JP6605946B2 - チップ収容トレイからチップをピックアップする方法 - Google Patents

チップ収容トレイからチップをピックアップする方法 Download PDF

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Description

本発明は、切削装置等のダイシング装置によって分割された半導体チップ等を収容するチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を区画する分割予定ラインに沿って切断することにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画する分割予定ラインが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板（パッケージ基板）を形成する。このパッケージ基板を分割予定ラインに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージに分割する。
上記パッケージ基板の切断は、一般に切削ブレードを備えた切削装置によって施される。この切削装置は、分割予定ラインと対応する領域に切削ブレードの切れ刃を逃がす逃がし溝が格子状に形成されるとともに逃がし溝によって区画された複数の領域にそれぞれ吸引孔が設けられた治具を備え、保持テーブル上に位置付けられた該治具にパッケージ基板を吸引保持し、切削ブレードを回転させつつ保持テーブルをパッケージ基板の分割予定ラインに沿って相対移動することにより、パッケージ基板を分割予定ラインに沿って切断し、個々のチップサイズパッケージに分割する。その後、個々に分割されたチップサイズパッケージは、複数の収容室を備えたチップ収容トレイに収容されて組立工程に搬送される（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−２３９３６５号公報
しかるに、チップ収容トレイに設けられた複数の収容室はチップ（チップサイズパッケージ）の大きさに対応してそれぞれ隔壁によって区画されており、従ってチップ（チップサイズパッケージ）の大きさに対応した種類のチップ収容トレイを用意しなければならず、管理が煩雑になるという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チップの大きさに関係なく、しかもチップを治具からチップ収容トレイへ効率よく移し替ることが可能であるとともに収容されたチップのピックアップが容易なチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、複数のチップを収容するチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法であって、
チップ収容トレイはタック力を有し表面にチップを保持する保持シートと、該保持シートの裏面を支持する底壁と該底壁から立設し該保持シートを囲繞する側壁とからなる枠体と、を具備し、該保持シートと該枠体の該底壁には該保持シートの表面に開口する複数の細孔が形成されており、
チップ収容トレイに収容された複数のチップから所定のチップをピックアップする際には、ピックアップ装置のピックアップコレットをピックアップすべき所定のチップの上面に位置付けると共に、エアー噴出筒を、チップ収容トレイを構成する底壁における該ピックアップすべき所定のチップと対応する下面に位置付けて底壁に形成された細孔と保持シートに形成された細孔とを通して該ピックアップすべき所定のチップの下面にエアーを噴出してピックアップコレットにより該チップを個別にピックアップする、チップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法が提供される。
本発明によるチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法は、チップ収容トレイがタック力を有し表面にチップを保持する保持シートと、該保持シートの裏面を支持する底壁と該底壁から立設し保持シートを囲繞する側壁とからなる枠体とを具備しているので、個々のチップに対応して区画された複数の収容室を設ける必要がなく、個々のチップの大きさに対応した種類のトレイを用意する必要がない。従って、１種類のチップ収容トレイで各種のチップに対応することができ、管理が簡素化する。
さらに、本発明によるチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法では、保持シートと枠体の底壁には保持シートの表面に開口する複数の細孔が形成されており、チップ収容トレイに収容された複数のチップから所定のチップをピックアップする際には、ピックアップ装置のピックアップコレットをピックアップすべき所定のチップの上面に位置付けると共に、エアー噴出筒を、チップ収容トレイを構成する底壁における該ピックアップすべき所定のチップと対応する下面に位置付けて底壁に形成された細孔と保持シートに形成された細孔とを通して該ピックアップすべき所定のチップの下面にエアーを噴出してピックアップコレットにより該チップを個別にピックアップすることにより、ピックアップすべきチップを容易に剥離することができる。
被加工物としてのパッケージ基板の斜視図および断面図。 図１に示すパッケージ基板を保持するための保持治具および保持治具にパッケージ基板を保持した状態を示す斜視図。 図１に示すパッケージ基板を個々のチップに分割するための切削装置の斜視図。 図３に示す切削装置によって実施する切断工程の説明図。 図４に示す切断工程が実施されたパッケージ基板が個々のチップに分割された状態を示す斜視図。 本発明に従って構成されたチップ収容トレイの斜視図。 図６におけるＡ―Ａ断面図。 図５に示す複数のチップを図６および図７に示すチップ収容トレイに移し替える状態を示す説明図。 図８に示すようにチップ収容トレイに移し替えられた複数のチップをピックアップする状態を示す説明図。
以下、本発明に従って構成されたチップ収容トレイの好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１の（ａ）および（ｂ）には、被加工物としてのパッケージ基板の斜視図および断面図が示されている。図１の（ａ）および（ｂ）に示すパッケージ基板１は金属板１１を具備し、金属板１１の表面１１ａに所定の方向に延びる複数の第１の分割予定ライン１１１と、該第１の分割予定ライン１１１と直交する方向に延びる第２の分割予定ライン１１２が格子状に形成されている。第１の分割予定ライン１１１と第２の分割予定ライン１１２によって区画された複数の領域にそれぞれチップ１１３が配置されており、このチップ１１３は金属板１１の裏面側から合成樹脂部１２によってモールディングされている。このように形成されたパッケージ基板１は、第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２に沿って切断され個々にパッケージされたチップ（チップサイズパッケージ）１１３に分割される。
上記パッケージ基板１を複数の第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２に沿って切断するには、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように保持治具２によって保持される。
保持治具２は、図２の（ａ）に示すように矩形状に形成され表面中央部に上記パッケージ基板１を吸引保持する吸引保持部２０が突出して設けられている。吸引保持部２０の上面（保持面）にはパッケージ基板１に形成された第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２と対応する領域に後述する切削ブレードの切れ刃を逃がす逃がし溝２１および２２が格子状に形成されている。また、吸引保持部材２０には、第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２によって区画された複数の領域にそれぞれ吸引孔２３が形成されており、この吸引孔２３が図示しない吸引手段に連通されるようになっている。なお、保持治具２の４隅には、位置決め用の穴２４が設けられている。このように構成された保持治具２には、図２の（ｂ）に示すように吸引保持部２０の上面（保持面）に上記パッケージ基板１が載置される。
次に、上述した保持治具２に載置されたパッケージ基板１を第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２に沿って切断する切削装置について、図３を参照して説明する。
図３に示す切削装置３は、略直方体状の装置ハウジング３１を具備している。この装置ハウジング３１内には、被加工物を保持する吸引テーブル３２が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。吸引テーブル３２の上面には吸引凹部３２１が設けられており、この吸引凹部３２１に図示しない吸引手段と連通する吸引口３２２が開口している。また、吸引テーブル３２の上面における４隅には、上記保持治具２の４隅に設けられた位置決め用の穴２４が嵌合する位置きめピン３２３が立設されている。また、吸引テーブル３２は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。このように構成された吸引テーブル３２は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。
切削装置３は、切削手段としてのスピンドルユニット３３を具備している。スピンドルユニット３３は、図示しない割り出し送り手段によって図３において矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図３において矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット３３は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング３３１と、該スピンドルハウジング３３１に回転自在に支持された回転スピンドル３３２と、該回転スピンドル３３２の前端部に装着された切削ブレード３３３とを具備している。
また、切削装置３は、上記吸引テーブル３２上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード３３３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段３４を具備している。この撮像手段３４は、顕微鏡からなる光学系と撮像素子（ＣＣＤ）を具備しており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
図３に示す切削装置３は以上のように構成されており、以下切削装置３を用いて上記パッケージ基板１を複数の第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２に沿って切断する切断作業について説明する。
先ず、切削装置３の吸引テーブル３２上にパッケージ基板１が載置され保持治具２を載置する。このとき、保持治具２の４隅に設けられた複数の位置決め用の穴２４を吸引テーブル３２の４隅に配設された位置決めピン３２３に嵌合することにより、パッケージ基板１が載置され保持治具２は所定の位置に位置付けられる。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、吸引テーブル３２の吸引口３２２、吸引凹部３２１、保持治具２に設けられた複数の吸引孔２３を介して保持治具２の吸引保持部２０に載置されたパッケージ基板１の各チップ１１３に負圧が作用し、パッケージ基板１の各チップ１１３が保持治具２の吸引保持部２０上に吸引保持される（パッケージ基板保持工程）。
上記パッケージ基板保持工程を実施したならば、図示しない切削送り手段を作動してパッケージ基板１を保持した保持治具２を撮像手段３４の直下まで移動せしめる。保持治具２が撮像手段３４の直下に位置付けられると、撮像手段３４および図示しない制御手段によってパッケージ基板１の切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段３４および図示しない制御手段は、パッケージ基板１の所定方向に形成されている第１の分割予定ライン１１１と、第１の分割予定ライン１１１に沿って切削する切削ブレード３３３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実施する。また、パッケージ基板１に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる第２の分割予定ライン１１２に対しても、同様に切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実施する。
上述したように、パッケージ基板１の切削加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実施したならば、保持治具２を切削領域に移動し、図４の（ａ）に示すように所定の第１の分割予定ライン１１１の一端を切削ブレード３３３の直下より図４の（ａ）において僅かに右側に位置付ける。そして、切削ブレード３３３を矢印３３３ａで示す方向に回転しつつ図示しない切込み送り手段を作動して切削ブレード３３３を矢印Ｚ１で示す方向に所定量切り込み送りし、所定の切り込み深さに位置付ける。この切り込み深さは、切削ブレード３３３の切れ刃の外周縁が保持治具２の吸引保持部２０に形成された逃がし溝２１（図２の（ａ）参照）に達する位置に設定されている。次に、図示しない切削送り手段を作動して吸引テーブル３２を図４の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の切削送り速度で移動する。そして、吸引テーブル３２に保持治具２を介して保持されたパッケージ基板１の所定の第１の分割予定ライン１１１の他端が図４の（ｂ）に示すように切削ブレード３３３の直下より僅かに左側に達したら、吸引テーブル３２の移動を停止するとともに、切削ブレード３３３を矢印Ｚ２で示す方向に上昇せしめ、次に切削すべき第１の分割予定ライン１１１に割り出し送りして切削作業を繰り返す。この結果、パッケージ基板１は、第１の分割予定ライン１１１に沿って切断される（第１の切断工程）。
上述した第１の切断工程を全ての第１の分割予定ライン１１１に沿って実施したならば、吸引テーブル３２を９０度回動し、吸引テーブル３２に保持治具２を介して保持されたパッケージ基板１に形成された第２の分割予定ライン１１２を切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に位置付ける、そして、パッケージ基板１に対して上記第１の切断工程を同様に全ての第２の分割予定ライン１１２に沿って切断作業を実施する（第２の切断工程）。
以上のようにして第１の切断工程および第２の切断工程が実施されたパッケージ基板１は、図５に示すように第１の分割予定ライン１１１および第２の分割予定ライン１１２に沿って切断され、個々にパッケージされたチップ（チップサイズパッケージ）１１３に分割される。このようにして分割された個々のチップ（チップサイズパッケージ）１１３は、保持治具２の吸引保持部２０に吸引保持された状態で維持される。
上述したように分割されたチップ１１３（チップサイズパッケージ）は、後述するチップ収容トレイに収容されて次工程である組立工程に移送される。ここで、本発明に従って構成されたチップ収容トレイについて、図６および図７の（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
図６および図７の（ａ），（ｂ）に示すチップ収容トレイ５は、表面に複数のチップを保持する矩形状の保持シート５１と、該保持シート５１を支持する矩形状の枠体５２とからなっている。保持シート５１は、タック力を有するシートからなっており、上面である表面に複数のチップをタック力によって保持する。タック力を有するシートとしては、新タック化成株式会社が製造販売する商品名「セパレス」または「ハンデコタック」を用いることができる。枠体５２は、保持シート５１の下面である裏面を支持する支持面５２１ａを有する底壁５２１と、該底壁５２１から立設し保持シート５１を囲繞する側壁５２２、５２２、５２２、５２２とからなっている。底壁５２１の下面には、短手方向両側に図示しない搬送装置の支持部材と係合する２個の係合凹部５２１ｂ、５２１ｂがそれぞれ設けられている（図６には一方の側の係合凹部５２１ｂ、５２１ｂのみが示されている）。このように構成されたチップ収容トレイ５を構成する保持シート５１および枠体５２の底壁５２１には、図７の（ｂ）に示すように保持シート５１の表面に開口する複数の細孔５１ａおよび５２１ｃが形成されている。なお、細孔５１ａおよび５２１ｃは、保持シート５１の表面側からレーザー光線を照射して枠体５２の底壁５２１を貫通するように形成することができる。
次に、上記図５に示すように個々に分割された複数のチップ（チップサイズパッケージ）１１３を保持治具２の吸引保持部２０上からチップ収容トレイ５に収容する方法について、図８を参照して説明する。
複数のチップ１１３を保持治具２の吸引保持部２０上からチップ収容トレイ５に収容するには、図示の実施形態においてはチップ搬送装置６を用いて実施する。チップ搬送装置６は、複数のチップを吸引保持する吸引保持パッド６１と、該吸引保持パッド６１を一端部に支持する搬送アーム６２を具備しており、搬送アーム６２が図示しない作動機構によって作動せしめられる。吸引保持パッド６１は、下面に上記複数のチップ１１３を形成するパッケージ基板１と同様の大きさの矩形状の凹部６１１ａを備えたパッド本体６１１と、該パッド本体６１１の凹部６１１ａに嵌合された吸着パッド６１２とからなっている。パッド本体６１１は、中央部に上記凹部６１１ａに連通する吸引口６１１ｂが設けられている。この吸引口６１１ｂは、図示しない吸引手段に連通されている。上記吸着パッド６１２は矩形状に形成されており、上記保持治具２の吸引保持部２０に設けられた吸引孔２３と同様に複数のチップ１１３と対応する位置に複数の吸引孔６１２ａが設けられている。従って、図示しない吸引手段が作動すると、吸引口６１１ｂおよび凹部６１１ａを介して複数の吸引孔６１２ａに負圧が作用せしめられる。
上述したデバイス搬送装置６を用いて複数のチップ１１３を保持治具２の吸引保持部２０上からチップ収容トレイ５に収容するには、図８の（ａ）に示すように図示しない作動機構を作動して吸引保持パッド６１の吸着パッド６１２の下面を保持治具２の吸引保持部２０上に載置されている複数のチップ１１３の上面に位置付ける。そして、吸引テーブル３２側に連通された吸引手段による吸引を解除するとともに吸引保持パッド６１の吸引口６１１ｂが連通された図示しない吸引手段を作動することにより、吸引口６１１ｂおよび凹部６１１ａを介して吸着パッド６１２に設けられた複数の吸引孔６１２ａに負圧を作用せしめる。この結果、吸着パッド６１２に設けられた複数の吸引孔６１２ａに複数のチップ１１３が吸引保持される。このように複数のチップ１１３を吸着パッド６１２に設けられた複数の吸引孔６１２ａに吸引保持したならば、図示しない作動機構を作動して図８の（ｂ）に示すように吸引保持パッド６１をチップ収容トレイ５上に搬送し、吸着パッド６１２の下面（吸着面）に吸引保持されている複数のチップ１１３の下面を枠体５２の底壁５２１の支持面５２１ａに支持された保持シート５１上に載置する。次に、図示しない吸引手段による吸引を解除するとともに図示しない作動機構を作動して吸引保持パッド６１をチップ収容トレイ５上から退避することにより、図８の（ｃ）に示すように複数のチップ１１３はチップ収容トレイ５を構成する底壁５２１の支持面５２１ａに支持されたタック力を有する保持シート５１上に移し替えられたことになる。なお、チップ収容トレイ５の保持シート５１上に移し替えられた複数のチップ１１３は、保持シート５１のタック力によって脱落することなく保持されている。
以上のように、本発明によるチップ収容トレイ５は枠体５２を構成する底壁５２１の支持面５２１ａにタック力を有する保持シート５１が支持されているので、個々のチップ１１３に対応して区画された複数の収容室を設ける必要がなく、個々のチップ１１３の大きさに対応した種類のトレイを用意する必要がない。従って、１種類のチップ収容トレイ５で各種のチップ１１３に対応することができ、管理が簡素化する。また、本発明によるチップ収容トレイ５は枠体５２を構成する底壁５２１の支持面５２１ａにタック力を有する保持シート５１が支持されているので、保持治具２の吸引保持部２０上から複数のチップ１１３を上述したようにデバイス搬送装置６によって一括して移し替えることが可能であり、生産性を向上することができる。
以上のようにしてチップ収容トレイ５に収容された複数のチップ１１３は、組立工程に搬送される。組立工程においては、図９の（ａ）に示すピックアップ装置７によってチップ１１３毎にピックアップされる（ピックアップ工程）。図９の（ａ）に示すピックアップ装置７は、チップ収容トレイ５の上側においてチップ収容トレイ５に保持された複数のチップ１１３と対応する位置に移動可能に配設されたピックアップ手段７１と、チップ収容トレイ５の下側において上記ピックアップ手段７１と同期してチップ収容トレイ５に保持された複数のチップ１１３と対応する位置に移動可能に配設されたエアー噴出手段７２とを具備している。ピックアップ手段７１は、チップ１１３を吸引保持するピックアップコレット７１１を備えており、該ピックアップコレット７１１が図示しない吸引手段に接続されている。上記エアー噴出手段７２は、エアーシリンダ７２１によって昇降可能に構成されたエアー噴出筒７２２を備えており、該エアー噴出筒７２２が図示しないエアー供給手段に接続されている。
図９の（ａ）に示すピックアップ装置７を用いてピックアップ工程を実施するには、ピックアップ手段７１およびエアー噴出手段７２を作動して図９の（ｂ）に示すようにピックアップコレット７１１をピックアップすべきチップ１１３の上面に位置付けるとともに、エアー噴出筒７２２をチップ収容トレイ５を構成する底壁５２１におけるピックアップすべきチップ１１３と対応する下面に位置付ける。次に、ピックアップ手段７１の図示しない吸引手段を作動してピックアップコレット７１１に負圧を作用せしめることによりピックアップすべきチップ１１３の上面を吸引保持するとともに、エアー噴出手段７２の図示しないエアー供給手段を作動してエアー噴出筒７２２にエアーを供給する。この結果、エアー噴出筒７２２に供給されたエアーがチップ収容トレイ５を構成する枠体５２の底壁５２１に形成された細孔５２１ｃおよび保持シート５１に形成された細孔５１ａを通してピックアップすべきチップ１１３の下面に噴出される。従って、ピックアップ手段７１のピックアップコレット７１１を上方に移動することにより、図９の（ｃ）に示すように保持シート５１の表面にタック力により保持されていたピックアップすべきチップ１１３は下面に噴出されるエアーによって容易に剥離される。
１：パッケージ基板
１１３：デバイス
２：保持治具
２０：吸引保持部
２１、２２：逃がし溝
２３：吸引孔
３：切削装置
３２：吸引テーブル
３３：スピンドルユニット
３３３：切削ブレード
５：チップ収容トレイ
５１：保持シート
５２：枠体
６：デバイス搬送装置
６１：吸引保持パッド
７：ピックアップ装置

Claims (1)

  1. 複数のチップを収容するチップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法であって、
    チップ収容トレイはタック力を有し表面にチップを保持する保持シートと、該保持シートの裏面を支持する底壁と該底壁から立設し該保持シートを囲繞する側壁とからなる枠体と、を具備し、該保持シートと該枠体の該底壁には該保持シートの表面に開口する複数の細孔が形成されており、
    チップ収容トレイに収容された複数のチップから所定のチップをピックアップする際には、ピックアップ装置のピックアップコレットをピックアップすべき所定のチップの上面に位置付けると共に、エアー噴出筒を、チップ収容トレイを構成する底壁における該ピックアップすべき所定のチップと対応する下面に位置付けて底壁に形成された細孔と保持シートに形成された細孔とを通して該ピックアップすべき所定のチップの下面にエアーを噴出してピックアップコレットにより該チップを個別にピックアップする、チップ収容トレイから個々に分割されたチップをピックアップする方法。
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