JP5913876B2

JP5913876B2 - ダイボンダ

Info

Publication number: JP5913876B2
Application number: JP2011203953A
Authority: JP
Inventors: 娜郭; 牧　浩; 浩牧
Original assignee: ファスフォードテクノロジ株式会社
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2031-09-19
Also published as: JP2013065733A

Description

本発明はダイボンダに関する。

一般的にダイボンダは、ゴム材で成形されたコレットでダイ（ワークともいう）を吸着して移動させ、電子回路を作り込んだ基板上にボンディングするものである。このコレットはボンディングヘッドの一部であり、一方が真空ポンプと繋げられた複数の吸着穴が縦方向に設けられている。真空ポンプの動作によってこの吸着穴から空気が吸引されてダイがコレットに吸着し、吸着した状態でダイが基板まで移動して基板にボンディングされるものである。

このようなコレットを備えたダイボンダの従来技術としては特許文献１が挙げられる。
この特許文献１は、ワイヤボンディングツールに導電性付与剤を含有させ表面抵抗値を１０^６〜１０^９Ω・ｃｍにし、ワイヤボンディングツールが適度な速度で移動している間に、静電気を逃がすことが記載されている。

特開平１１−１３５５４４号公報

さて、近年ダイボンダは多くの種類の半導体に対応するダイをボンディングすることが多くなってきた。そのため、ダイを基板に直接粘着するよりもダイを一旦トレイに収納（供給）し、その後トレイからダイを取り出してから基板に実装するダイボンダを採用することが多くなっている。これはより多くの機種（基板）に対応させるためである。

ところが、このトレイへの供給方式を採用したことで新たな問題が発生した。
つまり、コレットの材質は主にゴム（ゴムは通常、電気抵抗率が大きく、１０¹⁰Ω・ｃｍ以上となっている）であり、ゴムは静電気がたまりやすい。特にダイをコレットで吸着させ、ウエハテープから剥がす時静電気が発生し、この静電気がコレットに溜まってしまう。

上述したようにダイを基板に直接搬送してボンディングする方式であった場合、コレットが静電気を帯びていたとしてもダイを基板に直接粘着するため静電気による実装障害は問題とならなかった。

ところがコレットに吸着させたダイをトレイまで搬送してトレイ内にプレースさせようとすると、静電気を溜まったコレットにダイが吸着してしまいプレースできないという問題が発生した。

例えば、ダイの面全体がコレットに吸着してしまう場合や、ダイの片側辺はダイから離れても一方の辺が離れない、宙づり状態となってしまう等の障害である。したがって、コレットやダイの除電は重要な課題となっている。

これに対して、上述した特許文献１ではワイヤボンディングツールの先端部に導電性付与剤を含有させ、かつ先端部の電気抵抗率値を１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍとすることが記載されている。しかしながら、この引用文献１はＧＮＤが適正に設置されていないと除電の効果がない。つまり、ＧＮＤが確実に接続されていなと、実装状態での総合的な絶縁電気抵抗率が適正であるかを判断することができないのである。

本発明の目的は、コレットやダイ（ワーク）などの帯電により静電破壊を防止する。ダイ（ワーク）などを対象物（基板やトレイなど）にプレース場合、静電気によるプレースミスを防止できるダイボンダを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、
ダイボンダは、グランドに接地されてダイを保持および開放するコレットを有するボンディングヘッドと、前記コレットの電位を計測する電位計と、前記電位計の結果に基づいて、前記コレットが前記グランドに接地されているか否かを判断する接地判断手段と、
を有する。

ダイボンダは、前記電位計で測定された電位を電気抵抗率に変換する電気抵抗率変更手段をさらに有する。

前記接地判断手段は、電気抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ以上かつ１０⁹Ω・ｃｍより以下であるかないかを判断する。

本発明によれば、コレットやダイ（ワーク）などの帯電により静電破壊を防止する。ダイ（ワーク）などを対象物（基板やトレイなど）にプレース場合、静電気によるプレースミスを防止できる。

本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。本発明の実施例１に係る突き上げユニットの概略断面図である。本発明の実施例１に係るコレットの概略構成図である。本発明の実施例１に係るコレットとトレイの概略構成図である。本発明の実施例１に係るコレットとトレイの概略斜視図である。本発明の実施例１に係るコレットとＧＮＤの概略構成図である。本発明の実施例１の動作を示すフロー図である。本発明の実施例２の動作を示すフロー図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の実施例１に係るダイボンダを上から見た概念図である。
図１において、ダイボンダは大別するとウエハ供給部１と、基板供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とを有する。基板供給・搬送部２はスタックローダ２１と、基板フィーダ２２と、アンローダ２３とを有する。スタックローダ２１によりフレームフィーダ２２に供給された基板は、基板フィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送される。

ダイボンディング部３は、プリフォーム部３１とボンディングヘッド部３２とを有する。このダイボンディング部３の前工程となるプリフォーム部３１は、基板フィーダ２２により搬送されてきた基板にダイ粘着剤を塗布する部分である。ボンディングヘッド部３２は、ピックアップ装置１２からダイをピックアップして上昇し、ダイを平行移動して基板フィーダ２２上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部３２は、ダイを下降させてダイ粘着剤が塗布された基板上にボンディングする。

ウエハ供給部１は、ウエハカセットリフタ１１とピックアップ装置１２とを有する。ウエハカセットリフタ１１は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示せず）を有し、順次ウエハリングをピックアップ装置１２に供給する。

図１ではダイを基板に直接ボンディングする構成を説明したが、図２ではダイを一旦トレイにプレースするようにしたダイボンダについて説明する。

図２は本発明に係るダイボンダの上面図である。なお、図１と同じ番号は同一物を示すので、その説明は省略する。
図２において、ウエハテーブル１３上にはウエハ２４が搭載されている。このウエハ２４のピックアップ部２８部分からダイ（詳細は後述する）がピックアップされ、ピックアップされたダイを基板（図示せず）上にボンディングするものである。ダイをウエハ２４から剥離する場合にコレット２５が用いられる。

ダイは突き上げユニット２６（詳細は図３で説明する）によって確実に剥離されるようになっている。この剥離動作を照明ユニット２９によって照らされ、安全かつ正確な作業ができるようになっている。

コレット２５はボンディングヘッド３３の先端に取り付けられている。このコレット２５には複数の吸着穴２５ａ（詳細は図３で説明する）が取り付けられ、真空ポンプ（図示せず）につながっている。ダイは突き上げユンット２６の動作と吸着穴２５ａの吸引力によって吸着される。コレット２５によって吸引されたダイはトレイ３０に入れられて収納される。

図３はコレットと突き上げユニットの断面図である。
図３において、ボンディングヘッド３３に取り付けられたコレット２５には複数の吸着穴２５ａが設けられており、この吸着穴２５ａの一端は真空ポンプ（図示せず）と連通しているため真空ポンプの働きによりダイ３４は吸着穴２５ａに吸着する。ダイ３４がコレット２５の吸着穴２５ａに吸着されると、ウエハテープ２４ａからダイ３４が剥がされる。この剥がし作業をより確実に行うため、ウエハテープ２４ａの下方には突き上げユニット２６が設けられている。

この突き上げユニット２６はダイ３４の四隅を突き上げる突き上げ針２６ａとダイ３４の中央部を突き上げる中央突き上げ部２６ｂが備えられている。

図４はピックアップ部の拡大図である。
図４において、本図ではトレイ３０が搬送シュート３０ａ上に搭載された状態を示している。このトレイ３０は矢印方向に進行し、コレット２５によって吸着されたダイ３４をトレイ３０に入れるものである。ボンディングヘッド３３とコレット２５は点線で示すようにウエハテーブル１３上にあるウエハ２４のピックアップ部２８に移動してダイ３４を吸着したのちトレイ３０上に移動するようになっている。

図５はトレイとコレットの断面図である。
図５では、搬送シュート３０ａ上のトレイ３０の真上にコレット２５が移動し、コレット２５の吸着穴２５ａと連通する真空ポンプ遮断してダイ３４がトレイ３０内にプレースして収納された状態を示している。

これによりダイ３４は安全かつ確実に剥離し、搬送することができる。

ところで、図２に示したコレットはダイをウエハテープから剥がしたときに発生する静電気を貯め込んでしまうという課題を持っている。この静電気は、コレットの電気抵抗率値が１０^１０Ω・ｃｍ以上になる場合、生じた静電気がＧＮＤへ逃がさなくなる。

このように、生じさせる静電気を逃がす一手段として、引用文献１のようにワイヤボンディングツールに導電性付与剤を施したり、ツールの電気抵抗率値を１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍにしたりすることが記載されている。しかしながら上述したように、ダイボンダにコレットの取り付け状態から電気抵抗率を１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍにされているか、ＧＮＤが確実に接続されているかと電気が逃げず除電効果はあまり期待できない。

そこで、本発明の発明者らはコレットの電位を測定することによってコレットの電気抵抗率値を常に検出し、その検出結果からコレットの交換時期とＧＮＤの接続状態を監視することを種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。

以下、本発明の一実施例を図６、図７にしたがって説明する。
図６は本発明の一実施例に係るコレットの斜視図である。
図７は本発明の一実施例に係るコレットの断面図である。

図６において、トレイ３０は図２に示した搬送シュート３０ａに沿って複数設けられ、図２の矢印で示した方向に移動する。このトレイ３０の上方にはコレット２５を取り付けたボンディングヘッド３３が配置されている。このボンディングヘッド３３はダイ３４の剥離とトレイ３０への排出のため白抜きの矢印のように移動する。コレット２５の内部には上述したように複数の吸着穴２５ａが設けられている。この吸着穴２５ａの一方はコレット２５のダイ３４が吸着する面で開口し、他方は真空ポンプ（図示せず）と連結し、実線の矢印方向に空気が吸引されている。

本図では、対象物（基板やトレイなど）３０を示し、２個のトレイ３０には既にダイ３４が収納された状態を示した。ダイボンダ中には電位測定位置を指定して、電位計３６が設置されている。コレットがボンドヘッドなどの部品に経由して接地されている。
なお、本図では電位計３６として図示したが、設置場所等の問題があり、設置されない可能性がある。その場合は、ボンドヘッドに取り付けたコレット２５が電位測定位置に移動し、その場で手動にてコレット２５及びダイ(ワーク)の電位を測定しコレットの電位から電気抵抗率値を判断することも可能である。

この電位計３６は常にコレット２５に向かって測定できる位置に配置されている。この電位計３６の測定位置にコレット２５が移動して電位を測定することになる。このコレット２５は矢印Ａ方向或いはＢ方向に移動（点線で示したコレット２５のように移動）して第３４をトレイ３０方向に搬送することになる。

測定された電位からコレット２５の電気抵抗率値を検出するようになっている。ボンディングヘッド３３に取り付けられたコレットホルダ２５ｂにはアース線３７ａを介してＧＮＤ３７が設置されている（参考値であるが、コレットとＧＮＤとの間の電気抵抗率値は約６０ＫΩである）。

このＧＮＤはコレット２５に生じた静電気を逃がすために取り付けられているが接続が悪いと逃がすことができない。そのため本実施例ではコレット２５の電位を計測し、電気抵抗率値が１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍの範囲であるかないかでＧＮＤの異常を判断するものである。この電気抵抗率値はコレット２５の電位を計測することによって算出することができる。この算出手段を図７で説明する。

図７において、本図ではコレット２５の電位を測定する電位計３６とＧＮＤ３７との接続状態を示している。コレットホルダ２５ｂに接地されたＧＮＤ３７の接続状態の良し悪しは電位計３６によって計測されたコレット２５の電位値によって判断することができる。電気抵抗率値は電位計３６より得られた電位を電気抵抗率変換手段３６ａによって得るようになっている。

このように本実施例によれば、簡単な構成でＧＮＤの接地状態は判断するとともに、コレット２５の電気抵抗率値からコレット２５の異常を判断し、事前にコレット２５の交換を行うことができるので、安全なダイボンタを得ることができる。

図８は本実施例のフロー図である。
図８において、
（１）ウエハテープ上に貼り付けられたダイをコレットの吸引力で吸い付けることでダイを剥離させる（１０１）
（２）剥離することによってダイが帯電（１０２）
（３）帯電したダイを吸着したことによってコレット自身も帯電（１０３）
（４）コレットの電気抵抗率測定回数が到達していることを確認（１０４）
（５）コレットの電位から電気抵抗率値を測定（１０５）
（６）コレット電気抵抗率値が１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍであるかを判断（１０６）
（６）ＹＥＳであればコレットのＧＮＤは正常（１０７）
（７）ＮＯであればコレットのＧＮＤは異常（１０８）
（８）異常はコレットの交換を行う（１０９）
このように、本実施例ではコレット２５やダイ（ワーク）などの電位状況からコレット自体の電気抵抗率値を判断して、異常値を得た場合、ＧＮＤの接地を調査することで、安全かつ迅速にコレットやダイ（ワーク）などから除電を行うことができるものである。したがって、コレットやダイ（ワーク）などの帯電によって静電破壊を防止することができる。また、静電気によってダイ(ワーク)などを対象物（基板やトレイなど）へのプレースミスを防止できる。

なお、コレットの電位計測はダイを吸着するたびに行って良いが、所定の時間間隔で行っても良く、その時間間隔は限定されるものでなく任意の間隔で良い。

実施例１ではコレットの電位を計測し、得られた電位からコレットの電気抵抗率値を算出したが、実施例２ではダイの電位からコレットの電気抵抗率値を算出するものである。

以下、実施例２を図９で説明する。

図９において、
（１）ウエハテープ上に貼り付けられたダイをコレットの吸引力で吸い付けることでダイを剥離させる（２０１）
（２）剥離することによってダイが帯電（２０２）
（３）帯電したダイを吸着したことによってコレット自身も帯電（２０３）
（４）ダイの電位から電気抵抗率値を測定（２０４）
（５）ダイ電気抵抗率値が１０^６〜１０⁹Ω・ｃｍであるかを判断（２０５）
（６）ＹＥＳであればコレットのＧＮＤは正常（２０６）
（７）ＮＯであればコレットのＧＮＤは異常（２０７）
（８）異常はコレットの交換を行う（２０８）
このように、本実施例ではコレットやダイ（ワーク）などの電位状況からコレット自体の電気抵抗率値を判断して、異常値を得た場合、ＧＮＤの接地を調査することに安全かつ迅速にコレットやダイ（ワーク）などから除電を行うことができるものである。したがって、コレットやダイ（ワーク）などの帯電によって静電破壊を防止することができる。
また、静電気によってダイ(ワーク)などを対象物（基板やトレイなど）へのプレースミスを防止できる。

１…ウエハ供給部、２…フレーム供給・搬送部、３…ダイボンディング部、１１…ウエハカセットリフタ、１２…ピックアップ装置、１３…ウエハテーブル、２１…スタックドーダ、２２…フレームローダ、２３…アンローダ、２４…ウエハ、２４ａ…ウエハテープ、２５…コレット、２５ａ…吸着穴、２５ｂ…コレットホルダ、２６…突き上げユニット、２６ａ…突き上げ針、２６ｂ…中央突き上げ部、２８…ピックアップ部、３０…トレイ、３０ａ…搬送シュート、３１…プリフォーム部、３２…ボディングヘッド部、３３…ボンディングヘッド、３４…ダイ、３６…電位計、３６ａ…電気抵抗率変換手段、３７…ＧＮＤ、３７
ａ…アース線。

Claims

トレイと、
グランドに接地されてダイを保持および開放するコレットを有するボンディングヘッドと、
前記コレットの電位を計測する電位計と、
前記電位計の結果に基づいて、前記コレットが前記グランドに接地されているか否かを判断する接地判断手段と、
を有し、
前記ボンディングヘッドは、ウエハテープ上のダイ（ワーク）を前記コレットに吸着させ、前記トレイまで搬送して前記トレイ内に前記ダイを格納し、前記トレイから前記ダイを取り出して基板の実装することを特徴とするダイボンダ。
請求項１記載のダイボンダにおいて、
前記電位計で測定された電位を電気抵抗率に変換する電気抵抗率変更手段を有することを特徴とするダイボンダ。
請求項２に記載のダイボンダにおいて、
前記接地判断手段は、前記電気抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ以上かつ１０^９Ω・ｃｍ以下であるかないかを判断することを特徴とするダイボンダ。