JP5953068B2 - 電子部品の載置テーブルと同テーブルを備えたダイボンダ - Google Patents

電子部品の載置テーブルと同テーブルを備えたダイボンダ Download PDF

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本発明は、半導体チップなどを基板上に搭載するダイボンダに関し、特に、かかるダイボンダに好適な電子部品の保持ステージに関する。
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又は既にボンディングしたダイに積層するボンディング工程とがある。
加えて、上述したボンディング工程を行う方法としては、ピックアップしたダイを、一度、電子部品の載置テーブル(アライメントステージ)に載置した後、ボンディングヘッドで部品載置テーブルから、再度、ダイをピックアップし、搬送されてきた基板にボンディングする方法(以下の特許文献1)が既に知られている。
特開2009−246285号公報
ところで、近年においては、多数の品種の製品の製造(多品種少量生産)が可能なダイボンダに対する要求が高まっている。しかしながら、上述した従来技術では、生産する製品の品種が変更された場合、当該変更された製品に応じて、例えば、ボンドステージ、コレット、ダイエジェクタドーム、ニードル等を含む様々な工具(所謂、ダイボンドツール)を交換する必要がある。これは、生産する各品種毎に、使用される基板や搭載するダイのサイズが異なるためであり、専用の工具(又は、冶具)を使用しているためである。
また、ピックアップしたダイを一時的に載置するための電子部品の載置テーブル(アライメントステージ)についても、かかる場合には、同様に、変換する必要があった。
しかしながら、生産する各品種毎に、使用する工具を交換することは、作業工数を増大させると共に、製品コストの増大にもつながることから、かかる生産装置で使用する工具を共通化することが大きな課題となっている。
加えて、載置テーブルの上面においては、ステージ認識カメラにより、当該テーブル上のダイを確実(正確)に認識するためには、当該ダイを湾曲(所謂、反り)又は傾斜しない状態で載置する必要がある。
本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイズの異なる基板やダイに対しても、一時的に、確実に載置するための電子部品の載置テーブルを提供すると共に、更には、かかるテーブルを備えたダイボンダを提供することである。
上記の目的を達成するため、まず、本発明によれば、本体部と、当該本体部の一面に形成されたチャック部とからなり、当該チャック部の表面に電子部品を載置する電子部品の載置テーブルであって、前記チャック部を多孔質部材により形成すると共に、前記本体部の一部には、内部に真空を導くための真空導入穴を形成すると共に、前記チャック部との間には、更に、当該チャック部の吸着面に吸着される電子部品に対応して予め溝が形成されたバッファープレートを設け、もって、当該バッファープレートの溝を介して、前記真空導入穴に導かれた真空により、前記多孔質部材からなるチャック部の表面に電子部品を吸着して載置する電子部品の載置テーブルが提供される。
また、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダであって、前記アライメントステージを、前記に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したダイボンダが提供される。
さらに、本発明によれば、やはり上記の目的を達成するため、一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、前記基板搬送パレットの一部を、前記に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したダイボンダが提供される。
上述した本発明によれば、多品種少量生産にとっては必要であるが、しかしながら、従来ではその自動化が困難であった工具、特に、載置テーブル(アライメントステージ)の交換が不要となり、作業工数や製品コストの増大を防止することが可能となると共に、更には、将来の無人化においても適用が期待される電子部品の載置テーブルが、更には、かかるテーブルを備えたダイボンダが提供される。
本発明の一実施の形態になるダイボンダの概略構成の一例を示す上面図である。 上記本発明のダイボンダの構成と共に、その動作を示す側面図である。 本発明の実施例1になる、上記ダイボンダの構成における載置テーブル(アライメントステージ)の詳細を示す展開斜視図である。 上記ダイボンダの構成における載置テーブル(アライメントステージ)の詳細を示す側面断面及び上面図である。 上記載置テーブル(アライメントステージ)の動作を説明するための図である。 本発明の実施例2になる、上記ダイボンダの構成における基板搬送パレットの詳細を示す側面断面及び上面図である。 上記基板搬送パレットを構成するバッファープレートを、その変形例をも含めて示す図である。
以下、本発明の一実施の形態について、添付の図面を用いながら詳細に説明する。
まず、図1は、本発明の一実施の形態であるダイボンダの概略構成を示す上面図である。即ち、ダイボンダ10は、大別して、基板Pに実装するダイDを供給するダイ供給部1と、ダイ供給部1からダイをピックアップするピックアップ部2と、ピックアップされたダイDを、中間的に、一時載置するためのアライメント部3と、当該アライメント部上に搭載されたダイDをピックアップし、基板P上に、又は、既に基板上にボンディングされたダイの上に、重ねてボンディングするボンディング部4と、基板Pを実装位置に搬送する搬送部5と、搬送部5に基板Pを供給する基板供給部6と、実装が終わった基板Pを受け取る基板搬出部7と、更には、上述した各部の動作を監視して制御する制御部8とを備えている。
続いて、上記にその概略構成を説明したダイボンダの各部の詳細とその動作について、上記図1に加え、図2を参照しながら、詳細に説明する。なお、この図2は、図1において矢印A方向から見た本実施形態の特徴を示す構成とその動作を説明する図である。
まず、ダイ供給部1は、ウェハ11を保持するウェハ保持台12と、ウェハ11からダイDを突き上げる突き上げユニット13(点線で示す)とを有する。なお、このダイ供給部1は、図示しない駆動手段によってXY方向に移動し、もって、ピックアップするダイDを突き上げユニット13の位置に移動させる。
ピックアップ部2は、突き上げユニット13で突き上げられたダイDを先端に吸着保持するコレット22を有しており、更には、ピックアップしたダイDを、アライメント部3に載置するためのピックアップヘッド21と、そして、当該ピックアップヘッド21をY方向(図1の矢印を参照)に移動させるためのピックアップヘッドのY駆動部23とを有する。なお、ピックアップヘッド21は、ここでは図示しないが、コレット22の昇降、回転、X方向への移動を行うための駆動部を有する。
アライメント部3は、ダイDをその上面に一時的に載置するための電子部品の載置テーブル(「アライメントステージ」とも言う)31と、当該アライメントステージ31上のダイDを認識するためのステージ認識カメラ32とを有する。なお、この時、ステージ認識カメラ32により、載置テーブル(アライメントステージ)31上のダイDを確実に認識するためには、当該ダイDが載置テーブルの上面において、湾曲(所謂、反り)又は傾斜しない状態で載置される必要がある。
ボンディング部4は、上述したピックアップヘッドと同じ構造を有している。即ち、アライメントステージ31からダイDをピックアップし、搬送されてきた基板P上にボンディングするためのボンディングヘッド41と、ダイDを吸着保持するコレット42と、ボンディングヘッド41をY方向に移動させるY駆動部43と、搬送されていた基板Pの位置認識マーク(図示せず)を撮像し、ボンディングすべきダイDのボンディング位置を認識する基板認識カメラ44とを有する。このような構成により、ボンディングヘッド41は、ステージ認識カメラ32の撮像データに基づいてピックアップ位置・姿勢を補正し、アライメントステージ31からダイDをピックアップし、基板認識カメラ44の撮像データに基づいて、基板P上にダイDをボンディングする。
搬送部5は、一枚、又は、複数枚の基板P(図1では4枚)を載置した基板搬送パレット51と、その上を当該基板搬送パレット51が移動するパレットレール52とを具備し、そして、並行して設けられた同一構造の、第1及び第2搬送部とを有する。基板搬送パレット51は、当該基板搬送パレットに設けられた図示しないナットを、パレットレール52に沿って設けられた、やはり図示しないボールネジで駆動することによって移動する。
このような構成のダイボンダ10によれば、基板搬送パレット51は、基板供給部6において基板が載置され、パレットレール52に沿ってボンディング位置まで移動し、ボンディングの終了後、基板搬出部7まで移動する。そして、ボンディングが完了した基板を基板搬出部7に渡す。第1、第2搬送部は、互いに独立して駆動され、その結果、一方の基板搬送パレット51に載置された基板PにダイDをボンディング中において、他方の基板搬送パレット51は、基板Pを搬出し、基板供給部6に戻り、新たな基板を載置するなどの準備を行なう。
続いて、上述した構成のダイボンダにおける載置テーブル(アライメントステージ)31の詳細について、図3及び図4を参照しながら説明する。なお、図3は、載置テーブル(アライメントステージ)31の展開斜視図であり、図4は、その側面断面図及び上面図である。
これらの図からも明らかなように、載置テーブル(アラインメントステージ)31は、例えば、金属により形成された本体からなり、その略中央部には、真空導入穴311が形成されており、更に、バッファープレート33を内部に組み込んで保持するための円形の凹部312、更には、ポーラスチャック34を内部に組み込んで保持するための円形の凹部313が、それぞれ、形成されている。また、これらの図においても、当該載置テーブル31上に搭載される電子部品であるダイは、符号Dで示すと共に、真空導入穴311へ導かれるダイ吸着用の真空を生成する真空源(例えば、真空ポンプ)を符号35で示す。
上記凹部312に挿入されるバッファープレート33は、以下に述べるポーラスチャック34の下面に設置され、真空経路をワークであるダイDが存在すべき部分に制限し、もって、ダイDが存在しえない部分から真空がリークするのを防止する機能を行う。そのため、このバッファープレート33は、図示のように、その円形本体の中央部に、上記載置テーブルの真空導入穴311に連通する貫通孔331を形成すると共に、ポーラスチャック34との対向面(図の上面)には、当該貫通孔331を中心に放射状に延びた複数の溝332と同心円状の複数の溝333が形成されている。
ポーラスチャック34は、例えば、平均気孔径2〜50μmの多孔質セラミックにより形成されている。なお、本実施例では、当該ポーラスチャック34のサイズが、ワークであるダイDを吸着する部分に対応するサイズとなっている。また、その表面粗さは、Rmax12.5で指示される程度に設定されており、これにより、ワークであるダイDの表面での貼付きを防止している。
即ち、上述したバッファープレート33によれば、上記真空導入穴311に導かれた真空は、バッファープレート33の上面に形成された溝332、333により、ポーラスチャック34の表面において、ワークであるダイDが存在すべき部分だけに導かれることから、本来ダイDが存在しえない部分から真空がリークするのを防止することが出来る。このことによれば、ダイDを、載置テーブル(アライメントステージ)31の上面に、湾曲(所謂、反り)又は傾斜しない状態で載置することが可能となることから、ステージ認識カメラ32により、載置テーブル(アライメントステージ)31上のダイDを確実(正確)に認識することが可能となる。
なお、このバッファープレート33は、交換可能な部品となっている。即ち、上述した溝332、333を、予め、ダイボンダにより製造する製品群、より具体的には、搭載するダイDのサイズ毎に、最適に設定して形成した複数のバッファープレート33を用意しておくことによれば、当該バッファープレート33を交換するだけで、載置テーブル(アライメントステージ)31を交換することなく、簡単に、多品種少量生産に対応することが可能となる。
また、上述したバッファープレート33によれば、その上面に形成された溝332、333による真空リークの防止(真空流路制限)機能により、載置テーブル(アライメントステージ)31上のワークであるダイDの存在の有無を、真空導入穴311に導かれる真空状態(具体的には、空気の流量)を、例えば、流量センサにより検出することにより、確認することが可能となる。即ち、溝332、333による真空リークの防止(真空流路制限)機能がない場合には、図5に破線で示すように、バッファープレート33上に載置されるダイDのサイズが、その本来のサイズよりも小さい、又は、大きな場合においても、流量センサにより検出される空気の流量の変化は緩やかであった。一方、溝332、333による真空リークの防止(真空流路制限)機能の付加によれば、ダイDのサイズが、その本来のサイズよりも小さい場合には、図に実線で示すように、空気流量の変化は大きくなる。このことから、例えば、真空源35から載置テーブル(アライメントステージ)31の真空導入穴311に至る真空通路の一部に流量センサ(図4に符号36で示す)を設け、もって、その流量を検出することによれば、その変化量を観察することにより、バッファープレート33上に載置されるべきダイの存在の有無を確認し、又は、異なるサイズのダイが載置されたことを検出することが可能となる。
上記の実施例1では、本発明になる電子部品の載置テーブルを、ダイボンダにおける載置テーブル(アラインメントステージ)31に適用した例について述べたが、しかしながら、本発明は、これにのみ限定されるものではなく、同様の他の装置にも適用することが出来る。即ち、以下にも述べるように、この実施例2では、本発明になる電子部品の載置テーブルを、上述したダイボンダを構成する搬送部5において、その上面に複数枚の基板を載置するための基板搬送パレット51に適用したものである。
図6にも示すように、基板搬送パレット51の上面には、複数の基板Pが載置されると共に、搬送部5において当該基板搬送パレット51が移動し、そして、本発明になる電子部品の載置テーブルが、基板Pが所定の位置に来た時に、当該基板搬送パレット51の下面に位置するように配置されている。即ち、載置テーブルは、電子部品である基板Pをそ9の上面に吸着して固定する。なお、基板搬送パレット51には、図示しないが、その下面からの吸着を可能するための微細な貫通孔が多数形成されている。即ち、本実施例の電子部品の載置テーブルは、基板搬送パレット51を介して、換言すれば、基板搬送パレット51の上面に載置され基板Pを吸着して固定する。
即ち、電子部品の載置テーブルは、上記実施例1と同様、金属により形成されたテーブル本体31’からなり、その略中央部には、真空導入穴311’が形成されている。但し、本実施例2では、当該載置テーブルは、吸着する基板Pに形状に対応して、矩形状に形成されている。また、テーブル本体31’には、それぞれ、凹部が形成され、その内部には、上記と同様、バッファープレート33’及びポーラスチャック34’が組み込込まれて保持されている。なお、本実施例では、上記バッファープレート33’及びポーラスチャック34’も、同様に、矩形状に形成されている。
図7には、上述したバッファープレート33’の上面図が示されており、これらの図からも明らかなように、バッファープレート33’には、その中央部に真空導入穴に連通する貫通孔331’を形成すると共に、ポーラスチャック34’との対向面(図の上面)には、当該貫通孔331’に連通する複数の溝が形成されている。なお、これらの溝は、吸着すべき電子部品である基板Pが存在すべき部分において貫通孔331’に連通するように形成されていればよい。例えば、当該バッファープレート33’の矩形形状の長辺に沿った溝334’と短辺に沿った溝335’と対角線に沿った溝336’を組み合わせ(図7(A)を参照)、長辺に沿った溝334’と短辺に沿った溝335’だけを組み合わせ(図7(B)を参照)、更には、放射状に延びた溝332’だけを組み合わせ(図7(C)を参照)るなど、これらの溝は、様々に、形成することが出来る。
なお、本実施例2になる電子部品の載置テーブルの動作についは、上記実施例1になる載置テーブル(アライメントステージ)31と同様であり、ここでは重複を避けるために省略する。また、当該電子部品の載置テーブルにより得られる効果についても同様であり、即ち、容易に、多品種少量生産に対応することが可能となる。
以上においては、本発明の実施態様について説明したが、しかしながら、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
1…ダイ供給部、10…ダイボンダ、11…ウェハ、12…ウェハ保持台、13…突き上げユニット、2…ピックアップ部、21…ピックアップヘッド、22…コレット、23…ピックアップのY駆動部、3…アライメント部、31…アライメントステージ、32…ステージ認識カメラ、4…ボンディング部、41…ボンディングヘッド、42…コレット、43…ボンディングヘッドのY駆動部、44…基板認識カメラ、5…搬送部、6…基板供給部、7…基板搬出部、8…制御部、D…ダイ、P…基板。

Claims (4)

  1. 本体部と、当該本体部の一面に形成されたチャック部とからなり、当該チャック部の表面に電子部品を載置する電子部品の載置テーブルであって、
    前記チャック部を前記電子部品の底面積よりも大きい吸着面積を有する多孔質部材により形成すると共に、
    前記本体部の中央部には内部に真空を導くための真空導入穴を形成すると共に、前記チャック部との間には、更に、当該真空導入穴に連結する貫通孔および当該チャック部の吸着面に吸着される電子部品に対応して当該貫通孔から連通する複数の溝が上面に形成されたバッファープレートを前記多孔質部材の下面に設け、もって、当該バッファープレートの複数の前記および前記貫通孔を介して、前記真空導入穴に導かれた真空により、前記多孔質部材からなるチャック部の表面に電子部品を吸着して載置し、前記貫通孔は前記バッファープレートの中央部に設けられ、前記複数の溝の底は閉じられており、前記バッファープレートは前記電子部品のサイズに応じて交換可能であることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
  2. 請求項1において、さらに、真空源から前記真空導入穴に至る真空経路に流量センサを備えることを特徴とする電子部品の載置テーブル。
  3. 一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、
    前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、
    前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
    前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、
    前記アライメントステージを、前記請求項1または2に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したことを特徴とするダイボンダ。
  4. 一部にウェハを保持すると共に、当該ウェハからダイをピックアップするピックアップヘッドを含み、ピックアップしたダイを供給するダイ供給部と、
    前記ピックアップヘッドにより前記ダイ供給部から供給されるダイを載置するアライメントステージと、
    前記ダイが搭載される基板を載置し、ボンディング位置に搬送する基板搬送パレットと、
    前記アライメントステージから前記ダイをピックアップし、前記基板搬送パレット上の基板、又は、既に当該基板上にボンディングされた前記ダイの上面に、当該ダイをボンディングするボンディングヘッドとを備えたダイボンダにおいて、
    前記基板搬送パレットの一部を、前記請求項1または2に記載した電子部品の載置テーブルにより構成したことを特徴とするダイボンダ。
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