(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングステージに載置された回路基板とボンディングヘッドに吸着保持された電子部品との間に上下２視野カメラを挿入して記憶部に記憶されたマークの位置に基づいて前記ボンディングステージ及びボンディングヘッドの位置調整した後前記ボンディングヘッドを下降して前記回路基板に前記電子部品を搭載する方法において、
前記回路基板を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の基板マークの位置を前記記憶部に記憶する基板マーク記憶工程と、
前記電子部品を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の部品マークの位置を前記記憶部に記憶する部品マーク記憶工程と
前記ボンディングステージに載置された４箇所以上に冶具マークがあるキャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記基板マーク記憶工程で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の基板マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第一冶具マーク記憶工程と、
前記ボンディングヘッドで吸着保持した前記キャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記部品マーク記憶工程で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の部品マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第二冶具マーク記憶工程と、
前記第一冶具マーク記憶工程と前記第二冶具マーク記憶工程とによって前記記憶部に記憶したそれぞれ少なくとも２ヶ所の冶具マークと前記少なくとも２ヶ所の基板マーク及び前記少なくとも２ヶ所の部品マークとの距離の比較により算出された結果を基に、前記回路基板と前記電子部品の位置補正であるキャリブレーション動作を実施するキャリブレーション工程と、
を特徴とした部品搭載方法。
【請求項２】
ボンディングステージに載置された回路基板とボンディングヘッドに吸着保持された電子部品との間に上下２視野カメラを挿入して記憶部に記憶されたマークの位置に基づいて前記ボンディングステージ及びボンディングヘッドの位置調整した後前記ボンディングヘッドを下降して前記回路基板に前記電子部品を搭載する装置において、
前記回路基板を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の基板マークの位置を前記記憶部に記憶する基板マーク記憶手段と、
前記電子部品を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の部品マークの位置を前記記憶部に記憶する部品マーク記憶手段と
前記ボンディングステージに載置された４箇所以上に冶具マークがあるキャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記基板マーク記憶手段で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の基板マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第一冶具マーク記憶手段と、
前記ボンディングヘッドで吸着保持した前記キャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記部品マーク記憶手段で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の部品マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第二冶具マーク記憶手段と、
前記第一冶具マーク記憶手段と前記第二冶具マーク記憶手段とによって前記記憶部に記憶したそれぞれ少なくとも２ヶ所の冶具マークと前記少なくとも２ヶ所の基板マーク及び前記少なくとも２ヶ所の部品マークとの距離の比較により算出された結果を基に、前記回路基板と前記電子部品の位置補正であるキャリブレーション動作を実施するキャリブレーション手段と、
を特徴とした部品搭載装置。
【請求項３】
ボンディングステージに載置された回路基板とボンディングヘッドに吸着保持された電子部品との間に上下２視野カメラを挿入して記憶部に記憶されたマークの位置に基づいて前記ボンディングステージ及びボンディングヘッドの位置調整した後前記ボンディングヘッドを下降して前記回路基板に前記電子部品を搭載する部品搭載装置に、
前記回路基板を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の基板マークの位置を前記記憶部に記憶する基板マーク記憶ステップと、
前記電子部品を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の部品マークの位置を前記記憶部に記憶する部品マーク記憶ステップと  
前記ボンディングステージに載置された４箇所以上に冶具マークがあるキャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記基板マーク記憶ステップで前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の基板マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第一冶具マーク記憶ステップと、
前記ボンディングヘッドで吸着保持した前記キャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記部品マーク記憶ステップで前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の部品マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第二冶具マーク記憶ステップと、
前記第一冶具マーク記憶ステップと前記第二冶具マーク記憶ステップとによって前記記憶部に記憶したそれぞれ少なくとも２ヶ所の冶具マークと前記少なくとも２ヶ所の基板マーク及び前記少なくとも２ヶ所の部品マークとの距離の比較により算出された結果を基に、前記回路基板と前記電子部品の位置補正であるキャリブレーション動作を実施するキャリブレーションステップと、
を実行させるための部品搭載プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子部品、光学部品、機械部品などの部品を、回路基板等の部品を搭載するべき部材に搭載する部品搭載方法及び装置及びプログラムに関するものである。
特に、粘着シートに貼着されてウエハから切り出された電子部品を吸着してピックアップし反転して基板に接続する、フリップチップボンダ装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウエハとは、半導体素子製造の材料で、シリコン等の半導体の素材の結晶を円柱状に成長させたインゴッドを薄くスライスした円盤状の板である。板の厚さは0.03ｍｍ〜1ｍｍ程度である。
【０００３】
この板は表面が現像・エッチングされ、レジスト除去された状態で粘着シートに貼着されて細かくダイジングされた状態で集積回路が構成された電子部品 (以下チップと称す)として提供されている。
【０００４】
チップは一辺が1ｍｍ〜30mm角程度の正方形で、作業ヘッドのノズル等で吸着して搬送され回路基板等に加熱加圧接合して実装される。
本出願はフリップチップボンダ装置とも呼ばれる、チップに貼着されたバンプを用いてチップを回路基板(以下基板と称す)に接続するときに用いられる装置に関するものである。
【０００５】
フリップチップボンダ装置はウエハによって提供されたチップを反転ヘッドで反転し、作業用ヘッドで吸着保持して基板に加熱加圧接合する構成になっている。
このとき基板が載置されたボンディングステージは常に作業用ヘッドと平行に作業範囲内を移動しなくてはならない。もしも、ボンディングステージが傾斜していると、作業用ヘッドは基板に対して一定の距離が保てなくなり、加熱加圧接合が良好に実行されず、不良品を発生させる原因になることがある。
【０００６】
従来より、電子部品搭載装置では搭載精度向上のため、上下２視野カメラによりチップ及び基板の位置認識を行った後にチップを基板に搭載している。
また、長時間の使用によって環境の温度変化により生じた駆動部等の熱膨張などによる位置認識のずれを押さえる為キャリブレーション動作を実施している。なおキャリブレーションとは測定器や計器などの機械を調整することである。
このキャリブレーション動作によって、上下2視野カメラが正しく位置認識を行っているかどうかを、別の高精度で且つ厳重に管理されたキャリブレーション冶具で検査し、必要ならば修理、調整を行うものである。
【０００７】
従来例として特開平11-121994が提示されている。従来例に拠ればボンディングステージ30に固着されたキャリブレーションステージ91に載置された冶具９２には、印93.94がありキャリブレーションが実行される。
図4は従来の冶具92を用いてキャリブレーションをする様子を模式的に描いたものである。図5に図示されるキャリブレーションステージ91は、ボルト穴911によって図1に図示されているボンディングステージ30に固着されており、以下従来の説明については図１の名称を用いて説明する。
上述したようにキャリブレーションステージ91は図1のボンディングステージ30にボルト穴911を介して固着されている。ボンディングステージ30は各モータを駆動させることによって、基板20にチップ21を搭載するメイン作業位置に冶具92を移動させる。
【０００８】
基板２０にチップ２１を搭載するメイン作業位置で冶具９２を上下２視野２９の下向き撮影部２９１で撮影する。次にその冶具９２をボンディングヘッド３１が吸着して上昇する。次に上下２視野カメラ２９の上向き撮影部２９２によってボンディングヘッド３１に吸着された状態の冶具９２を撮影する。
この下向き撮影部２９１で撮影した冶具９２の撮像ａと、上向き撮影部２９２で撮影した冶具９２の撮像ｂを記憶部３で比較して冶具９２の印９３．９４の位置をキャリブレーションする構成になっている。
【０００９】
【特許文献１】特開平11-121994
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
キャリブレーション用に用いられる冶具92は温度によって変形しにくいガラスなどの材料が用いられている。その結果キャリブレーションステージ30やボンディングヘッド31のXY方向の移動誤差が測定されキャリブレーションが実行される。
【００１１】
しかし前記した上下２視野カメラが熱影響によってゆがんでしまった場合、冶具92の印93.94は正確な位置にあっても撮像がゆがんでおり、正確なキャリブレーションができなかったと言う点で改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、ボンディングステージに載置された回路基板とボンディングヘッドに吸着保持された電子部品との間に上下２視野カメラを挿入して記憶部に記憶されたマークの位置に基づいて前記ボンディングステージ及びボンディングヘッドの位置調整した後前記ボンディングヘッドを下降して前記回路基板に前記電子部品を搭載する方法において、前記回路基板を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の基板マークの位置を前記記憶部に記憶する基板マーク記憶工程と、前記電子部品を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の部品マークの位置を前記記憶部に記憶する部品マーク記憶工程と前記ボンディングステージに載置された４箇所以上に冶具マークがあるキャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記基板マーク記憶工程で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の基板マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第一冶具マーク記憶工程と、前記ボンディングヘッドで吸着保持した前記キャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記部品マーク記憶工程で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の部品マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第二冶具マーク記憶工程と、前記第一冶具マーク記憶工程と前記第二冶具マーク記憶工程とによって前記記憶部に記憶したそれぞれ少なくとも２ヶ所の冶具マークと前記少なくとも２ヶ所の基板マーク及び前記少なくとも２ヶ所の部品マークとの距離の比較により算出された結果を基に、前記回路基板と前記電子部品の位置補正であるキャリブレーション動作を実施するキャリブレーション工程と、を特徴とした部品搭載方法を提供するものである。
【００１３】
そしてボンディングステージに載置された回路基板とボンディングヘッドに吸着保持された電子部品との間に上下２視野カメラを挿入して記憶部に記憶されたマークの位置に基づいて前記ボンディングステージ及びボンディングヘッドの位置調整した後前記ボンディングヘッドを下降して前記回路基板に前記電子部品を搭載する装置において、前記回路基板を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の基板マークの位置を前記記憶部に記憶する基板マーク記憶手段と、前記電子部品を前記上下２視野カメラで撮像し少なくとも２ヶ所の部品マークの位置を前記記憶部に記憶する部品マーク記憶手段と前記ボンディングステージに載置された４箇所以上に冶具マークがあるキャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記基板マーク記憶手段で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の基板マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第一冶具マーク記憶手段と、前記ボンディングヘッドで吸着保持した前記キャリブレーション冶具を前記上下２視野カメラで撮像し前記部品マーク記憶手段で前記記憶部に記憶した前記少なくとも２ヶ所の部品マークに最も近い少なくとも２ヶ所の冶具マークをそれぞれ選択し該冶具マークの位置を前記記憶部に記憶する第二冶具マーク記憶手段と、前記第一冶具マーク記憶手段と前記第二冶具マーク記憶手段とによって前記記憶部に記憶したそれぞれ少なくとも２ヶ所の冶具マークと前記少なくとも２ヶ所の基板マーク及び前記少なくとも２ヶ所の部品マークとの距離の比較により算出された結果を基に、前記回路基板と前記電子部品の位置補正であるキャリブレーション動作を実施するキャリブレーション手段と、を特徴とした部品搭載装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
基板マーク２０１．２０２とチップマーク２２１．２２２を記憶部３に記憶した後、ボンディングステージ３０に載置された基板２０の基板マーク２０１．２０２とチップマーク２２１．２２２を合致させるように調整してボンディングヘッド３１を下降し、チップ２２を基板２０の所定位置に載置し押圧しながら加熱してボンディング作業をし、チップ２２の搭載を完了する。
【００１５】
しかし長時間上記ボンディング作業を行うとねじ軸などの駆動部が摩擦などの熱影響やボンディングの為の加熱加圧接合時の熱影響によって膨張し基板マーク201.202とチップマーク221.222の記憶された位置がずれてしまう。  そこで定期的にキャリブレーション動作を実行し位置調整を行う必要がある。
【００１６】
しかし従来の方法では各ねじ軸やボンディングステージ30の熱影響による位置調整はできるものの、上下２視野カメラ29自体の熱影響で生じる変形や歪みによる焦点の位置ずれは考慮されていなかった。
【００１７】
本発明ではキャリブレーション冶具25を基板20やチップ22と同様な大きさに大きくし、4箇所以上の冶具マーク26を設置したことにより、基板マーク201.202とチップマーク221.222に一番近い位置の冶具マーク26を使用してキャリブレーション動作s5をすることができるので、実際の作業に近いキャリブレーション動作をすることができ、上下２視野カメラ29自体の熱影響で生じる変形や歪みによる焦点の位置ずれの誤差を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は数μｍ程度以下の誤差しか許されない、フリップチップボンダ装置に関するもので、大量生産によって原価を軽減する為、長時間の連続作業で使用される。作業が長時間にわたるとボンディングヘッド３１やボンディングステージ３０が加熱加圧接合時の熱影響や駆動部の摩擦熱によって徐々に変形して誤差を生じ、製作物に発生することを防止しようとするものである。
【００１９】
加熱加圧接合時の熱影響や駆動部の摩擦熱によって徐々に変形して誤差を生じ、製作物に発生することを防止するために、定期的に(作業工程が数クールで終了した毎に)キャリブレーション動作s5を実行して不良品を減らそうとするものである。
【実施例】
【００２０】
まずボンディング装置１について説明する。ボンディング装置1は図１のような形状をしている。上流工程から搬送されたウエハー41はウエハーケース411に収納される。ウエハーケース411はモータ412の駆動によってＸ方向に移動するようになっている。
【００２１】
ウエハー４１はチップ２２が多数貼着されており、反転吸着ヘッド４２によって一個ずつ吸着保持され、モーター４２１の駆動によって反転吸着ヘッド４２が上向きになるように１８０度反転する。反転吸着ヘッド４２がチップ２２を吸着したまま上向きになるように１８０度反転した状態で受け渡し位置に移動してボンディングヘッド３１にチップ２２が受け渡される。
【００２２】
なお、ボンディング装置1は、制御部2によってすべて制御されており、画像データなどのデータは記憶部3に記憶されている。
【００２３】
反転吸着ヘッド４２はウエハー４１上のチップ２２を吸着保持して上昇した後モータ４２１の駆動によって１８０度反転し、反転吸着ヘッド４２に吸着したチップ２２を上にして、モータ４２２の駆動によってＹ方向に移動する。
【００２４】
モータ３１３の駆動によってＸ方向に移動可能なボンディングヘッド３１は、チップ２２を上方向に反転して持ち上げた状態でＹ方向に移動した反転吸着ヘッド４２からチップ２２を受け渡される。
このことにより、チップ２２は当初ウエハー４１に貼着されていた裏面をボンディングヘッド３１によって吸着保持される。
【００２５】
反転吸着ヘッド42からチップ22を受け渡されたボンディングヘッド31は、反転したチップ22を吸着保持しモータ313の駆動によってX方向に移動し、加熱加圧接合位置に移動する。
同様に上流工程から搬送された基板20はボンディングステージ30の所定位置に載置される。このとき正確に載置するためにボンディングステージ30にはノックピン(図示しない)等の位置決めピンがあり、基板20にはノックピン穴(図示しない)等の位置決め穴がある。上記の様な方法で基板20は正確にボンディングステージ30に載置される。
【００２６】
ボンディングステージ30はモータ301によってX方向に移動しモータ302によってY方向に移動する。モータ301とモータ302を制御部2によって制御することで、基板20のチップ搭載部208がボンディングヘッド31直下の加熱加圧接合位置になるように移動する。
【００２７】
次にチップ２２を吸着保持し加熱加圧接合位置に移動した状態のボンディングヘッド３１と、チップ搭載部２０８を加熱加圧接合位置に移動したボンディングステージ３０の間隙に上下２視野カメラ２９を挿入して撮像する。
このとき上向き撮影部２９２で撮影したチップ２２の撮像のチップマーク２２１．２２２と、下向き撮影部２９１で撮影した基板２０の撮像の基板マーク２０１．２０２が一致すれば、このままボンディングヘッド３１を下降すれば加熱加圧接合できる状態であると、制御部２で判断しチップ２２を基板２０に搭載するべく作業が実行される。
【００２８】
上記撮像のマークが異なる場合は、モータ301.302を駆動させてXY方向を一致させる。チップマーク221.222と基板マーク201.202が回転方向に異なる場合は、モータ311を駆動してボンディングヘッド31を回転させて一致させるように調整する。
どのように調整してもチップマーク221.222と基板マーク201.202が一致しないときはエラーとして作業が中止される。
【００２９】
なおチップマーク221.222と基板マーク201.202が必ずしも一致する位置にマーキング(印刷や刻印など)されている訳ではなく、記憶部3にあらかじめ記憶された撮像とチップマーク221.222と基板マーク201.202の撮像をそれぞれ比較して加熱加圧接合できる位置であると判断するようにしても良い。
【００３０】
以上のような方法でチップ22と基板20の加熱加圧接合位置が一致していると判断されると、上下2視野カメラ29がY2の方向に引き込まれる。
基板20とチップ22の隙間に挿入されていた上下2視野カメラ29がY2の方向に格納されると、チップ22を吸着保持したボンディングヘッド31がモータ312の駆動によって下降し基板20のチップ搭載部208にチップ22を加圧して圧接させる。
【００３１】
ボンディングヘッド31がモータ312の駆動によって下降し基板20のチップ搭載部208にチップ22を加圧して圧接させると、ボンディングステージ30とボンディングヘッド31に内蔵されている加熱ヒーター(図示しない)が加熱して加熱加圧接合が行われる。
【００３２】
加熱加圧接合が完了した後、ボンディングヘッド31はチップ22を開放して上昇し、チップ22を搭載した基板20は搬出される。前記のような作業を繰り返して一定時間経過すると誤差が大きくなり、キャリブレーション動作S5が必要になる。
【００３３】
次にキャリブレーション工程について説明する。キャリブレーション冶具25はボンディング装置1のボンディングステージ30の一部ないしボンディングステージ30に、固着されたキャリブレーションステージ23上に載置されている。
【００３４】
ボンディングステージ30を駆動させて加熱加圧位置32にキャリブレーションステージ23に載置されたキャリブレーション冶具25を移動する。
【００３５】
次に、加熱加圧位置３２に上下２視野カメラ２９が移動し、下向き撮影部２９１によってキャリブレーションステージ２３に載置されたキャリブレーション冶具２５を撮影し記憶部２３に記憶する。これが第一冶具マーク記憶Ｓ３である。
そして、このとき撮影された撮像ａ１をあらかじめ同様に撮像され記憶部３に記憶された撮像ａと比較し、冶具マーク２６がずれているようであればその分調整（調整ａ２）する。
【００３６】
次に撮像a1を撮影した上下2視野カメラ29を一旦Y2方向に格納する。そして加熱加圧位置32に移動したキャリブレーション冶具25上部にボンディングヘッド31を移動する。
そのままボンディングヘッド31をモータ312を駆動して直下に降ろし、加熱加圧位置32に載置されているキャリブレーション冶具25を吸着した後、真上(Z1方向)に上昇する。
【００３７】
加熱加圧位置でボンディングヘッド３１に吸着保持されて上昇したキャリブレーション冶具２５の真下（Ｚ２方向）に、上下２視野カメラ２９が移動し、上向き撮影部２９２によって加熱加圧位置３２でボンディングヘッド３１に吸着保持されたキャリブレーション冶具２５を下方向から撮影する。これが第二冶具マーク記憶Ｓ４である。
【００３８】
そしてこのとき撮影された撮像b1をあらかじめ同様に撮像され記憶部3に記憶された撮像bと比較し、冶具マーク26がずれているようであればその分調整(調整b2)する。
なお、第一冶具マーク記憶S3と第二冶具マーク記憶S4を完了した後、キャリブレーション動作として調整a2と調整b2を行っても良い。
【００３９】
本発明に係るキャリブレーション冶具25は図2に示すように4箇所以上の冶具マーク26があり、チップマーク221.222や基板マーク201.202に最も近い位置の冶具マーク26fイ,26aニのマークを用いてキャリブレーション動作S5を行うことができる。
【００４０】
図4に示すような従来例では、冶具92が小さいので、第一冶具マーク記憶S3と第二冶具マーク記憶S4で撮像した印93.94のX1Y1の距離と実際の基板20のマーク207.208のX2Y2の距離が大きくかけはなれており、誤差が大きくなってしまう可能性があった。
【００４１】
また、従来例では冶具92の印93.94と基板20のマーク207.208は同一の方向にあるが、基板20のマークの位置が位置205.206にあったときは、ますます誤差が大きくなってしまう。  
図2に示されているような本発明に係るキャリブレーション冶具であれば、4箇所以上に冶具マークがあるので実際の基板マーク201.202とチップマーク221.222に近い位置の冶具マーク26を撮像a.a1.b.b1から選択して基準とすることができるので、誤差が少なく不良品の排出を抑えることができる。
【００４２】
また、基板マーク201.202のX5.Y5の距離とチップマーク221.222のX6.Y6の距離が異なる場合は基板マーク201.202専用の冶具マーク26を選択するとともにチップマーク221.222専用の冶具マーク26を選択することができ、それぞれの現状に応じ冶具マーク26を選択することで更に誤差を少なくすることができる。
【００４３】
つまり、図2のようにチップマーク221.222のような位置あわせマークの場合は、冶具マークは26fイ.26aニのマークを用いてキャリブレーション動作S5を行う。
基板マーク201.202が位置205.206にあった場合は、冶具マークは26fニ.26aイを用いてキャリブレーション動作S5をすることによって誤差を小さくし、不良品を減少させることができる。
【００４４】
図2のように基板マーク201.202により近い冶具マーク26を選択するようにすることによって、上下2視野カメラの熱影響による撮像の歪みによって発生する誤差を軽減することができる。
どの冶具マーク26が基板マーク201.202及びチップマーク221.222に近いかは記憶部の撮像を比較して制御部で判断し選択される。
【００４５】
上下2視野カメラ29は雰囲気の温度等によってねじれることがあり加熱加圧位置32から離れると、焦点にズレが生じることがある。それだけでなく連続作業をすると経時変化、主に熱による変化はガイドレールやカメラ筐体に熱変形を発生する。
ここで、上下２視野カメラ29は常に水平ではなく、上下２視野カメラがせり出す量の違いによって熱影響が異なる為、位置によってあおりやねじれの量が異なる。さらにガイドレールやカメラ筐体の、熱変形によって認識位置によるあおりやねじれの量の違いは大きくなる。
上記例として図3（2）に模式図を図示する。違いがわかりやすい様に変形量を極端にして表現している。また、上下２視野カメラは長手方向(Y方向)のみを図示している。
Aは上下２視野カメラ29のあおりやねじれがなく変形が無い視野295のときである。Bは上下２視野カメラ29のあおり５度の視野296のときである。Cは上下２視野カメラ29のあおり２度の視野297のときである。
【００４６】
従来の冶具92でキャリブレーション動作S5した場合、実装時がCのあおり度２度の上下２視野カメラ294であって、キャリブレーション動作S5をしたときBのあおり度５度の上下２視野カメラ293になっていることがあった。
本発明に係るキャリブレーション冶具25でキャリブレーション動作S5した場合、実装時がCのあおり度２度の上下２視野カメラ294であって、キャリブレーション動作S5をしたときも実装時とほぼ同じ位置もしくは近辺でキャリブレーションするので、Cのあおり度２度の上下２視野カメラ294でキャリブレーション動作S5をすることができる。
そのためできるだけキャリブレーション動作S5のための撮像は、基板マーク記憶S1と部品マーク記憶S2のときの基準マーク(基板マーク201.202及びチップマーク221.222)に近い位置でXYの距離を測定し位置補正するほうが誤差が少なくなり、不良品の発生を防止することができる。
【００４７】
図3のフローチャートについて説明する。通常作業はボディングステージ30に載置された基板20の基板マーク201.202を上下2視野カメラ29の下向き撮影部292で撮像し記憶部3に記憶(記憶C1)するステップが基板マーク記憶S1である。
同時にボンディングヘッド31に吸着保持されたチップ22のチップマーク221.222を上下2視野カメラ29の上向き撮影部291で撮像して記憶部3に記憶(記憶C2)するステップが部品マーク記憶S2である。
この2つの撮像の記憶、記憶C1,記憶C2を比較し、ボンディングステージ30によって基板20の位置を補正するとともに、ボンディングヘッド31によってチップ22の位置を補正することによって、ボンディングヘッド31がZ2方向に降下すると基板20とチップ22が正確に接合されボンディング動作S8が実行される。
【００４８】
このときの記憶C1と記憶C2の撮像の基板マーク201.202とチップマーク221.222が一致するように基板位置補正S6ならびに部品位置補正S7を実行するものである。
但し基板マーク201.202とチップマーク221.222が異なる位置であるときは、あらかじめ撮像され記憶部3に記憶されたキャリブレーション冶具25の撮像と比較して、選択された冶具マーク26との距離を比較して、基板位置補正S6ならびに部品位置補正S7をするものである。
【００４９】
上記のようにしてボンディング動作S8を一定数ないし一定時間繰り返すと、ボンディング時の熱や駆動部の摩擦熱などで雰囲気温度が上昇し熱膨張による誤差が生じてくる。
そのために定期的にキャリブレーション動作S5を行い、基板マーク201.202とチップマーク221.222が所定の位置で接合するように補正する。
【００５０】
キャリブレーション動作S5は前述したように、第一冶具マーク記憶S3を行い、加熱加圧位置32のキャリブレーションステージ23の上のキャリブレーション冶具25を上下2視野カメラ29で撮像して記憶部3に記憶する。次に第二冶具マーク記憶S4を行い、加熱加圧位置32のキャリブレーションステージ23の上のキャリブレーション冶具25を上下2視野カメラ29で撮像して記憶部3に記憶する。
そしてキャリブレーション動作S5を実行するようになっている。
【００５１】
本件発明はボンディングステージ30上に載置された基板20のチップ搭載部208に回路基板であるチップ22を加熱加圧接合する装置に関するものである。
上述したように基板20のチップ搭載部208が加熱加圧位置32になるようにボンディングステージ30を駆動して搬送される。
同時にウエハー41によって供給されたチップ22はボンディングヘッド31に吸着保持され、加熱加圧位置32に搬送される。
【００５２】
ボンディングステージ30上に載置された基板20のチップ搭載部208とボンディングヘッド31に吸着保持されたチップ22との間隙に上下2視野カメラ29を挿入し基板20とチップ22を同時に撮像する。
そして基板20の基板マーク201.202とチップ22のチップマーク221.222が所定の位置に撮像されていれば、チップ搭載部208とチップ22は同一軸の位置にあると判断される。
【００５３】
基板マーク201.202とチップマーク221.222がずれていれば補正(位置調整)して同一軸上(ボンディングヘッド31が降下する線上)の位置になるようにする。
このように一直線上に、合致した向きでチップ搭載部208とチップ22が配置された後に、ボンディングヘッド31がZ2方向に下降してチップ22をチップ搭載部208に加圧しながら加熱して接合させる。
【００５４】
チップ22とチップ搭載部208は微細な半田ボール等の接触点が無数にあり、ズレが生じると不良品を出すことになってしまう。熱影響などによって位置ずれが生じても補正する為には定期的にキャリブレーション動作S5が実行される。
【００５５】
キャリブレーション動作S5はボンディングステージ30やボンディングヘッド31が熱影響によって伸長するだけでなく、雰囲気温度が上昇することによって上下2視野カメラ29が歪んで正確な位置に各マーク(基板マーク201.202、チップマーク221.222)を認識できないことがある。
【００５６】
キャリブレーション動作S5は次のような工程である。
本発明はキャリブレーション冶具25に4箇所以上の冶具マーク26がある。このことによって基板マーク201.202とチップマーク221.222に一番近い位置の冶具マーク26を選択することができるので、上下2視野カメラ29の熱影響によるあおりやねじれによって発生する誤差を少なくすることができる。
本発明に係るキャリブレーション冶具25は上下２視野カメラ29で撮像する際の位置を、キャリブレーション動作S5時と実装時(ボンディング動作S8)とで、できるだけ近くすることでカメラ筐体のゆがみの影響を軽減する為のものといえる。
なおキャリブレーション動作S5のときの冶具マーク26の認識は各マーク毎に上下2視野カメラ29の視野中心で行う。上下2視野カメラ29のカメラ視野は1.6mm×1.2mmである。
実装時(ボンディング動作S8)の際は基板20、チップ22それぞれの基板マーク201.202チップマーク221.222の２箇所について上下２視野カメラ29の視野中心にそれぞれのマークが来る様に移動して認識を行うように制御されている。。
【００５７】
従来の方法であればマーク207.208の距離である基板X2.Y2の距離と冶具92の印93.94の距離である冶具X1.Y1の距離が離れており、印93.94でキャリブレーション動作S5をしたとしても、現実の基板20のマーク207.208ではずれを生じる可能性があった。
【００５８】
また、基板の位置205.206にマークがあった場合は、上下2視野カメラ29の歪みが著しく発生し印93.94に基づいてキャリブレーション動作S5を実行したとしても、方向違いの位置205.206に印があったときは相当なズレが生じることがあった。
【００５９】
本発明に係るキャリブレーション冶具２５は従来の冶具９２より大きく、４箇所以上に冶具マーク２６がある。もしくはキャリブレーション冶具２５は従来の冶具９２と同等の大きさであっても、４箇所以上に冶具マーク２６がある構成になっている。
【００６０】
そしてチップマーク221.222に最も近い位置の冶具マーク(例えば26aニ,26fイ)を選択して記憶し第一冶具マーク記憶S3を経たのちキャリブレーション動作S5を行うように構成している。
また、基板マーク201.202に最も近い位置の冶具マーク(例えば26aニ,26fイ)を選択して記憶し第二冶具マーク記憶S4を経たのちキャリブレーション動作S5を行うように構成している。
【００６１】
このことによって、キャリブレーション動作S5に用いる冶具マーク26と基板20の基板マーク201.202との距離が短くなり、上下2視野カメラ29のレンズの歪みによる誤差の影響を少なくすることができるようにしたものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ボンディング装置だけでなく、様々な加熱部分で構成された精密部品組立装置等に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ボンディング装置の鳥瞰図である。
【図２】上下2視野カメラによる下向き撮影と上向き撮影の状態を図示したものである。
【図３】本発明に係るフローチャートを図示したと共に上下２視野カメラのあおりを図示したものである。
【図４】従来例の冶具を使用例を図示したものである。
【図５】キャリブレーションステージを図示したものである。
【符号の説明】
【００６４】
1                       
ボンディング装置本体
2                       
制御部
3                       
記憶部
20                      
基板
201                      
基板マーク
202                      
基板マーク
205      位置
206                      
位置
207                      
マーク
208      マーク
22                      
チップ
221                      
チップマーク
222                      
チップマーク
23                      
キャリブレーションステージ
25      キャリブレーション冶具
26      冶具マーク
29                     
上下2視野カメラ
291              
上向き撮影部
292              
下向き撮影部
30                     
ボンディングステージ
301              
モータ
302              
モータ
31                     
ボンディングヘッド
311              
モータ
312              
モータ
313              
モータ
32      加熱加圧位置
41      ウエハー
411             
ウエハーケース
412             
モータ
42                     
反転吸着ヘッド
421    モータ
422              
モータ
91                      
キャリブレーションステージ(従来例)
911    ボルト穴
92                      
冶具
93                      
印
94                      
印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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