく行えるので、レベリングプレート９の交換やメンテナンスによるバンプ高さ矯正装置１１の停止時間を少なくでき、より生産性を向上させることができる。
【００２３】
上記のステップＳ３またはステップＳ８において、数点の実測値からそれぞれの平均値Ｘ、Ｈを求める際、先ず全実測値からその平均値と標準偏差σとを計算し、平均値±３σにある実測値のみを平均してそれぞれを平均値Ｘ、Ｈとすると、いわゆる異常値を除くことができ、より安定したフィードバックが得られる。
【００２４】
上記実施形態では、個々のワーク２毎のワーク高さＸの検出をバンプ高さ矯正前にレベリングステージ８上で行ったが、本発明はこれに限定されず、例えば、前記のワーク高さＸの検出をボンディング形成時にボンディングステージ１上で行ってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のバンプ高さ矯正方法によれば、ワーク厚みに基づいてレベリングプレートの押付け高さを決め、しかもワーク毎のワーク厚みのバラツキに対応してその押付け高さを補正することができるので、ワークのバンプ数の大小に関係なくバンプ高さを適正な値に矯正することができる。
【００２６】
特に、多数のワークが一まとまりで管理される管理ロット毎に、一個目のワークの矯正後のバンプ高さを検出し、この検出されたバンプ高さに基づいて、ワーク高さ検出によって定められたレベリングプレートの押付け高さを補正し、以降前記管理ロット内では前記補正されたレベリングプレートの押付け高さにより矯正を行う特徴ある構成により、管理ロット毎のバンプ数の大小やバンプ形成条件の変更によるレベリングプレートの押付け高さとバンプ高さとの関係の変化に対して有効に対応できるので、多数のワークのバンプ高さを効率的に適正な値に維持でき、生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、レベリングプレートを、このレベリングプレートを保持する保持面に吸着させて用いると、レベリングプレートの保持面への取付けにおいて、レベリングプレートに加えられる歪みを小さくすることができるので、レベリングプレートの押付け面の平面度及びボンディング面に対する平行度を容易に精度よく設定することができる。また、レベリングプレートの保持面への着脱が容易であるので、レベリングプレートの交換や洗浄等のメンテナンスにおいても迅速に着脱を行うことができる。従って、より多数のワークの生産においても、バンプ高さを適正な値に維持でき、より生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークの一例を示す概略正面図。
【図２】本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態を示す概略正面図。
【図３】本発明のバンプ高さ矯正方法の一実施形態を示すフローチャート。
【図４】バンプ形成方法を説明する図で、（ａ）はワイヤ下端が溶融している状態を、（ｂ）はボンディング中を、（ｃ）はバンプ形成後をそれぞれ示す概略正面図。
【図５】従来例を示す概略図。
【符号の説明】
２  半導体チップ（ワーク）
５  電極（ボンディング面）
６  バンプ
７  バンプの頂部
９  レベリングプレート
１０ａ  可動体の下面（保持面）
Ｈ  矯正後のバンプ高さ
Ｘ  ワーク高さ
Ｙ  レベリングプレートの押付け高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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