(57)【要約】 【課題】  各機構部の配置を考慮して、チップの搬送時間を極力少なくし生産性を向上させたバンプボンディング装置の提供にある。【解決手段】バンプボンディング装置において、ボンディングヘッド１７の一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部１２を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部１３を配置し、かつ前記アンローダ部１２に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためのレベリング機構１６を配置するとともに、前記ローダ部１２に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部１４を、またアンローダ部に並設してバッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部１５を設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングステージ上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッドを備えたバンプボンディング装置において、
前記ボンディングヘッドの一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部を配置し、かつ前記アンローダ部に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためにレベリング機構を配置するとともに、前記ローダ部に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部を、前記アンローダ部に並設して前記バッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部を設けたことを特徴とするバンプボンディング装置。
【請求項２】
前記ローダ部に積載されたトレーをバッファ部へと移送する第１の移送手段と、該バッファ部から前記トレー位置決め部へとトレーを移送する第２の移送手段と、該トレー位置決め部から前記アンローダ部へとトレーを移送する第３の移送手段と、トレー内に収納された半導体チップをボンディングステージ上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻すチップ搬送機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のバンプボンディング装置。
【請求項３】
前記ボンディングステージが複数個であることを特徴とする請求項１又は２記載のバンプボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの電極端子にバンプを形成するためのバンプボンディング装置に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
バンプボンディング装置は、ワイヤボンディング装置を利用したもので、キャピラリに挿通されたワイヤの先端部に形成されたボールを半導体チップの電極端子上に圧着してから、ボールの付け根よりワイヤを切断することによって電極端子上にバンプを形成する装置である。
【０００３】
従来から知られているバンプボンディング装置として、例えば図４に示すような構成のものがある。
このバンプボンディング装置４０は、半導体チップを載置するボンディングステージ４１の側方の一方側には、半導体チップを収納したトレーが収納されるローダ部４２と、バンプ付け済の半導体チップが収納されたトレーを収納するアンローダ部４３とが並列して設けられ、前記ローダ部４２及び前記アンローダ部４３にそれぞれ対応してバッファステーション部４４と供給・収納ステーション部４５とが設けられている。そして、ボンディングステージ４１の側方の他方側には、バンプの高さを整形して均一にするためのバンプ整形ステージ（レベリング機構）４６が配設されているとともに、ボンディングステージ４１の後方（図では上方）にはキャピラリを備えたボンディングヘッド４７が配置されている（特許文献１参照）。
【０００４】
次に、このバンプボンディング装置の動作を説明する。
バンプ付けが行われる半導体チップが収納されたトレーは、ローダ部４２に積み込まれ、一番下側のトレーがプッシャーによって押し出されバッファステーション４４へと供給される。バッファステーション部４４に供給されたトレーは、次のプッシャーによって供給・収納ステーション部４５へと送り出される。
供給・収納ステーション部４５へ送られてきたトレー内の半導体チップはチップ移送機構部４８の吸引アームによって吸引されてボンディングステージ４１へ載置される。ここでボンディングヘッド４７によって半導体チップの電極端子にバンプがボンディングされる。ボンディングステージ４１は並んで２個あり、交互にボンディングヘッド４７の方へと往復するようになっていて、半導体チップが載置されたボンディングステージ４１はボンディングヘッド４７の方へ移動し、他方のボンディングステージ４１はその位置に待機していて次のチップの載置を待つことになる。
【０００５】
ボンディングが終了した半導体チップはボンディングステージ４１上からチップ移送機構部４８の吸引アームによって吸引されて、バンプ整形ステージ４６へ載置され、バンプの高さを揃える整形が行われる。そして、再度吸引アームによって吸引されて元のトレー内に収納される。
【０００６】
トレー内の全ての半導体チップのバンプ付けが完了すると、このトレーはプッシャーによってアンローダ部４３に送り出される。既にアンローダ部４３にバンプ付けが完了したチップを収納するトレーが積層されている場合には、送り込まれるトレーは一番下側に入り込むように構成されていて、前から有るトレーは一段ずつ上方へと持ち上げられるようになっている。
【特許文献１】特許第３４００３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のバンプボンディング装置の場合、半導体チップの流れは、供給・収納ステーション部４５に載置されたトレー→ボンディングステージ４１→バンプ整形ステージ４６→供給・収納ステーション部４５と移動させることになるのであるが、ローダ部４２とアンローダ部４３がボンディングステージ４１の左側にまとめてあるため、バンプ整形ステージ４６→供給・収納ステーション部４５に戻る搬送距離が長い。搬送距離が長いと搬送時間が掛かってしまい生産タクトが落ちる結果となる。このバンプボンディング装置のように、ボンディングステージが２個搭載しているものなどはボンディング待ち時間が発生しないはずだが、ボンディング自体にかかる時間が短かった場合、チップ搬送が間に合わずボンディング作業を行うことができない。すなわち、多数のチップをボンディングする場合には、チップの搬送時間が生産性に大きくかかわってくることになる。
【０００８】
本発明の課題は、各機構部の配置を考慮して、チップの搬送時間を極力少なくし生産性を向上させたバンプボンディング装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は次のような手段を採用した。
請求項１記載の発明は、ボンディングステージ上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッドを備えたバンプボンディング装置において、前記ボンディングヘッドの一側方にバンプ付けを行うための半導体チップを収納したトレーを積載するローダ部を、他側方にバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーを積載するアンローダ部を配置し、かつ前記アンローダ部に隣接して半導体チップのバンプ高さを揃えるためのレベリング機構を配置するとともに、前記ローダ部に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部を、またアンローダ部に並設してバッファ部から移送されたトレーを収納しトレー内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージへと供給するためのトレー位置決め部を設けたことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のバンプボンディング装置において、ローダ部に積載されたトレーをバッファ部へと移送する第１の移送手段と、該バッファ部からトレー位置決め部へとトレーを移送する第２の移送手段と、該トレー位置決め部からアンローダ部へとトレーを移送する第３の移送手段と、トレー内に収納された半導体チップをボンディングステージ上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻すチップ搬送機構を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のバンプボンディング装置において、ボンディングステージが複数個であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述のように構成されているので、バンプボンディング処理を行う半導体チップを収納したトレーは、ローダ部からバッファ部を経てトレー位置決め部に移送されると、そこでチップ搬送機構によってトレー内のチップは順次ボンディングステージへ搬送され、ボンディングが終了したチップはレベリング機構に搬送されて、バンプの高さが揃えられたチップは再びトレー内に戻される。トレー位置決め部に位置決めされたトレー内のチップのバンプボンディングが完了すると、そのトレーはアンローダ部に移送されて、順次積載されていく。
【００１３】
チップのバンプボンディング及びレベリング処理の際に、トレー位置決め部とレベリング機構とがボンディングヘッドの片方側に隣接して配置されているので、チップを搬送させるチップ搬送機構の移動距離（トレー位置決め部→ボンディングステージ→レベリング機構→トレー位置決め部）が少なくてすむので、タスク時間が短くてすみ、生産性が向上するとともに、バンプボンディング及びレベリング処理済みチップの搬送距離が短いので、ゴミ等の付着が軽減され信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に、本発明に係るバンプボンディング装置の実施の形態を平面図で示す。  このバンプボンディング装置１０は、図に示すように、ボンディングステージ１１上に載置された半導体チップにバンプ付けを行うボンディングヘッド１７を備えている。そして、前記ボンディングヘッド１７の一側方（図では左側）にはバンプ付けを行うための多数の半導体チップを収納したトレーＴを積載するローダ部１２と、該ローダ部１２に並設して該ローダ部から移送されるトレーを収納するバッファ部１４が配置されている。なお、ボンディングステージ１１は２個設けられており、左右に並んだ形式で、図示を省略した機構によって、交互にボンディングヘッド１７のところまで往復スライドするように構成されている。
【００１５】
また、ボンディングヘッド１７の他方側（図では右側）にはバンプ付けが終了した半導体チップを収納したトレーＴを積載するアンローダ部１３と、該アンローダ部１３に並設して前記バッファ部１４から移送されたトレーＴを収納しトレーＴ内に収納された半導体チップを順次ボンディングステージ１１へと供給するためのトレー位置決め部１５とが設けられている。
更にまた、前記トレー位置決め部１５やアンローダ部１３に隣接して半導体チップに形成されたバンプの高さを揃えるためのレベリング機構１６が配置されている。
【００１６】
そして、図１に示すように、ボンディングステージ１１の前方（図では下側）には、バンプボンディング装置１０の左右に渡ってチップ搬送機構１８が設けられている。該チップ搬送機構１８は、アーム（図２参照）１８ａの先端に設けられた吸着部材によって、トレー位置決め部１５に位置決めされているトレー内に収納された半導体チップを吸着してボンディングステージ１１上へ搬送し、かつボンディングが終了した半導体チップをレベリング機構１６へ搬送し、レベリングが終了した半導体チップを元のトレー内に戻す働きをするものである。
【００１７】
次に、半導体チップを収納したトレーＴが、ローダ部１２に積載された後、アンローダ部１３へと移送されていく工程について説明する。
移送方法は従来から行われている方法と大きな差はないので、詳細な機構の図示を省略して説明する。
図２に示すように、先ずバンプボンディング処理を行うための多数の半導体チップＰを収納したトレーＴをローダ部１２に積み重ねる。ローダ部１２では、側面から全てのトレーＴを保持拘束しているのであるが、処理開始の指示信号が入力されると、一番下側のトレーＴの拘束が解かれ、第１の移送手段２１がトレーＴの後面（図では上側）からトレーＴをバッファ部１４の位置までスライドさせる。スライドさせた後は、第１の移送手段２１は元の位置まで戻って次のトレーＴの移送のため待機する。
【００１８】
バッファ部１４に移送されたトレーＴは、第２の移送手段２２がその後面に当接してトレー位置決め部１５へと押し出すように移送される。トレーＴを移送した後、第２の移送手段２２はチップ搬送機構１８に収納され、ローダ部１２から次のトレーＴが移送されてくるときのみチップ搬送機構１８から押し出され待機する。
【００１９】
トレー位置決め部１５に移送されてきたトレーＴ内の半導体チップＰは、チップ搬送機構１８のアーム１８ａの先端に設けられた吸着部材によって吸着され、ボンディングステージ１１へと搬送される。チップＰが載置されたボンディングステージ１１は、ボンディングヘッド１７の方向へと移動し、チップＰにはバンプボンディングが行われる。ボンディングが終了すると、ボンディングステージ１１は元の位置に戻り、その上に載置されていたチップＰはチップ搬送機構１８によってレベリング機構１６へと搬送され、上方から押圧されてバンプの高さが揃えられる。
【００２０】
レベリングが終了したチップＰは、チップ搬送機構１８，１８ａによって元のトレーＴの中に収納される。トレーＴ内に収納されているチップＰは次々とバンプボンディング及びレベリングが行われてトレーＴ内に戻される。チップ搬送機構１８によるチップＰの移送は、図１の鎖線で示すように、トレー内→ボンディングステージ１１→レベリング機構１６→トレー内となる。但し、チップ搬送機構１８，１８ａは、ボンディングステージ１１が２個有ることから示すように、１個のチップＰの個々の処理が終了するまで待機しているわけではなく、他のチップＰの処理への搬送等、マルチ動作を行っている。
【００２１】
トレー位置決め部１５に載置されているトレーＴ内のチップＰの全てのバンプボンディングが終了すると、第３の移送手段２３がトレーＴの後面に当接して押し出し、アンローダ部１３の一番下側に移送する。アンローダ部１３では、移送されてきたトレーＴを一段上方に持ち上げて保持し、その下側を次のトレーＴが移送されてくるのに対して開けておくように構成されている。
【００２２】
図３は、本実施の形態によるバンプボンディング装置１０の斜視図で、図１に示すバンプボンディング装置１０の部材に付した符号を同様に付して説明は省略する。
【００２３】
このバンプボンディング装置１０は、トレーＴから取り出したチップＰをバンプボンディング及びレベリング処理を行って再度トレーＴを戻すまでの搬送時間が短い。従って、ボンディングステージ１１が２個搭載されていることにより、ボンディング自体にかかる時間が短縮した場合に発生する次処理チップ搬送の待ち時間がほとんどなく生産タクトを向上させることができる。
【００２４】
ちなみに、チップＰがトレーＴから搬送されボンディングとレベリング処理を終えて元のトレーＴに戻るまでの時間は７ｓｅｃであるのに対し、背景技術のところで説明した従来のバンプボンディング装置の場合はチップＰの搬送距離が長くなるので８ｓｅｃであった。
１時間に処理できるチップＰの数は本実施形態におけるバンプボンディング装置の場合は５１４チップであるのに対し、従来の物では４５０チップであるので、その差は６４チップとなり、１日（２４時間）稼働すると、１５３６チップの差が生じ、約１１４％の生産性向上が図れることになる。
【００２５】
また、バンプボンディングやレベリング処理が行われたチップＰの搬送時間が短いことはゴミ等の異物の付着可能性を少なくすることができ、処理が終了したチップの信頼性の向上も図れることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、半導体チップとリード間にワイヤを配線するタイプに代わり、半導体チップの電極端子にバンプを形成し、そのバンプの高さを揃えて電子基板に直接マウントするタイプの半導体チップを製造する場合に生産性のよいバンプボンディング装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るバンプボンディング装置の実施形態の平面図である。
【図２】トレーの移送方法を説明する図である。
【図３】図１に示すバンプボンディング装置の斜視図である。
【図４】従来のバンプボンディング装置のローダ部やアンローダ部等とボンディングステージとの位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    バンプボンディング装置
１１    ボンディングステージ
１２    ローダ部
１３    アンローダ部
１４    バッファ部
１５    トレー位置決め部
１６    レベリング機構
１７    ボンディングヘッド
１８    チップ搬送機構
２１    第１の移送手段
２２    第２の移送手段
２３    第３の移送手段
Ｐ    半導体チップ
Ｔ    トレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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