KR20120037500A

KR20120037500A - 기판의 접합 장치, 기판의 접합 방법 및 기판 접합 헤드

Info

Publication number: KR20120037500A
Application number: KR1020127004711A
Authority: KR
Inventors: 가쯔미 데라다
Original assignee: 토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: KR101726899B1; TWI494220B; TW201107138A; JP2011029368A; WO2011010729A1; CN102474991A; JP5314523B2; CN102474991B

Abstract

표면에 배선 전극 패턴이 형성된 제1 기판과, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제2 기판을 서로의 상기 전극 배선 패턴끼리를 대향시켜, 접합을 하는 장치에 있어서, 상기 제2 기판을 보유 지지하는 수단과, 상기 제2 기판을 보유 지지한 상태에서 휘게 하는 수단을 구비하고, 경화성 수지가 도포된 상기 제1 기판 혹은 상기 제2 기판을 근접시켜, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 수단을 구비하는 기판의 접합 장치이다. 경화성 수지의 도포량을 최소한으로 억제하면서, 보이드의 혼입을 방지하여, 배선 전극 패턴이 형성된 비교적 넓은 면적의 기판 전체면에 대해, 대향하는 배선 전극 패턴끼리의 접촉 면적을 증가시켜 접합하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

기판의 접합 장치, 기판의 접합 방법 및 기판 접합 헤드 {SUBSTRATE-BONDING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 표면에 배선 전극 패턴이 형성된 기판끼리를, 경화성 수지를 사용하여 접합을 하는 기판의 접합 장치 및 방법에 관한 것이다.

표면에 배선 전극 패턴이 형성된 기판 상에, 전자 회로가 형성된 반도체 칩이나 기판을 실장하는 장치 및 방법은 종래부터 널리 사용되고 있다. 또한 최근에는, 상기 반도체 칩이나 기판 상의 배선 전극 패턴의 협피치화에 수반하여, 전극 접합 부분의 솔더링만으로는 충분한 강도를 확보할 수 없게 되어 있으므로, 접합 부분의 주위에 경화성 수지를 유입하여 경화시켜, 접합 강도를 향상시키는 언더 필 공법이 사용되고 있다.

배선 전극 패턴의 협피치화가 진행되어, 높은 실장 정밀도가 요구되는 한편, 상기 반도체 칩이나 기판의 대형화ㆍ대면적화가 진행되어, 기판 상에 비교적 넓은 면적의 기판을 실장하도록 되어 오고 있다.

기판 상에 기판을 접합하면, 각각의 기판의 재료나 두께, 제작 단계에서의 열이력 등이 다르므로, 온도 변화에 의해 개개의 기판에 휨이 발생했을 때에 휨 상태가 다르고, 접합면에는 필요 이상의 외력(이하, 스트레스)이 가해진다. 이 스트레스가 계속해서 반복 발생함으로써, 기판 상이나 기판 내부의 배선 패턴에도 스트레스가 가해져, 배선의 단열이나 파단, 접합면의 박리 등의, 제품의 고장으로 연결된다.

상기 언더 필 공법 등의 경화성 수지에 의한 기판끼리의 접합은, 상기 온도 변화에 의해 개개의 기판의 휨 상태가 다른 문제를 해결하기 위해 유효한 기술로, 제품의 고장을 방지할 수 있다.

기판끼리의 접합에 있어서, 접합 부분이나 그 주변에 경화성 수지를 도포하여, 기판을 압박함으로써 접합을 하는 장치나 방법이, 종래부터 사용되고 있다. 경화성 수지를 도포한 제1 기판 상에, 제2 기판의 접합을 하는 경우, 상기 기판 중 적어도 한쪽의 표면에 굴곡 등이 있으면, 서로의 기판 사이에 공기의 기포(이하, 보이드)가 혼입되어 버리는 경우가 있다. 혼입되어 버린 상기 보이드는, 주위가 점도가 높은 경화성 수지로 둘러싸여 있으므로, 상기 기판을 압박하였다고 해도, 완전히 제거하는 것이 곤란하다.

여기서 말하는, 경화성 수지라 함은, 상온에서는 유동성을 유지하지만, 가열에 의해 경화되는 열경화성 수지나, 자외선 등의 광을 조사하기 전에는 유동을 유지하지만, 자외선 등의 광을 조사함으로써 경화되는 자외선 경화 수지 혹은 광경화 수지 등을 포함하고, 처음에는 유동성을 유지하고 있지만, 물리적 변화나 화학 반응 등에 의해 경화되는 특성을 갖는 수지를 의미한다.

상기 보이드가 혼입되면, 전극과, 보이드 중에 포함되는 질소, 산소, 수분이나 불순물 등이 화학 반응을 일으켜, 전극이 부식되는 원인으로 된다. 또한, 상기 보이드가 혼입되면, 기판의 온도 변화가 발생한 경우에, 상기 기판 재료와 상기 보이드 부분에서는 열팽창 계수가 다르므로, 기판의 변형의 정도가 다르다. 상기 온도 변화에 의한 기판의 변형의 정도의 상이는 상기 기판 상의 배선 전극 패턴이나, 상기 기판끼리의 접합면에, 스트레스를 발생시키는 원인으로 된다. 상기 스트레스가 발생하면, 배선의 단열이나 파단, 접합면의 박리 등의, 제품의 고장으로 연결된다.

따라서, 기판의 접합을 행할 때에 보이드의 혼입을 방지하는 것은 제품의 고장을 방지하기 위해 필요한 것이다.

특허 문헌 1에 따르면, 복수의 보유 지지자를 사용하여, 유기 EL 소자 형성 기판에 경화성 수지로 보호 기판을 접합하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 기포가 발생하기 어려운 접합이 가능해, 경화성 수지의 막 두께는 소정의 두께로 균일해진다.

특허 문헌 2에 따르면, 기판을 볼록면 형상으로 휘어 수지 접착제에 접촉시키고, 볼록면의 정상부로부터 외주 영역을 향해 순차 평탄 형상으로 복귀시키고, 기판을 접착하는 EL 표시 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 기포를 말려들게 하지 않고 전체면을 접착할 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2005-317273호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-283739호 공보

유기 EL의 기판과 같이, 한쪽의 기판 표면 상에 형성된 배선 전극 패턴과 외기를 차단하는 경우, 기판을 접합할 때의 보이드의 혼입을 방지하는 것에 중점을 두면 좋다. 그로 인해, 기판의 접합을 위해 경화성 수지를 많이 사용할 수 있고, 보이드의 혼입을 방지하는 것도 용이하다.

그러나, 배선 전극 패턴이 형성된 기판끼리를 접합하는 경우, 대향하는 기판 상의 모든 배선 전극 패턴끼리를 확실하게 접촉시키는 것이 필요하고, 또한 상기 배선 전극 패턴의 접촉 면적을 증가시키는 것이 바람직하다. 따라서, 절연 물질인 경화성 수지를 많이 사용하는 것은 접촉 불량으로 연결될 우려가 있으므로, 바람직하지 않다.

만약 표면에 굴곡이 있는 기판끼리를 접합하면, 대향하는 배선 전극 패턴 사이에 절연 물질인 경화성 수지가 남아 버려, 대향하는 전극 사이의 통전을 방해하여, 제품으로서 정상적으로 동작하지 않게 될 가능성이 높아진다. 따라서, 표면에 굴곡이 있는 기판끼리를 접합하는 경우에는, 보이드의 진입을 방지하면서, 경화성 수지를 적절하게 제거하면서 접합을 행할 필요가 있다.

또한, 보이드의 혼입을 방지하기 위해 절연 물질인 경화성 수지를 많이 사용하여, 배선 전극 패턴끼리를 확실하게 밀착시키려고 하면, 기판끼리를 상당한 힘으로 압박하거나, 압박의 시간을 늘릴 필요가 생긴다. 만약, 압박의 압력이 증가하면, 기판에 필요 이상의 압축 응력이 가해져, 기판이나 배선 전극 패턴에 크랙이 발생할 우려가 있다. 만약, 압박의 시간이 증가하면, 소정의 시간으로 처리할 수 있는 매수가 줄어들어 버려, 생산성이 저하되게 된다.

보이드의 혼입을 방지하는 것뿐만 아니라, 재가압의 방법에 대해서도, 충분히 배려할 필요가 있다. 복수의 보유 지지자에 의한 압박에서는, 기판 전체에 균일한 하중이 가해지지 않아, 접촉 면적의 편차가 발생해 버린다. 또한, 주위만을 보유 지지한 보유 지지 기구에서는, 중앙부의 하중이 부족해, 접촉 면적을 증가시킬 수 없을 뿐만 아니라, 주변부의 가중이 커져 버려 기판의 파손으로 연결될 우려가 있다.

우선, 처음에 보이드가 없는 접합을 한 후, 다른 공정에서 재가압하는 방법도 있지만, 한번 가해진 하중이 해방되어 버리면, 그때에 경화성 수지가 전극 사이에 들어가 버려, 재가압해도 경화성 수지를 완전히 제거할 수 없는 등의 문제가 발생한다.

따라서, 종래 기술에서는, 배선 전극 패턴이 형성된 기판끼리를, 보이드의 혼입을 방지하면서 접합하는 것은 매우 곤란했다.

따라서 본 발명의 목적은, 경화성 수지의 도포량을 최소한으로 억제하면서, 보이드의 혼입을 방지하고, 배선 전극 패턴이 형성된 비교적 넓은 면적의 기판 전체면에 대해, 대향하는 배선 전극 패턴끼리의 접촉 면적을 증가시켜 접합하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은,

표면에 배선 전극 패턴이 형성된 제1 기판과, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제2 기판을, 서로의 상기 전극 배선 패턴끼리를 대향시켜, 접합을 하는 장치에 있어서,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 수단과,

상기 제2 기판을 보유 지지한 상태에서 휘게 하는 수단과,

상기 제1 기판 혹은 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는 경화성 수지가 도포되어 있고,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 근접시키는 수단과,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 접합 장치이다.

청구항 2에 기재된 발명은,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 수단과, 상기 제2 기판을 휘게 하는 수단이,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 수단에 구비되어 있고,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시켰을 때에, 상기 제2 기판이 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 기판의 접합 장치이다.

청구항 3에 기재된 발명은,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시킨 상태에서, 상기 경화성 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 기판의 접합 장치이다.

청구항 4에 기재된 발명은,

표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제1 기판과, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제2 기판을, 서로의 상기 전극 배선 패턴끼리를 대향시켜, 접합을 하는 방법에 있어서,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 스텝과,

상기 제2 기판을 보유 지지한 상태에서 휘게 하는 스텝을 갖고,

상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 근접시키는 스텝과,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하면서, 상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 접합하는 스텝과,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 기판의 접합 방법이다.

청구항 5에 기재된 발명은,

상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시킨 상태에서, 상기 경화성 수지를 경화시키는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 4에 기재된 기판의 접합 방법이다.

청구항 6에 기재된 발명은,

용기 구조의 하우징으로 이루어지고, 적어도 1개의 면이 탄성체인 기판 접합 헤드이며,

상기 탄성체의 면을 사용하여 제2 기판을 보유 지지하는 수단과,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 접합 헤드이다.

청구항 7에 기재된 발명은,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시키는 수단을 구비하고,

상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 기판 접합 헤드이다.

청구항 8에 기재된 발명은,

하우징 내부의 압력을 조절하는 수단을 구비하고,

상기 압력을 조절하고, 상기 제2 기판을 보유 지지하는 상기 탄성체의 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 기판 접합 헤드이다.

청구항 9에 기재된 발명은,

상기 제2 기판을 제1 기판에 압박했을 때에, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하여, 상기 제2 기판에 대해 균등한 하중을 부여할 수 있는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 6 내지 청구항 8에 기재된 기판 접합 헤드이다.

본 발명의 기판의 접합 장치 및 방법을 사용하여, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 기판끼리를, 경화성 수지를 통해 접합함으로써, 보이드의 혼입을 방지하면서, 기판 전체면의, 대향하는 배선 전극 패턴끼리의 접촉 면적을 증가시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 배선의 도통에 대한 신뢰성이 향상되어, 도통 불량에 의한 제품의 고장을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하는 주요 구성 기기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하는 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 일례에 의한 기판 접합의 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 5의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시 형태에 의한 기판 접합 시의 헤드 단면도이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해, 도면을 사용하면서 설명한다.

[장치 구성]

도 1은 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태의 일례를 도시하는 주요 구성 기기의 정면도이다.

각 도면에 있어서 직교 좌표계의 3축을 X, Y, Z로 하고, XY 평면을 수평면, Z방향을 연직 방향으로 한다. 특히 Z방향은 화살표의 방향을 위로 하고, 그 역방향을 아래로 표현한다.

기판의 접합 장치(1)는, 스테이지부(2)와, 헤드부(3)와, 트레이 반송부(4)와, 도포 유닛부(5)와, 경화 유닛부(6)와, 벌룬 헤드부(7)와, 제어부(9)가 포함되어 구성되어 있다.

스테이지부(2)는 기판의 접합 장치(1)의 장치 베이스(20) 상에 설치된 X1축 스테이지(21)와, X1축 스테이지(21) 상에 설치된 제1 기판 적재 테이블(22)이 포함되어 구성되어 있다. X1축 스테이지(1)는 제1 기판 적재 테이블(22)을 X방향으로 이동시킬 수 있다.

제1 기판 적재 테이블(22) 상에는 제1 기판(11)을 적재하기 위한 캐리어(60)를 적재할 수 있다. 캐리어(60)는 제1 기판(11)을 핸들링하기 위해 사용하는, 프레임이나 접시 구조의 부재이다. 캐리어(60)는 하나의 제1 기판(11)에 대해 1개의 경우나, 복수의 제1 기판(11)에 대해 1개의 경우 등, 다양한 형태가 있고, 외형 치수를 바꾸지 않고, 사이즈나 치수가 다른 제1 기판(11)을 동일 치수의 기판으로 하여 핸들링할 수 있는 역할을 하고 있다.

캐리어(60)는 제1 기판 적재 테이블(22) 상에 적재되어, 외력이 가해져도 위치가 어긋나지 않도록 보유 지지된다. 보유 지지 방법으로서는, 평탄한 면끼리 접촉시켜, 접하는 부분에 미리 홈이나 구멍을 형성해 두고, 상기 홈이나 구멍을 진공원에 연통시킴으로써, 그 부분을 부압 흡착하는 방법이나, 제1 기판 적재 테이블(22)에 미리 홈이나 구멍이나 돌기물을 형성해 두고, 그것에 대응한 캐리어(60)의 돌기나 홈이나 구멍을 끼워 넣는 방법이나, 또한 상기 끼워 넣기 후에 부압 흡착 등으로 보유 지지하는 등, 다양한 형태가 있다.

스테이지부(2)는 상기와 같은 기기 구성을 하고 있으므로, 제1 기판(11)을 캐리어(60)를 사용하여 기판 적재 테이블에 적재하여, X방향으로 이동시킬 수 있다.

헤드부(3)는 장치 베이스(20) 상에 설치된 지주(31)와 빔(32)으로 구성된 문형의 구조체 상에 설치된 Y1축 스테이지(33)와, Y1축 스테이지(33) 상에 설치된 헤드 상하 이동 기구(34)와, 헤드 상하 이동 기구(34) 상에 설치된 θ축 모터(36)와, θ축 모터(36) 상에 설치된 벌룬 헤드부(7)가 포함되어 구성되어 있다.

Y1축 스테이지(33)는 그 위에 적재된 헤드 상하 이동 기구(34)를 Y방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 또한, 헤드 상하 이동 기구(34)에는 모터(35)가 탑재되어 있고, θ축 모터(36)와 벌룬 헤드부(7)를, Z방향으로 이동시키는 것이 가능하다.

또한, θ축 모터(36)는 벌룬 헤드부(7)를 θ방향으로 회전시키는 것이 가능하다.

트레이 반송부(4)는 장치 베이스(40) 상에 설치된 X2축 스테이지(41)와, X2축 스테이지(41) 상에 적재된 제2 기판 적재 테이블(42)과, 장치 베이스(40) 상에 설치된 지주(43)와, 지주(43) 상에 설치된 빔(44)과, 빔(44)에 설치된 Y2축 스테이지(45)와, Y2축 스테이지(45) 상에 적재된 Z2축 스테이지(46)와, Z2축 스테이지(46) 상에 적재된 핸드부(47)를 포함하여 구성되어 있다.

X2축 스테이지(41)는 제2 기판 적재 테이블(42)을 X방향으로 이동시킬 수 있다. Y2축 스테이지(45)는 Z2축 스테이지(46)를 Y방향으로 이동시킬 수 있다. Z2축 스테이지(46)는 핸드부(47)를 Z방향으로 이동시킬 수 있다.

제2 기판 적재 테이블(42) 상에는 제2 기판(12)을 나란히 배치시키기 위한 트레이(48)를 적재할 수 있다. 트레이(48)는 복수의 제2 기판(12)을 배열하고, 또한 트레이(48)를 몇 겹이나 겹침으로써, 한번에 핸들링할 수 있는 구조로 되어 있다.

트레이(48)는 제2 기판 적재 테이블(42) 상에 적재되어, 외력이 가해져도 위치가 어긋나지 않도록 보유 지지된다. 보유 지지 방법으로서는, 평탄한 면끼리 접촉시켜, 접하는 부분에 미리 홈이나 구멍을 형성해 두고, 상기 홈이나 구멍을 진공원에 연통시킴으로써, 그 부분을 부압 흡착하는 방법이나, 제2 기판 적재 테이블(42)에 미리 홈이나 구멍이나 돌기물을 형성해 두고, 그것에 대응한 트레이(48)의 돌기나 홈이나 구멍을 끼워 넣는 방법이나, 또한 상기 끼워 넣기 후에 부압 흡착 등으로 보유 지지하는 등, 다양한 형태가 있다.

트레이 반송부(4)는 상기와 같은 기기 구성으로 되어 있으므로, 제2 기판(12)을 트레이(48)를 사용하여 기판 적재 테이블에 적재시켜 X방향으로 이동시키는 동시에, 핸드부(47)를 Y방향과 Z방향으로 이동시킬 수 있어, 제2 기판(12)을 픽업할 수 있도록 되어 있다.

장치 베이스(20) 상에는 가설치대(26)가 설치되어 있어, 트레이 반송부(4)의 핸드부(47)로 픽업한 제2 기판(12)을 가설치할 수 있다. 또한, 가설치대(26)는 가설치된 제2 기판(12a)을 벌룬 헤드부(7)의 선단 부분에서 픽업할 수 있도록 배치되어 있다.

가설치대(26)의 상면은 대략 평면을 이루고 있고, 표면에 다수의 구멍이나 홈이 형성되어 있다. 상기 구멍이나 홈은 밸브를 통해 진공원에 연통되어 있으므로, 가설치된 제2 기판(12a)을 부압으로 흡착 유지할 수 있다. 가설치된 제2 기판(12a)은 부압으로 흡착 유지되므로, 핸드(47)에 의한 이동 탑재 시나, 가설치대(26) 상에 적재되어 있는 동안에, 가설치대(26)의 상면으로부터 미끄러 떨어지는 일이 없다.

도포 유닛부(5)는 헤드부(3)의 Y1축 스테이지(33) 상에 병설된 Z축 스테이지(51)와, Z축 스테이지(51) 상에 설치된 디스펜서(53)가 포함되어 구성되어 있다. Z축 스테이지(51)에는 모터(52)가 탑재되어 있어, 디스펜서(53)가 Z방향으로 이동 가능한 구조로 되어 있다. Z축 스테이지(51)는 Y방향으로 이동시킬 수 있으므로, 디스펜서(53)를, Y방향과 Z방향의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다.

디스펜서(53)는 경화성 수지(55)를 충전하는 시린지와, 충전된 경화성 수지(55)를 압출하는 피스톤부와, 경화성 수지(55)를 제1 기판(11) 상의 소정의 위치에 도포하기 위한 니들부로 구성되어 있다.

경화성 수지(55)로서, 에폭시나 페놀, 멜라민, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리이미드 등의 수지나, 상기 수지에 경화제를 추가한 것을 예시할 수 있다.

경화성 수지(55)의 성분이나 점도나 도포량 등의 도포 조건은 원하는 경화 후의 강도나, 접합하는 제2 기판(12)의 면적에 따라서 적절하게 설정된다.

시린지 내의 경화성 수지(55)가 없어지면, 적절하게 보충한다. 보충 시에는, 송액 라인의 밸브를 전환하여, 가압 압송하여 보충하면, 시린지 내에서의 보이드의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 도포하는 경화성 수지(55)를 미리 탈포 처리를 함으로써, 도포한 후의 보이드의 발생을 방지할 수 있다.

도 1에서 도시하는 실시 형태에서는 헤드부(3)와 도포 유닛부(5)가 Y1축 스테이지(33) 상에 병설되어 있지만, Y방향으로 이동할 수 있는 스테이지를 설치하고, 그 스테이지 상에 도포 유닛부(5)를 설치하여, 헤드부(3)와 도포 유닛부(5)가, 각각 다른 Y방향 이동 수단에 적재되어 있어도 좋다.

또한, 헤드부(3)에, 도포 유닛부(5)를 설치하여, 헤드부(3)와 도포 유닛부(5)가 일체로 Y방향으로 움직이도록 해도 좋다.

제어부(9)는 정보 입력 수단(91)과, 정보 출력 수단(92)과, 발보 수단(93)을 포함하여 구성되어 있고, 외부와의 정보의 교환이 가능한 구조로 되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 의한 주요 기기를 정면에서 본 도면이다. 경화 유닛부(6)는 제1 기판 적재 테이블(22)의 하방, X1축 스테이지(21) 상에 배치되어 있다. 경화 유닛부(6)로서는, UV 램프 등의 자외선을 조사하기 위한 자외선 조사 유닛이나, 적외선 히터 등의 적외선을 조사하기 위한 적외선 조사 유닛 등, 소정의 파장을 포함하는 광선을 조사하는 것을 예시할 수 있다. 경화 수지(55)는 경화 유닛부(6)로부터 조사된 광선을 흡수하여 경화가 개시된다.

기판의 접합 장치(1)는 상기와 같은 구조로 되어 있으므로, 헤드부(3)에 있는 벌룬 헤드부(7)의 선단에서 보유 지지된 제2 기판(12b)을 제1 기판(11)에 부착하고, 또한 상기 제2 기판(12b)을 제1 기판(11)을 향해 압박하고, 그 상태에서 경화성 수지를 경화시키기 위해, 자외선을 조사하거나, 가열할 수 있다. 벌룬 헤드부(7)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.

제1 기판 적재 테이블(22)은 중앙 부분이 도려내어진 프레임을 포함하여 구조되어 있다. 그로 인해, 제1 기판(11) 상에 제2 기판(12)이 접합되는 부분은, 경화 유닛부(6)로부터의 조사되는 에너지(61)가 투과하여 조사되는 구조로 되어 있다. 도려내어진 부분은 단순한 공간의 경우뿐만 아니라, 에너지(61)가 실질적으로 투과할 수 있는 격자 형상이나 그물코의 보강 부재나, 투명 재료 등이 조합되어 사용되어도 좋다.

캐리어(60)는 외측의 프레임과 그 내측에 투명한 글래스 재료가 조합된 구조의 것이나, 외측의 프레임과 그 내측에 격자 형상의 부재가 조합된 구조의 것 등을 예시할 수 있다.

캐리어(60)는 제1 기판(11)의 치수나 두께, 제2 기판을 부착하는 레이아웃에 따라서, 다양한 형태를 이루지만, 헤드부(3)로부터의 가압에 대해 충분한 반력이 발생되는 구조이며, 경화 유닛부(6)로부터 조사되는 에너지(61)가 투과하는 재질, 혹은 구조이면 된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(9)에는 제어용 컴퓨터(90)와, 정보 입력 수단(91)과, 정보 출력 수단(92)과, 발보 수단(93)과, 정보 기록 수단(94)과, 기기 제어 유닛(95)이 접속되어 포함되어 있다.

제어용 컴퓨터(90)로서는, 마이크로컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 워크스테이션 등의 수치 연산 유닛이 탑재된 것을 예시할 수 있다. 정보 입력 수단(91)으로서는, 키보드나 마우스나 스위치 등을 예시할 수 있다. 정보 출력 수단(92)으로서는, 화상 표시 디스플레이나 램프 등을 예시할 수 있다.

발보 수단(93)으로서는, 버저나 스피커, 램프 등, 작업자에게 주의 환기시킬 수 있는 것을 예시할 수 있다. 정보 기록 수단(94)으로서는, 메모리 카드나 데이터 디스크 등의, 반도체 기록 매체나 자기 기록 매체나 광자기 기록 매체 등을 예시할 수 있다. 기기 제어 유닛(95)으로서는, 프로그래머블 컨트롤러나 모션 컨트롤러라고 불리는 기기 등을 예시할 수 있다.

기기 제어 유닛(95)은 X1축 스테이지(21)와, Y1축 스테이지(33)와, Z1축 스테이지와, θ축 모터(36)와, X2축 스테이지(41)와, Y2축 스테이지(45)와, Z2축 스테이지(46)와, 제어용 앰프(도시하지 않음)를 통해 접속되어 있다.

또한, 그 밖의 제어 기기(도시하지 않음)와도 접속되어 있다. 기기 제어 유닛(95)은 상기 접속된 각 기기의 제어용 앰프에 대해 제어용 신호를 부여함으로써, 상기 각 기기를 동작시키거나 정지시킬 수 있도록 되어 있다.

경화성 수지(55)의 도포 조건의 설정이나 변경은 제어부(9)의 제어 컴퓨터(90)에 접속된 정보 입력 수단(91)을 사용하여 행해지고, 정보 표시 수단(92)에 의해 확인할 수 있다.

또한, 설정된 상기 도포 조건은 제어 컴퓨터(90)에 접속된 정보 기록 수단(94)에 등록하는 것이 가능해, 적절하게 판독, 편집하고, 변경을 할 수 있다.

[기판 접합의 플로우]

도 4는 기판을 접합하는 수순을 스텝마다 도시한 흐름도이다. 제1 기판(11)을 기판 캐리어(60)에 적재하고(s101), 기판 캐리어(60)를 제1 기판 적재 테이블(22) 상에 적재하고(s102), 기판 캐리어(60)를 진공 흡착하여 보유 지지시킨다(s103).

다음에, 제1 기판(11) 상에 있는 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)를 관찰 카메라(도시하지 않음)에 의해 판독하여(s104), 제1 기판(11) 상에 있는 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 취득한다. 취득한 제1 기판(11) 상에 있는 얼라인먼트 마크의 위치 정보는 제어부(9)의 제어용 컴퓨터(90)로 전송되어, 기판 적재 테이블(22) 상에 적재되어 있는 제1 기판(11)의 위치나 자세를 연산하여 구하기 위해 사용된다.

상기와 같이 하여 구해진 제1 기판(11)의 위치나 자세의 정보에 기초하여, 제1 기판(11)을 수지 도포 위치로 이동시키고(s105), 경화성 수지를 소정량 도포한다(s106).

계속해서, 경화성 수지(55)가 소정량 도포된 제1 기판(11)을, 미리 등록된 접합 위치로 이동시킨다(s107).

한편, 제2 기판(12)을 트레이(48)에 소정 매수만큼 적재하고(s111), 트레이(48)를 제2 기판 적재 테이블(42) 상에 적재하고(s112), 트레이(48)를 진공 흡착하여 보유 지지시킨다(s113).

다음에, 트레이 반송부(4)의 이동 탑재 핸드(47)에 의해 제2 기판(12)을 픽업하고(s114), 제2 기판(12)을 가설치대(26)에 적재시킨다(s115).

계속해서, 스테이지부(2)의 헤드부(3)를 이동시키고, 헤드부(3)의 벌룬 헤드부(7)의 선단에서, 가설치대(26) 상에 가설치된 제2 기판(12a)을 보유 지지시킨다(s116).

벌룬 헤드부(7)에서 보유 지지된 제2 기판(12b)의 표면 상에 있는 얼라인먼트 마크(도시하지 않음)를 관찰 카메라(도시하지 않음)에 의해 판독하여(s117), 상기 제2 기판(12b) 상에 있는 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 취득한다. 취득한 상기 얼라인먼트 마크의 위치 정보는 제어부(9)의 제어용 컴퓨터(90)로 전송되어, 기판 적재 테이블(22) 상에 적재되어 있는 제1 기판(11)의 위치나 자세를 연산하여 구하기 위해 사용된다.

상기와 같이 하여 구해진 제2 기판(12b)의 위치나 자세의 정보에 기초하여, 제2 기판(12b)을 미리 등록된 접합 위치로 이동시킨다(s118). 이때, 제1 기판(11)과 제2 기판(12b)은 서로 위치 정렬이 종료된 상태에서, 서로 접촉하는 배선 전극 패턴끼리가 대향하고 있다.

벌룬 헤드부(7)의 선단에서 보유 지지된 제2 기판(12b)을 휘게 한다(s121). 제2 기판(12b)을 휘게 하는 기구 및 플로우에 대해서는, 후술하는 벌룬 헤드부(7)의 상세 설명에서 개시한다.

제2 기판(12b)을 Z방향 하향으로 하강시키고(s122), 제1 기판(11) 상에 도포된 경화성 수지(55)에 접촉시킨다(s123).

또한, 제2 기판(12b)을 Z방향 하향으로 하강시키고(s124), 제1 기판(11)에 따르도록 한다(s125). 제2 기판(12b)을 제1 기판(11)에 따르도록 하는 기구 및 플로우에 대해서는, 후술하는 벌룬 헤드부(7)의 상세 설명에서 개시한다.

또한, 제2 기판(12b)을 제1 기판(11)을 향해 압입하고(s126), 제2 기판(12b)의 전체면을 압박한 상태에서 자외선을 소정 시간만큼 조사하여(s127), 경화성 수지(55)를 경화시킨다.

경화성 수지(55)가 경화된 후에는 제2 기판(12b)의 흡착 유지를 해제하여, 헤드부(3)를 상승시킨다(s128).

그 후에는, 제1 기판(11) 상에 설정된 다음의 접합 위치에, 다음의 제2 기판을 부착하기 위해, 상기와 마찬가지로 하여, 다음의 제2 기판을 트레이(48)로부터 픽업하여 가설치대(26)에 적재한다. 계속해서, 가설치대(26)에 가설치된 다음의 제2 기판을 픽업하여, 얼라인먼트 마크를 판독하고, 위치 정렬을 하여, 제1 기판에 부착하는 동작을 반복한다.

전술한 바와 같이 하여, 제2 기판(12)을, 소정의 매수, 제1 기판(11) 상에 접합한 후에는 캐리어(60)와 함께 제1 기판(11)을 제1 기판 적재 테이블(22)로부터 제거한다. 그 후, 제2 기판이 아직 부착되어 있지 않은, 다음의 캐리어에 적재된 제1 기판을 제1 기판 적재 테이블(22) 상에 적재한다.

제2 기판이 소정 매수 부착된 제1 기판(11)은 캐리어(60)와 함께 기판의 접합 장치(1)의 외부로 취출된다. 상기의 취출된 제1 기판은 캐리어(60)로부터 제거되고, 다음의 공정으로 운반된다. 전술한 공정을 반복함으로써, 제2 기판이 부착된 제1 기판을, 원하는 매수, 생산할 수 있다.

제2 기판(12)이 수납된 트레이(48)는, 제2 기판을 소정의 매수만큼 픽업하면 비어 있게 되므로, 비어 있는 트레이는 장치로부터 취출하고, 제2 기판(12)이 수납되어 있는 다음의 트레이를 보충한다.

[벌룬 헤드부]

도 5의 (a) 내지 (e)에, 벌룬 헤드부(7)의 내부 구성을 도시하는 단면도 및 기판의 접합 시의 모습을 도시한다. 도 5의 (a)는 벌룬 헤드부(7)의 선단에서 제2 기판(12b)이 보유 지지된 상태를 도시한 도면이다. 벌룬 헤드부(7)는 상자나 통 형상의 용기 구조를 이루고 있고, 적어도 그 일면이 개방된 형태의 하우징(70)과, 하우징(70)의 내부에 배치된 기판 변형 기구부(71)와, 하우징(70)의 상기 개구부를 막도록 설치된 기판 보유 지지막(72)을 포함하여 구성되어 있다.

기판 보유 지지막(72)으로서는, 고무나 연성 수지 등의 신축 가능한 탄성 재료나, 금속 재료와 상기 탄성 재료를 적절하게 조합한, 3차원 방향으로 신축 가능한 탄성체를 사용한다. 기판 보유 지지막(72)은 제2 기판(12b)의 평면에서 본 치수와 동일, 또는 보다 작은 경우라도 실시 가능하지만, 제2 기판(12b)의 평면에서 본 치수보다도 큰 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 가설치된 제2 기판(12a)이 가설치대(26) 상에 어긋나게 놓여 있었다고 해도, 제2 기판(12b) 전체면이 기판 보유 지지막(72)으로 덮인 상태로 된다.

기판 보유 지지막(72)에는 제2 기판(12b)을 흡인 보유 지지하기 위한, 기판 보유 지지막 연통 포트(721)가 구비되어 있고, 벌룬 헤드부(7)의 외부의 흡인 수단(도시하지 않음)에 전환 밸브를 통해 접속되어 있다.

벌룬 헤드부(7)의 공기실(73)은 하우징(70)에 설치된, 공기실 연통 포트(731)를 통해, 외부의 압력 조절 수단(도시하지 않음)에 연통되어 있다. 상기 압력 조절 수단은 장치 외부의 압력 공급 수단이나 감압 수단, 외기와 접속된 전환 밸브 수단을 적절하게 포함하여 구성되어 있다.

기판 변형 기구부(71)는 실린더(711)와, 피스톤(712)과, 피스톤에 설치된 압박 헤드(713)와, 실린더(711)에 연통된, 피스톤 누름측 연통 포트(714) 및 피스톤 당김측 포트(715)가 포함되어 구성되어 있다.

피스톤 누름측 연통 포트(714)와, 피스톤 당김측 포트(715)는 각각이 외부의 압력 조절 수단(도시하지 않음)에 연통되어 있다. 상기 압력 조절 수단은 장치 외부의 압력 공급 수단이나 감압 수단, 외기와 접속된 전환 밸브 수단을 적절하게 포함하여 구성되어 있다.

예를 들어, 피스톤 누름측 연통 포트(714)의 압력이, 피스톤 당김측 포트(715)의 압력보다도 높아지면, 피스톤(712)이 Z방향 하향으로 이동한다. 반대로, 피스톤 누름측 연통 포트(714)의 압력이, 피스톤 당김측 포트(715)의 압력보다도 낮아지면, 피스톤(712)이 Z방향 상향으로 이동한다.

기판 보유 지지막(72)은 기판 변형 기구부(71)에 의해, Z방향 하향으로 압박되었을 때에, 변형되는 구조로 되어 있다. 그로 인해, 벌룬 헤드부(7)의 선단에서 보유 지지된 제2 기판(12b)을 휘게 하는 것이 가능하도록 되어 있다.

상기 동작이, 전술한 벌룬 헤드부(7)의 선단에서 보유 지지된 제2 기판(12b)을 휘게 하는 스텝(s121)과 대응한다.

도 5의 (b)는 벌룬 헤드부(7)에서 보유 지지된 제2 기판(12b)을 휘게 한 상태를 도시한 도면이다.

공기실(73) 내의 압력은 공기실 연통 포트(731)가 외기와 연통시키고 있고, 외기와 동일한 압력으로 되어 있다. 한편, 피스톤 당김측 연통 포트(715)를 외기와 연통시키고, 피스톤 누름측 연통 포트(714)는 소정의 압력(예를 들어, 0.3㎫)으로 가압되어 있다.

따라서, 피스톤(712)과, 피스톤(712)에 연결되어 있는 압박 헤드(713)는 Z방향 하향으로 이동하여 정지한 상태로 된다. 기판 보유 지지막(72)은 피스톤(712)이 밀어 내려짐으로써 변형되고, 동시에, 보유 지지하고 있는 제2 기판(12)은 휘어진다. 이때, 피스톤(712)을 밀어 내리는 힘과, 기판 보유 지지막(72) 내부의 반력과, 제2 기판(12)의 굽힘에 대한 반력이 균형이 잡힌 상태에서, 변형이 멈추고, 균형 상태로 되어 있다.

계속해서, 공기실 연통 포트(731)를 폐쇄하여, 공기실 내부를 밀폐 상태로 한다. 이때, 공기실(73) 내부에 소정의 압력(예를 들어, 0.2㎫)으로 가압된 에어를 보내고, 여압 상태로 해도 좋다.

공기실(73)은 하우징(70)과, 기판 보유 지지막(72)으로 밀폐된 공간으로, 공기실 연통 포트(731)에 가압된 유체가 송입되어 오면, 공기실(73)의 내부의 압력이 외기보다도 높아져, 기판 보유 지지막(72)은 외부로 팽창되도록 변형된다. 공기실(73)의 압력과, 탄성체가 변형되었을 때에 탄성체 내부에서 발생하는 장력이 균형잡힌 상태에서, 기판 보유 지지막(72)의 변형이 멈추고, 균형 상태로 된다.

계속해서, 헤드부(3)를 Z방향 하향으로 이동(즉, 하강)시켜, 변형된 제2 기판(12)과, 제1 기판(11) 상에 도포된 경화성 수지(55)에 접촉시킨다. 도 5의 (c)는 상기 변형된 제2 기판(12)과, 제1 기판(11) 상에 도포된 경화성 수지(55)가 접촉한 상태를 도시한 도면이다.

계속해서, 헤드부(3)를 하강시켜, 변형된 제2 기판(12)과, 제1 기판(11)을 접촉시킨다. 도 5의 (d)는 상기 변형된 제2 기판(12)과, 제1 기판(11) 상이 접촉한 상태를 도시한 도면이다.

이때, 제1 기판(11) 상에 도포되어 있던 경화성 수지(55)는 주위로 넓게 퍼져, 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 사이의 약간의 요철의 간극으로 침투하면서, 얇게 연장되어 도포되어 간다. 이때, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 대향하는 배선 전극 패턴끼리는 접촉되어 있고, 보이드의 혼입도 방지되어 있다.

또한, 헤드부(3)를 하강시켜, 제2 기판(12)의 주변부가, 제1 기판(11)과 접촉시킨다. 이때, 경화성 수지(55)는 제2 기판(12)의 주변부의 외부까지 도달하고, 제1 기판(11)을 향해 제2 기판(12)이 압입되어, 서로의 기판의 약간의 간극을 막게 된다.

상기 동작이 전술한 제2 기판(12)을 제1 기판(11)에 따르도록 하는 스텝(s125)과 대응한다.

이때, 공기실(73)은 밀폐 상태이고, 내부의 압력은 높게 되어 있고, 제2 기판 보유 지지막(72)은 제2 기판(12)보다도 평면에서 본 치수가 큰 탄성체이므로, 보유 지지하고 있는 제2 기판(12) 전체면에 균등한 힘이 가해진다.

제2 기판(12)과 제2 기판 보유 지지막(72) 사이에 이물질이 혼입되어 버린 경우라도, 이물질 부분에 압박의 힘이 집중하는 것을 방지하여, 제2 기판(12) 전체면에 균등한 힘을 가할 수 있다.

이 후, 소정의 압력(예를 들어, 0.4㎫)으로 더 가압된 에어를 공기실(73) 내로 송입하여 가압해도 좋다.

도 5의 (e)는 제1 기판(11)을 향해 제2 기판(12)이 압입된 상태에서, 경화성 수지(55)를 경화시키고 있는 상태를 도시한 도면이다. 자외선 조사 유닛(6)으로부터, 자외선(61)을 소정 시간만큼 조사시킨다.

제2 기판(12)이 제1 기판(11)을 향해 압입되어 있는 상태에서, 자외선 조사 유닛(90)으로부터, 자외선(91)을 소정 시간(예를 들어, 5초)만큼 조사시킨다. 조사시키는 자외선(91)의 에너지 강도나 조사 시간은 도포된 경화성 수지(55)의 경화 특성에 맞추어 적절하게 조절되면 된다.

경화성 수지가 자외선(91)을 흡수하여 경화한 후, 피스톤 누름측 연통 포트(714)를 대기 개방시켜, 피스톤 당김측 연통 포트(715)로 가압 에어를 보내고, 피스톤(712)을 Z방향 상향으로 이동(즉, 상승)시킨다.

계속해서, 기판 보유 지지막 연통 포트(721)를 대기 개방시켜, 경우에 따라서 적절하게 압축된 에어를 보내고, 기판의 흡착 유지를 해제한다.

그 후, 공기실 연통 포트(731)를 대기 개방시켜, 공기실(731)의 가압 상태를 해제시켜, 벌룬 헤드부(7)를 상승시킨다.

벌룬 헤드부(7)는 상기와 같이 용기 구조의 하우징으로 이루어지고, 적어도 1개의 면이 탄성체인 기판 접합 헤드로서의 구조를 이루고 있다. 그로 인해, 제2 기판(12)을 휘게 한 후, 제1 기판(11)에 접합하고, 표면 형상에 따르도록 하여, 균등한 하중을 부여할 수 있다. 따라서, 제2 기판(12)을 제1 기판(11)에 접합할 때에, 보이드의 혼입을 방지하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 벌룬 헤드부(7)는 제2 기판(12)의 변형과 가압을 1개의 헤드로 연속적으로 행할 수 있는 구조로 되어 있으므로, 단시간에 기판끼리의 접합을 행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 단위 시간당의 생산 수량을 늘릴 수 있다.

또한, 제2 기판(12)은 상기와 같이 벌룬 헤드부(7)에 의해 제1 기판(11)을 향해 압박되므로, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 대향하는 배선 전극 패턴의 접촉 면적이 증가한다. 이 후, 경화성 수지를 경화시킴으로써, 제1 기판과 제2 기판의 밀착성은 유지되고, 상기 배선 전극 패턴의 접촉 면적도 유지된다. 그 결과, 도통에 대한 신뢰성이 더욱 향상된다.

또한, 경화성 수지(55)에 열팽창을 수반하는 성질을 갖는 재료를 선택함으로써, 고온에서 가열하여 경화시킨 후, 상온으로 복귀시키면, 제1 기판과 제2 기판의 밀착성이 더욱 높아진다. 혹은, 경화성 수지(55)에 경시적으로 체적이 수축하는 성질을 갖는 재료를 선택함으로써, 경화시킨 후에도, 제1 기판과 제2 기판의 밀착성이 더욱 높아진다. 이에 의해, 제1 기판과 제2 기판의 대향하는 배선 전극 패턴의 접촉 면적이 더욱 증가한다. 그 결과, 도통에 대한 신뢰성이 더욱 향상된다.

전술한 실시 형태와는 별도로, 상기 스텝 s121 내지 s123에 있어서, 제2 기판(12)을 Z방향 하향으로 하강시켜, 제1 기판(11)에 접촉하기 직전에 상기 하강을 멈추고, 그 후에 제2 기판(12)을 휘게 하여, 상기 제1 기판(11) 상에 도포된 경화성 수지(55)에 접촉시켜도 좋다. 이에 의해, 피스톤(712)을 밀어 내리는 힘과, 기판 보유 지지막(72) 내부의 반력과, 제2 기판(12)의 굽힘에 대한 반력과, 제1 기판(11)으로부터의 반력이 균형잡혀, 안정된 균형 상태를 만들 수 있다.

그로 인해, 피스톤(712)을 밀어 내리는 힘과, 기판 보유 지지막(72) 내부의 반력과, 제2 기판(12)의 굽힘에 대한 반력이 균형잡히지 않고, 제2 기판을 지나치게 구부려, 소성 변형되어 버리거나, 균열되는 것을 방지할 수 있다.

상기 스텝 s127에 있어서, 제2 기판(12)의 전체면을 압박한 상태에서 자외선하는 시간은 상기 경화성 수지가 완전히 경화되는 데 필요한 시간을 들이는 것이 바람직하다. 그러나, 수지가 완전히 경화될 때까지 필요한 시간이 긴(예를 들어, 1시간) 경우, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)의 전극 배선 패턴끼리가 이격되지 않을 정도의 가경화에 필요한 시간(예를 들어, 5초)만큼 자외선이나 가열을 행하고, 그 후에 기판을 취출하고, 다른 장치를 사용하여 소정의 시간(예를 들어, 1시간) 들여 완전 경화시켜도 좋다.

상기와 같이 경화성 수지의 경화 공정을, 가경화와 완전 경화로 나눔으로써, 본 발명의 장치나 방법을 사용하여 기판을 접합하기 위한 시간을 단축할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 단위 시간당 생산할 수 있는 수량을 늘릴 수 있다.

상기 벌룬 헤드부(7)의 다른 형태로서, 기판 변형 기구부(71)를 생략하고, 공기실(73)의 압력을 조절하여 기판 보유 지지막(72)을 변형시키고, 보유 지지된 제2 기판(12b)을 휘게 하는 구조를 예시할 수 있다. 이 구조이면, 기판 변형 기구부(71)를 생략해도, 제2 기판(12b)을 휘게 하여 제1 기판(11)에 접합할 수 있다. 그로 인해, 간단한 구조로 기판의 접합을 할 수 있어, 접합 시에 보이드가 혼입되는 것을 방지할 수도 있다.

상기 실시 형태에서는, 경화성 수지를 경화시키는 방법으로서, 자외선에 의해 경화되는 재료를 사용하여 자외선을 조사시키는 방법이나, 가열에 의해 경화되는 재료를 사용하여 가열하는 방법에 대해 주로 기재하였지만, 가열에 의해 연화되고 냉각에 의해 경화되는 재료를 사용하여 가열ㆍ냉각시키는 방법, 가습에 의해 경화되는 재료를 사용하여 가습시키는 방법, 건조에 의해 경화되는 재료를 사용하여 건조시키는 방법을 사용하거나, 각각을 적절하게 조합하여 실시하는 것도 가능하다.

자외선에 의해 경화되는 재료로서는, 자외선을 조사하면 중합을 일으켜 고분자의 그물 형상 구조를 형성하고, 경화되어 원래 상태로 돌아가지 않게 되는 성질을 갖는 것으로, 에폭시 수지, 폴리티올 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 우레탄 수지 등을 예시할 수 있다.

가열에 의해 경화되는 재료로서는, 가열하면 중합을 일으켜 고분자의 그물 형상 구조를 형성하고, 경화되어 원래 상태로 돌아가지 않게 되는 성질을 갖는 것으로, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 우레탄 수지, 열경화성 폴리이미드 등을 예시할 수 있다.

가열에 의해 연화되고 냉각에 의해 경화되는 재료로서는, 융점까지 가열하여 연화시키고, 그 후 냉각함으로써 고화되는 성질을 갖는 것으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, PTFE, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 나일론, 폴리카보네이트, PET 등의 열가소성 수지를 예시할 수 있다.

가습에 의해 경화되는 재료로서는, 수분을 흡수하여 경화되는 성질을 갖는 것으로, 실리콘 수지 등을 예시할 수 있다.

건조에 의해 경화되는 재료로서는, 재료 중의 수분이 외부로 방출됨으로써 고화되는 성질을 갖는 것으로, 자연 건조시키는 것을 예시할 수 있다.

상기 이외에 경화성 수지(55)로서, 외부로부터 마이크로파나 X선 등의 에너지를 강제적으로 부여함으로써 경화되는 재료도 사용할 수 있다.

상기 실시 형태와는 별도로, 제1 기판 적재 테이블(22) 상에 적재된 캐리어(60)나, 제1 기판(11)의 위치가 어긋나기 쉬운 경우에는, X1축 스테이지(21)와 제1 기판 적재 테이블(22) 사이에, 제1 기판 적재 테이블(22)의 θ방향의 각도를 변경시키는 수단을 추가해도 좋다. 이 경우, 제1 기판(11)에 있는 얼라인먼트 마크의 위치를 판독하여, 제1 기판 적재 테이블(22)의 θ방향을 조절하고, 제1 기판(11)을 소정의 방향으로 맞출 수 있다.

상기 실시 형태에서는, 캐리어(60)를 사용한 설명을 하고 있지만, 제1 기판(11)이 헤드부(3)로부터의 가압에 대해 충분한 반력을 발생시킬 수 있는 강도를 갖고 있어, 제1 기판 적재 테이블(22)에 직접 적재하는 것이 가능하면, 캐리어(60)를 사용하지 않아도 된다.

또 다른 실시 형태로서, 제1 기판(11)이 롤 형상으로 권취된 시트라도, 상기 시트를 캐리어(60)나 기판 적재 테이블(22) 상으로 연장시키고, 평탄하게 하여 보유 지지한 것이면 마찬가지로 기판이라고 간주하여, 본 발명을 사용하여 제2 기판(12)을 부착할 수 있다.

본 발명은 표면에 배선 전극 패턴이 형성된 기판 상에, 동일하게 표면에 배선 전극 패턴이 형성된 기판을 실장할 때 등에 이용할 수 있다.

1 : 기판의 접합 장치
2 : 스테이지부
3 : 헤드부
4 : 트레이 반송부
5 : 도포 유닛부
6 : 경화 유닛부
7 : 벌룬 헤드부
9 : 제어부
11 : 제1 기판
12 : 제2 기판
12a : 가설치된 제2 기판
12b : 벌룬 헤드부에서 보유 지지된 제2 기판
12c : 접합이 종료된 제2 기판
20 : 장치 베이스
21 : X1축 스테이지
22 : 제1 기판 적재 테이블
26 : 가설치대
31 : 지주
32 : 빔
33 : Y1축 스테이지
34 : 헤드 상하 이동 기구
35 : 모터
36 : θ축 모터
40 : 장치 베이스
41 : X2축 스테이지
42 : 제2 기판 적재 테이블
43 : 지주
44 : 빔
45 : Y2축 스테이지
46 : Z2축 스테이지
47 : 핸드부
48 : 트레이
51 : Z축 스테이지
52 : 모터
53 : 디스펜서
55 : 경화성 수지
60 : 기판 캐리어
61 : 자외선
70 : 하우징
71 : 기판 변형 기구부
72 : 기판 보유 지지막
73 : 공기실
80 : 시린지
81 : Z축 스테이지
82 : 모터
90 : 제어용 컴퓨터
91 : 정보 입력 수단
92 : 정보 표시 수단
93 : 발보 수단
94 : 정보 기록 수단
95 : 기기 제어 유닛
96 : 화상 정보 입력부
711 : 실린더
712 : 피스톤
713 : 압박 헤드
714 : 피스톤 누름측 연통 포트
715 : 피스톤 당김측 연통 포트
721 : 기판 보유 지지막 연통 포트
731 : 공기실 연통 포트

Claims

표면에 배선 전극 패턴이 형성된 제1 기판과, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제2 기판을, 서로의 상기 전극 배선 패턴끼리를 대향시켜, 접합을 하는 장치에 있어서,
상기 제2 기판을 보유 지지하는 수단과,
상기 제2 기판을 보유 지지한 상태에서 휘게 하는 수단과,
상기 제1 기판 혹은 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는 경화성 수지가 도포되어 있고,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 근접시키는 수단과,
상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판의 접합 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 기판을 보유 지지하는 수단과, 상기 제2 기판을 휘게 하는 수단이,
상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 수단에 구비되어 있고,
상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시켰을 때에, 상기 제2 기판이 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판의 접합 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시킨 상태에서, 상기 경화성 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는, 기판의 접합 장치.
표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제1 기판과, 표면에 배선 전극 패턴을 갖는 제2 기판을, 서로의 상기 전극 배선 패턴끼리를 대향시켜, 접합을 하는 방법에 있어서,
상기 제2 기판을 보유 지지하는 스텝과,
상기 제2 기판을 보유 지지한 상태에서 휘게 하는 스텝을 갖고,
상기 제1 기판 혹은 상기 제2 기판 중 적어도 한쪽에는 경화성 수지가 도포되어 있고,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 근접시키는 스텝과,
상기 제2 기판을 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하면서, 상기 제2 기판과 상기 제1 기판을 접합하는 스텝과,
상기 제2 기판을 상기 제1 기판을 향해 압박시키는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판의 접합 방법.
제4항에 있어서, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 압박시킨 상태에서, 상기 경화성 수지를 경화시키는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판의 접합 방법.
용기 구조의 하우징으로 이루어지고, 적어도 1개의 면이 탄성체인 기판 접합 헤드이며,
상기 탄성체의 면을 사용하여 제2 기판을 보유 지지하는 수단과,
상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판 접합 헤드.
제6항에 있어서, 상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시키는 수단을 구비하고,
상기 제2 기판을 보유 지지하는 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 접합 헤드.
제6항 또는 제7항에 있어서, 하우징 내부의 압력을 조절하는 수단을 구비하고,
상기 압력을 조정하고, 상기 제2 기판을 보유 지지하는 상기 탄성체의 면을 변형시켜, 상기 제2 기판을 휘게 하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 접합 헤드.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 기판을 제1 기판에 압박했을 때에, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판의 표면 형상에 따르도록 하여, 상기 제2 기판에 대해 균등한 하중을 부여할 수 있는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 접합 헤드.