JP2008218463A - 実装方法及び実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた品質の実装基板が得られると共にタクトタイムの向上を図ることのできる実装方法及び実装装置を提供すること。
【解決手段】ｋを１以上の整数、ｎをＮ＞＝ｎ＞ｋの関係を満たす整数とし、基板〔Ｋ〕上の合計Ｎ箇所の実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕にそれぞれチップ〔Ｃ〕を実装する実装方法において、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へ接着剤をディスペンスするディスペンス動作と、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へチップ〔Ｃ〕をボンディングするボンディング動作とを備え、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス動作と並行して、第（ｎ−ｋ）番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ−ｋ）〕へのボンディング動作を行うことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は実装方法及び実装装置に関する。より詳しくは、チップ（電子部品）を実装対象となる基板に実装する方法及び装置に関する。

実装装置では、基板上の複数の実装予定位置にそれぞれチップを実装するように構成される（例えば特許文献１参照）。図６は従来の実装装置１Ａを示す構成概略図、図７は従来の実装装置１Ａの動作概要を示すフローチャートである。なお、従来の実装装置１Ａにおいて、後述する実施の形態に記載の実装装置１の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付してある。また、以下の説明では、実施の形態で用いる図面も適宜参照する。

図６に示すように、従来の実装装置１Ａは、基板搬入部２、ボンディング部３Ａ、基板搬出部４、制御部５Ａ及びディスペンス部６を備える。基板搬入部２は、基板吸着板２２及び吸着板駆動装置２３を備える。ボンディング部３Ａは、基板保持ステージ３１、撮像装置３３、ボンディングヘッド３５及びチップストッカー３８を備える。基板搬出部４は、基板吸着板４２及び吸着板駆動装置４３を備える。ディスペンス部６は、ディスペンサ３４、ディスペンサ駆動装置３６Ａ及び基板保持ステージ２１Ａを備える。

従来の実装装置１Ａの動作について説明する。なお実装前の基板Ｋには、合計Ｎ箇所（Ｎは２以上の整数）の実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）があるものとする（図２参照）。また、ボンディング部３Ａにおけるチップストッカー３８は、複数のチップＣをそれぞれフェイスアップの状態で保持している。

まず、ディスペンス部６においてディスペンス動作を行う（ステップＳ１０〜Ｓ３０）。即ち、ディスペンサ３４は、基板Ｋにおける各実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）に接着剤を順次ディスペンス（塗布）する。全ての実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）に接着剤がディスペンスされたら（ステップＳ３０でイエス）、基板搬入動作を行う（ステップＳ４０）。即ち、基板搬入部２において、基板吸着板２２は、接着剤がディスペンスされた基板Ｋを基板保持ステージ２１Ａから真空吸着保持により受け取って、基板保持ステージ３１に移載する。基板保持ステージ３１は、移載された基板Ｋを吸着保持する。

続いて、ボンディング部３Ａにおいてボンディング動作を行う（ステップＳ５０〜Ｓ７０）。即ちボンディングヘッド３５は、吸着ノズル３５ａがチップストッカー３８からチップＣを吸着保持するように、ヘッド駆動装置３７によりＸＺ各方向に駆動される。基板保持ステージ３１は、チップＣを吸着保持したボンディングヘッド３５が第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の上方に配置されるように、ステージ駆動装置３９によりＹ方向に駆動される。撮像装置３３は、第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の上方で且つボンディングヘッド３５の下方に位置するように、カメラ駆動装置３６により駆動される。

この位置で撮像装置３３は、下側撮像部３３ａにより第１番目の実装予定位置Ｐ（１）のアラインメントマークＭ（図２参照）を読み取る。それと同時に撮像装置３３は、上側撮像部３３ｂにより、吸着ノズル３５ａが吸着保持したチップＣのアラインメントマークｍ（図３参照）を読み取る。下側撮像部３３ａ及び上側撮像部３３ｂで得られた画像データは制御部５Ａに送られる。制御部５Ａでは、読み取った各アラインメントマークＭ，ｍの相対位置関係に基づいて、ボンディングヘッド３５の位置補正量を算出する。撮像装置３３は上記位置から退避する。ボンディングヘッド３５は、上記位置補正量に基づいて、ヘッド駆動装置３７により位置補正され、その後、Ｚ方向下方に駆動されて、吸着保持したチップＣを基板Ｋに当接した位置で吸着解除及び圧着することでボンディングを行う。

以上のような撮像、位置補正及び圧着の各動作を各実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）について順次行い（ステップＳ６０）、全ての実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）でのボンディングが終了すると（ステップＳ７０でイエス）、実装済みの基板Ｋは、基板吸着板４２により吸着保持されて後段工程へと搬出される（ステップＳ８０）。
特許第３７５７８７８号公報

上述した従来の実装装置１Ａでは、実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）へのディスペンス動作が全て終了した後にボンディング動作を行うため、タクトタイムが長くなる問題があった。また、実装予定位置の数が多い場合には、ディスペンス動作開始当初にディスペンスされた接着剤は、長時間にわたり大気に曝されるため、接着剤の組成物が分離したり、接着剤が乾いたりすることがあり、この場合、チップＣと基板Ｋとの接着が不完全になり、実装済みの基板Ｋの品質が劣る問題があった。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、優れた品質の実装基板が得られると共にタクトタイムの向上を図ることのできる実装方法及び実装装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、ｋを１以上の整数、ｎをＮ＞＝ｎ＞ｋの関係を満たす整数とし、基板〔Ｋ〕上の合計Ｎ箇所の実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕にそれぞれチップ〔Ｃ〕を実装する実装方法において、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へ接着剤をディスペンスするディスペンス動作と、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へチップ〔Ｃ〕をボンディングするボンディング動作とを備え、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス動作と並行して、第（ｎ−ｋ）番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ−ｋ）〕へのボンディング動作を行うことを特徴とする。

請求項２の発明は、ｋを１以上の整数、ｎをＮ＞＝ｎ＞ｋの関係を満たす整数とし、基板〔Ｋ〕上の合計Ｎ箇所の実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕にそれぞれチップ〔Ｃ〕を実装する実装装置〔１〕において、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へ接着剤をディスペンスするためのディスペンサ〔３４〕と、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へチップ〔Ｃ〕をボンディングするためのボンディングヘッド〔３５〕と、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス動作と並行して、第（ｎ−ｋ）番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ−ｋ）〕へのボンディング動作を行うように、ディスペンサ〔３４〕とボンディングヘッド〔３５〕とを動作制御する制御手段〔５〕とを備えることを特徴とする。

請求項１または請求項２の発明によると、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス後の経過時間が短いうちに、当該第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのボンディング動作を行うので、実装予定位置の数が多い場合であっても、ディスペンス動作開始当初にディスペンスされた接着剤が、長時間にわたり大気に曝されることがない。このため、接着剤の組成物が分離したり、接着剤が乾いたりすることがなく、チップ〔Ｃ〕と基板〔Ｋ〕との接着が完全になるため、優れた品質の実装基板が得られる。また、ディスペンス動作からボンディング動作へのタイムロスがないため、タクトタイムの向上を図ることができる。

請求項３の発明は、ボンディングヘッド〔３５〕の位置を補正する補正手段を備える。請求項３の発明によると、チップ〔Ｃ〕を精度良く実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へボンディングすることができる。

請求項４の発明は、上記補正手段は、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕を特定するアラインメントマーク〔Ｍ〕とボンディングヘッド〔３５〕が保持したチップ〔Ｃ〕の位置を特定するアラインメントマーク〔ｍ〕とを同時に撮像可能な撮像装置〔３３〕と、撮像装置〔３３〕により得た画像データに基づいて、実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕とチップ〔Ｃ〕との水平方向位置が略一致するようにボンディングヘッド〔３５〕を動作制御する動作制御手段〔５，３７〕とを備える。

請求項４の発明は、撮像装置〔３３〕とディスペンサ〔３４〕とが一体的に構成される
。請求項４の発明によると、撮像装置〔３３〕とディスペンサ〔３４〕とを駆動する駆動装置が１つで済み、装置の簡素化及びコストダウンを図ることができる。

なお、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の各欄において各構成要素に付した鍵括弧書きの符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明によると、チップと基板との接着が完全になるため、優れた品質の実装基板が得られる。また、ディスペンス工程からボンディング工程へのタイムロスがないため、タクトタイムの向上を図ることができる。

図１は本発明に係る実装装置１の構成概略図、図２は図１のＩ−Ｉ線矢示図、図３はチップＣにおけるバンプ形成面を示す図である。各図において直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平面をＸＹ平面、鉛直方向をＺ方向とし、Ｚ軸を回転中心とした時計周り方向をθ方向とする。

図１に示すように、本発明に係る実装装置１は、基板搬入部２、ボンディング部３、基板搬出部４及び制御部５を備える。

基板搬入部２は、チップＣの実装対象となる基板Ｋを仮置きする基板ストッカー２１、基板Ｋの上面を真空吸着保持可能とされた基板吸着板２２、及び基板吸着板２２をＸＹＺ各方向に駆動自在とする吸着板駆動装置２３を備える。

ボンディング部３は、基板保持ステージ３１、可動テーブル３２、撮像装置３３、ディスペンサ３４、ボンディングヘッド３５及びチップストッカー３８を備える。

基板保持ステージ３１は、チップＣの実装対象となる基板Ｋよりも大きなサイズのプレート体からなり、基板吸着板２２により移載された基板Ｋの下面を真空吸着保持可能に構成される。また、基板Ｋを加熱するためのヒーターを内蔵している。

可動テーブル３２は、基板保持ステージ３１の上方において、テーブル駆動装置３６によりＸＹＺ各方向に駆動自在な構成とされる。テーブル駆動装置３６は、ボールネジ機構及びサーボモータなどで実現することができる。

撮像装置３３は、下側撮像部３３ａと上側撮像部３３ｂとを備えた２視野カメラからなり、可動テーブル３２の一端側にブラケット等の固定部材を介して固設される。下側撮像部３３ａは、基板Ｋに書かれたアラインメントマークＭ（図２参照）を読み取るように構成され、上側撮像部３３ｂは、ボンディングヘッド３５が吸着保持したチップＣの底面に書かれたアラインメントマークｍ（図３参照）を読み取るように構成される。

ディスペンサ３４は、接着剤を吐出する吐出ノズル３４ａを先端に備え、可動テーブル３２の他端側にブラケット等の固定部材を介して固設される。ディスペンサ３４は、図示は省略したが、配管及びバルブを介して接着剤供給タンクに接続される。

ボンディングヘッド３５は、先端がチップＣを真空吸着保持可能な吸着ノズル３５ａとされ、基板保持ステージ３１の上方において、ヘッド駆動装置３７によりＸＺθ各方向に駆動自在な構成とされる。ヘッド駆動装置３７は、ボールネジ機構、直線サーボモータ、及び回転サーボモータなどで実現することができる。

チップストッカー３８は、複数のチップＣをフェイスアップ、即ち、バンプＢＰの形成された面が下向きの状態で保持可能に構成される。

制御部５は、タッチパネル等の入出力装置、メモリチップやマイクロプロセッサなどを主体とした適当なハードウエア、このハードウエアを動作させるためのコンピュータプログラムを組み込んだハードディスク装置、及び実装装置１における各駆動装置等の構成部とデータ通信を行う適当なインターフェイス回路などから構成され、実装装置１に一連の実装動作を行わせるように構成される。

次に、本発明に係る実装装置１の動作について説明する。図４は本発明に係る実装装置１の動作概要を示すアクティビティー図、図５は本発明に係る実装装置１の動作概要を示すタイミングチャートである。なお実装前の基板Ｋには、合計Ｎ箇所（Ｎは２以上の整数）の実装予定位置Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）があるものとする（図２参照）。また、ボンディング部３におけるチップストッカー３８は、複数のチップＣをそれぞれフェイスアップの状態で保持している。

まず、基板搬入部２において基板搬入動作を行う（ステップ＃１０）。即ち、基板吸着板２２は、基板ストッカー２１に仮置きされた基板Ｋを吸着保持して、基板保持ステージ３１に移載する。基板保持ステージ３１は、移載された基板Ｋを吸着保持する。その際、内蔵のヒーターにより基板Ｋを所定温度に加熱する。

続いて、第１番目の実装予定位置Ｐ（１）へのディスペンス動作を行う（ステップ＃２０で）。即ち、ディスペンサ３４が第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の上方に配置され、その後、Ｚ方向に降下して接着剤を吐出する（図５の時間ｔ１１）。吐出後、ディスペンサ３４は上昇する。第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の場合と同様な要領で、第２番目の実装予定位置Ｐ（２）へのディスペンス動作を行う（ステップ＃３０、図５の時間ｔ１２）。

ディスペンサ３４が第２番目の実装予定位置Ｐ（２）にディスペンスを行った後、ボンディングヘッド３５は、吸着ノズル３５ａがチップストッカー３８からチップＣを吸着保持するように、ヘッド駆動装置３７によりＸＺ各方向に駆動される。続いて、基板保持ステージ３１は、チップＣを吸着保持したボンディングヘッド３５が第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の上方に配置されるように、ステージ駆動装置３９によりＹ方向に駆動される。続いて、可動テーブル３２は、撮像装置３３が第１番目の実装予定位置Ｐ（１）の上方で且つボンディングヘッド３５の下方に位置するように、テーブル駆動装置３６により駆動される。

この位置で撮像装置３３は、下側撮像部３３ａにより第１番目の実装予定位置Ｐ（１）のアラインメントマークＭを読み取り、それと同時に撮像装置３３は、上側撮像部３３ｂにより、吸着ノズル３５ａが吸着保持したチップＣのアラインメントマークｍを読み取る（図５の時間ｔ２１）。下側撮像部３３ａ及び上側撮像部３３ｂで得られた画像データは制御部５に送られる。制御部５では、読み取った各アラインメントマークＭ，ｍの相対位置に基づいて、ボンディングヘッド３５の位置補正量を算出する。撮像装置３３は上記位置から退避する。ボンディングヘッド３５は、上記位置補正量に基づいて、第１番目の実装予定位置Ｐ（１）とチップＣとの水平方向位置が略一致するように、ヘッド駆動装置３７によりＸ，θ各方向に駆動されて位置補正される（図５の時間ｔ３１）。その後、Ｚ方向に降下して、吸着保持したチップＣが基板Ｋに当接した位置で吸着解除及び圧着することで第１番目の実装予定位置Ｐ（１）へのボンディングを行う（ステップ＃５０でｎ＝３、図５の時間ｔ４１）。

ボンディングヘッド３５が第１番目の実装予定位置Ｐ（１）へのボンディング動作をしているとき、可動テーブル３２は、ディスペンサ３４が第３番目の実装予定位置Ｐ（３）の上方に位置するように、テーブル駆動装置３６により駆動される。そして、第３番目の実装予定位置Ｐ（３）へのディスペンス動作を行う（ステップ＃４０でｎ＝３、図５の時間ｔ１３）。つまり、第３番目の実装予定位置Ｐ（３）へのディスペンス動作をしているときに（ステップ＃４０）、この動作と並行して、第１番目の実装予定位置Ｐ（１）へのボンディング動作を行う（ステップ＃５０）。

以降、同様な要領で、ｎ＝Ｎとなるまで、第ｎ番目の実装予定位置Ｐ（ｎ）へのディスペンス動作をしているときに（ステップ＃４０）、この動作と並行して、第（ｎ−２）番目の実装予定位置Ｐ（ｎ−２）へのボンディング動作を行う（ステップ＃５０）。このように、第ｎ番目の実装予定位置Ｐ（ｎ）へのディスペンス後の経過時間が短いうちに、当該第ｎ番目の実装予定位置Ｐ（ｎ）へのボンディング動作を行うので、実装予定位置の数が多い場合であっても、ディスペンス動作開始当初にディスペンスされた接着剤が、長時間にわたり大気に曝されることがない。このため、接着剤の組成物が分離したり、接着剤が乾いたりすることがなく、チップＣと基板Ｋとの接着が完全になるため、優れた品質の実装基板が得られる。また、ディスペンス動作からボンディング動作へのタイムロスがないため、タクトタイムの向上を図ることができる。

また、上述した実装装置１では、撮像装置３３とディスペンサ３４とが一体的に構成される。従って、撮像装置３３を駆動する駆動装置とディスペンサ３４を駆動する駆動装置とを別個に設ける必要がなく、テーブル駆動装置３６を一つ設けるだけで済み、装置の簡素化及びコストダウンを図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。例えば、上述の実施の形態では、特許請求の範囲に記載の「ｋ」の値を２としたが、「ｋ」の値を１、または３以上の任意の整数としてもよい。

本発明に係る実装装置の構成概略図である。 図１のＩ−Ｉ線矢示図である。 チップにおけるバンプ形成面を示す図である。 本発明に係る実装装置の動作概要を示すアクティビティー図である。 本発明に係る実装装置の動作概要を示すタイミングチャートである。 従来の実装装置の一例を示す構成概略図である。 従来の実装装置の動作概要を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 実装装置
５ 制御部（制御手段、動作制御手段）
３３ 撮像装置
３４ ディスペンサ
３５ ボンディングヘッド
３７ ヘッド駆動装置（動作制御手段）
Ｃ チップ
Ｋ 基板
ｍ アラインメントマーク
Ｍ アラインメントマーク
Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ） 実装予定位置

Claims (5)

1. ｋを１以上の整数、ｎをＮ＞＝ｎ＞ｋの関係を満たす整数とし、基板〔Ｋ〕上の合計Ｎ箇所の実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕にそれぞれチップ〔Ｃ〕を実装する実装方法において、
   実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へ接着剤をディスペンスするディスペンス動作と、実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へチップ〔Ｃ〕をボンディングするボンディング動作とを備え、
   第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス動作と並行して、第（ｎ−ｋ）番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ−ｋ）〕へのボンディング動作を行うことを特徴とする実装方法。
2. ｋを１以上の整数、ｎをＮ＞＝ｎ＞ｋの関係を満たす整数とし、基板〔Ｋ〕上の合計Ｎ箇所の実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕にそれぞれチップ〔Ｃ〕を実装する実装装置〔１〕において、
   実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へ接着剤をディスペンスするためのディスペンサ〔３４〕と、
   実装予定位置〔Ｐ（１）〜Ｐ（Ｎ）〕へチップ〔Ｃ〕をボンディングするためのボンディングヘッド〔３５〕と、
   第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕へのディスペンス動作と並行して、第（ｎ−ｋ）番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ−ｋ）〕へのボンディング動作を行うように、ディスペンサ〔３４〕とボンディングヘッド〔３５〕とを動作制御する制御手段〔５〕と
   を備えることを特徴とする実装装置。
3. ボンディングヘッド〔３５〕の位置を補正する補正手段を備える請求項２に記載の実装装置。
4. 上記補正手段は、第ｎ番目の実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕を特定するアラインメントマーク〔Ｍ〕とボンディングヘッド〔３５〕が保持したチップ〔Ｃ〕の位置を特定するアラインメントマーク〔ｍ〕とを同時に撮像可能な撮像装置〔３３〕と、撮像装置〔３３〕により得た画像データに基づいて、実装予定位置〔Ｐ（ｎ）〕とチップ〔Ｃ〕との水平方向位置が略一致するようにボンディングヘッド〔３５〕を動作制御する動作制御手段〔５，３７〕とを備える請求項３に記載の実装装置。
5. 撮像装置〔３３〕とディスペンサ〔３４〕とが一体的に構成された請求項３または請求項４に記載の実装装置。

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