(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップが仮圧着された基板又はチップ同士が仮圧着されたチップ積層体を保持するステージと、前記基板に仮圧着されている複数のチップ又は複数の前記チップ積層体のチップ同士を一括して本圧着するヘッドと、前記ヘッドが軸合せ雌治具を備えており、前記ステージが軸合せ雄部を形成しており、前記ヘッドを下降させて前記軸合せ雌治具を前記ステージの前記軸合せ雄部に嵌合させる機構、もしくは、前記ヘッドが軸合せ雄治具を備えており、前記ステージが軸合せ雌部を形成しており、前記ヘッドを下降させて前記軸合せ雄治具を前記ステージの前記軸合せ雌部に嵌合させる機構を備えたチップ実装装置において、前記ヘッドを下降し、基板に仮圧着されているチップに対して上方に位置決めした後に、前記ヘッドの先端に、加圧流体を供給して膨張させ得るように弾性シートを装着したことを特徴とするチップ実装装置。
【請求項２】
前記弾性シートが、前記ヘッドの先端に対し、前記ステージに形成された軸合せ部に嵌合せしめられる軸合せ治具で押し付けられて装着されていることを特徴とする請求項１に記載のチップ実装装置。
【請求項３】
加圧流体が加圧気体であることを特徴とする請求項１又は２に記載のチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周知のように、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）又はＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）等の熱硬化性接着材を塗布又は貼着（以下、単に付着という。）した基板にチップを仮圧着し、次いで、本圧着、すなわち、前記接着材を完全に硬化させるように熱圧着することが広く実施されている。
より具体的には、チップを上方のヘッドで保持すると共に熱硬化性接着材が付着された基板を下方のステージで支持又は保持（以下、単に保持という。）し、そして、チップと基板とを位置合わせした（以下、単にアライメントという。）後、ヘッドを降下させて仮圧着し、次いで、それを次工程へ搬送すると共にそこで他のヘッドを降下させて本圧着している。
【０００３】
ところが、仮圧着に比較して本圧着に要する時間が一般に数十倍長い為に、アイドル時間を省いて生産性の向上を図る観点等からして、仮圧着されているチップを１個づつ本圧着することに代えて、その複数個を一括して本圧着することが試みられるようになったが、チップの複数個を一括して本圧着しようとすると、チップの高さ寸法のばらつきに起因して各チップに均等な押圧力が加わらない為に圧着不良が発生し易いといった欠点が問題視されていた。
【０００４】
そこで、例えば、特開２０００−６８６３３号公報において開示されているように、下方のステージに支持された基板に仮圧着されているチップと、かかるチップの複数個を一括して本圧着する上方のヘッドとの間に、シリコンゴムシートのような弾性シートを介在させた上でヘッドを降下させて本圧着することが提案されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のチップ実装は、チップを１個づつ本圧着する従来の一般的なヘッドに比べて単に大形に設けたにすぎないヘッドを使用、すなわち、チップの複数個を一括して押圧することができる程度に単に大形に設けたにすぎないヘッドを使用する為に、チップ群の高さ寸法のばらつきの大小に対応して所定厚さの弾性シートを選択しないと、各チップに均等な押圧力を加えることが困難になって圧着不良が発生し易いと共にチップの高さ寸法のばらつきが一定以上になると弾性シートの変形によっては、押圧力のばらつきを吸収しきれない事態等が発生し、従って、汎用性が不十分であった。
【０００６】
本発明は、このような欠点に鑑みて発明されたものであって、その目的は、本圧着に際し、チップ群の高さ寸法のばらつきの大小に影響されずに常に各チップに均等な押圧力を加えることができ、もって、圧着不良の発生を防止し得て汎用化を図ることができるチップ実装装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明においては、請求項１に記載するように、チップが仮圧着された基板又はチップ同士が仮圧着されたチップ積層体を保持するステージと、前記基板に仮圧着されている複数のチップ又は複数の前記チップ積層体のチップ同士を一括して本圧着するヘッドと、前記ヘッドが軸合せ雌治具を備えており、前記ステージが軸合せ雄部を形成しており、前記ヘッドを下降させて前記軸合せ雌治具を前記ステージの前記軸合せ雄部に嵌合させる機構、もしくは、前記ヘッドが軸合せ雄治具を備えており、前記ステージが軸合せ雌部を形成しており、前記ヘッドを下降させて前記軸合せ雄治具を前記ステージの前記軸合せ雌部に嵌合させる機構を備えたチップ実装装置において、前記ヘッドを下降し、基板に仮圧着されているチップに対して上方に位置決めした後に、前記ヘッドの先端に、加圧流体を供給して膨張させ得るように弾性シートを装着している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
正面図である図１において示されているチップ実装装置は、上方のヘッド１及び下方のステージ２を備え、ヘッド１は、ブロック３に装着されたツール４と、ツール４の先端（図示下端）に装着された弾性シート５及び軸合せ雌治具６とで構成されている。
【０００９】
なお、ツール４は、ヒータ７を備えていると共に気体供給孔８及びこの供給孔８が連通された気体溜凹部９を形成している。また、シリコンゴムシート等の弾性シート５は、ツール４の先端にボルト（図示されていない）によって軸合せ雌治具６と一体的に装着されている。また、気体供給孔８と図示されていない加圧気体供給装置とに耐圧ホースが接続されている。
【００１０】
一方、ステージ２は、ヒータ１０を備え、かつ、軸合せ雄部１１を形成していると共にその上端面に複数の吸気孔１２を開口している。なお、吸気孔１２と真空ポンプ（図示されていない）とに耐圧ホースが接続されている。また、ステージ２は、取付け具１３ａ，１３ｂによって機台１４に装着されている。
【００１１】
その為、ヘッド１を降下させて軸合せ雌治具６をステージ２の軸合せ雄部１１に嵌合せしめることができるが、その際、ヘッド１は、その下端が機台１４に装着されると共にその上端が上ベース１５に装着されたガイド軸１６ａ，１６ｂで案内されて降下される。
【００１２】
なお、ヘッド１は、上ベース１５に装着されているモータ付きジャッキ装置１７のジャッキ１８の下端に装着され、そして、モータ付きジャッキ装置１７は、ウォーム歯車機構の駆動制御によってジャッキ１８を昇降させることができる。図中、１９はツールに装着されたＯリングである。
【００１３】
よって、図２において示されているように、本圧着に当って、チップが仮圧着された基板２０がステージ２の所定位置にセットされ、かつ、吸気孔１２によって吸着保持される。次いで、モータ付きジャッキ装置１７が駆動されてヘッド１が下降され、基板２０に仮圧着されているチップ２１a〜２１cに対し、その少し上方の位置に弾性シート５が位置決めされる。
【００１４】
すると、気体供給孔８に加圧気体（例えば、一般に加圧エアー）の所定量が供給され、従って、弾性シート５が膨張せしめられる。その為、その高さ寸法のばらつきが一定していないチップ２１a〜２１cに対し、図３において示されているように弾性シート５を押し付けることができる。
【００１５】
その際、ツール４の先端と弾性シート５との間に加圧気体層を形成しているので、チップ群の高さ寸法のばらつきの大小に影響されずに常に各チップに均等な押圧力を加えることができる。なお、チップ２１a〜２１cに対する弾性シート５のレベル位置決めは、実験によって得られたデータに基づいて制御される。
【００１６】
また、上述の押圧中においては、ヘッド側のヒータ７及び／又はステージ側のヒータ１０で所定温度に加熱しているが、加熱による膨張も含めて圧力制御を行うのが好ましく、かつ、所定時間が経過すると、チップ２１a〜２１cを基板２０に仮付けしている熱硬化性接着材２２が完全に硬化され、よって本圧着することができる。
【００１７】
このようにして、チップ２１a〜２１cを良好に本圧着することができ、そして、本圧着を終えると、吸気孔１２と真空ポンプ（図示されていない）とに接続されている耐圧ホースに装着の弁が開口されてガス抜き（エアー抜き）が行われて膨張されている弾性シート５が収縮する。
【００１８】
次いで、モータ付きジャッキ装置１７が駆動されてヘッド１が上方の元の待機位置へ上昇される。また、その後、本圧着し得た基板２０をステージ２から取り除くと共に、続いて本圧着しようとする基板（チップが仮圧着されている基板）をステージ２にセットし、以下、上述と同様の工程を経て本圧着することができる。
【００１９】
なお、チップ２１a〜２１cの高さ寸法のばらつきが前回、本圧着したチップ群のそれらと異なっていても良好に本圧着することができる。すなわち、弾性シート５をその都度、交換しなくても良好に本圧着することができる。
【００２０】
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明においては、チップ２１ａ〜２１ｃを仮圧着した基板２０に代えて、チップ３０ａ，３０ｂ同士が仮圧着されたチップ積層体３１（図４参照）を本圧着してもよい。
【００２１】
その場合において、例えば、図５において示されている円板３２をステージ２の上端面に取り付け、そして、円板３２に設けられている貫通された治具セット用穴３３に、図６において示されている治具プレート３４を嵌挿すると共に、治具プレート３４に形成されている複数のワークセット用穴３５にチップ積層体３１を嵌挿して保持するようにすればよい。
【００２２】
しかし、これ以外の方法によってステージ２に対してチップ積層体３１を保持せしめてもよい。なお、円板３２は、その下面側に一定長さに突設された３本のピン３６を備えている一方においてステージ２の上端面には、それらのピン３６が嵌挿される一定深さのピン用穴（図示されていない）が穿設（ピン３６と同数が穿設）されている。
【００２３】
その為、円板３２のピン３６をステージ２のピン用穴に嵌挿することによって円板３２の治具セット用穴３３を位置決めすることができる。また、治具プレート３４のワークセット用穴３５が一定深さ、すなわち、チップ積層体３１をそこに嵌挿すると、上側のチップ３０ａの上端面が治具プレート３４の上面よりも少し上方に位置されるような深さに設けられ、かつ、その穴底に複数の吸気孔３７を開口している。
【００２４】
従って、ステージ２の吸気孔１２及び治具プレート３４の吸気孔３７を経て吸気することによって、ワークセット用穴３５に嵌挿されているチップ積層体３１を真空吸着保持することができるから、上述した基板２０の場合と同様に、複数のチップ積層体３１を一括して本圧着することができる。
【００２５】
なお、治具プレート３４及び治具セット用穴３３の形状は必要に応じて所定形状に設けることができ、また、ワークセット用穴３５の個数及び形状も所定個数及び形状に設けることができる。吸気孔３７及びピン３６の個数も同様であると共にチップ３０ａと３０ｂは、同種又は異種のいずれであってもよい。
【００２６】
また、上述のチップとは、半導体チップ以外の各種の電子部品も包含し、更に、加圧流体は、一般には加圧気体が用いられるが加圧液体であってもよく、その場合においては、気体供給孔８に代えて液体供給孔が設けられるが、加圧気体の代表例として加圧エアーや加圧不活性ガス等が挙げられると共に加圧液体の代表例として加圧水や加圧油等が挙げられる。
【００２７】
また、弾性シート５についても、シリコンゴムシート以外の適当なものであってもよい。基板２０についても、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板等、いかなる基板であってもよいと共に一括して本圧着するチップ数（又はチップ積層体数）も任意に選択される。
【００２８】
また、ヘッド側の軸合せ雌治具６に代えて軸合せ雄治具を装着すると共にステージ側の軸合せ雄部１１に代えて軸合せ雌部を形成してもよく、このように、ヘッド側が凹型でステージ側が凸型の関係若しくはヘッド側が凸型でステージ側が凹型の関係のどちらに設けてもよい。
【００２９】
また、ステージ２のヒ−タ１０は必要に応じて装着され、不必要な場合には省くことができる。また、ステージの基板保持手段は、吸気孔式、静電式、磁気式、その他、基板を挟む又は押えて保持する爪式等、いかなる型式の保持手段であってもよい。
【００３０】
また、ヘッドの昇降制御手段も、モータ付きジャッキ装置以外の他の昇降制御手段であってもよい。また、ステージ２にセットされた基板２０とヘッド１との間にフッ素樹脂テープ等のツール汚れ防止テープを介在させて本圧着するのが好ましい。
【００３１】
すなわち、本圧着に際し、図１において示されている供給側のリール２５と巻取側のリール２６とに巻き付けられているツール汚れ防止テープ２７が膨張された弾性シート５によってチップ仮圧着部に対して押し付けられる。
【００３２】
その為、かかるチップ仮圧着部からはみ出される熱硬化性接着材２２が前記テープ２７に付着する。従って、前記チップ仮圧着部の周辺が過度に汚染されず、しかも、弾性シート５の汚染を完全に防止することができる。
【００３３】
なお、ツール汚れ防止テープ２７は、本圧着に際しては、適当に弛緩せしめられると共に、本圧着を終えてヘッド１が上方へ移動されると、その所定長さがリール２６に巻き取られる。
【００３４】
また、ステージ２は、取付け具１３ａ，１３ｂでガイドされて図１において前後方向へ移動し得るように装着されている。そのように装着しているのは、ステージ２上に基板等をセットしたり或るいはステージ２上から基板等を取り除いたりする際に、ヘッド１等が邪魔にならない位置へ移動する必要があるからである。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、チップ又はチップ積層体の複数個を一括して本圧着する実装装置に関し、チップ群の高さ寸法のばらつきの大小に影響されずに常に各チップに均等な押圧力を加えることがで、もって、圧着不良の発生を防止し得て汎用化を図ることができるチップ実装装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ実装装置の正面図である。
【図２】本圧着時におけるヘッドと基板とステージとの位置的関係を示す正面図である。
【図３】本圧着時におけるチップに対する弾性シートの押し付け態様を示す拡大図である。
【図４】チップ積層体の斜視図である。
【図５】円板の斜視図である。
【図６】治具プレートの斜視図である。
【符号の説明】
１：ヘッド
２：ステージ
４：ツール
５：弾性シート
６：軸合せ雌治具
７：ヒータ
８：気体供給孔
９：気体溜凹部
１０：ヒータ
１１：軸合せ雄部
１７：モータ付きジャッキ装置
２０：基板
２１a〜２１c：チップ
２２：熱硬化性接着剤
３０ａ，３０ｂ：チップ
３１：チップ積層体
３２：円板
３３：治具セット用穴
３４：治具プレート
３５：ワークセット用穴
【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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