KR20030027031A - 실장 장치 - Google Patents

Abstract

피접합물끼리를 접합하는 실장 장치에 있어서, 적어도 제1 피접합물(2a)(2b)의 접합면을 세정하는 세정부(3)와, 세정된 제1 피접합물(2a)(2b)을 제2 피접합물(2c)에 접합하는 접합부(4)가 설치되고, 상기 세정부 및 접합부가 상기 양쪽 부분 사이에서 피접합물을 반송 가능하게 접속되고, 또한 접합부에는 상기 세정된 접합면에 닿지 않고 제1 피접합부(2a)(2b)를 반전하는 반전 기구(17)가 설치되어 있다. 본 발명에 의해, 접합면의 세정을 효율적으로 행할 수 있는 동시에, 세정으로부터 접합 완료까지의 일련의 작업의 토탈 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.

Description

실장 장치{INSTALLATION DEVICE}

예를 들어 칩을 기판 상에 실장할 때, 각종 방법으로 칩의 접합면이나, 경우에 따라서는 기판의 접합면을 세정한 후, 접합면이 세정된 칩을 기판에 접합하는 실장 방법이 알려져 있다. 통상, 기판이 기판 스테이지 상의 소정의 위치에 고정되고, 그 기판에 대하여 상대 위치 관계가 조정된 칩이 단수 혹은 복수의 기판 상에 실장된다.

접합을 행하는 것과 실질적으로 동일한 장소에서 접합면의 세정을 행하는 방법도 있지만, 그 경우에는 세정을 행한 후에 접합을 행해야만 하고, 양 작업을 시리즈로 행할 필요가 있으므로, 일련의 작업의 토탈 시간을 단축하는 것은 어렵다. 따라서, 칩 및 기판이 연속적으로 반송되어 오는 대량 생산이 요구되는 제조 공정에서는 택트 타임을 단축하는 것이 곤란해진다.

또한, 칩의 접합면 및 기판의 접합면을 실장 전의 서로 대향 보유 지지한 상태에서 세정하는 것도 가능하지만, 반대 방향을 향한 면을 각각 세정해야만 하기 때문에 세정 장치가 복잡해진다. 또한, 상기와 같이 세정과 접합을 시리즈로 행할필요가 있으므로, 일련의 작업의 토탈 시간을 단축하는 것은 어렵다.

한편, 최근 에너지파 내지 에너지 입자를 이용한 피접합물의 표면의 활성화에 의한 상온 접합법이 주목을 끌고 있다. 예를 들어 일본 특허 제2791429호 공보에는 양 실리콘 웨이퍼의 접합면을 접합에 앞서서 실온의 진공 속에서 불활성 가스 이온 빔 또는 불활성 가스 고속 원자 빔으로 조사하여 스퍼터 에칭하는, 실리콘 웨이퍼끼리의 상온 접합법이 개시되어 있다. 이 상온 접합법에서는 실리콘 웨이퍼의 접합면에 있어서의 산화물이나 유기물 등이 상기의 빔에 의해 비산되어 활성화된 실리콘의 원자로 표면이 형성되고, 그 표면끼리가 원자 사이의 높은 결합력에 의해 접합된다. 따라서, 이 방법에서는 접합을 위한 가열을 불필요화할 수 있어, 상온에서의 접합이 가능해진다. 또한, 표면의 요철이 작은 경우에는(평면도가 높은 경우에는) 접합을 위한 가압의 불필요화도 가능해진다.

또한 이 방법은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의해 접합면에 있어서의 산화물이나 유기물 등을 비산시킬 수 있으므로, 상온 접합을 지향하지 않는 경우라도, 예를 들어 금속 접합부로서의 땜납 접합부를 갖고 기본적으로 가열 접합을 전제로 하는 경우라도, 피접합물의 접합면의 세정에 적용하는 것이 가능하다고 생각할 수 있다. 이와 같은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 세정에서는 고도로 청정화된 접합면을 얻을 수 있으므로, 그 상태를 유지하여 접합이 행해지면 실제로 접합이 행해지기까지 접합면의 산화나 접합의 방해가 되는 금속 표면에서의 반응 및 오염 부착 등을 방지할 수 있는 동시에, 매우 신뢰성이 높은 접합 상태를 실현할 수 있다.

그러나 상기와 같은 상온 접합 혹은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 접합면의 세정을 행하는 경우에 있어서도, 에너지파 내지 에너지 입자의 조사와 접합을 실질적으로 동일한 장소에서 행하는 경우에 있어서는 전술한 바와 같이, 일련의 작업의 토탈 시간을 단축하는 것이 어려워지고, 대량 생산에 있어서의 택트 타임의 단축이 곤란해진다. 또한, 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의해 세정된 접합면은 고도로 청정화된 접합면이 되므로, 그 청정화 상태를 접합 직전까지 유지하기 위해서는 세정 후의 피접합물의 핸들링이 어려워져 특별한 고안이 요구되게 된다.

본 발명은 칩 실장 장치 등의 피접합물끼리를 접합하는 실장 장치에 관한 것으로, 특히, 접합면의 세정 공정을 구비한 실장 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 실장 장치의 개략 종단면도이다.

도2는 도1의 장치에 있어서의 피접합물을 보유 지지한 트레이의 확대 사시도이다.

도3은 도1의 장치의 확대 부분 정면도이다.

도4는 도1의 장치에 있어서의 제1 피접합물을 보유 지지한 부속품의 확대 단면도이다.

도5는 부속품의 변형예를 도시한 단면도이다.

도6은 부속품의 다른 예를 도시한 단면도이다.

도7은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 실장 장치의 개략 구성도이다.

그래서, 본 발명의 목적은 접합면의 세정을 효율적으로 행할 수 있는 동시에, 세정으로부터 접합 완료까지의 일련의 작업의 토탈 시간을 대폭으로 단축 가능한 대량 생산에 적합한 실장 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 하나의 목적은 이미 알려져 있는 우수한 상온 접합법의 이점 및 그 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 접합면의 우수한 세정 효과에 착안하여, 이와 같은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사 공정을 갖는 장치에 대해서도 고도로 청정화된 접합면을 적절히 취급하고, 그 세정 효과를 손상시키는 일 없이 접합할 수 있도록 하는 동시에, 접합면의 세정으로부터 접합 완료까지의 일련의 작업의 토탈 시간을 대폭으로 단축 가능한, 대량 생산에 적합한 실장 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 실장 장치는 제1 피접합물을제2 피접합물 상에 접합하는 실장 장치로서, 적어도 제1 피접합물의 접합면을 세정하는 세정부와, 세정된 제1 피접합물을 제2 피접합물에 접합하는 접합부를 갖는 동시에, 상기 세정부 및 접합부를 상기 양쪽 부분 사이에서 피접합물을 반송 가능하게 접속하고, 접합부에 상기 세정된 접합면에 닿지 않게 제1 피접합물을 반전하는 반전 기구를 설치한 것을 특징으로 하여 이루어진다. 제1 피접합물과 제2 피접합물의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 제1 피접합물은 칩으로 이루어지고, 제2 피접합물은 칩을 접합하여 실장하는 기판으로 이루어진다.

이 실장 장치에 있어서는, 상기 세정부와 접합부 사이에 제1 피접합물 및 제2 피접합물을 트레이 상에 보유 지지하여 반송하는 반송 수단을 갖는 구성으로 할 수 있다. 트레이는 제1 피접합물이나 제2 피접합물의 종류에 따라서 복수로 나누는 것도 가능하다. 이와 같은 트레이를 설치함으로써, 제1 피접합물이나 제2 피접합물이 복수인 경우에도, 이들을 동시에 반송할 수 있으므로, 반송 기구를 간소하게 구성할 수 있는 동시에, 반송 시간의 단축을 도모할 수 있다. 반송 기구로서는, 예를 들어 로봇 핸드를 사용할 수 있다.

상기 반전 기구로서는, 예를 들어 반전 기구의 선단부에 부착되고, 제1 피접합물을 보유 지지하는 부속품을 갖는 기구를 채용할 수 있다. 이 경우, 이 부속품은 제1 피접합물의 종류에 따라서 교환 가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하며, 상기 부속품이 접합해야 할 제1 피접합물의 종류에 따라서 자동 교환되는 것이 바람직하다. 제2 피접합물측에 대해서도 제2 피접합물의 종류에 따라서, 피접합물을 보유 지지하는 교환 가능한 부속품을 설치할 수 있고, 이에 대해서도 자동 교환할수 있도록 해 두는 것이 바람직하다. 또한, 제1 피접합물이나 제2 피접합물이 한 종류인 경우에 있어서도, 각각에 전용의 부속품을 설치하여, 그들을 자동 교환할 수 있도록 해 둘 수 있다.

상기 접합부에는 고정밀도의 접합을 행하기 위해서, 제1 피접합물측 및 제2 피접합물측의 위치 맞춤용 인식 마크를 판독하는 인식 수단이 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 인식 수단은, 예를 들어 2시야의 인식 수단으로 이루어지며, 접합 전의 제1 피접합물과 제2 피접합물 사이로 진퇴 가능하게 배치된다. 혹은, 제1 피접합물측의 인식 마크를 판독하는 인식 수단과, 제2 피접합물측의 인식 마크를 판독하는 인식 수단을 각각 설치하도록 해도 좋다. 인식 수단에 의한 각 인식 마크의 판독 정보로부터 제1 피접합물과 제2 피접합물 사이의 평행도를 연산할 수 있고, 그에 따라서, 예를 들어 X, Y, Z의 3축 방향 및 Z축 주위 회전 방향의 θ 방향의 조정을 행함으로써, 고정밀도의 위치 맞춤이 가능해진다. 위치 조정 기구로는 조(粗)조정 기구와, 예를 들어 피에조 소자 등을 이용한 미조정 기구와의 병설 구조를 채용하면, 한층 고정밀도의 위치 맞춤이 가능해진다.

상기 세정부에는 특수 가스 치환 수단을 갖는 구성을 채용할 수 있고, 세정을 특수 가스 분위기 속에서 행할 수도 있다. 본 발명에 있어서의 특수 가스는, 예를 들어 아르곤 가스 등의 불활성 가스나 질소 가스 등의 피접합물과 반응하지 않는 가스, 피접합물의 표면에 있어서 표면 산화물을 불소기 등으로 치환 가능한 가스, 수소를 포함하여 피접합물의 표면에 있어서 환원 반응이 가능한 가스, 산소를 포함하여 피접합물의 표면에 있어서 탄소(유기 성분) 등을 제거 가능한 가스 등을 말한다. 이와 같은 특수 가스 분위기 속 내지 이와 같은 특수 가스를 이용한 플라즈마 중에서의 세정에 의해, 접합 전의 제1 피접합물이나 제2 피접합물의 접합면의 산화물이나 유기물 등을 효율적으로 제거할 수 있고, 접합의 용이화를 도모할 수 있다. 이 경우, 세정된 접합면을 접합 직전까지 청정하게 유지하기 위해서 접합부에도 분위기를 상기와 같은 특수 가스로 치환하는 가스 치환 수단을 마련하여, 접합을 특수 가스 분위기 속에서 행할 수도 있다. 또한, 세정부 또는/및 접합부에 감압 수단을 설치해 둘 수 있고, 소정의 진공도의 가스 분위기 속에서 처리를 행함으로써, 세정 효과나 접합까지의 산화 등의 방지 효과를 한층 더 높이는 것이 가능하다.

또한 본 발명에 있어서는 세정부와 접합부를 하나의 챔버 내에 있어서 각각 다르게 구성하는 것도 가능하지만, 세정과 접합을 완전히 독립된 동작으로 행하게 하기 위해서는 세정부 및 접합부가 각각 다른 챔버 내에 수납되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 예를 들어 세정부가 수납된 챔버와 접합부가 수납된 챔버 사이에 개폐 가능한 셔터 수단을 설치해 두면, 각 챔버 내를 신속하고 용이하게 원하는 분위기로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 실장 장치에서는 상기 세정부가 피접합물의 표면에 세정을 위한 에너지파 내지 에너지 입자를 조사하는 수단을 갖는 구성으로 할 수도 있다. 에너지파 내지 에너지 입자로서는, 예를 들어 플라즈마(대기압 플라즈마를 포함함), 이온 빔, 원자 빔, 래디컬 빔, 레이저 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 이와 같은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사 수단을 구비함으로써, 전술한 상온접합법의 적용도 가능해진다. 물론, 본 발명에 관한 실장 장치는 에너지파 내지 에너지 입자의 조사 수단의 유무에 관계 없이, 가열 접합을 전제로 한 장치로 구성 할 수도 있다. 예를 들어, 제1 피접합물이 금속 접합부를 구비하고 있고, 실장 장치의 접합부가 상기 금속 접합부를 제2 피접합물의 피접합부에 가열 접합하는 수단을 갖는 구성으로 할 수 있다. 본 발명에서 말하는 금속 접합부라 함은 통상의 납/주석의 땜납에 의한 접합부 외에, 주석/은, Bi/In 등의, 이른바 대체 땜납으로 불리우고 있는 것이나, 금/주석, 금/금에 의한 접합부를 포함하는, 금속에 의한 접합부의 총칭이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 관한 실장 장치에 있어서는 세정부와 접합부가 다른 부위로서 구성되어 있으므로, 세정부에 있어서는 접합부에 있어서의 제1 피접합물과 제2 피접합물의 배치 형태와는 무관하게, 세정에 가장 효율적인 배치로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 피접합물과 제2 피접합물을 함께 세정하는 경우에는, 세정해야 할 제1 피접합물의 접합면 및 제2 피접합물의 접합면을 동일한 방향을 향해, 그 방향으로부터 세정 수단에 의해 단시간에 효율적으로 세정하는 것이 가능해진다.

또한, 세정된 제1 피접합물 및 제2 피접합물은 셋트로 하여(양 피접합물이 복수인 경우에도 그들을 1셋트로 하여) 함께 접합부로 반송할 수 있으므로, 반송도 용이하고, 또한 단시간에 끝난다. 접합부에서는 제1 피접합물의 접합면과 제2 피접합물의 접합면을 대향시킬 필요가 있지만, 반전 기구에 의해 제1 피접합물측의 접합면이 용이하고 신속히 반전되어, 양 접합면이 대향된다. 이 때, 반전 기구는,특히 제1 피접합물을 보유 지지하는 부속품은 세정된 제1 피접합물의 접합면에는 닿지 않으므로, 접합면에 대한 세정 효과를 저감시키는 일 없이, 그 후에 행해지는 접합에 아무런 악영향을 끼치는 일은 없고, 원하는 양호한 접합이 행해진다.

이와 같이, 세정이 효율적으로 행해지는 동시에, 양호하게 세정된 청정한 접합면이 확보되면서, 세정으로부터 접합에 이르기까지의 일련의 작업이 원활하고 신속하게 행해진다.

또한, 세정부와 접합부를 따로따로 구성함으로써, 특히 세정부와 접합부를 각각의 챔버 내로 구성함으로써, 세정 동작과 접합 동작을 완전히 독립으로 행하는 것이 가능해져, 접합을 행하고 있는 사이에 다음의 피접합물의 세정을 동시에 행할 수 있다. 그 결과, 피접합물이 연속적으로 흘러나오는 대량 생산의 제조 공정에 있어서, 이 세정 및 접합 공정의 택트 타임을 대폭 단축하는 것이 가능해진다. 또한, 세정부와 접합부의 분위기를 각각 최적의 분위기로 할 수 있고, 세정, 접합을 각각 최적의 조건으로 행하는 것이 가능해진다.

또한, 소정의 세정, 접합 공정 및 후속 공정의 흐름으로서는 세정 공정으로부터 접합 공정, 접합 공정으로부터 후속 공정으로, 실질적으로 한 방향으로 차례로 반송할 수도 있고, 예를 들어 세정 공정으로부터 접합 공정, 접합 공정으로부터 일단 세정 공정의 장소 혹은 그 근방의 장소를 거쳐서, 후속 공정으로 반송할 수도 있다.

후속 공정으로서는, 제1 피접합물과 제2 피접합물을 본접합하는 공정을 예로 들 수 있다. 즉, 본 발명에 관한 실장 장치에 있어서는 상술한 반전 기구를 갖는접합부를 가접합부로 하고, 그 가접합부에 양 피접합물을 본접합하는 본접합부가 가접합된 양 피접합물을 반송 가능하게 접속되어 있는 구성으로 할 수도 있다. 본접합부에는 가열 수단, 가압 수단, 초음파 접합 수단의 적어도 하나의 수단을 설치할 수 있다. 즉, 본접합 공정에서는 가열, 가압, 초음파에 의한 가진을 개별로, 또는 이들을 적절하게 조합하여 본접합을 행할 수 있다. 이와 같이, 본접합부에서 가열, 가압, 초음파에 의한 가진을 개별로, 또는 이들을 적절하게 조합하여 본접합을 행함으로써, 양 피접합물의 계면의 미소한 간극이나 잔류 응력을 제거할 수 있어, 처리량이 향상된다.

이와 같이, 본 발명의 실장 장치에 따르면, 특히 접합면의 세정을 효율적으로 행할 수 있는 동시에, 청정화된 접합면의 상태를 손상시키는 일 없이 접합을 개시할 수 있게 되어, 매우 신뢰성이 높은 접합 상태를 얻을 수 있다. 또한, 세정으로부터 접합 완료에 이르기까지의 일련의 작업을 효율적으로 원활히 행할 수 있어, 일련의 작업의 토탈 시간 단축이 가능해져, 택트 타임의 대폭적인 단축이 가능해진다. 또한, 상온 접합을 행하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 실장 장치를 도시하고 있다. 실장 장치(1)는 피접합물(2)의 세정부(3)와, 피접합물(2)끼리의 접합부(4)를 갖고, 본 실시 형태에서는, 세정부(3)는 세정 챔버(5) 내에 수납되어 있고, 접합부(4)는 접합 챔버(6) 내에 수납되어 있다. 양 챔버(5, 6) 사이는 피접합물(2)을 반송 가능하게 반송로(7)를 거쳐서 접속되어 있고, 양 챔버(5, 6) 사이에 개폐 가능한 셔터 수단(8)이 설치되어 있는 동시에, 세정 챔버(5)의 입구측에도 셔터 수단(9)이 설치되어 있다.

피접합물(2)로서는 본 실시 형태에서는, 예를 들어 도2에도 도시한 바와 같이 제1 피접합물로서의 칩(2a), 칩(2b)과, 제2 피접합물로서의 기판(2c)이 준비되고, 기판(2c) 상에 제1 피접합물(칩)(2a)이 도2의 상태로부터 표리 반전된 상태로 접합되고, 그 위에, 또 하나의 제1 피접합물(칩)(2b)이 도2의 상태로부터 표리 반전된 상태로 접합되도록 되어 있다. 도2는 이와 같이 접합되는 제1 피접합물(2a, 2b)과 제2 피접합물(2c)이 복수 세트 표시되어 있고, 이들 복수 세트의 피접합물(2)이 트레이(10) 상에 보유 지지된 상태를 나타내고 있다. 이들 복수 세트의 피접합물(2)을 보유 지지한 트레이(10)가 도1에 도시한 바와 같이, 반송 수단으로서의 반송 로봇(11a)에 의해 세정부(3)로 도입되고, 세정 후에 반송 로봇(11b)에 의해 접합부(4)로 반송되도록 되어 있다.

세정부(3)로 도입된 피접합물(2)을 보유 지지한 트레이(10)는 세정 스테이지(12) 상의 소정 위치에 보유 지지된다. 세정부(3)에는 피접합물(2)의 접합면을 세정하기 위한 에너지파 내지 에너지 입자(13)를 조사하는 에너지파 조사 수단(14)(또는 에너지 입자의 조사 수단)이 설치되어 있다. 에너지파 내지 에너지 입자로서는 전술한 바와 같이, 플라즈마, 이온 빔, 원자 빔, 래디컬 빔, 레이저 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 트레이(10) 상에 보유 지지된 제1 피접합물(2a, 2b) 및 제2 피접합물(2c)의 각 접합면을 동시에 에너지파 내지 에너지 입자(13)를 조사함으로써 세정하도록 되어 있지만, 예를 들어 제2 피접합물(2c)의 접합면이 세정 불필요한 경우에는, 적어도 제1 피접합물(2a, 2b)의 접합면만을 세정하면 된다. 또한, 에너지파 내지 에너지 입자(13)가 슬릿형 혹은 스폿형으로 조사될 경우에는, 세정 스테이지(12)를 화살표 방향으로 혹은 평면 방향으로 평행 이동시켜, 위치 조정할 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.

세정 챔버(5)에는 세정부(3)의 분위기를 전술한 바와 같은 특수 가스 분위기로 하는 특수 가스 치환 수단(도시 생략)이 이용되고 있어도 좋다. 특수 가스 분위기 하에 있어서의 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 세정에 의해, 세정 효과를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 특수 가스 치환 수단과 함께, 혹은 특수 가스 치환 수단을 설치하지 않고, 진공 펌프 등의 감압 수단을 설치해 둘 수도 있다. 감압 하에서의 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 세정에 의해, 역시 세정 효과를 높이는 것이 가능해진다.

접합 챔버(6)에도, 접합부(4)의 분위기를 특수 가스로 치환하는 특수 가스 치환 수단(도시 생략)을 설치해 둘 수 있다. 이와 같은 특수 가스 분위기로 함으로써, 접합 직전까지 상기 우수한 접합면의 세정 효과를 유지할 수 있어, 보다 양호한 접합 상태를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이 접합 챔버(6)에도 특수 가스 치환 수단과 함께, 혹은 특수 가스 치환 수단을 설치하지 않고, 진공 펌프 등의 감압 수단을 설치해 둘 수 있다. 감압 하에서의 접합에 의해, 보다 양호한 접합 상태를 얻을 수 있게 된다.

접합부(4)에는 테이블(15)이 설치되고 있고, 반송 로봇(12)에 의해 반송되어 온 제1 피접합물(2a, 2b) 및 제2 피접합물(2c)을 보유 지지한 트레이(10)가 도3에도 도시한 바와 같이, 우선 테이블(15) 상의 소정 위치에 싣게 된다. 또한, 테이블(15) 상의 트레이(10)의 적재 위치와는 반대측의 위치에는, 각 피접합물의 종류에 따른 부속품, 본 실시 형태에서는 제1 피접합물(2a, 2b)을 보유 지지하기 위한 부속품(16a, 16b)과, 제2 피접합물(2c)을 보유 지지하기 위한 부속품(16c)이 보유 지지해야 할 피접합물의 종류에 따라서 교환 가능하게 설치되어 있다. 이들 부속품(16a 내지 16c)은 각 피접합물(2a 내지 2c)의 세정된 접합면에는 닿지 않고서 각 피접합물(2a 내지 2c)을 각각 보유 지지할 수 있도록 되어 있다.

제1 피접합물(2a, 2b)은 접합할 때에는 반전되고, 제2 피접합물(2c)은 반전되지 않는다. 각 부속품(16a 내지 16c)이 보유 지지해야 할 피접합물의 종류에 따라서, 반전 기구(17)의 선단부(하단부)에 부착되고, 제1 피접합물(2a, 2b)에 대해서는 부속품(16a, 16b)에 보유 지지된 후 반전 기구(17)의 아암(17a)이 반전되어, 제2 피접합물(2c)에 대해서는 아암(17a)을 반전하는 일 없이, 부속품(16c)에 보유 지지된 제2 피접합물(2c)이 스테이지(18) 상의 소정 위치로 이동 적재, 보유 지지된다.

예를 들어 제1 피접합물(2a)은 도1, 도3에 도시한 바와 같이, 부속품(16a)에 세정된 접합면이 닿지 않도록 보유 지지하고, 그 상태에서 아암(17a)이 반전되어, 반전된 제1 피접합물(2a)이 공구(19)의 하부면에 예를 들어 흡착에 의해 보유 지지된다. 반전 기구(17)는 도3의 화살표로 나타낸 바와 같이 승강할 수 있도록 되어 있고, 상기 반전, 흡착 동작을 행한 후에는, 다음 접합 동작의 방해가 되지 않도록, 상방으로 퇴피할 수 있도록 되어 있다.

세정된 접합면에 닿지 않고서 부속품(16a)으로 제1 피접합물(2a)을 보유 지지하는 구조로서는, 예를 들어 도4에 도시한 바와 같이 부속품(16a)을 테이퍼형으로 넓어지는 개구부(20)를 갖는 형상으로 형성하고, 그 테이퍼면이 제1 피접합물(2a)을 보유 지지하는 동시에, 흡인 구멍(21)을 거쳐 흡착함으로써, 세정된 접합면에 닿지 않게 보유 지지할 수 있다. 도4에 도시한 제1 피접합물(2a)(칩)에서는 특히 범프(22) 부분이 접합면이 된다. 범프(22)는, 예를 들어 가열 접합 가능한 금속 접합부로서의 땜납 범프로 이루어진다.

또한, 도5에 도시한 바와 같이, 부속품(16a)의 개구부(20) 내에 적당수의 핀(23)을 세워 설치해 두어도 좋다. 핀(23)은 제1 피접합물(2a)의 접합면 이외의부분[범프(22) 이외의 부분]에 접촉하도록 되어 있다. 특히 제1 피접합물(2a)의 강성이 그만큼 높지 않은 경우에는, 이와 같이 중간 부분을 핀(23)으로 지지함으로써, 제1 피접합물(2a)의 휨을 방지할 수 있다.

또한, 도6에 도시한 바와 같이, 기체의 흡인 구멍(31)과 흡출 구멍(32)을 구비한 부속품(33)을 이용하고, 간극 센서(34)로부터의 피드백 정보에 의거하여 피접합물(2a)과의 간극이 일정하게 유지되도록, 흡인과 취출에 의해 피접합물(2a)에 작용하는 힘이 균형을 이루게 하여, 피접합물(2a)을 실질적으로 비접촉 상태에서 흡착 보유 지지하는 방식을 채용하는 것도 가능하다. 피드백은, 간극 센서로부터의 정보에 의거하여 행하는 것 이외에, 피접합물을 흡인하는 흡인력을 측정함으로써 행하는 것도 가능하다.

공구(19)는 가열 접합을 행하는 경우에는 히터를 내장한 공구로서, 상온 접합하는 경우에는 히터를 내장하지 않는 공구로서 구성되어 있다. 공구(19)는 본 실시 형태에서는 상하 이동 가능한 가압 실린더(24)의 하단부에 부착되어 있다. 가압 실린더(24)는 승강 장치(25)에 의해 승강 또는, 승강 및 회전 제어 가능하게 되어 있고, 승강 위치가 결정된 후, 공구(19)를 하방으로 향하게 하여 이동 및 가압할 수 있도록 되어 있다.

스테이지(18)는 평행 이동 및/또는 회전 방향으로 위치 제어 가능한 위치 조정 테이블(26) 위에 배치되어 있고, 이 위치 조정 테이블(26)의 위치 제어를 거쳐서, 스테이지(18) 위에 보유 지지되어 있는 제2 피접합물(2c)과, 공구(19)에 보유 지지되어 있는 제1 피접합물(2a)(2b) 사이의 위치 맞춤, 평행도 조정이 행해지도록되어 있다. 본 실시 형태에서는 이들 위치 맞춤 및 평행도 조정은 스테이지(18)측[제2 피접합물(2c)측]에서 행해지도록 되어 있지만, 공구(19)측[제1 피접합물(2a)측]에서 행하도록 해도 좋고, 양측에서 행하도록 해도 좋다.

본 실시 형태에서는 공구(19)에 보유 지지된 제1 피접합물(2a)과, 스테이지(18)에 보유 지지된 제2 피접합물(2c) 사이에는 그 사이로 진퇴 가능하게 양자의 위치 맞춤용의 인식 마크를 판독하는 인식 수단(27)이 설치되어 있다. 이 인식 수단(27)은, 예를 들어 2시야 카메라로 이루어지며, 제1 피접합물(2a)(2b) 혹은 공구(19)의 하부면에 부착된 인식 마크와, 제2 피접합물(2c) 혹은 스테이지(18)의 상부면에 부착된 인식 마크의 양 쪽을 판독할 수 있도록 되어 있다. 판독한 정보에 의거하여 위치 조정 테이블(26)이 제어되고, 위치 맞춤, 평행도 조정이 행해진다. 판독할 때에, 인식 수단(27)은 X, Y 방향의 수평 방향에 있어서의 평행 이동 방향 및/또는 Z 방향의 승강 방향으로 위치 제어할 수 있도록 되어 있다. 이 인식 수단으로서는 전술한 바와 같이, 공구(19)에 보유 지지된 제1 피접합물(2a)과, 스테이지(18)에 보유 지지된 제2 피접합물(2c)을 각각 따로따로 판독하는 수단으로 구성해도 좋다.

상기한 바와 같이 구성된 실장 장치(1)에 있어서는 세정부(3)와 접합부(4)가 다른 부위로 구성되어 있으므로, 도1에 도시한 바와 같이, 제1 피접합물(2a, 2b)과 제2 피접합물(2c)을 동시에 그들의 접합면이 상방을 향하도록 배치하여 세정을 행할 수 있고, 세정의 효율을 높일 수 있어 시간이 단축된다.

세정된 제1 피접합물(2a, 2b)과 제2 피접합물(2c)은 트레이(10) 상에 보유지지되어 셋트로서 접합부(4)로 반송되기 때문에 반송의 효율도 좋고, 시간도 짧아진다.

접합 챔버(6) 내로 반송되어 온 피접합물 중, 접합을 위해 반전이 필요한 제1 피접합물(2a, 2b)은 반전 기구(17)에 의해 반전되어, 공구(19)에 보유 지지된다. 이 때, 제1 피접합물(2a, 2b)은 부속품(16a, 16b)을 거쳐서, 세정된 접합면에 닿는 일 없이 보유 지지되는 동시에, 그 상태에서 반전되어 공구(19)에 흡착, 보유 지지되므로, 접합에 이르기까지의 사이, 세정된 접합면을 청정한 상태로 유지할 수 있다. 이 상태에서, 제2 피접합물(2c)과의 접합이 행해지므로, 최적의 접합면 상태에서 접합을 행할 수 있고, 원하는 양호한 신뢰성이 높은 접합 상태를 얻을 수 있다. 특히 상온 접합을 목표로 하는 경우에도, 상온 접합에 요구되는 제1, 제2 피접합물의 접합면 상태가 접합 직전까지 양호하게 유지됨으로써, 원하는 양호한 접합 상태를 얻을 수 있다.

이와 같이, 세정으로부터 접합 종료에 이르기까지의 일련의 작업이 각각 바람직한 형태로 원활하게 연속적으로 행해진다. 또한, 세정과 접합을 개개로 독립적으로 행할 수 있으므로, 경우에 따라서는 접합과 다음의 세정을 동시에 진행시킬 수 있다. 이와 같은 효율적인 세정, 바람직한 형태의 접합, 효율적인 일련의 원활한 공정의 흐름에 의해, 특히 대량 생산의 경우의 택트 타임의 대폭적인 단축이 가능해진다.

본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같은 반전 기구를 갖는 접합부를 제1 피접합물과 제2 피접합물을 가접합하는 가접합부로 구성하여, 이 가접합부에 양 피접합물을 본접합하는 본접합부를, 가접합된 양 피접합물을 반송 가능하게 접속한 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어 도7에 개략 구성을 도시한 바와 같이, 전술한 것과 같은 세정부(41)와, 반전 기구를 구비한 가접합부(42)와, 반전 기구를 갖지 않은 본접합부(43)가 이 순서로 접속되어, 세정부(41)로의 반입부, 세정부(41)와 가접합부(42) 사이 및 본접합부(43)로부터의 반출부에, 각각 셔터 수단(44, 45, 46)이 설치된 구성을 채용할 수 있다. 본접합부(43)에는 전술한 바와 같이 가열 수단, 가압 수단, 초음파 접합 수단(도시 생략) 중 적어도 하나의 수단이 설치되고, 가열, 가압, 초음파에 의한 가진을 개별, 또는 이들을 적절하게 조합하여 본접합을 행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 가접합으로 가열을 행하는 경우에 있어서도, 본접합에서는 그 이상의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 이와 같이 본접합부(43)에 있어서 가열, 가압, 초음파에 의한 가진을 개별, 또는 이들을 적절하게 조합하여 본접합을 행함으로써, 본 발명에 있어서의 제1 피접합물과 제2 피접합물과의 접합부 경계면의 미소 간극이나 잔류 응력을 제거할 수 있어, 보다 바람직한 접합 상태를 얻는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 실장 장치는 적어도 한 쪽의 피접합물의 접합면을 세정한 후 피접합물끼리를 접합하는 모든 실장 장치에 적용할 수 있고, 효율적인 세정, 바람직한 접합, 일련의 공정의 택트 타임의 대폭적인 단축을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명은 에너지파 내지 에너지 입자의 조사에 의한 세정 공정을 갖는 장치에 대해서, 적절하게 적용할 수 있다.

Claims (16)

1. 제1 피접합물을 제2 피접합물 상에 접합하는 실장 장치이며,

   적어도 제1 피접합물의 접합면을 세정하는 세정부와,

   세정된 제1 피접합물을 제2 피접합물에 접합하는 접합부를 갖는 동시에,

   상기 세정부 및 접합부를 상기 양쪽 부분 사이에서 피접합물을 반송 가능하게 접속하고, 접합부에 상기 세정된 접합면에 접촉하지 않고 제1 피접합물을 반전하는 반전 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 실장 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 세정부와 접합부 사이에 제1 피접합물 및 제2 피접합물을 트레이 상에 보유 지지하여 반송하는 반송 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반전 기구는 제1 피접합물을 보유 지지하는 부속품을 갖고, 상기 부속품이 제1 피접합물의 종류에 따라서 교환 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 접합부에 제2 피접합물을 보유 지지하는 부속품이 설치되고, 상기 부속품이 제2 피접합물의 종류에 따라서 교환 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 접합부에 제1 피접합물측 및 제2 피접합물측의 위치 맞춤용의 인식 마크를 판독하는 인식 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 세정부에 특수 가스 치환 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 접합부에 특수 가스 치환 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 세정부에 감압 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 접합부에 감압 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 세정부 및 접합부가 각각 별도의 챔버 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 세정부가 수납된 챔버와 상기 접합부가 수납된 챔버 사이에 개폐 가능한 셔터 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 세정부가 피접합물의 표면에 세정을 위한 에너지파 내지 에너지 입자를 조사하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 에너지파 내지 에너지 입자로서, 플라즈마, 이온 빔, 원자 빔, 래디컬 빔, 레이저 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 제1 피접합물이 금속 접합부를 가지고 있고, 상기 접합부가 상기 금속 접합부를 제2 피접합물의 피접합부에 가열 접합하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
15. 제1항에 있어서, 상기 접합부가 상기 제1 피접합물과 상기 제2 피접합물을 가접합하는 가접합부로 구성되고, 상기 가접합부에 양 피접합물을 본접합하는 본접합부가 가접합된 양 피접합물을 반송 가능하게 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 본접합부가 가열 수단, 가압 수단, 초음파 접합 수단중 적어도 하나의 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 실장 장치.