JPH05121469A

JPH05121469A - ダイボンダ装置

Info

Publication number: JPH05121469A
Application number: JP28305491A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shioda; 武塩田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1993-05-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、構成部品である吸着盤の耐摩
耗強度を大幅に改善し、製品歩留りを向上させるととも
に、装置の保守管理労力を低減することが可能なダイボ
ンダ装置を提供することにある。【構成】本発明に係るダイボンダ装置は、複数の半導体
ペレット１を貼着したフィルム８の背面に吸着盤１３Ａ
を当接せしめ、フィルム８を吸着固定した状態でフィル
ム８の背面方向から突き上げピン７をフィルム８に刺し
込むことによりフィルム８上面から半導体ペレット１を
剥離せしめ、剥離した半導体ペレット１をダイ吸着用コ
レット４の先端部に吸着せしめ、吸着した半導体ペレッ
ト１をリードフレーム５上面の定位置に順次搬送して接
合するダイボンダ装置において、上記吸着盤１３Ａの少
なくともフィルム８への当接部を黒色系セラミックスに
て形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ペレットをリード
フレームに接合するダイボンダ装置に係り、特にダイ吸
着操作時に半導体ペレットを貼着したフィルムを吸着固
定する吸着盤の耐摩耗強度を改善し、不良半導体ペレッ
トの識別精度を高めて製品歩留りを向上させるととも
に、装置の保守管理労力を軽減することができるダイボ
ンダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ、ＩＣ、トランジスタなどの半導
体部品の製造工程においては、例えば図３に示すような
ダイボンダ装置が使用される。このダイボンダ装置は、
透明なフィルム上に貼着したウエハをカッティングして
形成した多数の半導体ペレット１を保持するウエハカセ
ットリング２と、各半導体ペレット１の位置および形状
をモニタして規格に対する合否を判断する図示しないＴ
Ｖカメラなどのモニタ装置と、ウエハカセットリング２
上にある規格合格品の半導体ペレット１のみを１個ずつ
吸着し、プリアライメント３に搬送するダイ吸着用コレ
ット４と、プリアライメント３によって位置決めされた
半導体ペレット１を吸着し、吸着した半導体ペレット１
をリードフレーム５上の所定位置に押し付けるダイボン
ディング用コレット６とを備えて構成される。

【０００３】またウエハカセットリング２を挟み、ダイ
吸着用コレット４と対向するように吸着盤１３が配設さ
れる。この吸着盤１３は、図４に拡大して示すように、
例えば機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）等の鋼材を使用し
て円筒キャップ状に形成され、さらに半導体ペレット１
を貼着したペレット接着フィルム８に当接する表面に、
厚さ２〜１５μｍ程度の黒色亜鉛めっきを施して製造さ
れる。

【０００４】吸着盤１３の中央部には後述する突き上げ
ピン７を挿通するためのピン挿通孔１４が穿設され、さ
らにピン挿通孔１４の周辺には、フィルム８を真空吸着
するための吸引孔１５が多数穿設されている。この吸着
盤１３は、鋼材製のスリーブ１６に嵌め込まれて使用さ
れる。

【０００５】ここで吸着盤１３のフィルム８への当接面
に黒色亜鉛めっきを施工する理由は次の通りである。す
なわちフィルム８上に貼着した各半導体ペレット１の位
置や形状を上記モニタ装置でモニタする際に、比較的に
明るく撮影される半導体ペレット１の背景を暗くするこ
とによって、半導体ペレット１と背景になる吸着盤１３
とのコントラストを高め、半導体ペレット１の位置およ
び形状を判別し易くするためである。

【０００６】また図４に示すように、フィルム８を挟み
ダイ吸着用コレット４に対向して、軸方向に昇降自在に
突き上げピン７が配設される。この突き上げピン７は、
吸着盤１３の中心軸方向に昇降自在に配設されたマンド
レル１７上に植設され、複数の半導体ペレット１を貼着
したフィルム８の背面方向から吸着盤１３のピン挿通孔
１４を通り、フィルム８に突き刺さるように運動し、フ
ィルム８上面に貼着した半導体ペレット１を剥離せし
め、その半導体ペレット１をダイ吸着用コレット４の先
端部方向に移動させる機能を有する。

【０００７】上記ダイボンディング用コレット６および
ダイ吸着用コレット４は、耐摩耗強度を確保するため
に、一般にタングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）など
を含有した超硬合金で円筒状に形成され、その先端部に
半導体ペレット１を加え込むための四角錘台状の凹陥部
９を有する。また、この凹陥部９に連通し、半導体ペレ
ット１を真空源に接続して真空吸引するための吸引孔１
０が設けてある。またダイ吸着用コレット４に対向して
配設された突き上げピン７も高速度でペレット１に繰り
返して接触するため、耐摩耗性に優れた前述の超硬合金
によって円柱針状に形成される。

【０００８】このような吸着盤１３、突き上げピン７、
ダイ吸着用コレット４およびダイボンディング用コレッ
ト６は、図示しないカム装置によって上下動するリンク
によって上下方向に昇降したり水平方向に旋回運動する
ように構成されている。

【０００９】ダイ吸着操作を実行する際には、吸着盤１
３がフィルム８の背面に当接された状態で、モニタ装置
によって各半導体ペレット１の位置および形状がチェッ
クされる。吸着盤１３の表面には黒色亜鉛めっきが施工
されているので、半導体ペレット１と、その背景になる
吸着盤１３とのコントラストが高く、モニタ装置によっ
て半導体ペレット１の輪郭が明瞭に認識される。そして
欠けなどの欠陥や異常形状を有する半導体ペレットは不
合格品と判定され、ダイボンディングの対象から除外さ
れる。

【００１０】ダイ吸着用コレット４および突き上げピン
７を内蔵した吸着盤１３は、ウエハカセットリング２上
のフィルム８上面に貼着された複数のペレット１，１…
のうち、検査合格品のみを光学的に検知して、それぞれ
その上下部に移動する。そしてフィルム８の背面に当接
した吸着盤１３の内部空間が真空源に接続され、フィル
ム８と吸着盤１３との間に滞留する空気が吸引孔１５を
通り除かれる。そのため、フィルム８は吸着盤１３の外
表面に吸着固定される。次に、突き上げピン７が吸着盤
１３のピン挿通孔１４を通り上昇してフィルム８を突き
破り、ピン先端に接触した半導体ペレット１を押し上げ
て、フィルム８上面から剥離せしめる。同時にダイ吸着
用コレット４の先端部（凹陥部）が当該半導体ペレット
１上に被着される。そしてダイ吸着用コレット４は半導
体ペレット１を１個ずつ凹陥部９内に真空吸着して、図
３に示すプリアライメント３に順次搬送する。

【００１１】プリアライメント３は搬送された半導体ペ
レット１の位置決めを行なう。位置決めされた半導体ペ
レット１はダイボンディング用コレット６の先端部に真
空吸着された状態で搬送され、リードフレーム５の所定
位置に載置される。そしてコレット６はスクラブモーシ
ョンを半導体ペレット１に付加するため、半導体ペレッ
ト１は強い押圧力を受ける。リードフレーム５の表面に
は予め接合用のハンダが塗布されているため、半導体ペ
レット１はリードフレーム５上に一体に接合される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で形成し、表面に黒色亜
鉛めっきを施工した吸着盤を装着したダイボンダ装置に
おいては、吸着盤の耐摩耗強度が低いため、半導体ペレ
ット接合体の製品歩留りが低下したり、装置の保守管理
が煩雑になる欠点があった。

【００１３】すなわち高速度でダイボンディング動作を
繰り返す毎にペレットを貼着したフィルムと吸着盤上面
とが摺動するため、吸着盤表面の黒色亜鉛めっきが摩耗
したり剥離し易く、モニタ時における黒色背景が得られ
なくなる。その結果、モニタ装置による半導体ペレット
の位置および形状確認に際し、認識ミスが発生し易くな
り、製品の不良率が急増するおそれがある。そのため短
い運転期間において、高い頻度で吸着盤を交換する必要
があった。このように吸着盤を交換するたびにダイボン
ダ装置を停止するために長期間に渡る連続運転が困難で
あり、装置の保守管理に要する労力も増大する問題点が
あった。

【００１４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、吸着盤の耐摩耗強度を大幅に改善
し、製品歩留りを向上させるとともに、装置の保守管理
労力を低減することが可能なダイボンダ装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係るダイボンダ装置は、複数の半導体ペレット
を貼着したフィルムの背面に吸着盤を当接せしめ、フィ
ルムを吸着固定した状態でフィルムの背面方向から突き
上げピンをフィルムに刺し込むことによりフィルム上面
から半導体ペレットを剥離せしめ、剥離した半導体ペレ
ットをダイ吸着用コレットの先端部に吸着せしめ、吸着
した半導体ペレットをリードフレーム上面の定位置に順
次搬送して接合するダイボンダ装置において、上記吸着
盤の少なくともフィルムへの当接部を黒色系セラミック
スにて形成したことを特徴とする。

【００１６】また、黒色系セラミックスは、窒化けい素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）、炭化けい素（ＳｉＣ）およびサイアロ
ン（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）から選択される少なくとも１
種から構成するとよい。

【００１７】さらに、吸着盤のフィルム当接面を艶消し
処理するとよい。

【００１８】上記セラミックスの焼結体は、いずれも耐
摩耗性に優れており、また黒色ないし暗灰色を呈してい
るため、このセラミックス材料で形成した吸着盤をフィ
ルムの背面に当接して半導体ペレットをモニタすると、
半導体ペレットと吸着盤とのコントラストが高くなり、
半導体ペレットの位置や形状を明瞭に判別することがで
きる。なお上記黒色系セラミックス材に限らず、例えば
アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の非黒色系セラミックス材に
Ｔｉ粉末などの黒色化材料を添加することにより黒色系
セラミックスを製造することもできる。

【００１９】吸着盤のフィルム当接面をブラスト加工等
によって艶消し処理することによって当接面における光
の反射が少なくなり、モニタ装置からのモニタ光による
半導体ペレットの位置および形状について認識ミスをよ
り低減することができる。

【００２０】

【作用】上記構成に係るダイボンダ装置によれば、半導
体ペレットを貼着したフィルムに当接する吸着盤の少な
くとも当接部を黒色系セラミックスにて構成しているた
め、耐摩耗強度が飛躍的に向上し、吸着盤の寿命を大幅
に延伸させることができる。また、長期間に亘る運転後
においても吸着盤の黒色が消失したり、剥離したりする
おそれがないため、半導体ペレットと吸着盤とのコント
ラストが常に高く保持される結果、モニタ装置による半
導体ペレットの位置および形状に対する認識ミスが発生
する割合が大幅に減少し、製品歩留りを大幅に向上させ
ることができる。

【００２１】さらに吸着盤を交換するためにダイボンダ
装置を高頻度で停止する必要がなくなり、長期間に渡っ
て装置を連続的に運転することが可能となり、装置の保
守管理を大幅に簡素化し、ひいては半導体装置の製造効
率を大幅に改善することができる。

【００２２】

【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。本発明に係るダイボンダ装置は、その
吸着盤の材質に構成上の特徴を有し、他の構成要素は図
３に示す従来装置と同一である。図１は本発明に係るダ
イボンダ装置の一実施例を示す断面図であり、要部であ
るダイ吸着部のみを拡大して示す図である。図２は図１
に示す吸着盤の平面図である。

【００２３】すなわち本実施例に係るダイボンダ装置は
複数の半導体ペレット１，１…を貼着したフィルム８の
背面に吸着盤１３Ａを当接せしめ、フィルム８を吸着固
定した状態でフィム８の背面方向から突き上げピン７を
フィルム８に刺し込むことによりフィルム８の上面から
半導体ペレット１を剥離せしめ、剥離した半導体ペレッ
ト１をダイ吸着用コレット４の先端部に吸着せしめ、吸
着した半導体ペレット１をリードフレーム５上面の定位
置に順次搬送して接合するダイボンダ装置において、フ
ィルム８に当接する上記吸着盤１３Ａの当接部を黒色系
セラミックスにて形成したものである。

【００２４】図１および図２で示すように、この吸着盤
１３Ａの中央部には突き上げピン７を挿通するための口
径０．６mmのピン挿入孔１４が穿設され、さらにピン挿
通孔１４の周辺には、フィルム８を真空吸着するための
口径０．３mmの吸引孔１５が２４個穿設されている。

【００２５】ここで本実施例に係るダイボンダ装置の吸
着盤１３Ａは、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−
Ｎ群から選択される１種以上の黒色系セラミックスを主
成分とし、また各種焼結助剤を配合したセラミックス原
料を冷間静水圧法（ＣＩＰ）により成形した後に、グリ
ーン加工を実施し、所定温度にて加熱して脱脂焼結し、
さらに研削加工、研摩加工を経て形成された。

【００２６】上記のセラミックスで形成した吸着盤のう
ち、特にＡｌ₂Ｏ₃を０．５〜５重量％、ＡｌＮを０．
５〜５重量％・Ｙ₂Ｏ₃を１〜７重量％、ＴｉＯを０．
５〜２重量％含有して残部がＳｉ₃Ｎ₄から成るセラミ
ックス製吸着盤は特に耐摩耗強度が優れ、良好な寿命特
性を呈した。またこれらのセラミックスはいずれも曲げ
強さで６０〜１００kg／mm²程度の機械的強度を有して
おり、吸着盤用材料として使用すると、高速度の当接ま
たは摺動操作にも充分耐える。

【００２７】次に本実施例に係るダイボンダ装置の効果
についてより具体的に説明する。

【００２８】実施例１としてＡｌ₂Ｏ₃を４重量％、Ａ
ｌＮを３重量％、Ｙ₂Ｏ₃を５重量％、ＴｉＯ₂を１．
５重量％、残部Ｓｉ₃Ｎ₄から成るＳｉ₃Ｎ₄焼結体に
て図１および図２に示す寸法を有する吸着プレート１３
ａを５個調製した。

【００２９】この吸着プレート１３ａは、機械構造用炭
素鋼（Ｓ４５Ｃ）製の円筒状カラー１３ｂの端部にエポ
キシ系接着剤にて一体に接合した状態で吸着盤１３Ａを
形成する。そして、Ｓ４５Ｃ製の円筒状スリーブ１６Ａ
の上端開口部に嵌め込まれる。

【００３０】このように吸着盤１３Ａを複合構造にする
ことより、カラー１３ｂに対するピン挿通孔１４の位置
精度を高めることができる。すなわち加工が容易な鋼材
製カラー１３ｂを精密に寸法調整することにより、吸着
盤本体のピン挿通孔１４の位置を、基準面となるカラー
１３ｂ内周面に対して高精度に設定することが容易にで
きる。

【００３１】また実施例２として実施例１の吸着盤プレ
ートとＳ４５Ｃ製カラーとを実施例１で使用したＳｉ₃
Ｎ₄焼結体で一体に形成し、同一寸法の吸着盤を５個製
造した。

【００３２】さらに実施例３として、実施例２のＳｉ₃
Ｎ₄焼結体の代りにＳｉＣ焼結体を使用し、同一寸法の
ＳｉＣ製吸着盤を５個製造した。

【００３３】一方比較例として、従来材料である機械構
造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）を機械研削加工して実施例２と
同一寸法を有する円筒キャップ状の吸着盤素体を形成
し、その素体のフィルム当接側表面に厚さ１０μｍの黒
色亜鉛めっきを施工してＳ４５Ｃ製吸着盤を多数用意し
た。

【００３４】そして実施例１〜３および比較例において
調製した各吸着盤を図３に示すダイボンダ装置の吸着盤
１３Ａとして装着し、１辺が０．３５mmのＳｉペレット
とリードフレームとの接合作業を連続的に１００万回実
施した後における各吸着盤のフィルム当接部の摺動によ
る平均摩耗量を測定するとともに、上記接合作業中にお
いて不合格品である半導体ペレットがリードフレームに
接合された割合、すなわちモニタ装置（ＴＶカメラ）に
おける認識ミスの発生率を調査し、下記表１に示す結果
を得た。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示す結果から明らかなように、実施
例１〜３に係るダイボンディング装置の吸着盤によれ
ば、従来材を使用した比較例の吸着盤と比較して摩耗量
が１／１０程度に改善され、寿命が大幅に延伸されると
ともに、モニタ装置における半導体ペレットの認識ミス
発生率が大幅に低減されることにより、製品歩留りを大
幅に向上させることができる。

【００３７】またフィルムへの当接部のみを黒色系セラ
ミックスで形成した実施例１の吸着盤によれば、全体を
黒色系セラミックスで形成した実施例２の吸着盤と比較
してピン挿通孔の形成位置を高精度に設定することが容
易である。

【００３８】また吸着盤を交換するためにダイボンダ装
置を高頻度で停止する必要がなくなり、長期間にわたっ
て装置を連続的に運転することが可能となり、装置の保
守管理を大幅に簡素化し、半導体等の製造効率を大幅に
改善することができる。

【００３９】なお、実施例１〜３および比較例の各吸着
盤を使用した場合において、接合された各半導体ペレッ
トとリードフレームとの接合性の良否を適宜検査したと
ころ、両者とも半導体ペレットの剥離はほとんど発生せ
ず、接合性に関しては両者間に有意差は見出せなかっ
た。

【００４０】

【発明の効果】以上説明の通り本発明に係るダイボンダ
装置によれば、半導体ペレットを貼着したフィルムに当
接する吸着盤の少なくとも当接部を黒色系セラミックス
にて構成しているため、耐摩耗強度が飛躍的に向上し、
吸着盤の寿命を大幅に延伸させることができる。また、
長期間に亘る運転後においても吸着盤の黒色が消失した
り、剥離したりするおそれがないため、半導体ペレット
と吸着盤とのコントラストが常に高く保持される結果、
モニタ装置による半導体ペレットの位置および形状に対
する認識ミスが発生する割合が大幅に減少し、製品歩留
りを大幅に向上させることができる。

【００４１】さらに吸着盤を交換するためにダイボンダ
装置を高頻度で停止する必要がなくなり、長期間に渡っ
て装置を連続的に運転することが可能となり、装置の保
守管理が大幅に簡素化され、ひいては半導体装置の製造
効率を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイボンダ装置の一実施例であ
り、要部となるダイ吸着部のみを拡大して示す断面図。

【図２】図１における吸着盤の平面図。

【図３】ダイボンダ装置の構成例を示す斜視図。

【図４】従来のダイボンダ装置のダイ吸着部を拡大して
示す断面図。

【符号の説明】

１半導体ペレット２ウエハカセットリング３プリアライメント４ダイ吸着用コレット５リードフレーム６ダイボンディング用コレット７突き上げピン８フィルム９凹陥部１０吸引孔１３，１３Ａ吸着盤１３ａ吸着プレート１３ｂ鋼材製カラー１４ピン挿入孔１５吸引孔１６，１６Ａスリーブ１７マンドレル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の半導体ペレットを貼着したフィル
ムの背面に吸着盤を当接せしめ、フィルムを吸着固定し
た状態でフィルムの背面方向から突き上げピンをフィル
ムに刺し込むことによりフィルム上面から半導体ペレッ
トを剥離せしめ、剥離した半導体ペレットをダイ吸着用
コレットの先端部に吸着せしめ、吸着した半導体ペレッ
トをリードフレーム上面の定位置に順次搬送して接合す
るダイボンダ装置において、上記吸着盤の少なくともフ
ィルムへの当接部を黒色系セラミックスにて形成したこ
とを特徴とするダイボンダ装置。
【請求項２】黒色系セラミックスは、窒化けい素（Ｓ
ｉ₃Ｎ₄）、炭化けい素（ＳｉＣ）およびサイアロン
（Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ）から選択される少なくとも１種
から成ることを特徴とする請求項１記載のダイボンダ装
置。
【請求項３】吸着盤のフィルム当接面を艶消し処理し
たことを特徴とする請求項１記載のダイボンダ装置。