JP2513739B2 - Box type curing furnace - Google Patents
Box type curing furnaceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体のアッセンブリ工程におけるキュア装置のボッ
クス型キュア炉に関し、 工数の削減と不良の低減を目的とし、 開口部を除く全周囲を断熱材で被覆し、且つその内側
の一面にスライド機構部を備えたボックス状のユニット
と、駆動機構部に連結して上記スライド機構部で該ユニ
ットの開口部を開閉する方向に移動する断熱材を有する
前蓋および後蓋を備えたスライドテーブルと、該ユニッ
ト内側壁に位置するヒータブロックと、該ユニット内部
に位置する熱電対と、よりなるボックス型キュア炉を、
併設する外部制御機器からの信号によって動作させて構
成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] A box-type curing furnace for a curing device in a semiconductor assembly process, which is intended to reduce man-hours and defects, and covers the entire periphery except an opening with a heat insulating material, and A box-shaped unit having a slide mechanism portion on one surface inside thereof, and a front lid and a rear lid having a heat insulator that is connected to the drive mechanism portion and moves in a direction of opening and closing the opening portion of the unit by the slide mechanism portion. A box-type curing furnace comprising a slide table provided with, a heater block located on the inner wall of the unit, a thermocouple located inside the unit,
It is operated by a signal from an external control device installed at the same time.
本発明は半導体のアッセンブリ工程におけるキュア装
置に係り、特に工数の削減と不良の低減を図ったボック
ス型キュア炉に関する。The present invention relates to a curing device in a semiconductor assembly process, and more particularly to a box-type curing furnace that reduces man-hours and defects.
一般に半導体をアッセンブリする場合には、ワイヤボ
ンディング後のアニールやダイボンディングペーストの
硬化,捺印インクの硬化等キュア工程が多く、通常これ
らの工程では数10個を被作業半導体ウェハがセットされ
たマガジンを搬送単位とし、該マガジン単位で恒温槽ま
たはベルト炉によってキュア作業を実施している。Generally, when assembling semiconductors, there are many curing processes such as annealing after wire bonding, curing of die bonding paste, curing of imprinting ink, etc. Normally, in these processes, a magazine with several tens of semiconductor wafers to be processed is set. Curing work is carried out in a thermostatic bath or a belt furnace in units of the magazines, which is a transport unit.
しかし、恒温槽を使用する場合には通常一定数のマガ
ジンが集まってから作業を開始するためにリードタイム
が長い上に、恒温槽の内容積が大きいために温度の上げ
下げに時間がかかり更に槽内の温度分布が不均一になり
易く、またベルト炉使用の場合にはキュア時間が長いと
きには装置が大型化すると共に電気容量が大きくなる等
の欠点があり、更に共通的には工程内の仕掛り数が多い
ために例えば装置がダウンしたような場合は不良数が多
くなる等種々の問題があるため、効率的に且つ生産性の
良いキュア装置の開発が望まれている。However, when using a constant temperature bath, it usually takes a long time to start the work after a certain number of magazines have been gathered, and it takes time to raise and lower the temperature because the internal volume of the constant temperature bath is large. The temperature distribution in the chamber tends to be non-uniform, and when using a belt furnace, there are drawbacks such as large equipment and large electrical capacity when the curing time is long. Due to the large number of defects, there are various problems such as an increase in the number of defects when the device goes down, for example, and therefore there is a demand for the development of an efficient and highly productive curing device.
第4図は従来の恒温槽によるキュア工程の実施例を示
す図であり、(A)は被作業半導体ウェハをマガジンに
取り付けた状態を、また(B)は恒温槽にマガジンをセ
ットした状態を示している。FIG. 4 is a diagram showing an example of a curing process in a conventional constant temperature oven. (A) shows a state in which a semiconductor wafer to be processed is attached to a magazine, and (B) shows a state in which the magazine is set in the constant temperature oven. Shows.
この場合通常は、マガジン1に数10個のキュアされる
半導体ウェハ2を棚状にセットし、更に20〜30個の該マ
ガジン1を恒温槽3にセットして扉3aを閉じ所要のキュ
ア工程,例えばダイボンディング銀ペーストの硬化工程
では150〜200℃で2時間程度のキュア作業を実施してい
る。In this case, normally, several tens of semiconductor wafers 2 to be cured are set in a magazine 1 in a shelf shape, 20 to 30 magazines 1 are further set in a constant temperature bath 3, and a door 3a is closed to perform a required curing process. For example, in the die bonding silver paste curing process, a curing operation is performed at 150 to 200 ° C. for about 2 hours.
第5図は従来のベルト炉によるキュア工程の実施例を
模式的に示した図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a curing process using a conventional belt furnace.
図で、4はヒータ5を内蔵したベルト炉であり、第4
図同様に数10個の半導体ウェハがセットされているマガ
ジン1は、搬送ベルト6上に載置されたまま上記ベルト
炉4の中を図示a方向に移動するようになっている。In the figure, 4 is a belt furnace with a built-in heater 5,
Similarly to the figure, the magazine 1 in which several tens of semiconductor wafers are set is moved in the belt furnace 4 in the direction a in the figure while being placed on the conveyor belt 6.
この場合の温度制御はヒータ5のパワーによって行
い、またキュア時間は搬送ベルト6の移動速度とベルト
炉4の長さによって制御している。The temperature control in this case is performed by the power of the heater 5, and the curing time is controlled by the moving speed of the conveyor belt 6 and the length of the belt furnace 4.
然し従来の方法によるキュアでは、例えば恒温槽を使
用する場合には、 被作業半導体ウェハの数が揃うまで待つ必要があるた
めにリードタイムが長い。However, in the curing by the conventional method, for example, when a constant temperature bath is used, the lead time is long because it is necessary to wait until the number of semiconductor wafers to be processed becomes uniform.
恒温槽の内容積が大きいため全体の温度管理が難し
く、例えば銀ペーストの硬化工程では槽内の位置によっ
て接着力にバラツキがでやすい。Since the inner volume of the constant temperature bath is large, it is difficult to control the temperature as a whole, and for example, in the curing step of the silver paste, the adhesive strength tends to vary depending on the position in the bath.
恒温槽あるいは作業等に何等かのトラブルが発生した
場合の数量的ダメージが大きい。If any trouble occurs in the constant temperature bath or work, the quantitative damage is large.
等の問題があった。 There was a problem such as.
またベルト炉を使用する場合には、 キュア時間が長い場合には装置が大型化しまた必要と
する電気容量が大きくなる。When a belt furnace is used, if the curing time is long, the equipment becomes large and the required electric capacity becomes large.
特定のマガジンを追跡する場合、キュア工程中ではそ
の所在位置が確定しにくい。When tracking a specific magazine, it is difficult to determine its location during the curing process.
ベルト炉もしくは作業に何等かのトラブルが発生した
場合の数量的ダメージが大きい。If any trouble occurs in the belt furnace or work, the amount of damage is large.
等の問題があった。 There was a problem such as.
上記問題点は、開口部を除く全周囲を断熱材で被覆
し、且つその内側の一面にスライド機構部を備えたボッ
クス状のユニットと、 駆動機構部に連結して上記スライド機構部で該ユニッ
トの開口部を開閉する方向に移動する、断熱材を有する
前蓋および後蓋を備えたスライドテーブルと、 上記スライド機構部で、エアシリンダに連結して該ユ
ニットの開口部を開閉する方向に移動する蓋部を備えた
スライドテーブルと、 該ユニット内側壁に位置するヒータブロックと、 該ユニット内部に位置する熱電対と、 よりなり、 併設する外部制御機器からの信号によって動作させる
ボックス型キュア炉によって解決される。The above-mentioned problem is that a box-shaped unit in which the entire periphery except the opening is covered with a heat insulating material, and a slide mechanism section is provided on one inner surface thereof, and the unit is connected to the drive mechanism section by the slide mechanism section. A slide table having a front lid and a rear lid having a heat insulating material that moves in the direction of opening and closing the opening of the unit, and the slide mechanism unit that moves in the direction of opening and closing the opening of the unit connected to the air cylinder. A box-type curing furnace that is operated by a signal from an external control device that is installed side by side, including a slide table having a lid part that operates, a heater block located on the inner wall of the unit, and a thermocouple located inside the unit. Will be resolved.
多数の被作業半導体フェハを能率よく確実に且つ歩留
りよくキュアするには、 リードタイムの短縮化,温度管理の容易化,同時作業
内の仕掛数の減少化,自動化等を考慮する必要がある。In order to cure a large number of semiconductor wafers to be processed efficiently, reliably and with high yield, it is necessary to consider shortening the lead time, facilitating temperature control, reducing the number of work in progress at the same time, and automation.
従って本発明では、マガジン1〜2個が装着できる大
きさのユニットに恒温槽としての機能を付与した本発明
になるボックス型キュア炉を組み合わせてキュア装置を
構成することにより、前述の必要条件を満足させてい
る。Therefore, in the present invention, the curing apparatus is configured by combining the box type curing furnace according to the present invention in which a unit having a size capable of mounting one or two magazines is provided with a function as a thermostatic chamber, thereby satisfying the above-mentioned necessary conditions. I am satisfied.
すなわち、 マガジン1〜2個が収容できる程度の大きさのユニッ
トに恒温槽の機能を付与しているため、内容積が小さい
分だけ温度の昇降に要する時間を短くまた温度管理を容
易にしている。That is, since the function of the constant temperature bath is added to the unit having a size capable of accommodating one or two magazines, the time required for raising and lowering the temperature is shortened and the temperature control is facilitated because the internal volume is small. .
同一ユニット内に収容する半導体ウェハの数が少ない
ため、所要数が纏まるまでのリードタイムが短くまたキ
ュア炉あるいは作業にトラブルが発生した場合の数量的
ダメージを小さくすることができる。Since the number of semiconductor wafers accommodated in the same unit is small, the lead time until the required number is gathered is short, and the quantitative damage when a trouble occurs in the curing furnace or work can be reduced.
ユニット毎に独立した恒温槽機能を付与しているた
め、ロット管理が容易にできる。Since each unit is provided with an independent constant temperature bath function, lot management can be facilitated.
キュア炉単体および装置全体をコンピュータ制御する
ことによって作業工程ならびに工程管理を自動的に実施
することができる。By controlling the curing furnace itself and the entire apparatus by computer, the work process and process control can be automatically performed.
等である。 And so on.
以下図に従って説明する。 Description will be given below with reference to the drawings.
第1図は本発明になるボックス型キュア炉の構成斜視
図であり、第2図は制御回路ブロックを示す図、また第
3図は本発明になるボックス型キュア炉で構成したキュ
ア装置の一例を示したものである。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a box-type curing furnace according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a control circuit block, and FIG. 3 is an example of a curing device constituted by the box-type curing furnace according to the present invention. Is shown.
第1図で、(A)はマガジンがセットされていない状
態を表わし、(B)はマガジンがセットされキュア作業
を実施している状態を表わしている。In FIG. 1, (A) shows the state where the magazine is not set, and (B) shows the state where the magazine is set and the curing operation is being performed.
図(A)でボックス型キュア炉10は、ユニット11,ス
ライドテーブル12,エアシリンダよりなる駆動機構部13,
ヒータブロック14および熱電対16より構成されている。As shown in FIG. 1A, the box-type curing furnace 10 includes a unit 11, a slide table 12, a drive mechanism section 13 including an air cylinder,
It is composed of a heater block 14 and a thermocouple 16.
すなわち、11は断熱材11aで周囲が被覆された開口部
を持つボックス型のユニットであり、その底部には例え
ばあり溝状のスライド機構部11bを設けている。That is, 11 is a box-shaped unit having an opening whose periphery is covered with a heat insulating material 11a, and a dovetail-shaped slide mechanism unit 11b is provided at the bottom thereof.
また該スライド機構部11bと円滑に摺動するマガジン
載置用のスライドテーブル12にはエアシリンダが駆動機
構部13として連結されており、キュア作業の開始直前ま
たは終了直後に、予め設定されているプログラムにした
がって図示b方向に自動的に移動してスライドテーブル
12上に載置するマガジンのセットもしくは取り外しを便
ならしめると共に、キュア作業の開始直前にはスライド
テーブル12の紙面手前側にある前蓋12aがユニット11の
開口部に密着して該ボックス型キュア炉10を閉塞して恒
温槽化し、キュア作業が終了した後にはスライドテーブ
ル12の紙面奥側にある後蓋12bがユニット11の開口部を
閉塞してユニット11内部の温度低下を防止し、継続して
行うキュア作業の効率化を図る構造としている。An air cylinder is connected as a drive mechanism 13 to a slide table 12 for mounting a magazine that slides smoothly with the slide mechanism 11b, and is set in advance just before or after the start of the curing work. According to the program, slide table automatically moves in the direction of b in the figure.
In addition to facilitating the setting or removal of the magazine to be placed on top of the box 12, the front lid 12a on the front side of the slide table 12 on the paper surface is in close contact with the opening of the unit 11 immediately before starting the curing work. After the furnace 10 is closed to make it into a constant temperature bath, and after the curing work is completed, the rear lid 12b on the back side of the slide table 12 closes the opening of the unit 11 to prevent the temperature inside the unit 11 from decreasing and continuing. The structure is designed to improve the efficiency of the curing work that is performed.
また14はカートリッジヒータ15が内蔵されたヒータブ
ロックであり、該ユニット11の内側両側壁面に設置され
ている。尚16は温度情報をフィードバックするための熱
電対であり、17は外部制御機器18と接続する信号線であ
る。Further, 14 is a heater block having a cartridge heater 15 built therein, which is installed on both inner wall surfaces of the unit 11. Reference numeral 16 is a thermocouple for feeding back temperature information, and 17 is a signal line connected to an external control device 18.
図(B)は、スライドテーブル12上に数10個の被作業
半導体フェハがセットされているマガジン1が1〜2個
(図では2個)載置されキュア作業が実施されている状
態を表わしたものである。FIG. 1B shows a state in which one to two magazines (two in the figure) on which several tens of semiconductor wafers to be worked are set are placed on the slide table 12 and curing work is performed. It is a thing.
図で外部制御機器18に、ボックス型キュア炉10にセッ
トされた被作業半導体ウェハのキュア条件に合致した温
度,時間等の作業条件を予め設定し、プログラムに従っ
たキュア作業を自動的に実行させる。As shown in the figure, the external control device 18 is preset with working conditions such as temperature and time that match the curing conditions of the semiconductor wafers to be worked set in the box-type curing furnace 10, and the curing work is automatically executed according to the program. Let
ここでダイボンディング銀ペーストの硬化工程の場合
に付いて説明すると、 作業前の状況は図(A)に示す通りである。The case before the die bonding silver paste curing step will be described below. The situation before the work is as shown in FIG.
ここで銀ペーストを塗布した被作業半導体ウェハがセ
ットされたマガジン1をスライドテーブル12上に載置す
ると、該スライドテーブル12は外部制御機器18が記憶し
ているプログラムに従ってエアシリンダよりなる駆動機
構部13の動作によってボックス型キュア炉10内に移動す
るが、この際スライドテーブル12の紙面手前側の先端に
設けた前蓋12aがボックス型キュア炉10の開口部を閉塞
して恒温槽を形成することは前述の通りである。When the magazine 1 on which the work semiconductor wafer coated with the silver paste is set is placed on the slide table 12, the slide table 12 is a drive mechanism section including an air cylinder according to a program stored in the external control device 18. The operation moves to the inside of the box type curing furnace 10 by the operation of 13, and at this time, the front lid 12a provided at the front end of the slide table 12 on the front side of the drawing closes the opening of the box type curing furnace 10 to form a constant temperature bath. This is as described above.
その後上記外部制御機器18が記憶しているプログラム
にしたがって温度制御が作動し150〜200℃で約2時間の
キュア作業を実行する。Thereafter, the temperature control is operated according to the program stored in the external control device 18, and the curing work is performed at 150 to 200 ° C. for about 2 hours.
尚、キュア作業中に上記ボックス型キュア炉10内に外
部からエアを注入して槽内を循環させれば、更に効果的
なキュア作業が実施できることを実験的に確認してい
る。It has been experimentally confirmed that a more effective curing operation can be carried out by injecting air into the box-type curing furnace 10 from the outside during the curing operation to circulate the air inside the tank.
キュア作業終了後は上記スライドテーブル12がボック
ス型キュア炉10から抜ける形で図示b′方向に自動的に
移動するので、マガジン1を取り外してキュア作業が完
了する。尚この際スライドテーブル12の後蓋12bが該キ
ュア炉10の開口部を閉塞して槽内温度の低下を防止する
ことは前述した通りである。After the curing work is completed, the slide table 12 is automatically moved in the direction of b'in the figure so as to be removed from the box-type curing furnace 10, so that the magazine 1 is removed and the curing work is completed. At this time, the rear lid 12b of the slide table 12 closes the opening of the curing furnace 10 to prevent the temperature in the bath from decreasing as described above.
第2図は制御回路ブロックの一例を示したもので、図
ではボックス型キュア炉10が1個の場合を表わしてい
る。FIG. 2 shows an example of a control circuit block, and the figure shows a case where there is one box-type cure furnace 10.
例えば外部制御機器18は、ヒータブロックの温度をコ
ントロールする温度調節器19,各種作業条件を入力する
キーボード20,各種作業条件や各ボックス型キュア炉の
温度や時間を表示するCRT21,各種データをプリントアウ
トするプリンタ22ならびに上記各機器を綜合してコント
ロールするマイクロコンピュータ23で構成している。For example, the external control device 18 is a temperature controller 19 for controlling the temperature of the heater block, a keyboard 20 for inputting various work conditions, a CRT 21 for displaying various work conditions and the temperature and time of each box-type curing furnace, and various data are printed. It is composed of a printer 22 for outputting and a microcomputer 23 for comprehensively controlling the above respective devices.
ここで伝送される主な信号情報を例示すると、 (1)エアシリンダの制御信号、 (2)ボックス型キュア炉内の温度情報、 (3)ヒータブロックの温度制御信号、 (4)ヒータブロックの異常検出信号、 (5)各種作業条件の入力信号、 (6)作業条件,キュア炉内温度等の表示信号、 (7)各種データのプリントアウト信号、 等である。 Examples of main signal information transmitted here include (1) air cylinder control signal, (2) temperature information in box-type curing furnace, (3) heater block temperature control signal, and (4) heater block temperature control signal. Anomaly detection signals, (5) input signals for various working conditions, (6) display signals for working conditions, temperature inside the curing furnace, etc. (7) printout signals for various data.
第3図は本発明になるボックス型キュア炉10個を組み
合わせたキュア装置の一例を示したもので、10個の各ボ
ックス型キュア炉10がキュア装置フレーム24に装着され
ている。FIG. 3 shows an example of a curing device in which ten box-type curing furnaces according to the present invention are combined. Ten box-type curing furnaces 10 are mounted on a curing device frame 24.
尚図では理解し易くするために各キュア炉に番号を付
し例えば4,6,7番のボックス型キュア炉はスライドテー
ブル12がキュア炉から引き出された状態を表わし特に4
番,6番のキュア炉ではスライドテーブル12上にマガジン
1がセットされた状態を示している。In the figure, for the sake of easy understanding, each curing furnace is numbered. For example, box-type curing furnaces Nos. 4, 6, and 7 show the state in which the slide table 12 is pulled out from the curing furnace, and in particular,
The curing furnaces Nos. 6 and 6 show a state in which the magazine 1 is set on the slide table 12.
また10個の各キュア炉10は信号線17にて一括して外部
制御機器18と接続されている。Further, each of the ten curing furnaces 10 is collectively connected to an external control device 18 by a signal line 17.
この場合、外部制御機器18は各キュア炉それぞれを独
立してコントロールすることができるため、図の4,6,7
番を除く7個のボックス型キュア炉はキュア作業を中断
することなく継続して実行することができる。In this case, the external control device 18 can control each curing furnace independently, so that
The seven box-type curing furnaces except the number can be continuously executed without interruption of the curing work.
上述の如く本発明になるボックス型キュア炉によっ
て、効率的で確実な半導体ウェハのキュア作業を自動的
に実施することができる。As described above, the box-type curing furnace according to the present invention can automatically and efficiently perform a semiconductor wafer curing operation.
更に本発明になるボックス型キュア炉はキュア条件を
別々に設定することができるため、該キュア炉複数個で
キュア装置を構成することによって複数種類のキュア作
業を同一キュア装置内で平行して実行することも可能と
なる。Further, in the box-type curing furnace according to the present invention, the curing conditions can be set separately, so by configuring a curing device with a plurality of such curing furnaces, a plurality of types of curing work can be performed in parallel within the same curing device. It is also possible to do.
尚本発明になるボックス型キュア炉へのマガジンのセ
ッティングと取り外しを、マイクロコンピュータでコン
トロールされるロボットによって自動的に行えば、更に
生産性を向上させることができる。The productivity can be further improved by automatically setting and removing the magazine in the box-type curing furnace according to the present invention by a robot controlled by a microcomputer.
第1図は本発明になるボックス型キュア炉の構成斜視
図、 第2図は制御回路ブロックを示す図、 第3図は本発明になるボックス型キュア炉で構成したキ
ュア装置の一例を示した図、 第4図は従来の恒温槽によるキュア工程の実施例を示す
図、 第5図は従来のベルト炉によるキュア工程の実施例を模
式的に示した図、 である。 図において、 10はボックス型キュア炉、11はユニット 11aは断熱材、 11bはスライド機構部、 12はスライドテーブル、 12aは前蓋、12bは後蓋、 13は駆動機構部、14はヒータブロック、 15はカートリッジヒータ、16は熱電対、 17は信号線、18は外部制御機器、 19は温度調節器、20はキーボード、 21はCRT、22はプリンタ、 23はマイクロコンピュータ、 をそれぞれ表わす。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a box-type curing furnace according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a control circuit block, and FIG. 3 is an example of a curing device configured by the box-type curing furnace according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a curing process in a conventional constant temperature bath, and FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a curing process in a conventional belt furnace. In the figure, 10 is a box type curing furnace, 11 is a unit 11a is a heat insulating material, 11b is a slide mechanism part, 12 is a slide table, 12a is a front cover, 12b is a rear cover, 13 is a drive mechanism part, 14 is a heater block, Reference numeral 15 is a cartridge heater, 16 is a thermocouple, 17 is a signal line, 18 is an external control device, 19 is a temperature controller, 20 is a keyboard, 21 is a CRT, 22 is a printer, and 23 is a microcomputer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 信宏 宮城県柴田郡村田町大字村田字西ケ丘1 番地の1 株式会社富士通宮城エレクト ロニクス内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuhiro Suzuki 1 at Nishigaoka, Murata-cho, Murata-cho, Shibata-gun, Miyagi Prefecture 1 at Fujitsu Miyagi Electronics Co., Ltd.
Claims (1)
覆し、且つその内側の一面にスライド機構部(11b)を
備えたボッケス状のユニット(11)と、 駆動機構部(13)に連結して上記スライド機構部(11
b)で該ユニット(11)の開口部を開閉する方向に移動
する断熱材(11a)を有する前蓋(12a)および後蓋(12
b)を備えたスライドテーブル(12)と、 該ユニット(11)内側壁に位置するヒータブロック(1
4)と、 該ユニット(11)内部に位置する熱電対(16)とよりな
り、 併設する外部制御機器(18)からの信号によって動作さ
せてなることを特徴とするボックス型キュア炉。1. A box-like unit (11) having a heat insulating material (11a) covering the entire periphery except for an opening, and a slide mechanism portion (11b) on one inner surface thereof, and a drive mechanism portion (13). ) And the slide mechanism section (11
The front lid (12a) and the rear lid (12) having a heat insulating material (11a) that moves in the direction of opening and closing the opening of the unit (11) in b).
b) equipped with a slide table (12) and a heater block (1) located on the inner wall of the unit (11).
4) and a thermocouple (16) located inside the unit (11), which is operated by a signal from an external control device (18) installed side by side, which is a box-type cure furnace.
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1987
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