JP4134888B2 - ペースト塗布装置およびペースト塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板などの塗布対象物に設定される塗布エリア内にボンディング用のペーストを塗布するペースト塗布装置およびペースト塗布方法に関するものである。

リードフレームなどの基板にチップをボンディングするダイボンディングにおいては、基板表面にボンディング用のペーストが塗布される。ペースト塗布方法の１つとして、ディスペンサによって塗布ノズルからペーストを吐出させながら塗布ノズルを移動させることにより、基板表面の塗布エリア内に所要の塗布を行う描画塗布が用いられている。この方法では、チップ形状に応じて設定される塗布エリア内に、塗布開始点から塗布終了点に至る塗布ノズルの移動経路が設定される。この移動経路は塗布パターンに応じて種々の形状があり、例えば矩形の塗布エリアに対しては、Ｘ字状に塗布ノズルを移動させるクロス形状や、このクロス形状に更に十字を重ねたアスタリスク形状などが用いられる。

ところが従来のペースト塗布装置による描画塗布には、以下のような種々の問題点があった。まず上述のクロス形状やアスタリスク形状は複数の線分の組み合わせより成っており、従来は各線分を描画させる度に塗布ノズルを昇降させ、この昇降動作毎にディスペンサからのペーストの吐出を断続するようにしていた。ペースト吐出の断続には、断続指令後にディスペンサが実際に断続動作を行うまでの応答時間や、応答後の状態が安定するまでの安定時間を設定する必要がある。このため、パターンを構成する線分の数が増えるに従って吐出を断続する頻度が増し、したがってディスペンサが断続動作を行うのみで実際に塗布を行わない時間の割合が増し、全体の塗布効率を低下させる結果となっていた。

また頻繁に吐出の断続を繰り返すことによって、塗布量のばらつきや吐出停止後もなお吐出口から少量のペーストが垂下するペーストの糸引き現象による塗布形状の不良などの不具合を招いていた。更には多数の線分を組み合わせて塗布を行うことから、塗布エリアの中心部分は塗布線が重なってペーストの塗布高さが高くなり、その結果塗布ノズルの下端部にペーストが付着することによる吐出不良を生じるという問題点もあった。このように従来のペースト塗布方法には、塗布効率が低くまた塗布品質を確保することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、塗布効率を向上させ、塗布品質を確保することができるペースト塗布装置およびペースト塗布方法を提供することを目的とする。

請求項１のペースト塗布装置は、塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出させて塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布装置であって、
前記吐出口からペーストを吐出させるペースト吐出手段と、前記吐出口を前記塗布対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、前記ペースト塗布の塗布開始点、塗布終了点および前記塗布エリアの各コーナー位置近傍に設定されるノズル通過点の位置を記憶する記憶手段と、前記吐出口が前記塗布開始点から前記ノズル通過点を経由して塗布終了点に至るまでの移動を前記塗布ノズルの移動軌跡を交差させない一筆描き動作によって行わせるべく前記移動手段を制御する制御手段とを備え、前記吐出口の移動軌跡が、隣接するコーナーのノズル通過点の中間点で最も塗布エリアの中央側に入り込む形状となり、かつ前記ペーストが前記移動軌跡で囲まれた領域を満たすとともに当該領域が前記各コーナーに向かって先細りの形状である。

請求項２記載のペースト塗布方法は、塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出させて塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、前記塗布ノズルの吐出口を塗布開始点から前記塗布エリアの各コーナー位置近傍に設定されるノズル通過点を経由して塗布終了点に至るまでの移動経路を前記塗布ノズルの移動軌跡を交差させない一筆描き動作によって移動させることによりペーストを描画塗布する工程において、１つのコーナーのノズル通過点から次のコーナーのノズル通過点に至る移動経路が、前記２つのノズル通過点を結ぶ直線に対して前記塗布エリアの内側に入り込む形状となり、かつ前記ペーストが前記移動軌跡で囲まれた領域を満たすとともに当該領域が前記各コーナーに向かって先細りの形状である。

本発明によれば、塗布開始点から塗布エリアのコーナー位置近傍に設定されるノズル通過点を経由して塗布エリアの内側に入り込む形の移動経路をたどった後に塗布終了点に至る移動を一筆描き動作によって行うことにより、吐出の断続による塗布効率の低下や、塗布量のばらつき、塗布形状不良などの不具合を防止することができる。

また好ましくは、塗布開始点および塗布終了点の位置を塗布エリアの中心点に対して適切に設定することにより、ノズル先端へのペーストの付着を防止することができる。さらに描画塗布とは別に塗布エリアの中央部にペーストを追加塗布することにより、総塗布量を調整することができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図、図２は同ダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図、図３は同ペースト塗布パターンの説明図、図４は同ペースト塗布順序の説明図、図５は同描画パターンの説明図である。

まず図１を参照してダイボンディング装置の構造を説明する。図１においてチップ供給部１にはウェハシート２が図示しない保持テーブルによって保持されている。ウェハシート２には多数の半導体素子であるチップ３が貼着されている。チップ供給部１の側方には搬送路５が配設されており、搬送路５はリードフレーム６を搬送しペースト塗布位置およびボンディング位置にリードフレーム６を位置決めする。チップ供給部１の上方にはボンディングヘッド４が配設されており、ボンディングヘッド４は図示しない移動機構により水平移動および上下動する。

搬送路５の側方にはペースト塗布部９が配設されている。ペースト塗布部９は、移動テーブル１０に塗布ノズル１５ａを備えたディスペンサのシリンジ１５を装着して構成されている。移動テーブル１０は、Ｙ軸テーブル１１上にＸ軸テーブル１２を段積みし、さらにその上にＬ型ブラケット１３を介してＺ軸テーブル１４を垂直方向に結合して構成されている。Ｙ軸テーブル１１、Ｘ軸テーブル１２、Ｚ軸テーブル１４は、それぞれＹ軸モータ１１ａ、Ｘ軸モータ１２ａ、Ｚ軸モータ１４ａを備えている。

Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動することによりシリンジ１５はリードフレーム６上で水平方向および上下方向に移動する。シリンジ１５の内部にはチップ３をリードフレーム６に接着するペースト７が貯溜されており、シリンジ１５内に空気圧を付与した状態で塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂ（図２参照）を開状態にすることにより、塗布ノズル１５ａの吐出口からペーストが吐出される。

リードフレーム６上面のチップ３がボンディングされるチップボンディング部位６ａは、ペーストが塗布される塗布エリア６ａであり、塗布ノズル１５ａの吐出口を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１５ａからペーストを吐出させながら塗布ノズル１５ａを移動させることにより、塗布対象物であるリードフレーム６の表面に設定された塗布エリア６ａ内にはＸ字形状の塗布パターンでペースト７が塗布される。シリンジ１５、塗布ノズル１５ａおよびシリンジ１５に空気圧を付与する空気圧付与手段はペースト吐出手段であり、移動テーブル１０は塗布ノズル１５ａの吐出口を移動させる移動手段となっている。

このペースト塗布後、リードフレーム６は搬送路５上をボンディング位置８に送られ、位置決めされる。そして塗布エリア６ａ内に塗布されたペースト７上に、ボンディングヘッド４のノズル４ａによってチップ供給部１からピックアップされたチップ３がボンディングされる。

次に図２を参照してダイボンディング装置の制御系について説明する。図２において、エア源２０から供給されるエアはレギュレータ２１を経てシリンジ１５内に供給される。レギュレータ２１は設定圧力を遠隔制御可能となっており、レギュレータ２１を制御部２８によって制御することにより、シリンジ１５に供給されるエアの圧力が調整され、塗布ノズル１５ａから吐出されるペーストの吐出量を制御することができる。バルブ駆動部２２は塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂを駆動する。制御部２８によってバルブ駆動部２２を制御することにより、塗布ノズル１５ａからのペーストの吐出を断続させることができる。なお、レギュレータ２１の設定圧力を制御部２８によって制御せずに、手動操作によって圧力設定を行って所要の吐出量を得るようにしてもよい。

Ｘ軸モータ駆動部２３、Ｙ軸モータ駆動部２４およびＺ軸モータ駆動部２５はそれぞれ移動テーブル１０のＸ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａおよびＺ軸モータ１４ａを駆動する。制御手段である制御部２８によってＸ軸モータ駆動部２３、Ｙ軸モータ駆動部２４およびＺ軸モータ駆動部２５を制御することにより、移動テーブル１０の動作が制御され
る。

記憶部２６には塗布ノズル１５ａの塗布動作についてのデータ、すなわち塗布エリア内に設定される塗布開始点や塗布終了点、および塗布動作中のノズル通過点の位置などのデータや、塗布ノズル１５の移動速度パターンおよびペーストの吐出量などのデータが記憶される。すなわち記憶部２６は記憶手段となっている、記憶部２６に記憶されたデータに基づいて制御部２８によって移動テーブル１０に駆動される塗布ノズル１５ａの移動動作や、シリンジ１５のノズル１５ａからのペーストの吐出動作を制御することにより、塗布エリア６ａ内に所定の描画パターンでペーストを塗布することができる。ボンディングヘッド駆動部２７は、制御部２８に制御されてボンディングヘッド４を駆動する。

次に前述の描画パターンおよび描画パターンを得るためのノズル通過点について図３を参照して説明する。図３において正方形枠で示される塗布エリア６ａはチップ３の搭載に先立ってペーストが塗布される範囲を示している。点Ｃは塗布エリア６ａの中心点（面積重心点）であり、この中心点Ｃがこの描画パターンにおけるノズル１５ａによる塗布開始点および塗布終了点に設定される。
塗布エリア６ａ内には、描画塗布において塗布開始点および塗布終了点以外にノズル１５ａが通過する通過点が設定される。塗布エリア６ａの４つの各コーナー位置近傍には第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１ＣおよびＰ１Ｄが設定されている。塗布エリア６ｃ内の第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１ＣおよびＰ１Ｄの内側には、第２のノズル通過点Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２ＣおよびＰ２Ｄが設定されている。これらのノズル通過点のデータは記憶部２６に記憶される。

このボンディング装置は上記の様に構成されており、以下ボンディング装置の動作について説明する。図１において、搬送路５上をリードフレーム６が搬送され、ペースト塗布部９の下方に位置決めされる。次いで移動テーブル１０を駆動してシリンジ１５の塗布ノズル１５ａをリードフレーム６の塗布エリア６ａ上に位置させ、描画塗布が行われる。描画塗布を行うに当たっては、以下の基本的なルールに従ってノズルの移動軌跡が決定される。

（１）塗布開始と塗布終了は、塗布エリアの中心または第２のノズル通過点のいずれかに設定する。
（２）第１のノズル通過点から、次の第１のノズル通過点へ移動する場合は、少なくとも１回は、第２のノズル通過点上を通過する。
（３）原則として、各ノズル通過点を通過するのは１回のみとする。
（４）ノズルの移動軌跡は交差させない。

なお、（３）の例外としては、塗布終了点が塗布エリアの中心に設定されている場合と、塗布開始点と塗布終了点が同じ第２のノズル通過点に設定されている場合がある。前者の場合は、ノズルが２回通過する第２のノズル通過点が１カ所発生し、後者の場合は塗布開始点および塗布終了点に設定された第２のノズル通過点上をノズルは通過しない。

次に描画塗布の１例を説明する。まず塗布ノズル１５ａを図３に示す中心点Ｃ上に移動させ、ノズル１５ａの下端部の塗布面からの高さが塗布に適した所定高さとなるように位置させる。そしてこの高さを保った状態で、ペースト７の吐出を開始するとともに、塗布ノズル１５ａを所定の経路で移動させる。まず塗布ノズル１５ａは中心点Ｃから第２のノズル通過点Ｐ２Ａに至り、次いで第１のノズル通過点Ｐ１Ａに向けて外側に移動する。そして第１のノズル通過点Ｐ１Ａで内側に反転し、第１のノズル通過点Ｐ１Ａから第２のノズル通過点Ｐ２Ｂを通過して再びコーナー部近傍の第１のノズル通過点Ｐ１Ｂに到達する。すなわち塗布ノズル１５ａが１つのコーナーのノズル通過点から次のコーナーのノズル
通過点に至る移動経路が、前記２つのノズル通過点（第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ）を結ぶ直線に対して塗布エリア６ａの内側に向って入り込む形状となっており、さらに隣接する前記２つのノズル通過点（第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ）の中間点で最も塗布エリア６ａの中央側に入り込む形となっている。

この後、塗布ノズル１５ａは同様の移動経路をたどり、第２のノズル通過点Ｐ２Ｃ、第１のノズル通過点Ｐ１Ｃ、第２のノズル通過点Ｐ２Ｄ、第１のノズル通過点Ｐ１Ｄを経由して再び第２のノズル通過点Ｐ２Ａに戻る。そしてこの後塗布終了点としての中心点Ｃに到達したならば、ノズル１５ａからのペースト吐出を終了して塗布ノズル１５を上昇させ、１つの塗布エリア６ａに対する描画塗布を完了する。すなわち、この描画塗布においては、塗布開始点である中心点Ｃに塗布ノズル１５ａを下降させ、所定の移動経路を経由して再び塗布終了点である中心点Ｃに戻るまでの間、塗布ノズル１５ａは中途で塗布を中断することなく一筆描き動作で移動を行っている。また、この描画塗布においては、塗布ノズル１５ａの吐出口から吐出されたペーストが、塗布ノズル１５ａの吐出口の移動軌跡によって囲まれた領域を満たしている。

なお本実施の形態では、塗布開始点および塗布終了点を塗布エリア６ａの中心点Ｃに設定しているが、塗布開始点、塗布終了点をそれぞれ図４に示すような種々の位置に設定してもよい。すなわち図４の（イ）では、塗布開始点Ｐｓおよび塗布終了点Ｐｅのいずれもが中心点Ｃに設定されており、（ロ）では塗布開始点Ｐｓが中心点に、塗布終了点Ｐｅが中心点Ｃからオフセット量ｄ１だけ離れた近傍に設定され、（ハ）では塗布終了点Ｐｅが中心点に、塗布開始点Ｐｓが中心点Ｃからオフセット量ｄ２だけ離れた近傍に設定されている。すなわち、上記（イ）（ロ）（ハ）では塗布開始点Ｐｓおよびまたは塗布終了点Ｐｅが中心点Ｃに設定されている。

また、図４の（ニ）では、塗布開始点Ｐｓおよび塗布終了点Ｐｅのいずれもが中心点Ｃからそれぞれオフセット量ｄ３，ｄ４だけ離れた近傍に設定された例を示しており、さらに（ホ）では、塗布開始点Ｐｓおよび塗布終了点Ｐｅの双方が、中心点Ｃからオフセット量ｄ５だけ離れた近傍の同一点に設定された例を示している。

上記のように塗布開始点Ｐｓ、塗布終了点Ｐｅの位置設定を種々のパターンで行うことにより、従来描画塗布において生じていた以下のような不具合を防止することができる。すなわち、描画パターンによっては塗布エリアの中心点に塗布ノズル１５ａの移動経路が重なって同一範囲にペーストが重複して塗布される場合が生じ、このような重複塗布が行われると中心点Ｃの塗布高さが過大となる。この結果、塗布ノズル１５ａの下端部にペーストが付着することによるノズル目詰りなどの不具合が生じ易い。このような場合には、図４の各種パターンから適切な塗布開始点および塗布終了点の設定を選択することにより、特定範囲にペーストが集中して塗布されるのを防止することができる。

図５は、上記実施の形態で示したＸ字形状以外の描画パターンの例を示している。図５において（イ）はアスタリスク形状であり、Ｘ字形状に十字形状を重ねて中心部の塗布量を増やしたパターンである。図中Ｐ３Ａ〜Ｐ３Ｄが、第１のノズル通過点，Ｐ４Ａ〜Ｐ４Ｌが第２のノズル通過点である。また（ロ）は雪印形状であり、アスタリスク形状よりも更に中心部の塗布量を増やしたものである。図中Ｐ５Ａ〜Ｐ５Ｄが第１のノズル通過点、Ｐ６Ａ〜Ｐ６Ｚ，Ｐ６ａ，Ｐ６ｂが第２のノズル通過点である。雪印形状は、大型チップをボンディングする場合、すなわち塗布エリアが広い場合に有効である。（ハ）は塗布エリアが長方形である場合に用いられるダブルＹ形状であり、（ニ）はダブルＹ形状の中心部分の塗布量を増やしたパターンとなっている。図中Ｐ７Ａ〜Ｐ７Ｄが第１のノズル通過点、Ｐ８Ａ〜Ｐ８Ｇが第２のノズル通過点である。

いずれのパターンも付記したノズル経路パターンに示すように、塗布ノズルによる描画を中断することなく一筆描きで描画塗布を行うものであり、塗布ノズルが１つのコーナーのノズル通過点から次のコーナーのノズル通過点に至る移動経路が、２つのコーナーのノズル通過点を結ぶ直線に対して塗布エリアの内側に向って入り込む形状となっている。また、いずれのパターンにおいても、塗布ノズル１５ａの吐出口から吐出されたペーストが、塗布ノズル１５ａの吐出口の移動軌跡によって囲まれた領域を満たしている。

このような描画塗布のパターンを用いることにより、以下に説明する効果を得ることができる。まず一筆描きであることから次の塗布線に移るためのノズル昇降動作を行う必要がなく、ノズル移動を高速で行うことができる。またペースト吐出が連続して行われるため吐出の断続時に必要とされる応答時間や安定時間などのロス時間が発生しない。更には、吐出の断続によって生じる塗布量のばらつきや、ノズル先端からのペーストの糸引きによる塗布形状の不具合が発生しない。このように、上記塗布パターンによれば、塗布効率を向上させるとともに、塗布品質の安定したペースト塗布を行うことができる。

なお本実施の形態では、塗布開始点から塗布終了点に至る移動途中にのみ描画塗布によるペースト塗布を行う例を示しているが、塗布ノズル１５ａが移動を開始する前、または移動を終了した後に、描画塗布とは別にペーストを塗布エリアの中央部に追加塗布するようにしてもよい。これにより、描画塗布のみでは全体の塗布量が確保出来ないような場合においても、塗布ノズルが静止した状態で安定して吐出を行わせて総塗布量を調整することが可能となり、高い精度の塗布量管理が実現できる。

本発明のペースト塗布装置およびペースト塗布方法は、塗布開始点から塗布エリアのコーナー位置近傍に設定されるノズル通過点を経由して塗布エリアの内側に入り込む形の移動経路をたどった後に塗布終了点に至る移動を一筆描き動作によって行うようにしたので、吐出の断続による塗布効率の低下や、塗布量のばらつき、塗布形状不良などの不具合を防止することができる。
また好ましくは、塗布開始点および塗布終了点の位置を塗布エリアの中心点に対して適切に設定するようにしたので、ノズル先端へのペーストの付着を防止することができ、さらに描画塗布とは別に塗布エリアの中央部にペーストを追加塗布するようにしたので、総塗布量を調整することができるという効果を有し、基板にチップをボンディングするため等のペースト塗布装置、ペースト塗布方法として有用である。

本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図 本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態のペースト塗布パターンの説明図 本発明の一実施の形態のペースト塗布順序の説明図 本発明の一実施の形態の描画パターンの説明図

符号の説明

６ リードフレーム
６ａ 塗布エリア
７ ペースト
１０ 移動テーブル
１５ シリンジ
１５ａ 塗布ノズル
２２ バルブ駆動部
２６ 記憶部
２８ 制御部
Ｃ 中心点
Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃ、Ｐ１Ｄ 第１のノズル通過点
Ｐ２Ａ、Ｐ２Ｂ、Ｐ２Ｃ、Ｐ２Ｄ 第２のノズル通過点
Ｐｓ 塗布開始点
Ｐｅ 塗布終了点

Claims (2)

1. 塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出させて塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布装置であって、前記吐出口からペーストを吐出させるペースト吐出手段と、前記吐出口を前記塗布対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、前記ペースト塗布の塗布開始点、塗布終了点および前記塗布エリアの各コーナー位置近傍に設定されるノズル通過点の位置を記憶する記憶手段と、前記吐出口が前記塗布開始点から前記ノズル通過点を経由して塗布終了点に至るまでの移動を前記塗布ノズルの移動軌跡を交差させない一筆描き動作によって行わせるべく前記移動手段を制御する制御手段とを備え、前記吐出口の移動軌跡が、隣接するコーナーのノズル通過点の中間点で最も塗布エリアの中央側に入り込む形状となり、かつ前記ペーストが前記移動軌跡で囲まれた領域を満たすとともに当該領域が前記各コーナーに向かって先細りの形状であることを特徴とするペースト塗布装置。
2. 塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出させて塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、前記塗布ノズルの吐出口を塗布開始点から前記塗布エリアの各コーナー位置近傍に設定されるノズル通過点を経由して塗布終了点に至るまでの移動経路を前記塗布ノズルの移動軌跡を交差させない一筆描き動作によって移動させることによりペーストを描画塗布する工程において、１つのコーナーのノズル通過点から次のコーナーのノズル通過点に至る移動経路が、前記２つのノズル通過点を結ぶ直線に対して前記塗布エリアの内側に入り込む形状となり、かつ前記ペーストが前記移動軌跡で囲まれた領域を満たすとともに当該領域が前記各コーナーに向かって先細りの形状であることを特徴とするペースト塗布方法。

Images