JP2007294608A - フィルムマウント用コレットおよびフィルムマウント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄い接合用フィルムを負圧で吸着してフィルムに部分的な変形が生じても、基板などの平坦な被マウント面にボイドを残留させることなくマウントするコレット。
【解決手段】 平坦な矩形の吸着面２１の中央部ｍを除く周辺部ｎの複数箇所にエアー出入穴２３を形成し、各エアー出入穴２３から吸着面２１の四辺の外周縁２２に延在させてリーク溝２４を形成する。各リーク溝２４は、その両端がエアー出入穴２３と外周縁２２で開口する。吸着面２１でフィルム１を負圧で吸着するとき、中央部ｍにフィルム中央部を密着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製の接合用フィルムをリードフレームなどの平坦な被マウント面に押圧してマウントするコレット、及び、このコレットを使用したフィルムマウント方法に関する。

半導体チップなどの薄型ダイをリードフレームなどの基板上に接合用フィルムを介して熱圧着接合するダイボンダーは、基板上に接合用フィルムをマウントするコレットを備える。接合用フィルムは、ダイと同程度のサイズで、厚さが１０〜５０μｍ程度の薄いエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂フィルムである。この接合用フィルムを専用のコレットで負圧で吸着して保持し、同じコレットでフィルムを予熱された基板上の平坦な被マウント面に荷重を掛けて貼り付ける。基板上にマウントされたフィルム上にダイを載せ、全体を加熱炉内で加熱してフィルムを熱硬化させることで、ダイを基板上に接合固定する。接合用フィルムは、機械的接合のみの樹脂フィルムの他、フィルム中に導電粒子を混入した導電性樹脂フィルムがある。

上記コレットは、熱硬化性樹脂の薄い接合用フィルムを負圧で吸着する平坦な吸着面と、この吸着面に単数あるいは複数のエアー出入穴を開口させたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。吸着面のエアー出入穴は、吸着面にフィルムを負圧で吸着するためのエアー吸入穴と、吸着面に負圧で吸着したフィルムと吸着面との間にエアーを吹き込んで負圧を正圧に変換するエアー吹出し穴を兼用する。また、コレットは、吸着面が弾性面であるラバー素材を使用したものと、吸着面に多数の小径のエアー出入穴を設けた多孔質樹脂や金属の硬質素材を使用したものに大別される。後者硬質素材のコレットは、平坦な吸着面で薄いフィルムを吸着して基板などの平坦な被マウント面に荷重を掛けて押圧するとき、吸着面と被マウント面の正確な平行出しが難しく、被マウント面とフィルムとの間に気泡が生じ易いこともあって、薄いフィルムに対しては、必然的に前者ラバー素材のコレットが多用される。

ラバー素材のコレットの従来例を、図８（Ａ）、（Ｂ）に示す。同図のコレット１０は、天然ゴムや合成ゴムのラバー部品である弾性部材１０ａと、弾性部材１０ａを下端に固定した金属製のホルダー１０ｂを備える。弾性部材１０ａは、略正方形の平板状ラバー部品で、下面が略正方形の吸着面１１である。吸着面１１は、平坦面仕上げされている。吸着面１１の縦横サイズは、図８（Ａ）の鎖線で示す矩形の接合用フィルム１の縦横サイズと同程度に設定される。吸着面１１の左右二箇所に、コレット１０を上下に貫通する吸排気穴１２が形成される。吸排気穴１２の下端開口が、吸着面１１の左右二箇所のエアー出入穴１３となる。各エアー出入穴１３は吸排気穴１２を介して、コレット１０に連結された図示しないエアー吸引系とエアー排気系と連通する。

図８（Ａ）の状態で吸排気穴１２をエアー吸引系に連通させて、エアー出入穴１３から外気を吸入させながら、吸着面１１に接合用フィルム１を面接触させると、吸着面１１とフィルム１の間に負圧が発生し、この負圧でフィルム１が吸着面１１に密着して保持される。コレット１０に保持されたフィルム１は、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにリードフレームなどの基板２の平坦な被マウント面３にコレット１０の弾性部材１０ａで弾圧的に押圧されてマウントされる。

図９（Ａ）は、基板２の真上にコレット１０でフィルム１を移動させた状態を示す。この状態でコレット１０が真下に下降して、図９（Ｂ）に示すようにフィルム１を予熱された基板２上の対応する被マウント面３に押し当てる。このとき、コレット１０の吸着面１１と被マウント面３の双方が平行でなくても、双方の面を互いに押し当てるときに弾性部材１０ａが弾性変形して結果的に双方の面が平行になり、薄いフィルム１が平行出し良く被マウント面３に押圧され、基板２の予熱で貼付される。図９（Ｂ）の状態で、各吸排気穴１２がエアー吸引系からエアー排気系に切り換えられ、エアー出入穴１３からフィルム１に向けてエアーが吹き出される。このエアー吹出しで吸着面１１とフィルム１の間が負圧から正圧に切り換わり、負圧によるフィルム吸着力が解除される。この後、図９（Ｃ）に示すようにコレット１０がフィルム１から離れて上昇し、１回のフィルムマウント動作が終了する。
特開２０００−３２３５０４号公報

上記のようにラバー部品の弾性部材１０ａで吸着面１１を形成したコレット１０は、薄い樹脂製フィルム１を負圧で吸着したときに、平坦な吸着面１１がフィルム吸着力で変形しない程度に弾性部材１０ａのラバー硬度が設定してある。また、平坦な吸着面１１に部分的に形成されたエアー出入穴１３を真空吸引して吸着面１１に薄いフィルム１を吸着させると、フィルム１のエアー出入穴１３に面部分がエアー出入穴１３に負圧で吸い込まれて、図９（Ａ）に示すようにフィルム１の下面に部分的な凹み４が生じる。この凹み４は、エアー出入穴１３でのエアー吸入を止めて負圧を大気圧の平圧に戻すと、フィルム自体の弾性復元で無くなる。ところが、上述のフィルムマウントの場合、図９（Ａ）の状態にあるフィルム１を吸着面１１に負圧で吸着したまま、フィルム１の下面を被マウント面３に押し当てるため、フィルム下面の凹み４が永久変形した形で残り、凹み４と被マウント面３の間に小さな隙間が生じる。この隙間は、エアー出入穴１３でのエアー吹出しによる正圧でフィルム１の凹み部分を押圧することで縮小できるが、隙間が周囲に拡がって微細なボイドとしてフィルム１と被マウント面３の間に発生し、図９（Ｃ）のフィルムマウント終了後にも無くならず残留し、フィルム１のマウント不良を引き起こすことがある。

本発明の目的とするところは、薄い接合用フィルムを負圧で吸着してフィルムに部分的な凹みが生じても、基板などの平坦な被マウント面にボイドを残留させることなくマウントできるフィルムマウント用コレットと、このコレットを使用したフィルムマウント方法を提供することにある。

本発明のフィルムマウント用コレットは、平坦な吸着面と、吸着面の中央部を除く周辺部の複数箇所に形成したエアー出入穴と、吸着面の複数のエアー出入穴のそれぞれと吸着面の外周縁との間に吸着面中央部に対して放射状に形成され、それぞれが対応するエアー出入穴と吸着面外周縁外方との間でエアーをリークさせる複数の独立したリーク溝を有する構造とし、吸着面の中央部とリーク溝を除く周辺部に吸着対象のフィルムを密着させ、複数の各エアー出入穴でのエアー吸入により発生する負圧で吸着する。

ここで、コレットの平坦な吸着面はラバーなどの弾性素材で形成することが、吸着面に吸着したフィルムを基板などの平坦な被マウント面にマウントする際に吸着面と被マウント面の平行出しが確実にできる上で望ましい。また、コレットの吸着面は、被マウント面と平行出しが容易にできる場合は、樹脂や金属の硬質素材で形成することもできる。平坦な吸着面の中央部を除く周辺部に、複数のエアー出入穴を形成する。換言すると、吸着面の中央部にはエアー出入穴を形成せず、この中央部を平坦な吸着面としてフィルムの中央部が確実に密着されるようにする。複数のエアー出入穴は、同一穴径の円形穴、矩形穴、長穴が適用でき、数と形状は限定されない。吸着面の中央部と、吸着面の周辺部のリーク溝を除く部分が面一な平坦面となり、この平坦面にフィルムが密着して吸着され、このときにフィルムとリーク溝の間に隙間が形成される。この隙間は、両端がエアー出入穴と吸着面外周縁外方に開口したトンネル状のリーク穴となる。エアー出入穴を真空吸引でエアー吸入させると、リーク溝とフィルムの間のトンネル状の隙間を吸着面外周縁外方の外気がエアー出入穴に向けて内方にリークする。この内方のエアーリークで、エアー出入穴におけるフィルム吸着力が緩和され、フィルムの部分的な変形が抑制される。また、吸着面でフィルムを平坦な被マウント面に押し付けた状態で、エアー出入穴からエアーを吹き出すと、リーク溝とフィルムの間のトンネル状の隙間をエアー出入穴から吸着面外周縁に向けて外方にリークする。この外方のエアーリークで吸着面のリーク溝のところで変形していたフィルムの変形部分が、外方に向けて順に元の平坦な形状に修正され、フィルム変形部分と被マウント面の間に残留していたボイドがフィルム外周縁外へと押し出される。

上記コレットの吸着面に部分的に形成するリーク溝は、エアー出入穴から吸着面の外周縁に向け幅が拡がる略扇形に形成することができる。このようにリーク溝をエアー出入穴から吸着面の外周縁に向け末広がり状の略扇形にすることで、エアー出入穴からの外方エアーリークでボイドを押し出すときに、ボイドが末広がりの隙間を移動するためにボイド押し出しがスムーズに確実性良くできる。

また、本発明のフィルムマウント方法は、上記コレットの吸着面で吸着対象のフィルムを吸着して平坦な被マウント面に押圧するフィルムマウント方法で、吸着面の中央部と周辺部のリーク溝を除く平坦面にフィルムを密着させて複数の各エアー出入穴でのエアー吸入により発生する負圧で吸着するフィルム吸着工程と、吸着面の中央部でフィルム中央部を被マウント面に押圧して密着させ、複数の各エアー出入穴から吹き出したエアーをリーク溝とフィルム間の隙間を吸着面外周縁外方に向けリークさせてフィルム周辺部を被マウント面に密着させるマウント工程を特徴とする。

ここでのフィルム吸着工程は、吸着面の中央部でフィルム中央部を積極的に密着させることで行われる。このようにすることで、吸着面とフィルムの双方の各中央部の間にボイドが発生し難くなり、仮にボイドが発生しても吸着面周辺部のエアー出入穴のエアー吸入で吸入されて無くなる。吸着面に吸着したフィルムを被マウント面に押し付けて、エアー出入穴からリーク溝とフィルム間の隙間で吸着面外周縁外方に向けエアーリークさせることで、フィルムの吸着面周辺部のリーク溝に面する部分で、リーク溝に向け負圧で吸引されて変形していた変形部分がリーク溝をリークするエアー圧に押されて平坦に修正され、被マウント面に密着する。このとき、フィルムの変形部分の修正がフィルム外周縁に向けて順に行われれ、フィルム変形部分と被マウント面の間に生じるボイドがフィルム外周縁外方へと順に追い出されるように移動して大気中に放出されるので、ボイドの残留が確実性良く低減される。

本発明によれば、コレットの吸着面で薄い接合用フィルムを負圧で吸引吸着すると、吸着面の平坦面である中央部にフィルムの中央部が積極的に密着され、この状態でフィルムが平坦な被マウント面に押し付けられてマウントされるので、フィルムの中央部と被マウント面の間でボイドが発生し難くなり、かつ、フィルムの周辺部と被マウント面の間で発生したボイドは吸着面周辺部のリーク溝を外方に向けリークするエアー圧によるフィルムの形状修正の作用で確実性良く追い出される。その結果、コレットでフィルムを平坦な被マウント面に残留ボイドの発生を少なくして、常に良好なフィルムマウントが実行できる。また、被マウント面にマウントした接合用フィルム上に半導体チップをマウントして半導体装置を製造する設備においては、被マウント面とフィルム間の残留ボイドによる品質劣化の問題発生が軽減されて、半導体装置製造設備の歩留まり向上が図れる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図６と図７を参照して説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すコレット２０は、天然ゴムや合成ゴムのラバー部品である弾性部材２０ａと、弾性部材２０ａを下端面に固定した金属製のホルダー２０ｂを備える。弾性部材２０ａは、略正方形の平板状ラバー部品で、下面が略正方形の吸着面２１である。吸着面２１は、平坦面仕上げされた矩形面で、四辺の外周縁２２を有する。矩形の吸着面２１の中央部ｍを除く周辺部ｎの複数例えば４箇所に同一穴径のエアー出入穴２３が形成される。また、吸着面２１の周辺部ｎに、４箇所の各エアー出入穴２３から外周縁２２に向けて放射状に延在する凹面状のリーク溝２４を有する。

４箇所のエアー出入穴２３は、図１（Ｂ）に示すように矩形の吸着面２１の四外周縁２２の各中央からほぼ等距離に設置される。各エアー出入穴２３は、弾性部材２０ａを厚さ方向に貫通する吸排気穴２５の下端開口である。各エアー出入穴２３に連通する吸排気穴２５は、ホルダー２０ｂに形成された吸排気穴２６を介して、後述するエアー吸引系３１またはエアー排気系３２にエアー切換弁（図示せず）を介して連結される。吸着面２１の周辺部ｎの４箇所のエアー出入穴２３と対応する四辺の外周縁２２との間にリーク溝２４が形成される。任意の１箇所のエアー出入穴２３と、この出入穴２３から最も近い一辺の外周縁２２の中央部分との間に１つのリーク溝２４が形成される。それぞれのリーク溝２４の内方端がエアー出入穴２３で開口し、外方端が外周縁２２で開口する。４箇所の各リーク溝２４は、対向する両内壁面が平行な平行溝形状であってもよいが、図２（Ｂ）に示すように、エアー出入穴２３から外周縁２２に向け幅が拡がる末広がり的な略扇形に形成する。吸着面２１の中央部ｍと、周辺部ｎの４箇所のリーク溝２４を部分が、面一で連続する平坦面にしてある。この平坦な吸着面２１に、後述するように接合用フィルム１が密着して吸着され、平坦な吸着面２１で吸着したフィルム１を被マウント面３に押し付けてマウントする。

以上のコレット２０によるフィルム吸着着動作を図２及び図３を参照し、フィルムマウント動作を図３〜図６を参照して説明する。

図２と図３は共に接合用フィルム１を吸着面２１で吸着したときのものである。図２のように、吸排気穴２５をエアー吸引系３１に連通させて、エアー出入穴２３から外気を吸入させながら、コレット２０をフィルム支持台３５に近づけて、吸着面２１に接合用フィルム１を面接触させると、吸着面２１とフィルム１の間に負圧が発生し、この負圧でフィルム１が吸着面２１に密着して保持される（フィルム吸着工程）。このとき、吸着面２１の中央部ｍは周辺部ｎと面一の平坦面であるので、この中央部ｍにフィルム１の中央部が密着し、フィルム中央部は変形せず平坦なままである。また、吸着面２１の周辺部ｎの４箇所に形成されたリーク溝２４とフィルム１との間にトンネル状の隙間ｇが形成され、この隙間ｇに外気がエアー出入穴２３に向けて内方にリークする。この内方のエアーリークで隙間ｇに負圧が発生し、この負圧でフィルム１がリーク溝２４に向けて凸波形に変形した変形部分１’が生じる。各エアー出入穴２３でのエアー吸入を継続させたまま、コレット２０を、図３に示すように、基板２上の被マウント面３の真上に移動させる。

上記フィルム吸着工程において、リーク溝２４での内方のエアーリークでフィルム１を吸着する負圧が緩和され、その分、フィルム１の変形部分１’の変形量が軽減される。また、エアー出入穴２３のエアー吸入と隙間ｇでの内方へのエアーリークによる負圧でフィルム１を吸引吸着するので、小さなエアー吸引力でフィルム１の吸引吸着ができ、フィルム１の変形部分１’の変形量が尚一層に軽減できる。

図３に示すコレット２０を基板２に向けて下降させ、吸着面２１に吸着されたフィルム１を平坦な被マウント面３に押し付ける。吸着面２１の中央部ｍに密着したフィルム中央部が被マウント面３に積極的に押圧され、両者間にボイドが発生せず、発生してもエアー出入穴２３へと吸引される。吸着面２１でフィルム１を予熱された被マウント面３に押圧した状態で、図４に示すようにエアー出入穴２３をエアー排気系３２に切り換え、エアー出入穴２３からエアーを吹き出し、フィルム１を被マウント面３に貼り付ける（マウント工程）。

エアー出入穴２３からフィルム１に向けてエアーを吹き出すと、エアーはリーク溝２４とフィルム１の間の隙間ｇを吸着面外周縁２２の外方へとリークする。この外方にリークするエアーは、図４の矢印で示すようにフィルム１の上面から変形部分１’の上面を流れ、変形部分１’を正圧のエアー圧で押し付けて、元の平坦面に形状修正する。この形状修正は、図５に示すように変形部分１’の内方端から外方端に向けて順に行われ、変形部分１’と被マウント面３の間に生じていた空洞が内方端から外方端に向け順に無くなり、変形部分１’と被マウント面３の間に生じていたボイドが外に順に追い出されるように移動して、最終的に吸着面外周縁２２から外に排出される。このボイド排出の時点で、図６に示すように変形部分１’が平坦になり、被マウント面３に密着する。リーク溝２４の形状を末広がり的な略扇形にすることで、変形部分１’の内方端から外方端への形状修正により追い出されるボイドは、幅狭な領域から幅広な領域へと追い出されることになるので、ボイド追い出しが途中で止まることなく円滑にして確実に行われる。ボイド追い出しが終了し、フィルム１の全面が被マウント面３に密着したところで、図６に示すようにコレット２０が上昇してフィルム１から離脱し、１回のフィルムマウントが終了する。

次に、他の実施の形態を図７（Ａ）、（Ｂ）に示す。同図のコレット２０は、矩形の吸着面２１の四コーナー部に１つずつリーク溝２４を形成している。この場合の４箇所のエアー出入穴２３は、矩形の吸着面２１の対角線上に中心を有する円形穴であり、各々の中心は吸着面２１の中心点に対して点対称の４箇所にある。各エアー出入穴２３から吸着面２１のコーナー部の直交二辺の外周縁２２，２２に向けて末広がり的にリーク溝２４が略扇形に形成される。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

（Ａ）は本発明の実施の形態を示すコレットの部分断面を含む正面図、（Ｂ）は下面図である。 図１のコレットのフィルム吸着時の部分断面を含む部分拡大正面図である。 図１のコレットのフィルム吸着時の他の部分断面を含む部分拡大正面図である。 図１のコレットのフィルムマウント時の部分断面を含む正面図である。 図１のコレットのフィルムマウント時の部分断面を含む正面図である。 図１のコレットのフィルムマウント後の部分断面を含む正面図である。 （Ａ）は本発明の他の実施の形態を示すコレットの部分断面を含む正面図、（Ｂ）は下面図である。 （Ａ）は従来のコレットの部分断面を含む正面図、（Ｂ）は下面図である。 （Ａ）は図８のコレットのフィルム吸着時の正面図、（Ｂ）はフィルムマウント時の正面図、（Ｃ）はマウント後の正面図である。

符号の説明

１ フィルム
１’ 変形部分
３ 被マウント面
２０ コレット
２０ａ 弾性部材
２１ 吸着面
ｍ 中央部
ｎ 周辺部
２２ 吸着面外周縁
２３ エアー出入穴
２４ リーク溝
２５ 吸排気穴
３１ エアー吸引系
３２ エアー排気系

Claims (3)

1. 平坦な吸着面と、前記吸着面の中央部を除く周辺部の複数箇所に形成したエアー出入穴と、前記吸着面の前記複数のエアー出入穴のそれぞれと吸着面の外周縁との間に形成され、それぞれが対応する前記エアー出入穴と吸着面外周縁外方との間でエアーをリークさせる複数の独立したリーク溝を有し、
   前記吸着面に吸着対象のフィルムを密着させて前記複数の各エアー出入穴でのエアー吸入により発生する負圧で吸着することを特徴とするフィルムマウント用コレット。
2. 前記複数の各リーク溝を、前記エアー出入穴から前記吸着面の外周縁に向け幅が拡がる略扇形に形成したことを特徴とする請求項１に記載のフィルムマウント用コレット。
3. 平坦な吸着面と、この吸着面の中央部を除く周辺部の複数箇所に形成したエアー出入穴と、前記吸着面の前記複数のエアー出入穴のそれぞれと吸着面の外周縁との間に形成され、それぞれが対応する前記エアー出入穴と吸着面外周縁外方との間でエアーをリークさせる複数の独立したリーク溝を有するフィルムマウント用コレットの前記吸着面で吸着対象のフィルムを吸着して平坦な被マウント面に押圧するフィルムマウント方法で、
   前記吸着面の中央部と前記リーク溝を除く周辺部に前記フィルムを密着させて前記複数の各エアー出入穴でのエアー吸入により発生する負圧で吸着するフィルム吸着工程と、前記吸着面の中央部で前記フィルム中央部を前記被マウント面に押圧して密着させ、前記複数の各エアー出入穴から吹き出したエアーを前記リーク溝とフィルム間の隙間で吸着面外周縁外方に向けリークさせてフィルム周辺部を被マウント面に密着させるマウント工程を有することを特徴とするフィルムマウント方法。

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