JP5558874B2 - チップ搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板に半導体チップを実装する際に、半導体チップが供給されるチップトレイもしくはウエハトレイから、半導体チップを回路基板に実装するチップ実装装置に搬送する、チップ搬送装置に関する。

回路基板にダイボンディングされる半導体チップは、ウエハの状態の際に、ダイアタッチフィルムと呼ばれる粘着フィルムがウエハの基板接合面に貼り付けられている。（特許文献１の図７参照）ダイアタッチフィルムは、半導体チップを回路基板に実装する際に加熱され半導体チップと回路基板を接合する目的で使用されている。

これらの半導体チップをチップトレイもしくはウエハトレイから実装装置に搬送する場合、図６に示すようなチップ搬送装置を用いている。図６は、チップトレイとチップ搬送装置、実装装置とを示した概略側面図である。チップトレイ４には半導体チップ２が載せられている。半導体チップ２はコレット５によりチップトレイ４からピックアップされる。コレット５は上下方向、水平方向に移動可能になっており、ピックアップした半導体チップ２を待機位置Ａに待機しているチップスライダ６に移載する。チップスライダ６は、半導体チップ２を、吸着保持した状態で、カメラ認識位置Ｂおよびボンディング位置Ｃに水平搬送する。カメラ認識位置Ｂでは、チップスライダ６に載せられている半導体チップ２のアライメントマークと外形シルエットが、上下に配置したカメラ７ａ，７ｂにより画像認識される。ボンディング位置Ｃに半導体チップ２が搬送されると、ボンディングヘッド８が下降し、半導体チップ２をチップスライダ６から受け取る。半導体チップ２がボンディングヘッド８に受け渡されると、チップスライダ６は待機位置Ａに戻る。その後、ボンディングヘッド８と、回路基板３が吸着保持されている基板ステージ９の水平方向（ＸＹ方向）および回転方向（θ方向）の位置合わせが行われ、ボンディングヘッド８を下降（Ｚ方向）し加圧および加熱が行われボンディングが完了する。

特開２００８−１４７２７５号公報

ダイアタッチフィルムが貼り付けられた半導体チップ２は、一旦、チップトレイ４からボンディングヘッド８に搬送される際に、チップスライダ６に載せられる。このチップスライダ６による搬送途中に於いて、チップスライダ６のチップ吸着面１０にダイアタッチフィルムが付着してしまう問題がある。この付着は、搬送回数を繰り返すごとにチップ吸着面１０に堆積し半導体チップ２をボンディングヘッド８に受け渡す際に半導体チップ２がチップ吸着面１０に貼り付いてしまい、受け渡しが出来ない問題となる。このような不具合が発生すると、一旦、装置を停機し装置の清掃・調整が必要となり生産性の低下につながる。

そこで、本発明の課題は、ダイアタッチフィルムなどの粘着フィルムが半導体チップの基板接合面に設けられていても、チップ搬送装置のチップ吸着面に半導体チップの貼り付きによる受け渡し不良の発生することのないチップ搬送装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
粘着膜が回路基板と接合する基板接合面に形成された半導体チップを、半導体チップが供給されるチップ供給部から回路基板に実装する回路基板実装部まで、搬送するチップ搬送装置であって、
チップ搬送装置が、半導体チップを吸着保持するチップ保持部材を備え、
チップ保持部材が、チップ供給部から回路基板実装部まで、移動することにより半導体チップを搬送する機構であって、
チップ保持部材に設けられた、半導体チップの基板接合面と接触するチップ吸着面に、凸形状をした突起が形成されているチップ搬送装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
凸形状の突起が、円筒部材から形成されているチップ搬送装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、
チップ搬送装置が、チップ保持部材のチップ吸着面を清掃する清掃手段を備えているチップ搬送装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
チップ搬送装置が、チップ保持部材のチップ吸着面を冷却する冷却手段を備えているチップ搬送装置である。

請求項１に記載の発明によれば、チップ保持部材のチップ吸着面が凸形状をした突起が形成されているので、チップ保持部に半導体チップの粘着膜が全面的に貼り付いてしまうことがない。そのため、チップ保持部材から回路基板実装部に半導体チップを受け渡す際に、粘着膜の貼り付きによる受け渡し不良が発生することがない。

請求項２に記載の発明によれば、凸形状の突起が、円筒部材から形成されているので、半導体チップの粘着膜と接触する面積が少ない。円筒部材の外周は曲面を形成している。粘着膜は、円筒部材の外周の接線となるように接触するようになる。そのため、チップ保持部材から回路基板実装部に半導体チップを受け渡す際に、粘着膜の貼り付きによる受け渡し不良が発生することがない。

請求項３に記載の発明によれば、チップ保持部材のチップ吸着面を清掃する清掃手段を備えているので、チップ保持部材から回路基板実装部に半導体チップが受け渡された後、チップ吸着面を清掃することができる。そのため、粘着膜の一部がチップ吸着面に残っていても、チップ吸着面は清掃され、半導体チップ部品を搬送するたびに粘着膜がチップ吸着面に堆積することがない。そのため長期間、安定してチップ搬送することができる。

請求項４に記載の発明によれば、チップ保持部材のチップ吸着面を冷却する冷却手段を備えているので、チップ吸着面を常温よりも低い温度に保つことが出来る。半導体チップの基板接合面に貼り付けられている粘着膜は、常温では粘着力を維持しているが、冷却されたチップ吸着面には貼り付きにくい。そのため、チップ保持部材から回路基板実装部に半導体チップを受け渡す際に、貼り付きによる受け渡し不良が発生することがない。

本発明の実施の形態に係るチップ搬送装置の概略側面図である。 チップスライダのチップ吸着面の状態を示す概略斜視図である。 チップスライダに半導体チップが載せられた状態を示す概略側面図である。 チップスライダのチップ吸着面にワイヤーを配置した状態を示す概略斜視図である。 チップ搬送装置の動作を説明するフローチャートである。 従来のチップ搬送装置を説明する概略側面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明のチップ搬送装置１を示す概略側面図である。なお、背景技術を説明する際に用いた符号について、本実施の形態と同様の部分については同じ符号を用いる。

半導体チップ２はチップトレイ４に載せられて供給されている。半導体チップ２をピックアップするコレット５、待機位置Ａからカメラ認識位置Ｂ、ボンディング位置Ｃまで半導体チップ２を水平搬送するチップスライダ６、は背景技術の説明と同じである。また、半導体チップ２を画像認識するカメラ７ａ，７ｂ、回路基板３に半導体チップ２を加圧および加熱するボンディングヘッド８、回路基板３を吸着保持する基板ステージ９も同様に同じ構成である。チップスライダ６は、ボールねじを利用した水平搬送機構７で移動される。ボールねじの代わりに、リニアモータを利用したリニア搬送機構を用いることが出来る。チップスライダ６は、本発明のチップ保持部材に対応する。

図２にチップスライダ６のチップ吸着面１０の状態を示す。チップ吸着面１０には、凸状の突起１１が４箇所形成されている。また、チップ吸着面１０には半導体チップ２を吸着するための吸引口１２が形成されている。突起１１は吸着保持される半導体チップ２の四隅の位置に対応するように配置され、吸引口１２は、半導体チップ２の略中央部になるように配置されている。半導体チップ２の基板接合面２ａ側に粘着フィルム１３が貼り付けられている。粘着フィルム１３は、チップスライダ６に載せられた際に、図３に示すように突起１１のみにより支えられる。このように、チップスライダ６のチップ吸着面１０が凸状の突起１１を備えているので、チップ吸着面１０に半導体チップ２が全面的に貼り付いてしまうことがない。粘着フィルム１３は、本発明の粘着膜に対応する。

図４にチップ吸着面１０の別の形態を示す。図４に示すチップ吸着面１０には、突起１１の代わりに、ワイヤー１４がチップ吸着面１０の表面にワイヤー１４の外周が接するように、２列取り付けられている。ワイヤー１４の径は０．１ｍｍ程度のＳＵＳ製を用いることが出来る。ワイヤー１４の外周は曲面を形成している。半導体チップ２の粘着フイルム１３は、ワイヤー１４の外周に対して接線となるように接触する。そのため、ワイヤー１４と粘着フィルム１３の接触面積を少なくすることが出来、チップ吸着面１０に半導体チップ２が貼り付いてしまうことがない。ワイヤー１４は、本発明の円筒部材に対応する。

図１に戻り、本発明のチップ搬送装置１は清掃手段１５を備えている。清掃手段１５は、カメラ認識位置Ｂとボンディング位置Ｃとの間に配置されている。清掃手段１５は上下に移動可能で、チップスライダ６が半導体チップ２をカメラ認識位置Ｂからボンディング位置Ｃに搬送している間は、待機位置に上昇している。半導体チップ２がボンディングヘッド８に受け渡されると、清掃手段１５は下降し、清掃手段１５の先端に設けられた清掃部１６がチップスライダ６のチップ吸着面１０に接触するようになる。チップスライダ６がボンディング位置Ｃから待機位置Ａに戻る際に、チップ吸着面１０が清掃されるようになっている。清掃部１６は、有機溶剤が含有された布で構成され、チップ吸着面１０に付着している粘着テープを取り除くことが出来る。

なお、清掃手段１５は、チップスライダ６の待機位置Ａとカメラ認識位置Ｂの間に設けていても良い。チップスライダ６がボンディング位置Ｃから待機位置Ａに戻る途中であれば良い。また、清掃部１６はチップ吸着面１０を紫外線照射によって洗浄する紫外線洗浄手段でもよい。

本発明のチップ搬送装置１は冷却手段１７を備えている。冷却手段１７は、チップスライダ６の待機位置Ａに配置されている。冷却手段１７は冷却風を吹き出す冷却ノズルを用いることが出来る。冷却のズルの代わりに、冷媒が循環することにより雰囲気温度を下げる冷却管でもよい。チップスライダ６のチップ吸着面１０は、半導体チップ２をコレット５から受け取るまでの間、冷却手段１７により表面が冷やされる。半導体チップ２の基板接合面２ａに貼り付いている粘着フィルム１３は、冷やされたチップ吸着面１０に載せられるので、粘着力がない状態となる。常温（２０℃〜４０℃）で粘着性を有する粘着テープ１３は、常温以下、例えば１０℃〜１５℃に冷やされることにより粘着性が低下する。そのため、チップ吸着面１０に半導体チップ２が貼り付いて、剥がれなくなる問題がなくなる。

上記のようなチップ搬送装置１を用いて、チップトレイ４に載せられている半導体チップ２を搬送し、回路基板３に実装する方法を図５のフローチャートに基づいて説明する。

まず、チップスライダ６が待機位置Ａに移動して、半導体チップ２の移載を待機する（ステップＳＴ０１）。

次に、チップスライダ６のチップ吸着面１０に向けて冷却手段１７から冷却風が吹き付けられる（ステップＳＴ０２）。

次に、チップトレイ４に載せられている半導体チップ２をコレット５がピックアップし、チップスライダ６に移載する（ステップＳＴ０３）。チップ吸着面１０の吸引口１２から吸引が開始され、半導体チップ２がチップ吸着面１０の突起１１を介して吸着保持される。冷却手段１７からの冷却風を停止する。

次に、チップスライダ６を待機位置Ａからカメラ認識位置Ｂに移動し停止させる（ステップＳＴ０４）。

次に、カメラ認識位置Ｂの上下に配置している上カメラ７ａを用いて、半導体チップ２のアライメントマークを画像認識する。また、下カメラ７ｂを用いて、半導体チップ２の外形シルエットを画像認識する（ステップＳＴ０５）。

次に、チップスライダ６が、カメラ認識位置Ｂからボンディング位置Ｃに移動する（ステップＳＴ０６）。

次に、ボンディングヘッド８が下降し、チップ吸着面１０上の半導体チップ２を吸着する。チップ吸着面１０の吸引口１２からの吸引は停止する。ボンディングヘッド８を上昇されることにより半導体チップ２をチップスライダ６からボンディングヘッド８に受け渡す（ステップＳＴ０７）。半導体チップ２の基板接合面２ａに貼り付いている粘着フィルム１３は、チップ吸着面１０の突起１１のみにより支えられているので、受け渡しの際にチップ吸着面１０に貼り付いてしまうことがない。

次に、チップスライダ６がボンディング位置Ｃから待機位置Ａに移動する。移動する際に、清掃手段１５が下降する。チップ吸着面１０に残った粘着フィルム１３が、有機溶剤が含有した清掃部１６で拭き取られる（ステップＳＴ０８）。拭き取りが完了すると、清掃手段は上昇し待機位置に戻る。

次に、ボンディングヘッド８に吸着保持された半導体チップ２と、基板ステージ９に吸着保持された回路基板３が、上カメラ７ａ、下カメラ７ｂで画像認識したデータに基づき水平方向（ＸＹ方向）および回転方向（θ方向）に位置合わせされる（ステップＳＴ０９）。

次に、半導体チップ２と回路基板３の位置合わせが完了すると、ボンディングヘッド８が下降し、所定圧力で半導体チップ２を回路基板３に押圧し、所定の時間加熱が行われボンディングが完了する（ステップＳＴ１０）。

次に、待機位置Ａに戻ったチップスライダ６はステップＳＴ０１からの工程を繰り返す。

このように、チップ搬送装置１は基板接合面２ａに粘着フィルム１３が貼り付いた半導体チップ２を、ボンディングヘッド８に安定して受け渡すことができる。

１ チップ搬送装置
２ 半導体チップ
３ 回路基板
４ チップトレイ
５ コレット
６ チップスライダ
７ 水平搬送機構
８ ボンディングヘッド
９ 基板ステージ
１０ チップ吸着面
１１ 突起
１２ 吸引口
１３ 粘着フィルム
１４ ワイヤー
１５ 清掃手段
１６ 清掃部
１７ 冷却手段
２ａ 基板接合面
７ａ 上カメラ
７ｂ 下カメラ

Claims (4)

1. 粘着膜が回路基板と接合する基板接合面に形成された半導体チップを、半導体チップが供給されるチップ供給部から回路基板に実装する回路基板実装部まで、搬送するチップ搬送装置であって、
   チップ搬送装置が、半導体チップを吸着保持するチップ保持部材を備え、
   チップ保持部材が、チップ供給部から回路基板実装部まで、移動することにより半導体チップを搬送する機構であって、
   チップ保持部材に設けられた、半導体チップの基板接合面と接触するチップ吸着面に、凸形状をした突起が形成されているチップ搬送装置。
2. 請求項１に記載の発明において、
   凸形状の突起が、円筒部材から形成されているチップ搬送装置。
3. 請求項１または２に記載の発明において、
   チップ搬送装置が、チップ保持部材のチップ吸着面を清掃する清掃手段を備えているチップ搬送装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
   チップ搬送装置が、チップ保持部材のチップ吸着面を冷却する冷却手段を備えているチップ搬送装置。

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