(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーストを塗布する塗布ノズルを被塗布物に向かって下降させてこの塗布ノズルからペーストを吐出して被塗布物に塗布しその後塗布ノズルを上昇させる塗布動作を繰り返し行うペースト塗布方法であって、塗布ノズルを上昇させる際にこの塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの逆吸引分に相当する量のペーストを前記塗布ノズルに予備吐出することを特徴とするペースト塗布方法。
【請求項２】
前記逆吸引動作は、前記塗布ノズルが上昇するタイミングと同時又はその後から開始することを特徴とする請求項１記載のペースト塗布方法。
【請求項３】
前記予備吐出は、塗布ノズルが下降する動作とオーバラップするタイミングで行うことを特徴とする請求項１記載のペースト塗布方法。
【請求項４】
正方向へ駆動することにより塗布ノズルを介してペーストを吐出するポンプ手段を備え、塗布ノズルを被塗布物に向かって下降させて塗布ノズルからぺーストを吐出して被塗布物に塗布した後この塗布ノズルを上昇させる塗布動作を繰り返し行うペースト塗布方法であって、塗布ノズルを上昇させる際に前記ポンプ手段を逆方向に駆動して塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの逆吸引分に相当する量のペーストを前記塗布ノズルに予備吐出することを特徴とするペースト塗布方法。
【請求項５】
前記ポンプ手段の逆転は、前記塗布ノズルが上昇するタイミングと同時またはその後から開始することを特徴とする請求項４記載のぺースト塗布方法。
【請求項６】
前記予備吐出は、塗布ノズルが下降する動作とオーバラップするタイミングで行うことを特徴とする請求項４記載のペースト塗布方法。
【請求項７】
前記ポンプ手段は、駆動速度に比例して吐出流量が多くなることを特徴とする請求項４記載のペースト塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームなどの被塗布面にペーストを塗布するペースト塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、リードフレームなどの基板に半導体チップを接着するためのペーストが塗布される。このペースト塗布は吐出ポンプから吐出されるペーストを塗布ノズルに導き基板の塗布エリア内に塗布することにより行われる。この塗布方法の一つとして、塗布ノズルを塗布エリア内で移動させながらペーストを吐出することにより塗布を行う描画塗布が知られている。
【０００３】
この描画塗布を効率化するには、塗布ノズルを移動させる速度を高速化することが求められる。このため移動部分を極力軽量・コンパクト化する目的で、移動部分は塗布ノズルのみとし、ペーストを吐出させる吐出ポンプ本体は固定して別途配置する方法が用いられる。この方法では塗布ノズルの移動を許容するため、塗布ノズルと吐出ポンプとは、樹脂製のチューブなど可撓性を有する管部材によって連結される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで塗布効率の向上には、上述の塗布ノズルの移動速度の高速化とともに、動作シーケンス上で塗布ノズルの移動やペースト吐出など連続して行われる各動作間の無駄時間を極力排除することが求められる。しかしながら、可撓性の管部材によってペーストを圧送する場合には、吐出圧によるチューブの膨張変形に起因して、塗布ノズルから塗布エリアに対して塗布されるペーストの吐出断続時の応答性が悪く、吐出ポンプが吐出を停止した後にも少量のペーストが塗布ノズルから吐出されるいわゆる糸引き現象が発生していた。そして従来はこれらの糸引きが収束するまで塗布ノズルは次の動作に移行することができず、各動作間の待ち時間が発生し、塗布効率の向上が阻害されるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、吐出断続時の応答性に優れ、塗布効率を向上させることができるペースト塗布方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のペースト塗布方法は、ペーストを塗布する塗布ノズルを被塗布物に向かって下降させてこの塗布ノズルからペーストを吐出して被塗布物に塗布しその後塗布ノズルを上昇させる塗布動作を繰り返し行うペースト塗布方法であって、塗布ノズルを上昇させる際にこの塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの逆吸引分に相当する量のペーストを前記塗布ノズルに予備吐出するようにした。
【０００９】
請求項２記載のペースト塗布方法は、請求項１記載のペースト塗布方法であって、前記逆吸引動作は、前記塗布ノズルが上昇するタイミングと同時又はその後から開始するようにした。
【００１０】
請求項３記載のペースト塗布方法は、請求項１記載のペースト塗布方法であって、前記予備吐出は、塗布ノズルが下降する動作とオーバラップするタイミングで行うようにした。
【００１４】
請求項４記載のペースト塗布方法は、正方向へ駆動することにより塗布ノズルを介してペーストを吐出するポンプ手段を備え、塗布ノズルを被塗布物に向かって下降させて塗布ノズルからぺーストを吐出して被塗布物に塗布した後この塗布ノズルを上昇させる塗布動作を繰り返し行うペースト塗布方法であって、塗布ノズルを上昇させる際に前記ポンプ手段を逆方向に駆動して塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの逆吸引分に相当する量のペーストを前記塗布ノズルに予備吐出するようにした。
【００１５】
請求項５記載のペースト塗布方法は、請求項４記載のペースト塗布方法であって、前記ポンプ手段の逆転は、前記塗布ノズルが上昇するタイミングと同時またはその後から開始する。
【００１６】
請求項６記載のペースト塗布方法は、請求項４記載のペースト塗布方法であって、前記予備吐出は、塗布ノズルが下降する動作とオーバラップするタイミングで行う。
【００１７】
請求項７記載のペースト塗布方法は、請求項４記載のペースト塗布方法であって、前記ポンプ手段は、駆動速度に比例して吐出流量が多くなる。
【００１８】
本発明によれば、ペースト塗布後に塗布ノズルを上昇させる際に、この塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行うことにより、描画停止時に塗布ノズルから少量のペーストが余分に吐出される糸引き現象を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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は本発明の一実施の形態のペースト吐出用の吐出ポンプの断面図、図３は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、図４は本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート、図５は本発明の一実施の形態の塗布ノズルの斜視図、図６は本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャートである。
【００２０】
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は基板であるリードフレーム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。
【００２１】
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Ｌ型のブラケット１５を介して塗布ノズル１８を装着して構成されている。塗布ノズル１８は、不動のプレート２１上に固定配置されたポンプ手段である吐出ポンプ１６の吐出口と可撓性の管部材であるチューブ１７によって連結されている。チューブ１７はテフロンなどペースト７が固着しない性質の樹脂材質で製作され、外周表面は金属メッシュなどの補強層によって被覆されている。この補強層により、内圧作用時のチューブ１７の膨張変形を減少させることができる。
【００２２】
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型のブラケット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、塗布ノズル１８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。したがって、移動テーブル１０は塗布ノズル１８をリードフレーム６に対して相対的に移動させる移動手段となっている。
【００２３】
リードフレーム６上面のチップ３の搭載位置は、ペースト７が塗布される塗布エリア６ａとなっている。塗布ノズル１８を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１８からペースト７を吐出させながら塗布ノズル１８を移動させることにより、塗布エリア６ａ内には所定の描画パターンでチップボンディング用のペースト７が描画塗布される。
【００２４】
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。
【００２５】
次に図２を参照して、ペーストを吐出するポンプ手段である吐出ポンプ１６について説明する。図２において、ペースト吐出用の吐出ポンプ１６は、シリンダ２９とシリンダ２９の内部に嵌入するピストン３１およびピストン３１を往復動させる往復動機構より成る。往復動機構は、モータ３４、送りねじ３５およびナット３６より構成され、送りねじ３５をモータ３４によって回転駆動することにより、ナット３６と結合されたピストン３１がシリンダ２９内で往復動する。
【００２６】
シリンダ２９には、吸入ポート２９ａおよび吐出ポート２９ｂが設けられている。吸入ポート２９ａは第２バルブ２８を介してシリンジ２６と接続されている。吐出ポート２９ｂは第１バルブ３０、チューブ１７を介して塗布ノズル１８と接続されている。シリンジ２６内は第３バルブ２７、レギュレータ３３を介してエア源３２から供給されるエアによって加圧されており、第３バルブ２７および第２バルブ２８を開にしてピストン３１を上昇させることにより、シリンジ２６内のペーストは吸入ポート２９ａを介してシリンダ２９内に吸入される。
【００２７】
そして第３バルブ２７を閉じ、第１バルブ３０を開にした状態でモータ３４を正方向に駆動（正転）してピストン３１を下降させることにより、シリンダ２９内のペーストは吐出ポート２９ｂから吐出される。このとき、モータ３４の駆動速度を変えることにより、吐出ポート２９ｂから吐出されるペースト吐出流量が変化し、駆動速度に比例した吐出流量が得られるようになっている。
【００２８】
吐出されたペーストはチューブ１７を介して塗布ノズル１８へ圧送され、塗布ノズル１８の下端部に設けられた塗布口より吐出されて被塗布物であるリードフレーム６の塗布エリア６ａに塗布される。このペースト７の圧送時において、チューブ１７は補強層によって被覆されているため膨張変形が抑えられ、チューブ１７の膨張変形に起因する塗布ノズル１８からの吐出遅れが軽減されるようになっている。
【００２９】
次に図３を参照してダイボンディング装置の制御系の構成を説明する。図３において、ポンプ駆動部４０は、ピストン３１を駆動するモータ３４を駆動する。バルブ駆動部４１は、第１バルブ３０および第２バルブ２８を駆動して、吐出ポンプ１６の吸入ポート２９ａへのペースト７の吸入および吐出ポート２９ｂからのペースト７の吐出を制御する。
【００３０】
Ｚ軸モータ駆動部４２、Ｙ軸モータ駆動部４３、Ｘ軸モータ駆動部４４は、移動テーブル１０のＺ軸モータ１４ａ、Ｙ軸モータ１１ａ、Ｘ軸モータ１２ａをそれぞれ駆動する。ボンディングヘッド駆動部４５は、チップ３をボンディングするボンディングヘッド４を駆動する。記憶部４６は、各部の動作や処理に必要なプログラムや塗布パターンのデータを記憶する。制御部４７は、記憶部４６に記憶されたプログラムに基づいて各部の動作を制御する。これにより塗布ノズル１８を移動させて行われる描画塗布のタイミングを制御することができる。操作部４８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり操作用制御コマンドの入力やデータ入力を行う。表示部４９はディスプレイ装置であり、操作入力時の画面を表示する。
【００３１】
次に図４のタイミングチャートを参照して描画動作について説明する。このタイミングチャートは、描画塗布における塗布ノズル１８の高さ位置、吐出ポンプ１６を駆動するモータ３４の回転方向および駆動時期、塗布ノズル１８をＸＹ軸により移動させて実際に描画を行う描画塗布動作などのタイミングの相関を示すものである。図４に示すタイミングｔ１〜ｔ６の間のインターバル時間Ｔは、１つの塗布エリア６ａに対して描画塗布を行う１サイクルのタクトタイムを示すものであり、タイミングｔ１，ｔ６は１回のサイクルにおいて、塗布ノズル１８からのペースト７の吐出が完全に停止し、塗布エリア６ａへの塗布が終了したタイミングを示している。以下、タイミングｔ１〜ｔ６間の各部の動作について説明する。
【００３２】
１サイクルが終了したタイミングｔ１において、塗布ノズル１８はリードフレーム６の上面から上昇した位置にあり、この状態では塗布ノズル１８からのペースト７の吐出は完全に停止し、いわゆる糸切りが完了している。この後、タイミングｔ２までの間にリードフレーム６は搬送路５上をピッチ送りされ、次の塗布エリア６ａが塗布ノズル１８の直下に位置する。そしてタイミングｔ２からタイミングｔ３の間に塗布ノズル１８は下降し、タイミングｔ３にて塗布高さとなる。
【００３３】
この下降動作中に、吐出ポンプ１６はタイミングｔ２から所定の予備吐出時間Ｔ１の間だけ正転し、ペーストの予備吐出を行う。この予備吐出は後述するように、前回のサイクルにおいて描画塗布終了時に塗布ノズル１８から吐出されたペースト７の糸切りを促進するために行われる逆吸引動作において吸引された量に相当するペースト７を予めチューブ１７や塗布ノズル１８に吐出する動作である。
【００３４】
そして塗布ノズル１８の下降が完了したタイミングｔ３から、吐出ポンプ１６を正転させてペースト７を吐出し、塗布ノズル１８へ圧送する。このポンプ駆動時間Ｔ２は、実際に塗布ノズル１８を移動させながらペースト７を吐出させて塗布する描画塗布時間Ｔ２に等しい。このとき、図４に示すように、塗布ノズル１８からのペースト７の実際の吐出は、タイミングｔ３から遅れ時間Ｔ４だけ遅れたタイミングで開始される。
【００３５】
この後、描画塗布時間Ｔ２がタイムアップするタイミングｔ４から、塗布ノズル１８が上昇を開始し、タイミングｔ５にて上昇位置に到達する。この上昇時に上昇開始のタイミングｔ４から予定の逆吸引時間Ｔ３の間だけポンプを逆方向に駆動（逆転）させる。これにより、描画塗布終了後もなお塗布ノズル１８やチューブ１７内に存在するペースト７を吐出方向と逆方向に吸引することができ、塗布ノズル１８から余分なペースト７が吐出される糸引き現象を解消することができる。なお、上昇を開始するタイミングｔ４から所定の時間経過後に逆吸引動作を開始するようにしてもよい。すなわち逆吸引動作は、塗布ノズル１８が上昇するタイミングと同時またはその後から開始される。
【００３６】
次に、タイミングｔ５から塗布ノズル１８の移動による糸切り動作が行われる。すなわち塗布ノズル１８からペースト７の吐出が停止された後に、図５に示すように、塗布ノズル１８を水平方向に移動させることにより、塗布エリア６ａ内に既に塗布された塗布線上のペースト７と塗布ノズル１８の先端部とを連結した糸状のペースト７を上下に分離させる。このとき、塗布ノズル１８の水平移動方向は塗布線方向に一致させる。
【００３７】
これにより、引き離された糸状のペースト７が塗布線からはみ出すことなく糸切り動作を行うことができる。そして所定の糸切り動作が完了したタイミングｔ６にて、描画塗布の１サイクルを完了する。なお、この糸切り動作において、塗布ノズル１８を水平方向に移動させる替わりに、上下方向に複数回動作させることにより糸切りを行ってもよい。もちろん、水平方向の移動と上下方向の移動を組み合わせてもよい。
【００３８】
上記説明したように、本実施の形態では、塗布ノズル１８をリードフレーム６に向かって下降させて塗布ノズル１８からペースト７を吐出してリードフレーム６にペースト７を塗布し、その後塗布ノズル１８を上昇させる動作を繰り返し行う塗布動作において、塗布ノズル１８を上昇させる際にこの塗布ノズル１８からペースト７を吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行い、次回の塗布動作の前にこの吸引分に相当する量のペーストを予備吐出するものである。この予備吐出の動作は、塗布ノズル１８がタイミングｔ２〜ｔ３の間に下降する動作とオーバーラップするタイミングで行われるようにタイミングが設定されている。
【００３９】
このような逆吸引動作を行うことにより、前述のように塗布ノズル１８からの吐出停止時の応答性を向上させることができる。そして予備吐出を行うことにより、逆吸引動作を行うことに起因する次回塗布動作時の吐出タイミングの遅れを防止して、タクトタイムを短縮することが可能となる。本実施の形態では、この吸引動作と予備吐出動作とを、塗布ノズル１８の上昇、下降の間に行うようにしていることから、無駄時間を排除してタクトタイムの短縮を実現している。
【００４０】
なお、図６のタイミングチャートに示すように、タイミングｔ２からタイミングｔ３の間の塗布ノズル１８の下降動作において、タイミングｔ３よりも所定の遡及時間Ｔ’４だけ先行したタイミングでポンプ正転を開始するようにしてもよい。ここでは、予備吐出時間Ｔ１に引き続いて描画塗布時間Ｔ２の間ポンプを連続して正転させるようにしている。
【００４１】
これにより、塗布ノズル１８の下降が完了したタイミングｔ３において、塗布ノズル１８の先端部の塗布口には既にペースト７が到達しており、描画塗布動作をタイミングｔ３から直ちに開始することができる。したがって、図４に示す遅れ時間Ｔ４を排除することができ、前述の１サイクル当りのタクトタイムＴを更にＴ４分だけ短縮したタクトタイムＴ’で１サイクルの描画塗布を行うことができる。
【００４２】
すなわち上述の例では、ポンプ手段によるペースト吐出の開始タイミング（タイミングｔ３よりも所定の遡及時間Ｔ’４だけ先行したタイミング）から所定時間（遡及時間Ｔ’４）経過後に移動手段によって塗布ノズル１８を水平移動させて描画塗布を開始させるよう、制御部４７によって各部を制御する。すなわち、制御部４７はポンプ手段によるペースト吐出の開始タイミングから所定時間経過後に塗布ノズル１８を移動させて描画塗布を開始させる制御手段となっている。
【００４３】
これにより、可撓性のチューブ１７の弾性変形やペースト７の圧縮特性によって不可避的に生じるポンプ手段の吐出タイミングと塗布ノズル１８による塗布タイミングとの間の遅れ時間を排除することができるとともに、描画塗布に際しては塗布開始時点から常にペースト７の吐出が安定して行われ、かすれなどの不具合を生じることなく良好な描画形状で塗布を行うことができる。
【００４４】
なお上記実施の形態では、ポンプ手段としてピストン３１をシリンダ２９内で往復動させるプランジャタイプの吐出ポンプ１６を用いた例を示しているが、ポンプ手段の種類はこれに限定されるものではなく、プランジャタイプの吐出ポンプ以外にもスクリュータイプのポンプやピンチローラ式のディスペンサなど、駆動手段の正逆切り換えによって吸引・吐出が切り換えられ、駆動用モータなどを制御することによって吐出流量が可変できるものであればよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布ノズルを上昇させる際に、この塗布ノズルからペーストを吐出方向と逆方向に吸引する逆吸引動作を行うようにしたので、描画停止時に塗布ノズルから少量のペーストが余分に吐出される糸引き現象を防止することができる。さらに、次回の描画塗布動作の前に逆吸引分に相当する量のペーストを予備吐出することにより、逆吸引動作を行うことに起因する吐出タイミングの遅れを防止して、タクトタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】本発明の一実施の形態のペースト吐出用の吐出ポンプの断面図
【図３】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
【図４】本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート
【図５】本発明の一実施の形態の塗布ノズルの斜視図
【図６】本発明の一実施の形態のペースト塗布方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
３  チップ
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
１６  吐出ポンプ
１７  チューブ
１８  塗布ノズル
４７  制御部
【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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