(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装されるべきベアチップを仕切りにより形成された個々の収納スペースに収容するチップ収納トレイと、
実装すべき基板を支持するＸ−Ｙテーブルと、
チップ収納トレイから基板上の所定位置に部品を吸着ノズルにより搬送し且つ装着する移動手段と、
基板上の所定位置に装着されたベアチップを加熱圧着してボンディングを行なうボンディング部と、
少なくとも上記チップ収納トレイ，Ｘ−Ｙテーブル，移動手段及びボンディング部を駆動制御する制御部と、
上記ベアチップを戻すために配置され仕切りを有しないチップ中間待避部とを備えている
ことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
上記制御部は、上記吸着ノズルが一旦吸着保持したベアチップを戻す際に、移動手段が、上記吸着ノズルにより当該ベアチップをチップ中間待避部に搬送すると共に、次に当該ベアチップと同じ種類のベアチップが必要な場合に、移動手段が、上記チップ中間待避部から当該ベアチップを基板上の所定位置に搬送するように制御する構成とした
ことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項３】
上記チップ中間待避部が、チップ収納トレイに隣接して配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項４】
上記チップ中間待避部が、チップ収納トレイと一体に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアチップを基板に対して実装し、熱圧着によりボンディングするボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ等のベアチップを基板に対して実装し、ボンディングする場合、チップ収納トレイからベアチップを取り出して、基板に対して位置決めした後、当該ベアチップを基板に対して加熱押圧することにより、ベアチップの基板に対するボンディングを行なうようにしている。
このようなボンディングを行なうためのボンディング装置は、ベアチップ吸着ノズルが、仕切りにより個々の収納スペースに分割されたチップ収納トレイから一つのベアチップを吸着保持して取出し、基板上の所定位置に位置決めするようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸着ノズルがベアチップを吸着保持した状態において、種々の理由によって、当該ベアチップを先の工程に渡すことができず、他の種類のベアチップを取り出す必要が生じることがある。
このような場合、従来は、吸着ノズルが、当該ベアチップをチップ収納トレイに戻すか、あるいは別途設けられた廃棄部に廃棄するようにしている。
【０００４】
ベアチップをチップ収納トレイに戻す場合には、ベアチップがチップ収納トレイに接近したときに、当該ベアチップがチップ収納トレイの仕切りに接触したり衝突することにより、ベアチップが破損することがあるという問題があった。
また、廃棄部に廃棄する場合には、正常に動作するベアチップを廃棄することになり、製品に対する歩留まりが低下すると共に、省資源や環境保護の点からも好ましくないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、吸着ノズルにより吸着保持したベアチップを戻す必要がある場合に、ベアチップを破損することなく、再利用できるようにした、ボンディング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１の発明によれば、実装されるべきベアチップを仕切りにより形成された個々の収納スペースに収容するチップ収納トレイと、実装すべき基板を支持するＸ−Ｙテーブルと、チップ収納トレイから基板上の所定位置に部品を吸着ノズルにより搬送し且つ装着する移動手段と、基板上の所定位置に装着されたベアチップを加熱圧着してボンディングを行なうボンディング部と、少なくとも上記チップ収納トレイ，Ｘ−Ｙテーブル，移動手段及びボンディング部を駆動制御する制御部と上記ベアチップを戻すために配置され仕切りを有しないチップ中間待避部とを備えている、ボンディング装置により、達成される。
【０００７】
請求項１の構成によれば、ベアチップのボンディングを行なう場合、実装されるべきベアチップが移動手段の吸着ノズルによってチップ収納トレイから取り出され、移動手段により基板上の所定位置に向かって搬送され、ボンディング部によりベアチップが基板に対して固着されることにより、ベアチップが基板に対して固定保持されると共に、ベアチップの電極が基板上に形成されたランドに対して電気的に接続され、ボンディングが完了する。
ここで、何らかの理由により、移動手段の吸着ノズルが、一旦吸着保持したベアチップを基板上に搬送することができず、他の種類のベアチップを吸着保持する必要がある場合には、吸着ノズルにより吸着された当該ベアチップを仕切りのないチップ中間待避部に搬送するように動作する。
【０００８】
特に請求項２の構成によれば、制御部は、移動手段を駆動制御して、吸着ノズルにより吸着された当該ベアチップをチップ中間待避部に搬送し、吸着を解除した後、チップ収納トレイに移動して、チップ収納トレイから新たなベアチップを吸着保持して、基板上の所定位置に搬送する。
【０００９】
これにより、チップ中間待避部に戻された当該ベアチップは、チップ収納トレイに戻される場合のように仕切りに接触したり衝突したりして破損するようなことがないので、再利用することができる。
そして、次に当該ベアチップと同じ種類のベアチップを実装する場合には、制御部は、移動手段の吸着ノズルをチップ中間待避部に移動させて、当該ベアチップを吸着保持して、基板上の所定位置に向かって搬送する。
【００１０】
このようにして、実装されずに戻されるベアチップが、チップ収納トレイではなくチップ中間待避部に戻されて、再利用されることになり、従来のように、正常なベアチップが廃棄されることがない。
【００１１】
上記チップ中間待避部が、チップ収納トレイと一体に構成されている場合には、チップ中間待避部の一軸または二軸方向への移動手段として、チップ収納トレイの移動手段を利用することにより、全体の構成が簡単になり、コストが低減されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１３】
図１乃至図６は、本発明によるボンディング装置の一実施形態を示している。
図１乃至図３において、ボンディング装置１０は、所謂Ｆ／Ｃ（フリップチップ）ボンダーであって、架台１１上に設けられたベース１２に対して、それぞれ取り付けられたサブフレーム１３，Ｘ−Ｙテーブル１４，Ｘテーブル１５及びＹテーブル１６を備えている。
【００１４】
上記サブフレーム１３は、垂直方向に延びるリニアガイド１７を介して取り付けられたツール制御機構１８及びカメラ１９を備えている。
ツール制御機構１８は、モータ１３ａによりリニアガイド１７に沿って垂直方向（Ｚ方向）に移動されると共に、ベース１２に対して垂直に延びるツール回転軸１８ａを内蔵している。ツール回転軸１８ａは、図４に示すように、その先端にあおり機構１８ｂを介してボンディングツール１８ｃが取り付けられている。
ボンディングツール１８ｃは、後述する制御装置によって制御されることにより、ベアチップの加熱を行なうようになっている。
【００１５】
ここで、上記あおり機構１８ｂは、図４において、ボンディングツール１８ｃをＸ−Ｙテーブル１４の上面に対して、水平になるように動作させるものである。
【００１６】
上記Ｘ−Ｙテーブル１４は、モータ１４ａによりＸ方向に、またモータ１４ｂによりＹ方向に移動されると共に、そのステージ上には、第二のカメラ２０が固定されていると共に、所定位置に基板２１を保持するガイド（図示せず）を備えている。
上記Ｘテーブル１５は、モータ１５ａによりＸ方向に移動されると共に、Ｘテーブル１５には、チップ反転シリンダ２２が固定されており、このチップ反転シリンダ２２には、チップ反転アーム２２ａが取り付けられている。このチップ反転アーム２２ａの先端には、ベアチップを吸着保持するための吸着ノズル２２ｂが設けられている。
上記Ｙテーブル１６は、モータ１６ａによりＹ方向に移動されると共に、テーブル１６には、チップ収納トレイ２３を所定位置に保持するガイド（図示せず）及びチップ中間待避部２４が備えられている。
【００１７】
上記チップ収納トレイ２３及びチップ中間待避部２４は、図５に示すように構成されている。
図５において、チップ収納トレイ２３は、例えば、各チップの大きさや形状に合わせた内部空間を備えるように、例えば縦横に配置された仕切り２３ａにより仕切られた複数個の収納スペースを有しており、各収納スペースに、それぞれベアチップ２５が収納されている。
これに対して、チップ中間待避部２４は、少なくとも複数のベアチップ２５が収納できる大きさを有し、この空間内には仕切りを備えておらず全体として一つの収納スペースになるように構成されている。
【００１８】
上述したモータ１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１６ａ及びツール制御機構１８，カメラ１９，２０，チップ反転シリンダ２２は、操作パネル及び制御装置（図６参照）により操作されると共に、カメラ１９，２０による画像情報や制御に関する情報がモニタ（図６参照）により表示されるようになっている。
【００１９】
図６において、操作パネル３１は、入力機器，表示機器等から構成されており、ボンディング装置１０の動作モード（自動／手動の切換え），圧着条件（温度，圧力，時間），機種データ（部品形状，実装位置）等が入力機器により入力されて制御装置３２に送出されると共に、制御装置３２から温度，圧力，電源，異常等のデータ，状態表示等に関する信号が入力され、表示機器に表示されるようになっている。
制御装置３２は、電源，制御機器，モータドライバ，温度調節装置，画像処理装置等から構成されており、操作パネル３１からの入力信号に基づいて、ボンディング装置１０に対して動作指令，ボンディングツールの加熱電力を送出すると共に、ボンディング装置１０から、センサ信号またはエンコーダ信号として位置情報及び温度／圧力のデータが入力されるようになっている。
さらに、モニタ３３は、カメラ１９，２０からの画像情報が制御装置３２の画像処理装置により処理された画像処理結果が入力され、表示パネル上に表示するようになっている。
【００２０】
本実施形態によるボンディング装置１０は、以上のように構成されており、チップ収納トレイ２３上のベアチップ２５を基板２１に実装する場合、制御装置３２により、図７のフローチャートに示すように、ベアチップのボンディングが行なわれる。
先づ、ステップＳＴ１にて、基板２１がＸ−Ｙテーブル１４の上面にセットされ、モータ１４ａ，１４ｂにより、ＸＹ方向に移動調整された後、ステップＳＴ２にて、各収納スペースにベアチップ２５が収納されたチップ収納トレイ２３が、Ｙテーブル１６上に固定され、モータ１６ａによりＹ方向に移動調整される。
尚、上記ステップＳＴ１及びＳＴ２は、手動操作により行なわれるが、自動化されてもよいことは明らかである。
【００２１】
次に、ステップＳＴ３にて、チップ反転アーム２２ａの吸着ノズル２２ｂが、チップ収納トレイ２３上の任意のベアチップ２５を吸着保持し、ステップＳＴ４にて、このチップ反転アーム２２ａが、Ｘ−Ｙテーブル１３側に延びるように、チップ反転シリンダ２２により１８０度回転されると共に、モータ１５ａによりＹ方向に移動調整され、吸着ノズル２２ｂにより吸着保持されたベアチップ２５が、ツール制御機構１８のボンディングツール１８ｃの下方に移動され、ステップＳＴ５にて、吸着ノズル２２ｂにより吸着保持されたベアチップ２５が、ツール制御機構１８のボンディングツール１８ｃに受け渡される。
【００２２】
そして、ステップＳＴ６にて、制御装置３２が、カメラ１９により基板２１を撮像して、その画像情報に基づいて、画像処理装置により画像処理することにより、基板２１上のベアチップ搭載位置を認識する。
続いて、ステップＳＴ７にて、制御装置３２が、カメラ２０によりボンディングツール１８ｃに受け渡されたベアチップ２５を撮像して、その画像情報に基づいて、画像処理装置により画像処理することにより、ベアチップ２５の位置を認識する。
これにより、ステップＳＴ８にて、制御装置３２は、認識されたベアチップ搭載位置とベアチップ２５の位置に基づいて、モータ１４ａ，１４ｂによるＸ−Ｙテーブル１４のＸＹ方向の移動調整と、ツール制御装置１８によるボンディングツール１８ｃの回転軸１８ｂの周りの回動及びあおり機構１８ｂによる姿勢調整によって、ボンディングツール１８ｃに保持されたベアチップ２５を基板２１のチップ搭載位置に対して正確に位置補正する。
【００２３】
そして、ステップＳＴ９にて、制御装置３２は、モータ１３ａによるツール制御装置１８のＺ方向の移動調整により、ボンディングツール１８ｃを下降させて、ベアチップ２５を基板２１のチップ搭載位置に搭載し、ステップＳＴ１０にて、ツール制御装置１８を制御してベアチップ２５を加圧し、ステップＳＴ１１にて、ボンディングツール１８ｃによりベアチップ２５を加熱する。
かくして、ステップＳＴ１２にて、ベアチップ２５が基板２１のチップ搭載位置に固定保持されると共に、ベアチップ２５の電極が基板２１上のランドに対して電気的に接続されることにより、ボンディング作業が終了する。
【００２４】
ところで、ボンディングツール１８ｃに保持されたベアチップ２５が、なんらかの理由で、基板２１にボンディングすることができず、他の種類のベアチップ２５のボンディングを行なう必要がある等の場合には、図８のフローチャートに示すように、ベアチップの戻し作業が行なわれる。
【００２５】
先づ、ステップＳＴ２０にて、ボンディングツール１８ｃからチップ反転アーム２２ａの先端の吸着ノズル２２ｂに、当該ベアチップ２５が受け渡される。
次に、ステップＳＴ２１にて、チップ反転アーム２２ａがチップ収納トレイ２３側に１８０度回転したときに吸着ノズル２２ｂの下方にチップ中間待避部２４が位置するように、制御装置３２が、モータ１５ａ，１６ａによりＸテーブル１５及びＹテーブル１６を移動調整する。
その後、ステップＳＴ２２にて、制御装置３２が、チップ反転シリンダ２２を駆動制御して、チップ反転アーム２２ａを１８０度反転させ、吸着ノズル２２ｂの吸着を解除することにより、当該ベアチップ２５がチップ中間待避部２４上に退避され、当該ベアチップ２５の戻し作業が完了することになる。
このとき、当該ベアチップ２５は、従来のようにチップ収納トレイ２３には戻されないので、チップ収納トレイ２３の各収納スペースを形成する仕切り２３ａに接触したり衝突して破損するようなことはない。
【００２６】
このようにして、チップ中間待避部２４に退避された当該ベアチップ２５は、次に当該ベアチップ２５と同じ種類のベアチップ２５のボンディングを行なう場合に、再利用される。即ち、図７に示したフローチャートのステップＳＴ３にて、チップ反転アーム２２ａの吸着ノズル２２ｂがチップ収納トレイ２３上のベアチップ２５を吸着保持する代わりに、この吸着ノズル２２ｂが、チップ中間待避部２４上の上述したベアチップ２５を吸着保持することにより、チップ中間待避部２４上に退避されたベアチップ２５が再利用されることになる。
【００２７】
尚、上記実施形態においては、吸着ノズル２２ｂにより吸着したベアチップ２５を反転させるために、チップ反転シリンダ２２が使用されているが、これに限らず、モータ等の他の搬送手段が使用されてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、チップ収納トレイ２３またはチップ中間待避部２４からベアチップ２５をボンディングツール１８ｃに受け渡すために、吸着ノズル２２ｂにより吸着したベアチップ２５をチップ反転シリンダ２２により反転させるようになっているが、これに限らず、吸着ノズル２２ｂにより吸着したベアチップ２５を上昇させて、Ｘ−Ｙ方向に移動させるようにしてもよいことは明らかである。
これは、例えばチップ収納トレイ２３の各収納スペースに、ベアチップ２５が反転した状態で収納されている場合や、チップ収納トレイ２３からベアチップ２５を取り出して反転させてから、吸着ノズル２２ｂによりベアチップ２５を吸着する構成の場合に、特に有効である。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、吸着ノズルにより吸着保持したベアチップを戻す必要がある場合に、ベアチップを破損することなく、再利用できるようにした、ボンディング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるボンディング装置の一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１のボンディング装置の概略正面図である。
【図３】図１のボンディング装置の概略側面図である。
【図４】図１のボンディング装置におけるツール制御装置の要部を示す部分拡大正面図である。
【図５】図１のボンディング装置におけるチップ収納トレイ及びチップ中間待避部を示す拡大平面図である。
【図６】図１のボンディング装置における全体構成を示すブロック図である。
【図７】図１のボンディング装置におけるボンディング動作を示すフローチャートである。
【図８】図１のボンディング装置におけるベアチップ戻し動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・ボンディング装置、１１・・・架台、１２・・・ベース、１３・・・サブフレーム、１４・・・Ｘ−Ｙテーブル、１５・・・Ｘテーブル、１６・・・Ｙテーブル、１７・・・リニアガイド、１８・・・ツール制御装置、１９，２０・・・カメラ、２１・・・基板、２２・・・チップ反転シリンダ、２３・・・チップ収納トレイ、２４・・・チップ中間待避部、２５・・・ベアチップ、３１・・・操作パネル、３２・・・制御装置。
【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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【図７】
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【図８】
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