JP6636567B2

JP6636567B2 - Chip mounting equipment

Info

Publication number: JP6636567B2
Application number: JP2018098371A
Authority: JP
Inventors: 寺田　勝美; 勝美寺田; 幹夫川上
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2028-07-30
Also published as: JP2018129552A

Description

本発明は、プリント基板等の基板に集積回路素子などのチップを実装するチップ実装装置に関するものである。 The present invention relates to a chip mounting apparatus for mounting a chip such as an integrated circuit element on a substrate such as a printed circuit board.

プリント基板等の基板に集積回路素子などのチップを実装する装置として、先に本出願人により特許文献１のようなチップ実装装置が提案されている。 As an apparatus for mounting a chip such as an integrated circuit element on a substrate such as a printed board, a chip mounting apparatus as disclosed in Patent Document 1 has been proposed by the present applicant.

特許文献１のチップ実装装置は図５に示すように、チップ１を保持して加圧力を与えるチップ保持手段１７と、チップ保持手段１７を上下に移動可能に支持し加圧力を付与する加圧付与手段１５と、加圧付与手段１５を昇降させるＺ軸送り装置３と、加圧付与手段１５の内部を移動しているチップ保持手段１７の位置を検出する位置検出手段２３と、位置検出手段２３の検出信号に応じてＺ軸送り装置３を制御する駆動制御手段２２とを備えている。なお、加圧付与手段１５はシリンダチューブの形状で、内部をチップ保持手段１７のピストン部分が移動できるように構成され、ピストンに加わるシリンダ内の圧力がチップ保持手段１７を介してチップ１に作用するようにしている。 As shown in FIG. 5, the chip mounting apparatus of Patent Document 1 holds a chip 1 and applies a pressing force to the chip, and a pressurizing device that supports the chip holding means 17 movably up and down and applies a pressing force. Application means 15, a Z-axis feeder 3 for raising and lowering the pressure application means 15, a position detection means 23 for detecting the position of the chip holding means 17 moving inside the pressure application means 15, and a position detection means And a drive control means 22 for controlling the Z-axis feeder 3 in accordance with the detection signal of 23. The pressure applying means 15 is in the form of a cylinder tube, and is configured such that the piston portion of the tip holding means 17 can move inside. The pressure in the cylinder applied to the piston acts on the chip 1 via the tip holding means 17. I am trying to do it.

このようなチップ実装装置を用いて基板５にチップ１をハンダ接合する動作を図６のタイムチャートを用いて説明する。まず、チップ保持手段１７にチップ１を吸着保持して、Ｚ軸送り装置３を駆動して加圧付与手段１５を基板５側に下降させる（ｔ０からｔ１）。基板５とチップ１が接触し、設定された押し込み量ｄ１だけ加圧付与手段１５が基板５側に下降しＺ軸送り装置３が停止する。このとき位置検出手段２３がチップ保持手段１７のピストン部分までの距離ｘ１を検出する（ｔ１からｔ２）。続いてチップ保持手段１７に内蔵されているヒータ１１がＯＮし、加熱によりチップ保持手段１７が伸びて位置検出手段２３がチップ保持手段１７のピストン部分までの距離ｘ２を検出する。その後、チップ１のバンプ１ａのハンダが溶融開始し、ハンダの溶融によりチップ保持手段１７が加圧付与手段１５の内部で下降する。位置検出手段２３の検出しているチップ保持手段１７のピストン部分までの距離がｘ３（設定値）になるとバンプ１ａのハンダが溶融したと判断する（ｔ２からｔ４）。ハンダの溶融の判断とともにハンダ冷却後のチップ１と基板５のギャップが所定値ｄ３になるように、Ｚ軸送り装置３を駆動し加圧付与手段１５を引き上げている。そして、ヒータ１１をＯＦＦしチップ１の吸着を解除しハンダを冷却している（ｔ４からｔ６）。従って、加圧付与手段１５の内部を、ヒータ１１の加熱およびハンダの溶融によりチップ保持手段１７のピストン部分が上下に移動し、チップ保持手段１７のピストン部分の位置を位置検出手段２３が検出し、検出結果に基づいて駆動手段２２がＺ軸送り装置３を制御している。 The operation of soldering the chip 1 to the substrate 5 using such a chip mounting apparatus will be described with reference to the time chart of FIG. First, the chip 1 is sucked and held by the chip holding means 17, and the Z-axis feeding device 3 is driven to lower the pressure applying means 15 toward the substrate 5 (from t0 to t1). The substrate 5 comes into contact with the chip 1, the pressurizing means 15 descends toward the substrate 5 by the set pushing amount d1, and the Z-axis feeder 3 stops. At this time, the position detecting means 23 detects the distance x1 to the piston portion of the tip holding means 17 (from t1 to t2). Subsequently, the heater 11 built in the chip holding means 17 is turned on, the chip holding means 17 is extended by heating, and the position detecting means 23 detects the distance x2 to the piston portion of the chip holding means 17. Thereafter, the solder of the bumps 1a of the chip 1 starts to melt, and the chip holding means 17 descends inside the pressure applying means 15 due to the melting of the solder. When the distance to the piston of the chip holding means 17 detected by the position detecting means 23 reaches x3 (set value), it is determined that the solder of the bump 1a has melted (from t2 to t4). The Z-axis feeder 3 is driven and the pressure applying means 15 is pulled up so that the gap between the chip 1 and the substrate 5 after the solder cooling and the determination of the melting of the solder become the predetermined value d3. Then, the heater 11 is turned off, the suction of the chip 1 is released, and the solder is cooled (from t4 to t6). Therefore, the piston of the tip holding means 17 moves up and down inside the pressurizing means 15 due to the heating of the heater 11 and the melting of the solder, and the position detecting means 23 detects the position of the piston of the tip holding means 17. The driving means 22 controls the Z-axis feeder 3 based on the detection result.

ＷＯ２００７／０６６５５９号公報WO2007 / 066559

しかしながら、位置検出手段２３でチップ保持手段１７のピストン部分の位置を検出しながらＺ軸送り装置３を駆動し加圧付与手段１５の位置を制御していると、検出結果が所定値に達するまで次の動作に移れなくなり、動作時間を短縮することが困難になる。そのため、生産タクトタイムが短縮できず生産性を上げることができないという問題が発生する。 However, if the position detecting means 23 controls the position of the pressure applying means 15 by driving the Z-axis feeding device 3 while detecting the position of the piston portion of the tip holding means 17 until the detection result reaches a predetermined value. The next operation cannot be performed, and it becomes difficult to reduce the operation time. Therefore, there arises a problem that the production tact time cannot be shortened and the productivity cannot be increased.

本発明は、上記問題点に鑑み、生産タクトタイムを短縮することができ、高い信頼性で集積回路素子などのチップをプリント基板等の基板に実装するチップ実装装置を提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a chip mounting apparatus capable of shortening a production tact time and mounting a chip such as an integrated circuit element on a substrate such as a printed circuit board with high reliability. .

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
チップに対向した位置に配した基板の電極にチップのバンプをハンダ接合させるチップ実装装置であって、
チップを吸着保持するチップ保持手段と、
前記チップ保持手段を上下動し得るよう装着しつつ、前記チップ保持手段の加熱及び冷却による伸び縮みにかかわらず、所定の値に制御した加圧力を前記チップ保持手段に付与する機能を有した加圧付与手段と、
前記加圧付与手段を装置高さ方向に昇降させるＺ軸送り装置と、
前記加圧付与手段が前記チップ保持手段に付与する加圧力と、前記Ｚ軸送り機構が前記加圧付与手段を昇降させる高さ位置を制御する駆動制御手段と、
前記チップ保持手段の加熱から前記チップのバンプの溶融までの間の前記チップ保持手段の伸び量を予測し、前記チップ保持手段の伸びの予測値に基づいて前記駆動制御手段に補正指令を入力する予測制御手段とを備え、
前記駆動制御手段が、
前記加圧付与手段を制御して前記チップ保持手段に所定の加圧力を付与しつつ、
前記予測制御手段の補正指令により前記Ｚ軸送り機構を駆動して前記加圧付与手段の高さ位置を制御する機能を有するチップ実装装置である。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is
A chip mounting apparatus for soldering a bump of a chip to an electrode of a substrate arranged at a position facing the chip,
Chip holding means for holding the chip by suction,
A pressure applying function having a function of applying a pressing force controlled to a predetermined value to the chip holding means regardless of expansion and contraction of the chip holding means due to heating and cooling while mounting the chip holding means so as to be vertically movable. Pressure applying means;
A Z-axis feeder that raises and lowers the pressurizing means in a device height direction;
Drive control means for controlling a pressing force applied by the pressure applying means to the chip holding means, and a height position at which the Z-axis feed mechanism raises and lowers the pressure applying means ;
The predicted amount of expansion of the chip holding unit, enter the correction command to the drive control unit based on the predicted value of the elongation of the chip holding means between the heating to the melting of the bumps of the chip of the chip holding unit for example Bei and the prediction control means you,
The drive control means,
While controlling the pressure applying means to apply a predetermined pressure to the chip holding means,
A chip mounting device having a function of controlling the height position of the pressure applying means by driving the Z-axis feed mechanism according to a correction command from the prediction control means .

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記予測制御手段が、前記チップ保持手段の加熱を停止したときに前記チップ保持手段の縮み量を予測し、前記チップ保持手段の縮みの予測値に基づいて前記駆動制御手段に補正指令を入力して、
前記駆動制御手段が、前記予測制御手段の補正指令により前記チップと前記基板の冷却後のギャップ高さを所定の高さに維持できるよう前記Ｚ軸送り機構を駆動して前記加圧付与手段の高さ位置を制御する機能を有するチップ実装装置である。

The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
The predictive control unit, pre-Symbol predicts the amount of contraction of the chip holding unit when stopping the heating of the chip holding unit, enter the correction command to the drive control unit based on the predicted value of shrinkage of the chip holding unit do it,
The drive control means drives the Z-axis feed mechanism so that the gap height after cooling the chip and the substrate can be maintained at a predetermined height by a correction command of the prediction control means, and This is a chip mounting device having a function of controlling the height position.

請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは２に記載の発明において、
前記加圧付与手段がシリンダーチューブで、前記チップ保持手段が前記シリンダーチューブの内部を移動するピストンとロッドから構成され前記シリンダーチューブの上下に設けられたエアー供給ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに作用する微弱な圧力を調整できる構成であるチップ実装装置である。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
The pressurizing means is a cylinder tube, and the tip holding means is composed of a piston and a rod moving inside the cylinder tube, and is supplied to the piston by air supplied from air supply ports provided above and below the cylinder tube. This is a chip mounting device having a configuration capable of adjusting a weak pressure that acts.

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
事前に前記チップ保持手段を単体で加熱および加熱を停止し、前記加圧付与手段の内部を移動する前記チップ保持手段の移動量を伸縮量として計測し、前記伸縮量が伸縮量記憶手段に記憶されており、前記伸縮量記憶手段に記憶されている伸縮量に基づいて前記予測制御手段から前記駆動制御手段に入力する補正指令が演算される構成を備えたチップ実装装置である。 The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
In advance, heating and heating of the chip holding unit alone are stopped, and the movement amount of the chip holding unit that moves inside the pressurizing unit is measured as an expansion amount, and the expansion amount is stored in the expansion amount storage unit. And a correction command input from the prediction control unit to the drive control unit is calculated based on the expansion amount stored in the expansion amount storage unit.

請求項１に記載の発明によれば、予測制御手段がチップ保持手段の加熱からチップのバンプの溶融までの間のチップ保持手段の伸び量を予測し、チップ保持手段の伸びの予測値に基づいて駆動制御手段に補正指令を入力して加圧付与手段の高さ位置を制御しているので、チップ保持手段の位置を検出しながら検出結果に基づいて次の動作を行う従来のチップ実装方法の、加圧付与手段の高さ位置を一定にしている時間が短縮され、生産タクトタイムを短縮することができる。 According to the first aspect of the present invention, the prediction control means predicts the amount of elongation of the chip holding means from heating of the chip holding means to melting of the bumps of the chip, and based on the predicted value of the elongation of the chip holding means. The conventional chip mounting method performs the following operation based on the detection result while detecting the position of the chip holding means because the height position of the pressure applying means is controlled by inputting a correction command to the drive control means. However, the time during which the height position of the pressure applying means is kept constant is reduced, and the production tact time can be reduced.

請求項２に記載の発明によれば、チップ保持手段の加熱の停止とともに、時間的に徐々に変化するチップ保持手段の縮みの予測値に基づいて加圧付与手段の位置を制御しているのでチップに加わる加圧力を一定に保ちながらハンダバンプの冷却を進めることができる。また、ハンダバンプの冷却によりチップと基板間に収縮力が発生するが、チップ保持手段の縮みの予測値に基づいて加圧付与手段の位置を制御しているので、チップと基板間の収縮力が緩和されハンダバンプの破損を防止することができる。さらに、ハンダバンプの形状を均一にして高品質なハンダ接合をすることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the heating of the chip holding means is stopped, the position of the pressure applying means is controlled based on the predicted value of the contraction of the chip holding means which gradually changes with time. The solder bumps can be cooled while the pressure applied to the chip is kept constant. In addition, a contraction force is generated between the chip and the substrate due to the cooling of the solder bumps. However, since the position of the pressure applying unit is controlled based on a predicted value of the contraction of the chip holding unit, the contraction force between the chip and the substrate is reduced. As a result, the solder bumps can be prevented from being damaged. Further, the quality of the solder bumps can be made uniform by making the shape of the solder bumps uniform.

請求項３に記載の発明によれば、シリンダーチューブの上下に設けられたエアー供給ポートから供給されるエアーによりチップ保持手段のピストンに作用する圧力を微弱にすることができる。そのため、ハンダバンプの溶融の際もハンダバンプが破損しない圧力をチップ保持手段に付与することができる。 According to the third aspect of the present invention, the pressure acting on the piston of the tip holding means can be weakened by the air supplied from the air supply ports provided above and below the cylinder tube. Therefore, even when the solder bump is melted, a pressure that does not damage the solder bump can be applied to the chip holding means.

請求項４に記載の発明によれば、事前にチップ保持手段の伸縮特性を伸縮量記憶手段に記憶しているので、実際のチップ実装の際にはチップ保持手段の位置を検出し、検出結果に基づいて加圧付与手段を動作させなくてもよい。そのため、生産タクトタイムを短縮することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the expansion / contraction characteristics of the chip holding unit are stored in advance in the expansion / contraction amount storage unit, the position of the chip holding unit is detected during actual chip mounting, and the detection result is obtained. It is not necessary to operate the pressurizing means on the basis of. Therefore, production tact time can be reduced.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、背景技術で用いた部材の符号はそのまま使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The reference numerals of the members used in the background art are used as they are.

図１は、本実施の形態に係るチップ実装装置の正面図である。チップ実装装置に備えられたＺ軸送り装置３は、装置フレーム９に装着されたサーボモータ６で送り機構７（例えば、ボールネジ）を回転させ、これを螺合させたスライダー８を、装置フレーム９に装着されたガイドレール１０で案内して昇降させている。加圧付与手段１５は、スライダー８に連結されたブラケット１６に装着されている。サーボモータ６にはエンコーダ１３がマウントされており位置制御ができるようになっている。サーボモータ６の位置制御を行うことにより加圧付与手段１５の装置高さに対する高さ位置を調整できるようになっている。高さ位置の測定は、サーボモータ６にマウントされているエンコーダ１３で行ってもよいし、ガイドレール１０に別途リニアセンサを設けて行ってもよい。 FIG. 1 is a front view of the chip mounting apparatus according to the present embodiment. The Z-axis feed device 3 provided in the chip mounting device rotates a feed mechanism 7 (for example, a ball screw) by a servo motor 6 mounted on the device frame 9, and slides the slider 8 into which the screw is screwed to the device frame 9. Is guided by a guide rail 10 mounted on the vehicle. The pressurizing means 15 is mounted on a bracket 16 connected to the slider 8. An encoder 13 is mounted on the servomotor 6 so that position control can be performed. By controlling the position of the servo motor 6, the height position of the pressurizing means 15 with respect to the apparatus height can be adjusted. The measurement of the height position may be performed by the encoder 13 mounted on the servomotor 6, or may be performed by separately providing a linear sensor on the guide rail 10.

加圧付与手段１５は、エアーシリンダーのシリンダーチューブ３３で構成されている。チップ保持手段１７の上部は、前記エアーシリンダーのピストン３４とロッド３５とで構成されており加圧付与手段１５の内部を上下動し得るように装着されている。チップ保持手段１７は、一般にエアーベアリングと呼ばれている静圧空気軸受１８を介して加圧付与手段１５に装着されている。チップ保持手段１７の下端には、加熱手段としてのヒータ１１とチップ１を吸着保持するツール２が備えられている。ツール２にはチップ吸着孔２４が備えられており、チップ１を吸着保持している。ツール２は吸着保持するチップ１のサイズに合わせて交換できるようになっている。基板５は、基板吸着孔２５を備えた基板保持ステージ４に保持されている。 The pressurizing means 15 is constituted by a cylinder tube 33 of an air cylinder. The upper part of the tip holding means 17 is composed of a piston 34 and a rod 35 of the air cylinder, and is mounted so as to be able to move up and down inside the pressure applying means 15. The tip holding means 17 is mounted on the pressurizing means 15 via a static pressure air bearing 18 generally called an air bearing. At the lower end of the chip holding means 17, a heater 11 as a heating means and a tool 2 for sucking and holding the chip 1 are provided. The tool 2 is provided with a chip suction hole 24 for holding the chip 1 by suction. The tool 2 can be replaced according to the size of the chip 1 to be suction-held. The substrate 5 is held on a substrate holding stage 4 having a substrate suction hole 25.

加圧付与手段１５には、上下に２つのエアー供給ポートがある。上側のエアー供給ポートが加圧ポート１９であり、下側のエアー供給ポートがバランス圧ポート２０である。加圧ポート１９にはポンプ３０からのエアーが圧力調整手段２７ａを介して接続されている。圧力調整手段２７ａは加圧ポート圧力制御手段２８の信号に基づいて、加圧ポート１９の圧力を制御する。また、バランス圧ポート２０にはポンプ３０からのエアーが圧力調整手段２７ｂを介して接続されている。圧力調整手段２７ｂはバランス圧ポート圧力制御手段２９の信号に基づいて、バランス圧ポート２０の圧力を制御する。これら加圧ポート１９及びバランス圧ポート２０からそれぞれ圧力制御可能な圧力調整手段２７ａ、２７ｂによって調整された圧力Ｐ１、圧力Ｐ２が供給され加圧エアー同士の差圧でチップ保持手段１７のピストン３４に付与される圧力を制御することができる。そのため、チップ保持手段１７に吸着保持されるチップ１に対して微弱な加圧制御ができるようになっている。例えば、チップ１のハンダバンプが加熱され溶融する際でもハンダバンプを破損することがない微弱な圧力を付与することができる。チップ１へ加圧力の変化や、チップ１の高さの変化でハンダの溶融を検知する場合、チップ１にかかる圧力がハンダバンプに集中するので加圧力の状態によってはハンダバンプを破損（バンプクラッシュ）してしまうおそれがある。そのため、本発明では微弱な圧力を付与しながらハンダの溶融を検知できるようになっている。なお、圧力調整手段２７ａ，２７ｂとしては、電空レギュレータなどが用いられる。 The pressurizing means 15 has two upper and lower air supply ports. The upper air supply port is a pressure port 19, and the lower air supply port is a balance pressure port 20. Air from a pump 30 is connected to the pressurizing port 19 via a pressure adjusting means 27a. The pressure adjusting unit 27 a controls the pressure of the pressurizing port 19 based on the signal of the pressurizing port pressure control unit 28. Further, air from the pump 30 is connected to the balance pressure port 20 via a pressure adjusting means 27b. The pressure adjusting means 27 b controls the pressure of the balance pressure port 20 based on the signal of the balance pressure port pressure control means 29. The pressure P1 and the pressure P2 adjusted by the pressure adjusting means 27a and 27b which can control the pressure are supplied from the pressurizing port 19 and the balance pressure port 20, respectively, and are supplied to the piston 34 of the chip holding means 17 by the differential pressure between the pressurized air. The applied pressure can be controlled. Therefore, a weak pressurization control can be performed on the chip 1 sucked and held by the chip holding means 17. For example, even when the solder bumps of the chip 1 are heated and melted, a slight pressure that does not damage the solder bumps can be applied. When the melting of the solder is detected by a change in the pressure applied to the chip 1 or a change in the height of the chip 1, the pressure applied to the chip 1 is concentrated on the solder bumps. There is a risk that it will. Therefore, according to the present invention, it is possible to detect the melting of the solder while applying a slight pressure. Note that an electropneumatic regulator or the like is used as the pressure adjusting means 27a, 27b.

加圧付与手段１７の上端位置には位置検出手段２３（例えば、渦電流式センサ等）が備えられチップ保持手段１７のピストン３４の位置を検出している。 A position detecting means 23 (for example, an eddy current sensor) is provided at the upper end position of the pressurizing means 17 and detects the position of the piston 34 of the tip holding means 17.

駆動制御手段２２には、加圧ポート圧力制御手段２８およびバランス圧ポート制御手段２９が接続され、設定された加圧力がチップ１に加わるように加圧付与手段１５の圧力制御を行っている。また、駆動制御手段２２には、後述する伸縮量記憶手段３１と予測制御手段３２と位置検出手段２３が接続され、Ｚ軸送り装置３のサーボモータ６の位置制御を行っている。また、伸縮量記憶手段３１と予測制御手段３２は接続され、伸縮量記憶手段３１に記憶されているデータを予測制御手段３２に転送できるようになっている。 The drive control means 22 is connected to a pressure port pressure control means 28 and a balance pressure port control means 29, and controls the pressure of the pressure application means 15 so that the set pressure is applied to the chip 1. The drive control unit 22 is connected to an expansion / contraction amount storage unit 31, a prediction control unit 32, and a position detection unit 23, which will be described later, and controls the position of the servo motor 6 of the Z-axis feed device 3. Further, the expansion / contraction amount storage means 31 and the prediction control means 32 are connected so that data stored in the expansion / contraction amount storage means 31 can be transferred to the prediction control means 32.

次に、伸縮量記憶手段３１へ記憶されるデータについて説明する。 Next, data stored in the expansion / contraction amount storage unit 31 will be described.

チップ１の基板５へのハンダ接合の前に、位置検出手段２３を用いて、予めチップ保持手段１７の熱膨張による位置の変化を測定する。まず、チップ１と基板５がない状態（吸着保持していない状態）でチップ保持手段１７が所定の加圧力になるように加圧ポート１９とバランス圧ポート２０の圧力を調整する。次に、チップ保持手段１７の下端に装着されているツール２が基板保持ステージ４に接触するように、加圧付与手段１５をＺ軸送り装置３を用いて下降させる。 Before the solder bonding of the chip 1 to the substrate 5, the position change due to the thermal expansion of the chip holding means 17 is measured in advance by using the position detecting means 23. First, the pressures of the pressurizing port 19 and the balance pressure port 20 are adjusted so that the chip holding means 17 has a predetermined pressing force in a state where the chip 1 and the substrate 5 are not present (a state where the chip 1 and the substrate 5 are not held). Next, the pressurizing means 15 is lowered using the Z-axis feeder 3 so that the tool 2 mounted on the lower end of the chip holding means 17 contacts the substrate holding stage 4.

次に、ツール２に備えられたヒータ１１を通電し設定温度まで昇温し、チップ保持手段１７の単体の伸び量を昇温時間の経過とともに位置検出手段２３で測定する。測定した値は、伸縮量記憶手段３１に、伸び量と経過時間のセットで複数ポイント記憶される。例えば図２の（ａ）に示すように、（伸び量Ｌｕｐ１，経過時間Ｔｕｐ１）、（伸び量Ｌｕｐ２，経過時間Ｔｕｐ２）、・・・、（伸び量Ｌｕｐｎ，経過時間Ｔｕｐｎ）、のように複数のデータが記憶される。 Next, the heater 11 provided in the tool 2 is energized to raise the temperature to the set temperature, and the elongation amount of the single chip holding means 17 is measured by the position detecting means 23 with the elapse of the heating time. The measured value is stored in the expansion / contraction amount storage means 31 as a set of the amount of elongation and the elapsed time at a plurality of points. For example, as shown in (a) of FIG. 2, a plurality of (elongation amount Lup1, elapsed time Tup1), (elongation amount Lup2, elapsed time Tup2),. Is stored.

次に、ヒータ１１をＯＦＦしチップ保持手段１７の冷却に伴う縮み量を冷却時間の経過とともに位置検出手段２３で測定する。伸び量の測定と同様に、伸縮量記憶手段３１に縮み量と経過時間のセットで複数ポイント記憶される。例えば図２の（ｂ）に示すように、（縮み量Ｌｄｗ１，経過時間Ｔｄｗ１）、（縮み量Ｌｄｗ２，経過時間Ｔｄｗ２）、・・・、（縮み量Ｌｄｗｎ，経過時間Ｔｄｗｎ）、のように複数のデータが記憶される。 Next, the heater 11 is turned off, and the amount of shrinkage accompanying cooling of the chip holding means 17 is measured by the position detecting means 23 as the cooling time elapses. Similar to the measurement of the amount of elongation, a plurality of points are stored in the expansion / contraction amount storage means 31 as a set of the amount of contraction and the elapsed time. For example, as shown in FIG. 2B, a plurality of (shrinkage Ldw1, elapsed time Tdw1), (shrinkage Ldw2, elapsed time Tdw2),... (Shrinkage Ldwn, elapsed time Tdwn) Is stored.

このように、チップ保持手段１７の伸び縮み量の特性を予め測定し伸縮量記憶手段に記憶しているので、ヒータ１１のＯＮおよびＯＦＦのタイミングに合わせてチップ保持手段１７の伸び縮み量を精度良く推測することができる。そのため、チップ１の基板５へのハンダ接合時に、位置検出手段２３で加圧付与手段１５の内部を移動するチップ保持手段１７の位置を検出しながら、検出結果に基づいて次の動作を判断しなくてもよい。 As described above, since the characteristics of the amount of expansion and contraction of the chip holding means 17 are measured in advance and stored in the expansion and contraction amount storage means, the amount of expansion and contraction of the chip holding means 17 can be accurately determined in accordance with the ON / OFF timing of the heater 11. I can guess better. Therefore, at the time of solder bonding of the chip 1 to the substrate 5, the next operation is determined based on the detection result while the position detecting means 23 detects the position of the chip holding means 17 moving inside the pressure applying means 15. It is not necessary.

なお、伸縮量記憶手段３１に記憶されるデータは、予めチップ保持手段１７を加熱および冷却して測定結果を記憶させてもよいが、操作者の知見などから補正しても良いし、任意のデータを個別に入力しても良い。 The data stored in the expansion / contraction amount storage unit 31 may be obtained by heating and cooling the chip holding unit 17 in advance and storing the measurement result. However, the data may be corrected based on the knowledge of the operator or the like. Data may be input individually.

次に、図３に示すタイムチャートを用いてチップ実装装置の動作について説明する。図３において（Ａ）に示すタイムチャートはチップ１の実装における加圧付与手段１５の装置高さに対する高さ位置を示したものであり、チップ１のバンプ１ａの下端部が基板５の電極５ａに当接した位置を基準高さ（図３のｈ０）としている。図３において（Ｂ）に示すタイムチャートは、加圧付与手段１５の内部のチップ保持手段１７のピストン３４の位置を示したものであり、チップ保持手段１７のピストン３４の下端が加圧付与手段１５と接触した位置を図中の下端位置として表記している。図３において（Ｃ）に示すタイムチャートは、ツール２のヒータ１１の通電のＯＮ−ＯＦＦのタイミングを示している。図３において（Ｄ）に示すタイムチャートは、チップ１のバンプ１ａおよび基板５の電極５ａにかかる加圧力（荷重）を示している。 Next, the operation of the chip mounting apparatus will be described using the time chart shown in FIG. In FIG. 3, the time chart shown in FIG. 3A shows the height position of the pressure applying means 15 with respect to the device height in mounting the chip 1, and the lower end of the bump 1 a of the chip 1 is connected to the electrode 5 a of the substrate 5. Is a reference height (h0 in FIG. 3). In FIG. 3, the time chart shown in FIG. 3B shows the position of the piston 34 of the tip holding means 17 inside the pressure applying means 15, and the lower end of the piston 34 of the tip holding means 17 is The position in contact with 15 is indicated as the lower end position in the figure. In FIG. 3, a time chart illustrated in FIG. 3C illustrates ON-OFF timing of energization of the heater 11 of the tool 2. In FIG. 3, a time chart shown in (D) shows a pressing force (load) applied to the bump 1 a of the chip 1 and the electrode 5 a of the substrate 5.

チップ１と基板５のハンダ接合を開始しようとする初期状態において、加圧付与手段１５は上昇位置にある（図３のｔ０のタイミングにおける高さｈ１）。 In an initial state in which the solder bonding between the chip 1 and the substrate 5 is to be started, the pressurizing means 15 is at the ascending position (the height h1 at timing t0 in FIG. 3).

次に、加圧ポート圧力制御手段２８とバランス圧ポート圧力制御手段２９に、駆動制御手段２２より設定圧力の指令を行う。指令にもとづき加圧ポート圧力制御手段２８が圧力調整手段２７ａを圧力制御し、バランス圧ポート圧力制御手段２９が圧力調整手段２７ｂを圧力制御し、設定圧力が加圧付与手段１５の内部を移動するチップ保持手段１７のピストン３４に作用する。ピストン３４に作用する圧力は、ハンダバンプの溶融の際もバンプが破損しない微弱な圧力を設定する。 Next, the drive control unit 22 issues a set pressure command to the pressurizing port pressure control unit 28 and the balance pressure port pressure control unit 29. Based on the command, the pressure port pressure control means 28 controls the pressure of the pressure adjusting means 27a, the balance pressure port pressure control means 29 controls the pressure of the pressure adjusting means 27b, and the set pressure moves inside the pressure applying means 15. It acts on the piston 34 of the tip holding means 17. The pressure acting on the piston 34 is set to a weak pressure at which the bump is not damaged even when the solder bump is melted.

次に、駆動制御手段２２の指令にもとづきＺ軸送り装置３が作動することにより、加圧付与手段１５が、チップ１を吸着保持したツール２と一体となって下降する。下降の途中でチップ１のバンプ１ａが基板５の電極５ａに接触する（図３のｔ１）。 Next, when the Z-axis feeder 3 is operated based on a command from the drive control unit 22, the pressurizing unit 15 is lowered integrally with the tool 2 holding the chip 1 by suction. During the lowering, the bump 1a of the chip 1 comes into contact with the electrode 5a of the substrate 5 (t1 in FIG. 3).

さらに、Ｚ軸送り装置３による加圧付与手段１５の送りが続行され、チップ保持手段１７のピストン３４が加圧付与手段１５に対して相対的に上昇する（図３のｔ１からｔ２）。 Further, the feed of the pressurizing means 15 by the Z-axis feeder 3 is continued, and the piston 34 of the tip holding means 17 rises relatively to the pressurizing means 15 (from t1 to t2 in FIG. 3).

次に、Ｚ軸送り装置３の送り量が予め設定した値ｄ１（バンプ押し込み量）になると加圧付与手段１５の下降を停止する（図３のｔ２）。 Next, when the feed amount of the Z-axis feed device 3 reaches a preset value d1 (bump pushing amount), the lowering of the pressure applying means 15 is stopped (t2 in FIG. 3).

次に、ツール２のヒータ１１に通電してチップ１のバンプ１ａをハンダ溶融点以上の温度に加熱する。加熱にあわせてＺ軸送り装置３を駆動制御し、加圧付与手段１５を上昇させる。Ｚ軸送り装置３の駆動制御は、次のように行う。まず、伸縮量記憶手段３１に記憶されているチップ保持手段１７の伸び量と経過時間のデータを予測制御手段３２に転送する。次に、予測制御手段３２でヒータ１１の通電タイミングに合わせてＺ軸送り装置３の駆動量が計算される。次に、予測制御手段３２から駆動制御手段２２に計算結果が入力され駆動制御手段２２からの指令に基づきＺ軸送り装置３が駆動されるようになっている。 Next, the heater 11 of the tool 2 is energized to heat the bump 1a of the chip 1 to a temperature higher than the solder melting point. The drive of the Z-axis feeder 3 is controlled in accordance with the heating, and the pressurizing means 15 is raised. The drive control of the Z-axis feeder 3 is performed as follows. First, the data of the amount of elongation and the elapsed time of the chip holding unit 17 stored in the expansion / contraction amount storage unit 31 are transferred to the prediction control unit 32. Next, the drive amount of the Z-axis feeder 3 is calculated by the prediction control means 32 in accordance with the energization timing of the heater 11. Next, the calculation result is input from the prediction control unit 32 to the drive control unit 22, and the Z-axis feed device 3 is driven based on a command from the drive control unit 22.

そのため、加圧付与手段１５がチップ保持手段１７の伸びの予測値に基づいて上昇するので、図３の（Ｂ）ｔ２からｔ２’に示されるヒータ１１の昇温によるチップ保持手段１７の伸びが発生する区間では、チップ保持手段１７の加圧付与手段１５の内部における位置が変化しない。続いて、チップ１と基板５がハンダ冷却後に所定のギャップ高さになるようにＺ軸送り装置３を駆動制御して加圧付与手段１５を所定高さ（ｄ３）まで上昇させる（図３の（Ｂ）のｔ２’からｔ３の区間）。 For this reason, since the pressurizing means 15 rises based on the predicted value of the elongation of the chip holding means 17, the elongation of the chip holding means 17 due to the temperature rise of the heater 11 shown from (B) t2 to t2 'in FIG. In the section in which the pressure occurs, the position of the tip holding means 17 inside the pressure applying means 15 does not change. Subsequently, the Z-axis feeder 3 is driven and controlled so that the pressure applying means 15 is raised to a predetermined height (d3) so that the chip 1 and the substrate 5 have a predetermined gap height after the solder cooling (see FIG. 3). (Section of (B) from t2 'to t3).

このように、ヒータ１１の通電開始からＺ軸送り装置を駆動制御して加圧付与手段１５を上昇させ、ハンダの溶融開始を監視する段階でハンダ冷却後のチップ１と基板５のギャップ高さに加圧付与手段１５を位置決めしているので、ハンダの溶融を検出してから加圧付与手段１５をチップ１と基板５のギャップ高さに移動している従来のチップ実装装置に比べて加圧付与手段１５の移動時間を短縮することができる。これは、加圧付与手段１５の内部のチップ保持手段１７の位置を位置検出手段２３で検出しなくても、伸縮量記憶手段３１のデータに基づき予測制御手段３２がチップ保持手段１７の伸び量を予測して、予測値に基づいてＺ軸送り装置３を駆動しているためである。 As described above, from the start of energization of the heater 11, the drive of the Z-axis feeder is controlled to raise the pressurizing means 15, and the gap height between the chip 1 and the substrate 5 after the solder is cooled at the stage of monitoring the start of melting of the solder. Since the pressurizing means 15 is positioned at a predetermined position, the pressurizing means 15 is moved to the height of the gap between the chip 1 and the substrate 5 after detecting the melting of the solder. The moving time of the pressure applying means 15 can be reduced. This is because even if the position of the chip holding means 17 inside the pressure applying means 15 is not detected by the position detecting means 23, the prediction control means 32 determines the extension amount of the chip holding means 17 based on the data of the expansion / contraction amount storing means 31. Is predicted, and the Z-axis feeder 3 is driven based on the predicted value.

その後、チップ１のバンプ１ａの溶融が開始し、溶融に伴いチップ保持手段１７が下降する（図３のｔ４）。位置検出手段２３がチップ保持手段１７の下降を検出すると所定時間が経過した後、ヒータ１１の通電がＯＦＦする（図３のｔ５）。ヒータ１１の通電のＯＦＦにともない、チップ保持手段１７の冷却が開始され縮み始める。 Thereafter, the melting of the bumps 1a of the chip 1 starts, and the chip holding means 17 descends with the melting (t4 in FIG. 3). When the position detecting means 23 detects the lowering of the chip holding means 17, after a predetermined time has elapsed, the power supply to the heater 11 is turned off (t5 in FIG. 3). When the power supply to the heater 11 is turned off, cooling of the chip holding means 17 is started and starts to shrink.

次に、チップ保持手段１７の縮みの予測値に基づいてＺ軸送り装置３を駆動し、加圧付与手段１５を下降させる。Ｚ軸送り装置３の駆動制御は、伸縮量記憶手段３１に記憶されているチップ保持手段１７の伸び量と経過時間のデータを予測制御手段３２に転送し、予測制御手段３２でヒータ１１の通電ＯＦＦのタイミングに合わせてＺ軸送り装置３の駆動量が計算された後、予測制御手段３２から駆動制御手段２２に計算結果が入力され、駆動制御手段２２の指令に基づきＺ軸送り装置３が駆動されるようになっている。 Next, the Z-axis feeder 3 is driven based on the predicted value of the contraction of the chip holding unit 17 and the pressurizing unit 15 is lowered. The drive control of the Z-axis feeder 3 is performed by transferring data of the amount of elongation and the elapsed time of the chip holding means 17 stored in the expansion / contraction amount storage means 31 to the prediction control means 32, and the prediction control means 32 turning on the heater 11. After the drive amount of the Z-axis feeder 3 is calculated in accordance with the OFF timing, the calculation result is input from the prediction control means 32 to the drive control means 22, and the Z-axis feeder 3 is controlled by the drive control means 22 based on a command from the drive control means 22. It is designed to be driven.

チップ１がツール２に吸着保持された状態で、チップ保持手段１７の冷却が開始すると、チップ保持手段１７の縮みによる応力がチップ１のバンプ１ａに作用してしまい、バンプ１ａが破断してしまう可能性がある。そのため、図４に示すように、チップ保持手段１７の縮みの予測値に基づいてＺ軸送り装置３を駆動制御して加圧付与手段１５を下降させる。このようにＺ軸送り装置３を制御することによりバンプ１ａの破断を防止し、チップ１と基板５の冷却後のギャップを所定値ｄ３に維持できるようにしている。 When the cooling of the chip holding means 17 is started in a state where the chip 1 is sucked and held by the tool 2, the stress due to the contraction of the chip holding means 17 acts on the bump 1a of the chip 1, and the bump 1a is broken. there is a possibility. Therefore, as shown in FIG. 4, the drive of the Z-axis feeder 3 is controlled based on the predicted value of the contraction of the chip holding means 17 to lower the pressure applying means 15. By controlling the Z-axis feeder 3 in this manner, breakage of the bump 1a is prevented, and the gap between the chip 1 and the substrate 5 after cooling is maintained at a predetermined value d3.

次に、ヒータ１１の通電ＯＦＦから所定時間後に、チップ１の吸着保持を解除してＺ軸送り装置３を動作させ加圧付与手段１５を上昇させる（図３のｔ６）。吸着保持を解除するタイミングは、伸縮量記憶手段３１に記憶されているチップ保持手段１７の縮み量と経過時間のデータに基づいて行われる。チップ保持手段１７が周囲温度まで冷却される時間までチップ１を吸着保持してると生産タクトタイムが伸びてしまう。また、ヒータ１１の通電ＯＦＦのタイミングでチップ１の吸着保持を解除すると、バンプ１ａの形状が不安定となる。そのため、伸縮量記憶手段３１に記憶されているチップ保持手段１７の縮み量と経過時間のデータから、最適なタイミング（バンプ１ａの形状が良好で、破断が発生しないタイミング）を選択しチップ保持手段１７によるチップ１の吸着保持の解除を行う。 Next, after a predetermined time from turning off the power supply to the heater 11, the suction holding of the chip 1 is released, the Z-axis feeder 3 is operated, and the pressure applying means 15 is raised (t6 in FIG. 3). The timing for releasing the suction holding is performed based on the data of the contraction amount and the elapsed time of the chip holding unit 17 stored in the expansion / contraction amount storage unit 31. If the chip 1 is sucked and held until the chip holding means 17 is cooled to the ambient temperature, the production tact time will be extended. When the suction and holding of the chip 1 is released at the timing when the power supply to the heater 11 is turned off, the shape of the bump 1a becomes unstable. Therefore, the optimum timing (the timing at which the shape of the bump 1a is good and the break is not generated) is selected from the data of the contraction amount and the elapsed time of the chip holding means 17 stored in the expansion / contraction amount storage means 31, and The release of the suction holding of the chip 1 by 17 is performed.

以上の動作でチップ１と基板５の一連のハンダ接合が完了する。 With the above operation, a series of solder bonding of the chip 1 and the substrate 5 is completed.

このように、予めチップ保持手段１７の伸び量と縮み量を伸縮量記憶手段３１に記憶し、この記憶された値をもとに実際のチップ１と基板５のハンダ接合の際、チップ保持手段１７の伸び縮みを予測制御手段３２で予測して駆動制御手段２２に補正指令を入力して加圧付与手段１５の高さ位置を制御している。そのため、加圧付与手段１５の内部のチップ保持手段１７の位置を位置検出信号の検出し、検出結果に基づいて加圧付与手段１５を動作させるよりも生産タクトタイムを短くすることができる。 In this way, the expansion amount and the contraction amount of the chip holding means 17 are stored in advance in the expansion / contraction amount storage means 31, and based on the stored values, when the actual chip 1 and the substrate 5 are soldered, The expansion / contraction of 17 is predicted by the prediction control means 32 and a correction command is input to the drive control means 22 to control the height position of the pressure applying means 15. Therefore, the production tact time can be made shorter than when the position of the chip holding means 17 inside the pressure applying means 15 is detected by the position detection signal and the pressure applying means 15 is operated based on the detection result.

本発明においてチップ１とは、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、その種類や大きさに関係なく、基板５に対して接合される対象物をいう。また、基板５とは、その種類や大きさに関係なく、チップ１に接合させる相手方の対象物をいう。 In the present invention, the chip 1 refers to an object to be bonded to the substrate 5 irrespective of its type and size, such as an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mount component, and a wafer. The substrate 5 refers to an object to be bonded to the chip 1 irrespective of its type and size.

また、基板保持ステージ４の上面に基板５を保持（又は支持）する手段は、基板吸着孔２５による吸着保持手段、静電気による静電保持手段、磁石や磁気などによる磁気保持手段、複数の可動爪によって基板を掴む機械的手段、単数又は複数の可動爪によって基板を押さえる機械的手段など、いかなる形態の保持手段であってもよい。 The means for holding (or supporting) the substrate 5 on the upper surface of the substrate holding stage 4 includes suction holding means using the substrate suction holes 25, electrostatic holding means using static electricity, magnetic holding means using magnets or magnetism, a plurality of movable claws. Any type of holding means may be used, such as a mechanical means for gripping the substrate by means of a finger or a mechanical means for holding the substrate by one or more movable claws.

また、基板保持ステージ４についても、必要に応じて、固定型、可動型のいずれに設けてもよく、かつ、可動型に設ける場合においては、平行移動制御、回転制御、昇降制御、平行移動制御と回転制御、平行移動制御と昇降制御、回転制御と昇降制御、平行移動制御と回転制御と昇降制御、等のように各種態様に制御し得るように設けても良い。 Also, the substrate holding stage 4 may be provided on a fixed type or a movable type as required, and when provided on a movable type, translation control, rotation control, elevation control, translation control And rotation control, parallel movement control and elevation control, rotation control and elevation control, translation control, rotation control and elevation control, and the like.

また、チップ１に設けられたバンプ１ａとは、例えば、ハンダバンプ、スタッドバンプなど、基板５に設けられた電極５ａ（例えば、電極、ダミー電極など）と接合される対象物である。また、基板５に設けられた電極５ａとは、例えば、配線を伴った電極、配線につながっていないダミー電極など、チップ１に設けられているバンプ１ａ（例えば、ハンダバンプ、スタッドバンプなど）と接合される相手方の対象物をいう。 The bump 1a provided on the chip 1 is an object, such as a solder bump or a stud bump, to be joined to an electrode 5a (for example, an electrode, a dummy electrode, etc.) provided on the substrate 5. The electrode 5a provided on the substrate 5 is bonded to a bump 1a (for example, a solder bump, a stud bump, or the like) provided on the chip 1, such as an electrode with a wiring, a dummy electrode not connected to the wiring, or the like. Refers to the object of the other party.

また、送り機構７及びＺ軸送り装置３についても、例えば、ボールネジ型やリニアモータ型等、スライダー８を移動させ得る限りにおいては、いかなる型式のものであってもよい。 Further, the feed mechanism 7 and the Z-axis feed device 3 may be of any type as long as the slider 8 can be moved, such as a ball screw type or a linear motor type.

また、本発明においていうチップ実装装置とは、チップを搭載するマウント装置やチップを接合するボンディング装置に加えて、例えば、基板とチップ、基板と接着材（ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＮＣＦ（Non Conductive Film）など）等、予め対象物同士が接触（搭載または仮圧着など）されたものを加圧、加熱及び／又は振動手段（超音波、ピエゾ素子、磁歪素子、ボイスコイルなど）によって固着又は転写させる装置を包含する広い概念の装置をいう。 The chip mounting device according to the present invention includes, for example, a substrate and a chip, a substrate and an adhesive (ACF (Anisotropic Conductive Film), NCF (Non Conductive Film), etc., which have been previously contacted (mounted or pre-compressed, etc.) by pressing, heating and / or vibrating means (ultrasonic waves, piezo elements, magnetostrictive elements, voice coils, etc.) A device of a broad concept including a device for transferring.

また、上述した実施例では、ツール２にチップ１を保持させた状態でツール２を下降させて、チップ１を基板５に加圧するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、チップを接着材などを使って基板上に予め搭載しておき、チップを保持してないツールを下降させて、基板上のチップを加圧するようにしてもよい。この場合、基板上に予め搭載されたチップにツールが接触することにより、ツールとチップが重なって基板に接触することになる。 In the above-described embodiment, the tool 2 is lowered while the tool 2 is holding the chip 1, and the chip 1 is pressed against the substrate 5, but the present invention is not limited to this. For example, the chips may be mounted on the substrate in advance using an adhesive or the like, and a tool that does not hold the chips may be lowered to press the chips on the substrate. In this case, when the tool comes into contact with a chip mounted on the substrate in advance, the tool and the chip overlap and come into contact with the substrate.

また、チップ保持手段１７の下端に直接、ツール２を装着することに限定されず、必要ならば、ロードセルを介在させてもよい。 Further, the tool 2 is not limited to being directly mounted on the lower end of the chip holding means 17, and a load cell may be interposed if necessary.

また、位置検出手段２３は、渦電流式センサのみに限定されず、他のセンサー（レーザや光センサー等）であってもよい。 Further, the position detecting unit 23 is not limited to the eddy current sensor, and may be another sensor (such as a laser or an optical sensor).

また、加圧力が高い場合には、バランス圧ポートを使用しないで、加圧ポートのみで加圧力を制御してもよい。また、位置検出手段２３は、チップ保持手段１７のピストン３４の高さ位置を検出することによってチップ保持手段１７の高さ位置を測定するものに限らず、ツール２の高さ位置を直接、検出し得るように装着してもよい。 When the pressure is high, the pressure may be controlled only by the pressure port without using the balance pressure port. Further, the position detecting means 23 is not limited to measuring the height position of the tip holding means 17 by detecting the height position of the piston 34 of the chip holding means 17, and directly detecting the height position of the tool 2. It may be attached so that it can be performed.

また、実施の形態では、チップ保持手段１７の下端に加熱手段としてのヒータ１１が備えられているが、ヒータ１１を基板保持ステージ４に備えてもよい。チップ１と基板５を効率よく加熱できる構成であればよく、加熱に伴うツール２の熱膨張によるＺ軸方向の伸びは位置検出手段２３で検出することができる。さらに、ツール２側および基板保持ステージ４側の両方にヒータを備えてもよい。これにより、チップ１と基板５の加温を短時間にでき、更にセラミックヒータを用いたパルスヒータで加熱を行うと応答性のよい昇温が可能となる。 Further, in the embodiment, the heater 11 as the heating means is provided at the lower end of the chip holding means 17, but the heater 11 may be provided on the substrate holding stage 4. Any configuration can be used as long as the chip 1 and the substrate 5 can be heated efficiently. Further, heaters may be provided on both the tool 2 side and the substrate holding stage 4 side. Thereby, the heating of the chip 1 and the substrate 5 can be performed in a short time, and when the heating is performed by the pulse heater using the ceramic heater, the temperature can be increased with good responsiveness.

本発明の実施の形態に係るチップ実装装置の正面図である。It is a front view of the chip mounting device concerning an embodiment of the invention. チップ保持手段の伸び量と縮み量を示すグラフである。It is a graph which shows the amount of expansion and contraction of a chip holding means. 本発明の実施の形態に係るチップ実装装置の動作タイムチャートである。4 is an operation time chart of the chip mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. チップ保持手段の縮み量に追従して加圧付与手段を下降させる状態を示した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the pressure applying unit is lowered following the contraction amount of the chip holding unit. 従来のチップ実装装置の正面図である。It is a front view of the conventional chip mounting device. 従来のチップ実装装置の動作タイムチャートである。9 is an operation time chart of a conventional chip mounting apparatus.

１チップ
１ａバンプ
２ツール
３Ｚ軸送り装置
４基板保持ステージ
５基板
５ａ電極
６サーボモータ
７送り機構
８スライダー
９装置フレーム
１０ガイドレール
１１ヒータ
１３エンコーダ
１５加圧付与手段
１６ブラケット
１７チップ保持手段
１８静圧空気軸受
１９加圧ポート
２０バランス圧ポート
２２駆動制御手段
２３位置検出手段
２４チップ吸着孔
２５基板吸着孔
２８加圧ポート圧力制御手段
２９バランス圧ポート圧力制御手段
３０ポンプ
３１伸縮量記憶手段
３２予測制御手段
３３シリンダーチューブ
３４ピストン
３５ロッド
２７ａ，２７ｂ圧力調整手段 Reference Signs List 1 chip 1a bump 2 tool 3 Z-axis feeder 4 substrate holding stage 5 substrate 5a electrode 6 servo motor 7 feed mechanism 8 slider 9 device frame 10 guide rail 11 heater 13 encoder 15 pressurizing means 16 bracket 17 chip holding means 18 static Compressed air bearing 19 Pressure port 20 Balance pressure port 22 Drive control means 23 Position detection means 24 Chip suction hole 25 Substrate suction hole 28 Pressure port pressure control means 29 Balance pressure port pressure control means 30 Pump 31 Expansion / contraction storage means 32 Prediction Control means 33 Cylinder tube 34 Piston 35 Rod 27a, 27b Pressure adjusting means

Claims

チップに対向した位置に配した基板の電極にチップのバンプをハンダ接合させるチップ実装装置であって、
チップを吸着保持するチップ保持手段と、
前記チップ保持手段を上下動し得るよう装着しつつ、前記チップ保持手段の加熱及び冷却による伸び縮みにかかわらず、所定の値に制御した加圧力を前記チップ保持手段に付与する機能を有した加圧付与手段と、
前記加圧付与手段を装置高さ方向に昇降させるＺ軸送り装置と、
前記加圧付与手段が前記チップ保持手段に付与する加圧力と、前記Ｚ軸送り機構が前記加圧付与手段を昇降させる高さ位置を制御する駆動制御手段と、
前記チップ保持手段の加熱から前記チップのバンプの溶融までの間の前記チップ保持手段の伸び量を予測し、前記チップ保持手段の伸びの予測値に基づいて前記駆動制御手段に補正指令を入力する予測制御手段とを備え、
前記駆動制御手段が、
前記加圧付与手段を制御して前記チップ保持手段に所定の加圧力を付与しつつ、
前記予測制御手段の補正指令により前記Ｚ軸送り機構を駆動して前記加圧付与手段の高さ位置を制御する機能を有するチップ実装装置。 A chip mounting device for soldering a bump of a chip to an electrode of a substrate arranged at a position facing the chip,
Chip holding means for holding the chip by suction,
A pressure applying function having a function of applying a pressing force controlled to a predetermined value to the chip holding means regardless of expansion and contraction of the chip holding means due to heating and cooling while mounting the chip holding means so as to be vertically movable. Pressure applying means;
A Z-axis feeder that raises and lowers the pressurizing means in a device height direction;
Drive control means for controlling a pressing force applied by the pressure applying means to the chip holding means, and a height position at which the Z-axis feed mechanism raises and lowers the pressure applying means ;
The predicted amount of expansion of the chip holding unit, enter the correction command to the drive control unit based on the predicted value of the elongation of the chip holding means between the heating to the melting of the bumps of the chip of the chip holding unit for example Bei and the prediction control means you,
The drive control means,
While controlling the pressure applying means to apply a predetermined pressure to the chip holding means,
A chip mounting apparatus having a function of driving the Z-axis feed mechanism in accordance with a correction command from the prediction control means to control a height position of the pressure applying means .

請求項１に記載の発明において、
前記予測制御手段が、前記チップ保持手段の加熱を停止したときに前記チップ保持手段の縮み量を予測し、前記チップ保持手段の縮みの予測値に基づいて前記駆動制御手段に補正指令を入力して、
前記駆動制御手段が、前記予測制御手段の補正指令により前記チップと前記基板の冷却後のギャップ高さを所定の高さに維持できるよう前記Ｚ軸送り機構を駆動して前記加圧付与手段の高さ位置を制御する機能を有するチップ実装装置。 In the invention according to claim 1,
The predictive control unit, pre-Symbol predicts the amount of contraction of the chip holding unit when stopping the heating of the chip holding unit, enter the correction command to the drive control unit based on the predicted value of shrinkage of the chip holding unit do it,
The drive control means drives the Z-axis feed mechanism so that the gap height after cooling the chip and the substrate can be maintained at a predetermined height by a correction command of the prediction control means, and A chip mounting device having the function of controlling the height position.

請求項１もしくは２に記載の発明において、
前記加圧付与手段がシリンダーチューブで、前記チップ保持手段が前記シリンダーチューブの内部を移動するピストンとロッドから構成され前記シリンダーチューブの上下に設けられたエアー供給ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに作用する微弱な圧力を調整できる構成であるチップ実装装置。 In the invention according to claim 1 or 2,
The pressurizing means is a cylinder tube, and the tip holding means is composed of a piston and a rod moving inside the cylinder tube, and is supplied to the piston by air supplied from air supply ports provided above and below the cylinder tube. A chip mounting device having a configuration capable of adjusting a weak pressure that acts.

請求項１から３のいずれかに記載の発明において、
事前に前記チップ保持手段を単体で加熱および加熱を停止し、前記加圧付与手段の内部を移動する前記チップ保持手段の移動量を伸縮量として計測し、前記伸縮量が伸縮量記憶手段に記憶されており、前記伸縮量記憶手段に記憶されている伸縮量に基づいて前記予測制御手段から前記駆動制御手段に入力する補正指令が演算される構成を備えたチップ実装装置。 In the invention according to any one of claims 1 to 3,
In advance, heating and heating of the chip holding unit alone are stopped, and the movement amount of the chip holding unit that moves inside the pressurizing unit is measured as an expansion amount, and the expansion amount is stored in the expansion amount storage unit. A chip mounting apparatus configured to calculate a correction command input from the prediction control unit to the drive control unit based on the expansion amount stored in the expansion amount storage unit.