(57)【要約】【課題】簡易な装置で基材の位置制御装置を提供する。【解決手段】位置検出手段、位置フィードバック手段、真空制御手段、及び吸着ステージを有する基材位置制御装置において、前記吸着ステージ上で真空により基材を吸着させ、前記位置検出手段により吸着ステージ上の基材の所定の箇所の位置情報を検出して前記位置フィードバック手段に前記位置情報を送信し、前記位置フィードバック手段により前記位置情報を幅方向位置ずれ量に変換し、さらにその幅方向位置ずれ量を真空度に変換して前記真空制御手段に送信し、前記真空制御手段により前記真空度に対応させるよう、前記吸着ステージに付与する真空度を調整することにより、吸着ステージ上の基材の幅方向の位置調整を行う、基材位置制御装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出手段、位置フィードバック手段、真空制御手段、及び吸着ステージを有する基材位置制御装置において、前記吸着ステージ上で真空により基材を吸着させ、前記位置検出手段により吸着ステージ上の基材の所定の箇所の位置情報を検出して前記位置フィードバック手段に前記位置情報を送信し、前記位置フィードバック手段により前記位置情報を幅方向位置ずれ量に変換し、さらにその幅方向位置ずれ量を真空度に変換して前記真空制御手段に送信し、前記真空制御手段により前記真空度に対応させるよう、前記吸着ステージに付与する真空度を調整することにより、吸着ステージ上の基材の幅方向の位置調整を行うことを特徴とする基材位置制御装置。
【請求項２】
基材の所定の箇所が、基材に形成されたＩＣチップ接続パターンのＩＣチップ搭載位置であり、前記ＩＣチップ搭載位置が基準位置にくるように吸着ステージ上の基材の幅方向位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の基材位置制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の基材位置制御装置を用いて、吸着ステージ上に吸着された基材のＩＣチップ搭載位置に、ＩＣチップもしくはそれに付随する部品を搭載する機構を有するＩＣチップ実装装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の基材位置制御装置を用いて、吸着ステージ上の基材の幅方向位置を制御することにより、吸着ステージ上の固有位置に吸着された基材又は基材上に搭載された部品の外観検査又は通信検査を行うことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着ステージ上で基材の幅方向の位置調整を実行する基材位置制御装置、並びに前記基材位置制御装置を用いたＩＣチップ実装装置及びその検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ用に、無線通信用の回路や固体識別のための情報を書き込むためのメモリから構成される、大きさが１ｍｍ程度かそれ以下の小型のＩＣチップが開発され、それに伴いＩＣチップの高い搭載精度が要求されている。さらに、ＲＦＩＤタグを用いる非接触式固体識別システムは、物のライフサイクル全体を管理するシステムとして、製造、物流、販売等すべての業態で注目されシステムの構築が進められており、その実現のためには、安価かつ大量にＩＣチップを基材に実装する必要がある。
【０００３】
一般的に高精度な搭載が要求される小型のＩＣチップを搭載する方式として、主にロボットタイプによる方式が用いられている。ロボットタイプは図１に示すように、基材２を動かさずにＩＣチップ１を搭載するヘッド３を動かす方式で、１個１個に対して位置補正を行うため、ＩＣチップを高精度に搭載することができる。しかし、位置合せを全てのＩＣチップについて行うため搭載に要する時間が長くなってしまう。タクト時間を短縮するためには複数のＩＣチップを複数のヘッドで同時に搭載する方式をとるため、生産設備が複雑になり設備投資の金額も増大し、低コスト化及び大量生産化が困難となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＩＣチップの搭載方式として、高い搭載精度を要しない場合には、主にロータリータイプが用いられている。前記ロータリータイプは図２に示すように、ＩＣチップ４を搭載するヘッド５の位置は動かさずに、基材６を動かしてＩＣチップ４を実装する所定の位置（ＩＣチップ搭載位置）を、ヘッド５の下の基準位置に持ってくる方式で、ヘッド５はＩＣチップ４をピックアップから搭載という一連の動作を単純化しているため、ＩＣチップ４の１個当たりの搭載に要する時間は０．１秒以下という高速動作が可能となる。前記ロータリータイプで小型のＩＣチップの搭載が可能になれば、低コスト化及び大量生産化が期待できる。しかし、前記ロータリータイプの搭載精度は、基材の位置決め精度によりほぼ決まるが、基材のＩＣチップ搭載位置が精度良く基準位置にくるように制御するのは難しく、搭載精度は前記ロボットタイプと比較すると低くなるため高い精度が要求される小型のＩＣチップの搭載は現状困難である。
【０００５】
また、ＩＣチップを基材の接続用パターンと電気的に接続させるために必要な材料、例えば半田や異方導電性材料を高精度に所定の位置に搭載する事に関しても前述と同様の課題がある。さらに、ＩＣチップを実装した後の外観検査並びに通信検査についても、基材の位置決め精度が不足していると誤検査の原因となりうる。
【０００６】
基材位置を精度良く制御する上で最も困難な課題は、蛇行による幅方向の位置ずれである。一般的に、蛇行を修正する方法として、ＥＰＣ（エッジポジションコントロール）装置やＣＰＣ（センターポジションコントロール）装置が用いられているが、高い位置決め精度が必要な場合にはこれだけでは十分とは言いきれない。
【０００７】
特許文献１では、位置決め用ホールを用いるフィルムキャリアテープが提案されているが、穴加工の精度やコスト上の問題があり、位置合わせが必要な箇所と位置決め用ホールの位置に隔たりがある為、高精度の位置合わせには不向きである。
特許文献２では、Ｘ、Ｙ、θ方向の位置決めを利用したリード位置決め装置が提案されているが、高速で位置決めを行うためには複雑な装置が必要となり、コスト上、スペース上の制約がある。
本発明は、簡易な装置で基材の位置制御装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２０３０６４号公報
【特許文献２】特開平７−２４８３５５号公報
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため鋭意検討の結果、基材を吸着するステージの真空度を変えることにより、基材の幅方向の高精度な位置制御が可能なことを見出し本発明の完成に至った。
【００１０】
第１の発明は、位置検出手段、位置フィードバック手段、真空制御手段、及び吸着ステージを有し、前記吸着ステージ上で真空により基材を吸着させ、前記位置検出手段により吸着ステージ上の基材の所定の箇所の位置情報を検出して前記位置フィードバック手段に送信し、前記位置フィードバック手段より前記位置情報を幅方向位置ずれ量に変換し、さらにその幅方向位置ずれ量を真空度に変換して前記真空制御手段に送信し、前記真空制御手段により前記真空度に対応させるよう、前記吸着ステージに付与する真空度を調整することにより、吸着ステージ上の基材の幅方向の位置調整を行うことを特徴とする基材の位置制御装置である。
また、前記基材の所定の箇所が、基材に形成されたＩＣチップ接続パターンのＩＣチップ搭載位置であり、前記ＩＣチップ搭載位置が基準位置にくるように吸着ステージ上の基材の幅方向位置を制御することを特徴とする前記記載の基材位置制御装置である。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明に係る基材位置制御装置を用いて、基材のＩＣチップの搭載位置の位置ずれ量を検出して吸着ステージ上の基材の幅方向位置を制御しながら、吸着ステージ上に吸着された基材のＩＣチップ搭載位置に、ＩＣチップもしくはそれに付随する部品を搭載する機構を有するＩＣチップ実装装置である。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明に係る基材位置制御装置を用いて、吸着ステージ上の基材の幅方向位置を制御することにより、吸着ステージ上の固有位置に吸着された基材又は基材上に搭載された部品の外観検査又は通信検査を行うことを特徴とする検査装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、基材を吸着する吸着ステージの真空度を調整することで基材の幅方向の高精度な位置制御が可能となり、ＩＣチップのような小さな部品の搭載位置の制御が可能となる。本発明の位置制御装置をＩＣチップ実装装置に用いることで安価かつ大量かつ高精度に実装するでき、また、検査装置に用いることで精度良い検査が可能となる。すなわち、本発明の位置制御装置をＩＣチップ実装装置に用いることで、基材の幅方向の精度良い位置決めが可能となり、高速、低価格、高精度のＩＣチップの実装が可能となる。また、ＩＣチップを実装した基材の外観検査、通信検査に本発明の位置制御装置を用いることで、外観検査では検査条件の変化が少なく安定した検査が可能となり、また、通信検査では検査対象部以外と通信してしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。尚、以下に記載の実施形態は、最良の形態の一例であり、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
図３に本発明のフローチャートを示す。本発明における基材の位置制御装置は、基材を搬送し（７）、基材の所定の箇所の位置情報を位置検出手段で検出する（８）。検出した前記位置情報を基に位置フィードバック手段で幅方向位置ずれ量に変換し（９）、その幅方向位置ずれ量を真空度に変換する（１０）。前記真空度の情報を真空制御手段に送信し前記真空度に対応させるよう、前記真空制御手段が吸着ステージに付与する真空度を調整し（１１）、基材の幅方向の位置調整を行う（１２）。その位置調整された基材に対して、対象部品を基材に搭載し（１３）、規定搭載数に達していれば終了、達していなければ基材搬送へ戻り、前記フローを繰り返し行う。
【００１５】
図４に本発明である位置決め制御装置をＩＣチップ実装装置に設置した場合の概略図を示す。
１４はＣＰＣ装置又はＥＰＣ装置であり、基材２０のエッジを検出し基材２０の蛇行による幅方向の位置ずれを修正する一般的な装置である。蛇行量が大きい基材を搬送する場合、前記ＣＰＣ装置又はＥＰＣ装置１４により基材位置を予備修正した後に、本発明の基材位置制御装置を用いることが好ましい。
【００１６】
基材２０の位置検出手段１５は、搬送する基材２０の吸着ステージ１８上にある所定の位置情報を検出する。前記位置検出手段１５としては、例えば、光学センサ、差圧センサ、画像処理装置等があるが、基材２０が、例えば、基材上にＩＣチップとの接続用の回路が複数列形成され、スリットして個々に分割されていた場合、その際のスリットばらつきと、エッチングや印刷による回路形成時のばらつきにより、基材のエッジと回路との位置関係にばらつきが生じるため、任意の点を検出することが可能である画像処理装置を用いることが好ましい。前記位置検出手段１５は、基材２０の進行方向に対して、ＩＣチップ搭載手段１９またはＩＣチップに付随する部品の搭載手段１９の前方もしくは後方に設置する。前記位置検出手段１５の設置位置として、前記搭載手段１９と同位置もしくは可能な限り近い場所に設置することが好ましい。そうすることで、前記位置検出手段１５で検出する基材２０の位置ずれ量と、実際にＩＣチップを搭載する基準位置と基材２０の搭載位置との位置ずれ量との差異が少なくなるため、精度良い位置決めが可能となる。
【００１７】
位置フィードバック手段１６は、前記位置検出手段１５により検出した基材２０の位置情報を基にして、基材２０の幅方向位置ずれ量に変換し、さらにその位置ずれ量を真空度に変換する。前記位置フィードバック手段１６としては、例えば、シーケンサ、ＰＣ等があり、どちらを使用しても構わないが設置スペースを考えた場合シーケンサにする方が好ましい。
【００１８】
真空制御手段１７は、前記位置フィードバック手段１６で変換された真空度の情報を基に、吸着ステージ１８上に付与している真空度が、位置フィードバック手段１６から送信されてきた真空度と異なる場合、吸着ステージ１８上に付与する真空度を位置フィードバック手段から送信された真空度となるように調整する。真空制御手段１７としては電空レギュレータを用いることが好ましい。
【００１９】
吸着ステージ１８は、前記真空制御手段１７で調整された真空度を吸着ステージ１８に付与し、基材２０を真空で吸着することにより、基材２０の幅方向の位置ずれを調整する。前記吸着ステージ１８の基材２０と接する面に設ける吸着穴は、基材２０に対して一様に開いていることが好ましい。吸着穴の配置、個数、吸着穴の径は、基材２０を一様に吸着でき吸着ステージ１８の真空度を保持可能な範囲で任意に選択できる。吸着ステージ１８の寸法は、基材２０の幅方向に対して、基材２０の幅分と基材のずれ量を加えた分の寸法があれば十分でありそれ以上でも構わない。前記吸着ステージ１８の基材２０の進行方向の寸法は、基材２０を一様に吸着でき吸着ステージ１８の真空度を保持可能な範囲で任意に選択できるが、基材２０と吸着ステージ１８との間の接触時の抵抗により、基材２０の搬送に影響が無い程度の寸法が好ましい。前記吸着ステージ１８の設置位置は、幅方向は、基材２０の中心と吸着ステージの中心とが一致するように取り付けるのが好ましいが、吸着ステージ１８の幅内に基材２０が収まっていれば、中心がずれていても構わない。進行方向については、ＩＣチップ搭載手段１９のＩＣチップまたはその部品を搭載する基準位置の直下が好ましく、その前方または後方に設置しても構わない。さらに、ＣＰＣ装置又はＥＰＣ装置１４の制御に影響が出ない位置に設置することが好ましい。高さ方向に関しては、基材２０を吸着できる高さに設置すれば良い。また、吸着ステージ１８の吸引方向に関しては、吸着ステージ１８の側面の４辺どの方向から吸引しても構わない。吸着ステージ１８の材質は、基材２０を一様に吸着でき、その状態で真空度を保持可能な形状に加工できる材質であれば何を使用しても構わないが、基材２０を搬送した時に擦れが生じるため、テフロン（登録商標）などの滑り性が良い材質が好ましい。
【００２０】
前記吸着ステージ１８の真空度をｙ、位置検出手段１５が検出する基材２０の所定の位置（ＩＣチップ搭載位置に相当）をｘとした場合、図５に示すように、ｙ＝ａｘ＋ｂで近似可能なことを見出した。このとき、ａ及びｂは位置制御装置の設置環境及び基材の種類により決まる定数であり、ｘ＝０は基材２０の所定の位置がチップ搭載の基準位置と一致する点に在る時である。基材２０の位置制御にはこの関係を利用する。例えば、基材２０が＋側にｘ１ずれた場合、基材２０を基準位置に修正する為には、そのずれ量ｘ１分だけ−側に戻すことで基準位置に修正されることになる。故に、基材２０の位置を修正するために吸着ステージ１８に付与する真空度ｙ１は、ｙ１＝−ａｘ１＋ｂとなる。このように、吸着ステージ１８の真空度ｙと基材２０の所定の位置ｘとの関係をｙ＝ａｘ＋ｂで近似した場合、基材２０の位置ずれ量ｘ’を修正するために必要な吸着ステージ１８に付与する真空度ｙ’は、ｙ’＝−ａｘ’＋ｂとなる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。
位置制御装置として以下に示す図６に示すような制御装置を設計した。
ＣＰＣ装置２１は、ＢＳＴ日本株式会社製の装置を用いた。前記ＣＰＣ装置２１で基材２７の蛇行による幅方向の位置ずれをおおまかに修正する。基材２７の位置検出手段には、画像処理装置２２（株式会社キーエンス社製）を用い、搬送される基材２７のＩＣチップを搭載する所定の位置を撮像しアンテナ基材２７の位置を検出する。前記画像処理装置２２を、ＩＣチップを搭載しているヘッド部２６から、基材２７の進行方向に対して２０ｃｍ前方に設置した。
【００２２】
位置フィードバック手段には、シーケンサ２３（株式会社キーエンス社製）を用い、前記画像処理装置２２により検出した基材２７のＩＣチップ搭載部の位置情報を基にして幅方向の位置ずれ量に変換し、さらにその位置ずれ量を修正可能な真空度に変換する。
【００２３】
真空制御手段には、電空レギュレータ２４（ＳＭＣ株式会社）を用い、前記シーケンサ２１で変換された真空度の情報を基に、その真空度に対応させるように電空レギュレータ２４から吸着ステージ２５に付与する真空度に調整する。
【００２４】
吸着ステージ２５は、材質に一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００を使用し、寸法は縦８３ｍｍ、横７０ｍｍ、厚み１６ｍｍ、吸着穴径２ｍｍ、吸着穴数１２個、吸着穴の配置は横方向の中心から±８ｍｍの位置に縦方向に平行に６個ずつ有したものを用いた。前記電空レギュレータ２４で調整された真空度を前記吸着ステージ２５に付与し、基材２７を真空で吸着することにより、基材２７の幅方向の位置ずれを調整する。前記吸着ステージ２５の設置位置は、基材２７の幅方向に対しては、基材２７の中心と前記吸着ステージ２５の縦方向の中心とが一致するように設置し、かつ基材の進行方向対しては、ＩＣチップ搭載手段２６の基準位置の直下に設置した。また、前記基準位置はＣＰＣ装置２１から十分離れているため、ＣＰＣ装置２１の制御に影響は出ない位置でもある。高さ方向に関しては、基材２７を吸着することで吸着ステージ２５の真空度を保持可能な位置に設置した。また、吸着ステージ２５の吸引方向に関しては、吸着ステージ２５の側面の４辺どの方向から吸引しても構わないが、今回は吸着ステージ２５の横の面から吸引した。
【００２５】
前記位置制御装置をＩＣチップ実装装置（ＩＣチップ搭載手段）のＩＣチップ搭載部（基準位置）の下に設置し、ＩＣチップを搭載してその搭載精度を測定した。前記ＩＣチップ実装装置は特開２００５−１４９３７５号公報に記載の半導体装置の製造装置である。
【００２６】
半導体装置２８の概略ついて図７を用いて説明する。前記半導体装置２８は、第１の電極２９及び第２の電極３０が向かい合った１組の各々の面に形成されたＩＣチップ３１と、ＩＣチップ３１の第１の電極２９とを電気的に接続するための回路が形成された第１の回路層３２と、前記ＩＣチップ３１の第２の電極３０と前記第１の回路層３２とを電気的に接続する第２の回路層３３と、第１の回路層３２とＩＣチップ３１の第１の電極２９及び第２の回路層３３とＩＣチップ３１の第２の電極３０とを電気的に接続する接続部材３４からなる。前記半導体装置２８において、ＩＣチップ３１にはチップサイズが０．５ｍｍ以下のものを用い、第１の回路層３２にはグラビア印刷によりレジストを形成しエッチングしたアルミニウムの回路層を用い、第２の回路層３３にはアルミニウムの回路層を用い、さらに接続部材３４には異方導電性接着剤を用いる。
【００２７】
ＩＣチップ３１は、外部電極が向かい合った１組の各々の面に形成された縦横各０．４８ｍｍで厚さ０．１５ｍｍのものを使用した。
異方導電性接着剤３４は、幅１．２ｍｍ長さ５０ｍの異方導電性接着フィルム（ＡＣ−２０５２Ｐ−４５（日立化成工業株式会社製））を使用した。
【００２８】
図７に示す半導体装置２８の第１の回路層３２は、図８に示すように、厚み５０μｍのポリエチレンテレフタレート基材３５に、厚み９μｍのアルミニウム箔を接着剤にて貼り合わせたテープ状基材のアルミニウム箔面に、スクリーン印刷でエッチングレジストを形成した後、エッチング液に塩化第二鉄水溶液を用いて、回路３６として、連続して形成する。このアルミニウム箔面回路３６の所定の位置に、３ｍｍの個片に切断した異方導電性フィルム３４をラミネートして、異方導電性フィルムが接着された基材を準備する。ここで、回路３６の１個あたりのアンテナ幅を２．５ｍｍ、回路３６の形成ピッチを６ｍｍとした。
この異方導電性フィルム３４が接着された基材を、本発明の基材位置制御装置を有したＩＣチップ搭載手段の下に設置された吸着ステージ上に搬送する。
【００２９】
図６に示すように、ＩＣチップ搭載手段２６の下に搬送されてきた異方導電性接着層を有した基材２７を、まず、ＣＰＣ装置２１で基材２７の蛇行による基材幅方向の位置ずれをおおまかに予備修正する。次に、位置検出手段である画像処理装置２２で、基材２７のＩＣチップを搭載する所定の位置を撮像しその情報から基材２７の位置を検出する。次に、その検出した情報を位置検出手段であるシーケンサ２３で、前記画像処理装置２２で検出した基材２７の位置情報を基にして、基材２７の幅方向の位置ずれ量に変換し、さらにその位置ずれ量から真空度の情報に変換する。次に、その変換された真空度の情報を真空制御手段である電空レギュレータ２４に送信し、その情報を基に吸着ステージ２５に付与する真空度を調整し、基材位置を修正する。
前記基材位置制御を、前記基材搬送中に繰り返し連続的に行い、その位置決めされた基材に対してＩＣチップを搭載する。
【００３０】
ＩＣチップを３５００個搭載し、その搭載精度を測定した結果、チップ搭載位置が所定の位置から±０．１ｍｍ以内に収まっており、本発明により高精度に搭載できることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ＩＣチップ搭載機のロボットタイプを説明するための図である。
【図２】ＩＣチップ搭載機のロータリータイプを説明するための図である。
【図３】本発明の基材位置制御装置の制御の流れを示したフローチャートの図である。
【図４】本発明の基材位置制御装置の概略図である。
【図５】本発明の吸着ステージの真空度と基材位置との関係を示した図である。
【図６】本発明の基材位置制御装置及びそれを用いたＩＣチップ実装装置の概略図である。
【図７】ＩＣチップを実装した半導体装置の概略図である。
【図８】本発明の基材の一例として、ＩＣチップ接続パターンが形成された基材の概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，４．ＩＣチップ
２，６，２０，２７．基材（アンテナ基材）
３，５．ヘッド
１４．ＣＰＣ装置又はＥＰＣ装置
１５．位置検出手段
１６．位置フィードバック手段
１７．真空制御手段
１８，２５．吸着ステージ
１９．ＩＣチップ搭載手段
２１．ＣＰＣ装置
２２．画像処理装置（位置検出手段）
２３．シーケンサ（位置フィードバック手段）
２４．電空レギュレータ（真空制御手段）
２６．ＩＣチップ搭載手段（ヘッド部）
２８．半導体装置
２９．第１の電極
３０．第２の電極
３１．ＩＣチップ
３２．第１の回路層
３３．第２の回路層
３４．接続部材（異方導電性接着剤または異方導電性フィルム）
３５．ポリエチレンテレフタレート基材
３６．回路（アルミニウム箔面回路）
【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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