JP4562309B2

JP4562309B2 - Chip bonding method and apparatus

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Publication number: JP4562309B2
Application number: JP2001107007A
Authority: JP
Inventors: 朗山内
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: JP2002305214A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂基板やガラス基板などの基板上に半導体素子や表面実装部品などのチップを実装するためのチップボンディング方法およびその装置に係り、特に基板の厚みのバラツキや基板の反りによって生じるボンディング時の基板の傾きを修正する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のチップボンディング装置は、基板上のボンディング箇所に接着剤を付着させる接着剤付着ユニットと、接着剤が付着された基板とチップとを位置決めして基板上にチップを搭載し、接着剤を介してチップを基板上に仮圧着する仮圧着ユニットと、仮圧着されたチップを加熱・加圧してチップのバンプと基板の電極とを電気的に接続する本圧着ユニットなどを備えている。
【０００３】
以下、図７を参照して本圧着ユニットにおけるボンディング手法を説明する。
図中、符号１はチップが実装される基板であり、ここでは液晶ディスプレイパネルを例に採ってある。この基板１はガラス基材２の表面側に表示部３が形成されているとともに、その裏面側に偏光膜４が貼付けられている。チップ実装時に基板１は基板保持ステージ５上に水平姿勢で吸着保持される。基板１のボンディング部位１ａは基板保持ステージ５から延び出ており、このボンディング部位１ａの上面に仮圧着ユニットで仮圧着されたチップ６が搭載されている。基板のボンディング部位１ａは固定設置されたガラスブロックなどからなるバックアップ７によって下側から支持されている。このバックアップ７の上方に昇降自在の本圧着ヘッド８が配設されている。
【０００４】
以上のような構成の装置において、仮圧着ユニットでチップ６が搭載された基板１は、図示しない基板搬送機構によって本圧着ユニットの基板保持ステージ５上に移載される。基板１を受け取った基板保持ステージ５が水平移動して、基板１のボンディング部位１ａがバックアップ７上に位置決め載置される。続いて、上昇位置にあった本圧着ヘッド８が下降してチップ６が加熱・加圧されることにより、チップ６が基板１に本圧着される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、基板１に貼付けられた偏光膜４の厚みにバラツキがあるために、基板保持ステージ５に吸着保持された基板１のボンディング部位１ａの高さが基板１ごとに変動する。その結果、基板１のボンディング部位１ａがバックアップ７上に置かれたときに、ボンディング部位１ａとバックアップ７との間にできるギャップのために、基板１が撓んでボンディング部位１ａが傾くという問題がある。図８に示すように、基板１のボンディング部位１ａが傾くと、チップ６が加圧されたときに、チップ６が基板１の傾斜方向（図８中に鎖線矢印で示す方向）にずれるために、チップ６のバンプが基板１の電極上に正しく接続されなくなる。また、チップ６を仮付けした接着剤が、絶縁被膜で覆われた多数の導電性粒子を含む異方性の導電接着剤である場合、基板１のボンディング部位１ａが傾くと、チップ６が基板１に対して片当たりするために、導電性粒子の潰れ方が不均一になる。上記のいずれの場合にも電気的な接続不良を招き、製品の歩留りを低下させる要因になる。
【０００６】
基板１のボンディング部位１ａが傾くと接着剤付着ユニットや仮圧着ユニットでも問題を引き起こす。接着剤付着ユニットでは、接着剤が片面に塗布されたテープ状基材から、所定長さの接着剤を基板１に転写するときに、転写ミスを引き起こす。また、仮圧着ユニットでは基板１上にチップ６を搭載するときに、チップ６の位置ズレが生じやすい。
【０００７】
上記のような問題点を解決するために、特開２０００−２００８０５号公報に開示された「電子部品のボンディング方法」では、ボンディングの際に、基板保持ステージに保持された基板のボンディング部位の高さを検出し、その検出結果に基づいて基板保持ステージを昇降させて、基板のボンディング部位の高さを固定部材の高さに一致させている。
【０００８】
しかしながら、上記公報に記載の手法によれば、ボンディング工程で基板のボンディング部位の高さを検出しているので、検出に要する時間だけボンディング工程における処理時間が長くなり、この種のチップボンディング装置のタクトタイムを低下させるという別異の問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板の高さの変動に起因した基板の傾きを、処理効率を極力低下させることなく修正して、チップボンディングを正常に行うことができるチップボンディング方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、請求項１に記載の発明は、基板のボンディング部位の所定箇所に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、接着剤が付着された基板上の箇所にチップを圧着する圧着工程とを備えたチップボンディング方法において、水平姿勢で保持された基板のボンディング部位の高さを接着剤付着工程でのみ検出し、圧着工程では、接着剤付着工程で検出された検出結果に基づき基板を昇降させて、基板のボンディング部位の高さを、基板のボンディング部位を下側から支持する圧着工程の固定部材の高さに一致させた状態でチップを圧着することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、基板のボンディング部位の所定箇所に接着剤を付着させる接着剤付着ユニットと、接着剤が付着された基板上の箇所にチップを圧着する圧着ユニットとを備えたチップボンディング装置において、接着剤付着ユニットは、水平姿勢で保持された基板のボンディング部位の高さを検出する高さ検出手段を備え、圧着ユニットは、基板を水平姿勢で保持する昇降自在の基板保持手段と、この基板保持手段から延び出た基板のボンディング部位を下側から支持する固定部材と、接着剤付着ユニットでのみ得られた基板のボンディング部位の高さの検出結果に基づいて基板保持手段を昇降制御する制御手段とを備え、この制御手段により基板保持手段を昇降制御して基板のボンディング部位の高さを固定部材の高さに一致させた状態で基板のボンディング部位にチップを圧着することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の装置において、圧着ユニットが、接着剤が付着された基板上の箇所にチップを仮圧着する仮圧着ユニットと、仮圧着されたチップと基板とを本圧着する本圧着ユニットとから構成され、仮圧着ユニットが、接着剤が付着された基板へチップを仮圧着する際に、接着剤付着ユニットで得られた検出結果に基づいて基板保持手段を昇降制御するとともに、本圧着ユニットが、仮圧着されたチップを基板へ本圧着する際に、接着剤付着ユニットで得られた検出結果に基づいて基板保持手段を昇降制御するものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の装置において、接着剤付着ユニットが、基板上へ接着剤を付着させる複数個の接着剤付着ヘッドを備えているものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の装置において、接着剤付着ユニットが、複数個の接着剤付着ヘッドを使って一枚の基板に接着剤を付着し、この接着剤付着ユニットに備えられた高さ検出手段が、その基板のボンディング部位の中央１箇所の高さ又は複数個所の高さの平均値を検出するものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の装置において、接着剤付着ユニットが、複数個の接着剤付着ヘッドを使って個別の基板に接着剤を付着し、この接着剤付着ユニットに備えられた高さ検出手段が、各基板のボンディング部位の中央１箇所の高さ又は複数個所の高さの平均値をそれぞれ検出するものである。
【００１６】
【作用】
本発明の作用は次のとおりである。
請求項１に記載の発明によれば、比較的に処理効率の高い接着剤付着工程で基板のボンディング部位の高さを検出し、接着剤付着工程と比べて処理効率の低い圧着工程ではボンディング部位の高さを検出することなく、接着剤付着工程で得られた検出結果に基づいて基板の高さを調整してチップを圧着しているので、圧着工程における処理効率の低下が最小限に抑えられる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さが検出される。圧着ユニットでは、その基板にチップを圧着する際に、接着剤付着ユニットで得られた検出結果に基づき、基板保持手段を昇降制御して基板のボンディング部位の高さを固定部材と高さに一致させる。その結果、基板のボンディング部位が固定部材によって常に水平に支持された状態でチップが圧着される。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さが検出されると、仮圧着ユニットでは、その検出結果に基づいて基板保持手段を昇降制御し、基板のボンディング部位の高さを固定部材の高さに一致させた状態でチップの仮圧着が行われる。本圧着ユニットでも同様に、接着剤付着ユニットで得られた検出結果に基づいて、ボンディング部位の高さを固定部材の高さに一致させた状態でチップの本圧着が行われる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、接着剤付着ユニットは複数個の接着剤付着ヘッドを備えているので、基板への接着剤の付着を効率よく行うことができる。したがって、この接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さを測定しても、装置全体としてのタクトタイムの低下を抑制することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、複数個の接着剤付着ヘッドによって一枚の基板に効率よく接着剤が付着される。この接着剤付着ユニットに備えられた高さ検出手段は、その基板ボンディング部位の中央１箇所の高さ又は複数個所の高さの平均値を検出する。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、複数個の接着剤付着ヘッドによって個別の基板に効率によく接着剤が付着される。この接着剤付着ユニットに備えられた高さ検出手段は、各基板ボンディング部位の中央１箇所の高さ又は複数個所の高さの平均値を検出する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明に係るチップボンディング装置の一実施例の概略構成を示した全体斜視図である。
【００２３】
本実施例に係るチップボンディング装置は、大きく分けて、装置基台１０と、この装置基台１０の一端側（図１では左端）に配設された基板供給ユニット２０と、装置基台１０の奥側に配設されたチップ供給ユニット３０と、基板供給ユニット２０の隣に配設された接着剤付着ユニット４０と、その隣に配設された仮圧着ユニット５０と、さらにその隣に配設された本圧着ユニット６０と、装置基台１０の他端側（図１では右端）に配設された基板収納ユニット７０と、装置基台１０の手前側に配設された４つの基板搬送機構８０Ａ〜８０Ｄとから構成されている。
【００２４】
基板供給ユニット２０は、チップ実装前の複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納する基板収納マガジン２１と、この基板収納マガジン２１から基板１を順に取り出す昇降および水平移動可能な昇降テーブル２２とを備えている。本発明において基板１の種類は特に限定されず、例えば樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハーなど、チップと接合可能な種々の種類および大きさのものを含む。例えば、この実施例では図７で説明したような液晶ディスプレイパネル用の基板にチップを実装する。また、基板供給ユニット２０は、基板１を順に供給可能であれば、その構造は特に限定されず、例えば、複数枚の基板１を水平面内に整列配置したトレイ構造であってもよい。
【００２５】
チップ供給ユニット３０は、基板１に実装すべき複数個のチップ６を水平に整列配置したチップトレイ３１と、このチップトレイ３１からチップ６を順に取り出して仮圧着ユニット５０に送るチップ移送機構３２とを備えている。本発明においてチップ６の種類は特に限定されず、例えばＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハーなど、基板と接合可能な種々のものを含む。チップ移送機構３２は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動してチップトレイ３１からチップ６を順に取り出すチップ保持具３３と、このチップ保持具３３から受け取ったチップ６を仮圧着ユニット５０に向けて水平搬送するスライダー３４とを備えている。
【００２６】
接着剤付着ユニット４０は、基板供給ユニット２０から搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル４１と、基板１のボンディング部位に接着剤を付着する２つの接着剤付着ヘッド４２とを備えている。可動テーブル４１は、基板１を吸着保持する基板保持ステージ４３を備え、この基板保持ステージ４３が水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動自在に構成されている。基板１の一端側であるボンディング部位は基板保持ステージ４３から前方に延び出ている。
【００２７】
接着剤付着ヘッド４２は、テープ状の基材に塗布された接着剤を基板１のボンディング部位に転写する。本実施例において、接着剤は異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film)が用いられている。この異方性導電膜は、接着・導電・絶縁という３つの機能を同時にもつ接続材料で、熱圧着することにより、膜の厚み方向には導通性、面方向には絶縁性という電気的異方性をもつ高分子膜であり、接着性のあるバイダー内に導電粒子が混在している。なお、本発明において用いられる接着剤は、異方性導電膜に限らず、異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste) であってもよい。また、チップ６に半田バンプなどの接続用電極を形成した場合には、単に接着機能だけを備えた非導電膜（ＮＣＦ：Non Conductive Film ）や、非導電ペースト（ＮＣＰ：Non Conductive Paste) を用いることもできる。接着剤としてペースト状のものを用いる場合には、その接着剤をスクリーン印刷あるいはディスペンサーで基板１に付着するようにしてもよい。
【００２８】
接着剤付着ヘッド４２の下方には、異方性導電膜を転写するときに、基板１のボンディング部位を下側から支持する固定部材であるバックアップ４４が配設されている。また、可動テーブル４１とバックアップ４４との間には、基板保持ステージ４３に保持された基板１のボンディング部位の高さを検出するための高さ検出センサ４５が配設されている。本実施例の高さ検出センサ４５は、オートフォーカス機能を備えた非接触式の光学センサで構成されている。この高さ検出センサ４５は本発明における高さ検出手段に相当する。なお、本発明の高さ検出手段は上記実施例のものに限らず、レーザ光や赤外線光を使った光学センサ、あるいは機械式の接触センサなど、種々のものを用いることが可能である。また、高さ検出センサ４５の取り付け位置は任意であり、例えばバックアップ４４に埋め込み設置してもよい。
【００２９】
仮圧着ユニット５０は、接着剤付着ユニット４０から搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル５１と、接着剤が付着された基板１のボンディング部位にチップ６を仮圧着する仮圧着ヘッド５２と、仮圧着時に基板１とチップ６との位置合わせを行う上下２方向の認識視野をもつ２視野の認識手段５３とを備えている。また、仮圧着ヘッド５２の下方にバックアップ５５が固定設置されている。可動テーブル５１は、基板１を吸着保持する基板保持ステージ５４を備え、この基板保持ステージ５４が水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向、およびＺ軸周り（θ）方向に、それぞれ移動自在に構成されている。
【００３０】
仮圧着ヘッド５２は、昇降自在であって、チップ供給ユニット３０のスライダー３４で移送されてきたチップ６を下端に吸着保持し、このチップ６を加熱して所定圧力で基板１のボンディング部位に押し付ける。これにより接着剤が半硬化状態になって、チップ６が基板１に仮圧着される。仮圧着ヘッド５２のチップ保持構造は吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００３１】
２視野の認識手段５３は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向、または水平方向のみ等どのような形態でも良く移動可能であって、仮圧着ヘッド５２に吸着保持されたチップ６の認識マークと、バックアップ５５上に移送された基板１の認識マークとをそれぞれ認識して、両認識マークの位置ズレを検出する。この位置ズレを無くすように仮圧着時に可動テーブル５１がＸ，Ｙ，およびθ方向に駆動制御される。なお、２視野の認識手段はＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、センサーなど種類に関係なく認識マークを認識できる全ての形態（手段）を示す。
【００３２】
本圧着ユニット６０は、仮圧着ユニット５０から搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル６１と、基板１のボンディング部位に仮圧着されたチップ６を加熱・加圧して本圧着する４つの本圧着ヘッド６２とを備えている。本圧着ヘッド６２の下方にバックアップ６３が固定設置されている。また、可動テーブル６１は、仮圧着ユニット５０の可動テーブル５１と同様の可動テーブル６４を備えている。さらに、本圧着ユニット６０は、本圧着ヘッド６２でチップ６を加圧するときに、基板１に付着された接着剤が本圧着ヘッド６２に付くのを防止するために、フッソ樹脂製の保護テープＴを供給する機構を備えている。保護テープＴは、本圧着ユニット６０の本体フレームに取り付けられた供給ローラ６５から繰り出されて、巻き取りローラ６６に巻き取られる。
【００３３】
基板収納ユニット７０は、チップ実装された複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納する基板収納マガジン７１と、この基板収納マガジン７１に基板１を順に収納する昇降および水平移動可能な昇降テーブル７２とを備えている。この基板収納マガジン７１に代えて、基板供給ユニット２０で説明したと同様に、トレイ構造の収納構造を備えてもよい。また、基板供給ユニット２０と基板収納ユニット７０とは必ずしも個別である必要はなく、これらを単一のユニットにして、チップが実装された基板１を元の基板供給ユニットに戻すようにしてもよい。
【００３４】
基板搬送機構８０Ａ〜８０Ｄは、装置基台１０の長手方向に配設されたレール８１と、このレール８１に沿って走行する支柱８２と、この支柱８２に昇降自在に取り付けられて基板１を吸着保持する基板保持具８３とを備えている。
【００３５】
次に、上述した構成を備えたチップボンディング装置の動作、特に、本発明の要部である基板１の高さ修正に係わる動作を、図２および図３も参照しながら説明する。図２は、本実施例に係るチップボンディング装置の制御系の概略構成を示したブロック図、図３は基板の高さ修正過程の説明図である。
【００３６】
基板搬送機構８０Ａは、昇降テーブル２２が基板収納マガジン２１から取り出した処理対象の基板１を受け取って、この基板１を接着剤付着ユニット４０に搬送する。この基板１は可動テーブル４１の基板保持ステージ４３上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ４３が前方（Ｙ方向）に移動して、基板１のボンディング部位が高さ検出センサ４５の上方に位置される。図３に示すように、高さ検出センサ４５は、基準面（例えば、装置基台１０の上面）から基板１のボンディング部位１ａまでの高さＨを検出する。なお、ボンディング部位１ａの高さは、例えば中央１箇所の高さを代表的な高さとしてもよく、あるいは複数箇所の高さの平均値を代表的な高さとして検出してもよい。また、ボンディング部位１ａ内の複数個所にチップ６を圧着する場合には、各個所の高さを検出するようにしてもよい。
【００３７】
ボンディング部位１ａの高さ検出結果は、図２に示すように、接着剤付着ユニット４０の制御部４６に与えられる。制御部４６は、基板１の高さ検出結果（Ｈ）と、バックアップ４４の高さＨ₀（図３参照）とを比較し、その差分ΔＨを求める。そして、基板保持ステージ４３をさらに前進させて、基板１のボンディング部位１ａをバックアップ４４上に載せるときに、差分ΔＨをなくすように基板保持ステージ４３のテーブル駆動機構４７が制御される。その結果、基板１のボンディング部位１ａの高さとバックアップ４４の高さとが一致して、ボンディング部位１ａは常に水平姿勢でバックアップ４４によって支持される。
【００３８】
基板１のボンディング部位１ａがバックアップ４４によって水平に支持された状態で、２つの接着剤付着ヘッド４２がそれぞれ下降して、ボンディング部位１ａ上に接着剤が転写される。基板１に厚みのバラツキがあっても、ボンディング部位１ａは常に水平に支持されるので、基板１の傾きに起因した接着剤の転写ミスがなく、接着剤が基板１に高品位に転写される。接着剤の転写が終わると、基板保持ステージ４３が基板１の受け渡し位置に水平移動する。
【００３９】
受け渡し位置に移動した基板１は基板搬送機構８０Ｂによって仮圧着ユニット５０に搬送される。基板１の搬送に同期して、接着剤付着ユニット４０の制御部４６は、その基板１の高さ検出結果を送信部４８を介して仮圧着ユニット５０に送る。仮圧着ユニット５０は、その高さ検出結果を受信部５６を介して制御部５７に取り込む。
【００４０】
仮圧着ユニット５０に搬送された基板１は可動テーブル５１の基板保持ステージ５４上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ５４が前方（Ｙ方向）に移動して、基板１のボンディング部位１ａをバックアップ５５上に位置させる。このとき、図２に示した、仮圧着ユニット５０の制御部５７は、接着剤付着ユニット４０から送信されてきた基板１の高さ検出結果を参照して、ボンディング部位１ａの高さがバックアップ５５の高さと一致するように、テーブル駆動機構５８を制御する。その結果、ボンディング部位１ａは常に水平姿勢でバックアップ５５によって支持される。このように仮圧着ユニット５０では、基板１の高さ検出を行わずに、接着剤付着ユニット４０から送信された検出結果を利用しているので、高さ検出に伴う処理効率の低下を回避することができる。
【００４１】
一方、チップ供給ユニット３０では、チップ保持具３３がチップトレイ３１からチップ６を取り出してスライダー３４に受け渡す。スライダー３４はチップ６を仮圧着ヘッド５２の下方にまで移送し、このチップ６を仮圧着ヘッド５２が吸着保持する。続いて、２視野の認識手段５３が仮圧着ヘッド５２と、バックアップ５５で支持されたボンディング部位１ａとの間に進出してきて、仮圧着ヘッド５２に吸着保持されたチップ６と基板１との位置ズレを検出する。この位置ズレを無くすように可動テーブル５１がＸ，Ｙおよびθ方向に制御されて、チップ６と基板１との位置合わせが行われる。
【００４２】
位置合わせが終わると、２視野の認識手段５３は元の位置にまで後退する。続いて、仮圧着ヘッド５２が下降して、接着剤が付着された基板１のボンディング部位１ａにチップ６を仮圧着する。上述したように基板１はその高さが修正されてバックアップ５５上で水平に支持されているので、仮圧着時にチップ６がずれることがなく、チップ６は高品位に仮圧着される。
【００４３】
チップ６の仮圧着が終わると、基板保持ステージ５４が基板１の受け渡し位置に水平移動する。受け渡し位置に移動した基板１は基板搬送機構８０Ｃによって本圧着ユニット６０に搬送される。基板１の搬送に同期して、仮圧着ユニット５０の制御部５７は、接着剤付着ユニット４０から送られてきた基板１の高さ検出結果を送信部５９を介して、さらに本圧着ユニット６０に送る。本圧着ユニット６０は、その高さ検出結果を受信部６７を介して制御部６８に取り込む。
【００４４】
本圧着ユニット６０に搬送された基板１は可動テーブル６１の基板保持ステージ６４上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ６４が前方（Ｙ方向）に移動して、基板１のボンディング部位１ａをバックアップ６３上に位置させる。このとき、仮圧着ユニット５０で説明したと同様に、本圧着ユニット６０の制御部６８は、仮圧着ユニット５０から送信されてきた基板１の高さ検出結果を参照して、ボンディング部位１ａの高さがバックアップ６３の高さと一致するように、テーブル駆動機構６９を制御する。その結果、ボンディング部位１ａは常に水平姿勢でバックアップ６３によって支持される。このように本圧着ユニット６０では、基板１の高さ検出を行わずに、仮圧着ユニット５０を介して接着剤付着ユニット４０から送られてきた検出結果を利用しているので、高さ検出に伴う処理効率の低下を回避することができる。
【００４５】
ボンディング部位１ａがバックアップ６３で水平に支持されると、本圧着ヘッド６２が下降して、仮圧着されたチップ６を保護テープＴを介して加熱・加圧する。これによりチップ６のバンプが接着剤（異方性導電膜）を介して基板１の電極に電気的に接続する。ここで基板１はその高さが修正されてバックアップ６３上で水平に支持されているので、本圧着時にチップ６がずれることがなく、チップ６は高品位に本圧着される。
【００４６】
チップ６の本圧着が終わると、基板保持ステージ６４が基板１の受け渡し位置に水平移動する。受け渡し位置に移動した基板１は基板搬送機構８０Ｄによって基板収納ユニット７０に搬送されて昇降ステージ７２上に受け渡され、この昇降ステージ７２によって基板収納マガジン７１に収納される。
【００４７】
以上で一枚の基板１のチップ実装が終了する。なお、ある基板１が仮圧着ユニット５０でチップ６を仮圧着されている間に、接着剤付着ユニット４０では次の基板１へ接着剤が転写されているとともに、その基板１の高さが検出されている。このように各ユニットでは基板１への接着剤の転写、チップ６の仮圧着、チップ６の本圧着が並行して行われている。そして、接着剤付着ユニット４０では各基板１ごとに高さ検出が行われ、その高さ検出結果は基板１の搬送に同期して、仮圧着ユニット５０および本圧着ユニット６０に順に送信されて、基板１の高さ修正に利用される。
【００４８】
以上のように本実施例に係るチップボンディング装置では、接着剤付着ユニット４０でのみ基板１の高さを検出し、その高さ検出結果を仮圧着ユニット５０および本圧着ユニット６０に送信して、基板１の高さ修正に利用しているで、基板１の高さ検出に伴う処理効率の低下を最小限に抑えることができる。しかも、接着剤付着ユニット４０では、複数個の接着剤付着ヘッド４２を使って基板１に接着剤を付着することにより、接着剤付着ユニット４０の処理効率を向上させているので、基板の高さの検出に伴って装置のタクトタイムが長くなるのを回避することができる。
【００４９】
本発明は上述した実施例に限らず、次のように変形実施することができる。
（１）上記実施例では各ユニットで基板１を一枚ずつ処理したが、複数枚の基板１を同時に処理するようにしてもよい。例えば、図４の例では２つの接着剤付着ヘッド４２を使って２枚の基板１に個別に接着剤を付着させている。各々２つの基板保持ステージ４３とバックアップ４４との間に基板１の高さ検出用の高さ検出センサ４５が配設されている。制御部４６は、２つの高さ検出センサ４５からそれぞれ与えられた２つの基板１の高さ検出結果に基づき、各基板保持ステージ４３を昇降制御して、各基板保持ステージ４３の高さを、対応するバックアップ４４の高さに一致させている。接着剤が付着された基板１を仮圧着ユニット５０に搬送するときに、制御部４６は送信部４８を介して各基板１の高さ検出結果を仮圧着ユニット５０に送信する。各仮圧着ユニット５０も同様に複数の仮圧着ヘッドを使って各基板へチップを個別に仮圧着するときに、各基板１の高さ検出結果に基づいて２つの基板保持ステージをそれぞれ昇降制御する。本圧着ユニット６０もこの例の仮圧着ユニット５０と同様であり、その説明は省略する。このように、各ユニットで複数個のヘッドを使って複数個の基板に個別に処理を行うことにより、装置の処理効率を向上させることができる。
【００５０】
（２）上記実施例では基板１を基板保持ステージ４３で片持ち支持し、この基板保持ステージ４３から延び出た基板の一端側の高さを検出するようにしたが、本発明における基板保持手段は上記例に限定されない。例えば、図５に示すように、基板１の周囲３辺を支持する「コ」の字形状、あるいは基板１の周囲４辺を支持する「ロ」の字形状などの枠型の基板保持ステージ４３Ａを用いて基板１を水平に支持するようにしてもよい。このような例では、基板１の中央部がバックアップ４４上に載置されるので、基板１の中央部の高さを検出して、基板１の中央部の高さがバックアップ４４の高さと一致するように、基板保持ステージ４３Ａを昇降制御すればよい。基板保持ステージ４３だけでなく、同５４、６４も枠型に設けても良い。また、保持ステージ４３、５４、６４が基板１を保持する手段としては、吸気孔による吸着手段だけでなく静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、単数または複数の可動ツメやクリップによって基板を挟む機械的手段、剥離可能なテープや接着剤などによる粘着保持手段、複数の基板保持ステージ間に挟む機械的手段などのような保持手段であってもよい。
【００５１】
（３）上記実施例では各ユニット４０，５０，６０ごとに制御部４６，５７，６８を設けて、基板の高さ検出結果を次段ユニットの制御部へ送信するようにしたが、図６に示すように、各ユニット４０，５０，６０が共通する単一の制御部９０で制御される場合、接着剤付着ユニット４０で得られた基板の高さ検出結果Ｓは制御部９０に接続されたメモリ９１内で送信（転送）される。すなわち、接着剤付着ユニット４０で検出された基板１の高さ検出結果Ｓは、メモリ９１内の第１ワークエリア９１ａに格納されて、接着剤付着ユニット４０における基板保持ステージ４３の昇降制御に用いられる。そして、基板１が次段の仮圧着ユニット５０に搬送されるとともに、第１ワークエリア９１ａに格納されていた高さ検出結果が、仮圧着ユニット５０用の第２ワークエリア９１ｂに転送され、仮圧着ユニット５０の基板保持ステージ５４の昇降制御に利用される。同様に、基板１が本圧着ユニット６０に搬送されるときに、第２ワークエリア９１ｂの高さ検出結果が本圧着ユニット６０用の第３ワークエリア９１ｃに転送される。本発明は、このようなメモリ内における高さ検出結果の転送（送信）も含む。
【００５２】
（４）上記実施例では接着剤付着ユニット４０で得られた基板の高さ検出結果を、仮圧着ユニット５０を介して本圧着ユニット６０に送るようにしたが、検出結果を仮圧着ユニット５０および本圧着ユニット６０に直接に送信するようにしてもよい。
【００５３】
（５）本発明は、接着剤付着ユニットで得られた基板の高さ検出結果を、必ずしもユニット間のデータ送信あるいはメモリ内のデータ転送によって各圧着ユニットに与える必要はない。例えば、図６の例で説明すると、接着剤付着ユニット４０で得られた基板の高さ検出結果をメモリ９１内の特定のエリアに格納しておき、仮圧着ユニット５０および本圧着ユニット６０の各制御過程で前記特定のエリアに格納された検出結果を参照するようにしてもよい。
【００５４】
（６）上記実施例では処理効率を上げるために圧着ユニットを仮圧着ユニット５０と本圧着ユニット６０との２つのユニットに分割したが、チップの位置合わせと電気的接続とを一つの圧着ユニットで行うようにしてもよい。
【００５５】
（７）本発明において各ユニットおよび基板搬送機構の配置や構成は上記実施例のものに限定されず、種々変更実施可能である。例えば、複数個の基板保持具を備えた基板搬送機構をＺ軸周りに回転可能に構成し、この基板搬送機構の周りに、基板供給ユニット、接着剤付着ユニット、仮圧着ユニット、本圧着ユニット、および基板収納ユニットを順に配置するようにしてもよい。このような例においても、接着剤付着ユニットで基板の高さを検出し、その検出結果を基板の搬送に同期させて次段の仮圧着ユニットおよび本圧着ユニットに順に送信するのが好ましい。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次の効果を奏する。
請求項１に記載の発明方法によれば、基板のボンディング部位の高さを比較的に処理効率の高い接着剤付着工程で検出し、比較的に処理効率の低い圧着工程ではその検出結果を利用して基板の高さを調整してチップを圧着しているので、圧着工程の処理効率の低下を最小限に抑えることができる。したがって、チップ実装工程の全体としてのタクトタイムをあまり低下させることなく、基板へチップを高品位に実装することができる。
【００５７】
請求項２に記載の発明によれば、接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さを検出した結果を次段の圧着ユニットで利用しているので、圧着ユニットで基板のボンディング部位の高さを測定する必要がなく、基板の高さ測定に伴う処理効率の低下を最小限に抑えることができる。
【００５８】
請求項３に記載の発明によれば、接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さを検出した結果を次段の仮圧着ユニットで利用するとともに、その検出結果を本圧着ユニッでも利用しているので、各圧着ユニットで基板のボンディング部位の高さを測定する必要がなく、基板の高さ測定に伴う処理効率の低下を一層抑えることができる。
【００５９】
請求項４に記載の発明によれば、複数個の接着剤付着ヘッドを使って基板への接着剤の付着を効率よく行っているので、この接着剤付着ユニットで基板のボンディング部位の高さを測定しても、装置全体としてのタクトタイムの低下を抑制することができる。
【００６０】
請求項５に記載の発明によれば、複数個の接着剤付着ヘッドを使って一枚の基板に効率よく接着剤を付着しているので、装置全体としてのタクトタイムの低下を抑制することができ、また基板へチップを高品位に実装することができる。
【００６１】
請求項６に記載の発明によれば、複数個の接着剤付着ヘッドを使って個別の基板に効率よく接着剤を付着しているので、装置全体としてのタクトタイムの低下を抑制することができ、また各基板へチップを高品位に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチップボンディング装置の一実施例の概略構成を示した斜視図である。
【図２】実施例装置の制御ブロック図である。
【図３】基板保持ステージの昇降制御の様子を示す説明図である。
【図４】２つの基板に個別に接着剤を付着させる例の説明図である。
【図５】基板保持ステージの変形例を示した斜視図である。
【図６】単一の制御部を備えた装置例において、高さ検出結果をメモリ内で転送する様子を示した図である。
【図７】従来例の説明図である。
【図８】従来例の問題点の説明に供する図である。
【符号の説明】
１…基板
６…チップ
１０…装置基台
２０…基板供給ユニット
３０…チップ供給ユニット
４０…接着剤付着ユニット
４２…接着剤付着ヘッド
４３，５４，６４…基板保持ステージ（基板保持手段）
４４，５５，６３…バックアップ（固定部材）
４５…高さ検出センサ（高さ検出手段）
４６，５７，６８…制御部（制御手段）
４８，５９…送信部（送信手段）
５０…仮圧着ユニット
５２…仮圧着ヘッド
６０…本圧着ユニット
６２…本圧着ヘッド
７０…基板収納ユニット
８０Ａ〜８０Ｄ…基板搬送機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a chip bonding method and apparatus for mounting a chip such as a semiconductor element or a surface-mounted component on a substrate such as a resin substrate or a glass substrate, and in particular, bonding caused by variation in substrate thickness or substrate warpage. The present invention relates to a technique for correcting the tilt of a substrate at the time.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of chip bonding apparatus has an adhesive attachment unit for attaching an adhesive to a bonding location on a substrate, a substrate on which the adhesive is attached, and a chip, and the chip is mounted on the substrate for bonding. Temporary pressure bonding unit that temporarily presses the chip onto the substrate via the agent, and main pressure bonding unit that heats and presses the temporarily pressed chip to electrically connect the bumps of the chip and the electrodes of the substrate. .
[0003]
Hereinafter, the bonding method in the present crimping unit will be described with reference to FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate on which a chip is mounted. Here, a liquid crystal display panel is taken as an example. In this substrate 1, the display unit 3 is formed on the front surface side of the glass substrate 2, and the polarizing film 4 is pasted on the back surface side thereof. At the time of chip mounting, the substrate 1 is sucked and held on the substrate holding stage 5 in a horizontal posture. A bonding part 1a of the substrate 1 extends from the substrate holding stage 5, and a chip 6 temporarily bonded by a temporary pressing unit is mounted on the upper surface of the bonding part 1a. The bonding part 1a of the substrate is supported from below by a backup 7 made of a fixedly installed glass block or the like. A main pressure bonding head 8 that can be raised and lowered is disposed above the backup 7.
[0004]
In the apparatus configured as described above, the substrate 1 on which the chip 6 is mounted in the temporary pressure bonding unit is transferred onto the substrate holding stage 5 of the main pressure bonding unit by a substrate transport mechanism (not shown). The substrate holding stage 5 that has received the substrate 1 moves horizontally, and the bonding portion 1 a of the substrate 1 is positioned and placed on the backup 7. Subsequently, the main crimping head 8 located at the raised position is lowered and the chip 6 is heated and pressurized, whereby the chip 6 is finally crimped to the substrate 1.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
That is, since the thickness of the polarizing film 4 attached to the substrate 1 varies, the height of the bonding portion 1 a of the substrate 1 held by the substrate holding stage 5 varies for each substrate 1. As a result, when the bonding part 1a of the substrate 1 is placed on the backup 7, there is a problem that the bonding part 1a tilts due to the bending of the substrate 1 due to the gap formed between the bonding part 1a and the backup 7. . As shown in FIG. 8, when the bonding portion 1a of the substrate 1 is tilted, the chip 6 is displaced in the tilting direction of the substrate 1 (the direction indicated by the chain line arrow in FIG. 8) when the chip 6 is pressurized. The bumps of the chip 6 are not correctly connected to the electrodes of the substrate 1. Further, when the adhesive temporarily attached to the chip 6 is an anisotropic conductive adhesive including a large number of conductive particles covered with an insulating film, the chip 6 becomes a substrate when the bonding portion 1a of the substrate 1 is inclined. Since one piece per piece, the conductive particles are crushed unevenly. In any of the above cases, an electrical connection failure is caused, which causes a reduction in product yield.
[0006]
If the bonding part 1a of the substrate 1 is inclined, a problem also occurs in the adhesive adhesion unit or the temporary pressure bonding unit. In the adhesive attaching unit, a transfer error is caused when an adhesive having a predetermined length is transferred to the substrate 1 from a tape-like base material on which one side of the adhesive is applied. Further, in the provisional pressure bonding unit, when the chip 6 is mounted on the substrate 1, the positional deviation of the chip 6 is likely to occur.
[0007]
In order to solve the above problems, in the “electronic component bonding method” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-200805, the bonding portion of the substrate held on the substrate holding stage is increased during bonding. The substrate holding stage is moved up and down based on the detection result, and the height of the bonding part of the substrate is made to coincide with the height of the fixing member.
[0008]
However, according to the technique described in the above publication, since the height of the bonding part of the substrate is detected in the bonding process, the processing time in the bonding process becomes longer by the time required for the detection. There is another problem of reducing the tact time.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and corrects the tilt of the substrate due to the variation in the height of the substrate without reducing the processing efficiency as much as possible, thereby performing normal chip bonding. An object of the present invention is to provide a chip bonding method and apparatus capable of performing the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration. That is, the invention described in claim 1 includes an adhesive attaching step for attaching an adhesive to a predetermined portion of the bonding portion of the substrate, and a crimping step for crimping the chip to the portion on the substrate to which the adhesive is attached. In the chip bonding method, the height of the bonding part of the substrate held in a horizontal position is determined by the adhesive application process. only In the detection and crimping process, the substrate is raised and lowered based on the detection result detected in the adhesive attaching process, and the height of the bonding part of the substrate is increased. Of the crimping process to support the bonding part of the substrate from below The chip is pressure-bonded in a state where it is matched with the height of the fixing member.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a chip including an adhesive adhesion unit that adheres an adhesive to a predetermined portion of a bonding portion of the substrate, and a pressure bonding unit that crimps the chip to a location on the substrate to which the adhesive is adhered. In the bonding apparatus, the adhesive adhering unit includes a height detecting means for detecting the height of the bonding portion of the substrate held in a horizontal posture, and the crimping unit is a freely movable substrate holding means for holding the substrate in a horizontal posture. And a fixing member that supports the bonding portion of the substrate extending from the substrate holding means from below, and an adhesive adhesion unit. only Obtained The height of the bonding part of the board Control means for controlling the substrate holding means to move up and down based on the detection result, and the substrate holding means is controlled to move up and down by this control means so that the height of the bonding part of the substrate matches the height of the fixing member. A chip is pressure-bonded to the bonding portion.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the apparatus according to the second aspect, the crimping unit temporarily crimps the chip to a location on the substrate to which the adhesive is attached, and the temporarily crimped chip and the substrate. The substrate holding means based on the detection result obtained by the adhesive adhesion unit when the chip is temporarily crimped to the substrate to which the adhesive is adhered. In addition, the main pressing unit controls the lifting / lowering of the substrate holding means based on the detection result obtained by the adhesive attaching unit when the main press-bonded chip is finally pressed onto the substrate.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the apparatus according to the second or third aspect, the adhesive attachment unit includes a plurality of adhesive attachment heads for attaching the adhesive onto the substrate. .
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus according to the fourth aspect, the adhesive attaching unit attaches an adhesive to a single substrate using a plurality of adhesive attaching heads, and this adhesive attaching unit. The height detection means provided in the Average height of one central location or multiple locations Is detected.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus according to the fourth aspect, the adhesive attachment unit attaches an adhesive to individual substrates using a plurality of adhesive attachment heads. The height detection means provided is the bonding site of each substrate. Average height of one central location or multiple locations Are respectively detected.
[0016]
[Action]
The operation of the present invention is as follows.
According to the first aspect of the present invention, the height of the bonding part of the substrate is detected in the adhesive attaching process having a relatively high processing efficiency, and the bonding part in the pressure bonding process having a low processing efficiency compared to the adhesive attaching process. Since the chip is crimped by adjusting the height of the substrate based on the detection result obtained in the adhesive application process without detecting the height of the adhesive, the reduction in processing efficiency in the crimping process is minimized. It is done.
[0017]
According to invention of Claim 2, the height of the bonding site | part of a board | substrate is detected by the adhesive agent adhesion unit. In the crimping unit, when the chip is crimped to the board, the board holding means is controlled up and down based on the detection result obtained by the adhesive adhesion unit, and the height of the bonding part of the board matches the height of the fixed member. Let As a result, the chip is pressure-bonded in a state where the bonding portion of the substrate is always supported horizontally by the fixing member.
[0018]
According to the third aspect of the present invention, when the height of the bonding portion of the substrate is detected by the adhesive adhesion unit, the provisional pressure bonding unit controls the raising and lowering of the substrate holding means based on the detection result, The chip is temporarily pressure-bonded in a state where the height of the bonding portion is matched with the height of the fixing member. Similarly, in the final crimping unit, based on the detection result obtained by the adhesive adhesion unit, the final crimping of the chip is performed in a state where the height of the bonding portion is matched with the height of the fixing member.
[0019]
According to the invention described in claim 4, since the adhesive attaching unit includes a plurality of adhesive attaching heads, the adhesive can be efficiently attached to the substrate. Therefore, even if the height of the bonding part of the substrate is measured with this adhesive adhesion unit, it is possible to suppress a decrease in tact time of the entire apparatus.
[0020]
According to the fifth aspect of the present invention, the adhesive is efficiently attached to one substrate by the plurality of adhesive attaching heads. The height detection means provided in the adhesive adhering unit is used for the substrate bonding site. Average height of one central location or multiple locations Is detected.
[0021]
According to the sixth aspect of the present invention, the adhesive is efficiently attached to the individual substrates by the plurality of adhesive attaching heads. The height detection means provided in this adhesive adhesion unit is used for each substrate bonding site. Average height of one central location or multiple locations Is detected.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of a chip bonding apparatus according to the present invention.
[0023]
The chip bonding apparatus according to the present embodiment is roughly divided into an apparatus base 10, a substrate supply unit 20 disposed on one end side (left end in FIG. 1) of the apparatus base 10, and an apparatus base 10. The chip supply unit 30 disposed on the back side, the adhesive adhesion unit 40 disposed next to the substrate supply unit 20, the temporary pressure bonding unit 50 disposed next thereto, and further disposed next thereto. The main press bonding unit 60, the substrate storage unit 70 disposed on the other end side (right end in FIG. 1) of the apparatus base 10, and the four substrate transport mechanisms disposed on the front side of the apparatus base 10. 80A to 80D.
[0024]
The substrate supply unit 20 includes a substrate storage magazine 21 that stores a plurality of substrates 1 before chip mounting in multiple stages at regular intervals, and a lift table 22 that can sequentially lift and horizontally move the substrates 1 from the substrate storage magazine 21. It has. In the present invention, the type of the substrate 1 is not particularly limited, and includes various types and sizes that can be bonded to the chip, such as a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, a chip, and a wafer. For example, in this embodiment, a chip is mounted on a substrate for a liquid crystal display panel as described in FIG. The substrate supply unit 20 is not particularly limited in structure as long as the substrates 1 can be sequentially supplied. For example, the substrate supply unit 20 may have a tray structure in which a plurality of substrates 1 are arranged in a horizontal plane.
[0025]
The chip supply unit 30 includes a chip tray 31 in which a plurality of chips 6 to be mounted on the substrate 1 are horizontally aligned, and a chip transfer mechanism 32 that sequentially takes out the chips 6 from the chip tray 31 and sends the chips 6 to the temporary pressure bonding unit 50. It has. In the present invention, the type of the chip 6 is not particularly limited, and includes various types that can be bonded to the substrate, such as an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface-mounted component, and a wafer. The chip transfer mechanism 32 moves in the horizontal biaxial (X, Y) direction and the vertical (Z) direction to sequentially take out the chips 6 from the chip tray 31, and the chip 6 received from the chip holder 33. And a slider 34 that horizontally conveys the toner toward the provisional pressure bonding unit 50.
[0026]
The adhesive attachment unit 40 includes a movable table 41 that holds the substrate 1 conveyed from the substrate supply unit 20 in a horizontal posture, and two adhesive attachment heads 42 that attach the adhesive to the bonding portion of the substrate 1. ing. The movable table 41 includes a substrate holding stage 43 that holds the substrate 1 by suction, and the substrate holding stage 43 is configured to be movable in two horizontal axes (X, Y) and up and down (Z). A bonding part which is one end side of the substrate 1 extends forward from the substrate holding stage 43.
[0027]
The adhesive application head 42 transfers the adhesive applied to the tape-like base material to the bonding site of the substrate 1. In this embodiment, an anisotropic conductive film (ACF) is used as the adhesive. This anisotropic conductive film is a connecting material that has the three functions of adhesion, conduction, and insulation at the same time. By thermocompression bonding, it is electrically anisotropic in the direction of film thickness and in the direction of insulation. A conductive polymer film in which conductive particles are mixed in an adhesive binder. The adhesive used in the present invention is not limited to an anisotropic conductive film, and may be an anisotropic conductive paste (ACP). Further, when connecting electrodes such as solder bumps are formed on the chip 6, a non-conductive film (NCF: Non Conductive Film) or a non-conductive paste (NCP: Non Conductive Paste) having only an adhesion function is used. You can also. When a paste-like material is used as the adhesive, the adhesive may be attached to the substrate 1 by screen printing or a dispenser.
[0028]
A backup 44 that is a fixing member that supports the bonding portion of the substrate 1 from below when the anisotropic conductive film is transferred is disposed below the adhesive adhesion head 42. A height detection sensor 45 for detecting the height of the bonding portion of the substrate 1 held on the substrate holding stage 43 is disposed between the movable table 41 and the backup 44. The height detection sensor 45 of this embodiment is configured by a non-contact optical sensor having an autofocus function. The height detection sensor 45 corresponds to the height detection means in the present invention. The height detecting means of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various types such as an optical sensor using laser light or infrared light, or a mechanical contact sensor can be used. Further, the attachment position of the height detection sensor 45 is arbitrary, and may be embedded in the backup 44, for example.
[0029]
The temporary pressure bonding unit 50 includes a movable table 51 that holds the substrate 1 conveyed from the adhesive adhesion unit 40 in a horizontal posture, and a temporary pressure bonding head that temporarily pressure-bonds the chip 6 to a bonding portion of the substrate 1 to which the adhesive is adhered. 52 and a two-field recognition means 53 having a recognition field in two upper and lower directions for aligning the substrate 1 and the chip 6 at the time of provisional pressure bonding. In addition, a backup 55 is fixedly installed below the temporary pressure bonding head 52. The movable table 51 includes a substrate holding stage 54 that holds the substrate 1 by suction, and the substrate holding stage 54 is arranged in two horizontal axes (X, Y), up and down (Z), and around the Z axis (θ). Each is configured to be freely movable.
[0030]
The temporary press-bonding head 52 can freely move up and down, sucks and holds the chip 6 transferred by the slider 34 of the chip supply unit 30 at the lower end, and heats the chip 6 to press it against the bonding portion of the substrate 1 with a predetermined pressure. . As a result, the adhesive is in a semi-cured state, and the chip 6 is temporarily pressure-bonded to the substrate 1. The chip holding structure of the temporary press-bonding head 52 is not limited to an adsorption type, and any holding structure such as mechanical holding using a movable claw, electrostatic adsorption using static electricity, or magnetic adsorption using a magnet can be used.
[0031]
The two-field recognition means 53 can be moved in any form such as the horizontal two-axis (X, Y) direction and the vertical (Z) direction, or only in the horizontal direction, and is held by the temporary pressure-bonding head 52 by suction. The recognition mark of the chip 6 and the recognition mark of the substrate 1 transferred onto the backup 55 are respectively recognized, and the positional deviation between both recognition marks is detected. The movable table 51 is driven and controlled in the X, Y, and θ directions at the time of provisional pressure bonding so as to eliminate this positional deviation. The two-field recognition means indicates all forms (means) capable of recognizing the recognition mark regardless of the type, such as a CCD camera, an infrared camera, an X-ray camera, and a sensor.
[0032]
The main pressure bonding unit 60 heat-presses and press-bonds the movable table 61 that holds the substrate 1 conveyed from the temporary pressure bonding unit 50 in a horizontal position and the chip 6 temporarily pressure-bonded to the bonding portion of the substrate 1 4. And two main crimping heads 62. A backup 63 is fixedly installed below the main pressure bonding head 62. The movable table 61 includes a movable table 64 similar to the movable table 51 of the provisional pressure bonding unit 50. Further, the main crimping unit 60 is provided with a protective tape T made of a fluororesin in order to prevent the adhesive adhered to the substrate 1 from adhering to the main crimping head 62 when the chip 6 is pressed by the main crimping head 62. It has a mechanism to supply. The protective tape T is unwound from a supply roller 65 attached to the main body frame of the main pressure bonding unit 60 and is taken up by a take-up roller 66.
[0033]
The substrate storage unit 70 includes a substrate storage magazine 71 that stores a plurality of chips 1 mounted on a chip in multiple stages at regular intervals, and a lift table 72 that stores the substrates 1 in the substrate storage magazine 71 in order and that can be moved up and down horizontally. And. Instead of the substrate storage magazine 71, a tray structure storage structure may be provided as described in the substrate supply unit 20. Further, the substrate supply unit 20 and the substrate storage unit 70 do not necessarily have to be separate, and they may be made a single unit so that the substrate 1 on which the chip is mounted is returned to the original substrate supply unit. .
[0034]
The substrate transport mechanisms 80A to 80D are attached to the rail 81 arranged in the longitudinal direction of the apparatus base 10, the support 82 that runs along the rail 81, and the support 82 that can be moved up and down to adsorb the substrate 1. And a substrate holder 83 to be held.
[0035]
Next, the operation of the chip bonding apparatus having the above-described configuration, in particular, the operation related to the height correction of the substrate 1 which is the main part of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system of the chip bonding apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a process for correcting the height of the substrate.
[0036]
The substrate transport mechanism 80 </ b> A receives the substrate 1 to be processed taken out from the substrate storage magazine 21 by the elevating table 22 and transports the substrate 1 to the adhesive adhesion unit 40. The substrate 1 is transferred onto the substrate holding stage 43 of the movable table 41 and held by suction. The substrate holding stage 43 moves forward (Y direction), and the bonding site of the substrate 1 is positioned above the height detection sensor 45. As shown in FIG. 3, the height detection sensor 45 detects the height H from the reference plane (for example, the upper surface of the apparatus base 10) to the bonding site 1 a of the substrate 1. Note that the height of the bonding site 1a may be, for example, the height at one central location, or the average value of the heights at a plurality of locations may be detected as the typical height. Further, when the chip 6 is crimped to a plurality of locations in the bonding site 1a, the height of each location may be detected.
[0037]
The height detection result of the bonding part 1a is given to the control unit 46 of the adhesive attachment unit 40 as shown in FIG. The control unit 46 determines the height detection result (H) of the substrate 1 and the height H of the backup 44. ₀ (See FIG. 3) and the difference ΔH is obtained. Then, when the substrate holding stage 43 is further advanced and the bonding site 1a of the substrate 1 is placed on the backup 44, the table driving mechanism 47 of the substrate holding stage 43 is controlled so as to eliminate the difference ΔH. As a result, the height of the bonding part 1a of the substrate 1 matches the height of the backup 44, and the bonding part 1a is always supported by the backup 44 in a horizontal posture.
[0038]
In a state where the bonding part 1a of the substrate 1 is horizontally supported by the backup 44, the two adhesive attachment heads 42 are lowered, and the adhesive is transferred onto the bonding part 1a. Even if the thickness of the substrate 1 varies, the bonding portion 1a is always supported horizontally, so that there is no mistake in transferring the adhesive due to the tilt of the substrate 1, and the adhesive is transferred to the substrate 1 with high quality. . When the transfer of the adhesive is finished, the substrate holding stage 43 moves horizontally to the transfer position of the substrate 1.
[0039]
The substrate 1 moved to the delivery position is transported to the temporary pressure bonding unit 50 by the substrate transport mechanism 80B. In synchronization with the conveyance of the substrate 1, the control unit 46 of the adhesive adhesion unit 40 sends the height detection result of the substrate 1 to the temporary pressure bonding unit 50 via the transmission unit 48. The temporary crimping unit 50 takes the height detection result into the control unit 57 via the receiving unit 56.
[0040]
The substrate 1 transported to the temporary pressure bonding unit 50 is transferred onto the substrate holding stage 54 of the movable table 51 and held by suction. The substrate holding stage 54 moves forward (Y direction), and the bonding portion 1 a of the substrate 1 is positioned on the backup 55. At this time, the controller 57 of the provisional pressure bonding unit 50 shown in FIG. 2 refers to the height detection result of the substrate 1 transmitted from the adhesive attaching unit 40, and the height of the bonding part 1a is the backup 55. The table driving mechanism 58 is controlled so as to coincide with the height of the table. As a result, the bonding part 1a is always supported by the backup 55 in a horizontal posture. As described above, the provisional pressure bonding unit 50 uses the detection result transmitted from the adhesive attaching unit 40 without performing the height detection of the substrate 1, thereby avoiding a decrease in processing efficiency associated with the height detection. be able to.
[0041]
On the other hand, in the chip supply unit 30, the chip holder 33 takes out the chip 6 from the chip tray 31 and delivers it to the slider 34. The slider 34 transports the chip 6 to a position below the temporary pressure bonding head 52, and the temporary pressure bonding head 52 holds the chip 6 by suction. Subsequently, the two-field recognition means 53 advances between the temporary press-bonding head 52 and the bonding part 1a supported by the backup 55, and the positions of the chip 6 and the substrate 1 held by the temporary press-bonding head 52 by suction. Detect misalignment. The movable table 51 is controlled in the X, Y, and θ directions so as to eliminate this positional shift, and the chip 6 and the substrate 1 are aligned.
[0042]
When the alignment is completed, the two-field recognition means 53 moves back to the original position. Subsequently, the temporary press-bonding head 52 is lowered to temporarily press-bond the chip 6 to the bonding portion 1a of the substrate 1 to which the adhesive is attached. As described above, since the height of the substrate 1 is corrected and supported horizontally on the backup 55, the chip 6 is not displaced at the time of provisional crimping, and the chip 6 is provisionally crimped to high quality.
[0043]
When the temporary pressure bonding of the chip 6 is completed, the substrate holding stage 54 moves horizontally to the delivery position of the substrate 1. The substrate 1 moved to the delivery position is transported to the main pressure bonding unit 60 by the substrate transport mechanism 80C. In synchronization with the conveyance of the substrate 1, the control unit 57 of the temporary crimping unit 50 further sends the height detection result of the substrate 1 sent from the adhesive attaching unit 40 to the final crimping unit 60 via the transmission unit 59. send. The main crimping unit 60 takes the height detection result into the control unit 68 via the receiving unit 67.
[0044]
The substrate 1 conveyed to the main pressure bonding unit 60 is transferred onto the substrate holding stage 64 of the movable table 61 and held by suction. The substrate holding stage 64 moves forward (Y direction), and the bonding portion 1 a of the substrate 1 is positioned on the backup 63. At this time, as described in the provisional crimping unit 50, the control unit 68 of the final crimping unit 60 refers to the height detection result of the substrate 1 transmitted from the provisional crimping unit 50, and the height of the bonding part 1a. The table driving mechanism 69 is controlled so that the height of the backup 63 matches the height of the backup 63. As a result, the bonding part 1a is always supported by the backup 63 in a horizontal posture. As described above, the main pressure bonding unit 60 uses the detection result sent from the adhesive adhesion unit 40 via the temporary pressure bonding unit 50 without performing the height detection of the substrate 1. A reduction in the processing efficiency involved can be avoided.
[0045]
When the bonding part 1a is horizontally supported by the backup 63, the main press-bonding head 62 is lowered, and the temporarily press-bonded chip 6 is heated and pressurized via the protective tape T. Thereby, the bumps of the chip 6 are electrically connected to the electrodes of the substrate 1 via the adhesive (anisotropic conductive film). Here, since the height of the substrate 1 is corrected and supported horizontally on the backup 63, the chip 6 is not displaced at the time of the main pressure bonding, and the chip 6 is finally pressure bonded to the high quality.
[0046]
When the final pressure bonding of the chip 6 is completed, the substrate holding stage 64 moves horizontally to the delivery position of the substrate 1. The substrate 1 moved to the delivery position is transferred to the substrate storage unit 70 by the substrate transfer mechanism 80D and transferred onto the lifting stage 72, and stored in the substrate storage magazine 71 by the lifting stage 72.
[0047]
Thus, the chip mounting of one substrate 1 is completed. In addition, while a certain substrate 1 is temporarily pressure-bonded to the chip 6 by the temporary pressure bonding unit 50, the adhesive is transferred to the next substrate 1 in the adhesive adhesion unit 40, and the height of the substrate 1 is detected. Has been. Thus, in each unit, the transfer of the adhesive to the substrate 1, the temporary crimping of the chip 6, and the final crimping of the chip 6 are performed in parallel. In the adhesive adhesion unit 40, height detection is performed for each substrate 1, and the height detection result is sequentially transmitted to the temporary pressure bonding unit 50 and the main pressure bonding unit 60 in synchronization with the conveyance of the substrate 1. This is used for correcting the height of the substrate 1.
[0048]
As described above, in the chip bonding apparatus according to the present embodiment, the height of the substrate 1 is detected only by the adhesive adhesion unit 40, and the height detection result is transmitted to the temporary pressure bonding unit 50 and the main pressure bonding unit 60. Since it is used for correcting the height of the substrate 1, it is possible to minimize a decrease in processing efficiency accompanying the detection of the height of the substrate 1. Moreover, in the adhesive attaching unit 40, the adhesive is attached to the substrate 1 using a plurality of adhesive attaching heads 42, thereby improving the processing efficiency of the adhesive attaching unit 40. Therefore, the height of the substrate is increased. It can be avoided that the tact time of the apparatus becomes longer due to the detection of.
[0049]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as follows.
(1) Although the substrate 1 is processed one by one in each unit in the above embodiment, a plurality of substrates 1 may be processed simultaneously. For example, in the example of FIG. 4, the adhesives are individually attached to the two substrates 1 using the two adhesive attachment heads 42. A height detection sensor 45 for detecting the height of the substrate 1 is disposed between each of the two substrate holding stages 43 and the backup 44. Based on the height detection results of the two substrates 1 given from the two height detection sensors 45, the control unit 46 controls the elevation of each substrate holding stage 43 so that the height of each substrate holding stage 43 is The height of the corresponding backup 44 is matched. When transporting the substrate 1 to which the adhesive has been attached to the provisional pressure bonding unit 50, the control unit 46 transmits the height detection result of each substrate 1 to the provisional pressure bonding unit 50 via the transmission unit 48. Similarly, each of the temporary pressing units 50 controls the elevation of the two substrate holding stages based on the detection result of the height of each substrate 1 when a plurality of temporary pressing heads are used to individually temporarily press the chip to each substrate. . The main crimping unit 60 is the same as the temporary crimping unit 50 of this example, and the description thereof is omitted. Thus, the processing efficiency of the apparatus can be improved by performing processing on a plurality of substrates individually using a plurality of heads in each unit.
[0050]
(2) In the above embodiment, the substrate 1 is cantilevered by the substrate holding stage 43 and the height of one end side of the substrate extending from the substrate holding stage 43 is detected. Is not limited to the above example. For example, as shown in FIG. 5, a frame-shaped substrate holding stage 43 </ b> A such as a “U” shape that supports three sides of the substrate 1 or a “B” shape that supports four sides of the substrate 1. Alternatively, the substrate 1 may be supported horizontally. In such an example, since the central portion of the substrate 1 is placed on the backup 44, the height of the central portion of the substrate 1 is detected, and the height of the central portion of the substrate 1 matches the height of the backup 44. Thus, the substrate holding stage 43A may be controlled up and down. Not only the substrate holding stage 43 but also 54 and 64 may be provided in a frame shape. The holding stages 43, 54, and 64 hold the substrate 1 not only by suction means using suction holes, but also by electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding means by magnets or magnetism, one or more movable claws, It may be a holding means such as a mechanical means for sandwiching a substrate by a clip, an adhesive holding means by a peelable tape or an adhesive, a mechanical means for sandwiching between a plurality of substrate holding stages.
[0051]
(3) In the above embodiment, the control units 46, 57, and 68 are provided for each of the units 40, 50, and 60, and the board height detection result is transmitted to the control unit of the next stage unit. As shown in FIG. 4, when each unit 40, 50, 60 is controlled by a common control unit 90, the substrate height detection result S obtained by the adhesive adhesion unit 40 is connected to the control unit 90. Transmitted (transferred) in the memory 91. That is, the height detection result S of the substrate 1 detected by the adhesive attaching unit 40 is stored in the first work area 91a in the memory 91 and used for the elevation control of the substrate holding stage 43 in the adhesive attaching unit 40. It is done. Then, the substrate 1 is transported to the next temporary press-bonding unit 50, and the height detection result stored in the first work area 91a is transferred to the second work area 91b for the temporary press-bonding unit 50. This is used for raising and lowering the substrate holding stage 54 of the pressure bonding unit 50. Similarly, when the substrate 1 is transported to the main crimping unit 60, the height detection result of the second work area 91b is transferred to the third work area 91c for the main crimping unit 60. The present invention also includes the transfer (transmission) of the height detection result in such a memory.
[0052]
(4) In the above embodiment, the substrate height detection result obtained by the adhesive adhesion unit 40 is sent to the main pressure bonding unit 60 via the temporary pressure bonding unit 50. You may make it transmit directly to this crimping | compression-bonding unit 60. FIG.
[0053]
(5) In the present invention, the substrate height detection result obtained by the adhesive adhesion unit does not necessarily have to be given to each crimping unit by data transmission between the units or data transfer in the memory. For example, referring to the example of FIG. 6, the substrate height detection result obtained by the adhesive attaching unit 40 is stored in a specific area in the memory 91, and each of the provisional pressure bonding unit 50 and the main pressure bonding unit 60 is stored. You may make it refer to the detection result stored in the said specific area in the control process.
[0054]
(6) In the above embodiment, in order to increase the processing efficiency, the crimping unit is divided into two units, the temporary crimping unit 50 and the final crimping unit 60. However, the chip positioning and electrical connection can be performed with one crimping unit. You may make it perform.
[0055]
(7) In the present invention, the arrangement and configuration of each unit and substrate transport mechanism are not limited to those of the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, a substrate transport mechanism having a plurality of substrate holders is configured to be rotatable around the Z axis, and around this substrate transport mechanism, a substrate supply unit, an adhesive adhesion unit, a temporary pressure bonding unit, a main pressure bonding unit, And the substrate storage unit may be arranged in order. Also in such an example, it is preferable that the height of the substrate is detected by the adhesive adhesion unit, and the detection result is transmitted in order to the next temporary crimping unit and the final crimping unit in synchronization with the transport of the substrate.
[0056]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first aspect of the invention, the height of the bonding part of the substrate is detected in the adhesive application process with relatively high processing efficiency, and the detection result is used in the crimping process with relatively low processing efficiency. And since the chip | tip is crimped | bonded by adjusting the height of a board | substrate, the fall of the processing efficiency of a crimping | compression-bonding process can be suppressed to the minimum. Therefore, the chip can be mounted on the substrate with high quality without significantly reducing the tact time of the entire chip mounting process.
[0057]
According to the second aspect of the present invention, the result of detecting the height of the bonding part of the substrate by the adhesive adhesion unit is used in the subsequent crimping unit. Therefore, it is possible to minimize a decrease in processing efficiency due to the measurement of the substrate height.
[0058]
According to invention of Claim 3, while using the result of having detected the height of the bonding part of the board | substrate with the adhesive adhesion unit in the temporary crimping | compression-bonding unit of the next stage, and using this detection result also in this crimping unit. Therefore, it is not necessary to measure the height of the bonding part of the substrate with each crimping unit, and it is possible to further suppress the reduction in processing efficiency associated with the measurement of the substrate height.
[0059]
According to the invention described in claim 4, since the adhesive is efficiently attached to the substrate using a plurality of adhesive attachment heads, the height of the bonding portion of the substrate can be increased with this adhesive attachment unit. Even if it measures, the fall of the tact time as the whole apparatus can be suppressed.
[0060]
According to the fifth aspect of the present invention, since the adhesive is efficiently attached to a single substrate using a plurality of adhesive attachment heads, it is possible to suppress a decrease in tact time of the entire apparatus. In addition, the chip can be mounted on the substrate with high quality.
[0061]
According to the sixth aspect of the present invention, since the adhesive is efficiently attached to the individual substrates using a plurality of adhesive attachment heads, it is possible to suppress a decrease in the tact time of the entire apparatus. In addition, the chip can be mounted on each substrate with high quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of a chip bonding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the embodiment apparatus.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state of raising / lowering control of a substrate holding stage.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an example in which adhesives are individually attached to two substrates.
FIG. 5 is a perspective view showing a modified example of the substrate holding stage.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a height detection result is transferred in a memory in an example of an apparatus including a single control unit.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example.
FIG. 8 is a diagram for explaining a problem of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 ... Board
6 ... chip
10 ... Equipment base
20 ... Board supply unit
30 ... Chip supply unit
40. Adhesive adhesion unit
42 ... Adhesive adhesion head
43, 54, 64 ... Substrate holding stage (substrate holding means)
44, 55, 63 ... backup (fixing member)
45 ... Height detection sensor (height detection means)
46, 57, 68 ... control unit (control means)
48, 59 ... transmission unit (transmission means)
50. Temporary crimping unit
52 ... Temporary pressure bonding head
60 ... This crimping unit
62 ... This crimping head
70: Substrate storage unit
80A to 80D ... Substrate transport mechanism

Claims

In a chip bonding method comprising an adhesive attaching step for attaching an adhesive to a predetermined portion of a bonding portion of a substrate and a crimping step for crimping a chip to a portion on the substrate to which the adhesive is attached, the chip bonding method is held in a horizontal position. The height of the bonding part of the substrate is detected only in the adhesive attaching process, and in the crimping process, the board is moved up and down based on the detection result detected in the adhesive attaching process, and the height of the bonding part of the board is determined. A chip bonding method characterized in that the chip is pressure-bonded in a state in which the bonding portion is matched with the height of the fixing member in the pressure-bonding step for supporting the bonding portion from below .

In a chip bonding apparatus including an adhesive attachment unit that attaches an adhesive to a predetermined portion of a bonding portion of a substrate and a crimping unit that crimps a chip to a portion on the substrate to which the adhesive is attached, the adhesive attachment unit is A height detecting means for detecting the height of the bonding portion of the substrate held in a horizontal position, and the crimping unit extends from the substrate holding means and a substrate holding means that can be moved up and down to hold the substrate in a horizontal position. A fixing member that supports the bonding part of the substrate from below, and a control unit that controls the raising and lowering of the substrate holding means based on the detection result of the height of the bonding part of the substrate obtained only by the adhesive adhesion unit, With this control means, the substrate holding means is controlled to be raised and lowered so that the height of the bonding part of the substrate matches the height of the fixing member. Chip bonding apparatus characterized by crimping the chip grayed site.

3. The apparatus according to claim 2, wherein the pressure bonding unit includes a temporary pressure bonding unit that temporarily pressure-bonds the chip to a place on the substrate to which an adhesive is attached, and a main pressure bonding unit that finally pressure-bonds the temporarily pressure-bonded chip and the substrate. The temporary crimping unit is configured to control the lifting and lowering of the substrate holding means based on the detection result obtained by the adhesive adhesion unit when temporarily crimping the chip to the substrate to which the adhesive is adhered, and to the final crimping unit. Is a chip bonding apparatus that controls the raising and lowering of the substrate holding means based on the detection result obtained by the adhesive attaching unit when the temporarily bonded chip is finally bonded to the substrate.

4. The chip bonding apparatus according to claim 2, wherein the adhesive attaching unit includes a plurality of adhesive attaching heads for attaching the adhesive onto the substrate.

5. The apparatus according to claim 4, wherein the adhesive attaching unit attaches an adhesive to one substrate using a plurality of adhesive attaching heads, and the height detecting means provided in the adhesive attaching unit includes: A chip bonding apparatus that detects the height of one central position or the average value of the heights of a plurality of positions in the bonding area of the substrate.

The apparatus according to claim 4, wherein the adhesive attaching unit attaches adhesive to individual substrates using a plurality of adhesive attaching heads, and the height detecting means provided in the adhesive attaching unit includes: A chip bonding apparatus that detects the height of one central position or the average value of the heights of a plurality of bonding positions on each substrate.