KR20160110152A - 콜렛, 그의 사용 방법 및 광 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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KR20160110152A
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히로키 고노
야스나리 오오야부
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

콜렛은 피착체를 흡인하여 이동시키는 콜렛으로서, 개구부와 개구부를 둘러싸는 맞댐부를 갖는 흡인부를 구비한다. 피착체에 대한 개구부의 면적비가 8% 이상 88% 이하이며, 맞댐부의 쇼어 A가 65 이상 95 미만이다.

Description

콜렛, 그의 사용 방법 및 광 반도체 장치의 제조 방법{COLLET, METHOD FOR USING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 콜렛, 그의 사용 방법 및 광 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 콜렛, 콜렛을 사용하는 방법, 및 콜렛을 사용하여 광 반도체 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래부터, 광 반도체 장치를 조립하기 위해서는, 예를 들면, 우선 LED(발광 다이오드 소자) 등의 광 반도체 소자를 준비하고, 그 광 반도체 소자를 실장 기재에 실장하고, 실장 후의 광 반도체 소자를 봉지재로 봉지한다.
그리고, 광 반도체 장치를 공업적으로 또한 효율적으로 조립하기 위해서, 미리 광 반도체 소자를 다량으로 준비하고, 이어서 그 다량의 광 반도체 소자를 반송 테이프 등의 장척인 반송 기재에 일단 수용하고, 이어서 그 수용된 반송 기재를 실장 기재가 다수 정렬 배치된 실장대(台)의 주변까지 반송하고, 이어서 반송 기재로부터 광 반도체 소자를 픽업하여 실장대까지 이동시켜, 광 반도체 소자를 실장 기재에 실장하고, 마지막으로 광 반도체 장치를 봉지재로 봉지한다.
이때, 광 반도체 소자 등의 반도체 소자를 픽업하기 위해서, 콜렛을 구비한 흡인 장치가 이용된다는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1: 일본 특허공개 평8-181158호 공보 참조). 이 흡인 장치의 픽업 방법은, 구체적으로는, 흡인 개구부가 형성된 콜렛을 반도체 소자의 상방 근방으로 이동시키고, 반도체 소자만을 빨아올려 콜렛 표면에 맞닿게 한다.
일본 특허공개 평8-181158호 공보
그런데, 최근, 광 반도체 장치의 종류나 제조 공정의 다양화에 의해, 광 반도체 소자가 봉지층으로 미리 봉지된 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장시킬 요망이 존재한다. 봉지 반도체 소자는, 리플렉터 재료나 박막 유리로 피복되어 있는 종래의 반도체 소자 그 자체와는 달리, 광 반도체 소자의 전체면이 봉지층(수지)으로 피복되어 있는 경우가 있다. 또한, 봉지 반도체 소자는, 픽업 공정에 이르기까지, 점착 테이프를 사용한 전사를 복수회 실시하여 제조되어, 그 표면에 점착 성분이 잔존해 있는 경우가 있다. 그 때문에, 봉지 반도체 소자는 일반적으로 그의 표면에 택(tack)성을 구비한다.
이와 같은 봉지 반도체 소자를 콜렛으로 픽업할 때에, 그 택성의 영향에 의해서, 봉지 반도체 소자가 반송 테이프 표면으로부터 이격되지 않는 경우가 있다. 즉, 픽업할 수 없는 문제가 생긴다.
또한, 봉지 반도체 소자를 픽업할 수 있었던 경우라도, 콜렛을 반송 테이프측으로부터 실장대로 이동시켜 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장시키는 경우에, 봉지 반도체 소자가 콜렛 표면으로부터 이격되지 않는 경우가 생긴다. 그렇게 되면, 봉지 반도체 소자를 픽업한 상태로 콜렛이 재차 반송 테이프측으로 이동하는 문제(되가져옴 현상)가 생긴다.
본 발명의 목적은 픽업성이 양호하고, 되가져옴의 발생을 억제할 수 있는 콜렛, 그의 사용 방법, 및 그 콜렛을 사용한 광 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명 [1]은, 피착체를 흡인하여 이동시키는 콜렛으로서, 개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 맞댐부를 갖는 흡인부를 구비하고, 상기 피착체에 대한 상기 개구부의 면적비가 8% 이상 88% 이하이며, 상기 맞댐부의 쇼어 A가 65 이상 95 미만인 콜렛을 포함하고 있다.
본 발명 [2]는, 상기 피착체에 대한 상기 개구부의 면적비가 8% 이상 76% 이하인 [1]에 기재된 콜렛을 포함하고 있다.
본 발명 [3]은, 상기 피착체에 대한 상기 흡인부의 면적비가 35% 이상 126% 이하인 [1] 또는 [2]에 기재된 콜렛을 포함하고 있다.
본 발명 [4]는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 콜렛을, 상기 흡인부가 피착체와 간격을 사이에 두고 대향하도록 배치하는 배치 공정, 흡인의 실시에 의해서 상기 피착체를 상기 맞댐부에 맞닿게 하는 맞댐 공정, 상기 콜렛을 이동시키는 이동 공정, 및 흡인의 해제에 의해서 상기 피착체를 상기 맞댐부로부터 이격시키는 이격 공정을 구비하는 콜렛의 사용 방법을 포함하고 있다.
본 발명 [5]는, 상기 피착체가, 광 반도체 소자와 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지층을 구비하는 봉지 반도체 소자로서, 상기 봉지층이 택성을 구비하고, 상기 맞댐 공정에 있어서, 상기 봉지층을 상기 맞댐부에 맞닿게 하는 [4]에 기재된 콜렛의 사용 방법을 포함하고 있다.
본 발명 [6]은, 반송 기재와 상기 반송 기재 상에 설치되는 봉지 반도체 소자를 반송하는 반송 공정, 상기 [1]∼[3] 중 어느 한 항에 기재된 콜렛을 사용하여, 상기 봉지 반도체 소자를 흡인해서 이송하는 이송 공정, 및 상기 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장하는 실장 공정을 구비하는 광 반도체 장치의 제조 방법을 포함하고 있다.
본 발명의 콜렛 및 그의 사용 방법은, 피착체에 대한 콜렛의 개구부의 면적비가 8% 이상 88% 이하이며, 콜렛의 맞댐부의 쇼어 A가 65 이상 95 미만이기 때문에, 픽업성이 양호하고, 또한 되가져옴의 발생을 억제할 수 있다. 그 때문에, 피착체의 실장성이 우수하다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 콜렛을 사용하고 있기 때문에, 광 반도체 장치의 수율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 콜렛의 제 1 실시형태를 사용하는 공정의 사시도를 나타낸다.
도 2의 도 2A 및 도 2B는 본 발명의 사용 방법에서 사용하는 소자 탑재 기재로서,
도 2A는 측면도 및 그의 확대도를 나타내고,
도 2B는 도 2A의 확대도의 평면도를 나타낸다.
도 3의 도 3A∼도 3F는 본 발명의 콜렛을 사용하여 광 반도체 장치를 제조하는 공정도로서,
도 3A는 소자 탑재 기재를 준비하여 반송하는 준비 공정,
도 3B는 콜렛을 배치하는 배치 공정,
도 3C는 봉지 반도체 소자를 맞댐부에 맞닿게 하는 맞댐 공정,
도 3D는 콜렛을 이동시키는 이동 공정,
도 3E는 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장하는 실장 공정,
도 3F는 봉지 반도체 소자를 맞댐부로부터 이격시키는 이격 공정을 나타낸다.
도 4의 도 4A∼도 4B는 도 1의 콜렛의 흡인부를 나타내는 도면으로서,
도 4A는 콜렛에 봉지 반도체 소자가 맞닿아 있지 않은 상태,
도 4B는 콜렛에 봉지 반도체 소자가 맞닿아 있는 상태를 나타낸다.
도 5의 도 5A∼도 5B는 본 발명의 콜렛의 제 2 실시형태(개구부가 대략 직사각형상인 형태)의 흡인부를 나타내는 도면으로서,
도 5A는 콜렛에 봉지 반도체 소자가 맞닿아 있지 않은 상태,
도 5B는 콜렛에 봉지 반도체 소자가 맞닿아 있는 상태를 나타낸다.
도 1에 있어서, 이하에서 설명하는 방향은 각 도면에 나타내는 방향 화살표 기재와 같다.
도 2A에 있어서, 지면 상하 방향은 소자 탑재 기재의 상하 방향(두께 방향, 제 1 방향)이고, 지면 상측은 상측(두께 방향 일방측, 제 1 방향 일방측), 지면 하측은 하측(두께 방향 타방측, 제 1 방향 타방측)이다. 지면 좌우 방향은 길이 방향(제 1 방향에 직교하는 제 2 방향)이고, 지면 우측이 길이 방향 일방측(제 2 방향 일방측), 지면 좌측이 길이 방향 타방측(제 2 방향 타방측)이다. 지면 종이 두께 방향은 폭 방향(제 1 방향 및 제 2 방향에 직교하는 제 3 방향)이고, 지면 안측이 폭 방향 일방측(제 3 방향 일방측), 지면 앞측이 폭 방향 타방측(제 3 방향 타방측)이다. 이하의 설명에 있어서, 소자 탑재 기재의 방향에 관한 기재에 대해서는, 도 2A의 방향에 준한다.
도 1∼도 4B를 참조하여, 본 발명의 광 반도체 장치(10)의 제조 방법의 일 실시형태를 설명한다. 광 반도체 장치(10)의 제조 방법은 준비 공정, 반송 공정, 이송 공정 및 실장 공정을 구비한다. 이하, 각 공정을 상술한다.
(준비 공정)
준비 공정에서는, 도 2A, 도 2B 및 도 3A에 나타내는 바와 같이, 소자 탑재 기재(1)를 준비한다.
소자 탑재 기재(1)는 반송 기재의 일례로서의 반송 테이프(2)와 피착체의 일례로서의 봉지 반도체 소자(3)를 구비하고 있다.
반송 테이프(2)는 길이 방향으로 장척인 시트이고, 릴(21)에 롤 형상으로 권회(卷回)되어 있다. 반송 테이프(2)는 지지부(20)와 지지부(20)에 설치되는 복수의 수용부(11)을 구비하고 있다.
지지부(20)는 반송 테이프(2)의 외형 형상을 이루고, 평판 형상으로 형성되어 있다.
복수의 수용부(11)는 지지부(20)의 폭 방향(길이 방향과 직교 방향)의 대략 중앙부에, 길이 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 수용부(11)는 평면시 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 수용부(11)는, 봉지 반도체 소자(3)를 반송 테이프(2) 내부에 수용 가능하도록, 반송 테이프(2)가 하측을 향해서 파이도록 형성되어 있고, 또한 측단면시에 있어서는, 상측을 향해서 넓어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 한편, 수용부(11)의 저부의 대략 중앙부에는, 봉지 반도체 소자(3)를 하방으로 흡인하여 봉지 반도체 소자(3)를 저부에 배치하는 흡입구(12)가 형성되어 있다. 또한, 수용부(11)의 저부의 두께는 지지부(20)의 두께와 대략 동일하다.
반송 테이프(2)의 두께는, 예를 들면 0.05mm 이상, 바람직하게는 0.1mm 이상이고, 또한, 예를 들면 5mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하이다.
수용부(11)의 깊이(수용부(11)의 저부의 상면으로부터 지지부(20)의 상면까지의 상하 방향 길이)는 후술하는 봉지층(4)의 두께보다도 높아지도록 조정되어 있고, 예를 들면 0.1mm 이상, 바람직하게는 0.5mm 이상이고, 또한, 예를 들면 5mm 이하, 바람직하게는 3mm 이하이다.
수용부(11)의 저부의 길이 방향 길이 및 폭 방향 길이의 각각은 봉지층(4)(후술)의 길이 방향 길이 및 폭 방향 길이의 각각보다도 길어지도록 조정되고, 각각, 예를 들면 0.1mm 이상, 바람직하게는 0.5mm 이상이고, 또한, 예를 들면 15mm 이하, 바람직하게는 10mm 이하이다.
반송 테이프(2)는, 예를 들면, 복수의 수용부(11)가 형성되도록, 두께가 균일하고 장척인 시트의 대략 중앙부를 하측을 향해서 평면시 대략 직사각형상으로 프레스 가공하는 것에 의해 얻어진다.
소자 탑재 기재(1)에 있어서, 봉지 반도체 소자(3)는 반송 테이프(2)에 탑재되어 있다. 상세하게는, 봉지 반도체 소자(3)는 수용부(11)의 저부 상면의 평면시 대략 중앙부에 접촉하도록, 반송 테이프(2)에 배치되어 있다. 봉지 반도체 소자(3)는 광 반도체 소자(5)와 봉지층(4)을 구비하고 있다.
광 반도체 소자(5)로서는, 예를 들면 청색광을 발광하는 청색 LED(발광 다이오드 소자)를 들 수 있다. 광 반도체 소자(5)의 하면에는, 전극(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
광 반도체 소자(5)의 형상은, 예를 들면 평판 직사각형상이고, 그의 치수는 용도 및 목적에 따라서 적절히 조정된다. 구체적으로는, 두께가, 예를 들면 10μm 이상 1000μm 이하이다. 길이 방향 길이 및 폭 방향 길이의 최대 길이가, 예를 들면 0.05mm 이상, 바람직하게는 0.1mm 이상이고, 또한, 예를 들면 5mm 이하, 바람직하게는 2mm 이하이다.
봉지층(4)은 광 반도체 소자(5)를 봉지하도록 형성되어 있다. 상세하게는, 광 반도체 소자(5)의 상면 및 둘레측면을 피복하고, 광 반도체 소자(5)의 하면을 노출하도록, 평면시 대략 직사각형상 및 측면시 대략 직사각형상으로 형성되어 있다. 또한, 봉지층(4)의 하면(최하면)은 수용부(11)의 저부의 상면과 접촉하고 있다.
봉지층(4)은 택성을 구비하고 있다. 즉, 봉지층(4)은 그의 표면, 구체적으로는 상면, 둘레측면 및 하면에 있어서, 택성을 구비하고 있다.
봉지층(4)의 최소 하중값은, 예를 들면 5mN/10mm 이상, 바람직하게는 40mN/10mm 이상이다. 또한, 예를 들면 500mN/10mm 이하, 바람직하게는 200mN/10mm 이하이다. 봉지층(4)의 최소 하중값이 상기 범위가 되는 경우, 봉지층(4)은 적당한 택성을 구비한다. 그리고, 본 발명의 제조 방법에서는, 특히 택성을 갖는 봉지층(4)을 구비하는 봉지 반도체 소자(3)에 대하여, 양호한 픽업성 및 되가져옴 억제를 발휘할 수 있다.
봉지층(4)의 최소 하중값은 정밀 하중 측정 장치(형식번호: M-1605IIVL, 아이코엔지니어링사제)를 이용하여, 장치의 프로브를 봉지층(4)의 표면에 내리누른 후 끌어올릴 때에 측정되는 하중의 최소값의 절대값을 측정하는 것에 의해 구해진다. 측정 조건은 프로브 선단: 직경 4mm의 나이트릴 뷰타다이엔 고무, 최대 하중: 4500mN, 속도: 0.5(최저 속도)로 한다.
봉지층(4)은, 예를 들면 경화성 수지 조성물로 형성되어 있다. 경화성 수지 조성물로서는, 예를 들면 열경화성 수지 조성물, 자외선 경화성 수지 조성물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 열경화성 수지 조성물을 들 수 있다.
열경화성 수지 조성물로서는, 2단 반응 열경화성 수지 조성물, 1단 반응 열경화성 수지 조성물 등을 들 수 있다.
2단 반응 열경화성 수지 조성물은 2개의 반응 기구를 갖고 있으며, 제 1 단의 반응으로 A 스테이지 상태로부터 B 스테이지화(반경화)되고, 이어서 제2단의 반응으로 B 스테이지 상태로부터 C 스테이지화(완전 경화)될 수 있는 수지 조성물이다. 즉, 2단 반응 열경화성 수지는 적당한 가열 조건에 의해 B 스테이지 상태가 될 수 있다.
1단 반응 열경화성 수지 조성물은 1개의 반응 기구를 갖고 있으며, 제 1 단의 반응으로 A 스테이지 상태로부터 C 스테이지화(완전 경화)될 수 있는 수지 조성물이다. B 스테이지 상태가 될 수 있는 1단 반응 열경화성 수지 조성물은, 제 1 단의 반응의 도중에 그 반응이 정지되어, B 스테이지 상태를 유지할 수 있고, 그 후의 가일층의 가열에 의해서 제 1 단의 반응이 재개되어, B 스테이지 상태로부터 C 스테이지화(완전 경화)될 수 있다.
경화성 수지 조성물로서는, 구체적으로는, 예를 들면 실리콘 수지 조성물, 에폭시 수지 조성물, 우레테인 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 페놀 수지 조성물, 요소 수지 조성물, 멜라민 수지 조성물, 불포화 폴리에스터 수지 조성물 등을 들 수 있고, 바람직하게는 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
실리콘 수지 조성물로서는, 바람직하게는 2단 반응성 열경화성 실리콘 수지 조성물, 1단 반응성 열경화성 실리콘 수지 조성물을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 1단 반응성 열경화성 실리콘 수지 조성물을 들 수 있다.
1단 반응성 열경화성 실리콘 수지 조성물로서는, 예를 들면 페닐기를 분자 내에 포함하는 페닐계 실리콘 수지 조성물 등을 들 수 있다.
봉지층(4)을 형성하는 경화성 수지 조성물은, 예를 들면 형광체, 무기 필러 등을 함유할 수도 있다.
형광체는 파장 변환 기능을 갖고 있으며, 예를 들면 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체, 청색광을 적색광으로 변환할 수 있는 적색 형광체 등을 들 수 있다.
황색 형광체로서는, 예를 들면 (Ba,Sr,Ca)2SiO4 :Eu, (Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS)) 등의 실리케이트 형광체, 예를 들면 Y3Al5O12:Ce(YAG(이트륨·알루미늄·가넷):Ce), Tb3Al3O12:Ce(TAG(터븀·알루미늄·가넷):Ce) 등의 가넷형 결정 구조를 갖는 가넷형 형광체, 예를 들면 Ca-α-SiAlON 등의 산질화물 형광체 등을 들 수 있다. 적색 형광체로서는, 예를 들면 CaAlSiN3:Eu, CaSiN2:Eu 등의 질화물 형광체 등을 들 수 있다.
무기 필러로서는, 예를 들면 실리카, 탈크, 알루미나, 산화붕소, 산화칼슘, 산화아연, 산화스트론튬, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 산화바륨, 산화안티모니 등의 산화물, 예를 들면 질화알루미늄, 질화규소 등의 질화물 등의 무기물 입자를 들 수 있다.
봉지층(4)의 두께(최상면과 최하면의 상하 방향 길이)(나아가서는 봉지 반도체 소자(3)의 두께)는, 예를 들면 0.1mm 이상, 바람직하게는 0.2mm 이상이고, 또한, 예를 들면 5mm 이하, 바람직하게는 3mm 이하이다.
봉지층(4)의 길이 방향 길이 및 폭 방향 길이(특히 봉지층(4) 상면에 있어서의 길이)는, 각각, 예를 들면 0.1mm 이상, 바람직하게는 0.5mm 이상이고, 또한, 예를 들면 10mm 이하, 바람직하게는 3mm 이하이다.
봉지층(4)의 상면의 면적은, 구체적으로는, 예를 들면 0.3mm2 이상, 바람직하게는 1mm2 이상이고, 또한, 예를 들면 9mm2 이하, 바람직하게는 4mm2 이하이다.
봉지 반도체 소자(3)는, 예를 들면, 제 1 박리 시트와, 제 1 박리 시트 상에 설치되고 봉지층(4)(B 스테이지)을 구비하는 봉지층 전사 시트를 준비하는 공정, 제 2 박리 시트와, 제 2 박리 시트 상에 설치되는 광 반도체 소자(5)를 구비하는 광 반도체 소자 시트를 준비하는 공정, 봉지층 전사 시트의 봉지층(4)을 광 반도체 소자 시트에 전사하여, 광 반도체 소자(5)를 봉지층(4)으로 봉지하는 공정, 제 1 박리 시트 및 제 2 박리 시트를 박리하는 공정에 의해 얻어진다.
소자 탑재 기재(1)는 상기에서 얻어지는 봉지 반도체 소자(3)를 반송 테이프(2)의 수용부(11)에 배치하는 것에 의해 제작할 수 있다. 예를 들면, 흡입구(12)로부터 하방을 향해서 흡인하면서, 공지의 반송 암을 이용하여 봉지 반도체 소자(3)의 하면이 수용부(11)의 저부의 상면에 접촉하도록 봉지 반도체 소자(3)를 배치하는 공정, 흡인을 유지한 채로, 반송 암을 봉지 반도체 소자(3)로부터 이격시키는 공정에 의해서 제작할 수 있다.
(반송 공정)
반송 공정에서는, 준비 공정 후에, 도 1 및 도 3A에 나타내는 바와 같이, 소자 탑재 기재(1)를 반송한다.
구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 반송 영역(13)에 있어서, 롤 투 롤법에 의해서, 소자 탑재 기재(1)의 길이 방향이 반송 방향과 일치하도록, 소자 탑재 기재(1)를 반송 방향 일방측으로부터 반송 방향 타방측을 향해서 반송한다. 즉, 일방의 릴(21)에 권회된 반송 테이프(2)를 타방의 릴(22)에 권회하는 것에 의해, 소자 탑재 기재(1)를 반송한다.
한편, 소자 탑재 기재(1)가 반송되고 있는 반송 영역(13)의 반송 방향 중앙이 픽업 영역(14)으로서 구획된다.
픽업 영역(14)의 직교 방향(반송 방향과 직교하는 방향) 일방측에는, 간격을 사이에 두고, 실장 영역(15)이 구획되어 있다.
실장 영역(15)에는, 실장대(16)가 배치되어 있다.
실장대(16)의 상면에는, 복수의 실장 기재(17)가 정렬 배치되어 있다. 실장 기재(17)는, 예를 들면 절연 기판으로 이루어진다. 실장 기재(17)의 상면에는, 전극을 포함하는 도체 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
(이송 공정)
이송 공정에서는, 반송 공정 후에, 콜렛(6)을 구비하는 흡인 이동 장치(18)를 사용하여, 픽업 영역(14)으로부터 실장 영역(15)까지 봉지 반도체 소자(3)를 이송한다. 구체적으로는 배치 공정, 맞댐 공정, 이동 공정을 구비한다.
흡인 이동 장치(18)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콜렛(6)과 이동부(19)(가상선으로 나타냄)를 구비하고 있다.
콜렛(6)은 상하 방향(반송 방향 및 직교 방향과 직교하는 방향)으로 연장되는 관 형상으로 형성되고, 하단부에 흡인부(7)을 구비하고 있다.
흡인부(7)는, 도 4A에 나타내는 바와 같이, 저면시 대략 직사각형상으로 형성되어 있고, 개구부(8)와 맞댐부(9)를 구비하고 있다.
흡인부(7)의 면적(즉, 개구부(8)의 면적과 맞댐부(9)의 면적의 합계)은, 봉지 반도체 소자(3)의 상면의 면적에 대하여, 그 면적비(흡인부(7)/봉지 반도체 소자(3))는, 예를 들면 20% 이상, 바람직하게는 35% 이상이고, 또한, 예를 들면 160% 이하, 바람직하게는 126% 이하가 되도록 설정한다. 흡인부(7)의 면적(즉, 개구부(8)의 면적과 맞댐부(9)의 면적의 합계)은, 구체적으로는, 예를 들면 0.06mm2 이상, 바람직하게는 0.1mm2 이상이고, 또한, 예를 들면 14mm2 이하, 바람직하게는 11mm2 이하이다. 흡인부(7)의 면적비를 상기 범위 내로 하는 것에 의해, 봉지 반도체 소자(3)와 흡인부(7)의 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또한, 봉지 반도체 소자(3)의 면적에 대한 흡인부(7)의 면적의 비어져 나옴을 저감하여, 실장 완료된 봉지 반도체 소자(3)와의 간격을 보다 좁게 확보할 수 있다. 이 때문에, 밀집한 실장 기재(17) 군에 대해서도, 픽업한 봉지 반도체 소자(3)를 고속으로 확실히 실장할 수 있다.
개구부(8)는 저면시 대략 원형상으로 형성되고, 콜렛(6)을 상하 방향으로 관통하고 있다. 개구부(8)는 개구부(8)의 중심(中心)이 흡인부(7)의 무게중심(重心)(중심)과 일치하도록 형성되어 있다.
개구부(8)의 면적은, 봉지 반도체 소자(3)의 상면의 면적에 대하여, 그 면적비(개구부(8)/봉지 반도체 소자(3))가 8% 이상 88% 이하가 되도록 설정한다. 면적비는, 바람직하게는 12% 이상이고, 또한, 바람직하게는 76% 이하이다. 개구부(8)의 면적은, 구체적으로는, 예를 들면 0.03mm2 이상, 바람직하게는 0.04mm2 이상이고, 또한, 예를 들면 8mm2 이하, 바람직하게는 7mm2 이하이다. 개구부(8)를 상기 범위 내로 하는 것에 의해, 콜렛(6)에 의해서 확실히 봉지 반도체 소자(3)를 픽업하고, 또한 봉지 반도체 소자(3)의 되가져옴을 억제하여 실장 기재(17)에 확실히 실장할 수 있다. 또한, 고속으로 픽업 및 실장할 수 있다.
맞댐부(9)는 개구부(8)를 둘러싸도록 형성되는 저면시 테두리형상으로 형성되어 있다.
맞댐부(9)는 저면시 대략 직사각형상(특히, 대략 정방형상)으로 형성되어 있다. 맞댐부(9)의 외형은 흡인부(7)의 외형과 일치하고, 맞댐부(9)의 내형은 개구부(8)의 형상과 일치한다.
맞댐부(9)의 반송 방향 길이 및 직교 방향 길이는, 각각, 예를 들면 1mm 이상, 바람직하게는 10mm 이상이고, 또한, 예를 들면 1000mm 이하, 바람직하게는 100mm 이하이다.
맞댐부(9)의 쇼어 A(경도)는 65 이상이고, 95 미만이다. 바람직하게는 70 이상, 보다 바람직하게는 80 이상이고, 또한, 바람직하게는 90 이하, 보다 바람직하게는 85 이하이다. 맞댐부(9)의 쇼어 A를 상기 범위 내로 하는 것에 의해, 콜렛(6)에 의해서 확실히 봉지 반도체 소자(3)를 픽업하고, 또한 봉지 반도체 소자(3)의 되가져옴을 억제하여 실장 기재(17)에 확실히 실장할 수 있다.
쇼어 A는 JIS K 6253-3(2012년)에 기초하여, 듀로미터(스프링식 고무 경도계)를 이용해서 측정된다.
맞댐부(9)는, 예를 들면 고무 등으로 형성되어 있다. 고무로서는, 예를 들면 천연 고무, 합성 고무 등을 들 수 있다. 합성 고무로서는, 예를 들면 뷰틸 고무, 스타이렌 뷰타다이엔 고무(SBR), 아이소프렌 고무(IR), 에틸렌 프로필렌 고무(EPM), 에틸렌 프로필렌 다이엔 고무(EPDM), 우레테인 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등을 들 수 있다.
이동부(19)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 콜렛(6)을 반송 방향, 직교 방향 및 상하 방향으로 이동시키는 장치(X-Y-Z 테이블)이다. 이동부(19)는 픽업 영역(14) 및 실장 영역(15)의 상방에 배치되어 있고, 콜렛(6)을 이동 가능하도록, 이동부(19)의 하면에 있어서 계지(係止)되어 있다.
흡인 이동 장치(18)는 도시하지 않는 컴프레서를 구비하고 있다. 컴프레서에 의해, 콜렛(6)의 개구부(8) 내부의 공기를 흡인하고, 나아가서는 봉지 반도체 소자(3)를 흡인하는 것이 가능해진다.
배치 공정에서는, 도 3B에 나타내는 바와 같이, 콜렛(6)을, 흡인부(7)가 봉지 반도체 소자(3)와 간격을 사이에 두고 대향하도록 배치한다.
상세하게는, 픽업 영역(14)에 있어서, 반송 테이프(2)에 수용되어 연속해서 반송되어 오는 봉지 반도체 소자(3)의 상방 근방에, 이동부(19)에 의해 콜렛(6)을 이동시킨다.
이때, 도 4B에 나타내는 바와 같이, 상하 방향으로 투영했을 때에, 개구부(8)가 봉지 반도체 소자(3)에 포함되도록 배치한다. 보다 구체적으로는, 봉지 반도체 소자(3)의 무게중심이 개구부(8)의 중심 및 흡인부(7)의 무게중심과 일치하도록 배치한다.
흡인부(7)의 하면(맞댐면)과 봉지 반도체 소자(3)의 상면의 간격은, 예를 들면 10μm 이상, 바람직하게는 50μm 이상이고, 또한, 예를 들면 1000μm 이하, 바람직하게는 500μm 이하이다.
맞댐 공정에서는, 배치 공정 후에, 도 3C에 나타내는 바와 같이, 흡인의 실시에 의해서 봉지 반도체 소자(3)를 맞댐부(9)에 맞닿게 한다.
구체적으로는, 컴프레서를 가동시켜, 개구부(8) 내부를 저압(부압)으로 하는 것에 의해, 흡인을 실시한다.
흡인력은, 예를 들면 0.1atm 이상, 바람직하게는 0.2atm 이상이고, 또한, 예를 들면 10atm 이하, 바람직하게는 3atm 이하가 되도록 설정한다.
이에 의해, 봉지 반도체 소자(3)는 개구부(8)(상방)를 향해서 빨아올려질 수 있기 때문에, 반송 테이프(2)로부터 이격되고, 맞댐부(9)에 맞닿는다. 즉, 봉지 반도체 소자(3)가 콜렛(6)에 의해서 픽업된다.
한편, 맞댐 공정에서는, 개구부(8)는 봉지 반도체 소자(3)의 상면에 의해서 완전히 피복된다.
이동 공정에서는, 맞댐 공정 후에, 도 3D에 나타내는 바와 같이, 콜렛(6)을 이동시킨다.
구체적으로는, 흡인에 의해 봉지 반도체 소자(3)를 맞댐부(9)에 맞닿게 하면서, 이동부(19)를 콜렛(6)이 반송 방향, 직교 방향 및 상하 방향으로 임의로 이동하도록 가동시켜, 콜렛(6)을 픽업 영역(14)으로부터 실장 영역(15)까지 이동시킨다.
이에 의해, 봉지 반도체 소자(3)가 실장 영역(15)까지 이송된다.
(실장 공정)
실장 공정은 이송 공정 후에 봉지 반도체 소자(3)를 실장 기재(17)에 실장하는 공정이고, 구체적으로는 접촉 공정 및 이격 공정을 구비한다.
접촉 공정에서는, 도 3E에 나타내는 바와 같이, 봉지 반도체 소자(3)를 실장 기재(17)에 접촉시킨다.
구체적으로는, 콜렛(6)을 하방으로 이동시키는 것에 의해, 봉지 반도체 소자(3)의 하면을 실장 기재(17)의 상면에 접촉시킨다. 보다 상세하게는, 봉지 반도체 소자(3)의 하면의 전극(도시하지 않음) 및 실장 기재(17)의 상면의 전극(도시하지 않음)을 접촉시킨다. 즉, 플립 칩 실장을 실시한다.
이 접촉 공정 시, 콜렛(6)을 하방으로 이동시켜 봉지 반도체 소자(3)를 실장 기재(17)에 접촉시킨 후, 맞댐부(9)에 의해서 봉지층(4)의 상면이 상하 방향으로 약간 파이도록, 콜렛(6)을 하방으로 이동시킨다(압입(押入)한다). 이에 의해, 봉지 반도체 소자(3)를 확실히 실장 기재(17)에 배치할 수 있다.
봉지층(4)이 파이는 상하 방향 높이(압입 거리)는, 예를 들면 10μm 이상, 바람직하게는 50μm 이상이고, 또한, 예를 들면 1000μm 이하, 바람직하게는 500μm 이하가 되도록 설정한다.
이격 공정에서는, 접촉 공정 후에, 도 3F에 나타내는 바와 같이, 흡인의 해제에 의해서 봉지 반도체 소자(3)를 맞댐부(9)로부터 이격시킨다.
구체적으로는, 흡인의 실시를 정지한 후에, 콜렛(6)을 상방으로 이동시킨다. 이에 의해, 봉지 반도체 소자(3)가 맞댐부(9)로부터 이격되고, 봉지 반도체 소자(3)가 실장 기재(17)에 실장된다.
이 이격 공정 시, 컴프레서의 가동에 의해 개구부(8)에 공기를 송입한다. 이에 의해, 봉지 반도체 소자(3)는 공기에 의해서 하방으로 압출되고, 맞댐부(9)로부터 용이하게 이격된다.
공기압은, 예를 들면 0.01atm 이상, 바람직하게는 0.1atm 이상이고, 또한, 예를 들면 10atm 이하, 바람직하게는 1atm 이하가 되도록 설정한다.
이와 같이 해서, 봉지 반도체 소자(3)가 실장 기재(17)에 실장된 광 반도체 장치(10)가 얻어진다.
이어서, 필요에 따라서, 광 반도체 장치(10)에 열 또는 자외선 조사를 실시하여, 봉지층(4)을 완전 경화시킨다.
이 광 반도체 장치(10)의 제조 방법에 의하면, 콜렛(6)이 확실히 봉지 반도체 소자(3)를 픽업하고, 또한 봉지 반도체 소자(3)의 되가져옴을 억제하여 실장 기재(17)에 확실히 실장할 수 있다. 그 때문에, 광 반도체 장치(10)의 제조의 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 배치 공정, 맞댐 공정, 이동 공정 및 이격 공정을 구비하는 방법이 본 발명의 콜렛의 사용 방법의 일 실시형태이다.
(변형예)
도 4A의 실시형태에서는, 개구부(8)가 저면시 대략 원형상으로 형성되어 있지만, 예를 들면, 도 5A에 나타내는 바와 같이, 개구부(8)를 저면시 대략 직사각형상으로 형성할 수도 있다.
도 5A에 있어서의 개구부(8)는 개구부(8)의 무게중심이 흡인부(7)의 무게중심과 일치하도록 형성되어 있다. 개구부(8)는 개구부(8)의 각 변이 흡인부(7)의 각 변과 평행하게 되도록 형성되어 있다.
그리고, 배치 공정에서는, 도 5B에 나타내는 바와 같이, 상하 방향으로 투영했을 때에, 개구부(8)가 봉지 반도체 소자(3)에 포함되도록 배치한다. 즉, 봉지 반도체 소자(3)의 무게중심이 개구부(8)의 무게중심 및 흡인부(7)의 무게중심과 일치하도록 배치한다. 또한, 봉지 반도체 소자(3)의 각 변이 개구부(8)의 각 변과 평행하게 되도록 배치한다.
이 실시형태에 있어서도, 도 4A와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다.
또한, 도 4A의 실시형태에서는, 흡인부(7)의 외형이 저면시 대략 직사각형상으로 형성되어 있지만, 예를 들면, 도시하지 않지만, 흡인부(7)의 외형을 저면시 대략 원형상으로 형성할 수도 있다.
또한, 도 4A의 실시형태에서는, 콜렛(6) 전체가 동일 재료(예를 들면 고무)로 형성되어 있지만, 예를 들면, 콜렛(6)의 하단부의 흡인부(7)만을 특정 쇼어 A가 되는 재료로 형성하고, 하단부보다도 상측에서는, 상이한 재료로 형성할 수도 있다.
또한, 도시하지 않지만, 반송 테이프(2)에는, 복수의 얼라인먼트 마크를 마련할 수도 있다. 얼라인먼트 마크는, 흡인 이동 장치(18)가 수용부(11)의 위치를 인식하기 위해서, 수용부(11)에 대응하여 마련된다. 얼라인먼트 마크는, 각 수용부(11)의 길이 방향 대략 중앙부이면서 수용부(11)의 폭 방향 일방측 또는 타방측에 형성된다.
실시예
이하에, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그들에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 기재에 있어서 이용되는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등의 구체적 수치는, 상기의 「발명을 실시하기 위한 형태」에서 기재되어 있는, 그들에 대응하는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등 해당 기재의 상한치(「이하」, 「미만」으로서 정의되어 있는 수치) 또는 하한치(「이상」, 「초과」로서 정의되어 있는 수치)로 대체할 수 있다.
실시예 1
(소자 탑재 기재)
피착체로서, 1.6mm×1.6mm, 두께 0.45mm의 봉지층으로 광 반도체 소자(청색 LED)가 봉지된 봉지 반도체 소자를 사용했다.
봉지층은 페닐계 실리콘 수지 조성물(1단 반응성 열경화성)을 가열에 의해 경화시킨 것으로 했다. 이 봉지층의 최소 하중값은 80mN/10mm였다.
반송 기재로서, 수용부가 길이 방향에 등간격으로 다수 형성되어 있는 장척인 반송 테이프(두께 0.23mm)를 사용했다. 한편, 수용부(저부)의 사이즈는 1.8mm×1.8mm, 깊이 0.65mm였다.
반송 테이프의 각 수용부에 봉지 반도체 소자를 수용하여, 소자 탑재 기재를 얻었다(도 2A 참조).
한편, 봉지층의 최소 하중값은 하기와 같이 해서 측정했다.
우선, 봉지층을 10mm×20mm×두께 0.4mm로 성형한 최소 하중값 측정용 샘플을 제작했다.
이어서, 정밀 하중 측정 장치(형식번호: M-1605IIVL, 아이코엔지니어링사제)를 준비하고, 그 스테이지에 샘플을 고정했다.
정밀 하중 측정 장치의 프로브(프로브 직경 4mm) 선단에 나이트릴 뷰타다이엔 고무(직경 4mm, 두께 0.6mm)를 부착했다. 이어서, 최대 하중: 4500mN, 속도: 0.5(최저 속도)의 설정 조건에서, 이 프로브 선단을 샘플의 상면에 대하여 상방으로부터 하방을 향해서 내리누른 후, 계속해서 프로브를 상방을 향해서 끌어올렸다.
이 내리누름 시 및 끌어올림 시에 측정되는 프로브 선단의 상하 방향 위치(변위)와 하중을, 각각 X축 및 Y축으로서 플롯하여, 그래프를 얻었다. 이 그래프 중 끌어올림 시의 그래프에 있어서, 하중(Y축)의 최소값(마이너스값)의 절대값을 최소 하중값으로서 구했다.
(흡인 이동 장치)
흡인 이동 장치로서, 표면 실장기(SUMSUNG사제, SMT 장치, 「CP45FV」)를 사용했다.
흡인 이동 장치에 사용하는 콜렛의 맞댐부는 쇼어 A가 80인 고무로 형성했다. 콜렛의 흡인부의 형상은 저면시 대략 직사각형상으로 하고, 면적 0.903mm2(봉지 반도체 소자에 대하여 35%)로 했다. 콜렛의 개구부의 형상은 대략 원형상으로 하고, 면적 0.196mm2(봉지 반도체 소자에 대하여 8%)로 했다(도 4A 참조).
한편, 쇼어 A는 듀로미터(스프링식 고무 경도계)를 이용하여, JIS K 6253-3(2012년)에 기초해서 측정했다.
(반도체 장치의 제조 방법)
표면 실장기의 설정 조건에 대하여, 하기와 같이 설정했다.
·픽업 시
흡인력: -0.79atm, 대기 시간: 30ms, 흡인부와 봉지 반도체 소자의 거리: 100μm, 픽업 스피드: 최고 속도(설정값 1)
·실장 시
공기압: 0.2atm, 대기 시간: 30ms, 콜렛의 압입 거리: 100μm, 실장 스피드: 최고 속도(설정값 1)
실장대에는, 1.6mm×1.6mm의 실장 기재가 합계 60개(20열×3열), 200μm 간격으로 정렬 배치되어 있었다.
상기 설정 조건에서 표면 실장기를 가동시키는 것에 의해, 소자 탑재 기재로부터 반송되어 오는 봉지 반도체 소자를 픽업하여, 실장 기재에 실장했다(도 3A∼도 3F 참조).
(평가)
(1) 픽업성
봉지 반도체 소자를 흡인하여 콜렛에 맞닿게 할 수 있었던 성공률이 95% 이상이었던 경우를 ○로 평가하고, 95% 미만을 ×로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(2) 실장성(되가져옴 발생의 억제)
픽업한 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장할 수 있었던 성공률(즉, 되가져옴이 발생하지 않은 비율)이 95% 이상이었던 경우를 ○로 평가하고, 95% 미만이었던 경우를 ×로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(3) 속도
픽업 속도 및 실장 속도의 설정이 3 이상인 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성의 측정이 가능했던 경우를 ○로 평가하고, 설정이 4인 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성을 측정한 경우를 △로 평가하고, 설정이 5인 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성을 측정한 경우를 ×로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 한편, 속도의 설정은 최고 속도가 1이고, 최저가 5였다.
(4) 실장 밀도
각 실장 기재의 간격이 200μm 이하인 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성의 측정이 가능했던 경우를 ○로 평가하고, 각 실장 기재의 간격이 200μm 초과 600μm 이하인 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성을 측정한 경우를 △로 평가하고, 각 실장 기재의 간격이 600μm를 초과한 경우에서, 상기 픽업성 및 실장성을 측정한 경우를 ×로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2∼9
콜렛의 맞댐부의 형상 및 재질 등을 표 1에 기재된 형상 및 재질로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로, 각 실시예의 광 반도체 장치의 제조를 실시했다. 또한, 상기 평가를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1∼7
콜렛의 맞댐부의 형상 및 재질 등을 표 1에 기재된 형상 및 재질로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로, 각 비교예의 광 반도체 장치의 제조를 실시했다. 또한, 상기 평가를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
한편, 상기 발명은 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이는 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에게 분명한 본 발명의 변형예는 후기의 청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (6)

  1. 피착체를 흡인하여 이동시키는 콜렛으로서,
    개구부와 상기 개구부를 둘러싸는 맞댐부를 갖는 흡인부를 구비하고,
    상기 피착체에 대한 상기 개구부의 면적비가 8% 이상 88% 이하이며,
    상기 맞댐부의 쇼어 A가 65 이상 95 미만인
    것을 특징으로 하는 콜렛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피착체에 대한 상기 개구부의 면적비가 8% 이상 76% 이하인 것을 특징으로 하는 콜렛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피착체에 대한 상기 흡인부의 면적비가 35% 이상 126% 이하인 것을 특징으로 하는 콜렛.
  4. 제 1 항에 기재된 콜렛을, 상기 흡인부가 피착체와 간격을 사이에 두고 대향하도록 배치하는 배치 공정,
    흡인의 실시에 의해서 상기 피착체를 상기 맞댐부에 맞닿게 하는 맞댐 공정,
    상기 콜렛을 이동시키는 이동 공정, 및
    흡인의 해제에 의해서 상기 피착체를 상기 맞댐부로부터 이격시키는 이격 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 콜렛의 사용 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피착체가, 광 반도체 소자와 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지층을 구비하는 봉지 반도체 소자로서,
    상기 봉지층이 택성을 구비하고,
    상기 맞댐 공정에 있어서, 상기 봉지층을 상기 맞댐부에 맞닿게 하는 것을 특징으로 하는 사용 방법.
  6. 반송 기재와 상기 반송 기재 상에 배치되는 봉지 반도체 소자를 반송하는 반송 공정, 및
    제 1 항에 기재된 콜렛을 사용하여, 상기 봉지 반도체 소자를 흡인해서 이송하는 이송 공정, 및
    상기 봉지 반도체 소자를 실장 기재에 실장하는 실장 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치의 제조 방법.
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