JP2001338946A - チップ実装方法 - Google Patents
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Abstract
仮圧着し、次いで、本圧着する場合において、チップと
基板間に過大位置ずれが発生するのを防止し得て高品質
の実装製品を得ることができるようにする。 【解決手段】 ヘッド1が保持しているチップ7の認識
マークA1,A2及び基板保持ステージ2が保持している
基板9の認識マークB1,B2を二視野の認識手段3で認
識し、その認識結果に基づいてチップ7及び基板9の伸
縮量又は伸縮率を一定に保つようにヘッド側のヒータ6
及び基板側のヒータ8の加熱制御を行う。次いで、その
後、両者をアライメントし、次いで、ヘッド1を降下さ
せて仮圧着する。その際、基板9に付着されている熱硬
化性接着材12を半硬化(硬化率が30%〜50%)させ
るように両ヒータ6,8で加熱する。なお、この仮圧着
後に更に本圧着(熱圧着)を行う。
Description
関するものである。
otropic Conductive Film)、
NCF(Non−Conductive Film)、
ACP(Anisotropic Conductiv
e Paste)又はNCP(Non−Conduct
ive Paste)等の熱硬化性接着材を塗布又は貼
着(以下、単に付着という。)した基板にチップを仮圧
着し、次いで、それを本圧着することが広く実施されて
いる。
ると共に熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板
保持ステージで支持又は保持(以下、単に保持とい
う。)し、そして、チップと基板とを位置合わした(以
下、単にアライメントという。)後、ヘッドを降下させ
て仮圧着し、次いで、それを次工程へ搬送し、かつ、他
のヘッドを降下させて本圧着している。このように、仮
圧着、本圧着といった二段階の圧着工程を経て実装して
いる。
一般に例えば、熱硬化性接着材の硬化を目的としない範
囲の加熱温度が約60℃、加圧力が約0.2MPa、加
圧時間が約0.5秒といった条件下で行われるのに対
し、本圧着は、例えば、熱硬化性接着材の硬化を目的と
する範囲の加熱温度が約220℃、加圧力が約1MP
a、加圧時間が約20秒といった条件下で行われる為
に、アライメントした後で所定位置に仮圧着しても、本
圧着時の高温加熱・高加圧力といった過酷な条件下にお
いては、チップ及び/又は基板が伸縮してチップと基板
との位置ずれが発生し易く、かつ、このような位置ずれ
の発生は、チップと基板との電気的接続を不安定にする
から、品質上好ましくない。また、本圧着時にチップが
伸縮するが、その伸縮方向がチップの中心に対して均一
に伸縮するとは限らない。
が数十倍長い為に、アイドル時間を省いて生産性の向上
を図る観点からして仮圧着、本圧着といった二段階の圧
着工程を経て実装するようにしているが、たとえ、仮圧
着をしないで直接、本圧着するようにしても、上述の位
置ずれが発生するから、これでは問題解決にならない。
れたものであって、その目的は、本圧着に際し、チップ
と基板との位置ずれが発生するのを防止して高品質の実
装製品を得ることができるようにすることである。
に、本発明においては、請求項1,2に記載するよう
に、アライメントに先立ってチップのみ又はチップ及び
基板を所定に加熱して伸縮させ、かつ、その後において
アライメントした上で熱硬化性接着材をチップのみ又は
チップ及び基板の復元を阻止可能な半硬化状態にさせる
ように加熱、より具体的には、硬化率が約30%〜50
%になるように加熱して仮圧着している。
実装装置は、上方のヘッド1と、下方の基板保持ステー
ジ2と、二視野の認識手段3とを備え、そして、ヘッド
1は、ブロック4にツール5を装着して構成される。
方のヘッド昇降装置に装着されている。また、ツール5
は、ヒータ6を備えていると共にその下端面に開口され
ている吸気孔(図示されていない)でチップ7を吸着、
すなわち、真空吸着によって保持し得るように設けられ
ている。
いない可動テーブル装置に装着されてX軸方向、Y軸方
向又はXY両軸方向へ移動(以下、単に平行移動とい
う。)し得ると共に回転し得るように設けられている。
また、ヒータ8を備えていると共にその上端面に開口さ
れている吸気孔(図示されていない)で基板9を吸着、
すなわち、真空吸着によって保持し得るように設けられ
ている。
ツール5に保持されているチップ7に設けられている認
識マークA1,A2(図2参照)を認識する第1認識手段
10と、基板保持ステージ2に保持されている基板9に
設けられている認識マークB1,B2(図3参照)を認識
する第2認識手段11とで構成され、かつ、図示されて
いない可動テーブルに装着されて平行移動及び昇降(Z
軸方向へ移動)し得るように設けられている。なお、基
板9に、ACF、NCF、ACP又はNCP等の熱硬化
性接着材12が付着されている。
すると共に下方の基板保持ステージ2で基板9を保持
し、そして、チップ7と基板9とを位置合わせ、すなわ
ち、アライメンし、次いで、ヘッド1を降下させて基板
9にチップ7を仮圧着することができる。
テージ2がチップ7を保持したヘッド1の下方へ移動さ
れると、二視野の認識手段3が右側の退避位置からチッ
プ7と基板9との間へ移動し、上側の第1認識手段10
の光軸10aがチップ認識マークA1,A2を認識すると
共に下側の第2認識手段10の光軸11aが基板認識マ
ークB1,B2を認識する。
二視野の認識手段3がそこから元の退避位置へ移動され
ると共に全てのマークの位置情報を演算して、認識マー
クA1は認識マークB1と、また、認識マークA2は認識
マークB2と夫々合致させるように基板保持ステージ2
が移動する。
イメントを行うことができる。そして、かかるアライメ
ントに引き続いて仮圧着が行われるが、この仮圧着にお
いては、熱硬化性接着材12を半硬化、すなわち、硬化
率が約30%〜50%になるように加熱する。
6(ヘッド側のヒータ)のみを作動させて行われるが、
熱硬化性接着材12を半硬化させる為には、例えば、加
熱温度が約220℃、加圧力が約1MPa、加圧時間が
約1秒の条件下で仮圧着すればよい。
圧力(約1MPa)は、次工程の本圧着のそれらと同一
であるが、加圧時間を所定時間に短縮することによって
熱硬化性接着材12の硬化率を約30%〜50%にする
ことができる。
0%〜50%にせしめられた仮圧着実装体は、次工程に
おいて本圧着されるが、ここにおいては、図示されてい
ない基板保持ステージに保持されている仮圧着実装体の
上方からヘッドを降下させて熱圧着する。例えば、加熱
温度が約220℃、加圧力が約1MPa、加圧時間が約
20秒といった条件下で行えばよい。これにより、熱硬
化性接着材12の硬化率を100%、すなわち、完全に
硬化させることができる。
に熱硬化性接着材を、チップの復元を阻止可能な半硬化
状態にさせるように加熱する。その為、仮圧着実装体の
チップは、伸縮し難い状態に仮固着されている。本圧着
と同じ温度でチップを伸縮させた後、アライメントして
いる。
いった過酷な条件下においても、チップが伸縮して基板
との位置ずれが発生するのを防止することができて高品
質の実装製品を得ることができる。
る熱硬化性接着材の半硬化加熱を、上述の例のようにヘ
ッド1のヒータ6(ヘッド側のヒータ)のみを作動させ
て行うこと以外に、基板保持ステージ2のヒータ8(基
板側のヒータ)のみを作動させて行ってもよく、更に、
ヘッド1のヒータ6(ヘッド側のヒータ)及び基板保持
ステージ2のヒータ8(基板側のヒータ)の両方を作動
させて行ってもよい。
響によって伸縮し易い特性を有しているもの、例えば、
フィルム(FPC)やフィルムテープキャリアパッケー
ジ(TCP)などの場合においては、仮圧着に先立って
のアライメント(チップ7と基板9との位置合わせ)
は、ヘッド1のヒータ6(ヘッド側のヒータ)を作動さ
せて保持しているチップ7を加熱して伸縮させた後で行
うのが好ましい。
難い基板、例えば、ガラス基板やセラミック基板等が選
択されるが、そのような基板と異なり熱影響を受け易い
特性を有している場合においては、仮圧着に先立っての
アライメントは、基板保持ステージ2のヒータ8(基板
側のヒータ)を作動させて保持している基板9を加熱し
て伸縮させた後で行うのが好ましい。
を受け易い特性を有している場合においては、ヘッド1
のヒータ6(ヘッド側のヒータ)及び基板保持ステージ
2のヒータ8(基板側のヒータ)の両方を作動させて保
持しているチップ7及び基板9を加熱して伸縮させた後
でアライメントを行うのが好ましい。
伸縮をさせた後においてアライメントを行うことによっ
て、一段と高精度にアライメントすることができ、しか
も、本圧着と略同一の加熱条件によってチップ7及び/
又は基板9を予め伸縮させている為に、次工程の本圧着
時における高温加熱・高加圧といった過酷条件の影響を
緩和することができ、従って、高精度に本圧着すること
ができて高品質化を図ることができる。
6(ヘッド側のヒータ)及び基板保持ステージ2のヒー
タ8(基板側のヒータ)の両方を作動させて保持してい
るチップ7及び基板9を加熱して伸縮させる例について
述べると、ヘッド1がチップ7を吸着保持した時点にお
いては、チップ7はLの長さ(図5参照)になっている
が、ヒータ6が作動して加熱すると±αだけ伸縮する。
このような伸縮は、一般に、加熱温度が220℃、加熱
時間が約0.5〜1秒で惹起される。
ステージ2に保持された時点においては、Mの長さ(図
6参照)になっているが、ヒータ8が作動して加熱する
と±βだけ伸縮する。これは、一般に、加熱温度が22
0℃、加熱時間が約1〜3秒で惹起される。
高精度にアライメントすることができない、すなわち、
基板9のパッド9a,9bとチップ7のバンプ7a,7
bとを位置ずれしていないように正確に整合させること
が困難になる。
に、伸縮をさせた後でアライメントするようにしている
ので、そのような問題が発生するのを防止することがで
きる。
ッド側のヒータ)及び基板保持ステージ2のヒータ8
(基板側のヒータ)の加熱制御を、二視野の認識手段3
で認識マークA1,A2及び認識マークB1,B2を認識
し、その認識結果に基づいてチップ7及び基板9の伸縮
量又は伸縮率を一定に保つようにしている。
び基板9の伸縮量又は伸縮率を演算してヒータ6,8を
制御することによってチップ7及び基板9の伸縮量又は
伸縮率を一定に保つようにしている。その為、より正確
にアライメントすることができる。
フィードバック制御は、毎回行ってもよいと共に、チッ
プ7や基板9のアライメント回数に対して数個に1回、
数十個に1回など間欠的に行ってもよい。また、間欠的
にフィードバック制御を行う場合、装置は前回(現在)
のフィードバック制御データを記憶しておき、次のフィ
ードバック制御にてデータを更新する。
プ」とは、例えば、フィルム(FPC)、フィルムテー
プキャリアパッケージ(TCP)、ICチップ、半導体
チップ、光素子、表面実装部品、チップ、ウエハなど、
その種類や大きさに関係なく、基板に対して接合せしめ
る方の物(ワーク)をいう。
ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハなど、その
種類や大きさに関係なく、チップが接合せしめる方の物
(ワーク)をいう。
カメラ、赤外線カメラ、X線カメラ、センサーなどであ
って、そのその種類や大きさに関係なく、認識マークを
認識し得るものであれば、いかなる形態の手段であって
もよい。
マークなどであって、その大きさや種類及びキャリブレ
ーションやアライメントなどの特定の目的だけに利用さ
れるものに限定されず、兼用のものであってもよい。
よる吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や
磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可動ツメ
によってチップを掴む又は押さえる機械的手段などであ
って、いかなる形態の保持手段であってもよい。
気孔による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、
磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可
動ツメによってチップを掴む又は押さえる機械的手段な
どであって、いかなる形態の保持手段であってもよい。
に装着することだけに限定されず、固定、平行移動制
御、回転制御、昇降制御及び平行移動制御、昇降制御及
び回転制御、昇降制御及び平行移動制御及び回転制御、
平行移動制御及び回転制御など、各種態様に制御可能に
装着することができる。
制御及び回転制御し得るように装着することに限定され
ず、固定、回転制御、昇降制御、平行移動制御、昇降制
御及び平行移動制御、昇降制御及び平行移動制御及び回
転制御、回転制御及び昇降制御など、各種態様に制御可
能に装着することができる。
昇降制御し得るように装着することに限定されず、固
定、平行移動制御、回転制御、昇降制御、平行移動制御
及び回転制御、平行移動制御及び回転制御及び昇降制
御、回転制御及び昇降制御など、各種態様に制御可能に
装着することができる。
1認識手段と第2認識手段を分離して各々が別々に動作
又は同時同方向に動作させるように設けてもよい。更
に、アライメント時、認識手段の光軸が透過可能な基板
を用いる場合、認識手段は基板の下側から基板認識マー
クとチップ認識マークを認識する構成に設けてもよい。
は、例えば、ハンダバンプ、スタッドバンプなど、基板
に設けられているパッドと接合される方の手段をいう。
例えば、電気配線された電極、電気配線がされていない
ダミー電極など、チップに設けられているバンプと接合
合される方の手段をいう。
に際し、チップと基板との位置ずれが発生するのを防止
し得て高品質の実装製品を得ることができる。
を示す図である。
である。
す拡大図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 チップを上方のヘッドで保持すると共に
熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板保持ステ
ージで保持し、前記チップと前記基板とを位置合わした
後、前記ヘッドを降下させて前記チップを前記基板に仮
圧着し、次いで、本圧着するチップ実装方法において、
前記チップと前記基板との位置合わせを、前記ヘッドに
装着されたヘッド側ヒータで前記チップを加熱して伸縮
させた後において行うと共に前記仮圧着時に、前記チッ
プの復元を阻止可能な半硬化状態にさせるように前記ヘ
ッド側ヒータで前記熱硬化性接着材を加熱することを特
徴とするチップ実装方法。 - 【請求項2】 チップを上方のヘッドで保持すると共に
熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板保持ステ
ージで保持し、前記チップと前記基板とを位置合わした
後、前記ヘッドを降下させて前記チップを前記基板に仮
圧着し、次いで、本圧着するチップ実装方法において、
前記チップと前記基板との位置合わせを、前記ヘッドに
装着されたヘッド側ヒータで前記チップを加熱して伸縮
させると共に基板保持ステージに装着された基板側ヒー
タで前記基板を加熱して伸縮させた後において行い、か
つ、前記仮圧着時に、前記チップ及び前記基板の復元を
阻止可能な半硬化状態にさせるように前記ヘッド側ヒー
タ及び前記基板側ヒータの両方で前記熱硬化性接着材を
加熱することを特徴とするチップ実装方法。 - 【請求項3】 前記ヘッド側ヒータ及び前記基板側ヒー
タの加熱制御を、前記チップに設けられている認識マー
クと前記基板に設けられている認識マークとを認識手段
で認識し、その認識結果に基づいて前記チップ及び前記
基板の伸縮量又は伸縮率を一定に保つように行うことを
特徴とする請求項2に記載のチップ実装方法。
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