部品実装装置および部品実装方法
【課題】装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できる部品実装装置および部品実装方法を提供する。
【解決手段】部品実装装置１０および部品実装方法は、電子部品１が保持される部品供給部と、部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、電子部品１におけるバンプが設けられた面に吸着することにより電子部品１がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッド１２と、ピックアップヘッド１２と協働して電子部品１を挟持しながら電子部品１におけるバンプが設けられていない面に吸着してから、電子部品１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、電子部品１を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッド１３と、を備え、ピックアップヘッド１２が加熱され、かつ、ピックアップ工程および受渡工程のうちのいずれか一方において、各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う。
【解決手段】部品実装装置１０および部品実装方法は、電子部品１が保持される部品供給部と、部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、電子部品１におけるバンプが設けられた面に吸着することにより電子部品１がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッド１２と、ピックアップヘッド１２と協働して電子部品１を挟持しながら電子部品１におけるバンプが設けられていない面に吸着してから、電子部品１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、電子部品１を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッド１３と、を備え、ピックアップヘッド１２が加熱され、かつ、ピックアップ工程および受渡工程のうちのいずれか一方において、各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ等の電子部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レベリングステージと実装ステージとの位置を別にして設け、基板への実装とバンプレベリング、回転テーブルから実装ヘッドへの受け渡しとレベリングヘッドから回転テーブルへの受け渡し、および画像処理とレベリングヘッドへのフリップチップの供給を行う部品実装装置および部品実装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７７５９３号公報（図１、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、基板への実装とバンプレベリング、回転テーブルから実装ヘッドへの受け渡しとレベリングヘッドから回転テーブルへの受け渡し、および画像処理とレベリングヘッドへのフリップチップの供給をそれぞれ同一タイミングで行うことにより、レベリングの時間を考慮せずに無視することができるので、時間が短縮され生産性を大幅に向上できる。
【０００５】
しかし、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、レベリングステージが別途に設けられている。
従って、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、装置が大型になるという問題がある。
【０００６】
ところで、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法と同様に、加熱用のツールを用いて半導体チップを加熱する部品実装装置および部品実装方法が提案されている。
しかし、ピックアップノズルから半導体チップを吸着して実装するまでの時間は短いために、接合されるバンプが十分に加熱されていない場合があり、実装時間を長く必要とする。
【０００７】
また、加熱用のツールが接触している面と、実装時に接合されるバンプの面とは異なるために、半導体チップに有する板状の本体（ダイ）越しに間接的に加熱していることになって、バンプを十分に加熱するのに高温の加熱が必要となり、半導体チップの本体がダメージを受ける。
従って、このような従来の部品実装装置および部品実装方法は、実装品質を向上できず、実装時間を短縮できない。
【０００８】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できる部品実装装置および部品実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る部品実装装置は、板状の本体の片面に複数のバンプを有するとともに、前記各バンプが上向きとなるように電子部品が保持される部品供給部と、前記部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッドと、前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されることにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッドと、を備え、前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う。
【００１０】
また、本発明に係る部品実装装置は、前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する。
【００１１】
本発明に係る部品実装方法は、板状の本体の片面に複数のバンプが上向きとなるように電子部品を保持する部品供給工程と、前記電子部品に対して上方から進退されて前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品をピックアップヘッドによりピックアップするピックアップ工程と、前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されるボンディングヘッドにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程と、前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む。
【００１２】
また、本発明に係る部品実装方法は、前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る部品実装装置および部品実装方法によれば、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の全体の外観斜視図
【図２】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の要部の外観斜視図
【図３】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の正面図
【図４】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置のエジェクタ機構周りの垂直断面図
【図５】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置のツール交換時の正面図
【図６】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の制御系のブロック構成図
【図７】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第１工程の外観斜視図
【図８】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図９】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図１０】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図１１】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図１２】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図１３】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図１４】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図１５】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図１６】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【図１７】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第９工程後の電子部品の斜め下方から視た外観斜視図
【図１８】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図１９】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図２０】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図２１】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図２２】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図２３】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図２４】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図２５】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図２６】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【図２７】本発明に係る第３実施形態の部品実装装置のエジェクタ機構周りの垂直断面図
【図２８】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の制御動作を説明するフローチャート
【図２９】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図３０】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図３１】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図３２】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図３３】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図３４】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図３５】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図３６】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図３７】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る複数の実施形態の部品実装装置および部品実装方法について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の部品実装装置１０は、板状の本体２の片面に複数のバンプ３を有するとともに、各バンプ３が上向きとなるように半導体チップ（電子部品）１が保持される部品供給部１１と、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられ、半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１がピックアップされるピックアップ工程を行う半導体チップ本体当接面付のピックアップヘッド１２と、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッド１３とを備える。
【００１６】
図１に示すように、部品実装装置１０は、基台１４上に、部品供給部１１に相当する部品供給ステージ１５と、ユニット集合ステージ１６と、基板保持ステージ１７とがＹ方向に配列されている。
部品供給ステージ１５に備えられたウェハ保持テーブル１８には、実装対象となる部品である複数の半導体チップ１が配列された半導体ウェハ６が保持されている。
ユニット集合ステージ１６は、直動機構１９によってＸ方向に往復動する移動テーブル２０に、ツールストッカ２１，部品回収部２２，較正基準マーク２３，中継ステージ２４、アンダーカメラ２５等などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。
基板保持ステージ１７は、基板７を保持する基板保持テーブル２６をＸＹテーブル機構２７（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７上に半導体チップ１が実装される。
【００１７】
部品供給ステージ１５と、ユニット集合ステージ１６と、基板保持ステージ１７の上方には、基台１４のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム２８が支持ポスト２９によって両端部を支持されてＹ方向に架設されている。
Ｙ軸フレーム２８の前面には、第１ヘッド３０をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動するヘッド移動機構３１が組み込まれている。第１ヘッド３０には半導体チップ１を保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット３２が装着されている。搭載ユニット３２は搭載ヘッドであるボンディングヘッド１３を有する。
【００１８】
部品供給ステージ１５と中継ステージ２４と基板保持ステージ１７との上方には、位置認識のために第１カメラ３３と、第２カメラ３４とが配設されている。
第１カメラ３３は部品供給ステージ１５において取り出し対象の半導体チップ１を撮像する。
第２カメラ３４は基板７上の部品実装位置を撮像する。
また、ユニット集合ステージ１６に配設されたアンダーカメラ２５は、部品供給ステージ１５から取り出された半導体チップ１を下方から撮像する。
【００１９】
図２および図３に示すように、部品供給ステージ１５はＸＹテーブル機構３５を備えており、ＸＹテーブル機構３５の上面に装着された水平な移動プレート３６には、複数の支持部材３７が立設されている。支持部材３７は、上面に半導体ウェハ６が装着されて保持されるウェハ保持テーブル１８を支持している。
半導体ウェハ６は、ウェハシート８に複数の半導体チップ１を所定の配列で貼着した構成となっている。ウェハシート８には、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で個片に分割された状態の複数の半導体チップ１が貼着保持されている。
【００２０】
部品供給ステージ１５は、半導体ウェハ６から半導体チップ１をピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ３３の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ３３によって半導体ウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象の半導体チップ１の位置が検出される。
ウェハ保持テーブル１８の内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３８が配設されている。
【００２１】
図４に示すように、エジェクタ機構３８は、ポンプＰを備えており、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１をピンで突き上げることにより、半導体チップ１のウェハシート８からの剥離を促進する機能を有している。
半導体チップ１の取り出し時にエジェクタ機構３８を昇降させてウェハシート８の下面に当接させることにより、ピックアップヘッド１２による半導体チップ１のウェハシート８からの取り出しを容易に行うことができる。
【００２２】
図２および図３に戻り、部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３５を駆動してウェハシート８をＸＹ方向に水平移動させることにより、ウェハシート８に貼着された複数の半導体チップ１のうち、取り出し対象となる所望の半導体チップ１をピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。
【００２３】
部品供給ステージ１５の上方には、半導体チップ１を吸着して保持するピックアップノズル３９を備えたピックアップヘッド１２が配設されている。ピックアップヘッド１２はピックアップアーム４０に保持されており、ピックアップアーム４０は、Ｙ軸フレーム２８の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構４１から、部品供給ステージ１５の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構４１を駆動することにより、ピックアップアーム４０はＸＹＺ方向に移動するとともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する。
【００２４】
これにより、ピックアップヘッド１２は部品供給ステージ１５の上方とユニット集合ステージ１６の上方との間でＹ方向に移動するとともにＸ方向に進退する。そのため、ピックアップヘッド１２は、部品供給ステージ１５から半導体チップ１をピックアップして、ユニット集合ステージ１６に設けられた中継ステージ２４に移送する動作を行う。また、必要時に、ピックアップヘッド１２をピックアップ作業位置［Ｐ１］の上方からＸ方向に退避させることが可能となっている。そして、ピックアップアーム４０は、回転させることによりピックアップヘッド１２を反転させて、ピックアップノズル３９に保持されている半導体チップ１の姿勢を表裏反転させることができる。
【００２５】
ユニット集合ステージ１６および基板保持ステージ１７は、ベースプレート４２の上面に設けられており、ベースプレート４２は基台１４の上面に立設された複数の支持ポスト４３により下方から支持されている。
【００２６】
部品回収部１６は、部品供給ステージ１５から取り出された後に、不良部品や混入した異種部品など基板７への実装が不適と判断された部品を廃棄回収する機能を有している。較正基準マーク２３は、直動機構１９を継続して駆動する際に熱伸縮によって生じる機構的な位置誤差を、上方に配設された第２カメラ３４によって撮像して較正するために設けられた基準マークである。
【００２７】
中継ステージ２４は、部品供給ステージ１５と基板保持ステージ１７との間に配置されてツールストッカ２１と一体的に設けられた形態となっており、中継ステージ２４には、部品供給ステージ１５からピックアップヘッド１２によって取り出された半導体チップ１が位置補正のために載置される。
【００２８】
基板保持ステージ１７は、ＸＹテーブル機構２７上に基板７を保持する基板保持テーブル２６を設けた構成となっている。基板保持ステージ１７には、半導体チップ１を基板保持テーブル２６に保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ２］が設定されており、第２カメラ３４は実装作業位置［Ｐ２］に対応して配置されている。そして、ＸＹテーブル機構２７を駆動することにより、基板保持テーブル２６は基板７とともにＸＹ方向に水平移動し、基板７に設定された任意の部品実装点を実装作業位置［Ｐ２］に位置させることができる。
【００２９】
次に、第１ヘッド３０について説明する。Ｙ軸フレーム２８に設けられたヘッド移動機構３１の前面には、第１ヘッド３０をＹ方向にガイドするための２条のガイドレール４４が設けられており、これらガイドレール４４の間に、第１ヘッド３０をＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子４５が配設されている。ガイドレール４４には、図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダが垂直な移動プレート４６の背面に固着されている。
【００３０】
移動プレート４６の背面には、固定子４５に対向してリニアモータを構成する可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、第１ヘッド３０がガイドレール４４によりガイドされてＹ方向に移動する。移動プレート４６の前面には、昇降機構４７が配設されており、昇降機構４７の前面には昇降プレート４８が垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構４７を駆動することにより、昇降プレート４８がそれぞれ昇降する。昇降プレート４８には、搭載ユニット３２が着脱自在に装着されている。
【００３１】
搭載ユニット３２は、実装対象の部品である半導体チップ１を保持する機能を有しており、第１ヘッド３０をＹ方向に水平移動させて昇降プレート４８が昇降することにより、部品供給ステージ１５から供給された半導体チップ１を、基板保持ステージ１７に保持された基板７に搭載する。
このとき、搭載ユニット３２が装着された第１ヘッド３０による実装形態としては、ピックアップヘッド１２によって部品供給ステージ１５から取り出されて中継ステージ２４上に載置された半導体チップ１を搭載ユニット３２によって保持して基板７に搭載するプリセンタ実装形態と、部品供給ステージ１５の半導体チップ１を搭載ユニット３２により直接保持して基板７に搭載するダイレクト実装形態と、ピックアップヘッド１２により部品供給ステージ１５から取り出されて表裏反転状態でピックアップヘッド１２に保持された半導体チップ１を搭載ユニット３２により保持して基板７に搭載するフェイスダウン実装形態とを選択的に実行できる。
【００３２】
図５に示すように、ピックアップヘッド１２のピックアップノズル３９および搭載ユニット３２の部品保持ノズル４９を交換するツール交換に際しては、実装作業において部品種が変更された場合、ピックアップヘッド１２および搭載ユニット３２が装着された第１ヘッド３０を、ピックアップノズル３９および部品保持ノズル４９が収納されたツールストッカ２１に順次アクセスさせる。そして、ピックアップヘッド１２および搭載ユニット３２にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１２または搭載ユニット３２に、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル３９または部品保持ノズル４９が装着される。
【００３３】
図６に示すように、部品実装装置１０に有する制御装置６０による部品実装方法の制御は、部品供給ステージ１５における部品供給ステージ移動機構の制御Ａ１と、基板保持ステージ１７における基板保持ステージ移動機構の制御Ａ２と、移動テーブル２０における移動テーブル移動機構の制御Ａ３と、ピックアップヘッド１２におけるピックアップヘッド移動機構の制御Ａ４と、ピックアップヘッド１２におけるピックアップヘッド吸着機構の制御Ａ５と、搭載ユニット３２における搭載ヘッド移動機構の制御Ａ６と、搭載ユニット１９における搭載ヘッド吸着機構の制御Ａ７と、エジェクタ機構３８におけるエジェクタの制御Ａ８と、第１カメラ２１における部品供給ステージカメラの制御Ａ９と、第２カメラ２３における基板保持ステージカメラの制御Ａ１０と、アンダーカメラ２５におけるアンダーカメラの制御Ａ１１とである。
【００３４】
次に、部品実装装置１０が適用する部品実装方法について説明する。
部品実装装置１０に適用された部品実装方法は、本体２の片面に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１を部品供給部１１に保持する部品供給工程と、半導体チップ１に対して上方から進退されて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップヘッド１２によりピックアップするピックアップ工程と、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されるボンディングヘッド１３により、半導体チップ１を受け渡される受渡工程と、ピックアップ工程において各バンプ３の高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む。
【００３５】
図７および図８に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。このレベリング前において、バンプ３は、それらの高さ寸法にばらつきがある。
【００３６】
図９に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、ウェハシート８が下方に向けて吸引される。
【００３７】
図１０に示すように、部品実装方法の第３工程では、ピックアップヘッド１２が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２によりエジェクタ機構３８に向けて押圧されることにより複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。このとき、図１０に示すようにピックアップヘッド１２の先端に所定の段差を設けてバンプを加圧する加圧面と部品を吸着する吸着面とを構成することで、レベリング後のバンプの高さを一定にすることができる。また、上記のようにピックアップヘッドに段差を設けられない場合はピックアップヘッドとエジェクタ機構との間でのチップ受け渡し時のピックアップヘッドの高さ位置を、レベリング後のバンプの高さが所望の値となるように制御するようにしてもよい。
【００３８】
図１１に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００３９】
図１２に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００４０】
図１３に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００４１】
図１４に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持する。
【００４２】
図１５に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００４３】
図１６に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００４４】
図１７に示すように、部品実装方法の第９工程が実行されることにより、ピックアップヘッド１２とエジェクタ機構３８とにより挟まれて押圧されてレベリングされた半導体チップ１は、複数のバンプ３が高さ寸法を揃えて形成される。
【００４５】
以上、説明したように第１実施形態の部品実装装置１０によれば、ピックアップヘッド１２が、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップするときに、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００４６】
また、第１実施形態の部品実装方法によれば、ピックアップヘッド１２が、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップするピックアップ工程において、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の部品実装装置および部品実装方法について説明する。なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００４８】
本発明に係る第２実施形態の部品実装装置７０は、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程においてレベリング工程が実行される。
【００４９】
次に、部品実装装置７０に適用された部品実装方法について具体的に説明する。
図１８に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。
【００５０】
図１９に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、ウェハシート８が下方に向けて吸引される。
【００５１】
図２０に示すように、部品実装方法の第３工程では、ピックアップヘッド１２が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。
【００５２】
図２１に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００５３】
図２２に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００５４】
図２３に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００５５】
図２４に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持し、ボンディングヘッド１３とピックアップヘッド１２とにより押圧されることにより、半導体チップ１は、複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。
【００５６】
図２５に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００５７】
図２６に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００５８】
以上、説明したように第２実施形態の部品実装装置７０によれば、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡されるときに、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００５９】
また、第２実施形態の部品実装方法によれば、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程において、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の部品実装装置および部品実装方法について説明する。
図２７に示すように、本発明に係る第３実施形態の部品実装装置８０は、ピックアップヘッド１２のピックアップノズル３９がヒーター等の加熱手段８１に接続されており、加熱手段８１の駆動によりピックアップヘッド１２およびピックアップノズル３９が加熱される。
【００６１】
図２８に示すように、部品実装装置８０に適用された部品実装方法の制御動作は、以下のステップを含む。
ウェハシート８から半導体チップ（本体２）１をピックアップノズル３９によりピックアップする（ＳＴ１００）。
ピックアップノズル３９が加熱されることにより、半導体チップ１のバンプ３が加熱されながら、受け渡しを行う（ＳＴ１１０）。
半導体チップ１を反転させる（ＳＴ１２０）。
ボンディングヘッド（ボンディングツール）１３に半導体チップ１を受け渡す（ＳＴ１３０）。
半導体チップ１を基板７に実装する（ＳＴ１４０）。
【００６２】
次に、部品実装装置８０に適用された部品実装方法について具体的に説明する。
図２９に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。このレベリング前において、バンプ３は、それらの高さ寸法にばらつきがある。
【００６３】
図３０に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、半導体チップ１が下方に向けて吸引される。
【００６４】
図３１に示すように、部品実装方法の第３工程では、加熱手段８１が駆動されることによりピックアップノズル３９が加熱され、加熱されているピックアップノズル３９が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。半導体チップ１は、ピックアップノズル３９によりエジェクタ機構３８に向けて押圧されることにより複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。
従って、ピックアップノズル３９によりバンプ３が加熱されるために、半導体チップ１をボンディングヘッドに移し替えてから加熱開始するよりも早く目的温度まで昇温できる。
【００６５】
図３２に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００６６】
図３３に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００６７】
図３４に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００６８】
図３５に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持する。
【００６９】
図３６に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００７０】
図３７に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００７１】
第３実施形態の部品実装装置８０によれば、ピックアップノズル３９が加熱されているために、半導体チップ１をボンディングヘッドに移し替えてから加熱開始するよりも早く目的温度まで昇温できる。
【００７２】
第３実施形態の部品実装方法によれば、加熱されているピックアップノズル３９にピックアップされている半導体チップ１にレベリング工程が実行されるために、別構成の加熱用のツールを用いて加熱する場合と比べて長い時間で加熱でき、長い時間の加熱を行えるために、バンプ３を効率よく直接加熱できるので、加熱用のツールを用いた場合よりも短時間で低温にすることができ、本体２へのダメージを軽減してレベリングできる。これにより、第３実施形態の部品実装方法によれば、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できる。
【００７３】
なお、本発明の部品実装装置および部品実装方法において部品供給ステージ，ユニット集合ステージ，基板保持ステージ等は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 半導体チップ（電子部品）
２ 本体
３ バンプ
１０，７０，８０ 部品実装装置
１１ 部品供給部
１２ ピックアップヘッド
１３ ボンディングヘッド
８１ 加熱手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ等の電子部品を基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レベリングステージと実装ステージとの位置を別にして設け、基板への実装とバンプレベリング、回転テーブルから実装ヘッドへの受け渡しとレベリングヘッドから回転テーブルへの受け渡し、および画像処理とレベリングヘッドへのフリップチップの供給を行う部品実装装置および部品実装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７７５９３号公報（図１、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、基板への実装とバンプレベリング、回転テーブルから実装ヘッドへの受け渡しとレベリングヘッドから回転テーブルへの受け渡し、および画像処理とレベリングヘッドへのフリップチップの供給をそれぞれ同一タイミングで行うことにより、レベリングの時間を考慮せずに無視することができるので、時間が短縮され生産性を大幅に向上できる。
【０００５】
しかし、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、レベリングステージが別途に設けられている。
従って、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法は、装置が大型になるという問題がある。
【０００６】
ところで、前述した特許文献１に記載された部品実装装置および部品実装方法と同様に、加熱用のツールを用いて半導体チップを加熱する部品実装装置および部品実装方法が提案されている。
しかし、ピックアップノズルから半導体チップを吸着して実装するまでの時間は短いために、接合されるバンプが十分に加熱されていない場合があり、実装時間を長く必要とする。
【０００７】
また、加熱用のツールが接触している面と、実装時に接合されるバンプの面とは異なるために、半導体チップに有する板状の本体（ダイ）越しに間接的に加熱していることになって、バンプを十分に加熱するのに高温の加熱が必要となり、半導体チップの本体がダメージを受ける。
従って、このような従来の部品実装装置および部品実装方法は、実装品質を向上できず、実装時間を短縮できない。
【０００８】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できる部品実装装置および部品実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る部品実装装置は、板状の本体の片面に複数のバンプを有するとともに、前記各バンプが上向きとなるように電子部品が保持される部品供給部と、前記部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッドと、前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されることにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッドと、を備え、前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う。
【００１０】
また、本発明に係る部品実装装置は、前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する。
【００１１】
本発明に係る部品実装方法は、板状の本体の片面に複数のバンプが上向きとなるように電子部品を保持する部品供給工程と、前記電子部品に対して上方から進退されて前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品をピックアップヘッドによりピックアップするピックアップ工程と、前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されるボンディングヘッドにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程と、前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む。
【００１２】
また、本発明に係る部品実装方法は、前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る部品実装装置および部品実装方法によれば、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の全体の外観斜視図
【図２】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の要部の外観斜視図
【図３】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の正面図
【図４】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置のエジェクタ機構周りの垂直断面図
【図５】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置のツール交換時の正面図
【図６】本発明に係る第１実施形態の部品実装装置の制御系のブロック構成図
【図７】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第１工程の外観斜視図
【図８】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図９】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図１０】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図１１】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図１２】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図１３】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図１４】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図１５】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図１６】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【図１７】本発明に係る第１実施形態の部品実装方法の第９工程後の電子部品の斜め下方から視た外観斜視図
【図１８】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図１９】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図２０】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図２１】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図２２】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図２３】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図２４】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図２５】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図２６】本発明に係る第２実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【図２７】本発明に係る第３実施形態の部品実装装置のエジェクタ機構周りの垂直断面図
【図２８】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の制御動作を説明するフローチャート
【図２９】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第１工程の正面図
【図３０】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第２工程の正面図
【図３１】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第３工程の正面図
【図３２】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第４工程の正面図
【図３３】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第５工程の正面図
【図３４】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第６工程の正面図
【図３５】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第７工程の正面図
【図３６】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第８工程の正面図
【図３７】本発明に係る第３実施形態の部品実装方法の第９工程の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る複数の実施形態の部品実装装置および部品実装方法について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明に係る第１実施形態の部品実装装置１０は、板状の本体２の片面に複数のバンプ３を有するとともに、各バンプ３が上向きとなるように半導体チップ（電子部品）１が保持される部品供給部１１と、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられ、半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１がピックアップされるピックアップ工程を行う半導体チップ本体当接面付のピックアップヘッド１２と、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッド１３とを備える。
【００１６】
図１に示すように、部品実装装置１０は、基台１４上に、部品供給部１１に相当する部品供給ステージ１５と、ユニット集合ステージ１６と、基板保持ステージ１７とがＹ方向に配列されている。
部品供給ステージ１５に備えられたウェハ保持テーブル１８には、実装対象となる部品である複数の半導体チップ１が配列された半導体ウェハ６が保持されている。
ユニット集合ステージ１６は、直動機構１９によってＸ方向に往復動する移動テーブル２０に、ツールストッカ２１，部品回収部２２，較正基準マーク２３，中継ステージ２４、アンダーカメラ２５等などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。
基板保持ステージ１７は、基板７を保持する基板保持テーブル２６をＸＹテーブル機構２７（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７上に半導体チップ１が実装される。
【００１７】
部品供給ステージ１５と、ユニット集合ステージ１６と、基板保持ステージ１７の上方には、基台１４のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム２８が支持ポスト２９によって両端部を支持されてＹ方向に架設されている。
Ｙ軸フレーム２８の前面には、第１ヘッド３０をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動するヘッド移動機構３１が組み込まれている。第１ヘッド３０には半導体チップ１を保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット３２が装着されている。搭載ユニット３２は搭載ヘッドであるボンディングヘッド１３を有する。
【００１８】
部品供給ステージ１５と中継ステージ２４と基板保持ステージ１７との上方には、位置認識のために第１カメラ３３と、第２カメラ３４とが配設されている。
第１カメラ３３は部品供給ステージ１５において取り出し対象の半導体チップ１を撮像する。
第２カメラ３４は基板７上の部品実装位置を撮像する。
また、ユニット集合ステージ１６に配設されたアンダーカメラ２５は、部品供給ステージ１５から取り出された半導体チップ１を下方から撮像する。
【００１９】
図２および図３に示すように、部品供給ステージ１５はＸＹテーブル機構３５を備えており、ＸＹテーブル機構３５の上面に装着された水平な移動プレート３６には、複数の支持部材３７が立設されている。支持部材３７は、上面に半導体ウェハ６が装着されて保持されるウェハ保持テーブル１８を支持している。
半導体ウェハ６は、ウェハシート８に複数の半導体チップ１を所定の配列で貼着した構成となっている。ウェハシート８には、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で個片に分割された状態の複数の半導体チップ１が貼着保持されている。
【００２０】
部品供給ステージ１５は、半導体ウェハ６から半導体チップ１をピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ３３の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ３３によって半導体ウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象の半導体チップ１の位置が検出される。
ウェハ保持テーブル１８の内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３８が配設されている。
【００２１】
図４に示すように、エジェクタ機構３８は、ポンプＰを備えており、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１をピンで突き上げることにより、半導体チップ１のウェハシート８からの剥離を促進する機能を有している。
半導体チップ１の取り出し時にエジェクタ機構３８を昇降させてウェハシート８の下面に当接させることにより、ピックアップヘッド１２による半導体チップ１のウェハシート８からの取り出しを容易に行うことができる。
【００２２】
図２および図３に戻り、部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３５を駆動してウェハシート８をＸＹ方向に水平移動させることにより、ウェハシート８に貼着された複数の半導体チップ１のうち、取り出し対象となる所望の半導体チップ１をピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。
【００２３】
部品供給ステージ１５の上方には、半導体チップ１を吸着して保持するピックアップノズル３９を備えたピックアップヘッド１２が配設されている。ピックアップヘッド１２はピックアップアーム４０に保持されており、ピックアップアーム４０は、Ｙ軸フレーム２８の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構４１から、部品供給ステージ１５の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構４１を駆動することにより、ピックアップアーム４０はＸＹＺ方向に移動するとともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する。
【００２４】
これにより、ピックアップヘッド１２は部品供給ステージ１５の上方とユニット集合ステージ１６の上方との間でＹ方向に移動するとともにＸ方向に進退する。そのため、ピックアップヘッド１２は、部品供給ステージ１５から半導体チップ１をピックアップして、ユニット集合ステージ１６に設けられた中継ステージ２４に移送する動作を行う。また、必要時に、ピックアップヘッド１２をピックアップ作業位置［Ｐ１］の上方からＸ方向に退避させることが可能となっている。そして、ピックアップアーム４０は、回転させることによりピックアップヘッド１２を反転させて、ピックアップノズル３９に保持されている半導体チップ１の姿勢を表裏反転させることができる。
【００２５】
ユニット集合ステージ１６および基板保持ステージ１７は、ベースプレート４２の上面に設けられており、ベースプレート４２は基台１４の上面に立設された複数の支持ポスト４３により下方から支持されている。
【００２６】
部品回収部１６は、部品供給ステージ１５から取り出された後に、不良部品や混入した異種部品など基板７への実装が不適と判断された部品を廃棄回収する機能を有している。較正基準マーク２３は、直動機構１９を継続して駆動する際に熱伸縮によって生じる機構的な位置誤差を、上方に配設された第２カメラ３４によって撮像して較正するために設けられた基準マークである。
【００２７】
中継ステージ２４は、部品供給ステージ１５と基板保持ステージ１７との間に配置されてツールストッカ２１と一体的に設けられた形態となっており、中継ステージ２４には、部品供給ステージ１５からピックアップヘッド１２によって取り出された半導体チップ１が位置補正のために載置される。
【００２８】
基板保持ステージ１７は、ＸＹテーブル機構２７上に基板７を保持する基板保持テーブル２６を設けた構成となっている。基板保持ステージ１７には、半導体チップ１を基板保持テーブル２６に保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ２］が設定されており、第２カメラ３４は実装作業位置［Ｐ２］に対応して配置されている。そして、ＸＹテーブル機構２７を駆動することにより、基板保持テーブル２６は基板７とともにＸＹ方向に水平移動し、基板７に設定された任意の部品実装点を実装作業位置［Ｐ２］に位置させることができる。
【００２９】
次に、第１ヘッド３０について説明する。Ｙ軸フレーム２８に設けられたヘッド移動機構３１の前面には、第１ヘッド３０をＹ方向にガイドするための２条のガイドレール４４が設けられており、これらガイドレール４４の間に、第１ヘッド３０をＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子４５が配設されている。ガイドレール４４には、図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダが垂直な移動プレート４６の背面に固着されている。
【００３０】
移動プレート４６の背面には、固定子４５に対向してリニアモータを構成する可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、第１ヘッド３０がガイドレール４４によりガイドされてＹ方向に移動する。移動プレート４６の前面には、昇降機構４７が配設されており、昇降機構４７の前面には昇降プレート４８が垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構４７を駆動することにより、昇降プレート４８がそれぞれ昇降する。昇降プレート４８には、搭載ユニット３２が着脱自在に装着されている。
【００３１】
搭載ユニット３２は、実装対象の部品である半導体チップ１を保持する機能を有しており、第１ヘッド３０をＹ方向に水平移動させて昇降プレート４８が昇降することにより、部品供給ステージ１５から供給された半導体チップ１を、基板保持ステージ１７に保持された基板７に搭載する。
このとき、搭載ユニット３２が装着された第１ヘッド３０による実装形態としては、ピックアップヘッド１２によって部品供給ステージ１５から取り出されて中継ステージ２４上に載置された半導体チップ１を搭載ユニット３２によって保持して基板７に搭載するプリセンタ実装形態と、部品供給ステージ１５の半導体チップ１を搭載ユニット３２により直接保持して基板７に搭載するダイレクト実装形態と、ピックアップヘッド１２により部品供給ステージ１５から取り出されて表裏反転状態でピックアップヘッド１２に保持された半導体チップ１を搭載ユニット３２により保持して基板７に搭載するフェイスダウン実装形態とを選択的に実行できる。
【００３２】
図５に示すように、ピックアップヘッド１２のピックアップノズル３９および搭載ユニット３２の部品保持ノズル４９を交換するツール交換に際しては、実装作業において部品種が変更された場合、ピックアップヘッド１２および搭載ユニット３２が装着された第１ヘッド３０を、ピックアップノズル３９および部品保持ノズル４９が収納されたツールストッカ２１に順次アクセスさせる。そして、ピックアップヘッド１２および搭載ユニット３２にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１２または搭載ユニット３２に、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル３９または部品保持ノズル４９が装着される。
【００３３】
図６に示すように、部品実装装置１０に有する制御装置６０による部品実装方法の制御は、部品供給ステージ１５における部品供給ステージ移動機構の制御Ａ１と、基板保持ステージ１７における基板保持ステージ移動機構の制御Ａ２と、移動テーブル２０における移動テーブル移動機構の制御Ａ３と、ピックアップヘッド１２におけるピックアップヘッド移動機構の制御Ａ４と、ピックアップヘッド１２におけるピックアップヘッド吸着機構の制御Ａ５と、搭載ユニット３２における搭載ヘッド移動機構の制御Ａ６と、搭載ユニット１９における搭載ヘッド吸着機構の制御Ａ７と、エジェクタ機構３８におけるエジェクタの制御Ａ８と、第１カメラ２１における部品供給ステージカメラの制御Ａ９と、第２カメラ２３における基板保持ステージカメラの制御Ａ１０と、アンダーカメラ２５におけるアンダーカメラの制御Ａ１１とである。
【００３４】
次に、部品実装装置１０が適用する部品実装方法について説明する。
部品実装装置１０に適用された部品実装方法は、本体２の片面に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１を部品供給部１１に保持する部品供給工程と、半導体チップ１に対して上方から進退されて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップヘッド１２によりピックアップするピックアップ工程と、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されるボンディングヘッド１３により、半導体チップ１を受け渡される受渡工程と、ピックアップ工程において各バンプ３の高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む。
【００３５】
図７および図８に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。このレベリング前において、バンプ３は、それらの高さ寸法にばらつきがある。
【００３６】
図９に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、ウェハシート８が下方に向けて吸引される。
【００３７】
図１０に示すように、部品実装方法の第３工程では、ピックアップヘッド１２が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２によりエジェクタ機構３８に向けて押圧されることにより複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。このとき、図１０に示すようにピックアップヘッド１２の先端に所定の段差を設けてバンプを加圧する加圧面と部品を吸着する吸着面とを構成することで、レベリング後のバンプの高さを一定にすることができる。また、上記のようにピックアップヘッドに段差を設けられない場合はピックアップヘッドとエジェクタ機構との間でのチップ受け渡し時のピックアップヘッドの高さ位置を、レベリング後のバンプの高さが所望の値となるように制御するようにしてもよい。
【００３８】
図１１に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００３９】
図１２に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００４０】
図１３に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００４１】
図１４に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持する。
【００４２】
図１５に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００４３】
図１６に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００４４】
図１７に示すように、部品実装方法の第９工程が実行されることにより、ピックアップヘッド１２とエジェクタ機構３８とにより挟まれて押圧されてレベリングされた半導体チップ１は、複数のバンプ３が高さ寸法を揃えて形成される。
【００４５】
以上、説明したように第１実施形態の部品実装装置１０によれば、ピックアップヘッド１２が、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップするときに、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００４６】
また、第１実施形態の部品実装方法によれば、ピックアップヘッド１２が、部品供給部１１に対して上方から進退可能に設けられて半導体チップ１におけるバンプ３が設けられた表面４に吸着することにより半導体チップ１をピックアップするピックアップ工程において、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の部品実装装置および部品実装方法について説明する。なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００４８】
本発明に係る第２実施形態の部品実装装置７０は、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程においてレベリング工程が実行される。
【００４９】
次に、部品実装装置７０に適用された部品実装方法について具体的に説明する。
図１８に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。
【００５０】
図１９に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、ウェハシート８が下方に向けて吸引される。
【００５１】
図２０に示すように、部品実装方法の第３工程では、ピックアップヘッド１２が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。
【００５２】
図２１に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００５３】
図２２に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００５４】
図２３に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００５５】
図２４に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持し、ボンディングヘッド１３とピックアップヘッド１２とにより押圧されることにより、半導体チップ１は、複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。
【００５６】
図２５に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００５７】
図２６に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００５８】
以上、説明したように第２実施形態の部品実装装置７０によれば、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡されるときに、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００５９】
また、第２実施形態の部品実装方法によれば、ボンディングヘッド１３が、ピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持しながら半導体チップ１におけるバンプ３が設けられていない裏面５に吸着してから、半導体チップ１に対するピックアップヘッド１２の吸着が解除されることにより、半導体チップ１を受け渡される受渡工程において、各バンプ３の高さ寸法が揃えられるために、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にでき、製造工程を短縮できる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の部品実装装置および部品実装方法について説明する。
図２７に示すように、本発明に係る第３実施形態の部品実装装置８０は、ピックアップヘッド１２のピックアップノズル３９がヒーター等の加熱手段８１に接続されており、加熱手段８１の駆動によりピックアップヘッド１２およびピックアップノズル３９が加熱される。
【００６１】
図２８に示すように、部品実装装置８０に適用された部品実装方法の制御動作は、以下のステップを含む。
ウェハシート８から半導体チップ（本体２）１をピックアップノズル３９によりピックアップする（ＳＴ１００）。
ピックアップノズル３９が加熱されることにより、半導体チップ１のバンプ３が加熱されながら、受け渡しを行う（ＳＴ１１０）。
半導体チップ１を反転させる（ＳＴ１２０）。
ボンディングヘッド（ボンディングツール）１３に半導体チップ１を受け渡す（ＳＴ１３０）。
半導体チップ１を基板７に実装する（ＳＴ１４０）。
【００６２】
次に、部品実装装置８０に適用された部品実装方法について具体的に説明する。
図２９に示すように、部品実装方法の第１工程では、ピックアップヘッド１２の下方に複数のバンプ３が上向きとなるように半導体チップ１が保持される。このレベリング前において、バンプ３は、それらの高さ寸法にばらつきがある。
【００６３】
図３０に示すように、部品実装方法の第２工程では、ウェハシート８の下方からエジェクタ機構３８が上昇されて、エジェクタ機構３８がウェハシート８に密着され、ポンプＰの駆動に伴い、半導体チップ１が下方に向けて吸引される。
【００６４】
図３１に示すように、部品実装方法の第３工程では、加熱手段８１が駆動されることによりピックアップノズル３９が加熱され、加熱されているピックアップノズル３９が下降されてピックアップノズル３９が半導体チップ１の複数のバンプ３上に配置される。半導体チップ１は、ピックアップノズル３９によりエジェクタ機構３８に向けて押圧されることにより複数のバンプ３が高さ寸法を揃えるように潰されてレベリングされる。
従って、ピックアップノズル３９によりバンプ３が加熱されるために、半導体チップ１をボンディングヘッドに移し替えてから加熱開始するよりも早く目的温度まで昇温できる。
【００６５】
図３２に示すように、部品実装方法の第４工程では、エジェクタ機構３８が駆動されることにより、ウェハシート８の下面側から半導体チップ１がピンで突き上げられて半導体チップ１がウェハシート８から剥離される。そして、ピックアップヘッド１２の上昇に伴い、半導体チップ１はピックアップヘッド１２に吸着されたままピックアップヘッド１２とともに上昇される。
【００６６】
図３３に示すように、部品実装方法の第５工程では、ピックアップヘッド１２が上昇を続けるために、半導体チップ１はウェハシート８から離れていく。
【００６７】
図３４に示すように、部品実装方法の第６工程では、ピックアップヘッド１２が１８０度回動されることにより半導体チップ１の裏面５を上方に配置し、半導体チップ１の裏面の上方に搭載ユニット３２のボンディングヘッド１３が配置される。
【００６８】
図３５に示すように、部品実装方法の第７工程では、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２に向けて進行されることにより、ボンディングヘッド１３がピックアップヘッド１２と協働して半導体チップ１を挟持する。
【００６９】
図３６に示すように、部品実装方法の第８工程では、ボンディングヘッド１３が吸引を始め、ピックアップヘッド１２の半導体チップ１への吸着が解除される。
【００７０】
図３７に示すように、部品実装方法の第９工程では、半導体チップ１は、ピックアップヘッド１２からボンディングヘッド１３に受け渡され、ボンディングヘッド１３が、複数のバンプ３が下向きとなるように半導体チップ１を保持して基板７上に搬送され、半導体チップ１が基板７に実装される。
【００７１】
第３実施形態の部品実装装置８０によれば、ピックアップノズル３９が加熱されているために、半導体チップ１をボンディングヘッドに移し替えてから加熱開始するよりも早く目的温度まで昇温できる。
【００７２】
第３実施形態の部品実装方法によれば、加熱されているピックアップノズル３９にピックアップされている半導体チップ１にレベリング工程が実行されるために、別構成の加熱用のツールを用いて加熱する場合と比べて長い時間で加熱でき、長い時間の加熱を行えるために、バンプ３を効率よく直接加熱できるので、加熱用のツールを用いた場合よりも短時間で低温にすることができ、本体２へのダメージを軽減してレベリングできる。これにより、第３実施形態の部品実装方法によれば、従来のもののように、レベリングステージを別途に設けたものと比べて、装置を小型にできるとともに、実装品質を向上でき、実装時間を短縮できる。
【００７３】
なお、本発明の部品実装装置および部品実装方法において部品供給ステージ，ユニット集合ステージ，基板保持ステージ等は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 半導体チップ（電子部品）
２ 本体
３ バンプ
１０，７０，８０ 部品実装装置
１１ 部品供給部
１２ ピックアップヘッド
１３ ボンディングヘッド
８１ 加熱手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の本体の片面に複数のバンプを有するとともに、前記各バンプが上向きとなるように電子部品が保持される部品供給部と、
前記部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されることにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッドと、を備え、
前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する部品実装装置。
【請求項３】
板状の本体の片面に複数のバンプが上向きとなるように電子部品を保持する部品供給工程と、
前記電子部品に対して上方から進退されて前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品をピックアップヘッドによりピックアップするピックアップ工程と、
前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されるボンディングヘッドにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程と、
前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む部品実装方法。
【請求項４】
請求項３に記載の部品実装方法において、
前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する部品実装方法。
【請求項１】
板状の本体の片面に複数のバンプを有するとともに、前記各バンプが上向きとなるように電子部品が保持される部品供給部と、
前記部品供給部に対して上方から進退可能に設けられ、前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品がピックアップされるピックアップ工程を行うピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されることにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程を行うボンディングヘッドと、を備え、
前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程を行う部品実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の部品実装装置において、
前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する部品実装装置。
【請求項３】
板状の本体の片面に複数のバンプが上向きとなるように電子部品を保持する部品供給工程と、
前記電子部品に対して上方から進退されて前記電子部品における前記バンプが設けられた面に吸着することにより前記電子部品をピックアップヘッドによりピックアップするピックアップ工程と、
前記ピックアップヘッドと協働して前記電子部品を挟持しながら前記電子部品における前記バンプが設けられていない面に吸着してから、前記電子部品に対する前記ピックアップヘッドの吸着が解除されるボンディングヘッドにより、前記電子部品を受け渡される受渡工程と、
前記ピックアップヘッドが加熱され、かつ、前記ピックアップ工程および前記受渡工程のうちのいずれか一方において、前記各バンプの高さ寸法を揃えるレベリング工程とを含む部品実装方法。
【請求項４】
請求項３に記載の部品実装方法において、
前記電子部品における前記本体の前記各バンプが設けられた面側から前記ピックアップノズルが前記各バンプを加熱する部品実装方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【公開番号】特開２０１２−９４６３４（Ｐ２０１２−９４６３４Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９７３９（Ｐ２０１０−２３９７３９）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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