JP2010056207A - エキスパンド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧リングに不均一な反りが生じるのを防止することができ、ウェーハシートを均等に引き伸ばすことができるエキスパンド装置を提供する。
【解決手段】固定リング１と、固定リング１の外周側に配設される加圧リング２とを備え、昇降手段４にて加圧リングを降下させることによって、電子部品を接着した伸縮性シートＳを固定リング側へ押し付けて、伸縮性シートＳを引き伸ばすように構成したエキスパンド装置である。加圧リング２が降下する際に、加圧リング２の降下に連動して加圧リング２に係合して、加圧リング２の水平状態を維持する係合手段１６を設けた。
【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複数接着した伸縮性のシート材を引き伸ばして、前記電子部品相互間を拡大させるエキスパンド装置に関する。

一般に、伸縮性のシート材から成るウェーハシートに接着された複数の半導体チップを、コレットによってピックアップする際、半導体チップ同士の接触を避けるために、ウェーハシートを引き伸ばすことによって半導体チップ相互間の隙間を拡大させることが行われている。

ウェーハシートを引き伸ばすためのエキスパンド装置として、例えば図５に示すものがある。図５に示すエキスパンド装置は、エキスパンド装置本体１００の上部に固定された環状の固定部材２００と、固定部材２００の外径よりも大きい内径を有する環状の加圧部材３００と、加圧部材３００を昇降させる昇降機構４００等を備えている。

前記昇降機構４００は、互いに進退可能に螺合した雄ネジ部（送りネジ）４０１と雌ネジ部（ナット）４０２を複数組有する。雄ネジ部４０１の上端は、加圧部材３００の下面にボルトなどで固定されている。一方、雌ネジ部４０２は、エキスパンド装置本体１００の設けた孔に回転可能に挿嵌されている。各雌ネジ部４０２にはプーリ４０３が一体に設けられ、各プーリ４０３にベルト４０４が架け渡されている。また、ベルト４０４には、昇降用モータＭの軸に設けたプーリ４０５が圧接している。この昇降用モータＭの回転力を、ベルト４０４を介して各プーリ４０３及び雌ネジ部４０２に伝達することによって、雄ネジ部４０１が昇降するように構成されている（例えば、特許文献１の図１１及び図１２参照）。

図６に示すように、複数の半導体チップＡを接着したウェーハシートＳは、その周縁部をリングフレームＦに固定されている。このリングフレームＦをエキスパンド装置に搬入する場合は、図示しない搬送手段によってリングフレームＦを保持し、エキスパンド装置に搬入する。詳しくは、リングフレームＦに固定されたウェーハシートＳを加圧部材３００と固定部材２００の間に搬入し、固定部材２００の上に載置する。

以下、上記エキスパンド装置によって、ウェーハシートをエキスパンドする動作を説明する。図５の昇降用モータＭを回転させることにより、ベルト４０４を介して各プーリ４０３及び各雌ネジ部４０２を回転させて、雄ネジ部４０１を降下させる。この雄ネジ部４０１の降下に伴って、図７に示すように、加圧部材３００がリングフレームＦを押し下げる。これにより、ウェーハシートＳが放射状に引き伸ばされ、半導体チップＡ相互間が拡大される。

また、近年では、図８に示すように、サイズの切り換えを目的として、加圧部材を２つのリング体に分割して、これらのリング体の間にリングフレームＦを挟持するものもある（特許文献２）。すなわち、加圧部材は、加圧リング６００とベースリング７００の２つのリング体から構成される。加圧リング６００は、一対の半円弧状の分割体６００ａ、６００ｂとからなる。ベースリング７００は昇降板７１０に取付けられ、加圧リング６００はベースリング７００にねじ止めされている。昇降板７１０の４隅には、昇降機構７２０が設けられており、この昇降機構７２０が作動することによって、加圧リング６００とベースリング７００とが一体的に上下動する。

そして、リングフレームＦをエキスパンド装置に搬入する場合は、リングフレームＦを加圧リング６００とベースリング７００の間に搬入する。そして、昇降機構７２０の雄ネジ部を降下させることにより、加圧リング６００及びベースリング７００がリングフレームＦを押し下げる。これにより、ウェーハシートＳが放射状に引き伸ばされ、半導体チップＡ相互間が拡大される。
特開２００４−３２７７１４号公報 特開２００６−３１０４３８号公報

特許文献２に記載のエキスパンド装置において、リングフレームＦを搬入する場合は、図示しない搬送手段によってリングフレームＦを保持し、図９の左から右へ移送してエキスパンド装置に搬入する。図９において、一点鎖線Ｌによって囲まれる領域は、リングフレームＦを搬入・搬出する際のリングフレームＦの通過領域Ｚである。また、同図において、符号Ｐ１〜Ｐ４は、前記加圧リング６００をベースリング７００に固定したねじ部の位置を示す。つまり、符号Ｐ１〜Ｐ４は、平面視した状態で、ねじ部の配設位置を示している。

すなわち、これら４つのねじ部（Ｐ１〜Ｐ４）は、搬入・搬出されるリングフレームＦと干渉しないように、前記通過領域Ｚの外側に配設している。

また、図９において、ハッチング部にて示すのが、加圧部材（加圧リング）６００がリングフレームＦを押圧する際にリングフレームＦと接触する押圧面６１０，６２０である。このため、前記したようなねじ部の配置では、前記押圧面６１０，６２０の周囲に均等に配設することができない。このような場合、エキスパンドする際に加圧リング６００には均一に荷重が負荷されず、加圧リング６００のリングフレーム搬入側に不均一な反りが生じ、押圧面６１０，６２０に均一な押圧力を作用させることができない。従って、ウェーハシートＳを均等に引き伸ばすことができず、半導体チップＡ相互間を等間隔に拡大できなかったり、半導体チップＡが斜めになったりする。

ウェーハシートＳを均等に引き伸ばすことができない場合、半導体チップの座標位置がずれるおそれがある。ところで、上記ウェーハシートを引き伸ばした状態で、コレットによって半導体チップをピックアップする際、コレットは、半導体チップの座標位置のデータに基づいて、所定の半導体チップをピックアップし、リードフレーム等にボンディングを行う。すなわち、ウェーハシート上の各半導体チップＡは、エキスパンド装置に搬送される前に、座標位置が管理されている。従って、半導体チップＡの座標位置がずれると、ピックアップの際の位置決めに時間を要するという問題がある。

そこで、本発明は上記課題に鑑みて、加圧リングに不均一な反りが生じるのを防止することができ、ウェーハシートを均等に引き伸ばすことができるエキスパンド装置を提供する。

本発明のエキスパンド装置は、固定リングと、固定リングの外周側に配設される加圧リングとを備え、昇降手段にて加圧リングを降下させることによって、電子部品を接着した伸縮性シートを固定リング側へ押し付けて、この伸縮性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、前記加圧リングが降下する際に、加圧リングの降下に連動して加圧リングに係合して、加圧リングの水平状態を維持する係合手段を設けたものである。

本発明のエキスパンド装置によれば、加圧リングの降下に連動して加圧リングに係合する係合手段を設けたことにより、加圧リングの下降中及び下降後において、加圧リングに不均一な反りが生じるのを防止することができ、水平状態を維持することができる。これにより、加圧リングは、伸縮性シートに対して周方向に均一に力を付与することができる。

前記昇降手段は、ベースリングと、このベースリングに連結された加圧リングとを昇降させる昇降機構とを備えることができる。

前記係合手段は、ベースリングに設けられるラチェット部材を備え、このラチェット部材は、加圧リングの降下に伴って揺動して加圧リングに係合し、加圧リングの上昇に伴って揺動して加圧リングの係合が解除されるものとすることができる。すなわち、加圧リングを上下動させることによって、自動的に係合及び解除を行うことができる。

前記加圧リングに、前記係合手段のラチェット部材が係合する座ぐり部を設けることができる。これにより、係合手段が座ぐり部に係合した場合において、係合手段が加圧リングの上面から突出するのを防止することができる。この場合、前記座ぐり部の底面は、外径から内径に向かって上昇するテーパ面とすることができる。これにより、座ぐり部のテーパ面がラチェット部材の揺動をガイドすることができる。

加圧リングが少なくとも２つの分割体からなり、各分割体がベースリングに連結されるため、加圧リングのサイズの調節ができる。ところで、加圧リングにおいて、リングフレームが搬入・搬出される通過領域には加圧リングとベースリングとの連結部材を配設することができない。このため、分割体の一方の周方向端部が自由状態とされ、リングフレームの下降時に上方に反りが生じやすい。そこで、本発明では、特に加圧リングに反りが発生しやすい部位を水平状態に維持する係合手段にて係合することができる。

本発明では、加圧リングは、伸縮性シートに対して周方向に均一に力を付与することができるため、ウェーハシートを均等に引き伸ばすことができる。これにより、電子部品相互間を等間隔に拡大でき、電子部品を水平状態とすることができる。また、電子部品の座標位置ずれを防止でき、電子部品のピックアップの際の位置決めを迅速に行うことができる。

前記昇降手段は、ベースリングと、このベースリングに係合手段を介して係合一体化された加圧リングとを昇降させる昇降機構とを備えたものとすると、加圧リングの昇降に連動して確実に係合手段を作動させることができる。

前記係合手段は、ベースリングに設けられるラチェット部材を備えたものとすると、簡単な構成で係合手段を設けることができる。

前記加圧リングに、前記係合手段のラチェット部材が係合する座ぐり部を設けて、外径から内径に向かって上昇するテーパ面とすると、座ぐり部のテーパ面がラチェット部材の揺動をガイドすることができて、係合手段をスムーズに加圧リングに係合することができる。また、係合手段が座ぐり部に係合した場合において、係合手段が加圧リングの上面から突出するのを防止すると、装置のコンパクト化や、故障を防止することができる。

特に、加圧リングに反りが発生しやすい部位を係合手段のラチェット部材にて係合すると、一層伸縮性シートに対して周方向に均一に力を付与することができ、伸縮性シートを一層均等に引き伸ばすことができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１に本発明のエキスパンド装置の要部断面図を示し、この装置は、昇降手段にて加圧リングを降下させることによって、電子部品を接着した伸縮性シートを固定リング側へ押し付けて、この伸縮性シートを引き伸ばすものである。

このようなエキスパンド装置は、図１に示すように、回転ベース３と、この回転ベース３に固定された固定リング１と、この固定リング１に対して昇降可能に構成された加圧リング２と、加圧リング２を昇降可能とする昇降手段４とを備える。

回転ベース３は、図示しない周知のＸ方向駆動機構およびＹ方向駆動機構を備え、さらに、θ方向駆動機構を備えている。回転ベース３は、断面Ｌ字状のリング体であり、水平部８と、水平部８の外周縁から延びる鉛直部９とからなり、鉛直部９の先端部には、押圧ブロック１０が固定されている。回転ベース３上に、電子部品を接着した伸縮性シートＳを載置する固定リング１を備えている。本実施形態では、伸縮性シートＳは、前工程でダイシング装置のダイサによって半導体ウェーハを切断分離した多数の半導体チップＡが接着されているウェーハシートであり、ウェーハシートは、その周縁部をリングフレーム５に固定されている（図４参照）。

固定リング１は、回転ベース３に固定される第１水平部２０と、第１水平部２０の内径側に配設される円筒状の大径部６と、大径部６の先端縁に設けられる第２水平部２１と、第２水平部２１の内径側に配設される小径部７とを備えている。小径部７の外径は、リングフレーム５の内径よりも小さくなるようにしている。

加圧リング２は、固定リング１の外周側に配設され、降下することによって、リングフレーム５を固定リング側へ押し付けて、伸縮性シートＳを引き伸ばすものである。この加圧リング２は２つの分割体からなり（図４参照）、半円弧状の本体部１１を備える。本体部１１は、その内径側に下方に開口する周方向溝１３が形成されるとともに、一方の周方向端部の外径側に下方開口状の切欠部２２が形成され、この切欠部２２にブロック体１２が嵌合している。ブロック体１２には、図２に示すように、その外面側に切欠き（座ぐり）１４が設けられている。また、切欠き１４の切欠き底面２７は、外径から内径に向かって上昇するテーパ面となっており、このテーパ面は水平方向に対して約２°傾斜している。切欠き底面２７の外端縁には、さらに面取り２８がなされている。

昇降手段４は、図３に示すように、加圧リング２の下方に配置されるベースリング１５と、このベースリング１５に係合一体化された加圧リング２とを昇降させる４つの昇降機構１８とを備えている。前記ベースリング１５と加圧リング２の内径は、前記固定リング１の小径部７の外径よりも大きく、かつ、リングフレーム５の内径よりも大きく設定されている。ベースリング１５には、加圧リング２が降下する際に、加圧リング２の降下に連動して加圧リング２に係合する係合手段１６を設けている。これにより、係合手段１６が座ぐり部１４に係合して、加圧リング２の水平状態を維持することができる。本実施形態では、図２や図３に示すように、ベースリング１５にラチェット部材１７を設けており、このラチェット部材１７と座ぐり部１４とで係合手段１６を構成している。すなわち、このラチェット部材１７は、枢支部２３と、枢支部２３から延びるＬ字状のフック部２４とからなる。フック部２４は、枢支部２３から延びる平板状本体２５と、この本体２５の先端部から直角に曲がる係合部２６とからなる。そして、ベースリング１５に、切欠部２９を設け、この切欠部２９にラチェット部材１７の枢支部２３が嵌合され、枢支部２３に挿通されるピン３０をベースリング１５に固定することによって、ラチェット部材１７が枢支部２３を中心に矢印Ａ、Ｂのように揺動する。また、ラチェット部材１７は、図示省略の弾発部材にて常時矢印Ａの方向に付勢されている。そして、加圧リング２の下降に伴って、ラチェット部材１７が押圧ブロック１０に押圧されることにより、弾発部材の弾性力に抗して矢印Ｂの方向に揺動して加圧リング２の座ぐり部１４に係合する。一方、加圧リング２の上昇に伴って、弾発部材の弾性力にてラチェット部材１７が矢印Ａの方向に揺動して加圧リング２の係合が解除される。

昇降機構１８は、互いに進退可能に螺合した雄ネジ部（送りネジ）と雌ネジ部（ナット）を複数組有する。雄ネジ部の上端は、ベースリング１５の下面にボルトなどで固定されている。一方、雌ネジ部は、エキスパンド装置本体（図示省略）の設けた孔に回転可能に挿嵌されている。すなわち、図８に示した従来の昇降機構と同様の構成としている。

図４において、一点鎖線Ｌによって囲まれる領域は、リングフレーム５を搬入・搬出する際のリングフレーム５の通過領域Ｚである。また、同図において、符号Ｐ１〜Ｐ４は、加圧リング２をベースリング１５に固定したねじ部の位置を示す。つまり、符号Ｐ１〜Ｐ４は、平面視した状態で、ねじ部の配設位置を示している。これら４つのねじ部（Ｐ１〜Ｐ４）は、搬入・搬出されるリングフレーム５と干渉しないように、前記通過領域Ｚの外側に配設されている。図４において、ハッチング部にて示すのが、加圧リング２がリングフレーム５を押圧する際にリングフレーム５と接触する押圧面３０、３１である。

次に、図１に示したエキスパンド装置によって、ウェーハシートをエキスパンドする方法について説明する。まず、複数の半導体チップＡを接着したウェーハシートＳは、その周縁部をリングフレーム５に固定されている。このリングフレーム５をエキスパンド装置に搬入する場合は、図示しない搬送手段によってリングフレーム５を保持し、移送してエキスパンド装置に搬入する。すなわち、図１（ａ）に示すように、リングフレーム５に固定されたウェーハシートＳを加圧リング２とベースリング１５との間に搬入する。

次に、図示省略の昇降用モータを回転させることにより、ベルトを介して各プーリ及び各雌ネジ部を回転させて、ベースリング１５を降下させる。この雄ネジ部の降下に伴って、図１に示すように、加圧リング２とベースリング１５とが一体的に下降して、加圧リング２がリングフレーム５を押し下げる。このとき、図１（ｂ）に示すように、押圧ブロック１０がラチェット部材１７を押圧して、枢支部２３を中心に矢印Ｂ（図２参照）の方向に揺動する。このように、加圧リング２の下降に伴って、図１（ｂ）のように、枢支部２３を中心としてラチェット部材１７が揺動して、図１（ｃ）のようにラチェット部材１７の係合部２６が加圧リング２の座ぐり部１４に係合する。この係合状態では、ラチェット部材１７のフック部２４の外面３１が押圧ブロック１０の内面３２と接触した状態となる。

そして、図１（ｃ）に示すように、ラチェット部材１７の係合部２６が座ぐり部１４に係合した状態で、図１（ｄ）（ｅ）のように、加圧リング２とベースリング１５は下降し、最終的に図１（ｆ）に示すように、加圧リング２がリングフレーム５を押し下げる。なお、これにより、ウェーハシートＳが放射状に引き伸ばされ、半導体チップＡ相互間が拡大される。加圧リング２とベースリング１５との下降の際には、フック部２４の外面３１が押圧ブロック１０の内面３２に対して摺動することになる。

その後、ベルトを介して各プーリ及び各雌ネジ部を回転させて、雄ネジ部を上昇させる。この雄ネジ部の上昇に伴って、加圧リング２とベースリング１５とが一体的に上昇する。このとき、図１（ｂ）のように、フック部２４が押圧ブロック１０よりもある位置を越えたとき、弾発部材によってラチェット部材１７は枢支部２３を中心に矢印Ａ（図２参照）の方向に揺動する。このように、加圧リング２の上昇に伴って、枢支部２３を中心としてラチェット部材１７が揺動して、ラチェット部材１７の係合部２６が加圧リング２の座ぐり部１４から離脱し、図１（ａ）に示す初期状態となる。

本発明では、加圧リング２の降下に連動して加圧リング２に係合する係合手段１６を設けたことにより、加圧リング２の下降中及び下降後において、加圧リング２に不均一な反りが生じるのを防止することができ、水平状態を維持することができる。これにより、加圧リング２は、ウェーハシートＳに対して周方向に均一に力を付与することができるため、ウェーハシートＳを均等に引き伸ばすことができる。従って、電子部品相互間を等間隔に拡大でき、電子部品を水平状態とすることができる。また、電子部品の座標位置ずれを防止でき、電子部品のピックアップの際の位置決めを迅速に行うことができる。

前記昇降手段は、ベースリング１５と、このベースリング１５に係合手段１６を介して係合一体化された加圧リング２とを昇降させる昇降機構１８とを備えているので、加圧リング２の昇降に連動して確実に係合手段１６を作動させることができる。

前記係合手段１６は、ベースリング１５に設けられるラチェット部材１７を備え、このラチェット部材１７は、加圧リング２の昇降に伴って揺動して加圧リング２に係合し、加圧リング２の上昇に伴って揺動して加圧リング２の係合が解除されるものとすると、簡単な構成で係合手段１６を設けることができる。

前記加圧リング２に、前記係合手段１６のラチェット部材１７が係合する座ぐり部１４を設けているので、係合手段１６が座ぐり部１４に係合しても係合手段１６が加圧リング２の上面から突出するのを防止することができ、装置のコンパクト化や、故障を防止することができる。また、座ぐり部１４を、外径から内径に向かって上昇するテーパ面としているので、座ぐり部１４のテーパ面がラチェット部材１７の揺動をガイドすることができて、係合手段１６をスムーズに加圧リング２に係合することができる。

加圧リング２が少なくとも２つの分割体からなり、各分割体がベースリング１５に連結され、各分割体の端部に前記係合手段１６を設けると、特に、加圧リング２に反りが発生しやすい部位を係合手段１６のラチェット部材１７にて係合することができる。これにより、一層ウェーハシートＳに対して周方向に均一に力を付与することができ、ウェーハシートＳを一層均等に引き伸ばすことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、係合手段１６の数及び配置位置は、加圧リング２の水平状態を維持できる範囲で任意に設定することができる。また、係合手段１６は、加圧リング２の上下動に連動して、係合及び解除するものであれば、別の駆動手段にて駆動させてもよい。また、座ぐり部１４を省略して係合手段１６が加圧リング２の上面から突出するようにしてもよい。係合手段１６は、加圧リング２とベースリング１５とに係合するものであれば、ラチェット部材１７に限らず他の機構であってもよい。

本発明の実施形態のエキスパンド装置の使用状態を示す断面図である。 本発明の実施形態のエキスパンドの要部拡大断面図である。 本発明の実施形態のエキスパンド装置の要部簡略斜視図である。 本発明の実施形態のエキスパンド装置にリングフレームを搬入・搬出する様子を示す平面図である。 従来のエキスパンド装置の断面図である。 従来のエキスパンド装置に搬入・搬出するリングフレームの平面図である。 従来のエキスパンド装置によってウェーハシートをエキスパンドした状態を示す断面図である。 従来の他のエキスパンド装置の要部分解斜視図である。 従来の他のエキスパンド装置にリングフレームを搬入・搬出する様子を示す平面図である。

符号の説明

１ 固定リング
２ 加圧リング
４ 昇降手段
１４ 座ぐり部
１５ ベースリング
１６ 係合手段
１７ ラチェット部材
１８ 昇降機構
Ｓ 伸縮性シート

Claims (6)

1. 固定リングと、固定リングの外周側に配設される加圧リングとを備え、
   昇降手段にて加圧リングを降下させることによって、電子部品を接着した伸縮性シートを固定リング側へ押し付けて、この伸縮性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、
   前記加圧リングが降下する際に、加圧リングの降下に連動して加圧リングに係合して、加圧リングの水平状態を維持する係合手段を設けたことを特徴とするエキスパンド装置。
2. 前記昇降手段は、ベースリングと、このベースリングに連結された加圧リングとを昇降させる昇降機構とを備えたことを特徴とする請求項１のエキスパンド装置。
3. 前記係合手段は、ベースリングに設けられるラチェット部材を備え、このラチェット部材は、加圧リングの降下に伴って揺動して加圧リングに係合し、加圧リングの上昇に伴って揺動して加圧リングの係合が解除されることを特徴とする請求項２のエキスパンド装置。
4. 前記加圧リングに、前記係合手段のラチェット部材が係合する座ぐり部を設けたことを特徴とする請求項３のエキスパンド装置。
5. 前記座ぐり部の底面は、外径から内径に向かって上昇するテーパ面を設けたことを特徴とする請求項４のエキスパンド装置。
6. 加圧リングが少なくとも２つの分割体からなり、各分割体がベースリングに連結され、各分割体の周方向端部に前記係合手段のラチェット部材を設けたことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項のエキスパンド装置。

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