JP2002028568A

JP2002028568A - 転写ピン、コレット、およびこれらを用いたダイボンダ

Info

Publication number: JP2002028568A
Application number: JP2000215712A
Authority: JP
Inventors: Masataka Tejima; 聖貴手島
Original assignee: Koha Co Ltd
Current assignee: Koha Co Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】接着剤の効率的な転写を行うことができ、半
導体チップが基板にフリップチップボンディングされた
半導体装置を歩留まりを低下させることなく移送するこ
とが可能な転写ピン、コレットおよびダイボンダを提供
する。【解決手段】転写ピン９の先端部は、収容皿３内の接
着剤２の表面から沈ませる深さより長い高さを有する２
つの凸部を有するので、１回の転写動作で接着剤２を２
個所に転写できる。コレット１０の吸引孔は、半導体チ
ップより大きい直径を有するので、ピックアップ時およ
び吸着後の移動停止時に、半導体チップをサブマウント
基板に接続しているバンプに加わる負荷を低減すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を回路
基板上に実装するための転写ピン、コレット、およびこ
れらを用いたダイスボンダに関し、特に、接着剤の効率
的な転写を行うことができ、半導体チップが基板上にフ
リップチップボンディングされた半導体装置を歩留まり
を低下させることなく移送することが可能な転写ピン、
コレット、およびこれらを用いたダイボンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤを含む半導体チップ（ベアチップ
状態のもの）は、少なくとも正負２つ以上の電極を有し
ており、そのうち一極が底面にあり、他の極は上面にあ
るものや、底面には電極がなく、上面にのみ電極を有す
るものが一般的であった。

【０００３】図６は、このような半導体チップを基板上
に実装する従来のダイボンダを示す。このダイボンダ１
は、接着剤２を収容する収容皿３と、回路基板４をＸお
よびＹ方向に移動可能に支持する基板支持部５と、複数
の半導体チップ１６が粘着シートを介して載置されたト
レー７と、トレー７をＸおよびＹ方向に移動可能に支持
するトレー支持部８と、収容皿３内の接着剤２を回路基
板４上のボンディング位置４ａに転写塗布する転写ピン
９と、トレー７上の半導体チップ１６を吸着して回路基
板４上の接着剤２が塗布されたボンディング位置４ａに
移送して実装するコレット１０と、転写ピン９およびコ
レット１０を支持するアーム１１と、アーム１１をＸ方
向に移動させるＸステージ１２と、アーム１１をＺ方向
に移動させるＺステージ１３とを有する。

【０００４】図７は、転写ピン９を示す。転写ピン９
は、先端が略半球状の凸部９０ａを有する先端部９ａ
と、装着部９ｂとを備え、アーム１１に取り付けられた
ピンホルダ１１ａの保持部１１０ｂに着脱可能となって
いる。

【０００５】図８は、コレット１０を示す。コレット１
０は、同図（ａ）に示すように、先端に設けられた平坦
な吸着面１０ａと、装着部１０ｃとを備え、アーム１１
に取り付けられたコレットホルダ１１ｂの保持部１１０
ｂに着脱可能となっている。また、コレット１０は、先
端の吸着面１０ａから後端面１０ｄに渡って吸引孔１０
ｂ，１０ｂ’が形成されている。吸着面１０ａ側の吸引
孔１０ｂは、半導体チップ１６のサイズＳよりも小さい
外径Ｄを有し、後端面１０ｄ側の吸引孔１０ｂは、先端
側の吸引孔１０ｂの外径Ｄより大きい外径Ｄ’を有す
る。なお、同図（ｂ）に示すコレットも従来より用いら
れている。このコレット１０は、先端に角錐状の吸着面
１０ａを有し、やはり半導体チップ１６のサイズＳより
も小さい径の吸引孔１０ｂから真空引きして半導体チッ
プ１６を吸着するようになっている。

【０００６】図９は、ダイボンダ１の動作を示す。ま
ず、同図（ａ）に示すように、Ｘステージ１２によって
アーム１１をＸ方向に沿って図６において左側に移動さ
せ、Ｚステージ１３によってアーム１１をＺ方向に沿っ
て下降させ、転写ピン９の先端部９ａの凸部９０ａを収
容皿３内の接着剤２に沈ませる。次に、同図（ｂ）に示
すように、Ｚステージ１３によってアーム１１をＺ方向
に沿って上昇させ、Ｘステージ１２によってアーム１１
をＸ方向に沿って図６において右側に移動させ、Ｚステ
ージ１３によってアーム１１をＺ方向に沿って下降さ
せ、転写ピン９の凸部９０ａに付着した接着剤２を回路
基板４のボンディング位置４ａに転写するとともに、同
図（ｃ）に示すように、コレット１０の吸着面１０ａに
半導体チップ１６を吸着する。次に、Ｚステージ１３に
よってアーム１１をＺ方向に沿って上昇させ、Ｘステー
ジ１２によってアーム１１をＸ方向に沿って図６におい
て左側へ移動させ、Ｚステージ１３によってアーム１１
をＺ方向に沿って下降させ、同図（ｄ）に示すように、
コレット１０の吸着面１０ａに吸着した半導体チップ１
６を接着剤２が塗布された回路基板４のボンディング位
置４ａに移送し半導体チップ１６を回路基板４に実装す
る。このとき、転写ピン９の先端部９ａの凸部９０ａ
は、収容皿３内の接着剤２に沈み込まれているので、上
記動作を繰り返すことにより接着剤２の転写と半導体チ
ップ１６の移送・実装が並行して行われる。これによ
り、複数の半導体チップ１６を回路基板４上に効率良く
実装することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のダイボ
ンダによると、転写ピンは１回の転写動作で１個所にし
か接着剤を転写できないため、多数の半導体チップを実
装する場合は、効率的な転写が行えない。また、コレッ
トは半導体チップ自体を吸着しているため、半導体チッ
プよりサイズの大きいサブマウント基板に金，はんだ等
からなるバンプによって予め半導体チップがフリップチ
ップボンディングされた半導体装置を吸着対象とする場
合は、ピックアップ時にコレットが半導体チップに衝突
したり、粘着シートから半導体装置を引き上げるとき
に、バンプに負荷が加わり、さらに吸着後の移動停止時
に発生するサブマウント基板の慣性力によってもバンプ
に負荷が加わるため、バンプに亀裂等が発生して歩留ま
りの低下を招くおそれがある。

【０００８】従って、本発明の目的は、接着剤の効率的
な転写を行うことができる転写ピンを提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、半導体チップが基板上
にフリップチップボンディングされた半導体装置を歩留
まりを低下させることなく移送することが可能なコレッ
トを提供することにある。また、本発明の他の目的は、
接着剤の効率的な転写を行うことができ、半導体チップ
が基板上にフリップチップボンディングされた半導体装
置を歩留まりを低下させることなく移送することが可能
なダイボンダを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、接着剤を先端部に付着させ所定の位置に転
写する転写ピンにおいて、前記先端部は、前記接着剤の
表面から沈ませる深さより長い高さを有し、付着された
前記接着剤を複数の前記位置に転写する複数の凸部を備
えたことを特徴とする転写ピンを提供する。上記構成に
よれば、１回の転写動作で接着剤が複数の個所に転写さ
れる。

【００１０】本発明は、上記目的を達成するため、半導
体チップが基板上にフリップチップボンディングされた
半導体装置を吸着して移送するコレットにおいて、前記
半導体装置を吸着したときに前記基板に当接する吸着面
と、前記吸着面に設けられた吸引孔とを備え、前記吸引
孔の少なくとも前記吸着面近傍の部分は、前記半導体装
置を吸着したとき、前記半導体チップを収容し得る大き
さを有することを特徴とするコレットを提供する。上記
構成によれば、吸引孔の少なくとも吸着面近傍の部分
が、半導体チップを収容し得る大きさを有することによ
り、基板が直接吸引される。

【００１１】本発明は、上記目的を達成するため、接着
剤を転写ピンの先端部に付着させ回路基板上のボンディ
ング位置に転写し、半導体チップがサブマウント基板上
にフリップチップボンディングされた半導体装置をコレ
ットによって吸着して前記回路基板上の前記接着剤が転
写された前記ボンディング位置に移送して実装するダイ
ボンダにおいて、前記転写ピンの前記先端部は、前記接
着剤の表面から沈ませる深さより長い高さを有し、付着
された前記接着剤を複数の前記位置に転写する複数の凸
部を備え、前記コレットは、前記半導体装置を吸着した
ときに前記基板に当接する吸着面と、前記吸着面に設け
られた吸引孔とを備え、前記吸引孔の少なくとも前記吸
着面近傍の部分は、前記半導体装置を吸着したとき、前
記半導体チップを収容し得る大きさを有することを特徴
とするダイボンダを提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
るダイボンダを示す。このダイボンダ１は、Ａｇペース
ト等の導電性の接着剤２を収容する収容皿３と、回路基
板４をＸおよびＹ方向に移動可能に支持する基板支持部
５と、複数の半導体装置としてのＬＥＤ光源６が載置さ
れたトレー７と、トレー７をＸおよびＹ方向に移動可能
に支持するトレー支持部８と、収容皿３内の接着剤２を
回路基板４上の２つのボンディング位置４ａに同時に転
写塗布する転写ピン９と、トレー７上のＬＥＤ光源６を
吸着して回路基板４上の接着剤２が塗布された２つのボ
ンディング位置４ａに移送して実装するコレット１０
と、転写ピン９およびコレット１０を支持するアーム１
１と、アーム１１をＸ方向に移動させるＸステージ１２
と、アーム１１をＺ方向に移動させるＺステージ１３
と、このダイボンダ１の各部を制御する制御部１５とを
有する。

【００１３】図２（ａ），（ｂ）は、転写ピン９を示
す。転写ピン９は、先端が断面略半円状の２つの凸部９
０ａを有する先端部９ａと、装着部９ｂとを備え、アー
ム１１に取り付けられたピンホルダ１１ａの保持部１１
０ｂに着脱可能となっている。また、転写ピン９は、２
つの凸部９０ａの間に凹部９０ｂが形成されており、凹
部９０ｂから２つの凸部９０ａの高さＬは、収容皿３内
の接着剤２の表面から沈ませる深さより長い高さを有す
る。また、２つの凸部９０ａは、例えば、半径Ｒ０．２
ｍｍ、幅ｄ１．２ｍｍ、ピッチＰ１．２ｍｍを有する。
なお、凸部９０ａの形状は、接着剤２を塗布する範囲に
応じた形状にしてよく、例えば、略半球状にしてもよ
い。また、凸部９０ａの数は、必要に応じて３つ以上で
もよい。

【００１４】図３（ａ），（ｂ）は、コレット１０を示
す。コレット１０は、同図（ａ）に示すように、先端に
設けられた平坦な吸着面１０ａと、装着部１０ｃとを備
え、アーム１１に取り付けてられたコレットホルダ１１
ｂの保持部１１０ｂに着脱可能となっている。また、コ
レット１０は、吸着面１０ａから後端面１０ｄに渡って
同一の直径Ｄを有する吸引孔１０ｂが形成されており、
この吸引孔１０ｂは、コレットホルダ１１ｂを介して真
空ポンプ等の真空発生源に連通している。吸引孔１０ｂ
の直径Ｄは、ＬＥＤチップ１４のサイズＳよりも大きい
直径を有する。本実施の形態の場合、ＬＥＤチップ１４
のサイズＳは０．３４ｍｍであり、吸引孔１０ｂの直径
Ｄは１．０ｍｍである。なお、吸引孔１０ｂは、本実施
の形態では、円柱状としたが、角柱状としてもよい。ま
た、吸着面１０ａは、図８（ｂ）に示すように角錐状あ
るいは円錐状にしてもよい。

【００１５】図４は、ＬＥＤ光源６を示す。このＬＥＤ
光源６は、サブマウント基板６０と、サブマウント基板
６０にＦＣＢ実装されたＬＥＤチップ１４とからなる。

【００１６】ＬＥＤチップ１４は、透明の絶縁体である
サファイア基板上に窒化ガリウム等の半導体層を積層さ
せ、図２に示すように、チップ１４の下面１４ｂとなる
半導体層の表面に正電極１４０ａと負電極１４０ｂを形
成したものであり、チップ１４の上面１４ａとなるサフ
ァイア基板の底面が光出射面となる。本実施の形態で
は、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）系の半導体を用い
る。

【００１７】サブマウント基板６０は、基材６１を有
し、この基材６１の表面６１ａに、同図（ａ）に示すよ
うに、正リード６２ａおよび負リード６２ｂを形成し、
基材６１の裏面６１ｂに、同図（ｃ）に示すように、正
リード６３ａおよび負リード６３ｂを形成し、表面６１
ａの正リード６２ａおよび負リード６２ｂと裏面６１ｂ
の正リード６３ａおよび負リード６３ｂとをスルーホー
ルめっき６４ａ，６４ｂによって各々接続し、表面６１
ａの正リード６２ａに正極側であることを表示する正極
性表示部６５を延在して形成している。また、表面６１
ａの正リード６２ａおよび負リード６２ｂには、表面６
１ａのＬＥＤチップ１４が搭載される領域以外の領域に
電圧を印加してＬＥＤチップ１４の特性を検査するため
の一対の三角形の検査用領域６８ａ，６８ｂを有する。
これらのリード６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ、およ
び正極性表示部６５は、エッチング法等の通常の半導体
製造技術における電極配線技術を使用して形成され、例
えば、Ｃｕ＋Ｎｉ等の下地金属層にＡｕ等の金属めっき
層を積層して形成される。また、基材６１の表面６１ａ
の正リード６２ａおよび負リード６２ｂの対角線上に、
一対のＡｕからなる位置認識用メッキバンプ６６ａ，６
６ｂを形成し、表面６１ａの正リード６２ａおよび負リ
ード６２ｂにＡｕからなる搭載用メッキバンプ６７ａ，
６７ｂを各々形成している。これらのメッキバンプ６６
ａ，６６ｂ，６７ａ，６７ｂは、例えば、ホトリソグラ
フィ法等によって一括形成される。なお、表面６１ａの
ＬＥＤチップ１４が搭載される領域以外の領域は、一対
の搭載用メッキバンプ６７ａ，６７ｂを介してＬＥＤチ
ップ１４が搭載されたサブマウント基板６０をハンドリ
ングするための吸着面となる。

【００１８】基材６１は、ＬＥＤチップ１４の実装の際
に、変形や強度低下を起こさないように耐熱性と低膨張
係数を有し、さらに、ＬＥＤチップ１４の発光波長（例
えば、紫外線の波長）に対して高い光反射率と低い光吸
収率を有する材料が好ましい。このような材料として、
例えば、紫外線に対して４２％程度の高い光反射率を有
するガラスエポキシ樹脂等を用いることができる。この
他に、要求される特性に応じて他の樹脂やセラミックス
等の絶縁体を用いてもよい。

【００１９】図５は、本実施の形態のダイボンダ１の動
作を示す。なお、回路基板４のボンティング位置４ａに
は、配線パターンが形成されているものとして説明す
る。まず、同図（ａ）に示すように、制御部１５の制御
の下に、Ｘステージ１２によってアーム１１をＸ方向に
沿って図１において左側に移動させ、Ｚステージ１３に
よってアーム１１をＺ方向に沿って下降させ、転写ピン
９の先端部９ａの２つの凸部９０ａを凸部９０ａの高さ
Ｌより浅く収容皿３内の接着剤２に沈ませる。次に、同
図（ｂ）に示すように、制御部１５の制御の下に、Ｚス
テージ１３によってアーム１１をＺ方向に沿って上昇さ
せ、Ｘステージ１２によってアーム１１をＸ方向に沿っ
て図１において右側に移動させ、Ｚステージ１３によっ
てアーム１１をＺ方向に沿って下降させ、転写ピン９の
２つの凸部９０ａに付着した接着剤２を回路基板４の２
つのボンディング位置４ａに同時に転写するとともに、
同図（ｃ）に示すように、真空発生源による真空引きに
よってコレット１０の吸着面１０ａにＬＥＤ光源６を吸
着する。次に、制御部１５の制御の下に、Ｚステージ１
３によってアーム１１をＺ方向に沿って上昇させ、Ｘス
テージ１２によってアーム１１をＸ方向に沿って図１に
おいて左側へ移動させ、Ｚステージ１３によってアーム
１１をＺ方向に沿って下降させ、同図（ｄ）に示すよう
に、コレット１０の吸着面１０ａに吸着したＬＥＤ光源
６を接着剤２が塗布された回路基板４のボンディング位
置４ａに移送しＬＥＤ光源６を回路基板４に実装する。
すなわち、サブマウント基板６０の裏面６１ｂに形成さ
れた正リード６３ａ，負リード６３ｂが導線性の接着剤
２を介して回路基板４上の配線パターンに接続される。
このとき、転写ピン９の先端部９ａの凸部９０ａは、収
容皿３内の接着剤２に沈み込んでいるので、上記動作を
繰り返すことにより接着剤２の転写とＬＥＤ光源６の吸
引・実装が並行して行われる。制御部１５は、次に実装
すべきボンディング位置が実装位置にくるように基板支
持部５を制御するとともに、次に吸着すべきＬＥＤ光源
６が吸着位置にくるようにトレー支持部８を制御する。
これにより、複数のＬＥＤ光源６を回路基板４上に効率
良く実装することができる。

【００２０】上記実施の形態によれば、１回の転写動作
で接着剤２を２つの個所に転写できるので、接着剤２の
効率的な転写を行うことができる。また、吸引孔１０ｂ
の直径Ｄを半導体チップ１４のサイズＳより大きくする
ことにより、サブマウント基板３０を直接吸引できるの
で、ピックアップ時および吸着後の移動停止時にバンプ
６７ａ，６７ｂに加わる負荷を低減することができ、こ
の結果、半導体チップ１４がサブマウント基板６０上に
フリップチップボンディングされたＬＥＤ光源６を歩留
まりを低下させることなく移送することができる。ま
た、転写ピンとコレットを本実施の形態のものに交換す
るだけで、従来のダイボンダを使用することが可能とな
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、１
回の転写動作で接着剤が複数の個所に転写されるので、
接着剤の効率的な転写を行うことができる。また、吸引
孔の少なくとも吸着面近傍の部分が、半導体チップを収
容し得る大きさを有することにより、基板を直接吸引で
きるので、ピックアップ時および吸着後の移動停止時に
バンプに加わる負荷を低減することができ、この結果、
半導体チップが基板上にフリップチップボンディングさ
れた半導体装置を歩留まりを低下させることなく移送す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るダイボンダの全体構
成を示す図である。

【図２】（ａ）は本実施の形態の転写ピンを示す図、
（ｂ）は凸部側から見た図である。

【図３】（ａ）は本実施の形態のコレットの縦断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図４】（ａ）は本実施の形態のＬＥＤ光源を示す図、
（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は底面
図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態のダイボンダの
動作を示す図である。

【図６】従来のダイボンダの全体構成を示す図である。

【図７】従来の転写ピンを示す図である。

【図８】（ａ）は従来のコレットを示す図、（ｂ）は他
の従来のコレットを示す図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は従来のダイボンダの動作を示
す図である。

【符号の説明】

１ダイボンダ２接着剤３収容皿４回路基板４ａボンディング位置５基板支持部６ＬＥＤ光源７トレー８トレー支持部９転写ピン９ａ先端部９ｂ装着部１０コレット１０ａ吸着面１０ｂ，１０ｂ’ 吸引孔１０ｃ装着部１０ｄ後端面１１アーム１１ａピンホルダ１１ｂコレットホルダ１２Ｘステージ１３Ｚステージ１４ＬＥＤチップ１４ａ上面１４ｂ下面１６半導体チップ６０サブマウント基板６１基材６１ａ表面６１ｂ裏面６２ａ正リード６２ｂ負リード６３ａ正リード６３ｂ負リード６５正極性表示部６６ａ，６６ｂ位置認識用メッキバンプ６７ａ，６７ｂ搭載用メッキバンプ６８ａ，６８ｂ検査用領域１１０ａ，１１０ｂ保持部１４０ａ正電極１４０ｂ負電極Ｄ，Ｄ’ 直径Ｌ長さＰピッチＳサイズＷ幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接着剤を先端部に付着させ所定の位置に転
写する転写ピンにおいて、前記先端部は、前記接着剤の表面から沈ませる深さより
長い高さを有し、付着された前記接着剤を複数の前記位
置に転写する複数の凸部を備えたことを特徴とする転写
ピン。
【請求項２】前記凸部は、断面略半円状を有することを
特徴とする請求項１記載の転写ピン。
【請求項３】半導体チップが基板上にフリップチップボ
ンディングされた半導体装置を吸着して移送するコレッ
トにおいて、前記半導体装置を吸着したときに前記基板に当接する吸
着面と、前記吸着面に設けられた吸引孔とを備え、前記吸引孔の少なくとも前記吸着面近傍の部分は、前記
半導体装置を吸着したとき、前記半導体チップを収容し
得る大きさを有することを特徴とするコレット。
【請求項４】前記吸引孔は、後端面から前記吸着面に渡
って同一の直径を有することを特徴とする請求項３記載
のコレット。
【請求項５】接着剤を転写ピンの先端部に付着させ回路
基板上のボンディング位置に転写し、半導体チップがサ
ブマウント基板上にフリップチップボンディングされた
半導体装置をコレットによって吸着して前記回路基板上
の前記接着剤が転写された前記ボンディング位置に移送
して実装するダイボンダにおいて、前記転写ピンの前記先端部は、前記接着剤の表面から沈
ませる深さより長い高さを有し、付着された前記接着剤
を複数の前記位置に転写する複数の凸部を備え、前記コレットは、前記半導体装置を吸着したときに前記
基板に当接する吸着面と、前記吸着面に設けられた吸引
孔とを備え、前記吸引孔の少なくとも前記吸着面近傍の
部分は、前記半導体装置を吸着したとき、前記半導体チ
ップを収容し得る大きさを有することを特徴とするダイ
ボンダ。