(57)【要約】【課題】省スペース化を図ることができるダイボンディング装置を提供する。【解決手段】保持位置で保持されたウエハリングのチップをピックアップしてリードフレームのボンディングポイントへ移送する機構を設ける。ウエハリングをスライド自在に支持するウエハ支持レール１３、ウエハ支持レール１３に支持されたウエハリングを保持するステージと、ウエハリングが収容されるウエハカセット４６をウエハ支持レール１３の先端側にて支持しウエハカセット４６のウエハ収容部５２の出入口をウエハ支持レール１３の高さ位置に合わせて昇降しかつウエハカセット４６をウエハ支持レール１３の高さ位置より低位置へ下降するカセットリフタ４２、ウエハリングをウエハ収容部５２内と保持位置間で移動するウエハリング移動機構を設ける。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持位置で保持されたウエハリングのチップをピックアップしてリードフレームのボンディングポイントへ移送する機構を備えたダイボンディング装置において、
前記ウエハリングをスライド自在に支持するレールと、
該レールに支持された前記ウエハリングを前記保持位置に保持する昇降自在なステージと、
前記ウエハリングが収容されるウエハカセットを前記レールの先端側にて支持し、当該ウエハカセットのウエハ収容部の出入口を前記レールの高さ位置に合わせて昇降するとともに前記ウエハカセットを少なくとも前記レールの高さ位置より低位置へ下降するカセットリフタと、
前記ウエハリングを、前記ウエハ収容部内及び前記保持位置間で移動するウエハリング移動機構と、
を備えたことを特徴とするダイボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体などのチップをリードフレームにボンディングするダイボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体のチップをリードフレームにボンディングする際には、ダイボンディング装置が用いられていた。
【０００３】
このダイボンディング装置は、リードフレームが搬送される搬送レールと、該搬送レール上のリードフレームをピッチ送りする送り機構と、前記リードフレームのボンディングポイントにエポキシ剤を予め塗布するディスペンサと、ウエハリングを支持するステージと、ウエハリングに張設されたシート上のチップを下方から突き上げる突き上げ機構と、該突き上げ機構で突き上げられたチップをピックアップするボンディングヘッドとを備えている。
【０００４】
前記ウエハリングのチップのボンディングが完了した際には、前記ステージに保持されたウエハリングを開放し、当該ステージを、ウエハーリングを収容するウエハマガジンまで移動する。そして、ウエハリング交換装置によって、前記ウエハリングをウエハマガジンの空きスペースへ収容するとともに、ボンディング前のウエハリングをウエハマガジンから取り出して、前記ステージにセットしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなダイボンディング装置にあっては、ウエハリング交換装置とウエハマガジンとの設置場所を外部に要した。
【０００６】
これにより、省スペース化が阻まれていた。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、設置場所の省スペース化を図ることができるダイボンディング装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明のダイボンディング装置にあっては、保持位置で保持されたウエハリングのチップをピックアップしてリードフレームのボンディングポイントへ移送する機構を備えたダイボンディング装置において、前記ウエハリングをスライド自在に支持するレールと、該レールに支持された前記ウエハリングを前記保持位置に保持する昇降自在なステージと、前記ウエハリングが収容されるウエハカセットを前記レールの先端側にて支持し、当該ウエハカセットのウエハ収容部の出入口を前記レールの高さ位置に合わせて昇降するとともに前記ウエハカセットを少なくとも前記レールの高さ位置より低位置へ下降するカセットリフタと、前記ウエハリングを、前記ウエハ収容部内及び前記保持位置間で移動するウエハリング移動機構と、を備えている。
【０００９】
すなわち、ウエハリングのチップのボンディングが完了した際には、カセットリフタでウエハカセットを上昇して空のウエハ収容部の出入口をレールの高さ位置に合わせ、ステージを下降してウエハリングの保持状態を開放した後、保持位置にあるウエハリングをウエハリング移動機構によってレールに沿って移動して前記ウエハ収容部内へ収容する。
【００１０】
そして、前記カセットリフタでウエハカセットを昇降してウエハリングを収容したウエハ収容部の出入口をレールの高さ位置に合わせ、前記ウエハ収容部内の未使用のウエハリングを前記ウエハリング移動機構によって前記保持位置へ移動するとともに、前記ステージを上昇して前記ウエハリングを保持する。その後、前記ウエハカセットを前記カセットリフタによって前記レールの高さ位置より低位置へ下降する。
【００１１】
このように、ウエハリング交換時にレールの高さ位置にある前記ウエハカセットは、交換完了後において、前記カセットリフタによって前記レールより低い、例えば突き上げ機構より低位置へ移動される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるダイボンディング装置１を示す図であり、該ダイボンディング装置１は、半導体などのチップ２をリードフレーム３にボンディングする装置である。
【００１３】
このダイボンディング装置１には、図２にも示すように、Ｙ方向１１に延在する一対のスライドレール１２，１２が離間して設けられており、両スライドレール１２，１２は、手前側から奥側まで延設されている。両スライドレール１２，１２の内側には、一対のウエハ支持レール１３，１３が奥側に設けられており、その手前側には、ウエハチェンジャー１４が設けられている。
【００１４】
前記両ウエハ支持レール１３，１３は、断面Ｌ字状に形成されており、ウエハリング２１の縁部を支持した状態で、当該ウエハリング２１をウエハ支持レール１３，１３に沿ってスライドできるように構成されている。両ウエハ支持レール１３，１３間には、支持されたウエハリング２１を保持する保持位置２２が設定されており、該保持位置２２の真下には、図１に示したように、前記ウエハリング２１に張設されたシート２３を下面より吸着した状態で当該ウエハリング２１を前記保持位置２２に保持する円形の溝を有したステージ２４が配置され、該ステージ２４は、左右側部が図外の昇降機構によって昇降自在に支持されている。このステージ２４は、中央部が開口したリング状に形成されている。
【００１５】
前記ウエハチェンジャー１４は、図３に示すように、起立したタワー４１と、該タワー４１にスライド自在に支持されたカセットリフタ４２と、該カセットリフタ４２を前記タワー４１に沿って昇降するリフト機構４３とを備えている。前記カセットリフタ４２は、前記リフト機構４３によって上下方向へ移動されるように構成されている。前記カセットリフタ４２の上面は、着脱自在にセットされたウエハカセット４６を支持する支持面４７を構成しており、該支持面４７には、ウエハカセット４６を位置決めする位置決め部４８が突設されている。
【００１６】
前記ウエハカセット４６は、取っ手５１，５１を有した箱体からなり、内部には、ウエハリング２１を収容するウエハ収容部５２，・・・が上下に複数段設けられている。各ウエハ収容部５２は、前記ウエハ支持レール１３，１３側が開口している。これにより、前記リフト機構４３を作動して、前記各ウエハ収容部５２，・・・の出入口を選択的に前記ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせて昇降するとともに、図１に示したように、前記ウエハカセット４６を、前記ウエハ支持レール１３，１３より低位置にある後述する突き上げ機構１０３の高さ位置より低く下降できるように構成されている。
【００１７】
前記ウエハ支持レール１３，１３の側部には、図４に示すように、前記ウエハ支持レール１３，１３のウエハリング２１を移動するウエハリング移動機構６１が設けられている。該ウエハリング移動機構６１は、ウエハ支持レール１３，１３に沿って延設された交換用レール６２と、該交換用レール６２にスライド自在に支持されたスライダ６３とを備えている。該スライダ６３は、べルトとプーリーからなる駆動機構よって前記交換用レール６２に沿って移動されるように構成されており、このスライダ６３には、前記両ウエハ支持レール１３，１３の中央部まで延出する交換アーム６４が設けられている。該交換アーム６４の先端には、前記ウエハリング２１を挟持するグリッパ６５が開閉自在に設けられている。
【００１８】
これにより、前記保持位置２２にて前記ウエハ支持レール１３，１３に支持されたウエハリング２１を、閉状態のグリッパ６５で押圧して、ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に位置決めされた前記ウエハカセット４６のウエハ収容部５２へ収容できるように構成されている。また、前記ウエハ支持レール１３，１３の高さ位置にあるウエハ収容部５２のウエハリング２１を、前記グリッパ６５で挟持して引き出すとともに、前記ウエハ支持レール１３，１３に沿って移動して前記保持位置２２まで移動できるように構成されている。
【００１９】
前記両スライドレール１２，１２には、図１に示したように、奥側に第１Ｙテーブル７１がスライド自在に支持されており、手前側には、第２Ｙテーブル７２がスライド自在に支持されている。
【００２０】
該第２Ｙテーブル７２の上部には、トレイ駆動機構８１が設けられており、該トレイ駆動機構８１には、前記第２Ｙテーブル７２をスライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構が設けられている。前記トレイ駆動機構８１には、図２に示したように、前記第１Ｙテーブル７１へ向けて延出する支持アーム８２，８２が前記ウエハ支持レール１３，１３より高位置に設けられており、この支持アーム８２，８２には、ワークローダ８３から受け取った短冊状のリードフレーム３を支持するＸ方向８４に延在したワーク支持レール８５，８５が設けられている。
【００２１】
また、前記トレイ駆動機構８１には、内蔵した駆動機構によってＸ方向８４にスライドされるとともにＺ方向８６上下駆動される駆動アーム９１が設けられており、該駆動アーム９１は、その先端が前記ワーク支持レール８５，８５間に達する長さ寸法に設定されている。この駆動アーム９１の先端には、前記ワーク支持アーム８２，８２に支持されたリードフレーム３を載置した状態で吸着保持するワークトレイ９２が設けられている。
【００２２】
これにより、当該トレイ駆動機構８１によって、前記ワークトレイ９２に吸着保持したリードフレーム３をＸ方向８４及びＹ方向１１の任意の位置へ移動して前記ステージ２４で保持されたウエハリング２１上へ移動できるように構成されている。また、前記リードフレーム３をワーク支持レール８５，８５外へ排出する際に前記ワークトレイ９２を下降することによって、リードフレーム９２を吸着するバキュームの残圧を開放し、また、押し出しによるワークトレイ９２との擦れが防止できるように構成されている。
【００２３】
前記第２Ｙテーブル７２の下部には、図１及び図５に示すように、前記第１Ｙテーブル７１側に延出する下部アーム１０１が設けられている。該下部アーム１０１の先端には、突き上げ部移動機構１０２を介して突き上げ機構１０３が設けられており、該突き上げ機構１０３は、前記突き上げ部移動機構１０２によってＸ方向８４へ駆動されるとともに、当該第２Ｙテーブル７２を前記スライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構によりＹ方向１１へ駆動され、前記チップ２をピックアップするピックアップポイント１０４へ移動できるように構成されている。この突き上げ機構１０３は、前記ステージ２４の開口部内に配置された状態でウエハリング２１のシート２３の下面に摺接する突き上げステージ１０５と、該ステージ１０５内の突き上げピンとを備えており、該突き上げピンを上動することによって、ピックアップポイント１０４のチップ２を周囲のチップ２，・・・より高く突き上げられるように構成されている。
【００２４】
この突き上げ機構１０３は、前記ワークトレイ９２より前記第１Ｙテーブル７１側へ所定距離離れた位置に設けられている。これにより、当該突き上げ機構１０３の突き上げピン上のピックアップポイント１０４から前記ワークトレイ９２に保持されたリードフレーム３のボンディングポイント１１１までのＹ方向１１の長さが常に一定となるように設定されており、前記ワークトレイ９２の位置で定まる前記ボンディングポイント１１１と、前記突き上げ機構１０３の位置で定まるピックアップポイント１０４とが重ならないように構成されている。
【００２５】
前記第１Ｙテーブル７１には、図１に示したように、ユニット駆動機構１２１が設けられて設けられており、該ユニット駆動機構１２１には、当該第１Ｙテーブル７１を前記スライドレール１２，１２に沿って移動する駆動機構が設けられている。また、前記ユニット駆動機構１２１には、Ｘ方向駆動機構１２２を介して、昇降ユニット１２３が前記第２Ｙテーブル７２側に設けられており、該昇降ユニット１２３には、前記チップ２を着脱自在に吸着するボンディングヘッド１２４が設けられている。これにより、ウエハリング２１のチップ２をピックアップする際に、前記ボンディングヘッド１２４を、ピックアップするチップ２に合わせて移動し、当該ボンディングヘッド１２４による前記チップ２のピックアップポイント１０４を、ウエハリング２１を固定するステージ２４に対して可変できるように構成されている。
【００２６】
前記昇降ユニット１２３のベース１３１には、図６に示すように、ボンディングを終了したリードフレーム３を前記ワーク支持レール８５，８５上から送り出す押出爪１３２が傾倒自在に支持されている。該押出爪１３２の側部には、認識カメラ１３３が設けられており、当該昇降ユニット１２３下部の画像を取得して、図外の制御装置で画像解析（位置、角度補正）できるように構成されている。
【００２７】
この認識カメラ１３３の側部には、上下に延在するスライドレール１４１，・・・が設けられており、このスライドレール１４１には、スライダを介してＬ字状の第１ベース１４２が上下動自在に支持されている。該第１ベース１４２は、図外のコイルスプリングによって上方へ付勢される一方、昇降ユニット１２３の天板１４３に設けられたストッパ１４４に当接することによって上限位置が規制されている。そして、この第１ベース１４２には、前記ボンディングヘッド１２４が設けられている。
【００２８】
この第１ベース１４２の側部には、可動ベース１５１が設けられており、該可動ベース１５１も、スライドレール１４１に上下動自在に支持されている。この可動ベース１５１の側部には、駆動モータ１５２で作動するボールねじからなるユニット昇降機構１５３が設けられており、前記駆動モータ１５２の回転に応じて前記可動ベース１５１が上下動する。これにより、該可動ベース１５１下降時には、当接部１５５が前記第１ベース１４２を下方へ押圧して該第１ベース１４２を前記ボンディングヘッド１２４と共に下方へ移動するように構成されている。
【００２９】
この昇降ユニット１２３のベース１３１の側部には、図７に示すように、上下に延在する図外のスライドレールを介して、第２ベース１６１が上下動自在に支持されており、該第２ベース１６１には、接合剤としてのエポキシ剤を前記リードフレーム３に塗布するディスペンサ１６２が設けられている。この第２ベース１６１は、コイルスプリング１６３によって下方へ向けて付勢されており、この第２ベース１６１の端部に設けられたＬ字片１６４は、当該昇降ユニット１２３の側板１６５に回動自在に軸支されたカム板１６６の一端部のカムフォロア１６７に上方から摺接している。
【００３０】
前記カム板１６６の他端側は、底板１７１に支持されたコイルスプリング１７２によって下方へ向けて付勢されており、この他端部は、前記側板１６５に設けられたＬ字片１７３に当接した状態で下方への回動が規制されている。前記カム板１６６の他端部に設けられたカムフォロア１７４には、図６に示したように、前記可動ベース１５１から延出した作動板１７５が下方から摺接しており、カム機構１７６が構成されている。これにより、前記可動ベース１５１が上昇し前記作動板１７５が前記カム板１６６の他端部を押圧して押し上げた際には、前記カム板１６６の一端部が前記第２ベース１６１の下降を許容し、該第２ベース１６１を前記ディスペンサ１６２と共に下方へ移動するように構成されている。
【００３１】
以上の構成にかかる本実施の形態を図８及から図１０に示すフローチャートに従って説明する。
【００３２】
すなわち、図外の制御装置がボンディング処理を実行する際には、短冊状のリードフレーム３をワークローダ８３からワーク支持レール８５，８５へ供給してワークトレイ９２で保持し（Ｓ１）、このリードフレーム３上に昇降ユニット１２３の認識カメラ１３３を移動してリードフレーム３の画像を取得し、各所のボンディングポイント１１１を認識する（Ｓ２）。この認識したボンディングポイント１１１がチップ２のピックアップポイント１０４から予め定められたオフセット量離れるように前記ワークトレイ９２を移動する（Ｓ３）。
【００３３】
そして、突き上げ部移動機構１０２によって駆動される突き上げ機構１０３の突き上げピンをピックアップポイント１０４へ移動する（Ｓ４）。このとき、前記ボンディングポイント１１１に対するピックアップポイント１０４のＹ方向１１において距離は定められているので、Ｘ方向８４のみの移動を行う。
【００３４】
次に、前記リードフレーム３上に昇降ユニット１２３のディスペンサ１６２を移動して各ボンディングポイント１１１，・・・にエポキシ剤を塗布する（Ｓ５）。
【００３５】
その後、ステージ２４で固定されたウエハ上に昇降ユニット１２３の認識カメラ１３３を移動してピックアップするチップ２の位置を認識するとともに（Ｓ６）、ボンディングヘッド１２４をピックアップポイント１０４に移動して該ボンディングヘッド１２４でチップ２をピックアップする（Ｓ７）。
【００３６】
そして、このボンディングヘッド１２４を前記ボンディングポイント１１１へ移動して前記チップ２をボンディングポイント１１１に塗布されたエポキシ剤上の載置して固定する（Ｓ８）。
【００３７】
そして、ワークトレイ９２に保持されたリードフレーム３へのボンディングが終了したか否かを判断し（Ｓ９）、ボンディングが終了するまで前記ステップＳ３〜Ｓ８を繰り返し、終了した際には、押出爪１３２を傾倒して該押出爪１３２によって前記リードフレーム３を装置右側へ押し出した後（Ｓ１０）、メインルーチンへ戻って、次のボンディング処理開始まで待機する。
【００３８】
図１０は、ウエハリング２１交換時に実行されるウエハ交換処理を示すフローチャートであり、ステージ２４に保持されたウエハリング２１のチップ３のボンディングが終了した際には（ＳＢ１）、第１及び第２Ｙテーブル７１，７２をスライドレール１２，１２に沿って奥側へ移動してウエハチェンジャー１４の上部空間を開放し（ＳＢ２）、カセットリフタ４２によってウエハカセット４６の空のウエハ収容部５２をウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせた後（ＳＢ３）、ステージ２４を下降してウエハリング２１の保持状態を解除するとともに（ＳＢ４）、閉状態のグリッパ６５で前記ウエハリング２１を前記ウエハ収容部５２へ収容する（ＳＢ５）。
【００３９】
そして、カセットリフタ４２でウエハカセット４６を昇降して未使用のウエハリング２１が収容されたウエハ収容部５２をウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に合わせ（ＳＢ６）、未使用のウエハリング２１を前記グリッパ６５で挟持して前記ウエハ収容部５２から引き出し、前記ウエハ支持レール１３，１３に沿って保持位置２２まで移動するとともに（ＳＢ７）、前記ステージ２４を上昇してウエハリング２１を固定してから（ＳＢ８）、前記第１及び第２Ｙテーブル７１，７２を定位置へ戻すとともに、前記ウエハカセット４６を前記カセットリフタ４２によって突き上げ機構１０３の高さ位置より低位置へ下降して（ＳＢ９）、メインルーチンへ戻る。
【００４０】
このように、ウエハリング交換時にウエハ支持レール１３，１３の高さ位置に配置されたウエハカセット４６を、交換完了後にカセットリフタ４２によってウエハ支持レール１３，１３より低い前記突き上げ機構１０３より低位置へ移動することができる。このため、ボンディング開始時には、ウエハカセット４６がセットされたウエハチェンジャー１４の上部空間の利用することができるため、ボンディング作業に影響を与えること無く、当該装置１への前記ウエハカセット４６を備えたウエハチェンジャー１４の内蔵が可能となる。
【００４１】
したがって、ウエハリング交換装置とウエハマガジンとを外部に設置しなければならなかった従来と比較して、システム全体の設置場所の省スペース化を図ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダイボンディング装置にあっては、ウエハリング交換時にレールの高さ位置に配置されたウエハカセットを、交換完了後にカセットリフタによって前記レールより低い、例えば突き上げ機構より低位置へ移動することができる。
【００４３】
これにより、ボンディング開始時には、ウエハカセットの上部空間の利用することができるため、ボンディング作業に影響を与えること無く、当該装置への前記ウエハカセットの内蔵が可能となる。
【００４４】
したがって、ウエハリング交換装置とウエハマガジンとを外部に設置しなければならなかった従来と比較して、設置場所の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１に対応した平面図である。
【図３】同実施の形態のウエハチェンジャーを示す要部の正面図である。
【図４】同実施の形態のウエハチェンジャーを示す要部の平面図である。
【図５】同実施の形態のピックアップポイントとボンディングポイントとの関係を示す説明図である。
【図６】同実施の形態の昇降ユニットを示す要部の正面図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】同実施の形態のボンディング処理を示すフローチャートである。
【図９】図８に続くフローチャートである。
【図１０】同実施の形態のウエハ交換処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    ダイボンディング装置
２    チップ
３    リードフレーム
１４    ウエハチェンジャー
１３    ウエハ支持レール
２１    ウエハリング
２３    シート
２４    ステージ
４２    カセットリフタ
４６    ウエハカセット
５２    ウエハ収容部
６１    ウエハリング移動機構
１０４    ピックアップポイント
１１１    ボンディングポイント
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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