TW494525B - Chip mounting device and the alignment method for the device - Google Patents

Description

五、發明說明（1) [技術領域] 本發明有關於晶片安裝裝著 ^ 有關於可以以高精確度迅遠及戎裝置之對準方法，尤其 置及該裝置之對準方法。、行扎定之對準之晶片安裝裝 [背景技術] 在習知之晶片安裝裴置中， 晶片（例如半導體晶片）之 蚵h曰曰片保持工具所保持之 保持載物台所支持之美把r 7置，和被配置在其下方之基板 精密定位之狀態，使t Η彳列如液晶基板等）之位置，在被 裝。 日日呆持工具下降，用來進行晶片安 例如，在晶片安裝之叶， 物台之任何一方進:使晶片保持工具或基板保持载 Τ，其次，例如利用‘：=對晶片和基板進行粗定 t之指定之對準襟示，^置用來辨識附加在晶片和基板 使該兩個對；：和；制晶片保持工具或基板保 f此種方法中，匕丁晶片和基板之精密定位。 兩個對準標示之、吊在上述之粗定位後焱 使位置偏移量,置偏移量很大，所以剌私、為5亥 次之對準：；目標精確度範圍内：Π!1次之對準要 或χγ兩輪方可動台，使可動：Π;?保持工具或基 旋轉，亦印1動（以下簡稱為平^；'車由方向、γ轴方向 下簡稱為並行移動和旋轉同時的，2M和圍繞旋轉軸 的）進行，藉以進行指定之父對替準或隨機的（以

90112200.ptd 第4頁 五、發明說明（2) 但是，當如上所 行對準時，即使上 内，當實施其次之 (0軸心之振擺）， 度範圍之外，不能 夕卜，因為會增加用 所以會產生間歇時 另外，可動台之 在伺服馬達之控制 目標位置，通常之 因此，會產生與該 化，定位精確度本 準之定位會有困難 [發明之揭示] 因此，本發明針 之精確度限度之問 置之對準方法，可 對準’和可以迅速 用以達成上述目 有·晶片保持工具 用來保持安裝有晶 和基板保持載物台 板之位置之粗動台 整後之粗動台之位 ^的並行進行平行移動和旋轉，藉以進 ^之對準之平行移動誤差在設定範圍 =轉控制時，因為發生旋轉軸心之振擺 以平行移動誤差再度的位於目標精確 產生轴心之振擺誤差以下之精確度。另 乂達成目標精確度之對準之重複次數， 間變長之問題。 =置控制用之驅動大多使用伺服馬達， ^ ’為著將伺服馬達之旋轉位置控制在 伺服馬達會有± 1個脈波部份之振動。 土1個脈波之振動相當之控制位置之變 身έ有限度’在現實上要達到副微米位 〇 對上述 題，其 以確實 的進行 的之本 ，用來 片之基 之至少 上，和 置之制 之習知 目的是 的進行 该向精 發明是 保持晶 板；其 一方， 在該粗 動裝置 裝置之問 提供晶片 副微米位 確度之對 一種晶片 片；和基 特徵是： 設在用以 動台上設 ，以及在 題和習 安裝裝 準之高 準。 安裝裝 板保持 將晶片 粗調整 置用以 上述之 知之對準 置及該裝 精確度之 置，具 載物台， 保持工具 晶片或基 固定粗調 粗動台上

五、發明說明（3) " ---------- 設f用以微調整晶片或基板之位置之微動裝置。 本？明之晶片包含例如Ic晶片、半導體晶片、光元件、 2 :女I令：、晶圓等種類和與大小無關之用來與基板接 _ $有形^、。另外，本發明之基板包含例如樹脂基板、 土 ^、薄膜基板、晶片、晶圓等，與種類和與大小無 哥之用來與晶片接合之所有形態。 j述之粗動台可以使用與習知之可動台相當者，但是在 X明中该粗動台具有制動裝置可以用來固定粗調整後之 二^二之位置。该粗動台如同習知之可動台，具有比較大 :丁程和旋轉控制範圍。另外一方面微動裝置是在粗動台 、。立置凋整後，用來進行微調整藉以更接近目標位置，所 =可以使用小行程者。此種微動裝置例如可以使用具有壓 “元，者、纟*^由使用壓電元件，可以以高精確度實現與施 加，壓對應之微小變位（微小膨脹或微小縮小），利用該微 J又=，可以對晶片保持工具或基板保持載物台進行微小 而且高精確度之位置調整。 另外’在上述之晶片安裝裝置可以使用線性標度（例如 玻璃線性標度）作為晶片或基板之調整位置檢測裝置。經 由考慮到線性標度之熱變形（熱膨脹或熱收縮）要實現更高 米月確度之對準時，最好是將線性標度設置成為在其長度方 之指定之基準位置被固$，使其成為可：朝向該 土準位置之兩侧伸縮之狀態。在此種設置狀態，例如告與 rm，兩側被固定之情況比較時，因為只有定位：標 置或，、極近傍位置之基準位置被固定，可以將該基準位

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494525 五、發明說明（5) 首先利用粗動台進行粗調整，利用制動裝置固定該粗調整 位置。利用該粗調整用來達成對目標位置近傍之概略對 準。該粗調整相當於習知之重複進行之對準中之最初之對 準，其所需要之時間可以較短。當進行粗調整時，將其粗 " 動台之粗調整位置辱定，利用被設在粗動台上之微動裝置 更進一步的進行朝向目標控制位置之微調整。經由固定粗 動台之粗調整位置，例如在粗動台之驅動使用伺服馬達之 情況時，不會有與伺服馬達之振動± 1個脈波相當之控制 位置之變化，亦不會造成以後進行微調整時之控制位置之 變化。 _ 微動裝置因為不需要大行程，可以以微小位置控制專用 之裝置構成，所以可獲得習知之可動台不能達成之高精確 之微調整。另外，因為在不會造成如上所述之控位置之變 化之狀態進行微調整，所以利用一次之微調整可以以良好 之精確度調整到目標控制位置。亦即，在本發明中，實質 上只利用1次之粗調整和1次之微調整之2階段之控制，就 可以進行極高精確度之定位，可以獲得習知技術不能達成 > 之副微米位準（例如0 · 1 // m)之精確度之對準，和晶片安 裝。另外，因為不需要如同習知之重複進行多次之對準， 只利用2階段之控制就可以迅速的達成目標精確度，所以 · 可以大幅的縮短間歇時間。 依照此種方式之本發明時，因為在粗動台之粗調整位置 被鎖定之狀態利用微動裝置進行微調整，所以可以高精確 度迅速的進行晶片和基板之對準，可以獲得習知技術不能

90112200.ptd 第8頁 五、發明說明（6) __ 達成之副微米位準之位置調正， 裝之間歇時間。 17 σ以大幅的縮短晶片安 [實施本發明之最佳形態] 下面將參照圖面用來說明本發明之較佳形能。 圖1至圖3表示本發明之—實曰^心 圖1和圖2中，晶片安裝置！具有曰曰片安裝裝置。在 在下方，利用吸著等用〜來Ϊ )持由和Λ板/持載物台5，被設 成之基板4。頭部3具備有塊部6二"^反或&液晶基板等構 工具7 (以下亦簡稱為「工具」）σ又八下端之晶片保持 頭部3被固定在可動台8，二 框架9之伺服馬達10之驅動可動台f利用被裝著在上部 之一對縱向軌道11，被押1 /σ著被固定在上部框架9 片2和基板4之位置調正=成依照Ζ軸方向進行升降。晶 升降控制，在基板4側進仃例如可以對晶片2側只進行 圍繞旋轉軸之旋轉方向 4方向之平行移動控制和 側進行平行移動控制; 向:之控制。亦可以對晶片2 ，方進行平行移動控制和旋^ ，和，晶片2側和基板4側 述之Ζ軸方向之升降控彳工制。在晶片2側，除丁上 移動控制和0方向之^ ，當要具有X、γ軸方向之平行 將上部框架9之上端壯疋4轉控制功能之情況時，例如，可以 轉控制之可動台（圖$ 2，可以進行平行移動控制和/或旋 基板保持載物台5被保拄^) 物台5之位置，可以利用1在微動褒置12上，基板保持載 用破保持在其上之基板4和微動裝置 wml 90112200.ptd 第9頁 五、發明說明（7) _____ 1 2用來進行微烟敕 含有微動台1 3，^ 4動裝置1 2在本實施態樣中其構成包 1 4。屙® :从，，°用以微小驅動該微動台1 3之壓電元件 在本實施態樣中，=，加電屢對應之微小之伸縮量。 中，對基板保持載:二3:示；f電元件14是在微動台13 控制各個壓電元杜口之四個邊，例如各配置2個，經由 基板保持載物J之施加電壓’對於微動台12 ’可以使 行移動，和利:夂〃'上所保持之基板4依照x、γ軸方向平 以進行0方 固塵電凡件1 4之驅動控制量之組合，可 14各配置2個之作旋^控制。在本實施態樣中是將壓電元件 多個。 疋亦可以是2個以外之單個或3個以上之

微動裝置1 2之料翻A】Q 具備有：X軸台丨^，田口办、被设在粗動台15上。該粗動台1 5 1 7，用來進；^，來進行Χ軸方向之移動控制；Υ轴台 行 丨J 疋褥控制。另外， 度調整穿詈f同_ 粗動口 15取好更具備有平行 可以用㈣整:板:持示』物；由調整z軸方向之傾斜度， =或=和晶片2之間之平行度。在該粗動台i5 J b 1 7、1 8被伺服馬達驅動。 可Ϊ;ΓΓ二㈣:/5之間，在本實施態樣中設有 辛哉衣置19，用來辨識上下2個方向之對準护示 降"]之：Ξ ί置19被裝著在可以進行平行移動控制：升 動，r可動台20之構成包含有圖中未顯示Ϊ 被衣著在5玄升降台之平行移動台。

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::=識裝置19分別檢測附加在晶 和附加在基板4之對準標示23。附加在晶片2之旱」:不22 ’ 標不22間之間距，和附加在 子之對準 ^ ^ ^ Γ, ,£L 〇 „ fa1 ,eL ^ A „ Λ 奘詈1 q夕夂加、η j饭0又疋成為在辨識 準於干22 99内。根據辨識裝置19所檢測到之各個對 23之資料，用來進行晶片2和基板4之位置調 正0 1 口Θ

^外，、在本實施態樣中，當進行晶片2和基板4之位置調 正$ 成為控制基板4側之位置之方式。這時，調整位置 之2測可以使用線性標度，例如玻璃線性標度。該調整位 置4欢測展置之線性標度，如圖4所示，可以安裝在粗動台 1 5 1特別是X軸台1 6和Y軸台1 7。這時，線性標度3 1、3 2最 好疋使其長度方向之中央部之基準位置被固定（固定點 3 3 )’安裝成為可以朝向該基準位置之兩側伸縮（例如熱膨 服或熱收縮）之狀態。該安裝基準點3 3最好被設定在與保 持基板4之基準位置之中心3 4對應之位置，在與該中心3 4 對應之位置，最好設置相同之線性標度3 1、3 2之標度讀取 感測器（圖中未顯示）。利用此種線性標度3 1、3 2之安裝方 法’當與線性標度之兩端被固定之情況比較時，例如即使 線性標度3 1、3 2產生熱變形，變成以基準點3 3被固定在指 定位置之狀態進行該變形，可以將該熱變形等對位置檢測 精確度之影響抑制成為小至可以忽視之程度，玎以確保高 檢測精確度。 在以上述方式構成之晶片安裝裝置1中，本發明之對準

\\326\2d.\90-〇8\90112200.Ptd 494525 五、發明說明（9) 方法以下述方式實施。 對於被保持在頭部3 θ 、 基板保持載物台5之Λ柘/0之對準標示22、和被保持在 ^ i4. 践&置1 9用來檢測兩者之位詈傯穸旦 調整，控制該基板保持載物台5側之位置用來置使=里罟。 偏移置接近〇 ，亦即使曰g 9 人 置 首先，w#卜Λ 以41^在指定之位置。 百无，根據上述之位置偏移量 ^ # „ flJ „ Λ 17、18用來進行平行移動控制和旋轉控制Λ二、 標控制位置移•，但是由= = =，控制成朝向目 在本發明中，於上述之粗調整後/ 〇 6之文化里。 定粗動台15之粗調整位置。t亥制=制動裝置用來固 意之裝置。例…以在X轴仏f可以採用習知之任 之各個設置制動裝置，用來二個Y:台17、和旋轉台18 調整後之微動台13之位置。特：：：二亦可以只固定粗 續之微調整時，因為使用有微動=貫施態樣中，當後 調整位置亦可以首先固定微動：二：5位之：置，所以在粗 利用上述，m之制動器所進行：固定可以採用 下面所述：控2法。e使用通常之飼服馬達之位置控制 中是進行積^制，但疋在積分控制肖，因為成為上述之 經常產生土1個脈波部份之振動之狀態，所以將其變更成

494525 五、發明說明（ίο) 為比例控制，可以進行制動。或是在粗調整後使伺服馬達 完全0 F F，利用該狀態進行制動。 在粗調整位置固定後，利用微動裝置1 2進行精密之微調 整。對圖3所示之配置方式之各個壓電元件1 4分別施加適 當之電壓，利用各個壓電元件1 4之伸縮動作用來微調整基 板保持載物台5、和被保持在其上之基板4之位置。 在該微調整時，因為在前階段已進行過粗調整，所以可 以進行小行程部份之位置調整，和可以構建成為使用有壓 電元件1 4之極高精確度之專用微調整裝置，所以利用一次 之微調整可以進行極高精確度之定位。而且成為以已被控 制之粗調整位置作為前提之微調整，和對於成為該前提之 粗調整位置利用位置固定用來除去發生與伺服馬達之± 1 個脈波部份相當之變動之原因，所以可以進行更高一層之 精確度之定位。其結果是只利用一次之粗調整和一次之微 調整就可以獲得習知之可動台不能達成之副微米位準（例 如0. 1 // m)之精確度之位置控制，可以大幅的提高位置控 制之精確度。 另外，因為調整次數可以減少，當與習知之重複進行多 次對準之情況比較時，可以提高位置控制之精確度，和可 以大幅縮短達到目標位置所需要之控制時間，可以大幅的 縮短晶片安裝之間歇時間。 另外，在上述之實施態樣中，微動裝置1 2只設在基板4 之位置調整側，但是亦可以設在晶片2之位置調整側，和 亦可以設在雙方。另外，在對晶片2或基板4附加對準標示

»11 90112200.ptd 第13頁 ___ _ 1 494525 五、發明說明（11) 時，可以使用印刷標示等之任何形態者。 [產業上之利用可能性] 本發明可以適用在將晶片安裝在基板之晶片安裝裝置及 該裝置之對準，可以達成高精確度之位置調正和大幅的縮 短間歇時間。因此，可以提高安裝製品之品質和提高生產 效率。 [元件編號之說明] 1 晶片安裝裝置 2 晶片 3 頭部 4 基板 5 基板保持載物台 6 塊部 7 晶片保持工具 8 ^ 20 可動台 9 上部框架 10 伺服馬達 11 軌道 12 微動裝置 13 微動台 14 壓電元件 15 粗動台 16 X轴台 17 Y軸台

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90112200.ptd 第15頁 494525 圖式簡單說明 圖1是本發明之一實施態樣之晶片安裝裝置之概略斜視 圖。 圖2是從斜下方看圖1之裝置之晶片保持工具侧之斜視 圖。 圖3是從上方看圖1之裝置之微動裝置部之平面圖。 圖4是將線性標度安裝在圖1之裝置之粗動台之一部份之 情況之斜視圖。

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Claims (1)

1. 494525 六、申請專利範圍 1. 一種晶片安裝裝詈，呈右· a Η位 曰Μ · &其k & 4 /、有·日日片保持工具，用來保持 曰曰片，和基板保持載物台，用來保持安裝 其特徵是··將晶片保持工具和基板保持載物=之至二一， 方，設在用以粗調整晶片或基板之位置之粗|力台上1 ί 7固定粗調整後之粗動台之：置之制動 衣置，以及在上4之粗動台上設置用以微 之位置之微動裝置。 正日日片或基板 2. 如申請專利範圍第i項之晶片安裝， 裝置具備有壓電元件。 /、中3彳政動 3. 如申請專利範圍第丨項之晶片安裝裝置，盆 中Ϊί板之調整位置檢測裝置 ;基=::::;:定之基準位置被固定，容許朝向 4· 一種晶片安裝裝置之對準方法，利用 識附加在晶片保持卫具所保持之晶片上之對來辨 力:f位於晶片保持工具之下方之基板保持載物：：伴：附 基板上之對準標示，對上述之晶片保持工星和：：呆持之 物台之至少一方進行平行移動控制和旋二土，保持載 該兩個對準標示之位w 旦 工制’用來校正 圍内；直特料Η · 夕里，、被收納在目標精確声 私〜口（主少一方，在粗調整晶片 攸保 將該粗動台之粗調整位^土 位置之後， 用微動裝置驅動晶片仵持匕if固定之粗動台上，利 方’糟以微調整晶片或基板之位置。㈣口之至少— 90112200.ptd m 第17頁 494525

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