JP2015076411A - ダイボンダ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイを反転させる機構の無い従来のダイボンダでも、容易にダイを反転（フリップチップ）してダイボンディングでき、生産性が低下しないダイボンダ及びダイボンディング方法を実現することができるダイボンダを提供する。【解決手段】本発明のダイボンダは、フェースダウンされたフリップチップのダイを溝部に載置し、溝部に注入機構によってフラックスを注入可能なトレイと、トレイを取付け水平方向に自在に移動可能なトレイ駆動部と、トレイ上のダイをピックアップし基板にボンディングするボンディングヘッドと、第１の位置補正量に基づいてボンディングヘッドがダイをボンディングする基板上の位置を補正する制御部とを備えた。【選択図】図４

Description

本発明は、ダイボンダに関わる。

ダイボンダのうち、特にフリップチップボンダには、半導体ウェハ（以降、ウェハと称する）からピックアップしたダイを反転させる機構と、ダイ上のバンプにフラックスを塗布する機構が必要である（特許文献１参照。）。

特表２０１０−５０４６３３号公報

ダイがフェースアップの状態でボンディングする従来のダイ反転機構の無いダイボンダは、ダイを反転させる（フリップ）工程を要するフリップチップの生産にそのまま適用することができなかった。
また、ダイのピックアップからボンディングまでの間に、ダイの反転（フリップ）とフラックスの塗布を行う必要があるため、ダイをフェースアップの状態のままボンディングする従来のダイボンディングに比べて、ダイボンダの生産性が低下するという問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑みて、ダイを反転させる機構の無い従来のダイボンダでも、容易に反転したダイ（フリップチップ）をダイボンディングできることにある。またフリップチップの生産にダイ反転機構の無い従来のダイボンダを利用しても生産性が低下しないダイボンダを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のダイボンダは、ダイをフェースダウンして載置するトレイの溝部に注入機構によってフラックスを注入可能なトレイと、前記トレイを水平方向に自在に移動可能なトレイ駆動部と、前記トレイ上の前記ダイをピックアップし基板にボンディングするボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドが前記ダイを前記基板にボンディングするために前記トレイから前記基板に移動中に、前記ボンディングヘッドのコレットが吸着している前記ダイを下方向から撮像するアンダービジョンカメラと、前記アンダービジョンカメラが撮像したデータを画像処理して、前記コレットが吸着している前記ダイの位置を把握して、第１の位置補正量を算出する画像処理部と、
前記第１の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記ダイをボンディングする前記基板上の位置を補正する制御部とを備えたことを第１の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴のダイボンダにおいて、前記注入機構は、前記ダイのボンディングの所定回数ごとに、前記トレイの前記溝部に前記フラックスを注入することを本発明の第２の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴または第２の特徴のダイボンダにおいて、前記トレイ上の前記ダイを撮像するウェハ認識カメラを備え、前記画像処理部は、前記ウェハ認識カメラが撮像したデータを画像処理して、前記トレイ上のダイの位置を把握して、第２の位置補正量を算出し、前記制御部は、前記第２の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記トレイ上の前記ダイを吸着する位置を補正することを本発明の第３の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴乃至第３の特徴のいずれかの特徴のダイボンダにおいて、前記基板を撮像する基板認識カメラを備え、前記画像処理部は、前記基板認識カメラが撮像したデータを画像処理して、前記基板上のボンディング位置を把握して、第３の位置補正量を算出し、前記制御部は、前記第３の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記基板上の前記ボンディング位置に前記ダイをボンディングする位置を補正することを本発明の第４の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴乃至第４の特徴のいずれかの特徴のダイボンダにおいて、前記ダイのバンプがはんだボールであることを本発明の第５の特徴とする。

上記本発明の第１の特徴乃至第５の特徴のいずれかの特徴のダイボンダにおいて、前記トレイをウェハリングに交換することによって、通常のフェースアップされたダイをボンディング可能であることを本発明の第６の特徴とする。

本発明によれば、ダイを反転（フリップチップ）する反転機構の無い従来のダイボンダでも、容易に反転したダイ（フリップチップ）をダイボンディングできる。またフリップチップの生産にダイ反転機構の無い従来のダイボンダを利用しても生産性が低下しないダイボンダ及びダイボンディング方法を実現することができる。

本発明のダイボンダに使用するフリップチップを載せるトレイの一実施例の概略を説明するための図である。 本発明のダイボンダに使用するフリップチップを載せるトレイの一実施例の概略を説明するための図である。 本発明のダイボンダに使用するフリップチップを載せるトレイの一実施例の概略を説明するための図である。 本発明のダイボンダの動作の一実施例を説明するための模式図である。 本発明のダイボンダの一実施例の制御部の構成を示すブロック図である。 裏面テープ１１５の各層を説明するための図である。 本発明のダイボンダのウェハピックアップ装置の一実施例の主要部を示す外観斜視図である。

以下に本発明の一実施形態について、図面等を用いて説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
また、各図の説明において、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避け、できるだけ説明を省略する。

図１〜図３によって、本発明の第１の実施形態について説明する。図１〜図３は、本発明のダイボンダに使用するフェースダウンされたダイ（フリップチップ）を載せるトレイの一実施例の概略を説明するための図である。
なお、フリップチップのバンプは、基板と電気的及び機械的に結合する手段として、はんだ付けを採用する構造を有する。

図１は、トレイ１２の概略を説明する図で、トレイ１２の下部は省略している。トレイ１２は、鍔部１１１を有し、鍔部１１２に囲まれるように中央に、裏面テープ１１５に貼り付けられたフリップチップのウェハ１１６がフェースダウン状態で載置されるように設けられる。ウェハ１１６は、既にダイシングされている。

図２は、トレイ１２の溝部１１２に載置されたウェハ１１６から裏面テープ１１５を剥離する工程について説明する図である。
溝部１１２に載置されたウェハ１１６から裏面テープ１１５を剥離するために、トレイ１２には、溝部１１２の底部に吸着孔（図示しない）を設けており、裏面テープ１１５の剥離時には、底部から吸引して、ダイＤを固定している。なお、裏面テープ１１５を矢印１２６方向に引っ張る手段は、テープ引張用の治工具を設けても良いし、手動でも良い。
トレイ１２は、通常、ダイボンダにおいて、ピックアップ装置がウェハからダイをピックアップする位置に設置することができる。
しかし、予めダイボンダと別の場所（または装置）で裏面テープ１１５を剥離するようにして、剥離後のウェハ１１６をトレイ１２毎載置するようにしても良い。

図６は、裏面テープ１１５の詳細を示す図である。
図６に示すように、ダイＤの裏面にはダイシングテープ５１が貼り付けられ、ダイシングテープ５１は、ダイボンドテープ５０に貼り付けられている。ダイボンドテープ５０は、基材５３と粘着層５２の２層で構成され、粘着層５２によってダイシングテープ５１と接着している。ウェハのダイシング時には、粘着層５２が完全に切断されるようにダイシングされる。

図３は、本発明のダイボンダ１０において、裏面テープ１１５を剥離した後、トレイ１２からフェースダウンのダイＤをピックアップする動作を説明するための図である。
トレイ１２には、図２で説明した吸着孔の他に、フラックスを溝部１１２に注入するための注入孔（図示しない）が設けられている。
ダイボンダ１０が、セットされたトレイ１２についてダイボンディングを開始するときには、まず、注入孔からフラックスが所定の圧力で溝部１１２に注入される。これによって、トレイ１２に載置されたダイＤのはんだボールＢの必要な高さまでフラックスが浸漬される。

次に、ダイボンダ１０のボンディングヘッド２１が下降し、コレット２２によって、ダイＤが吸着される。次にボンディングヘッド２１は上昇し、ダイＤを吸着したコレット２２は、ダイＤをボンディングするリードフレームやプリント配線板等の被実装物（以下、基板Ｐと称する）。

図４は、本発明のダイボンダの動作の一実施例を説明するための模式図である。
図４において、ピックアップ装置２のトレイ駆動部１５上には、図１〜図３で説明したフェースダウンされたフリップチップであって、そのはんだボールＢにフラックスが浸漬されたダイＤを載置したトレイ１２が取付けられている。トレイ１２は、トレイ駆動部１５に着脱自在である。また、トレイ駆動部１５は、制御部２００の制御により水平方向（ＸＹ方向）に自在に移動可能であり、ボンディングヘッド２１が所望のダイＤをピックアップできる。

図４に示すように、ウェハ認識カメラ３１は、トレイ１２を撮像し、撮像されたデータからダイボンダ１０の画像処理部は、画像処理によってコレット２２がピックアップするトレイ１２上に載置された所望のダイＤの位置を把握する。この結果、ボンディングヘッド２１の位置補正が行われ、コレット２２はダイＤをピックアップできる。
ダイＤをピックアップしたボンディングヘッド２１は、ダイＤをボンディングするため基板Ｐが搬入されているダイボンディング部４まで移動を行う。

ボンディングヘッド２１は、ダイボンディング部４まで移動する途中で、アライメント部３を通過する。
アライメント部３には、アンダービジョンカメラ３２が設けられている。ダイＤを吸着したコレット２２は、アンダービジョンカメラ３２の撮像範囲内を通過する。通過時に、アンダービジョンカメラ３２は、コレット２２が吸着しているダイＤを下方向から撮像する。
画像処理部（後述する）は、撮像したデータを画像処理し、ダイＤの位置及びはんだボールの位置を把握し、位置補正量を算出し、制御装置（後述する）に出力する。制御装置は、位置補正量に基づいてボンディングヘッド２１のボンディング位置を補正して基板Ｐにボンディングを行う。
コレット２２の通過ルート及び通過タイミングは、動作プログラムで定まっているため、撮像データは所定の位置のデータとなる。このため、ダイＤの位置及びはんだボールの位置を把握することができる。

その後、ボンディングヘッド２１は、ダイボンディング部４まで移動する。そして、ボンディングヘッド２１は、コレット２２が吸着したダイＤを基板Ｐにダイボンディングする。このとき、基板Ｐのボンディング位置は、基板認識カメラ４４が基板Ｐを撮像して、撮像したデータは画像処理によって解析することによってボンディング位置を把握して、位置補正を行う。また、同時に、アンダービジョンカメラ３２の撮像データの画像処理によって、ダイＤの位置補正もできるため、ダイボンダ１０は、正確にダイＤを基板Ｐの所望の位置にダイボンディングすることができる。

上記実施例によれば、ダイの反転機構の無い従来のダイボンダでも、容易にフリップチップをダイボンディングできる。またフリップチップの生産にダイ反転機構の無い従来のダイボンダを利用しても生産性が低下しないダイボンダ及びダイボンディング方法を実現することができる。

次に、本発明のダイボンダの第２の実施形態を図５によって説明する。図５は、本発明のダイボンダに設けられた、ダイボンダの動作を制御する制御部の構成の一実施例を示すブロック図である。
実施例１では、フリップチップのダイＤをばらばらにトレイ１１２に載置し、且つフラックスにはんだボールを浸漬した状態でダイボンダに供給した。
本実施例２では、ダイボンダに供給する前にフラックスにはんだボールを浸漬した状態であっても、なくても良いが、ダイボンダにトレイ１１２を載置後、ボンディング中にも、フラックスをダイＤに注入するものである。
なお、図４で説明したボンディング動作は、ダイをボンディングする所定の回数ごとにフラックスを注入すること以外は、同一の動作であるので、説明を省略する。

図５において、制御部２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）部２０１、駆動コントロール部２１０、画像処理部２２０、トレイ部２３０、操作パネル部２４０、及び記憶部２５０で構成される。ＣＰＵ部２０１は、駆動コントロール部２１０、画像処理部２２０、トレイ部２３０、操作パネル部２４０、及び記憶部２５０を制御する。また、記憶部２５０は、例えばハードディスク等の不揮発性メモリで構成される。

また、駆動コントロール部２１０は、トレイ駆動部２１１を制御し、所望のダイＤをピックアップできるように、水平方向にトレイ１２の位置を移動する。また、駆動コントロール部２１０は、基板搬送部２１２を制御し、基板Ｐを搬入、搬出する。また駆動コントロール部２１０は、ボンディングヘッド２１を制御し、ボンディングヘッド２１のＸＹ方向（水平方向）、Ｚ方向（鉛直方向）への移動、ダイＤのピックアップ、ダイＤの基板Ｐへのボンディング等を制御する。

さらに、画像処理基板２２０は、ウェハ認識カメラ３１、アンダービジョンカメラ３２及び基板認識カメラ４４を制御し、それらのカメラが撮像した画像データを受信し、画像処理をして所望の位置データを取得してＣＰＵ部２０１に出力する。

またさらに、トレイ部２３０は、図示しないフラックス注入機構を制御して、所定の間隔でフラックスをトレイ１２の溝部１１２に注入する。所定の間隔は、例えば、ダイＤのピックアップの回数がｎになる都度等である（ｎは任意の自然数）。

また、操作パネル２４０は、ダイボンダ１０の表示部２４１を制御し、表示部２４１にデータ入力画面やエラー表示を行うデータ入力画面、およびエラーを表示させる。

また、記憶部２５０は、ダイボンダ１０の制御プログラムを保存する制御プログラム部２５１と、データの保存および読み出しを行うためにデータの保存・読み出し部２５２とを制御する。

上記実施例によれば、トレイに常にフラックスを補給できるので、実施例１の効果に加え、フリップチップのボンディングを更に確実に実行できる。

次に、本発明のダイボンダの第３の実施形態を図７によって説明する。図７は、本発明のダイボンダのウェハピックアップ装置の一実施例の主要部を示す外観斜視図である。
図７（ａ）は、本発明のダイボンダにおいて、従来通りに、ピックアップ装置２上にフェースアップのダイＤを搭載したことを示す図である。また、図７（ｂ）は、ピックアップ装置２上に図１に示したようなフェースダウンされたダイＤを搭載したことを示す図である。
本実施例３は、実施例１及び実施例２のどちらについても実行できる。

図７（ａ）のウェハピックアップ装置２において、７０５はフェースアップされたウェハ、Ｄはウェハ７０５の個々のダイ、５０３はウェハリング、７１５はエキスパンドリング、１５は上部に取付けたウェハリング５０３を水平方向（ＸＹ方向）に駆動するトレイ駆動部である。
図７（ａ）のウェハピックアップ装置２は、通常のダイボンダの動作を行い、トレイ駆動部１５の内側の図示しない突き上げピンを用い、ピックアップ時にダイＤを突き上げ、ボンディングヘッド２１の吸着を補助する。

図７（ｂ）のウェハピックアップ装置２は、図７（ａ）のウェハリング５０３から、トレイ１５に交換した図である。図７（ｂ）のトレイ１５は、保持具１１７によってトレイ駆動部１５に固定されている。
図７（ｂ）は、実施例１のように、トレイ１５にダイＤをフェースダウンして載置した時にフラックスに浸漬しても良い。
また図７（ｂ）は、実施例２のように、トレイ１５にダイＤをフェースダウンして載置した後に、図示しないフラックス注入機構を設け、適宜フラックスに浸漬しても良い。

実施例３によれば、通常のフェースアップのダイをボンディングするダイボンダに、フェースダウンされたダイをトレイで供給し、ダイの反転機構の無い従来のダイボンダでも、容易にフリップチップをダイボンディングできる。またフリップチップの生産にダイの反転機構の無い従来のダイボンダを利用しても生産性が低下しないダイボンダ及びダイボンディング方法を実現することができる。

２：ピックアップ装置、 ３：アライメント部、 ４：ダイボンディング部、 １０：ダイボンダ、 １２：トレイ、 １５：トレイ駆動部、 ２１：ボンディングヘッド、 ２２：コレット、 ３１：ウェハ認識カメラ、 ３２：アンダービジョンカメラ、 ４４：基板認識カメラ、 ５０：ダイボンドテープ、 ５１：ダイシングテープ、 ５２：粘着剤層、 ５３：基材フィルム、 １１１：鍔部、 １１２：溝部、 １１５：裏面テープ、 １１６：ウェハ、 １１７：保持具、 ２００：制御部、 ２０１：ＣＰＵ部、 ２１０：駆動コントロール部、 ２１１：トレイ駆動部、 ２２０：画像処理部、 ２３０：トレイ部、 ２４０：操作パネル部、 ２５０：記憶部、 ５０３：ウェハリング、 ７０５：ウェハ、 Ｂ：はんだボール、 Ｄ：ダイ、 Ｐ：基板。

Claims (6)

1. ダイをフェースダウンして載置するトレイの溝部に注入機構によってフラックスを注入可能なトレイと、
   前記トレイを水平方向に自在に移動可能なトレイ駆動部と、
   前記トレイ上の前記ダイをピックアップし基板にボンディングするボンディングヘッドと、
   前記ボンディングヘッドが前記ダイを前記基板にボンディングするために前記トレイから前記基板に移動中に、前記ボンディングヘッドのコレットが吸着している前記ダイを下方向から撮像するアンダービジョンカメラと、
   前記アンダービジョンカメラが撮像したデータを画像処理して、前記コレットが吸着している前記ダイの位置を把握して、第１の位置補正量を算出する画像処理部と、
   前記第１の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記ダイをボンディングする前記基板上の位置を補正する制御部と、
   を備えたことを特徴とするダイボンダ。
2. 請求項１記載のダイボンダにおいて、前記注入機構は、前記ダイのボンディングの所定回数ごとに、前記トレイの前記溝部に前記フラックスを注入することを特徴とするダイボンダ。
3. 請求項１または請求項２記載のダイボンダにおいて、前記トレイ上の前記ダイを撮像するウェハ認識カメラを備え、
   前記画像処理部は、前記ウェハ認識カメラが撮像したデータを画像処理して、前記トレイ上の前記ダイの位置を把握して、第２の位置補正量を算出し、
   前記制御部は、前記第２の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記トレイ上の前記ダイを吸着する位置を補正することを特徴とするダイボンダ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記基板を撮像する基板認識カメラを備え、
   前記画像処理部は、前記基板認識カメラが撮像したデータを画像処理して、前記基板上のボンディング位置を把握して、第３の位置補正量を算出し、
   前記制御部は、前記第３の位置補正量に基づいて前記ボンディングヘッドが前記基板上の前記ボンディング位置に前記ダイをボンディングする位置を補正することを特徴とするダイボンダ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記ダイのバンプがはんだボールであることを特徴とするダイボンダ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のダイボンダにおいて、前記トレイをウェハリングに交換することによって、通常のフェースアップされたダイをボンディング可能であることを特徴とするダイボンダ。

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