(57)【要約】【課題】基板へチップ部品を実装する半導体実装装置において、装置を小型化する。【解決手段】半導体実装装置１０は、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが複数載置される仮置きステージ１２と、仮置きステージ１２にチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを搬送すると共に、複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの相対位置が予め定められた位置になるように各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２に載置する搬送ヘッド１４と、基板３６を吸着固定する実装ステージ１６と、仮置きステージ１２に載置された複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着し、実装ステージ１６に吸着固定されている基板３６の所定位置に相対位置を保って加圧する実装ヘッド１８と、を備える。
2019065394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にチップ部品を実装する実装装置であって、
前記チップ部品が複数載置される仮置きステージと、
前記仮置きステージに前記チップ部品を搬送すると共に、複数の前記チップ部品の相対位置が予め定められた位置になるように前記各チップ部品を前記仮置きステージに載置する搬送ヘッドと、
前記基板を吸着固定する実装ステージと、
前記仮置きステージに載置された複数の前記チップ部品を吸着し、前記実装ステージに吸着固定されている前記基板の所定位置に前記相対位置を保って加圧する実装ヘッドと、を備えること、
を特徴とする実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置において、
前記仮置きステージは、前記チップ部品を真空吸着する上面を有し、
前記上面は、第１の多孔質部材によって形成され、
前記第１の多孔質部材は、前記上面に載置される前記チップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有すること、
を特徴とする実装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の実装装置において、
前記実装ヘッドは、複数の前記チップ部品を真空吸着する吸着面を有し、
前記吸着面は、第２の多孔質部材によって形成され、
前記第２の多孔質部材は、前記吸着面に吸着される各チップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有すること、
を特徴とする実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子であるチップ部品を基板に実装する実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の電極にバンプを形成し、その表面に熱硬化樹脂フィルムを取り付けたチップ部品を反転させて回路基板の所定の位置に加圧、加熱することにより、バンプを溶融させて基板の電極と接合すると共に、基板と半導体素子との間に熱硬化樹脂を充填するフリップチップボンディングを行う半導体実装装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載された半導体実装装置では、電極上にバンプが形成され、表面に熱硬化性樹脂の非導電性フィルム（ＮＣＦ）が貼り付けられたチップ部品を反転し、反転したチップ部品を仮圧着ヘッドでピックアップして仮圧着ステージに保持された回路基板の上に１つずつ搬送し、仮圧着ヘッドによってチップ部品をＮＣＦが硬化開始しない程度の温度、例えば１００℃程度、に加熱してＮＣＦを軟化させ、チップ部品を回路基板に仮接着（仮圧着）していく。【０００４】
全てのチップ部品の回路基板への仮圧着が完了したら、回路基板を、本圧着ステージに移動する。本圧着ステージでは、回路基板を加熱すると共に、本圧着ヘッドで回路基板上の複数のチップ部品を同時にバンプの溶融温度、例えば３００℃程度、まで加熱し、加圧する。これにより、バンプを溶融させると共に、ＮＣＦを軟化させてチップ部品と回路基板との隙間に入り込ませる。この状態を所定時間保持した後、本圧着ヘッドの温度を低下させると溶融したバンプが凝固して回路基板と電気的に接合されると共に、ＮＣＦが硬化して各チップ部品が回路基板に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２２３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された半導体実装装置では、複数のチップ部品を同時に加圧、加熱して本圧着を行うので、回路基板にチップ部品を１つずつ本圧着していくよりも短時間でチップ部品を実装することができる。しかし、回路基板を保持することができる大きさの仮圧着ステージと、本圧着ステージの２つのステージを備える必要があるため、装置が大型化してしまう問題があった。【０００７】
本発明の目的は、回路基板へチップ部品を実装する実装装置において、装置を小型化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実装装置は、基板にチップ部品を実装する実装装置であって、チップ部品が複数載置される仮置きステージと、仮置きステージにチップ部品を搬送すると共に、複数のチップ部品の相対位置が予め定められた位置になるように各チップ部品を仮置きステージに載置する搬送ヘッドと、基板を吸着固定する実装ステージと、仮置きステージに載置された複数のチップ部品を吸着し、実装ステージに吸着固定されている基板の所定位置に相対位置を保って加圧する実装ヘッドと、を備えること、を特徴とする。【０００９】
本発明の実装装置において、仮置きステージは、チップ部品を真空吸着する上面を有し、上面は、第１の多孔質部材によって形成され、第１の多孔質部材は、上面に載置されるチップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有する、としても好適である。【００１０】
本発明の実装装置において、実装ヘッドは、複数のチップ部品を真空吸着する吸着面を有し、吸着面は、第２の多孔質部材によって形成され、第２の多孔質部材は、吸着面に吸着される各チップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有する、としても好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実装装置は、基板が保持されるステージが１つであるため、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】半導体実装装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】半導体実装装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】チップ部品が仮置きステージに真空吸着されている様子を示す側面図である。
【図４】仮置きステージの多孔質部材の断面とチップ部品の側面とを示す図である。
【図５】実装ヘッドが仮置きステージの各チップ部品の上面にある様子を示す側面図である。
【図６】実装ヘッドの多孔質部材の断面とチップ部品の側面とを示す図である。
【図７】チップ部品が実装ヘッドに真空吸着されている様子を示す側面図である。
【図８】チップ部品を真空吸着した実装ヘッドが基板の上にある様子を示す側面図である。
【図９】実装ヘッドによりチップ部品を基板に固定している様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態の半導体実装装置について説明する。なお、半導体実装装置は、単に「実装装置」と言うこともできる。
【００１４】
図１は、本実施形態の半導体実装装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は、本実施形態の半導体実装装置１０の制御構成を示すブロック図である。半導体実装装置１０は、半導体素子である複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを、同時に基板３６上の所定位置に加圧および加熱することで基板３６に実装するものであり、マルチチップボンディング装置である。本実施形態では、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの下面に、接着剤である熱硬化性樹脂からなる非導電性フィルム（ＮＣＦ）が貼り付けられている。半導体実装装置１０は、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを加圧および加熱することで、ＮＣＦを硬化させて各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に接着し、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃに設けられたバンプ３２（図３参照）と基板３６に形成されたパッド３８（図８参照）とを接合する。それにより、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に固定する。
【００１５】
半導体実装装置１０は、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを１つずつ搬送する搬送ヘッド１４と、搬送ヘッド１４により搬送されたチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（複数のチップ部品）が載置される仮置きステージ１２と、回路基板である基板３６を吸着固定する実装ステージ１６と、仮置きステージ１２に載置された複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを実装ステージ１６にある基板３６上に運び、基板３６に同時に固定する実装ヘッド１８と、制御装置９０（図２参照）とを備える。実装ヘッド１８により同時に固定される複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、その組合せが予め定められており、１つのチップ部品組３４を構成する。
【００１６】
搬送ヘッド１４は、下面に、配管とバルブ２１（図２参照）を介して吸引ポンプ７０（図２参照）に接続される吸着孔が設けられ、駆動装置２２（図２参照）によって左右方向（図１のＸ軸方向）、前後方向（図１のＹ軸方向）、上下方向（図１のＺ軸方向）に移動して不図示のトレイ等に収められたチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを１つずつ吸着し、仮置きステージ１２に順次搬送し、載置するものである。それにより、仮置きステージ１２には、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃがチップ部品組３４として載置される。その際、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが所定の相対位置となるように、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃは仮置きステージ１２に載置される。ここで、所定の相対位置とは、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが基板３６に固定される際の相対位置である。
【００１７】
搬送ヘッド１４は、位置検出用カメラ２４を備える。位置検出用カメラ２４は、チップ部品組３４を仮置きステージ１２に載置する際に用いられ、仮置きステージ１２と仮置きステージ１２に載置済みのチップ部品を撮像するものである。
【００１８】
仮置きステージ１２は、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが吸着位置決めされるステージである。仮置きステージ１２は、その上面を形成する第１の多孔質部材である多孔質部材４０と、冷却装置４４（図３参照）とを備える。多孔質部材４０は、その上面に一様に吸引孔４１（図４参照）を有する平板状の部材であり、例えばセラミックスである。多孔質部材４０の下面は、配管とバルブ４２を介して吸引ポンプ７０（図２参照）に接続されており、バルブ４２を開とすることで、多孔質部材４０の吸引孔４１を通って空気が吸引され、多孔質部材４０の上面に各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが真空吸着される。冷却装置４４（図３参照）は、多孔質部材４０の下側に設けられ、多孔質部材４０の上面を冷却するものである。その詳細については後述する。
【００１９】
実装ステージ１６は、基板３６を保持するステージである。実装ステージ１６は内部にヒータ６４（図８参照）を備える。実装ステージ１６の上面には複数の吸引孔が設けられており、それらの吸引孔は配管とバルブ６２を介して吸引ポンプ７０（図２参照）に接続されている。バルブ６２が開とされると実装ステージ１６の上面の上にある空気は下側に向かって吸引され、実装ステージ１６の上面に基板３６が吸着固定される。ヒータ６４は、実装ヘッド１８により各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に固定する際にオンになり、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃと基板３６を下側から加熱するものである。ヒータ６４の加熱により、各チップ部品３０の下面に貼り付けられたＮＣＦの硬化、および、各チップ部品３０に設けられたバンプ３２と基板３６に形成されたパッド３８との接合が促される。
【００２０】
実装ヘッド１８は、仮置きステージ１２に載置された複数のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃをチップ部品組３４として同時に吸着して、実装ステージ１６にある基板３６上に搬送し、基板３６の所定位置に同時に加圧および加熱して固定するものである。実装ヘッド１８は、駆動装置４８（図２参照）によって左右方向（図１のＸ軸方向）、前後方向（図１のＹ軸方向）、上下方向（図１のＺ軸方向）に移動する。
【００２１】
実装ヘッド１８は、その下面（吸着面）を形成する第２の多孔質部材である多孔質部材５０と、ヒータ５４（図８参照）と、位置検出用カメラ４９とを備える。多孔質部材５０は、その下面に一様に吸引孔５１（図６参照）を有する平板状の部材であり、例えばセラミックスである。多孔質部材５０の上面は、配管とバルブ５２を介して吸引ポンプ７０に接続されており、バルブ５２を開とすることにより多孔質部材５０の吸引孔５１を通って空気が吸引され、多孔質部材５０の下面にチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃがチップ部品組３４として真空吸着される。ヒータ５４は、チップ部品組３４を基板３６に固定する際にオンになり、チップ部品組３４を上側から加熱するものである。それにより、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの下面に設けられたＮＣＦを硬化させて各チップ部品３０を基板３６に接着し、各チップ部品３０に設けられたバンプ３２と基板３６に形成されたパッド３８とを接合する。
【００２２】
位置検出用カメラ４９は、チップ部品組３４を基板３６に固定する際に用いられ、基板３６上に形成された各パッド３８（図８参照）を撮像するものである。
【００２３】
制御装置９０（図２参照）は、搬送ヘッド１４、仮置きステージ１２、実装ステージ１６、実装ヘッド１８、搬送ヘッド１４の駆動装置２２、実装ヘッド１８の駆動装置４８、各バルブ２１，４２，５２，６２、位置検出用カメラ２４，４９、冷却装置４４、ヒータ５４，６４および吸引ポンプ７０を制御するものである。制御装置９０は、ＣＰＵ等のプロセッサを含み、記憶部９２に予め格納されている制御プログラムを実行することによって各装置を制御する。
【００２４】
図１に示すように、搬送ヘッド１４は、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが収められたトレイ等（不図示）と仮置きステージ１２との間を移動可能に配置される。また、実装ヘッド１８は、仮置きステージ１２と実装ステージ１６との間を移動可能に配置される。
【００２５】
次に、本実施形態の半導体実装装置１０の動作の概略について説明する。以下の動作は、制御装置９０の指令によって実行される。制御装置９０は、搬送ヘッド１４のバルブ２１を開として駆動装置２２によって搬送ヘッド１４にチップ部品３０ａを吸着させて仮置きステージ１２の上に搬送する（図１参照）。そして、図３に示すように、制御装置９０は、搬送ヘッド１４のバルブ２１を閉とすると共に、仮置きステージ１２のバルブ４２を開としてチップ部品３０ａを仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面に載置する。多孔質部材４０の上面に載置されたチップ部品３０ａは、多孔質部材４０の上に真空吸着される。
【００２６】
次に、制御装置９０は、同様の工程で、チップ部品３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面に真空吸着させる。この際、制御装置９０は、位置検出用カメラ２４によってチップ部品３０ａの位置を確認し、チップ部品３０ｂのチップ部品３０ａに対する相対位置が基板３６に固定される際の相対位置となるように駆動装置２２によって搬送ヘッド１４の位置を調整し、仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面にチップ部品３０ｂを真空吸着させる。また、同様に、チップ部品３０ｃを、チップ部品３０ａ、３０ｂに対する相対位置が基板３６に固定される際の相対位置となるように仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面に真空吸着させる。これにより、仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面には、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが基板３６に固定される際の相対位置で真空吸着される。
【００２７】
次に、図５に示すように、制御装置９０は、駆動装置４８によって実装ヘッド１８を、仮置きステージ１２の上に移動させ、仮置きステージ１２の上面に向かって降下させる。そして、制御装置９０は、実装ヘッド１８の多孔質部材５０がチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃに接したら、実装ヘッド１８のバルブ５２を開とすると共に仮置きステージ１２のバルブ４２を閉として、図７に示すように、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを多孔質部材５０の下面にチップ部品組３４として吸着してピックアップさせる。これにより、実装ヘッド１８の多孔質部材５０には、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが基板３６に固定される際の相対位置で同時に真空吸着される。
【００２８】
図８に示すように、制御装置９０は、駆動装置４８によって実装ヘッド１８を実装ステージ１６の上に移動させる。そして、制御装置９０は、実装ヘッド１８のヒータ５４をオンとしてチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを加熱し、位置検出用カメラ４９で基板３６上のパッド３８の位置を確認しながら、実装ヘッド１８を実装ステージ１６にある基板３６の所定の位置に降下させていく。この際、制御装置９０は、実装ステージ１６のヒータ６４をオンとして実装ステージ１６を加熱している。
【００２９】
図９に示すように、制御装置９０は、実装ヘッド１８に吸着されたチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを、基板３６上の所定位置に同時に加圧および加熱することで、基板３６に固定する。具体的には、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの下面に貼り付けられたＮＣＦ３３を硬化させて各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に接着し、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃに設けられたバンプ３２と基板３６に形成されたパッド３８とを接合する。制御装置９０は、以上説明した動作を繰り返すことで、複数のチップ部品組３４を基板３６に実装していく。
【００３０】
本実施形態の半導体実装装置１０は、基板３６を保持するステージが１つであり、基板３６にチップ部品を実装するヘッドが１つであるため、装置構成が非常に簡素であり、装置が非常に小型であるという特徴を有している。さらに、本実施形態の半導体実装装置１０は、実装ヘッド１８がチップ部品組３４を基板３６に固定している間に、搬送ヘッド１４が次のチップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２に搬送することが可能（並行処理が可能）であり、生産性も非常に高いものである。
【００３１】
次に、本実施形態の半導体実装装置１０について、さらに詳細に説明する。制御装置９０の記憶部９２には、チップ部品組３４がチップ部品をどのように組み合わせて構成されているかを示す「チップ部品組の構成情報」と、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの相対位置（基板３６に固定する際の相対位置）を示す「チップ部品組の相対位置情報」と、チップ部品組３４の基板３６上の固定位置を示す「チップ部品組の固定位置情報」とが予め記憶されている。チップ部品組３４の相対位置情報は、例えば、チップ部品組３４における、一のチップ部品（例えば、チップ部品３０ａ）の他のチップ部品（例えば、チップ部品３０ｂ）に対する方向と離間距離とを示す情報である。制御装置９０は、記憶部９２からそれらを読み出して、各装置の制御を行う。
【００３２】
図１に示すように、搬送ヘッド１４は、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを１つずつ仮置きステージ１２に順次載置する。その際、制御装置９０は、記憶部９２から、「チップ部品組の構成情報」と、「チップ部品組の相対位置情報」とを読み出す。また、制御装置９０は、搬送ヘッド１４の位置検出用カメラ２４を用いて、仮置きステージ１２を撮像し、その位置を特定する。そして、制御装置９０は、「チップ部品組の構成情報」、「チップ部品組の相対位置情報」、及び、特定された仮置きステージ１２の位置を用いて、チップ部品組３４の１つ目のチップ部品３０ａを仮置きステージ１２に置く位置を決定する。具体的には、チップ部品組３４の他のチップ部品３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２に載置できるスペースを考慮して、１つ目のチップ部品３０ａを置く位置を決定する。そして、制御装置９０は、搬送ヘッド１４および搬送ヘッド１４の駆動装置２２を制御して、決定された位置に１つ目のチップ部品３０ａを置く。次に、搬送ヘッド１４の位置検出用カメラ２４を用いて、すでに仮置きステージ１２に載置されたチップ部品３０ａを撮像し、その位置を特定する。そして、制御装置９０は、「チップ部品組の構成情報」、「チップ部品組の相対位置情報」、及び、特定された載置済みのチップ部品３０ａの位置を用いて、次のチップ部品３０ｂを仮置きステージ１２に置く位置を決定する。そして、制御装置９０は、搬送ヘッド１４および搬送ヘッド１４の駆動装置２２を制御して、決定された位置に次のチップ部品３０ｂを置く。このようにして、チップ部品組３４の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２に載置していく。なお、上記の方法は一例であり、上記以外の方法によって、チップ部品組３４の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが仮置きステージ１２に載置されてもよい。
【００３３】
図３は、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが仮置きステージ１２に載置されている様子を示す側面図である。図３には、チップ部品３０ａ，３０ｂのみが図示されている。図３に示すように、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの下面にはそれぞれバンプ３２が設けられている。また、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの下面には接着剤であるＮＣＦ３３が貼り付けられている。各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ＮＣＦ３３が貼り付けられている側を下側にして、仮置きステージ１２に載置される。制御装置９０により、仮置きステージ１２のバルブ４２が開にされており、載置された各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃは仮置きステージ１２の多孔質部材４０の上面に吸着される。
【００３４】
図４は、仮置きステージ１２の多孔質部材４０の断面と１つのチップ部品３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）の側面とを示す図である。図４に示すように、多孔質部材４０の上面にある吸引孔４１の間隔ＨＬ１は、仮置きステージ１２に吸着され得るチップ部品３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）の一辺の長さＣＬよりも短い間隔となっている。これにより、チップ部品組３４を構成するチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの組み合わせが変更になったり、チップ部品組３４の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの相対位置が変更になったりした場合であっても、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを仮置きステージ１２に吸着可能である。
【００３５】
図５は、実装ヘッド１８が仮置きステージ１２の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上面にある様子を示す側面図である。図５には、チップ部品３０ａ，３０ｂのみが図示されている。制御装置９０は、実装ヘッド１８の駆動装置４８を制御して、実装ヘッド１８を、仮置きステージ１２にある各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの上面にまで移動させ、実装ヘッド１８のバルブ５２を開にする。それにより、実装ヘッド１８の吸着面（多孔質部材５０の下面）に各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着させる。そして制御装置９０は仮置きステージ１２のバルブ４２を閉として仮置きステージ１２の吸着力をゼロとする。そして、実装ヘッド１８を上側に移動させ、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃをピックアップする。
【００３６】
図５に示すように、仮置きステージ１２には冷却装置４４が設けられている。冷却装置４４は、例えば、多孔質部材４０の下側に一様に配管されたパイプを有し、その中に冷媒を循環させることで多孔質部材４０を冷却するものである。冷却装置４４を設ける理由は、次の理由によるものである。図５に示すように、実装ヘッド１８はヒータ５４を有し、ヒータ５４は、実装ステージ１６において各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に固定する際にオンになる。ヒータ５４は、実装ヘッド１８が仮置きステージ１２にある各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着する際にはオフになるが、実装ヘッド１８の下面には予熱が残っている可能性がある。その場合、実装ヘッド１８が仮置きステージ１２にある各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着する際に、実装ヘッド１８の予熱が各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃに伝わり、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃのＮＣＦが軟化して仮置きステージ１２の上面に付着する可能性がある。そこで、仮置きステージ１２に冷却装置４４を設けて、仮置きステージ１２の上面（多孔質部材４０の上面）を冷却することで、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃのＮＣＦが軟化することを防止する。なお、実装ヘッド１８の下面に予熱が残らない場合には、冷却装置４４を設け無くてもよい。また、冷却装置４４を設けることに代えて、仮置きステージ１２に各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが載置されていない時であっても、制御装置９０が仮置きステージ１２のバルブ４２を開とすることで、多孔質部材４０の吸引孔４１を通して空気を吸引し、多孔質部材４０の上面を冷却するようにしてもよい。
【００３７】
図６は、実装ヘッド１８の多孔質部材５０の断面と１つのチップ部品３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）の側面とを示す図である。図６に示すように、仮置きステージ１２の多孔質部材４０と同様に、実装ヘッド１８の多孔質部材５０の下面にある吸引孔５１の間隔ＨＬ２は、実装ヘッド１８に吸着され得るチップ部品３０ａ（３０ｂ，３０ｃ）の一辺の長さＣＬよりも短い間隔となっている。これにより、仮置きステージ１２と同様に、チップ部品組３４を構成するチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの組み合わせが変更になったり、チップ部品組３４の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの相対位置が変更になった場合であっても、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを実装ヘッド１８に吸着可能である。
【００３８】
図７は、実装ヘッド１８によりチップ部品組３４（各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）がピックアップされている様子を示す側面図である。図７には、チップ部品３０ａ，３０ｂのみが図示されている。制御装置９０は、実装ヘッド１８の下面（吸着面）に各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着した状態で、実装ヘッド１８の駆動装置４８を制御して、実装ヘッド１８を実装ステージ１６に向かって移動させる。そして、制御装置９０は、記憶部９２から「チップ部品組の固定位置情報」を読み出し、それに従って、実装ステージ１６にある基板３６上のチップ部品組３４の固定位置の上まで実装ヘッド１８を移動させる。
【００３９】
図８は、チップ部品組３４（各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を吸着した実装ヘッド１８が、実装ステージ１６にある基板３６の上に位置している様子を示す側面図である。図８には、チップ部品３０ａ，３０ｂのみが図示されている。制御装置９０は、実装ヘッド１８に設けられた位置検出用カメラ４９を用いて、実装ヘッド１８に吸着された各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各バンプ３２が接合される基板３６上の各パッド３８を撮像する。この際、制御装置９０は、位置検出用カメラ４９の下に基板３６に形成されたパッド３８が来るように、実装ヘッド１８の位置を調整する。そして、制御装置９０は、撮像した各パッド３８からそれらの位置を特定し、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各バンプ３２の位置と基板３６上の各パッド３８の位置とが合うように、実装ヘッド１８の位置を調整する。なお、実装ヘッド１８に位置検出用カメラ４９を設けずに、或いは、位置検出用カメラ４９を設けると共に、上下二視野カメラを設けて、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各バンプ３２と基板３６上の各パッド３８との位置合わせを行ってもよい。すなわち、図８に示す状態において、チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃと基板３６との間に上下二視野カメラを挿入して、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各バンプ３２と、基板３６上の各パッド３８とを撮像し、それらの位置を特定することで位置合わせを行ってもよい。
【００４０】
位置合わせが完了したら、制御装置９０は、実装ヘッド１８の駆動装置４８を制御して、実装ヘッド１８を降下させ、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを相対位置を保ったまま基板３６に加圧する。また、制御装置９０は、実装ヘッド１８のヒータ５４と、実装ステージ１６のヒータ６４とをオンにし、チップ部品組３４を構成する各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを加熱する。図９は、実装ヘッド１８により各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に加圧および加熱している様子を示す側面図である。実装ヘッド１８は各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを吸着したまま、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを基板３６に加圧するので、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの基板３６上における位置ずれを抑制することができる。加圧および加熱により、ＮＣＦ３３が硬化して各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃが基板３６に接着され、各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各バンプ３２と基板３６上の各パッド３８とが接合される。
【００４１】
以上説明した本実施形態の半導体実装装置１０は、基板３６を保持するステージが１つであり、基板３６に各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを実装するヘッドが１つであるため、装置構成が簡素であり、装置を小型化することができる。また、実装ヘッド１８が、例えば数十秒かけてチップ部品組３４を基板３６に固定している間に、搬送ヘッド１４が次のチップ部品組３４を相対位置決めして仮置きステージ１２に準備しておくことができるので、生産性も高い。半導体実装装置１０が設置されるクリーンルームは、単位面積あたりの維持費用が高額であり、単位面積あたりの生産性を高めることが強く望まれている。本実施形態の半導体実装装置１０は、その要求に応えるものである。
【００４２】
また、従来技術（特許文献１）では、回路基板の全面に仮圧着した複数のチップ部品をいくつかのブロック毎に加圧、加熱して本圧着している。このため、一つのブロックのチップ部品を加熱している際に、隣接する本圧着していないチップ部品のＮＣＦ（キュアリング前のＮＣＦ）の温度が変質開始温度、例えば、１５０℃程度まで上昇し、本圧着する前にＮＣＦが変質してしまい、本圧着に不具合が生じてしまうという問題があった。一方、本実施形態の半導体実装装置１０は、チップ部品組３４を実装してＮＣＦのキュアリングが終了した後に、次のチップ部品組３４を実装するようにしているので、キュアリング前のＮＣＦが変質開始温度まで上昇することがない。なお、ＮＣＦはキュアリング終了後であれば、変質開始温度まで温度が上昇しても変質してしまうことが無いので、隣接するチップ部品組３４を実装する際にすでに実装の終了したチップ部品組３４のＮＣＦに影響が及ぶことがない。このように、本実施形態の半導体実装装置１０では、キュアリング前のＮＣＦが変質開始温度以上になってしまうことを抑制しつつ、短時間で多くのチップ部品組３４を基板３６に実装することができる。
【００４３】
以上説明した本実施形態の半導体実装装置１０は、フリップチップボンディング装置であった。しかし、半導体実装装置１０はダイボンディング装置であっても良い。この場合には、反転していないチップ部品を搬送ヘッド１４が搬送して、仮置きステージ１２に載置する。また、この場合には、実装ヘッド１８及び実装ステージ１６にヒータ５４，６４が設けられていなくてもよく、加圧のみでチップ部品組３４を基板３６に固定してもよい。例えば、基板３６上の各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃを固定する位置に予め接着剤を塗布しておき、実装ヘッド１８が各チップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃをそれらの位置に加圧することで基板３６に固定してもよい。
【００４４】
また、以上説明した本実施形態の半導体実装装置１０は、仮置きステージ１２に１つのチップ部品組３４を載置するとしたが、複数のチップ部品組３４を載置するようにしてもよい。
【００４５】
また、以上説明した本実施形態の半導体実装装置１０は、チップ部品組３４が３個のチップ部品３０ａ，３０ｂ，３０ｃによって構成されていた。しかし、その他の数のチップ部品によってチップ部品組３４が構成されていても当然によい。例えば、用意できる仮置きステージ１２の広さに応じて、チップ部品組３４を構成するチップ部品の数を決めてもよい。また、実装ヘッド１８が１つのチップ部品組３４を固定するために要する時間と、搬送ヘッド１４が１つのチップ部品組３４を仮置きステージ１２に搬送するために要する時間とが同じになるように、その数を決めてもよい。この場合、搬送ヘッド１４と実装ヘッド１８とのアイドル時間が無くなるため、生産性を著しく高くすることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  半導体実装装置、１２  仮置きステージ、１４  搬送ヘッド、１６  実装ステージ、１８  実装ヘッド、２１、４２、５２、６２  バルブ、２２  駆動装置、２４  位置検出用カメラ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  チップ部品、３２  バンプ、３３  ＮＣＦ、３４  チップ部品組、３６  基板、３８  パッド、４０  多孔質部材、４１  吸引孔、４４  冷却装置、４８  駆動装置、４９  位置検出用カメラ、５０  多孔質部材、５１  吸引孔、５４，６４  ヒータ、７０  吸引ポンプ、９０  制御装置、９２  記憶部。
【図１】
2019065394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月31日(2019.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にチップ部品を実装する実装装置であって、
前記チップ部品が複数載置される仮置きステージと、
前記仮置きステージに前記チップ部品を搬送すると共に、複数の前記チップ部品の相対位置が予め定められた位置になるように前記各チップ部品を前記仮置きステージに載置する搬送ヘッドと、
前記基板を吸着固定する実装ステージと、
前記仮置きステージに載置された複数の前記チップ部品であるチップ部品組を吸着し、前記実装ステージに吸着固定されている前記基板の所定位置に前記相対位置を保って加圧し、固定する実装ヘッドと、
を備え、
前記実装ヘッドが前記基板にチップ部品組を固定している間に、前記搬送ヘッドが、次に前記基板へ固定予定のチップ部品組を構成する複数の前記チップ部品を前記仮置きステージに載置し、
前記実装ヘッドが、前記基板へチップ部品組を固定した後、次に固定予定のチップ部品組を吸着するために前記仮置きステージへ向かう際には、前記搬送ヘッドによる当該チップ部品組の前記仮置きステージへの載置が完了するように、チップ部品組を構成する前記チップ部品の数が決められていること、
を特徴とする実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置において、
前記仮置きステージは、前記チップ部品を真空吸着する上面を有し、
前記上面は、第１の多孔質部材によって形成され、
前記第１の多孔質部材は、前記上面に載置される前記チップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有すること、
を特徴とする実装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の実装装置において、
前記実装ヘッドは、複数の前記チップ部品を真空吸着する吸着面を有し、
前記吸着面は、第２の多孔質部材によって形成され、
前記第２の多孔質部材は、前記吸着面に吸着される各チップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有すること、
を特徴とする実装装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
特許文献
［０００５］
特許文献１：特開２０１７−２２３２６号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
［０００６］
特許文献１に記載された半導体実装装置では、複数のチップ部品を同時に加圧、加熱して本圧着を行うので、回路基板にチップ部品を１つずつ本圧着していくよりも短時間でチップ部品を実装することができる。しかし、回路基板を保持することができる大きさの仮圧着ステージと、本圧着ステージの２つのステージを備える必要があるため、装置が大型化してしまう問題があった。
［０００７］
本発明の目的は、回路基板へチップ部品を実装する実装装置において、装置を小型化することにある。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明の実装装置は、基板にチップ部品を実装する実装装置であって、チップ部品が複数載置される仮置きステージと、仮置きステージにチップ部品を搬送すると共に、複数のチップ部品の相対位置が予め定められた位置になるように各チップ部品を仮置きステージに載置する搬送ヘッドと、基板を吸着固定する実装ステージと、仮置きステージに載置された複数のチップ部品であるチップ部品組を吸着し、実装ステージに吸着固定されている基板の所定位置に相対位置を保って加圧し、固定する実装ヘッドと、を備え、実装ヘッドが基板にチップ部品組を固定している間に、搬送ヘッドが、次に基板へ固定予定のチップ部品組を構成する複数のチップ部品を仮置きステージに載置し、実装ヘッドが、基板へチップ部品組を固定した後、次に固定予定のチップ部品組を吸着するために仮置きステージへ向かう際には、搬送ヘッドによる当該チップ部品組の仮置きステージへの載置が完了するように、チップ部品組を構成するチップ部品の数が決められていること、を特徴とする。
［０００９］
本発明の実装装置において、仮置きステージは、チップ部品を真空吸着する上面を有し、上面は、第１の多孔質部材によって形成され、第１の多孔質部材は、上面に載置されるチップ部品の各辺の長さよりも短い間隔で吸引孔を有する、としても好適である。
［００１０］
本発明の実装装置において、実装ヘッドは、複数のチップ部品を真空吸着する吸着面を有し、吸着面は、第２の多孔質部材によって形成され、第２の多孔質部材は、吸着面に吸着される各チップ部品の各辺の長さよりも短い間
【国際調査報告】
2019065394.tif 000012
2019065394.tif 000013
2019065394.tif 000014