KR20180051345A

KR20180051345A - 부품 실장 장치

Info

Publication number: KR20180051345A
Application number: KR1020170078853A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 사쿠라이; 마사루 하마히라; 히로키 유카와
Original assignee: 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2018-05-16
Also published as: CN108064126B; JP6547968B2; JP2018078156A; TWI652973B; CN108064126A; TW201818802A; KR102066386B1

Abstract

(과제) 피실장 부재의 지지 부재를 온도 불균일 없이 고온으로 유지하면서, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판에 피실장 부재를 실장할 수 있는 부품 실장 장치를 제공한다.
(해결 수단) 실장 헤드(1)로 지지한 피실장 부재(2)를, 실장 헤드 측면에 배치된 촬상 장치(11)에 의해 인식해서, 위치 맞춤한다. 실장 헤드(1)의 내부에는, 촬상 장치(11)에 대향하는 위치에 광학 부품(10)을 배치하고, 피실장 부재(2)의 인식 마크(3)에 수직으로 광이 반사하는 위치에 광학 부품(10)을 배치한다. 촬상 장치(11)와 실장 헤드(1)의 사이에 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)과 판 형상의 정류판(17)을 마련한다. 노즐은, 노즐로부터 분사한 분류(20)가 실장 헤드로부터 촬상 장치에 이를 때까지의 광로(18)와 교차하도록 마련되고, 또한 정류판은 실장 헤드와 이간되어 마련되어, 분류가 정류판의 표면을 따라 흐르도록 유도한다.

Description

부품 실장 장치{COMPONENT MOUNTING APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 반도체 소자와 같은 피실장 부재를 기판에 실장하는 부품 실장 장치에 관한 것이다.

최근, 스마트폰 또는 태블릿 단말로 대표되는 전자 기기의 소형화 및 고성능화의 진전에 따라, 이들 단말에 사용되는 반도체 소자의 고밀도화, 전극 단자의 다핀화, 및 협피치화의 흐름이 가속되고 있다. 그 때문에, 기판에 반도체 소자를 실장하는 실장 장치에 있어서는, 기판의 한정된 좁은 영역에 고정밀도로 실장하는 것이 요구되고 있다.

통상, 다이 본딩(die bonding)이라 불리는 반도체 실장 방법에서는, 반도체 소자의 전극면에 형성된 인식 마크와, 기판의 전극면에 형성된 인식 마크를 카메라 등의 인식 수단에 의해 판독하고, 얻어진 상대 위치 정보에 근거해서 위치 맞춤을 행한 후, 실장함으로써, 소정의 정밀도로 실장해 왔다. 그러나, 통상의 실장 장치에 있어서는, 반도체 소자의 흡착 노즐이 불투명한 부재로 구성되기 때문에, 흡착 노즐로 반도체 소자를 흡착하기 전에 CCD 카메라 등으로 반도체 소자의 인식 마크를 인식하고 있었다. 그 때문에, 반도체 소자를 흡착 노즐로 흡착할 때의 위치 어긋남이 보정되지 않고, 인식의 위치로부터 어긋난 채로 실장되게 되어, 고정밀화가 도모되지 않는다고 하는 문제가 있었다.

이러한 요구에 대응하는 것으로서, 흡착 노즐 내에 광로 방향 변환 부재가 마련되고, 흡착 노즐의 측방에 마련된 인식 수단에 의해, 흡착 노즐로 흡착한 반도체 소자의 인식 마크를 판독함으로써, 흡착에 의한 위치 어긋남을 취득하고, 취득한 위치 어긋남을 보정해서, 실장의 정밀도를 향상하는 실장 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

도 7a는 특허문헌 1에 제안되어 있는 반도체 장치의 실장 장치(101)를 개념적으로 나타내는 구성도이다. 실장 장치(101)는 반도체 소자(102)를 기판(103)에 실장하는 장치이다. 반도체 소자(102)의 상면에는, 복수의 위치 맞춤용의 인식 마크(104)가 형성되어 있고, 기판(103)의 상면에는, 복수의 위치 맞춤용의 인식 마크(105)가, 반도체 소자(102)를 실장하는 영역보다 외측에 형성되어 있다. 반도체 소자(102)를 흡착 지지하는 흡착 노즐(106)의 내부에는, 광로 방향 변환 수단으로서 프리즘(109)이 마련되고, 프리즘(109)의 경사면(109a)에서 하방으로부터의 반도체 소자(102)의 인식 마크(104) 및 기판(103)의 인식 마크(105)의 반사 상(像)을 전(全)반사에 의해, 측방으로 방향 변환하도록 되어 있다. 광로에 있어서의 경사면(109a)의 하부 및 측부는 투명 유리로 구성되어 있다. 이 때문에, 인식 마크(104)와 인식 마크(105)의 위치 정보를 흡착 노즐(106)의 측방에 마련된 CCD 카메라(111)로 판독할 수 있다.

도 7b는 도 7a의 실장 장치(101)에 있어서의 인식 마크(104, 105)의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 반도체 소자(102)와 기판(103)의 평면도이다. 도 7b에 나타내는 바와 같이, 반도체 소자(102)의 인식 마크(104)와, 그 외측에 위치하는 기판(103)의 인식 마크(105)가, CCD 카메라(111)의 시야폭(W) 이하의 범위 내에 배열되도록 해서, 위치 맞춤이 행해진다. 이들 인식 마크(104, 105)를 1 시야로 판독함으로써, CCD 카메라(111)를 X 또는 Y 방향으로 위치 제어하는 것만으로, 초점을 맞춰서, 각 인식 마크(104, 105)를 인식할 수 있게 된다.

상기와 같은 실장 장치(101)에 의하면, CCD 카메라(111)가 흡착 노즐(106)의 구동축과는 분리해서 배치되어 있기 때문에, 흡착 노즐(106)의 중앙부, 즉 흡착 노즐(106)이 지지하고 있는 반도체 소자(102)의 중앙부에서 가압할 수 있게 되고, 중앙부에서 모멘트를 발생하는 것이 없어지고, 접합시의 위치 어긋남을 방지해서, 실장 정밀도를 큰 폭으로 향상할 수 있게 되어 있다.

또한, 실장 장치(101)는 흡착 노즐(106)의 내부에 광학 부품을 구비하고 있기 때문에 히터를 마련하는 것은 곤란하지만, 기판(103)을 흡착 고정하는 스테이지(112)에는 히터를 구비하고 있다. 그 때문에, 반도체 소자(102)의 이면에 부여된 접합재를, 반도체 소자(102)를 기판(103)에 실장할 때에 스테이지(112)의 히터에 의한 가열에 의해 경화시켜, 반도체 소자(102)의 접합 강도를 확보할 수 있게 되어 있다.

국제 공개 공보 제WO2003/041478호

그런데, 최근, 반도체 장치의 비용을 저감하기 위해서, 실장 공정의 생산성 향상이 요청되고 있다. 지금까지, 생산성을 올리기 위해서, 종래보다 기판의 외형 치수를 대판화하거나, 접합 시간을 단축하는 것으로 해결하려고 해 왔다.

그렇지만, 특허문헌 1에 제안되는 반도체 장치의 제조 장치에서는, 기판(103)의 외형이 큰 경우, 가열한 스테이지(112)에 탑재하면 기판(103)의 표면과 이면에서 온도차가 생기기 때문에, 기판(103)은 크게 휘어져서, 스테이지(112)로 흡착 고정할 수 없는 문제가 있었다. 또, 상온의 흡착 노즐(106)로 지지한 반도체 소자(102)의 이면의 접착재를 가열하기 위해서는, 압착시에 스테이지(112)로부터 열이 전해지는 것을 기다릴 필요가 있어, 생산 시간이 길어지는 문제가 있었다.

그래서, 기판(103)의 휘어짐을 저감하거나, 생산 시간을 단축하기 위해서, 흡착 노즐(106)을 가열한 경우, 흡착 노즐(106)의 복사열에 의해, 흡착 노즐(106)의 주변의 공기가 따뜻해진다. 그 때문에, CCD 카메라(111)와 흡착 노즐(106)의 사이의 광로에서의 공기는, 온도가 불균일하고, 아지랑이가 발생해서, 인식 불균일이 커진다. 광로에 있는, 따뜻해진 공기를 블로우에 의해 날려 버림으로써, 공기의 온도 불균일을 없애고, 아지랑이를 제거하는 수단이 생각되나, 블로우에 의해 흡착 노즐(106)의 1 측면만이 냉각되어, 흡착 노즐(106)의 온도가 불균일하고, 반도체 소자(102)의 면내에서 국소적으로 접착재가 경화하지 않아 박리가 생기는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 피실장 부재의 지지 부재를 온도 불균일 없이 고온으로 유지하면서, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판에 피실장 부재를 실장할 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 형태에 따른 부품 실장 장치는,

위치 맞춤용의 인식 마크가 형성된 피실장 부재를, 실장 헤드를 이용해서, 접합층을 통해서 기판의 실장 위치에 실장하는 부품 실장 장치로서,

상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크가 형성된 면에 접촉해서 상기 피실장 부재를 지지하는 지지 부재와,

상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 지지 부재로 지지한 상기 피실장 부재를 가열하는 가열 장치와,

상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 화상 정보를 취득하는 촬상 장치와,

상기 촬상 장치로 취득된 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 상기 화상 정보로부터 화상 인식의 정보를 취득하는 화상 인식 장치와,

상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 지지 부재로 지지한 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 상기 화상 정보를 상기 촬상 장치에 유도하는 광학 부품과,

상기 화상 인식 장치로 취득한 상기 화상 인식의 정보에 근거해서 상기 피실장 부재의 상기 실장 위치를 산출하는 위치 산출부와,

상기 실장 헤드의 외측이고, 또한 상기 실장 헤드와 상기 촬상 장치의 사이에 분류(噴流)를 분사하는 아지랑이 방지 블로우 노즐과,

상기 실장 헤드의 외측에, 상기 아지랑이 방지 블로우 노즐로부터 분사한 상기 분류가 표면을 따라 흐르도록 유도하는 정류판을 구비하고,

상기 아지랑이 방지 블로우 노즐은 상기 아지랑이 방지 블로우 노즐로부터 분사한 상기 분류가 상기 실장 헤드로부터 상기 촬상 장치에 이를 때까지의 광로와 교차하도록 마련되고, 또한 상기 정류판은 상기 실장 헤드와 이간되어 마련된다.

본 발명의 상기 형태에 따르면, 아지랑이 방지 블로우 노즐로부터 분사한 분류가 실장 헤드로부터 촬상 장치에 이를 때까지의 광로와 교차하고, 또한 정류판의 표면을 따라 흐르도록 정류판으로 유도되어, 분류로 아지랑이를 제거할 수 있다. 그 결과, 실장 헤드와 촬상 장치의 사이의 광로에 있는 공기의 온도 불균일이 저감되고, 공기의 밀도차가 줄어, 화상을 안정화할 수 있다. 따라서, 피실장 부재의 지지 부재를 온도 불균일 없이 고온으로 유지하면서, 매우 높은 정밀도로, 단시간에 기판에 피실장 부재를 실장하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략 평면도.
도 3a은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 3b은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도.
도 7a는 특허문헌 1에 제안되어 있는 반도체 장치의 실장 장치를 개념적으로 가리키는 개략 구성도.
도 7b는 도 7a의 실장 장치에 있어서의 인식 마크의 위치 맞춤의 일례를 나타내는 반도체 소자와 기판의 평면도.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

(실시의 형태)

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 부품 실장 장치의 일례로서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도 및 개략 평면도이다.

도 1에 나타내는 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치는, 위치 맞춤용의 인식 마크(3)가 형성된 반도체 소자(2)와 같은 피실장 부재를, 실장 헤드(1)를 이용해서, 접착층(4)을 통해서 기판(13)의 실장 위치에 실장하는 장치이다. 이 제조 장치는 흡착 노즐(5)과 같은 지지 부재와, 히터(6)와 같은 가열 장치와, 인식 카메라(11)와 같은 촬상 장치와, 화상 인식 장치(42)와, 광학 부품(10)과, 위치 산출부(50)와, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)과, 정류판(17)을 적어도 구비하고 있다.

보다 구체적으로는, 우선, 이 제조 장치의 승강 구동 관계의 구성예로서는, 반도체 소자(2)를 지지 가능한 투명한 흡착 노즐(5)을 구비한 실장 헤드(1)와, 실장 헤드(1)에 대향하도록 마련되어 기판(13)을 고정하는 스테이지(12)와, 스테이지(12)의 평면에 대해 수직 방향으로 실장 헤드(1)를 구동하는 헤드 승강 구동 기구(40)와, 제어 장치(51)를 구비하고 있다.

반도체 소자(2)는 피실장 부재의 일례로서 기능한다. 흡착 노즐(5)은 지지 부재의 일례로서 기능한다.

제어 장치(51)는 헤드 승강 구동 기구(40)와, 히터(6)와, 헤드 이동 기구(52)와, 인식 카메라(11)와, 화상 인식 장치(42)와, 위치 산출부(50)와, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 에어 공급원(16k)과, 흡착 노즐(5)에 의한 공지의 진공 흡인 장치(도시하지 않음)를 각각 구동 제어한다. 진공 흡인 장치는 흡착 노즐(5)에 대한 진공 흡인의 온 오프에 의해 공지의 흡착 지지 동작을 실시하는 것이다.

또, 지지 부재에 의한 반도체 소자(2)의 지지 방법으로서는, 예를 들면, 진공 흡착, 정전기, 또는 기계 척이 이용된다.

스테이지(12)는 제어 장치(51)의 제어하에 공지의 구동 장치 등에 의해, 상하 방향(Z 방향)과 직교하는 XY 방향과 Z 방향 회전의 θ 방향으로 이동 가능해진다.

반도체 소자(2)는 예를 들면 실리콘, 질화 갈륨, 또는 실리콘 카바이드 등의 불투명한 재료로 구성되는 얇은 판 형상 부재이다. 반도체 소자(2)의 한쪽의 면(도 1에서는 상면)(2a)에는 인식 마크(3)가, 다른 한쪽의 면(도 1에서는 하면)(2b)에는 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 또는 실리콘 수지 등의 열경화형 접착제, 열가소성 접착제, 도전성 접착제, 또는 크림 땜납으로 구성되는 접착층(4)이 형성되어 있다. 접착층(4)은 접합층의 일례이다.

또, 기판(13)은 예를 들면 실리콘, 유리, 스테인리스, 또는 수지 기판 등으로 구성되고, 평면 형상은 원형 또는 직사각형 형상 등이다.

히터(6)는 가열 장치의 일례로서 기능한다.

실장 헤드(1)는 직방체 박스 형상의 프리즘 블록(71)과, 프리즘 블록(71)의 하면에 배치된 직방체 판 형상의 냉각 블록(8)과, 냉각 블록(8)의 하면에 배치된 직방체 판 형상의 히터 블록(7)과, 히터 블록(7)의 하면에 배치되고 또한 투광성의 재료로 구성된 흡착 노즐(5)로 구성되어 있다.

히터 블록(7)의 내부에는 히터(6)가 마련되어 가열할 수 있다. 히터 블록(7)의 상면과 프리즘 블록(71)의 하면의 사이에는 냉각 블록(8)이 마련되어 있어, 히터(6)에 의한 가열시에 히터 블록(7)의 프리즘 블록(71)으로의 전열을 억제할 수 있다. 또, 반도체 소자(2)의 한쪽의 면(도 1에서는 표면)(2a)의 인식 마크(3)에 대응하는 위치에, 관통 구멍(9)을 히터 블록(7)과 냉각 블록(8)에 마련하고 있다.

흡착 노즐(5)은 반도체 소자(2)를 흡착할 때, 흡착된 반도체 소자(2)의 인식 마크(3)가 관통 구멍(9)의 하방의 위치에 위치하도록 흡착한다. 관통 구멍(9)의 직경은 일례로서, 인식 마크(3)가 다소 위치 어긋나 보이도록, 인식 마크(3)의 크기보다 충분히 크게 한다.

한편, 프리즘 블록(71) 내에는, 관통 구멍(9)의 상방의 위치에 삼각형 판 형상의 프리즘과 같은 광학 부품(10)을 배치하고 있다. 또한, 프리즘 블록(71)의 하나의 측면(예를 들면 도 1의 우측면)에는, 광학 부품(10)과 동일 높이에, 광을 투과하는 창부(14)가 마련되어 있다.

또한, 실장 헤드(1)의 외부(외측)이고 또한 광학 부품(10)과 동일한 높이에, 창부(14)를 통해서 광학 부품(10)에 의해 아래로부터 위의 방향으로의 광로가 횡 방향으로 광로 변환된 화상을 인식할 수 있을 방향으로, 촬상 장치의 일례인 인식 카메라(11)가 마련되어 있다. 따라서, 흡착 노즐(5)로 흡착 지지된 반도체 소자(2)의 인식 마크(3)가 관통 구멍(9)의 하방에 위치했을 때, 인식 마크(3)의 화상의 정보가, 관통 구멍(9)을 통해서 광학 부품(10)에서 직각 방향으로 광로 변환된 후, 창부(14)를 통과해서, 인식 카메라(11)에 도달하도록 구성하고 있다. 인식 카메라(11)에는, 화상 인식 장치(42)가 접속되어 있다. 인식 카메라(11)로 취득한 화상 정보로부터, 화상 인식 장치(42)로 배경 차분법 등의 공지의 화상 처리를 실시해서, 인식 마크(3)의 위치를 판독할 수 있다. 상세하게는, 우선, 상술한 바와 같이, 흡착된 반도체 소자(2)의 인식 마크(3)의 화상은 흡착 노즐(5)의 관통 구멍(9)을 투과한 후, 광학 부품(10)에 의해 반도체 소자(2)의 면에 대해서 수직인 방향으로부터 인식 카메라(11)의 촬상면의 방향을 향해 방향 변환하고, 인식 카메라(11)에 취입되어, 인식 마크(3)의 위치 정보를 화상 인식 장치(42)로 판독한다. 여기서, 반도체 소자(2) 상의 인식 마크(3)의 위치 정보로부터, 흡착 노즐(5)의 중심의 좌표에 대한 반도체 소자(2)의 상대 좌표를 위치 어긋남량으로서 화상 인식 장치(42)에 접속된 위치 산출부(50)로 산출해서 반도체 소자(2)의 실장 위치를 구한다. 위치 산출부(50)로 산출한 위치 어긋남량은 제어 장치(51)를 향해 출력되고, 제어 장치(51)에 의한 헤드 이동 기구(52) 등을 구동해서 반도체 소자(2)를 실장 위치에 위치 결정할 때에 사용된다.

실장 헤드(1)의 일측면의 외측의 근방(예를 들면 도 1에서는 창부(14)의 외측의 근방)에는, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)이 마련되어 있다. 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)은 선단부(16b)에, 창부(14)와 인식 카메라(11)의 광로(18)의 방향과 교차하는 방향, 예를 들면, 수직인 방향으로 분사 가능하도록, 상하 방향을 따라 1열로 배열된 복수개의 분사 구멍(16a)이 마련되어 있다. 또한, 분사 구멍(16a)과 노즐 단부(도시하지 않음)는 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 내부에서 연결되어 있고, 노즐 단부는 제어 장치(51)에 의해 각각 제어되는 유량 제어 밸브(16j) 및 에어 공급원(16k)(도시하지 않음)과 연결되어 있다. 에어 공급원(16k)으로부터의 에어의 공급에 의해, 각 분사 구멍(16a)으로부터, 도 1의 안쪽으로부터 앞쪽을 향해 지면 관통 방향으로 에어가 분사된다. 도 1에 나타내는 바와 같이 분사 구멍(16a)의 개구가 상하 방향으로 배열되어 있기 때문에, 복수개의 분사 구멍(16a)으로부터 분출한 분류는 상하 방향으로는 서로 연결되고, 도 2에 나타내는 바와 같이 가로 방향으로 분사된 분류(20)로서 확산한다. 여기서, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)은 인식 카메라(11)로부터 광학 부품(10)까지의 광로(18)와 교차해서 광로(18)를 횡단하도록 분사하는 위치에 마련된다. 또, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 선단부(16b)에는, 복수개의 에어 흡입 구멍을 마련해도 상관없다. 선단부(16b)의 근방의 에어를 에어 흡입 구멍으로부터 흡입해서 부압을 발생함으로써, 분사 구멍(16a)으로부터 분출하는 에어를 증폭시켜, 한층, 가로 길이의 분류(20)를 형성할 수 있다.

또한, X 방향으로 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)과 인식 카메라(11)의 사이에는, 정류판(17)이 마련되어 있다. 정류판(17)은 광을 투과하는 투명한 재질로 구성되고, 예를 들면, 석영, 유리, 아크릴, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌 등으로 이루어진다. 정류판(17)은 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터 분사된 분류(20)를 정류판(17)의 표면을 따라 흐르도록 유도함으로써, 가열한 실장 헤드(1)를 냉각하지 않고, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 앞쪽의 정류판(17)의 사이에 생긴 아지랑이를 제거하는 것이다. 정류판(17)은 상술한 바와 같이, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터의 분류(20)와 인식 카메라(11)의 사이에, 실장 헤드(1)의 창부(14)가 있는 측면(1c)과 평행한 대향면을 갖도록 마련되어 있다. 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터의 분사된 분류(20)는, 정류판(17)에 의해 정류판(17) 측(즉, 실장 헤드(1)보다 인식 카메라(11) 측)으로 끌어당겨지기 때문에, 분류(20)가 실장 헤드(1)에 닿는 것을 막을 수 있어, 가열한 실장 헤드(1)를 분류(20)로 냉각하지 않고, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 앞쪽의 정류판(17)의 사이에 생긴 아지랑이를 분류(20)로 제거할 수 있다.

여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 선단부(16b)의 y 좌표(y₂)는 실장 헤드(1)의 측면(1a)의 y 좌표(y₃)보다 커지도록 Y 방향(즉, 도 2의 위쪽 방향, 환언하면, 분류(20)의 분사 방향과는 반대 방향)으로 떨어지면 좋다. y 좌표(y₂)가 y 좌표(y₃)와 동일하거나 또는 y 좌표(y₃)보다 작은 경우, 분류(20)의 폭이 넓어지지 않기 때문에, 실장 헤드(1)의 근방의 따뜻해진 공기가 일부 잔존해서, 아지랑이가 발생하고, 촬상마다 화상이 이동해서, 인식 정밀도가 저하된다. 또한, 정류판(17)의 단면(17a)의 y 좌표(y₁)는 y 좌표(y₂)보다 Y 방향으로 크면 좋고, 정류판(17)의 단면(17c)의 y 좌표(y₅)는 실장 헤드(1)의 측면(1b)의 y 좌표(y₄) 이하로 Y 방향으로 작으면 좋다. 정류판(17)의 단면(17a)이 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 선단부(16b)와 동일하거나 또는 선단부(16b)보다 분류(20)의 분사 방향 측에 있으면, 단면(17a)과 선단부(16b)의 사이에서, 분류(20)는 정류판(17)의 표면을 따라 흐르지 않기 때문에, 그 사이에 있는 아지랑이를 제거할 수 없다. 또한, 정류판(17)의 단면(17c)의 y 좌표(y₅)가 실장 헤드(1)의 측면(1b)의 y 좌표(y₄)보다 크면(즉, Y 방향으로 크면), 확산한 분류(20)는 실장 헤드(1)의 측면(1c)에 닿아, 실장 헤드(1)를 냉각시키는 문제가 발생한다. 따라서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 정류판(17)의 단면(17c)의 y 좌표(y₅)는 실장 헤드(1)의 측면(1b)의 y 좌표(y₄)보다 작게(즉, Y 방향으로 작게) 하면 좋다.

도 3a 및 도 3b는 상이한 제조 공정에서의, 본 발명의 실시의 형태에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치의 구성 및 배치를 나타내는 개략 단면도이다. 제조 장치는 추가로 반도체 소자(2)(도시하지 않음)를 탑재하는 탑재 스테이지(15)와, 기판(13)(도시하지 않음)을 탑재하는 스테이지(12)가 서로 일정 거리 떨어진 위치에 각각 마련되어 있다. 실장 헤드(1)는 이재 스테이지(15)와 스테이지(12)의 사이의 왕복 이동을 가능하게 하는 수평 방향의 헤드 이동 기구(52)와, 실장 헤드(1)가 승강 가능한 수직 방향의 헤드 승강 구동 기구(40)를 구비하고, 제어 장치(51)로 헤드 이동 기구(52)와 헤드 승강 구동 기구(40)를 각각 구동 제어하고 있다. 인식 카메라(11)는 스테이지(12)의 근방의 상방에 횡 방향으로 고정되어 있다. 또, 인식 카메라(11)는 실장 헤드(1)에 고정해도 상관없다. 그와 같이 실장 헤드(1)에 고정하면, 실장 헤드(1)의 이동 동작중에, 인식 카메라(11)로 인식 동작을 실시할 수 있기 때문에, 생산 시간을 단축할 수 있다.

다음으로, 반도체 장치의 제조 방법에 따른 제조 공정을 차례로 나타낸다. 이들 일련의 동작은 제어 장치(51)에 의해 동작 제어되고 있다.

우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 이재 스테이지(15) 상에 탑재된 반도체 소자(2)에 형성된 인식 마크(3)를 흡착용 인식 카메라(53)로 인식한 후, 제어 장치(51)의 제어하에, 제어 장치(51)로부터의 실장 헤드(1)의 위치 정보를 판독한다. 그 후, 인식 마크(3)의 인식 정보(인식 마크(3)의 상대 좌표의 위치 정보)와 실장 헤드(1)의 위치 정보(실장 헤드(1)의 절대 좌표의 위치 정보)에 근거해서, 헤드 이동 기구(52)와 헤드 승강 구동 기구(40)의 구동 제어에 의해, 실장 헤드(1)를 X, Y, 및 θ 방향으로 위치 맞춤해서 하강시켜 실장 헤드(1)를 반도체 소자(2)에 접촉시키고, 반도체 소자(2)를 진공 흡착 동작에 의해 실장 헤드(1)의 흡착 노즐(5)에 흡착 고정해서, 실장 헤드(1)를 상승시킨다. 또, 이재 스테이지(15)에, 각각의 반도체 소자(2)가 수납 가능한 오목 형상으로 되어 있는 등의 위치 맞춤 기구가 있는 경우는, 흡착용 인식 카메라(53)를 이용하지 않아도 상관없다. 여기서, 실장 시간을 단축하기 위해서, 실장 헤드(1)는 히터(6)에 의해 미리 가열하고 있어도 상관없다.

다음으로, 도 3b에 나타내는 바와 같이 제어 장치(51)의 제어하에서, 스테이지(12) 상에 탑재된 기판(13)의 위치 좌표에 근거하는 소정의 위치에, 스테이지(12)를 수평 방향으로 이동한다. 실장 헤드(1)는 헤드 이동 기구(52)에 의해, 실장 위치까지 수평 방향으로 이동된 후, 헤드 승강 구동 기구(40)에 의해, 실장 헤드(1)의 창부(14)가 인식 카메라(11)와 동일 높이로 될 때까지 실장 헤드(1)를 하강시킨다. 그리고, 제어 장치(51)의 제어하에서 에어 공급원(16k)을 구동 제어해서, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 블로우 동작을 개시한다. 그리고, 제어 장치(51)의 제어하에서, 스테이지(12) 상의 실장 헤드(1)의 정지 위치에서, 지주(54)로 지지된 인식 카메라(11)와 화상 인식 장치(42)에 의해, 실장 헤드(1)에 흡착된 반도체 소자(2) 상의 인식 마크(3)를 화상 인식하고, 화상 인식 결과를 토대로, 기판(13)에 대한 반도체 소자(2)의 상대 좌표를 위치 산출부(50)에 의해 산출한다.

다음으로, 제어 장치(51)의 제어하에서, 에어 공급원(16k)을 구동 제어해서 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 블로우 동작을 정지한 후, 위치 산출부(50)에서의 산출 결과에 근거해서, 실장 헤드(1) 및 스테이지(12)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 헤드 이동 기구(52)에 의해 X, Y, 및 θ 방향으로 이동시키고, 기판(13)에 반도체 소자(2)를 가압하면서 헤드 승강 구동 기구(40)에 의해 실장 헤드(1)를 스테이지(12)를 향해 하강시켜 실장한다. 여기서, 실장 헤드(1)의 흡착 노즐(5)을 따라서 반도체 소자(2)의 이면의 접착층(4)에 히터(6)의 열이 전해져, 열에 의해 연화한 접착층(4)은 기판(13)에 눌러져 접착된다.

여기서, 접착층(4)의 접착력을 충분히 확보하기 위해서는, 흡착 노즐(5)에 흡착된 반도체 소자(2)는 고온으로 가열할 필요가 있다. 접착층(4)이 열가소성 재료로 구성되는 경우는, 열가소성 재료의 연화점 이상으로 올리면 좋고, 열경화성 재료로 이루어지는 경우는, 열경화성 재료의 경화 개시 온도 이상으로 올리면 좋고, 금속으로 구성되는 경우는, 금속의 융점 이상으로 올리면 좋다.

가열된 실장 헤드(1)의 근방은 고온에 노출되면, 아지랑이와 같은 분류의 흔들림이 발생하지만, 본 발명의 실시의 형태에 따르면, 정류판(17)의 표면을 따라 흐르는 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 분류(20)에 의해, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 앞쪽의 정류판(17)의 사이에 생긴 아지랑이를 제거할 수 있다. 그 결과, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 사이의 광로에 있는 공기의 온도 불균일이 저감해서, 공기의 밀도차가 줄어들어, 화상을 안정화할 수 있다. 또, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터 분출한 분류(20)는 정류판(17)의 표면을 따라 흐르도록 유도되기 때문에, 실장 헤드(1)의 측면에 분류(20)가 닿는 것을 회피할 수 있어, 실장 헤드(1)를 냉각하지 않고, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 사이의 광로(18)에 있는 공기의 온도를 안정시켜, 접착층(4)의 접착력을 일정 강도로 확보할 수 있다.

상기 실시의 형태의 방법에 의해, 일례로서, 외형 치수가 2㎜×2㎜의 반도체 소자(2)를 직경 300㎜의 유리로 구성되는 기판(13)에 실장했다. 접착층(4)에는, 연화 개시 온도 120℃의 열경화성의 접착 필름을 이용했다. 실장 헤드(1)의 온도를 200℃, 스테이지(12)의 온도를 40℃으로 했다. 여기서, 인식 카메라(11)와 창부(14)까지의 거리는 50㎜이다. 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터 분출한 분류(20)의 폭이 20~30㎜로 되도록, 에어 공급 유량은 15ℓ/min로 했다. 정류판(17)과 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 거리는 10㎜로 했다. 분류(20)가 분출하고 있을 때, 분류(20)는 정류판(17)의 표면을 따라 흐르고, 실장 헤드(1)의 온도는 190~210℃을 유지할 수 있었다. 인식 카메라(11)로 인식하고, 실장 시간 0.1s로 실장한 결과, 소정의 기판(13)의 위치에 대한 반도체 소자(2)의 실장 정밀도는 ±3㎛를 확보할 수 있었다.

상기 실시의 형태에 있어서, 실장 헤드(1)에는 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)을 1개 갖는 것에 대하여 설명했지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 인식 카메라(11)와 실장 헤드(1)의 거리가 떨어져 있는 경우, 복수개의 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)을 이용해도 좋다.

도 4는 본 발명의 실시의 형태의 변형예에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도이다. 도 1과는, 아지랑이 방지 블로우 노즐을 2개 이용하고 있는 점에서 상이하고, 창부(14)와 인식 카메라(11)의 광로(18)의 방향과 수직인 방향으로 복수개의 분사 구멍이 마련된 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)은, 실장 헤드(1)로부터 인식 카메라(11)에 이를 때까지의 광로(18)를 따라 나란히 배치된 아지랑이 방지 블로우 노즐(16c와 16d)로 구성되어 있다. 아지랑이 방지 블로우 노즐(16c와 16d)은 선단부(16b)에, 창부(14)와 인식 카메라(11)의 광로(18)의 방향과 교차하는 방향, 예를 들면, 수직인 방향으로 분사 가능하도록, 상하 방향을 따라 2열로 배열되어 있다. 환언하면, 실장 헤드(1)의 측면에 대해, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16c와 16d)로부터의 분류(20c, 20d)의 분사 방향이 평행으로 되도록 배치한다. 여기서, 인식 카메라(11)와 실장 헤드(1)까지의 거리는 도 2의 상기 실시의 형태보다 떨어져 있다. 거리가 떨어짐으로써, 인식 카메라(11)와 실장 헤드(1)의 사이에 있는 공기의 온도 불균일이 커진다. 본 발명의 실시의 형태의 변형예에 따르면, 평행하게 접속된 아지랑이 방지 블로우 노즐(16c와 16d)로부터 분출한 분류(20c, 20d)가 서로 교차함으로써, 분류(20c, 20d)는 X 방향으로 퍼지지 않고 일정한 폭을 확보할 수 있다. 또한, 정류판(17)의 표면을 따라 분류(20c, 20d)가 흐르기 때문에, 실장 헤드(1)를 냉각하지 않고, 아지랑이를 분류(20c, 20d)에 의해 제거할 수 있다.

본 방법에 따르면, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 거리가 떨어져 있어도, 가열하면서 고정밀도의 실장이 가능하게 된다. 예를 들면 10㎜×10㎜와 같이 외형이 큰 반도체 소자(2)를 직경 300㎜의 유리 기판(13)에 실장하는 경우에도, 실장 헤드(1)가 200℃, 스테이지(12)의 온도는 상온, 실장 시간은 0.1s의 조건하에서 실장 정밀도 ±3㎛를 확보할 수 있었다.

이상의 방법에 따르면, 스테이지(12)를 고온으로 가열하지 않고, 실장 헤드(1)를 가열해서 단시간에 실장할 수 있기 때문에, 큰 기판(13)에서도 휘어짐이 발생되지 않고 고정밀도로 실장할 수 있다. 또, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 사이의 거리를 떨어지게 할 수 있어, 광학 부품(10) 및 인식 카메라(11)의 배치의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

또, 상기 실시의 형태 및 상기 변형예에 있어서의 정류판(17G)으로서는, 광을 투과하지 않는 정류판(17G)에, 인식 카메라(11)의 광로(18)가 통과하는 부분에 관통 구멍(17b)을 마련해도 상관없다. 도 5는 본 발명의 실시의 형태의 다른 변형예에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도이다. 정류판(17G)에 관통 구멍(17b)이 마련된 점에서 앞선 정류판(17)과는 상이하다. 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)(일례로서 도 4의 노즐(16)로 도시.)로부터 분출한 분류(20)는 정류판(17)의 표면을 따라 흐른 후, 일부의 분류(20g)는 관통 구멍(17b)을 빠져 나와, 정류판(17)의 내벽(즉, 실장 헤드(1)의 대향면과는 반대측의 인식 카메라(11)에 대향하는 면)을 따라 흐른다.

본 발명의 실시의 형태의 다른 변형예에 따르면, 스테이지(12)를 고온으로 가열해서 인식 카메라(11)와 정류판(17)의 이면(즉, 실장 헤드(1)의 대향면과는 반대측의 인식 카메라(11)에 대향하는 면)의 사이의 공기가 따뜻하게 되어 아지랑이가 발생하는 경우에도, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)의 분사에 의해 관통 구멍(17b)을 빠져 나온 일부의 분류(20g)에 의해 아지랑이를 제거할 수 있어 인식 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 10㎜×10㎜와 같이 외형이 큰 반도체 소자(2)에서도, 실장 헤드(1)가 200℃, 스테이지(12)의 온도 150℃, 실장 시간은 0.1s의 조건하에서도 실장 정밀도 ±3㎛를 확보할 수 있었다.

또한, 상기 실시의 형태 및 각각의 변형예에 있어서의 실장 헤드(1)의 형상은 직사각형에 한정되지 않는다. 실장 헤드(1)의 형상은 원형 또는 다각형이어도 상관없다. 도 6은 본 발명의 실시의 형태의 또 다른 변형예에 있어서의 반도체 장치의 제조 장치를 나타내는 개략 평면도이다. 실장 헤드(1G)의 외형이 원형인 점에서 상이하다. 실장 헤드(1G)의 측면에는, 인식 카메라(11)로 관찰할 수 있는 위치에 곡면 형상의 창부(14)가 마련되어 있다. 또, 실장 헤드(1G)에 이간해서 정류판(17)이 마련되어 있다. 또, 도 2에 있어서의, 실장 헤드(1)의 측면(1a)의 y 좌표(y₃)는, 도 6의 광로(18)를 따르는 실장 헤드(1G)의 외형이 원형인 상단의 접선과 Y축의 교점의 y 좌표이며, 실장 헤드(1)의 측면(1b)의 y 좌표(y₄)는, 도 6의 광로(18)를 따르는 실장 헤드(1G)의 외형이 원형인 하단의 접선과 Y축의 교점의 y 좌표이다.

본 발명의 실시의 형태의 또 다른 변형예에 따르면, 실장 헤드(1G)의 주변 기구의 설계 자유도를 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시의 형태 및 상기 여러 변형예에 따르면, 아지랑이 방지 블로우 노즐(16)로부터 분사한 분류(20)가, 실장 헤드(1)로부터 인식 카메라(11)에 이를 때까지의 광로(18)와 교차하고 또한 정류판(17)의 표면을 따라 흐르도록 정류판(17)으로 유도해서, 분류(20)로 아지랑이를 제거할 수 있다. 그 결과, 실장 헤드(1)와 인식 카메라(11)의 사이의 광로(18)에 있는 공기의 온도 불균일이 저감하고, 공기의 밀도차가 줄어들어, 화상을 안정화할 수 있다. 따라서, 반도체 소자(2)의 흡착 노즐(5)을 온도 불균일 없이 고온으로 유지하면서, 매우 높은 정밀도로, 단시간에 기판(13)에 반도체 소자(2)를 실장하는 것이 가능하게 된다.

또, 스테이지(12)를 가열한 경우에도, 매우 높은 정밀도로, 단시간에 기판에 실장할 수 있다.

또, 상기 여러 실시 형태에 있어서, 반도체 소자(2) 및 기판(13)의 인식 마크(3) 및 인식 카메라(11)는 복수개 이용해도 상관없다.

또, 상기 여러 실시 형태 또는 변형예 중의 임의의 실시 형태 또는 변형예를 적절히 조합함으로써, 각각이 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다. 또, 실시 형태끼리의 조합 또는 실시예끼리의 조합 또는 실시 형태와 실시예의 조합이 가능함과 아울러, 상이한 실시 형태 또는 실시예 중의 특징끼리의 조합도 가능하다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 상기 형태에 따른 부품 실장 장치는 정류판의 표면을 따라 흐르는 분류로 아지랑이를 제거할 수 있고, 실장 헤드와 촬상 장치의 사이의 광로에 있는 공기의 온도 불균일이 저감되고, 공기의 밀도차가 줄어들어, 화상을 안정화할 수 있어, 예를 들면 반도체 소자와 같은 피실장 부재의 지지 부재를 온도 불균일 없이 고온으로 유지하면서, 매우 높은 정밀도로, 단시간에 기판에 피실장 부재를 실장할 수 있다. 따라서, 이 부품 실장 장치는 예를 들면, 고속 대용량 메모리, 애플리케이션 프로세서, CPU 등의 대형의 반도체 소자의 실장시에 사용하는 반도체 장치의 제조 장치에서 특히 유용하다.

1, 1G : 실장 헤드 2 : 반도체 소자
3 : 인식 마크 4 : 접착층
5 : 흡착 노즐 6 : 히터
7 : 히터 블록 8 : 냉각 블록
9 : 관통 구멍 10 : 광학 부품
11 : 인식 카메라 12 : 스테이지
13 : 기판 14 : 창부
15 : 이재 스테이지
16, 16c, 16d : 아지랑이 방지 블로우 노즐
16a : 분사 구멍 16b : 선단부
16j : 유량 제어 밸브 16k : 에어 공급원
17, 17G : 정류판 17a, 17c : 단면
17b : 관통 구멍 18 : 광로
20, 20c, 20d : 분류
20g : 관통 구멍을 통과하는 일부의 분류
40 : 헤드 승강 구동 기구 42 : 화상 인식 장치
50 : 위치 산출부 51 : 제어 장치
52 : 헤드 이동 기구 53 : 흡착용 인식 카메라
54 : 지주 102 : 반도체 소자
103 : 기판 104, 105 : 인식 마크
106 : 흡착 노즐 112 : 스테이지

Claims

위치 맞춤용의 인식 마크가 형성된 피실장 부재를, 실장 헤드를 이용해서, 접합층을 통해서 기판의 실장 위치에 실장하는 부품 실장 장치로서,
상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크가 형성된 면에 접촉해서 상기 피실장 부재를 지지하는 지지 부재와,
상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 지지 부재로 지지한 상기 피실장 부재를 가열하는 가열 장치와,
상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 화상 정보를 취득하는 촬상 장치와,
상기 촬상 장치로 취득된 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 상기 화상 정보로부터 화상 인식의 정보를 취득하는 화상 인식 장치와,
상기 실장 헤드에 구비되고, 상기 지지 부재로 지지한 상기 피실장 부재의 상기 인식 마크의 상기 화상 정보를 상기 촬상 장치에 유도하는 광학 부품과,
상기 화상 인식 장치로 취득한 상기 화상 인식의 정보에 근거해서 상기 피실장 부재의 상기 실장 위치를 산출하는 위치 산출부와,
상기 실장 헤드의 외측이고, 또한 상기 실장 헤드와 상기 촬상 장치의 사이에 분류(噴流)를 분사하는 아지랑이 방지 블로우 노즐과,
상기 실장 헤드의 외측에, 상기 아지랑이 방지 블로우 노즐로부터 분사한 상기 분류가 표면을 따라 흐르도록 유도하는 정류판을 구비하고,
상기 아지랑이 방지 블로우 노즐은 상기 아지랑이 방지 블로우 노즐로부터 분사한 상기 분류가 상기 실장 헤드로부터 상기 촬상 장치에 이를 때까지의 광로와 교차하도록 마련되고, 또한 상기 정류판은 상기 실장 헤드와 이간되어 마련되는
부품 실장 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정류판의 길이 방향에 있어서, 상기 정류판의 양단면은 상기 실장 헤드보다 외측에 있고, 또한 상기 정류판의 상기 양단면 중 한쪽의 단면은 상기 아지랑이 방지 블로우 노즐의 분사 구멍이 있는 선단부보다 상기 실장 헤드로부터 떨어진 위치에 있는 부품 실장 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 아지랑이 방지 블로우 노즐은 상기 실장 헤드로부터 상기 촬상 장치에 이를 때까지의 상기 광로를 따라 나란히 배치된 복수개의 노즐로 구성되어 있는 부품 실장 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 정류판은 상기 실장 헤드로부터 상기 촬상 장치에 이를 때까지의 상기 광로가 통과하는 부분에 관통 구멍 또는 투과창부를 구비하고 있는 부품 실장 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 피실장 부재는 반도체 소자인 부품 실장 장치.