JP2022013676A - 物品の製造装置、物品の製造方法、プログラム、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ボンディング作業のスループットを高く保つとともに、基板の温度制御を精密に行えるダイボンダ装置が求められていた。【解決手段】ワークを供給する供給部と、ワークを保持してワーク受取り位置からボンディング作業位置に移動可能かつワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能なボンディングステージと、供給部が供給するワークを、ワーク受取り位置にてボンディングステージに移載するワーク移載部と、ボンディング作業位置にて、ボンディングステージに保持されたワークに実装部品を載置する実装部と、を備え、ワークを供給部からボンディング作業位置に移動させる間に、ワークがボンディング作業位置に到達する前からワークへの予備加熱を開始し、ボンディング作業位置にてボンディング作業中は、ワークを保持する前記ボンディングステージがワークへの加熱を制御する物品の製造装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体チップ等を基板等に実装するための装置や方法に関する。特に、基板等のワークを搬送してボンディングステージにセットしてダイボンディングする際の、ワークの加熱方法に関する。

電子装置には種々の形態があるが、例えばリードフレームに半導体チップが実装された半導体パッケージや、回路基板に半導体チップ等の電子部品が実装された回路パッケージを備えるものが多い。半導体パッケージや回路パッケージは、例えば以下のような手順で製造される。まず、多数の集積回路を半導体ウエハ上に形成し、ダイシング工程にて半導体ウエハを切断して半導体チップ（ダイ）に分割する。そして、ボンディング工程にて、半導体チップ（ダイ）等の電子部品を、リードフレームや回路基板等のワークにボンディングする。このボンディング工程に使用される装置が、いわゆるダイボンダと呼ばれるダイボンディング装置である。ダイボンダは、電子部品をリードフレームや基板に載置して、はんだ、金、樹脂等の接合材を用いて接着する装置であるが、場合によっては、基板にすでにボンディングされた電子部品の上に更に別の電子部品を搭載して接着する用途にも使用され得る。

ダイボンダにより電子部品を基板等の表面にボンディングする場合には、ボンディングステージに基板等を搬送してセットする。そして、コレットと呼ばれる吸着ノズルを用いて電子部品をピックアップし、ボンディングをするべき所定の位置に載置する。接合材の種類によっては、ボンディングステージ上の基板等を加熱してボンディングを行う。基盤等を加熱する場合、ボンディング作業のスループットや、接合位置の精度や接合強度といったボンディング品質を高めるためには、ボンディングステージ上の基板等を加熱する加熱方法が重要となる。

例えば、特許文献１に開示された装置では、基板上の複数の位置に順次にダイをボンディングしてゆく際に、まずボンディングステージを下降させて基板から離間させておき、最初のダイをボンディングする作業位置に基板を搬送する。搬送が完了すると、ボンディングステージを上昇させて基板を加熱し、最初のダイのボンディングを行う。最初のダイのボンディングを完了したら、ボンディングステージを下降させて基板の加熱を停止し、次のダイをボンディングする作業位置に、基板を放熱させながら搬送する。搬送が完了すると、ボンディングステージを上昇させて基板を再加熱し、次のダイのボンディングを行う。以下、全てのダイのボンディングが完了するまで、この手順を繰り返す。

また、特許文献２に開示された基板実装装置は、所定値以上の熱容量を有し、基板供給手段から供給された基板を保持するキャリアと、キャリアを搬送しながら加熱するキャリア加熱移動手段を備えている。そして、キャリア加熱移動手段は、基板搬送開始位置からキャリアを加熱しながら搬送し、所定の位置にて加熱を中止するが、熱容量が大きいキャリアに蓄熱されているため、基板は以後も搬送されながら加熱され続ける。所定の作業位置まで移動した基板に電子部品を降下させ、超音波振動によって融着する。

特開２０１９－６２０３４号公報 特開２００６－１２８４７６号公報

しかしながら、従来の方法では、ボンディング作業のスループットと、ボンディング位置精度や接合強度といったボンディング品質とを両立させることが困難であった。
例えば、特許文献１に開示された装置では、ボンディング作業位置を変えるたびにボンディングステージの上昇、下降、水平移動、および加熱と冷却を繰り返す。このため、加熱と冷却のヒートサイクルに時間を要するうえに、基板の位置や温度を制御する精度を高められない可能性がある。また、加熱と冷却を繰り返し行うため、エネルギー消費が増大する可能性があった。

また、特許文献２に開示された装置では、熱容量が大きいキャリアを搬送初期の所定期間で加熱し、以後はキャリアに蓄積された余熱で基板を加熱するが、ボンディング作業中に基板の温度を高い精度で制御することが困難であった。また、熱容量が大きいキャリアを昇温させるため、エネルギー消費が増大する可能性があった。
そこで、ボンディング作業のスループットを高く保つとともに、基板の温度制御を精密に行える装置が求められていた。

本発明の第１の態様は、ワークを供給する供給部と、前記ワークを保持してワーク受取り位置からボンディング作業位置に移動可能かつ前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能なボンディングステージと、前記供給部が供給する前記ワークを、前記ワーク受取り位置にて前記ボンディングステージに移載するワーク移載部と、前記ボンディング作業位置にて、前記ボンディングステージに保持された前記ワークに実装部品を載置する実装部と、を備え、前記ワークを前記供給部から前記ボンディング作業位置に移動させる間に、前記ワークが前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始し、前記ボンディング作業位置にてボンディング作業中は、前記ワークを保持する前記ボンディングステージが前記ワークへの加熱を制御する、ことを特徴とする物品の製造装置である。

また、本発明の第２の態様は、ワークを供給する供給部と、前記ワークを保持してワーク受取り位置からボンディング作業位置に移動可能かつ前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能なボンディングステージと、前記供給部が供給する前記ワークを、前記ワーク受取り位置にて前記ボンディングステージに移載するワーク移載部と、前記ボンディング作業位置にて、前記ボンディングステージに保持された前記ワークに実装部品を載置する実装部と、を備えた装置を用いた物品の製造方法であって、前記ワークを前記供給部から前記ボンディング作業位置に移動させる間に、前記ワークが前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始する加熱開始工程と、前記ボンディング作業位置にてボンディング作業中に、前記ワークを保持する前記ボンディングステージが前記ワークへの加熱を制御する加熱制御工程と、を備える、ことを特徴とする物品の製造方法である。

本発明によれば、ボンディング作業のスループットを高く保つとともに、低エネルギーで基板の温度制御を精密に行える装置を提供することができる。

実施形態１に係るダイボンダの模式的な斜視図。 実施形態に係る基板移載部およびボンディングステージを＋Ｘ方向に沿って見た側面図。 実施形態に係るボンディングステージおよびその移動機構の平面図。 実施形態に係るボンディングステージおよびその移動機構の正面図。 実施形態に係るボンディングステージの温度制御機構を説明するための模式的な平面図。 実施形態に係るボンディングステージの温度制御機構を説明するための模式的な正面図。 実施形態に係るボンディングステージの吸着機構を説明するための模式的な平面図。 実施形態に係るダイ供給部およびダイ実装部を平面視した模式的な平面図。 実施形態に係る各部の動作を説明するための動作タイムチャート。 基板上に設けられた複数のダイ実装領域を示す模式的な平面図。 複数のダイ実装領域にボンディングする際のダイ実装部の動作位置を示す模式的な平面図。 複数のダイ実装領域にボンディングする際の各部の動作を説明するための動作タイムチャート。 ボンディング完了後の基板を基板収容部に収容する際の各部の動作を示す動作タイムチャート。 実施形態２に係るダイボンダの模式的な斜視図。 実施形態２に係るダイボンダの各部の動作を説明するための動作タイムチャート。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る物品の製造装置、物品の製造方法、等について説明する。尚、以下の実施形態の説明において参照する図面では、特に但し書きがない限り、同一の参照番号を付して示す要素は、同一又は類似の機能を有するものとする。

［実施形態１］
図１は、本実施形態に係るダイボンダを説明するための、模式的な斜視図である。
尚、以下の説明においては、直交座標系であるＸＹＺ座標系を参照する場合があるが、Ｘ軸は基板が水平に搬送される方向（図１の左から右）であり、Ｙ軸は水平面内でＸ軸と直交する方向で、Ｚ軸は鉛直方向（重力と反対方向）である。Ｘ軸と平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向のうち基板の搬送方向（Ｘ軸の矢印）と同方向を＋Ｘ方向、＋Ｘ方向とは逆方向を－Ｘ方向と呼ぶ場合がある。また、Ｙ軸と平行な方向をＹ方向とし、Ｙ方向のうちＹ軸の矢印と同方向を＋Ｙ方向とし、＋Ｙ方向とは逆方向を－Ｙ方向と呼ぶ場合がある。また、Ｚ軸と平行な方向をＺ方向とし、Ｚ方向のうち重力とは反対の鉛直上向き（Ｙ軸の矢印）方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向とは逆方向を－Ｚ方向と呼ぶ場合がある。
本実施形態の最も特徴的な部分は、基板を加熱する機構や手順にあるが、まずダイボンダの全体構成から説明してゆく。

（ダイボンダの構成）
図１に示すように、ダイボンダ１００は、架台０１、ワークとしての基板１１０を供給する基板供給部７０、ボンディングステージ２０、ダイ供給部９０、ダイ実装部１０、基板収容部８０、制御部２００を備えている。また、基板供給部７０とボンディングステージ２０の間には、基板移載部５０（ワーク移載部）と予備加熱部２２が設けられ、ボンディングステージ２０と基板収容部８０の間には、基板排出部６０が設けられている。

架台０１上には、基板搬送方向であるＸ方向に沿ってステージ移動用軌道４１が設置されており、ステージ移動用軌道４１の上には移動台４２が移動可能に載置されている。ボンディングステージ２０は、移動台４２上に支持されており、移動台とともにステージ移動用軌道４１上を移動する。

基板供給部７０は、ダイ（実装部品）が実装されていない複数の基板１１０を格納可能な基板格納部７２を備えている。図１の例では、基板供給部７０は２つの基板格納部７２を備えているが、基板格納部７２は単数でもよいし、３つ以上でもよい。基板格納部７２は、Ｙ方向駆動機構７０ＹによりＹ方向に移動可能であるとともに、Ｚ方向駆動機構７０ＺによりＺ方向に移動可能である。これらの駆動機構を駆動することにより、基板格納部７２に格納されている基板の中の任意の基板を搬出ポートにセットすることができる。搬出ポートには、基板を＋Ｘ方向に押し出して、基板移載部５０に基板を送り出すための基板押出し機構７１が設けられている。

基板移載部５０は、Ｘ方向に移動するためのＸ方向移動機構５０Ｘと、Ｚ方向に移動するためのＺ方向移動機構５０Ｚを備えている。基板移載部５０は、基板供給部７０から基板を受取り、予備加熱部２２の温度制御されている所定の位置に載置することが可能である。また、予備加熱部２２に載置された基板を取り上げて、ボンディングステージ２０の上に移送してボンディングステージ２０の温度制御されている所定の位置に載置することも可能である。

図２を参照して、基板移載部５０が基板を把持する把持機構について説明する。図２は、基板移載部５０およびボンディングステージ２０を－Ｘ方向に沿って見た側面図である。基板移載部５０は、Ｘ方向（基板搬送方向）に沿って伸びる基板１１０の２辺を把持するための把持部５４ａと把持部５４ｂとを備える。

把持部５４ａは、基板搬送方向に沿って伸びる基板１１０の1辺に沿って基板を下から支える固定爪５１ａと、該１辺に沿って基板を上から押し付ける可動爪５２ａを備える。固定爪５１ａ及び可動爪５２ａは、Ｙ方向移動機構５３ａにより一体的にＹ方向に移動可能であり、可動爪５２ａはＺ方向移動機構５５ａによりＺ方向に上下動可能である。これらの機構を用いて、固定爪５１ａと可動爪５２ａを駆動することにより、把持部５４ａは基板搬送方向に沿って伸びる基板１１０の1辺に沿って、基板１１０を上下から挟持したり解放したりすることが可能である。

同様に、把持部５４ｂは、基板搬送方向に沿って伸びる基板１１０の他の1辺に沿って基板を下から支える固定爪５１ｂと、該他の１辺に沿って基板を上から押し付ける可動爪５２ｂを備える。固定爪５１ｂ及び可動爪５２ｂは、Ｙ方向移動機構５３ｂにより一体的にＹ方向に移動可能であり、可動爪５２ｂはＺ方向移動機構５５ｂによりＺ方向に上下動可能である。これらの機構を用いて、固定爪５１ｂと可動爪５２ｂを駆動することにより、把持部５４ｂは基板搬送方向に沿って伸びる基板１１０の他の1辺に沿って、基板１１０を上下から挟持したり解放したりすることが可能である。

図１に戻り、予備加熱部２２は、図１では図示されないヒーターなどの熱発生源、熱電対などの温度センサ、温度制御部を備え、その上面に載置された基板１１０の位置および／または寸法に応じた範囲を所定の温度まで温めることができる。予備加熱部２２は、不図示の吸着手段などを設けることにより、基板１１０を吸着して安定的に保持可能な構成とすることができる。

ボンディングステージ２０は、ダイを基板にボンディングする作業を行う際に、ワークとしての基板を保持するステージである。移動台４２上に固定されたボンディングステージ２０は、移動台４２とともに水平面内において所定範囲をＸ方向に沿って移動可能である。基板供給部７０から予備加熱部２２を経由して供給される基板を受取り、ボンディング作業位置まで水平移動させることができる。そして、ボンディング作業中はボンディング作業位置にて基板を保持するとともに基板１１０の位置および／または寸法に応じた範囲を加熱し、ボンディング作業後は基板を基板収容部８０側に搬送することができる。

図２～図７を参照して、ボンディングステージ２０について詳細に説明する。図２はボンディングステージ２０およびその移動機構を－Ｘ方向に沿って見た側面図、図３は－Ｚ方向に沿って見た平面図、図４は＋Ｙ方向に沿って見た正面図である。また、図５はボンディングステージ２０が備える温度制御機構を説明するための模式的な平面図、図６は模式的な正面図であり、図７はボンディングステージ２０が備える吸着機構を説明するための模式的な平面図である。

図２～図４に示すように、ボンディングステージ２０は、ステージ移動用軌道４１の上にＸ方向に移動可能に載置された移動台４２上に支持されており、移動台とともにステージ移動用軌道４１上をＸ方向に自在に移動可能である。移動台４２の駆動部には、例えばモータとボールねじによる駆動機構を使用してもよいが、ステージ移動用軌道４１の距離が長い場合にはリニアモータによる駆動機構が好ましい。

ボンディングステージ２０は、その上面に基板１１０を吸着するための吸着機構を備えており、吸着機構は吸引経路３０と吸着孔３１（吸着部）とを有している。
図７に示すように、平面視で２次元的に配置された多数の吸着孔３１は、吸引経路３０を介して吸着制御部３２と気密経路で接続されている。吸着制御部３２は、例えば真空ポンプ等の負圧発生器３３、流路切替弁３４、例えば大気連絡路等のリーク経路３５を備え、制御部２００の制御の下に動作する。基板１１０をボンディングステージ２０の上に移載したら、制御部２００は、吸着制御部３２に指示を送り、吸引経路３０を介して吸着孔３１（吸着部）から基板を吸引させ、基板１１０をボンディングステージ上に固定することができる。あるいは、吸引経路３０を介して負圧をリークさせて基板を吸着から解放することができる。

また、ボンディングステージ２０は、その上面に載置された基板１１０の位置および／または寸法に応じた範囲の温度を制御するための加熱機構を備え、加熱機構はヒーター２４を備えている。本実施形態では、ヒーター２４は、図２に示すようにＺ方向に見て吸着機構よりも基板１１０から遠い位置に配置され、図３に示すように平面視では吸引経路３０と交差する方向に延在しているが、ヒーター２４のレイアウトはこの例には限られない。

図５、図６に示すように、加熱機構は、基板１１０の近傍の温度を検知するため、温度検知部として例えば熱電対などの温度センサ２３を備えており、温度センサ２３は温度制御部２１と接続されている。温度制御部２１は、制御部２００の制御の下に動作し、基板１１０をボンディングステージ２０の上に移載したら、制御部２００はボンディングステージ２０の基板１１０が載置された箇所の温度を調整して基板１１０の温度を制御する。尚、温度センサ２３の方式や配置は、この例に限られるわけではなく、例えば複数の温度センサを平面視において２次元的に配置してもよい。温度センサは、ボンディングステージにおいて基板に近い部分の温度を計測するものでもよいが、接触式あるいは非接触式センサー（例えば赤外センサー）により基板自体の温度を計測するものでもよい。ボンディングステージ２０における基板１１０が載置される箇所すなわち基板１１０の温度を制御する箇所は、ユーザーが設定しても良いし、不図示の基板検出センサによって基板１１０の位置および／または寸法を検出し、その位置情報を制御部２００に出力して設定しても良い。基板検出センサは例えば、デジタルカメラ等の撮像装置である。

図１に戻り、ダイ供給部９０は、ダイボンディング用のダイ（実装部品）を供給する装置である。例えば、多数の半導体チップ（ダイ）にダイシングされた半導体ウエハを保持することができる。
ダイ実装部１０は、ダイを吸着可能なコレットと、コレットをＸＹＺの各方向に移動させるコレット駆動部を備えている。

図８は、ダイ供給部９０およびダイ実装部１０（実装部）を平面視した模式的な平面図であり、ダイ供給部９０の上にダイシングされた多数の実装部品としてのダイ１１１が載置された状況を示している。ダイ実装部１０（実装部）は、コレット１３と、コレット１３をＹ方向に移動させるＹ移動部１１、コレット１３をＺ方向に移動させるＺ移動部１２を備える。ダイ実装部１０は、ダイ供給部９０においてコレット１３を用いてダイ１１１を吸着し、ボンディング作業位置まで搬送し、ボンディングステージ２０上に保持された基板１１０の所定位置にダイ１１１を載置する。更に、ダイ１１１を基板１１０に向けて－Ｚ方向に押付け力を付与することもできる。尚、ダイ実装部は、Ｙ移動部１１上に２個のＺ移動部を配置して各々にコレットを設け、ボンディングステージ２０とダイ供給部９０の間に中間置台を備える構成としても良い。この場合は、ダイ供給部９０側のコレットがダイ供給部９０からダイ１１１をピックアップして中間置台に載置し、ボンディングステージ２０側のコレットが中間置台からダイ１１１を取り出しボンディングステージ２０上の基板１１０に実装する。

図１に戻り、ボンディングステージ２０と基板収容部８０の間には、基板排出部６０が設けられている。基板排出部６０は、Ｘ方向に移動するためのＸ方向移動機構６０Ｘと、Ｚ方向に移動するためのＺ方向移動機構６０Ｚを備えている。また、基板排出部６０は、図２を参照して説明した基板移載部５０と同様な構成の把持機構を備えている。基板排出部６０は、ボンディングステージ２０に載置された基板を取り上げて基板収容部８０に搬出することが可能である。

基板収容部８０は、ボンディング作業が完了してダイが実装された基板を収納可能な基板収納部８２を備えている。図１の例では、基板収容部８０は２つの基板収納部８２を備えているが、基板収納部８２は単数でもよいし、３つ以上でもよい。基板収納部８２は、Ｙ方向駆動機構８０ＹによりＹ方向に移動可能であるとともに、Ｚ方向駆動機構８０ＺによりＺ方向に移動可能である。これらの駆動機構を駆動することにより、基板収納部８２の任意の位置に基板を収容することができる。

制御部２００は、ダイボンダ１００の動作を制御するためのコンピュータであり、内部には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えている。
本実施形態にかかる各種処理を実行するためのプログラムは、他のプログラムとともにコンピュータ読み取り可能な記録媒体であるＲＯＭに記憶させておくことができる。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。また、ネットワークを介してプログラムを外部からＲＡＭにロードしてもよいし、プログラムを記録した記録媒体を介してＲＡＭにロードしてもよい。

Ｉ／Ｏポートは、外部機器やネットワークと接続され、たとえばボンディングに必要なデータの入出力を、外部のコンピュータとの間で行うことができる。また、Ｉ／Ｏポートは、不図示のモニターや入力装置と接続され、ダイボンダの動作状態情報を操作者に表示したり、操作者からの命令を受け付けたりすることができる。

制御部２００は、基板供給部７０、基板押出し機構７１、基板移載部５０、予備加熱部２２、移動台４２、ボンディングステージ２０、ダイ実装部１０、基板排出部６０、基板収容部８０をはじめとする各部の駆動を制御する。制御部２００は、各部の駆動機構やセンサと制御信号の授受が可能に電気的に接続されており、これらを制御する。

（ダイボンディング方法）
次に、本実施形態に係るダイボンディング方法について説明する。
まずダイボンディングを開始する準備として、装着部材としてのダイ１１１（例えば半導体チップ）を、ダイ供給部９０にセットする。ダイ１１１の下面、すなわちボンディング時に基板と当接する面には、例えば熱硬化型接着剤フィルムが取り付けられている。また、被装着部材（ワーク）としての基板１１０を、基板供給部７０の基板格納部７２の所定位置にセットする。ダイ供給部９０へのダイのセットと、基板供給部７０への基板の収納が完了すると、制御部２００は、基板移載部５０を－Ｘ方向に移動させて、基板供給部７０と当接または近接する基板受渡し位置まで移動させる。

図９は、以後の各部の動作を説明するための動作タイムチャートである。
基板移載部５０を基板受取り位置まで移動させたら、制御部２００は、基板押出し機構７１を駆動して基板１１０の後端を押させて、基板１１０の＋Ｘ方向への送り出しを開始する（９０１）。

Ｘ方向（基板搬送方向）に沿って伸びる基板１１０の２辺が基板移載部５０の固定爪５１ａ及び固定爪５１ｂの上に載ったら、制御部２００は基板移載部５０の可動爪５２ａ及び可動爪５２ｂを駆動して基板１１０を把持（挟持）させる（９０２）。

次に、制御部２００は、基板１１０を把持した基板移載部５０を－Ｚ方向に移動させ（９０４）、さらに予備加熱部２２の直上まで＋Ｘ方向に移動させ（９０３）。そして、基板移載部５０に基板１１０の把持を解除させ（９０２）、基板１１０を予備加熱部２２の上に載置する。

制御部２００は、予備加熱部２２の吸着制御部２５を駆動して基板１１０を吸着し（９０５）、基板１１０の位置および／または寸法に応じた範囲を加熱するようにヒーターを動作させて予備加熱部２２の温度を上昇させ、基板を予備加熱する。ダイ１１１の下面に取付けられた熱硬化型接着剤フィルムの硬化温度が例えば８０°Ｃ～１６０°Ｃの場合には、予備加熱部２２の温度は、これよりも所定温度だけ低い温度（例えば６０°Ｃ）とする。これは、予備加熱で基板の温度を上昇させることにより、ボンディングステージ上に移載した後に基板を短時間で硬化温度に到達させることができるようにするためと、予備加熱温度を過度に高くすることにより基板が劣化してしまうのを防止するためである。

次に、制御部２００は、再び基板移載部５０を駆動して予備加熱が完了した基板１１０を把持させ、＋Ｘ方向に移動させてワーク受取り位置まで移動させる。ワーク受取り位置には、移動台４２に支持されたボンディングステージ２０が待機しているが、制御部２００は、基板移載部５０の移動と合わせてボンディングステージ２０のヒーター２４を基板１１０の位置および／または寸法に応じた範囲を加熱するように駆動して、ボンディングステージの昇温を開始する。

基板移載部５０がボンディングステージ２０の直上に到達すると、制御部２００は基板移載部５０を－Ｚ方向に移動させる（９０４）。そして、基板移載部５０に基板１１０の把持を解除させ（９０２）、基板１１０をボンディングステージ２０の上に載置する。このとき、ボンディングステージの基板が載置していない箇所の一部または全面は、加熱されていない。さらに、制御部２００は、ボンディングステージ２０の吸着制御部３２を駆動して基板１１０を吸着し、基板１１０をボンディングステージ２０上の所定の位置に固定する。
そして、基板が所定の位置に固定された状態で、制御部２００は移動台４２を駆動して、ボンディングステージ２０を＋Ｘ方向にボンディング作業位置まで移動させる。

図９の９０８に示すように、基板１１０の温度は、予備加熱部２２により予備加熱温度（例えば６０°Ｃ）まで上昇し、さらにボンディングステージ２０のヒーター２４により、接着剤の硬化温度以上まで上昇する。

ボンディングステージ２０をボンディング作業位置まで移動させたら、制御部２００は、ダイ実装部１０のコレットをダイ供給部９０の所定位置に移動させ、ダイ（半導体チップ）を吸着させてピックアップする。そして、コレットをボンディング作業位置の基板１１０の上に移動させ、コレットを下降させてダイ１１１を基板１１０に当接あるいは近接させ、吸引を停止することにより、ダイを基板上の所定位置に載置する。尚、制御部２００は、ボンディング中にコレットがダイ１１１を基板１１０に押し付けるように、ダイ実装部１０のボンディングアームを制御してもよい。接合材が硬化したら、当該ダイのボンディングが完了する。

本実施形態のダイボンダ１００は、一つの基板に一つのダイをボンディングする用途に用いてもよいが、一つの基板に複数のダイをボンディングする用途にも用いることもできる。例えば、図１０に示すように、平面視でダイ実装領域１１２がｍ×ｎ箇所設けられた基板１１０にダイを順次ボンディングしてゆくこともできる。図１０では、ｍ＝７、ｎ＝１０の例を示したが、ダイ実装領域１１２の数や配置は、この例に限られるわけではない。

ボンディングステージ２０をボンディング作業位置まで移動させたら、制御部２００は、ダイ実装部１０のコレットをダイ供給部９０と基板１１０の間を往復させ、順次にダイ１１１をボンディングさせてゆく。図１１は、順次にダイ１１１をボンディングする際に、ダイ実装部１０のＹ移動部１１の駆動位置と、ボンディングステージ２０をＸ方向に移動させる移動台４２の駆動位置を示す模式的な平面図である。また、図１２は、ダイを順次にボンディングしてゆく際の各部の動作を示す動作タイムチャートである。

制御部２００は、基板１１０に実装すべき全てのダイのボンディングが完了したら、基板排出部６０を駆動して、ボンディング済の基板を基板収容部８０の適宜の基板収納部８２に収容する。図１３は、基版を基板収容部８０に収容する際の各部の動作を示す動作タイムチャートである。

制御部２００は、移動台４２を駆動してボンディングステージ２０を＋Ｘ方向に収納受渡位置まで移動させ、基板排出部６０を駆動してボンディングステージ２０上の基板を把持させる。そして、基板排出部６０を＋Ｘ方向に移動させ、基板収容部８０の適宜の基板収納部８２のスロットに基板を収容させる。その際、不図示の基板押出機構を用いてもよい。
以上説明した動作を繰り返し行うことにより、本実施形態のダイボンダ１００は、多数の基板に対して連続してダイボンディング加工を実施することができる。

本実施形態によれば、基板をボンディングステージ上の所定の位置に固定する手段を有し、基板をボンディングステージ上の所定の位置に固定した状態で実装部品を実装することができるので、実装位置にて被実装部品の位置決め動作をする必要がない。そのため被実装部品を搬送してから実装をするまでの時間を短縮することができる。さらに、被実装部品が搬送レーンや加熱ステージと擦れることがないため、被実装部品の傷や摩耗を防ぐという利点も有する。

また、本実施形態によれば、未実装の基板を基板供給部からボンディング作業位置に移動させる際に、基板がボンディング作業位置に到達する前から基板の予備加熱を開始する（加熱開始工程）。しかもボンディング作業位置にて作業中も能動的に基板の温度を制御する（加熱制御工程）。

特に、本実施形態では、予備加熱部２２を用いて、次にボンディング作業を行う基板を予備加熱しておくことで、ボンディングステージに基板を移載してからダイの接着が完了するまでの時間を短縮することができる。

連続的に次々と新しい基板にボンディング作業を行う際に、ボンディングステージ上で一つの基板のボンディング作業や基板排出部への受渡作業を行っている間に、予備加熱部にて次にボンディング作業を行う基板を予備加熱しておくことができる。このため、ボンディング作業位置にてボンディングステージ上に室温の基板を移載してから加熱を開始する場合に比べて、ダイの接着が完了するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、ボンディングステージは、全てのダイのボンディングが完了するまで温度検知部の検知結果を用いてフィードバック制御を行うため、基板の温度制御を精密に行うことができる。すなわち、ボンディング作業のスループットを向上させて製造コストを低減させるとともに、高いボンディング品質を達成することができる。
また、ボンディングステージのワークを保持する面よりワークの寸法が小さい場合、ボンディングステージのワークを保持する面全体を均一に加熱すると、ワークと接していない面まで加熱してエネルギーを浪費することになる。しかし、本実施形態では、予備加熱部２２およびボンディングステージ２０は、ワークの位置および／または寸法に応じて均一に加熱する範囲を設定してワークを加熱する。そのため、エネルギーを浪費しない。

［実施形態２］
本発明の実施形態２について、図面を参照して説明する。ただし、実施形態１と共通する部分については共通の参照番号を付すとともに、詳細な説明をなるべく省略するものとする。

実施形態２に係るダイボンダも、未実装の基板を基板供給部からボンディング作業位置に移動させる際に、基板がボンディング作業位置に到達する前から基板の予備加熱を開始する（加熱開始工程）。そして、ボンディング作業位置にて全てのダイのボンディング作業が完了するまで能動的に基板の温度を制御する(加熱制御工程)。

実施形態１では、基板供給部から供給される基板を予備加熱部２２を経由させて予備加熱し、ボンディングステージに移載した。これに対し、実施形態２では、予備加熱部を経由させずに、基板を基板供給部からボンディングステージに移載するが、移載後にボンディングステージをボンディング作業位置に移動させるまでの間にボンディングステージは基板の予備加熱を開始する。そして、ボンディング作業位置に到着したボンディングステージは、全てのダイのボンディング作業が完了するまで引き続き能動的に温度制御動作を継続する。

図１４は、実施形態２に係るダイボンダを説明するための、模式的な斜視図である。また、図１５は、未実装の基板を基板供給部からボンディング作業位置に移動させる際の各部の動作を示す動作タイムチャートである。
図１４に示すように、本実施形態ではステージ移動用軌道４１は基板供給部７０側の基板受取り位置まで延在しており、ボンディングステージ２０は、移動台４２により基板受取り位置まで移動可能である。

図１５に示すように、基板の供給が開始されると、基板押出し機構７１が動作して、基板を＋Ｘ方向に押し出してゆく（９４１）。基板移載部５０に基板が到達し、基板把持機構５４にて基板が把持される（９４２）。この時、ボンディングステージ２０は、基板受取り位置に存するが、早くも加熱部がオンされ、ボンディングステージ２０の加熱制御が開始される。

基板を把持した基板移載部５０は、＋Ｚ方向に移動し（９４４）、さらに＋Ｘ方向にボンディングステージ２０の直上まで移動する（９４３）。そして、基板移載部５０は、－Ｚ方向に移動し（９４４）、基板をボンディングステージ２０の上に載置する。ボンディングステージ２０の吸着制御部３２が動作して基板を吸着するとともに（９４６）、基板移載部５０は基板を把持から解放する（９４２）。

制御部２００はボンディングステージ２０のヒーター２４を制御して基板１１０を予備加熱させながら、移動台４２を＋Ｘ方向に移動させ、ボンディングステージ２０を基板受取り位置からボンディング作業位置まで移動させる（９４５）。
ボンディングステージ２０をボンディング作業位置まで移動させた後の動作は、実施形態１と同様である。

本実施形態によれば、未実装の基板を基板供給部からボンディング作業位置に移動させる際に、基板がボンディング作業位置に到達する前から基板の予備加熱を開始し、しかもボンディング作業位置にて作業中も能動的に基板の温度を制御する。このため、ボンディング作業位置にてボンディングステージ上に室温の基板を移載してから加熱を開始する場合に比べて、ダイの接着が完了するまでに要する時間を大幅に短縮することができる。しかも、ボンディングステージは、全てのダイのボンディングが完了するまで温度センサを用いてフィードバック制御を行うため、基板の温度制御を精密に行うことができる。すなわち、ボンディング作業のスループットを向上させて製造コストを低減させるとともに、高いボンディング品質を達成することができる。
また、ボンディングステージのワークを保持する面よりワークの寸法が小さい場合、ボンディングステージのワークを保持する面全体を均一に加熱すると、ワークと接していない面まで加熱してエネルギーを浪費することになる。しかし、本実施形態では、ボンディングステージ２０は、ワークの位置および／または寸法に応じて均一に加熱する範囲を設定してワークを加熱する。そのため、エネルギーを浪費しない。

［他の実施形態］
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
例えば、ダイは、半導体素子（半導体チップ）には限られず、例えば抵抗素子、コンデンサ等の電子部品であってもよい。ワークは、プリント基板、フレキシブル基板、リードフレーム等の種々の被装着部材を用いることができる。接合材は、熱硬化型接着剤の他に、接着プロセスの中で加熱工程を要するものであれば種々のものを用いることができる。このように、本発明は、半導体チップをダイボンディングする半導体の製造方法の他に、電子部品等の部品を実装する物品の製造方法に広く用いることができる。

上述したダイボンディング方法に係る制御動作を実行可能な制御プログラム、制御プログラムを格納したコンピュータで読み取り可能な記録媒体も、本発明の実施形態に含まれる。
本発明は、実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

０１・・・架台／１０・・・ダイ実装部／２０・・・ボンディングステージ／２１・・・温度制御部／２２・・・予備加熱部／２３・・・温度センサ／２４・・・ヒーター／３０・・・吸引経路／３１・・・吸着孔／３２・・・吸着制御部／４１・・・ステージ移動用軌道／４２・・・移動台／５０・・・基板移載部／６０・・・基板排出部／７０・・・基板供給部／７１・・・基板押出し機構／７２・・・基板格納部／８０・・・基板収容部／８２・・・基板収納部／９０・・・ダイ供給部／１００・・・ダイボンダ／１１０・・・基板／１１１・・・ダイ／２００・・・制御部

Claims (20)

1. ワークを供給する供給部と、
   前記ワークを保持してワーク受取り位置からボンディング作業位置に移動可能かつ前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能なボンディングステージと、
   前記供給部が供給する前記ワークを、前記ワーク受取り位置にて前記ボンディングステージに移載するワーク移載部と、
   前記ボンディング作業位置にて、前記ボンディングステージに保持された前記ワークに実装部品を載置する実装部と、を備え、
   前記ワークを前記供給部から前記ボンディング作業位置に移動させる間に、前記ワークが前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始し、
   前記ボンディング作業位置にてボンディング作業中は、前記ワークを保持する前記ボンディングステージが前記ワークへの加熱を制御する、
   ことを特徴とする物品の製造装置。
2. 前記ワーク移載部が、前記供給部より供給された前記ワークを前記ボンディングステージに移載する際に、前記ワークの前記ワークを移載する方向に沿って伸びる２辺を挟持する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の物品の製造装置。
3. 前記ワーク移載部は固定爪及び可動爪を有し、
   前記可動爪の駆動により前記固定爪及び前記可動爪にて前記ワークを挟持する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の物品の製造装置。
4. 前記ボンディングステージが、前記ワークを前記ボンディングステージの所定の位置に固定する手段を有し、前記ワークを前記ボンディングステージの前記所定の位置に固定した状態で前記ワーク受取り位置から前記ボンディング作業位置に移動する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
5. 前記ワーク移載部が前記ボンディングステージに前記ワークを移載すると、
   前記ボンディングステージは、前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
6. 前記供給部と前記ボンディングステージの間に、前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱することが可能な予備加熱部を備え、
   前記ワーク移載部は、前記ワークを前記予備加熱部を経由させてから前記ボンディングステージに移載する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
7. 前記実装部は、前記ボンディング作業位置にて、複数の前記実装部品を前記ワークに順次に載置し、前記ボンディングステージは、複数の前記実装部品の全てのボンディング作業が完了するまで前記ワークへの加熱を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
8. 前記ボンディングステージは、前記ワークを吸着し前記ワークを前記ボンディングステージの所定の位置に固定するための吸着部を有し、前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能な加熱部と、前記ボンディングステージもしくは前記ワークの温度を検知するための温度検知部と、を備え
   前記加熱部は、前記吸着部が前記ワークを吸着する前に加熱を開始する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
9. 前記ワークは基板で、前記実装部品は半導体チップである、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物品の製造装置。
10. ワークを供給する供給部と、
    前記ワークを保持してワーク受取り位置からボンディング作業位置に移動可能かつ前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能なボンディングステージと、
    前記供給部が供給する前記ワークを、前記ワーク受取り位置にて前記ボンディングステージに移載するワーク移載部と、
    前記ボンディング作業位置にて、前記ボンディングステージに保持された前記ワークに実装部品を載置する実装部と、を備えた装置を用いた物品の製造方法であって、
    前記ワークを前記供給部から前記ボンディング作業位置に移動させる間に、前記ワークが前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始する加熱開始工程と、
    前記ボンディング作業位置にてボンディング作業中に、前記ワークを保持する前記ボンディングステージが前記ワークへの加熱を制御する加熱制御工程と、を備える、
    ことを特徴とする物品の製造方法。
11. 前記ワーク移載部が、前記供給部より供給された前記ワークを前記ボンディングステージに移載する際に、前記ワークの前記ワークを移載する方向に沿って伸びる２辺を挟持する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の物品の製造方法。
12. 前記ワーク移載部は固定爪及び可動爪を有し、
    前記可動爪の駆動により前記固定爪及び前記可動爪にて前記ワークを挟持する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の物品の製造方法。
13. 前記ボンディングステージが、前記ワークを前記ボンディングステージの所定の位置に固定する手段を有し、前記ワークを前記ボンディングステージの前記所定の位置に固定した状態で前記ワーク受取り位置から前記ボンディング作業位置に移動する、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
14. 前記ワーク移載部が前記ボンディングステージに前記ワークを移載すると、
    前記加熱開始工程において、前記ボンディングステージが、前記ボンディング作業位置に到達する前から前記ワークへの予備加熱を開始する、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
15. 前記装置は、前記供給部と前記ボンディングステージの間に、前記ワークを加熱することが可能な予備加熱部を備え、
    前記加熱開始工程において、前記ワーク移載部は、前記ワークを前記予備加熱部に載置し、
    その後、前記ワーク移載部は、前記ワークを前記予備加熱部から前記ボンディングステージに移載する、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
16. 前記加熱制御工程において、
    前記実装部は、前記ボンディング作業位置にて、複数の前記実装部品を前記ワークに順次に載置し、前記ボンディングステージは、複数の前記実装部品の全てのボンディング作業が完了するまで前記ワークへの加熱を制御する、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
17. 前記ボンディングステージは、前記ワークを吸着し前記ワークを前記ボンディングステージの所定の位置に固定するための吸着部を有し、前記ワークの位置および／または寸法に応じた範囲を加熱可能な加熱部と、前記ボンディングステージもしくは前記ワークの温度を検知するための温度検知部と、を備え、
    前記加熱部は、前記吸着部が前記ワークを吸着する前に加熱を開始する、
    ことを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
18. 前記ワークは基板で、前記実装部品は半導体チップである、
    ことを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の物品の製造方法。
19. 前記装置が備えるコンピュータに、請求項１２乃至１８のいずれか１項に記載の物品の製造方法の各工程を実行させるためのプログラム。
20. 請求項１９に記載のプログラムを記録したコンピュータにより読み取りが可能な記録媒体。

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