JP6692376B2 - Electronic component mounting apparatus and mounting method, and package component manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電子部品の実装装置と実装方法、およびパッケージ部品の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an electronic component mounting apparatus and mounting method, and a package component manufacturing method.
従来から、CSP(Chip Size Package)やBGA(Ball Grid Array)等のように、インターポーザ基板(中継用基板)を用いて行われる半導体パッケージの製造プロセスが知られている。これとは別に、インターポーザ基板を用いずに、半導体チップ毎に分割することなくウエーハ状態のままでパッケージ化を行うウエーハレベルパッケージ(Wafer Level Package:WLP)と呼ばれる製造プロセスが知られている。WLPは、インターポーザ基板を使用しない分、半導体パッケージの薄型化や製造コストが低減できるというような利点を有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a manufacturing process of a semiconductor package using an interposer substrate (relay substrate) such as CSP (Chip Size Package) and BGA (Ball Grid Array) is known. Apart from this, there is known a manufacturing process called a wafer level package (WLP) in which a semiconductor chip is packaged in a wafer state without being divided into semiconductor chips without using an interposer substrate. The WLP has an advantage that the semiconductor package can be thinned and the manufacturing cost can be reduced because the interposer substrate is not used.
WLPでは、半導体チップの電極パッドが形成されている面上の領域をはみ出さないように、半導体チップ上に半導体パッケージのI/O端子を含む再配線層を形成する、ファンイン・ウエーハレベルパッケージ(fan in−WLP:FI−WLP)が知られている。また近年においては、半導体チップの領域をはみ出して半導体パッケージのI/O端子を含む再配線層を形成するファンアウト・ウェハレベルパッケージ(fan out−WLP:FO−WLP))も提案されている。FO−WLPは、1つのパッケージ内にRAM、フラッシュメモリ、CPU等の半導体チップやダイオード、コンデンサ等の複数種類の電子部品を搭載したマルチチップパッケージ(Multi Chip Package:MCP)にも適用可能であるために注目されている。 In WLP, a fan-in-wafer level package in which a rewiring layer including I / O terminals of a semiconductor package is formed on a semiconductor chip so as not to overflow an area on a surface of a semiconductor chip on which electrode pads are formed. (Fan in-WLP: FI-WLP) is known. Further, in recent years, a fan-out wafer level package (fan-WLP: FO-WLP) has been proposed in which a rewiring layer including an I / O terminal of a semiconductor package is formed by protruding from a region of a semiconductor chip. The FO-WLP can also be applied to a multi-chip package (Multi Chip Package: MCP) in which a semiconductor chip such as a RAM, a flash memory, and a CPU, or a plurality of types of electronic components such as a capacitor are mounted in one package. Has been attracting attention.
ここで、MCPとは上述したように、1つのパッケージ内に複数種類の電子部品を搭載したものである。このようなMCPにおいては、同一パッケージに搭載する電子部品個々の実装位置のずれが、そのパッケージの電気的特性に相互に影響を及ぼすため、それぞれの電子部品の実装に高い位置精度が要求されている。前述したインターポーザ基板を用いて行なわれる半導体パッケージの製造プロセスでは、インターポーザ基板上の各実装領域に位置認識用のアライメントマークが設けられているので、実装領域毎にアライメントマークを認識して電子部品を実装領域に位置決めし、実装する方式(以下、ローカル認識方式と呼ぶ)を適用することで、高い位置精度での実装を実現している。 Here, the MCP is one in which a plurality of types of electronic components are mounted in one package, as described above. In such an MCP, the displacement of the mounting position of each electronic component mounted in the same package mutually affects the electrical characteristics of the package, and thus high positional accuracy is required for mounting each electronic component. There is. In the semiconductor package manufacturing process performed using the interposer substrate described above, since alignment marks for position recognition are provided in each mounting region on the interposer substrate, the alignment mark is recognized for each mounting region and electronic parts are mounted. By positioning in the mounting area and applying a method (hereinafter referred to as a local recognition method), mounting with high positional accuracy is realized.
FO−WLPの製造プロセスでは、まず支持基板上に複数の半導体チップを間隔をあけた状態で行列状に実装し、その後半導体チップ間の隙間を樹脂で封止して複数の半導体チップを一体化することで、あたかも半導体製造プロセスで形成されるウエーハのように成形された擬似ウエーハを形成する。この擬似ウエーハ上に、I/O端子を設けるための再配線層を形成する。複数の半導体チップを樹脂封止して一体化した後は、支持基板は剥がされて除去される。しかしながら、FO−WLPでMCPを製造しようとした場合、支持基板上には半導体チップを実装する実装領域毎に位置認識に用いることができるような画像認識可能なパターンが存在しないため、インターポーザ基板に対して行っていたようなローカル認識方式を適用することは実用的ではない。 In the manufacturing process of FO-WLP, first, a plurality of semiconductor chips are mounted in a matrix on a supporting substrate in a spaced state, and then the gaps between the semiconductor chips are sealed with a resin to integrate the plurality of semiconductor chips. By doing so, a pseudo wafer formed like a wafer formed in a semiconductor manufacturing process is formed. A rewiring layer for forming I / O terminals is formed on this pseudo wafer. After the plurality of semiconductor chips are resin-sealed and integrated, the support substrate is peeled off and removed. However, when an MCP is manufactured by FO-WLP, there is no image recognizable pattern that can be used for position recognition for each mounting area on which a semiconductor chip is mounted on the support substrate. It is not practical to apply the local recognition method as used for the above.
ローカル認識が行えない場合、支持基板の外形位置や基板全体の位置を示すアライメントマークを認識することで支持基板の全体位置を認識し、この支持基板の全体位置を頼りに支持基板上の各実装領域に半導体チップを実装する方式(以下、グローバル認識方式と呼ぶ)を適用することになる。また、MCPでの半導体チップの実装位置のずれは、例えば標準的な電極パッドの径(20μm)と形成ピッチ(35μm)を有する半導体チップを考えた場合、半導体チップの端子と再配線層により形成される端子との接触面積の確保や隣接する端子との接触を回避する上で、±5μm以下に抑えることが望まれる。 When local recognition cannot be performed, the overall position of the supporting substrate is recognized by recognizing the outer shape position of the supporting substrate and the alignment mark indicating the position of the entire substrate, and each mounting on the supporting substrate is performed by relying on the entire position of the supporting substrate. A method of mounting a semiconductor chip on the area (hereinafter referred to as a global recognition method) will be applied. In addition, the displacement of the mounting position of the semiconductor chip in the MCP is formed by the terminals of the semiconductor chip and the rewiring layer when a semiconductor chip having a standard electrode pad diameter (20 μm) and a formation pitch (35 μm) is considered. In order to secure a contact area with a terminal to be formed and to avoid contact with an adjacent terminal, it is desired to suppress the thickness to ± 5 μm or less.
しかしながら、インターポーザ基板等の実装領域毎にアライメントマークを有する基板に半導体チップを実装するための実装装置を、グローバル認識方式の設定を施し、FO−WLPの製造プロセスにそのまま用いてみたところ、実装精度に±5μmを超える実装誤差が生じてしまい、実装領域毎にアライメントマークが設けられていない支持基板に精度よく半導体チップを実装することはできなかった。このため、グローバル認識方式を適用したFO−WLPの製造プロセスにおいて、±5μm以下の位置精度で半導体チップを実装できる実装装置は存在していない。 However, when a mounting device for mounting a semiconductor chip on a substrate having an alignment mark for each mounting area such as an interposer substrate is set to the global recognition method and used as it is in the FO-WLP manufacturing process, the mounting accuracy is In this case, a mounting error exceeding ± 5 μm occurred, and it was not possible to mount the semiconductor chip on the supporting substrate that is not provided with the alignment mark for each mounting region with high accuracy. Therefore, in the FO-WLP manufacturing process to which the global recognition method is applied, there is no mounting device capable of mounting a semiconductor chip with a positional accuracy of ± 5 μm or less.
実装精度を向上させるだけであれは、FO−WLPの製造プロセスに用いる支持基板に、各実装領域に対応させてアライメントマークを予め設けておき、ローカル認識方式を適用することが考えられる。しかしながら、FO−WLPの支持基板は、擬似ウエーハを形成した後、擬似ウエーハから剥がされて除去されるものであり、製品としては用いられない。このような支持基板のために、マークを形成する設備および工程を設けることは、設備費用、設備の設置スペース、工程数等の増加を招くだけでなく、実装工程においても半導体チップを実装する毎にローカルマークを認識する動作が必要となり、1つの半導体チップの実装工程時間も増加する。このような点から、ローカル認識方式の適用は半導体パッケージの製造コストを増加させ、WLPの利点を損なうことになる。 To improve the mounting accuracy, it is conceivable to provide alignment marks in advance on the supporting substrate used in the FO-WLP manufacturing process so as to correspond to the respective mounting regions, and apply the local recognition method. However, the FO-WLP support substrate is peeled off from the pseudo wafer after the pseudo wafer is formed, and is not used as a product. Providing equipment and processes for forming marks for such a support substrate not only increases equipment costs, equipment installation space, the number of steps, etc., but also increases the mounting process every time a semiconductor chip is mounted. Therefore, the operation for recognizing the local mark is required, and the mounting process time for one semiconductor chip also increases. From such a point, the application of the local recognition method increases the manufacturing cost of the semiconductor package and impairs the advantages of WLP.
また、半導体チップの実装誤差に対応するため、半導体チップの実装誤差を考慮して再配線層の形成を行う技術が提案されている。この技術は、擬似ウエーハに再配線層の回路パターンを露光する際、露光に先立って擬似ウエーハ上の各半導体チップの実装誤差(理想位置からの位置ずれ)を予め個別に測定しておき、露光用のレーザ光を半導体チップ毎に走査するときに、描画データに含まれる各回路パターンの位置情報を露光対象の半導体チップの実装誤差に基づいて補正するものである。この技術は1つの半導体パッケージに1つの半導体チップを組み込むシングルチップパッケージには適用可能である。しかしながら、MCPの場合、回路パターンの描画データはパッケージ単位で作成されるため、同一パッケージ内での半導体チップ間の相対的な位置ずれが生じた場合には、描画する回路パターンの位置情報を補正するだけでは対応できない。 Further, in order to cope with the mounting error of the semiconductor chip, a technique of forming the rewiring layer in consideration of the mounting error of the semiconductor chip has been proposed. In this technique, when the circuit pattern of the redistribution layer is exposed on the pseudo wafer, the mounting error (displacement from the ideal position) of each semiconductor chip on the pseudo wafer is individually measured in advance and the exposure is performed. When scanning the semiconductor laser beam for each semiconductor chip, the positional information of each circuit pattern included in the drawing data is corrected based on the mounting error of the semiconductor chip to be exposed. This technique can be applied to a single chip package in which one semiconductor chip is incorporated in one semiconductor package. However, in the case of the MCP, since the drawing data of the circuit pattern is created in package units, when the relative displacement between the semiconductor chips in the same package occurs, the position information of the drawing circuit pattern is corrected. You can't just do it.
さらに、FO−WLPの製造プロセスに用いられる実装装置には、半導体チップの実装時間を短縮することが求められる。すなわち、疑似ウエーハ上の再配線層の形成工程は、通常1枚の疑似ウエーハに対して一括して行われるのに対し、支持基板に対する半導体チップの実装工程は、半導体チップ1個ずつ実施される。これらの処理時間を考慮すると、再配線層の形成工程に比べて半導体チップの実装工程の方が時間を要することになるため、半導体チップの実装時間を短縮することが求められる。実装時間を短縮するだけであれば、複数の実装ヘッドを有する実装装置を適用することが考えられる。しかしながら、単に複数の実装ヘッドを適用しただけでは、実装ヘッド毎に生じる移動誤差の影響によって、半導体チップの実装精度がさらに低下してしまう。このように、FO−WLPの製造プロセスに用いられる実装装置には、半導体チップ等の電子部品の実装精度の向上と実装時間の短縮とを両立させることが求められている。 Further, the mounting apparatus used in the FO-WLP manufacturing process is required to shorten the mounting time of the semiconductor chip. That is, the process of forming the redistribution layer on the pseudo wafer is usually performed collectively for one pseudo wafer, whereas the process of mounting the semiconductor chips on the support substrate is performed one semiconductor chip at a time. .. Considering these processing times, the semiconductor chip mounting process requires more time than the rewiring layer forming process, so that it is necessary to shorten the semiconductor chip mounting time. If only the mounting time is shortened, it is possible to apply a mounting device having a plurality of mounting heads. However, simply applying a plurality of mounting heads further reduces the mounting accuracy of the semiconductor chip due to the influence of the movement error that occurs in each mounting head. As described above, the mounting apparatus used in the manufacturing process of the FO-WLP is required to improve the mounting accuracy of electronic components such as semiconductor chips and shorten the mounting time.
本発明が解決しようとする課題は、実装領域毎に位置検出用のマーク等のパターンが形成されていない支持基板であっても、各実装領域に半導体チップ等の電子部品を精度よく、かつ効率よく実装することを可能にした電子部品の実装装置と実装方法、およびそのような実装方法を適用したパッケージ部品の製造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an electronic component such as a semiconductor chip in each mounting region accurately and efficiently even if the mounting substrate is not formed with a pattern such as a mark for position detection for each mounting region. An object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus and a mounting method that enable good mounting, and a package component manufacturing method to which such a mounting method is applied.
実施形態の電子部品の実装装置は、電子部品が実装される複数の実装領域を有する支持基板が載置されるステージと、前記複数の実装領域が一定の実装位置に順に位置付けられるように、前記ステージを移動させるステージ移動機構とを備えるステージ部と、
それぞれ前記電子部品を保持して前記支持基板の前記実装領域に実装する第1および第2の実装ヘッドと、前記電子部品を保持した前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させる実装ヘッド移動機構とを備える実装部と、
前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する第1の認識部と、
前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識する第2の認識部と、
前記ステージ移動機構による前記ステージの移動位置誤差を補正する補正データを記憶する記憶部と、
前記第1の認識部により認識した前記支持基板の位置データと前記第2の認識部により認識した前記電子部品の位置データと前記補正データとに基づいて、前記ステージと前記第1および第2の実装ヘッドの移動を制御する制御部と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識する第3の認識部を具備し、
前記制御部は、前記第3の認識部により認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する。
An electronic component mounting apparatus according to an embodiment includes a stage on which a support substrate having a plurality of mounting areas on which electronic components are mounted is placed, and the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions, A stage unit including a stage moving mechanism for moving the stage;
First and second mounting heads that respectively hold the electronic component and mount the electronic component in the mounting area of the support substrate, and the first and second mounting heads that hold the electronic component at the fixed mounting position. A mounting unit including a mounting head moving mechanism that moves alternately,
A first recognition unit that recognizes an entire position of the support substrate placed on the stage;
A second recognition unit that recognizes a position of the electronic component held by the first or second mounting head;
A storage unit for storing correction data for correcting a moving position error of the stage by the stage moving mechanism;
Based on the position data of the support substrate recognized by the first recognition unit, the position data of the electronic component recognized by the second recognition unit, and the correction data, the stage and the first and second And a control unit for controlling the movement of the mounting head ,
Further, a third recognizing unit for individually recognizing the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position is provided,
The control unit corrects the positional deviation between the first mounting head and the second mounting head based on the position data of the first and second mounting heads recognized by the third recognizing unit. ..
実施形態の電子部品の実装方法は、電子部品が実装される複数の実装領域を有する支持基板が載置されるステージの移動位置誤差を取得し、前記移動位置誤差を補正する補正データを記憶部に記憶させる工程と、
前記ステージ上に前記支持基板を載置すると共に、前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する工程と、
前記支持基板の位置認識工程により得た前記支持基板の位置データと前記補正データとに基づいて前記ステージの移動を補正しつつ、前記複数の実装領域が一定の実装位置に順に位置付けられるように、前記ステージを移動させる工程と、
第1および第2の実装ヘッドで前記電子部品を交互に受け取り、前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識すると共に、認識した前記電子部品の位置データに基づいて前記第1および第2の実装ヘッドの移動を補正しつつ、前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させ、前記第1および第2の実装ヘッドにより前記電子部品を、前記一定の実装位置に順に位置づけられた前記実装領域に交互に実装する工程と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識し、認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する工程を具備する。
The electronic component mounting method of the embodiment acquires a movement position error of a stage on which a support substrate having a plurality of mounting areas on which the electronic component is mounted is placed, and stores correction data for correcting the movement position error. And the process of memorizing
Placing the support substrate on the stage and recognizing the entire position of the support substrate placed on the stage;
While correcting the movement of the stage based on the position data of the support substrate and the correction data obtained by the step of recognizing the position of the support substrate, the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions, Moving the stage,
The first and second mounting heads alternately receive the electronic component, recognize the position of the electronic component held by the first or second mounting head, and based on the recognized position data of the electronic component. While correcting the movement of the first and second mounting heads, the first and second mounting heads are alternately moved to the fixed mounting position, and the electronic components are moved by the first and second mounting heads. And a step of alternately mounting the parts in the mounting areas sequentially positioned at the fixed mounting position ,
Further, the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position are individually recognized, and the first position of the first and second mounting heads is recognized based on the recognized position data of the first and second mounting heads. The method further comprises the step of correcting the positional deviation between the mounting head and the second mounting head.
実施形態のパッケージ部品の製造方法は、複数の実装領域を有する支持基板における前記複数の実装領域のそれぞれに電子部品を実装する工程と、前記複数の実装領域に実装された前記電子部品を一括して封止することにより疑似ウエーハを形成する工程と、前記疑似ウエーハの前記電子部品上に再配線層を形成することによりパッケージ部品を製造する工程とを具備するパッケージ部品の製造方法であって、
前記電子部品の実装工程は、
前記支持基板が載置されるステージの移動位置誤差を取得し、前記移動位置誤差を補正する補正データを記憶部に記憶させる工程と、
前記ステージ上に前記支持基板を載置すると共に、前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する工程と、
前記支持基板の位置認識工程により得た前記支持基板の位置データと前記補正データとに基づいて前記ステージの移動を補正しつつ、前記複数の実装領域が一定の実装位置に順に位置付けられるように、前記ステージを移動させる工程と、
第1および第2の実装ヘッドで前記電子部品を交互に受け取り、前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識すると共に、認識した前記電子部品の位置データに基づいて前記第1および第2の実装ヘッドの移動を補正しつつ、前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させ、前記第1および第2の実装ヘッドにより前記電子部品を、前記一定の実装位置に順に位置づけられた前記実装領域に交互に実装する工程と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識し、認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する工程を具備する。
A method of manufacturing a package component according to an embodiment includes a step of mounting an electronic component on each of the plurality of mounting regions in a support substrate having a plurality of mounting regions, and the electronic components mounted on the plurality of mounting regions at once. A method of manufacturing a package component, comprising a step of forming a pseudo wafer by sealing with a semiconductor wafer, and a step of producing a package component by forming a rewiring layer on the electronic component of the pseudo wafer,
The mounting process of the electronic component is
A step of acquiring a moving position error of the stage on which the supporting substrate is placed and storing correction data for correcting the moving position error in a storage unit;
Placing the support substrate on the stage and recognizing the entire position of the support substrate placed on the stage;
While correcting the movement of the stage based on the position data of the support substrate and the correction data obtained by the step of recognizing the position of the support substrate, the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions, Moving the stage,
The first and second mounting heads alternately receive the electronic component, recognize the position of the electronic component held by the first or second mounting head, and based on the recognized position data of the electronic component. While correcting the movement of the first and second mounting heads, the first and second mounting heads are alternately moved to the fixed mounting position, and the electronic components are moved by the first and second mounting heads. And a step of alternately mounting the parts in the mounting areas sequentially positioned at the fixed mounting position ,
Further, the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position are individually recognized, and the first position of the first and second mounting heads is recognized based on the recognized position data of the first and second mounting heads. The method further comprises the step of correcting the positional deviation between the mounting head and the second mounting head .
以下、実施形態の電子部品の実装装置と実装方法について、図面を参照して説明する。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。説明中における上下の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述する支持基板の電子部品の実装面を上とした場合の相対的な方向を示し、左右の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には図2の正面図を基準とした方向を示す。 Hereinafter, an electronic component mounting apparatus and a mounting method of an embodiment will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the plane size, the ratio of the thickness of each portion, and the like may be different from the actual one. Unless otherwise specified, the terms indicating the vertical direction in the description indicate a relative direction when the mounting surface of the electronic component of the supporting substrate described below is on the top, and the terms indicating the left and right directions are particularly Unless otherwise specified, the direction is based on the front view of FIG.
[実装装置の構成]
図1は実施形態による電子部品の実装装置の構成を示す平面図、図2は図1に示す実装装置の正面図、図3は図1に示す実装装置の右側面図である。図1および図2において、実装装置1の左右に配置された移載部40A、40Bと、同じく左右に配置された実装部50A、50Bのうち、左側の移載部40Aと実装部50Aを二点鎖線で示し、右側の移載部40Bと実装部50Bを実線で示している。図4は図1と同様な平面図において、左右の実装部50A、50Bを二点鎖線で示し、支持基板Wの搬入・搬出状態を説明するための図である。図5は図2と同様な正面図において、左側の移載部40Aと実装部50Aの図示を省略し、認識カメラの状態を説明するための図である。図6は実施形態による実装装置の構成を示すブロック図である。図7Aおよび図7Bは電子部品としての半導体チップを供給するウエーハリングを示す図である。これらの図において、実装装置1に対して左右方向をX方向、前後方向をY方向、上下方向をZ方向とする。[Configuration of mounting device]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment, FIG. 2 is a front view of the mounting apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a right side view of the mounting apparatus shown in FIG. 1 and 2, of the
図1ないし図6に示す実装装置1は、半導体チップt等の電子部品を供給する部品供給部10と、支持基板Wが載置されるステージ21を備えるステージ部20と、ステージ21に対して支持基板Wを搬入および搬出する基板搬送部30と、部品供給部10から半導体チップtを取り出す一対の移載部40と、一対の移載部40が取り出した半導体チップtを受け取ってステージ21に載置された支持基板Wに実装する一対の実装部50と、各部の動作を制御する制御部60とを具備している。
The mounting
部品供給部10は、半導体チップt毎に個片化された半導体ウエーハTが貼着された樹脂シートSを保持するウエーハリング11(図7A,7B)と、ウエーハリング11を着脱自在に保持し、不図示のXY移動機構によりXY方向に移動可能なウエーハリングホルダ12と、ウエーハリング11上に貼着された半導体チップtを撮像する第1のカメラ13と、移載部40によって半導体チップtを取り出すときに、取り出される半導体チップtをウエーハリング11の下側から突き上げる突き上げ機構(不図示)とを備えている。
The
突き上げ機構は、移載部40による半導体チップtの取り出しポジションに固定的に設けられている。ウエーハリング11上の各半導体チップtは、ウエーハリングホルダ12により取り出しポジションに順次位置付けられるようになっている。第1のカメラ13は、取り出しポジションの真上に配置されており、取り出しポジションに位置付けられた半導体チップtを撮像してチップ位置を認識するためのものである。
The push-up mechanism is fixedly provided at the take-out position of the semiconductor chip t by the transfer unit 40. Each semiconductor chip t on the
部品供給部10は、さらに不図示のウエーハリング11の交換装置を備えている。交換装置は、実装装置1の前面側に設けられた収納部(ウエーハリング11を収容する溝部を上下方向に複数備えたもの、マガジンとも言う。)と、ウエーハリング搬送部とを備えている。交換装置は、ウエーハリングホルダ12上に未使用のウエーハリング11を供給し、半導体チップtの取り出しが完了したウエーハリング11を収納部に収納し、新たなウエーハリング11をウエーハリングホルダ12に供給する。
The
支持基板Wに実装される電子部品は、1種類の半導体チップtに限られるものではなく、複数種類の半導体チップ、さらには半導体チップとダイオードやコンデンサ等であってもよい。実施形態の実装装置1は、半導体チップ、ダイオード、コンデンサ等を含む複数種類の電子部品を支持基板W上に実装してMCPを製造する際に好適に用いられる。MCPの構成例としては、複数種類の半導体チップを備えるもの、1種類の半導体チップとダイオードやコンデンサ等とを備えるもの、さらに複数種類の半導体チップとダイオードやコンデンサ等とを備えるものが挙げられる。
The electronic components mounted on the support substrate W are not limited to one type of semiconductor chip t, but may be a plurality of types of semiconductor chips, or a semiconductor chip and a diode or a capacitor. The mounting
部品供給部10は、個片化された半導体ウエーハTが貼着されたウエーハリング11を用いたチップ供給機構に限定されるものではない。部品供給部10には、例えばテープフィーダやトレイを用いたチップ供給機構を適用することも可能である。テープフィーダとは、テープ状の樹脂シートに凹状(エンボス状)のポケットを連続して形成したキャリアテープ(エンボスキャリアテープとも呼ばれる。)の各ポケットに収容された半導体チップtを1つずつ供給するものである。キャリアテープは、半導体チップtを収容したポケットが上からカバーテープにより蓋をされ、リールに巻かれた状態で収納されている。このリールからキャリアテープを繰り出し、カバーテープを剥離しながら、各ポケットを半導体チップtの取り出しポジションに順次位置付けるように構成される。
The
このようなテープフィーダを用いる場合、1つのテープフィーダから左右の移載部40A、40Bで交互に半導体チップtをピックアップするようにしてもよいし、2つのテープフィーダを並列に配置して左の移載部40Aで左側のテープフィーダから半導体チップtをピックアップし、右の移載部40Bで右側のテープフィーダから半導体チップtをピックアップするようにしてもよい。さらに、品種の異なる半導体チップtを収容したテープフィーダを複数種類装備できるように構成し、複数種類の半導体チップtを選択的に供給できるように構成することも可能である。このような構成は、1つの支持基板Wに複数種類の半導体チップtを実装する場合に有効である。
When such a tape feeder is used, the semiconductor chips t may be alternately picked up by the left and
また、ウエーハリング11による半導体チップtの供給と、テープフィーダによる半導体チップtの供給とを両方設けるようにしてもよい。具体的には、ウエーハリングホルダ12の左側に左の移載部40A用のテープフィーダを配置し、右側に右の移載部40B用のテープフィーダを配置する。各移載部40A、40BにXY移動装置を設けて、ウエーハリング11上から半導体チップtを取り出す取り出しポジションと、テープフィーダから半導体チップを取り出す取り出しポジションとに、移載部40A、40Bの移載ノズル44を移動可能に構成するとよい。
Further, both the supply of the semiconductor chip t by the
ステージ部20は、複数の実装領域を有する支持基板Wが載置されるステージ21と、ステージ21をXY方向に移動させる不図示のXY移動機構とを備える。XY移動機構は、ステージ21上に載置された支持基板Wの各実装領域が後に詳述する一定の実装ポジションに順に位置づけられるように、ステージ21を移動させる。ステージ21は、不図示の吸引吸着機構によって、載置された支持基板Wを吸着保持することが可能なように構成されている。ステージ21の上方には、支持基板Wを撮像するための第2のカメラ22が配置されている。第2のカメラ22は、例えば支持基板Wに設けられたグローバルマークを撮像し、支持基板Wの全体位置を認識するものであり、第1の認識部として機能するものである。支持基板Wの全体位置は、第2のカメラ22で支持基板Wの外形を撮像して認識するようにしてもよい。
The
ステージ21上に載置される支持基板Wは、例えばFO−WLPの製造時に適用される疑似ウエーハの形成に用いられる基板であって、ガラス基板、シリコン基板、ステンレス等の金属基板等からなる。擬似ウエーハとは、個片化された複数の半導体チップ等の電子部品を平面的に配置したものを、電子部品間を樹脂封止して1枚の板状に成形した状態のものである。従って、擬似ウエーハの形成に用いられる支持基板Wの形状は、円形に限られるものではなく、四角形やそれ以外の多角形、楕円形等であってもよく、その形状は特に限定されるものではない。支持基板Wは、上述したようにFO−WLPプロセスでMCPを製造する際に用いられる基板、すなわち各実装領域に複数の半導体チップやコンデンサ等の電子部品が実装される基板であることが好ましい。
The support substrate W placed on the
支持基板Wは、半導体チップt等の電子部品が実装される複数の実装領域を有している。ただし、複数の実装領域は支持基板W上に仮想的に設定されているものであり、各実装領域を示すマークやパターン等は形成されていない。支持基板Wは、基板全体の位置を示すグローバル認識用のアライメントマークを備えていてもよいが、個々の実装領域の位置を示すローカル認識用のアライメントマークは備えていない。グローバル認識方式とは、支持基板の複数の実装領域に電子部品をそれぞれ実装するときに、1回の基板の位置検出でその基板上の複数の実装領域に対して電子部品の実装を行う方式のことを言う。ローカル認識方式とは、支持基板上の複数の実装領域に電子部品をそれぞれ実装するときに、電子部品を実装するごとに電子部品の実装領域の位置検出を行う方式のことを言う。 The support substrate W has a plurality of mounting areas on which electronic components such as the semiconductor chip t are mounted. However, the plurality of mounting areas are virtually set on the support substrate W, and no mark or pattern indicating each mounting area is formed. The support substrate W may be provided with an alignment mark for global recognition indicating the position of the entire substrate, but is not provided with an alignment mark for local recognition indicating the position of each mounting area. The global recognition method is a method in which electronic components are mounted in a plurality of mounting areas on the substrate by detecting the position of the board once when mounting the electronic components in a plurality of mounting areas of the supporting substrate. Say that. The local recognition method refers to a method of detecting the position of the mounting area of the electronic component each time the electronic component is mounted when mounting the electronic component on each of the plurality of mounting areas on the support substrate.
基板搬送部30は、搬入コンベア31と、搬出コンベア32と、搬入コンベア31とステージ21との間で支持基板Wを受け渡す第1の受け渡し部33と、ステージ21と搬出コンベア32との間で支持基板Wを受け渡す第2の受け渡し部34と、搬入コンベア31の配置位置から搬出コンベア32の配置位置にかけて設けられ、第1および第2の受け渡し部33、34を移動可能に支持するガイド部35とを備えている。第1および第2の受け渡し部33、34は、それぞれ回転モータで駆動されるタイミングベルト(いずれも不図示)によりガイド部35に沿って個別に移動可能なように構成されている。ただし、受け渡し部33、34の駆動は、タイミングベルトに限られるものではなく、リニアモータ等の他の駆動装置により実施してもよい。
The
第1および第2の受け渡し部33、34は、同一構成を有しており、ガイド部35に沿って移動する可動部33a、34aと、可動部33a、34aに上下動可能に設けられた水平アーム33b、34bと、水平アーム33b、34bに支持基板Wを上側から吸引吸着して保持するように設けられた4個の吸着ノズル33c、34cとを備えている。吸着ノズル33c、34cは、支持基板Wの外縁部分の半導体チップtが実装されることの無い余白部分を吸着できるように、水平アーム33b、34bに固定されている。
The first and
一対の移載部40は、2つの移載部40A、40Bを左右反転した状態で配置したものであり、2つの移載部40A、40Bは左右反転していることを除いて、同一構成を有している。図1、図2、および図3を参照して右側の移載部40Bの構成を説明する。移載部40Bは、昇降装置41と、昇降装置41に上下動可能に支持されたアーム体42と、アーム体42の先端部に設けられた反転機構43と、反転機構43に設けられた吸着ノズル(移載ノズル)44とを備えている。昇降装置41は回転モータ45を備え、不図示のボールねじ機構を介してアーム体42を上下に移動させる。
The pair of transfer parts 40 are arranged such that the two
反転機構43は、アーム体42の先端部で装置前側の側面に固定され、Y方向に延びる回転軸がアーム体42を貫通して設けられた回転駆動部46と、回転駆動部46の回転軸に連結された反転アーム47とを備える。反転アーム47は、その先端部が装置左方向を向く水平状態と、右方向を向く水平状態との間で、上側に円弧を描く軌跡で180度反転する。吸着ノズル44は、反転アーム47が左方向を向く水平状態とされた状態で、半導体チップtを真空吸着する吸着面が下を向くように反転アーム47に取り付けられる。左側の移載部40Aも、各部の配置が左右反転している以外は同じ構成を有している。
The reversing
左右の移載部40A、40Bは、吸着ノズル44の吸着面が下を向くように反転アーム47を回転させた状態で、吸着ノズル44の吸着面が突き上げ機構の真上(取り出しポジション)に位置する位置関係で配置されている。このため、両移載部40A、40Bの吸着ノズル44が同時に取り出しポジションに位置するように反転されると、吸着ノズル44同士(反転アーム47同士)がぶつかってしまう。そこで、吸着ノズル44は、吸着面が上向きに反転された状態を待機状態とし、この待機状態から交互に取り出しポジションに移動するように制御される。
The left and
一対の実装部50は、一対の移載部40と同様に、同一構成を有する2つの実装部50A、50Bを左右反転した状態で配置したものである。図1、図2、および図3を参照して右側の実装部50Bの構成を説明する。実装部50Bは、側面視で門型をなす支持フレーム51と、支持フレーム51上にX方向に沿って移動可能に支持されたX方向移動ブロック52と、X方向移動ブロック52の左側の側面に設けられたY方向移動装置53と、Y方向移動装置53にY方向に移動可能に設けられた可動体54と、可動体54に上下方向に移動可能に設けられた実装ヘッド55とを備えている。実装ヘッド55の下端には、下面に半導体チップtの保持面を備えた実装ツール56が設けられている。実装ツール56は、半導体チップtの品種(特に大きさ)に合わせて交換可能とされている。実装部50Bは、実装ツール56のオートチェンジャを備えていてもよい。
Similar to the pair of transfer parts 40, the pair of
実装部50のフレーム材料には、一般的にアルミニウム等の金属材料が用いられる。ただし、駆動部の発熱によるアルミニウム等の熱膨張によって、実装ヘッド55の移動位置にずれが生じるおそれがある。このような熱膨張による位置ずれを出来るだけ少なくするために、アルミニウム等の金属材料とセラミックスとの複合材料を使用することが好ましい。具体的には、X方向移動ブロック52とY方向移動装置53の本体をアルミニウムとセラミックスとの複合材料等で構成することが好ましい。アルミニウムとセラミックスとの複合材料としては、例えばアルミニウムと炭化ケイ素(SiC)との複合材料が挙げられる。このような複合材料によれば、例えばアルミニウムに比べて熱膨張係数を6割程度に低減することができる。
A metal material such as aluminum is generally used for the frame material of the mounting
さらに、装置の稼働に伴うフレーム材料の熱膨張量を予め測定しておき、この熱膨張量を実装ヘッド55の補正データに加味するようにしてもよい。実装部50のフレーム材料の熱膨張による補正データは、例えば以下のようにして取得する。まず、実装ヘッド55の実装ツール56の近傍に、実装ツール56の位置を確認するターゲット(不図示)を設けておき、半導体チップtの受け取りポジションに位置するターゲットの位置を後述する第3のカメラ57で認識する。次いで、実装ヘッド55を実装ポジションまで移動させ、このときのターゲットの位置を第2のカメラ22で認識する。このようなターゲットの位置認識を、実装ヘッド55を受け取りポジションから実装ポジションに所定回数移動させた後に再度実施する。このような操作によって、装置の稼働に伴うフレーム材料の熱膨張による実装ヘッド55の位置ずれ量を取得する。実装ヘッド55の位置ずれ量に基づく補正データは、後述する実装ヘッド55の位置補正時に加味される。
Further, the thermal expansion amount of the frame material due to the operation of the apparatus may be measured in advance, and this thermal expansion amount may be added to the correction data of the mounting
X方向移動ブロック52は、X方向ガイド部材52aを介して支持フレーム51上に取り付けられており、モータにより駆動されるボールねじ機構(不図示)によってX方向に移動可能とされている。Y方向移動装置53は、可動体54をY方向に移動自在に支持するY方向ガイド部材53aと、モータにより駆動されるボールねじ機構(不図示)とを備え、可動体54をY軸方向に移動可能としている。図示していないが、実装部50Bは実装ヘッド55を上下方向(Z方向)に移動させる移動装置を備えている。上下方向の移動装置(移動の案内手段)としては、例えばリニアモーションガイド(LMガイド)やクロスローラガイド等が知られており、これらのいずれを使用してもよい。これらのうち、クロスローラガイドを上下方向の案内手段として用いた場合、LMガイドを用いた場合に比べて、繰り返し同じ高さ位置まで下降させたときの水平方向の位置の再現性が高い、つまり水平方向の位置ずれが生じにくいという特徴がある。また、実装ヘッド55は不図示の回転方向(θ方向)の補正機構を備えている。左側の実装部50Aも、各部の配置が左右反転している以外は同じ構成を有している。
The
実装部50Bは、移載部40Bによって部品供給部10から取り出された半導体チップtを吸着ノズル44から受け取り、受け取った半導体チップtをステージ21上に載置された支持基板W上に実装する。実装部50Aも同様であり、移載部40Aによって部品供給部10から取り出された半導体チップtを吸着ノズル44から受け取り、受け取った半導体チップtをステージ21上に載置された支持基板W上に実装する。実装ツール56がステージ21上の支持基板Wに半導体チップtを実装する位置である実装ポジションは、定位置に設定される。このため、ステージ21は、支持基板W上の各実装領域を順次実装ポジションに位置付けるように移動制御される。ここで、定位置は、例えばステージ21のXY方向への移動可能範囲のセンターとされる。前述した第2のカメラ22は、例えば実装ポジションの真上に配置されている。なお、図1はステージ21が基板搬送部30により支持基板Wの搬入/搬出が行われる搬入/搬出ポジションに位置した状態を示しているため、ステージ21は移動可能範囲のセンターから装置後方側に少しずれた位置に存在している。
The mounting
実装ポジションは、右側の実装部50Bの実装ツール56が半導体チップtを支持基板W上に実装する位置を定位置としているだけでなく、左側の実装部50Aと右側の実装部50Bにおいても同一の定位置とされている。すなわち、左側の実装部50Aにより半導体チップtを支持基板W上に実装する位置は、右側の実装部50Bにより半導体チップtを支持基板W上に実装する位置と同一であり、このような同一の実装ポジションで一対の実装部50A、50Bにより交互に半導体チップtの実装が行われる。
The mounting position is not limited to the fixed position where the mounting
支持基板Wの各実装領域は、ステージ部20のXY移動機構により順に一定の実装ポジションに位置付けられるため、左右の実装部50A、50Bの実装ツール56は、それぞれ移載部40A、40Bの吸着ノズル44から半導体チップtを受け取る位置(受け取りポジション)から一定の実装ポジションまで移動する。これら実装ツール56の移動経路の下方には、実装ツール56に吸着保持された半導体チップtを下側から撮像する第3のカメラ57がそれぞれ配置されている。第3のカメラ57は、実装ツール56の移動経路よりも下側で、ウエーハリングホルダ12よりも上側の高さに配置される。第3のカメラ57は、左側の実装部50Aにおける実装ツール56の移動経路と右側の実装部50Bにおける実装ツール56の移動経路のそれぞれに設置されている。第3のカメラ57は、第2の認識部として機能するものである。
Since each mounting area of the support substrate W is sequentially positioned at a fixed mounting position by the XY moving mechanism of the
実施形態の実装装置1は、図6に示すように、制御部60を備えている。制御部60は、記憶部61に記憶された情報に基づいて、部品供給部10、ステージ部20、基板搬送部30、移載部40、実装部50の動作を制御し、半導体チップtを含む電子部品を支持基板Wの各実装領域に順に実装する。記憶部61には、後述するステージ21の移動位置誤差の取得工程により得られたステージ21の移動位置誤差を補正するデータも記憶されており、この補正データに基づいてステージ21の移動が制御される。
The mounting
[実装装置の動作(電子部品の実装)]
次に、実装装置1を用いた半導体チップt等の電子部品の実装工程について説明する。支持基板Wの各実装領域に半導体チップt等の電子部品を実装するにあたって、グローバル認識方式のみを適用する場合、実装領域の位置認識は行われないため、各実装領域に対する半導体チップtの位置決め精度は、支持基板Wのグローバルマーク等の認識精度とステージ21のXY移動機構の機械加工精度等に頼ることになる。しかしながら、ステージ21の移動をガイドするガイドレール等を、所望の長さにわたって±5μm以下の精度で仕上げることは、金属加工上実質的に不可能である。ましてや、所望の長さを有するガイドレールを金属フレーム等に±5μm以下の直線性とうねりで組み付けることは尚更不可能である。そこで、ステージ21の移動位置誤差を測定し、ステージ21の移動を補正するデータを取得(キャリブレーション)する。[Operation of mounting device (electronic component mounting)]
Next, a mounting process of the electronic component such as the semiconductor chip t using the mounting
{ステージ21の移動位置誤差(補正データ)の取得工程(キャリブレーション工程)}
ステージ21の移動位置誤差を補正するデータは、図8に示すような校正基板71を使用して取得する。校正基板71は、例えばガラス製の基板に位置認識用のドットマーク72が予め設定された間隔で行列状に設けられたものである。校正基板71のドットマーク72は、例えば縦300mm×横300mmの範囲内に3mm間隔で設けられている。ドットマーク72は、金属薄膜等で形成されており、エッチングやスパッタリング等の成膜技術を用いて形成することができる。ドットマークの直径は、例えば0.2mmである。このような校正基板71をステージ21上に正確にセットする。校正基板71のセット方法は特に限定されないが、例えば以下に示すような方法により実施される。ここで、校正基板71は支持基板Wと同じ大きさを有し、ドットマークが設けられた範囲は支持基板W上の全ての実装領域を含む範囲と同じ大きさとされている。{
Data for correcting the moving position error of the
(校正基板71のセット)
上述したような校正基板71を作業者の手作業によってステージ21上にセットする。校正基板71のセットは、校正基板71をステージ21上に載置した後、校正基板71の平行調整(ドットマーク72の並び方向をXY方向に合わせる調整)を行うことでなされる。平行調整は、支持基板Wのグローバルマークの撮像に用いる第2のカメラ22を利用して行う。まず、ステージ21上に載置された校正基板71上において、例えば図8に示すように、校正基板71の左手前の角部に位置するドットマーク72が第2のカメラ22の撮像視野22aの中心となるようにステージ21の位置を調整する。(Set of calibration board 71)
The
この状態からステージ21を低速(カメラ22の視野22a内をドットマーク72がゆっくりと流れていくくらいの速度)でX方向左側に向けて移動させる。このとき、作業者は第2のカメラ22の撮像画像をモニタで監視し、第2のカメラ22で撮像されるドットマーク72の位置が撮像視野22aに対して上側または下側にずれてきたらステージ21の移動を停止させ、ずれをなくす方向に校正基板71の傾きを手動で調整する。図8の撮像視野22aは、ステージ21の移動に伴って撮像視野22a内に現れるドットマーク72の位置が徐々に下側にずれる状態の例を示している。
From this state, the
校正基板71の傾きを調整したら、また左手前の角部に位置するドットマーク72が第2のカメラ22の視野22aの中心となるようにステージ21の位置を調整し、ステージ21を低速でX方向左側に向けて移動させる。作業者は、同様にモニタでドットマーク72の位置がずれていくか否かを監視する。そして、位置がずれてきたらステージ21の移動を停止させ、校正基板71の傾きを調整する。このような動作を、校正基板71の右手前の角部に位置するドットマーク72まで外れることなくモニタ画面に映し出されるまで繰り返し行う。左手前角部のドットマーク72から右手前角部のドットマーク72まで、カメラ22の視野22a内にドットマーク72を取り込めるように調整できれば、校正基板71のセットが完了する。作業者によるステージ21の移動は、タッチパネルとジョイスティックの操作等により行う。
After adjusting the inclination of the
(ステージ21の移動位置誤差(補正データ)の取得)
次に、上記したような方法でステージ21上にセットされた校正基板71のドットマーク72の位置を順次検出することによって、移動位置誤差およびそれに基づく補正データを取得する。校正基板71上のドットマーク72の撮像は、例えば図9に示すように、校正基板71の中央に位置するドットマーク72を最初に撮像するドットマーク(1番目のドットマーク)72aとし、そのドットマーク72aから渦巻き状の軌跡で外側に向かって順に移動させながら、最後のドットマーク72nまで行う。(Acquisition of movement position error (correction data) of stage 21)
Next, the position of the
まず、1番目のドットマーク72aがカメラ22の視野の中心となるように、作業者がモニタを見ながらステージ21を操作して校正基板71を移動させる。中央のドットマーク72aは、他のドットマーク72と見分けられるように、ドットマーク72aに隣接して識別用のマークが設けられている。図9では隣接マークを示す代わりに、ドットマーク72aを丸十字で示している。1番目のドットマーク72aをカメラ22の視野中心となるように位置付けたら、ドットマーク72の検出動作が開始される。ここから先は、制御部60による自動制御で行なわれる。検出動作は、作業者がタッチパネルに表示される検出動作の開始ボタンを押す(タッチする)ことで開始される。
First, the operator operates the
ドットマーク72の検出動作が開始されると、まず1番目のドットマーク72aが撮像される。撮像された1番目のドットマーク72aの画像は、公知の画像認識技術を用いて処理され、カメラ22の視野中心に対するドットマーク72の位置ずれが検出される。検出された位置ずれは、ステージ21の移動位置(XY座標)と対になる情報として記憶部61に記憶される。中央のドットマーク72aの位置検出が完了したら、取り込み順序にしたがって次(2番目)のドットマーク72をカメラの視野内に位置付けるべくステージ21が移動する。図9の例では、2番目のドットマーク72は、1番目のドットマーク72aの左隣に位置しているので、ステージ21をX方向右側へ3mm移動させる。
When the operation of detecting the
ステージ21の移動は、ステージ21のXY移動機構に設けられたリニアエンコーダの読み取り値に基づいて行われる。リニアエンコーダのスケールには、熱対策として熱膨張係数が小さいガラス製スケールを用いることが好ましい。ステージ21の移動が完了したら、1番目のドットマーク72aと同様にして、2番目のドットマーク72の位置ずれが検出され、このときのステージ21のXY座標と対となる情報として記憶部61に記憶される。ドットマーク72の撮像は、ステージ21を停止させた後、ステージ21の停止時に発生する振動が収まるだけの時間を待った後に行われる。このような動作を校正基板71上の全てのドットマーク72に対して行い、それぞれの位置に対応するドットマーク72の移動位置ずれデータを取得し、補正データとして記憶部61に記憶する。
The movement of the
(支持基板Wの熱膨張に伴う補正データの取得)
半導体チップtの接合に用いられるダイアタッチフィルムの接合性を向上させるために、ステージ21上にヒータを設けて支持基板を加熱することがある。このような場合、ステージ21に載せる前と後とで支持基板Wの温度が変わる(上がる)ため、支持基板Wがその分だけ熱膨張する。支持基板Wが熱膨張すると、ステージ21と実装ヘッド55を精度よく移動させたとしても、支持基板Wが延びた分だけ実装位置がずれてしまう。(Acquisition of correction data due to thermal expansion of the supporting substrate W)
In order to improve the bondability of the die attach film used for bonding the semiconductor chips t, a heater may be provided on the
そこで、ヒータの加熱によって生じる支持基板Wの熱膨張量を予め測定する等して把握しておき、支持基板Wに半導体チップtを実装するときには、予め把握した熱膨張量に応じた係数(パーセンテージ)を補正データに乗じてステージ21の移動を制御することが好ましい。このとき、ヒータの形状や配置、ステージ21の構造等の要因で、支持基板W全体が均一に熱膨張するとは限らないので、熱膨張の分布も合わせて把握するようにしてもよい。例えば、支持基板W上の領域を10行×10列等の格子状の複数の領域に分割し、分割した領域毎に熱膨張量(各測定点の熱膨張による変位)を測定する。そして、領域毎にステージ21の補正データに乗ずる係数を切換えるようにしてもよい。
Therefore, the thermal expansion amount of the support substrate W generated by the heating of the heater is grasped in advance, and when the semiconductor chip t is mounted on the support substrate W, a coefficient (percentage) corresponding to the preliminarily grasped thermal expansion amount. ) Is preferably multiplied by the correction data to control the movement of the
また、支持基板Wがステージ21上に載置されてから支持基板Wの熱膨張がステージ21の温度に対して飽和するまで間の所定の経過時間毎に支持基板Wの熱膨張量を計測し、所定の経過時間毎の熱膨張量に応じた係数を求めておくようにしてもよい。このとき、支持基板W上を複数の領域に分割した領域毎に、熱膨張量に応じた係数を求めるようにしてもよい。そして、半導体チップtの実装を行うときには、支持基板Wがステージ21上に載置されてからの経過時間毎に、その経過時間に応じた係数に切換え、その係数を補正データに乗じてステージ21を移動させるようにする。このようにすることによって、ステージ21の温度に対して支持基板Wの熱膨張が飽和状態になることを待たずして、当該支持基板Wに対して半導体チップtの実装を開始することができ、半導体チップtの実装を効率よく実施することができる。
Further, the thermal expansion amount of the support substrate W is measured at every predetermined elapsed time after the support substrate W is placed on the
(ステージ21の移動位置の補正)
ステージ21を移動させるときには、ステージ21の移動位置誤差の取得工程で求めた補正データを参照して、ステージ21の移動位置を補正する。まず、支持基板W上において最初に半導体チップtが実装される実装領域を実装ポジションに位置付けるためにステージ21を移動させる。このとき、制御部60は記憶部61に記憶された最初の実装領域の位置情報(XY座標)と上述した補正データを参照し、最初の実装領域を実装ポジションに位置付けるときに必要な補正値を選定する。最初の実装領域を実装ポジションに位置付けるときのステージ21の移動量を、選定した補正値分だけ補正する。ステージ21がヒータを有する場合には、上記した支持基板Wの熱膨張量に基づく係数を、ステージ21の補正データに乗ずるようにすることが好ましい。(Correction of the moving position of the stage 21)
When the
図10に実装領域(xi,yi)MAを実装ポジションPに移動させる例を示す。実装領域MAをそのまま実装ポジションPに移動させると、機械加工精度等に基づいて位置ずれ(Δni,Δmi)が生じる場合には、位置ずれ量(Δni,Δmi)を補正データから求め、ステージ21の移動量に位置ずれを打ち消す補正値(−Δni,−Δmi)を加えてステージ21を移動させる。このようにして、支持基板W上の各実装領域を実装ポジションPに順次位置付ける。上記した例では補正データを3mm間隔で取得しているため、実装領域が補正データを取得した位置と丁度一致するとは限らない。そこで、実装領域がドットマーク72の位置ずれを取得した位置の間にあるときには、隣接する2つの位置ずれのデータを線形補間して、その実装領域に該当する位置ずれのデータを近似的に算出して補正値として用いる。
FIG. 10 shows an example of moving the mounting area (xi, yi) MA to the mounting position P. When the mounting area MA is moved to the mounting position P as it is, a positional deviation (Δni, Δmi) occurs based on the machining accuracy or the like. If the positional deviation (Δni, Δmi) occurs, the positional deviation amount (Δni, Δmi) is calculated from the correction data, and The
上述したステージ21の移動位置誤差(補正データ)の取得工程は、基本的には実装装置1を稼働させるときに実施し、その測定結果に基づいてステージ21の移動を制御すればよい。ただし、ステージ21や実装ヘッド55には、半導体チップtの実装を補助するヒータ等が組み込まれる場合があり、装置各部の温度が上昇して熱膨張により機械精度が低下するおそれがある。また、実装装置1による半導体チップtの実装工程の進行に伴って、実装ヘッド55を移動させるモータ等の発熱によっても、装置各部の機械精度が低下するおそれがある。このような温度上昇による移動誤差を考慮する場合、装置稼働時の1回のみに限らず、移動位置誤差(補正データ)の取得工程を定期的に実施してもよい。これによって、半導体チップt等の位置決め精度をさらに向上させることができる。
The above-described step of acquiring the movement position error (correction data) of the
{電子部品の実装工程}
上記したステージ21の移動位置誤差(補正データ)を取得し、補正データを記憶部61に記憶させた後、半導体チップt等の電子部品の支持基板Wへの実装工程を実施する。{Electronic component mounting process}
After the moving position error (correction data) of the
(1)ウエーハリング11の搬入工程
まず、不図示の収納部からウエーハリングホルダ12に未使用のウエーハリング11を搬入し、ウエーハリング11をウエーハリングホルダ12上に固定する。(1) Step of
(2)支持基板Wのセット工程
(2−1:支持基板Wの供給)
搬入コンベア31上に搬入された支持基板Wを第1の受け渡し部33で吸着保持し、搬入/搬出ポジションに位置付けられたステージ21上に載置する。支持基板Wをステージ21に受け渡した第1の受け渡し部33は、搬入コンベア31の位置へ移動して待機する。この動作中において、第2の受け渡し部34は搬出コンベア32の位置で待機している。工程(2)は、工程(1)と並行して行ってもよいし、個別に行ってもよい。(2) Support substrate W setting step (2-1: Supply of support substrate W)
The supporting substrate W carried on the carry-in
搬入コンベア31には、不図示のローダから支持基板Wが搬入される。ローダは、ウエーハリング供給部と同様に、支持基板Wを上下方向に隙間を開けて収容できるマガジンを昇降可能に設けたもので、搬入コンベア31の搬送レベルと同じ高さに位置付けられた支持基板Wをプッシャで押し出す、またはチャックで引き出す等によって、搬入コンベア31上に供給する。搬出コンベア32側には、ローダと同様の構成を有するアンローダが配置されており、搬出コンベア32から支持基板W(半導体チップtが実装された支持基板W)をマガジンに順次収容する。
The support substrate W is carried into the carry-in
(2−2:グローバルマークの検出)
ステージ21上に載置された支持基板Wのグローバルマークを検出し、支持基板Wの位置を認識する。例えば図11に示すように、支持基板Wの4隅のうち、3つの角部に設けられたグローバルマークA、B、Cを、順次第2のカメラ22の下に移動させて撮像する。支持基板Wの移動は、ステージ21で行う。第2のカメラ22で撮像された各撮像画像に基づいて3つのグローバルマークA、B、Cの位置を検出し、検出した3つのグローバルマークA、B、Cの位置に基づいて支持基板WのXY方向の位置ずれとθ方向の位置ずれを求める。支持基板Wの位置ずれは、各種公知の方法により求めることができ、その方法は特に限定されない。以下に位置ずれの検出方法の一例を記す。(2-2: Global mark detection)
The global mark of the supporting substrate W placed on the
図11において、実線はステージ21上に実際に置かれた支持基板Wを示し、二点鎖線はステージ21上に位置ずれなく置かれた状態の支持基板Wを示す。二点鎖線で記載された支持基板Wが理想の位置状態であり、このとき支持基板Wの中心はステージ21の中心位置O(x0,y0)と一致する。
In FIG. 11, a solid line shows the supporting substrate W actually placed on the
まず、支持基板Wに設けられた3つのマークA、B、Cの位置を公知の画像認識技術を用いて検出し、マークA、Bを結ぶ線分ABのX方向に対する傾きθ1とマークB、Cを結ぶ線分BCのY方向に対する傾きθ2との平均値から支持基板Wの傾きθ(=(θ1+θ2)/2)を求める。次いで、ステージ21の中心位置Oを回転中心として傾きθを無くすように支持基板Wを仮想的に回転させる。この状態を図11に点線で示す。このときの対角に位置するマークA、Cの中点M1(x1,y1)の移動量(Δx1,Δy1)を求める。そして、求めた移動量(Δx1,Δy1)と移動後の中点M2(x2,y2)と座標Oとの差(Δx2,Δy2)とを合わせた値(Δx1+Δx2,Δy1+Δy2)を支持基板WのXY方向の位置ずれとして求める。
First, the positions of the three marks A, B, and C provided on the support substrate W are detected by using a known image recognition technique, and the inclination θ1 of the line segment AB connecting the marks A and B with respect to the X direction and the mark B, The inclination θ (= (θ1 + θ2) / 2) of the support substrate W is obtained from the average value of the inclination θ2 of the line segment BC connecting C with respect to the Y direction. Next, the support substrate W is virtually rotated with the center position O of the
ステージ21上における支持基板Wの位置ずれが算出されたなら、この位置ずれを補正しつつ、支持基板W上の最初に半導体チップtが実装される実装領域を実装ポジションに位置付けるようにステージ21を移動させる。この際、各実装領域を実装ポジションに位置付けるためのステージ21の移動は、支持基板Wの位置ずれを補正するデータと、上述したステージ21の移動位置誤差に基づく補正データとにより補正される。本実施形態のように、ステージ21の移動機構がθテーブルを持たない場合には、支持基板Wの傾きは実装ヘッド55が備えるθ調整機構により、実装する半導体チップtの傾きを調整することで補正される。
If the positional deviation of the support substrate W on the
(3)半導体チップtの移載工程
(3−1:半導体チップtの位置検出)
ウエーハリングホルダ12にウエーハリング11が固定されると、ウエーハリング11上で最初に取り出される半導体チップtが取り出しポジションに位置付けられる。ウエーハリング11上の半導体チップtを取り出す順序は、記憶部61に予め記憶されているので、この順序にしたがって制御部60がウエーハリングホルダ12の移動を制御する。従って、最初の半導体チップtが取り出された後は、記憶部61に記憶されている順序に基づいてウエーハリングホルダ12のピッチ移動が行われる。一般的には、図7Aに矢印で示すように、1行毎に移動方向を切り替える軌跡で移動される。(3) Semiconductor chip t transfer step (3-1: position detection of semiconductor chip t)
When the
半導体チップtが取り出しポジションに位置付けられると、この半導体チップtの2つのアライメントマークを第1のカメラ13で撮像する。2つのアライメントマークの撮像は、2つのアライメントマークを第1のカメラ13の撮像視野内に同時に取り込めるのであれば1回で行うことが可能であり、また2回に分けて行ってもよい。この撮像画像から求めた2つのアライメントマークの位置に基づいて半導体チップtの位置を検出する。半導体チップtの位置が取り出しポジションに対してずれている場合、その位置を補正するようにウエーハリングホルダ12を移動させる。半導体チップtの移載工程(3)は、支持基板Wのセット工程(2)と並行して行ってもよいし、個別に行ってもよい。
When the semiconductor chip t is positioned at the take-out position, the two alignment marks of the semiconductor chip t are imaged by the
取り出しポジションに位置付けられた半導体チップtの位置ずれの検出は、特に限定されるものではなく、各種公知の方法にしたがって実施される。例えば、半導体チップt上の対角位置に設けられた2つのアライメントマークの撮像画像から、公知の画像認識技術を用いて各アライメントマークの位置を検出する。求めたマークの位置から2つのマークを結ぶ線分の傾きを求め、その傾きと予め記憶部61に記憶しておいた位置ずれのない半導体チップtにおけるマーク間を結ぶ線分の傾きとを比較し、その差を半導体チップtの傾きずれとして検出する。また、実際のアライメントマーク間の中点の位置と記憶部61に記憶されている位置ずれの無い半導体チップtのアライメントマーク間の中点の位置との差を半導体チップtのXY方向の位置ずれとして求める。 The detection of the positional deviation of the semiconductor chip t positioned at the take-out position is not particularly limited and may be performed according to various known methods. For example, the position of each alignment mark is detected from a captured image of two alignment marks provided at diagonal positions on the semiconductor chip t by using a known image recognition technique. The inclination of the line segment connecting the two marks is obtained from the obtained mark position, and the inclination is compared with the inclination of the line segment connecting the marks in the semiconductor chip t having no positional deviation stored in the storage unit 61 in advance. Then, the difference is detected as an inclination shift of the semiconductor chip t. Further, the difference between the actual position of the midpoint between the alignment marks and the position of the midpoint between the alignment marks of the semiconductor chip t, which is stored in the storage unit 61 and has no positional deviation, is calculated as the positional deviation of the semiconductor chip t in the XY directions. Ask as.
(3−2:半導体チップtの取り出し)
一方(例えば左側)の移載部40Aの反転機構43を駆動させて、待機状態の吸着ノズル44を取り出しポジションに反転移動させる。次いで、昇降装置41を駆動させてアーム体42と共に吸着ノズル44を下降させ、吸着ノズル44の吸着面を半導体チップtの上面(電極形成面)に当接させる。吸着ノズル44が半導体チップtに当接したら、吸着ノズル44に半導体チップtを吸着保持させる。吸着ノズル44に吸着力を作用させるタイミングは、吸着ノズル44が半導体チップtに当接する前でも、当接と同時でも、当接した後でも、適宜のタイミングに設定すればよい。(3-2: Removal of semiconductor chip t)
The reversing
吸着ノズル44が半導体チップtを吸着保持したら、吸着ノズル44を元の高さまで上昇させる。このとき、吸着ノズル44の上昇に合わせて不図示の突き上げ機構を動作させ、樹脂シートSからの半導体チップtの剥離を補助する。半導体チップtを吸引保持した吸着ノズル44が元の高さまで上昇したら、反転アーム47を反転させて吸着ノズル44を待機状態に戻す。この状態において、半導体チップtは下面(電極形成面と反対側の面)が上を向いた状態で待機する。
When the
(3−3:半導体チップtの受け渡し)
半導体チップtを保持して待機状態にある吸着ノズル44の直上の位置、つまり受け取りポジションに一方(左側)の実装ツール56を移動させる。実装ツール56が受け取りポジションに位置付けられたならば、昇降装置41を駆動させてアーム体42を上昇させ、吸着ノズル44に保持された半導体チップtを実装ツール56の保持面に受け渡す。吸着ノズル44は、半導体チップtを実装ツール56に受け渡した後、元の高さまで下降されて待機状態となる。この受け渡しの際に、実装ツール56に吸引吸着力を作用させるタイミングは、半導体チップtが実装ツール56に当接する前でも、当接と同時でも、当接した後(ただし、吸着ノズル44が下降を開始する前)でも、適宜のタイミングに設定すればよい。吸着ノズル44の吸引吸着力は、半導体チップtを実装ツールに受け渡した後で吸着ノズル44が下降を開始するまでの間に解除される。(3-3: Delivery of semiconductor chip t)
One (left side) mounting
(4)半導体チップtの実装工程
(4−1:半導体チップtの移動および位置検出)
半導体チップtを受け取った実装ツール56は、実装ポジションに向けて記憶部61に予め設定された移動軌跡で移動する。半導体チップtは、電極形成面(チップ上面)が下を向いた状態で実装ツール56に保持されている。半導体チップtを保持した実装ツール56を実装ポジションへ移動させる途中で、第3のカメラ57上を通過させる。このとき、第3のカメラ57上で実装ツール56の移動を一旦停止させ、半導体チップtの2つのアライメントマークを第3のカメラ57で撮像する。この撮像画像から各アライメントマークの位置を検出し、検出した位置に基づいて実装ツール57に対する半導体チップtの位置ずれを求める。撮像が完了したら、実装ツール56の移動を再開する。(4) Mounting process of the semiconductor chip t (4-1: movement and position detection of the semiconductor chip t)
The mounting
(4−2:半導体チップtの実装)
実装ツール56に保持された半導体チップtが撮像された後、実装ツール56を実装ポジションに移動させ、実装ポジションに位置付けられた支持基板W上の実装領域に対して半導体チップtを実装する。このとき、第3のカメラ57による半導体チップtの位置検出の結果、実装ツール56に対して半導体チップtが位置ずれを生じていた場合には、検出した位置ずれを補正するように実装ツール56の移動を補正して、実装ツール56を実装ポジションに位置付ける。また、工程(2−2)において支持基板Wの傾きθが検出された場合には、この傾きθも実装ツール56で補正する。この後、実装ツール56を下降させて半導体チップtを支持基板Wの所定の実装領域に加圧して実装する。(4-2: Mounting of semiconductor chip t)
After the semiconductor chip t held by the mounting
支持基板Wに対する半導体チップtの接合は、支持基板Wの表面、または半導体チップtの下面に予め貼付されているダイアタッチフィルム(Die Attach Film:DAF)の粘着力を利用して行う。半導体チップtの接合は、ステージ21にヒータを設けておき、加熱された支持基板Wに対して半導体チップtを加圧して実施してもよい。ヒータは実装ツール56に内蔵させてもよい。半導体チップtを予め設定された時間だけ加圧したら、半導体チップtの吸着を解除して、実装ツール56を元の高さまで上昇させる。実装が完了した実装ツール56は、受け取りポジションへ向けて移動する。
The semiconductor chip t is bonded to the support substrate W by using the adhesive force of a die attach film (Die Attach Film: DAF) that is previously attached to the surface of the support substrate W or the lower surface of the semiconductor chip t. The semiconductor chips t may be bonded by providing a heater on the
上述した半導体チップtの実装工程の動作と並行して、ウエーハリングホルダ12に保持されたウエーハリング11上の半導体チップtのピッチ送り(次に取り出される半導体チップを取り出しポジションに位置付ける動作)と、半導体チップtの位置検出(工程(3)における(3−1)と同様の動作)と、他方(右側)の移載部40Bの吸着ノズル44による半導体チップtの取り出し(工程(3)における(3−2)と同様の動作)と、さらに他方(右側)の実装部50Bの実装ツール56による半導体チップtの受け取り(工程(3)における(3−3)と同様の動作)とを実行する。
In parallel with the operation of the mounting process of the semiconductor chip t described above, pitch feeding of the semiconductor chip t on the
実装が完了した実装部50Aの実装ツール56を受け取りポジションに向けて移動させるのと同時並行して、受け取りポジションで半導体チップtを受け取った他方の実装部50Bの実装ツール56の実装ポジションへの移動を開始する。ステージ21は、次の実装領域を実装ポジションに位置付けるべくピッチ移動を開始する。実装ポジションに位置付けられた実装部50Bの実装ツール56は、実装部50Aと同様な動作(工程(4)における(4−1)および(4−2)と同様の動作)を行うことによって、半導体チップtを支持基板Wの所定の実装領域に加圧して実装する。実装が完了した実装ツール56は、受け取りポジションへ向けて移動する。
Simultaneously with moving the mounting
上述した実装部50Aの実装ツール56による半導体チップtの受け取り動作および実装動作と、実装部50Bの実装ツール56による半導体チップtの受け取り動作および実装動作とを、ウエーハリング11の半導体チップtが無くなるまで交互に繰り返し行う。すなわち、左右の移載部40A、40Bの吸着ノズル44は、半導体チップtの取り出しを交互に行い、左右の実装部50A、50Bの実装ツール56は、半導体チップtの受け取りと実装を交互に行う。このようにして、ウエーハリング11の半導体チップtが無くなるまで、2つの実装部50A、50Bで半導体チップtの実装が交互に行われる。
The semiconductor chip t of the
なお、後述の図12に示すように、1つの実装領域MAに複数の半導体チップt1〜t3を実装する場合には、上述したように1つ目の半導体チップt1の実装が完了した後、部品供給部10に2つ目の半導体チップt2が搭載されたウエーハリング11をセットし、基板搬送部30のローダには1つ目の半導体チップt1が実装された支持基板Wをセットする。そして、上述した動作と同様の動作を実行することによって、1つ目の半導体チップt1が実装された各実装領域MAに対して2つ目の半導体チップt2の実装を順次行なう。このようにして、2つ目の半導体チップt2が、半導体チップt1の実装された全ての実装領域MAに実装されたならば、部品供給部10に3つ目の半導体チップt3が搭載されたウエーハリング11をセットし、また基板搬送部30のローダに半導体チップt1、t2が実装された支持基板Wをセットし、同様の動作によって3つ目の半導体チップt3の実装を行なう。このようにして、支持基板Wの各実装領域MAに複数の半導体チップt1〜t3を実装する。
As shown in FIG. 12, which will be described later, when mounting a plurality of semiconductor chips t1 to t3 in one mounting area MA, after mounting the first semiconductor chip t1 as described above, components are mounted. The
1つの実装領域MAに複数の半導体チップt1〜t3を実装する場合、上記したように1つ目の半導体チップt1を全ての支持基板Wに実装し終えた後に、2つ目の半導体チップt2に切換える実装方法に限られるものではない。例えば、1枚の支持基板Wに対して1つ目の半導体チップt1を実装し終えたら、2つ目の半導体チップt2に切換えるようにしてもよい。3つ目の半導体チップt3も同様であり、1枚の支持基板Wに対して2つ目の半導体チップt2を実装し終えたら、3つ目の半導体チップt3に切換えるようにする。すなわち、支持基板W単位で複数品種の半導体チップtの実装を行うようにしてもよい。この場合、1つの支持基板Wに対して全ての品種の半導体チップtを実装し終えるまで支持基板Wをステージ21上から取り外さないため、複数品種の半導体チップtの実装精度をさらに向上させることができる。
When mounting a plurality of semiconductor chips t1 to t3 on one mounting area MA, after mounting the first semiconductor chip t1 on all the support substrates W as described above, the semiconductor chips t1 to t3 are mounted on the second semiconductor chip t2. It is not limited to the switching mounting method. For example, after mounting the first semiconductor chip t1 on one support substrate W, the second semiconductor chip t2 may be switched to. The same applies to the third semiconductor chip t3, and after mounting the second semiconductor chip t2 on one support substrate W, switching to the third semiconductor chip t3 is performed. That is, a plurality of types of semiconductor chips t may be mounted in units of the support substrate W. In this case, since the support substrate W is not removed from the
上記した各品種の半導体チップ1を全ての支持基板Wに実装する方法において、1品種目の半導体チップt1を実装し終えた支持基板Wはステージ21上から一旦搬出され、2品種目の半導体チップt2を実装するときにステージ21上に再び載置される。このため、1品種目の半導体チップt1を実装するときと、2品種目の半導体チップt2を実装するときとでは、ステージ21上での支持基板Wの位置にずれ、すなわち置き位置ずれが生じる。ステージ21上でたまたま同じ位置になることはあっても、大抵はずれることになる。グローバル認識で支持基板Wの位置を認識しているとはいえ、認識誤差等の要因で支持基板Wの認識位置にずれが生じる可能性がある。従って、その分だけ1品種目と2品種目との相対位置精度が低下することが考えられる。これに対し、1品種目の半導体チップt1と2品種目の半導体チップt2とを、ステージ21から支持基板Wを外すことなく続けて実装した場合、認識誤差による位置ずれを防止することができる。従って、1品種目と2品種目との相対位置精度を向上させることができる。
In the method of mounting the
支持基板Wの複数の実装領域のそれぞれに実装する半導体チップtは、1品種に限られるものではない。1つの支持基板Wを複数の領域に区分けして、領域毎に異なる品種の半導体チップtを実装することも可能である。例えば、支持基板の半分の第1の領域にA品種の半導体チップtaを実装し、残りの半分の第2の領域にB品種の半導体チップtbを実装するようにしてもよい。A品種の半導体チップtaが実装された第1の領域からは、A品種の半導体パッケージが製造される。B品種の半導体チップtbが実装された領域からは、B品種の半導体パッケージが製造される。 The semiconductor chip t mounted on each of the plurality of mounting areas of the support substrate W is not limited to one type. It is also possible to divide one support substrate W into a plurality of regions and mount different types of semiconductor chips t in each region. For example, the semiconductor chips ta of type A may be mounted in the first area of the half of the support substrate, and the semiconductor chips tb of type B may be mounted in the second area of the other half. A semiconductor package of A type is manufactured from the first area in which the semiconductor chip ta of A type is mounted. B-type semiconductor packages are manufactured from the area where the B-type semiconductor chips tb are mounted.
この場合、A品種の半導体チップtaとB品種の半導体チップtbとでは、後工程において形成される再配線層の回路パターンが異なるため、再配線形成用の露光パターンも異なることになる。このため、半導体チップta、tbの実装誤差を露光工程で補正することは益々難しくなることが考えられる。実施形態の実装装置および実装方法を適用した場合、A品種の半導体チップtaとB品種の半導体チップtbとの間でも、高い相対位置精度で実装することが可能である。従って、A品種の半導体チップtaが実装された領域に対する露光処理とB品種の半導体チップtbが実装された領域に対する露光処理とを一括して行うことも可能となり、生産効率を向上させることができる。 In this case, the A type semiconductor chips ta and the B type semiconductor chips tb have different circuit patterns of the rewiring layer formed in the subsequent process, and therefore the exposure patterns for rewiring formation also differ. Therefore, it may be more difficult to correct the mounting error of the semiconductor chips ta and tb in the exposure process. When the mounting apparatus and the mounting method of the embodiment are applied, it is possible to mount with high relative positional accuracy even between the A type semiconductor chip ta and the B type semiconductor chip tb. Therefore, it is possible to collectively perform the exposure processing for the area in which the A type semiconductor chips ta are mounted and the exposure processing for the area in which the B type semiconductor chips tb are mounted, and improve the production efficiency. ..
第1の領域にA品種の半導体チップtaを実装し、第2の領域にB品種の半導体チップtbを実装するに際して、A品種の半導体チップtaとB品種の半導体チップtbとのサイズが異なる場合など、A品種の実装ピッチとB品種の実装ピッチとが異なることもある。このような場合には、A品種の半導体チップtaを実装するときと、B品種の半導体チップtbを実装するときとで、ステージ21の送り量を切換えることによって、複数品種の半導体チップta、tbを支持基板Wの複数の領域に良好に実装することができる。同様に、支持基板Wの第1の領域に第1のマルチチップパッケージを構成するC品種とD品種の半導体チップの組み合わせを実装し、第2の領域に第2のマルチチップパッケージを構成するE品種とF品種の半導体チップの組み合わせを実装するようにしてもよい。これらいずれの実装においても、1品種の半導体チップtずつ複数の支持基板Wに実装を行うようにしてもよいし、支持基板W単位で複数品種の半導体チップを実装するようにしてもよい。これらの具体的な実装工程は、前述した通りである。
When the A type semiconductor chip ta is mounted in the first region and the B type semiconductor chip tb is mounted in the second region, the A type semiconductor chip ta and the B type semiconductor chip tb have different sizes. For example, the mounting pitch of A type and the mounting pitch of B type may be different. In such a case, by switching the feed amount of the
なお、このような場合においても、支持基板Wのグローバルマークの認識は最初に1回行えばよく、半導体チップtを実装する領域が第1の領域から第2の領域に移るときに改めて支持基板Wのグローバルマークを認識せずに済ませることができる。また、ステージ21にヒータを設ける等して支持基板Wを加熱する場合には、半導体チップtが先に実装される第1の領域と後に実装される第2の領域とで、ステージ21の補正データを切換えるようにしてもよい。このようにすることによって、第1の領域にA品種の半導体チップtaを実装している間に、支持基板Wにおける第2の領域に対応する部分の熱膨張量が拡大したときでも、それに対応することが可能となるので、半導体チップt(tb)の実装精度を高精度に維持することができる。上述したような支持基板W単位で複数品種の半導体チップtの実装を行う場合には、部品供給部10としてテープフィーダによるチップ供給機構を用い、複数品種に対応した複数のテープフィーダを装備するようにするとよい。
Even in such a case, the recognition of the global mark on the support substrate W may be performed once at the beginning, and the support substrate W may be newly recognized when the region where the semiconductor chip t is mounted moves from the first region to the second region. It is not necessary to recognize the global mark of W. Further, when the support substrate W is heated by providing a heater on the
上述した1品種の半導体チップt、もしくは複数品種の半導体チップt1、t2、t3または半導体チップta、tb等の実装が終了した支持基板Wは、以下に示す後工程に送られ、それにより半導体パッケージのようなパッケージ部品が作製される。すなわち、半導体チップの実装が終了した支持基板Wは、封止工程および再配線層の形成工程に順に送られる。封止工程においては、支持基板W上に実装された半導体チップ間の隙間に樹脂が充填され、これにより疑似ウエーハが形成される。疑似ウエーハは、再配線層の形成工程に送られる。再配線層の形成工程においては、半導体ウエーハの製造プロセスにおける回路の形成工程、すなわちレジスト材料等の感光材の塗布工程、感光材の露光および現像工程、エッチング工程、イオン注入工程、レジストの剥離工程等が実施され、これらの工程により疑似ウエーハの半導体チップ上に再配線層が形成される。再配線層が形成された疑似ウエーハは、ダイシング工程に送られ、そこで疑似ウエーハを個片化することによって、半導体パッケージのようなパッケージ部品が製造される。 The support substrate W on which the above-described one type of semiconductor chip t, or a plurality of types of semiconductor chips t1, t2, t3 or semiconductor chips ta, tb, etc. have been mounted is sent to the following process, whereby the semiconductor package A package component such as That is, the support substrate W on which the semiconductor chips have been mounted is sequentially sent to the sealing step and the rewiring layer forming step. In the sealing step, resin is filled in the gaps between the semiconductor chips mounted on the support substrate W, whereby a pseudo wafer is formed. The pseudo wafer is sent to the rewiring layer forming step. In the rewiring layer forming step, a circuit forming step in a semiconductor wafer manufacturing process, that is, a step of applying a photosensitive material such as a resist material, an exposure and development step of the photosensitive material, an etching step, an ion implantation step, a resist stripping step Etc. are carried out, and a rewiring layer is formed on the semiconductor chip of the pseudo wafer by these steps. The pseudo wafer on which the rewiring layer is formed is sent to a dicing process, and the pseudo wafer is separated into individual pieces to manufacture a package component such as a semiconductor package.
このように、実施形態のパッケージ部品の製造方法は、図14に示すように、支持基板Wの複数の実装領域のそれぞれに電子部品を実装する実装工程S1と、複数の実装領域に実装された電子部品を一括して封止することにより疑似ウエーハを形成する封止工程S2と、疑似ウエーハの電子部品上に再配線層を形成する再配線工程S3と、疑似ウエーハをダイシングしてパッケージ部品を製造するダイシング工程S4とを具備する。再配線層の形成工程S3は、上記したように感光材の塗布工程S31、感光材の露光および現像工程S32、エッチング工程S33、イオン注入工程S34、レジストの剥離工程S35等を備える。実施形態のパッケージ部品の製造方法における電子部品の実装工程は、実施形態の電子部品の実装方法に基づいて実施される。実施形態のパッケージ部品の製造方法において、支持基板Wの各実装領域に実装される電子部品は、上述したように1つの半導体チップtであってもよいし、また複数種の半導体チップや同じ品種の複数の半導体チップであってもよい。電子部品の品種や数は、特に限定されるものではない。 As described above, according to the method of manufacturing a package component of the embodiment, as shown in FIG. 14, the mounting step S1 of mounting the electronic component in each of the plurality of mounting regions of the support substrate W and the mounting process in the plurality of mounting regions are performed. A sealing step S2 of forming a pseudo wafer by collectively sealing electronic components, a rewiring step S3 of forming a rewiring layer on the electronic components of the pseudo wafer, and a dicing of the pseudo wafer to form a package component. And a dicing step S4 for manufacturing. The rewiring layer forming step S3 includes the photosensitive material applying step S31, the photosensitive material exposing and developing step S32, the etching step S33, the ion implantation step S34, and the resist stripping step S35 as described above. The electronic component mounting step in the package component manufacturing method of the embodiment is performed based on the electronic component mounting method of the embodiment. In the method of manufacturing a package component of the embodiment, the electronic component mounted in each mounting region of the support substrate W may be one semiconductor chip t as described above, or may be a plurality of types of semiconductor chips or the same type. It may be a plurality of semiconductor chips. The type and number of electronic components are not particularly limited.
実施形態の実装装置1においては、2つの実装部50A、50Bの実装ツール56の移動を、半導体チップtの受け取りポジションから実装ポジションまでの一定経路としていると共に、2つの実装部50A、50Bの実装ツール56による実装ポジションを一定の位置としている。さらに、支持基板Wの各実装領域は、ステージ部20のXY移動機構により実装ポジションに順に位置付けられる。この際、ステージ部20のXY移動機構によるステージ21の移動は、予め取得しておいたステージ21の移動位置誤差に基づく補正データを用いて補正される。従って、2つの実装部50A、50Bの移動誤差とステージ21の移動位置誤差に基づく半導体チップtの実装誤差を極力低減させることができる。このようにして、2つの実装部50A、50Bを用いることによる半導体チップtの実装時間(実装装置1としての1個の半導体チップtの実装に要するタクトタイム)の低減と半導体チップtの実装精度の向上とを両立させることができる。
In the mounting
すなわち、2つの実装部50A、50Bの実装ツール56は、それぞれ半導体チップtの受け取りポジションから実装ポジションまでの一定経路を移動するだけであるため、たとえ移動誤差が生じたとしても1度の調整(キャリブレーション)で実装ポジションへの位置付けを修正することができる。さらに、2つの実装部50A、50Bが同一の実装ポジションで実装動作を行うため、個別の実装ポジションで実装する場合に比べて、実装精度を向上させることができると共に、実装ヘッドの移動位置の調整(キャリブレーション)を短時間で行うことができる。
That is, since the mounting
しかも、ステージ21の移動位置誤差を補正データを用いて補正するので、予め設定されたピッチで精度良く移動させることができ、これにより支持基板Wの各実装領域の実装ポジションへの位置付け精度を高めることができる。このため、±5μm以下の実装精度と0.6秒以下のタクトタイムとを同時に達成することができる。その結果、実装領域毎に位置検出用のマークが設けられていない支持基板Wに対して、半導体チップtを含む電子部品を相互の間隔が予め設定された間隔となるように精度よく実装することができ、しかも支持基板W上に半導体チップtを含む電子部品を生産性よく実装することができる。すなわち、2つの実装部50A、50Bによる交互実装によって、半導体チップtの実装に要するタクトタイムの短縮が図れると共に、共通の一定位置での実装とステージ21の移動誤差の補正により、実装精度の向上効果と生産性の低下防止効果とが得られる。
In addition, since the moving position error of the
例えば、2つの実装ヘッドが別々の一定位置で半導体チップを実装する場合を考える。この場合、2つの実装ヘッドのそれぞれの一定位置への移動位置の調整(キャリブレーション)を行う必要がある。通常、このような調整はそれぞれの一定位置に配置したカメラを用いて行う。このカメラ間の座標を合わせるときに誤差が生じると、その誤差が2つの実装ヘッド間の実装誤差として表れる。 For example, consider a case where two mounting heads mount the semiconductor chip at different fixed positions. In this case, it is necessary to adjust (calibrate) the movement positions of the two mounting heads to the fixed positions. Usually, such adjustment is performed by using cameras arranged at respective fixed positions. If an error occurs when adjusting the coordinates between the cameras, the error appears as a mounting error between the two mounting heads.
また、2つの実装ヘッドが別々の一定位置で半導体チップを実装する場合、支持基板上における半導体チップを実装する位置が2箇所になる。移動誤差は場所によって異なるので、移動誤差は2箇所で別々に測定する必要がある。1箇所での移動誤差の測定には、例えば3時間程度を要する。具体的には、300mm×300mmの支持基板について、行列状に3mm間隔で設定した測定点について移動誤差を測定する場合、基板上の測定点の数は、縦方向:300mm/3mm=100点、横方向:300mm/3mm=100点、100点×100点で10000点となる。1点の測定につき2秒要するとしたら、10000点×2秒=20000秒=約5時間33分となる。なお、1点の測定につき2秒要するとしたのは、ステージを停止させたときに発生する振動が収まるのに1秒強程度の待ち時間を見込んだためである。このため、2つの実装ヘッドが別々の一定位置で半導体チップを実装する場合には、実施形態の実装装置1に比べて、約5時間30分だけ余計に段取り時間がかかる。この時間分の生産量が減少する。
Further, when the two mounting heads mount the semiconductor chips at different fixed positions, there are two positions on the support substrate where the semiconductor chips are mounted. Since the movement error differs depending on the place, it is necessary to measure the movement error at two points separately. It takes, for example, about 3 hours to measure the movement error at one place. Specifically, when the movement error is measured at the measurement points set in a matrix at intervals of 3 mm on the support substrate of 300 mm × 300 mm, the number of measurement points on the substrate is 300 mm / 3 mm = 100 points in the vertical direction, Lateral direction: 300 mm / 3 mm = 100 points, 100 points × 100 points = 10,000 points. If 2 seconds are required for one measurement, 10000 points x 2 seconds = 20000 seconds = about 5 hours and 33 minutes. It should be noted that the reason why two seconds are required for one measurement is that a waiting time of about a second or more is expected for the vibration generated when the stage is stopped to subside. Therefore, when the two mounting heads mount the semiconductor chips at different fixed positions, an extra setup time of about 5 hours and 30 minutes is required as compared with the mounting
なお、2つのカメラを用いて同時並行的に2箇所で測定を行えば、測定時間は1箇所の場合とおおよそ同等にできる。しかし、2つのカメラの座標系を合わせるためのキャリブレーションを行う必要があり、そのときに誤差が生じるおそれがある。これは位置精度を低下させる要因となる。また、カメラが2つ必要なのでコストも増加する。 If two cameras are used to measure in parallel at two locations, the measurement time can be approximately equal to that at one location. However, it is necessary to perform calibration to match the coordinate systems of the two cameras, and at that time, an error may occur. This causes a decrease in position accuracy. Moreover, since two cameras are required, the cost also increases.
さらに、支持基板Wのステージ21を移動させず、実装ヘッドを各実装領域に移動させる構成とし、実装ヘッド側で補正データを作成することを考えると、基板ステージ側で補正データを作成する場合に比べて膨大な補正データが必要となり、キャリブレーションに要する時間が長大化する。すなわち、実装ヘッドは基板ステージとは異なり、基板上に半導体チップを実装する関係上、上下動機構が必須となる。そのため、補正データを作成するに当たっては、実装ヘッドのXY移動装置のうねりによる移動誤差の他、実装ヘッドの上下動に起因するXY方向の位置ずれをも考慮する必要がある。
Further, considering that the mounting head is moved to each mounting area without moving the
具体的には、実装ヘッドを支持するフレーム(例えばY軸移動装置)が左右方向において同じ位置にあったとしても、実装ヘッドを支持する可動体が右側に揺動している場合と左側に揺動している場合とでは、ステージ21上の支持基板Wに半導体チップtを実装する高さまで下降した位置での実装ヘッドの先端の水平方向位置が大きく異なってしまう。このため、実装ヘッドのX方向移動時またはY方向移動時の蛇行だけでなく、実装ヘッドを支持する可動体の揺動も実装位置ずれの要因に加わることになる。従って、ステージ21側においては、大きな移動誤差が生じずに済んでいた、上述した校正基板71のドットマーク72のピッチである3mm未満の移動であっても、実装ヘッド側においては実装ツールに大きな移動誤差(例えば、5μm以上)が生じるおそれがある。
Specifically, even if the frame (for example, the Y-axis moving device) that supports the mounting head is at the same position in the left-right direction, the movable body that supports the mounting head swings to the right and to the left. The horizontal position of the tip of the mounting head at the position lowered to the height at which the semiconductor chip t is mounted on the support substrate W on the
そこで、実装ヘッド側で補正データを作成するに当たっては、3mmよりも短い間隔、例えば1mmピッチ等の短い間隔毎に移動位置ずれを測定する必要があると考えられる。仮に、300mm×300mmの移動範囲に対して1mmピッチで移動位置ずれを測定したとすると、300点×300点で、90000点での測定が必要となり、3mmピッチで測定する場合(3mmピッチでは10000点)に比べて測定箇所が9倍となる。よって、測定時間も9倍となり、5時間33分×9=49時間30分かかることとなる。これでは実用的でない。
Therefore, when creating the correction data on the mounting head side, it is considered necessary to measure the movement position shift at intervals shorter than 3 mm, for example, at intervals of 1 mm pitch or the like. If the moving position shift is measured at a pitch of 1 mm in a moving range of 300 mm × 300 mm, it is necessary to measure at 90,000 points at 300 points × 300 points, and when measuring at a 3 mm pitch (10000 at a 3 mm pitch. The number of measurement points is 9 times larger than that of (dot). Therefore, the measurement time also becomes 9 times, and it takes 5
しかも、可動体の揺動に加えて、基板ステージ側に上下方向のうねりがあった場合には、半導体チップを支持基板に実装するときに、高さ位置が支持基板上の場所によって異なることになる。実装ヘッドの可動体が傾斜して、実装ヘッドの上下動の方向が垂直方向に対して傾いていると、実装面(基板表面)の高さの違いで実装位置が水平方向にずれることになる。このようなことも考慮すると、補正データの測定がより複雑化し、さらに補正データの作成に多くの時間を要する。また、補正精度自体が低下するおそれがある。 Moreover, in addition to the swinging of the movable body, when the substrate stage side has vertical undulations, the height position varies depending on the position on the supporting substrate when the semiconductor chip is mounted on the supporting substrate. Become. If the movable body of the mounting head is tilted and the vertical movement direction of the mounting head is tilted with respect to the vertical direction, the mounting position will shift in the horizontal direction due to the height difference of the mounting surface (substrate surface). . Taking this into consideration, the measurement of the correction data becomes more complicated, and more time is required to create the correction data. In addition, the correction accuracy itself may decrease.
以上の点から、2つの実装部50A、50Bによる実装ポジションを同じ一定位置とし、かつ支持基板Wが載置されたステージ21を移動させて各実装領域を順次実装ポジションに位置付けるようにすると共に、ステージ21の移動誤差を補正データを用いて補正する構成を備える実装装置1は、実装精度の向上とタクトタイムの短縮とを両立させ、かつ高い生産性を得る上で有効であることが分かる。
From the above points, the mounting positions of the two mounting
実施形態の実装装置1は、図12に示すように、1つの実装領域MAに複数種類の半導体チップt1、t2、t3等を実装する場合、あるいは1種類または複数種類の半導体チップtとダイオードやコンデンサ等とを実装する場合に有効である。前述したように、1つの実装領域に複数種類の電子部品を実装する場合、1つの実装領域(パッケージ)内での複数の電子部品の相対的な位置ずれが生じるおそれがあるため、1つの実装領域(パッケージ)に1つの半導体チップを組み込むシングルチップパッケージに適用可能な実装誤差を露光時に修正するという技術を適用することができない。このため、複数の電子部品の実装時の位置精度自体を高める必要がある。このような点に対して、実施形態の実装装置1は半導体チップtを含む電子部品個々の実装精度を高めることができるため、1つの実装領域内に複数の電子部品を実装する場合においても、1つの実装領域内における複数の電子部品の相対的に位置精度を高めることが可能になる。
As shown in FIG. 12, the mounting
{一対の実装部50による位置ずれ補正}
2つの実装部50A、50Bを用いる場合、それら実装部50A、50Bの実装ツール56間に相対的な位置ずれが生じるおそれがある。このような点に対しては、実装ポジションの下方にカメラを配置し、実装ポジションに位置付けられた実装ツール56の位置をそれぞれ検出し、それら実装ツール56の相対位置のずれを検出して補正することが有効である。2つの実装ツール56間の相対的な位置ずれの検出には、図4に示す第4のカメラ23が用いられる。第4のカメラ23は、ステージ21の手前側端部に上向きに取り付けられている。第4のカメラ23は、実装ポジションに位置付けられた実装ツール56を下から撮像する。第4のカメラ23による撮像時には、ステージ21の移動により第4のカメラ23を実装ポジションの直下に移動させる。第4のカメラ23は、第3の認識部として機能するものである。{Displacement correction by the pair of mounting parts 50}
When using the two mounting
2つの実装ツール56の移動位置ずれの検出は、実装ツール56に半導体チップtを保持させた状態で行う。なお、位置ずれの検出は、校正用に作製したダミーの半導体チップを用いて行ってもよい。さらに、半導体チップを用いずに、実装ツール56の吸着孔や実装ツール56の保持面に形成したマークを用いて、実装ツール56の位置ずれを検出してもよい。まず、前述の工程(3)の動作により実装ツール56に半導体チップtを保持させ、工程(4)の(4−1)の動作を行って半導体チップtの位置ずれを検出し、検出した位置ずれを補正して実装ツール56を実装ポジションに位置付ける(4−2)。実装ポジションに位置付けられた実装ツール56に保持された半導体チップtを第4のカメラ23で撮像する。制御部60は、第4のカメラ23の撮像画像に基づいて半導体チップtの位置を検出し、この位置データと予め記憶部61に記憶させておいた正規の位置とを比較し、半導体チップtの位置ずれを検出する。実装ツール56に移動位置ずれがなければ、半導体チップtは実装ポジションに位置ずれなく位置付けられる。位置ずれが生じていた場合、その位置ずれが実装ヘッド55の移動位置ずれとなる。
The displacement deviation of the two mounting
上記した実装ポジションに位置付けられた半導体チップtの撮像および位置ずれの検出を、左右の実装部50A、50Bの実装ツール56に対してそれぞれ行う。双方の実装ツール56の移動位置ずれを比較し、差が生じている場合には、一方の実装部50Aの実装ツール56を基準とし、他方の実装部50Bの実装ツール56の移動位置を、求めた差分をなくす分だけ補正する。このようにすることで、2つの実装部50A、50Bを用いたことによる実装誤差の発生を解消することができる。
Imaging of the semiconductor chip t positioned at the above-described mounting position and detection of positional deviation are performed on the mounting
実装ツール56の位置ずれ補正は、上記した一方の実装部50Aの実装ツール56の移動位置に他方の実装部50Bの実装ツール56の移動位置を合わせ込むことに限らない。例えば、左右の実装ツール56とも、予め決めておいた基準の実装位置に対して移動位置を合わせ込むように補正してもよい。このようにした方が位置合わせ精度を高めることができる。なぜなら、一方の実装ツール56の移動位置に他方の実装ツール56の移動位置を合わせる場合、基準となる一方の実装ツール56の移動位置自体に一定量のバラツキを含むことになる。同じ位置に移動しているように見えても、機械的な誤差等により、1μmとか2μmとかのずれが生じる。このようなバラツキを含む位置に対して他方の実装ツールを位置合わせする場合、一方の実装ツール56の移動位置のバラツキ以上の精度で他方の実装ツール56の移動位置を合わせることは困難になる。実装位置に対する、他方の実装ツール56の位置決め精度は、一方の実装ツール56よりも悪くなる。これに対し、両方の実装ツール56の移動位置を基準の実装位置に対して位置合わせする場合、基準の実装位置自体に位置のバラツキが含まれることはないので、両方の実装ツール56を実装位置に対して同じ程度の精度で位置合わせすることができる。
The positional deviation correction of the mounting
実装ヘッド55(実装ツール56)の移動位置ずれの検出は、例えばモータの発熱等により実装ヘッド55の姿勢変形が生じるおそれがある場合には、実装動作が開始された後に設定タイミング(設定された時間または設定された実装回数)毎に実装ヘッド55の移動位置ずれの有無を検出するようにしてもよい。これによって、半導体チップtの実装精度をさらに向上させることができる。前述したように、半導体チップtの実装(接合)を補助するヒータを用いる場合、ヒータの加熱による熱膨張(熱変形)によって、実装ヘッド55に移動位置誤差が生じることがある。このような点に対しても、実装ツール56に保持された半導体チップtを第4のカメラ23で撮像して位置ずれを検出する工程を、予め設定したタイミング毎に実施することは有効である。
The movement position shift of the mounting head 55 (mounting tool 56) is detected after the mounting operation is started when the posture of the mounting
上記した実施形態においては、一定の実装位置としての一定の実装ポジションに支持基板Wの各実装領域、および左右の実装部50A、50Bの実装ツール56を位置付けるものとして説明した。この一定の実装位置とは、実装装置1において常に変わらない同じ位置であってもよいし、例えば支持基板Wの大きさ等の条件に応じて設定変更が可能な位置であってもよく、少なくとも実装対象となる電子部品の実装開始から実装完了までの間、一定に保たれた位置であればよい。なお、一定の実装位置を設定変更が可能な位置とする場合、設定位置毎にステージ21の移動誤差を補正する補正データを取得しておき、実装位置を設定変更したときには、ステージ21の移動誤差の補正に用いる補正データを設定変更した実装位置に対応する補正データに切り替えるようにするとよい。
In the above-described embodiment, it has been described that each mounting area of the support substrate W and the mounting
また、ステージ21の移動誤差を補正する補正データは、ステージ21の移動可能な範囲の全域で取得してもよく、少なくとも支持基板W上の各実装領域を実装位置に位置付けるときにステージ21が移動する範囲内で取得するようにすればよい。さらに、ステージ21の移動誤差を補正する補正データは、ステージ21の移動位置誤差の実測値そのものを用いてもよいし、移動位置誤差を打ち消す補正値等、実測値を加工したものであってもよく、要はステージ21の移動誤差を補正するためのデータであればよい。
Further, the correction data for correcting the movement error of the
上述した実施形態においては、半導体チップtの電極形成面(上面)が下を向く状態、つまり支持基板Wの上面に対向する状態で実装するフェイスダウンボンディングの例を説明したが、実施形態の実装装置および実装方法はこれに限られるものではない。実施形態のパッケージ部品の製造方法も同様である。実施形態の実装装置および実装方法とパッケージ部品の製造方法は、半導体チップtの電極形成面が上を向く状態、つまり支持基板Wの上面に半導体チップtの下面(電極形成面と反対側の面)を実装するフェイスアップボンディングにも適用可能である。さらに、実施形態の実装装置は、フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの兼用装置とすることもできる。 In the above-described embodiments, an example of face-down bonding is described in which the electrode formation surface (upper surface) of the semiconductor chip t faces downward, that is, the semiconductor chip t faces the upper surface of the support substrate W. The device and the mounting method are not limited to this. The same applies to the method of manufacturing the package component of the embodiment. The mounting apparatus and the mounting method and the package component manufacturing method according to the embodiment are in a state where the electrode formation surface of the semiconductor chip t faces upward, that is, the lower surface of the semiconductor chip t (the surface opposite to the electrode formation surface) on the upper surface of the support substrate W. ) Is also applicable to face-up bonding. Furthermore, the mounting apparatus of the embodiment may be a combined apparatus for face-up bonding and face-down bonding.
フェイスアップボンディングに適用する場合には、移載部40と実装部50との間に、半導体チップtを一旦載置するための受渡し用ステージを設ける。なぜなら、ウエーハリング11上で半導体チップtは電極形成面が上を向いた状態で支持されている。半導体チップtを吸着保持した移載部40の移載ノズル44は、電極形成面が上を向いた状態のままで実装部50に半導体チップtを受け渡さなければならないが、移載ノズル44は半導体チップtの電極形成面を吸着保持してしいるので、実装部50の実装ツール56に半導体チップtを直接受け渡すことができない。
When applied to face-up bonding, a transfer stage for temporarily mounting the semiconductor chip t is provided between the transfer section 40 and the mounting
フェイスアップボンディングに適用する場合には、移載部40の反転機構43を不要とする代わりに、移載ノズル44をXY方向に移動可能とするXY移動機構を設け、移載ノズル44を取り出しポジションと受渡し用ステージとの間で移動可能とする。受渡し用ステージは、左右の移載部40A、40Bに対応してそれぞれ設ける。フェイスアップボンディングとフェイスダウンボンディングの兼用装置に適用する場合、移載部40の反転機構43はそのままで、受渡し用ステージと移載ノズル44をXY方向に移動可能とするXY移動機構を設けた構成とする。フェイスダウンボンディングを行う場合には、受渡し用ステージを用いずに、実施形態と同様の動作で半導体チップtを実装する。
When applied to face-up bonding, instead of eliminating the reversing
フェイスアップボンディングを行う場合には、移載ノズル44で半導体チップtを取り出した後、反転機構43で移載ノズル44を反転させることなく、XY移動機構により移載ノズル44を受渡し用ステージ上に移動させる。移動させた移載ノズル44によって、半導体チップtを受渡し用ステージ上に載置する。この後、受渡し用ステージ上に実装部50の実装ツール56を移動させ、受渡し用ステージ上の半導体チップtを吸着保持させる。半導体チップtは電極形成面を上にした状態で受渡し用ステージ上に載置されるため、実装部50の実装ツール56は半導体チップtの上面(電極形成面)を吸着し、半導体チップtの下面(電極形成面と反対側の面)を支持基板Wの上面に実装する。半導体チップtの具体的な実装工程は、上述した実施形態と同様である。
When face-up bonding is performed, after the semiconductor chip t is taken out by the
次に、本発明の実施例とその評価結果について述べる。 Next, examples of the present invention and evaluation results thereof will be described.
(実施例1)
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件で支持基板上に半導体チップの実装を実際に行なった。図13に支持基板W上に半導体チップtを実装した状態を示す。なお、目標実装精度は±5μm以内、目標タクトタイムは0.6秒以内とした。
<実装条件>
・半導体チップtのサイズ:4mm×4mm
・実装ピッチ(縦×横):36mm×36mm
・実装数(縦×横):5個×5個(計25個)(Example 1)
Using the mounting
<Mounting conditions>
-Size of semiconductor chip t: 4 mm x 4 mm
-Mounting pitch (length x width): 36 mm x 36 mm
-Number of mounting (vertical x horizontal): 5 x 5 (25 in total)
図13に示すように、左上を開始点として、半導体チップtに付した番号の順に、奇数番目の半導体チップtは左側の実装部50Aで、偶数番目の半導体チップtは右側の実装部50Bで、交互に実装を行なった。部品供給部10から1個目の半導体チップtを取り出してから最後(25個目)の半導体チップtの実装が完了するまでの経過時間は、14.5秒であった。このようにして、支持基板Wに実装した25個の半導体チップtの実装位置ずれを、検査装置を用いて測定した。その結果を表1に示す。表1において、実装領域番号は、図13の半導体チップtの番号に対応する。使用実装ヘッドの欄の○印は、実装に用いられた実装ヘッドを示す。例えば、実装領域番号“1”では、左側の実装ヘッド55を用いて実装を行なったことを示している。位置ずれの欄は、各実装領域における半導体チップtのX方向およびY方向への位置ずれ量を示している。なお、単位はマイクロメートル[μm]である。
As shown in FIG. 13, the odd-numbered semiconductor chips t are the left mounting
表1に示すように、半導体チップtのX方向における位置ずれの最大値は、実装領域番号15の位置における3.0μmであり、最小値は実装領域番号10の位置における−1.8μmであった。また、Y方向における位置ずれの最大値は、実装領域番号7の位置における2.0μmであり、最小値は実装領域番号19の位置における−0.8μmであった。25個の半導体チップtの実装精度は、いずれも目標の±5μm以内であることが確認された。実装に要した時間は14.5秒であったので、1つの半導体チップtの実装に要する時間は14.5秒/25個=0.58秒であった。よって、タクトタイムは0.58秒であり、目標の0.6秒以内を達成することができた。なお、実装に要した時間とは、部品供給部10から1つ目の半導体チップtをピックアップした左側の移載部40Aの吸着ノズル44から1つ目の半導体チップtを受け取った左側の実装部50Aの実装ツール56が実装ポジションの直上に移動し、下降を開始した時点から、最後(25個目)の半導体チップtを左側の実装部50Aの実装ツール56が支持基板W上に実装し、元の高さまで上昇し終えた時点までの時間のことである。この時間を、この間に実装した半導体チップの数(25個)で割ることで、タクトタイムを求めることができる。
As shown in Table 1, the maximum value of the positional deviation of the semiconductor chip t in the X direction is 3.0 μm at the position of the mounting
(比較例1)
支持基板Wを載置するステージの移動補正データを用いないこと以外は、実施例1と同一条件で半導体チップtを支持基板W上に実装した。支持基板Wに実装した25個の半導体チップtの実装位置ずれを、検査装置を用いて測定した。その結果を表2に示す。(Comparative Example 1)
The semiconductor chip t was mounted on the support substrate W under the same conditions as in Example 1 except that the movement correction data of the stage on which the support substrate W was placed was not used. The mounting position deviation of the 25 semiconductor chips t mounted on the support substrate W was measured using an inspection device. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、半導体チップtのX方向における位置ずれの最大値は、実装領域番号21の位置における19.5μmであり、最小値は実装領域番号10の位置における−24.4μmであった。また、Y方向における位置ずれの最大値は、実装領域番号3の位置における11.8μmであり、最小値は実装領域番号16の位置における−11.7μmであった。よって、半導体チップtの実装精度は、目標の±5μm以内を満足できないことが確認された。なお、1つの半導体チップtの実装に要するタクトタイムは0.58秒であり、実施例1と同一である。
As shown in Table 2, the maximum value of the positional deviation of the semiconductor chip t in the X direction is 19.5 μm at the position of the mounting
(実施例2)
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件で支持基板上に半導体チップの実装を実際に行なった。なお、目標実装精度は±5μm以内とした。
<実装条件>
・半導体チップtのサイズ:4mm×4mm
・実装数(縦×横):20個×20個(計400個)
・実装ピッチ(縦、横):6mm(Example 2)
Using the mounting
<Mounting conditions>
-Size of semiconductor chip t: 4 mm x 4 mm
-Number of mounting (vertical x horizontal): 20 x 20 (400 total)
・ Mounting pitch (vertical, horizontal): 6 mm
実施例1と同様に、左上の実装領域を開始点として、半導体チップtの番号の順に、奇数番目の半導体チップtは左側の実装部50Aで、偶数番目の半導体チップtは右側の実装部50Bで、交互に実装を行なった。このようにして、支持基板Wに実装した400個の半導体チップtから48個の半導体チップtを抜き出し、それらの実装位置ずれを検査装置を用いて測定した。その結果を実施例1と同様に表3に示す。
Similar to the first embodiment, the odd-numbered semiconductor chip t is the left mounting
(実施例3)
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件で支持基板上に半導体チップの実装を実際に行なった。なお、目標実装精度は±5μm以内とした。
<実装条件>
・半導体チップtのサイズ:1mm×1mm
・実装数(縦×横):40個×51個(計2040個)
・実装ピッチ(縦、横):3mm(Example 3)
Using the mounting
<Mounting conditions>
・ Size of semiconductor chip t: 1 mm x 1 mm
-Number of mounting (vertical x horizontal): 40 x 51 (2040 in total)
・ Mounting pitch (vertical, horizontal): 3 mm
実施例1と同様に、左上の実装領域を開始点として、半導体チップtの番号の順に、奇数番目の半導体チップtは左側の実装部50Aで、偶数番目の半導体チップtは右側の実装部50Bで、交互に実装を行なった。このようにして、支持基板Wに実装した2040個の半導体チップtから48個の半導体チップtを抜き出し、それらの実装位置ずれを検査装置を用いて測定した。その結果を実施例1と同様に表4に示す。
Similar to the first embodiment, the odd-numbered semiconductor chip t is the left mounting
(実施例4)
上述した実施形態の実装装置1を用いて、以下の条件で支持基板の各実装領域上に第1の半導体チップと第2の半導体チップの実装を実際に行なった。なお、目標実装精度は±5μm以内とした。
<実装条件>
・第1の半導体チップtのサイズ:4mm×4mm
・第2の半導体チップtのサイズ:1mm×1mm
・第1の半導体チップtの実装数(縦×横):5個×5個(計25個)
・第2の半導体チップtの実装数(縦×横):5個×5個(計25個)
・第1の半導体チップの実装ピッチ(縦、横):36mm
・第1の半導体チップと第2の半導体チップとの間隔:0.5mm(Example 4)
Using the mounting
<Mounting conditions>
-Size of the first semiconductor chip t: 4 mm x 4 mm
-Size of second semiconductor chip t: 1 mm x 1 mm
-Number of mounted first semiconductor chips t (length x width): 5 x 5 (total 25)
-Number of second semiconductor chips t mounted (vertical x horizontal): 5 x 5 (total 25)
-Mounting pitch of the first semiconductor chip (vertical, horizontal): 36 mm
-Gap between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip: 0.5 mm
実施例1と同様に、左上の実装領域を開始点として、第1の半導体チップ(チップA)tの番号の順に、奇数番目の半導体チップtは左側の実装部50Aで、偶数番目の半導体チップtは右側の実装部50Bで、交互に実装を行なった。次に、第2の半導体チップ(チップB)tの番号の順に、奇数番目の半導体チップtは左側の実装部50Aで、偶数番目の半導体チップtは右側の実装部50Bで、交互に実装を行なった。このようにして、支持基板Wに実装した合計50個(第1の半導体チップ:25個、第2の半導体チップ:25個)の実装位置ずれを検査装置を用いて測定した。実装位置ずれは、第1および第2の半導体チップ(チップA、B)のそれぞれ位置ずれと第1および第2の半導体チップ(チップA、B)の相対位置を測定した。それらの結果を表5に示す。
Similar to the first embodiment, the odd-numbered semiconductor chip t is the left-
上述した実施形態において、支持基板Wは実装領域毎に位置検出用のマークが設けられておらず、パッケージ部品の製造工程の過程で除去されるものとして説明したが、これに限定されるものではない。実施形態の実装装置および実装方法によれば、例えば実装領域毎に位置検出用のマークがあり、パッケージ部品の一部として用いられるような基板に対しても、当然ながら位置検出用のマークに頼ることなく、精度よくかつ効率よく半導体チップ(電子部品)を実装することが可能であることは言うまでもない。 In the above-described embodiment, the support substrate W is not provided with the position detection mark for each mounting area and is described as being removed in the process of manufacturing the package component. However, the present invention is not limited to this. Absent. According to the mounting apparatus and the mounting method of the embodiment, for example, there is a position detection mark for each mounting area, and of course, even for a substrate used as a part of a package component, the position detection mark is used. It goes without saying that the semiconductor chip (electronic component) can be mounted accurately and efficiently without any need.
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the scope equivalent thereto.
1…実装装置、10…部品供給部、11…ウエーハリング、12…ウエーハリングホルダ、13…第1のカメラ、20…ステージ部、21…ステージ、22…第2のカメラ、23…第4のカメラ、30…基板搬送部、40,40A,40B…移載部、43…反転機構、44…吸着ノズル、47…反転アーム、50,50A,50B…実装部、51…支持フレーム、52…X方向移動ブロック、53…Y方向移動装置、55…実装ヘッド、56…実装ツール、60…制御部、61…記憶部、W…支持基板、t…半導体チップ。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
それぞれ前記電子部品を保持して前記支持基板の前記実装領域に実装する第1および第2の実装ヘッドと、前記電子部品を保持した前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させる実装ヘッド移動機構とを備える実装部と、
前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する第1の認識部と、
前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識する第2の認識部と、
前記ステージ移動機構による前記ステージの移動位置誤差を補正する補正データを記憶する記憶部と、
前記第1の認識部により認識した前記支持基板の位置データと前記第2の認識部により認識した前記電子部品の位置データと前記補正データとに基づいて、前記ステージと前記第1および第2の実装ヘッドの移動を制御する制御部と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識する第3の認識部を具備し、
前記制御部は、前記第3の認識部により認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する
電子部品の実装装置。 A stage on which a support substrate having a plurality of mounting areas on which electronic components are mounted is placed, and a stage moving mechanism that moves the stage so that the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions. The stage part,
First and second mounting heads that respectively hold the electronic component and mount the electronic component in the mounting area of the support substrate, and the first and second mounting heads that hold the electronic component at the fixed mounting position. A mounting unit including a mounting head moving mechanism that moves alternately,
A first recognition unit that recognizes an entire position of the support substrate placed on the stage;
A second recognition unit that recognizes a position of the electronic component held by the first or second mounting head;
A storage unit for storing correction data for correcting a moving position error of the stage by the stage moving mechanism;
Based on the position data of the support substrate recognized by the first recognition unit, the position data of the electronic component recognized by the second recognition unit, and the correction data, the stage and the first and second And a control unit for controlling the movement of the mounting head ,
Further, a third recognizing unit for individually recognizing the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position is provided,
The control unit corrects the positional deviation between the first mounting head and the second mounting head based on the position data of the first and second mounting heads recognized by the third recognizing unit. Electronic component mounting equipment.
それぞれ前記部品供給部から前記電子部品を受け取り、前記第1または第2の実装ヘッドに前記電子部品を受け渡す第1および第2の移載ノズルを備える移載部とを具備し、
前記第1および第2の実装ヘッドは、前記第1および第2の移載ノズルによる前記電子部品の受け渡し位置から前記一定の実装位置まで一定の経路で移動される、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の実装装置。 Furthermore, a component supply unit that supplies the electronic component,
And a transfer unit including first and second transfer nozzles that receive the electronic component from the component supply unit and deliver the electronic component to the first or second mounting head,
Said first and second mounting heads, wherein is moved at a constant path to a certain mounting position from the transfer position of the electronic component by the first and second transfer nozzle claims 1 to 3 The mounting apparatus according to any one of 1.
前記ステージ上に前記支持基板を載置すると共に、前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する工程と、
前記支持基板の位置認識工程により得た前記支持基板の位置データと前記補正データとに基づいて前記ステージの移動を補正しつつ、前記複数の実装領域が一定の実装位置に順に位置付けられるように、前記ステージを移動させる工程と、
第1および第2の実装ヘッドで前記電子部品を交互に受け取り、前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識すると共に、認識した前記電子部品の位置データに基づいて前記第1および第2の実装ヘッドの移動を補正しつつ、前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させ、前記第1および第2の実装ヘッドにより前記電子部品を、前記一定の実装位置に順に位置づけられた前記実装領域に交互に実装する工程と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識し、認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する工程を具備する
電子部品の実装方法。 A step of acquiring a movement position error of a stage on which a support substrate having a plurality of mounting areas on which electronic components are mounted is acquired, and storing correction data for correcting the movement position error in a storage unit;
Placing the support substrate on the stage and recognizing the entire position of the support substrate placed on the stage;
While correcting the movement of the stage based on the position data of the support substrate and the correction data obtained by the step of recognizing the position of the support substrate, the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions, Moving the stage,
The first and second mounting heads alternately receive the electronic component, recognize the position of the electronic component held by the first or second mounting head, and based on the recognized position data of the electronic component. While correcting the movement of the first and second mounting heads, the first and second mounting heads are alternately moved to the fixed mounting position, and the electronic components are moved by the first and second mounting heads. And a step of alternately mounting the parts in the mounting areas sequentially positioned at the fixed mounting position ,
Further, the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position are individually recognized, and the first position of the first and second mounting heads is recognized based on the recognized position data of the first and second mounting heads. A method of mounting an electronic component, comprising a step of correcting a positional deviation between a mounting head and the second mounting head .
前記電子部品の実装工程は、
前記支持基板が載置されるステージの移動位置誤差を取得し、前記移動位置誤差を補正する補正データを記憶部に記憶させる工程と、
前記ステージ上に前記支持基板を載置すると共に、前記ステージ上に載置された前記支持基板の全体位置を認識する工程と、
前記支持基板の位置認識工程により得た前記支持基板の位置データと前記補正データとに基づいて前記ステージの移動を補正しつつ、前記複数の実装領域が一定の実装位置に順に位置付けられるように、前記ステージを移動させる工程と、
第1および第2の実装ヘッドで前記電子部品を交互に受け取り、前記第1または第2の実装ヘッドに保持された前記電子部品の位置を認識すると共に、認識した前記電子部品の位置データに基づいて前記第1および第2の実装ヘッドの移動を補正しつつ、前記第1および第2の実装ヘッドを前記一定の実装位置に交互に移動させ、前記第1および第2の実装ヘッドにより前記電子部品を、前記一定の実装位置に順に位置づけられた前記実装領域に交互に実装する工程と、を具備するとともに、
さらに、前記一定の実装位置に位置付けられた前記第1および第2の実装ヘッドの位置を個別に認識し、認識した前記第1および第2の実装ヘッドの位置データに基づいて、前記第1の実装ヘッドと前記第2の実装ヘッドとの位置ずれを補正する工程を具備する
パッケージ部品の製造方法。 Forming a pseudo wafer by collectively mounting the electronic components mounted on the plurality of mounting regions with a step of mounting the electronic components on each of the plurality of mounting regions on a support substrate having a plurality of mounting regions And a step of manufacturing a package component by forming a rewiring layer on the electronic component of the pseudo wafer,
The mounting process of the electronic component is
A step of acquiring a moving position error of the stage on which the supporting substrate is placed and storing correction data for correcting the moving position error in a storage unit;
Placing the support substrate on the stage and recognizing the entire position of the support substrate placed on the stage;
While correcting the movement of the stage based on the position data of the support substrate and the correction data obtained by the step of recognizing the position of the support substrate, the plurality of mounting areas are sequentially positioned at fixed mounting positions, Moving the stage,
The first and second mounting heads alternately receive the electronic component, recognize the position of the electronic component held by the first or second mounting head, and based on the recognized position data of the electronic component. While correcting the movement of the first and second mounting heads, the first and second mounting heads are alternately moved to the fixed mounting position, and the electronic components are moved by the first and second mounting heads. And a step of alternately mounting the parts in the mounting areas sequentially positioned at the fixed mounting position ,
Further, the positions of the first and second mounting heads positioned at the fixed mounting position are individually recognized, and the first position of the first and second mounting heads is recognized based on the recognized position data of the first and second mounting heads. A method of manufacturing a package component, comprising a step of correcting a positional deviation between a mounting head and the second mounting head .
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