JP2007294803A

JP2007294803A - 接合装置および接合方法

Info

Publication number: JP2007294803A
Application number: JP2006123257A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Osono; 満大園; Hiroshi Haji; 宏土師; Teruaki Kasai; 輝明笠井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する際にボイドの発生を防止する接合装置および接合方法を提供する。
【解決手段】移載ヘッド１２に、チップ２を吸着して基板３に供給された樹脂接着剤Ｐ上に移載する吸着ノズル１５と、基板３の上面に当接する押圧面１６ａを有する押圧ヘッド１６とを独立して設け、樹脂接着剤Ｐ上に移載されたチップ２の上面を押圧ヘッド１６により略均一な押圧力で押圧するようにした。これにより、樹脂接着剤Ｐ内に残留したエアが排出され、ボイドＢの発生を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品等の接合体を基板等の被接合体に接合する接合装置および接合方法に関するものである。

従来、電子部品等の接合体を基板等の被接合体に接合する装置として、電子部品を移載ヘッドの下部に吸着した状態で基板に対して押圧する接合装置が知られている。移載ヘッドには電子部品を吸着するノズルが備えられており、ノズルの下面は電子部品を吸着する吸着面であるとともに電子部品を押圧する押圧面を兼ねている。ノズルの下面に形成された吸着孔や吸着溝を真空吸着することで電子部品を吸着する。基板上には予め熱硬化性樹脂等の接着剤が施されており、電子部品は接着剤が施された箇所に位置合わせされた後に基板と接合される（特許文献１参照）。
特開２００３−１８８５９４号公報

ノズルの下面の吸着孔や吸着溝が形成された部分は電子部品の上面と接触しないため、特に薄板状のＩＣチップのような低剛性部品を押圧する際に吸着孔や吸着溝により形成された凹部で電子部品に変形が生じることがある。そのため、電子部品と基板の間に巻き込まれたエアや、接着剤を加熱して熱硬化を促進させる際に接着剤や基板から発生するガスが電子部品の変形が発生した箇所に残留してボイドが発生することがあり品質低下の要因となっていた。

そこで本発明は、ボイドの発生を防止した接合装置および接合方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する接合装置において、接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記押圧面が接合体の上面に面接する形状に形成された。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、接合体が薄板状のチップであり、前記押圧面が平面形状に形成された。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、前記押圧ヘッドに接着剤を加熱する加熱手段をさらに設けた。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、前記押圧ヘッドが前記移載ヘッドと一体的に移動可能に設けられた。

請求項６記載の発明は、接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた接合装置に
おいて、複数の接合体を被接合体上に設定された複数の接合箇所に接合する接合方法であって、被接合体上に設定された複数の接合箇所に接着剤を供給する工程と、前記吸着ノズルにより接合体を吸着する工程と、前記吸着ノズルに吸着された接合体を接着剤が供給された前記接合箇所に移載する工程と、接合体を被接合体に対して押圧する工程と、を含み、複数の接合箇所の全てに接合体を移載した後に全ての接合体を被接合体に対して押圧する。

本発明によれば、接合体を吸着して被接合体に移載する吸着ノズルと、接合体の上面に当接する押圧面を有する押圧ヘッドとを独立して設けたので、略均一な押圧力で接合体の上面を押圧することで接着剤内のボイドの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の接合装置の平面図、図２は本発明の実施の形態の接合装置の側面図、図３および図４は本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図である。

最初に本実施の形態の接合装置の全体構成について、図１および図２を参照して説明する。本実施の形態における接合装置は、ベースとなる基台１上に配設され、接合体であるチップ２を被接合体である基板３に接合する装置である。チップ２は、円形のウェハシート４に格子状に貼着された状態で治具５に保持され、治具５はホルダ６に着脱自在に装着される。ホルダ６に装着された治具５の下方には、エジェクタ移動機構７により水平移動可能に構成されたエジェクタ８が配設され、ニードルなどでチップ２を下方から上方に向けて突き上げることによりウェハシート４に貼着された任意のチップ２の剥離を促進する。基板３は基板搬送機構９により矢印Ａ方向に搬送され、基板搬送装置９の一部に構成された基板保持機構１０により所定の位置に保持される。なお、本発明において、基板３の搬送方向をＸ方向とし、搬送方向と水平面内で直交する方向をＹ方向とする。基板保持機構１０はＹ方向に２個並設され、２個の基板にチップ２を並行して接合することができる。基板３には搬送方向の上流側で接着剤塗布機構１１によりペーストが塗布される。接着剤塗布機構１１は、基板３に熱硬化性樹脂等の樹脂接着剤を供給する接着剤供給手段として機能し、基板３上に予め設定されたチップ接合箇所に所定量の樹脂接着剤を塗布する。なお、接合装置と独立した装置で樹脂接着剤を塗布してもよい。

ウェハシート４からチップ２をピックアップして基板３上に塗布された樹脂接着剤上に移載する移載ヘッド１２が、Ｙ方向に延伸された一対のＹビーム１３とＸ方向に延伸されてＹビーム１３に架設された第１のＸビーム１４で構成される移載ヘッド移動機構によりウェハシート４および基板保持機構１０の上方を水平移動可能に配設される。移載ヘッド１２の下端には複数の吸着ノズル１５が装着され、チップ２を真空吸着してピックアップするとともに真空破壊してリリースする。吸着ノズル１５は移載ヘッド１２に対して昇降可能に構成され、チップ２を吸着した状態で上昇してウェハシート４からピックアップし、下降して基板３に搭載する。また、移載ヘッド１２の下端には、複数の吸着ノズル１５に隣接して押圧ヘッド１６が装着される。押圧ヘッド１６は移載ヘッド１２に対して昇降可能に構成され、下降する際に樹脂接着剤上に移載されたチップ２を基板３に押圧するチップ押圧手段として機能する。また、Ｙビーム１３と第１のＸビーム１４は、押圧ヘッド１６を基板保持機構１０に保持された基板３の上方で水平移動させる押圧ヘッド移動機構としても機能する。

また、Ｙビーム１３には第１のＸビーム１４と平行して第２のＸビーム１７が配設される。第２のＸビーム１７には、下方にある対象物を撮像する撮像手段である第１のカメラ１８が、Ｙビーム１３および第２のＸビーム１７で構成される第１のカメラ移動機構によ
り水平移動可能に配設される。第１のカメラ１８は、基板３上の図示しない認識マークやチップ接合箇所に塗布された樹脂接着剤、基板３上に接合されたチップ２等を撮像する。さらに、Ｙビーム１３には第１のＸビーム１４および第２のＸビーム１７と平行して第３のＸビーム１９が配設される。第３のＸビーム１９には、下方にある対象物を撮像する撮像手段である第２のカメラ２０が、Ｙビーム１３および第３のＸビーム１９で構成される第２のカメラ移動機構により水平移動可能に配設される。第２のカメラ２０は、ウェハシート４に貼着されたチップ２等を撮像する。ホルダ６と基板保持機構１０の間には、上方にある対象物を撮像する撮像手段である第３のカメラ２１が配設される。第３のカメラ２１は、吸着ノズル１５によりウェハシート４からピックアップされたチップ２を撮像する。なお、Ｙビーム１３および第１のＸビーム１４、第２のＸビーム１７、第３のＸビーム１９には、ボールねじとナットの組み合わせ等による直動機構２２が備えられている。

図２において、制御部３０は接合装置全体の動作制御を行い、接合装置各部との間で電子信号の送受信を行う。制御部３０には画像処理部３１、演算部３２、記憶部３３が含まれる。画像処理部３１は、第１のカメラ１８、第２のカメラ２０、第３のカメラ２１により撮像された画像を解析して位置や角度の認識を行う。演算部３２は、記憶部３３に予め記憶された制御プログラムや制御パラメータとなる各種データ、画像処理部３１による位置認識結果等に基づいて制御量の演算を行う。

次に、接合装置における接合動作について図３および図４を参照して説明する。図３（ａ）において、移載ヘッド１２がウェハシート４の上方に移動し、ウェハシート４に貼着されたチップ２の上面を吸着ノズル１５により吸着する。また、図示はしていないが、移載ヘッド１２の移動に同期してエジェクタ８がチップ２の下方に移動し、チップ２の下面を突き上げることによりウェハシート４からのチップ２の剥離を促進してピックアップを容易にする。なお、吸着ノズル１５の下面は吸引孔１５ａに連通する凹部１５ｂが形成され、吸引孔１５ａ内を図示しない吸引装置により真空吸引することで凹部１５ｂ内が減圧されてチップ２の上面を吸着する。

図３（ｂ）において、チップ２をウェハシート４から剥離してピックアップすると、チップ２の中央部が凹部１５ｂ側に吸引され、チップ２に凸状の反りが発生する。なお、本発明において接合体であるチップ２の品種や材質は特定のものに限定されないが、特に薄板状のＩＣチップの場合には反りの発生が顕著である。図３（ｃ）において、移載ヘッド１２が基板３の上方に移動し、基板３上に設定されたチップ接合箇所に予め塗布された樹脂接着剤Ｐの上方にチップ２を位置決めする。図３（ｄ）において、吸着ノズル１５が下降し、基板３上に塗布された樹脂接着剤Ｐ上にチップ２を移載する。このとき、チップ２には凸状の反りが発生して中央部が周辺部より高くなっているので、チップ２と基板３の間に巻き込まれたエアがチップ２の中央部に残留して樹脂接着剤Ｐ内にボイドＢが発生する。

図４（ａ）において、吸着ノズル１５の真空破壊によりチップ２をリリースし、吸着ノズル１５が上昇する。図４（ｂ）において、移載ヘッド１２が基板３の上方で移動し、押圧ヘッド１６を基板３上に搭載されたチップ２の上方に位置決めする。図４（ｃ）において、押圧ヘッド１６が下降し、下面に形成された押圧面１６ａ（図４（ｂ）参照）がチップ２の上面に当接してチップ２を基板３に対して押圧する。押圧面１６ａは反りが発生していない状態におけるチップ２の上面の形状に係合する形状に形成されており、チップ２の反りを矯正して上面全体に面接することでチップ全体を略均一な力で押圧することができる。これにより、樹脂接着剤Ｐ内に残留したエアがチップ２の中央部から周辺部に押し出され、樹脂接着剤Ｐから排出される。チップ２が薄板状のＩＣチップの場合には、押圧面１６ａを実質的に凹部のない平面形状に形成することでチップ全体を略均一な力で押圧することができる。また、押圧ヘッド１６に加熱手段であるヒータ１６ｂを内蔵させてお
くと、チップ２を押圧しながら樹脂接着剤Ｐを加熱することができる。

図４（ｄ）において、所定の圧力で所定の時間チップ２を押圧した後、押圧ヘッド１６は下降を停止し、上昇してチップ２の上面から離反する。

以上の接合動作により、１つのチップ２を基板３上に設定されたチップ接合箇所に接合する動作が完了し、この接合動作を複数回繰り返すことにより、設定された全てのチップ接合箇所にチップ２を接合する。なお、上記接合動作では、チップ２をチップ接合箇所に搭載する度に押圧して接合しているが、全てのチップ接合箇所にチップ２を搭載した後に、全てのチップ２を順次押圧して接合することも可能である。

また、本実施の形態の接合装置は、押圧ヘッド１６を移載ヘッド１２に装着し、移載ヘッド移動機構（Ｙビーム１３および第１のＸビーム１４）により移載ヘッド１２と一体的に水平移動可能に構成したが、押圧ヘッド１６を第１のカメラ移動機構（Ｙビーム１３および第２のＸビーム１７）に装着し、第１のカメラ移動機構が押圧ヘッド移動機構を兼ねるように構成することもできる。このように構成すると、移載ヘッド１２と押圧ヘッド１６を独立して移動させることが可能となり、押圧ヘッド１６による押圧動作と移載ヘッド１２による移載動作を並行して行うことでスループットを向上させることができる。

本発明によれば、接合体と被接合体を接合する接着剤内のボイドの発生を抑制することができるので、電子部品の実装分野において有用である。

本発明の実施の形態の接合装置の平面図本発明の実施の形態の接合装置の側面図本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図

符号の説明

２チップ
３基板
１２移載ヘッド
１５吸着ノズル
１６押圧ヘッド
１６ａ押圧面
１６ｂヒータ
Ｐ樹脂接着剤

Claims

接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する接合装置において、
接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、
接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、
を備えた接合装置。
前記押圧面が接合体の上面に面接する形状に形成された請求項１記載の接合装置。
接合体が薄板状のチップであり、前記押圧面が平面形状に形成された請求項１記載の接合装置。
前記押圧ヘッドに接着剤を加熱する加熱手段をさらに設けた請求項１乃至３の何れかに記載の接合装置。
前記押圧ヘッドが前記移載ヘッドと一体的に移動可能に設けられた請求項１乃至４の何れかに記載の接合装置。
接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた接合装置において、複数の接合体を被接合体上に設定された複数の接合箇所に接合する接合方法であって、
被接合体上に設定された複数の接合箇所に接着剤を供給する工程と、
前記吸着ノズルにより接合体を吸着する工程と、前記吸着ノズルに吸着された接合体を接着剤が供給された前記接合箇所に移載する工程と、
接合体を被接合体に対して押圧する工程と、
を含み、
複数の接合箇所の全てに接合体を移載した後に全ての接合体を被接合体に対して押圧する接合方法。