JP2020072170A - コレット及びコレットを用いた発光装置の製造方法。 - Google Patents

コレット及びコレットを用いた発光装置の製造方法。 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体素子の持ち帰りを防ぐコレット及びコレットを用いた発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】第１貫通孔を有する本体部と、前記本体の先端に接続されるゴム弾性部と、前記ゴム弾性部の先端に接続される先端部と、を備えるコレット。【選択図】図１Ｂ

Description

本開示は、コレット及びコレットを用いた発光装置の製造方法に関する。
半導体素子を移送する際に用いられるコレットとして、先端部にゴムを用いたコレットが知られている（例えば、特許文献１）。これにより、半導体素子にかかる荷重を軽減し、半導体素子が破損するのを抑制することができる。
特開２０１３−０４６０２６号公報
しかしながら、ゴムはタック性が高いため、半導体素子を持ち帰ってしまう場合がある。
本実施形態は、以下の構成を含む。
第１貫通孔を有する本体部と、
前記本体の先端に接続されるゴム弾性部と、
前記ゴム弾性部の先端に接続される先端部と、
を備えるコレット。
以上により、半導体素子の持ち帰りを防ぎつつ、半導体素子の破損を抑制可能なコレットとすることができる。また、このようなコレットを用いて、発光装置を製造することができる。
実施形態１に係るコレットを示す概略斜視図である。 実施形態１に係るコレットの分解斜視図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。 実施形態２に係る発光装置の製造方法を示す図である。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するためのコレット及び発光装置の製造方法を例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではい。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
＜実施形態１＞
実施形態１に係るコレット１００の一例を、図１Ａ、図１Ｂに示す。コレット１００は、棒状の部材であり、本体部１０と、ゴム弾性部２０と、先端部３０と、をこの順に備える。コレット１００を構成するこれら３つの部材は、それぞれの中心軸が一致するように同軸配置されている。
半導体素子等を移送する際に、コレット１００の下端の面である吸着面を半導体素子に当接させ、コレット１００の貫通孔内を真空状態にすることで、貫通孔内を真空にして半導体素子を吸着することができる。実施形態１に係るコレット１００は、半導体素子と当接する先端部３０と本体部１０の間にゴム弾性部２０が介在しており、このゴム弾性部２０の弾性により、半導体素子にかかる荷重を軽減することができる。
また、半導体素子を吸着した状態で、所望の位置までコレット１００を移動し、基板等の載置面に半導体素子を載置した後に、貫通孔内の真空状態を解除する。半導体素子は、ゴム弾性部２０とは当接していないため、貫通孔内の真空状態を解除した後において、コレット１００が半導体素子を持ち帰ることがない。
以下、各構成部材について詳説する。
（本体部）
本体部１０は、コレット１００の主部品であり、上面から下面にかけて貫通する第１貫通孔１１を少なくとも１つ備える。第１貫通孔１１は、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１と連通するように配置される。第１貫通孔１１の開口部１４の形状は、円形、四角形、多角形等とすることができ、円形とすることが好ましい。第１貫通孔１１の断面は、開口部１４と同じ形状が好ましい。第１貫通孔１１の直径（幅）は、本体部１０の外形の直径の３０％〜６０％とすることができる。あるいは、貫通孔１１の周囲の本体部１０の厚み（肉厚）を６５０μｍ〜１１００μｍとすることができる。
本体部１０は、先端（下端）に第１凸部１２を備えてもよい。第１凸部１２を、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１に挿入することで、本体部１０とゴム弾性部２０とを位置合わせし易くすることができる。特に、第１凸部１２の平面視形状を、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１の開口形状と略同じ形状とし、第１凸部１２と第２貫通孔２１とを嵌合させることで、本体部１０とゴム弾性部２０とを外れにくくすることができる。
第１凸部１２は、本体部１０の中心軸を含む位置に配置することが好ましい。また、第１凸部１２は、図１Ｂに示すように、１つ設けることができる。ただし、これに限らず、第１凸部１２は複数であってもよい。
第１凸部１２が１つの場合は、本体部１０の中心軸を含む位置に配置されることが好ましい。さらに、第１凸部１２が１つの場合は、第１凸部１２の平面視形状は、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１に嵌合する形状であることが好ましい。特に、本体部１０とゴム弾性部２０とを嵌合させた状態で回転しないような形状とすることが好ましい。例えば、本体部１０の第１凸部１２の平面視形状及びゴム弾性部２０の第２貫通孔２１の開口形状を、四角形、三角形等の多角形や、楕円、さらにはこれらを組み合わせた形状とすることが好ましい。
第１凸部１２は、第１貫通孔１１の一部である第１凸部内貫通孔１５を備えることができる。これにより、吸着時にコレット１００全体の貫通孔内を真空にする際に、効率よく真空にすることができる。つまり、第１凸部内貫通孔１５を備える第１凸部１２は、吸着機能と位置合わせ機能の両方を兼ね備えることができる。第１凸部内貫通孔１５の直径は、第１凸部１２以外における第１貫通孔１１の直径と同じか、それよりも小さくすることができる。例えば、第１凸部内貫通孔１５の直径は、第１凸部１２以外における第１貫通孔１１の直径の３０％〜６０％とすることができる。
また、第１凸部１２は、第１貫通孔１１から離間していてもよい。換言すると、第１貫通孔１１とは別の位置に、貫通孔を備えない第１凸部１２を備えてもよい。つまり、吸着に必要な貫通孔１１と、位置合わせ等に寄与する第１凸部１２とを、それぞれ機能を分けるようにすることができる。
また、第１凸部１２を複数備える場合は、それらの全て又は一部に、第１凸部内貫通孔１５を備えてもよい。
本体部１０は、例えば、直径（第１凸部１２を備える場合はそれ以外の部分の直径）が３ｍｍ〜５ｍｍ、長さが１５ｍｍ〜４０ｍｍとすることができる。第１凸部１２を備える場合は、第１凸部１２の直径（幅）は、第１凸部１２以外の部分の直径に対して３０％〜５０％の直径（幅）とすることができる。また、第１凸部１２の長さは、ゴム弾性部２０の長さの１５％〜３０％とすることができる。また、先端部３０の第２凸部３２も、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１に挿入される場合は、第１凸部１２の長さと第２凸部３２の長さの総和が、ゴム弾性部２０の長さよりも小さくなるようにする。好ましくは、第１凸部１２の長さと第２凸部３２の長さの総和が、ゴム弾性部２０の長さの４０％〜６０％とすることができる。これにより、ゴム弾性部２０が荷重により縮んでも、その内部において第１凸部１２と第２凸部３２とが接触することがなく、弾性力を維持することができる。
本体部１０の材料は、ゴム弾性部２０よりもロックウェル硬度が高いものが好ましい。本体部１０のロックウェル硬度は、例えば、８７〜９２が好ましい。本体部１０としては、例えば、ステンレス、超硬、アルミ等の金属材料が挙げられる。特に、超硬が好ましい。
（ゴム弾性部）
ゴム弾性部２０は、本体部１０と先端部３０との間に挟まれる部材であり、弾性を備える部材である。ゴム弾性部２０は、上面から下面にかけて貫通する第２貫通孔２１を少なくとも１つ備える。第２貫通孔２１は、本体部１０の第１貫通孔１１と、先端部３０の第３貫通孔３１の両方と連通される。
第２貫通孔２１の直径（幅）は、第１凸部１２と同じ程度、もしくは、やや小さい大きさ（例えば、０．１ｍｍ以下小さい大きさ）とすることができる。これにより、ゴム弾性部２０の弾力により、第１凸部１２を第２貫通孔２１と嵌合させた状態で、本体部１０とゴム弾性部２０とを保持することができる。これは、第２貫通孔２１内に先端部３０の第２凸部３２が嵌合される場合も同様である。本体部１０の第１凸部１２と、先端部３０の第２凸部３２とは、同じ形状で、同じ幅（直径）とすることが好ましく、その場合は、第２貫通孔２１の上側開口部の形状と下側開口部の形状を同じ形状とすることが好ましい。第１凸部１２と第２凸部３２の形状が異なる場合は、第２貫通孔２１の上側開口部の形状と下側開口部の形状とは、異なっていてもよい。
ゴム弾性部２０は、例えば、外形の直径が３ｍｍ〜５ｍｍ、長さが３ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。また、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１と外側面との間の厚みは、少なくとも１ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、半導体素子にかかる荷重を緩衝するために必要な弾性力を、維持することができる。
ゴム弾性部２０の材料は、例えば、ウレタンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム等を用いることができる。さらに、ゴム弾性部２０の弾性率は、６５０〜７５０ｐｓｉとすることができる。これにより、半導体素子にかかる荷重を吸収し、半導体素子の損傷を抑制することができる。
（先端部）
先端部３０は、コレット１００の先端部に位置する部材であり、下面を吸着面３７とする部材である。先端部３０は、上面から下面にかけて貫通する第３貫通孔３１を備える。第３貫通孔３１は、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１と連通する。第３貫通孔３１の開口部の形状は、円形、四角形、多角形等とすることができ、円形とすることが好ましい。第３貫通孔３１の直径は、３００μｍ〜６００μｍとすることができる。
先端部３０は、ゴム弾性部２０と略同一径の柱状部３４と、柱状部３４から徐々に径が小さくなる錐台状部３５と、錐台状部３５の下端と略同一径の吸着部３６と、を備えることができる。吸着部３６の下面は、コレット１００の下面でもあり、半導体素子等と当接して吸着する吸着面３７である。
先端部３０は、上面に第２凸部３２を備えてもよい。第２凸部３２をゴム弾性部２０の第２貫通孔２１に挿入することで、先端部３０とゴム弾性部２０とを位置合わせし易くすることができる。
第２凸部３２は、先端部３０の中心軸を含む位置に配置されることが好ましい。また、第２凸部３２は、図１Ｂに示すように１つ設けることができる。
第２凸部３２が１つの場合は、第２凸部３２は先端部３０の中心軸を含む位置に配置されることが好ましい。さらに、第２凸部３２が１つの場合は、第２凸部３２の平面視形状は、ゴム弾性部２０の第２貫通孔２１に嵌合する形状であることが好ましい。特に、先端３０とゴム弾性部２０とを嵌合させた状態で回転しないような形状とすることが好ましい。例えば、第２凸部３２の平面視形状及びゴム弾性部２０の第２貫通孔２１の開口形状は、四角形、三角形等の多角形や、楕円、さらにはこれらを組み合わせた形状とすることができる。
第２凸部３２は、第３貫通孔３１の一部である第２凸部内貫通孔３３を備えることができる。これにより、吸着時にコレット全体の貫通孔内を真空にする際に、効率よく真空にすることができる。つまり、第２凸部内貫通孔３３を備える第２凸部３２は、吸着機能と位置合わせ機能の両方を兼ね備えることができる。第２凸部内貫通孔３３の直径は、第２凸部３２以外の部分の第３貫通孔３１の直径と同じか、それよりも小さくすることができる。例えば、第２凸部内貫通孔３３の直径は、第２凸部２以外の部分の第３貫通孔３１の直径の７０％〜１００％とすることができる。
また、第２凸部３２は、第３貫通孔３１から離間していてもよい。換言すると、第３貫通孔３１とは別の位置に、貫通孔を備えない第２凸部３２を備えてもよい。つまり、吸着に必要な貫通孔３１と、位置合わせ等に寄与する第２凸部３２とを、それぞれ機能を分けるようにすることができる。
また、第２凸部３２を複数備える場合は、それらの全て又は一部に、貫通孔３１を備えてもよい。
先端部３０は、例えば、柱状部３４の外形の直径は、本体部１０の直径と同じ程度とすることができる。例えば、柱状部の直径は３ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。柱状部３４の長さは０．５ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。錐台状部３５の外面の最大直径は、本体部１０の外形の直径と同じ程度とすることができる。例えば、錐台状部３５の最大直径は３ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。錐台状部３５の長さは２ｍｍ〜４ｍｍとすることができる。吸着部３６の外形の直径は、例えば０．４ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。吸着部３６の長さは、例えば、０ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。
第２凸部３２の直径（幅）は、柱状部３４の直径に対して３０％〜５０％の直径（幅）とすることができる。また、第２凸部３２の長さは、ゴム弾性部２０の長さの１５％〜３０％とすることができる。
先端部３０の材料は、ゴム弾性部２０よりもロックウェル硬度が高いものが好まし。先端部３０のロックウェル硬度は、例えば、８７〜９２が好ましい。先端部３０としては、例えば、ステンレス、超硬、アルミ等の金属材料が挙げられる。特に、超硬が好ましい。
＜実施形態２＞
実施形態２に係る発光装置４０の製造方法の一例を、図２Ａ〜図４Ｃに示す。発光装置４０の製造方法は、以下の工程を含む。
（１）コレットを準備する工程として、本体部と、本体部の先端に接続されるゴム弾性部と、ゴム弾性部の先端に接続される先端部と、を備えるコレットを準備する工程
（２）半導体素子を準備する工程
（３）吸着工程として、コレットの先端部を発光素子に当接させて、コレットで発光素子を吸着する工程
（４）載置工程として、発光素子を支持体上に載置し、発光素子からコレットを外す工程
（１）コレットを準備する工程
実施形態１に係るコレット１００を準備する。詳細には、本体部１０と、ゴム弾性部２０と、先端部３０と、をこの順に備えるコレット１００を準備する。なお、コレット１００は、例えば、ダイボンダ装置等に備えられており、水平方向及び垂直方向に移動可能に取り付けられている。
（２）半導体素子を準備する工程
半導体素子として、発光素子４３を準備する。発光素子４３は、例えば、図２Ａに示すように、粘着シートなどの支持体５０上に載置されている。
（３）吸着工程
次に、図２Ｂに示すように、支持体５０上の発光素子４３の上面に、コレット１００の吸着面３７を当接させる。次に、コレット１００の貫通孔内を真空状態にする。これにより、図２Ｃに示すように、コレット１００で発光素子４３を吸着して持ち上げ、支持体５０から取り外す。
（４）載置工程
次に、図３Ａに示すようなパッケージ４１を準備する。パッケージ４１は、発光装置のパッケージとして知られているものを用いることができる。ここでは、複数の凹部を備えたパッケージ４１の集合体を例示している。パッケージ４１の凹部の底面上に、接合部材４２を配置しておく。接合部材４２は、例えば、樹脂や半田等が挙げられる。
次に、発光素子４３を吸着した状態のコレット１００を移動し、図３Ｂに示すように、パッケージ４１の凹部上の接合部材４２上に配置する。
次に、コレット１００を降下させて、図３Ｃに示すように、発光素子４３を接合部材４２上に載置する。
次に、コレット１００の貫通孔内の減圧を解除し、図３Ｄに示すよう、コレット１００を上昇させる。コレット１００は、発光素子４３を持ち帰ることなく、発光素子４３は接合部材４２上に載置されている。
以上のように、コレット１００を用いてパッケージ４１上に発光素子４３を順次載置した後、図４Ａに示すようにワイヤ４４を接続し、図４Ｂに示すように凹部内に封止部材４５を配置する。その後、図４Ｃに示すように個片化することで、発光装置４０を得ることができる。
本発明に係るコレットは、発光素子等の半導体素子をパッケージ等の実装部に移送する工程において用いることができる。
１００…コレット
１０…本体部
１１…第１貫通孔
１２…第１凸部
１４…開口部
１５…第１凸部内貫通孔
２０…ゴム弾性部
２１…第２貫通孔
３０…先端部
３１…第３貫通孔
３２…第２凸部
３３…第２凸部内貫通孔
３４…柱状部
３５…錐台状部
３６…吸着部
３７…吸着面
４０…発光装置
４１…パッケージ
４２…接合部材
４３…発光素子
４４…ワイヤ
４５…封止部材
５０…支持体

Claims (6)

  1. 第１貫通孔を有する本体部と、
    前記本体部の先端に接続されるゴム弾性部と、
    前記ゴム弾性部の先端に接続される先端部と、
    を備えるコレット。
  2. 前記本体部は、先端に第１凸部を有し、前記ゴム弾性部は、前記第１凸部が嵌合される第２貫通孔を有する、請求項１に記載のコレット。
  3. 前記第１貫通孔は、前記第１凸部を連通する第１凸部内貫通孔を備える、請求項２に記載のコレット。
  4. 前記先端部は、前記ゴム弾性部に接続される上面に第２凸部を有し、前記第２凸部は前記第２貫通孔に嵌合される請求項２又は請求項３に記載のコレット。
  5. 前記第２凸部は、前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔を備える、請求項４に記載のコレット。
  6. 本体部と、前記本体部の先端に接続されるゴム弾性部と、前記ゴム弾性部の先端に接続される先端部と、を備えるコレットを準備する工程と、
    発光素子を準備する工程と、
    前記コレットの前記先端部を前記発光素子に当接させて、前記コレットで前記発光素子を吸着する工程と、
    前記発光素子をパッケージ上に載置し、前記発光素子から前記コレットを外す工程と、
    を備える発光装置の製造方法。
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