JPH1022308A - 超音波振動接合チップ実装装置 - Google Patents
超音波振動接合チップ実装装置Info
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- JPH1022308A JPH1022308A JP8176676A JP17667696A JPH1022308A JP H1022308 A JPH1022308 A JP H1022308A JP 8176676 A JP8176676 A JP 8176676A JP 17667696 A JP17667696 A JP 17667696A JP H1022308 A JPH1022308 A JP H1022308A
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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-
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-
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- H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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Abstract
きと位置制御とを簡素化する。 【解決手段】 摘まみ取り機構6と超音波振動接合機構
7とが所定間隔を以てチップ搬送機構5の可動テーブル
5dに組み込まれており、ピックアップアーム6bとノ
ズル機能を併有した接合作用部7pとが所定間隔を以て
前進限度位置と後退限度位置とに移動停止することを繰
り返し、ピックアップアーム6bが実装対象であるチッ
プ10をパレットテーブル2bよりプリアライメントテ
ーブル3aに搭載し、接合作用部7pが同チップ10を
プリアライメントテーブル3aからマウントテーブル4
bの被実装対象である基板11の実装位置に正確に位置
決め搭載して超音波振動で接合実装する。
Description
ベアッチップのような半導体素子等のチップ(軽薄短小
品)を配線基板等の基板に位置決め接合して実装する装
置に関する。
ように、パッケージされていないベアチップタイプの半
導体素子をバーインテスト等のテスト用の配線基板に実
装したり、又はバーインテストで良品となったベアチッ
プタイプの半導体素子をリードフレムに代わるパッケー
ジ用の配線基板に実装する場合、超音波振動接合を利用
して配線基板に実装することが知られている。
接合チップ実装装置は、摘まみ取り機構と超音波振動接
合機構とを、チップ供給機構のパレットテーブルと予備
位置決め機構のプリアライメントテーブルと実装機構の
マウントテーブルとの設置位置関係と関連付けられた離
隔配置になっていないために、実装対象のチップをパレ
ットテーブルよりプリアライメントテーブルを仲介させ
てマウントテーブルの被実装対象である基板の実装位置
に搭載する際の、摘まみ取り機構と超音波振動接合機構
との動きと位置制御とが複雑になることが否めなかっ
た。
波振動接合機構とを前進限度位置と後退限度位置との2
位置に位置制御して、実装対象のチップをパレットテー
ブルよりプリアライメントテーブルを仲介させてマウン
トテーブルの被実装対象である基板の実装位置に搭載し
て超音波振動で接合実装することができる超音波振動接
合チップ実装装置を提供しようとするものである。
合チップ実装装置は、パレットテーブルの上に搭載され
た多数のチップの内の実装対象であるチップが所定の摘
ままれ位置となるようにパレットテーブルを位置制御す
るチップ供給機構と、実装対象であるチップを大まかに
位置決めするプリアライメントテーブルを有する予備位
置決め機構と、マウントテーブルの上に搭載された被実
装対象である基板のチップ実装位置が所定の搭載位置と
なるようにマウントテーブルを位置制御する実装機構と
を並列配置に設置する一方、チップ供給機構と予備位置
決め機構と実装機構とより上で左右の前進限度位置と後
退限度位置との2位置に往復移動するように位置制御さ
れた可動テーブルを備えたチップ搬送機構を架設し、こ
のチップ搬送機構の可動テーブルにはパレットテーブル
の上より実装対象であるチップをピックアップしたりピ
ックアップしたチップをプリアライメントテーブルの上
に搭載する昇降可能なピックアップアームを備えた摘ま
み取り機構と、超音波振動を発生する振動子に結合され
た共振器の接合作用部がプリアライメントテーブルの上
より実装対象であるチップをピックアップしたりピック
アップしたチップをマウントテーブルの上に搭載する昇
降可能なピックアップ機能を有する超音波振動接合機構
とを所定間隔を以て並列配置に設置し、超音波振動接合
機構と実装機構との上下対向間隔に側方より進入して共
振器の接合作用部にピックアップされた実装対象のチッ
プとマウントテーブルに搭載された被実装対象である基
板とを撮像してチップと基板の実装位置とを整合する出
力を実装機構に出力する計測機構を備えたことを特徴と
している。この請求項1の構成によれば、摘まみ取り機
構と超音波振動接合機構とが所定間隔を以てチップ搬送
機構の可動テーブルに組み込まれたことにより、摘まみ
取り機構のピックアップアームと超音波振動接合機構の
ノズル機能を併有した接合作用部とが所定間隔を以て前
進限度位置と後退限度位置とに移動停止することを繰り
返し、ピックアップアームがチップをパレットテーブル
よりプリアライメントテーブルに搭載し、接合作用部が
チップをプリアライメントテーブルからマウントテーブ
ルの基板の実装位置に搭載して超音波振動で接合実装す
ることができる。
る。図1において、超音波振動接合チップ実装装置の設
置基準1上にチップ供給機構2、予備位置決め機構3、
実装機構4を並列配置に設置してある。
たXY駆動部2aと、XY駆動部2aに連結されたパレ
ットテーブル2bとを備え、XY駆動部2aがパレット
テーブル2bを設置基準1と並行な平面の縦横であるX
方向及びY方向に移動して、パレットテーブル2b上に
搭載されたパレット2cに収納された多数のチップ10
の内の実装対象である例えば1個のチップ10が所定の
摘ままれ位置となるように、パレットテーブル2bを位
置制御する。
るチップ10を大まかに位置決めするための図外の凹凸
を有するプリアライメントテーブル3aを備えている。
θ駆動部4aと、XYθ駆動部4aに連結されたマウン
トテーブル4bとを備え、後述する計測機構8からの出
力によりXYθ駆動部4aがマウントテーブル4bを設
置基準1と並行な平面の縦横であるX方向とY方向及び
設置基準1との仰角であるθ方向とに移動して、マウン
トテーブル4b上に搭載された被実装対象である基板1
1のチップ実装位置が所定の搭載位置となるように、マ
ウントテーブル4bを位置制御する。
架設してある。チップ搬送機構5は設置基準1より立設
された複数の支柱5a,5bによりチップ供給機構2と
予備位置決め機構3と実装機構4との上に跨がって設け
られた横架レール5cと、横架レール5cに往復移動可
能に組付けられた可動テーブル5dとを備え、図外のモ
ーター等のようなアクチュエータが可動テーブル5dを
左右の前進限度位置と後退限度位置との2位置に往復移
動するように、可動テーブル5dを位置制御する。可動
テーブル5dには摘まみ取り機構6と超音波振動接合機
構7とが所定間隔を以て並列配置に設置されている。
に示すように可動テーブル5dが右の後退限度位置に停
止すると、摘まみ取り機構6のピックアップアーム6b
の先端がプリアライメントテーブル3aの予備位置決め
位置と真上で対向し、超音波振動接合機構7の共振器7
iの接合作用部7pがマウントテーブル4bの実装位置
と真上で対向する一方、図3、図5に示すように可動テ
ーブル5dが左の前進限度位置に停止すると、摘まみ取
り機構6のピックアップアーム6bの先端がパレットテ
ーブル2bの摘ままれ位置と真上で対向し、超音波振動
接合機構7の接合作用部7pがプリアライメントテーブ
ル3aの予備位置決め位置と真上で対向する、寸法であ
る。
置された機構基部6aと機構基部6aより下方に延設さ
れたピックアップアーム6bとを備え、機構基部6aに
組み込まれた図外のアクチュエーターがピックアップア
ーム6bを図1に示す上昇限度位置と図3〜4に示す下
降限度位置とに昇降する。このピックアップアーム6b
の下降限度位置は、ピックアップアーム6bの先端がパ
レットテーブル2bの上のチップ10を吸引吸着した
り、又、ピックアップアーム6bに吸引吸着されたチッ
プ10をプリアライメントテーブル3aの上に搭載する
ことが可能な態様に位置制御された位置である。上記ア
クチュエーターはモーター又はエアーシリンダーを使用
することが実用的であるが、モーターの場合にはボルト
・ナット機構とガイド機構とを介してピックアップアー
ム6bを回転しないように昇降し、又、エアーシリンダ
ーの場合はチップ10に衝撃を与えないような緩衝機構
を付設することが望ましい。
ノズル機能を備えている。即ち、ピックアップアーム6
bはパイプに形成されていて、ピックアップアーム6b
の後端には図外の真空ポンプのような吸引発生源が図外
のバルブを介して接続されている。この図外のバルブが
大気開放側から吸引側に切り替わることで、ピックアッ
プアーム6bが吸引発生源からの吸引動作でその先端の
開口より外気を吸引することによりチップ10を吸引吸
着し、逆に、バルブが吸引側から大気開放側に切り替わ
ることで、ピックアップアーム6bの内部が大気に満た
されチップ10の吸引吸着を解放する。
に設置された固定ベース7aと、固定ベース7aに取り
付けられたサーボモーターのようなモーター7bと、モ
ーター7bの出力軸に連結されたボルト・ナット機構7
cと、ボルト・ナット機構7cのナットが形成されたリ
フトベース7dと、リフトベース7dに取り付けられた
エアーシリンダー7eと、エアーシリンダー7eのピス
トンロッドに連結されたホルダー7fと、ホルダー7f
に装着された共振器7iとを備えている。モーター7b
が正転すると、ボルト・ナット機構7cのねじ棒が正転
し、当該ねじ棒にねじ嵌合したナットによりリフトベー
ス7dが下降する一方、モーター7bが逆転すると、ボ
ルト・ナット機構7cのねじ棒が逆転し、リフトベース
7dがナットを介して上昇する。リフトベース7dは、
固定ベース7aより下方に立設された左右のガイドポー
ル7gに摺接係合して回り止めされて昇降する。各ガイ
ドポール7gの内部に昇降可能に収納されたガイドシャ
フト7hの下端はホルダー7fに結合されており、リフ
トベース7dの昇降とエアーシリンダー7eの伸縮とに
より昇降して、ホルダー7fを設置基準1と平行に保持
している。
に結合された2つのブースター7k,7mとを備え、各
ブースター7k,7mをホルダー7fの左右より下方に
延設されたアーム部に支持することで、両持ち支持に取
り付けられている。一方のブースター7kには、図外の
超音波発生器より電力を供給されて所定周波数の縦波の
超音波振動を発生して出力する電気エネルギーを機械エ
ネルギーに変換する圧電素子又は磁歪素子等のようなエ
ネルギー変換器である振動子7nが図外の無頭ねじとね
じ孔とにより同軸に結合されている。
すように、振動子7nからの超音波振動に共振する共振
周波数の1波長の長さを有し、中央の最大振動振幅点f
3で外側に突出する接合作用部7pを備えている。接合
作用部7pはチップ10よりも大きな平面積に形成され
た先端面を有していると共にノズル機能を併有してい
る。
路7qを備えている。通路7qは、接合作用部7pの先
端面の中央より接合作用部7pの内部を経由してホーン
7jの中心まで空けられた縦孔7q−1と、最大振動振
幅点f5である一方の端面の中央より縦孔7q−1に連
なるように空けられた横孔7q−2と、最小振動振幅点
f4でホーン7jの外周面より横孔7q−2に連なるよ
うに空けられた縦孔7q−3とにより形成されている。
横孔7q−2が開口するホーン7jの端面には無頭ねじ
7rを装着してある。無頭ねじ7rは横孔7q−2の開
口を密封すると共にブースター7mを同軸に嵌合するも
のである。縦孔7q−3の開口部にはホース口7sが立
設され、ホーン7jより突出するホース口7sにホース
7tの一端が外嵌装着され、ホース7tの内部空洞がホ
ース口7sの内部貫通孔を介して通路7qに接続されて
いる。ホース7tの他端が図外の真空ポンプのような吸
引発生源に図外のバルブを介して接続されている。
に切り替わることで、接合作用部7pが吸引発生源から
の吸引動作でその先端の開口より外気を吸引することに
よりチップ10を吸引吸着し、逆に、バルブが吸引側か
ら大気開放側に切り替わることで、通路7qが大気に満
たされチップ10の吸引吸着を解放する。ホーン7jの
最大振動振幅点f1である他方の端面にはブースター7
kを同軸に結合するための無頭ねじ7uを装着してあ
る。これらの無頭ねじ7r,7uはホーン7jに形成さ
れたねじ孔に締結されている。
メントテーブル3aの反対側で、マウントテーブル4b
よりも上方側方にはチップ10と基板11とを整合する
ための計測機構8を備えている。計測機構8は2視野光
学系レンズ8aと、2視野光学系レンズ8aを通してそ
の上下に離隔配置された計測対象であるホーン7jに吸
着されたチップ8とマウントテーブル4b上の基板11
とを撮像して電気信号に変換出力するCCDカメラ8b
と、2視野光学系レンズ8aを計測位置に移動するアク
チュエーター8cとを備えている。
説明すると、第1工程では、チップ搬送機構5の可動テ
ーブル5dが図1に示す後退限度位置から左に移動して
図3に示す前進限度位置に停止すると、ピックアップア
ーム6bが下降してパレットテーブル2bの上より実装
対象であるチップ10−1を吸引にて受け取った後に上
昇する。
示す前進限度位置から右に移動して図4に示す後退限度
位置に停止すると、ピックアップアーム6bが下降して
チップ10−1を大気開放にてプリアライメントテーブ
ル3aの上に置いた後に上昇する。このチップ10−1
がプリアライメントテーブル3aの上に置かれれる際に
プリアライメントテーブル3aの凹凸等により大まかに
位置決め搭載される。
に移動して図5に示す前進限度位置に停止すると、超音
波振動接合機構7のホーン7jが下降してプリアライメ
ントテーブル3a上のチップ10−1を吸引にて保持し
た後に上昇する。このチップ10−1の保持と並行し、
ピックアップアーム6bが下降してパレットテーブル2
bの上より次の実装対象であるチップ10−2を吸引に
て保持した後に上昇する(工程1と同じ動作である)。
に移動して図6に示す後退限度位置に停止すると、2視
野光学系カメラ8aが仮想線示から実線示のように超音
波振動接合機構7の接合作用部7pに吸着されたチップ
10−1とプリアライメントテーブル3aに搭載された
基板11との間の空間に進入し、当該チップ10−1と
基板11との位置ずれを測り、その測定結果により、マ
ウントテーブル4bがXY及びθ駆動して基板11のチ
ップ実装位置がチップ10−1と正確に整合し得るよう
に、チップ10−1を基準に、基板11を位置補正す
る。この位置補正による基板11の実装位置がチップ1
0−1と上下で平行に対向する位置合わせが完了した
ら、2視野光学系カメラ8aが実線示から仮想線示のよ
うに元の位置に戻る。
動接合機構7の共振器7iが下降してチップ10−1を
基板11に押し付けて加圧しながら振動子7nが超音波
振動を発振する。この超音波振動に共振器7iが共振
し、その共振による超音波振動がチップ10−1と基板
11の接合部分に作用し、チップ10−1が基板11の
実装位置に接合する。このチップ10−1を基板11に
押し付ける加圧方式は超音波振動接合機構7のエアーシ
リンダー7eによる下降と、モーター7bによるボルト
ナット機構7cの下降とで行う。その加圧力制御はエア
ーシリンダー7eの出力により行う。このチップ10−
1の接合実装と並行し、ピックアップアーム6bが下降
して次の実装対象であるチップ10−2をプリアライメ
ントテーブル3aの上に位置決め搭載した後に上昇する
(工程2と同じ動作である)。
工程5までを1サイクルとして繰り返し行うことで、パ
レットテーブル2bの上より実装対象のチップ10を1
個づつプリアライメントテーブル3aでの大まかに位置
決めを介してマウントテーブル4bの上のその都度変わ
る基板11の実装位置に順次正確に位置決め搭載して接
合実装する。
機構6と超音波振動接合機構7とが所定間隔を以てチッ
プ搬送機構5の可動テーブル5dに組み込まれているの
で、可動テーブル5dの後退限度位置への停止で、ピッ
クアップアーム6bがプリアライメントテーブル3aの
予備位置決め位置と対向し、接合作用部7pがマウント
テーブル4bの実装位置と真上で対向し、可動テーブル
5dの前進限度位置への停止で、ピックアップアーム6
bがパレットテーブル2bの摘ままれ位置と対向し、接
合作用部7pがプリアライメントテーブル3aの予備位
置決め位置と対向することができる。
プアーム6bと超音波振動接合機構7のノズル機能を併
有した接合作用部7pとが所定間隔を以て前進限度位置
と後退限度位置とに移動停止することを繰り返し、ピッ
クアップアーム6bがチップ10をパレットテーブル2
bよりプリアライメントテーブル3aに搭載し、接合作
用部7pがチップ10をプリアライメントテーブル3a
からマウントテーブル4bの基板11の当該チップ10
に対応する所定の実装位置に搭載して超音波振動で接合
実装することができる。
面図。
Claims (1)
- 【請求項1】 パレットテーブルの上に搭載された多数
のチップの内の実装対象であるチップが所定の摘ままれ
位置となるようにパレットテーブルを位置制御するチッ
プ供給機構と、実装対象であるチップを大まかに位置決
めするプリアライメントテーブルを有する予備位置決め
機構と、マウントテーブルの上に搭載された被実装対象
である基板のチップ実装位置が所定の搭載位置となるよ
うにマウントテーブルを位置制御する実装機構とを並列
配置に設置する一方、チップ供給機構と予備位置決め機
構と実装機構とより上で左右の前進限度位置と後退限度
位置との2位置に往復移動するように位置制御された可
動テーブルを備えたチップ搬送機構を架設し、このチッ
プ搬送機構の可動テーブルにはパレットテーブルの上よ
り実装対象であるチップをピックアップしたりピックア
ップしたチップをプリアライメントテーブルの上に搭載
する昇降可能なピックアップアームを備えた摘まみ取り
機構と、超音波振動を発生する振動子に結合された共振
器の接合作用部がプリアライメントテーブルの上より実
装対象であるチップをピックアップしたりピックアップ
したチップをマウントテーブルの上に搭載する昇降可能
なピックアップ機能を有する超音波振動接合機構とを所
定間隔を以て並列配置に設置し、超音波振動接合機構と
実装機構とが上下に対向する隙間に側方より進入して共
振器の接合作用部にピックアップされた実装対象のチッ
プとマウントテーブルに搭載された被実装対象である基
板とを撮像してチップと基板の実装位置とを整合する出
力を実装機構に出力する計測機構を備えたことを特徴と
する超音波振動接合チップ実装装置。
Priority Applications (8)
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CN97114536A CN1089488C (zh) | 1996-07-05 | 1997-07-07 | 超声波振动连结芯片安装器 |
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EP (1) | EP0822741B1 (ja) |
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