(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップを吸着すると共にヒータによって加熱される押圧子を下端部に設けた押圧ヘッドと、ワークを載置してＸＹ方向へ移動する可動テーブルと、フリップチップのバンプとワークの電極との位置合わせを前記可動テーブルで行うために前記ワークと前記押圧子に保持されたフリップチップの間に前進してワーク及びフリップチップの位置認識を行う光学ユニットと、前記押圧ヘッドに加圧力を加えることによりフリップチップを前記可動テーブル上のワークへ押し付ける加圧手段と、垂直に設けた第１のガイドレールを介して前記押圧ヘッドを昇降自在に取り付けた第１のコラムと、ボンディングの際の加圧力による反力を受ける第２のコラムと、前記第２のコラムに垂直に設けた第２のガイドレールを介して昇降自在に装着され且つ前記加圧手段が装着された昇降子と、前記昇降子に設置され前記加圧手段の圧力と前記押圧ヘッドを含む前記第１のガイドレールに昇降自在に取り付けられている部分の自重とを受ける圧力センサと、前記昇降子を昇降させる昇降動手段とを備え、前記押圧ヘッドと前記昇降子は剛結されていない分離構造であって両者の間に前記圧力センサが介装されており、前記加圧力によって前記第２のコラムが変形することにより前記第１のコラムに前記加圧力の反力が作用しないようにしたことを特徴とするフリップチップのボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップをワークに押し付けてボンディングするフリップチップのボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップは回路形成面にバンプを突設したものであり、バンプを基板やチップなどのワークの電極に押し付けてボンディングする。図４は、従来のフリップチップのボンディング装置の側面図である。図中、１はＣ型のコラムであり、その上面にシリンダなどの加圧手段２が配設されている。加圧手段２から下方へ延出するロッド３の下端部に押圧子４が取り付けられている。コラム１の下面上には可動テーブル９が設けられており、その上にはフリップチップ５が搭載されたワークとしての基板６が載せられている。また機種によっては、コラム１にはフリップチップ５や基板６を観察してその位置認識を行う光学ユニット７が装着されている。
【０００３】
このものは、光学ユニット７でフリップチップ５や基板６の位置認識を行った後、加圧手段２を駆動して押圧子４を下降させ、押圧子４でフリップチップ５のバンプ８を基板６の電極（図示せず）に押し付けてボンディングするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
フリップチップ５のすべてのバンプ８は、均等な力で基板６の電極に押し付けねばならないので、フリップチップ５の下面にはきわめて高い水平面性が要求される。ところが上記従来のフリップチップのボンディング装置では、押圧子４でフリップチップ５を基板６に押し付けるときの反力Ｆのために、コラム１は鎖線で示すように変形する。このため押圧子４は傾斜し、フリップチップ５は傾斜した押圧子４で基板６に押し付けられることとなるため、すべてのバンプ８を均等な力で電極で押し付けることはできず、押し付け力のばらつきによりボンディング不良になりやすいという問題点があった。
【０００５】
さらには、コラム１は鎖線で示すように変形するため、光学ユニット７の姿勢が変化し、その結果、光学ユニット７の認識に狂いを生じ、フリップチップ５のボンディング精度が低下するという問題点があった。
【０００６】
したがって本発明は、押圧子でフリップチップを基板に押し付けるときの反力の悪影響を解消し、フリップチップのすべてのバンプを基板の電極に均等な力でボンディングできるフリップチップのボンディング装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフリップチップのボンディング装置は、フリップチップを吸着すると共にヒータによって加熱される押圧子を下端部に設けた押圧ヘッドと、ワークを載置してＸＹ方向へ移動する可動テーブルと、フリップチップのバンプとワークの電極との位置合わせを前記可動テーブルで行うために前記ワークと前記押圧子に保持されたフリップチップの間に前進してワーク及びフリップチップの位置認識を行う光学ユニットと、前記押圧ヘッドに加圧力を加えることによりフリップチップを前記可動テーブル上のワークへ押し付ける加圧手段と、垂直に設けた第１のガイドレールを介して前記押圧ヘッドを昇降自在に取り付けた第１のコラムと、ボンディングの際の加圧力による反力を受ける第２のコラムと、前記第２のコラムに垂直に設けた第２のガイドレールを介して昇降自在に装着され且つ前記加圧手段が装着された昇降子と、前記昇降子に設置され前記加圧手段の圧力と前記押圧ヘッドを含む前記第１のガイドレールに昇降自在に取り付けられている部分の自重とを受ける圧力センサと、前記昇降子を昇降させる昇降動手段とを備え、前記押圧ヘッドと前記昇降子は剛結されていない分離構造であって両者の間に前記圧力センサが介装されており、前記加圧力によって前記第２のコラムが変形することにより前記第１のコラムに前記加圧力の反力が作用しないようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記構成の本発明は、押圧ヘッドと加圧手段を互いに別体の第１のコラムと第２のコラムに支持させ、かつ加圧手段側と押圧ヘッドを剛結しない構造としているので、押圧子をフリップチップに押し付けてフリップチップを基板にボンディングする際の反力は第１のコラムには作用しない。したがってこの反力により第１のコラムが変形することはなく、押圧ヘッドの姿勢を正しく保ってフリップチップのすべてのバンプを均等な力で基板の電極に押し付けてボンディングすることができる。
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の側面図、図３は本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置のボンディング中のフリップチップと基板の拡大側面図である。
【００１０】
図１および図２において、１０は基台であり、その上面には第１のコラム１１と第２のコラム１２が互いに別体に独立して立設されている。図１に示すように、第１のコラム１１と第２のコラム１２の正面形状は門型であり、また第１のコラム１１は第２のコラム１２よりもかなり小型である。第１のコラム１１と第２のコラム１２は、鋼材などにより強固に構築されている。
【００１１】
第１のコラム１１の前面上部には左右一対の垂直な第１のガイドレール１３が設けられている。１５は押圧ヘッドであり、スライダ１４を介してガイドレール１３に上下動自在に装着されている。図１に示すように、押圧ヘッド１５の正面形状は略山形であり、その下面中央には棒状の押圧子１６が垂設されている。この押圧子１６は、下面にフリップチップ４２を保持するための吸引孔（図示せず）を有している。さらにフリップチップ４２を加熱するためのヒータを内蔵している。
【００１２】
第２のコラム１２の上面中央にはフレーム２０が立設されている。フレーム２０の前面両側部には左右一対の垂直な第２のガイドレール２１が設けられている。２３は昇降子であり、スライダ２２を介してガイドレール２１に上下動自在に装着されている。フレーム２０上にはモータ２４が設置されている。モータ２４はフレーム２０内に設けられた垂直な送りねじ２５を回転させる。昇降子２３の背面からナット体２６が後方へ延出しており、送りねじ２５はナット体２６に挿入されている。したがってモータ２４が駆動して送りねじ２５が正逆回転すると、ナット体２６は送りねじ２５に沿って上下動し、昇降子２３はガイドレール２１に沿って上下動する。すなわち、モータ２４、送りねじ２５、ナット体２６は、昇降子２３および昇降子２３に装着されたシリンダ３０（後述）の昇降動手段となっている。
【００１３】
昇降子２３の下面には加圧手段としてのシリンダ３０が装着されている。シリンダ３０のロッド３１の下端部は、押圧ヘッド１５の上面に当接している。図２に示すように、押圧ヘッド１５の上部は中空部１７になっている。図１に示すように、昇降子２３の両側部から下方へ延出する脚部２７の下部には水平板２８が装着されている。水平板２８は中空部１７内に配設されており、その上面には圧力センサ３２が設置されている。圧力センサ３２の上面の検知子３３（図２）は、押圧ヘッド１５の天井部の下面に当接している。シリンダ３０のロッド３１は常時一定の圧力で押圧ヘッド１５の上面を加圧している。従って圧力センサ３２は、このシリンダ３０からの圧力に押圧ヘッド１５や押圧子１６等ガイドレール１３に上下動自在に取り付けられている部分の自重を加えた力を測定している。以上のように、シリンダ３０と押圧ヘッド１５は非剛結構造となっており、両者の間に圧力センサ３２を介装する構造となっている。
【００１４】
基台１０上の第１のコラム１１の内側には可動テーブル４０が設置されている。可動テーブル４０上にはワークとしての基板４１が載せられている。可動テーブル４０は、基板４１をＸＹ方向へ移動させる。図３において、フリップチップ４２のバンプ４３は基板４１の電極４４（図３）にボンディングされる。
【００１５】
図１および図２において、第１のコラム１１には支持部５０が突設されており、支持部５０上には支持板５１が載置されている。支持板５１上にはシリンダ５２が設置されている。シリンダ５２のロッド５３の先端部には光学ユニット５４が保持されている。シリンダ５２のロッド５３が突没することにより、光学ユニット５４は前進後退する（矢印Ａ参照）。光学ユニット５４は基板４１と押圧子１６に保持されたフリップチップ４２の間へ突出し、基板４１及びフリップチップ４２の位置認識を行う。可動テーブル４０は、光学ユニット５４による位置認識結果に基づいて基板４１の電極４４をフリップチップ４２のバンプ４３に位置合わせする。
【００１６】
このフリップチップのボンディング装置は上記のような構成より成り、次に動作を説明する。まず、図外のトレイに収納されたフリップチップ４２を押圧子１６の下方に供給して押圧子１６でこのフリップチップ４２を吸着して保持する。次に図２に示すように光学ユニット５４を基板４１と押圧子１６に保持されたフリップチップ４２の間へ前進させ、基板４１及びフリップチップ４２を観察して両者の位置を認識し、認識が終了したならば、光学ユニット５４は後退させる。
【００１７】
次に認識結果にしたがって、可動テーブル４０を駆動して基板４１をＸ方向やＹ方向へ水平移動させてフリップチップ４２のバンプ４３を基板４１の電極４４に位置合わせする。
【００１８】
次にモータ２４を駆動して昇降子２３を下降させ、これにより押圧ヘッド１５も下降させ、フリップチップ４２を基板４１の上面に着地させる（図２において、鎖線で示す押圧子１６を参照）。フリップチップ４２が基板４１の上面に着地すると、それまで圧力センサ３２に負荷されていた力が減少するので、その圧力変化を圧力センサ３２が検出することにより、フリップチップ４２が基板４１の上面に着地したことが判明する。さらにその時点から圧力センサ３２で検出する力が所定値に減少するまでモータ２４を駆動してフリップチップ４２を基板４１へ押し付ける。これにより、バンプ４３を電極４４に強く押し付けてボンディングする（図２において鎖線で示す押圧子１６および図３を参照）。このときのフリップチップ４２を基板４１へ押し付ける力は、圧力センサ３２がフリップチップ４２の着地を検出する前の検出値と所定値との差に相当する。なおこの場合、押圧子１６はヒータ（図外）により高温度に加熱されており、その伝熱によりバンプ４３は電極４４にボンディングされる。
【００１９】
このように押圧子１６でフリップチップ４２を基板４１に押し付けると、押圧ヘッド１５はその反力Ｆ１（図２）を受ける。そしてこの反力Ｆ１は２次反力Ｆ２として昇降子２３へ伝達され、この２次反力Ｆ２の作用により第２のコラム１２は図２において鎖線で示すように変形する。このように反力Ｆ１は第２のコラム１２が鎖線で示すように変形しながら負担し、第１のコラム１１には反力Ｆ１は作用しない。したがって押圧ヘッド１５は垂直な姿勢を保持し、押圧子１６のフラットな下面でフリップチップ４２の上面前面を押圧して、すべてのバンプ４３を電極４４に均等な力でボンディングすることができる。
【００２０】
また第１のコラム１１は変形しないので、このボンディング装置を長期間使用しても光学ユニット５４の姿勢が変化することもなく、光学ユニット５４で信頼性の高い画像データを入手することができる。また押圧ヘッド１５と昇降子２３は剛結されていない分離構造となっており、かつ両者の間に圧力センサ３２を介装する構造となっているので、昇降子２３側のシリンダ３０により押圧ヘッド１５に加えられる加圧力を圧力センサ３２により的確に測定しながらボンディング作業を行うことができる。なおこの実施の形態では、モータ２４、シリンダ３０、光学ユニット５４などの制御系の説明は省略している。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、押圧ヘッドと加圧手段を互いに別体の第１のコラムと第２のコラムに支持させ、かつ加圧手段側と押圧ヘッドを剛結しない構造としているので、押圧子をフリップチップに押し付けてフリップチップを基板にボンディングする際の反力は第１のコラムには作用しない。したがってこの反力により第１のコラムが変形することはなく、押圧ヘッドの姿勢を正しく保ってフリップチップのすべてのバンプを均等な力で基板の電極に押し付けてボンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の正面図
【図２】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置の側面図
【図３】本発明の一実施の形態のフリップチップのボンディング装置のボンディング中のフリップチップと基板の拡大側面図
【図４】従来のフリップチップのボンディング装置の側面図
【符号の説明】
１１  第１のコラム
１２  第２のコラム
１５  押圧ヘッド
１６  押圧子
２３  昇降子
２４  モータ
３０  シリンダ（加圧手段）
３２  圧力センサ
４０  可動テーブル
４１  基板
４２  フリップチップ
４３  バンプ
４４  電極
５４  光学ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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