ボンディング装置
【課題】従来、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができないという課題があった。
【解決手段】
第一回路部品１００が上面に載置され、互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージ２０と、第一回路部品１００に対し異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを順次位置あわせして載置する治具１０と、位置あわせする際に、ステージ２０上方から拡大して撮影する撮影部３０と、撮影部３０の撮影した画像を表示する表示部５０と、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟む方向に圧力を加える加圧部６０と、加圧部６０が圧力を加えている際加熱する加熱部７０とを具備するようにした。
【解決手段】
第一回路部品１００が上面に載置され、互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージ２０と、第一回路部品１００に対し異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを順次位置あわせして載置する治具１０と、位置あわせする際に、ステージ２０上方から拡大して撮影する撮影部３０と、撮影部３０の撮影した画像を表示する表示部５０と、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟む方向に圧力を加える加圧部６０と、加圧部６０が圧力を加えている際加熱する加熱部７０とを具備するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスや基板等の微小な回路部品のボンディングに用いられるボンディング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスを基板等に実装する装置として、ワイヤボンディング装置が知られていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２１２５７号公報（第１頁、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のワイヤボンディング装置は、動作が複雑であるとともに、構造が複雑であるため、価格が高価であった。また、設備も大型であった。このため、大学の研究室や中小企業等においては、導入が困難であるという課題があった。また、このようなワイヤボンディング装置は、通常は、生産ラインに導入されるため、研究段階や構想段階での試作に自由に利用することができず、このような実装が、手作業で行われたりしていた。この結果、ボンディングを容易に精度良く行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のボンディング装置は、上面に接続端子を有する第一回路部品と下面に接続端子を有する第二回路部品とを異方導電性フィルムを用いてボンディングするボンディング装置であって、前記第一回路部品が上面に載置され、当該上面に平行である互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージと、前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次位置あわせして、前記第一回路部品上に前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次載置するための治具と、前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを位置あわせする際に、前記ステージの上方から、前記第一回路部品と前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを拡大して撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影した画像を表示する表示部と、前記ステージ上に載置された前記第一回路部品と、当該第一回路部品上に前記異方導電性フィルムを挟んで載置された前記第二回路部品とに対して、前記異方導電性フィルムを挟む方向に圧力を加える加圧部と、前記加圧部が圧力を加えている際に、前記異方導電性フィルムを加熱する加熱部とを具備するボンディング装置である。
【０００５】
かかる構成により、大型の設備等が不要であり、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる。
【０００６】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記加圧部により加えられた圧力を計測する加圧計測部と、前記加圧計測部の計測した圧力が予め設定した値以上となった場合に、前記加圧部による加圧を停止する加圧制御部とを更に具備するボンディング装置である。
【０００７】
かかる構成により、加圧部により加圧する圧力を簡易な構成で正確に制御できる。
【０００８】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品と、前記異方導電性フィルムと、前記第二回路部品とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納され得るガイド画像情報格納部を更に具備し、前記表示部は、前記ガイド画像情報格納部に格納されているガイド画像情報が示すガイド画像を、前記撮影部が撮影した画像に合成して表示するボンディング装置である。
【０００９】
かかる構成により、位置あわせを、正確かつ容易に行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記ステージは、当該ステージ上面の、前記第一回路部品が載置される領域に隣接した領域の高さを可変とする高さ調節機構を備えているボンディング装置である。
【００１１】
かかる構成により、ボンディング前に、配置される高さの異なる回路部品同士を、高さを調節して重ね合わせて保持しておくことができ、回路部品同士の重ね合わせが難しい場合においても、容易にボンディングを行うことができる。
【００１２】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品上に順次載置された異方導電性フィルムと第二回路部品とを、前記加圧部により加圧する直前まで前記第一回路部品上に固定する固定治具を更に具備するボンディング装置である。
【００１３】
かかる構成により、位置あわせした第一回路部品と異方導電性フィルムと第二回路部品との配置が、ボンディング直前までずれないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記固定治具は、前記ステージの下方向および前記ステージの中心方向に付勢されるアームを具備し、前記加圧部が前記第二回路部品を加圧する直前に、前記アームを、前記ステージの上方向および前記ステージの外側に向かう方向に移動させる退避機構を更に具備するボンディング装置である。
【００１５】
かかる構成により、固定治具が、ボンディング時の邪魔にならないようにすることができる。
【００１６】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記撮影部と前記加圧部とが並列して配置されており、前記ステージは当該撮影部下の位置と加圧部下の位置との間を移動するボンディング装置である。
【００１７】
かかる構成により、撮影部下において位置あわせして重ね合わせた第一回路部品と異方導電性フィルムと第二回路部品とを、加圧部の下に移動させて、容易にボンディングすることができる。
【００１８】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記撮影部の前記ステージ側に配置されたリング照明を更に具備するボンディング装置である。
【００１９】
かかる構成により、位置あわせの際に、ステージ上を均等に明るくすることができ、位置あわせを用意とすることができる。
【００２０】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品と前記第二回路部品とは、接続される端子同士が対向するよう位置あわせされるボンディング装置である。
【００２１】
かかる構成により、第一回路部品と第二回路部品とが、電気的に接続することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるボンディング装置等によれば、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、ボンディング装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
【００２４】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるボンディング装置を示す正面図である。なお、図１において、固定治具８０や表示部５０等は、省略している。
【００２５】
図２は、本実施の形態におけるボンディング装置を示す側面図である。なお、本実施の形態において、ステージ２０上に配置されている第一の回路部品（以下、第一回路部品と称す）１００、下面に接続端子（以下、端子と称す）を有する第二の回路部品（以下、第二回路部品と称す）２００、および異方導電性フィルム３００の縮尺と、ボンディング装置の縮尺とは、説明の便宜上、実際とは異なるものであるとする。
【００２６】
図３は、本実施の形態におけるボンディング装置の構成を示す模式図である。
【００２７】
図４は、ステージ２０の上面の構成を説明するための平面図である。
【００２８】
図５は、ステージ２０の構成を説明するための、ステージ２０上部の側面図である。
【００２９】
本実施の形態にかかるボンディング装置は、上面に端子を有する第一回路部品１００と、下面に端子を有する第二回路部品２００とを、異方導電性フィルム３００を用いてボンディングする装置である。このボンディング装置は、特に、第一回路部品１００上に、第二回路部品２００を、所望の対応する端子同士が対向するように位置あわせして、対応する端子同士が電気的に接続されるよう、異方導電性フィルム３００を用いてボンディングする装置である。なお、ここでは、第一回路部品１００と第二回路部品２００との全体が重なるよう位置あわせしてボンディングしてもよいし、図５に示すように、第一回路部品１００と第二回路部品２００との一部が重なるよう位置あわせしてボンディングしてもよい。また、異方導電性フィルム３００は、第一回路部品１００と第二回路部品２００とが重なる部分に配置される。
【００３０】
回路部品とは、電子部品や基板、センサーユニット等の回路を有する部品である。電子部品は、例えば、ＬＳＩやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等である。この実施の形態において利用される電子部品の厚さは、例えば数十μｍから１００μｍ程度であるが、厚さは問わない。このボンディング装置は、特に５ｍｍ角以下の微細な電子部品をボンディングすることが可能なものである。基板は、例えば、配線等が設けられたフィルム基板等である。ただし、基板の材質等は問わない。センサユニットは、例えば、ＭＥＭＳ等に用いられる圧力センサや加速度センサのユニット等である。
【００３１】
この実施の形態では、第一回路部品１００が電子部品で、第二回路部品２００が基板である場合について説明する。ただし、第一回路部品１００が基板で、第二回路部品２００が電子部品であっても良い。また、第一回路部品１００および第二回路部品２００の両方が、基板であっても良いし、両方が電子部品であっても良い。
【００３２】
異方導電性フィルム３００は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の接着剤に導電性を持つ金属等の微細粒子を混ぜ合わせたものによって構成されたフィルムである。例えば、基板等の回路部品に、電子部品等の回路部品を実装する際に、基板と電子部品との間に異方導電性フィルムを挟み、加熱しながら基板と電子部品とを挟む方向に加圧することで、異方導電性フィルム３００の、基板の突起している端子と、電子部品の突起している端子とが当接される部分のみが加圧され、加圧された部分に分散している微細粒子同士が接触することで、基板の端子と電子部品の端子とを電気的に接続することができる。異方導電性フィルム３００の加圧されなかった部分は、粒子同士が分散しており、絶縁性が保たれており、電子部品の端子間、あるいはフィルム基板の端子間の絶縁は保持される。このため、第一回路部品と第二回路部品とを、所望の対応する一組以上の端子同士が対向するように、異方導電性フィルムを挟んで積層し、加熱しながら第一回路部品と第二回路部品を積層方向に加圧することで、一組以上の端子を、対応する端子間の導電性と、対応しない端子間の絶縁性とを両立しながら、同時に一括接続することが可能となる。半導体部品と基板との接続に用いられる異方導電性フィルム３００としては、通常、２０〜７０μｍ程度の厚さのものが利用される。ただし、厚さは問わない。
【００３３】
ボンディング装置は、治具１０、ステージ２０、撮影部３０、リング照明３５、ガイド画像情報格納部４０、表示部５０、加圧部６０、加圧計測部６１、加圧制御部６２、加熱部７０、固定治具８０を具備している。
【００３４】
ここでは、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等は、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０による加圧が可能な領域下の位置との間を、移動可能な第二のステージ９０上に載置され固定されている場合について説明する。具体的には、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０下の位置との間にレール９１が配置されており、第二のステージ９０が、このレール９１上に移動可能に設置されている。この第二のステージ９０の移動は、手動で行われても、電動で行われても良い。なお、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等が、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０による加圧が可能な領域下の位置との間を、相対的に移動可能であれば、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等を移動させる代わりに、撮影部３０や、加圧部６０等を移動させるようにしても良い。
【００３５】
治具１０は、第一回路部品１００に対して、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００と、を順次位置あわせし、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを順次載置する。すなわち、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで第二回路部品２００が載置される。治具１０は、第一回路部品１００に対する異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００の位置あわせの際に、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を、第一回路部品１００上で、例えば挟持したり、縦方向や横方向に押したりして、移動させる。具体的には、治具１０は、先端に第二回路部品２００と接触するマイクロツール１１を備えた二本のフレキシブルアームユニット１２を備えており、当該先端に取り付けられたマイクロツール１１、すなわち微細な軸状の工具で、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を挟持したり、押したりして、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を第一回路部品１００に対して相対的に、上下、前後、左右、言い換えればｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に、自在に移動させて、位置あわせを行う。この治具１０においては、フレキシブルアームユニット１２を、当該フレキシブルアームユニット１２の関節等に設けられたマイクロメータヘッダ等を回転させて、曲げる位置や向き等を変更することで、第二回路部品２００の位置を、上下、前後、左右の所望の位置に固定することができる。マイクロツール１１の先端形状は、第二回路部品２００の形状や材質等に応じて適宜選択するようにする。治具１０は、手動で位置を移動させられるものであってもよいし、図示しない制御部等により制御することで、電動で第二回路部品２００の位置を移動させられるものであっても良い。なお、治具１０は、第二回路部品２００を第一回路部品１００の上方において自由に移動可能に保持できるものであれば、上記以外の構成であってもよい。また、フレキシブルアームユニット１２の数は、位置あわせが可能であれば、１以上であればよく、数は問わない。ここで述べる位置あわせとは、具体的には、互いに接続させたい第一回路部品１００の所望の端子と、第二回路部品２００の所望の端子同士が対向するような位置関係となるように第一回路部品１００と第二回路部品２００とを配置すること、および第一回路部品１００と第二回路部品２００とが重なり合う部分に異方導電性フィルム３００を配置することである。
【００３６】
ステージ２０は、平面である上面を有しており、第一回路部品１００が、当該第一回路部品１００の接続端子を有する上面が上向きとなるように、当該ステージ２０の上面に載置される。ステージ２０は、第一回路部品１００の載置される位置を決めるために、上面に平行な互いに直交する第一方向と第二方向の二方向、いわゆるｘ軸方向およびｙ軸方向、に移動可能な構造を有している。具体的には、ステージ２０は、ｘ軸方向において位置を移動させるマイクロメータヘッド２１と、ｙ軸方向において位置を移動させるマイクロメータヘッド２２とを具備しており、マイクロメータヘッド２１およびマイクロメータヘッド２２を、手動、または電動で回転させることで、ｘ軸方向およびｙ軸方向にステージ２０を微動させることができる。これによりステージ２０上に載置された第一回路部品１００の位置をｘ軸方向およびｙ軸方向に微動させる。なお、ここでは、二方向に移動可能なステージ２０を用いるようにしたが、三方向、例えば、上記の二方向に加えて、ステージ２０の上面に垂直な方向に移動可能なステージ２０を用いるようにしてもよい。また、ステージ２０は、これらの移動方向の軸に対して、回転移動が可能なものであってもよい。
【００３７】
ステージ２０の第一回路部品１００が載置される上面には、第一回路部品１００が位置決めのための位置決め治具２３が設けられている。この実施の形態の位置決め治具２３は、ステージ２０の上面に設けられた、第一回路部品１００の一のコーナーに合わせた形状の突起状の部材である。位置決め治具２３は、一方向において、ステージ２０上面に設けられた溝２７に合わせて、ステージ２０上面をスライド可能に取り付けられているスライド部材２４を備えている。ただし、位置決め治具２３は、利用する第一回路部品１００が常に同じサイズのものである場合、ステージ２０に対して位置が動かないように完全に固定されていてもよい。また、位置決め治具２３は、直交する二方向において位置変更可能なものであっても良い。位置決め治具２３は、ここでは、第一回路部品１００の角部を当接可能な平面形状を有しているが、位置決め治具２３第一回路部品１００の異なる２方向の辺が当接可能な形状を有しているものであってもよい。この位置決め治具２３に、第一回路部品１００を当接させて配置することで、第一回路部品１００の位置決めができる。上述したステージ２０を第一方向と第二方向とに移動させるための構造、例えばマイクロメータヘッド２１等は、この位置決め治具２３が、後述する撮影部３０の撮影領域内の所定の位置に配置されるようステージ２０を移動させるために用いられる。位置決め治具２３の高さは、第一回路部品１００の厚さ未満の厚さであることが好ましい。
【００３８】
図４および図５に示すように、ステージ２０は、ステージ２０上面の、第一回路部品１００が載置される領域１００ａに隣接した領域２５の高さを可変とする高さ調節機構２６を備えている。この実施の形態においては、高さ調節機構２６は、スクリュージャッキと同様の構成を有している。なお、高さ調節機構２６は、領域２５の高さを可変とするものであれば、どのような構造のものであっても良い。高さ調節機構２６は、後述する加圧部６０が加圧を行う際に、異方導電性フィルム３００の厚さを所定の厚さに保つために用いられる。領域２５の高さは、第一回路部品１００の厚さと、異方導電性フィルム３００の厚さとを加えた高さ、もしくは、その高さから、異方導電性フィルム３００が接着時に、圧縮されたり、第一回路部品１００の接続端子等が異方導電性フィルム方向に沈み込む高さ等を、減算した高さであって、加圧により、第一回路部品１００の端子と第二回路部品２００の端子とが異方導電性フィルム３００により電気的に接続される高さとすることが好ましい。なお、高さ調節機構２６は、加圧部６０による加圧により高さが変動しない耐圧性を有する構造とすることが好ましい。
【００３９】
撮影部３０は、第一回路部品１００に対して、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを位置あわせする際に、ステージ２０の上方から、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを拡大して撮影する。また、本実施の形態においては、ステージ２０の位置を位置決めする際にも、ステージ２０表面を拡大して撮影する。撮影部３０は、具体的には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備えたカメラである。撮影部３０の撮影倍率は、第一回路部品１００と第二回路部品２００との大きさにもよるが、１００〜１０００倍程度、好ましくは約２００から４００倍であることが好ましい。撮影部３０は動画像を撮影することが好ましいが、所定の時間間隔で撮影された複数の静止画像であってもよい。撮影部３０が撮影した画像の情報は、表示部５０に送信される。
【００４０】
リング照明３５は、撮影部３０のステージ２０側に配置されており、撮影部３０が撮影する際に、撮影部３０の照明として用いられる。リング照明３５は、ここでは、高輝度のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源を有するリング照明が用いられているが、光源の種類は問わない。
【００４１】
ガイド画像情報格納部４０には、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納される。ガイド画像情報は、具体的には、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを、位置あわせして重ね合わせて配置した場合の、それぞれの位置を、それぞれの輪郭や、コーナーの位置等により示す画像情報である。ガイド画像情報は、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とのそれぞれについてのガイド画像情報を、個別に格納していても良いし、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００と位置を全て表した一のガイド画像情報を格納していても良い。ガイド画像情報格納部４０に格納されているガイド画像情報は、例えば、図示しない受付部等が受け付けて蓄積したものであっても良いし、工場出荷時等に予め格納されているものであってもよい。ガイド画像情報格納部４０としては、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００４２】
表示部５０は、撮影部３０が撮影した画像を表示する。具体的には、表示部５０は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の表示デバイスを備えており、この表示デバイスに、画像をリアルタイムで表示する。本実施の形態においては、特に、表示部５０は、ガイド画像情報格納部４０に格納されているガイド画像情報を読み出し、読み出したガイド画像情報が示すガイド画像を、撮影部が撮影した画像に合成して表示する。表示する際の合成手法は問わない。なお、本実施の形態においては、表示部５０が表示デバイスを備えている場合について説明したが、表示部５０が表示デバイスを備えておらず、外部の表示デバイスを備えた装置に、撮影部３０が撮影した画像の情報を送信して画像を表示させるようにしても良い。表示部５０は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは表示デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。
【００４３】
加圧部６０は、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟む方向に圧力を加える。具体的には、加圧部６０は、鉛直方向に伸びる軸６０１を具備しており、軸６０１を第二回路部品２００の上方から、下方に移動させることにより第二回路部品２００の上面を押圧して、第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００と第一回路部品１００とを、ステージ２０に押し当てるように、圧力を加える。加える圧力は、例えば１ｃｍ２当たり１００ｇ〜２０ｋｇである。この圧力は、利用する異方導電性フィルム３００の仕様により設定される。なお、加圧部６０の軸６０１と、第二回路部品２００との間には、後述する加熱部７０等の他の部材が配置されていてもよい。加圧部６０は、具体的には、ステージ２０の鉛直方向に移動可能な軸６０１を有しており、パルスモータ６０２のシャフトにピニオン２２１を設け、回転動作を軸６０１に設けたラック２２２により、軸６０１の鉛直方向の直線動作に変更することにより、軸の下端を押し下げて、直接または間接的に、第二回路部品２００の上面を押圧することで、加圧を行うようにしている。ただし、加圧部６０の機構は鉛直方向に加圧が可能な構成であればどのような構成であっても良い。なお、加圧部６０は、例えばステージ２０を上方に押し上げる等により、第一回路部品１００の下面側から加圧しても良いし、第一回路部品１００の下面と、第二回路部品２００の上面との両側から加圧してもよい。加圧部６０の加圧や減圧等の動作の制御は、後述する加圧制御部６２等の制御部により行われる。
【００４４】
加圧計測部６１は、加圧部６０により、第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、鉛直方向に加えられた圧力を計測する。なお、実質的に同じであることから、圧力を計測する代わりに、ここでは、荷重、すなわち重量を計測する。具体的には、加圧計測部６１は、ステージ２０の下部に設けられており、加圧部６０により加圧が行われる前、好ましくは直前、の荷重に対する、加圧部６０により加圧が行われている際の荷重の差を、計測して、この計測値を、加圧部６０により加えられた荷重の値として出力する。具体的には、加圧計測部６１は、第一回路部品１００と異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが積層されて配置されたステージ２０の、加圧部６０による加圧前の重量の測定値を「０」点に合わせ、加圧部６０により加圧が行われている際の重量の測定値を、随時、加圧制御部６２に送信する。ここでは、例えば、測定範囲が、５ｇ〜２００ｋｇ／ｃｍ２の加圧計測部６１が用いられる。加圧計測部６１は、ここでは、厚さが約１０ｍｍであるロードセル型の荷重計測器を用いているが、重量が計測できるものであれば、電磁式等の他の荷重計測器を用いても良い。また、加圧計測部６１は、加圧部６０により加えられている圧力が計測可能なものであれば、どのような構造のものを用いても良い。
【００４５】
加圧制御部６２は、加圧部６０の加圧動作の制御を行う。ここでは特に、加圧計測部６１の計測結果に応じて、加圧部６０の加圧動作の制御を行う。具体例としては、加圧計測部６１の計測結果が予め設定された値以上となった場合に、加圧部６０が加える圧力の増加を停止する信号を、加圧部６０に出力する。加圧部６０は、この圧力の増加を停止する信号を受信した場合に、軸６０１の移動を停止する。また、圧力の増加を停止した後、予め設定された時間が経過した時点で、加圧を終了させるための、加圧部６０が加える圧力を減圧させる指示を出力する。加圧部６０は、この圧力を減圧する信号を受信した場合に、軸６０１を上方に移動させて加圧を終了する。これにより、加圧部６０が加える圧力が所定の圧力となった場合に、加圧する圧力を所定時間一定に保った後、加圧を終了することができる。なお、加圧制御部６２が、一定に保つ圧力の値や、圧力を保つ時間等を示す情報は、予め図示しないメモリ等に蓄積しておき、加圧制御部６２が、加圧動作時に適宜読み出すようにする。加圧制御部６２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。加圧制御部６２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４６】
加熱部７０は、加圧部６０が圧力を加えている際に、異方導電性フィルム３００を加熱する。加熱部７０は、異方導電性フィルム３００を、第一回路部品１００や第二回路部品２００等を介して間接的に加熱しても良いし、直接加熱しても良い。本実施の形態の加熱部７０は、例えば、アルミ製のカートリッジヒータ等の、電熱線等を内部に有する加熱ブロックである。加熱部７０は例えば図示しない加熱制御部から供給される電流に応じて発熱する。ただし、加熱部７０は、加熱が可能なものであればどのような構造を有していても良い。ここで用いられる加熱部７０の加熱温度は、異方導電性フィルム３００を溶かすことができる温度であれば良い。一般的な異方導電性フィルムは、１００℃から２５０℃で溶融する樹脂を含むものが多いことから、加熱部７０は、１００℃から２５０℃に加熱可能なものであることが好ましい。例えば、加熱部７０の温度は、例えば加熱部７０の内部や外部等に設けられた温度センサー等の温度の測定結果等に基づいて、図示しない加熱制御部によりフィードバック制御される。なお、加熱部７０の温度制御等については公知技術であるので、ここでは説明を省略する。また、加熱部７０は、加圧部６０の軸６０１の下方に設けられている。加熱部７０の下面には、加熱による第二回路部品２００への悪影響を押さえるために、テフロン（登録商標）シート７１が貼り付けられており、加圧部６０が加圧を行う際には、加圧部６０の軸６０１が下方に移動して、加熱部７０の下面が、テフロン（登録商標）シート７１を介して第二回路部品２００に当接される。これにより、加圧部６０の圧力が、加熱部７０を介して、第二回路部品２００の上面に加えられる。なお、ここで述べる「圧力を加えている際」とは、圧力を加えている期間のうちの全ての期間であっても良いし、一部の期間であっても良い。なお、加熱部７０を、ステージ２０の上面側に設けるようにしても良い。
【００４７】
固定治具８０は、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを、加圧部６０により加圧する直前まで第一回路部品１００上に固定する。具体的には、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、固定治具８０は第一の端部８１ａと第二の端部８１ｂとを有し、第一の端部８１ａと第二の端部８１ｂとの間で回動可能に支持されているアーム８１を具備しており、アーム８１の第一の端部８１ｂが、ステージ２０の下方向およびステージの中心方向に、それぞれバネ等により付勢されている。この第二回路部品２００の上面にこのアーム８１の第一の端部８１ａを配置して、第二回路部品２００の上面を押さえることにより、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定することができる。固定治具８０は、通常、撮影部３０により撮影されている状態であって、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが順次載置された時点において、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００との固定を行う。また、このアーム８１を第二回路部品２００上以外の位置に移動させることで、固定を解除することができる。ここでは、ボンディング装置は、加圧部６０が第二回路部品２００を加圧する直前、すなわち、ここでは加熱部７０がテフロン（登録商標）シート７１を介して第二回路部品２００の上面に接する直前に、アーム８１を、ステージ２０の上方向およびステージ２０の外側に向かう方向に移動させる退避機構を備えている。なお、ここで述べる直前とは、位置ずれを防ぐためには、１秒以内であることが好ましい。
【００４８】
以下、固定治具８０の構造を、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、アーム８１の第二の端部８１ｂには、第一の接触子８２に取り付けられた従節端８３が接続されている。バネ８４が、第一の接触子８２を斜め上方に引っ張っていることにより、アーム８１の第一の端部８１ａが下方向に付勢されている。また、固定治具８０全体が、バネ８５により、ステージ２０の中心方向に押圧されている結果、アーム８１の第一の端部８１ａが、ステージ２０の中心方向に付勢されている。
【００４９】
ここで、図６（ｂ）のように、加圧部６０による第二回路部品２００への加圧が開始される直前に、加圧部６０の軸６０１が下降すると、第一接触子８２と、固定治具８０に取り付けられた第二接触子８６とが、軸６０１の下降とともに下降する加圧部６０に取り付けられた直進カム８７に当接し、第一の接触子８２は、加圧部６０とともにさらに下降する直進カム８７により、バネ８４を押し縮める方向である下方向に押し戻される。これにより、アーム８１の第二の端部８１ｂが下方向に移動して、第一の端部８１ａが上方に移動し、第二回路部品２００の上面から、アーム８１が離れる。
【００５０】
さらに、加圧部６０の軸６０１が下降すると、第二接触子８６は、直進カム８７によりバネ８４を押し縮める方向であるステージ２０の外側方向に押し戻され、これにより固定治具８０全体がステージ２０の外側方向に移動する。これにより、これにより、アーム８１の第二の端部８１ｂが、ステージ２０の中央から離れる方向に移動して、第二回路部品２００上の領域外に移動する。これにより、図６（ｃ）のように、固定治具８０による第二回路部品２００の固定が解除される。このように、直進カム８７、第一接触子８２、および第二接触子８６が上述した退避機構を構成している。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、フィルム３００と第二回路部品２００とが順次載置された時点において、第一回路部品１００上に順次２載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００との固定を行うようにしているが、第一回路部品１００がステージ２０上に位置決めして載置された時点で、第一回路部品１００を固定するために用いたり、異方導電性フィルム３００を位置決めして載置した時点で、異方導電性フィルム３００を固定するために用いたりしてもよい。また、ここでは、固定治具８０が一つだけ設けられている場合について説明しているが、複数の固定治具８０を設けるようにし、第一回路部品１００、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を、それぞれが重ね合わせられる位置以外の位置で押さえることで、各固定治具８０で固定するようにしても良い。
【００５２】
次に、ボンディング装置を用いたボンディング処理の具体例について説明する。ここでは、第一回路部品１００がＬＳＩ、第二回路部品２００がフィルム基板である場合を例に挙げて説明する。
【００５３】
まず、図２に示すように、第二のステージ９０を撮影部３０の下方に配置する。そして、第一回路部品１００をステージ２０に載置する処理を開始することを示す情報を、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により与えると、撮影部３０が撮影した画像を表示部５０に表示する。このとき、高さ調節機構２６により、ステージ２０上面の第一回路部品１００に隣接する領域の高さを、第一回路部品１００厚さと、異方導電性フィルム３００の厚さとを加算した高さ分だけ、他の部分よりも高い高さとなるように予め調節しておく。
【００５４】
ここで、ガイド画像情報格納部４０には、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すようなガイド画像情報が、予め用意され、格納されているものとする。図８（ａ）は、表示部５０の表示領域５１に対する第一回路部品１００が配置される位置を枠４１で示す画像、図８（ｂ）は、表示部５０の表示領域５１に対する異方導電性フィルム３００が配置される位置を枠４２で示す画像、図８（ｃ）は、表示部５０の表示領域５１に対する第二回路部品２００が配置される位置を枠４３で示す画像である。表示部５０に表示されるこれらの画像の枠４１〜４３に沿って、第一回路部品１００、異方導電性フィルム３００、第二回路部品２００を、順次載置することで、撮影部３０の撮影領域を変更しない限り、すなわちステージ２０や撮影部３０の位置等を変更しない限り、第一回路部品１００の所望の接続端子と、第二回路部品２００の所望の接続端子とが、異方導電性フィルム３００を介して対向するように、第一回路部品１００や第二回路部品２００の端子の位置等から、予め設定されているものとする。
【００５５】
表示部５０は、第一回路部品１００をステージ２０に載置する処理を開始することを示す情報に対応して、図８（ａ）に示すような、表示部５０の表示領域に対する第一回路部品１００が配置される位置を枠４１で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、図９（ａ）に示すように、枠４１内が、第一回路部品１００が配置されるべき位置に位置するように、ユーザが、ステージ２０のマイクロメータヘッドを操作する。具体的には、枠４１の左上のコーナーが、位置決め治具２３のコーナーと一致するように、ステージ２０を移動させる。そして、図７に示すように、表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４１内に第一回路部品１００が位置するように、第一回路部品１００を移動させ、第一回路部品１００の端子１０１が表面側に位置するよう配置する。操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、第一回路部品１００の載置が終了したことを示す情報を与える。
【００５６】
この情報をトリガーとして、表示部５０は、図８（ｂ）に示すような異方導電性フィルム３００を配置すべき位置を枠４２で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。図９（ｂ）は、異方導電性フィルム３００を第一回路部品１００上に載置する処理を行っている際の、表示部５０の表示例である。表示部５０が表示する画像内に表示される枠４２は、異方導電性フィルム３００が配置されるべき位置である。
【００５７】
表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４２内に異方導電性フィルム３００が位置するように、異方導電性フィルム３００を移動させ、配置する。そして、操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、異方導電性フィルム３００の載置が終了したことを示す情報を与える。
【００５８】
この情報をトリガーとして、表示部５０は、図８（ｃ）に示すような第二回路部品２００を配置すべき位置を枠４３で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。図９（ｃ）は、異方導電性フィルム３００を第一回路部品１００上に載置する処理を行っている際の、表示部５０の表示例である。表示部５０が表示する画像内に表示される枠４３は、第二回路部品２００が配置されるべき位置である。
【００５９】
表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４３内に第二回路部品２００が位置するように、第二回路部品２００を移動させ、配置する。これにより、図５に示したように、第一回路部品１００上に、異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが位置決めして配置されたこととなる。
【００６０】
さらに表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、固定治具８０を操作して、第二回路部品２００上面の第一回路部品１００と異方導電性フィルム３００とが重なり合っている領域上に、固定治具８０のアーム８１の第一の端部８１ａを配置して、第一回路部品１００上に、異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定する。そして、操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、第二回路部品２００の載置が終了したことを示す情報を与えると、表示部５０が表示を終了する。
【００６１】
つぎに、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定した状態で、第二のステージ９０を移動させて、図１０に示すように、ステージ２０を、撮影部３０の撮影領域下から、加圧部６０の下方に移動させる。なお、図１１に示すように、撮影部３０をスタンド等に、上方に跳ね上げ可能に取り付けておき、第二ステージ９０を移動させる際に、撮影部３０が邪魔にならないように、上方に跳ね上げておくようにしてもよい。
【００６２】
ここで、加熱部７０を、異方導電性フィルム３００を溶融させる温度に予熱しておく。ここでは例として、異方導電性フィルム３００を構成する樹脂が２００℃で溶融する樹脂を含むものであったとすると、加熱部７０を約２００℃に予熱しておく。
【００６３】
そして、図１２に示すように、加圧制御部６２の制御により、加圧部６０を下向きに移動させて、加熱部７０を、第二回路部品２００の上面に押し当てることにより、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟み込む方向に圧力を加える。
【００６４】
ここで、固定治具８０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示したような構造を有しているため、加圧部６０が、第二回路部品２００の上面に押し当てられる直前に、第二回路部品２００の上面から外れる。これにより、固定治具８０が、加圧部６０により行う加圧の邪魔にならない。
【００６５】
加圧部６０の加える圧力は、加圧計測部６１の計測結果を用いて、加圧制御部６２によって制御される。例えば、加圧計測部６１の計測した荷重が、所定の荷重、もしくは荷重以上、となった場合に、加圧制御部６２が加圧部６０による加圧を停止する。すなわち、加圧部６０による下方向への移動を停止させる。そして、異方導電性フィルム３００による接着に必要な時間だけ、加圧した状態を保つ。ここでは、例えば、５秒だけ、加圧した状態を保つ。この加熱および加圧により、異方導電性フィルム３００を構成する樹脂３０１が溶融して押圧されることにより、第一回路部品１００の端子（電極）１０１と、第二回路部品２００の端子２０１との間の導電性を持つ微細粒子３０２同士が接触した状態となり、接触した微細粒子３０２が、第一回路部品１００の端子１０１と、第二回路部品２００の端子２０１とに当接される。これにより、第一回路部品１００の端子１０１と、第二回路部品２００の端子２０１とが、微細粒子３０２を介して電気的に接続される。なお、端子間以外の部分においては、微細粒子３０２同士が接触しないため、樹脂３０１により絶縁性が保たれる。そして、加圧部６０を上向きに移動させて、加圧および加熱を終了する。これにより、第一回路部品１００と第二回路部品２００とが異方導電性フィルム３００によりボンディングされる。
【００６６】
なお、ここで述べた、加熱の処理等の条件は、一例であり、適宜変更可能であることは今でもない。
【００６７】
以上、本実施の形態によれば、撮影部３０等を有する、第一回路部品１００と第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００との位置あわせを行う手段と、加圧部６０および加熱部７０等を有する、第一回路部品１００と第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００とを、加熱しながら加圧する手段とを備えるようにしたことにより、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる。
【００６８】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかるボンディング装置等は、回路部品同士のボンディング装置として適しており、特に、異方導電性フィルムを用いたボンディングに用いられるボンディング装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態におけるボンディング装置の正面図
【図２】同ボンディング装置の側面図
【図３】同ボンディング装置の模式図
【図４】同ボンディング装置のステージ表面の平面図
【図５】同ボンディング装置のステージの側面図
【図６】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図７】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図８】同ボンディング装置に格納されている画像情報を示す図
【図９】同ボンディング装置の表示例を示す図
【図１０】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図１１】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図１２】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【符号の説明】
【００７１】
１０ 治具
１１ マイクロツール
１２ フレキシブルアームユニット
２０ ステージ
２１、２２ マイクロメータヘッド
２３ 位置決め治具
２６ 調節機構
３０ 撮影部
３５ リング照明
４０ ガイド画像情報格納部
５０ 表示部
６０ 加圧部
６１ 加圧計測部
６２ 加圧制御部
７０ 加熱部
７１ テフロン（登録商標）シート
８０ 固定治具
８１ アーム
８１ａ 第一の端部
８１ｂ 第二の端部
８２ 第一接触子
８３ 従節端
８４、８５ バネ
８６ 第二接触子
８７ 直進カム
９０ 第二ステージ
９１ レール
１００ 第一回路部品
１０１、２０１ 端子
２００ 第二回路部品
３００ 異方導電性フィルム
３０１ 樹脂
３０２ 微細粒子
６０１ 軸
６０２ パルスモータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスや基板等の微小な回路部品のボンディングに用いられるボンディング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスを基板等に実装する装置として、ワイヤボンディング装置が知られていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２２１２５７号公報（第１頁、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のワイヤボンディング装置は、動作が複雑であるとともに、構造が複雑であるため、価格が高価であった。また、設備も大型であった。このため、大学の研究室や中小企業等においては、導入が困難であるという課題があった。また、このようなワイヤボンディング装置は、通常は、生産ラインに導入されるため、研究段階や構想段階での試作に自由に利用することができず、このような実装が、手作業で行われたりしていた。この結果、ボンディングを容易に精度良く行うことが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のボンディング装置は、上面に接続端子を有する第一回路部品と下面に接続端子を有する第二回路部品とを異方導電性フィルムを用いてボンディングするボンディング装置であって、前記第一回路部品が上面に載置され、当該上面に平行である互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージと、前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次位置あわせして、前記第一回路部品上に前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次載置するための治具と、前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを位置あわせする際に、前記ステージの上方から、前記第一回路部品と前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを拡大して撮影する撮影部と、前記撮影部の撮影した画像を表示する表示部と、前記ステージ上に載置された前記第一回路部品と、当該第一回路部品上に前記異方導電性フィルムを挟んで載置された前記第二回路部品とに対して、前記異方導電性フィルムを挟む方向に圧力を加える加圧部と、前記加圧部が圧力を加えている際に、前記異方導電性フィルムを加熱する加熱部とを具備するボンディング装置である。
【０００５】
かかる構成により、大型の設備等が不要であり、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる。
【０００６】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記加圧部により加えられた圧力を計測する加圧計測部と、前記加圧計測部の計測した圧力が予め設定した値以上となった場合に、前記加圧部による加圧を停止する加圧制御部とを更に具備するボンディング装置である。
【０００７】
かかる構成により、加圧部により加圧する圧力を簡易な構成で正確に制御できる。
【０００８】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品と、前記異方導電性フィルムと、前記第二回路部品とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納され得るガイド画像情報格納部を更に具備し、前記表示部は、前記ガイド画像情報格納部に格納されているガイド画像情報が示すガイド画像を、前記撮影部が撮影した画像に合成して表示するボンディング装置である。
【０００９】
かかる構成により、位置あわせを、正確かつ容易に行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記ステージは、当該ステージ上面の、前記第一回路部品が載置される領域に隣接した領域の高さを可変とする高さ調節機構を備えているボンディング装置である。
【００１１】
かかる構成により、ボンディング前に、配置される高さの異なる回路部品同士を、高さを調節して重ね合わせて保持しておくことができ、回路部品同士の重ね合わせが難しい場合においても、容易にボンディングを行うことができる。
【００１２】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品上に順次載置された異方導電性フィルムと第二回路部品とを、前記加圧部により加圧する直前まで前記第一回路部品上に固定する固定治具を更に具備するボンディング装置である。
【００１３】
かかる構成により、位置あわせした第一回路部品と異方導電性フィルムと第二回路部品との配置が、ボンディング直前までずれないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記固定治具は、前記ステージの下方向および前記ステージの中心方向に付勢されるアームを具備し、前記加圧部が前記第二回路部品を加圧する直前に、前記アームを、前記ステージの上方向および前記ステージの外側に向かう方向に移動させる退避機構を更に具備するボンディング装置である。
【００１５】
かかる構成により、固定治具が、ボンディング時の邪魔にならないようにすることができる。
【００１６】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記撮影部と前記加圧部とが並列して配置されており、前記ステージは当該撮影部下の位置と加圧部下の位置との間を移動するボンディング装置である。
【００１７】
かかる構成により、撮影部下において位置あわせして重ね合わせた第一回路部品と異方導電性フィルムと第二回路部品とを、加圧部の下に移動させて、容易にボンディングすることができる。
【００１８】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記撮影部の前記ステージ側に配置されたリング照明を更に具備するボンディング装置である。
【００１９】
かかる構成により、位置あわせの際に、ステージ上を均等に明るくすることができ、位置あわせを用意とすることができる。
【００２０】
また、本発明のボンディング装置は、前記ボンディング装置において、前記第一回路部品と前記第二回路部品とは、接続される端子同士が対向するよう位置あわせされるボンディング装置である。
【００２１】
かかる構成により、第一回路部品と第二回路部品とが、電気的に接続することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるボンディング装置等によれば、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、ボンディング装置等の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
【００２４】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態におけるボンディング装置を示す正面図である。なお、図１において、固定治具８０や表示部５０等は、省略している。
【００２５】
図２は、本実施の形態におけるボンディング装置を示す側面図である。なお、本実施の形態において、ステージ２０上に配置されている第一の回路部品（以下、第一回路部品と称す）１００、下面に接続端子（以下、端子と称す）を有する第二の回路部品（以下、第二回路部品と称す）２００、および異方導電性フィルム３００の縮尺と、ボンディング装置の縮尺とは、説明の便宜上、実際とは異なるものであるとする。
【００２６】
図３は、本実施の形態におけるボンディング装置の構成を示す模式図である。
【００２７】
図４は、ステージ２０の上面の構成を説明するための平面図である。
【００２８】
図５は、ステージ２０の構成を説明するための、ステージ２０上部の側面図である。
【００２９】
本実施の形態にかかるボンディング装置は、上面に端子を有する第一回路部品１００と、下面に端子を有する第二回路部品２００とを、異方導電性フィルム３００を用いてボンディングする装置である。このボンディング装置は、特に、第一回路部品１００上に、第二回路部品２００を、所望の対応する端子同士が対向するように位置あわせして、対応する端子同士が電気的に接続されるよう、異方導電性フィルム３００を用いてボンディングする装置である。なお、ここでは、第一回路部品１００と第二回路部品２００との全体が重なるよう位置あわせしてボンディングしてもよいし、図５に示すように、第一回路部品１００と第二回路部品２００との一部が重なるよう位置あわせしてボンディングしてもよい。また、異方導電性フィルム３００は、第一回路部品１００と第二回路部品２００とが重なる部分に配置される。
【００３０】
回路部品とは、電子部品や基板、センサーユニット等の回路を有する部品である。電子部品は、例えば、ＬＳＩやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）等である。この実施の形態において利用される電子部品の厚さは、例えば数十μｍから１００μｍ程度であるが、厚さは問わない。このボンディング装置は、特に５ｍｍ角以下の微細な電子部品をボンディングすることが可能なものである。基板は、例えば、配線等が設けられたフィルム基板等である。ただし、基板の材質等は問わない。センサユニットは、例えば、ＭＥＭＳ等に用いられる圧力センサや加速度センサのユニット等である。
【００３１】
この実施の形態では、第一回路部品１００が電子部品で、第二回路部品２００が基板である場合について説明する。ただし、第一回路部品１００が基板で、第二回路部品２００が電子部品であっても良い。また、第一回路部品１００および第二回路部品２００の両方が、基板であっても良いし、両方が電子部品であっても良い。
【００３２】
異方導電性フィルム３００は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の接着剤に導電性を持つ金属等の微細粒子を混ぜ合わせたものによって構成されたフィルムである。例えば、基板等の回路部品に、電子部品等の回路部品を実装する際に、基板と電子部品との間に異方導電性フィルムを挟み、加熱しながら基板と電子部品とを挟む方向に加圧することで、異方導電性フィルム３００の、基板の突起している端子と、電子部品の突起している端子とが当接される部分のみが加圧され、加圧された部分に分散している微細粒子同士が接触することで、基板の端子と電子部品の端子とを電気的に接続することができる。異方導電性フィルム３００の加圧されなかった部分は、粒子同士が分散しており、絶縁性が保たれており、電子部品の端子間、あるいはフィルム基板の端子間の絶縁は保持される。このため、第一回路部品と第二回路部品とを、所望の対応する一組以上の端子同士が対向するように、異方導電性フィルムを挟んで積層し、加熱しながら第一回路部品と第二回路部品を積層方向に加圧することで、一組以上の端子を、対応する端子間の導電性と、対応しない端子間の絶縁性とを両立しながら、同時に一括接続することが可能となる。半導体部品と基板との接続に用いられる異方導電性フィルム３００としては、通常、２０〜７０μｍ程度の厚さのものが利用される。ただし、厚さは問わない。
【００３３】
ボンディング装置は、治具１０、ステージ２０、撮影部３０、リング照明３５、ガイド画像情報格納部４０、表示部５０、加圧部６０、加圧計測部６１、加圧制御部６２、加熱部７０、固定治具８０を具備している。
【００３４】
ここでは、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等は、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０による加圧が可能な領域下の位置との間を、移動可能な第二のステージ９０上に載置され固定されている場合について説明する。具体的には、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０下の位置との間にレール９１が配置されており、第二のステージ９０が、このレール９１上に移動可能に設置されている。この第二のステージ９０の移動は、手動で行われても、電動で行われても良い。なお、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等が、撮影部３０の撮影領域下の位置と、加圧部６０による加圧が可能な領域下の位置との間を、相対的に移動可能であれば、ステージ２０、加圧計測部６１、固定治具８０等を移動させる代わりに、撮影部３０や、加圧部６０等を移動させるようにしても良い。
【００３５】
治具１０は、第一回路部品１００に対して、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００と、を順次位置あわせし、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを順次載置する。すなわち、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで第二回路部品２００が載置される。治具１０は、第一回路部品１００に対する異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００の位置あわせの際に、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を、第一回路部品１００上で、例えば挟持したり、縦方向や横方向に押したりして、移動させる。具体的には、治具１０は、先端に第二回路部品２００と接触するマイクロツール１１を備えた二本のフレキシブルアームユニット１２を備えており、当該先端に取り付けられたマイクロツール１１、すなわち微細な軸状の工具で、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を挟持したり、押したりして、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を第一回路部品１００に対して相対的に、上下、前後、左右、言い換えればｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に、自在に移動させて、位置あわせを行う。この治具１０においては、フレキシブルアームユニット１２を、当該フレキシブルアームユニット１２の関節等に設けられたマイクロメータヘッダ等を回転させて、曲げる位置や向き等を変更することで、第二回路部品２００の位置を、上下、前後、左右の所望の位置に固定することができる。マイクロツール１１の先端形状は、第二回路部品２００の形状や材質等に応じて適宜選択するようにする。治具１０は、手動で位置を移動させられるものであってもよいし、図示しない制御部等により制御することで、電動で第二回路部品２００の位置を移動させられるものであっても良い。なお、治具１０は、第二回路部品２００を第一回路部品１００の上方において自由に移動可能に保持できるものであれば、上記以外の構成であってもよい。また、フレキシブルアームユニット１２の数は、位置あわせが可能であれば、１以上であればよく、数は問わない。ここで述べる位置あわせとは、具体的には、互いに接続させたい第一回路部品１００の所望の端子と、第二回路部品２００の所望の端子同士が対向するような位置関係となるように第一回路部品１００と第二回路部品２００とを配置すること、および第一回路部品１００と第二回路部品２００とが重なり合う部分に異方導電性フィルム３００を配置することである。
【００３６】
ステージ２０は、平面である上面を有しており、第一回路部品１００が、当該第一回路部品１００の接続端子を有する上面が上向きとなるように、当該ステージ２０の上面に載置される。ステージ２０は、第一回路部品１００の載置される位置を決めるために、上面に平行な互いに直交する第一方向と第二方向の二方向、いわゆるｘ軸方向およびｙ軸方向、に移動可能な構造を有している。具体的には、ステージ２０は、ｘ軸方向において位置を移動させるマイクロメータヘッド２１と、ｙ軸方向において位置を移動させるマイクロメータヘッド２２とを具備しており、マイクロメータヘッド２１およびマイクロメータヘッド２２を、手動、または電動で回転させることで、ｘ軸方向およびｙ軸方向にステージ２０を微動させることができる。これによりステージ２０上に載置された第一回路部品１００の位置をｘ軸方向およびｙ軸方向に微動させる。なお、ここでは、二方向に移動可能なステージ２０を用いるようにしたが、三方向、例えば、上記の二方向に加えて、ステージ２０の上面に垂直な方向に移動可能なステージ２０を用いるようにしてもよい。また、ステージ２０は、これらの移動方向の軸に対して、回転移動が可能なものであってもよい。
【００３７】
ステージ２０の第一回路部品１００が載置される上面には、第一回路部品１００が位置決めのための位置決め治具２３が設けられている。この実施の形態の位置決め治具２３は、ステージ２０の上面に設けられた、第一回路部品１００の一のコーナーに合わせた形状の突起状の部材である。位置決め治具２３は、一方向において、ステージ２０上面に設けられた溝２７に合わせて、ステージ２０上面をスライド可能に取り付けられているスライド部材２４を備えている。ただし、位置決め治具２３は、利用する第一回路部品１００が常に同じサイズのものである場合、ステージ２０に対して位置が動かないように完全に固定されていてもよい。また、位置決め治具２３は、直交する二方向において位置変更可能なものであっても良い。位置決め治具２３は、ここでは、第一回路部品１００の角部を当接可能な平面形状を有しているが、位置決め治具２３第一回路部品１００の異なる２方向の辺が当接可能な形状を有しているものであってもよい。この位置決め治具２３に、第一回路部品１００を当接させて配置することで、第一回路部品１００の位置決めができる。上述したステージ２０を第一方向と第二方向とに移動させるための構造、例えばマイクロメータヘッド２１等は、この位置決め治具２３が、後述する撮影部３０の撮影領域内の所定の位置に配置されるようステージ２０を移動させるために用いられる。位置決め治具２３の高さは、第一回路部品１００の厚さ未満の厚さであることが好ましい。
【００３８】
図４および図５に示すように、ステージ２０は、ステージ２０上面の、第一回路部品１００が載置される領域１００ａに隣接した領域２５の高さを可変とする高さ調節機構２６を備えている。この実施の形態においては、高さ調節機構２６は、スクリュージャッキと同様の構成を有している。なお、高さ調節機構２６は、領域２５の高さを可変とするものであれば、どのような構造のものであっても良い。高さ調節機構２６は、後述する加圧部６０が加圧を行う際に、異方導電性フィルム３００の厚さを所定の厚さに保つために用いられる。領域２５の高さは、第一回路部品１００の厚さと、異方導電性フィルム３００の厚さとを加えた高さ、もしくは、その高さから、異方導電性フィルム３００が接着時に、圧縮されたり、第一回路部品１００の接続端子等が異方導電性フィルム方向に沈み込む高さ等を、減算した高さであって、加圧により、第一回路部品１００の端子と第二回路部品２００の端子とが異方導電性フィルム３００により電気的に接続される高さとすることが好ましい。なお、高さ調節機構２６は、加圧部６０による加圧により高さが変動しない耐圧性を有する構造とすることが好ましい。
【００３９】
撮影部３０は、第一回路部品１００に対して、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを位置あわせする際に、ステージ２０の上方から、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを拡大して撮影する。また、本実施の形態においては、ステージ２０の位置を位置決めする際にも、ステージ２０表面を拡大して撮影する。撮影部３０は、具体的には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子を備えたカメラである。撮影部３０の撮影倍率は、第一回路部品１００と第二回路部品２００との大きさにもよるが、１００〜１０００倍程度、好ましくは約２００から４００倍であることが好ましい。撮影部３０は動画像を撮影することが好ましいが、所定の時間間隔で撮影された複数の静止画像であってもよい。撮影部３０が撮影した画像の情報は、表示部５０に送信される。
【００４０】
リング照明３５は、撮影部３０のステージ２０側に配置されており、撮影部３０が撮影する際に、撮影部３０の照明として用いられる。リング照明３５は、ここでは、高輝度のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源を有するリング照明が用いられているが、光源の種類は問わない。
【００４１】
ガイド画像情報格納部４０には、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納される。ガイド画像情報は、具体的には、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とを、位置あわせして重ね合わせて配置した場合の、それぞれの位置を、それぞれの輪郭や、コーナーの位置等により示す画像情報である。ガイド画像情報は、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００とのそれぞれについてのガイド画像情報を、個別に格納していても良いし、第一回路部品１００と、異方導電性フィルム３００と、第二回路部品２００と位置を全て表した一のガイド画像情報を格納していても良い。ガイド画像情報格納部４０に格納されているガイド画像情報は、例えば、図示しない受付部等が受け付けて蓄積したものであっても良いし、工場出荷時等に予め格納されているものであってもよい。ガイド画像情報格納部４０としては、不揮発性の記録媒体が好適であるが、揮発性の記録媒体でも実現可能である。
【００４２】
表示部５０は、撮影部３０が撮影した画像を表示する。具体的には、表示部５０は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等の表示デバイスを備えており、この表示デバイスに、画像をリアルタイムで表示する。本実施の形態においては、特に、表示部５０は、ガイド画像情報格納部４０に格納されているガイド画像情報を読み出し、読み出したガイド画像情報が示すガイド画像を、撮影部が撮影した画像に合成して表示する。表示する際の合成手法は問わない。なお、本実施の形態においては、表示部５０が表示デバイスを備えている場合について説明したが、表示部５０が表示デバイスを備えておらず、外部の表示デバイスを備えた装置に、撮影部３０が撮影した画像の情報を送信して画像を表示させるようにしても良い。表示部５０は、ハードウェアによって実現されてもよく、あるいは表示デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。
【００４３】
加圧部６０は、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟む方向に圧力を加える。具体的には、加圧部６０は、鉛直方向に伸びる軸６０１を具備しており、軸６０１を第二回路部品２００の上方から、下方に移動させることにより第二回路部品２００の上面を押圧して、第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００と第一回路部品１００とを、ステージ２０に押し当てるように、圧力を加える。加える圧力は、例えば１ｃｍ２当たり１００ｇ〜２０ｋｇである。この圧力は、利用する異方導電性フィルム３００の仕様により設定される。なお、加圧部６０の軸６０１と、第二回路部品２００との間には、後述する加熱部７０等の他の部材が配置されていてもよい。加圧部６０は、具体的には、ステージ２０の鉛直方向に移動可能な軸６０１を有しており、パルスモータ６０２のシャフトにピニオン２２１を設け、回転動作を軸６０１に設けたラック２２２により、軸６０１の鉛直方向の直線動作に変更することにより、軸の下端を押し下げて、直接または間接的に、第二回路部品２００の上面を押圧することで、加圧を行うようにしている。ただし、加圧部６０の機構は鉛直方向に加圧が可能な構成であればどのような構成であっても良い。なお、加圧部６０は、例えばステージ２０を上方に押し上げる等により、第一回路部品１００の下面側から加圧しても良いし、第一回路部品１００の下面と、第二回路部品２００の上面との両側から加圧してもよい。加圧部６０の加圧や減圧等の動作の制御は、後述する加圧制御部６２等の制御部により行われる。
【００４４】
加圧計測部６１は、加圧部６０により、第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、鉛直方向に加えられた圧力を計測する。なお、実質的に同じであることから、圧力を計測する代わりに、ここでは、荷重、すなわち重量を計測する。具体的には、加圧計測部６１は、ステージ２０の下部に設けられており、加圧部６０により加圧が行われる前、好ましくは直前、の荷重に対する、加圧部６０により加圧が行われている際の荷重の差を、計測して、この計測値を、加圧部６０により加えられた荷重の値として出力する。具体的には、加圧計測部６１は、第一回路部品１００と異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが積層されて配置されたステージ２０の、加圧部６０による加圧前の重量の測定値を「０」点に合わせ、加圧部６０により加圧が行われている際の重量の測定値を、随時、加圧制御部６２に送信する。ここでは、例えば、測定範囲が、５ｇ〜２００ｋｇ／ｃｍ２の加圧計測部６１が用いられる。加圧計測部６１は、ここでは、厚さが約１０ｍｍであるロードセル型の荷重計測器を用いているが、重量が計測できるものであれば、電磁式等の他の荷重計測器を用いても良い。また、加圧計測部６１は、加圧部６０により加えられている圧力が計測可能なものであれば、どのような構造のものを用いても良い。
【００４５】
加圧制御部６２は、加圧部６０の加圧動作の制御を行う。ここでは特に、加圧計測部６１の計測結果に応じて、加圧部６０の加圧動作の制御を行う。具体例としては、加圧計測部６１の計測結果が予め設定された値以上となった場合に、加圧部６０が加える圧力の増加を停止する信号を、加圧部６０に出力する。加圧部６０は、この圧力の増加を停止する信号を受信した場合に、軸６０１の移動を停止する。また、圧力の増加を停止した後、予め設定された時間が経過した時点で、加圧を終了させるための、加圧部６０が加える圧力を減圧させる指示を出力する。加圧部６０は、この圧力を減圧する信号を受信した場合に、軸６０１を上方に移動させて加圧を終了する。これにより、加圧部６０が加える圧力が所定の圧力となった場合に、加圧する圧力を所定時間一定に保った後、加圧を終了することができる。なお、加圧制御部６２が、一定に保つ圧力の値や、圧力を保つ時間等を示す情報は、予め図示しないメモリ等に蓄積しておき、加圧制御部６２が、加圧動作時に適宜読み出すようにする。加圧制御部６２は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。加圧制御部６２の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。
【００４６】
加熱部７０は、加圧部６０が圧力を加えている際に、異方導電性フィルム３００を加熱する。加熱部７０は、異方導電性フィルム３００を、第一回路部品１００や第二回路部品２００等を介して間接的に加熱しても良いし、直接加熱しても良い。本実施の形態の加熱部７０は、例えば、アルミ製のカートリッジヒータ等の、電熱線等を内部に有する加熱ブロックである。加熱部７０は例えば図示しない加熱制御部から供給される電流に応じて発熱する。ただし、加熱部７０は、加熱が可能なものであればどのような構造を有していても良い。ここで用いられる加熱部７０の加熱温度は、異方導電性フィルム３００を溶かすことができる温度であれば良い。一般的な異方導電性フィルムは、１００℃から２５０℃で溶融する樹脂を含むものが多いことから、加熱部７０は、１００℃から２５０℃に加熱可能なものであることが好ましい。例えば、加熱部７０の温度は、例えば加熱部７０の内部や外部等に設けられた温度センサー等の温度の測定結果等に基づいて、図示しない加熱制御部によりフィードバック制御される。なお、加熱部７０の温度制御等については公知技術であるので、ここでは説明を省略する。また、加熱部７０は、加圧部６０の軸６０１の下方に設けられている。加熱部７０の下面には、加熱による第二回路部品２００への悪影響を押さえるために、テフロン（登録商標）シート７１が貼り付けられており、加圧部６０が加圧を行う際には、加圧部６０の軸６０１が下方に移動して、加熱部７０の下面が、テフロン（登録商標）シート７１を介して第二回路部品２００に当接される。これにより、加圧部６０の圧力が、加熱部７０を介して、第二回路部品２００の上面に加えられる。なお、ここで述べる「圧力を加えている際」とは、圧力を加えている期間のうちの全ての期間であっても良いし、一部の期間であっても良い。なお、加熱部７０を、ステージ２０の上面側に設けるようにしても良い。
【００４７】
固定治具８０は、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを、加圧部６０により加圧する直前まで第一回路部品１００上に固定する。具体的には、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、固定治具８０は第一の端部８１ａと第二の端部８１ｂとを有し、第一の端部８１ａと第二の端部８１ｂとの間で回動可能に支持されているアーム８１を具備しており、アーム８１の第一の端部８１ｂが、ステージ２０の下方向およびステージの中心方向に、それぞれバネ等により付勢されている。この第二回路部品２００の上面にこのアーム８１の第一の端部８１ａを配置して、第二回路部品２００の上面を押さえることにより、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定することができる。固定治具８０は、通常、撮影部３０により撮影されている状態であって、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが順次載置された時点において、第一回路部品１００上に順次載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００との固定を行う。また、このアーム８１を第二回路部品２００上以外の位置に移動させることで、固定を解除することができる。ここでは、ボンディング装置は、加圧部６０が第二回路部品２００を加圧する直前、すなわち、ここでは加熱部７０がテフロン（登録商標）シート７１を介して第二回路部品２００の上面に接する直前に、アーム８１を、ステージ２０の上方向およびステージ２０の外側に向かう方向に移動させる退避機構を備えている。なお、ここで述べる直前とは、位置ずれを防ぐためには、１秒以内であることが好ましい。
【００４８】
以下、固定治具８０の構造を、図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、アーム８１の第二の端部８１ｂには、第一の接触子８２に取り付けられた従節端８３が接続されている。バネ８４が、第一の接触子８２を斜め上方に引っ張っていることにより、アーム８１の第一の端部８１ａが下方向に付勢されている。また、固定治具８０全体が、バネ８５により、ステージ２０の中心方向に押圧されている結果、アーム８１の第一の端部８１ａが、ステージ２０の中心方向に付勢されている。
【００４９】
ここで、図６（ｂ）のように、加圧部６０による第二回路部品２００への加圧が開始される直前に、加圧部６０の軸６０１が下降すると、第一接触子８２と、固定治具８０に取り付けられた第二接触子８６とが、軸６０１の下降とともに下降する加圧部６０に取り付けられた直進カム８７に当接し、第一の接触子８２は、加圧部６０とともにさらに下降する直進カム８７により、バネ８４を押し縮める方向である下方向に押し戻される。これにより、アーム８１の第二の端部８１ｂが下方向に移動して、第一の端部８１ａが上方に移動し、第二回路部品２００の上面から、アーム８１が離れる。
【００５０】
さらに、加圧部６０の軸６０１が下降すると、第二接触子８６は、直進カム８７によりバネ８４を押し縮める方向であるステージ２０の外側方向に押し戻され、これにより固定治具８０全体がステージ２０の外側方向に移動する。これにより、これにより、アーム８１の第二の端部８１ｂが、ステージ２０の中央から離れる方向に移動して、第二回路部品２００上の領域外に移動する。これにより、図６（ｃ）のように、固定治具８０による第二回路部品２００の固定が解除される。このように、直進カム８７、第一接触子８２、および第二接触子８６が上述した退避機構を構成している。
【００５１】
なお、本実施の形態においては、フィルム３００と第二回路部品２００とが順次載置された時点において、第一回路部品１００上に順次２載置された異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００との固定を行うようにしているが、第一回路部品１００がステージ２０上に位置決めして載置された時点で、第一回路部品１００を固定するために用いたり、異方導電性フィルム３００を位置決めして載置した時点で、異方導電性フィルム３００を固定するために用いたりしてもよい。また、ここでは、固定治具８０が一つだけ設けられている場合について説明しているが、複数の固定治具８０を設けるようにし、第一回路部品１００、異方導電性フィルム３００および第二回路部品２００を、それぞれが重ね合わせられる位置以外の位置で押さえることで、各固定治具８０で固定するようにしても良い。
【００５２】
次に、ボンディング装置を用いたボンディング処理の具体例について説明する。ここでは、第一回路部品１００がＬＳＩ、第二回路部品２００がフィルム基板である場合を例に挙げて説明する。
【００５３】
まず、図２に示すように、第二のステージ９０を撮影部３０の下方に配置する。そして、第一回路部品１００をステージ２０に載置する処理を開始することを示す情報を、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により与えると、撮影部３０が撮影した画像を表示部５０に表示する。このとき、高さ調節機構２６により、ステージ２０上面の第一回路部品１００に隣接する領域の高さを、第一回路部品１００厚さと、異方導電性フィルム３００の厚さとを加算した高さ分だけ、他の部分よりも高い高さとなるように予め調節しておく。
【００５４】
ここで、ガイド画像情報格納部４０には、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すようなガイド画像情報が、予め用意され、格納されているものとする。図８（ａ）は、表示部５０の表示領域５１に対する第一回路部品１００が配置される位置を枠４１で示す画像、図８（ｂ）は、表示部５０の表示領域５１に対する異方導電性フィルム３００が配置される位置を枠４２で示す画像、図８（ｃ）は、表示部５０の表示領域５１に対する第二回路部品２００が配置される位置を枠４３で示す画像である。表示部５０に表示されるこれらの画像の枠４１〜４３に沿って、第一回路部品１００、異方導電性フィルム３００、第二回路部品２００を、順次載置することで、撮影部３０の撮影領域を変更しない限り、すなわちステージ２０や撮影部３０の位置等を変更しない限り、第一回路部品１００の所望の接続端子と、第二回路部品２００の所望の接続端子とが、異方導電性フィルム３００を介して対向するように、第一回路部品１００や第二回路部品２００の端子の位置等から、予め設定されているものとする。
【００５５】
表示部５０は、第一回路部品１００をステージ２０に載置する処理を開始することを示す情報に対応して、図８（ａ）に示すような、表示部５０の表示領域に対する第一回路部品１００が配置される位置を枠４１で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、図９（ａ）に示すように、枠４１内が、第一回路部品１００が配置されるべき位置に位置するように、ユーザが、ステージ２０のマイクロメータヘッドを操作する。具体的には、枠４１の左上のコーナーが、位置決め治具２３のコーナーと一致するように、ステージ２０を移動させる。そして、図７に示すように、表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４１内に第一回路部品１００が位置するように、第一回路部品１００を移動させ、第一回路部品１００の端子１０１が表面側に位置するよう配置する。操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、第一回路部品１００の載置が終了したことを示す情報を与える。
【００５６】
この情報をトリガーとして、表示部５０は、図８（ｂ）に示すような異方導電性フィルム３００を配置すべき位置を枠４２で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。図９（ｂ）は、異方導電性フィルム３００を第一回路部品１００上に載置する処理を行っている際の、表示部５０の表示例である。表示部５０が表示する画像内に表示される枠４２は、異方導電性フィルム３００が配置されるべき位置である。
【００５７】
表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４２内に異方導電性フィルム３００が位置するように、異方導電性フィルム３００を移動させ、配置する。そして、操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、異方導電性フィルム３００の載置が終了したことを示す情報を与える。
【００５８】
この情報をトリガーとして、表示部５０は、図８（ｃ）に示すような第二回路部品２００を配置すべき位置を枠４３で示す画像を、ガイド画像情報格納部４０から読み出して、撮影部３０が撮影した画像と合成して、表示する。図９（ｃ）は、異方導電性フィルム３００を第一回路部品１００上に載置する処理を行っている際の、表示部５０の表示例である。表示部５０が表示する画像内に表示される枠４３は、第二回路部品２００が配置されるべき位置である。
【００５９】
表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、治具１０を操作して、枠４３内に第二回路部品２００が位置するように、第二回路部品２００を移動させ、配置する。これにより、図５に示したように、第一回路部品１００上に、異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とが位置決めして配置されたこととなる。
【００６０】
さらに表示部５０に表示されるステージ２０上の画像をモニタしながら、固定治具８０を操作して、第二回路部品２００上面の第一回路部品１００と異方導電性フィルム３００とが重なり合っている領域上に、固定治具８０のアーム８１の第一の端部８１ａを配置して、第一回路部品１００上に、異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定する。そして、操作が完了した時点で、ボンディング装置に、図示しないメニュー画面や、キーボード等の操作により、第二回路部品２００の載置が終了したことを示す情報を与えると、表示部５０が表示を終了する。
【００６１】
つぎに、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００と第二回路部品２００とを固定した状態で、第二のステージ９０を移動させて、図１０に示すように、ステージ２０を、撮影部３０の撮影領域下から、加圧部６０の下方に移動させる。なお、図１１に示すように、撮影部３０をスタンド等に、上方に跳ね上げ可能に取り付けておき、第二ステージ９０を移動させる際に、撮影部３０が邪魔にならないように、上方に跳ね上げておくようにしてもよい。
【００６２】
ここで、加熱部７０を、異方導電性フィルム３００を溶融させる温度に予熱しておく。ここでは例として、異方導電性フィルム３００を構成する樹脂が２００℃で溶融する樹脂を含むものであったとすると、加熱部７０を約２００℃に予熱しておく。
【００６３】
そして、図１２に示すように、加圧制御部６２の制御により、加圧部６０を下向きに移動させて、加熱部７０を、第二回路部品２００の上面に押し当てることにより、ステージ２０上に載置された第一回路部品１００と、第一回路部品１００上に異方導電性フィルム３００を挟んで載置された第二回路部品２００とに対して、異方導電性フィルム３００を挟み込む方向に圧力を加える。
【００６４】
ここで、固定治具８０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示したような構造を有しているため、加圧部６０が、第二回路部品２００の上面に押し当てられる直前に、第二回路部品２００の上面から外れる。これにより、固定治具８０が、加圧部６０により行う加圧の邪魔にならない。
【００６５】
加圧部６０の加える圧力は、加圧計測部６１の計測結果を用いて、加圧制御部６２によって制御される。例えば、加圧計測部６１の計測した荷重が、所定の荷重、もしくは荷重以上、となった場合に、加圧制御部６２が加圧部６０による加圧を停止する。すなわち、加圧部６０による下方向への移動を停止させる。そして、異方導電性フィルム３００による接着に必要な時間だけ、加圧した状態を保つ。ここでは、例えば、５秒だけ、加圧した状態を保つ。この加熱および加圧により、異方導電性フィルム３００を構成する樹脂３０１が溶融して押圧されることにより、第一回路部品１００の端子（電極）１０１と、第二回路部品２００の端子２０１との間の導電性を持つ微細粒子３０２同士が接触した状態となり、接触した微細粒子３０２が、第一回路部品１００の端子１０１と、第二回路部品２００の端子２０１とに当接される。これにより、第一回路部品１００の端子１０１と、第二回路部品２００の端子２０１とが、微細粒子３０２を介して電気的に接続される。なお、端子間以外の部分においては、微細粒子３０２同士が接触しないため、樹脂３０１により絶縁性が保たれる。そして、加圧部６０を上向きに移動させて、加圧および加熱を終了する。これにより、第一回路部品１００と第二回路部品２００とが異方導電性フィルム３００によりボンディングされる。
【００６６】
なお、ここで述べた、加熱の処理等の条件は、一例であり、適宜変更可能であることは今でもない。
【００６７】
以上、本実施の形態によれば、撮影部３０等を有する、第一回路部品１００と第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００との位置あわせを行う手段と、加圧部６０および加熱部７０等を有する、第一回路部品１００と第二回路部品２００と異方導電性フィルム３００とを、加熱しながら加圧する手段とを備えるようにしたことにより、安価であって実験レベルで利用可能なボンディング装置を提供することができる。
【００６８】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかるボンディング装置等は、回路部品同士のボンディング装置として適しており、特に、異方導電性フィルムを用いたボンディングに用いられるボンディング装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態におけるボンディング装置の正面図
【図２】同ボンディング装置の側面図
【図３】同ボンディング装置の模式図
【図４】同ボンディング装置のステージ表面の平面図
【図５】同ボンディング装置のステージの側面図
【図６】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図７】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図８】同ボンディング装置に格納されている画像情報を示す図
【図９】同ボンディング装置の表示例を示す図
【図１０】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図１１】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【図１２】同ボンディング装置の動作を説明するための図
【符号の説明】
【００７１】
１０ 治具
１１ マイクロツール
１２ フレキシブルアームユニット
２０ ステージ
２１、２２ マイクロメータヘッド
２３ 位置決め治具
２６ 調節機構
３０ 撮影部
３５ リング照明
４０ ガイド画像情報格納部
５０ 表示部
６０ 加圧部
６１ 加圧計測部
６２ 加圧制御部
７０ 加熱部
７１ テフロン（登録商標）シート
８０ 固定治具
８１ アーム
８１ａ 第一の端部
８１ｂ 第二の端部
８２ 第一接触子
８３ 従節端
８４、８５ バネ
８６ 第二接触子
８７ 直進カム
９０ 第二ステージ
９１ レール
１００ 第一回路部品
１０１、２０１ 端子
２００ 第二回路部品
３００ 異方導電性フィルム
３０１ 樹脂
３０２ 微細粒子
６０１ 軸
６０２ パルスモータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に接続端子を有する第一回路部品と下面に接続端子を有する第二回路部品とを異方導電性フィルムを用いてボンディングするボンディング装置であって、
前記第一回路部品が上面に載置され、当該上面に平行である互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージと、
前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次位置あわせして、前記第一回路部品上に前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次載置するための治具と、
前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを位置あわせする際に、前記ステージの上方から、前記第一回路部品と前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを拡大して撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影した画像を表示する表示部と、
前記ステージ上に載置された前記第一回路部品と、当該第一回路部品上に前記異方導電性フィルムを挟んで載置された前記第二回路部品とに対して、前記異方導電性フィルムを挟む方向に圧力を加える加圧部と、
前記加圧部が圧力を加えている際に、前記異方導電性フィルムを加熱する加熱部とを具備するボンディング装置。
【請求項２】
前記加圧部により加えられた圧力を計測する加圧計測部と、
前記加圧計測部の計測した圧力が予め設定した値以上となった場合に、前記加圧部による加圧を停止する加圧制御部とを更に具備する請求項１記載のボンディング装置。
【請求項３】
前記第一回路部品と、前記異方導電性フィルムと、前記第二回路部品とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納され得るガイド画像情報格納部を更に具備し、
前記表示部は、前記ガイド画像情報格納部に格納されているガイド画像情報が示すガイド画像を、前記撮影部が撮影した画像に合成して表示する請求項１または請求項２記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記ステージは、当該ステージ上面の、前記第一回路部品が載置される領域に隣接した領域の高さを可変とする高さ調節機構を備えている請求項１から請求項３いずれか記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記第一回路部品上に順次載置された異方導電性フィルムと第二回路部品とを、前記加圧部により加圧する直前まで前記第一回路部品上に固定する固定治具を更に具備する請求項４記載のボンディング装置。
【請求項６】
前記固定治具は、
前記ステージの下方向および前記ステージの中心方向に付勢されるアームを具備し、
前記加圧部が前記第二回路部品を加圧する直前に、前記アームを、前記ステージの上方向および前記ステージの外側に向かう方向に移動させる退避機構を更に具備する請求項５記載のボンディング装置。
【請求項７】
前記撮影部と前記加圧部とが並列して配置されており、
前記ステージは当該撮影部下の位置と加圧部下の位置との間を移動する請求項１から請求項６いずれか記載のボンディング装置。
【請求項８】
前記撮影部の前記ステージ側に配置されたリング照明を更に具備する請求項１から請求項７いずれか記載のボンディング装置。
【請求項９】
前記第一回路部品と前記第二回路部品とは、接続される端子同士が対向するよう位置あわせされる請求項１から請求項８いずれか記載のボンディング装置。
【請求項１】
上面に接続端子を有する第一回路部品と下面に接続端子を有する第二回路部品とを異方導電性フィルムを用いてボンディングするボンディング装置であって、
前記第一回路部品が上面に載置され、当該上面に平行である互いに直交する第一方向と第二方向との二方向に移動可能なステージと、
前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次位置あわせして、前記第一回路部品上に前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを順次載置するための治具と、
前記第一回路部品に対して、前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを位置あわせする際に、前記ステージの上方から、前記第一回路部品と前記異方導電性フィルムと前記第二回路部品とを拡大して撮影する撮影部と、
前記撮影部の撮影した画像を表示する表示部と、
前記ステージ上に載置された前記第一回路部品と、当該第一回路部品上に前記異方導電性フィルムを挟んで載置された前記第二回路部品とに対して、前記異方導電性フィルムを挟む方向に圧力を加える加圧部と、
前記加圧部が圧力を加えている際に、前記異方導電性フィルムを加熱する加熱部とを具備するボンディング装置。
【請求項２】
前記加圧部により加えられた圧力を計測する加圧計測部と、
前記加圧計測部の計測した圧力が予め設定した値以上となった場合に、前記加圧部による加圧を停止する加圧制御部とを更に具備する請求項１記載のボンディング装置。
【請求項３】
前記第一回路部品と、前記異方導電性フィルムと、前記第二回路部品とをそれぞれ配置する位置を示す画像であるガイド画像を示す情報であるガイド画像情報が格納され得るガイド画像情報格納部を更に具備し、
前記表示部は、前記ガイド画像情報格納部に格納されているガイド画像情報が示すガイド画像を、前記撮影部が撮影した画像に合成して表示する請求項１または請求項２記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記ステージは、当該ステージ上面の、前記第一回路部品が載置される領域に隣接した領域の高さを可変とする高さ調節機構を備えている請求項１から請求項３いずれか記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記第一回路部品上に順次載置された異方導電性フィルムと第二回路部品とを、前記加圧部により加圧する直前まで前記第一回路部品上に固定する固定治具を更に具備する請求項４記載のボンディング装置。
【請求項６】
前記固定治具は、
前記ステージの下方向および前記ステージの中心方向に付勢されるアームを具備し、
前記加圧部が前記第二回路部品を加圧する直前に、前記アームを、前記ステージの上方向および前記ステージの外側に向かう方向に移動させる退避機構を更に具備する請求項５記載のボンディング装置。
【請求項７】
前記撮影部と前記加圧部とが並列して配置されており、
前記ステージは当該撮影部下の位置と加圧部下の位置との間を移動する請求項１から請求項６いずれか記載のボンディング装置。
【請求項８】
前記撮影部の前記ステージ側に配置されたリング照明を更に具備する請求項１から請求項７いずれか記載のボンディング装置。
【請求項９】
前記第一回路部品と前記第二回路部品とは、接続される端子同士が対向するよう位置あわせされる請求項１から請求項８いずれか記載のボンディング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２１０９４８（Ｐ２００８−２１０９４８Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４５４３６（Ｐ２００７−４５４３６）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（５０５４５７３６３）
【出願人】（０００１１３５７３）マイクロニクス株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（５０５４５７３６３）
【出願人】（０００１１３５７３）マイクロニクス株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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