(57)【要約】【課題】この発明は基板に設けられたリードのピッチが半導体チップのバンプのピッチに一致するよう、基板を確実に過熱できる実装装置を提供することにある。【解決手段】上面にリード３８が設けられたフィルム状の基板３５に、バンプ３６ａが設けられた半導体チップ３６を、リードにバンプを接合させて実装する実装装置であって、  上下駆動可能に設けられ基板の半導体チップが実装される実装領域３７を加熱するヒータ２２を有するとともに、基板に半導体チップ３６を実装するときに実装領域を下面側から押し上げる可動ステージ２１と、支持面２３ａを有し、支持面によって基板の実装領域の周辺部の下面を支持するとともに、支持面によって基板の実装領域の周辺部を加熱する固定ステージ２３と、半導体チップを吸着保持し可動ステージによって押し上げられた基板の実装領域に半導体チップを実装する実装ツール４１とを具備する。【選択図】図１
2007095805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にリードが設けられたフィルム状の基板に、バンプが設けられた電子部品を、上記リードに上記バンプを接合させて実装する実装装置であって、
上下駆動可能に設けられ上記基板の上記電子部品が実装される実装領域を加熱する加熱手段を有するとともに、上記基板に上記電子部品を実装するときに上記実装領域を下面側から押し上げる可動ステージと、
支持面を有し、この支持面によって上記基板の上記実装領域の周辺部の下面を支持するとともに、上記支持面によって上記基板の上記実装領域の周辺部を加熱する固定ステージと、
上記電子部品を吸着保持し上記可動ステージによって押し上げられた上記基板の上記実装領域に上記電子部品を実装する実装ツールと
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
上記基板の上記固定ステージの上記支持面によって支持された部分を、上記支持面に保持固定する保持手段を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項３】
上記保持手段は、上記基板を上記支持面に押圧保持するクランプ部材又は上記基板を上記支持面に吸着保持するこの支持面に設けられた吸着部の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項２記載の電子部品の実装装置。
【請求項４】
上記固定ステージは上下方向に貫通する挿通孔が形成されていて、上記可動ステージは上記挿通孔に上下動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項５】
上記固定ステージは、上記可動ステージからの熱伝導によって加熱されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はフィルム状の基板に電子部品としての半導体チップを実装する実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば時計やカメラ、或いは小型の電子機器になどに用いられる半導体装置は、多機能化と高密度化が要求されるとともに、小型化及び薄型化が同時に要求されている。  
そのような要求に対し、たとえば半導体チップをポリイミドなどで作られた可撓性を有するフィルム状の基板に直接実装する、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）によって対応するということが行われている。図４（ａ），（ｂ）は従来のＣＯＦを行う実装装置を示している。
【０００３】
同図中１は図示せぬ上下駆動機構によって上下駆動される可動ステージである。この可動ステージ１の上部にはヒータ２が設けられている。上記可動ステージ１の上面には、図示せぬ搬送機構によってフィルム状の基板３が図４（ａ）に矢印で示す方向に間欠的に送られるようになっている。
【０００４】
上記基板３には電子部品としての半導体チップ４が実装される実装領域５が形成されている。基板３には、実装領域５及びこの実装領域５の周辺部にわたって上記半導体チップ４に設けられたバンプ４ａが接合される複数のリード６がエッチングなどによって形成されている。なお、ＣＯＦに用いられる半導体チップ４の大きさの一例としては、幅寸法が１ｍｍ、長さ寸法が１５ｍｍ、厚さ寸法が数百μｍであり、非常に小さい。
【０００５】
上記可動ステージ１の上方には実装ツール７が図示せぬ駆動機構によって上下方向及び水平方向に駆動可能に設けられている。実装ツール７には図示せぬ吸引ポンプに連通する吸引路７ａが下端面に開口して形成されている。
【０００６】
そして、上記半導体チップ４は、バンプ４ａが設けられていない面が上記実装ツール７の下端面に吸着されて保持される。実装ツール７に保持された半導体チップ４はこの実装ツール７に設けられた図示しないヒータによって加熱される。
【０００７】
図４（ａ）に示すように、基板３の実装領域５が可動ステージ１の上方に搬送位置決めされると、基板３に形成された実装領域５の両側部の上下面が上下一対のクランパ８によって挟持固定される。
【０００８】
クランパ８によって基板３が挟持されると、図４（ｂ）に示すように上記可動ステージ１が上昇駆動される。それによって、基板３はその実装領域５が上記可動ステージ１によって加熱されるとともに、伸ばされて変形する。可動ステージ１によって変形させられる実装領域５の大きさは、上記半導体チップ４の大きさとほぼ同じである。つまり、実装領域５及び基板１の実装領域５の部分を押し上げる可動ステージ１の上面積は半導体チップ４の大きさと同じように非常に小さい。
【０００９】
上記可動ステージ１が上昇すると、上記実装ツール７が下降する。それによって、半導体チップ４のバンプ４ａが基板３のリード６に圧接し、バンプ４ａとリード６が圧力と熱とで接合される。
【００１０】
すなわち、半導体チップ４を基板３に実装する際、基板３を可動ステージ１よって変形させると、リード６の狭ピッチ化に伴ってリード６の高さ（厚さ）が低くなっても、実装時に半導体チップ４のエッジ部がリード６に短絡するのを防止することができる。
【００１１】
ところで、基板３に形成されたリード６のピッチは、通常、基板３が可動ステージ１によって所定の温度、たとえば９０〜１００℃に加熱されて膨張したときに、半導体チップ４に設けられたバンプ４ａのピッチに一致するよう設定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、基板３を可動ステージ１によって変形させて半導体チップ４を実装する実装装置では、上記可動ステージ１の面積が半導体チップ４の大きさと同じように小さい。そのため、基板３は可動ステージ１の上面によって加熱されても、可動ステージ１の上面が接触する実装領域５だけが加熱され、実装領域５の周辺部はほとんど加熱されることがない。
【００１３】
その結果、基板３はリード６が設けられた部分のうち、実装領域５の周辺部分が実装領域５と同様、均一に加熱され難いので、その部分が十分に膨張せず、リード６のピッチが半導体チップ４のバンプ４ａのピッチに一致しない状態で、半導体チップ４が実装されてしまうということがある。
【００１４】
また、可動ステージ１の熱は、基板３の可動ステージ１の上面によって支持された部分から周囲に分散し難い。つまり、熱が基板３の実装領域５にこもり易い。そのような場合、基板３は部分的に高温度に加熱され易くなるから、高温度に加熱された部分の熱変形が大きくなってリード６が基板３内に沈み込み、バンプ４ａをリード６に確実に接合できなくなるということがある。
【００１５】
この発明は、基板の実装領域だけでなく、実装領域の周辺部も確実に加熱できるようにすることで、リードのピッチを電子部品のバンプのピッチに合わせて実装できるようにするとともに、基板の実装領域に熱がこもり難くした電子部品の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】
【００１６】
この発明は、上面にリードが設けられたフィルム状の基板に、バンプが設けられた電子部品を、上記リードに上記バンプを接合させて実装する実装装置であって、
上下駆動可能に設けられ上記基板の上記電子部品が実装される実装領域を加熱する加熱手段を有するとともに、上記基板に上記電子部品を実装するときに上記実装領域を下面側から押し上げる可動ステージと、
支持面を有し、この支持面によって上記基板の上記実装領域の周辺部の下面を支持するとともに、上記支持面によって上記基板の上記実装領域の周辺部を加熱する固定ステージと、
上記電子部品を吸着保持し上記可動ステージによって押し上げられた上記基板の上記実装領域に上記電子部品を実装する実装ツールと
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１７】
上記基板の上記固定ステージの上記支持面によって支持された部分を、上記支持面に保持固定する保持手段を有することが好ましい。
【００１８】
上記保持手段は、上記基板を上記支持面に押圧保持するクランプ部材又は上記基板を上記支持面に吸着保持するこの支持面に設けられた吸着部の少なくともいずれか一方であることが好ましい。
【００１９】
上記固定ステージは上下方向に貫通する挿通孔が形成されていて、上記可動ステージは上記挿通孔に上下動可能に設けられていることが好ましい。
【００２０】
上記固定ステージは、上記可動ステージからの熱伝導によって加熱されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、基板は可動ステージによって支持される実装領域だけでなく、固定ステージによって支持される実装領域の周辺部も加熱されるから、基板のリードが設けられた部分が全体的に均一に加熱されて膨張する。そのため、リードのピッチを電子部品のバンプのピッチに合わせて電子部品を基板に確実に実装することができる。しかも、可動ステージの熱が固定ステージに伝達されて基板の実装領域にこもり難くなるから、基板が部分的に高温度に加熱され、その部分が沈み込むのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施の形態を図１と図２を参照して説明する。  
図１と図２に示すこの発明の実装装置は可動ステージ２１を備えている。この可動ステージ２１は角柱状であって、上部にはヒータ２２が設けられている。この可動ステージ２１は固定ステージ２３に形成された挿通孔２４に上下方向に移動可能に挿入されている。つまり、固定ステージ２３は角筒状に形成されていて、上記挿通孔２４に設けられた可動ステージ２１は外周面を上記挿通孔２４の内周面にスライド可能に接触させて設けられている。
【００２３】
上記可動ステージ２１と固定ステージ２３は鋼材などの金属によって形成されている。そのため、可動ステージ２１に設けられたヒータ２２が発熱すると、この可動ステージ２１に接触した固定ステージ２３にその熱が伝導される。
【００２４】
上記可動ステージ２１の下端部には下端面に開放した取付け溝２６が形成されている。この取付け溝２６にはカムフォロア２７が一部を下端面から突出させて回転可能に設けられている。このカムフォロア２７はカム板２８の傾斜したカム面２８ａに当接している。カム板２８は可動体２９の上面に取付け固定されている。
【００２５】
上記可動体２９には支持体３１にスライド可能かつ回転不能に設けられている。支持体３１には上記可動体２９に螺合したねじ軸３２が回転可能に設けられている。上記支持体３１の一端には上記ねじ軸３２を回転駆動する駆動源３３が設けられている。
【００２６】
したがって、上記駆動源３３によって上記ねじ軸３２を回転させれば、上記可動体２９が図１に矢印で示す方向に駆動されるから、その駆動方向に応じて上記可動ステージ２１を上記カム板２８及びカムフォロア２７を介して上下動させることができるようになっている。
【００２７】
上記可動ステージ２１と固定ステージ２３の上面には図示しないポリイミドなどの樹脂によって形成されたフィルム状の基板３５が駆動機構によって図１に矢印で示す方向に間欠的に送られるようになっている。
【００２８】
上記基板３５には電子部品としての半導体チップ３６が実装される実装領域３７が形成されている。この実装領域３７及び実装領域３７の周辺部にわたる範囲には、上記半導体チップ３６に設けられたバンプ３６ａが接合される複数のリード３８がエッチングなどによって形成されている。なお、ＣＯＦに用いられる半導体チップ３６の大きさの一例は、従来例で説明したように幅寸法が１ｍｍ、長さ寸法が１５ｍｍ、厚さ寸法が数百μｍであって，非常に小さい。
【００２９】
上記可動ステージ２１の上方には実装ツール４１が図示せぬ駆動機構によって上下方向及び水平方向に駆動可能に設けられている。実装ツール４１には図示せぬ吸引ポンプに連通する吸引路４１ａが下端面に開口して形成されている。
【００３０】
そして、上記半導体チップ３６は、バンプ３６ａが設けられていない面が上記実装ツール４１の下端面に吸着されて保持される。実装ツール４１に保持された半導体チップ３６はこの実装ツール４１に設けられた図示しないヒータによって加熱される。
【００３１】
上記固定ステージ２３の上面は上記基板３５の実装領域３７の周辺部，つまり実装領域３７から外れた部分を支持する支持面２３ａとなっていて、この支持面２３ａには吸着部としての吸引溝４２が環状に形成されている。吸引溝４２には連通路４３の一端が連通している。連通路４３の他端は上記固定ステージ２３の外周面に開口し、その他端には吸引ポンプ４４が配管４５を介して接続される。
【００３２】
図１に示すように、可動ステージ２１の上面が固定ステージ２３の支持面２３ａと同じ高さにあるとき、基板３５はその実装領域３７が可動ステージ２１の上面に搬送位置決めされる。基板３５が搬送位置決めされると、実装領域３７の両側部の上面がクランパ４６によって上記支持面２３ａに押圧固定される。
【００３３】
それと同時に、上記吸引溝４２に吸引力が発生し、上記基板３５の実装領域３７の周辺部が上記支持面２３ａに吸着保持される。なお、吸引溝４２は上記基板３５の上記クランパ４６によって押圧される部分よりも外側の部分を吸着する位置に設けられている。
【００３４】
基板３５がクランパ４６と吸着溝４２とで保持されると、駆動源３３が作動してねじ軸３２を回転させ、可動ステージ２１をカム板２８に当接するカムフォロア２７を介して上昇方向に駆動する。
【００３５】
それによって、基板３５の実装領域３７が可動ステージ２１によって加熱されながら、引き伸ばされて変形する。可動ステージ２１のヒータ２２の熱は、この可動ステージ２１の外周面に挿通孔２４の内周面を接触させた固定ステージ２３に伝導される。
【００３６】
そのため、基板３５は実装領域３７が可動ステージ２１の上面によって加熱されるだけでなく、実装領域３７の周辺部が固定ステージ２３の支持面２３ａによって実装領域３７とほぼ同じ温度である、たとえば９０〜１００℃に加熱される。
【００３７】
それによって、基板３５は実装領域３７だけでなく、その周辺部も同じように熱膨張するから、その熱膨張によって基板３５の実装領域３７とその周辺部にわたって設けられたリード３８のピッチが半導体チップ３６に設けられたバンプ３６ａのピッチに一致することになる。
【００３８】
したがって、可動ステージ２１を上昇させて基板３５を変形させたならば、図２に示すように実装ツール４１を下降させれば、その下端面に吸着保持された半導体チップ３６のバンプ３６ａがリード３８に圧接するから、熱と圧力とで上記バンプ３６ａを上記リード３８に確実に接合させることができる。
【００３９】
図３（ａ）は基板３５が加熱される前の５つのリード３８と、半導体チップ３６の一辺に設けられた５つのバンプ３６ａとの位置関係を示している。つまり、基板３５が加熱される前は、中央のリード３８が中央のバンプ３６ａに位置を一致させると、左右のリード３８が左右のバンプ３６ａに対して位置がずれていることを示していて、最も端のリード３８は最も端のバンプ３６ａに対して同図にｅで示す寸法だけずれている。
【００４０】
図３（ｂ）は基板３５が可動ステージ２１と固定ステージ２３の支持面２３ａとで加熱され中央に位置するリード３８を中心にして左右方向に膨張した状態を示しており、基板３５が加熱されて膨張することで、各リード３８とバンプ３６ａとのずれがなくなる。したがって、基板３５のリード３８に半導体チップ３６のバンプ３６ａを確実に接合することが可能となる。
【００４１】
しかも、可動ステージ２１の熱が固定ステージ２３に伝達されることで、可動ステージ２１にこもることがない。そのため、基板３５の実装領域３７の周辺部が部分的に高温度に加熱されてその部分のリード３８が沈み込む現象が生じるのを防止できるから、そのことによっても、半導体チップ３６のバンプ３６ａをリード３８に確実に接合することができる。
【００４２】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、たとえば可動ステージを上下駆動する機構は可動ステージに設けられたカムフォロアにカム板を当て、このカム板を駆動して行うようにしたが、上記可動ステージをシリンダやリニアモータによって上下動させるようにしてもよく、その機構はなんら限定されるものでない。
【００４３】
基板３５をクランパと吸引溝に生じる吸引力で固定ステージに保持固定したが、どちらか一方の手段によって基板を固定ステージに保持固定するようにしてもよい。  
また、可動ステージだけにヒータを設け、可動ステージから固定ステージへの熱伝導によって固定ステージを加熱するようにしたが、固定ステージにもヒータを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の可動ステージが下降した位置にある断面図。
【図２】実装装置の可動ステージが上昇した位置にある断面図。
【図３】（ａ）と（ｂ）は基板を加熱する前と加熱した後のバンプとリードの位置関係を示す説明図。
【図４】従来の実装装置の説明図で、（ａ）は可動ステージが下降した位置にある説明図、（ｂ）は可動ステージが上昇した位置にある説明図。
【符号の説明】
【００４５】
２１…可動ステージ、２２…ヒータ、２３…固定ステージ、２４…挿通孔、３５…基板、３６…半導体チップ、３７…実装領域、３８…リード、４１…実装ツール、４２…吸引溝（吸引部）、４６…クランパ。
【図１】
2007095805.tif 000003
【図２】
2007095805.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007095805.tif 000006