KR20020042741A

KR20020042741A - 칩 실장장치

Info

Publication number: KR20020042741A
Application number: KR1020027005290A
Authority: KR
Inventors: 야마우치아키라
Original assignee: 시모무라 아키카즈; 토레 엔지니어링 가부시키가이샤
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-05
Also published as: JP4610150B2; WO2001041208A1; KR100715725B1

Abstract

칩을 기판에 실장하는 칩 실장장치에 있어서, 칩을 유지하는 기능을 갖고, 서로 직교하는 X, Y 및 Z축 방향 중 Z축 방향으로 이동하여 칩을 기판에 압착시키는 헤드(1)와, 기판을 유지하는 기능을 갖고, X, Y축 방향과 Z축 주위의 θ방향 중 적어도 일방향으로 자유롭게 구동되며, 칩을 기판의 소정 위치에 실장하도록, X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동되어, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되어 있는 스테이지(2)를 구비한다. 헤드(1)의 프레임에 요구되는 강성이 경감되며, 헤드(1)의 중량의 경량화가 도모되고, 헤드(1)의 중량 증가에 기인하는 강성 증가 등의 제한을 해소할 수 있으며, 이동시의 스테이지(2)의 진동 등의 발생도 방지할 수 있으므로, 칩을 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있다.

Description

칩 실장장치{Chip Mounter}

종래 알려진 바와 같이, 액정기판이나 기타 회로기판(이하, 단지 기판이라 한다)에 반도체칩 등의 칩을 본딩하는 칩 실장장치가 있다.

그 일례를 제5도 및 제6도를 참조하여 설명한다. 제5도는 종래의 칩 실장장치에 있어서 위치 맞추기(alignment) 미세조정 구성을 나타내는 개략 사시도이며, 제6도는 종래의 스테이지 위에 연질기판을 고정하는 방법을 나타내는 개략 측면도이다.

이 칩 실장장치는, 제5도에 도시된 바와 같이, 스테이지(21)와 테이블(22)과 헤드(23)를 구비하고 있다. 스테이지(21)는 기판을 지지하는 것이다. 테이블(22)은 스테이지(21)를 지지하는 동시에, 기판을 지지하고 있는 스테이지(21)를 단일 기준 위치로서의 실장위치로 반송하도록 서로 직교하는 X, Y, Z축 방향 중 X, Y축 방향으로 자유롭게 이동하도록 구성되어 있다. 헤드(23)는 X, Y, Z축 방향으로 자유롭게 이동되며, 또한 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 회동(回動)하도록 구성되고, 칩을 스테이지(21) 위의 기판의 소정 위치에 압착하는 기능을 구비한 것이다.

상술한 스테이지(21)와 테이블(22)과 헤드(23)로 구성된 것은, 예컨대 칩을 기판에 실장(가압착)하는 실장공정에 배치되어 있다. 이 실장공정으로서는, 예컨대 칩이 실장되는 기판의 실장부위에, 미리 ACF(Anisotropic Conductive Film) 또는 NCF(Non- Conductive Film) 등의 접착제가 장착된 기판에 대하여, 그 실장부위에 접착제를 통하여 칩을 실장(가압착)하기 위한 공정 등을 들 수 있다. 일반적으로, 이 실장공정의 전(前)공정으로서, 칩을 실장하려고 하는 기판의 실장부위에, 미리 AFC 또는 NCF 등의 접착제를 장착하여 두는 접착제 장착공정이 있고, 이 실장공정의 후공정으로서, 기판에 실장(가압착)된 칩에 대하여 본압착(本壓着)을 행하는 본압착공정이 있다.

여기서, 상술한 실장공정에 있어서 위치 맞추기(alignment) 미세조정의 동작을 일례로서 설명한다. 테이블(22)은 기판을 지지하고 있는 스테이지(21)를 단일 실장위치에 위치하도록 X, Y축 방향으로 이동시킨다. 헤드(23)는 기판에 실장해야 할 칩을 그 아래 선단에 흡착 유지한 상태에서, 기준위치에 있는 스테이지(21)의 기판의 칩 실장위치의 윗쪽 위치로 이동된다. 2시야(視野) 카메라는, 상술한 상태에 있는 기판과 칩 사이에 삽입되고, 아래쪽에 위치하는 기판의 실장위치에 관한 인식 마크와, 윗쪽에 위치하는 헤드(23) 선단의 칩의 인식 마크를 촬영한다. 2시야 카메라로 촬영된 그 촬영화상 데이타에 기초하여, 기판과 칩의 위치 맞추기를 위한 보정신호가 생성되고, 헤드(23)로 보내진다. 헤드(23)는 그 보정신호에 기초하여 X, Y축 방향 및 Z축 주위의 θ방향으로 미세조정되어 위치 맞추기 미세조정이 행해진다. 이와 같이, 헤드(23)의 위치 맞추기 미세조정 후에, 2시야 카메라를 후퇴시키고, 헤드(23)를 기판 쪽으로 하강시켜, 헤드(23) 선단의 칩을 기판의 칩 실장위치에 접촉시켜 압착하고, 칩을 기판의 칩 실장위치에 실장하도록 하고 있었다.

그러나, 헤드(23)는 칩을 압착하는 방향인 Z축 방향 뿐만 아니라, 위치 맞추기 미세조정을 위한 X축, Y축 및 Z축 주위의 θ방향으로도 자유롭게 구동하도록 구성되어 있으므로, 헤드(23) 자체의 중량이 증가하고, 헤드(23)의 프레임의 강성(剛性) 부족에 의한 비틀리는 경향을 수반한다는 결점을 갖고 있었다. 또한, 헤드(23)에는 이동시의 진동 등이 발생한다는 결점도 갖고 있었다. 따라서, 이동시의 진동 등을 저감하기 위하여, 헤드(23)를 슬라이드 이동시키는 슬라이드 이동기구 등의 강인화(强靭化)를 꾀하고, 이에 수반하여 헤드(23)의 프레임 구성이 크게 되어 있었다. 그 결과, 위치 맞추기 미세조정이 헤드(23) 이동시의 관성 증가 등에 의하여 제한되고, 위치 맞추기 미세조정시간 7초, 위치 맞추기 정밀도 7마이크로미터가 한계이며, 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 없다는 결점을 갖고 있었다.

또한, 기판의 대형화에 수반하여, 대형기판의 복수 개소의 위치에 칩을 압착할 필요가 생기고 있지만, 상술한 실장공정에 있어서는 테이블(22) 위의 스테이지(21)는, 규정된 평면 위의 1개소의 실장위치에 위치하도록 반송될 뿐이므로, 여러 개의 위치에서 압착될 필요가 있는 대형의 기판을, 스테이지(21) 쪽을 이동시켜 대응하도록 할 수 없다는 결점을 갖고 있었다.

또한, 예컨대 FPC(Flexible Printed Circuit)로 대표되는 바와 같은 유연성이 있는 연질기판에 대하여 칩을 실장하는 실장공정은, 이하와 같이 행해지고 있었다. 제6도에 도시된 바와 같이, 스테이지(21)의 연질기판을 올려놓은 쪽의 전체면에는, 복수 개소에 걸쳐 흡착구(25)가 설치되어 있고, 스테이지(21)의 전체면의 이들 흡착구(25)로 연질기판(FS)을 흡착하므로써, 스테이지(21)에 연질기판(FS)을 고정한다. 이렇게 하여 스테이지(21)에 흡착되어 고정된 연질기판에 대하여, 헤드(23) 쪽에서 위치 맞추기 미세조정을 한 후에, 헤드(23)를 하강시켜 그 헤드(23)의 선단에 흡착 유지된 칩을 연질기판에 실장(가압착)하고 있다. 그러나, 스테이지(21)의 전체면에서 연질기판(FS)을 흡착하여 고정하고 있으므로, 연질기판(FS)에 주름(24)이나 들뜸이 생기고, 그 상태에서 칩(C)이 실장되기 때문에 칩(C)의 실장 불량이나 접착 미스의 원인이 된다는 결점도 있었다.

본 발명은 이와 같은 결점에 초점을 맞춘 것으로서, 칩을 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장 가능한 칩 실장장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 칩의 실장 불량이나 접착 미스가 없는 생산신뢰성을 높인 칩 실장장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 대형기판에도 대응 가능하고, 스테이지의 위치 맞추기 자유도를 높인 칩 실장장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 반도체칩 등의 칩을 액정기판이나 기타 회로기판 등 각종 기판에 실장하는 칩 실장장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서 위치 맞추기 미세조정 구성의일례를 도시한 개략 사시도이다.

제2도는 본 발명에 따른 칩 실장장치의 각 공정의 구성을 도시한 블럭도이다.

제3도는 본 발명에 따른 칩 실장장치의 다른 예에 있어서 위치 맞추기 미세조정 구성을 도시한 개략 사시도이다.

제4도는 본 발명에 따른 스테이지 위에 연질기판을 고정하는 방법을 도시한 개략 측면도이다.

제5도는 종래의 칩 실장장치에 있어서 위치 맞추기 미세조정 구성을 도시한 개략 사시도이다.

제6도는 종래의 스테이지 위에 연질기판을 고정하는 방법을 도시한 개략 측면도이다.

본 발명은 칩을 기판의 소정 위치에 실장하는 칩 실장장치에 있어서, 칩을 유지하는 기능을 갖고, 서로 직교하는 X, Y 및 Z축 방향 중의 Z축 방향으로 자유롭게 이동하도록 구성되며, Z축 방향으로 이동하므로써 칩을 기판에 압착시키는 기능을 갖는 헤드와, 기판을 유지하는 기능을 갖고, X, Y축 방향과 Z축 주위의 θ방향 중 적어도 한 방향으로 자유롭게 구동하도록 구성되며, 칩을 기판의 소정 위치에실장하도록, X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동되어, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되어 있는 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 의하면, 헤드를 Z축 방향으로만 이동하도록 구성하고 있기 때문에, 헤드를 유지하고 있는 장치 프레임에 요구되는 강성이 경감되며, 헤드 중량의 경량화가 도모되고, 스테이지를, X, Y축 방향과 Z축 주위의 θ방향 중 적어도 한 방향으로 자유롭게 구동하게 하여, 위치 맞추기(alignment) 미세조정을 행하도록 구성되어 있기 때문에, 헤드의 중량 증가에 기인하는 관성 증가 등의 제한을 해소할 수 있고, 평면방향(X축과 Y축을 포함한 평면방향)으로 안정한 스테이지를, X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동하여 위치 맞추기 미세조정을 행하므로, 이동시의 스테이지의 진동 등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 칩을 기판의 소정 위치로 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 스테이지는 X, Y축 방향으로 자유롭게 이동하고, 또한 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 회동하도록 구성되며, 상기 헤드에 유지된 칩을 기판의 소정 위치에 실장하도록, X축, Y축 및 θ방향으로 구동되어, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되고 있다. 따라서, 헤드에 유지된 칩을 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 바람직하게는, 기판에 접착제를 장착하는 장착부와, 접착제가 장착된 기판에 칩을 실장하는 실장부와, 기판에 실장된 칩에 대하여 본압착을 행하는 본압착부 중 적어도 어느 하나를 구비하고, 상기 헤드와 상기 스테이지로 구성되는 본딩부는, 상기 장착부와 상기 실장부와 상기 본압착부의 적어도 어느 하나에 설치되며, 상기 장착부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 장착부에 있어서 헤드는 접착제를 기판에 장착시키는 것으로 하고, 상기 실장부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 실장부에 있어서 헤드는 칩을 유지하는 것으로 하고, 상기 본압착부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 본압착부에 있어서 헤드는 기판 위의 칩을 본압착하는 것으로 함을 특징으로 한다. 따라서, 접착제 장착공정, 실장공정 및 본압착공정 중 어느 공정에 있어서도, 접착제나 칩 등을 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장(장착 및 본압착)할 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 상기 접착제는, 예컨대 ACF(Anisotropic Conductive Film) 또는 NCF(Non- Conductive Film)인 것을 특징으로 한다. 따라서, ACF 또는 NCF 등의 접착제를 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 스테이지는, 칩을 기판의 소정의 제1위치에 실장하도록, X축, Y축 및 θ방향으로 구동되며, 위치 맞추기 미세조정이 행해지는 하단 스테이지와, 상기 위치 맞추기 후에는, 상기 하단 스테이지를 고정한 상태에서, X축, Y축 방향으로만 구동되어 상기 제1위치와는 별개의 실장위치로 이동되는, 상기 하단 스테이지와는 별개의 상단 스테이지를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 복수 개소의 위치에 압착할 필요가 있는 대형기판을, 스테이지 쪽에서 이동시키고, 그 복수 개소의 위치마다 위치 맞추기를할 수 있도록 그 스테이지를 구성하고 있기 때문에, 대형기판에도 대응 가능하며 스테이지의 위치 맞추기 자유도를 높일 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 상기 기판이, 유연성이 있는 연질기판인 경우, 바람직하게는, 칩을 유지하는 헤드와, 연질기판을 지지하는 스테이지를 갖고, 접착제가 장착된 기판에 칩을 실장하는 실장부를 구비하고, 상기 실장부의 스테이지는, 칩이 실장되어야 할 연질기판의 실장부위를, 그 이면(裏面)에서 지지하는 제1스테이지와, 연질기판의 실장부위의 주위의 부위를 그 이면에서 지지하는, 상기 제1스테이지와는 별개의 제2스테이지를 구비하며, 연질기판의 실장부위를, 그 주위의 부위보다도 상기 헤드에 접근시켜 칩을 실장부위에 압착시키도록, 상기 제1스테이지를 상기 제2스테이지보다도 상승시키든지, 또는 상기 제2스테이지를 상기 제1스테이지보다도 하강시키도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 연질기판의 실장부위에 최적의 인장이 부여되고, 칩의 실장 불량이나 접착 미스를 없앨 수 있으며, 칩의 실장에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 실장부의 스테이지에 있어 상기 제1스테이지는, 연질기판의 실장부위의 이면을 흡착하는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제1스테이지와 연질기판의 실장부위의 이면 사이의 공기를 제거할 수 있고, 칩의 실장 불량이나 접착 미스를 없앨 수 있으며, 칩의 실장에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 칩 실장장치에 있어서 위치 맞추기(alignment) 미세조정 구성의 일례를 도시한 개략 사시도이다. 제2도는 본 발명에 따른 칩 실장장치의 각 공정의 구성을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이, 이 칩 실장장치는, 헤드(1)와 스테이지(2)로 구성되어 있는 본딩부(3)를 구비하고 있다. 헤드(1)는 서로 직교하는 X, Y, Z축 방향 중 Z축 방향으로만 자유롭게 이동하도록 구성되며, 칩을 스테이지(2) 위의 기판(S)에 압착하는 기능을 구비한 것이다. 스테이지(2)는 기판(S)을 지지하며, 테이블(4) 위에배치되어 지지되어 있다. 이 스테이지(2)는 X, Y축 방향으로 자유롭게 이동하며, 또한 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 회동하도록 구성되고, 칩을 기판(S)의 소정 위치에 실장하도록 X축, Y축 및 θ방향으로 구동되며, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되어 있다.

여기서 말하는 칩으로서는, 예컨대 IC칩, 반도체 칩, 필름 칩, 필름 테이프 캐리어 패키지, 광소자 부품, 표면실장부품, 웨이퍼 등, 종류나 크기에 관계없이 기판에 접합시키는 모든 형태의 것을 들 수 있다(이하, 편의상 칩(C)이라 한다). 또한, 칩(C)과 기판(S) 사이에 접착제(F)를 넣고, 이 접착제(F)를 개재하여 칩(C)을 기판(S)에 누르므로써, 칩(C)을 기판(S)에 압착시키고 있다. 이 접착제(F)로서는, 예컨대 이방성 도전막으로서의 ACF(Anisotropic Conductive Film) 및 ACP(Anisotropic Conductive Paste)나 NCF(Non- Conductive Film), NCP(Non- Conductive Paste) 등을 들 수 있다. 이 이방성 도전막이라는 것은, 접착·도전·절연이라는 3가지 기능을 동시에 갖는 접속재료로서, 열압착함으로써 막 두께 방향으로는 통전성, 면방향으로는 절연성이라는 전기적 이방성을 갖는 고분자막이며, 접착성 및 절연성을 구비한 고분자 재료중에 도전성 미립자를 혼련하여 형성한 것이다. 또한, NCF나 NCP라는 것은, 접착기능과 절연기능을 갖고, 필름 상 혹은 페이스트 상의 접속재료이다. 또한, 기판(S)으로서는 액정기판이나 기타 회로기판 등을 들 수 있으며, FPC(Flexible Printed Circuit) 등과 같은 유연성이 있는 연질기판도 포함된다.

또한, 제2도에 도시된 바와 같이, 이 칩 실장장치는, 예컨대 접착제 장착공정을 실시하기 위한 장착부(10)와, 실장공정을 실시하기 위한 실장부(11)와, 본압착공정을 실시하기 위한 본압착부(12)를 구비하며, 접착제 장착공정, 실장공정 및 본압착공정을 실시할 수 있도록 구성되어 있다. 접착제 장착공정이라는 함은, 칩(C)을 실장하려고 하는 기판(S)의 실장부위에, 미리 ACF, ACP, NCF 및 NCP 등의 접착제(F)를 장착하여 두는 공정이다. 실장공정이라 함은, 접착제(F)가 장착된 기판(S)에 칩(C)을 실장(가압착)하는 공정이며, 칩(C)은 접착제(F)를 개재하여 기판(S)에 실장된다. 본압착공정이라 함은, 기판(S)에 실장(가압착)된 칩(C)에 대하여 본압착을 행하는 공정이다. 접착제 장착공정을 실시하기 위한 장착부(10)와, 실장공정을 실시하기 위한 실장부(11)와, 본압착공정을 실시하기 위한 본압착부(12)에는, 예컨대 상술한 스테이지(2)와 헤드(1)로 구성되는 본딩부(3)가 각각 개별적으로 배치되어 있다.

여기서, 예컨대 상술한 실장(가압착)공정에 있어서 위치 맞추기 미세조정 동작에 대하여 설명한다. 스테이지(2)에는 칩(C)의 실장을 받는 기판(S)이 지지되어 있다. 헤드(1)는 그 아래쪽 선단에, 실장해야 할 칩(C)을 유지하고 있다. 스테이지(2)에 지지된 기판(S)은, 전술한 장착부(10)에 의해 미리 칩(C)을 실장해야 할 기판(S)의 실장위치에 접착제(F)가 장착되어 있다. 스테이지(2)는 헤드(1)에 유지된 칩(C)의 아래쪽 위치에 칩(C)을 실장하도록 하려는 실장위치가 위치하도록, X, Y축 방향으로 이동된다. 인식수단으로서의 2시야 카메라(5)는, 상술한 상태에 있는 기판(S)과 칩(C) 사이에 삽입되어, 아래쪽에 위치하는 기판(S)의 실장위치에 관한 인식 마크와, 윗쪽에 위치하는 헤드(1) 선단의 칩(C)의 인식 마크를 촬영한다. 여기서 말하는 칩(C)나 기판(S)에 설치된 인식 마크라 함은, 예컨대 구멍, 홈, 인쇄, 흡기공 등, 그 크기나 종류에 관계없이 위치 맞추기를 목적으로 하는 마크로서 인식될 수 있는 모든 형태를 포함한 것이다. 2시야 카메라(5)로 촬영된 그 촬영영상 데이타에 기초하여, 기판(S)과 칩(C)의 위치 맞추기를 위한 보정신호가 생성되고, 스테이지(2)로 보내진다. 스테이지(2)는 그 보정신호에 기초하여 X, Y축 방향 및 Z축 주위의 θ방향으로 위치 맞추기 미세조정한다. 이와같이, 스테이지(2)를 위치 맞추기 미세조정한 후에, 2시야 카메라(5)를 후퇴시키고, 헤드(1)를 기판(S) 쪽(Z축 방향)으로 하강시키며, 헤드(1) 선단의 칩(C)을 기판(S)의 칩 실장위치에 접촉시켜 가압착하고, 칩(C)을 기판(S)의 칩 실장위치에 실장(가압착)한다.

상술한 바와 같이, 헤드(1)를 Z축 방향으로만 이동하도록 구성하고 있으므로, 헤드(1)의 프레임에 요구되는 강성이 경감되며, 헤드(1) 중량의 경량화가 도모되고, 스테이지(2)를, X, Y축 방향 및 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 구동하여 위치 맞추기(alignment) 미세조정을 행하도록 구성하고 있으므로, 헤드(1)의 중량 증가에 기인하는 관성 증가 등의 제한을 해소할 수 있고, 평면방향(X축과 Y축을 포함한 평면방향)으로 안정한 스테이지(2)를, X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동하여 위치 맞추기 미세조정을 행하므로, 이동시의 스테이지(2)의 진동 등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 칩(C)을 기판(S)의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있다.

구체적으로는, 종래예에 있어서 위치 맞추기 미세조정시간은 7초이었지만, 본 발명에 있어서 위치 맞추기 미세조정시간은 3.2초이며, 종래에 비하여 대폭적으로 단축될 수 있다. 또한, 종래예에 있어서 위치 맞추기 정밀도는 7㎛(마이크로미터)이었지만, 본 발명에 있어서 위치 맞추기 정밀도는 3.6㎛(마이크로미터)이며, 종래에 비하여 대폭적으로 위치 맞추기 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 위치 맞추기 미세조정은, 종래의 약 절반의 시간으로 단축될 수 있으며, 또한 약 두배의 정밀도로 개선될 수 있을 만큼 우수하다.

또한, 멀티미디어화에 수반하는 대용량 수단으로서의 광/전(光/電) 인터페이스가 되는 광모듈에 있어서, 광소자인 실리콘 기판(silicon substrate) 위의 서브미크론 실장, 또한 집적회로의 보다 더 고밀도화를 향한 서브미크론 실장을 가능하게 하는 발판이 되었다. 상기와 같이 안정한 테이블(4) 위의 스테이지(2)에 의해 평면방향의 위치 맞추기 미세조정을 행하므로써, 강성 강화로 인한 중량 증가의 영향도 없어졌다.

또, 전술한 설명에서는, 본딩부(3)를 실장부(11)에 구비하고 있는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본딩부(3)를 장착부(10)나 본압착부(12)에 구비한 경우에 있어서도 같은 효과를 갖는다. 예를 들면, 본딩부(3)를 장착부(10)에 구비한 경우에는, 장착부(10)에 있어서 헤드(1)는, 접착제(F)를 기판(S)에 장착하는 것에 해당된다. 이렇게 하여, ACF, ACP, NCF 및 NCP 등의 접착제(F)를 기판(S)의 소정의 장착위치에 고속이면서 높은 정밀도로 장착할 수 있다. 또한, 본딩부(3)를 본압착부(12)에 구비한 경우에는, 본압착부(12)에 있어서 헤드(1)는, 기판(S) 위의 칩(C)을 본압착하는 것에 해당하게 된다. 이렇게 하여, 기판(S)의 소정의 칩(C) 위의 본압착위치에 고속이면서 높은 정밀도로 위치 맞추기를 할 수 있고, 칩(C)을 압착할 수 있다.

또한, 전술한 설명에서는, 스테이지(2)를 X, Y축 방향 및 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 구동하여 위치 맞추기 미세조정을 행할 수 있도록 구성되어 있지만, 특히 필요하다면 스테이지(2)를, X, Y축 방향과 Z축 주위의 θ방향 중 적어도 일방향으로 자유롭게 구동하게 구성하고, X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동하여 위치 맞추기 미세조정을 행하도록 구성하여도 상관없다.

또한, 상술한 스테이지(2)는 기판을 유지하는 기능을 구비한 수단이지만, 기판을 유지하는 수단으로서, 흡기공에 의한 흡착유지수단, 정전기에 의한 정전유지수단, 자석이나 자기 등에 의한 자기유지수단, 복수 또는 단수의 가동 클릭에 의해 기판을 끼우거나 누르는 기계적 수단 등, 기판을 유지하는 수단이면 어떠한 유지수단을 채용하여도 상관없다. 또한, 이 스테이지(2)의 형상으로서는, 기판의 이면 전체면을 유지하도록 평면 형상, 기판의 둘레 가장자리 전부를 유지하도록 중공형의 틀 형상, 기판의 둘레 가장자리의 일부를 유지하도록 한 ㄷ자형의 틀 형상 등, 기판을 유지할 수 있는 형상이면 어떠한 형상을 채용하여도 상관없다.

다음에, 전술한 스테이지(2)를, 후술한 바와 같이 구성하여, 칩(C)을 기판(S)에 실장(가압착)하는 경우에 대하여, 제3도를 이용하여 이하에 설명한다. 제3도는, 본 발명에 따른 칩 실장장치의 다른 예에 있어서 위치 맞추기 미세조정 구성을 나타내는 개략 사시도이다.

제3도에 도시된 바와 같이, 스테이지(2)는 기판(S)의 소정의 제1위치에 칩(C)을 실장(가압착)하도록, X축, Y축 및 θ방향으로 구동되며, 위치 맞추기 미세조정이 행해지는 하단 스테이지(2a)와, 상기 위치 맞추기 후에는 하단 스테이지(2a)를 고정한 상태에서, X축, Y축 방향과 동등한 SX축, SY축 방향으로만 구동되어 상기 제1위치와는 별개의 실장위치로 이동되는, 하단 스테이지(2a)와는 별개의 상단 스테이지(2b)를 구비하고 있다. 이 스테이지(2)는 하단 스테이지(2a)와 상단 스테이지(2b)의 상하 2단구조로 되어 있다. 따라서, 복수개소의 위치에 칩(C)을 가압착할 필요가 있는 대형기판을, 스테이지(2) 쪽에서 이동시켜, 그 복수 개소의 위치마다 위치 맞추기 미세조정을 할 수 있도록 스테이지(2)를 구성하고 있으므로, 대형기판에도 대응 가능하며, 스테이지(2)의 위치 맞추기 자유도를 높일 수 있다.

또 여기에서는, 도3에 도시된 상하 2단구조의 스테이지(2)를, 칩(C)을 기판(S)에 가압착하는 실장부(11)에 설치된 경우에 대하여 설명했지만, 기판(S)에 가압착된 칩(C)을 본압착하는 본압착부(12)나, 접착제(F)를 기판(S)에 장착하는 장착부(10)에, 상기 상하 2단구조의 스테이지(2)를 설치하여도 상관없다. 이 경우도 전술한 것과 동일한 효과를 갖는다는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 상술한 상단 스테이지(2b)는 기판을 유지하는 기능을 구비한 수단이지만, 기판을 유지하는 수단으로서, 흡기공에 의한 흡착유지수단, 정전기에 의한 정전유지수단, 자석이나 자기 등에 의한 자기유지수단, 복수 또는 단수의 가동 클릭에 의한 기판을 끼우거나 누르는 기계적 수단 등, 기판을 유지하는 수단이면 어떠한 유지수단을 채용하여도 상관없다. 또한, 이 상단 스테이지(2b)의 형상으로서는, 기판의 이면 전체면을 유지하도록 한 평면 형상, 기판의 둘레 가장자리의 전부를유지하도록 중공형의 틀 형상, 기판의 둘레 가장자리의 일부를 유지하도록 한 ㄷ자형의 틀 형상 등, 기판을 유지할 수 있는 형상이면 어떠한 형상을 채용하여도 상관없다.

다음에, 전술한 스테이지(2)를, 후술하는 바와 같이 구성하고, 기판(S)으로서의 유연성이 있는 연질기판(FS)에 칩(C)을 실장(가압착)하는 경우에 대하여, 제1도 및 제4도를 이용하여 이하에 설명한다. 제4도는, 본 발명에 따른 스테이지 위에 연질기판을 고정하는 방법을 도시한 개략 측면도이다.

제1도, 제4도에 도시된 바와 같이, 스테이지(2)는 칩(C)이 실장(가압착)되어야 하는 연질기판(FS)의 실장부위를, 그 이면에서 지지하는 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)와, 연질기판(FS)의 실장부위 주위의 부위를 그 이면에서 지지하는, 백업 스테이지(6)와는 별개의 제2스테이지(7)를 구비하고, 연질기판(FS)의 실장부위를, 그 주위의 부위보다도 헤드(1)에 접근시켜 칩(C)을 실장부위에 압착시키도록, 백업 스테이지(6)를 제2스테이지(7)보다도 상승시키도록 구성되어 있다. 또한, 이 백업 스테이지(6)는 연질기판(FS)의 실장부위의 이면을 흡착하는 기능을 구비하고 있다. 제4도에 도시된 바와 같이, 백업 스테이지(6)에는 공기를 흡인하기 위한 미세한 관통공(8)이 형성되어 있다. 또한, 백업 스테이지(6)의 이 흡착기능은 필요하면 생략하여도 무방하다.

상술한 바와 같이, 연질기판(FS)의 실장부위의 이면을 그 때마다 백업 스테이지(6)로 밀어 올릴 수 있고, 연질기판(FS)의 실장부위에 최적의 인장이 부여되어, 백업 스테이지(6)와 연질기판(FS)의 실장부위의 이면 사이의 공기가 제거되며,연질기판(FS)의 실장부위에 있어 주름이나 들뜸을 없앨 수 있고, 칩(C)의 실장 불량이나 접착 미스를 없앨 수 있으며, 칩(C)의 실장에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

또, 상술한 설명에서는, 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)는, 제1도에 도시된 바와 같이, 그 연질기판(FS)과의 닿는 면의 형상을 사각형상으로 하고 있으나, 필요에 따라 원형이나 그외 다른 형상 등으로 하여, 연질기판(FS)의 실장부위에 소망스러운 인장력이 부여되도록 여러 종류의 형상을 채용하여도 좋다.

또, 전술한 설명에서는, 스테이지(2)는 제1도에 도시된 바와 같이, 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)와 제2스테이지(7)로 구성되는 단일 구조로 하고 있지만, 상기 스테이지(2)를 제3도에 도시된 바와 같이, 하단 스테이지(2a)와 상단 스테이지(2b)의 상하 2단구조로 하고, 하단 스테이지(2a)에 제4도에 도시한 백업 스테이지(6)를 구비하며, 상단 스테이지(2b)에 제4도에 도시하는 제2스테이지(7)를 구비하여도 좋다. 이 경우도 칩(C)을 실장(가압착)하여야 하는 기판으로서는, 연질기판(FS)을 채용하게 되므로, 제3도에 도시된 상단 스테이지(2b) 위에는 기판(S)을 대체하여 연질기판(FS)이 유지되게 된다. 제3도에는 상술한 바와 같이, 연질기판(FS)과 대체된 기판(S)의 아래쪽에, 하단 스테이지(2a)의 백업 스테이지(6)와 상단 스테이지(2b)의 제2스테이지(7)가 위치하기 때문에, 이들의 구조는 도시하지는 않고 있지만, 하단 스테이지(2a)와 Z방향으로 이동 가능한 백업 스테이지(6)와, 이 백업 스테이지(6)가 이동 가능한 중공 부분을 갖고 있으며, 상단 스테이지(2b)는 하단 스테이지(2a)의 백업 스테이지(6)가 이동 가능한 중공 부분을 갖고 있다. 또, 상단 스테이지(2b)는 SX축, SY축 방향으로 이동하기 때문에, 이 상단 스테이지(2b)에 백업 스테이지(6)가 닿지 않도록 대책이 강구되고 있다. 예를 들면, 이 상단 스테이지(2b)의 중공 부분을, 백업 스테이지(6)가 닿지 않을 정도로 충분히 크게 형성하여, 백업 스테이지(6) 위에 상단 스테이지(2b)가 위치하지 않도록 하고, 상단 스테이지(2b)를 SX축, SY축 방향으로 이동시킬 때에는 백업 스테이지(6)를 Z축 방향으로 하강시켜 연질기판(FS)에서 떨어뜨리고 나서 행하는 등하므로써 그 대책을 강구하고 있다.

따라서, 복수 개소의 위치에 칩을 가압착할 필요가 있는 대형기판을 스테이지(2) 쪽에서 이동시켜, 그 복수 개소의 위치마다 위치 맞추기 미세조정할 수 있으며, 대형기판에도 대응 가능하고, 스테이지(2)의 위치 맞추기 자유도를 높일 수 있는 동시에, 연질기판(FS)의 실장부위의 이면을 그 때마다 백업 스테이지(6)로 밀어 올릴 수 있고, 연질기판(FS)의 실장부위에 최적의 인장이 부여되어, 백업 스테이지(6)와 연질기판(FS)의 실장부위의 이면 사이의 공기가 제거되며, 연질기판(FS)의 실장부위에 있어 주름이나 들뜸을 없앨 수 있고, 칩(C)의 실장 불량이나 접착 미스를 없앨 수 있으며, 칩(C)의 실장에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

또, 전술한 설명에서는 백업 스테이지(6)를 제2스테이지(7)보다도 상승시키고 있으나, 제2스테이지(7)를 백업 스테이지(6)보다도 하강시키도록 하고, 연질기판(FS)의 실장부위를, 그 주위의 부위보다도 헤드(1)에 접근시켜 칩(C)을 실장부위에 압착시키도록 하여도 무방하다.

또, 전술한 설명에서는, 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)와 제2스테이지(7)로 구성되는 스테이지(2)(단일 구조 또는 상하 2단구조인 경우를 포함)를 실장부(11)에 구비하고 있는 경우를 일례로서 설명하였으나, 이 백업 스테이지(6)와 제2스테이지(7)로 구성되는 스테이지(2)를 장착부(10)나 본압착부(12)에 구비한 경우라도 동일한 효과를 갖는다.

전술한 백업 스테이지(6)와 제2스테이지(7)로 구성되는 스테이지(2)를, 예컨대 장착부(10)에 설치하는 경우에는 그 스테이지(2)는 다음에 설명하는 바와 같이 구성된다. 장착부(10)의 스테이지(2)는, 접착제(F)가 장착되어야 하는 연질기판(FS)의 장착부위를, 그 이면에서 지지하는 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)와, 연질기판(FS)의 장착부위 주위의 부위를 그 표면에서 지지하는, 백업 스테이지(6)와는 별개의 제2스테이지(7)를 구비하고, 연질기판(FS)의 장착부위를, 그 주위의 부위보다도 헤드(1)에 접근시켜 접착제(F)를 장착부위에 압착시키도록, 백업 스테이지(6)를 제2스테이지(7)보다도 상승시키든가, 또는 제2스테이지(7)를 백업 스테이지(6)보다도 하강시키도록 구성하면 좋다. 이렇게 하여 연질기판(FS)의 장착부위의 이면을 그 때마다 백업 스테이지(6)로 밀어 올릴 수 있으며, 연질기판(FS)의 장착부위에 최적의 인장을 부여하여, 백업 스테이지(6)와 연질기판(FS)의 장착부위의 이면 사이의 공기가 제거되고, 연질기판(FS)의 장착부위에 있어 주름이나 들뜸을 없앨 수 있으며, 접착제(F)의 장착 불량이나 접착 미스를 없앨 수 있고, 접착제(F)의 장착에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 전술한 백업 스테이지(6)와 제2스테이지(7)로 구성되는 스테이지(2)를, 예컨대 본압착부(12)에 설치하는 경우에는, 그 스테이지(2)는 다음에 설명하는 바와 같이 구성된다. 본압착부(12)의 스테이지(2)는, 칩(C)이 본압착되어야 하는 연질기판(FS)의 본압착부위를, 그 이면에서 지지하는 제1스테이지로서의 백업 스테이지(6)와, 연질기판(FS)의 본압착부위 주위의 부위를 그 이면에서 지지하는, 백업 스테이지(6)와는 별개의 제2스테이지(7)를 구비하고, 연질기판(FS)의 본압착부위를, 그 주위의 부위보다도 헤드(1)에 접근시켜 압착시키도록, 백업 스테이지(6)를 제2스테이지(7)보다도 상승시키든지, 또는 제2스테이지(7)를 백업 스테이지(6)보다도 하강시키도록 구성하면 좋다. 또한, 장착부(10)의 백업 스테이지(6)에 연질기판(FS)의 장착부위의 이면을 흡착하는 기능을 구비하거나, 본압착부(12)의 백업 스테이지(6)에 연질기판(FS)의 본압착부위의 이면을 흡착하는 기능을 구비하여도 좋다. 이렇게 하여 연질기판(FS)의 본압착부위의 이면을 그 때마다 백업 스테이지(6)로 밀어 올릴 수 있고, 연질기판(FS)의 본압착부위에 최적의 인장이 부여되어, 백업 스테이지(6)와 연질기판(FS)의 본압착부위의 이면 사이의 공기가 제거되며, 연질기판(FS)의 본압착부위에 있어 주름이나 들뜸을 없앨 수 있고, 칩(C)의 본압착 불량이나 본압착 미스를 없앨 수 있으며, 칩(C)의 본압착에 따른 생산신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 상술한 제2스테이지(7)는, 예컨대 연질기판(FS)의 탑재면 쪽에 복수개의 흡기공이 형성되었던, 중공형의 형상의 틀형(型) 스테이지로 구성되며, 연질기판(FS)의 둘레 가장자리의 전체를 흡착 유지하여 그 연질기판(FS)이 유지되어 있으나, 이 흡기공에 의한 흡착 유지수단에 대체하여 정전기에 의한 정전유지수단, 자석이나 자기 등에 의한 자기유지수단 등, 연질기판(FS)을 유지하는 수단이면 어떠한 유지수단을 채용하여도 무방하며, ㄷ자형 등의 형상의 틀형(型) 스테이지를 채용하여도 무방하다.

또, 상술한 실시예에서는, 인식수단으로서 2시야 카메라를 채용하고 있지만, 인식수단으로서는 이것에 한정되지 않으며, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device) 카메라, 적외선 카메라, X선 카메라, 센서 등 종류나 크기에 관계없이, 윗쪽 및 아래쪽에 위치하는 인식 마크를 인식하는 것이 가능한 인식수단이면 좋다. 이 인식수단은 윗쪽 및 아래쪽에 위치하는 인식 마크를 인식하는 것이 가능한 단일 인식수단이라도 좋고, 윗쪽에 위치하는 인식 마크를 인식하는 제1인식수단과, 이 제1인식수단과는 별개로 독립된, 아래쪽에 위치하는 인식 마크를 인식하는 제2인식수단으로 구성되어도 무방하다.

또한, 상술한 실시예에 있어서 헤드(1)의 선단쪽, 즉 툴(tool) 가압면 쪽에, 실장기판에 있어서 실장부품 공간 등의 형편을 고려한 탈착 교환 가능한 부착기구(attachment)를 설치하여, 칩을 그 부착기구의 가압면 쪽에 유지하도록 하여도 무방하다.

또한, 상술한 실시예에서, 헤드(1)는 그 선단쪽, 즉 툴 가압면 쪽(부착물의 가압면 쪽을 포함)에 칩을 유지하도록, 흡기공에 의한 흡착유지수단을 채용하고 있으나, 정전기에 의한 정전유지수단, 자석이나 자기 등에 의한 자기유지수단, 복수 또는 단수의 가동 클릭에 의하여 칩을 끼우거나 누르는 기계적 수단 등, 칩을 유지하는 수단이면 어떠한 유지수단을 채용하여도 무방하다.

또한, 본 발명에 있어서 「칩 실장장치」라는 것은, 예컨대 칩을 탑재하는 것을 목적으로 하는 칩 마운트장치, 가열가압의 프로세스를 갖는 칩 본딩장치 등을 포함한 넓은 개념의 장치 형태를 나타낸다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 칩 실장장치는, 칩을 기판의 소정 위치에 고속이면서 높은 정밀도로 실장할 수 있고, 반도체 칩 등의 칩을 액정기판이나 기타 다른 회로기판 등의 각종 기판의 소정 위치에 실장하는데 적합하다.

Claims

칩을 기판의 소정 위치에 실장하는 칩 실장장치에 있어서,

칩을 유지하는 기능을 갖고, 서로 직교하는 X, Y 및 Z축 방향 중의 Z축 방향으로 자유롭게 이동하도록 구성되며, Z축 방향으로 이동하므로써 칩을 기판에 압착시키는 기능을 갖는 헤드와,

기판을 유지하는 기능을 갖고, X, Y축 방향과 Z축 주위의 θ방향 중 적어도 한 방향으로 자유롭게 구동하도록 구성되며, 칩을 기판의 소정 위치에 실장하도록 X축, Y축 및 θ방향 중 구동 가능한 방향으로 구동되어, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되어 있는 스테이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제1항에 있어서,

상기 스테이지는 X, Y축 방향으로 자유롭게 이동하고, 또한 Z축 주위의 θ방향으로 자유롭게 회동하도록 구성되며, 상기 헤드에 유지된 칩을 기판의 소정 위치에 실장하도록, X축, Y축 및 θ방향으로 구동되어, 위치 맞추기 미세조정이 행해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

기판에 접착제를 장착하는 장착부와,

접착제가 장착된 기판에 칩을 실장하는 실장부와,

기판에 실장된 칩에 대하여 본압착을 행하는 본압착부 중 적어도 어느 하나를 구비하고,

상기 헤드와 상기 스테이지로 구성되는 본딩부는, 상기 장착부와 상기 실장부와 상기 본압착부의 적어도 어느 하나에 설지되며,

상기 장착부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 장착부에 있어서 헤드는 접착제를 기판에 장착시키는 것으로 하고,

상기 실장부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 실장부에 있어서 헤드는 칩을 유지하는 것으로 하고,

상기 본압착부에 상기 본딩부를 설치한 경우에는, 상기 본압착부에 있어서 헤드는 기판 위의 칩을 본압착하는 것으로 함을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제3항에 있어서,

상기 접착제는 ACF(Anisotropic Conductive Film) 또는 NCF(Non- Conductive Film)인 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스테이지는,

칩을 기판의 소정의 제1위치에 실장하도록, X축, Y축 및 θ방향으로 구동되며, 위치 맞추기 미세조정이 행해지는 하단 스테이지와,

상기 위치 맞추기 후에는, 상기 하단 스테이지를 고정한 상태에서, X축, Y축방향으로만 구동되어 상기 제1위치와는 별개의 실장위치로 이동되는, 상기 하단 스테이지와는 별개의 상단 스테이지를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제3항에 있어서,

상기 기판은 유연성이 있는 연질기판으로 하고,

칩을 유지하는 헤드와, 연질기판을 지지하는 스테이지를 갖고,

접착제가 장착된 기판에 칩을 실장하는 실장부를 구비하고,

상기 실장부의 스테이지는,

칩이 실장되어야 할 연질기판의 실장부위를, 그 이면에서 지지하는 제1스테이지와,

연질기판의 실장부위의 주위의 부위를 그 이면에서 지지하는, 상기 제1스테이지와는 별개의 제2스테이지를 구비하며,

연질기판의 실장부위를, 그 주위의 부위보다도 상기 헤드에 접근시켜 칩을 실장부위에 압착시키도록, 상기 제1스테이지를 상기 제2스테이지보다도 상승시키든지 또는 상기 제2스테이지를 상기 제1스테이지보다도 하강시키도록 하는 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.
제6항에 있어서,

상기 제1스테이지는,

연질기판의 실장부위의 이면을 흡착하는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 칩 실장장치.