DE19736685A1 - Bondgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bondgerät zum Verbinden eines Chips mit einem Leiterrahmen.

Nach der Waferherstellung wird dieser in einzelne Halbleiter-Chips von integrierten Schaltkreisen etwa durch Sägen zertrennt, wonach die vereinzelten Chips mechanisch an Leiterrahmen befestigt werden, wo­ nach ein Drahtbondschritt zum elektrischen Koppeln des Chips mit den Leitern des Leiterrahmens, eine Verkapselung zum Schutz des Chips und der Bonddrähte und danach ein Bearbeiten des Leiterrahmens zum Formen der Leiter erfolgt, damit letztere zum Montieren auf einer Leiterkarte geeignet sind.

Zum Befestigen oder Bonden des Chips am Leiterrahmen wird der vereinzelte Chip in eine Bondposition gebracht ebenso wie der mit Kleb­ stoff versehene Leiterrahmen, die dann aneinander zur Haftung gebracht werden, um dann zum Drahtbonden transportiert zu werden.

Zum Verbinden werden verschiedene Materialien verwendet, etwa ein Gold-Silicium-Eutektikum, Polymere, Festfilmpolymere, Lötmittel.

Mittlerweile wird das Bonden unabhängig vom Drahtbondvorgang durchgeführt. Dies erfordert in Abhängigkeit von der Bewegung des Mate­ rials zwischen beiden Vorgängen Raum und Zeit sowie Arbeitskräfte, so daß sich eine relativ niedrige Produktivität ergibt.

Um dies zu verbessern, wurde ein automatisches In-line-System zum Bonden entwickelt, bei dem das Bondgerät mit einigen Drahtbondgerä­ ten über eine Überführungsschiene verbunden ist. Da das Drahtbonden län­ ger als das Bonden von Chip und Leiterrahmen dauert, können sich mehre­ re, etwa zwei bis sechs Drahtbondgeräte anschließen.

Wenn jedoch LOC(lead on chip)-Bausteine, bei denen der Leiter­ rahmen auf den Chip aufgebracht und über ein Festfilmpolymer wie einen Polyimidfilm befestigt wird, ist die Bondzeit größer als für Bausteine, bei denen andere Bondmaterialien verwendet werden. Dementsprechend sind dann nur ein oder zwei Drahtbondgeräte nachgeschaltet, wodurch die Pro­ duktivität stark beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bondgerät zu schaffen, das auch bei LOC-Bausteinen zu einer hohen Produktivität führt.

Diese Aufgabe wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Bondge­ räts.

Fig. 2 zeigt das Bondgerät von Fig. 1 perspektivisch.

Fig. 3A und 3B zeigen perspektivisch eine Ausführungsform ei­ nes Kassettenlifts für das Bondgerät der Fig. 1, 2.

Fig. 4A bis 4D zeigen perspektivisch eine Ausführungsform ei­ ner Entladeeinheit für das Bondgerät der Fig. 1, 2.

Fig. 5A bis 5C zeigen schematisch die Wirkungsweise der Ent­ ladeeinheit des Bondgeräts von Fig. l, 2.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Bondgerät 100 umfaßt eine Chipzuführeinheit, zwei Leiterrahmenzuführeinheiten und zwei Bondeinhei­ ten. Die Chipzuführeinheit ist zum aufeinanderfolgenden Zuführen von Chips 20 einzeln zu jeweils einer Bondeinheit vorgesehen, während jede Leiterrahmenzuführeinheit Leiterrahmen 30 zu einer zugehörigen Bondein­ heit zuführt. Daher kann jede Bondeinheit das Anbringen eines Chips 20 auf einem Leiterrahmen 30 in der jeweiligen Bondposition vornehmen.

Die Chipzuführeinheit umfaßt eine Waferkassette 110, zwei Wa­ ferlader 112, zwei Chiptrenntische 114 und zwei Aufnahmewerkzeuge 116. Jede Leiterrahmenzuführeinheit umfaßt ein Magazin 120 für Leiterrahmen 30 und ein Paar von Überführungsschienen 122. Jede Bondeinheit umfaßt eine Bondplatte 130 und einen Bondkopf 132.

Die Waferkassette 110 enthält eine Vielzahl von Wafern 10, die jeweils aus einer Vielzahl von Chips 20 bestehen. Die beiden Waferlader 112 sind benachbart zur Waferkassette 110 an gegenüberliegenden Seiten hiervon angeordnet, so daß Wafer 10 in der Waferkassette 110 abwechselnd durch jeweils einen Waferlader 112 aufgenommen und auf einen der Chip­ trenntische 114 geladen werden. Verschiedene Arten von Waferladern 112 können verwendet werden. Beispielsweise können zusätzlich zu den in Fig. 2 gezeigten Greifern Schieber und Rollen od. dgl. oder alternativ verwen­ det werden. Schienen 113 bilden den Überführungsweg für die Wafer 10 oder die Waferlader 112. Wenn die Waferkassette 110 zwei Zugänge für die Waferlader 112 an gegenüberliegenden Seiten der Waferkassette 110 auf­ weist, können beide Waferlader 112 leicht die Wafer 10 gleichzeitig oder abwechselnd aus der Waferkassette 110 aufnehmen. Wenn dagegen die Wafer­ kassette 110 nur von einer Seite zugänglich ist, ist die Waferkassette 110 drehbar anzuordnen, so daß die Zugangsseite dem entsprechenden Wa­ ferlader 112 zugewandt werden kann.

Ein Kassettenlift 118 trägt nicht nur die Waferkassette 110 und kann diese auf- und abbewegen, sondern kann diese gegebenenfalls auch drehen, wie in Fig. 3A, 3B dargestellt. Wenn ein Waferlader 112a einen Wafer 10b aufgenommen hat, bewegt sich der Kassettenlift 118 um einen Schritt aufwärts und dreht sich zum zweiten Waferlader 112b. Da­ durch kann ein weiterer Wafer 10c, vgl. Fig. 3B, aus der Waferkassette 110 ohne weiteres entnommen werden, da dann der Zutritt 111 der Wafer­ kassette 110 dem zweiten Waferlader 112b zugewandt ist. Der Kassetten­ lift 118 bewegt sich über Zahnräder 118a und dreht sich über Zahnräder 118b. Statt dessen können aber auch Nocken, Riemen, Ketten oder derglei­ chen verwendet werden.

Am Chiptrenntisch 114 werden die Chips 20 vom Wafer 10 ge­ trennt. Die Chips 20 des Wafers 10 wurden bereits vorher vereinzelt, verblieben jedoch durch Klebeband gehalten in dem Wafer 10. Daher können die Chips 20 einfach vom Wafer 10 separiert werden, wenn sie mit dem Aufnahmewerkzeug 116 über dem Chiptrenntisch 114 aufgenommen werden, wo­ bei gleichzeitig ein (nicht dargestellter) Auswerfstift unter dem Chip­ trenntisch 114 den Chip 20 unterstützend aufwärts drücken kann. Das Auf­ nahmewerkzeug 116 kann eine Unterdruckleitung zum Ansaugen des Chips 20 und einen Arm zum Führen des Aufnahmewerkzeugs 116 umfassen.

Eine Vielzahl von Leiterrahmen 120 ist in dem Magazin 120 ent­ halten. Die Überführungsschienen 112 enden benachbart zum Magazin 120 und erstrecken sich zur Bondeinheit. Schieber, Greifer, Rollen, Finger, Stifte und/oder Vakuum erleichtern das Überführen der Leiterrahmen 30 vom Magazin 120 auf die Überführungsschienen 112 oder von einer Stelle zur anderen auf den Überführungsschienen 112. Weiterhin können Einrich­ tungen zum Aufbringen von Klebstoff auf den Leiterrahmen 30 zwischen dem Magazin 120 und der Bondeinheit vorgesehen sein.

Die Bondplatte 130 befindet sich unter den Überführungsschie­ nen 112 und der Bondkopf 132, der sich entsprechend auf- und abbewegt und Wärme erzeugt, darüber. Der Chip 20 und der Leiterrahmen 30 werden durch die Bondplatte 130 und den Bondkopf 132 thermisch zusammengepreßt und dementsprechend fest miteinander verbunden.

Der Chip 20 wird entweder auf der Ober- oder der Unterseite des Leiterrahmens 30 befestigt. Der Chip 20 kann direkt durch das Auf­ nahmewerkzeug 116 im Falle von Bauelementen eines Typs, bei dem der Chip 20 auf Leitern angeordnet wird, dem Leiterrahmen 30 zugeführt und darauf montiert werden, während im Falle von LOC-Bausteinen der Chip 20 zu­ nächst auf der Bondplatte 130 durch das Aufnahmewerkzeug 116 zu plazie­ ren und danach unter den Leiterrahmen 30 durch Verschieben der Bondplat­ te 130 zu bewegen ist, vgl. Fig. 2. Weiterhin kann der Chip 20 an einer bestimmten Stelle angeordnet werden, bevor er der Bondeinheit zugeführt wird. Die Bondplatte 130 in Fig. 2 kann als Chipanordnungsstelle verwen­ det werden.

Das Bondgerät 100 umfaßt ferner eine Entladeeinheit, mit der ein auf oder unter dem Chip 20 befestigter Leiterrahmen 30 als Chip-Lei­ terrahmen-Einheit 40 entladen werden kann. Die Entladeeinheit kann zwei erste Abschnitte 140 und einen zweiten Abschnitt 144 umfassen. Jeder er­ ste Abschnitt 140 ist senkrecht zu einer der Überführungsschienen 122 angeordnet, während der zweite Abschnitt 144 senkrecht zu den beiden er­ sten Abschnitten 140 angeordnet ist. Die Chip-Leiterrahmen-Einheiten 40 werden an den jeweiligen ersten Abschnitt 140 abgegeben und dann auf den zweiten Abschnitt 144 überführt. Sensoren 145 können benachbart zu den ersten Abschnitten 140 am zweiten Abschnitt 144 vorgesehen sein, um das abwechselnde Entladen zu erleichtern.

Gemäß Fig. 4A und 4B werden die durch die Überführungsschienen 122 transportierten Chip-Leiterrahmen-Einheiten 40 auf den ersten Ab­ schnitt 140 gegeben, der aus Förderbändern 141 und Trägerleisten 142 be­ steht. Die Förderbänder 141 sind zwischen den Trägerleisten 142 versenkt und werden dann, wenn eine Chip-Leiterrahmen-Einheit 40 übergeben ist, angehoben, um gegenüber den Trägerleisten 142 nach oben vorzustehen und die Chip-Leiterrahmen-Einheit 40 transportieren zu können, Fig. 4B. Nachdem sich die Förderbänder 141 um eine bestimmte Strecke bewegt ha­ ben, werden sie wieder abgesenkt, vgl. Fig. 4C, da dann die nächste Chip-Leiterrahmen-Einheit 40 von den Trägerleisten 142 aufzunehmen ist, so daß dann der Abschnitt 140 zueinander beabstandete Chip-Leiterrahmen-Ein­ heiten 40 und 40' trägt, Fig. 4D.

Die aufeinanderfolgende Übergabe von den Abschnitten 140a, 140b auf den Abschnitt 144 erfolgt dann unter Kontrolle der Sensoren 145a, 145b. Wenn eine Chip-Leiterrahmen-Einheit 40a auf Abschnitt 140a den Abschnitt 144 erreicht, vgl. Fig. 5A, wird dies durch den Sensor 145a festgestellt, wodurch die Übergabe auf den Abschnitt 144 vorgenom­ men wird, vgl. Fig. 5B. Währenddessen wird die andere Chip-Leiterrahmen-Ein­ heit 40b vor dem Abschnitt 144 gestoppt und eine weitere Chip-Leiter­ rahmen-Einheit 40c wird in Richtung auf den Abschnitt 144 bewegt. Danach wird die Chip-Leiterrahmen-Einheit 40b übergeben und die Chip-Leiterrah­ men-Einheit 40c gestoppt, vgl. Fig. 5C, etc.

Das Bondgerät 100 ist über die Entladeeinheit mit mehreren Drahtbondgeräten 150 verbunden, wobei der Abschnitt 144 zugleich die La­ deeinheit für die Drahtbondgeräte 150 bilden kann.

Das beschriebene Bondgerät 100 führt zu einer erhöhten Produk­ tivität bei reduziertem Aufwand, außerdem wird eine relativ geringe Flä­ che und geringfügige manuelle Tätigkeit benötigt. Das Bondgerät 100 kann auch als Multibondgerät bzw. zur Herstellung unterschiedlicher Bauteile und gegebenenfalls getrennt von Drahtbondgeräten verwendet werden.

Claims (12)

1. Bondgerät zum Verbinden eines Chips (20) mit einem Leiter­ rahmen (30), umfassend wenigstens zwei Bondeinheiten, eine Chipzuführ­ einheit zum aufeinanderfolgenden Zuführen von Chips abwechselnd zu den Bondeinheiten und jeweils eine Leiterrahmenzuführeinheit für jede Bond­ einheit.

2. Bondgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Chipzuführeinheit zur aufeinanderfolgenden Aufnahme der Chips (20) von einem Wafer (10) ausgebildet ist.

3. Bondgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Chipzuführeinheit wenigstens ein Aufnahmewerkzeug (116) zum Auf­ nehmen eines Chips (20) aus einem Wafer (10) zum abwechselnden Versorgen der Bondeinheiten aufweist.

4. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Chipzuführeinheit eine Waferkassette (110) für eine Vielzahl von Wafern (10), wenigstens zwei separate Chiptrenntische (114) und wenigstens zwei Waferlader (112) zum Laden von Wafern (10) aus der Waferkassette (110) auf den jeweiligen Chiptrenntisch (114) und zwei Aufnahmewerkzeuge (116) zum Aufnehmen einzelner Chips (20) und Ablagen in einer zugehörigen Bondeinheit umfaßt.

5. Bondgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kassettenlift (118) zum Bewegen der Waferkassette (110) in Entnahmeposi­ tion vorgesehen ist.

6. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Leiterrahmenzuführeinheit ein Magazin (120) für eine Vielzahl von Leiterrahmen (30) und Überführungsschienen (122) vom Maga­ zin (120) zur zugehörigen Bondeinheit aufweist.

7. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Bondeinheit einen Bondkopf (132) und eine Bondplatte (130) umfaßt, die entsprechend über und unter Überführungsschienen (122) für Leiterrahmen (30) angeordnet sind.

8. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Entladeeinheit zum Entladen von Chip-Leiterrahmen-Ein­ heiten (40) vorgesehen ist.

9. Bondgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinheit mit einer Vielzahl von Drahtbondgeräten (150) gekoppelt ist.

10. Bondgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladeeinheit zum aufeinanderfolgenden Entladen von Chip-Lei­ terrahmen-Einheiten (40) ausgebildet ist.

11. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bondeinheiten zur Herstellung von LOC-Bauteilen ausgebildet sind.

12. Bondgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Waferkassette (110), zwei Waferladeeinheiten, zwei Chiptrenntische (114), zwei Aufnahmewerkzeuge (116), zwei Magazine (120) für Leiterrahmen (30), zwei Überführungsschienen (122) für Leiter­ rahmen (30) und zwei Bondeinheiten mit zwei auf- und abbeweglichen Bond­ köpfen (132) über den Überführungsschienen (122) vorgesehen sind.