JP2018129436A

JP2018129436A - 実装装置

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Publication number: JP2018129436A
Application number: JP2017022275A
Authority: JP
Inventors: 幸治西村; Koji Nishimura; 晴　孝志; Takashi Harai; 孝志晴; 武士松本; Takeshi Matsumoto; 幹夫川上; Mikio Kawakami
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-09
Also published as: JP6881995B2

Abstract

【課題】基板に複数種類の半導体チップを積層実装するのに際して、実装品質を確保して生産性を向上できる実装装置を提供すること。【解決手段】基板を供給する基板供給部と、半導体チップを供給するチップ供給部と、前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを加熱圧着するボンディングヘッドの組み合わせからなる実装部と、前記実装部で半導体チップを実装した基板を回収する基板回収部と、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段を制御する搬送制御部とを備えた実装装置であって、前記実装部が複数個所に配置され、前記基板供給部から供給された基板を、複数個所の何れの実装部に搬送するかを前記搬送制御部が選択する実装装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明はバンプを有する半導体チップを基板にフリップチップ実装する実装装置に関する。より詳しくは、基板に複数の半導体チップを積層実装する実装装置に関する。

フリップチップ実装は、ボンディングワイヤを用いないことからチップサイズに近いパッケージ化が可能であり、電子部品の小型化に適した実装方法として適用範囲を広めている。

フリップチップ実装は、図１０（ａ）に示すようにバンプＢを有する半導体チップＣを基板Ｗに加熱圧着することで、溶融させたバンプＢを基板Ｗの電極Ｅと接合させ、半導体チップCを基板Wに実装（図１０（ｂ））するものである。フリップチップ実装は、図１１に一例を示すような実装装置１００によって行なわれる。

実装装置１００では、基板供給部４００が供給した基板Ｗをステージ８１０が保持し、ボンディングヘッド８４０が、吸着保持した半導体チップＣを加熱圧着して実装するものである。半導体チップＣは、1つずつチップ供給部５００からボンディングヘッド８４０の先端部に供給される。通常、半導体チップＣは１枚の基板Ｗの複数個所に実装され、複数個所への実装が完了後に基板Ｗは基板回収部６００に運ばれる。ここで、ボンディングヘッド８４０は加熱圧着を行なうための剛性が必要であることから、基板Ｗの複数個所に半導体チップＣを実装するのに際しては、ボンディングヘッド８４０は固定状態で、ステージ８１０の移動により位置決めを行うのが一般的である。

ところで、フリップチップ実装の生産性向上を狙って、図１２の実装装置２００のように、１台の実装装置に複数のボンディングヘッド（ボンディングヘッド８４１およびボンディングヘッド８４２）を備えた構成も公知となっている（例えば特許文献１）。

実装装置２００のような構成においては、一方のボンディングヘッドが加熱圧着を行なっている間に、他方のボンディングヘッドは次の半導体チップＣを吸着保持可能な温度まで冷却することが出来るので、何れかのボンディングヘッドが常に熱圧着を行なうことが出来るという長所がある。更に、基板供給部４００、チップ供給部５００、基板回収部６００およびステージ８１０を共有しているので、装置コストアップ分を上回る生産性向上効果が得られる。

国際公開第２０１４／１５７１３４号

電子部品の高密度実装化に伴い、フリップチップ実装で、貫通電極等を有する半導体チップＣを基板Ｗ上に積層する三次元実装に対する要望が高まっている。三次元実装では、図１３（ａ）のように基板Ｗ上に実装するベース半導体チップＣＢとベース半導体チップＣＢの上に実装するトップ半導体チップＣＴの種類が異なる場合もあるが、同一仕様の半導体チップＣを積層実装する場合や、図１３（ｂ）のように同一仕様のトップ半導体チップＣＴをベース半導体チップＣＢ上に積層実装する場合もある。

ここで、トップ半導体チップＣＴを仕様の異なるベース半導体チップＣＢ上に実装する場合は、半導体チップ供給の効率化の観点から、基板Ｗの所定個所全てにベース半導体チップＣＢを実装した基板Ｗを基板回収部６００で基板マガジンラックＭに回収後、同基板マガジンラックＭから基板供給部４００が基板Ｗをステージ８１０に供給してトップ半導体チップＣＴを実装するプロセスが用いられる。一方において、同一仕様の半導体チップＣ（トップ半導体チップＣＴ）を積層実装する場合は、実装精度確保の観点から、ステージ８１０を固定した状態で、同一ヘッドが必要段数の半導体チップＣ（トップ半導体チップＣＴ）を熱圧着することが好ましい。

このため、図１２のような実装装置２００では、複数のボンディングヘッドが固定されていれば、同一仕様の半導体チップを複数積層する場合、一方のボンディングヘッドが吸着面冷却から熱圧着動作に至る一連の動作を複数回繰り返し行なっている間、他方のボンディングヘッドは待機状態となってしまう。すなわち、ボンディングヘッド８３１とボンディングヘッド８３２があるにも係らず基板Ｗ１枚を対象とするため、同一仕様の半導体チップを複数段積層実装する用途において、実装装置２００のような構成では装置コストアップ分に見合う生産性向上効果が得られない。

一方、トップ半導体チップＣＴが異なる仕様のベース半導体チップＣＢ上に実装する場合には、複数のボンディングヘッド間の機差が実装品質に悪影響を及ぼすことがある。すなわち、ベース半導体チップＣＢを熱圧着したボンディングヘッドと、トップ半導体チップＣＴを熱圧着するボンディングヘッドが異なると、接合不良や何れかの半導体チップに割れが生じることがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板に複数種類の半導体チップを積層実装するのに際して、実装品質を確保して生産性を向上できる実装装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
基板を供給する基板供給部と、半導体チップを供給するチップ供給部と、
前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを加熱圧着するボンディングヘッドの組み合わせからなる実装部と、前記実装部で半導体チップを実装した基板を回収する基板回収部と、前記基板を搬送する基板搬送手段と、前記基板搬送手段を制御する搬送制御部とを備えた実装装置であって、
前記実装部が複数個所に配置され、前記基板供給部から供給された基板を、複数個所の何れの実装部に搬送するかを前記搬送制御部が選択する実装装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の実装装置であって、
前記基板供給部が供給した基板を識別する基板識別部を更に備え、
前記搬送制御部が、前記基板識別部が識別した基板毎の基板識別情報を記憶する機能と、基板毎に、複数個所の実装部の何れで半導体チップの実装を行なったかを、前記基板識別情報に関連付けて記憶する実装装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の実装装置であって、
前記半導体チップを実装後の基板を用い、別の半導体チップを前記半導体チップ上に積層して実装する際、前記基板識別情報に基づいて、前記搬送制御部が、前記基板を複数個所の何れの実装部に搬送するかを判定して選択する実装装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかにに記載の実装装置であって、
複数個所の実装部個々に、前記ステージの他に、予備ステージを備えた実装装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４記載のいずれかに実装装置であって、
同一の実装部から前記基板回収部への基板の搬送が連続しないよう、前記基板搬送手段を前記搬送制御部が制御する実装装置である。

本発明により、基板に複数種類の半導体チップを積層実装するのに際して、実装品質を確保して生産性を向上できる実装装置が提供できる。

本発明の実施形態に係る実装装置の構成を示す概略図である。本発明の実施形態に係る基板搬送を制御する搬送制御部について説明するブロック図である。本発明の実施形態での基板搬送状態の説明で（ａ）初期状態（ｂ）１枚目の基板の実装部への搬送（ｃ）１枚目の基板搬送後を示す図である。本発明の実施形態での基板搬送状態の説明で（ｄ）２枚目の基板の実装部への搬送（ｅ）２枚目の基板搬送後（ｆ）１枚目の基板回収と３枚目の基板の実装部への搬送を示す図である。本発明の実施形態での基板搬送状態の説明で（ｇ）３枚目の基板の実装部への搬送後（ｈ）２枚目の基板回収と４枚目の基板の実装部への搬送（ｉ）枚目の基板の実装部への搬送後を示す図である。本発明の実施形態において基板にベース半導体チップを実装する際の基板搬送動作を簡略的に示す図である。本発明の実施形態においてベース半導体チップを実装した基板にトップ半導体チップを実装する際の基板搬送動作を簡略的に示し、定常状態を説明する図である。本発明の実施形態においてベース半導体チップを実装した基板にトップ半導体チップを実装する際の基板搬送動作を簡略的に示し、非定常状態対応の一例を説明する図である。本発明の実施形態においてベース半導体チップを実装した基板にトップ半導体チップを実装する際の基板搬送動作を簡略的に示し、非定常状態対応の別の例を説明する図である。（ａ）フリップチップ接合に用いる半導体チップと基板を説明する図であり（ｂ）半導体チップを基板に実装した状態を示す図である。フリップチップ実装を行なう実装装置の一例を示す図である。フリップチップ実装の生産性向上（ａ）（ｂ）

本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明に係る実装装置の一例を示す図である。図１の実装装置１は、図１０（ａ）のような、バンプＢを有する半導体チップＣを基板Ｗに加熱圧着することで、溶融させたバンプＢを基板Ｗの電極Ｅに接合させて、図１０（ｂ）のように半導体チップＣを基板Ｗに実装させるものである。また、実装装置１は図１３（ａ）のように、ベース半導体チップＣＢが実装された基板Ｗにトップ半導体チップＣＴを実装させることもできる。

実装装置１は、架台２、フレーム３、基板供給部４、チップ供給部５、基板収納部６、基板搬送手段７、実装部８（８Ａおよび８Ｂ）、基板識別部９および搬送制御部１０（図２）を備えている。

架台２はフレーム３を支持しており、架台２およびフレーム３は実装装置１の主な構造体であり、チップ供給部５、基板搬送手段７、実装部８および基板識別部９を支持している。

基板供給部４は、基板Wが収納された基板用マガジンラックＭから基板Wを１枚ずつ順次取り出して供給する機能を有するものである。

チップ供給部５は、ダイシングされたウェハ等から半導体チップＣをピックアップして、実装部８（８Ａまたは８Ｂ）のボンディングヘッド８４（８４Ａまたは８４Ｂ）の先端部に受け渡す機能を有するものである。

基板回収部６は、基板Ｗを基板用マガジンラックＭに収納する機能を有するものである。また、基板搬送手段７は、基板Ｗを基板供給部４から実装部８（８Ａまたは８Ｂ）に搬送する機能と、基板Ｗを実装部８（８Ａまたは８Ｂ）から基板回収部６に搬送する機能を有するものである。図１の実装装置１では、基板搬送手段７は、基板供給部４から基板回収部６に至る搬送手段７０、搬送手段７０と実装部８Ａの間で基板を搬送する搬送手段７Ａ、搬送手段７０と実装部８Ｂの間で基板を搬送する搬送手段７Ｂから成る構成としているが、これに限定されるものではなく、基板Ｗを基板供給部４、実装部８（８Ａまたは８Ｂ）および基板回収部６の間で移動させる機能を有していればよい。

実装部８は、ステージ８１（ステージ８１Ａ、ステージ８１Ｂ）、ボンディングツール８３（ボンディングツール８３Ａ、ボンディングツール８３Ｂ）、ボンディングヘッド８４（ボンディングヘッド８４Ａ、ボンディングヘッド８４Ｂ）を基本構成要素とする。本発明で対象とするのは、複数の実装部８を備えた実装装置であり、図１の実装装置１では、２箇所に実装部８Ａおよび実装部８Ｂを配置した構成を示している。以下の説明では、実装部８Ａと実装部８Ｂに特有の動作を説明する場合は、ＡおよびＢを付記するが、共通する機能の説明に際しては実装部８のように記す。これは、実装部８Ａおよび実装部８Ｂを構成する各要素についても同様である。

ステージ８１は基板Ｗを吸着保持するとともに、基板Ｗを面内方向で移動させ、半導体チップＣを実装すべき位置を変更する機能を有している。ボンディングツール８３は、ボンディングヘッドを基板Ｗに垂直な方向に移動し、加圧する機能を有している。ボンディングヘッド８４は、半導体チップＣを吸着保持する機能を有し、ボンディングツール８３を下降させることで、半導体チップＣをステージ８１上の基板Ｗに加圧することが出来る。更に、ボンディングヘッド８４はヒータを内蔵しており、保持した半導体チップＣを加熱することが出来る。すなわち、ボンディングヘッド８４は半導体チップＣを加熱圧着する機能を有している。また、実装部８は予備ステージ８２を備えていても良い。予備ステージ８２は基板Ｗを予備加熱する機能を有していることが望ましく、予備加熱した基板Ｗは熱圧着時の時間を（予備加熱なしに比べて）短縮できるメリットがある。

基板識別部９は、画像認識等で基板を識別する機能を有するもので、一例として基板に付与された基板識別情報であるロットナンバー等を読み取るバーコードリーダーが該当するが、これに限定されるものではない。

搬送制御部１０は、基板供給部４、基板回収部６および基板搬送手段７等を制御して、基板Ｗの移動を管理するものである。搬送制御部１０は、実質的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続された構成であってもよく、あるいはワンチップＬＳＩ等からなる構成であってもよい。搬送制御部１０は、基板供給部４、基板回収部６および基板搬送手段７等を制御するために種々のプログラムやデータが収納されている。

搬送制御部１０は、基板供給部４、基板回収部６、基板搬送手段７（搬送手段７０、搬送手段７Ａ、搬送手段７Ｂ）、実装部８Ａ、実装部８Ｂ、基板識別部９に接続されている。

搬送制御部１０は、基板供給部４と基板搬送手段７を制御することで基板Ｗを基板用マガジンラックＭから１枚ずつ基板搬送手段に受け渡すことが出来、基板回収部６と基板搬送手段７を制御することで、基板Ｗを基板搬送手段７から１枚ずつ基板用マガジンラックＭに収納することが出来る。

搬送制御部１０は、基板Ｗに半導体チップＣを熱圧着するのに際して、実装部８Ａか実装部８Ｂの何れかを選択する機能を有し、この選択結果に基づき基板搬送手段７を制御して、基板を実装部８Ａか実装部８Ｂの何れかに搬送する。

搬送制御部１０は、基板識別部９が読み込んだ、基板Ｗを識別する情報（以後は基板識別情報と記す）を記憶する機能を有する。また、基板Ｗ毎に、半導体チップＣを実装したのが、実装部８Ａと実装部８Ｂの何れであるかを関連付けて記憶する機能も有している。

以下では、図３から図５用いて、本発明に係る実装装置１で、順次供給される基板Ｗに半導体チップＣを実装する際の、基板Ｗの搬送について説明する。ここで、図３から図５の各図は、実装装置１を上面（基板Ｗの面に対して垂直上方）からみた概略図である。また、基板Ｗに関して「１枚目の基板」、「２枚目の基板」というような表記（および図中のシャープ後の番数）をするが、ここでいう何枚目というのは、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭから順次供給する際の順番を記したものである。

図３（ａ）は、実装装置１による実装作業が開始される前の状態を示しており、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭに（半導体チップＣを実装していない）基板Ｗが満載された状態で、基板回収部６側の基板用マガジンラックＭは空の状態である。また、実装部８Ａおよび実装部８Ｂの何れにも基板Ｗは配置されていない。

図３（ａ）の状態から、実装装置１の搬送制御部１０は、基板供給部６および基板搬送手段７を制御して、１枚目の基板Ｗを実装部８Ａのステージ８１Ａに配置する（図３（ｂ））。この際、基板識別部９は基板Ｗを識別する基板識別情報を読取り、この基板Ｗの搬送先である実装部８Ａを基板識別情報に関連付けて記憶する。また、搬送制御部１０は、ステージ８１Ａ上に基板Ｗが存在することを認識する。なお、本実施形態において、１枚目の基板Ｗを実装部８Ａ側に搬送したが、図３（ａ）のように実装部８Ａおよび実装部８Ｂの何れにも基板Ｗがない状態からの開始であれば、１枚目の基板Ｗを実装部８Ｂ側に搬送してもよく、この場合は図３（ｂ）から図５（ｉ）の説明での実装部８Ａと実装部８Ｂを読み替えればよい。

図３（ｂ）のように基板Ｗを搬送した後の状態を示したのが図３（ｃ）である。図３（ｃ）の状態では、実装部８Ａは１枚目の基板Ｗへの半導体チップＣの実装を開始できる。また、図３（ｃ）の状態において、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭでは２枚目の基板Ｗが供給できる状態になっている。

図３（ｃ）の状態から実装部８Ａが１枚目の基板Ｗに半導体チップＣの実装を行なっている一方で、基板供給部４および基板搬送手段７は稼働可能な状態である。ここで、搬送制御部１０は、実装部８Ａ側に基板Ｗが存在していることを認識しているので、基板供給部６および基板搬送手段７を制御して、２枚目の基板Ｗを（基板Ｗが存在しない）実装部８Ｂのステージ８１Ｂに配置する（図４（ｄ））。この際、基板識別部９は２枚目の基板Ｗを識別する基板識別情報を読取り、この基板Ｗの搬送先である実装部８Ｂを基板識別情報に関連付けて記憶する。

図４（ｄ）のように基板Ｗを搬送した後の状態を示したのが図４（ｅ）である。図４（ｅ）の状態において、実装部８Ａは１枚目の基板Ｗに半導体チップＣの実装を行なっており、実装部８Ｂは２枚目の基板Ｗへの半導体チップＣの実装を開始できる。また、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭでは３枚目の基板Ｗが供給できる状態になっている。

図４（ｅ）の状態で、実装部８Ａが基板Ｗの実装が完了すると、搬送制御部１０は実装部８Ａからの信号により、実装ステージ８１Ａから基板Ｗを移載可能であることを認識する。また、実装部８Ｂで基板Ｗへの半導体チップＣの実装を行なっていても、基板搬送手段７および基板回収部６は稼働可能な状態なので、搬送制御部１０は搬送手段７および基板回収部６を制御して、実装部８Ａで実装が完了した（１枚目の）基板Ｗを基板回収部６側の基板用マガジンラックＭに収納する（図４（ｆ）の丸数字１）。この段階で搬送制御部１０はステージ８１Ａ上に基板Ｗが存在しないことを認識している。この後、搬送制御部１０は、ステージ８１Ｂに基板Ｗが存在していることも認識しているので、基板供給部４および基板搬送手段７を制御して、３枚目の基板Ｗを実装部８Ａのステージ８１Ａに配置する（図４（ｆ）の丸数字２）。この際、基板識別部９は３枚目の基板Ｗを識別する基板識別情報を読取り、この基板Ｗの搬送先である実装部８Ａを基板識別情報に関連付けて記憶する。

図４（ｆ）のように基板Ｗを搬送した後の状態を示したのが図５（ｇ）である。図５（ｇ）の状態において、実装部８Ｂは２枚目の基板Ｗに半導体チップＣの実装を行なっており、実装部８Ａは３枚目の基板Ｗへの半導体チップＣの実装を開始できる。また、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭでは４枚目の基板Ｗが供給できる状態になっている。

図５（ｇ）の状態で、実装部８Ｂが基板Ｗの実装が完了すると、搬送制御部１０は実装部８Ｂからの信号に基づいて、実装ステージ８１Ｂから基板Ｗを移載可能であることを認識する。また、実装部８Ａで基板Ｗへの半導体チップＣの実装を行なっていても、基板搬送手段７および基板回収部６は稼働可能な状態なので、搬送制御部１０は搬送手段７および基板回収部６を制御して、実装部８Ｂで実装が完了した（２枚目の）基板Ｗを基板回収部６側の基板用マガジンラックＭに収納する（図５（ｈ）の丸数字１）。この段階で搬送制御部１０はステージ８１Ｂ上に基板Ｗが存在しないことを認識している。この後、搬送制御部１０は、ステージ８１Ａに基板Ｗが存在していることも認識しているので、基板供給部４および基板搬送手段７を制御して、４枚目の基板Ｗを実装部８Ｂのステージ８１Ｂに配置する（図５（ｈ）の丸数字２）。この際、基板識別部９は４枚目の基板Ｗを識別する基板識別情報を読取り、この基板Ｗの搬送先である実装部８Ｂを基板識別情報に関連付けて記憶する。

図５（ｈ）のように基板Ｗを搬送した後の状態を示したのが図５（ｉ）である。図５（ｈ）の状態において、実装部８Ａは３枚目の基板Ｗに半導体チップＣの実装を行なっており、実装部８Ｂは４枚目の基板Ｗへの半導体チップＣの実装を開始できる。また、基板供給部４側の基板用マガジンラックＭでは５枚目の基板Ｗが供給できる状態になっている。

図５（ｈ）の状態は、基板回収部６側の基板用マガジンラックＭに収納された基板Ｗが存在することを除き、図４（ｅ）の状態と同じである。したがって、この後、搬送制御部１０は、図４（ｆ）から図５（ｈ）の動作を繰り返すことになる。

以上、図３から図５を用いて、実装装置１が基板Ｗに半導体チップＣを実装する際の基板Ｗの配置変化について説明したが、これを基板搬送動作に着目して簡略的に示したのが図６である（図７、図８および図９も同様に基板搬送動作を簡略的に示す）。図３（ｂ）の基板搬送動作は図６のステップ１、図４（ｄ）の基板搬送動作は図６のステップ２、図４（ｆ）の基板搬送動作は図６のステップ３およびステップ４、図５（ｈ）の基板搬送動作は図６のステップ５およびステップ６に相当する。なお、図６のステップ７およびステップ８は、ステップ３およびステップ４と同じ内容であり、以後はステップ５およびステップ６と同じ基板搬送動作が続く。すなわち、ステップ３からステップ６が繰り返されるよう、搬送制御部１０は図６の右端に記した基板搬送手段動作パターンにおいて、パターン２Ａ、パターン１Ａ、パターン２Ｂ、パターン１Ｂの順を繰り返すような制御を行なう。

ところで、図３から図５および図６では、基板供給部４は半導体チップＣを実装していない基板Ｗを供給している。このため、供給される基板Ｗは実装部８Ａと実装部８Ｂの空いている方に搬送すればよい。しかし、実装部８Ａまたは実装部８Ｂで半導体チップＣを実装した基板Ｗの半導体チップ上に別の半導体チップＣを積層するような実装を行なう場合においては、基板Ｗ毎に実装部８Ａと実装部８Ｂの何れかを誤ると実装品質不良が生じることがある。すなわち、実装部８Ａと実装部８Ｂは同一仕様で精密加工したとしても、ステージ８１面に対するボンディングヘッド８４の角度や、ステージ８１面の平坦性等に調整困難な差異を生じ、この差異が積層実装において半導体チップ割れや接合不良等を誘起することがある。このため、積層実装を行なう際は、同一の実装部で行なうことが望ましい。

そこで、ベース半導体チップＣＢが実装された状態の基板Ｗにトップ半導体チップＣＴを実装して図１３のようにする例について、図７を用いて説明する。

図７において、（基板）Ｗの後の括弧内に記されている白丸および黒丸はベース半導体チップＣＢを実装した実装部を区別するために便宜上記したものであり、白丸は実装部８Ａでベース半導体チップＣＢの実装を行なった基板Ｗで、黒丸は実装部８Ｂでベース半導体チップＣＢの実装を行なった基板Ｗである。また、白丸および黒丸に続いて記されている数値は、基板マガジンラックＭから取り出した順番を記してある。すなわち、白丸のｎ（ｎ＝１、２、・・）は、基板マガジンラックＭから基板供給部４によって供給される、ベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装した基板Ｗのｎ枚目を表しており、黒丸のｎ（ｎ＝１、２、・・）も同様である。

ここで、ベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装したか、実装部８Ｂで実装したかは、搬送制御部１０が基板識別情報と関連付けて記憶している。そのため、基板識別部９が各基板Ｗの基板識別情報を読取ることで、搬送制御部１０は各々の基板Ｗを実装部８Ａと実装部８Ｂの何れに搬送するかを判定して選択し、基板搬送手段７を制御する。具体的には、図７に示すように、ベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装した基板Ｗは実装部８Ａに搬送し、ベース半導体チップＣＢを実装部８Ｂ実装した基板Ｗは実装部８Ｂ搬送する。

なお、基板Ｗにベース半導体チップＣＢを実装するに際しては、前述のように、図６のパターン２Ａ、パターン１Ａ、パターン２Ｂ、パターン１Ｂの順番を繰り返すため、基板回収部６側の基板マガジンラックＭには、実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗと実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗが交互に収納される。このため、実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗと実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗが交互に収納された基板マガジンラックＭを基板供給部４側に配置して、トップ半導体チップＣＴを実装するのに際しては、基板マガジンラックＭから供給される最初の基板Ｗが、実装部８Ａと実装部８Ｂの何れで実装されたものかを判定すれば、後は実質的にベース半導体基板ＣＢを実装するのと同じ基板搬送動作となる。実際に、図７の例では、基板マガジンラックＭから供給される最初の基板Ｗがベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装したものであることから、基板搬送動作は図６に示したものと同じである。

しかし、基板Ｗにベース半導体チップＣＢを実装するに際して、何らかのトラブルにより、実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗと実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗが交互に収納されず、実装部８Ａまたは実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗが連続して、基板マガジンラックＭに収納されてしまうことがある。このような基板マガジンラックＭが、基板供給部４側に配置された場合における基板搬送動作例を示したのが図８である。

図８では、ベース半導体チップＣＢを実装部８Ｂで実装した基板Ｗの１枚目と２枚目が連続した場合を示している。

図８のステップ３において、本来ならば基板供給部４で供給準備態勢にあるのは、実装部８Ａで（ベース半導体チップＣＢの）実装を行なった基板Ｗであるべきなのに、実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗとなっている。この段階では、実装部８Ｂのステージ８１Ｂに配置された基板Ｗへのトップ半導体チップＣＴの実装を行なっており、搬送制御部１０は基板Ｗを基板回収部６に搬送可能な状態ではないことを認識している。一方において、基板識別部９が読込んだ基板識別記号から、搬送制御部１０は基板供給部４が供給した基板Ｗを実装部８Ｂ側に搬送すべきと判断している。そこで、図１の実装装置１のように、予備ステージ８２（８２Ａ、８２Ｂ）を備えている場合においては、図８のステップ４のように、基板Ｗを基板識別部９から実装部８Ｂのステージ８２Ｂに配置する。ここで、予備ステージ８２（８２Ａ、８２Ｂ）はステージ８１（８１Ａ、８１Ｂ）に隣接しており、基板Ｗを加熱保温する機能を有していてることが望ましい。予備ステージ８２がステージ８１に隣接していれば、ステージ８１から基板Ｗを移動させた後の、次に実装を基板Ｗを配置するまでの時間を短縮できる。また、予備ステージ８２が加熱保温機能を有していれば、半導体チップＣを実装する前のステージ８１による基板Ｗ加熱を短縮することができる。

図８のステップ４で、基板Ｗを予備ステージ８２Ｂに配置した後は、ステージ８１Ｂ上でトップ半導体チップＣＴの実装が完了した段階で、ステージ８１Ｂに配置された基板Ｗを基板回収部６に向け搬送する（図８のステップ５）。その後、予備ステージ８２Ｂに配置された基板Ｗをステージ８１Ｂに移載する（図８のステップ６）。

その後は、実装部８Ｂのステージ８１Ｂ上の基板Ｗにトップ半導体チップＣＴを実装する一方で、基板供給部４が供給した基板Ｗを基板識別部９の読取り結果に基づき、搬送制御部１０により搬送先が判定して選択される。基板供給部４が供給する基板Ｗがベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装したものであるならば、基板Ｗは基板識別手段９から実装部８Ａのステージ８１Ａに搬送する（図８のステップ７）。以後、実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗと実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗが交互に供給されるのであれば、基板搬送手段の動作パターンは、パターン２Ｂ、パターン１Ｂ、パターン２Ａ、パターン１Ａの繰り返しとなる。

ところで、図８のステップ４で予備ステージ８２Ｂに基板Ｗを配置した段階で、ステージ８１Ｂ上の基板Ｗの実装完了までの待ち時間が長く、（基板識別部９で識別した）次の基板Ｗがベース半導体チップＣＢを実装部８Ａで実装したものであるならば、図９のステップ５のように、基板識別部９から実装部８Ａのステージ８１Ａへの基板搬送を先行させてもよい。

このような動作を行なった後は、図９のステップ６からステップ９のような基板搬送動作となる。このため、実装部８Ａで実装を行なった基板Ｗと実装部８Ｂで実装を行なった基板Ｗが交互に供給されるのであれば、図９のパターン１Ａ、パターン２Ｂ、パターン４Ｂ、パターン２Ａ、パターン３Ｂの繰り返しとなり、予備ステージ８２Ｂを利用する状況が続く。ただし、ベース半導体チップＣＢの実装を実装部８Ａで行なった基板Ｗが２枚連続で供給された場合は、予備ステージ８２Ｂを用いない状態に戻るようにすることも可能である。

以上、図１の実装装置１のように予備ステージ８２（８２Ａ、８２Ｂ）を備えた例について説明したが、予備ステージ８２（８２Ａ、８２Ｂ）がない場合も本発明は有効である。予備ステージ８２がない場合は、図８（および図９）のステップ３において、ステージ８１Ｂで実装を行なっている基板Ｗを基板回収部６に搬送するまで、次の基板Ｗを基板識別部９で待機させることになる。このため、予備ステージ８２がない場合は、次に配置すべき基板Ｗの搬送に要する時間および予備加熱時間を短縮することは出来ない。ただし、予備ステージ８２のない構成であったとしても、基板識別部９で読み込んだ基板識別情報に基づいて基板Ｗの搬送先を判定すれば、ベース半導体チップＣＢとトップ半導体チップＣＴの実装を同じ実装部で行なうので、実装不良の発生を抑制できる。

また、本実施形態の実装装置１では、実装部８が２箇所（実装部８Ａと実装部８Ｂ）配置されたものとしたが、実装部８が３箇所以上配置されたものであっても、各実装部８は独立して実装作業が行なえ、ベース半導体チップＣＢにトップ半導体チップＣＴを実装する際にも、実装不良を抑制できるような基板振り分けを行なうことができるので、生産性を更に向上させながら実装品質を維持することが可能となる。

なお、本実施形態においては、ベース半導体チップＣＢとトップ半導体チップＣＴの実装を同じ実装部で行なうことがよいという前提としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、異なる実装部での組み合わせが好ましい場合においても、基板識別情報に基づき何れの実装部に搬送するかを選択する機能は有効である。

１実装装置
２架台
３フレーム
４基板供給部
５チップ供給部
６基板回収部
７基板搬送手段
８、８Ａ、８Ｂ実装部
９基板識別部
１０搬送制御部
８１、８１Ａ、８１Ｂステージ
８２、８２Ａ、８２Ｂ予備ステージ
８３、８３Ａ、８３Ｂボンディングツール
８４、８４Ａ、８４Ｂボンディングヘッド
Ｃ半導体チップ
Ｍ基板用マガジンラック
Ｗ基板

Claims

基板を供給する基板供給部と、
半導体チップを供給するチップ供給部と、
前記基板を保持するステージと、前記半導体チップを加熱圧着するボンディングヘッドの組み合わせからなる実装部と、
前記実装部で半導体チップを実装した基板を回収する基板回収部と、
前記基板を搬送する基板搬送手段と、
前記基板搬送手段を制御する搬送制御部とを備えた実装装置であって、
前記実装部が複数個所に配置され、
前記基板供給部から供給された基板を、複数個所の何れの実装部に搬送するかを前記搬送制御部が選択する実装装置。
請求項１に記載の実装装置であって、
前記基板供給部が供給した基板を識別する基板識別部を更に備え、
前記搬送制御部が、前記基板識別部が識別した基板毎の基板識別情報を記憶する機能と、
基板毎に、複数個所の実装部の何れで半導体チップの実装を行なったかを、前記基板識別情報に関連付けて記憶する実装装置。
請求項２に記載の実装装置であって、
前記半導体チップを実装後の基板を用い、別の半導体チップを前記半導体チップ上に積層して実装する際、
前記基板識別情報に基づいて、前記搬送制御部が、前記基板を複数個所の何れの実装部に搬送するかを判定して選択する実装装置。
請求項１から請求項３のいずれかにに記載の実装装置であって、
複数個所の実装部個々に、前記ステージの他に、予備ステージを備えた実装装置。
請求項１から請求項４記載のいずれかに実装装置であって、
同一の実装部から前記基板回収部への基板の搬送が連続しないよう、前記基板搬送手段を前記搬送制御部が制御する実装装置。