(57)【要約】  半導体チップ（１０２）を被実装体に実装する実装装置（１０）は、被実装体が載置されるステージ（１２）と、ステージ（１２）の上方において昇降可能に設けられ、半導体チップ（１０２）を被実装体に押圧する実装ヘッド（１６）と、実装ヘッド（１６）とステージ（１２）との間に帯状のカバーフィルム（１１０）を介在させるフィルム配置機構（１８）と、を備え、フィルム配置機構（１８）は、少なくともカバーフィルム（１１０）が巻回された送出リール（２３）を有するフィルム送出部（２１）と、少なくとも送出されたカバーフィルム（１１０）も巻き取る回収リール２４を有するフィルム回収部（２２）と、送出リール（２３）から回収リール（２４）に向かうカバーフィルム（１１０）の経路途中に設けられ、カバーフィルム（１１０）の進行方向を屈曲させるべくカバーフィルム（１１０）が折り返される１以上の中継シャフト（２６）と、を備える。
2020213502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを被実装体に実装する実装装置であって、
前記被実装体が載置されるステージと、
前記ステージの上方において昇降可能に設けられ、前記半導体チップを前記被実装体に押圧する実装ヘッドと、
前記実装ヘッドと前記ステージとの間に、帯状のカバーフィルムを介在させるフィルム配置機構と、
を備え、前記フィルム配置機構は、
前記カバーフィルムが巻回された送出リールを有したフィルム送出部と、
送出された前記カバーフィルムを巻き取る回収リールを有したフィルム回収部と、
前記送出リールから前記回収リールに向かう前記カバーフィルムの経路途中に設けられ、前記カバーフィルムの進行方向を屈曲させるべく、前記カバーフィルムが折り返される１以上の中継シャフトであって、その軸方向が前記カバーフィルムの屈曲直前の進行方向に対して傾斜した方向に延びる１以上の中継シャフトと、
を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置であって、
前記中継シャフトは、その軸方向が、前記屈曲直前のカバーフィルムの進行方向に対して４５度傾斜するように配置されている、ことを。特徴とする実装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の実装装置であって、
前記実装装置は、オペレータの実装実行空間へのアクセスを許容するアクセス開口を有しており、
前記送出部および前記回収部は、いずれも、前記アクセス開口からみて前記ステージより奥側には配置されていない、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の実装装置であって、
前記フィルム配置機構は、さらに、前記ステージを横断する前記カバーフィルムを水平方向に移動させるべく、前記送出部、前記１以上の中継シャフト、および前記回収部のうちの少なくとも二つを水平方向に移動させるフィルム移動機構を備える、ことを特徴とする実装装置。
【請求項５】
請求項３に記載の実装装置であって、
前記フィルム配置機構は、さらに、前記ステージを横断する前記カバーフィルムを水平方向に移動させるべく、前記送出部、前記１以上の中継シャフト、および前記回収部のうちの少なくとも二つを水平方向に移動させるフィルム移動機構を備える、ことを特徴とする実装装置。
【請求項６】
請求項４に記載の実装装置であって、
前記送出部および前記回収部のうち少なくとも一つは、固定設置されており、前記フィルム移動機構で移動させられない、ことを特徴とする実装装置。
【請求項７】
請求項４に記載の実装装置であって、
前記１以上の中継シャフトは、前記ステージの第一方向両側に配置された第一中継シャフトおよび第二中継シャフトを含み、
前記第一中継シャフトおよび第二中継シャフトは、いずれも、その軸方向が、前記屈曲直前における前記カバーフィルムの進行方向に対して４５度傾斜するように配置されており、
前記フィルム配置機構は、前記第一中継シャフトおよび前記第二中継シャフトを、前記第一方向に直交する第二方向同じ向きに連動して移動させる、
ことを特徴とする実装装置。
【請求項８】
請求項７に記載の実装装置であって、
前記送出リールおよび前記回収リールは、前記カバーフィルムが、前記送出リールから前記第一、第二中継シャフトを経由して前記回収リールに向かうことで、略コの字状を成すように、前記第一、第二中継シャフトに対して第二方向に離間して配置される、ことを特徴とする実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、半導体チップを被実装体に実装する実装装置を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体チップを、ワイヤを介することなく、基板または他の半導体チップである被実装体に実装するフリップチップボンダ技術が広く知られている。かかるフリップチップボンダでは、被実装体または半導体チップに、予め、熱硬化性樹脂からなる接合材料を塗布しておき、この接合材料を介して、半導体チップを被実装体に固着することがある。この場合、実装ヘッドで半導体チップを加熱および加圧する際に、半導体チップで押し出された接着材料が、上方に這い上がり、実装ヘッドに付着することがあった。また、実装ヘッドに付着しない場合であっても、加熱された接着材料から生じるヒュームガスが、実装ヘッド内に侵入することがあった。【０００３】
特許文献１には、こうした接着材料の熱圧着ツール（実装ヘッド）への付着を防止するために、熱圧着ツールの底面を、フィルム部材（カバーフィルム）で覆った実装装置が開示されている。すなわち、特許文献１の実装装置では、ボンディングヘッドに、熱圧着ツールと、フィルム部材を順次フィードするフィルム部材搬送機構と、を設けている。かかる実装装置によれば、熱圧着ツールへの接着材料の付着が効果的に防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３５４９３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６５５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等の従来技術では、帯状のフィルム部材は、熱圧着ツールの真下に直線的に掛け渡されており、熱圧着ツールの両側に、巻き出しロールおよび巻き取りロールが固定設置されている。換言すれば、特許文献１の技術では、巻き出しロールおよび巻き取りロールのレイアウトの自由度が低かった。【０００６】
なお、特許文献２には、樹脂フィルム（カバーフィルム）を、接合ツールとは分離して設けた実装装置が開示されている。しかし、特許文献２の実装装置において、樹脂フィルムは、接合ツールの振動から、チップ（半導体チップ）を保護するためのものであり、接着材料の接合ツールへの付着を防止するためのものではない。また、特許文献２の技術でも、フィルムを送出および回収するローラは、直線的に掛け渡されており、これらローラのレイアウトの自由度が低かった。【０００７】
そこで、本明細書では、各部材のレイアウトの自由度をより向上できる実装装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で開示する実装装置は、半導体チップを被実装体に実装する実装装置であって、前記被実装体が載置されるステージと、前記ステージの上方において昇降可能に設けられ、前記半導体チップを前記被実装体に押圧する実装ヘッドと、前記実装ヘッドと前記ステージとの間に、帯状のカバーフィルムを介在させるフィルム配置機構と、を備え、前記フィルム配置機構は、前記カバーフィルムが巻回された送出リールを有したフィルム送出部と、送出された前記カバーフィルムを巻き取る回収リールを有したフィルム回収部と、前記送出リールから前記回収リールに向かう前記カバーフィルムの経路途中に設けられ、前記カバーフィルムの進行方向を屈曲させるべく、前記カバーフィルムが折り返される１以上の中継シャフトであって、その軸方向が前記カバーフィルムの屈曲直前の進行方向に対して傾斜した方向に延びる１以上の中継シャフトと、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、前記中継シャフトは、その軸方向が、前記屈曲直前のカバーフィルムの進行方向に対して４５度傾斜するように配置されていてもよい。【００１０】
また、前記実装装置は、オペレータの実装実行空間へのアクセスを許容するアクセス開口を有しており、前記送出部および前記回収部は、いずれも、前記アクセス開口からみて前記ステージより奥側には配置されていなくてもよい。【００１１】
また、前記フィルム配置機構は、さらに、前記ステージを横断する前記カバーフィルムを水平方向に移動させるべく、前記送出部、前記１以上の中継シャフト、および前記回収部のうちの少なくとも二つを水平方向に移動させるフィルム移動機構を備えてもよい。【００１２】
この場合、前記送出部および前記回収部のうち少なくとも一つは、固定設置されており、前記フィルム移動機構で移動させられなくてもよい。【００１３】
また前記１以上の中継シャフトは、前記ステージの第一方向両側に配置された第一中継シャフトおよび第二中継シャフトを含み、前記第一中継シャフトおよび第二中継シャフトは、いずれも、その軸方向が、前記屈曲直前における前記カバーフィルムの進行方向に対して４５度傾斜するように配置されており、前記フィルム配置機構は、前記第一中継シャフトおよび前記第二中継シャフトを、前記第一方向に直交する第二方向同じ向きに連動して移動させてもよい。【００１４】
この場合、前記送出リールおよび前記回収リールは、前記カバーフィルムが、前記送出リールから前記第一、第二中継シャフトを経由して前記回収リールに向かうことで、略コの字状を成すように、前記第一、第二中継シャフトに対して第二方向に離間して配置されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本明細書で開示する実装装置によれば、カバーフィルムの経路を屈曲させることができるため、各部材のレイアウトの自由度をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実装装置の概略的な正面図である。
【図２】実装装置の概略的な平面図である。
【図３】仮圧着処理の様子を示すイメージ図である。
【図４】本圧着処理の様子を示すイメージ図である。
【図５】送出部および回収部のより具体的な構成を示す斜視図である。
【図６】仮圧着処理の様子を示す概略平面図である。
【図７】本圧着処理の様子を示す概略平面図である。
【図８】本圧着処理の様子を示す概略平面図である。
【図９】他の実装装置の概略平面図である。
【図１０】他の実装装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して実装装置１０の構成について説明する。図１は、実装装置１０の基本的な構成を示す概略的な正面図であり、図２は、概略的な平面図である。なお、見易さのため、図１では、回収部２２の図示を省略している。また、図３は、仮圧着処理の様子を示す図であり、図４は、本圧着処理の様子を示す図である。
【００１８】
この実装装置１０は、複数の半導体チップ１０２を、基板または他の半導体チップである被実装体に実装することで半導体装置を製造する装置である。以下では、被実装体として基板１００を用いる場合を例に挙げて説明する。半導体チップ１０２は、フリップチップボンダ技術で、基板に実装される。具体的には、図３、図４に示す通り、各半導体チップ１０２の底面には、バンプ１０４と呼ばれる導電性材料からなる突起が形成されており、このバンプ１０４を、基板１００の表面に形成された電極１０８に接合することで、半導体チップ１０２と基板１００とが電気的に接続される。
【００１９】
通常、一つの基板１００には、複数の半導体チップ１０２が、二次元アレイ状に実装される。基板１００のうち、半導体チップ１０２が実装される箇所には、バンプ１０４と電気的に接続される電極１０８が形成されている。また、基板１００の上面または半導体チップ１０２の底面には、予め、非導電性で熱硬化性の材料からなる接合材料１０６（例えば、非導電性ペースト（ＮＣＰ）や非導電性フィルム（ＮＣＦ）等）が設けられている。半導体チップ１０２と基板１００との間に、この接合材料１０６を介在させた状態で、半導体チップ１０２を基板１００に向かって加熱加圧することで、接合材料１０６が硬化し、半導体チップ１０２が、基板１００に機械的に接着、固定される。
【００２０】
実装装置１０は、半導体チップ１０２を基板１００に実装するに当たって、仮圧着処理と本圧着処理とを実行する。仮圧着処理は、半導体チップ１０２を、基板１００に仮置きする処理である。また、本圧着処理は、仮圧着された半導体チップ１０２を、加熱するとともに加圧することで、半導体チップ１０２を基板１００に機械的・電気的に接続することである。この本圧着処理の際、半導体チップ１０２は、接合材料１０６の硬化温度以上、かつ、バンプ１０４の溶融温度以上の温度で加熱される。本例では、複数の半導体チップ１０２の仮圧着処理を連続して実行した後に、この仮圧着された複数の半導体チップ１０２の本圧着処理を連続して実行する。
【００２１】
実装装置１０は、上述した手順で、半導体チップ１０２を基板１００に実装するための装置である。実装装置１０は、ステージ１２と、実装ヘッド１６と、フィルム配置機構１８と、これら各部の駆動を制御する制御部２０と、を備えている。
【００２２】
ステージ１２は、基板１００（被実装体）が載置される部位である。このステージ１２には、例えば、基板１００を吸引保持する吸引孔や基板１００を加熱するためのヒータ（いずれも図示せず）等が設けられている。このステージ１２は、ベース１４によって支えられている。
【００２３】
実装ヘッド１６は、ステージ１２と対向して設けられており、ステージ１２に対して水平方向および垂直方向に移動可能となっている。実装ヘッド１６の先端面には、図３に示す通り、半導体チップ１０２を吸引保持するための吸引孔１７が形成されている。この吸引孔１７は、図示しない吸引ポンプに連通されており、当該吸引ポンプによって発生する負圧により、半導体チップ１０２が、実装ヘッド１６の先端面に吸引保持される。また、実装ヘッド１６の内部には、吸引保持した半導体チップ１０２を加熱するためのヒータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
仮圧着処理において、実装ヘッド１６は、図示しないチップ供給源から半導体チップ１０２を受け取り、当該半導体チップ１０２を、基板１００上の実装位置に載置したうえで、加熱および加圧して、半導体チップ１０２を基板１００に仮圧着する。この仮圧着時の加熱温度は、接合材料１０６が軟化開始する軟化開始温度以上、かつ、接合材料１０６の硬化が開始する硬化開始温度以下である。また、本圧着処理において、実装ヘッド１６は、基板１００に仮圧着された半導体チップ１０２を加熱および加圧して、半導体チップ１０２を基板１００に本圧着する。この本圧着時の加熱温度は、バンプ１０４が溶融する溶融温度以上、かつ、接合材料１０６の硬化開始温度以上である。また、本圧着処理時における加圧力は、仮圧着処理時における加圧力よりも大きい。
【００２５】
ところで、上述した通り、本圧着処理の際、実装ヘッド１６は、半導体チップ１０２を基板１００に押圧する。このとき、図４に示すように、半導体チップ１０２により外側に押し出された接合材料１０６の一部が、はみ出て、上方に這い上がることがある。この這い上がった接合材料１０６が、実装ヘッド１６に付着すると、その後の実装処理が適切に行えないおそれがある。また、実装ヘッド１６に接合材料１０６が付着しない場合であっても、加熱された接合材料１０６から生じるヒュームガスが、実装ヘッド１６の吸引孔１７に入り込み、これにより実装ヘッド１６が汚染される場合もあった。
【００２６】
そこで、本明細書で開示する実装装置１０では、本圧着処理の際に、実装ヘッド１６と半導体チップ１０２との間にカバーフィルム１１０を介在させている。図４に示す通り、かかるカバーフィルム１１０を設けることで、実装ヘッド１６への接合材料１０６の付着、および、実装ヘッド１６の吸引孔１７へのヒュームガスの侵入が効果的に防止される。なお、当然ながら、実装ヘッド１６と半導体チップ１０２との間にカバーフィルム１１０が介在して吸引孔１７がカバーフィルム１１０で覆われると、実装ヘッド１６で半導体チップ１０２を吸引保持できない。そのため、実装ヘッド１６が半導体チップ１０２を吸引保持する仮圧着処理において、カバーフィルム１１０は、半導体チップ１０２および実装ヘッド１６から水平方向に離間した位置に退避している。
【００２７】
実装装置１０には、本圧着処理時に、仮圧着された半導体チップ１０２と実装ヘッド１６との間に、カバーフィルム１１０を介在させるフィルム配置機構１８が設けられている。カバーフィルム１１０は、一方向に長尺な帯状であり、その幅は、一つの半導体チップ１０２の幅よりも大きい。また、カバーフィルム１１０は、溶融温度および硬化開始温度にも耐えられる程度の耐熱性を有し、また、接合材料１０６の剥離性が高い素材からなる。具体的には、カバーフィルム１１０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂で構成される。
【００２８】
フィルム配置機構１８は、未使用のカバーフィルム１１０を送出する送出部２１と、使用済みのカバーフィルム１１０を回収する回収部２２と、カバーフィルム１１０の経路途中に設けられた中継シャフト２６と、カバーフィルム１１０を水平方向に移動させるフィルム移動機構２８と、を有している。送出部２１は、未使用のカバーフィルム１１０を送出する部位で、少なくとも、未使用のカバーフィルム１１０が巻回された送出リール２３を有している。また、回収部２２は使用済みのカバーフィルム１１０を回収する部位で、少なくとも、使用済みのカバーフィルム１１０を巻き取る回収リール２４を有している。
【００２９】
送出リール２３から回収リール２４に向かうカバーフィルム１１０の経路途中には、中継シャフト２６が設けられている。中継シャフト２６は、図２に示すように、当該中継シャフト２６の軸方向が、当該中継シャフト２６に向かうカバーフィルム１１０の進行方向に対して４５度傾斜するように配置されている。カバーフィルム１１０は、この中継シャフト２６において折り返されることで、その進行方向が、略９０度屈曲する。したがって、中継シャフト２６の軸方向は、屈曲前後におけるカバーフィルム１１０の進行方向に対して４５度傾斜している。
【００３０】
なお、カバーフィルム１１０は、その送出に伴い、中継シャフト２６の表面を滑りながら進む。そのため、カバーフィルム１１０が中継シャフト２６の表面で円滑に滑るように、中継シャフト２６は、非回転の軸となっている。また、中継シャフト２６の表面は、適度な滑り性を有しており、例えば、中継シャフト２６の表面に、滑り性を向上させる表面処理、例えば、フッ素樹脂加工やセラミックコーティング加工等を施してもよい。
【００３１】
ここで、図１、図２の例では、こうした中継シャフト２６を、ステージ１２を挟んで送出リール２３の反対側に一つだけ設けている。そのため、カバーフィルム１１０は、送出リール２３から回収リール２４に向かう途中で、略９０度に１回だけ屈曲しており、全体としては、カバーフィルム１１０は、平面視で略Ｌ字状の経路を進む。また、この場合、回収リール２４の回転軸は、送出リール２３の回転軸に対して９０度傾いている。ただし、後に詳説するように、中継シャフト２６の個数は、一つに限らず複数でもよい。
【００３２】
また、図１、図２では、見やすくするために、送出部２１および回収部２２として、送出リール２３および回収リール２４のみを図示しているが、送出部２１および回収部２２には、実際には、カバーフィルム１１０を適切に送出・回収するために追加の駆動源やローラが設けられることが多い。図５は、送出部２１および回収部２２のより具体的な構成を示す斜視図である。図５に示す通り、また、既述した通り、カバーフィルム１１０は、送出リール２３から中継シャフト２６を経由して回収リール２４に巻き取られる。
【００３３】
このカバーフィルム１１０の送出・回収に伴い、送出リール２３および回収リール２４に巻回されたカバーフィルム１１０で構成されるフィルムロールの直径が変動する。フィルムロールの直径が変動すれば当然のことながら、リール一回転辺りのフィルム送出・回収量が変化する。こうした１回転辺りの送出・回収量の変動を吸収するために、送出リール２３および回収リール２４の少なくとも一方に、回転速度が制御できるモータを連結し、当該モータの回転速度を調整することで、カバーフィルム１１０の送出・回収量を調整するようにしてもよい。ただし、この場合、フィルムロールの直径を検知するセンサが必要であり、また、モータ制御が複雑となりやすい。
【００３４】
そこで、モータ制御を容易にするために、図５に示す通り、回収部２２に、さらに、カバーフィルム１１０を挟持する駆動ローラ３０および従動ローラ３３を設けてもよい。駆動ローラ３０および従動ローラ３３は、回収リール２４のすぐ上流側に設けられている。従動ローラ３３は、駆動ローラ３０と協働してカバーフィルム１１０を挟み込み、駆動ローラ３０の回転に伴い、従動して回転する。駆動ローラ３０は、駆動モータ３２に接続されており、一定速度で回転可能となっている。駆動ローラ３０が一定速度で回転することで、カバーフィルム１１０が一定速度で回収リール２４側に送られる。
【００３５】
この場合、回収リール２４には、回収モータ２９が連結されており、回収リール２４は、当該回収モータ２９の駆動に伴い回転し、駆動ローラ３０から送られたカバーフィルム１１０も巻き取る。このとき、カバーフィルム１１０の回収速度は、駆動ローラ３０で担保されているため、回収モータ２９について複雑な速度制御をする必要はない。また、この場合、送出リール２３は、カバーフィルム１１０の引き出しに伴い従動して回転する構成としてもよい。
【００３６】
また、送出部２１および回収部２２の少なくとも一方には、さらに、カバーフィルム１１０のテンションを一定に保つテンションローラ３６が設けられてもよい。図５の例では、回収部２２にテンションローラ３６が設けられている。テンションローラ３６は、カバーフィルム１１０の経路途中であって、駆動ローラ３０よりも上流側に設けられている。テンションローラ３６は、例えば、バネ３７等の付勢手段により、カバーフィルム１１０が緊張する方向に付勢されている。図５の例では、テンションローラ３６は、カバーフィルム１１０を上側から押さえるとともに、バネ３７により下側に付勢されている。かかるテンションローラ３６を設けることで、カバーフィルム１１０のテンションを容易に一定に保つことができる。
【００３７】
さらに、送出部２１および回収部２２の少なくとも一方に、カバーフィルム１１０の高さ位置（カバーフィルム１１０の面に対して垂直方向の位置）を調整する調整ローラ３４を設けてもよい。かかる調整ローラ３４を設けることで、送出リール２３および回収リール２４に形成されるフィルムロールの直径が変化しても、カバーフィルム１１０を同じ高さ位置に掛け渡すことができる。図５の例では、送出リール２３のすぐ下流側に第一調整ローラ３４ａを、また、テンションローラ３６のすぐ上流側に、第二調整ローラ３４ｂを設けている。
【００３８】
再び、図１、図２を参照してフィルム配置機構１８について説明する。図１、図２から明らかな通り、本例では、送出リール２３と中継シャフト２６がステージ１２の両側に配されている。そのため、カバーフィルム１１０は、ステージ１２ひいては当該ステージ１２に載置された基板１００を一方向（図示例ではＸ方向）に横断することになる。本圧着処理の開始前の段階では、基板１００の上には、複数の半導体チップ１０２が二次元アレイ状に仮圧着されている。そのため、カバーフィルム１１０は、一列分の半導体チップ１０２の上方を覆うことができる。
【００３９】
フィルム配置機構１８は、カバーフィルム１１０で覆われる列を順次変更できるように、さらに、送出部２１および中継シャフト２６をＹ方向に移動させるフィルム移動機構２７を備えている。フィルム移動機構２７は、送出部２１、中継シャフト２６、および回収部２２のうち、ステージ１２の両側に配される二つ（本例では送出部２１および中継シャフト２６）を水平方向に移動させることで、ステージ１２を横断するカバーフィルム１１０を水平方向に移動させる。このフィルム移動機構２７の具体的な構成は、特に限定されないが、例えば、送出部２１および中継シャフト２６に連結されたプレート５０を一方向に進退させる直動機構を含んでもよい。直動機構としては、種々の公知の機構を用いることができ、例えば、モータで回転する一対のプーリと、このプーリに掛け渡されたタイミングベルトと、を含んでもよい。また、直動機構は、モータで回転するスプラインシャフトと、当該スプラインシャフトと並行して伸びるガイドシャフトと、スプラインシャフトが螺合されるとともにガイドシャフトが挿通された移動ブロックと、を含んでもよい。さらに、別の形態として、直動機構は、リニアモータや油圧シリンダやエアシリンダ、電磁シリンダ等を有してもよい。
【００４０】
制御部２０は、上述した実装ヘッド１６やフィルム配置機構１８、ステージ１２の駆動を制御する。制御部２０は、例えば、各種演算を行うプロセッサ（例えばＣＰＵ）と、各種データおよびプログラムも記憶するメモリと、を備えている。制御部２０には、各種センサでの検知結果が入力されており、制御部２０は、この検知結果に応じて、各部の駆動制御を行う。より具体的には、制御部２０は、実装ヘッド１６の移動制御や、実装ヘッド１６およびステージ１２のヒータの温度制御、吸引機構の駆動制御などを行う。また、制御部２０は、カバーフィルム１１０を適切な位置に配置するべく、フィルム配置機構１８の駆動制御も行う。
【００４１】
次に、こうした実装装置１０による半導体チップ１０２の実装の流れについて、図６〜図８を参照して説明する。図６〜図８は、実装途中の様子を示す概略平面図であり、図５は、仮圧着処理の様子を、図７、図８は、本圧着処理の様子を示している。
【００４２】
既述した通り、基板１００の表面のうち、半導体チップ１０２の実装箇所には、予め、接合材料１０６が塗布されている。制御部２０は、実装ヘッド１６を駆動して、基板１００の各実装箇所に半導体チップ１０２を仮圧着させる。具体的には、実装ヘッド１６は、図示しないチップ供給源に移動し、その先端面で新たな半導体チップ１０２を吸引保持する。続いて、実装ヘッド１６は、対応する実装箇所の真上に移動する。その後、実装ヘッド１６は、図３に示すように基板１００に向かって下降し、吸引保持した半導体チップ１０２を、対応する実装箇所（ひいては接合材料１０６）の上に押し当てることで、半導体チップ１０２を仮圧着する。
【００４３】
一つの半導体チップ１０２が仮圧着できれば、実装ヘッド１６は、当該半導体チップ１０２の吸引を解除したうえで上昇する。その後、実装ヘッド１６は、同様の手順で、全ての半導体チップ１０２の仮圧着を順次行っていく。図６において、各半導体チップ１０２に付された数字は、仮圧着の順番を示している。図６から明らかな通り、図示例では、半導体チップ１０２は、左下隅から仮圧着される。そして、一列ごとに進行方向を反転しながらジグザグ状に、半導体チップ１０２の仮圧着が行われる。
【００４４】
ここで、この仮圧着処理の際、制御部２０は、フィルム移動機構２８を駆動して、カバーフィルム１１０を仮圧着の予定箇所から水平方向に離間した位置に退避させる。本例では、ステージ１２の両側に配された送出部２１および中継シャフト２６を実装ヘッド１６から水平方向に離間した位置に移動させることで、カバーフィルム１１０を退避させることができる。このように仮圧着処理の期間中、カバーフィルム１１０を、仮圧着の予定箇所から水平方向に離間させることで、実装ヘッド１６の吸引孔１７がカバーフィルム１１０で覆われないため、実装ヘッド１６で半導体チップ１０２を適切に吸引保持できる。
【００４５】
全ての半導体チップ１０２を仮圧着できれば、続いて、制御部２０は、実装ヘッド１６に本圧着処理を実行させる。具体的には、実装ヘッド１６は、仮圧着された半導体チップ１０２を、順次、基板１００に加圧および加熱して本圧着する。図７、図８において各半導体チップ１０２に付された数字は、本圧着の順番を示している。図示例では、本圧着も仮圧着と同様に、左下隅から開始され、その後、一列ごとに進行方向を反転しながらジグザグ状に進められる。
【００４６】
ここで、本圧着処理の際、制御部２０は、フィルム移動機構２８を駆動して、カバーフィルム１１０を実装ヘッド１６と本圧着の対象の半導体チップ１０２との間に介在させる。かかる位置にカバーフィルム１１０を介在させることで、本圧着の際、図４に示すように、這い上がってきた接合材料１０６の実装ヘッド１６への付着や、ヒュームガスの実装ヘッド１６への侵入を効果的に防止できる。
【００４７】
ここで、本圧着対象の半導体チップ１０２は、順次、変わっていく。したがって、カバーフィルム１１０の位置も、本圧着処理の進行状況に応じて、順次、変更しなければならない。ただし、本例では、カバーフィルム１１０は、一列分（３個）の半導体チップ１０２を覆うように掛け渡されている。したがって、フィルム移動機構２８は、カバーフィルム１１０の真下に位置する一列分（３個）の半導体チップ１０２への本圧着が終了するまでは、カバーフィルム１１０（送出部２１および中継シャフト２６）を移動させず、カバーフィルム１１０の真下に位置する半導体チップ１０２全ての本圧着が終了すればカバーフィルム１１０を隣接する次の列の真上に移動させる。
【００４８】
図７、図８の例によれば、図面上から２列目の半導体チップ１０２を本圧着する際、フィルム移動機構２８は、図７に示す通り、カバーフィルム１１０を当該二列目の実装箇所の真上に位置させる。また、二列目の半導体チップ１０２全ての本圧着処理が終了すれば、フィルム移動機構は、図８に示す通り、カバーフィルム１１０（送出部２１および中継シャフト２６）を図面上から一列目の実装箇所の真上に位置させる。
【００４９】
また、このフィルム移動機構２８によるカバーフィルム１１０の水平移動に連動して、カバーフィルム１１０の送出・回収も行う。具体的には、一列分の半導体チップ１０２の本圧着処理が終了すれば、回収部２２は、回収モータ２９や駆動モータ３２を駆動して、実装箇所一列に対応する距離だけカバーフィルム１１０を回収する。図７の例においては、カバーフィルム１１０上の位置Ｐ１が、基板１００の一端近傍に位置し、位置Ｐ２が、基板１００の他端近傍に位置している。回収部２２は、この位置Ｐ１から位置Ｐ２までの距離分だけ、カバーフィルム１１０を回収する。この回収に伴い、送出リール２３も回転するため、回収された距離と同じ距離分の未使用のカバーフィルム１１０が送出される。これにより、基板１００の真上に未使用のカバーフィルム１１０が配置される。
【００５０】
また、カバーフィルム１１０を、回収部２２から離れる方向に水平移動させた場合、送出部２１から回収部２２までのカバーフィルム１１０の経路距離が増加する。この増加した経路距離分だけ、余分にカバーフィルム１１０が引き出される必要がある。そこで、カバーフィルム１１０が回収部２２から離れる方向に水平移動する際には、当該移動距離と同じ距離分だけ、カバーフィルム１１０を送出リール２３または回収リール２４から引き出す。例えば、カバーフィルム１１０が回収部２２から離れる方向に水平移動する際には、駆動モータ３２を逆駆動して駆動ローラ３０を逆回転させることで、使用済みのカバーフィルム１１０を、回収リール２４から引き出してもよい。また、カバーフィルム１１０が回収部２２に近づく方向に水平移動する際には、その移動距離分だけカバーフィルム１１０が弛むことになるため、この場合には、当該移動距離分だけ、カバーフィルム１１０を余分に巻き取る。
【００５１】
ところで、これまでの説明で明らかな通り、本例では、カバーフィルム１１０の経路途中に、当該カバーフィルム１１０の進行方向を屈曲させる中継シャフト２６を設けている。本例では、説明を簡単にするために、中継シャフト２６の個数を一つとしているが、中継シャフト２６の個数や位置を適宜調整することで、カバーフィルム１１０の経路設計の自由度が向上する。そして、これにより、送出部２１および回収部２２のレイアウトの自由度が向上する。
【００５２】
すなわち、中継シャフト２６がない場合、カバーフィルム１１０は、送出リール２３から回収リール２４までほぼ一直線に進む必要があり、送出部２１および回収部２２の位置は、ステージ１２の両側に限定される。しかし、これまで説明した通り、送出部２１および回収部２２には、カバーフィルム１１０を適切に送出・回収するために、複数のローラやモータ、付勢手段等が設けられており、中継シャフト２６に比べて大型かつ複雑になりやすい。実装装置１０の種類によっては、このように大型になりやすい送出部２１および回収部２２を設置するスペースをステージ１２の両側に充分に確保できないこともある。
【００５３】
また、送出部２１および回収部２２は、中継シャフト２６に比べて構成が複雑であるため、より頻繁なメンテナンスが必要となる。こうしたメンテナンスには、送出リール２３および回収リール２４に取り付けられたフィルムロールの交換も含まれる。送出部２１および回収部２２の双方をステージ１２の両側に配置した場合、ユーザーから送出部２１および回収部２２へのアクセスがしづらくなり、メンテナンスが難しくなる場合もあった。一方、本例のように、カバーフィルム１１０の進行方向を屈曲させる中継シャフト２６を設ければ、送出部２１および回収部２２の位置を比較的自由に動かすことができ、レイアウトの自由度を大幅に向上できる。
【００５４】
また、これまでの説明から明らかな通り、本圧着処理の進行状況に応じて、カバーフィルム１１０を水平方向に移動させる必要がある。中継シャフト２６がなく、ステージ１２の両側に送出部２１および回収部２２が配置された構成とすると、カバーフィルム１１０を水平移動させるためには、送出部２１および回収部２２の双方を移動させなければならない。しかし、上述した通り、送出部２１および回収部２２は、大型で複雑であるため、双方をフィルム移動機構２８で水平移動させようとした場合、フィルム移動機構２８が大型化、複雑化しやすくなる。
【００５５】
一方、本例では、ステージ１２を挟んで送出部２１の反対側に中継シャフト２６を設けている。そして、この中継シャフト２６を送出部２１とともに水平移動させる一方で、回収部２２を位置固定としている。これにより、大型の回収部２２を移動させるための機構が不要となり、実装装置１０全体の小型化やコスト低減が可能となる。
【００５６】
次に、他の実装装置１０の構成について、図９を参照して説明する。図９は、他の実装装置１０の概略平面図である。実装装置１０は、カバー６０により覆われており、当該カバー６０の内部には、半導体チップ１０２を基板１００に実装する実装実行空間６２が形成されている。カバー６０の前面には、実装装置１０の内外に連通するとともに開閉自在のドア６６が取り付けられたアクセス開口６４が設けられている。オペレータは、このアクセス開口６４を介して実装実行空間６２内にアクセスする。
【００５７】
実装実行空間６２内には、幅方向に長尺なベース１４が設けられており、このベース１４の上には、基板１００を幅方向一端から他端に搬送する（図面Ｙ方向に搬送する）基板搬送レール３８が設けられている。実装装置１０の幅方向両側には、基板１００を実装装置１０に供給するローダー４０と、実装処理後の基板１００を実装装置１０から回収するアンローダー４２が設けられている。ローダー４０により実装装置１０に供給された基板１００は、基板搬送レール３８に沿って、アンローダー４２側へと搬送される。
【００５８】
基板１００の搬送経路の途中には、上流側から順に、プレステージ４４およびボンディングステージ４６が設けられている。プレステージ４４は、仮圧着処理に先立って、基板１００を温める。アクセス開口６４からみてプレステージ４４の奥側には、基板１００の所定箇所に接合材料１０６を塗布するディスペンサ６８が設けられている。ディスペンサ６８は、基板１００の上に接合材料１０６を二次元アレイ状に塗布する。
【００５９】
プレステージ４４よりも下流側位置には、ボンディングステージ４６が設けられている。ボンディングステージ４６は、図１、図２におけるステージ１２に対応する部材であり、基板１００が載置される。アクセス開口６４からみてボンディングステージ４６の奥側には、半導体チップ１０２を実装する実装ヘッド１６が設けられている。実装ヘッド１６は、一つの基板１００に複数の半導体チップ１０２を仮圧着した後、仮圧着された複数の半導体チップ１０２を本圧着する。図９における二点鎖線の矢印は、圧着処理における実装ヘッド１６の進行経路を示している。図９から明らかな通り、実装ヘッド１６は、基板搬送方向（Ｙ方向）に並ぶ複数の半導体チップ１０２を連続して圧着する動作と、基板搬送方向に直交する方向（Ｘ方向）にシフトする動作と、を繰り返し行い、圧着処理をジグザグ状に進める。
【００６０】
実装装置１０には、本圧着処理の際に、実装ヘッド１６と半導体チップ１０２との間にカバーフィルム１１０を介在させるフィルム配置機構１８も設けられている。このフィルム配置機構１８は、カバーフィルム１１０の経路途中に二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂが設けられており、カバーフィルム１１０が平面視で略コの字状に掛け渡されている点で、図１、図２に開示したフィルム配置機構１８と相違している。
【００６１】
より具体的に説明すると、図９に示す通り、本例では、ボンディングステージ４６のＹ方向両側に第一中継シャフト２６ａおよび第二中継シャフト２６ｂを設けている。なお、当然ながら、この二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂが、基板１００の搬送を阻害しないように配置されている。例えば、基板１００の搬送を阻害しないように、基板搬送レール３８を跨ぐブリッジ７０を設けておき、当該ブリッジ７０の上に中継シャフト２６ａ，２６ｂを設置してもよい。また、別の形態として、基板搬送レール３８の上空に、Ｘ方向に延びるレール（図示せず）を設けておき、当該レールから中継シャフト２６ａ，２６ｂを吊り下げ保持してもよい。いずれにしても、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂは、ボンディングステージ４６の両側に配置されており、第一中継シャフト２６ａから第二中継シャフト２６ｂに進むカバーフィルム１１０が、一列分の半導体チップ１０２を上側から覆えるようになっている。
【００６２】
第一中継シャフト２６ａのＸ方向手前側には、送出部２１が設けられている。送出部２１は、ベース１４に固定設置されており、その位置は不変となっている。また、送出リール２３の回転軸は、Ｙ方向と平行であり、カバーフィルム１１０は、Ｘ方向に送出される。この送出部２１の構成は、図１、図２、図５を参照して説明した送出部２１の構成とほぼ同じである。第一中継シャフト２６ａは、その軸方向が送出リール２３の回転軸に対して４５度傾くように配置されている。したがって、送出部２１から送出されたカバーフィルム１１０は、Ｘ方向を奥側に進んだ後、第一中継シャフト２６ａで折り返されることで、その進行方向が９０度屈曲する。
【００６３】
第二中継シャフト２６ｂは、第一中継シャフト２６ａに対して鏡像配置されており、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂは、平面視で略ハの字状を成すように配置されている。別の見方をすれば、第二中継シャフト２６ｂは、その軸方向が、屈曲直前のカバーフィルム１１０の進行方向に対して４５度傾くように配置されている。そのため、当該第二中継シャフト２６ｂで折り返されたカバーフィルム１１０は、その進行方向が、再度、９０度屈曲する。
【００６４】
第二中継シャフト２６ｂのＸ方向手前側には、回収部２２が設けられている。回収部２２も、ベース１４に固定設置されており、その位置は不変となっている。また、回収リール２４の回転軸は、Ｙ方向と平行であり、Ｘ方向に進むカバーフィルム１１０を巻き取ることができる。この回収部２２の構成も、図１、図２、図５を参照して説明した回収部２２の構成とほぼ同じである。
【００６５】
フィルム配置機構１８は、さらに、ボンディングステージ４６を横断するカバーフィルム１１０をＸ方向に移動させるフィルム移動機構２８を有している。本例では、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂをＸ方向に移動させれば、カバーフィルム１１０もＸ方向に移動する。そのため、フィルム移動機構２８は、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂをＸ方向に移動させる機構である。かかる機構は、例えば、中継シャフト２６ａ，２６ｂに連結されたプレートを、直動機構に取り付けることで構成できる。直動機構としては、種々の公知の機構を用いることができ、例えば、モータで回転する一対のプーリとこのプーリに掛け渡されたタイミングベルトとを含んでもよい。また、直動機構は、モータで回転するスプラインシャフトと当該スプラインシャフトと並行して伸びるガイドシャフトとスプラインシャフトが螺合されるとともにガイドシャフトが挿通された移動ブロックとを含んでもよい。さらに、別の形態として、直動機構は、リニアモータや油圧シリンダやエアシリンダ、電磁シリンダ等を有してもよい。いずれにしても、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂをＸ方向に移動させる移動機構を設けることで、ボンディングステージ４６を横断するカバーフィルム１１０のＸ方向位置を変化させることができる。
【００６６】
ここで、これまでの説明から明らかな通り、本例では、送出部２１および回収部２２は、位置固定であり、二つの中継シャフト２６ａ，２６ｂのみを水平移動させている。中継シャフト２６ａ，２６ｂは、送出部２１および回収部２２に比べて、小型で軽量であるため、かかる構成とすることで、フィルム移動機構２８を小型かつ簡易な構成にできる。特に、本例では、圧着処理が基板搬送方向（Ｙ方向）に進行する。この場合、カバーフィルム１１０が基板搬送方向（圧着処理の進行方向）にボンディングステージ４６を横断するように、カバーフィルム１１０を掛け渡す必要がある。そのため、中継シャフト２６がない場合、送出部２１および回収部２２をステージ１２の基板搬送方向両側に配置しなければならない。しかし、大型で複雑な送出部２１および回収部２２を、基板１００の搬送を阻害しないようにボンディングステージ４６の両側にＸ方向に移動可能に配置するためには、複雑な構成が必要となり、実装装置１０の大型化やコスト増加を招きやすかった。本例では、ボンディングステージ４６の両側に、小型で軽量な中継シャフト２６ａ，２６ｂを配置しているため、こうした問題を解決できる。
【００６７】
また、図９から明らかな通り、本例では、送出部２１および回収部２２を、アクセス開口６４からみてボンディングステージ４６よりも手前側に配置している。かかる構成とすることで、オペレータは、アクセス開口６４から、ボンディングステージ４６を越えることなく、送出部２１または回収部２２にアクセスできるため、送出部２１および回収部２２のメンテナンス作業を容易に行える。
【００６８】
なお、ここまで説明した構成は、いずれも、一例であり、少なくとも、カバーフィルム１１０の経路途中に当該カバーフィルム１１０の進行方向を屈曲させる中継シャフト２６を有するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。したがって、中継シャフト２６の個数や配置等は、適宜、変更されてもよい。また、送出部２１および回収部２２の設置位置や構成も適宜変更されてもよい。したがって、例えば、図１０に示すように、ボンディングステージ４６を挟んで基板搬送方向両側に第二中継シャフト２６ｂおよび回収部２２を設けるとともに、送出部２１と第二中継シャフト２６ｂとの間に、第一中継シャフト２６ａを設けてもよい。
【００６９】
また、これまでの説明では、中継シャフト２６は、屈曲前後のカバーフィルム１１０の進行方向に対して４５度傾いて配置しているが、中継シャフト２６の傾きは、適宜変更されてもよい。例えば、中継シャフト２６は、屈曲直前のカバーフィルム１１０の進行方向に対して３０度傾いて配置されてもよい。この場合、カバーフィルム１１０は、中継シャフト２６で掘り返されることで、その進行方向が１２０度屈曲する。すなわち、中継シャフト２６の傾き角度をθ度とした場合、カバーフィルム１１０は、中継シャフト２６で折り返されることで、その進行方向が（１８０−２×θ）度屈曲する。
【００７０】
また、送出部２１および回収部２２は、それぞれ、少なくとも送出リール２３および回収リール２４を有していれば、適宜変更されてもよい。したがって、送出部２１および回収部２２の構成は、図５に示したものに限定されない。さらに、実装装置１０は、実装ヘッド１６とステージ１２とフィルム配置機構１８とを有するのであれば、その他の構成も適宜変更されてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０  実装装置、１２  ステージ、１４  ベース、１６  実装ヘッド、１７  吸引孔、１８  フィルム配置機構、２０  制御部、２１  送出部、２２  回収部、２３  送出リール、２４  回収リール、２６  中継シャフト、２７  フィルム移動機構、２８  フィルム移動機構、２９  回収モータ、３０  駆動ローラ、３２  駆動モータ、３３  従動ローラ、３４  調整ローラ、３４ａ  第一調整ローラ、３４ｂ  第二調整ローラ、３６  テンションローラ、３８  基板搬送レール、４０  ローダー、４２  アンローダー、４４  プレステージ、４６  ボンディングステージ、５０  プレート、６０  カバー、６２  実装実行空間、６４  アクセス開口、６６  ドア、６８  ディスペンサ、７０  ブリッジ、１００  基板、１０２  半導体チップ、１０４  バンプ、１０６  接合材料、１０８  電極、１１０  カバーフィルム。
【図１】
2020213502.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
2020213502.tif 000012
【国際調査報告】
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2020213502.tif 000014
2020213502.tif 000015
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