JP3949031B2 - チップ実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂基板やガラス基板などの基板上に半導体素子や表面実装部品などのチップを実装するためのチップ実装方法に係り、特に基板上にチップを効率よく実装する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板（例えば、液晶、ＥＬ(Electro Luminescence)、プラズマディスプレイなどのフラット表示パネル）の製造工程において、チップ（例えば、半導体チップなど）を基板に実装している。チップを基板に実装する方法としては、基板に接着剤を付着させ、この接着剤が付着された基板にチップを接合させて実装する方法がよく知られている。
【０００３】
例えば、図１０に示す工程を備えている。具体的には、チップをガラス基板（以下、単に「基板」という）に載置する電極部分に、例えば接着剤として異方導電性膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を付着（転写）するＡＣＦ付着工程Ａ１、接着剤が付着された基板の電極部分に突起電極（バンプ）の形成されたチップを載置し、チップと基板の両電極を加熱仮圧着して接合する仮圧着工程Ａ２、マルチヘッドの加熱装置で個々のチップを加熱して接着剤を硬化して基板にチップを固着する本圧着工程Ａ３、チップを基板に固着した後に基板とチップの両電極における導通などの機能を検査する機能検査工程Ａ４、機能検査で不良の基板についてチップを取り外して交換するなどの補修を行なう補修工程Ａ５、良品の基板について基板の電極にフィルム基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）の電極を接合するＦＰＣ接合工程Ａ６、ＦＰＣを接合した基板上の露出電極に封止用の合成樹脂を供給する樹脂供給工程Ａ７、基板上の合成樹脂を硬化する樹脂硬化工程Ａ８とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなチップ実装方法の場合には、次のような問題がある。すなわち、ＡＣＦを使用して基板とチップの両電極を加熱圧着して接合する場合、両電極の間に介在する導電粒子が圧縮されて変形する関係上、この圧縮率が接合電極部分ごとに異なる。つまり、抵抗値が変化して接合不良になるといった問題がある。そのため、チップごとに平行度と圧力を微妙にコントロールする必要がある。
【０００５】
また、チップごとに厚みのバラツキがあるので、チップごとに個別の加熱手段を押し当てることによって接合しなければならず、マルチヘッドの装置構成が必要であって、装置自体が複雑かつ大きくなるといった不都合も生じている。
【０００６】
また、チップと基板の両電極における導通などの機能検査をするために、導電粒子を弾性変化させ、かつ接着剤を硬化させる必要がある。そのため、チップが基板に強固に固着してしまう。したがって、機能検査工程でチップの接合不良が見つかった場合には、不良箇所のチップを取り外して交換したり、チップを取り外した電極部分に硬化して固着している接着剤を除去および清掃したりするのが困難となり、作業効率の低下をまねくといった不都合も生じている。
【０００７】
さらに、作業効率を上げようとすると、不良基板を廃棄しなければならず、生産効率の低下をまねくといった不都合も生じている。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板にチップを効率よく実装するチップ実装方法を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来のチップ接合前に使用する接着剤としては、例えば、異方導電性膜（ＡＣＦ）を使用することが一般的である。
【００１０】
しかしながら、ＡＣＦを用いた従来の方法では、導通を得ようとすれば、ＡＣＦを加熱硬化してチップを基板に固着する必要がある。そのため、チップを基板に接合した後の機能検査において、接合不良のチップを効率よく取り外して良品のチップと交換することが困難である。そこで、機能検査で接合不良となったチップを効率よく良品のチップと交換して補修できる方法について鋭意検討した結果、チップと基板の両電極を超音波によって接合することについて本発明者は着眼した。
【００１１】
超音波接合手段を用いて基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合することによって、電極同士は接合されるが基板に付着している接着剤は硬化しない。つまり、電極同士の接合のみであるので、接合不良のチップについては容易に基板から取り外すことができるといった知見を本発明者は得ることができた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板の所定電極部分にチップを載置し、基板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチップを基板に実装するチップ実装方法において、
チップを接合する基板の所定部分に接着剤を付着する接着剤付着過程と、
前記両電極の当接部分に超音波振動を与えながら両電極を接合する超音波接合過程と、
前記超音波接合過程でチップを接合した基板の検査を行なう検査過程と、
前期検査過程の後に、不良の基板から不良チップを取り外して良品のチップと交換補修する補修過程と、
前記検査過程を経た良品の基板について、前記接着剤付着過程で付着した接着剤を硬化し、チップを基板に固着する第１硬化過程とを備え、
前記第１硬化過程は、前記超音波接合過程で基板に接着した複数個のチップ上に弾性体を介在させ、この弾性体の表面に加熱手段を当接して前記接着剤付着過程で付着した接着剤を加熱硬化する
ことを特徴とする。
【００１３】
（作用・効果）基板の所定の電極部分にチップを載置し、このチップと基板の両電極の当接部分に超音波振動を与えることによってチップが基板に接合される。チップが接合された基板は、検査過程で検査を受ける。検査によって不良の基板については補修が施されて、再検査を受ける。つまり、チップと基板の両電極は超音波接合だけで接合されているので、接着剤を介して基板に固着しているチップに比べて容易に取り外すことができる。したがって、接合不良などのチップを交換する補修を効率よく行なうことができる。
また、チップを基板に載置する前に、その基板の電極部分に接着が付着される。この接着剤が付着された後に、基板にチップを載置し、超音波接合過程、検査過程、補修過程を経る。さらに、検査過程を経た良品の基板について、接着剤が硬化される。したがって、良品の基板のみについてチップを基板に強固に固着することができる。
また、基板に付着した接着剤を硬化することによって、超音波接合過程で基板に接合した複数個のチップを一括で基板に固着することができる。
さらに、チップ上に弾性体を介在させて加熱手段を当接させるため、基板には熱が直接伝わらず、耐熱の低い基板であるフラット表示パネルにおいても、従来から使用されている高温硬化型で接合信頼性の高い接着剤を使用してチップと基板に固着できる。また、マルチヘッドの装置でなくてよいので装置構成が簡略化できる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記第１硬化過程は、オーブンによって接着剤を加熱硬化することを特徴とするものである。
【００２１】
（作用・効果）超音波接合によるチップと基板の両電極の接合強度が高いので、硬化温度が、例えばフラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を用いてチップを基板に固着できる。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記第１硬化過程は、接着剤に紫外線を照射し、この接着剤を硬化するものである。
【００２３】
（作用・効果）超音波接合によるチップと基板の両電極の接合強度が高いので、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型接着剤が使用できる。したがって、接着剤をより低温で硬化できるので、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上に合成樹脂を供給する樹脂供給過程と、
前記樹脂供給過程で供給した合成樹脂を加熱硬化してチップを基板に固着する第２硬化過程と
を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
（作用・効果）検査過程を経た良品の基板上に合成樹脂が供給される。したがって、補修過程におてい、また、電極間には、合成樹脂が存在しないので両電極を信頼性の高い接合にできる。さらに、両電極の接合強度を高く維持できるので、接着剤によってチップを基板に固着した状態で基板の検査を行なう必要がない。さらに、超音波接合を利用すれば、従来の方法のように仮圧着・本圧着との工程に分けなくてもよく、従来の仮圧着処理を行なう時間内でチップを基板に接合可能となり、工程を減らすことができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のチップ実装方法において、
前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上の電極にフィルム基板の電極を接合する基板接合過程を備え、
かつ、フィルム基板を接合した後に、樹脂供給過程で基板上の露出した電極部分に合成樹脂を供給するとともに、チップと基板との間隙に合成樹脂を流し込むことを特徴とするするものである。
【００２７】
（作用・効果）検査工程を経た良品の基板について、この基板の電極にフィルム基板の電極を接合した後に、基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂が供給され、基板とチップとの間隙にこの合成樹脂が流し込まれる。この合成樹脂は硬化工程で硬化される。したがって、従来からの電極面封止工程で基板とチップの間隙にも合成樹脂を流し込むことができるので、抜本的な製造工程の削減ができる。また、合成樹脂を硬化することによって、チップを基板に強固に固着することができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、前記第２硬化過程は、オーブンによって合成樹脂を硬化することを特徴とするものである。
【００２９】
（作用・効果）超音波接合によってチップと基板の両電極の接合強度を高く維持できるので、硬化温度が、例えばフラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を使用してもチップを基板に強固に固着できる。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、前記第２硬化過程は、合成樹脂に紫外線を照射し、この合成樹脂を硬化することを特徴とするものである。
【００３１】
（作用・効果）超音波接合によってチップと基板の両電極の接合強度を高く維持できるので、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型接合成樹脂を使用してチップを基板に固着できる。したがって、合成樹脂をより低温で硬化できるので、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【００３２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のチップ実装方法において、前記基板は、フラット表示パネルであることを特徴とする。
【００３３】
（作用・効果）超音波接合によって基板とチップの両電極の接合強度を高く維持できるので、後の過程で硬化してチップを基板に固着する接着剤に低温硬化型の接着剤や合成樹脂を使用することができる、結果、熱に対するストレスの影響を受けやすいフラット表示パネルについて請求項１ないし請求項１１の方法を好適に実施することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
<第１実施例>
以下、図面を参照して本発明の具体例を説明する。
図１は、本発明に係るチップ実装方法の一実施例を示す工程図である。
本実施例に係るチップ実装方法は大きく分けて、基板に接着剤を付着する接着剤付着工程Ｓ１と、接着剤が付着された基板の箇所にチップを載置して超音波によってチップを基板に接合する超音波接合工程Ｓ２と、チップが接合された基板の機能検査を行なう機能検査工程Ｓ３と、機能検査で不良となった基板を補修する補修過程Ｓ４と、機能検査を経た良品の基板について、基板に付着した接着剤を硬化してチップを基板に固着する接着剤硬化工程Ｓ５とからなる。
【００３５】
接着剤付着工程Ｓ１では、基板の所定電極部分に接着剤（例えば、非導電膜ＮＣＦ（Non-Conductive Film）、非導電ペーストＮＣＰ（Non-Conductive Paste）、導電性膜ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、導電性ペーストＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）、などを転写または塗布する。
【００３６】
超音波接合工程Ｓ２では、認識手段を用いてチップと基板とをアライメントし、超音波接合手段によって基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合する。基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えるとき、発生する熱は常温または接合条件をよくするためには低温（例えば１００℃程度）にしているので、接着剤が硬化する温度（例えば、ＮＣＦの場合１８０℃）には満たない、結果、接着剤は未硬化状態を維持する。したがって、チップは基板の電極とのみ接合した状態となり、加熱手段によってチップを接合したときに、同時に接着剤が硬化して基板にチップが固着する従来の方法に比べ、基板からチップを容易に取り外せるようにしている。
【００３７】
例えば、超音波接合手段で基板のアルミニウム電極にチップの金電極（バンプ）を直接に押し付けながら超音波（５０ＫＨｚ、４μｍ振幅、３０ｇ／バンプ、１００度加熱）で接合する実験を行なったところ、接合強度は５０ｇ／バンプ（このときのバンプ面積は３０００μｍ2である）であった。この接合強度であれば基板搬送、または後の機能検査工程Ｓ３での基板の取り扱いにおいても、チップが基板から外れることのない強度を維持していることが実験によってわかった。
【００３８】
次に機能検査工程Ｓ３では、超音波接合手段によってチップが接合された基板について、チップと基板の両電極の接合における導通などの機能検査を行なう。機能検査の結果、良品の基板については次工程の接着剤硬化工程Ｓ５に、不良の基板については補修工程Ｓ４に送られる。なお、この機能検査工程Ｓ３において、基板の外観検査を行なってもよい。
【００３９】
補修工程Ｓ４では、不良の基板から接合不良などのチップを取り外すとともに、チップを取り外した部分の接着剤を除去および清掃する。この補修工程Ｓ４での作業は、例えば人手によって行なわれる。その後、接着剤付着工程Ｓ１、超音波接合工程Ｓ２、および機能検査工程Ｓ３を繰り返し行なう。つまり、チップを取り外した部分に新たに接着剤を転写または塗布してチップを超音波接合し、基板の再検査を行なう。
【００４０】
接着剤硬化工程Ｓ５では、基板に転写または塗布した接着剤を加熱または紫外線などを照射して硬化する。この硬化にともなってチップが基板に強固に固着する。
【００４１】
以上の工程を経ることによって、１枚の基板にチップを実装する工程が終了する。
【００４２】
なお、本発明における「チップ」とは、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）、光素子、表面実装部品、チップ、ウエハなどの種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態を示す。
【００４３】
また、本発明における「基板」とは、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハなどの種類に関係なく、チップと接合させる側の全ての形態を示す。
【００４４】
以上のように、接着剤付着工程Ｓ１で基板の所定の電極部分に接着剤を転写または塗布した後、基板の所定の電極部分にチップを載置して基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合することによって、接着剤は未硬化状態を維持したまま、両電極のみを接合することができる。したがって、接着剤が未硬化状態であるので、次工程の機能検査工程Ｓ３で検査を経て不良の基板から接合不良などのチップを基板から容易に取り外すことができるとともに、チップ取り外し後の電極部分からの接着剤の除去および清掃が容易となる。その結果、作業効率の向上を図ることができる。また、基板を廃棄しなくてもよくなる。
【００４５】
次に、上述のチップ実装方法を実施可能な構成を含む一実施例装置を例に採って、図面を参照しながら説明する。なお、本実施例では、機能検査工程については人手によって行なわれるものであるため図示を省略し、機能検査工程前までの接着剤付着工程と超音波接合工程を含む装置を第１装置とし、機能検査工程以降の接着剤硬化工程を含む装置を第２装置として説明する。図２は本発明に係る一実施例を示した第１装置の概略構成を示した斜視図、図４は第２装置の概略構成を示した斜視図である。
【００４６】
本実施例に係る第１装置は、大きく分けて装置基台１０と、この装置基台１０の端（図２では左側）に配備された基板供給ユニット２０と、装置基台１０の奥側に配備されたチップ供給ユニット３０と、基板供給ユニット２０の隣に配備された接着剤付着ユニット４０と、その隣に超音波接合ユニット５０と、その隣に基板収納ユニット６０と、さらに装置基台１０の手前に配設された３台の基板搬送機構７０とから構成されている。
【００４７】
基板供給ユニット１０は、複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納した基板収納マガジン２１と、この基板収納マガジン２１から基板１を１枚ずつ順に取り出す昇降および水平移動可能な昇降テーブル２２とを備えている。本発明において基板１の種類は特に限定されず、例えば樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、ウエハなど、チップと接合可能な種類および大きさのものを含む。例えば、この実施例では、フラット表示パネルである液晶ディスプレイパネル用の基板にチップを実装する場合を例に採って説明する。
【００４８】
また、基板供給ユニット２０は、基板１を順に供給可能であれば、その構造は特に限定されず、例えば、複数枚の基板１を水平面内に整列配置したトレイであってもよい。
【００４９】
チップ供給ユニット３０は、基板１に実装すべき複数個のチップ２を水平に整列配置したチップトレイ３１と、このチップトレイ３１からチップ２を順に取り出して超音波接合ユニット５０に搬送するチップ搬送機構３２とを備えている。本発明においてチップ２の種類は限定されず、例えばＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなど、基板と接合可能な種々のものを含む。
【００５０】
チップ搬送機構３２は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動してチップトレイ３１からチップ２を順に取り出し、反転部でチップ２のバンプが下面になるように反転した後、スライダー３４に受け渡すチップ保持具３３と、超音波接合ユニット５０に向けて搬送するスライダー３４とを備えている。
【００５１】
接着剤付着ユニット４０は、基板供給ユニット２０から搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル４１と、基板１のチップ２を載置する電極部分に接着剤を付着する複数個の接着ヘッド４２（例えば、図２では２個）を備えている。
【００５２】
可動テーブル４１は、基板１を吸着保持する平板状の基板保持ステージ４３を備え、この基板保持ステージ４３が水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向に移動自在に構成されている。なお、この基板保持ステージ４３は、基板１の周囲３辺を支持する「コ」の字形状、４辺を支持する「ロ」の字形状などの枠型基板保持ステージにして基板１を保持する形態であってもよい。また、本実施例では、基板の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００５３】
接着ヘッド４２は、基台１０の支持部材によって固定した形態に配設しており、フィルム状の基材に塗布された接着剤、例えば非導電膜（ＮＣＦ）を基板の電極部分に転写する。なお、接着ヘッド４２の数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。
【００５４】
また、接着ヘッド４２の下方には、基板１の位置を下側から支持する固定部材であるバックアップ４４が設置されている。
【００５５】
超音波接合ユニット５０は、接着剤付着ユニット４０から搬送されてきた基板１を水平保持する可動テーブル５１と、接着剤が付着された基板１の接合部分にチップ２を接合する超音波ヘッド５２と、チップ接合時に基板１とチップ２との位置合わせを行なう視野をもつ認識手段５３とを備えている。また、門状であって認識手段５３がその内部を進退可能なガラスバックアップ５５が可動テーブル５１上に固定設置されている。
【００５６】
可動テーブル５１は、図３に示すように、基板１を吸着保持する基板保持ステージ５４を備え、この基板保持ステージ５４が水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向、およびＺ軸周り（θ）方向に、それぞれ移動自在に構成されている。
【００５７】
超音波接合ヘッド５２は、昇降自在であって、チップ供給ユニット３０からスライダー３４で移送されてきたチップ２を下端で吸着保持して基板１に載置し、基板１の電極にチップ２の電極を押し付ける。このとき、超音波ヘッド５２の振動子を駆動し、基板１とチップ２の両電極の当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合する。なお、超音波ヘッド５２のチップ保持構造は吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００５８】
認識手段５３は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動可能であって、基板保持ステージ５４が退避した状態で超音波ヘッド５２に吸着保持されたチップ２を認識した後、基板１の位置についてガラスバックアップ５５を介して認識し、両方の位置ズレを検出する。なお、本実施例のようにフラット表示パネルのガラス基板においては、認識手段５３は例えば１台のカメラでチップ２と基板１の位置を認識させるのが好ましい。また、不透明な基板の場合には、チップ２と基板１の間に２視野の認識手段を挿入してチップ２と基板１の位置を認識させることが好ましい。
【００５９】
この位置ズレを無くすように超音波接合時に可動テーブル５１がＸ，Ｙおよびθ方向に駆動制御される。なお、認識手段５３は、例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、センサなどの種類に関係なく基板とチップの位置を認識できる全ての形態（手段）を示す。さらに、動作制御も、平行移動制御および昇降制御だけでなく、平行制御のみ、昇降制御のみ、回転制御のみ、平行制御および回転制御、昇降制御および回転制御、平行移動制御および昇降移動制御などの形態に設けてもよい。
【００６０】
基板収納ユニット６０は、チップ２の実装された複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納する基板収納マガジン６１と、この基板収納マガジン６１に基板１を順に収納する昇降可能な昇降テーブル６２とを備えている。この基板収納マガジン６１に代えて、基板供給ユニット２０で説明したのと同様に、トレイ構造の収納構造を備えてもよい。また、基板供給ユニット２０と基板収納ユニット６０とは必ずしも個別である必要はなく、これらを単一のユニットにして、チップ２が実装された基板１を元の基板供給ユニット２０に戻すようにしてもよい。
【００６１】
基板搬送機構７０は、装置基台１０の長手方向に配設されたレール７１と、このレールに沿って走行する昇降自在のＬ字形アーム７２と、このアームの先端に取り付けられて基板を吸着保持する基板保持具７３とを備えている。なお、基板搬送機構７０の基板１の保持構造は、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００６２】
次に、機能検査工程を経た良品に基板について、この基板に転写された接着剤を硬化してチップを基板に固着させる第２装置の構成について図４を参照して説明する。なお、上述の第１装置と同一構成（基板供給ユニット、基板収納ユニット、および基板搬送機構）である部分については同一符号にアルファベット「Ａ」を付すに留め、図示および説明を省略する。
【００６３】
本実施例に係る第２装置は、大きく分けて装置基台１０Ａと、この基台１０Ａに一端（図４では左端）に配備された基板供給ユニット２０Ａと、基台中央に配備された接着剤硬化ユニット８０と、基台１０Ａの他端（図４では右端）に配備された基板収納ユニット６０Ａとから構成されている。
【００６４】
接着剤硬化ユニット８０は、機能検査工程で検査された良品の基板１が移送され、その基板１に転写された接着剤を加熱硬化するようになっている。具体的には、図４および図５に示すように、機能検査工程から搬送されてきた基板１を水平保持する可動テーブル８１と、チップ２に当接して熱を伝達することによって接着剤を加熱硬化する加熱手段８３とを備えている。
【００６５】
可動テーブル８１は、図５に示すように、基板１を吸着保持する基板保持ステージ８２を備え、この基板保持ステージ８２は水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向、およびＺ軸周り（θ）方向に、それぞれ移動自在に構成されている。
【００６６】
加熱手段８３は、この手段８３上方に配設されたシリンダー８４と連結し、上下動可能な加熱ヘッド８５と、加熱ヘッド８５の下方に、この加熱ヘッド８５とでチップ２を挟み込んで下側から支持するバックアップ８６と、チップ表面と加熱ヘッド８５の間に介在させる弾性体８７（例えば、シリコーンゴム）とから構成されている。
【００６７】
加熱ヘッド８５およびバックアップ８６は、凸形状であって基板１のチップ整列方行に伸びている。つまり、図６に示すように、加熱ヘッド８５とバックアップ８６の凸部で基板１を挟み込んで基板１に接合されているチップ２に熱を一括で印加して接着剤Ｇを加熱硬化し、チップ２を基板１に固着させるようにしている。このとき、チップ２の上に弾性体８７を介在して加熱ヘッド８５を当接することによって、チップ２と基板１の両電極を当接したときのチップ２の厚み（高さ）のバラツキを吸収させ、チップを介して接着剤Ｇに熱が均一に伝達するようにしている。なお、弾性体８７は、待機位置（図５では上方）にある加熱ヘッド８５を挟んで配備された２つのローラ８８に巻回された状態で掛け渡されており、使用した部分を適時に巻取り回収できるようになっている。使用部分を巻取り回収したとき、新たな弾性体８７部分が加熱ヘッド８５の下方に繰り出される。
【００６８】
次に、上述した第１および第２装置の構成を備えるチップ実装装置の一巡の動作について図を参照しながら説明する。なお、超音波接合した後に行なう機能検査については人手によって行なわれる都合上、図面による説明は省略する。
【００６９】
第１装置の基板搬送機構７０は、基板供給ユニット２０から処理対象の基板１を取り出して、この基板１を接着剤付着ユニット４０に搬送する。具体的には、基板１が可動テーブル４１に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ４３は、図示しないテーブル駆動機構によって、前方（Ｙ方向）である、接着ヘッド４２とバックアップ４４との間に向かって移動される。
【００７０】
接着ヘッド４２は、接着剤（ＮＣＦ）を転写する基板１上の電極部分を検出し、検出結果に基づいて所定の電極部分に接着剤を転写する。接着剤の転写が終了すると、基板保持ステージ４３が基板１の受け渡し位置に水平移動する。
【００７１】
受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０によって超音波接合ユニット５０に搬送される。
【００７２】
超音波接合ユニット５０に搬送された基板１は、可動テーブル５１の基板保持ステージ５４上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ５４が前方（Ｙ方向）に移動して、認識手段５３によってチップ２を載置する箇所に基板１を位置合わせする。
【００７３】
一方、チップ供給ユニット３０では、チップ保持具３３がチップトレイ３１からチップ２を取り出し、図３に示すように、バンプが下面になるように反転部でチップ２を反転した後、スライダー３４に受け渡す。スライダー３４はチップ２を超音波ヘッド５２の下方まで移送し、このチップ２を超音波ヘッド５２が吸着保持する。次に認識手段５３が超音波ヘッド５２と、ガラスバックアップ５５で支持されたチップ接合位置との間に進出してきて、超音波ヘッド５２に吸着保持されたチップ２と基板１の位置ズレを検出する。この位置ズレを無くすように可動テーブル５１がＸ，Ｙおよびθ方向に制御されて、チップ２と基板１の位置合わせが行なわれる。
【００７４】
位置合わせが終わると、認識手段５３は待機位置に後退する。次に超音波ヘッド５２を下降させて接着剤が転写された基板１の位置にチップ２を載置するとともに、チップ２と基板１の両電極の当接部分に超音波振動を与えてチップ２を基板１に接合する。このように、基板１上のチップ接合箇所の全てにおいて、超音波によるチップ２の接合が行なわれる。
【００７５】
チップ２の接合が終わると、基板保持ステージ５４が基板１の受け渡し位置に水平移動する。受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０によって基板収納ユニット６０に搬送されて基板収納マガジン６１に一旦収納され、別工程の機能検査工程へと搬送される。
【００７６】
機能検査工程で、機能検査などを経た良品の基板１は基板搬送マガジン６１に収納されて、次工程へと搬送される。機能検査の結果、不良の基板については補修工程で接合不良などのチップ２の取り外し処理などを行なった後、基板収納マガジン２１に収納され、基板供給ユニット２０から再投入される。
【００７７】
機能検査工程を経て基板収納マガジン６１に収納された良品の基板１は、第２装置の基板供給ユニット２０Ａに移載される。
【００７８】
基板搬送機構７０Ａは、基板供給ユニット２０Ａに載置された基板搬送マガジン６１から処理対象の基板１を取り出して、この基板１を接着剤硬化ユニット８０に搬送する。具体的には、基板１が可動テーブル８１に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ８２は図示しない駆動機構によって、前方（Ｙ方向）である、加熱ヘッド８５とバックアップ８６との間に向かって移動される。
【００７９】
基板１の位置合わせが終わると、シリンダー８４が駆動して加熱手段８５が下降する。このとき、チップ２上に弾性体８７を介在させた状態でチップ２および基板１をバックアップ８６とで挟み込んで接着剤を加熱硬化する。接着剤の硬化が終了すると、基板保持ステージ８２が基板１の受け渡し位置に水平移動する。
【００８０】
受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０Ａによって基板収納ユニット６０Ａに搬送されて基板収納マガジン６１Ａに収納される。
【００８１】
以上で、１枚の基板についてチップ２の実装が終了する。この一巡の動作を繰り返すことによって、複数枚の基板１へのチップ２の一括実装が可能となり、作業効率の向上を図ることができる。
【００８２】
<第２実施例>
本実施例では、基板にチップを超音波接合した後に、機能検査を行なって良品の基板について、その基板の電極部分にフィルム基板を接合し、基板の露出した電極部分に封止用の合成樹脂を供給して加熱硬化してチップを基板に実装するチップ実装方法について説明する。
【００８３】
図７は、本発明に係るチップ実装方法の一実施例を示す工程図である。
本実施例に係るチップ実装方法は大きく分けて、基板の所定電極部分にチップを載置して超音波によってチップを基板に接合する超音波接合工程Ｆ１と、チップが接合された基板の機能検査を行なう機能検査工程Ｆ２と、機能検査で不良となった基板を補修する補修工程Ｆ３と、機能検査を経た良品の基板について、この基板上の電極にフィルム基板（以下、単に「ＦＰＣ」という）を接合するＦＰＣ接合工程Ｆ４と、ＦＰＣを接合した後に基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂を供給するとともに、チップと基板の間隙に合成樹脂を流し込む樹脂供給工程Ｆ５と、基板上に供給された封止用の合成樹脂を硬化してチップを基板に固着する樹脂剤硬化工程Ｆ６とからなる。
【００８４】
なお、ＦＰＣ接合工程Ｆ４および樹脂供給工程Ｆ５以外の工程（Ｆ１〜Ｆ３、およびＦ６）については、第１実施例の超音波接合工程Ｓ１、機能検査工程Ｓ３、補修工程Ｓ４、および接着剤硬化工程Ｓ５と同一構成であるので、ここでの説明を省略し、構成の異なるＦＰＣ接合工程Ｆ４および樹脂供給工程Ｆ５について説明する。
【００８５】
ＦＰＣ接合工程Ｆ４は、例えばフラット表示パネルにチップを接合する場合であって、チップを基板に接合して機能検査を経た良品の基板の電極部分に、フィルム基板の電極を当接して両電極を接合する。
【００８６】
樹脂供給工程Ｆ５は、基板検査工程Ｆ２を経た良品に基板にフィルム基板を接合した基板ついて、その基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂（例えば、接着剤のＮＣＰなど）を供給する。供給された合成樹脂は、チップと基板の間隙に流れ込むようになっている。
【００８７】
次に、上述のチップ実装方法を実施可能な構成を含む一実施例装置を例に採って説明する。なお、本実施例において、第１実施例と同じ構成部分については同一符号を付すに留め、異なる部分について説明する。また、人手によって行なわれる機能検査工程およびＦＰＣ接合工程については図示による説明を省略する。
【００８８】
本実施例のチップ実装装置は、基板の所定電極部分にチップを載置し、基板とチップの両電極を超音波によって接合する第１装置、機能検査工程を経て良品の基板について、その基板に合成樹脂を供給する第２装置、および合成樹脂を加熱硬化してチップを基板に固着する樹脂硬化装置とから構成されている。以下、各装置の具体的な構成について説明する。
【００８９】
第１装置は、装置基台１０と、基板供給ユニット２０と、チップ供給ユニット３０と、超音波搬接合ユニット５０と、基板収納ユニット６０と、２台の基板搬送機構７０とから構成されている。つまり、第１実施例の第１装置から接着剤付着ユニット４０を省略した構成であって、基台１０の上に基板供給ユニット２０、超音波搬接合ユニット５０、基板収納ユニット６０の順で隣接するように配備され、チップ供給ユニット３０は超音波接合ユニット５０の奥側に配備されている。また、２台の基板搬送機構７０の一方は基板供給ユニット２０から超音波接合ユニット５０に、他方は超音波接合ユニット５０から基板収納ユニット６０に基板１をそれぞれ搬送するように配備されている。
【００９０】
第２装置は、装置基台１０Ａと、基板供給ユニット２０Ａと、樹脂供給ユニット９０と、基板収納ユニット６０Ａと、２台の基板搬送機構７０Ａとから構成されている。つまり、基台１０Ａの上に基板供給ユニット２０Ａ、樹脂供給ユニット９０、基板収納ユニット６０Ａの順で隣接するように配備されている。また、２台の基板搬送機構７０は、基板供給ユニット２０Ａから樹脂供給ユニット９０に、樹脂供給ユニット９０から基板収納ユニット６０Ａに基板１をそれぞれ搬送するように配備されている。以下、第２装置の各構成ユニットについて具体的に説明する。
【００９１】
以下、第１実施例と装置構成の異なる第２装置について説明する。
【００９２】
基板供給ユニット２０Ａと基板収納ユニット６０Ａのそれぞれは、複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納した基板収納マガジン２１Ａ、６１Ａと、この基板収納マガジン２１Ａ、６１Ａから基板１を１枚ずつ順に取り出し、または収納するように昇降および水平移動可能な昇降テーブル２２Ａ、６２Ａとを備えている。
【００９３】
樹脂供給ユニット９０は、図８に示すように、基板供給ユニット２０Ａから搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル９１と、チップ２の接合された基板１上の露出した電極部分に合成樹脂を塗布する樹脂ノズル９２とを備えている。
【００９４】
可動テーブル９１は、基板１を吸着保持する平板状の基板保持ステージ９３を備え、この基板保持ステージ９３が水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向およびＺ軸周り（θ）に移動自在に構成されている。なお、この基板保持ステージ９３は、基板１の周囲３辺を支持する「コ」の字形状、４辺を支持する「ロ」の字形状などの枠型基板保持ステージにして基板１を保持する形態であってもよい。また、本実施例では、基板１の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００９５】
樹脂ノズル９２は、基台１０の支持部材に固定した形態に配設している。また、この樹脂ノズル９２の先端は基板１に向けられており（図８では下方）、基板１の露出した電極部分に向けて封止用の合成樹脂を供給する。
【００９６】
つまり、基板保持ステージ９３を水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向およびＺ軸周り（θ）に移動させながら基板１の露出した電極部分に樹脂ノズル９２からの樹脂が供給されるようになっている。供給された合成樹脂Ｇ１は、図９に示すように、基板１上の露出した電極部分Ｄ１，Ｄ３部分のみならす、チップ２と基板１との間隙に流れ込む。
【００９７】
樹脂硬化装置は、図示しないがオーブンや紫外線照射炉が使用される。なお、樹脂硬化装置としては、オーブンや紫外線照射炉以外に、第１実施例同様に、図４および図５に示す接着剤硬化ユニットを使用してもよい。
【００９８】
以上のように、接着剤を介在させないで超音波のみで基板１とチップ２の両電極を接合しているので、機能検査工程で不良の基板について、例えば接合不良などのチップ２を基板１から容易に取り外して補修を行なうことができる。
【００９９】
また、機能検査工程を経た良品の基板について、基板の露出した電極部分に合成樹脂を供給して硬化する場合、液晶パネルなどのフラット表示パネルに利用するのに適している。すなわち、図９に示すように、基板１の電極Ｄ１にチップ２の電極を接合するとともに、フィルム基板ＦＢの電極Ｄ２を基板１の電極Ｄ３に接合した後に、その基板１上の露出した電極Ｄ１，Ｄ３部分（基板部分も含めて全てに供給）に合成樹脂Ｇ１を供給する工程で、チップ２と基板１の間隙に合成樹脂を流し込んで硬化すれば、チップ２およびフィルム基板ＦＢを基板１に同時に強固に固着することができる。
【０１００】
また、超音波接合による基板１とチップ２の両電極の接合強度は、５０ｇ／バンプを有するので、フラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を用いてチップ２を基板１に固着することができる。また、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型合成樹脂が使用でき、より低温での硬化を可能とすることができ、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【０１０１】
さらに、上記各実施例では、超音波接合後に機能検査を行なって良品の基板について、接着剤または合成樹脂を供給してチップを基板に固着しているので、製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１０２】
本発明は、上記の実施例に限らず、次のように変形実施することもできる。
【０１０３】
（１）上記実施例では、フィルム状の基材に接着剤を塗布したＮＣＦを使用していたが、ＮＣＰをディスペンサで塗布してもよい。ＮＣＰを使用した場合、フィルム状の接着剤付着装置のような複雑な構成の装置が不要となり、ディスペンサを１つで対応が可能となる、結果、接着剤塗布のさらなる高速処理対応ができる。
【０１０４】
（２）上記実施例ではＮＣＦを使用していたが、導電性粒子の入ったＡＣＰまたはＡＣＦを使用してもよい。これら接着剤を使用した場合、超音波接合時に超音波を印加することにより、バンプ内に導電性粒子が食い込んで金属接合が可能となる。
【０１０５】
（３）上記第１実施例では、接着剤および合成樹脂を加熱手段の加熱ヘッドを押し当てることによってそれぞれを硬化していたが、オーブンを利用するようにしてもよい。
【０１０６】
また、紫外線硬化型の接着剤および合成樹脂を利用して、紫外線照射によってそれぞれを硬化するようにしてもよい。
【０１０７】
（４）上記第２実施例では、基板１とチップ２の両電極の当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合するだけであったが、超音波接合と同時に加熱手段によって接合部分を加熱してもよい。
【０１０８】
超音波のみによる常温での接合では接合できなかった金属同士、例えばチップ側の金（Ａｕ）バンプと銅電極（Ｃｕ）、金（Ａｕ）バンプとクロム（Ｃｒ）との接合が可能となる。
【０１０９】
（５）上記第２実施例の第２装置では、合成樹脂を基板に供給するとき、基板保持ステージ９３を移動させながら合成樹脂を樹脂ノズル９２から基板の露出電極に向けて供給していたが、基板保持ステージ９３を固定し、樹脂ノズル９２を移動させながら基板１の露出した電極部分に向けて合成樹脂を供給するようにしてもよい。
【０１１０】
（６）上記各実施例ではチップ２を基板１に実装する場合を例に採って説明したが、チップ２の代わりにＴＣＰやＦＰＣ上に設けられた電極と基板電極とを超音波接合により接合してもよい。この場合、チップ２を基板１に接合する場合と同様の優位性が示される。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基板の所定の電極部分にチップを載置し、基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えてチップを基板に接合した後に、基板の検査を行なうことによって、両電極の接合不良であるチップの交換・補修を容易に行なうことができる。すなわち、チップは基板の電極とのみ接合しているだけであるので、電極接合と同時に接着剤を硬化して基板にチップを固着する従来方法に比べ、基板からのチップの取り外しが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るチップ実装方法を示した工程図である。
【図２】第１実施例に係るチップ実装装置を構成する第１装置の概略構成を示した斜視図である。
【図３】第１実施例に係る超音波接合ユニットの概略構成を示した側面図である。
【図４】第１実施例に係るチップ実装装置を構成する第２装置の概略構成を示した斜視図である。
【図５】第１実施例に係る接着剤硬化ユニットの概略構成を示した斜視図である。
【図６】第１実施例に係る接着剤硬化ユニットによってチップを基板に固着する状況を示した断面図である。
【図７】第２実施例に係るチップ実装方法を示した工程図である。
【図８】第２実施例に係るチップ実装装置を構成する樹脂供給ユニットの概略構成を示した斜視図である。
【図９】第２実施例で基板上に合成樹脂を供給してチップおよびフィルム基板を基板に固着した状態を示した断面図である。
【図１０】従来のチップ接合方法による工程を示した工程図である。
【符号の説明】
１ … 基板
２ … チップ
２０ … 基板供給ユニット
３０ … チップ供給ユニット
４０ … 接着剤付着ユニット
５２ … 超音波ヘッド
５０ … 超音波接合ユニット
６０ … 基板収納ユニット
７０ … 基板搬送機構
８０ … 接着剤硬化ユニット
８３ … 加熱手段
８７ … 弾性体
９０ … 樹脂供給ユニット
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂基板やガラス基板などの基板上に半導体素子や表面実装部品などのチップを実装するためのチップ実装方法に係り、特に基板上にチップを効率よく実装する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板（例えば、液晶、ＥＬ(Electro Luminescence)、プラズマディスプレイなどのフラット表示パネル）の製造工程において、チップ（例えば、半導体チップなど）を基板に実装している。チップを基板に実装する方法としては、基板に接着剤を付着させ、この接着剤が付着された基板にチップを接合させて実装する方法がよく知られている。
【０００３】
例えば、図１０に示す工程を備えている。具体的には、チップをガラス基板（以下、単に「基板」という）に載置する電極部分に、例えば接着剤として異方導電性膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を付着（転写）するＡＣＦ付着工程Ａ１、接着剤が付着された基板の電極部分に突起電極（バンプ）の形成されたチップを載置し、チップと基板の両電極を加熱仮圧着して接合する仮圧着工程Ａ２、マルチヘッドの加熱装置で個々のチップを加熱して接着剤を硬化して基板にチップを固着する本圧着工程Ａ３、チップを基板に固着した後に基板とチップの両電極における導通などの機能を検査する機能検査工程Ａ４、機能検査で不良の基板についてチップを取り外して交換するなどの補修を行なう補修工程Ａ５、良品の基板について基板の電極にフィルム基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）の電極を接合するＦＰＣ接合工程Ａ６、ＦＰＣを接合した基板上の露出電極に封止用の合成樹脂を供給する樹脂供給工程Ａ７、基板上の合成樹脂を硬化する樹脂硬化工程Ａ８とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなチップ実装方法の場合には、次のような問題がある。すなわち、ＡＣＦを使用して基板とチップの両電極を加熱圧着して接合する場合、両電極の間に介在する導電粒子が圧縮されて変形する関係上、この圧縮率が接合電極部分ごとに異なる。つまり、抵抗値が変化して接合不良になるといった問題がある。そのため、チップごとに平行度と圧力を微妙にコントロールする必要がある。
【０００５】
また、チップごとに厚みのバラツキがあるので、チップごとに個別の加熱手段を押し当てることによって接合しなければならず、マルチヘッドの装置構成が必要であって、装置自体が複雑かつ大きくなるといった不都合も生じている。
【０００６】
また、チップと基板の両電極における導通などの機能検査をするために、導電粒子を弾性変化させ、かつ接着剤を硬化させる必要がある。そのため、チップが基板に強固に固着してしまう。したがって、機能検査工程でチップの接合不良が見つかった場合には、不良箇所のチップを取り外して交換したり、チップを取り外した電極部分に硬化して固着している接着剤を除去および清掃したりするのが困難となり、作業効率の低下をまねくといった不都合も生じている。
【０００７】
さらに、作業効率を上げようとすると、不良基板を廃棄しなければならず、生産効率の低下をまねくといった不都合も生じている。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、基板にチップを効率よく実装するチップ実装方法を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来のチップ接合前に使用する接着剤としては、例えば、異方導電性膜（ＡＣＦ）を使用することが一般的である。
【００１０】
しかしながら、ＡＣＦを用いた従来の方法では、導通を得ようとすれば、ＡＣＦを加熱硬化してチップを基板に固着する必要がある。そのため、チップを基板に接合した後の機能検査において、接合不良のチップを効率よく取り外して良品のチップと交換することが困難である。そこで、機能検査で接合不良となったチップを効率よく良品のチップと交換して補修できる方法について鋭意検討した結果、チップと基板の両電極を超音波によって接合することについて本発明者は着眼した。
【００１１】
超音波接合手段を用いて基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合することによって、電極同士は接合されるが基板に付着している接着剤は硬化しない。つまり、電極同士の接合のみであるので、接合不良のチップについては容易に基板から取り外すことができるといった知見を本発明者は得ることができた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板の所定電極部分にチップを載置し、基板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチップを基板に実装するチップ実装方法において、
チップを接合する基板の所定部分に接着剤を付着する接着剤付着過程と、
前記両電極の当接部分に超音波振動を与えながら両電極を接合する超音波接合過程と、
前記超音波接合過程でチップを接合した基板の検査を行なう検査過程と、
前期検査過程の後に、不良の基板から不良チップを取り外して良品のチップと交換補修する補修過程と、
前記検査過程を経た良品の基板について、前記接着剤付着過程で付着した接着剤を硬化し、チップを基板に固着する第１硬化過程とを備え、
前記第１硬化過程は、前記超音波接合過程で基板に接着した複数個のチップ上に弾性体を介在させ、この弾性体の表面に加熱手段を当接して前記接着剤付着過程で付着した接着剤を加熱硬化する
ことを特徴とする。
【００１３】
（作用・効果）基板の所定の電極部分にチップを載置し、このチップと基板の両電極の当接部分に超音波振動を与えることによってチップが基板に接合される。チップが接合された基板は、検査過程で検査を受ける。検査によって不良の基板については補修が施されて、再検査を受ける。つまり、チップと基板の両電極は超音波接合だけで接合されているので、接着剤を介して基板に固着しているチップに比べて容易に取り外すことができる。したがって、接合不良などのチップを交換する補修を効率よく行なうことができる。
また、チップを基板に載置する前に、その基板の電極部分に接着が付着される。この接着剤が付着された後に、基板にチップを載置し、超音波接合過程、検査過程、補修過程を経る。さらに、検査過程を経た良品の基板について、接着剤が硬化される。したがって、良品の基板のみについてチップを基板に強固に固着することができる。
また、基板に付着した接着剤を硬化することによって、超音波接合過程で基板に接合した複数個のチップを一括で基板に固着することができる。
さらに、チップ上に弾性体を介在させて加熱手段を当接させるため、基板には熱が直接伝わらず、耐熱の低い基板であるフラット表示パネルにおいても、従来から使用されている高温硬化型で接合信頼性の高い接着剤を使用してチップと基板に固着できる。また、マルチヘッドの装置でなくてよいので装置構成が簡略化できる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記第１硬化過程は、オーブンによって接着剤を加熱硬化することを特徴とするものである。
【００２１】
（作用・効果）超音波接合によるチップと基板の両電極の接合強度が高いので、硬化温度が、例えばフラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を用いてチップを基板に固着できる。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記第１硬化過程は、接着剤に紫外線を照射し、この接着剤を硬化するものである。
【００２３】
（作用・効果）超音波接合によるチップと基板の両電極の接合強度が高いので、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型接着剤が使用できる。したがって、接着剤をより低温で硬化できるので、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のチップ実装方法において、前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上に合成樹脂を供給する樹脂供給過程と、
前記樹脂供給過程で供給した合成樹脂を加熱硬化してチップを基板に固着する第２硬化過程と
を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
（作用・効果）検査過程を経た良品の基板上に合成樹脂が供給される。したがって、補修過程におてい、また、電極間には、合成樹脂が存在しないので両電極を信頼性の高い接合にできる。さらに、両電極の接合強度を高く維持できるので、接着剤によってチップを基板に固着した状態で基板の検査を行なう必要がない。さらに、超音波接合を利用すれば、従来の方法のように仮圧着・本圧着との工程に分けなくてもよく、従来の仮圧着処理を行なう時間内でチップを基板に接合可能となり、工程を減らすことができる。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のチップ実装方法において、
前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上の電極にフィルム基板の電極を接合する基板接合過程を備え、
かつ、フィルム基板を接合した後に、樹脂供給過程で基板上の露出した電極部分に合成樹脂を供給するとともに、チップと基板との間隙に合成樹脂を流し込むことを特徴とするするものである。
【００２７】
（作用・効果）検査工程を経た良品の基板について、この基板の電極にフィルム基板の電極を接合した後に、基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂が供給され、基板とチップとの間隙にこの合成樹脂が流し込まれる。この合成樹脂は硬化工程で硬化される。したがって、従来からの電極面封止工程で基板とチップの間隙にも合成樹脂を流し込むことができるので、抜本的な製造工程の削減ができる。また、合成樹脂を硬化することによって、チップを基板に強固に固着することができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、前記第２硬化過程は、オーブンによって合成樹脂を硬化することを特徴とするものである。
【００２９】
（作用・効果）超音波接合によってチップと基板の両電極の接合強度を高く維持できるので、硬化温度が、例えばフラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を使用してもチップを基板に強固に固着できる。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、前記第２硬化過程は、合成樹脂に紫外線を照射し、この合成樹脂を硬化することを特徴とするものである。
【００３１】
（作用・効果）超音波接合によってチップと基板の両電極の接合強度を高く維持できるので、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型接合成樹脂を使用してチップを基板に固着できる。したがって、合成樹脂をより低温で硬化できるので、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【００３２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のチップ実装方法において、前記基板は、フラット表示パネルであることを特徴とする。
【００３３】
（作用・効果）超音波接合によって基板とチップの両電極の接合強度を高く維持できるので、後の過程で硬化してチップを基板に固着する接着剤に低温硬化型の接着剤や合成樹脂を使用することができる、結果、熱に対するストレスの影響を受けやすいフラット表示パネルについて請求項１ないし請求項１１の方法を好適に実施することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
<第１実施例>
以下、図面を参照して本発明の具体例を説明する。
図１は、本発明に係るチップ実装方法の一実施例を示す工程図である。
本実施例に係るチップ実装方法は大きく分けて、基板に接着剤を付着する接着剤付着工程Ｓ１と、接着剤が付着された基板の箇所にチップを載置して超音波によってチップを基板に接合する超音波接合工程Ｓ２と、チップが接合された基板の機能検査を行なう機能検査工程Ｓ３と、機能検査で不良となった基板を補修する補修過程Ｓ４と、機能検査を経た良品の基板について、基板に付着した接着剤を硬化してチップを基板に固着する接着剤硬化工程Ｓ５とからなる。
【００３５】
接着剤付着工程Ｓ１では、基板の所定電極部分に接着剤（例えば、非導電膜ＮＣＦ（Non-Conductive Film）、非導電ペーストＮＣＰ（Non-Conductive Paste）、導電性膜ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、導電性ペーストＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）、などを転写または塗布する。
【００３６】
超音波接合工程Ｓ２では、認識手段を用いてチップと基板とをアライメントし、超音波接合手段によって基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合する。基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えるとき、発生する熱は常温または接合条件をよくするためには低温（例えば１００℃程度）にしているので、接着剤が硬化する温度（例えば、ＮＣＦの場合１８０℃）には満たない、結果、接着剤は未硬化状態を維持する。したがって、チップは基板の電極とのみ接合した状態となり、加熱手段によってチップを接合したときに、同時に接着剤が硬化して基板にチップが固着する従来の方法に比べ、基板からチップを容易に取り外せるようにしている。
【００３７】
例えば、超音波接合手段で基板のアルミニウム電極にチップの金電極（バンプ）を直接に押し付けながら超音波（５０ＫＨｚ、４μｍ振幅、３０ｇ／バンプ、１００度加熱）で接合する実験を行なったところ、接合強度は５０ｇ／バンプ（このときのバンプ面積は３０００μｍ2である）であった。この接合強度であれば基板搬送、または後の機能検査工程Ｓ３での基板の取り扱いにおいても、チップが基板から外れることのない強度を維持していることが実験によってわかった。
【００３８】
次に機能検査工程Ｓ３では、超音波接合手段によってチップが接合された基板について、チップと基板の両電極の接合における導通などの機能検査を行なう。機能検査の結果、良品の基板については次工程の接着剤硬化工程Ｓ５に、不良の基板については補修工程Ｓ４に送られる。なお、この機能検査工程Ｓ３において、基板の外観検査を行なってもよい。
【００３９】
補修工程Ｓ４では、不良の基板から接合不良などのチップを取り外すとともに、チップを取り外した部分の接着剤を除去および清掃する。この補修工程Ｓ４での作業は、例えば人手によって行なわれる。その後、接着剤付着工程Ｓ１、超音波接合工程Ｓ２、および機能検査工程Ｓ３を繰り返し行なう。つまり、チップを取り外した部分に新たに接着剤を転写または塗布してチップを超音波接合し、基板の再検査を行なう。
【００４０】
接着剤硬化工程Ｓ５では、基板に転写または塗布した接着剤を加熱または紫外線などを照射して硬化する。この硬化にともなってチップが基板に強固に固着する。
【００４１】
以上の工程を経ることによって、１枚の基板にチップを実装する工程が終了する。
【００４２】
なお、本発明における「チップ」とは、例えば、ＩＣチップ、半導体チップ、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）、光素子、表面実装部品、チップ、ウエハなどの種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態を示す。
【００４３】
また、本発明における「基板」とは、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハなどの種類に関係なく、チップと接合させる側の全ての形態を示す。
【００４４】
以上のように、接着剤付着工程Ｓ１で基板の所定の電極部分に接着剤を転写または塗布した後、基板の所定の電極部分にチップを載置して基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えて接合することによって、接着剤は未硬化状態を維持したまま、両電極のみを接合することができる。したがって、接着剤が未硬化状態であるので、次工程の機能検査工程Ｓ３で検査を経て不良の基板から接合不良などのチップを基板から容易に取り外すことができるとともに、チップ取り外し後の電極部分からの接着剤の除去および清掃が容易となる。その結果、作業効率の向上を図ることができる。また、基板を廃棄しなくてもよくなる。
【００４５】
次に、上述のチップ実装方法を実施可能な構成を含む一実施例装置を例に採って、図面を参照しながら説明する。なお、本実施例では、機能検査工程については人手によって行なわれるものであるため図示を省略し、機能検査工程前までの接着剤付着工程と超音波接合工程を含む装置を第１装置とし、機能検査工程以降の接着剤硬化工程を含む装置を第２装置として説明する。図２は本発明に係る一実施例を示した第１装置の概略構成を示した斜視図、図４は第２装置の概略構成を示した斜視図である。
【００４６】
本実施例に係る第１装置は、大きく分けて装置基台１０と、この装置基台１０の端（図２では左側）に配備された基板供給ユニット２０と、装置基台１０の奥側に配備されたチップ供給ユニット３０と、基板供給ユニット２０の隣に配備された接着剤付着ユニット４０と、その隣に超音波接合ユニット５０と、その隣に基板収納ユニット６０と、さらに装置基台１０の手前に配設された３台の基板搬送機構７０とから構成されている。
【００４７】
基板供給ユニット１０は、複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納した基板収納マガジン２１と、この基板収納マガジン２１から基板１を１枚ずつ順に取り出す昇降および水平移動可能な昇降テーブル２２とを備えている。本発明において基板１の種類は特に限定されず、例えば樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、ウエハなど、チップと接合可能な種類および大きさのものを含む。例えば、この実施例では、フラット表示パネルである液晶ディスプレイパネル用の基板にチップを実装する場合を例に採って説明する。
【００４８】
また、基板供給ユニット２０は、基板１を順に供給可能であれば、その構造は特に限定されず、例えば、複数枚の基板１を水平面内に整列配置したトレイであってもよい。
【００４９】
チップ供給ユニット３０は、基板１に実装すべき複数個のチップ２を水平に整列配置したチップトレイ３１と、このチップトレイ３１からチップ２を順に取り出して超音波接合ユニット５０に搬送するチップ搬送機構３２とを備えている。本発明においてチップ２の種類は限定されず、例えばＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなど、基板と接合可能な種々のものを含む。
【００５０】
チップ搬送機構３２は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動してチップトレイ３１からチップ２を順に取り出し、反転部でチップ２のバンプが下面になるように反転した後、スライダー３４に受け渡すチップ保持具３３と、超音波接合ユニット５０に向けて搬送するスライダー３４とを備えている。
【００５１】
接着剤付着ユニット４０は、基板供給ユニット２０から搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル４１と、基板１のチップ２を載置する電極部分に接着剤を付着する複数個の接着ヘッド４２（例えば、図２では２個）を備えている。
【００５２】
可動テーブル４１は、基板１を吸着保持する平板状の基板保持ステージ４３を備え、この基板保持ステージ４３が水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向に移動自在に構成されている。なお、この基板保持ステージ４３は、基板１の周囲３辺を支持する「コ」の字形状、４辺を支持する「ロ」の字形状などの枠型基板保持ステージにして基板１を保持する形態であってもよい。また、本実施例では、基板の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００５３】
接着ヘッド４２は、基台１０の支持部材によって固定した形態に配設しており、フィルム状の基材に塗布された接着剤、例えば非導電膜（ＮＣＦ）を基板の電極部分に転写する。なお、接着ヘッド４２の数は、１個であってもよいし、２個以上であってもよい。
【００５４】
また、接着ヘッド４２の下方には、基板１の位置を下側から支持する固定部材であるバックアップ４４が設置されている。
【００５５】
超音波接合ユニット５０は、接着剤付着ユニット４０から搬送されてきた基板１を水平保持する可動テーブル５１と、接着剤が付着された基板１の接合部分にチップ２を接合する超音波ヘッド５２と、チップ接合時に基板１とチップ２との位置合わせを行なう視野をもつ認識手段５３とを備えている。また、門状であって認識手段５３がその内部を進退可能なガラスバックアップ５５が可動テーブル５１上に固定設置されている。
【００５６】
可動テーブル５１は、図３に示すように、基板１を吸着保持する基板保持ステージ５４を備え、この基板保持ステージ５４が水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向、およびＺ軸周り（θ）方向に、それぞれ移動自在に構成されている。
【００５７】
超音波接合ヘッド５２は、昇降自在であって、チップ供給ユニット３０からスライダー３４で移送されてきたチップ２を下端で吸着保持して基板１に載置し、基板１の電極にチップ２の電極を押し付ける。このとき、超音波ヘッド５２の振動子を駆動し、基板１とチップ２の両電極の当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合する。なお、超音波ヘッド５２のチップ保持構造は吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００５８】
認識手段５３は、水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向および上下（Ｚ）方向に移動可能であって、基板保持ステージ５４が退避した状態で超音波ヘッド５２に吸着保持されたチップ２を認識した後、基板１の位置についてガラスバックアップ５５を介して認識し、両方の位置ズレを検出する。なお、本実施例のようにフラット表示パネルのガラス基板においては、認識手段５３は例えば１台のカメラでチップ２と基板１の位置を認識させるのが好ましい。また、不透明な基板の場合には、チップ２と基板１の間に２視野の認識手段を挿入してチップ２と基板１の位置を認識させることが好ましい。
【００５９】
この位置ズレを無くすように超音波接合時に可動テーブル５１がＸ，Ｙおよびθ方向に駆動制御される。なお、認識手段５３は、例えば、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、センサなどの種類に関係なく基板とチップの位置を認識できる全ての形態（手段）を示す。さらに、動作制御も、平行移動制御および昇降制御だけでなく、平行制御のみ、昇降制御のみ、回転制御のみ、平行制御および回転制御、昇降制御および回転制御、平行移動制御および昇降移動制御などの形態に設けてもよい。
【００６０】
基板収納ユニット６０は、チップ２の実装された複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納する基板収納マガジン６１と、この基板収納マガジン６１に基板１を順に収納する昇降可能な昇降テーブル６２とを備えている。この基板収納マガジン６１に代えて、基板供給ユニット２０で説明したのと同様に、トレイ構造の収納構造を備えてもよい。また、基板供給ユニット２０と基板収納ユニット６０とは必ずしも個別である必要はなく、これらを単一のユニットにして、チップ２が実装された基板１を元の基板供給ユニット２０に戻すようにしてもよい。
【００６１】
基板搬送機構７０は、装置基台１０の長手方向に配設されたレール７１と、このレールに沿って走行する昇降自在のＬ字形アーム７２と、このアームの先端に取り付けられて基板を吸着保持する基板保持具７３とを備えている。なお、基板搬送機構７０の基板１の保持構造は、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００６２】
次に、機能検査工程を経た良品に基板について、この基板に転写された接着剤を硬化してチップを基板に固着させる第２装置の構成について図４を参照して説明する。なお、上述の第１装置と同一構成（基板供給ユニット、基板収納ユニット、および基板搬送機構）である部分については同一符号にアルファベット「Ａ」を付すに留め、図示および説明を省略する。
【００６３】
本実施例に係る第２装置は、大きく分けて装置基台１０Ａと、この基台１０Ａに一端（図４では左端）に配備された基板供給ユニット２０Ａと、基台中央に配備された接着剤硬化ユニット８０と、基台１０Ａの他端（図４では右端）に配備された基板収納ユニット６０Ａとから構成されている。
【００６４】
接着剤硬化ユニット８０は、機能検査工程で検査された良品の基板１が移送され、その基板１に転写された接着剤を加熱硬化するようになっている。具体的には、図４および図５に示すように、機能検査工程から搬送されてきた基板１を水平保持する可動テーブル８１と、チップ２に当接して熱を伝達することによって接着剤を加熱硬化する加熱手段８３とを備えている。
【００６５】
可動テーブル８１は、図５に示すように、基板１を吸着保持する基板保持ステージ８２を備え、この基板保持ステージ８２は水平２軸（Ｘ，Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向、およびＺ軸周り（θ）方向に、それぞれ移動自在に構成されている。
【００６６】
加熱手段８３は、この手段８３上方に配設されたシリンダー８４と連結し、上下動可能な加熱ヘッド８５と、加熱ヘッド８５の下方に、この加熱ヘッド８５とでチップ２を挟み込んで下側から支持するバックアップ８６と、チップ表面と加熱ヘッド８５の間に介在させる弾性体８７（例えば、シリコーンゴム）とから構成されている。
【００６７】
加熱ヘッド８５およびバックアップ８６は、凸形状であって基板１のチップ整列方行に伸びている。つまり、図６に示すように、加熱ヘッド８５とバックアップ８６の凸部で基板１を挟み込んで基板１に接合されているチップ２に熱を一括で印加して接着剤Ｇを加熱硬化し、チップ２を基板１に固着させるようにしている。このとき、チップ２の上に弾性体８７を介在して加熱ヘッド８５を当接することによって、チップ２と基板１の両電極を当接したときのチップ２の厚み（高さ）のバラツキを吸収させ、チップを介して接着剤Ｇに熱が均一に伝達するようにしている。なお、弾性体８７は、待機位置（図５では上方）にある加熱ヘッド８５を挟んで配備された２つのローラ８８に巻回された状態で掛け渡されており、使用した部分を適時に巻取り回収できるようになっている。使用部分を巻取り回収したとき、新たな弾性体８７部分が加熱ヘッド８５の下方に繰り出される。
【００６８】
次に、上述した第１および第２装置の構成を備えるチップ実装装置の一巡の動作について図を参照しながら説明する。なお、超音波接合した後に行なう機能検査については人手によって行なわれる都合上、図面による説明は省略する。
【００６９】
第１装置の基板搬送機構７０は、基板供給ユニット２０から処理対象の基板１を取り出して、この基板１を接着剤付着ユニット４０に搬送する。具体的には、基板１が可動テーブル４１に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ４３は、図示しないテーブル駆動機構によって、前方（Ｙ方向）である、接着ヘッド４２とバックアップ４４との間に向かって移動される。
【００７０】
接着ヘッド４２は、接着剤（ＮＣＦ）を転写する基板１上の電極部分を検出し、検出結果に基づいて所定の電極部分に接着剤を転写する。接着剤の転写が終了すると、基板保持ステージ４３が基板１の受け渡し位置に水平移動する。
【００７１】
受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０によって超音波接合ユニット５０に搬送される。
【００７２】
超音波接合ユニット５０に搬送された基板１は、可動テーブル５１の基板保持ステージ５４上に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ５４が前方（Ｙ方向）に移動して、認識手段５３によってチップ２を載置する箇所に基板１を位置合わせする。
【００７３】
一方、チップ供給ユニット３０では、チップ保持具３３がチップトレイ３１からチップ２を取り出し、図３に示すように、バンプが下面になるように反転部でチップ２を反転した後、スライダー３４に受け渡す。スライダー３４はチップ２を超音波ヘッド５２の下方まで移送し、このチップ２を超音波ヘッド５２が吸着保持する。次に認識手段５３が超音波ヘッド５２と、ガラスバックアップ５５で支持されたチップ接合位置との間に進出してきて、超音波ヘッド５２に吸着保持されたチップ２と基板１の位置ズレを検出する。この位置ズレを無くすように可動テーブル５１がＸ，Ｙおよびθ方向に制御されて、チップ２と基板１の位置合わせが行なわれる。
【００７４】
位置合わせが終わると、認識手段５３は待機位置に後退する。次に超音波ヘッド５２を下降させて接着剤が転写された基板１の位置にチップ２を載置するとともに、チップ２と基板１の両電極の当接部分に超音波振動を与えてチップ２を基板１に接合する。このように、基板１上のチップ接合箇所の全てにおいて、超音波によるチップ２の接合が行なわれる。
【００７５】
チップ２の接合が終わると、基板保持ステージ５４が基板１の受け渡し位置に水平移動する。受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０によって基板収納ユニット６０に搬送されて基板収納マガジン６１に一旦収納され、別工程の機能検査工程へと搬送される。
【００７６】
機能検査工程で、機能検査などを経た良品の基板１は基板搬送マガジン６１に収納されて、次工程へと搬送される。機能検査の結果、不良の基板については補修工程で接合不良などのチップ２の取り外し処理などを行なった後、基板収納マガジン２１に収納され、基板供給ユニット２０から再投入される。
【００７７】
機能検査工程を経て基板収納マガジン６１に収納された良品の基板１は、第２装置の基板供給ユニット２０Ａに移載される。
【００７８】
基板搬送機構７０Ａは、基板供給ユニット２０Ａに載置された基板搬送マガジン６１から処理対象の基板１を取り出して、この基板１を接着剤硬化ユニット８０に搬送する。具体的には、基板１が可動テーブル８１に移載されて吸着保持される。基板保持ステージ８２は図示しない駆動機構によって、前方（Ｙ方向）である、加熱ヘッド８５とバックアップ８６との間に向かって移動される。
【００７９】
基板１の位置合わせが終わると、シリンダー８４が駆動して加熱手段８５が下降する。このとき、チップ２上に弾性体８７を介在させた状態でチップ２および基板１をバックアップ８６とで挟み込んで接着剤を加熱硬化する。接着剤の硬化が終了すると、基板保持ステージ８２が基板１の受け渡し位置に水平移動する。
【００８０】
受け渡し位置に移動した基板１は、基板搬送機構７０Ａによって基板収納ユニット６０Ａに搬送されて基板収納マガジン６１Ａに収納される。
【００８１】
以上で、１枚の基板についてチップ２の実装が終了する。この一巡の動作を繰り返すことによって、複数枚の基板１へのチップ２の一括実装が可能となり、作業効率の向上を図ることができる。
【００８２】
<第２実施例>
本実施例では、基板にチップを超音波接合した後に、機能検査を行なって良品の基板について、その基板の電極部分にフィルム基板を接合し、基板の露出した電極部分に封止用の合成樹脂を供給して加熱硬化してチップを基板に実装するチップ実装方法について説明する。
【００８３】
図７は、本発明に係るチップ実装方法の一実施例を示す工程図である。
本実施例に係るチップ実装方法は大きく分けて、基板の所定電極部分にチップを載置して超音波によってチップを基板に接合する超音波接合工程Ｆ１と、チップが接合された基板の機能検査を行なう機能検査工程Ｆ２と、機能検査で不良となった基板を補修する補修工程Ｆ３と、機能検査を経た良品の基板について、この基板上の電極にフィルム基板（以下、単に「ＦＰＣ」という）を接合するＦＰＣ接合工程Ｆ４と、ＦＰＣを接合した後に基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂を供給するとともに、チップと基板の間隙に合成樹脂を流し込む樹脂供給工程Ｆ５と、基板上に供給された封止用の合成樹脂を硬化してチップを基板に固着する樹脂剤硬化工程Ｆ６とからなる。
【００８４】
なお、ＦＰＣ接合工程Ｆ４および樹脂供給工程Ｆ５以外の工程（Ｆ１〜Ｆ３、およびＦ６）については、第１実施例の超音波接合工程Ｓ１、機能検査工程Ｓ３、補修工程Ｓ４、および接着剤硬化工程Ｓ５と同一構成であるので、ここでの説明を省略し、構成の異なるＦＰＣ接合工程Ｆ４および樹脂供給工程Ｆ５について説明する。
【００８５】
ＦＰＣ接合工程Ｆ４は、例えばフラット表示パネルにチップを接合する場合であって、チップを基板に接合して機能検査を経た良品の基板の電極部分に、フィルム基板の電極を当接して両電極を接合する。
【００８６】
樹脂供給工程Ｆ５は、基板検査工程Ｆ２を経た良品に基板にフィルム基板を接合した基板ついて、その基板上の露出した電極部分に封止用の合成樹脂（例えば、接着剤のＮＣＰなど）を供給する。供給された合成樹脂は、チップと基板の間隙に流れ込むようになっている。
【００８７】
次に、上述のチップ実装方法を実施可能な構成を含む一実施例装置を例に採って説明する。なお、本実施例において、第１実施例と同じ構成部分については同一符号を付すに留め、異なる部分について説明する。また、人手によって行なわれる機能検査工程およびＦＰＣ接合工程については図示による説明を省略する。
【００８８】
本実施例のチップ実装装置は、基板の所定電極部分にチップを載置し、基板とチップの両電極を超音波によって接合する第１装置、機能検査工程を経て良品の基板について、その基板に合成樹脂を供給する第２装置、および合成樹脂を加熱硬化してチップを基板に固着する樹脂硬化装置とから構成されている。以下、各装置の具体的な構成について説明する。
【００８９】
第１装置は、装置基台１０と、基板供給ユニット２０と、チップ供給ユニット３０と、超音波搬接合ユニット５０と、基板収納ユニット６０と、２台の基板搬送機構７０とから構成されている。つまり、第１実施例の第１装置から接着剤付着ユニット４０を省略した構成であって、基台１０の上に基板供給ユニット２０、超音波搬接合ユニット５０、基板収納ユニット６０の順で隣接するように配備され、チップ供給ユニット３０は超音波接合ユニット５０の奥側に配備されている。また、２台の基板搬送機構７０の一方は基板供給ユニット２０から超音波接合ユニット５０に、他方は超音波接合ユニット５０から基板収納ユニット６０に基板１をそれぞれ搬送するように配備されている。
【００９０】
第２装置は、装置基台１０Ａと、基板供給ユニット２０Ａと、樹脂供給ユニット９０と、基板収納ユニット６０Ａと、２台の基板搬送機構７０Ａとから構成されている。つまり、基台１０Ａの上に基板供給ユニット２０Ａ、樹脂供給ユニット９０、基板収納ユニット６０Ａの順で隣接するように配備されている。また、２台の基板搬送機構７０は、基板供給ユニット２０Ａから樹脂供給ユニット９０に、樹脂供給ユニット９０から基板収納ユニット６０Ａに基板１をそれぞれ搬送するように配備されている。以下、第２装置の各構成ユニットについて具体的に説明する。
【００９１】
以下、第１実施例と装置構成の異なる第２装置について説明する。
【００９２】
基板供給ユニット２０Ａと基板収納ユニット６０Ａのそれぞれは、複数枚の基板１を一定間隔で多段に収納した基板収納マガジン２１Ａ、６１Ａと、この基板収納マガジン２１Ａ、６１Ａから基板１を１枚ずつ順に取り出し、または収納するように昇降および水平移動可能な昇降テーブル２２Ａ、６２Ａとを備えている。
【００９３】
樹脂供給ユニット９０は、図８に示すように、基板供給ユニット２０Ａから搬送されてきた基板１を水平姿勢で保持する可動テーブル９１と、チップ２の接合された基板１上の露出した電極部分に合成樹脂を塗布する樹脂ノズル９２とを備えている。
【００９４】
可動テーブル９１は、基板１を吸着保持する平板状の基板保持ステージ９３を備え、この基板保持ステージ９３が水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向およびＺ軸周り（θ）に移動自在に構成されている。なお、この基板保持ステージ９３は、基板１の周囲３辺を支持する「コ」の字形状、４辺を支持する「ロ」の字形状などの枠型基板保持ステージにして基板１を保持する形態であってもよい。また、本実施例では、基板１の保持を吸着式にしているが、吸着式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、任意の保持構造を用いることができる。
【００９５】
樹脂ノズル９２は、基台１０の支持部材に固定した形態に配設している。また、この樹脂ノズル９２の先端は基板１に向けられており（図８では下方）、基板１の露出した電極部分に向けて封止用の合成樹脂を供給する。
【００９６】
つまり、基板保持ステージ９３を水平２軸（Ｘ、Ｙ）方向、上下（Ｚ）方向およびＺ軸周り（θ）に移動させながら基板１の露出した電極部分に樹脂ノズル９２からの樹脂が供給されるようになっている。供給された合成樹脂Ｇ１は、図９に示すように、基板１上の露出した電極部分Ｄ１，Ｄ３部分のみならす、チップ２と基板１との間隙に流れ込む。
【００９７】
樹脂硬化装置は、図示しないがオーブンや紫外線照射炉が使用される。なお、樹脂硬化装置としては、オーブンや紫外線照射炉以外に、第１実施例同様に、図４および図５に示す接着剤硬化ユニットを使用してもよい。
【００９８】
以上のように、接着剤を介在させないで超音波のみで基板１とチップ２の両電極を接合しているので、機能検査工程で不良の基板について、例えば接合不良などのチップ２を基板１から容易に取り外して補修を行なうことができる。
【００９９】
また、機能検査工程を経た良品の基板について、基板の露出した電極部分に合成樹脂を供給して硬化する場合、液晶パネルなどのフラット表示パネルに利用するのに適している。すなわち、図９に示すように、基板１の電極Ｄ１にチップ２の電極を接合するとともに、フィルム基板ＦＢの電極Ｄ２を基板１の電極Ｄ３に接合した後に、その基板１上の露出した電極Ｄ１，Ｄ３部分（基板部分も含めて全てに供給）に合成樹脂Ｇ１を供給する工程で、チップ２と基板１の間隙に合成樹脂を流し込んで硬化すれば、チップ２およびフィルム基板ＦＢを基板１に同時に強固に固着することができる。
【０１００】
また、超音波接合による基板１とチップ２の両電極の接合強度は、５０ｇ／バンプを有するので、フラット表示パネルの耐熱温度よりも低い接着剤を用いてチップ２を基板１に固着することができる。また、高温硬化型に比べて接着信頼性の低いとされていた紫外線硬化型合成樹脂が使用でき、より低温での硬化を可能とすることができ、基板に与える熱によるストレスを低減できる。
【０１０１】
さらに、上記各実施例では、超音波接合後に機能検査を行なって良品の基板について、接着剤または合成樹脂を供給してチップを基板に固着しているので、製造工程の簡素化を図ることができる。
【０１０２】
本発明は、上記の実施例に限らず、次のように変形実施することもできる。
【０１０３】
（１）上記実施例では、フィルム状の基材に接着剤を塗布したＮＣＦを使用していたが、ＮＣＰをディスペンサで塗布してもよい。ＮＣＰを使用した場合、フィルム状の接着剤付着装置のような複雑な構成の装置が不要となり、ディスペンサを１つで対応が可能となる、結果、接着剤塗布のさらなる高速処理対応ができる。
【０１０４】
（２）上記実施例ではＮＣＦを使用していたが、導電性粒子の入ったＡＣＰまたはＡＣＦを使用してもよい。これら接着剤を使用した場合、超音波接合時に超音波を印加することにより、バンプ内に導電性粒子が食い込んで金属接合が可能となる。
【０１０５】
（３）上記第１実施例では、接着剤および合成樹脂を加熱手段の加熱ヘッドを押し当てることによってそれぞれを硬化していたが、オーブンを利用するようにしてもよい。
【０１０６】
また、紫外線硬化型の接着剤および合成樹脂を利用して、紫外線照射によってそれぞれを硬化するようにしてもよい。
【０１０７】
（４）上記第２実施例では、基板１とチップ２の両電極の当接部分に超音波振動を与えて両電極を接合するだけであったが、超音波接合と同時に加熱手段によって接合部分を加熱してもよい。
【０１０８】
超音波のみによる常温での接合では接合できなかった金属同士、例えばチップ側の金（Ａｕ）バンプと銅電極（Ｃｕ）、金（Ａｕ）バンプとクロム（Ｃｒ）との接合が可能となる。
【０１０９】
（５）上記第２実施例の第２装置では、合成樹脂を基板に供給するとき、基板保持ステージ９３を移動させながら合成樹脂を樹脂ノズル９２から基板の露出電極に向けて供給していたが、基板保持ステージ９３を固定し、樹脂ノズル９２を移動させながら基板１の露出した電極部分に向けて合成樹脂を供給するようにしてもよい。
【０１１０】
（６）上記各実施例ではチップ２を基板１に実装する場合を例に採って説明したが、チップ２の代わりにＴＣＰやＦＰＣ上に設けられた電極と基板電極とを超音波接合により接合してもよい。この場合、チップ２を基板１に接合する場合と同様の優位性が示される。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基板の所定の電極部分にチップを載置し、基板とチップの両電極の当接部分に超音波振動を与えてチップを基板に接合した後に、基板の検査を行なうことによって、両電極の接合不良であるチップの交換・補修を容易に行なうことができる。すなわち、チップは基板の電極とのみ接合しているだけであるので、電極接合と同時に接着剤を硬化して基板にチップを固着する従来方法に比べ、基板からのチップの取り外しが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係るチップ実装方法を示した工程図である。
【図２】第１実施例に係るチップ実装装置を構成する第１装置の概略構成を示した斜視図である。
【図３】第１実施例に係る超音波接合ユニットの概略構成を示した側面図である。
【図４】第１実施例に係るチップ実装装置を構成する第２装置の概略構成を示した斜視図である。
【図５】第１実施例に係る接着剤硬化ユニットの概略構成を示した斜視図である。
【図６】第１実施例に係る接着剤硬化ユニットによってチップを基板に固着する状況を示した断面図である。
【図７】第２実施例に係るチップ実装方法を示した工程図である。
【図８】第２実施例に係るチップ実装装置を構成する樹脂供給ユニットの概略構成を示した斜視図である。
【図９】第２実施例で基板上に合成樹脂を供給してチップおよびフィルム基板を基板に固着した状態を示した断面図である。
【図１０】従来のチップ接合方法による工程を示した工程図である。
【符号の説明】
１ … 基板
２ … チップ
２０ … 基板供給ユニット
３０ … チップ供給ユニット
４０ … 接着剤付着ユニット
５２ … 超音波ヘッド
５０ … 超音波接合ユニット
６０ … 基板収納ユニット
７０ … 基板搬送機構
８０ … 接着剤硬化ユニット
８３ … 加熱手段
８７ … 弾性体
９０ … 樹脂供給ユニット
Claims (8)
- 基板の所定電極部分にチップを載置し、基板の電極とチップに設けられた電極とを接合してチップを基板に実装するチップ実装方法において、
チップを接合する基板の所定部分に接着剤を付着する接着剤付着過程と、
前記両電極の当接部分に超音波振動を与えながら両電極を接合する超音波接合過程と、
前記超音波接合過程でチップを接合した基板の検査を行なう検査過程と、
前期検査過程の後に、不良の基板から不良チップを取り外して良品のチップと交換補修する補修過程と、
前記検査過程を経た良品の基板について、前記接着剤付着過程で付着した接着剤を硬化し、チップを基板に固着する第１硬化過程とを備え、
前記第１硬化過程は、前記超音波接合過程で基板に接着した複数個のチップ上に弾性体を介在させ、この弾性体の表面に加熱手段を当接して前記接着剤付着過程で付着した接着剤を加熱硬化する
ことを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項１に記載のチップ実装方法において、
前記第１硬化過程は、オーブンによって接着剤を加熱硬化することを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項１に記載のチップ実装方法において、
前記第１硬化過程は、接着剤に紫外線を照射し、この接着剤を硬化することを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項１に記載のチップ実装方法において、
前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上に合成樹脂を供給する樹脂供給過程と、
前記樹脂供給過程で供給した合成樹脂を加熱硬化してチップを基板に固着する第２硬化過程と
を備えたことを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項４に記載のチップ実装方法において、
前記検査過程を経た良品の基板について、この基板上の電極にフィルム基板の電極を接合する基板接合過程を備え、
かつ、フィルム基板を接合した後に、樹脂供給過程で基板上の露出した電極部分に合成樹脂を供給するとともに、チップと基板との間隙に合成樹脂を流し込むことを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、
前記第２硬化過程は、オーブンによって合成樹脂を硬化することを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項４または請求項５に記載のチップ実装方法において、
前記第２硬化過程は、合成樹脂に紫外線を照射し、この合成樹脂を硬化することを特徴とするチップ実装方法。 - 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のチップ実装方法において、
前記基板は、フラット表示パネルであることを特徴とするチップ実装方法。
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