JP2009076595A

JP2009076595A - 電子部品の実装装置

Info

Publication number: JP2009076595A
Application number: JP2007242760A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Takasu; 誠一高須; Toru Nagasawa; 亨長澤
Original assignee: Canon Machinery Inc
Current assignee: Canon Machinery Inc
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2009-04-09

Abstract

【課題】ボンディング済みの電子部品の不要加熱を防止することが可能な電子部品の実装装置を提供する。
【解決手段】電子部品Ａを加熱された基材Ｂ上にボンディングする電子部品の実装装置において、前記基材Ｂの前記電子部品Ａをボンディングする部位の下面に接触して当該基材Ｂを部分的に加熱する加熱部材６と、前記基材Ｂの前記加熱部材６にて加熱される部分の周囲を冷却する冷却手段７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品を加熱された基材にボンディングする電子部品の実装装置に関する。

従来、半導体チップ等の電子部品を回路基板等の基材にボンディングする電子部品の実装装置として、発熱体を内蔵した加熱ステージを備えたものがある（例えば、特許文献１の図３参照）。

上記実装装置は、図９に示すように、加熱ステージ１００と、半導体チップを真空吸着可能なコレット２００と、加熱ステージ１００を保持するステージホルダ３００等を備えている。コレット２００は、コレット２００を加熱する加熱部材２１０と共にコレットホルダ２２０に保持され、半導体チップをピックアップするピックアップポジションと加熱ステージ１００上のボンディングポジションとを往復移動可能に構成されている。加熱ステージ１００は、ステージホルダ３００に設けた移動機構によって、水平方向に移動可能となっている。

半導体チップを基材にボンディングするには、加熱ステージ１００の上に基材Ｂを載置して予め基材Ｂを加熱しておき、その基材Ｂ上に半導体チップＡ１をコレット２００で押し付ける。そして、加熱された基材Ｂの熱と、加熱されたコレット２００の熱により、半導体チップＡ１の下面に付着してある接合材が加熱されて、半導体チップＡ１と基材Ｂが接着される。
特開平１１−２５１３３５号公報

図９に示す加熱ステージ１００は、その全体が加熱されるため、すでにボンディングが完了した半導体チップＡ２，Ａ３にも、最後の半導体チップのボンディングが完了するまで加熱ステージ１００の熱が伝達される。このように、ボンディング済みの半導体チップや接合材を必要以上に加熱すると、特に、半導体チップや接合材が、熱により劣化しやすい素材や酸化しやすい素材等から成る場合、それらの品質が悪化する虞がある。

さらに、近年では、半導体チップを積層させてボンディングするなど、１つの基材にボンディングする半導体チップの個数の増加に伴って、ボンディングに要する時間が長くなる傾向にある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、ボンディング済みの電子部品の不要加熱を防止することが可能な電子部品の実装装置を提供する。

請求項１の発明は、電子部品を加熱された基材上にボンディングする電子部品の実装装置において、前記基材の前記電子部品をボンディングする部位の下面に接触して当該基材を部分的に加熱する加熱部材と、前記基材の前記加熱部材にて加熱される部分の周囲を冷却する冷却手段とを備えたものである。

加熱部材によって、基材のボンディングする部位が部分的に加熱される。さらに、冷却部材によって、基材の加熱された部分の周囲が冷却されるので、基材のボンディングする部位以外の部位に熱が伝わりにくくなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電子部品の実装装置において、前記冷却手段は、前記基材の下面に接触可能な環状の冷却部材を有すると共に、前記冷却部材を前記加熱部材の周囲に配設したものである。

環状の冷却部材を基材の下面に接触させることによって、加熱部材にて加熱される部分の周囲を確実に冷却することができる。

請求項３の発明は、電子部品を加熱された基材上にボンディングする電子部品の実装装置において、前記基材の前記電子部品をボンディングする部位の下方から非接触状態で当該基材を部分的に加熱する輻射加熱部材を備えたものである。

輻射加熱部材によって基材のボンディングする部位を部分的に加熱することができ、それ以外の部分の加熱を抑制することができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の電子部品の実装装置において、前記輻射加熱部材を、前記基材の下面に熱光線を照射するように構成したものである。

輻射加熱部材から基材の下面に熱光線を照射することによって、基材を部分的に加熱することができる。

請求項５の発明は、請求個４に記載の電子部品の実装装置において、前記基材の下面を、板状の支持部材で支持すると共に、前記支持部材を、前記熱光線を透過可能な素材で構成したものである。

基材が低剛性の素材で構成されている場合であっても、板状の支持部材で基材を安定して支持することができる。また、支持部材が熱光線を透過可能な素材で構成されているので、輻射加熱部材から発した熱光線は、支持部材を透過して基材に達することができる。

請求項６の発明は、請求項３から５のいずれか１項に記載の電子部品の実装装置において、前記基材の前記輻射加熱部材にて加熱される部分の周囲を冷却する冷却手段を備えたものである。

冷却部材によって、基材の加熱された部分の周囲が冷却されるので、基材のボンディングする部位以外の部位に熱が伝わりにくくなる。

本発明の電子部品の実装装置によれば、基材のボンディングする部位以外の部位に熱が伝わりにくくなるので、ボンディング済みの電子部品等が不必要に加熱されるのを防止することができる。これにより、熱による電子部品等の劣化を回避して、高品質の製品を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す電子部品の実装装置の断面図である。この実施形態の電子部品の実装装置は、コレットホルダ１に保持されたコレット２及びコレットヒータ３と、回路基板等の基材Ｂを載置可能な支持部材４と、保持部材５に保持された加熱部材６及び冷却部材７等を備えている。

コレット２は、耐熱ゴム等の弾性材で構成され、その下面には電子部品としての半導体チップＡを真空吸着するための吸引口（図示省略）が形成されている。コレットホルダ１は、図示しない移動機構によって、半導体チップＡをピックアップするピックアップポジションと、その半導体チップＡを基材Ｂにボンディングするボンディングポジションとの間を往復移動可能に構成されている。

支持部材４は、水平状に配置された環状の部材であり、基材Ｂの周縁部を支持する。この支持部材４は、上記移動機構とは別の移動機構によって水平方向に移動可能に構成されている。

加熱部材６と冷却部材７を保持する保持部材５は、基材Ｂの載置位置の下方に配設され、図示しない昇降機構によって昇降可能に構成されている。加熱部材６は、通電することによって発熱する発熱体を内部に有するものであり、保持部材５の上端に付設されている。また、冷却部材７は、内部に冷却媒体を通過させる流路を形成した環状の部材であり、加熱部材６を包囲するように保持部材５の上端に付設されている。加熱部材６と冷却部材７の各上端面は、略同一面上に配置されている。また、加熱部材６と保持部材５に、それぞれ連続して孔部６ａ，５ａが形成され、保持部材５に形成された孔部５ａに基材Ｂの温度を測定するための非接触式の温度計８が挿入されている。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態を示す電子部品の実装装置の断面図である。図２に示すように、この実施形態の実装装置は、基材Ｂを支持する支持部材として、板状のステージ９を備えている。このステージ９によって基材Ｂの下面全体を支持するように構成されており、特に低剛性の素材で構成された基材Ｂを支持するのに好ましい構造となっている。また、ステージ９は、水平方向に移動可能な環状のステージホルダ１０によって保持されている。

ステージ９の下方には、輻射加熱部材１１が配設されている。輻射加熱部材１１は、所定の位置に固定された保持部材５の上端に付設され、上方へ向かって熱光線を照射可能に構成されている。この実施形態では、輻射加熱部材１１として、赤外線を照射可能な赤外線ランプヒータを採用している。そして、上記ステージ９は、輻射加熱部材１１から照射される赤外線を透過可能な石英ガラスで構成されている。また、輻射加熱部材１１が照射する熱光線として、赤外線以外の熱光線を適用可能であり、その場合、ステージ９は採用した熱光線を透過可能な素材で構成すればよい。

なお、第２実施形態の実装装置も、コレット２、コレットホルダ１及びコレットヒータ３を備えているが、これらの構成は、上記第１実施形態の構成と同様であるので説明を省略する。

以下、上述の実装装置を使用して半導体チップを基材にボンディングする実装方法について説明する。
まず、図３〜図５を参照して、第１実施形態の実装装置による実装方法について説明する。図３に示すように、基材Ｂを載置した支持部材４を水平方向に移動させて、基材Ｂの半導体チップをボンディングする部位（以下、ボンディング部位という）を、加熱部材６の上方に配置する。このとき、加熱部材６及び冷却部材７は、基材Ｂから下方に離れた位置に待機した状態にある。

図４に示すように、保持部材５を上昇させて、基材Ｂの下面に加熱部材６と冷却部材７を接触させる。加熱部材６が基材Ｂに接触することにより、基材Ｂのボンディング部位が加熱される。一方、冷却部材７が基材Ｂに接触することにより、基材Ｂの加熱部材６によって加熱される部分の周囲が冷却される。また、コレット２はピックアップポジションで半導体チップＡを吸着保持し、基材Ｂの上方のボンディングポジションへ搬送する。

そして、図５に示すように、コレット２を降下させて、半導体チップＡを基材Ｂの加熱された部分（ボンディング部位）へ押し付ける。半導体チップＡの下面に付着してある接合材（図示省略）に、基材Ｂの熱とコレットヒータ３からの熱が伝達されて半導体チップＡと基材Ｂが接着される。

このように、１個の半導体チップのボンディングを終えると、コレット２は次の半導体チップをピックアップするために移動する。また、加熱部材６及び冷却部材７は、基材Ｂから下方へ離れて待機位置へ移動する。以後、同様に半導体チップのボンディングを行う。

本発明の第１実施形態の実装装置によれば、加熱部材６によって、基材Ｂのボンディング部位を加熱することができる。さらに、冷却部材７によって、ボンディング部位の周囲を冷却するので、ボンディング部位以外の部位に熱が伝わりにくくなる。これにより、ボンディング済みの半導体チップや接合材を、不必要に加熱することを防止し、それらの熱による劣化を回避することができる。

次に、図６〜図８を参照して、第２実施形態の実装装置による実装方法について説明する。図６に示すように、基材Ｂを載置したステージ９を水平方向に移動させて、基材Ｂのボンディング部位を、輻射加熱部材１１の上方に配置する。

図７に示すように、輻射加熱部材１１から赤外線を上方へ向かって照射する。この赤外線が、ステージ９を透過して基材Ｂの下面に照射されることにより、基材Ｂのボンディング部位が加熱される。また、コレット２はピックアップポジションで半導体チップＡを吸着保持し、基材Ｂの上方のボンディングポジションへ搬送する。

そして、図８に示すように、コレット２を降下させて、半導体チップＡを基材Ｂの加熱された部分（ボンディング部位）へ押し付ける。半導体チップＡの下面に付着してある接合材（図示省略）に、基材Ｂの熱とコレットヒータ３からの熱が伝達されて半導体チップＡと基材Ｂが接着される。

本発明の第２実施形態の実装装置によれば、基材Ｂのボンディング部位（及びその近傍）を加熱することができ、それ以外の部分の加熱を抑制することができる。これにより、ボンディング済みの半導体チップや接合材を、不必要に加熱することを防止し、それらの熱による劣化を回避することができる。

また、第２実施形態の構成に、第１実施形態の冷却部材７を組み合わせてもよく、このようにすれば、ボンディング済みの半導体チップ等の不要加熱を一層効果的に防止することが可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、基材に半導体チップをボンディングする場合を例に挙げて説明したが、本発明の構成は、半導体チップ以外の電子部品をボンディングする実装装置にも適用可能である。また、上記加熱部材６、冷却部材７及び輻射加熱部材１１についても、上述の実施形態以外のものを適用可能である。

本発明の第１実施形態を示す電子部品の実装装置の断面図である。本発明の第２実施形態を示す電子部品の実装装置の断面図である。前記第１実施形態の動作を説明する断面図である。前記第１実施形態の動作を説明する断面図である。前記第１実施形態の動作を説明する断面図である。前記第２実施形態の動作を説明する断面図である。前記第２実施形態の動作を説明する断面図である。前記第２実施形態の動作を説明する断面図である。従来の電子部品の実装装置の断面図である。

符号の説明

２コレット
４支持部材
６加熱部材
７冷却部材
９ステージ（支持部材）
１１輻射加熱部材
Ａ半導体チップ（電子部品）
Ｂ基材

Claims

電子部品を加熱された基材上にボンディングする電子部品の実装装置において、
前記基材の前記電子部品をボンディングする部位の下面に接触して当該基材を部分的に加熱する加熱部材と、前記基材の前記加熱部材にて加熱される部分の周囲を冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
前記冷却手段は、前記基材の下面に接触可能な環状の冷却部材を有すると共に、前記冷却部材を前記加熱部材の周囲に配設したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装装置。
電子部品を加熱された基材上にボンディングする電子部品の実装装置において、
前記基材の前記電子部品をボンディングする部位の下方から非接触状態で当該基材を部分的に加熱する輻射加熱部材を備えたことを特徴とする電子部品の実装装置。
前記輻射加熱部材を、前記基材の下面に熱光線を照射するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電子部品の実装装置。
前記基材の下面を、板状の支持部材で支持すると共に、前記支持部材を、前記熱光線を透過可能な素材で構成したことを特徴とする請求項４に記載の電子部品の実装装置。
前記基材の前記輻射加熱部材にて加熱される部分の周囲を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の電子部品の実装装置。