JP2009302232A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、チップ、電子部品等の部品を有する被実装物を基板に実装する実装装置および実装方法に関するものである。なお、部品には、半導体、チップ、電子部品、デバイス等が含まれ、基板には、回路基板、ウエハ等も含まれることとする。
近年、基板やウエハ等にチップやデバイス、部品等を搭載する方法として、基板の所定位置にチップ等の搭載物を移動して、基板と被実装物の位置合わせを行った後、基板上面に被実装物を実装するという方法がある。
例えば、特許文献1に記載のフリップチップ実装装置は、チップを吸着保持するボンディングヘッドと、基板を吸着保持するボンディングステージと、チップと基板の位置調整をする2視野カメラと、制御装置とを備えている。
そして、ボンディングヘッドに吸着保持されたチップとボンディングステージに吸着保持された基板の位置調整を行った後、チップが基板に接触するようにボンディングステージの高さを調整し、チップを基板の所望の位置に当接する。そして、チップと基板を加熱、加圧しながらチップを基板に実装している。
しかし、近年基板の製造技術が向上したことにより、製造される基板やウエハは大面積化し、製造コスト低減などのために、基板に部品等を内蔵させることが行われている。また、製造工程の簡便化のため、基板やウエハの全面にデバイスを形成した後、基板やウエハをスライスしてデバイス基板を形成するデバイス製造方法も行われている。したがって、このような大基板や大ウエハにもチップ等の部品を実装する必要性も増加し、以前にも増して、1つの基板やウエハにおける接合領域(ボンディングエリア)が増大している。
ところが、大基板に例えば熱硬化性樹脂により部品を搭載する場合、基板全体を加熱する装置では、大基板のボンディングエリア全体に部品が搭載され終わるまで、大基板を長時間加熱することとなる。そのため、長時間にわたる大基板の過熱により、大基板に部品を載置する前に既に熱硬化性樹脂が硬化し、大基板に部品を搭載できないおそれもある。
また、基板やウエハの面積が大きくなると、基板やウエハがそれ自体の重さや熱などの外部雰囲気により、反りや撓みを生じるおそれがある。このような場合に、上記した特許文献1に記載の装置により大基板にチップ等の部品の接合を行おうとすると、大基板に位置精度よく部品を実装することができず、デバイスの信頼性を損なうおそれがある。
さらに、1つの基板やウエハにおけるボンディングエリアを増大するために、予め実装するチップ等の向きや搭載位置について設計されている場合、設計どおりにチップ等を効率よく高密度、広範囲に実装する技術が必要とされていた。
本発明は、基板にチップ等の部品を効率よく高精度に実装することができる実装装置および実装方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかる実装装置は、一部に開口部を有し、上面の前記開口部の周縁の少なくとも一部に前記基板が載置される載置台と、前記載置台を前記基板に対して相対的に移動可能に前記基板を保持する保持手段と、前記保持手段により前記基板を保持した状態で、前記基板に対して前記開口部が相対的に移動するように前記載置台を移動する移動手段とを備え、前記開口部の移動軌跡の面積が、前記基板を含む位置において前記基板の面積より大きくなるように前記開口部を移動することを特徴としている(請求項1)。
また、請求項1に記載の実装装置は、前記保持手段は、前記基板の周縁の複数箇所に係脱自在に係止する複数の係止体と前記各係止体または前記載置台を昇降する昇降手段とを備え、前記昇降手段により前記各係止体または前記載置台を昇降させることで前記載置台を移動可能な状態にすることを特徴としている(請求項2)。
また、請求項1に記載の実装装置は、前記保持手段は、前記載置台上に載置された前記基板自体を昇降する昇降手段を備え、前記昇降手段により前記基板を上昇させることで前記載置台を移動可能な状態にすることを特徴としている(請求項3)。
また、請求項1ないし3のいずれかに記載の実装装置は、前記昇降手段により、前記載置台から上昇した状態の前記基板を下降して前記載置台上に載置した際に、前記基板に設けられた位置決め部を検出して該位置決め部を予め設定された所定位置に位置合わせする位置調整手段をさらに備えることを特徴としている(請求項4)。
また、請求項1ないし4のいずれかに記載の実装装置は、前記開口部は、前記基板の中心および前記基板の周縁の一部を含む形状に形成され、前記移動手段は、前記載置台を所定の角度ごとに回転移動することを特徴としている(請求項5)。
また、本発明にかかる実装方法は、基板上に被実装物を実装する実装方法であって、前記基板をテーブル上に載置する工程と、前記基板上の前記被実装物が実装されるべき領域を選択的にその周辺部分よりも高い温度に加熱しつつ前記被実装物を前記基板上に実装する工程と、を備えることを特徴としている(請求項6)。
また、前記基板上に実装する工程は、前記テーブル上に形成された穴を介して前記テーブルの下面に配置されたバックアップ部を前記基板の裏面に当接させることにより前記基板を裏面から加熱しつつ前記被実装物を実装する工程を含むことを特徴としている(請求項7)。
また、前記基板上に実装する工程は、前記テーブルの上方に配置されたヘッド部に保持された前記被実装物を前記領域に当接させて実装する工程を含むことを特徴としている(請求項8)。
また、前記基板上に実装する工程は、金属溶融バンプを有する前記被実装物と前記基板との接続工程であることを特徴としている(請求項9)。
また、前記基板上に実装する工程の前に、前記基板の全面に熱硬化性樹脂を塗布する工程を備えることを特徴としている(請求項10)。
また、前記基板上に実装する工程の前に前記基板を予備加熱する工程を備えることを特徴としている(請求項11)。
また、前記基板は、ウエハ、ガラス基板、回路パターンを有する樹脂基板、シリコン基板、樹脂フイルムのいずれかを含むことを特徴としている(請求項12)。
また、前記被実装物は、電子部品、チップ、樹脂基板、回路基板のいずれかを含むことを特徴としている(請求項13)。
請求項1の発明によれば、載置台が開口部を有するため、開口部において基板の下面から局所的に基板に部品等を接合する動作をすることができる。また、載置台の開口部が基板に対して相対的に移動するため、基板の向きを変えることなく、開口部において基板に部品等を実装することができる。したがって、部品等の向きを基板に合わせて変更する必要がなく、簡便に基板に部品等を実装することができる。
また、開口部の周縁の少なくとも一部に基板が載置され、開口部の移動軌跡の面積が基板を含む位置において基板の面積より大きくなるように開口部が移動するため、基板の端まで部品等を実装することができる。したがって、基板全体に広範囲に部品等を実装することが可能であり、ボンディングエリアを増大することができる。
請求項2の発明によれば、基板の周縁の複数箇所に備えられた係止体により、基板を保持した状態で、基板を係止体とともに載置台から上昇することができる。したがって、載置台を基板に対して相対的に移動するときに、基板と載置台の間の摩擦等により基板がダメージを受けるのを防止することができる。
請求項3の発明によれば、基板自体を載置台から昇降することができるため、基板を載置台から上昇して保持した状態で、載置台を基板に対して相対的に移動することができる。したがって、載置台を基板に対して相対的に移動するときに、基板と載置台の間の摩擦等により基板がダメージを受けるのを防止することができる。
請求項4の発明によれば、載置台から上昇した状態の基板を再び載置台の上面に載置するときに、基板の位置を所定位置に調整することができる。したがって、基板を載置台から上昇する前と載置台に下降した後において、基板の向きおよび位置を所定の向きおよび位置に合わせることができる。
請求項5の発明によれば、前記開口部が基板の中心および周縁の一部を含む形状であるため、載置台を回転移動することにより、基板全体に部品等を実装することができる。また、載置台は回転移動するため、載置台を移動する移動手段は一方向(回転方向)にのみ移動する移動手段であればよく、装置構成を簡略化、小型化することができる。
また、請求項6〜13の発明によれば、基板が局所的に加熱され、基板の全面が加熱されることがないため、接合済の被実装物が再加熱されることがなく、精度よく基板と被実装物との接合を行うことができる。また、過熱による被実装物のダメージを防止することもできる。
本発明における実装装置の実施形態について、図1ないし図13を参照して説明する。なお、図1は本発明の一実施形態における実装装置の概略構成図、図2および図3は回転ステージ部を分解した斜視図、図4は図3の回転ステージ部に半導体、チップ、電子部品等の部品を有する被実装物を実装する基板であるウエハを搭載した斜視図、図5は回転ステージ部および保持テーブルの斜視図、図6ないし図11は、実装装置の回転ステージ部の動作を示す概略図、図12および図13は基板と開口部の位置関係の変形例を示す図である。
本実施形態では、ウエハ6に金属溶融バンプ7を有するチップ8を重ね合わせて加熱により接合するための実装装置について説明する。
(装置構成)
本実施形態における実装装置は、XYステージ部1と、XYステージ部1の上面に載置された回転ステージ部2と、基板保持部3と、バックアップ部4と、ヘッド部5とを備えている。
本実施形態における実装装置は、XYステージ部1と、XYステージ部1の上面に載置された回転ステージ部2と、基板保持部3と、バックアップ部4と、ヘッド部5とを備えている。
XYステージ部1は、図1に示すように、基台10の上面にX移動機構11が配置され、さらに、X移動機構11上にY移動機構12が配置された構成となっている。
X移動機構11は、開口部K1を有するXテーブル13と、Xガイド14と、シャフトモーターからなる駆動部(図示せず)を備え、基台10の上面とXテーブル13の下面の間に、Xガイド14とシャフトモーターからなる駆動部が開口部K1を挟んでY方向の両側に位置するように配置されている。そして、駆動部のシャフトモーターを励磁して動作させると、Xテーブル13がXガイド14にガイドされた方向(X方向)に移動するようになっている。
また、Y移動機構12は、開口部K1とほぼ同じ形状の開口部K2を有するYテーブル15と、Yガイド16と、シャフトモーターからなる駆動部(図示せず)を備え、Xテーブル13の上面とYテーブル15の下面の間に、Yガイド16とシャフトモーターからなる駆動部が開口部K1、K2を挟んでX方向の両側に位置するように配置されている。そして、駆動部のシャフトモーターを励磁して動作させると、Yテーブル15がYガイド16にガイドされた方向(Y方向)に移動するようになっている。
したがって、X移動機構11が有するXテーブル13と、Y移動機構12が有するYテーブル15とは互いに直交する方向に移動可能であり、XYステージ部1は、XYステージ部1の上面に載置された回転ステージ部2を、X方向およびY方向に移動する構成となっている。
回転ステージ部2は、円形形状の開口部K3を有するほぼ正方形の基部20と、回転台21と、回転テーブル22と、回転駆動機構23とを備えている。
基部20は、XYステージ部1の上面に、開口部K3が開口部K2の上方に位置するように載置されている。また、基部20の上面には、図2に示すように、開口部K4を有する回転台21が開口部K3を囲むように移動可能に配設され、回転駆動機構23により開口部K3の周縁に沿って回転台21が回転移動する構成となっている。
回転駆動機構は23は、図2に示すように、タイミングベルト25と、ローラー26と、サーボモーターによる回転駆動部27を備え、回転台21の外周を囲むようにタイミングベルト25が配置され、サーボモーターを励磁して回転駆動部27を動作させると、回転駆動部27の回転がローラー26に伝達されてローラー26が回転し、ローラー26の回転によりタイミングベルト25が移動して、回転台21が回転移動する。
また、回転台21の上面には、図3に示すように、回転テーブル22が備えられ、回転台21とともに回転移動するようになっている。
回転テーブル22は、上面のウエハ6が載置される部分が載置可能なウエハ6の最大形とほぼ同じ円形形状を有しており、上面の中心位置を含むように中心角が90°の扇形形状を有する開口部K5が形成されている。また、図4に示すように、回転テーブル22の上面にウエハ6を載置したときに、ウエハ6の一部が開口部K5の上方に配置されるように、開口部K5はウエハ6の半径よりも大きい半径を有する扇形形状に形成されている。したがって、開口部K5が回転することにより描く軌跡は、回転テーブル22のウエハ6の載置部分の円形形状よりも大きな面積の円形形状となる。
また、回転テーブル22の上面には、図3に示すように、ウエハ6を真空吸着するための吸着溝28が形成され、図示を省略した真空ポンプ等の真空吸引手段に吸着溝28がつながっている。また、回転テーブル22には、ヒーター(図示せず)が埋設され、ウエハ6を予備加熱するようになっている。なお、回転テーブル22が本発明における載置台、回転駆動機構23が本発明における移動手段に相当する。
基板保持部3は、図2ないし6に示すように、昇降シリンダ29と、リフトテーブル30と、保持テーブル31を備え、基台20の上面に昇降シリンダ29を備えたリフトテーブル30が配置され、リフトテーブル30の上面には、図5に示すように、保持テーブル31が載置される。
保持テーブル31は、基部20よりも小さいほぼ正方形の四隅が切除された八角形をなし、保持テーブル31には、回転テーブル22の上面におけるウエハ6が載置される部分の円形形状の半径より大きい半径の円形形状を有する開口部K6が形成され、図5に示すように、回転テーブル22が開口部K6の位置に配置されるように構成されている。なお、基板保持部3が本発明の保持手段に相当する。
また、保持テーブル31は、上面の開口部K6の周縁の所定位置に開口部K6の中心方向に向かって往復動自在に設けられたリフトアーム32a、32b、32c、32dと、ノッチピンシリンダ33、ローラシリンダ34a、34bとを備えている。
リフトアーム32a、32b、32c、32dは、それぞればね機構35a、35b、35c、35dと、エアシリンダ(図示せず)とを備え、エアシリンダにエアを供給することにより、保持テーブル31の開口部K6の中心方向に突出し、ばね機構35a、35b、35c、35dの付勢力によって所定位置に復帰移動する。また、リフトアーム32a、32b、32c、32dの上面にウエハ6を載置するため、ウエハ6の下面に挿入し易いように開口部K6の中心方向側の先端部が徐々に薄くなるようにテーパー状に形成されている。なお、リフトアーム32a、32b、32c、32dが、本発明の係止体に相当する。
また、凸状のノッチを有するノッチピンシリンダ33は、図示を省略したばね機構とエアシリンダを備え、ローラシリンダ34a、34bは、それぞればね機構36a、36bとエアシリンダ(図示せず)を備えている。そして、上記したリフトアーム32a、32b、32c、32dと同様に開口部K6の中心方向に出入可能に形成され、ウエハ6を回転テーブル22の上面に載置したときに、ノッチピンシリンダ33のノッチピンにウエハ6の周面の1ヶ所に予め形成された小さなV字溝が嵌挿してウエハ6を位置決めするように、ローラシリンダ34a、34bによって、ウエハ6を周方向に微動させて位置調整を行うようになっている。したがって、ノッチピンシリンダ33およびローラシリンダ34a、34bが、本発明の位置調整手段に相当する。なお、ノッチピンシリンダ33およびローラシリンダ34a、34bは、回転テーブル22を回転するときに、ウエハ6の位置を一定の位置に保持するためのガイドとして使用してもよい。
また、昇降シリンダ29は、エアを供給することにより伸縮してリフトテーブル30を昇降し、リフトテーブル30に配置された保持テーブル31を昇降する構成となっている。したがって、昇降シリンダ29およびリフトテーブル30が、本発明の昇降手段に相当する。
バックアップ部4は、図1に示すように、昇降機構40と、平面調整機構41と、断熱層42と載置台43とを備えている。
図1に示すように、昇降機構40は、基台10上に、下部リフトカム45と上部リフトカム46によって構成されている。下部リフトカム45は、サーボモーターからなる駆動モーター47とボールねじ48を備え、駆動モーター47を励磁して動作させると、駆動モーター47の回転がボールねじ48に伝達されてボールねじ48が回転し、下部リフトカム45がボールねじ48に沿って水平方向(図1ではX方向に平行な矢印方向)に移動する。
そして、ガイド(図示せず)により上下方向にのみ移動するようにガイドされた上部リフトカム46が、下部リフトカム45により、下部リフトカム45および上部リフトカム46がそれぞれ備える傾斜に沿って滑らかに押し上げられ、上部リフトカム46の上面に配設された平面調整機構41、断熱層42、載置台43がガイドに沿って上昇する。また、駆動モーター47に流す電流を逆にすることにより、駆動モーター47の回転が逆回転となり、上部リフトカム46の上面に配設された平面調整機構41、断熱層42、載置台43が下降する。
また、平面調整機構41は、受部50と倣い部51からなり、受け部50の上面と倣い部51の下面が摺動して載置台43の上面の傾きを倣い調整する。
さらに、倣い部51の上面には、断熱層42を介して、内部にヒーター52を備えた載置台43が配設され、載置台43の上面に載置されたウエハ6を加熱するように構成されている。また、バックアップ部4は、XYステージ部1を移動することにより開口部K5の所望の位置に、ウエハ6に対して相対的に3次元の移動が可能に構成されており、他の部材を干渉することなく回転テーブル22の上面に載置されたウエハ6の周縁まで加熱できるようになっている。
ヘッド部5は、被実装物を保持する保持部60と、ヘッド部5を水平方向(X、Y、θ方向)に移動する水平移動機構61と、ヘッド部5を上下方向(Z方向)に移動する上下移動機構62とを備えている。
保持部60の下面には、被実装物であるチップ8を保持するための吸着機構(図示せず)が備えられ、真空吸着法によりチップ8が保持される。なお、被実装物の保持方法は、真空吸着法に限らず、機械的に保持する方法などその他の方法でもよい。
なお、ヘッド部5には、さらに平面調整機構やヒーターなどの加熱機構を備えることとしてもよい。
(接合動作)
次に、本実装装置の動作について説明する。本実施形態では、ウエハ6に金属溶融バンプ7を有するチップ8を重ね合わせて、加熱によって接合する接合動作について説明する。
次に、本実装装置の動作について説明する。本実施形態では、ウエハ6に金属溶融バンプ7を有するチップ8を重ね合わせて、加熱によって接合する接合動作について説明する。
はじめに、バックアップ部4の載置台43の上面を倣い調整する。バックアップ部4の平面調整機構41のロックを解除した状態で、各開口部K1〜K5において昇降機構40によってバックアップ部4を上昇し、ヘッド部5の上下移動機構62によって、ヘッド部5を下降する。そして、載置台43の上面を保持部60の下面の平面の傾きに合わせて倣い調整し、その状態で平面調整機構41をロックして所定の傾きに固定する。なお、このときヘッド部5の保持部60には、倣いの基準面を有する倣い基準体を備えてもよく、また、保持部60の下面を倣いの基準面としてもよい。
そして、各開口部K1〜K5において上下移動機構62によりヘッド部5を上昇し、昇降機構40によりバックアップ部4を下降して倣い調整を終了する。
次に、ウエハ6を回転テーブル22の上面に載置する。図6に示すように、基板搬送装置(図示せず)により、回転テーブル22の上面に開口部K5の一部を塞ぐようにウエハ6を載置する。そして、ウエハ6に形成されたV字溝がノッチピンシリンダ33に嵌挿するように、ローラシリンダ34a、34bをウエハ6に押圧して、ウエハ6の位置調整を行う。そして、ウエハ6を真空吸着して回転テーブル22の上面に吸着保持する。その後、ローラシリンダ34a、34bを所定位置に退避する。なお、ウエハ6をステージ1の上面に吸着保持した後も、ローラシリンダ34a、34bを退避しないこととしてもよい。
そして、XYステージ部1を移動して、ウエハ6の所定位置がバックアップ部4の載置台43の上面の所定位置に一致するように位置合わせを行う。なお、ウエハ6を回転テーブル22の上面に載置した後に、載置台43の上面と保持部60の下面によってウエハ6を挟持して、平面調整機構41により載置台43の上面の平面調整を行ってもよい。
また、チップ8をヘッド部5の保持部60に吸着保持する。
次に、ヘッド部5とバックアップ部4によってチップ8とウエハ6を挟持して接合する。図7に示すように、チップ8が保持されたヘッド部5を再び上下移動機構62により下降し、バックアップ部4を昇降機構40により上昇して、チップ8とウエハ6を当接して挟持する。バックアップ部4の載置台43にはヒーター52が備えられているため、ウエハ6の載置台43の上面に当接した部分は、ヒーター52により加熱される。したがって、この状態で所定時間ウエハ6とチップ8を保持すると、ウエハ6に当接された金属溶融バンプ7が加熱されて溶融することとなる。なお、ヘッド部5の保持部60にヒーターを備え、ヘッド部5側からウエハ6とチップ8を加熱することとしてもよい。また、このとき、回転テーブル22に埋設されたヒーターによりウエハ6を予備加熱しておくのが好ましい。
その後、ヘッド部5の保持部60の吸着を解除して、ヘッド部5とバックアップ部4をそれぞれ上昇および下降して復帰移動し、ウエハ6とチップ8の接合が終了する。
ヘッド部5とバックアップ部4の復帰移動後、XYステージ部1によって、ウエハ6の次の接合位置が載置台43の上方へ配置されるようにウエハ6を移動する。また、ヘッド部5の保持部60には、新たなチップ8を吸着保持する。そして、ヘッド部5とバックアップ部4により上記した動作を繰り返して、複数のチップ8をウエハ6に搭載する。
そして、開口部K5においてウエハ6に所定数のチップ8を接合した後、回転テーブル22のウエハ6の真空吸着を解除する。そして、図8に示すように、リフトアーム32a、32b、32c、32dをウエハ6の下面と回転テーブル22の上面の間に挿入し、昇降シリンダ29によって、リフトテーブル30の上面に備えられた保持テーブル31とリフトアーム32a、32b、32c、32dとウエハ6を上昇する。なお、このときのウエハ6の上昇距離は、本実施形態では5mm程度であるが、要するにウエハ6が回転テーブル22の上面に擦れない程度に離れていれば、どのような距離であってもよい。
そして、図9に示すように、回転移動機構23により、回転台21とともに回転テーブル22を回転テーブル22の回転方向(図9の矢印方向)に90°回転移動する。
その後、図10に示すように、昇降シリンダ29によってリフトテーブル30の上面に備えられた保持テーブル31とリフトアーム32a、32b、32c、32dとウエハ6を下降し、リフトアーム32a、32b、32c、32dをウエハ6の下面と回転テーブル22の上面の間から退避する。そして、ウエハ6に切欠状に形成された位置決め部がノッチピンシリンダ33に当接するように、ローラシリンダ34a、34bをウエハ6に押圧し、ウエハ6を位置調整して回転テーブル22の上面に再び吸着保持する。その後、図11に示すように、ノッチピンシリンダ33とローラシリンダ34a、34bを退避して、ウエハ6の載置が完了する。
そして、上記した接合動作と回転テーブル22の回転移動を繰り返して、ウエハ6の全面にチップ8を接合したところで、接合の終了した被実装物(ウエハ6および複数のチップ8)が取り出されて、一連の接合動作が終了する。
したがって、本実施形態によると、回転テーブル22の開口部K5がウエハ6に対して相対的に回転移動するため、ウエハ6の向きを変えることなく、開口部K5においてウエハ6にチップ8を実装することができる。したがって、チップ8の向きをウエハ6に合わせて変更する必要がなく、簡便にウエハ6にチップ8を実装することができる。
また、開口部K5の一部を塞ぐようにウエハ6を載置するため、回転テーブル22を1回転したときに、開口部K5の移動軌跡の面積は、上記したようにウエハ6を含む位置においてウエハ6の面積より大きくなる。よって、バックアップ部4の載置台43の上面をウエハ6の周縁にも当接することができるため、ウエハ6の周縁までチップ8を実装することができる。したがって、ウエハ6の全面に広範囲にチップ8を実装することが可能であり、ボンディングエリアをウエハ6の周縁ぎりぎりまで増大することができる。
また、ヘッド部5とバックアップ部4により挟持した部分のウエハ6とチップ8のみを局所的に加熱し、ウエハ6の全面を加熱することがないため、接合済のチップ8の金属溶融バンプ7が再融溶することがなく、精度よくウエハ6とチップ8の接合を行うことができる。また、過熱による被実装物のダメージを防止することもできる。
また、ヘッド部5とバックアップ部4により局所的にウエハ6とチップ8を挟持して接合するため、ウエハ6に反りや撓みが生じても、接合を行う部分では所定の平面を確保した状態でウエハ6にチップ8を接合することができる。
(変形例)
なお、回転テーブル22に形成された開口部K5の形状は、上記した実施形態に限らず、開口部K5の周縁の少なくとも一部に基板等が載置され、回転テーブル22の移動により、開口部K5の移動軌跡の面積が基板等を含む位置において基板等の面積より大きくなるように開口部K5が移動するのであれば、どのような形状であってもよい。以下に、開口部の変形例について説明する。なお、回転テーブル22の形状は円形に限らずその他の形状であってもよい。
なお、回転テーブル22に形成された開口部K5の形状は、上記した実施形態に限らず、開口部K5の周縁の少なくとも一部に基板等が載置され、回転テーブル22の移動により、開口部K5の移動軌跡の面積が基板等を含む位置において基板等の面積より大きくなるように開口部K5が移動するのであれば、どのような形状であってもよい。以下に、開口部の変形例について説明する。なお、回転テーブル22の形状は円形に限らずその他の形状であってもよい。
図12に示すように、開口部K7は、基板70(ここでは基板70を矩形として説明する)の中心Pと基板70の周縁の一部を含むようにスリット状に形成されている。そして、回転テーブル22の回転により、所定の角度ごとに基板70の下方を回転移動する構成となっている。
したがって、開口部K7の面積が小さくなるように形成されているため、回転テーブル22の開口部K7以外の部分の面積が増大し、回転テーブル22の上面に載置される基板70をより安定して保持することができる。
また、載置台は回転テーブル22に限らず、X方向、Y方向に移動可能なテーブルを備えることとしてもよい。また、基板70は円形でもよく、さらに載置台に形成された開口部の形状は、開口部の移動軌跡の面積が基板等を含む位置において基板等の面積より大きくなるように開口部が移動するのであれば、どのような形状であってもよい。以下に、開口部のその他の変形例を示す。なお、載置台は基板を安定して載置できる形状、大きさであれば、どのような形状、大きさであってもよいため、載置台については説明を省略し、基板と開口部の位置関係について説明する。
図13(a)に示す変形例では、開口部K8は、基板80の両端の辺を含むスリット状に形成され、一方向に移動するように構成されている。また、同図(b)に示す変形例では、さらに小さく形成された開口部K9が、基板90のX方向、Y方向の所定位置に順に移動するように構成されている。なお、開口部の大きさは、バックアップ部4の載置台43より大きく形成されていればよい。
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述した変形例以外にも種々の変更を行うことが可能である。
一例として、上記した実施形態では、基板保持部3によりウエハ6を昇降しているが、ウエハ6の昇降、回転移動はエアによって行ってもよい。例えば、回転ステージ22にエア噴出孔を設け、エア噴出孔からエアを吹き上げてウエハ6を上昇し、回転してもよい。この場合、ノッチピンシリンダ33、ローラシリンダ34a、34bは、ウエハ6を所定位置に保持するガイドとして使用してもよい。
また、上記した実施形態では、リフトテーブル30の上面に備えられた保持テーブル31とリフトアーム32a、32b、32c、32dが上昇する構成であるが、リフトアーム32a、32b、32c、32dのみが昇降する構成としてもよい。
また、保持テーブル31とリフトアーム32a、32b、32c、32dまたはリフトアーム32a、32b、32c、32dのみを昇降する代わりに、回転テーブル22を下降する構成であってもよい。
また、上記した実施形態では、ヘッド部5を備え、バックアップ部4とヘッド部5によりウエハ6およびチップ8を挟持して接合しているが、ヘッド部5を備えず、ウエハ6に予めチップ8を複数並べておいて、バックアップ部4により順に加熱して接合してもよい。
また、回転テーブル22に埋設されたヒーター(図示せず)により、ウエハ6の開口部K5以外の位置を低温で予備加熱し、ヘッド部5とバックアップ部4により挟持した部分で局所的に本加熱を行うこととしてもよい。このように予備加熱と本加熱を行うことにより、効率よく接合を行うことができる。
また、バックアップ部4の昇降機構は、リフトカムによる昇降機構に限らずどのような構成であってもよい。
また、駆動モーターはシャフトモーターやサーボモーターに限らず、ステッピングモーターやその他の駆動機構であってもよく、昇降機構も上記した実施形態に限らずその他の構成であってもよい。
また、ウエハ6とチップ8の所定位置を検出する位置検出部をさらに備え、ウエハ6とチップ8の接合前に、ウエハ6とチップ8の間に位置検出部が導入し、チップ8の所定位置がウエハ6の所定位置に一致するように、位置検出および位置調整を行うこととしてもよい。
また、上記した実施形態では、バックアップ部4に平面調整機構を備えた実装装置について記載しているが、ヘッド部5に平面調整機構を備えた実装装置としてもよく、ヘッド部5およびバックアップ部4の両方に平面調整機構を備えた実装装置としてもよい。また、ヒーターについてもヘッド部5およびバックアップ部4のどちらにどのように備えてもよい。
また、倣いの基準面は、ヘッド部5の保持部60に備える構成でなくても、回転テーブル22の上面に載置されてもよく、また、回転テーブル22の下面の所定位置を倣いの基準面としてもよい。
また、加熱による被実装物の接合に限らず、超音波振動接合、加圧による接合、その他の接合方法を用いるとしてもよい。また、これらを組み合わせて接合を行ってもよい。
また、接合動作以外のその他の装置に本実装装置を組み込む構成であってもよい。
また、上記した実施形態では、被実装物として金属溶融バンプ7を有するチップ8とウエハ6の接合を行っているが、バンプの材質はCu、Al、はんだなどどのようなものであってもよい。また、バンプに限らず、はんだや熱硬化性樹脂、熱融溶性樹脂などによる接合であってもよい。例えば、ウエハ6の全面に予め熱硬化性樹脂を塗布し、能動面を上に向けたチップ8を順に載置して加熱し、接合を行ってもよい。この場合、ウエハ6の全面を加熱すると、接合終了間際では熱硬化性樹脂が既に硬化してチップ8が接合できないおそれがあるが、本実施形態によると、上記したように局所的に加熱を行うため、接合終了間際でも熱硬化性樹脂が硬化することなく、精度よくウエハ6とチップ8の接合を行うことができる。
また、載置台に載置する基板はウエハに限らず、例えば、ガラス基板、回路パターンを有する樹脂基板やシリコン基板、樹脂フィルムなどであってもよく、これらを組み合わせて層状に形成されたものであってもよい。また、基板が薄い場合には、ステンレス板に基板を貼り付けたものであってもよい。
さらに、部品等を有する被実装物はバンプを有するチップに限らず、その他の電子部品やデバイス、樹脂基板、回路基板などであってもよく、被実装物の材質や大きさ、形状などはどのようなものであってもよい。また、すでに述べたように、基板、部品等は、それぞれ複数の被実装物が重ね合わされたものであってもよい。
2……回転ステージ部(載置台、移動手段)
3……基板保持部(保持手段)
6……ウエハ(基板)
8……チップ(被実装物)
22……回転テーブル(載置台)
23……回転駆動機構(移動手段)
29……昇降シリンダ(昇降手段)
30……リフトテーブル(昇降手段)
32a、32b、32c、32d……リフトアーム(係止体)
33……ノッチピンシリンダ(位置調整手段)
34a、34b……ローラシリンダ(位置調整手段)
70、80、90……基板
K5、K7,K8,K9……開口部
3……基板保持部(保持手段)
6……ウエハ(基板)
8……チップ(被実装物)
22……回転テーブル(載置台)
23……回転駆動機構(移動手段)
29……昇降シリンダ(昇降手段)
30……リフトテーブル(昇降手段)
32a、32b、32c、32d……リフトアーム(係止体)
33……ノッチピンシリンダ(位置調整手段)
34a、34b……ローラシリンダ(位置調整手段)
70、80、90……基板
K5、K7,K8,K9……開口部
Claims (13)
- 半導体、チップ、電子部品等の部品を有する被実装物を基板に実装する実装装置において、
一部に開口部を有し、上面の前記開口部の周縁の少なくとも一部に前記基板が載置される載置台と、
前記載置台を前記基板に対して相対的に移動可能に前記基板を保持する保持手段と、
前記保持手段により前記基板を保持した状態で、前記基板に対して前記開口部が相対的に移動するように前記載置台を移動する移動手段とを備え、
前記開口部の移動軌跡の面積が、前記基板を含む位置において前記基板の面積より大きくなるように前記開口部を移動することを特徴とする実装装置。 - 前記保持手段は、前記基板の周縁の複数箇所に係脱自在に係止する複数の係止体と前記各係止体または前記載置台を昇降する昇降手段とを備え、
前記昇降手段により前記各係止体または前記載置台を昇降させることで前記載置台を移動可能な状態にすることを特徴とする請求項1に記載の実装装置。 - 前記保持手段は、前記載置台上に載置された前記基板自体を昇降する昇降手段を備え、
前記昇降手段により前記基板を上昇させることで前記載置台を移動可能な状態にすることを特徴とする請求項1に記載の実装装置。 - 前記昇降手段により、前記載置台から上昇した状態の前記基板を下降して前記載置台上に載置した際に、前記基板に設けられた位置決め部を検出して該位置決め部を予め設定された所定位置に位置合わせする位置調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の実装装置。
- 前記開口部は、前記基板の中心および前記基板の周縁の一部を含む形状に形成され、
前記移動手段は、前記載置台を所定の角度ごとに回転移動することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の実装装置。 - 基板上に被実装物を実装する実装方法であって、
前記基板をテーブル上に載置する工程と、
前記基板上の前記被実装物が実装されるべき領域を選択的にその周辺部分よりも高い温度に加熱しつつ前記被実装物を前記基板上に実装する工程と、
を備えることを特徴とする実装方法。 - 前記基板上に実装する工程は、前記テーブル上に形成された穴を介して前記テーブルの下面に配置されたバックアップ部を前記基板の裏面に当接させることにより前記基板を裏面から加熱しつつ前記被実装物を実装する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載の実装方法。
- 前記基板上に実装する工程は、前記テーブルの上方に配置されたヘッド部に保持された前記被実装物を前記領域に当接させて実装する工程を含むことを特徴とする請求項6または7に記載の実装方法。
- 前記基板上に実装する工程は、金属溶融バンプを有する前記被実装物と前記基板との接続工程であることを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の実装方法。
- 前記基板上に実装する工程の前に、前記基板の全面に熱硬化性樹脂を塗布する工程を備えることを特徴とする請求項6ないし9のいずれかに記載の実装方法。
- 前記基板上に実装する工程の前に前記基板を予備加熱する工程を備えることを特徴とする請求項6ないし10のいずれかに記載の実装方法。
- 前記基板は、ウエハ、ガラス基板、回路パターンを有する樹脂基板、シリコン基板、樹脂フイルムのいずれかを含むことを特徴とする請求項6ないし11のいずれかに記載の実装方法。
- 前記被実装物は、電子部品、チップ、樹脂基板、回路基板のいずれかを含むことを特徴とする請求項6ないし12のいずれかに記載の実装方法。
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