JP3314663B2 - チップのボンディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャリアに保持さ
れた基板にチップをボンディングするチップのボンディ
ング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋ
ａｇｅ）などの小形の基板は、サイズが小さく取り扱い
にくいことから、大形のキャリアに保持させて製造ライ
ンを搬送することが行われている。キャリアは、一般に
屈曲自在な金属薄板から成っておりその開口部に基板を
保持して各工程での作業や工程間の搬送を行うようにな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フリップチ
ップなどのバンプ付きのチップを基板にボンディングす
る場合には、ボンディング時に基板とチップの平行度を
厳密に保つことが求められる。しかしながら、キャリア
は金属薄板で製作されているため剛性が小さく、わずか
な力で変形を生じやすいことから、キャリアに保持され
た基板は傾斜して姿勢が崩れやすい。このような状態で
チップのボンディング装置にキャリアが搬送された場合
について説明する。

【０００４】図９は従来のチップのボンディング装置の
部分正面図である。図９において、キャリア１には基板
６が保持されている。１０はボンディング時にキャリア
１を下方から支持するバックアップ部材である。キャリ
ア１が変形した結果、基板６はバックアップ部材１０に
対して傾斜した状態で保持されている。キャリア１の上
方にはボンディングヘッド８があり、ボンディングヘッ
ド８の下端部にはバンプ付きのチップ９が真空吸着され
ている。この状態のままボンディングヘッド８を下降さ
せてチップ９を基板６にボンディングすると、チップ９
は傾斜しているため基板６に対して不均一に押しつけら
れることとなり、ボンディング不良になりやすい。この
ように、従来のキャリアを用いたチップのボンディング
方法では、基板６の平行度が保たれず、ボンディング不
良を生じやすいという問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、上記問題点を解消し、屈
曲しやすいキャリアを用いた場合にも基板とボンディン
グヘッドの平行度を保ってチップを基板に正しくボンデ
ィングすることができるチップのボンディング装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のチップの
ボンディング装置は、屈曲自在な金属薄板から成るキャ
リアを搬送する搬送部と、このキャリアに保持された基
板にチップをボンディングするボンディングヘッドと、
ボンディング時に基板およびまたはキャリアを下方から
支持するバックアップ部材と、バックアップ部材に設け
られて基板の下面を真空吸着する吸着部とを備えた。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のチップのボンディング装置であって、前記キャリア
に前記基板の第１の角部を受ける直交部を有する開口部
を形成するとともに、前記第１の角部の対角線上の第２
の角部側にあってこの第２の角部を前記第１の角部側へ
押圧することにより前記第１の角部を前記直交部に押し
つける弾性変形自在な押しつけ片を形成して、前記直交
部と前記押しつけ片により前記基板をその対角線方向か
ら弾性的にクランプして保持するようにし、また前記バ
ックアップ部材に前記キャリアを固定する固定手段を設
けるとともに、前記押しつけ片を強制的に弾性変形させ
て前記第２の角部から離すことにより前記基板のクラン
プ状態を解除するクランプ解除手段を備えた。

【０００８】

【発明の実施の形態】請求項１記載のチップのボンディ
ング装置によれば、キャリアに保持された基板へのチッ
プのボンディングにおいて、ボンディング時にキャリア
を下方から支持するバックアップ部材に基板の下面を真
空吸着する吸着部を設けたので、基板を吸着部でしっか
り吸着することによりボンディング時に基板をボンディ
ングヘッドに対して平行に保つことができる。

【０００９】また、請求項２記載のチップのボンディン
グ装置によれば、キャリアにクランプして保持された基
板へのチップのボンディングにおいて、ボンディング時
にはキャリアによる基板のクランプ状態を解除し、吸着
部に基板を真空吸着させるようにしているので、基板の
傾斜を完全に解消して、チップを基板に正しくボンディ
ングすることができる。

【００１０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１のチップのボンディング装置の斜視図、図２は同
キャリアの斜視図、図３は同チップのボンディング装置
の側断面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は同
チップのボンディング装置の部分断面図である。

【００１１】まず図１を参照して、チップのボンディン
グ装置の全体構造を説明する。図１において、１１は搬
送レールであり、左右１対が相対して配設されている。
搬送レール１１上面にはベルト１２が走行自在に装着さ
れ、ベルト１２はプーリ１３に調帯されている。ベルト
１２上には基板６を保持したキャリア１が載置され、ベ
ルト１２が走行することによりキャリア１は搬送レール
１１上で搬送される。したがって、搬送レール１１とベ
ルト１２はキャリア１の搬送部を構成する。搬送レール
１１の上方には、可動テーブル１４が配設されている。
可動テーブル１４にはボンディングヘッド１５が装着さ
れている。ボンディングヘッド１５は、基板６上にチッ
プ９をボンディングする。

【００１２】次に、図２を参照してキャリア１について
説明する。図２において、キャリア１は、細長形状の金
属薄板により製作されている。キャリア１には複数個の
矩形の開口部２がピッチをおいて形成されている。開口
部２の対角線方向には帯状ののブリッジ３が形成されて
いる。ブリッジ３の中央部には、円形部４が設けられて
いる。円形部４にはピン穴５および略９０度の切り欠き
部４ａが形成されている。開口部２の直交部２ａは基板
６の第１の角部６ａを受けており、基板６の第１の角部
６ａの対角線上の第２の角部６ｂは、基板６の対角線方
向（矢印ａ方向）に弾性変形自在な押しつけ片であるブ
リッジ３の切り欠き部４ａによって第１の角部６ａ側へ
押しつけられている。すなわち、基板６は直交部２ａと
切り欠き部４ａにより対角線方向から弾性的にクランプ
して保持されている。ピンをピン穴５に差し込んでブリ
ッジ３を矢印ａ方向に強制的に弾性変形させることによ
り、基板６はクランプ状態を解除される。７は、開口部
２に沿って設けられたスリットである。

【００１３】次に、図１および図３を参照してバックア
ップ部材について説明する。図１において、ボンディン
グヘッド１５の下方にはブロック形状のバックアップ部
材１７が配設されている。バックアップ部材１７の上面
には、キャリア１に保持された３枚の基板６の位置に対
応して吸着部１８が３個設けられている。図３に示すよ
うに、吸着部１８には吸着孔１９が設けられている。吸
着孔１９はバックアップ部材１７の内部の吸引路２０お
よびパイプ２１を通じて真空吸引手段２４に接続されて
いる。

【００１４】バックアップ部材１７の下面には、シリン
ダ２２のロッド２３が結合されている。シリンダ２２の
ロッド２３が突没することにより、バックアップ部材１
７は上下動し、バックアップ部材１７が上昇した状態で
吸着部１８の上面は基板６およびまたは基板６の周囲の
キャリア１の下面に当接する。したがって、基板６を保
持したキャリア１がバックアップ部材１７に対して位置
決めされた状態でバックアップ部材１７を上昇させ真空
吸引することにより、吸着部１８は基板６およびまたは
基板６の周囲のキャリア１の下面を真空吸着する。この
ように吸着部１８で基板６およびまたは基板６の周囲の
キャリア１の下面を真空吸着することにより、基板６は
完全に水平な姿勢となる。

【００１５】このチップのボンディング装置は上記のよ
うな構成より成り、以下その動作を図４を参照して説明
する。図４（ａ）は、基板６を保持したキャリア１がベ
ルト１２により搬送され、位置決めされた状態を示して
いる。このとき、キャリア１はそりを生じて変形してお
り、基板６はキャリア１の変形によって傾斜している。
次に、図４（ｂ）に示すように、シリンダ２２のロッド
２３を突出させてバックアップ部材１７を上昇させる
（矢印ｂ参照）。これにより、吸着部１８が部分的に基
板６の下面に当接するが、基板６は傾斜しているため、
吸着部１８と基板６との間には隙間Ｇが存在する。

【００１６】次に、真空吸引手段２４を駆動して吸着部
１８の吸着孔１９より真空吸引すると（矢印ｃ参照）、
基板６およびまたはキャリア１は吸着部１８に真空吸着
される。このとき、キャリア１は撓みやすいため、基板
６が真空吸着されるとキャリア１もこれに追随して難な
く変形するので、キャリア１は基板６の真空吸着の妨げ
とはならない。このときに、ボンディングヘッド１６を
下降させ、基板６を吸着部１８に押しつける動作を行わ
せてもよい。この押しつけ動作により、基板６をより速
やかに吸着部１８に真空吸着させることができる。

【００１７】これにより、基板６は予めボンディングヘ
ッド１６との平行度の調整がなされているバックアップ
部材１７に平行な姿勢で載置され、基板の傾斜が補正さ
れる。この基板６に対して、図４（ｄ）に示すように、
ボンディングヘッド１６によりチップ９がボンディング
される。このとき、基板６の姿勢は正しく水平に保たれ
ているので、チップ９は基板６に対して正常な姿勢でボ
ンディングされ、基板６の姿勢不良に起因するボンディ
ング不良は発生しない。

【００１８】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２のチップのボンディング装置の斜視図、図６は同チ
ップのボンディング装置の側断面図、図７は同チップの
ボンディング装置の部分斜視図、図８（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）は同チップのボンディング装置の部分断
面図である。まず、図５にてチップのボンディング装置
の全体構造を示す。なお、本実施の形態２において、チ
ップのボンディング装置の搬送部、及びボンディングヘ
ッドに係る部分及びキャリア１については、実施の形態
１記載のチップのボンディング装置におけるものと同様
であるので、同一部品には同一符号を付して説明を省略
する。図５に示すように、実施の形態１と同様にボンデ
ィングヘッド１６の下方にはバックアップ部材２７が配
設されている。

【００１９】次に、バックアップ部材２７について説明
する。図６及び図７において、バックアップ部材２７の
上面には、キャリア１に保持された基板６の位置に対応
して吸着部２８が設けられている。吸着部２８には吸着
孔２９が形成されている。吸着孔２９はバックアップ部
材２７の内部の吸引路３０を介して真空吸引手段３４に
接続されている。また、バックアップ部材２７の上面に
は、キャリア１の固定手段としての固定爪４１が設けら
れている。固定爪４１は、バックアップ部材２７が上昇
するとキャリア１のスリット７（図２参照）に嵌合して
キャリア１を固定する。

【００２０】バックアップ部材２７にはシリンダ４６が
内蔵されており、シリンダ４６のロッド４７の突没方向
が吸着部２８の対角線方向（図７の矢印ｄ方向）と一致
するよう水平姿勢で配設されている。シリンダ４６のロ
ッド４７にはブロック４５が結合されており、ブロック
４５にはピン４２が立設されている。ピン４２は、バッ
クアップ部材２７の上面に設けられた開口４３から上方
向に突出している。バックアップ部材２７が上昇してキ
ャリア１を下面から支持している状態で、ピン４２はキ
ャリア１の円形部４に設けられたピン穴５（図２参照）
に挿入される。したがって、この状態でシリンダ４６の
ロッド４７が突出すると、バックアップ部材２７の上面
に突出したピン４５は直立した姿勢で水平方向（図２の
矢印ａの方向）に移動し、キャリア１のブリッジ３を屈
曲させて基板６のクランプを解除する。すなわちシリン
ダ４６およびピン４５は、基板６のクランプを解除する
クランプ解除手段を構成している。

【００２１】次に全体の動作を説明する。図８（ａ）
は、基板６を保持したキャリア１がベルト１２により搬
送され、ボンディング位置に位置決めされた状態を示し
ている。このとき、キャリア１はそりを生じて変形して
おり、基板６はキャリア１の変形によって傾斜してい
る。次に、図８（ｂ）に示すように、シリンダ３２のロ
ッド３３を突出させてバックアップ部材２７を上昇させ
る（矢印ｅ参照）。これにより、吸着部２８が部分的に
基板６の下面に当接するが、基板６は傾斜しているた
め、吸着部２８と基板６との間には隙間Ｇが存在する。
同時にバックアップ部材２７上面の固定用爪４１がキャ
リア１のスリット７に嵌合し、ピン４２はキャリア１の
ピン穴５に挿入される。

【００２２】次に、シリンダ４６を駆動してピン４２を
矢印ｇの方向に移動させてブリッジ３を屈曲させること
により基板６のクランプ状態を解除するとともに、真空
吸引手段３４を駆動して吸着部２８の吸着孔２９より真
空吸引すると（矢印ｆ参照）、基板６は吸着部２８に吸
引される。これにより、基板６は予めボンディングヘッ
ドとの平行度の調整がなされているバックアップ部材２
７に平行な姿勢に載置され、この基板６に対して、図８
（ｄ）に示すように、ボンディングヘッド１６が下降し
（矢印ｈ参照）、チップ９がボンディングされる。この
とき、基板６の姿勢が正しく水平に保たれているので、
チップ９は基板６に対して正常な姿勢でボンディングさ
れ基板６の姿勢不良に起因するボンディング不良は発生
しない。

【００２３】ボンディング完了後、シリンダ４６のロッ
ド４７を没入させることにより、キャリア１は基板６を
再びクランプする。この状態で基板６の真空吸着を解除
し、バックアップ部材２７が下降する。この後キャリア
１はベルト１２により次工程へ搬送される。

【００２４】本発明は、上記実施の形態１および２に限
定されないのであって、例えば上記実施の形態２ではク
ランプ解除手段であるシリンダ４６とピン４２はキャリ
ア１を下から受けるバックアップ部材２７に内蔵されて
いるが、クランプ解除手段としてはこれに限定されるこ
とはなく、要はキャリア３のブリッジ３を弾性的に屈曲
させる手段を設ければよいのであって、ボンディング時
にキャリア１を上から押さえて固定するマスキング部材
を設け、このマスキング部材にシリンダとピンを内蔵す
るようにしてもよいものである。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、キャリア
に保持された基板へのチップのボンディングにおいて、
キャリアの変形や基板をキャリアに保持させる際の位置
ずれによる基板の傾斜を補正することができる。また請
求項２記載の発明によれば、同上の原因による基板の傾
きを完全に解消することができる。これにより、チップ
のボンディング時には、基板はボンディングヘッドに対
して平行に保たれ、基板の姿勢不良に起因するチップの
ボンディング不良を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のチップのボンディング
装置の斜視図

【図２】本発明の実施の形態１のキャリアの斜視図

【図３】本発明の実施の形態１のチップのボンディング
装置の側断面図

【図４】（ａ）本発明の実施の形態１のチップのボンデ
ィング装置の部分断面図 （ｂ）本発明の実施の形態１のチップのボンディング装
置の部分断面図 （ｃ）本発明の実施の形態１のチップのボンディング装
置の部分断面図 （ｄ）本発明の実施の形態１のチップのボンディング装
置の部分断面図

【図５】本発明の実施の形態２のチップのボンディング
装置の斜視図

【図６】本発明の実施の形態２のチップのボンディング
装置の側断面図

【図７】本発明の実施の形態２のチップのボンディング
装置の部分斜視図

【図８】（ａ）本発明の実施の形態２のチップのボンデ
ィング装置の部分断面図 （ｂ）本発明の実施の形態２のチップのボンディング装
置の部分断面図 （ｃ）本発明の実施の形態２のチップのボンディング装
置の部分断面図 （ｄ）本発明の実施の形態２のチップのボンディング装
置の部分断面図

【図９】従来のチップのボンディング装置の部分正面図

【符号の説明】

１ キャリア ６ 基板 ９ チップ １１ 搬送レール １２ ベルト １５ ボンディングヘッド １７、２７ バックアップ部材 １８、２８ 吸着部 １９、２９ 吸着孔 ２２、３２ シリンダ ４１ 固定爪 ４２ ピン ４６ シリンダ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屈曲自在な金属薄板から成るキャリアを搬
   送する搬送部と、このキャリアに保持された基板にチッ
   プをボンディングするボンディングヘッドと、ボンディ
   ング時に基板およびまたはキャリアを下方から支持する
   バックアップ部材と、バックアップ部材に設けられて基
   板の下面を真空吸着する吸着部とを備えたことを特徴と
   するチップのボンディング装置。
2. 【請求項２】前記キャリアに前記基板の第１の角部を受
   ける直交部を有する開口部を形成するとともに、前記第
   １の角部の対角線上の第２の角部側にあってこの第２の
   角部を前記第１の角部側へ押圧することにより前記第１
   の角部を前記直交部に押しつける弾性変形自在な押しつ
   け片を形成して、前記直交部と前記押しつけ片により前
   記基板をその対角線方向から弾性的にクランプして保持
   するようにし、また前記バックアップ部材に前記キャリ
   アを固定する固定手段を設けるとともに、前記押しつけ
   片を強制的に弾性変形させて前記第２の角部から離すこ
   とにより前記基板のクランプ状態を解除するクランプ解
   除手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のチップ
   のボンディング装置。