(57)【要約】【課題】ペレットに負荷される突き上げ荷重の変動に基づくペレットの損傷を防止するとともに、確実にボンディング動作が行なえること。【解決手段】粘着シート１３に貼着されたペレット１１をペレット側から吸着ノズル１３により押圧しながら吸着するとともに、粘着シート裏面から突き上げピン２７を用いて突き上げて剥離させ、そのペレットを基板にボンディングするものである。突き上げピン２７の突き上げ動作に伴いペレット１１に作用する突き上げ荷重を測定し、その測定結果に基づいて、吸着ノズル１３がペレットの吸着動作に伴い前記ペレットに作用するピックアップ荷重をフィードバック制御する。【選択図】  図１
2004273910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘着シートに貼着されたペレットを、前記ペレット側から吸着ノズルにより押圧しながら吸着するとともに、前記粘着シート裏面から突き上げピンを用いて突き上げて、前記ペレットを剥離させ、そのペレットを基板にボンディングするペレットボンディング方法において、前記突き上げピンの突き上げ動作に伴い前記ペレットに作用する突き上げ荷重を測定し、その測定結果に基づいて、前記吸着ノズルが前記ペレットの吸着動作に伴い前記ペレットに作用する押圧力を制御することを特徴とするペレットボンディング方法。
【請求項２】
前記押圧力は、前記ペレットが前記吸着ノズルと突き上げピンとによって狭圧されるその狭圧力が許容範囲内となるように、フィードバック制御されることを特徴とする請求項１記載のペレットボンディング方法。
【請求項３】
粘着シートに貼着されたペレットを、ペレット側から吸着ノズルにより押圧しながら吸着するとともに、前記粘着シート裏面から突き上げピンを用いて突き上げて、前記ペレットを剥離させ、そのペレットを基板にボンディングするペレットボンディング装置において、前記突き上げピンの突き上げ動作に伴い前記ペレットに作用する突き上げ荷重を測定する荷重測定手段と、前記吸着ノズルを介して前記ペレットに押圧力を付与し、押圧力調整可能なアクチェータと、前記荷重測定手段による測定値に基づき前記アクチェータによる前記ペレットへの押圧力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするペレットボンディング装置。
【請求項４】
前記荷重測定手段による測定値が許容範囲を超えた場合、警報信号を出力する出力手段を有することを特徴とする請求項３記載の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、粘着シートに貼着された半導体チップなどのペレットを粘着シートの裏面から突き上げることで、そのペレットを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およびペレットボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粘着シートに貼着された多数のペレットは、ペレットボンディング装置を用いて粘着シートから剥離され、リードフレームのアイランド部にボンディングされる。この工程において、粘着シートからの剥離時には、ペレットボンディング装置に備えられたボンディングヘッドの吸着ノズルが粘着シートに貼着されたペレットを押圧しながら吸着するとともに、ペレット突き上げユニットの突き上げピンが、ペレットを粘着シートの裏面から突き上げる。
【０００３】
ここで、吸着ノズルは、推力発生装置であるリニアモータによって上下動させられるとともに、その推力は、リニアモータに印加される電流値によって決定される。そしてリニアモータによる吸着ノズルに付与される下方への推力は、そのまま突き上げピンによって突き上げられるペレットに対する押圧力（以下「ピックアップ荷重」ともいう。）となる。そして、従来、このピックアップ荷重は、一定値となるように制御されていた。
【０００４】
また、突き上げピンは等速度で上昇させるようになっていて、この上昇による突き上げ動作により、ペレットには突き上げ荷重が負荷される。
【０００５】
つまり、粘着シートに貼着されたペレットの剥離時、ペレットは吸着ノズルによるピックアップ荷重と突き上げピンによる突き上げ荷重とが負荷され、両荷重によって挟圧された状態とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、突き上げピンをペレット毎に毎回等速度で上昇させたとしても、ペレットに付加される突き上げ力は、各ペレットの粘着シートにおける貼着力や、経時変化等により貼着状態により、各ペレットに対して必ずしも一定とはならない。例えば、貼着力が強ければ、弱いものに比べて強い突き上げ荷重が負荷されることになる。
【０００７】
これに対し、上述したように、ピックアップ荷重は一定に維持されるものであった。
【０００８】
このため、ペレット剥離時、突き上げ荷重の変動によっては、ペレットに負荷される突き上げ荷重とピックアップ荷重の合計値が、ペレットにダメージを与えることのない許容値を超えてしまい、結果としてペレットに大きな負荷がかかり、ペレットが割れたり欠けたりの損傷を負い、良好なペレットボンディング動作が行なえないということがあった。
【０００９】
そこで本発明は、ペレットに負荷される突き上げ荷重の変動に基づくペレットの損傷を防止するとともに、確実にボンディング動作が行なえるペレットボンディング方法およびボンディング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によるペレットボンディング方法は、粘着シートに貼着されたペレットを、前記ペレット側から吸着ノズルにより押圧しながら吸着するとともに、前記粘着シート裏面から突き上げピンを用いて突き上げて、前記ペレットを剥離させ、そのペレットを基板にボンディングするペレットボンディング方法において、前記突き上げピンの突き上げ動作に伴い前記ペレットに作用する突き上げ荷重を測定し、その測定結果に基づいて、前記吸着ノズルが前記ペレットの吸着動作に伴い前記ペレットに作用する押圧力を制御することを特徴とする。
【００１１】
なお、前記押圧力は、前記ペレットが前記吸着ノズルと突き上げピンとによって狭圧されるその狭圧力が許容範囲内となるように、フィードバック制御されることが好ましい。
【００１２】
また、請求項３に係わる発明は、粘着シートに貼着されたペレットを、ペレット側から吸着ノズルにより押圧しながら吸着するとともに、前記粘着シート裏面から突き上げピンを用いて突き上げて、前記ペレットを剥離させ、そのペレットを基板にボンディングするペレットボンディング装置において、前記突き上げピンの突き上げ動作に伴い前記ペレットに作用する突き上げ荷重を測定する荷重測定手段と、前記吸着ノズルを介して前記ペレットに押圧力を付与し、押圧力調整可能なアクチェータと、前記荷重測定手段による測定値に基づき前記アクチェータによる前記ペレットへの押圧力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
なお、前記荷重測定手段による測定値が許容範囲を超えた場合、警報信号を出力する出力手段を有することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適応してなるペレットボンディング装置におけるボンディングヘッドとペレット突き上げユニットの一実施の形態を示す構成図である。図２は、図１のコントローラの制御を示すフローチャート図である。図３は、ペレットの突き上げ動作を説明する概略断面図である。
【００１５】
ペレットボンディング装置は、ペレット突き上げユニット１及びボンディングヘッド２を有して構成される。ペレット突き上げユニット１は、粘着シート１２上に貼着された多数のペレット１１を、粘着シート１２から剥離させる。ボンディングヘッド２は、上記剥離されたペレット１１を吸着ノズル１３を用いて吸着保持し、図示しないリードフレームのアイランド部まで移送し、このアイランド部にボンディングする。
【００１６】
ペレット突き上げユニット１は、図１に示すように、バックアップホルダ１４と、ピンメイン支持体１６及びピンサブ支持体１７からなるピン支持体１５と、モータ１８に駆動されるカム１９と、荷重測定手段としての荷重測定子２０及び荷重測定器２１と、モータに接続されたエンコーダ２２と、これら荷重測定器２１、モータ１８、エンコーダ２２に接続された制御手段としてのコントローラ２３と、を有して構成される。
【００１７】
バックアップホルダ１４内には、真空チャンバ２４が形成される。このバックアップホルダ１４には、真空チャンバ２４を貫通して、ピンサブ支持体１７が図の上下方向に摺動自在に挿通される。真空チャンバ２４には通路２５を経て、図示しない真空ポンプのホースが接続される。更に、バックアップホルダ１４の上面には、多数の小孔２６が、真空チャンバ２４に連通して設けられる。従って上記真空ポンプの作動により真空チャンバ２４内は負圧となり、この負圧が小孔２６を経て粘着シート１２に作用し、この粘着シート１２の裏面がバックアップホルダ１４の上面に吸着される。
【００１８】
ピン支持体１５は、ピンメイン支持体１６の上部１６Ａにピンサブ支持体１７の下部が、図の上下方向に移動可能に嵌合され、ピンサブ支持体１７の上端部に突き上げピン２７が設けられて構成される。突き上げピン２７は、バックアップホルダ１４の上面に形成された挿通孔２８に貫通可能に形成される。ピンメイン支持体１６の下部１６Ｂとピンサブ支持体１７の下端部との間に荷重測定子２０が設置される。また、ピンメイン支持体１６の下部１６Ｂには、摺接ローラ２９が回転自在に支持される。ピンメイン支持体１６は、スプリング３０等の付勢手段を介して下方に付勢されて、上記摺接ローラ２９がカム１９に常時接するようになっている。
【００１９】
また、ピンメイン支持体１６の上部１６Ａには長孔３１が開口され、ピンサブ支持体１７の下部に一体に設けた係止ピン３２が長孔３１に係止されて、ピンメイン支持体１６及びピンサブ支持体１７が一体化される。ピンサブ支持体１７は、係止ピン３２が長孔３１の長手方向寸法を移動する範囲で、ピンメイン支持体１６に対し図の上下方向に相対移動可能に設けられ、その荷重が荷重測定子２０にて支持される。
【００２０】
カム１９を駆動するモータ１８は、回転角および回転速度を制御可能な例えばステッピングモータであり、正逆回転可能で、コントローラ２３により制御される。また、カム１９は、ピン支持体１５のリフト量を回転角に比例して上昇させるような等速度曲線なるカム面を備える板カムである。上記モータ１８に接続されたエンコーダ２２は、カム１９を回転させるモータ１８の回転角を検出して、ピン支持体１５及び突き上げピン２７のリフト量（移動量）を測定する。
【００２１】
上記荷重測定子２０は、ピンサブ支持体１７の荷重を支持して、ピン支持体１５がカム１９の作用で上昇するに伴うピンサブ支持体１７の押上力、即ち突き上げピン２７がペレット１１に作用する突き上げ荷重を随時測定し、その測定値（正確には、荷重測定子２０に加わる荷重からピン支持体１７自体の荷重を引いた値）を荷重測定器２１を介してコントローラ２３へ出力する。
【００２２】
また、ボンディングヘッド２は、図１に示すように、ペレット１１の上方に吸着ノズル１３が配設されており、この吸着ノズル１３は、推力調整可能なリニアモータ３３にて、粘着シート１２面に対し垂直な方向に移動可能に支持される。
リニアモータ３３は、図示しないホルダに固定される永久磁石３５と、吸着ノズル側に固定されるコイル３６とを有し、リニアモータ３３の発生推力は、電流制御器３４により制御可能とされ、コイル３６に供給される電流値が一定であれば一定、電流値が大となれば増加、電流値が小となれば減少するように制御される。
【００２３】
コントローラ２３は、荷重測定器２１から入力される荷重測定値、つまり突き上げ荷重に基づき電流制御器３４を介してリニアモータ３３の発生推力並びにその方向を後述するように制御するとともに、モータ１８を制御してカム１９の回転角及び回転速度を制御するものである。
【００２４】
次に、コントローラ２３による詳細制御について、図２に示すフローチャート図、図３に示すペレットの突き上げ動作を説明する概略断面図を用いて説明する。
【００２５】
まず、コントローラ２３には、種々のパラメータが設定される（Ｓ１）。パラメータとしては、例えば突き上げピン２７の突き上げ速度ｖ、最大突き上げ量ｓ、基準ピックアップ荷重ａ、基準突き上げ荷重ｂ、突き上げ荷重の上限許容値ｃである。ここで、基準ピックアップ荷重ａに基準突き上げ荷重ｂを加えた値、つまりペレット１１への挟圧力は、今回ボンディング対象とされるペレット１１の厚さや大きさなどから決定される、ペレット１１にダメージを与えない範囲以下の値とされ、その値は実験などにより求めておく。
【００２６】
次に、リニアモータ３３を駆動して、吸着ノズル１３を下動させ、その先端の吸着面をペレット上面に当接させる（Ｓ２、図３（ａ））。このとき、リニアモータ３３のコイル３６には、吸着ノズル１３に対して基準ピックアップ荷重ａに相当する推力が得られる電流が供給され、これにより、ペレット１１に当接した吸着ノズル１３は、ペレット１１を吸着保持するとともに、基準ピックアップ荷重ａをペレット１３に負荷することになる。
【００２７】
次に、モータ１８を駆動することにより、突き上げピン２７を上昇させる（Ｓ３）。そして、突き上げピン２７の上昇開始とともに、突き上げピン２７によってペレット１１に負荷される突き上げ荷重を荷重測定子２０、荷重測定器２１によって随時測定し、その測定値ｄを得る（Ｓ４、図３（ｂ））。
【００２８】
ここで、得られた測定値ｄと突き上げ荷重の上限値ｃとの比較が行なわれる（Ｓ５）。そして、ｄ＞＝ｃの場合には、異常と判断され突き上げピン２７が下降し、突き上げ動作を中止する（Ｓ６）。そして、次のペレット１１の突き上げを行なう（Ｓ１２）。一方、ｄ＜ｃの場合には、測定値ｄと基準突き上げ荷重ｂとが比較される（Ｓ７）。ここでｄ＞＝ｂの場合、（ｄ−ｂ）を演算して求める（Ｓ８）。次に（（ａ−（ｄ−ｂ））を演算して求め、吸着ノズル１３によるピックアップ荷重がこの値となるように、リニアモータ３３による推力を修正する（Ｓ９、図（ｃ））。つまり、この推力修正により、ペレット１１に対して吸着ノズル１３による負荷されるピックアップ荷重は（ａ−（ｄ−ｂ））、一方、突き上げ荷重は測定値ｄとなることから、両者によってペレットに負荷される挟圧力はその総和で（ａ＋ｂ）、つまり、基準ピックアップ荷重ａと基準突き上げ荷重ｂを加えたものとなる。先に述べたように、基準ピックアップ荷重ａに基準突き上げ荷重ｂを加えた値は、今回ボンディング対象とされるペレット１１の厚さや大きさなどから決定される、ペレット１１にダメージを与えない範囲以下とされる。従って、ペレット１１に対する突き上げ荷重ｄが基準値を超えたとしても、その超えた分がリニアモータ３３へ印加する電流値制御にフィードバックされ、吸着ノズル１３によるピックアップ荷重が減少するように制御されることになる。
【００２９】
次に、モータ１８に接続されたエンコーダ２２の出力値に基づき、突き上げピンの突き上げ量ｅが検出され、この検出値ｅと最大突き上げ量ｓとの比較が行なわれる（Ｓ１０）。そして、ｅ＞＝ｓの場合には、吸着ノズル１３は、剥離されたペレット１１を吸着保持して上昇し、そして不図示のリードフレームまで搬送してボンディングする（Ｓ１１、図３（ｄ））。また、突き上げピンも原点位置まで下降し（Ｓ６）、次のペレットの突き上げを行なう（Ｓ１２）。一方、ｅ＜ｓの場合、Ｓ３に戻る。
【００３０】
上記した実施の形態によれば、粘着シート１２に粘着されたペレット１１を吸着ノズル１３で押圧しながら吸着するとともに、粘着シート裏面から突き上げピン２７を用いて突き上げて剥離させるとき、突き上げピン２７による突き上げ荷重を測定し、その測定値ｄが基準突き上げ荷重ｂを超えた場合には、その超えた分だけ、吸着ノズルによる押圧力（ピックアップ荷重）を減少させるように、リニアモータ３３による吸着ノズル１３の推力をフィードバック制御するようにした。これにより、突き上げピン２７の上昇によってペレット１１に負荷される突き上げ荷重に変動を生じたとしても、吸着ノズル１３による押圧力が修正され、ペレット剥離時に、吸着ノズル１３並びに突き上げピン２７によってペレット１１に負荷される挟圧力は、そのペレットにダメージを与えることのない範囲内の荷重に維持され、よって、ペレット剥離に伴なうペレット１１の損傷を防止することができ、そしてリードフレームなどの基板に対して確実にボンディング動作を行なうことが可能となる。
【００３１】
なお、上述した実施の形態において、荷重測定子２０と荷重測定器２１にて構成される荷重測定手段の測定値を、例えばコントローラ２３内に設けた記憶部に記憶させておくことにより、その情報を生産管理情報として用いることもできる。これは例えば、今回のペレット突上げを伴なう剥離作業時において、ペレット１１が粘着シート１２から剥離されるときの最大突き上げ荷重を粘着シート１枚分のすべてのペレット１１について求め、その中での最大値、或いはそれらの値を所定式に基づいて演算して求めた値を当該粘着シートとペレットとの組合わせにおける基準突き上げ荷重あるいは突き上げ荷重の上限許容値情報として記憶させておく。そして、次回、同一種の粘着シートとペレットの組合わせ時には、以前記憶させておいた情報を呼び出し、今回の剥離作業に使用するというものである。こうすることで、基準突き上げ荷重、あるいはその上限許容値の設定を容易かつ、迅速に行なうことができる。
【００３２】
また、上述した実施の形態では、突き上げピン２７による突き上げ荷重をペレット突き上げユニット１側に設置した荷重測定手段によって測定するようにしたが、この荷重測定手段を吸着ノズル１３を有するボンディングヘッド２側に設けても良い。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、アクチュエータとしてリニアモータを使用した例を説明したが、推力調整可能なアクチェータであれば、別の駆動源であっても構わない。
【００３４】
また、上述した実施の形態では、本発明をペレットボンディング装置に適応したものを説明したが、フリップチップボンダ等において、フリップチップを吸着してボンディングヘッドのコレットに受け渡す移載装置に適応できるものである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ペレットに負荷される突き上げ荷重に変動を生じたとしても、ペレットへの損傷を防止するとともに、確実にボンディング動作を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適応してなるペレットボンディング装置におけるボンディングヘッドとペレット突き上げユニットの一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１のコントローラの制御を示すフローチャート図である。
【図３】ペレットの突き上げ動作を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
１    ペレット突き上げユニット
２    ボンディングヘッド
１１  ペレット
１２  粘着シート
１３  吸着ノズル
１４  バックアップホルダ
１５  ピン支持体
１６  ピンメイン支持体
１６Ａ上部
１６Ｂ下部
１７  ピンサブ支持体
１８  モータ
１９  カム
２０  荷重測定子
２１  荷重測定器
２２  エンコーダ
２３  コントローラ
２４  真空チャンバ
２５  通路
２６  小孔
２７  突き上げピン
２８  挿通孔
２９  摺接ローラ
３０  スプリング
３１  長孔
３２  係止ピン
３３  リニアモータ
３４  電流制御器
３５  永久磁石
３６  コイル
【図１】
2004273910.tif 000003
【図２】
2004273910.tif 000004
【図３】
2004273910.tif 000005