JP2004363399A

JP2004363399A - Die bonding method and die bonding apparatus for electronic components

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Publication number: JP2004363399A
Application number: JP2003161156A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Yano; 昭洋矢野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】高価な画像処理システムを使用することなく簡単な装置構成で二つの電子部品の相対位置を保持した状態でベースに実装可能とする電子部品のダイボンディング方法を提供する。
【解決手段】マウント側に設けられたベース２２を位置出した後、アライメント側に設けられたチップ位置出し機構部１のそれぞれの位置決めブロック７、８上に半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を載置する。そして、チップ位置出し機構部１により半導体レーザチップ５を位置出しした後、この半導体レーザチップ５を基準としてフォトディテクタチップ６を、該チップ位置出し機構部１により所定の相対位置となるように位置出しを行い、位置出しされた両チップを同時に吸着して、アライメント側からマウント側へ移送し、これら二つの半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を同時に前記ベース２２に実装させる。
【選択図】図５Provided is a method of die-bonding an electronic component that can be mounted on a base while maintaining a relative position between two electronic components with a simple device configuration without using an expensive image processing system.
After positioning a base provided on a mount side, a semiconductor laser chip and a photodetector chip are mounted on respective positioning blocks of a chip positioning mechanism provided on an alignment side. Place. After the semiconductor laser chip 5 is positioned by the chip positioning mechanism 1, the photodetector chip 6 is positioned by the chip positioning mechanism 1 so as to be at a predetermined relative position with respect to the semiconductor laser chip 5. Then, both the positioned chips are simultaneously sucked and transferred from the alignment side to the mount side, and the two semiconductor laser chips 5 and the photodetector chip 6 are mounted on the base 22 at the same time.
[Selection diagram] FIG.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品のダイボンディング方法及びダイボンディング装置に関する。詳しくは、高価な画像処理システムなどを使用することなく、二つの電子部品の位置関係を高精度に保って簡単な方法で実装可能とする実装技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、光学ピックアップ装置を製造するに際しては、半導体レーザチップとフォトディテクタチップとはそれらの相対位置関係が非常に重要であり、これらの相対位置を高精度に位置決めしてベースにダイボンディングする高度な実装技術が要求される。
【０００３】
図６は従来のダイボンディング方法の一例を示すフローチャートであり、図７はそのダイボンディング方法で使用されるダイボンディング装置の一例を示す装置構成図である。
【０００４】
ダイボンディング装置は、図７に示すように、ベースに実装する前に半導体チップの位置調整を行うアライメント側の第１実装機１０１と、位置調整された半導体チップをベースに実装するマウント側の第２実装機１０２と、アライメント側とマウント側との間を移動し且つ上下方向に移動自在なバキュームヘッド１０３とから構成される。
【０００５】
第１実装機１０１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動自在で且つ面内方向（水平方向）に回転自在なＸＹθステージ１０４と、このＸＹθステージ１０４上に配置されたチップセット部１０５と、このチップセット部１０５上に載置された半導体レーザチップ又はフォトディテクタチップである半導体チップ１０６の載置位置を撮影する第１ＣＣＤカメラ１０７とから構成される。
【０００６】
第２実装機１０２もほぼ同様の構成であり、Ｘ方向及びＹ方向に移動自在で且つ面内方向に回転自在なＸＹθステージ１０８と、このＸＹθステージ１０８上に配置されたベース１０９と、このベース１０９のチップ実装面に塗布された銀ペースト１１０上に置かれた半導体チップ１０６の載置位置を撮影する第２ＣＣＤカメラ１１１とから構成される。
【０００７】
バキュームヘッド１０３は、アライメント側の第１実装機１０１とマウント側の第２実装機１０２との間を移動し且つ上下方向に昇降動自在とされている。かかるバキュームヘッド１０３は、真空吸着によって半導体チップ１０６をその先端面に吸引保持し、該半導体チップ１０６をチップセット部１０５の載置面に置くと共に、位置決めされた半導体チップ１０６を再び吸着させてマウント側に移送（移載）させ、該半導体チップ１０６をベース１０９のチップ実装面に載置させる。そして、このバキュームヘッド１０３は、半導体チップ１０６の位置合わせが終了したら、ベース１０９毎吸引してこのベース１０９をキュア工程に移送させるように動作する。
【０００８】
前記したダイボンディング装置を用いて半導体レーザチップとフォトディテクタチップを同一のベース１０９上に所定の相対位置として実装するには、図６のフローチャートに示すように、先ずステップＳ１の工程で、第２実装機１０２のＸＹθステージ１０８上にベース１０９をセットする。次に、ステップＳ２の工程で、ベース１０９をＸＹθステージ１０８によって所定状態となるように位置出しを行う。
【０００９】
次に、ステップＳ３の工程で、半導体チップ１０６を実装させるベース１０９のチップ実装面上に銀ペースト１１０を塗布する。続いて、ステップＳ４の工程で、第１実装機１０１のチップセット部１０５上に例えば半導体レーザチップ（図６ではチップ１と表記してある）である半導体チップ１０６を載せる。そして、次のステップＳ５の工程では、第１ＣＣＤカメラ１０７によって半導体チップ１０６の前記チップセット部１０５に対する実装位置を撮影し、その実装位置をモニターで確認しながら当該半導体チップ１０６が所定の状態となるようにＸＹθステージ１０４を使用して位置出しを行う。
【００１０】
次に、ステップＳ６の工程では、位置出しが終了した半導体チップ１０６をバキュームヘッド１０３で吸引保持させる。そして、次のステップＳ７の工程では、バキュームヘッド１０３に吸引保持した半導体チップ１０６をマウント側まで移送させた後、第２ＣＣＤカメラ１１１により半導体チップ１０６のチップ実装面に対する実装位置を撮影してその実装位置をモニターで確認しながら当該半導体チップ１０６が所定の状態となるようにＸＹθステージ１０８を使用して位置出しを行う。
【００１１】
次に、ステップＳ８の工程では、バキュームヘッド１０３によってＸＹθステージ１０８からベース１０９毎吸引させて、このベース１０９をキュア工程へと移送させる。そして、ステップＳ９の工程で、取り出したベース１０９の銀ペースト１１０を熱処理して半導体チップ１０６をベース１０９のチップ実装面に固定させる。
【００１２】
次に、ステップＳ１０の工程において、半導体レーザチップを実装させたベース１０９を再び第２実装機１０２のＸＹθステージ１０８上にセットする。そして、次のステップＳ１１の工程では、前記ベース１０９に実装させた半導体チップ１０６を基準として、当該ベース１０９をＸＹθステージ１０８により所定状態となるように位置出しを行う。
【００１３】
次に、ステップＳ１２の工程で、フォトディテクタチップを実装させるベース１０９のチップ実装面上に銀ペースト１１０を塗布する。続いて、ステップＳ１３の工程で、チップセット部１０５上にフォトディテクタチップ（図６ではチップ２と表記してある）である半導体チップ１０６を載せる。そして、次のステップＳ１４の工程では、第１ＣＣＤカメラ１０７によって半導体チップ１０６の前記チップセット部１０５に対する実装位置を撮影し、その実装位置をモニターで確認しながら当該半導体チップ１０６が所定の状態となるようにＸＹθステージ１０４を使用して位置出しを行う。
【００１４】
次に、ステップＳ１５の工程では、位置出しが終了した半導体チップ１０６をバキュームヘッド１０３で吸引保持させる。そして、次のステップＳ１６の工程では、バキュームヘッド１０３に吸引保持した半導体チップ１０６をマウント側まで移送させた後、第２ＣＣＤカメラ１１１により半導体チップ１０６のチップ実装面に対する実装位置を撮影してその実装位置をモニターで確認しながら先に実装した半導体チップ１０６に対して所定の相対的位置となるように前記半導体チップ１０６をＸＹθステージ１０８によって位置出しする。
【００１５】
次に、ステップＳ１７の工程では、バキュームヘッド１０３によってＸＹθステージ１０８からベース１０９毎吸引させて、このベース１０９をキュア工程へ移送させる。そして、ステップＳ１８の工程で、取り出したベース１０９上の銀ペースト１１０を熱処理して半導体チップ１０６をベース１０９のチップ実装面に固定させる。これで、半導体レーザチップとフォトディテクタチップの二つの半導体チップ１０６のベース１０９に対するダイボンディングが終了する。
【００１６】
この他、半導体チップを位置決めして所定の位置に実装させる技術としては、例えば、寸法形状の異なる数種類の半導体チップを制御部で判断して所望の半導体チップを移送機構部にてチップ位置決め部に移送し、そのチップ位置決め部に設けた逆多角錐形状の窪みに半導体チップを挿入させ、この窪みに半導体チップを収容させることによって該半導体チップの位置決めを行い、さらにボンディングツールでこの窪みから半導体チップを取り出し、搭載部に設けた基板の所定位置に実装させる技術が知られている（例えば、特許文献１など参照）。
【００１７】
また、この他、半導体ウエハからベアチップを取り出し、該ベアチップを検査台上に移送させて検査機構にてチップ状態を検査した後、ボンディングヘッドでベアチップを吸着して検査位置から実装基板上へと移動させ、実装部でベアチップをボンディングさせるために、半導体ウエハを複数配置させた数台の載置台と、実装基板上にベアチップを実装させる実装機構を複数台設けた装置が知られている（例えば、特許文献２など参照）。
【００１８】
さらに、この他、リードフレーム供給部からリードフレームを搬送部へと供給し、該搬送部で寸法形状の異なる半導体素子に対応した複数個の半田供給装置の中からその大きさに応じた半田供給装置を使用して半田材を供給させた後、その半田材の上に、同様に寸法形状の異なる半導体素子に対応して設けた数種類のチャックの中から適切なチャックを使用して半導体素子を位置決め部に搬送させ、位置決めを行った後、半導体素子を接合部に搬送してリードフレーム上に実装させる半導体製造装置が知られている（例えば、特許文献３など参照）。
【００１９】
【特許文献１】
特開平３−２１９６４７号公報（第５頁及び第６頁、図１〜図４）
【特許文献２】
特開２００１−１５０２５５号公報（第３頁及び第４頁、図１及び図２）
【特許文献１】
特開平４−７６９２６号公報（第４頁〜第６頁、図１〜図４）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した図６のフローチャートで示すチップ実装方法では、半導体レーザチップとフォトディテクタチップは、それぞれ別工程で１個づつ位置決めを行った後にベース１０９にダイボンディングされている。このため、半導体レーザチップとフォトディテクタチップの相対位置関係を高精度にするためには、それぞれの実装工程にて高価な画像処理システムや高精度位置決め機構や高精度移送機構が必要となる。その結果、ダイボンディング装置が複雑な構造となり、また価格も非常に高くなってしまい、ダイボンディング装置の運営、維持、管理も面倒なものとなる。
【００２１】
特に、図６のフローチャートで示す各工程にて半導体チップ１０６を実装する場合は、半導体レーザチップとフォトディテクタチップのダイボンディング工程が分かれているため、それぞれのダイボンディング工程の後に銀ペースト１１０などの接着剤を恒温槽にて硬化させる必要があり、リードタイムが長くなり、また、それぞれの工程が増えるので作業時間が長くなるという課題がある。
【００２２】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高価な画像処理システムを使用することなく簡単な装置構成で二つの電子部品の相対位置を高精度に保持した状態で実装可能とし、さらには、電子部品実装後のキュア工程を１回で行うことができ、リードタイムの短縮を図ることのできる電子部品のダイボンディング方法及びダイボンディング装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品のダイボンディング方法は、二つの電子部品の相対位置が出された状態を保持させた状態で、各位置決めブロック上の二つの電子部品を同時に吸着する工程と、吸着保持した二つの電子部品を、チップの位置出しを行うアライメント側からチップの実装を行うマウント側へ移送し、これら二つの電子部品を同時にベースに形成した各チップ実装面に実装する工程とを備えている。
【００２４】
本発明の電子部品のダイボンディング方法によれば、二つの電子部品の相対位置を位置出しした後に、その相対位置を保持させた状態でこれら二つの電子部品を同時に吸着してアライメント側からマウント側に移送させ、これら電子部品を同時にベースの各チップ実装面に実装させていることから、二つの電子部品の相対位置を精度良く保った状態での実装が行え、しかも１回の実装工程で済むことになり、製造工程が大幅に短縮される。
【００２５】
また、本発明のダイボンディング装置は、チップの位置出しを行うアライメント側に設けられた、二つの電子部品の相対位置を位置出しするチップ位置出し機構部と、相対位置が出された二つの電子部品を同時に吸着する吸着ヘッドと、電子部品をそれぞれの位置に実装させるチップ実装面を有したベースを、前記アライメント側と離れたマウント側に設けられたベース位置出し手段上に載置し、チップ実装面がマウント基準位置となるように該ベース位置出し手段によって前記ベースを位置出しするベース位置出し機構部と、電子部品を吸着させた吸着ヘッドを、アライメント側からマウント側へ移送させて前記ベースへと下降させ、当該吸着ヘッドに吸着させた二つの前記電子部品を同時に各チップ実装面に載置させる移送機構部とを備える。
【００２６】
本発明のダイボンディング装置によれば、チップ位置出し機構部によって相対位置を出した二つの電子部品を、吸着ヘッドで同時に吸着し、その相対位置関係を保持させた状態でアライメント側からマウント側へ移送機構部によって移送し、これら二つの電子部品を同時にベース位置出し機構部上に設けたベースの各チップ実装面に載置させると、その精度が保持されたままの状態でベースに電子部品が実装されることなる。このため、二つの電子部品を１回の実装工程で実装し得ることが可能となりる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、光学ピックアップ装置を構成する、二つの電子部品である半導体レーザチップとフォトディテクタチップの相対位置を高精度なものとしてチップ実装基台であるベースに実装可能とするダイボンディング方法と、その方法を実現するダイボンディング装置に、本発明を適用したものである。
【００２８】
［ダイボンディング装置の構成］
先ず、ダイボンディング装置の構成を図面を参照して説明する。図１はダイボンディング装置の全体を示す正面図であり、図２はチップ位置出し機構部に設けられたチップ位置出し手段を示し、（ａ）は位置決めブロック上に電子部品が載置された状態を示す平面図、（ｂ）はチップ位置出し手段を示す平面図である。
【００２９】
本実施の形態のダイボンディング装置は、半導体レーザチップとフォトディテクタチップの相対位置を位置出しするチップ位置出し機構部１と、このチップ位置出し機構部１により相対位置が出された、これら二つの半導体レーザチップとフォトディテクタチップを同時に吸着する吸着ヘッド２と、半導体レーザチップとフォトディテクタチップをそれぞれの位置に実装させるベースを位置出しするベース位置出し機構部３と、吸着ヘッド２をアライメント側からチップ実装を行うマウント側へ移送させて吸着ヘッド２に吸着させた二つの半導体レーザチップとフォトディテクタチップを同時にベースに載置させるチップ移送機構部４とを備えている。
【００３０】
「チップ位置出し機構部」
チップ位置出し機構部１は、図１に示すように、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を載置させるそれぞれの位置決めブロック７、８と、各位置決めブロック７、８上に載置させた半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を所定の方向に位置調整可能とするチップ位置出し手段である第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０と、各位置決めブロック７、８上に載置させた半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の載置位置を撮影する第１の撮像手段であるチップ位置決め用カメラ１１と、このチップ位置決め用カメラ１１の位置を調整可能とする位置出し手段である第１のカメラ調整ステージ１２とから構成される。
【００３１】
位置決めブロック７、８は、図２に示すように、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を載置させる載置面７ａ、８ａを有し、それぞれの第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０上に設けられた支持台１３、１４の上に固定されている。載置面７ａ、８ａには、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６をそれぞれ位置決めさせる突き当て突起部１５、１６が設けられている。
【００３２】
突き当て突起部１５、１６は、例えば図２（ａ）中矢印で示すＸ方向と、このＸ方向と直交するＹ方向の２方向にそれぞれ延びる突き当て部１５Ａ，１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂを有した平面略逆Ｌ字状のブロックとして形成されている。半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６は、一つの角部を挟む二つの側壁をそれぞれの突き当て部１５Ａ，１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂに突き当てることにより載置面７ａ、８ａに対する位置が決まる。
【００３３】
この位置決めブロック７、８には、前記した載置面７ａ、８ａに載置させた半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を吸着保持させるための図示しない吸着手段が設けられている。したがって、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６は、それぞれの位置決めブロック７、８に載置されることによって、ある程度位置決めされた状態で前記載置面７ａ、８ａに固定されることになる。
【００３４】
第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０は、図２に示すように、Ｘ方向に移動自在なＸステージ９ａ、１０ａと、このＸ方向と直交するＹ方向に移動自在なＹステージ９ｂ、１０ｂと、面内方向（θ方向）に回転自在なθステージ９ｃ、１０ｃとからなる。半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６は、それぞれのチップ中心がＸ方向で何ミリ、Ｙ方向で何ミリ、θ方向は零度というようにその相対位置が決まっており、予め決められた所定の位置関係となるように、前記第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０を使用して位置出しがなされる。
【００３５】
チップ位置決め用カメラ１１は、図１に示すように、各位置決めブロック７、８の上に載置された半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の載置位置を撮影するためのもので、当該位置決めブロック７、８の真上に設けられている。このチップ位置決め用カメラ１１には、各位置決めブロック７、８上に載置された半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の載置位置を表示させる画像表示手段であるモニター１７が接続されている。そして、このモニター１７には、予め決められた半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の相対位置（実装位置）を示すＸＹ方向のラインを該モニター１７に表示させるライン発生器１８が接続されている。
【００３６】
第１のカメラ調整ステージ１２は、図１に示すように、チップ位置決め用カメラ１１を移動自在とする位置出し手段であり、前記第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０を固定させる架台１９に立設した支柱２０の先端に設けられた天板２１上に固定されている。この第１のカメラ調整ステージ１２は、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の相対位置が規定位置に対して長い場合や高さに差がある場合などはチップ位置決め用カメラ１１をこれらチップ間で位置合わせする必要があるため、これに応じてチップ位置決め用カメラ１１をスライド調整するのに使用される。かかる第１のカメラ調整ステージ１２は、図１において左右方向であるＸ方向と、前後方向であるＹ方向と、上下方向（位置決めブロック７、８に近接又は離間する方向）であるＺ方向にそれぞれ移動自在となっている。
【００３７】
ライン発生器１８は、モニター１７の画面上に、ＸＹ方向の直交するラインをいくつか表示させるように構成されている。そして、このモニター１７の画面上に表示されたラインを目標にして、チップ位置決め用カメラ１１で各位置決めブロック７、８上に載置された半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の載置位置を確認しながら前記した第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０によって、これら半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６をそれぞれのラインに合わせる。つまり、チップ位置決め用カメラ１１で捕らえたチップ画像の基準面を、モニター１７の画面上に表示されたラインに一致させるべく、第１のＸＹθステージ９及び第２のＸＹθステージ１０を使用して調整する。
【００３８】
「ベース位置出し機構部」
ベース位置出し機構部３は、図１に示すように、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を実装させるチップ実装面２２ａ、２２ｂ（図５参照）を有したベース２２と、このベース２２を移動自在とするベース位置出し手段である第３のＸＹθステージ２３と、チップ実装面２２ａ、２２ｂを撮影する第２の撮影手段であるベース位置決め用カメラ２４と、このベース位置決め用カメラ２４の位置を調整可能とする位置出し手段である第２のカメラ調整ステージ２５とから構成される。
【００３９】
ベース２２は、図５に示すように、光学ピックアップ装置のチップ実装基台からなり、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６をそれぞれの位置に実装させるチップ実装面２２ａ、２２ｂを有している。このベース２２は、後述する第３のＸＹθステージ２３上に配置される。
【００４０】
第３のＸＹθステージ２３は、図５に示すように、Ｘ方向に移動自在なＸステージ２３ａと、このＸ方向と直交するＹ方向に移動自在なＹステージ２３ｂと、面内方向（θ方向）に回転自在なθステージ２３ｃとからなる。この第３のＸＹθステージ２３では、Ｘステージ２３ａ、Ｙステージ２３ｂ及びθステージ２３ｃをそれぞれ動かして、前記チップ実装面２２ａ、２２ｂがマウント基準位置となるように調整される。ここで定義するマウント基準位置とは、各チップ実装面２２ａ、２２ｂに半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６をそれぞれ実装するに際しての該ベース２２に対する各チップの実装すべき基準となる位置を意味する。
【００４１】
ベース位置決め用カメラ２４は、図１に示すように、前記したベース２２のチップ実装面２２ａ、２２ｂを撮影するもので、第３のＸＹθステージ２３上に設けられている。このベース位置決め用カメラ２４には、前記各チップ実装面２２ａ、２２ｂを表示画面上に映し出すモニター１７が接続されている。
【００４２】
第２のカメラ調整ステージ２５は、図１に示すように、ベース位置決め用カメラ２４を移動自在とする位置出し手段であり、前記第１のカメラ調整ステージ１２と同じく前記した天板２１上に固定されている。この第２のカメラ調整ステージ２５は、第１のカメラ調整ステージ１２と同様に、図１中矢印Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向にそれぞれ移動自在となっており、チップ実装面２２ａ、２２ｂをモニター１７に映し出して位置調整をする際に使用される。
【００４３】
「吸着ヘッド」
吸着ヘッド２は、図３に示すように、チップ位置出し機構部１によって相対位置が出された二つの半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を同時に吸着するヘッドである第１吸着ヘッド２６と第２吸着ヘッド２７と、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の位置決めブロック７、８からの取り出し時または各チップ実装面２２ａ、２２ｂへの実装時に、第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７を上方向へ逃がすためのヘッド上下動機構部と、第１吸着ヘッド２６と第２吸着ヘッド２７の高さ位置を調整するヘッド高さ位置調整機構部と、ヘッド押圧機構部とから構成されている。
【００４４】
第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７は、図示を省略する真空吸引手段からのバキュームによって、その先端部に半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を吸着させるようになっている。この第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７には、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を吸着させる先端部に通じるバキューム通路２８が形成されている。
【００４５】
ヘッド上下動機構部は、ヘッドベース基板２９に設けられたスライドレール３０、３１を有し、このスライドレール３０、３１に前記第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７をスライド自在に取り付けることにより、これら第１吸着ヘッド２６と第２吸着ヘッド２７とを上下動させる。
【００４６】
ヘッド高さ位置調整機構部は、ヘッドベース基板２９に固定された突き当てブロック３２、３３と、この突き当てブロック３２、３３に当接するストッパ部３４、３５と、このストッパ部３４、３５の高さ位置を調整する調整部材３６、３７とから構成され、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の高さの差ｈを調整自在とする。
【００４７】
ストッパ部３４、３５は、周面にねじ部を有したストレートピン形状として形成され、そのねじ部と螺合する例えばナットからなる調整部材３６、３７によって、前記第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７の基端側に設けられたストッパ取付アーム３８、３９にそれぞれ取り付けられている。
【００４８】
突き当てブロック３２、３３は、ヘッドベース基板２９に固定されており、前記ストッパ部３４、３５の先端部がこの突き当てブロック３２、３３に当接することで、前記第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７の高さ位置を位置決めさせる。
【００４９】
ヘッド押圧機構部は、一対のバネ４０，４１、４２，４３と、これらバネ４０，４１、４２，４３の一端側を固定させるバネ固定部材４４，４５、４６，４７とから構成されている。一方のバネ４０、４２は、第１吸着ヘッド２６及び第２吸着ヘッド２７を下方へ付勢するように、ストッパ取付アーム３８、３９の上面とヘッドベース基板２９の上方角部近傍に固定されたバネ固定部材４４、４６との間に設けられている。他方のバネ４１、４３は、ストッパ取付アーム３８、３９の下面とヘッドベース基板２９の下方角部近傍に固定されたバネ固定部材４５、４７との間に設けられている。
【００５０】
このヘッド押圧機構部は、アライメント側に相対位置が出された半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を位置決めブロック７、８上から取り出す時、及び吸着ヘッド２に吸着させた半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６をベース２２上に実装させる時に、所定の押圧力を持って押し付けるのに使用される。
【００５１】
このヘッド押圧機構部では、下方より数グラムの荷重が吸着ヘッド２に掛かると、この吸着ヘッド２を上方向に可動させるように前記したバネ４０，４１、４２，４３のばね力が決められている。これにより、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の位置決めブロック７、８からの取り出し時、及びベース２２への実装時に、誤って半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を押し潰すことを防止できる。
【００５２】
「チップ移送機構部」
チップ移送機構部４は、図１に示すように、吸着ヘッド２をアライメント側からマウント側に移動自在とするスライドレール４８と、このスライドレール４８にスライド自在とされる移送機構本体部４９と、この移送機構本体部４９をスライドレール４８に沿って移動自在とするスライド駆動部（図示は省略する）と、移送機構本体部４９を上下方向に昇降動させる昇降動機構部（図示は省略する）とからなる。
【００５３】
吸着ヘッド２は、移送機構本体部４９に固定され、スライド駆動部によって前記スライドレール４８に沿ってアライメント側とマウント側との間を移動自在とされている。また、この吸着ヘッド２は、昇降動機構部によって上下方向であるＺ方向に昇降動自在とされている。
【００５４】
［ダイボンディング方法］
次に、本実施の形態のダイボンディング方法を図面を参照しながら説明する。図４は半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６をベース２２に実装する工程を示すフローチャートであり、図５は半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６をベース２２に実装させる一連の工程を示す図である。
【００５５】
図４のフローチャートに示すように、先ず、ステップ５１の工程で、ベース２２を第３のＸＹθステージ２３上にセットする。次に、ステップ５２の工程では、ベース２２のチップ実装面２２ａ、２２ｂをベース位置決め用カメラ２４で撮影し、そのチップ実装面２２ａ、２２ｂの位置をモニター１７に表示させる。そして、作業者は、モニター１７に映し出されたチップ実装面２２ａ、２２ｂの位置を確認しながら、第３のＸＹθステージ２３を操作して、前記チップ実装面２２ａ、２２ｂがマウント基準位置となるようにベース２２を位置出しする。
【００５６】
次に、ステップＳ５３の工程では、図５に示すように、各チップ実装面２２ａ、２２ｂに半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を固定させるための銀ペースト５０をそれぞれ塗布する。次いで、ステップＳ５４の工程では、図２に示すように、半導体レーザチップ１（図４ではチップ１と表記してある）を一方の位置決めブロック７にセットすると共に、フォトディテクタチップ６（図４ではチップ２と表記してある）を他方の位置決めブロック８にセットする。
【００５７】
半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を各位置決めブロック７、８上にセットするには、前記した吸着手段によってこれら半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を吸着させながらＸ方向及びＹ方向にそれぞれ延在する突き当て部１５Ａ，１５Ｂ、１６Ａ，１６Ｂに、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の１つの角部を挟む２つの側面をそれぞれ面接触させて突き当てる。これにより、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の位置決めブロック７、８に対する位置が決まる。
【００５８】
次に、ステップＳ５５の工程では、ライン発生器１８でモニター１７に表示させたＸＹ方向のラインを、予め半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６とが所定の相対位置となるように設定しておき、このラインにチップ位置決め用カメラ１１で撮影した半導体レーザチップ５の画像を合わせる。位置合わせをするには、モニター１７上で半導体レーザチップ５自身のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置を確認しながら、この半導体レーザチップ５を第１のＸＹθステージ９を使用して位置出しをする。
【００５９】
次に、ステップＳ５６の工程では、先のステップＳ５５の工程と同じく、モニター１７上でフォトディテクタチップ６自身のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置を確認しながら、このフォトディテクタチップ６をモニター１７上のラインに合わせて第２のＸＹθステージ１０を使用して位置出しをする。
【００６０】
これら半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６の位置合わせ時において、二つのチップの相対位置が規定位置よりも長い場合や高さに差がある場合には、第１のカメラ調整ステージ１２を使用してチップ位置決め用カメラ１１の位置をチップ間で合わせ直す。
【００６１】
次に、ステップＳ５７の工程では、吸着ヘッド２を位置決めブロック７、８へと下降させ、相対位置が出された半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６に対して吸着ヘッド２を前記したバネ４０，４１、４２，４３にて数グラムの加圧をしてその先端部に吸着させる。そして、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を吸着ヘッド２に吸着させた後、これら半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の前記位置決めブロック７、８への吸着を終了させる。そして、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を位置決めブロック７、８から同時に取り出す。
【００６２】
次に、ステップＳ５８の工程では、チップ移送機構部４によって吸着ヘッド２を上昇させた後、スライドレール４８に沿ってアライメント側からマウント側に吸着ヘッド２を移動（移載）させる。そして、この吸着ヘッド２を第３のＸＹθステージ２３上にセットしたベース２２へと下降させた後、これら半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６をベース２２上の各チップ実装面２２ａ、２２ｂに所定の押圧力を持って実装させる。
【００６３】
このとき、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６は予めそれらの相対位置が出されているので、ここでは、単に各チップ実装面２２ａ、２２ｂにチップを実装させるだけで、二つのチップ間の相対位置精度を高精度に維持させることができる。そして、吸着ヘッド２による吸着を終了し、この吸着ヘッド２をチップ移送機構部４によって上昇させる。
【００６４】
次に、ステップＳ５９の工程では、二つの半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６が実装されたベース２２を、第３のＸＹθステージ２３から取り外し恒温槽へ移送させてキュアを行う。そして、ベース２２上の銀ペースト５０を恒温槽にて熱処理することにより、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６をそれぞれのチップ実装面２２ａ、２２ｂに固定させる。
【００６５】
このように、本実施の形態のダイボンディング方法によれば、相対位置が非常に厳しく管理される半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の二つの半導体チップを、チップ位置出し機構部１にて予めそれらの相対位置を出しておき、それらチップを同時に吸着してベース２２上に実装させるため、これら二つの半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を１回の実装工程で、その相対位置関係を精度良く保つことができる。したがって、高価な画像処理システムや高精度位置決め機構或いは高精度移送機構が不要となる。
【００６６】
また、本実施の形態のダイボンディング方法では、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６を同時に位置決めブロック７、８から取り出すと共に同時にベース２２に実装させており、また、半導体レーザチップ５及びフォトディテクタチップ６を同時にキュアしているため、リードタイムを大幅に短縮させることができると共に、製造プロセスも大幅に簡略化することができる。
【００６７】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００６８】
上述した実施の形態では、半導体レーザチップ５とフォトディテクタチップ６の二つの半導体チップを同時にベース２２に実装させる例として説明したが、３つ以上の半導体チップの相対位置を予め出しておき、それら相対位置が出された３つ以上の半導体チップを同時にベース２２に実装させるようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の電子部品のダイボンディング方法によれば、予め少なくとも二つの電子部品の相対位置を出しておいて、その相対位置が出された電子部品を同時にベース上の各チップ実装面に実装させているので、高価な画像処理システムや高精度位置決め機構或いは高精度移送機構を使用することなく、簡単に電子部品の相対位置を高精度に維持させることができる。
【００７０】
また、本発明の電子部品のダイボンディング方法によれば、二つの電子部品を１回の実装で実装させることが出来ると共に電子部品実装後に行うキュア工程が１回で済むことから、リードタイムを大幅に短縮させることができると共に製造工程数も減らすことができる。また、半導体レーザチップなどのような熱サイクルを何度もかけたくないチップも１度のキュアで済むため、電子部品の性能を損なうようなことはない。
【００７１】
本発明のダイボンディング装置によれば、チップ位置出し機構部によって相対位置を出した二つの電子部品を、吸着ヘッドで同時に吸着し、その相対位置関係を保持させた状態でアライメント側からマウント側へ移送機構部によって移送し、これら二つの電子部品を同時にベース位置出し手段上に設けたベースの各チップ実装面に実装させる装置構成としているので、高価な画像処理システムなどの特別な装置を必要とすることなく、簡単な構造でその相対位置を精度良く保った状態とすることができ、設備投資、加工コスト、メンテナンスコスト、設備設置スペースを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用したダイボンディング装置の全体を示す正面図である。
【図２】図２は、チップ位置出し機構部に設けられたチップ位置出し手段を示し、（ａ）は位置決めブロック上に電子部品が載置された状態を示す平面図、（ｂ）はチップ位置出し手段を示す平面図である。
【図３】図３は、吸着ヘッドの構造を示す正面図である。
【図４】図４は、半導体レーザチップ及びフォトディテクタチップをベースに実装する工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、半導体レーザチップ及びフォトディテクタチップをベースに実装するまでの一連の工程を示す図である。
【図６】図６は、従来のダイボンディング方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、従来のダイボンディング方法で使用されるダイボンディング装置の一例を示す装置構成図である。
【符号の説明】
１…チップ位置出し機構部
２…吸着ヘッド
３…ベース位置出し機構部
４…チップ移送機構部
５…半導体レーザチップ
６…フォトディテクタチップ
７、８…位置決めブロック
９…第１のＸＹθステージ
１０…第２のＸＹθステージ
１１…チップ位置決め用カメラ
１２…第１のカメラ調整ステージ
１７…モニター
１８…ライン発生器
２２…ベース
２３…第３のＸＹθステージ
２４…ベース位置決め用カメラ
２５…第２のカメラ調整ステージ
２６…第１吸着ヘッド
２７…第２吸着ヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a die bonding method and a die bonding apparatus for electronic components. More specifically, the present invention relates to a mounting technique that enables mounting by a simple method while maintaining a high positional relationship between two electronic components without using an expensive image processing system or the like.
[0002]
[Prior art]
For example, when manufacturing an optical pickup device, the relative positional relationship between the semiconductor laser chip and the photodetector chip is very important, and advanced mounting in which these relative positions are positioned with high precision and die-bonded to the base is performed. Technology is required.
[0003]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a conventional die bonding method, and FIG. 7 is an apparatus configuration diagram showing an example of a die bonding apparatus used in the die bonding method.
[0004]
As shown in FIG. 7, the die bonding apparatus includes a first mounting machine 101 on the alignment side for adjusting the position of the semiconductor chip before mounting on the base, and a second mounting machine 101 on the mount side for mounting the semiconductor chip whose position has been adjusted on the base. It comprises a two-mounting machine 102 and a vacuum head 103 that moves between the alignment side and the mount side and that can move up and down.
[0005]
The first mounting machine 101 includes an XYθ stage 104 movable in the X and Y directions and rotatable in an in-plane direction (horizontal direction), a chip set unit 105 disposed on the XYθ stage 104, and a chip The first CCD camera 107 is configured to photograph a mounting position of a semiconductor laser chip or a semiconductor chip 106 which is a photodetector chip mounted on the setting unit 105.
[0006]
The second mounting machine 102 has substantially the same configuration, and includes an XYθ stage 108 movable in the X and Y directions and rotatable in the in-plane direction, a base 109 disposed on the XYθ stage 108, A second CCD camera 111 for photographing the mounting position of the semiconductor chip 106 placed on the silver paste 110 applied to the chip mounting surface 109.
[0007]
The vacuum head 103 moves between the first mounter 101 on the alignment side and the second mounter 102 on the mount side, and is vertically movable. The vacuum head 103 sucks and holds the semiconductor chip 106 on the tip end surface thereof by vacuum suction, places the semiconductor chip 106 on the mounting surface of the chip set portion 105, and sucks the positioned semiconductor chip 106 again to mount it. And the semiconductor chip 106 is placed on the chip mounting surface of the base 109. When the positioning of the semiconductor chip 106 is completed, the vacuum head 103 operates so as to suck the base 109 and transfer the base 109 to a curing process.
[0008]
In order to mount a semiconductor laser chip and a photodetector chip on the same base 109 at a predetermined relative position using the die bonding apparatus described above, first, as shown in the flowchart of FIG. The base 109 is set on the XYθ stage 108 of the machine 102. Next, in the step S2, the base 109 is positioned by the XYθ stage 108 so as to be in a predetermined state.
[0009]
Next, in step S3, a silver paste 110 is applied on the chip mounting surface of the base 109 on which the semiconductor chip 106 is mounted. Subsequently, in step S4, a semiconductor chip 106, which is, for example, a semiconductor laser chip (denoted as chip 1 in FIG. 6) is mounted on the chip setting section 105 of the first mounting machine 101. In the next step S5, the mounting position of the semiconductor chip 106 with respect to the chip set portion 105 is photographed by the first CCD camera 107, and the semiconductor chip 106 is brought into a predetermined state while checking the mounting position on a monitor. Is performed using the XYθ stage 104 as described above.
[0010]
Next, in the step S6, the semiconductor chip 106 whose positioning has been completed is sucked and held by the vacuum head 103. In the next step S7, after the semiconductor chip 106 sucked and held by the vacuum head 103 is transferred to the mount side, the mounting position of the semiconductor chip 106 with respect to the chip mounting surface is photographed by the second CCD camera 111, and the mounting is performed. The position is determined using the XYθ stage 108 so that the semiconductor chip 106 is in a predetermined state while checking the position on a monitor.
[0011]
Next, in the step S8, the vacuum head 103 sucks the base 109 from the XYθ stage 108, and transfers the base 109 to the curing step. Then, in step S9, the silver paste 110 of the base 109 taken out is heat-treated to fix the semiconductor chip 106 to the chip mounting surface of the base 109.
[0012]
Next, in the step S10, the base 109 on which the semiconductor laser chip is mounted is set on the XYθ stage 108 of the second mounting machine 102 again. In the next step S11, the base 109 is positioned by the XYθ stage 108 with the semiconductor chip 106 mounted on the base 109 as a reference so as to be in a predetermined state.
[0013]
Next, in step S12, a silver paste 110 is applied on the chip mounting surface of the base 109 on which the photodetector chip is mounted. Subsequently, in step S13, the semiconductor chip 106, which is a photodetector chip (denoted as chip 2 in FIG. 6), is mounted on the chip set section 105. In the next step S14, the mounting position of the semiconductor chip 106 with respect to the chip setting section 105 is photographed by the first CCD camera 107, and the semiconductor chip 106 is brought into a predetermined state while checking the mounting position on a monitor. Is performed using the XYθ stage 104 as described above.
[0014]
Next, in the step S15, the semiconductor chip 106 whose positioning has been completed is sucked and held by the vacuum head 103. Then, in the next step S16, after the semiconductor chip 106 sucked and held by the vacuum head 103 is transferred to the mount side, the mounting position of the semiconductor chip 106 with respect to the chip mounting surface is photographed by the second CCD camera 111, and the mounting is performed. While confirming the position on the monitor, the XYθ stage 108 positions the semiconductor chip 106 so as to be at a predetermined relative position with respect to the previously mounted semiconductor chip 106.
[0015]
Next, in the process of step S17, the base 109 is sucked from the XYθ stage 108 by the vacuum head 103, and the base 109 is transferred to the curing process. Then, in step S18, the silver paste 110 on the base 109 taken out is heat-treated to fix the semiconductor chip 106 to the chip mounting surface of the base 109. This completes the die bonding to the base 109 of the two semiconductor chips 106, the semiconductor laser chip and the photodetector chip.
[0016]
In addition, as a technique of positioning a semiconductor chip and mounting it at a predetermined position, for example, a control unit determines several types of semiconductor chips having different dimensions and shapes, and a desired semiconductor chip is transferred to a chip positioning unit by a transfer mechanism unit. The semiconductor chip is transferred into the inverted polygonal pyramid-shaped recess provided in the chip positioning portion, the semiconductor chip is positioned by housing the semiconductor chip in the recess, and the semiconductor chip is removed from the recess by a bonding tool. There is known a technique for taking out a chip and mounting it at a predetermined position on a substrate provided on a mounting portion (for example, see Patent Document 1).
[0017]
In addition, the bare chip is taken out from the semiconductor wafer, the bare chip is transferred to an inspection table, and the chip state is inspected by an inspection mechanism. Then, the bare chip is sucked by the bonding head and moved from the inspection position to the mounting substrate. In order to bond bare chips in a mounting part, an apparatus is known which has several mounting tables on which a plurality of semiconductor wafers are arranged and a plurality of mounting mechanisms for mounting the bare chips on a mounting substrate (for example, See Patent Document 2).
[0018]
In addition, a lead frame is supplied from the lead frame supply section to the transfer section, and a solder supply according to the size is performed from a plurality of solder supply apparatuses corresponding to semiconductor elements having different dimensions and shapes in the transfer section. After the solder material is supplied using the device, the semiconductor element is mounted on the solder material by using an appropriate chuck from among several types of chucks similarly provided for semiconductor elements having different dimensions and shapes. 2. Description of the Related Art A semiconductor manufacturing apparatus is known in which a semiconductor device is transported to a positioning portion, positioned, and then transported to a bonding portion and mounted on a lead frame (for example, see Patent Document 3).
[0019]
[Patent Document 1]
JP-A-3-219647 (pages 5 and 6, FIGS. 1-4)
[Patent Document 2]
JP 2001-150255 A (Pages 3 and 4, FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 1]
JP-A-4-76926 (pages 4 to 6, FIGS. 1 to 4)
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the chip mounting method shown in the flowchart of FIG. 6, the semiconductor laser chip and the photodetector chip are positioned one by one in separate steps and then die-bonded to the base 109. Therefore, in order to increase the relative positional relationship between the semiconductor laser chip and the photodetector chip, an expensive image processing system, a high-precision positioning mechanism, and a high-precision transfer mechanism are required in each mounting process. As a result, the die bonding apparatus has a complicated structure, and the price is extremely high, and the operation, maintenance, and management of the die bonding apparatus are troublesome.
[0021]
In particular, when the semiconductor chip 106 is mounted in each step shown in the flowchart of FIG. 6, since the die bonding step of the semiconductor laser chip and the photodetector chip is separated, the bonding of the silver paste 110 or the like is performed after each die bonding step. It is necessary to cure the agent in a constant temperature bath, leading to a longer lead time and a longer working time due to an increase in each step.
[0022]
Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and is implemented in a state in which the relative positions of two electronic components are held with high accuracy with a simple device configuration without using an expensive image processing system. Another object of the present invention is to provide a die bonding method and a die bonding apparatus for an electronic component, in which a curing step after mounting the electronic component can be performed once and the lead time can be reduced.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The method for die-bonding an electronic component of the present invention includes a step of simultaneously adsorbing two electronic components on each positioning block in a state where the relative positions of the two electronic components are held, and a step of adsorbing and holding the two electronic components on each positioning block. Transferring the two electronic components from the alignment side for positioning the chips to the mount side for mounting the chips, and simultaneously mounting these two electronic components on the respective chip mounting surfaces formed on the base.
[0024]
According to the electronic component die bonding method of the present invention, after locating the relative position of the two electronic components, the two electronic components are simultaneously attracted while holding the relative position and the alignment side is mounted to the mount side. Since these electronic components are simultaneously mounted on each chip mounting surface of the base, the mounting can be performed while maintaining the relative positions of the two electronic components with high accuracy, and only one mounting process is required. This significantly reduces the manufacturing process.
[0025]
In addition, the die bonding apparatus of the present invention includes a chip positioning mechanism provided on the alignment side for positioning a chip, for positioning a relative position of two electronic components, and two electronic devices for which relative positions are determined. A suction head for simultaneously picking up components and a base having a chip mounting surface for mounting electronic components at respective positions are placed on a base positioning means provided on a mount side remote from the alignment side, and a chip is mounted. A base positioning mechanism for positioning the base by the base positioning means so that the mounting surface is located at a mount reference position, and a suction head on which electronic components are sucked are transferred from the alignment side to the mount side to transfer the base. And a transfer mechanism for simultaneously placing the two electronic components sucked by the suction head on each chip mounting surface. That.
[0026]
According to the die bonding apparatus of the present invention, the two electronic components whose relative positions are determined by the chip positioning mechanism are simultaneously sucked by the suction head, and the relative positional relationship is maintained from the alignment side to the mount side while maintaining the relative positional relationship. When the two electronic components are transferred by the transfer mechanism and placed on each chip mounting surface of the base provided on the base positioning mechanism at the same time, the electronic components are mounted on the base in a state where the accuracy is maintained. Will be implemented. For this reason, it becomes possible to mount two electronic components in one mounting process.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. This embodiment constitutes an optical pickup device, and a die bonding method that enables a relative position between a semiconductor laser chip and a photodetector chip, which are two electronic components, to be mounted on a base, which is a chip mounting base, with high precision. The present invention is applied to a die bonding apparatus that realizes the method.
[0028]
[Configuration of die bonding apparatus]
First, the configuration of the die bonding apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing the entire die bonding apparatus. FIG. 2 shows chip positioning means provided in a chip positioning mechanism. FIG. 1 (a) shows a state in which electronic components are mounted on a positioning block. (B) is a plan view showing a chip positioning means.
[0029]
The die bonding apparatus according to the present embodiment includes a chip positioning mechanism 1 for positioning a relative position between a semiconductor laser chip and a photodetector chip, and these two semiconductors whose relative positions are determined by the chip positioning mechanism 1. A suction head 2 for simultaneously sucking the laser chip and the photodetector chip, a base positioning mechanism 3 for positioning a base for mounting the semiconductor laser chip and the photodetector chip at their respective positions, and a chip mounting for the suction head 2 from the alignment side. There is provided a chip transfer mechanism section 4 for simultaneously mounting two semiconductor laser chips and a photodetector chip, which are transferred to the mounting side and suctioned by the suction head 2, on the base.
[0030]
"Chip positioning mechanism"
As shown in FIG. 1, the chip positioning mechanism 1 includes positioning blocks 7 and 8 on which the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted, and a semiconductor laser mounted on each of the positioning blocks 7 and 8. A first XYθ stage 9 and a second XYθ stage 10 serving as chip positioning means for enabling the chip 5 and the photodetector chip 6 to be position-adjustable in a predetermined direction, and a semiconductor mounted on each of the positioning blocks 7 and 8 A chip positioning camera 11 as first imaging means for photographing the mounting positions of the laser chip 5 and the photodetector chip 6, and a first camera as positioning means for adjusting the position of the chip positioning camera 11. And an adjustment stage 12.
[0031]
As shown in FIG. 2, the positioning blocks 7, 8 have mounting surfaces 7a, 8a on which the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted, respectively, and a first XYθ stage 9 and a second XYθ stage, respectively. It is fixed on supporting stands 13 and 14 provided on 10. The mounting surfaces 7a and 8a are provided with abutting projections 15 and 16 for positioning the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6, respectively.
[0032]
The abutting projections 15, 16 have abutting portions 15A, 15B, 16A, 16B extending in two directions, for example, an X direction indicated by an arrow in FIG. 2A and a Y direction orthogonal to the X direction. It is formed as a substantially inverted L-shaped block in a plane. The positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 with respect to the mounting surfaces 7a, 8a are determined by abutting two side walls sandwiching one corner to the respective abutting portions 15A, 15B, 16A, 16B.
[0033]
The positioning blocks 7 and 8 are provided with suction means (not shown) for suction holding the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 mounted on the mounting surfaces 7a and 8a. Therefore, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are fixed to the placement surfaces 7a, 8a in a state where they are positioned to some extent by being placed on the respective positioning blocks 7, 8.
[0034]
The first XYθ stage 9 and the second XYθ stage 10 are, as shown in FIG. 2, an X stage 9a, 10a movable in the X direction and a Y stage 9b movable in the Y direction orthogonal to the X direction. , 10b and a θ stage 9c, 10c rotatable in the in-plane direction (θ direction). The relative positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are determined such that the center of each chip is several millimeters in the X direction, how many millimeters in the Y direction, and zero degree in the θ direction. The first XYθ stage 9 and the second XYθ stage 10 are used for positioning.
[0035]
As shown in FIG. 1, the chip positioning camera 11 is for photographing the mounting positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 mounted on each of the positioning blocks 7 and 8. It is provided right above 7, 8. The chip positioning camera 11 is connected to a monitor 17 as image display means for displaying the mounting positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 mounted on each of the positioning blocks 7 and 8. The monitor 17 is connected to a line generator 18 for displaying a line in the XY direction indicating a predetermined relative position (mounting position) between the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6.
[0036]
The first camera adjustment stage 12 is, as shown in FIG. 1, a positioning means for making the chip positioning camera 11 movable, and a gantry for fixing the first XYθ stage 9 and the second XYθ stage 10. It is fixed on a top plate 21 provided at the tip of a column 20 erected at 19. The first camera adjustment stage 12 moves the chip positioning camera 11 between the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 when the relative position between the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 is longer than a predetermined position or when there is a difference in height. Since it is necessary to adjust the position, the chip positioning camera 11 is used to adjust the slide accordingly. The first camera adjustment stage 12 moves in the X direction, which is the horizontal direction in FIG. 1, the Y direction, which is the front-back direction, and the Z direction, which is the vertical direction (the direction in which the positioning blocks 7 and 8 are approached or separated). It is movable.
[0037]
The line generator 18 is configured to display some lines orthogonal to the XY directions on the screen of the monitor 17. Then, with the line displayed on the screen of the monitor 17 as a target, the mounting positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 mounted on the respective positioning blocks 7 and 8 are confirmed by the chip positioning camera 11. The semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are aligned with the respective lines by the first XYθ stage 9 and the second XYθ stage 10. That is, the first XYθ stage 9 and the second XYθ stage 10 are used to adjust the reference plane of the chip image captured by the chip positioning camera 11 so as to match the line displayed on the screen of the monitor 17. I do.
[0038]
"Base positioning mechanism"
As shown in FIG. 1, the base positioning mechanism 3 includes a base 22 having chip mounting surfaces 22a and 22b (see FIG. 5) on which the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted, and the base 22 is movable. The third XYθ stage 23 as a base position determining means, the base positioning camera 24 as a second photographing means for photographing the chip mounting surfaces 22a and 22b, and the position of the base positioning camera 24 can be adjusted. And a second camera adjustment stage 25 which is a positioning means.
[0039]
As shown in FIG. 5, the base 22 is formed of a chip mounting base of the optical pickup device, and has chip mounting surfaces 22a and 22b on which the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted at respective positions. The base 22 is arranged on a third XYθ stage 23 described later.
[0040]
As shown in FIG. 5, the third XYθ stage 23 has an X stage 23a movable in the X direction, a Y stage 23b movable in the Y direction orthogonal to the X direction, and an in-plane direction (θ direction). And a rotatable θ stage 23c. In the third XYθ stage 23, the X stage 23a, the Y stage 23b and the θ stage 23c are respectively moved to adjust the chip mounting surfaces 22a and 22b to the mount reference position. The mount reference position defined here means a position which is a reference for mounting each chip with respect to the base 22 when the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted on each of the chip mounting surfaces 22a and 22b.
[0041]
As shown in FIG. 1, the base positioning camera 24 photographs the chip mounting surfaces 22a and 22b of the base 22, and is provided on the third XYθ stage 23. The base positioning camera 24 is connected to a monitor 17 for displaying the chip mounting surfaces 22a and 22b on a display screen.
[0042]
As shown in FIG. 1, the second camera adjustment stage 25 is a positioning means which makes the base positioning camera 24 movable, and is fixed on the top plate 21 similarly to the first camera adjustment stage 12. Have been. Like the first camera adjustment stage 12, the second camera adjustment stage 25 is movable in the directions indicated by arrows X, Y, and Z in FIG. 1, respectively, and includes chip mounting surfaces 22a, 22b. Is displayed on the monitor 17 and used for position adjustment.
[0043]
"Suction head"
As shown in FIG. 3, the suction head 2 is a head for simultaneously sucking the two semiconductor laser chips 5 and the photodetector chip 6 whose relative positions are determined by the chip positioning mechanism 1, and a second suction head 26 and a second suction head. When the pickup head 27 and the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are taken out of the positioning blocks 7 and 8 or mounted on the chip mounting surfaces 22a and 22b, the first suction head 26 and the second suction head 27 are moved upward. It comprises a head vertical movement mechanism for releasing the head, a head height position adjustment mechanism for adjusting the height positions of the first suction head 26 and the second suction head 27, and a head pressing mechanism.
[0044]
The first suction head 26 and the second suction head 27 are configured to cause the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 to be suctioned to the tips thereof by vacuum from a vacuum suction means (not shown). The first suction head 26 and the second suction head 27 are formed with a vacuum passage 28 that communicates with the tip for sucking the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6.
[0045]
The head vertical movement mechanism has slide rails 30 and 31 provided on a head base substrate 29, and the first suction head 26 and the second suction head 27 are slidably attached to the slide rails 30 and 31. The first suction head 26 and the second suction head 27 are moved up and down.
[0046]
The head height position adjusting mechanism includes abutment blocks 32, 33 fixed to the head base substrate 29, stoppers 34, 35 abutting on the abutment blocks 32, 33, and a height of the stoppers 34, 35. The height difference between the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 can be adjusted.
[0047]
The stopper portions 34 and 35 are formed in a straight pin shape having a threaded portion on the peripheral surface, and the first suction head 26 and the second suction head 26 are adjusted by adjusting members 36 and 37 which are screwed with the threaded portion, for example, nuts. They are attached to stopper attachment arms 38 and 39 provided on the base end side of the head 27, respectively.
[0048]
The butting blocks 32 and 33 are fixed to the head base substrate 29, and the leading ends of the stoppers 34 and 35 abut against the butting blocks 32 and 33, thereby the first suction head 26 and the second suction head 26. The height position of the suction head 27 is positioned.
[0049]
The head pressing mechanism comprises a pair of springs 40, 41, 42, 43 and spring fixing members 44, 45, 46, 47 for fixing one ends of the springs 40, 41, 42, 43. One of the springs 40 and 42 is fixed to the upper surfaces of the stopper mounting arms 38 and 39 and the vicinity of the upper corner of the head base substrate 29 so as to urge the first suction head 26 and the second suction head 27 downward. It is provided between the spring fixing members 44 and 46. The other springs 41, 43 are provided between the lower surfaces of the stopper mounting arms 38, 39 and spring fixing members 45, 47 fixed near the lower corners of the head base substrate 29.
[0050]
The head pressing mechanism is used to take out the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 whose relative positions are located on the alignment side from the positioning blocks 7 and 8, and to pick up the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip adsorbed by the suction head 2. When mounting 6 on the base 22, it is used to press with a predetermined pressing force.
[0051]
In the head pressing mechanism, when a load of several grams is applied to the suction head 2 from below, the spring forces of the springs 40, 41, 42, and 43 are determined so as to move the suction head 2 upward. I have. This prevents the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 from being erroneously crushed when the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are taken out of the positioning blocks 7 and 8 and when the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted on the base 22.
[0052]
"Chip transfer mechanism"
As shown in FIG. 1, the chip transfer mechanism 4 includes a slide rail 48 that allows the suction head 2 to move from the alignment side to the mount side, a transfer mechanism body 49 that is slidable on the slide rail 48, A slide drive unit (not shown) that allows the transfer mechanism body 49 to move along the slide rails 48, and an elevating mechanism (not shown) that moves the transfer mechanism body 49 up and down. Consists of
[0053]
The suction head 2 is fixed to the transfer mechanism main body 49, and is movable between the alignment side and the mount side along the slide rail 48 by a slide drive unit. The suction head 2 can be moved up and down in the Z direction, which is the vertical direction, by an elevating mechanism.
[0054]
[Die bonding method]
Next, the die bonding method of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing a process for mounting the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 on the base 22. FIG. 5 is a view showing a series of processes for mounting the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 on the base 22.
[0055]
As shown in the flowchart of FIG. 4, first, in step 51, the base 22 is set on the third XYθ stage 23. Next, in the step 52, the chip mounting surfaces 22a and 22b of the base 22 are photographed by the base positioning camera 24, and the positions of the chip mounting surfaces 22a and 22b are displayed on the monitor 17. Then, the operator operates the third XYθ stage 23 while checking the positions of the chip mounting surfaces 22a and 22b projected on the monitor 17 so that the chip mounting surfaces 22a and 22b become the mount reference position. The base 22 is positioned.
[0056]
Next, in the step S53, as shown in FIG. 5, a silver paste 50 for fixing the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 is applied to each of the chip mounting surfaces 22a and 22b. Next, in the step S54, as shown in FIG. 2, the semiconductor laser chip 1 (indicated as chip 1 in FIG. 4) is set on one positioning block 7, and the photodetector chip 6 (chip in FIG. 4). 2) is set in the other positioning block 8.
[0057]
In order to set the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 on the respective positioning blocks 7 and 8, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 extend in the X direction and the Y direction, respectively, while the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are sucked by the suction means described above. Two side surfaces sandwiching one corner of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are brought into contact with the butting portions 15A, 15B, 16A, and 16B, respectively. Thereby, the positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 with respect to the positioning blocks 7 and 8 are determined.
[0058]
Next, in the process of step S55, the XY-direction lines displayed on the monitor 17 by the line generator 18 are set in advance so that the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are at predetermined relative positions. The image of the semiconductor laser chip 5 taken by the chip positioning camera 11 is matched with this line. In order to perform the alignment, the semiconductor laser chip 5 is positioned using the first XYθ stage 9 while confirming the positions of the semiconductor laser chip 5 in the X, Y and θ directions on the monitor 17. do.
[0059]
Next, in the step S56, the photodetector chip 6 is placed on the monitor 17 while confirming the position of the photodetector chip 6 in the X, Y and θ directions on the monitor 17 as in the previous step S55. Position is determined using the second XYθ stage 10 in line with the above line.
[0060]
When aligning the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6, if the relative position of the two chips is longer than the specified position or if there is a difference in height, the first camera adjustment stage 12 is used. The position of the chip positioning camera 11 is adjusted between the chips.
[0061]
Next, in the step S57, the suction head 2 is moved down to the positioning blocks 7 and 8, and the suction heads 2 are moved to the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 whose relative positions have been set. , 42, and 43, a few grams of pressure is applied to cause the tip to adsorb. Then, after the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are sucked by the suction head 2, the suction of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 onto the positioning blocks 7 and 8 is terminated. Then, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are simultaneously removed from the positioning blocks 7 and 8.
[0062]
Next, in the step S58, after the suction head 2 is raised by the chip transfer mechanism 4, the suction head 2 is moved (transferred) along the slide rail 48 from the alignment side to the mount side. After lowering the suction head 2 to the base 22 set on the third XYθ stage 23, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are mounted on the chip mounting surfaces 22a and 22b on the base 22 in a predetermined manner. Mount with pressing force.
[0063]
At this time, since the relative positions of the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are determined in advance, the relative positions between the two chips are simply determined by mounting the chips on the chip mounting surfaces 22a and 22b. Accuracy can be maintained at high accuracy. Then, the suction by the suction head 2 is completed, and the suction head 2 is raised by the chip transfer mechanism unit 4.
[0064]
Next, in the step S59, the base 22 on which the two semiconductor laser chips 5 and the photodetector chip 6 are mounted is detached from the third XYθ stage 23, and is transferred to a thermostat to cure. Then, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are fixed to the chip mounting surfaces 22a and 22b by heat-treating the silver paste 50 on the base 22 in a thermostat.
[0065]
As described above, according to the die bonding method of the present embodiment, the two semiconductor chips, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 whose relative positions are controlled very strictly, are previously determined by the chip positioning mechanism 1. In order to mount the two semiconductor laser chips 5 and the photodetector chip 6 in a single mounting process, the relative positional relationship is accurately maintained in order to mount the chips on the base 22 by simultaneously adsorbing the chips. be able to. Therefore, an expensive image processing system, high-precision positioning mechanism, or high-precision transfer mechanism is not required.
[0066]
In the die bonding method of the present embodiment, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6 are simultaneously removed from the positioning blocks 7 and 8 and mounted on the base 22 at the same time. At the same time, the curing can greatly reduce the lead time and greatly simplify the manufacturing process.
[0067]
As described above, the specific embodiments to which the present invention is applied have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified.
[0068]
In the above-described embodiment, an example has been described in which two semiconductor chips, the semiconductor laser chip 5 and the photodetector chip 6, are mounted on the base 22 at the same time. The three or more semiconductor chips whose positions have been set may be mounted on the base 22 at the same time.
[0069]
【The invention's effect】
According to the electronic component die bonding method of the present invention, the relative positions of at least two electronic components are determined in advance, and the electronic components whose relative positions are determined are simultaneously mounted on each chip mounting surface on the base. Therefore, the relative position of the electronic component can be easily maintained with high precision without using an expensive image processing system, high-precision positioning mechanism, or high-precision transfer mechanism.
[0070]
In addition, according to the electronic component die bonding method of the present invention, two electronic components can be mounted by one mounting, and the curing step performed after mounting the electronic components is only one, so that the lead time is greatly reduced. And the number of manufacturing steps can be reduced. In addition, a chip such as a semiconductor laser chip that does not need to be subjected to thermal cycles many times can be cured only once, so that the performance of the electronic component is not impaired.
[0071]
According to the die bonding apparatus of the present invention, the two electronic components whose relative positions are determined by the chip positioning mechanism are simultaneously sucked by the suction head, and the relative positional relationship is maintained from the alignment side to the mount side while maintaining the relative positional relationship. Since the device is configured to be transferred by the transfer mechanism and these two electronic components are simultaneously mounted on each chip mounting surface of the base provided on the base positioning means, a special device such as an expensive image processing system is required. The relative position can be accurately maintained with a simple structure without any need, and equipment investment, processing cost, maintenance cost, and equipment installation space can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an entire die bonding apparatus to which the present invention is applied.
FIGS. 2A and 2B show chip positioning means provided in a chip positioning mechanism; FIG. 2A is a plan view showing a state in which an electronic component is mounted on a positioning block; FIG. It is a top view which shows a positioning means.
FIG. 3 is a front view showing the structure of the suction head.
FIG. 4 is a flowchart showing a process of mounting the semiconductor laser chip and the photodetector chip on a base.
FIG. 5 is a diagram showing a series of steps up to mounting a semiconductor laser chip and a photodetector chip on a base.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a conventional die bonding method.
FIG. 7 is an apparatus configuration diagram showing an example of a die bonding apparatus used in a conventional die bonding method.
[Explanation of symbols]
1 ... Chip positioning mechanism
2. Suction head
3. Base positioning mechanism
4: Tip transfer mechanism
5. Semiconductor laser chip
6 ... Photodetector chip
7, 8 ... Positioning block
9: First XYθ stage
10 Second XYθ stage
11: Chip positioning camera
12: First camera adjustment stage
17… Monitor
18 ... Line generator
22 ... Base
23: Third XYθ stage
24 ... Base positioning camera
25: Second camera adjustment stage
26 ... First suction head
27 Second suction head

Claims

A base having a chip mounting surface for mounting at least two electronic components at respective positions is set on a mount-side base positioning mechanism, and a step of positioning the base by the base positioning mechanism.
A step of applying a bonding paste for fixing the electronic component to each of the chip mounting surfaces,
A step of mounting each electronic component on a respective positioning block of a chip positioning mechanism for positioning a relative position of the two electronic components, provided on an alignment side remote from the mount side,
After locating the one electronic component by the chip locating mechanism, the other electronic component is determined with respect to the one electronic component positioned by the chip locating mechanism with reference to the electronic component. Positioning the position so that the relative position of the
Simultaneously holding the two electronic components on each of the positioning blocks in a state where the relative positions of these two electronic components are held, and
Transferring the two electronic components held by suction from the alignment side for positioning the chip to the mount side for mounting the chip, and simultaneously mounting these two electronic components on each chip mounting surface of the base. A die bonding method for an electronic component, comprising:

Provided on the alignment side for positioning the electronic components, at least two electronic components are mounted on the respective positioning blocks, and the mounting positions are photographed by the first imaging unit and displayed on the image display unit. A chip position locating mechanism for locating the relative positions of these two electronic components by each chip position locating means,
A suction head for simultaneously picking up the two electronic components whose relative positions have been set by the chip position setting mechanism unit and taking out the two electronic components from the respective positioning blocks;
A base having a chip mounting surface for mounting the electronic component at each position is placed on a base positioning means provided on a mount side remote from the alignment side, and the chip mounting surface is placed in a second position. A base position locating mechanism for locating the base by the base position locating means while photographing with the imaging means and displaying the image on the image display means;
The suction head on which the electronic components are sucked is transferred from at least the alignment side to the mount side and lowered to the base, and the two electronic components sucked by the suction head are simultaneously mounted on the chip mounting surfaces. A die bonding apparatus comprising:

The die bonding apparatus according to claim 2,
The suction head includes a head that sucks each electronic component, a pressing unit that presses each head on the positioning block or the chip mounting surface with a predetermined force, and a height that can adjust a height position of each head. And a die bonding device.

The die bonding apparatus according to claim 2,
The first imaging means and the second imaging means are provided with positioning means for making the first imaging means and the second imaging means movable according to the relative positions of the two electronic components. A die bonding apparatus.