(57)【要約】【課題】            基板モジュールを構成する基板上に接合させるデバイスチップの数が増えても、スループットを低下させることなく接合を行うことができる自動ボンディング装置を提供することである。【解決手段】              基板表面に設けられた複数の電極パッド上に、複数のデバイスチップを接合するボンディング装置であって、  接合対象基板を供給する基板供給部と、接合用ペーストを塗布するペースト塗布部と、接合対象基板を保持するステージ部と、複数のデバイスチップを供給するチップ供給部と、複数のデバイスチップを一度に保持するヘッド部と、ステージ部に対してヘッド部を上下方向に昇降移動させるヘッド昇降機構と、ヘッド部を上下方向に加振する加振装置と、基板と各デバイスチップを接合するチップ接合用ペーストを加熱するヒータ部と、デバイスチップが接合された基板を搬出する基板搬出部とを備えた、自動ボンディング装置である。【選択図】          図１
2015130414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に設けられた複数の電極パッド上に、複数のデバイスチップを接合するボンディング装置であって、
前記複数のデバイスチップの接合対象となる接合対象基板を供給する基板供給部と、
前記接合対象基板の電極パッド上に接合用ペーストを塗布するペースト塗布部と、
前記接合用ペーストが塗布された接合対象基板を保持する基板保持部と、
前記接合対象基板上の電極パッドの位置・間隔に対応させた状態で接合対象となる複数のデバイスチップを供給するチップ供給部と、
前記チップ供給部から供給される前記接合対象となる複数のデバイスチップを一度に保持するヘッド部と、
前記基板保持部に対して前記ヘッド部を上下方向に昇降移動させるヘッド昇降機構と、
前記ヘッド部を上下方向に加振するヘッド加振部と、
前記複数の電極パッドと各デバイスチップを接合する接合用ペーストを加熱するヒータ部と、
デバイスチップが接合された基板を前記基板保持部から搬出する基板搬出部とを備えた、
自動ボンディング装置。
【請求項２】
前記ヘッド部と前記ヘッド昇降機構とが、球面軸受を介して連結されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の自動ボンディング装置。
【請求項３】
前記ヘッド部を前記基板保持部に向けてさらに押し付けるヘッド加圧部を備えた
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の自動ボンディング装置。
【請求項４】
前記基板表面に設けられた複数の電極パッド上に接合用ペーストが塗布された状態で当該塗布された接合用ペーストの高さを測定する塗布ペースト高さ測定部と、
前記接合用ペーストの塗布高さが適性範囲内かどうかを検査する塗布ペースト高さ検査部とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【請求項５】
ペースト高さ検査部で不良判定された基板を排出する不良基板排出部を備えた
ことを特徴とする、請求項４に記載の自動ボンディング装置。
【請求項６】
塗布された接合用ペーストの高さを測定する塗布ペースト高さ測定部と、
塗布されたペースト高さの履歴を記憶する塗布ペースト高さ履歴記憶部と、
塗布されたペースト高さの履歴に基づいて次に塗布するペースト塗布量を決定するペースト塗布量フィードバック部とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【請求項７】
前記複数のデバイスチップが接合される各電極パッドの周辺部を少なくとも含む領域を観察する接合領域観察部と、
当該複数のデバイスチップが正常に接合されたかどうかについて接合中若しくは接合後のペーストの状態を観察して検査を行うペースト状態検査部と、
ペースト状態検査部で接合不良と判定された基板を排出する不良基板排出部とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【請求項８】
接合完了時のヘッド高さを検出する接合時ヘッド高さ検出部と、
接合完了時のヘッド高さの許容範囲を登録する接合時ヘッド高さ許容範囲登録部と、
接合完了時のヘッド高さが許容範囲内かどうかを判定する接合時ヘッド高さ良否判定部とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【請求項９】
接合時ヘッド高さ良否判定部で不良判定された基板を排出する不良基板排出部を備えた
ことを特徴とする、請求項８に記載の自動ボンディング装置。
【請求項１０】
接合が未完了の仮接合状態基板を保持する第２基板保持部と、
前記仮接合状態基板と複数のデバイスチップに対して外力を付与する第２ヘッド部と、
前記仮接合状態基板と各デバイスチップとの間にある固化途中状態の接合用ペーストを再加熱する第２ヒータ部とを備えた
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【請求項１１】
デバイスチップが接合された基板を冷却する基板冷却部を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の自動ボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に設けられた複数の電極パッド上に、複数のデバイスチップを自動的に接合する、自動ボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板上に抵抗器やコンデンサ、リアクタンス、スイッチング回路などが組み込まれた部品（いわゆる、デバイスチップ）が接合された基板モジュールが、種々の用途で用いられている。
【０００３】
さらに近年はハイブリッド自動車や電気自動車の普及に伴い、パワートランジスタやパワーデバイスと呼ばれるデバイスチップが接合された基板モジュールが普及しており、接合方法について種々検討されている（例えば、特許文献１，２）。
【０００４】
また、基板モジュールを構成する基板上に複数のデバイスチップを接合するために、デバイスチップを１つずつ仮接合し、後に各チップを一括で本接合する形態が採用されている（例えば、特許文献３，４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５９９０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−４１８７０号公報
【特許文献３】特開平６−１６３６３４号公報
【特許文献４】特開２００４−２７４０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１０は、従来の技術におけるタイムチャートの一例であり、複数のデバイスチップを１つずつ基板上に仮接合させた後、一括で本接合させる形態におけるタイムチャートを示している。なお、ここでは、デバイスチップの接合対象となる基板を上流工程から受け取り、当該基板に４つにデバイスチップＣ１〜Ｃ４を接合し、チップ接合済の基板を下流工程へ受け渡す形態の例を示している。
【０００７】
具体的には、以下の様にして、チップ接合を行う。まず、チップ接合対象となる基板上を基板受取位置で装置内に供給し、チップ移載位置へ移動させる。この間にチップマウンタ等を用いて、デバイスチップＣ１をピックアップし、アライメントしておく。そして、チップ接合対象となる基板上の所定位置にデバイスチップＣ１を仮接合する。そして、他のデバイスチップＣ２〜Ｃ４についても同様の動作を行い、すべてのチップＣ１〜Ｃ４の仮接合が済めば、当該デバイスチップが仮接合された基板をヘッド部の下方へ移動させる。そして、ヘッド部を下降させてデバイスチップＣ１〜Ｃ４に密着させつつ加熱を行い、本接合を行う。そして、本接合に必要な加熱時間が経過すれば、ヘッド部を上昇させて基板と離隔し、基板載置台を受渡位置へ移動し、デバイスチップが接合された基板を排出する。そして、基板載置台を基板受取位置へ移動し、次の基板を装置内に供給する。そして、当該基板をチップ載置位置へ移動して静止させ、ピックアップとアライメントが済んだデバイスチップＣ１を当該基板に仮接合する。以下、上述の動作が繰り返し行われる。
【０００８】
この方式によりデバイスチップＣ１〜Ｃ４を接合すると、１つずつデバイスチップを仮接合させるための時間が全体としての待ち時間となり、デバイスチップの数が増えるほどサイクルタイムが伸てしまうという課題があった。しかも、本接合動作を行っている間に、破線で示す様に次のデバイスチップＣ１をピックアップし、アライメントを済ませたとしても、次の基板がチップ載置位置にて静止状態となるまで次のデバイスチップＣ１を仮接合することができないため、サイクルタイムを短縮することが困難であった。つまり、デバイスチップＣ１の仮接合開始からデバイスチップＣ４の接合完了までに要する時間Ｔｃ１と、デバイスチップＣ４の接合完了から次のデバイスチップＣ１の仮接合開始までに要する時間Ｔｃ２とを合算した時間Ｔｃが、この方式のサイクルタイムとなる。
【０００９】
そこで、本発明の第１の目的は、基板モジュールを構成する基板上に接合させるデバイスチップの数が増えても、サイクルタイムを短縮させて接合を行うことができる、自動ボンディング装置を提供することである。
【００１０】
また、デバイスチップの接合対象となる基板の表面には、１０〜１００μｍ程度のうねりがある。そして、電極パッドとデバイスチップとを接合するために塗布される導電用ペーストは、隣接するデバイスチップや電極同士のショートを防ぐために、必要最小限の量しか塗布されない。
【００１１】
そのため、このような基板上に、複数のデバイスチップを接合しようとすると、それぞれの電極パッドとデバイスチップ間の間隔が、基板のうねりなどの影響により少しずつ異なるため、従来の技術では、導電ペーストとデバイスチップとの接触が不均一となり、結果的に接合不良を招くおそれがあるという課題があった。
【００１２】
なお、ここで言う接合不良とは、デバイスチップと導電用ペーストの接触面積が、本来接触すべき面積に満たない場合や、接合時に導電用ペーストが過度にはみ出して隣接するデバイスチップや電極パッドとショートする状態を意味する。
【００１３】
そこで、本発明の第２の目的は、複数のデバイスチップを接合する際に、それぞれのデバイスチップと電極パッドとの接合不良を防ぐことができるボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上の課題を解決するために、第１の発明は、
基板表面に設けられた複数の電極パッド上に、複数のデバイスチップを接合するボンディング装置であって、
前記複数のデバイスチップの接合対象となる接合対象基板を供給する基板供給部と、
前記接合対象基板の電極パッド上に接合用ペーストを塗布するペースト塗布部と、
前記接合用ペーストが塗布された接合対象基板を保持する基板保持部と、
前記接合対象基板上の電極パッドの位置・間隔に対応させた状態で接合対象となる複数のデバイスチップを供給するチップ供給部と、
前記チップ供給部から供給される前記接合対象となる複数のデバイスチップを一度に保持するヘッド部と、
前記基板保持部に対して前記ヘッド部を上下方向に昇降移動させるヘッド昇降機構と、
前記ヘッド部を上下方向に加振するヘッド加振部と、
前記複数の電極パッドと各デバイスチップを接合する接合用ペーストを加熱するヒータ部と、
デバイスチップが接合された基板を前記基板保持部から搬出する基板搬出部とを備えた、
自動ボンディング装置である。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記ヘッド部と前記ヘッド昇降機構とが、球面軸受を介して連結されていることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記ヘッド部を前記基板保持部に向けてさらに押し付けるヘッド加圧部を備えたことを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、第１〜３の発明において、
前記基板表面に設けられた複数の電極パッド上に接合用ペーストが塗布された状態で当該塗布された接合用ペーストの高さを測定する塗布ペースト高さ測定部と、
前記接合用ペーストの塗布高さが適性範囲内かどうかを検査する塗布ペースト高さ検査部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
第５の発明は、第４の発明において、
ペースト高さ検査部で不良判定された基板を排出する不良基板排出部を備えたことを特徴とする。
【００１９】
第６の発明は、第１〜５の発明において、
塗布された接合用ペーストの高さを測定する塗布ペースト高さ測定部と、
塗布されたペースト高さの履歴を記憶する塗布ペースト高さ履歴記憶部と、
塗布されたペースト高さの履歴に基づいて次に塗布するペースト塗布量を決定するペースト塗布量フィードバック部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
第７の発明は、第１〜６の発明のいずれかにおいて、
前記複数のデバイスチップが接合される各電極パッドの周辺部を少なくとも含む領域を観察する接合領域観察部と、
当該複数のデバイスチップが正常に接合されたかどうかについて接合中若しくは接合後のペーストの状態を観察して検査を行うペースト状態検査部と、
ペースト状態検査部で接合不良と判定された基板を排出する不良基板排出部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
第８の発明は、第１〜７の発明のいずれかにおいて、
接合完了時のヘッド高さを検出する接合時ヘッド高さ検出部と、
接合完了時のヘッド高さの許容範囲を登録する接合時ヘッド高さ許容範囲登録部と、
接合完了時のヘッド高さが許容範囲内かどうかを判定する接合時ヘッド高さ良否判定部とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、第８の発明において、
接合時ヘッド高さ良否判定部で不良判定された基板を排出する不良基板排出部を備えたことを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明は、第１〜９の発明のいずれかにおいて、
接合が未完了の仮接合状態基板を保持する第２基板保持部と、
前記仮接合状態基板と複数のデバイスチップに対して外力を付与する第２ヘッド部と、
前記仮接合状態基板と各デバイスチップとの間にある固化途中状態の接合用ペーストを再加熱する第２ヒータ部とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明は、第１〜１０の発明のいずれかにおいて、
デバイスチップが接合された基板を冷却する基板冷却部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
基板モジュールを構成する基板上に接合させるデバイスチップの数が増えても、複数のデバイスチップを基板上の所定位置に同時に接合でき、サイクルタイムが短縮できる。さらに、複数チップを接合する際に、複数のデバイスチップと電極パッドとの接合不良を防ぐことができる。そのため、効率よく良品を生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を具現化する形態の一例の全体を示す平面図である。
【図２】本発明を具現化する形態の一例を示すシステム構成図である。
【図３Ａ】本発明を具現化する形態の一例の一部を示す正面図である。
【図３Ｂ】本発明を具現化する形態の一例の一部を示す正面図である。
【図４】本発明を具現化する形態の一例の要部を示す斜視図である。
【図５】本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。
【図６】本発明を具現化する形態の一例におけるタイムチャートである。
【図７Ａ】本発明を具現化する形態の別の一例の全体を示す側面図である。
【図７Ｂ】本発明を具現化する形態の別の一例の全体を示す側面図である。
【図８】本発明を具現化する形態の一例の要部を示す画像図である。
【図９】本発明に用いられる接合用ペーストの接合強度と観察輝度を示す特性図である。
【図１０】従来の技術におけるタイムチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。なお、説明を簡単に行うため、接合対象となる接合対象基板Ｗ（以下、単に基板Ｗという）には、その表面に４つの電極パッドＰ１〜Ｐ４が形成されており、その上に各々デバイスチップＣ１〜Ｃ４を接合する形態を例示する。なお、基板Ｗは、説明の便宜上、ボンディング工程内の状態に応じて、接合用ペーストが塗布される前の基板Ｗ１、接合用ペーストが塗布された後の基板Ｗ２、チップデバイスが接合された基板Ｗ３と呼ぶことがある。また、矢印Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７は、基板Ｗ（Ｗ１〜Ｗ３）の流れを示すものである。
【００２８】
また各図においては、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、ＸＹ平面を水平面、Ｚ方向を鉛直方向とする。特に、Ｘ方向は、矢印の方向を右側、その逆方向を左側と表現し、Ｙ方向は、矢印の方向を奥側、その逆方向を手前側と表現し、Ｚ方向は矢印の方向（重力上方）を上側、その逆方向を下側と表現する。さらに、Ｚ方向を中心軸とした回転方向をθ方向とする。
【００２９】
図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体を示す平面図である。また、図２は、本発明を具現化する形態の一例を示すシステム構成図である。
本発明に係る自動ボンディング装置１は、基板供給部ＷＳと、ペースト塗布部ＰＰと、ボンディング部ＢＤと、チップ供給部ＣＳと、基板排出部ＷＥとを備えて構成されている。
【００３０】
さらに、自動ボンディング装置１には、統括制御部ＭＣが備えられいる。統括制御部ＭＣは、基板供給部ＷＳ，ペースト塗布部ＰＰ，ボンディング部ＢＤ，チップ供給部ＣＳ，基板排出部ＷＥを、統括的に制御するものである。具体的には、統括制御部ＭＣは、制御用コントローラとその実行プログラムを含んで構成されている。より具体的には、制御用コントローラは、パソコンやプログラマブルコントローラと、上述の各部とデータや制御信号の入出力を行う機器などを含んで構成されており、基板供給部ＷＳ，ペースト塗布部ＰＰ，ボンディング部ＢＤ，チップ供給部ＣＳ，基板排出部ＷＥの各機器に対して制御信号やデータのやりとりをし、各部を個別に或いは各部を連携させながら統括的に制御するように構成されている。
【００３１】
基板供給部ＷＳは、複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４の接合対象となる基板（つまり、接合用ペーストが塗布される前の基板Ｗ１）を供給するものである。具体的には、基板供給部ＷＳは、隣接する上流工程の外部装置ＡＮ１から搬送された基板Ｗ１を自動ボンディング装置１へ供給するための、移載ロボットＷＳ１を備えて構成されている。移載ロボットＷＳ１には、基板Ｗ１を搬送するための移載ハンドＷＳ２と、移載ハンドＷＳ２を水平方向に移動させるための多関節アームＷＳ３と、多関節アームＷＳ３の向きや高さを変更する回転昇降機構ＷＳ４が備えられている。移載ロボットＷＳ１には、多関節アームＷＳ３や回転昇降機構ＷＳ４の移動若しくは回転を制御する制御部ＷＳ５が接続されており、制御部ＷＳ５からの制御指令に基づいて、基板Ｗ１の移載を行うことができる構成をしている。そして、制御部ＷＳ５は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて制御される。なお、基板供給部ＷＳは、この様な多関節アームＷＳ３を備えた構成の移載ロボットＷＳ１に限らず、１軸スライダーを備えて構成しても良い。
【００３２】
このような構成をしているため、基板供給部ＷＳは、外部装置ＡＮ１のベルトコンベアなどで搬送されてきた基板Ｗを、移載ハンドＷＳ２により下面側から上方に向けて持ち上げて保持し、破線で示す基板受取位置ＰＯ１で待機させておいた基板保持部２に移載することができる。
【００３３】
なお、基板搬送部ＷＳは、図示したような外部装置ＡＮ１から基板Ｗ１を受け取る形態に限らず、基板Ｗ１を複数枚収容したカセットから取り出す形態であっても良い。また、基板搬送部ＷＳの移載ハンドＷＳ２は、上述の様な基板Ｗ１の下面側から上方に向けて持ち上げて保持する形態に限らず、基板Ｗ１の上面を真空吸着する形態や、基板Ｗ１の側面を狭持する形態など、基板Ｗ１を上下・水平方向に移載できる形態であれば良い。
【００３４】
ペースト塗布部ＰＰは、基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４の上に接合用ペーストＣＰを塗布するものである。具体的には、ペースト塗布部ＰＰは、基板Ｗの上面の所定位置に接合用ペーストＣＰをスクリーン印刷するためのスキージＰＰ１とブレードＰＰ２と、スキージＰＰ１の上面側に接合用ペーストＰＰを供給するペースト供給部ＰＰ４と、ブレードＰＰ２を矢印Ｖ３の方向やその逆方向に所定の速度で移動させ所定の位置で静止させるブレード移動機構ＰＰ５を含んで構成されている。また、ペースト塗布部ＰＰは、基板Ｗ１を基板受取位置から後述するボンディング位置へ移動させる経路の途中であって、基板保持部２のやや上方に配置されている。
【００３５】
スキージＰＰ１には、基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４の相対的な位置及び間隔に対応した開口部ＰＰ３が設けられている。この開口部ＰＰ３は、接合用ペーストＣＰが通過できるように、メッシュと呼ばれる小さな孔部が多数設けられている。そしてペースト塗布部ＰＰは、基板保持部２の上に載置された基板Ｗ１の上面とスキージＰＰ１の下面とが僅かな隙間を保ちつつ対向している状態で、スキージＰＰ１の上面側に接合用ペーストＣＰを供給しておき、スキージＰＰ１の上面側から基板Ｗ１側に向けてブレードＰＰ２を押さえ付けながら矢印Ｖ３に示す方向に移動させる。なお、スキージＰＰ１の上面側に供給する接合用ペーストＣＰの量や、ブレードＰＰ２の移動速度は、接合用ペーストＣＰが所定の厚みで塗布が出来るように予め規定値を設定しておき、この規定値に基づいて制御するように、接合用ペースト供給部とブレード移動機構を構成しておく。また、ペースト供給部ＰＰ４とブレード移動機構ＰＰ５は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて制御される。
【００３６】
このような構成をしているため、ペースト塗布部ＰＰは、基板表面に設けられた電極パッドＰ１〜Ｐ４上に、所定の厚みで接合用ペーストＣＰを塗布することができる。
【００３７】
なお、ペースト塗布部ＰＰは、基板Ｗ１の上面とスキージＰＰ１の下面とが僅かな隙間が保たれた状態で対向している構成を示したが、この様な形態に限定されず、ペースト塗布部ＰＰ自体が上下方向に移動する構成としても良く、適宜クリアランスを確保したり、場合によっては基板ＷとスキージＰＰ１とを密着できる構成としても良い。
【００３８】
またペースト塗布部ＰＰは、上述した様なスクリーン印刷の形態に限らず、接合用ペーストＣＰの粘度に応じて、ディスペンサ方式、インクジェット方式若しくはスプレー方式などによる塗布方式を採用することも可能である。
【００３９】
チップ供給部ＣＳは、基板表面に設けられた電極パッドＰ１〜Ｐ４の位置・間隔に対応させた状態で、これら電極パッドＰ１〜Ｐ４の上にボンディングする複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４を供給するものである。具体的には、チップ供給部ＣＳは、チップトレイホルダーＴＨと、チップマウンターＣＭと、チップスライダーＳＬと、チップ供給台７１とを備えて構成されている。
【００４０】
ここでは、基板ＷにボンディングするためのデバイスチップＣが、チップトレイＴと呼ばれる容器に収容された状態で運搬・搬送される形態を例示して説明する。チップトレイＴは、デバイスチップの外形寸法よりもやや大きめの凹み部を有し、複数の凹み部がマトリクス状に配列されたトレイ状の容器である。
【００４１】
チップトレイホルダーＴＨは、チップトレイＴを水平状態に維持しつつ、所定の位置で固定するためのものである。具体的には、チップトレイホルダーＴＨは、図に示すように、チップトレイＴの２つの対向する角部に沿うようなＬ字形状の固定金具（いわゆる、ブラケット）を配置して構成することができる。なお、チップトレイホルダＴＨは、チップ供給部ＣＳのベース部材ＣＳ１の上に取り付けられている。
【００４２】
チップマウンターＣＭは、チップトレイＴに収納されているデバイスチップＣを１つずつ取り出し、チップ供給台７１の上に予め規定した位置に移載するためのものである。具体的には、チップマウンターＣＭは、チップ供給部ＣＳのベース部材ＣＳ１の上に取り付けられた、３軸直交ロボットモジュールを用いて構成することができる。３軸直交ロボットモジュールは、Ｙ方向に伸びる一対のレールＣＭ１と、レールＣＭ１上を所定の速度で移動し所定の位置で静止するスライダーＣＭ２と、スライダーＣＭ２に取り付けられた連結部材ＣＭ３と、連結部材ＣＭ３上に取り付けられたＺ方向に伸びる一対のレールＣＭ４と、レールＣＭ４上を所定の速度で移動し所定の位置で静止するスライダーＣＭ５と、スライダーＣＭ５に取り付けられた連結部材ＣＭ６と、連結部材ＣＭ６上に取り付けられたＸ方向に伸びる一対のレールＣＭ７と、レールＣＭ７上を所定の速度で移動し所定の位置で静止するスライダーＣＭ８とを含んで構成されている。スライダーＣＭ８には、連結部材ＣＭ９が取り付けられており、連結部材ＣＭ９には、アライメントカメラＣＭ１０と回転機構ＣＭ１１が取り付けられている。さらに回転機構ＣＭ１１には、ピックアップユニットＣＭ１２が取り付けられている。
【００４３】
ピックアップユニットＣＭ１２は、デバイスチップＣをピックアップするものである。具体的には、ピックアップユニットＣＭ１２は、デバイスチップＣの上面を吸引し保持することができる吸引保持部と、吸引保持部を上下方向に移動させる移動機構が備えられている。そして、回転機構ＣＭ１１は、デバイスチップを保持し水平に保った状態で、符号ＣＭ１３にて示す「＋」の交点を通る上下方向の軸を回転中心として、θ方向に所定の角度だけ回転させ、その角度で静止させることができる。
【００４４】
アライメントカメラＣＭ１０は、ピックアップするデバイスチップの外形やアライメントマークの位置や向きなどを撮像し、チップトレイ内での向きを検出し、所定の方向にアライメントするためのものである。そして、チップマウンターＣＭの各スライダーＣＭ２，ＣＭ４，ＣＭ８や、回転機構ＣＭ１１等の各機器は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて制御される。
【００４５】
このような構成をしているため、チップマウンターＣＭは、チップトレイ内で方向が不揃いな状態で収容されているデバイスチップＣをピックアップし、適宜アライメント処理を行いながら、チップ載置台７１に所定の向き、位置及び間隔で移載することができる。
【００４６】
チップスライダーＳＬは、複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４の相対的な位置・間隔を保ったまま、ボンディング部ＢＤ側へスライドさせ、ヘッド部３の下方で静止させるものである。具体的には、チップスライダーＳＬは、チップ供給部ＣＳのベース部材ＣＳ１の上に取り付けられたベース材ＳＬ１と、ベース材ＳＬ１上に取り付けられたＹ方向に伸びる１対のレールＳＬ２と、レールＳＬ２の上を所定の速度で移動し所定の場所で静止するスライダーＳＬ３とが備えられている。スライダーＳＬ３は、連結部材７０を介してチップ供給台７１が取り付けられている。そして、スライダーＳＬ３は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて制御される。そのため、チップスライダーＳＬは、チップ供給台７１をヘッド部３側若しくはチップトレイＴ側に移動させ、所定の位置で静止させることができる。
【００４７】
なお、連結部材７０は、チップスライダーＳＬの構成部材やチップ供給台７１が、基板保持部２や基板保持部２のスライダーの構成部材と干渉することなく、チップ供給台７１をヘッド部３の下方へ移動させることができるように、スライダーＳＬ３からヘッド部３側にオーバーハングさせた形状をしている。
【００４８】
チップ供給台７１は、複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４を載置するものである。
具体的には、チップ供給台７１は、上面を平坦な板材で構成し、上面を水平に配置し、移載したチップＣ１〜Ｃ４が滑り落ちたり位置ずれしたいしない様に、当該上面に滑り止め加工を施したものが例示できる。あるいは、チップ供給台７１は、上面が平坦な板材で構成し、当該上面の移載されるチップＣ１〜Ｃ４の外形より内側となる部分に微細な溝部や孔部を設けておき、この溝部や孔部を負圧状態にすることで、移載したチップＣ１〜Ｃ４が滑り落ちたり位置ずれしたりしない様な構成としても良い。
【００４９】
このような構成をしているため、チップ供給部ＣＳは、デバイスチップＣ１〜Ｃ４を、基板Ｗ上の電極パッドＰ１〜Ｐ４の位置・間隔に対応させた状態で予めチップ供給台７１の上に配置し、矢印Ｖ５に示す方向に移動させ、ヘッド部３の下方で待機させておくことができる。そのため、これらデバイスチップＣ１〜Ｃ４は、詳細を後述するヘッド部３を用いて一度にピックアップでき、基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４上に所定の位置・間隔を保ってボンディングすることができる。
【００５０】
ボンディング部ＢＤは、詳細を後述するが、基板保持部２と、ヘッド部３と、ヘッド昇降機構４と、ヘッド加振部５とヒータ部とを備えて構成されている。
【００５１】
基板排出部ＷＥは、ボンディング部ＢＤでデバイスチップＣ１〜Ｃ４が接合された基板Ｗ３を、基板保持部２から搬出するものである。具体的には、基板排出部ＷＥは、基板保持部２から基板Ｗ３を取り出し、隣接する下流工程の外部装置ＡＮ２へ搬出するための、移載ロボットＷＥ１を備えて構成されている。移載ロボットＷＥ１には、基板Ｗを搬送するための移載ハンドＷＥ２と、移載ハンドＷＥ２を水平方向に移動させるための多関節アームＷＥ３と、多関節アームＷＥ３の向きや高さを変更する回転昇降機構ＷＥ４が備えられている。移載ロボットＷＥ１には、多関節アームＷＥ３や回転昇降機構ＷＥ４の移動若しくは回転を制御する制御部ＷＥ５が接続されており、制御部ＷＥ５からの制御指令に基づいて、基板Ｗ３の移載を行うことができる構成をしている。そして、制御部ＷＥ５は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて制御される。なお、基板排出部ＷＥは、この様な多関節アームＷＥ３を備えた構成の移載ロボットＷＥ１に限らず、１軸スライダーを備えて構成しても良い。
【００５２】
このような構成をしているため、基板排出部ＷＥは、デバイスチップが接合された基板Ｗ３を、破線で示す基板受渡位置ＰＯ２にて、移載ハンドＷＳ２により下面側から上方に向けて持ち上げて保持し、外部装置ＡＮ２へ移載することができる。
【００５３】
なお、基板排出部ＷＥは、図示したような外部装置ＡＮ２に基板Ｗ３を受け渡す形態に限らず、基板Ｗ３を複数枚収容可能なカセットへ充填する形態であっても良い。また、基板排出部ＷＥの移載ハンドＷＥ２は、上述の様な基板Ｗ３の下面側から上方に向けて持ち上げて保持する形態に限らず、基板Ｗ３の上面を真空吸着する形態や、基板Ｗ３の側面を狭持する形態など、基板Ｗ３を上下・水平方向に移載できる形態であれば良い。
【００５４】
［ボンディング部詳細］
図３Ａは、本発明を具現化する形態の一例の一部を示す正面図であり、本発明に係る自動ボンディング装置１のボンディング部ＢＤを示したものである。以下に、ボンディング部ＢＤの具体的な構成について説明する。
【００５５】
基板保持部２は、デバイスチップの接合対象となる基板Ｗを保持するものである。具体的には、基板保持部２は、上面が水平な基板載置台２０を備えた構成とし、基板載置台２０の基板Ｗが載置される部分には、負圧吸引部や把持部などを適宜配置しておく。さらに、負圧吸引部は、基板載置台２０Ｗの上面に設けられた溝部や孔部と、真空ポンプなどの負圧発生手段と、それらを連通する連通ポートとを備えて構成しておく。また、連通ポートには、三方弁などの切替バルブなどを配置し、溝部や孔部を負圧状態若しくは大気解放状態に切り替えることが出来るようにしておく。
【００５６】
さらに、基板保持部２は、ボンディング部ＢＤのベース部材１０上にＸ方向に伸びる一対のレール２５を配置し、レール２５上をＸ方向に移動するＸ軸スライダー２６の上に取り付けた、いわゆるＸ軸スライダー機構を備えて構成しておく。Ｘ軸スライダー２６は、統括制御部ＭＣと接続されており、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて、所定の方向に所定の速度で移動し、所定の位置で静止することができる。
【００５７】
具体的には、このＸ軸スライダー駆動機構は、Ｘ軸スライダー２６を、回転モータとボールねじにより駆動するものや、リニアモータにより駆動するもの、エアシリンダや油圧シリンダーにより駆動するものが例示できる。なお、図１に示す形態の自動ボンディング装置１では、基板受取位置、ペースト塗布部ＰＰの下方、ヘッド部３の下方、基板受渡位置に移動することができる構成をしており、図４では、基板の電極パット上に接合用ペーストＣＰが塗布された状態の基板Ｗ２が基板載置台２０に載置されている状態が示されている。
【００５８】
このような構成をしているため、基板保持部２は、基板Ｗの載置時や入れ替え時は基板保持力が作用せず、基板Ｗを載置した後に基板保持力が作用させることができ、基板Ｗの載置や入れ替えをスムーズにできる一方で、確実に基板Ｗを保持することができる。
【００５９】
ヘッド部３は、基板Ｗ上にボンディングする複数のデバイスチップチップＣ１〜Ｃ４を一度に保持するものである。ヘッド部３は、チップ保持部３１と、ヒータ部３２とを備えて構成されている。
【００６０】
チップ保持部３１は、複数のデバイスチップチップＣ１〜Ｃ４を保持するものである。チップ保持部３１は、デバイスチップＣ１〜Ｃ４をピックアップし、基板Ｗに接合するまでは保持力を作用させ、接合後にヘッド上昇させる前から次のデバイスチップをピックアップするまでは保持力を作用させない構成としておく。具体的には、チップ保持部３１は、その表面であって、ピックアップするデバイスチップＣ１〜Ｃ４の外形より内側部分に、溝や孔を設けておく。そして、これら溝や孔は、外部の真空発生機構（図示せず）と切替バルブ（図示せず）などを介して接続しておき、真空状態と大気解放状態に切り替えできるようにしておく。そうすることで、チップ保持部３１は、適宜、デバイスチップＣ１〜Ｃ４を吸着保持し、保持解除することができる。
【００６１】
なお、上述の基板保持部２の基板載置台２０と、チップ供給部ＣＳのチップ載置台７１と、ヘッド部３のチップ保持部３１とは、互いに平行となるように予め調整しておく。
【００６２】
ヒータ部３２は、電極パッドＰ１〜Ｐ４と各デバイスチップＣ１〜Ｃ４とを接合する接合用ペーストＣＰを加熱するものである。
具体的には、ヒータ部３２は、セラミックヒータやシーズヒータなどを用いて構成することができ、統括制御部ＭＣからの電圧や電圧制御により、加熱ＯＮ／ＯＦを切り替えたり、加熱温度が設定できるようにしておく。
【００６３】
このような構成をしているため、ヘッド部３に備えられたヒータ部３２は、複数のデバイスチップチップＣ１〜Ｃ４を介して接合用ペーストＣＰを加熱することができる。
【００６４】
図４は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。
図４には、基板保持部２の基板載置台２０と、ヘッド部３のチップ保持部３１とヒータ部３２と、チップ保持部３１の下面で保持されたデバイスチップＣ１〜Ｃ４が示されている。さらに、基板載置台２０上には、本発明に係る自動ボンディング装置１で接合対象として扱う基板Ｗが載置されている。
【００６５】
なお、本発明に係る自動ボンディング装置１で接合対象として扱う基板Ｗは、その表面に形成された電極パッドＰ１〜Ｐ４上に、接合用ペーストＣＰが予め適量塗布されている。さらに、この接合用ペーストＣＰは、接合時の圧力を考慮した上で、例えばスクリーン印刷によって、電極パッドＰ１〜Ｐ４の外形より内側に所定の厚みで（つまり、必要量だけ）塗布される。
【００６６】
ヘッド昇降機構４は、基板保持部２及びチップ供給部ＣＳに対してヘッド部３を上下方向に昇降移動させるものである。ヘッド部３は、ヘッド昇降機構４の可動側部材であるＺ軸スライダー４３に取り付けられている。
【００６７】
図３Ｂは、本発明を具現化する形態の一例の全体を示す概略図である。
図３Ａは、ヘッド昇降機構４のＺ軸スライダー４３とヘッド部３が上昇した状態を示しており、図３Ｂは、Ｚ軸スライダー４３とヘッド部３が下降した状態を示している。
【００６８】
具体的には、ヘッド昇降機構４は、ベースプレート４１と、ベースプレート４１上に配置したＺ方向に伸びる一対のレール４２と、レール４２上をＺ方向に移動するＺ軸スライダー４６を備えておく。そして、Ｚ軸スライダー４３には、ボールねじ４４を介して回転モータ４５が取り付けられている。回転モータ４５は、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて、所定の方向に所定の回転速度で回転し、所定の角度で静止することができる。そのため、統括制御部ＭＣからの信号制御に基づいて、Ｚ軸スライダー４３を所定の方向に、所定の速度で移動させ、所定の場所で静止させることができる。さらに具体的には、回転モータ４５の回転をメカニカルに制止させる、ブレーキ機構（図示せず）を備えた構成としても良い。また、ヘッド部３は、適宜連結部材３３，３４，３５を介して、Ｚ軸スライダー４３に取り付けられている。そのため、ヘッド部３は、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて、上下方向に昇降移動でき、所定の位置で静止することができる。
【００６９】
また、ヘッド昇降機構４は、上述のような回転モータを用いた形態に限らず、エアシリンダや油圧シリンダーを用いて、Ｚ軸スライダー４３を上下方向に昇降移動させる構成としても良い。
【００７０】
なお、ヘッド昇降機構４は、ヘッド部３を水平方向に移動する必要がなければ、ベースプレート４１や連結部材１１を介して装置フレーム１０に固定状態で取り付けても良い。この場合、上述のチップ供給部ＣＳには、基板保持部２と物理的に干渉しない状態を維持しつつ、チップ載置台７１をヘッド部３の下方まで移動させ、その状態で待機させる機構を備えた構成としておく。
【００７１】
一方、ヘッド昇降機構４は、Ｘ方向に移動させる必要があれば、図１，３に示すような、Ｘ方向に移動可能な構成としておくことが好ましい。この場合、連結部材１１上に、Ｘ方向に伸びる一対のレール１５を配置し、レール１５上をＸ方向に移動するＸ軸スライダー１６を備え、Ｘ軸スライダー１６にベースプレート４１を取り付けておく。そして、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて、Ｘ軸スライダー１６を所定の速度で移動させ、所定の場所で制止させる、Ｘ軸スライダー駆動機構を備えておく。
【００７２】
具体的には、Ｘ軸スライダー駆動機構は、Ｘ軸スライダー１６を、回転モータとボールねじにより駆動するものや、リニアモータにより駆動するもの、エアシリンダや油圧シリンダーにより駆動するものが例示できる。そうすれば、ヘッド部３によりデバイスチップＣ１〜Ｃ４をピックアップする場所と、チップデバイスＣ１〜Ｃ４を基板Ｗに接合する場所を、個別に設定することができる。
【００７３】
ヘッド加振部５は、ヘッド部３を上下方向に加振するものである。具体的には、ヘッド加振部５は、高周波振動発生器５１などが例示でき、連結部材３３，３４を介してヘッド部３が取り付けられている連結部材３５に取り付けておく。高周波振動発生器５１は、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて、所定の振幅・周波数で、適宜振動する。更に具体的には、高周波振動発生器５１は、その内部に回転モータを備え、その回転モータに取り付けられた偏心おもりが回転することで、矢印５２に示す方向に振動が発生するものが例示できる。或いは、高周波振動発生器５１は、所定の重量を有する振動子が往復動することで、矢印５２に示す方向に振動が発生するものでも良い。
【００７４】
なお、デバイスチップのボンディングに用いられる接合用ペーストＣＰは、高粘度のため、単なる加圧だけでは均一に押し広げることが難しい。つまり、接合用ペーストＣＰが塗布されている領域の中央部と周辺部とでは、接合用ペーストＣＰの厚みを均一に保ったままで薄く押し広げることが難しい。そのため、接合前のデバイスチップＣ１〜Ｃ４を電極パッドＰ１〜Ｐ４上に塗布された接合用ペーストＣＰと接触させた後、加振することにより、加振を加えない場合よりもさらに、接合用ペーストＣＰを均一に薄く押し広げつつ、デバイスチップＣ１〜Ｃ４と電極パッドＰ１〜Ｐ４との間隔を近づけることができる。そのため、本発明に係る自動ボンディング装置１は、特に高粘度の接合用ペーストＣＰが塗布された基板Ｗに対して複数のデバイスチップを接合するのに好適な形態と言える。
【００７５】
図５は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図であり、基板保持部２の基板載置台２０と、その内部に組み込まれた、基板昇降機構２８と、基板載置位置検出部２４が示されている。
【００７６】
基板載置台２０は、基板Ｗを支える支持部材のうち、接合される前記複数のデバイスチップの少なくとも外周部及びその外側に対応する部分が、透明体で構成されている。
【００７７】
具体的には、基板載置台２０は、支持部材２１と、フレーム部材２２と、吸着部２３を含んで構成されている。支持部材２１は、基板Ｗと触れ合って基板Ｗを直接支持するものである。支持部材２１は、保護板２１ａ、ヒータ部２１ｂ、補強板２１ｃ、断熱部２１ｇとで構成されている。
【００７８】
保護板は２１ａは、基板Ｗと直接触れ合い、ヒータ部２１ｂで発熱した熱エネルギーを基板Ｗへ伝えるものである。また、ヒータ部２１ｂと基板Ｗとを電気的に絶縁するものである。ヒータ部２１ｂは、基板Ｗを加熱するためのものである。補強板２１ｃは、支持部材２１の強度を確保しつつ、ヒータ部２１ｂで発熱した熱エネルギーがフレーム部材２２へ逃げるのを防ぐためのものである。断熱部２１ｇは、ヒータ部２１ｂで発熱した熱エネルギーがフレーム部材２２へ逃げるのを防ぐためのものである。
【００７９】
より具体的には、保護板２１ａ、補強板２１ｃは、ガラス板で構成されている。ヒータ部２１ｂは、ガラス板と、その表面に形成されたＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極で構成されている。ヒータ部２１ｂは、この透明電極に電流・電圧を印可することで、透明電極の内部抵抗により発熱する。そして、この透明電極に印可する電圧や電圧は、ヒータ部２１ｂに接続されたヒータ制御部２１ｋにより制御され、ヒータ部２１ｂに対する加熱ＯＮ／ＯＦを切り替えたり、加熱温度が設定できるようにしておく。なお、ヒータ制御部２１ｋは、統括制御部ＭＣからの制御信号に基づいて制御される。
【００８０】
断熱部２１ｇは、シリカやアルミナなどの耐熱性と断熱性を兼ね備えた材料で構成し、所定の幅と厚みで、ヒーター部２１ｂの外縁部とフレーム部材２２との間に配置されている。そのため、ヒーター部２１ｂの外縁部は、フレーム部材２２に直接触れない。
【００８１】
このような構成をしているため、ヒータ部２１ｂは、保護板２１ａ、基板Ｗ、複数の電極パッドＰ１〜Ｐ４を介して接合用ペーストＣＰを加熱することができる。なお、支持部材２１は、ヒータ部を組み込まない場合には、単層のガラス板で構成しても良い。
【００８２】
フレーム部材２２は、支持部材２１を支持するものである。
フレーム部材２１ｂは、上面に開口部を設けた箱体や額縁状の筐体で構成されている。
ヘッド部３が下降し、基板ＷにデバイスチップＣ１〜Ｃ４を加圧する際に、基板Ｗが載置された支持部材２１全体を下面側から支えるものである。
【００８３】
吸着部２３は、基板Ｗを吸着するための連通ポートである。
具体的には、吸着部２３は、載置される基板Ｗの外周部より内側の部分に、支持部材２１やフレーム部材２２を貫通し、外部のへ連通する構成をしている。より具体的には、吸着部２３は、外部の真空発生機構（図示せず）と切替バルブ（図示せず）などを介して接続し、真空状態と大気解放状態に切り替えできるようにしておく。さらに、保護板２１ａには、所定パターンの溝などを設けておき、基板Ｗを効率よく吸着ＯＮ／ＯＦＦできる構造としても良い。
【００８４】
尚、支持部材２１を構成する各部材には、後述するリフトピン２８ａが通過し往復動作できる程度の位置及び大きさの開口部２１ｈが設けられている。
【００８５】
基板載置位置検出部２４は、基板Ｗ１が基板保持部２のどこに載置されたかを検出するものものである。具体的には、基板載置位置検出部２４は、ＣＣＤやＣＭＯＳを撮像素子とするエリアセンサーカメラ２４Ｃと、撮像用レンズ２４Ｌとを組み合わせて構成されている。そして、基板Ｗ１の外辺や角部、或いは基板Ｗ１に付加されたアライメントマークの位置を観察して検出できるように構成されている。そのため、移載ロボットＷＳ１を用いて基板Ｗ１を移載し、基板保持部２で吸着保持されるまで、基板Ｗ１の正確な位置が不確かであっても、基板Ｗ１が基板保持部２の支持部材２１上のどこに載置されているか、正確に位置を検出をすることができる。
【００８６】
なお、基板載置位置検出部２４は、基板保持部２に組み込まれた形態に限らず、エリアセンサーカメラ２４Ｃを基板受取位置ＰＯ１の上方に配置し、撮像用レンズ２４Ｌを下向きにして、基板Ｗ１の上面を見下ろす形態であっても良い。この場合、基板Ｗ１が基板保持部２に載置され保持された後の状態で、基板Ｗ１の外形若しくは基板Ｗ１に付加されたアライメントマークを一度に若しくは複数回に分けて観察し位置検出する構成としておく。
【００８７】
また、基板観察部２４は、上述のエリアセンサーカメラ２４Ｃと撮像用レンズ２４Ｌを用いた形態に限らず、レーザ変位計などの基板Ｗ１の外辺や角部の位置が検出できるものを用いた構成であっても良い。
【００８８】
基板載置位置検出部２４で検出された基板Ｗ１の位置情報は、予め設定された基準位置とのずれ量の演算（いわゆる、アライメント演算）が行われ、基板Ｗ１上に塗布する接合用ペーストＣＰの塗布位置や、接合されるデバイスチップの接合位置にフィードバックされる。
【００８９】
基板昇降機構２８は、基板供給部ＷＳから基板Ｗ１の受取りをスムーズに行うためのものである。具体的には、基板昇降機構２８は、リフトピン２８ａと、連結部材２８ｂと、昇降ユニット２８ｃを備えている。
リフトピン２８ａは、基板Ｗ１を支えるものである。
連結部材２８ｂは、リフトピン２８ａと昇降ユニット２８ｃの可動部２８ｄとを連結するものである。
昇降ユニット２８ｃは、リフトピン２８ａと連結部材２８ｂが取り付けられた可動部２８ｄを上下（ｚ方向）に移動させるものであり、フレーム部材２２に取り付けられている。
【００９０】
図５では、リフトピン２８ａ，連結部材２８ｂ，可動部２８ｄが下降端にある状態を実線で示しており、上昇端にある状態を破線で示している。
【００９１】
この様な構成をしているため、基板昇降機構２８は、可動部２８ｄを上昇端に移動させて基板Ｗ１を受け取り、可動部２８ｄを下降端に移動させて基板Ｗ１を支持部材２１上に載置することができる。
【００９２】
なお、上述の支持部材２１に用いられる材料は、ガラス板に限られず、基板載置位置検出部２４の位置検出用の光の波長が透過する材質であれば良い。つまり、観察光が可視光線であれば、アクリル樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂などの狭義の透明体を選定することができる。一方、観察光が近赤外線などであれば、近赤外線が通過するセラミック材料など、広義の透明体を選定することができる。
【００９３】
ボンディング動作及びペースト状態の検査に関する一連の動作は、以下の通りである。
図６は、本発明を具現化する形態の一例におけるタイムチャートであり、自動ボンディング装置１を構成する各部の一連の動作を時系列的に示したものである。
【００９４】
基板供給部ＷＳは、予め上流工程ＡＮ１から基板を受け取っておき、基板受取位置ＰＯ１にて、基板保持部２の基板載置台２０に基板Ｗ１を載置（つまり、基板供給）する。そして、基板載置台２０にて基板Ｗ１の吸着保持を行い、基板Ｗ１の位置アライメントを行い、基板Ｗ１をペースト塗布部ＰＰの下方へ移動させ、静止させる。そして、基板Ｗ１の所定位置に接合用ペーストＣＰを塗布する。
【００９５】
一方、チップ供給部ＣＳでは、トレイＴからデバイスチップをピックアップし、アライメントし、チップスライダＳＬ上のチップ載置台７１の所定位置に、１つずつデバイスチップＣ１〜Ｃ４を載置する。
【００９６】
チップ載置台７１へのデバイスチップＣ１〜Ｃ４の載置が完了すれば、スライダーＳＬ３をヘッド部３側に移動し、ヘッド部３を下降させ、ヘッド部３でデバイスチップＣ１〜Ｃ４を吸着保持する。その後、ヘッド部３を上昇させ、スライダーＳＬ３をトレイ側に移動する。その後、接合用ペーストが塗布された基板Ｗ２をヘッド部３の下方へ移動させ、静止させ、ヘッド部３を下降する。そして、ヘッド部３で保持したデバイスチップＣ１〜Ｃ４と基板Ｗ２の接合ペーストＣＰとを接触させ、ヒータ部で加熱を行いながら、ヘッド加振部５を作動させながら、ヘッド部３はデバイスチップＣ１〜Ｃ４を基板Ｗ２側へ押し付ける。そして、所定時間この状態が維持され、デバイスチップＣ１〜Ｃ４が基板Ｗに接合される。デバイスチップの接合が済めば、ヘッド部３はチップの吸着を解除し、ヘッド部３は上昇し、デバイスチップＣ１〜Ｃ４が接合された基板Ｗ３と離隔した状態となる。そして、基板載置台２０を基板受渡位置ＰＯ２へ移動させ、基板排出部ＷＥで基板Ｗ３を基板載置台２０から取り出し、基板Ｗ３を下流工程ＡＮ２へ排出する。基板載置台２０は、再び基板受取位置ＰＯ１へ移動し、上述と同様に、次の基板Ｗ１が載置され、接合用ペースト塗布以降の一連の動作が繰り返される。
【００９７】
一方、チップ供給部ＣＳは、次のデバイスチップＣ１をピックアップし、アライメントし、スライダーＳＬ３がトレイ側に移動し、静止したら、上述と同様に、次のデバイスチップＣ１をチップ載置台７１の所定位置に載置し、続いて他のデバイスチップＣ２〜Ｃ４を載置する、一連の動作が繰り返される。
【００９８】
なお、ヘッド部３を下降させ、静止させるときは、基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４上に塗布された接合用ペーストＣＰの上にデバイスチップＣ１〜Ｃ４が接触したかどうかを判断する。この接触判断は、回転モータの電流値が上昇したり、Ｚ軸スライダーの位置や位置変化量の減少に基づいて判断したり、基板保持部２やヘッド部３に予め組み込んでおいた圧力センサの信号出力に基づいて判断したりすることが可能である。或いは、ヘッド部３の下方に、デバイスチップＣ１〜Ｃ４の下面と接合ペーストＣＰの上面との隙間を検出するセンサを配置し、当該隙間が無くなたことを検出する構成としても良い。そして、基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４上に塗布された接合用ペーストＣＰの上にデバイスチップＣ１〜Ｃ４が接触したと判断されれば、ヘッド加振部５を作動させて接合用ペーストＣＰを均一に薄く押し広げる。なお、ヘッド加振部５の作動と、ヒータ部の作動タイミングは、接合対象に合わせて、適宜ＯＮ／ＯＦＦするタイミングを設定しておく。
【００９９】
尚、本発明にかかる自動ボンディング装置１のサイクルタイムは、以下の様に表すことができる。つまり、チップスライダがトレイ側にある状態からヘッド側に移動し再度トレイ側に戻るまでの時間Ｔｅ１、チップ載置台７１にデバイスチップＣ１を移載開始してからデバイスチップＣ４を移載完了するまでの時間Ｔｅ２とすると、これらの時間Ｔｅ１，Ｔｅ２の合計時間Ｔｅが、サイクルタイムとなる。
【０１００】
また、チップ載置台７１がトレイ側に移動し、基板載置台２０がヘッド部に向けて移動開始してから接合動作をし、基板排出し、次の基板を受け取り、当該基板にペーストを塗布し、ヘッド部３へ移動開始可能となるまでの時間Ｔｅ３も、サイクルタイムとなる。
そして、上記時間Ｔｅは載置するデバイスチップの数により増減し，上記時間Ｔｅ３はボンディング部ＢＤにおける接合条件や基板載置台２０の移動距離や移動速度により増減するため、自動ボンディング装置１全体のサイクルタイムとしては、上記時間Ｔｅ，Ｔｅ３のいずれか遅い方となる。しかし、接合するデバイスチップの数が増えても、デバイスチップをチップスライダ上に並べる動作と、複数のチップを同時に接合させる動作とを、並行させて行うことができるため、従来方式に比べて、接合に要するサイクルタイムを短縮することができる。
【０１０１】
さらに、基板Ｗの表面にうねりなどがあり、各電極パッドＰ１〜Ｐ４と、その上に接合される各デバイスチップＣ１〜Ｃ４との間隔にバラツキがあったとしても、導電用ペーストＣＰが均一に塗り広げられた状態で接合が行われる。そのため、複数チップを同時に接合する際に、複数のデバイスチップと電極パッドとの接合不良を防ぐことができる。そのため、効率よく良品を生産することができる。
【０１０２】
［別の形態］
なお、本発明の適用にあたり、ボンディング部ＢＤは、図３Ａ，３Ｂを用いて上述したようなヘッド昇降機構４及びヘッド加振部５を備えた構成に限定されず、図７Ａ，７Ｂに示すようなヘッド昇降機構４ａ及びヘッド加振部５ａを備えた構成のボンディング部ＢＤ２としても良い。
【０１０３】
図７Ａ，７Ｂは、本発明を具現化する形態の別の一例の全体を示す概略図である。
なお、図７Ａは、ヘッド部３が上昇した状態を示しており、図７Ｂは、ヘッド部３が下降した状態を示している。
【０１０４】
ボンディング部ＢＤ２は、上述のボンディング部ＢＤと共通する構成の基板保持部２，ヘッド部３を備えつつ、異なる構成のヘッド昇降部４ａを備えて構成されている。
【０１０５】
ヘッド昇降機構４ａは、基板保持部２に対してヘッド部３を上下方向に昇降移動させるものである。ヘッド部３の連結部材３６は、球面軸受Ｓを介して、ヘッド昇降機構４ａの可動側部材であるシャフト４７に取り付けられている。
【０１０６】
具体的には、ヘッド昇降機構４ａは、ベースプレート４１に取り付けられた直動シリンダーユニット４０ａにより構成されている。直動シリンダーユニット４０ａは、筐体４６と、シャフト４７と、シャフト４７を出し入れするための加圧流体供給ポート４６ａ，４６ｂを備えて構成されている。筐体４６は、その内部が密閉された中空になっており、加圧流体供給ポート４６ａ，４６ｂに供給される流体の圧力差により、シャフト４７に接続された弁板４８が、筐体４６内で往復動作するように構成されている。
【０１０７】
より具体的には、直動シリンダーユニット４０ａの加圧流体供給ポート４６ａ側の圧力ｆ１ａが、加圧流体供給ポート４６ｂ側の圧力ｆ１ｂよりも小さくなる（例えば、加圧流体供給ポート４６ａ側を大気解放し、加圧流体供給ポート４６ｂ側に圧縮エアを供給する）状態にすれば、図７Ａに示すように、シャフト４７とヘッド部３が上昇した状態となる。
【０１０８】
逆に、直動シリンダーユニット４０ａの加圧流体供給ポート４６ａ側の圧力ｆ１ａが、加圧流体供給ポート４６ｂ側の圧力ｆ１ｂよりも大きくなる（例えば、加圧流体供給ポート４６ａ側に圧縮エアを供給し、加圧流体供給ポート４６ｂ側を大気解放する）状態にすれば、図７Ｂに示すように、シャフト４７とヘッド部３が基板保持部２側に下降した状態となる。
【０１０９】
また、ベースプレート４１には、昇降ガイド部４９が備えられており、ヘッド部３の上下動作をスムーズにし、水平方向にぶれが生じないようにしている。昇降ガイド部４９は、シャフト４９ｓとリニアブッシュ４９ｂを含んで構成されている。
【０１１０】
ヘッド加振部５ａは、ヘッド部３を基板保持部２側に下降させた状態で、ヘッド昇降機構４ａの昇降動作を繰り返すことにより、ヘッド部３を上下方向に加振するものである。具体的には、ヘッド加振部５ａは、ヘッド昇降機構４ａの直動シリンダーユニット４０ａの往復動作を高速で切り替えることにより具現化できる。
【０１１１】
この様な構成では、ヘッド部３とヘッド昇降部４ａとが、球面軸受Ｓを介して連結されている点が好ましい。つまり、球面軸受Ｓではなくナックルジョイントなどを代用した場合、ナックルジョイントの回動部と固定部との間には、回動動作をスムーズにするための隙間が設けられているため、ヘッド加振部４ａで発生させた加振力が遮断若しくは減衰してしまい、加振力を効率よくヘッド部３に伝達することができない。しかし、ヘッド部３とヘッド昇降部４ａとを、球面軸受Ｓを介して連結すれば、球面軸受Ｓには上下方向の隙間が無いため、ヘッド加振部５ａで発生させた加振力を効率よくヘッド部３へ伝達させることができる。つまり、球面軸受Ｓを用いた構成とすれば、迅速に接合用ペーストＣＰを押し広げることができるため、さらにサイクルタイムが短縮できる。
【０１１２】
［別の形態］
さらに、ボンディング部ＢＤ２は、ヘッド加圧部６をさらに備えた構成としても良い。
【０１１３】
ヘッド加圧部６は、ヘッド部３を基板保持部２側に向けてさらに加圧するものである。
具体的には、ヘッド加圧部６は、図７Ａ，７Ｂに示すような構成とすることができる。つまり、ヘッド加圧部６は、ヘッド部３に取り付けられた連結部材３３を介して、ヘッド部３を上下方向に移動させるための可動側部材であるシャフト４９ａを、基板保持部２側にさらに押さえつける機構を備えた構成をしている。
【０１１４】
より具体的には、ヘッド加圧部６は、直動シリンダーユニット６０と、押さえ部材６５とを備えて構成されている。直動シリンダーユニット６０は、筐体６１と、シャフト６２と、シャフト６２を出し入れするための加圧流体供給ポート６１ａ，６１ｂを備えて構成されている。筐体６１は、その内部が密閉された中空になっており、加圧流体供給ポート６１ａ，６１ｂに供給される流体の圧力差により、シャフト６２に接続された弁板６３が、筐体６１内で往復動作するように構成されている。
【０１１５】
シャフト６２の一端は、押さえ部材６５と、ナックルジョイント６７を介して取り付けられている。押さえ部材６５は、直線型若しくは略Ｌ字型（略Ｖ字型を含む）の形状をしており、ナックルジョイント６６を介して、装置フレーム１０の連結部材１１に取り付けられている。
【０１１６】
このような構成をしているため、押さえ部材６５は、シャフト６２の往復動作に伴い、ナックルジョイント６６の軸部を中心として、先端部６８が上下方向に回動する構成をしている。
【０１１７】
より具体的には、直動シリンダーユニット６０の加圧流体供給ポート６１ａ側の圧力ｆ２ａが、加圧流体供給ポート６１ｂ側の圧力ｆ２ｂよりも大きくなる（例えば、加圧流体供給ポート６１ａ側に圧縮エアを供給し、加圧流体供給ポート６１ｂ側を大気解放する）状態にすれば、図７Ａに示すように、シャフト６２は矢印６２ｖに示す方向に下がり、押さえ部材６５の先端部６８は、矢印６８ｖに示す方向に上昇した状態となる。この状態では、先端部６８がヘッド３に連結されている連結部材３６と離れており、ヘッド部３を基板保持部２側に押さえつける押し付け力は作用していない。
【０１１８】
逆に、直動シリンダーユニット６０の加圧流体供給ポート６１ａ側の圧力ｆ２ａが、加圧流体供給ポート６２ｂ側の圧力ｆ２ｂよりも小さくなる（例えば、加圧流体供給ポート６１ａ側を大気解放し、加圧流体供給ポート４６ｂ側に圧縮エアを供給する）状態にすれば、図７Ｂに示すように、シャフト６２は矢印６２ｖに示す方向に上がり、押さえ部材６５の先端部６８は、矢印６８ｖに示す方向に下降した状態となる。この状態では、先端部６８がヘッド３に連結されている連結部材３６を押さえ付けており、ヘッド部３を基板保持部２側に押さえつける押し付け力が作用する。
【０１１９】
このような構成をしているため、ヘッド加圧部６を備えたボンディング装置は、ヘッド昇降部の下降動作とヘッド加振部の加振により接合用ペーストＣＰが押し広げられた後、デバイスチップＣ１〜Ｃ４と電極パッドＰ１〜Ｐ４との間隔を維持することができる。さらには、デバイスチップＣ１〜Ｃ４を基板Ｗ側にさらに押し込んで、僅かながら電極パッドＰ１〜Ｐ４との間隔を近づけることができる。そして、この様な加圧部６を用いた構成のボンディング装置は、加圧部を備えない場合と比較して、より迅速にペーストを押し広げることができるため、さらにサイクルタイムを短縮することができる。
【０１２０】
このとき、ヘッド加圧部６は、押さえ部材６５の先端部６８が連結部材３６に接する点を押し込み力の作用点とし、連結部材３６上の当該作用点には、ヘッド部３を基板保持部２に向けて押し付ける力がはたらく構成をしている。そのため、ヘッド加圧部３でヘッド部３を押し込む力を大きく設定しても、ヘッド昇降部４の上下動作に頼らずに加圧することができる。そうすることで、ヘッド昇降部４のみにより加圧力を付与した場合に生じる様な、Ｘ軸スライダー１５やヘッド昇降機構４の直動ガイド部分に余分なストレスが加わることを防ぐことができる。
【０１２１】
そのため、基板保持部２とヘッド部３の平行度を維持した状態で、デバイスチップと電極パッドを接合するためにデバイスチップＣ１〜Ｃ４を加熱し、接合用ペーストＣＰの溶剤が揮発して体積減少しても、接触面積全面に接合用ペーストＣＰが行き渡った状態で接合を終えることができる。
【０１２２】
また、この様な加圧部６を備えた構成においても、ヘッド部３とヘッド昇降部４ａとが、球面軸受Ｓを介して連結されていることが好ましく、上述と同様に、さらなるサイクルタイムの短縮につながる。
【０１２３】
［別の形態］
なお、本発明に係るボンディング装置は、塗布ペースト高さ測定部ＰＨと、塗布ペースト高さ検査部とを備えた構成としても良い。
塗布ペースト高さ測定部ＰＨは、基板Ｗの表面に設けられた複数の電極パッドＰ１〜Ｐ４の上に接合用ペーストＣＰが塗布された状態で、これら塗布された接合用ペーストＣＰの高さを測定するものである。
塗布ペースト高さ検査部は、これら塗布された接合用ペーストＣＰの塗布高さが適性範囲内かどうかを検査するものである。
【０１２４】
具体的には、塗布ペースト高さ測定部ＰＨは、レーザ変位計などの物体の凹凸や表面形状、段差を測定する機器を用いて構成されており、電極パッドＰ１〜Ｐ４上に接合用ペーストＣＰが塗布された部分の上面、電極パット部の接合用ペーストが塗布されていない部分、その他基板Ｗの表面各部について、ある基準面からの距離（つまり高さ）情報を取得することできる。そして、塗布ペースト高さ測定部ＰＨは、図１において破線で示す様に、基板保持部２がペースト塗布部ＰＰの下方にある位置から、ボンディング部ＢＤのヘッド部３の下方にある位置へ移動する経路の途中に配置されている。そのため、塗布ペースト高さ測定部ＰＨは、基板表面と電極パッドＰ１〜Ｐ４上に接合用ペーストＣＰが塗布された部分の上面との相対的な距離情報の差分から、塗布された接合用ペーストＣＰの厚みが測定できる。そして、塗布ペースト高さ測定部ＰＨで測定された接合用ペーストＣＰの塗布厚みや、塗布ペースト高さ検査部での判定結果を、統括制御部ＭＣへ出力する構成としておく。
【０１２５】
このような構成をしているので、塗布ペースト高さ測定部ＰＨと、塗布ペースト高さ検査部とを備えたボンディング装置は、接合用ペーストＣＰの塗布厚みを測定し、ヘッド部３でデバイスチップＣ１〜Ｃ４を貼り合わせる前の段階で、接合用ペーストＣＰの塗布厚みの不適切に起因する接合不良が発生するおそれのある基板を発見（つまり、不良判定）することができる。そのため、このような不良判定された基板は、デバイスチップを接合することなく、下流工程へ流したり、後述するように排出したりすることが好ましい。そうすることにより、不必要な接合動作を省けるので、サイクルタイムの短縮ができる。
【０１２６】
なお、このような塗布ペースト高さの検査をする場合、不良基板排出部を備えた構成とすることが好ましい。不良基板排出部は、ペースト高さ検査部で不良判定された基板を排出するものである。
【０１２７】
具体的には、不良基板排出部は、基板供給部ＷＳの移載ロボットＷＳ１に不良基板を排出する機能を持たせ、図１において破線で示すように、不良基板を収容するカセットがセットされた不良基板カセット部ＷＸ１を備えた構成としておく。そして、破線で示す矢印Ｖ８の方向へ基板を搬送し、排出する。或いは、不良基板排出部は、基板排出部ＷＥの移載ロボットＷＥ１に不良基板を排出する機能を持たせ、図１において破線で示すように、不良基板を収容するカセットがセットされた不良基板カセット部ＷＸ２を備えた構成としても良い。そして、破線で示す矢印Ｖ９の方向へ基板を搬送し、排出する。或いは、不良基板排出部は、基板排出部ＷＥを構成する移載ロボットＷＥ１と同様の移載ロボット（図示せず）と、不良基板を収容するカセットがセットされた不良基板カセット部（図示せず）を、基板受取位置ＰＯ１や基板受渡位置ＰＯ２やその他基板の排出に適した位置に隣接させて、別途配置した構成としても良い。
【０１２８】
そして、不良基板排出部は、統括制御部ＭＣからの制御指令に基づいて、不良基板を排出する動作を行う。そうすることにより、不良基板を一連のボンディング工程から早期段階で排出し、下流の工程に受け渡ししなくて済むため、さらなるサイクルタイムの短縮ができる。
【０１２９】
［別の形態］
なお、本発明に係るボンディング装置は、塗布ペースト高さ測定部ＰＨと、塗布ペースト高さ履歴記憶部と、ペースト塗布量フィードバック部とを備えた構成のボンディング装置としても良い。
【０１３０】
塗布ペースト高さ測定部は、基板Ｗの表面に設けられた複数の電極パッドＰ１〜Ｐ４の上に接合用ペーストＣＰが塗布された状態で、これら塗布された接合用ペーストＣＰの高さを測定するものである。
塗布ペースト高さ履歴記憶部は、これら塗布された接合用ペーストＣＰの塗布高さの履歴を記憶するものである。つまり、接合用ペーストＣＰの塗布高さの経時変化が記憶される。
ペースト塗布量フィードバック部は、塗布されたペースト高さの履歴に基づいて次に塗布するペースト塗布量を決定するものである。つまり、接合用ペーストＣＰの塗布高さの経時変化に基づいて、塗布量を増やすべきか、減らすべきか、維持すべきかを判定し、次に塗布するペーストの塗布量を決定する。
【０１３１】
このような構成をしているので、上記のボンディング装置は、塗布するペーストの塗布量を適性範囲に保ち、接合用ペーストＣＰの塗布厚みの不適切に起因する接合不良が発生することを防ぐことができる。そのため、投入基板枚数に対する完成品の排出枚数を鑑みれば、不良品が減少し、良品が増加する。そのため、効率よく良品を生産することができる。
【０１３２】
［別の形態］
なお、本発明に係るボンディング装置は、接合領域観察部８と、ペースト状態検査部９と、不良基板排出部とを備えた構成のボンディング装置としても良い。
接合領域観察部８は、電極パッドＰ１〜Ｐ４の上に接合されるデバイスチップＣ１〜Ｃ４の周辺部を少なくとも含む領域を観察するものである。具体的には、接合領域観察部８は、電極パッドＰ１〜Ｐ４が透明体であれば接合用ペーストＣＰの外縁部より内側の領域を含むように観察し、電極パッドＰ１〜Ｐ４が金属などの非透明体であれば電極パッドＰ１〜Ｐ４の周辺部より外側であって、ここ周辺部から外側にはみ出した接合用ペーストＣＰの外縁部より内側の領域を少なくとも含むように観察する。
【０１３３】
より具体的には、接合領域観察部８は、図５に示した様なエリアセンサーカメラ２４Ｃと、撮像用レンズ２４Ｌとを組み合わせてた構成とし、各電極パッドＰ１〜Ｐ４とその周辺部及びその外側の領域を一度に観察できる画角に設定しておくことができる。
【０１３４】
そうすれば、接合領域観察部８は、基板保持部２の支持部材２１を挟むように、ヘッド部３と対向配置される。そして、エリアセンサーカメラ２４Ｃは、支持部材２１の上に配置された基板Ｗの電極パッドＰ１〜Ｐ４やその上に塗布された接合用ペーストＣＰ並びに、その上に密着している各デバイスチップＣ１〜Ｃ４の周囲に焦点を合わせて、これらを観察するように配置しておく。そのため、エリアセンサーカメラ２４Ｃを用いて、一点鎖線８３で表した画角の内側の領域を観察することができる。
【０１３５】
ペースト状態検査部９は、デバイスチップＣ１〜Ｃ４が、正常に接合されたかどうかについて接合中若しくは接合後のペーストの状態を観察して検査を行うものである。
【０１３６】
具体的には、ペースト状態検査部９は、接合領域観察部８で観察した画像に対応した画像信号に基づいて、複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４と接する接合用ペーストＣＰの状態を検査するものである。ここで言う、接合用ペーストＣＰの状態とは、接合用ペーストＣＰの、はみ出し状態や硬化反応状態を言う。つまり、複数のデバイスチップＣ１〜Ｃ４を各電極パッドＰ１〜Ｐ４に加圧・加熱して接合する際に、接合用ペーストＣＰが、各デバイスチップＣ１〜Ｃ４の周囲にはみ出しているかどうか、各電極パッドＰ１〜Ｐ４からはみ出しているかどうか、これら接合用ペーストＣＰのはみ出し寸法がどの程度かという、はみ出し状態を検査する。或いは、接合用ペーストＣＰの変色具合を見て、所定の接合強度を発揮しうる状態になっているかどうかという、ペーストの硬化反応状態を検査する。
【０１３７】
より具体的には、ペースト状態検査部９は、画像処理装置９１と、その中に組み込まれた画像処理プログラムによって構成することができる。そして、画像処理装置９１は、画像処理ユニットと呼ばれる機器や、パソコンや制御機器に組み込まれた画像処理ボードなどを用いて構成することができ、取得した画像情報と、予め組み込まれた画像処理プログラムやパラメータ等に基づいて、所定の演算処理を行うことができる。
【０１３８】
画像処理装置９１は、画像信号取得部９３を備えている。画像信号取得部９３は、接合領域観察部８から出力された画像信号を取得するものである。画像処理装置９１は、画像信号取得部９３で取得した画像信号を復元化処理し、接合領域観察部８で観察した画像を復元する。さらに、画像処理装置９１は、予め組み込まれた画像処理プログラムやパラメータ等に基づいて、後述のような種々のペースト状態検査を行うことができる。
【０１３９】
不良基板排出部は、ペースト状態検査部で接合不良と判定された基板を排出するものである。具体的には、ペースト状態検査部で接合不良と判定された基板を排出する不良基板排出部は、上述したペースト高さ検査部で不良判定された基板を排出するための不良基板排出部と同様の構成とし、当該構成で兼用したり併用することができる。
【０１４０】
以下に、本発明に係るペースト状態検査部について、詳細を述べる。ペースト状態検査部９は、画像処理装置９１に組み込まれた画像処理プログラムが、下記の検査を実施するようにしておく。
【０１４１】
（１）ペーストのはみ出し寸法の検査
これは、電極パッドＰ１〜Ｐ４の外側に接合用ペーストＣＰがどの程度はみ出しているか、はみ出し寸法を検査するものである。基板Ｗを透明体としておけば、このような検査ができる。
【０１４２】
図８は、本発明を具現化する形態の要部を示す画像図であり、接合領域観察部８で基板Ｗを下面側から上方に見上げた画像イメージが示されている。
例えば、ペースト状態検査部８は、図８に示すように、電極パッドＰ１からはみ出した接合用ペーストＣＰのはみだし寸法ｄ１〜ｄ８を測定する。ここで、はみ出し寸法ｄ１〜ｄ８は、デバイスチップＣ１〜Ｃ４の各辺の周辺部からはみ出した寸法を意味する。ここでは、説明を簡単に行うため、はみ出し寸法を測定する箇所は、角部や稜部について計８カ所に設定しているが、さらに細分化して設定しても良い。なお、他の電極パッドＰ２〜Ｐ４についても、上述と同様に接合用ペーストＣＰのはみだし寸法を測定する。
【０１４３】
このように、電極パッドＰ１〜Ｐ４からはみ出した接合用ペーストＣＰのはみだし寸法を測定し、チップ接合の際に接合不良が生じていないかどうかを検査することができる。
【０１４４】
（２）ペーストの硬化反応状態の検査
これは、電極パッドＰ１〜Ｐ４とデバイスチップＣ１〜Ｃ４とを接合する接合用ペーストＣＰの色や濃淡度合いから、硬化反応がどの程度進んでいるかを検査するものである。基板Ｗを透明体とし、電極パッドＰ１〜Ｐ４からはみ出した接合用ペーストＣＰを観察する。接合用ペーストＣＰが、銀ナノ粒子とバインダーで構成されている場合、加熱硬化前は黒っぽい灰色をしているが、加熱が進み硬化すれば白っぽい灰色若しくは白色に変化する。そのため、電極パッドＰ１〜Ｐ４からはみ出した接合用ペーストＣＰについて、色や濃淡の度合いと硬化状態とを予め紐付けしておき、加熱硬化中に観察した画像を取得し、画像処理してどの程度硬化が進んでいるかを判定し、ペーストの硬化反応状態を検査する。或いは、基板Ｗを透明体、電極パッドＰ１〜Ｐ４を透明電極で構成し、接合用ペーストＣＰ全体を基板Ｗ越しに観察して、硬化反応状態を検査する。
【０１４５】
図９は、本発明に用いられる接合用ペーストの接合強度と観察輝度を示す特性図であり、接合用ペーストＣＰの硬化反応状態の変化と、それに対応する観察輝度の変化の様子が例示されている。図９は、横軸に加熱時間、縦軸に接合用ペーストＣＰの接合強度と観察輝度を示したものである。ここに例示する接合用ペーストＣＰは、加熱が進むとバインダー成分が揮発し、金属粒子同士が結合することで徐々に接合強度が増す。このとき、接合用ペーストＣＰは、デバイスチップの接合に必要な接合強度Ｔａになると観察輝度が６０％となり、さらに接合強度Ｔｂとなると観察輝度が８０％となる。そして、さらに加熱を続けると少し強度が増すが、加熱しすぎると接合強度が低下してしまう。
【０１４６】
このように、接合用ペーストＣＰについて、予め硬化反応に関する特性を把握しておき、観察輝度を測定することで、接合強度を検査することができる。つまり、ペースト状態検査部９は、接合用ペーストＣＰの反応状態を検査することができる。
【０１４７】
（３）その他のペースト状態の検査
ペースト状態検査部９は、上述の検査項目に限らず、接合用ペーストＣＰを加圧・加振・加熱中に気泡が発生したり混入したりしないかどうかを検査しても良い。この場合、基板Ｗを透明体とし、電極パッドＰ１〜Ｐ４を透明電極で構成しておく。
【０１４８】
本発明に係るボンディング装置は、上述したペーストの硬化反応状態の検査に際し、硬化反応状態許容範囲設定部を備え、ペースト状態検査部９には、接合用ペーストＣＰの硬化反応状態が、硬化反応状態の許容範囲の範囲内であるかどうかを検査する構成としても良い。硬化反応状態許容範囲設定部は、接合用ペーストＣＰの硬化反応状態について、硬化反応状態の許容範囲を設定するものである。
【０１４９】
具体的には、図９で示した様に、接合用ペーストＣＰの接合強度Ｔａ，Ｔｂに対応する観察輝度６０％〜８０％を、硬化反応状態の許容範囲として設定しておく。
【０１５０】
このようにすれば、接合用ペーストＣＰが所定の接合強度（つまり、Ｔａ〜Ｔｂの範囲内）に確保されているかどうかを判別して検査することができる。
【０１５１】
さらに本発明に係るボンディング装置は、上述のペーストの硬化反応状態の検査について硬化反応状態の許容範囲を設定した場合、ペースト状態検査部９は、検査結果が異常であれば外部へ通知する構成としても良い。この場合、ペースト状態検査部９は、電極パッドＰ１〜Ｐ４のそれぞれについて、接合用ペーストＣＰの硬化反応状態を測定し、そのうち少なくとも１つについて硬化反応状態の許容範囲の範囲外であれば、当該検査した接合用ペーストの硬化反応状態が異常であることを通知する。
【０１５２】
具体的には、接合用ペーストの接合強度の許容範囲をＴａ〜Ｔｂ（つまり、観察輝度を６０〜８０％）と設定している場合であれば、電極パッドＰ１〜Ｐ４の接合用ペーストＣＰのうち、いずれかの観察輝度が８０％を超えれば、或いは、いずれかの観察輝度が６０％に満たなければ、接合用ペーストＣＰの反応状態が異常であると外部へ通知する。この異常通知は、統括制御部ＭＣに対する接続された信号レベルの変化による通知や、ランプやブザーなどによる作業者への視覚的・聴覚的な通知を意味する。
【０１５３】
このような異常通知を行うことで、統括制御部ＭＣに予め登録しておいた異常処理を自動的に実行したり、作業者に接合不良が生じていることを知らせたり、下流装置へ接合不良が生じていることを知らせることができる。
【０１５４】
このように、ペースト状態検査部９でのペーストの反応状態の検査結果に基づいて、ボンディングを中止すれば、それ以降に無用な加熱動作を続行する必要がなくなり、サイクルタイムを短縮できる。また、不良基板を適宜排出することで、接合不良の発生を未然に防ぎ、効率よく良品を生産することができる。
【０１５５】
［別の形態］
なお、本発明に係るボンディング装置は、接合時ヘッド高さ検出部と、接合時ヘッド高さ許容範囲登録部と、接合時ヘッド高さ良否判定部とを備えた構成のボンディング装置としても良い。
【０１５６】
接合時ヘッド高さ検出部は、接合完了時のヘッド高さを検出するものである。具体的には、接合時ヘッド高さ検出部は、ヘッド部３の位置を検出できるもので構成しておく。より具体的には、ヘッド部３の連結部材やヘッド昇降機構４のＺ軸スライダー４３のいずれかに備えられたリニアエンコーダ（つまり、Ｚ軸方向の移動量や位置を検出するもの）や、Ｚ軸スライダー４３を駆動するための回転モータ４５に備えられたロータリエンコーダ（つまり、回転角度や回転量を検出するもの）の他、ヘッド部３のチップ保持部３１の下面位置を検出する変位センサなどが例示できる。
【０１５７】
接合時ヘッド高さ許容範囲登録部は、接合完了時のヘッド高さの許容範囲を登録するものである。接合時ヘッド高さ良否判定部は、接合完了時のヘッド高さが許容範囲内かどうかを判定するものである。具体的には、接合時ヘッド高さ許容範囲登録部と、接合時ヘッド高さ良否判定部とは、上述した画像処理装置９１とその実行プログラムにより構成しておく。
【０１５８】
このような構成をしているので、上記のボンディング装置は、デバイスチップを接合後に、予め規定しておいた接合条件で接合が行われたかどうかを判定し、接合不良のおそれがある基板を発見（つまり、不良判定）することができる。そのため、このような不良判定された基板は、不良判定情報を付加して下流工程へ流したり、後述するように排出したりすることができる。
【０１５９】
なお、このような接合完了時塗布ペースト高さの検査をする場合、不良基板排出部を備えた構成とすることが好ましい。不良基板排出部は、接合時ヘッド高さ良否判定部で不良判定された基板を排出するものである。
【０１６０】
具体的には、接合時ヘッド高さ良否判定部で不良判定された基板を排出する不良基板排出部は、上述したペースト高さ検査部で不良判定された基板を排出するための不良基板排出部と同様の構成とし、当該構成で兼用したり併用することができる。
【０１６１】
そうすることにより、不良基板を一連のボンディング工程から排出し、下流の工程に受け渡ししなくて済むため、さらなるサイクルタイムの短縮ができ、効率よく良品を生産することができる。
【０１６２】
なお、上述では、基板保持部２，ヘッド部３が１つずつ備えられている例を示した。しかし、接合条件によっては、加熱しながら接合完了するまでの時間が、サイクルタイムの短縮の律速（つまり、ボトルネック）となる。そのため、本発明に係るボンディング装置は、第２基板保持部と、第２ヘッド部と、第２ヒータ部とをさらに備えた構成のボンディング装置とすることが好ましい。
第２基板保持部は、接合が未完了の仮接合状態基板を保持するものである。
第２ヘッド部は、前記仮接合状態基板と複数のデバイスチップに対して外力を付与するものである。
第２ヒータ部は、前記仮接合状態基板と各デバイスチップとの間にある固化途中状態の接合用ペーストを再加熱するものである。
【０１６３】
このような構成をしているため、上記のボンディング装置は、加熱しながら接合完了するまでの時間を分割して行うことにより、１枚の基板を処理するリードタイムは長くなるものの、単位時間あたりの処理枚数を鑑みれば、サイクルタイムを短縮でき、効率よく良品を生産することができる。
【０１６４】
なお、上述では、加熱して接合直後の基板をハンドリングする例を示した。しかし、下流工程によっては、基板が高温の状態で搬送されることを嫌う場合がある。その場合、基板保持部２や基板排出部ＷＥで基板を保持したまま温度が低下するのを待っていると、次の基板を処理できず、装置内で滞留し、サイクルタイムが延びる要因となる。
【０１６５】
そのため、この様な場合には、本発明に係るボンディング装置は、デバイスチップが接合された基板Ｗ３を冷却する基板冷却部をさらに備えた構成のボンディング装置とすることが好ましい。具体的には、基板冷却部は、冷却プレートと呼ばれる、銅、アルミ、ジュラルミン、鉄などの金属材料でできた板材を、基板Ｗ３に接触させる構成とする。例えば、基板Ｗの外形寸法と同等かそれ以上、若しくはそれ以下の大きさの冷却プレートを準備し、基板排出部ＷＥ２を用いて、基板Ｗ３をこの冷却プレートに向けて移動し、デバイスチップＣ１〜Ｃ４側若しくはその反対側を、この冷却プレートに接触させる。そうすることで、高温となっているデバイスチップＣ１〜Ｃ４と基板Ｗ３の温度を下げることができる。なお、さらに、冷却プレートは、放熱フィンを備えておき、放熱フィンに冷風を送って基板を冷却する構成（いわゆる空冷方式）や、冷却プレート内部に流路を備えておき、この流路に冷却水を流して基板を冷却する構成（いわゆる水冷方式）としても良い。
【０１６６】
或いは、基板冷却部は、基板排出部ＷＥの移載ロボットＷＥ１が基板Ｗを保持している間に、基板Ｗに向けて冷風を送る冷却ファンにより構成しても良い。また、基板冷却部は、基板排出部ＷＥと下流装置ＡＮ２との間に配置し、基板Ｗ３を一定時間冷却させた後、別の基板排出手段を用いて下流装置ＡＮへ排出する構成としても良い。
【０１６７】
このような構成をしているため、上記のボンディング装置は、加熱直後の基板を、基板保持部２から基板冷却部へ載置し、下流装置が受け取りできる温度に冷却して、下流装置へ搬出することができる。そのため、下流装置へ受け渡す基板が装置内で滞留せず、サイクルタイムを短縮でき、効率よく良品を生産することができる。
【０１６８】
［別の形態］
なお、上述の説明では、接合用ペーストＣＰを加熱するヒータ部２１ｂ，３２が、基板保持部２とヘッド部３の双方に備えられている構成を例示した。そうすることで、接合のための加熱時間が短くて済むため、生産効率を向上させることができるので、好ましい形態と言える。しかし、本発明を具現化する上では、この形態に限定されず、どちらか一方を備えた構成としても良い。
【符号の説明】
【０１６９】
１    自動ボンディング装置
２    基板保持部
３    ヘッド部
４    ヘッド昇降機構
５    ヘッド加振部
６    ヘッド加圧部
ＢＤ    ボンディング部
ＷＳ    基板供給部
ＰＰ    ペースト塗布部
ＣＳ    チップ供給部
ＴＨ    チップトレイホルダー
ＣＭ      チップマウンタ
ＳＬ    チップスライダー
ＷＥ    基板排出部
ＭＣ    統括制御部
Ｗ    基板
Ｃ１〜Ｃ４  デバイスチップ
Ｐ１〜Ｐ４  電極パッド
ＣＰ    接合用ペースト
ＷＳ１  移載ロボット
ＷＳ２  移載ハンド
ＷＳ３  多関節アーム
ＷＳ４  回転昇降機構
ＷＳ５  制御部
ＰＰ１  スキージ
ＰＰ２  ブレード
ＰＰ３  開口部（メッシュ）
ＰＰ４  ペースト供給部
ＰＰ５  ブレード移動機構
ＣＭ１    レール
ＣＭ２    スライダー
ＣＭ３    連結部材
ＣＭ４    レール
ＣＭ５    スライダー
ＣＭ６    連結部材
ＣＭ７    レール
ＣＭ８    スライダー
ＣＭ９    連結部材
ＣＭ１０  アライメントカメラ
ＣＭ１１  回転機構
ＣＭ１２  ピックアップユニット
ＣＭ１３  回転中心
ＳＬ１  ベース材
ＳＬ２  レール
ＳＬ３  スライダー
ＳＬ４  
ＷＥ１  移載ロボット
ＷＥ２  移載ハンド
ＷＥ３  多関節アーム
ＷＥ４  回転昇降機構
ＷＥ５  制御部
ＰＯ１  基板受取位置
ＰＯ２  基板受渡位置
ＰＨ    塗布ペースト高さ測定部
８    接合領域観察部
９    ペースト状態検査部
１０    ベース部材
１４    連結部材
１５    レール
１６    Ｘ軸スライダー
２０    基板載置台
２１    支持部材（ガラスステージ）
２１ａ  保護板
２１ｂ  ヒータ部
２１ｃ  補強板
２１ｇ  断熱材
２１ｈ  開口部
２１ｋ  ヒータ制御部
２２    フレーム部材
２３    吸着部
２４    基板観察部
２４Ｃ  エリアセンサーカメラ
２４Ｌ  撮像用レンズ
２５    レール
２６    Ｙ軸スライダー
２８    基板昇降機構
２８ａ  リフトピン
２８ｂ  連結部材
２８ｃ  昇降ユニット
２８ｄ  可動部
３１    チップ保持部
３２    ヒータ部
３３    連結部材
３４    連結部材
３５    連結部材
３５    連結部材
４０    直動駆動ユニット
４０ａ  直動シリンダーユニット
４１    ベースプレート
４２    レール
４３    Ｚ軸スライダー
４４    ボールねじ
４５    回転モータ
４６    筐体
４６ａ  加圧流体供給ポート
４６ｂ  加圧流体供給ポート
４７    シャフト
４８    弁板
４９    昇降ガイド部
４９ｓ  シャフト
４９ｂ  リニアブッシュ
５１    高周波振動発生器
５２    矢印（加振方向）
６０    直動シリンダーユニット
６１    筐体
６１ａ  加圧流体供給ポート
６１ｂ  加圧流体供給ポート
６２    シャフト
６２ｖ  矢印（シャフト移動方向）
６３    弁板
６５    押さえ部材
６６    ナックルジョイント
６７    ナックルジョイント
６８    先端部
６８ｖ  矢印（回動方向）
７０    連結部材
７１    チップ載置台
９１    画像処理装置
Ｓ    球面軸受
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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