JP5941701B2 - ダイボンダ - Google Patents

Description

本発明は、ダイボンダに係わり、特にダイシングテープからダイを剥離させる治具を自動的に交換するツール自動交換機構に関する。

ダイ(半導体チップ)(以下、単にダイという)を配線基板やリードフレームなどの基板に搭載してパッケージを組み立てる工程の一部に、半導体ウエハ（以下、単にウエハという）からダイを分割する工程と、分割したダイを基板上に搭載するダイボンディング工程とがある。

ボンディング工程の中にはウエハから分割されたダイを剥離する剥離工程がある。剥離工程では、これらダイをウエハホルダに保持されたダイシングテープから１個ずつ剥離し、コレットと呼ばれる吸着治具を使って基板上に搬送する。

このようなダイの剥離工程か記載された従来技術としては、例えば、特許文献１及び特許文献２にある。
特許文献１では、ダイの４コーナーに設けた第１の突き上げピン群と、先端が第1の突き上げピンより低く、チップの中央部または周辺部に設けた第２の突き上げピン群とをピンホルダーに装着し、ピンホルダーを上昇させることで剥離する技術が開示されている。

また、特許文献２では、チップの中心部に行く程突き上げ高さを高くできる３つのブロックを設け、最も外側の外側ブロックの４コーナーに一体形成されダイのコーナー方向に突き出た突起を設け、３つのブロックを順次突き上げていく技術が開示されている。

特開２００２−１８４８３６号公報 特開２００７−４２９９６号公報

ダイボンダはウエハの下（裏面）に突き上げユニットが設置されており、この突き上げユニットが上昇してウエハ上のダイを押し上げてウエハからダイを剥離するものである。ダイを押し上げる突き上げユニットの先端には突き上げ治具（ツール）が取り付けられている。この突き上げ治具にはダイの中央を突き上げる内側ブロックや、この内側ブロックの四隅に設けられた４本の剥離起点形成ピンなどが取り付けられている。

とこで、近年、半導体装置やメモリカードの種類が多種化しており、それに応じて搭載されるダイの品種（ダイサイズ）も増加している。

それにともない、ダイの品種に応じて押し上げユニットの突き上げ治具を付け替える必要がある。しかしながら従来は突き上げ治具の交換を手作業により１日に２〜３回行っていた。そのため多くの時間を要するばかりでなく、交換後の微調整も必要であることから、スループット（処理能力）が極めて低いダイボンダとなっていた。したがって、近年、突き上げ治具の交換作業を無人化（自動化）したいとのユーザーから高い要求がある。

これに対し、上記の特許文献１と２には突き上げユニットについては記載があるものの、突き上げ治具の付け替えについては何ら記載されていない。

本発明の目的は、突き上げユニットの突き上げ治具を自動的に付け替えることが可能なダイボンダを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、搭載されたウエハをＸ方向とＹ方向に移動させるウエハテーブルと、前記ダイを下から突き上げて前記ウエハから剥離させる突き上げユニットと、剥離した前記ダイを吸着させてダイ接着剤が塗布されたワーク上にボンディングするダイボンディング部とを備え、前記ウエハテーブル上に前記突き上げユニットの交換用突き上げ治具を複数個収納する治具ストッカーと、この治具ストッカーから前記交換用突き上げ治具を掴む交換アームとを備えるとともに、前記交換アームは前記ウエハテーブルによって前記交換用突き上げ治具を前記突き上げユニットの上部まで移動させて交換するようにしたもの。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記突き上げ治具を複数個搭載する前記治具ストッカーは回転するようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記突き上げユニットは内部に突き上げピンを有するドームと、前記突き上げピンを上下動させる突き上げシャフトとを有するアダプターとから構成され、前記ドームと前記アダプターは連結されて前記突き上げ治具となるとともに、前記突き上げ治具は前記ドーム内を真空にするための真空力によってハウジングに連結するようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記突き上げ治具は前記真空力によって押し出されるようにすると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記アダプターの外周に複数のアライメントピンを設けると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記交換アームは前記アライメントピンを係止するための切り欠きを複数個設けると良い。

また上記目的を達成するために本発明は好ましくは、前記アライメントピンはバネによって前記アダプターに対して出没自在であると良い。

本発明によれば、突き上げユニットの突き上げ治具を自動的に付け替えることが可能なダイボンダを提供できる。

本発明の一実施形態に係るダイボンダを上から見た概念図である。 本発明の一実施形態に係るウエハテーブルとウエハホルダの外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る突き上げユニットの主要部の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る突き上げユニットの断面図である。 本発明の一実施形態に係るウエハテーブルの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るウエハテーブルの上面図である。 本発明の一実施形態に係る突き上げユニットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る突き上げユニットの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るハウジング部の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る突き上げユニットとハウジング部が合体した状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る交換アームの斜視図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態であるダイボンダ１０を上から見た概念図である。
ダイボンダ１０は大別してウエハ供給部１と、ワーク供給・搬送部２と、ダイボンディング部３とを有する。ワーク供給・搬送部２はスタックローダ２１と、フレームフィーダ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に供給されたワーク（リードフレーム）は、フレームフィーダ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。プリフォーム部３１はフレームフィーダ２２により搬送されてきたワークにダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部３２は、ウエハテーブル１２上のウエハ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フレームフィーダ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はダイを下降させダイ接着剤が塗布されたワーク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とウエハテーブル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ウエハテーブル１２に供給する。

次に、図２および図３を用いてウエハテーブル１２の構成を説明する。
図２はウエハテーブル１２の外観斜視図を示す図である。
図３はウエハテーブル１２の主要部を示す概略断面図である。

図２、図３において、ウエハテーブル１２はウエハリング１４を保持するエキスパンドリング１５と、ウエハリング１４に保持され複数のダイ４が接着されたダイシングテープ１６を水平に位置決めする支持リング１７（図３に示す）と、支持リング１７の内側に配置されダイ４を上方に突き上げるための突き上げユニット５０（図３に示す）とを有する。

詳細は後述するが、突き上げユニット５０は、図示しない駆動機構によって、上下方向に移動するようになっており、水平方向にはウエハテーブル１２が移動するようになっている。

ウエハテーブル１２はＸベース１９上に搭載されており、このＸベース１９によってウエハテーブル１２がＸ軸方向に移動するようになっている。Ｘベース１９の下方にはＹベース２０が取り付けられており、このＹベース２０によってウエハテーブル１２をＸベース１９ごとＹ軸方向に移動させるようになっている。

ウエハテーブル１２は、ダイ４の突き上げ時に、ウエハリング１４を保持しているエキスパンドリング１５を下降させる。その結果、ウエハリング１４に保持されているダイシングテープ１６が引き伸ばされダイ４の間隔が広がり、突き上げユニット５０によりダイ４の下方よりダイ４を突き上げ、ダイ４のピックアップ性を向上させるようになっている。

なお、薄型化に伴い接着剤は液状からフィルム状となり、ウエハとダイシングテープ１６との間にダイアタッチフィルム１８と呼ばれるフィルム状の接着材料を貼り付けている。ダイアタッチフィルム１８を有するウエハでは、ダイシングはウエハとダイアタッチフィルム１８に対して行なわれる。従って、剥離工程では、ウエハとダイアタッチフィルム１８をダイシングテープ１６から剥離する。

図４は突き上げユニットの断面図であり、図４（ａ）は突き上げユニットが動作した状態を示し、図４（ｂ）は突き上げユニットが停止した状態を示す。

図４（ａ）において、筒状のドーム５５の内部には突き上げユニット５０は中心部に突き上げシャフト５１が取り付けられている。突き上げシャフト５１の上部には突き上げピン５２の支持部材５３が取り付けられている。突き上げシャフト５１の周囲には真空ポート５４が取り付けられており、この真空ポート５４ではドーム５５の内部が常に負圧状態になるように真空引きされている。これは突き上げピン５２によって剥離したダイ４をピックアップする際、図３に示したダイシングテープ１６まで一緒にピックアップされないように常に真空でダイシングテープ１６を下方に引き寄せておくためである。

ドーム５５の下方にはアダプター５６が連結されており、後述するハウジングと連結する部分となる。アダプター５６には３本のアライメントピン５７が取り付けられている。このアライメントピン５７は突き上げユニット５０を搬送する際に使用するものである。このアダプター５６とドーム５５とはナット５８によって連結される。このアダプター５６とドーム５５とが連結された状態が突き上げ治具（詳細は後述する）となる。

突き上げシャフト５１にはＯリング５７ａが取り付けられ、突き上げシャフト５１の可動によって真空の漏洩するのを防止している。またアダプター５６の下端にもＯリングが取り付けられており、後述するハウジングとの間のシールを行うようになっている。

図４（ｂ）において、図に示すように突き上げシャフト５１は下方に移動し、突き上げピン５２はドーム５５の内部に収納された状態となっている。これにより真空ポート５４は突き上げピン５２の支持部材５３によって封止されることになる。

通常のダイ突き上げ動作を簡単に説明すると、図４（ａ）に示すように真空ポート５４の矢印のように真空を引くので、ドーム５５内は負圧状態となる。この負圧の環境の中で突き上げシャフト５１の駆動源（図示せず）によって上昇するので突き上げピン５２がドーム５５の上部から露出する。逆に突き上げピン５２を引き込むときは、図４（ｂ）に示すように突き上げシャフト５１に取り付けられたバネ５１ａによって突き上げピン５２は引き下げられると同時に、ピン５２の支持部材５３は真空ポート５４を塞ぐことになる。

図５はウエハテーブルからウエハホルダを取り外した状態を示す図である。
図５において、Ｙベース２０には突き上げユニット５０が取り付けられている。この突き上げユニット５０近傍で、Ｘベース１９には交換アーム５９が取り付けられている。この交換アーム５９は交換用の突き上げ治具６０を掴むものである。図５には図示されていないが、Ｙベース２０には治具ストッカー６１が取り付けられており、この治具ストッカー６１に４種類の交換用の突き上げ治具６０があらかじめ手作業によってセットされている。

図６は本発明の一実施例に係るウエハテーブルの上面図である。
図６において、治具ストッカー６１には４種類の突き上げ治具６０がセットされている。図６では治具ストッカー６１にセットされた突き上げ治具６０の一つを交換アーム５９が掴んだ状態を示している。

本実施例によれば、治具ストッカー６１が回転し、必要とする突き上げ治具６０を交換アーム５９が掴みやすい位置まで移動させるようになっている。目的の突き上げ治具６０を交換アーム５９は突き上げユニット５０の直上までＸベース１９によって移動させる。

既に突き上げ治具が外されてアダプターのみとなった突き上げユニット５０の真上で停止した突き上げ治具６０に対してアダプターが上昇して合体することになる。なお、アダプターの詳細は後述する。

図７は本発明の一実施例に係る突き上げ治具の斜視図であり、図７（ａ）は突き上げピンの部分を示し、図７（ｂ）はアダプターの部分を示す。
図７（ａ）において、ドーム５５の内部には突き上げピン５２を有するピン支持部材５３が収納されている。ナット５８はアダプター５６とドーム５５を連結する際に使用する。

図７（ｂ）において、アダプター５６には３本のアライメントピン５７が取り付けられている。アライメントピン５７は図２に示したように、整然と整列したダイ４の向きに対して突き上げピン５２の向きが決まっているため交換アーム５９が突き上げ治具６０を掴んだ際、突き上げ治具６０の向きが狂わないようにするためのものである。アダプター５６の上部には突き上げシャフト５１が露出している。

図８は図７に示したドームとアダプターが合体した状態の斜視図である。
図８において、このような数種類の突き上げ治具６０が図６に示した治具ストッカー６１にセットされる。

図９は本発明の一実施例であるハウジングを示すものであり、図９（ａ）はハウジングの斜視図、図９（ｂ）はアダプターとハウジングが合体した状態を示す断面図である。

図９（ａ）（ｂ）において、ハウジング６２は図７で説明したアダプター５６を挿入するためにお椀状の受けとなっている。このハウジング６２の外周にはさらにアダプター５６を係止するためのボール状突起６２ｃを内側に設けたリング材６２ａが設けられている。ボール状突起６２ｃはハウジング６２に設けられた貫通孔６２ｂを貫通し、アダプター５６の外周に複数個もうけられた凹部５６ａに入り込むようになっている。リング材６２ａはスプリング６２ｄで支持されており、ボール状突起６２ｃがハウジング６２の貫通孔６２ｂとアダプター５６の凹部５６ａに入るまでフレキシブルに位置が変動するようになっている。

つまり本実施例によれば、図９（ｂ）に示すように、アダプター５６がハウジング６２の内部に挿入されると、アダプター５６の側壁がリング材６２ａのボール状突起６２ｃを押し広げることになる。さらにアダプター５６を押し込むと、ボール状突起６２ｃがアダプター５６の凹部５６ａに入り込んでロックされる。

アダプター５６とハウジング６２のドッキング動作を説明すると、ドーム５５内の真空ポート５４が塞がれているため真空圧が上昇し、アダプター５６がハウジング６２内に吸い込まれてドッキングする。一方、アダプター５６の取り外しは、真空ポート５４が塞がれるとハウジング６２内が加圧されることによってアダプター５６がハウジング６２内からはじき出される。

このように、本実施例によればアダプター５６とハウジング６２は確実にロックされて密着性を維持することができるものである。その結果、図１０に示すように、アダプター５６を介して突き上げ治具６０とハウジング６２が合体することになる。

図１１は本発明の一実施例に係る交換アームの斜視図である。
図１１において、交換アーム５９には突き上げ治具６０に取り付けられたアライメントピン５７と対向する位置に切り欠き部５９ａが設けられている。アライメントピン５７は交換アーム５９が横方向から掴みのため移動したとき突き上げジグ６０の向きが変化しないように位置決め用として設けられている。

なお、アライメントピン５７が確実に切り欠き部５９ａ内に入るように、アライメントピン５７をバネ（図示せず）で支持し、倒れても切り欠き５９ａ内で元に位置に戻るようにすると良い。

以上のごとく本発明によれば、突き上げユニットがもともと備えていた真空ポートを利用することによって突き上げ治具の取り付け取り外しを行うことができるため、ローコストで突き上げ治具交換の自動化を図ることができる。

また、複数種類の突き上げ治具を常時装備できるため機種に応じて迅速な対応ができるばかりいでなく、突き上げ治具を交換してもダイの向きと突き上げピンの向きを間違えることなく対応できるものである。

１…ウエハ供給部 ２…ワーク供給・搬送部
３…ダイボンディング部 ４…ダイ(半導体チップ)
１０…ダイボンダ １１…ウエハカセットリフタ
１２…ウエハテーブル １４…ウエハリング
１５…エキスパンドリング １６…ダイシングテープ
１７…支持リング １８…ダイアタッチフィルム
１９…Ｘベース ２０…Ｙベース
２１…スタックローダ ２２…フレームフィーダ
２３…アンローダ ３１…プリフォーム部
３２…ボンディングヘッド部 ５０…突き上げユニット
５１…突き上げシャフト ５１ａ…バネ
５２…突き上げピン ５３…支持部材
５４…真空ポート ５５…ドーム
５６…アダプター ５７…アライメントピン
５７ａ…Ｏリング ５９…交換アーム
６０…突き上げ治具 ６１…治具ストッカー。

Claims (6)

1. 搭載されたウエハをＸ方向とＹ方向に移動させるウエハテーブルと、ダイを下から突き上げて前記ウエハから剥離させる突き上げユニットと、剥離した前記ダイを吸着させてダイ接着剤が塗布されたワーク上にボンディングするダイボンディング部とを備え、
   前記ウエハテーブル上に前記突き上げユニットの交換用突き上げ治具を複数個収納する治具ストッカーと、この治具ストッカーから前記交換用突き上げ治具を掴む交換アームとを備えるとともに、
   前記交換アームは前記ウエハテーブルによって前記交換用突き上げ治具を前記突き上げユニットの上部まで移動させて交換し、
   前記突き上げユニットは内部に突き上げピンを有するドームと、前記突き上げピンを上下動させる突き上げシャフトとを有するアダプターとから構成され、前記ドームと前記アダプターは連結されて前記突き上げ治具となるとともに、
   前記突き上げ治具は前記ドーム内を真空にするための真空力によってハウジングに連結されることを特徴とするダイボンダ。
2. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記突き上げ治具を複数個搭載する前記治具ストッカーは回転することを特徴とするダイボンダ。
3. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記突き上げ治具は前記真空力によって押し出されることを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記アダプターの外周に複数のアライメントピンを設けたことを特徴とするダイボンダ。
5. 請求項４記載のダイボンダにおいて、
   前記交換アームは前記アライメントピンを係止するための切り欠きを複数個設けたことを特徴とするダイボンダ。
6. 請求項４記載のダイボンダにおいて、
   前記アライメントピンはバネによって前記アダプターに対して出没自在であることを特徴とするダイボンダ。

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