JP2014157904A - 電子部品の載置テーブルと同テーブルを備えたダイボンダ - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの異なる基板やダイに対しても、確実な載置を可能とする電子部品の載置テーブル、更には、かかるテーブルを備えたダイボンダを提供する。
【解決手段】電子部品の載置テーブルは、本体部３１と、当該本体部の一面に形成されたチャック部３４とからなり、当該チャック部の表面に電子部品を載置する電子部品Ｄの載置テーブルであって、前記チャック部を多孔質部材により形成すると共に、前記本体部の一部には、内部に真空を導くための真空導入穴３１１を形成すると共に、前記チャック部との間には、更に、当該チャック部の吸着面に吸着される電子部品に対応して予め溝が形成されたバッファープレート３４１を設け、もって、当該バッファープレートの溝３４２を介して、前記真空導入穴に導かれた真空により、前記多孔質部材からなるチャック部の表面に電子部品を吸着して載置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体チップなどを基板上に搭載するダイボンダに関し、特に、かかるダイボンダに好適な電子部品の保持ステージに関する。

ダイ（半導体チップ）（以下、単に「ダイ」という）を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）からダイを分割する工程と、分割したダイを基板上に搭載又は既にボンディングしたダイに積層するボンディング工程とがある。

加えて、上述したボンディング工程を行う方法としては、ピックアップしたダイを、一度、電子部品の載置テーブル（アライメントステージ）に載置した後、ボンディングヘッドで部品載置テーブルから、再度、ダイをピックアップし、搬送されてきた基板にボンディングする方法（以下の特許文献１）が既に知られている。また、ウェハから、粘着性テープからなる保持テープを剥離する際、当該ウェハを吸着するためのウェハ吸着部としては、例えば、多孔質性のフィルム状のセラミック材／ガラスエポキシ基板を利用すること（以下の特許文献２）も既に知られている。

特開２００９−２４６２８５号公報 特開２００４−３１１９８０号公報

ところで、近年においては、多数の品種の製品の製造（他品種少量生産）が可能なダイボンダに対する要求が高まっている。しかしながら、上述した従来技術では、生産する製品の品種が変更された場合、当該変更された製品に応じて、例えば、ボンドステージ、コレット、ダイエジェクタドーム、ニードル等を含む様々な工具（所謂、ダイボンドツール）を交換する必要がある。これは、生産する各品種毎に、使用される基板や搭載するダイのサイズが異なるためであり、専用の工具（又は、冶具）を使用しているためである。

また、かかる場合には、ピックアップしたダイを一時的に載置するための電子部品の載置テーブル（アライメントステージ）についても、同様に、変換する必要があった。

しかしながら、生産する各品種毎に、使用する工具を交換することは、作業工数を増大させると共に、製品コストの増大にもつながることから、かかる生産装置で使用する工具を共通化することが大きな課題となっている。

加えて、特に、上述した載置テーブルにおいては、当該載置テーブルを構成する多孔質性の吸着部材の上面に載置されるダイのサイズが、当該吸着部材のサイズに比較して大幅に異なる（小さい）場合には、多孔質性部材を透過して流れる空気の流量（即ち、漏れ流量）が大きくなり、十分な吸着力（圧力）が得られなくなり（無駄な真空リークとなる）、又は、流量の変化により載置テーブル上でのダイの吸着を検出している場合には、当該検出が不可能になるなどの問題点があった。

本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイズの異なる基板やダイに対しても、十分な吸着力（圧力）が得られ、流量変化により載置テーブル上でのダイの吸着を検出している場合にも、確実な検出を可能とする電子部品の載置テーブルと、同テーブルを備えたダイボンダを提供することにある。

上記の目的を達成するため、まず、本発明によれば、内部に真空が導かれる本体部と、当該本体部の一面に取り付けられたチャック部とから構成され、当該真空により前記チャック部の表面に電子部品を載置する電子部品の載置テーブルであって、前記チャック部を多孔質部材により形成すると共に、前記チャック部の電子部品の載置面の一部には、気密性の膜状部材からなり、かつ、搭載される電子部品のサイズに対応して予め設定された形状の開口部を有するマスク部が取り付けられ、もって、前記本体部に導入された真空により、前記多孔質部材からなるチャック部の表面上に電子部品を吸着して載置する電子部品の載置テーブルが提供される。なお、前記に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、前記マスク部の前記開口部は、放射状に形成されていることが好ましく、更には、前記マスク部の前記開口部は、当該マスク部の中心部に隣接する部分の幅が、当該マスク部の周辺部に形成された部分の幅よりも大きく設定されていることが好ましい。更に、本発明によれば、前記に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、前記マスク部に形成された前記開口部は、その一部が、載置される電子部品の外輪を超えて形成されていることが、更に、前記本体部の内部に導かれた真空を検出するための流量センサが設けられていることが好ましい。

また、本発明によれば、上記の目的を達成するため、一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、前記アライメントステージを、前記に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したダイボンダが提供される。

さらに、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、前記基板搬送パレットの一部を、前記に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したダイボンダが提供される。

上述した本発明によれば、他品種少量生産にとっては必要であるが、しかしながら、従来ではその自動化が困難であった工具、特に、載置テーブル（アライメントステージ）の交換が少なく作業工数や製品コストの増大を防止することが可能となると共に、更には、将来の無人化においても適用が期待される電子部品の載置テーブルが、更には、かかるテーブルを備えたダイボンダが提供される。

本発明の一実施の形態になるダイボンダの概略構成の一例を示す上面図である。 上記本発明のダイボンダの構成と共に、その動作を示す側面図である。 本発明の実施例１になる、上記ダイボンダの構成における載置テーブル（アライメントステージ）の詳細を示す展開斜視図である。 上記ダイボンダの構成における載置テーブル（アライメントステージ）の詳細を示す側面断面及び上面図である。 上記載置テーブル（アライメントステージ）の動作を説明するための図である。 本発明の実施例２になる、上記ダイボンダの構成における基板搬送パレットの詳細を示す側面断面及び上面図である。 上記基板搬送パレットを構成するポーラスチャックを、その上面に取り付けられるマスク部の変形例をも含めて示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、添付の図面を用いながら詳細に説明する。

まず、図１は、本発明の一実施の形態であるダイボンダの概略構成を示す上面図である。即ち、ダイボンダは、大別して、基板Ｐに実装するダイＤを供給するダイ供給部１と、ダイ供給部１からダイをピックアップするピックアップ部２と、ピックアップされたダイＤを、中間的に、一時載置するためのアライメント部３と、当該載置テーブル上に搭載されたダイＤをピックアップし、基板Ｐ上に、又は、既に基板上にボンディングされたダイの上に、重ねてボンディングするボンディング部４と、基板Ｐを実装位置に搬送する搬送部５と、搬送部５に基板Ｐを供給する基板供給部６と、実装が終わった基板６を受け取る基板搬出部７と、更には、上述した各部の動作を監視して制御する制御部８を備えている。

続いて、上記にその概略構成を説明したダイボンダの各部の詳細とその動作について、上記図１に加え、図２を参照しながら、詳細に説明する。なお、この図２は、図１において矢印Ａ方向から見た本実施形態の特徴を示す構成とその動作を説明する図である。

まず、ダイ供給部１は、ウェハ１１を保持するウェハ保持台１２と、ウェハ１１からダイＤを突き上げる突き上げユニット１３（点線で示す）とを有する。なお、このダイ供給部１は、図示しない駆動手段によってＸＹ方向に移動し、もって、ピックアップするダイＤを突き上げユニット１３の位置に移動させる。

ピックアップ部２は、突き上げユニット１３で突き上げられたダイＤを先端に吸着保持するコレット２２を有しており、更には、ピックアップしたダイＤを、アライメント部３に載置するためのピックアップヘッド２１と、そして、当該ピックアップヘッド２１をＹ方向（図１の矢印を参照）に移動させるためのピックアップヘッドのＹ駆動部２３とを有する。なお、ピックアップヘッド２１は、ここでは図示しないが、コレット２２の昇降、回転、Ｘ方向への移動を行うための駆動部を有する。

アライメント部３は、ダイＤをその上面に一時的に載置するための電子部品の載置テーブル（「アライメントステージ」とも言う）３１と、当該アライメントステージ３１上のダイＤを認識するためのステージ認識カメラ３２とを有する。なお、この時、ステージ認識カメラ３２により、載置テーブル３１上のダイＤを確実に認識するためには、当該ダイＤが載置テーブルの上面において、湾曲（所謂、反り）又は傾斜しない状態で載置される必要がある。

ボンディング部４は、上述したピックアップヘッドと同じ構造を有している。即ち、アライメントステージ３１からダイＤをピックアップし、搬送されてきた基板Ｐ上にボンディングするためのボンディングヘッド４１と、ボンディングヘッド４１をＹ方向に移動させるＹ駆動部４３と、搬送されていた基板Ｐの位置認識マーク（図示せず）を撮像し、ボンディングすべきダイＤのボンディング位置を認識する基板認識カメラ４４とを有する。このような構成により、ボンディングヘッド４１は、ステージ認識カメラ３２の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、アライメントステージ３１からダイＤをピックアップし、基板認識カメラ４４の撮像データに基づいて、基板Ｐ上にダイＤをボンディングする。

搬送部５は、一枚、又は、複数枚の基板Ｐ（図１では４枚）を載置した基板搬送パレット５１と、その上を当該基板搬送パレット５１が移動するパレットレール５２とを具備し、そして、並行して設けられた同一構造の、第１及び第２搬送部とを有する。基板搬送パレット５１は、当該基板搬送パレットに設けられた図示しないナットを、パレットレール５２に沿って設けられた、やはり図示しないボールネジで駆動することによって移動する。

このような構成のダイボンダによれば、基板搬送パレット５１は、基板供給部６において基板が載置され、パレットレール５２に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディングの終了後、基板搬出部７まで移動する。そして、ボンディングが完了した基板を基板搬出部７に渡す。第１、第２搬送部は、互いに独立して駆動され、その結果、一方の基板搬送パレット５１に載置された基板ＰにダイＤをボンディング中において、他方の基板搬送パレット５１は、基板Ｐを搬出し、基板供給部６に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。

続いて、上述した構成のダイボンダにおける載置テーブル（アライメントステージ）３１の詳細について、図３及び図４を参照しながら説明する。なお、図３は、載置テーブル３１の展開斜視図であり、図４は、その側面断面図及び上面図である。

これらの図からも明らかなように、載置テーブル（アラインメントステージ）３１は、例えば、金属により形成された本体部からなり、その略中央部には、真空導入穴３１１とそれに連通する円形の凹部３１２が形成されており、更に、ポーラスチャック３４を内部に組み込んで保持するための円形の凹部３１３が、それぞれ、形成されている。また、これらの図においても、当該載置テーブル３１上に搭載される電子部品であるダイは、符号Ｄで示すと共に、真空導入穴３１１へ導かれるダイ吸着用の真空を生成する真空源（例えば、真空ポンプ）を符号３５で示す。

ポーラスチャック３４は、例えば、平均気孔径２〜５０μｍの多孔質セラミックにより形成されている。なお、本実施例では、当該ポーラスチャック３４のサイズが、ワークであるダイＤを吸着する部分に対応するサイズとなっている。また、その表面粗さは、Ｒｍａｘ１２．５で指示される程度に設定されており、これにより、ワークであるダイＤの表面での貼付きを防止している。

そして、ポーラスチャック３４の上面、即ち、電子部品であるダイが搭載される面には、例えば、ＰＴＦＥなどの気密性のシート部材から切り取ったマスク部３４１が取り付けられている。かかるマスク部３４１によれば、真空路を、吸着すべきワークであるダイＤが存在すべき部分に制限し、もって、ダイＤが存在しえない部分から真空がリークするのを防止する機能を行う。そのため、このマスク部３４１には、図示のように、その中央部から複数の方向に放射状に延びた（本例では、十字形状）開口部３４２が形成されている。また、この開口部３４２は、マスク部３４１の中央部付近からその周辺部に向かって、その幅が徐々に狭まるように（Ｗ＞ｗ）に形成することが好ましく、更には、その一部が、以下に図５に示すような特性が得られるように、ポーラスチャック３４の上面に載置されるダイＤの外輪を僅かに超えて形成されていることが好ましい。

即ち、上述したマスク部３４１を備えたポーラスチャック３４によれば、上記真空導入穴３１１に導かれた真空は、マスク部３４１の開口部３４２により、ポーラスチャック３４の表面において、ワークであるダイＤが存在すべき部分だけに導かれることから、本来ダイＤが存在しえない部分から真空がリークするのを防止することが出来る。そして、上述した放射状に延びた開口部３４２を備えたマスク部３４１によれば、ダイＤを、載置テーブル３１の上面に、湾曲（所謂、反り）又は傾斜しない状態で載置することが可能となることから、その後、ステージ認識カメラ３２により、載置テーブル３１上のダイＤを確実（正確）に認識することが可能となる。

なお、上述したマスク部３４１を備えたポーラスチャック３４は、交換可能な部品となっている。即ち、上述した開口部３４２を、予め、ダイボンダにより製造する製品群、より具体的には、搭載するダイＤのサイズ毎に、最適に設定して形成した複数のマスク部３４１を用意しておくことによれば、当該マスク部３４１を交換するだけで、載置テーブル（アライメントステージ）３１を交換することなく、簡単に、他品種少量生産に対応することが可能となる。なお、かかる場合には、マスク部３４１の裏面には、繰り返して接着することが可能な接着剤を塗布しておいてもよく、或いは、複数のマスク部３４１をそれぞれその表面に背着した複数個のポーラスチャック３４を、予め、用意しておき、搭載するダイＤに最適なマスク部３４１を備えたポーラスチャック３４を選択するようにしてもよい。

また、上述したポーラスチャック３４によれば、その上面のマスク部３４１に形成された開口部３４２による真空リークの防止（真空流路制限）機能によれば、載置テーブル（アライメントステージ）３１上のワークであるダイＤの存在の有無を、真空導入穴３１１に導かれる真空状態（具体的には、空気の流量）を、例えば、流量センサにより検出することにより、確認することが可能となる。即ち、マスク部３４１による真空リークの防止（真空流路制限）機能がない場合には、図５に二点鎖線で示すように、ポーラスチャック３４上に載置されるダイのサイズが、その本来のサイズよりも小さい、又は、大きな場合においても、流量センサにより検出される空気の流量の変化は緩やかであった。

一方、上述のように設定されたマスク部３４１による真空リークの防止（真空流路制限）機能の付加によれば、ダイのサイズが、その本来のサイズよりも小さい場合には、図に実線で示すように、空気流量の変化は大きくなる。このことから、例えば、真空源３５から載置テーブル（アライメントステージ）３１の真空導入穴３１１に至る真空通路の一部に流量センサ（図４に符号３６で示す）を設け、もって、その流量を検出することによれば、その変化量を観察することにより、ポーラスチャック３４上に載置されるべきダイの存在の有無を確認し、又は、異なるサイズのダイが載置されたこと等をも検知することが可能となる。

上記の実施例１では、本発明になる電子部品の載置テーブルを、ダイボンダにおける載置テーブル（アラインメントステージ）３１に適用した例について述べたが、しかしながら、本発明は、これにのみ限定されるものではなく、同様の他の装置にも適用することが出来る。即ち、以下にも述べるように、この実施例２では、本発明になる電子部品の載置テーブルを、上述したダイボンダを構成する搬送部５において、その上面に複数枚の基板を載置するための基板搬送パレット５１に適用したものである。

図６にも示すように、基板搬送パレット５１の上面には、複数の基板Ｐが載置されると共に、搬送部５において当該基板搬送パレット５１が移動し、そして、本発明になる電子部品の載置テーブルが、基板Ｐが所定の位置に来た時に、当該基板搬送パレット５１の下面に位置するように配置されている。即ち、載置テーブルは、電子部品である基板Ｐをその上面に吸着して固定する。なお、基板搬送パレット５１には、図示しないが、その下面からの吸着を可能するための微細な貫通孔が多数形成されている。即ち、本実施例の電子部品の載置テーブルは、基板搬送パレット５１を介して、換言すれば、基板搬送パレット５１の上面に載置され基板Ｐを吸着して固定する。

即ち、電子部品の載置テーブルは、上記実施例１と同様、金属により形成されたテーブル本体部３１’からなり、その略中央部には、真空導入穴３１１’が形成されている。但し、本実施例２では、当該載置テーブルは、吸着する基板Ｐに形状に対応して、矩形状に形成されている。また、テーブル本体３１’には、それぞれ、凹部が形成され、その内部には、上記と同様、ポーラスチャック３４’が組み込込まれて保持されている。なお、本実施例では、上記ポーラスチャック３４’も、同様に、矩形状に形成されている。

図７には、上述したポーラスチャック３４’の上面に取り付けられるマスク部３４１’ が示されている。これらの図からも明らかなように、マスク部３４１’には、上述した開口部３４２’が形成されており、当該開口部３４２’は、吸着すべき電子部品である基板Ｐが存在すべき部分（領域）に対応して形成されていればよい。その形状としては、例えば、マスク部３４１’の矩形形状の対角線に沿って二つの溝を組み合わせた放射状の開口部３４２’（図７（Ａ）を参照）、マスク部３４１’の矩形形状の長辺に沿った一本の溝と短辺に沿った複数の溝を組み合わせた開口部３４２’（図７（Ｂ）を参照）、更には、対角線に沿って二つの溝と長辺に沿った一本の溝と短辺に沿った一本の溝３とを組み合わせ放射状の開口部３４２’ （図７（Ｃ）を参照）るなど、様々に、形成することが出来る。

なお、本実施例２になる電子部品の載置テーブルの動作についは、上記実施例１になる載置テーブル（アライメントステージ）３１とほぼ同様であり、ここでは重複を避けるために省略する。また、当該電子部品の載置テーブルにより得られる効果についても同様であり、即ち、容易に、他品種少量生産に対応することが可能となる。

以上においては、本発明の実施態様について説明したが、しかしながら、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

１…ダイ供給部、１０、１０Ａ…ダイボンダ、１１…ウェハ、１２…ウェハ保持台、１３…突き上げユニット、１４…ウェハ保持ステージ、２…ピックアップ部、２１…ピックアップヘッド、２２…コレット、２３…ピックアップのＹ駆動部、３…アライメント部、３１…載置デーブル（アライメントステージ）、３１１…真空導入穴、３１２…凹部、３２…ステージ認識カメラ、３４…ポーラスチャック、３４１…マスク部、開口部…３４２、４…ボンディング部、４１…ボンディングヘッド、４２…コレット、４３…ボンディングヘッドのＹ駆動部、４４…基板認識カメラ、５…搬送部、５１…基板搬送パレット、６…基板供給部、７…基板搬出部、８…制御部、Ｄ…ダイ、Ｐ…基板。

Claims (7)

1. 内部に真空が導かれる本体部と、当該本体部の一面に取り付けられたチャック部とから構成され、当該真空により前記チャック部の表面に電子部品を載置する電子部品の載置テーブルであって、
   前記チャック部を多孔質部材により形成すると共に、
   前記チャック部の電子部品の載置面の一部には、気密性の膜状部材からなり、かつ、搭載される電子部品のサイズに対応して予め設定された形状の開口部を有するマスク部が取り付けられ、もって、前記本体部に導入された真空により、前記多孔質部材からなるチャック部の表面上に電子部品を吸着して載置することを特徴とする電子部品の載置テーブル。
2. 前記請求項１に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、前記マスク部の前記開口部は、放射状に形成されていることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
3. 前記請求項２に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、前記マスク部の前記開口部は、当該マスク部の中心部に隣接する部分の幅が、当該マスク部の周辺部に形成された部分の幅よりも大きく設定されていることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
4. 前記請求項１又は２に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、前記マスク部に形成された前記開口部は、その一部が、載置される電子部品の外輪を超えて形成されていることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
5. 前記請求項１に記載した電子部品の載置テーブルにおいて、更に、前記本体部の内部に導かれた真空を検出するための流量センサが設けられていることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
6. 一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、
   前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、
   前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
   前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、
   前記アライメントステージを、前記請求項１〜５の何れか一項に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したことを特徴とするダイボンダ。
7. 一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、
   前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、
   前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
   前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、
   前記基板搬送パレットの一部を、前記請求項１〜５の何れか一項に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したことを特徴とするダイボンダ。

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