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

Description

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溝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。

Images