(57)【要約】基板がダイボンディング動作の前および間に加熱基板を押し下げるためにダイボンダの加熱ブロックに機械的にクランプされるような装置が提供され、これにより基板の反りを防ぐ。実施例は、基板が加熱されダイが接合される間、加熱ブロック上に基板の対向する外側の端縁を押し下げる複数のばね荷重のローラを含むクランプを含む。クランプは加熱ブロックの上に基板を平坦に押すことにより基板の反りを最小にし、基板がダイボンディング区域へ、およびそこから離れて移動することを可能にする。
2004513507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平坦な基板を加工機械のベッドにクランプするためのクランプであって、
クランプ本体と、
基板の１対の対向する外側の端縁に接触し、かつ基板がベッドにクランプされるとき、ベッドの縦軸に沿って基板が移動することを可能にする複数のローラと、
複数の弾性指とを含み、各々の指はクランプ本体とローラの１つとに取付けられ、基板に対してローラを付勢し基板の反りを防ぐ、クランプ。
【請求項２】
ベッドは基板を加熱するための加熱器を含み、指は基板が加熱されるとき、基板に対してローラを付勢し基板の反りを防ぐためのものである、請求項１に記載のクランプ。
【請求項３】
基板は有機材料を含み、加熱器は約摂氏１００度から約摂氏１７５度にまで基板を加熱するためのものである、請求項２に記載のクランプ。
【請求項４】
ローラはボールベアリングを含む、請求項１に記載のクランプ。
【請求項５】
指はばね鋼を含む、請求項１に記載のクランプ。
【請求項６】
クランプ本体は複数の枝を含み、指の少なくとも２つは各々の枝に取付けられる、請求項１に記載のクランプ。
【請求項７】
クランプ本体はベッドにしっかりと取付けることができ、枝は基板上に基板の幅全体に延在する、請求項６に記載のクランプ。
【請求項８】
複数のローラは６つのローラを含み、ローラのうち２つは第１の１つの枝に関連し、ローラのうち４つは第２の１つの枝に関連する、請求項７に記載のクランプ。
【請求項９】
基板はベッドの入力部分からベッドの出力部分へ動かされ、第１の枝は入力部分に近接し、第２の枝は出力部分に近接する、請求項８に記載のクランプ。
【請求項１０】
実質的に平坦な基板へ半導体装置をダイボンディングするための装置であって、
基板を支持するためのベッドと、
基板を加熱するためのベッドにある加熱ブロックと、
基板が加熱ブロックにより加熱されるとき、基板を反りから防ぐために基板をベッドにクランプするためのクランプとを含む、装置。
【請求項１１】
基板は有機材料を含み、加熱器は約摂氏１００度から約摂氏１７５度にまで基板を加熱するためのものである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
基板をベッドに保持するための真空システムをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
クランプは、
クランプ本体と、
基板の１対の対向する外側の端縁に接触し、かつ基板がベッドにクランプされるとき、ベッドの縦軸に沿って基板が移動することを可能にする複数のローラと、
複数の弾性指とを含み、各々の指はクランプ本体およびローラの１つに取付けられ、基板に対してローラを付勢し基板の反りを防ぐ、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
ローラはボールベアリングを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
指はばね鋼を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
クランプ本体は、基板上に基板の幅全体に延在する複数の枝を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
ローラの少なくとも２つは各々の枝に関連する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
ベッドは入力部分、ダイボンディング部分および出力部分を含み、装置はさらに基板に半導体装置を取付けるためにダイボンディング部分に位置するダイボンディングヘッドを含み、
基板は半導体装置の取付のために、ベッドの入力部分からベッドのダイボンディング部分に動かされ、基板は半導体装置が基板に取付けられた後、ダイボンディング部分からベッドの出力部分へ動かされ、
クランプ本体の第１の枝は入力部分に近接し、クランプ本体の第２の枝は出力部分に近接し、
複数のローラの一部分は、半導体装置とクランプ本体との間のクリアランスを維持するためにクランプ本体の第２の枝に取付けられる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
ローラのうち２つは第１の枝に関連し、ローラのうち４つは第２の枝に関連する、請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は、半導体ダイ取付工程の間、基板をクランプするための装置に関する。この発明は特に薄い積層された基板に半導体装置をダイボンディングすることについて適用性を有する。
【０００２】
【発明の背景】
半導体装置のための、ある従来のファインピッチ・ボール・グリッド・アレイ（ＦＢＧＡ）パッケージング機構は、ビスマレアミドトリアジン（「ＢＴ樹脂」）のような有機樹脂に埋込まれた金トレーサを含む、実質的に平坦で堅い多層の積層された基板を用いる。ダイとして公知であるむき出しの半導体装置は、「ダイボンディング」として公知である工程において、積層されたダイ構成におけるように、エポキシで基板に取付けられる。ワイヤはワイヤボンディング動作においてダイと基板との間に取付けられ、次にダイは成型等により封入される。その後、はんだボールが基板の裏面上のボンディングパッドに取付けられ、パッケージされた装置は単一化され、検査され、そして印を付けられる。
【０００３】
ダイボンディング動作の間、ダイは、典型的には自動的なピックアンドプレイスダイボンディングヘッドにより選び出され、比較的わずかな圧力（たとえば、約１５０−２００グラム）を用いて基板上の正確な位置に置かれる。ダイボンディング動作は、基板を約摂氏１００−１７５度にまで加熱することを必要とする。加熱は、典型的にはダイボンディングの前および間に、ダイボンディング機械のベッドにある加熱ブロックにより行なわれる。
【０００４】
しかしながら、典型的には約５ｍｍの幅および約１９０ｍｍの長さの細長片として形成される基板は、高いダイボンディング温度で反る傾向があり、基板上のダイの正確な位置付けを妨げる。この不正確なダイの位置付けは、結果として低い歩留りを生じ、さらに製造費用を増す。従来のダイボンダは、ベッドおよび加熱ブロックに対して基板を押し下げるために真空を用いるが、典型的には、基板はそれが反ると、ベッドの真空穴から離れる。このため、基板を押し下げるための真空の使用は、基板の反りを確実に防ぐのに効果的ではない。
【０００５】
基板の反りなしに薄い基板パッケージを組立て、これにより製造費用が減り、製造スループットが増すようなダイボンディング装置が必要である。
【０００６】
【発明の概要】
この発明の利点は、ダイボンディング手順の前および間の基板の反りを防ぐダイボンディング装置である。
【０００７】
この発明のさらなる利点および他の特徴は、一部は以下の説明に記載され、一部は当業者が以下を検討すれば明らかとなり、またはこの発明の実施から習得され得るであろう。この発明の利点は、前掲の請求項に特に指摘されるように理解され、また得られるであろう。
【０００８】
この発明によれば、前述およびその他の利点は、加工機械のベッドに実質的に平坦な基板をクランプするためのクランプにより一部達成され、クランプはクランプ本体と、基板の１対の対向する外側の端縁に接触し、かつ基板がベッドにクランプされるときベッドの縦軸に沿って基板が移動することを可能とする複数のローラと、複数の弾性指とを含み、各々の指はクランプ本体およびローラの１つに取付けられ、基板に対してローラを付勢し基板の反りを防ぐ。
【０００９】
この発明のさらなる利点は、以下の詳細な説明から当業者には容易に明らかとなるであろう。そこにはこの発明の好ましい実施例のみが単にこの発明を実行するために企図された最良の態様の例示によって示され、説明されている。理解されるように、この発明は他の異なる実施例が可能であり、そのいくつかの詳細は、この発明から全く逸脱することなく、さまざまな自明な点において変形可能である。したがって、図面および説明は限定的ではなく、本質的に例示的なものとして考えられるべきである。
【００１０】
同じ参照番号表示を有する要素が、全体にわたって同じ要素を示す添付の図面を参照する。
【００１１】
【好ましい実施例の詳細な説明】
有機ＦＢＧＡ基板等の比較的薄い積層された基板へのダイボンディングのための従来の方法は、基板がダイボンディング工程の前および間に加熱されるとき、結果として基板の反りを生じ、不正確なダイ配置を引起し、完成した装置の費用を増し、製造歩留りを減らす。この発明は従来のパッケージアセンブリ工程から生じるこれらの問題に取組み、そして解決するものである。
【００１２】
この発明の方法に従って、基板はダイボンダの加熱ブロックに機械的にクランプされ、ダイボンディング動作の前および間に加熱基板を押し下げ、これにより基板の反りを防ぐ。この発明の一実施例では、基板が加熱されダイが接合されている間、加熱ブロックの上に基板の対向する外側の端縁を押し下げる複数のばね荷重のローラを含むクランプが設けられる。クランプは加熱ブロックの上に平坦になるように基板を押すことにより基板の反りを最小にし、さらに基板をダイボンディング区域へと、またそこから外へと移動できるようにする。
【００１３】
この発明の実施例に従ったダイボンディング装置が図１Ａから１Ｂに例示される。ダイボンディング装置１００は、ＦＢＧＡパッケージのための有機樹脂（たとえば、ＢＴ樹脂）を含む積層された基板等の基板Ｓを支持するためのベッド１０５を含む。基板Ｓはそこにダイが取付けられる場所のアレイを含み、その場所は斜交平行線の陰影を付けられた図１Ａに示される。ベッド１０５は、基板Ｓをダイボンディング温度、たとえば、約摂氏１００度から約摂氏１７５度にまで熱伝導により加熱するための、電気抵抗ヒータのような従来の加熱ブロック１１０を含む。基板Ｓは、従来のインデックス機構（図示せず）のインデックスクランプ１５５を用いて、そこでそれが予熱されるベッド入力部分１０５ａからダイボンディングヘッド１５０によりそこで半導体装置（図示せず）がダイ接合されるダイボンディング部分１０５ｂへ、さらに半導体装置の取付後は出力部分１０５ｃへ、矢印Ａの方向にベッド１０５の縦軸に沿って動かされる。
【００１４】
ダイボンダ１００は、加熱ブロック１１０により加熱されるとき基板Ｓが反ることを防ぐために、基板Ｓをベッド１０５にクランプするためのクランプ１１５も含む。クランプ１１５は、図１Ａおよび１Ｂでは、基板Ｓ上に基板Ｓの幅に沿って延在する１対の枝１２０および１２５として示されるクランプ本体を含み、また典型的には鋼等の金属を含む。枝１２０および１２５は、たとえばボルトＢ１によりベッド１０５にしっかりと取付けられる。ばね鋼の細長片等の弾性指１３０および１３５は、ボルトＢ２により枝１２０および１２５に取付けられる。ボールベアリングローラ等のローラ１４０は、ブロック１４５およびボルトＢ３により指１３０および１３５の端部に取付けられる。ローラ１４０は基板Ｓの端縁に接触し、インデックスクランプ１５０により基板Ｓがベッド１０５の縦軸に沿って動かされることを可能にし、その一方で指１３０および１３５が基板Ｓの反りを防ぐため基板Ｓに対してローラ１４０を付勢する。２つのローラ１４０は、ベッド１０５の入力部分１０５ａに近接する枝１２０により保持される。４つのローラ１４０は好ましくは、出力部分１０５ｃに近接する枝１２５により保持され、半導体装置がそれに接合された後、基板Ｓ丸まって枝１２５に接触することがないよう確実にする。言い換えれば、枝１２５の４つのローラ１４０は、接合された半導体装置とクランプ本体の枝１２５との間のクリアランスを維持する。
【００１５】
ダイボンダ１００は、ベッド１０５の真空通路１６０と、真空ポンプ１６５とを含む従来の真空システムを含むこともできる。クランプ１１５は、反りなしに基板Ｓが加熱ブロック１１０上で平坦に保たれることを可能にし、これによりダイボンディングの間、真空システムが基板Ｓを所定の位置にしっかりと保持することを可能にする。
【００１６】
この発明は、ボンディングのために半導体のダイが基板Ｓ上に正確に置かれることを可能にする。正確なダイの配置は、積層されたダイパッケージ構造のアセンブリにおいて特に有利であり、そこで下部ダイは基板Ｓに接合され、上部ダイは下部ダイに接合され、次にワイヤボンドがダイから基板へと形成される。先行技術の方法では、基板に対して不正確なダイの配置のために、上面の２つの対向する端縁上にワイヤボンディングパッドを有する上部および下部ダイを、９０°離して配向し積み重ねなければならない。このため、ワイヤボンドは、ダイ積層の４つの側面に取付けられねばならない。したがって、基板の内側のトレーサはそれらが互いに接触しないように経路を定められる必要があるので、基板に４層の配線が必要となる。この発明の正確なダイの配置は、２つのダイが同じ方向に配向されて互いの上に積層されることを可能とし、したがってワイヤボンドをダイ積層の２つの側面に取付けるだけでよく、２層の配線だけを備えた、より簡単でより費用のかからない基板の使用を可能とする。
【００１７】
この発明は、加熱基板の反りを防ぐことが望まれる半導体パッケージのさまざまな種類の製造に適用される。
【００１８】
この発明は従来の材料、方法および設備を用いることにより実施され得る。したがって、そのような材料、設備および方法の詳細は、ここで詳細には記載されない。前述の説明では、この発明の完全な理解を提供するため、特定の材料、構造、化学物質、工程などの多数の特定の詳細が記載されている。しかしながら、この発明は具体的に記載された詳細に頼ることなく実施することが可能であることが認識されるべきである。他の例では、この発明を不必要に不明瞭にしないため、周知の処理工程は詳細には記載されていない。
【００１９】
この開示には、この発明の好ましい実施例およびその数個の応用例のみが示され、説明されている。この発明がさまざまな他の組合せおよび環境で使用可能であり、ここに表わされたようなこの発明の概念の範囲内で変更または変形が可能であるということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】この発明の実施例に従った装置の上面図である。
【図１Ｂ】この発明の実施例に従った装置の側面図である。
【国際公開パンフレット】
2004513507.tif 000003
2004513507.tif 000004
2004513507.tif 000005
2004513507.tif 000006
2004513507.tif 000007
2004513507.tif 000008
2004513507.tif 000009
2004513507.tif 000010
2004513507.tif 000011
2004513507.tif 000012
2004513507.tif 000013
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004513507.tif 000014
2004513507.tif 000015
【国際調査報告】
2004513507.tif 000016
2004513507.tif 000017