(57)【要約】【課題】  低コストで信頼性よくダイを導電性パターンに装着可能なチップ部品装着方法を提供する。【解決手段】  本発明のチップ部品装着システムは、全体の制御を行う演算処理制御装置１０と、ウエハ２の移動とチップ装着を行うウエハ移動チップ装着装置１１と、導電性モジュール１が形成されたリール状基板３の送り出しを制御するリール送り出し装置１２と、ダイ６と導電性モジュール１とを接着する接着剤を硬化させる接着剤硬化装置１３とを備えている。複数のダイ６を同時に導電性モジュール１に装着できるため、RFIDチップ１個あたりの製造時間を短縮でき、導電性モジュール１の大量生産にも十分に対応可能である。また、熟練作業者や高価な自動化設備を必要とせずに、簡易な手法でダイ６を導電性モジュール１に装着できる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台上に、複数のダイを有するウエハを載置するステップと、
特定の前記ダイの位置に合わせて、前記ウエハの上方に導電性モジュールを位置決めするステップと、
前記支持台の下方から前記特定のダイを押し上げて、前記特定のダイを前記導電性モジュールに接触させるステップと、
接触された前記導電性モジュールと前記特定のダイとを接合するステップと、を備え、
前記ウエハを二次元方向に移動させて、前記位置決めするステップと、前記特定のダイを前記導電性モジュールに接触させるステップと、前記導電性モジュールと前記特定のダイとを接合するステップとを繰り返し行うことを特徴とするチップ部品装着方法。
【請求項２】
複数の前記導電性モジュールが列状に形成されたリール状基板に、位置決め用の指標が一定間隔で設けられ、この指標に基づいて、前記特定のダイと前記導電性モジュールとの位置決めを行うことを特徴とする請求項１に記載のチップ部品装着方法。
【請求項３】
前記指標は、前記リール状基板を長手方向に送り出すためのスプロケット孔であり、該スプロケット孔は前記導電性モジュールのそれぞれに対応づけて一定間隔で設けられることを特徴とする請求項２に記載のチップ部品装着方法。
【請求項４】
前記指標を光学的に読み取って、前記導電性モジュールを位置決めすることを特徴とする請求項２に記載のチップ部品装着方法。
【請求項５】
前記支持台の複数箇所に配置され上下に移動可能な複数の押引ピンを任意に動作させて、前記特定のダイを押し上げることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項６】
前記複数の押引ピンは同時にそれぞれ異なるダイを押し上げ可能であることを特徴とする請求項５に記載のチップ部品装着方法。
【請求項７】
前記導電性モジュールの所定箇所には、半田バンプが付着しており、
この半田バンプにより前記導電性モジュールおよび前記ダイを接触させた状態で、レーザを照射して前記半田バンプを加熱接合することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項８】
前記導電性モジュールの所定箇所には、光硬化性接着剤が付着しており、
この光硬化性接着剤により前記導電性モジュールおよび前記ダイを接触させた状態で、紫外線を照射して前記光硬化性接着剤を硬化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項９】
前記導電性モジュールの所定箇所には、超音波により硬化する接合部材が付着しており、
この接合部材により前記導電性モジュールおよび前記ダイを接触させた状態で、超音波を照射して前記接合部材を硬化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項１０】
前記ダイは、RFID（Radio Frequency Identification）チップであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項１１】
前記導電性モジュールの前記ダイが接触される箇所の幅は、前記ダイの１辺の長さの整数倍と隣接する２つの前記導電性モジュール間の間隔とのずれを考慮に入れて設定されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のチップ部品装着方法。
【請求項１２】
複数のダイを有するウエハを載置可能な支持台を二次元方向に移動させる支持台移動制御手段と、
前記支持台の上方に配置される導電性モジュールを長手方向に移動させるモジュール移動制御手段と、
前記支持台の下方から前記ダイを上方に押し上げ可能な押引ピンの駆動を制御するピン駆動制御手段と、
ウエハ上に残存する前記ダイの位置を示すダイマップ情報を格納するダイ情報格納手段と、
前記ダイマップ情報に基づいて、前記支持台移動制御手段による制御量と前記ピン駆動制御手段による制御量とを決定する支持台ピン制御手段と、を備えることを特徴とするチップ部品装着システム。
【請求項１３】
ウエハ上に前記ダイが残存しているか否かを判定するダイ残存判定手段と、
ウエハ上に前記ダイが残存していないと判定されると、ウエハを送り出すウエハ移動制御手段と、を備えることを特徴とする請求項１２に記載のチップ部品装着システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハから切り出したダイを導電性モジュールに接合するチップ部品装着方法およびチップ部品装着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
RFID（Radio Frequency Identification）チップを用いた無線IDシステム（以下、RFIDシステム）は、非接触で情報を伝送するための有用な手段であり、種々の分野で幅広く利用されている。この種のRFIDシステムは、トランスポンダまたはタグとも呼ばれている。RFIDチップは、シリコンウエハ上に半導体プロセスを用いて形成され、一つのウエハ上に多数のRFIDチップを形成することができる。
【０００３】
RFIDシステムは、世界的規模で急速に広がっているが、RFIDチップの製造コストを決める要因は３つある。第１の要因はRFIDチップ自身のコストである。第２の要因は、RFIDチップを実装するモジュールの最終組立コストである。第３の要因は、RFIDチップをモジュールに実装するコストである。
【０００４】
これら３つの要因のうち、第３の要因は、全体のコストに対する影響が大きいにもかかわらず、コスト削減が十分に図れていないのが現実である。
【０００５】
現在、ウエハから切り出したダイを基板に装着する手法は数多く提案されている。最も初期的な手法は、標準ICのパッケージング技術を用いた手法である。図１２はこの種の従来のダイ装着方法を説明する図である。図１２のダイ４１は、エポキシまたは共融合金（eutectic）を用いて基板４２上に上向きに取り付けられ、熱を与えて摩擦しながら接着する。次に、ワイヤボンディング４３を用いて、チップのパッドと基板上の導電パターン４４とを接続する。この組立手法は、それ自身コスト高であるだけでなく、堅固で高価な基板材を必要とする。
【０００６】
RFIDシステムの製造メーカが一般に用いている典型的な手法は、図１３に示すように、導電パターンの形成されたチップ４５を下向きにして（基板に対向させて）基板に接合するものであり、この手法はフリップチップ・ボンディングと呼ばれている。この場合、チップのパッドが導電パターン４４と電気的に接続される。
【０００７】
チップのパッドと導電パターン４４との間の抵抗性コンタクトには、種々の形態が考えられる。典型的には、導電性エポキシでパッドと導電パターンとを接合する。あるいは、導電性パターンの上にパッドを圧着してもよい。その他の代替手段としては、導電性パターンの上にダイ・パッドを超音波接合する手法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの種々の手法は、製造コストの観点では大きな差異はない。しかも、これらの手法では、チップを導電性パターンに接合する際の位置合わせ等に、熟練工の手作業を必要とし、一般的に低スループットでコスト高になりやすい。
【０００９】
また、低周波数帯（100MHz以下）では、導電性パターンとチップとの間の距離をそれほど必要としないのに対し、高周波数帯（400MHz以上）では、最終組立時に両部品の間の容量カップリングを調整するために、両部品間の距離をある程度必要とする。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低コストで信頼性よくダイを導電性パターンに装着可能なチップ部品装着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題点を解決するために、本発明の一態様は、支持台上に、複数のダイを有するウエハを載置するステップと、特定の前記ダイの位置に合わせて、前記ウエハの上方に導電性モジュールを位置決めするステップと、前記支持台の下方から前記特定のダイを押し上げて、前記特定のダイを前記導電性モジュールに接触させるステップと、接触された前記導電性モジュールと前記特定のダイとを接合するステップと、を備え、前記ウエハを二次元方向に移動させて、前記位置決めするステップと、前記特定のダイを前記導電性モジュールに接触させるステップと、前記導電性モジュールと前記特定のダイとを接合するステップとを繰り返し行う。
【００１２】
また、本発明の他の一態様は、複数のダイを有するウエハを載置可能な支持台を二次元方向に移動させる支持台移動制御手段と、前記支持台の上方に配置される導電性モジュールを長手方向に移動させるモジュール移動制御手段と、前記支持台の下方から前記ダイを上方に押し上げ可能な押引ピンの駆動を制御するピン駆動制御手段と、ウエハ上に残存する前記ダイの位置を示すダイマップ情報を格納するダイ情報格納手段と、前記ダイマップ情報に基づいて、前記支持台移動制御手段による制御量と前記ピン駆動制御手段による制御量とを決定する支持台ピン制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のダイを同時に導電性モジュールに装着でき、かつウエハ上のすべてのダイを効率よく導電性モジュールに装着できるため、低コストで、信頼性よく、かつ高速にダイの装着が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は導電性モジュール１とウエハ２との位置関係を示す平面図である。図示のように、複数の導電性モジュール１が列状にリール状基板３に形成されている。このリール状基板３は、フィルムを基材としており、このフィルム上には導電性パターンにより導電性モジュール１が形成されている。導電性モジュール１の形状は特に問わないが、例えば図２に拡大して示すように、左右に形成された矩形状の導電性パターン４と、これら導電性パターン４から内側に伸びる線状パターン５とで構成され、これら左右の線状パターン５の間に、ウエハ２から切り出されたダイ６が接合される。
【００１６】
リール状基板３上の導電性パターン４の外側には、図１に示すように一定間隔でスプロケット孔７が形成されている。このスプロケット孔７には、不図示のピンが係合されて、リール状基板３を長手方向に送り出す。これにより、導電性モジュール１は所望の位置に機械的に位置決めされる。スプロケット孔７自体の位置ずれはほとんどないため、スプロケット孔７を基準として導電性モジュール１を位置決めすることで、位置決め精度が非常に高くなる。
【００１７】
スプロケット孔７を用いる他に、光学的に読み取り可能なマークをリール状基板３上に設けて、このマークの位置を光学的に検出して位置決めを行う手法を採用してもよいが、スプロケット孔７を用いて機械的に位置決めを行う方が低コストで、精度よくかつ高速に位置決めを行うことができる。
【００１８】
スプロケット孔７は、導電性モジュール１に対応して設けられる。図２の例では、一つの導電性モジュール１に対して４個のスプロケット孔７を設けているが、スプロケット孔７の数には特に制限はない。
【００１９】
ウエハ２には、個別に切り出し可能な多数のダイ６が形成されている。これらダイ６は、RFIDチップであり、不図示のアナログ回路部とデジタル回路部が内蔵されている。アナログ回路部は、無線信号の送受信を行うRF入出力部と、整流部と、昇圧部と、電源部と、タイミング制御部とを有する。デジタル回路部は、チップ全体の制御を行う制御部と、無線で送受信を行う情報を格納するメモリとを有する。
【００２０】
図２に示すように、同時に接合されるダイ６同士の間隔（ピッチ）は、１個分のダイ６の高さに、同時に接合される隣接ダイ間のダイ数を掛けた値に等しい。例えば、ダイ６の高さが1.1 mmと仮定し、隣接ダイ間のダイ数が15個であるとすると、1.1mm×15＝16.5mmになる。一方、リール状基板３上の導電性モジュール１のピッチは16mmである。したがって、導電性モジュール１のピッチとダイ６のピッチで、16.5−16＝0.5mmのオフセットが生じる。
【００２１】
本実施形態では、このようなオフセットを見込んで、導電性モジュール１から伸びる線状パターン５の幅を、オフセットに略等しい0.5mmに設定している。これにより、複数のダイ６を同時に複数の導電性モジュール１に装着する場合に、必要十分なオフセットを実現している。
【００２２】
なお、何個のダイ６を同時に複数の導電性モジュール１に接合できるかは、本システムの処理能力に依存する。本実施形態では、同時に接合可能なダイ６の最大数については特に制限はない。
【００２３】
図３は本発明の一実施形態に係るチップ部品装着システムの全体構成を示すブロック図である。図３のチップ部品装着システムは、全体の制御を行う演算処理制御装置１０と、ウエハ２の移動とチップ装着を行うウエハ移動チップ装着装置１１と、導電性モジュール１が形成されたリール状基板３の送り出しを制御するリール送り出し装置１２と、ダイ６と導電性モジュール１とを接着する接着剤を硬化させる接着剤硬化装置１３とを備えている。
【００２４】
ウエハ移動チップ装着装置１１は、ウエハ２を支持する支持台の移動を制御する支持台移動装置１４と、ピン制御装置１５と、ウエハ２を送り出すウエハ送り出し装置１６とを有する。
【００２５】
支持台移動装置１４は、Ｘ方向移動ステッピングモータ１７と、Ｙ方向移動ステッピングモータ１８とを有する。
【００２６】
演算処理制御装置１０は、ウエハ２上のダイ６の位置を示すダイマップを記憶するダイマップ記憶部２１と、新たなダイマップを作成してダイマップ記憶部２１のダイマップを更新するダイマップ更新部２２と、ダイマップ記憶部２１からダイマップを読み込むダイマップ読込部２３と、ウエハ２の移動量とピンの制御量を計算するウエハ移動量ピン制御計算部２４と、ピン制御情報をピン制御装置１５に供給するピン制御情報出力部２５と、同時に動作させる押引ピンの位置を示すピンマップを記憶する押引ピンマップ記憶部２６と、ウエハ２のＸ方向の移動制御情報をＸ方向移動ステッピングモータ１７に供給するＸ方向移動制御情報出力部２７と、ウエハ２のＹ方向の移動制御情報をＹ方向移動ステッピングモータ１８に供給するＹ方向移動制御情報出力部２８と、リールの送り出し制御量と接着剤の硬化制御情報を出力するリール／接着剤硬化制御情報出力部２９と、ウエハ２の送り出し制御情報をウエハ送り出し装置１６に供給する送り出し制御情報出力部３０とを備える。
【００２７】
図４は本発明のチップ部品装着システムの処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、演算処理制御装置１０により実行される。
【００２８】
まず、ウエハ移動量ピン制御計算部２４は、ダイマップ読込部２３を介して、ウエハ２上のダイマップをダイマップ記憶部２１から読み込む（ステップＳ１）。次に、ウエハ移動量ピン制御計算部２４は、押引ピンマップを押引ピンマップから読み込む（ステップＳ２）。
【００２９】
次に、ウエハ移動量ピン制御計算部２４は、ステップＳ１，Ｓ２の情報を用いて、同時に装着するダイ６群を決定し（ステップＳ３）、ウエハ２のＸＹ方向の移動量と押引ピンの制御情報を計算する（ステップＳ４）。
【００３０】
次に、Ｘ方向移動制御情報出力部２７およびＹ方向移動制御情報出力部２８はそれぞれ、ウエハ２の支持台のＸ方向およびＹ方向の移動制御情報を出力する（ステップＳ５）。そして、ピン制御情報出力部２５は、同時に押し上げる押引ピンの制御情報を出力する（ステップＳ６）。
【００３１】
次に、ウエハ移動量ピン制御装置１５は、ウエハ２上に未処理のダイ６が残っているか否かを確認し（ステップＳ７）、残っていれば、ダイマップ更新部２２によりダイマップを更新する（ステップＳ８）。残っていなければ、送り出し制御情報出力部３０はウエハ２の送り出し制御情報を出力し（ステップＳ９）、新しいウエハ２のダイマップを読み出して（ステップＳ１０）、ダイマップ更新部２２によりダイマップを更新する（ステップＳ８）。
【００３２】
ステップＳ８の処理が終了すると、ウエハ移動量ピン制御計算部２４は、ウエハ２上に未処理のダイ６が残っているか否かを確認し（ステップＳ１１）、残っていればステップＳ１以降の処理を繰り返し、残っていなければ、接着剤硬化装置１３に制御情報を出力し（ステップＳ１２）、かつリール送り出し装置１２に送り出し制御情報を出力する（ステップＳ１３）。次に、導電性モジュール１が残っているか否かを確認し、残っていなければ処理を終了し、残っていればステップＳ１以降の処理を繰り返す。
【００３３】
このように、本実施形態は、ウエハ２上の複数のダイ６を同時に複数の導電性モジュール１に装着できるという特徴を有する。最初は、ウエハ２上にすべてのダイ６が存在するため、導電性モジュール１のピッチに合わせて、ウエハ２上の複数のダイ６が同時に複数の導電性モジュール１に装着される。二回目以降、回数を経るたびにウエハ２上のダイ６の数が少なくなるため、同時に装着されるダイ６の数が次第に減少する。演算処理制御装置１０は、最も効率よくダイ６を導電性モジュール１に装着できるように図４の処理手順に従って押引ピンと支持台を制御する。
【００３４】
図５〜図１０は導電性モジュール１へのダイ６の装着手順の一例を示す断面図である。図５に示すように、ウエハ２は支持台３１の上に載置される。この支持台３１は二次元方向（ＸＹ方向）に移動可能である。支持台３１の内部には、図５に点線で示すように複数の押引ピン３２が設けられ、ピン制御装置１５の制御により、ダイ６を上方に押し上げる。複数の押引ピン３２は同時に複数のダイ６を押し上げることができるが、どの押引ピン３２を動作させるかはピン制御装置１５により制御される。
【００３５】
まず、図５に示すように、支持台３１の上にウエハ２を載置し、その上方に導電性モジュール１が形成されたリール状基板３を配置した状態で、導電性モジュール１とダイ６との位置決めを行う。リール状基板３の位置決めは、上述したようにスプロケット孔７で機械的に行う。あるいは、リール状基板３に一定間隔でマークを形成しておき、このマークを光学センサで読み取って位置決めを行ってもよい。
【００３６】
位置決めが終了すると、次に、押引ピン３２を同時に押し上げてダイ６を導電性モジュール１に接触させる。図６の例では、ダイ６に半田バンプ８が予め付着している例を示しており、ダイ６と導電性モジュール１は半田バンプ８を介して接触する。
【００３７】
次に、ダイ６と導電性モジュール１を接触させた状態で、図７に示すように接触部付近に上方からレーザを照射して、半田バンプ８を加熱接合する。これにより、半田バンプ８が溶解してダイ６と導電性モジュール１が堅固に接合される。その後、押し上げた押引ピン３２を押し下げる。
【００３８】
なお、ダイ６と導電性モジュール１との接合手段は、特に制限はなく、半田バンプ８を用いる以外に、光硬化性接着剤を用いてもよい。この場合、図８に示すように、押引ピン３２を押し上げてダイ６を導電性モジュール１に接触させた状態で、上方から接触部付近に紫外線を照射する。これにより、接着剤が硬化してダイ６と導電性モジュール１は堅固に接合される。
【００３９】
ダイ６が導電性モジュール１に接合されると、図９に示すように、押引ピン３２を支持台３１の下まで押し下げる。次に、図１０に示すように、支持台３１を二次元方向に移動させるとともに、リール状基板３も所定量だけ移動させて、新たなダイ６を導電性モジュール１に位置決めして、上述した図５以降の処理を繰り返す。
【００４０】
上述した実施形態では、レーザを照射して半田バンプを溶解する例を説明したが、超音波を用いて接合を行ってもよい。この場合、図１１に示すように、超音波により硬化する接合材料をダイ６に付着させておき、超音波発振器３３から超音波を発振させて接合材料を硬化させる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、熟練作業者や高価な自動化設備を必要とせずに、簡易な手法でダイ６を導電性モジュール１に装着できる。また、本実施形態では、複数のダイ６を同時に導電性モジュール１に装着できるため、RFIDチップ１個あたりの製造時間を短縮でき、導電性モジュール１の大量生産にも十分に対応可能である。
【００４２】
また、本実施形態によれば、ダイ６の左右に導電性パターン１が配置されるため、RFIDチップの動作周波数に依存せずに、種々のRFIDチップに適用可能である。
【００４３】
本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化できる。また、本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲に基づいて、種々の実施形態が推考可能である。また、これら実施形態を任意に組み合わせて実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】導電性モジュール１とウエハ２との位置関係を示す平面図。
【図２】図１の一部を拡大した図。
【図３】本発明の一実施形態に係るチップ部品装着システムの全体構成を示すブロック図。
【図４】本発明のチップ部品装着システムの処理手順の一例を示すフローチャート。
【図５】導電性モジュール１へのダイ６の装着手順の一例を示す断面図。
【図６】図５に続く装着手順を示す図。
【図７】図６に続く装着手順を示す図。
【図８】図７に続く装着手順を示す図。
【図９】図８に続く装着手順を示す図。
【図１０】図９に続く装着手順を示す図。
【図１１】超音波を用いて接合を行う例を示す図。
【図１２】従来のダイ装着方法を説明する図
【図１３】RFIDシステムの製造メーカが一般に用いている典型的な製造方法を説明する図。
【符号の説明】
【００４５】
１  導電性モジュール
２  ウエハ
３  リール状基板
４  導電性パターン
５  線状パターン
６  ダイ
７  スプロケット孔
１０  演算処理制御装置
１１  ウエハ移動チップ装着装置
１２  リール送り出し装置
１３  接着剤硬化装置
１４  支持台移動装置
１５  ピン制御装置
１６  ウエハ送り出し装置
２１  ダイマップ記憶部
２２  ダイマップ更新部
２３  ダイマップ読込部
２４  ウエハ移動量ピン制御装置
２５  ピン制御情報出力部
２６  押引ピンマップ記憶部
２７  Ｘ方向移動制御情報出力部
２８  Ｙ方向移動制御情報出力部
２９  リール／接着剤硬化制御情報出力部
３０  送り出し制御情報出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004297066.tif 000011
【図１０】
2004297066.tif 000012
【図１１】
2004297066.tif 000013
【図１２】
2004297066.tif 000014
【図１３】
2004297066.tif 000015