JP2019179805A - チップ部品配置治具およびチップ部品配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水の表面張力の作用を用いてチップ部品を所定位置に配置するのに際して利用でき、水膜の形成が容易な、チップ部品配置治具とチップ部品配置方法を提供すること。【解決手段】チップ部品を平面上の所定位置に配置するチップ部品配置治具１であって、チップ位置決め部１０Ａを形成した平坦な底板１０と、前記底板の周囲を覆う枠１１を備え、前記チップ位置決め部は、チップ部品を配置する配置領域１０１と、前記配置領域を包囲する撥水領域１０２を有し、前記底板の前記配置領域内に、水の浸入を許容する貫通孔１０Ｈを形成したチップ部品配置治具およびこれを用いたチップ部品配置方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ等のチップ部品を、平面上の所定位置に配置する際に用いるチップ部品配置治具と、これを用いたチップ部品配置方法に関する。

半導体素子製造におけるファンアウトプロセスなど、多数の半導体チップを所定のレイアウトに高精度に再配置する用途が拡大している。

半導体チップ等のチップ部品を多数再配置するのに際して、チップ部品１つずつをピックアップして所定位置に配置することは極めて非効率でコスト高になる。そこで、複数のチップ部品を所定位置に高精度で配置する方法が種々検討されている。

なかでも、特許文献１に記載の方法は、基板上のチップ部品を配置する配置領域に予め水膜を形成しておくことにより、チップ部品を搭載する位置が少々ずれていても、水の表面張力の作用により所定の位置に自動的に整合するもので効率的なプロセスである。

ＷＯ２００６／０７７７３９号 特開２０１５−１９２９８４号公報

特許文献１に記載の方法を適用する場合において、個々のチップ部品を配置する配置領域に水膜を形成しておく必要がある。すなわち、チップ部品を配置する基板に、チップ部品の配置に合わせたパターン塗布を高精度に行なっておく必要がある。

基板に高精度なパターン塗布を行なう方法として、特許文献２に記載のキャピラリー塗布等の利用が考えられている。

しかし、キャピラリー塗布を利用した場合においても、各塗布位置の塗布量を適切にコントロールするのは難しい。そこで、塗布量の精度を上げるため塗布スピードを落とすと、１枚の基板への塗布時間が長くなり、初期に塗布した箇所が乾燥してしまうこともある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水の表面張力の作用を用いてチップ部品を所定位置に配置するのに際して利用でき、水膜の形成が容易な、チップ部品配置治具とチップ部品配置方法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、
チップ部品を平面上の所定位置に配置するチップ部品配置治具であって、
平坦な底板と、前記底板上に形成されるチップ位置決め部を備え、前記チップ位置決め部は、チップ部品を配置する配置領域と、前記配置領域を包囲する撥水領域を有し、前記底板の前記配置領域内に、水の浸入を許容する貫通孔を形成したチップ部品配置治具である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチップ部品配置治具であって、
前記底板に、前記チップ位置決め部が複数形成されたチップ部品配置治具である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のチップ部品配置治具を用いたチップ部品配置方法であって、
前記チップ部品配置治具を水平状態で、前記チップ部品配置治具より開口部の大きな水容器に浸漬させ、水面が前記底板上面より高い状態で、前記チップ配置領域に形成された水膜の上にチップ部品を搭載し、前記配置領域に前記チップ部品が位置合わせされた後に、前記水容器を降下させるチップ部品配置方法である。

本発明のチップ部品配置治具およびチップ部品配置方法を用いることにより、チップ部品配置位置間で水膜にバラツキがなく、各チップ部品を高精度かつ容易に所定位置に配置することが可能となる。

本発明の実施形態に係るチップ部品配置治具の、（ａ）上面図であり、（ｂ）断面図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品配置方法を説明するもので、（ａ）チップ部品配置治具と水容器の水面を接近させている状態を示す図であり、（ｂ）水に浸漬させたチップ部品配置用治具を示す図であり、（ｂ）同チップ部品配置治具にチップ部品を搭載する前の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品配置方法を説明するもので、（ｄ）水に浸漬させたチップ部品配置用治具にチップ部品を搭載した直後の状態を示す図であり、（ｅ）同チップに水の表面張力が作用した状態を示す図であり、（ｂ）チップ部品配置治具の所定位置にチップ部品が配置された後に水容器を隔離する状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品配置治具に配置されたチップ部品を基板に転写する工程を説明するものであり、（ａ）チップ部品が所定位置に配置されたチップ部品配置治具に減圧容器を接近させる状態を示す図であり、（ｂ）チップ部品をチップ部品配置治具に吸着固定した状態を示す図であり、（ｃ）チップ部品配置治具に固定されたチップ部品に基板を密着させた状態を示す図であり、（ｄ）吸着固定の解除によりチップ部品が基板に転写された状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るチップ部品配置方法をチップ部品配置治具上面図によって説明するものであり、（ａ）チップ部品配置治具単体であり、（ｂ）水に浸漬した状態を示す図であり、（ｃ）チップ部品を搭載した直後の状態を示すものであり、（ｄ）チップ部品が所定位置に配置された状態を示す図である。

本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係るチップ部品配置治具１を示すもので、図１（ａ）はチップ部品を配置する側から見た上面図、図１（ｂ）は断面図である。チップ部品配置治具１は、底板１０と底板１０を囲う枠１１からなるトレイ形状を基本構造としている。底板１０および枠１１の素材は特に限定するものではないが、通水性がなく寸法安定性と機械的強度に優れたものが好ましい。

図１（ａ）に示すように、チップ部品配置治具１の底板１０の上面には、所定のレイアウトで、チップ部品位置決め部１０Ａが形成されており、チップ部品位置決め部１０Ａは、チップ部品と同形状の配置領域１０１と、配置領域１０１を囲う形状の撥水領域１０２によって構成されている。

ここで、撥水領域１０２は、水の接触角が９０°超が必要条件であるが、撥水領域として機能するためには水との接触角１２０°以上が望ましく、１５０°以上であることが更に望ましい。一方、配置領域１０１には後述のとおり水膜を形成するため、親水性を有していることが好適であり、水との接触角３０°以下が望ましく、１０°以下が更に望ましい。

底板１０の上面を部分的に撥水領域と親水領域に分けるのに際しては、表面処理や塗料を利用することが出来る。例えば、底板１０に親水性材料を用いたり親水性塗膜を形成した後に、撥水領域１０２部分に撥水性塗料を塗布することで実現できる。なお、底板１０の材質に撥水性材料を用いた場合においては、水以外の溶剤の濡れ性も悪化する傾向にあり、親水領域を塗布で形成することは困難である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、配置領域１０１の中心位置（あるいは中心位置近傍）において、底板１０に底板貫通孔１０Ｈを形成している。底板貫通孔１０Ｈの径は、水の浸入を許容するものであり、配置領域１０１に応じて異なるが、後述の水膜の厚みが適切になる条件を探索して決定するのが望ましい。

なお、図１（ｂ）に示すチップ部品配置治具１において、チップ部品位置決め部１０Ａを区切るように、仕切１２を設けているが、これはチップ部品配置治具１をハンドリングする際の変形防止の役割も担っているものの、必須ではなく、仕切１２の部分が平坦であってもよい。

また、図１（ｂ）では、底板１０を支持するサポート治具２を備えているが、これは底板１０の変形を抑制するために設けているものである。例えば、底板１０の素材が高価な場合に、比較的安価で機械的強度を有するサポート治具２を備えることが望ましい。ただし、底板１０および枠１１（および仕切１２）によって必要な強度を確保できるのであればサポート治具２は不要である。サポート治具２を用いる場合は、底板貫通孔１０Ｈに対応したサポート治具貫通孔２Ｈが必要になる。

以後、図１に示したチップ部品配置治具１を用いたチップ部品配置方法について、図２および図３を用いて説明する。

図２（ａ）では、チップ部品配置治具１とともにチップ部品配置に用いる水容器３を示している。水容器３は、容器内に水Ｗが入っており、チップ部品配置治具１と水面が平行な状態で、チップ部品配置治具１の全面を浸水するだけの開口部を有している。

図２（ａ）の状態では、チップ部品配置治具１と水面が平行な状態で、相対距離を縮めるように動作している状態を示しているが、水容器３における水面は波立つことなく水平かつ平坦な状態を維持している。

図２（ｂ）は、チップ部品配置治具１の底板１０上面が水容器３の水面より低い状態に達した状態を示すものである。この状態において、枠１１の上部は水面より高い位置にあり、底板周囲から底板１０の上面に水Ｗが入りこむことはないが、底板貫通孔１０Ｈを通過して、配置領域１０１に達して広がる。その際、水Ｗは、図５（ｂ）に示す上面図のように、撥水領域１０２手前で留まり、配置領域１０１に水膜ＷＦを形成する。ここで、底板貫通孔１０Ｈの径に適正な値を選び、水容器３の水面に対する底板１０上面の高さ位置を適正化することにより、チップ部品配置治具１の全ての配置領域１０１に適正厚みの水膜ＷＦが同時に形成される。このため、塗布による方式に比べ、高速に水膜を形成することが可能になる。なお、適正厚みの水膜ＷＦとは、表面張力の作用により、チップ部品を配置領域１０１に配置することが出来る厚みであり、チップ部品のサイズ（面形状および厚み）によって異なる。

図２（ｂ）のように、配置領域１０１に適正厚みの水膜ＷＦが形成されたら、各チップ部品位置決め部１０Ａの水膜ＷＦにチップ部品Ｃを搭載する。この際、チップ部品Ｃと配置領域１０１を正確に位置合わせする必要はなく、配置領域１０１の領域内にチップ部品Ｃの７０％以上が入る程度の大まかな位置合わせでよい。図２（ｃ）にその例を示し、チップ部品保持具４が粗い制度で配置して保持した複数のチップ部品Ｃを配置領域１０１上で離す段階を示している。なお、ここでチップ部品Ｃは半導体チップを想定しているが、これに限定されるものではなくＬＥＤチップやキャパシタ等の受動素子チップであってもよい。

図３（ｄ）は、水膜ＷＦにチップ部品を直後の様子を示す一例であり、上面図は図５（ｃ）のようになる。このような状態においても、水膜ＷＦは配置領域１０１の内側に存在するため、水の表面張力の作用により、チップ部品Ｃは、自動的に配置領域１０１に整合した位置に配置される。

チップ部品Ｃが配置領域１０１に整合して配置された状態を示したのが図３（ｅ）であり、上面図で示したのが図５（ｄ）である。ここで、チップ部品配置治具１に複数の配置領域１０１が形成されている場合、配置領域１０１の水膜ＷＦにバラツキは生じ難く、全てのチップ部品Ｃがほぼ同時に対応する配置領域１０１に配置される。

その後、チップ部品配置治具１と水容器３の水面を離す工程となるが、チップ部品配置治具１を移動させる場合はチップ部品Ｃに振動等が加わる懸念があるので、水面が下降するように水容器３を移動させるのが好ましく、水膜ＷＦがなくなってもチップ部品Ｃは配置領域１０１に位置合わせされた状態を維持する（図３（ｆ））。

このようにして、チップ部品配置治具１の配置領域１０１にチップ部品が配置された状態から、他の基板にチップ部品を維持することも可能であるが、精密な配置が維持された状態を維持するためには、底板貫通孔１０Ｈを吸着孔として利用することも可能である。その例を、図４を用いて説明する。

図４（ａ）はチップ部品Ｃが配置領域１０１に位置合わせされたチップ部品配置治具１の、チップ部品搭載面と反対側に減圧手段５を接近させている状態である。この段階において、チップ部品配置治具１およびチップ部品Ｃに付着している水がないように乾燥しておくのが好ましい。

この後、図４（ｂ）のように、チップ部品配置治具１に減圧手段５をセットし、減圧手段５により底板貫通孔１０Ｈ内を減圧することで、チップ部品Ｃは配置領域１０１に吸着保持された状態となる。

この状態から、図４（ｃ）のようにチップ部品Ｃに転写先基板Ｓを密着させるが、この密着させるまでの段階において、全てのチップ部品Ｃは吸着保持されている状態であるので位置ズレすることなく、転写先基板Ｓに所定のレイアウトで精密に密着することができる。

転写基板Ｓが粘着性等によりチップ部品Ｃを保持する機能を有していれば、チップ部品Ｃは転写基板Ｓに保持され、減圧手段５にる減圧を解除してチップ部品配置治具１を転写基板Ｓから離すことで、図４（ｄ）のようにチップ部品Ｃは転写基板Ｓに転写される。

１ チップ部品配置治具
２ サポート治具
２Ｈ サポート治具貫通孔
３ 水容器
４ チップ部品保持部材
５ 減圧手段
１０ 底板
１０Ａ チップ部品位置決め部
１０Ｈ 底板貫通孔
１１ 枠
１２ 仕切
１０１ 配置領域
１０２ 撥水領域
Ｃ チップ部品
Ｓ 転写先基板
Ｗ 水
ＷＦ 水膜

Claims (3)

1. チップ部品を平面上の所定位置に配置するチップ部品配置治具であって、
   底板と、前記底板上に形成されるチップ位置決め部を備え、
   前記チップ位置決め部は、チップ部品を配置する配置領域と、前記配置領域を包囲する撥水領域を有し、
   前記底板の前記配置領域内に、水の浸入を許容する貫通孔を形成したチップ部品配置治具。
2. 請求項１に記載のチップ部品配置治具であって、
   前記底板に、前記チップ位置決め部が複数形成されたチップ部品配置治具。
3. 請求項１または請求項２に記載のチップ部品配置治具を用いたチップ部品配置方法であって、
   前記チップ部品配置治具を水平状態で、前記チップ部品配置治具より開口部の大きな水容器に浸漬させ、
   水面が前記底板上面より高い状態で、前記チップ配置領域に形成された水膜の上にチップ部品を搭載し、
   前記配置領域に前記チップ部品が位置合わせされた後に、前記水容器を降下させるチップ部品配置方法。

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