JP2009059952A - エキスパンド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化すると共に、コンタミネーションの発生を抑制可能なエキスパンド装置を提供する。
【解決手段】固定リング２と、前記固定リング２に対して昇降可能に設けた加圧リング３を備え、電子部品を接着した伸縮性シートを貼り付けたリングフレームを、前記加圧リング３によって固定リング２側へ押し付けて前記シートを引き伸ばすように構成したエキスパンド装置において、前記加圧リング３に設けた昇降手段に駆動力を伝達するための複数の従動ギア１０と、昇降用モータ８に付設した駆動ギア１１と、前記各従動ギア１０及び駆動ギア１１が噛合する歯列９ａ，９ｂを周方向等間隔に形成した回転可能なリングギア９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップや基板等の電子部品を接着すると共にリングフレームに貼り付けられた伸縮性シートを、加圧リングによって固定リング側へ押し付けて、前記シートを引き伸ばすエキスパンド装置に関する。

一般に、半導体チップを回路基板等にボンディングする工程において、図８（Ａ）に示すように、一枚の半導体ウェーハ１００を接着したウェーハシート２００は、リングフレーム３００に貼り付けられている。この半導体ウェーハ１００は、図８（Ｂ）に示すように、ダイサ（ダイヤモンドホイール）４００で格子状に切断され、個々の半導体チップ１００ａに分割される。そして、図８（Ｃ）に示すごとく、リングフレーム３００を、加圧リング６００によって固定リング５００へ押し付けて、ウェーハシート２００を放射方向に引き伸ばすエキスパンド工程を行う。

上記ウェーハシート２００の引き伸ばし（エキスパンド）によって、ウェーハシート２００と半導体チップ１００ａとの接着面がずれ、接着力が弱まると共に、各半導体チップ１００ａ同士の間隔が拡大される。そして、図９に示す突き上げ部材１１０によって、１つの半導体チップ１００ａをウェーハシート２００の下方から突き上げる。これにより、突き上げられた半導体チップ１００ａの下面の縁がウェーハシート２００から剥離され、さらに接着力が弱まる。この突き上げられた半導体チップ１００ａを、コレット２２０で真空吸着して１個ずつピックアップし、回路基板等にボンディングする。

このようなウェーハシートのエキスパンド装置の加圧リング６００を昇降させる機構として、図１０に示すように、互いに上下方向に進退可能に螺合したねじ棒７００及びねじ筒８００を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。詳しくは、ねじ棒７００は、加圧リング６００の円周方向等間隔の複数箇所（例えば、１２０°間隔の３箇所）に固着され、一方、ねじ筒８００は、エキスパンド装置本体Ａの複数箇所に回転可能に取り付けられている。また、エキスパンド装置本体Ａには、ねじ筒８００を回転させるための駆動モータ９００が設けてある。各ねじ筒８００及び駆動モータ９００には、それぞれプーリ８０１，９０１が一体に付設され、それらプーリ８０１，９０１にベルトＢが架け渡されている。

駆動モータ９００を正回転又は逆回転させると、各ねじ筒８００は、ベルトＢ及び各プーリ８０１，９０１を介して、同期して回転するように構成されており、これらねじ筒８００の回転に伴って、各ねじ棒７００は昇降する。
特開２００６−３１０４３８号公報

しかしながら、図１０に示す構成では、ベルトＢに張力を与えるテンション機構や、ベルトＢを所定の位置に架け渡すためのアイドラー等を設けなければならないので、部品点数が増え構造が複雑化し、高コストとなる欠点がある。

また、ゴム等の素材から成るベルトＢは、劣化すると発塵する虞がある。この塵が半導体チップ等に付着するとコンタミネーションの原因となるので、ベルトを発塵する前に交換する等のメンテナンスが必要であった。

また、図１０の構成に代えて、加圧リングの昇降手段として、複数のエアシリンダを使用することも考えられる。しかし、複数のエアシリンダを同期して駆動するように制御するのは困難であり、加圧リングに傾きが生じる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、構造を簡素化すると共に、コンタミネーションの発生を抑制可能なエキスパンド装置を提供する。

請求項１の発明は、固定リングと、前記固定リングに対して昇降可能に設けた加圧リングを備え、電子部品を接着した伸縮性シートを貼り付けたリングフレームを、前記加圧リングによって固定リング側へ押し付けて前記シートを引き伸ばすように構成したエキスパンド装置において、前記加圧リングに設けた昇降手段に駆動力を伝達するための複数の従動ギアと、昇降用モータに付設した駆動ギアと、前記各従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成した回転可能なリングギアを有するものである。

請求項１のエキスパンド装置によれば、昇降用モータの回転が、駆動ギア、リングギアを介して、各従動ギアに伝達されそれぞれ同期して回転する。これら従動ギアの回転によって、昇降手段を駆動させ加圧リングを昇降させる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のエキスパンド装置において、前記加圧リングの昇降手段として、互いに上下方向に進退可能に螺合したねじ棒及びねじ筒をそれぞれ複数有し、当該ねじ棒及びねじ筒のうちの一方をそれぞれ前記加圧リングに付設すると共に、他方をそれぞれ動力伝達部材を介して正方向及び逆方向に回転可能な昇降用モータによって回転可能に構成したエキスパンド装置であって、前記動力伝達部材が、前記ねじ棒及びねじ筒のうちの前記他方にそれぞれ付設した従動ギアと、前記昇降用モータに付設した駆動ギアと、前記各従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成した回転可能なリングギアを有するものである。

請求項２のエキスパンド装置によれば、昇降用モータの正方向又は逆方向の回転が、駆動ギア、リングギア、各従動ギアを介して、ねじ棒及びねじ筒のうちの従動ギアを付設した前記他方に伝達され、他方がそれぞれ同期して回転する。このねじ棒及びねじ筒の他方の回転に伴って、一方が上下方向に進退し加圧リングを昇降させる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアの内周に、前記従動ギア及び駆動ギアのうちの一方が噛合する歯列を周方向等間隔に形成すると共に、前記リングギアの外周に、前記従動ギア及び駆動ギアのうちの他方が噛合する歯列を周方向等間隔に形成したものである。

請求項３の発明は、従動ギアが噛合する歯列と、駆動ギアが噛合する歯列を、リングギアの内周及び外周に分けて形成しているので、従動ギア及び駆動ギアのトルク量や回転速度等に対応して歯列を形成することができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアの内周又は外周に、前記従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成したものである。

請求項４の発明は、リングギアの内周又は外周のどちらか一方に歯列を形成すればよいので、構造を簡素化して製造コストの軽減を図り得る。

請求項５の発明は、請求項２に記載のエキスパンド装置において、前記固定リング、加圧リング、ねじ棒、ねじ筒、従動ギア、駆動ギア及びリングギアを、エキスパンド装置本体に設けた回転テーブルと一体に回転可能に配設すると共に、前記駆動ギアと前記昇降用モータを互いに分離可能に構成したものである。

リングフレームを加圧リングで固定リングに押し付けて、シートを引き伸ばした状態で、回転テーブルを回転させると、固定リング及び加圧リングは回転テーブルと一体に回転するので、シートの周方向の向きを変更することができる。このとき、回転テーブルを回転する前に、駆動ギアと昇降用モータを分離しておく。このようにすることによって、回転時に回転テーブルに付与される慣性を、昇降用モータの分だけ低減することができ、回転テーブルの回転精度が向上する。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載のエキスパンド装置において、前記リングギアを、自己潤滑性を有する樹脂で構成したものである。

これにより、リングギアと従動ギア及び駆動ギアの各噛合部間の摩擦を低減して円滑に回転運動が伝達されるようになる。また、上記各噛合部間に潤滑剤を充填する必要がないので、メンテナンス性に優れ、潤滑剤が飛散することによるコンタミネーションの発生の虞もなくなる。

本発明は、加圧リングを昇降させる動力伝達部材として、従来のベルトやプーリの代わりに、リングギア・駆動ギア・従動ギアを採用したので、ベルトのテンション機構やアイドラーを設ける必要がなくなり、部品点数を削減して構造を簡素化することができる。また、ベルトを使用しないので、ベルトの発塵によるコンタミネーションの虞がなくなり、高品質な製品を提供することができると共に、メンテナンス性にも優れたものとなる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るエキスパンド装置の側面断面図、図２はそのエキスパンド装置の要部を示す斜視図、図３は図２の平面図である。また、図４は、電子部品としての多数の半導体チップ１００ａを接着すると共にリングフレーム３００に貼り付けられた伸縮性を有するシート２００（以下、ウェーハシートという）を、本発明のエキスパンド装置によってエキスパンドする前の状態を示す側面断面図である。

図１に示すように、本発明のエキスパンド装置は、エキスパンド装置本体Ａの上部に水平状に配設された回転テーブル１と、この回転テーブル１に固定された固定リング２と、固定リング２に対して昇降可能に設けた加圧リング３とを備える。

回転テーブル１はリング状部材である。回転テーブル１の外周の一部には、歯列１ａが周方向等間隔に形成され、この歯列１ａに、回転用モータ４に一体に付設したギア５が噛合している。回転用モータ４は正方向及び逆方向に回転可能に構成され、その正逆回転に伴って、回転テーブル１は回転するようになっている。

上記固定リング２は、上方の小外径リング部２ａと下方の大外径リング部２ｂとから成る円筒状の部材であり、その断面はＬ字型に形成されている。小外径リング部２ａの外径は、リングフレーム３００の内径よりも小さく設定されている（図４参照）。

上記加圧リング３は、扁平なリング状部材であり、固定リング２と同軸状に配設されている。また、加圧リング３の内径は、固定リング２の小外径リング部２ａの外径よりも大きく、かつ、リングフレーム３００の外径よりも小さく設定されている（図４参照）。

加圧リング３は、回転テーブル１に昇降手段を介して取り付けられており、その昇降手段として、互いに上下方向に進退可能に螺合したねじ棒６とねじ筒７とを有する。ねじ棒６は、その外周に雄ねじ部が形成され、加圧リング３の下面に垂下状に固着されている。一方、ねじ筒７は、その内周にねじ棒６の雄ねじ部が螺合する雌ねじ部が形成してあり、回転テーブル１に貫設した孔に回転可能に挿通されている。なお、ねじ筒７は、回転テーブル１に対して上下方向に移動しないように位置決めされている。この実施形態では、３つのねじ棒６が加圧リング３の周方向等間隔（１２０°間隔）に配設され、それらねじ棒６の配設位置に対応してねじ筒７が３つ配設されている。

エキスパンド装置本体Ａは、昇降用モータ８と、この昇降用モータ８の回転を各ねじ筒７に伝達するための駆動ギア１１、従動ギア１０及びリングギア９を備えている。

駆動ギア１１は、昇降用モータ８の回転軸８ａに付設され、従動ギア１０は各ねじ筒７の下端に付設されている。リングギア９は、複数のころ等の回転支持部材１２によって、周方向に回転可能に支持されている（図２参照）。リングギア９の外周には、周方向等間隔に歯列９ｂ（以下、外周歯列という）が形成され、この外周歯列９ｂに駆動ギア１１が噛合している。また、リングギア９の内周にも、周方向等間隔に歯列９ａ（以下、内周歯列という）が形成され、この内周歯列９ａに各従動ギア１０が噛合している（図３参照）。

リングギア９の素材としては、従動ギア１０との噛合部間、及び駆動ギア１１との噛合部間の摩擦を低減して円滑に動力伝達するために、自己潤滑性を有する樹脂を採用することが好ましい。また、これら噛合部間に潤滑剤を充填することも考えられるが、潤滑剤は飛散してコンタミネーションの原因となる虞がある。これに対し、自己潤滑性を有する樹脂で構成したリングギア９は、潤滑剤を使用する必要がないので、メンテナンス性に優れ、コンタミネーションの発生も回避できる。

昇降用モータ８は、図示しない昇降手段によって昇降可能に設けられている。一方、駆動ギア１１は、図示しない支持機構によってリングギア９の外周に隣接した状態で支持されている。すなわち、この実施形態では、昇降用モータ８の昇降に伴って、昇降用モータ８の回転軸８ａと駆動ギア１１は、互いに連結・分離するように構成されている。

図５は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。図５に示す実施形態では、リングギア９の内周にのみ歯列９ｃを形成し、外周には歯列を形成していない。この内周歯列９ｃに、各従動ギア１０及び駆動ギア１１が噛合している。また、リングギア９の外周にのみ歯列を形成し、その外周歯列に各従動ギア１０及び駆動ギア１１を噛合させてもよい（図示省略）。

また、図６は、本発明のさらに別の実施形態を示す平面図である。図６に示す実施形態では、リングギア９の内周に各従動ギア１０が噛合する歯列９ｄを有すると共に、リングギア９の上面の周方向に駆動ギア１１が噛合する歯列９ｅが形成されている。また、駆動ギア１１が噛合する歯列９ｅを、リングギア９の下面の周方向に形成してもよい（図示省略）。

以下、上記エキスパンド装置の動作について説明する。
図４に示すように、ダイシング装置によって半導体ウェーハを切断して成形した多数の半導体チップ１００ａを接着すると共にリングフレーム３００に貼り付けられたウェーハシート２００を、図示しない搬送装置で搬送して、固定リング２の上に載置する。このとき、加圧リング３は固定リング２の上方の所定位置に配置されている。

図７に示すように、図示しない制御装置の信号に基づいて、昇降用モータ８を所定の方向（正方向）に回転させる。この昇降用モータ８の回転が、駆動ギア１１、リングギア９、各従動ギア１０を順次介して、各ねじ筒７に伝達され、各ねじ筒７が同期して回転する。各ねじ筒７の回転に伴って、ねじ棒６がねじ筒７内に螺入し、加圧リング３が下降する。

加圧リング３を下降させると、加圧リング３によってリングフレーム３００が押し下げられ、ウェーハシート２００が放射状に引き伸ばされる。ウェーハシート２００が引き伸ばされることにより、ウェーハシート２００上の各半導体チップ１００ａ同士の間隔が拡大する。そして、加圧リング３を所定の位置まで下降させると、上記制御装置によって昇降用モータ８を停止して加圧リング３を静止させる。

その後、図示しない突き上げ部材で半導体チップ１００ａをウェーハシート２００の下方から突き上げる（図９参照）。そして、その突き上げた半導体チップ１００ａをコレットで１個ずつ真空吸着してピックアップし、回路基板等にボンディングする。

また、回転用モータ４を駆動して回転テーブル１を回転させれば、固定リング２及び加圧リング３が回転テーブル１と一体に回転する。これにより、ウェーハシート２００を引き伸ばした状態で、その周方向の向きを変更することができ、半導体チップ１００ａの位置をコレットのピックアップ位置に位置合わせすることが可能である。さらに、必要に応じて、ウェーハシート２００を水平方向に移動させる機構を備えてもよい。

また、回転テーブル１の回転精度を向上させるには、回転テーブル１と一緒に回転する部材の重量を減らして、回転時に回転テーブル１に作用する慣性をなるべく小さくすることが望まれる。そこで、回転テーブル１を回転する前に、昇降用モータ８を下降させて、駆動ギア１１と昇降用モータ８を分離する。これにより、昇降用モータ８が回転テーブル１と一体に回転することがなく、回転テーブル１に作用する慣性を昇降用モータ８の分だけ低減することができる。

コレットによる半導体チップの上記ピックアップ及びボンディング工程を終えると、回転テーブル１を逆方向に回転させて回転前の位置に戻す。これにより、駆動ギア１１は回転前の位置に戻って昇降用モータ８の上方に配置される。そして、昇降用モータ８を上昇させて駆動ギア１１と連結して、昇降用モータ８を（上記所定の方向と）逆方向に回転させる。昇降用モータ８の回転が、駆動ギア１１、リングギア９、各従動ギア１０を順次介して、各ねじ筒７に伝達され、各ねじ筒７が同期して逆方向に回転する。各ねじ筒７の逆回転に伴って、各ねじ棒６がねじ筒７から螺出し、加圧リング３が元の位置まで上昇する。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施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で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、ねじ棒６を加圧リング３に固着し、ねじ筒７を回転可能に構成しているが、ねじ棒６とねじ筒７の配置を入れ替えて、ねじ筒７を加圧リング３に固着すると共に、ねじ棒６を回転可能に構成し、当該ねじ棒６に従動ギア１０を一体に付設してもよい。また、伸縮性シートに接着する電子部品は、上記半導体チップ以外に、基板又はそれ以外の電子部品であってもよい。

本発明に係るエキスパンド装置の側面断面図である。 前記エキスパンド装置の要部を示す斜視図である。 図２の平面図である。 前記エキスパンド装置にウェーハシートを貼り付けたリングフレームを配置した状態を示す側面断面図である。 前記エキスパンド装置の他の実施形態を示す平面図である。 前記エキスパンド装置のさらに別の実施形態を示す平面図である。 前記エキスパンド装置の動作を説明するための側面断面図である。 半導体装置の製造工程について説明する図で、（Ａ）は半導体ウェーハを接着したウェーハシートをリングフレームに貼り付けた状態の断面図、（Ｂ）はウェーハシートに貼り付けられた半導体ウェーハをダイサによって切断分離して半導体チップにする工程の断面図、（Ｃ）は多数の半導体チップが接着されたウェーハシートを引き伸ばす工程の断面図である。 引き伸ばし後のウェーハシートにおける半導体チップの突き上げ動作及びピックアップ動作を示す要部拡大図である。 従来のエキスパンド装置の側面断面図である。

符号の説明

１ 回転テーブル
２ 固定リング
３ 加圧リング
６ ねじ棒
７ ねじ筒
８ 昇降用モータ
９ リングギア
９ａ 歯列
９ｂ 歯列
１０ 従動ギア
１１ 駆動ギア
１００ａ 半導体チップ（電子部品）
２００ ウェーハシート
３００ リングフレーム
Ａ エキスパンド装置本体

Claims (6)

1. 固定リングと、前記固定リングに対して昇降可能に設けた加圧リングを備え、電子部品を接着した伸縮性シートを貼り付けたリングフレームを、前記加圧リングによって固定リング側へ押し付けて前記シートを引き伸ばすように構成したエキスパンド装置において、
   前記加圧リングに設けた昇降手段に駆動力を伝達するための複数の従動ギアと、昇降用モータに付設した駆動ギアと、前記各従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成した回転可能なリングギアを有することを特徴とするエキスパンド装置。
2. 前記加圧リングの昇降手段として、互いに上下方向に進退可能に螺合したねじ棒及びねじ筒をそれぞれ複数有し、当該ねじ棒及びねじ筒のうちの一方をそれぞれ前記加圧リングに付設すると共に、他方をそれぞれ動力伝達部材を介して正方向及び逆方向に回転可能な昇降用モータによって回転可能に構成したエキスパンド装置であって、
   前記動力伝達部材が、前記ねじ棒及びねじ筒のうちの前記他方にそれぞれ付設した従動ギアと、前記昇降用モータに付設した駆動ギアと、前記各従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成した回転可能なリングギアを有することを特徴とする請求項１に記載のエキスパンド装置。
3. 前記リングギアの内周に、前記従動ギア及び駆動ギアのうちの一方が噛合する歯列を周方向等間隔に形成すると共に、前記リングギアの外周に、前記従動ギア及び駆動ギアのうちの他方が噛合する歯列を周方向等間隔に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエキスパンド装置。
4. 前記リングギアの内周又は外周に、前記従動ギア及び駆動ギアが噛合する歯列を周方向等間隔に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエキスパンド装置。
5. 前記固定リング、加圧リング、ねじ棒、ねじ筒、従動ギア、駆動ギア及びリングギアを、エキスパンド装置本体に設けた回転テーブルと一体に回転可能に配設すると共に、前記駆動ギアと前記昇降用モータを互いに分離可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載のエキスパンド装置。
6. 前記リングギアを、自己潤滑性を有する樹脂で構成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエキスパンド装置。

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