説明

接合装置および接合方法

【課題】接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する際にボイドの発生を防止する接合装置および接合方法を提供する。
【解決手段】移載ヘッド12に、チップ2を吸着して基板3に供給された樹脂接着剤P上に移載する吸着ノズル15と、基板3の上面に当接する押圧面16aを有する押圧ヘッド16とを独立して設け、樹脂接着剤P上に移載されたチップ2の上面を押圧ヘッド16により略均一な押圧力で押圧するようにした。これにより、樹脂接着剤P内に残留したエアが排出され、ボイドBの発生を抑制することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子部品等の接合体を基板等の被接合体に接合する接合装置および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電子部品等の接合体を基板等の被接合体に接合する装置として、電子部品を移載ヘッドの下部に吸着した状態で基板に対して押圧する接合装置が知られている。移載ヘッドには電子部品を吸着するノズルが備えられており、ノズルの下面は電子部品を吸着する吸着面であるとともに電子部品を押圧する押圧面を兼ねている。ノズルの下面に形成された吸着孔や吸着溝を真空吸着することで電子部品を吸着する。基板上には予め熱硬化性樹脂等の接着剤が施されており、電子部品は接着剤が施された箇所に位置合わせされた後に基板と接合される(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−188594号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
ノズルの下面の吸着孔や吸着溝が形成された部分は電子部品の上面と接触しないため、特に薄板状のICチップのような低剛性部品を押圧する際に吸着孔や吸着溝により形成された凹部で電子部品に変形が生じることがある。そのため、電子部品と基板の間に巻き込まれたエアや、接着剤を加熱して熱硬化を促進させる際に接着剤や基板から発生するガスが電子部品の変形が発生した箇所に残留してボイドが発生することがあり品質低下の要因となっていた。
【0004】
そこで本発明は、ボイドの発生を防止した接合装置および接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1記載の発明は、接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する接合装置において、接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた。
【0006】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記押圧面が接合体の上面に面接する形状に形成された。
【0007】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、接合体が薄板状のチップであり、前記押圧面が平面形状に形成された。
【0008】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明において、前記押圧ヘッドに接着剤を加熱する加熱手段をさらに設けた。
【0009】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の発明において、前記押圧ヘッドが前記移載ヘッドと一体的に移動可能に設けられた。
【0010】
請求項6記載の発明は、接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた接合装置に
おいて、複数の接合体を被接合体上に設定された複数の接合箇所に接合する接合方法であって、被接合体上に設定された複数の接合箇所に接着剤を供給する工程と、前記吸着ノズルにより接合体を吸着する工程と、前記吸着ノズルに吸着された接合体を接着剤が供給された前記接合箇所に移載する工程と、接合体を被接合体に対して押圧する工程と、を含み、複数の接合箇所の全てに接合体を移載した後に全ての接合体を被接合体に対して押圧する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、接合体を吸着して被接合体に移載する吸着ノズルと、接合体の上面に当接する押圧面を有する押圧ヘッドとを独立して設けたので、略均一な押圧力で接合体の上面を押圧することで接着剤内のボイドの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の接合装置の平面図、図2は本発明の実施の形態の接合装置の側面図、図3および図4は本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図である。
【0013】
最初に本実施の形態の接合装置の全体構成について、図1および図2を参照して説明する。本実施の形態における接合装置は、ベースとなる基台1上に配設され、接合体であるチップ2を被接合体である基板3に接合する装置である。チップ2は、円形のウェハシート4に格子状に貼着された状態で治具5に保持され、治具5はホルダ6に着脱自在に装着される。ホルダ6に装着された治具5の下方には、エジェクタ移動機構7により水平移動可能に構成されたエジェクタ8が配設され、ニードルなどでチップ2を下方から上方に向けて突き上げることによりウェハシート4に貼着された任意のチップ2の剥離を促進する。基板3は基板搬送機構9により矢印A方向に搬送され、基板搬送装置9の一部に構成された基板保持機構10により所定の位置に保持される。なお、本発明において、基板3の搬送方向をX方向とし、搬送方向と水平面内で直交する方向をY方向とする。基板保持機構10はY方向に2個並設され、2個の基板にチップ2を並行して接合することができる。基板3には搬送方向の上流側で接着剤塗布機構11によりペーストが塗布される。接着剤塗布機構11は、基板3に熱硬化性樹脂等の樹脂接着剤を供給する接着剤供給手段として機能し、基板3上に予め設定されたチップ接合箇所に所定量の樹脂接着剤を塗布する。なお、接合装置と独立した装置で樹脂接着剤を塗布してもよい。
【0014】
ウェハシート4からチップ2をピックアップして基板3上に塗布された樹脂接着剤上に移載する移載ヘッド12が、Y方向に延伸された一対のYビーム13とX方向に延伸されてYビーム13に架設された第1のXビーム14で構成される移載ヘッド移動機構によりウェハシート4および基板保持機構10の上方を水平移動可能に配設される。移載ヘッド12の下端には複数の吸着ノズル15が装着され、チップ2を真空吸着してピックアップするとともに真空破壊してリリースする。吸着ノズル15は移載ヘッド12に対して昇降可能に構成され、チップ2を吸着した状態で上昇してウェハシート4からピックアップし、下降して基板3に搭載する。また、移載ヘッド12の下端には、複数の吸着ノズル15に隣接して押圧ヘッド16が装着される。押圧ヘッド16は移載ヘッド12に対して昇降可能に構成され、下降する際に樹脂接着剤上に移載されたチップ2を基板3に押圧するチップ押圧手段として機能する。また、Yビーム13と第1のXビーム14は、押圧ヘッド16を基板保持機構10に保持された基板3の上方で水平移動させる押圧ヘッド移動機構としても機能する。
【0015】
また、Yビーム13には第1のXビーム14と平行して第2のXビーム17が配設される。第2のXビーム17には、下方にある対象物を撮像する撮像手段である第1のカメラ18が、Yビーム13および第2のXビーム17で構成される第1のカメラ移動機構によ
り水平移動可能に配設される。第1のカメラ18は、基板3上の図示しない認識マークやチップ接合箇所に塗布された樹脂接着剤、基板3上に接合されたチップ2等を撮像する。さらに、Yビーム13には第1のXビーム14および第2のXビーム17と平行して第3のXビーム19が配設される。第3のXビーム19には、下方にある対象物を撮像する撮像手段である第2のカメラ20が、Yビーム13および第3のXビーム19で構成される第2のカメラ移動機構により水平移動可能に配設される。第2のカメラ20は、ウェハシート4に貼着されたチップ2等を撮像する。ホルダ6と基板保持機構10の間には、上方にある対象物を撮像する撮像手段である第3のカメラ21が配設される。第3のカメラ21は、吸着ノズル15によりウェハシート4からピックアップされたチップ2を撮像する。なお、Yビーム13および第1のXビーム14、第2のXビーム17、第3のXビーム19には、ボールねじとナットの組み合わせ等による直動機構22が備えられている。
【0016】
図2において、制御部30は接合装置全体の動作制御を行い、接合装置各部との間で電子信号の送受信を行う。制御部30には画像処理部31、演算部32、記憶部33が含まれる。画像処理部31は、第1のカメラ18、第2のカメラ20、第3のカメラ21により撮像された画像を解析して位置や角度の認識を行う。演算部32は、記憶部33に予め記憶された制御プログラムや制御パラメータとなる各種データ、画像処理部31による位置認識結果等に基づいて制御量の演算を行う。
【0017】
次に、接合装置における接合動作について図3および図4を参照して説明する。図3(a)において、移載ヘッド12がウェハシート4の上方に移動し、ウェハシート4に貼着されたチップ2の上面を吸着ノズル15により吸着する。また、図示はしていないが、移載ヘッド12の移動に同期してエジェクタ8がチップ2の下方に移動し、チップ2の下面を突き上げることによりウェハシート4からのチップ2の剥離を促進してピックアップを容易にする。なお、吸着ノズル15の下面は吸引孔15aに連通する凹部15bが形成され、吸引孔15a内を図示しない吸引装置により真空吸引することで凹部15b内が減圧されてチップ2の上面を吸着する。
【0018】
図3(b)において、チップ2をウェハシート4から剥離してピックアップすると、チップ2の中央部が凹部15b側に吸引され、チップ2に凸状の反りが発生する。なお、本発明において接合体であるチップ2の品種や材質は特定のものに限定されないが、特に薄板状のICチップの場合には反りの発生が顕著である。図3(c)において、移載ヘッド12が基板3の上方に移動し、基板3上に設定されたチップ接合箇所に予め塗布された樹脂接着剤Pの上方にチップ2を位置決めする。図3(d)において、吸着ノズル15が下降し、基板3上に塗布された樹脂接着剤P上にチップ2を移載する。このとき、チップ2には凸状の反りが発生して中央部が周辺部より高くなっているので、チップ2と基板3の間に巻き込まれたエアがチップ2の中央部に残留して樹脂接着剤P内にボイドBが発生する。
【0019】
図4(a)において、吸着ノズル15の真空破壊によりチップ2をリリースし、吸着ノズル15が上昇する。図4(b)において、移載ヘッド12が基板3の上方で移動し、押圧ヘッド16を基板3上に搭載されたチップ2の上方に位置決めする。図4(c)において、押圧ヘッド16が下降し、下面に形成された押圧面16a(図4(b)参照)がチップ2の上面に当接してチップ2を基板3に対して押圧する。押圧面16aは反りが発生していない状態におけるチップ2の上面の形状に係合する形状に形成されており、チップ2の反りを矯正して上面全体に面接することでチップ全体を略均一な力で押圧することができる。これにより、樹脂接着剤P内に残留したエアがチップ2の中央部から周辺部に押し出され、樹脂接着剤Pから排出される。チップ2が薄板状のICチップの場合には、押圧面16aを実質的に凹部のない平面形状に形成することでチップ全体を略均一な力で押圧することができる。また、押圧ヘッド16に加熱手段であるヒータ16bを内蔵させてお
くと、チップ2を押圧しながら樹脂接着剤Pを加熱することができる。
【0020】
図4(d)において、所定の圧力で所定の時間チップ2を押圧した後、押圧ヘッド16は下降を停止し、上昇してチップ2の上面から離反する。
【0021】
以上の接合動作により、1つのチップ2を基板3上に設定されたチップ接合箇所に接合する動作が完了し、この接合動作を複数回繰り返すことにより、設定された全てのチップ接合箇所にチップ2を接合する。なお、上記接合動作では、チップ2をチップ接合箇所に搭載する度に押圧して接合しているが、全てのチップ接合箇所にチップ2を搭載した後に、全てのチップ2を順次押圧して接合することも可能である。
【0022】
また、本実施の形態の接合装置は、押圧ヘッド16を移載ヘッド12に装着し、移載ヘッド移動機構(Yビーム13および第1のXビーム14)により移載ヘッド12と一体的に水平移動可能に構成したが、押圧ヘッド16を第1のカメラ移動機構(Yビーム13および第2のXビーム17)に装着し、第1のカメラ移動機構が押圧ヘッド移動機構を兼ねるように構成することもできる。このように構成すると、移載ヘッド12と押圧ヘッド16を独立して移動させることが可能となり、押圧ヘッド16による押圧動作と移載ヘッド12による移載動作を並行して行うことでスループットを向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0023】
本発明によれば、接合体と被接合体を接合する接着剤内のボイドの発生を抑制することができるので、電子部品の実装分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施の形態の接合装置の平面図
【図2】本発明の実施の形態の接合装置の側面図
【図3】本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図
【図4】本発明の実施の形態の接合装置における接合動作を示す動作説明図
【符号の説明】
【0025】
2 チップ
3 基板
12 移載ヘッド
15 吸着ノズル
16 押圧ヘッド
16a 押圧面
16b ヒータ
P 樹脂接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
接着剤を用いて接合体を被接合体に接合する接合装置において、
接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、
接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、
を備えた接合装置。
【請求項2】
前記押圧面が接合体の上面に面接する形状に形成された請求項1記載の接合装置。
【請求項3】
接合体が薄板状のチップであり、前記押圧面が平面形状に形成された請求項1記載の接合装置。
【請求項4】
前記押圧ヘッドに接着剤を加熱する加熱手段をさらに設けた請求項1乃至3の何れかに記載の接合装置。
【請求項5】
前記押圧ヘッドが前記移載ヘッドと一体的に移動可能に設けられた請求項1乃至4の何れかに記載の接合装置。
【請求項6】
接合体を吸着する吸着ノズルを有し、被接合体上に供給された接着剤上に接合体を移載する移載ヘッドと、接合体の上面に当接する押圧面を有し、接着剤上に移載された接合体を被接合体に対して押圧する押圧ヘッドと、を備えた接合装置において、複数の接合体を被接合体上に設定された複数の接合箇所に接合する接合方法であって、
被接合体上に設定された複数の接合箇所に接着剤を供給する工程と、
前記吸着ノズルにより接合体を吸着する工程と、前記吸着ノズルに吸着された接合体を接着剤が供給された前記接合箇所に移載する工程と、
接合体を被接合体に対して押圧する工程と、
を含み、
複数の接合箇所の全てに接合体を移載した後に全ての接合体を被接合体に対して押圧する接合方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2007−294803(P2007−294803A)
【公開日】平成19年11月8日(2007.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−123257(P2006−123257)
【出願日】平成18年4月27日(2006.4.27)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】