JP3815171B2 - ペースト塗布方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームなどの被塗布面にペーストを塗布するペースト塗布方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、リードフレームなどの基板に半導体チップを接着するためのペーストが塗布される。このペースト塗布は吐出ポンプから吐出されるペーストを塗布ノズルに導き基板の塗布エリア内に塗布することにより行われる。この塗布方法の一つとして、塗布ノズルを塗布エリア内で移動させながらペーストを吐出することにより塗布を行う描画塗布が知られている。
【0003】
この描画塗布を効率化するには、塗布ノズルを移動させる速度を高速化することが求められる。このため移動部分を極力軽量・コンパクト化する目的で、移動部分は塗布ノズルのみとし、ペーストを吐出させる吐出ポンプ本体は固定して別途配置する方法が用いられる。この方法では塗布ノズルの移動を許容するため、塗布ノズルと吐出ポンプとは、樹脂製のチューブなど可撓性を有する管部材によって連結される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで塗布効率の向上には、上述の塗布ノズルの移動速度の高速化とともに、動作シーケンス上で塗布ノズルの移動やペースト吐出など連続して行われる各動作間の無駄時間を極力排除することが求められる。しかしながら、可撓性の管部材によってペーストを圧送する場合には、吐出圧によるチューブの膨張変形に起因して、塗布ノズルから塗布エリアに対して塗布されるペーストの吐出断続時の応答性が悪く、吐出ポンプがペーストの吐出を開始した後に塗布ノズルから実際にペーストが安定して吐出されるまでに時間遅れを生じる。そしてペーストの吐出が安定しないまま塗布ノズルを移動させて描画塗布を開始すると、かすれなどの描画不良が生じる。このように従来のペースト塗布には、高速で描画塗布を行う場合に良好な描画形状が得られないという問題点があった。
【0005】
そこで本発明は、良好な描画形状が得られ塗布効率を向上させることができるペースト塗布方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のペースト塗布方法は、被塗布物の塗布面に沿って塗布ノズルを移動テーブルにより相対的に水平移動させながらポンプ手段を正転させてチップボンディング用のペーストを吐出させこのペーストを塗布ノズルから吐出することにより被塗布物に所定の描画パターンで描画塗布を行うペースト塗布方法であって、前記塗布ノズルの下降動作中に前記ポンプ手段を正転させて予備吐出を行ない、次いで前記ポンプ手段の正転によるペースト吐出を開始して前記塗布ノズルへペーストを圧送し、遅れ時間だけ遅れた所定時間経過後に前記移動テーブルによる水平移動を開始して描画塗布動作を開始し、前記描画塗布動作終了後、前記塗布ノズルの上昇時に前記ポンプ手段を逆方向へ回転させる逆吸引動作を行なうことにより、塗布エリア内に塗布されたペーストの塗布線からはみ出すことなくペーストの糸切り動作を行うようにした。
【0009】
本発明によれば、ポンプ手段によるペースト吐出を開始して所定時間経過後に塗布ノズルの水平移動を開始することにより、常にペーストの吐出が安定した状態で描画塗布を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態のペースト吐出用の吐出ポンプの断面図、図3は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図、図4は本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート、図5は本発明の一実施の形態の塗布ノズルの斜視図、図6は本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャートである。
【0011】
まず図1を参照してダイボンディング装置の構造を説明する。図1においてチップ供給部1にはウェハシート2が図示しない保持テーブルによって保持されている。ウェハシート2には多数の半導体素子であるチップ3が貼着されている。チップ供給部1の側方には搬送路5が配設されており、搬送路5は基板であるリードフレーム6を搬送し、ペースト塗布位置およびボンディング位置にリードフレーム6を位置決めする。チップ供給部1の上方にはボンディングヘッド4が配設されており、ボンディングヘッド4は図示しない移動機構により水平移動および上下動する。
【0012】
搬送路5の側方にはペースト塗布部9が配設されている。ペースト塗布部9は移動テーブル10にL型のブラケット15を介して塗布ノズル18を装着して構成されている。塗布ノズル18は、不動のプレート21上に固定配置されたポンプ手段である吐出ポンプ16の吐出口と可撓性の管部材であるチューブ17によって連結されている。チューブ17はテフロンなどペースト7が固着しない性質の樹脂材質で製作され、外周表面は金属メッシュなどの補強層によって被覆されている。この補強層により、内圧作用時のチューブ17の膨張変形を減少させることができる。
【0013】
移動テーブル10は、Y軸テーブル11上にX軸テーブル12を段積みし、さらにその上にL型のブラケット13を介してZ軸テーブル14を垂直方向に結合して構成されている。Y軸テーブル11、X軸テーブル12、Z軸テーブル14は、それぞれY軸モータ11a、X軸モータ12a、Z軸モータ14aを備えている。X軸モータ12a、Y軸モータ11aおよびZ軸モータ14aを駆動することにより、塗布ノズル18はリードフレーム6上で水平方向および上下方向に移動する。したがって、移動テーブル10は塗布ノズル18をリードフレーム6に対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【0014】
リードフレーム6上面のチップ3の搭載位置は、ペースト7が塗布される塗布エリア6aとなっている。塗布ノズル18を塗布エリア6a内に位置させ、塗布ノズル18からペースト7を吐出させながら塗布ノズル18を移動させることにより、塗布エリア6a内には所定の描画パターンでチップボンディング用のペースト7が描画塗布される。
【0015】
このペースト塗布後、リードフレーム6は搬送路5上をボンディング位置8に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア6a内に塗布されたペースト7上に、ボンディングヘッド4のノズル4aによってチップ供給部1からピックアップされたチップ3がボンディングされる。
【0016】
次に図2を参照して、ペーストを吐出するポンプ手段である吐出ポンプ16について説明する。図2において、ペースト吐出用の吐出ポンプ16は、シリンダ29とシリンダ29の内部に嵌入するピストン31およびピストン31を往復動させる往復動機構より成る。往復動機構は、モータ34、送りねじ35およびナット36より構成され、送りねじ35をモータ34によって回転駆動することにより、ナット36と結合されたピストン31がシリンダ29内で往復動する。
【0017】
シリンダ29には、吸入ポート29aおよび吐出ポート29bが設けられている。吸入ポート29aは第2バルブ28を介してシリンジ26と接続されている。吐出ポート29bは第1バルブ30、チューブ17を介して塗布ノズル18と接続されている。シリンジ26内は第3バルブ27、レギュレータ33を介してエア源32から供給されるエアによって加圧されており、第3バルブ27および第2バルブ28を開にしてピストン31を上昇させることにより、シリンジ26内のペーストは吸入ポート29aを介してシリンダ29内に吸入される。
【0018】
そして第3バルブ27を閉じ、第1バルブ30を開にした状態でモータ34を正方向に駆動(正転)してピストン31を下降させることにより、シリンダ29内のペーストは吐出ポート29bから吐出される。このとき、モータ34の駆動速度を変えることにより、吐出ポート29bから吐出されるペースト吐出流量が変化し、駆動速度に比例した吐出流量が得られるようになっている。
【0019】
吐出されたペーストはチューブ17を介して塗布ノズル18へ圧送され、塗布ノズル18の下端部に設けられた塗布口より吐出されて被塗布物であるリードフレーム6の塗布エリア6aに塗布される。このペースト7の圧送時において、チューブ17は補強層によって被覆されているため膨張変形が抑えられ、チューブ17の膨張変形に起因する塗布ノズル18からの吐出遅れが軽減されるようになっている。
【0020】
次に図3を参照してダイボンディング装置の制御系の構成を説明する。図3において、ポンプ駆動部40は、ピストン31を駆動するモータ34を駆動する。バルブ駆動部41は、第1バルブ30および第2バルブ28を駆動して、吐出ポンプ16の吸入ポート29aへのペースト7の吸入および吐出ポート29bからのペースト7の吐出を制御する。
【0021】
Z軸モータ駆動部42、Y軸モータ駆動部43、X軸モータ駆動部44は、移動テーブル10のZ軸モータ14a、Y軸モータ11a、X軸モータ12aをそれぞれ駆動する。ボンディングヘッド駆動部45は、チップ3をボンディングするボンディングヘッド4を駆動する。記憶部46は、各部の動作や処理に必要なプログラムや塗布パターンのデータを記憶する。制御部47は、記憶部46に記憶されたプログラムに基づいて各部の動作を制御する。これにより塗布ノズル18を移動させて行われる描画塗布のタイミングを制御することができる。操作部48は、キーボードやマウスなどの入力手段であり操作用制御コマンドの入力やデータ入力を行う。表示部49はディスプレイ装置であり、操作入力時の画面を表示する。
【0022】
次に図4のタイミングチャートを参照して描画動作について説明する。このタイミングチャートは、描画塗布における塗布ノズル18の高さ位置、吐出ポンプ16を駆動するモータ34の回転方向および駆動時期、塗布ノズル18をXY軸により移動させて実際に描画を行う描画塗布動作などのタイミングの相関を示すものである。図4に示すタイミングt1〜t6の間のインターバル時間Tは、1つの塗布エリア6aに対して描画塗布を行う1サイクルのタクトタイムを示すものであり、タイミングt1,t6は1回のサイクルにおいて、塗布ノズル18からのペースト7の吐出が完全に停止し、塗布エリア6aへの塗布が終了したタイミングを示している。以下、タイミングt1〜t6間の各部の動作について説明する。
【0023】
1サイクルが終了したタイミングt1において、塗布ノズル18はリードフレーム6の上面から上昇した位置にあり、この状態では塗布ノズル18からのペースト7の吐出は完全に停止し、いわゆる糸切りが完了している。この後、タイミングt2までの間にリードフレーム6は搬送路5上をピッチ送りされ、次の塗布エリア6aが塗布ノズル18の直下に位置する。そしてタイミングt2からタイミングt3の間に塗布ノズル18は下降し、タイミングt3にて塗布高さとなる。
【0024】
この下降動作中に、吐出ポンプ16はタイミングt2から所定の予備吐出時間T1の間だけ正転し、ペーストの予備吐出を行う。この予備吐出は後述するように、前回のサイクルにおいて描画塗布終了時に塗布ノズル18から吐出されたペースト7の糸切りを促進するために行われる逆吸引動作において吸引された量に相当するペースト7を予めチューブ17や塗布ノズル18に吐出する動作である。
【0025】
そして塗布ノズル18の下降が完了したタイミングt3から、吐出ポンプ16を正転させてペースト7の吐出を開始し、塗布ノズル18へペースト7を圧送する。このポンプ駆動時間T2は、実際に塗布ノズル18を移動させながらペースト7を吐出させて塗布する描画塗布時間T2に等しい。このとき、図4の最下図に示すように、塗布ノズル18からのペースト7の実際の吐出による描画塗布動作は、タイミングt3から遅れ時間T4だけ遅れたタイミングで移動テーブル10によるXY軸動作(水平移動)を開始することにより開始される。
【0026】
この後、描画塗布時間T2がタイムアップするタイミングt4から、塗布ノズル18が上昇を開始し、タイミングt5にて上昇位置に到達する。この上昇時に上昇開始のタイミングt4から予定の逆吸引時間T3の間だけポンプを逆方向に駆動(逆転)させる。これにより、描画塗布終了後もなお塗布ノズル18やチューブ17内に存在するペースト7を吐出方向と逆方向に吸引することができ、塗布ノズル18から余分なペースト7が吐出される糸引き現象を解消することができる。なお、上昇を開始するタイミングt4から所定の時間経過後に逆吸引動作を開始するようにしてもよい。すなわち逆吸引動作は、塗布ノズル18が上昇するタイミングと同時またはその後から開始される。
【0027】
次に、タイミングt5から塗布ノズル18の移動による糸切り動作が行われる。すなわち塗布ノズル18からペースト7の吐出が停止された後に、図5に示すように、塗布ノズル18を水平方向に移動させることにより、塗布エリア6a内に既に塗布された塗布線上のペースト7と塗布ノズル18の先端部とを連結した糸状のペースト7を上下に分離させる。このとき、塗布ノズル18の水平移動方向は塗布線方向に一致させる。
【0028】
これにより、引き離された糸状のペースト7が塗布線からはみ出すことなく糸切り動作を行うことができる。そして所定の糸切り動作が完了したタイミングt6にて、描画塗布の1サイクルを完了する。なお、この糸切り動作において、塗布ノズル18を水平方向に移動させる替わりに、上下方向に複数回動作させることにより糸切りを行ってもよい。もちろん、水平方向の移動と上下方向の移動を組み合わせてもよい。
【0029】
上記説明したように、本実施の形態では、塗布ノズル18をリードフレーム6に向かって下降させて塗布ノズル18からペースト7を吐出してリードフレーム6にペースト7を塗布し、その後塗布ノズル18を上昇させる動作を繰り返し行う塗布動作において、塗布ノズル18を上昇させる際にこの塗布ノズル18からペースト7を吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの吸引分に相当する量のペーストを予備吐出するものである。この予備吐出の動作は、塗布ノズル18がタイミングt2〜t3の間に下降する動作とオーバーラップするタイミングで行われるようにタイミングが設定されている。
【0030】
このような逆吸引動作を行うことにより、前述のように塗布ノズル18からの吐出停止時の応答性を向上させることができる。そして予備吐出を行うことにより、逆吸引動作を行うことに起因する次回塗布動作時の吐出タイミングの遅れを防止して、タクトタイムを短縮することが可能となる。本実施の形態では、この吸引動作と予備吐出動作とを、塗布ノズル18の上昇、下降の間に行うようにしていることから、無駄時間を排除してタクトタイムの短縮を実現している。
【0031】
なお、図6のタイミングチャートに示すように、タイミングt2からタイミングt3の間の塗布ノズル18の下降動作において、タイミングt3よりも所定の遡及時間T’4だけ先行したタイミングでポンプ正転を開始するようにしてもよい。ここでは、予備吐出時間T1に引き続いて描画塗布時間T2の間ポンプを連続して正転させるようにしている。
【0032】
これにより、塗布ノズル18の下降が完了したタイミングt3において、塗布ノズル18の先端部の塗布口には既にペースト7が到達しており、描画塗布動作をタイミングt3から直ちに開始することができる。したがって、図4に示す遅れ時間T4を排除することができ、前述の1サイクル当りのタクトタイムTを更にT4分だけ短縮したタクトタイムT’で1サイクルの描画塗布を行うことができる。
【0033】
すなわち上述の例では、ポンプ手段によるペースト吐出の開始タイミング(タイミングt3よりも所定の遡及時間T’4だけ先行したタイミング)から所定時間(遡及時間T’4)経過後に移動手段によって塗布ノズル18を水平移動させて描画塗布を開始させるよう、制御部47によって各部を制御する。すなわち、制御部47はポンプ手段によるペースト吐出の開始タイミングから所定時間経過後に塗布ノズル18を移動させて描画塗布を開始させる制御手段となっている。
【0034】
これにより、可撓性のチューブ17の弾性変形やペースト7の圧縮特性によって不可避的に生じるポンプ手段の吐出タイミングと塗布ノズル18による塗布タイミングとの間の遅れ時間を排除することができるとともに、描画塗布に際しては塗布開始時点から常にペースト7の吐出が安定して行われ、かすれなどの不具合を生じることなく良好な描画形状で塗布を行うことができる。
【0035】
なお上記実施の形態では、ポンプ手段としてピストン31をシリンダ29内で往復動させるプランジャタイプの吐出ポンプ16を用いた例を示しているが、ポンプ手段の種類はこれに限定されるものではなく、プランジャタイプの吐出ポンプ以外にもスクリュータイプのポンプやピンチローラ式のディスペンサなど、駆動手段の正逆切り換えによって吸引・吐出が切り換えられ、駆動用モータなどを制御することによって吐出流量が可変できるものであればよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ手段によるペースト吐出を開始して所定時間経過後に塗布ノズルの水平移動を開始するようにしたので、ポンプ手段の吐出タイミングと塗布ノズルによる塗布タイミングとの間の遅れ時間を排除することができるとともに、描画塗布に際しては塗布開始時点から常にペースト7の吐出が安定して行われ、かすれなどの不具合を生じることなく良好な描画形状で塗布を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態のペースト吐出用の吐出ポンプの断面図
【図3】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図
【図4】本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート
【図5】本発明の一実施の形態の塗布ノズルの斜視図
【図6】本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
3 チップ
6 リードフレーム
6a 塗布エリア
7 ペースト
10 移動テーブル
16 吐出ポンプ
17 チューブ
18 塗布ノズル
47 制御部
Claims (1)
- 被塗布物の塗布面に沿って塗布ノズルを移動テーブルにより相対的に水平移動させながらポンプ手段を正転させてチップボンディング用のペーストを吐出させこのペーストを塗布ノズルから吐出することにより被塗布物に所定の描画パターンで描画塗布を行うペースト塗布方法であって、前記塗布ノズルの下降動作中に前記ポンプ手段を正転させて予備吐出を行ない、次いで前記ポンプ手段の正転によるペースト吐出を開始して前記塗布ノズルへペーストを圧送し、遅れ時間だけ遅れた所定時間経過後に前記移動テーブルによる水平移動を開始して描画塗布動作を開始し、前記描画塗布動作終了後、前記塗布ノズルの上昇時に前記ポンプ手段を逆方向へ回転させる逆吸引動作を行なうことにより、塗布エリア内に塗布されたペーストの塗布線からはみ出すことなくペーストの糸切り動作を行うことを特徴とするペースト塗布方法。
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