KR20190100036A - 실장 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실장 헤드가 슬라이드 가능하게 장착되는 빔에, 빔 및 실장 헤드의 중량에 기인하는 휨이 발생하여, 실장 위치 정렬 정밀도가 나빠지는 경우가 있다.
실장 장치는, 실장 스테이지가 장착되는 가대와, 상기 가대 상을 가로지르도록 제1 방향으로 신장되고 그 양단이 각각 제2 방향으로 이동이 자유롭게 상기 가대 상에 지지되는 빔과, 상기 제1 방향으로 이동이 자유롭게 상기 빔에 지지되는 실장 헤드를 구비한다. 상기 빔은, 당해 빔 내부에 위치하고 상기 제1 방향으로 연신되는 교정 부재와, 상기 교정 부재를 상기 빔의 휨 방향으로 누르고 그 반력으로 상기 휨 방향과 역방향의 힘을 발생시키는 휨 교정 수단을 구비한다.

Description

실장 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법{MOUNTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 개시는 실장 장치에 관한 것이며, 예를 들어 빔을 구비하는 실장 장치에 적용 가능하다.
종래, 부품 실장 장치의 하나로서, 고정되어 있는 기판에 대하여, 부품 공급부로부터 부품을 보유 지지하여 기판 상방까지 부품을 반송하고, 부품을 강하시켜 기판에 장착하는 부품 실장기가 있다. 당해 실장기는, 보유 지지한 부품의 XY 방향(수평면 내)의 위치를 정확히 재현할 필요가 있다. 한편, 실장 기판의 생산성을 향상시키기 위하여, 부품 공급부로부터 기판 상방까지 부품을 반송하고 XY 방향의 위치 결정을 하기까지의 속도나, 부품을 실장한 후에 부품 공급부까지 되돌아가기까지의 속도 등을 가능한 한 빠르게 할 필요도 있다.
그래서 부품 실장기는, 기대에 Y축 방향으로 연장되어 고정되는 Y 빔과, 상기 Y 빔에 대하여 슬라이드 가능하게 장착되는, X축 방향으로 연장되어 배치되는 X 빔과, 상기 X 빔에 대하여 슬라이드 가능하게 장착되는 헤드를 구비하는 구조로 되어 있다. 이것에 의하여, 정확하고 고속으로 부품을 반송할 수 있는 것으로 되어 있다(예를 들어 일본 특허 공개 제2011-210895호 공보).
일본 특허 공개 제2011-210895호 공보
특허문헌 1에 기재되는 실장 장치에 있어서는, 실장 헤드가 슬라이드 가능하게 장착되는 빔에, 빔 및 실장 헤드의 중량에 기인하는 휨이 발생하여, 실장 위치 정렬 정밀도가 나빠지는 경우가 있다.
본 개시의 과제는, 빔의 휨을 저감하는 실장 장치를 제공하는 것이다.
그 외의 과제와 신규의 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 밝혀질 것이다.
본 개시 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 하기와 같다.
즉, 실장 장치는, 실장 스테이지가 장착되는 가대와, 상기 가대 상을 가로지르도록 제1 방향으로 신장되고 그 양단이 각각 제2 방향으로 이동이 자유롭게 상기 가대 상에 지지되는 빔과, 상기 제1 방향으로 이동이 자유롭게 상기 빔에 지지되는 실장 헤드를 구비한다. 상기 빔은, 당해 빔 내부에 위치하고 상기 제1 방향으로 연신되는 교정 부재와, 상기 교정 부재를 상기 빔의 휨 방향으로 누르고 그 반력으로 상기 휨 방향과 역방향의 힘을 발생시키는 휨 교정 수단을 구비한다.
상기 실장 장치에 의하면 빔의 휨을 저감할 수 있다.
도 1은 비교예의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 2는 도 1의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 상면도이다.
도 3은 도 1의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는 빔의 휨과 비틀림에 대하여 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 실장 장치의 과제를 설명하는 모식적인 정면도이다.
도 6은 도 1의 실장 장치의 과제를 설명하는 모식적인 측면도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 실장 헤드의 위치에 따라 이송 나사의 이송량을 조정하는 것을 설명하는 모식적인 정면도이다.
도 10은 제1 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 제2 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 제3 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 13은 제2 실시 형태의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 14는 제4 변형예의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 15는 제4 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 16은 도 15의 Y 빔의 비틀림 교정을 설명하는 모식적인 도면이다.
도 17은 실장 헤드의 위치에 따라 비틀림양이 상이한 것을 설명하는 모식적인 도면이다.
도 18은 실장 헤드의 위치에 따라 조정용 심의 장착량을 변화시키는 것을 설명하는 모식적인 도면이다.
도 19는 제5 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 20은 제6 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 21은 실시예 1의 플립 칩 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
도 22는 도 21에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 플립 헤드, 트랜스퍼 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
도 23은 도 21의 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다.
도 24는 도 21의 본딩부의 주요부를 도시하는 개략 측면도이다.
도 25는 실시예 1의 플립 칩 본더에서 실시되는 본딩 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 26은 실시예 2의 플립 칩 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
이하, 비교예, 실시 형태, 변형예 및 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에 있어서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여, 반복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한 도면은, 설명을 보다 명확히 하기 위하여 실제의 양태에 비하여 각 부의 폭, 두께, 형상 등에 대하여 모식적으로 표현되는 경우가 있지만 어디까지나 일례이며, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다.
<비교예>
먼저, 비교예의 실장 장치에 대하여 도 1 내지 3을 이용하여 설명한다. 도 1은, 비교예의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이다. 도 2는, 도 1의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 상면도이다. 도 3은, 도 1의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
비교예의 실장 장치(100R)는, 부품 공급부(도시하지 않음)로부터 부품(300)을 워크(200)의 상방으로까지 반송하고, 반송한 부품(300)을 워크(200)에 장착하는(실장하는) 장치이다. 실장 장치(100)는, 가대(110)와, 가대(110) 상에 지지되는 실장 스테이지(120)와, 가대(110) 상에 마련되는 X 지지대(131)와, X 지지대(131) 상에 지지되는 Y 빔(140R)과, Y 빔(140R)에 지지되는 실장 헤드(150)와, 실장 헤드(150)를 Y축 방향 및 Z축 방향으로 구동하는 구동부(160)를 구비하고 있다. 또한 X축 방향, Y축 방향은 수평면 상에서 서로 직교하는 방향이며, 본 비교예에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 Y 빔(140R)이 신장되는 방향을 Y축 방향(제1 방향), 이와 직교하는 방향을 X축 방향(제2 방향)으로 하여 설명한다. 또한 Z축 방향(제3 방향)은 XY면에 수직인 상하 방향이다.
실장 헤드(150)는, 부품(300)을 착탈이 자유롭게 보유 지지하는 보유 지지 수단을 갖는 장치이며, Y축 방향으로 왕복동이 자유롭게 Y 빔(140R)에 장착되어 있다.
본 비교예의 경우, 실장 헤드(150)를 3개 구비하고 있으며, 각 실장 헤드(150)는, 진공 흡착에 의하여 부품(300)을 보유 지지하는 노즐을 갖는 보유 지지 수단(151)을 구비하고 있다. 또한 구동부(160)는 실장 헤드(150)를 각각 독립적으로 Z축 방향으로 승강시킬 수 있다. 실장 헤드(150)는 부품(300)을 보유 지지하여 반송하여, 실장 스테이지(120)에 흡착 고정된 워크(200) 상에 부품(300)을 장착하는 기능을 구비하고 있다.
X 지지대(131) 상에 마련된 가이드(132)는, Y 빔(140R)을 X축 방향으로 미끄럼 이동이 자유롭게 안내하는 부재이다. 본 비교예의 경우, 2개의 X 지지대(131)가 평행으로 배치되어 있으며, 각 X 지지대(131)는 가대(110)에, X축 방향으로 신장된 상태에서 고정되어 있다. X 지지대(131)는 가대(110)와 일체로 형성되는 것이어도 된다.
도 1, 도 3에 도시한 바와 같이, 가이드(132) 상에는 슬라이더(143)가 X축 방향으로 이동이 자유롭게 장착되어 있다. 그리고 2개의 가이드(132)의 각 슬라이더(143) 상에는 각각 Y 빔(140R)의 각 다리부(142)가 장착되어 있다. 즉, Y 빔(140R)의 주 빔부(141)는 실장 스테이지(120) 상을 가로지르도록 Y축 방향으로 신장되고, 양단의 각 다리부(142)는, 슬라이더(143)에 장착되고 X 지지대(131)에 장착된 가이드(132)에 의하여 X축 방향으로 이동이 자유롭게 지지되어 있다. 또한 주 빔부(141)의 저면과 다리부(142)의 저면(슬라이더(143)의 상면)은 동일한 면 상에 위치하므로, 주 빔부(141)는 X 지지대(131)로부터 그다지 높지 않은 위치에 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, Y 빔(140R)은 봉 형상의 부재이며, Y축 방향으로 신장되어 배치되는 부재이다. Y 빔(140R)의 XZ 단면의 형상은, 사각형과 직각삼각형을 합친 사다리꼴 형상을 갖고 있다.
Y 빔(140R)은 실장 헤드(150)의 Y축 방향의 왕복동을 안내하는 부재이며, 왕복동하는 실장 헤드(150)가 진동하면, 보유 지지하고 있는 부품(300)을 떨어뜨리는 등의 결함이 발생하며, 또한 정확한 위치에 부품(300)을 운반하기 위해서는 휨 등을 최대한 억제할 필요가 있다. 따라서 Y 빔(140R)은 구조적인 강도를 충분히 구비하고 있을 필요가 있다. 한편, Y 빔(140R)은 실장 헤드(150)와 함께, X 지지대(131)를 따라 직선적으로 왕복동하는 부재이며, 경량일수록 고속으로 부품(300)을 반송하는 것이 가능해진다.
다음으로, 빔의 휨과 비틀림에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4의 (A)는 빔의 휨을 설명하는 도면이고, 도 4의 (B)는 빔의 단면을 도시하는 도면이다. 도 5는, 도 1의 실장 장치의 과제를 설명하는 모식적인 정면도이다. 도 6은, 도 1의 실장 장치의 과제를 설명하는 모식적인 측면도이다.
도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 휨양(d)은 빔 길이(L)의 세제곱에 비례하여 증대된다. 또한 빔이 길어지면 동일한 강성이더라도 빔이 비틀리기 쉬워진다. 또한 강성에 기여하는 단면 2차 모멘트는, 도 4의 (B)에 나타내는 빔 단면의 폭(W)에 비례하고 높이(H)의 세제곱에 비례한다.
비교예로 되돌아가 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141) 및 실장 헤드(150)의 무게로 인하여 주 빔부(141)가 휜다(제1 과제). 그 결과, 실장 헤드(150)가 경사져 실장 위치(본드 위치), 부품(예를 들어 다이)의 경사에 영향을 미친다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141) 및 실장 헤드(150)의 무게로 인하여 주 빔부(141)가 비틀린다(제2 과제). 그 결과, 실장 헤드(150)가 경사져 실장 위치(본드 위치), 부품(예를 들어 다이)의 경사에 영향을 미친다.
휨을 억제하기 위해서는 휨에 비례하여 Y 빔(140R)의 강성을 높일 필요가 있지만, 빔 단면의 폭(W) 또는 높이(H)를 단순히 증가시키면 중량이 증가하므로, 경량, 고강성을 유지하면서 실장 위치의 정밀도를 향상시킬 필요가 있다. 예를 들어 위치 정밀도를 수 ㎛ 정도보다 작게 하기 위해서는 변형량은 1㎛ 정도로 억제할 필요가 있지만, 주 빔부(141)의 길이가, 예를 들어 500㎜ 이상으로 되면, 특히 750㎜ 이상의 길이에서는 자중에 의한 휨이나 비틀림의 변형량을 억제하는 것이 어렵다.
<제1 실시 형태>
다음으로, 상기 제1 과제를 해결하는 제1 실시 형태에 대하여 도 7, 8을 이용하여 설명한다. 도 7은, 제1 실시 형태의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 정면도이다. 도 8은, 제1 실시 형태의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 8의 (A)는 Y 빔을 휘게 한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 8의 (B)는 Y 빔의 휨을 교정한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 8의 (A), 도 8의 (B)의 각각의 좌측은 정면도이고, 우측은 측면도이며, 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 실장 장치(100)는 Y 빔(140)을 제외하면 비교예의 실장 장치(100R)와 마찬가지이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 Y 빔(140)은, 한쪽 다리부(142)의 내부로부터 주 빔부(141)의 내부를 경유하여 다른 쪽 다리부(142)의 내부까지 연신되는 교정 부재(144)와, 교정 부재(144)의 단부를 소정의 높이에서 지지하는 지지 부재(145)와, 교정 부재(144)의 Y축 방향의 중앙부에 마련된 암나사 부재(146)와, 암나사 부재(146)에 삽입되는 수나사 부재(147)와, 수나사 부재(147)를 회전시키는 액추에이터(148)를 구비한다. 교정 부재(144), 지지 부재(145), 암나사 부재(146) 및 수나사 부재(147)는 Y 빔(140)의 내부에 위치하며, 액추에이터(148)는 주 빔부(141) 상에 고정되어 있다. 교정 부재(144)는, 예를 들어 사각기둥형이며, 경량 고강성 소재(예를 들어 탄소 섬유 강화 수지(Carbon Fiber Reinforced Plastic: CFRP))로 형성되고 토션 바적인 기능을 갖는다. 액추에이터(148)는 모터 등으로 구성된다.
Y 빔(140) 내에 마련된 교정 부재(144)는 주 빔부(141)의 휨을 교정 가능하게 하는 것이며, 교정 부재(144)에 마련된 암나사 부재(146)에 삽입된 수나사 부재(147)를 액추에이터(148)에 의하여 회전시킴으로써 교정 부재(144)의 Y축 방향의 중앙부를 연직 방향으로 누르는 것이 가능하다. 수나사 부재(147)의 이송량(누름양)을 변화시킴으로써 교정 부재(144)의 누름양을 제어할 수 있다.
도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141)가 휜 상태에서는 교정 부재(144)는 휘어 있지 않다. 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144)를 누름으로써, 주 빔부(141)의 내부에서 주 빔부(141)의 휨 방향과 역방향(들어올리는 방향)의 힘을 발생시켜 휨을 캔슬시킬 수 있다. 이것에 의하여 실장 헤드(150)의 경사를 편평하게 유지할 수 있다.
다음으로, 실장 헤드의 위치에 따라 나사 부재의 이송량을 조정하는 것에 대하여 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9의 (A)는 실장 헤드가 중앙 부근에 위치하는 경우의 모식적인 정면도이고, 도 9의 (B)는 실장 헤드가 단 부근에 위치하는 경우의 모식적인 정면도이다. 도 9에서는 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
실장 헤드(150)의 위치에 따라 주 빔부(141)의 휨양이 상이하며, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141)의 Y축 방향의 중앙 부근에 위치할 때 휨양이 크고, 단 부근에 위치할 때 휨양은 작다. 따라서 도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141)의 중앙 부근에 위치할 때 수나사 부재(147)의 이송량을 크게 하고, 도 9의 (B)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141)의 단 부근에 위치할 때 수나사 부재(147)의 이송량을 작게 한다.
수나사 부재(147)는 모터 등의 액추에이터(148)로 회전하므로, 수나사 부재(147)의 이송량(누름양, 회전 위치)은, 액추에이터(148)를 제어 장치(도시하지 않음)에 의하여 제어함으로써 자동으로 조정할 수 있다. 따라서 실장 헤드(150)의 위치에 따라 교정 부재(144)를 누르는 양을 제어하여 주 빔부(141)의 휨을 제어할 수 있다.
또한 빔(140) 및 실장 헤드(150)에 자이로 센서, 수평 검출 센서, 빔의 변위 센서 등의 검출 센서를 마련하고, 제어 장치는 이 센서의 신호에 기초하여 액추에이터(148)를 제어해도 된다. 이것에 의하여, 휨이 없는 상태의 센서 신호 위치로 되돌리도록 제어함으로써, 휨이 없는 상태를 상시 유지할 수 있다.
제1 실시 형태에 의하면, 빔 구조 자체를 고강성(고중량)으로 구성하지 않고 경량(저강성)의 부재에 의한 휨 변형에 따른 보강을 행할 수 있고, 빔의 동작에 기인하는 변형, 진동도 최소한에 그치게 할 수 있다.
<제1 실시 형태의 변형예>
이하, 제1 실시 형태의 대표적인 변형예에 대하여 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 실시 형태에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 부호가 이용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 상술한 실시 형태에 있어서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한 상술한 실시 형태의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 적절히 복합적으로 적용될 수 있다.
제1 실시 형태에서는 암나사 부재(146)와 수나사 부재(147)를 사용하여 교정 부재(144)를 누르는 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, Y 빔(140)에 내장하는 교정 부재(144)를 주 빔부(141)의 상부측으로부터 누르고 그 반력으로 주 빔부(141)를 들어올릴 수 있는 기구(휨 교정 수단)이면 된다.
(제1 변형예)
제1 변형예에서는 교정 부재 상에 쐐기형의 평면 캠 부재를 마련한다. 제1 변형예의 Y 빔에 대하여 도 10을 이용하여 설명한다. 도 10의 (A)는 Y 빔을 휘게 한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 10의 (B)는 Y 빔의 휨을 교정한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 10은 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제1 변형예의 Y 빔(140A)은, 한쪽 다리부(142)로부터 주 빔부(141)를 경유하여 다른 쪽 다리부(142)까지 연신되는 교정 부재(144)와, 교정 부재(144)의 단부를 소정의 높이에서 지지하는 지지 부재(145)와, 교정 부재(144)의 Y축 방향의 중앙부에 마련된 원통형의 회전 부재(149)와, 쐐기형의 평면 캠 부재(14A)와, 평면 캠 부재(14A)의 단부에 마련된 받음 부재(146A)와, 이송 부재(147A)와, 이송 부재(147A)를 이송하는 액추에이터(148A)를 구비한다. 받음 부재(146A), 이송 부재(147A), 액추에이터(148A) 및 평면 캠 부재(14A)는 교정 부재(144) 상에 위치하며, 회전 부재(149)는 주 빔부(141)의 상부에 고정되어 있다.
교정 부재(144) 상에 마련된 받음 부재(146A)로 이송 부재(147A)를 액추에이터(148A)에 의하여 이송함으로써 평면 캠 부재(14A)가 회전 부재(149) 아래를 Y 방향으로 이동한다. 이것에 의하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로 교정 부재(144)를 연직 방향으로 누르는 것이 가능하다.
도 10의 (A)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141)가 휜 상태에서는 교정 부재(144)는 휘어 있지 않다. 도 10의 (B)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144)를 누름으로써, 주 빔부(141)의 내부에서 주 빔부(141)의 휨 방향과 역방향(들어올리는 방향)의 힘을 발생시켜 휨을 캔슬시킬 수 있다.
제1 변형예에 의하면, 중량물인 모터 등의 액추에이터를, 휨의 영향이 적은 양 사이드의 다리부에 설치할 수 있다.
(제2 변형예)
제2 변형예에서는 Y 빔 상에 쐐기 부재를 마련한다. 제2 변형예의 Y 빔에 대하여 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은 제2 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 11의 (A)는 Y 빔을 휘게 한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 11의 (B)는 Y 빔의 휨을 교정한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한 도 11의 (A), 도 11의 (B)는 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제2 변형예의 Y 빔(140B)은, 한쪽 다리부(142)로부터 주 빔부(141)를 경유하여 다른 쪽 다리부(142)까지 연신되는 교정 부재(144)와, 교정 부재(144)의 단부를 소정의 높이에서 지지하는 지지 부재(145)와, 교정 부재(144)의 Y축 방향의 중앙부에 마련된 회전 부재(149B)와, 평면 캠 부재(14AB)와, 평면 캠 부재(14AB)에 마련된 받음 부재(146B)와, 이송 부재(147B)와, 이송 부재(147B)를 이송하는 액추에이터(148B)를 구비한다. 받음 부재(146B), 이송 부재(147B), 액추에이터(148B) 및 평면 캠 부재(14AB)는 주 빔부(141) 상에 위치하며, 회전 부재(149B)는 교정 부재(144) 상에 고정되어 있다.
주 빔부(141) 상에 마련된 받음 부재(146B)로 이송 부재(147B)를 액추에이터(148B)에 의하여 이송함으로써 평면 캠 부재(14AB)가 회전 부재(149B) 상을 Y 방향으로 이동한다. 이것에 의하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로 교정 부재(144)를 연직 방향으로 누르는 것이 가능하다.
도 11의 (A)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141)가 휜 상태에서는 교정 부재(144)는 휘어 있지 않다. 도 11의 (B)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144)를 누름으로써, 주 빔부(141)의 내부에서 주 빔부(141)의 휨 방향과 역방향(들어올리는 방향)의 힘을 발생시켜 휨을 캔슬시킬 수 있다.
(제3 변형예)
제3 변형예에서는, Y 빔 상에, 중심으로부터 어긋난 위치에 축이 장착된 원판인 편심 캠 부재를 마련한다. 제2 변형예의 Y 빔에 대하여 도 12를 이용하여 설명한다. 도 12는 제3 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 12의 (A)는 Y 빔을 휘게 한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 12의 (B)는 Y 빔의 휨을 교정한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이고, 도 12의 (A)는 정면도이고, 도 12의 (B)는 측면도이며, 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 제3 변형예의 Y 빔(140C)은, 한쪽 다리부(142)로부터 주 빔부(141)를 경유하여 다른 쪽 다리부(142)까지 연신되는 교정 부재(144)와, 교정 부재(144)의 단부를 소정의 높이에서 지지하는 지지 부재(145)와, 교정 부재(144)의 Y축 방향의 중앙부에 마련된 회전 부재(149C)와, 편심 캠 부재(14B)와, 편심 캠 부재(14B)의 축을 회전시키는 액추에이터(148C)를 구비한다. 액추에이터(148C) 및 편심 캠 부재(14B)는 주 빔부(141) 상에 위치하며, 회전 부재(149C)는 교정 부재(144) 상에 고정되어 있다.
주 빔부(141) 상에 마련된 편심 캠 부재(14B)의 축을 액추에이터(148C)에 의하여 회전시킴으로써 편심 캠 부재(14B)가 회전 부재(149C) 상을 회전한다. 이것에 의하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로 교정 부재(144)를 연직 방향으로 누르는 것이 가능하다.
도 12에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144)를 누름으로써, 주 빔부(141)의 내부에서 주 빔부(141)의 휨 방향과 역방향(들어올리는 방향)의 힘을 발생시켜 휨을 캔슬시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 상기 제2 과제를 해결하는 제2 실시 형태에 대하여 도 13을 이용하여 설명한다. 도 13은 제2 실시 형태의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이고, Y 빔을 휘게 한 상태를 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 13의 (A)는 정면도이고, 도 13의 (B)는 측면도이며, 내부 구조가 보이도록 일부 투시하여 도시하고 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태의 Y 빔(140D)은, 한쪽 다리부(142)로부터 주 빔부(141)를 경유하여 다른 쪽 다리부(142)까지 연신되는 교정 부재(144D)와, 교정 부재(144D)의 단부를 소정의 높이에서 지지하는 지지 부재(145D)와, 교정 부재(144)의 Y 방향의 중앙부에 마련된 암나사 부재(146D)와, 수나사 부재(147)와, 수나사 부재(147)를 회전시키는 액추에이터(148)를 구비한다. 교정 부재(144D), 지지 부재(145D), 암나사 부재(146D) 및 수나사 부재(147)는 Y 빔(140D)의 내부에 위치하며, 액추에이터(148)는 주 빔부(141) 상에 고정되어 있다. 교정 부재(144D)는 경량 고강성 소재(예를 들어 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic))로 형성된다.
교정 부재(144D)는 안쪽 방향(X 방향)의 길이가 제1 실시 형태의 교정 부재(144)보다도 길며, 암나사 부재(146D)도 제1 실시 형태의 암나사 부재(146)보다도 안쪽측(X축 정 방향측)에 고정되어 있다.
교정 부재(144D)에 마련된 암나사 부재(146D)에 삽입된 수나사 부재(147)를 액추에이터(148)에 의하여 회전시킴으로써, 교정 부재(144D)를 연직 방향으로 누르는 것이 가능하다. 수나사 부재(147)의 이송량(누름양)을 변화시킴으로써 교정 부재(144D)의 누름양을 제어할 수 있다.
도 13의 (B)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144D)를 누름으로써, 주 빔부(141)의 내부에서 주 빔부(141)의 비틀림 방향과 역방향(들어올리는 방향)의 힘을 발생시켜 비틀림을 캔슬시킬 수 있다. 달리 말하면, 교정 부재(144D)의 중심으로부터 오프셋된 곳을 누르는 구동 기구에 의하여, 교정 부재(144D)의 비틀림의 회전 중심으로부터 어긋난 곳을 누름으로써 비틀림 모멘트가 발생한다. 교정 부재(144D) 및 실장 헤드(150)의 중량으로, 비틀리는 성분을 제거하는 방향으로 교정 부재(144D)를 눌러, 비틀림 모멘트를 발생시켜 비틀림을 캔슬한다.
제1 실시 형태와 마찬가지로, 실장 헤드(150)의 Y 방향의 위치에 따라 교정 부재(144D)를 누르는 양을 제어하여 주 빔부(141)의 비틀림 및 실장 헤드(150)의 경사를 편평하게 유지하도록 한다. 비틀림양은 실장 헤드(150)의 위치에 따라 변화되기 때문에, 실장 헤드(150D)의 위치에 따라 캔슬하는 비틀림 모멘트량을, 누르는 양으로 제어한다.
또한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 빔(140) 및 실장 헤드(150)에 자이로 센서나 수평 검출 센서 등의 각도 검출 센서 등을 마련하고, 제어 장치는 이 센서의 신호에 기초하여 액추에이터(148)를 제어해도 된다. 이것에 의하여, 상시 비틀림이 없는 상태의 센서 신호 위치로 되돌리도록 제어함으로써, 비틀림이 없는 상태를 상시 유지할 수 있다.
<제2 실시 형태의 변형예>
이하, 제2 실시 형태의 대표적인 변형예에 대하여 몇 가지 예시한다. 이하의 변형예의 설명에 있어서, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서 설명되어 있는 것과 마찬가지의 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 부호가 이용될 수 있는 것으로 한다. 그리고 이러한 부분의 설명에 대해서는, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 있어서의 설명이 적절히 원용될 수 있는 것으로 한다. 또한 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 일부, 및 복수의 변형예의 전부 또는 일부가, 기술적으로 모순되지 않는 범위 내에 있어서, 적절히 복합적으로 적용될 수 있다.
제2 실시 형태에서는 암나사 부재(146D)와 수나사 부재(147)를 사용하여 교정 부재(144D)를 누르는 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 중량으로, 비틀리는 성분을 제거하는 방향으로 비틀림 모멘트를 발생시켜 비틀림을 캔슬할 수 있는 기구(비틀림 교정 수단)이면 된다.
(제4 변형예)
제4 변형예의 실장 장치에 대하여 도 14 내지 18을 이용하여 설명한다. 도 14는, 제4 변형예의 실장 장치를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 15는, 제4 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 16은, 도 15의 Y 빔의 비틀림 교정을 설명하는 모식적인 도면이며, 도 16의 (A)는 비틀리기 전의 상태를 도시하는 측면도이고, 도 16의 (B)는 비틀어진 상태를 도시하는 측면도이고, 도 16의 (C)는 비틀림을 교정한 상태를 나타내는 모식적 측면도이다. 도 17은, 실장 헤드의 위치에 따라 비틀림양이 상이한 것을 설명하는 모식적인 도면이며, 도 17의 (A)는 실장 헤드가 다리부측에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 17의 (B)는 실장 헤드가 다리부측과 중앙부측 사이에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 17의 (C)는 실장 헤드가 중앙부에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이다. 도 18은, 실장 헤드의 위치에 따라 조정용 심의 장착량을 변화시키는 것을 설명하는 모식적인 도면이며, 도 18의 (A)는 실장 헤드가 다리부측에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 18의 (B)는 실장 헤드가 다리부측과 중앙부측 사이에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 18의 (C)는 실장 헤드가 중앙부에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이다.
제4 변형예의 실장 장치(100E)는, 실시 형태의 실장 장치(100)와 Y 빔의 구조가 상이하지만 다른 구조는 마찬가지이다. 제4 변형예의 Y 빔(140E)은 주 빔부(141)의 저면과 다리부(142)의 저면(슬라이더(143)의 상면)보다도 아래에 위치한다. 또한 Y 빔(140E)의 배면에(주 빔부(141E)의 실장 헤드(150)가 장착되는 면과는 반대측의 면에) 휨 교정 플레이트(14C)를, 조정용 심(간극 조정판)(14D)을 개재하여 장착하여 구성된다. 조정용 심(14D)은 간극을 조정하는 박강판이며, 예를 들어 수 종의 소정의 두께의 것을 준비해 두고 이를 적절히 선택하여 내장된다.
도 16의 (A), 도 16의 (B)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150) 및 주 빔부(141E)의 중량에 의하여 주 빔부(141E)가 비틀린다. 그래서, 도 16의 (C)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141E)의 Y축 방향의 중앙부의 하부측에, 비틀리는 만큼을 교정하는 조정용 심(14D)을 추가한다. 즉, 주 빔부(141E)의 배면에, 휨을 교정하는 비틀림 강성이 높은 플레이트를, 실장 헤드(150) 등의 자중에 의한 비틀림과 반대 방향으로 비트는 형태로 장착하고, 비틀리는 양에 따라 역방향으로 비틀리는 힘을 주 빔부(141E)에 부여함으로써 비틀림양을 상쇄·저감한다. 이것에 의하여, 주 빔부(141E)를 경량화하여 강성 저하시키더라도 그만큼을 상쇄하는 구조로 되어, 경량화와 고정밀도의 양립을 가능하게 한다.
도 17의 (A)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 단부측(다리부(142E)측)에 위치하는 경우에는 주 빔부(141E)의 지지부에 가까워 비틀리기 어렵다. 도 17의 (B), 도 17의 (C)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 중앙부로 이동할수록 주 빔부(141E)의 강성에 의존하여 비틀리기 쉽다.
그래서, 도 18의 (A)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141E)의 단부측(다리부(142E)측)에서는 조정용 심(14D)을 삽입하지 않고, 도 18의 (B), 도 18의 (C)에 도시한 바와 같이, 주 빔부(141E)의 중앙부에 가까울수록 많은 조정용 심(14D)을 삽입한다. 이것에 의하여, 중앙부일수록 휨 교정 플레이트(14C)의 반력이 커지고, 비틀리는 양에 따라 역방향으로 비틀리는 힘을 주 빔부(141E)에 부여함으로써 비틀림양을 상쇄·저감할 수 있다.
(제5 변형예)
제5 변형예에서는 휨 교정 플레이트를 향하여 반력을 발생시키는 기구를 마련한다. 제5 변형예의 Y 빔에 대하여 도 19를 이용하여 설명한다. 도 19는 제5 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 19의 (A)는 실장 헤드가 다리부측에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 19의 (B)는 실장 헤드가 다리부측과 중앙부측 사이에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이고, 도 19의 (C)는 실장 헤드가 중앙부에 위치하는 경우를 도시하는 측면도이다.
도 19의 (A)에 도시한 바와 같이, 제4 변형예의 Y 빔(140E)은 주 빔부(141E)내에 이송 부재(147F)와, 이송 부재(147F)를 이송하는 액추에이터(148F)를 구비한다.
액추에이터(148A)에 의하여 이송 부재(147F)를 X축 방향으로 이송함으로써 휨 교정 플레이트(14C)의 하부를 X 방향으로 누를 수 있다.
제4 변형예와 마찬가지로, 도 17의 (A)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 단부측(다리부(142E)측)에 위치하는 경우에는 주 빔부(141E)의 지지부에 가까워 비틀리기 어렵다. 도 17의 (B), 도 17의 (C)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 중앙부로 이동할수록 주 빔부(141E)의 강성에 의존하여 비틀리기 쉽다.
그래서, 도 19의 (A)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 단부측에 위치하는 경우에는 이송 부재(147F)를 누르지 않고, 도 19의 (B), 도 19의 (C)에 도시한 바와 같이, 실장 헤드(150)가 주 빔부(141E)의 중앙부에 가까울수록 이송 부재(147F)를 누르는 양을 많게 한다. 이것에 의하여, 제4 변형예와 마찬가지로 중앙부일수록 휨 교정 플레이트(14C)의 반력이 커지고, 비틀리는 양에 따라 역방향으로 비틀리는 힘을 주 빔부(141E)에 부여함으로써 비틀림양을 상쇄·저감할 수 있다.
또한 실장 헤드의 위치 결정 위치에 따라 보정 테이블 또는 계산으로, 누르는 양을 제어함으로써, 자동적으로 빔의 비틀림 보정이 가능해진다. 이 경우, 헤드 종류 변경, 재조합 등에 의한 헤드 중량 변화에도 추종 가능해져, 보다 간편하게 비틀림 교정이 가능해진다.
(제6 변형예)
제1 실시 형태에서는 빔의 휨을 교정하는 예, 제2 실시 형태에서는 빔의 비틀림을 교정하는 예를 설명하였는데, 빔의 휨 및 빔의 비틀림의 양쪽을 교정하는 예(제6 변형예)에 대하여 도 20을 이용하여 설명한다. 도 20은, 제6 변형예의 Y 빔을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 20의 (A)는 휨이 크고 비틀림이 작은 경우의 구조를 모식적으로 도시하는 측면도이고, 도 20의 (B)는 휨이 작고 비틀림이 큰 경우의 구조를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
제6 변형예의 Y 빔(140G)은 제2 실시 형태의 Y 빔(140D)과 마찬가지인 구조이지만, 교정 부재(144D)가 누르는 위치를 실기의 상태에 따라 조정할 수 있도록 암나사 부재(146D), 수나사 부재(147) 및 액추에이터(148)의 X축 방향의 위치를 변경 가능하다.
Y 빔(140G)의 휨이 크고 비틀림이 작은 경우에는, 도 20의 (A)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144D)를 누르는 위치를 X축 방향의 중앙 근처로 조정한다. 교정 부재(144D)의 중앙 부근을 누름으로써, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용으로 Y 빔(140G)의 휨, 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 작용으로 Y 빔(140G)의 비틀림을 저감할 수 있다.
Y 빔(140G)의 휨이 작고 비틀림이 큰 경우에는, 도 20의 (B)에 도시한 바와 같이, 교정 부재(144D)를 누르는 위치를 X축 방향의 외측 근처로 조정한다. 교정 부재(144D)의 단부를 누름으로써, 제2 실시 형태와 마찬가지의 작용으로 Y 빔(140G)의 비틀림, 및 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용으로 Y 빔(140G)의 휨을 저감할 수 있다.
따라서 교정 부재(144D)를 누르는 위치를 중앙으로부터 단부의 사이에서 조정함으로써 Y 빔(140G) 휨 및 비틀림의 양쪽을 저감할 수 있다.
이하, 상술한 실시 형태의 Y 빔을 실장 장치의 일례인 플립 칩 본더에 적용한 예에 대하여 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 패키징된 반도체 장치 등을 기판에 실장하는 칩 마운터(표면 실장기)나 반도체 칩(다이)을 기판 등에 본딩하는 다이 본더에도 적용할 수 있다. 또한 플립 칩 본더는, 예를 들어 칩 면적을 초과하는 넓은 영역에 재배선층을 형성하는 패키지인 팬아웃형 웨이퍼 레벨 패키지(Fan Out Wafer Level Package: FOWLP) 등의 제조에 사용된다.
실시예 1
도 21은, 실시예 1의 플립 칩 본더의 개략을 도시하는 상면도이다. 도 22는, 도 21에 있어서 화살표 A 방향에서 보았을 때, 픽업 플립 헤드, 트랜스퍼 헤드 및 본딩 헤드의 동작을 설명하는 도면이다.
플립 칩 본더(10)는 크게 구별하여, 다이 공급부(1)와 픽업부(2)와 트랜스퍼부(8)와 중간 스테이지부(3)와 본딩부(4)와 반송부(5)와 기판 공급부(6K)와 기판 반출부(6H)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어 장치(7)를 갖는다.
먼저, 다이 공급부(1)는, 기판 등의 기판 P에 실장하는 다이 D를 공급한다. 다이 공급부(1)는, 분할된 웨이퍼(11)를 보유 지지하는 웨이퍼 보유 지지대(12)와, 웨이퍼(11)로부터 다이 D를 밀어올리는, 점선으로 나타내는 밀어올림 유닛(13)과, 웨이퍼 링 공급부(18)를 갖는다. 다이 공급부(1)는 도시하지 않은 구동 수단에 의하여 XY 방향으로 이동하여, 픽업하는 다이 D를 밀어올림 유닛(13)의 위치로 이동시킨다. 웨이퍼 링 공급부(18)는, 웨이퍼 링이 수납된 웨이퍼 카세트를 가지며, 순차적으로 웨이퍼 링을 다이 공급부(1)에 공급하여 새로운 웨이퍼 링으로 교환한다. 다이 공급부(1)는, 원하는 다이를 웨이퍼 링으로부터 픽업할 수 있도록 픽업 포인트로 웨이퍼 링을 이동시킨다. 웨이퍼 링은, 웨이퍼가 고정되고 다이 공급부(1)에 장착 가능한 지그이다.
픽업부(2)는, 다이 D를 픽업하여 반전하는 픽업 플립 헤드(21)와, 콜릿(22)을 승강, 회전, 반전 및 X 방향 이동시키는, 도시하지 않은 각 구동부를 갖는다. 이와 같은 구성에 의하여, 픽업 플립 헤드(21)는 다이를 픽업하고, 픽업 플립 헤드(21)를 180도 회전시켜 다이 D의 범프를 반전시켜 하면을 향하게 하고, 다이 D를 트랜스퍼 헤드(81)에 넘기는 자세로 한다.
트랜스퍼부(8)는 반전한 다이 D를 픽업 플립 헤드(21)로부터 수취하여 중간 스테이지(31)에 적재한다. 트랜스퍼부(8)는, 픽업 플립 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(82)을 구비하는 트랜스퍼 헤드(81)와, 트랜스퍼 헤드(81)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 구동부(83)를 갖는다.
중간 스테이지부(3)는, 다이 D를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31), 및 스테이지 인식 카메라(34)를 갖는다. 중간 스테이지(31)는 도시하지 않은 구동부에 의하여 Y 방향으로 이동 가능하다.
본딩부(4)는 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 반송되어 오는 기판 P 상에 본딩한다. 본딩부(4)는, 픽업 플립 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42)을 구비하는 본딩 헤드(41)와, 본딩 헤드(41)를 Y 방향으로 이동시키는 Y 빔(43)과, 기판 P의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44)와, X 지지대(45)를 갖는다.
이와 같은 구성에 의하여, 본딩 헤드(41)는 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44)의 촬상 데이터에 기초하여 기판 P에 다이 D를 본딩한다.
반송부(5)는, 기판 P가 X 방향으로 이동하는 반송 레일(51, 52)을 구비한다. 반송 레일(51, 52)은 평행으로 마련된다. 이와 같은 구성에 의하여, 기판 공급부(6K)로부터 기판 P를 반출하여 반송 레일(51, 52)을 따라 본딩 위치까지 이동시키고, 본딩 후 기판 반출부(6H)까지 이동시키고, 기판 반출부(6H)에 기판 P를 넘긴다. 기판 P에 다이 D를 본딩 중에 기판 공급부(6K)는 새로운 기판 P를 반출하고, 반송 레일(51, 52) 상에서 대기한다.
도 23은, 도 21의 다이 공급부의 주요부를 도시하는 개략 단면도이다. 도 23에 도시한 바와 같이, 다이 공급부(1)는, 웨이퍼 링(14)을 보유 지지하는 익스팬드 링(15)과, 웨이퍼 링(14)에 보유 지지되고, 복수의 다이 D가 점착된 다이싱 테이프(16)를 수평으로 위치 결정하는 지지 링(17)과, 다이 D를 상방으로 밀어올리기 위한 밀어올림 유닛(13)을 갖는다. 소정의 다이 D를 픽업하기 위하여, 밀어올림 유닛(13)은 도시하지 않은 구동 기구에 의하여 상하 방향으로 이동하고, 다이 공급부(1)는 수평 방향으로 이동하도록 되어 있다.
본딩부에 대하여 실시 형태를 참조하면서 도 7, 24를 이용하여 설명한다. 도 24는, 본딩부(4)의 주요부를 도시하는 개략 측면도이다. 일부의 구성 요소는 투시하여 도시되어 있다. 또한 도 24의 측면도는 도 7의 정면도에 대응하고 있다.
본딩부(4)는, 가대(53)(가대(110)) 상에 지지되는 본딩 스테이지 BS(실장 스테이지(120))와, 반송 레일(51, 52)의 근방에 마련되는 X 지지대(451)(X 지지대(131))와, X 지지대(451) 상에 지지되는 Y 빔(43)(Y 빔(140))과, Y 빔(43)에 지지되는 본딩 헤드(41)(실장 헤드(150))와, 본딩 헤드(41)를 Y축 방향 및 Z축 방향으로 구동하는 구동부(46)(구동부(160))를 구비하고 있다.
본딩 헤드(41)는, 다이 D(부품(300))를 착탈이 자유롭게 보유 지지하는 콜릿(42)(보유 지지 수단(151))을 갖는 장치이며, Y축 방향으로 왕복동이 자유롭게 Y 빔(43)에 장착되어 있다.
본 실시예의 경우, 본딩 헤드(41)를 1개 구비하고 있으며, 본딩 헤드(41)는, 진공 흡착에 의하여 다이 D를 보유 지지하는 콜릿(42)을 구비하고 있다. 또한 구동부(46)는 본딩 헤드(41)를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있다. 본딩 헤드(41)는 중간 스테이지(31)로부터 픽업한 다이 D를 보유 지지하여 반송하여, 본딩 스테이지 BS에 흡착 고정된 기판 P(워크(200)) 상에 다이 D를 장착하는 기능을 구비하고 있다.
X 지지대(451) 상에 마련된 가이드(132)는, Y 빔(43)을 X축 방향으로 미끄럼 이동이 자유롭게 안내하는 부재이다. 본 실시예의 경우, 2개의 X 지지대(451)가 평행으로 배치되어 있으며, 각 X 지지대(451)는 반송 레일(52, 53) 상에, X축 방향으로 신장된 상태에서 고정되어 있다. X 지지대(451)는 반송 레일(52, 53)과 일체로 형성되는 것이어도 된다.
도 21, 도 24에 도시한 바와 같이, 가이드(452) 상에는 슬라이더(433)가 X축 방향으로 이동이 자유롭게 장착되어 있다. 그리고 2개의 가이드(452)의 각 슬라이더(433) 상에는 각각 Y 빔(43)의 양단부가 장착되어 있다. 즉, Y 빔(43)은, 본딩 스테이지 BS 상을 가로지르도록 Y축 방향으로 신장되고, 양단부는 슬라이더(433)에 장착되고 X 지지대(451)에 장착된 가이드(452)에 의하여 X축 방향으로 이동이 자유롭게 지지되어 있다. 또한 Y 빔(43)의 저면과 슬라이더(433)의 상면은 동일한 면 상에 위치하므로, Y 빔(43)은 X 지지대(451)로부터 그다지 높지 않은 위치에 마련되어 있다.
실시예 1의 Y 빔(43)은 제1 실시 형태의 Y 빔(140)과 기본적으로는 마찬가지의 구성이다. 단, Y 빔(43)은 도면상 우측의 지지대(451)보다도 우측으로 크게 연신되어 있다. 이는, 본딩 헤드(41)가 중간 스테이지(31)로부터 다이 D를 픽업하는 것을 가능하게 하기 위함이다. 또한 본딩 헤드(41)가 지지대(451)보다도 우측으로 이동하는 경우에는, 콜릿(42)이 가이드(452)보다도 높아지도록 본딩 헤드(41)가 상승한다.
다음으로, 실시예 1의 플립 칩 본더에 있어서 실시되는 본딩 방법(반도체 장치의 제조 방법)에 대하여 도 25를 이용하여 설명한다. 도 25는 실시예 1의 플립 칩 본더에서 실시되는 본딩 방법을 도시하는 흐름도이다.
스텝 S1: 제어 장치(7)는, 픽업하는 다이 D가 밀어올림 유닛(13) 바로 위에 위치하도록 웨이퍼 보유 지지대(12)를 이동시키고, 박리 대상 다이를 밀어올림 유닛(13)과 콜릿(22)에 위치 결정한다. 다이싱 테이프(16)의 이면에 밀어올림 유닛(13)의 상면이 접촉하도록 밀어올림 유닛(13)을 이동시킨다. 이때, 제어 장치(7)는 다이싱 테이프(16)를 밀어올림 유닛(13)의 상면에 흡착한다. 제어 장치(7)는 콜릿(22)을 진공화하면서 하강시키고, 박리 대상의 다이 D 상에 착지시켜 다이 D를 흡착한다. 제어 장치(7)는 콜릿(22)을 상승시켜 다이 D를 다이싱 테이프(16)로부터 박리한다. 이것에 의하여 다이 D는 픽업 플립 헤드(21)에 의하여 픽업된다.
스텝 S2: 제어 장치(7)는 픽업 플립 헤드(21)를 이동시킨다.
스텝 S3: 제어 장치(7)는 픽업 플립 헤드(21)를 180도 회전시켜 다이 D의 범프면(표면)을 반전시켜 하면을 향하게 하고, 다이 D의 범프(표면)을 반전시켜 하면을 향하게 하고, 다이 D를 트랜스퍼 헤드(81)에 넘기는 자세로 한다.
스텝 S4: 제어 장치(7)는 픽업 플립 헤드(21)의 콜릿(22)으로부터 트랜스퍼 헤드(81)의 콜릿(82)에 의하여 다이 D를 픽업하여, 다이 D의 전달이 행해진다.
스텝 S5: 제어 장치(7)는 픽업 플립 헤드(21)를 반전하여 콜릿(22)의 흡착면을 아래로 향하게 한다.
스텝 S6: 스텝 S5 전 또는 병행하여 제어 장치(7)는 트랜스퍼 헤드(81)를 중간 스테이지(31)로 이동시킨다.
스텝 S7: 제어 장치(7)는 트랜스퍼 헤드(81)에 보유 지지되어 있는 다이 D를 중간 스테이지(31)에 적재한다.
스텝 S8: 제어 장치(7)는 트랜스퍼 헤드(81)를 다이 D의 전달 위치로 이동시킨다.
스텝 S9: 스텝 S8 후 또는 병행하여 제어 장치(7)는 중간 스테이지(31)를 본딩 헤드(41)와의 전달 위치로 이동시킨다.
스텝 SA: 제어 장치(7)는 중간 스테이지(31)로부터 본딩 헤드(41)의 콜릿에 의하여 다이 D를 픽업하여, 다이 D의 전달이 행해진다.
스텝 SB: 제어 장치(7)는 중간 스테이지(31)를 트랜스퍼 헤드(81)와의 전달 위치로 이동시킨다.
스텝 SC: 제어 장치(7)는, 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)이 보유 지지하고 있는 다이 D를 기판 P 상으로 이동시킨다.
스텝 SD: 제어 장치(7)는 중간 스테이지(31)로부터 본딩 헤드(41)의 콜릿(42)으로 픽업한 다이 D를 기판 P 상에 적재한다.
스텝 SE: 제어 장치(7)는 본딩 헤드(41)를 중간 스테이지(31)와의 전달 위치로 이동시킨다.
실시예 2
도 26은, 실시예 2의 플립 칩 본더의 개략을 도시하는 상면도이다.
플립 칩 본더(10A)는 크게 구별하여, 다이 공급부(1)와 픽업부(2)와 트랜스퍼부(8A, 8B)와 중간 스테이지부(3)와 본딩부(4A, 4B)와 반송부(5)와 기판 공급부(6K)와 기판 반출부(6H)와, 각 부의 동작을 감시하고 제어하는 제어 장치(7)를 갖는다.
다이 공급부(1)는 실시예 1과 마찬가지이다. 픽업부(2)는 실시예 1과 마찬가지이며, 픽업 플립 헤드(21)는 다이를 픽업하고, 픽업 플립 헤드(21)를 180도 회전시켜 다이 D의 범프를 반전시켜 하면을 향하게 하고, 다이 D를 트랜스퍼 헤드(81A, 81B)에 넘기는 자세로 한다.
트랜스퍼부(8A, 8B)는 반전한 다이 D를 픽업 플립 헤드(21)로부터 수취하여 중간 스테이지(31A, 31B)에 적재한다. 트랜스퍼부(8A, 8B)는, 픽업 플립 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(82A, 82B)을 구비하는 트랜스퍼 헤드(81A, 81B)와, 트랜스퍼 헤드(81A, 81B)를 X축 방향으로 이동시키는 X 구동부(83A, 83B)를 갖는다.
중간 스테이지부(3A, 3B)는, 다이 D를 일시적으로 적재하는 중간 스테이지(31A, 31B), 및 스테이지 인식 카메라(34A, 34B)를 갖는다. 중간 스테이지(31A, 31B)는 도시하지 않은 구동부에 의하여 Y축 방향으로 이동 가능하다.
본딩부(4A, 4B)는 중간 스테이지(31A, 31B)로부터 다이 D를 픽업하여, 반송되어 오는 기판 P 상에 본딩한다. 본딩부(4A, 4B)는, 픽업 플립 헤드(21)와 마찬가지로 다이 D를 선단에 흡착 보유 지지하는 콜릿(42A, 42B)을 구비하는 본딩 헤드(41A, 41B)와, 본딩 헤드(41A, 41B)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y 빔(43A, 43B)과, 기판 P의 위치 인식 마크(도시하지 않음)를 촬상하여 본딩 위치를 인식하는 기판 인식 카메라(44A, 44B)와, X 지지대(45)를 갖는다.
이와 같은 구성에 의하여, 본딩 헤드(41A, 41B)는 중간 스테이지(31A, 31B)로부터 다이 D를 픽업하여, 기판 인식 카메라(44A, 44B)의 촬상 데이터에 기초하여 기판 P에 다이 D를 본딩한다.
반송부(5)는, 기판 P가 X 방향으로 이동하는 반송 레일(51, 52)을 구비한다. 반송 레일(51, 52)은 평행으로 마련된다. 이와 같은 구성에 의하여, 기판 공급부(6K)로부터 기판 P를 반출하여 반송 레일(51, 52)을 따라 본딩 위치까지 이동시키고, 본딩 후 기판 반출부(6H)까지 이동시키고, 기판 반출부(6H)에 기판 P를 넘긴다. 기판 P에 다이 D를 본딩 중에 기판 공급부(6K)는 새로운 기판 P를 반출하고, 반송 레일(51, 52)위에서 대기한다.
Y 빔(43A)은 실시예 1의 Y 빔(43)과 마찬가지이고, Y 빔(43B)은 Y 빔(43A)과 대칭인 구성이다.
이상, 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 실시 형태, 변형예 및 실시예에 기초하여 구체적으로 설명하였지만 본 발명은 상기 실시 형태, 변형예 및 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능한 것은 물론이다.
예를 들어 실시 형태에서는, 교정 부재에 경량 고강성 소재(CFRP)를 사용하는 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 교정 부재에 형상 기억 합금을 사용하여, 형상이 되돌아갈 때 빔의 휨 또는 비틀림에 반력이 작용하는 형상으로 하고, 형상 기억 온도를 컨트롤함으로써 휨양 또는 비틀림양을 컨트롤하도록 해도 된다. 또한 자성 형상 기억 합금을 사용해도 된다. 또한 바이메탈을 사용하여 리니어로 온도로 반력을 조정할 수 있도록 해도 된다.
또한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 빔(140) 및 실장 헤드(150)에 자이로 센서나 수평 검출 센서 등의 각도 검출 센서 등을 마련하고, 이 센서의 신호에 기초하여 액추에이터(148)를 제어하는 예를 설명하였지만, 이하와 같이 해도 된다. 사전에 실장하는 제품의 실장 동작 프로그램으로 동작시켰을 때 샘플링한 센서 출력 신호를 제어 장치의 기억부에 기억하고, 기억부에 기억한 센서 신호 출력과, 휨 또는 비틀림을 교정하기 위한 액추에이터 출력의 상관을 사전에 산출하여 기억부에 기억한다. 그 기억한 상관 및 센서의 신호에 기초하여 휨이나 비틀림을 캔슬시키는 제어를 실장 제품마다의 프로그램(레시피: 제품마다의 동작 시퀀스)에 따라 실시하여, 높은 리스폰스로 휨이나 비틀림을 없애도록 해도 된다.
또한 실시예 1, 2에서는 제1 실시 형태의 Y 빔을 사용한 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 실시 형태, 제1 변형예 내지 제6 변형예 중 어느 하나, 또는 조합한 Y 빔을 사용해도 된다.
또한 실시예 1, 2에서는 본딩 헤드(실장 헤드)가 하나인 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 실시 형태와 마찬가지로 복수의 본딩 헤드여도 된다.
또한 실시예 1, 2에서는 반전 기구를 픽업 플립 헤드에 마련하고, 트랜스퍼 헤드로 픽업 플립 헤드로부터 다이를 수취하여 중간 스테이지에 적재하고, 중간 스테이지를 이동시키는 예를 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다이를 픽업하여 반전한 픽업 플립 헤드를 이동시키도록 해도 되고, 다이의 표리를 회전시킬 수 있는 스테이지 유닛에 픽업한 다이 D를 적재하고 스테이지 유닛을 이동시키도록 해도 된다.
100: 실장 장치
110: 가대
120: 실장 스테이지
131: X 지지대
132: 가이드
140: Y 빔
141: 주 빔부
142: 다리부
143: 슬라이더
150: 실장 헤드
160: 구동부
200: 워크
300: 부품

Claims (22)

  1. 실장 스테이지가 장착되는 가대와,
    상기 가대 상을 가로지르도록 제1 방향으로 신장되고 그 양단이 각각 제2 방향으로 이동이 자유롭게 상기 가대 상에 지지되는 빔과,
    상기 제1 방향으로 이동이 자유롭게 상기 빔에 지지되는 실장 헤드
    를 구비하고,
    상기 빔은, 당해 빔의 내부에 위치하고 상기 제1 방향으로 연신되는 교정 부재와, 상기 교정 부재를 상기 빔의 휨 방향으로 누르고 그 반력으로 상기 휨 방향과 역방향의 힘을 발생시키는 휨 교정 수단을 구비하는, 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    실장 헤드 위치에 따라 상기 교정 부재를 누르는 양을 제어하는, 실장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은 상기 교정 부재를 나사 부재의 회전 동작으로 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은,
    상기 휨 방향으로 신장되는 수나사 부재와,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 빔 상에 고정되어, 상기 수나사 부재를 회전시키는 액추에이터와,
    상기 빔의 내부에 고정되는 상기 교정 부재에 고정되어, 상기 수나사 부재가 삽입되는 암나사 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 수나사 부재를 회전시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은, 상기 교정 부재를 쐐기형의 평면 캠 부재의 상기 제1 방향의 이동 동작으로 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은,
    상기 교정 부재 상에 마련된 상기 평면 캠 부재에 접속된 받음 부재와,
    상기 제1 방향으로 신장되는 이송 부재와,
    상기 교정 부재의 상기 제1 방향의 단부이자 상기 교정 부재 상에 고정되어, 상기 이송 부재를 상기 제1 방향으로 이동시키는 액추에이터와,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 교정 부재의 상방에 고정되어, 상기 평면 캠 부재와 맞닿는 회전 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 이송 부재를 이동시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은,
    상기 빔 상에 마련된 상기 평면 캠 부재에 접속된 받음 부재와,
    상기 제1 방향으로 신장되는 이송 부재와,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 단부이자 상기 빔 상에 고정되어, 상기 이송 부재를 상기 제1 방향으로 이동시키는 액추에이터와,
    상기 교정 부재의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 교정 부재 상에 고정되어, 상기 평면 캠 부재와 맞닿는 회전 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 이송 부재를 이동시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은 상기 교정 부재를 편심 캠 부재의 회전 동작으로 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단은,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 빔 상에 고정되어, 상기 빔 상에 마련된 상기 편심 캠 부재의 축을 회전시키는 액추에이터와,
    상기 교정 부재의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 교정 부재 상에 고정되어, 상기 편심 캠 부재와 맞닿는 회전 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 편심 캠 부재를 회전시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 휨 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  10. 실장 스테이지가 장착되는 가대와,
    상기 가대 상을 가로지르도록 제1 방향으로 신장되고 그 양단이 각각 제2 방향으로 이동이 자유롭게 상기 가대 상에 지지되는 빔과,
    상기 제1 방향으로 이동이 자유롭게 상기 빔에 지지되는 실장 헤드
    를 구비하고,
    상기 빔은, 상기 제1 방향으로 연신되는 교정 부재와, 상기 교정 부재에, 상기 빔의 비틀림 회전 중심으로부터 어긋난 위치에 상기 비틀림 방향과 역방향의 힘을 발생시키는 비틀림 교정 수단을 구비하는, 실장 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    실장 헤드 위치에 따라 상기 비틀림 방향과 역방향의 힘을 제어하는, 실장 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 교정 부재는 상기 빔의 내부에 위치하고,
    상기 비틀림 교정 수단은 상기 교정 부재의 비틀림 회전 중심으로부터 어긋난 곳을 나사 부재의 회전 동작으로 하측 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 비틀림 교정 수단은,
    상기 하측 방향으로 신장되는 수나사 부재와,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 비틀림 회전 중심으로부터 어긋난 위치에 있어서의 상기 빔 상에 고정되어, 상기 수나사 부재를 회전시키는 액추에이터와,
    상기 빔의 내부에 고정되는 상기 교정 부재에 고정되어, 상기 수나사 부재가 삽입되는 암나사 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 수나사 부재를 회전시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 하측 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 교정 부재는 상기 실장 헤드와는 반대측의 상기 빔의 측면에 장착되는 플레이트이고,
    상기 비틀림 교정 수단은 상기 빔과 상기 교정 부재와의 하부측에 간극을 마련하고, 상기 간극의 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 간극은 심으로 형성하고, 심의 위치 및 매수에 따라 상기 비틀림 방향과 역방향의 힘을 조정하는, 실장 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 비틀림 교정 수단은, 상기 교정 부재와 맞닿는 이송 부재와, 상기 이송 부재를 이송하는 액추에이터를 갖고, 상기 이송 부재의 이송량에 따라 상기 비틀림 방향과 역방향의 힘을 조정하는, 실장 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 빔은 또한, 상기 교정 부재를 상기 빔의 휨 방향으로 누르고 그 반력으로 상기 휨 방향과 역방향의 힘을 발생시키는 휨 교정 수단을 구비하는, 실장 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 휨 교정 수단 및 상기 비틀림 교정 수단은 공통의 수단이고,
    하측 방향으로 신장되는 수나사 부재와,
    상기 빔의 상기 제1 방향의 중앙이자 상기 비틀림 회전 중심으로부터 어긋난 위치에 있어서의 상기 빔 상에 고정되어, 상기 수나사 부재를 회전시키는 액추에이터와,
    상기 빔의 내부에 고정되는 상기 교정 부재에 고정되어, 상기 수나사 부재가 삽입되는 암나사 부재
    를 구비하고,
    상기 액추에이터는 상기 수나사 부재를 회전시킴으로써 상기 교정 부재를 상기 하측 방향으로 누르는 것이 가능하여, 상기 교정 부재를 누르는 양을 변화시키는 것이 가능한, 실장 장치.
  19. 제4항, 제6항, 제7항, 제9항, 제13항 및 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어 장치를 더 구비하고,
    상기 빔 및 실장 헤드는 각각 자이로 센서 또는 수평 검출 센서 또는 빔의 변위 센서를 구비하고,
    상기 제어 장치는 상기 자이로 센서 또는 상기 수평 검출 센서 또는 상기 빔의 변위 센서로부터의 센서 출력 신호에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는, 실장 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    실장하는 제품의 실장 동작 프로그램으로 동작시켰을 때 샘플링한 상기 자이로 센서 또는 상기 수평 검출 센서 또는 상기 빔의 변위 센서로부터의 사전 센서 출력 신호와, 휨 또는 비틀림을 교정하기 위한 액추에이터 출력과의 상관을 기억하는 기억부를 구비하고,
    상기 센서 출력 신호와 상기 상관에 기초하여 상기 액추에이터를 제어하는, 실장 장치.
  21. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실장 헤드는 다이 공급으로부터 픽업되고 반전된 다이를 픽업하여 상기 실장 스테이지 상의 기판 상에 상기 다이를 적재하는, 실장 장치.
  22. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 실장 장치를 준비하는 공정과,
    분할된 웨이퍼를 보유 지지하는 웨이퍼 링을 준비하는 공정과,
    기판을 준비하는 공정과,
    상기 웨이퍼로부터 다이를 픽업하는 공정과,
    픽업된 상기 다이를 반전하는 공정과,
    반전된 상기 다이를 상기 실장 헤드로 픽업하여 상기 기판에 적재하는 공정
    을 구비하는, 반도체 장치의 제조 방법.
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