JP3551943B2 - フリップチップのボンディング装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップをワークに押し付けてボンディングするフリップチップのボンディング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
フリップチップは回路形成面にバンプを突設したものであり、バンプを基板やチップなどのワークの電極に押し付けてボンディングする。図4は、従来のフリップチップのボンディング装置の側面図である。図中、1はC型のコラムであり、その上面にシリンダなどの加圧手段2が配設されている。加圧手段2から下方へ延出するロッド3の下端部に押圧子4が取り付けられている。コラム1の下面上には可動テーブル9が設けられており、その上にはフリップチップ5が搭載されたワークとしての基板6が載せられている。また機種によっては、コラム1にはフリップチップ5や基板6を観察してその位置認識を行う光学ユニット7が装着されている。
【0003】
このものは、光学ユニット7でフリップチップ5や基板6の位置認識を行った後、加圧手段2を駆動して押圧子4を下降させ、押圧子4でフリップチップ5のバンプ8を基板6の電極(図示せず)に押し付けてボンディングするようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
フリップチップ5のすべてのバンプ8は、均等な力で基板6の電極に押し付けねばならないので、フリップチップ5の下面にはきわめて高い水平面性が要求される。ところが上記従来のフリップチップのボンディング装置では、押圧子4でフリップチップ5を基板6に押し付けるときの反力Fのために、コラム1は鎖線で示すように変形する。このため押圧子4は傾斜し、フリップチップ5は傾斜した押圧子4で基板6に押し付けられることとなるため、すべてのバンプ8を均等な力で電極で押し付けることはできず、押し付け力のばらつきによりボンディング不良になりやすいという問題点があった。
【0005】
さらには、コラム1は鎖線で示すように変形するため、光学ユニット7の姿勢が変化し、その結果、光学ユニット7の認識に狂いを生じ、フリップチップ5のボンディング精度が低下するという問題点があった。
【0006】
したがって本発明は、押圧子でフリップチップを基板に押し付けるときの反力の悪影響を解消し、フリップチップのすべてのバンプを基板の電極に均等な力でボンディングできるフリップチップのボンディング装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のフリップチップのボンディング装置は、基台と、この基台に立設され正面形状が門型の第1のコラムおよび第2のコラムと、前記第1のコラムに垂直に設けられた第1のガイドレールと、前記第1のガイドレールにスライダを介して取り付けられ下端部にフリップチップを吸着して保持する押圧子を有する押圧ヘッドと、前記第2のコラムに垂直に設けられた第2のガイドレールと、前記第2のガイドレールにスライダを介して昇降自在に装着された昇降子と、前記昇降子に装着された加圧手段と、前記昇降子に設置され前記加圧手段の圧力と前記押圧ヘッドを含む前記第1のガイドレールに昇降自在に取り付けられている部分の自重を受ける圧力センサと、前記第2のガイドレールに設置され前記昇降子を昇降させる昇降動手段と、前記第1のコラムの内側の基台上面に設置されフリップチップがボンディングされる基板をXY方向へ移動させる可動テーブルとを備えた。
【0008】
【発明の実施の形態】
上記構成の本発明は、押圧ヘッドと加圧手段を互いに別体の第1のコラムと第2のコラムに支持させ、かつ加圧手段側と押圧ヘッドを剛結しない構造としているので、押圧子をフリップチップに押し付けてフリップチップを基板にボンディングする際の反力は第1のコラムには作用しない。したがってこの反力により第1のコラムが変形することはなく、押圧ヘッドの姿勢を正しく保ってフリップチップのすべてのバンプを均等な力で基板の電極に押し付けてボンディングすることができる。
【0009】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の正面図、図2は本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の側面図、図3は本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置のボンディング中のフリップチップと基板の拡大側面図である。
【0010】
図1および図2において、10は基台であり、その上面には第1のコラム11と第2のコラム12が互いに別体に独立して立設されている。図1に示すように、第1のコラム11と第2のコラム12の正面形状は門型であり、また第1のコラム11は第2のコラム12よりもかなり小型である。第1のコラム11と第2のコラム12は、鋼材などにより強固に構築されている。
【0011】
第1のコラム11の前面上部には左右一対の垂直なガイドレール13が設けられている。15は押圧ヘッドであり、スライダ14を介してガイドレール13に上下動自在に装着されている。図1に示すように、押圧ヘッド15の正面形状は略山形であり、その下面中央には棒状の押圧子16が垂設されている。この押圧子16は、下面にフリップチップ42を保持するための吸引孔(図示せず)を有している。さらにフリップチップ42を加熱するためのヒータを内蔵している。
【0012】
第2のコラム12の上面中央にはフレーム20が立設されている。フレーム20の前面両側部には左右一対の垂直なガイドレール21が設けられている。23は昇降子であり、スライダ22を介してガイドレール21に上下動自在に装着されている。フレーム20上にはモータ24が設置されている。モータ24はフレーム20内に設けられた垂直な送りねじ25を回転させる。昇降子23の背面からナット体26が後方へ延出しており、送りねじ25はナット体26に挿入されている。したがってモータ24が駆動して送りねじ25が正逆回転すると、ナット体26は送りねじ25に沿って上下動し、昇降子23はガイドレール21に沿って上下動する。すなわち、モータ24、送りねじ25、ナット体26は、昇降子23および昇降子23に装着されたシリンダ30(後述)の昇降動手段となっている。
【0013】
昇降子23の下面には加圧手段としてのシリンダ30が装着されている。シリンダ30のロッド31の下端部は、押圧ヘッド15の上面に当接している。図2に示すように、押圧ヘッド15の上部は中空部17になっている。図1に示すように、昇降子23の両側部から下方へ延出する脚部27の下部には水平板28が装着されている。水平板28は中空部17内に配設されており、その上面には圧力センサ32が設置されている。圧力センサ32の上面の検知子33(図2)は、押圧ヘッド15の天井部の下面に当接している。シリンダ30のロッド31は常時一定の圧力で押圧ヘッド15の上面を加圧している。従って圧力センサ32は、このシリンダ30からの圧力に押圧ヘッド15や押圧子16等ガイドレール13に上下動自在に取り付けられている部分の自重を加えた力を測定している。以上のように、シリンダ30と押圧ヘッド15は非剛結構造となっており、両者の間に圧力センサ32を介装する構造となっている。
【0014】
基台10上の第1のコラム11の内側には可動テーブル40が設置されている。可動テーブル40上にはワークとしての基板41が載せられている。可動テーブル40は、基板41をXY方向へ移動させる。図3において、フリップチップ42のバンプ43は基板41の電極44(図3)にボンディングされる。
【0015】
図1および図2において、第1のコラム11には支持部50が突設されており、支持部50上には支持板51が載置されている。支持板51上にはシリンダ52が設置されている。シリンダ52のロッド53の先端部には光学ユニット54が保持されている。シリンダ52のロッド53が突没することにより、光学ユニット54は前進後退する(矢印A参照)。光学ユニット54は基板41と押圧子16に保持されたフリップチップ42の間へ突出し、基板41及びフリップチップ42の位置認識を行う。可動テーブル40は、光学ユニット54による位置認識結果に基づいて基板41の電極44をフリップチップ42のバンプ43に位置合わせする。
【0016】
このフリップチップのボンディング装置は上記のような構成より成り、次に動作を説明する。まず、図外のトレイに収納されたフリップチップ42を押圧子16の下方に供給して押圧子16でこのフリップチップ42を吸着して保持する。次に図2に示すように光学ユニット54を基板41と押圧子16に保持されたフリップチップ42の間へ前進させ、基板41及びフリップチップ42を観察して両者の位置を認識し、認識が終了したならば、光学ユニット54は後退させる。
【0017】
次に認識結果にしたがって、可動テーブル40を駆動して基板41をX方向やY方向へ水平移動させてフリップチップ42のバンプ43を基板41の電極44に位置合わせする。
【0018】
次にモータ24を駆動して昇降子23を下降させ、これにより押圧ヘッド15も下降させ、フリップチップ42を基板41の上面に着地させる(図2において、鎖線で示す押圧子16を参照)。フリップチップ42が基板41の上面に着地すると、それまで圧力センサ32に負荷されていた力が減少するので、その圧力変化を圧力センサ32が検出することにより、フリップチップ42が基板41の上面に着地したことが判明する。さらにその時点から圧力センサ32で検出する力が所定値に減少するまでモータ24を駆動してフリップチップ42を基板41へ押し付ける。これにより、バンプ43を電極44に強く押し付けてボンディングする(図2において鎖線で示す押圧子16および図3を参照)。このときのフリップチップ42を基板41へ押し付ける力は、圧力センサ32がフリップチップ42の着地を検出する前の検出値と所定値との差に相当する。なおこの場合、押圧子16はヒータ(図外)により高温度に加熱されており、その伝熱によりバンプ43は電極44にボンディングされる。
【0019】
このように押圧子16でフリップチップ42を基板41に押し付けると、押圧ヘッド15はその反力F1(図2)を受ける。そしてこの反力F1は2次反力F2として昇降子23へ伝達され、この2次反力F2の作用により第2のコラム12は図2において鎖線で示すように変形する。このように反力F1は第2のコラム12が鎖線で示すように変形しながら負担し、第1のコラム11には反力F1は作用しない。したがって押圧ヘッド15は垂直な姿勢を保持し、押圧子16のフラットな下面でフリップチップ42の上面前面を押圧して、すべてのバンプ43を電極44に均等な力でボンディングすることができる。
【0020】
また第1のコラム11は変形しないので、このボンディング装置を長期間使用しても光学ユニット54の姿勢が変化することもなく、光学ユニット54で信頼性の高い画像データを入手することができる。また押圧ヘッド15と昇降子23は剛結されていない分離構造となっており、かつ両者の間に圧力センサ32を介装する構造となっているので、昇降子23側のシリンダ30により押圧ヘッド15に加えられる加圧力を圧力センサ32により的確に測定しながらボンディング作業を行うことができる。なおこの実施の形態では、モータ24、シリンダ30、光学ユニット54などの制御系の説明は省略している。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、押圧ヘッドと加圧手段を互いに別体の第1のコラムと第2のコラムに支持させ、かつ加圧手段側と押圧ヘッドを剛結しない構造としているので、押圧子をフリップチップに押し付けてフリップチップを基板にボンディングする際の反力は第1のコラムには作用しない。したがってこの反力により第1のコラムが変形することはなく、押圧ヘッドの姿勢を正しく保ってフリップチップのすべてのバンプを均等な力で基板の電極に押し付けてボンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の正面図
【図2】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の側面図
【図3】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置のボンディング中のフリップチップと基板の拡大側面図
【図4】従来のフリップチップのボンディング装置の側面図
【符号の説明】
11 第1のコラム
12 第2のコラム
15 押圧ヘッド
16 押圧子
23 昇降子
24 モータ
30 シリンダ(加圧手段)
32 圧力センサ
40 可動テーブル
41 基板
42 フリップチップ
43 バンプ
44 電極
54 光学ユニット

Claims (1)

  1. 基台と、この基台に立設され正面形状が門型の第1のコラムおよび第2のコラムと、前記第1のコラムに垂直に設けられた第1のガイドレールと、前記第1のガイドレールにスライダを介して取り付けられ下端部にフリップチップを吸着して保持する押圧子を有する押圧ヘッドと、前記第2のコラムに垂直に設けられた第2のガイドレールと、前記第2のガイドレールにスライダを介して昇降自在に装着された昇降子と、前記昇降子に装着された加圧手段と、前記昇降子に設置され前記加圧手段の圧力と前記押圧ヘッドを含む前記第1のガイドレールに昇降自在に取り付けられている部分の自重を受ける圧力センサと、前記第2のガイドレールに設置され前記昇降子を昇降させる昇降動手段と、前記第1のコラムの内側の基台上面に設置されフリップチップがボンディングされる基板をXY方向へ移動させる可動テーブルとを備えたことを特徴とするフリップチップのボンディング装置。
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