JP2006513565A - チップ移送方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

チップ移送装置において、ウェハ(44)及びリードフレーム(50)が位置決めされる。第1チップ(42)が、チップピックアップ位置で移送ヘッド(14及び40aないし40d)によって前記ウェハ(44)からピックアップされる一方で、第2チップをチップボンディング位置において別の移送ヘッドによって前記リードフレーム(50)にボンディングする。その後第1チップ(42)は、前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記チップピックアップ位置から前記チップボンディング位置に移送される。次に、前記第1チップ(42)が前記チップボンディング位置において前記移送ヘッド(14及び40aないし40d)の前記1つによって前記リードフレーム(50)にボンディングされる一方で、前記移送ヘッドのうちの別の1つが、前記チップピックアップ位置において前記ウェハ(44)から第3チップをピックアップする。各々の移送ヘッド(14及び40aないし40d)は、コレット(66aないし66d)を有し、該コレット(66aないし66d)は、機械的結合を介して、前記コレットに及ぼされる該回転軸に関する半径方向の力を相殺する別のコレットに結合される。真空は、前記移送ヘッド(14及び40aないし40d)及び対応するコレット(66aないし66d)におけるガスダクトを用いて該回転可能移送アセンブリ(32)及び前記移送アセンブリ固定子(100)の間の間隙(104)を介して連通し、移送アセンブリ固定子(100)における溝部(106)によって固定圧力供給源から前記コレットに伝達される。チップ(42)は、針機構(224)によってウェハ(44)からピックアップされる。

Description

本発明は、チップをウェハからリードフレームに移送する方法及び装置に関する。本発明は、更に、回転可能移送アセンブリに移送ヘッドを有し、チップをウェハからリードフレームに移送する装置であって、各々の移送ヘッドが、1つ又は複数のピックアップ開口を有するコレットを備え、該コレットが、前記ピックアップ開口において圧力を変化させることによって、移送過程においてチップをピックアップ、保持及び解放するような装置に関する。本発明は、更に、チップをピックアップする方法にも関する。
通常、半導体回路は、前提条件はないものの、一般的に全て同一であり一般的に全て同寸法を有するような回路の複数の行及び列を有する行列状に、ウェハとも呼ばれる円形平面基板上及び内に作製される。ウェハの表面は、ウェハ製造の後に、弾力性担体フィルムに接着される。その後、夫々の回路は、担体フィルムを切断しきらないが、ウェハを一方の表面から反対の表面に切断することによって、互いに物理的に分割される。斯様にして、担体フィルムに配置される(以下において「チップ」又は「ダイ」とも称される)複数の個別の半導体回路が得られる。
チップボンディング過程において、各々のチップは、チップピックアップ位置にある移送アセンブリの移送ヘッドと相互作用する針機構によって、機械的にピックアップされ担体フィルムから引き離される。各々のチップピックアップ過程の前に、ウェハを移動することによって、チップはチップピックアップ位置に運ばれる。ピックアップの後に、チップは、チップが移送ヘッドから解放されるリードフレームに移送ヘッドによって移送され、該リードフレームに固定して実装され(ボンディングされ)、この時移送ヘッドは、チップボンディング位置にある。次に、ワイヤボンディング過程において、各々のチップの接触パッドは、リードフレーム接触ピンに電気的に接続される。
米国特許番号4,913,335号から既知である移送装置において、移送アセンブリは、回転軸周りに関して回転可能である単一アームを有し、該アームは、回転軸から離れて面する側の該アームの端に移送ヘッドを担持する。ウェハのチップ表面が延在する平面は、リードフレームのボンディング表面が延在する平面に実質的に直角である。移送ヘッドが移動される平面は、上述の平面群に実質的に直角である。移送ヘッドは、チップピックアップ位置とチップボンディング位置との間で+90°の角度にわたり回転軸に関してアームを回転することによって往復して移動される。
ウェハの表面とリードフレームボンディング表面とが実質的に同平面にあり、その結果移送ヘッドの前記平面への平行して往復して移動する平均移動距離がより大きいウェハに関して増加するような他の機器とこの機器を比較すると、米国特許第4,913,335号による配置は、移送ヘッド移動距離を低減する(したがって、既知の装置のスループット(単位時間当たりの処理される成分の数)を増加する)こと及び、移送機器の全体寸法を減らすことに関して一歩の前進を与える。
しかし、既知の装置及び方法は、それでも多数の不利な点を有する。
まず、現在、既知の移送装置のスループットは、最大限界に達しつつある。チップピックアップ位置からチップボンディング位置への移動における移送アセンブリの加速度、速度、減速度は、様々な成分に負わされるべき最大許容駆動モータ電力出力及び機械的負荷を考慮に入れると、最大値に近い。結果として、既知の移送装置の性能の更なる向上は、獲得し難い。
既知の移送装置の別の重要な不利な点は、移送アセンブリがチップボンディング位置からチップピックアップ位置へ移送ヘッドを戻すのに必要な時間は、何の有益な移送動作が行われないので、無駄な時間であるということである。
チップをウェハからリードフレームに移送する既知の装置における更なる問題は、回転可能移送アセンブリにおける各々の移送ヘッドが、ピックアップ開口において圧力を変化することによって移送過程においてチップをピックアップし、保持し、解放する1つ又は複数のピックアップ開口を有するコレットを有する部分に生じる。移送ヘッドがチップピックアップ位置にある場合、ピックアップ開口は、チップの近傍に運ばれ、開口で低圧(「真空」)が発生され、これにより、チップが開口に対して吸われる。低圧を維持する間、チップは、移送ヘッドによってチップボンディング位置に移送される。ここで、普通の環境圧力又はより高い圧力がピックアップ開口で発生され、チップをピックアップ開口からボンディング位置へ解放させる。斯様にして、この移送過程において、可動なピックアップ開口における圧力は、可変であり且つ維持されなければならない。不利には、このことは、1つ又は複数の固定圧力供給源を可動な移送ヘッド、特に1方向のみに移動する移送ヘッドに連結する複雑な構造を必要とし、更に、ガス及びエネルギ消費を低減するための適切なガス封止が必要になる。通常のガス封止は、疲労に影響され得、したがって、装置は、適切なメンテナンス及び取替え作業を必要とし得、このことは、更なる不利な点となる。
他の問題は、真空ヘッドによって保持される担体フィルムに実装されるピックアップ位置におけるチップが、針によって押し出されて担体フィルムから剥がされる一方で、この針が開始位置から移動しチップを移動可能な移送アセンブリのコレットのピックアップ開口に対して押すことにより、チップが担体フィルムから剥がされるような、既知のチップ移送装置において生じる。次に、針が定位置に留まる一方で、コレットのピックアップ開口における減圧によってチップを保持するコレットが針先から徐々に移動され、チップと針先との間に距離を生じさせる。前記距離が検出された後、チップは、ピックアップ位置からボンディング位置へ移送され、針は、針の開始位置に戻される。その後次のチップがピックアップ位置に運ばれ、上記の過程が繰り返される。
従来技術のチップ移送装置における問題のうちの1つは、チップと針先との間における距離を生じさせるための、比較的遅く、時間が掛かるコレットの上方への動きである。別の問題は、チップをピックアップするのに必要な全体時間の長さである。
本発明の目的は、向上されたスループットを与える移送方法及び装置を提供することである。
本発明の更なる目的は、小型の移送装置を提供することである。
本発明の別の目的は、チップをピックアップし、移送し、解放する少なくとも1つのピックアップ開口を有するコレットを備える移送ヘッドを有する回転可能移送アセンブリを有する移送装置であって、当該装置において、圧力供給源から各々のピックアップ開口への簡素で信頼性の高い圧力伝達がされるような装置を提供することである。
本発明の別の目的は、真空ヘッド及び針アセンブリを用いて、コレットにより担体フィルムからチップをピックアップするのに必要な時間を短縮化することである。
上記の1つ又は複数の目的は、本発明に従う、チップをウェハからリードフレームに移送する方法において達せられ、当該方法は、チップ表面が第1平面に延在するようにウェハを位置決めするステップと、リードフレームを、該リードフレームのボンディング表面が前記第1平面に対して0°及び180°の間の第1角度にある第2平面に延在するように位置決めするステップにおいて前記第1平面及び前記第2平面が交差線において交差するようなステップと、少なくとも2つの移送ヘッドを備える回転可能移送アセンブリを準備するステップにおいて前記移送アセンブリが前記第1平面及び前記第2平面に対し夫々前記第1角度の半分にある第3平面に延在する回転軸を有し、前記回転軸が前記交差線に対して少なくとも0°且つ多くても90°の第2角度で延在するようなステップと、チップピックアップ位置において第1チップを前記移送ヘッドのうちの1つによって前記ウェハからピックアップする間に、チップボンディング位置において第2チップを前記移送ヘッドのうちの別の1つによって前記リードフレームにボンディングするステップと、前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記チップピックアップ位置から前記チップボンディング位置に移送するステップと、前記チップボンディング位置において前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記リードフレームにボンディングする間に、前記チップピックアップ位置において第3チップを前記ウェハから前記移送ヘッドのうちの別の1つによってピックアップするステップとを有する。
第2平面を第1平面に対して0°及び180°の間(好ましくは90°)の第1角度で位置させることは、チップに関してのウェハからリードフレームへの移動距離及び移動時間を、ウェハのサイズとは独立にされ得ることを可能にする。
更に、斯様な配置は、ウェハをリードフレームに対し比較的近く位置させることによって移動距離及び移動時間の削減を可能にする。
本発明に従い、移送方法及び装置の回転するアセンブリにおいて少なくとも2つの移送ヘッドを用いることによって、1つの移送ヘッドは、チップピックアップ位置にあり得る一方で、同時に別の移送ヘッドは、チップボンディング位置にあり得る。斯様にして、移送ヘッドの1つの各々の位置が有用なものであり得、チップピックアップ位置からチップボンディング位置への全ての移送ヘッドの全ての動きに伴い有用な移送動作をすることが可能である。
有利には、移送ヘッドは、移送アセンブリの回転軸に対して直角である第4平面における1つの円に沿って実質的に回転可能であり、チップをピックアップする場合におけるウェハへの往復、すなわちチップピックアップ位置の及び/又はチップをボンディングする場合におけるリードフレームへの往復、すなわちチップボンディング位置の夫々の移送ヘッドの(一部分の)如何なる動きも最小化する。
好ましくは、必要ではないが、移送ヘッドは、前記円に沿って規則的に間隔をあけられる。斯様な配置により、移送ヘッドは、均一のインデックスステップで回転され得、本発明による装置の構造及び制御を簡素化し得る。
2つの移送ヘッドを有する移送アセンブリに関して、好ましくは、移送ヘッドの間隔は180°である。斯様にして、これら移送ヘッドは、移送アセンブリの回転軸に対して反対に位置される。斯様な状況において、移送ヘッドのうちの1つは、チップピックアップ位置でウェハからチップをピックアップする一方で、同時に移送ヘッドのもう1つは、チップボンディング位置においてチップをリードフレームにボンディングする。移送アセンブリを回転するインデックスステップは、180°であり、チップをチップピックアップ位置からチップボンディング位置へ移送するのに関して、移送ヘッドの各々の動きを有用なものする。
n個の移送ヘッド(n>2)に関して、移送ヘッド間における間隔は、好ましくは360°/nである。移送アセンブリを回転するインデックスステップは、好ましくは360°/nである。チップピックアップ位置がチップボンディング位置から1インデックスステップに選択される場合、(n−2)個の位置は(チップピックアップ位置でもチップボンディング位置でもない)他の位置であり、移送アセンブリの回転方向が、チップピックアップ位置からその他の位置を通過してチップボンディング位置に選択される場合、チップを検査するかそうでなければチップを処理する又は操縦するのに用いられ得る。
移送装置の好ましい実施例において、第1平面と第2平面との間における第1角度は90°であり、一方で第1平面及び第2平面の間における交差線と、他方で移送アセンブリの回転軸との間における第2角度は0°であり、移送ヘッドの数は4つである。
好ましい実施例において、移送アセンブリは、常に、移送装置の最適スループットのために1方向に回転し、有用な移送動作がないような移送ヘッドの動きを防いでいる。
上述の本発明に従う移送方法及び装置は、上述のダイボンディングの分野において用いられ得るが、この使用は、他の分野における他の移送装置にも更に拡張される。
移送装置の更なる態様において、各々の回転可能移送ヘッドは、コレットを有し、好ましくはチップピックアップ位置においてウェハからチップをピックアップするのに第1平面に対して直角方向に可動であると共に、チップボンディング位置においてチップをリードフレームにボンディングするのに第2平面に対して直角に可動である真空コレットを有する。
更なる実施例において、移送アセンブリは、各々のコレットに関してカウンターウェイトを有し、各々のコレットは、機械的結合を介して、前記回転軸に対するコレットに及ぼされる半径方向力を相殺する対応するカウンターウェイトに結合される。カウンターウェイト及び機械的結合は、移送アセンブリの回転中における移送ヘッドのコレットに掛かる如何なる遠心力も相殺するように設計され得、その結果として、コレットが移送アセンブリの回転中においてコレット駆動モータによって所定位置に保持される必要がない。
好ましい実施例において、機械的結合は、コレットを前記回転軸に対して半径方向に動かすコレット駆動モータによって駆動されるように構成される。移送アセンブリモータ及びコレット駆動モータは、有利には、同一の回転軸、同一の回転方向及び同一の各速度を有し、これにより移送ヘッドのコレットが半径方向の内側又は外側に動かされる必要のない場合を除いて同一の角経路を扱う。斯様な状況において、異なる角度は、移送アセンブリモータによって扱われる角経路とコレット駆動モータによって扱われる角経路との間において生じられ、この異なる角度が、所望の半径方向のコレットの移動になる。
移送アセンブリの最小質量のために、あるコレットに関するカウンターウェイトは、移送アセンブリの別のコレットである。斯様にして、個別のカウンターウェイトなしで済まされ得る。コレットとコレット駆動モータによるコレットの駆動との間の機械的結合の簡素な構成のために、前記あるコレットは、好ましくは、前記回転軸に関して前記他のコレットに対し反対側に位置される。
有利であり、簡素であり、低費用であり且つ効果的な実施例において、機械的結合は、ワイヤである。
コレット駆動モータの制御は、ワイヤに予備張力(pretension)を掛ける圧力ばねを用いて移送アセンブリに対して各々のコレットの補助具を備えることによって簡素化され得る。予備張力は、移送ヘッドのコレットによりリードフレームのチップに掛けられるべきボンディング力よりも大きくあるべきである。静止状況において、圧力ばねは、コレットを既定の位置に運び得る。好ましくは、圧力ばねは、コレット駆動モータによって発生される各々のコレットの変位の間において予備張力が比較的一定に保たれ得るように、低硬度を有する。
コレットをカウンターウェイトで相殺する新しい特徴及びこれらの異なる実施例は、本発明による装置において実装され得るだけでなく、限られた角度にわたり往復して回転可能である少なくとも1つの移送ヘッドを有する従来技術による移送装置においても実装され得る。
本発明の更なる目的は、移送アセンブリ固定子の回りを回転可能である回転可能移送アセンブリを有する移送装置であって、狭い周方向間隙が前記回転可能移送アセンブリ及び前記移送アセンブリ固定子の間において備えられ、前記移送アセンブリ固定子が少なくともチップピックアップ位置及びチップボンディング位置の夫々に関して前記間隙に対面する溝部を有し、各々の溝部が周方向に延在すると共に第1ガスダクトと連通し、前記回転可能移送アセンブリの各々の移送ヘッドがピックアップ開口部を有する少なくとも1つのコレットを有し、前記ピックアップ開口が第2ガスダクトを介して前記間隙に連通するような、移送装置を備えることによって達せられる。この構造を用いることにより、固定圧力供給源と移動ピックアップ開口との間における非接触連通が、封止の使用を避けて、確立される。好ましくは、間隙は多くても20μmであり、特には間隙は、ガスダクト及び間隙におけるガス圧力に応じて、何れの物質の損失すなわちガスの供給を防ぐために約15μmである。溝部を周方向に互いに隣接して設けることによって、溝部と前記間隙が存在する溝部の周方向の縁との間に狭い区切り壁を残し、比較的低費用で小型の構造を得ることが可能である。
好ましくは、溝部の数は、各々の移送ヘッドのコレットにおいて個別の圧力制御を可能にするように、移送ヘッドの数と等しい。
好ましい実施例において、各々の第1ダクトは、環境圧力、低圧若しくは真空(環境圧力以下)又は高圧(環境圧力以上)であるような、既定圧力の供給源との連通を各々可能にする1つ又は複数の制御可能なバルブを具備する。
移送アセンブリ固定子に対して(及び、その結果として溝部に対して)回転可能移送アセンブリにおいて移動する移送ヘッドのピックアップ開口において特定のガス圧力を維持するために、間隙に対面する端における第2ガスダクトは、周方向に延在するブリッジ溝部を具備し、このブリッジ溝部は、移送アセンブリ固定子の2つの隣接する溝部をブリッジするように構成される。
本発明によるコレットのピックアップ開口における圧力発生は、有利には、本発明による他の特徴と組み合わせて用いられ得ることが確認される。しかし、本発明によるコレットのピックアップ開口における圧力発生は、本発明による他の特徴と独立しても用いられ得る。
本発明の更なる目的は、チップピックアップ位置においてチップをピックアップする方法において達せられ、当該方法は、真空ヘッドを位置決めするステップと、前記チップを担持する担体フィルムを保持するステップにおいて前記真空ヘッドが前記担体フィルムから前記チップを押し上げる針を有するようなステップと、コレットを前記チップの向き合わせて位置させるステップと、前記チップを前記担体フィルムから前記コレットに対して前記針によって押し上げるステップと、前記針を前記チップから遠ざけて動かすステップとを有する。これらのステップを用いると、コレットの比較的遅い上方への動き(及びこの動きを生じるのに必要な機構)が避けられ得る。代わりに、針の比較的早い下方への動きが、チップ及び針先の間の距離を生じさせるのに用いられ、1つのチップに関して必要とされるピックアップ時間を短縮する。
針をチップから遠ざけて動かすステップにおいて真空ヘッドがチップから遠ざけて動かされる場合、初めに、チップは、従来技術よりもコレットに近づいて位置され得る。斯様な配置において、真空ヘッドをチップから遠ざける動きは、チップを担体フィルムから剥がすのに用いられ得て、したがって更に1つのチップに関して必要とされるピックアップ時間を削減し得る。
本発明によるチップピックアップ過程は、有利には、本発明による他の特徴と組み合わせて用いられ得ることが確認される。しかし、本発明によるチップピックアップ過程は、本発明による他の特徴と独立しても用いられ得る。
本発明の請求項、特徴及び有利な点は、非制限的な実施例が示される図面を参照にして説明される。異なる図面において、同一の参照符号は、同一の部分又は同じ若しくは同様な機能を有する部分を示す。
図1ないし3は、本発明によるチップ移送装置の様々な成分の向きの説明を可能にする異なる仮想平面の向きを象徴的に示す。(ウェハのチップ表面が延在する仮想平面を表すとみなされる)第1平面2は、(対応するリードフレームの1つ又は複数のボンディング表面が延在する仮想平面を表すとみなされる)第2平面4に対して角度α(0°<α<180°)で向きを合わせられる。仮想第3平面6は、第1平面2及び第2平面4の両方に対してα/2の角度で向きを合わせられる。第1平面2、第2平面4及び第3平面6は、仮想交差線8において交差する。
図1において、4つの移送ヘッド14を有する回転アセンブリ12の回転軸を表すと見なされる軸10aは、交差線8平行に延在す、第3平面6にある。図2において、2つの移送ヘッド14を有する回転アセンブリ16の回転軸を表すと見なされる軸10bは、交差線8と直角に延在し、第3平面6にある。図3において、4つの移送ヘッド14を有する回転アセンブリ18の回転軸を表すと見なされる軸10cは、交差線8と角度β(0°<β<90°)で延在し、第3平面6にある。
図1ないし3から、移送ヘッド14は、各々の移送ヘッド14がチップピックアップ位置を第1平面2近傍で及びチップボンディング位置を第2平面4近傍で取り、各々のチップをウェハからリードフレームに時計回り又は反時計回り方向の一方に移送するような、一点鎖線で示される円20に沿って移送され得ることが明らかである。図1ないし3の配置において、円20の角度α及びβ並びに半径の適切な選択と、円20に沿った移送ヘッド14の対応する配置とにより、限られた空間における最適な構成を得る事が可能である。
好ましくは、しかし必要ではないが、移送ヘッド14の数は偶数であり、また円20に沿った移送ヘッド14の間隔は規則正しくあり、回転アセンブリが例えば2つ移送ヘッド14(図2)を有する場合、これらは、好ましくは互いに180°間隔で配置される。回転アセンブリが例えば4つの移送ヘッド14(図1及び3)を有する場合、これらは、好ましくは互いに90°間隔で配置される。斯様にして、円20に沿った連続する移送ヘッド14は、常に、移送ヘッドの間隔に対応する角度に関してアセンブリ12、16及び18を回転した後に、円20に沿った同じ位置に到達する。
図4ないし7は、回転可能移送アセンブリ32に実装される4つの移送ヘッド40a、40b、40c及び40dを有するチップ移送装置を示す。チップ移送装置30のより良い理解のために、第1平面2、第2平面4及び軸10a(図1も参照)が、図4ないし7に示される。回転可能移送アセンブリ32は、軸10aに関して回転するように構成され、固定子31a、マグネットリング31b、コイルブロック31c、放熱器31d、及びマグネットリング31bに固定して連結されたロータ31eを有し、固定子31aに対しベアリング31fによって支持されるモータ31(図7)によって駆動される。第1平面2及び第2平面4の間における角度αが90°であり、これは隣接する移送ヘッド40aないし40d間における角度と等しいことを特記される。第1平面2において、ウェハ44の一部分であるチップ42の表面は、周知であり詳細には示されない手段を配置することによって、ウェハ44(より正確には、チップ42が非永続的に接着されるウェハの担体フィルム)を両方向矢印46及び48の何れかの方向に動かすことによって、チップピックアップ位置において移送ヘッド40aないし40dに向き合って位置され得る。第2平面4において、リードフレーム・ストリングの一部であるリードフレーム50又は他のリードフレームアセンブリ52のボンディング表面は、周知であり詳細には示されない手段を配置することによって、リードフレームアセンブリ52を両方向矢印54の何れか一方向に動かすことによって、チップボンディング位置において移送ヘッド40aないし40dに向き合って位置され得る。
回転アセンブリ32は、図6にしたがって見られた場合(例えば移送ヘッド40aが図4において移送ヘッド40bが示される位置に移動する場合)、時計回りに、又は(例えば移送ヘッド40dが図4において移送ヘッド40cが示される位置に移動する場合)反時計回りに、の一方に、軸10aに関して90°のインデックスステップでインデックスされるように構成される。時計回りインデックス方向において、図4に示される位置において移送ヘッド40aによってウェハ44からピックアップされたチップ42は、移送ヘッド40aが図4における移送ヘッド40bに関して示される位置にある場合に、1インデックスステップの後にリードレフーム50にボンディングされる。反時計回りインデックス方向において、図4に示される位置において移送ヘッド40aによってウェハ44からピックアップされたチップ42は、移送ヘッド40aが図4における移送ヘッド40bに関して示される位置にある場合に、3インデックスステップの後にリードレフーム50にボンディングされる。何れのインデックス方向が選択されようとも、全ての連続インデックスステップは、チップ42をウェハ44からリードフレームアセンブリ52に移送するのに有用であり得る。時計回り及び反時計回りインデックス方向の間の相違は、反時計インデックス方向で移送ヘッドが移送ヘッド40c及び40dの位置においてチップを担持する一方で、時計回りインデックス方向で移送ヘッドがチップを担持しないことである。斯様にして、反時計回りインデックス方向において、例えば移送ヘッドに対するチップ42の位置の検査、若しくは事前に担体フィルムに面していた側のチップ42の構造の検査、又はチップ42の他の如何なる処理が、図4において移送ヘッド40c及び40dに関して示される何れかの位置において実行され得る。
図4ないし6において特に示されるように、各々の移送ヘッド40aないし40dは、軸10aに対して直角に回転アセンブリ32から実質的に半径方向に延在する、夫々アーム60aないし60dを有する。アーム60aないし60dは、重量を減らすための穴部を具備する。アーム60aないし60dの各々の自由端の近傍に、平行板ばね62の組の端部が固定して実装される一方で、板ばね62の組の反対側の端部は、ブロック64aないし64dを夫々支持する。コレット66aないし66dの夫々は、対応する各々のブロック64aないし64dにおいて、固定して実装される。各々のコレット66aないし66dは、軸10aに対して直角に実質的に半径方向に短距離にわたり往復して動かすことが可能である。各々の移送ヘッド40aないし40dは、更に、直角に回転アセンブリ32から軸10aに対して実質的に半径方向に延在するアーム68aないし68dを夫々有する。圧力ばね70aないし70dは、アーム68aないし68dの端部及び対応するブロック64aないし64dの間において実装される。
ブロック64aは、ワイヤ72によってブロック64cに連結される一方で、ブロック64bは、ワイヤ74によってブロック64dに連結される。この中央部分において、ワイヤ72が例えばクランプされてレバー76に固定されて連結され、レバー76は、次に、図7において、より詳細に示されるベアリング78によって支持される結合部77a及び77bに固定して結合される。結合部77a及び77bは、モータ79によって駆動される回転可能シャフトに固定して結合される。この中央部分において、ワイヤ74が例えばクランプされてレバー80に固定されて連結され、レバー80は、次に、ベアリング82によって支持される結合部81a及び81bに固定して結合される。結合部81a及び81bは、モータ31内部の中空部分に収容されるモータ83によって駆動される回転可能シャフトに固定して結合される。モータ79及び83に連結されるレバー76及び80の両方は、軸10aに関して互いに独立して、及びモータ31から独立して駆動され得る。ワイヤ72及び74は、ばね70a及び70cと70b及び70dの夫々から予備張力が及ぼされている。予備張力は、最小でも、図4における移送ヘッド40bの位置における移送ヘッドのコレットによってリードフレーム50のチップ42に掛けられるべきボンディング力よりも大きく保たれなければならない。
モータ31による回転アセンブリ32の回転において、レバー76及び80は、ブロック64aないし64dを軸10aに対し既定の半径方向の位置に保つために、モータ79及び83の夫々によって同じ回転速度で駆動される。夫々のモータは、速度及び角度位置制御に関して、周知であり図面には示されない適切なインクリメンタル測定システムを具備する。2つの向かい合うブロック64a及び64cと64b及び64dとは、夫々ワイヤ72と74とによって互いに連結されるので、回転アセンブリ32の回転における如何なる遠心力も相殺され、モータ79及び83によって発生される必要はない。ブロック64aないし64dは、モータ31のシャフトとモータ79及び83のシャフトの何れかとの間の角度位置の相違を生じさせることによって半径方向に内側へ又は外側へ変位させられ得る。ばね70aないし70dの硬度を低く選択することによって、モータ79又は83によって発生されるべき予備張力は、ブロック64aないし64dの何れの変位においても比較的一定に保たれ得る。ブロック64aないし64dを動かすのに、回転アセンブリ32自体に何の駆動も実装される必要がなく、その結果、回転アセンブリ32への移送装置30の固定環境からの何の電力供給も必要とせず、構造を簡素で軽量に保つ。
図8は、移送アセンブリ固定子100の回りを両方向矢印102の何れかの方向に回転可能である、移送アセンブリ32の一部分を示す。好ましくは多くても20μm、特に約15μmの幅を有する、狭い間隙104は、回転可能移送アセンブリ32と移送アセンブリ固定子100との間に備えられる。移送アセンブリ固定子100は、周方向に延在する溝部106を具備する。各々の溝部106は、移送アセンブリ固定子100の縦方向に延在する第1ダクト108と連通する。次に、第1ダクト108は、ライン116aないし116d、118aないし118d、120aないし120d及び122aないし122d並びに対応する制御可能バルブ116eないし116g、118eないし118g、120eないし120g及び122eないし122gの夫々を介して、ライン110に連結される(環境圧力より低い)低圧供給源(詳細は示されず)、ライン112に連結される環境圧力供給源及びライン114に連結される(環境圧力より高い)高圧力供給源と連通するようにされ得る。図8において、全てのラインは、鎖線で示される。好ましくは、供給源は空気を扱うが、装置の環境大気に主に応じて、他の如何なる適切なガスも用いられ得る。
回転可能移送アセンブリ32は、第2ダクト124を担持し、第2ダクト124の1つの端において対応する周方向に延在するブリッジ溝126を介して間隙104と連通する。もう1つの端において、第2ダクト124は、コレットのピックアップ開口と連通するべき、回転可能移送アセンブリ32の移送ヘッドのコレットに連結されるように構成される。
図4ないし7において、コレット66aないし66dのピックアップ開口の位置は、夫々67aないし67dで示されている。しかし、第1ダクト108及び第2ダクト124並びに移送アセンブリ固定子100からピックアップ開口67aないし67dへ導く他のダクトは、図4aないし7の実施例において示されないが、確かに実施例において存在し得る。
図8において、4つの溝部106、4つの第1ダクト108、4つの第2ダクト124及び4つのブリッジ溝126が示されるが、この数は、移送ヘッド/ピックアップ開口の数に対応する1より大きい如何なる整数でもあり得る。更に、ここにおいて図8の部分は、互いに対して縮尺通りに描かれておらず、図8は、実質的に移送アセンブリ固定子100から回転可能移送アセンブリ32へのガス圧力移送の原理を説明するためのものであることを確認される。溝部106及びブリッジ溝126の角度の広がりは、異なり得る。溝104の幅は、溝部106がブリッジ溝126によってブリッジされない場合に、ガスがある溝部106から別の溝部へ間隙104を介して漏れるのを本質的に防ぐように選択される。
動作において、第2ダクト124の何れか1つは、対応するブリッジ溝126が溝部106の何れか1つに向き合う場合に、適切なバルブ116eないし116g、118eないし118g、120eないし120g又は122eないし122gの何れか1つを作動させることによって、ライン110、112又は114の何れか1つと連通するようにされ得る。同時に、残りの第2ダクト124も、対応するブリッジ溝126が残りの溝部106の何れか1つに向き合う場合に、適切なバルブ116eないし116g、118eないし118g、120eないし120g又は122eないし122gの何れか1つを作動させることによって、ライン110、112又は114の何れか1つと連通するようにされ得る。低圧は、バルブ116e、118e、120e及び122eの何れか1つを作動することによって、対応するピックアップ開口でチップをピックアップし保持する特定の第2ダクト124において発生され得る。環境圧力は、バルブ116f、118f、120f及び122fの何れか1つを作動することによって、対応するピックアップ開口でチップを解放する特定の第2ダクト124において発生され得る。高圧は、バルブ116g、118g、120g及び122gの何れか1つを作動することによって、対応するピックアップ開口でチップを解放する特定の第2ダクト124において発生され得る。
ピックアップ開口における圧力が回転可能移送アセンブリ32の回転の動きにおいて保持されるべき場合、ピックアップ開口と連通するブリッジ溝126は、2つの隣接する溝部106の領域において、溝部106を互いに連結し、隣接する溝部106が同じライン110、112又は114と連通する場合、圧力を保持する。
図9aないし9eは、2つの移送ヘッド202を有する回転可能アセンブリ200を概略的に示す。回転可能アセンブリ200は、曲線矢印206によって更に示される回転軸204を有する。各々の移送ヘッド202は、可動な平行アーム支持210によって支持されるコレット208を有する。各々の可動なアーム支持210は、板ばね210a及び210bの組を有し得る。斯様にして、コレット208は、向きを回転軸204に対して一点鎖線213に平行に保つ一方で、図9において参照符号211により示されるアクションの曲線一点鎖線に本質的に沿って可動である。更に、各々のコレット208は、ピックアップされるべきチップ214に面するように構成される面に位置するピックアップ開口212を有する。ピックアップ開口212は、例えば図8に関して示され説明されるような、1つ又は複数のガス圧力の供給源、又は同じ機能を実行する他の如何なる器具に連通し得る。回転軸204に面する平行アーム支持210の端部から電気的接触部材216が延在し、コレット208に面する平行アーム支持210の端部から電気的接触部材218が延在する。接触部材216及び218は、例えば図9a及び9dに示されるように、互いに接触している状態であり得、また例えば図9b及び9cに示されるように互いに接触してない状態であり得る。複数のチップ214は、担体フィルム220に配置されてあり、この担体フィルムは、次に真空ヘッド222において保持される。真空ヘッド222は、駆動226により、真空ヘッド222を介して方向224aにコレット208に向かって、及び逆方向224aにコレット208から遠ざけて動かされ得る針224を収容する。担体フィルム220からコレット208によってピックアップされたチップ214は、ブロック228によって示される、チップボンディング位置に移送され得る。
回転可能アセンブリ200は、図1b又は図1cにおいて概略的に示されたチップ移送装置において用いられ得、この場合、コレット208の向きは、回転軸204に対して0°より大きい角度であり得るが、向き213は回転軸204と平行でもあり得る。利便性のために、後者の状況は、図9aないし9eに記述され、ピックアップアセンブリの動作の以下の説明の基礎を成す。コレット208に面するチップ214の表面が延在する平面が図9aないし9eにおいて水平的に延在するように描かれているが、例えば垂直に又は、水平及び垂直の間における位置のような他の向きも同様に仮定し得る。コレット208の向き213は、前記平面に対して概ね直角になるように、前記平面の向きに構成され得る。より正確には、コレット208の向き213に関わらず、以下に説明されるようにチップ214が担体フィルム220から剥がされる場合にしっかりと保持され得ることを確実にするために、ピックアップ開口212の平面は、前記チップ表面平面に本質的に平行でなければならない。
更に、回転可能アセンブリ200は、1つの移送ヘッド202のみも持ち得ることが確認され、このことは、図9aにおいて回転軸204の左手側に示される要素が欠けているという意味である。
図9aにおいて示されるように、ピックアップアセンブリの動作において、初めに、真空ヘッド222によって保持される担体フィルム220におけるチップ214とコレット208とは互いに向き合って位置される。この過程に関して、コレット208及びチップ214を位置決めする制御信号を供給する視覚システムが用いられ得る。接触部材216及び218は互いに接触しており、このことは、接触部材216及び218に連結される制御回路(図示されず)によって検出され得る。
図9b及び9cにおいて示されるように、次に、針224は、担体フィルム220を貫いて方向224aに動かされて、局所的に変形される担体フィルム220からチップ214を押し上げる。担体フィルム220の残りは、真空ヘッド222に保持され、結果としてチップ214は担体フィルム220から剥がれる。図9aに示されるように、担体フィルム220からチップ214を本質的に剥がすために、チップ214が大きければ大きいほど距離230がより長くなるような距離230が必要とされる。チップ214がピックアップ開口212においてコレット208に達した後に、可動アーム支持210は、コレット208を方向224aに動かすのを可能にする。このコレットの動きは、接触部材216及び218の接触を開放し、このことは前記制御回路によって検出され得て、以下に図9dを参照にして説明されるような次のアクションを開始する参照として用いられ得る。
図9bは、担体フィルム220からチップ214を剥がすステップを図示し、一方で図9cは、チップ214が担体フィルム220から完全に剥がされている場合を図示する。ピックアップ開口212において低(大気圧より下の)圧を生じさせることにより、チップはコレット208によって保持される。接触部材216及び218の接触の開放の検出(図9b)の後に、担体フィルム220からのチップ214の完全な剥離を確実にするために、既定の時間が待機され得る(図9c)。
図9dに示されるように、前記待機時間が経過した後に、真空ヘッド222及び針224の両方は方向224bに移動され、針224は真空ヘッド222の中へ移動する。接触部材216及び218は再び互いに接触し、該接触は、対応する移送ヘッド202のコレット208によって固定されるチップ214をボンディング位置228へ移送する回転可能アセンブリ200の回転を開始する参照として前記制御回路によって検出され得る。
しかし、前記待機時間は、チップ214を担体フィルム220から完全に剥がす程に長く取られる必要はない。距離230がチップ214を担体フィルム220から完全に剥がす距離よりも短く選択される場合、有利には、方向224bへの真空ヘッド222の動きは、剥離を完了するのに用いられて、斯様にしてピックアップ周期時間を削減する。
次に、図9eにおいて示されるように、真空ヘッド222は、担体フィルム220を解放し、その後該担体フィルムは、次のチップ214をコレット208に向かい合わせるようにするために、両方向矢印232で示される方向のどちらか一方に並びに/又は両方向矢印232と方向224a及び224bとに対して直角に移動される。真空ヘッド222は、図9aの元々の位置(方向224aに見て)に戻され、担体フィルム220を再び保持する。上述のステップは、次のチップ214に関して繰り返され得る。
小型設計及び低減した移送移動時間によって、並びにチップ移送ヘッドの各々の移送動きにおいて有用な動作を共にする少なくとも2つのチップ移送ヘッドを用いることによって向上されたスループットを有するチップ移送装置が説明された。記述されたチップ移送装置において、回転可能な駆動移送アセンブリのコレットに掛かる遠心力は、コレットに機械的に結合されるカウンターウェイトによって、特に前記コレットに機械的に結合される他のコレットによって相殺される。機械的結合は、移送アセンブリの重量削減を得るために移送アセンブリから独立して駆動され得る。記述された移送装置は、従来の封止を用いることなく圧力が固定圧力供給源から移動するコレットへ伝達され得るような、各々のコレットにおける個別の圧力制御を具備する。記述された移送装置は、チップピックアップ過程に関して必要とされる時間を削減することによりより高速な移送動作を定めている。
上述の実施例は、本発明を制限するものよりも寧ろ例証するものであり、当業者が、添付の請求の範囲から逸脱することなく、多数の代わりの実施例を設計することが可能であることを注意しなければならない。請求項において、括弧記号間に位置される如何なる参照符号も、請求項を制限するように解釈されてはならない。語句「有する(comprising)」は、請求項に記載される以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素(element)に先行する語句「(a)」又は「(an)」は、斯様な要素の複数個の存在を排除しない。
図1は、本発明による、チップをウェハからリードフレームに移送する第1基本配置を斜視図で概略的に図示する。 図2は、本発明による、チップをウェハからリードフレームに移送する第2基本配置を斜視図で概略的に図示する。 図3は、本発明による、チップをウェハからリードフレームに移送する第3基本配置を斜視図で概略的に図示する。 図4は、本発明による、移送装置の斜視図を示す。 図5は、図4の移送装置の下面図を示す。 図6は、拡大縮尺における図4の移送装置の前面図を示す。 図7は、図5に示される平面VII−VIIに沿った、図4の移送装置の断面図を示す。 図8は、図4ないし7の何れか1つの移送装置の移送ヘッドのコレットのガス圧力動作ピックアップ開口の動作を断面図で概略的に示す。 図9aは、ピックアップアセンブリによるチップピックアップ過程における連続する段階の1つを概略的に示す。 図9bは、ピックアップアセンブリによるチップピックアップ過程における連続する段階の1つを概略的に示す。 図9cは、ピックアップアセンブリによるチップピックアップ過程における連続する段階の1つを概略的に示す。 図9dは、ピックアップアセンブリによるチップピックアップ過程における連続する段階の1つを概略的に示す。 図9eは、ピックアップアセンブリによるチップピックアップ過程における連続する段階の1つを概略的に示す。

Claims (30)

  1. チップをウェハからリードフレームに移送する方法であって、当該方法が、
    −ウェハを、チップ表面が第1平面に延在するように、位置決めするステップと、
    −リードフレームを、該リードフレームのボンディング表面が前記第1平面に対して0°と180°との間の第1角度にある第2平面に延在するように、位置決めするステップであって、前記第1平面及び前記第2平面が交差線において交差するようなステップと、
    −少なくとも2つの移送ヘッドを備える回転可能移送アセンブリを、前記移送アセンブリが前記第1平面及び前記第2平面の夫々に対し前記第1角度の半分にある第3平面に延在する回転軸を有して、前記回転軸が前記交差線に対して少なくとも0°且つ多くても90°の第2角度で延在するように準備するステップと、
    −チップピックアップ位置において第1チップを前記移送ヘッドのうちの1つによって前記ウェハからピックアップする一方で、チップボンディング位置において第2チップを前記移送ヘッドのうちの別の1つによって前記リードフレームにボンディングするステップと、
    −前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記チップピックアップ位置から前記チップボンディング位置に移送するステップと、
    −前記チップボンディング位置において前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記リードフレームにボンディングする一方で、前記チップピックアップ位置において第3チップを前記移送ヘッドのうちの別の1つによって前記ウェハからピックアップするステップと、
    を有する、方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、前記移送ヘッドが、前記移送アセンブリの前記回転軸に対して直角である第4平面において本質的に1つの円に沿って回転可能であることを特徴とする、方法。
  3. 請求項2に記載の方法において、前記移送ヘッドが、前記円に沿って規則的に間隔をあけられることを特徴とする、方法。
  4. 請求項1ないし3の何れか一項に記載の方法において、前記第1角度が90°であることを特徴とする、方法。
  5. 請求項1ないし4の何れか一項に記載の方法において、前記第2角度が0°であることを特徴とする、方法。
  6. 請求項1ないし5の何れか一項に記載の方法において、移送ヘッドの数が4であることを特徴とする、方法。
  7. 請求項1ないし6の何れか一項に記載の方法において、前記移送アセンブリが1方向に回転することを特徴とする、方法。
  8. チップをウェハからリードフレームに移送する装置であって、
    −ウェハを、該ウェハのチップ表面が第1平面において延在するように位置決めするウェハ位置決め装置と、
    −リードフレームを、該リードフレームのボンディング表面が前記第1平面に対して0°と180°との間の第1角度にある第2平面に延在するように位置決めするリードフレーム位置決め装置であって、前記第1平面及び前記第2平面が交差線において交差するようなリードフレーム位置決め装置と、
    −チップピックアップ位置において第1チップを前記移送ヘッドのうちの1つによって前記ウェハからピックアップする一方で、チップボンディング位置において第2チップを前記移送ヘッドのうちの別の1つによって前記リードフレームにボンディングする少なくとも2つの移送ヘッドを有する少なくとも1つの回転可能移送アセンブリであって、前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記チップピックアップ位置から前記チップボンディング位置に移送し、前記チップボンディング位置において前記第1チップを前記移送ヘッドのうちの前記1つによって前記リードフレームにボンディングする一方で、前記チップピックアップ位置において第3チップを前記移送ヘッドのうちの別に1つにより前記ウェハからピックアップするような回転可能移送アセンブリと、
    −前記第1平面及び前記第2平面の夫々に対して第1角度の半分にある第3平面に延在する回転軸に関する前記回転可能移送アセンブリを駆動する移送アセンブリモータであって、前記回転軸が前記交差線に対して少なくても0°且つ多くても90°の第2角度で延在するような回転軸である移送アセンブリモータと、
    を有する、装置。
  9. 請求項8に記載の装置において、前記移送ヘッドが、前記移送アセンブリの前記回転軸に対して直角である第4平面において本質的に1つの円に沿って回転可能であることを特徴とする、装置。
  10. 請求項9に記載の装置において、前記移送ヘッドが、前記円に沿って規則的に間隔をあけられることを特徴とする、装置。
  11. 請求項8ないし10の何れか一項に記載の装置において、前記第1角度が90°であることを特徴とする、装置。
  12. 請求項8ないし11の何れか一項に記載の装置において、前記第2角度が0°であることを特徴とする、装置。
  13. 請求項8ないし12の何れか一項に記載の装置において、移送ヘッドの数が4であることを特徴とする、装置。
  14. 請求項8ないし13の何れか一項に記載の装置において、前記移送アセンブリが1方向に回転することを特徴とする、装置。
  15. 請求項8に記載の装置において、各々の移送ヘッドが、前記チップピックアップ位置において、前記第1平面に対して本質的に直角である方向に可動であると共に、前記チップボンディング位置において、前記第2平面に対して本質的に直角である方向に可動であるコレットを有することを特徴とする、装置。
  16. 請求項15に記載の装置において、前記移送アセンブリが、各々のコレットに関してカウンターウェイトを有し、各々のコレットが、機械的結合を介して、前記回転軸に対して前記コレットに及ぼされる半径方向の力を相殺する各々のコレットに対応するカウンターウェイトに結合されることを特徴とする、装置。
  17. 請求項16に記載の装置において、前記機械的結合が、前記コレットを前記回転軸に対して半径方向に移動するコレット駆動モータによって駆動されるように構成されることを特徴とする、装置。
  18. 請求項17に記載の装置において、前記移送アセンブリモータが、前記コレット駆動モータと同じ回転軸を有することを特徴とする、装置。
  19. 請求項16ないし18の何れか一項に記載の装置において、あるコレットに関する前記カウンターウェイトが、前記移送アセンブリの別のコレットであることを特徴とする、装置。
  20. 請求項19に記載の装置において、前記あるコレットが、前記他のコレットに対して前記回転軸に関して反対側に配置されることを特徴とする、装置。
  21. 請求項16ないし20の何れか一項に記載の装置において、前記機械的結合がワイヤであることを特徴とする、装置。
  22. 請求項21に記載の装置において、前記移送アセンブリに対する各々のコレットの支持が、前記ワイヤを予備張力を掛ける圧力ばねを有することを特徴とする、装置。
  23. 請求項22に記載の装置において、前記圧力ばねが、低硬度を有することを特徴とする、装置。
  24. 請求項22に記載の装置において、前記予備張力が、移送ヘッドの前記コレットによってリードフレームにおけるチップに掛けられるべきボンディング力より大きいことを特徴とする、装置。
  25. 請求項8に記載の装置において、前記回転可能移送アセンブリが、移送アセンブリ固定子の回りに回転可能であり、狭い周方向間隙が、前記回転可能移送アセンブリと前記移送アセンブリ固定子との間に設けられ、前記移送アセンブリ固定子が、少なくとも前記チップピックアップ位置と前記チップボンディング位置との夫々に関する前記間隙に面する溝部を有し、各々溝部が、周方向に延在すると共に第1ガスダクトと連絡し、前記回転可能移送アセンブリの各々の移送ヘッドが、ピックアップ開口を有する少なくとも1つのコレットを有し、前記ピックアップ開口が、第2ガスダクトを介して前記間隙と連絡することを特徴とする、装置。
  26. 請求項25に記載の装置において、溝部の数が、移送ヘッドの数に等しいことを特徴とする、装置。
  27. 請求項25又は26の何れか一項に記載の装置において、各々の第1ダクトが、制御可能なバルブを具備することを特徴とする、装置。
  28. 請求項25ないし27の何れか一項に記載の装置において、前記間隙に面する前記第2ガスダクトが、該第2ガスダクトの端部において周方向に延在するブリッジ溝を具備し、前記ブリッジ溝が、前記移送アセンブリ固定子の2つの隣接する溝部をブリッジするように構成されることを特徴とする、装置。
  29. 請求項1に記載の方法において、前記チップピックアップ位置におけるチップのピックアップステップが、
    −(a)前記チップを担持する担体フィルムを保持する真空ヘッドであって、前記チップを前記担体フィルムから遠ざかるように押す針を有する真空ヘッドを位置決めするステップと、
    −(b)コレットを前記チップに向き合うように位置決めするステップと、
    −(c)前記チップを前記針によって前記担体フィルムから前記コレットに対して押すステップと、
    −(d)前記針を前記チップから遠ざかるように移動するステップと、
    を有することを特徴とする、方法。
  30. 請求項29に記載の方法において、ステップ(d)において、前記真空ヘッドが前記チップから遠ざかるように移動されることを特徴とする、方法。
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