JP4610150B2

JP4610150B2 - Chip mounting device

Info

Publication number: JP4610150B2
Application number: JP2001542382A
Authority: JP
Inventors: 朗山内
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: WO2001041208A1; KR100715725B1; KR20020042741A

Description

技術分野
本発明は、半導体チップなどのチップを液晶基板やその他の回路基板などの各種の基板に実装するチップ実装装置に関する。
背景技術
従来、周知のように液晶基板やその他の回路基板（以下、適宜、単に基板という）に、半導体チップなどのチップをボンディングするチップ実装装置がある。
その一例を第５図および第６図を参照して説明する。第５図は、従来のチップ実装装置における位置合わせ（アライメント）微調整構成を示す概略斜視図であり、第６図は、従来のステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
このチップ実装装置は、第５図に示すように、ステージ２１とテーブル２２とヘッド２３とを備えている。ステージ２１は、基板を支持するものである。テーブル２２は、ステージ２１を支持するとともに、基板を支持しているステージ２１を単一の基準位置としての実装位置に搬送するように、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のうちのＸ，Ｙ軸方向に移動自在に構成されている。ヘッド２３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成され、チップをステージ２１上の基板の所定位置に圧着する機能を備えたものである。
上述したステージ２１とテーブル２２とヘッド２３とで構成されるものは、例えば、チップを基板に実装（仮圧着）する実装工程に配備されている。この実装工程としては、例えば、チップの実装を受ける基板の実装部位に、予め、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）またはＮＣＦ（Ｎｏｎ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）などの接着剤が装着された基板に対して、その実装部位に接着剤を介してチップを実装（仮圧着）するための工程などが挙げられる。一般に、この実装工程の前工程として、チップを実装しようとする基板の実装部位に、予め、ＡＣＦまたはＮＣＦなどの接着剤を装着しておく接着剤装着工程があり、この実装工程の後工程として、基板に実装（仮圧着）されたチップに対して本圧着を行う本圧着工程がある。
ここで、上述の実装工程における位置合わせ（アライメント）微調整の動作を一例として説明する。テーブル２２は、基板を支持しているステージ２１を、単一の実装位置に位置するようにＸ，Ｙ軸方向に移動させる。ヘッド２３は、基板に実装すべきチップをその下方先端に吸着保持した状態で、基準位置にあるステージ２１の基板のチップ実装位置の上方位置に移動される。２視野カメラは、上述した状態にある基板とチップとの間に挿入されて、下方に位置する基板の実装位置に関する認識マークと、上方に位置するヘッド２３先端のチップの認識マークとを撮影する。２視野カメラで撮影されたその撮影画像データに基づいて、基板とチップとの位置合わせのための補正信号が生成され、ヘッド２３に送られる。ヘッド２３は、その補正信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に微調整されて位置合わせ微調整が行われる。このように、ヘッド２３の位置合わせ微調整後に、２視野カメラを退避させて、ヘッド２３を基板の方に下降させて、ヘッド２３先端のチップを基板のチップ実装位置に接触させて圧着し、チップを基板のチップ実装位置に実装するようにしていた。
しかしながら、ヘッド２３は、チップを圧着する方向であるＺ軸方向だけでなく、位置合わせ微調整のためのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのθ方向にも駆動自在に構成されているので、ヘッド２３自体の重量を増し、ヘッド２３のフレームの剛性不足による傾きひねりを伴うという欠点を有していた。また、このヘッド２３には、移動時の振動などが発生するという欠点も有していた。そこで、移動時の振動などを低減するために、ヘッド２３をスライド移動させる摺動機構などの強靭化が図られ、それに伴ってヘッド２３のフレーム構成が大きくなっていた。その結果、位置合わせ微調整がヘッド２３移動時の慣性増等によって制限され、位置合わせ微調整時間７秒、位置合わせ精度７マイクロメートルが限界であり、高速で高精度に実装することができないという欠点を有していた。
また、基板の大型化に伴って、大型基板の複数個所の位置にチップを圧着する必要が生じてきているが、上述の実装工程においては、テーブル２２上のステージ２１は、規定の平面上の１箇所の実装位置に位置するように搬送されるのみであるので、数カ所の位置にて圧着なされる必要がある大型の基板を、ステージ２１側を移動させることで対応するようなことはできないという欠点も有していた。
また、例えばＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）に代表されるような柔軟性のある軟弱基板に対してチップを実装する実装工程は、以下のようにして行われていた。第６図に示すように、ステージ２１の軟弱基板を載置する側の全面には、複数箇所にわたって吸着口２５が設けられており、ステージ２１の全面のそれらの吸着口２５で軟弱基板ＦＳを吸着することで、ステージ２１に軟弱基板ＦＳを固定する。このようにして、ステージ２１に吸着されて固定された軟弱基板に対して、ヘッド２３側で位置合わせ微調整した後に、ヘッド２３を下降させてそのヘッド２３の先端に吸着保持されたチップを軟弱基板に実装（仮圧着）している。しかしながら、ステージ２１の全面で軟弱基板ＦＳを吸着して固定しているので、軟弱基板ＦＳにしわ２４や浮きが生じ、その状態でチップＣが実装されるので、チップＣの実装ズレや接着ミスの原因となるという欠点も有していた。
本発明は、このような欠点に鑑みてなされたものであって、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装可能なチップ実装装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、さらに、チップの実装ズレや接着ミスのない生産信頼性を高めたチップ実装装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、さらに、大型基板にも対応可能で、ステージの位置合わせ自由度を高めたチップ実装装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、チップを基板の所定位置に実装するチップ実装装置において、チップを保持する機能を有し、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうちのＺ軸方向に移動自在に構成され、Ｚ軸方向に移動することでチップを基板に圧着させる機能を有するヘッドと、基板を保持する機能を有し、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成され、チップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されているステージとを備えたことを特徴とする。
すなわち、本発明によれば、ヘッドをＺ軸方向にのみ移動するように構成しているので、ヘッドを保持している装置フレームに要求される剛性が軽減され、ヘッド重量の軽量化が図れ、ステージを、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在にして、位置合わせ（アライメント）微調整を行えるように構成しているので、ヘッドの重量増に起因する慣性増等の制限を解消でき、平面方向（Ｘ軸とＹ軸とを含む平面方向）に安定したステージを、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行うので、移動時のステージの振動などの発生が防止できる。したがって、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記ステージは、Ｘ，Ｙ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成され、前記ヘッドに保持されたチップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されている。したがって、ヘッドに保持されたチップを基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、基板に接着剤を装着する装着部と、接着剤が装着された基板にチップを実装する実装部と、基板に実装されたチップに対して本圧着を行う本圧着部とのうちの少なくともいずれかを備え、前記ヘッドと前記ステージとで構成されるボンディング部は、前記装着部と前記実装部と前記本圧着部との少なくともいずれかに設けられ、前記装着部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記装着部におけるヘッドは、接着剤を基板に装着させるものとし、前記実装部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記実装部におけるヘッドは、チップを保持するものとし、前記本圧着部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記本圧着部におけるヘッドは、基板上のチップを本圧着するものとすることを特徴とする。したがって、接着剤装着工程、実装工程および本圧着工程のいずれの工程においても、接着剤やチップなどを基板の所定位置に高速で高精度に実装（装着および本圧着）できる。
本発明に係るチップ実装装置において、前記接着剤は、例えば、ＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）またはＮＣＦ（Ｎｏｎ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）であることを特徴とする。したがって、ＡＣＦまたはＮＣＦなどの接着剤を基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記ステージは、チップを基板の所定の第１位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われる下段ステージと、前記位置合わせ後には、前記下段ステージを固定した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸方向にのみ駆動されて前記第１位置とは別の実装位置に移動される、前記下段ステージとは別の上段ステージとを備えていることを特徴とする。したがって、複数箇所の位置に圧着する必要がある大型基板を、ステージ側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせできるようにそのステージを構成しているので、大型基板にも対応可能でステージの位置合わせ自由度を高めることができる。
本発明に係るチップ実装装置において、前記基板が、柔軟性のある軟弱基板の場合、好ましくは、チップを保持するヘッドと、軟弱基板を支持するステージとを有し、接着剤が装着された基板にチップを実装する実装部を備え、前記実装部のステージは、チップが実装されるべき軟弱基板の実装部位を、その裏面から支持する第１ステージと、軟弱基板の実装部位の周囲の部位をその裏面から支持する、前記第１ステージとは別の第２ステージとを備え、軟弱基板の実装部位を、その周囲の部位よりも前記ヘッドに近づけてチップを実装部位に圧着させるように、前記第１ステージを前記第２ステージよりも上昇させるか、または、前記第２ステージを前記第１ステージよりも下降させるようにすることを特徴とする。したがって、軟弱基板の実装部位に最適な引っ張りが与えられ、チップの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記実装部のステージにおける前記第１ステージは、軟弱基板の実装部位の裏面を吸着する機能を備えていることを特徴とする。したがって、第１ステージと軟弱基板の実装部位の裏面との間の空気を除去でき、チップの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。
第１図は、本発明に係るチップ実装装置における位置合わせ（アライメント）微調整構成の一例を示す概略斜視図である。第２図は、本発明に係るチップ実装装置の各工程の構成を示すブロック図である。
図示のように、このチップ実装装置は、ヘッド１とステージ２とで構成されるボンディング部３を備えている。ヘッド１は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のうちのＺ軸方向にのみ移動自在に構成され、チップをステージ２上の基板Ｓに圧着する機能を備えたものである。ステージ２は、基板Ｓを支持するものであり、テーブル４上に配設されて支持されている。このステージ２は、Ｘ，Ｙ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成されており、チップを基板Ｓの所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されている。
ここで言うチップとしては、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、フィルムチップ、フィルムテープキャリアパッケージ、光素子部品、表面実装部品、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、基板に接合させる全ての形態のものが挙げられる（以下、適宜にチップＣと呼ぶ）。また、チップＣと基板Ｓとの間に接着剤Ｆを介装させて、この接着剤Ｆを介してチップＣを基板Ｓに押圧することで、チップＣを基板Ｓに圧着させている。この接着剤Ｆとしては、例えば、異方性導電膜としてのＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）およびＡＣＰ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）や、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ−ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）などが挙げられる。この異方性導電膜とは、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あって、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、接着性および絶縁性を備えた高分子材料中に導電性微粒子を混練して形成されたものである。また、ＮＣＦやＮＣＰとは、接着機能と絶縁機能とをもつ、フィルム状あるいはペースト状の接続材料のことである。また、基板Ｓとしては、液晶基板やその他の回路基板などが挙げられ、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）などのような柔軟性のある軟弱基板も含まれる。
また、第２図に示すように、このチップ実装装置は、例えば、接着剤装着工程を施すための装着部１０と、実装工程を施すための実装部１１と、本圧着工程を施すための本圧着部１２とを備えており、接着剤装着工程、実装工程および本圧着工程が施せるように構成されている。接着剤装着工程とは、チップＣを実装しようとする基板Ｓの実装部位に、予め、ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦおよびＮＣＰなどの接着剤Ｆを装着しておく工程のことである。実装工程とは、接着剤Ｆが装着された基板ＳにチップＣを実装（仮圧着）する工程のことであり、チップＣは接着剤Ｆを介して基板Ｓに実装される。本圧着工程とは、基板Ｓに実装（仮圧着）されたチップＣに対して本圧着を行う工程のことである。接着剤装着工程を施すための装着部１０と、実装工程を施すための実装部１１と、本圧着工程を施すための本圧着部１２とには、例えば、上述したステージ２とヘッド１とで構成されるボンディング部３が、それぞれ個別に配備されている。
ここで、例えば、上述の実装（仮圧着）工程における位置合わせ微調整動作について説明する。ステージ２には、チップＣの実装を受ける基板Ｓが支持されている。ヘッド１は、その下方先端に、実装すべきチップＣを保持している。ステージ２に支持された基板Ｓは、前述の装着部１０によって、予め、チップＣを実装すべき基板Ｓの実装位置に接着剤Ｆが装着されているものである。ステージ２は、ヘッド１に保持されたチップＣの下方位置に、チップＣを実装しようとする実装位置が位置するように、Ｘ，Ｙ軸方向に移動される。認識手段としての２視野カメラ５は、上述した状態にある基板ＳとチップＣとの間に挿入されて、下方に位置する基板Ｓの実装位置に関する認識マークと、上方に位置するヘッド１先端のチップＣの認識マークとを撮影する。ここで言うチップＣや基板Ｓに設けた認識マークとは、例えば、孔、溝、印刷、吸気孔など、その大きさや種類に関係なく、位置合わせを目的とするマークとして認識できるもの全ての形態を含むものである。２視野カメラ５で撮影されたその撮影画像データに基づいて、基板ＳとチップＣとの位置合わせのための補正信号が生成され、ステージ２に送られる。ステージ２は、その補正信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に位置合わせ微調整される。このように、ステージ２を位置合わせ微調整した後に、２視野カメラ５を退避させて、ヘッド１を基板Ｓの方（Ｚ軸方向）に下降させて、ヘッド１先端のチップＣを基板Ｓのチップ実装位置に接触させて仮圧着し、チップＣを基板Ｓのチップ実装位置に実装（仮圧着）する。
上述したように、ヘッド１をＺ軸方向にのみ移動するように構成しているので、ヘッド１のフレームに要求される剛性が軽減され、ヘッド１の重量の軽量化が図れ、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に駆動自在にして位置合わせ（アライメント）微調整を行えるように構成しているので、ヘッド１の重量増に起因する慣性増等の制限を解消でき、平面方向（Ｘ軸とＹ軸とを含む平面方向）に安定したステージ２を、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行うので、移動時のステージ２の振動などの発生が防止できる。したがって、チップＣを基板Ｓの所定位置に高速で高精度に実装できる。
具体的には、従来例における位置合わせ微調整時間は７秒であったが、本発明における位置合わせ微調整時間は３．２秒であり、従来に比べて大幅に短縮できる。また、従来例における位置合わせ精度は７μｍ（マイクロメートル）であったが、本発明における位置合わせ精度は３．６μｍ（マイクロメートル）であり、従来に比べて大幅に位置合わせ精度を向上させることができる。したがって、本発明における位置合わせ微調整は、従来の約半分の時間に短縮でき、なおかつ、約倍の精度にまで改善できるという優れたものである。
また、マルチメディア化に伴う大容量手段としての光／電インターフェースとなる光モジュールにおける光素子のシリコンサブストレート上へのサブミクロン実装、また、集積回路のさらなる高密度化に向けてのサブミクロン実装を可能とする足がかりとなった。前記の様に安定したテーブル４上のステージ２にて平面方向の位置合わせ微調整を行うことにより、剛性強化の為による重量増の影響もなくなった。
なお、前述の説明では、ボンディング部３を実装部１１に備えている場合を一例として説明してきたが、ボンディング部３を装着部１０や本圧着部１２に備えた場合であっても、同様の効果を有する。例えば、ボンディング部３を装着部１０に備えた場合では、装着部１０におけるヘッド１は、接着剤Ｆを基板Ｓに装着するものに相当する。こうすることで、ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦおよびＮＣＰなどの接着剤Ｆを基板Ｓの所定の装着位置に高速で高精度に装着することができる。また、ボンディング部３を本圧着部１２に備えた場合では、本圧着部１２におけるヘッド１は、基板Ｓ上のチップＣを本圧着するものに相当することになる。こうすることで、基板Ｓの所定のチップＣ上の本圧着位置に高速で高精度に位置合わせでき、チップＣを本圧着することができる。
なお、前述の説明では、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に駆動自在にして位置合わせ微調整を行えるように構成しているが、特に必要なければ、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成し、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行えるように構成しても構わない。
また、上述したステージ２は、基板を保持する機能を備えた手段であるが、基板を保持するその手段として、吸気孔による吸着保持手段、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、複数または単数の可動ツメによって基板を挟むまたは押さえる機械的手段など、基板を保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。また、このステージ２の形状としては、基板の裏面全面を保持するような平面形状、基板の周縁端部の全部を保持するような中抜け型の枠形状、基板の周縁端部の一部を保持するようなコの字型の枠形状など、基板を保持できる形状であればどのような形状のものを採用しても構わない。
次に、前述のステージ２を、後述するように構成して、チップＣを基板Ｓに実装（仮圧着）する場合について、第３図を用いて以下に説明する。第３図は、本発明に係るチップ実装装置の他の例における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第３図に示すように、ステージ２は、基板Ｓの所定の第１位置にチップＣを実装（仮圧着）するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われる下段ステージ２ａと、前記位置合わせ後には、下段ステージ２ａを固定した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸方向と同等なＳＸ軸、ＳＹ軸方向にのみ駆動されて前記第１位置とは別の実装位置に移動される、下段ステージ２ａとは別個の上段ステージ２ｂとを備えている。このステージ２は、下段ステージ２ａと上段ステージ２ｂとの上下二段構造になっている。したがって、複数箇所の位置にチップＣを仮圧着する必要がある大型基板を、ステージ２側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせ微調整できるようにそのステージ２を構成しているので、大型基板にも対応可能で、ステージ２の位置合わせ自由度を高めることができる。
なおここでは、図３に示した上下二段構造のステージ２を、チップＣを基板Ｓに仮圧着する実装部１１に設けた場合について説明したが、基板Ｓに仮圧着されたチップＣを本圧着する本圧着１２や、接着剤Ｆを基板Ｓに装着する装着部１０に、この上下二段構造のステージ２を設けても構わない。この場合も前述と同様の効果を有することは言うまでもない。
また、上述した上段ステージ２ｂは、基板を保持する機能を備えた手段であるが、基板を保持するその手段として、吸気孔による吸着保持手段、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、複数または単数の可動ツメによって基板を挟むまたは押さえる機械的手段など、基板を保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。また、この上段ステージ２ｂの形状としては、基板の裏面全面を保持するような平面形状、基板の周縁端部の全部を保持するような中抜け型の枠形状、基板の周縁端部の一部を保持するようなコの字型の枠形状など、基板を保持できる形状であればどのような形状のものを採用しても構わない。
次に、前述のステージ２を、後述するように構成し、基板Ｓとしての柔軟性のある軟弱基板ＦＳにチップＣを実装（仮圧着）する場合について、第１図および第４図を用いて以下に説明する。第４図は、本発明に係るステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
第１図，第４図に示すように、ステージ２は、チップＣが実装（仮圧着）されるべき軟弱基板ＦＳの実装部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの実装部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別個の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの実装部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけてチップＣを実装部位に圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるように構成されている。また、このバックアップステージ６は、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面を吸着する機能を備えている。第４図に示すように、バックアップステージ６には、空気を吸引するための微細な貫通孔８が設けられている。なお、バックアップステージ６のこの吸着機能は、必要でなければ省略しても構わない。
上述したように、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの実装部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの実装部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップＣの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
なお、前述の説明では、第１ステージとしてのバックアップステージ６は、第１図に示すように、その軟弱基板ＦＳとの当接面の形状を四角形状としているが、必要に応じて、円形やその他の形状にするなどして、軟弱基板ＦＳの実装部位に所望の引っ張り力が与えられるように種々の形状のものを採用しても良い。
なお、前述の説明では、ステージ２は、第１図に示すように、第１ステージとしてのバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成される単一段構造のものとしているが、このステージ２を、第３図に示すように、下段ステージ２ａと上段ステージ２ｂとの上下２段構造のものとし、下段ステージ２ａに第４図に示すバックアップステージ６を備え、上段ステージ２ｂに第４図に示す第２ステージ７を備えたものとしても良い。この場合も、チップＣを実装（仮圧着）すべき基板としては、軟弱基板ＦＳを採用することになるので、第３図に示す上段ステージ２ｂ上には基板Ｓに替えて軟弱基板ＦＳが保持されることになる。第３図には、上述のように軟弱基板ＦＳに置き替えられる基板Ｓの下方に、下段ステージ２ａのバックアップステージ６と上段ステージ２ｂの第２ステージ７とが位置するために、それらの構造は図示されていないが、下段ステージ２ａは、Ｚ方向に移動可能なバックアップステージ６と、このバックアップステージ６が移動可能な中抜け部分を有しており、上段ステージ２ｂは、下段ステージ２ａのバックアップステージ６が移動可能な中抜け部分を有している。なお、上段ステージ２ｂは、ＳＸ軸、ＳＹ軸方向に移動することから、この上段ステージ２ｂにバックアップステージ６が当たらないように対策が講じられている。例えば、この上段ステージ２ｂの中抜け部分を、バックアップステージ６が当たらない程度に十分に大きく形成して、バックアップステージ６上に上段ステージ２ｂが位置しないようにし、上段ステージ２ｂをＳＸ軸、ＳＹ軸方向に移動させる際にはバックアップステージ６をＺ方向に下降させて軟弱基板ＦＳから離れさせてから行うなどしてその対策を講じている。
したがって、複数箇所の位置にチップを仮圧着する必要がある大型基板を、ステージ２側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせ微調整でき、大型基板にも対応可能で、ステージ２の位置合わせ自由度を高めることができるとともに、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの実装部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの実装部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップＣの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
なお、前述の説明では、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させているが、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるようにして、軟弱基板ＦＳの実装部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけてチップＣを実装部位に圧着させるようにしても構わない。
なお、前述の説明では、第１ステージとしてのバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２（単一段構造または上下２段構造である場合を含む）を実装部１１に備えている場合を一例として説明してきたが、このバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を装着部１０や本圧着部１２に備えた場合であっても、同様の効果を有する。
前述のバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を、例えば装着部１０に設ける場合には、そのステージ２は次に説明するように構成される。装着部１０のステージ２は、接着剤Ｆが装着されるべき軟弱基板ＦＳの装着部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの装着部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの装着部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけて接着剤Ｆを装着部位に圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるか、または、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるように構成すれば良い。こうすることで、軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの装着部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの装着部位におけるしわや浮きを無くすことができ、接着剤Ｆの装着ズレや接着ミスを無くすことができ、接着剤Ｆの装着に関する生産信頼性を高めることができる。
また、前述のバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を、例えば本圧着部１２に設ける場合には、そのステージ２は次に説明するように構成される。本圧着部１２のステージ２は、チップＣが本圧着されるべき軟弱基板ＦＳの本圧着部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの本圧着部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけて圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるか、または、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるように構成すれば良い。また、装着部１０のバックアップステージ６に、軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面を吸着する機能を備えたり、本圧着部１２のバックアップステージ６に、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面を吸着する機能を備えたりしても良い。こうすることで、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの本圧着部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの本圧着部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの本圧着ズレや本圧着ミスを無くすことができ、チップＣの本圧着に関する生産信頼性を高めることができる。
また、上述の第２ステージ７は、例えば、軟弱基板ＦＳの搭載面側に複数個の吸気孔が設けられた、中抜け型の形状の枠型ステージで構成され、軟弱基板ＦＳの周縁端部の全てを吸着保持することでその軟弱基板ＦＳが保持されているが、この吸気孔による吸着保持手段に替えて、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など、軟弱基板ＦＳを保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わないし、コの字型などの形状の枠型ステージを採用しても構わない。
なお、上述してきた実施例では、認識手段として２視野カメラを採用しているが、認識手段としてはこれに限定されるものではなく、例えば、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）カメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、センサーなど種類や大きさに関係なく、上方および下方に位置する認識マークを認識することが可能な認識手段であれば良い。この認識手段は、上方および下方に位置する認識マークを認識することが可能な単一の認識手段であっても良いし、上方に位置する認識マークを認識する第１認識手段と、この第１認識手段とは別個に独立した、下方に位置する認識マークを認識する第２認識手段とで構成されていても構わない。
また、上述した実施例におけるヘッド１の先端側すなわちツール加圧面側に、実装基板における実装部品スペースなどの都合を考慮した着脱交換可能なアタッチメントを設けて、チップをそのアタッチメントの加圧面側に保持するようにしても構わない。
また、上述した実施例では、ヘッド１は、その先端側すなわちツール加圧面側（アタッチメントの加圧面側を含む）にチップを保持するように、吸気孔による吸着保持手段を採用しているが、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、複数または単数の可動ツメによってチップを挟むまたは押さえる機械的手段など、チップを保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。
また、本発明における「チップ実装装置」とは、例えば、チップを搭載することを目的とするチップマウント装置、加熱加圧のプロセスを有するチップボンディング装置などを含む広い概念の装置形態のものを示すものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るチップ実装装置は、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装でき、半導体チップなどのチップを液晶基板やその他の回路基板などの各種の基板の所定位置に実装するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係るチップ実装装置における位置合わせ微調整構成の一例を示す概略斜視図である。
第２図は、本発明に係るチップ実装装置の各工程の構成を示すブロック図である。
第３図は、本発明に係るチップ実装装置の他の例における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第４図は、本発明に係るステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
第５図は、従来のチップ実装装置における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第６図は、従来のステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。Technical field
The present invention relates to a chip mounting apparatus for mounting a chip such as a semiconductor chip on various substrates such as a liquid crystal substrate and other circuit boards.
Background art
2. Description of the Related Art Conventionally, as is well known, there is a chip mounting apparatus for bonding a chip such as a semiconductor chip to a liquid crystal substrate or other circuit substrate (hereinafter simply referred to as a substrate as appropriate).
One example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an alignment fine adjustment configuration in a conventional chip mounting apparatus, and FIG. 6 is a schematic side view showing a method for fixing a soft substrate on a conventional stage. .
This chip mounting apparatus includes a stage 21, a table 22, and a head 23, as shown in FIG. The stage 21 supports the substrate. The table 22 supports the stage 21 and, in order to transport the stage 21 supporting the substrate to a mounting position as a single reference position, X, Y of the X, Y, and Z axis directions orthogonal to each other. It is configured to be movable in the Y-axis direction. The head 23 is configured to be movable in the X, Y, and Z axis directions and to be rotatable in the θ direction around the Z axis, and has a function of crimping the chip to a predetermined position on the substrate on the stage 21. It is.
What consists of the stage 21, the table 22, and the head 23 mentioned above is provided in the mounting process which mounts a chip | tip on a board | substrate (temporary pressure bonding), for example. As this mounting process, for example, the mounting is performed on a substrate in which an adhesive such as ACF (Anisotropic Conductive Film) or NCF (Non-Conductive Film) is mounted in advance on the mounting portion of the substrate that receives the mounting of the chip. Examples include a step for mounting (temporary pressure bonding) the chip on the part via an adhesive. In general, as a pre-process of this mounting process, there is an adhesive mounting process in which an adhesive such as ACF or NCF is previously mounted on a mounting portion of a substrate on which a chip is to be mounted. There is a main press-bonding step in which main press-bonding is performed on a chip mounted (temporarily press-bonded) on a substrate.
Here, the operation of the alignment (alignment) fine adjustment in the mounting process described above will be described as an example. The table 22 moves the stage 21 supporting the substrate in the X and Y axis directions so as to be positioned at a single mounting position. The head 23 is moved to an upper position of the chip mounting position of the substrate of the stage 21 at the reference position in a state where the chip to be mounted on the substrate is sucked and held at the lower end thereof. The two-field camera is inserted between the substrate and the chip in the above-described state, and photographs the recognition mark related to the mounting position of the substrate located below and the recognition mark of the tip of the tip of the head 23 located above. . Based on the captured image data captured by the two-field camera, a correction signal for positioning the substrate and the chip is generated and sent to the head 23. Based on the correction signal, the head 23 is finely adjusted in the X and Y axis directions and the θ direction around the Z axis to perform fine adjustment of alignment. Thus, after fine adjustment of the alignment of the head 23, the two-field camera is retracted, the head 23 is lowered toward the substrate, the chip at the tip of the head 23 is brought into contact with the chip mounting position of the substrate, and is crimped. The chip was mounted on the chip mounting position of the substrate.
However, since the head 23 is configured to be driven not only in the Z-axis direction, which is a direction in which the chip is pressure-bonded, but also in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions for fine adjustment of alignment, The weight of the head 23 itself is increased, and there is a drawback in that a tilt twist is caused by insufficient rigidity of the frame of the head 23. Further, the head 23 has a drawback that vibration during movement occurs. Therefore, in order to reduce vibration during movement and the like, the sliding mechanism for sliding the head 23 has been strengthened, and the frame structure of the head 23 has been increased accordingly. As a result, alignment fine adjustment is limited by an increase in inertia when moving the head 23, and the alignment fine adjustment time is 7 seconds and the alignment accuracy is 7 micrometers, and it cannot be mounted at high speed and with high accuracy. Had drawbacks.
Further, along with the increase in size of the substrate, it has become necessary to pressure-bond chips to a plurality of positions on the large substrate. In the above-described mounting process, the stage 21 on the table 22 is placed on a prescribed plane. Since it is only transported so as to be located at one mounting position, a large substrate that needs to be crimped at several positions cannot be accommodated by moving the stage 21 side. It also had drawbacks.
Further, for example, a mounting process for mounting a chip on a flexible soft substrate represented by FPC (Flexible Printed Circuit) has been performed as follows. As shown in FIG. 6, suction ports 25 are provided in a plurality of locations on the entire surface of the stage 21 on which the soft substrate is placed, and the soft substrate FS is attached to the suction ports 25 on the entire surface of the stage 21. By adsorbing, the soft substrate FS is fixed to the stage 21. In this way, after the fine adjustment of the alignment on the head 23 side with respect to the soft substrate that is attracted and fixed to the stage 21, the head 23 is lowered and the chip adsorbed and held at the tip of the head 23 is softened. It is mounted (temporary pressure bonding) on the board. However, since the soft substrate FS is adsorbed and fixed on the entire surface of the stage 21, the soft substrate FS is wrinkled and floated, and the chip C is mounted in this state. It also had the disadvantage of causing
The present invention has been made in view of such drawbacks, and an object of the present invention is to provide a chip mounting apparatus capable of mounting a chip on a predetermined position of a substrate at high speed with high accuracy.
Another object of the present invention is to provide a chip mounting apparatus with improved production reliability free from chip mounting misalignment and adhesion error.
It is another object of the present invention to provide a chip mounting apparatus that can be applied to a large-sized substrate and has an increased degree of freedom in positioning the stage.
Disclosure of the invention
The present invention provides a chip mounting apparatus for mounting a chip at a predetermined position on a substrate, and has a function of holding the chip, and is configured to be movable in the Z-axis direction among the X, Y, and Z-axis directions orthogonal to each other. Head that has the function of pressing the chip to the substrate by moving in the Z-axis direction, and the function of holding the substrate, and can be driven in at least one of the X, Y-axis directions and the θ direction around the Z-axis A stage configured to be finely adjusted by being driven in a driveable direction among the X, Y, and θ directions so that the chip is mounted at a predetermined position on the substrate. It is characterized by comprising.
That is, according to the present invention, since the head is configured to move only in the Z-axis direction, the rigidity required for the device frame holding the head is reduced, and the weight of the head can be reduced. Due to the increased weight of the head, the stage can be driven in at least one of the X and Y axis directions and the θ direction around the Z axis for fine adjustment of alignment. The stage that is stable in the plane direction (the plane direction including the X axis and the Y axis) is driven in the driveable direction among the X axis, the Y axis, and the θ direction. Since fine adjustment is performed, it is possible to prevent generation of stage vibration during movement. Therefore, the chip can be mounted at a predetermined position on the substrate at high speed and with high accuracy.
In the chip mounting apparatus according to the present invention, preferably, the stage is configured to be movable in the X and Y axis directions and rotatable in the θ direction around the Z axis, and the chip held by the head is arranged. It is configured to be finely adjusted by being driven in the X-axis, Y-axis, and θ directions so as to be mounted at a predetermined position on the substrate. Therefore, the chip held by the head can be mounted at a high speed and with high accuracy at a predetermined position on the substrate.
In the chip mounting apparatus according to the present invention, preferably, a mounting portion for mounting the adhesive on the substrate, a mounting portion for mounting the chip on the substrate on which the adhesive is mounted, and a main pressure bonding to the chip mounted on the substrate A bonding part configured by the head and the stage is provided in at least one of the mounting part, the mounting part, and the main pressure bonding part, When the bonding portion is provided in the mounting portion, the head in the mounting portion is configured to attach an adhesive to the substrate. When the bonding portion is provided in the mounting portion, the head in the mounting portion. Shall hold the chip, and when the bonding part is provided in the main press-bonding part, the head in the main press-bonding part is to press-bond the chip on the substrate. And wherein the Rukoto. Therefore, in any of the adhesive mounting process, the mounting process, and the main pressing process, the adhesive, the chip, and the like can be mounted at a predetermined position on the substrate with high accuracy (mounting and main pressing).
In the chip mounting apparatus according to the present invention, the adhesive is, for example, an ACF (Anisotropic Conductive Film) or an NCF (Non-Conductive Film). Therefore, an adhesive such as ACF or NCF can be mounted on a predetermined position of the substrate at high speed and with high accuracy.
In the chip mounting apparatus according to the present invention, preferably, the stage is driven in the X-axis, Y-axis, and θ directions so that the chip is mounted at a predetermined first position on the substrate, and fine alignment is performed. And the lower stage that is driven only in the X-axis and Y-axis directions and moved to a mounting position different from the first position in a state where the lower stage is fixed after the alignment. Is provided with another upper stage. Therefore, a large substrate that needs to be crimped to multiple locations can be moved on the stage side, and the stage is configured so that it can be aligned at each multiple location. Can increase the degree of freedom of stage alignment.
In the chip mounting apparatus according to the present invention, when the substrate is a flexible soft substrate, the substrate preferably has a head that holds the chip and a stage that supports the soft substrate, and is mounted with an adhesive. A mounting portion for mounting the chip, and the stage of the mounting portion includes a first stage for supporting the mounting portion of the soft substrate on which the chip is to be mounted from the back surface, and a portion around the mounting portion of the soft substrate. A second stage different from the first stage, which is supported from the back surface thereof, so that the mounting part of the soft substrate is brought closer to the head than the surrounding part and the chip is pressure-bonded to the mounting part. The first stage is raised from the second stage, or the second stage is lowered from the first stage. Therefore, an optimal pull is given to the mounting portion of the soft substrate, chip mounting misalignment and adhesion error can be eliminated, and production reliability related to chip mounting can be improved.
In the chip mounting apparatus according to the present invention, it is preferable that the first stage in the stage of the mounting unit has a function of adsorbing the back surface of the mounting portion of the soft substrate. Therefore, the air between the first stage and the back surface of the mounting portion of the soft substrate can be removed, chip mounting misalignment and adhesion error can be eliminated, and production reliability related to chip mounting can be improved.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an alignment fine adjustment configuration in a chip mounting apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of each process of the chip mounting apparatus according to the present invention.
As shown in the figure, this chip mounting apparatus is provided with a bonding section 3 composed of a head 1 and a stage 2. The head 1 is configured to be movable only in the Z-axis direction among the X, Y, and Z-axis directions orthogonal to each other, and has a function of pressing the chip to the substrate S on the stage 2. The stage 2 supports the substrate S, and is disposed and supported on the table 4. The stage 2 is configured to be movable in the X and Y axis directions and to be rotatable in the θ direction around the Z axis, so that the chip is mounted at a predetermined position on the substrate S. It is configured to be finely adjusted by being driven in the axial and θ directions.
As the chip here, for example, IC chip, semiconductor chip, film chip, film tape carrier package, optical element component, surface mount component, wafer, etc. (Hereinafter referred to as chip C as appropriate). Further, an adhesive F is interposed between the chip C and the substrate S, and the chip C is pressed against the substrate S via the adhesive F, whereby the chip C is pressed against the substrate S. Examples of the adhesive F include ACF (Anisotropic Conductive Film) and ACP (Anisotropic Conductive Paste), NCF (Non-Conductive Film), NCP (Non-Conductive) and the like as anisotropic conductive films. . This anisotropic conductive film is a connecting material having the three functions of adhesion, conduction and insulation at the same time. By thermocompression bonding, it is electrically conductive in the thickness direction of the film and insulative in the surface direction. Is a polymer film having mechanical anisotropy, which is formed by kneading conductive fine particles in a polymer material having adhesion and insulation. NCF and NCP are connection materials in the form of a film or paste having an adhesion function and an insulating function. Examples of the substrate S include a liquid crystal substrate and other circuit boards, and also include a flexible soft substrate such as an FPC (Flexible Printed Circuit).
Further, as shown in FIG. 2, the chip mounting apparatus includes, for example, a mounting part 10 for performing an adhesive mounting process, a mounting part 11 for performing a mounting process, and a book for performing a main pressure bonding process. The crimping | compression-bonding part 12 is provided, and it is comprised so that an adhesive agent mounting process, a mounting process, and a main crimping process can be performed. The adhesive mounting process is a process in which an adhesive F such as ACF, ACP, NCF and NCP is mounted in advance on the mounting portion of the substrate S on which the chip C is to be mounted. The mounting process is a process of mounting (preliminary pressure bonding) the chip C on the substrate S on which the adhesive F is mounted. The chip C is mounted on the substrate S via the adhesive F. The main press-bonding process is a process of performing the main press-bonding on the chip C mounted (temporary press-bonded) on the substrate S. The mounting portion 10 for performing the adhesive mounting step, the mounting portion 11 for performing the mounting step, and the main pressing portion 12 for performing the main pressing step include, for example, the stage 2 and the head 1 described above. The bonding parts 3 to be configured are individually provided.
Here, for example, an alignment fine adjustment operation in the above-described mounting (temporary pressure bonding) step will be described. The stage 2 supports a substrate S on which the chip C is mounted. The head 1 holds a chip C to be mounted at the lower end thereof. The substrate S supported by the stage 2 is one in which the adhesive F is mounted in advance on the mounting position of the substrate S on which the chip C is to be mounted by the mounting unit 10 described above. The stage 2 is moved in the X and Y axis directions so that the mounting position where the chip C is to be mounted is positioned below the chip C held by the head 1. The two-field camera 5 as the recognition means is inserted between the substrate S and the chip C in the above-described state, and a recognition mark relating to the mounting position of the substrate S positioned below, and the tip of the head 1 positioned above. The recognition mark of chip C is photographed. The recognition marks provided on the chip C and the substrate S mentioned here are all forms that can be recognized as marks for alignment purposes, such as holes, grooves, printing, and intake holes, regardless of their sizes and types. Is included. A correction signal for alignment between the substrate S and the chip C is generated based on the captured image data captured by the two-field camera 5 and sent to the stage 2. The stage 2 is finely adjusted in alignment in the X and Y axis directions and the θ direction around the Z axis based on the correction signal. In this way, after the stage 2 is aligned and finely adjusted, the two-field camera 5 is retracted, the head 1 is lowered toward the substrate S (Z-axis direction), and the chip C at the tip of the head 1 is placed on the substrate S. The chip C is mounted on the chip mounting position of the substrate S (temporary pressure bonding) by contacting the chip mounting position and temporarily pressing the chip C.
As described above, since the head 1 is configured to move only in the Z-axis direction, the rigidity required for the frame of the head 1 is reduced, the weight of the head 1 can be reduced, and the stage 2 is Since it is configured so that it can be driven in the θ direction around the X and Y axes and the Z axis so that fine adjustment of the alignment can be performed, it is possible to eliminate restrictions such as an increase in inertia caused by an increase in the weight of the head 1. The stage 2 that is stable in the plane direction (the plane direction including the X axis and the Y axis) is driven in the driveable direction of the X axis, the Y axis, and the θ direction to perform fine adjustment of the position, so that the movement is performed. Occurrence of vibration of the stage 2 at the time can be prevented. Therefore, the chip C can be mounted at a predetermined position on the substrate S at high speed with high accuracy.
Specifically, the alignment fine adjustment time in the conventional example is 7 seconds, but the alignment fine adjustment time in the present invention is 3.2 seconds, which can be significantly shortened compared to the conventional case. In addition, although the alignment accuracy in the conventional example is 7 μm (micrometer), the alignment accuracy in the present invention is 3.6 μm (micrometer), which can greatly improve the alignment accuracy compared to the conventional case. it can. Therefore, the fine alignment adjustment in the present invention is excellent in that it can be shortened to about half of the conventional time and can be improved to about double accuracy.
In addition, submicron mounting of optical elements on a silicon substrate in an optical module that becomes an optical / electrical interface as a large capacity means with the development of multimedia, and submicron mounting for further increase in the density of integrated circuits. It became a foothold that made possible. As described above, the fine adjustment of the alignment in the planar direction is performed by the stage 2 on the stable table 4, thereby eliminating the influence of the weight increase due to the rigidity enhancement.
In the above description, the case where the bonding part 3 is provided in the mounting part 11 has been described as an example. However, even in the case where the bonding part 3 is provided in the mounting part 10 and the main pressure bonding part 12, the same applies. Has an effect. For example, in the case where the bonding unit 3 is provided in the mounting unit 10, the head 1 in the mounting unit 10 corresponds to one that mounts the adhesive F on the substrate S. By doing so, the adhesive F such as ACF, ACP, NCF and NCP can be mounted at a predetermined mounting position on the substrate S at high speed and with high accuracy. In the case where the bonding part 3 is provided in the main pressure bonding part 12, the head 1 in the main pressure bonding part 12 corresponds to one that performs the main pressure bonding of the chip C on the substrate S. By doing so, it is possible to position the chip C on the predetermined chip C on the substrate S at high speed and with high accuracy, and the chip C can be finally bonded.
In the above description, the stage 2 is configured to be movable in the X, Y axis directions and the θ direction around the Z axis so as to perform fine adjustment of the alignment. It can be driven in at least one of the X, Y axis directions and the θ direction around the Z axis, and can be driven in the driveable direction of the X axis, Y axis, and θ directions for fine alignment. You may comprise so that it can do.
The stage 2 described above is a means having a function of holding the substrate, and as means for holding the substrate, suction holding means by suction holes, electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding by magnets, magnetism, etc. Any holding means may be employed as long as it is a means for holding the substrate, such as a means, a mechanical means for sandwiching or pressing the substrate by a plurality of or single movable claws. The shape of the stage 2 includes a planar shape that holds the entire back surface of the substrate, a hollow frame shape that holds the entire peripheral edge of the substrate, and a part of the peripheral edge of the substrate. Any shape that can hold the substrate, such as a U-shaped frame shape that holds the substrate, may be used.
Next, the case where the above-described stage 2 is configured as described later and the chip C is mounted on the substrate S (temporary pressure bonding) will be described below with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing an alignment fine adjustment configuration in another example of the chip mounting apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the stage 2 is driven in the X-axis, Y-axis, and θ directions so that the chip C is mounted (preliminary pressure bonding) on the predetermined first position of the substrate S, and fine adjustment of the alignment is performed. And the lower stage 2a in which the lower stage 2a is fixed and is driven only in the SX axis and SY axis directions, which are equivalent to the X axis and Y axis directions, and is separated from the first position. And an upper stage 2b that is separate from the lower stage 2a. This stage 2 has an upper and lower two-stage structure of a lower stage 2a and an upper stage 2b. Therefore, the stage 2 is configured such that a large substrate that needs to be temporarily crimped to the chip C at a plurality of positions is moved on the stage 2 side and can be finely adjusted for each of the plurality of positions. Therefore, it is possible to deal with a large substrate, and the degree of freedom in positioning the stage 2 can be increased.
Here, the case where the stage 2 having the upper and lower two-stage structure shown in FIG. 3 is provided in the mounting portion 11 that temporarily press-bonds the chip C to the substrate S has been described. The upper and lower two-stage stage 2 may be provided in the main pressure bonding 12 for pressure bonding or the mounting portion 10 for mounting the adhesive F on the substrate S. Needless to say, this case also has the same effect as described above.
The above-described upper stage 2b is a means having a function of holding the substrate. As means for holding the substrate, suction holding means by suction holes, electrostatic holding means by static electricity, magnetism by magnets, magnetism, etc. Any holding means may be employed as long as it is a means for holding the substrate, such as a holding means or a mechanical means for sandwiching or holding the substrate by a plurality or a single movable claw. Further, the upper stage 2b has a planar shape that holds the entire back surface of the substrate, a hollow frame shape that holds the entire peripheral edge of the substrate, and a part of the peripheral edge of the substrate. Any shape that can hold the substrate, such as a U-shaped frame shape that holds the substrate, may be used.
Next, the above-described stage 2 is configured as described later, and a case where the chip C is mounted (temporary pressure bonding) on a flexible soft substrate FS as the substrate S will be described with reference to FIGS. 1 and 4. This will be described below. FIG. 4 is a schematic side view showing a method of fixing a soft substrate on the stage according to the present invention.
As shown in FIGS. 1 and 4, the stage 2 includes a backup stage 6 as a first stage that supports the mounting portion of the soft substrate FS on which the chip C is to be mounted (temporarily press-bonded) from the back surface thereof, A second stage 7 separate from the backup stage 6 that supports a portion around the mounting portion of the soft substrate FS from the back surface thereof is provided, and the mounting portion of the soft substrate FS is brought closer to the head 1 than the surrounding portion. Thus, the backup stage 6 is configured to be raised above the second stage 7 so that the chip C is pressure-bonded to the mounting site. Further, the backup stage 6 has a function of adsorbing the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS. As shown in FIG. 4, the backup stage 6 is provided with fine through holes 8 for sucking air. Note that this suction function of the backup stage 6 may be omitted if not necessary.
As described above, the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS can be pushed up by the backup stage 6 each time, and an optimal pull is given to the mounting portion of the soft substrate FS, and the mounting portion of the backup stage 6 and the soft substrate FS Air between the back surface is removed, wrinkles and floating at the mounting portion of the soft substrate FS can be eliminated, mounting displacement of the chip C and adhesion error can be eliminated, and production reliability related to mounting of the chip C is improved. be able to.
In the above description, as shown in FIG. 1, the backup stage 6 as the first stage has a quadrangular shape on the contact surface with the soft substrate FS. Various shapes may be adopted so as to give a desired tensile force to the mounting portion of the soft substrate FS by making other shapes.
In the above description, as shown in FIG. 1, the stage 2 has a single-stage structure composed of a backup stage 6 and a second stage 7 as the first stage. As shown in FIG. 3, the lower stage 2a and the upper stage 2b have a two-stage upper and lower structure, the lower stage 2a is provided with the backup stage 6 shown in FIG. 4, and the upper stage 2b is shown in FIG. A second stage 7 may be provided. Also in this case, the soft substrate FS is adopted as the substrate on which the chip C is to be mounted (temporary pressure bonding). Therefore, the soft substrate FS is held on the upper stage 2b shown in FIG. Will be. In FIG. 3, the backup stage 6 of the lower stage 2a and the second stage 7 of the upper stage 2b are positioned below the substrate S that is replaced with the soft substrate FS as described above. Although not shown, the lower stage 2a has a backup stage 6 that can move in the Z direction, and a hollow portion where the backup stage 6 can move, and the upper stage 2b is a backup stage of the lower stage 2a. 6 has a movable hollow portion. Since the upper stage 2b moves in the SX axis and SY axis directions, measures are taken to prevent the backup stage 6 from hitting the upper stage 2b. For example, the hollow portion of the upper stage 2b is formed large enough to prevent the backup stage 6 from hitting, so that the upper stage 2b is not positioned on the backup stage 6, and the upper stage 2b is placed on the SX axis and SY axis. When moving in the direction, the backup stage 6 is moved down in the Z direction and separated from the soft substrate FS to take measures.
Therefore, a large substrate that needs to be temporarily pressure-bonded to a plurality of positions can be moved on the stage 2 side, and can be finely adjusted for each of the plurality of positions. And the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS can be pushed up by the backup stage 6 each time, and the optimal tension is given to the mounting portion of the soft substrate FS. Air between the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS is removed, and wrinkles and floating in the mounting portion of the soft substrate FS can be eliminated, and mounting misalignment and adhesion error of the chip C can be eliminated. Production reliability related to mounting can be improved.
In the above description, the backup stage 6 is raised above the second stage 7, but the second stage 7 is lowered below the backup stage 6 so that the mounting portion of the soft substrate FS The chip C may be pressed against the mounting part closer to the head 1 than the part.
In the above description, the mounting unit 11 includes the stage 2 (including a single-stage structure or an upper and lower two-stage structure) including the backup stage 6 as the first stage and the second stage 7. Although the case has been described as an example, the same effect can be obtained even when the stage 2 composed of the backup stage 6 and the second stage 7 is provided in the mounting portion 10 and the main pressure bonding portion 12.
When the stage 2 composed of the backup stage 6 and the second stage 7 described above is provided in the mounting unit 10, for example, the stage 2 is configured as described below. The stage 2 of the mounting unit 10 includes a backup stage 6 as a first stage that supports a mounting portion of the soft substrate FS to which the adhesive F is to be mounted from the back surface, and a portion around the mounting portion of the soft substrate FS. A second stage 7 different from the backup stage 6 supported from the back surface is provided, and the attachment portion of the soft substrate FS is brought closer to the head 1 than the surrounding portion so as to press the adhesive F to the attachment portion. In addition, the backup stage 6 may be raised from the second stage 7 or the second stage 7 may be lowered from the backup stage 6. By doing this, the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS can be pushed up by the backup stage 6 each time, and an optimal pull is given to the mounting portion of the soft substrate FS, and the mounting portion of the backup stage 6 and the soft substrate FS The air between the back surface is removed, wrinkles and floating at the mounting part of the soft substrate FS can be eliminated, the mounting deviation of the adhesive F and the bonding error can be eliminated, and the production reliability regarding the mounting of the adhesive F Can be increased.
Further, when the stage 2 constituted by the backup stage 6 and the second stage 7 described above is provided, for example, in the main crimping section 12, the stage 2 is configured as described below. The stage 2 of the main press-bonding portion 12 includes a backup stage 6 as a first stage that supports the main press-bonding portion of the soft substrate FS to which the chip C is to be main-pressed from the back surface, and the periphery of the main press-bonding portion of the soft substrate FS. The second stage 7 separate from the backup stage 6 is supported from the back surface thereof, and the main pressure-bonding part of the soft substrate FS is pressed closer to the head 1 than the surrounding parts and is backed up. The stage 6 may be raised from the second stage 7 or the second stage 7 may be lowered from the backup stage 6. In addition, the back-up stage 6 of the mounting unit 10 has a function of sucking the back surface of the mounting portion of the soft substrate FS, or the back-up stage 6 of the main press-bonding unit 12 has a function of sucking the back surface of the main press-bonding portion of the soft substrate FS. May be provided. By doing so, the back surface of the main press-bonding portion of the soft substrate FS can be pushed up by the backup stage 6 each time, and the optimum pulling is given to the main press-bonding portion of the soft substrate FS, and the book of the backup stage 6 and the soft substrate FS. Air between the back surface of the press-bonded portion is removed, wrinkles and floating at the main press-bonded portion of the soft substrate FS can be eliminated, and the main-bonding misalignment and the final press-bonding error of the chip C can be eliminated. Production reliability related to crimping can be increased.
Further, the second stage 7 described above is constituted by a frame-type stage having a hollow shape and provided with a plurality of air intake holes on the mounting surface side of the soft substrate FS, for example, and the peripheral edge of the soft substrate FS. The soft substrate FS is held by sucking and holding all of the above, but instead of the suction holding means by the suction holes, the soft substrate FS such as electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding means by magnets, magnetism, etc. Any holding means may be adopted as long as it is a means for holding the frame, and a frame-type stage having a U-shape or the like may be adopted.
In the embodiment described above, the two-field camera is adopted as the recognition means, but the recognition means is not limited to this. For example, a CCD (Charge Coupled Device) camera, an infrared camera, an X-ray Any recognition means can be used as long as it can recognize the recognition marks located above and below, regardless of the type and size, such as a camera or a sensor. This recognition means may be a single recognition means capable of recognizing the recognition marks located above and below, or the first recognition means for recognizing the recognition marks located above and the first recognition means. It may be configured by a second recognition unit that recognizes a recognition mark positioned below, which is independent from the recognition unit.
In addition, a detachable / replaceable attachment is provided on the front end side of the head 1 in the above-described embodiment, that is, the tool pressing surface side in consideration of the mounting component space on the mounting substrate, and the chip is held on the pressing surface side of the attachment. You may make it.
Further, in the above-described embodiment, the head 1 employs the suction holding means by the intake holes so as to hold the chip on the tip side, that is, the tool pressing surface side (including the attachment pressing surface side). Any holding means can be used as long as it is a means to hold the chip, such as electrostatic holding means by static electricity, magnetic holding means by magnets or magnetism, and mechanical means to sandwich or hold the chip by a plurality or single movable claw. It doesn't matter.
In addition, the “chip mounting apparatus” in the present invention refers to an apparatus having a broad concept including, for example, a chip mounting apparatus for mounting a chip and a chip bonding apparatus having a heating and pressing process. Is.
Industrial applicability
As described above, the chip mounting apparatus according to the present invention can mount a chip at a predetermined position on a substrate at high speed and with high accuracy, and a chip such as a semiconductor chip can be mounted at predetermined positions on various substrates such as a liquid crystal substrate and other circuit boards. It is suitable for mounting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an alignment fine adjustment configuration in a chip mounting apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of each process of the chip mounting apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an alignment fine adjustment configuration in another example of the chip mounting apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic side view showing a method of fixing a soft substrate on the stage according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an alignment fine adjustment structure in a conventional chip mounting apparatus.
FIG. 6 is a schematic side view showing a method of fixing a soft substrate on a conventional stage.

Claims

In a chip mounting apparatus for mounting a chip at a predetermined position on a substrate,
A head having a function of holding a chip and configured to be movable in the Z-axis direction among X, Y, and Z-axis directions orthogonal to each other, and having a function of pressure-bonding the chip to the substrate by moving in the Z-axis direction When,
It has a function of holding the substrate, and is configured to be driven in at least one of the X, Y axis directions and the θ direction around the Z axis, so that the chip is mounted at a predetermined position on the substrate. A stage configured to be driven in a drivable direction of the axis and the θ direction to perform fine adjustment of alignment ;
The stage is
A lower stage that is driven in the X-axis, Y-axis, and θ directions so that the chip is mounted at a predetermined first position on the substrate, and fine alignment is performed;
After the alignment, with the lower stage fixed, the upper stage is driven only in the X-axis and Y-axis directions and is moved to a mounting position different from the first position. And a chip mounting apparatus.

In a chip mounting apparatus for mounting a chip at a predetermined position on a substrate,
It has a function to hold the chip and is configured to be movable in the Z-axis direction among the X, Y, and Z-axis directions orthogonal to each other. By moving in the Z-axis direction, the chip is crimped to a flexible soft substrate A head having a function of causing
It has a function of holding a soft substrate and is configured to be driven in at least one of the X, Y axis directions and the θ direction around the Z axis, so that the chip is mounted at a predetermined position on the soft substrate. , A stage configured to be driven in a drivable direction of the Y axis and the θ direction to perform fine adjustment of alignment ;
A mounting part for mounting a chip on a soft substrate with an adhesive,
A bonding part composed of the head and the stage is provided in the mounting part,
The stage of the mounting unit includes a first stage that supports a mounting part of a soft substrate on which a chip is to be mounted from the back surface thereof,
A second stage different from the first stage for supporting a part around the mounting part of the soft substrate from the back surface;
The first stage is raised above the second stage so that the mounting part of the soft substrate is closer to the head than the surrounding part and the chip is pressure-bonded to the mounting part, or the second stage is A chip mounting apparatus, wherein the chip mounting apparatus is lowered from the first stage .

The chip mounting apparatus of Claim 2 WHEREIN: The said 1st stage is provided with the function to adsorb | suck the back surface of the mounting site | part of a soft board | substrate.

4. The chip mounting apparatus according to claim 2 , wherein the adhesive is an ACF (Anisotropic Conductive Film) or an NCF (Non-Conductive Film). 5.

5. The chip mounting apparatus according to claim 2 , wherein the stage is configured to be movable in the X and Y axis directions and rotatable in the θ direction around the Z axis, and the head. A chip mounting apparatus configured to be finely adjusted by being driven in the X-axis, Y-axis, and θ directions so that the chip held on the substrate is mounted at a predetermined position on the substrate. .