JP5538355B2 - ボンディングのために基板を搬送する装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を搬送する装置に関し、特に、ボンディング適用のため基板を搬送する装置に関する。

半導体パッケージの組み立てに用いられるワイヤ又はダイボンダにおいて、電子デバイスを取り付けるための基板は、搬送され、パターン認識、基板の位置合せ及び基板へのワイヤ又はダイスのボンディングのために基板搬送装置のコンベアに沿ってインデックスされる。基板を搬送する１つの通常の方法は、ガイドレールに沿った幾つかのインデクサを使用して基板を支持することによるものである。図１Ａ〜１Ｃに示されているような基板搬送装置１００は、２つのインデキシングデバイスの間の基板１０２を搬送する通常の運動シーケンスを利用する。インプットインデクサ１０６及びアウトプットインデクサ１０８は、基板１０２を直線的にリレーするために、ガイドレール１０４に沿って位置合せされる。基板１０２は、インプットインデクサ１０６から、ガイドレール１０４のインプット端及びアウトプット端を通ずる略中ほどのアウトプットインデクサ１０８まで、輸送される。

図１Ａは、ガイドレール１０４に沿ってボンディング位置に位置するウィンドウクランプ１１０を示す。インプットインデクサ１０６及びウィンドウクランプ１１０は、ガイドレール１０４のインプット端でロードされる基板１０２に対してクランプするために、ガイドレール１０４に対して閉じられている。アウトプットインデクサ１０８は、ガイドレール１０４に沿った下流に位置され、基板１０２を受け取るためにスタンバイ位置で開いたままになっている。基板１０２がウィンドウクランプ１１０で保持されているとき、ダイボンディングがダイボンディング位置で実行される。基板１０２がさらにインデックスされアウトプットインデクサ１０８に到着すると、アウトプットインデクサ１０８は、図１Ｂに示されるように基板１０２上でクランプする。同時に、インプットインデクサ１０６は、今ウィンドウクランプ１１０及びアウトプットインデクサ１０８により支持されている基板１０２を放すために開く。アウトプットインデクサ１０８は、図１Ｃのようにボンドされた基板１０２を取りはずすために、基板１０２をガイドレール１０４の端部に向かってインデックスすることを続ける間、インプトインデクサ１６は開いて、ガイドレール１０４に沿ってインデックスして他の基板１０２を受け取るためにスタンバイする。

そのような通常のインデキシング装置は、インプット及びアウトプットインデクサ１０６、１０８及びウィンドウクランプ１１０を開くこと及び閉じることを必要とする。これらの追加の動きのため時間が浪費され、機械の処理量が影響される。さらに、基板１０２をインプットインデクサ１０６からアウトプットインデクサ１０８まで輸送することは、基板１０２に位置的なエラーを取り込むかもしれない。なぜなら輸送は、インプットインデクサ１０６及びアウトプットインデクサ１０８のそれそれで、上で説明したように、基板１０２を取り外す又はクランプするため開いたり閉じたりすることを必要とするからである。したがって、取り込まれた位置的なエラー全てを補正するために基板１０２の再調整がそれぞれの輸送の後で必要になる。前検査による位置補償がまたガイドレール１０４に沿ったダイボンディング位置で必要となる。

基板の搬送のための多重インデクサを実装する１つの従来技術アセンブリが、「ワークの組立装置およびワークの搬送装置ならびにワークの搬送方法」という名称で特許文献１（特開２００６−１５６４４４号公報）に記載されている。アセンブリは、ワークステーションの間の基板を搬送するために２つのピックアンドプレース搬送アームを使用する。それゆえ、このアセンブリは、上述の問題と不利益に直面する。なぜならインデクサの間の基板の輸送が必要であるからである。したがって、搬送工程中に位置的なエラーを取り込むことなく効果的に基板を搬送するための基板搬送装置を発明することが望ましい。

特開２００６−１５６４４４号公報

したがって、従来の二重インデクサ装置に比較して増加した処理量での、ボンディング動作のため、基板を１つの位置から他の位置に搬送するための装置を提供することを探求することが本発明の目的である。

したがって、本発明は、基板上にボンディングを実行するためのボンディング装置であって、ボンディング中に第１基板をクランプするための第１基板保持デバイス及びボンディング中に第２基板をクランプするための第２基板保持デバイスを備え；各基板保持デバイスは、基板を受け取るためそれぞれのオンローディング位置の間で連続して移動する作用があり、ボンディング位置では、基板がボンディングされ、オフローディング位置では、ボンディングされた基板が基板保持デバイスから取り除かれ；そのオンローディング位置からそのボンディング位置までの第１供給経路に沿って、及びそのオフローディング位置からそのオンローディング位置まで第１帰還経路に沿って、第１基板保持デバイスを駆動するために作動する第１アクチュエータ；及びそのオンローディング位置からそのボンディング位置までの第２供給経路に沿って、及びそのオフローディング位置からそのオンローディング位置まで第２帰還経路に沿って、第２基板保持デバイスを駆動するために作動する第２アクチュエータを備える。

さらに詳細に、添付の図面を参照することにより、この後に、本発明を記載することが有用である。図面及び関連する記載の特定性は、請求項により規定されている本発明の広い同一性の一般性に優先するものと理解されるべきではない。

本願発明は、添付の図面と共に考慮された場合には、本発明の好ましい実施形態の詳細な記載を参照することにより、直ぐに理解されるものである。

ガイドレールに沿った２つのインデキシングデバイスの間で基板を輸送するための通常の運動シーケンスの概略的な平面図である。 ガイドレールに沿った２つのインデキシングデバイスの間で基板を輸送するための通常の運動シーケンスの概略的な平面図である。 ガイドレールに沿った２つのインデキシングデバイスの間で基板を輸送するための通常の運動シーケンスの概略的な平面図である。 本発明の第１の好ましい実施形態による基板搬送装置の等角図である。 装置の２つのインデキシングデバイスの二重作業経路を図示する図２の基板搬送装置の平面図である。 本発明の第２の好ましい実施形態による基板搬送装置の等角図である。 その２つのインデキシングデバイスの作業経路を図示する図４の方向Ｐからの基板搬送装置の側面図である。

本願発明の好ましい実施形態が、これ以降、添付の図面を参照して、記載される。

図２は、本発明の第１の好ましい実施形態による基板搬送装置の等角図である。各基板１２は、個別に搬送されるか、複数の個別の基板が、キャリアの上に取り付けられることができ、一緒に搬送されることができる。基板搬送装置１０は、インプット端部及び反対のアウトプット端部を備える装置１０の第１側上に直線ガイドレール１４を備える。装置のボンディング位置を通過する中央線について第１側と反対の装置１０の第２側に配置されている別の直線ガイドレールがあり（図３参照）、半導体ダイスは、ダイボンダで基板１２にボンドされる。

第１インデキシングデバイス１５は、装置１０の第１側上に取り付けられる一方、第２インデキシングデバイス１６が装置１０の第２側上に沿って取り付けられる。各第１及び第２インデキシングデバイス１５、１６は、別のアクチュエータにより駆動されるＸ及びＹキャリッジ１１、１３を備えるＸ−Ｙ位置テーブルを含む。第１インデキシングデバイス１５は、Ｘキャリッジ１１及びＹキャリッジ１３を備えて示され、第１及び第２インデキシングデバイス１５、１６は、互いに独立に移動可能なようにする。

第１及び第２のインデキシングデバイス１５、１６は、ガイドレール１４の（オンローディング領域を備える）インプット端部から（オフローディング領域を備える）アウトプット端部までの供給経路に沿って連続的に移動可能な、第１及び第２基板保持デバイス１８、２０それぞれに、結合されて支持する。第１及び第２基板保持デバイス１８、２０、それぞれ、基板１２のボンディング中に、基板１２をクランプし、供給経路から距離をあけた別の帰還経路に沿って基板オンローディング領域に戻る。したがって、各基板保持デバイス１８、２０は、それぞれ第１及び第２周期的作業経路ＡＢＣＤ、Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’に沿って移動可能であり、各完全な周期的作業経路は、四辺形の形状である。周期的作業経路は、ボンディング位置について互いに鏡の位置にある。

特に、各帰還経路ＣＤ、Ｃ’Ｄ’は、水平平面上の供給経路ＡＢ、Ａ’Ｂ’から水平方向に距離があけられているので、１つの基板保持デバイス１８、２０の動作は、帰還経路ＣＤ及びＣ’Ｄ’に沿った他のものを阻害しないようになる。第１基板保持デバイス１８の供給経路ＡＢ上の位置は、第２基板保持デバイス２０の供給経路Ａ’Ｂ’の位置と重複することができる。それぞれの基板保持デバイス１８，２０に基板１２をロードする時間は、ずらすべきである。したがって、基板は連続的にインデックスされることができて、各インデキシングデバイス１５、１６のアイドル時間は減少される。

例示された本発明の好ましい実施形態において、各基板保持デバイス１８、２０は、垂直方向に１つの基板１２をクランプするように配置される。基板保持デバイス１８、２０は、また、基板１２を水平に運搬するように構成されることができる。基板保持デバイス１８、２０は、基板１２をガイドレール１４のインプット端からそれらのアウトプット端までＡＢ及びＡ’Ｂ’に沿って供給するために、上述した通常の基板搬送装置１００におけるように、あるインデクサから別のインデクサに基板１２を輸送する必要なしに、基板１２を、オンローディング、ディスペンシング、ダイボンディング及びオフローディング領域を通じて動かすことにより、基板１２を保持し且つクランプする。オンローディング、ダイボンディング及びオフローディング位置又は領域は、直線に配置され、直線ガイドレール１４は前記直線の向かい側に配置されるようにする。このように、基板輸送中にインデクサ及びウィンドウクランプを開く及び閉じるために、又は供給中基板１２を再位置合せする必要がないのでパターン認識遅延のために、追加の時間を割り当てる必要がない。

基板１２は、ガイドレール１４のアウトプット端でオフロードされた後、各基板保持デバイス１８、２０は、帰還経路ＣＤ／Ｃ’Ｄ’を経由して、ガイドレール１４のインプット端に戻る。次に、第１及び第２インデキシングデバイス１５、１６は、基板保持デバイス１８、２０をオンローディング位置Ａ及びＡ’に再配置して、さらに基板１２を、ガイドレール１４のインプット端からアウトプット端に供給する工程を繰り返す。

図３は、装置１０の２つのインデキシングデバイス１５、１６の二重作業経路を図示する図２の基板搬送装置１０の平面図である。第１基板保持デバイス１８は、第１周期的作業経路ＡＢＣＤに沿って移動する一方、第２基板保持デバイス２０は、別の周期的作業経路Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’を通じて移動する。第１基板保持デバイス１８は、基板１２を保持してクランプし、基板１２をガイドレール１４のインプット端からそれのアウトプット端までＸ方向にＡＢに沿って、基板１２を別のインデクサに輸送する必要なしに、供給する。第２基板保持デバイス２０は、第１基板保持デバイス１８から距離をあけ、それは別の基板１２を保持してクランプし、基板１２をガイドレール１４のインプット端からそれらのアウトプット端にＡ’Ｂ’に沿って搬送する。両基板保持デバイス１８、２０は、同じボンディング位置又は別のボンディング位置のいずれかで、ボンディングをするため、基板１２を配置する。第１及び第２インデキシングデバイス１５、１６は、同時に又は別のオフローディング位置Ｂ及びＢ’でダイボンディングした後、基板１２をオフロードし、そして、基板保持デバイス１８、２０をＣＤ／Ｃ’Ｄ’に沿ってＤ及びＤ’に向かって後ろにそしてＡ及びＡ’に動かすことにより、それぞれ同じ又は別のオンローディング位置Ａ及びＡ’ガイドレール１４のインプット端に戻る。

第１及び第２インデキシングデバイス１５、１６は、ボンディングのために、交互に、基板１２を輸送する。第１インデキシングデバイス１５が１つの基板１２をオフロードして別の基板１２をロードするようになされるとき、さらに別の基板１２がボンディングされる。したがって、この構成において少なくとも２つのインデキシングデバイスを有することにより、各インデキシングデバイスの全アイドル時間は、大幅に減少される。

図４は、本発明の第２の好ましい実施形態による基板搬送装置１０’の等角図である。基板搬送装置１０’は、共通ベース２２上に取り付けられた第１及び第２インデキシングデバイス１５’、１６’を備える。第１及び第２インデキシングデバイス１５’、１６’は、さらに、第１及び第２Ｙ配置テーブル２４、２８及びＺ配置テーブル２６、３０を備える。第１及び第２基板保持デバイス１８、２０は、それぞれ第１及び第２インデキシングデバイス１５’、１６’上に取り付けられ、それぞれの配置テーブル上直交ＸＹＺ方向に沿うインデキシングデバイス１５’、１６’の動作により移動可能である。各配置テーブルは、別々に作動可能なキャリッジを備えることにより、第１及び第２基板保持デバイス１８、２０は、独立にキャリッジに沿って搬送可能である。

図４において、ペアのトラックを含むＸキャリッジ２１は、第１基板保持デバイス１８をＸ−方向に沿って搬送する一方、またペアのトラックを含むＹキャリッジ２３は、第２基板保持デバイス２０をＹ−方向に沿って搬送する。第２インデキシングデバイス１６’のＺキャリッジ３１は、基板保持デバイス２０をＺ−方向に沿って搬送するためのペアのトラックを含むものとして示されている。第１基板保持デバイス１８は、第１周期的作業経路ＥＦＧＨに沿って移動する一方、第２基板保持デバイス２０は、第２周期的作業経路Ｅ’Ｆ’Ｇ’Ｈ’に沿って移動し、両方の周期的経路は、垂直平面上にある。第１周期的作業経路ＥＦＧＨは、第２周期的作業経路Ｅ’Ｆ’Ｇ’Ｈ’とオーバーラップしてもよい。それぞれの基板保持デバイス１８、２０で基板１２をロードする時間は、ずらすべきである。さらに、第１及び第２インデキシングデバイス１５’、１６’の動作において阻害がないことを確実にするため、両方の基板保持デバイス１８、２０のための供給及び帰還経路は、異なる高さにある。

図５は、その２つのインデキシングデバイスの作業経路を図示する図４の方向Ｐからの基板搬送装置１０’の側面図である。第１基板保持デバイス１８は、周期的作業経路ＥＦＧＨに沿って移動し、帰還経路ＧＨを経由して帰還する前に基板１２を供給経路ＥＦに沿って最初に供給する。図示されているように、基板１２は、ダイボンディングのためのダイボンディング位置で保持される。第１インデキシングデバイス１５’は、第２インデキシング１６’から距離をあけて、それは第２インデキシングデバイス１６’よりも高く配置される。この方法において、基板保持デバイス１８、２０のための供給及び帰還経路は、１つのインデキシングデバイスの動作が他のインデキシングデバイスにより妨害されないように、異なった高さにある。

本発明の好ましい実施形態に従って、基板搬送装置１０は、基板１２の供給処理量を改善することが認識されるべきである。基板１２は、ガイドレール１４のインプット端からアウトプット端まで基板の搬送中に、インデクサの間では輸送されないので、位置的なエラーが生じることはない。したがって、供給の開始前に、基板保持デバイス１８、２０上に基板１２を位置合せするため、１つの光学システムだけが、ガイドレール１４のインプット端に配置される必要がある。さらに、ボンディング位置で基板１２をクランプするために、どのようなウィンドウクランプをも使用する必要はない。なぜなら、基板保持デバイス１８、２０は、全インデキシング工程中で基板１２をしっかりと支持しているからである。このように、１つのインデクサから別のものに基板１２を輸送すること、及び基板１２の再位置合せのために追加のパターン認識をすること、から生ずる遅延は、除外されることができる。ボンディング動作のためガイドレール１４に沿って基板１２を供給するための機械サイクル時間は、顕著に減少される。さらに、少なくとも２つの独立に可動であり同時に働くインデキシングデバイスを有することにより、各インデキシングデバイスのアイドル時間が減少される。装置の全体の処理量は、従来技術と比較して増加されることができる。

ここに記載された本発明は、ここに明示的に記載されたものの他の変形、修正及び／又は追加をされることができ、本発明は、上述の記載の精神及び範囲に入るすべてのそのような変形、修正及び／又は追加を含むことが理解されるべきである。

１０、１０’ 基板搬送装置
１１ Ｘキャリッジ
１２ 基板
１３ Ｙキャリッジ
１４ ガイドレール
１５、１５’ 第１インデキシングデバイス
１６、１６’ 第２インデキシングデバイス
１８ 第１基板保持デバイス
２０ 第２基板保持デバイス
２１ Ｘキャリッジ
２３ Ｙキャリッジ
３１ Ｚキャリッジ
１００ 基板搬送装置
１０２ 基板
１０４ カイドレール
１０６ インプットインデクサ
１０８ アウトプットインデクサ
１１０ ウィンドウクランプ

Claims (18)

1. 基板上にボンディングを実行するためのボンディング装置であって、該ボンディング装置は、
   ボンディング中に第１基板をクランプするための第１基板保持デバイス及びボンディング中に第２基板をクランプするための第２基板保持デバイスであって、各基板保持デバイスはそれぞれ、基板を受け取るためのオンローディング位置、基板がボンディングされるボンディング位置、及び、ボンディングされた基板が基板保持デバイスから取り除かれるオフローディング位置の間で連続して移動する作用がある、第１基板保持デバイス及び第２基板保持デバイスと、
   前記第１基板保持デバイスのオンローディング位置から前記第１基板保持デバイスのボンディング位置までの前記第１基板保持デバイスの第１供給経路に沿って、及び前記第１基板保持デバイスのオフローディング位置から前記第１基板保持デバイスの前記オンローディング位置までの前記第１基板保持デバイスの第１帰還経路に沿って、前記第１基板保持デバイスを駆動するために作動する第１アクチュエータと、
   前記第２基板保持デバイスのオンローディング位置から前記第２基板保持デバイスのボンディング位置までの前記第２基板保持デバイスの第２供給経路に沿って、及び前記第２基板保持デバイスのオフローディング位置から前記第２基板保持デバイスの前記オンローディング位置までの前記第２基板保持デバイスの第２帰還経路に沿って、前記第２基板保持デバイスを駆動するために作動する第２アクチュエータと、
   を備え、前記第１基板保持デバイスが第１ガイドレール上に取り付けられ及び前記第２基板保持デバイスが第２ガイドレール上に取り付けられ、該第１及び第２ガイドレールは、前記第１基板保持デバイス及び前記第２基板保持デバイスそれぞれの各前記ボンディング位置の両側に配置され、前記第１基板保持デバイス及び前記第２基板保持デバイスそれぞれの前記各ボンディング位置が前記第１基板保持デバイスの第１供給経路と前記第２基板保持デバイスの第２供給経路との間に配置され、前記第１基板保持デバイスの第１供給経路および前記第２基板保持デバイスの第２供給経路の両方が直線であるボンディング装置。
2. 前記第１及び第２基板保持デバイスは、同じボンディング位置を有することを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
3. 前記第１及び第２基板保持デバイスは、同じオンローディング及びオフローディング位置を有することを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
4. 前記第１及び第２基板保持デバイスによって、前記第１及び第２供給経路に沿って、移動する位置は、オーバーラップすることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
5. 前記第１帰還経路は、前記第１供給経路から距離をあけており、前記第２帰還経路は前記第２供給経路から距離をあけていることを特徴とする請求項４に記載のボンディング装置。
6. 各基板保持デバイスのためのオンローディング位置、ボンディング位置及びオフローディング位置は、直線に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
7. 前記第１基板保持デバイスは、第１直線ガイドレール上に取り付けられており、前記第２基板保持デバイスは、第２直線ガイドレール上に取り付けられており、前記第１及び第２直線ガイドレールは、それぞれのオンローディング位置、ボンディング位置及びオフローディング位置と並んで延在することを特徴とする請求項６に記載のボンディング装置。
8. 前記第１直線ガイドレール及び前記第２直線ガイドレールは、各基板保持デバイスの前記オンローディング位置、ボンディング位置及びオフローディング位置を通過する直線の向かい側に位置することを特徴とする請求項７に記載のボンディング装置。
9. 前記第１及び第２基板保持デバイスは、それぞれの第１及び第２周期的作業経路に沿って移動する動作が可能であり、各完全な周期的作業経路は、四辺形形状であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
10. 前記第１周期的作業経路は、ボンディング位置について前記第２周期的作業経路と鏡の位置にあることを特徴とする請求項９に記載のボンディング装置。
11. 前記第１及び第２周期的作業経路は、水平面に存在することを特徴とする請求項９に記載のボンディング装置。
12. 前記第１及び第２周期的作業経路は、垂直面に存在することを特徴とする請求項９に記載のボンディング装置。
13. 各基板保持デバイスの前記供給経路及び帰還経路は異なる高さにあることを特徴とする請求項１２に記載のボンディング装置。
14. ボンディングツールは、前記ボンディング位置で半導体ダイスを基板にボンディングする動作が可能なダイボンダを備えることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
15. 前記基板保持デバイスは、垂直方向で基板をクランプするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
16. さらに、第１基板保持デバイスに結合された第１インデキシングデバイス及び第２基板保持デバイスに結合された第２インデキシングデバイスを備え、該第１インデキシングデバイスは、該第２インデキシングデバイスと独立に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
17. 各インデキシングデバイスは、さらに、その供給経路と垂直な方向に各基板保持デバイスを配置する動作が可能な多重配置テーブルを含むことを特徴とする請求項１６に記載のボンディング装置。
18. 前記第１及び第２基板保持デバイスは、交互にボンディングするために基板を前記第１及び第２基板保持デバイスのボンディング位置に輸送するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。