KR20010080898A - 작업방법과 장치 - Google Patents

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가나야마신지
가타노료이치로
마에다카하루
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

전자부품(1)을 흡착 위치고정하기 위한 흡착구멍(C12)과, 전자부품을 위치규정시에 전자부품을 흡착하는 위치규정용 흡착구멍(C11)을 가진 스테이지(5)와, 그 스테이지 상에 전자부품을 위치결정하기 위한 위치규정부재(7)와, 그 스테이지 상에서 전자부품을 위치규정할 때의 위치규정 흡착력을 제어할 수 있는 위치규정 흡착력제어부(22, 1100)를 가지도록 구성한다.

Description

작업방법과 장치{OPERATING METHOD AND DEVICE}
집적회로를 가진 반도체 소자가 형성된, 소위 IC칩 등의 반도체 부품에 있어서는, 전자부품의 미소화, 회로기판의 소형화, 집적밀도, 회로기판으로의 실장밀도가 높아지는 가운데, 회로기판으로의 장착면에 전극을 모으는 것을 회로기판의 대응하는 전극이나 도체 랜드(land)에 대향시켜 전기접속함과 동시에 땜납이나 접착제 등으로 일체 결합하고, 실장하는 소위 면실장(面實裝)이 많이 사용되도록 되어있다.
이 면실장을 위해 IC칩의 각 전극 상에 금속 범프를 형성하여 회로기판과의 사이에 개별적인 전기접속이 용이하게 달성되도록 함은 공지되어 있다. 본 출원인은 이 금속범프를 형성하는 방법으로서 와이어본딩법을 사용한 범프본딩법을 먼저 제공하여 실용하고 있다.
이 방법은, 도 14, 도 5a~도 5d를 참조하여 개략 설명하면, IC칩(1)을 작업대상물로 하고, 도 5a~도 5d에 도시한 바와 같이 그 일면(1a)의 전극(2)에 금속 와이어(3)를 이것에 초음파 진동을 부여하면서 가압하여 금속접합시키고, 이것에 의해 생긴 접속금속 덩어리(3a)로부터 후속의 금속와이어(3)를 당겨 잘라 떼거나 눌러자름으로써 절리(切離)하는 전극(2) 상에 금속범프(4)를 형성하는 작업이다.
구체적으로는, 도 14는 금속선(3)을 사용하여 IC칩(1)에 범프를 형성하는 범프본딩장치의 사시도이다.
도 14에 있어서, 트레이(110)에 의해 공급된 IC칩(1)은, 흡착노즐(111)에 의해 흡착유지된 후, 흡착노즐(111)의 이동에 의해, 승온(昇溫)된 스테이지(151)의 IC칩이 놓이는 면 예컨대, 상면에 고정된다. 캐필러리(capillary)(34)는, 초음파 공급유닛에 의해 유지되고, 초음파가 가해지는 구성으로 되어 있고, 금속선(3)을 통과한 캐필러리(34)에 의해 IC칩(1)의 전극상에 금속의 범프를 형성한다. 그리고, 필요 개소에 범프형성을 종료한 IC칩(1)은 흡착노즐(111)에 의해 흡착유지되어 별도의 트레이(110a)에 수납된다.
도 5a~도 5d는, 상기 종래 범프본딩장치에 의한 범프형성공정을 도시하는 공정도이다.
우선, 도 5a의 공정에 있어서, 캐필러리(34)에 금속선(3)을 통과하고, 금속선(3)의 선단을 스파크(spark)시키고, 선단에 구형 볼부(3a)를 형성한다.
이어서, 도 5b의 공정에 있어서, 캐필러리(34)를 하강시켜 선단의 구형 볼부(3a)를 IC칩(1)의 전극(2) 상을 가압한다. 이때, 초음파를 가하고, 전극(2)과 금속선(3)을 접합한다(제1본딩).
이어서, 도 5c의 공정에 있어서, 캐필러리(34)를 상승시키고, 루프형으로 이동시키도록 제어하면서 재차 하강시키며, 도 5d의 공정에 도시한 바와 같이, 캐필러리(34)는 제1본딩한 금속 덩어리를 가압하고, 금속선(3)을 절단한다(제2본딩).
이어서, 상기 종래의 범프본딩장치의 IC칩(1) 위치규정부에 대해 상세히 설명한다.
도 6, 도 15a, 도 15b 및 도 15c는 IC칩(1)의 위치규정부 평면도와 위치규정동작의 플로우챠트이다.
도 15a에 도시한 바와 같이, 상기 범프본딩장치의 위치규정부는, 4개의 흡착구멍(157)을 설치한 스테이지(151)와, XY방향으로 이동한 L자 형의 위치규정 클로(claw)로 구성되고, IC칩(1)은 위치규정 클로(152)에 의해 스테이지(151)의 흡착구멍(157) 상을 이동하고, 진공흡착하면서 스테이지(151) 상에서 위치규정된다. 이 동작을 플로우챠트로 설명하면, 도 13에 도시한 바와 같이, 우선, 진공펌프에 의해 흡착을 온(ON)하여 흡착을 개시하고(스텝 S51), 흡착노즐(111)에 의해 흡착유지된 IC칩(1)이 범프본딩장치의 스테이지(151)에 놓여져 흡착구멍(157)에 의해 IC칩(1)이 흡착되며(스텝 S52, 도 15a 참조), 위치규정 클로(152)를 스테이지(151)상에서 움직여서 일정 흡인력을 이용하여 IC칩(1)의 위치규정을 행한다(스텝(S53), 도 15b 참조). 즉, 이 도 15b에서는, 위치규정 클로(152)에 의해 우선 좌측방향으로 IC칩(1)을 이동시킨 후, 상측방향으로 이동시켜 위치결정하여 4개의 흡착구멍(157)에서 IC칩(1)을 흡착유지하도록 하고 있다. 그후, IC칩(1)이 위치결정된 후, 위치규정 클로(152)를 실선위치로부터 일점쇄선위치 까지 되돌린(스텝 S53, 도 15c 참조)후, IC칩(1)에 대하여 본딩을 행하도록 하고 있었다.
본 출원인은, 이 와이어본딩방법, 장치의 실용에 있어서 더욱더 고속화, 고품질화를 도모하고 있는 가운데, IC칩(1)의 금속범프(4)를 형성하는 회로기판 등으로의 장착면(1a)과는 반대의 표면(1b)에 눈으로 볼수 있는 정도의 흠이 있고, 메이커명이나 제품의 품번, 사양등의 표시면으로 되는 주목 면에도 있기 때문에, 그와 같은 흠은 기능적 결함이 아닌것의 외관상 품질에 관련하고, 흠의 크기 또는 깊이에 따라서는 각종 단계에서의 취급시의 충격등에 의해 이지러짐이나 깨어짐의 원인으로 되는 것도 고려되어, 이것을 없애는 것도 중요한 과제로 되었다.
이것을 해결하기 위해, 본 발명자들이 여러가지 실험을 행하지 않은 검사를 거듭한 바, 작업 스테이지(151) 상에는 IC칩(1)이 개별적으로 절리되는 다이싱(dicing)이 행해질 때의 가공층, 가공시나 반송중, 각종 취급 중에 발생한 결함층, 공기중의 먼지 등 입경 2 ~ 수십 ㎛정도의 이물질이 부착하여 있고, 그와 같은 가공층이나 결함층은 다이싱을 행한 숯돌이나, 가공된 IC칩의 것에서, IC칩(1)과 같은 정도의 경질물질인 것이 많다. 이때문에, IC칩(1)이 작업스테이지(151) 상에서 흡착상태 그대로 놓인 위치로부터 작업위치로 압동(押動)하여 위치규정될 때에, 그것의 이물질과 강하게 서로 스쳐 접촉상처가 나고, 때로는 이지러짐이나 깨어짐의 원인으로도 됨이 판명되었다. 즉, 상기 구조의 것 및 방법에서는, IC칩(1)의 위치 규정시에도, 본딩시에 필요한 흡착력을 흡착구멍(157)으로부터 IC칩(1)에 부하하기 때문에, IC칩(1)의 에지부와 위치규정 클로(152) 에지부의 접촉부에서, IC칩(1)을 이동시킬 때에 큰 부하가 걸리고, IC칩(1)의 에지부를 파손시켰다. 또한, IC칩(1)과 스테이지(151) 간에도 큰 마찰력이 작용하고, IC칩(1)에 손상을 주었다. 또한 파손된 IC칩(1)의 파편이 스테이지(151) 상에 잔류하고, 이어서 놓인 IC칩(1)에 손상을 주는 것이 점점 심해졌다. 이와 같은 문제는, 물세정 등을 하면서 다이싱 작업이나 크린룸에서의 작업 등 종래의 작업환경에서는 해소할 수 없었다.
IC칩(1)에서는, 실리콘 등의 단결정 반도체나 갈륨 비소등의 화합물 반도체로 구성된 것이 있다. 실리콘 반도체는 강하게 이지러짐 또는 깨어짐이 발생하기 쉽다. 갈륨비소 등의 화합물 반도체는 부드러워서 흠이 나기 쉽고, 더욱이 부서지기 쉬워 이지러짐이나 깨어짐도 발생하기 쉽다. 한편, 범프본딩 작업은 IC칩(1)을 작업위치에 흡착, 유지한 그대로 행해진다. 따라서, 이와 같은 작업에서는 이물질이 상기 찰과상의 원인으로 되기 어려운 것이라고 하였지만, 본딩 온도가 250℃이상에서, 30g 정도의 가압을 수반하여 초음파 진동을 부여하는 것이 영향이 되어 작업스테이지(151)와의 사이에 상기와 같은 이물질이 물려들어오면, IC칩(1)에 이지러짐이나 깨어짐이 발생하기 쉽다는 점에서, 초음파 진동 자신이 관련되기 어렵게 되어 본딩 미스(miss)가 일어나기 쉽다. 따라서, IC칩 등의 반도체 부품과 같은 전자부품에 대해서는 위치규정시의 충격력이나 부하를 작게하고, 전자부품의 파손을 방지함이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 상기 식견에 기초하여 장착면과 반대측 제품표면의 상태가 고품질화하고, 이지러짐이나 깨어짐이 발생하기 어려운 작업방법과 장치, 이것들에 의해 얻어지는 고품질의 IC칩을 제공하는 것이다.
본 발명은, 작업 스테이지 상에 놓인 작업대상물(예컨대, IC칩등의 반도체 부품 등)을 흡착하여 유지하고, 상기 작업대상물을 소정의 위치로 이동시켜 위치 규정한 후, 소정의 작업(예컨대, IC칩에 형성된 범프(bump)의 범프 본딩(bonding)작업등)을 실시하는 작업방법 및 그 장치, 보다 구체적으로는 작업스테이지 상에 놓여지는, 예컨대 반도체 소자가 형성된 IC칩 등의 반도체 부품 등의 작업대상물을 흡착하여 유지하고, 상기 반도체 부품을 소정의 위치로 이동시켜서 위치 규정한 후, 예컨대 반도체 부품의 전극에 형성된 돌기 전극으로서의 범프의 범프 본딩 작업 등의 소정 작업을 실시하는 범프 본딩 작업방법 및 그 장치, 그리고 그것에 의해 얻어지는 IC칩에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 작업장치의 일례로서의 범프본당장치에서의 범프본딩작업을 행하는 경우를 도시하는 범프본딩장치의 전체구성도,
도 2는 도 1의 범프본딩장치의 작업스테이지 주변을 도시하는 부분 사시도,
도 3은 도 2의 작업스테이지 상의 수용위치 및 작업위치와, IC칩의 위치규정상태를 도시하는 평면도,
도 4는 도 3의 단면도,
도 5a는 금속와이어 선단을 구형으로 형성하는 방전공전의 범프본딩작업의 수순을 도시하는 단면도,
도 5b는 금속와이어를 전극에 가압하고, 초음파 진동을 부여하여 가열을 수반하는 금속접합공정의 범프본딩작업의 수순을 도시하는 단면도,
도 5c는 도 5b에서 생긴 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 잡아늘리는 공정의 범프본딩 작업의 수순을 도시하는 단면도,
도 5d는 잡아늘린 금속와이어를 접합금속 덩어리에 가압하여 절단하는 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하는 공정의 범프본딩작업의 수순을 도시하는 단면도,
도 6은 도 1, 도 2의 장치에서 행하는 상기 제1실시형태의 작업방법을 도시하는 플로우챠트,
도 7은 도 1, 도 2의 장치가 작업스테이지를 방전가공하는 경우의 설명도,
도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d는, 각각 본발명의 제2실시형태에 관한 범프본딩 장치 및 방법에 있어서 전자부품의 위치규정시의 동작 플로우챠트를 도시하는 도면 및 그것들의 동작에 대한 개략설명도,
도 9는 본발명의 제2실시형태에 관한 범프본딩 장치의 위치규정부분의 사시도,
도 10a, 도 10b, 도 10c, 도 10d는, 각각 본발명의 제3실시형태에 관한 범프본딩 장치 및 방법에 있어서 전자부품의 위치규정시의 동작 플로우챠트를 도시하는 도면 및 그것들의 동작 개략설명도,
도 11은 본 발명의 제3실시형태에 관한 범프본딩 장치의 위치규정부분의 사시도,
도 12는 본 발명의 제3실시형태에 관한 범프본딩 장치의 일실시예에 있어서의 위치고정용 흡착구멍, 위치규정용 흡착구멍과 전자부품을 도시하는 도면,
도 13은 종래의 작업방법을 도시하는 플로우챠트,
도 14는 상기 종래의 범프본딩 장치의 사시도를 도시하는 도면,
도 15a, 도 15b, 도 15c는 각각 상기 종래의 범프본딩 장치에 의한 범프형성을 도시하는 범프본딩 공정도를 도시하는 도면.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 이하와 같이 구성하고 있다.
본 발명의 제1실시형태에 의하면, 스테이지 상에 놓여지는 작업대상물을 흡착하여 유지하고, 상기 작업대상물을 소정의 위치로 이동시켜서 위치규정한 후, 소정의 작업을 실시하는 작업방법에 있어서,
놓여지는 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지 상에 놓아 흡착유지한 후, 상기 흡착유지된 이동 불가 상태로부터 위치규정용 이동가능상태로 변경한 후, 상기 작업대상물의 상기 위치 규정을 행하는 작업방법을 제공한다.
이와 같은 구성에서는, 작업스테이지 상에 놓인 작업대상물을 흡착유지함으로써, 흡착노즐에 의해 흡착유지하여 운반되어 와서 놓인 경우의 진공개방이 지연될 때의 영향을 포함하여, 각종 방법으로 놓인 작업 대상물을 확실히 놓아 받아 들이도록 하면서, 이 작업대상물의 작업 스테이지 상에서의 상기 놓인 위치로부터 소정의 위치로의 위치규정은, 작업스테이지의 상기 흡착이 저감 또는 해제된 상태에서의 이동에 의해 행해지기 때문에, 작업스테이지와의 사이에 이물질이 물려들어와도 강하게 서로 스침이 없이, 작업대상물의 작업스테이지에 접하여 있는 면에 흠이생기거나, 이지러짐 또는 깨어짐이 생김을 방지하고, 제품의 품질, 가공후의 원료대 제품의 비율 향상이 도모된다.
본 발명의 제2실시형태에 의하면, 상기 위치 규정용 이동가능 상태로는, 상기 작업대상물에 대한 흡착을 저감 내지는 해제시킨 상태인 제1실시형태에 기재한 작업방법을 제공한다.
본 발명의 제3실시형태에 의하면, 제1 또는 제2실시형태에 기재한 작업방법에 있어서, 상기 작업대상물이 상기 위치규정용 이동가능상태에서 상기 위치규정한 후, 상기 작업대상물을 흡착 회복하여 상기 작업대상물을 상기 이동불가상태로 한 후, 상기 작업대상물에 상기 소정의 작업을 실시하는 작업방법을 제공한다.
이와 같은 제2 및 제3실시형태의 구성에서는, 제1실시형태에 더하여 더욱 작업스테이지 상에 위치규정한 후의 작업대상물에 작업을 실시할 때에, 흡착을 회복함으로 위치규정한 때에 흡착을 경감하거나 해제하거나 하여 그 이전 흡착상태가 작업시의 흡착상태와 다른 것에 의한 영향이 없음으로, 작업부하에 견딜수 있는 충분한 흡착상태를 얻어 작업대상의 작업부하에 의한 변위를 확실히 방지하고 작업이 고정밀도로 달성되어, 품질이 좋은 제품을 제공할 수 있다.
본 발명의 제4실시형태에 의하면, 제1 내지 제3실시형태 중 어느 하나의 실시형태의 작업방법에 있어서, 상기 소정의 작업은, 상기 작업에 대응하여 설정한 작업전용의 흡인장치를 온하여 상기 작업대상물을 상기 이동불가 상태로 흡착을 개시하면서 행하는 작업방법을 제공한다.
이와같은 제4실시형태의 구성에서는, 상기 작업전용의 흡인장치에 의한 흡착을 개시함으로써 소정의 작업을 행함으로 그 이전의 흡착상태 여하를 문제삼지 않고, 흡인상태의 조정 등이 없음으로, 소정의 작업을 행함에 적절한 흡착상태가 당장 가능하여, 고정밀도의 작업이 시간의 로스(loss)가 작게 달성될 수 있어 작업대상물의 품질이 작업능률의 저하없이 향상된다.
본 발명의 제5실시형태에 의하면, 제1 내지 제4실시형태 중 어느 하나의 실시형태에 기재한 작업방법에 있어서, IC칩이 놓이는 면이 거칠은 면으로 된 상기 작업스테이지를 이용하여 상기 위치규정 및 상기 소정의 작업을 행하는 작업방법을 제공한다.
이와 같은 제5실시형태의 구성에서는, 작업스테이지 상에 지지된 상기 IC칩을 포함하는 작업대상물과 작업스테이지 간에 상기 거칠은 면에서의 각 볼록부에 의한 지지점이 무수히 흩어져 있어, 작업대상물이 적절한 정도의 마찰상태를 얻어 작업스테이지 상을 안정하게 이동하고, 상기 흡착 해제 또는 저감이 행해져도 고정밀하게 위치규정되도록 하면서, 상기 각 볼록부 주변의 오목부가 상기 이물질을 놓아주는 포켓(pocket)을 이루어, 작업대상물의 위치규정을 위한 이동에 처하는 이물질이 작업스테이지와 작업대상물 사이에서 강하게 맞스쳐 이동함을 억제함과 아울러, 작업대상물이 범프본딩작업과 같이 가압부하나 진동부하를 수반하여, 또는 이에 가해지는 가열을 수반하여 작업될 때의 상기 이물질의 작업대상물에 대한 영향을 억제할 수 있으므로, 작업대상물이 위치규정되거나, 각종작업부하에 따라 작업되거나 할 때에, 작업대상물이 이물질에 의해 손상되거나 이지러지거나 깨어짐이 발생하거나 하는 것과 같은 것을 방지할 수 있다.
또한, 각 볼록부 주위의 오목부는 서로의 연속에 의해 흡인저감이나 해제시에 흡인력이 발산하는 통로를 이루기 때문에, 흡인의 단기저감이나 단기해제를 달성하여 위치규정작업을 단기개시하여 작업능률을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제6실시형태에 의하면, 제1 내지 제5실시형태 중 어느하나의 실시형태의 작업방법에 있어서, 상기 작업대상물은 IC칩이고, 상기 소정의 작업은, 작업스테이지 측으로부터의 상기 IC칩으로의 가열을 수반하고, 금속와이어에 초음파진동을 부여하면서 상기 IC칩의 전극상에 가압하여 금속접합시킨 후, 그것에 의해 생긴 접합금속덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 상기 IC칩 상에 금속범프를 형성하는 범프본딩작업인 작업방법을 제공한다.
이와 같은 제6실시형태의 구성에서는, 상기 작업이 작업스테이지 측으로부터의 IC칩으로의 가열을 수반하고, 금속와이어에 초음파진동을 부여하면서 IC칩의 전극 상에 가압하여 금속접합을 시킨 후, 이에 의해 생긴 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 IC칩 상에 금속범프를 형성하는 범프본딩작업인 경우, 작업스테이지 상에 놓인 IC칩을 흡착에 의해 그것의 놓임 및 받아들임을 확실하게 하면서, IC칩의 범프본딩작업이 행해지는 회로기판으로의 장착면과 반대측 표면과 작업스테이지의 IC칩이 놓이는 면이 대향하여 어울리는 쌍방간에, 가공층 등의 이물질이 물려들어와 위치규정작업을 행하여도, 그 때의 흡착 저감 또는 해제에 의해 이물질과 강하게 서로 스치는 바와 같은 것이 없이, 상기 표면에 흠이 생기거나, 이지러짐이나 깨어짐이 발생함을 방지하고, 표면에 흠이 없는 고품질의 범프부착 IC칩을 가공후 원료대 제품비가 좋게 생산할 수 있다.
본 발명의 제7실시형태에 의하면, 제1실시형태의 작업방법에 있어서, 상기 소정의 작업이 범프본딩임과 아울러 상기 작업대상물이 전자부품이고, 상기 전자부품을 흡착하여 유지하는 흡착구멍을 가진 상기 작업스테이지의 상기 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동가능한 정도로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동불가능한 정도로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭제어하는 것으로서, 그 중 상기 제2흡착력으로 스위칭하는 공정과,
상기 전자부품을 상기 스테이지 상에 놓아 상기 스테이지의 상기 흡착구멍을 통하여 상기 전자부품을 상기 제2흡착력으로 흡착유지하는 공정과,
상기 스테이지의 상기 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 상기 흡착력을 상기 제2흡착력으로부터 상기 제1흡착력으로 스위칭하는 공정과,
상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 상기 제1흡착력에 의해 흡착유지하면서, 위치결정하기 위해 위치규정부재에 의해 상기 전자부품을 이동시키는 위치규정공정과,
상기 흡착력을 상기 제1흡착력으로부터 상기 제2흡착력으로 스위칭하여, 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 흡착유지하는 공정과,
상기 소정의 작업인 범프본딩을 행하는 공정을 가진 작업방법을 제공한다.
본 발명의 제8실시형태에 의하면, 제1실시형태의 작업방법에 있어서, 상기 소정의 작업이 범프본딩임과 아울러 상기 작업대상물이 전자부품이고, 상기 전자부품을 흡착하여 유지하는 위치규정용 흡착구멍을 가진 상기 작업스테이지의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동가능한 정도로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동불가능한 정도로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류 중 상기 제2흡착력으로 스위칭하는 공정과,
상기 전자부품을 상기 스테이지 상에 놓아 상기 스테이지의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 전자부품을 상기 제2흡착력으로 흡착유지하는 공정과,
상기 스테이지의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 상기 흡착력을 상기 제2흡착력으로부터 상기 제1흡착력으로 스위칭하는 공정과,
상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 상기 제1흡착력에 의해 흡착유지하면서, 위치결정하기 위해 위치규정부재에 의해 상기 전자부품을 이동시키는 위치규정공정과,
상기 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 상기 스테이지의 위치고정용 흡착구멍에 의해 흡착유지하는 공정과,
상기 소정의 작업인 범프본딩을 행하는 공정을 가진 작업방법을 제공한다.
본 발명의 제9실시형태에 의하면, 제7 또는 8실시형태의 작업방법에 있어서,상기 스테이지를 통하여 상기 전자부품에 열을 부여하고, 상기 전자부품을 범프본딩용 온도로 하는 작업방법을 제공한다.
본 발명의 제10실시형태에 의하면, 놓여진 작업대상물을 받아 올려놓는 수용위치와, 상기 작업대상물을 상기 수용위치로부터 소정의 위치로 이동시켜 위치규정하는 작업에 제공하는 작업위치에, 상기 작업대상물을 흡착유지하기 위한 흡인구멍을 가진 작업스테이지와,
상기 작업스테이지의 상기 수용위치 상의 상기 작업대상물을 상기 작업위치로 압동시켜서 위치규정하는 위치규정부재와,
상기 작업스테이지의 상기 흡인구멍을 통하여 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 및 상기 작업위치에 흡착유지하는 흡인기구와,
상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 수용위치에 놓여져 받아 올려놓을 때에 그 작업대상믈을 흡착유지하여 이동불가 상태로 하고, 그후, 상기 흡착유지된 상기 이동불가 상태로부터 위치 규정용 이동가능 상태로 변경한 후, 상기 작업위치로의 위치규정로 제공하고, 상기 위치규정후의 상기 작업대상물을 흡착 회복하여 상기 이동불가 상태로 한 후 소정의 작업에 제공하도록 상기 흡인기구를 제어하는 제어수단을 가진 작업장치를 제공한다.
상기 제10의 구성에 의하면, 상기 제1실시형태의 작업방법을 자동적으로 고속 그리고 안정하게 달성할 수 있다.
본 발명의 제11실시형태에 의하면, 제10실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 흡인기구는, 상기 수용위치의 상기 작업대상물을 흡착 유지하는 제1흡인시스템과,상기 작업위치의 상기 작업대상물을 흡착 유지하는 제2흡인시스템을 가지며,
상기 제어수단은, 상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 수용위치에 놓여져 받아 얹혀질 때에 그 작업대상물을 상기 제1흡인시스템에 의해 흡착유지하여 이동불가 상태로 한 후, 상기 흡착을 일시 저감 내지는 해제함으로써, 상기 흡착유지된 상기 이동불가 상태로부터 위치규정용 이동불가 상태로 변경한 후, 상기 작업위치로의 상기 위치규정에 제공하고, 상기 위치규정후의 상기 작업대상물을 상기 제2흡인시스템에 의해 흡착 회복하여 상기 이동불가상태로 한 후 상기 소정의 작업에 제공하도록 상기 흡인기구의 상기 제1, 제2 흡인시스템을 제어하는 작업장치를 제공한다.
상기 제11실시형태의 구성에 있어서는, 상기 제1실시형태의 작업방법에 더하여, 더욱 상기 제2, 제3실시형태의 방법을 자동적으로, 고속 그리고 안정하게 달성할 수 있다.
본 발명의 제12실시형태에 의하면, 제11실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 제1흡인시스템은, 상기 수용위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치와, 상기 수용위치로 흡착유지한 상기 작업대상물로부터 벗어나는 위치에, 제1, 제2흡인구멍이 각각 설치되고, 상기 제2흡인시스템은 상기 작업위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치에 흡인구멍이 설치되어 있는 작업장치를 제공한다.
상기 제12실시형태에 의하면, 더욱이, 제1흡인시스템은 수용위치의 작업대상물에 대응하는 위치와, 이 수용위치에 흡착, 유지한 작업대상물로부터 벗어나는 위치에 제1, 제2 흡인구멍이 각각 설치되고, 제2흡인시스템은 작업위치의 작업대상물에 대응하는 위치에 흡인구멍이 설치되어 있으면, 제2특징의 작업장치에 더하여 더욱 제1흡인시스템의 제1흡인구멍을 통한 흡인에 의해 작업스테이지의 수용위치에 놓이게 되는 작업대상물을 흡착하여 확실히 받아 올려 놓으면서, 다음의 위치규정을 위해 흡착을 저감 내지는 경감할때에 제2흡인구멍이 작업대상물과 대향하지 않는 개방상태에 있음으로써, 흡착경감을 위한 흡인력을 해방하는 해방구멍으로서 작용하고, 흡착의 단기 경감 내지는 해제가 도모됨으로, 작업대상물의 받아 얹혀짐으로부터 위치규정으로 이행하는 타임랙(time lag)을 단축하여도 흡착에 의한 영향이 없음으로써, 이물질에 의한 흠이 생김, 이지러짐, 깨어짐을 방지하여 위치규정할 수 있으며, 품질의 저하를 초래하지 않아 작업능률을 향상시킬 수 있고, 제2흡인시스템은 위치규정된 작업대상물에 대향한 흡인구멍을 통한 흡인에 의해, 작업대상물이 위치규정됨과 동시에 흡착하여 문제없이 확실하게 유지될 수 있고, 작업대상물의 위치규정후 단기에 작업을 실시하기 때문에 이와 같은 면에서도 작업능률이 향상된다.
본 발명의 제13실시형태에 의하면, 제12실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 제1흡인시스템에 있어서의 상기 제2흡인구멍은 상기 작업위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치에 설치되어 있는 작업장치를 제공한다.
상기 제13실시형태에 의하면, 상기 제1흡인시스템에 있어서의 제2흡인구멍이 작업위치의 작업대상물에 대응하는 위치에 설치되어 있으면, 작업대상물이 작업위치에 위치규정되는 도중, 제1흡인구멍으로부터 서서히 벗어나아 가면서, 제2흡인구멍에 서시히 접근하기 때문에 위치규정의 사이 경감한 흡착상태로 할 경우에, 위치규정의 개시단계로부터 종료단계 까지의 필요한 사이 경감한 흡착력을 작용시키게 되는 이점이 있다.
본 발명의 제14실시형태에 의하면, 놓인 작업대상물을 받아 올려놓는 수용위치와, 상기 작업대상물을 상기 수용위치로부터 소정의 위치로 이동시켜 위치규정하는 작업에 제공하는 작업위치와, 상기 작업대상물을 흡착유지하기 위한 흡인구멍을 가진 작업 스테이지와, 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 상의 상기 작업대상물을 상기 작업위치에 압동시켜서 위치규정하는 위치규정부재와, 상기 작업스테이지의 상기 흡인구멍을 통하여 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 및 상기 작업위치에 흡착유지하는 흡인기구를 구비하고,
상기 작업스테이지의 IC칩이 놓이는 면이 방전가공되어 있는 작업장치를 제공한다.
상기 제14실시형태에 의하면, 작업스테이지의 IC칩이 놓이는 면이, 방전가공에 의해, 블라스트(blast) 처리 등 기타 방법에 의한 표면처리의 경우에 비해 거의 일정한 소정 거칠기의 거칠은 면에 형성되어 있음으로, 상기 제4특징에 관한 발명의 작업방법에 있어서의, 거칠은 면에 의한 특징을 작업스테이지의 IC칩이 놓이는 면에 있어서의 위치가 멀거나 각 작업장치의 구별없이, 안정하게 발휘시켜 작업안정화를 도모할 수 있다.
본 발명의 제15실시형태에 의하면, 제10 내지 제14 실시형태 중 어느 한 실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 작업위치에 흡착유지될 때마다, 그 작업대상물에 상기 소정의 작업을 실시하는 작업기구를 구비하고, 상기 작업기구는, 금속와이어를 이에 초음파 진동을 부여하면서 상기 작업대상물로서의 IC칩의 전극에 가압하여 금속접합시켜, 이것에 의해 생긴 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 전극상에 금속 범프를 형성하는 범프본딩 기구인 작업장치를 제공한다.
상기 제15실시형태에 의하면, 상기 작업이 IC칩의 전극 상에 금속범프를 형성하는 범프본딩인 작업장치로서는, IC칩이 작업스테이지 상의 작업위치에 흡착, 유지될 때마다, 그 IC칩에 소정의 작업을 실시하는 작업기구를 구비하고, 이 작업기구는, 금속와이어를 초음파진동을 가하면서 작업대상물로서의 IC칩 전극에 가압하여 접합시키고, 이것에 의해 생긴 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 전극상에 금속 범프를 형성하는 범프본딩 기구이면 좋고, 작업스테이지는 IC칩을 가열하는 열원이 작용되어 있으면, 상기 금속접합을 촉진시켜 범프본딩의 작업을 확실히 그리고 단시간에 달성함이 바람직하다.
본 발명의 제16실시형태에 의하면, 제15실시형태의 작업장치에 있어서 상기 작업스테이지는 상기 IC칩을 가열하는 열원이 작용되어 있는 작업장치를 제공한다.
본 발명의 제17실시형태에 의하면, 제10 내지 제16실시형태 중 어느한 실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 작업스테이지는 대체될 수 있도록 장착되어 있는 작업장치를 제공한다.
상기 제17실시형태에 의하면, 작업스테이지는 대체될 수 있도록 장착되어 있으면, 거칠은 면 상태의 마모에 의한 변동 등에 대한 유지보수나, IC칩의 종류가 새로바뀔 때 마다 그 종류에 따른 거칠은 면을 가진 작업스테이지와 대체하여, 최적조건에서 작업이 달성되도록 할 수 있음이 바람직하다.
본 발명의 제18실시형태에 의하면, 전극 상에 금속 범프가 본딩된 장착면과는 반대 측 표면에 눈으로 볼 수 있는 흠을 가지지 않은 것인 범프부착 IC칩을 제공한다.
상기 제18실시형태에 의하면, 범프부착 IC칩은, 전극상에 금속범프가 본딩된 장착면과는 반대 측 표면에 눈으로 볼 수 있는 흠을 가지지 않은 것을 특징으로 하는 것이고, 상기 작업방법 및 작업장치에 의해 용이하게 안정시켜 얻어지고, 전자부품 단계는 원래 회로기판에 실장되어 각 기기에 조립된 후에도, 주목면으로 되는 표면에 눈으로 볼 수 있는 흠은 없고, 더구나 취급 중 충격등으로 흠, 이지러짐 또는 깨어짐의 원인으로 되는 바와 같은 것이 해소됨으로, 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명의 제19실시형태에 의하면, 제10실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 작업대상물은 전자부품이고,
상기 제어수단은, 상기 스테이지 상에서 상기 전자부품을 상기 흡착구멍을 통해 상기 스테이지에 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동가능한 상태로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동불가능한 상태로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭제어하고, 또한 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 흡착유지하면서 위치결정을 위해 이동시킬 때에는 상기 전자부품을 흡착하는 흡착력을 상기 제1흡착력으로 하는 한편, 위치결정 전에 상기 스테이지에 상기 전자부품을 받아 들일 때 및 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가상태로 흡착유지할 때에는 흡착력을 상기 제2흡착력으로 하는 흡착력 제어부를 구비하는 작업장치를 제공한다.
본 발명의 제20실시형태에 의하면, 본 발명의 제10실시형태의 작업장치에 있어서, 상기 작업대상물은 전자부품이고,
상기 제어수단은, 상기 스테이지 상에서 상기 전자부품을 상기 흡착구멍을 통해 상기 스테이지에 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동가능한 상태로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동불가능한 상태로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭 제어하고, 또한 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 흡착유지하면서 위치결정하기 위해 이동시킬 때에는 상기 전자부품을 흡착하는 흡착력을 상기 제1흡착력으로 하는 한편, 위치결정 전에 상기 스테이지에 상기 전자부품을 받아들일 때 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 흡착유지하기 위해 흡착력을 상기 제2흡착력으로 하도록, 위치규정 흡착력을 제어하는 위치규정 흡착력제어부를 구비하고,
상기 스테이지의 상기 위치고정용 흡착구멍에 의해, 위치규정된 후의 상기 전자부품을 흡착하여 위치고정하도록 한 작업장치를 제공한다.
본 발명의 제21실시형태에 의하면, 제19 또는 제21실시형태에 기재한 작업장치에 있어서, 상기 스테이지 내에 히터를 배치하고, 상기 전자부품에 범프본딩하기위한 열을 가할 수 있게 하고 있는 작업장치를 제공한다.
본 발명의 제22실시형태에 의하면, 제6실시형태에 기재한 작업방법에 의해 상기 범프본딩이 행해진 IC칩을 제공한다.
본 발명의 제23실시형태에 의하면, 제7 내지 제9실시형태중 어느 하나의 실시형태의 작업방법에 의해 상기 범프본딩이 행해진 전자부품을 제공한다.
본 발명의 각 실시형태의 특징은 가능한 한 그것 단독으로, 또는 여러가지를 조합시켜 복합하여 이용할 수 있다.
본 발명의 목적과 특징은 첨부된 도면에 대해서의 바람직한 실시형태에 관련한 다음의 기술로부터 명확하게 된다.
본 발명의 기술을 계속하기 전에, 첨부도면에 있어서 동일 부분에 대해서는 동일 참조부호를 붙이고 있다.
(제1실시형태)
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 있어서의 제1실시형태를 상세히 설명한다.
이하, 본 발명의 제1실시형태에 관한 작업방법과 장치의 일례로서의 범프본딩 방법과 장치, 및 그것에 의해 얻어지는 범프부착 IC칩에 관하여, 도 1~도 7을 참조하여 상세히 설명하여 본 발명의 이해를 돕는다.
또한, 제1~3실시형태는, 작업대상물의 일례로서의 반도체 부품의 더욱 구체적인 예로서 IC칩(1)에 적용되는 것이고, 주로 도 3, 도 4에 도시한 바와 같은 집적회로를 가진 IC칩(1)의 일면에 형성되는 전극(2) 상에 도 5d에 도시한 바와 같은 금속와이어(4)를 형성하는 작업을 할 경우의 일례이다. 그러나, 본 발명은 이것들의 제1~3실시형태에 제한되는 것은 아니고, 상기한 바와 같이 여러가지 작업스테이지에 놓이는 작업대상물을 흡착하여 유지하고, 이 작업대상물을 소정의 위치로 이동시켜 위치규정한 후, 소정의 작업을 실시하는 작업으로서, 상기와 같은 과제가 생기는 각종 작업에 본 발명을 적용하여도 유효하다.
본 발명의 제1실시형태에 관한 작업방법은, 그 장치의 전체구성 및 주요부분을 도시하는 도 1, 도 2를 참조하여, 작업스테이지(5)의 IC칩이 놓이는 면 예컨대, 상면(5a) 상에 놓이는 IC칩(1)을 흡착하여 유지하고, 그 IC칩(1)을 소정의 위치로 이동시켜 위치규정한 후, 소정의 범프본딩 작업을 실시하는 것이다. 이 때문에, 도 3에 실선으로 도시한 바와 같이 놓이는 IC칩(1)을 작업스테이지(5)의 상면(5a) 상에 흡착하여 받아 올려놓고 유지하여 IC칩(1)을 이동불가상태로 한 후, 이 흡착을 저감 내지는 해제한 IC칩(1)의 위치규정용 이동가능 상태에서 도 3에 가상선으로 도시하는 소정의 위치로 이동시키는 상기 위치규정을 행한다. 상기 위치규정후에, IC칩(1)을 작업스테이지(5)의 상면(5a) 상에 다시 흡착유지하여 IC칩(1)을 이동불가 상태로 한 후에 범프본딩 작업이 행하여 진다. 범프본딩작업은, 작업스테이지(5) 측으로부터의 IC칩(1)으로의 도 2에 도시하는 히터(9) 등에 의한 가열을 수반하고, 도 5b에 도시한 바와 같이 금속와이어(3)를 이것에 초음파진동을 부여하면서 IC칩(1)의 전극(2) 상에 가압하여 금속접합시킨 후, 이것에 의해 생긴 접합금속 덩어리(3a)로부터 후속의 금속와이어(3)를 도 5c 및 도 5d에 도시한 바와 같은 공정을 거치는 등으로 하여 절리하고, IC칩(1)의 전극(2) 상에 금속범프(4)를 형성한다. 이 경우의 금속접합은 전기적인 접속이 제품 수명이 다할 때 까지, 또는 그 이상으로 보정할 수 있으면 좋고, 금속의 용융을 수반하여 행하여 지는 것이 바람직하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고 용융을 수반하지 않는 접합이어도 좋다.
이와 같은 범프본딩 작업에 있어서, 작업스테이지(5)의 상면(5a)에 놓이는IC칩(1)을 흡착 유지함으로써 도 1에 도시하는 부품취급기구(61)가 예컨대 흡착노즐(6)을 부품취급하는 도구로서 이용하고, IC칩(1)을 흡착 유지하여 운반할 수 있어 작업스테이지(5) 상에 놓이는 바와 같은 경우에, 흡착노즐(6) 측의 IC칩(1)을 놓을 때의 진공 개방에 지연이 발생하는 바와 같이 것이 있어도, 작업스테이지(5) 측 IC칩(1)에 대한 상기 흡착 유지에 의해 부품취급기구(61) 측으로부터 놓여지는 IC칩(1)을 강제적으로 당겨 분리하여 확실하게 받아 올려놓아서 받아들이는 바와 같이 한 상태에서, IC칩(1)의 작업스테이지(5) 상면(5a) 상에서의 상기 수용위치로부터 소정의 위치로의 상기 위치규정은, 작업스테이지(5)로의 상기 흡착이 저감 또는 해제된 상태에서 이동시켜 행함으로써, 작업스테이지(5)와의 사이에 이물질이 물려 들어와도 상호 강하게 맞스침이 없고, 따라서 IC칩(1)의 배면으로서 작업스테이지(5)에 접하여 있고, 또한 회로기판으로의 장착면(1a)에 흠이 발생하거나, 이지러짐 또는 깨어짐이 발생하는 것을 방지하고, 제품의 품질, 가공후 원료대 제품의 비율 향상이 도모된다. 단, 위치규정하기 위한 IC칩(1)의 이동은 위치규정부재(7)에 의한 압동이 일반적으로서, 흡착을 해제한 상태에서의 압동속도는 예컨대, 50mm/sec 전후에 설정하여 위치규정의 정밀도에 문제가 없다.
또한, 작업스테이지(5) 상에 IC칩(1)을 위치규정한 후 범프본딩의 작업을 실시하는데, IC칩(1)을 흡착 회복하여 이동불가 상태로 한다. 이와 같이, 작업스테이지(5) 상에 위치규정한 후의 IC칩(1)에 범프본딩 작업을 실시할 때에, IC칩(1)의 흡착을 회복하여 이동불가 상태로 함으로써 위치규정 때에 흡착을 경감하거나 해제하거나 함에 의한 범프본딩작업 전의 흡착상태 즉, 이동불가 상태가 범프본딩 작업시에 필요한 흡착상태 즉, 이동불가 상태와 벗어남이 있어도, 이동가능 상태로부터 이동불가 상태로 흡착상태를 변경함으로써, 가압, 초음파진동라고 하였던 작업부하에 견딜 수 있기에 충분한 흡착상태를 얻는 것이 가능하여, IC칩(1)의 작업부하에 의한 변위를 확실히 방지하여 범프본딩 작업이 고정밀도로 달성되고, 품질이 좋은 제품, 즉 도 5d에 도시한 바와 같은 범프부착 IC칩을 제공할 수 있다.
범프본딩작업은 가압, 초음파진동에 의한 큰 작업부하가 IC칩(1)에 걸리기 때문에, IC칩(1)의 이동을 방지하여 이동불가 상태로 한 상태에서 상기 소정의 작업이 고정밀도로 달성됨에는, IC칩(1)을 받아 올려 놓을 때에 필요한 흡착력 예컨대, 20kPa정도에 비해, 예컨대 수배 큰 60kPa정도의 흡착력이 필요하다. 이를 1개의 흡인장치 예컨대, 진공펌프의 흡인력을 조정하여 구별하여 사용함으로써 충족하는 바와 같이 하여도 좋다. 그러나, 1개의 진공펌프에서는 흡인력의 조정에 시간이 걸리거나, 조정이 느슨하거나 하는 문제가 있을 때는, 도 2에 도시하는 제1실시형태와 같이 상이한 흡인력 설정을 한 2개의 진공펌프 등으로 되는 제1, 제2 흡인수단의 일례로서의 제1, 제2진공펌프(11, 12)를 구별하여 사용함이 바람직하다.
원리적으로는, 소정의 작업 예컨대, 범프본딩 작업에 전용의 제2진공펌프(12)에 의한 흡착을 개시함으로 상기 소정의 작업을 행하기 때문에, 그것 이전의 흡착상태 여하에 관계없고, 흡인상태의 조정 등을 이루어 소정의 작업을 행함에 적당한 흡착상태가 당장 얻어지고, 고정밀도의 작업이 시간의 손실 적게 달성될 수 있고, IC칩(1) 등의 작업대상물 품질이 향상된다.
또한, 상기 본딩작업은 상면(5a)이 거칠은 면으로된 작업스테이지(5)를 사용하여 행한다. 작업스테이지(5)는 스테인레스 강제가 경도 또는 내구성 면에서 바람직하고, 거칠은 면은 블라스트 처리, 방전가공, 포장지를 입히는 등과 같은 방법으로 형성하여도 좋고, 거울표면 마무리되어 있던 종래의 표면 거칠기 1㎛ 정도에 대응하는 예컨대, 10~13㎛ 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 그러나, 이것으로 한정되지는 않고, 예컨대 10 ±5㎛ 정도에서 충분하고, 실용상에서는 예컨대, 3~30㎛의 범위에서도 유효하다.
작업스테이지(5)의 거칠은 면으로된 상면(5a) 상에 지지된 상기 IC칩(1)과 작업스테이지(5)의 사이에, 상기 거칠은 면에서의 각 볼록부에 의한 지지점이 무수히 흩어져 있게 함으로써, IC칩(1)이 적당한 마찰저항을 가져 흡착이 해제되고, 또는 저감되어 있는 바와 같은 경우에서도 안정하게 이동되어 정밀도 좋게 위치규정되도록 하면서, 상기 각 볼록부 주위의 오목부가 가공층, 이지러짐층, 공기중의 먼지 등의 상기 이물질을 놓아주는 포켓을 이루어 IC칩(1)의 위치규정시의 이동에 처하고, 이물질이 작업스테이지(5)와 IC칩(1)과의 사이에서 강하게 맞스쳐 이동함을 억제함과 아울러, IC칩(1)이 범프본딩 작업과 같이 범프본딩용 온도까지 가열, 가압부하, 진동부하를 수반하여 작업될 때의 상기 이물질의 IC칩(1)에 대한 영향을 억제할 수 있어, IC칩(1)이 위치규정되거나, 작업부하를 수반하여 작업되거나 할 때에, IC칩(1)이 이물질에 의해 흠이지거나, 이지러짐 또는 깨어짐이 발생하거나 함을 방지할 수 있다.
또한, 각 볼록부 주위의 오목부는 서로 연속함으로써, 상기 흡착의 저감 또는 해제시에 흡인력이 발산하는 통로를 이룸으로써, 흡착의 단기 저감이나 단기해제를 달성하여 위치규정작업의 단기 개시가 가능하게 되고, 작업능률의 향상에 기여할 수 있다. 작업스테이지(5) 상면(5a)의 거칠은 면은 경시(經時)적으로 마모되지만, 포장지를 입히는 등으로 하여 용이하게 유지보수할 수 있다. 상면(5a)의 거칠은 면화 또는 유지보수의 범위는 기본적으로 IC칩(1)이 취급되는 면적범위에서 좋다.
본 발명의 제1실시형태의 작업장치는, 상기와 같은 작업방법을 달성하기 위해, 도 1에 전체구성을, 도 2에 주요부를 도시하는 바와 같이 놓이는 IC칩(1)을 받아 올려 놓는 수용위치(A)와, IC칩(1)을 수용위치(A)로부터 소정의 위치로 이동시켜서 위치규정하여 범프본딩작업에 제공하는 작업위치(B)에, IC칩(1)을 흡착유지하기 위한 도 3, 도 4에 도시한 바와 같은 흡인구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 가진 작업스테이지(5)와, 이 작업스테이지(5)의 수용위치(A) 상의 IC칩(1)을 작업위치(B)로 압동시켜서 위치규정하는 위치규정부재(7)와, 작업스테이지(5)의 흡인구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 통하여 IC칩(1)을 작업스테이지(5)의 수용위치(A) 및 작업위치(B)에 각각 흡착 유지하는 도 2, 도 4에 도시한 바와 같은 흡인기구(21)를 기본구성으로 하여 구비한다. 이와 같은 구성에 의해, 특히, IC칩(1)이 작업스테이지(5) 상의 수용위치(A)에 받아 올려놓을 때에 그것을 흡착유지하여 이동불가 상태로한 후, 이 흡착을 저감내지는 해제하여 이동가능상태로한 후에 상기 작업위치(B)로의 위치규정에 제공하고, 위치규정후의 IC칩(1)을 흡착 회복하여 이동불가상태로한 후에 소정의 작업에 제공하도록 흡인기구(21)를 제어하는 도 2에 도시한 바와 같은 제어수단(22)을 설치하고 있다. 제어수단(22)은 작업장치전체의 동작제어를 행하는 마이크로 컴퓨터등의 제어장치를 공용한 것인데, 전용의 것으로도, 기타 제어수단과 공용되는 것으로도 좋고, 작업장치 전체의 동작을 제어하는 프로그램(23)에 따라서, 또는 그것과 관련하여 작용하고, 상기와 같은 범프본딩 작업 방법을 자동적으로, 고속 그리고 안정하게 달성할 수 있다.
상기 흡인기구(21)는, 수용위치(A)의 IC칩(1)을 흡착하여 이동불가상태로 유지하는 제1흡인시스템 예컨대, 제1진공펌프(11)와, 작업위치(B)의 IC칩(1)을 흡착하여 이동불가 상태로 유지하는 제2흡인시스템 예컨대 제2진공펌프(12)를 구비하고 있다.
이 경우의 동작제어에 관하여 1개의 예를 도 6에 도시하고 있다. 이것에 관하여 설명하면, 먼저, 제어수단(22)에 의해 흡인기구(21)의 제1진공펌프(11)를 구동하여 제1진공펌프(11)에 의한 IC칩(1)의 흡착을 행한 후(스텝S1), 작업스테이지(5) 상에 IC칩(1)의 놓음을 받아들여 그것을 흡착하여 수용하여서 이동불가 상태로 유지한다(스텝S42). 이어서, 상기 흡착을 정지 또는 극히 소량으로 경감하여 위치규정용 이동가능 상태로 하는 위치 규정부재(7)에 의한 IC칩(1)의 수용위치(A)로부터 작업위치(B)로의 위치규정을 행한다(스텝 S43, S44). 이 위치규정후에, 제어수단(22)에 의해 제2진공펌프(12)를 온시켜 흡인기구(21)의 제2진공펌프(12)에 의한 범프본딩 작업을 위한 흡착을 온시킴으로써(스텝 S45), 작업위치(B) 상의 IC칩(1)을 작업부하에 견딜 수 있는 흡착상태 즉, 이동불가 상태로 함으로써 규정을 해제하고(스텝 S46), 범프본딩 작업을 실시한다(스텝 S47).
그러나, 도 2에 도시하는 제1실시형태에서는 특히, 흡인기구(21)가, 수용위치(A)의 IC칩(1)을 흡착유지하는 제1진공펌프(11)와, 작업위치(B)의 IC칩(1)을 흡착 유지하는 제2진공펌프(12)를 구비하고 있음과 관련하여, 제어수단(22)은, IC칩(1)이 작업스테이지(5) 상의 수용위치(A)에 받아 올려 놓여질 때에 그것을 제1진공펌프(11)에 의해 흡착유지하여 IC칩(1)을 이동불가 상태로 한 후, 이 흡착을 저감내지는 해제하여 IC칩(1)을 이동가능상태로 한 후에 IC칩(1)을 이동시키면서 상기 위치규정에 제공하고, 위치규정후의 IC칩(1)을 제1진공펌프(11)에 대신하여 제2진공펌프(12)에 의해 흡착유지하여 IC칩(1)을 이동불가상태로 한 후, 범프본딩작업에 제공하도록 제1, 제2진공펌프(11, 12)를 각각 제어한다.
더욱이, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1진공펌프(11)에 통하는 흡인구멍으로서, 수용위치(A)의 IC칩(1)에 대응하는 위치에 일례로서 직경 0.6mm의 제1흡인구멍(C11a)이 설치되고, 수용위치(A)에 흡착 유지한 IC칩(1)으로부터 벗어나는 위치에, 일례로서 직경 0.6mm의 제2흡인구멍(C11b)이 설치되어 있다. 한편, 제2진공펌프(12)에 통하는 흡인구멍으로서, 작업위치(B)의 IC칩(1)에 대응하는 위치에 일례로서 직경 1.0mm의 것을 복수, 구체적으로는 4개의 흡인구멍(C12a~C12d)이 설치되어 있다.
이에 따라서, 제1진공펌프(11)의 제1흡인구멍(C11a)을 통한 흡인에 의해 작업스테이지(5)의 수용위치(A)에 놓이는 IC칩(1)을 흡착하여 확실하게 받아 올려 놓으면서, 다음의 위치규정을 위해 흡착을 저감내지는 경감할 때에 제2흡인구멍(C11b)이 IC칩(1)과 대향하지 않고 개방상태로 함으로써, 흡착경감, 해제를 위한 흡인력을 해방하는 해방구멍으로서 작용하고, 흡착의 단기경감 내지는해제가 도모되기 때문에, IC칩(1)의 수용공정으로부터 위치규정공정으로 이행하는 타임랙(time lag)을 단축하여도 강한 흡착에 의한 영향 없이 위치규정할 수 있고, 품질의 저하를 초래하지 않아 작업능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2진공펌프(12)는, 위치규정되는 IC칩(1)에 대향한 흡인구멍(C12a~C12d)을 통과한 흡인에 의해, IC칩(1)이 위치규정됨과 동시에 흡착하여 확실히 유지될 수 있고, IC칩(1)의 위치규정후 단기에 범프본딩 작업을 실시함으로, 이 면에서도 작업능률이 향상된다. 제2진공펌프(12)는, 도면에 도시하는 제1실시형태와 같이, 1개 보다도 복수의 흡인구멍(C12a~C12d)을 분산하여 가지고, IC칩(1)의 각부를 흡착 유지하도록 한 방법이 IC칩(1)의 움직임을 억제하기에 용이하다.
도 3에 도시하는 제1실시형태에서는 더욱이, 상기 제1진공펌프(11)에 있어서의 제2흡인구멍(C11b)이 작업위치(B)의 IC칩(1)에 대응하는 위치로 설치되어 있으면, IC칩(1)이 작업위치(A)에 위치규정되는 도중, 제1흡인구멍(C11a)으로부터 서서히 벗어나아 가면서 제2흡인구멍(C11b)에 서서히 근접함으로, 위치규정의 사이가 경감한 흡착상태로 할 경우에 위치규정의 개시단계로부터 종료단계 까지의 필요한 사이 흡착력이 작용되는 이점이 있다.
위치규정 부재(7)는 직교하는 XY 2방향의 위치 규정에지(7a, 7b)를 가진 판부재로서, 작업스테이지(5) 상에 놓인 IC칩(1)을 그것이 직교하는 2방향으로부터 압동하여 소정의 위치로 설정된 작업위치(B)로 위치규정하도록 위치규정한다. 이 때문에, 위치규정부재(7)는 도 2에 도시한 바와같이, X축 모터(37) 및 Y축모터(38)에 의해, XY 2방향으로 구동되는 XY테이블(39) 상에 설치되어 있다.
또한, 작업스테이지(5)는 도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 좌우의 2개소에서 병행하여 IC칩(1)을 취급하고, 범프본딩 작업의 능률이 향상하도록 하고 있다. 이에 대응하여, 위치규정부재(7)는 좌우에서 취급되는 IC칩(1)을 상호 위치규정하는 것에 의해, 좌우에서 취급되는 각 IC칩(1)에 대향하여 대략 T자형의 위치규정 헤드부(7f)의 양측에, 상기 1쌍의 위치규정에지(7a, 7b)가 좌우 1쌍 설치되고, 평면형상이 T자형을 이루고 있다.
도 1에 도시한 제1실시형태에서는 상기 작업이 IC칩(1)의 전극(2) 상에 금속범프(4)를 형성하는 범프본딩 작업에 관련하여, 제1실시형태의 작업장치는 IC칩(1)이 작업스테이지(5) 상의 작업위치(B)에 흡착유지될 때마다, 그 IC칩(1)에 소정의 범프본딩 작업을 실시하는 범프본딩 기구(31)에 포함되고, 이것의 작업위치(B)의 인식 및 작업 상태나 작업위치를 모니터하는 모니터 카메라(30)를 구비하고 있다. 이 범프본딩 기구(31)는 작업스테이지(5)에 인접한 직교하는 XY 2방향으로 이동하는 이동 베이스(32) 상에 설치되고, 작업스테이지(5) 측에 연장되는 혼(horn)(33)의 선단에 전기접속용 범프 재료로 된 금속선 등의 금속 와이어(3)를 통하는 캐필러리(34)를 구비하고 있다. 작업스테이지(5)의 작업위치(B) 상에 위치규정된 IC칩(1)의 전극(2) 상에 범프본딩을 행함에는, 도 1에 도시하는 와이어 공급부(41)로부터 빼낸 금속와이어(3)를 도 5a에 도시하는 바와 같이 캐필러리(34)에 상방으로부터 삽입통과하고, 이 통과한 금속와이어(3)의 선단에 대향전극(36)으로부터 방전시켜, 그 때 양자간에 발생하는 스파크에 의해 금속와이어(3)의 선단을연화용융(軟化溶融)시켜서 구형상으로 한다. 이어서, 도 5b에 도시한 바와 같이 캐필러리(34)를 하강시켜서 구형상의 금속와이어(3)의 선단을 위치규정된 IC칩(1)의 전극(2) 상에 강압하여 가압한다. 가압은 상기한 바와 같이 일례로서는 30g정도의 하중이 걸리도록 하여 행한다. 이 가압에 아울러 혼(33)으로부터 캐필러리(34)를 통해 전극(2)에 가압하고 있는 금속와이어(3)에 초음파진동을 부여하고, 금속와이어(3)와 전극(2)을 금속접합시킨다. 이 접합은 상기와 같이 용융을 수반하는 융착 외에 용융을 수반하지 않는 접합을 또한 포함한다. 접합후 캐필러리(34)를 상승시켜서 상기 전극(2) 상의 금속접합에 의해 생긴 접합 금속 덩어리(3a)에 대한 후속의 금속와이어(3)를 도 5c에 도시한 바와 같이 소정량 빼낸 후, 빼낸 금속와이어(3)의 접합 금속 덩어리(3a)와 사이의 루프형상을 제어하면서 캐필러리(34)를 재차 하강시켜서, 금속와이어(3)의 캐필러리(34) 선단에 인접한 부분을 캐필러리(34)에 의해 도 5d에 도시한 바와 같이 접합 금속 덩어리(3a)에 가압하고, 금속와이어(3)를 그 가압부에서 절단하고, 접합 금속 덩어리(3a)로부터 절리하여 금속 범프(4)를 형성한다.
이와 같은 금속접합을 위해, 작업스테이지(5)는 이것을 지지한 작업대(35) 측에 시이즈 히터등의 적절한 히터(9)가 설치되고, IC칩(1)을 일례로서 250℃ 내지는 그 이상의 범프본딩용 온도로 가열하여 상기 금속와이어(3)와 전극(2)의 접합을 촉진하도록 하고 있다.
이상과 같이 작업스테이지(5)의 좌우에서 IC칩(1)이 병행하여 동시적으로 취급되는데 대응하여, IC칩(1)을 공급하는 공급부로서, 작업스테이지(5)를 끼우는 한편의 측에 부품공급부(51), 빈트레이 수납부(53)가 1조 설치되고, 다른 편 측에 작업후의, 요컨대 금속범프(4)가 형성된 IC칩(1)인 제품(82)을 수납하는 제품수납부로서, 빈트레이 공급부(52), 제품수납부(54)가 1조 설치되어 있다. 부품공급부(51), 빈트레이 수납부(53), 빈트레이 공급부(52) 및 제품수납부(54)는, 각각 부품인 IC칩(1) 및 제품(82)을 복수정렬하여 수납유지한 각 트레이(55)를 출입될 수 있도록 다단으로 수납하여 취급하는 것으로 하고 있다. 부품공급부(51), 빈트레이 공급부(52)는 수납하고 있는 트레이(55)를 하방으로 1개씩 꺼내어 작업전 반도체 소자(1)의 공급 및 작업후의 제품(82) 수납에 공급하고, 빈트레이 수납부(53), 제품수납부(54)는 부품공급후의 빈트레이(55) 및 작업을 종료한 제품(82)을 수납하는 트레이(55)를 하방으로부터 수입되어 다단으로 수납하여 가도록 하고 있다.
이것들 부품인 IC칩(1) 및 제품(82)의 취급을 위해, 인접하는 부품공급부(51), 빈트레이 수납부(53), 및 작업스테이지(5) 사이에 트레이 취급 기구(56)가 설치되고, 인접하는 빈트레이 공급부(52), 제품수납부(54), 및 작업스테이지(5) 사이에 트레이 취급 기구(57)가 설치되어 있다.
한편의, 부품공급부(51), 빈트레이 수납부(53) 및 트레이 취급기구(56)의 조에 관하여 기술하면, 트레이 취급기구(56)는 X축 구동기구(58)에 의해 X방향으로 왕복이동되는 것임으로, 부품공급부(51) 아래의 정지상태에서 실린더(56a)의 신장에 의해 위로 움직여 작업전의 IC칩(1)을 수납한 트레이(55)를 부품공급부(51)로부터 지지대(56b) 상에 놓은 후에 하강한다. 이어서, 빈트레이 수납부(53) 측에왕동(往動)되어 빈트레이 수납부(53)의 아래를 초월하여 작업스테이지(5) 근방의 부품공급위치에 도달정지되고, 작업전 IC칩(1)의 부품공급으로 주어진다. 이와 같이 하여, 모든 IC칩(1)이 없어질 때, 부품인 IC칩(1)의 공급이 종료한다. 이렇게 함으로써 트레이취급기구(56)는 복동(復動)되어 제품수납부(53)의 아래에 도달할 때 정지되고 실린더(56a)의 신장에 의해 위로 움직여 비어진 트레이(55)를 제품수납부(53)에 하방으로부터 수납한다.
다른편의 빈트레이공급부(52), 제품수납부(54) 및 트레이 취급기구(57)의 조에 관해서 기술하면, 트레이 취급기구(57)는 X축 구동기구(59)에 의해 X방향으로 왕복이동되는 것임으로, 빈트레이공급부(52) 아래의 정지상태에서 실린더(57a)의 신장에 의해 위로 움직여 빈트레이(55)를 빈트레이 공급부(52)로부터 지지대(57b) 상에 놓인 후에 하강한다. 이어서, 제품수납부(54) 측에 왕동되어 제품수납부(54)의 아래를 초월하여 작업스테이지(5) 근방의 부품수납위치로 도달하여 정지되고, 작업후의 IC칩(1)의 제품수납으로 주어진다. 따라서, 1개의 구획에 있는 IC칩(1)을 제품(82)으로서 수납한다. 이와 같이 하여, 모든 IC칩(1)이 작업을 받은 제품(82)으로서 만재(滿載)될 때, 제품(82)의 수납이 종료한다. 따라서, 트레이 취급기구(57)는 왕동되어, 제품수납부(54)의 아래에 도달할 때 정지되고 실린더(56a)의 신장에 의해 위로 움직여 제품을 수납한 트레이(55)를 제품수납부(54)에 하방으로부터 수납한다.
이상과 같이, 좌우의 트레이 취급기구(56, 57)에 의해 작업스테이지(5)의 양측에 트레이(55)가 위치규정되고, 부품인 IC칩(1)의 공급과 제품(82)의 수납으로주어지는데, 작업스테이지(5)의 좌우에 위치규정되는 각 IC칩(1)에 대한 작업은 1개의 범프본딩기구(31)에 의해 상호 행해진다. 따라서, 작업스테이지(5)의 양측에 위치규정되는 부품공급과 제품수납으로 주어지는 트레이(55)에 대해, 트레이(55) 내의 작업전 IC칩(1)을 작업스테이지(5)상의 수용위치(A)에 놓아서 작업에 제공하고, 작업스테이지(5)의 작업위치(B) 상에 있는 작업후의 IC칩(1)을 트레이(55)에 수납하는 부품취급기구(61)도 1개 설치되는 만큼, 좌우의 부품인 IC칩(1) 및 제품(82)을 상호 취급하여 대응하는 바와 같이 하고 있다.
도 1에 도시하는 제1실시형태에서는, 부품취급기구(61)는 기술한 바와 같이 흡착노즐(6)을 부품취급하는 도구로서 채용한 예를 도시하고 있고, 작업스테이지(5)의 좌우 각 수용위치(A), 작업위치(B) 및 작업스테이지(5)의 양측에 위치규정되는 트레이(55)의 각 부품수납위치에 이동하여, IC칩(1)을 흡착유지하여 픽업할 수 있고, 또한 흡착유지한 IC칩(1)을 운반하여 흡착을 해제하고 놓을 수 있도록, 흡착노즐(6)을 상하 운동할 수 있도록 지지한 부품취급 헤드(62)를 X축 구동기구(63)와 Y축 구동기구(64)에 의해 XY 2방향으로 이동되도록 하고 있다. 흡착노즐(6)이 소정위치에 도달하면 IC칩(1) 까지 하강되어 그것의 흡착유지, 또는 흡착해제를 행하고, 그 후 상승하는 것에서 IC칩(1)의 픽업, 또는 놓음을 행한다. 그러나, 이것들 구체적 구성은 필수는 아니고 여러가지 변경이 가능하다. 흡착노즐(6)은, 2개 구비됨으로써 더욱 IC칩(1)의 반송효율을 상승시킬 수 있다.
작업스테이지(5)의 상면(5a)이 도 7에 도시한 바와 같이, 전극(71)과 대향한 상태에서 상대이동시켜 방전가공된 거칠은 면으로 되어 있다. 방전가공에 의하면블라스트 처리 등 기타 방법에 의한 표면처리의 경우에 비해 거의 일정한 소정의 거칠기의 면에 형성되어 있다. 이때문에, 상기한 거칠은 면에 의한 특징을 작업스테이지(5) 상면(5a)에 있어서의 위치 벗어남이나, 각 작업장치의 구별없이 안정하게 발휘시켜 작업 및 품질의 안정화를 도모할 수 있다. 또한, 취급 작업대상물에 포함한 거칠은 면 조건을 안정시켜 보정할 수 있다.
도 7에 도시한 방전가공은, 작업스테이지(5)의 상면(5a) 폭에 대응한 길이의 구리재질의 전극(71)에서 도면에 도시한 바와 같은 형상 및 치수를 가진 것을 이용하고, 상면(5a)과의 갭이 20㎛, 방전가공속도가 0.7/분, 전압이 70V로 하여 유효한 거칠은 면이 얻어지고, 방전펄스 폭이 작아 지고, 휴지 펄스폭이 크면 가늘은 면으로 된다. 또한 전류파의 값이 작을 수록 가늘은 면이 된다. 이렇게 함으로써 작업스테이지(5) 작업(5a)의 거칠은 면 정도를 자유로이 조정할 수 있다. 스테인레스 강제의 작업스테이지(5)의 경도는 예컨대, 55도~62도(Loc-Wel C scale, HRC)이고, 상기 한 일례로서의 표면 거칠기(3~30㎛)에 있어서 실린콘 및 갈륨비소 쌍방의 IC칩(1)에 관하여 거칠은 면 단독으로도 유효한 결과가 얻어진다. 또한, IC칩(1)이 작게 경량으로 될 수록 거칠은 면 정도를 크게하여 불필요하게 이동함을 방지하기 쉽게 함이 적당하다. 따라서, 표면 거칠기(3~30㎛)는 작은 IC칩(1)으로부터 큰 IC칩(1) 까지 대응하여 선택설정되면 좋다.
작업스테이지(5)는, 나사(81)에 의해 지지다리(35) 상의 히터(9)를 가진 블록(35a)에 대체될 수 있도록 장착되어 있다. 따라서, 거칠은 면 상태의 마모에 의한 변동 등에 대한 유지보수나, IC칩(1)의 종류가 새로 바뀔때 마다, 그 종류에 따른 거칠은 면을 가진 작업스테이지(3)와 대체하여, 최적조건에서 작업이 달성되도록 할 수 있음이 바람직하다.
상기와 같이 하여 얻어진 범프본딩작업후의 제품(82)인 범프부착 IC칩(1)은, 전극(2) 상에 금속범프(4)가 와이어본딩된 장착면(1a)과는 반대 측 표면(1b)에 눈으로 볼수 있는 흠이 없고, 상기 작업방법 및 작업장치에 의해 용이하고 안정시켜 얻어져, 전자부품 단계는 원래, 회로기판에 실장되고, 각기기에 조립된 후에도, 주목면(注目面)으로 되는 표면에 눈으로 볼 수 있는 흠이 없고, 더욱이, 취급중의 충격 등에 의해 흠, 이지러짐이나 깨어짐의 원인으로 되는 바와 같은 것이 해소됨으로 높은 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 눈으로 볼 수 있는 흠은 예컨대, 0.2㎛ 이상이다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 기준이 재평가되는 바와 같은 것이 있으면, 그것에 대응하여 설정 회복시키면 좋다.
본 발명에 의하면, 상기 설명에서 명백하듯이, IC칩 등의 작업대상물에 있어서의 작업스테이지에 접하고 있는 면에, 작업 상의 취급으로부터 흠이 생기거나, 이지러짐이나 깨어짐이 발생함을 방지하고, 제품의 품질, 가공후 원료대 제품비의 향상이 도모된다.
(제2실시형태)
이어서, 본 발명에 의한 제2실시형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
이 제2실시형태가 제1실시형태와 크게 다른 점은, 제1진공펌프(11)에 통하는 제1흡인구멍(C11a)과 제2진공펌프(12)에 통하는 제2흡인구멍(C11b)이 설치되어 있지 않음과, 작업스테이지(5)와 진공펌프 사이는 스테이지(5) 상의 작업대상물의 일례로서의 IC칩 등의 전자부품(1)의 흡착력을 적어도 강약 2종류로 제어하는 흡착력제어부가 배치되어 있는 것이다.
도 8a, 8b, 8c, 8d는 각각 본 발명의 제2실시형태에 의한 범프본딩장치 및 방법에 의한 반도체 부품 등의 전자부품의 위치규정시의 동작 플로우챠트 및 그것들의 동작에 대한 개략 설명도이고, 도 9는 상기 범프본딩장치의 위치규정부분의 사시도이다.
도 9에 있어서, 5는 전자부품(1)을 놓음과 아울러 그 전자부품(1)을 흡착하여 그 전자부품(1)의 위치를 고정하는 예컨대, 정방형을 이루는 바와 같이 흩어져 있던 4개의 흡착구멍(C12) 즉, C12a, C12b, C12c, C12d를 가지는 작업스테이지이다. 작업스테이지(5)는, 전자부품(1)을 범프본딩하기 위한 범프본딩용 온도(예턴대, 350℃정도) 까지 가열하기 위한 히터(9)를 내장하고 있다. 1004는 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 이용하여 흡인함으로써 전자부품(1)을 스테이지(5)에 흡착하기 위한 흡인장치의 일례로서의 진공펌프이고, 스테이지(5)에 접속되어 있으나 스테이지(5)와 진공펌프(1004) 사이는 상기 제어수단(1100)의 일부를 구성하는 흡착력제어부(1005)가 있고, 스테이지(5) 상의 전자부품(1)의 흡착력을 적어도 강약 2종류로 제어할 수 있다. 즉, 예컨대, 상기 스테이지(5) 상에서 상기 전자부품(1)을 상기 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 통하여 상기 스테이지(5)에 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지(5) 상에서 그 스테이지(5)에 걸쳐 상기 전자부품(1)이 슬라이드 이동가능한 상태로 흡착유지되는 제1흡착력 즉, 약흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지(5) 상에서 그 스테이지(5)에 걸쳐서 상기 전자부품(1)이 이동불가능한 상태로 흡착고정유지되는 제2흡착력 즉, 강흡착력의 적어도 두 종류로 상기 흡착력 제어부(1005)가 스위칭 제어하도록 하고 있다. 2는 전자부품(1)을 위치결정하기 위한 위치규정부재의 일례로서의 위치규정 클로이고, 대략 T자형의 위치규정 헤드부(7f)의 양측에 X방향 및 Y방향의위치규정에지(7a, 7b)를 각각 구비하고, X방향 모터(37)와 Y방향 모터(38) 각각의 구동에 의해 직교하는 2방향인 XY방향으로 위치규정헤드부(7f)를 상기 스테이지(5) 상에서 각각 이동할 수 있게 하고 있다. 1100은 제어수단이고, 전자부품 반송장치 예컨대, 흡착 콜릿(collet)(1011)의 전자부품 흡착동작 및 흡착해제동작 및 이동동작, 흡착력제어부(1005)의 제어동작, 진공펌프(1004)의 온, 오프동작, 위치규정부재(7)의 X방향 모터(37)와 Y방향 모터(38)의 구동동작 등 각각의 동작을 제어하고 있다. 통상, 펌프(1004)는 온을 계속하고 있고, 예컨대, 도 9에 도시한 바와 같이, 펌프(1004)와 흡착 콜릿(1011) 사이에 밸브(1300)를 배치하고, 그 밸브(1300)를 제어수단(1100)에 의해 제어하여 흡착력의 새로바뀜을 행하고 있다. 단, 설비전체를 오프하고 있을 때에는 펌프(1004)도 제어수단(1100)의 제어에 의해 오프되어 있다.
이어서, 도 8a를 기초로, 상기 범프본딩장치 및 방법에 있어서의 전자부품의 위치규정공정을 설명한다.
먼저, 스텝(S1)에 있어서, 제어수단(1100)의 제어동작에 의해, 흡착력 제어부(1005)에 의해서 스테이지(5)에 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 이용하여 강흡인을 건다(강흡인력을 작용시킨다).
이어서, 흡착력제어부(1005)로부터의 신호를 받는 등에 의해 제어수단(1100)에 있어서 스텝(S1)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S2)에 있어서, 제어수단(1100)의 제어동작에 의해, 도 14에 도시하는 종래와 마찬가지의 흡착콜릿(1011)에 의해서 트레이(110)에 들어가고 있는 전자부품(1)을 1개 만큼 흡착유지하여, 스테이지(5)에 반송하여 흡착해제하여서 전자부품(1)이 스테이지(5)에 놓이고, 스테이지(5)의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에 의해 강흡착력으로 흡착되어 전자부품(1)을 이동불가상태로 한다(도 8b참조). 도 8b에서는, 전자부품(1)은 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 안 좌측 아래의 1개 흡착구멍(C12a)에 의해서 만 강흡착력으로 스테이지(5)에 흡착되어 전자부품(1)을 이동불가상태로 한다.
그후, 흡착콜릿(1011)에 의한 흡착력의 변화 등에 의거하여 제어수단(1100)에 있어서 스텝(S2)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S3)에 있어서, 제어수단(1100)의 제어동작을 기초로 흡착력제어부(1005)에 의해, 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력을 강흡착력으로부터 약흡착력으로 스위칭한다. 여기서, 강흡착으로는 전자부품(1)이 스테이지(5) 상에서 슬라이드 이동하고자 하면, 전자부품(1)에 큰 부하가 걸리고, 파손할 가능성이 있는 정도의 흡착력임을 의미한다. 또한, 그 구체적인 예로서는, 1개의 흡착구멍(C12a)에서 흡착하고 있는 상태의 경우에는 진공도가 약 -30kPa이고, 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에서 흡착하고 있는 상태일 때에는 진공도가 약 -60kPa로 되도록 설정한다. 또한, 약흡착력으로는, 전자부품(1)이 스테이지(5) 상에서 용이하게 슬라이드 이동시킬 수 있으나, 스테이지(5)의 IC칩이 놓이는 면 예컨대, 상면으로부터 용이하게는 떨어지지않을 정도의 흡착력, 즉 전자부품(1)을 이동가능상태로 하는 정도의 흡착력을 의미한다. 그 구체적인 예로서는 1개의 흡착구멍(C12a)에서 흡착하고 있는 상태의 경우에는, 진공도가 약 -12kPa이고, 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에서 흡착하고 있는 상태의 경우에는 진공도가 약 -20kPa로 되도록 설정한다.
그후, 흡착력 제어부(1005)로부터의 스위칭 신호를 받는 것 등에 의해 제어수단(1100)에 있어서 스텝(S3)의 작동종료를 확인한 후, 스텝(S4)에 있어서, 제어수단(1100)의 제어동작에 의해, 상기 전자부품(1)을 상기 스테이지(5) 상에서 상기 약흡착력으로 흡착유지하여 전자부품(1)을 이동가능상태로 하면서, X방향 모터(37)와 Y방향 모터(38)를 구동시켜서 위치규정부재(7)에 의해 전자부품(1)을 위치결정하여 위치규정한다. 즉, 구체적으로는, 예컨대, 도 8c에 있어서, 위치규정부재(7)를 이동시켜서 위치규정부재(7)의 상하방향(상기 도 9의 Y방향에 대응한다)의 에지(7b)를 일점쇄선(103a)의 위치로 위치하는 전자부품(1)에 맞닫게 한 후, 위치규정부재(7)를 좌측방향(상기 도 9의 X방향에 따른 한방향에 대응한다)에 이동시켜서 전자부품(1)을 위치규정부재(7)와 아울러 좌측방향으로 이동시키고, 전자부품(1)을 위치결정해야할 소정위치의 X방향 좌측와 대략 동일한 위치(103b)까지 전자부품(1)을 이동시켜서, 2개의 흡착구멍(C12a, C12b)에 의해 전자부품(1)을 상기 약흡착력으로 흡착유지한다. 그후, 위치규정부재(7) 좌우방향(상기 도 9의 X방향에 대응한다)의 에지(7a)를 전자부품(1)에 맞닫게 하여 위치규정부재(7)를 상방향(상기 도 9의 Y방향에 따른 한방향에 대응한다)에 이동시킴으로써, 상방향으로 전자부품(1)을 이동시켜서 소정위치(103c)에 위치결정하여, 그 소정위치(103c)에서4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에 상기 약흡착력으로 전자부품(1)을 흡착유지하도록 하고 있다.
또한, 최초에 위치규정부재(7)의 상하방향 에지(7b)를 전자부품(1)에 맞닫게 할 때에, 동시에 위치규정부재(7)의 좌우방향 에지(7a)도 전자부품(1)에 맞닫게 하도록 하여도 좋다. 또한, 위치규정부재(7)의 좌우방향 에지(7a)를 최초에 전자부품(1)에 맞닫게 하여 상하방향 즉, Y방향으로 이동시킨 후, 위치규정부재(7)의 상하방향 에지(7b)를 맞닫게 하여 좌우방향 즉, X방향으로 이동시키도록 하여도 좋다.
그후, 4개 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력 변화 등에 의해 제어수단(1100)에 있어서 스텝(S4)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S5)에 있어서, 도 8d에 도시한 바와 같이 위치결정한 후, 흡착력제어부(1005)에 의해 4개의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력을 상기 약흡착력으로부터 상기 강흡착력으로 스위칭하여, 상기 전자부품(1)을 상기 스테이지(5) 상에서 이동불가상태로 흡착유지한다. 이 상태에서 전자부품(1)에 대한 본딩이 가능하게 되지만, 통상은 위치규정부재(7)를, 도 8d에 도시한 바와 같이, 실선위치로부터 일점쇄선위치 까지 이동시켜서 위치규정부재(7)에 의한 전자부품(1) 위치규정을 해제한다.
그후, 공지된 본딩동작을 상기 위치결정된 전자부품(1)에 대하여 행한다.
상기 제2실시형태에 의하면, 이와 같이, 흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1)의 주고 받을시에는, 스테이지(5)의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력을 강하게 하여, 전자부품 반송장치 예컨대,흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1)의 주고받음을 확실하게 행하도록 하고, 그후, 스테이지(5) 상에서 전자부품(1)의 위치규정을 행할 때에는 스테이지(5)의 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력을 약하게 하여 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 이동시키기 쉽게 하고, 위치규정후는 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 유지할 때에는 스테이지(5) 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착력을 강하게 하여 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 확실히 유지할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 위치결정동작 및 유지동작에 따라서 흡착력을 강약으로 적절하게 스위칭시킴으로써 흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1) 주고받음에 의해 전자부품(1)의 경사, 위치어긋남이 없게 되고, 또한 위치규정시에는 위치규정부재 예컨대, 위치규정부재(7) 및 스테이지(5)와 전자부품(1)의 마찰력 및 부하가 작아져 전자부품(1)의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 위치결정후는 위치유지를 확실하게 행함으로써 범프 부착 등의 범핑불량을 저감할 수 있다.
또한, 상기 스테이지(5) 내에 히터(9)를 배치하고, 전자부품(1)에 열을 가할 수 있으면, 후공정의 본딩에 유효하다.
(제3실시형태)
도 10a, 10b, 10c, 10d는, 각각 본 발명의 제3실시형태에 의한 범프본딩장치 및 방법에 있어서 전자부품의 위치규정시의 동작플로우챠트 및 그것들의 동작에 대한 개략 설명도이다. 도 11은 상기 제3실시형태에 의한 범프본딩장치의 위치규정부분에 대한 사시도이다.
상기 범프본딩장치 및 방법의 위치규정부의 구성에 대한 설명에 대해서는제2실시형태와 마찬가지의 부분은 생략하지만, 제2실시형태와 다른 점은, 스테이지(5)의 흡착구멍이 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)과 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 2종류로 분리되어 있고, 2종류의 흡착구멍(C11a, C11b, C11c, C12a, C12b, C12c, C12d)에 대응하여 진공펌프(11, 12)도 2개 배치하고, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 측에 위치규정 흡착력제어부(22)가 있고, 위치규정동작에 있어서는 위치규정흡착력제어부(22)의 제어하에 예컨대, 대략 L자 형을 이루도록 흩어진 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 흡착에 의해 전자부품(1)을 위치규정을 위해 이동가능하게 유지하는 한편, 고정동작에 있어서는 예컨대 정방형을 이루도록 흩어진 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 흡착에 의해 전자부품(1)을 이동불가능하게 유지하는 것이다.
이 제3실시형태가 제1실시형태와 크게 다른 점은, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)을 통하여 상기 스테이지(5)에 흡착할 때의 흡착력을 강약 2종류로 새로 바꾸는 것이 가능한 것이다.
상기 위치규정 흡착력제어부(22)는, 예컨대 상기 스테이지(5) 상에서 상기 전자부품(1)을 상기 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)을 통하여 상기 스테이지(5)에 흡착할 때의 흡착력을 , 상기 스테이지(5) 상에서 그 스테이지(5)에 걸쳐서 상기 전자부품(1)이 슬라이드 이동가능한 정도로 흡착유지되는 제1흡착력 즉, 약흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지(5) 상에서 그 스테이지(5)에 걸쳐서 상기 전자부품(1)이 이동불가능한 정도로 흡착고정유지되는제2흡착력 즉, 강흡착력의 적어도 2종류로 스위칭 제어하도록 하고 있다.
도 11에 있어서, 1200은 제어부이고, 흡착콜릿(1011)의 전자부품 흡착동작 및 흡착해제 동작 그리고 이동동작, 위치규정 흡착력 제어부(22)의 제어동작, 2개의 진공펌프(11, 12)의 온, 오프 동작, 위치규정부재(7)의 X방향 모터(37)와 Y방향 모터(38)의 구동동작 등의 각각의 동작을 제어하고 있다. 또한, 통상 펌프(12)는 온이 계속되고, 예컨대, 도 11에 도시하는 바와 같이, 펌프(12)와 흡착콜릿(1011) 사이에 밸브(1301)를 배치하여, 그 밸브(130)를 제어부(1200)에 의해 제어하여 흡착력의 새로바꿈을 행하고 있다. 단, 설비전체를 오프하고 있을 때에는 펌프(12)도 제어부(1200)의 제어에 의해 오프로 되어 있다.
이어서, 도 10a를 기초로, 상기 범프본딩장치 및 방법에 있어서의 전자부품의 위치규정 공정을 설명한다.
먼저, 스텝(11)에 있어서, 제어부(1200)의 제어동작에 의해, 위치규정흡착력제어부(22)에 의해서 스테이지(5)의 예컨대, 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 강한 위치규정 흡착력(강흡착력)을 가한다.
이어서, 위치규정흡착력 제어부(22)로부터의 신호를 받음 등에 의해 제어부(1200)에 있어서 스텝(S11)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S12)에 있어서, 제어부(1200)의 제어동작에 의해, 도 14에 도시하는 종래와 마찬가지의 흡착콜릿(1011)에 의해서 트레이(110)에 들어오고 있는 전자부품(1)을 1개 만큼 흡착유지하여, 스테이지(5)에 반송하여 흡착해제하여서 전자부품(1)이 스테이지(5)에 놓여지고, 스테이지(5)의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 의해 강흡착력으로 흡착된다(도 10b참조). 도 10b에서는 전자부품(1)은 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 안 우측 아래의 1개 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 의해 강흡착력으로 스테이지(5)에 흡착되어 있다.
그후, 흡착콜릿(1011)에 의한 흡인력의 변화 등에 의거하여 제어부(1200)에 있어서 스텝(S12)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S13)에 있어서, 제어부(1200)의 제어동작을 기초로 위치규정 흡착력 제어부(22)에 의해 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 흡착력을 강흡착력으로부터 약흡착력으로 스위칭한다. 여기서, 강흡착력으로는, 전자부품(1)이 스테이지(5) 상에서 슬라이드 이동하도록 하면, 전자부품(1)에 큰 부하기 걸리고, 파손할 가능성이 있는 정도의 흡착력임을 의미한다. 또한, 그 구체적인 예로서는, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 중 어느 하나로 인해 흡착하고 있는 상태의 경우에는 진공도가 약 -30kPa이고, 3개 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 흡착하고 있는 상태의 경우에는 진공도가 약 -60kPa로 되도록 설정한다. 또한, 약흡착력으로는, 전자부품(1)이 스테이지(5) 상에서 용이하게 슬라이드 이동시킬 수 있지만, 스테이지(5)의 상면으로부터 용이하게 떨어지지 않을 정도의 흡착력을 의미한다. 그 구체적인 예로서는, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 중 어느하나에서 흡착하고 있는 상태 일때에는, 진공도가 약 -12kPa이고, 3개 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 흡착하고 있는 상태일 경우에는 진공도가 약 -20kPa로 되도록 설정한다.
그후, 위치규정흡착력 제어부(22)로부터의 스위칭 신호를 받음 등에 의해 제어부(1200)에 있어서 스텝(S13)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S14)에 있어서, 제어부(1200)의 제어동작에 의해 상기 전자부품(1)을 상기 스테이지(5) 상에서 약흡착력으로 흡착유지하면서, X방향 모터(37)와 Y방향 모터(38)를 구동시켜서 위치규정부재(7)에 의해 전자부품(1)을 위치결정 위치규정한다. 즉, 구체적으로는, 예컨대, 도 10c에 있어서, 위치규정부재(7)를 이동시켜서 위치규정부재(7)의 상하방향(상기 도 11의 Y방향에 대응한다)의 에지(7b)를 일점쇄선(103a)의 위치로 위치시켜 우측 아래의 위치규정용 흡착구멍(C11a)에 의해 약흡착력으로 흡착유지되어 있는 전자부품(1)에 맞닿게 한 후, 위치규정부재(7)를 좌측방향(상기 도 11의 X방향을 따른 한방향에 대응한다)으로 이동시켜서 전자부품(1)을 좌측방향으로 이동시켜서, 전자부품(1)을 위치결정해야할 소정위치의 X방향 좌표와 대략 동일한 위치(103b) 까지 전자부품(1)을 이동시켜서, 좌측 아래의 위치규정용 흡착구멍(C11c)에 의해 약흡착력으로 전자부품(1)을 흡착유지한다. 그후, 위치규정부재(7)의 좌우방향(상기 도 11의 X방향에 대응한다)의 에지(7a)를 전자부품(1)에 맞닫게 하여 위치규정부재(7)를 위쪽 방향(상기 도 11의 Y방향에 따른 한방향에 대응한다)에 이동시킴으로써, 위방향으로 전자부품(1)을 이동시켜서 소정위치(103c)에 위치결정하여, 그 소정위치(103c)에서 좌측 위의 위치규정용 흡착구멍(C11b)에서 전자부품(1)을 약흡착력으로 흡착유지하도록 하고 있다. 이것들의 동작에 있어서, 전자부품(1)은 각 위치(103a, 103b, 103c)에서 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 중 각각 1개의 위치규정용 흡착구멍(C11)에 의해 약흡착으로 전자부품(1)의 대략 중앙부가 흡착되어 위치규정하기 위해 이동가능하게 유지되도록 하고 있다.
또한, 최초로 위치규정부재(7)의 상하방향 에지(7a)를 전자부품(1)에 맞닫게할 때에, 동시에 위치규정부재(7)의 좌우방향 에지(7a)도 전자부품(1)에 맞닫게 하도록 하여도 좋다. 또한, 위치규정부재(7)의 좌우방향 에지(7a)를 최초로 전자부품(1)에 맞닫게 하여 상하방향 즉, Y방향으로 이동시킨 후, 위치규정부재(7)의 상하방향 에지(7b)를 맞닫게 하여 좌우방향 즉 X방향으로 이동시키도록 하여도 좋다.
그후, 좌측 위의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 흡착력의 변화 등에 의해 제어부(1200)에 있어서 스텝(S14)의 동작종료를 확인한 후, 스텝(S15)에 있어서, 도 10d에 도시한 바와 같이 위치결정 후, 제어부(1200)의 제어동작에 의해 위치규정제어부(22)의 제어에 의해, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 의한 흡인이 정지됨과 동시에, 또는, 그것보다 전에 밸브(1301)를 개방하여 진공펌프(11)로부터의 흡착을 개시하여 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에 의해 전자부품(1)을 이동불가상태로 흡착고정한다. 이상태에서, 전자부품(1)에 대한 본딩이 가능하게 되지만, 통상은 위치규정부재(7)를 도 10d에 도시한 바와 같이, 실선위치로부터 일점쇄선위치까지 이동시켜서 위치규정부재(7)에 의한 전자부품(1)의 위치규정을 해제한다.
그후, 공지의 본딩동작을 상기 위치결정된 전자부품(1)에 대하여 행한다.
상기 제3실시형태에 의하면, 이와 같이, 전자부품 반송장치 예컨대, 흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1)의 주고받을 시에는, 스테이지(5)의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 흡착력을 강하게 하여 강흡착력으로 흡착하고, 흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1)의 주고받음을 확실하게 행하도록 하고, 그후, 스테이지(5) 상에서 전자부품(1)의 위치규정을 행할 때에는 스테이지(5)의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 흡착력을 약흡착으로 하여 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 이동시키기 쉽게 하고, 위치규정후는 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 유지할 때에는 스테이지(5)의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 강한 흡착력에 의해 전자부품(1)을 스테이지(5) 상에서 확실하게 유지할 수 있도록 하고 있다. 따라서, 위치결정동작 및 유지동작에 따라서 흡착력을 강약으로 적절하게 스위칭할 수 있는 위치규정 흡착과, 간단하게 전자부품(1)을 이동불가로 고정유지하는 고정흡착을 적절히 선택적으로 사용함으로써 흡착콜릿(1011)으로부터 스테이지(5)로의 전자부품(1)의 주고받음에 의한 전자부품(1)의 경사, 위치어긋남이 없게 되고, 또한 위치규정시에는 위치규정부재 예컨대, 위치규정부재(7) 및 스테이지(5)와 전자부품(1)의 마찰력 및 부하가 작아져 전자부품(1)의 손상을 방지할 수 있고, 또한 위치결정후는 위치유지를 확실하게 행함으로써, 범프 불착 등의 범핑 불량을 저감할 수 있다. 즉, 예컨대, 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d) 만의 경우에는, 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d) 중 좌우의 위치고정용 흡착구멍(C12a) 만에서 도 12에 있어서 2점쇄선으로 도시하는 전자부품(1)을 흡착할 경우, 일점쇄선(F)으로 도시하는 화살표 방향으로 전자부품(1)이 유동되기 용이하게 된다. 그러나, 상기 제3실시형태와 같이, 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에 의해 흡착가능한 범위 외로 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)을 설치함으로써, 도 12에 있어서 2점쇄선으로 나타내는 전자부품(1)을 우측 아래의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d) 만이 아니라 우측아래의 위치규정용 흡착구멍(C11a)에 의해서도 흡착하기 때문에, 일점쇄선(F)으로 도시하는 화살표방향으로 전자부품(1)이 유동되기 어렵게 된다.
또한, 상기 스테이지(5) 내에 히터(9)를 배치하고, 전자부품(1)에 열(예컨대, 350℃정도)을 가할 수 있게 하면, 후공정의 본딩에 유효하다.
제3실시형태에서는, 일례로서, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에서의 강한 위치규정 흡착력과 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에서의 고정 흡착력은 대략 같게 하고 있다. 그래서, 전자부품(1)을 움직일 때에 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에서의 위치규정 흡착력을 약하게 하는 만큼, 전자부품(1)의 주고받을 때에도 전자부품(1)의 고정시에도 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에서의 강한 위치규정 흡착력에 의해 행하도록 하고 있다. 단지, 전자부품(1)의 고정시에는 전구멍폐쇄 상태이나, 전자부품(1)의 주고받을 시는 전구멍 중 누락되어 있는 구멍이 일부있다.
제3실시형태의 일실시예로서, 도 12에 도시한 바와 같이, 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)을 각각 내경 0.8mm, 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)을 각각 내경 1.2mm, 인접하는 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 사이의 간격(L8)을 4mm, 인접하는 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d) 사이의 간격(L7)을 2.8mm, 흡착대상으로 하는 전자부품(1)의 일례로서의 칩을 한변(L3)이 6mm의 정방형으로 할 때, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)에 있어서, 1개의 위치규정용 흡착구멍(C11)에 의해 1개의 전자부품(1)을 주고 받을때의 강한 위치규정 흡착력을 -30kPa, 전자부품(1)을 위치규정할 때의 약한 위치규정흡착력을 -12kPa로 함과 아울러, 4개의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)에서 전자부품(1)을 위치고정할 때의 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 위치고정 흡착력을 -60kPa로 한다. 그러나, 이 실시예로 한정되는 것은 아니고, 전자부품(1)의 크기, 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c) 또는 위치고정용 흡착구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)의 크기 또는 개수 등에 의해 변경되어도 좋다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 기타 다른 형태로 실시할 수 있다.
예컨대, 제3실시형태의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)은, 상기한 바와 같이 전자부품(1)의 위치규정에 의한 궤적, 즉, 위치(103a, 103b, 103c)에 따라서 각각의 위치에서 전자부품(1)의 중앙부에 상당하는 위치로 배치하고 있으며, 또한, 3개의 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)을 제3실시형태에서는 L자 형으로 배치하고 있으나, 이것으로 한정하지 않고, 여러가지로 배치 시킬 수 있으며, 또한 위치규정용 흡착구멍(C11a, C11b, C11c)의 크기·형상도, 제3실시형태의 실시예에서는 환형으로 직경 φ0.8mm로 하였으나, 기타 적절한 크기·형상도 가능하다.
또한, 진공펌프(11, 12)는 2개의 공압경로에서 독립하고 있으나, 공통으로 하여도 좋고, 또한 펌프이외의 여러가지 진공발생수단이 이용될 수 있다.
본 발명의 범프본딩장치는, 전자부품을 흡착 위치고정하기 위한 흡착구멍을 가진 스테이지와, 그 스테이지 상에 전자부품을 위치결정하기 위한 위치규정부재와, 그 스테이지 상에서 전자부품을 흡착할 때의 흡착력을 강약제어할수 있는 흡착력제어부를 가지도록 구성하였음으로, 전자부품이 놓일 때의 흡착력을 강하게 하고, 위치규정시의 흡착력을 약하게 하며, 위치결정완료후의 흡착력을 강하게 함이 가능하게 되며, 스테이지로 전자부품을 놓을 때의 전자부품의 경사, 위치어긋남이 없게 된다. 또한, 상기 구성에 의해, 위치규정시에는, 위치규정부재 및 스테이지와 전자부품의 마찰력 및 부하가 작게 됨으로 전자부품의 손상을 방지할 수 있고, 또한 위치결정후는 범프 불흡착 등의 범프불량을 저감할 수 있며, 종래의 과제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 범프본딩 방법은, 강흡착하는 공정과, 전자부품을 놓는 공정과, 강흡착으로부터 약흡착으로 스위칭하는 공정과, 전자부품을 위치규정하는 공정과, 약흡착력으로부터 강흡착으로 스위칭하는 공정을 가지도록 한 것임으로, 상기 범프본딩장치 경우의 작용효과와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 범프본딩장치는, 전자부품을 흡착위치고정하기 위한 흡착구멍과, 전자부품을 위치규정시에 전자부품을 흡착하는 위치규정용 흡착구멍을 가지는 스테이지와, 그 스테이지 상에 전자부품을 위치결정하기 위한 위치규정부재와, 그 스테이지 상에서 전자부품을 위치규정할 때의 위치규정 흡착력을 강약제어할 수 있는 위치규정 흡착력제어부를 구비하도록 구성하였음으로, 위치고정용 흡착구멍의 위치, 크기, 수에 관계없이, 상기한 것과 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 범프본딩방법은, 강한 위치규정 흡착하는 공정과, 전자부품을 놓는 공정과, 강한 위치규정 흡착으로부터 약한 위치규정 흡착으로 스위칭하는공정과, 전자부품을 위치규정하는 공정과, 전자부품을 고정하기 위한 고정흡착하는 공정을 구비하도록 한 것임으로 상기한 것과 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 스테이지 내에 히터를 배치하고, 전자부품에 열(예컨대, 350℃정도)을 가할 수 있게 하면, 후공정의 본딩에 유효하다.
본 발명은, 첨부도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련하여 충분히 기재되어 있으나, 그 기술의 숙련된 사람에 의해서는 여러가지 변형이나 수정이 병백하다. 그와 같은 변형이나 수정은 첨부한 청구범위에 의한 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한, 그 중에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (23)

  1. 작업스테이지(5) 상에 놓여지는 작업대상물(1)을 흡착하여 유지하고, 상기 작업대상물을 소정의 위치로 이동시켜서 위치규정한 후, 소정의 작업을 실시하는 작업방법에 있어서,
    놓여지는 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지에 올려 놓아 흡착유지한 후, 상기 흡착유지된 이동불가 상태로부터 위치규정용 이동가능상태로 변경한 후, 상기 작업대상물의 상기 위치규정을 행하는 것을 특징으로 하는 작업방법,
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치규정용 이동가능상태란, 상기 작업대상물에 대한 흡착을 저감내지는 해제시키는 상태인 것을 특징으로 하는 작업방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작업대상물이 상기 위치규정용 이동가능 상태에서 상기 위치규정한 후, 상기 작업대상물을 흡착 환원하여 상기 작업대상물을 상기 이동불가 상태로 하고, 그후, 상기 작업대상물에 상기 소정의 작업을 실시함을 특징으로 하는 작업방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느한 항에 있어서, 상기 소정의 작업은, 상기 작업에 대응하여 설정한 작업전용 흡인장치(12)을 온하여 상기 작업대상물을 상기 이동불가 상태로 흡착을 개시함으로써 행함을 특징으로 하는 작업방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느한 항에 있어서, IC칩이 놓이는 면이 거칠은 면으로 된 상기 작업스테이지를 이용하여 상기 위치규정 및 상기 소정의 작업을 행함을 특징으로 하는 작업방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업대상물은 IC칩이고, 상기 소정의 작업은, 작업스테이지 측으로부터의 상기 IC칩으로의 가열을 수반하고, 금속와이어에 초음파 진동을 부여하면서 상기 IC칩 전극상에 가압하여 금속접합시킨 후, 그것에 의해 생긴 접합금속 덩어리로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 상기 IC칩 상에 금속범프를 형성하는 범프본딩 작업임을 특징으로 하는 작업방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 소정의 작업이 범프본딩임과 아울러 상기 작업대상물이 전자부품(1)이며, 상기 전자부품을 흡착하여 유지하는 흡착구멍(C12)을 가진 상기 작업스테이지(5)의 상기 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동가능한 정도로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력 보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동불가능한 정도로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭제어하는 것으로서, 그 중 상기 제2흡착력으로 스위칭하는 공정(S1)과,
    상기 전자부품을 상기 스테이지 상에 놓아서 상기 스테이지(5)의 상기 흡착구멍을 통해 상기 전자부품을 상기 제2흡착력으로 흡착유지하는 공정(S2)과,
    상기 스테이지(5)의 상기 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡찰 때의 상기 흡착력을 상기 제2흡착력으로부터 상기 제1흡착력으로 스위칭하는 공정(S3)과,
    상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 상기 제1흡착력에 의해 흡착유지하면서, 위치결정하기 위해 위치규정부재(7)에 의해 상기 전자부품을 이동시키는 위치규정공정(S4)과,
    상기 흡착력을 상기 제1흡착력으로부터 상기 제2흡착력으로 스위칭하여, 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 흡착유지하는 공정(S5)과,
    상기 소정의 작업인 범프본딩을 행하는 공정을 구비함을 특징으로 하는 작업방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 소정의 작업이 범프본딩임과 아울러 상기 작업대상물이 전자부품(1)이고, 상기 전자부품(1)을 흡착하여 유지하는 위치규정용 흡착구멍(C11)을 가진 상기 작업스테이지(5)의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐 상기 전자부품이 이동가능한 정도로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동불가능한 정도로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도2종류 중 상기 제2흡착력으로 스위칭하는 공정(S11)과,
    상기 전자부품을 상기 스테이지 상에 놓아서 상기 스테이지(5)의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 전자부품을 상기 제2흡착력으로 흡착유지하는 공정(S12)과,
    상기 스테이지(5)의 상기 위치규정용 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 상기 전자부품을 흡착할 때의 상기 흡착력을 상기 제2흡착력으로부터 상기 제1흡착력으로 스위칭하는 공정(S13)과,
    상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 상기 제1흡착력에 의해 흡착유지하면서, 위치결정하기 위해 위치규정부재(7)에 의해 상기 전자부품을 이동시키는 위치규정공정(S14)과,
    상기 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 상기 스테이지의 위치고정용 흡착구멍(C12)에 의해 흡착유지하는 공정(S5)과,
    상기 소정의 작업인 범프본딩을 행하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 작업방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 스테이지를 통하여 상기 전자부품에 열을 부여하고, 상기 전자부품을 범프본딩용 온도로 함을 특징으로 하는 작업방법.
  10. 놓여지는 작업대상물(1)을 올려 놓는 수용위치(A)와, 상기 작업대상물을 상기 수용위치로부터 소정의 위치로 이동시켜서 위치규정하는 작업에 제공하는 작업위치(B)에, 상기 작업대상물을 흡착유지하기 위한 흡착구멍(C11, C12)을 가진 작업스테이지(5)와,
    상기 작업스테이지의 상기 수용위치 상의 상기 작업대상물을 상기 작업위치로 압동시켜서 위치규정하는 위치규정부재(7)와,
    상기 작업스테이지의 상기 흡인구멍을 통하여 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 및 상기 작업위치에 흡착유지하는 흡인기구(21, 1004)와,
    상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 수용위치에 올려 놓여질 대에 그 작업대상물을 흡착유지하여 이동불가 상태로 하고, 그 후, 상기 흡착유지된 상기 이동불가상태로부터 위치규정용 이동가능상태로 변경한 후, 상기 작업위치로의 위치규정에 제공하고, 상기 위치규정후의 상기 작업대상물을 흡착 회복하여 상기 이동불가상태로 한 후 소정의 작업에 제공하도록 상기 흡인 기구를 제어하는 제어수단(22, 1100, 1005)을 구비하는 작업장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 흡인기구는, 상기 수용위치의 상기 작업대상물을 흡착 유지하는 제1흡인시스템(11)과, 상기 작업위치의 상기 작업대상물을 흡착 유지하는 제2흡인시스템(12)을 구비하고,
    상기 제어수단(22)은, 상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 수용위치에 올려 놓여질 때에 그 작업대상물을 상기 제1흡인시스템에 의해 흡착유지하여 이동불가 상태로 하고, 그후, 상기 흡착을 일시 저감 내지는 해제함으로써, 상기 흡착유지된 상기 이동불가 상태로부터 위치규정용 이동가능상태로 변경한 후, 상기 작업위치로의 상기 위치규정에 제공하고, 상기 위치규정후의 상기 작업대상물을 상기 제2흡인시스템에 의해 흡착 회복하여 상기 이동불가상태로 한 후 상기 소정의 작업에 제공하도록 상기 흡인기구의 상기 제1, 제2 흡인시스템을 제어함을 특징으로 하는 작업장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1흡인시스템은, 상기 수용위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치와, 상기 수용위치에 흡착유지한 상기 작업대상물로부터 벗어나는 위치에, 제1, 제2흡인구멍(C11a, C11b)이 각각 설치되고, 상기 제2흡인시스템은 상기 작업위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치에 흡인구멍(C12a, C12b, C12c, C12d)이 설치되어 있음을 특징으로 하는 작업장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1흡인시스템에 있어서의 상기 제2흡인구멍(C11b)은, 상기 작업위치의 상기 작업대상물에 대응하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 작업장치.
  14. 놓여지는 작업대상물(1)을 올려 놓는 수용위치(A)와, 상기 작업대상물을 상기 수용위치로부터 소정의 위치로 이동시켜서 위치규정작업에 제공하는 작업위치(B)와, 상기 작업대상물을 흡착유지하기 위한 흡인구멍(C11, C12)을 가진 작업스테이지(5)와, 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 상의 상기 작업대상물을상기 작업위치에 압동시켜서 위치규정하는 위치규정부재(7)와, 상기 작업스테이지의 상기 흡인구멍을 통하여 상기 작업대상물을 상기 작업스테이지의 상기 수용위치 및 상기 작업위치에 흡착유지하는 흡인기구(21)를 구비하되,
    상기 작업스테이지의 IC칩이 놓이는 면이 방전가공되어 있는 것을 특징으로 하는 작업장치.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느한항에 있어서, 상기 작업대상물이 상기 작업스테이지 상의 상기 작업위치에 흡착유지될 때 마다, 그 작업대상물에 상기 소정의 작업을 실시하는 작업기구(31)를 구비하고, 상기 작업기구는, 금속와이어(3)를 이것에 초음파진동을 부여하면서 상기 작업대상물로서의 IC칩(1) 전극(2)에 가압하어 금속접합시켜, 이것에 의해 생긴 접합금속 덩어리(3a)로부터 후속의 금속와이어를 절리하여 전극 상에 금속범프(4)를 형성하는 범프본딩기구인 것을 특징으로 하는 작업장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 작업스테이지는 상기 IC칩을 가열하는 열원(9)이 작용되어 있음을 특징으로 하는 작업장치.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한항에 있어서, 상기 작업스테이지는 대체될 수 있도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 작업장치.
  18. 전극상에 금속와이어가 본딩된 장착면과는 반대 측 표면에, 눈으로 볼수 있는 흠을 가지지 않은 것인 범프부착 IC칩.
  19. 제10항에 있어서, 상기 작업대상물(1)은 전자부품이고,
    상기 제어수단(1100)은, 상기 스테이지 상에서 상기 전자부품을 상기 흡착구멍을 통해 상기 스테이지에 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동가능한 상태로 흡착유지되는 제1흡착력과, 상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동불가능한 상태로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭제어하고, 또한, 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 흡착유지하면서 위치결정하기 위해 이동시킬 때에는 상기 전자부품을 흡착하는 흡착력을 상기 제1흡착력으로 하는 한편, 위치결정전에 상기 스테이지에 상기 전자부품을 받아들일 때 및 위치결정된 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가 상태로 흡착유지할 때에는 흡착력을 상기 제2흡착력으로 하는 흡착력제어부(1005)를 구비하는 것을 특징으로 하는 작업장치.
  20. 제10항에 있어서, 상기 작업대상물(1)은 전자부품이고,
    상기 제어수단(1100)은, 상기 스테이지 상에서 상기 전자부품을 상기 흡착구멍을 통하여 상기 스테이지에 흡착할 때의 흡착력을, 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동가능한 상태로 흡착유지되는 제1흡착력과,상기 제1흡착력보다도 강한 흡착력으로서 상기 스테이지 상에서 그 스테이지에 걸쳐서 상기 전자부품이 이동불가능한 상태로 흡착고정유지되는 제2흡착력의 적어도 2종류로 스위칭제어하고, 또한 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 흡착유지하면서 위치결정하기 위해 이동시킬 때에는 상기 전자부품을 흡착하는 흡착력을 상기 제1흡착력으로 하는 한편, 위치결정전에 상기 스테이지에 상기 전자부품을 받아 들일 때 상기 전자부품을 상기 스테이지 상에서 이동불가로 흡착유지하기 위해 흡착력을 상기 제2흡착력으로 하도록, 위치규정 흡착력을 제어하는 위치규정흡착력제어부(1005)를 구비하되,
    상기 스테이지의 상기 위치고정용 흡착구멍에 의해, 위치규정된 후의 상기 전자부품을 흡착하여 위치고정하도록 한 것을 특징으로 하는 작업장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 스테이지 내에 히터(9)를 배치하고, 상기 전자부품에 범프본딩을 위한 열을 가함을 가능하게 하고 있는 것을 특징으로 하는 작업장치.
  22. 제6항에 기재한 작업방법에 의해 상기 범프본딩이 행해진 IC칩.
  23. 제7항 내지 제9항 중 어느 한항에 기재한 작업방법에 의해 상기 범프본딩이 행해진 전자부품.
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