JP3567897B2

JP3567897B2 - Chip crimping equipment

Info

Publication number: JP3567897B2
Application number: JP2001066372A
Authority: JP
Inventors: 聖一佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JP2001284403A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップを基板上に圧着によって実装するためのチップの圧着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップなどのバンプ付きのチップを基板に実装する方式として、バンプを基板の表面に形成された回路パターンの電極に押しつけて接合する方法がある。この方法では各バンプに加えられる荷重値および各バンプ毎の荷重分布を厳密に管理する必要があり、従来、チップの圧着に際しては圧着荷重値を計測し目標荷重値と比較しながら荷重を加えて行く方法が知られている。この荷重測定用としてロードセルなどの荷重計測手段が用いられ、チップ圧着装置の圧着荷重を伝達する機構に組み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の方法では、荷重計測手段は荷重伝達機構中に直列に配置され、荷重計測手段を介して押圧される圧着ツールをスプリング等で保持する方法が採られていたため、微少な荷重を正確に測定することが困難であるという問題点があった。
【０００４】
そこで本発明は、圧着荷重を正確に計測しながら圧着ができるチップの圧着装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のチップ圧着装置は、チップを基板に圧着する圧着ヘッドと、基板を位置決めする基板位置決め手段とを備えたチップの圧着装置であって、前記圧着ヘッドが、チップを下端部に保持するチップ保持手段と、このチップ保持手段が装着された第１の昇降自在な昇降ブロックと、前記チップ保持手段に所定の押圧力を加える荷重付与手段と、前記チップの圧着力を計測する荷重計測手段と、前記荷重付与手段と前記荷重計測手段を備えた第２の昇降ブロックと、前記第２の昇降ブロックを昇降させるためのモータと、カメラと、このカメラから突出し前記チップ保持手段に保持されたチップと前記基板位置決め手段に位置決めされた基板の間に進入してチップと基板の位置認識を行う鏡筒とを備え、前記第
１の昇降ブロックに張り出し部があり、前記荷重付与手段はこの張り出し部の上面に前記所定の押圧力を加え、また前記荷重計測手段は前記張り出し部の下面に接触して荷重を計測するようにした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一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チップの圧着装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のチップの圧着装置のチップの吸着部の部分側面図、図３は本発明の一実施の形態のチップの圧着装置の動作タイムチャート、図４は本発明の一実施の形態のチップの圧着装置の動作タイムチャートの部分拡大図である。
【０００７】
まずチップの圧着装置の構造を説明する。図１において、チップ１は吸着部２の下部に設けられた圧着ツール３の下面に真空吸着して保持される。チップ１はその下面にバンプ１ａ（図２参照）を有し、このバンプ１ａが基板の回路面の電極に圧着される。
【０００８】
図２はチップ保持手段であるチップの吸着部２と圧着ツール３の構造を示している。図２において、圧着ツール３は薄いプレート状の部品でチップ１の上面に密着してチップ１を真空吸着する。吸着部２の中央には第１の吸着路２ａが設けられている。この第１の吸着路２ａは圧着ツール３に設けられた吸着口３ａに連通している。したがってこの吸着路２ａを吸引することによりチップ１は圧着ツール３の下面に真空吸着される。
【０００９】
また吸着部２には第２の吸着路２ｂが設けられている。この吸着路２ｂを真空吸引することにより、圧着ツール３は吸着部２の下面に着脱自在に真空吸着され、またこの真空吸引を解除することにより、圧着ツール３は吸着部２から取りはずされる。図１に示すように吸着路２ａには真空配管４が接続され、真空配管４はオンオフ弁５を介して真空源６に接続されている。
【００１０】
図１において、吸着部２の直上にはヒートブロック７が設けられている。ヒートブロック７は制御部６０により電気的に制御され、吸着部２と圧着ツール３を介してチップ１を加熱する。ヒートブロック７はシャフト８に取り付けられ、更にシャフト８は第１の昇降ブロック１０に装着されている。
【００１１】
第１の昇降ブロック１０の背面にはスライダ１１が設けられており、スライダ１１は第１のフレーム１２の前面に設けられた垂直なガイドレール１１ａにスライド自在に嵌合している。したがって第１の昇降ブロック１０はガイドレール１１ａに沿って昇降する。また第１の昇降ブロック１０の上部には逆Ｌ形状の第１の張り出し部１３が設けられ、後に説明するようにこの第１の張り出し部１３の下面１４が後述の荷重計測手段としての荷重センサー３３と接触し荷重を伝えるようになっている。
【００１２】
第１の昇降ブロック１０の上方には第２の昇降ブロック２０が設けられている。第２の昇降ブロック２０の背面にはスライダ２１が設けられており、スライダ２１は第２のフレームの２２の前面に設けられた垂直なガイドレール２１ａにスライド自在に嵌合している。したがって第２の昇降ブロック２０はガイドレール２１ａに沿って昇降する。
【００１３】
第２のフレーム２２の上部には断面コの字型のブラケット２６が装着されている。ブラケット２６上にはモータ２５が配設されている。モータ２５に駆動される垂直な送りネジ２４は第２の昇降ブロック２０に内蔵されたナット２３に挿入されている。したがってモータ２５が正逆回転すると、送りネジ２４は正逆回転してナット２３は送りネジ２４に沿って上下動し、第２の昇降ブロック２０及び第１の昇降ブロック１０は昇降する。すなわち第１の昇降ブロック１０、第２の昇降ブロック２０、モータ２５、送りネジ２４、ナット２３などはチップ１を押し下げる下降手段を構成する。
【００１４】
モータ２５には、モータ駆動部２９が接続されている。モータ駆動部２９は制御部６０からの指令を受けモータ２５の回転速度を制御するとともに、エンコーダ２８の発するモータ２５の回転数信号を制御部６０へ伝達する。
【００１５】
次に圧着ツール３を介してチップ１に押圧力を与える荷重付与手段及び荷重計測手段について説明する。荷重付与手段であるシリンダ３０は第２の昇降ブロック２０の下面に装着されている。シリンダ３０のロッド３０ａの下端部は第１の張り出し部１３に結合されており、したがってこのシリンダ３０はロッド３０ａが突出することにより所定の押圧力を第１の昇降ブロック１０の第１の張り出し部１３の上面１５に加える。シリンダ３０にはレギュレータ３２が接続されており、エア供給源３１のエア圧力を調節することで所定の押圧力に設定できる。また荷重計測手段はロードセルなどの荷重センサ３３であり、第２の昇降ブロック２０の下部の第２の張り出し部３５上に配設されている。第１の張り出し部１３は第２の張り出し部３５の上方に位置しており、荷重センサ３３は第１の張り出し部１３と第２の張り出し部３５の間に設けられている。
【００１６】
荷重センサ３３の荷重検出端３４は第１の昇降ブロック１０の張り出し部１３の下面１４に接触し、この張り出し部１３の下面１４を介して計測荷重を受け、荷重を計測するように配置されている。このような配置とすることにより、荷重センサ３３にはシリンダ３０の押しつけ力と吸着部２やシャフト８などを含めた第１昇降ブロック１０の自重との和が予圧として作用する。チップ１の圧着時には実装面から反力を受けた分だけ荷重センサ３３の計測値が減少することになり、結局この減少分が圧着力に相当するから、この荷重センサ３３の減少値を監視しながら圧着を行えばよいことになる。
【００１７】
圧着ツール３の下方には可動テーブル４２が設けられている。可動テーブル４２上には基板ホルダ４１が設けられており、基板４０は基板ホルダ４１上に設けられている。可動テーブル４２は可動テーブル駆動部４３を介して制御部６０に接続されている。可動テーブル４２が駆動することにより基板４０はＸ方向、Ｙ方向、θ方向に水平移動しその位置調整がなされる。
【００１８】
次にこのチップの圧着装置へのチップ１の供給手段について説明する。図１において第１のフレーム１２の下方にはチップ１の供給テーブル７０が備えられている。この供給テーブル７０は図示しない駆動手段に駆動されて前進後退し、図１の鎖線位置にて圧着ツール３へチップ１の受け渡しを行う。
【００１９】
第１のフレーム１２の下方にはカメラ５１が設けられている。このカメラ５１はＣＣＤカメラである。カメラ５１は前方へ突出する鏡筒５２を備えている。鏡筒５２の先端部の上面と下面にはレンズ５３及びレンズ５４が設けられている。鏡筒５２は駆動手段（図示せず）に駆動されて前進後退自在となっており、圧着ツール３に真空吸着されたチップ１と基板４０の間に前進し（鎖線で示す鏡筒５２を参照）、レンズ５３を通して圧着ツール３に真空吸着されたチップ１を下方から撮像してチップ１の位置認識を行い、レンズ５４を通して基板４０の位置認識を行う。
【００２０】
カメラ５１には画像認識部５０が接続されており、画像認識部５０は制御部６０に接続されている。カメラ５１に取り込まれた画像データは画像認識部５０に送られる。画像認識部５０は画像データを認識し、必要なデータを制御部６０へ送る。
【００２１】
次に制御部６０について説明する。制御部６０は昇降モータ駆動部２９からモータ２５の回転数信号、荷重センサ３３からの計測値および画像認識部５０から基板４０の位置データおよびチップ１の位置データを入手し、制御シーケンスにしたがって昇降モータ２５の駆動、チップ吸着用バルブ５のオンオフ、ヒートブロック７の加熱電流の制御などの制御を行う。さらに圧着初期の計測データに基づき、剛性値（後述）の計算を行う剛性値演算手段６１を備えている。
【００２２】
このチップの圧着装置は上記のような構成より成り、以下その動作を各図を参照して説明する。図１においてチップ１は第１のフレーム１２の下方に位置する供給テーブル７０により供給される。次に待機レベル（イ）にあった圧着ツール３が下降し、チップ１を真空吸着する。次いで圧着ツール３はチップ１を吸着して待機レベル（イ）へ上昇し、チップ１を渡して空になった供給テーブル７０は図１において示す実線の位置へ復帰する。この状態では、前述のように荷重センサ３３にはシリンダ３０の押圧力Ａとチップ吸着部２やノズル８などを含んだ第１の昇降ブロック１０の自重Ｂの和が予圧Ｆ０＝Ａ＋Ｂとして負荷されている。
【００２３】
以下、図１および図３のタイムチャートによりチップの圧着装置の動作を説明する。図３のタイムチャートでは、横軸は時間を、縦軸は圧着ツール３に保持されたチップ１のバンプ１ａの高さを表す。実線ａは圧着ツール３が昇降駆動されることによるチップ１の動きを表したものである。ただし圧着完了後の上昇時にはチップ１は圧着ツール３の先端には存在しない。また実線ｂは同時に計測されている荷重センサ３３の計測値を表す。（イ）は待機レベル、（ロ）は１次停止レベル、（ハ）はチップ１が実装面（基板４０の上面）に当接する手前の２次停止レベル、（ニ）は実装面のレベル、（ホ）は第１の目標下降レベル、（ヘ）は最終の目標下降レベルを表す。この最終の目標下降レベル（へ）は、目標圧着荷重値に対応する下降レベルである。
【００２４】
図３のタイミングｔ０において、チップ１を吸着した圧着ツール３は待機レベル（イ）にある。圧着動作開始の指令を受けると圧着ツール３は高速で下降を開始しタイミングｔ１において１次停止レベル（ロ）で一旦停止する。この停止時間Ｔ１中に鏡筒５２が前進し、そのレンズ５３、５４がチップ１の直下に位置すると撮像が開始され、チップ１のバンプ１ａ面および下にある基板４０の実装面の画像データを取り込む。この画像データは画像認識部５０に送られ、画像認識部５０はこの画像データに基づきチップ１と基板４０の位置認識を行いその結果を制御部６０に伝達する。制御部６０はその位置情報により必要な位置補正指令を可動テーブル駆動部４３に伝達する。可動テーブル駆動部４３はその指令に基づき可動テーブル４２を駆動し、バンプ１ａと基板４０の電極の位置合わせがなされる。
【００２５】
その後カメラ５１が後退し元の位置に戻ると、タイミングｔ２にて圧着ツール３は再び高速下降を開始し、タイミングｔ３にて実装面のレベル（ニ）の少し上方の２次停止レベル（ハ）で停止する。タイミングｔ４にて遅延時間Ｔ２がタイムアップすると圧着ツール３は予め設定された低速度の接触点サーチクリープ速度で下降を再開する。この下降の途中でチップ１のバンプ１ａは基板４０の実装面（ニ）に当接し、その後はバンプ１ａを実装面に押しつけながら下降する。
【００２６】
この押し付ける圧着力Ｗの反力が圧着ツール３、チップ吸着部２およびノズル８を介して第１の昇降ブロック１０に伝えられる。この反力は第２の昇降ブロック２０の下降に従って増大し、この増大分が荷重センサ３３の計測値の減少分として表れることになる。従って荷重測定値をＦとすれば圧着力Ｗは、Ｗ＝Ｆ０−Ｆで表される。すなわちこのＷの値が目標圧着荷重値となるようＦの値を制御部６０にて監視しながら下降動作の制御を行う。
【００２７】
この接触点サーチクリープ速度での下降は予め設定された第１の目標下降レベル（ホ）までである。この実装面のレベル（ニ）から第１の目標下降レベル（ホ）までの行程間で、すなわちタイミングｔ５からｔ６までの間に荷重センサー３３の計測値の取り込みが行われる。前述のようにこの荷重値の減少分が圧着力に相当するから、制御部６０では実装面のレベル（ニ）での荷重計測値と第１の目標下降レベル（ホ）での荷重計測値との差ΔＷを計算しこの行程間での下降量Ｈとの比ΔＷ／Ｈで表される剛性値を計算する。
【００２８】
制御部６０はこの剛性値に基づき目標とされる最終圧着荷重に到達するには更にどれだけ下降すればよいかを計算し、その最終の目標下降レベル（ヘ）の手前までは荷重計測のために停止することなく連続して下降するように指令を出す。
【００２９】
最終の目標下降レベル（ヘ）から予め設定された僅か上方のレベルでタイミングｔ７にて圧着ツール３の連続下降は停止する。その後は目標圧着荷重に至るまで荷重センサー３３による荷重値のサンプリングのための停止と下降とを期間Ｔ３の間、交互に繰り返しながら小刻みに下降する（図４参照）。そしてタイミングｔ８にて計測荷重値が目標圧着荷重値に到達したならば制御部６０は下降の停止を指令し、その後は所定の加圧保持時間Ｔ４だけ停止する。
【００３０】
加圧保持時間Ｔ４のタイムアップとともにタイミングｔ９にて圧着ツール３は低速で上昇を開始する。その時点では図示しない真空破壊弁はすでに開にされているためチップ１は吸着状態から解放されている。その後圧着ツール３は低速上昇から高速上昇に切り換えられて待機レベル（イ）に戻り、圧着の１サイクルが完了する。
【００３１】
本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば上記実施の形態では、期間Ｔ３において、小刻みな下降を行ってチップを基板４０に徐々に強く押しつけているが、この小刻みな下降動作は必ずしも行わなくてもよい。ただしこの小刻みな下降動作を若干行った方が、チップ１に過大な圧着荷重を負荷することなくより確実にチップ１を所望の力で基板４０へ圧着することができる。勿論この場合も、小刻みな下降時間はわずかでよいので、タクトタイムを大巾に短縮できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、微少な圧着荷重でも正確に計測しながらチップを圧着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のチップの圧着装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態のチップの圧着装置のチップの吸着部の部分側面図
【図３】本発明の一実施の形態のチップの圧着装置の動作タイムチャート
【図４】本発明の一実施の形態のチップの圧着装置の動作タイムチャートの部分拡大図
【符号の説明】
１チップ
２吸着部
３圧着ツール
１０第１の昇降ブロック
２０第２の昇降ブロック
３０シリンダー
３３荷重センサー
４０基板
４２可動テーブル
５１カメラ
５２鏡筒[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a chip crimping apparatus for mounting a chip on a substrate by crimping.
[0002]
[Prior art]
As a method of mounting a chip with a bump such as a flip chip on a substrate, there is a method of bonding the bump by pressing the bump against an electrode of a circuit pattern formed on the surface of the substrate. In this method, it is necessary to strictly control the load value applied to each bump and the load distribution for each bump.Conventionally, when crimping a chip, a crimping load value is measured and applied while comparing with a target load value. The way to go is known. A load measuring means such as a load cell is used for measuring the load, and is incorporated in a mechanism for transmitting a crimping load of the chip crimping device.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, the load measuring means is arranged in series in the load transmitting mechanism, and a method is employed in which a crimping tool pressed through the load measuring means is held by a spring or the like. There is a problem that it is difficult to measure.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide a chip crimping apparatus capable of crimping while accurately measuring a crimping load.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The chip crimping device of the present invention is a chip crimping device including a crimping head for crimping a chip to a substrate and substrate positioning means for positioning the substrate, wherein the crimping head holds the chip at a lower end. Holding means, a first vertically movable lifting / lowering block on which the chip holding means is mounted, load applying means for applying a predetermined pressing force to the chip holding means, and load measuring means for measuring a pressure force of the chip; A second elevating block including the load applying means and the load measuring means, a motor for elevating the second elevating block, a camera, and a chip projected from the camera and held by the chip holding means And a lens barrel that enters between the substrates positioned by the substrate positioning means and recognizes the position of the chip and the substrate .
The lifting block has an overhang portion, the load applying means applies the predetermined pressing force to the upper surface of the overhang portion, and the load measuring means contacts the lower surface of the overhang portion to measure the load. Was.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a chip crimping apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial side view of a chip suction portion of the chip crimping apparatus of one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a partial enlarged view of an operation time chart of the chip crimping apparatus according to one embodiment of the present invention.
[0007]
First, the structure of the chip pressing device will be described. In FIG. 1, a chip 1 is vacuum-adsorbed and held on a lower surface of a pressure bonding tool 3 provided below a suction unit 2. The chip 1 has bumps 1a (see FIG. 2) on its lower surface, and the bumps 1a are pressed to electrodes on the circuit surface of the substrate.
[0008]
FIG. 2 shows the structure of a chip suction unit 2 and a pressure bonding tool 3 which are chip holding means. In FIG. 2, a crimping tool 3 is a thin plate-shaped component and closely adheres to the upper surface of the chip 1 to vacuum-suck the chip 1. A first suction path 2 a is provided at the center of the suction section 2. The first suction path 2a communicates with a suction port 3a provided in the crimping tool 3. Therefore, the chip 1 is vacuum-sucked on the lower surface of the crimping tool 3 by sucking the suction path 2a.
[0009]
In addition, the suction section 2 is provided with a second suction path 2b. By vacuum-suctioning the suction path 2b, the pressure bonding tool 3 is detachably vacuum-sucked to the lower surface of the suction section 2, and by releasing the vacuum suction, the pressure bonding tool 3 is removed from the suction section 2. As shown in FIG. 1, a vacuum pipe 4 is connected to the suction path 2a, and the vacuum pipe 4 is connected to a vacuum source 6 via an on / off valve 5.
[0010]
In FIG. 1, a heat block 7 is provided immediately above the suction unit 2. The heat block 7 is electrically controlled by the control unit 60, and heats the chip 1 via the suction unit 2 and the pressure bonding tool 3. The heat block 7 is mounted on a shaft 8, and the shaft 8 is mounted on a first lifting block 10.
[0011]
A slider 11 is provided on the back surface of the first lifting block 10. The slider 11 is slidably fitted on a vertical guide rail 11 a provided on the front surface of the first frame 12. Therefore, the first lifting block 10 moves up and down along the guide rail 11a. An upper portion of the first lifting block 10 is provided with a first overhanging portion 13 having an inverted L shape. As will be described later, a lower surface 14 of the first overhanging portion 13 is provided with a load sensor as load measuring means described later. It comes into contact with 33 to transmit the load.
[0012]
Above the first lifting block 10, a second lifting block 20 is provided. A slider 21 is provided on the back surface of the second elevating block 20, and the slider 21 is slidably fitted on a vertical guide rail 21a provided on the front surface of the second frame 22. Therefore, the second lifting block 20 moves up and down along the guide rail 21a.
[0013]
A bracket 26 having a U-shaped cross section is mounted on the upper part of the second frame 22. A motor 25 is provided on the bracket 26. A vertical feed screw 24 driven by a motor 25 is inserted into a nut 23 built in the second lifting block 20. Therefore, when the motor 25 rotates forward and reverse, the feed screw 24 rotates forward and reverse, the nut 23 moves up and down along the feed screw 24, and the second lifting block 20 and the first lifting block 10 move up and down. That is, the first lifting block 10, the second lifting block 20, the motor 25, the feed screw 24, the nut 23, and the like constitute a lowering unit that pushes down the chip 1.
[0014]
The motor drive unit 29 is connected to the motor 25. The motor drive unit 29 receives a command from the control unit 60, controls the rotation speed of the motor 25, and transmits a rotation speed signal of the motor 25 generated by the encoder 28 to the control unit 60.
[0015]
Next, a load applying means and a load measuring means for applying a pressing force to the chip 1 via the crimping tool 3 will be described. The cylinder 30 as a load applying means is mounted on the lower surface of the second lifting block 20. The lower end of the rod 30a of the cylinder 30 is connected to the first overhang 13 so that the cylinder 30 applies a predetermined pressing force to the first overhang of the first lifting block 10 when the rod 30a projects. 13 to the upper surface 15. A regulator 32 is connected to the cylinder 30, and a predetermined pressing force can be set by adjusting the air pressure of the air supply source 31. The load measuring means is a load sensor 33 such as a load cell, and is provided on the second overhang 35 below the second elevating block 20. The first overhang 13 is located above the second overhang 35, and the load sensor 33 is provided between the first overhang 13 and the second overhang 35.
[0016]
The load detecting end 34 of the load sensor 33 contacts the lower surface 14 of the projecting portion 13 of the first lifting block 10, receives a measurement load via the lower surface 14 of the projecting portion 13, and measures the load. I have. With such an arrangement, the sum of the pressing force of the cylinder 30 and the weight of the first lifting block 10 including the suction unit 2 and the shaft 8 acts on the load sensor 33 as a preload. When the chip 1 is crimped, the measured value of the load sensor 33 decreases by the amount of the reaction force from the mounting surface, and this decrease corresponds to the crimping force. Therefore, the decrease value of the load sensor 33 is monitored. What is necessary is just to perform crimping.
[0017]
A movable table 42 is provided below the crimping tool 3. A substrate holder 41 is provided on the movable table 42, and the substrate 40 is provided on the substrate holder 41. The movable table 42 is connected to the control unit 60 via the movable table driving unit 43. When the movable table 42 is driven, the substrate 40 moves horizontally in the X, Y, and θ directions, and its position is adjusted.
[0018]
Next, means for supplying the chip 1 to the chip crimping apparatus will be described. In FIG. 1, a supply table 70 for the chips 1 is provided below the first frame 12. The supply table 70 is driven by a driving unit (not shown) to advance and retreat, and to transfer the chip 1 to the crimping tool 3 at the position indicated by a chain line in FIG.
[0019]
A camera 51 is provided below the first frame 12. This camera 51 is a CCD camera. The camera 51 has a lens barrel 52 protruding forward. A lens 53 and a lens 54 are provided on the upper and lower surfaces of the distal end portion of the lens barrel 52. The lens barrel 52 is driven by driving means (not shown) so as to be able to advance and retreat, and advance between the chip 1 and the substrate 40 which are vacuum-sucked by the crimping tool 3 (see the lens barrel 52 shown by a chain line). ), The chip 1 vacuum-adsorbed to the crimping tool 3 through the lens 53 is imaged from below, the position of the chip 1 is recognized, and the position of the substrate 40 is recognized through the lens 54.
[0020]
The image recognition unit 50 is connected to the camera 51, and the image recognition unit 50 is connected to the control unit 60. The image data captured by the camera 51 is sent to the image recognition unit 50. The image recognition unit 50 recognizes the image data and sends necessary data to the control unit 60.
[0021]
Next, the control unit 60 will be described. The control unit 60 obtains the rotation speed signal of the motor 25 from the lifting motor drive unit 29, the measured value from the load sensor 33, the position data of the substrate 40 and the position data of the chip 1 from the image recognition unit 50, and moves up and down according to the control sequence. Control such as driving the motor 25, turning on / off the chip suction valve 5, and controlling the heating current of the heat block 7 is performed. Further, a stiffness value calculating means 61 for calculating a stiffness value (described later) based on measurement data at the initial stage of crimping is provided.
[0022]
This chip crimping apparatus is configured as described above, and the operation thereof will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the chips 1 are supplied by a supply table 70 located below the first frame 12. Next, the crimping tool 3 which has been at the standby level (a) is lowered, and the chip 1 is sucked by vacuum. Next, the crimping tool 3 sucks the chip 1 and rises to the standby level (a), and the supply table 70 that has become empty after passing the chip 1 returns to the position indicated by the solid line in FIG. In this state, as described above, the sum of the pressing force A of the cylinder 30 and the own weight B of the first lifting block 10 including the chip suction unit 2 and the nozzle 8 is applied to the load sensor 33 as the preload F0 = A + B. ing.
[0023]
Hereinafter, the operation of the chip crimping apparatus will be described with reference to the time charts of FIGS. In the time chart of FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the height of the bump 1 a of the chip 1 held by the crimping tool 3. The solid line a represents the movement of the chip 1 due to the vertical movement of the crimping tool 3. However, the chip 1 does not exist at the tip of the crimping tool 3 when ascending after the completion of crimping. The solid line b represents the measurement value of the load sensor 33 measured at the same time. (A) is a standby level, (B) is a primary stop level, (C) is a secondary stop level before the chip 1 contacts the mounting surface (the upper surface of the substrate 40), (D) is a mounting surface level, (E) represents the first target lowering level, and (f) represents the final target lowering level. This final target lowering level (へ) is a lowering level corresponding to the target crimping load value.
[0024]
At timing t0 in FIG. 3, the pressure bonding tool 3 that has absorbed the chip 1 is at the standby level (a). Upon receiving the command to start the crimping operation, the crimping tool 3 starts descending at a high speed and temporarily stops at a primary stop level (b) at a timing t1. When the lens barrel 52 moves forward during the stop time T1, and the lenses 53 and 54 are positioned immediately below the chip 1, imaging is started, and image data of the bump 1a surface of the chip 1 and the mounting surface of the substrate 40 under the chip 1 are transferred. take in. The image data is sent to the image recognition unit 50, which recognizes the positions of the chip 1 and the substrate 40 based on the image data, and transmits the result to the control unit 60. The control unit 60 transmits a necessary position correction command to the movable table driving unit 43 based on the position information. The movable table drive unit 43 drives the movable table 42 based on the command, and the bumps 1 a and the electrodes of the substrate 40 are aligned.
[0025]
Thereafter, when the camera 51 retreats and returns to the original position, the crimping tool 3 starts high-speed lowering again at timing t2, and at timing t3, a secondary stop level (c) slightly above the level (d) of the mounting surface. Stop at When the delay time T2 increases at the timing t4, the crimping tool 3 resumes lowering at a preset low contact point search creep speed. During this lowering, the bumps 1a of the chip 1 come into contact with the mounting surface (d) of the substrate 40, and then lower while pressing the bumps 1a against the mounting surface.
[0026]
The reaction force of the pressing force W to be pressed is transmitted to the first lifting block 10 via the pressing tool 3, the chip suction unit 2 and the nozzle 8. This reaction force increases as the second lifting block 20 descends, and this increase appears as a decrease in the value measured by the load sensor 33. Therefore, assuming that the measured load value is F, the pressing force W is represented by W = F0-F. That is, the descending operation is controlled while monitoring the value of F by the control unit 60 so that the value of W becomes the target pressure-bonding load value.
[0027]
The lowering at the contact point search creep speed is up to a first target lowering level (e) set in advance. The measured value of the load sensor 33 is taken during the travel from the level (d) of the mounting surface to the first target lowering level (e), that is, from the timing t5 to the timing t6. As described above, since the decrease in the load value corresponds to the crimping force, the control unit 60 calculates the load measurement value at the mounting surface level (d) and the load measurement value at the first target lowering level (e). Is calculated, and a stiffness value represented by a ratio ΔW / H to the descending amount H between the strokes is calculated.
[0028]
The control unit 60 calculates how much further to lower to reach the target final crimping load based on the stiffness value, and measures the load until the final target lowering level (f) is reached. Command to descend continuously without stopping.
[0029]
At timing t7, the continuous lowering of the crimping tool 3 stops at a timing slightly higher than the final target lowering level (f). After that, the load sensor 33 stops and lowers the load value by the load sensor 33 until the target pressure-bonding load is reached. Then, at timing t8, if the measured load value reaches the target crimping load value, the control unit 60 instructs a stop of the descent, and thereafter stops for a predetermined pressurization holding time T4.
[0030]
With the time-up of the pressure holding time T4, the crimping tool 3 starts to rise at a low speed at a timing t9. At this time, the chip 1 is released from the suction state because the vacuum break valve (not shown) has already been opened. After that, the crimping tool 3 is switched from low-speed rise to high-speed rise, returns to the standby level (A), and one cycle of crimping is completed.
[0031]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, in the period T3, the chip is gradually lowered and the chip is gradually pressed strongly against the substrate 40, but the small downward operation may not be necessarily performed. However, slightly performing this gradual lowering operation allows the chip 1 to be more securely pressed against the substrate 40 with a desired force without imposing an excessive pressing load on the chip 1. Of course, also in this case, since the gradual descent time is only slight, the tact time can be greatly reduced.
[0032]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a chip | tip can be crimped | bonded, measuring accurately even a slight crimping load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a chip crimping apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a partial side view of a chip suction portion of the chip crimping apparatus according to an embodiment of the present invention; Operation time chart of chip crimping apparatus according to one embodiment of the present invention [FIG. 4] Partial enlarged view of operation time chart of chip crimping apparatus of one embodiment of the present invention [Explanation of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chip 2 Suction part 3 Crimping tool 10 1st elevating block 20 2nd elevating block 30 Cylinder 33 Load sensor 40 Substrate 42 Movable table 51 Camera 52 Lens barrel

Claims

What is claimed is: 1. A chip crimping apparatus comprising: a crimping head for crimping a chip on a substrate; and a substrate positioning unit for positioning the substrate, wherein the crimping head includes a chip holding unit for holding a chip at a lower end, and a chip holding unit. A vertically movable first lifting / lowering block on which is mounted, a load applying means for applying a predetermined pressing force to the tip holding means, a load measuring means for measuring a chip pressing force, the load applying means and the load measurement A second elevating block provided with means, a motor for elevating the second elevating block, a camera, a chip protruding from the camera and held by the chip holding means, and positioned by the substrate positioning means. and a lens barrel for performing the position recognition of the tip and the substrate enters between the substrate, there is a projecting portion on the first lifting block, said load applying means is this Ri out portion upper surface to the predetermined pressing force added, also the load measuring means crimping device characteristics and to Ruchi-up to measure the load in contact with the lower surface of the projecting portion.

The load measurement is defined as the sum of the weight of the first lifting block and the pressing force applied by the load applying means, and the decrease in the pressurization due to the reaction force received from the mounting surface during the crimping of the chip as the crimping force of the chip. crimping apparatus according to claim 1, wherein the chip, characterized in that as measured by the means.