JP2554895B2 - 半導体チツプ実装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は主としてワイヤレス半導体チップを対象とし
た半導体チップ実装装置に関するものである。

（背景技術） 半導体チップの配線パターンと基板の配線パターンと
を位置合わせして直接実装するフェイスダウン方式の装
置としては、従来、 顕微鏡を利用して目視で位置合わせをするもの １台の撮像装置をハーフミラー等により基板側とチッ
プ側とに切り換えて位置合わせをするもの 等がある。

しかしながら、の方式は目視のため精度の確保が難
かしく、安定した精度の製品が得られないという問題が
あった。また、の方式は撮像装置の切り換えのため操
作に時間がかかり、生産性が悪いという問題があった。

また、他の従来例として特開昭60−1900号公報が存在
する。すなわち、この実装装置は、部品供給部より供給
された電子部品を位置決めされたプリント基板上に実装
する装置において、装着ヘッドに保持された電子部品の
センターと装着ヘッドのセンターとの位置誤差を認識す
る実装部品認識部と、前記プリント基板上の実装部品の
パターンを認識する装着ヘッドに保持された認識部から
構成され、電子部品を所定の位置に高密度でもって実装
するようにしている。

しかしながら、この従来例では、プリント基板と電子
部品の平行を調整する手段が設けられていないため、半
導体チップの回路パターンと基板の配線パターンとを位
置合わせして直接実装するフェイスダウン方式のボンデ
ィングでは平行度が確保されず、部分的にボンディング
されない部分ができる、という問題点があった。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、その目的
とするところは、半導体チップの回路パターンと基板の
配線パターンとを位置合わせして直接実装するフェイス
ダウン方式のボンディングにおいて、半導体チップと基
板の平行を確保して加熱接合する装置ですべてのチップ
電極が確実に接合される装置を提供することに有る。

（発明の開示） 以下、実施例を示す図面に沿って本発明を詳述する。

第１図ないし第８図は本発明の半導体チップ実装装置
の一実施例を示したものである。第１図は半導体チップ
実装装置の主要部の構成図を示し、半導体チップ実装装
置は、主として、回転および加熱が可能であると共に実
装の対象である基板７を載置する基板載置台１と、実装
されるチップ８を載置するチップ載置台２と、チップ８
の配線パターンを読み取るためのチップ撮像装置３と、
基板載置台1,チップ載置台2,チップ撮像装置３を載置し
X,Y方向に独立に移動可能なXYテーブル４と、基板７の
配線パターンを読み取るための基板撮像装置５と、上下
動作を行いチップ８を吸脱着すると共に加熱加圧が行え
るボンディングヘッド６とから構成されている。

第２図は動作を示すフローチャートであり、以下、こ
のフローチャートに沿ってチップ８を基板７に接合する
動作について説明する。なお、第３図は主要な動作の行
われる際の位置を示す平面図、第４図は実装されるチッ
プ８の構成図、第５図はチップ撮像装置３の画像の例、
第６図は実装の対象となる基板７の構成図、第７図は基
板撮像装置５の画像の例、第８図は基板７の断面図であ
る。ただし、第３図においてチップ撮像装置3,基板撮像
装置5,ボンディングヘッド６はその中心のみを示してあ
る。また、ＳはXYテーブル４の可動範囲である。

接合の動作は以下の手順で行われる。

XYテーブル４を予め設定した部品セット位置（第３図
（イ））に移動後、基板７は配線パターン面を表に、チ
ップ８は裏にして基板載置台1,チップ載置台２にそれぞ
れセットする（ステップ101,102）。この際、基板載置
台１は基板載置台ヒータ11,基板載置台加熱装置12によ
って加熱されており、セットされた基板７は基板載置台
１の加熱温度まで加熱される。

チップ８がボンディングヘッド６の真下にくるように
XYテーブル４とボンディングヘッド６との位置関係から
予め設定されたチップピックアップ位置（第３図
（ロ））にXYテーブル４を移動し、ボンディングヘッド
６の上下１サイクル動作にてチップ８を吸着ピックアッ
プする（ステップ103,104）。この際、ボンディングヘ
ッド６はヘッドヒータ9,ヘッド加熱装置10によって加熱
されており、セットされたチップ８はボンディングヘッ
ド６の加熱温度まで加熱される。

チップ８の配線パターンの位置を以下の要領で読み取
る。すなわち、チップ８は一般に第４図に示すように外
周部にチップ電極8a、中心部に回路パターン8bがある
が、チップ撮像装置３による画像が第５図に示すように
モニタＭのセンタにチップ電極8aがくるような認識位置
（第３図（ハ））にXYテーブル４を移動させる。１つの
チップ８に対して２箇所のチップ電極、例えば第４図に
おけるA,Bを上記の動作で位置合わせを行い、各々の点
でのXYテーブル４の位置をデータとして読み取る（ステ
ップ105〜108）。

同様にして、基板７の配線パターンの位置を以下の要
領で読み取る。基板７は第６図に示すようにセラミック
基材7a,配線パターン7b,バンプ7cで構成されている。パ
ンプとは第８図に示すように配線パターン7bの上の突起
状のものを指し、チップ８の電極8aとの接合の媒体とな
るものである。また、第６図において7dはチップ実装位
置である。しかして、基板撮像装置５による画像が第７
図に示すようにモニタＭのセンタにバンプ7cがくるよう
にXYテーブル４を移動させる。バンプ7cの位置はチップ
８のチップ電極8aと対応する点、すなわち第６図におけ
るC,Dについて上記動作を行い、各々の点でのXYテーブ
ル４の位置をデータとして読み取る（ステップ109〜11
2）。

上記の，で読み取った４点のXYテーブル４の位置
データと、基準の認識位置（基板載置台１の回転中心と
基板撮像装置５の中心が一致する位置）のXYテーブル４
の位置データ、ならびに基板載置台１の回転中心とチッ
プ撮像装置３の中心との距離から、チップ８と基板７と
の角度ずれ量と位置合わせボンディングするためのXYテ
ーブル４の位置座標とを演算する（ステップ113）。

演算結果に応じて基板載置台１を回転すると共にXYテ
ーブル４を動作して適切なボンディング位置（第３図
（ニ））に移動させ、ボンディングヘッド６の１サイク
ル上下動作にて加熱圧着のボンディングを行う（ステッ
プ114,115）。すなわち、チップ８および基板７は前述
の如く予め加熱されており、この状態でボンディングヘ
ッド６を下降し、下限値でヘッド加圧装置16を動作し、
予め設定された加圧力，加圧時間で加圧した後、ボンデ
ィングヘッド６を上昇することで加熱圧着が行われる。
なお、ボンディングヘッド６には基板７の加熱温度を低
減できるように、超音波ホーン13,ブースタ14,コンバー
タ15により超音波が印加できるような機能が付加されて
いる。

次に、第９図は本発明の他の実施例を示したものであ
り、ボンディングヘッド６に平行調整機能を設けたもの
である。すなわち、ボンディングヘッド６の付け根の部
分にマイクロメータ17a,18aを有した角度調整部17,18を
互いに直角に重ねて設け、マイクロメータ17a,18aによ
り基板７とチップ８との接合時の平行を調整できる構造
になっている。角度調整部17,18の構成を角度調整部17
を例として説明すると、角度調整部17は支点17bを中心
に回動可能な２つの部材から形成され、両部材をバネ19
により圧着せしめ、非支点側の端部の間隔をマイクロメ
ータ17aにより変化させ、両部材のなす角度を変化させ
るようになっている。なお、マイクロメータ17aの調整
によってα方向の面の角度の調整、マイクロメータ18a
の調整によってβ方向の面の角度の調整が行えるもので
ある。

（発明の効果） 叙上のように本発明によれば、チップ撮像装置をXYテ
ーブル上に設けたことにより、XYテーブルとチップ撮像
装置とは一緒に移動し、その位置関係に固定された関係
になる。即ち、チップ撮像装置単独での動きが不要であ
り、その分、検出位置精度が優れるものになる。このよ
うなチップ撮像装置により位置の特定が行われるチップ
は直接XYテーブル基準による位置出しが可能となる。

又、そのようなXYテーブル上に基板載置台を置いてそ
の上に基板を置くので、基板はXYテーブルを基準に位置
の特定ができる。

このようなXYテーブルを基準としたチップ位置のずれ
と、基板の位置ずれは直接比較が可能であるから座標変
換等の処理が少なく、そのために位置検出精度が高く、
そのことによって位置合わせ精度も良い効果がえられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の半導体チップ実装装置の
一実施例を示したものであり、第１図は主要部の構成
図、第２図は動作を示すフローチャート、第３図は主要
な動作の行われる際の位置を示す平面図、第４図は実装
されるチップの構成図、第５図はチップ撮像装置の画像
の例、第６図は実装の対象となる基板の構成図、第７図
は基板撮像装置の画像の例、第８図は基板の断面図、第
９図は他の実施例を示すボンディングヘッド周辺の構成
図である。 １……基板載置台、２……チップ載置台、３……チップ
撮像装置、４……XYテーブル、５……基板撮像装置、６
……ボンディングヘッド、７……基板、7a……セラミッ
ク基材、7b……配線パターン、7c……バンプ、８……チ
ップ、8a……チップ電極、8b……回路パターン、９……
ヘッドヒータ、10……ヘッド加熱装置、11……基板載置
台ヒータ、12……基板載置台加熱装置、13……超音波ホ
ーン、14……ブースタ、15……コンバータ、16……ヘッ
ド加圧装置、17,18……角度調整部、17a,17b……マイク
ロメータ、19……バネ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を載置して移動するXYテーブルと、前
   記基板の配線パターンを読み取って所定位置からのずれ
   量を読み取る基板撮像装置と、チップを取り出して前記
   基板の所定位置に接合させるボンディング手段と、この
   ボンディング手段に保持された前記チップの配線パター
   ンを読み取って所定位置からのずれ量を読み取るチップ
   撮像装置と、前記両撮像装置を介して検出したずれ量を
   ゼロとするように前記XYテーブルおよび前記ボンディン
   グ手段の少なくとも一方を移動自在とする調整手段とを
   有し、かつ前記ボンディング手段とXYテーブル上の基板
   載置台との平行を調整する手段を前記ボンディング手段
   が備えてなる半導体チップ実装装置において、チップ撮
   像装置をXYテーブル上に設けたことを特徴とする半導体
   チップ実装装置。