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KR101591125B1 - Chip mounting apparatus - Google Patents

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KR101591125B1
KR101591125B1 KR1020117004416A KR20117004416A KR101591125B1 KR 101591125 B1 KR101591125 B1 KR 101591125B1 KR 1020117004416 A KR1020117004416 A KR 1020117004416A KR 20117004416 A KR20117004416 A KR 20117004416A KR 101591125 B1 KR101591125 B1 KR 101591125B1
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KR
South Korea
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chip
holding means
chip holding
amount
substrate
Prior art date
Application number
KR1020117004416A
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Korean (ko)
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KR20110050472A (en
Inventor
가쯔미 데라다
미끼오 가와까미
Original Assignee
토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Publication date
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Abstract

칩 보유 지지 수단과, 칩 보유 지지 수단에 가압력을 부여하는 가압 부여 수단과, 가압 부여 수단을 장치 높이 방향으로 이동 가능하게 제어하는 구동 제어 수단을 구비하고, 기판의 전극에 칩의 범프를 땜납 접합시키는 칩 실장 장치이며, 칩 보유 지지 수단의 가열로부터 칩의 범프의 용융까지의 사이의 칩 보유 지지 수단의 신장량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 신장량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하는 예측 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 칩 실장 장치이다. 생산 택트 타임을 단축할 수 있고, 높은 신뢰성으로 집적 회로 소자 등의 칩을 프린트 기판 등의 기판에 실장할 수 있다.And a drive control means for controlling the pressure applying means so as to be movable in the height direction of the device, wherein the bump of the chip is bonded to the electrode of the substrate by solder bonding Wherein the amount of elongation of the chip holding means between the heating of the chip holding means and the melting of the bumps of the chip is predicted and a correction command is given to the drive control means based on the predicted value of the elongation amount of the chip holding means And a predictive control means for controlling the height position of the pressurizing means. The production tact time can be shortened and a chip such as an integrated circuit element can be mounted on a substrate such as a printed board with high reliability.

Description

칩 실장 장치 {CHIP MOUNTING APPARATUS}[0001] CHIP MOUNTING APPARATUS [0002]

본 발명은 프린트 기판 등의 기판에 집적 회로 소자 등의 칩을 실장하는 칩 실장 장치에 관한 것이다.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.

프린트 기판 등의 기판에 집적 회로 소자 등의 칩을 실장하는 장치로서, 앞서 본 출원인에 의해 특허 문헌 1에 기재되어 있는 칩 실장 장치가 제안되어 있다.There has been proposed a chip mounting apparatus described in Patent Document 1 by the applicant of the present invention as an apparatus for mounting a chip such as an integrated circuit element on a substrate such as a printed circuit board.

특허 문헌 1에 기재된 칩 실장 장치는, 도 5에 도시한 바와 같이 칩(1)을 보유 지지하여 가압력을 부여하는 칩 보유 지지 수단(17)과, 칩 보유 지지 수단(17)을 상하로 이동 가능하게 지지하여 가압력을 부여하는 가압 부여 수단(15)과, 가압 부여 수단(15)을 승강시키는 Z축 이송 장치(3)와, 가압 부여 수단(15)의 내부를 이동하고 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 위치를 검출하는 위치 검출 수단(23)과, 위치 검출 수단(23)의 검출 신호에 따라서 Z축 이송 장치(3)를 제어하는 구동 제어 수단(22)을 구비하고 있다. 또한, 가압 부여 수단(15)은 실린더 튜브의 형상이고, 내부를 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분을 이동할 수 있도록 구성되어, 피스톤에 가해지는 실린더 내의 압력이 칩 보유 지지 수단(17)을 통해 칩(1)에 작용하도록 되어 있다.As shown in FIG. 5, the chip mounting apparatus described in Patent Document 1 includes a chip holding means 17 for holding a chip 1 and applying a pressing force, and a chip holding means 17 for moving the chip holding means 17 up and down A Z-axis conveying device 3 for elevating and lowering the pressurizing means 15 and a chip holding means 15 for moving the pressurizing force applying means 15 And a drive control means (22) for controlling the Z-axis feed device (3) in accordance with the detection signal of the position detection means (23). The pressure applying means 15 is in the shape of a cylinder tube and is configured to move the piston portion of the chip holding means 17 so that the pressure in the cylinder applied to the piston is applied to the chip holding means 17 So as to act on the chip 1.

이와 같은 칩 실장 장치를 사용하여 기판(5)에 칩(1)을 땜납 접합하는 동작을 도 6의 타임챠트를 사용하여 설명한다. 우선, 칩 보유 지지 수단(17)에 칩(1)을 흡착 유지하여, Z축 이송 장치(3)를 구동하여 가압 부여 수단(15)을 기판(5)측으로 하강시킨다(t0으로부터 t1). 기판(5)과 칩(1)이 접촉하여, 설정된 압입량 d1만큼 가압 부여 수단(15)이 기판(5)측으로 하강하여 Z축 이송 장치(3)가 정지한다. 이때, 위치 검출 수단(23)이 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분까지의 거리(x1)를 검출한다(t1로부터 t2). 계속해서, 칩 보유 지지 수단(17)에 내장되어 있는 히터(11)(도 5에 도시)가 온으로 되어, 가열에 의해 칩 보유 지지 수단(17)이 신장되고 위치 검출 수단(23)이 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분까지의 거리(x2)를 검출한다. 그 후, 칩(1)의 범프(1a)(도 5에 도시)의 땜납이 용융 개시되어, 땜납의 용융에 의해 칩 보유 지지 수단(17)이 가압 부여 수단(15)의 내부에서 하강한다. 위치 검출 수단(23)이 검출하고 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분까지의 거리가 x3(설정값)으로 되면, 범프(1a)의 땜납이 용융되었다고 판단한다(t2로부터 t4). 땜납의 용융의 판단과 함께 땜납 냉각 후의 칩(1)과 기판(5)의 갭이 소정값 d3으로 되도록, Z축 이송 장치(3)를 구동하여 가압 부여 수단(15)을 끌어올리고 있다. 그리고, 히터(11)를 오프하고 칩(1)의 흡착을 해제하여 땜납을 냉각하고 있다(t4로부터 t6). 따라서, 가압 부여 수단(15)의 내부를, 히터(11)의 가열 및 땜납의 용융에 의해 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분이 상하로 이동하고, 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분의 위치를 위치 검출 수단(23)이 검출하고, 검출 결과에 기초하여 구동 제어 수단(22)이 Z축 이송 장치(3)를 제어하고 있다.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. The chip 1 is attracted to and held by the chip holding means 17 to drive the Z axis conveying apparatus 3 to lower the pressing means 15 toward the substrate 5 (t0 to t1). The substrate 5 and the chip 1 are brought into contact with each other and the pressurizing means 15 is lowered toward the substrate 5 by the set pressing amount d1 and the Z axis conveying apparatus 3 is stopped. At this time, the position detecting means 23 detects the distance x1 to the piston portion of the chip holding means 17 (t1 to t2). Then, the heater 11 (shown in Fig. 5) incorporated in the chip holding means 17 is turned on, the chip holding means 17 is extended by heating, and the position detecting means 23 is moved to the chip The distance x2 to the piston portion of the holding means 17 is detected. Thereafter, the solder of the bump 1a (shown in Fig. 5) of the chip 1 is started to be melted and the chip holding means 17 is lowered inside the pressurizing means 15 by melting of the solder. When the distance to the piston portion of the chip holding means 17 detected by the position detecting means 23 becomes x3 (set value), it is judged that the solder of the bump 1a has melted (t2 to t4). The Z-axis feeding device 3 is driven to raise the pressure applying means 15 so that the gap between the chip 1 and the substrate 5 after the soldering is cooled to a predetermined value d3 together with the judgment of the melting of the solder. Then, the heater 11 is turned off and the suction of the chip 1 is released to cool the solder (t4 to t6). The piston portion of the chip holding means 17 is moved up and down by the heating of the heater 11 and melting of the solder so that the piston portion of the chip holding means 17 And the drive control means 22 controls the Z-axis feed device 3 on the basis of the detection result.

WO2007/066559호 공보WO2007 / 066559

그러나, 위치 검출 수단(23)으로 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤 부분의 위치를 검출하면서 Z축 이송 장치(3)를 구동하여 가압 부여 수단(15)의 위치를 제어하고 있으면, 검출 결과가 소정값에 도달할 때까지 다음의 동작으로 이행할 수 없게 되어, 동작 시간을 단축하는 것이 곤란해진다. 그로 인해, 생산 택트 타임을 단축할 수 없어 생산성을 올릴 수 없다고 하는 문제가 발생한다.However, if the position detection means 23 detects the position of the piston portion of the chip holding means 17 and controls the position of the pressing means 15 by driving the Z-axis feeding device 3, The next operation can not be performed until the predetermined value is reached, which makes it difficult to shorten the operation time. As a result, the production tact time can not be shortened and the productivity can not be increased.

따라서, 본 발명의 과제는 상기 문제점을 감안하여, 생산 택트 타임을 단축할 수 있고, 높은 신뢰성으로 집적 회로 소자 등의 칩을 프린트 기판 등의 기판에 실장할 수 있는 칩 실장 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention 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 board with high reliability .

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 칩 실장 장치는 칩을 흡착 유지하는 동시에 칩을 가열 가능한 칩 보유 지지 수단과, 칩 보유 지지 수단에 가압력을 부여하는 동시에 칩 보유 지지 수단을 지지하는 가압 부여 수단과, 가압 부여 수단을 장치 높이 방향으로 이동 가능하게 제어하는 구동 제어 수단을 구비하고, 칩에 대향한 위치에 배치한 기판의 전극에 칩의 범프를 땜납 접합시키는 칩 실장 장치이며, 칩 보유 지지 수단의 가열로부터 칩의 범프의 용융까지의 사이의 칩 보유 지지 수단의 신장량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 신장량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하는 예측 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것으로 이루어진다(본 발명 기본 형태 1).In order to solve the above problems, a chip mounting apparatus according to the present invention includes: chip holding means capable of holding and holding a chip and capable of heating the chip; a pressing force applying means for applying a pressing force to the chip holding means, And a drive control means for controlling the pressurization applying means so as to be movable in the apparatus height direction, wherein the chip mounting apparatus for solder bonding the bumps of the chip to the electrodes of the substrate arranged at positions opposed to the chip, The amount of extension of the chip holding means between the heating of the means and the melting of the bumps of the chip is predicted and a correction command is inputted to the drive control means based on the predicted value of the extension amount of the chip holding means, (The basic form 1 of the present invention).

또한, 상기 본 발명에 관한 칩 실장 장치에 있어서는, 상기 예측 제어 수단이, 칩 보유 지지 수단의 가열을 정지했을 때에 칩 보유 지지 수단의 수축량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 수축량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하는 형태를 채용할 수 있다(형태 2).In the chip mounting apparatus according to the present invention, when the heating of the chip holding means is stopped, the prediction control means predicts the shrinkage amount of the chip holding means, and based on the predicted value of the shrinkage amount of the chip holding means And a correction command is inputted to the drive control means to control the height position of the pressurizing means (Mode 2).

또한, 상기 본 발명에 관한 칩 실장 장치에 있어서는, 상기 가압 부여 수단이 실린더 튜브로 이루어지고, 상기 칩 보유 지지 수단이, 상기 실린더 튜브의 내부를 이동하는 피스톤과 로드로 구성되어, 상기 실린더 튜브의 상하에 설치된 에어 공급 포트로부터 공급되는 에어에 의해 상기 피스톤에 작용하는 미약한 압력을 조정할 수 있는 구성을 갖고 있는 형태를 채용할 수 있다(형태 3).Further, in the above-described chip mounting apparatus according to the present invention, it is preferable that the pressurizing applying means comprises a cylinder tube, and the chip holding means includes a piston and a rod moving in the cylinder tube, It is possible to adopt a configuration in which the weak pressure acting on the piston can be adjusted by the air supplied from the air supply ports provided at the upper and lower sides.

또한, 상기 본 발명에 관한 칩 실장 장치에 있어서는, 사전에, 칩 보유 지지 수단을 단체(單體)로 가열 및 가열을 정지하여, 가압 부여 수단에 대해 이동하는 칩 보유 지지 수단의 이동량을 신축량으로서 계측하고, 상기 신축량이 신축량 기억 수단에 기억되어 있고, 상기 신축량 기억 수단에 기억되어 있는 신축량에 기초하여 예측 제어 수단으로부터 구동 제어 수단에 입력하는 보정 지령이 연산되는 구성을 구비하고 있는 형태를 채용할 수 있다(형태 4).In the chip mounting apparatus according to the present invention, the amount of movement of the chip holding means, which moves with respect to the pressurizing applying means, is stopped by heating and heating the chip holding means in advance, And a correction instruction to be inputted from the predictive control means to the drive control means is calculated based on the amount of expansion and contraction stored in the expansion amount storage means and stored in the expansion amount storage means (Mode 4).

상기 본 발명 기본 형태 1에 관한 칩 실장 장치에 따르면, 예측 제어 수단이 칩 보유 지지 수단의 가열로부터 칩의 범프의 용융까지의 사이의 칩 보유 지지 수단의 신장량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 신장량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하고 있으므로, 칩 보유 지지 수단의 위치를 검출하면서 검출 결과에 기초하여 다음의 동작을 행하는 종래의 칩 실장 방법의, 가압 부여 수단의 높이 위치를 일정하게 하고 있는 시간이 단축되어, 생산 택트 타임을 단축할 수 있다.According to the chip mounting apparatus of the first aspect of the present invention, the predictive control means estimates the elongation amount of the chip holding means between the heating of the chip holding means and the melting of the bumps of the chip, And the height position of the pressure applying means is controlled based on the predicted value of the chip holding means. Therefore, the conventional chip mounting method of performing the following operation based on the detection result while detecting the position of the chip holding means , The time for which the height position of the pressurizing means is kept constant is shortened, and the production tact time can be shortened.

상기 형태 2에 관한 칩 실장 장치에 따르면, 칩 보유 지지 수단의 가열의 정지와 함께, 시간적으로 서서히 변화되는 칩 보유 지지 수단의 수축량의 예측값에 기초하여 가압 부여 수단의 위치를 제어하고 있으므로, 칩에 가해지는 가압력을 일정하게 유지하면서 땜납 범프의 냉각을 진행시킬 수 있다. 또한, 땜납 범프의 냉각에 의해 칩과 기판 사이에 수축력이 발생하지만, 칩 보유 지지 수단의 수축량의 예측값에 기초하여 가압 부여 수단의 위치를 제어하고 있으므로, 칩과 기판 사이의 수축력이 완화되어 땜납 범프의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 땜납 범프의 형상을 균일하게 하여 고품질의 땜납 접합을 할 수 있다.According to the chip mounting apparatus according to the second aspect, since the position of the pressure applying means is controlled based on the predicted value of the amount of shrinkage of the chip holding means which gradually changes with time along with the stop of heating of the chip holding means, The cooling of the solder bumps can be advanced while the applied pressure force is kept constant. The shrinkage force between the chip and the substrate is controlled by the cooling of the solder bump. However, since the position of the pressure applying means is controlled based on the predicted value of the shrinkage amount of the chip holding means, the shrinking force between the chip and the substrate is relaxed, It is possible to prevent breakage of the battery. Further, the shape of the solder bumps can be made uniform, and high-quality solder bonding can be performed.

상기 형태 3에 관한 칩 실장 장치에 따르면, 실린더 튜브의 상하에 설치된 에어 공급 포트로부터 공급되는 에어에 의해 칩 보유 지지 수단의 피스톤에 작용하는 압력을 미약하게 할 수 있다. 그로 인해, 땜납 범프의 용융 시에도 땜납 범프가 파손되지 않는 압력을 칩 보유 지지 수단에 부여할 수 있다.According to the chip mounting apparatus of the third aspect, it is possible to weaken the pressure acting on the piston of the chip holding means by the air supplied from the air supply port provided above and below the cylinder tube. Thus, even when the solder bumps are melted, a pressure that does not damage the solder bumps can be given to the chip holding means.

상기 형태 4에 관한 칩 실장 장치에 따르면, 사전에 칩 보유 지지 수단의 신축 특성을 신축량 기억 수단에 기억시키고 있으므로, 실제의 칩 실장 시에는 칩 보유 지지 수단의 위치를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 가압 부여 수단을 동작시키지 않아도 좋다. 그로 인해, 생산 택트 타임을 단축할 수 있다.According to the chip mounting apparatus of the fourth aspect, since the expansion and contraction characteristics of the chip holding means are previously stored in the expansion amount storage means, the position of the chip holding means is detected at the time of actual chip mounting, The pressure applying means may not be operated. As a result, the production tact time can be shortened.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 칩 실장 장치의 개략 구성도.
도 2는 도 1의 칩 실장 장치에 있어서의 칩 보유 지지 수단의 신장량과 수축량을 나타내는 그래프.
도 3은 도 1의 칩 실장 장치에 있어서의 동작 타임챠트.
도 4는 도 1의 칩 실장 장치에 있어서의 칩 보유 지지 수단의 수축량에 추종하여 가압 부여 수단을 하강시키는 상태를 도시한 확대 부분 단면도.
도 5는 종래의 칩 실장 장치의 개략 구성도.
도 6은 도 5의 칩 실장 장치의 동작 타임챠트.1 is a schematic structural view of a chip mounting apparatus according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a graph showing an elongation amount and a shrinkage amount of the chip holding means in the chip mounting apparatus of Fig. 1; Fig.
3 is an operation time chart of the chip mounting apparatus of FIG.
Fig. 4 is an enlarged partial cross-sectional view showing a state in which the pressure application means is lowered following the shrinkage amount of the chip holding means in the chip mounting apparatus of Fig. 1; Fig.
5 is a schematic configuration view of a conventional chip mounting apparatus.
6 is an operation time chart of the chip mounting apparatus of FIG.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 전술한 배경 기술의 항에서 사용한 부재의 부호는 그대로 사용한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The sign of the member used in the above-mentioned background art is used as it is.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 칩 실장 장치의 개략 구성도이다. 칩 실장 장치에 구비된 Z축 이송 장치(3)는 장치 프레임(9)에 장착된 서보 모터(6)로 이송 기구(7)(예를 들어, 볼 나사)를 회전시키고, 이것에 나사 결합시킨 슬라이더(8)를, 장치 프레임(9)에 장착된 가이드 레일(10)로 안내하여 승강시키고 있다. 가압 부여 수단(15)은 슬라이더(8)에 연결된 브래킷(16)에 장착되어 있다. 서보 모터(6)에는 인코더(13)가 마운트되어 있어, 위치 제어를 할 수 있도록 되어 있다. 서보 모터(6)의 위치 제어를 행함으로써, 가압 부여 수단(15)의 장치 높이에 대한 높이 위치를 조정할 수 있도록 되어 있다. 높이 위치의 측정은 서보 모터(6)에 마운트되어 있는 인코더(13)로 행해도 좋고, 가이드 레일(10)에 별도로 리니어 센서를 설치하여 행해도 좋다.1 is a schematic configuration diagram of a chip mounting apparatus according to an embodiment of the present invention. The Z-axis transporting device 3 provided in the chip mounting apparatus rotates the feed mechanism 7 (for example, ball screw) with the servo motor 6 mounted on the apparatus frame 9, The slider 8 is guided to the guide rail 10 mounted on the apparatus frame 9 and is raised and lowered. The pressure applying means 15 is mounted on the bracket 16 connected to the slider 8. [ The encoder 13 is mounted on the servo motor 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 height position may be measured by the encoder 13 mounted on the servo motor 6 or by installing a linear sensor on the guide rail 10 separately.

가압 부여 수단(15)은 에어 실린더의 실린더 튜브(33)로 구성되어 있다. 칩 보유 지지 수단(17)의 상부는 상기 에어 실린더의 피스톤(34)과 로드(35)로 구성되어 있고, 가압 부여 수단(15)의 내부를 상하 이동할 수 있도록 장착되어 있다. 칩 보유 지지 수단(17)은 일반적으로 에어 베어링이라고 불리고 있는 정압 공기 베어링(18)을 통해 가압 부여 수단(15)에 장착되어 있다. 칩 보유 지지 수단(17)의 하단부에는 가열 수단으로서의 히터(11)와 칩(1)을 흡착 유지하는 툴(2)이 구비되어 있다. 툴(2)에는 칩 흡착 구멍(24)이 구비되어 있어, 칩(1)을 흡착 유지하고 있다. 툴(2)은 흡착 유지하는 칩(1)의 사이즈에 맞추어 교환할 수 있도록 되어 있다. 기판(5)은 기판 흡착 구멍(25)을 구비한 기판 보유 지지 스테이지(4)에 보유 지지되어 있다.The pressure applying means 15 is constituted by a cylinder tube 33 of an air cylinder. The upper portion of the chip holding means 17 is constituted by a piston 34 and a rod 35 of the air cylinder and is mounted so as to move up and down inside the pressurizing means 15. [ The chip retaining means 17 is mounted on the pressurizing means 15 via a static pressure air bearing 18, which is generally referred to as an air bearing. A heater 11 as a heating means and a tool 2 for holding and holding the chip 1 are provided at a lower end portion of the chip holding means 17. The tool 2 is provided with a chip suction hole 24 to hold the chip 1 by suction. The tool 2 can be replaced in accordance with the size of the chip 1 to be held by suction. The substrate 5 is held in a substrate holding stage 4 provided with a substrate suction hole 25.

가압 부여 수단(15)에는 상하에 2개의 에어 공급 포트가 설치되어 있다. 상측의 에어 공급 포트가 가압 포트(19)이고, 하측의 에어 공급 포트가 밸런스압 포트(20)이다. 가압 포트(19)에는 펌프(30)로부터의 에어가 압력 조정 수단(27a)을 통해 접속되어 있다. 압력 조정 수단(27a)은 가압 포트 압력 제어 수단(28)의 신호에 기초하여, 가압 포트(19)의 압력을 제어한다. 또한, 밸런스압 포트(20)에는 펌프(30)로부터의 에어가 압력 조정 수단(27b)을 통해 접속되어 있다. 압력 조정 수단(27b)은 밸런스압 포트 압력 제어 수단(29)의 신호에 기초하여, 밸런스압 포트(20)의 압력을 제어한다. 이들 가압 포트(19) 및 밸런스압 포트(20)로부터 각각 압력 제어 가능한 압력 조정 수단(27a, 27b)에 의해 조정된 압력(P1), 압력(P2)이 공급되어 가압 에어끼리의 차압으로 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)에 부여되는 압력을 제어할 수 있다. 그로 인해, 칩 보유 지지 수단(17)에 흡착 유지되는 칩(1)에 대해 미약한 가압 제어를 할 수 있도록 되어 있다. 예를 들어, 칩(1)의 땜납 범프가 가열되어 용융될 때에도 땜납 범프를 파손시키는 경우가 없는 미약한 압력을 부여할 수 있다. 칩(1)으로의 가압력의 변화나, 칩(1)의 높이의 변화에 의해 땜납의 용융을 검지하는 경우, 칩(1)에 가해지는 압력이 땜납 범프에 집중하므로, 가압력의 상태에 따라서는 땜납 범프를 파손(범프 크래시)시켜 버릴 우려가 있다. 그로 인해, 본 발명에서는 미약한 압력을 부여하면서 땜납의 용융을 검지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 압력 조정 수단(27a, 27b)으로서는, 전공 레귤레이터 등이 사용된다.The pressurization applying means 15 is provided with two air supply ports in the upper and lower portions thereof. The air supply port on the upper side is the pressure port 19 and the air supply port on the lower side is the balance pressure port 20. [ Air from the pump 30 is connected to the pressure port 19 through the pressure adjusting means 27a. The pressure adjusting means 27a controls the pressure of the pressure port 19 based on the signal of the pressure port control means 28. [ Air from the pump 30 is connected to the balance pressure port 20 through the pressure adjusting means 27b. The pressure adjusting means 27b 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 capable of pressure control are supplied from the pressure port 19 and the balance pressure port 20, respectively, The pressure applied to the piston 34 of the support means 17 can be controlled. Therefore, it is possible to perform a weak pressure control on the chip 1 held by the chip holding means 17. For example, even when the solder bumps of the chip 1 are heated and melted, it is possible to apply a weak pressure that does not damage the solder bumps. When the melting of the solder is detected by a change in the pressing force applied to the chip 1 and 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 possibility that the solder bump is damaged (bump crash). Therefore, in the present invention, it is possible to detect the melting of the solder while applying a weak pressure. As the pressure adjusting means 27a and 27b, a pneumatic regulator or the like is used.

가압 부여 수단(17)의 상단부 위치에는 위치 검출 수단(23)(예를 들어, 와전류식 센서 등)이 구비되어, 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)의 위치를 검출하고 있다.Position detecting means 23 (for example, an eddy current sensor or the like) is provided at the upper end position of the pressure applying means 17 to detect the position of the piston 34 of the chip holding means 17. [

구동 제어 수단(22)에는 가압 포트 압력 제어 수단(28) 및 밸런스압 포트 제어 수단(29)이 접속되어, 설정된 가압력이 칩(1)에 가해지도록 가압 부여 수단(15)의 압력 제어를 행하고 있다. 또한, 구동 제어 수단(22)에는 후술하는 신축량 기억 수단(31)과 예측 제어 수단(32)과 위치 검출 수단(23)이 접속되어, Z축 이송 장치(3)의 서보 모터(6)의 위치 제어를 행하고 있다. 또한, 신축량 기억 수단(31)과 예측 제어 수단(32)은 접속되어, 신축량 기억 수단(31)에 기억되어 있는 데이터를 예측 제어 수단(32)으로 전송할 수 있도록 되어 있다.The drive control means 22 is connected to the pressure port pressure control means 28 and the balance pressure port control means 29 so as to control the pressure of the pressure application means 15 so that the set pressure force is applied to the chip 1 . The drive control means 22 is connected to the expansion / contraction storage means 31, the predictive control means 32 and the position detection means 23 described later and controls the position of the servo motor 6 of the Z- Control is performed. The expansion amount storage means 31 and the prediction control means 32 are connected to transfer the data stored in the expansion amount storage means 31 to the prediction control means 32. [

다음에, 신축량 기억 수단(31)으로 기억되는 데이터에 대해 설명한다.Next, the data stored in the expansion amount storage means 31 will be described.

칩(1)의 기판(5)으로의 땜납 접합 전에, 위치 검출 수단(23)을 사용하여, 미리 칩 보유 지지 수단(17)의 열팽창에 의한 위치의 변화를 측정한다. 우선, 칩(1)과 기판(5)이 없는 상태(흡착 유지하고 있지 않은 상태)에서 칩 보유 지지 수단(17)이 소정의 가압력으로 되도록 가압 포트(19)와 밸런스압 포트(20)의 압력을 조정한다. 다음에, 칩 보유 지지 수단(17)의 하단부에 장착되어 있는 툴(2)이 기판 보유 지지 스테이지(4)에 접촉하도록, 가압 부여 수단(15)을 Z축 이송 장치(3)를 사용하여 하강시킨다.A change in position due to thermal expansion of the chip holding means 17 is measured in advance by using the position detecting means 23 before the soldering of the chip 1 to the substrate 5. First, the pressure of the pressurizing port 19 and the pressure of the balance pressurizing port 20 is adjusted so that the chip retaining means 17 is brought to a predetermined pressing force in a state in which there is no chip 1 and no substrate 5 . Next, the pressurizing application means 15 is lowered (lowered) by using the Z-axis transfer device 3 so that the tool 2 mounted on the lower end of the chip holding means 17 comes into contact with the substrate holding stage 4 .

다음에, 툴(2)에 구비된 히터(11)를 통전하여 설정 온도까지 승온하고, 칩 보유 지지 수단(17)의 단체의 신장량을 승온 시간의 경과와 함께 위치 검출 수단(23)으로 측정한다. 측정한 값은 신축량 기억 수단(31)에, 신장량과 경과 시간의 세트로 복수 포인트 기억된다. 예를 들어, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, (신장량 Lup1, 경과 시간 Tup1), (신장량 Lup2, 경과 시간 Tup2), …, (신장량 Lupn, 경과 시간 Tupn)과 같이 복수의 데이터가 기억된다.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 chip holding means 17 is measured by the position detecting means 23 with the lapse of the heating time . The measured value is stored in the expansion amount storage means 31 at a plurality of points in a set of an elongation amount and an elapsed time. For example, as shown in FIG. 2A, (elongation amount Lup1, elapsed time Tup1), (elongation amount Lup2, elapsed time Tup2), ... , (Elongation amount Lupn, elapsed time Tupn), and the like.

다음에, 히터(11)를 오프하여, 칩 보유 지지 수단(17)의 냉각에 수반하는 수축량을 냉각 시간의 경과와 함께 위치 검출 수단(23)으로 측정한다. 신장량의 측정과 마찬가지로, 신축량 기억 수단(31)에 수축량과 경과 시간의 세트로 복수 포인트 기억된다. 예를 들어, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, (수축량 Ldw1, 경과 시간 Tdw1), (수축량 Ldw2, 경과 시간 Tdw2), …, (수축량 Ldwn, 경과 시간 Tdwn)과 같이 복수의 데이터가 기억된다.Next, the heater 11 is turned off, and the amount of shrinkage accompanying the cooling of the chip holding means 17 is measured by the position detecting means 23 with the elapse of the cooling time. Like the measurement of the elongation amount, the elongation amount storage means 31 stores a plurality of points in a set of the amount of shrinkage and the elapsed time. For example, as shown in FIG. 2 (b), (shrinkage amount Ldw1, elapsed time Tdw1), (shrinkage amount Ldw2, elapsed time Tdw2), , (Shrinkage amount Ldwn, elapsed time Tdwn), and the like.

이와 같이, 칩 보유 지지 수단(17)의 신축량의 특성을 미리 측정하여 신축량 기억 수단에 기억시키고 있으므로, 히터(11)의 온 및 오프의 타이밍에 맞추어 칩 보유 지지 수단(17)의 신축량을 고정밀도로 추측할 수 있다. 그로 인해, 칩(1)의 기판(5)으로의 땜납 접합 시에, 위치 검출 수단(23)으로 가압 부여 수단(15)의 내부를 이동하는 칩 보유 지지 수단(17)의 위치를 검출하면서, 검출 결과에 기초하여 다음의 동작을 판단하지 않아도 좋다.As described above, since the characteristics of the elongation amount of the chip retention means 17 are measured in advance and stored in the elongation amount storage means, the elongation amount of the chip retention means 17 can be adjusted with high accuracy You can guess. The position detecting means 23 detects the position of the chip holding means 17 moving inside the pressurizing means 15 during the soldering of the chip 1 to the substrate 5, It is not necessary to judge the next operation based on the detection result.

또한, 신축량 기억 수단(31)에 기억되는 데이터는 미리 칩 보유 지지 수단(17)을 가열 및 냉각하여 측정 결과를 기억시켜도 좋지만, 조작자의 지식 등으로부터 보정해도 좋고, 임의의 데이터를 개별로 입력해도 좋다.The data stored in the elasticity storage means 31 may be stored in advance by heating and cooling the chip holding means 17, but may be corrected from knowledge of the operator or the like. Alternatively, good.

다음에, 도 3에 도시하는 타임챠트를 사용하여 칩 실장 장치의 동작에 대해 설명한다.Next, the operation of the chip mounting apparatus will be described using the time chart shown in Fig.

도 3에 있어서 (A)에 도시하는 타임챠트는 칩(1)의 실장에 있어서의 가압 부여 수단(15)의 장치 높이에 대한 높이 위치를 도시한 것으로, 칩(1)의 범프(1a)의 하단부가 기판(5)의 전극(5a)에 접촉한 위치를 기준 높이(도 3의 h0)로 하고 있다. 도 3에 있어서 (B)에 도시하는 타임챠트는 가압 부여 수단(15)의 내부의 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)의 위치를 도시한 것으로, 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)의 하단부가 가압 부여 수단(15)과 접촉한 위치를 도면 중 하단부 위치로 하여 표기하고 있다. 도 3에 있어서 (C)에 도시하는 타임챠트는 툴(2)의 히터(11)의 통전의 온-오프의 타이밍을 도시하고 있다. 도 3에 있어서 (D)에 도시하는 타임챠트는 칩(1)의 범프(1a) 및 기판(5)의 전극(5a)에 가해지는 가압력(하중)을 나타내고 있다.The time chart shown in Fig. 3 (A) shows the height position relative to the apparatus height of the pressure applying means 15 in mounting the chip 1, The position at which the lower end portion contacts the electrode 5a of the substrate 5 is referred to as a reference height (h0 in Fig. 3). 3 is a view showing the position of the piston 34 of the chip holding means 17 inside the pressure application means 15. The time chart shown in Fig.3B shows the position of the piston 34 of the chip holding means 17, The position where the lower end portion of the pressing member 34 is in contact with the pressurizing means 15 is indicated as the lower end position in the figure. The time chart shown in Fig. 3 (C) shows the timing of turning on and off of the heater 11 of the tool 2. The time chart shown in Fig. 3 (D) shows the pressing force (load) applied to the bumps 1a of the chip 1 and the electrodes 5a of the substrate 5.

칩(1)과 기판(5)의 땜납 접합을 개시하려고 하는 초기 상태에 있어서, 가압 부여 수단(15)은 상승 위치에 있다(도 3의 t0의 타이밍에 있어서의 높이 h1).In the initial state in which the solder bonding between the chip 1 and the substrate 5 is to be started, the pressing application means 15 is in the raised position (height h1 at the timing t0 in Fig. 3).

다음에, 가압 포트 압력 제어 수단(28)과 밸런스압 포트 압력 제어 수단(29)에, 구동 제어 수단(22)으로부터 설정 압력의 지령을 행한다. 지령에 기초하여 가압 포트 압력 제어 수단(28)이 압력 조정 수단(27a)을 압력 제어하고, 밸런스압 포트 압력 제어 수단(29)이 압력 조정 수단(27b)을 압력 제어하고, 설정 압력이 가압 부여 수단(15)의 내부를 이동하는 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)에 작용한다. 피스톤(34)에 작용하는 압력은 땜납 범프의 용융 시에도 범프가 파손되지 않는 미약한 압력을 설정한다.Next, the set pressure is commanded from the drive control means 22 to the pressure port pressure control means 28 and the balance pressure port pressure control means 29. The pressure port pressure control means 28 performs pressure control of the pressure adjusting means 27a based on the command and the balanced pressure port control means 29 controls the pressure adjusting means 27b to pressure control, Acts on the piston (34) of the chip holding means (17) moving inside the means (15). The pressure acting on the piston 34 sets a weak pressure that does not break the bump even when the solder bump is melted.

다음에, 구동 제어 수단(22)의 지령에 기초하여 Z축 이송 장치(3)가 작동함으로써, 가압 부여 수단(15)이, 칩(1)을 흡착 유지한 툴(2)과 일체로 되어 하강한다. 하강의 도중에 칩(1)의 범프(1a)가 기판(5)의 전극(5a)에 접촉한다(도 3의 t1).Next, the Z-axis feed device 3 is operated based on the command of the drive control means 22, so that the pressurizing application means 15 is integrally formed with the tool 2 holding the chip 1 by suction, do. The bumps 1a of the chip 1 come into contact with the electrodes 5a of the substrate 5 during the descent (t1 in Fig. 3).

또한, Z축 이송 장치(3)에 의한 가압 부여 수단(15)의 이송이 속행되어, 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)이 가압 부여 수단(15)에 대해 상대적으로 상승한다(도 3의 t1로부터 t2).The feeding of the pressure applying means 15 by the Z-axis feeding device 3 is continued so that the piston 34 of the chip holding means 17 rises relative to the pressure applying means 15 3, t1 to t2).

다음에, Z축 이송 장치(3)의 이송량이 미리 설정한 값 d1(범프 압입량)로 되면, 가압 부여 수단(15)의 하강을 정지한다(도 3의 t2).Next, when the feed amount of the Z-axis feed device 3 reaches a predetermined value d1 (bump press-in amount), the lowering of the pressurizing means 15 is stopped (t2 in Fig. 3).

다음에, 툴(2)의 히터(11)에 통전하여 칩(1)의 범프(1a)를 땜납 용융점 이상의 온도로 가열한다. 가열에 맞추어 Z축 이송 장치(3)를 구동 제어하여, 가압 부여 수단(15)을 상승시킨다. Z축 이송 장치(3)의 구동 제어는 다음과 같이 행한다. 우선, 신축량 기억 수단(31)에 기억되어 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 신장량과 경과 시간의 데이터를, 예측 제어 수단(32)으로 전송한다. 다음에, 예측 제어 수단(32)으로, 히터(11)의 통전 타이밍에 맞추어, Z축 이송 장치(3)의 구동량이 계산된다. 다음에, 예측 제어 수단(32)으로부터 구동 제어 수단(22)으로 계산 결과가 입력되어, 구동 제어 수단(22)으로부터의 지령에 기초하여 Z축 이송 장치(3)가 구동되도록 되어 있다.Next, the heater 11 of the tool 2 is energized to heat the bump 1a of the chip 1 to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder. The Z-axis feeding device 3 is driven and controlled in accordance with the heating to raise the pressing means 15. The drive control of the Z-axis feed device 3 is performed as follows. First, the data of the elongation amount and the elapsed time of the chip holding means 17 stored in the expansion amount storage means 31 are transferred to the prediction control means 32. [ Next, the drive amount of the Z-axis feed device 3 is calculated by the predictive control means 32 in accordance with the energization timing of the heater 11. Next, the calculation result is inputted from the predictive control means 32 to the drive control means 22, and the Z-axis transfer device 3 is driven on the basis of the command from the drive control means 22. [

그로 인해, 가압 부여 수단(15)이 칩 보유 지지 수단(17)의 신장의 예측값에 기초하여 상승하므로, 도 3의 (B) t2로부터 t2'로 나타내는 히터(11)의 승온에 의한 칩 보유 지지 수단(17)의 신장이 발생하는 구간에서는, 칩 보유 지지 수단(17)의 가압 부여 수단(15)의 내부에 있어서의 위치가 변화되지 않는다. 계속해서, 칩(1)과 기판(5)이 땜납 냉각 후에 소정의 갭 높이로 되도록 Z축 이송 장치(3)를 구동 제어하여, 가압 부여 수단(15)을 소정 높이(d3)까지 상승시킨다[도 3의 (B)의 t2'로부터 t3의 구간].As a result, since the pressure applying means 15 is raised based on the predicted value of the elongation of the chip holding means 17, the chip holding by the temperature elevation of the heater 11 shown from (B) t2 to t2 ' In the section in which the elongation of the means (17) occurs, the position of the chip holding means (17) inside the pressurizing means (15) is not changed. Subsequently, the Z-axis feed device 3 is driven and controlled so that the chip 1 and the substrate 5 have a predetermined gap height after the solder is cooled, thereby raising the pressure applying means 15 to a predetermined height d3 The interval from t2 'to t3 in Fig. 3 (B)].

이와 같이, 히터(11)의 통전 개시로부터 Z축 이송 장치를 구동 제어하여 가압 부여 수단(15)을 상승시키고, 땜납의 용융 개시를 감시하는 단계에서 땜납 냉각 후의 칩(1)과 기판(5)의 갭 높이에 가압 부여 수단(15)을 위치 결정하고 있으므로, 땜납의 용융을 검출한 후 가압 부여 수단(15)을 칩(1)과 기판(5)의 갭 높이로 이동하고 있는 종래의 칩 실장 장치에 비해, 가압 부여 수단(15)의 이동 시간을 단축할 수 있다. 이는, 가압 부여 수단(15)의 내부의 칩 보유 지지 수단(17)의 위치를 위치 검출 수단(23)으로 검출하지 않아도, 신축량 기억 수단(31)의 데이터에 기초하여 예측 제어 수단(32)이 칩 보유 지지 수단(17)의 신장량을 예측하고, 예측값에 기초하여 Z축 이송 장치(3)를 구동하고 있기 때문이다.As described above, the chip 1 and the substrate 5 after the solder cooling are heated in the step of raising the pressurizing means 15 and controlling the start of melting of the solder, And the pressure applying means 15 is positioned at the gap height between the chip 1 and the substrate 5 after the melting of the solder is detected. The moving time of the pressurizing means 15 can be shortened as compared with the apparatus. This is because even if the position detection means 23 does not detect the position of the chip holding means 17 inside the pressure application means 15, the predictive control means 32, based on the data of the expansion amount storage means 31, The reason for this is that the elongation amount of the chip holding means 17 is predicted and the Z axis conveying device 3 is driven based on the predicted value.

그 후, 칩(1)의 범프(1a)의 용융이 개시되어, 용융에 수반하여 칩 보유 지지 수단(17)이 하강한다(도 3의 t4). 위치 검출 수단(23)이 칩 보유 지지 수단(17)의 하강을 검출하면 소정 시간이 경과한 후, 히터(11)의 통전이 오프된다(도 3의 t5). 히터(11)의 통전의 오프에 수반하여, 칩 보유 지지 수단(17)의 냉각이 개시되어 수축하기 시작한다.Thereafter, the melting of the bumps 1a of the chip 1 is started, and the chip holding means 17 is lowered with the melting (t4 in Fig. 3). When the position detecting means 23 detects the fall of the chip holding means 17, after the lapse of a predetermined time, the energization of the heater 11 is turned off (t5 in Fig. 3). With the turn-off of the heater 11, cooling of the chip holding means 17 is commenced and starts to shrink.

다음에, 칩 보유 지지 수단(17)의 수축의 예측값에 기초하여 Z축 이송 장치(3)를 구동하여, 가압 부여 수단(15)을 하강시킨다. Z축 이송 장치(3)의 구동 제어는 신축량 기억 수단(31)에 기억되어 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 신장량과 경과 시간의 데이터를 예측 제어 수단(32)으로 전송하고, 예측 제어 수단(32)으로 히터(11)의 통전 오프의 타이밍에 맞추어 Z축 이송 장치(3)의 구동량이 계산된 후, 예측 제어 수단(32)으로부터 구동 제어 수단(22)으로 계산 결과가 입력되어, 구동 제어 수단(22)의 지령에 기초하여 Z축 이송 장치(3)가 구동되도록 되어 있다.Next, the Z-axis transporting device 3 is driven based on the predicted value of the shrinkage of the chip holding means 17, and the pressurizing means 15 is lowered. The drive control of the Z-axis transfer device 3 is carried out by transferring the data of the elongation amount and elapsed time of the chip holding means 17 stored in the expansion amount storage means 31 to the predictive control means 32, After the drive amount of the Z-axis feed device 3 is calculated in accordance with the timing of the energization OFF of the heater 11 by the control unit 32, the calculation result is input from the predictive control unit 32 to the drive control unit 22, And the Z-axis feed device 3 is driven based on the command of the means 22. [

칩(1)이 툴(2)에 흡착 유지된 상태에서, 칩 보유 지지 수단(17)의 냉각이 개시되면, 칩 보유 지지 수단(17)의 수축에 의한 응력이 칩(1)의 범프(1a)에 작용해 버려, 범프(1a)가 파단되어 버릴 가능성이 있다. 그로 인해, 도 4에 도시한 바와 같이, 칩 보유 지지 수단(17)의 수축의 예측값에 기초하여 Z축 이송 장치(3)를 구동 제어하여 가압 부여 수단(15)을 하강시킨다. 이와 같이 Z축 이송 장치(3)를 제어함으로써 범프(1a)의 파단을 방지하여, 칩(1)과 기판(5)의 냉각 후의 갭을 소정값 d3으로 유지할 수 있도록 하고 있다.When cooling of the chip holding means 17 is started in a state in which the chip 1 is attracted to and held by the tool 2, the stress due to shrinkage of the chip holding means 17 is applied to the bumps 1a So that the bumps 1a may be broken. As a result, as shown in Fig. 4, the Z-axis feeding device 3 is driven and controlled based on the predicted value of contraction of the chip holding means 17 to lower the pressure applying means 15. [ By controlling the Z-axis transfer device 3 in this way, breakage of the bumps 1a can be prevented, and the gap after cooling of the chip 1 and the substrate 5 can be maintained at the predetermined value d3.

다음에, 히터(11)의 통전 오프로부터 소정 시간 후에, 칩(1)의 흡착 유지를 해제하여 Z축 이송 장치(3)를 동작시켜 가압 부여 수단(15)을 상승시킨다(도 3의 t6). 흡착 유지를 해제하는 타이밍은 신축량 기억 수단(31)에 기억되어 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 수축량과 경과 시간의 데이터에 기초하여 행해진다. 칩 보유 지지 수단(17)이 주위 온도까지 냉각되는 시간까지 칩(1)을 흡착 유지하고 있으면 생산 택트 타임이 길어져 버린다. 또한, 히터(11)의 통전 오프의 타이밍으로 칩(1)의 흡착 유지를 해제하면, 범프(1a)의 형상이 불안정해진다. 그로 인해, 신축량 기억 수단(31)에 기억되어 있는 칩 보유 지지 수단(17)의 수축량과 경과 시간의 데이터로부터, 최적인 타이밍[범프(1a)의 형상이 양호해, 파단이 발생하지 않는 타이밍]을 선택하여 칩 보유 지지 수단(17)에 의한 칩(1)의 흡착 유지의 해제를 행한다.Next, the suction holding of the chip 1 is released after a predetermined time from the turn-off of the heater 11 to operate the Z-axis feed device 3 to raise the pressure applying means 15 (t6 in Fig. 3) . The timing of releasing the suction holding is performed based on the data of the amount of shrinkage and the elapsed time of the chip holding means 17 stored in the expansion amount storage means 31. [ If the chip 1 is sucked and held until the time when the chip holding means 17 is cooled to the ambient temperature, the production tact time becomes long. Further, if the suction holding of the chip 1 is released at the timing of energization of the heater 11, the shape of the bump 1a becomes unstable. Therefore, the optimum timing (the timing at which the shape of the bumps 1a is good and the breakage does not occur) is calculated from the data of the amount of shrinkage and the elapsed time of the chip holding means 17 stored in the elasticity storage means 31, Is selected to release the suction holding of the chip 1 by the chip holding means 17. Fig.

이상의 동작으로 칩(1)과 기판(5)의 일련의 땜납 접합이 완료된다.Through the above operation, a series of solder bonding of the chip 1 and the substrate 5 is completed.

이와 같이, 미리 칩 보유 지지 수단(17)의 신장량과 수축량을 신축량 기억 수단(31)에 기억하고, 이 기억된 값을 기초로 실제의 칩(1)과 기판(5)의 땜납 접합 시, 칩 보유 지지 수단(17)의 신축을 예측 제어 수단(32)으로 예측하여 구동 제어 수단(22)에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단(15)의 높이 위치를 제어하고 있다. 그로 인해, 가압 부여 수단(15)의 내부의 칩 보유 지지 수단(17)의 위치를 위치 검출 신호로 검출하고, 검출 결과에 기초하여 가압 부여 수단(15)을 동작시킴으로써도 생산 택트 타임을 짧게 할 수 있다.As described above, the elongation amount and the shrinkage amount of the chip holding means 17 are stored in the expansion amount storage means 31 in advance, and when the actual chip 1 and the substrate 5 are soldered to each other based on the stored values, The expansion and contraction of the holding means 17 is predicted by the predictive control means 32 and the correction command is inputted to the drive control means 22 to control the height position of the pressurizing means 15. [ Therefore, the position of the chip holding means 17 inside the pressurizing means 15 is detected by the position detection signal, and the production tact time is shortened by operating the pressurizing means 15 based on the detection result .

또한, 본 발명에 있어서 칩(1)이라 함은, 예를 들어 IC 칩, 반도체 칩, 광소자, 표면 실장 부품, 웨이퍼 등, 그 종류나 크기에 관계없이, 기판(5)에 대해 접합되는 대상물을 말한다. 또한, 기판(5)이라 함은, 그 종류나 크기에 관계없이, 칩(1)에 접합시키는 상대방의 대상물을 말한다.The chip 1 in the present invention refers to an object to be bonded to the substrate 5 regardless of the type and size thereof, such as an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mounting component, . Further, the substrate 5 refers to a target object to be bonded to the chip 1 regardless of the type and size thereof.

또한, 기판 보유 지지 스테이지(4)의 상면에 기판(5)을 보유 지지(또는 지지)하는 수단은 기판 흡착 구멍(25)에 의한 흡착 유지 수단, 정전기에 의한 정전 보유 지지 수단, 자석이나 자기 등에 의한 자기 보유 지지 수단, 복수의 가동 갈고리에 의해 기판을 파지하는 기계적 수단, 단수 또는 복수의 가동 갈고리에 의해 기판을 억제하는 기계적 수단 등, 어떤 형태의 보유 지지 수단이라도 좋다.The means for holding (or supporting) the substrate 5 on the upper surface of the substrate holding stage 4 may include suction holding means by the substrate suction holes 25, static holding means by static electricity, A mechanical means for holding the substrate by a plurality of movable claws, and a mechanical means for suppressing the substrate by a single or a plurality of movable claws.

또한, 기판 보유 지지 스테이지(4)에 대해서도, 필요에 따라서 고정형, 가동형 중 어느 것으로 설치해도 좋고, 또한 가동형으로 설치하는 경우에 있어서는, 평행 이동 제어, 회전 제어, 승강 제어, 평행 이동 제어와 회전 제어, 평행 이동 제어와 승강 제어, 회전 제어와 승강 제어, 평행 이동 제어와 회전 제어와 승강 제어 등과 같이 각종 형태로 제어할 수 있도록 설치해도 좋다.In addition, the substrate holding stage 4 may be provided with either a fixed type or a movable type as required, and in the case of a movable type, parallel movement control, rotation control, lift control, Such as rotation control, parallel movement control and elevation control, rotation control and elevation control, parallel movement control, rotation control, elevation control, and the like.

또한, 칩(1)에 설치된 범프(1a)라 함은, 예를 들어, 땜납 범프, 스터드 범프 등, 기판(5)에 설치된 전극(5a)(예를 들어, 전극, 더미 전극 등)과 접합되는 대상물이다. 또한, 기판(5)에 설치된 전극(5a)이라 함은, 예를 들어 배선을 수반한 전극, 배선에 연결되지 않은 더미 전극 등, 칩(1)에 설치되어 있는 범프(1a)(예를 들어, 땜납 범프, 스터드 범프 등)와 접합되는 상대방의 대상물을 말한다.The bumps 1a provided on the chip 1 are formed by bonding electrodes 5a (for example, electrodes, dummy electrodes, etc.) provided on the substrate 5, such as solder bumps and stud bumps, . The electrode 5a provided on the substrate 5 may be a bump 1a provided on the chip 1, for example, an electrode with wiring, a dummy electrode not connected to the wiring, A solder bump, a stud bump, or the like).

또한, 이송 기구(7) 및 Z축 이송 장치(3)에 대해서도, 예를 들어 볼 나사형이나 리니어 모터형 등, 슬라이더(8)를 이동시킬 수 있는 한에 있어서는, 어떤 형식의 것이라도 좋다.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, for example, a ball screw type or a linear motor type.

또한, 본 발명에 있어서 말하는 칩 실장 장치라 함은, 칩을 탑재하는 마운트 장치나 칩을 접합하는 본딩 장치에 추가하여, 예를 들어 기판과 칩, 기판과 접착재[ACF(Anisotropic Conductive Film), NCF(Non Conductive Film) 등] 등, 미리 대상물끼리가 접촉(탑재 또는 가압착 등)된 것을 가압, 가열 및/또는 진동 수단(초음파, 피에조 소자, 자왜 소자, 보이스 코일 등)에 의해 고착 또는 전사시키는 장치를 포함하는 넓은 개념의 장치를 말한다.Further, the chip mounting apparatus according to the present invention may be applied to a mounting apparatus for mounting a chip or a bonding apparatus for bonding chips, for example, a substrate, a chip, a substrate and an adhesive (ACF (Anisotropic Conductive Film) (Such as a non-conductive film), or the like, which have previously been contacted (mounted or press-fitted) with each other are fixed or transferred by pressing, heating and / or vibration means (ultrasonic waves, piezo elements, ≪ / RTI > device.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 툴(2)에 칩(1)을 보유 지지시킨 상태에서 툴(2)을 하강시켜, 칩(1)을 기판(5)에 가압하도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 칩을 접착재 등을 사용하여 기판 상에 미리 탑재해 두고, 칩을 보유 지지하지 않은 툴을 하강시켜, 기판 상의 칩을 가압하도록 해도 좋다. 이 경우, 기판 상에 미리 탑재된 칩에 툴이 접촉함으로써, 툴과 칩이 겹쳐져 기판에 접촉하게 된다.In the above-described embodiment, the tool 2 is lowered while holding the chip 1 in the tool 2, so that the chip 1 is pressed against the substrate 5. However, It does not. For example, a chip may be mounted in advance on a substrate using an adhesive or the like, and a tool not holding the chip may be lowered to press the chip on the substrate. In this case, the tool contacts the chip mounted on the substrate in advance, so that the tool and the chip overlap each other and come into contact with the substrate.

또한, 칩 보유 지지 수단(17)의 하단부에 직접, 툴(2)을 장착하는 것으로 한정되지 않고, 필요하면, 로드셀을 개재시켜도 좋다.Further, the present invention is not limited to mounting the tool 2 directly to the lower end portion of the chip holding means 17, and if necessary, a load cell may be interposed.

또한, 위치 검출 수단(23)은 와전류식 센서만으로 한정되지 않고, 다른 센서(레이저나 광센서 등)라도 좋다.Further, the position detecting means 23 is not limited to the eddy-current type sensor but may be another sensor (laser or optical sensor).

또한, 가압력이 높은 경우에는, 밸런스압 포트를 사용하지 않고, 가압 포트만으로 가압력을 제어해도 좋다. 또한, 위치 검출 수단(23)은 칩 보유 지지 수단(17)의 피스톤(34)의 높이 위치를 검출함으로써 칩 보유 지지 수단(17)의 높이 위치를 측정하는 것으로 한정되지 않고, 툴(2)의 높이 위치를 직접, 검출할 수 있도록 장착해도 좋다.When the pressing force is high, the pressing force may be controlled only by the pressing port without using the balance pressure port. The position detecting means 23 is not limited to measuring the height position of the chip holding means 17 by detecting the height position of the piston 34 of the chip holding means 17, The height position may be directly detected.

또한, 상기 실시 형태에서는 칩 보유 지지 수단(17)의 하단부에 가열 수단으로서의 히터(11)가 구비되어 있지만, 히터(11)를 기판 보유 지지 스테이지(4)에 구비해도 좋다. 칩(1)과 기판(5)을 효율적으로 가열할 수 있는 구성이면 좋고, 가열에 수반하는 툴(2)의 열팽창에 의한 Z축 방향의 신장은 위치 검출 수단(23)으로 검출할 수 있다. 또한, 툴(2)측 및 기판 보유 지지 스테이지(4)측의 양쪽에 히터를 구비해도 좋다. 이에 의해, 칩(1)과 기판(5)의 가온을 단시간에 할 수 있고, 또한 세라믹 히터를 사용한 펄스 히터로 가열을 행하면 응답성이 좋은 승온이 가능해진다.In the above embodiment, the heater 11 as the heating means is provided at the lower end of the chip holding means 17. However, the heater 11 may be provided in the substrate holding stage 4. [ It is sufficient that the chip 1 and the substrate 5 can be efficiently heated and the elongation in the Z axis direction due to the thermal expansion of the tool 2 due to heating can be detected by the position detecting means 23. [ Further, a heater may be provided on both the tool 2 side and the substrate holding stage 4 side. As a result, heating of the chip 1 and the substrate 5 can be performed in a short time, and heating with a pulse heater using a ceramic heater can raise the temperature with good responsiveness.

본 발명에 관한 칩 실장 장치는 프린트 기판 등의 기판에 집적 회로 소자 등의 칩을 실장하는 모든 형태의 칩 실장 장치에 적용 가능하다.The chip mounting apparatus according to the present invention is applicable to any type of chip mounting apparatus for mounting a chip such as an integrated circuit element on a substrate such as a printed board.

1 : 칩
1a : 범프
2 : 툴
3 : Z축 이송 장치
4 : 기판 보유 지지 스테이지
5 : 기판
5a : 전극
6 : 서보 모터
7 : 이송 기구
8 : 슬라이더
9 : 장치 프레임
10 : 가이드 레일
11 : 히터
13 : 인코더
15 : 가압 부여 수단
16 : 브래킷
17 : 칩 보유 지지 수단
18 : 정압 공기 베어링
19 : 가압 포트
20 : 밸런스압 포트
22 : 구동 제어 수단
23 : 위치 검출 수단
24 : 칩 흡착 구멍
25 : 기판 흡착 구멍
28 : 가압 포트 압력 제어 수단
29 : 밸런스압 포트 압력 제어 수단
30 : 펌프
31 : 신축량 기억 수단
32 : 예측 제어 수단
33 : 실린더 튜브
34 : 피스톤
35 : 로드
27a, 27b : 압력 조정 수단1: chip
1a: Bump
2: Tools
3: Z-axis feed device
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: pressure applying means
16: Bracket
17: chip holding means
18: Static air bearing
19: Pressure port
20: Balance pressure port
22: drive control means
23: Position detecting means
24: Chip suction hole
25: substrate suction hole
28: pressure port pressure control means
29: Balanced pressure port pressure control means
30: Pump
31: Retraction amount storage means
32: prediction control means
33: cylinder tube
34: Piston
35: Load
27a, 27b: pressure adjusting means

Claims (4)

칩을 흡착 유지하는 칩 보유 지지 수단과,
칩 보유 지지 수단을 지지하는 동시에, 칩 보유 지지 수단의 가열 및 냉각에 의한 신축에 관계없이, 칩 보유 지지 수단에 부여하는 가압력을 원하는 값으로 하는 기능을 갖는 가압 부여 수단과,
가압 부여 수단을 장치 높이 방향으로 이동 가능하게 하는 구동 제어 수단을 구비하고,
칩에 대향한 위치에 배치한 기판의 전극에 칩의 범프를 땜납 접합시키는 칩 실장 장치이며,
칩 보유 지지 수단의 가열로부터 칩의 범프의 용융까지의 사이의 칩 보유 지지 수단의 신장량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 신장량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하는 예측 제어 수단을 구비한, 칩 실장 장치.Chip holding means for holding and holding chips,
A pressure applying means for supporting the chip holding means and having a function of setting a pressing force applied to the chip holding means to a desired value regardless of expansion and contraction of the chip holding means by heating and cooling,
And driving control means for enabling the pressure application means to move in the apparatus height direction,
A chip mounting apparatus for soldering a bump of a chip to an electrode of a substrate disposed at a position facing the chip,
The amount of elongation of the chip holding means between the heating of the chip holding means and the melting of the bumps of the chip is predicted and the correction command is inputted to the drive control means based on the predicted value of the elongation amount of the chip holding means, And predictive control means for controlling the height position. 제1항에 있어서, 상기 예측 제어 수단이 칩 보유 지지 수단의 가열을 정지했을 때에 칩 보유 지지 수단의 수축량을 예측하고, 칩 보유 지지 수단의 수축량의 예측값에 기초하여 구동 제어 수단에 보정 지령을 입력하여 가압 부여 수단의 높이 위치를 제어하는, 칩 실장 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the predictive control means predicts a shrinkage amount of the chip holding means when the heating of the chip holding means is stopped, and inputs a correction command to the drive control means based on the predicted value of the shrinkage amount of the chip holding means Thereby controlling the height position of the pressure applying means. 제1항에 있어서, 상기 가압 부여 수단이 실린더 튜브로 이루어지고, 상기 칩 보유 지지 수단이 상기 실린더 튜브의 내부를 이동하는 피스톤과 로드로 구성되어, 상기 실린더 튜브의 상하에 설치된 에어 공급 포트로부터 공급되는 에어에 의해 상기 피스톤에 작용하는 미약한 압력을 조정할 수 있는 구성을 갖고 있는, 칩 실장 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein the pressure applying means is a cylinder tube, and the chip holding means comprises a piston and a rod moving inside the cylinder tube, and is supplied from an air supply port provided above and below the cylinder tube And a weak pressure acting on the piston can be adjusted by air. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 칩의 기판으로의 땜납 접합 전에, 칩 보유 지지 수단을 단체로 가열 및 가열을 정지하여, 가압 부여 수단에 대해 이동하는 칩 보유 지지 수단의 이동량을 신축량으로서 계측하고, 상기 신축량이 신축량 기억 수단에 기억되어 있고, 상기 신축량 기억 수단에 기억되어 있는 신축량에 기초하여 예측 제어 수단으로부터 구동 제어 수단으로 입력하는 보정 지령이 연산되는 구성을 구비하고 있는, 칩 실장 장치.The chip holding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating and heating of the chip holding means are temporarily stopped before the chip is bonded to the substrate, and the movement amount of the chip holding means And a correction instruction to be inputted from the predictive control means to the drive control means is calculated based on the amount of expansion and contraction stored in the expansion amount storage means and stored in the expansion amount storage means, Chip mounting device.
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