(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を順次チップ実装部に供給する基板ローダー部と、供給されてきた基板にチップを実装するチップ実装部と、チップが実装された基板をチップ実装部から順次取り出す基板アンローダー部とを有する実装装置であって、前記基板ローダー部に、複数の基板を収容可能である基板マガジンごと基板を保温可能な第１のオーブンを設け、前記チップ実装部に対し基板を待機させる待機ステージから前記チップ実装部に至る基板搬送部位、前記チップ実装部、該チップ実装部から前記基板アンローダー部に至る基板搬送部位にそれぞれ、基板加熱・保温用のステージヒーターを設け、かつ、前記基板アンローダー部に、チップが実装された基板を複数収容可能である基板マガジンごと基板を保温可能な第２のオーブンを設けたことを特徴とする実装装置。
【請求項２】
前記チップ実装部と前記基板アンローダー部との間に、基板とチップの間に樹脂を付与する樹脂付与部を有する、請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
前記チップ実装部に、基板とチップの間に樹脂を付与する樹脂付与部を有する、請求項１に記載の実装装置。
【請求項４】
前記樹脂付与部にも基板加熱・保温用のステージヒーターが設けられている、請求項２または３に記載の実装装置。
【請求項５】
基板を搭載して搬送する金属製のキャリアを有する、請求項１に記載の実装装置。
【請求項６】
前記キャリアに、基板の反りを防止する基板押さえ板が設けられている、請求項５に記載の実装装置。
【請求項７】
前記基板押さえ板が板バネからなる、請求項６に記載の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にチップを実装する実装装置に関し、とくに、安定した温度条件下で高精度の実装を行うことができる実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板にチップを実装する工程においては、例えば、樹脂系の多層回路基板に半導体チップを実装する工程においては、基板の温度変化に伴う問題、とくに該温度変化に伴う吸湿に起因する問題に注意を払うことが望まれる。チップが実装される基板は、通常、実装前に一度水分を蒸発させるためにベーキングされ、複数の基板を基板マガジンに入れて基板ローダーに供給され、該基板ローダー部からチップ実装部へと供給されることが多い。しかしながら、基板を１枚ごとにチップ実装部に向けてローディングして行く過程で、基板マガジンから最後の方にローディングされる基板は、時間の経過と共に大気中の水分を吸湿することが多いため、アンダーフィル工程（基板とチップとの間に樹脂を付与する工程）後のアンダーフィル剤（樹脂）のキュア時に、基板に吸湿された水分の体積膨張や蒸発により実装界面の剥離やボイドが発生するという問題があった。また、吸湿することで体積変化が起こるために基板が反りやすくなる。基板に反りが生じると、チップや基板の間でバンプと電極との正確な接合ができなくなるおそれがあるという問題がある。【０００３】
基板にチップを実装するに際し、より信頼性の高い実装を達成するために、実装工程中の個々のステップにおいて加熱や保温を行うようにした技術が知られている。たとえば、接着剤と基板を加熱することにより脱泡を促進し、接着剤における気泡や未充填空間の残留を防止する技術や（例えば、特許文献１）、素子や基板の保持手段部の雰囲気温度を所定の温度に保ち、素子や基板の反り等を抑制するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２）。【０００４】
しかしながら、これらの従来技術では、一連のステップを有する実装工程における、あるステップでの加熱や保温は達成できても、実装工程全体として基板を望ましい温度に保つことが困難であるから、前述のような吸湿に伴う問題を完全に解消することは困難である。
【特許文献１】特開２００４−３０３３２３号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、一連のステップを有する実装工程において、実質的に全体にわたって基板を望ましい温度に保つことができるようにし、とくに吸湿に伴う諸問題の発生を抑制あるいは防止できるようにした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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る実装装置は、基板を順次チップ実装部に供給する基板ローダー部と、供給されてきた基板にチップを実装するチップ実装部と、チップが実装された基板をチップ実装部から順次取り出す基板アンローダー部とを有する実装装置であって、前記基板ローダー部に、複数の基板を収容可能である基板マガジンごと基板を保温可能な第１のオーブンを設け、前記チップ実装部に対し基板を待機させる待機ステージから前記チップ実装部に至る基板搬送部位、前記チップ実装部、該チップ実装部から前記基板アンローダー部に至る基板搬送部位にそれぞれ、基板加熱・保温用のステージヒーターを設け、かつ、前記基板アンローダー部に、チップが実装された基板を複数収容可能である基板マガジンごと基板を保温可能な第２のオーブンを設けたことを特徴とするものからなる。【０００７】
すなわち、基板にチップを実装する工程において、とくに吸湿し易い樹脂系の多層回路基板に半導体チップを実装する工程において、基板のローディングからチップ実装完成品のアンローディングまでの間の一連のステップを経る過程で、基板の温度を望ましい一定の温度に保った状態で基板を搬送していくことができるようにした実装装置である。【０００８】
この本発明に係る実装装置においては、前記チップ実装部と前記基板アンローダー部との間に、基板とチップの間に樹脂（アンダーフィル剤）を付与する樹脂付与部（アンダーフィル部）を有する場合には、あるいは前記チップ実装部に樹脂付与部を有する場合には、該樹脂付与部にも、基板加熱・保温用のステージヒーターが設けられていることが好ましい。【０００９】
また、本発明に係る実装装置においては、基板を直接搬送することも可能であるが、基板を搭載して搬送する金属製のキャリア、中でも熱容量の比較的大きなキャリアを設け、基板をこのキャリアに搭載して搬送できるように構成されていることが好ましい。そして、このキャリアには、基板の反りを防止する基板押さえ板、例えば、板バネが設けられていることが好ましい。【００１０】
このような本発明に係る実装装置においては、基板ローダー部では、ベーキングされた基板が基板マガジンごとオーブンに入れられて所定の温度に保温される。オーブンから取り出された基板は、各作業エリアに基板の加熱・保温用のステージヒーターが設けられていることにより、基板の待機ステージからチップ実装部に至る基板搬送部位、チップ実装部、該チップ実装部から基板アンローダー部に至る基板搬送部位においても所定の温度に加熱・保温され、基板の再吸湿が防止される。また、樹脂付与部（アンダーフィル部）を有する場合には、該樹脂付与部にも基板加熱・保温用のステージヒーターが設けられることにより、この部分でも基板は所定の温度に加熱・保温され、基板の再吸湿が防止される。さらに、基板アンローダー部においては、チップが実装された基板が基板マガジンごとオーブン内に収容されるので、この部分でも基板は所定の温度に保温され、アンダーフィル剤のＢステージ化促進を兼ねることも可能になる。したがって、一連のステップを有する実装工程の実質的に全体にわたって、基板は所定の温度に保温されることになり、吸湿が抑制あるいは防止され、吸湿に伴う基板の反り、吸湿された水分の蒸発に伴う実装界面の剥離やボイドの発生が防止される。【００１１】
また、基板を熱容量の比較的大きな金属製のキャリアに搭載して各作業工程間を搬送するようにすることにより、基板が各作業工程を搬送される間に急激に温度低下することが効果的に抑制され、一層良好な保温が達成される。そしてそのキャリアに基板の反りを防止する基板押さえ板を設けておくことにより、搬送中の基板の反りが効率よく防止される。また、樹脂付与部をチップ実装部に設け、チップ実装前にチップ実装部で樹脂を付与すれば、チップ実装時にＢステージ化されることで、チップ実装後の搬送時の実装ズレや実装界面の剥離を防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る実装装置によれば、基板の吸湿を防止し、かつ常に基板の温度を一定温度に保つことで寸法が安定した状態にて実装できる。また、アンダーフィル後のオーブン内でのキュア時に実装界面の剥離等による不良の発生を低減することもできる。基板を熱容量の大きなキャリアに搭載して搬送する方式を採用すれば、一層良好な保温性能が得られる。【００１３】
また、吸湿防止による基板の反り防止とともに、基板をキャリアに取りつけた板バネ等の基板押さえ板で押さえつけることで、より寸法を安定させた状態での搬送が可能となり、実装精度の一層の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施態様に係る実装装置の斜視図である。
【図２】図１の装置に使用されるキャリアの斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿うキャリアの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  実装装置
２  基板
３  基板ローダー部
４  チップローダー部
５  チップ
６  チップ実装部
７  樹脂付与部（アンダーフィル部）
８  基板アンローダー部
９、２７  基板マガジン
１０、２８  オーブン
１１  基板ローダー
１２  待機ステージ
１３  ヒーター付ステージ
１４  ボンディングヘッド
１５  ２視野のカメラ
１６  アライメント装置
１７  チップ取出装置
１８  チップスライダー
１９  チップ反転部
２０  搬送装置
２１  基板ストッパー
２２  プリヒートステージ
２３  アンダーフィルステージ
２４  樹脂付与装置
２５  アフターヒートステージ
２６  基板アンローダー
２９  キャリア
３０  穴
３１  基板保持部
３２  基板押さえ板（板バネ）
３３  移載ハンド
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る実装装置を示している。図１において、１は実装装置全体を示しており、実装装置１は、本実施態様では、基板２を順次チップ実装部に供給する基板ローダー部３と、供給されてきた基板２にチップローダー部４から送られてきたチップ５を実装するチップ実装部６と、基板２とチップ５の間に樹脂（アンダーフィル剤）を付与し硬化させる樹脂付与部（アンダーフィル部）７と、チップ５が実装された基板２をチップ実装部６から（本実施態様では、アンダーフィル部７から）順次取り出す基板アンローダー部８とを有している。【００１７】
基板ローダー部３には、複数の基板２を収容可能である基板マガジン９ごと基板２を保温可能な第１のオーブンとしてのオーブン１０が設けられており、基板マガジン９にストックされた各基板２はオーブン１０内で所定の一定温度に保たれる。基板マガジン９にストックされた各基板２は、基板ローダー１１により一枚づつ順次チップ実装部６へと供給されるが、このチップ実装部６に対しては基板２の待機ステージ１２が設けられている。この待機ステージ１２からチップ実装部６に至る基板搬送部位には、基板加熱・保温用のステージヒーターが設けられており、本実施態様では、待機ステージ１２が、該待機ステージ１２にステージヒーターが埋設された形態のプリヒートステージとして構成されている。【００１８】
チップ実装部６には、チップ実装のために基板２を所定位置に固定するステージが設けられており、このステージは、基板加熱・保温用のステージヒーターが埋設されたヒーター付ステージ１３として構成されている。基板２の保温温度は、８０〜１２０℃が好ましい。チップ実装部６では、チップローダー部４から送られてきたチップ５がボンディングヘッド１４の下面側に保持され、上方に位置するチップ５と下方に位置する基板２の位置が、例えば２視野のカメラ１５によって読み取られ、チップ５と基板２の位置合わせ（アライメント）が行われる。このアライメントは、本実施態様では、主として基板側のアライメント装置１６によって行われる。【００１９】
チップ５は、チップローダー部４において、ストック場所からチップ取出装置１７を介して順次取り出され、チップ取出装置１７で取り出されたチップ５は、チップ反転部１９に受け渡された後チップ反転部１９で反転され、反転されたチップ５がチップ取出装置１７で取り出され、チップスライダー１８に保持される。チップスライダー１８の移動によりチップ実装部６に送られたチップ５は、上記ボンディングヘッド１４の下面側に保持される。【００２０】
チップ実装部６からは、チップ５が実装された基板２が搬送装置２０を介してアンダーフィル部７に送られる。アンダーフィル部７では、送られてきた基板２は各ステージにおいて基板ストッパー２１を介して所定位置に停止される。基板２は、基板加熱・保温用のステージヒーターが埋設されたプリヒートステージ２２で予熱された後、同様にステージヒーターが埋設されたアンダーフィルステージ２３に送られて樹脂付与装置２４により基板２とチップ５の間に樹脂（アンダーフィル剤）が付与され、同様にステージヒーターが埋設されたアフターヒートステージ２５で樹脂がＢステージ化される。【００２１】
アフターヒートステージ２５で付与樹脂がＢステージ化された、チップ５が実装された基板２は、基板アンローダー２６により、基板アンローダー部８の基板マガジン２７内に順次収容される。基板アンローダー部８には、基板２を基板マガジン２７ごと保温可能な第２のオーブンとしてのオーブン２８が設けられている。【００２２】
基板２は、基板マガジン９から基板マガジン２７までの各作業工程間を、直接、搬送されることもできるが、本実施態様に係る上記実装装置１においては、図２および図３に示すような、基板２を搭載して搬送する金属製の、熱容量の比較的大きなキャリア２９が設けられ、基板２はこのキャリア２９に搭載されて搬送されるようになっている。キャリア２９には穴３０が設けられており、この穴３０の周縁部に基板保持部３１が形成されている。キャリア２９には、基板押さえ板３２が設けられており、搭載された基板２は、基板押さえ板３２を介して、キャリア２９上の所定位置に固定される。本実施態様では、基板押さえ板３２は板バネからなり、ネジ止めまたはマグネットによる吸着あるいは粘着シートによる接着等でキャリア２９上に固定されており、脱着可能な構造に構成されている。基板２のキャリア２９上への搭載は、実装装置１の基板マガジン９への供給前に予め行われており、基板２は、基板マガジン９から基板マガジン２７に至るまで、キャリア２９に搭載された形態で搬送される。【００２３】
このように構成された実装装置１においては、基板ローダー部３における基板マガジン９には、予めベーキングされて脱湿された基板２が収容され、該基板２は、基板マガジン９ごとオーブン１０に入れられて所定の温度に保温される。オーブン１０から取り出された基板２は、待機ステージ１２から基板マガジン２７に送られるまでの各作業エリアにおいて、基板２の加熱・保温用のステージヒーターが設けられているため、所定の温度に加熱保温され、基板２の再吸湿が防止される。また、基板アンローダー部８においては、チップが実装された基板２が基板マガジン２７ごとオーブン２８内に収容されるので、この部分でも基板２は所定の温度に保温される。したがって、一連のステップを含む実装工程の全体にわたって、基板２は所定の温度に保たれることになり、吸湿が抑制あるいは防止される。その結果、吸湿に伴う基板２の反り、吸湿された水分の蒸発に伴う実装界面の剥離やボイドの発生が防止される。【００２４】
また、基板２は、熱容量の比較的大きな金属製のキャリア２９に搭載されて各作業工程間を搬送されるので、基板２の急激な温度低下が効果的に抑制され、良好な保温状態に維持される。【００２５】
さらに、キャリア２９に基板２の反りを防止する基板押さえ板３２（板バネ）を設けておくことにより、搬送中の基板２の反り、各作業工程中の基板２の反りが効率よく防止される。したがって、高精度の実装を行うことが可能になる。【００２６】
なお、本発明において、基板やチップは各種の形態を採り得る。すなわち、本発明において、基板とは、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、チップが実装される側の全てのものを含む概念である。また、本発明において、チップとは、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、基板に実装される側の全てのものを含む概念である。【００２７】
また、オーブン１０、２８の加熱手段はヒータを埋設した炉の構成が望ましい。オーブン１０、２８が密閉された空間を形成できれば、外部から乾燥された熱風を送り込むチャンバー構成のオーブンを用いてもよい。【００２８】
また、基板２のステージ間の移載は、移載ハンド３３を用いて行われる場合と、コンベア方式（図１の搬送装置２０）を用いる場合がある。例えば、待機ステージ１２からヒータ付きステージ１３への基板２の移載、ヒータ付きステージ１３からアンダーフィルステージ２３への基板２の移載（図示せず）、アンダーフィルステージ２３からアフターヒートステージ２５への基板２の移載（図示せず）に、ヒータを内蔵した移載ハンド３３を備えて基板２の搬送による温度低下を、抑制することができる。また、搬送装置２０の下部にヒータを内蔵して、基板２の搬送による温度低下を抑制することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る実装装置は、あらゆる実装に適用可能であり、とくに吸湿が問題となる基板、例えば樹脂系の基板を扱う実装に好適なものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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