(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、
ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法であって、
ティーチング時、前記ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接する状態での、ボンディングアームの下降距離と、該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さとを検出しておき、
ボンディング時、前記ボンディングアームの下降距離と、前記ペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出し、
前記ティーチング時と前記ボンディング時にてそれぞれ検出した、前記ボンディングアームの下降距離と前記ペレット吸着ノズルの相対位置長さを用いて前記ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングでボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法。
【請求項２】
ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、
ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法であって、
ボンディング時、前記ボンディングアームの移動原点からの下降距離と、該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出し、
ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接するティーチング状態でのボンディングアームの下降距離をａ1、ペレット吸着ノズルの相対位置長さをｂ1、所定のペースト厚をｃとするとき、
ペレット吸着ノズルが吸着したペレットがペーストを介して基板にボンディングされるボンディング状態で検出されるボンディングアームの下降距離ａ2、ペレット吸着ノズルの相対位置長さｂ2が、
ｃ＝（ａ1＋ｂ1）−（ａ2＋ｂ2）
を満足する時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングでボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法。
【請求項３】
ボンディング力付与の停止は、前記ボンディングアームの上昇、又は前記基板の下降によるものである請求項１又は２記載のペレットボンディング方法。
【請求項４】
ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、
ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング装置であって、
ボンディングアームを基板に対し上下動する上下駆動部と、
上下駆動部の制御部と、
前記ボンディングアームの移動原点からの下降距離を検出するアーム位置検出器と、
該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出するノズル位置検出器とを有し、
前記制御部は、アーム位置検出器とノズル位置検出器の検出結果を得て、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接するティーチング状態でのボンディングアームの下降距離をａ1、ペレット吸着ノズルの相対位置長さをｂ1、所定のペースト厚をｃとするとき、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットがペーストを介して基板にボンディングされるボンディング状態で検出されるボンディングアームの下降距離ａ2、ペレット吸着ノズルの相対位置長さｂ2が、
ｃ＝（ａ1＋ｂ1）−（ａ2＋ｂ2）
を満足する時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングにてボンディングアームを上昇させるペレットボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディングアームの上下動により、ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して、リードフレーム等の基板にボンディングするペレットボンディング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程の１つとして、半導体ペレットをリードフレーム等の基板の所定位置にボンディングするペレットボンディング工程がある。この工程に用いられるボンディング装置は、ボンディングアームの一端にペレット吸着ノズルが取着され、ボンディングアームを下降動（揺動も含む）させることにより、ペレット吸着ノズルに吸着されたペレットを基板側に押圧し、両者間に介在させたペースト（接着剤）を用いて固着、即ちボンディングさせるようになっている。
【０００３】
然るに、特開昭６３−２６１７２２  号公報に示される従来技術では、ボンディングアームの下降動によりペレットに付与される押圧力（ボンディング荷重）が少ないとボンディング不良となり、大きすぎるとペレットにダメージを与え割れや欠けを生ずる危険があるとの観点から、「ボンディングアームの下降過程で、一定のボンディング荷重に達したところでボンディングアームの下降動を停止させ、この状態を一定時間維持すること」により、ボンディング品質の一定化を図ることとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、ボンディング荷重と時間管理による従来技術では、下記▲１▼、▲２▼の問題点がある。
▲１▼ペーストの粘性は温度条件等により変化する。このため、ペレットに同一のボンディング荷重を一定時間付与する場合でも、ボンディングの経過等によりペーストの押しつぶれ量が変化し、ペースト厚にばらつきを生ずる。
【０００５】
▲２▼ペーストは、基板とペレットとの間に介在して両者間の通電経路となる。このとき、ペースト厚が上記▲１▼によりばらつくと、ペーストの電気抵抗がその厚みに応じて異なるものとなり、電気的特性にばらつきを生ずるものとなる。
【０００６】
本発明の課題は、ボンディング時のペースト厚を一定とし、電気的特性の均一化を図るペレットボンディング方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法であって、ティーチング時、前記ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接する状態での、ボンディングアームの下降距離と、該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さとを検出しておき、ボンディング時、前記ボンディングアームの下降距離と、前記ペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出し、前記ティーチング時と前記ボンディング時にてそれぞれ検出した、前記ボンディングアームの下降距離と前記ペレット吸着ノズルの相対位置長さを用いて前記ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングでボンディング力の付与を停止するようにしたものである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング方法であって、ボンディング時、前記ボンディングアームの移動原点からの下降距離と、該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出し、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接するティーチング状態でのボンディングアームの下降距離をａ1、ペレット吸着ノズルの相対位置長さをｂ1、所定のペースト厚をｃとするとき、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットがペーストを介して基板にボンディングされるボンディング状態で検出されるボンディングアームの下降距離ａ2、ペレット吸着ノズルの相対位置長さｂ2が、
ｃ＝（ａ1＋ｂ1）−（ａ2＋ｂ2）
を満足する時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングでボンディング力の付与を停止するようにしたものである。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の本発明において更に、ボンディング力付与の停止は、前記ボンディングアームの上昇、又は前記基板の下降によるものであるようにしたものである。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、ボンディングアームに対しペレット吸着ノズルをペレットのボンディング方向に弾性的な移動習性を与えるスプリングにより、ペレット吸着ノズルをボンディングアームのストッパに衝合保持可能にし、ペレット吸着ノズルに吸着したペレットをペーストを介して基板にボンディングするボンディング時におけるボンディングアームの下降過程で、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面がペーストを介して基板に接した後、ボンディングアームを更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させるとともに、ボンディングアームに対して相対移動するペレット吸着ノズルによりスプリングを押し縮めて該ペレット吸着ノズルをストッパから離し、このスプリング力によってペレット吸着ノズルを下降させてペーストを押しつぶし、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点をペレット吸着ノズルの下降停止タイミングとし、この下降停止タイミングでボンディングアームの上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止するペレットボンディング装置であって、ボンディングアームを基板に対し上下動する上下駆動部と、上下駆動部の制御部と、前記ボンディングアームの移動原点からの下降距離を検出するアーム位置検出器と、該ボンディングアームに対するペレット吸着ノズルの相対位置長さを検出するノズル位置検出器とを有し、前記制御部は、アーム位置検出器とノズル位置検出器の検出結果を得て、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットの下面がペーストを介することなく基板に接するティーチング状態でのボンディングアームの下降距離をａ1、ペレット吸着ノズルの相対位置長さをｂ1、所定のペースト厚をｃとするとき、ペレット吸着ノズルが吸着したペレットがペーストを介して基板にボンディングされるボンディング状態で検出されるボンディングアームの下降距離ａ2、ペレット吸着ノズルの相対位置長さｂ2が、
ｃ＝（ａ1＋ｂ1）−（ａ2＋ｂ2）
を満足する時点を前記下降停止タイミングとして求め、求めた下降停止タイミングにてボンディングアームを上昇させるようにしたものである。
【００１２】
請求項１、３に記載の本発明によれば下記(a)の作用がある。
(a)ボンディング時、ペレット吸着ノズルが吸着しているペレットの下面と基板との間隔が所定のペースト厚に達した時点でボンディング力の付与を停止するものであるから、ボンディング時のペースト厚を一定とすることができる。従って、温度条件等によりペーストの粘性が変化しても、所定のペースト厚を繰り返し維持してボンディングを行なうものとなり、電気的特性の均一化を図ることができる。
【００１３】
請求項２、３、４に記載の本発明によれば下記(b)の作用がある。
(b)ペレット吸着ノズルの下降停止タイミングを、ボンディングアームの移動原点からの下降距離ａ1、ａ2と、ペレット吸着ノズルのボンディングアームに対する相対位置長さｂ1、ｂ2と、予め定められる所定のペースト厚ｃとから演算するものであり、ペースト厚が一定となるペレット吸着ノズルの下降停止タイミングを正確に制御できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はボンディング装置の一例を示す模式図、図２はボンディングアームとペレット吸着ノズルを示す模式図、図３は本発明の制御系統を示すブロック図である。
【００１５】
図１において、１はペレット、２はリードフレーム（基板）、３はペーストである。そして、ペレットボンディング装置１０において、１１はＸＹテーブル、１２はＸＹテーブル１１上に立設された機台、１３は機台１２に回転自在に支持され軸線を垂直方向とされるねじ軸、１４は機台１２に支持されねじ軸１３を回転駆動するサーボモータ（上下駆動部）、１５はねじ軸１３と平行に機台１２に固定支持される案内軸、１６は機台１２に対し案内軸１５に沿って上下動される昇降板で、摺動部にブッシュ１７を設け、更にねじ軸１３に対応するところには雌ねじ１８を設け、この雌ねじ１８とねじ軸１３とは螺合している。１９は昇降板１６と一体に垂設される支持軸、２１は一端を支持軸１９に固定され水平方向に延びるボンディングアーム、２２はボンディングアーム２１の他端側に設けられる案内軸２３に案内されて摺動自在に保持されるペレット吸着ノズルを示す。２４はボンディングアーム２１とペレット吸着ノズル２２との間に介装されるスプリングであり、ボンディングアーム２１はこのスプリング２４の存在によりペレット吸着ノズル２２をペレット１のボンディング方向に弾性的な移動習性を与えて支持する。ボンディングアーム２１が移動原点ｚ側にあるとき、ペレット吸着ノズル２２はスプリング２４によりボンディングアーム２１のストッパ２１Ａに衝合保持される。ペレット吸着ノズル２２は不図示の電磁弁等を介して吸引装置に連通される。
【００１６】
次に、図３において、３１は制御装置（制御部）、３２はＸＹテーブル１１のＸＹ駆動部、３３はサーボモータ１４の上下駆動部を示す。即ち、制御装置３１はＸＹテーブル１１とサーボモータ１４を制御し、以下の如くのボンディング動作を行なう。
【００１７】
（１）  ボンディングアーム２１が上昇位置に位置した状態で制御装置３１からＸＹ駆動部３２に駆動信号が送出され、ＸＹテーブル１１が移動し、ペレット吸着ノズル２２をペレット供給位置Ａに位置させる。次にサーボモータ１４が正転せしめられボンディングアーム２１は下降する。そして、ペレット吸着ノズル２２がペレット１を吸着する。
【００１８】
（２）  ボンディングアーム２１はペレット吸着ノズル２２によりペレット１を吸着した状態で上昇する。次にＸＹテーブル１１が移動制御され、ペレット吸着ノズル２２に吸着されたペレット１をリードフレーム２におけるボンディング位置Ｂに位置付ける。そしてサーボモータ１４によりボンディングアーム２１を移動原点ｚから下降せしめ、ペレット１とリードフレーム２とをペースト３を介してボンディングする。ボンディング時、ボンディングアーム２１は、ペレット吸着ノズル２２がスプリング２４による移動習性力に抗して移動するに充分な位置まで下降して停止する。そして、ペレット吸着ノズル２２が後述する下降停止タイミングに達したときに、ボンディングアーム２１を上昇させて移動原点ｚに位置付け、ボンディング作業の  １サイクルを終了する。
【００１９】
然るに、制御装置３１は、上述したボンディング動作のうちの（２）のボンディング時、ボンディングアーム２１の下降過程で、ペレット吸着ノズル２２が吸着しているペレット１の下面がペースト３を介してリードフレーム２に接した後、ボンディングアーム２１を更に下降させ、予め定めた最下降位置にて停止させる。これにより、ペレット吸着ノズル２２は、ボンディングアーム２１に対して相対移動し、スプリング２４を押し縮めた状態でストッパ２１Ａから離れる。そしてこのスプリング力によってペレット吸着ノズル２２はペースト３を押しつぶしつつ下降を続ける。制御装置３１は、ペレット吸着ノズル２２が吸着しているペレット１の下面とリードフレーム２との間隔ｇが所定のペースト厚ｃに達した時点を、ペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングとして演算し、サーボモータ１４の上下駆動部３３に対しボンディングアーム２１の上昇を開始させ、この時点でボンディング力の付与を停止させる。
【００２０】
制御装置３１は、上述のペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングを演算するため、アーム位置検出器４１と、ノズル位置検出器４２とを有する。アーム位置検出器４１は、例えばねじ軸１３の回転量を検出するエンコーダからなり、ボンディングアーム２１の移動原点ｚからの下降距離を検出する。また、ノズル位置検出器４２は、例えばボンディングアーム２１に設けられてペレット吸着ノズル２２との間隙を検出するギャップセンサからなり、ボンディングアーム２１に対するペレット吸着ノズル２２の相対位置長さを検出する。
【００２１】
これにより、制御装置３１は、アーム位置検出器４１とノズル位置検出器４２の検出結果を得て、ペレット吸着ノズル２２が吸着したペレット１の下面がペースト３を介することなくリードフレーム２に接するティーチング状態（図２（Ａ））でのボンディングアーム２１の下降距離をａ１  、ペレット吸着ノズル２２の相対位置長さをｂ１  、所定のペースト厚をｃとするとき、ペレット吸着ノズル２２が吸着したペレット１がペースト３を介してリードフレーム２にボンディングされるボンディング状態（図２（Ｂ））で検出されるボンディングアーム２１の下降距離ａ２  、ペレット吸着ノズル２２の相対位置長さｂ２  が、
ｃ＝（ａ１  ＋ｂ１  ）−（ａ２  ＋ｂ２  ）
を満足する時点を、吸着ノズル２２の前述した下降停止タイミングとする。
【００２２】
従って、ボンディング装置１０において、ボンディングアーム２１が支持するペレット吸着ノズル２２が吸着しているペレット１を、ペースト３を介して、リードフレーム２にボンディングするとき、ペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングを上述した如くに定める本実施の形態によれば、下記▲１▼、▲２▼の作用がある。
【００２３】
▲１▼ボンディング時、ペレット吸着ノズル２２が吸着しているペレット１の下面とリードフレーム２との間隔が所定のペースト厚ｃに達した時点を、ペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングとし、このタイミングでボンディング力の付与を停止させるものであるから、ボンディング時のペースト厚を一定とすることができる。従って、温度条件等によりペースト３の粘性が変化しても、所定のペースト厚を繰り返し維持してボンディングを行なうものとなり、電気的特性の均一化を図ることができる。
【００２４】
▲２▼ペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングを、アーム位置検出器４１が検出するボンディングアーム２１の移動原点からの下降距離ａ１  、ａ２  と、ノズル位置検出器４２が検出するペレット吸着ノズル２２のボンディングアーム２１に対する相対位置長さｂ１  、ｂ２  と、予め定められる所定のペースト厚ｃとから演算するものであり、ペースト厚が一定となるペレット吸着ノズル２２の下降停止タイミングを正確に制御できる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、ボンディングアームの上下駆動部は、サーボモータに限らずリニア型駆動装置でも良い。また、ボンディングアームの上下駆動機構はねじ軸を用いるものに限らず、制御部からの停止信号で即座に停止する回転カムでも良い。
【００２７】
また、上記実施の形態では、ペレット吸着ノズルの下降停止タイミングにてボンディングアームの上昇を開始させることで、ボンディング力付与を停止させるようにしたが、それに代えて同タイミングでリードフレーム２を下降させるようにしても良い。
【００２８】
また、ボンディングアームの移動原点からの下降距離ａ１  、ａ２  、ペレット吸着ノズルのボンディングアームに対する相対位置長さｂ１  、ｂ２  を任意に設定することで、必要とするペースト厚ｃを得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ボンディング時のペースト厚を一定とし、電気的特性の均一化を図るペレットボンディング方法及び装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はボンディング装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２はボンディングアームとペレット吸着ノズルを示す模式図である。
【図３】図３は本発明の制御系統を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  ペレット
２  リードフレーム（基板）
３  ペースト
１０  ボンディング装置
２１  ボンディングアーム
２２  ペレット吸着ノズル
３１  制御装置（制御部）
４１  アーム位置検出器
４２  ノズル位置検出器
【図１】
0003590196.tif 000002
【図２】
0003590196.tif 000003
【図３】
0003590196.tif 000004