(57)【要約】【課題】長尺な基板上に複数のチップを整列して実装する方法において、各チップの接着材の厚さを均一にし、かつ複数のチップの間で接着材の厚みのばらつきを低減する。【解決手段】基板上にチップを実装する実装方法が、（ａ）平坦なステージ上に基板を配置する工程と、（ｂ）基板のチップ実装位置がステージの表面と平行になるように、基板の表面に対して垂直な方向に基板を移動させて保持する工程と、（ｃ）チップ実装位置に接着材を塗布する工程と、（ｄ）ステージの表面に垂直な方向にチップを移動させて、接着材の上にチップを載置する工程とを含む。【選択図】図４
2014013856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にチップを実装する実装方法であって、
（ａ）平坦なステージ上に基板を配置する工程と、
（ｂ）基板のチップ実装位置がステージの表面と平行になるように、基板の表面に対して垂直な方向に基板を移動させて保持する工程と、
（ｃ）チップ実装位置に接着材を塗布する工程と、
（ｄ）ステージの表面に垂直な方向にチップを移動させて、接着材の上にチップを載置する工程と、を含むことを特徴とする実装方法。
【請求項２】
工程（ｂ）は、ステージの表面に対する基板の反り量を測定し、その測定結果に基づいて基板の移動量を決定する工程であることを特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】
工程（ｂ）は、基板を裏面から押し上げた状態で、基板を表面から押さえて保持する工程であることを特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項４】
工程（ｄ）は、一定の荷重がかかるまで、チップを接着材に押し付ける工程であることを特徴とする請求項１に記載の実装方法。
【請求項５】
工程（ｂ）〜工程（ｄ）を繰り返すことで、基板上に整列した複数のチップ実装位置にそれぞれチップを実装することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の実装方法。
【請求項６】
チップは、ＬＥＤチップである請求項１〜５のいずれかに記載の実装方法。
【請求項７】
基板上にチップを実装する実装装置であって、
基板を搭載する平坦なステージと、
ステージの表面に対する基板の反り量を測定する測定手段と、
基板のチップ実装位置がステージの表面と平行になるように、基板の表面に対して垂直な方向に基板を移動させて保持する移動手段と、
チップ実装位置に接着材を塗布する接着材供給手段と、
ステージの表面に垂直な方向にチップを移動させて、接着材の上にチップを載置するチップ実装手段と、を含むことを特徴とする実装装置。
【請求項８】
移動手段は、基板を裏面から押し上げる手段と、基板を表面から押さえて保持する手段とを含むことを特徴とする請求項７に記載の実装装置。
【請求項９】
チップ実装手段は、チップを吸着する手段であることを特徴とする請求項７に記載の実装装置。
【請求項１０】
チップ実装手段は、一定の荷重がかかるまでチップを接着材に押し付ける手段であることを特徴とする請求項７に記載の実装装置。
【請求項１１】
更に、ステージ上で基板を搬送する搬送手段を含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップの実装する実装方法および実装装置に関し、特に、照明器具等に用いられるＬＥＤモジュールにおいて、ＬＥＤチップを基板に実装する実装方法およびその実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤチップ（以下、単に「チップ」という）を基板上に直接実装して、これを光源として用いる照明器具等が開発されているが、照明輝度を向上させるために、１枚の基板上にチップを複数整列させて実装するために、長尺の基板が使用される。基板が長尺化すると、基板の加工工程等で基板の反りが大きくなる。チップを実装する際に、基板に反りがあると、基板上のチップの実装位置によっては、チップに対して基板が傾いた位置関係となり、チップと基板は傾いた状態で接合される。つまり、チップと基板間の接着材の厚みがチップ実装面内でばらつくことになり、接合厚みが大きい部分が発生する。
【０００３】
一般的に、接合厚みが大きくなると、チップの発光で発生する熱の放熱性が低下し、チップの温度が上昇し、光出力の低下等の特性の変化や、短寿命化につながる。よって、照明器具の特性を安定化させるためには、チップを基板に対して、できるだけ平行な位置関係に保った状態で、接合厚みが一定となるように実装する必要があり、従来、そのような反りのある基板に対して半導体チップ等を実装する場合、基板の反りやチップの傾きを補正して実装する方法がとられていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の実装方法では、チップと基板の傾きを補正してチップを実装しているが、基板中央部が上に凸状に反っている場合、基板を保持するステージ面と基板の間に隙間が存在するため、チップを基板に接触させて実装する際、チップ実装ツールの荷重により、基板の反りが変化し、チップと基板の平行な位置関係が崩れていた。この結果、チップと基板が傾いた状態で接合され、接合の厚みが基板内で不均一となり、チップが発光した際の放熱性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、長尺の基板上に複数のチップが整列して実装されるＬＥＤモジュールにおいて、実装される個々のＬＥＤチップの接着材の厚みを均一にし、かつ、各ＬＥＤチップ間の接着材の厚みばらつきを低減したＬＥＤチップの実装方法および実装装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基板上にチップを実装する実装方法であって、
（ａ）平坦なステージ上に基板を配置する工程と、
（ｂ）基板のチップ実装位置がステージの表面と平行になるように、基板の表面に対して垂直な方向に基板を移動させて保持する工程と、
（ｃ）チップ実装位置に接着材を塗布する工程と、
（ｄ）ステージの表面に垂直な方向にチップを移動させて、接着材の上にチップを載置する工程と、を含むことを特徴とする実装方法である。
【０００８】
また、本発明は、基板上にチップを実装する実装装置であって、
基板を搭載する平坦なステージと、
ステージの表面に対する基板の反り量を測定する測定手段と、
基板のチップ実装位置がステージの表面と平行になるように、基板の表面に対して垂直な方向に基板を移動させて保持する移動手段と、
チップ実装位置に接着材を塗布する接着材供給手段と、
ステージの表面に垂直な方向にチップを移動させて、接着材の上にチップを載置するチップ実装手段と、を含むことを特徴とする実装装置でもある。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明では、基板上に複数のチップが実装されるモジュールにおいて、各チップの接着材の厚さが均一になり、かつチップ間で接着材の厚みのばらつきを低減でき、特性の変化を防止し、長寿命のモジュールの作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＬＥＤモジュールの実装装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる基板におけるチップ実装位置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる補正ステージの中心位置の概略図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる実装方法のフローチャートである。
【図５Ａ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【図５Ｃ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【図５Ｄ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【図５Ｅ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【図５Ｆ】本発明の実施の形態にかかる実装方法の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかるチップの実装装置の概略図である。また、図２は、基板におけるチップ実装位置の概略図であり、図３は、補正ステージの中心位置の概略図である。
【００１２】
実装装置１００は、チップ１を吸着し、基板２に実装するチップ実装部１１と、基板２を保持する基板保持部２１と、基板保持部２１の上で基板２を搬送する基板搬送部３１と
を有する。これにより、基板２は基板保持部２１の上を搬送され、チップ実装部１１でチップが実装される。基板２には、例えば、ガラスエポキシ基板やガラスコンポジット基板等が用いられる。
【００１３】
実装装置１００は、また、基板２の反りを測定する基板形状測定部４１と、基板２を固定する基板固定部５１と、基板２上のチップ実装中心位置２ａに接着材６を塗布するための接着材供給部６１とを有する。これにより、基板形状測定部４１により反りが測定された基板２は、基板固定部５１で、基板２上のチップ実装中心位置２ａ（図２参照）を中心に幅方向の基板両側が押えられ、接着材供給部６１で基板２上のチップ実装中心位置２ａに接着材６が塗布される。
【００１４】
図２に示すように、基板２の長手方向（図２では左右方向）に沿って等間隔（例えば、１０ｍｍ間隔）で、チップ１を実装するチップ実装位置２ｂが設けられている。
【００１５】
基板搬送部３１は、基板２の長手方向の後端部２ｃを押す搬送ヘッド３２と、搬送ヘッド３２を上下方向（Ｚ方向）及び搬送方向（Ｘ方向）に駆動させる搬送駆動部３３を有する。これにより、ローダ部（図示せず）から供給された基板２は、搬送ヘッド３２で後端部２ｃが押されて、基板保持部２１の補正ステージ２４面に設けられた基板基準位置２４ａ（図３参照）まで搬送される。
【００１６】
基板形状測定部４１は、基板の長手方向の反りを測定するために、非接触式変位計や接触式変位計のような変位測定器４２を備え、変位測定器４２を基板の長手方向に走査させて、基板の反り形状データを取得する。取得した反り形状データは、実装装置１００全体の動作を制御する制御装置７１に取り込まれる。そして、取得した反り形状データに基づいて、補正ステージ２４の高さ補正量が決定される。
【００１７】
基板保持部２１は、基板２を保持する基板保持ステージ２２を備える。基板保持ステージ２２上には、基板搬送方向（Ｘ方向）に沿って、基板幅方向の両端部に一対のガイド２３を備える。ガイド２３は、基板２の長手方向を、基板搬送方向（Ｘ方向）と平行になるように保持される。また、基板保持ステージ２２の中央部には、基板下面側から基板２を支持する補正ステージ２４と、この補正ステージ２４を上下方向に駆動させる補正ステージ駆動部２５が備えられる。
【００１８】
チップ実装部１１は、チップ実装部１１を水平面内に駆動させるＸＹ駆動部１２を有する。また、チップトレイ（図示せず）上に配置されたチップ１の位置を認識するチップ認識カメラ１３を備え、そのチップ認識カメラ１３を上下方向に駆動するカメラ駆動部１４を有する。チップ実装部１１は、チップ認識カメラ１３で位置が確認されたチップ１を真空吸着により保持するチップ吸着部１５を備え、そのチップ吸着部１５を上下方向に駆動するチップＺ駆動部１６を有する。チップ吸着部１５下部のチップ吸着面１５ａは、補正ステージ２４と平行な位置関係に予め調整されている。
【００１９】
チップ吸着部１５は、荷重センサ（図示せず）を備え、チップ吸着部１５に所定の荷重が加わった際のチップ吸着部１５の高さを検知する。基板固定部５１は、１対の基板押さえ部５２を有し、基板２のチップ実装中心位置２ａを中心として、基板幅方向の両側において、基板２の上面を上方より押さえて、基板２を固定する。
【００２０】
次に、本発明の実施の形態にかかる実装装置１００を用いた実装方法について、図４および図５Ａ〜５Ｆを参照しながら説明する。ここで、図４は、ＬＥＤチップの実装方法についてのフローチャートであり、図５Ａ〜５Ｆは、実装方法の工程図である。図５Ａ〜５Ｆ中、図１と同一符号は同一または相当箇所を示す。
【００２１】
実装方法は以下のステップＳ１〜Ｓ１１を含む。
【００２２】
Ｓ１：図５Ａに示すように、ローダ部（図示せず）より供給された基板２は基板搬送部３１の搬送ヘッド３２により基板保持部２１の補正ステージ２４へ搬送され、図２に示す基板２の１番目のチップ実装中心位置２ａ（第１番目のＬＥＤチップ実装位置）が、図３に示す基板保持部２１の補正ステージ２４面の中心である基板基準位置２４ａに来るように搬送される。
【００２３】
Ｓ２：基板形状測定部４１の形状測定器４２を基板２の長手方向に走査させることにより、基板２の反りを測定して反り形状データとする。そり形状データは、基板の位置と、その位置における反り量からなる。基板２の反り形状データは、制御装置７１に取り込まれ、これに基づいて補正ステージ２４の高さ補正量が設定される。
【００２４】
Ｓ３：Ｓ２で取得した反り形状データから、基板２が、（１）凸状に反っているのか、（２）凹状に反っているのか、を判定する。どちらの向きに反っているかで、チップ１の実装方法は、２通りに分かれる。以下、基板２が基板長手方向両端部に対して、中央部が凸形状の反りを「上に凸」、中央部が凹形状の反りを「下に凸」という。
【００２５】
Ｓ４：Ｓ３で（１）基板２が上に凸状に反っていると判定された場合、図５Ｂに示すように、反り形状データに基づき計算された高さ補正量だけ補正ステージ２４を上昇させ、基板２の１番目のチップ実装位置２ｂの傾き（実装位置の基板表面）が、基板保持ステージ２２面と平行になるよう調整する。
【００２６】
Ｓ５：図５Ｃに示すように、基板押さえ部５２で基板２の１番目のチップ実装中心位置２ａを中心にした、幅方向の基板両側の少なくとも２箇所を押さえ、補正ステージ２４と基板押さえ部５２との間に基板２を挟みこむ。これにより、基板２は固定される。
【００２７】
Ｓ６：Ｓ３で（２）基板２が下に凸状に反っていると判定された場合、補正ステージ２４を基板保持ステージ２２の表面と同一の高さに保持した状態で、基板押さえ部５２を基板２上面に降下させて、基板２を押さえて固定する。基板押さえ部５２を降下させる位置は、１番目のチップ実装中心位置２ａを中心に、幅方向の基板両側の少なくとも２箇所である。これにより、補正ステージ２４と基板押さえ部５２との間に基板２を挟み、基板２を固定できる。
【００２８】
以上のように、基板２が（１）上に凸状に反っている場合、あるいは、（２）下に凸状に反っている場合において、チップ実装位置の基板の傾きを補正した状態で固定することができ、基板２の位置ずれの発生を防ぐことができる。
【００２９】
Ｓ７：基板２を基板押さえ部５２で固定した後、チップ実装部１１に備えたチップ認識カメラ１３で基板２の１番目のチップ実装中心位置２ａを認識する。
【００３０】
Ｓ８：図５Ｄに示すように、チップ認識カメラ１３で取得した位置データを元に、チップ実装中心位置２ａの上方に接着材供給部６１を移動させ、接着材供給部６１に備えられたディスペンサ６２を基板２との隙間が一定になるように降下させる。その後、基板２の１番目のチップ実装中心位置２ａに接着材６を塗布する。
【００３１】
Ｓ９：図５Ｅに示すように、チップ１を吸着保持したチップ吸着部１５を、チップ認識カメラ１３で取得した１番目のチップ実装中心位置２ａに移動させた後、降下させる。
そして、チップ１が基板２の上面に接触し、チップ吸着部１５の荷重センサ（図示せず）があらかじめ設定された荷重に達した時点でチップ吸着部１５の降下を停止し、チップ１の実装を完了する。
【００３２】
Ｓ１０：チップ１実装完了後、チップ吸着部１５の真空吸着を解除し、チップ吸着部１５と基板押さえ部５２を上方へ退避させる。また、補正ステージ２４は初期位置である基板保持ステージ２２の上面と同じ高さまで降下させる。かかる状態で、設定された数量のチップ１の実装が完了しているかを判定する。
【００３３】
Ｓ１１：設定された数量のチップ１の実装が完了していない場合は、図５Ｆに示すように、基板搬送部３１を用いて、基板２の次（２番目）のチップ実装中心位置２ａが、補正ステージ２４面内の中心である基板基準位置２４ａまで来るように基板２を搬送する。
【００３４】
２番目以降のチップ１を実装する工程はＳ３〜Ｓ９に基づいて行われるが、１番目のチップ実装時に、基板２の反り形状測定は完了しているため、反り形状の測定工程（Ｓ３）は省略される。
【００３５】
Ｓ１０で設定された数量のチップ１の実装が完了していると判断された場合、これで実装工程は完了する。
【００３６】
以上の工程により、（１）基板２が基板長手方向に上に凸状に反っている場合、あるいは（２）下に凸状の反りがある場合においても、基板２の反り形状を測定し、補正ステージ２４で基板２の反り（傾き）を補正することで、チップ１と基板２を平行な位置関係に保持することができ、実装時の、各チップ１における接着材６の接合厚みを均一にすることができる。また、チップ吸着部１５で一定の荷重がかかるようチップ１を実装する（接合する）ことで、チップ１と基板２間の接着材６は、一定の厚みまで広げられることになり、各チップ間における接合厚みのばらつきを低減できる。
【００３７】
以上のように、本発明の実施の形態にかかる実装方法では、長尺の基板上に複数のチップが整列して実装されるＬＥＤモジュールにおいて、長手方向に基板が反っている場合でも、基板とチップとを平行に配置した状態で接合できる。このため、各チップの接着材の厚さが均一になる。また、予め設定した荷重で基板上にチップを接合するため、基板上に実装された複数のチップの間で、接着材の厚みのばらつきを低減できる。
【００３８】
この結果、光出力の低下等の特性の変化を防止し、寿命の長いＬＥＤモジュールの作製が可能となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  チップ（ＬＥＤチップ）、２  基板、２ａ  チップ実装中心位置、２ｂ  チップ実装位置、２ｃ  基板後端部、６  接着材、１１  チップ実装部、１２  ＸＹ駆動部、１３  チップ認識カメラ、１４  カメラ駆動部、１５  チップ吸着部、１６  チップＺ駆動部、１５ａチップ吸着面、２１  基板保持部、２２  基板保持ステージ、２３  ガイド、２４  補正ステージ、２４ａ  基板基準位置、２５  補正ステージ駆動部、３１  基板搬送部、３２  搬送ヘッド、３３  搬送駆動部、４１  基板形状測定部、４２  変位測定器、５１  基板固定部、５２  基板押さえ部、６１  接着材供給部、６２  ディスペンサ、７１  制御装置、１００  実装装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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