(57)【要約】基板（４）に構成部品（１０）、特に半導体チップ（１０）を実装するための装置であって、第１の個所で構成部品ホルダ（３）を用いて構成部品（１０）をピックアップし、かつ第２の個所で該構成部品（１０）を基板（４）上に降下させるための第１の移動ユニットが設けられており、基板（４）の実際位置に関連して構成部品（１０）の実際位置を光学的に検出するための位置測定ユニット（２，１１）が、該位置測定ユニット（２，１１）を基板（４）の範囲に位置する作業位置から休止位置へ移動させるための光学系移動ユニット（２）に配置されている形式のものにおいて、基板（４）への種々異なる構成部品（１０）の全自動的な実装を可能にすると同時に、生産ラインへ組み込まれた形での高いスループットと極めて高い位置決め精度とを有するような装置を提案する。このことは、本発明によれば、基板（４）が、多数の基板（４）を当該装置に対して十分に連続的に供給・導出するための搬送装置（１，６，７）に配置されていることにより達成される。
2004521514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（４）に構成部品（１０）、特に半導体チップ（１０）を実装するための装置であって、第１の個所で構成部品ホルダ（３）を用いて構成部品（１０）をピックアップし、かつ第２の個所で該構成部品（１０）を基板（４）上に降下させるための第１の移動ユニットが設けられており、基板（４）の実際位置に関連して構成部品（１０）の実際位置を光学的に検出するための位置測定ユニット（２，１１）が、該位置測定ユニット（２，１１）を基板（４）の範囲に位置する作業位置から休止位置へ移動させるための光学系移動ユニット（２）に配置されている形式のものにおいて、基板（４）が、多数の基板（４）を当該装置に対して十分に連続的に供給・導出するための搬送装置（１，６，７）に配置されていることを特徴とする、基板に構成部品を実装するための装置。
【請求項２】
位置測定ユニット（２，１１）が、前記両実際位置を検出するための互いに逆向きの２つの測定方向を有する少なくとも１つの光学装置（１１）を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記搬送装置（１，６，７）が、基板（４）により形成された平面に対してほぼ平行に配置された少なくとも１つの位置決め軸（Ｘ，Ｙ）を備えた、該位置決め軸（Ｘ，Ｙ）の方向に基板（４）を移動させるための少なくとも１つの基板移動ユニット（１，８，１３）を有している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記基板移動ユニット（１，８，１３）が、互いにほぼ直角でかつ基板（４）により形成された平面に対してほぼ平行に配置された２つの位置決め軸（Ｘ，Ｙ）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記光学系移動ユニット（２）が、互いにほぼ直角でかつ基板（４）により形成された平面に対してほぼ平行に配置された少なくとも２つの位置決め軸（Ｘ，Ｙ）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記光学系移動ユニット（２）が、基板（４）により形成された平面に対してほぼ直角に配置された、第１の個所および／または第２の個所を焦準するための焦準軸（Ｚ）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
互いにほぼ直角でかつ基板（４）により形成された平面に対してほぼ平行に配置された２つの位置決め軸（Ｘ，Ｙ）を備えた、前記実際位置のいずれか一方または両方を精密位置決めするための少なくとも１つの精密位置決めユニット（８）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記精密位置決めユニット（８）の最大移動範囲が、第１の移動ユニットの最大移動範囲よりも数倍だけ小さく形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
基板移動ユニット（１，８，１３）が精密位置決めユニット（８）として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
第１の移動ユニットと、光学系移動ユニット（２）と、基板移動ユニット（１，８，１３）とが、それぞれ、これらの移動ユニット（１，２，８，１３）を互いに別個に独立して移動させるための当該装置の定位置のベースユニットに配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
搬送装置（１，６，７）が、基板（４）により形成された平面に対してほぼ直角に移動調節可能な、基板キャリヤ（５）を持ち上げかつ位置固定するための昇降ユニットを有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
少なくとも前記昇降ユニットが精密位置決めユニット（８）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
第１の個所で構成部品ホルダ（３）を用いて構成部品（１０）をピックアップし、かつ第２の個所で該構成部品（１０）を基板（４）上に降下させるための第１の移動ユニットを設け、基板（４）の実際位置に関連して構成部品（１０）の実際位置を検出するための光学的な位置測定ユニット（２，１１）を、該位置測定ユニット（２，１１）を休止位置から基板（４）の範囲に位置する作業位置へ移動させるための光学系移動ユニット（２）に配置して、基板（４）に構成部品（１０）、特に半導体チップ（１０）を実装するための方法において、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置を使用することを特徴とする、基板に構成部品を実装するための方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、基板に構成部品、特に半導体チップを実装するための装置に関する。
【０００２】
背景技術
電子的なアッセンブリおよびマイクロシステムにおける小型化および機能統合が進められている中で、プリント配線板または基板に関して半導体チップを高速にかつ精密に位置調整するための自動的な実装システムの使用が要求されている。このためには、たいていデカルト座標系もしくは直交座標系に基づいて形成された精密ピック・アンド・プレース自動実装装置が使用される。この精密ピック・アンド・プレース自動実装装置はチップを第１の個所でチップキャリヤ（ダイシングされたウェーハ、マガジン等）からグリッパを用いてピックアップし、そして側方にずらされて基板上の所定の搭載個所もしくは実装個所に降下させる。
【０００３】
特に高集積された実装組立技術、たとえばフリップチップ技術では、数μｍの極めて高い搭載精度が実現されなければならない。フリップチップ実装では、半導体チップがその構造化された面を下方へ向けてフェースダウン式に基板上へ位置決めされ、かつろう接または接着によって材料接続的に接合されなければならない。狭い実装許容誤差を維持するために、公知の方法では、構成部品の下面と基板の搭載面とに設けられた、互いに向かい合わされた構造体が画像処理部によって認識され、かつ補償調整される。これによって、たとえばワークの不正確なプレゼンテーションまたは誤差により生じた位置不正確性を補償することができる。
【０００４】
前で説明したような実装装置は「ダイボンダ」として知られている。このシステムの特徴はチップと基板上の実装位置との、場所的に分離された画像撮影である。この場合、グリッパにより把持されたチップはまず、作業空間内に定位置に配置されかつ上方へ向けられた第１のカメラの上方を通過するように案内され、チップ下面の画像が撮影される。その後に、装着ヘッドは基板の上方へ移動し、そして装着ヘッドの側方で追従案内される第２のカメラによって基板上の実装個所を突き止める。両画像撮影個所の既知の位置において、各カメラ視野で検出されたチップ位置もしくは基板位置が機械座標系へ変換され、そしてチップと基板との間の位置ずれが軸座標で算出される。これにより、補正値を求めることができる。この補正値は引き続き行われる位置決めの際に考慮される。しかし、場所的に分離された画像撮影部の間での長い移動距離に基づき、この方法では位置決め不正確性が生じてしまう。このような位置決め不正確性は軸座標系の避けられない偏差、たとえばガイド装置の角度誤差、移動距離測定システムのピッチ誤差または測定誤差あるいはスピンドル駆動装置のスピンドルピッチの不正確性に起因し得る。このような誤差影響を小さく保持するためには、座標軸の高い絶対的な位置決め精度を有する、手間とコストのかかる機械装置が必要となる。現在市場で入手可能なダイボンダは、一般に２０〜６０μｍの精度を達成している。
【０００５】
ドレースデン工業大学（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈ．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ  Ｄｒｅｓｄｅｎ）で１９９２年１２月８日に開催されたセミナ「フリップ・チップ・テヒニク（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ−Ｔｅｃｈｎｉｋ）」において、ＶＤＩ／ＶＤＥ−テヒノロギツェントルム  インフォルマチオーンステヒニク社（ＶＤＩ／ＶＤＥ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｚｅｎｔｒｕｍ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｉｋ  ＧｍｂＨ；Ｂｅｒｌｉｎ在）により行われた、「Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ−Ｂｏｎｄｉｎｇ」と題する講演では、フリップチップ実装のために特別に設計された別の全自動的な実装装置が紹介された。この実装装置は現在、カールズース社（Ｆｉｒｍａ  Ｋａｒｌ  Ｓｕｓｓ；Ｇａｒｃｈｉｎｇ在）により販売されている。この実装装置は、チップと基板との光学的な位置認識のために分割視野を有する「スプリットフィールド光学系（Ｓｐｌｉｔｆｉｅｌｄ−Ｏｐｔｉｋ）」を使用している。この光学系はＸＹテーブル上に位置する基板と、この基板の上方に規定の間隔を置いて位置しかつボンディングヘッドにより保持されたチップとの間の測定位置へ挿入される。この測定位置では、チップと基板とに設けられた、互いに向かい合って位置する構造体が半透明のミラーと複数の変向ミラーとを介して光路へ投影され、これによりこれらの画像の重畳がビデオカメラによって描画される。次いで、画像処理によって、基板に対して相対的なチップの位置ずれを測定して、ＸＹテーブルのＸ軸およびＹ軸により補正することができる。基板構造体に関してチップを位置整合した後に、チップと基板との位置を再び光学系によって測定し、かつ場合によっては、両実際位置の位置ずれが規定の許容誤差値に到達するまで後調整することができる。
【０００６】
この方法では、光学的な位置測定の後に実際位置の補償のために、前で説明したダイボンダの場合よりも著しく小さな横方向位置決め運動しか必要とならないので、５μｍよりも下の一層高い実装精度を達成することができる。しかし、精密位置調整は、ＸＹテーブルの剛性的でかつ比較的重い軸を介して、高い運動質量対駆動出力の不都合な比に基づき、比較的時間手間をかけて行われる。
【０００７】
光学系の上方でボンディングヘッドにより保持されたチップを降下させるためには、光学系が両ワークの間の経路から側方で基板の範囲外に位置する休止位置へ進出運動させられ、そしてボンディングヘッドがＺ座標での降下運動を実施する。
【０００８】
ボンディングヘッドはＺ方向でしか移動可能でなく、そしてスプリットフィールド光学系は２つの終端位置（測定位置と休止位置）の間でしか移動可能でないので、接合したいワーク（基板とチップ）をボンディング範囲もしくは光学系の視認範囲へもたらすためには、手間のかかる付加的なハンドリング装置もしくはローディング装置が必要とされる。このためには、ＸＹ平面で移動可能なロータリヘッド（Ｋａｒｕｓｓｅｌｌｋｏｐｆ）が、その都度基板とチップとを基板マガジンもしくはチップマガジンから取り出して、ＸＹテーブルもしくはボンディングヘッドへ引き渡す。必要に応じて、相応するマガジンがマニュアル式に手で交換されるか、もしくは補充されなければならない。
【０００９】
前で説明した機械配置構成では、ロータリヘッドを用いた個別基板のハンドリングしか可能でない。生産性を向上させるための多面取りプリントパネルまたは多面取りワークキャリヤを加工することは不可能であると思われる。機械への不連続的な手動式の装入に基づき、その他の製作装置と共に、方向付けられた連続的な材料流を有する１つの製造ラインに組み込むことは、生産性およびトレーサビリティ（Ｌｏｓｖｅｒｆｏｌｇｕｎｇ；Ｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙ，Ｋｎｏｗｎ  Ｇｏｏｄ  Ｄｉｅ）の理由から不可能である。これによって不都合となるのは、１時間当たり約２００〜３００個の構成部品の比較的低い装置スループット、機械内部での材料ハンドリングのためにかかる高い構成上の手間およびこれに伴う比較的高いコストならびにフリップチップの実装のためだけの高い特殊化度である。さらに、画像処理のためにも高い手間が必要となる。なぜならば、前で説明した光学系の使用により、チップの構造体と基板の構造体とが１つの共通の画像で重畳されるので、これらの構造体が画像評価ソフトウエアによって選別されて、区別されなければならないからである。
【００１０】
構成部品の実際位置と基板の実際位置とを同時に結像させることのできる別の光学原理が米国特許第４６０８４９４号明細書または米国特許第５７５２４４６号明細書に記載されている。さらに、米国特許第５４５７５３８号明細書またはドイツ連邦共和国特許第１９５２４４７５号明細書に基づき、位置認識のためにビームスプリッタ光学系を使用する手動式および半自動式の位置決め装置が公知である。しかし、この位置決め装置は、その制限された生産性に関して全自動的なシリーズ生産もしくは大量生産の要求に応えることのできない特殊な実験室装置である。
【００１１】
発明の課題および利点
これに対して、本発明の課題は、基板への種々異なる構成部品の全自動的な実装を可能にすると同時に、生産ラインへ組み込まれた形での高いスループットと極めて高い位置決め精度とを有するような、基板に構成部品、特に半導体チップを実装するための装置を提供することである。
【００１２】
この課題は、冒頭で述べた形式の装置から出発して、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。
【００１３】
請求項２以下に記載の手段により、本発明の有利な構成および改良形が可能となる。
【００１４】
本発明の装置は、基板が、多数の基板を当該装置に十分に連続的に供給しかつ当該装置から十分に連続的に導出するための搬送装置に配置されていることによりすぐれている。
【００１５】
本発明による搬送装置を用いると、とりわけ基板もしくは構成部品の比較的高いスループットが１つの製造ラインにおいて高い精度で実現される。たとえば本発明による搬送装置は、移送バンドまたはこれに類するものとして形成されていて、半導体構成部品のための種々異なる別の製造設備もしくは製造システムを備えた自動的な生産ラインに組み込まれているか、もしくはこの生産ラインとリンクされる。
【００１６】
場合によっては本発明による搬送装置の手前および／または背後に、搬送装置の搬送速度を自動的な製造ラインの搬送速度と適合させるための緩衝セグメントもしくはバッファセグメントが設けられていると有利である。このバッファセグメントを用いて、本発明による装置における基板の搬送速度を基板への構成部品の実装の速度に適合させることができる。基板の搬送速度は少なくとも位置決めの瞬間もしくは接合の瞬間では、ほぼゼロであることが有利である。これにより、位置決め精度もしくは実装精度が改善される。
【００１７】
搬送装置における基板の搬送速度は位置決め時間外では少なくとも所定の時間にわたり、自動的な製造ラインの搬送速度よりも著しく高いことが有利である。これにより、位置決め時もしくは実装時に場合によっては設定された基板の停止もしくは搬送装置の停止が、スループットレートの損失なしに、もしくは本発明による装置に対する多数の基板の連続的な供給・導出の損失なしに、実現可能となる。
【００１８】
位置測定ユニットが、前記両実際位置を検出するための互いに逆向きの２つの測定方向を有する少なくとも１つの光学装置を有していると有利である。この光学装置が前記搬送装置と組み合わされると有利である。この光学装置は搬送装置で供給された基板の実際位置と、基板の上方にグリッパもしくは装着ヘッドにより保持された構成部品もしくはチップの実際位置とを同時に画像撮影するための、互いに逆向きの２つの測定方向を有する、直径方向で結像する光学系ヘッドを有している。デジタル画像処理によって比較的簡単に評価可能な別個の画像を得るためには、たとえばチップの構造体と基板の構造体とが、変向プリズムを介して、光学系ヘッドに設けられた各１つのカメラへ結像される。この場合に、両カメラは水平方向に位置して変向プリズムの背後に配置されており、これにより短い光路が達成される。特に短い光路に基づき、高い開口数（ＮＡ）を実現することができ、ひいては光学系の比較的コンパクトでかつ軽量の構造において比較的高い光学的解像度を実現することができる。このようなコンパクトな光学系の比較的小さな被加速質量に基づき、この光学系を基板と構成部品との間の範囲に対して比較的高速に進入・進出させることができる。これにより、本発明による装置によって構成部品の実装のためのサイクル時間を最小限にまで減少させることができる。
【００１９】
特公平３−２１７０９５号公報もしくはまだ未公開のドイツ連邦共和国特許出願第１００１２０４３号明細書に記載の光学ユニットが使用されると有利である。この光学ユニットは特に前で述べた特徴、つまり比較的コンパクトな構造および運動させられるべき小さな質量（小さな被運動質量）の点ですぐれている。
【００２０】
位置測定ユニットもしくは光学ユニットによって相対的な位置決め原理が変換されると有利である。これにより、たとえば、第１の個所から比較的大きな区間を介して基板の範囲へ比較的迅速にかつ場合によっては不正確に移動する第１の移動ユニットもしくはハンドリングシステムを使用することができる。したがって、立て置き式および／または懸吊式のアクスルガントリシステム（Ａｃｈｓｐｏｒｔａｌｓｙｓｔｅｍ）を備えた、たとえばマルチポジション能力を有する実装装置、たとえばピック・アンド・プレース装置が、第１の移動ユニットとして使用可能である。相応する実装装置は比較的大きな利用可能な作業空間を有しており、この場合、たとえばこの作業空間の任意の個所から１つの構成部品をピックアップし、そしてこの構成部品を基板上方の任意の個所へ比較的迅速にかつ場合によっては粗く第１の移動ユニットによって位置決めすることができる。基板もしくは実装個所の実際位置に対して相対的な構成部品の実際位置の正確な測定は、光学装置によって行われると有利である。
【００２１】
本発明の特別な改良形では、前記搬送装置が、基板により形成された平面に対してほぼ平行に配置された、特に制御可能な少なくとも１つの位置決め軸を備えた、Ｘ／Ｙ平面で基板を移動させるための少なくとも１つの基板移動ユニットを有している。この基板移動ユニットを用いて、基板をたとえば搬送方向に対して直交する方向に移動させることができる。基板移動ユニットと搬送装置とを互いに協働させることにより、基板をＸ／Ｙ平面で自由に位置決めすることが可能になるので有利である。
【００２２】
本発明の有利な変化形では、前記基板移動ユニットが、互いにほぼ直角でかつ基板により形成された平面に対してほぼ平行に配置された、特に制御可能な２つの位置決め軸を有している。この手段を用いると、搬送装置を用いた基板の付加的な移動もしくは付加的な位置決めを行うことなしに、基板位置決めを場合によっては両位置決め軸に沿って、特に基板平面に対して平行に実現することができるようになる。
【００２３】
前記光学系移動ユニットが、互いにほぼ直角でかつ基板により形成された平面に対してほぼ平行に配置された、特に制御可能な少なくとも２つの位置決め軸を有していると有利である。これらの２つの位置決め軸に沿って、位置測定ユニットを相応して往復移動させることができる。これにより、この位置測定ユニットを少なくとも基板の全範囲の上方でフレキシブルに移動させることができる。たとえば光学装置を用いると、基板を比較的著しく移動させる必要なしに基板上の種々異なる複数の実装個所へ到達することができる。
【００２４】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記光学系移動ユニットが、基板により形成された平面に対してほぼ直角に配置された、第１の個所および／または第２の個所、特に基板上の各実装個所を焦準するための特に制御可能なフォーカッシング軸もしくは焦準軸を有している。これにより、たとえば構成部品を基板の種々の平面に配置するか、もしくは実装することができるか、あるいは複数の構成部品を上下に配置するか、もしくは上下に実装することができる。
【００２５】
本発明の特別な改良形では、互いにほぼ直角でかつ基板により形成された平面に対してほぼ平行に配置された、特に制御可能な２つの位置決め軸を備えた、前記実際位置のいずれか一方または両方の実際位置もしくは基板および／または構成部品の実際位置を精密位置決めするための少なくとも１つの精密位置決めユニットが設けられている。この手段を用いると、構成部品の供給運動のための第１の移動ユニットおよび／または基板のための基板移動ユニットを比較的粗く、すなわち比較的低い精度で、光学装置の視野に前位置決めすることが可能となる。これにより、これらの移動ユニットを比較的廉価に構成することができる。その場合、位置測定ユニットによって求められた、基板に対して相対的な構成部品の位置ずれは、精密位置決めユニットに設けられた、著しく精密な精密位置決め駆動装置によって補償される。
【００２６】
本発明の別の有利な変化形では、精密位置決めユニットの最大移動範囲が、第１の移動ユニットの最大移動範囲よりも数倍だけ小さく形成されている。つまり、精密位置決めユニットの最大移動範囲は、第１の移動ユニットの最大移動範囲の数分の１にまで減じられている。この手段を用いて、実装精度および実装速度の一層の向上が達成される。なぜならば、特に精密位置決めユニットの比較的小さな移動範囲に基づき、この精密移動ユニットを高精密に開ループ式もしくは閉ループ式に制御することができるからである。精密位置決め駆動装置の著しく小さな移動範囲は、たとえば数１００μｍの範囲で実現されている。この小さな移動範囲に基づき、精密位置決め駆動装置を高い精度においても極めて廉価に構成することができる。さらに、精密位置決め駆動装置の極めて小さな質量を加速するだけで済む。これにより、特に高精密な実装過程において、接合されるべき構成部品の相互の位置整合もしくは位置調整が精密位置決め駆動装置を介して、別の移動ユニットの軸線を介して行う場合よりも著しく迅速に行われる。
【００２７】
精密位置決めユニットの移動は圧電式、電磁式および／またはエレクトロダイナミック式の駆動装置によって行われると有利である。
【００２８】
基板移動ユニットが精密位置決めユニットとして形成されていると有利である。これにより、精密位置決め駆動装置によって基板が構成部品に対するその位置に関して操作（ｍａｎｉｐｕｌｉｅｒｅｎ）されると有利である。すなわち、精密位置決め駆動装置はこの変化形では搬送装置に組み込まれ、装着ヘッドには組み込まれない。これにより、装着ヘッドの、運動させられるべき質量、つまり被運動質量を比較的小さく保持することができ、これによって構成部品を搭載個所へ供給するための高ダイナミックな粗移動運動が、相応する装着軸を介して実現される。
【００２９】
本発明のさらに別の特別な改良形では、少なくとも第１の移動ユニットと、光学系移動ユニットと、基板移動ユニットとが、それぞれ、これらの移動ユニットを互いに別個に独立して移動させるための当該装置の定位置のベースユニットに配置されている。この手段を用いて、たとえば位置測定装置をとりわけ光学系移動ユニットによって基板上の実装位置の上方に時間ニュートラル（ｚｅｉｔｎｅｕｔｒａｌ）に位置決めすることができる。すなわち、たとえば、構成部品ホルダもしくはグリッパまたは装着ヘッドが第１の個所で供給装置から構成部品をピックアップし、かつ第２の個所もしくは基板の実装個所へ移動させている間に、位置測定ユニットを既に基板上方に位置決めすることができる。
【００３０】
第１の移動ユニットは、たとえば構成部品ホルダに保持された構成部品を、前位置決めされた位置測定ユニットもしくは光学装置の上方を通過するように移動させると有利である。この場合、この位置測定ユニットもしくは光学装置は場合によっては基板の実際位置を既に検出して、相応して評価している。引き続き、もしくは部分的には同時に、構成部品の実際位置が検出され、かつ相応して評価されるので、基板上の接合位置もしくは実装位置に対する構成部品の相対的な位置ずれが求められ、そして相応する移動ユニットの位置決め軸を介して、特に位置決めユニットによって出力制御されるか、もしくは補償される。
【００３１】
一般に、位置認識の際には、構成部品も基板も、位置測定ユニットの視野内に配置されているので、画像処理と制御可能な位置決め軸との間の閉じた制御回路、つまり閉ループ制御回路で、位置補正を実施することができる。この制御回路は有利には各位置補正後に再び基板に対して相対的な構成部品の位置ずれを検出して、とりわけ許容実装誤差が超過された場合に、有利には精密位置決めユニットによって移動ユニットの位置決め軸による位置調整過程の繰り返しを可能にする。
【００３２】
所要の位置調整精度もしくは所定の位置調整精度が達成された後に、はじめて位置測定ユニットもしくは光学装置は接合軸線もしくは構成部品と基板との間の範囲から引き戻され、構成部品は基板により形成された平面に対してほぼ直角に配置された接合軸線もしくは第１の移動ユニットもしくはグリッパの「Ｚ軸」によって基板上へ位置正確に降下される。
【００３３】
本発明のさらに別の特別な変化形では、搬送装置が、基板により形成された平面に対してほぼ直角に移動調節可能な、基板キャリヤを持ち上げかつ位置固定するための昇降ユニットを有している。この場合、この昇降ユニットは少なくとも基板移動ユニット、特に精密位置決めユニットを有していると有利である。この昇降ユニットによって、一般に基板キャリヤが搬送ベルトから上方へ向かって、たとえば数ミリメータだけ持ち上げられる。次いで基板の実際位置を補正するために、組み込まれた精密位置決めユニットによってこの昇降ユニットをＸＹ平面で移動させることができる。
【００３４】
一般に、たとえば２つの基板移動ユニットを設けることができる。この場合、特に両基板移動ユニットのうちの一方の基板移動ユニットは精密位置決めのための精密位置決めユニットとして形成されている。これに相応して、第１の基板移動ユニットにより、たとえば基板を比較的粗く移動させることができ、そして特に引き続き精密位置決めユニットにより、基板を比較的正確にもしくは精密に位置決めすることができる。
【００３５】
実施例
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００３６】
図１には、移送バンド（Ｔｒａｎｓｆｅｒｂａｎｄ）１と、光学モジュール２と、本発明による装置の装着ヘッド３とが図示されている。光学モジュール２は主として光学系位置決めユニットと、光学系ヘッド１１とから成っている。移送バンド１を用いて、基板４が本発明による装置に連続的に供給されるか、もしくは本発明による装置から連続的に導出される。この場合、基板４は個々に、または多面取りプリントパネル（Ｍｅｈｒｆａｃｈｎｕｔｚｅｎ）の形でワークキャリヤ５に載置されている。移送バンド１は出口側バッファセグメント６と入口側バッファセグメント７とを有しており、これによって本発明による装置を、複数の製作装置から成る１つのマイクロ技術的な製作システムのラインに組み込むこと（Ｌｉｎｉｅｎｖｅｒｋｅｔｔｕｎｇ）が可能となるので有利である。製造ラインへのこのような組込み能力により、はじめて１時間当たり約９００個の構成部品の比較的高いスループットレート（単位時間当たりの処理量）での、相応する半導体製品の経済的に好都合な大量生産が保証される。
【００３７】
基板４の精密位置決めのためには、移送バンド１がマイクロマニピュレータ８を有している。このマイクロマニピュレータ８は、たとえば圧電式の駆動装置（図示しない）を用いて２つの軸線、つまりＸ軸およびＹ軸に沿った基板４の移動を可能にする。たとえば、マイクロマニピュレータ８の最大移動距離はＸ方向およびＹ方向で約２００μｍである。マイクロマニピュレータ８の比較的小さな作業領域に基づき、比較的少ない経済的なコストで極めて高い精度が実現可能となる。相応するマニピュレータ８はさらに、移動ユニットの、装着ヘッド３を運動させる軸線よりも著しく小さな被加速質量しか有していないので、基板４に対して相対的なチップ１０の精密位置決め時に比較的短い位置調整時間が達成可能である。したがって、比較的要求の多い実装過程、たとえばフリップチップの実装を、比較的高い精度で、特に５μｍよりも良好な精度で、かつ有利には４秒よりも下の短いサイクル時間で、比較的経済的に好都合に実現することができる。
【００３８】
マイクロマニピュレータ８は「インデクサ（Ｉｎｄｅｘｅｒ）」１４の構成要素である。インデクサ１４は基板４もしくはワークキャリヤ５を、搬送ベルト９を超えてＺ方向へ数ミリメータだけ比較的簡単に持ち上げると同時に、たとえば円錐形のセンタリング心棒によって基板４もしくはワークキャリヤ５を確実に位置固定する。これにより、構成部品もしくはチップ１０のための実装個所の安定した位置が実現可能となる。
【００３９】
構成部品もしくはチップ１０は装着ヘッド３によって基板４の上方に移動ユニット（図示しない）を介して位置決めされる。この移動ユニットは装着ヘッド３と共に、移動ユニットの比較的大きな作業空間もしくは移動領域の任意の個所で構成部品１０をピックアップすることを可能にし、そして基板４の上方に構成部品１０を比較的粗くかつ迅速に位置決めすることを可能にする。相応する移動ユニットを用いると、比較的経済的に好都合にかつ極めてフレキシブルに任意の構成部品１０を作業空間内の任意の個所でピックアップし、そしてこの構成部品１０を基板４に位置決めすることができる。
【００４０】
一般に、光学系ヘッド１１は光学モジュール２の光学系移動ユニットによって基板４全体もしくは多面取りプリントパネルを走査することができる。
【００４１】
とりわけ構成部品１０のピックアップの間もしくは図１に示した位置への構成部品１０の移動の間、光学系ヘッド１１を光学モジュール２の相応する軸線を介して既に基板４の上方へ位置決めし、そして基板４をワークキャリヤ５の持上げによって確実に位置決めすることができる。場合によっては、なお装着ヘッド３もしくはこの装着ヘッド３の移動ユニットによる構成部品１０の移動の間、基板４の実際位置が検出され、そして基板４もしくは光学系ヘッド１１の上方での構成部品１０の位置決めの後に構成部品１０の実際位置が正確に検出される。
【００４２】
引き続き、評価ユニット（図示しない）によって構成部品１０の実際位置が基板４の実際位置もしくは基板４上での接合個所の実際位置と共に算出され、そして両実際値の間に場合によって過度に大きな相対偏差が生じた場合には、この偏差がマイクロマニピュレータ８によって十分に補償される。この場合、構成部品１０も基板４上に位置する搭載個所もしくは実装個所も常時、光学系ヘッド１１の視野に位置しているので、位置補正もしくは位置調整を画像処理部と、マイクロマニピュレータ８のＸ軸、Ｙ軸および／または回転軸θとの間の閉ループ制御回路で実施することができる。回転軸θはＺ軸に対して平行に向けられている。
【００４３】
この制御回路は各位置補正後に新たに両実際位置の互いに相対的な位置ずれを検出し、そして許容可能な搭載誤差もしくは実装誤差が超過されている場合にはマイクロマニピュレータ８のＸ軸、Ｙ軸およびθ軸によって位置調整過程を繰返し実施する。所要の位置調整精度が達成された後ではじめて、光学系ヘッド１１が接合範囲から側方に引き戻され（光学モジュール２のＹ軸）、そして構成部品１０が装着ヘッド３のＺ軸に沿って基板４上の所定の個所に降下させられるか、もしくは接合される。
【００４４】
装着ヘッド３の移動ユニットは、たとえば自動実装装置の構成要素であってよい。相応する自動実装装置はとりわけ「ピック・アンド・プレース装置」もしくは「ダイボンダ」と呼ばれる。
【００４５】
図２には、本発明による装置の別の実施例が示されている。この場合、図１の実施例の場合と類似の構成エレメントもしくは比較可能な構成エレメントは図１の実施例の場合と同じ符号で示されている。
【００４６】
図１に示した装置とは異なり、図２に示した装置は固定子１２を有している。この固定子１２には可動子１３が載置されている。この可動子１３は付加的に、基板４もしくはワークキャリヤ５の精密位置決めのための比較的小さな作業領域を有するマイクロマニピュレータ８を有していてよい（図示しない）。
【００４７】
基板４上に構成部品１０を搭載するためには、可動子１３が入口側バッファセグメント７へ向かって移動する。これにより、可動子１３は基板４を有するワークキャリヤ５を受け取って、図２に示した位置にまで移動する。この位置で、基板４もしくは実装個所の実際位置ならびに構成部品１０の実際位置が光学系ヘッド１１によって互いに相対的に検出され、そして前で説明した測定方法もしくは制御方法に相応して、要求された位置調整精度が達成されるまでＸ軸もしくはＹ軸に沿って移動させられる。
【００４８】
１つの基板４に複数の実装個所が存在する場合でも、固定子１２もしくは可動子１３によって、基板４上の各実装位置を常に光学系ヘッド１１下方の同じ範囲で検出することができる。これにより、光学モジュール２の比較的単純な単軸式の往復動駆動装置、たとえばニューマチックシリンダまたはこれに類するものを用いるだけで光学系ヘッド１１をＹ軸に沿って構成部品１０もしくは実装個所の接合範囲に向かって、または基板４の範囲外に位置する休止位置（図示しない）に向かって移動させることができる。すなわち、測定位置に関して定位置の光学系ヘッド１１に対して相対的に可動子１３を移動させることにより、基板４上の種々異なる実装位置へ到達することができる。
【００４９】
実装位置への接近も、測定後の位置補正も、同一の駆動装置、すなわち可動子１３によって行われるか、または可動子１３に載置された図１に示した別個のマイクロマニピュレータ８によって行なわれ得る。
【００５０】
基本的には、本発明の種々の特徴を組み合わせることにより、はじめて高い自在性および精度を有すると同時にスループットを有する実装装置を実現することが可能となる。この場合、方向付けられた材料流に基づき、すなわち本発明による装置による移送バンド１に沿った基板４の搬送に基づき、この装置を半導体製品の大量生産のための自動化された製造ラインに組み込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による装置の一部を示す概略図である。
【図２】
本発明による装置の別の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  移送バンド、  ２  光学モジュール、  ３  装着ヘッド、  ４  基板、  ５  ワークキャリヤ、  ６  出口側バッファセグメント、  ７  入口側バッファセグメント、  ８  マイクロマニピュレータ、  ９  搬送ベルト、  １０  構成部品、  １１  光学ヘッド、  １２  固定子、  １３  可動子、  １４  インデクサ
【国際公開パンフレット】
2004521514.tif 000003
2004521514.tif 000004
2004521514.tif 000005
2004521514.tif 000006
2004521514.tif 000007
2004521514.tif 000008
2004521514.tif 000009
2004521514.tif 000010
2004521514.tif 000011
2004521514.tif 000012
2004521514.tif 000013
2004521514.tif 000014
2004521514.tif 000015
2004521514.tif 000016
2004521514.tif 000017
2004521514.tif 000018
2004521514.tif 000019
2004521514.tif 000020
2004521514.tif 000021
2004521514.tif 000022
2004521514.tif 000023
2004521514.tif 000024
2004521514.tif 000025
2004521514.tif 000026
2004521514.tif 000027
2004521514.tif 000028
【国際調査報告】
2004521514.tif 000029
2004521514.tif 000030
2004521514.tif 000031
2004521514.tif 000032