JP2007509494A - 位置決め装置および電子部品を移送する方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１個の電子部品（６、６ａ）、特にチップを、第一の平らな支持体（１）から、第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体（２）上の少なくとも１カ所の所定の位置（２ａ）に移送するための位置決め装置であって、部品（６ａ）を排出の動きによって第一の支持体（１）から取り除くための排出装置（７、８）を備え、所定の位置（２ａ）の位置データ、第一の支持体（１）から取り除こうとする部品（６ａ）の位置データおよび必要に応じて排出装置（７、８）の位置データを検出するためのカメラ装置（１０）が設けられ、排出装置（７、８）はカメラ装置（１０）とともに本質的に想像上の共通の直線（１１）上に配置される、位置決め装置を記載する。また位置決め方法をも記載する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１個の電子部品、特にチップを、第一の平らな支持体から、第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体上の少なくとも一カ所の所定の位置へ移送し、排出の動きによって第一の支持体から部品を取り除くための排出装置を備えた、請求項１および１７のプリアンブルに記載の位置決め装置および位置決め方法に関する。

通常、スマートラベルを生成するためには、半導体チップを、第一の支持体としての働きをするフィルム上に把持されたウエハーから、フリッパーと呼ばれる除去装置によって取り除く。そのようなフリップチップ機では、取り除かれたチップもしくはダイをフリッパーによって裏返し、すなわち上下反対にひっくり返し、次に、ピックアンドプレイスシステムによって第二の平らな支持体を形成する基板に搬送し、その上に配置する。

除去する場所から、ウエハーを支えるフィルムと基板上の所定の位置までの間の比較的長距離（チップの寸法と比較して）を移動させる必要があり、基板は、チップを基板に結合するための結合接点を備える。このため、実装しようとする基板上でのチップもしくはダイの精密な位置決めを確実にするために、技術的に複雑なフリップチップボンダー機が必要とされる。そのような機械は、製造コストが高く、それらの複雑な設計およびフリップチップの長距離輸送経路の結果である低い処理能力の結果、メンテナンスの必要性が大きい。

ＤＥ１９７３４３１７Ａ１ は、半導体チップを、基板を表す第二の支持体上の結合位置を表す所定の位置に結合するためのボンダーを記載する。該装置においては、第一に、拡張されたウエハー内に配置された各ダイの位置データを、計測装置によって検出しおよび記録する。第一の支持体を表す拡張されたウエハーを、次に第二の支持体上の所定の位置の上方にある取り除こうとするチップとともに位置させるが、これは、そこに結合しようとするチップの結合接点の位置を表す。ダイの裏面は、次に排出の動きによって排出され、従って、ダイの裏面に上方から作用する排出針によってフィルムから外れる。従ってダイは、基板上の所定の位置に直接置かれる。

この目的で、基板上の所定の位置に対して外そうとするダイの位置決め操作は、計測装置によって記録されている事前に検出した位置データによって行われる。ウエハーの変位、ひいては取り除こうとするダイの変位は、計測装置による位置決めデータ検出とウエハーもしくはフィルムから基板へのダイの伝達との間で必要であるので、ダイを基板上の所定の位置の上方に配置することを可能にするためには、支持体フィルム中の応力が変化することによる、支持体フィルム上でのダイ（その位置データが既に検出されているもの）の中間変位のリスクがある。これは、基板上の所定の位置の上方での取り除こうとするダイの精密な位置決めが、もはや可能ではないことを意味する。これは、特に非常に小さなダイを、多数のダイに分割された非常に大きなウエハー内で用いる場合、および既に基板上の所定の位置に配置されている非常に小さな結合接点を用いる場合に発生する。

また、そのような伝達装置では、結合処理を実行すべき位置における結合接点の位置データが直接検出されない。代わりに、結合接点の間接的かつ一次元的な位置決めを、その上に結合接点を配置する帯片形をした基板を位置決めすることによって、駆動ローラーで実行する。材料の許容性および位置の誤差が存在するため、結果的に、所定の位置に位置決めするという点で、位置決めの誤差が生じる。

さらに、記載された装置は、取り除こうとするダイの位置および所定の位置に対して排出装置を位置決めするための位置決め装置を有さない。またこのことは、取り除こうとするダイおよび排出装置に対して所定の位置の位置決めの精密さが不十分な誤差の原因となり得、従って結合接点上でのダイの配置の精密さが不十分となる原因となり得る。

従って、本発明の目的は、電子部品を第一の支持体から第二の支持体へ移送するための位置決め装置を提供することであり、この装置は、部品を第二の支持体上の所定の位置に配置することを、高精度かつ確実に行う。また本発明の目的は、第一の支持体から第二の支持体へ部品を移送するための位置決め方法を提供することであり、この装置は、第二の支持体上の所定の位置に部品を配置することを高精度かつ確実に行う。

この目的を、請求項１の特徴による装置の点で、また請求項１７の特徴による方法の点で達成する。

本発明のある本質的な点は、少なくとも一個の電子部品、特にチップを、第一の平らな支持体から、第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体上の少なくとも一カ所の所定の位置へ、移送するための位置決め装置において、排出の動きによって第一の支持体から部品を取り除くための排出装置を備えており、位置データを検出するためのカメラ装置が設けられていることであり、ここでカメラ装置を、第二の支持体上の所定の位置、取り除こうとする部品および排出装置との想像上の共通の直線上に配置する。このようにして、本質的に一本の軸上に配置される部品および装置の位置データ、すなわち排出装置、検出しようとするチップおよび検出しようとするチップに対して結合接点を配置する第二の支持体上の所定の位置を、実際の結合処理が行われる場所で検出することができる。これは、チップ、結合接点および排出装置の相互の整列を、実行しようとする結合処理の場所で直接位置データを検出するカメラ装置の制御下で行うことができるという利点があることを意味する。結果として、これらの三つの素子がお互いの上方に高精度に位置することになり、またこれによって、何らかのずれが発生した場合、続けて簡単に訂正することができる。

この目的で、その上にウエハーを配置する支持体フィルムであってもよい第一の支持体を、第一の位置決め装置および第二の支持体に接続するが、第二の支持体は、帯片形の基板として設計してもよく、第二の位置決め装置に接続され、該位置決め装置を、二つの支持体を共通の直線に対して位置決めするように設計する。第一および第二の位置決め装置は、各々その支持平面中で第一および第二の平らな支持体の変位を行い、ここで、ある好ましい実施形態によると、支持平面に垂直な回転軸回りの回転運動を追加することも可能である。そのような回転運動は、ウエハーを位置あわせするため、第一の支持体、ひいてはその上に配置される基板の帯片および結合接点に対してこのウエハーから取り除こうとする個別のチップと一体に実行されるという利点がある。対照的に、基板の帯片に割り当てられる第二の位置決め装置は、帯片をＸ方向、好ましくはさらにＹ方向にも変位させるための変位装置を有するという利点がある。ＸおよびＹ方向はどちらも支持平面内に位置する。

従って、排出の動きを行うため、必要に応じて排出装置に割り当てられる追加の位置決め装置を、Ｘ方向およびＹ方向だけではなく、Ｚ方向にも変位することができ、この排出の動きは、外そうとするチップの裏面の上方から働く。

ある好ましい実施形態によると、帯片形の基板は、光学的に透明な材料もしくは部分的に孔の空いた材料から成り、これはそのことによってカメラ装置が、取り除こうとするチップおよび排出装置に下方から光学的接触を行うことを可能にするためである。それに続く帯片形の基板の変位の間、結合接点の位置データを、カメラ装置によって付加的に検出し、三つの素子を、位置決め装置に作用する評価装置および制御装置によって互いに対して整列させる。このため、例えばアンテナループ等のチップの移送より前に、既に適用されているさらなる部品が、帯片形の基板上に配置されていて、基板の光学的に透明な部位を遮断しているという事実を考慮に入れなければならない。

ある好ましい実施形態によると、帯片形の基板の部分を支持するための平らな支持体素子は、好ましくは光学的に透明な材料から成るが、カメラ装置とその上方に配置した帯片形の基板との間に配置する。透明な材料を使用して、その下方に配置したカメラ装置は、その上方に配置された結合接点、取り除こうとするチップおよび排出装置と光学的接触を行い続けて、その位置データを検出することができる。支持体の表面は、熱の効果によって結合処理を加速および改良するため、加熱できることが好ましい。支持体素子を、特にＺ方向の上下に動かすことができるように変位できるように設計してもよい。

電子部品を第一の平らな支持体から、第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体上の所定の位置へ移送するための位置決め方法は、次の工程を含むという利点がある：
−第一の平らな支持体の下方のその支持平面に沿って、第二の平らな支持体を変位させること；
−第二の支持体の変位の間に、第一の支持体上に配置されたチップの位置データを、少なくともある部位において光学的に透明である材料から成る第二の支持体の下方に配置されたカメラ装置によって検出すること；
−カメラ装置の上方の第二の支持体上の所定の位置を位置決めすること；
−所定の位置の位置データを、カメラ装置によって検出すること；および
−第一の支持体、また必要に応じて排出装置および／もしくは第二の支持体を、それらに接続された位置決め装置によって支持平面内でそれらを互いに対して変位および／もしくは回転させて整列させること。ここで、カメラ装置を、第二の支持体上の所定の位置を備えた、第一の支持体上に配置された、取り除こうとするチップ、および排出装置とともに、想像上の共通の直線上に配置する。

このようにして、結合しようとする未だ外されていないチップの位置データを、帯片形の基板を搬送するのと同時に検出するという利点があり、その結果として、時間の点で著しい節約となりひいては結合機械の処理能力が高くなるだけでなく、今日に至るまで使用されてきた、ウエハー上でのチップの位置を決定するための追加の計測装置も必要なくなる。

ある好ましい実施形態によると、本発明による方法に関して、帯片形の基板として設計された第二の支持体を、その支持平面中で第一の支持体から連続的に取り除こうとするチップ同士の間の距離、第一の支持体の変位速度および第二の支持体の光学的に透明な部位の位置データから計算される変位速度で動かし、これによってカメラ装置が、第二の支持体の変位の間に位置データを検出する。従って、ウエハーの製造業者から提供されるいわゆるウエハーマップのファイルが、ウエハー内の各機能ダイに関するその位置情報データを距離データとして使用することができるような方法で使用可能となり、これを、ダイの位置を検出するための必要な時間ウィンドウの寸法、ひいては基板の最大搬送速度を計算するために使用することができる。基板の変位速度のそのような動的な調節のおかげで、機械の最大可能処理能力でトラブルのない処理が達成される。

さらなる実施形態が、従属請求項から明らかになる。

利点および好ましい特徴を、図面と関連づけて示される次の記載に見ることができる。

図１は、本発明のある実施形態に係る位置決め装置の概略断面図を示す。支持体フィルム上に配置されたウエハー１を、駆動ローラー３、４によって左から右におよび逆方向に変位してもよく、また好ましくは図面の平面内および逆方向へ付加的に変位しても良い、帯片形の基板２の上方に平行に配置する。ウエハーホルダー５によって、ウエハー１をウエハー平面内で、すなわちＸ方向およびＹ方向に変位することができ、また加えて、ウエハー平面に垂直な回転軸回りに回転させることができる。これによって、複数のチップ６から選択されて支持体フィルムから外そうとするチップ６ａを、結合位置２ａとして結合接点を備える基板２上の所定の位置と整列させることが可能となる。

排出装置７は、排出針８を備え、排出針８は、Ｚ方向の排出の動き、すなわち下向きの動きによって、外そうとするチップ６ａの裏面に作動し、支持体フィルムから外す。このようにして、外したチップ６ａを、結合位置２ａに置き、この位置にある結合接点に結合する。この目的のため、装置は、結合処理を補助するため加熱することができる平らな支持体素子９を有する。

支持体素子９および基板２の基板材料は、カメラ装置１０の使用を可能にするため、両方とも光学的に透明であり、カメラ装置１０は、外そうとするチップ６ａおよび排出装置７の両方、および結合位置２ａと光学接触を行うため、支持体素子９の下方に配置する。この目的で、基板材料を、例えばＰＥ、ＰＥＴ、ＰＶもしくはポリアミド等のポリマー系プラスチックで構成してもよい。

例えば、同じく基板材料上に既に配置されている結合接点を介して結合しようとするチップに該アンテナコイルを接続する光化学処理もしくは印刷処理によって、アンテナコイルに基板材料をさらに供給する。

図１から明らかなように、カメラ装置１０、結合位置２ａ、外そうとするチップ６ａおよび排出装置７を、それらの中心軸が想像上の共通の直線１１上になるよう配置する。これによってこれらの素子を高精度に整列させることが可能となる。

図２は、平面図において、さらなる実施形態に係る位置決め装置で使用することができる所定の位置２ａのある可能な形を示す。この実施形態では、排出装置を位置決めすることはできない。そのような結合位置２ａは、本質的には二つの結合接点接続１２からから成り、この図示したレイアウトでは、二つの結合接点接続１２は、結合接点接続１２の表面積が結合しようとするチップ６ａの寸法と比較して比較的大きいため、排出装置７用の位置決め装置が必要ないという利点を有する。これは、特に結合接点接続１２のＹ方向の長手方向の寸法に関する。

このため、排出装置７は、カメラ装置１０の中心点に対して静止状態で位置させる。チップ６ａの位置を、基板２の輸送の動きの間に決定する。決定した位置データによって、チップを、ウエハーホルダー５用の位置決め装置によってカメラ装置のゼロ点、すなわち直線１１と整列させる。一旦基板の輸送の動きが起こると、結合接点１２の位置データがカメラ装置によって検出される。次に駆動ローラー３、４によって、結合しようとするチップの下方で結合接点１２が精密に整列するように、基板をＸ方向に変位させる。次に、チップを支持体フィルムから外して結合接点上に配置するため、排出装置がＺ方向に動く。

図３は、本発明に係る位置決め方法のある可能な実施形態の概略図を示す。光学的に透明な基板２上のアンテナループ１３、１４および１５のある可能な配置の平面図もまた示す。光学的に透明な基板２は、アンテナループ１３、１４および１５の間およびそれらの中に設置された光学的に透明な部位１６を有する
本発明に係る位置決め方法のある可能な実施形態の時間的な過程は、８種類の異なる時間信号の形で示し、全４００ｍｓにわたっており、また、とりわけチップの位置データおよび排出装置の位置データの検出の間の、基板の変位動きの処理を示す。

１．）は、ある結合位置２ａから次の位置への基板２の変位の動きにかかる３００ ｍｓの時間を示す。２．）は、アンテナ１３、１４および１２によって、カメラ装置がチップに光学接触できなくなる時間を示す。

３．）は、その位置データを有する次のチップが検出できるように、カメラ装置に対してウエハーを変位させるのに要する時間を示す。次に４）に示す４０ｍｓ内に位置データの検出が行われる。それに続く実行されるべきチップの修正変位は全て、５．）に示すように２０ｍｓかかる。

次に、６．）に示すように結合接点接続の位置データの検出が行われ、続いて、７．）に示すように帯片形の基板もしくはチップのあらゆる必要な修正変位が行われる。このようにして、結合接点接続および結合しようとするチップ、また必要に応じて排出装置を、互いに共通の直線上で整列させる。

チップを結合接点接続に結合するための実際の結合処理が、８．）に示すように４０ｍｓにわたって行われる。

出願書類に開示された特徴は全て、単独および組み合わせにおいて本発明に本質的であると見なされる。当業者であれば、その改造には精通しているであろう。

本発明のある実施形態による本発明に係る位置決め装置の概略断面図を示す。 本発明に係る位置決め装置内で使用するための結合接点を有する所定の位置の平面図を示す。 本発明に係る位置決め方法のある実施形態による方法の時間的な過程の概略図を、第二の支持体の部分平面図と関連して示す。

符号の説明

１ ウエハー
２ 基板帯片
２ａ 結合位置
３ 駆動ローラー
４ 駆動ローラー
５ ウエハーホルダー
６ チップ
６ａ 外そうとするチップ
７ 排出装置
８ 排出針
９ 支持体
１０ カメラ装置
１１ 直線
１２ 結合接点接続
１３ アンテナ
１４ アンテナ
１５ アンテナ
１６ 光学的に透明な部位

Claims (18)

1. 少なくとも１個の電子部品（６、６ａ）、特にチップを、第一の平らな支持体（１）から、前記第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体（２）上の少なくとも１カ所の所定の位置（２ａ）に移送するための位置決め装置であって、前記部品（６ａ）を排出の動きによって前記第一の支持体（１）から取り除くための排出装置（７、８）を備え、前記所定の位置（２ａ）の位置データ、前記第一の支持体（１）から取り除こうとする前記部品（６ａ） の位置データおよび必要に応じて前記排出装置（７、８）の位置データを検出するためのカメラ装置（１０）を特徴とし、前記排出装置（７、８）は前記カメラ装置（１０）とともに本質的に想像上の共通の直線（１１）上に配置される、位置決め装置。
2. 前記第一の支持体（１）および前記第二の支持体（２）が、各々それらを前記共通の直線（１１）に対して位置決めするための第一の位置決め装置および第二の位置決め装置（５；３、４）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記第一および前記第二の平らな支持体（１、２）のその支持平面における変位を、前記第一および第二の位置決め装置（５；３、４）各々によって実行することができることを特徴とする、請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記第一および／もしくは第二の支持体（１、２）のその支持平面に垂直な回転軸回りの回転を、前記第一および／もしくは第二の位置決め装置（５；３、４）によって実行することができることを特徴とする、請求項２もしくは３に記載の位置決め装置。
5. 前記排出装置（７、８）が、それを、前記共通の直線（１１）に対して、前記支持平面に対して平行に実行される変位によって位置決めするための第三の位置決め装置に接続されていることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
6. 前記第一の平らな支持体（１）がウエハーとして設計され、前記第二の平らな支持体（２）が帯片形の基板として設計されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
7. 前記帯片形の基板が、光学的に透明な材料から成ることを特徴とする、請求項６に記載の位置決め装置。
8. 前記帯片形の基板は、部分的に孔の空いた材料から成ることを特徴とする、請求項６に記載の位置決め装置。
9. 前記電子部品（６ａ）を移送する前に適用されたさらなる部品（１３、１４、１５）が、前記帯片形の基板上に配置されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の位置決め装置。
10. 前記部品（６ａ）を前記基板に結合するための結合接点（１２）が、前記帯片形の基板上の前記所定の位置（２ａ）に配置されることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の位置決め装置。
11. 第二の支持体（２）は、互いに離間された個別の基板素子を備えることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
12. 前記カメラ装置（１０）が第二の支持体（２）の下方に配置され、前記共通の直線（１１）が、前記カメラ装置（１０）を通って垂直方向に延びることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
13. 光学的に透明な材料から成る第二の支持体（２）の一部を支持するための平らな支持体素子（９）が、前記カメラ装置（１０）と前記第二の支持体（２）との間に配置されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
14. 前記支持体素子（９）が、前記直線（１１）に沿って垂直方向に変位可能であり、好ましくは加熱され得ることを特徴とする請求項１３に記載の位置決め装置。
15. 前記カメラ装置（１０）は、前記検出された位置データを評価および比較するための評価装置を備えることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の位置決め装置。
16. 前記位置決め装置（５；３、４）を、前記比較される位置データの関数として制御するための制御装置を特徴とする、請求項１５に記載の位置決め装置。
17. 少なくとも１個の電子部品（６、６ａ）、特にチップを、第一の平らな支持体（１）から、前記第一の支持体に平行に延びる第二の平らな支持体（２）上の少なくとも一カ所の所定の位置（２ａ）へ移送する位置決め方法であって、前記部品（６ａ）を前記第一の支持体（１）から、排出の動きによって取り除くための排出装置（７、８）を備え、以下の工程を特徴とする方法：
    −前記第一の平らな支持体（１）の下方の前記第二の平らな支持体（２）の平面に沿って、前記第二の平らな支持体（２）を変位させる工程；
    −前記第二の支持体（２）の変位の間に、少なくともある部位において光学的に透明である材料から成る前記第二の支持体（２）の下方に配置されたカメラ装置（１０）によって前記第一の支持体（１）上に配置された前記電子部品（６ａ）の位置データを検出する工程；
    −所定の位置（２ａ）を前記カメラ装置（１０）の上方の前記第二の支持体（２）上に位置決めする工程；
    −前記所定の位置（２ａ）の位置データを、前記カメラ装置（１０）によって検出する工程；および
    −前記第一の支持体（１）、また必要に応じて前記排出装置（７、８）および／もしくは前記第二の支持体（２）を、前記支持平面内で互いに対してそれらを変位および／もしくは回転させて、それらに接続された位置決め装置（５；３、４）によって整列させ、前記カメラ装置（１０）、前記第二の支持体（２）上の前記所定の位置（２ａ）、前記第一の支持体（１）上に配置された前記電子部品（６ａ）および前記排出装置（７、８）が想像上の共通の直線（１１）上に位置するようにする工程。
18. 帯片形の基板として設計された前記第二の支持体（２）を、その支持平面中で、前記第一の支持体（１）から連続的に取り除こうとする前記電子部品（６、６ａ）同士の間の距離、前記第一の支持体（１）の変位速度および前記第二の支持体（２）の光学的に透明な部位（１６）の位置データから計算される変位速度で動かし、前記カメラ装置（１０）が、前記光学的に透明な部位（１６）を通して前記第二の支持体（２）の変位の間に位置データを検出することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
    

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