(57)【要約】本発明は、基板（２０）に半導体素子（１２）を実装するための工程及び装置（１０）を提供する。詳細には、装置（１０）は、基板（２０）に半導体素子（１２）を配置するための支持フレーム（４０）に配置された配置機構（３００）を含む。リフローブン／炉（４００）が装置（１０）に組み込まれているため、半導体素子（１２）及び基板（２０）を外部の炉に移送する必要がない。本発明の別の特徴は、吸引によって移送される基板を効率的に吸引できるように適合された改良真空基板チャックアレイ（２００、２５０）を提供することを含む。本発明の更なる特徴は、基板（２０）に設けられる共晶はんだ（６１０）の酸化を防止するためにフラックスレスリフロー工程を含む。
2004537853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構成要素を基板に取り付けるための装置であって、
支持フレームと、
半導体構成要素を基板上に配置するための前記フレームに取り付けられた配置手段と、
複数の基板及びその基板に配置された半導体構成要素を、直接前記フレームで実質的に一回の動作で加熱するための、前記配置手段に近接して前記フレームに直接取り付けられたオーブンとを含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記オーブンが、第１の位置とその第１の位置とは異なる第２の位置との間で移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記オーブンが、前記加熱動作が実施されるときに、前記第１の位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記オーブンが、前記加熱動作の前及び後は前記第２の位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記オーブンが加熱区画を含み、前記加熱動作が実施される前に、複数の基板及び半導体構成要素を前記区画内に配置するべく、前記オーブンが前記第２の位置から前記第１の位置に垂直下方に移動可能であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記オーブンが、前記加熱動作が実施された後で、半導体構成要素がボンディングされた複数の基板を前記区画から出すべく、前記第１の位置から前記第２の位置に垂直上方に移動可能であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記オーブンが下側部分を含み、前記区画が、複数の基板及びその基板に配置された半導体構成要素を受容するための、前記下側部分に形成された少なくとも１つの開口を含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記オーブンが、その前記下側部分を画定するベース部材を含み、前記少なくとも１つの開口が、前記ベース部材に直線的に配列された複数の開口を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の開口がそれぞれ、複数の基板及びその基板に配置された半導体構成要素を受容するような大きさ及び形状を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記オーブンが、下側端部を有する外側ハウジングシェルと、その下側端部に近接して配置されたべース部材とを含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記オーブンが、前記外側ハウジングシェルに形成された、前記ベース部材に複数の開口を備えた加熱区画と、加熱されたガスを前記区画、従って前記開口に供給するための供給手段とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記供給手段が、前記区画内に設けられた第１の穿孔チューブを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記オーブンが、前記区画からガスを除去するための除去手段を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記除去手段が、前記区画に設けられた第２の穿孔チューブを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
更に、前記供給手段に加熱されたガスを搬送するための前記フレームに設けられた搬送手段を含み、前記搬送手段が、ガス供給源、及びそのガス供給源と前記第１のチューブとの間に配置されたヒーターを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
更に、前記フレームに取り付けられたポンプを含み、前記ポンプが、前記区画からガスを抜き取るべく前記第２のチューブを吸引するために前記第２のチューブに連結されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記オーブンが、前記加熱動作の実施中に、前記区画を断熱するために前記外側ハウジングシェルに取り付けられた断熱ジャケットを含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記外側ハウジングシェルが両端に一対の端部を備えており、前記断熱ジャケットが、前記外側ハウジングシェルに設けられた、前記両端部間に延在する複数のチューブを含み、これらのチューブが、前記区画を取り囲むように前記外側ハウジングシェルに配設されており、前記加熱動作の実施中に、その内部を水が通過できるような大きさ及び形状を有することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記断熱ジャケットが一対の中空壁部を含み、前記中空壁部の一方が、前記外側ハウジングシェルの一方の前記端部に近接して配置されており、前記中空壁部の他方が、前記外側ハウジングシェルの他方の前記端部に近接して配置されており、水が一方の前記中空壁部から他方の前記中空壁部に流れることができるように、前記中空壁部が前記断熱ジャケットの前記チューブに取り付けられていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記オーブンが、前記断熱ジャケットに設けられた断熱層と、この断熱層に少なくとも部分的に覆われた、前記区画を画定する内部ハウジングシェルとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
更に、複数の基板を支持するためのステージを含み、このステージが、その上に配置された基板を前記配置手段によって保持された半導体構成要素に整合させることができるように、前記フレームに移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記配置手段が配置ステーションに配置されており、前記オーブンが加熱ステーションに配置されており、複数の基板及びその基板に配置された半導体構成要素を前記配置ステーションから前記加熱ステーションに移送できるように、前記ステージが移動可能であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ステージが、その上に配置された複数の基板をグリップするための吸引式グリップ手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記配置手段がボンディングヘッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
複数の基板を移送するための装置であって、
それぞれが基板を受容できる大きさ及び形状を有する複数の開口を備えた少なくとも１つのプレートを含み、
前記各開口が、側壁及び底部壁によって画定され、
前記各底部壁が、対応する１つの前記開口に受容された基板を吸引するための吸引手段を含み、
前記各側壁が、対応する１つの前記底部壁と共同して実質的に鋭角な角を形成し、これにより基板が対応する１つの前記底部壁に対して実質的にフラットに配置されることを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのプレートが、互いに取り付けられた第１のプレート及び第２のプレートを含み、前記開口が前記第１のプレートに形成されていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記開口が前記第１のプレートを貫通していることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記側壁が、前記第１のプレートによって画定されており、前記底部壁が前記第２のプレートによって画定されており、前記各側壁及び前記各底部壁が実質的に真直であることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記各側壁が対応する１つの前記底部壁に対して実質的に直角であることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記第１のプレートが実質的に平面の上面及び底面を有しており、前記側壁が前記上面及び前記下面に対して実質的に垂直に向いていることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２のプレートが前記第１のプレートの前記底面に取り付けられており、複数のプラットフォームを含み、その各プラットフォームが、前記第２のプレートから上方に突出しており、対応する１つの前記開口内に受容されていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記各プラットフォームが、前記第１のプレートの前記上面よりも垂直方向に低い位置に配置された上面を含み、この上面が、対応する１つの前記開口の前記底部壁を画定していることを特徴とする請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
前記各プラットフォームの前記上面が実質的に水平方向に向いており、前記各開口の前記側壁が実質的に垂直方向に向いていることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記吸引手段が、それぞれが対応する１つの前記プラットフォームの前記上面に形成された複数の孔を含み、この対応する１つの孔と連通した複数の通路が前記第２のプレートに形成されていることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記第２のプレートが、前記第１のプレートの前記底面とは反対側に位置する底面を含み、前記底面が、前記通路の少なくとも１つと連通する少なくとも１つのオリフィスを含み、これにより、前記オリフィス、前記通路、及び前記孔を介して前記開口内に受容された基板を吸引できることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記第２のプレートが、前記第１のプレートの前記底面に当接した実質的に平面の上面を含み、前記開口の前記底部壁が、前記第２のプレートの前記上面によって画定されていることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
前記吸引手段が、前記第２のプレートの前記上面に形成された複数の孔を含み、前記第２のプレートが、複数の開口した溝を有する実質的に平面の底面を含み、前記各溝が前記孔を吸引できるように少なくとも１つの前記孔と連通していることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記各開口が、それぞれが基板を受容できる大きさ及び形状を有する複数のウェルを含み、前記開口の前記各ウェルが実質的に直線状に配列されていることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記各開口が複数の連結溝を含み、これらの各溝が、対応する１つの前記開口における近接する一対の前記ウェル間に形成されていることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記底部壁が前記第２のプレートによって画定されていることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項４１】
前記各開口が複数の第２の開口を含み、その第２の開口のそれぞれが、対応する１つの前記開口に受容された基板の角を受容するように位置していることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項４２】
半導体構成要素を基板に取り付けるための方法であって、
支持フレーム上に位置する載置ステーションで、前記各半導体構成要素を対応する１つの前記基板上に載置するステップと、
加熱ステーションで前記基板及びその基板に載置された前記半導体構成要素を加熱するステップとを含み、
前記加熱ステーションが、前記フレーム上で直接前記加熱ステップを実施するために、前記載置ステーションに近接した前記フレームに直接取り付けられたオーブンを有することを特徴とする方法。
【請求項４３】
前記載置ステップを実施する前に、前記フレーム上に移動可能に取り付けられた支持面に前記基板を配置するステップを更に含み、前記基板が前記加熱ステップが完了するまで前記支持面上に配置されていることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記載置ステップを実施した後に、前記基板及びその基板上に載置された前記半導体構成要素を前記載置ステーションから前記加熱ステーションに移送するために前記支持面を移動させるステップとを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
更に、前記基板を前記支持面に取外し可能に固定するために前記基板を吸引するステップを含み、前記基板が、前記載置ステップの最初から前記加熱ステップの最後まで常に前記支持面に固定されていることを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記支持面が、前記フレーム上に移動可能に取り付けされたステージ上に配置されており、前記基板を吸引するための複数の孔を有することを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記オーブンが加熱区画を含み、
更に、前記加熱ステップを実施する前に、前記基板及びその基板上に配置された前記半導体構成要素を前記区画内に配置するべく、前記オーブンを第１の位置から第２の位置に移動させるステップを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
更に、前記加熱ステップを実施した後に、前記基板及びその基板にボンディングされた前記半導体構成要素を前記区画から出すべく、前記オーブンを前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるステップを含むことを特徴とする請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記各半導体構成要素及び対応する１つの前記基板が、それらの間にはんだを備え、前記加熱するステップが、前記はんだをリフローするために実施されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
更に、前記加熱ステップを実施した後に、前記はんだを固化して前記半導体構成要素を前記基板にボンディングするために前記オーブンを冷却するステップを含むことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
半導体構成要素を基板に取り付けるための方法であって、
基板とその基板上に配置された半導体構成要素を実質的に気密された区画内に配置するステップであって、前記基板と前記半導体構成要素の間に共晶はんだが配置されている、前記ステップと、
前記区画内に含まれている空気を排気するステップと、
前記基板と前記半導体構成要素との間に配置された前記共晶はんだをリフローするために、所定時間にわたって加熱されたガスを前記区画内に供給して前記区画を加熱するステップとを含み、
前記加熱されたガスが、前記共晶はんだの酸化を防止するために実質的に酸素を含んでいないことを特徴とする方法。
【請求項５２】
前記はんだが、金と錫を含む合金からなることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記合金が、約８０％の金と約２０％の錫を有することを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記区画を所定の圧力レベルに維持するために、前記加熱されたガスが前記区画内に供給されることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
前記区画が、前記加熱されたガスが前記区画内で実質的に均一に循環するようにバッフルを備えていることを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記圧力レベルの範囲が大気圧から約３０ｐｓｉ（約２０６．８５ｋＰａ）の範囲であることを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記ガスが、前記半導体構成要素に対して実質的に等しい圧力を加えることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記加熱されたガスが約１ｃｆｍ〜約３ｃｆｍ（約０．０２８ｍ３／分〜約０．８４ｍ３／分）の範囲の流速で供給されることにより、前記区画が前記圧力レベルに維持されることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記加熱されたガスが、約２００℃〜約４００℃の範囲のリフロー温度に加熱されることを特徴とする請求項５５に記載の方法。
【請求項６０】
前記リフロー温度が約３５０℃であることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記基板が、前記加熱ステップを実施する間、常にプラットフォームに支持されており、前記区画が前記プラットフォームによって密閉されていることを特徴とする請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
更に、前記区画を加熱する前記ステップの実施中に前記プラットフォームを加熱するステップを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記プラットフォームが、約２００℃〜約４００℃の範囲の第２のリフロー温度に加熱されることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記第２のリフロー温度が約３３０℃であることを特徴とする請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記排気ステップが、前記加熱ステップを実施する前に行われることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項６６】
前記排気ステップが、前記加熱ステップを実施する前及びその最中に行われることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項６７】
前記加熱されたガスが、不活性ガス及びフォーミングガスからなる群から選択されることを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項６８】
前記加熱されたガスが窒素であることを特徴とする請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記配置ステップを実施する前に、前記はんだが前記半導体構成要素と前記基板との間に配置されるように前記半導体構成要素を前記基板に載置するステップを更に含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項７０】
前記載置ステップが、前記半導体構成要素を前記基板上に堆積された前記はんだに対して押圧するステップを含むことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記載置ステップが、前記押圧するステップを実施する前に、前記基板を第１の仮付け温度に、前記第２の半導体構成要素を第２の仮付け温度に加熱するステップを含み、前記第１の仮付け温度及び前記第２の仮付け温度が前記はんだのリフロー温度よりも低いことを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記第１の仮付け温度が、約１００℃〜約３００℃の範囲であり、前記第２の仮付け温度が約２００℃以下であることを特徴とする請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記第１の仮付け温度が約２００℃であり、前記第２の仮付け温度が約１００℃であることを特徴とする請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
更に、前記加熱ステップを実施した後に、前記半導体構成要素を前記基板にボンディングするために、前記区画を冷却するステップを含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。
【請求項７５】
前記冷却ステップが、加熱されていないガスを前記区画に供給して行われることを特徴とする請求項７４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、基板に半導体素子を取付け、かつ／またはボンディングするのに有用な工程、装置、及びこれに必要な部品に関する。
【０００２】
背景技術
リフロー（すなわち、はんだ付け）工程が、ダイを基板にボンディングするために用いられる。リフロー工程は通常、各ダイが基板に載置された後に行われる。具体的には、ボンディングヘッドによって各ダイが基板に載置された後、ボンディングヘッドによりダイが加熱され、ダイが基板にボンディングされる。この加熱工程がそれぞれのダイに対して繰り返されるため、ダイと基板の組立て工程に時間がかかり効率が悪い。別法では、一群の基板上にダイがそれぞれ載置された後、１回の加熱工程を行うことができる。より具体的には、ダイ取付け装置により基板上にダイが配置された後、ダイと基板の組立体が、コンベヤシステムなどの別の移動機構によってその取付け装置から外部リフローブン／炉に移送される。このように外部リフローブン／炉に移送される間に、ダイと基板が互いにずれて、ダイと基板の不整合が生じる可能性がある。
【０００３】
ダイの基板へのはんだ付けでは、例えば、ダイを基板に一時的に固定するためにフラックスが用いられてきた。フラックスを用いたはんだ付け工程に関連して、様々な問題が明らかにされた。例えば、光電子デバイスが、光信号の偏向及び吸収によって残留フラックスに反応してしまう。この結果、フラックスレスはんだ付け工程が、ダイ／基板組立体の製造に用いられるようになってきた。フラックスレスはんだ付けはまた、近年、残留フラックスの洗浄に用いられるクロロフルオロカーボンなどの一般的な化学薬品の環境への影響に配慮して、一層その重要性が増してきた。フラックスレスはんだ付けは、通常は比較的高温で行われるため、ダイ／基板組立体に有害なはんだの酸化が起こり易い。様々なフラックスレスはんだ付けが試みられてきたが、ある程度の成果しか上がっていない。
【０００４】
真空基板チャックアレイもまた、ダイ／基板の組立ての際に基板を保持するために開発されてきた。図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、真空開口８５８を介した吸引により、基板８２０が真空基板チャックアレイ８５０に形成された開口８５２内に保持されている。一般に、開口８５２の底部の角８５４が丸く形成されるため、基板８２０が開口８５２の底部８５６に対してフラットに配置されない（すなわち、図示（９Ｂ）されているようにぴったりとは接触しない）。この結果、真空開口８５８を介した基板８２０の吸引が非効率的かつ／または非効果的となっている。
【０００５】
上記したように、従来のダイ／基板の組立て工程及び装置には様々な問題や欠点がある。従って、このような問題や欠点を解消する改良された工程及び装置が要望されている。
【０００６】
発明の開示
本発明は、上記した従来技術の不都合及び欠点を、新規の改良したダイボンディング装置及びその方法及びその部品を提供することで解消する。本発明の一態様によると、本装置は、半導体構成要素を基板に配置するために、支持フレーム及びその支持フレームに取り付けられた配置機構を含む。リフローオーブン即ちリフロー用の炉が配置機構に近接したフレームに直接設けられているため、複数の基板及びその基板に配置された半導体構成要素を直接フレーム上で実質的に一回の動作で加熱することができ、これにより半導体構成要素及び基板を外部の炉に移送する必要がない。
【０００７】
半導体構成要素を基板に取り付けるための方法も提供する。この方法によると、支持フレーム上に配置された配置ステーションで、各半導体構成要素を対応する１つの基板上に配置する。次に、加熱ステーションで基板及び半導体構成要素を加熱する。加熱ステーションは、加熱ステップをフレーム上で直接実施できるように、配置ステーションに近接したフレーム上に直接取り付けられたオーブンを有する。配置ステップを実施する前に、フレーム上に移動可能に取り付けられた支持面に基板を配置することができる。基板は、加熱ステップが終了するまで支持面に配置しておくことができる。
【０００８】
本発明の別の態様によると、複数の基板を移送するための装置が、基板を受容することができる大きさ及び形状を有する複数の開口を備えた少なくとも１つのプレートを含む。それぞれの開口は、側壁及び底部壁によって画定されている。それぞれの底部壁は、対応する１つの開口内に受容された基板を吸引するための機構を有する。それぞれの側壁は、対応する１つの底部壁と共同して実質的に鋭角な角を形成するため、基板を対応する１つの底部壁に対して実質的にフラットに配置することができる。プレートは、互いに取り付けられた第１のプレートと第２のプレートを含み得る。このような場合、第１のプレートに、このプレートを貫通した開口を形成することができる。側壁は、第１のプレートによって画定されており、底部壁は第２のプレートによって画定されている。それぞれの側壁及び底部壁は実質的に真直である。
【０００９】
本発明の別の態様は、実質的に気密された区画内に基板及びその基板に配置された半導体構成要素を配置するステップと、その区画内に含まれている空気を排気するステップとを含む取付け方法を提供する。基板と半導体構成要素との間には、共晶はんだが配置されている。基板と半導体構成要素との間に配置された共晶はんだをリフローするために、区画内に加熱されたガスが所定時間に亘って供給され、その区画が加熱される。加熱されたガスは、共晶はんだの酸化を防止するために実質的に酸素を含まない。このようにして、フラックスレスはんだ付けを実施することができる。
【００１０】
発明の最適な実施形態
本発明をよりよく理解できるように、添付の図面を用いて本発明の詳細を後述する。
【００１１】
図１‐図３を参照すると、フリップチップ・ダイボンディング装置すなわちボンディングシステム１０が示されている。詳細は後述するが、ダイボンディング装置１０は、オプトエレクトロニク組立体３０の製造においてフリップダイすなわち半導体構成要素１２を基板部材２０（図２６を参照）に正確に整合／取付け／ボンディングするために適合されている。具体的には、ダイボンディング装置１０は、共晶はんだ６１０（図２６を参照）を用いてダイ１２を基板部材２０にボンディングするためにバッチ・フラックスレス・リフロー工程（すなわち、はんだ付け工程）６００（図２５を参照）を実施できるように適合されている。理解及び説明を容易にするために、ダイ１２及び基板部材２０を以下に簡単に説明し、続いてダイボンディング装置１０の構造を説明する。
【００１２】
主に図５、図６、及び図２６を参照すると、ダイ１２は、好ましくは予備形成され、移送中、工程中、検査中、及び組立て中にダイ１２を保護するようにデザインされたワッフル／ゲルパックすなわちトレイ１４で移送される。ダイ１２を、要求に応じてピックアップすることができる。具体的には、トレイ１４の下側を吸引して、ダイピックアップツールまたは真空ピックアップツールを用いて各ダイ１２を容易に取り除くことができる。ダイ１２と同様に、基板部材２０は、好ましくは予め形成され、組立てのためにダイボンディング装置１０に移送される。各基板部材２０は、上面２２、底面２４、側面２６ａ‐２６ｄ、及びコーナーエッジ２８ａ‐２８ｄ（図１０Ａ及び図１０Ｂを参照）を含む。
【００１３】
ダイボンディング装置１０は、主装置ベース組立体４０（図１‐図３を参照）、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０（図３及び図４を参照）、ダイ送り組立体８０及び基板送り組立体８１（図６‐図８を参照）、ボンディングヘッド組立体３００（図４及び図５を参照）、Ｘ−Ｙ−Ｚ光学半組立体３６０（図６を参照）を有する光学系組立体３４０（図５を参照）、一体型２段階リフローブン／炉組立体４００（図４、及び図１７‐図２４を参照）、電子制御システム７００（図１を参照）、電空制御システム７２０（図１を参照）、及びコンピュータ制御システム７４０（図１及び図３を参照）を含む。ダイボンディング装置１０のこれらの各構成部品の構造及び動作について以下に詳述する。
【００１４】
主に図１‐図３を参照すると、主装置ベース組立体４０は、ダイボンディング装置１０の様々な構成要素を支持するための水平バー部材４４ａ及び垂直バー部材４４ｂを有するフレーム組立体４２を含む。ダイボンディング装置１０の構成要素には、例えば、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０、基板送り組立体８１、ボンディングヘッド組立体３００、光学系組立体３４０、一体型リフローブン組立体４００、電子制御システム７００、電空制御システム７２０、及びコンピュータ制御システム７４０が含まれる。ベース組立体４０はまた、システムベース４６を含む。システムベース４６は、好ましくは花崗岩材料から形成される実質的に矩形の上面４６ａ（図１及び図２を参照）を備えている。花崗岩システムベース４６は、高性能軸受け（不図示）によって案内される可動式構成要素及び組立体を含む、ダイボンディング装置１０を支持するその構成要素に安定性を付与するために用いられ、これにより信頼性の高いボンディング工程が実現されている。花崗岩システムベース４６はまた、強い力で繰り返されるボンディング動作に必要な剛性及び安定性をボンディング装置１０に付与している。花崗岩システムベース４６は、入出力（Ｉ／Ｏ）数が多い適用例、及び／または高い結合力（例えば、最大１００ｋｇ）の下で比較的速く硬化する接着材料を用いた適用例に特に適している。別法では、システムベース４６は、他の材料から形成することもできる。システムベース４６は、そこにボルトなどで取り付けられた上部花崗岩ブリッジ４８を含む。上部花崗岩ブリッジ４８は、ボンディングヘッド組立体３００（図４及び図５を参照）並びに光学系組立体３４０の様々な構成部品（図６を参照）を支持するように適合されている。
【００１５】
図３及び図４を参照すると、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０が、ダイ送り組立体８０、ボンディングヘッド組立体３００、及び一体型リフローブン組立体４００（図１７を参照）の様々な構成要素を受容すなわち支持するように適合されている。具体的には、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０は、上部Ｘステージ５２、中間Ｙステージ５４、及び下部静止プラットフォーム５６を含む。Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０はまた、Ｘステージモータ組立体５８（図６を参照）、Ｙステージモータ組立体６０（図６を参照）、及び光配向組立体３６２（図６を参照）を含む。Ｘステージ５２は、Ｘステージモータ組立体５８によってＸ軸方向に移動可能であり、Ｙステージ５４は、Ｙステージモータ組立体６０によってＹ軸方向に移動可能である。従来のあらゆる範囲の移動及び／または分解能を、Ｘステージ５２及びＹステージ５４に適用することができる。Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０の下部静止プラットフォーム５６は、システムベース４６の上面４６ａに取り付けられている。
【００１６】
ダイ送り組立体８０及び基板送り組立体８１には、一対のマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂ、マガジンローダ８４、グリッパー半組立体８６、複数のワッフル／ゲルパックすなわちトレイホルダ８８、及びキャリヤガイド部材１７０（図３及び図６‐図８Ａを参照）が設けられている。マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂはそれぞれ、ダイボンディング装置１０（図３を参照）の前面に近接して配置されており、ハウジング本体９０を含む。図８及び図８Ａを参照すると、ハウジング本体９０のそれぞれは、運搬用ハンドル９４が設けられた上部壁９２、底部壁９６、及び側壁９８及び１００を含み、これらの壁部により、前部開口１０４及び後部開口を有する内部区画１０２が形成されている。各ハウジング本体９０はまた、前部開口１０４及びリア開口のそれぞれを覆うような大きさ及び形状の前部カバー及び後部カバー１１０を含む。側壁９８及び１００の内面１１２及び１１４はそれぞれ、複数の支持レッジ１１６ａ‐１１６ｉを備えている。
【００１７】
ここで図８Ａを参照すると、ダイボンディング装置１０はまた、キャリヤ部材すなわちボート１２０を備えている。具体的には、キャリヤ部材１２０のそれぞれは、好ましくは矩形であって、ステンレス鋼などの金属から形成されるキャリヤハウジング１２２を含む。キャリヤハウジング１２２のそれぞれは、複数の取り付け開口１３１を備えた一対の長手方向に延びたガイド１３０ａ及び１３０ｂを含む。キャリヤ部材１２０の延長ガイド１３０ａ及び１３０ｂは、キャリヤ部材１２０をマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂの対応する一方の内部区画１０２内に配置するために、マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂの支持レッジ１１６ａ‐１１６ｉの対応するセットに取外し可能に係合するような大きさ及び形状を有する。各キャリヤハウジング１２２はまた、実質的に矩形の複数のアレイ状の開口１３２ａ‐１３２ｅを備えている。保持ポスト１３４ａ‐１３４ｈが、後述する目的のためにアレイ状の開口１３２ａ‐１３２ｅのそれぞれの周りに配置されている。
【００１８】
図３及び図８に示されているように、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０に近接して配置されたマガジンローダ８４は、マガジンエレベータ１４０、エレベータモータ１４２、及び一対のクランピング部材１４４ａ及び１４４ｂを含む。マガジンエレベータ１４０は、グリッパー半組立体８６（図７を参照）がボンディング工程のためにマガジンホルダ８２ａまたは８２ｂからキャリヤ部材１２０をグリップしてアンロードするために、Ｚ軸方向にマガジンローダ８４を移動できるように構成されている。各クランピング部材１４４ａ及び１４４ｂは、マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂをマガジンローダ８４に固定するために、マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂに係合するような大きさ及び形状を有する。
【００１９】
ここで図６及び図７を参照すると、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０の上部Ｘステージ５２に取り付けられたグリッパー半組立体８６が、グリッパーモータ１５０、グリッパードライブプーリー１５２、グリッパーベルト１５４、及びグリッパーボールスライド１５６を含む。グリッパー半組立体８６はまた、グリッパーハウジング１５８、グリッパーエアシリンダー１６０、及びその端部の一対のホルダすなわちグリッパー１６４ａ及び１６４ｂを有するグリッパー部材１６２を備えている。グリッパー部材１６２のホルダ１６４ａ及び１６４ｂは、Ｘステージ５２に移動可能に取り付けられており、キャリヤ部材１２０の選択した一方の端部を保持して、マガジンローダ８４からアンロードし、キャリヤガイド部材１７０に配置するように適合されている。
【００２０】
図５及び図６を参照されたい。ワッフル／ゲルパックすなわちトレイホルダ８８が、ダイ１２を含むワッフル／ゲルパック１４をその上に受容するように適合されている。具体的には、トレイホルダ８８は、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０のＸステージ５２上に取り付けられており、そのＸステージ５２と共に移動可能である。各トレイホルダ８８は、好ましくは矩形であって、対応する１つのワッフル／ゲルパック１４を取外し可能に固定するために真空開口１６８を有する。
【００２１】
ここで図６及び図７を参照されたい。キャリヤガイド部材１７０が、トレイホルダ８８に近接したＸ‐Ｙステージ組立体５０のＸステージ５２に取り付けられている。具体的には、キャリヤガイド部材１７０は、一対のキャリヤガイド支持体１７２ａ及び１７２ｂを備えている。各キャリヤガイド支持体は、キャリヤガイド部材１７０上のキャリヤ部材１２０を保持するためにその支持体から突き出た取付けタブ１７４を有する。取付けタブ１７４はそれぞれ、キャリヤ部材１２０の長手方向の延長ガイド１３０ａ及び１３０ｂの取付け開口１３１（図８Ａを参照）の対応する１つに受容されるような形状及び大きさを有する。
【００２２】
ボンディングヘッド組立体３００（図４及び図５を参照）は、従来のボンディングヘッド組立体と同様の方式で構成され動作する。例えば、ボンディングヘッド組立体３００は、装置１０のダイ配置ステーションに配置されており、ハウジング半組立体３０２、ピッチ及びロール半組立体３０４、及び上部チャック半組立体３０６を含む。ハウジング半組立体３０２は、ボンディングヘッド組立体３００の様々な電子部品、空気式部品及び／または機械部品（例えば、モータ、マニフォールド、真空エゼクター及びカメラ部品）を受容するように適合されている。ピッチ及びロール半組立体３０４は、平面性の誤差を排除または低減するように適合されたレベリング機構であって、ハウジング半組立体３０２の下端部に連結されている。上部チャック半組立体３０６は、ピッチ及びロール半組立体３０４に取り付けられており、トレイホルダ８８に配置されたワッフル／ゲルパック１４から個々にダイ１２をピックアップするためのダイピックアップツール（不図示）を保持するように適合されている。上部チャック半組立体３０６はまた、ピックアップしたダイ１２を加熱するように適合されている。これに関連して、上部チャック半組立体３０６は、加熱要素、冷却ジャケット、及び真空ホルダ（不図示）を備えている。
【００２３】
図５及び図６を参照すると、光学系組立体３４０は、従来の光学系組立体と同様に構成され動作する。例えば、光学系組立体３４０は、複数の光学カメラ３４２及びランプハウス部材３４４を含む。光学系組立体３４０は、選択した１つのダイ１２の位置を求め、ワッフル／ゲルパック１４内のその位置を決定するように適合されている。更に、光学系組立体３４０は、ダイ１２を基板部材２０に正確に取り付け／整合するために、基板部材２０の対応する１つに対してダイ１２の向きを決定するように適合されている。
【００２４】
図６に示されているＸ−Ｙ−Ｚ光学ステージ半組立体３６０は、従来のＸ−Ｙ−Ｚ光学ステージ半組立体と同様に形成され動作し、光学系組立体３４０を作動させるためにデザインされている。例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚ光学ステージ半組立体３６０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に選択的に移動可能な光学ステージ３６２、並びに個々のダイ１２と基板部材２０との高精度の整合を得るための光学プローブ３６４を含む。
【００２５】
図１に示されている電子制御システム７００は、ダイボンディング装置１０の動作を制御するように適合されている。具体的には、電子制御システム７００は、ダイボンディング装置１０の構成要素（例えば、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０、ダイ送り組立体８０、基板送り組立体８１、ボンディングヘッド組立体３００、Ｘ−Ｙ−Ｚ光学半組立体３６０、及びリフローブン組立体４００）の動作を制御するための様々な電子／電気部品（例えば、制御モジュール、主電源、固体リレー、サーボモータ、サーボモータ制御装置、及び他の従来の電子部品）を備えている。
【００２６】
図１及び図７に示されている電空制御システム７２０は、ダイボンディング装置１０の様々な構成要素（例えば、Ｘ‐Ｙ基板ステージ組立体５０、ダイ送り組立体８０、基板送り組立体８１、ボンディングヘッド組立体３００、Ｘ−Ｙ−Ｚ光学半組立体３６０、及びリフローブン組立体４００）の電空動作を制御するように適合されている。具体的には、電空制御システム７２０は、様々なエアシリンダー及びエアソレノイド弁を動作させるためのこのような構成部品にエアコンプレッサまたは空気供給源（不図示）から加圧空気を供給するように適合されている。
【００２７】
図１及び図３に示されているように、コンピュータ制御システム７４０は、フリップチップボンディング分野で用いられている従来のコンピュータ制御システムと同様に構成され動作する。例えば、コンピュータ制御システム７４０は、マイクロプロセッサ７４２、ユーザーインターフェイスを有するモニター７４４、及びマウス７５０を備えたキーボード７４８を含む。マイクロプロセッサ７４２は、ダイボンディング装置１０の様々な動作パラメータの設定及び／または制御を行うように適合されている。これらのパラメータには、温度、圧力、移動、出力、時間、力、真空、光学的配置、及び平面性などが含まれる。ダイボンディング装置１０は、２つの動作レベルを有するウィンドウズ型ユーザーインターフェイスにより動作する。第１のレベルは、ダイボンディング装置１０に指令を出して、力の変化、離間ボンディング、及び温度ランピングなどの複数のステップからなる工程のために所定の動作ステップを完了させるオペレーターレベルである。第２のレベルは、ダイボンディング装置１０に指令を出して、自動診断、データロギング、及びダイの向きの分析などを実行させるエンジニアレベルである。別法では、コンピュータ制御システム７４０とともに別のタイプのユーザーインターフェイスを用いることができる。
【００２８】
図１０‐図１３を参照すると、ダイボンディング装置１０及び／または従来のダイボンディング装置と共に使用できるように適合された真空基板チャックアレイ２００が示されている。具体的には、真空基板チャックアレイ２００は、アレイ状の基板部材２０（図１０Ａ及び図１０Ｂを参照）を受容して移送するように適合されている。これに関連して、真空基板チャックアレイ２００は、ステンレス鋼などの金属から形成された上部プレート部材２０２及び下部プレート部材２２２を含む。上部プレート部材２０２は、実質的に平坦な上面２０４、実質的に平坦な底面２０６、及び側面２０８ａ‐２０８ｄを有する。上部プレート部材２０２はまた、上面２０４及び底面２０６に対して実質的に垂直な方向に貫通した複数の孔２１０を含む。それぞれの開口２１０は、好ましくは従来のフライス加工によって形成され、実質的に垂直方向を向いた、すなわち上面２０４に実質的に直交する実質的に真直な壁部２１１（図１０Ｂを参照）によって画定されている。各開口２１０はまた、基板部材２０の対応する１つのコーナーエッジ２８ａ‐２８ｄを受容するために、そのコーナーエッジに第２の開口２１２ａ‐２１２ｄを備えている（図１０Ａ及び図１０Ｂを参照）。スロット２１４ａ及び２１４ｂが、開口２１０のそれぞれに横方向外向きに延びており（図１０Ａを参照）、ピンセット６０を用いて基板部材２０を対応する１つの開口２１０に配置するまたは取り出す時に、ピンセット６０のピンサー６２ａ及び６２ｂを受容するために用いられる。第２の開口２１２ａ‐２１２ｄ及び／またはスロット２１４ａ及び２１４ｄは、従来の穿孔工程で形成されるのが好ましい。また、取付け孔２１６ａ‐２１６ｈが、上部プレート部材２０２に設けられており、側面２０８ａ‐２０８ｄに沿って配置されている（図１０及び図１１を参照）。開口２１０、第２の開口２１２ａ‐２１２ｄ、及び／またはスロット２１４ａ‐２１４ｂは、他の従来の工程（例えば、電線放電加工（ＥＤＭ：wire electrical discharge machining）工程）で形成することができる。
【００２９】
図１０‐図１３に示されているように、下部プレート部材２２２は、上面２２４、底面２２６、及び側面２２８ａ‐２２８ｄを含む。下部プレート部材２２２はまた、列と行からなるアレイ状に配列された複数の隆起プラットフォーム２３０を備えている（図１０Ｂ及び図１１を参照）。具体的には、隆起プラットフォーム２３０は、ステンレス鋼などの金属からなる直方体ブロックをフライス加工して形成するのが好ましい。別法では、他の方法を用いて隆起プラットフォーム２３０を形成することができる。各隆起プラットフォーム２３０は、実質的に矩形であって、実質的に平坦すなわち真直な上面２３２及び側面２３４ａ‐２３４ｄを含む（図１１を参照）。更に、各隆起プラットフォーム２３０は、後述する目的のために上部プレート部材２０２の対応する１つの開口２１０内に受容される大きさ及び形状を有する。真空開口２３６ａ及び２３６ｂが、各隆起プラットフォーム２３０を完全に貫通している。また、取り付け孔２３８ａ‐２３８ｈが、側面２２８ａ‐２２８ｄに沿って下部プレート部材２２２に設けられている。このため、取り付けボルト２１８を、下部プレート部材２２２の取り付け孔２３８ａ‐２３８ｈ及び上部プレート部材２０２の取り付け孔２１６ａ‐２１６ｈのそれぞれに通して、下部プレート部材２２２を上部プレート部材２０２に取外し可能に取り付けることができる。
【００３０】
主に図１２を参照すると、下部プレート部材２２２には、複数のＹ軸方向の通路２４０ａ‐２４０ｉ及び一対のＸ軸方向の通路２４２ａ及び２４２ｂが設けられている。具体的には、Ｙ軸方向の通路２４０ａ‐２４０ｉ及びＸ軸方向の通路２４２ａ及び２４２ｂは、隆起プラットフォーム２３０を形成する前あるいは後に従来の穿孔法により下部プレート部材２２２を穿孔して形成することができ、穿孔した孔の開口端部にプラグ２４３を挿入して気密封止する。Ｙ軸方向の通路２４０ａ‐２４０ｉは、Ｘ軸方向の通路２４２ａ及び２４２ｂと交差して、Ｙ軸方向の通路２４０ａ‐２４０ｉとＸ軸方向の通路２４２ａ及び２４２ｂが互いに連通している。更に、Ｙ軸方向の各通路２４０ａ‐２４０ｉは、後述する目的のために隆起プラットフォーム２３０の対応する１つの真空開口２３６ａ及び２３６ｂと連通している（図１０Ｂを参照）。下部プレート部材２２２の底面２２６は、複数の真空開口すなわちオリフィス２４４ａ‐２４４ｄを含む（図１３を参照）。真空開口２４４ａ、２４４ｂ及び真空開口２４４ｃ、２４４ｄはそれぞれ、Ｘ軸方向の通路２４２ａ及び２４２ｂ、従ってＹ軸方向の通路２４０ａ‐２４０ｉに連通している。
【００３１】
上部プレート部材２０２と下部プレート部材２２２が適切に組み立てられて真空基板チャックアレイ２００が形成されると、隆起プラットフォーム２３０のそれぞれが、上部プレート部材２０２の対応する１つの開口２１０内に受容され、その上面２３２が上部プレート部材２０２の上面よりも下に位置する（図１０‐図１０Ｂを参照）。この方式では、隆起プラットフォーム２３０の上面２３２のそれぞれが、上部プレート部材２０２の開口２１０の対応する１つと共同して、基板部材２０をその中に受容できる大きさ及び形状の壁部２４６を画定する。隆起プラットフォーム２３０の各上面２３２はまた、対応する１つの開口２１０の壁部と共同して、実質的に鋭い（例えば、直角）底部角２４８を形成する。この結果、基板部材２０が真空基板チャックアレイ２００のウェル２４６内に配置されると、基板部材２０は、壁部２４６の底部端を画定する隆起プラットフォーム２３０の上面と接触可能すなわち係合可能となる。これに関して、第２の開口２１２ａ‐２１２ｄにより、上部プレート部材２００の開口２１０と基板部材２０のコーナーエッジ２８ａ‐２８ｄとの間に別の間隙が形成され（図１０Ａを参照）、これにより、真空基板チャックアレイ２００のウェル２４６内への基板部材２０の装着が容易になると共に、基板部材２０を隆起プラットフォーム２３０の上面２３２に実質的にフラットに配置することが容易になる。この方式では、従来の真空基板チャックアレイと比べ、基板部材２０が、隆起プラットフォーム２３０の真空開口２３６ａ及び２３６ｂを介した吸引によって、より効率的かつ／または効果的にグリップされ得る。具体的には、図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、従来の真空基板チャックアレイ８５０は、基板部材８２０を受容するための開口すなわちウェル８５２を備えている。従来の真空基板チャックアレイ８５０の開口８５２は、丸いまたは傾斜した底部角８５４を有するため、基板部材８２０と開口８５２の底面８５６との係合すなわち接触が妨げられている（すなわち、基板部材８２０は丸い底部角８５４によって底面８５６よりも上方に延在する）。この結果、従来の真空基板チャックアレイ８５０では、真空開口８５０を介した基板８２０の吸引が非効率的かつ／または非効果的になっている。図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、開口２１０が上部プレート部材２０２を貫通し、ウェル２４６の底部端が隆起プラットフォーム２３０の上面２３２によって画定されているため、実質的に直角な底部角２４８が形成され、基板部材２０が隆起プラットフォーム２３０に対して実質的にフラットに延在するため、基板部材２０をより効率的かつ／または効果的に吸引することができる。
【００３２】
図１４‐図１６を参照すると、改良した形態の真空基板チャックアレイ２０が例示されている。具体的には、真空基板チャックアレイ２５０は、後述する点を除いて図１０‐図１３に示されている真空基板チャックアレイ２００と基本的に同一の構造を有し、同様に動作する。真空基板チャックアレイ２５０は、上部プレート部材２５２及び下部プレート部材２７２を含む。上部プレート部材２５２は、上面２５４、底面２５６、及び側面２５８ａ‐２５８ｄを含む。開口２６０が、ＥＤＭ加工または他の従来の加工法によって上部プレート２５２に形成されている。具体的には、開口２６０が、底面２５６から上面２５４まで上部プレート部材２５２を貫通している。更に、各開口２６０は、横方向に配列された一連のウェル２６２、並びに対応する１つの開口２６０から外向きに延びたスロット２６６ａ及び２６６ｂを含む。これらのスロットは、基板部材２０が真空基板チャックアレイ２５０にピンセット６０で配置されるときに、ピンセット６０のピンサー６２ａまたはピンサー６２ｂを受容する（図１４Ａを参照）。第２の開口２６８ａ‐２６８ｄが、対応する１つの基板部材２０のコーナーエッジ２８ａ‐２８ｄを受容するためにウェル２６２のそれぞれの角に設けられている。各開口２６０はまた、ピンセット６０のピンサー６２ａ及び６２ｂを受容できるように、近接する一対のウェル２６２間に延在するアレイ状の溝２６４を含む（図１４Ａを参照）。
【００３３】
ここで図１５及び図１６を参照すると、下部プレート部材２７２は、実質的に平坦な上面２７４、底面２７６、及び側面２７８ａ‐２７８ｄを含む。上面２７４は、横方向に整列された複数の真空開口２８０ａ及び２８０ｂを含み、底面２７６は、複数のＵ字型の溝２８２ａ‐２８２ｉ及び２８４を含む。溝２８４は、拡大部分２８４ａを備えている。溝２８２ａ‐２８２ｌはそれぞれ、溝２８４と交差して互いに連通している。更に、溝２８２ａ‐２８２ｌはそれぞれ、対応する真空開口２８０ａ‐２８０ｂと連通している（図１４Ｂ及び図１６を参照）。
【００３４】
図１４を参照すると、上部プレート部材２５２が複数の位置で底部プレート部材２７２にスポット溶接され、上部プレート部材２５２と下部プレート部材２７２が互いに固定されている。別法では、上部プレート部材２５２は、別の従来の取り付け機構（例えば、ボルト）を用いて下部プレート部材２７２に取り付けることができる。上部プレート部材２５２は、真空開口２８０ａ及び２８０ｂのそれぞれの対が、上部プレート部材２５２の対応する１つのウェル２６２と整合するように下部プレート部材２７２に取り付けられている（図１４‐図１４Ｂを参照）。この方式では、真空基板チャックアレイ２５０に導入された基板部材２０を、溝２８４、２８２ａ‐２８２ｌ、及び真空開口２８０ａ及び２８０ｂを介した吸引によりウェル２６２内に確実に保持することができる。開口２６０、従ってウェル２６２が上部プレート部材２５２を貫通し、その底部開口端が下部プレート部材２７２の上面２７４によって塞がれ、それぞれのウェル２６２が実質的に直角の縁すなわち底部角２８６を有する底部を備えている。従って、基板部材２０がウェル２６２内に適切に受容され（すなわち、基板部材２０が下部プレート部材２７２の上面２７４と係合すなわち接触する）、これにより、より効率的かつ／または効果的に基板部材２０を真空開口２８０ａ及び２８０ｂを介して吸引することができる。
【００３５】
図１０‐図１６を参照されたい。真空基板チャックアレイ２００及び２５０は共に幅広い用途に用いることができるが、真空基板チャックアレイ２００は、比較的厚みの薄いダイと共に用いるのが特に適していることに留意されたい。具体的には、真空基板チャックアレイ２００のウェル２４６の深さは、隆起プラットフォーム２３０の高さによって決定すなわち制御されるため、真空基板チャックアレイ２００は、上部プレート部材２０２の厚みを薄くすることなく、従って上部プレート部２０２の安定性及び／または剛性を低下させることなく、薄いダイに用いることができる。また、ダイボンディング装置は、複数すなわち別の真空基板チャックアレイ２００及び／または真空基板チャックアレイ２５０を備える。
【００３６】
主に図１７‐図１９及び図２１を参照すると、ボンディング装置１０の加熱ステーションに配置されたリフローオーブン組立体４００が、オーブンフレーム支持半組立体４０２、オーブンハウジング半組立体４１２、及びガスヒーター半組立体５４２を含む。図１７及び図１８を参照すると、オーブンフレーム支持半組立体４０２は、複数の支持ブラケット４０４ａ‐４０４ｄ、複数の取付けプレート４０６ａ‐４０６ｄ、シャフトハウジング部材４０８、及び支持モーター４１０（図１９を参照）を含む。具体的には、支持ブラケット４０４ａ及び４０４ｂは、取付けプレート４０６ａ及び４０６ｂに取り付けられており、支持ブラケット４０４ｃ及び４０４ｄは、取付けプレート４０６ｃ及び４０６ｄに取り付けられている。取付けプレート４０６ａは、リフローオーブン組立体４００を装置ベース組立体４０に取り付けるために、その装置ベース組立体４０の上部花崗岩ブリッジ４８に取り付けられている。支持プレート４０６ｃがシャフトハウジング部材４０８に取り付けられた支持モーター４１０に取り付けられており、これにより、オーブンハウジング半組立体４１２が支持モーター４１０の動作に応じてＺ軸方向に選択的に移動可能である。
【００３７】
ここで図１８、図２０Ａ、及び図２０Ｂを参照すると、オーブンハウジング半組立体４１２は、外部オーブンハウジングシェル４１４、内部オーブンハウジングシェル４４４、内部ウォータージャケット部材４９４、及び断熱ベース部材５２４を含む。外部オーブンハウジングシェル４１４は、上部壁４１６、前部壁４１８、後部壁４２０、側壁４２２及び４２４を含む。これらの壁部が内部チャンバ４２６を形成し、その中に断熱層４２８を受容する（図２０Ａ及び図２１を参照）。外部オーブンハウジングシェル４１４は、外周縁４３０ａ‐４３０ｄを含む。外部オーブンハウジングシェル４１４の上部壁４１６は複数の取付け開口４３２を備える。これらの開口を介して取付けねじでオーブンハウジング半組立体４１２を取付けプレート４０６ｄに取り付けて、オーブンハウジング半組立体４１２が取付けプレート４０６ｄと同時に移動するようにする。前部壁４１８は前部Ｔ字型開口４３６を備え、後部壁４２０は後部Ｔ字型開口４３８を備えている。
【００３８】
図２０Ａ及び図２０Ｂに示されているように、内部オーブンハウジングシェル４４４は、上部壁４４６、前部壁４４８、後部壁４５０、及び側壁４５２及び４５４を含み、これらの壁部により、開口した底部端４５８を有する内部オーブン区画４５６が形成されている。内部外周ベース部分４６０は、前部壁４４８、後部壁４５０、及び側壁４５２及び４５４と一体に形成されており、開口した底端部４５８から延びた複数の取付け開口４６２を有する。ベース部分４６０は、それぞれが複数の取付け開口４６６を備えた外周側壁４６４ａ‐４６４ｄを含む。内部バッフル壁４６８（図２１を参照）は、後述する目的のために上部壁４４６から延びている。チューブ開口４７０及び４７２が前部壁４４８に形成されており、チューブ開口４７４及び４７６が後部壁４５０に形成されている。長さに沿った複数の孔４８０及びキャップド端部（すなわち閉じた端部）４８２を有する金属チューブ４７８が、リフロー工程６００中に内部オーブン区画４５６内に窒素ガス（Ｎ２）を導入するために、前部壁４４８のチューブ開口４７２を介して、内部オーブン区画４５６内に設けられている。同様に、長さに沿った複数の孔４８６及びキャップド端部（すなわち閉じた端部）４８８を有する金属チューブ４８４が、真空ポンプ４９０（図２５を参照）を用いて内部オーブン区画４５６を真空引きするために後部壁４５０のチューブ開口４７６を介して内部オーブン区画４５６に設けられている。
【００３９】
図２０Ａ、図２０Ｂ、及び図２１を参照すると、外部オーブンハウジングシェル４１４の内部チャンバ４２６内に設けられる内部ウィータージャケット部材４９４が、その一端に中空の壁部４９６を備える。中空壁部４９６は、一体形成された水入口管継手４９８を含む。中空壁部５００が、内部ウォータージャケット部材４９４の反対側の端部に設けられており、中空壁部５００と一体形成された水出口管継手５０２を含む。中空壁部４９６の水入口管継手４９８は、外部オーブンハウジングシェル４１４の前部壁４１８のＴ字型開口４３６内に受容され、一方、水出口管継手５０２は、外部オーブンハウジングシェル４１４の後部壁４２０のＴ字型開口４３８内に受容されている（図１７及び図１８を参照）。チューブ５０４が、水入口管継手４９８から水出口管継手５０２に水が流れるように中空壁部４９６と５００との間に延在する。チューブ５０４は、中空壁部４９６及び５００と一体形成されている。別法では、チューブ５０４は、液漏れしないように中空壁部４９６及び５００に取付け可能な個別の部材であってもよい。中空壁部４９６は一対の開口５０６及び５０８を含み、一方、中空壁部５００は一対の開口５１０及び５１２を含む。中空壁部４９６及び５００の開口５０６及び５１２はそれぞれ、チューブ４７８及び４８４を受容するような大きさ及び形状を有する。入口熱電対（Ｔ／Ｃ）プローブ５１４（図２５を参照）が、内部ウィータージャケット部材４９４に流入する水の温度を測定するために水入口管継手４９８に設けられており、出口熱電対（Ｔ／Ｃ）プローブ５１６が、内部ウォータージャケット部材４９４から排出される水の温度を測定するために水出口管継手５０２に設けられている。内部ウォータージャケット部材４９４は、断熱材４２９も備えている（図２１を参照）。
【００４０】
図２０Ａ及び図２０Ｂを参照すると、シリコーン、スチレン、及び他のポリマー材料などの好適な材料から形成される、実質的に矩形の断熱ベース部材５２４が、上面５２６、底面５２８、側面５３０ａ‐５３０ｄ、及びその側面に近接して設けられた複数の取付け開口５３２を有する。断熱ベース部材５２４はまた、複数の基板チャックアレイ開口５３４ａ‐５３４ｅを備え、これらの各開口は、真空基板チャックアレイ２００または真空基板チャックアレイ２５０を受容するような大きさ及び形状を有する。具体的には、開口５３４ａ‐５３４ｅは、内部オーブン区画４５６の一部を成している。取付けねじ４３４（図１８を参照）を断熱ベース部材５２４の取付け開口５３２及びベース部４６０の取付け開口４６２に通して、断熱ベース部材５２４を内部オーブンハウジングシェル４４４（図１８を参照）を取外し可能に取り付けることができる。
【００４１】
ここで図１７、図１９、図２２、及ぶ図２５を参照すると、ヒーター半組立体５４２は、窒素ガス（Ｎ２）供給源５４４、入口レギュレータ５４５、バルブ５４６、ヒーター５４８、加熱された窒素の温度を測定するための出口熱電対（Ｔ／Ｃ）プローブ５５０、ガス及び空気出口レギュレータ／バルブ部材５５２、及びガスライン５５４を含む。ヒーター半組立体５４２はまた、入口レギュレータ５４５に窒素（Ｎ２）ガスを供給するためのガスポンプ５５６を含む。詳細は後述するが、ヒーター半組立体５４２は、窒素ガスを所定の温度（例えば、最大約４００℃）に加熱して、この加熱した窒素ガスを内部オーブン区画４５６に送り、これによりオーブン区画内の酸素を実質的に完全に除去し、フラックスレスリフロー工程６００を実施する際にはんだ６１０（図２６を参照）が酸化するのを防止するように適合されている。導入される窒素ガスはまた、基板チャックアレイ２００または２５０に保持されたダイ／基板組立体３０に等しく圧力を加えるためにも用いられる。
【００４２】
図２１、図２３及び図２４を参照すると、ダイボンディング装置１０は、下部チャック半組立体５６２も備えている。具体的には、下部チャック半組立体５６２は、ベース部５６６、及びそのベース部５６６に取り付けられた複数のプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅを有する。プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅはそれぞれ、開口５７０を備えている。開口５７０は、その上に配置される対応する真空基板チャックアレイ２５０の溝２８４の拡大部分２８４ａと連通するような大きさ及び形状を有する。開口５７０は、真空基板チャックアレイ２００の真空開口の構成（すなわち真空開口２４４ａ‐２４４ｄ）に適合するように変更することができる。開口５６８及び開口５７２は、後述する目的のためにそれぞれのプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅに設けられている。下部チャック半組立体５６２はまた、ベース部５６６内に取り付けられるウォータージャケット要素５７４を含む。移動機構５７６が、その上にベース部５６６を支持するために、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０の上部Ｘステージ５２に取り付けられている。移動機構５７６はまた、ベース部５６６、従ってプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅをＺ軸方向に選択的に移動させることができるように適合されている。プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅはそれぞれ、基板チャックアレイ２００または２５０によって移送される基板２０を加熱するために加熱要素５８０を含む。
【００４３】
図２６を参照されたい。共晶はんだ６１０が、ダイ１２をその共晶はんだに載せる前に各基板部材２０に予め堆積される。一般に、共晶はんだは、その主構成成分（例えば、金）のリフロー温度よりも低いリフロー温度を有する合金からなる。本発明によると、共晶はんだ６１０は、金と錫を含む合金から形成されるのが好ましい。約８０％の金と約２０％の錫の合金からなる共晶はんだ６１０は、本発明と共に用いるのに特に適している。具体的には、金−錫（８０：２０）合金はが好ましい。なぜなら、その溶融点が純金の溶融温度（すなわち８００℃を超える）よりも相当低い約２８３℃であるため、低いリフロー温度でリフロー工程６００を実施できる。別法では、別の金と錫の割合を用いて共晶はんだ６１０を形成することができる。更に、共晶はんだ６１０は、別の好適な合金または材料（例えば、鉛と錫、インジウムと錫、銀と錫、金とビスマスなど）から形成することができる。
【００４４】
ダイボンディング装置１０の動作についての詳細を後述する。ダイボンディング装置１０は、真空基板チャックアレイ２００及び２５０の両方のタイプに用いることができるが、説明及び理解を容易にするために、ダイボンディング装置１０の動作は、真空基板チャックアレイ２５０についてのみ説明する。ここで図６を参照されたい。ダイ１２を含むワッフル／ゲルパック１４が、ワッフル／ゲルパックホルダ８８にロードされ、真空開口１６８を介した吸引により所定の位置に保持される。また、基板部材２０は、ピンセット６０または他の配置装置（例えば、真空式ピックアップ装置）により基板チャックアレイ２５０の開口２６０内に手動で配置される。真空基板チャックアレイ２５０は、キャリヤ部材１２０のアレイ状の開口１３２ａ‐１３２ｅ内に導入される。基板チャックアレイ２５０はそれぞれ、キャリヤ部材１２０の対応する保持ポスト１３４ａ‐１３４ｈのセットによって、キャリヤ部材１２０のアレイ状の開口１３２ａ‐１３２ｅの対応する１つに個別にその中心に配置される（図８Ａを参照）。次にキャリヤ部材１２０が、マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂの中に挿入される。具体的には、キャリヤ部材１２０の延長ガイド１３０ａ及び１３０ｂのそれぞれが、マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂの支持レッジ１１６ａ‐１１６ｉの対応する１つに受容され、キャリヤ部材１２０がマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂの一方の中に取外し可能に支持される（図８Ａを参照）。次にマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂが、マガジンローダ８４上に配置され、クランピング部材１４４ａ及び１４４ｂのそれぞれによって所定の位置に保持され、これによりＸ‐Ｙステージ組立体５０に近接し、このＸ‐Ｙステージ組立体５０がマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂにアクセス可能になる（図８を参照）。
【００４５】
マガジンホルダ８２ａ及び８２ｂがマガジンローダ８４上に適切に配置されると、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０がマガジンローダ８４の近傍に移動する。マガジンエレベータ１４０が動作して、キャリヤ部材１２０の１つがグリッパー半組立体８６のホルダ１６４ａ及び１６４ｂによって保持されるように、マガジンローダ８４がＺ軸方向に調節される。次にグリップされたキャリヤ部材１２０がグリッパー半組立体８６によって、マガジンローダ８２ａ及び８２ｂの対応する１つから引き出され、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０の移動によりキャリヤガイド部材１７０上にロードされる。キャリヤガイド部材１７０の取付けタブ１７４が、キャリヤ部材１２０の長手方向の延長ガイド１３０ａ及び１３０ｂの取付け開口１３２内に受容され、キャリヤ部材１２０がキャリヤガイド部材１７０に固定される。従って、キャリヤ部材１２０は、下部チャック半組立体５６２の上方に近接して配置されている。次に下部チャック半組立体５６２の移動機構５７６が動作して、プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅがＺ軸方向に上昇する。この結果、プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅが、キャリヤ部材１２０上に設けられた真空基板チャックアレイ２５０の底面２７６と係合し、これにより、基板チャックアレイ２５０がキャリヤ部材１２０のアレイ開口１３２ａ‐１３２ｅから持ち上げられる（図７、図２１、図２３、及び図２４を参照）。具体的には、プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅの真空開口５７０が、基板チャックアレイ２５０のＵ字型溝２８４の拡大部分２８４ａと整合する（図１６及び図２３を参照）。プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅが上方に移動して基板チャックアレイ２５０と接触すると、プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅの真空開口５７０（図２３を参照）を介して基板チャックアレイ２５０が吸引される。この結果、基板チャックアレイ２５０から、拡大部分２８４ａ、Ｕ字型溝２８４、２８２ａ‐２８２ｌ、及び真空開口２８０ａ及び２８０ｅを介して基板部材２０のそれぞれが吸引される図１４Ａ‐図１６を参照）。この方式では、基板部材２０が吸引によって保持され、基板チャックアレイ２５０内に確実に固定される。基板部材２０に対する吸引は、全てのフラックスレスリフロー工程６００を含む全ての取付け工程がダイボンディング装置１０により完全に終了するまで続けられる。また、下部チャック半組立体５６２の加熱要素５８０が動作して、所定の背景温度になるまで基板部材２０が加熱される。基板部材２０は、後述する仮付け工程の間中この背景温度に維持されるのが好ましい。
【００４６】
ボンディングヘッド組立体３００の上部チャック半組立体３０６は、ツールネスト（不図示）からの適当なダイピックアップツール（不図示）を備えている。このダイピックアップツールは、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０（図４−図６を参照）上のホルダ８８に保持されたワッフル／ゲルパック１４からダイ１２をピックアップするために用いられる。上部チャック半組立体３０６は、保持しているダイが所定の背景温度に加熱されるように従来の方式で加熱される。ダイ１２の１つがボンディングヘッド組立体３００によってピックアップされると、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０が動作して、基板チャックアレイ２５０内に保持されている予め選択された１つの基板部材２０が、上部チャック半組立体３０６、従ってピックアップされたダイ１２の下側に配置される。光学系組立体３４０の光学プローブ３６４を用いて従来の整合工程が実施される。ダイ１２が対応する基板部材２０と適切に整合したら、上部チャック半組立体３０６が下降して、ダイ１２が基板部材２０に仮付けされる。これに関連して、上部チャック半組立体３０６が、ダイ１２が基板部材２０に適切に仮付けされるように、約１０ｇ〜約１００ｋｇの範囲の圧力を加えるのが好ましい。
【００４７】
ダイ１２を基板部材２０に適切に仮付けすることは重要である。具体的には、仮付けが適切でないと、はんだ６１０が適切にリフローしないで、ダイ１２が基板部材２０から簡単に外れてしまう可能性がある。適切／良好な仮付けを得るために、金−錫はんだ６１０が堆積された基板部材２０にダイ１２が取り付けられるときに、基板部材２０が、好ましくは約１００℃〜約３００℃の範囲、より好ましくは約２００℃の仮付け（すなわち背景）温度まで下部チャック半組立体５６２によって加熱され、一方、ダイ１２は、好ましくは最大約２００℃、より好ましくは約１００℃の仮付け（すなわち背景）温度まで上部チャック半組立体３０６によって加熱される。このような仮付け温度は、適用例の条件及び／または要求（例えば、用いるはんだのタイプによって異なる）によって様々に変化し得るが、２２０℃を超えて加熱されると急速に酸化する傾向にあるため、はんだ６１０のリフロー温度よりも低くする。はんだ６１０の酸化が生じると、基板部材２０上のダイ１２の金属化層とはんだ６１０との間に障壁が形成され、はんだ６１０の適切なリフローが妨げられる恐れがある。次にダイ１２が、基板部材２０上に堆積されたはんだ６１０に対して上記した力で押圧される。
【００４８】
上記した整合工程及び仮付け工程が、基板チャックアレイ２５０に保持された全ての基板部材２０にダイ１２が仮付けされるまで、ダイボンディング装置１０によって繰り返される。整合工程及び仮付け工程が完了したら、マスフラックスレスリフロー工程６００が行われる。具体的には、基板２０がダイ１２に適切に仮付けされた状態で、Ｘ‐Ｙステージ組立体５０がＸ軸方向及び／またはＹ軸方向に移動して、下部チャック半組立体５６２、従って真空チャックアレイ２５０がリフローオーブン組立体４００の真下に配置される。次に、支持モーター４１０によりハウジング半組立体４１２がＺ軸方向に下方に移動し、これによりオーブンハウジング半組立体４１２の基板チャックアレイ開口５３４ａ‐５３４ｄのそれぞれに、基板チャックアレイ２５０の対応する１つが受容され、基板２０及びダイ１２が内部オーブン区画４５６内に配置される。具体的には、断熱ベース部材５２４が、基板チャックアレイ２５０に係合して実質的に気密される。次に真空ポンプ４９０が動作して、空気が内部オーブン区画４５６からチューブ４８４を介して排気される。次に、加熱された窒素ガス（Ｎ２）または不活性ガスが内部オーブン区画４５６内に導入される。具体的には、窒素ガスは、レギュレータ５４５及びバルブ５４６を介してガス供給源５４４からヒーター５４８に供給される（図２１及び図２５を参照）。次に窒素ガスは、好ましくは約２００℃〜約４００℃の範囲、より好ましくは約３５０℃の所定温度まで加熱される。次に加熱された窒素ガスが、好ましくは約１ｃｆｍ〜約３０ｃｆｍ（約０．０２８ｍ３／分〜約０．８４ｍ３／分）の範囲の所定の流速でチューブ４７８を介してオーブン区画４５６に供給され、内部オーブン区画４５６内の圧力が好ましくは大気圧から約３０ｐｓｉ（約２０６．８５ｋＰａ）に維持される。別法では、特定の動作条件及び／または要求に従って、別のガスの流速及び区画内圧力を用いることができる。内部オーブン区画４５６に設けられたバッフル壁４６８により、加熱された窒素ガスが区画４５６内を均等に循環する（すなわち、バッフル壁４６８が内部オーブン区画４５６内の乱流を防止する）。下部チャック半組立体５６２のプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅが、好ましくは約２００℃〜約４００℃の範囲、より好ましくは約３３０℃のリフロー温度まで加熱される。リフロー温度は、加熱された窒素ガス（Ｎ２）と共に、はんだ６１０が適切にリフローするまで所定時間維持される。特定の動作条件及び／または要求に従って、加熱窒素ガス及びプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅに対する他のリフロー温度を選択することができる。リフロー工程６００の間、オーブンハウジング半組立体４１２の内部ウォータージャケット部材４９４及び下部チャック半組立体５６２のウォータージャケット要素５７４を水が循環して断熱層が形成される（これにより、例えば、外側オーブンハウジングシェル４１４が加熱するのが防止され、安全性が高まる）。リフロー工程６００の間、チューブ４８４を介した内部オーブン区画４５６の吸引は、常にオンまたはオフすることができる。
【００４９】
上記したリフロー工程の間、以下の要領でダイ１２が基板部材２０に対して移動しないようにされる。金−錫はんだ６１０の厚みは、通常は３μｍ〜６μｍの範囲である。ダイ１２の下側は、例えば金で金属化され、通常は粗く、凹凸を有する。基板２０に仮付けする時に、これらの凹凸がアンカーとして機能し、リフロー中にダイ１２がはんだ６１０内に保持される。仮付け温度がリフロー温度よりも著しく低いため、はんだ６１０は固体の状態である。しかしながら、はんだ６１０は、加熱されると柔らかくなる。柔らかいはんだ６１０は、ダイ１２の金属化された下側の隅々が金−錫はんだ６１０に押圧されるのを可能にする。この結果、アンカーがはんだ６１０が流れる導管として作用し、図２６に示されているような均一な接着が得られる。
【００５０】
リフローの所定時間が経過したら、冷却サイクルが開始される。具体的には、ヒーター半組立体５４２のヒーター５４８が停止される。「冷たい」すなわち加熱されていない窒素ガスが、ヒーター半組立体５４２によってチューブ４７８を介して内部オーブン区画４５６内に導入される。プラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅのヒーター要素５８０もまた停止され、「冷たい」すなわち加熱されていない空気が、冷却を助けるためにプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅの開口５７２及び／または開口５６８を介して基板チャックアレイ２５０に供給される。別法では、「冷たい」すなわち加熱されていない窒素ガスを下部チャック半組立体５６２に供給することができる。
【００５１】
オーブン区画４５６内の温度が下部チャック半組立体５６２の背景温度（例えば、約２００℃）まで低下したら、ガスの供給が停止される。次に支持モーター４１０が動作して、リフローオーブン組立体４００のオーブンハウジング半組立体４１２がＺ軸方向に上昇する。このようにして、断熱ベース部材５２４上の真空基板チャックアレイの開口５３４ａ‐５３４ｄが、真空基板チャックアレイ２５０から離間する。次にＸ‐Ｙステージ組立体５０が、マガジンローダ８４のマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂ（図８を参照）のロード／アンロード位置に戻る。次に下部チャック半組立体５６２のプラットフォーム５６４ａ‐５６４ｅの真空開口５７０の吸引が停止され、従って基板部材２０への吸引が停止される。次に移動機構５７６によって下部チャック半組立体５６２がＺ軸方向に下降し、これにより真空基板チャックアレイ２５０がキャリヤ部材１２０のアレイ開口１３２ａ‐１３２ｅ内にロードされる。次に、グリッパー部材１６２によって、キャリヤ部材１２０（完成したダイ／基板組立体３０が基板チャックアレイ２５０のそれぞれの中に受容されている）がマガジンホルダ８２ａまたは８２ｂ内に戻される。次にマガジンホルダ８２ａ及び８２ｂが、後の取付け／ボンディングサイクルのために、コンピュータシステム７４０によって次のキャリヤ部材１２０にインデックスされる。
【００５２】
本発明は、上記した従来技術に対して様々な利点を提供することを理解されたい。例えば、リフローオーブン組立体４００がダイボンディング装置１０に直接取り付けられているため（すなわち一体）、ダイ１２が基板２０に仮付けされた後、リフロー工程のために別の移送機構を用いて、真空基板チャックアレイ２００または２５０をＸ‐Ｙ基板ステージ組立体５０から外部の炉／オーブンに移送する必要がない。具体的には、リフロー工程を実施する前は、ダイ１２は基板２０に仮付けされているだけで固定されてないため、僅かな移動または振動によって、ダイ１２が基板部材２０からずれる恐れがある。リフローオーブン組立体４００がダイボンディング装置１０と一体であり、かつ全てのリフロー工程６００がダイボンディング装置１０内で行われるため、移動及び／または振動を最小化することができる。更に、基板部材２０は、仮付け工程及びリフロー工程の間、吸引によって下部チャック半組立体５６２に常に保持されている。言い換えれば、ダイ／基板組立体が互いに確実に固定される（すなわち、はんだ付け）まで吸引が続けられるため、ダイ１２の基板部材に対する正確な配置及びボンディングが容易である。更に、リフローオーブン４００が、一回の動作すなわちステップで複数のダイ及び基板のバッチリフローができるように適合されているため、従来のリフロー工程と比べ、基板部材２０へのダイ１２のボンディングを相当短い時間（例えば、３００の組立体をバッチリフローする場合、ダイ／基板組立体１つ当たり１秒）で行うことができる。例えば、従来の工程のリフローステップは、通常はそれぞれのダイに対して実施されるため、それぞれのダイの加熱及び冷却にかなりの時間を必要とする。加えて、全ての取付け／ボンディング工程の間、真空基板チャックアレイ２００または２５０を用いて基板部材２０を保持するため、基板部材２０の移動が防止され、これにより基板部材２０に対するダイ１２の正確な取付けが容易になる。
【００５３】
本発明のリフロー工程６００はまた、上記した従来技術に対して様々な利点を提供する。例えば、周囲空気が内部オーブン区画４５６から排気され、加熱された窒素が内部オーブン区画４５６内に導入されるため、はんだ６１０のリフローが実質的に酸素が存在しない環境で行われ、これにより、はんだ６１０の酸化が防止される。更に、リフロー中、ダイ１２は、保持部材によって保持されるのではなく、内部オーブン区画４５６内に導入された窒素ガスによる正圧によって保持されるため、均一な圧力がダイ１２に加えられる。この結果、ダイ１２が、Ｚ軸方向で安定に達する傾向にある。更に、通常はダイがリフロー中にホルダによって保持される従来のリフロー法とは異なり、本発明のリフロー工程６００では、ダイを基板に対して押圧し過ぎる可能性のあるホルダを用いないため、はんだのロスを最小にすることができる。この結果、ダイ表面にはんだが分散される可能性が最小化される。更に、本発明のリフロー工程６００では、より多くのはんだがダイ１２の下側に残るため、せん断強さが増大する。
【００５４】
本発明の様々な変更形態及び変形形態が可能であることを理解されたい。例えば、本発明は光電子デバイスと共に用いるのに特に適しているが、他のタイプのダイ及び／または基板と共に用いることもできる。加えて、ダイボンディング装置１０の構成要素（例えば、リフロー工程６００、リフローオーブン組立体４００、真空基板チャックアレイ２００及び２５０）は、それぞれ個別に、または互いに組み合わせて用いることができる。
【００５５】
真空基板チャックアレイ２００及び２５０もまた、様々な変更形態及び変形形態が可能である。例えば、真空基板チャックアレイ２００の真空開口２３６ａ及び２３６ｂの吸引、ならびに真空基板チャックアレイ２５０の真空開口２８０ａ及び２８０ｂの吸引はそれぞれ、通路２４０ａ‐２４０ｉ、２４２ａ、２４２ｂまたは溝２８２ａ‐２８２ｌ、２８４以外の機構によって行うことができる。言い換えれば、あらゆる吸引用の溝または通路の構造／構成を真空基板チャックアレイ２００及び２５０に用いることができる。更に、真空基板チャックアレイ２００及び２５０の開口２１０及び２６０がそれぞれ、異なった数の真空開口（例えば、それぞれの開口２１０または２６０に対して１つの真空開口）を有するようにもできる。真空基板チャックアレイ２００、２５０の上部及び下部プレート部材２０２、２２２及び上部及び下部プレート部材２５２、２７２は、あらゆる従来の取付け機構（例えば、プレス嵌め、溶接等）によって互いに取り付けることができる。更に、真空基板チャックアレイ２００及び２５０は、異なった大きさ及び形状にすることができる。
【００５６】
リフロー工程６００もまた、様々な変更形態及び変形形態を有し得る。例えば、リフロー工程６００は、他の不活性（すなわち酸素を追い出す）ガスまたはフォーミングガス（例えば、窒素と水素の混合物）を用いて行うことができる。加えて、リフロー工程６００の最中、チューブ４８４を介して内部オーブン区画４５６を連続的すなわち絶えず吸引することができる。更に、他の共晶はんだをはんだ６１０として用いることができる。
【００５７】
ここに記載した実施形態は単に例示目的であって、当業者であれば本発明の概念及び範囲から逸脱することなく様々な変更形態及び変形形態が可能であることを理解できよう。このような全ての変更形態及び変形形態は、上記したものを含め、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に従って形成されたダイボンディング装置の正面図である。
【図２】図１に示されているダイボンディング装置の側面図である。
【図３】図１及び図２に示されているダイボンディング装置の平面図である。
【図４】ボンディングヘッド組立体、光学系組立体、一体型リフローオーブン組立体、及びダイボンディング装置のＸ‐Ｙ基板ステージ組立体を例示する、図１‐図３に示されているダイボンディング装置の部分斜視図である。
【図５】図４に示されているボンディングヘッド組立体の拡大斜視図である。
【図６】ダイボンディング装置のダイ送り組立体、及びＸ、Ｙ、及びＺ工学半組立体を例示する、図１‐図３に示されているダイボンディング装置の部分斜視図である。
【図７】ダイボンディング装置のグリッパー半組立体及びキャリヤガイド部材を例示する、図１‐図３に示されているダイボンディング装置の部分斜視図である。
【図８】図１‐図３に示されているダイボンディング装置の基板送り組立体の斜視図である。
【図８Ａ】図８に示されている基板送り組立体のマガジンホルダの斜視図である。
【図９Ａ】開口内に基板部材が配置されている従来の真空基板チャックアレイの一部の平面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示されている従来の真空基板チャックアレイの線９Ｂ‐９Ｂに沿って見た断面図である。
【図１０】本発明に従って形成された真空基板チャックアレイの斜視図である。
【図１０Ａ】図１０に示されている真空基板チャックアレイの一部の拡大図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示されている真空基板チャックアレイの線１０Ｂ‐１０Ｂに沿って矢印の方向から見た断面図である。
【図１１】図１０に示されている真空基板チャックアレイの組立分解斜視図である。
【図１２】図１１に示されている真空基板チャックアレイの下部プレート部材の線１２‐１２に沿って見た断面図である。
【図１３】図１１に示されている真空基板チャックアレイの下部プレート部材の斜視図である。
【図１４】本発明に従って形成された改良された真空基板チャックアレイの斜視図である。
【図１４Ａ】図１４に示されている真空基板チャックアレイの一部の斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａに示されている真空基板チャックアレイを、線１４Ｂ‐１４Ｂに沿って矢印の方向から見た断面図である。
【図１５】図１４に示されている真空基板チャックアレイの組立分解斜視図である。
【図１６】図１４及び図１５に示されている真空基板チャックアレイの下部プレート部材の斜視図である。
【図１７】図４に示されているリフローオーブン組立体を上方から見た斜視図である。
【図１８】図１７に示されているリフローオーブン組立体のオーブンフレーム支持半組立体及びオーブンハウジング半組立体を下方から見た斜視図である。
【図１９】図１７及び図１８に示されているリフローオーブン組立体を横から見た斜視図である。
【図２０Ａ】図１８に示されているオーブンハウジング半組立体を上方から見た組立分解斜視図である。
【図２０Ｂ】図１８に示されているオーブンハウジング半組立体を下方から見た組立分解斜視図である。
【図２１】図１７に示されているリフローオーブン組立体の模式図である。
【図２２】図１７に示されているリフローオーブン組立体のガスヒーター半組立体の側面図である。
【図２３】図１‐図３に示されているダイボンディング装置の下部チャック半組立体の斜視図である。
【図２４】図２３に示されている下部チャック半組立体の側面図である。
【図２５】本発明に従ったフラックスレスリフロー工程の模式的な線図である。
【図２６】図２５に例示されているリフロー工程の前及び後の基板及びダイを示す模式図である。
【図２５】
2004537853.tif 000003
【図２６】
2004537853.tif 000004
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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