JP2021125572A - 裁断装置、接合材転写装置および実装装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 適切なサイズの接合材を介してチップ部品を基板に実装することを比較的安価に行うための、裁断装置、接合材転写装置および実装装置を提供すること。【解決手段】 台紙表面に接合材が積層された接合材シートを台紙側から保持して面内方向に移動可能な裁断ステージと、前記接合材層表面側に直線状の切れ込みを入れる直線刃とを備えた裁断装置を提供するとともに、チップ部品にチップ部品のサイズに合わせた接合材を転写する接合材転写装置と実装装置を提供する。【選択図】 図1
Description
接合材を用いてチップ部品を基板に実装する装置に関し、裁断装置、接合材転写装置および実装装置に関する。
半導体チップ等のチップ部品をフェイスアップで基板に実装する形態において、チップ部品使用時の過熱を避けるため、チップ部品と基板の接合に用いる接合材の伝熱性が重要視される。このため、伝熱性に優れた金属微粒子を樹脂成分に分散した接合材が用いられることが多い。
接合材を用いてチップ部品を基板に接合する様子を示したのが図9であり、図9(a)のように、チップ部品Cと基板Sの間に接合材101を介した状態から実装ツール42でチップ部品Cを基板S側に加熱圧着することにより、接合材101の樹脂成分が硬化して、図9(b)のように、チップ部品Cは基板Sに実装される。ところで、近年では、金属超微粒子を用いることで、比較的低温で伝熱性に優れた焼結体が得られる接合材も開発されている。
接合材を用いた実装を行うのに際して、図10(a)のように接合材101を基板Sに配置してからチップ部品Cを実装する手法と、図10(b)のような接合材101が付着しているチップ部品Cを基板Sに実装する手法がある。
図10(a)の手法の場合、図11のように基板Sの複数箇所に接合材101を配置してからチップ部品Cの実装を行おうとすると、加熱圧着時の熱が基板Sを経由して隣接する(実装前の)接合材101を加熱して悪影響を及ぼすことがある。また、チップ部品Cを実装後に他の箇所に接合材101を配置しようとした場合、実装済みのチップ部品Cが障害になることもある。
一方、図10(b)のようにチップ部品Cに接合材101を付着させる手法の場合、ウェハ段階で接合材101を全面形成した後にダイシングする手法が考えられるが、金属微粒子が分散された接合材をダイシング工程で切断するのは困難である。そこで、接合材101をチップ部品Cに転写させる手法が検討されている。
図12は、接合材101をチップ部品Cに転写する工程を説明する図であり、図12(a)のようにシート状の転写材101上にチップ部品Cを配置して、図12(b)のように転写ツール32でチップ部品Cを押し付けてから、図12(c)のように離すことで、チップ部品Cとほぼ等しいサイズの接合材101を引きちぎってチップ部品Cに転写することが出来る。
ただし、接合材101を引きちぎる際に、必ずしもチップ部品Cと同サイズで転写されるとは限らず、更に端部に(金属微粒子を含む)余分が生じることもあり、チップ部品Cを基板に実装する際の品質に悪影響を及ぼすこともある。
このような問題点に対して、引用文献1では、チップ部品のサイズに合わせた接合材をスクリーン印刷で形成してからチップ部品に転写する方法が提案されている。この方法であれば、チップ部品のサイズに応じて端部乱れも少ない接合材を転写することが容易である。
ただし、引用文献1の方法ではチップ部品のサイズ毎に孔版を準備する必要があり、コスト高であり、多品種対応が困難という問題点もある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、適切なサイズの接合材を介してチップ部品を基板に実装することを比較的安価に行うための、裁断装置、接合材転写装置および実装装置を提供することである。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
台紙表面に接合材が積層された接合材シートの接合材層表面に格子状の切れ込みを入れる裁断装置であって、
前記接合材シートを台紙側から保持して面内方向に移動可能な裁断ステージと、前記接合材層表面側に直線状の切れ込みを入れる直線刃とを備えた裁断装置である。
台紙表面に接合材が積層された接合材シートの接合材層表面に格子状の切れ込みを入れる裁断装置であって、
前記接合材シートを台紙側から保持して面内方向に移動可能な裁断ステージと、前記接合材層表面側に直線状の切れ込みを入れる直線刃とを備えた裁断装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の裁断装置であって、
前記直線刃は先端部の断面形状が小尖塔形状となるように切削加工されたものであることを特徴とする裁断装置である。
前記直線刃は先端部の断面形状が小尖塔形状となるように切削加工されたものであることを特徴とする裁断装置である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の裁断装置であって、
前記切れ込みの深さが接合材層厚みの80%以上であって、前記台紙を貫通しない範囲である裁断装置である。
前記切れ込みの深さが接合材層厚みの80%以上であって、前記台紙を貫通しない範囲である裁断装置である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の裁断装置であって、
前記裁断ステージが前記接合材シートを面内方向に90度以上回転させる機能を有する裁断装置である。
前記裁断ステージが前記接合材シートを面内方向に90度以上回転させる機能を有する裁断装置である。
請求項5に記載の発明は、
チップ部品にチップ部品のサイズに合わせた接合材を転写する接合材転写装置であって、
請求項1から請求項4の何れかに記載の裁断装置と、前記接合材シートからチップ部品に接合材を転写する転写装置とを備え、
前記転写装置は、前記接合材シートを保持して面内方向に移動可能な転写ステージと、前記チップ部品を保持する転写ツールと、アライメントカメラとを有する接合材転写装置である。
チップ部品にチップ部品のサイズに合わせた接合材を転写する接合材転写装置であって、
請求項1から請求項4の何れかに記載の裁断装置と、前記接合材シートからチップ部品に接合材を転写する転写装置とを備え、
前記転写装置は、前記接合材シートを保持して面内方向に移動可能な転写ステージと、前記チップ部品を保持する転写ツールと、アライメントカメラとを有する接合材転写装置である。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の接合材転写装置であって、
前記転写ステージが緩衝シートを介して前記接合材シートを保持する接合材転写装置である。
前記転写ステージが緩衝シートを介して前記接合材シートを保持する接合材転写装置である。
請求項7に記載の発明は、請求項5または請求項6に記載の接合材転写装置であって、
前記裁断ステージが前記転写ステージの機能も兼ねる接合材転写装置である。
前記裁断ステージが前記転写ステージの機能も兼ねる接合材転写装置である。
請求項8に記載の発明は、
請求項5から請求項7の何れかに記載の接合材転写装置と、接合材が転写されたチップ部品を基板に熱圧着する熱圧着装置とを備えた実装装置であって、
前記熱圧着装置は、前記基板を保持して面内方向に移動可能な実装ステージと、前記チップ部品を保持す実装ツールと、アライメントカメラとを有する実装装置である。
請求項5から請求項7の何れかに記載の接合材転写装置と、接合材が転写されたチップ部品を基板に熱圧着する熱圧着装置とを備えた実装装置であって、
前記熱圧着装置は、前記基板を保持して面内方向に移動可能な実装ステージと、前記チップ部品を保持す実装ツールと、アライメントカメラとを有する実装装置である。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の実装装置であって、
前記転写ツールが前記実装ツールの機能も兼ねる実装装置である。
前記転写ツールが前記実装ツールの機能も兼ねる実装装置である。
本発明により、チップ部品のサイズに応じた接合材を高精度かつ容易に得ることが出来、比較的安価に実装品質を高めることができる。
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の実施形態に係る接合材転写装置1の構成を示す図である。接合材転写装置1は、接合材シート10の接合材101を適正なサイズに裁断してからチップ部品Cに転写するものであり、裁断装置2と転写装置3を備えている。
ここで、接合材シート10は台紙100上に接合材101が積層されたものである。台紙100は表面上に接合材101を積層する基台シートであり、接合材101に対して離型性を有していることが望ましい。台紙100の厚みは、接合層101の厚みや組成に応じて異なるが20μmから200μm程度である。また、接合材101は樹脂中にサブミクロンサイズの金属微粒子が分散されたもので厚みは10μmから100μm程度である。また、金属微粒子としては銀や銅が用いられ、接合材全体に占める金属微粒子の重量は通常90%以上である。
裁断装置2は、接合材シート10の接合材101表面に格子状の切れ込みを入れるものであり、裁断ステージ21と直線刃22を構成要素とする。
裁断ステージ21は接合材シート10を台紙100側の面で保持するとともに、接合材シート10を面内方向(X方向、Y方向)に移動する機能を有している。更に、裁断ステージ21は、接合材シート10を同一面上で回転(Z方向を軸とする回転)する機能を有していることが望ましい。
直線刃22は、接合材101表面から直線状の切れ込みを入れるものである。直線刃22としては、高精度な切れ込みが形成できるものが望ましく、図2(a)に断面形状を示すような小尖塔形状を切削加工で得たもの(いわゆるピナクル(登録商標)形状)が望ましいが、これに限定されるものではない。図2(a)のような断面の直線刃22で接合材101の表面から切れ込みを入れる様子を示したのが図2(b)である。
なお、図1には示していないが、裁断装置2は、裁断ステージ21と直線刃22の少なくとも一方を上下方向(Z方向)に移動可能とする駆動手段を有するとともに、裁断ステージ21と直線刃22の距離を計測して制御する制御手段も有している。このため、図2(c)に示すように切り込み深さを制御することも可能である。図2(c)において、切り込み深さ(DP1、DP2、DP3)と、接合材101の厚み、接合材シート10の厚み(台紙100の厚み+接合材101の厚み)の関係は、
0<DP1<DP2=接合材101の厚み<DP3<接合材シート10の厚み
のようになる。
0<DP1<DP2=接合材101の厚み<DP3<接合材シート10の厚み
のようになる。
転写装置3は、裁断装置2で接合材101に格子状の切れ込みの入った、接合材シート10から接合材101をチップ部品Cに転写するものであり、転写ステージ31と、転写ツール32と、アライメントカメラ33を構成要素とする。
転写ステージ31は接合材シート10を台紙100側の面で保持するとともに、接合材シート10を面内方向(X方向、Y方向)に移動する機能を有している。更に、転写ステージ31は、接合材シート10を同一面上で角度調整(Z方向を軸とする回転角)する機能を有していることが望ましい。また、転写ステージ31が接合材シート10を保持するのに際し、緩衝シート34を介してもよい。
裁断ステージ21が転写ステージ31を兼ねる構成としてもよい。
転写ツール32はチップ部品Cを保持する機能を有しており、チップトレイ等からピックアップしたチップ部品Cを転写ステージ31上に移動させ、接合材101が転写されたチップ部品Cを次工程に移動する機能を有している。
図1には示していないが、転写装置3は、転写ステージ31と転写ツール32の少なくとも一方を上下方向(Z方向)に移動可能とする駆動手段を有するとともに、転写ステージ31と転写ツール32の距離を計測して制御する制御手段も有していることが望ましい。このようにすることで、チップ部品Cを接合材101に密着させる際に過剰な圧力が加わることを避けることができる。
以下、図3の工程フロー図および、図4から図7を用いて、図1の接合材転写装置1が、チップ部品Cに適正サイズで端面乱れのない転写材101を転写する工程について説明する。
まず、図3のステップST01を図4を用いて説明する。ステップST01は、裁断装置2によって行われるものであり、図4では台紙100側を保持する裁断ステージ21を省いている。
図4は、直線刃22により、所定間隔を空けて直線状の切り込みを入れていく様子を示している。まず、図4(a)では、一端側に最初の切り込みを入れるために、接合材101上の所定位置上に直線刃22を配置した状態である。この後、接合材101の面に対して垂直に、裁断ステージ21と直線刃22の間隔を狭めてから、直線刃22を接合材101表面から押し込んで切れ込みSLを入れる。ここで、切れ込みSLの深さは、
接合材101の厚み×0.8≦切れ込みSLの深さ≦接合材101の厚み+台紙101の厚み×0.5 の範囲にあることが望ましい。切れ込みSLの深さが接合材101の0.8倍より浅い場合は、チップ部品Cに接合材101を転写する際に、転写不良を生じることがある。また、切れ込みSLの深さが、接合材の厚み+台紙100の厚み×0.5倍を超えると、チップ部品Cに接合材101を転写する際に、台紙100が切断され、チップ部品Cに台紙101が付着した状態で転写されることがあり、好ましくない。
接合材101の厚み×0.8≦切れ込みSLの深さ≦接合材101の厚み+台紙101の厚み×0.5 の範囲にあることが望ましい。切れ込みSLの深さが接合材101の0.8倍より浅い場合は、チップ部品Cに接合材101を転写する際に、転写不良を生じることがある。また、切れ込みSLの深さが、接合材の厚み+台紙100の厚み×0.5倍を超えると、チップ部品Cに接合材101を転写する際に、台紙100が切断され、チップ部品Cに台紙101が付着した状態で転写されることがあり、好ましくない。
切れ込みSLを入れた後、裁断ステージ21と直線刃22の間隔を広げ、図4(c)のような状態となる。その後、切れ込みSL同士が並行で所定の間隔となる位置で図4(a)から図4(c)のような動作を続けることで、接合材101の他端側まで切れ込みSLが入れられる(図4(d))。所定の間隔を設けるのに際して、XY方向に移動可能な裁断ステージ21をX方向に移動させても良いが、直線刃22がX方向に移動する機能を有していてもよい。
ところで、切れ込みSL同士の所定の間隔は、接合材101を転写するチップ部品Cの一辺の長さと略等しくする。
図4(d)のように一方向の切れ込みSLが接合材101に所定間隔で所定数入れた後に、図3のステップST02に移行する。ステップST2は、ステップST01で入れた切れ目SLの方向と直角方向に切れ込みSLを入れることで、切れ込みSLのパターンを格子状にするものである。
本実施形態のステップST02では、まず、図5(a)のように接合シート10を面内方向(Z方向を回転軸)に90度回転させて図5(b)の状態にする。このため、裁断ステージ21は、接合材シート10を面内方向に少なくとも90度回転させる機能を有している。この後は、図5(c)のように一端側から、図5(d)のように他端側まで所定間隔を空けて平行に切れ込みSLを入れる。
ところで、本実施形態は裁断ステージ21を回転させる方式であるが、別の実施形態として、図6(a)から図6(b)に示すように直線刃22を接合材101の面内方向に90度回転させる方式としてもよい。
ステップST02で接合材101に格子状の切れ込みSLを入れた後は転写工程に移る。まず、ステップST03は転写工程の準備段階として、格子状の切れ込みの入った接合材101を有する接合シート10を転写ステージ31に配置する。この際、接合シート10(の台紙100)と転写ステージ31の間に緩衝シート34を介在させることが望ましい。なお、裁断シート21を転写ステージ31として用いることも可能であるが、転写工程に入る前に、接合シート10との間に緩衝シート34を挟みこむのが好ましい。
転写工程の準備段階として、別に、転写ツール32がチップトレイ等からチップ部品Cを保持しておく必要がある(ステップST11)。これらの準備が完了した後に、転写装置3によるチップ部品Cへの接合材101の転写が進められる。
ステップST21では、図7(a)に示すように、アライメントカメラ33を用いて、チップ部品Cと接合部材101が離れた状態で位置合わせを行う。位置合わせに際しては、格子状に切れ込みSLを入れることによって形成された(チップ部品Cと略同サイズの長方形の接合材101とチップ部品Cの相対位置関係を把握し、転写ステージ31と転写ツール32をXY面内方向に相対移動させ、チップ部品Cの直下に長方形の接合材101が配置する(図7(b))。
この後、ステップST22として、転写ツール32と転写ステージ31をZ方向に相対移動して接近させてから、接合材101にチップ部品Cを押し付ける(図7(c))。この際、緩衝シート34を接合材シート10の下に配置しておけば、チップ部品Cが押圧で破損することなく、チップ部品Cと接合材101の間で強い密着力が生じる。
このように、チップ部品Cと接合材101の間で強い密着力が生じた状態で、ステップST23として、転写ツール32と転写ステージをZ方向に引き離すことにより、図7(d)のように、長方形の接合材101はチップ部品Cに転写される。
以上のように、本実施形態の接合材転写装置1では、比較的単純な構成の裁断装置2により、種々なチップ部品Cのサイズに応じた形状の接合材101がられ高品質で得られる。また、比較的単純な構成な装置であることに加えて、格子状の切れ込みをシート状の接合材101に形成することで、接合材101の利用効率も上がり、接合材転写工程を低コストで行える。
ステップST23で得た、接合材101が(適正サイズで)転写されたチップ部品Cを基板Sの所定位置に熱圧着することにより(ステップST3)、チップ部品Cの基板Sへの実装は完了する。このため、本実施形態の接合材転写装置1と、図8に示すような、チップ部品Cを基板Sに熱圧着する機能を有する熱圧着装置4と組み合わせて実装装置としてもよい。ここで、図8の熱圧着装置4は、基板Sを保持して面内方向に移動可能な実装ステージ41と、チップ部品Cを保持して実装ステージ41上の基板Sに熱圧着する実装ツール42とアライメントカメラ43とを備えた構成であるが、転写ツール32が実装ツール42の機能を有していてもよく、転写装置3のアライメントカメラ33が熱圧着装置4のアライメントカメラ43の機能を有していてもよい。
以上、ここまでの記載において、金属微粒子が分散された接合材を用いてフェイスアップ実装を行う実装形態を前提としていたが、本発明はチップ部品Cの電極面と基板の電極面を接合するフェイスダウン実装にも適用できるものである。すなわち、絶縁性フィルムNCFや異方導電性フィルムACFについても、チップ部品Cのサイズに応じた形状を高精度かつ容易に得ることが出来、実装品質の向上に役立てることができる。
1 接合材転写装置
2 裁断装置
3 転写装置
4 加熱圧着装置
10 接合材シート
21 裁断ステージ
22 直線刃
31 転写ステージ
32 転写ツール
33 アライメントカメラ
34 緩衝シート
41 実装ステージ
42 実装ツール
43 アライメントカメラ
100 台紙
101 接合材
C チップ部品
S 基板
SL 切れ込み
2 裁断装置
3 転写装置
4 加熱圧着装置
10 接合材シート
21 裁断ステージ
22 直線刃
31 転写ステージ
32 転写ツール
33 アライメントカメラ
34 緩衝シート
41 実装ステージ
42 実装ツール
43 アライメントカメラ
100 台紙
101 接合材
C チップ部品
S 基板
SL 切れ込み
Claims (9)
- 台紙表面に接合材が積層された接合材シートの接合材層表面に格子状の切れ込みを入れる裁断装置であって、
前記接合材シートを台紙側から保持して面内方向に移動可能な裁断ステージと、
前記接合材層表面側に直線状の切れ込みを入れる直線刃とを備えた裁断装置。 - 請求項1に記載の裁断装置であって、前記直線刃は先端部の断面形状が小尖塔形状となるように切削加工されたものであることを特徴とする裁断装置。
- 請求項1または請求項2に記載の裁断装置であって、前記切れ込みの深さが接合材層厚みの80%以上であって、前記台紙を切断しない範囲である裁断装置。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載の裁断装置であって、前記裁断ステージが前記接合材シートを面内方向に90度以上回転させる機能を有する裁断装置。
- チップ部品にチップ部品のサイズに合わせた接合材を転写する接合材転写装置であって、
請求項1から請求項4の何れかに記載の裁断装置と、
前記接合材シートからチップ部品に接合材を転写する転写装置とを備え、
前記転写装置は、前記接合材シートを保持して面内方向に移動可能な転写ステージと、
前記チップ部品を保持する転写ツールと、アライメントカメラとを有する接合材転写装置。 - 請求項5に記載の接合材転写装置であって、前記転写ステージが緩衝シートを介して前記接合材シートを保持する接合材転写装置。
- 請求項5または請求項6に記載の接合材転写装置であって、前記裁断ステージが前記転写ステージの機能も兼ねる接合材転写装置。
- 請求項5から請求項7の何れかに記載の接合材転写装置と、接合材が転写されたチップ部品を基板に熱圧着する熱圧着装置とを備えた実装装置であって、
前記熱圧着装置は、前記基板を保持して面内方向に移動可能な実装ステージと、前記チップ部品を保持す実装ツールと、アライメントカメラとを有する実装装置。 - 請求項8に記載の実装装置であって、前記転写ツールが前記実装ツールの機能も兼ねる実装装置。
Priority Applications (2)
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JP2020018395A JP2021125572A (ja) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | 裁断装置、接合材転写装置および実装装置 |
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JP2020018395A JP2021125572A (ja) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | 裁断装置、接合材転写装置および実装装置 |
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