芯片接合机及接合方法

文档序号:7106068
专利名称:芯片接合机及接合方法
技术领域
本发明涉及芯片接合机及接合方法,尤其涉及可靠性高的芯片接合机及接合方法。
背景技术
在将芯片(半导体片)(以下简称为芯片)安装在配线电路板或引线框等电路板上来组装组件的工序的一部分中,有将芯片从半导体晶片(以下简称为晶片)分割的工序、及将分割后的芯片搭载在电路板上的芯片接合工序。在接合工序中具有将从晶片分割的芯片剥离的剥离工序。在剥离工序中,将这些芯片从由拾取装置所保持的分割带一个一个剥离,并使用被称为筒夹的吸附夹具搬运到电路板上。作为实施剥离工序的现有技术,例如有专利文献I及专利文献2中记载的技术。在专利文献I中,公开有下述技术将设在芯片的四角的第一顶出销组、与前端比第一顶出销低且设在芯片的中央部或周边部的第二顶出销组安装在销夹具上,通过使销夹具上升来进行剥离。另外,在专利文献2中公开有下述技术设置越往芯片的中心部越提高顶出高度的三个块,设置一体成形在最外侧的外侧块的四角且向芯片的角方向突出的突起,依次顶出三个块。在这种现有技术中,在拾取芯片时,监视向筒夹的漏气流量来判断芯片是否破裂。现有技术文献专利文献1:日本特开2002-184836号公报专利文献2 日本特开2007-42996号公报近年来,以推进半导体装置的高密度安装的目的,进行着组件的薄型化。尤其在存储卡的配线电路板上立体地安装多张芯片的层叠组件被实用化。在组装这种层叠组件时,为了防止组件厚度的增加,要求使芯片的厚度薄到20 μ m以下。若芯片变薄,则与分割带的粘着力相比,芯片的刚性变得极低,担心芯片破裂的概率也比以往高,监视芯片是否破裂无论是专利文献I的第一、第二高度不同的多级顶出销方式,还是专利文献2的具有突起的多级块方式,都尤为重要。但是,在现有技术中,在芯片未破裂的场合,无法判断挠曲的发生,尤其是即使挠曲量大而作为产品成为存在问题时,也无法检测。

发明内容
因此,本发明的目的在于提供在芯片未破裂的场合,能够判断挠曲的发生的、可靠性高的芯片接合机。本发明为了实现上述目的,至少具有下述特征。本发明是一种芯片接合机或接合方法,利用筒夹吸附芯片,顶出粘着有芯片的分割带,将利用上述筒夹吸附且被顶出的上述芯片从上述分割带剥离并安装在电路板上,并将剥离后的上述芯片接合在电路板上,其特征在于,利用在上述顶出时的上述筒夹与上述芯片之间的间隙得出的漏气流量的减少与正常的剥离相比小规定量来进行判断芯片的挠曲的第一判断。另外,本发明的第二特征在于,上述第一判断以微分值观察上述漏气流量的减少。另外,本发明的第三特征在于,利用上述漏气流量为一定或大致一定来进行判断芯片的破裂的第二判断。另外,本发明的第四特征在于,如果上述漏气流量在规定时间为第一规定以下或上述漏气流量的减少为第二规定以下,上述第一判断便将上述挠曲判断为上述正常的剥离。另外,本发明的第五特征在于,上述顶出是将上述芯片的周边部中的规定部的分割带顶出而形成剥离起点,在形成上述剥离起点时判断上述挠曲。另外,本发明的第六特征在于,在设在上述芯片的四角部分中至少一个角部分上的上述规定部形成上述剥离起点。本发明的效果如下。根据本发明,能够提供在拾取芯片时芯片未破裂的场合,能够判断挠曲的发生的可靠性高的芯片接合机及接合方法。


图1是从上方观察作为本发明的一个实施方式的芯片接合机的示意图。图2是表示作为本发明的一个实施方式的拾取装置的外观立体图的图。图3是表示作为本发明的一个实施方式的拾取装置的主要部分的概略剖视图。图4是表示作为本发明的第一实施方式的顶出单元与粘结头单元中的筒夹部的结构的图。图5是从上部观察顶出单元的顶出块部及剥离起点形成销所处的部分的图。图6是表示利用顶出单元进行的拾取动作的图。图7是说明辨别本实施方式的顶出动作时的、芯片的正常的剥离、破裂及挠曲的原理的图。图8是表示本实施方式的拾取处理流程的图。图9是表示根据图7所示的原理判断顶出芯片时的正常的剥离、破裂、挠曲的处理流程的图。图中I一晶片供给部,2—工件供给搬运部,3 —芯片接合部,4一芯片(半导体芯片),10—芯片接合机,11 一芯片盒升降机,12 一拾取装置,14 一晶片环,16 一分割带,18—芯片附着薄膜,32—接合头部,40—筒夹部,41 一筒夹架,41v—筒夹架的吸附孔,42—筒夹,42v—筒夹的吸附孔,42t—筒夹的凸缘,50一顶出单兀,51一剥尚起点形成销,51a—剥尚起点,52—外侧块,52b—1/2切换弹簧,52v—外侧块与圆盖头之间的间隙,53—动作体,54—内侧块,54v一内侧块与外侧块之间的间隙,58一圆顶主体,58a一圆顶头的吸附孔,58b一圆顶头,59—块主体,L一漏气流量。
具体实施例方式下面,根据

本发明的实施方式。图1是从上方观察作为本发明的实施方式的芯片接合机10的示意图。芯片接合机大致具有晶片供给部1、工件供给搬运部2、及芯片接合部3。工件供给搬运部2具有堆积装载机21、机架加载装置22及卸载机23。利用堆积装载机21供给到机架加载装置22的工件(引线框等电路板或已经载置在电路板上的芯片)通过机架加载装置22上的两处的处理位置被搬运到卸载机23上。芯片接合部3具有预制部31与接合头部32。预制部31在由机架加载装置22搬运来的工件上涂敷芯片粘接剂。接合头部32从拾取装置12拾取芯片并上升,使芯片平行移动并移动到机架加载装置22上的接合点。并且,接合头部32使芯片下降并接合在涂敷 有芯片粘接剂的工件上。晶片供给部I具有晶片盒升降机I与拾取装置12。晶片盒升降机11具有填充有晶片环的晶片盒(未图示),依次将晶片环供给到拾取装置12。在上述实施方式中,是接合头部32的接合头35拾取芯片的类型,但也可以是设置与接合头35不同的拾取专用的拾取头,将利用拾取头拾取的芯片载置在规定位置,并利用接合头拾取载置后的芯片的类型的实施方式。接着,使用图2及图3说明拾取装置12的结构。图2是表示拾取装置12的外观立体图的图。图3是表示拾取装置12的主要部分的概略剖视图。如图2、图3所示,拾取装置12具有保持晶片盒14的扩展环15 ;由晶片盒14保持且对粘接有多个芯片(芯片)4的分割带16水平地进行定位的支撑环17 ;以及配置在支撑环17的内侧用于将晶片4向上方顶出的顶出单元50。顶出单元50利用未图示的驱动机构在上下方向上移动,拾取装置12在水平方向上移动。拾取装置12在芯片4顶出时,使保持晶片环14的扩展环15下降。其结果,晶片环14所保持的分割带16被拉伸,芯片4的间隔变宽,利用顶出单元50从芯片下方顶出芯片14,提高芯片4的拾取性。另外,伴随薄型化,粘接剂从液状成为薄膜状,在晶片与分割带16之间粘贴被称为芯片附着薄膜18的薄膜状的粘接材料。在具有芯片附加薄膜18的晶片中,对晶片与芯片附着薄膜18进行切割。因此,在剥离工序中,将晶片与芯片附着薄膜18从分割带16剥尚。图4是表示作为本发明的实施方式的顶出单元50与粘结头单元(未图示)中的筒夹部40的结构的图。图5是从上部观察顶出单元的顶出块部及剥离起点形成销所处的部分的图。如图4所示,筒夹部40具有筒夹42、保持筒夹42的筒夹架41、分别设置且用于吸附芯片4的吸引孔41v、42v。另一方面,顶出单元50大致具有顶出块部、剥离起点形成销部、驱动顶出块部与剥离起点形成销部的驱动部、以及保持它们的圆顶主体58。顶出块部具有块主体59、直接连结在块主体59上的内侧块54、通过1/2切换弹簧52b设在内侧块的周围且具有比芯片4的外形小的外形的外侧块52。如图5所示,剥离起点形成销部具有分别设在外侧块52的四个角的外侧、即芯片的四角的四个剥离起点形成销51 ;保持剥离起点形成销且能上下移动的销上下连杆55 ;以及以56a为支点旋转而使销上下连杆55上下动的销驱动连杆56。驱动部具有利用马达而上下移动的驱动轴57、以及伴随驱动轴57的上下动而上下移动的动作体53。若动作体53下降,则左右的销驱动连杆56旋转,销上下连杆55上升,顶出剥离起点形成销51。若动作体53上升,则使块主体上升,推出外侧、内侧块。另外,根据上述说明,销上下连杆55与销驱动连杆56构成将动作体53下降的动作转换为剥离起点形成销51的顶出(上升)的动作的反转部。在圆顶主体58的上部具有具备吸附并保持芯片4的多个吸附孔58a的圆顶头58b。在图5中,在块部的周围只表示一列,但为了稳定地保持不是拾取对象的芯片4d而设置多列。另外,如图5所示,吸引内侧块54与外侧块52之间的间隙54v、及外侧块52与圆顶头58b之间的间隙52v而将分割带16保持在块部侧。
另外,以上说明的顶出单元50使剥离起点形成销51上升后下降,但未必需要下降。例如,也可以上升且如后所述在形成剥离起点后维持其位置,之后使外侧块、内侧块上升。接着,使用图6说明利用上述结构的顶出单元50的拾取动作。图6是表示拾取动作的圆顶头58b附近部与筒夹部40的动作的图。首先,图6A表示筒夹部40下降,落到顶出单元50的圆顶头58b上的状态。此时,剥离起点形成销51、外侧块52、内侧块54与圆盖头58b的表面形成同一平面。分割带16及芯片4以稳定的姿势载置在上述平面上。筒夹42在着落后,利用圆顶头58b的吸附孔58a、块间的间隙52v、54v吸附芯片4。图6B表示只使设在外侧块52的四角上的剥离起点形成销51上升数十μ m到数百μ m的状态。剥离起点形成销51的上升是通过动作体53的下降,销上下连杆56以56a为支点旋转,并利用该旋转而使销上下杆55上升来进行的。当使剥离起点形成销51上升时,在剥离起点形成销51的周围形成分割带16凸起的顶出部分,在分割带16与芯片附着薄膜18之间能够形成微小的空间、即剥离起点51a。利用该空间能大幅地减少要将分割带16维持在圆顶头58b上的固定效果、即施加芯片4上的应力,能够可靠地进行下一个步骤的剥离动作。剥离起点形成销51只要如上所述能够形成微小的空间即可,因此顶出销例如可以是直径700 μ m以下且前端圆的形状,也可以是平坦形状。另外,筒夹42的凸缘42t与芯片的变形相符地稍微变形,防止空气的流入。图6C表示使动作体53上升,使剥离起点形成销51的位置返回原来的位置,使外侧块52及内侧块54 —起上升的状态。外侧块52及内侧块54的上升是通过使动作体53从销驱动连杆56离开并进一步上升来进行的。当动作体53从销驱动连杆56离开时,剥离起点形成销51返回原来的位置,无助于之后的剥离动作。另外,也可以不使剥离起点形成销51的位置返回原来的位置,而维持该状态。图6D是表示使动作体53进一步上升,利用1/2切换弹簧52b的作用只使内侧块54上升的状态。在该状态下,分割带16与芯片4的接触面积成为利用筒夹的上升而能够剥离的面积,利用筒夹42的上升使芯片4剥离。如上所述,根据实施方式,通过在与芯片的四角相当的位置设置剥离起点形成销51,在剥离处理的最初使剥离起点形成销51上升,形成成为剥离的起点的空间,能够降低施加在芯片4上的应力,能够可靠地进行之后的利用外侧块52及内侧块54进行的剥离处理。其结果,能够减少拾取错误,提供可靠性高的芯片接合机或拾取方法。在如上所述的图6A至图6D的芯片的剥离处理中,虽说能够利用剥离起点形成销51可靠地进行芯片的剥离处理,但由于芯片的薄型化,但在图6B、图6C及图6D的顶出动作时,芯片4有时会破裂或挠曲容许以上,存在无法剥离芯片的场合。图7是说明判断本实施方式的顶出动作时的、芯片的正常的剥离、破裂及挠曲的原理的图。本实施方式的顶出动作用剥离起点形成销51、外侧块52及内侧块54的上升、以及内侧块54的上升这三阶段进行。图7的上图是表示利用剥离起点形成销51时漏气流量的变化的图。图7的下图表示剥离起点形成销51上升的时间与对后述的芯片的状态进行一次判断、二次判断的时间范围。
另外,漏气流量值不同,但即使在外侧块52及内侧块54的上升、以及内侧块54的上升时也能够描绘同样的变化曲线,能够与剥离起点形成销51时相同地判断。在图7的上图中,如图6A所示,当使筒夹42落在芯片上,之后开始吸附时,筒夹42与芯片贴紧,漏气流量L稳定为小的流量。之后,如图6B所示,当使剥离起点形成销51上升时,起初利用筒夹42的凸缘42t的变形抑制漏气流量L,但之后推进芯片4的端部的变形,能够在筒夹42与芯片4之间形成间隙,直到剥离起点形成时间td,漏气流量L渐渐地增加。之后,漏气流量L因分割带的粘着力逐渐减小。此时,如果进行芯片4没有破裂、没有挠曲或挠曲小的正常的剥离,则漏气流量L如虚线所示,逐渐地减少,趋于收敛。另一方面,在漏气流量L减少的过程中,当发生破裂时,如点划线所示,漏气流量L从发生破裂的时刻不怎么变化而为一定或大致一定。在发生概率小但在形成剥离起点前发生破裂的场合,漏气流量L也从该时刻成为一定或大致一定。另外,当芯片4发生挠曲时,如实线所示,漏气流量L的减少按照其挠曲量地被缓和,只要其减少是规定以下,则返回到正常的漏气流量。从以上的现象分析可知,在漏气流量L从上升折回到减少时,如果具有规定以上的减少曲线或斜率地减少,则判断为正常的剥离或具有破裂的可能性,如果具有规定以下的减少曲线或斜率地减少,则判断为发生挠曲。即使发生挠曲,也监视到挠曲量返回规定的范围,如果返回或挠曲量的减少为规定以下的范围,则作为返回正常的状态,判断为正常的剥离。前者监视时间变长且拾取处理时间变长,但具有能够可靠地补充返回正常的芯片4的优点。另一方面,后者相反,存在遗漏返回正常的芯片4的可能性,但具有拾取处理时间变短的优点。将该判断称为一次判断。在图7中,进行一次判断的期间为从剥离起点形成销上升开始时间到形成剥离起点后的规定时间。接着,在一次判断期间结束后,在图7所示的二次判断期间内,进行漏气流量L是否为一定或大致一定的、即是否发生破裂的二次判断。并且,如果没有发生破裂,则判断为正常地进行剥离。另外,即使在剥离起点形成销51上升中发生破裂,也能够在刚开始二次判断后判断破裂。作为处理进行一次、二次判断的数据的方法,有观察漏气流量L的微分值、或与微分值意义类似,较长地取一定时间并对斜率值观察一定时间后的减少量或流量值等。主要是能够把握上述现象的数据处理即可。下面,以微分值为例进行说明。在此,将微分值表示为Λ BL ( = Λ L / Λ t),下标j表示实测值,下标k表示容许值,并且,下标I表示一次判断容许值,下标2表示二次判断容许值,判断如下。一次判断ABLj彡ABLkl :正常剥离或破裂ABLj < ABLkl :挠曲 二次判断ABLj 彡 ABLk2 :正常剥离ABLj < ABLk2 :破裂另外,以往对漏气流量的阈值进行计时管理来判断破裂,但等待计时相应地处理时间变长。根据本实施方式,能够尽早地判断破裂、挠曲。由于能尽早判断,能够缩短处理时间,提闻生广能力。图8是表示拾取处理流程的图。图9是表示根据图7所示的原理,判断顶出芯片时的正常剥离、破裂、挠曲的处理流程的图,是用于图8的子程序。首先,将分割带16吸附到圆顶头58b上(步骤I)。接着,使筒夹42落在芯片4上,吸附芯片4(步骤2)。之后,使剥离起点形成销51上升,形成剥离起点(步骤3)。在与形成剥离起点的处理并行进行的步骤4中,进行判断正常剥离、破裂、挠曲的判断处理(步骤4)。在图9所示的判断处理中,首先,进行在图7中说明的一次判断处理(步骤SI)。如果根据一次判断处理结果判断为挠曲(步骤S2),则判断该挠曲是否为容许范围(步骤S3)。如果是容许范围,则作为能够正常地剥离,建立正常标记(步骤S6)。如果不是容许范围,则建立异常标记(步骤S7 )。在步骤S2中,如果判断为正常剥离或破裂,则进行二次判断处理(步骤S4)。如果根据二次判断处理结果判断为正常剥离(步骤S5),则建立正常标记(步骤S6),返回主程序。如果判断为破裂,则建立异常标记(步骤S7),返回主程序。当返回主程序时,根据正常标记、异常标记判断是否能够继续处理(步骤S5)。如果是异常标记,则停止装置(步骤S17)。如果正常,则使外侧块52及内侧块54 —起上升(步骤S6),与形成剥离起点时的步骤4、5及17处理相同地进行步骤7、8及17。如果在步骤8中判断为正常,则接着使内侧块54上升(步骤9),与形成剥离起点时的步骤4、5及17处理相同地进行步骤10、11及17。如果在步骤11中判断为正常,则使筒夹42上升而拾取芯片4 (步骤12)。之后,解除分割带的吸附(步骤13),使外侧块及内侧块返回原点高度(步骤14)。并且,使顶出单元50移动到下一个芯片的顶出位置(步骤15)。并且,最后判断是否处理了规定数量的芯片(步骤16),结束处理。根据以上说明的本实施方式,能够提供在拾取芯片时芯片未破裂的场合,能够判断挠曲的发生的可靠性高的芯片接合机及接合方法。另外,根据以上说明的本实施方式,能够提供即使发生挠曲,也能够判断返回正常的状态的芯片,提供成品率高的芯片接合机及接合方法。另外,根据以上说明的本实施方式,由于能够尽早的时刻判断破裂、挠曲,因此能够尽早转移到下一个动作,其结果能够缩短处理时间,提供解决问题时间短的芯片接合机及接合方法。在以上的实施方式中,在利用剥离起点形成销形成剥离起点后,使外侧块及内侧块上升,但也能够应用于如专利文献I那样的利用多个销进行剥离那样的类型。如上对本发明的实施方式进行了说明,但对于本领域技术人员来说,能够根据上
述说明进行各种代替例、修正或变形,本发明在不脱离其主旨的范围内包括上述多种代替例、修正或变形。
权利要求
1.一种芯片接合机,其特征在于,具有吸附芯片的筒夹;顶出粘着有上述芯片的分割带的顶出单元;将利用上述筒夹吸附且被顶出的上述芯片从上述分割带剥离并拾取的拾取头;将拾取后的上述芯片接合在电路板上的接合头;以及利用上述顶出时的上述筒夹与上述芯片之间的间隙引起的漏气流量的减少与正常的剥离相比小规定量来判断芯片的挠曲的第一判断机构。
2.根据权利要求1所述的芯片接合机,其特征在于,上述第一判断机构以微分值观察上述漏气流量的减少。
3.根据权利要求1所述的芯片接合机,其特征在于,具有利用上述漏气流量为一定或大致一定来判断芯片破裂的第二判断机构。
4.根据权利要求1所述的芯片接合机,其特征在于,如果上述漏气流量在规定时间为第一规定以下或上述漏气流量的减少为第二规定以下,则上述第一判断机构将上述挠曲判断为上述正常的剥离。
5.根据权利要求1或3所述的芯片接合机,其特征在于,上述顶出单元具有将上述芯片的周边部中的规定部的分割带顶出而形成剥离起点的剥离起点形成机构,在形成上述剥离起点时进行上述第一判断机构的判断。
6.根据权利要求5所述的芯片接合机,其特征在于,上述剥离起点形成机构具有形成上述剥离起点的销,上述规定部设在上述芯片的四角部分中至少一个角部分上。
7.根据权利要求6所述的芯片接合机,其特征在于,上述顶出单元具有在上述周边部的内侧以平面顶出上述分割带的内侧块与包围上述内侧块的外侧块,在利用上述内侧块与上述外侧块、或上述内侧块进行上述顶出时,进行上述第一判断机构的判断。
8.根据权利要求1所述的芯片接合机,其特征在于,上述接合头兼作上述拾取头。
9.一种接合方法,其特征在于,具有下述步骤利用筒夹吸附芯片的吸附步骤;顶出粘着有芯片的分割带的顶出步骤;将利用上述筒夹吸附且被顶出的上述芯片从上述分割带剥离的剥离步骤;将剥离后的上述芯片接合在电路板上的接合步骤;以及利用在上述顶出时的上述筒夹与上述芯片之间的间隙引起的漏气流量的减少与正常的剥离相比小规定量来判断芯片的挠曲的第一判断步骤。
10.根据权利要求9所述的接合方法,其特征在于,上述第一判断步骤以微分值观察上述漏气流量的减少。
11.根据权利要求9所述的接合方法,其特征在于,具有利用上述漏气流量为一定或大致一定来判断芯片破裂的第二判断步骤。
12.根据权利要求9所述的接合方法,其特征在于,如果上述漏气流量在规定时间为第一规定以下或上述漏气流量的减少为第二规定以下,则上述第一判断步骤将上述挠曲判断为上述正常的剥离。
13.根据权利要求9或11所述的接合方法,其特征在于,上述顶出将上述芯片的周边部中的规定部的分割带顶出而形成剥离起点,在形成上述剥离起点时进行上述第一判断步骤。
14.根据权利要求11所述的接合方法,其特征在于,在设在上述芯片的四角部分中至少一个角部分上的上述规定部形成上述剥离起点。
全文摘要
本发明提供在芯片未破裂的场合,能够判断挠曲的发生的可靠性高的芯片接合机及接合方法。本发明是一种芯片接合机或接合方法,利用筒夹吸附芯片,顶出粘着有芯片的分割带,将利用上述筒夹吸附且被顶出的上述芯片从上述分割带剥离,并将剥离后的上述芯片接合在电路板上,其中,利用在上述顶出时的上述筒夹与上述芯片之间的间隙引起的漏气流量的减少与正常的剥离相比小规定量来判断芯片的挠曲。
文档编号H01L21/683GK103000562SQ20121029318
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月16日 优先权日2011年9月19日
发明者中岛宜久, 田中深志, 牧浩 申请人:株式会社日立高新技术仪器
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