JP2003303851A - チップ実装方法およびそれを用いた装置 - Google Patents

チップ実装方法およびそれを用いた装置

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JP2003303851A JP2002239377A JP2002239377A JP2003303851A JP 2003303851 A JP2003303851 A JP 2003303851A JP 2002239377 A JP2002239377 A JP 2002239377A JP 2002239377 A JP2002239377 A JP 2002239377A JP 2003303851 A JP2003303851 A JP 2003303851A
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chip
electrode
adhesive
cleaning
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Akira Yamauchi
朗 山内
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Toray Engineering Co Ltd
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    • H01L2924/01033Arsenic [As]

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップを基板に接合する際に接着剤が硬化す
る従来法に比べ、不良の基板について補修が容易であ
り、かつ接合信頼性の高いチップ実装方法およびその装
置を提供する。 【解決手段】 基板1の所定電極部分をプラズマ洗浄し
た直後に、その電極部分に接着剤を塗布し、超音波接合
ユニット250に搬送し、基板1の電極部分に超音波ヘ
ッド252によってチップ2が載置されるとともに、基
板1とチップ2の両電極の当接部分に超音波振動が与え
られてチップ2が基板1に接合される。チップ2が接合
された基板1は機能検査工程で検査され、不良の基板に
ついては、補修工程でチップ2を取り外して交換し、良
品の基板についてのみ接着剤硬化ユニットで基板1上の
接着剤を硬化させ、チップ2が基板1に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂基板やガラ
ス基板などの基板上に半導体素子や表面実装部品などの
チップを実装するためのチップ実装方法およびそれを用
いた装置に係り、特に基板上にチップを効率よく実装す
る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板(例えば、液晶、EL(Elect
ro Luminescence)、プラズマディスプレイなどのフラッ
ト表示パネル)の製造工程において、チップ(例えば、
半導体チップなど)を基板に実装している。チップを基
板に実装する方法としては、基板に接着剤を付着させ、
この接着剤が付着された基板にチップを接合させて実装
する方法がよく知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなチップ実装方法の場合には、次のような問題があ
る。通常、基板は保管・搬送過程で大気にさらされてい
る。そのため、基板の電極表面に酸化膜が付着したり、
チップと基板の両電極を接合するまでの前工程で強固な
有機物が付着してくる。これら酸化膜や有機物がチップ
と基板の両電極を接合する際に障害となって接合不良や
導通不良を発生させるといった問題がある。
【0004】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、基板にチップを精度よく実装するチ
ップ実装方法およびそれを用いた装置を提供することを
主たる目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】接着剤を介在させて基板
にチップを接合する方法では、接着剤を硬化することに
よってチップを基板に強固に固着できるが、大気にさら
されて基板の電極表面に付着した酸化膜や、チップと基
板の両電極を接合するまでの前工程で強固に付着した有
機物を除去し、基板とチップの両電極の良好な接合およ
び導通を得ることが困難である。そこで、基板とチップ
の両電極の良好な接合および導通を得る方法について鋭
意検討した結果、基板の電極部分を洗浄し、その直後に
接着剤を付着することについて本発明者は着眼した。
【0006】すなわち、基板の電極部分に、例えばプラ
ズマを照射して電極部分を洗浄し、その直後に基板の電
極部分に接着剤を付着することによって、電極への酸化
膜や有機物の付着を回避することができるといった知見
を本発明者は得ることができた。
【0007】この発明は、このような目的を達成するた
めに、次のような構成をとる。すなわち、請求項1に記
載の発明は、基板の所定電極部分にチップを載置し、基
板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチップ
を基板に実装するチップ実装方法において、前記基板の
所定電極部分に向けてプラズマを照射して前記電極部分
を洗浄する洗浄過程と、前記洗浄過程で電極部分を洗浄
した直後に、その電極部分に接着剤を付着する接着剤付
着過程と、前記接着剤を付着した箇所にチップを載置
し、チップと基板の両電極の当接部分に超音波振動を与
えながらの両電極を接合する超音波接合過程とを備えた
ことを特徴とするものである。
【0008】(作用・効果)基板の所定の電極部分に向
けてプラズマが照射されて電極部分が洗浄された直後
に、この電極部分に接着剤が付着され、その箇所にチッ
プが載置される。その後、基板とチップの両電極の当接
部分に超音波振動が与えられて両電極が接合されてチッ
プが基板に実装される。したがって、基板の電極部分が
洗浄された直後に、その電極部分に接着剤が付着される
ので、電極部分が大気にさらされる時間を短縮し、電極
表面に酸化膜や強固な有機物が付着するのを回避するこ
とができる。
【0009】また、基板とチップの両電極を超音波接合
することによって、両電極の当接面の間に介在していた
接着剤は超音波振動によって除去され、酸化膜や強固な
有機物の付着していない基板の電極とチップの電極を一
層精度よく接合でき、ひいては確実な電極間の導通を得
ることができる。
【0010】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載のチップ実装方法において、前記超音波接合過程
でチップを接合した後、基板の検査を行なう検査過程
と、前期検査過程の後に、不良の基板から不良チップを
取り外して良品のチップと交換補修する補修過程とを備
えたことを特徴とするものである。
【0011】(作用・効果)チップが接合された基板
は、検査過程で検査を受ける。検査によって不良の基板
については補修が施されて、再検査を受ける。つまり、
チップと基板の両電極は超音波接合だけで接合されてい
るので、接着剤を介して基板に固着しているチップに比
べて容易に取り外すことができる。したがって、接合不
良などのチップを交換する補修を効率よく行なうことが
できる。
【0012】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または請求項2に記載のチップ実装方法において、前記
接着材付着過程で基板の電極部分に接着剤を付着してい
る間に、前記洗浄過程では次の基板の所定電極部分を洗
浄することを特徴とするものである。
【0013】(作用・効果)接着剤付着過程で基板の電
極部分に接着剤が付着されている間に、洗浄過程では次
の基板の所定電極部分が洗浄される。したがって、同じ
工程内で洗浄および接着剤の付着する手段を配備できる
ので装置の簡素化ができ、かつ、基板の電極の洗浄と接
着剤の付着を並列処理できるので、時間を短縮すること
ができる。また、電極洗浄直後であって酸化膜または有
機物の付着する前に接着剤を電極部分に付着することが
できる。
【0014】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
ないし請求項3のいずれかに記載のチップ実装方法にお
いて、前記洗浄過程で基板の電極部分を洗浄した後、こ
の電極部分が接着剤付着過程の接着剤付着箇所に20秒
以内で移動することを特徴とするものである。
【0015】(作用・効果)基板の電極部分を洗浄した
後、20秒以内でこの電極部分を接着剤付着箇所に移動
することによって、請求項1ないし請求項3に記載の方
法を好適に実施することができる。
【0016】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
ないし請求項4のいずれかに記載のチップ実装方法にお
いて、前記洗浄過程は、基板の所定電極部分を洗浄する
際、プラズマ洗浄部位から接着剤付着部位間に不活性ガ
ス、非酸化ガス、または還元ガスのいずれかを供給する
ことを特徴とするものである。
【0017】(作用・効果)基板の所定電極部分を洗浄
するときに、プラズマ洗浄部位から接着剤付着部位間に
不活性ガス、非酸化ガス、または還元ガスのいずれかを
供給することによって、大気に電極が触れて酸化膜や有
機物の再付着するのを防止できる。
【0018】また、請求項6に記載の発明は、請求項1
ないし請求項5のいずれかに記載のチップ実装方法にお
いて、前記超音波接合過程では、チップと基板の両電極
の当接部分に超音波振動を与えるとともに、加熱しなが
ら両電極を接合することを特徴とするものである。
【0019】(作用・効果)超音波接合過程で、チップ
と基板の両電極を接合する際、両電極部分を加熱する。
プラズマ洗浄・超音波・加熱の3つの方法の併用になる
接合工法となる。したがって、両電極部分を常温で接合
する超音波接合では接合できなかった金属の電極を利用
してチップと基板を接合することができる。また、請求
項7に記載の発明は、請求項1ないし請求項6のいずれ
かに記載のチップ実装方法において、前記基板は、フラ
ット表示パネルであることを特徴とするものである。
【0020】(作用・効果)フラット表示パネルの場合
は、チップ実装位置が1列に並んでおり請求項1ないし
請求項6に記載の方法を好適に実施できる。
【0021】また、請求項8に記載の発明は、基板の所
定電極部分にチップを載置し、基板の電極とチップに設
けられた電極とを接合してチップを基板に実装するチッ
プ実装装置において、前記基板の所定電極部分に向けて
プラズマを照射して前記電極部分を洗浄する洗浄手段
と、前記洗浄した電極部分に接着剤を付着する接着剤付
着手段と、前記接着剤を付着した電極部分にチップを載
置するとともに、このチップと基板の両電極の当接部分
に超音波振動を与えて両電極を接合する超音波接合手段
と、前記洗浄手段と前記超音波接合手段とにわたって基
板を搬送する搬送手段とを備え、かつ、前記洗浄手段と
前記接着剤付着手段とを隣接配備したことを特徴とする
ものである。
【0022】(作用・効果)洗浄手段と接着剤付着手段
とを隣接配備することによって、請求項1に記載の方法
を好適に実現することができる。
【0023】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
に記載のチップ実装装置において、前記洗浄手段の基板
の電極を洗浄する洗浄箇所と前記接着剤付着手段の接着
剤付着箇所との間隔を120mm以内に設定したことを
特徴とするものである。
【0024】また、請求項10に記載の発明は、請求項
8または請求項9に記載のチップ実装装置において、前
記基板の所定電極部分を洗浄する際、プラズマ洗浄部位
から接着剤付着部位間に不活性ガス、非酸化ガス、また
は還元ガスのいずれかを供給するガス供給手段を備えた
ことを特徴とするものである。
【0025】(作用・効果)洗浄手段の基板を洗浄する
洗浄箇所と、接着剤付着手段の接着剤付着箇所との間隔
を120mm以内に設定(請求項9)、または電極を洗
浄するときに、プラズマ洗浄部位から接着剤付着部位間
に不活性ガス、非酸化ガス、または還元ガスのいずれか
を供給すること(請求項10)によって請求項8に記載
の装置を好適に実現することができる。
【0026】また、請求項11に記載の発明は、請求項
8ないし請求項10のいずれかに記載のチップ実装装置
において、前記超音波接合手段によって、チップと基板
の両電極の当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合
する際に、両電極部分を加熱する加熱手段を備えたこと
を特徴とするものである。
【0027】(作用・効果)チップと基板の両電極を接
合する際、加熱手段によって両電極部分を加熱すること
によって、請求項6に記載の方法を好適に実現できる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の具
体例を説明する。なお、本実施例のチップ実装装置は、
超音波によってチップと基板の両電極を接合した後の検
査工程は人手によって行なわれるものであるため図示を
省略し、超音波接合工程までを第1装置とし、基板検査
以降の工程を含む装置を第2装置として説明する。図1
は、本発明に係るの一実施例の第1装置の概略構成を示
す斜視図、図4は第2装置の概略構成を示す斜視図であ
る。
【0029】本実施例に係るチップ実装装置の第1装置
は、大きく分けて装置基台210と、この装置基台21
0の端(図1では左側)に配備された基板供給ユニット
220と、装置基台210の奥側に配備されたチップ供
給ユニット230と、基板供給ユニット220の隣に配
備された洗浄・接着剤塗布ユニット240と、その隣に
超音波接合ユニット250と、その隣に基板収納ユニッ
ト270と、さらに装置基台210の手前に配設された
3台の基板搬送機構280とから構成されている。
【0030】基板供給ユニット210は、複数枚の基板
1を一定間隔で多段に収納した基板収納マガジン221
と、この基板収納マガジン221から基板1を1枚ずつ
順に取り出す昇降および水平移動可能な昇降テーブル2
22とを備えている。本発明において基板1の種類は特
に限定されず、例えば樹脂基板、ガラス基板、フィルム
基板、ウエハなど、チップと接合可能な種類および大き
さのものを含む。例えば、この実施例では、フラット表
示パネルである液晶ディスプレイパネル用の基板にチッ
プを実装する場合を例に採って説明する。
【0031】また、基板供給ユニット220は、基板1
を順に供給可能であれば、その構造は特に限定されず、
例えば、複数枚の基板1を水平面内に整列配置したトレ
イであってもよい。
【0032】チップ供給ユニット230は、基板1に実
装すべき複数個のチップ2を水平に整列配置したチップ
トレイ231と、このチップトレイ231からチップ2
を順に取り出して超音波接合ユニット250に搬送する
チップ搬送機構232とを備えている。本発明において
チップ2の種類は限定されず、例えばICチップ、半導
体チップ、TCP(Tape Carrier Package)、FPC
(Flexible Printed Circuit)、光素子、表面実装部
品、ウエハなど、基板と接合可能な種々のものを含む。
【0033】チップ搬送機構232は、水平2軸(X,
Y)方向および上下(Z)方向に移動してチップトレイ
231からチップ2を順に取り出し、反転部でチップ2
のバンプが下面になるよう反転した後、スライダー23
4に受け渡すチップ保持具233と、超音波接合ユニッ
ト250に向けて搬送するスライダー234とを備えて
いる。
【0034】洗浄・接着剤塗布ユニット240は、図2
に示すように、基板供給ユニット220から搬送されて
きた基板1を水平姿勢で保持する可動テーブル241
と、基板1のチップ2を載置する電極部分を洗浄する洗
浄ノズル242と、基板1に向けてガスを供給するガス
供給ノズル242aと、洗浄処理した電極部分に接着剤
を付着する接着ノズル243とを備えている。また、洗
浄ノズル242と接着ノズル243の下方には、基板1
の位置を下側から支持する固定部材であるバックアップ
244が配置されている。
【0035】可動テーブル241は、基板1を吸着保持
する平板状の基板保持ステージ245を備え、この基板
保持ステージ245が水平2軸(X、Y)方向、上下
(Z)方向、およびZ軸周り(θ)方向に移動自在に構
成されている。なお、この基板保持ステージ245は、
基板1の周囲3辺を支持する「コ」の字形状、4辺を支
持する「ロ」の字形状などの枠型基板保持ステージにし
て基板1を保持する形態であってもよい。また、本実施
例では、基板の保持を吸着式にしているが、吸着式に限
らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静
電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を
用いることができる。なお、可動テーブル241は、本
発明の基板を搬送する搬送手段に相当する。
【0036】洗浄手段としての洗浄ノズル242は、そ
の先端が基板1に向けられており(図1では下方)、こ
の洗浄ノズル242と接着ノズル243との間にある基
板1に向けてプラズマを照射するように、基台210の
支持部材によって固定した形態に配設している。つま
り、洗浄ノズル242の内部に設けられた高周波電源お
よびアースによって、内部でプラズマが生成される。こ
の生成されたプラズマが後部からのガス供給により大気
圧中で連続して照射される。
【0037】また、図2に示すように、洗浄ノズル24
2の側部にガス供給ノズル242aが設けられており、
このガス供給ノズル242aからガスが基板に向けて供
給される。具体的には、洗浄ノズル242からプラズマ
を照射するのと同時に、このガス供給ノズル242aか
らガスが供給される。このガスの供給範囲は基板1の表
面上であって、洗浄ノズル242から接着ノズル243
下部までの間の空間をガス雰囲気に保つようにしてい
る。また、この空間をガス雰囲気に保つことによって、
洗浄された電極は接着剤が塗布されるまで、大気に触れ
ないようになっている。
【0038】このガスの種類は不活性ガス、非酸化ガ
ス、還元ガスであって、例えば、窒素、ヘリウム、アル
ゴンなどのガスを供給することによって電極が大気に触
れて再酸化したり、有機物、水分が付着したりするのを
防ぐものである。また、洗浄ノズル242と接着ノズル
243との間が十分に近い場合は、ガス供給ノズル24
2aを省略して、洗浄ノズル242からプラズマ照射と
洗浄条件に応じたガスを基板1に向けて同時に供給する
ようにしてもよい。
【0039】接着剤付着手段としての接着ノズル243
は、基台210の支持部材によって固定した形態に配設
している。また接着ノズル243の先端は基板1に向け
られており(図1では下方)、ペースト状の接着剤、例
えば非導電性ペースト(NCP:Non-Conductive Past
e)を基板1の電極部分に塗布する。
【0040】なお、接着剤にテープ状の基材に塗布され
た接着剤の場合は、接着ヘッドで基板に接着剤を基板1
に転写する。
【0041】すなわち、洗浄・接着剤塗布ユニット24
0は、図2に示すように、洗浄ノズル242と接着ノズ
ル243とが同一ユニット内に隣接配備されている。し
たがって、基板1の電極部分をプラズマ洗浄した直後
に、その電極部分に接着剤を塗布できる構成となってい
る。
【0042】具体的には、基板1の所定電極部分をプラ
ズマ洗浄した直後に、接着剤をその電極部分に塗布する
ように、洗浄ノズル242と接着ノズル243とにわた
って可動テーブル241をX方向の左右に移動させ、基
板1のすべての電極において洗浄および接着剤塗布処理
を並列処理する。
【0043】なお、洗浄ノズル242で電極の洗浄処理
をした後、この電極部分が接着ノズル243まで移動し
て電極部分に接着剤を施すまでの移動時間は20秒以内
が好ましい。さらに好ましい移動時間は10秒以内であ
る。また、図2に示すように、洗浄ノズル242と接着
ノズル243との間隔Hは、120mm以内であること
が好ましい。
【0044】洗浄ノズル242と接着ノズル243との
間の移動時間が20秒以上、または間隔Hが120mm
以上であると、洗浄処理した電極表面に、酸化膜や有機
物や水分が再付着するからである。
【0045】超音波接合ユニット250は、洗浄・接着
剤塗布ユニット240から搬送されてきた基板1を水平
保持する可動テーブル251と、接着剤が付着された基
板1の接合部分にチップ2を接合する超音波ヘッド25
2と、チップ接合時に基板1とチップ2との位置合わせ
を行なう視野をもつ認識手段253とを備えている。ま
た、門状であって認識手段253がその内部を進退可能
なガラスバックアップ255が可動テーブル251上に
固定設置されている。
【0046】可動テーブル251は、図3に示すよう
に、基板1を吸着保持する基板保持ステージ254を備
え、この基板保持ステージ254が水平2軸(X,Y)
方向、上下(Z)方向、およびZ軸周り(θ)方向に、
それぞれ移動自在に構成されている。
【0047】超音波ヘッド252は、図1および図4に
示すように、昇降自在であって、チップ供給ユニット2
30からスライダー234で移送されてきたチップ2を
下端で吸着保持して基板1に載置し、基板1の電極にチ
ップ2の電極を押し付ける。このとき、超音波ヘッド2
52の振動子を駆動し、基板1とチップ2の両電極の当
接部分に超音波振動を与えて両電極を接合するようにな
っている。なお、超音波ヘッド252のチップ保持構造
は吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電
気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意
の保持構造を用いることができる。
【0048】認識手段253は、水平2軸(X,Y)方
向および上下(Z)方向に移動可能であって、基板保持
ステージ254が退避した状態で超音波ヘッド252に
吸着保持されたチップ2を認識した後、基板1の位置に
ついてガラスバックアップ255を介して認識し、両方
の位置ずれを検出する。なお、本実施例のようにフラッ
ト表示パネルのガラス基板においては、認識手段253
は1台のカメラでチップ2と基板1の位置を認識させる
のが好ましい。また、不透明な基板の場合には、チップ
2と基板1の間に2視野の認識手段を挿入してチップ2
と基板1の位置を認識させるのが好ましい。
【0049】この位置ズレを無くすように超音波接合時
に可動テーブル251がX,Yおよびθ方向に駆動制御
される。なお、認識手段253は、例えば、CCDカメ
ラ、赤外線カメラ、センサなどの種類に関係なく認識マ
ークを認識できる全ての形態(手段)を示す。さらに、
動作制御も、平行移動制御および昇降制御だけでなく、
平行制御のみ、昇降制御のみ、回転制御のみ、平行制御
および回転制御、昇降制御および回転制御、平行移動制
御および昇降移動制御などの形態に設けてもよい。
【0050】基板収納ユニット270は、チップ2の実
装された複数枚の基板1を一定間隔で多段に収納する基
板収納マガジン271と、この基板収納マガジン271
に基板1を順に収納する昇降可能な昇降テーブル272
とを備えている。この基板収納マガジン271に代え
て、基板供給ユニット220で説明したのと同様に、ト
レイ構造の収納構造を備えてもよい。また、基板供給ユ
ニット220と基板収納ユニット270とは必ずしも個
別である必要はなく、これらを単一のユニットにして、
チップ2が実装された基板1を元の基板供給ユニット2
20に戻すようにしてもよい。
【0051】基板搬送機構280は、装置基台210の
長手方向に配設されたレール281と、このレール28
1に沿って走行する昇降自在のL字形アーム282と、
このアーム282の先端に取り付けられて基板1を吸着
保持する基板保持具283とを備えている。なお、基板
搬送機構280の基板1の保持構造は、吸着式に限ら
ず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電
吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用
いることができる。
【0052】次に、検査工程を経た良品に基板につい
て、この基板に塗布された接着剤を硬化してチップを基
板に固着させる第2装置の構成について図4を参照して
説明する。なお、上述の第1装置と同一構成(基板供給
ユニット、基板収納ユニット、および基板搬送機構)で
ある部分については同一符号を付すに留め、図示および
説明を省略する。
【0053】本実施例に係る第2装置は、大きく分けて
装置基台210と、この基台210に一端(図4では左
端)に配備された基板供給ユニット220と、基台中央
に配備された接着剤硬化ユニット260と、基台210
の他端(図4では右端)に配備された基板収納ユニット
270と、基台210の前面に基板を搬送する2台の搬
送機構とから構成されている。
【0054】接着剤硬化ユニット260は、超音波接合
ユニット250から搬送されてきた基板1の接着剤を加
熱硬化するようになっている。具体的には、図4および
図5に示すように、基板1を水平保持する可動テーブル
261と、チップ2に当接して熱を伝達することによっ
て接着剤を加熱硬化する加熱手段263とを備えてい
る。
【0055】可動テーブル261は、図5に示すよう
に、基板1を吸着保持する基板保持ステージ262を備
え、この基板保持ステージ262は水平2軸(X,Y)
方向、上下(Z)方向、およびZ軸周り(θ)方向に、
それぞれ移動自在に構成されている。
【0056】加熱手段263は、この手段263上方に
配設されたシリンダー264と連結し、上下動可能な加
熱ヘッド265と、加熱ヘッド265の下方に、この加
熱ヘッド265とでチップ2を挟み込んで下側から支持
するバックアップ266と、チップ表面と加熱ヘッド2
65の間に介在させる弾性体67(例えば、シリコーン
ゴム)とから構成されている。
【0057】加熱ヘッド265およびバックアップ26
6は、凸形状であって基板1のチップ整列方行に伸びて
いる。つまり、図6に示すように、加熱ヘッド265と
バックアップ266の凸部で基板1を挟み込んで基板1
に接合されているチップ2に熱を一括で印加して接着剤
Gを加熱硬化し、チップ2を基板1に固着させるように
している。このとき、チップ2の上に弾性体67を介在
して加熱ヘッド265を当接することによって、チップ
2と基板1の両電極を当接したときのチップ2の厚み
(高さ)のバラツキを吸収させ、チップ2を介して接着
剤Gに熱が均一に伝達するようにしている。なお、弾性
体267は、待機位置(図5では上方)にある加熱ヘッ
ド265を挟んで配備された2つのローラ268に巻回
された状態で掛け渡されており、使用した部分を適時に
巻取り回収できるようになっている。使用部分を巻取り
回収したとき、新たな弾性体267部分が加熱ヘッド2
65の下方に繰り出される。
【0058】次に、上述した構成を備えるチップ実装装
置の一巡の動作について図を参照しながら説明する。
【0059】基板搬送機構280は、基板供給ユニット
220から処理対象の基板1を取り出して、この基板1
を洗浄・接着剤塗布ユニット240に搬送する。具体的
には、基板1が可動テーブル241に移載されて吸着保
持される。基板保持ステージ245は、図示しないテー
ブル駆動機構によって、前方(Y方向)である、洗浄ノ
ズル242とバックアップ244との間に向かって移動
される。
【0060】ガス供給ノズル242aは、接着剤を塗布
する基板上の洗浄ノズル242部分から接着ノズル24
3部分の間に向けてガスを供給する。このとき、洗浄ノ
ズル242はプラズマを照射し、基板上の電極部分を洗
浄する。この電極部分のプラズマ洗浄が終了すると、保
持ステージ245は横方向(X方向)にスライドし、こ
の電極部分を接着ノズル243の位置に合わせる。接着
ノズル42は、洗浄処理された電極部分を基板1上から
検出し、検出結果に基づく電極部分に接着剤を塗布す
る。この洗浄および接着剤塗布の動作を基板1上の電極
すべてにおいて並列処理した後、基板保持ステージ24
3が基板1の受け渡し位置に水平移動する。
【0061】受け渡し位置に移動した基板1は、基板搬
送機構280によって超音波接合ユニット250に搬送
される。
【0062】超音波接合ユニット250に搬送された基
板1は、可動テーブル251の基板保持ステージ254
上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ25
4が前方(Y方向)に移動して、基板1のチップ2を載
置する箇所をバックアップ255上に位置させる。
【0063】一方、チップ供給ユニット230では、チ
ップ保持具233がチップトレイ231からチップ2を
取り出してバンプが下面になるように、図3に示す反転
部でチップ2を反転した後、スライダー234に受け渡
す。スライダー234はチップ2を超音波ヘッド252
の下方まで移送し、このチップ2を超音波ヘッド252
が吸着保持する。次に認識手段253が超音波ヘッド2
52と、ガラスバックアップ255で支持されたチップ
接合位置との間に進出してきて、超音波ヘッド252に
吸着保持されたチップ2と基板1の位置ズレを検出す
る。この位置ズレを無くすように可動テーブル251が
X,Yおよびθ方向に制御されて、チップ2と基板1の
位置合わせが行なわれる。
【0064】位置合わせが終わると、認識手段253は
待機位置に後退する。次に超音波ヘッド252を下降さ
せて接着剤が塗布された基板1の位置にチップ2を載置
するとともに、チップ2と基板1の両電極の当接部分に
超音波振動を与えてチップ2を基板1に接合する。この
ように、基板1上のチップ接合箇所の全てにおいて、超
音波によるチップ2の接合が行なわれる。チップ2の電
極への接合が終了した基板1は、基板収納ユニット27
0に搬送され、基板収納マガジン271に収納されて、
機能検査工程へ搬送される。
【0065】機能検査工程に搬送された基板1は、導通
検査などの機能検査が行なわれ、不良のチップ2につい
ては良品のチップ2と交換される。したがって、良品の
基板1のみが次の接着剤硬化工程へ搬送される。
【0066】図5に示す接着剤硬化工程の接着剤硬化ユ
ニット260に搬送された基板1は、可動テーブル26
1の基板保持ステージ262上に移載されて吸着保持さ
れる。基板保持ステージ62は図示しない駆動機構によ
って、前方(Y方向)である、加熱ヘッド265とバッ
クアップ266との間に向かって移動される。
【0067】基板1の位置合わせが終わると、シリンダ
ー264が駆動して加熱手段265が下降する。このと
き、チップ2上に弾性体267を介在させた状態でチッ
プ2および基板1をバックアップ266とで挟み込んで
接着剤を加熱硬化する。接着剤の硬化が終了すると、基
板保持ステージ262が基板1の受け渡し位置に水平移
動する。
【0068】受け渡し位置に移動した基板1は、基板搬
送機構280によって基板収納ユニット270に搬送さ
れて基板収納マガジン71に収納される。以上で、1枚
の基板についてのチップ実装が終了する。
【0069】以上のように、洗浄ノズル242と接着ノ
ズル243とを隣接配備し、基板1の所定の電極部分に
プラズマ洗浄をした直後に、その電極部分に接着剤を塗
布することによって、電極部分への酸化膜や有機物、水
分の付着を回避でき、基板1とチップ2の両電極を高い
接合信頼性でもって接合することができる。
【0070】本発明は、上記の実施例に限らず、次のよ
うに変形実施することもできる。
【0071】(1)上記実施例では、洗浄ノズル242
と接着ノズル243とを同一ユニット内に隣接配備して
いたが、同一ユニット内に配備しない構成で、例えば、
両ノズルを同一基台上で隣接配備、または、個別の基台
を用いて隣接配備した構成でもよい。
【0072】また、上記実施例では、基板上の電極を個
別にプラズマ洗浄していたが、複数個の電極にわたって
プラズマを照射可能な大口径の洗浄ノズルを利用し、複
数の電極を一度に洗浄してもよいし、複数本の洗浄ノズ
ルを利用して、複数の電極を一度に洗浄してもよい。
【0073】(2)上記実施例では、所定の電極に向け
てプラズマを照射し、その電極部分を洗浄して接着剤を
塗布している間に、次の電極部分を洗浄するようにして
いるが、所定の電極に向けてプラズマを照射し、その電
極部分を洗浄して接着剤を塗布した後に、次の電極の洗
浄・接着剤塗布処理を繰り返し行うようにしてもよい。
【0074】(3)上記実施例では、洗浄・接着剤塗布
ユニット240でペースト状の接着剤を利用した場合を
例にとって説明したが、フィルム状の基材に塗布された
接着剤を基板に転写するNCFを利用してもよい。
【0075】(4)上記実施例ではNCPを使用してい
たが、導電性粒子の入った導電性ペースト(ACP:An
isotropic Conductive Paste)または導電性膜(AC
F:Anisotropic Conductive Film)を使用してもよ
い。これら接着剤を使用した場合、超音波接合時に超音
波を印加することにより、バンプ内に導電性粒子が食い
込んで金属接合が可能となる。
【0076】(5)上記実施例では、接着剤に加熱手段
の加熱ヘッドを押し当てることによって接着剤を加熱硬
化していたが、オーブンを利用して加熱硬化するように
してもよい。また、紫外線硬化型の接着剤を利用して、
紫外線照射によって接着剤を硬化するようにしてもよ
い。
【0077】(6)上記各実施例ではチップ2を基板1
に実装する場合を例に採って説明したが、チップ2の代
わりにTCPやFPC上に設けられた電極と基板電極と
を超音波接合により接合してもよい。この場合、チップ
2を基板1に接合する場合と同様の優位性が示される。
【0078】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板の所定の電極部分をプラズマ洗浄した直
後に、接着剤を付着することによって、洗浄後の電極へ
の酸化膜、強固な有機物、および水分などの再付着を防
止できる。したがって、一層高い信頼性をもって、電極
の接合ができる。
【0079】また、基板とチップの両電極を超音波のみ
で接合した後に基板検査を行なうことによって、両電極
の接合不良であるチップについて、電極接合と同時に接
着剤を硬化して基板にチップを固着する従来方法に比
べ、チップの交換・補修を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係るチップ実装装置の第1装置の概略
構成を示した斜視図である。
【図2】実施例に係る洗浄・接着剤付着ユニットの概略
構成を示した斜視図である。
【図3】実施例に係る超音波接合ユニットの概略構成を
示した側面図である。
【図4】実施例に係るチップ実装装置の第2装置の概略
構成を示した斜視図である。
【図5】実施態例に係る接着剤硬化ユニットの概略構成
を示した斜視図である。
【図6】接着剤硬化ユニットによってチップが基板に固
着された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 … 基板 2 … チップ 220 … 基板供給ユニット 230 … チップ供給ユニット 240 … 洗浄・接着剤塗布ユニット 250 … 超音波接合ユニット 260 … 接着剤硬化ユニット 263 … 加熱手段 267 … 弾性体 270 … 基板収納ユニット 280 … 基板搬送機構

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の所定電極部分にチップを載置し、
    基板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチッ
    プを基板に実装するチップ実装方法において、 前記基板の所定電極部分に向けてプラズマを照射して前
    記電極部分を洗浄する洗浄過程と、 前記洗浄過程で電極部分を洗浄した直後に、その電極部
    分に接着剤を付着する接着剤付着過程と、 前記接着剤を付着した箇所にチップを載置し、チップと
    基板の両電極の当接部分に超音波振動を与えながらの両
    電極を接合する超音波接合過程とを備えたことを特徴と
    するチップ実装方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のチップ実装方法におい
    て、 前記超音波接合過程でチップを接合した後、基板の検査
    を行なう検査過程と、 前期検査過程の後に、不良の基板から不良チップを取り
    外して良品のチップと交換補修する補修過程とを備えた
    ことを特徴とするチップ実装方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のチップ
    実装方法において、 前記接着材付着過程で基板の電極部分に接着剤を付着し
    ている間に、前記洗浄過程では次の基板の所定電極部分
    を洗浄することを特徴とするチップ実装方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
    載のチップ実装方法において、 前記洗浄過程で基板の電極部分を洗浄した後、この電極
    部分が接着剤付着過程の接着剤付着箇所に20秒以内で
    移動することを特徴とするチップ実装方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
    載のチップ実装方法において、 前記洗浄過程は、基板の所定電極部分を洗浄する際、プ
    ラズマ洗浄部位から接着剤付着部位間に不活性ガス、非
    酸化ガス、または還元ガスのいずれかを供給することを
    特徴とするチップ実装方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
    載のチップ実装方法において、 前記超音波接合過程では、チップと基板の両電極の当接
    部分に超音波振動を与えるとともに、加熱しながら両電
    極を接合することを特徴とするチップ実装方法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
    載のチップ実装方法において、 前記基板は、フラット表示パネルであることを特徴とす
    るチップ実装方法。
  8. 【請求項8】 基板の所定電極部分にチップを載置し、
    基板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチッ
    プを基板に実装するチップ実装装置において、 前記基板の所定電極部分に向けてプラズマを照射して前
    記電極部分を洗浄する洗浄手段と、 前記洗浄した電極部分に接着剤を付着する接着剤付着手
    段と、 前記接着剤を付着した電極部分にチップを載置するとと
    もに、このチップと基板の両電極の当接部分に超音波振
    動を与えて両電極を接合する超音波接合手段と、 前記洗浄手段と前記超音波接合手段とにわたって基板を
    搬送する搬送手段とを備え、 かつ、前記洗浄手段と前記接着剤付着手段とを隣接配備
    したことを特徴とするチップ実装装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載のチップ実装装置におい
    て、 前記洗浄手段の基板の電極を洗浄する洗浄箇所と前記接
    着剤付着手段の接着剤付着箇所との間隔を120mm以
    内に設定したことを特徴とするチップ実装装置。
  10. 【請求項10】 請求項8または請求項9に記載のチッ
    プ実装装置において、 前記基板の所定電極部分を洗浄する際、プラズマ洗浄部
    位から接着剤付着部位間に不活性ガス、非酸化ガス、ま
    たは還元ガスのいずれかを供給するガス供給手段を備え
    たことを特徴とするチップ実装装置。
  11. 【請求項11】 請求項8ないし請求項10のいずれか
    に記載のチップ実装装置において、 前記超音波接合手段によって、チップと基板の両電極の
    当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合する際に、
    両電極部分を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とす
    るチップ実装装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005181789A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Bondotekku:Kk 大型フラット表示パネルにおける実装方法及び装置
JP2005317784A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 部品実装機
KR101189290B1 (ko) * 2003-11-07 2012-10-15 토레 엔지니어링 가부시키가이샤 본딩방법 및 그 장치

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