(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを基板の所定位置に実装するチップ実装装置において、
チップを保持する機能を有し、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうちのＺ軸方向に移動自在に構成され、Ｚ軸方向に移動することでチップを基板に圧着させる機能を有するヘッドと、
基板を保持する機能を有し、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成され、チップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されているステージとを備え、
前記ステージは、
チップを基板の所定の第１位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われる下段ステージと、
前記位置合わせ後には、前記下段ステージを固定した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸方向にのみ駆動されて前記第１位置とは別の実装位置に移動される、前記下段ステージとは別の上段ステージと
を備えていることを特徴とするチップ実装装置。
【請求項２】
チップを基板の所定位置に実装するチップ実装装置において、
チップを保持する機能を有し、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうちのＺ軸方向に移動自在に構成され、Ｚ軸方向に移動することでチップを柔軟性のある軟弱基板に圧着させる機能を有するヘッドと、
軟弱基板を保持する機能を有し、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成され、チップを軟弱基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されているステージと、
接着剤が装着された軟弱基板にチップを実装する実装部とを備え、
前記ヘッドと前記ステージとで構成されるボンディング部は、前記実装部に設けられ、
前記実装部のステージは、チップが実装されるべき軟弱基板の実装部位を、その裏面から支持する第１ステージと、
軟弱基板の実装部位の周囲の部位をその裏面から支持する、前記第１ステージとは別の第２ステージとを備え、
軟弱基板の実装部位を、その周囲の部位よりも前記ヘッドに近づけてチップを実装部位に圧着させるように、前記第１ステージを前記第２ステージよりも上昇させるか、または、前記第２ステージを前記第１ステージよりも下降させるようにすること
を特徴とするチップ実装装置。
【請求項３】
請求項２に記載のチップ実装装置において、 前記第１ステージは、 軟弱基板の実装部位の裏面を吸着する機能を備えていること を特徴とするチップ実装装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のチップ実装装置において、 前記接着剤は、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）またはＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）であることを特徴とするチップ実装装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載のチップ実装装置において、 前記ステージは、Ｘ，Ｙ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成され、前記ヘッドに保持されたチップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されていること を特徴とするチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体チップなどのチップを液晶基板やその他の回路基板などの各種の基板に実装するチップ実装装置に関する。
背景技術
従来、周知のように液晶基板やその他の回路基板（以下、適宜、単に基板という）に、半導体チップなどのチップをボンディングするチップ実装装置がある。
その一例を第５図および第６図を参照して説明する。第５図は、従来のチップ実装装置における位置合わせ（アライメント）微調整構成を示す概略斜視図であり、第６図は、従来のステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
このチップ実装装置は、第５図に示すように、ステージ２１とテーブル２２とヘッド２３とを備えている。ステージ２１は、基板を支持するものである。テーブル２２は、ステージ２１を支持するとともに、基板を支持しているステージ２１を単一の基準位置としての実装位置に搬送するように、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のうちのＸ，Ｙ軸方向に移動自在に構成されている。ヘッド２３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成され、チップをステージ２１上の基板の所定位置に圧着する機能を備えたものである。
上述したステージ２１とテーブル２２とヘッド２３とで構成されるものは、例えば、チップを基板に実装（仮圧着）する実装工程に配備されている。この実装工程としては、例えば、チップの実装を受ける基板の実装部位に、予め、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）またはＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）などの接着剤が装着された基板に対して、その実装部位に接着剤を介してチップを実装（仮圧着）するための工程などが挙げられる。一般に、この実装工程の前工程として、チップを実装しようとする基板の実装部位に、予め、ＡＣＦまたはＮＣＦなどの接着剤を装着しておく接着剤装着工程があり、この実装工程の後工程として、基板に実装（仮圧着）されたチップに対して本圧着を行う本圧着工程がある。
ここで、上述の実装工程における位置合わせ（アライメント）微調整の動作を一例として説明する。テーブル２２は、基板を支持しているステージ２１を、単一の実装位置に位置するようにＸ，Ｙ軸方向に移動させる。ヘッド２３は、基板に実装すべきチップをその下方先端に吸着保持した状態で、基準位置にあるステージ２１の基板のチップ実装位置の上方位置に移動される。２視野カメラは、上述した状態にある基板とチップとの間に挿入されて、下方に位置する基板の実装位置に関する認識マークと、上方に位置するヘッド２３先端のチップの認識マークとを撮影する。２視野カメラで撮影されたその撮影画像データに基づいて、基板とチップとの位置合わせのための補正信号が生成され、ヘッド２３に送られる。ヘッド２３は、その補正信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に微調整されて位置合わせ微調整が行われる。このように、ヘッド２３の位置合わせ微調整後に、２視野カメラを退避させて、ヘッド２３を基板の方に下降させて、ヘッド２３先端のチップを基板のチップ実装位置に接触させて圧着し、チップを基板のチップ実装位置に実装するようにしていた。
しかしながら、ヘッド２３は、チップを圧着する方向であるＺ軸方向だけでなく、位置合わせ微調整のためのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸周りのθ方向にも駆動自在に構成されているので、ヘッド２３自体の重量を増し、ヘッド２３のフレームの剛性不足による傾きひねりを伴うという欠点を有していた。また、このヘッド２３には、移動時の振動などが発生するという欠点も有していた。そこで、移動時の振動などを低減するために、ヘッド２３をスライド移動させる摺動機構などの強靭化が図られ、それに伴ってヘッド２３のフレーム構成が大きくなっていた。その結果、位置合わせ微調整がヘッド２３移動時の慣性増等によって制限され、位置合わせ微調整時間７秒、位置合わせ精度７マイクロメートルが限界であり、高速で高精度に実装することができないという欠点を有していた。
また、基板の大型化に伴って、大型基板の複数個所の位置にチップを圧着する必要が生じてきているが、上述の実装工程においては、テーブル２２上のステージ２１は、規定の平面上の１箇所の実装位置に位置するように搬送されるのみであるので、数カ所の位置にて圧着なされる必要がある大型の基板を、ステージ２１側を移動させることで対応するようなことはできないという欠点も有していた。
また、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）に代表されるような柔軟性のある軟弱基板に対してチップを実装する実装工程は、以下のようにして行われていた。第６図に示すように、ステージ２１の軟弱基板を載置する側の全面には、複数箇所にわたって吸着口２５が設けられており、ステージ２１の全面のそれらの吸着口２５で軟弱基板ＦＳを吸着することで、ステージ２１に軟弱基板ＦＳを固定する。このようにして、ステージ２１に吸着されて固定された軟弱基板に対して、ヘッド２３側で位置合わせ微調整した後に、ヘッド２３を下降させてそのヘッド２３の先端に吸着保持されたチップを軟弱基板に実装（仮圧着）している。しかしながら、ステージ２１の全面で軟弱基板ＦＳを吸着して固定しているので、軟弱基板ＦＳにしわ２４や浮きが生じ、その状態でチップＣが実装されるので、チップＣの実装ズレや接着ミスの原因となるという欠点も有していた。
本発明は、このような欠点に鑑みてなされたものであって、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装可能なチップ実装装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、さらに、チップの実装ズレや接着ミスのない生産信頼性を高めたチップ実装装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、さらに、大型基板にも対応可能で、ステージの位置合わせ自由度を高めたチップ実装装置を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、チップを基板の所定位置に実装するチップ実装装置において、チップを保持する機能を有し、互いに直交するＸ、ＹおよびＺ軸方向のうちのＺ軸方向に移動自在に構成され、Ｚ軸方向に移動することでチップを基板に圧着させる機能を有するヘッドと、基板を保持する機能を有し、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成され、チップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されているステージとを備えたことを特徴とする。
すなわち、本発明によれば、ヘッドをＺ軸方向にのみ移動するように構成しているので、ヘッドを保持している装置フレームに要求される剛性が軽減され、ヘッド重量の軽量化が図れ、ステージを、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在にして、位置合わせ（アライメント）微調整を行えるように構成しているので、ヘッドの重量増に起因する慣性増等の制限を解消でき、平面方向（Ｘ軸とＹ軸とを含む平面方向）に安定したステージを、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行うので、移動時のステージの振動などの発生が防止できる。したがって、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記ステージは、Ｘ，Ｙ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成され、前記ヘッドに保持されたチップを基板の所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されている。したがって、ヘッドに保持されたチップを基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、基板に接着剤を装着する装着部と、接着剤が装着された基板にチップを実装する実装部と、基板に実装されたチップに対して本圧着を行う本圧着部とのうちの少なくともいずれかを備え、前記ヘッドと前記ステージとで構成されるボンディング部は、前記装着部と前記実装部と前記本圧着部との少なくともいずれかに設けられ、前記装着部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記装着部におけるヘッドは、接着剤を基板に装着させるものとし、前記実装部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記実装部におけるヘッドは、チップを保持するものとし、前記本圧着部に前記ボンディング部を設けた場合には、前記本圧着部におけるヘッドは、基板上のチップを本圧着するものとすることを特徴とする。したがって、接着剤装着工程、実装工程および本圧着工程のいずれの工程においても、接着剤やチップなどを基板の所定位置に高速で高精度に実装（装着および本圧着）できる。
本発明に係るチップ実装装置において、前記接着剤は、例えば、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）またはＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）であることを特徴とする。したがって、ＡＣＦまたはＮＣＦなどの接着剤を基板の所定位置に高速で高精度に実装できる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記ステージは、チップを基板の所定の第１位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われる下段ステージと、前記位置合わせ後には、前記下段ステージを固定した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸方向にのみ駆動されて前記第１位置とは別の実装位置に移動される、前記下段ステージとは別の上段ステージとを備えていることを特徴とする。したがって、複数箇所の位置に圧着する必要がある大型基板を、ステージ側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせできるようにそのステージを構成しているので、大型基板にも対応可能でステージの位置合わせ自由度を高めることができる。
本発明に係るチップ実装装置において、前記基板が、柔軟性のある軟弱基板の場合、好ましくは、チップを保持するヘッドと、軟弱基板を支持するステージとを有し、接着剤が装着された基板にチップを実装する実装部を備え、前記実装部のステージは、チップが実装されるべき軟弱基板の実装部位を、その裏面から支持する第１ステージと、軟弱基板の実装部位の周囲の部位をその裏面から支持する、前記第１ステージとは別の第２ステージとを備え、軟弱基板の実装部位を、その周囲の部位よりも前記ヘッドに近づけてチップを実装部位に圧着させるように、前記第１ステージを前記第２ステージよりも上昇させるか、または、前記第２ステージを前記第１ステージよりも下降させるようにすることを特徴とする。したがって、軟弱基板の実装部位に最適な引っ張りが与えられ、チップの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
本発明に係るチップ実装装置において、好ましくは、前記実装部のステージにおける前記第１ステージは、軟弱基板の実装部位の裏面を吸着する機能を備えていることを特徴とする。したがって、第１ステージと軟弱基板の実装部位の裏面との間の空気を除去でき、チップの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。
第１図は、本発明に係るチップ実装装置における位置合わせ（アライメント）微調整構成の一例を示す概略斜視図である。第２図は、本発明に係るチップ実装装置の各工程の構成を示すブロック図である。
図示のように、このチップ実装装置は、ヘッド１とステージ２とで構成されるボンディング部３を備えている。ヘッド１は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向のうちのＺ軸方向にのみ移動自在に構成され、チップをステージ２上の基板Ｓに圧着する機能を備えたものである。ステージ２は、基板Ｓを支持するものであり、テーブル４上に配設されて支持されている。このステージ２は、Ｘ，Ｙ軸方向に移動自在で、なおかつ、Ｚ軸周りのθ方向に回動自在に構成されており、チップを基板Ｓの所定位置に実装するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われるように構成されている。
ここで言うチップとしては、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、フィルムチップ、フィルムテープキャリアパッケージ、光素子部品、表面実装部品、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、基板に接合させる全ての形態のものが挙げられる（以下、適宜にチップＣと呼ぶ）。また、チップＣと基板Ｓとの間に接着剤Ｆを介装させて、この接着剤Ｆを介してチップＣを基板Ｓに押圧することで、チップＣを基板Ｓに圧着させている。この接着剤Ｆとしては、例えば、異方性導電膜としてのＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）およびＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）や、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）などが挙げられる。この異方性導電膜とは、接着・導電・絶縁という３つの機能を同時にもつ接続材料であって、熱圧着することにより、膜の厚み方向には導通性、面方向には絶縁性という電気的異方性をもつ高分子膜であり、接着性および絶縁性を備えた高分子材料中に導電性微粒子を混練して形成されたものである。また、ＮＣＦやＮＣＰとは、接着機能と絶縁機能とをもつ、フィルム状あるいはペースト状の接続材料のことである。また、基板Ｓとしては、液晶基板やその他の回路基板などが挙げられ、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのような柔軟性のある軟弱基板も含まれる。
また、第２図に示すように、このチップ実装装置は、例えば、接着剤装着工程を施すための装着部１０と、実装工程を施すための実装部１１と、本圧着工程を施すための本圧着部１２とを備えており、接着剤装着工程、実装工程および本圧着工程が施せるように構成されている。接着剤装着工程とは、チップＣを実装しようとする基板Ｓの実装部位に、予め、ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦおよびＮＣＰなどの接着剤Ｆを装着しておく工程のことである。実装工程とは、接着剤Ｆが装着された基板ＳにチップＣを実装（仮圧着）する工程のことであり、チップＣは接着剤Ｆを介して基板Ｓに実装される。本圧着工程とは、基板Ｓに実装（仮圧着）されたチップＣに対して本圧着を行う工程のことである。接着剤装着工程を施すための装着部１０と、実装工程を施すための実装部１１と、本圧着工程を施すための本圧着部１２とには、例えば、上述したステージ２とヘッド１とで構成されるボンディング部３が、それぞれ個別に配備されている。
ここで、例えば、上述の実装（仮圧着）工程における位置合わせ微調整動作について説明する。ステージ２には、チップＣの実装を受ける基板Ｓが支持されている。ヘッド１は、その下方先端に、実装すべきチップＣを保持している。ステージ２に支持された基板Ｓは、前述の装着部１０によって、予め、チップＣを実装すべき基板Ｓの実装位置に接着剤Ｆが装着されているものである。ステージ２は、ヘッド１に保持されたチップＣの下方位置に、チップＣを実装しようとする実装位置が位置するように、Ｘ，Ｙ軸方向に移動される。認識手段としての２視野カメラ５は、上述した状態にある基板ＳとチップＣとの間に挿入されて、下方に位置する基板Ｓの実装位置に関する認識マークと、上方に位置するヘッド１先端のチップＣの認識マークとを撮影する。ここで言うチップＣや基板Ｓに設けた認識マークとは、例えば、孔、溝、印刷、吸気孔など、その大きさや種類に関係なく、位置合わせを目的とするマークとして認識できるもの全ての形態を含むものである。２視野カメラ５で撮影されたその撮影画像データに基づいて、基板ＳとチップＣとの位置合わせのための補正信号が生成され、ステージ２に送られる。ステージ２は、その補正信号に基づいて、Ｘ，Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に位置合わせ微調整される。このように、ステージ２を位置合わせ微調整した後に、２視野カメラ５を退避させて、ヘッド１を基板Ｓの方（Ｚ軸方向）に下降させて、ヘッド１先端のチップＣを基板Ｓのチップ実装位置に接触させて仮圧着し、チップＣを基板Ｓのチップ実装位置に実装（仮圧着）する。
上述したように、ヘッド１をＺ軸方向にのみ移動するように構成しているので、ヘッド１のフレームに要求される剛性が軽減され、ヘッド１の重量の軽量化が図れ、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に駆動自在にして位置合わせ（アライメント）微調整を行えるように構成しているので、ヘッド１の重量増に起因する慣性増等の制限を解消でき、平面方向（Ｘ軸とＹ軸とを含む平面方向）に安定したステージ２を、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行うので、移動時のステージ２の振動などの発生が防止できる。したがって、チップＣを基板Ｓの所定位置に高速で高精度に実装できる。
具体的には、従来例における位置合わせ微調整時間は７秒であったが、本発明における位置合わせ微調整時間は３．２秒であり、従来に比べて大幅に短縮できる。また、従来例における位置合わせ精度は７μｍ（マイクロメートル）であったが、本発明における位置合わせ精度は３．６μｍ（マイクロメートル）であり、従来に比べて大幅に位置合わせ精度を向上させることができる。したがって、本発明における位置合わせ微調整は、従来の約半分の時間に短縮でき、なおかつ、約倍の精度にまで改善できるという優れたものである。
また、マルチメディア化に伴う大容量手段としての光／電インターフェースとなる光モジュールにおける光素子のシリコンサブストレート上へのサブミクロン実装、また、集積回路のさらなる高密度化に向けてのサブミクロン実装を可能とする足がかりとなった。前記の様に安定したテーブル４上のステージ２にて平面方向の位置合わせ微調整を行うことにより、剛性強化の為による重量増の影響もなくなった。
なお、前述の説明では、ボンディング部３を実装部１１に備えている場合を一例として説明してきたが、ボンディング部３を装着部１０や本圧着部１２に備えた場合であっても、同様の効果を有する。例えば、ボンディング部３を装着部１０に備えた場合では、装着部１０におけるヘッド１は、接着剤Ｆを基板Ｓに装着するものに相当する。こうすることで、ＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦおよびＮＣＰなどの接着剤Ｆを基板Ｓの所定の装着位置に高速で高精度に装着することができる。また、ボンディング部３を本圧着部１２に備えた場合では、本圧着部１２におけるヘッド１は、基板Ｓ上のチップＣを本圧着するものに相当することになる。こうすることで、基板Ｓの所定のチップＣ上の本圧着位置に高速で高精度に位置合わせでき、チップＣを本圧着することができる。
なお、前述の説明では、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向およびＺ軸周りのθ方向に駆動自在にして位置合わせ微調整を行えるように構成しているが、特に必要なければ、ステージ２を、Ｘ、Ｙ軸方向とＺ軸周りのθ方向のうちの少なくとも一方向に駆動自在に構成し、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向のうちの駆動可能な方向に駆動して位置合わせ微調整を行えるように構成しても構わない。
また、上述したステージ２は、基板を保持する機能を備えた手段であるが、基板を保持するその手段として、吸気孔による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数または単数の可動ツメによって基板を挟むまたは押さえる機械的手段など、基板を保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。また、このステージ２の形状としては、基板の裏面全面を保持するような平面形状、基板の周縁端部の全部を保持するような中抜け型の枠形状、基板の周縁端部の一部を保持するようなコの字型の枠形状など、基板を保持できる形状であればどのような形状のものを採用しても構わない。
次に、前述のステージ２を、後述するように構成して、チップＣを基板Ｓに実装（仮圧着）する場合について、第３図を用いて以下に説明する。第３図は、本発明に係るチップ実装装置の他の例における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第３図に示すように、ステージ２は、基板Ｓの所定の第１位置にチップＣを実装（仮圧着）するように、Ｘ軸、Ｙ軸およびθ方向に駆動されて、位置合わせ微調整が行われる下段ステージ２ａと、前記位置合わせ後には、下段ステージ２ａを固定した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸方向と同等なＳＸ軸、ＳＹ軸方向にのみ駆動されて前記第１位置とは別の実装位置に移動される、下段ステージ２ａとは別個の上段ステージ２ｂとを備えている。このステージ２は、下段ステージ２ａと上段ステージ２ｂとの上下二段構造になっている。したがって、複数箇所の位置にチップＣを仮圧着する必要がある大型基板を、ステージ２側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせ微調整できるようにそのステージ２を構成しているので、大型基板にも対応可能で、ステージ２の位置合わせ自由度を高めることができる。
なおここでは、図３に示した上下二段構造のステージ２を、チップＣを基板Ｓに仮圧着する実装部１１に設けた場合について説明したが、基板Ｓに仮圧着されたチップＣを本圧着する本圧着１２や、接着剤Ｆを基板Ｓに装着する装着部１０に、この上下二段構造のステージ２を設けても構わない。この場合も前述と同様の効果を有することは言うまでもない。
また、上述した上段ステージ２ｂは、基板を保持する機能を備えた手段であるが、基板を保持するその手段として、吸気孔による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数または単数の可動ツメによって基板を挟むまたは押さえる機械的手段など、基板を保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。また、この上段ステージ２ｂの形状としては、基板の裏面全面を保持するような平面形状、基板の周縁端部の全部を保持するような中抜け型の枠形状、基板の周縁端部の一部を保持するようなコの字型の枠形状など、基板を保持できる形状であればどのような形状のものを採用しても構わない。
次に、前述のステージ２を、後述するように構成し、基板Ｓとしての柔軟性のある軟弱基板ＦＳにチップＣを実装（仮圧着）する場合について、第１図および第４図を用いて以下に説明する。第４図は、本発明に係るステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
第１図，第４図に示すように、ステージ２は、チップＣが実装（仮圧着）されるべき軟弱基板ＦＳの実装部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの実装部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別個の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの実装部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけてチップＣを実装部位に圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるように構成されている。また、このバックアップステージ６は、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面を吸着する機能を備えている。第４図に示すように、バックアップステージ６には、空気を吸引するための微細な貫通孔８が設けられている。なお、バックアップステージ６のこの吸着機能は、必要でなければ省略しても構わない。
上述したように、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの実装部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの実装部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップＣの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
なお、前述の説明では、第１ステージとしてのバックアップステージ６は、第１図に示すように、その軟弱基板ＦＳとの当接面の形状を四角形状としているが、必要に応じて、円形やその他の形状にするなどして、軟弱基板ＦＳの実装部位に所望の引っ張り力が与えられるように種々の形状のものを採用しても良い。
なお、前述の説明では、ステージ２は、第１図に示すように、第１ステージとしてのバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成される単一段構造のものとしているが、このステージ２を、第３図に示すように、下段ステージ２ａと上段ステージ２ｂとの上下２段構造のものとし、下段ステージ２ａに第４図に示すバックアップステージ６を備え、上段ステージ２ｂに第４図に示す第２ステージ７を備えたものとしても良い。この場合も、チップＣを実装（仮圧着）すべき基板としては、軟弱基板ＦＳを採用することになるので、第３図に示す上段ステージ２ｂ上には基板Ｓに替えて軟弱基板ＦＳが保持されることになる。第３図には、上述のように軟弱基板ＦＳに置き替えられる基板Ｓの下方に、下段ステージ２ａのバックアップステージ６と上段ステージ２ｂの第２ステージ７とが位置するために、それらの構造は図示されていないが、下段ステージ２ａは、Ｚ方向に移動可能なバックアップステージ６と、このバックアップステージ６が移動可能な中抜け部分を有しており、上段ステージ２ｂは、下段ステージ２ａのバックアップステージ６が移動可能な中抜け部分を有している。なお、上段ステージ２ｂは、ＳＸ軸、ＳＹ軸方向に移動することから、この上段ステージ２ｂにバックアップステージ６が当たらないように対策が講じられている。例えば、この上段ステージ２ｂの中抜け部分を、バックアップステージ６が当たらない程度に十分に大きく形成して、バックアップステージ６上に上段ステージ２ｂが位置しないようにし、上段ステージ２ｂをＳＸ軸、ＳＹ軸方向に移動させる際にはバックアップステージ６をＺ方向に下降させて軟弱基板ＦＳから離れさせてから行うなどしてその対策を講じている。
したがって、複数箇所の位置にチップを仮圧着する必要がある大型基板を、ステージ２側で移動させて、その複数箇所の位置ごとに位置合わせ微調整でき、大型基板にも対応可能で、ステージ２の位置合わせ自由度を高めることができるとともに、軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの実装部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの実装部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの実装部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの実装ズレや接着ミスを無くすことができ、チップＣの実装に関する生産信頼性を高めることができる。
なお、前述の説明では、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させているが、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるようにして、軟弱基板ＦＳの実装部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけてチップＣを実装部位に圧着させるようにしても構わない。
なお、前述の説明では、第１ステージとしてのバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２（単一段構造または上下２段構造である場合を含む）を実装部１１に備えている場合を一例として説明してきたが、このバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を装着部１０や本圧着部１２に備えた場合であっても、同様の効果を有する。
前述のバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を、例えば装着部１０に設ける場合には、そのステージ２は次に説明するように構成される。装着部１０のステージ２は、接着剤Ｆが装着されるべき軟弱基板ＦＳの装着部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの装着部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの装着部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけて接着剤Ｆを装着部位に圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるか、または、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるように構成すれば良い。こうすることで、軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの装着部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの装着部位におけるしわや浮きを無くすことができ、接着剤Ｆの装着ズレや接着ミスを無くすことができ、接着剤Ｆの装着に関する生産信頼性を高めることができる。
また、前述のバックアップステージ６と第２ステージ７とで構成されるステージ２を、例えば本圧着部１２に設ける場合には、そのステージ２は次に説明するように構成される。本圧着部１２のステージ２は、チップＣが本圧着されるべき軟弱基板ＦＳの本圧着部位を、その裏面から支持する第１ステージとしてのバックアップステージ６と、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の周囲の部位をその裏面から支持する、バックアップステージ６とは別の第２ステージ７とを備え、軟弱基板ＦＳの本圧着部位を、その周囲の部位よりもヘッド１に近づけて圧着させるように、バックアップステージ６を第２ステージ７よりも上昇させるか、または、第２ステージ７をバックアップステージ６よりも下降させるように構成すれば良い。また、装着部１０のバックアップステージ６に、軟弱基板ＦＳの装着部位の裏面を吸着する機能を備えたり、本圧着部１２のバックアップステージ６に、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面を吸着する機能を備えたりしても良い。こうすることで、軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面をその都度バックアップステージ６で押し上げることができ、軟弱基板ＦＳの本圧着部位に最適な引っ張りが与えられ、バックアップステージ６と軟弱基板ＦＳの本圧着部位の裏面との間の空気が除去され、軟弱基板ＦＳの本圧着部位におけるしわや浮きを無くすことができ、チップＣの本圧着ズレや本圧着ミスを無くすことができ、チップＣの本圧着に関する生産信頼性を高めることができる。
また、上述の第２ステージ７は、例えば、軟弱基板ＦＳの搭載面側に複数個の吸気孔が設けられた、中抜け型の形状の枠型ステージで構成され、軟弱基板ＦＳの周縁端部の全てを吸着保持することでその軟弱基板ＦＳが保持されているが、この吸気孔による吸着保持手段に替えて、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段など、軟弱基板ＦＳを保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わないし、コの字型などの形状の枠型ステージを採用しても構わない。
なお、上述してきた実施例では、認識手段として２視野カメラを採用しているが、認識手段としてはこれに限定されるものではなく、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、センサーなど種類や大きさに関係なく、上方および下方に位置する認識マークを認識することが可能な認識手段であれば良い。この認識手段は、上方および下方に位置する認識マークを認識することが可能な単一の認識手段であっても良いし、上方に位置する認識マークを認識する第１認識手段と、この第１認識手段とは別個に独立した、下方に位置する認識マークを認識する第２認識手段とで構成されていても構わない。
また、上述した実施例におけるヘッド１の先端側すなわちツール加圧面側に、実装基板における実装部品スペースなどの都合を考慮した着脱交換可能なアタッチメントを設けて、チップをそのアタッチメントの加圧面側に保持するようにしても構わない。
また、上述した実施例では、ヘッド１は、その先端側すなわちツール加圧面側（アタッチメントの加圧面側を含む）にチップを保持するように、吸気孔による吸着保持手段を採用しているが、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数または単数の可動ツメによってチップを挟むまたは押さえる機械的手段など、チップを保持する手段であればどのような保持手段を採用しても構わない。
また、本発明における「チップ実装装置」とは、例えば、チップを搭載することを目的とするチップマウント装置、加熱加圧のプロセスを有するチップボンディング装置などを含む広い概念の装置形態のものを示すものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係るチップ実装装置は、チップを基板の所定位置に高速で高精度に実装でき、半導体チップなどのチップを液晶基板やその他の回路基板などの各種の基板の所定位置に実装するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係るチップ実装装置における位置合わせ微調整構成の一例を示す概略斜視図である。
第２図は、本発明に係るチップ実装装置の各工程の構成を示すブロック図である。
第３図は、本発明に係るチップ実装装置の他の例における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第４図は、本発明に係るステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
第５図は、従来のチップ実装装置における位置合わせ微調整構成を示す概略斜視図である。
第６図は、従来のステージ上に軟弱基板を固定する方法を示す概略側面図である。
【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５】
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【図６】
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