(57)【要約】【課題】この発明は基板に生じたそりを除去してチップを実装することができるようにした実装方法を提供することにある。【解決手段】基板にチップを実装する実装方法であって、  基板を搬送して実装位置に位置決めする工程と、実装位置に位置決めされた基板の一方の面を実装ステージ６で支持する工程と、実装ステージによって一方の面が支持された基板の他方の面に実装ツール２７によってチップ１４を実装する工程と、実装ツールによってチップを基板に実装する前に、基板を実装ツールで加圧して上記実装ステージに吸着させる工程とを具備する。【選択図】      図１
2006086347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にチップを実装する実装方法であって、
上記基板を搬送して実装位置に位置決めする工程と、
実装位置に位置決めされた上記基板の一方の面を実装ステージで支持する工程と、
上記実装ステージによって一方の面が支持された上記基板の他方の面に実装ツールによって上記チップを実装する工程と、
上記実装ツールによって上記チップを上記基板に実装する前に、この基板を上記実装ツールで加圧して上記実装ステージに吸着させる工程と
を具備したことを特徴とするチップの実装方法。
【請求項２】
上記基板の上記チップが実装される位置を、上記加圧ツールで加圧することを特徴とする請求項１記載のチップの実装方法。
【請求項３】
上記基板の幅方向の幅方向中央部を上記加圧ツールで加圧して実装ステージに吸着させてから、上記実装ツールによって上記チップを上記基板に実装することを特徴とする請求項１記載のチップの実装方法。
【請求項４】
上記基板を上記加圧ツールで加圧して上記実装ステージに吸着させるときに、上記基板を吸着する吸引力の変化を検出する工程を有することを特徴とする請求項１記載のチップの実装方法。
【請求項５】
基板にチップを実装する実装装置であって、
上記基板を搬送して実装位置に位置決めする搬送手段と、
この搬送手段によって実装位置に位置決めされた上記基板の一方の面を支持する実装ステージと、
上記実装ステージによって一方の面が支持された上記基板の他方の面に上記チップを実装する実装ツールと、
この実装ツールによって上記チップを上記基板に実装する前に、この基板が上記実装ステージに吸着されるよう上記実装ツールによって上記基板を加圧させる制御手段と
を具備したことを特徴とするチップの実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体ウエハなどのチップを基板に実装するチップの実装方法及び実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハを賽の目状にダイシングしたチップを基板に実装する実装工程があり、この実装工程では実装装置が用いられている。実装装置は、リードフレームなどの基板を搬送する搬送装置を有し、この搬送装置は基板を搬送して実装位置に位置決めする。実装位置に位置決めされた基板は一方の面である、上下面のうちのたとえば下面が実装ステージで支持された後、カメラによって上記基板が認識され、その認識に基づいて実装ツールにより上面の所定の位置に上記チップが実装される。
【０００３】
最近では半導体装置が薄型化及び小型化する傾向にあり、たとえば、複数のチップを所定の長さの樹脂製テープからなる基板に行列状に実装し、これらチップ全体を樹脂でコーティングした後、チップごとに分断してパッケージを形成する、ＣＳＰ（Chip Size Package）においては、基板として用いられるポリイミド樹脂は厚さが７０μｍ程度で、チップの厚さが７０〜１００μｍ程度のものが用いられ、チップの大きさとしては数ｍｍ角程度のものが用いられるようになっている。
【０００４】
上記基板を実装位置に搬送して位置決めする場合、その幅方向の両端部の上面をクランパによって上記搬送装置に対向して設けられた実装ステージに保持するようにしている。このとき、実装ステージに設けられた吸引孔に吸引力を発生させ、基板を実装ステージに吸着するようにしている。このような実装装置の従来技術は特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平１０−１３５２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チップを基板に実装する際、一般的にチップは基板に熱硬化性の接着剤を介して熱圧着により実装される。そのため、実装ステージに位置決めされた基板は、実装ステージに設けられたヒータによって加熱される。上記基板を実装ステージに吸着すると、基板を実装ステージに密着させることができるから、実装ステージから基板への熱伝導が向上し、基板を確実に加熱することができる。
【０００６】
実装位置に位置決めされた基板は、上記クランパによって上記実装ステージに保持される。しかしながら、基板が薄くて柔らかな場合には、基板の幅方向両端部をクランプしていても、この基板が実装ステージに設けられたヒータから受ける熱や湿度の変化などによって反りが生じることがある。
【０００７】
基板に反りが生じて幅方向中央部が高くなる凸状に変形すると、基板の幅方向の全長と実装ステージの上面との間に隙間が生じる。そのため、実装ステージの上面に開口形成された吸引孔に吸引力を発生させても、その吸引力が基板に確実に作用し難いため、基板の反りを矯正することが難しい。
【０００８】
基板に反りが生じていると、その基板をカメラで撮像しても、チップを実装する位置を精密に認識できないことがある。仮に、基板の実装位置を認識できたとしても、反りが生じた基板にチップを正確に位置決めして実装することが困難となり、実装精度が低下することになる。しかも、基板が実装ステージから浮き上がることで、この実装ステージに設けられたヒータによって十分に加熱されず、チップを基板に確実に熱圧着できないということもある。
【０００９】
この発明は、基板にチップを実装する際、この基板に生じた反りを確実に除去することができるようにした実装方法及び実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、基板にチップを実装する実装方法であって、
上記基板を搬送して実装位置に位置決めする工程と、
実装位置に位置決めされた上記基板の一方の面を実装ステージで支持する工程と、
上記実装ステージによって一方の面が支持された上記基板の他方の面に実装ツールによって上記チップを実装する工程と、
上記実装ツールによって上記チップを上記基板に実装する前に、この基板を上記実装ツールで加圧して上記実装ステージに吸着させる工程と
を具備したことを特徴とするチップの実装方法にある。
【００１１】
上記基板の上記チップが実装される位置を、上記加圧ツールで加圧することが好ましい。
【００１２】
上記基板の幅方向の幅方向中央部を上記加圧ツールで加圧して実装ステージに吸着させてから、上記実装ツールによって上記チップを上記基板に実装することが好ましい。
【００１３】
上記基板を上記加圧ツールで加圧して上記実装ステージに吸着させるときに、上記基板を吸着する吸引力の変化を検出する工程を有することが好ましい。
【００１４】
この発明は、基板にチップを実装する実装装置であって、
上記基板を搬送して実装位置に位置決めする搬送手段と、
この搬送手段によって実装位置に位置決めされた上記基板の一方の面を支持する実装ステージと、
上記実装ステージによって一方の面が支持された上記基板の他方の面に上記チップを実装する実装ツールと、
この実装ツールによって上記チップを上記基板に実装する前に、この基板が上記実装ステージに吸着されるよう上記実装ツールによって上記基板を加圧させる制御手段と
を具備したことを特徴とするチップの実装装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、基板にチップを実装する前に、実装ツールによって基板を加圧するから、基板が反って実装ステージから浮いていても、基板を実装ステージに強制的に押し付けて吸着させ、反りを矯正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。  
図１はこの発明の実装装置の概略的構成を示す平面図、図２は側面図である。実装装置は短尺状のキヤリアテープからなる基板Ｗを搬送する搬送装置１を備えている。この搬送装置１は上記基板Ｗを所定ピッチで間欠駆動するフィーダ２を有する。フィーダ２は基板Ｗの幅方向両端部を支持する一対の搬送レール２ａを備えている。フィーダ２の一端にはローダ３が設けられ、他端にはアンローダ４が設けられている。
【００１７】
上記ローダ３には複数の上記基板Ｗが図示しないマガジン内に積層されて収容されている。ローダ３に収容された基板Ｗは図示しない突き出しピンによって上記フィーダ２に供給されて間欠的に搬送駆動される。
【００１８】
上記フィーダ２の中途部には、第１の駆動装置５（図２に示す）によって上下方向に駆動される実装ステージ６が配設されている。この実装ステージ６は図１に示すように平面形状が矩形状となっていて、長手方向の一端部の上面には、複数の吸引孔７が幅方向に所定間隔で開口形成されている。この実施の形態では３つの吸引孔７が幅方向に所定間隔で形成されている。
【００１９】
図３に示すように、各吸引孔７は実装ステージ６の幅方向に沿って形成された吸引路８に連通している。この吸引路８の一端には真空ポンプ９が吸引管１０を介して接続されている。この吸引管１０には、この管内の圧力を検出する圧力センサ１１及び管内を大気に連通させる開放バルブ（図示せず）が設けられている。
【００２０】
上記基板Ｗがフィーダ２によって搬送され、上記実装ステージ６に対向する位置である、実装位置に到達すると、上記実装ステージ６が上昇して上記基板Ｗの下面を支持する。このとき、上記真空ポンプ９が作動して上記吸引孔７に吸引力を発生させる。吸引孔７に生じた吸引力で、上記基板Ｗの上記吸引孔７に対応する部分が上記実装ステージ６に吸着されれば、基板Ｗによって吸引孔７が塞がれるから、上記吸引管１０内の圧力が低下し、そのことが上記圧力センサ１１によって検出される。
【００２１】
上記実装ステージ６にはヒータ１３が内蔵されている。このヒータ１３は実装ステージ６が上昇して基板Ｗの下面を支持したときに、この基板Ｗを加熱するようになっている。基板Ｗには、後述するように供給されるチップ１４が実装される。チップ１４の裏面には図示しない熱圧着媒体が貼り付けられていて、この熱圧着媒体を介して上記基板Ｗに熱圧着されるようになっている。
【００２２】
図１に示すように、上記フィーダ２の一側には水平方向に駆動可能なウエハホルダ１６が配設されている。このウエハホルダ１６にはウエハリング１８が供給載置される。ウエハリング１８には半導体ウエハ１７が貼着されたシート１８ａが張設されている。上記半導体ウエハ１７は賽の目状の多数の上記チップ１４にダイシングされている。上記ウエハリング１８の下方には図示しない突き上げピンが設けられている。この突き上げピンはウエハリング１８を介して所定の位置に位置決めされたチップ１４を突き上げる。
【００２３】
突き上げピンによって突き上げられたチップ１４は移載装置２１のアーム２２の先端に設けられた吸着ノズル２３によってピックアップされる。上記アーム２２は水平方向及び上下方向に駆動可能になっていて、ウエハリング１８からピックアップしたチップ１４を上記フィーダ２の側方に設けられた受け渡しステージ２４に載置する。
【００２４】
受け渡しステージ２４に載置されたチップ１４は実装ツール２７によって吸着される。この実装ツール２７は、第２の駆動装置２５によって水平方向及び上下方向に駆動される実装ヘッド２６に設けられている。
【００２５】
上記実装ヘッド２６には第１のカメラ２８が設けられ、この第１のカメラ２８は基板Ｗを撮像し、この撮像信号を制御装置２９に設けられた画像処理部（図示せず）に入力する。画像処理部では第１のカメラ２８からの撮像信号をデジタル信号に変換し、この基板Ｗに設けられた認識マークの位置を認識する。
【００２６】
上記受け渡しステージ２４の上方には第２のカメラ３１が設けられている。この第２のカメラ３１が受け渡しステージ２４に載置されたチップ１４を撮像する。第２のカメラ３１の撮像信号は上記制御装置２９の画像処理部に入力されて処理される。それによって、上記受け渡しステージ２４に載置されたチップ１４の位置が認識される。
【００２７】
制御装置２９は、上記第１のカメラ２８と第２のカメラ３１からの撮像信号によって基板Ｗとチップ１４との位置ずれ量を算出し、その算出に基づいて上記実装ツール２７を位置決めし、上記基板Ｗの所定の位置に上記チップ１４を実装させる。  
なお、上記第１、第２の駆動装置５，２５は上記制御装置２９によって駆動制御されるようになっている。また、上記圧力センサ１１の検出信号も上記制御装置２９に入力される。
【００２８】
上記基板Ｗには上記チップ１４が幅方向に３列で実装される。実装位置に搬送位置決めされた基板Ｗにチップ１４を実装する際の手順を、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００２９】
基板Ｗが実装位置に搬送されてきて位置決めされると、図３に示すように実装ステージ６が上昇して基板Ｗの下面を支持する。それと同時に、実装ステージ６に設けられたヒータ１３によって基板Ｗが加熱される。きわめて薄くて柔らかな基板Ｗが加熱されると、この基板Ｗには同図に鎖線で示すように反りが発生し、凸状に湾曲する。なお、基板Ｗは熱だけでなく、湿度の変化などによっても反りが生じることがある。
【００３０】
実装ステージ６の上面に開口した吸引孔７には真空ポンプ９の吸引力が発生している。しかしながら、基板Ｗが凸状に湾曲すると、基板Ｗの下面と実装ステージ６の上面との隙間が大きくなり、吸引孔７に発生した吸引力によって基板Ｗが実装ステージ６に吸着されないことがある。
【００３１】
基板Ｗが実装位置に位置決めされると、制御装置２９は実装ヘッド２６を駆動する。実装ヘッド２６は、実装ツール２７が受け渡しステージ２４に供給されたチップ１４を受け取る前に、上記実装ツール２７を基板Ｗの幅方向中央部のチップ１４の実装位置、つまり実装ステージ６の幅方向中央部に開口した吸引孔７に対応する位置の上方に位置決めされる。
【００３２】
ついで、上記実装ツール２７は図４（ａ）に示すように下降方向に駆動され、上記基板Ｗの上記吸引孔７に対応する中央部を加圧する。それによって、凸状に湾曲した基板Ｗの幅方向中央部が実装ステージ６に押し付けられるから、基板Ｗの幅方向中央部が吸引孔７に発生した吸引力で実装ステージ６に吸着保持される。
【００３３】
基板Ｗは幅方向中央部が加圧されることで、その部分が実装ステージ６の幅方向中央部の吸引孔７に確実に吸着される。そのとき、基板Ｗの幅方向の両端部は、基板Ｗが薄くて柔軟であると、中央部を変形させても、両端部が一緒に変形し難い。そのため、基板Ｗの幅方向中央部だけが吸引孔７に吸着され、幅方向両端部は図４（ａ）に示すように吸着されない状態となる。
【００３４】
基板Ｗの幅方向中央部が実装ステージ６の３つの吸引孔７の１つに吸着されると、吸引孔７が連通する吸引路８に接続された吸引管１０の圧力が低下する。吸引管１０の圧力低下は圧力センサ１１によって検出され、その検出信号は制御装置２９に入力される。それによって、制御装置２９は実装ツール２７による基板Ｗの加圧を終了し、上記実装ツール２７を上昇させて受け渡しステージ２４の上方に移動させ、この受け渡しステージ２４に載置されたチップ１４を受け取る。
【００３５】
チップ１４を受け取った実装ツール２７は、図４（ｂ）に示すように基板Ｗの先程加圧した位置の上方、つまり幅方向中央の吸引孔７に対応する位置に位置決めされる。ついで、実装ツール２７は下降し、先端に吸着したチップ１４を基板Ｗの幅方向中央部に実装する。
【００３６】
基板Ｗの幅方向中央にチップ１４を実装したならば、図４（ｃ）に示すように、実装ツール２７は基板Ｗの幅方向一端部、つまり実装ツール２７の幅方向一端部に位置する吸引孔７に対向する位置の上方に駆動され、ついで下降方向に駆動されてこの部分を加圧する。それによって、基板Ｗの幅方向の一端部は、この一端部に対向位置する吸引孔７によって確実に吸着されることになる。
【００３７】
基板Ｗの中央部に続いて幅方向一端部が吸引孔７に吸着されると、吸引管１０の圧力がさらに低くなるから、そのことが圧力センサ１１によって検出され、その検出信号で実装ツール２７が上昇方向に駆動される。
【００３８】
ついで、上記実装ツール２７は受け渡しステージ２４の上方に駆動されてから下降し、この受け渡しステージ２４上のチップ１４を受け取る。つぎに、実装ツール２７は図５（ａ）に示すように基板Ｗの幅方向一端部の上方に位置決めされた後、下降方向に駆動されてチップ１４を実装する。
【００３９】
基板Ｗの幅方向一端部にチップ１４を実装したならば、実装ツール２７は図５（ｂ）に示すように基板Ｗの幅方向他端部、つまり実装ツール２７の幅方向他端部の吸引孔７に対応する位置の上方に駆動され、ついで下降方向に駆動されてこの部分を加圧する。それによって、基板Ｗの幅方向の他端部は、この他端部に対応位置する吸引孔７に吸着されることになる。
【００４０】
基板Ｗの幅方向中央部及び一端部に続いて他端部が吸引孔７に吸着されると、吸引管１０の圧力がさらに低下するから、そのことが圧力センサ１１によって検出される。この圧力センサ１１の検出信号により、実装ツール２７は受け渡しステージ２４の上方に駆動されて下降し、この受け渡しステージ２４上のチップ１４を受け取る。ついで、図５（ｃ）に示すように、基板Ｗの幅方向他端部の上方に位置決めされた後、下降方向に駆動され、そこにチップ１４を実装する。
【００４１】
このように、基板Ｗの幅方向に３つのチップ１４を実装し終えたならば、真空ポンプ９を停止するとともに吸引管１０を図示しない開放バルブを介して大気に連通させ、基板Ｗの吸着状態を解除し、実装ステージ６を下降させる。
【００４２】
ついで、基板Ｗをフィーダ２によってピッチ送りし、つぎにチップ１４が実装される部分を、実装ステージ６に形成された吸引孔７に対向するよう位置決めし、この部分に上述したようにチップ１４を実装するということが繰り返して行われる。それによって、基板Ｗには多数のチップ１４が３列で行列状に実装されることになる。
【００４３】
なお、基板Ｗの幅方向一端部と他端部とを実装ツール２７で加圧して実装ステージ６に吸着させる際、圧力センサ１１が検出する圧力の変化はわずかである。したがって、圧力センサ１１による圧力変化の検出は、基板Ｗの中央部を加圧するときだけであってもよく、また中央部を加圧する際にも、実装ツール２７の下降位置を検出制御することで、圧力検出は行わなくてもよい。
【００４４】
以上のように、基板Ｗにチップ１４を実装する際、実装に先立って基板Ｗのチップが実装される部分を実装ツール２７によって加圧し、その部分を吸引孔７に発生する吸引力で実装ステージ６に吸着させるようにした。
【００４５】
そのため、第１のカメラ２８は基板Ｗのチップ１４が実装される部分を反りのない状態で撮像できるから、その部分の位置認識を正確に行うことが可能となる。基板Ｗのチップ１４が実装される部分の位置認識が正確であれば、その位置認識に基づいて上記チップ１４を基板Ｗに精密に実装することが可能となる。
【００４６】
実装ツール２７は基板Ｗの吸引孔７に対応する部分、つまり基板Ｗのチップが実装される部分を加圧して実装ステージ６に吸着させるようにしたから、基板Ｗのチップ１４が実装される部分を上記実装ステージ６に確実に吸着保持されることになる。
【００４７】
それによって、基板Ｗのチップ１４が実装される部分の位置認識を正確に行えるばかりか、基板Ｗのチップ１４が実装される部分の反りを確実に除去することができるから、そのことによっても、チップ１４の実装精度を向上させることができる。
【００４８】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、基板が比較的厚くてある程度の硬さを有し、幅方向の中央部を実装ツールで加圧するだけで、幅方向全体が実装ステージに吸着される場合には、幅方向中央部にチップを実装する前だけ基板を加圧し、両端部に実装する前には基板を加圧せずに、直接チップを実装するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では基板の加圧と複数のチップの実装とを交互に行うようにしたが、最初に実装ツールですべての実装位置を加圧した後、各加圧位置にチップを順次連続して実装するようにしてもよい。
【００５０】
また、基板の加圧は圧力センサによって判断してもよく、たとえば圧力がある一定値まで低下しているならば、基板を実装ツールで加圧せずにチップを基板に直接実装してもよく、さらに基板を加圧することで圧力センサによって検出される圧力が所定の値まで低下したならば、次からは実装ツールによる加圧を行わずにチップを実装するようにしてもよい。
【００５１】
また、基板の幅方向に実装されるチップの数は３つに限られず、１つ、２つ或いは４つ以上であってもよい。  
基板の下面を実装ステージで支持し、上面にチップを実装する場合について説明したが、上面を実装ステージで支持し、下面にチップを実装する場合であっても、この発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の概略的構成を示す平面図。
【図２】実装装置の概略的構成を示す側面図。
【図３】実装ステージの断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は基板の幅方向に複数のチップを実装する手順を示す説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は基板の幅方向に複数のチップを図４に示す工程に続いて実装する手順を示す説明図。
【符号の説明】
【００５３】
１…搬送装置、６…実装ステージ、７…吸引孔、８…吸引路、１１…圧力センサ、１３…ヒータ、１４…チップ、２６…実装ヘッド、２７…実装ツール、２９…制御装置。
【図１】
2006086347.tif 000003
【図２】
2006086347.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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