(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させながら塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出して、塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布装置であって、前記吐出口からペーストを吐出させる吐出手段と、前記塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、矩形の塗布エリア内の各コーナー近傍に設定された複数のノズル通過点の位置に関するデータを含んだ塗布パターンのデータを記憶する記憶手段と、前記塗布パターンのデータに基づいて前記移動手段を制御して前記塗布ノズルを前記ノズル通過点で前記塗布エリアの内側へ反転する一筆書き動作で移動させる制御手段と、前記ノズル通過点の近傍における前記塗布ノズルの移動速度を高速に変化させることにより塗布エリア内の所定領域における塗布量を減少させる塗布量抑制手段とを備えたことを特徴とするペースト塗布装置。
【請求項２】
塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させながら塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出して、塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、矩形の塗布エリア内の各コーナー近傍に複数のノズル通過点を設定しておき、前記塗布ノズルを前記ノズル通過点で前記塗布エリアの内側へ反転させる一筆書き動作で移動させ、前記ノズル通過点の近傍における前記塗布ノズルの移動速度を高速に変化させることにより前記塗布エリア内の所定領域における塗布量を塗布量抑制手段によって減少させることを特徴とするペースト塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板などの塗布対象物に設定される塗布エリア内にボンディング用の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】
リードフレームなどの基板にチップをボンディングするダイボンディングにおいては、基板表面にボンディング用のペーストが塗布される。ペースト塗布方法の１つとして、ディスペンサによって塗布ノズルからペーストを吐出させながら塗布ノズルを移動させることにより、基板表面の塗布エリア内に所要の塗布を行う描画塗布が用いられている。この方法では、チップ形状に応じて設定される塗布エリア内に、塗布開始点から塗布終了点に至る塗布ノズルの移動経路が設定される。この移動経路は塗布パターンに応じて種々の形状があり、例えば矩形の塗布エリアに対しては、Ｘ字状に塗布ノズルを移動させるクロス形状や、このクロス形状に更に十字を重ねたアスタリスク形状などが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
描画塗布による方法においては、塗布効率を向上させるため塗布ノズルからのペーストの吐出を断続させることなく連続的に描画を行ういわゆる一筆描きの描画パターンが用いられる場合がある。この一筆描きでは、塗布ノズルが塗布エリア内で移動している間中ペーストが連続して吐出され、吐出の断続時の応答時間や吐出状態の安定のための安定時間などを必要としないため、ロス時間が無くしかも高速で塗布を行えるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、一筆描きによる描画塗布には、ペースト塗布量について以下に述べるような問題点があった。すなわち、塗布エリア内で塗布ノズルを所定移動経路に沿って移動させる際に、塗布エリア内での所定領域、例えば塗布エリアの各コーナー部分での折り返し点付近では、通常ノズル移動速度を次第に低下させ折り返し点を過ぎて移動方向を反転した後に元の移動速度に復帰するような速度制御が行われていた。このため折り返し点付近では単位距離を通過するのに要する時間が長くなる結果、塗布ノズルから吐出されて当該範囲に塗布されるペーストの単位面積当りの塗布量は他の領域よりも大きくなる。
【０００５】
このような移動経路の折り返し点は塗布エリアのコーナー部分など中心から外れた領域に存在することから、上述の塗布量のばらつきにより中心部の塗布量よりも外側のコーナ点付近の塗布量の方が相対的に大きくなるという現象が生じていた。この結果、チップをペースト塗布部分に下降させてボンディングする際に、チップ底面の中心部がまだペーストと接触しないうちに外側部分のペーストが先にチップの底面に接触してチップ下面の中心付近に空気が残留するボイドの発生や、またボンディング時に外側部分に過剰に塗布されたペーストがチップによって押し拡げられてチップの接合部から外部にはみ出すなど、ペースト塗布量の不均一に起因する不具合を招いていた。
【０００６】
そこで本発明は、ペーストを均一に塗布することができるペースト塗布装置およびペースト塗布方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の粘性物体塗布装置は、塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させながら塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出して、塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布装置であって、前記吐出口からペーストを吐出させる吐出手段と、前記塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させる移動手段と、矩形の塗布エリア内の各コーナー近傍に設定された複数のノズル通過点の位置に関するデータを含んだ塗布パターンのデータを記憶する記憶手段と、前記塗布パターンのデータに基づいて前記移動手段を制御して前記塗布ノズルを前記ノズル通過点で前記塗布エリアの内側へ反転する一筆書き動作で移動させる制御手段と、前記ノズル通過点の近傍における前記塗布ノズルの移動速度を高速に変化させることにより塗布エリア内の所定領域における塗布量を減少させる塗布量抑制手段とを備えた。
【００１２】
請求項２記載のペースト塗布方法は、塗布ノズルを塗布対象物に対して相対的に移動させながら塗布ノズルの吐出口からペーストを吐出して、塗布対象物の表面に設定された塗布エリア内にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、矩形の塗布エリア内の各コーナー近傍に複数のノズル通過点を設定しておき、前記塗布ノズルを前記ノズル通過点で前記塗布エリアの内側へ反転させる一筆書き動作で移動させ、前記ノズル通過点の近傍における前記塗布ノズルの移動速度を高速に変化させることにより前記塗布エリア内の所定領域における塗布量を塗布量抑制手段によって減少させる。
【００１３】
本発明によれば、塗布エリア内の所定領域において塗布量抑制手段によって塗布量を減少させることにより、特定部分に過剰に塗布することによる不具合を防止することができる。
【００１４】
【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（ａ）は同ペースト塗布パターンの説明図、図３（ｂ）は同ペースト塗布パターンの部分拡大図、図４（ａ），（ｂ）は同ペースト塗布パターンにおける塗布ノズル移動パターンを示すグラフ、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は同ボンディング動作の工程説明図である。
【００１５】
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。
【００１６】
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に塗布ノズル１５ａを備えたディスペンサのシリンジ１５を装着して構成されている。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。
【００１７】
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シリンジ１５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。シリンジ１５の内部にはチップ３をリードフレーム６に接着するペースト７が貯溜されており、シリンジ１５内に空気圧を付与した状態で塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂ（図２参照）を開状態にすることにより、塗布ノズル１５ａの吐出口からペーストが吐出される。
【００１８】
リードフレーム６上面のチップ３がボンディングされるチップボンディング部位６ａは、ペーストが塗布される塗布エリア６ａであり、塗布ノズル１５ａの吐出口を塗布エリア６ａ内に位置させ、塗布ノズル１５ａからペーストを吐出させながら塗布ノズル１５ａを移動させることにより、塗布対象物であるリードフレーム６の表面に設定された塗布エリア６ａ内にはペースト７がＸ字形状の描画パターンで塗布される。シリンジ１５、塗布ノズル１５ａおよびシリンジ１５に空気圧を付与する空気圧付与手段はペースト吐出手段であり、移動テーブル１０は塗布ノズル１５ａの吐出口を移動させる移動手段となっている。
【００１９】
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。
【００２０】
次に図２を参照してダイボンディング装置の制御系について説明する。図２において、エア源２０から供給されるエアはレギュレータ２１を経てシリンジ１５内に供給される。レギュレータ２１は設定圧力を遠隔制御可能となっており、レギュレータ２１を制御部２８によって制御することにより、シリンジ１５に供給されるエアの圧力が調整され、塗布ノズル１５ａから吐出されるペーストの吐出量を制御することができる。バルブ駆動部２２は塗布ノズル１５ａを開閉するバルブ１５ｂを駆動する。制御部２８によってバルブ駆動部２２を制御することにより、塗布ノズル１５ａからのペーストの吐出を断続させることができる。なお、レギュレータ２１の設定圧力を制御部２８によって制御せずに、手動操作によって圧力設定を行って所要の吐出量を得るようにしてもよい。
【００２１】
Ｘ軸モータ駆動部２３、Ｙ軸モータ駆動部２４およびＺ軸モータ駆動部２５はそれぞれ移動テーブル１０の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。制御部２８によってＸ軸モータ駆動部２３、Ｙ軸モータ駆動部２４およびＺ軸モータ駆動部２５を制御することにより、移動テーブル１０の動作が制御される。
【００２２】
記憶部２６には塗布ノズル１５ａによる塗布パターンのデータ、すなわち塗布エリア内に設定される塗布開始点や塗布終了点、および塗布動作中のノズル通過点の位置などのデータや、塗布ノズル１５の移動速度パターンおよびペーストの吐出量などのデータが記憶される。すなわち、記憶部２６は記憶手段となっている。記憶部２６に記憶されたデータに基づいて、制御手段である制御部２８によって移動テーブル１０に駆動される塗布ノズル１５ａの移動動作や、シリンジ１５のノズル１５ａからのペーストの吐出動作を制御することにより、塗布エリア６ａ内に所定の描画パターンでまた所定のノズル移動速度でペーストを塗布することができる。ボンディングヘッド駆動部２７は、制御部２８に制御されてボンディングヘッド４を駆動する。
【００２３】
次に前述の描画パターンおよび描画パターンを得るためのノズル通過点について図３を参照して説明する。図３において正方形枠で示される塗布エリア６ａはチップ３の搭載に先立ってペーストが塗布される範囲を示している。点Ｃは塗布エリア６ａの中心点（面積重心点）であり、この中心点Ｃがこの描画パターンにおけるノズル１５ａによる塗布開始点および塗布終了点に設定される。
【００２４】
塗布エリア６ａ内には、描画塗布において塗布開始点および塗布終了点以外にノズル１５ａが通過する通過点が設定される。塗布エリア６ａの４つの各コーナー位置近傍には第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１ＣおよびＰ１Ｄが設定されている。塗布エリア６ｃ内の第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ１ＣおよびＰ１Ｄの内側には、第２のノズル通過点Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２ＣおよびＰ２Ｄが設定されている。これらのノズル通過点のデータは記憶部２６に記憶される。
【００２５】
このボンディング装置は上記の様に構成されており、以下ボンディング装置の動作について説明する。図１において、搬送路５上をリードフレーム６が搬送され、ペースト塗布部９の下方に位置決めされる。次いで移動テーブル１０を駆動してシリンジ１５の塗布ノズル１５ａをリードフレーム６の塗布エリア６ａ上に位置させ、描画塗布が行われる。まず塗布ノズル１５ａを図３に示す中心点Ｃ上に移動させ、ノズル１５ａの下端部の塗布面からの高さが塗布に適した所定高さとなるように位置させる。そしてこの高さを保った状態で、ペースト７の吐出を開始するとともに、塗布ノズル１５ａを所定の経路で移動させる。まず塗布ノズル１５ａは中心点Ｃから第２のノズル通過点Ｐ２Ａに至り、次いで第１のノズル通過点Ｐ１Ａに向けて外側に移動する。そして第１のノズル通過点Ｐ１Ａで内側に反転し、第１のノズル通過点Ｐ１Ａから第２のノズル通過点Ｐ２Ｂを通過して再びコーナー部近傍の第１のノズル通過点Ｐ１Ｂに到達する。すなわち塗布ノズル１５ａが１つのコーナーのノズル通過点から次のコーナーのノズル通過点に至る移動経路が、前記２つのノズル通過点を結ぶ直線に対して塗布エリア６ａの内側に向って入り込む形状となっており、さらに隣接する前記２つのノズル通過点の中間点で最も塗布エリア６ａの中央側に入り込む形となっている。
【００２６】
この後、塗布ノズル１５ａは同様の移動経路をたどり、第２のノズル通過点Ｐ２Ｃ、第１のノズル通過点Ｐ１Ｃ、第２のノズル通過点Ｐ２Ｄ、第１のノズル通過点Ｐ１Ｄを経由して再び第２のノズル通過点Ｐ２Ａに戻る。そしてこの後塗布終了点としての中心点Ｃに到達したならば、ノズル１５ａからのペースト吐出を終了した後に塗布ノズル１５を上昇させ、１つの塗布エリア６ａに対する描画塗布を完了する。すなわち、この描画塗布においては、塗布開始点である中心点Ｃに塗布ノズル１５ａを下降させ、所定の移動経路を経由して再び塗布終了点である中心点Ｃに戻るまでの間、塗布ノズル１５ａは中途で塗布を中断することなく一筆描き動作で移動を行っている。
【００２７】
図３（ｂ）は、塗布エリア６ａの各コーナー付近に設定される第１のノズル通過点Ｐ１近傍での、塗布ノズル１５ａの速度ベクトルの向きの変化を示している。第１のノズル通過点Ｐ１においては、矢印ａ方向の速度成分はゼロであるため、この近傍ではペースト塗布量が塗布エリア内の他の部分よりも大きくなり易い。この結果、ボンディング時にこのコーナー部分のペーストが先にチップの底面と接触して内側の空気を閉じこめることにより発生するボイドや、この部分のペーストがチップにより押し広げられることにより発生するペーストのはみ出しなどの不具合を生じる場合がある。
【００２８】
このような不具合を防止するため、コーナー付近の所定領域における塗布量を塗布量抑制手段によって減少させて、この領域の塗布量が過大になることを防止する。図４（ａ）は、塗布量抑制を、塗布ノズル１５ａの移動速度を制御することにより行う例を示すものである。図４（ａ）において、縦軸の移動速度Ｖは、特定方向の速度成分ではなく図３（ｂ）に示す速度ベクトルの大きさ、すなわち塗布ノズル１５ａの移動速度の絶対値を示している。なおこの例では、塗布ノズル１５ａから吐出されるペーストの吐出量Ｑは一定に保たれている。
【００２９】
移動速度Ｖの速度パターンについて説明する。塗布ノズル１５ａの移動開始後、移動速度は通常の塗布速度として設定される速度Ｖ０まで上昇する。そして塗布ノズル１５ａが所定領域である第１のノズル通過点Ｐ１Ａに到達する手前で、速度Ｖ０より高速のコーナ移動速度Ｖ１まで更に上昇させる。そして第１のノズル通過点Ｐ１Ａにおいては、塗布ノズル１５ａの移動速度Ｖは矢印ａと直行する方向の速度成分の大きさを表わす反転速度Ｖ２まで下降し、その後再びコーナ移動速度Ｖ１まで上昇した後に速度Ｖ０に復帰する。そして後続の第１のノズル通過点Ｐ１Ｂの近傍において同様の速度パターンによる速度制御を行う。これにより、塗布ノズル１５ａはコーナー付近の第１のノズル点Ｐ１の近傍を速かに通過し、したがってこの所定領域に他の部分よりも塗布ノズル１５ａが長い時間滞留することによる塗布量の増加を防止することができる。すなわち、塗布ノズル１５ａを駆動するＸ軸モータ駆動部２３、Ｙ軸モータ駆動部２４およびこれらを制御する制御部２８は塗布量抑制手段となっている。
【００３０】
図４（ｂ）は、コーナー付近の第１のノズル通過点Ｐ１近傍で塗布ノズル１５ａの移動速度Ｖを上昇させることなく、この所定領域を塗布ノズル１５ａが通過する時の塗布ノズル１５ａから吐出されるペーストの吐出量自体を制御することにより、コーナー付近でのペーストの塗布を抑制する例を示している。図４（ｂ）に示すように、塗布ノズル１５ａが第１のノズル通過点Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂを通過する際には、塗布ノズル１５ａから吐出される吐出量を、通常の吐出量として設定される吐出量Ｑ０から抑制吐出量Ｑ１まで減少させる。この操作は、制御部２８によって圧力調整手段であるレギュレータ２１を制御することにより、シリンジ１５に付与される空気圧を低下させて行われる。これにより、コーナー付近では吐出量自体が減少し、ペーストの過大塗布が防止される。すなわち制御部２８およびレギュレータ２１は塗布量抑制手段となっている。
【００３１】
この後、各塗布エリア６ａにペースト７が塗布されたリードフレーム６はボンディング位置８まで搬送され、ここで各塗布エリア６ａにはチップ３がボンディングされる。この時、リードフレーム６に塗布されたペースト７は、ペースト塗布において塗布エリア６ａのコーナー付近の所定領域における塗布量が過大とならないよう塗布量抑制されているため、図５（ａ）に示すように塗布エリア６ａの中央部の膜厚ｔ２が周辺部の膜厚ｔ１よりも大きい形となっている。このため、図５（ｂ）に示すようにペースト７上にチップ３を搭載する際には、まず中央部付近のペースト７がチップ３の底面と接触しチップ３によって外側に押し拡げられる。したがって、ボンディング完了時には、図５（ｃ）に示すように、接合部の内部に空気が残留するボイドやコーナー付近のペースト７がチップ３によって外側に押し拡げられるペーストのはみ出しなどの不具合のない正常なボンディングを行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、塗布エリア内の所定領域において塗布量抑制手段によって塗布量を減少させるようにしたので、ボンディング後の接合部のボイドの発生やペーストのはみ出しなど、ペーストを塗布エリア内の特定部分に過剰に塗布することによる不具合を防止することができる。
【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】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト塗布パターンの説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト塗布パターンの部分拡大図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のペースト塗布パターンにおける塗布ノズル移動パターンを示すグラフ
（ｂ）本発明の一実施の形態のペースト塗布パターンにおける塗布ノズル移動パターンを示すグラフ
【図５】（ａ）本発明の一実施の形態のボンディング動作の工程説明図
（ｂ）本発明の一実施の形態のボンディング動作の工程説明図
（ｃ）本発明の一実施の形態のボンディング動作の工程説明図
【符号の説明】
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
１５  シリンジ
１５ａ  塗布ノズル
２２  バルブ駆動部
２６  記憶部
２８  制御部
Ｃ  中心点
Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃ、Ｐ１Ｄ  第１のノズル通過点
Ｐ２Ａ、Ｐ２Ｂ、Ｐ２Ｃ、Ｐ２Ｄ  第２のノズル通過点
【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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