JP6067091B2 - 異物除去装置及びそれを備えたダイボンダ - Google Patents

Description

本発明は異物除去装置及びそれを備えたダイボンダに関する。

ダイボンダとは、はんだ、金メッキ、樹脂を接合材料として、ダイ（電子回路を作り込んだシリコン基板のチップ）をリードフレームや基板等（以下、基板という）に接着する装置である。このダイと基板を接着するダイボンド材（ペースト、フィルム）にエンプラが使用されており、ダイの位置決めを行いリードフレーム等に接着される。現在、樹脂を接合材料としてボンディングを行う方式が主流となっている。

半導体のダイボンディングでは、半導体チップ（IC、LSI）をリードフレーム、セラミックスケース、基板等に固着化させるために、はんだやダイボンド用樹脂ペースト（Agエポキシ及びAgポリイミド）が接着剤として使用されている。

特開２００２−５０６５５号公報 特開２００２−１８６９２３号公報 特開２０００−５７１５号公報 特開２００７−１１５９７９号公報

ダイを基板に接着する際、基板の表面にゴミが付着していると接着剤の接着力が低下するため、基板上のゴミ（以下、異物という）を除去することはダイを実装する上で極めて重要なことである。また、５〜１０μの異物が接着剤のボイドの原因にもなっていた。

したがって、ダイボンド工程上、エアーフローによるクリーニングが一般的に行なわれている。このようなクリーニングの従来技術としては以下のような特許文献がある。

例えば、特許文献１は水平に搬送移動する基板の搬送経路に沿って複数種類の洗浄装置によって設けられ、搬送されながら基板が洗浄された後チップを基板に実装するものである。

特許文献２は基板表面に付着した異物を集塵機で吸い取る構成となっている。

特許文献３はエアー吐出チャンバとエアー吸引チャンバを一体に設けた除塵装置がワー
クの走行方向に配置された装置が開示されている。

特許文献４は複数のチップが配列されたウエーハリングの表面に付着した異物をイオン化したガスの吹き付けと吸引で除去する構成が記載されている。

このように、基板上の異物を除去する手段としては各特許文献にあるようにエアーで異物を吹き飛ばし、吹き飛んだ異物を吸い込んで回収することが一般的に行われている。しかしながら、いずれの特許文献も固定式異物除去形式であるため、基板幅全体に渡る効率的な異物除去と除去した異物の再付着を防止することは不十分であった。

本発明の目的は、基板の大小にかかわらず短時間で効率よく基板の表面をクリーニングし、異物の再付着を防止することが可能な異物除去装置及びそれを備えたダイボンダを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、ダイを表面に搭載したダイシングフィルムが固定されたピックアップ装置と、前記ダイシングフィルム上より剥離された前記ダイを吸着して接着剤が塗布された基板上に実装するためのコレットと、前記基板上に前記ダイを接着する前に前記基板上の異物を除去するエアーの吹き出し孔と吸い込み孔が一体になったエアーノズルを有することを特徴とする。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルは複数の吹き出し孔が楕円状に形成され、この吹き出し孔を取り囲むように複数の前記吸い込み孔が楕円状に形成されていることが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、エアーノズルは前記基板の移動方向に長く、前記基板の移動方向と直交する方向に移動させることが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルは前記基板に移動方向に対して直交する方向に長く配置され、かつ前記基板の移動方向に対して直交する方向に移動するとともに、このエアーノズルは２個配置することが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルが千鳥状に配置されることが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルは長手方向の端部を回転軸として前記基板の移動方向と直交する方向に回転することが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に複数配置されていることが好ましい。

また、本発明は、上記目的を達成するために、第１の特徴に加え、前記エアーノズルによるエアーの吹き出し吸い込みを断続的に行うことが好ましい。

本発明によれば、基板の大小にかかわらず短時間で効率よく基板の表面をクリーニングし、異物の再付着を防止することが可能なダイボンダ及び異物除去装置を提供できる。

図１は、ダイボンダを上から見た概念図である。 図１のダイボンダに取り付けられたピックアップ装置の外観斜視図である。 実施例１に係るクリーニングノズルの概略構成図である。 実施例１に係るクリーニングノズルのエアーノズルの動きと形状を示す図である。 実施例２に係るクリーニングノズルの概略構成図である。 実施例３に係るクリーニングノズルの概略構成図である。 実施例４に係るクリーニングノズルの概略構成図である。 実施例５に係るクリーニングノズルの概略構成図である。

基板上の異物除去のため、エアーが噴き出すノズルの形状として、中央部に円形のエアーの吹き出し口があり、この吹き出し口をリング状に取り囲むようにしてエアーの吸い込み口を設けたノズルが考えられる。

このようなノズルであれば、エアーによってゴミが舞い上がる前にゴミを一気に吸い込んでしまうことができるもので、除去したはずのゴミが再び基板上に付着することはない。

一方、ダイが接着される基板の幅は常に一定ではなく、複数種類幅の基板をダイボンダでダイを接着しているため、クリーニングについても複数種類幅の基板に合わせる必要がある。

したがって、上述したようなエアーノズルが円形の吹き出し口とリング状の吸い込み口であった場合には、最大幅の基板ではノズルの移動距離が長くなりクリーニングに時間がかかってしまうという問題があった。

そこで、本発明の発明者らは種々の基板幅に対応可能なエアーノズルの形状と動作形式を種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。

以下、図面に基づき、ダイボンダの形態を図１、図２にしたがって説明する。

図１は、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とに大別することができる。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。ピックアップ装置１２は、所望するダイをウエハリングからピックアップできるようにウエハリングが移動するようになっている。

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（図示せず）と、アンローダ２３とを有する。スタックローダ２１は、ダイを接着する基板（図示せず）を矢印Ａ方向に基板ガイド２２ａ、２２ｂによって搬送するものである。基板ガイド２２ａ、２２ｂは、基板をフレームフィーダ２２上の２箇所の処理位置を介してアンローダ２３に搬送する。アンローダ２３は、搬送された基板を保管する部分となる。基板ガイド２２ａ、２２ｂ及び搬送される基板の上部にはクリーニングノズル５（異物除去装置）が取り付けられている。ダイボンディング部３はプリフォーム部(ダイペースト塗布装置)３１とボンディングヘッド部３２とを有する。

図２は図１のダイボンダに取り付けられたピックアップ装置の外観斜視図である。
図２において、ピックアップ装置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(チップ)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（図示せず）が取り付けられている。複数個形成されたダイ４はプリフォーム部３１によって１個ずつ取り出され、図１に示した基板ガイド２２ａ、２２ｂにより搬送されてきた基板の表面に接着剤が塗布されて接着されるようになっている。

以下、本発明を備えたクリーニングノズル５について詳述する。

図３は実施例１に係るクリーニングノズルの概略構成図である。
図４は実施例１に係るクリーニングノズルのエアーノズルの動きと形状を示す図である。
図３、図４において、基板ガイド２２ａ、２２ｂの溝内に支持された基板１０は紙面上では奥行き方向に搬送される（図３に示す）ようになっている。クーリングノズル５にはエアー供給配管５ａとエアー排出配管５ｂを備えている。エアー排出配管５ｂは図３に示すように、エアー供給配管５ａより配管径が大きくなっている。これはエアー排出配管５ｂが異物搬送用として使用するからである。基板１０の面に最も接近しているのが図４に示すようにノズル面５ｃである。

このノズル面５ｃは図４のように、中央部にエアー吹き出し口５ｄが複数設けられ、このエアー吹き出し口５ｄの周囲を覆うようにエアー吸い込み口５ｅが複数個設けられている。

これにより、エアー吹き出し口５ｄから吐出したエアーによって吹き飛ばされた異物は図３の矢印で示すようにエアー吸い込み口５ｅによってただちに吸引され、最終的には廃棄される。

５１はクリーニングノズル５が図３に示した矢印Ｂのように上下動し、上昇した位置で停止した状態のクリーニングノズルを示すものである。これは通常はクリーニングノズル５が基板１０の適正位置（例えば基板上２ｍｍの位置）まで下降し、基板１０の移動や取り換え時には上昇することになる。またクリーニングノズル５は図３に示しているように矢印Ｃのように、基板１０の幅方向に移動して異物の除去動作を行うものであり、５２は幅方向に移動後のクリーニングノズルである。

つまり、本実施例では長方形のクリーニングノズル５が、基板１０の移動方向に対して直交する方向に移動するとともに、長方形であるクリーニングノズル５の長辺の向きは基板に移動方向と同じ方向となっている。

本実施例では、クリーニングノズル５のノズル面５ｃの幅は、クリーニング処理時間（必要スループット）に応じて必要幅に設定することになる。これにより、基板１０の幅に応じて任意のクリーニングノズル５の移動量を設定することができる。そのため、本実施例によるクリーニングは種々の基板幅に対応できるとともに、基板搬送時の接触不良を防止しながら基板１０とクリーニングノズル５の最適な間隔により、最適クリーニング条件で処理することが可能である。

また本実施例では、クリーニングノズル５のノズル面５ｃを長方形としたことによって、異物のクリーニング幅が広がるため、クリーニングの時間短縮によるクリーニング効率を大幅に向上させることができる。

図５は実施例２に係るクリーニングノズルの設置例を示す図である。
図５において、基板１０の移動方向に対して直交する方向に２個で平行にクリーニングノズル５３、５４を設けたものであり、本実施例ではクリーニングノズル５３、５４を基板ガイド２２ａ、２２ｂに支持させた。この２個のクリーニングノズル５３、５４の長辺の向きは基板の移動方向と直交する方向となっており、更に２個のクリーニングノズル５３、５４は長辺方向に動作するようになっている。

これにより本実施例では、基板１０の移動によって図１に示したＸ軸方向のクリーニングとＹ軸のクリーニングを同時に行うことができる。

図６は実施例３に係るクリーニングノズルの設置例を示す図である。
図６において、本実施例は基板１０の移動方向に対してクリーニングノズル５５，５６，５７を直交する方向に３個平行かつ、ずらして（千鳥配列）配列させたものである。この３個のクリーニングノズル５５，５６，５７の長辺は実施例２と同じように基板の移動方向と直交する方向となっており、中央のクリーニングノズル５７は固定され、両側のクリーニングノズル５５，５６は実施例２と同じように長辺方向に動作するようになっている。

これにより本実施例では、基板幅に対してクリーニングノズル５７は動作機構がなくてもクリーニングノズル５５，５６の動作に追従することが可能となり、コスト的にも有利となる。また、基板１０がクリーニングノズル５５，５６，５７の下を通過する時にクリーニングが行われるのでクリーニング処理時間によるスループットの低下を防止することができる。

図７は実施例４に係るクリーニングノズルの設置例を示す図である。
図７において、本実施例のクリーニングノズル５８は支点５８ａを軸として自動車のワイパーのように回転し、破線で示したように回転後のクリーニングノズル５８‘となる。

これにより本実施によれば、基板１０の幅をカバーする長手方向のクリーニングノズル５８を基板１０に対して平行（水平）から垂直にθ方向に回転させることができるので、種々の基板幅に対応させることが可能である。また本実施例のクリーニングノズル５８は回転機構を取り付けるだけで基板幅に対応できるためクリーニング装置自体の小型化が可能となり、その結果低コスト化を図ることができる。

図８は実施例５に係るクリーニングノズルの設置例を示す図である。
図８において、本実施例では実施例４のように支点５９ａ，６０ａを軸として回転するクリーニングノズル５９，６０を二段階に設けたものである。５９‘と６０’は回転後のクリーニングノズルである。また基板ガイドは２２ａ‘と２２ｂ’で示すように基板の幅に応じて可動するようになっている。

これにより本実施例によれば、大きい幅の基板１０に対しても対応が可能となるばかりでなく、搬送される基板１０の幅に合わせ、クリーニングノズル５９のみ或いはクリーニングノズル６０のみを動作させて対応させることも可能である。

つまり、本実施例によるクリーニングノズルは基板幅に対して自由度を持ってフレキシブルに動作するので、基板の幅に限定されることなくクリーニングすることができる。

本実施例では図示はしていないが、上述の実施例１〜６で説明したクリーニングノズルによる異物除去効果をさらに強化するために、エアーの供給をパルス状にしたものである。

つまり本実施例では、異物に対するエアーの吹き出しと吸い込みを強弱又は断続的に行うことによって基板面に強力に付着した異物を引き剥がすことができ、異物除去能力を向上させることができる。

実施例１乃至６において、さらに次の様にすることができる。

基板及び積層のために事前に接着されたダイ４の保護を目的に、クリーニングノズル５の先端に、距離検出センサを設けてもよい。距離検出センサにより、基板または積層されたダイの表面の距離が測定できるので、適正距離を逸脱したか否かを検出することができる。もし、適正距離を逸脱しているときは、警報を発しるようにしてもよい。あるいは、インターロック機能を設けておき、適正距離を逸脱しているときにダイボンダの動作を停止することもできる。また、距離検出センサにより、基板または積層されたダイの表面の距離とクリーニングノズル５との間の距離を一定に保つような制御機能を設けてもよい。

本方式によれば、変形した基板や、物理的影響で基板やノズル位置が変化した場合においても、基板やダイを搭載した基板製品のノズル接触による不良を防止でき、かつ異物除去能力も適切に保つことが可能となる。

異物除去能力の安定と除去性能劣化による不良防止を目的に、クリーニングノズル５からのエアーの流量及びその周りの吸い込み孔の吸引流量を流量センサまたは圧力センサで検知するようにしてもよい。流量が適正値を逸脱した場合に、警報を発する。あるいは、インターロック機能を設けておき、流量が適正値を逸脱した場合に、ダイボンダの動作を停止こともできる。また、流量センサまたは圧力センサで流量を検知することで、その流量を一定に保つ機能を持つこともできる。

本方式によれば、エアー流量や吸引流量異常に伴う、除去能力の低下や、過剰流量による基板、搭載されたダイの破損による不良を防止でき、かつ異物除去能力も適切に保つことが可能となる。

以上のように本発明の実施形態について説明したが、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・・・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（チップ）、５・・・クーリングノズル、５ａ・・・エアー供給配管、５ｂ・・・エアー排出配管、５ｃ・・・ノズル面、５ｄ・・・エアー吹き出し口、５ｅ・・・エアー吸い込み口、１０・・・基板、１１・・・ウエハカセットリフタ、１２・・・ピックアップ装置、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、２１・・・スタックローダ、２２・・・フレームフィーダ、２２ａ，２２ｂ・・・基板ガイド、２３・・・アンローダ、３１・・・プリフォーム部（ダイペースト塗布装置）、３２・・・ボンディングヘッド部。

Claims (16)

1. ダイをピックアップするピックアップ装置と、
   前記ダイを吸着して基板上に実装するためのコレットと、
   前記基板上に前記ダイを実装する前に前記基板上の異物を除去するクリーニングノズルと、
   を有し、
   前記クリーニングノズルは前記基板の上に配置され、複数のエアーの吹き出し孔及び前記複数の吹き出し孔を取り囲むように楕円状に形成されている吸い込み孔を有す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、
   前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
   前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向と同じ方向に配置され、
   前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動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、
   前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
   前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向に対して直交する方向に配置され、
   前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動することを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項３記載のダイボンダにおいて、
   複数の前記クリーニングノズルが前記基板の移動方向と直交する方向にずらして千鳥状に配置されていることを特徴とするダイボンダ。
5. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記クリーニングノズルは前記吸い込み孔よりも外側の長手方向の端部を回転軸として前記基板の移動方向と直交する方向に回転することを特徴とするダイボンダ。
6. 請求項５記載のダイボンダにおいて、
   前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に複数配置されていることを特徴とするダイボンダ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載のダイボンダにおいて、
   前記クリーニングノズルによるエアーの吹き出しと吸い込みを断続的に行うことを特徴とするダイボンダ。
8. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
   前記クリーニングノズルは、少なくとも前記基板または前記基板に積層されるダイとの距離を測定する距離測定センサ又は前記複数のエアーの吹き出し孔からのエアーの流量および前記吸い込み孔の吸引流量を測定するセンサの１つを装着することを特徴とするダイボンダ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載のダイボンダにおいて、
   前記クリーニングノズルは、前記吹き出し孔に連通するエアー供給管と前記吸い込み孔に連通するエアー排出配管を備え、前記エアー排出配管は前記エアー供給管よりも配管径が大きく、かつ前記吸い込み孔は前記吹き出し孔より孔径が大きいクリーニングノズルである、ことを特徴とするダイボンダ。
10. 請求項１記載のダイボンダにおいて、
    前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に複数配置されていることを特徴とするダイボンダ。
11. ダイを表面に搭載したダイシングフィルムが固定されたピックアップ装置と、
    前記ダイシングフィルム上より剥離された前記ダイを吸着して基板上に実装するためのコレットと、
    前記基板上に前記ダイを実装する前に前記基板上の異物を除去するエアーの吹き出し孔と吸い込み孔が一体になったクリーニングノズルと、
    を有し、
    前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
    前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向と同じ方向に配置され、
    前記クリーニングノズルは前記基板の上方に配置され、前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動することを特徴とする異物除去装置。
12. ダイを表面に搭載したダイシングフィルムが固定されたピックアップ装置と、
    前記ダイシングフィルム上より剥離された前記ダイを吸着して基板上に実装するためのコレットと、
    前記基板上に前記ダイを実装する前に前記基板上の異物を除去するエアーの吹き出し孔と吸い込み孔が一体になったクリーニングノズルと、
    を有し、
    前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
    前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向に対して直交する方向に配置され、
    前記クリーニングノズルは前記基板の上方に配置され、前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動することを特徴とする異物除去装置。
13. ダイを表面に搭載したダイシングフィルムが固定されたピックアップ装置と、
    前記ダイシングフィルム上より剥離された前記ダイを吸着して基板上に実装するためのコレットと、
    前記基板の上に配置され、前記基板上に前記ダイを実装する前に前記基板上の異物を除去するクリーニングノズルと、
    を有し、
    前記クリーニングノズルは、複数のエアーの吹き出し孔及び前記複数の吹き出し孔を取り囲むように楕円状に形成されている複数の吸い込み孔を有することを特徴とするダイボンダ。
14. 請求項１３記載のダイボンダにおいて、
    前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
    前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向と同じ方向に配置され、
    前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動することを特徴とするダイボンダ。
15. ダイを表面に搭載したダイシングフィルムが固定されたピックアップ装置と、
    前記ダイシングフィルム上より剥離された前記ダイを吸着して基板上に実装するためのコレットと、
    前記基板の上に配置され、前記基板上に前記ダイを実装する前に前記基板上の異物を除去するクリーニングノズルと、
    を有し、
    前記クリーニングノズルは、複数のエアーの吹き出し孔及び前記複数の吹き出し孔を取り囲むように楕円状に形成されている複数の吸い込み孔を有することを特徴とする異物除去装置。
16. 請求項１５記載の異物除去装置において、
    前記基板はその移動方向に長い矩形状であり、
    前記クリーニングノズルの長手方向は前記基板の移動方向と同じ方向に配置され、
    前記クリーニングノズルは前記基板の移動方向と直交する方向に前記基板の幅に応じて設定された移動量を移動することを特徴とする異物除去装置。

Images