JP2012099635A - チップの積層装置及び積層方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は半導体チップを損傷させずに能率よく積層することができるチップの積層装置を提供することにある。
【解決手段】半導体チップ３が貯えられた供給部４と、供給部から半導体チップを取り出す反転ピックアップユニット２９と、反転ピックアップユニットによって供給部から取り出された半導体チップを受けてステージ１２，１３の上面に順次積層しながら仮圧着する仮圧着ツール２３と、仮圧着ツールによって複数のチップが仮圧着されたならば、ステージ上で仮圧着された複数の半導体チップを本圧着する本圧着ツール２４を具備する。
【選択図】 図１

Description

この発明は複数のチップを積層して電子部品とするためのチップの積層装置及び積層方法に関する。

電子回路を構成する基板には半導体チップが実装され、この半導体チップに形成された電極と、上記基板に形成された配線パターンとを直接或いはボンディングワイヤで接続するということが行われている。最近では電子回路の複雑化に伴い、１枚の基板に実装される半導体チップの数が増加している。

上記基板に複数の半導体チップを実装する際、これら半導体チップを平面的に配置すると基板の大型化を招くため実用的でない。そこで、最近では複数の半導体チップを積層して１つの電子部品とし、その電子部品を基板に実装することで、基板の小型化を図るようにしている。

複数の半導体チップを積層して電子部品とする場合、従来は基板上に複数の半導体チップを位置決めして積層している。積層する方法の１つに複数の半導体チップを仮圧着しながら積層した後、積層された複数の半導体チップを本圧着する方法がある。

複数の半導体チップを仮圧着したり、本圧着するにはかなりの時間が掛かることが避けられない。とくに本圧着は仮圧着に比べて多くの時間が掛かる。そのため、複数の半導体チップを基板に積層して仮圧着してから本圧着することで実装するよりも、複数の半導体チップが予め積層されて本圧着された電子部品を製造しておき、その電子部品を基板に実装するということが行なわれている。

すなわち、複数の半導体チップを積層して一体化して電子部品とする作業と、電子部品を基板に実装する作業とを分けることで、組み立て作業の生産性を向上させるということが行なわれている。

従来、複数の半導体チップを積層して仮圧着してから本圧着して電子部品を形成する場合、供給部から取出された半導体チップを仮圧着ユニットの仮圧着ツールで受けて仮圧用ステージ上で順次積層しながら仮圧着する。

ついで、仮圧着された複数の半導体チップを上記仮圧用ステージから本圧着ユニットの本圧用ステージ上に移載し、この本圧用ステージを位置決めしてから、仮圧着された複数の半導体チップを本圧着ツールで加圧して本圧着するということが行なわれる。

特許第４４２５６０９号公報

ところで、最近の半導体チップは、厚さが０．１ｍｍ以下の非常に薄い厚さになってきているため、取り扱い時に欠けが生じ易いということがある。そのように薄い半導体チップを積層して電子部品とする場合、上述したように仮圧着用ステージ上で積層されて仮圧着された半導体チップを、本圧着するために本圧用ステージ上に移載するようにすると、移載時に仮圧着されて積層された半導体チップがずれ動いたり、半導体チップの一部に欠けが生じるなどして不良品の発生を招くということがある。

この発明は、積層されて仮圧着された複数のチップを他のステージに移載することなく本圧着することができるようにしたチップの積層装置及び積層方法を提供することにある。

この発明は、複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層装置であって、
上記チップが貯えられた供給部と、
この供給部からチップを取り出すチップ取り出し手段と、
このチップ取り出し手段によって上記供給部から取り出されたチップを受けてステージの上面に順次積層しながら仮圧着する仮圧着ツールと、
この仮圧着ツールによって複数のチップが仮圧着されたならば、上記ステージ上で仮圧着された複数のチップを本圧着する本圧着ツールと
を具備したことを特徴とするチップの積層装置にある。

上記ステージは、上記仮圧着ツールと上記本圧着ツールとの間を駆動可能に設けられた第１のステージと第２のステージを備え、
どちらか一方のステージが上記仮圧着ツールによって上記チップが積層されて仮圧着されるよう位置決めされているときに、他方のステージが上記仮圧着ツールによって積層されて仮圧着された複数のチップが上記本圧着ツールによって本圧着されるよう位置決めされることが好ましい。

この発明は、複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層装置であって、
一対の平行な走行路にそれぞれ走行可能に設けられた第１のステージ及び第２のステージと、
上記チップが貯えられるとともに上記各ステージの走行方向の一端側に対向して配置された供給部と、
この供給部のチップを取り出して反転させる反転ピックアップユニットと、
上記走行路を挟んで上記供給部と対向して配置され上記反転ピックアップユニットによって反転させられたチップを受け、そのチップを上記走行路の一端側で上記第１のステージ或いは第２のステージのどちらか一方のステージに順次積層しながら仮圧着する仮圧着ツールを有する仮圧着ユニットと、
上記走行路の他端側に上記仮圧着ユニットと並んで配置され上記走行路の一端側で一方のステージにチップを積層して仮圧着しているときに上記他端側で他方のステージの上記仮圧着ユニットで積層されて仮圧着されたチップを本圧着することが可能な本圧着ツールを有する本圧着ユニットと
を具備したことを特徴とするチップの積層装置にある。

上記走行路の他端側で上記本圧着ユニットによって本圧着されたチップを上記第１或いは第２のステージから取り出して排出トレイに格納する排出ユニットをさらに備えていることが好ましい。

この発明は、複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層方法であって、
上記チップが貯えられた供給部からチップを取り出す工程と、
上記供給部から取り出されたチップを仮圧着ツールによってステージの上面に順次積層して仮圧着する工程と、
仮圧着された複数のチップを本圧着ツールによって上記ステージ上で本圧着する工程と
を具備したことを特徴とするチップの積層方法にある。

駆動可能な第１のステージと第２のステージを有し、どちらか一方のステージ上の仮圧着されたチップを上記本圧着ツールによって本圧着しているときに、上記仮圧着ツールによって他方のステージ上にチップを積層して仮圧着することが好ましい。

この発明によれば、同一のステージ上で複数のチップを積層して仮圧着してから本圧着するため、仮圧着されて積層されたチップを掴んで移載するということをせずにすむから、複数のチップの積層状態が位置ずれするのを防止することができるばかりか、チップに欠けが生じるのを防止することもできる。

この発明の第１の実施の形態の積層装置の概略的構成を示す平面図。 反転ピックアップユニットを示す平面図。 図２に示す反転ピックアップユニットの正面図。 反転ピックアップユニットのピックアップツールから仮圧着ツールに半導体チップを受け渡す状態を示す正面図。 ステージに半導体チップを仮圧着ツールによって積層しながら仮圧着する状態を示す正面図。 ステージ上で積層されて仮圧着された半導体チップを本圧着ツールによって本圧着する状態を示す正面図。 本圧着された半導体チップを排出ユニットの排出ツールによってステージから取り出して排出トレイに格納する状態を示す正面図。 積層装置の制御系統を示す図。 この発明の第２の実施の形態の積層装置の概略的構成を示す平面図。 第１、第２のステージが設けられたチップステージを示す平面図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図８はこの発明の第１の実施の形態を示し、図１はチップの積層装置の概略的構成を示す平面図である。この積層装置は矩形状のベース盤１を備えている。このベース盤１の幅方向、つまり矢印で示すＸ方向の一端側で、前後方向、つまり矢印で示すＹ方向の後端側（＋Ｙ方向側）には仮圧着ユニット２が配置されている。この仮圧着ユニット２と対向する上記ベース盤１の幅方向一端側で、前後方向の前端側（−Ｙ方向側）にはチップとしての半導体チップ３の供給部４が設けられている。

上記ベース盤１のＸ方向の＋Ｘ方向側で、Ｙ方向の＋Ｙ方向側には、上記仮圧着ユニット２と並んで本圧着ユニット６が配置されている。この本圧着ユニット６よりも上記ベース盤１のＹ方向の−Ｙ方向側には排出ユニット７が配置されている。

上記ベース盤１のＹ方向の中途部で、上記仮圧着ユニット２と本圧着ユニット６の前方には、上記ベース盤１のＸ方向に沿って第１のガイドレール８と第２のガイドレール９が平行に離間対向して配設されている。

上記第１のガイドレール８には第１のステージ１２が移動可能に設けられ、第２のガイドレール９には第２のステージ１３がＸ方向に沿って移動可能に設けられている。上記第１、第２のステージ１２，１３は各ガイドレール８，９に沿って駆動されるようになっていて、上記仮圧着ユニット２に対向する第１のポジションＰ１と、上記本圧着ユニット６に対向する第２のポジションＰ２と、上記排出ユニット７に対向する第３のポジションＰ３で位置決めされるようになっている。

なお、上記第１、第２のステージ１２，１３を上記第１、第２のガイドレール８，９に沿って駆動する手段としては、リニアモータやモータによって回転駆動されるねじ軸などが用いられる。第１のステージ１２を駆動する駆動手段と第２のステージ１３を駆動する駆動手段を図１に第１のステージ駆動源１４ａと、第２のステージ駆動源１４ｂとして示す。

なお、上記各ステージ１２，１３にはステージ用ヒータ１２ａ，１３ａ（図５乃至図８に示す）が設けられ、各ステージ１２，１３に後述するごとく積層載置される半導体チップ３を６０〜１００℃程度の温度に加熱することができるようになっている。

つぎに、上記各部の詳細な構成を説明する。図１に示すように、上記仮圧着ユニット２と本圧着ユニット６は上記ベース盤１に固定された固定テーブル１５を有する。この固定テーブル１５の上面には固定テーブル１５の幅方向一側に設けられたテーブル用Ｘ駆動源１６によって上記ベース盤１の幅方向である、Ｘ方向に沿って駆動されるＸテーブル１７が設けられている。

上記Ｘテーブル１７の上面には、Ｙテーブル１８が上記ベース盤１の前後方向であるＹ方向に沿って移動可能に設けられている。このＹテーブル１８は上記Ｘテーブル１７の前後方向後端に設けられたテーブル用Ｙ駆動源１９によってＹ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記Ｙテーブル１８の上面で、−Ｙ方向の前端側には、図４乃至図６に示すようにリニアモータなどのテーブル用Ｚ駆動源２１によって上下方向であるＺ方向に駆動されるＺロッド２２が設けられている。

図４と図５に示すように上記仮圧着ユニット２のＺロッド２２の先端部には仮圧着ツール２３が設けられ、図６に示すように上記本圧着ユニット６のＺロッド２２の先端部には本圧着ツール２４が設けられている。各ツール２３，２４にはヒータ２３ａ，２４ａが設けられ、これらヒータ２３ａ，２４ａによって上記仮圧着ツール２３はたとえば８０℃程度に加熱され、上記本圧着ツール２４は２００〜３００℃程度に加熱されるようになっている。

図１に示すように、上記供給部４は上記ベース盤１上にＸ方向に沿って所定間隔で並設された第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄを有する。各供給ユニット４ａ〜４ｄは上記ベース盤１の−Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって空トレイストッカ２５ａと実トレイストッカ２５ｂとが順次配置されている。

上記実トレイストッカ２５ｂには矩形状の半導体チップ３が行列状に収容された複数のトレイ２６が積層収容され、上記空トレイストッカ２５ａには後述する反転ピックアップユニット２９によって半導体チップ３が取出されて空となったトレイ２６が積層収容されるようになっている。

上記実トレイストッカ２５ｂよりも＋Ｙ方向側である、上記仮圧着ユニット２側にはテーブル２７が各供給ユニット４ａ〜４ｄの−Ｙ方向側の端部に設けられたテーブル用Ｙ駆動源２８によってＹ方向に沿って駆動位置決めされるようになっている。
そして、上記テーブル２７上には上記実トレイストッカ２５ｂの下端から半導体チップ３が収容された最下段のトレイ２６が図示せぬ受け渡し機構によって供給される。

上記テーブル２７に上記実トレイストッカ２５ｂから受け渡されたトレイ２６内の半導体チップ３は、図１に鎖線で示す上記反転ピックアップユニット２９によって１つずつ取出される。上記反転ピックアップユニット２９は上記供給部４から半導体チップ３を取り出すチップ取り出し手段を構成している。

上記トレイ２６の全ての半導体チップ３が上記反転ピックアップユニット２９によって取出されると、上記テーブル２７は空となったトレイ２６を上記空トレイストッカ２５ａの下端側へ搬送する。空トレイストッカ２５ａの下端へ搬送されたトレイ２６は、上記空トレイストッカ２５ａの最下段に図示せぬ受け渡し機構によって格納される。

上記第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄの実トレイストッカ２５ｂに格納されたトレイ２６には、各ユニット４ａ〜４ｄ毎にそれぞれ異なる種類の半導体チップ３が収納されている。
なお、各ユニット４ａ〜４ｄのトレイ２６には、同じ種類の半導体チップ３を収容される場合もあり、その種類はそのときの作業条件に応じて設定される。

上記供給部４の第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄの上方で、上記実トレイストッカ２５ｂよりも＋Ｙ方向側には、図１と図２に示すように上記反転ピックアップユニット２９を構成する門型の架台３０が上記供給ユニット４ａ〜４ｄをＸ方向に沿って跨ぐように設けられている。

上記架台３０のＸ方向に沿う水平な上面には、ピックアップ用テーブル３１がＸ方向に沿って移動可能に設けられている。上記ピックアップ用テーブル３１は、上記架台３０のＸ方向に沿う一端に設けられたピックアップ用Ｘ駆動源３２によってＸ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記ピックアップ用テーブル３１の上記仮圧着ユニット２側の一側にはリニアモータなどからなるピックアップ用Ｚ駆動源３３によってＺ方向に駆動されるＺ可動体３４がＸ方向に沿って設けられている。このＺ可動体３４の先端にはθ駆動源３５によって水平軸を回転中心として回転駆動されるピックアップツール３６が設けられている。このピックアップツール３６の先端には吸着ノズル３７が設けられている。

上記ピックアップツール３６は、上記ピックアップ用Ｘ駆動源３２によって第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄのうちの、所定の供給ユニットのテーブル２７の上方に位置決めされる。このテーブル２７は上記テーブル用Ｙ駆動源２８によってＹ方向に位置決めされる。

上記テーブル２７上のトレイ２６に収容された半導体チップ３は上記供給部４の上方に配置された第１の撮像カメラ４１（図８に示す）によって撮像される。この第１の撮像カメラ４１の撮像信号は画像処理部４２で処理されて制御装置４３に出力される。

それによって、上記ピックアップツール３６がＸ方向に位置決めされ、上記テーブル２７はＹ方向に位置決めされる。つまり、ピックアップツール３６はトレイ２６内のピックアップする半導体チップ３の上方、つまりピックアップ位置に位置決めされる。

ピックアップ位置に位置決めされたピックアップツール３６は、ピックアップ用Ｚ駆動源３３によって図３に矢印Ｚで示す下降方向に駆動され、トレイ２６内の上記ピックアップ位置にある半導体チップ３を吸着ノズル３７で吸着してから上昇する。ついで、吸着ノズル３７は図４に示すようにθ駆動源３５によってピックアップツール３６とともに１８０度回転させられる。
それによって、ピックアップツール３６によってピックアップされた半導体チップ３は上下の向きが逆向きになるよう反転させられる。

それと同時に、上記ピックアップツール３６は、ピックアップ用Ｘ駆動源３２によって上記仮圧着ツール２３の下方にピックアップした半導体チップ３が対向する位置、つまり受け渡し位置ＤまでＸ方向に駆動される。受け渡し位置Ｄは図４に示す。

すなわち、上記仮圧着ユニット２の仮圧着ツール２３は、上記受け渡し位置ＤのＸ、Ｙ方向のうちのＸ方向に予め位置決めされている。そして、上記ピックアップツール３６の吸着ノズル３７によって吸着された半導体チップ３が受け渡し位置Ｄに位置決めされると、−Ｙ方向に駆動されて上記半導体チップ３の上方、つまり上記受け渡し位置Ｄに位置決めされる。

上記ピックアップツール３６は受け渡し位置Ｄに位置決めされた後、ピックアップ用Ｚ駆動源３３によってＺ方向上方に駆動される。それによって、ピックアップツール３６の吸着ノズル３７に吸着保持された半導体チップ３は上記仮圧着ツール２３に吸着されて受け渡される。

上記仮圧着ツール２３が半導体チップ３を受け取ると、上記ピックアップツール３６は上記受け渡し位置Ｄから＋Ｘ方向に退避する。その後、上記仮圧着ツール２３が＋Ｙ方向に駆動され、図５に示すように上記仮圧着ツール２３とＸ方向の同じ位置で待機した第１のステージ１２と第２のステージ１３のどちらか一方、この実施の形態では第１のステージ１２の上方に位置決めされる。つまり、第１のステージ１２は第１のポジションＰ１に位置決めされる。

このときの上記仮圧着ツール２３のＹ方向の位置決めは、上記第１、第２のステージ１２，１３の上方に配置された第２の撮像カメラ４４（図８に示す）の撮像信号に基いて上記テーブル用Ｙ駆動源１９の駆動が上記制御装置４３によって制御されて行なわれる。

その後、上記仮圧着ツール２３は下降方向に駆動され、この仮圧着ツール２３に吸着保持された半導体チップ３を上記第１のステージ１２の上面に形成された凹状の載置部１２ｂに載置する。第１のステージ１２の載置部１２ｂに載置された最初の半導体チップ３は上記載置部１２ｂに開口形成された図示せぬ吸引孔に生じる吸引力によって吸着保持される。

このようにして、仮圧着位置である第１のポジションＰ１で、上記仮圧着ツール２３は上記ピックアップツール３６によって供給部４の第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄのいずれかのトレイ２６から半導体チップ３を順次取出して第１のステージ１２の載置部１２ｂに積層しながら、約１００〜２００℃の温度で仮圧着する。

上記仮圧着ユニット２で所定数の半導体チップ３が積層される仮圧着が終了すると、第１のステージ１２は第１のステージ駆動源１４ａによって＋Ｘ方向に駆動され、上記本圧着ユニット６の本圧着ツール２４が待機するＸ方向の同じ位置に位置決めされる。

Ｘ方向に対して位置決めされた第１のステージ１２は、その上方に配置された第３の撮像カメラ４５（図８に示す）によって撮像される。第３の撮像カメラ４５の撮像信号は上記画像処理部４２で処理されて制御装置４３に入力される。

それによって、制御装置４３はテーブル用Ｙ駆動源１９の駆動を制御して上記本圧着ツール２４を−Ｙ方向に駆動し、上記第１のステージ１２上の積層された半導体チップ３の上方、つまり本圧着位置となる第２のポジションＰ２に位置決めする。

ついで、上記本圧着ツール２４は図５に矢印Ｚで示すように下降方向に駆動される。それによって、積層されて仮圧着された複数の半導体チップ３は図６に示すように上記本圧着ツール２４の２００〜３００℃の温度と加圧力によって本圧着されることになる。

図６に示すように、第１のステージ１２上で積層されて仮圧着された複数の半導体チップ３を本圧着しているとき、第２のステージ１３は仮圧着位置に位置決めされ、その上面には上述した第１のステージ１２のときと同様にして複数の半導体チップ３が積層されて仮圧着される。つまり、仮圧着ユニット２での仮圧着と、本圧着ユニット６での本圧着とが同時に行なわれるから、生産能率の向上を図ることができる。

上記第１のステージ１２上で積層された複数の半導体チップ３が本圧着されて上記本圧着ツール２４が上昇すると、図７に示すように上記第１のステージ１２は＋Ｘ方向に沿って駆動されて排出位置である第３のポジションＰ３に位置決めされる。

そして、第３のポジションＰ３で上記排出ユニット７によって本圧着された半導体チップ３が取出されることになる。なお、図７は上記第１のステージ１２が第３のポジションＰ３に位置決めされた状態をＸ方向から見た図である。

積層されて本圧着された複数の半導体チップ３の上下面間の隙間には樹脂が注入される。樹脂の注入は、本圧着された半導体チップ３が上記排出ユニット７によって第３のポジションＰ３から搬出される前或いは搬出された後工程のいずれかのタイミングで行なわれる。

上記樹脂の注入を、上記排出ユニット７が第３のポジションＰ３から積層されて本圧着された半導体チップ３が搬出する前に行なえば、積層された半導体チップ３の上下面間に注入された樹脂によって各半導体チップ３が補強されるから、搬出時に半導体チップ３に欠けなどの損傷が生じるのを防止することができる。

図１と図７に示すように、上記排出ユニット７は、上記第３のポジションＰ３でＹ方向に沿って配置された架台４６を有する。この架台４６のＹ方向に沿う水平な上面には排出用テーブル４７が移動可能に設けられている。この排出用テーブル４７は架台４６のＹ方向の一端に設けられたリニアモータなどからなる排出用Ｙ駆動源４８によってＹ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記排出用テーブル４７の一側には排出用Ｚ駆動源４９が設けられている。この排出用Ｚ駆動源４９は図７に示す排出ツール５１を同図に矢印で示すＺ方向に駆動するようになっている。上記第３のポジションＰ３に上記第１のステージ１２或いは第２のステージ１３が位置決めされると、上記排出ツール５１がＹ方向に駆動されて上記第１のステージ１２或いは第２のステージ１３の上方である、上記第３のポジションＰ３に位置決めされる。

ついで、上記排出ツール５１が下降方向に駆動され、その下端によって上記第１のステージ１２或いは第２のステージ１３上の本圧着された半導体チップ３を吸着して取り出す。

上記半導体チップ３を取り出した排出ツール５１は、上記架台４６に沿って図７に矢印で示す−Ｙ方向に駆動されて鎖線で示す位置に位置決めされる。ついで、上記排出ツール５１が下降方向に駆動され、その位置に位置決めされた排出トレイ５２に上記半導体チップ３を格納する。

上記排出トレイ５２はトレイテーブル５３上に載置されている。このトレイテーブル５３は図１に示すトレイベース５４上にＸ方向に沿って移動可能に設けられ、このトレイベース５４のＸ方向の一端に設けられたトレイＸ駆動源５５によってＸ方向に駆動位置決めされるようになっている。

それによって、上記排出ツール５１によって各ステージ１２，１３から交互に取出された半導体チップ３は、上記排出トレイ５２に行列状に整列させて格納されるようになっている。

なお、図８に示すように上記構成の積層装置に用いられる上述した各種の駆動源及びヒータは上記制御装置４３によって駆動が制御されるようになっている。

このように構成された半導体チップ３の積層装置によれば、仮圧着ユニット２に対向する第１のポジションＰ１で、第１のステージ１２或いは第２のステージ１３のどちらか一方、たとえば第１のステージ１２の上面に複数の半導体チップ３を積層して仮圧着したならば、この第１のステージ１２を第１のガイドレール８に沿って本圧着ユニット６に対向する第２のポジションＰ２まで駆動し、そこで積層されて仮圧着された複数の半導体チップ３を本圧着することができる。

つまり、第１のステージ１２上で仮圧着された複数の半導体チップ３を、第１のステージ１２上に載置した状態で本圧着することができる。そのため、仮圧着と本圧着とを別々のステージで行なう場合のように、積層されて仮圧着された複数の半導体チップ３を本圧着するために移載するということをせずにすむ。それによって、移載時に半導体チップ３を損傷させたり、積層された半導体チップ３が位置ずれして積層精度が低下するのを防止できる。

つまり、仮圧着状態にある複数の半導体チップ３は積層状態が不安定であるから、仮圧着状態の半導体チップ３をたとえば吸着保持して移載するなどすると、位置ずれを招いたり、欠けなどの損傷を招く虞があるが、この実施の形態では積層された複数の半導体チップ３を本圧着してから移載するため、仮圧着状態で移載する場合に比べて損傷や位置ずれが生じ難いということがある。

仮圧着ユニット２と本圧着ユニット６をＸ方向に沿って一列に配置し、第１のステージ１２と第２のステージ１３を上記仮圧着ユニット２と本圧着ユニット６の並設方向である、Ｘ方向に沿って駆動できるようにしている。

そのため、第１のポジションＰ１で第１のステージ１２と第２のステージ１３のどちらか一方のテーブルに対して半導体チップ３を積層して仮圧着しているときに、第２のポジションＰ２で他方のテーブルに載置されて仮圧着された半導体チップ３に対して本圧着することができる。

つまり、第１のステージ１２と第２のステージ１３を有することで、半導体チップ３の仮圧着と本圧着を同時に行なうことができるから、装置の稼働率が向上し、生産性を高めることができるということがある。

半導体チップ３を供給する供給部４に複数、この実施の形態では４つの供給ユニット４ａ〜４ｄを設けるようにした。そのため、各供給ユニット４ａ〜４ｄに異なる種類の半導体チップ３を貯えておくことで、品種変更の際、目的の品種が格納された第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄのいずれかの供給ユニットから半導体チップ３を取り出すようにすればよいから、品種変更に対して迅速に対応することが可能となる。

図９と図１０はこの発明の第２の実施の形態を示す。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。

この第２の実施の形態では図９に示すようにベース盤１のＸ方向の一端側である−Ｘ方向にける−Ｙ方向の部分に、第１の実施の形態と同じ構成の供給部４が配置されている。この供給部４はＸ方向に沿って所定間隔で配置されて第１乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄを有する。

上記供給部４よりも＋Ｙ方向側には、ピックアップ用ガイドレール６１がＸ方向に沿って設けられている。このピックアップ用ガイドレール６１には反転ピックアップユニット２９が設けられたピックアップ用テーブル６２が移動可能に設けられている。上記反転ピックアップユニット２９のピックアップツール３６はＹ方向とＺ方向に駆動位置決めされるようになっている。

上記ピックアップ用テーブル６２は、上記ガイドレール６１の−Ｘ方向の端部に設けられたピックアップ用Ｘ駆動源６３によって上記ピックアップ用ガイドレール６１に沿って駆動されるようになっている。上記反転ピックアップユニット２９は第１の実施の形態と同じ構成である。

上記ピックアップ用ガイドレール６１の＋Ｘ方向の端部にはチップステージ６５が設けられている。このチップステージ６５の上面にはＹ方向に沿う各一対の第１のガイドレール６６と第２のガイドレール６７がＸ方向に対して所定の間隔で設けられている。

上記第１のガイドレール６６には第１のステージ１２が移動可能に設けられ、上記第２のガイドレール６７には第２のステージ１３が移動可能に設けられている。

図１０に示すように、上記チップステージ６５には上記第１のガイドレール６６と第２のガイドレール６７を跨ぐ第１の架台７１及びこの第１の架台７１よりも−Ｙ方向側に第２の架台７２が所定間隔で配設されている。

第１の架台７１には仮圧着ユニット２を構成する仮圧用テーブル７５がＸ方向に沿って移動可能に設けられている。この仮圧用テーブル７５は上記第１の架台７１の一端に設けられた仮圧用駆動源７６によってＸ方向に駆動されるようになっている。さらに、仮圧用テーブル７５にはテーブル用Ｚ駆動源２１によってＺ方向に駆動される仮圧着ツール２３が設けられている。図１０において仮圧着ツール２３の図示は省略しているが、この仮圧着ツール２３は第１の実施の形態と同じ構成である。

上記第２の架台７２には本圧着ユニット６を構成する本圧用テーブル７７がＸ方向に沿って移動可能に設けられている。この本圧用テーブル７７は上記第２の架台７２の一端に設けられた本圧用駆動源７８によってＸ方向に駆動されるようになっている。さらに、本圧用テーブル７７にはテーブル用Ｚ駆動源２１によってＺ方向に駆動される本圧着ツール２４が設けられている。図１０において本圧着ツール２４の図示は省略しているが、この本圧着ツール２４は第１の実施の形態と同じ構成である。

上記ピックアップ用テーブル６２の−Ｙ方向側の末端よりもさらに−Ｙ方向側には、排出ユニット７を構成する一対の排出用ガイドレール８１がＹ方向に沿って設けられている。この排出用ガイドレール８１には排出用架台８２がＹ方向に沿って移動可能に設けられている。この排出用架台８２は、上記排出用ガイドレール８１のＹ方向の一端に設けられた排出用Ｙ駆動源８３によってＹ方向に沿って駆動されるようになっている。

上記排出用架台８２のＹ方向に沿って水平となった上面には排出用テーブル８４が移動可能に設けられている。この排出用テーブル８４は上記排出用架台８２のＸ方向の一端に設けられた排出用Ｙ駆動源８５によってＸ方向に駆動さ可能となっている。

上記排出用テーブル８４には、排出用Ｚ駆動源４９によって上下方向に駆動される排出ツール５１が設けられている。図１０において排出ツール５１の図示は省略しているが、この排出ツール５１は第１の実施の形態と同じ構成である。

つぎに、上記構成の積層装置によって複数の半導体チップ３を積層して仮圧着した後、実装する動作について説明する。

まず、反転ピックアップユニット２９は、供給部４の第１の乃至第４の供給ユニット４ａ〜４ｄのうちの、所望の供給ユニットから半導体チップ３を取出したならば、ピックアップ用ガイドレール６１に沿って＋Ｘ方向に駆動される。

ピックアップ用ガイドレール６１が図９に鎖線で示すように＋Ｘ方向に駆動されると、ピックアップツール３６に吸着保持された半導体チップ３が第１の架台７１に設けられた仮圧着ユニット２の仮圧着ツール２３に受け渡される。

仮圧着ツール２３に半導体チップ３を受け渡したピックアップツール３６は−Ｘ方向に駆動されて供給部４に戻り、そこで次の半導体チップ３を取り出して＋Ｘ方向に駆動されることになる。

一方、半導体チップ３を受けた仮圧着ツール２３を有する仮圧用テーブル７５は、Ｘ方向に駆動され、第１のガイドレール６６或いは第２のガイドレール６７上でＹ方向に対して第１のポジションＰ１に位置決めされた第１のステージ１２或いは第２のステージ１３のうちの、たとえば第１のステージ１２の上方に位置決めされる。

位置決めされた上記仮圧着ツール２３はＺ方向下方に駆動される。それによって、仮圧着ツール２３の下端に吸着保持された半導体チップ３は上記第１のステージ１２の上面に載置される。第１のステージ１２の上面に載置された半導体チップ３は吸着保持される。

このようにして、第１のステージ１２上には複数の半導体チップ３が順次積層されるとともに、積層時に上記仮圧着ツール２３によって熱及び加圧力が加えられることで、仮圧着されることになる。

このようにして、第１のステージ１２上で複数の半導体チップ３が仮圧着され終わると、上記第１のステージ１２は−Ｙ方向に駆動され、図１０に鎖線で示す本圧着位置である、第２のポジションＰ２に位置決めされる。

それと同時に、本圧着ツール２４がＸ方向に駆動されて上記第１のステージ１２の上方に位置決めされた後、本圧着ツール２４がＺ方向下方に駆動される。それによって、上記第１のステージ１２の上面で仮圧着された複数の半導体チップ３は上記本圧着ツール２４の熱と加圧力とで本圧着されることになる。

第１のステージ１２上に積層されて仮圧着された半導体チップ３を本圧着している間に、上記第２のステージ１３は第１のポジションＰ１に位置決めされ、その上面には反転ピックアップユニット２９のピックアップツール３６によって供給部４から取出されて仮圧着ユニット２の仮圧着ツール２３に受け渡された半導体チップ３が積層されて仮圧着される。このとき、仮圧着ユニット２は図１０に鎖線で示すように第２のステージ１３の上方に位置するよう、仮圧用駆動源７６によってＸ方向に位置決めされる。

上記第２のポジションＰ２で、上記第１のステージ１２上の仮圧着された半導体チップ３が本圧着され終わると、上記第１のステージ１２は図１０に鎖線で示すように排出位置である第３のポジションＰ３に駆動される。

第３のポジションＰ３に位置決めされた第１のステージ１２の上面の本圧着された半導体チップ３は、排出ユニット７の排出用テーブル８４に設けられた排出ツール５１によって取出され、排出用架台８２の下方に配置された排出トレイ５２に格納される。

本圧着された半導体チップ３が取出された第１のステージ１２は、第１のポジションＰ１に戻り、上述したように半導体チップ３の仮圧着が繰り返して行なわれる。

この間に、第２のステージ１２はその上面で半導体チップ３の仮圧着が終了し、第２のポジションＰ２から第３のポジションＰ３に駆動され、仮圧着された半導体チップ３の本圧着が行なわれた後、第３のポジションＰ３に駆動されて本圧着された半導体チップ３が取出されることになる。

このように、この実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様、第１或いは第２のステージ１２，１３上で積層されて仮圧着された複数の半導体チップ３を他のステージに移載することなく、本圧着することができる。したがって、複数の半導体チップ３の本圧着精度が低下したり、移載時に半導体チップ３を損傷させるなどのことを防止することができる。

しかも、第１或いは第２のステージ１２，１３の一方で半導体チップ３を仮圧着している間に、他方のステージで本圧着することができるから、生産性の向上を図ることができるということもある。

なお、第２の実施の形態において、仮圧着ユニット２及び本圧着ユニット６をＸ方向に駆動して第１のステージ或いは第２のステージの上方に位置決めするようにしたが、第１、第２のステージが設けられたチップステージ６５をＸ方向に駆動して半導体チップを第１のステージ或いは第２のステージ上に積層するようにしてもよい。

また、第１、第２の実施の形態において、この積層装置で積層するチップは半導体チップに限られず、コンデンサや抵抗などの他のチップであってもよい。

２…仮圧着ユニット、３…半導体チップ、４…供給部、６…本圧着ユニット、７…排出ユニット、１２…第１のステージ、１３…第２のステージ、２３…仮圧着ツール、２４…本圧着ツール、２９…反転ピックアップユニット（チップ取り出し手段）、３６…ピックアップツール、４３…制御装置、５１…排出ツール。

Claims (6)

1. 複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層装置であって、
   上記チップが貯えられた供給部と、
   この供給部からチップを取り出すチップ取り出し手段と、
   このチップ取り出し手段によって上記供給部から取り出されたチップを受けてステージの上面に順次積層しながら仮圧着する仮圧着ツールと、
   この仮圧着ツールによって複数のチップが仮圧着されたならば、上記ステージ上で仮圧着された複数のチップを本圧着する本圧着ツールと
   を具備したことを特徴とするチップの積層装置。
2. 上記ステージは、上記仮圧着ツールと上記本圧着ツールとの間を駆動可能に設けられた第１のステージと第２のステージを備え、
   どちらか一方のステージが上記仮圧着ツールによって上記チップが積層されて仮圧着されるよう位置決めされているときに、他方のステージが上記仮圧着ツールによって積層されて仮圧着された複数のチップが上記本圧着ツールによって本圧着されるよう位置決めされることを特徴とする請求項１記載のチップの積層装置。
3. 複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層装置であって、
   一対の平行な走行路にそれぞれ走行可能に設けられた第１のステージ及び第２のステージと、
   上記チップが貯えられるとともに上記各ステージの走行方向の一端側に対向して配置された供給部と、
   この供給部のチップを取り出して反転させる反転ピックアップユニットと、
   上記走行路を挟んで上記供給部と対向して配置され上記反転ピックアップユニットによって反転させられたチップを受け、そのチップを上記走行路の一端側で上記第１のステージ或いは第２のステージのどちらか一方のステージに順次積層しながら仮圧着する仮圧着ツールを有する仮圧着ユニットと、
   上記走行路の他端側に上記仮圧着ユニットと並んで配置され上記走行路の一端側で一方のステージにチップを積層して仮圧着しているときに上記他端側で他方のステージの上記仮圧着ユニットで積層されて仮圧着されたチップを本圧着することが可能な本圧着ツールを有する本圧着ユニットと
   を具備したことを特徴とするチップの積層装置。
4. 上記走行路の他端側で上記本圧着ユニットによって本圧着されたチップを上記第１或いは第２のステージから取り出して排出トレイに格納する排出ユニットをさらに備えていることを特徴とする請求項３記載のチップの積層装置。
5. 複数のチップを積層しながら仮圧着してから本圧着するチップの積層方法であって、
   上記チップが貯えられた供給部からチップを取り出す工程と、
   上記供給部から取り出されたチップを仮圧着ツールによってステージの上面に順次積層して仮圧着する工程と、
   仮圧着された複数のチップを本圧着ツールによって上記ステージ上で本圧着する工程と
   を具備したことを特徴とするチップの積層方法。
6. 駆動可能な第１のステージと第２のステージを有し、どちらか一方のステージ上の仮圧着されたチップを上記本圧着ツールによって本圧着しているときに、上記仮圧着ツールによって他方のステージ上にチップを積層して仮圧着することを特徴とする請求項５記載のチップの積層方法。

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