(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを一時的に載置する中継ステージと、中継ステージ上のチップを保持して基板にボンディングするボンディングヘッドと、基板を載置する基板ステージとを備え、ボンディングヘッドに対して基板ステージを相対的に移動させてチップと基板を位置決めし、チップを基板にボンディングするボンディング装置において、チップ及び基板を保持する保持部を備え、中継ステージ及び基板ステージに対して相対的に移動可能であって、保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、保持部で保持した基板を基板ステージに載置することのできる受渡手段を設けたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
チップを一時的に載置する中継ステージと、中継ステージ上のチップを保持して基板にボンディングするボンディングヘッドと、基板を載置する基板ステージとを備え、ボンディングヘッドに対して基板ステージを相対的に移動させてチップと基板を位置決めし、チップを基板にボンディングするボンディング装置において、チップ及び基板を保持する保持部を備え、中継ステージ及び基板ステージに対して相対的に移動可能であって、保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、基板ステージに載置された基板を保持部で保持することのできる受渡手段を設けたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
保持部が、チップの保持部と基板の保持部を有することを特徴とする請求項１又は２記載のボンディング装置。
【請求項４】
保持部が、少なくともボンディング前の基板を保持する基板保持部とボンディング後の基板を保持する完成基板保持部を有することを特徴とする請求項１又は２又は３記載のボンディング装置。
【請求項５】
チップを一時的に載置する中継ステージと、中継ステージ上のチップを保持して基板にボンディングするボンディングヘッドと、基板を載置する基板ステージとを備え、ボンディングヘッドに対して基板ステージを相対的に移動させてチップと基板を位置決めし、チップを基板にボンディングするボンディング装置において、ボンディング前の基板を保持する基板保持部とボンディング後の基板を保持する完成基板保持部を備え、中継ステージ及び基板ステージに対して相対的に移動可能であって、完成基板保持部にて基板ステージに載置されたボンディング後の完成基板を保持する際には、基板保持部で次にボンディングを行うボンディング前の基板を保持している受渡手段を設けたことを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にチップをボンディングするボンディング装置の改良に関するものであって、詳しくはチップ及び基板を中継ステージ及び基板ステージに移動する受渡手段に特徴を有するボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップと基板を供給してボンディングを行い、完成品を収納するボンディング装置は従来より存在した。例えば特開昭６３−２２９７２４号公開特許公報に記載されたボンディング装置は、チップトレイからチッププリアライメント部（中継ステージに相当する）へチップを移動する手段と、基板トレイから基板プリアライメント部へ基板を移動する手段と、基板プリアライメント部からボンディングステージ（基板ステージに相当する）へ、またボンディングステージから完成品収納トレイへ基板および完成品（チップがボンディングされた後の基板で以後完成基板と称する）を移動する手段とを備えている。
【０００３】
しかし、上記ボンディング装置は、チップ、基板、完成基板（チップがボンディングされた後の基板）を移動する手段をおのおの備えているため、ボンディング装置の製作がコスト高となり、かつボンディング装置が大型化する問題点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、チップ及び基板を移動する手段を１つの受渡手段でおこなうことにより、ボンディング装置の製作コストを押さえると同時にボンディング装置の小型化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボンディング装置に次の手段を採用する。
第１に、チップを一時的に載置する中継ステージと、中継ステージ上のチップを保持して基板にボンディングするボンディングヘッドと、基板を載置する基板ステージとを備え、ボンディングヘッドに対して基板ステージを相対的に移動させてチップと基板を位置決めし、チップを基板にボンディングするボンディング装置とする。
【０００６】
第２に、チップ及び基板を保持する保持部を備える。
【０００７】
第３に、中継ステージ及び基板ステージに対して相対的に移動可能であって、保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、保持部で保持した基板を基板ステージに載置する。請求項２記載の発明では、受渡手段は保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、基板ステージに載置された基板を保持する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、ボンディング装置の一実施例を示す概略斜視図である。ボンディング装置１は、基板ステージ２と、中継ステージ３と、ボンディングヘッド４と、受渡手段となるピックアンドプレース５と、チップ３０、基板２０、及び完成基板２１の収納トレイ６とを主要部とするものである。
【０００９】
基板ステージ２は、該基板ステージ２の移動のための第１の移動機構７を備えている。第１の移動機構７は、Ｘ軸方向（基板ステージ２が収納トレイ６に近接離隔する水平方向）及びＹ軸方向（Ｘ軸方向に直交する方向で、基板ステージ２がボンディング位置２８へ進退する水平方向）に水平移動可能なＸＹテーブル機構８と基板ステージ２を回転させるΘ軸駆動機構９とによりなる。尚、ＸＹテーブル機構８上にはチップ認識カメラ１０が設置されている。
【００１０】
ＸＹテーブル機構８上には、中継ステージ３を基板ステージ２の移動とは独立させてＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動可能とする第２の移動機構１１が設置されている。第２の移動機構１１を構成する図中符号１２がＸ軸移動テーブル機構であり、１３がＹ軸移動テーブル機構であり、中継ステージ３はＹ軸移動テーブル機構１３上に設置されている。中継ステージ３は、ピックアンドプレース５で運ばれてきたチップ３０をボンディングヘッド４に受け渡すためにチップ３０を一時的に載置するためのものである。
【００１１】
ボンディングヘッド４は、中継ステージ３上のチップ３０を吸着保持し、基板ステージ２上の基板２０へ下降し、チップ３０をボンディングするもので、Ｚ軸駆動機構１４を備えており、退避位置（図１のボンディングヘッド４の位置）とその下方のボンディング位置２８に位置する基板ステージ２の間を昇降可能とされている。尚、ボンディングヘッド４の近傍にはボンディングヘッド４とともにＺ軸駆動機構１４により同期移動する基板認識カメラ２４が設置されている。
【００１２】
受渡手段となるピックアンドプレース５は、ピックアンドプレース５の移動のための第３の移動機構１５を備えている。第３の移動機構１５は、ピックアンドプレース５を図示の矢印が示すようにＸ軸方向、Ｙ軸方向及び両方向の垂直方向となるＺ軸方向に移動させることができ、収納トレイ６と受渡位置２７との間で、チップ３０、基板２０及び完成基板２１を移載するようになっている。
【００１３】
ピックアンドプレース５は、チップや基板を保持する保持部が形成される。実施例での保持部は、図２に示されるようにチップ吸着保持具１６、基板吸着保持具１７、完成基板吸着保持具１８として形成されている。チップ吸着保持具１６はチップ３０上面の中央を吸着するが、基板保持具１７、完成基板吸着保持具１８は、何れも基板２０上面のチップ３０をボンディングする箇所若しくはチップ３０がボンディングされた箇所をさけたオフセットした位置で基板２０を吸着するようになっている。チップ３０の大きさによっては、チップ吸着保持具１６は省略しても良く、この場合、基板吸着保持具１７や完成基板吸着保持具１８によってチップ３０を吸着するよう兼用する。尚、ピックアンドプレース５には、収納トレイ６上のチップ３０及び基板２０を認識するためのチップ認識カメラ１９及び基板認識カメラ２５が取り付けられている。
【００１４】
チップ３０、基板２０、及び完成基板２１の収納トレイ６は、トレイコンベア２６に載置されており、収納トレイ６で供給されたチップ３０と基板２０のボンディングが完了したときに搬出される。
【００１５】
以下、ボンディング装置１の動作について説明する。第１に、中継ステージ３が第１の受渡位置２７に位置した状態で、ピックアンドプレース５は収納トレイ６上のチップ３０をチップ認識カメラ１９にて認識した後、下降しチップ吸着保持具１６にてチップ３０を保持する。又、ピックアンドプレース５が収納トレイ６上の基板２０を基板認識カメラ２５にて認識し、下降して、基板吸着保持具１７にて、基板２０を保持する。この状態でピックアンドプレース５は、チップ３０及び基板２０を保持している。
【００１６】
第２に、ピックアンドプレース５は、受渡位置２７に位置する中継ステージ３上に移動し、下降して中継ステージ３へチップ３０を受渡し、チップ３０は中継ステージ３でΘ調整（回転角度の調整）が行われる。このときピックアンドプレース５には基板２０のみが基板吸着保持具１７により保持されている。
【００１７】
第３に、第２の移動機構１１の駆動により中継ステージ３がチップ３０をボンディングヘッド４へ受け渡す第２の受渡位置となるボンディング位置２８に移動すると共に第１の移動機構７の駆動により基板ステージ２が受渡位置２７へ移動する。
【００１８】
第４に、ボンディングヘッド４が下降し、第２の受渡位置であるボンディング位置２８に位置する中継ステージ３上のチップ３０を吸着保持する。他方、ピックアンドプレース５は、基板ステージ２へ保持している基板２０を受渡す。この際、図示しないΘ軸駆動機構により基板保持具１７を回転させ、吸着した基板２０の向きを整えて受け渡す。このときボンディングヘッド４はチップ３０を吸着保持しており、ピックアンドプレース５は何も保持していない状態となる。
【００１９】
第５に、ピックアンドプレース５が、収納トレイ６上のチップ３０をチップ認識カメラ１９で認識し、チップ吸着保持具１６で該チップ３０を保持する。又、ピックアンドプレース５は、収納トレイ６上の基板２０を認識し、基板吸着保持具１７で該基板２０を保持する。他方、基板ステージ２は第１の駆動機構７の駆動によりボンディング位置２８に移動すると共に、中継ステージ３は、第２の移動機構１１の駆動により受渡位置２７へ移動する。このときピックアンドプレース５は、チップ３０と基板２０を保持している。
【００２０】
第６に、第１の駆動機構７を駆動させてボンディング位置２８に位置する基板ステージ２上の基板２０をボンディングヘッド４側に設けられている基板認識カメラ２４で認識し、ボンディングヘッド４が保持するチップ３０を基板ステージ２側のＸＹテーブル機構８に設けられたチップ認識カメラ１０で認識した後、基板ステージ２をＸＹΘ軸方向に移動させて、基板２０とチップ３０の位置合わせを行い、その後、ボンディングヘッド４が下降して、基板２０にチップ３０をボンディングするのである。
【００２１】
このボンディング中にピックアンドプレース５は、受渡位置２７に位置する中継ステージ３へチップ３０を受渡しており、中継ステージ３でΘ調整を行う。このときボンディングヘッド４はチップ３０を保持しておらず、ピックアンドプレース５が基板２０を保持している状態となる。
【００２２】
第７に、第２の移動機構１１の駆動により中継ステージ３がボンディング位置２８に、第１の移動機構７の駆動により基板ステージ２が受渡位置２７へ移動する。
【００２３】
第８に、ボンディングヘッド４がボンディング位置２８に位置する中継ステージ３上のチップ３０を保持する。又、ピックアンドプレース５は、完成基板吸着保持具１８により受渡位置２７に位置する基板ステージ２上の完成基板２１を受取り、予め基板吸着保持具１７で保持していた基板２０を基板ステージ２上へ受渡す。このときボンディングヘッド４はチップ３０を吸着保持しており、ピックアンドプレース５は、完成基板吸着保持具１８により完成基板２１を保持した状態となる。このように完成基板２１を受け取る際には、次に受け渡す基板２０を予め保持するようにしているため、タクトタイムが短縮される。
【００２４】
第９に、第１の移動機構７の駆動により基板ステージ２がボンディング位置２８に移動し、第２の移動機構１１の駆動により中継ステージ３が受渡位置２７へ移動する。ピックアンドプレース５は、収納トレイ６上へ完成基板２１を載置し、収納トレイ６上のチップ３０を認識して保持する。又ピックアンドプレース５は、収納トレイ６上の基板２０を認識して保持する。このときボンディングヘッド４はチップ３０を吸着保持しており、ピックアンドプレース５はチップ３０と基板２０を保持した状態となる。
【００２５】
上記第９の動作工程でボンディング動作の１サイクルが終了し、第６の動作工程から第９の動作工程までを繰り返して進行する。尚、本実施例では、第１の移動機構７及び第２の移動機構１１により基板ステージ２と中継ステージ３が同一の受渡位置２７に位置するようになっているので、一つのピックアンドプレース５であっても動作範囲を小さくすることができ、それ自体小型化を図ることができる。
【００２６】
上記動作工程は、１つの基板２０に１つのチップ３０をボンディングする場合について説明した。当然のことながら、１つの基板２０に複数のチップ３０をボンディングすることもできる。かような場合、上記第６の動作工程の後に次の工程が追加される。
【００２７】
追加１動作工程として、基板ステージ２がボンディング位置２８から退避し、中継ステージ３がボンディング位置２８へ移動する。
【００２８】
追加２動作工程として、ボンディングヘッド４が、中継ステージ３上のチップ３０を吸着保持する。他方、ピックアンドプレース５は、収納トレイ６のチップ３０を認識して保持する。このときボンディングヘッド４はチップ３０を保持しており、ピックアンドプレース５はチップ３０及び基板２０を保持している。
【００２９】
追加３動作工程は、基板ステージ２がボンディング位置２８へ移動し、中継ステージ３が、受渡位置２７へ移動する。その後、再び上記第６の動作工程、すなわちボンディング工程へ移行する。基板２０にボンディングするチップ数に応じた回数を繰り返し、その後、第７以降の動作工程に移行する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は如上のように構成されるため次のような効果を発揮する。
第１に、チップ及び基板を保持する保持部を備え、中継ステージ及び基板ステージに対して相対的に移動可能であって、保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、基板保持部で保持した基板を基板ステージに載置することのできる受渡手段を設けたものであるため、１つの受渡手段でチップ、基板を移載することができ、ボンディング装置の製造コストを低く押さえられると共に、ボンディング装置のコンパクト化を図ることができた。請求項２記載の発明も、受渡手段が保持部で保持したチップを中継ステージに載置するとともに、基板ステージに載置された完成基板を保持部で保持するものであるため、同様の効果を発揮する。
【００３１】
請求項５記載の発明の効果ではあるが、完成基板保持部にて基板ステージに載置されたボンディング後の完成基板を保持する際には、基板保持部が次にボンディングを行うボンディング前の基板を保持しているものであるため、完成基板を保持し、そのまま次の基板を基板ステージ上に載置できるので一つの受渡手段であっても従来例のように基板ステージから完成品トレイ、基板プリアライメント部から基板ステージへと完成基板および次の基板を移動するのに比較して、タクトタイムが短縮されものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング装置の一実施例を示す概略斜視図
【図２】ピックアンドプレースの３つの保持具を示す部分拡大説明図
【符号の説明】
１．．．．．ボンディング装置
２．．．．．基板ステージ
３．．．．．中継ステージ
４．．．．．ボンディングヘッド
５．．．．．ピックアンドプレース
６．．．．．収納トレイ
７．．．．．第１の移動機構
８．．．．．ＸＹテーブル機構
９．．．．．Θ軸駆動機構
１０，１９．チップ認識カメラ
１１．．．．第２の移動機構
１２．．．．Ｘ軸移動テーブル機構
１３．．．．Ｙ軸移動テーブル機構
１４．．．．Ｚ軸駆動機構
１５．．．．第３の移動機構
１６．．．．チップ吸着保持具
１７．．．．基板吸着保持具
１８．．．．完成基板吸着保持具
２０．．．．基板
２１．．．．完成基板
２４，２５．基板認識カメラ
２６．．．．トレイコンベア
２７．．．．受渡位置
２８．．．．ボンディング位置
３０．．．．チップ
【図１】
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【図２】
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