(57)【要約】      （修正有）【課題】陽炎の影響を受けることなく位置精度良くチップをワークに接合することができる接合方法及び接合装置を提供する。【解決手段】第２カメラ４０が撮像する画像から検出したチップ１及びワーク２の位置に基づいてチップ１をワーク２上のボンディング位置に搬送し、ボンディング位置でチップ１及びワーク２の間に設けられたハンダ３を融解してチップ１をワーク２に接合するにあたり、第２カメラ４０によるチップ１及びワーク２の撮像後にチップ１及びワーク２の少なくとも一方をハンダ３の融点Ｔｍ以上に昇温してハンダ３を融解することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラが撮像する画像から検出したチップ及びワークの位置に基づいて前記チップを前記ワーク上の所定位置に搬送し、前記所定位置で前記チップ及び前記ワークの間に設けられたハンダを融解して前記チップを前記ワークに接合する方法において、
前記カメラによる前記チップ及び前記ワークの撮像後に前記チップ及び前記ワークの少なくとも一方を前記ハンダの融点以上に昇温して前記ハンダを融解することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記チップを前記ワークに接触させた状態で前記チップ及び前記ワークの少なくとも一方を前記ハンダの融点以上に昇温することを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記チップ及び前記ワークのうち前記ワークのみを前記ハンダの融点以上に昇温することを特徴とする請求項１又は２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記カメラによる前記チップ及び前記ワークの撮像前に前記チップ及び前記ワークを前記ハンダの融点未満の温度に保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
チップを吸着するコレットと、
前記コレットに吸着された前記チップを加熱する第１ヒータと、
ワークを載置する搭載ステージと、
前記搭載ステージに載置された前記ワークを加熱する第２ヒータと、
前記第１ヒータと前記第２ヒータの温度を制御する制御部と、
前記チップ及び前記ワークを撮像するカメラとを備え、
前記カメラが撮像する画像から検出した前記チップ及び前記ワークの位置に基づいて前記チップを前記ワーク上の所定位置に搬送し、前記所定位置で前記チップ及び前記ワークの間に設けられたハンダを融解して前記チップを前記ワークに接合する装置において、
前記制御部は、前記カメラによる前記チップ及び前記ワークの撮像後に前記チップ及び前記ワークの少なくとも一方を前記ハンダの融点以上に昇温して前記ハンダを融解することを特徴とする接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にチップを加熱接合する接合方法及び接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置の製造では、発光ダイオード等のチップを回路基板やパッケージ等のワークに接合するダイボンディングが行なわれることがある。
【０００３】
このダイボンディングは、チップを吸着するコレットと、チップ及びワークを撮像するカメラとを備え、カメラが撮像した画像からチップ及びワークの位置を検出し、検出した位置に基づいてチップをワーク上の所定位置（ボンディング位置）に搬送した後、その位置でチップをワークに接合する。
【０００４】
ところで、チップとワークとの接合にハンダを用いる場合、チップ及びワークを加熱して両者の間に設けられたハンダを融解する必要があり、ハンダを融解するための熱によって、カメラと被写体（チップやワーク）との間の空間に陽炎が発生する。このような陽炎が発生すれば、カメラが撮像する画像が陽炎による影響を受けて、チップ及び基板の位置認識が不安定となり、位置精度良くチップをワークに接合することができない。そこで、不活性ガスを噴射することでブロー気流を発生させ、このブロー気流にて陽炎を吹き飛ばすようにしたものが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、位置精度の更なる向上に対する要請が強く、ブロー気流にて陽炎を吹き飛ばす場合であっても、陽炎を完全に吹き飛ばすことができなかったり、あるいは、噴射された不活性ガスの影響により、充分な位置精度が得られないこともある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の点に考慮してなされたものであり、陽炎の影響を受けることなく位置精度良くチップをワークに接合することができる接合方法及び接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の接合方法は、カメラが撮像する画像から検出したチップ及びワークの位置に基づいて前記チップを前記ワーク上の所定位置に搬送し、前記所定位置で前記チップ及び前記ワークの間に設けられたハンダを融解して前記チップを前記ワークに接合する方法において、前記カメラによる前記チップ及び前記ワークの撮像後に前記チップ及び前記ワークの少なくとも一方を前記ハンダの融点以上に昇温して前記ハンダを融解することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の接合装置は、チップを吸着するコレットと、前記コレットに吸着されたチップを加熱する第１ヒータと、ワークを載置する搭載ステージと、前記搭載ステージに載置されたワークを加熱する第２ヒータと、前記第１ヒータと前記第２ヒータの温度を制御する制御部と、前記チップ及び前記ワークを撮像するカメラとを備え、前記カメラが撮像する画像から検出した前記チップ及び前記ワークの位置に基づいて前記チップを前記ワーク上の所定位置に搬送し、前記所定位置で前記チップ及び前記ワークの間に設けられたハンダを融解して前記チップを前記ワークに接合する装置において、前記制御部は、前記カメラによる前記チップ及び前記ワークの撮像後に前記チップ及び前記ワークの少なくとも一方を前記ハンダの融点以上に昇温して前記ハンダを融解することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、陽炎の影響を受けることなく位置精度良くチップをワークに接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る接合装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る接合装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す接合装置の動作を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係る接合装置１０は、発光ダイオード等のチップ１と、回路基板やパッケージ等のワーク２との間に設けられたハンダ３を融解して前記チップ１をワーク２に接合する装置である。
【００１４】
この接合装置１０は、図１に示すように、ワーク２に接合するチップ１を供給する供給部１２と、供給部１２から搬送されたチップ１を仮置きする移載部１４と、ワーク２が載置される接合部１６と、供給部１２から移載部１４へチップ１を搬送する第１コレット１８と、移載部１４から接合部１６へチップ１を搬送する第２コレット２０と、接合装置１０を制御する制御部２１とを備える。
【００１５】
供給部１２は、ワーク２に接合するチップ１が多数貼付された粘着シートを有するチップ保持部２２と、チップ保持部２２を水平方向及び鉛直軸回り方向に移動させる供給用移動テーブル２４を備え、供給用移動テーブル２４の動作によって、チップ保持部２２を図１に示すような第１コレット１８の下方を避けた待避位置と、第１コレット１８の下方位置との間をチップ保持部２２が移動する。
【００１６】
チップ保持部２２に保持された各チップ１にはワーク２に接合する面（本実施形態では下面）にハンダ３が設けられている。チップ１とワーク２とを接合するハンダ３として、本実施形態では例えば、融点Ｔｍが２８０℃の金−錫（Ａｕ−Ｓｎ）合金を用いる。
【００１７】
第１コレット１８は、下端面に開口する吸着孔を介してチップ保持部２２に保持されたチップ１を真空吸着する。第１コレット１８は、上下方向に移動可能に設けられたピックアップベース２５に取り付けられており、上記した供給用移動テーブル２４によるチップ保持部２２の移動に同期して上下動することで、チップ保持部２２が保持するチップ１を真空吸着して移載部１４へ供給する。
【００１８】
移載部１４は、第１コレット１８によって供給部１２から搬送されたチップ１が載置されるアライメントステージ２６と、アライメントステージ２６に載置されたチップ１を加熱する第３ヒータ２８と、アライメントステージ２６に載置されたチップ１を撮像しその位置を検出する第１カメラ３０と、アライメントステージ２６を移動させる移載用移動テーブル３１とを備える。
【００１９】
移載部１４では、ピックアップベース２５に取り付けられ第１コレット１８の移動に同期して、アライメントステージ２６が第１コレット１８の下方位置と図１に示すような第１カメラ３０による撮像が可能な撮像位置との間を移動することで、第１コレット１８の下方位置においてチップ１を載置したアライメントステージ２６が第１カメラ３０による撮像が可能な撮像位置へ移動する。
【００２０】
第２コレット２０は、下端面に開口する吸着孔を介してチップ１を真空吸着するコレット本体３２と、コレット本体３２に真空吸着されたチップ１を加熱する第１ヒータ３４と備える。第２コレット２０は、移載部１４と接合部１６の間を移動するとともに上下方向に移動するボンディングベース３５に取り付けられており、移載部１４に載置されたチップ１を真空吸着して接合部１６へ搬送し、接合部１６に設けられたワーク２の所定位置（ボンディング位置）に吸着するチップ１を接合する。
【００２１】
接合部１６は、ワーク２が載置される搭載ステージ３６と、搭載ステージ３６に載置されたワーク２を加熱する第２ヒータ３８と、搭載ステージ３６に載置されたワーク２を撮像しその位置を検出する第２カメラ４０と、搭載ステージ３６を水平方向及び鉛直軸回り方向に移動させる搭載用移動テーブル４２とを備える。搭載用移動テーブル４２は、ボンディングベース３５に取り付けられた第２コレット２０の移動に同期して搭載ステージ３６を水平方向及び鉛直軸回り方向に移動させることで、ワーク２のボンディング位置の上方に第２コレット２０に真空吸着されたチップ１が位置するようにワーク２の位置を調整する。
【００２２】
なお、搭載ステージ３６の近傍には、チップ１を接合する前のワーク２が載置され搭載ステージ３６へワーク２を供給するワーク供給部（不図示）と、搭載ステージ３６から搬出されたチップ１を接合した後のワーク２を受け入れて収納する収納部（不図示）とが設けられている。
【００２３】
制御部２１は、図２に示すように、供給用移動テーブル２４、ピックアップベース２５、移載用移動テーブル３１、ボンディングベース３５及び搭載用移動テーブル４２の位置制御や、第１ヒータ３４、第２ヒータ３８及び第３ヒータ２８の温度制御や、第１カメラ３０及び第２カメラ４０の制御を行う制御手段として機能するとともに、第１カメラ３０及び第２カメラ４０が撮像した画像からチップ１及びワーク２の位置を検出する。
【００２４】
次に、上記した接合装置１０を使用した接合方法について、図３に基づいて説明する。
【００２５】
まず、供給部１２のチップ保持部２２に保持された多数のチップ１から１のチップ１を第１コレット１８で真空吸着して移載部１４のアライメントステージ２６に載置する（ステップＳ１）。
【００２６】
アライメントステージ２６に設けられた第３ヒータ２８は、予め、アライメントステージ２６とその上方に配置された第１カメラ３０との間の空間に陽炎が発生しない温度Ｔ１（例えば、１００〜１５０℃）に加熱保温されており、供給部１２からアライメントステージ２６に載置されたチップ１を温度Ｔ１に加熱保温する。
【００２７】
また、搭載ステージ３６には、上記したワーク供給部よりチップ１を接合する前のワーク２が搬送され搭載ステージ３６の上面に載置される。ワーク２が載置される前の搭載ステージ３６も第２ヒータ３８によって、搭載ステージ３６とその上方に配置された第２カメラ４０との間の空間に陽炎が発生しない温度Ｔ１に加熱保温されており、搭載ステージ３６に載置されたワーク２は温度Ｔ１に加熱保温されている（ステップＳ２）。
【００２８】
なお、第２コレット２０に設けられた第１ヒータ３４も、第２ヒータ３８及び第３ヒータ２８と同様、第２コレット２０の周囲に陽炎が発生しない温度Ｔ１に加熱保温されている。
【００２９】
次いで、第１カメラ３０によってアライメントステージ２６上のチップ１を撮像した画像から当該チップ１の位置を検出する。検出したアライメントステージ２６上のチップ１の位置情報に基づいてアライメントステージ２６上のチップ１を第２コレット２０で真空吸着して搭載ステージ３６の上方へ搬送する（ステップＳ３）。
【００３０】
次いで、第２カメラ４０によって搭載ステージ３６に載置されたワーク２と、搭載ステージ３６の上方に位置する第２コレット２０に真空吸着されたチップ１とを同一画面上に撮像し、チップ１とワーク２との位置を検出する（ステップＳ４）。
【００３１】
次いで、検出したチップ１とワーク２との位置に基づいて搭載用移動テーブル４２を動作させることで、ワーク２のボンディング位置の上方にチップ１が位置するようにワーク２の位置を調整する（ステップＳ５）。
【００３２】
次いで、チップ１を保持した第２コレット２０を下方に移動させてワーク２のボンディング位置にチップ１を接触させる（ステップＳ６）。
【００３３】
次いで、チップ１をワーク２のボンディング位置に接触させた状態で、第２ヒータ３８の温度を温度Ｔ１からハンダ３の融点Ｔｍ以上の温度Ｔ２（例えば、３２０℃）へ昇温することで、搭載ステージ３６に載置されたワーク２を温度Ｔ１から温度Ｔ２へ昇温する。本実施形態では、第２ヒータ３８の温度Ｔ１から温度Ｔ２への昇温を例えば２〜５秒間で行う。そして、所定時間だけ第２ヒータ３８を温度Ｔ２に保持することで、チップ１とワーク２との間に設けられたハンダ３を融解する（ステップＳ７）。
【００３４】
なお、第２ヒータ３８の温度を温度Ｔ１から温度Ｔ２まで昇温する際に、第２コレット２０に設けられた第１ヒータ３４の温度を温度Ｔ１に保持したままであってもよく、また、温度Ｔ１からハンダ３の融点Ｔｍより若干低い温度Ｔ３（例えば、２５０℃）へ昇温してもよい。第１ヒータ３４の温度を温度Ｔ１に保持する場合であると、チップ１とワーク２との間に設けられたハンダ３の温度を制御しやすくなり、ハンダ３を融解するために過不足のない適切な温度に加熱することができる。また、第１ヒータ３４の温度を温度Ｔ１から温度Ｔ３へ昇温する場合であると、ハンダ３を融解してチップ１をワーク２に接合する時間を短縮することができるとともに、接合後のハンダ３に気泡（ボイド）が発生しにくく接合部分の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
次いで、チップ１の真空吸着を解除してから第２コレット２０を上方に移動させるとともに、第２ヒータ３８の温度を温度Ｔ２から温度Ｔ１へ降温することで、ハンダ３が凝固してチップ１とワーク２とを接合する（ステップＳ８）。
【００３６】
以上のように本実施形態では、第２カメラ４０によってチップ１とワーク２とを撮像した後に、第２ヒータ３８の温度をハンダ３の融点以上の温度Ｔ２まで昇温しているため、撮像時に陽炎の影響を受けることがなく、ワーク２及びチップ１の位置検出の精度を向上させることができ、チップ１をワーク２のボンディング位置に精度良く接合することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、チップ１をワーク２のボンディング位置に接触させた状態で第２ヒータ３８を温度Ｔ２まで昇温してチップ１とワーク２との間に設けられたハンダ３を融解することで、急激にハンダ３が加熱されることがなくハンダ３に気泡が発生しにくくなるとともに、ワーク２の熱膨張に起因した位置ずれの影響を低減でき位置精度を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、第２カメラ４０によってチップ１とワーク２とを撮像する前に、ワーク２及びチップ１はハンダ３の融点未満であって陽炎が発生しない温度Ｔ１に保持されているため、ワーク２を温度Ｔ２へ昇温する時間を短縮することができ接合時間を短縮することができる。
【００３９】
なお、上記した本実施形態では、第２カメラ４０によってチップ１とワーク２とを同一画面上に撮影することでチップ１とワーク２との位置を検出し、検出した位置に基づいてワーク２の位置を調整したが、異なるカメラで撮像した画像から検出したチップ１とワーク２との位置に基づいてワーク２及びチップ１の位置を調整してもよい。つまり、第１カメラ３０で撮像したアライメントステージ２６上のチップ１の画像からチップ１の位置を検出し、第２カメラ４０で撮像した搭載ステージ３６上のワーク２の画像からワーク２の位置を検出し、検出したチップ１及びワーク２の位置に基づいてチップ１及びワーク２の位置を調整してもよく、このような場合であっても、第１カメラ３０によるチップ１の撮像、及び、第２カメラ４０によるワーク２の撮像が終了した後に、チップ１及びワーク２の少なくとも一方をハンダ３の融点Ｔｍ以上の温度Ｔ２へ昇温することで、撮像時に陽炎の影響を受けることがなく、ワーク２及びチップ１の位置検出の精度を向上させることができ、チップ１をワーク２のボンディング位置に精度良く接合することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…チップ        ２…ワーク            ３…ハンダ
１０…接合装置  １２…供給部          １４…移載部
１６…接合部    １８…第１コレット    ２０…第２コレット
２１…制御部    ２２…チップ保持部    ２４…供給用移動テーブル
２５…ピックアップベース    ２６…アライメントステージ    ２８…第３ヒータ
３０…第１カメラ    ３１…移載用移動テーブル    ３２…コレット本体
３４…第１ヒータ    ３５…ボンディングベース    ３６…搭載ステージ
３８…第２ヒータ    ４０…第２カメラ            ４２…搭載用移動テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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