(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップを吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でＩＣチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてＩＣチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ＩＣチップを吸着ノズルで吸着して排出するようにしたバンプボンダーにおいて、バンプ形成後可動規制爪をＩＣチップとの間にＩＣチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でＩＣチップを吸着するようにしたことを特徴とするバンプボンダー。
【請求項２】
可動規制爪をＸ方向とＹ方向に交互に階段状に移動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のバンプボンダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣチップの電極にワイヤボンディング技術にてバンプを形成するバンプボンダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤボンディング技術によりＩＣチップの電極とパッケージ導体部との電気的接続を行うボンダーは、「半導体ハンドブック（第２版）」株式会社オーム社発行に種々紹介されている。また、この種の従来のワイヤボンディングを行うボンダーでも、その用い方によってＩＣチップの電極に電気接続用のバンプを形成することはでき、例えば特願平８−２４９７２４号等において既に提案されている。
【０００３】
そのバンプボンダーにおいては、通常トレイからＩＣチップを順次吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でＩＣチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてＩＣチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ＩＣチップを吸着ノズルで吸着して排出するように構成されている。
【０００４】
図６を参照して説明すると、図６（ａ）に示すように、可動規制爪５５が待避位置にある状態でステージ５２上の固定規制ブロック５４と可動規制爪５５の間の所定位置に吸着ノズル５３にてＩＣチップ５１を供給し、その後図６（ｂ）に示すように、可動規制爪５５を固定規制ブロック５４に向けて移動させて固定規制ブロック５４と可動規制爪５５の間でＩＣチップ５１を位置規制するとともにステージ５２上に吸着固定し、ボンディングヘッド５６にてＩＣチップ５１にバンプを形成し、その後図６（ｃ）に示すように、可動規制爪５５を待避位置に移動させた後、吸着ノズル５３にてＩＣチップ５１を吸着し、排出側のトレイに収納して後続の工程に排出するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バンプボンダーにおいては、バンプ形成後に吸着ノズル５３にてＩＣチップ５１を吸着する際に、吸着ノズル５３がＩＣチップ５１に衝突してＩＣチップ５１上面の回路を損傷しないように、図６（ｃ）に示すように、ＩＣチップ５１上面と吸着ノズル５３下端との間に微小な隙間Ａ（例えば、０．１〜０．１５ｍｍ程度の隙間）をあけて吸着するようにしている。
【０００６】
しかし、図７に示すようなＩＣチップ５１を収納するためのワッフルトレイと呼ばれているトレイ５７においては、そのＩＣチップ収納空間５８はＩＣチップ５１のサイズより若干大きなサイズとされており、特に３ｍｍ角以下の微小なＩＣチップ５１では０．１５ｍｍ程度の非常に小さい余裕しか設けられていない場合があり、図６（ｃ）に示すように、吸着ノズル５３とＩＣチップ５１の間に隙間ＡをあけてＩＣチップ５１を吸着すると、その吸着時の微妙な吸引気流の乱れによってＩＣチップ５１が位置ずれして吸着されることがあり、そのため図７に示すＩＣチップ５１ａのようにＩＣチップ収納空間５８に適正に収納されないことがあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ＩＣチップを隙間をあけて吸着しても位置ずれを生じず、適正にトレイに収納できるようにしたバンプボンダー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】
本発明のバンプボンダーは、ＩＣチップを吸着ノズルで吸着してステージ上に供給し、固定規制ブロックと可動規制爪の間でＩＣチップを位置規制し、ステージ上でボンディングヘッドにてＩＣチップにバンプを形成し、バンプ形成後可動規制爪を待避移動させ、ＩＣチップを吸着ノズルで吸着して排出するようにしたバンプボンダーにおいて、バンプ形成後可動規制爪をＩＣチップとの間にＩＣチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でＩＣチップを吸着するようにしたものであり、ＩＣチップは固定規制ブロックと可動規制爪にて位置ずれを規制されて高い位置精度を維持して吸着ノズルに吸着され、トレイの所定の収納空間に適正かつ確実に収納することができる。
【０００９】
また、可動規制爪をＸ方向とＹ方向に交互に階段状に移動させるようにすることにより、ＩＣチップの供給姿勢に傾きがあっても可動規制爪のジグザグ状の移動に伴って逐次正しい姿勢に円滑かつ確実に矯正されて固定規制ブロックと可動規制爪の間で位置規制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のバンプボンダーの一実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１１】
まず、本実施形態のバンプボンダーの全体構成を図１を参照して説明する。図１において、バンプボンダーはＩＣチップ１を供給するＩＣチップ供給部２と、ＩＣチップ１の電極にバンプをボールボンディングにて形成するボンディング部３と、ＩＣチップ排出部（図示せず）と、これらの間でＩＣチップ１を順次移載する移載手段４を備えている。ＩＣチップ排出部は、ＩＣチップ供給部２と基本的に同様の構成であるため、図示を省略している。
【００１２】
ＩＣチップ１はトレイ５に整列収納されており、そのトレイ５を多数積層状態で収納したマガジン６がＩＣチップ供給部２に搬入される。ＩＣチップ供給部２には、マガジン６を搭載して上下に移動可能なリフタ７と、所定高さ位置でマガジン６内のトレイ５を移載手段４によるＩＣチップ１の取出位置に引き出し、再収納するトレイ押引手段８が設けられている。
【００１３】
ボンディング部３は、ＩＣチップ１を固定するとともに超音波熱圧着でボンディングするためにヒータを内蔵したボンディングステージ９と、ＩＣチップ１の位置決め手段１０と、ＩＣチップ１の電極にバンプを形成するボンディングヘッド１１（図３参照）にて構成されている。ボンディングステージ９には左右に一対のボンディング位置９ａ、９ｂが設けられ、各々にＩＣチップ１を吸着固定する吸着口が設けられている。
【００１４】
位置決め手段１０は、各ボンディング位置９ａ、９ｂの後部にボンディングステージ９に固定して配設された固定規制ブロック１２ａ、１２ｂと、Ｘ、Ｙ方向に移動可能な規制駆動手段１５に取付けられた可動規制爪１４にて構成されている。固定規制ブロック１２ａ、１２ｂには、図５に示すように、互いに対向する端部の前部にＩＣチップ１を位置規制するコーナー部１３ａ、１３ｂが形成され、可動規正爪１４にはその左右両側にＩＣチップ１の角部に係合して位置規制するコーナー部１４ａ、１４ｂが形成されており、それぞれボンディング位置９ａ、９ｂにＩＣチップ１を位置決めする。
【００１５】
規制駆動手段１５は、図２に示すように、Ｘ方向移動機構１６とＹ方向移動機構１７にて移動台１８をＸ方向とＹ方向の２方向に移動可能に構成されており、この移動台１８上に規正爪取付脚１９が図示しないガイド機構及び付勢手段にてＸ方向及びＹ方向に所定範囲弾性的に後退変位可能に支持され、この規正爪取付脚１９上端に可動規正爪１４が固定されている。Ｘ方向移動機構１６とＹ方向移動機構１７はそれぞれサーボモータ２０にてボールネジ２１を正逆回転駆動することにより往復移動するように構成されている。
【００１６】
ボンディングヘッド１１はＸ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹテーブル（図示せず）上に搭載されており、ワイヤ供給機構（図示せず）とワイヤをボンディングステージ９上でＩＣチップ１にボンディングするボンディング作業機構２２を備えている。ボンディング作業機構２２は、図３に示すように、ワイヤを把持するクランパ２３と、先端にワイヤが挿通されるキャピラリ２４を有するとともにワイヤ先端に形成されたボールに超音波振動を印加するホーン２５と、放電用のトーチ２６とを備えている。また、ボンディング作業の状態を視覚認識する認識カメラ２７が上部に配設され、認識画像を認識用モニタ（図示せず）に表示するとともにデータ処理装置（図示せず）に認識信号を入力してデータ処理するように構成されている。また、ボンディング作業機構２２を図示しない支点軸を中心に往復回動させて先端部を上下動させる上下動電磁駆動部２８と、クランパ２３を開閉する開閉電磁駆動部２９とが設けられている。
【００１７】
ボンディングヘッド１１の動作を説明すると、ＩＣチップ１の所定の電極とキャピラリ２４が対向する位置にボンディングヘッド１１が移動する都度、トーチ２６からのスパーク電流によってキャピラリ２４の先端から突出しているワイヤ先端部が溶かされてボールが形成される。ワイヤと各電極との対向位置は認識カメラ２７の視覚認識のもとに高精度に制御される。形成されたボールはキャピラリ２４にてＩＣチップ１の電極上に熱圧着と超音波振動とによって接合される。
【００１８】
この際の圧着力は３０ｇ〜５０ｇ程度が好適であり、超音波振動は水平方向にかけられ、振幅０．５μｍ、振動数６０〜７０ＫＨZ （具体例としては６３．５ＫＨZ ）程度とするのが好適である。次いで、ワイヤを挟持したクランパ２３およびキャピラリ２４の上動によってワイヤを切断してバンプが形成される。
【００１９】
ＩＣチップ１の移載手段４は、図１、図４に示すように、サーボモータとボールネジ機構などから成るＸ方向移動機構３１にて移動可能なＸ方向移動台３２と、その上端に設置されたＹ方向に移動可能なＹ方向スライダ３３と、Ｙ方向スライダ３３に装着された吸着ヘッド３４を備えている。吸着ヘッド３４には、図４に示すように、Ｘ方向に並列して一対の吸着ノズル３５が配設され、ＩＣチップ１の各種移載を合理的に行うように構成されている。Ｙ方向スライダ３３はＹ方向ガイド３６に案内され、サーボモータ３７の正逆回転によって回動するタイミングベルト３７に連結されてＹ方向に往復移動される。
【００２０】
吸着ヘッド３４においては、吸着ノズル３５が中空のノズルロッド４１の下端に装着され、このノズルロッド４１の上端に吸着用エアホース４２が接続されている。ノズルロッド４１の上端部には水平方向に突出する係合部４３が設けられ、この係合部４３の下面に基端を枢支された揺動レバー４４の先端の係合ローラ４５が係合されている。揺動レバー４４の中間部にはカムローラ４６が配設されており、サーボモータ４８にて正逆回転駆動可能なカム４７の上端部に係合している。また、ノズルロッド４１を下方に向けて付勢するバネ４９が設けられている。かくして、サーボモータ４８による一対のカム４７の正逆回転によって何れかの吸着ノズル３５が選択されて昇降移動する。また、サーボモータ４８の正逆回転の回転範囲によって、各吸着ノズル３５の下降端位置を可変することができる。
【００２１】
以上の構成のバンプボンダーにおいて、ＩＣチップ供給部２のリフタ７にマガジン６を搬入すると、リフタ７とトレイ押引手段８にてトレイ５が順次ＩＣチップ取り出し位置に供給される。ＩＣチップ取り出し位置のトレイ５内のＩＣチップ１は移載手段４にて順次ボンディング部３に向けて移送され、図５（ａ）に示すように、ボンディングステージ９上の所定位置に移載される。このときＩＣチップ１は位置決め手段１０の固定規制ブロック１２ａ、１２ｂのコーナー部１３ａ、１３ｂと、待避位置に位置する可動規制爪１４のコーナー部１４ａ、１４ｂの間の適当な位置に供給される。
【００２２】
次に、可動規制爪１４が規制駆動手段１５にて矢印ａで示すようにＸ方向とＹ方向に交互に階段状にかつその移動距離を逐次小さくしながら移動し、固定規制ブロック１２ａ、１２ｂのコーナー部１３ａ、１３ｂと可動規制爪１４のコーナー部１４ａ、１４ｂにてＩＣチップ１の対角線上の角部を挟持されることによってＩＣチップ１がボンディング位置９ａ、９ｂに正確に位置決めされる。なお、規制駆動手段１５の移動台１８は可動規制爪１４がＩＣチップ１に係合した後も破線の矢印ｂで示すように駆動され、ＩＣチップ１に過大な力が作用しないようにされかつ可動規制爪１４にて弾性的にＩＣチップ１を挟圧して位置決めするように構成されている。
【００２３】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１が位置決めされた状態で、上述の如くボンディングヘッド１１のキャピラリ２４にてＩＣチップ１の各電極にワイヤ先端のボールをボンディングしてバンプが形成される。
【００２４】
次に、ＩＣチップ１に対するバンプ形成が終了すると、図５（ｃ）に示すように、規制駆動手段１５の移動台１８を矢印ｃで示すように移動させ、可動規制爪１４のコーナー部１４ａ、１４ｂとＩＣチップ１の間に、例えば０．０５ｍｍ程度の微小な隙間ｄを設けてＩＣチップ１の挟持を開放するとともに、ＩＣチップ１の位置を規制した状態にし、その状態で移載手段４の吸着ノズル３５にてＩＣチップ１上面との間に隙間Ａをあけた状態でＩＣチップ１を吸着する。こうすることにより、ＩＣチップ１上面の回路を吸着ノズル３５にて損傷する恐れなく、しかもＩＣチップ１が固定規制ブロック１２ａ、１２ｂと可動規制爪１４にて位置ずれを規制された状態で吸着することができ、ＩＣチップ１が高い位置精度を維持して吸着される。
【００２５】
その後、図５（ｄ）に示すように、可動規制爪１４は矢印ｅに示すように待避位置に移動する。また、吸着ノズル３５にて吸着されたＩＣチップ１は、ＩＣチップ排出部におけるトレイ（図７のトレイ５７参照）のＩＣチップ収納空間に適正かつ確実に収納される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のバンプボンダーによれば、以上の説明から明らかなように、バンプ形成後可動規制爪をＩＣチップとの間にＩＣチップ吸着時の位置ずれ許容量以下の隙間をあけた位置に移動させた状態でＩＣチップを吸着するようにしているので、ＩＣチップは固定規制ブロックと可動規制爪にて位置ずれを規制されて高い位置精度を維持して吸着ノズルに吸着され、トレイの所定の収納空間に適正かつ確実に収納することができる。
【００２７】
また、可動規制爪をＸ方向とＹ方向に交互に階段状に移動させるようにすることにより、ＩＣチップの供給姿勢に傾きがあっても可動規制爪のジグザグ状の移動に伴って逐次正しい姿勢に円滑かつ確実に矯正されて固定規制ブロックと可動規制爪の間で位置規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のバンプボンダーの要部構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態における位置規正手段の斜視図である。
【図３】同実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。
【図４】同実施形態における吸着ヘッドの斜視図である。
【図５】同実施形態におけるボンディング動作時のＩＣチップの位置決め手段の動作状態の説明図である。
【図６】従来例におけるボンディング動作時のＩＣチップの位置決め手段の動作状態の説明図である。
【図７】同従来例においてＩＣチップをトレイに収納する際の問題点を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ＩＣチップ
９  ボンディングステージ
１０  位置決め手段
１１  ボンディングヘッド
１２ａ、１２ｂ  固定規制ブロック
１４  可動規制爪
３５  吸着ノズル
【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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