JP4046076B2 - 電子部品搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板の電子部品実装位置に供給された接着剤上に電子部品を搭載する電子部品搭載装置に関するものである。

半導体装置の製造工程において、半導体ウェハから切り出された個片の半導体素子は、接着剤によってリードフレームなどの基板に実装される。基板への実装に際しては、基板の電子部品搭載位置に予め塗布された接着剤上に移載ヘッドによって搭載され（例えば特許文献１参照）、半導体素子は粘着シートに貼着された状態から、移載ヘッドによって取り出される。
特開平１０−４１７３号公報

しかしながら半導体素子の薄型化に伴い、半導体素子を接着剤を介して基板に接着する過程において以下のような不具合が生じている。すなわち、半導体素子を基板に良好な状態で接着するには、基板と半導体素子の間に薄膜状の接着剤を均一に介在させることが求められるが、撓みやすくて剛性が小さい薄型の半導体素子を接着剤上に搭載する場合には、予め塗布された接着剤を半導体素子自体の剛性によって押し広げることが難しい。そして、塗布された接着剤に気泡が存在する場合には、前述の理由によって接着剤が良好の押し広げられない結果、半導体素子の搭載後においても気泡が基板と半導体素子との間に残留した部分で半導体素子が撓んだ状態となる不具合を生じやすい。

このような不具合は、基板に塗布された接着剤と半導体素子との濡れ性が不良の場合に生じやすいことから、上述の先行技術例において、粘着シートから取り出された状態の半導体素子の下面側を清浄化することにより、半導体素子の接着剤に対する濡れ性を改善して半導体素子と接着剤との密着性を向上させる提案がなされている。しかしながら上述の先行技術例においては、半導体素子の下面側を清浄化する具体的方法については何ら開示されておらず、上述の課題の有効な解決法とはなり得ないものであった。

そこで本発明は、電子部品を接着剤を介して基板に良好に接着することができる電子部品搭載装置を提供することを目的とする。

本発明の電子部品搭載装置は、基板の電子部品実装位置に供給された接着剤上に電子部品を搭載する電子部品搭載装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、電子部品を供給する電子部品供給部と、前記電子部品供給部の電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを備えこの吸着ノズルを昇降させる吸着ノズル昇降機構を内蔵した移載ヘッドと、プラズマ照射孔を上方へ向けた状態で前記基板保持部または電子部品供給部の側方に配置された大気圧プラズマ発生部と、前記移載ヘッドを前記電子部品供給部、前記プラズマ照射孔および前記基板保持部の上方を移動させることが可能な移載ヘッド移動機構と、前記吸着ノズル昇降機構と前記移載ヘッド移動機構とを制御することにより、前記吸着ノズルに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板の電子部品搭載位置に供給された接着剤上に移動させて着地させる部品移送搭載動作を行わせる搭載制御部を備え、前記部品移送搭載動作において前記吸着ノズルに保持された電子部品を前記接着剤上に着地させる前に前記プラズマ照射孔の真上のプラズマ照射位置を通過させて電子部品の下面を前記プラズマ照射孔の外に拡がったプラズマに曝す。

本発明によれば、電子部品供給部から取り出され吸着ノズルに保持された電子部品を大気圧プラズマ発生部のプラズマ照射孔の真上のプラズマ照射位置を経由して基板保持部に移動させ、下面をプラズマに曝してプラズマ処理された後の電子部品を基板の電子部品搭載位置に供給された接着剤上に着地させることにより、電子部品の接着剤に対する濡れ性を改善して、電子部品を接着剤を介して基板に良好に接着することができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側断面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図、図５、図６，図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置による部品移送搭載動作の動作説明図である。

まず図１、図２、図３を参照して電子部品搭載装置の全体構造について説明する。図２は図１におけるＡ−Ａ矢視を、また図３は図２におけるＢ−Ｂ矢視をそれぞれ示している。図１において、基台１上には電子部品供給部２が配設されている。図２，図３に示すように、電子部品供給部２は治具ホルダ３を備えており、治具ホルダ３は、粘着シート５が装着された治具４を着脱自在に保持する。粘着シート５には、電子部品である半導体チップ６（以下、単に「チップ６」と略記。）が個片に分離された状態で貼着されており、治具ホルダ３に治具４が保持された状態では、電子部品供給部２は平面配列で粘着シート５に貼付けられた状態のチップ６を供給する。

図２に示すように、治具ホルダ３に保持された粘着シート５の下方には、エジェクタ８がエジェクタＸＹテーブル７によって水平移動可能に配設されている。エジェクタ８はチップ突き上げ用のエジェクタピン（図示省略）を昇降させるピン昇降機構を備えており、後述する移載ヘッドによって粘着シート５からチップ６をピックアップする際には、エジェクタピンによって粘着シート５の下方からチップ６を突き上げることにより、チップ６は粘着シート５から剥離される。エジェクタ８は、チップ６を粘着シート５から剥離する粘着シート剥離機構となっている。

図３に示すように、基台１の上面の電子部品供給部２からＹ方向（第１方向）へ離れた位置には、チップ６が搭載される基板１３を保持する基板保持部１０が配置されている。基板保持部１０の上流側、下流側にはそれぞれ基板搬入コンベア１１、基板搬出コンベア１２がＸ方向に直列に配列されている。基板搬入コンベア１１は、基台１と連結されたサブ基台１ａ上に跨って配置されており、サブ基台１ａ上には接着剤供給部９が配設されている。接着剤供給部９は、上流側から基板搬入コンベア１１に搬入された基板１３に対して、チップ接着用の接着剤１７（図５参照）を塗布する。接着剤塗布後の基板１３は基板保持部１０に渡され、ここで電子部品が搭載された実装後の基板１３は、基板搬出コンベア１２によって下流側に搬出される。

図１において、基台１の上面の両端部には、第１のＹ軸ベース２０Ａ，第２のＹ軸ベース２０Ｂが基板搬送方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向（第１方向）に長手方向を向けて配設されている。第１のＹ軸ベース２０Ａ，第２のＹ軸ベース２０Ｂの上面には、長手方向（Ｙ方向）に略全長にわたって第１方向ガイド２１が配設されており、１対の第１方向ガイド２１を平行に且つ電子部品供給部２及び基板保持部１０を挟むように配設した形態となっている。

これらの１対の第１方向ガイド２１には、第１ビーム部材３１，センタービーム部材３
０および第２ビーム部材３２の３つのビーム部材が、それぞれ両端部を第１方向ガイド２１によって支持されてＹ方向にスライド自在に架設されている。センタービーム部材３０の右側の側端部にはナット部材２３ｂが突設されており、ナット部材２３ｂに螺合した送りねじ２３ａは、第１のＹ軸ベース２０Ａ上に水平方向で配設されたＹ軸モータ２２によって回転駆動される。Ｙ軸モータ２２を駆動することにより、センタービーム部材３０は第１方向ガイド２１に沿ってＹ方向に水平移動する。

また、第１ビーム部材３１，第２ビーム部材３２の左側の側端部にはそれぞれナット部材２５ｂ、２７ｂが突設されており、ナット部材２５ｂ、２７ｂに螺合した送りねじ２５ａ、２７ａは、それぞれ第２のＹ軸ベース２０Ｂ上に水平方向で配設されたＹ軸モータ２４，２６によって回転駆動される。Ｙ軸モータ２４，２６を駆動することにより、第１ビーム部材３１，第２ビーム部材３２は第１方向ガイド２１に沿ってＹ方向に水平移動する。

センタービーム部材３０には、移載ヘッド３３が装着されており、移載ヘッド３３に結合されたナット部材４１ｂに螺合した送りねじ４１ａは、Ｘ軸モータ４０によって回転駆動される。Ｘ軸モータ４０を駆動することにより、移載ヘッド３０はセンタービーム部材３０の側面にＸ方向（第２方向）に設けられた第２方向ガイド４２（図２参照）に案内されてＸ方向に移動する。

移載ヘッド３３は、１個のチップ６を吸着して保持する吸着ノズル３３ａを複数（ここでは４つ）備えている。各吸着ノズル３３ａは、移載ヘッド３３に内蔵された吸着ノズル昇降機構３３ｂによって個別に昇降可能となっている。移載ヘッド３３は各吸着ノズル３３ａにそれぞれチップ６を吸着して複数のチップ６を保持した状態で移動可能となっており、Ｙ軸モータ２２およびＸ軸モータ４０を駆動することにより、移載ヘッド３３はＸ方向、Ｙ方向に水平移動し、吸着ノズル３３ａによって電子部品供給部２のチップ６を吸着して保持し、保持したチップ６を基板１３の電子部品搭載位置に供給された接着剤１７上に搭載する。

１対の第１方向ガイド２１，センタービーム部材３０，センタービーム部材３０を第１方向ガイド２１に沿って移動させる第１方向駆動機構（Ｙ軸モータ２２，送りねじ２３ａおよびナット部材２３ｂ）と、移載ヘッド３３を第２方向ガイド４２に沿って移動させる第２方向駆動機構（Ｘ軸モータ４０，送りねじ４１ａおよびナット部材４１ｂ）とは、移載ヘッド３３を電子部品供給部２と基板保持部１０との間で移動させる移載ヘッド移動機構を構成する。

第１ビーム部材３１には、基板観察カメラ３４が装着されており、基板観察カメラ３４を保持するブラケット３４ａにはナット部材４４ｂが結合されている。ナット部材４４ｂに螺合した送りねじ４４ａは、Ｘ軸モータ４３によって回転駆動され、Ｘ軸モータ４３を駆動することにより、基板観察カメラ３４は第１ビーム部材３１の側面に設けられた第２方向ガイド４５（図２参照）に案内されてＸ方向に移動する。

Ｙ軸モータ２４およびＸ軸モータ４３を駆動することにより、基板観察カメラ３４はＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。これにより、基板観察カメラ３４は基板保持部１０に保持された基板１３を撮像するための基板保持部１０の上方での移動と、基板保持部１０上からの退避のための移動とを行うことができる。

第２ビーム部材３２には、第２の電子部品観察カメラ３５が装着されており、第２の電子部品観察カメラ３５を保持するブラケット３５ａには、ナット部材４７ｂが結合されている。ナット部材４７ｂに螺合した送りねじ４７ａは、Ｘ軸モータ４６によって回転駆動
され、Ｘ軸モータ４６を駆動することにより、第２の電子部品観察カメラ３５は第２ビーム部材３２の側面に設けられた第２方向ガイド４８（図２参照）に案内されてＸ方向に移動する。

Ｙ軸モータ２６およびＸ軸モータ４６を駆動することにより、第２の電子部品観察カメラ３５はＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。これにより、第２の電子部品観察カメラ３５は電子部品供給部２に保持されたチップ６の撮像のための電子部品供給部２の上方での移動と、電子部品供給部２上からの退避のための移動とを行うことができる。

図３に示すように、電子部品供給部２と基板保持部１０との間の、移載ヘッド移動機構による移載ヘッド３３の移動範囲内には、大気圧プラズマ発生装置１４および第１の電子部品観察カメラ１５が配設されている。大気圧プラズマ発生装置１４は、Ｙ方向に設けられたスリット孔形状のプラズマ照射孔１４ａを上面に備えている。大気圧プラズマ発生装置１４を駆動することにより、プラズマ照射孔１４ａの直上のプラズマ照射位置には大気圧プラズマ１６がプラズマ照射孔１４ａの外に拡がった領域（図６参照）が形成される。

すなわち大気圧プラズマ発生装置１４は、プラズマ照射孔１４ａを上方へ向けた状態で、基板保持部１０または電子部品供給部２の側方に配置されている。そして前述の移載ヘッド移動機構は、移載ヘッド３３を電子部品供給部２、プラズマ照射孔１４ａおよび基板保持部１０の上方を移動させることが可能な移動範囲を有する構成となっている。

電子部品供給部２からチップ６を取り出した移載ヘッド３３が大気圧プラズマ発生装置１４の上方を移動することにより、チップ６はプラズマ照射孔１４ａの真上のプラズマ照射位置を通過する。これによりチップ６の下面はプラズマ照射孔１４ａの外に拡がった大気圧プラズマ１６に曝され、チップ６の下面がプラズマの作用によって清浄化される。

第１の電子部品観察カメラ１５は、図５に示すようにＹ方向に配列されたライン型受光部１５ｃ、結像光学系１５ｂを備えたライン型カメラである。上面に配設された照明部１５ａを点灯した状態で、電子部品供給部２においてチップ６をピックアップした移載ヘッド３３が第１の電子部品観察カメラ１５の上方をＸ方向に移動することにより、移載ヘッド３３の吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６を下方から観察してチップ６の画像を撮り込む。

ここで、図５に示すように、大気圧プラズマ発生装置１４と第１の電子部品観察カメラ１５とは、プラズマ照射孔１４ａとライン型受光部１５ｃとをＹ方向に向けて互いに平行にした状態で並列配置され、Ｘ方向については同一直線上に配置されている。したがって、前述の移載ヘッド３３による移送搭載動作において、吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６は、大気圧プラズマ発生装置１４と第１の電子部品観察カメラ１５の上方を、Ｘ方向すなわちプラズマ照射孔１４ａとライン型受光部１５ｃとを横切る方向に通過する。

また図６に示すように、吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６の下面をプラズマ照射孔１４ａの外に広がった大気圧プラズマ１６に曝す高さと、第１の電子部品観察カメラ１５の焦点高さとは同じ高さとなっており、移載ヘッド３３による部品移送搭載動作においては、吸着吸着ノズル３３ａの高さを変更することなく、大気圧プラズマ１６によるプラズマ処理とチップ６の画像の撮り込みとを連続して行えるようになっている。

次に図４を参照して、電子部品搭載装置の制御系の構成について説明する。図４において、制御部５０は、エジェクタ機構８，接着剤供給部９，大気圧プラズマ発生部１４，吸着ノズル昇降機構３３ｂおよび移載ヘッド３３を水平移動させる移載ヘッド移動機構５１
を制御する。制御部５０が吸着ノズル昇降機構３３ｂおよび移載ヘッド移動機構５１を制御することにより、移載ヘッド３３の各吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６を、基板保持部１０に保持された基板１３の電子部品搭載位置に供給された接着剤１７上に移動させて着地させる部品移送搭載動作を行わせることができる。

したがって制御部５０は、吸着ノズル昇降機構３３ｂおよび移載ヘッド移動機構５１を制御することにより、上述の部品移送搭載動作を行わせる搭載制御部となっている。そしてこの部品移送搭載動作においては、制御部５０は、吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６を基板１３に塗布された接着剤１７に着地させる前に、大気圧プラズマ発生装置１４のプラズマ照射位置と電子部品観察カメラ１５の上方を通過させる。

第１の電子部品認識部５２は、第１の電子部品観察カメラ１５の観察結果を認識処理することにより、移載ヘッド３３に保持された状態におけるチップ６の位置を検出する。基板認識部５３は、基板観察カメラ３４の観察結果を認識処理することにより、基板保持部１０における基板１３の位置を検出する。第２の電子部品認識部５４は、第２の電子部品観察カメラ３５の観察結果を認識処理することにより、電子部品供給部２におけるチップ６の位置を検出する。

第１の電子部品認識部５２、基板認識部５３、第２の電子部品認識部５４による認識結果は制御部５０に送られ、前述の部品移送搭載動作においては、これらの認識結果に基づいて制御部５０による動作制御が行われる。すなわち電子部品供給部２からチップ６を取り出す際には、第２の電子部品認識部５４によるチップ６の位置検出結果に基づいて吸着ノズル昇降機構３３ｂおよび移載ヘッド移動機構５１を制御する。そして基板１３へチップ６を搭載する際には、第１の電子部品認識部５２によるチップ６の位置検出結果および基板認識部５３による基板１３の位置検出結果に基づいて、吸着ノズル昇降機構３３ｂおよび移載ヘッド移動機構５１を制御する。

この電子部品搭載装置は上記のように構成されており、次に移載ヘッド３３による部品移送搭載動作について、図５，図６を参照して説明する。図５において、移載ヘッド３３はまず電子部品供給部２に移動する。このとき、取り出し対象のチップ６は予め第２の電子部品観察カメラ３５による撮像によって位置が検出されており、移載ヘッド３３はこの位置検出結果に基づいて吸着吸着ノズル３３ａによってチップ６を取り出す。

各吸着吸着ノズル３３ａにチップ６を保持した移載ヘッド３３は、大気圧プラズマ発生装置１４の左側方まで移動する。そしてＸ方向に方向転換した後、大気圧プラズマ発生装置１４と第１の電子部品観察カメラ１５の上方を、プラズマ照射孔１４ａおよびライン型受光部１５ｃを横切る方向に直線的に移動する。これにより、図６に示すように、吸着吸着ノズル３３ａに保持されたチップ６はプラズマ照射孔１４ａの直上のプラズマ照射位置において下面がプラズマ照射孔１４ａの外に拡がった大気圧プラズマ１６に曝され、清浄化される。ついで第１の電子部品観察カメラ１５の上方を通過する際に、チップ６の画像が撮り込まれる。

この後、第１の電子部品観察カメラ１５の上方を通過した移載ヘッド３３は基板保持部１０へ移動し、基板１３に予め供給された接着剤１７上に保持したチップ６を順次搭載する。この搭載動作においては、接着剤１７を広げてチップ６と基板１３との間に均一な厚みの接着層を形成することが必要である。

このとき、対象とするチップ６が撓みやすくて剛性が小さい薄型チップである場合には、予め塗布された接着剤１７をチップ６自体の剛性によって押し広げることが難しい。そして、塗布された接着剤１７に気泡が存在する場合には、接着剤１７が良好に押し広げら
れない結果、チップ６の搭載後においても気泡が接着層に残留し、チップ６が撓んだ状態のまま接着される不具合を生じやすい。

本実施の形態の電子部品搭載装置においては、前述のようにチップ６の基板１３への搭載に先立って、チップ６の下面を大気圧プラズマ１６によって清浄化し、接着剤１７に対する濡れ性を改善した上で搭載するようにしていることから、チップ６を基板１３に着地させる過程において、接着剤１７はチップ６の下面に接触すると速やかにチップ６の下面に沿ってチップ６の下面全体に濡れ広がる。この結果、チップ６を基板１３に搭載したときには、チップ６と基板１３との間には接着剤１７が広がった均一な接着層をボイドを生じることなく形成し、チップ６を基板１３に良好に接着することができる。

なお上記実施の形態においては、大気圧プラズマ発生装置１４および第１の電子部品観察カメラ１５をＸ方向に一線配置して、移載ヘッド３３をプラズマ照射孔１４ａおよびライン型受光部１５ｃを横切ってＸ方向に移動させる構成例を示しているが、大気圧プラズマ発生装置１４、第１の電子部品観察カメラ１５の配列はこれに限定されるものではなく、図７に示すような配列を採用してもよい。

すなわち、大気圧プラズマ発生装置１４および第１の電子部品観察カメラ１５を電子部品供給部２と基板保持部１０との間でＹ方向に一線配置し、プラズマ照射孔１４ａおよびライン型受光部１５ｃをＸ方向に向けて平行に配置する。このような配列においては、電子部品供給部２からチップ６を取り出した移載ヘッド３３は、Ｙ方向の移動してプラズマ照射孔１４ａおよびライン型受光部１５ｃを横切り、基板保持部１０の基板１３へ到達する。

本発明の電子部品搭載装置は、電子部品の接着剤に対する濡れ性を改善して電子部品を接着剤を介して基板に良好に接着することができるという効果を有し、薄型の電子部品を基板に供給された接着剤上に搭載する電子部品搭載装置に有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の平断面図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置による部品移送搭載動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置による部品移送搭載動作の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置による部品移送搭載動作の動作説明図

符号の説明

２ 電子部品供給部
３ 治具ホルダ
４ 治具
５ 粘着シート
６ チップ
１０ 基板保持部
１３ 基板
１５ 第１の電子部品観察カメラ
１７ 接着剤
３３ 移載ヘッド
３４ 基板観察カメラ
３５ 第２の電子部品観察カメラ

Claims (6)

1. 基板の電子部品実装位置に供給された接着剤上に電子部品を搭載する電子部品搭載装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、電子部品を供給する電子部品供給部と、前記電子部品供給部の電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを備えこの吸着ノズルを昇降させる吸着ノズル昇降機構を内蔵した移載ヘッドと、プラズマ照射孔を上方へ向けた状態で前記基板保持部または電子部品供給部の側方に配置された大気圧プラズマ発生部と、前記移載ヘッドを前記電子部品供給部、前記プラズマ照射孔および前記基板保持部の上方を移動させることが可能な移載ヘッド移動機構と、前記吸着ノズル昇降機構と前記移載ヘッド移動機構とを制御することにより、前記吸着ノズルに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板の電子部品搭載位置に供給された接着剤上に移動させて着地させる部品移送搭載動作を行わせる搭載制御部を備え、前記部品移送搭載動作において前記吸着ノズルに保持された電子部品を前記接着剤上に着地させる前に前記プラズマ照射孔の真上のプラズマ照射位置を通過させて電子部品の下面を前記プラズマ照射孔の外に拡がったプラズマに曝すことを特徴とする電子部品搭載装置。
2. 前記電子部品供給部は、平面配列で粘着シートに貼付けられた状態の電子部品を供給することを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
3. 前記プラズマ照射孔がスリット孔であり、前記部品移送搭載動作において前記プラズマ照射位置を通過させる際には、前記スリット孔を横切る方向に電子部品を移動させることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
4. 前記吸着ノズルに保持された電子部品を下方から観察して電子部品の画像を撮り込む電子部品観察カメラを前記移載ヘッド移動機構による前記移載ヘッドの移動範囲内に配置し、前記搭載制御部は、前記部品移送搭載動作において前記吸着ノズルに保持された電子部品を前記接着剤上に着地させる前に前記プラズマ照射位置と前記電子部品観察カメラの上方を通過させることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
5. 前記プラズマ照射孔がスリット孔であり、前記電子部品観察カメラがライン型受光部を備えたライン型カメラであり、前記スリット孔と前記ライン型受光部とを平行にした状態で前記大気圧プラズマ発生部と前記電子部品観察カメラを配置したことを特徴とする請求項４記載の電子部品搭載装置。
6. 前記吸着ノズルに保持された電子部品の下面を前記プラズマ照射孔の外に広がったプラズマに曝す高さと、前記電子部品観察カメラの焦点高さとを同じにしたことを特徴とする請求項４記載の電子部品搭載装置。
   

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