WO2022013995A1

WO2022013995A1 - 実装装置

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Publication number: WO2022013995A1
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Inventors: アレクサンダージャンギーロブ; 耕平瀬山
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Abstract

半導体チップ（１００）が配置された基板（１０４）を保持するボンディングステージ（２０）と、基台（２１）と、半導体チップ（１００）を基板（１０４）に押圧する押圧ツール（１６）が取付けられた実装ヘッド（１７）と、基台（２１）に設けられ、カバーフィルム（１１０）をボンディングステージ（２０）に沿って移動させて基板（１０４）に押圧される半導体チップ（１００）と押圧ツール（１６）との間にカバーフィルム（１１０）を配置するフィルム配置機構（３０）と、を備え、フィルム配置機構（３０）は、カバーフィルム（１１０）をガイドするとともにボンディングステージ（２０）に対する高さを規定するフィルムガイド（４０）と、スプリング（５６）を介してフィルムガイド（４０）に接続され、フィルムガイド（４０）をボンディングステージ（２０）に対して昇降させる昇降機構（５０）と、を含む。

Description

実装装置

　本発明は、接着材料を介して半導体チップを基板または他の半導体チップである被実装体に実装する実装装置の構造に関する。

　従来から、半導体チップを、ワイヤを介することなく、基板または他の半導体チップである被実装体に実装するフリップチップボンダ技術が広く知られている。フリップチップボンダでは、予め、被実装体に熱硬化性樹脂からなる接着材料を塗布しておき、押圧ツールによって半導体チップを昇温及び押圧して電極上のはんだを溶融させると共に被実装体の上の接着材料を硬化させた後、押圧ツールを冷却してはんだを固化させて基板に半導体チップを接合する。この場合、押圧ツールで半導体チップを昇温および加圧する際に、半導体チップで押し出された接着材料が、上方に這い上がり、実装ヘッドに付着することがあった。

　こうした接着材料の押圧ツールへの付着を防止するために、押圧ツールの底面を、フィルム部材（カバーフィルム）で覆った実装装置が開示されている。例えば、特許文献１には、ボンディングステージの上に基板と半導体チップからなるワークを載置した後、樹脂フィルムを水平方向に移動させてワークと接合ツールとの間に樹脂フィルムを介在させ、その後、樹脂フィルムの上から接合ツールで半導体チップを押圧すると共に、加熱、超音波振動させてバンプと電極とを接合すると共に、接着材で半導体チップを基板の上に固定する装置が提案されている。

特開２００４－１６５５３６号公報

　ところで、特許文献１に記載された装置のように、押圧ツールと半導体チップとの間にカバーフィルムを介在させた状態で、樹脂フィルムの上から接合ツールで半導体チップを押圧、加熱する場合、ワークを吸着固定するボンディングステージとカバーフィルムとが平行に配置されていないと、接合ツールで半導体チップを押圧、加熱した際に、半導体チップで押し出された接着材料が、偏って這い上がることや、実装時に静電気が発生する場合がある。このため、このような装置では、ボンディングステージとカバーフィルムとの平行度が要求される。

　一方、ボンディングステージはヒータで加熱されることから、ボンディングステージの熱膨張によってボンディングステージとカバーフィルムの平行度が保てない場合がある。

　そこで、本発明は、押圧ツールと半導体チップとの間にカバーフィルムを介在させて被実装体に半導体チップを押圧する実装装置において、ボンディングステージとカバーフィルムの平行度を確保することを目的とする。

　本発明の実装装置は被実装体に配置された半導体チップを押圧する実装装置であって、半導体チップが配置された被実装体を保持するボンディングステージと、ボンディングステージを支える基台と、被実装体に対して接離方向に移動して、半導体チップを被実装体に押圧する押圧ツールが先端に取付けられた実装ヘッドと、基台に設けられ、カバーフィルムをボンディングステージに沿って移動させて半導体チップと押圧ツールとの間にカバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、を備え、フィルム配置機構は、カバーフィルムをガイドし、ボンディングステージに接触する接触部を有してカバーフィルムのボンディングステージに対する高さを規定するフィルムガイドと、弾性部材を介してフィルムガイドに接続され、フィルムガイドをボンディングステージに対して昇降させる昇降機構と、を含むこと、を特徴とする。

　このように、昇降機構でフィルムガイドの高さを調節してボンディングステージとカバーフィルムとの平行度を確保することができる。

　本発明の実装装置において、フィルムガイドと昇降機構とは、ボンディングステージを挟んでボンディングステージの両側にそれぞれ設けられてもよい。

　このように、ボンディングステージの両側でボンディングステージに対するカバーフィルムの高さを調整するので、ボンディングステージとカバーフィルムとの平行度を確保することができる。

　本発明の実装装置において、フィルム配置機構は、ボンディングステージを挟んでボンディングステージの両側にそれぞれ設けられたフィルムガイドの間を連結する連結部材を備えてもよい。

　これにより、両側のフィルムガイドの高さのズレを無くし、ボンディングステージとカバーフィルムとの平行度を確保することができる。

　本発明の実装装置において、昇降機構は、基台に設けられて上下方向に延びるガイドレールと、ガイドレールにガイドされて上下方向に移動するスライダと、一端がスライダに対して弾性部材を介して所定上下幅だけ上下方向に相対移動可能に取付けられ、他端にフィルムガイドが取付けられる接続部材と、を含み、スライダは、フィルムガイドの接触部がボンディングステージの上面に接した際に、弾性部材と接続部材とを介してフィルムガイドをボンディングステージの上面に押圧してもよい。

　このように、弾性部材の付勢力でボンディングステージの上にフィルムガイドを押圧するので、ボンディングステージの表面に対するフィルムガイドの高さを一定にすることができ、ボンディングステージとカバーフィルムとの平行度を確保することができる。

　本発明の実装装置において、フィルム配置機構は、ボンディングステージを挟んでボンディングステージの両側の基台に設けられ、カバーフィルムが掛け渡される一対のローラを含み、順次、新たなカバーフィルムを送りだすフィルム送り出し機構を含み、フィルム送り出し機構は、各ローラを支持する各ベースを含み、昇降機構の各ガイドレールは各ベースに取付けられてもよい。

　このように、昇降機構がフィルム送り出し機構のベースに取付けられているので、昇降機構とフィルムガイドとがフィルム送り出し機構と共にボンディングステージに対して水平方向に移動することができる。

　本発明の実装装置において、フィルム配置機構は、ボンディングステージの一方側に設けられた一方側フィルムガイド及び一方側昇降機構と、ボンディングステージの他方側に設けられた他方側フィルムガイド及び他方側昇降機構と、を含み、一方側昇降機構は、一方側の基台に設けられて上下方向に延びる一方側ガイドレールと、一方側ガイドレールにガイドされて上下方向に移動するスライダと、一端がスライダに対して弾性部材を介して所定上下幅だけ上下方向に相対移動可能に取付けられ、他端に一方側フィルムガイドが取付けられる接続部材と、を含み、他方側昇降機構は、他方側の基台に設けられて上下方向に延びて他方側フィルムガイドを上下方向にガイドする他方側ガイドレールを含み、フィルム配置機構は、一方側フィルムガイドと他方側フィルムガイドとを連結する連結部材を備え、スライダは、一方側フィルムガイドの接触部と他方側フィルムガイドの接触部とがボンディングステージの上面に接した際に、弾性部材と接続部材とを介して一方側フィルムガイドの接触部をボンディングステージの上面に押圧すると共に、連結部材を介して他方側フィルムガイドの接触部をボンディングステージの上に押圧してもよい。

　このように、一方側に配置されたスライダによって一方側フィルムガイドと他方側フィルムガイドとを昇降させるので、簡便な構成でボンディングステージとカバーフィルムとの平行度を確保することができる。

　本発明の実装装置において、フィルム配置機構は、ボンディングステージを挟んでボンディングステージの両側の基台に設けられ、カバーフィルムが掛け渡される一対のローラを含み、順次、新たなカバーフィルムを送りだすフィルム送り出し機構を含み、フィルム送り出し機構は、各ローラを支持するベースをそれぞれ含み、一方側ガイドレールは一方側のベースに取付けられており、他方側ガイドレールは他方側のベースに取付けられてもよい。

　本発明の実装装置において、接続部材は、上フランジと、上フランジと対向する下フランジと、上フランジと下フランジとの間を接続するウェブとで構成される溝形断面部材で、上フランジと下フランジとの間で上下方向に延びるスライダガイドを備え、スライダは、スライダガイドにガイドされて上フランジと下フランジとの間で接続部材に対して上下方向に相対移動可能であり、弾性部材は、スライダの下端と下フランジの上面との間に設けられてもよい。

　これにより、簡便な構成でスライダが上昇する際にフィルムガイドはスライダと共に上昇し、スライダが下降してフィルムガイドがボンディングステージの上に接した際に弾性部材の付勢力でフィルムガイドをボンディングステージの上に押圧することができる。

　本発明の実装装置において、フィルム配置機構は、フィルム送り出し機構をボンディングステージに対して水平方向に移動させる移動機構を含んでもよい。

　これにより、フィルム送り出し機構と昇降機構とフィルムガイドとを一体にしてボンディングステージに対して水平方向に移動させることができる。

　押圧ツールと半導体チップとの間にカバーフィルムを介在させて被実装体に半導体チップを押圧する実装装置において、ボンディングステージとカバーフィルムの平行度を確保できる。

実施形態の実装装置の構成を示す概略立面図である。実施形態の実装装置の構成を示す概略平面図である。実施形態の実装装置の一方側の構成を示す立面図で、図２に示すＡ－Ａ矢視である。実施形態の実装装置の一方側の構成を示す平面図である。実施形態の実装装置の昇降機構でフィルムガイドを下降させてボンディングステージの上面に当接させた状態を示す立面図で、図２に示すＡ－Ａ矢視である。図５に示す状態で実装ヘッドを下降させて半導体チップを基板に実装している状態を示す立面図で、図２に示すＡ－Ａ矢視である。他の実施形態の実装装置の構成を示す立面図である。

　以下、図面を参照しながら実施形態の実装装置１０について説明する。実装装置１０は、被実装体である基板１０４の上に複数の半導体チップ１００を実装することで半導体装置を製造する装置である。

　図１、図２に示す様に、実装装置１０は、ボンディングステージ２０と、基台２１と、実装ヘッド１７と、フィルム配置機構３０と、これら各部の移動を制御する制御部８０と、を有している。以下の説明では、カバーフィルム１１０の延びる方向をＸ方向、水平面でＸ方向と直角方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。また、後で説明する巻き取りローラ６３ｂが設けられている側を一方側、送り出しローラ６３ａが設けられている側を他方側として説明する。

　ボンディングステージ２０は、上面に基板１０４を保持するステージである。このボンディングステージ２０には、例えば、基板１０４を吸引保持する吸引孔（図示せず）や、基板１０４を加熱するためのヒータ（図示せず）などが設けられている。このボンディングステージ２０は、基台２１によって支えられている。

　実装ヘッド１７は、ボンディングステージ２０と対向して設けられており、本体１１と、本体１１の下側に取付けられた断熱ブロック１２と、断熱ブロック１２の下側に取付けらたれヒータ１４と、ヒータ１４の下側に取付けらたれ押圧ツール１６とで構成されている。

　本体１１は、内部に設けられた駆動機構によりボンディングステージ２０の上に吸着された基板１０４に対する接離方向である上下方向に移動可能であると共に、基板１０４に対して水平方向にも移動可能となっている。

　断熱ブロック１２は、本体１１とヒータ１４との間に挟まれて、ヒータ１４の熱が本体１１に伝わるのを防止するセラミックス製の板状部材である。ヒータ１４は、窒化アルミ等のセラミックスの内部に白金或いはタングステン等で構成された発熱抵抗体を埋め込んだものである。

　ヒータ１４の上面には、図１の紙面に垂直方向に延びる２つの冷却溝１５が設けられている。また、断熱ブロック１２には、側面からＬ字型に延びて側面とヒータ１４に設けられた冷却溝１５とを連通する空気流路１３が設けられている。ヒータ１４は、制御部８０から電力が入力されると発熱抵抗体が発熱して温度が上昇し、ヒータ１４の下側に取付けられている押圧ツール１６を加熱する。また、ファン１９からの空気を断熱ブロック１２の空気流路１３に流すとヒータ１４が冷却され、これにより、押圧ツール１６が冷却される。

　押圧ツール１６は、上面の大きさがヒータ１４と略同一の大きさで、下側に半導体チップ１００の吸着及び押圧を行う突部１６ａが設けられている。突部１６ａの大きさは半導体チップ１００の大きさと略同一である。押圧ツール１６はセラミックス製である。押圧ツール１６には、半導体チップ１００を吸引保持するための吸引孔１８が形成されている。この吸引孔１８は、ヒータ１４、断熱ブロック１２を貫通して本体１１から図示しない吸引ポンプに連通されており、当該吸引ポンプによって発生する負圧により、半導体チップ１００が、押圧ツール１６の突部１６ａの下面に吸引保持される。

　実装装置１０の基台２１には、半導体チップ１００を実装する際に、半導体チップ１００と押圧ツール１６との間にカバーフィルム１１０を介在させるフィルム配置機構３０が設置されている。カバーフィルム１１０の素材としては、耐熱性に優れ、接着材料１０８の剥離性が高い素材が適している。したがって、カバーフィルム１１０の素材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を用いることができる。

　フィルム配置機構３０は、フィルムガイド４０と、連結部材４６と、昇降機構５０と、フィルム送り出し機構６０と、移動機構７０と、を含んでいる。

　フィルム送り出し機構６０は、帯状のカバーフィルム１１０を順次、基板１０４の上方に送り出しする。ボンディングステージ２０の他方側に設けられた送り出しローラ６３ａおよび一方側に設けられた巻き取りローラ６３ｂ（以下、送り出しローラ６３ａ／巻き取りローラ６３ｂを区別しない場合は、単に「フィードローラ６３」と呼ぶ）を有している。カバーフィルム１１０は、この一対のフィードローラ６３の間に掛け渡されている。送り出しローラ６３ａが、所定の送り出し方向（図１における矢印９１の方向）に回転することで、新たなカバーフィルム１１０が、順次、送り出しされる。また、送り出しローラ６３ａと連動して巻き取りローラ６３ｂが、送り出しローラ６３ａと同方向に回転することで、使用済みのカバーフィルム１１０が、巻き取りローラ６３ｂに巻き取られて回収される。送り出しローラ６３ａと巻き取りローラ６３ｂとはそれぞれ図示しない駆動モータで駆動される。なお、送り出しローラ６３ａはモータで駆動されず巻き取りローラ６３ｂの回転に伴い従動する従動ローラであってもよい。

　送り出しローラ６３ａと、巻き取りローラ６３ｂとの支持構造６５は同一で、両者はボンディングステージ２０を挟んで対称になっている点のみが異なっている。また、昇降機構５０と、フィルムガイド４０と、移動機構７０とは、ボンディングステージ２０の一方側と他方側とにそれぞれ設けられており、両者は、ボンディングステージ２０を挟んで対称になっている点のみが異なっている。そこで、以下、ボンディングステージ２０の一方側に配置された巻き取りローラ６３ｂの支持構造６５と、昇降機構５０と、フィルムガイド４０と、移動機構７０と、について説明する。

　図３、図４に示す様に、巻き取りローラ６３ｂの支持構造６５は、ベース６１と、フレーム６２とで構成されている。ベース６１は、ボンディングステージ２０の一方側の基台２１の上面に設けられてＹ方向に延びるレール７１の上にＹ方向に移動可能に取付けられている。フレーム６２は、ベース６１の上に取付けられた４本の柱と各柱の上部を接続する４本の梁で構成されている。Ｘ方向に延びる対向する２本の梁には、巻き取りローラ６３ｂのシャフト６４が回転自在に取付けられている。

　フィルム送り出し機構６０の巻き取りローラ６３ｂを支持するベース６１には、昇降機構５０が取付けられており、昇降機構５０にはフィルムガイド４０が接続されている。フィルムガイド４０は、カバーフィルム１１０のボンディングステージ２０に対する高さを規定し、昇降機構５０は、フィルムガイド４０をボンディングステージ２０に対して昇降させる。

　昇降機構５０は、ガイドレール５１と、スライダ５４と、接続部材５５と、スプリング５６と、Ｚ方向アクチュエータ５８とで構成されている。スプリング５６は、弾性部材の一例であるがこれに限らず板バネ、ゴム、スポンジ等の弾性部材を用いることができる。

　ガイドレール５１は、フィルム送り出し機構６０のベース６１の上面に上下方向に延びるように取り付けられている。スライダ５４は、本体部５２と、アーム部５３とで構成されている。本体部５２は、中央に設けられた穴５２ａがガイドレール５１に嵌まり込み、ガイドレール５１に沿って上下方向に移動可能である。また、本体部５２の下端には、ベース６１の上に取付けられたＺ方向アクチュエータ５８の先端が接続されており、本体部５２はＺ方向アクチュエータ５８によって上下方向に駆動される。アーム部５３は、一端が本体部５２に接続され、他端に設けられた穴５３ａが後で説明する接続部材５５のスライダガイド５７に嵌まり込み、スライダガイド５７に対して上下方向に移動可能に接続されている。

　接続部材５５は、板状の上フランジ５５ａと、上フランジ５５ａと対向する板状の下フランジ５５ｂと、上フランジ５５ａと下フランジ５５ｂとの間を上下方向に接続する板状のウェブ５５ｃとで構成される溝形断面部材である。上フランジ５５ａと下フランジ５５ｂとの間には、上下方向に延びるスライダガイド５７が設けられている。スライダ５４のアーム部５３は、穴５３ａがスライダガイド５７に嵌まり込み、スライダガイド５７にガイドされて上フランジ５５ａと下フランジ５５ｂとの間で接続部材５５に対して上下方向に相対移動可能に接続されている。

　つまり、スライダ５４のアーム部５３は、接続部材５５の上フランジ５５ａの下面と下フランジ５５ｂの上面との間の所定上下幅だけ接続部材５５に対して上下方向に相対移動可能に取付けられている。換言すれば、接続部材５５は、上フランジ５５ａの下面と下フランジ５５ｂの上面との間の所定上下幅だけスライダ５４のアーム部５３に対して上下方向に相対移動可能に取付けられている。

　接続部材５５の下フランジ５５ｂの上面とスライダ５４のアーム部５３の下面との間には、スプリング５６が取付けられている。スプリング５６は、スライダ５４のアーム部５３の上面が上フランジ５５ａの下面に接するようにアーム部５３を上方向に向かって付勢する。

　フィルムガイド４０は、接続部材５５のウェブ５５ｃのボンディングステージ２０の側の面に接続されている。フィルムガイド４０は、基体部４１と、下ガイドローラ４２と、上ガイドローラ４３と、ストッパ４４とで構成されている。

　基体部４１は、ウェブ５５ｃに接続されてボンディングステージ２０の上面でカバーフィルム１１０の側端に沿ってボンディングステージ２０に向かって延びる長手部材である。下ガイドローラ４２は、基体部４１のボンディングステージ２０の側の先端部の側面に取付けられて、基体部４１からカバーフィルム１１０の延びる方向と直角方向にカバーフィルム１１０に向かって延び、下側にカバーフィルム１１０が巻きかけられる円柱状の回転体である。上ガイドローラ４３は、下ガイドローラ４２の一方側に配置されている。上ガイドローラ４３は、基体部４１の側面に取付けられて基体部４１からカバーフィルム１１０の延びる方向と直角方向にカバーフィルム１１０に向かって延び、上側にカバーフィルム１１０が巻きかけられる円柱状の回転体である。

　ストッパ４４は、基体部４１の下端面に取付けられて基体部４１からＹ方向マイナス側に向かって延びる板状部材である。ストッパ４４は、下端がボンディングステージ２０の一方側の上面に当接する位置に配置されており、ボンディングステージ２０の上面に接触する接触部を構成する。ストッパ４４の高さは、ストッパ４４の下端がボンディングステージ２０の上面に当接した際に、カバーフィルム１１０の下面の高さが基板１０４の上に仮圧着された半導体チップ１００の上面に接する高さとなっている。

　一方側のフィルムガイド４０の基体部４１の先端と、他方側のフィルムガイド４０の基体部４１の先端とは、連結部材４６で接続されている。連結部材４６は、ボンディングステージ２０の上面でカバーフィルム１１０の側端に沿ってＸ方向に延びる長手部材である。なお、他方側のフィルムガイド４０は一方側のフィルムガイド４０とボンディングステージ２０に対して対称形状となっている点以外は一方側と同一構造である。

　図１，２に示す様に、一方側のフィルムガイド４０の上ガイドローラ４３に巻きかけられたカバーフィルム１１０は、一方側に配置された巻き取りローラ６３ｂに向かって延び、巻き取りローラ６３ｂに巻き取られる。また、一方側のフィルムガイド４０の下ガイドローラ４２に巻きかけられたカバーフィルム１１０は、他方側に延び、他方側に配置されたフィルムガイド４０の下ガイドローラ４２の下側に巻きかけられた後、他方側に配置されたフィルムガイド４０の上ガイドローラ４３の上側に巻きかけられて送り出しローラ６３ａに向かって延びる。

　このように、他方側の送り出しローラ６３ａと一方側の巻き取りローラ６３ｂとの間に掛け渡されたカバーフィルム１１０は、ボンディングステージ２０の両側に配置された２つのフィルムガイド４０の下ガイドローラ４２と上ガイドローラ４３とにそれぞれ巻きかけられている。そして、カバーフィルム１１０は、両側の下ガイドローラ４２によってボンディングステージ２０からの高さが規定されている。

　図３に戻って、移動機構７０は、ボンディングステージ２０の一方側の基台２１の上面に設けられたレール７１と、基台２１の上に設けられてレール７１にガイドされるフィルム送り出し機構６０のベース６１をＹ方向に駆動するＹ方向アクチュエータ７２とで構成されている。Ｙ方向アクチュエータ７２は、フィルム送り出し機構６０の巻き取りローラ６３ｂと、昇降機構５０とが接続されたベース６１をＹ方向（図２における矢印９２の方向）に移動させるので、フィルム送り出し機構６０の巻き取りローラ６３ｂと、昇降機構５０と、昇降機構５０に接続されたフィルムガイド４０と、を一体にしてＹ方向に移動する。

　以上、ボンディングステージ２０の一方側に配置された巻き取りローラ６３ｂの支持構造６５と、昇降機構５０と、フィルムガイド４０と、移動機構７０と、について説明した。ボンディングステージ２０の他方側に配置される送り出しローラ６３ａの支持構造６５と、巻き取りローラ６３ｂの支持構造６５と、昇降機構５０と、フィルムガイド４０と、移動機構７０とは、ボンディングステージ２０に対して対称形状となっている点以外は、一方側と同一構造なので、説明は省略する。

　制御部８０は、実装ヘッド１７の本体１１と、ヒータ１４と、ファン１９と、昇降機構５０のＺ方向アクチュエータ５８と、フィルム送り出し機構６０の図示しない駆動モータと、移動機構７０のＹ方向アクチュエータ７２と、ボンディングステージ２０とに接続されて、実装ヘッド１７の移動と、昇降機構５０のスライダ５４のＺ方向の移動と、フィードローラ６３の回転と、ベース６１のＹ方向の移動とを制御すると共に、ヒータ１４とファン１９によって押圧ツール１６の温度を制御する。制御部８０は、例えば、各種演算を行うＣＰＵと、各種データおよびプログラムを記憶するメモリと、を備えている。制御部８０には、各種センサでの検知結果が入力されており、制御部８０は、この検知結果に応じて、各部の駆動制御及び温度制御を行う。

　次に、次に図３から図６を参照して実施形態の実装装置１０の動作について説明する。実装装置１０は、フリップチップボンダ技術で、基板１０４に半導体チップ１００を実装する。具体的には、実装装置１０は、図１に示すように、半導体チップ１００の底面に形成されたバンプ１０２と呼ばれる導電性材料からなる突起を基板１０４の表面に形成された電極１０５に接合することで、半導体チップ１００を基板１０４に電気的に接続する。

　図２に示す様に、基板１０４には、半導体チップ１００のバンプ１０２と電気的に接続される電極１０５が複数形成されて半導体チップ１００が実装される実装区画１０６が規定されている。各実装区画１０６には、あらかじめ、絶縁性の熱硬化性樹脂である接着材料１０８が塗布されている。

　実装装置１０の制御部８０は、実装ヘッド１７の先端の押圧ツール１６に半導体チップ１００を吸着保持させ、実装ヘッド１７を下降させて実装区画１０６の接着材料１０８の上に押しあてて、接着材料１０８の上に半導体チップ１００を仮圧着する。仮圧着の際、カバーフィルム１１０は、移動機構７０により実装区画１０６から水平方向に離間した位置に退避している。

　仮圧着の後、制御部８０は、移動機構７０を駆動して、カバーフィルム１１０を水平方向に移動させ、図３に示すように、仮圧着した半導体チップ１００の真上であって、当該半導体チップ１００と押圧ツール１６との間の位置にカバーフィルム１１０を移動させる。この際、カバーフィルム１１０の高さは、フィルムガイド４０の下ガイドローラ４２によって規定されている。カバーフィルム１１０の高さは、半導体チップ１００の上面と押圧ツール１６との中間となっている。

　この際、図３に示す様にフィルムガイド４０のストッパ４４の下端とボンディングステージ２０の上面との間には、高さΔｈ１のすき間が開いている。また、昇降機構５０のスライダ５４のアーム部５３は、スプリング５６に付勢されて、接続部材５５の上フランジ５５ａの下面に接しており、アーム部５３の下面と接続部材５５の下フランジ５５ｂとの間には高さΔｈ０のすき間が開いている。また、スプリング５６の長さは、Δｈ０となっている。

　図５に示す様に、制御部８０は、昇降機構５０のＺ方向アクチュエータ５８を動作させてスライダ５４の本体部５２を矢印９３のように下降させる。すると、それにつれてアーム部５３とフィルムガイド４０も図５の矢印９４のように下降する。そして、図３に示す状態からスライダ５４が高さΔｈ１だけ下降すると図５に示す様にフィルムガイド４０のストッパ４４の下端がボンディングステージ２０に当接する。この際、カバーフィルム１１０の下面は、仮圧着した半導体チップ１００の上面に接する高さとなっている。

　その後、制御部８０は、Ｚ方向アクチュエータ５８によりスライダ５４を更に高さΔｈ２だけ下降させる。これにより、スプリング５６が高さΔｈ２だけ圧縮され、スライダ５４のアーム部５３の上面と接続部材５５の上フランジ５５ａの下面との間には、高さΔｈ２のすき間ができる。そして、スプリング５６が圧縮されることによる反力により、フィルムガイド４０のストッパ４４はボンディングステージ２０の上に押圧される。この押圧力によりフィルムガイド４０のボンディングステージ２０に対する高さが一定に保持される。

　制御部８０は、他方側に配置された昇降機構５０のＺ方向アクチュエータ５８も一方側に配置された昇降機構５０のＺ方向アクチュエータ５８と同様に動作させ、他方側のフィルムガイド４０のストッパ４４をボンディングステージ２０の上面に押圧する。これにより、他方側のフィルムガイド４０のボンディングステージ２０に対する高さは一方側のフィルムガイド４０のボンディングステージ２０に対する高さと同一となる。これにより、カバーフィルム１１０とボンディングステージ２０との平行度を確保することができる。このため、図２に示す様に、カバーフィルム１１０が長手方向にわたって複数の半導体チップ１００の上面に被さる場合でも、各半導体チップ１００の上面にぴったりと接するようにすることができる。

　次に、図６の矢印９７に示すように、制御部８０は、実装ヘッド１７を下降させて先端の押圧ツール１６の突部１６ａでカバーフィルム１１０の上側から半導体チップ１００を押圧する。押圧により、接着材料１０８は、半導体チップ１００の周囲にはみ出し、一部の接着材料１０８は半導体チップ１００の側面を這い上がり、カバーフィルム１１０の下面に達する。また、押圧により、半導体チップ１００に形成されたバンプ１０２が基板１０４の電極１０５に接する。先に述べたように、カバーフィルム１１０とボンディングステージ２０の上面との平行度が確保されているので、カバーフィルム１１０が半導体チップ１００の上面にぴったりと接しており、半導体チップ１００で押し出された接着材料１０８が、偏って這い上がることや、実装時に静電気が発生することを抑制できる。

　そして、制御部８０は、ヒータ１４への電力の供給を開始してヒータ１４により押圧ツール１６を昇温させる。押圧ツール１６の温度が上昇すると、熱により半導体チップ１００が加熱され、接着材料１０８が軟化する。更に温度を上昇させてバンプ１０２の溶融温度以上となると半導体チップ１００のバンプ１０２が溶融する。そして、温度が接着材料１０８の硬化温度まで上昇すると接着材料１０８が熱硬化を開始する。

　その後、制御部８０は、図１に示すファン１９を始動して断熱ブロック１２の空気流路１３に冷却空気を流して押圧ツール１６を冷却する。これにより、溶融していたバンプ１０２が硬化し、基板１０４の電極１０５との接合が完了する。また、熱硬化した接着材料１０８の温度も低下し、図６に示す状態となって実装が終了する。実装が終了したら制御部８０は実装ヘッド１７を上昇させる。

　制御部８０は、実装ヘッド１７を上昇させたら、一方側と他方側との昇降機構５０のＺ方向アクチュエータ５８によりスライダ５４を上昇させる。スライダ５４が図６に示す高さΔｈ２だけ上昇するとスライダ５４のアーム部５３の上面が接続部材５５の上フランジ５５ａの下面に当接する。そして、更にスライダ５４を上昇させると、接続部材５５とフィルムガイド４０とはスライダ５４の上昇と共に上昇し、これに伴ってカバーフィルム１１０も上昇し、図３に示す高さに戻る。制御部８０は、カバーフィルム１１０を図３に示す高さまで上昇させたら移動機構７０によってカバーフィルム１１０を次に半導体チップ１００が仮圧着される次の実装区画１０６から水平方向に離間した位置に退避させる。

　以上、説明したように、実施形態の実装装置１０は、ボンディングステージ２０の両側にそれぞれ配置した各昇降機構５０で両側のフィルムガイド４０の高さを調節してボンディングステージ２０とカバーフィルム１１０との平行度を確保することができ、カバーフィルム１１０を半導体チップ１００の上面にぴったりと接しさせることができる。このため、半導体チップ１００を実装する際に、半導体チップ１００で押し出された接着材料１０８が、偏って這い上がることや、実装時に静電気が発生することを抑制することができる。

　また、実施形態の実装装置１０では、両側のフィルムガイド４０を連結部材４６で接続しているので、両側のフィルムガイド４０の高さのズレを無くし、ボンディングステージ２０とカバーフィルム１１０との平行度を確保することができる。更に、実施形態の実装装置１０は、スプリング５６の力でボンディングステージ２０の上にフィルムガイド４０を押圧するので、ボンディングステージ２０の表面に対するフィルムガイド４０の高さを一定にすることができ、ボンディングステージ２０とカバーフィルム１１０との平行度を確保することができる。

　次に図７を参照しながら他の実施形態の実装装置２００について説明する。実装装置２００のフィルム配置機構２３０は、一方側に設けられるフィルムガイド４０と、昇降機構５０と、移動機構７０と、他方側の送り出しローラ６３ａと一方側の巻き取りローラ６３ｂとを含むフィルム送り出し機構６０と、他方側に設けられる他方側昇降機構３５０と、他方側フィルムガイド３４０とで構成されている。フィルム送り出し機構６０と、一方側に設けられるフィルムガイド４０と、昇降機構５０と、移動機構７０との構成は、先に図１から図６を参照して説明した実装装置１０と同一であるから説明は省略する。

　他方側に設けられている他方側昇降機構３５０は、Ｚ方向アクチュエータ５８とスライダ５４と接続部材５５とを含まず、他方側ガイドレール３５１のみで構成される。他方側ガイドレール３５１は他方側のベース６１の上に取付けられて上下方向に延びて他方側フィルムガイド３４０を上下方向にガイドする。他方側フィルムガイド３４０は、連結部材４６で一方側のフィルムガイド４０と接続されており、一方側のフィルムガイド４０に従動して上下方向に移動する。また、他方側フィルムガイド３４０は、一方側のフィルムガイド４０と同様、基体部３４１と、下ガイドローラ３４２と、上ガイドローラ３４３と、ストッパ３４４とを含んでいる。基体部３４１は、他方側の端部に他方側ガイドレール３５１に嵌まり込む穴が設けられている点と、Ｘ方向の長さが長い点を除いて一方側のフィルムガイド４０と同一の構造であり、下ガイドローラ３４２と、上ガイドローラ３４３と、ストッパ３４４とは、それぞれ一方側の下ガイドローラ４２と、上ガイドローラ４３と、ストッパ４４と同一構造である。

　図７に示す実装装置２００は、一方側の昇降機構５０に取付けられたＺ方向アクチュエータ５８により、一方側のフィルムガイド４０と他方側フィルムガイド３４０の両方を上下に駆動するので、構造を簡便にすることができる。

　実装装置２００は、ボンディングステージ２０の両側に配置したフィルムガイド４０の高さを調節してボンディングステージ２０とカバーフィルム１１０との平行度を確保することができる。

　以上の説明では、実装装置１０，２００は、基板１０４の上に半導体チップ１００を実装するとして説明したが、これに限らず、他の半導体チップ１００の上に半導体チップ１００を実装することもできる。この場合、他の半導体チップ１００は、基板１０４と同様、被実装体を構成する。

　１０，２００　実装装置、１１　本体、１２　断熱ブロック、１３　空気流路、１４　ヒータ、１５　冷却溝、１６　押圧ツール、１６ａ　突部、１７　実装ヘッド、１８　吸引孔、１９　ファン、２０　ボンディングステージ、２１　基台、３０，２３０　フィルム配置機構、４０　フィルムガイド、４１，３４１　基体部、４２，３４２　下ガイドローラ、４３，３４３　上ガイドローラ、４４，３４４　ストッパ、４６　連結部材、５０　昇降機構、５１　ガイドレール、５２　本体部、５２ａ，５３ａ　穴、５３　アーム部、５４　スライダ、５５　接続部材、５５ａ　上フランジ、５５ｂ　下フランジ、５５ｃ　ウェブ、５６　スプリング、５７　スライダガイド、５８　Ｚ方向アクチュエータ、６０　フィルム送り出し機構、６１　ベース、６２　フレーム、６３　フィードローラ、６３ａ　送り出しローラ、６３ｂ　巻き取りローラ、６４　シャフト、６５　支持構造、７０　移動機構、７１　レール、７２　Ｙ方向アクチュエータ、８０　制御部、１００　半導体チップ、１０２　バンプ、１０４　基板、１０５　電極、１０６　実装区画、１０８　接着材料、１１０　カバーフィルム、３４０　他方側フィルムガイド、３４１　基体部、３５０　他方側昇降機構、３５１　他方側ガイドレール。

Claims

　被実装体に配置された半導体チップを押圧する実装装置であって、
　前記半導体チップが配置された前記被実装体を保持するボンディングステージと、
　前記ボンディングステージを支える基台と、
　前記被実装体に対して接離方向に移動して、前記半導体チップを前記被実装体に押圧する押圧ツールが先端に取付けられた実装ヘッドと、
　前記基台に設けられ、カバーフィルムを前記ボンディングステージに沿って移動させて前記半導体チップと前記押圧ツールとの間に前記カバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、を備え、
　前記フィルム配置機構は、
　前記カバーフィルムをガイドし、前記ボンディングステージに接触する接触部を有して前記カバーフィルムの前記ボンディングステージに対する高さを規定するフィルムガイドと、
　弾性部材を介して前記フィルムガイドに接続され、前記フィルムガイドを前記ボンディングステージに対して昇降させる昇降機構と、を含むこと、
　を特徴とする実装装置。
　請求項１に記載の実装装置であって、
　前記フィルムガイドと前記昇降機構とは、前記ボンディングステージを挟んで前記ボンディングステージの両側にそれぞれ設けられていること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項２に記載の実装装置であって、
　前記フィルム配置機構は、前記ボンディングステージを挟んで前記ボンディングステージの両側にそれぞれ設けられた前記フィルムガイドの間を連結する連結部材を備えること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項１から３のいずれか１項に記載の実装装置であって、
　前記昇降機構は、
　前記基台に設けられて上下方向に延びるガイドレールと、
　前記ガイドレールにガイドされて上下方向に移動するスライダと、
　一端が前記スライダに対して前記弾性部材を介して所定上下幅だけ上下方向に相対移動可能に取付けられ、他端に前記フィルムガイドが取付けられる接続部材と、を含み、
　前記スライダは、前記フィルムガイドの前記接触部が前記ボンディングステージの上面に接した際に、前記弾性部材と前記接続部材とを介して前記フィルムガイドを前記ボンディングステージの上面に押圧すること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項４に記載の実装装置であって、
　前記フィルム配置機構は、
　前記ボンディングステージを挟んで前記ボンディングステージの両側の前記基台に設けられ、前記カバーフィルムが掛け渡される一対のローラを含み、順次、新たな前記カバーフィルムを送りだすフィルム送り出し機構を含み、
　前記フィルム送り出し機構は、各前記ローラを支持する各ベースを含み、
　前記昇降機構の各前記ガイドレールは各前記ベースに取付けられていること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項２に記載の実装装置であって、
　前記フィルム配置機構は、
　前記ボンディングステージの一方側に設けられた一方側フィルムガイド及び一方側昇降機構と、
　前記ボンディングステージの他方側に設けられた他方側フィルムガイド及び他方側昇降機構と、を含み、
　前記一方側昇降機構は、
　一方側の前記基台に設けられて上下方向に延びる一方側ガイドレールと、
　前記一方側ガイドレールにガイドされて上下方向に移動するスライダと、
　一端が前記スライダに対して前記弾性部材を介して所定上下幅だけ上下方向に相対移動可能に取付けられ、他端に前記一方側フィルムガイドが取付けられる接続部材と、を含み、
　前記他方側昇降機構は、
　他方側の前記基台に設けられて上下方向に延びて前記他方側フィルムガイドを上下方向にガイドする他方側ガイドレールを含み、
　前記フィルム配置機構は、前記一方側フィルムガイドと前記他方側フィルムガイドとを連結する連結部材を備え、
　前記スライダは、前記一方側フィルムガイドの前記接触部と前記他方側フィルムガイドの前記接触部とが前記ボンディングステージの上面に接した際に、前記弾性部材と前記接続部材とを介して前記一方側フィルムガイドの前記接触部を前記ボンディングステージの上面に押圧すると共に、前記連結部材を介して前記他方側フィルムガイドの前記接触部を前記ボンディングステージの上に押圧すること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項６に記載の実装装置であって、
　前記フィルム配置機構は、
　前記ボンディングステージを挟んで前記ボンディングステージの両側の前記基台に設けられ、前記カバーフィルムが掛け渡される一対のローラを含み、順次、新たな前記カバーフィルムを送りだすフィルム送り出し機構を含み、
　前記フィルム送り出し機構は、各前記ローラを支持するベースをそれぞれ含み、
　前記一方側ガイドレールは一方側の前記ベースに取付けられており、前記他方側ガイドレールは他方側の前記ベースに取付けられていること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項４から７のいずれか１項に記載の実装装置であって、
　前記接続部材は、上フランジと、前記上フランジと対向する下フランジと、前記上フランジと前記下フランジとの間を接続するウェブとで構成される溝形断面部材で、
　前記上フランジと前記下フランジとの間で上下方向に延びるスライダガイドを備え、
　前記スライダは、前記スライダガイドにガイドされて前記上フランジと前記下フランジとの間で前記接続部材に対して上下方向に相対移動可能であり、
　前記弾性部材は、前記スライダの下端と前記下フランジの上面との間に設けられていること、
　を特徴とする実装装置。
　請求項５または７に記載の実装装置であって、
　前記フィルム配置機構は、前記フィルム送り出し機構を前記ボンディングステージに対して水平方向に移動させる移動機構を含むこと、
　を特徴とする実装装置。