(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をアダプタープレート上に搬送する搬送手段と、搬送手段にてアダプタープレート上に搬送されてきた基板を、アダプタープレート上に吸着する吸着手段と、基板を前記アダプタープレートを介して加熱して、この基板のチップ接着部位に配設されるチップをこのチップ接着部位に接着させるための加熱手段と、前記基板を押さえる基板押さえ手段とを備えたボンディング装置であって、
前記基板押さえ手段が、基板の搬送方向と平行な両側辺部を押さえる一対の押さえ片を有し、この一対の押さえ片にて両側辺部を押さえることによって、両側辺部を離間させる方向の押圧力が付与されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片は、上方から下方に向って順次離間する傾斜片からなり、押さえ力付加時には、傾斜片の内面と基板との成す角度が小さくなり、その押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻ることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項３】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片は、基板の搬送方向と直交する方向に延びる連結バーで連結されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片の下端面と、基板とは面接触をなすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片の少なくとも下端面に、基板との間の摺動による相対変位を減少させる高摺動抵抗手段が施されていることを特徴とする請求項４に記載のボンディング装置。
【請求項６】
高摺動抵抗手段は、押さえ片の下端面に設けられた凹凸部にて構成していることを特徴とする請求項５に記載のボンディング装置。
【請求項７】
高摺動抵抗手段は、押さえ片の下端面に設けられた高摩擦係数材にて構成していることを特徴とする請求項５に記載のボンディング装置。
【請求項８】
前記基板押さえ手段には、認識手段による基板の認識可能な観察用開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレーム等の基板に半導体チップなどのチップをボンディングするボンディング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リードフレームにチップをボンディングするボンディング装置は、例えば、特許文献１に記載のように、リードフレームのアイランドをペースト塗布位置まで搬送して、そのアイランドにペーストを塗布した後、さらにこのアイランドをボンディング位置まで搬送し、このアイランドにチップをボンディングするものである。ペースト塗布位置及びボンディング位置においては、リードフレームは、ペースト塗布作業やボンディング作業を安定させるために、バックアッププレートにて下方から支持される。
【０００３】
ところで、従来には、チップの裏面に予め熱可塑性の接着剤を貼り付けておき、基板を加熱して接着するものもある。このようなものでは、バックアッププレートに設けられた吸着孔を介して真空引きを行って、基板をバックアッププレートに吸着しようとしても、基板を加熱することによって、基板にいわゆる反り、つまり膨らむ変位が発生することになるおそれがある。
【０００４】
基板に反りが発生すると、アイランド（チップ接着部位）の観察が安定せず、チップを正確な位置に接着することができないおそれがある。そこで、従来には、基板押さえで、基板を押さえることによって、基板をバックアッププレートに密着させるようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来の押さえ手段は、各アイランド（チップ接着部位）をバックアッププレートから浮かせないように、各チップ接着部位の周囲を押さえるものであった。このため、チップ搭載密度が大きく、各チップ接着部位が近接するものであれば、押さえることができなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて、チップ搭載密度が大きくても、基板をバックアッププレートに密着させることができて、高精度なボンディング作業を行うことが可能なボンディング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のボンディング装置は、基板をアダプタープレート上に搬送する搬送手段と、搬送手段にてアダプタープレート上に搬送されてきた基板を、アダプタープレート上に吸着する吸着手段と、基板を前記アダプタープレートを介して加熱して、この基板のチップ接着部位に配設されるチップをこのチップ接着部位に接着させるための加熱手段と、前記基板を押さえる基板押さえ手段とを備えたボンディング装置であって、前記基板押さえ手段が、基板の搬送方向と平行な両側辺部を押さえる一対の押さえ片を有し、この一対の押さえ片にて両側辺部を押さえることによって、両側辺部を離間させる方向の押圧力が付与されるものである。
【０００９】
本発明のボンディング装置によれば、搬送手段にてアダプタープレート上に搬送されてきた基板を、吸着手段を介して、アダプタープレート上に吸着して、加熱手段にて基板を加熱すれば、基板のチップ接着部位にチップを接着することができる。しかも、基板押さえ手段の一対の押さえ片で基板の両側辺部を押さえることによって、側辺部を離間させる方向の押圧力が付与されるので、吸着手段の吸着力と、この基板押さえ手段の押圧力とで協働して基板をアダプタープレート上に密接させることができる。
【００１０】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片は、上方から下方に向って順次離間する傾斜片からなり、押さえ力付加時には、傾斜片の内面と基板との成す角度が小さくなり、その押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻るものが好ましい。
【００１１】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片は、基板の搬送方向と直交する方向に延びる連結バーで連結されているものであってもよい。このように設定することによって、一対の押さえ片を一体化することができる。
【００１２】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片の下端面と、基板とが面接触をなすのが好ましい。このように設定することによって、下端面と基板との接触面積を大きくとることができる。
【００１３】
前記基板押さえ手段の一対の押さえ片の少なくとも下端面に、基板との間の摺動による相対変位を減少させる高摺動抵抗手段が施されているのが好ましい。高摺動抵抗手段として、押さえ片の下端面に設けられた凹凸部にて構成しても、押さえ片の下端面に設けられた高摩擦係数材にて構成してもよい。
【００１４】
前記基板押さえ手段には、認識手段による基板の認識可能な観察用開口部が形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、吸着手段の吸着力と、この基板押さえ手段の押圧力とで協働して基板をアダプタープレート上に密接させることができるので、アイランドの配置密度が高いものであっても、安定してチップのボンディング作業を行うことができて、装置稼働率が向上するとともに、基板パターンを正確に認識でき、高精度のチップ搭載機能を発揮できる。
【００１６】
押さえ力付加時には、傾斜片の内面と基板との成す角度が小さくなるものでは、基板に対して、側辺部を離間させる方向の押圧力の付与が安定する。しかも、押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻るものであるので、アダプタープレート上に、順次搬送された基板を密接させる機能を長期にわたって安定して機能させることができる。
【００１７】
一対の押さえ片を一体化したものでは、側辺部を離間させる方向の押圧力として、各側辺部に均等に付与することができ、基板を安定して密接させることができる。押さえ片の下端面が基板と面接触をなすものでは、下端面と基板との接触面積を大きくとることができて、側辺部を離間させる方向の押圧力付与が安定する。
【００１８】
高摺動抵抗手段が施されていれば、側辺部を離間させる方向の押圧力付与がより安定する。認識手段による基板の認識可能な観察用開口部が形成されていれば、観察用開口部を介して位置合わせを確実に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のボンディング装置の簡略ブロック図である。
【図２】前記図１のボンディング装置の基板とアダプタープレートと押さえ片との関係を示す簡略平面図である。
【図３】前記図１のボンディング装置を用いたボンディング工程を示し、（ａ）は押さえ片の押さえ前の要部簡略図であり、（ｂ）は押さえ片による押さえ状態の要部簡略図である。
【図４】前記図１のボンディング装置の押さえ片を示し、（ａ）は高摺動抵抗手段を施していない押さえ片の拡大断面図であり、（ｂ）は高摺動抵抗手段を施している押さえ片の拡大断面図である。
【図５】参考例のボンディング装置を用いたボンディング工程を示し、（ａ）は押さえ片の押さえ前の要部簡略図であり、（ｂ）は押さえ片による押さえ状態の要部簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２１】
図１〜図４の本発明に係るボンディング装置は、図１と図２に示すように、基板１をアダプタープレート２上に搬送する搬送手段３と、搬送手段３にてアダプタープレート２上に搬送されてきた基板１を、アダプタープレート２上に吸着する吸着手段４と、基板１を前記アダプタープレート２を介して加熱して、この基板１のアイランド（チップ接着部位）１０に配設されるチップをこのチップ接着部位に接着させるための加熱手段５と、前記基板１を押さえる基板押さえ手段６とを備えたものである。
【００２２】
基板１としては、その長手方向（搬送方向）及び幅方向（長手方向と直交する方向）に沿って所定ピッチで複数のアイランド（チップ接着部位）１０が形成されたものである。図例では、幅方向に沿って所定ピッチで４個配設されてなるアイランド群１１が、長手方向に所定ピッチに配設されて成るものである。なお、リードフレームとは、半導体パッケージの内部配線として使われる薄板の金属である。このため、本発明においては、基板１には、一般的にリードフレームと呼ばれるもの、及び種々の電子部品等が配置される基板（例えば、プリント基板等）を含むものとする。
【００２３】
搬送手段３は、例えば、基板１をクランプするクランプ機構と、このクランプ機構のクランプ部を上流側から下流側に向かって移動させる駆動機構とを備える。駆動機構には、例えば、サーボモータ等を使用することができ、制御手段７(図１参照)の制御によって、基板１を任意のピッチ（設定したピッチ）で下流側へ送ることができる。すなわち、基板１は矢印Ａ方向に沿って移動して、一つのアイランド群１１を、順次、アダプタープレート２上に送ることができる。
【００２４】
搬送手段３として、駆動輪と、従動輪と、これらに掛け回されるベルトとを備えたベルトフィーダ等のフィーダと、このフィーダを駆動するための駆動機構とを備えたものであってもよい。この場合、基板１がフィーダに供給されれば、位置決め手段（例えば、基板に形成される貫孔に嵌合するピン等）によって位置決めされた状態でフィーダ上に配置される。駆動機構としては、例えばサーボモータ等を使用することができ、制御手段７の制御によって、設定した任意の回転角度でフィーダの駆動輪を駆動させて、基板１を任意のピッチ（設定したピッチ）で下流側へ送ることができる。なお、フィーダを用いる場合、ベルトフィーダ以外のフィーダであってもよい。
【００２５】
制御手段７は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。制御手段７には、記憶手段としての記憶装置が付設される。記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
【００２６】
加熱手段５は、図３に示すように、内部にヒータ線１２が内装されたプレート１３を備えたものであり、このプレート１３上にアダプタープレート２が配設されている。アダプタープレート２には、多数の吸着孔１５が設けられ、各吸着孔１５が連結孔に連結され、この連結孔に真空発生器（真空源）が接続されている。このため、この真空発生器の駆動によって、各吸着孔１５から基板１を矢印Ｂのように吸引する吸引力が作用する。
【００２７】
基板１を押さえる基板押さえ手段６としては、基板１の搬送方向と平行な両側辺部１ａ、１ｂを押さえる一対の押さえ片１６，１６を有するもので構成できる。この場合、一対の押さえ片１６，１６は、上方から下方に向って順次離間する傾斜片からなり、基板１の幅方向に沿って配設される一対の連結バー１７，１７を介して連結されている。この連結バー１７，１７は、押さえ片１６，１６の両端部（基板搬送方向端部）の上部を連結するものである。このため、図１に示すように、押さえ片１６，１６と連結バー１７，１７とで、平面視において矩形枠体２０を構成する。
【００２８】
このため、基板押さえ手段６としては、一のアイランド群１１の全てのアイランド１０を、図示省略の認識手段による基板の認識可能な観察用開口部２１が形成されることになる。認識手段とは、観察用カメラを備えたものであり、基板１の幅方向に沿って移動でき、一のアイランド群１１の全てのアイランド１０を観察することができる。
【００２９】
ところで、基板押さえ手段６の押さえ片１６，１６の傾斜角度θ(図４（ａ）参照)としては、この実施形態では約７０°としている。そして、押さえ片１６，１６の下端面１６ａ、１６ａとしては、この押さえ片１６，１６の傾斜角度に応じて、水平面形状としている。
【００３０】
この場合、この押さえ片１６，１６の材質によるが、図４（ｂ）に示すように、下端面１６ａ、１６ａに、基板との間の摺動による相対変位を減少させる高摺動抵抗手段１８を施すのが好ましい場合がある。高摺動抵抗手段１８としては、例えば、押さえ片１６，１６の下端面１６ａ、１６ａに設けられた凹凸部にて構成することができる。また、押さえ片１６，１６の下端面１６ａ、１６ａに設けられた高摩擦係数材にて構成してもよい。高摩擦係数材としては、ゴム材や樹脂材にて構成できる。
【００３１】
そして、前記矩形枠体２０には図示省略の上下動手段が付設されている。すなわち、矩形枠体２０は上下動手段によって、図３（ｂ）の矢印Ｃのように上下動することができる。上下動手段は、例えば、ロッドが鉛直方向に沿って伸縮するシリンダ機構と、このシリンダ機構のロッドに連結されて、ロッドの上下動を矩形枠体２０に伝達する転結体等で構成できる。この際、上下動手段が観察用カメラによる各アイランドの観察や後述するコレット２２の妨げにならないように構成する必要がある。このため、シリンダ機構が基板１の横方向にずらした位置に配設し、このシリンダ機構から前記転結体が矩形枠体２０の内側へ入らないように設定する必要がある。
【００３２】
また、基板１のアイランド１０には、コレット２２(図３（ｂ）参照)にて吸着したチップが供給される。コレット２２には、その下端面に開口した吸着孔を介してチップが真空吸引されて、コレット２２の下端面にチップが吸着される。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット２２からチップが外れる。
【００３３】
コレット２２は図示省略のアームが連設され、このアームを介して、水平方向の往復動、および上下方向の往復動が可能とされる。このため、チップ供給部におけるチップをこのコレット２２にて吸着した後、このチップをボンディングすべきアイランド１０の上方に位置させ、次にコレットを下降させて、その吸引を解除することによって、ボンディングすべきアイランド１０にチップを供給することができる。
【００３４】
次に、前記のように構成されたボンディング装置を用いたボンディング方法を説明する。この場合、前記搬送手段３、吸着手段４、加熱手段５、基板押さえ手段６、コレット動作手段、確認手段等の各手段に対しては、制御手段７にて、以下の動作を行わせる制御を行う。まず、搬送手段３にて、図２に示すように、最下流端部のアイランド群１１をバックアッププレート２上に搬送する。この際、観察用開口部２１の上方に位置する観察用カメラにてボンディングすべきリードフレーム１のアイランド１０を観察して、コレット２２をこのアイランド上に位置させることになる。
【００３５】
また、加熱手段５のプレート１３のヒータ線１２への通電を行い、基板１を加熱することになる。この際、押さえ手段６の矩形枠体２０を図１（ａ）の矢印Ｃ１に示すように、下降させるとともに、アダプタープレート２に設けた吸着孔１５を介して基板１を矢印Ａのように、吸引する。
【００３６】
ところで、基板１を加熱することによって、図３（ａ）に示すように、基板１は反アダプタープレート側に膨らむように反りが発生する。しかしながら、押さえ手段６の矩形枠体２０を下降させることによって、矩形枠体２０の一対の押さえ片１６、１６は、図３（ｂ）に示すように、その傾斜角度θが小さくなっていく。このため、基板１と面接触している下端面１６ａは、矢印Ｄ方向に押圧され、これによって、基板１は、その両側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向(矢印Ｅ方向)の押圧力が付与される。
【００３７】
このように、基板１は、その両側辺部１ａ、１ｂが矢印Ｅ方向の押圧力が付与されれば、反りがなくなるように基板１にテンションが付加され、これとともに、吸着孔１５を介した吸引により、図３（ｂ）に示すように、アダプタープレート２に基板１が密着する。
【００３８】
この密着状態において、ボンディング作業を行うことになる。すなわち、観察用開口部２１を介して確認手段を構成する画像認識カメラで基板１のアイランド１０の位置確認を行って、コレット２２にて吸着されているチップをアイランド１０に供給することができる。
【００３９】
そして、最下流のアイランド群１１の全部のアイランド１０へのチップのボンディングが終了すれば、押さえ手段６の矩形枠体２０を図３（ａ）に示す矢印Ｃ２のように上昇させる。このように矩形枠体２０を上昇させれば、押さえ片１６、１６は、その復元力で、図３（ａ）の仮想線で示すように元の状態（自由状態）に戻る。すなわち、押さえ片１６、１６の傾斜角度θが元の７０°程度に戻る。
【００４０】
その後は、基板１を１ピッチ分だけ搬送して、次のアイランド群１１をアダプタープレート２上に搬送し、前記と同様の工程を行うことによって、このアイランド群１１のアイランド１０にチップをボンディングすることができる。以後、順次前記工程を行うことによって、基板１のアイランド１０にチップをボンディングすることができる。
【００４１】
本発明では、搬送手段３にてアダプタープレート２上に搬送されてきた基板１を、吸着手段４を介して、アダプタープレート２上に吸着して、加熱手段５にて基板１を加熱すれば、基板１のチップ接着部位１０にチップを接着することができる。しかも、基板押さえ手段６の一対の押さえ片１６、１６で基板１の両側辺部１ａ、１ｂを押さえることによって、側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力が付与されるので、吸着手段４の吸着力と、この基板押さえ手段６の押圧力とで協働して基板１をアダプタープレート２上に密接させることができる。このため、アイランド１０の配置密度が高いものであっても、安定してチップのボンディング作業を行うことができて、装置稼働率が向上する。しかも、基板パターンを正確に認識でき、高精度のチップ搭載機能を発揮できる。
【００４２】
押さえ力付加時には、傾斜片（押さえ片１６）の内面１６ｂと基板１との成す角度θが小さくなるので、基板１に対して、側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力の付与が安定する。しかも、押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻るものであるので、アダプタープレート２上に、順次搬送された基板１を密接させる機能を長期にわたって安定して機能させることができる。
【００４３】
一対の押さえ片１６、１６を一体化させているので、側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力として、各側辺部１ａ、１ｂに均等に付与することができ、基板１を安定して密接させることができる。押さえ片１６、１６の下端面１６ａ、１６ａが基板１と面接触をなすので、下端面１６ａ、１６ａと基板１との接触面積を大きくとることができる。側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力付与が安定する。
【００４４】
また、図４（ｂ）に示すように、高摺動抵抗手段１８を施すようにすれば、側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力付与がより安定する。矩形枠体２０には、認識手段による基板１の認識可能な観察用開口部２１が形成されているので、観察用開口部２１を介して位置合わせを確実に行わせることができる。
【００４５】
図５は参考例を示す。この場合、押さえ手段６の矩形枠体２０の押さえ片１６Ａ、１６Ａは、アダプタープレート２に対して鉛直方向に沿って延びるものである。ところで、使用する接着剤が、熱可塑性の接着剤でない場合、基板１を加熱する必要がない。このような場合、基板１の反りの発生が生じないので、この図５に示すような押さえ手段６を用いても、アイランド１０の配置密度が高いものであっても、安定してチップのボンディング作業を行うことができて、装置稼働率が向上する。しかも、基板パターンを正確に認識でき、高精度のチップ搭載機能を発揮できる。
【００４６】
しかしながら、熱可塑性の接着剤を用いて、基板１を加熱する場合、図４（ｂ）に示すように基板１に反りが生じる。このように反りが生じた場合、押さえ片１６Ａ、１６Ａは、アダプタープレート２に対して鉛直方向に沿って延びるものでは、基板１に対して、側辺部１ａ、１ｂを離間させる方向の押圧力を付与することができない。このため、吸着孔１５からの吸引作用があっても、図３（ｂ）に示すように、アダプタープレート２に基板１を密着させることが困難となる。このため、図３に示すように、上方から下方に向って順次離間する傾斜片からなる押さえ片１６、１６を用いるのが好ましいことになる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、アイランド１０の配置パターンは、図例のものに限るものではなく、アイランド群１１の数や各アイランド群１１のアイランド数の増減は任意である。接着剤としては、基板１のアイランド１０に塗布されているものであっても、チップの裏面に塗布されたものであってもよい。
【００４８】
矩形枠体２０の材質としては、矩形枠体２０が下降して図３（ａ）に示す状態からさらに矩形枠体２０を押し下げることによって、押さえ片１６，１６が弾性的に変形して、図３（ｂ）に示すように、傾斜片１６の内面１６ｂと基板１との成す角度θが小さくなり、基板１の反りを修正でき、かつ、矩形枠体２０を上昇させることによって、その押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻り、さらには、アダプタープレート２の加熱に対して変形しないものであれば、金属、ゴム、樹脂等の種々のものを使用することができる。
【００４９】
また、押さえ片１６，１６の下端面１６ａ，１６ａとして、基板１との間に摺接するのが好ましくないので、矩形枠体２０としては、下端面１６ａ，１６ａのみ、押さえ片１６，１６全体を、高摺動抵抗の素材にて構成し、他の部位は、高摺動抵抗の素材でない素材にて構成してもよい。すなわち、矩形枠体２０として、一つの素材に構成しても、２つ以上の素材にて構成してもよい。
【００５０】
自由状態での押さえ片１６，１６の傾斜角度θとして、実施形態のように７０°に限るものではなく、矩形枠体２０を押し下げることによって、基板１に図３（ｂ）に示す矢印Ｆ方向の押圧力が作用して、押さえ力解除にてその復元力で初期状態に戻るものであればよく、材質、押さえ片１６，１６の肉厚、及び長さ寸法等に応じて種々変更できる。このため、押さえ片１６，１６の肉厚、及び長さ寸法等も任意に変更できる。また、前記実施形態では、押さえ片１６，１６が連結バー１７，１７にて連結されて矩形枠体２０を構成しているが、一対の押さえ片１６，１６として、連結されずに、別体のものであってもよい。
【００５１】
なお、吸着孔１５としても、押さえ片１６，１６にて基板１を引き延ばした際に、基板１をアダプタープレート２に密接状に吸着できればよいので、吸着孔１５の数、吸着孔１５の配置位置、吸着孔１５の口径等は任意に設定できる。また、各吸着孔１５を連結する連結孔としては、アダプタープレート２の下面に形成される凹溝であっても、ヒータプレートの上面に形成される凹溝であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１     基板（リードフレーム）
２     アダプタープレート
３     搬送手段
４     吸着手段
５     加熱手段
６     基板押さえ手段
１０   アイランド
１６   押さえ片
１６ａ 下端面
１８   高摺動抵抗手段
２０   矩形枠体
２１   観察用開口部
【図１】
0006385885.tif 000002
【図２】
0006385885.tif 000003
【図３】
0006385885.tif 000004
【図４】
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【図５】
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