(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを上方のヘッドで保持すると共に熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板保持ステージで保持し、前記チップと前記基板とを位置合わせした後、前記ヘッドを降下させて前記チップを前記基板に仮圧着し、次いで、本圧着するチップ実装方法において、前記チップと前記基板との位置合わせを、前記ヘッドに装着されたヘッド側ヒータで前記チップを加熱して伸縮させた後において行うと共に前記仮圧着時に、前記チップの復元を阻止可能な半硬化状態にさせるように前記ヘッド側ヒータで前記熱硬化性接着材を本圧着時の加熱温度と同じ加熱温度で加熱し、本圧着時の加圧力と同じ加圧力で加圧することを特徴とするチップ実装方法。
【請求項２】
チップを上方のヘッドで保持すると共に熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板保持ステージで保持し、前記チップと前記基板とを位置合わせした後、前記ヘッドを降下させて前記チップを前記基板に仮圧着し、次いで、本圧着するチップ実装方法において、前記チップと前記基板との位置合わせを、前記ヘッドに装着されたヘッド側ヒータで前記チップを加熱して伸縮させると共に基板保持ステージに装着された基板側ヒータで前記基板を加熱して伸縮させた後において行い、かつ、前記仮圧着時に、前記チップ及び前記基板の復元を阻止可能な半硬化状態にさせるように前記ヘッド側ヒータ及び前記基板側ヒータの両方で前記熱硬化性接着材を本圧着時の加熱温度と同じ加熱温度で加熱し、本圧着時の加圧力と同じ加圧力で加圧することを特徴とするチップ実装方法。
【請求項３】
前記ヘッド側ヒータ及び前記基板側ヒータの加熱制御を、前記チップに設けられている認識マークと前記基板に設けられている認識マークとを認識手段で認識し、その認識結果に基づいて前記チップ及び前記基板の伸縮量又は伸縮率を一定に保つように行うことを特徴とする請求項２に記載のチップ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周知のように、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＮＣＦ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）又はＮＣＰ（Ｎｏｎ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）等の熱硬化性接着材を塗布又は貼着（以下、単に付着という。）した基板にチップを仮圧着し、次いで、それを本圧着することが広く実施されている。
【０００３】
すなわち、チップを上方のヘッドで保持すると共に熱硬化性接着材が付着された基板を下方の基板保持ステージで支持又は保持（以下、単に保持という。）し、そして、チップと基板とを位置合わせした（以下、単にアライメントという。）後、ヘッドを降下させて仮圧着し、次いで、それを次工程へ搬送し、かつ、他のヘッドを降下させて本圧着している。このように、仮圧着、本圧着といった二段階の圧着工程を経て実装している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、仮圧着は、一般に例えば、熱硬化性接着材の硬化を目的としない範囲の加熱温度が約６０℃、加圧力が約０．２ＭＰａ、加圧時間が約０．５秒といった条件下で行われるのに対し、本圧着は、例えば、熱硬化性接着材の硬化を目的とする範囲の加熱温度が約２２０℃、加圧力が約１ＭＰａ、加圧時間が約２０秒といった条件下で行われる為に、アライメントした後で所定位置に仮圧着しても、本圧着時の高温加熱・高加圧力といった過酷な条件下においては、チップ及び／又は基板が伸縮してチップと基板との位置ずれが発生し易く、かつ、このような位置ずれの発生は、チップと基板との電気的接続を不安定にするから、品質上好ましくない。また、本圧着時にチップが伸縮するが、その伸縮方向がチップの中心に対して均一に伸縮するとは限らない。
【０００５】
なお、仮圧着に比して本圧着に要する時間が数十倍長い為に、アイドル時間を省いて生産性の向上を図る観点からして仮圧着、本圧着といった二段階の圧着工程を経て実装するようにしているが、たとえ、仮圧着をしないで直接、本圧着するようにしても、上述の位置ずれが発生するから、これでは問題解決にならない。
【０００６】
本発明は、このようなことに鑑みて発明されたものであって、その目的は、本圧着に際し、チップと基板との位置ずれが発生するのを防止して高品質の実装製品を得ることができるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明においては、請求項１，２に記載するように、アライメントに先立ってチップのみ又はチップ及び基板を所定に加熱して伸縮させ、かつ、その後においてアライメントした上で熱硬化性接着材をチップのみ又はチップ及び基板の復元を阻止可能な半硬化状態にさせるように本圧着時の加熱温度と同じ加熱温度で加熱し、本圧着時の加圧力と同じ加圧力で加圧し、より具体的には、硬化率が約３０％〜５０％になるように加熱して仮圧着している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において示されているチップ実装装置は、上方のヘッド１と、下方の基板保持ステージ２と、二視野の認識手段３とを備え、そして、ヘッド１は、ブロック４にツール５を装着して構成される。
【０００９】
なお、ブロック４は、図示されていない上方のヘッド昇降装置に装着されている。また、ツール５は、ヒータ６を備えていると共にその下端面に開口されている吸気孔（図示されていない）でチップ７を吸着、すなわち、真空吸着によって保持し得るように設けられている。
【００１０】
一方、基板保持ステージ２は、図示されていない可動テーブル装置に装着されてＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＸＹ両軸方向へ移動（以下、単に平行移動という。）し得ると共に回転し得るように設けられている。また、ヒータ８を備えていると共にその上端面に開口されている吸気孔（図示されていない）で基板９を吸着、すなわち、真空吸着によって保持し得るように設けられている。
【００１１】
更に、二視野の認識手段３は、ヘッド１のツール５に保持されているチップ７に設けられている認識マークＡ1，Ａ2（図２参照）を認識する第１認識手段１０と、基板保持ステージ２に保持されている基板９に設けられている認識マークＢ1，Ｂ2（図３参照）を認識する第２認識手段１１とで構成され、かつ、図示されていない可動テーブルに装着されて平行移動及び昇降（Ｚ軸方向へ移動）し得るように設けられている。なお、基板９に、ＡＣＦ、ＮＣＦ、ＡＣＰ又はＮＣＰ等の熱硬化性接着材１２が付着されている。
【００１２】
よって、上方のヘッド１でチップ７を保持すると共に下方の基板保持ステージ２で基板９を保持し、そして、チップ７と基板９とを位置合わせ、すなわち、アライメントし、次いで、ヘッド１を降下させて基板９にチップ７を仮圧着することができる。
【００１３】
その際、基板９を保持している基板保持ステージ２がチップ７を保持したヘッド１の下方へ移動されると、二視野の認識手段３が右側の退避位置からチップ７と基板９との間へ移動し、上側の第１認識手段１０の光軸１０ａがチップ認識マークＡ1，Ａ2を認識すると共に下側の第２認識手段１０の光軸１１ａが基板認識マークＢ1，Ｂ2を認識する。
【００１４】
そして、全てのマークの認識を終えると、二視野の認識手段３がそこから元の退避位置へ移動されると共に全てのマークの位置情報を演算して、認識マークＡ1は認識マークＢ1と、また、認識マークＡ2は認識マークＢ2と夫々合致させるように基板保持ステージ２が移動する。
【００１５】
このようにしてチップ７と基板９とのアライメントを行うことができる。そして、かかるアライメントに引き続いて仮圧着が行われるが、この仮圧着においては、熱硬化性接着材１２を半硬化、すなわち、硬化率が約３０％〜５０％になるように加熱する。
【００１６】
なお、この加熱制御は、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）のみを作動させて行われるが、熱硬化性接着材１２を半硬化させる為には、例えば、加熱温度が約２２０℃、加圧力が約１ＭＰａ、加圧時間が約１秒の条件下で仮圧着すればよい。
【００１７】
すなわち、加熱温度（約２２０℃）及び加圧力（約１ＭＰａ）は、次工程の本圧着のそれらと同一であるが、加圧時間を所定時間に短縮することによって熱硬化性接着材１２の硬化率を約３０％〜５０％にすることができる。
【００１８】
以下、熱硬化性接着材１２の硬化率が約３０％〜５０％にせしめられた仮圧着実装体は、次工程において本圧着されるが、ここにおいては、図示されていない基板保持ステージに保持されている仮圧着実装体の上方からヘッドを降下させて熱圧着する。例えば、加熱温度が約２２０℃、加圧力が約１ＭＰａ、加圧時間が約２０秒といった条件下で行えばよい。これにより、熱硬化性接着材１２の硬化率を１００％、すなわち、完全に硬化させることができる。
【００１９】
このように、本発明においては、仮圧着時に熱硬化性接着材を、チップの復元を阻止可能な半硬化状態にさせるように加熱する。その為、仮圧着実装体のチップは、伸縮し難い状態に仮固着されている。本圧着と同じ温度でチップを伸縮させた後、アライメントしている。
【００２０】
従って、本圧着時の高温加熱・高加圧力といった過酷な条件下においても、チップが伸縮して基板との位置ずれが発生するのを防止することができて高品質の実装製品を得ることができる。
【００２１】
なお、本発明においては、仮圧着時における熱硬化性接着材の半硬化加熱を、上述の例のようにヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）のみを作動させて行うこと以外に、基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）のみを作動させて行ってもよく、更に、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）及び基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）の両方を作動させて行ってもよい。
【００２２】
また、本発明においては、チップ７が熱影響によって伸縮し易い特性を有しているもの、例えば、フィルム（ＦＰＣ）やフィルムテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などの場合においては、仮圧着に先立ってのアライメント（チップ７と基板９との位置合わせ）は、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）を作動させて保持しているチップ７を加熱して伸縮させた後で行うのが好ましい。
【００２３】
また、基板９は、一般には、熱影響を受け難い基板、例えば、ガラス基板やセラミック基板等が選択されるが、そのような基板と異なり熱影響を受け易い特性を有している場合においては、仮圧着に先立ってのアライメントは、基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）を作動させて保持している基板９を加熱して伸縮させた後で行うのが好ましい。
【００２４】
また、チップ７及び基板９の両方が熱影響を受け易い特性を有している場合においては、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）及び基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）の両方を作動させて保持しているチップ７及び基板９を加熱して伸縮させた後でアライメントを行うのが好ましい。
【００２５】
このように、チップ７及び／又は基板９を伸縮をさせた後においてアライメントを行うことによって、一段と高精度にアライメントすることができ、しかも、本圧着と略同一の加熱条件によってチップ７及び／又は基板９を予め伸縮させている為に、次工程の本圧着時における高温加熱・高加圧といった過酷条件の影響を緩和することができ、従って、高精度に本圧着することができて高品質化を図ることができる。
【００２６】
なお、図４に基づいて、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）及び基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）の両方を作動させて保持しているチップ７及び基板９を加熱して伸縮させる例について述べると、ヘッド１がチップ７を吸着保持した時点においては、チップ７はＬの長さ（図５参照）になっているが、ヒータ６が作動して加熱すると±αだけ伸縮する。このような伸縮は、一般に、加熱温度が２２０℃、加熱時間が約０．５〜１秒で惹起される。
【００２７】
一方、基板９についても、これが基板保持ステージ２に保持された時点においては、Ｍの長さ（図６参照）になっているが、ヒータ８が作動して加熱すると±βだけ伸縮する。これは、一般に、加熱温度が２２０℃、加熱時間が約１〜３秒で惹起される。
【００２８】
その為、このように伸縮を無視したのでは、高精度にアライメントすることができない、すなわち、基板９のパッド９ａ，９ｂとチップ７のバンプ７ａ，７ｂとを位置ずれしていないように正確に整合させることが困難になる。
【００２９】
しかし、本発明においては、上述のように、伸縮をさせた後でアライメントするようにしているので、そのような問題が発生するのを防止することができる。
【００３０】
加えて、その際、ヘッド１のヒータ６（ヘッド側のヒータ）及び基板保持ステージ２のヒータ８（基板側のヒータ）の加熱制御を、二視野の認識手段３で認識マークＡ1，Ａ2及び認識マークＢ1，Ｂ2を認識し、その認識結果に基づいてチップ７及び基板９の伸縮量又は伸縮率を一定に保つようにしている。
【００３１】
すなわち、上記認識に基づいてチップ７及び基板９の伸縮量又は伸縮率を演算してヒータ６，８を制御することによってチップ７及び基板９の伸縮量又は伸縮率を一定に保つようにしている。その為、より正確にアライメントすることができる。
【００３２】
なお、その場合における両ヒータ６，８のフィードバック制御は、毎回行ってもよいと共に、チップ７や基板９のアライメント回数に対して数個に１回、数十個に１回など間欠的に行ってもよい。また、間欠的にフィードバック制御を行う場合、装置は前回（現在）のフィードバック制御データを記憶しておき、次のフィードバック制御にてデータを更新する。
【００３３】
以上において、本発明においていう「チップ」とは、例えば、フィルム（ＦＰＣ）、フィルムテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）、ＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、チップ、ウエハなど、その種類や大きさに関係なく、基板に対して接合せしめる方の物（ワーク）をいう。
【００３４】
また、「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、ウエハなど、その種類や大きさに関係なく、チップが接合せしめる方の物（ワーク）をいう。
【００３５】
また、「認識手段」とは、例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、センサーなどであって、そのその種類や大きさに関係なく、認識マークを認識し得るものであれば、いかなる形態の手段であってもよい。
【００３６】
また、「認識マーク」とは、孔、溝、印刷マークなどであって、その大きさや種類及びキャリブレーションやアライメントなどの特定の目的だけに利用されるものに限定されず、兼用のものであってもよい。
【００３７】
また、「チップ保持手段」とは、吸気孔による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可動ツメによってチップを掴む又は押さえる機械的手段などであって、いかなる形態の保持手段であってもよい。
【００３８】
また、「基板保持手段」とは、同様に、吸気孔による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数又は単数の可動ツメによってチップを掴む又は押さえる機械的手段などであって、いかなる形態の保持手段であってもよい。
【００３９】
また、「ヘッド」は、昇降制御し得るように装着することだけに限定されず、固定、平行移動制御、回転制御、昇降制御及び平行移動制御、昇降制御及び回転制御、昇降制御及び平行移動制御及び回転制御、平行移動制御及び回転制御など、各種態様に制御可能に装着することができる。
【００４０】
また、「基板保持ステージ」は、平行移動制御及び回転制御し得るように装着することに限定されず、固定、回転制御、昇降制御、平行移動制御、昇降制御及び平行移動制御、昇降制御及び平行移動制御及び回転制御、回転制御及び昇降制御など、各種態様に制御可能に装着することができる。
【００４１】
また、「認識手段」は、平行移動制御及び昇降制御し得るように装着することに限定されず、固定、平行移動制御、回転制御、昇降制御、平行移動制御及び回転制御、平行移動制御及び回転制御及び昇降制御、回転制御及び昇降制御など、各種態様に制御可能に装着することができる。
【００４２】
また、二視野の認識手段を構成している第１認識手段と第２認識手段を分離して各々が別々に動作又は同時同方向に動作させるように設けてもよい。更に、アライメント時、認識手段の光軸が透過可能な基板を用いる場合、認識手段は基板の下側から基板認識マークとチップ認識マークを認識する構成に設けてもよい。
【００４３】
また、チップに設けられた「バンプ」とは、例えば、ハンダバンプ、スタッドバンプなど、基板に設けられているパッドと接合される方の手段をいう。
【００４４】
また、基板に設けられた「パッド」とは、例えば、電気配線された電極、電気配線がされていないダミー電極など、チップに設けられているバンプと接合合される方の手段をいう。
【００４５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によると、本圧着に際し、チップと基板との位置ずれが発生するのを防止し得て高品質の実装製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ実装態様を示す図である。
【図２】チップの平面図である。
【図３】基板の平面図である。
【図４】チップ及び基板を伸縮させる為の加熱制御態様を示す図である。
【図５】ヘッドがチップを保持している姿を示す拡大図である。
【図６】基板保持ステージが基板を保持している姿を示す拡大図である。
【符号の説明】
１：ヘッド
２：基板保持ステージ
３：二視野の認識手段
６：ヒータ（ヘッド側ヒータ）
７：チップ
７ａ，７ｂ：バンプ
８：ヒータ（基板側ヒータ）
９：基板
９ａ，９ｂ：パッド
１２：熱硬化性接着材
Ａ1，Ａ2，Ｂ1，Ｂ2:認識マーク
【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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