KR20230008191A - 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법 - Google Patents

본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법 Download PDF

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KR20230008191A
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알렉산더 쟝지로프
유이치로 노구치
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

본딩 장치(1)는 기판 스테이지(204)에 탑재된 기판(201)에 대해 칩 부품(202)을 배치하는 칩 홀딩부(101)를 구비한다. 본딩 장치(1)는 칩 부품(202)을 탈부착 가능하게 홀딩하는 칩 홀딩면(101a)의 기울기를 조정한다. 본딩 장치(1)는 기판(201)이 탑재된 스테이지 메인면(204a)의 장소마다의 기울기에 관한 기울기 정보를 갖는 조정 컨트롤러(20)와, 칩 홀딩면(101a)이 눌리는 모방면(13a)을 가지며, 칩 홀딩면(101a)의 기울기가 기울기 정보에 나타나는 기울기에 대응하도록 모방면(13a)의 기울기를 변경할 수 있는 모방 지그(10)를 구비한다.

Description

본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법
본 발명은 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1은 플립 칩 실장 방법을 개시한다. 특허문헌 1의 실장 방법은 반도체 칩을 회로 기판에 실장하는 경우에 이용된다. 반도체 칩의 취급에는 흡착 툴을 이용한다. 우선, 흡착 툴을 이용해 지지구에 배치된 반도체 칩을 픽업한다. 그 다음에, 흡착 툴은 반도체 칩을 홀딩한 상태로 회로 기판이 탑재되어 있는 본딩 스테이지까지 이동한다. 그리고, 흡착 툴은 반도체 칩이 회로 기판의 원하는 위치에 배치되도록 이동한다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 특개 2012－174861호
회로 기판에 반도체 칩을 배치할 때에는, 목표 위치에 대해 원하는 위치 정밀도로 반도체 칩이 배치되도록 흡착 툴을 이동시킨다. 반도체 칩을 배치할 때 회로 기판에 대한 반도체 칩의 자세도 중요하다. 회로 기판에 대한 반도체 칩의 자세란, 반도체 칩이 실장되는 회로 기판의 면에 대한 반도체 칩의 기울기를 말한다.
예를 들면, 회로 기판과 마주보는 반도체 칩의 접합면을 회로 기판의 실장면에 대해 평행하게 배치할 것을 요구하는 경우가 있다. 반도체 칩이 실장면에 대해서 기울어져 있으면 반도체 칩이 실장상의 불량을 일으킨다. 예를 들면, 반도체 칩의 범프 전극과 회로 기판의 전극 패드의 사이에서, 전기적 접합의 불량이 발생할 가능성이 있다. 실장면에 대한 반도체 칩의 기울기가 큰 경우에는, 반도체 칩의 일부가 회로 기판에 접촉하는 경우도 있을 수 있다. 반도체 칩의 일부가 회로 기판에 접촉했을 경우에는, 반도체 칩이 물리적인 손상을 받는 일도 있을 수 있다. 실장상의 불량이 발생하면 다이 본드 작업에서의 수율이 저하된다.
본 발명은 다이 본드 작업의 수율을 향상시킬 수 있는 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법을 제공한다.
본 발명의 한 형태인 본딩 장치는, 기판이 탑재되는 탑재면을 가지는 스테이지와, 칩 부품을 흡착 홀딩하는 칩 홀딩면과, 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 조정 수단을 가지며, 스테이지에 탑재된 기판에 대해서 칩 부품을 배치하는 본딩 헤드와, 탑재면에서의 위치와 해당 위치에서의 기울기를 연관시킨 스테이지의 기울기 정보를 보유하는 정보 보유부와, 칩 홀딩면이 눌리는 모방면을 가지며, 칩 홀딩면의 기울기가 기울기 정보에 나타나는 기울기에 대응하도록 모방면의 기울기를 변경할 수 있는 모방 지그를 구비한다.
본딩 장치에 의하면, 스테이지에 기판이 탑재된 상태이더라도, 정보 보유부가 스테이지의 기울기 정보를 보유하고 있다. 그 결과, 본딩 헤드의 기울기를 칩 부품이 배치되는 장소의 기울기에 따라 조정할 수 있다. 따라서, 다이 본드 작업의 수율을 향상시킬 수 있다.
한 형태에 있어서, 모방 지그는, 모방면을 포함하고, 모방면으로부터 받는 힘에 의해 모방면이 수동적으로 기울어지는 수동 경사부를 가질 수도 있다. 한 형태의 본딩 장치는, 정보 보유부로부터 기울기 정보를 취득해, 칩 홀딩면이 모방면에 눌려졌을 경우 해당 위치에서의 기울기에 근거해 칩 홀딩면이 모방면에 부여하는 힘을 제어하는 제어부를 추가로 구비할 수도 있다. 이 구성에 따르면 모방 지그의 구성을 간단히 할 수 있다.
한 형태에 있어서, 수동 경사부는, 모방면을 포함하는 판부재와, 판부재에서 모방면과는 반대쪽 면에 설치된 탄성 변형부를 포함할 수도 있다. 탄성 변형부는 수지 재료이어도 상관없다. 이 구성에 의해서도, 모방 지그의 구성을 간단히 할 수 있다.
한 형태에 있어서, 수동 경사부는, 모방면을 포함하는 판부재와, 판부재에서 모방면과는 반대쪽 면에 설치된 탄성 변형부를 포함할 수도 있다. 탄성 변형부는, 금속제 스프링이어도 상관없다. 이 구성에 의해서도, 모방 지그의 구성을 간단히 할 수 있다.
한 형태에 있어서 모방 지그는, 모방면을 포함하고, 모방면으로부터 받는 힘에 의하지 않고 모방면이 능동적으로 기울어지는 능동 경사부를 가질 수도 있다. 능동 경사부는, 모방면을 포함하는 판부재와, 판부재에서 모방면과는 반대쪽 면에 설치되어 판부재의 기울기를 능동적으로 제어하는 판부재 구동부를 가질 수도 있다. 판부재 구동부는, 모방면의 기울기가 정보 보유부로부터 제공되는 기울기 정보에 나타나는 기울기에 대응하도록 판부재를 경사지게 해도 된다. 이 구성에 따르면 모방면을 기울기 정보가 가리키는 바와 같이 확실하게 경사지게 할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 기판이 탑재되는 탑재면을 갖는 스테이지의 탑재면에 탑재된 기판에 대해서, 칩 부품을 배치하는 본딩 헤드가 가지는 칩 부품을 흡착 홀딩하는 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 본딩 헤드 조정 방법이다. 본딩 헤드 조정 방법은, 탑재면에서의 위치와 해당 위치에서의 기울기를 연관시킨 기울기 정보를 얻는 제 1 공정과, 칩 부품이 배치되는 기판의 위치에 대응하는 탑재면에서의 위치와 연관된 기울기 정보에 근거해, 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 제 2 공정을 가진다. 본딩 헤드 조정 방법에 의하면, 스테이지에 기판이 탑재된 상태이더라도, 정보 보유부가 스테이지 메인면의 기울기 정보를 보유하고 있다. 그 결과, 본딩 헤드의 기울기를 칩 부품이 배치되는 장소의 기울기에 따라 조정할 수 있다. 따라서, 다이 본드 작업의 수율을 향상시킬 수 있다.
다른 형태에 있어서, 제 2 공정은, 칩 홀딩면의 가압에 따라 수동적으로 모방면의 기울기가 발생하는 모방 지그를 이용해, 칩 홀딩면의 기울기를 조정해도 무방하다. 이 방법에 의해서도 본딩 헤드의 기울기를 칩 부품이 배치되는 장소의 기울기에 따라 조정할 수 있다.
다른 형태에 있어서, 제 2 공정은, 칩 홀딩면의 가압에 의하지 않고 능동적으로 모방면의 기울기를 발생시키는 모방 지그를 이용해, 칩 홀딩면의 기울기를 조정해도 무방하다. 이 방법에 의해서도 본딩 헤드의 기울기를 칩 부품이 배치되는 장소의 기울기에 따라 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면 다이 본드 작업의 수율을 향상시킬 수 있는 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법이 제공된다.
도 1은 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법이 적용되는 본딩 동작의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본딩 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 탄성 변형부가 가지는 위치와 기울기의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3(b)는 탄성 변형부가 가지는 가중과 기울기의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3(c)는 탄성 변형부에 있어서의 강성과 기울기의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4(a)는 본딩 작업의 한 공정을 나타내는 도면이다. 도 4(b)는 본딩 작업에 있어서의 도 4(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다. 도 4(c)는 본딩 작업에 있어서의 도 4(b)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 5(a)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 공정을 나타내는 도면이다. 도 5(b)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 5(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 5(b)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다. 도 6(b)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 6(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 7(a)는 본딩 헤드 조정 작업에 이어지는 본딩 작업의 한 공정을 나타내는 도면이다. 도 7(b)은 본딩 작업에 있어서의 도 7(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 8(a)은 본딩 작업에 있어서의 도 7(b)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다. 도 8(b)은 본딩 작업에 있어서의 도 8(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 변형예 1의 본딩 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 변형예 2의 본딩 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11(a)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 공정을 나타내는 도면이다. 도 11(b)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 11(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
도 12(a)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 11(b)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다. 도 12(b)는 본딩 헤드 조정 작업에 있어서의 도 12(a)에 이어지는 공정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세히 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복되는 설명을 생략한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본딩 장치(1)는, 기판(201)에 칩 부품(202)을 접합한다. 이 접합은, 기계적 접합 및 전기적 접합의 의미를 포함한다. 칩 부품(202)은, 예를 들면, 반도체 웨이퍼가 개편화됨으로써 얻어지는 반도체 칩이다. 칩 부품(202)은, 그 밖의 패키지화된 전자 부품 등이어도 괜찮다. 칩 부품(202)은, 칩 스테이지(203)에 여러 개가 탑재되어 있다. 기판(201)은, 예를 들면 배선 패턴 및 전극 패드가 형성된 회로 기판이다. 기판(201)은, 기판 스테이지(204)에 탑재되어 있다. 칩 부품(202)이 구비하는 범프 전극은 기판(201)의 전극 패드에 접합된다. 본딩 장치(1)의 본딩 헤드(200)는 칩 스테이지(203) 상으로 이동한다. 이어서, 본딩 헤드(200)는 칩 스테이지(203)에 가까워지도록 하강한다. 그 후 본딩 헤드(200)는 칩 부품(202)을 홀딩한다. 그런 다음, 칩 부품(202)을 홀딩한 본딩 헤드(200)는 기판(201) 상으로 이동한다. 그 후, 본딩 헤드(200)는 기판(201)의 소정의 위치에 칩 부품(202)을 탑재한다. 그리고, 본딩 헤드(200)는 칩 부품(202)을 기판(201)에 접합하기 위해 필요한 처리를 실시한다. 예를 들면, 본딩 헤드(200)는, 기계적 접합에 필요한 접착제를 열경화시키기 위해서 칩 부품(202)에 열을 가한다.
칩 부품(202)을 기판(201)에 배치할 때, 기판(201)에 대한 칩 부품(202)의 자세가 중요하다. 기판(201)에 대한 칩 부품(202)의 자세란, 예를 들면 칩 부품(202)이 실장되는 기판(201)의 실장면(201a)에 대한 칩 부품(202)의 칩 접합면(202a)의 기울기이다. 이상적으로는, 칩 접합면(202a)은 실장면(201a)에 평행한 것이 바람직하다. 예를 들면, 칩 부품(202)의 접합을 위해 본딩 장치(1)의 본딩 헤드(200)가 칩 부품(202)을 기판(201)을 향해 누르는 수가 있다. 칩 접합면(202a)이 실장면(201a)에 평행하면 가압력의 분포에 편향이 발생하지 않는다. 칩 접합면(202a)이 실장면(201a)에 평행한 경우에는, 칩 부품(202)과 기판(201)의 사이에 배치되는 접착제에 대해 균일하게 열을 부여할 수도 있다. 칩 접합면(202a)이 실장면(201a)에 대해서 기울어져 있을 경우에는, 가압력의 분포 및 열의 분포에 편향이 발생할 가능성이 있다. 칩 접합면(202a)이 실장면(201a)에 대해서 극단적으로 기울어져 있을 경우에는 칩 부품(202)의 일부가 기판(201)에 접촉하는 일도 있을 수 있다.
따라서, 기판(201)에 대한 칩 부품(202)의 자세의 제어가 중요하다. 본 실시 형태의 본딩 장치 및 본딩 헤드 조정 방법은 기판(201)에 대한 칩 부품(202)의 자세를 양호하게 설정하는 것이다.
본딩 장치(1)에 대해 간단하게 설명한다. 본딩 장치(1)은, 주요한 구성 요소로서 본딩 헤드(200)와, 기판 스테이지(204)(스테이지)와, 조정 컨트롤러(20)(정보 보유부)와, 모방 지그(10)를 가진다.
본딩 헤드(200)는, 칩 홀딩부(101)와, 기울기 조정 기구(102)(조정 수단)를 가진다. 칩 홀딩부(101)는 칩 홀딩면(101a)을 가진다. 칩 홀딩부(101)는, 칩 홀딩면(101a)에 칩 부품(202)을 탈부착 가능하게 홀딩한다. 예를 들면, 칩 부품(202)의 홀딩에는, 진공 흡착 기구 등을 이용해도 무방하다. 칩 홀딩부(101)는, 기울기 조정 기구(102)에 장착되어 있다. 기울기 조정 기구(102)는 기준축에 대한 칩 홀딩부(101)의 기울기를 변경한다. 기울기 조정 기구(102)는, 칩 홀딩부(101)의 기울기를 유지한다. 기울기 조정 기구(102)는 구면 공기압 베어링을 포함한다. 기울기 조정 기구(102)는 베어링을 구성하는 가동부(102a)를 자유롭게 경사지게 할 수 있다. 따라서, 기울기 조정 기구(102)는 칩 홀딩부(101)를 임의의 기울기로 설정할 수 있다. 가동부(102a)의 위치는, 예를 들면, 진공 흡착에 의해 홀딩된다. 기울기 조정 기구(102)는 액츄에이터(103)에 장착되어 있다. 액츄에이터(103)는 기울기 조정 기구(102) 및 칩 홀딩부(101)를 3축 방향으로 이동시킨다. 이하의 설명에서는, 기판(201) 등에 대해서 가까워지거나 또는 멀어지는 방향을 Z 방향이라고 한다. Z 방향에 직교하는 방향을 X 방향이라고 한다. 액츄에이터(103)는 메인 컨트롤러(104)(제어부)가 제공하는 제어 신호(φ1)에 근거해 동작한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 칩 홀딩부(101)가 모방 지그(10)에 눌리면, 모방 지그(10)는 해당 가압력에 따라 변형한다. 이 변형은 모방 지그(10)의 경사를 일으킨다. 경사는 편차(D)와 가압력(F)의 크기에 따라 제어할 수 있다. 편차(D)란, 모방 지그(10)의 지그 기준축(A1)에서부터 기울기 조정 기구(102)의 스테이지 기준축(A2)까지의 거리이다. 모방 지그(10)는 임의의 경사를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이 기울기로 칩 홀딩부(101)를 모방시킴으로써 칩 홀딩부(101)를 임의의 기울기로 조정할 수 있다. 이러한 모방과 기울기의 유지는 기울기 조정 기구(102)에 의해 실현된다.
모방 지그(10)는, 수동 경사부(11)와 베이스(12)를 가진다. 수동 경사부(11)는, 판부재(13)와 탄성 변형부(14)를 가진다. 판부재(13)는 평판이다. 판부재(13)는 칩 홀딩부(101)의 가압에 의해 유의미한 변형을 일으키지 않을 정도의 강성을 가진다. 판부재(13)는 모방면(13a)를 가진다. 모방면(13a)에는 칩 홀딩면(101a)가 가압된다. 모방면(13a)의 크기는 칩 홀딩면(101a)보다 커도 괜찮다. 탄성 변형부(14)는 판부재(13)와 베이스(12)의 사이에 끼워져 있다. 탄성 변형부(14)는 가압력(F)에 대해서 유의미한 변형을 일으킨다. 탄성 변형부(14)의 강성은 판부재(13)의 강성보다 낮다. 여기서 말하는 강성은, 변형되기 쉬움을 나타내는 정도이다. 여기서 말하는 강성은, 탄성 계수 또는 영률이라고 바꿔 말할 수도 있다. 탄성 변형부(14)는 고무 또는 수지로 이루어진 블록이다. 탄성 변형부(14)는, 예를 들면 불소 고무 또는 실리콘 고무를 사용할 수 있다. 그러나, 탄성 변형부(14)로는 이에 한정되지 않고 탄성체이면 사용 가능하다. 탄성 변형부(14)는 1개 또는 복수개의 금속제 스프링이어도 된다. 유의미한 기울기를 발생시키는 관점에서, 탄성 변형부(14)의 두께는, 판부재(13)의 두께보다 크다. 지그 기준축(A1)은 탄성 변형부(14)의 중립축이라고도 할 수 있다. 가압력(F)의 축선이 지그 기준축(A1)과 겹칠 때, 탄성 변형부(14)는 경사를 일으키지 않고 Z 방향으로 오그라든다. 가압력(F)의 축선은, 스테이지 기준축(A2)이라고도 할 수 있다. 가압력(F)의 축선이 지그 기준축(A1)으로부터 어긋날 때, 탄성 변형부(14)는 Z 방향으로 오그라든다. 그러나, 오그라드는 양은 장소에 의해 다르다. 따라서, 탄성 변형부(14) 상에 배치된 판부재(13)에 경사가 발생한다.
탄성 변형부(14)의 특성은, 도 3(a)의 그래프 G1 및 도 3(b)의 그래프 G2에 의해 예시할 수 있다. 도 3(a)의 가로축은 위치를 나타낸다. 도 3(b)의 세로축은 기울기를 나타낸다. 가로축에서 말하는 위치는, 바꿔 말하면 지그 기준축(A1)에 대한 스테이지 기준축(A2)의 위치(편차(D))이다. 위치가 제로라는 것은, 지그 기준축(A1)에 스테이지 기준축(A2)이 중복되어 있음을 의미한다. 도 3(b)의 가로축은 가중을 나타낸다. 도 3(b)의 세로축은 기울기를 나타낸다. 가중이 커질수록 기울기가 증가한다. 그래프 G3에서는, 가중과 기울기의 관계는 비례하는 경우를 예시한다.
변형예 1로서 후술하겠지만, 탄성 변형부(14)는, 그 강성이 일정한 구성에 한정되지 않는다. 도 3(c)의 그래프 G3에 나타내는 바와 같이 탄성 변형부(14)의 강성은 가변이라도 상관없다. 이 경우에는, 가압력을 일정하게 하여 탄성 변형부(14)의 강성을 제어하는 것에 의해서도 임의의 경사를 발생시키는 것이 가능하다.
조정 컨트롤러(20)는, 원하는 기울기가 생기는 가압의 형태가 되도록, 메인 컨트롤러(104)에 제어 신호(φ2)를 제공한다. 조정 컨트롤러(20)는 후술하는 스테이지 메인면(204a)(탑재면)에서의 칩 부품(202)이 배치되는 위치와, 해당 위치에서의 스테이지 메인면(204a)의 기울기가 연관된 정보를 보유하고 있다. 조정 컨트롤러(20)는, 메인 컨트롤러(104)로부터 다음에 배치될 칩 부품(202)의 위치 정보를 받는다. 조정 컨트롤러(20)는, 받은 위치 정보에 대응하는 기울기 정보를 호출한다. 이어서, 조정 컨트롤러(20)는, 호출한 기울기 정보에 근거해, 칩 홀딩부(101)의 기울기 목표를 설정한다. 조정 컨트롤러(20)는, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 탄성 변형부(14)의 특성에 근거해 지그 기준축(A1)에 대한 스테이지 기준축(A2)의 편차(D)를 산출한다. 편차(D)는, 칩 홀딩부(101)의 X 방향 및 Y 방향의 위치로 환산된다. 조정 컨트롤러(20)는, 칩 홀딩부(101)가 모방 지그(10)를 누르는 힘을 산출한다. 칩 홀딩부(101)가 모방 지그(10)를 누르는 힘은, 칩 홀딩부(101)의 Z 방향의 위치로 환산된다. 조정 컨트롤러(20)는, 칩 홀딩부(101)를 산출한 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 각각의 위치로 이동시키도록, 제어 신호(Φ1)를 메인 컨트롤러(104)에 출력한다.
＜본딩 헤드 조정 방법＞
이하, 도 4 내지 도 8을 적절히 참조하면서, 본딩 조정 방법을 포함하는 본딩 방법에 대해 설명한다.
기판 스테이지(204)를 준비한다(S1：도 4(a)). 기판 스테이지(204)에는, 후 공정에서 스테이지 메인면(204a)에 기판(201)이 탑재된다. 탑재된 기판(201)과 스테이지 메인면(204a)의 위치 관계는 미리 알 수 있다. 구체적으로는, 칩 부품(202)이 배치되는 기판(201) 상의 위치와 칩 부품(202)이 배치되는 위치에 대응하는 스테이지 메인면(204a)의 위치의 대응 관계가 밝혀져 있다. 도 4(a)에 도시하는 예에서는, 3 군데의 대응 영역(R1, R2, R3)을 도시한다. 이상적으로는, 스테이지 메인면(204a)은 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이, Z 방향에 대해 직교한다. 그러나, 실제로는 스테이지 메인면(204a)은 실선으로 도시하는 바와 같이 경사지는 일이 있을 수 있다.
그 다음으로, 스테이지 메인면(204a)의 기울기를 얻는다(S2( 제 1 공정)：도 4(b)). 이 기울기를 얻는 작업은, 면의 기울기를 측정할 수 있는 원하는 측정 장치(206)를 이용해도 좋다. 측정 장치(206)는 스테이지 메인면(204a)에 있어서의 측정 위치마다(대응 영역 R1, R2, R3마다)에 기울기를 측정한다. 측정 장치(206)는 위치 정보와 기울기의 정보를 연관지어 조정 컨트롤러(20)에 출력한다.
그런 다음에, 스테이지 메인면(204a)에 기판(201)을 탑재한다(S3：도 4(c)). 공정 S3보다 후 공정에서는, 스테이지 메인면(204a)의 기울기를 직접 측정할 수 없다. 그러나, 실시 형태의 본딩 장치(1)는, 칩 부품(202)이 배치되는 영역에 대응하는 기울기 정보를 이미 조정 컨트롤러(20)에 보유하고 있다. 따라서, 스테이지 메인면(204a) 상에 기판(201)이 탑재된 상태이더라도 칩 부품(202)이 배치되는 영역에 대응하는 기울기를 알 수 있다.
그 후, 칩 홀딩부(101)의 기울기를 조정한다(S4(제 2 공정)：도 5및 도 6).
조정 컨트롤러(20)는, 칩 부품(202)이 배치되는 위치에 대응하는 기울기 정보를 판독한다. 그리고, 판독한 기울기 정보와 탄성 변형부(14)의 특성 정보를 이용해, 지그 기준축(A1)에 대한 스테이지 기준축(A2)의 위치(편차(D))와 가압력(F)을 산출한다. 산출한 편차(D)와 가압력(F)에 근거해, 조정 컨트롤러(20)는, 메인 컨트롤러(104)에 칩 홀딩부(101)의 목표 위치를 나타내는 제어 신호를 출력한다. 제어 신호를 받은 메인 컨트롤러(104)는, X 방향의 위치 및 Y 방향의 위치가 목표 위치가 되도록, 액츄에이터에 대해서 제어 신호(φ1)를 출력한다(S4a：도 5(a) 참조).
이 상태에서는, 기울기 조정 기구(102)의 가동부(102a)는 잠금(lock) 상태로 되어 있다. 즉, 가동부(102a)는 기울어질 수 없다. 메인 컨트롤러(104)는, 제어 신호(Φ1)를 부여하여 기울기 조정 기구(102)의 잠금을 해제한다(S4b：도 5(b) 참조).
조정 컨트롤러(20)는, 칩 홀딩부(101)의 Z 방향의 위치가 목표 위치가 되도록, 메인 컨트롤러(104)에 대해서 제어 신호(φ2)를 출력한다. 칩 홀딩부(101)의 칩 홀딩면(101a)은 모방면(13a)에 대해서 가압된다. 탄성 변형부(14)가 편향된 변형을 일으키므로 판부재(13)가 기울어진다. 칩 홀딩부(101)를 홀딩하는 기울기 조정 기구(102)의 가동부(102a)가 판부재(13)의 경사를 따라 기울어진다(S4c：도 6(a) 참조). 모방 지그(10)의 판부재(13)는 가압력(F)으로 인해 기울어진다. 모방 지그(10)의 경사는 칩 홀딩부(101)를 가압 하지 않고는 일어나지 않는다. 칩 홀딩부(101)를 가압함으로써 모방 지그(10)의 경사가 일어나는 것을, 모방 지그(10)의 경사는 수동적으로 발생한다고 칭한다.
그리고, 모방 지그(10)의 경사가 발생한 상태일 때 메인 컨트롤러(104)는 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 기울기 조정 기구(102)의 가동부(102a)가 잠금 상태가 된다(S4d：도 6(b) 참조). 따라서, 칩 홀딩부(101)의 기울기가 유지된다.
그 다음, 칩 부품(202)을 홀딩한다(S5：도 7(a)). 메인 컨트롤러(104)는 액츄에이터(103)에 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 본딩 헤드(200)는 칩 부품(202)의 위쪽까지 이동한다. 다음에, 메인 컨트롤러(104)는 본딩 헤드(200)를 Z 방향을 따라 아래쪽으로 이동시킨다. 그런 다음 메인 컨트롤러(104)는 본딩 헤드(200)에 칩 부품(202)을 홀딩시킨다. 그리고, 메인 컨트롤러(104)는 칩 부품(202)을 홀딩한 본딩 헤드(200)를 Z 방향을 따라 위쪽으로 이동시킨다.
그 후, 칩 부품(202)을 기판(201)까지 이동시킨다(S6：도 7(b)). 메인 컨트롤러(104)는 액츄에이터(103)에 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 본딩 헤드(200)는 기판(201)에 있어서의 칩 부품(202)을 배치하는 영역의 위쪽까지 이동한다.
그 다음에, 칩 부품(202)을 기판(201)에 실장한다(S7：도 8(a)). 메인 컨트롤러(104)는 액츄에이터(103)에 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 본딩 헤드(200)는 기판(201)을 향해 Z 방향의 아래쪽으로 이동한다. 이 때, 칩 홀딩부(101)의 칩 홀딩면(101a)은 기판(201)의 실장면(201a)에 대해 평행하다. 칩 부품(202)에 있어서의 칩 홀딩부(101)에 홀딩된 면과, 기판(201)과 마주보는 반대쪽 면이 서로 평행하다면, 칩 홀딩면(101a)에 홀딩되어 있는 칩 부품(202)의 칩 접합면(202a) 또한 기판(201)의 실장면(201a)에 대해서 평행하다. 본딩 헤드(200)는, 접착제의 열경화를 위한 가열이라는 접합시에 필요한 원하는 처리를 실시한다.
다음에, 본딩 헤드(200)를 칩 부품(202)으로부터 떼어놓는다(S8：도 8(b)). 메인 컨트롤러(104)는 본딩 헤드(200)에 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 본딩 헤드(200)의 흡착 동작은 정지한다. 메인 컨트롤러(104)는 액츄에이터(103)에 제어 신호(Φ1)를 부여한다. 그 결과, 본딩 헤드(200)는 기판(201)을 향해 Z 방향의 위쪽으로 이동한다. 이상의 공정에 의해 칩 부품(202)이 기판(201)에 실장된다.
＜작용 효과＞
본딩 장치(1)및 본딩 헤드 조정 방법은, 기판 스테이지(204)에 기판(201)이 탑재된 상태이더라도 조정 컨트롤러(20)가 스테이지 메인면(204a)의 기울기 정보를 가지고 있다. 그 결과, 칩 홀딩부(101)의 기울기를 칩 부품(202)이 배치되는 장소의 기울기에 따라 조정할 수 있다. 따라서, 다이 본드 작업의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 본딩 장치는, 상기 형태에 한정되지 않는다.
＜변형예 1＞
상술한 바와 같이, 탄성 변형부는, 그 강성이 일정한 구성에 한정되지 않는다. 도 3(c)의 그래프 G3에 나타내는 바와 같이 탄성 변형부의 강성은 가변이어도 상관없다. 도 9는, 탄성 변형부(14A)의 강성을 임의의 강성으로 제어 가능한 본딩 장치(1A)의 일례이다. 본딩 장치(1A)는 모방 지그(10A)를 구비하고 있다. 모방 지그(10A)는, 수동 경사부(11A)를 가진다. 모방 지그(10A)가 가진 수동 경사부(11A)의 탄성 변형부(14A)는 강성(탄성 계수, 영률)을 제어할 수 있는 가변 강성부(14s)를 포함하고 있다. 가변 강성부(14s)는, 예를 들면, 유압, 수압 또는 공기압에 의해 강성을 조정 컨트롤러(20)가 출력하는 제어 신호(Φ2)에 근거해 제어할 수 있다.
＜변형예 2＞
실시 형태의 모방 지그(10)는, 판부재(13)의 경사가 가압력으로 인해 수동적으로 발생하는 것이었다. 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 본딩 장치(1B)의 모방 지그(10B)의 경사는 능동적으로 발생하는 것이라도 상관없다. 이 능동적이라 함은, 칩 홀딩부(101)가 가압되지 않아도 경사가 발생하는 것을 의미한다. 변형예 2의 본딩 장치(1B)는, 수동 경사부(11) 대신에 능동 경사부(15)를 가진다. 능동 경사부(15)는, 판부재(13)과 구동 컬럼(16)(판부재 구동부)을 가진다. 구동 컬럼(16)은, 예를 들면, 판부재(13)의 모서리부에 배치된다. 구동 단부(16a)의 선단은 판부재(13)에 닿는다. 판부재(13)의 지지체는 전부 구동 컬럼(16)일 필요는 없다. 직사각형인 판부재(13)의 3개의 모서리부에는 구동 컬럼(16)이 설치된다. 1개의 모서리부에는 지지 컬럼(17)이 배치될 수도 있다. 지지 컬럼(17)은 구동 컬럼(16)처럼 돌출 길이가 가변은 아니다. 구동 컬럼(16)은 조정 컨트롤러(20)로부터의 제어 신호(Φ2)를 받는다. 그 결과, 구동 컬럼(16)의 돌출 길이가 조정된다. 구동 컬럼(16)의 돌출 길이를 조정하는 것에 의해, 판부재(13)의 기울기를 원하는 기울기로 설정할 수 있다.
본딩 장치(1B)에 따르면, 도 11 및 도 12에 도시하는 공정에 의해 칩 홀딩부(101)의 기울기를 조정할 수 있다. 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 칩 홀딩부(101)를 모방 지그(10B) 상에 이동시킨다. 칩 홀딩부(101)는 판부재(13) 상에 위치하면 된다. 실시 형태와 같이, 지그 기준축(A1)과 스테이지 기준축(A2)의 편차(D)에 나타나는 바와 같은 엄밀한 위치 정렬은 필요 없다. 그 다음에, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 조정 컨트롤러(20)는 구동 컬럼(16)에 제어 신호(Φ2)를 출력한다. 구동 컬럼(16)은, 제어 신호(Φ2)에 근거해 구동 단부(16a)의 길이를 조정한다. 구동 단부(16a)의 길이 조정에 의해, 판부재(13)는 원하는 기울기로 설정된다. 더욱이, 메인 컨트롤러(104)는, 기울기 조정 기구(102)의 잠금을 해제한다. 이어서, 도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 메인 컨트롤러(104)는 제어 신호(Φ1)를 출력한다. 액츄에이터(103)는 기울기 조정 기구(102) 및 칩 홀딩부(101)를 Z 방향의 아래쪽으로 이동시킨다. 이 때, 기울기 조정 기구(102)의 가동부(102a)의 잠금은 해제되어 있다. 따라서, 가동부(102a)에 고정되어 있는 칩 홀딩부(101)는 판부재(13)의 기울기를 따른다. 이 때, 칩 홀딩면(101a)이 모방면(103a)에 접촉해 있으면 된다. 즉, 가압력은 발생하고 있지 않다. 그 후, 메인 컨트롤러(104)는, 가동부(102a)를 잠금 상태로 한다. 그리고, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 메인 컨트롤러(104)는 제어 신호(Φ1)를 출력한다. 액츄에이터(103)는 기울기 조정 기구(102) 및 칩 홀딩부(101)를 Z 방향의 위쪽으로 이동시킨다. 이상의 공정에 의해, 칩 홀딩부(101)의 기울기 조정이 완료된다.
1, 1A, 1B: 본딩 장치 10, 10A, 10B: 모방 지그
11, 11A: 수동 경사부 12: 베이스
13: 판부재 13a: 모방면
14, 14A: 탄성 변형부 4s: 가변 강성부
15: 능동 경사부 16: 구동 컬럼
20: 조정 컨트롤러 101: 칩 홀딩부
101a: 칩 홀딩면 102: 기울기 조정 기구(기울기 조정 수단)
103: 액츄에이터 104: 메인 컨트롤러(제어부)
200: 본딩 헤드 201: 기판
201a: 실장면 202: 칩 부품
202a: 칩 접합면 203: 칩 스테이지
204: 기판 스테이지(스테이지) 204a: 스테이지 메인면(탑재면)
A1: 지그 기준축 A2: 스테이지 기준축
D: 편차 F: 가압력

Claims (8)

  1. 기판이 탑재되는 탑재면을 가지는 스테이지와,
    칩 부품을 흡착 홀딩하는 칩 홀딩면과, 상기 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 조정 수단을 가지며, 상기 스테이지에 탑재된 상기 기판에 대해서 상기 칩 부품을 배치하는 본딩 헤드와,
    상기 탑재면에서의 위치와 상기 위치에서의 기울기를 연관시킨 상기 스테이지의 기울기 정보를 보유하는 정보 보유부와,
    상기 칩 홀딩면이 눌리는 모방면을 가지며, 상기 칩 홀딩면의 기울기가 상기 기울기 정보에 나타나는 기울기에 대응하도록 상기 모방면의 기울기를 변경할 수 있는 모방 지그를 구비하는, 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모방 지그는 상기 모방면을 포함하고, 상기 모방면으로부터 받는 힘에 의해 상기 모방면이 수동적으로 기울어지는 수동 경사부를 가지며,
    상기 정보 보유부로부터 상기 기울기 정보를 취득하여, 상기 칩 홀딩면이 상기 모방면에 눌려졌을 경우, 상기 위치에서의 기울기에 근거해 상기 칩 홀딩면이 상기 모방면에 부여하는 힘을 제어하는 제어부를 추가로 구비하는, 본딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 수동 경사부는 상기 모방면을 포함하는 판부재와, 상기 판부재에서 상기 모방면과는 반대쪽 면에 설치된 탄성 변형부를 포함하고,
    상기 탄성 변형부는 수지 재료인, 본딩 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 수동 경사부는 상기 모방면을 포함하는 판부재와, 상기 판부재에서 상기 모방면과는 반대쪽 면에 설치된 탄성 변형부를 포함하고,
    상기 탄성 변형부는 금속제 스프링인, 본딩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모방 지그는 상기 모방면을 포함하고, 상기 모방면으로부터 받는 힘에 의하지 않고 상기 모방면이 능동적으로 기울어지는 능동 경사부를 가지며,
    상기 능동 경사부는 상기 모방면을 포함하는 판부재와, 상기 판부재에서 상기 모방면과는 반대쪽 면에 설치되어 상기 판부재의 기울기를 능동적으로 제어하는 판부재 구동부를 가지며,
    상기 판부재 구동부는 상기 모방면의 기울기가 상기 정보 보유부로부터 제공되는 상기 기울기 정보에 나타나는 기울기에 대응하도록 상기 판부재를 경사지게 하는, 본딩 장치.
  6. 기판이 탑재되는 탑재면을 갖는 스테이지의 탑재면에 탑재된 기판에 대해서, 칩 부품을 배치하는 본딩 헤드가 가지는 상기 칩 부품을 흡착 홀딩하는 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 본딩 헤드 조정 방법에 있어서,
    상기 탑재면에서의 위치와 상기 위치에서의 기울기를 연관시킨 기울기 정보를 얻는 제 1 공정과,
    상기 칩 부품이 배치되는 상기 기판의 위치에 대응하는 상기 탑재면에서의 위치와 연관된 상기 기울기 정보에 근거해, 상기 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는 제 2 공정을 갖는, 본딩 헤드 조정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 공정은 상기 칩 홀딩면의 가압에 따라 수동적으로 모방면의 기울기가 발생하는 모방 지그를 이용해, 상기 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는, 본딩 헤드 조정 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 공정은 상기 칩 홀딩면의 가압에 의하지 않고 능동적으로 모방면의 기울기를 발생시키는 모방 지그를 이용해, 상기 칩 홀딩면의 기울기를 조정하는, 본딩 헤드 조정 방법.
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