JP2016167643A - Mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フリップチップを基板に熱圧着する実装装置に関するものである。 The present invention relates to a mounting apparatus for thermocompression bonding a flip chip to a substrate.
フリップチップ(以下、チップと呼ぶ)を基板に熱圧着する場合、基板に設けられたアライメントマークとチップに設けられたアライメントマークを画像認識手段で認識し、基板を保持する基板ステージもしくはチップを保持するツールをXY方向(水平方向)およびθ方向(回転方向)に位置合わせし、チップを基板の所定位置に押圧および加熱している。 When a flip chip (hereinafter referred to as a chip) is thermocompression bonded to a substrate, the image recognition means recognizes the alignment mark provided on the substrate and the alignment mark provided on the chip, and holds the substrate stage or chip that holds the substrate. The tool is aligned in the XY direction (horizontal direction) and the θ direction (rotation direction), and the chip is pressed and heated to a predetermined position on the substrate.
基板には熱硬化性樹脂が予め充填されており、熱圧着により樹脂を加熱硬化させることでチップと基板が接合されている。基板には、複数の実装箇所があり、基板ステージもしくはツールを移動させながら、順次、実装作業が行われている。なお、熱硬化性樹脂を充填する代わりに、シート状の熱硬化性樹脂フィルムを基板に載置している場合もある。 The substrate is pre-filled with a thermosetting resin, and the chip and the substrate are joined by thermosetting the resin by thermocompression bonding. The substrate has a plurality of mounting locations, and mounting operations are sequentially performed while moving the substrate stage or the tool. Note that, instead of filling the thermosetting resin, a sheet-like thermosetting resin film may be placed on the substrate.
チップを保持するツールは、チップの大きさや品種毎に複数種類が用意されており、実装対象のチップに適合したツールが、昇降機構を備えたボンディングヘッドに脱着可能に吸着保持されている。ボンディングヘッドにはチップと基板を加熱するヒータなどの加熱手段が備えられている。加熱手段によりツールが加熱され、チップと基板を押圧する際に、熱硬化性樹脂を加熱するようになっている。 A plurality of types of tools for holding the chip are prepared for each chip size and type, and a tool suitable for the chip to be mounted is adsorbed and held by a bonding head having a lifting mechanism so as to be detachable. The bonding head is provided with heating means such as a heater for heating the chip and the substrate. The tool is heated by the heating means, and the thermosetting resin is heated when pressing the chip and the substrate.
基板の実装箇所には全て熱硬化性樹脂が充填されている状態から、順次、チップを一つずつ実装していくので、対象となる実装箇所にチップを加圧および加熱している際に、周辺のまだチップを実装していない実装箇所の熱硬化性樹脂に、加熱されたツールの輻射熱が及び、影響を与えてしまう問題がある。これに対して、特許文献1では、ツールのチップを吸着する部分の位置を、ツールの中心から端にずらして、ツールの輻射熱が実装前の熱硬化性樹脂に及ばないようにしている。
Since the chip is mounted one by one sequentially from the state where all the mounting locations of the substrate are filled with thermosetting resin, when pressing and heating the chip to the target mounting location, There is a problem in that the radiant heat of the heated tool affects the thermosetting resin in the mounting area where the chip is not yet mounted. On the other hand, in
また、加熱手段とツールのサイズを、隣接する実装箇所の熱硬化性樹脂に影響を与えないような大きさにすることで、輻射熱の影響を防ぐことが出来る。例えば、加熱手段とツールのサイズを、実装するチップのサイズとほぼ等価な大きさにするなどである。 Moreover, the influence of a radiant heat can be prevented by making the size of a heating means and a tool into the magnitude | size which does not affect the thermosetting resin of an adjacent mounting location. For example, the size of the heating means and the tool is made approximately the same as the size of the chip to be mounted.
しかしながら、ツールの輻射熱が実装前の熱硬化性樹脂に及ばないように実装しても、ボンディングヘッドに設けられた加熱手段への給電線からの輻射熱が、実装前の熱硬化性樹脂に熱影響を与える問題がある。 However, even if mounting is performed so that the radiant heat of the tool does not reach the thermosetting resin before mounting, the radiant heat from the power supply line to the heating means provided in the bonding head affects the thermosetting resin before mounting. There is a problem that gives.
そこで、本発明の課題は、ボンディングヘッドの設けられた加熱手段への給電線からの輻射熱が、実装前の熱硬化性樹脂に熱影響を与えない実装装置を提供することとする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mounting apparatus in which radiant heat from a power supply line to a heating unit provided with a bonding head does not affect the thermosetting resin before mounting.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
複数の実装箇所を有する基板に、チップを順次実装する実装装置であって、
前記基板を吸着保持し、水平方向に移動可能な基板ステージと、前記チップを吸着保持するツールと、抵抗線への給電により加熱され前記ツールを介して前記チップを加熱する加熱手段とを有し、前記チップを前記基板に加圧および加熱するボンディングヘッドと、前記基板ステージと前記ボンディングヘッドを制御する制御部とを備え、
前記ボンディングヘッドの側方に、前記抵抗線に給電線を接続するためのリード線引き出し部を突き出して設け、前記ツールが吸着保持した前記チップを前記基板に順次実装する際に、前記リード線引き出し部の向きが、実装箇所がない方向か、実装が完了した実装箇所の方向となるよう、前記制御手段が前記基板ステージの移動を制御する実装装置である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
A mounting device for sequentially mounting chips on a substrate having a plurality of mounting locations,
A substrate stage that sucks and holds the substrate and is movable in the horizontal direction, a tool that sucks and holds the chip, and a heating unit that is heated by feeding power to a resistance wire and heats the chip via the tool. A bonding head that pressurizes and heats the chip to the substrate; and a controller that controls the substrate stage and the bonding head.
A lead wire lead portion for connecting a power supply line to the resistance wire is provided on the side of the bonding head so as to project the lead wire when the chips sucked and held by the tool are sequentially mounted on the substrate. In the mounting apparatus, the control unit controls the movement of the substrate stage so that the direction of the portion is a direction where there is no mounting portion or a direction where the mounting is completed.
本発明によれば、ツールに吸着保持されたチップを、順次、基板に加圧および加熱していく際に、ボンディングヘッドの給電線の向きが、チップの実装済みの実装箇所の方向になるように実装するので、給電線からの輻射熱が、未実装箇所の熱硬化性樹脂に影響を与えることが無い。また、基板の外縁の実装箇所に実装する場合は、基板の外側には実装箇所がないので、その方向に給電線を向けても、未実装箇所の熱硬化性樹脂に影響を与えることが無い。 According to the present invention, when the chips sucked and held by the tool are sequentially pressed and heated on the substrate, the direction of the power supply line of the bonding head becomes the direction of the mounting portion where the chips are mounted. Therefore, the radiant heat from the feeder does not affect the thermosetting resin in the unmounted portion. Also, when mounting at the mounting location on the outer edge of the board, there is no mounting location on the outside of the board, so even if the feed line is directed in that direction, it does not affect the thermosetting resin in the unmounted location .
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、本発明の実装装置1の概略側面図である。図1において、実装装置1に向かって左右方向をX軸、前後方向をY軸、X軸とY軸で構成されるXY平面に直交する軸をZ軸(上下方向)、Z軸周りをθ軸とする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of a
実装装置1は、基板6を吸着保持する基板ステージ10と、チップ2を吸着保持するボンディングヘッド8と、チップ2と基板6に設けられた位置合わせマークを認識する2視野カメラ13と、実装装置1全体を制御する制御部20とから構成されている。
The
基板ステージ10は、図示していない吸引ポンプなどの吸引手段と配管が接続されており、基板ステージ10上の基板6を吸着保持することが出来る。また、基板ステージ10は、水平方向(XY方向)に移動可能になっている。
The
基板6には、複数の実装箇所が設けられている。1例として図2に基板の概略平面図を示す。図2の例は、実装箇所が12カ所の例で、各実装箇所は101、102,〜112で示す部分となる。実装箇所101〜112には、予め、熱硬化性樹脂4が所定の部分に充填されている。各実装箇所には、チップ2のバンプ3と接続する電極5が設けられている。
A plurality of mounting locations are provided on the
ボンディングヘッド8は、上下方向(Z方向)及び回転方向(θ方向)に移動可能で、ボンディングヘッド8の先端のツール9に吸着保持されたチップ2を、基板6に加圧および加熱することが出来るようになっている。ボンディングヘッド8の下部には加熱手段12が取り付けられている。図3に加熱手段12の概略平面図を示す。加熱手段12は、加熱部15とリード引き出し部16の2つの部分から構成されている。加熱部15にはリード引き出し部16から導入した抵抗線17がつづら折り状態で埋め込まれている。つづら折り状態の部分は、図3の点線で囲まれた加熱有効エリア18となっている。加熱部15は、ボンディングヘッド8およびツール9の取り付け面と一致している。リード引き出し部16は、ボンディングヘッド8から側方に突き出した部分となっており、抵抗線17への給電線19が上部から接続されている。加熱手段12の下側には、ツール9が取り付けられている。
The bonding head 8 is movable in the vertical direction (Z direction) and the rotation direction (θ direction), and the
加熱手段12の熱は、ツール9に伝わり、ツール9に吸着保持されているチップ2を加熱する。リード引き出し部16は、ボンディングヘッド8から側方に突出しているため、リード引き出し部16からの輻射熱が隣接する基板6の実装箇所に影響を与えてしまう問題が発生する。そのため、本発明では以下に説明する実装方法を行う。
The heat of the heating means 12 is transmitted to the
図4に本発明の実装方法の動作フローチャートと、図5に基板6の平面図を示す。
FIG. 4 shows an operation flowchart of the mounting method of the present invention, and FIG. 5 shows a plan view of the
まず、基板ステージ10に熱硬化性樹脂4が充填済みの基板6を吸着保持する(SP01)。
First, the
次に、チップ搬送手段からチップ2をボンディングヘッド8が受け取り、ツール9に吸着保持する(SP02)。
Next, the bonding head 8 receives the
次に、ボンディングヘッド8を所定の高さまで下降させ、基板6とチップ2との間に、2視野カメラ13を挿入する(SP03)。
Next, the bonding head 8 is lowered to a predetermined height, and the two-
次に、2視野カメラ13で認識した基板6の実装対象箇所のアライメントマークとチップ2のアライメントマークに基づいて、基板ステージ10を水平方向(XY方向)に、およびボンディングヘッド8を回転方向(θ方向)に移動させて、位置合わせを行う(SP04)。位置合わせが完了すると、2視野カメラ13は、基板6とチップ2の間から退避する。
Next, based on the alignment mark of the mounting target portion of the
次に、ボンディングヘッド8の加熱手段12の通電を開始し、ツール9を所定の温度まで昇温する(SP05)。
Next, energization of the heating means 12 of the bonding head 8 is started, and the
次に、ボンディングヘッド8を下降させて所定の荷重で所定時間、図5(a)に示す実装箇所101の電極5に加圧する(SP06)。加圧および加熱にともない、実装箇所101の熱硬化性樹脂4が加熱硬化する。図5の実装箇所101には、加熱手段12の向きがわかるように、点線で加熱手段12の形状を示した。加熱手段12の加熱部15が実装箇所101の上部となり、リード引き出し部16は、基板6の外縁側になるように加熱手段12の方向が向けられている。
Next, the bonding head 8 is lowered and pressurized to the
次に、ボンディングヘッド8を上昇させ、加熱手段12の通電を切り、基板6に次の実装箇所があるかどうか確認する(SP07)。 Next, the bonding head 8 is raised, the heating means 12 is turned off, and it is confirmed whether or not there is a next mounting location on the substrate 6 (SP07).
実装箇所が残っている場合(SP07で「あり」の場合)、基板ステージ10を移動させ隣の実装箇所102の上にボンディングヘッド8が来るように位置決めする(SP08)。ボンディングヘッド8と基板6の実装箇所102の位置関係を図5(b)に示す。加熱手段12のリード引き出し部16は、既に実装が完了した実装箇所101の方向に向けられている。そのため、リード引き出し部16からの輻射熱は、実装箇所101に影響を与えるが、熱硬化性樹脂4が充填済みのチップ未実装箇所には影響を与えることが無い。
If the mounting location remains (in the case of “Yes” in SP07), the
次に、ST02に戻り、チップ2の実装を続行する。実装が完了する毎に、基板ステージ10を、ボンディングヘッド8が実装箇所103,104,・・112の順になるように位置合わせし、加熱手段12のリード引き出し部16が、チップ実装が完了した方向に向けられるようにする。なお、チップ実装箇所が基板6の外縁部(例えば、実装箇所105、109)の場合は、引き出し部16が基板6の外側の向きになるように位置合わせされる。このボンディングヘッド8の移動順を図5(b)に矢印で示す。
Next, returning to ST02, the mounting of the
上記のような実装方法を行うことにより基板6の未実装箇所に充填された熱硬化性樹脂4に加熱手段12のリード引き出し部16からの輻射熱の影響を与えること無く、実装を完了することが出来る。
By performing the mounting method as described above, the mounting can be completed without affecting the thermosetting resin 4 filled in the unmounted portion of the
1 実装装置
2 チップ
3 バンプ
4 熱硬化性樹脂
5 電極
6 基板
8 ボンディングヘッド
9 ツール
10 基板ステージ
12 加熱手段
13 2視野カメラ
15 加熱部
16 リード引き出し部
17 抵抗線
18 加熱有効エリア
19 給電線
20 制御部
101〜112 実装箇所
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記基板を吸着保持し、水平方向に移動可能な基板ステージと、
前記チップを吸着保持するツールと、抵抗線への給電により加熱され前記ツールを介して前記チップを加熱する加熱手段とを有し、前記チップを前記基板に加圧および加熱するボンディングヘッドと、
前記基板ステージと前記ボンディングヘッドを制御する制御部とを備え、
前記ボンディングヘッドの側方に、前記抵抗線に給電線を接続するためのリード線引き出し部を突き出して設け、
前記ツールが吸着保持した前記チップを前記基板に順次実装する際に、前記リード線引き出し部の向きが、実装箇所がない方向か、実装が完了した実装箇所の方向となるよう、前記制御手段が前記基板ステージの移動を制御する実装装置。 A mounting device for sequentially mounting chips on a substrate having a plurality of mounting locations,
A substrate stage that holds the substrate by suction and is movable in a horizontal direction;
A bonding head that pressurizes and heats the chip to the substrate, and includes a tool that holds the chip by suction, and a heating unit that is heated by power supply to a resistance wire and heats the chip via the tool.
A controller for controlling the substrate stage and the bonding head;
On the side of the bonding head, a lead wire lead-out portion for connecting a power supply line to the resistance wire is projected and provided,
When the chips sucked and held by the tool are sequentially mounted on the substrate, the control means is configured so that the lead wire lead-out portion is oriented in a direction where there is no mounting location or a mounting location where mounting is completed. A mounting apparatus for controlling movement of the substrate stage.
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