(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布装置であって、塗布口からペーストを吐出して基板に塗布する塗布ノズルと、この塗布ノズルを基板に対して相対的に移動させる移動手段と、この移動手段を描画パターンに基づいて制御する制御手段と、チップサイズ記憶部に記憶されたボンディング対象のチップのサイズと描画パターンの対応区分ならびに描画パターンを記憶する描画パターン記憶手段と、前記チップサイズ記憶部に記憶されたチップのサイズと前記描画パターン記憶手段の前記対応区分に応じて前記描画パターン記憶手段に記憶された描画パターンを選択する描画パターン選択手段と、選択された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定する速度パターン設定手段とを備えたことを特徴とするボンディングペーストの塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にチップボンディング用のボンディングペーストを塗布するボンディングペーストの塗布装置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ボンディングペーストが塗布される。このボンディングペーストの塗布は、ディスペンサから吐出されるボンディング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】
【発明が解決しようとする課題】
この描画塗布においては、接着対象のチップの形状やサイズによって所要のペースト塗布パターンが異なるため、描画時の描画パターンや塗布ノズルを移動させる際の速度パターンなどの塗布条件をチップに応じて設定する必要がある。ところが従来のボンディングペーストの塗布装置では、上述のような描画塗布を行う際の塗布条件の設定に、その都度複雑なデータ入力などの手間を必要として操作性が悪いとともに、適切な設定が行われない場合には良好な塗布品質が得られないという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、操作性に優れ良好な塗布品質を得ることができるボンディングペーストの塗布装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【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装置は、基板のチップ搭載位置において塗布ノズルからボンディングペーストを吐出しながら塗布ノズルを移動させることによりボンディングペーストを描画塗布するボンディングペーストの塗布装置であって、塗布口からペーストを吐出して基板に塗布する塗布ノズルと、この塗布ノズルを基板に対して相対的に移動させる移動手段と、この移動手段を描画パターンに基づいて制御する制御手段と、チップサイズ記憶部に記憶されたボンディング対象のチップのサイズと描画パターンの対応区分ならびに描画パターンを記憶する描画パターン記憶手段と、前記チップサイズ記憶部に記憶されたチップのサイズと前記描画パターン記憶手段の前記対応区分に応じて前記描画パターン記憶手段に記憶された描画パターンを選択する描画パターン選択手段と、選択された描画パターンに基づいて前記移動手段の速度パターンを設定する速度パターン設定手段とを備えた。
【０００６】
本発明によれば、チップのサイズに応じて描画パターンを選択し、選択された描画パターンに基づいてノズルの移動手段の速度パターンを設定することにより、チップの種類やサイズが変わる度に従来必要とされていた描画データの設定を行う必要がなく、常に塗布品質の優れた適切なペースト塗布を操作性よく行うことができる。
【０００７】
【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は同ダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能を示す機能ブロック図、図４は同描画パターン設定テーブルを示す説明図、図５は同描画パターン設定処理のフロー図、図６は同描画パターンの速度パターンを示すグラフ、図７（ａ）は同塗布エリアの平面図、図７（ｂ）は同塗布エリアの断面図である。
【０００８】
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。
【０００９】
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ペースト吐出手段であるディスペンサ１６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おり、更にエアチューブ２０を介して吐出制御バルブ１９と接続されている。
【００１０】
図２に示すようにディスペンサ１６は、マニホールドブロック２５の上面に装着されたシリンジ２６内のペースト７をモータ３１によって往復駆動されるピストン３２によって吐出させるものである。ペースト７のシリンジ２６からの吸入、ピストン３２による吐出は、往復駆動機構２８によって駆動される第１のバルブ２７、往復駆動機構２９によって駆動される第２のバルブ３０によって制御される。
【００１１】
シリンジ２６内はバルブ３４を介してエア源３３から供給されるエアによって加圧されており、ディスペンサ１６を駆動することにより、ペースト７がチューブ１７を介して塗布ノズル１８へ圧送される。そして塗布ノズル１８の下端部に設けられた塗布口より吐出されてリードフレーム６の塗布エリア６ａに塗布される。塗布ノズル１８からのペースト吐出の断続は、吐出制御バルブ１９によって制御される。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
次に図２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２において、ディスペンサ駆動部４０は、ピストン３２を駆動するモータ３１、第１のバルブ２７および第２のバルブ３０をそれぞれ往復動させる往復動機構２８，２９を駆動して、ディスペンサ１６によるペースト７の吐出を制御する。吐出制御バルブ駆動部４１は、吐出制御バルブ１９の開閉を駆動することにより塗布ノズル１８に供給される制御エアを制御し、塗布ノズル１８の開閉を行う。
【００１６】
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。操作・入力部４８は、キーボードやマウスなどの入力手段であり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。
【００１７】
次に図３を参照して、ダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能について説明する。図３において枠４６で囲まれた各部は図２に示す記憶部４６に記憶されるデータの内容を示すものである。図３に示す各要素のうち、入力処理部５０、表示処理部５１、描画パターン選択部５４、速度パターン演算部５５、ペースト吐出流量算出部５６、描画処理部５８は、図２に示す制御部４７による処理を示している。
【００１８】
まず記憶部４６を構成する各部について説明する。チップサイズ記憶部５２は、ボンディング対象のチップサイズ、すなわちチップ３の幅や長さのデータを記憶する。描画パターン設定テーブル５３は、チップサイズに応じて設定される描画塗布のパターンについてのデータを記憶する。すなわち、描画パターン設定テーブル５３は描画パターンを記憶する描画パターン記憶手段となっている。描画パターン選択部５４（描画パターン選択手段）は、チップサイズ記憶部５２に記憶されたチップサイズと描画パターン設定テーブル５３に記憶された描画パターンのデータに基づいて、対象チップに応じた適切な描画パターンを選択する。
【００１９】
速度パターン算出部５５は、選択された描画パターンに基づいて塗布ノズルを移動させる速度パターンを算出する。また速度パターン算出部５５は選択された描画パターンに基づいた所定の描画を行うために必要な描画時間を算出する。速度パターン記憶部５７は、速度パターン算出部５５によって算出された速度パターンや描画時間を記憶する。速度パターン算出部５５および速度パターン記憶部５７は、速度パターンを設定する速度パターン設定手段となっている。
【００２０】
ペースト吐出流量算出部５６は、速度パターン算出部５５によって算出される描画時間と、チップサイズ記憶部５２に記憶されたチップサイズ等より決められるペースト塗布量とに基づいて、塗布ノズル１８によって所用ペースト塗布量を塗布するためにディスペンサ１６に必要とされるペースト吐出流量を算出する。ペースト吐出流量記憶部５９は算出されたペースト吐出流量のデータを記憶する。描画塗布時には、ペースト吐出流量のデータはペースト吐出流量記憶部５９から読み出され、描画処理部５８に送られる。
【００２１】
描画処理部５８は、速度パターンおよびペースト吐出流量のデータに基づいてＸ軸モータ駆動部４４、Ｙ軸モータ駆動部４３、Ｚ軸モータ駆動部４２、吐出制御バルブ駆動部４１、ディスペンサ駆動部４０を駆動して塗布ノズル１８を移動させると共に、塗布ノズル１８からペースト７を吐出させることによって描画塗布を行うための処理を行う。したがって、描画処理部５８は、描画パターンに基づいて移動手段を制御する制御手段となっている。
【００２２】
入力処理部５０は、操作・入力部４８から入力される操作入力信号を処理し、各部への制御コマンドを出力するとともに、記憶部４６へのデータ書き込みを行う。表示処理部５１は、記憶部４６に記憶されたデータを処理して各種の案内画面を表示部４９に表示させる。
【００２３】
ここで、描画パターン設定テーブル５３について説明する。描画パターン設定テーブル５３は、チップサイズとチップサイズに応じて設定される描画パターンの対応区分を示している。チップサイズが大きくなるに従って、ボンディング面積が増大し、ボンディングに必要とされるペースト塗布量も増大する。ペースト塗布量は描画パターンと相関関係があるため、予めチップサイズと描画パターンの対応区分を定めておくことにより、チップサイズが指定されるとこのチップサイズに必要とされるペースト塗布量を得るための適切な描画パターンを自動的に選択させることができる。以下、描画パターン設定テーブルにおけるチップサイズと描画パターンの対応区分の具体例について、図４を参照して説明する。
【００２４】
図４に示すように、まずチップサイズが３ｍｍ未満であれば、塗布エリアの中央点Ｏに単に点状にペースト７を塗布するパターン（中央点パターン）のみで必要なペースト塗布量が確保される。塗布量の調整は、塗布ノズルを中央点Ｏに停止させてペーストを塗布する塗布時間によって行われる。チップサイズがこれより大きくなり３〜７ｍｍの範囲では、上記パターンに対角方向の十字塗布線Ｌ１，Ｌ２を組み合わせた描画パターン（中央点付対角十字パターン）が選択される。塗布量の調整は、中央点Ｏにおける塗布量の調整によって行われる。
【００２５】
そして、チップサイズがさらに大きくなり７〜１７ｍｍの範囲になれば、前記描画パターンに上下左右方向の十字塗布線Ｌ３，Ｌ４を組み合わせた描画パターン（中央点付きダブル十字パターン）が選択され、チップサイズが１７ｍｍ以上の場合には、前述の十字状塗布線Ｌ３，Ｌ４の先端にさらにカギ状の塗布線Ｌ５を付加した描画パターン（スノースターパターン）が選択される。これらのパターンにおいても、塗布量の調整は中央点Ｏにおける塗布量の調整によって行われる。
【００２６】
このような描画パターン設定テーブルを予め準備しておくことにより、チップサイズが指定されれば当該サイズのチップをボンディングするのに必要なペースト塗布量を得るための適切な描画パターンが自動的に選択される。
【００２７】
次に図５を参照して、描画パターン決定処理について説明する。まず、チップサイズ記憶部５２からチップサイズを読みとる（ＳＴ１）。次いで速度パターン算出部により、描画パターン設定テーブル５３を参照して使用する描画パターンを選択する（ＳＴ２）。次に選択された描画パターンに基づいて速度パターン算出部５５により速度パターンが作成される（ＳＴ３）。次いで速度パターンに基づいて計算された描画時間と所要ペースト塗布量から、ペースト吐出流量算出部５６によってペースト７の吐出流量が算出され、ペースト吐出流量記憶部５９に記憶される（ＳＴ４）。これにより、描画パターンの決定処理が完了する。
【００２８】
次に、図６は上記描画パターン決定処理において設定される速度パターンの一例について示している。ここで用いられる描画パターンは、図７（ａ）に示すように対角十字状の塗布線（直線ＡＣ、直線ＢＤ）で構成されている。この描画パターンにおいて、中央点Ｏを塗布開始点および塗布終了点とし、描画途中で塗布線上の各通過点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを通過して一筆書きで描画塗布される。
【００２９】
この描画塗布に際し、塗布ノズル１８は、Ｏ−Ａ−Ｃ−Ｏ−Ｂ−Ｄ−Ｏの順序で移動する。そしてこのときＸ，Ｙの各移動軸（Ｘ軸モータ１２ａ、Ｙ軸モータ１１ａ）は、図６に示すような速度パターン、すなわち塗布開始点Ｏから塗布終了点Ｏに至るまでの各通過点間で、台形状の加減速を繰り返す速度パターンに基づいて駆動される。
【００３０】
また、塗布ノズル１８を上下動させるＺ軸は、塗布終了時のみに上昇動作を行う。この上昇時には図７（ｂ）に示すように、中央点Ｏに塗布ノズル１８を停止させた状態でペースト７を吐出する点状塗布を行う。この中央点Ｏにおける塗布量を調整することにより、全体の塗布量の調整が行われる。
【００３１】
上記説明したように、本発明ではチップサイズを指定するのみでこのチップサイズに対応した適切な描画塗布パターンが選択され、この描画パターンに対応した速度パターンが自動的に設定される。これにより、チップの種類やサイズが変わる度に従来必要とされていた描画データの設定を行う必要がなく、常に適切なペースト塗布を操作性よく行って、良好なボンディング品質を確保することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、チップのサイズに応じて描画パターンを選択し、選択された描画パターンに基づいてノズルの移動手段の速度パターンを設定するようにしたので、チップの種類やサイズが変わる度に従来必要とされていた描画データの設定を行う必要がなく、常に適切なペースト塗布を操作性よく行うことができる。
【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】  本発明の一実施の形態のダイボンディング装置のペースト塗布処理の処理機能を示す機能ブロック図
【図４】  本発明の一実施の形態の描画パターン設定テーブルを示す説明図
【図５】  本発明の一実施の形態の描画パターン設定処理のフロー図
【図６】  本発明の一実施の形態の描画パターンの速度パターンを示すグラフ
【図７】  （ａ）本発明の一実施の形態の塗布エリアの平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の塗布エリアの断面図
【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  ディスペンサ
１８  塗布ノズル
５３  描画パターン設定テーブル
５４  描画パターン選択部
５５  速度パターン算出部
５７  速度パターン記憶部
５８  描画処理部
【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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