WO2014087489A1 - ダイボンダー装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a die bonder device that takes out a semiconductor element from a wafer ring to which a wafer composed of a plurality of semiconductor elements is attached, applies an adhesive, and mounts the semiconductor element coated with the adhesive on a substrate.
- the die bonding process is performed after the mounting process and the dicing process.
- the mounting process is a process of attaching the wafer to the ring.
- the dicing process is a process of dividing the wafer into semiconductor elements.
- the die bonding step is a step of sequentially taking out individual semiconductor elements from a wafer and die bonding them to a lead frame or a substrate (hereinafter collectively referred to as a substrate), and is performed using a die bonder device.
- a substrate a substrate
- an adhesive is applied in advance to a corresponding portion on the substrate on which the semiconductor element is mounted by a paste application device.
- the die bonder device includes a bonding head that moves the suction nozzle up and down and horizontally in a two-dimensional direction, and a substrate holding portion and a ring holder are disposed below the bonding head (see, for example, Patent Document 1).
- the substrate holding unit holds the substrate, and the ring holder holds the wafer ring.
- the substrate holding part and the ring holder have a substrate holding plane parallel to a plane on which the suction nozzle moves horizontally and a wafer ring holding plane.
- the paste coating apparatus has a tray that stores an adhesive and a stamping pin that can move horizontally and move up and down toward various places on the substrate (see, for example, Patent Document 2).
- a die bonder apparatus provided with a paste coating apparatus generally mounts a semiconductor element on a substrate through the following steps.
- a semiconductor element pickup process is performed. That is, the suction nozzle is lowered from above the wafer ring, and the semiconductor element is sandwiched between the push-up pin and the suction nozzle that are present on the back side of the wafer ring. Then, after the semiconductor element is sucked by the suction nozzle, the semiconductor element is pushed up by the push-up pin while raising the suction nozzle.
- the paste applicator performs the dispensing process at the same time as the pick-up process.
- the paste application device is immersed in the adhesive in the receiving pan at the tip of the stamping pin, moved to the location corresponding to the mounting of the semiconductor element picked up in the pickup process, and the adhesive held at the tip of the stamping pin Is applied to the mounting area of the board.
- a semiconductor element mounting process is performed. That is, when the suction nozzle that sucks the semiconductor element is raised, the suction nozzle is moved two-dimensionally in the horizontal direction and is positioned at a mounting location where the adhesive is applied on the substrate. Then, the suction nozzle is lowered, and the semiconductor element is pressed against the mounting location.
- the pick-up process, the dispensing process, and the mounting process of the semiconductor elements on the substrate are serially repeated in this time series.
- the moving distance of the suction nozzle that sucks the semiconductor element changes according to the mounting location of the substrate, and the tray is located at a fixed position, so that the reciprocating motion between the tray and the mounting location of the semiconductor element
- the moving distance of the stamping pin to be changed also changes.
- a paste applicator is also proposed in which the tray and the stamping pin are attached to the same housing and moved to the location where the adhesive is applied.
- the adhesive inside the tray is unevenly distributed due to inertial force, and the amount of the adhesive attached to the stamping pin becomes unstable.
- FIG. 14 shows a mounting state of the semiconductor element when an adhesive is applied to the substrate. As shown in FIG. 14A, if the amount of adhesive attached to the stamping pin is an appropriate amount, even if the semiconductor element is pressed onto the adhesive applied to the substrate, the adhesive does not adhere to the side surface of the semiconductor. .
- An object of the present invention is to provide a die bonder apparatus capable of speeding up the die bonding process.
- a die bonder apparatus that solves the above problems takes out a semiconductor element from a wafer ring to which a wafer composed of a plurality of semiconductor elements is attached, applies an adhesive, and mounts the semiconductor element coated with the adhesive on a substrate.
- a die bonder device wherein a ring holder for holding the wafer ring, a paste application device for applying the adhesive, a substrate transfer unit for holding and transferring the substrate, and a holding unit for attaching and detaching the semiconductor element are radially provided.
- a rotary type pickup means configured to rotate the holding part by a predetermined angle around the radiation center, and the ring holder, the paste application device, and the substrate transport part are disposed around the pickup means.
- the pickup means rotates one of the plurality of holding units at the same timing by rotation.
- the ring holder faces the wafer ring
- the other one of the plurality of holding units faces the paste application device
- the other one of the plurality of holding units moves to the substrate transfer unit.
- the paste applying apparatus applies the adhesive to the mounting surface of the semiconductor element taken out from the wafer ring and held by the holding unit.
- the pick-up means is provided so that a radiation surface of the holding portion is vertical, and the paste application device is disposed directly above the pick-up means and is mounted on the semiconductor element with the mounting surface facing upward.
- the adhesive may be applied from above.
- the paste application device may include a stamping pin that faces the holding portion located at the apex of the pick-up means in common with the axis line and holds the adhesive at the lower end.
- the paste applicator further includes a plurality of the stamping pins arranged at opposed or circumferentially equidistant positions, and further includes a tray that stores the adhesive, and rotates the stamping pins by a predetermined angle along a common circumferential trajectory.
- the stamping pins may be sequentially positioned on the tray, and the stamping pins may be sequentially opposed to the holding portion positioned at the apex of the pickup means in common with the axis.
- a detecting means for detecting the presence or absence of the adhesive may be further provided around the pickup means by observing the mounting surface of the semiconductor element.
- a discharge position for discharging the semiconductor element not coated with the adhesive may be further provided around the pickup means.
- a wafer ring holding surface of the ring holder, a substrate holding surface of the substrate transport unit, and a surface on which the holding unit arranged in the pickup unit extends are arranged so as to be orthogonal to each other, and the paste application device is It may be arranged so as to face the substrate transfer unit with the pickup means interposed therebetween.
- the adhesive since the adhesive is applied to the semiconductor element side after being applied to the semiconductor element side, the adhesive is applied at the time of mounting the substrate regardless of whether a stringing portion is generated at the time of applying the adhesive, or an excessive amount of adhesive is applied. It becomes difficult for the agent to reach the junction of the semiconductor element. For this reason, it is possible to perform die bonding processing that is not easily short-circuited and has high reliability while achieving overall speedup.
- FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a die bonder device 1 according to the present embodiment.
- the die bonder apparatus 1 takes out a semiconductor element from the wafer ring to which the wafer is attached, applies an adhesive to the mounting surface of the semiconductor element, and attaches the semiconductor element to which the adhesive is applied to the substrate.
- the semiconductor element is, for example, an LED element.
- a wafer is a disc in which pieces are arranged in an array by dicing, and each piece is a semiconductor element.
- the substrate is, for example, a lead frame.
- the adhesive is solder, resin paste, or the like.
- the die bonder device 1 includes a ring holder 2, a paste application device 5, a substrate transport device 3, and a pickup device 4.
- the ring holder 2 is fixed to the housing 10 and holds the wafer ring vertically so as to lean on the wafer ring.
- the paste application device 5 applies an adhesive to the mounting surface of the semiconductor element.
- the substrate transport device 3 holds and transports the substrate.
- the pick-up device 4 takes out the semiconductor elements from the wafer ring and sequentially conveys them to the paste coating device 5 and the substrate conveying device 3.
- the ring holder 2, the paste application device 5, and the substrate transfer device 3 are arranged around a rotary pickup device 4.
- the ring holder 2, the paste application device 5, and the substrate transfer device 3 surround the pickup device 4 from the upper and lower sides and one side, the ring holder 2 is located on the side of the pickup device 4, and the substrate transfer device 3 is the pickup device.
- the paste application device 5 is located directly above the pickup device 4. That is, the ring holder 2, the substrate transfer device 3, and the pickup device 4 are arranged so as to be orthogonal to each other.
- the pickup device 4 includes a plurality of holding portions 41 that hold the semiconductor elements in a radial manner, and intermittently rotates these holding portions 41 by a predetermined angle around the radiation center.
- the die bonder device 1 can simultaneously perform a pick-up process for picking up a semiconductor element from a wafer ring, a dispensing process for applying an adhesive to the semiconductor element, and a mounting process for mounting the semiconductor element on a substrate.
- FIG. 2 is a perspective view of the pickup device 4, and FIG. 3 is a side view of the pickup device 4.
- the holding portions 41 extend radially outward from the periphery of the circular frame in the radial direction, and the holding portions 41 are located at circumferentially equidistant positions.
- the radiation surface of the holding part 41 is perpendicular to the installation surface.
- the radial center of the holding part 41 is fitted into the rotating shaft of the motor 42.
- the holding part 41 is intermittently rotated by a certain angle in the circumferential direction by driving the motor 42.
- the rotation angle of one pitch of the holding portion 41 is equal to the installation angle with the adjacent holding portion 41, the vertex ⁇ on the circular locus of the holding portion 41, the lowest point ⁇ , the outermost point ⁇ on the ring holder 2 side, and Other arbitrary points ⁇ and ⁇ are included in the stop position.
- the outermost point ⁇ is a point facing the ring holder 2 and picking up the semiconductor element from the wafer ring.
- the apex ⁇ is a point where the adhesive is applied to the mounting surface of the semiconductor element, facing the paste application device 5.
- the lowest point ⁇ is a point where the semiconductor element to which the adhesive is applied is mounted on the substrate, facing the substrate transfer device 3.
- a point ⁇ is a point that is located downstream of the apex ⁇ and upstream of the lowest point ⁇ in the rotation direction of the holding unit 41, and detects application of the adhesive to the semiconductor element.
- a detection means 6 including a device is arranged.
- the point ⁇ is a point that is located downstream from the point ⁇ and upstream from the lowest point ⁇ , and is a point for discharging the semiconductor element to which the adhesive is not applied, and is a container that receives the semiconductor element dropped from the holding portion 41. Is arranged.
- the holding unit 41 is, for example, a suction nozzle. As shown in FIG. 3, the suction nozzle 41 is pushed and pulled by a nozzle driving unit having an actuator 41b, a cam mechanism 41c, and a rod 41d.
- the nozzle driving unit is provided on the back side of the holding unit 41 and at positions corresponding to the vertex ⁇ , the lowest point ⁇ , and the lowest point ⁇ on the circular locus of the holding unit 41.
- the suction nozzle 41a is a hollow pipe inside.
- the inside of the pipe communicates with the pneumatic circuit of the vacuum generator through a tube.
- the suction nozzle 41a sucks the semiconductor element by generating a negative pressure by the vacuum generator and releases the semiconductor element by vacuum break.
- the actuator 41b is operated to push the rod 41d toward the suction nozzle 41a via the cam mechanism 41c, the suction nozzle 41a is pressed against the tip of the rod 41d at the rear end, and the tip of the nozzle protrudes. Move to.
- the actuator 41b the contact between the suction nozzle 41a and the rod 41d is released, and the tip of the nozzle moves in a direction returning to the proximal end center side.
- FIG. 4 is a perspective view of the ring holder 2.
- the ring holder 2 has a ring holding surface perpendicular to the installation surface, and is orthogonal to the radiation surface of the holding portion 41. That is, the ring holder 2 has a ring insertion portion 21 into which a wafer ring is inserted on a surface perpendicular to the installation surface of the housing 10.
- the surface on which the ring insertion portion 21 is provided is referred to as the front.
- the ring holder 2 is installed at a ring movement mechanism 22 that makes the ring insertion portion 21 movable along the front surface of the housing 10, a ring rotation mechanism 23 that rotates the ring insertion portion 21, and an outermost point ⁇ .
- a push-up pin 24 for pushing up the semiconductor element from the back side of the wafer ring is provided.
- the ring insertion portion 21 is composed of two donut plates 21a and 21b. One donut plate 21a and the donut plate 21b are overlapped with a gap 21c.
- the gap 21c is provided for inserting a wafer ring.
- the hole provided in the center of the donut plates 21a and 21b includes the entire wafer ring wafer inserted into the gap 21c.
- the ring moving mechanism 22 includes a support plate 22a for fixing the donut plate 21a on the housing 10 side, and rails 22b and 22c.
- a support plate 22a for fixing the donut plate 21a on the housing 10 side
- rails 22b and 22c In the center of the support plate 22a, there is provided a hole that covers the entire wafer of the wafer ring inserted into the gap 21c when viewed from the front.
- the rails 22b and 22c are provided on the back surface of the support plate 22a.
- the two types of rails 22b and 22c extend so as to cross the front surface of the housing 10 and to be longitudinally cut.
- the ring rotating unit 23 includes a timing pulley 23a fixed to the ring insertion unit 21, a belt 23b wound around the timing pulley 23a, and a motor 23c for running the belt 23b.
- the timing pulley 23a has a ring shape that is concentric with the ring insertion portion 21, and a belt 23b is wound around the outer periphery thereof.
- the ring rotating unit 23 rotates the motor 23c to cause the belt 23b to travel, and rotates the timing pulley 23a as the belt 23b travels.
- the ring insertion portion 21 rotates in conjunction with the rotation of the timing pulley 23a.
- the push-up pin 24 is a rod-like member that tapers toward the tip.
- the push-up pin 24 is installed in the housing 10 and protrudes toward the hole of the ring insertion portion 21 so as to have the same axis as the holding portion 41 located at the outermost point ⁇ .
- the tip of the push-up pin 24 can be moved forward and backward along the extending direction by the drive mechanism, and at the time of forward movement, it moves forward until the wafer ring sheet stretched by the expand mechanism is pushed up.
- FIG. 5 is a perspective view of the paste applying apparatus.
- the paste application device 5 includes a plurality of stamping pins 51 at the bottom.
- the stamping pin 51 is a rod-like member with a tapered tip that applies an adhesive to a semiconductor element.
- the stamping pins 51 are arranged at opposite positions or circumferentially equidistant positions, each standing perpendicular to the installation surface, and a tapered tip is directed to the pickup device 4.
- both stamping pins 51 are arranged with an interval of 180 degrees.
- the stamping pins 51 are arranged with an interval of 90 degrees.
- Each stamping pin 51 is supported at the tip of each arm 52 so as to be movable up and down.
- Each arm 52 is the same length, has a common base end, extends radially from the base end, and is parallel to the installation surface.
- the base end of the arm 52 is pivotally supported on the rotation shaft of the motor 53.
- the motor 53 rotates intermittently in synchronization with the rotation of the pickup device 4 at the same rotation angle as the arrangement interval of the stamping pins 51.
- This stamping pin 51 rotates intermittently by a predetermined rotation angle so as to draw a common circular locus, and stops at at least two points Pa and Pb.
- the stop point Pa is set so as to overlap with the apex ⁇ of the pickup device 4, and the tapered tip of the stamping pin 51 stopped at the stop point Pa and the end of the holding portion 41 stopped at the apex ⁇ share the same axis. And face each other.
- a tray 54 is provided at the stop point Pb. An adhesive is stored in the tray 54.
- the stamping pin 51 stopped at the stop point Pb is located directly above the tray 54.
- a pin drive unit is disposed at each of the stop points Pa and Pb.
- the pin driving unit includes an actuator 51 a, a cam mechanism 51 b, and a rod 51 c above the stamping pin 51, and a spring member that biases the stamping pin 51 upward in the arm 52.
- the lower end of the rod faces the upper end of the stamping pin 51 stopped at the stop positions Pa and Pb in common with the axis.
- This pin drive unit drives the actuator 51a, causes the cam mechanism 51b to transmit the driving force to the rod 51c, and pushes down the rod 51c, thereby pushing down the stamping pin 51. Further, the pin driving unit raises the rod 51c, thereby releasing the stamping pin 51 from the load via the rod 51c and raising the stamping pin 51 by the biasing force of the spring member.
- the stamping pin 51 is immersed in the adhesive in the receiving tray 54 at the stop point Pb, and the holding unit 41 positioned at the apex of the pickup device 4 is held at the stop point Pa.
- An adhesive is applied to the mounting surface of the semiconductor element.
- FIG. 6 is a perspective view of the substrate transfer device 3.
- the substrate transfer device 3 includes a pair of magazines 31 and 32 arranged on both sides of the ring holder 2 and a transfer line that bridges the magazines 31 and 32 and passes directly below the pickup device 4. And.
- One magazine 31 stores a plurality of substrates on which no semiconductor elements are mounted.
- the other magazine 32 stores a substrate on which semiconductor elements are mounted.
- the transfer line is composed of a conveyor unit 33 and a substrate holding unit 34.
- the conveyor unit 33 and the substrate holding unit 34 are continuously arranged so as to fill the space between the magazines 31 and 32.
- a magazine 31 for storing substrates on which no semiconductor elements are mounted, a conveyor unit 33, a substrate holding unit 34, and a magazine 32 for storing substrates on which semiconductor elements are mounted are arranged in this order.
- the conveyor section 33 has two guide rails arranged in parallel, and has an endless belt inside each of the guide rails.
- the conveyor unit 33 causes the belt to travel from one magazine 31 toward the substrate holding unit 34.
- the conveyor unit 33 can be moved up and down by a drive mechanism, and matches the height of the substrate holding unit 34 at a predetermined height.
- the length of the conveyor unit 33 is set so that the conveyor unit 33 and the substrate holding unit 34 are roughly connected when the height of the belt upper surface of the conveyor unit 33 matches the height of the mounting table of the substrate holding unit 34. ing.
- the conveyor unit 33 is not limited to the belt conveyor system, and may convey two sheets simultaneously using a conveyance claw.
- the substrate holding part 34 is an XY stage having a width on which a single substrate is placed, and is movable in a two-dimensional direction with a constant height by a driving mechanism (not shown).
- the movable range of the substrate holder 34 is set so that each mounting location of the substrate held by the substrate holder 34 can pass directly under the holder 41 facing downward.
- the conveyor unit 33 is raised in advance, and there is no physical contact between the substrate holding unit 34 and the conveyor unit 33.
- the substrate holder 34 is provided with a substrate position sensor and a substrate positioning mechanism.
- the position sensor outputs a detection signal when one substrate transported by the conveyor unit 33 is located at a specified location.
- the positioning mechanism is, for example, a hole that opens on the mounting surface and is connected to the vacuum generation device, and adsorbs the held substrate so that it is not misaligned.
- the holding portion 41A located at the outermost point ⁇ facing the push-up pin 24 picks up the semiconductor element D1 located in the front.
- the suction nozzle 41a of the holding unit 41A advances toward the semiconductor element D1 by the nozzle driving unit and comes into contact with the semiconductor element D1.
- the suction nozzle 41a may be advanced to the extent that the semiconductor element D1 is slightly pushed.
- the push-up pin 24 is advanced toward the wafer ring R, and the semiconductor element D1 is sandwiched between the suction nozzle 41a and the push-up pin 24.
- the suction nozzle 41a sucks the sandwiched semiconductor element D1 by the generation of the negative pressure by the vacuum generator.
- the suction nozzle 41a is moved backward while the semiconductor element D1 is sucked.
- FIG. 9 is a partially enlarged view showing the detailed operation of the paste application device 5.
- the stamping pin 51 is intermittently rotated in synchronization with the intermittent rotation of the holding unit 41 by the pickup device 4. Then, by sequentially stopping each stamping pin 51 at the stop position Pb, the adhesive in the tray 54 is attached to the tip, and after stopping a predetermined pitch, the stamping pin 51 is stopped at the stop position Pa. The adhesive is applied to the semiconductor element D1 held by the holding part 41.
- the stamping pin 51A located at the stop position Pa in synchronization with the stop of the holding portion 41A at the apex ⁇ is immersed in the adhesive in the tray 54 at the stop position Pb two pitches before, Adhesive is attached.
- the stamping pin 51A is pushed toward the semiconductor element D1 by the pin driving unit, and the adhesive attached to the tip of the stamping pin 51A is attached to the mounting surface of the semiconductor element D1.
- the stamping pin 51A When the stamping pin 51A is raised again by the pin driving unit, the stamping pin 51A adheres to the tip of the stamping pin 51A due to the difference in adhesive force caused by the difference between the tip area of the stamping pin 51A and the mounting surface area of the semiconductor element D1. The adhesive that has been transferred to the mounting surface side of the semiconductor element D1.
- the other stamping pins 51B that have been stopped on the stop position Pb are lifted and lowered by the pin driving unit disposed on the stop position Pb. Holding.
- the stamping pin 51B performs the same adhesive application treatment as the stamping pin 51A after two pitches, and applies the adhesive to the mounting surface of another semiconductor element D that stops at the apex ⁇ after two pitches.
- the holding portion 41 rotates by one pitch and the holding portion 41A holding the semiconductor element D1 stops at the lowest point ⁇ , the holding portion 41A causes the semiconductor element D1 to move to the substrate holding portion 34. Affixed to the mounting location of the substrate F1 placed on the board.
- the suction nozzle 41a of the holding unit 41A advances toward the substrate by the nozzle driving unit while holding the semiconductor element D1 at the tip. At this time, since the adhesive is applied to the semiconductor element D1, there is no need to confirm the positional relationship between the semiconductor element D1 and the adhesive and perform position correction.
- the semiconductor element D1 comes into contact with the substrate F1, a certain amount of load is applied by the nozzle driving unit in order to improve adhesion. Thereafter, the semiconductor element D1 is detached from the suction nozzle 41a by vacuum break, and the holding portion 41A is raised.
- the holding portion 41A mounts the semiconductor element D1 on the substrate F1
- the other holding portion 41B takes out the other semiconductor element D2 at the outermost point ⁇ , and at the vertex ⁇ .
- the paste application device 5 applies an adhesive to the mounting surface of the other semiconductor element D3, and at the point ⁇ , the detecting means 6 detects the presence or absence of the adhesive with respect to the other semiconductor element D4. At the point ⁇ , the other semiconductor element is detected. If no adhesive is applied to D5, the semiconductor element D5 is discharged.
- the die bonder device 1 includes the ring holder 2, the paste application device 5, the substrate transport device 3, and the rotary pickup device 4.
- the ring holder 2 holds the wafer ring R.
- the paste application device 5 applies an adhesive.
- the substrate transport device 3 holds and transports the substrate.
- the pickup device 4 is configured by radially arranging holding portions 41 to which the semiconductor elements D can be attached and detached, and rotates the holding portions 41 by a predetermined angle around the radiation center.
- the ring holder 2, the paste application device 5, and the substrate transfer device 3 are arranged around the pickup device 4.
- the pickup device 4 is rotated so that one of the plurality of holding units 41 faces the wafer ring R of the ring holder 2 at the same timing, and the other one of the plurality of holding units 41 is connected to the paste application device. 5, another one of the plurality of holding units 41 faces the substrate transfer device 3.
- the paste application device 5 applies an adhesive to the mounting surface of the semiconductor element taken out from the wafer ring R and held by the holding unit 41.
- FIG. 13 is a diagram showing the state of the adhesive applied by such a die bonder device 1.
- FIG. 13A shows a case where an appropriate amount of the adhesive B is applied to the mounting surface of the semiconductor element D.
- the adhesive B is placed between the semiconductor element D and the substrate F on the side surface of the semiconductor element D. It is difficult to reach the junction J exposed to
- FIG. 13B shows a case where stringing has occurred during application of the adhesive.
- the adhesive B is applied to the mounting surface of the semiconductor element D
- the stringing portion extends downward of the semiconductor element D. Therefore, when the semiconductor element D is mounted on the substrate F, the stringing portion is crushed between the semiconductor element D and the substrate F, and the stringing portion is exposed to the junction J exposed on the side surface of the semiconductor element D. It is difficult.
- FIG. 13C shows a case where an excessive amount of adhesive is applied to the mounting surface of the semiconductor element D.
- the adhesive B when the adhesive B is applied to the semiconductor element side, the excessive amount of adhesive is crushed between the semiconductor element D and the substrate F and spreads in the lateral direction, and its thickness was found to be thinner. Therefore, the adhesive B hardly reaches the junction J exposed on the side surface of the semiconductor element D.
- the adhesive when the adhesive is applied to the semiconductor element side and mounted on the substrate, the adhesive is applied to the semiconductor when the substrate is mounted, regardless of whether an excessive amount of adhesive is applied, even if a stringing portion is generated when the adhesive is applied. It becomes difficult to reach the junction exposed on the side surface of the element. Therefore, it is possible to perform die bonding processing with excellent reliability without performing highly accurate adhesive application control, and it is possible to increase the overall speed of the die bonding processing and increase the production efficiency.
- the productivity can be improved. Furthermore, since the adhesive B is already applied to the semiconductor element D side, the positional relationship between the application position of the adhesive B and the mounting position of the semiconductor element D is the same as when the adhesive B is applied to the substrate side. Since it is not necessary to confirm and make necessary corrections, the production efficiency can be further increased.
- the pickup device 4 is provided so that the radiation surface of the holding portion 41 is vertical, and the paste application device 5 is disposed directly above the pickup device 4 and has a mounting surface.
- the adhesive B was applied to the semiconductor element D facing upward from above.
- the pickup device 4 provided with the radiating surface of the holding portion 41 vertical and the paste coating device 5 for applying the adhesive B to the mounting surface of the semiconductor element have a very high affinity, and the semiconductor element D is attached to the wafer.
- the adhesive B can be applied to the mounting surface of the semiconductor element D without performing a process of taking out from the inside and turning it over.
- the stamping pin 51 When the paste application device 5 is a system in which the adhesive B is applied by the stamping pin 51, the stamping pin 51 receives the adhesive B from the receiving tray 54 and then holds the holding unit positioned at the apex of the pickup device 4. What is necessary is just to move a fixed distance to the fixed position which makes 41 and an axis common. Therefore, the average time from receiving the adhesive B from the receiving tray 54 to application is greatly shortened, and the productivity can be increased. Further, since it is only necessary to always move to a certain position for a certain distance, the movement accuracy of the stamping pin 51 becomes high, and the yield rate can be improved.
- the paste coating apparatus 5 has a plurality of stamping pins 51 arranged at opposed or circumferentially equidistant positions, and is provided with a receiving tray 54 in which the adhesive B is stored.
- the stamping pins 51 are sequentially positioned on the receiving tray 54, and the stamping pins 51 are sequentially opposed to the holding portion 41 positioned at the apex of the pickup device 4 in common with the axis. I tried to match.
- in order to apply the adhesive once it is only necessary to move one way without reciprocating between the receiving position and the applying position of the adhesive B, so the time from receiving the adhesive B to applying it is further shortened. , Productivity can be further increased.
- the paste application device 5 is disposed directly above the pickup device 4 and is mounted on the semiconductor element D with the mounting surface facing upward.
- the adhesive can be applied from above.
- the wafer ring holding surface of the ring holder 2, the substrate holding surface of the substrate transfer device 3, and the surface from which the holding portion 41 arranged in the pickup device 4 extends are arranged so as to be orthogonal to each other, and the paste applying device 5 is Alternatively, the pickup device 4 may be disposed so as to face the substrate transfer device 3. This contributes to further miniaturization of the device, and further reduces the distance of movement of the semiconductor element D to each step, thereby further improving productivity.
- the detection unit 6 is provided around the pickup device 4 for observing the mounting surface of the semiconductor element D and detecting the presence or absence of the adhesive. Thereby, the semiconductor element D to which the adhesive B is not applied is not mounted on the substrate, and the yield rate is improved. In this case, a discharge position for discharging the semiconductor element D to which the adhesive B is not applied may be further provided around the pickup device 4.
- the pin transfer method using the stamping pin 51 is adopted as the paste application device 5
- a dispenser method in which the liquid sealed in the syringe is discharged from the tip of the nozzle by air pressure or mechanical pressure can also be applied.
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Abstract
接着剤の糸引きや過量塗布が生じても半導体素子の信頼性を低下させず、以て半導体素子のダイボンディング工程を高速化することのできるダイボンダー装置を提供する。リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3は、ピックアップ装置4の周囲に配置される。ピックアップ装置4は、半導体素子を着脱可能な保持部41を放射状に配置して構成される。このピックアップ装置4は、回転により、同一タイミングで、保持部41のうちの一機をリングホルダ2のウェハリングに向かい合わせ、保持部41のうちの他の一機をペースト塗布装置5に向かい合わせ、保持部41のうちの更に他の一機を基板搬送装置3に向かい合わせる。ペースト塗布装置5は、保持部41に保持された半導体素子の実装面に接着剤を塗布する。
Description
本発明は、複数の半導体素子からなるウェハが貼り付けられたウェハリングから半導体素子を取り出して接着剤を塗布し、接着剤を塗布した半導体素子を基板に実装するダイボンダー装置に関する。
半導体の製造工程では、マウンティング工程、ダイシング工程を経た後、ダイボンディング工程が実施される。マウンティング工程は、ウェハをリングに貼り付ける工程である。ダイシング工程は、ウェハを半導体素子に分割個片化する工程である。ダイボンディング工程は、ウェハから個片化された半導体素子を順次取り出し、リードフレームや基板(以下、これらを纏めて基板という)にダイボンディングする工程であり、ダイボンダー装置を用いて実施される。半導体素子を基板に実装する際には、ペースト塗布装置によって、予め、半導体素子を実装する基板上の該当箇所に接着剤を塗布しておく。
ダイボンダー装置は、吸着ノズルを昇降及び2次元方向に水平移動させるボンディングヘッドを備え、その下方に基板保持部とリングホルダとを配置している(例えば、特許文献1参照。)。基板保持部は、基板を保持し、リングホルダは、ウェハリングを保持している。基板保持部とリングホルダとは、吸着ノズルが水平移動する平面と平行な基板の保持平面とウェハリングの保持平面とを有している。ペースト塗布装置は、接着剤を貯留した受け皿と、基板上の各所に向けて水平移動及び昇降可能なスタンピングピンとを有している(例えば、特許文献2参照。)。
ペースト塗布装置を備えたダイボンダー装置は、次のような工程を経て基板に半導体素子を実装することが一般的である。まず、半導体素子のピックアップ工程を行う。すなわち、ウェハリングの上方から吸着ノズルを下降させて、ウェハリングの裏面側に存在する突き上げピンと吸着ノズルとで半導体素子を挟み込む。そして、吸着ノズルで半導体素子を吸着した上で、該吸着ノズルを上昇させつつ、突上げピンで半導体素子を突き上げる。
ペースト塗布装置は、ディスペンス工程をピックアップ工程と同時期に実施する。すなわち、ペースト塗布装置は、スタンピングピンの先端を受け皿内の接着剤に浸漬し、ピックアップ工程で取り上げられた半導体素子の実装該当箇所にスタンピングピンを移動させ、スタンピングピンの先端に保持された接着剤を基板の実装該当箇所に塗布する。
ピックアップ工程及びディスペンス工程が終了すると、半導体素子の実装工程を行う。すなわち、半導体素子を吸着した吸着ノズルを上昇させると、この吸着ノズルを水平方向に2次元移動させ、基板上の接着剤が塗布された実装該当箇所に位置させる。そして、吸着ノズルを降下させ、実装該当箇所に半導体素子を押し付ける。
このように、ダイボンダー装置では、ピックアップ工程、ディスペンス工程、及び半導体素子の基板への実装工程を、この時系列順にシリアルに繰り返している。このとき、基板の実装箇所に応じて、半導体素子を吸着した吸着ノズルの移動距離は変化し、また、受け皿は固定位置に存在するため、受け皿と半導体素子の実装該当箇所との間を往復運動するスタンピングピンの移動距離も変化する。更に、基板に接着剤を塗布する場合には、実装時に接着剤の塗布箇所と半導体素子の実装箇所との位置合わせ確認も必要となる。
そのため、従来のダイボンダー装置では、一個の半導体素子をピックアップしてから実装するまでのサイクルタイムが長くなっていた。尚、受け皿とスタンピングピンとを同一筐体に取り付け、接着剤を塗布する箇所に筐体ごと移動させるペースト塗布装置も提案されている。しかし、スタンピングピンとともに受け皿を移動させると、受け皿内部の接着剤が慣性力により偏在化し、スタンピングピンに付く接着剤の量が不安定になるため、実用化に難がある。
そこで、全体的なサイクルタイムの短縮を図るためには、単純には、スタンピングピンの昇降速度や移動速度を高める方法が考えられる。しかしながら、スタンピングピンの昇降速度や移動速度を無理に高めようとすると、以下のように接着剤の糸引きや過量塗布の問題が生じてしまい、半導体素子の信頼性を低下させる一因となる。
図14は、基板に接着剤を塗布した場合の半導体素子の実装状況を示している。図14の(a)に示すように、スタンピングピンに付着した接着剤が適量であれば、基板に塗布した接着剤上に半導体素子を押し付けても、半導体の側面に接着剤が付くことはない。
しかし、図14の(b)に示すように、スタンピングピンの移動を急ぐと、基板に塗布した接着剤に糸引きが発生してしまうことがある。糸引きが発生した状態で半導体素子を基板に実装すると、糸引き部分が半導体素子の側面に露出しているジャンクションに付着してショートしてしまうおそれがある。
更に、図14の(c)に示すように、スタンピングピンに付着した接着剤が過量であると、半導体素子が接着剤に浸かってしまう現象が確認された。接着剤に半導体素子が浸かってしまうと、半導体素子のジャンクションに接着剤が付着してショートしてしまうおそれがある。
従って、スタンピングピンの昇降速度や移動速度を高めると、半導体素子の信頼性が低下してしまうという問題があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、接着剤の糸引きや過量塗布が生じても半導体素子の信頼性を低下させず、以て半導体素子のダイボンディング工程を高速化することのできるダイボンダー装置を提供することを目的とする。
上記のような課題を解決するダイボンダー装置は、複数の半導体素子からなるウェハが貼り付けられたウェハリングから半導体素子を取り出して接着剤を塗布し、接着剤を塗布した半導体素子を基板に実装するダイボンダー装置であって、前記ウェハリングを保持するリングホルダと、前記接着剤を塗布するペースト塗布装置と、前記基板を保持及び搬送する基板搬送部と、前記半導体素子を着脱可能な保持部を放射状に配置して構成され、当該保持部を放射中心で所定角度ずつ回転させるロータリー方式のピックアップ手段と、を備え、前記リングホルダと前記ペースト塗布装置と前記基板搬送部は、前記ピックアップ手段の周囲に配置され、前記ピックアップ手段は、回転により、同一タイミングで、複数の前記保持部のうちの一機を前記リングホルダの前記ウェハリングに向かい合わせ、複数の前記保持部のうちの他の一機を前記ペースト塗布装置に向かい合わせ、複数の前記保持部のうちの更に他の一機を前記基板搬送部に向かい合わせ、前記ペースト塗布装置は、前記ウェハリングから取り出されて前記保持部に保持された前記半導体素子の実装面に前記接着剤を塗布すること、を特徴とする。
前記ピックアップ手段は、前記保持部の放射面が垂直となるように備えられ、前記ペースト塗布装置は、前記ピックアップ手段の真上に配置されるとともに、実装面を上に向けた前記半導体素子に対して、上方から前記接着剤を塗布するようにしてもよい。
前記ペースト塗布装置は、前記ピックアップ手段の頂点に位置した前記保持部と軸線を共通にして向かい合うとともに、前記接着剤を下端で保持したスタンピングピンを備えるようにしてもよい。
前記ペースト塗布装置は、複数の前記スタンピングピンを対向又は円周等配位置に配置し、前記接着剤を貯留した受け皿を更に備え、当該スタンピングピンを共通円周軌跡に沿って所定角度ずつ回転させ、順次、各スタンピングピンを前記受け皿に位置させ、順次、各スタンピングピンを、前記ピックアップ手段の頂点に位置した前記保持部と軸線を共通させて向かい合わせるようにしてもよい。
前記ピックアップ手段の周囲に、前記半導体素子の実装面を観察して前記接着剤の有無を検出する検出手段を更に備えるようにしてもよい。
前記ピックアップ手段の周囲に、前記接着剤が塗布されていない前記半導体素子を排出する排出位置を更に備えるようにしてもよい。
前記リングホルダのウェハリング保持面、前記基板搬送部の基板保持面、及び当該ピックアップ手段に配置される前記保持部が延びる面とは、互いに直交するように配置され、前記ペースト塗布装置は、前記ピックアップ手段を挟んで基板搬送部と向かい合わせに配置されているようにしてもよい。
本発明によれば、接着剤を半導体素子側に塗布した上で基板に実装するため、接着剤の塗布時に糸引き部分が発生しようと、過量の接着剤が塗布されようと、基板実装時に接着剤が半導体素子のジャンクションに及びにくくなる。そのため、全体的な高速化を図りつつも、ショートしにくく信頼性に優れたダイボンディング処理が可能となる。
(全体構成)
以下、本発明に係るダイボンダー装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
以下、本発明に係るダイボンダー装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係るダイボンダー装置1の全体構成を示す斜視図である。ダイボンダー装置1は、ウェハが貼り付けられたウェハリングから半導体素子を取り出して、その半導体素子の実装面に接着剤を塗布し、接着剤を塗布した半導体素子を基板に貼り付ける。半導体素子は、例えばLED素子等である。ウェハは、ダイシングされることで個片がアレイ状に並べられた円板であり、個片のそれぞれが半導体素子である。基板は、例えばリードフレームである。接着剤は、はんだや樹脂ペースト等である。
このダイボンダー装置1は、リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3とピックアップ装置4とを備える。リングホルダ2は、筐体10に固定されており、ウェハリングを立て掛けるようにして垂直に保持する。ペースト塗布装置5は、半導体素子の実装面に接着剤を塗布する。基板搬送装置3は、基板を保持及び搬送する。ピックアップ装置4は、半導体素子をウェハリングから取り出して、ペースト塗布装置5及び基板搬送装置3へ順次搬送する。
リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3は、ロータリー方式のピックアップ装置4の周囲に配置されている。リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3は、ピックアップ装置4を上下及び片側の三方から取り囲んでおり、リングホルダ2はピックアップ装置4の側方に位置し、基板搬送装置3はピックアップ装置4の下方に位置し、ペースト塗布装置5はピックアップ装置4の真上に位置している。すなわち、リングホルダ2と基板搬送装置3とピックアップ装置4とは互いに直交するように配置される。
ピックアップ装置4は、半導体素子を保持する保持部41を放射状に複数備え、これら保持部41を放射中心で所定角度ずつ間欠回転させる。このダイボンダー装置1は、ウェハリングから半導体素子を取り上げるピックアップ工程と、半導体素子に接着剤を塗布するディスペンス工程と、基板に半導体素子を実装する実装工程とを同時に行うことができる。
(ピックアップ装置)
図2は、ピックアップ装置4の斜視図であり、図3は、ピックアップ装置4の側面図である。図2及び3に示すように、保持部41は、円形フレームの周縁から外方へ半径方向に放射状に延び、各保持部41は円周等配位置になっている。保持部41の放射面は、設置面に対して垂直である。
図2は、ピックアップ装置4の斜視図であり、図3は、ピックアップ装置4の側面図である。図2及び3に示すように、保持部41は、円形フレームの周縁から外方へ半径方向に放射状に延び、各保持部41は円周等配位置になっている。保持部41の放射面は、設置面に対して垂直である。
保持部41の放射中心は、モータ42の回転軸に嵌め込まれている。保持部41は、モータ42の駆動によって円周方向に一定角度ずつ間欠的に回動する。保持部41の1ピッチの回転角度は、隣り合う保持部41との設置角度に等しく、保持部41の円軌跡上の頂点β、最下点ε、リングホルダ2側の最側点α、及びその他の任意の点γ及びδを停止位置に含む。
最側点αは、リングホルダ2と対向し、半導体素子をウェハリングから取り上げる地点である。頂点βは、ペースト塗布装置5と対向し、半導体素子の実装面に接着剤を塗布する地点である。最下点εは、基板搬送装置3と対向し、接着剤が塗布された半導体素子を基板に実装する地点である。
地点γは、保持部41の回転方向において頂点βよりも下流側及び最下点εよりも上流側に位置し、半導体素子への接着剤の塗布を検出する地点であり、カメラ61と画像処理装置を含む検出手段6が配置されている。地点δは、地点γよりも下流側及び最下点εよりも上流側に位置し、接着剤が塗布されていない半導体素子を排出する地点であり、保持部41から脱落した半導体素子を受ける容器が配置されている。
保持部41は、例えば、吸着ノズルである。吸着ノズル41は、図3に示すように、アクチュエータ41bとカム機構41cとロッド41dを有するノズル駆動部によって押し引きされる。ノズル駆動部は、保持部41の裏側であって、保持部41の円軌跡上の頂点β、最下点ε、及び最側点αに対応する位置に設けられている。
吸着ノズル41aは、内部が中空のパイプである。パイプ内部は、真空発生装置の空気圧回路とチューブを介して連通している。この吸着ノズル41aは、真空発生装置による負圧の発生によって半導体素子を吸着し、真空破壊によって半導体素子を離脱させる。また、アクチュエータ41bを作動させてカム機構41cを介してロッド41dを吸着ノズル41aに向けて押し出すと、吸着ノズル41aは、後端でロッド41dの先端と当接して押圧され、ノズル先端が飛び出す方向に移動する。アクチュエータ41bによりロッド41dが引き込まれると、吸着ノズル41aとロッド41dとの当接は解除され、ノズル先端は基端中心側へ戻る方向に移動する。
(リングホルダ)
図4は、リングホルダ2の斜視図である。図4に示すように、リングホルダ2は、リング保持面が設置面に対して垂直になっており、保持部41の放射面と直交している。すなわち、リングホルダ2は、ウェハリングが挿入されるリング挿入部21を筐体10の設置面に対する垂直面に有する。このリング挿入部21が設けられた面を正面という。
図4は、リングホルダ2の斜視図である。図4に示すように、リングホルダ2は、リング保持面が設置面に対して垂直になっており、保持部41の放射面と直交している。すなわち、リングホルダ2は、ウェハリングが挿入されるリング挿入部21を筐体10の設置面に対する垂直面に有する。このリング挿入部21が設けられた面を正面という。
また、リングホルダ2は、リング挿入部21を筐体10の正面に沿って可動にするリング移動機構22と、リング挿入部21を回転させるリング回転機構23と、最側点αに設置されてウェハリングの裏側から半導体素子を突き上げる突上げピン24とを備えている。
リング挿入部21は、2枚のドーナツ板21a、21bで構成されている。一方のドーナツ板21aとドーナツ板21bは、隙間部21cを設けて重ね合わせられている。隙間部21cは、ウェハリングを挿入するために設けられている。ドーナツ板21a、21bの中心に設けられた穴は、正面から見ると、隙間部21cに挿入されたウェハリングのウェハ全体を包含している。
リング移動機構22は、筐体10側のドーナツ板21aを固定する支持板22aとレール22b、22cとを有する。支持板22aの中心には、正面から見ると、隙間部21cに挿入されたウェハリングのウェハ全体を包含する穴が設けられている。レール22b、22cは、支持板22aの背面に設けられている。2種類のレール22b、22cは筐体10の正面を横断するように、また縦断するように延びている。支持板22aがレール22b、22cに沿って摺動すると、支持板22aに固定されたリング挿入部21は、筐体10の正面と平行な面上を2次元移動する。
リング回転部23は、リング挿入部21に固定されたタイミングプーリ23aと、タイミングプーリ23aに巻回するベルト23bと、ベルト23bを走行させるモータ23cとを備えている。タイミングプーリ23aは、リング挿入部21と同心円のリング形状を有し、外周にベルト23bが巻き付けられている。このリング回転部23は、モータ23cを回転させることで、ベルト23bを走行させ、ベルト23bの走行に伴ってタイミングプーリ23aを回転させる。リング挿入部21は、タイミングプーリ23aの回転に連動して回転する。
突上げピン24は、先端に行くに従って先細りした棒状部材である。この突上げピン24は、最側点αに位置した保持部41と軸線を共通となるように、筐体10に設置されてリング挿入部21の穴に向けて突き出している。突上げピン24の先端は、駆動機構によって延び方向に沿って前進及び後退が可能となっており、前進時には、エキスパンド機構によって張られたウェハリングのシートを押し上げるまで前進する。
(ペースト塗布装置)
図5は、ペースト塗布装置の斜視図である。図5に示すように、ペースト塗布装置5は、下部に複数のスタンピングピン51を備える。スタンピングピン51は、接着剤を半導体素子に塗布する、先端が先細りした棒状部材である。スタンピングピン51は、対向又は円周等配位置に配置され、それぞれ設置面に対して垂直に立っており、先細りした先端がピックアップ装置4へ向けられている。スタンピングピン51を1対備える場合、両スタンピングピン51は、180度間隔を空けて配置される。スタンピングピン51を4本備える場合、スタンピングピン51は、90度間隔を空けて配置される。
図5は、ペースト塗布装置の斜視図である。図5に示すように、ペースト塗布装置5は、下部に複数のスタンピングピン51を備える。スタンピングピン51は、接着剤を半導体素子に塗布する、先端が先細りした棒状部材である。スタンピングピン51は、対向又は円周等配位置に配置され、それぞれ設置面に対して垂直に立っており、先細りした先端がピックアップ装置4へ向けられている。スタンピングピン51を1対備える場合、両スタンピングピン51は、180度間隔を空けて配置される。スタンピングピン51を4本備える場合、スタンピングピン51は、90度間隔を空けて配置される。
各スタンピングピン51は、各アーム52の先端に昇降可能に支持されている。各アーム52は、同長であり、共通の基端を有し、当該基端から放射状に延びて設置面に対して平行になっている。アーム52の基端は、モータ53の回転軸に軸支されている。モータ53は、スタンピングピン51の配置間隔と同一の回転角度で、ピックアップ装置4の回転と同期して間欠回転する。
このスタンピングピン51は、共通の円軌跡を描くように所定回転角度ずつ間欠回転し、少なくとも2地点Pa、Pbで停止する。停止地点Paは、ピックアップ装置4の頂点βと重なるように設定され、停止地点Paで停止したスタンピングピン51の先細りした先端と、頂点βで停止した保持部41の先端とは、軸線を共通にして向かい合う。停止地点Pbには、受け皿54が備えられている。受け皿54には、接着剤が貯留されている。停止地点Pbに停止したスタンピングピン51は、この受け皿54の真上に位置する。
停止地点Pa及びPbには、それぞれ、ピン駆動部が配置されている。ピン駆動部は、スタンピングピン51の上方に、アクチュエータ51aとカム機構51bとロッド51cを備え、アーム52内にスタンピングピン51を上方に向けて付勢するバネ部材を備える。ロッドの下端は、停止位置Pa及びPbに停止したスタンピングピン51の上端と軸線を共通にして向かい合う。
このピン駆動部は、アクチュエータ51aを駆動させ、カム機構51bに其の駆動力をロッド51cへ伝達させ、ロッド51cを押し下げることで、スタンピングピン51を押し下げる。また、ピン駆動部は、ロッド51cを上昇させることで、ロッド51cを介した負荷からスタンピングピン51を解放するとともに、バネ部材の付勢力でスタンピングピン51を上昇させる。
このピン駆動部による昇降によって、スタンピングピン51は、停止地点Pbにおいて、先細りした先端を受け皿54内の接着剤に浸け、停止地点Paにおいて、ピックアップ装置4の頂点に位置した保持部41が保持する半導体素子の実装面に接着剤を塗布する。
(基板搬送装置)
図6は、基板搬送装置3の斜視図である。図6に示すように、基板搬送装置3は、リングホルダ2の両脇に配置された一対のマガジン31、32と、マガジン31、32間を架橋し、ピックアップ装置4の真下を通過する搬送ラインとを備えている。一方のマガジン31には半導体素子が未実装の基板が複数重ねて収納される。他方のマガジン32には半導体素子が実装済みの基板が収納される。
図6は、基板搬送装置3の斜視図である。図6に示すように、基板搬送装置3は、リングホルダ2の両脇に配置された一対のマガジン31、32と、マガジン31、32間を架橋し、ピックアップ装置4の真下を通過する搬送ラインとを備えている。一方のマガジン31には半導体素子が未実装の基板が複数重ねて収納される。他方のマガジン32には半導体素子が実装済みの基板が収納される。
搬送ラインは、コンベア部33と基板保持部34とから構成される。コンベア部33と基板保持部34は、マガジン31、32間を埋めるように連続して配置される。半導体素子が未実装の基板を収納するマガジン31、コンベア部33、基板保持部34、及び半導体素子を実装済みの基板が収納されるマガジン32がこの順番で連接して配置される。
コンベア部33は、2本のガイドレールを平行に配し、両ガイドレールの内側に無端状のベルトを備えている。このコンベア部33は、一方のマガジン31から基板保持部34に向けてベルトを走行させる。このコンベア部33は、駆動機構によって上下動が可能となっており、所定の高さで基板保持部34の高さと合致する。コンベア部33のベルト上面の高さと基板保持部34の載置台の高さとが合致したときには、コンベア部33と基板保持部34とが概略接続されるように、コンベア部33の長さが設定されている。尚、コンベア部33は、ベルトコンベア方式に限らず、搬送爪による2枚同時搬送を行うようにしてもよい。
基板保持部34は、一枚の基板が載置される広さのXYステージであり、図示しない駆動機構によって高さ一定の2次元方向に移動可能となっている。基板保持部34の移動可能範囲は、基板保持部34に保持された基板の各実装箇所が真下に向いた保持部41の直下を通れるように設定されている。基板保持部34の2次元移動の際には、コンベア部33は予め上昇し、基板保持部34とコンベア部33との物理的接触がない状態となっている。
この基板保持部34には、基板の位置センサと、基板の位置決め機構が設けられている。位置センサは、コンベア部33によって搬送された一枚の基板が規定箇所に位置している場合に検知信号を出力する。位置決め機構は、例えば、載置面に開口し、真空発生装置に繋がった穴であり、保持している基板が位置ズレしないように吸着している。
(動作)
(実装動作)
このダイボンダー装置1の動作に関し、特に半導体素子の取り出しから実装までの動作を図7乃至11に基づき詳細に説明する。まず、予め、リング挿入部21には、ウェハリングRが挿入されており、基板保持部34には、半導体素子Dが実装される基板F1が載置されている。
(実装動作)
このダイボンダー装置1の動作に関し、特に半導体素子の取り出しから実装までの動作を図7乃至11に基づき詳細に説明する。まず、予め、リング挿入部21には、ウェハリングRが挿入されており、基板保持部34には、半導体素子Dが実装される基板F1が載置されている。
ウェハリングR及び基板F1がセットされると、図7に示すように、突上げピン24と向かい合う最側点αに位置している保持部41Aは、正面に位置する半導体素子D1を取り上げる。
すなわち、保持部41Aの吸着ノズル41aは、ノズル駆動部によって半導体素子D1に向けて進出して半導体素子D1と当接する。尚、吸着ノズル41aで半導体素子D1を若干押し込む程度まで進出させてもよい。吸着ノズル41aを半導体素子D1に当接させると、突上げピン24をウェハリングRに向けて前進させ、半導体素子D1を吸着ノズル41aと突上げピン24とで挟み込む。このとき、吸着ノズル41aは、真空発生装置による負圧の発生によって、挟み込まれた半導体素子D1を吸着する。そして、突上げピン24で半導体素子D1を突き上げつつ、半導体素子D1を吸着させたまま吸着ノズル41aを後退させる。
次に、図8に示すように、保持部41が1ピッチずつ回転し、半導体素子D1を保持した保持部41Aが頂点βで停止すると、ペースト塗布装置5は、実装面を上に向けて停止している当該半導体素子D1に対して接着剤を塗布する。
図9は、ペースト塗布装置5の詳細動作を示す部分拡大図である。ここで、図9に示すように、ペースト塗布装置5では、ピックアップ装置4による保持部41の間欠回転と同期して、スタンピングピン51を間欠回転させている。そして、順次、各スタンピングピン51を停止位置Pbに停止させることで、受け皿54内の接着剤を先端に付着させ、所定ピッチ後に停止位置Paに停止させることで、ピックアップ装置4の頂点βに位置した保持部41が保持する半導体素子D1に対して接着剤を塗布している。
すなわち、頂点βへの保持部41Aの停止と同期して停止位置Paに位置したスタンピングピン51Aは、2ピッチ前において停止位置Pbで受け皿54内の接着剤に浸されており、その先端には接着剤が付着している。このスタンピングピン51Aは、ピン駆動部によって半導体素子D1に向けて押し込まれ、スタンピングピン51Aの先端に付着している接着剤を半導体素子D1の実装面に付着させる。
ピン駆動部によってスタンピングピン51Aを再び上昇させると、スタンピングピン51Aの先端面積と半導体素子D1の実装面の面積との違いにより生じる接着剤の付着力の相違によって、スタンピングピン51Aの先端に付着していた接着剤は、半導体素子D1の実装面側に移る。
このスタンピングピン51Aの一連の接着剤塗布処理の間、停止位置Pb上に停止していた他のスタンピングピン51Bは、停止位置Pb上に配置されているピン駆動部によって昇降されて先端に接着剤を保持している。このスタンピングピン51Bは2ピッチ後にスタンピングピン51Aと同じ接着剤塗布処理を行い、2ピッチ後に頂点βに停止する他の半導体素子Dの実装面に接着剤を塗布する。
次に、図10に示すように、保持部41が1ピッチずつ回転し、半導体素子D1を保持した保持部41Aが地点γで停止すると、検出手段6のカメラ61で半導体素子D1の実装面が観察され、画像処理により接着剤の有無が検出される。更に、図11に示すように、保持部41Aが地点γから1ピッチ回転し、当該保持部41Aが地点δで停止すると、検出手段6で接着剤無しが検出された半導体素子がダイボンダー装置1から排出される。具体的には、保持部41が吸着ノズル41aを有する場合には、真空破壊により半導体素子を吸着ノズル41aから脱落させる。
更に、図12に示すように、保持部41が1ピッチずつ回転し、半導体素子D1を保持した保持部41Aが最下点εで停止すると、保持部41Aは、半導体素子D1を基板保持部34に載置されている基板F1の実装該当箇所に貼り付ける。
すなわち、保持部41Aの吸着ノズル41aは、半導体素子D1を先端に保持したまま、ノズル駆動部によって基板に向けて進出する。このとき、半導体素子D1に接着剤が塗布されることから、半導体素子D1と接着剤の位置関係を確認し、位置補正を行う必要はない。
基板F1に半導体素子D1が接触すると、密着性を高めるために、ノズル駆動部により一定程度の負荷をかける。その後、真空破壊により半導体素子D1を吸着ノズル41aから離脱させ、保持部41Aを上昇させる。
尚、図12に示すように、保持部41Aが半導体素子D1を基板F1に実装している際には、最側点αでは他の保持部41Bが他の半導体素子D2を取り出し、頂点βではペースト塗布装置5が他の半導体素子D3の実装面に接着剤を塗布し、地点γでは検出手段6が他の半導体素子D4に対する接着剤の有無を検出しており、地点δでは他の半導体素子D5に接着剤が塗布されていなければ其の半導体素子D5を排出している。
(作用効果)
以上のように、本実施形態のダイボンダー装置1では、リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3とロータリー式のピックアップ装置4を備えるようにした。リングホルダ2は、ウェハリングRを保持する。ペースト塗布装置5は、接着剤を塗布する。基板搬送装置3は、基板を保持及び搬送する。ピックアップ装置4は、半導体素子Dを着脱可能な保持部41を放射状に配置して構成され、当該保持部41を放射中心で所定角度ずつ回転させる。
以上のように、本実施形態のダイボンダー装置1では、リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3とロータリー式のピックアップ装置4を備えるようにした。リングホルダ2は、ウェハリングRを保持する。ペースト塗布装置5は、接着剤を塗布する。基板搬送装置3は、基板を保持及び搬送する。ピックアップ装置4は、半導体素子Dを着脱可能な保持部41を放射状に配置して構成され、当該保持部41を放射中心で所定角度ずつ回転させる。
そして、リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3は、ピックアップ装置4の周囲に配置される。ピックアップ装置4は、回転により、同一タイミングで、複数の保持部41のうちの一機をリングホルダ2のウェハリングRに向かい合わせ、複数の保持部41のうちの他の一機をペースト塗布装置5に向かい合わせ、複数の保持部41のうちの更に他の一機を基板搬送装置3に向かい合わせる。ペースト塗布装置5は、ウェハリングRから取り出されて保持部41に保持された半導体素子の実装面に接着剤を塗布する。
図13は、このようなダイボンダー装置1によって塗布された接着剤の状態を示す図である。図13の(a)は、適量の接着剤Bが半導体素子Dの実装面に塗布された場合を示す。図13の(a)に示すように、適量の接着剤Bが半導体素子Dの実装面に塗布された場合には、半導体素子Dと基板Fとの間で接着剤Bが半導体素子Dの側面に露出したジャンクションJに及びにくい。
図13の(b)は、接着剤塗布の際に糸引きが発生していた場合を示す。図13の(b)に示すように、接着剤Bは半導体素子Dの実装面に塗布されているため、糸引き部分は、半導体素子Dの下方に向けて延びることとなる。そのため、半導体素子Dが基板Fに実装された際には、糸引き部分は半導体素子Dと基板Fとの間で潰されることとなり、糸引き部分が半導体素子Dの側面に露出したジャンクションJに及びにくい。
また、図13の(c)は、過量の接着剤が半導体素子Dの実装面に塗布された場合を示す。図13の(c)に示すように、半導体素子側に接着剤Bを塗布した場合には、過量の接着剤は半導体素子Dと基板Fとの間で潰されて横方向に拡がり、その厚みは薄くなることが明らかとなった。そのため、接着剤Bは、半導体素子Dの側面に露出したジャンクションJまでは及びにくい。
このように、接着剤を半導体素子側に塗布した上で基板に実装すると、接着剤の塗布時に糸引き部分が発生しようと、過量の接着剤が塗布されようと、基板実装時に接着剤が半導体素子の側面に露出したジャンクションに及びにくくなる。そのため、精度の高い接着剤塗布制御を行わずとも信頼性に優れたダイボンディング処理が可能となり、ダイボンディング処理の全体的な高速化を図り、生産効率を高めることができる。
また、半導体素子Dのピックアップ、接着剤の塗布、及び実装を同時に行うことができるため、生産性を高めることができる。更に、接着剤Bは既に半導体素子D側に塗布されているため、基板側に接着剤Bを塗布した場合のように、接着剤Bの塗布位置と半導体素子Dの実装位置との位置関係を確認し、所要の補正を行う必要はないため、更に生産効率を高めることができる。
また、このダイボンダー装置1においては、ピックアップ装置4は、保持部41の放射面が垂直となるように備えられ、ペースト塗布装置5は、ピックアップ装置4の真上に配置されるとともに、実装面を上に向けた半導体素子Dに対して、上方から接着剤Bを塗布するようにした。
保持部41の放射面を垂直となるように備えたピックアップ装置4と、半導体素子の実装面に接着剤Bを塗布するペースト塗布装置5とは、非常に親和性が高く、半導体素子Dをウェハから取り出してから裏返したりする処理を行うことなく、半導体素子Dの実装面に接着剤Bを塗布することができる。
そして、ペースト塗布装置5がスタンピングピン51で接着剤Bを塗布する方式である場合には、スタンピングピン51は、受け皿54から接着剤Bを受け取った後、ピックアップ装置4の頂点に位置した保持部41と軸線を共通させる一定位置に一定距離移動すればよい。そのため、接着剤Bの受け皿54からの受け取りから塗布までの平均時間は大幅に短縮され、生産性を高めることができる。また、常に一定位置に一定距離移動させればよいため、スタンピングピン51の移動精度は高くなり、歩留まり率を向上させることができる。
また、本実施形態では、ペースト塗布装置5は、複数のスタンピングピン51を対向又は円周等配位置に配置し、接着剤Bを貯留した受け皿54を備えるようにし、スタンピングピン51を共通円周軌跡に沿って所定角度ずつ回転させることで、順次、各スタンピングピン51を受け皿54に位置させ、順次、各スタンピングピン51をピックアップ装置4の頂点に位置した保持部41と軸線を共通させて向かい合わせるようにした。これにより、接着剤を1回塗布するために、接着剤Bの受け取り位置と塗布位置とを往復することなく、片道移動すれば済むため、接着剤Bの受け取りから塗布までの時間は更に短縮され、生産性を更に高めることができる。
尚、接着剤Bをノズルから吐出するインジェクタ方式のペースト塗布装置5であっても、当該ペースト塗布装置5を、ピックアップ装置4の真上に配置し、実装面を上に向けた半導体素子Dに対して上方から接着剤を塗布するようにできる。これにより、リングホルダ2とペースト塗布装置5と基板搬送装置3とピックアップ装置4の配置関係がコンパクトに収まり、装置の小型化に寄与するとともに、半導体素子Dの各工程への移動距離も縮まり、生産性を更に高めることができる。
更に、リングホルダ2のウェハリング保持面、基板搬送装置3の基板保持面、及びピックアップ装置4に配置される保持部41が延びる面とは、互いに直交するように配置され、ペースト塗布装置5は、ピックアップ装置4を挟んで基板搬送装置3と向かい合わせに配置されるようにしてもよい。これにより、装置の更なる小型化に寄与するとともに、半導体素子Dの各工程への移動距離も更に縮まり、生産性を更に高めることができる。
また、本実施形態では、ピックアップ装置4の周囲に、半導体素子Dの実装面を観察して接着剤の有無を検出する検出手段6を備えるようにした。これにより、接着剤Bの塗布されていない半導体素子Dを基板に実装することはなくなり、歩留まり率が向上する。この場合、ピックアップ装置4の周囲に、接着剤Bが塗布されていない半導体素子Dを排出する排出位置を更に備えるようにしておけばよい。
(他の実施形態)
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以上のように本発明の実施形態を説明したが、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。そして、この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、ペースト塗布装置5としては、スタンピングピン51を用いたピン転写方式を採用したが、シリンジに封入された液体を空気圧又は機械圧力でノズルの先端から吐出させるディスペンサ方式を適用することもできる。
1 ダイボンダー装置
10 筐体
2 リングホルダ
21 リング挿入部
21a ドーナツ板
21b ドーナツ板
21c 隙間部
22 リング移動機構
22a 支持板
22b レール
22c レール
23 リング回転部
23a タイミングプーリ
23b ベルト
23c モータ
24 突上げピン
3 基板搬送装置
31 マガジン
32 マガジン
33 コンベア部
34 基板保持部
4 ピックアップ装置
41 保持部
41a 吸着ノズル
41b アクチュエータ
41c カム機構
41d ロッド
42 モータ
5 ペースト塗布装置
51 スタンピングピン
51a アクチュエータ
51b カム機構
51c ロッド
52 アーム
53 モータ
54 受け皿
6 検出手段
61 カメラ
W ウェハ
R ウェハリング
D 半導体素子
F 基板
B 接着剤
J ジャンクション
10 筐体
2 リングホルダ
21 リング挿入部
21a ドーナツ板
21b ドーナツ板
21c 隙間部
22 リング移動機構
22a 支持板
22b レール
22c レール
23 リング回転部
23a タイミングプーリ
23b ベルト
23c モータ
24 突上げピン
3 基板搬送装置
31 マガジン
32 マガジン
33 コンベア部
34 基板保持部
4 ピックアップ装置
41 保持部
41a 吸着ノズル
41b アクチュエータ
41c カム機構
41d ロッド
42 モータ
5 ペースト塗布装置
51 スタンピングピン
51a アクチュエータ
51b カム機構
51c ロッド
52 アーム
53 モータ
54 受け皿
6 検出手段
61 カメラ
W ウェハ
R ウェハリング
D 半導体素子
F 基板
B 接着剤
J ジャンクション
Claims (7)
- 複数の半導体素子からなるウェハが貼り付けられたウェハリングから半導体素子を取り出して接着剤を塗布し、接着剤を塗布した半導体素子を基板に実装するダイボンダー装置であって、
前記ウェハリングを保持するリングホルダと、
前記接着剤を塗布するペースト塗布装置と、
前記基板を保持及び搬送する基板搬送部と、
前記半導体素子を着脱可能な保持部を放射状に配置して構成され、当該保持部を放射中心で所定角度ずつ回転させるロータリー方式のピックアップ手段と、
を備え、
前記リングホルダと前記ペースト塗布装置と前記基板搬送部は、前記ピックアップ手段の周囲に配置され、
前記ピックアップ手段は、
回転により、同一タイミングで、複数の前記保持部のうちの一機を前記リングホルダの前記ウェハリングに向かい合わせ、複数の前記保持部のうちの他の一機を前記ペースト塗布装置に向かい合わせ、複数の前記保持部のうちの更に他の一機を前記基板搬送部に向かい合わせ、
前記ペースト塗布装置は、
前記ウェハリングから取り出されて前記保持部に保持された前記半導体素子の実装面に前記接着剤を塗布すること、
を特徴とするダイボンダー装置。 - 前記ピックアップ手段は、前記保持部の放射面が垂直となるように備えられ、
前記ペースト塗布装置は、
前記ピックアップ手段の真上に配置されるとともに、実装面を上に向けた前記半導体素子に対して、上方から前記接着剤を塗布すること、
を特徴とする請求項1記載のダイボンダー装置。 - 前記ペースト塗布装置は、
前記ピックアップ手段の頂点に位置した前記保持部と軸線を共通にして向かい合うとともに、前記接着剤を下端で保持したスタンピングピンを備えること、
を特徴とする請求項2記載のダイボンダー装置。 - 前記ペースト塗布装置は、
複数の前記スタンピングピンを対向又は円周等配位置に配置し、
前記接着剤を貯留した受け皿を更に備え、
当該スタンピングピンを共通円周軌跡に沿って所定角度ずつ回転させ、
順次、各スタンピングピンを前記受け皿に位置させ、
順次、各スタンピングピンを、前記ピックアップ手段の頂点に位置した前記保持部と軸線を共通させて向かい合わせること、
を特徴とする請求項3記載のダイボンダー装置。 - 前記ピックアップ手段の周囲に、前記半導体素子の実装面を観察して前記接着剤の有無を検出する検出手段を更に備えること、
を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のダイボンダー装置。 - 前記ピックアップ手段の周囲に、前記接着剤が塗布されていない前記半導体素子を排出する排出位置を更に備えること、
を特徴とする請求項5記載のダイボンダー装置。 - 前記リングホルダのウェハリング保持面、前記基板搬送部の基板保持面、及び当該ピックアップ手段に配置される前記保持部が延びる面とは、互いに直交するように配置され、
前記ペースト塗布装置は、前記ピックアップ手段を挟んで基板搬送部と向かい合わせに配置されていること、
を特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のダイボンダー装置。
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