JP4595740B2 - チップ反転装置およびチップ反転方法ならびにチップ搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、チップを反転するチップ反転装置およびチップ反転方法ならびにチップを反転して基板に搭載するチップ搭載装置に関するものである。

半導体チップなどのチップ部品を基板に搭載するチップ搭載装置では、チップ供給部から取り出したチップを搭載ヘッドによって保持して基板に搭載する搭載動作が反復して行われる。フリップチップなどのように接続用の突起電極であるバンプが一方側の面に形成された部品は、一般にバンプ形成面を上向きにした姿勢で供給され、チップ供給部から取り出されたチップは上下反転によってバンプ形成面を下向きにした姿勢で基板に搭載される。このような取出し後に上下反転を必要とする部品を対象とするチップ搭載装置として、複数のチップが載置された保持ヘッドをフラックス膜が形成されたステージ上で反転させることにより、複数の部品を一括して反転するとともにバンプにフラックスを転写する構成の反転機構を備えたチップ搭載装置が知られている（特許文献１参照）
特開２００３−２８２６４２号公報

上記従来のチップ搭載装置では、複数の部品を単一の保持ヘッドに保持させ、この保持ヘッドを一端側に設けられた軸廻りに上方に回動させる構成を採用していたため、チップの反転動作においては保持ヘッドはチップ搬送レベルよりも上方に突出して回動する。このため装置動作において各部の動作タイミングの設定によっては、回動中の保持ヘッドと、チップ供給部からチップを取り出して反転機構に載置するチップ取出し移送ヘッドや、反転されたチップを受け渡されて基板に搭載するチップ搭載手段との動作的な干渉が生じるおそれがあった。そしてこの干渉を防止するために、チップ取出し移送ヘッドやチップ搭載ヘッドが反転機構へアクセスすることが可能なタイミングが制約され、チップ搭載作業動作を効率化する上での妨げとなっていた。

そこで本発明は、チップ搭載作業動作を効率化することができるチップ反転装置およびチップ反転方法ならびにチップ搭載装置を提供することを目的とする。

本発明のチップ反転装置は、水平姿勢で載置されたチップを下面側から保持して上下反転するチップ反転装置であって、前記チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変える反転駆動手段と、上向き姿勢の前記チップ保持部に保持された後前記チップ保持部の上下の向きを変えることにより上下反転されたチップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動手段とを備えた。

本発明のチップ搭載装置は、チップ供給部によって供給されるチップを上下反転して基板保持部に保持された基板に搭載するチップ搭載装置であって、前記チップ供給部からチップ取出し移送手段によって取り出された前記チップを受け取って上下反転するチップ反
転装置と、前記チップ反転装置によって上下反転された前記チップを受け渡されこのチップを前記基板に搭載するチップ搭載手段とを備え、前記チップ反転装置は、前記チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変える反転駆動手段と、上向き姿勢の前記チップ保持部に保持された後前記チップ保持部の上下の向きを変えることにより上下反転されたチップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動手段とを備えた。

本発明のチップ反転方法は、チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記チップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部とを備えたチップ反転装置によって、前記チップを上下反転するチップ反転方法であって、上向き姿勢の前記チップ保持部にチップを載置して保持させるチップ保持工程と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変えることによりこのチップ保持部に保持された前記チップを上下反転する反転工程と、上下反転された前記チップを下向き姿勢の前記チップ保持部から前記チップ受取部によって受け取るチップ受取工程と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動工程とを含む。

本発明によれば、上向き姿勢のチップ保持部にチップを載置して保持させ、反転部材を反転軸廻りに下向きに回動させてチップ保持部に保持されたチップを上下反転する構成を採用することにより、反転部材がチップ移送のための高さレベルの上方に突出してチップ取出しヘッドやチップ搭載ヘッドと干渉することを排除することができ、チップ搭載作業動作を効率化することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のチップ搭載装置の平面図、図２は本発明の実施の形態１のチップ搭載装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１のチップ搭載装置における部品反転ステージの構造説明図、図４は本発明の実施の形態１のチップ搭載装置における部品反転ステージの動作説明図、図５、図６，図７，図８，図９，図１０は本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図である。

まず図１、図２を参照して、チップ搭載装置の全体構造を説明する。このチップ搭載装置は、一方側の面に接続用電極であるバンプが形成されたチップ部品を上下反転して搭載ヘッドによって基板に搭載する機能を有している。図１、図２において、基台１上には、チップを供給するチップ供給部２、チップ反転装置５および基板を位置決めして保持する基板保持部７がＹ方向に配置されている。チップ反転装置５は、チップ供給部２からチップ取出し移送手段によって取り出されたチップを受け取って上下反転する機能を有している。

チップ供給部２の上方にはチップ認識カメラ３がカメラ移動機構１６によって水平方向に移動自在に配設されており、チップ反転装置５のＸ方向の側方には、フラックス転写部６が配置されている。また基台１の上方にはチップ搭載機構４が配設されている。チップ搭載機構４は、搭載ヘッド１７をヘッド移動機構１８によってチップ供給部２、チップ反転装置５、フラックス転写部６および基板保持部７を移動範囲として移動させる構成となっている。これにより、チップ供給部２によって供給されるチップをチップ反転装置５によって上下反転して、基板保持部７に保持された基板に搭載するチップボンディング作業が行われる。

各部の構造を説明する。チップ供給部２は治具ホルダ１１を備えており、治具ホルダ１１はシート１３が装着されたリング状の治具１２を着脱自在に保持する。シート１３には半導体チップ１４（以下、単にチップ１４と略記する。）が個片に分離された状態で貼着されている。チップ１４の上面には突起電極であるバンプ１４ａが複数形成されており、治具ホルダ１１に治具１２が保持された状態では、チップ供給部２は複数のチップ１４をバンプ形成面を上方に向けたフェイスアップ姿勢で供給する。

カメラ移動機構１６によってチップ認識カメラ３を移動させることにより、チップ認識カメラ３はチップ供給部２の上方で水平移動し、シート１３に貼着された任意のチップ１４を上方から撮像することができる。そしてチップ認識カメラ３の撮像結果を認識処理することにより、チップ供給部２におけるチップ１４の位置が認識される。後述するように、搭載ヘッド１７によってチップ供給部２からチップ１４を取り出す際には、この位置認識結果に基づいて、搭載ヘッド１７を取り出し対象のチップ１４に対して位置合わせする。

図２において、治具ホルダ１１に保持されたシート１３の下方には、エジェクタ機構１５がエジェクタ移動機構（図示省略）によって昇降および水平移動自在に配設されている。エジェクタ機構１５はチップ突き上げ用のエジェクタピン（図示省略）を昇降させるピン昇降機構を備えている。搭載ヘッド１７によってシート１３からチップ１４をピックアップする際に、エジェクタピンによってシート１３の下方からチップ１４を突き上げることにより、チップ１４はシート１３から剥離される。エジェクタ機構１５はチップ１４をシート１３から剥離するシート剥離手段となっている。シート剥離手段としては、エジェクタピンを用いる突き上げ方式以外にも、シート１３を下面側から真空吸着することによりシート１３をチップ１４から剥離させる方式や、シート１３の下面側から紫外光を照射
してチップ１４の粘着力を低減させる方式など、各種の方式を用いることができる。

チップ搭載機構４は、ヘッド移動機構１８によって水平移動する搭載ヘッド１７に、基板認識カメラ１９および１つまたは複数（ここでは３つ）のボンディングノズル２０を装着した構成となっている。図１に示すように、ボンディングノズル２０にはチップ１４を吸着して保持するための吸着孔２０ａが設けられており、同時に３つのチップ１４を吸着保持して移送することができるようになっている。チップ取出し動作においては、ヘッド移動機構１８によって搭載ヘッド１７をチップ供給部２の上方に移動させる。そしてボンディングノズル２０を取り出し対象のチップ１４に位置合わせしてボンディングノズル２０にチップ吸着動作を行わせ、吸着孔２０ａによってチップ１４を吸着保持する。このとき、チップ認識カメラ３によってチップ１４を撮像して得られた位置認識結果が参照される。チップ供給部２からフェイスアップ姿勢で搭載ヘッド１７によって取り出されたチップ１４は、チップ反転装置５に移送される。

基台１の上面のチップ供給部２からＹ方向に隔てた位置には、チップ反転装置５が配置されている。チップ反転装置５は一方側の面にチップ保持部２２が配設された反転部材２１を備えており、チップ供給部２から搭載ヘッド１７によってフェイスアップ姿勢で取り出されチップ保持部２２上に載置されたチップ１４を、反転部材２１を反転させることによって上下反転する。上下反転されてフェイスダウン姿勢となったチップ１４は、後述するチップ受取部３９によって搭載ヘッド１７に再び受渡されて、搭載ヘッド１７によってフラックス転写部６（図１）に移送される。

フラックス転写部６は矩形箱状のフラックス容器２３を備えており、フラックス容器２３には平滑な底面を有する凹部２３ａが設けられている。凹部２３ａ内には、スキージ２５によってフラックス２４が膜状に延展される。ボンディングノズル２０によってチップ１４を保持した搭載ヘッド１７は、フラックス容器２３の上方に移動する。そしてここでボンディングノズル２０を昇降させて、チップ１４を凹部２３ａの底面に対して押圧することにより、チップ１４の下面のバンプ１４ａを幾分押しつぶして高さを均一にするフラットニングが行われるとともに、バンプ１４ａにはフラックス２４が転写される。

フラックス転写後のチップ１４を保持した搭載ヘッド１７は、基板保持部７に移動する。これにより、基板認識カメラ１９は基板搬送コンベア２６に保持された基板２７の上方に位置し、基板２７のチップ搭載位置を上方から撮像することができる。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、基板２７におけるチップ搭載位置が認識される。ボンディングノズル２０に保持されたチップ１４を基板２７に搭載する際には、この位置認識結果に基づいて、チップ１４を基板２７のチップ搭載位置に対して位置合わせする。したがって、チップ搭載機構４は、チップ反転装置５によって上下反転されたチップを受け渡されこのチップを基板に搭載するチップ搭載手段となっており、本実施の形態においては、このチップ搭載手段が、チップ供給部２からチップ１４を取り出してチップ反転装置に移送するチップ取出し移送手段を兼ねた形態となっている。

上記構成において、チップ供給部２においてボンディングノズル２０がチップ１４を取り出すチップ取出し高さ、チップ反転装置５においてボンディングノズル２０に保持されたチップ１４を反転部材２１に載置するチップ載置高さ、またチップ反転装置５によって反転されたチップ１４を搭載ヘッド１７に受け渡すチップ受渡し高さおよび基板保持部７において基板２７にチップ１４を搭載するチップ搭載高さは、図２に示すようにいずれも同一の高さレベルＬに設定されている。これにより、移載高さレベルが固定された同一の搭載ヘッド１７によって、チップ１４の取り出し、載置、受渡しおよび搭載の各動作を行うことができるようになっている。なお、必ずしも同一の高さレベルＬに設定する必要はなく、多少異ならせてもよい。

次に図３、図４を参照して、チップ反転装置５の構造・機能を説明する。図３において、ベース部材３０は基台１の上面に固定された水平なベース部材であり、ベース部材３０の上面のＹ方向の端部には、軸受けブラケット３１、３２がＸ方向に対向して立設されている。軸受けブラケット３１、３２の上端部にＸ方向に設けられた軸孔には、それぞれ反転部材２１の両側端面から、同軸（軸線ａ）に延出して設けられた反転軸３４，３５が水平に軸支されている。軸受けブラケット３１に軸支された反転軸３４は、反転駆動部３３によって回転駆動される。反転駆動部３３としては、減速機付きのモータやエア駆動の回転アクチュエータなどを用いることができる。

反転駆動部３３を駆動することにより、反転部材２１は軸線ａを軸心とする水平な反転軸３４，３５廻りに回動する。ここで反転軸３４，３５は、反転部材２１において一方（図３においてＹ方向左側）の端部に偏って位置しており、反転軸３４，３５廻りの回動において、反転部材２１が反転軸３４，３５より上方の空間に突出することのないような動作形態とすることが可能となっている。なお、反転部材２１を上下反転自在に保持する構成として、２つの軸受けブラケット３１、３２によって反転部材２１の両端を軸支する替わりに、駆動側、すなわち軸受けブラケット３１のみによって、片持ち軸支する構成としてもよい。

反転部材２１の一方側の面（図３（ｂ）にて上側の面）には、１つまたは複数（ここでは３つ）のチップ保持部２２が、搭載ヘッド１７におけるボンディングノズル２０の配列に対応した位置に設けられている。チップ保持部２２に設けられた吸着孔２２ａは真空吸引手段（図示省略）に接続されており、吸着孔２２ａから真空吸引することにより、チップ保持部２２はボンディングノズル２０によって載置されたチップ１４を、吸着して保持することができる。チップ保持部２２は反転部材２１に対して着脱自在となっており、チップ保持部２２を交換することにより、異なった種類のチップ１４を吸着保持することができる。すなわち反転部材２１にはチップ１４を保持するチップ保持部２２が配設され、一方の端部に設けられた水平な反転軸３４，３５廻りに上下反転自在となっている。

そして反転駆動部３３を駆動して反転部材２１を反転することにより、チップ保持部２２の上下の向きを変えることができる。すなわち、図３に示すように、チップ保持部２２が上向きの状態から、反転軸３４，３５廻りに反転部材２１を下方に回動させることにより、チップ保持部２２は下向きの姿勢となる。これにより、チップ保持部２２に保持されたチップ１４は、フェイスアップ姿勢からフェイスダウン姿勢に上下反転される。すなわち反転駆動部３３は、反転部材２１を反転軸３４，３５（軸線ａ）廻りに下方に回動させて、チップ保持部２２の上下の向きを変える反転駆動手段となっている。

このとき反転部材２１の回動範囲は、反転部材２１が反転軸３４，３５の下側の空間においてのみ回動するような駆動形態となるように、反転駆動部３３による反転軸３４の回転駆動角度が制御される。これにより、反転部材２１やチップ保持部２２が、図２に示す高さレベルＬよりも上側に大きくはみ出して動作することがなく、搭載ヘッド１７の水平移動動作とチップ反転装置５における反転部材２１の反転動作とが干渉することがない。

したがってチップ反転装置５におけるチップ反転動作と搭載ヘッド１７によるチップ移送動作とは、相互に関係なく自由なタイミングにて行うことができ、装置動作シーケンス上での相互のタイミング的な制約を考慮する必要がない。このため、チップ反転動作を反転部材を上方に回動させて行う構成の従来装置において、搭載ヘッドと反転部材との干渉を避けるために必要とされた無駄な待機時間を排除することができ、作業動作効率を向上させることができるという利点がある。

ベース部材３０の左側端部には、モータ３７を備えた昇降移動機構３６が立設されており、昇降移動機構３６の側面には、昇降部材３８が昇降自在に装着されている。昇降移動機構３６の内部には、昇降部材３８の昇降をガイドするガイド機構と、モータ３７の回転動作を昇降動作に変換する昇降駆動機構（ベルト駆動直動機構、ボールねじ直動機構など）が内蔵されており、モータ３７を駆動することによって、昇降部材３８を昇降させることができるようになっている。ここでは、昇降駆動機構としてプーリ４０や伝達ベルト４１などを用いている。

昇降部材３８の上面には、反転部材２１におけるチップ保持部２２の配列位置に対応して、すなわち反転部材２１が反転して下向き姿勢となったチップ保持部２２の直下にチップ受取部３９が対向して位置するように、１つまたは複数（ここでは３つ）のチップ受取部３９が設けられている。チップ受取部３９は吸着孔３９ａを備えており、吸着孔３９ａから真空吸引することにより、チップ１４をチップ受取部３９に保持することができる。チップ受取部３９もチップ保持部２２と同様に着脱自在であり、対象とするチップ１４に応じて交換可能となっている。

次に図４を参照して、チップ反転装置５の機能を説明する。図４（ａ）は、チップ供給部２からボンディングノズル２０によって、バンプ１４ａを上向きにしたフェイスアップ姿勢で取り出したチップ１４を、上向き姿勢のチップ保持部２２に保持させる状態を示している。ボンディングノズル２０を昇降させて、チップ保持部２２にチップ１４を載置して保持させた後、図４（ｂ）に示すように、反転部材２１を反転軸３５廻りに下方に（時計方向に）１８０度回動させ、チップ１４を保持したチップ保持部２２を下向きにする。これにより、チップ１４はバンプ１４ａを下向きにしたフェイスダウン姿勢でチップ保持部２２に保持された状態となる。

この反転部材２１の下方への回動においては、チップ受取部３９および昇降部材３８を予め反転部材２１との位置的な干渉が生じない退避位置（鎖線で示すチップ受取部３９、昇降部材３８）に一旦移動させておく。そして反転部材２１の回動が完了して、チップ１４が上下反転されたならば、チップ受取部３９を受取位置（実線で示すチップ受取部３９）まで上昇させ、チップ１４をチップ受取部３９によってバンプ１４ａ側から保持して受け取る。

すなわち、チップ受取部３９は、上向き姿勢のチップ保持部２２に保持された後、チップ保持部２２の上下の向きを変えることにより上下反転されたチップ１４を、下向き姿勢のチップ保持部２２から受け取る。そして、昇降移動機構３６およびモータ３７は、下向き姿勢のチップ保持部２２からチップ１４を受け取る受取位置と、反転部材２１との干渉を生じない退避位置とにチップ受取部３９を移動させるチップ受取部移動手段を構成する。

この後、図４（ｃ）に示すように、チップ受取部３９は保持したチップ１４の上面が図２に示す高さレベルＬ（ここでは、チップ受渡し高さ）に到達する位置まで上昇し、ここで待機する。そしてこの状態のチップ１４を、搭載ヘッド１７のボンディングノズル２０によって保持した後、前述のように、フラックス転写部６によるフラックス転写に移行する。なお、ボンディングノズル２０の上下ストロークに余裕がある場合には、チップ受渡し高さを高さレベルＬよりも低い、例えば図４（ｂ）において実線で示す受取位置の高さとしてもよい。

すなわち、図４に示すチップ反転方法は、反転部材２１とチップ受取部３９とを備えたチップ反転装置５によって、チップ１４を上下反転するチップ反転方法であって、上向き姿勢のチップ保持部２２にチップ１４を載置して保持させるチップ保持工程と、反転部材
２１を反転軸３４，３５廻りに下方に回動させてチップ保持部２２の上下の向きを変えることによりこのチップ保持部２２に保持された前記チップを上下反転する反転工程と、上下反転されたチップ１４を下向き姿勢のチップ保持部２２からチップ受取部３９によって受け取るチップ受取工程と、下向き姿勢のチップ保持部２２からチップ１４を受け取る受取位置と反転部材２１との干渉を生じない退避位置とにチップ受取部３９を移動させるチップ受取部移動工程とを含む形態となっている。なお、上記チップ保持工程において複数のチップ１４を保持した場合には、上記反転工程において上記複数のチップ１４は同時に上下反転されることとなる。

このチップ搭載装置は上記のように構成されており、以下、チップ供給部２によって供給されるチップ１４を上下反転して、基板保持部７に保持された基板２７に搭載するチップ搭載方法について、図５〜図１０を参照して説明する。なお以下の各図においては、説明の不要な装置構成部分については適宜図示を省略しており、またチップ１４においてバンプ１４ａの図示を省略している。

まず図５（ａ）は、チップ搭載動作が開始される状態を示している。チップ供給部２には、シート１３に複数のチップ１４が貼着された治具１２が装着されており、エジェクタ機構１５は第１番目に取り出されるチップ１４の下面に当接している。この取り出し対象のチップ１４の上方には、カメラ移動機構１６によって移動したチップ認識カメラ３が位置しており、チップ認識カメラ３によってチップ１４の位置認識のための撮像が行われる。

この後、チップ１４の取り出しが行われる。すなわち図５（ｂ）に示すように、まずヘッド移動機構１８によって搭載ヘッド１７をチップ供給部２の上方に移動させる。そしてチップ認識カメラ３による撮像結果を認識処理したチップ１４の位置情報に基づいて、ボンディングノズル２０を取り出し対象のチップ１４に位置合わせする。そしてボンディングノズル２０を下降させてチップ１４を吸着して保持し、次いでボンディングノズル２０を上昇させてチップ１４をシート１３から剥離させながら取り出す。このとき、エジェクタ機構１５によってシート１３の下面側からエジェクタピンによって突き上げることにより、チップ１４のシート１３からの剥離を促進する。

この後図６（ａ）に示すように、ボンディングノズル２０にチップ１４を保持した搭載ヘッド１７は、チップ反転装置５に移動する。このとき、反転部材２１はチップ保持部２２を上向き姿勢にした状態にあり、この状態のチップ保持部２２に対してボンディングノズル２０を位置合わせして、ボンディングノズル２０をチップ保持部２２に対して下降させる。そしてチップ１４をチップ保持部２２に載置して保持させたならば、図６（ｂ）に示すように、ボンディングノズル２０が上昇する。すなわち、図５，図６は、チップ供給部２からチップ取出し移送手段である搭載ヘッド１７によってチップ１４を取り出して、チップ反転装置５のチップ保持部２２に載置して保持させるチップ保持工程を示している。

次いでチップ保持部２２に保持されたチップ１４をチップ反転装置５によって上下反転する反転工程が実行される。すなわち図７（ａ）に示すように、チップ保持部２２にチップ１４を保持させた状態の反転部材２１を、反転軸３５廻りに時計方向に、すなわちに下方に回動させる。このとき、図７（ｂ）に示すように、反転部材２１を１８０度回動させてチップ保持部２２を下向き姿勢とすることにより、チップ保持部２２に保持されたチップ１４は上下反転される。この反転動作においてはチップ受取部３９は下降して反転部材２１やチップ保持部２２との干渉を生じない退避位置にある。

この後、上下反転されたチップ１４をチップ搭載手段の搭載ヘッド１７に受け渡すチッ
プ受渡工程が実行される。すなわち、図８（ａ）に示すように、昇降移動機構３６によってチップ受取部３９を上昇させ、チップ保持部２２に保持されたチップ１４をチップ受取部３９によって受け取る。そして図８（ｂ）に示すように、チップ受取部３９を退避位置まで下降させた後、図９（ａ）に示すように、反転部材２１を反時計方向に下方に回動させる。これにより、反転部材２１をチップ保持部２２が上向き姿勢となる原位置に復帰させるとともに、図９（ｂ）に示すように、チップ１４を保持したチップ受取部３９を上昇させて、チップ１４を図２に示す高さレベルＬに位置させる。そしてこの状態のチップ１４に対してボンディングノズル２０を位置合わせして昇降させることにより、ボンディングノズル２０にチップ１４を保持させて受け渡す。

次いで、受け渡されたチップ１４を、チップ搭載手段によってフラックス転写部６まで移送してフラックス２４を転写した後、基板２７に搭載する搭載工程が実行される。すなわち、図１０（ａ）に示すように、ボンディングノズル２０にフラックス転写後のチップ１４を保持した搭載ヘッド１７は基板保持部７の上方に移動する。そして基板認識カメラ１９によって基板２７のチップ搭載位置を撮像し位置認識を行う。次いで位置認識結果に基づいて搭載ヘッド１７を基板２７に対して位置合わせすることにより、図１０（ｂ）に示すように、チップ１４を基板２７に搭載する。そしてこのようにしてチップ供給部２から取り出した第１番目のチップ１４を基板２７に搭載して一連のチップ搭載作業が完了した後に、後続して搭載される次のチップについて、図６〜図１０に示す各作業工程よりなるチップ搭載作業が最初から実行される。

すなわち本実施の形態に示すチップ搭載方法は、上述のチップ保持工程、反転工程、チップ受渡工程および搭載工程を含むチップ搭載作業を複数のチップについて反復して実行する過程において、一のチップについてのチップ搭載作業が完了するまで、一のチップに後続して搭載される次のチップについてのチップ搭載作業を開始しない形態となっている。これにより、多数の同種類のチップを連続して取り出して搭載するチップ搭載作業において、チップの不良に起因する製品不具合が生じた場合に、チップの履歴を容易に追跡することが出来るという利点がある。

そして上述の反転工程においては、反転部材２１を反転軸廻りに下方に回動させてチップ保持部２２の上下の向きを変えることにより、チップ保持部２２に保持されたチップ１４を上下反転するようにしている。これにより、前述のように、搭載ヘッド１７の水平移動動作と反転部材２１の反転動作との干渉が生じることがなく、従来装置において搭載ヘッドと反転部材との干渉を避けるために必要とされた無駄な待機時間を排除することができ、作業動作効率を向上させることができる。

（実施の形態２）
図１１、図１２，図１３，図１４，図１５，図１６は本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図である。本実施の形態２も実施の形態１と同様のチップ搭載装置を用いて、チップ供給部２によって供給されるチップ１４を上下反転して基板保持部７に保持された基板１４に搭載するものである。なお以下の各図においても同様に、説明の不要な装置構成部分の図示を適宜省略しており、またチップ１４においてバンプ１４ａの図示を省略している。

まず図１１，図１２は、実施の形態１において図５，図６に示すチップ保持工程を示しており、チップ供給部２からチップ取出し移送手段によってチップ１４を取り出して、チップ反転装置５のチップ保持部２２に載置して保持させるまでの動作を示している。次いでチップ保持部２２に保持されたチップ１４をチップ反転装置５によって上下反転する反転工程が実行される。すなわちチップ保持部２２にチップ１４を保持させた状態の反転部材２１を、反転軸３４，３５廻りに時計方向に下方に回動させる。そして図１３（ａ）に
示すように、チップ保持部２２が下向き姿勢となるまで反転部材２１を１８０度回動させることにより、チップ保持部２２に保持されたチップ１４を上下反転する。このときチップ受取部３９は下降して、反転部材２１やチップ保持部２２との干渉を生じない退避位置にある。

この後、上下反転されたチップ１４をチップ搭載手段に受け渡すチップ受渡工程が実行される。すなわち、図１３（ｂ）に示すように、昇降移動機構３６によってチップ受取部３９を上昇させ、チップ保持部２２に保持されたチップ１４をチップ受取部３９によって受け取る。そしてこのチップ受取り動作と並行して、チップ供給部２においては後続する次のチップ１４を対象として、チップ取出し動作が実行される。

すなわち、図１４（ａ）に示すように、チップ供給部２において次のチップ１４をボンディングノズル２０によって取り出すチップ取出し動作を実行するとともに、チップ反転装置５においては、チップ受取部３９を退避位置まで下降させた後反転部材２１を反時計回りに下方に回動させる。これにより、反転部材２１をチップ保持部２２が上向き姿勢の原位置に復帰させる。これとともに、図１４（ｂ）に示すように、チップ１４を保持したチップ受取部３９を上昇させて、チップ１４を図２に示す高さレベルＬに位置させる。そして原位置に復帰して上向きとなったチップ保持部２２に対して、チップ１４を保持したボンディングノズル２０を下降させ、チップ１４をチップ保持部２２に載置して保持させる。

この後、図１５（ａ）に示すように、チップ１４をチップ保持部２２に載置して空状態となったボンディングノズル２０は、チップ受取部３９の上方に移動する。そしてチップ受取部３９に保持されたチップ１４に対して、ボンディングノズル２０を位置合わせして昇降させることにより、チップ１４をボンディングノズル２０に保持させて受け渡す。

次いで、受け渡されたチップ１４をチップ搭載手段によってフラックス転写部６まで移送してフラックス２４を転写した後、基板２７に搭載する搭載工程が実行される。すなわち、ボンディングノズル２０にフラックス転写後のチップ１４を保持した搭載ヘッド１７を基板保持部７の上方に移動させる。次いで基板認識カメラ１９によって基板２７のチップ搭載位置を撮像して位置を認識した後、位置認識結果に基づいて搭載ヘッド１７を位置合わせして、図１５（ｂ）に示すように、チップ１４を基板２７に搭載する。

そしてこの動作と並行して、チップ反転装置５においては、反転部材２１を時計方向に下方に回動させて、チップ保持部２２の上下の向きを変え、チップ１４を上下反転する。またチップ供給部２においては、次に取り出されるチップ１４を対象として、エジェクタ機構１５をチップ１４の下方に位置させるとともにチップ認識カメラ３によるチップ１４の撮像が行われる。そして図１６に示すように、ボンディングノズル２０によってチップ１４を保持した搭載ヘッド１７はチップ反転装置５に移動し、原位置に復帰して上向きとなったチップ保持部２２にチップ１４を載置する動作が行われる。

これとともに、チップ１４を保持したチップ受取部３９が上昇し、これによりチップ１４は、図２に示す高さレベルＬに位置する。そしてこれ以降反復して実行される動作においては、図１５（ａ）以降の動作に示すように、先行するチップについてのチップ保持工程から反転工程までの動作と、後続するチップについてのチップ受渡工程から搭載工程までの動作とが、同時並行的に実行される。

すなわち本実施の形態に示すチップ搭載方法は、上述のチップ保持工程、反転工程、チップ受渡工程および搭載工程を含むチップ搭載作業を複数のチップについて反復して実行する過程において、一のチップについてのチップ受渡工程から搭載工程までの実行タイミ
ングと、一のチップに後続して搭載される次のチップについてのチップ保持工程から反転工程までの実行タイミングとの重複を許容する形態となっている。

これにより、多数の同種類のチップを連続して取り出して搭載する作業において、無駄時間を排除して効率的なチップ搭載動作を実現することが出来る。そして上述の反転工程においては、実施の形態１と同様に、反転部材２１を反転軸廻りに下方に回動させてチップ保持部２２の上下の向きを変えることにより、チップ保持部２２に保持されたチップ１４を上下反転するようにしている。これにより、上述のように作業工程の実行タイミングの重複を許容する場合において、実施の形態１にて述べた効果が更に顕著となる。

本発明のチップ搭載装置は、チップ搭載作業動作を効率化することができるという効果を有し、フリップチップなど電極面を有するチップを上下反転した後に基板に搭載する態様のチップ搭載装置に対して有用である。

本発明の実施の形態１のチップ搭載装置の平面図 本発明の実施の形態１のチップ搭載装置の側面図 本発明の実施の形態１のチップ搭載装置における部品反転ステージの構造説明図 本発明の実施の形態１のチップ搭載装置における部品反転ステージの動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態１におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図 本発明の実施の形態２におけるチップ搭載動作の動作説明図

符号の説明

２ チップ供給部
４ チップ搭載機構
５ チップ反転装置
７ 基板保持部
１４ チップ
１４ａ バンプ
１７ 搭載ヘッド
２０ ボンディングノズル
２１ 反転部材
２２ チップ保持部
２７ 基板
３３ 反転駆動部
３４ 反転軸
３６ 昇降移動機構
３９ チップ受取部

Claims (4)

1. 水平姿勢で載置されたチップを下面側から保持して上下反転するチップ反転装置であって、
   前記チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変える反転駆動手段と、上向き姿勢の前記チップ保持部に保持された後前記チップ保持部の上下の向きを変えることにより上下反転されたチップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動手段とを備えたことを特徴とするチップ反転装置。
2. チップ供給部によって供給されるチップを上下反転して基板保持部に保持された基板に搭載するチップ搭載装置であって、
   前記チップ供給部からチップ取出し移送手段によって取り出された前記チップを受け取って上下反転するチップ反転装置と、前記チップ反転装置によって上下反転された前記チップを受け渡されこのチップを前記基板に搭載するチップ搭載手段とを備え、前記チップ反転装置は、
   前記チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変える反転駆動手段と、上向き姿勢の前記チップ保持部に保持された後前記チップ保持部の上下の向きを変えることにより上下反転されたチップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動手段とを備えたことを特徴とするチップ搭載装置。
3. 前記チップ搭載手段は、前記チップ取出し移送手段を兼ねることを特徴とする請求項２記載のチップ搭載装置。
4. チップを保持するチップ保持部が配設され一方の端部に設けられた水平な反転軸廻りに上下反転自在な反転部材と、前記チップを下向き姿勢の前記チップ保持部から受け取るチップ受取部とを備えたチップ反転装置によって、前記チップを上下反転するチップ反転方法であって、
   上向き姿勢の前記チップ保持部にチップを載置して保持させるチップ保持工程と、前記反転部材を前記反転軸廻りに下方に回動させて前記チップ保持部の上下の向きを変えることによりこのチップ保持部に保持された前記チップを上下反転する反転工程と、上下反転された前記チップを下向き姿勢の前記チップ保持部から前記チップ受取部によって受け取るチップ受取工程と、下向き姿勢の前記チップ保持部からチップを受け取る受取位置と前記反転部材との干渉を生じない退避位置とに前記チップ受取部を移動させるチップ受取部移動工程とを含むことを特徴とするチップ反転方法。

Images