(57)【要約】【課題】種々の装着対象物に対して精度良く電子部品の装着を行う。【解決手段】電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台２０と、電子部品を上下方向に搬送する電子部品保持手段３０と、保持された電子部品Ｔを下方から撮像する撮像手段１１と、電子部品保持手段３０と載置台２０とを相対的に位置決めする位置決め手段４０と、載置台２０を上下方向に沿って移動させる載置高さ調節手段５０と、を備え、撮像により電子部品保持手段３０に保持された電子部品Ｔのズレ量を求め位置修正すると共に、載置高さ調節手段５０により、撮像手段１１に対する電子部品底面の撮像高さに，載置された装着対象物Ｓの電子部品装着部の高さを等しくして電子部品装着を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、
前記電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、
前記電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、
前記電子部品保持手段と前記載置台とを相対的に位置決めする位置決め手段と、
前記載置台を上下方向に沿って移動させる載置高さ調節手段と、を備え、
前記撮像により前記電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量を求め位置修正すると共に、前記載置高さ調節手段により、前記撮像手段に対する前記電子部品底面の撮像高さに，前記載置された装着対象物の電子部品装着部の高さを等しくして電子部品装着を行うことを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、
前記電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、
前記電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、
前記電子部品保持手段と前記載置台とを相対的に位置決めする位置決め手段と、
前記撮像手段を上下方向に沿って移動させる撮像高さ調節手段と、を備え、
前記撮像高さ調節手段により、前記載置された装着対象物の電子部品装着部の高さに前記撮像手段に対する前記電子部品底面の撮像高さを等しくして撮像可能な高さに前記撮像手段を位置決めして撮像すると共に、前記撮像により前記電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量を求め位置修正して電子部品装着を行うことを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項３】
電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、
前記電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、
前記電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、
前記電子部品保持手段と前記載置台とを相対的に位置決めする位置決め手段と、
前記電子部品を少なくとも異なる二以上の高さで撮像すると共にその電子部品の位置変化から当該電子部品の高さによる位置変化傾向を求め記憶する傾向記憶手段とを備え、
前記傾向記憶手段に記憶された位置変化傾向を参照して求まる前記電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量と撮像により求まるズレ量とに応じて位置修正して電子部品装着を行うことを特徴とする電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品装着装置に係り、特に、装着前に電子部品の位置修正を行う電子部品装着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品装着装置は、チップ電子部品を保持して上下動するボンディングツールと、基板を載置する基板ステージと、ボンディングツールと基板ステージを水平面内で相対移動させる移動機構と、ボンディングツールに保持されたチップ電子部品を下方から撮像するカメラとを備え、カメラが基板ステージに載置された基板の上面と同じ高さでその焦点が合うように設置されると共にボンディングツールに保持されたチップ電子部品の底面をその高さで撮像し、ボンディングツールに対するチップ電子部品の位置ズレを求めると共に装着時の位置修正によりそのズレの修正を図っていた（特許文献１，２参照）。
【０００３】
電子部品装着装置は、ボンディングツールが有するノズルの先端部にチップ電子部品を吸着保持し、移動機構により基板ステージ上の基板の装着位置にチップ電子部品を位置決めし、ノズルを下降させてチップ電子部品の装着を行う。しかし、吸着時においてノズルに対するチップ電子部品の位置ズレやノズル中心線に対するねじれを生ずる場合があり、これに対処しないと、そのまま装着が行われ、装着不良を生じることになる。そこで、上記従来例では、予め撮像を行い、その撮像画像から規定位置からのズレ量を算出し、装着における規定位置からズレ量分修正した位置に位置決めして装着を行っている。
そして、撮像を行う場合、ノズルの中心線とカメラの光学系の光軸とが一致していないと、チップの高さによって位置変動を生じ、正確に位置ズレを求めることができなくなるため、従来の電子部品装着装置では、撮像高さをチップ電子部品装着時の高さと一致させることで上下動による位置変動の解消を図っている。
【０００４】
【特許文献１】
特許２８４０４１０号公報（第４図）
【特許文献２】
特開２００２−１９８３９８号公報（第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各特許文献１，２に記載の電子部品装着装置では、カメラの焦点距離は一定であると共に精度良く撮像を行うカメラは特にその被写界深度が浅いことから、一度カメラを設置すると、その撮像は常に一定の高さで行わねばならず、このため、厚さが異なる基板に電子部品装着を行う場合は、撮像高さと装着高さとを一致させることができないという不都合があった。
従って、これらの高さの不一致により、ボンディングツールの上下動により電子部品に位置変動を生じる場合には、撮像により求めた電子部品の位置ズレ量が装着時に生じる位置ズレ量と一致せず、異なる厚さの基板に対しては電子部品を基板に精度良く装着できないという不都合が生じていた。
【０００６】
本発明は、電子部品の装着位置精度の向上を図ることを、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、電子部品保持手段と載置台とを相対的に位置決めする位置決め手段と、載置台を上下方向に沿って移動させる載置高さ調節手段と、を備え、撮像により電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量を求め位置修正すると共に、載置高さ調節手段により、撮像手段に対する電子部品底面の撮像高さに，載置された装着対象物の電子部品装着部の高さを等しくして電子部品装着を行う、という構成を採っている。
【０００８】
上記構成では、電子部品保持手段が電子部品を保持した状態で、撮像手段の上方において電子部品の撮像が行われる。これにより、規定位置に対する電子部品の位置ズレや規定の姿勢に対する回転角度ズレが求められる。
一方、載置台上には装着対象物が載置され、その電子部品装着部の高さは載置高さ調節手段により電子部品底面の撮像時における高さと同一となるように調節される。
そして、装着対象物，電子部品又はこれら双方に対して、撮像により求められた電子部品の位置ズレや回転角度ズレを位置決め手段により修正し、装着対象物に対する電子部品の装着が行われる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、電子部品保持手段と載置台とを相対的に位置決めする位置決め手段と、撮像手段を上下方向に沿って移動させる撮像高さ調節手段と、を備え、載置された装着対象物の電子部品装着部の高さに撮像手段に対する電子部品底面の撮像高さを等しくして撮像可能な高さに撮像手段を位置決めして撮像すると共に、撮像により電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量を求め位置修正して電子部品装着を行う、という構成を採っている。
【００１０】
上記構成では、撮像高さ調節手段により、撮像手段をその焦点距離に応じて載置台に載置された装着対象物の電子部品装着部の高さにおいて撮像可能な高さに位置決めする。
そして、電子部品保持手段が電子部品を保持し、撮像手段に対する電子部品底面の撮像高さが載置台に載置された装着対象物の電子部品装着部の高さと等しくなるように位置決めして撮像が行われる。これにより、規定位置に対する電子部品の位置ズレや規定の姿勢に対する回転角度ズレが求められる。
そして、装着対象物，電子部品又はこれら双方に対して、撮像により求められた電子部品の位置ズレや回転角度ズレを位置決め手段により修正し、装着対象物に対する電子部品の装着が行われる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、電子部品の装着が行われる装着対象物をその上面に載置する載置台と、電子部品を保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段と、電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段と、電子部品を少なくとも異なる二以上の高さで撮像すると共にその電子部品の位置変化から当該電子部品の高さによる位置変化傾向を求め記憶する傾向記憶手段とを備え、傾向記憶手段に記憶された位置変化傾向を参照して求まる電子部品保持手段に保持された電子部品のズレ量と撮像により求まるズレ量とに応じて位置修正して電子部品装着を行う、という構成を採っている。
【００１２】
上記構成では、撮像高さを変えて二回以上撮像を行うことから、上下動により電子部品に生じる位置ズレについて位置変化傾向を求めることができる。このため、この位置変化傾向に基づいて、電子部品がいずれの高さにあっても上下動による位置ズレがどの程度生じるかを認識することが可能となる。従って、電子部品の撮像高さを装着対象物の上面の高さに一致させなくとも、撮像により得られる位置ズレ量と位置変化傾向により得られる位置ズレ量の合計から、装着時の電子部品に生じる位置ズレ量を求めることができる。
このため、一度位置変化傾向が求められると、それ以後の電子部品の装着にあたっては、高さについて制限なく撮像を行うことができ、撮像により得られる位置ズレ量と位置変化傾向により得られる位置ズレ量の計算結果から位置修正して電子部品を装着対象物に装着することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は本実施形態たるダイボンディング装置１０の概略構成を示すブロック図である。電子部品装着装置としてのダイボンディング装置１０は、電子部品としての半導体チップＴを装着対象物としてのサブマウントＳに対してダイボンディングするための装置である。そして、かかる半導体チップＴは例えば、ＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザチップであって、一例としてその寸法は縦４００［μｍ］，横２５０［μｍ］，厚さ８０〜１３０［μｍ］である。また、サブマウントＳは、窒化アルミニウム又はシリコンからなり、一例としてその寸法は縦２［ｍｍ］，横１．２［ｍｍ］，厚さ２２０［μｍ］である。なお、ダイボンディングの対象としては、上述した素材や寸法の半導体チップＴ及びサブマウントＳについて限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態の全体構成）
ダイボンディング装置１０は、ダイボンディングを行うためにサブマウントＳをその上面に載置する載置台としての接合ステージ２０と、半導体チップＴを保持して上下方向に搬送する電子部品保持手段としてのチップヘッド３０と、電子部品保持手段に保持された電子部品を下方から撮像する撮像手段としてのカメラ１１と、チップヘッド３０と接合ステージ２０とを相対的に位置決めする位置決め手段４０と、接合ステージ２０を上下方向に沿って移動させる載置高さ調節手段としてのＺ軸テーブル５０と、半導体チップＴとサブマウントＳの加熱時に不活性ガスを供給するガス供給手段（図示略）と、加熱終了後，半導体チップＴ及びサブマウントＳを冷却する冷却手段（図示略）と、上記各部の動作制御を行う動作制御手段６０（図２参照）とを備えている。
以下、各部を詳説する。
【００１５】
（チップヘッド）
チップヘッド３０は、その先端部で外気吸引により半導体チップＴを吸着保持する吸着ノズルを備え、垂直上下方向に移動して半導体チップＴを高さ方向について位置決めを行うことができる。また、チップヘッド３０は、後述する位置決め手段４０の図示しないヘッド搬送機構に支持されており、かかるヘッド搬送機構により水平面に沿った一の方向（Ｘ軸方向とする）に沿って搬送が行われる。そして、かかる搬送により、チップヘッド３０は、カメラ１１の上方である撮像位置と接合ステージ２０の上方である装着位置への搬送に加えて、まだ未装着の半導体チップを受け取る図示しないチップトレーや、ダイボンディングにより一体化された半導体チップ及びマウントを格納する受け渡しトレーに搬送される。
【００１６】
（接合ステージ）
接合ステージ２０は、後述する位置決め手段４０のＸ軸，Ｙ軸テーブル４１，４２とＺ軸テーブル５０の上に搭載されており、かかる搭載状態においてその上面は水平状態となっている。
さらに、接合ステージ２０の上部には加熱手段としての図示しないセラミックヒータが内蔵されている。このセラミックヒータの加熱により、上面に載置されたサブマウントＳと半導体チップＴの間に介挿されたロウ材（ボンディングインサート材）を溶融させる。
また、接合ステージ２０の上面におけるマウント載置位置には低圧源に連通された吸着孔が形成され、かかる吸着孔から外気吸引を行うことでサブマウントＳを吸着保持する。
【００１７】
（Ｚ軸テーブル）
Ｚ軸テーブル５０は接合ステージ２０を載置した状態で保持すると共に、自らは位置決め手段４０のＸ軸，Ｙ軸テーブル４１，４２に載置され保持されている。そして、Ｚ軸テーブル５０は、接合ステージ２０を上下方向に移動させることで、その上面に保持されたサブマウントＳの電子部品装着部における高さ調節を行う。
【００１８】
（位置決め手段）
位置決め手段４０は、Ｚ軸テーブル５０を載置した状態で保持するＸ軸，Ｙ軸テーブル４１，４２と、チップヘッド３０を保持してＸ軸方向に沿って搬送するヘッド搬送機構と、吸着ノズルに保持された半導体チップＴをノズルの中心線を中心として回転させる図示しない角度調節手段とを有している。
Ｘ軸テーブル４１は、その上面に設置されたＺ軸テーブル５０を介して接合ステージ２０並びにサブマウントＳのＸ軸方向の位置決めを行う。
Ｙ軸テーブル４２は、その上面に設置されたＸ軸テーブル４１，Ｚ軸テーブル５０を介して接合ステージ２０並びにサブマウントＳのＹ軸方向の位置決めを行う。なお、ここで、Ｙ軸方向とは、水平面に沿った方向であってＸ軸方向に直交する方向をいう。
【００１９】
ヘッド搬送機構は、Ｘ軸方向に沿ったガイドを備え、当該ガイドに沿ってチップヘッド３０を搬送する。なお、このヘッド搬送機構は、半導体チップＴをカメラ１１，接合ステージ２０等に搬送することに専ら用いられ、ダイボンディングにおけるサブマウントＳと半導体チップＴのＸ軸方向における相対的な位置調節についてはＸ軸テーブル４１により行われる。
但し、ダイボンディング装置１０の構成からＸ軸テーブル４１を除き、ヘッド搬送機構によりＸ軸方向における位置調節を行っても良い。
角度調節手段は、チップヘッド３０に装備され、吸着ノズルをその中心線を基準に回転駆動する駆動手段を備えている。かかる駆動手段は、例えば、ステッピングモータ等のように外部指令に従って回転角度量を任意に決定可能である。
【００２０】
（カメラ）
カメラ１１は、ヘッド搬送機構によるチップヘッド３０の搬送領域内に固定装備されている。かかるカメラ１１は、その撮像視野が上方に向けられて設置されており、チップヘッド３０に保持された半導体チップＴの底面側を撮像する。
また、このカメラ１１は、その光軸が垂直上下方向となるように設置されており、その被写界深度は７０［μｍ］と非常に狭い範囲に設定されている。従って、カメラ１１により半導体チップＴの底面を撮像する場合の撮像高さは、当該半導体チップＴの底面がカメラの被写界深度の範囲内となる高さに設定される。
【００２１】
（ガス供給手段及び冷却手段）
ガス供給手段は、不活性ガスである窒素ガスの供給源と接合ステージ２０のサブマウント保持位置に向けられたガス用ノズルとを有しており、サブマウントＳに半導体チップＴをボンディングする際にこれらに窒素ガスの吹きつけを行う。
また、冷却手段は、冷却エアの供給源と接合ステージ２０のサブマウント保持位置に向けられた吹き出しノズルとを有しており、サブマウントＳに半導体チップＴをボンディングした後にその加熱された状態を冷却エアの吹きつけにより冷却する。
【００２２】
（動作制御手段）
図２は、ダイボンディング装置１０の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、動作制御手段６０は、所定のプログラムに従い各種の動作制御を行うＣＰＵ６１と、各種の制御を行うためのプログラムや後述する各種設定データが記憶されるＲＯＭ６２と、各種の処理において一時的にデータ等を格納する作業領域となるＲＡＭ６３と、カメラ１１，接合ステージのセラミックヒータ，Ｘ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２，ヘッド搬送機構，角度調節手段，Ｚ軸テーブル５０及びチップヘッド３０との接続を図る各種のインターフェース（図示略）とを備えている。また、この動作制御手段６０は、各種設定データの設定変更等を入力するための入力手段１２が併設されている。
【００２３】
動作制御手段６０のＲＡＭ６３には、撮像時においてチップヘッド３０を位置決めすべき撮像高さデータと、装着時においてチップヘッド３０を位置決めすべき装着高さデータと、撮像時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における撮像位置データと、装着時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における装着位置データと、装着時においてＺ軸テーブル５０を位置決めすべき装着高さデータとが記憶されている。
【００２４】
上記チップヘッド３０の撮像高さデータは、吸着ノズルの先端部がカメラ１１の焦点位置よりも半導体チップＴの厚さ分（高さ分）だけ上方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２により半導体チップＴの厚さが入力されると、これに基づいてチップヘッド３０の撮像高さを算出し、撮像高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
上記チップヘッド３０の装着高さデータは、撮像高さデータの示す高さと同じ高さに設定される。これにより、撮像時と装着時とで半導体チップＴの底面高さが均一に揃えることができる。このようにすることで、チップヘッド３０による上下動によりその高さに応じて位置ズレを生じるような場合でも、その位置ズレの影響を解消することができる。
【００２５】
ヘッド搬送機構の撮像位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線がカメラ１１の光軸と一致する位置に設定される。
ヘッド搬送機構の装着位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線が接合ステージ２０上のサブマウントＳのチップ装着位置に一致する位置に設定される。
【００２６】
Ｚ軸テーブル５０の装着高さデータは、接合ステージ２０の上面高さがカメラ１１の焦点位置よりもサブマウントＳの厚さ分（高さ分）だけ下方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２によりサブマウントＳの厚さが入力されると、これに基づいてＺ軸テーブル５０の撮像高さを算出し、装着高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
【００２７】
また、撮像が行われると、動作制御手段６０では、その撮像データをＲＡＭ６３に記憶する。そして、ＣＰＵ６１は、公知の画像処理手法により予め設定された適正な半導体チップＴの位置からのズレ量及びねじれによる姿勢のズレ量の算出を行う。画像処理の手法は一般に用いられるいずれの方法であっても良いが、一例としては、撮像データから半導体チップＴの複数のエッジ（角部）を抽出し、各エッジの頂点位置を特定すると共に予め用意された各エッジの位置データと比較してその位置ズレ量及び回転角度ズレ量を算出する処理が挙げられる。
そして、これらのズレ量を示すズレ量データはＲＡＭ６３に記憶される。
【００２８】
さらに、ＣＰＵ６１は、算出されたズレ量に基づいて当該ズレをうち消すようにＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段を駆動してサブマウントＳの位置を修正する動作制御を行う。
【００２９】
（電子部品装着装置の動作）
次に、ダイボンディング装置１０の動作説明を行う。
予め、半導体チップＴの厚さ及びサブマウントＳの厚さが入力手段１２により入力されると、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、チップヘッド３０の撮像高さデータ及び装着高さデータとＺ軸テーブル５０の装着高さデータを算出する。
そして、Ｚ軸テーブル５０を駆動し、装着高さデータに基づく高さに接合ステージ２０を位置決めする。また、接合ステージ２０の上面の所定位置にサブマウントＳが載置される。この時、低圧源により吸着孔は外気吸引状態にあり、サブマウントＳは接合ステージ２０上に吸着保持される。
【００３０】
また、チップヘッド３０は、チップトレーから半導体チップＴを吸着すると共予め決められた搬送高さまで半導体チップＴを上昇させる。そして、チップヘッド３０はヘッド搬送機構に搬送されて撮像位置データに従い位置決めされる。さらに、チップヘッド３０は、半導体チップＴを下降して撮像高さデータに基づく高さに位置決めし、カメラ１１により半導体チップＴを下方から撮像する。
そして、ＣＰＵ６１は、得られた撮像データから半導体チップＴの規定位置に対するズレ量を算出する。
【００３１】
次に、チップヘッド３０は、半導体チップＴを搬送高さに上昇させた状態で、ヘッド搬送機構に搬送されて装着位置データに従い位置決めされる。そして、算出されたズレ量データに従ってＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段を駆動してサブマウントＳの位置修正及び半導体チップＴの角度修正を行う。
さらに、チップヘッド３０は、装着高さデータに従い半導体チップＴを下降させる。これにより、半導体チップＴはサブマウントＳの装着位置に載置される。
【００３２】
そして、ガス供給手段のガス用ノズルから窒素ガスの吹き付けを行いつつ、接合ステージ２０のセラミックヒータを昇温させてボンディングインサート材を溶融させる。そして、所定時間の加熱を行うと、セラミックヒータ及びガス供給手段の駆動を停止し、冷却手段を駆動して冷却エアの吹き付けを行う。これにより、サブマウントＳと半導体チップＴの間のボンディングインサート材は凝固し、半導体チップＴはサブマウントＳ上に装着される。その後、チップヘッド３０により一体化した半導体チップＴ及びサブマウントＳを吸着保持し、ヘッド搬送機構により受け渡しトレーに搬送する。
【００３３】
（第一の実施形態の効果）
上記ダイボンディング装置１０は、接合ステージ２０に載置されたサブマウントＳの上面と撮像時の半導体チップＴの底面の高さを一致させることから、撮像時において装着時に生じるであろう半導体チップＴの位置や方向のズレを忠実に修正することが可能となる。従って、チップヘッド３０に半導体チップＴを吸着する場合生じるズレに加えてチップヘッド３０の上下動により生じる位置や姿勢のズレをも修正することが可能となる。
【００３４】
また、Ｚ軸テーブル５０を有することから得られる効果について図３に基づいて説明する。図３は、厚さの異なる二種類のサブマウントＳについて接合ステージ２０上で各々の装着高さに位置決めした場合の状態を比較するための説明図である。
図３に示すように、厚さが異なるサブマウントＳに対して半導体チップＴの装着を行う場合であっても、Ｚ軸テーブル５０により各々についてサブマウントＳの上面高さをカメラの焦点位置に合わせることが可能となり、これにより、種々のサブマウントＳについて撮像高さと装着高さとを一致させることが可能であることが分かる。
その結果、撮像により求めた電子部品の位置ズレ量と装着時に生じる位置ズレ量とをいつも一致させることができ、これを予め修正することにより、種々のサブマウントＳに対して半導体チップＴを精度良く装着することが可能となる。
また、これにより、被写界深度の浅い高精度のカメラ１１についても種々のサブマウントＳの装着高さを焦点位置に合わせることが可能である。
【００３５】
また、ダイボンディング装置１０は、半導体チップＴの厚さに応じてチップヘッド３０による撮像高さ位置調節が行われることから、種々の半導体チップＴについて、例え被写界深度の浅い高精度のカメラ１１に対してもその焦点位置に位置決めすることができ、種々の半導体チップＴに対する高精度の位置修正を図ることが可能となると共にサブマウントＳに対して精度良く装着することが可能となる。
【００３６】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施の形態を図４に基づいて説明する。図４は本実施形態たる電子部品装着装置としてのダイボンディング装置１０Ａの概略構成を示すブロック図である。なお、かかるダイボンディング装置１０Ａについて、前述したダイボンディング装置１０と同一の構成については同符号を付して、重複する説明は省略するものとする。
【００３７】
（実施の形態の全体構成）
ダイボンディング装置１０Ａは、ダイボンディング装置１０と比べて、そのＺ軸テーブル５０に替えてカメラ１１を上下方向に沿って移動させる撮像高さ調節手段５０Ａを備える点と、かかる差異による動作制御手段６０が行う動作制御とが主に異なる点である。
以下、これら異なる点を中心に説明する。
【００３８】
（撮像高さ調節手段）
撮像高さ調節手段５０Ａは、垂直上下方向にカメラ１１を移動可能に保持するスライダ機構と、その上下動の駆動源とを備えている。そして、その駆動源の駆動量は、動作制御手段６０により制御可能であり、これにより、カメラ１１を任意の高さに調節することを可能としている。
【００３９】
（動作制御手段による制御）
動作制御手段６０のＲＡＭ６３には、撮像時においてチップヘッド３０を位置決めすべき撮像高さデータと、装着時においてチップヘッド３０を位置決めすべき装着高さデータと、撮像時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における撮像位置データと、装着時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における装着位置データと、撮像時において撮像高さ調節手段５０Ａによりカメラ１１を位置決めすべき撮像高さデータとが記憶されている。
【００４０】
上記チップヘッド３０の撮像高さデータは、吸着ノズルの先端部が接合ステージ２０の上面よりもサブマウントの厚さ（高さ）と半導体チップＴの厚さ（高さ）との合計分だけ上方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２により半導体チップＴ及びサブマウントＳの厚さが入力されると、これに基づいてチップヘッド３０の撮像高さを算出し、撮像高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
上記チップヘッド３０の装着高さデータは、撮像高さデータの示す高さと同じ高さに設定される。これにより、撮像時と装着時とで半導体チップＴの底面高さが均一に揃えることができる。
【００４１】
ヘッド搬送機構の撮像位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線がカメラ１１の光軸と一致する位置に設定される。
ヘッド搬送機構の装着位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線が接合ステージ２０上のサブマウントＳのチップ装着位置に一致する位置に設定される。
【００４２】
撮像高さ調節手段５０Ａによるカメラ１１の撮像高さデータは、カメラ１１の焦点位置が接合ステージ２０の上面高さがよりもサブマウントＳの厚さ分（高さ分）だけ上方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２によりサブマウントＳの厚さが入力されると、これに基づいて撮像高さ調節手段５０Ａによるカメラ１１の撮像高さを算出し、撮像高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
【００４３】
また、撮像が行われると、動作制御手段６０が、撮像データから適正な半導体チップＴの位置からのズレ量及びねじれによる姿勢のズレ量の算出を行い、ＲＡＭ６３に記憶する点と、算出されたズレ量に基づいてＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段を駆動してサブマウントＳの位置を修正する点はダイボンディング装置１０と同様である。
【００４４】
（電子部品装着装置の動作）
次に、ダイボンディング装置１０Ａの動作説明を行う。
予め、半導体チップＴの厚さ及びサブマウントＳの厚さが入力手段１２により入力されると、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、前述した各種のデータを算出する。
そして、撮像高さ調節手段５０Ａを駆動し、装着高さデータに基づく高さにカメラ１１を位置決めする。また、接合ステージ２０の上面の所定位置にサブマウントＳが載置される。この時、低圧源により吸着孔は外気吸引状態にあり、サブマウントＳは接合ステージ２０上に吸着保持される。
【００４５】
また、チップヘッド３０は、チップトレーから半導体チップＴを吸着すると共に予め決められた搬送高さまで半導体チップＴを上昇させる。そして、チップヘッド３０はヘッド搬送機構に搬送されて撮像位置データに従い位置決めされる。さらに、チップヘッド３０は、半導体チップＴを下降して撮像高さデータに基づく高さに位置決めし、カメラ１１により半導体チップＴを下方から撮像する。
そして、ＣＰＵ６１は、得られた撮像データから半導体チップＴの規定位置に対するズレ量を算出する。
【００４６】
次に、チップヘッド３０は、半導体チップＴを搬送高さに上昇させた状態で、ヘッド搬送機構に搬送されて装着位置データに従い位置決めされる。そして、算出されたズレ量データに従ってＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段を駆動してサブマウントＳの位置修正及び半導体チップＴの角度修正を行う。
さらに、チップヘッド３０は、装着高さデータに従い半導体チップＴを下降させる。これにより、半導体チップＴはサブマウントＳの装着位置に載置される。
【００４７】
そして、ガス供給手段のガス用ノズルから窒素ガスの吹き付けを行いつつ、接合ステージ２０のセラミックヒータを昇温させてボンディングインサート材を溶融させる。そして、所定時間の加熱を行うと、セラミックヒータ及びガス供給手段の駆動を停止し、冷却手段を駆動して冷却エアの吹き付けを行う。これにより、サブマウントＳと半導体チップＴの間のボンディングインサート材は凝固し、半導体チップＴはサブマウントＳ上に装着される。その後、チップヘッド３０により一体化した半導体チップＴ及びサブマウントＳを吸着保持し、ヘッド搬送機構により受け渡しトレーに搬送する。
【００４８】
（第二の実施形態の効果）
上記ダイボンディング装置１０Ａは、接合ステージ２０に載置されたサブマウントＳの上面と撮像時の半導体チップＴの底面の高さを一致させることから、ダイボンディング装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
さらに、撮像高さ調節手段５０Ａを有することから、厚さが異なるサブマウントＳに対して半導体チップＴの装着を行う場合であっても、撮像高さ調節手段５０Ａにより種々のサブマウントＳの上面高さにカメラの焦点位置を合わせることが可能となり、これにより、種々のサブマウントＳについて撮像高さと装着高さとを一致させることが可能となる。
このため、撮像により求めた電子部品の位置ズレ量と装着時に生じる位置ズレ量とをいつも一致させることができ、これを予め修正することにより、種々のサブマウントＳに対して半導体チップＴを精度良く装着することが可能となる。
また、これにより、被写界深度の浅い高精度のカメラ１１についても種々のサブマウントＳの装着高さを焦点位置に合わせることが可能である。
【００５０】
また、ダイボンディング装置１０Ａも、半導体チップＴの厚さに応じてチップヘッド３０による撮像高さ位置調節が行われることから、ダイボンディング装置１０と同様の効果を得ることが可能となる。
【００５１】
［第三の実施形態］
本発明の第三の実施の形態を図５に基づいて説明する。図５は本実施形態たる電子部品装着装置としてのダイボンディング装置１０Ｂの概略構成を示すブロック図である。なお、かかるダイボンディング装置１０Ｂは、ダイボンディング装置１０Ａと同一の構成だが、動作制御手段６０が行う動作制御が異なっている。
以下、この異なる点を中心に説明する。
【００５２】
（動作制御手段による制御）
動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、高さの異なる二つの位置でチップヘッド３０に保持された半導体チップＴの撮像を行い、それらの撮像データから二つの高さでの半導体チップＴの位置変化量を算出し、これにより、高さ変化に対する位置変化の割合を算出すると共にこれを位置変化傾向データとしてＲＡＭ６３に記憶する。なお、上記二つの撮像高さは、特に限定はないが、一方をチップヘッド３０による搬送高さのままとすることが望ましく、また、もう一方を半導体チップＴの底面高さと接合ステージ２０上のサブマウントＳの上面とが同一となる高さとすることが望ましい。
【００５３】
より具体的な例を挙げると、ある高さでの半導体チップＴの位置データを（Ｘ１，Ｙ１）とし、ここから下降した高さでの半導体チップＴの位置データを（Ｘ２，Ｙ２）とし、各撮像位置の高低差をｈ０とすると、その位置変化傾向は、（Ｘ２−Ｘ１，Ｙ２―Ｙ１）／ｈ０となる。従って、かかる位置変化傾向を利用すると、（Ｘ１，Ｙ１）の位置から下方へ距離ｈ移動した場合の半導体チップＴの位置データ（Ｘ，Ｙ）＝（（Ｘ２−Ｘ１）・ｈ／ｈ０＋Ｘ１，（Ｙ２−Ｙ１）・ｈ／ｈ０＋Ｙ１）により求められる。
【００５４】
従って、かかる位置変化傾向を一度取得すると、それ以降の他の半導体チップＴの装着前に行う撮像に際して半導体チップＴの底面を接合ステージ２０上のサブマウントＳ上面高さに揃える必要がなくなり、いずれの高さで撮像しても装着時（半導体チップＴがサブマウントＳに載置状態となる場合）に生じる位置ズレを求めることが可能となる。
このため、位置変化傾向を取得した後には、撮像時にチップヘッド３０の搬送高さからサブマウントＳの上面高さまで半導体チップＴの底面を下降させる必要がなくなり、半導体チップＴの装着作業の迅速化を図ることが可能となる。
なお、位置変化傾向の取得以降の半導体チップＴの撮像高さは、チップヘッド３０の通常の搬送高さより近いことが望ましく、チップヘッド３０の搬送高さと撮像高さとを一致させることがより望ましい。
【００５５】
なお、位置変化傾向に基づいて求めることができるのは、吸着ノズルの上下動により半導体チップＴに生じる位置ズレのみなので、半導体チップＴのノズル吸着時に生じる位置ズレ及び回転角度ズレは撮像データから算出し、かかる撮像データに基づくズレ量と位置変化傾向に基づくズレ量との合計のズレ量に基づいて装着時の位置修正を行う必要がある。
このため、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、位置変化傾向取得後の半導体チップＴの装着に際して、撮像データに基づくズレ量と位置変化傾向に基づくズレ量との合計ズレ量を算出すると共に、当該ズレ量に基づいてＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段により半導体チップＴの位置修正を図る動作制御を行う。
【００５６】
動作制御手段６０のＲＡＭ６３には、撮像時においてチップヘッド３０を位置決めすべき二つの撮像高さデータと、装着時においてチップヘッド３０を位置決めすべき装着高さデータと、撮像時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における撮像位置データと、装着時においてヘッド搬送機構を位置決めすべきＸ軸方向における装着位置データと、撮像時において撮像高さ調節手段５０Ａによりカメラ１１を位置決めすべき二つの撮像高さデータとが記憶されている。
【００５７】
上記チップヘッド３０の二つの撮像高さデータは、一方はチップヘッド３０の搬送高さと等しい高さとされ、他方は吸着ノズルの先端部が接合ステージ２０の上面よりもサブマウントの厚さ（高さ）と半導体チップＴの厚さ（高さ）との合計分だけ上方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２により半導体チップＴ及びサブマウントＳの厚さが入力されると、これに基づいてチップヘッド３０の二つの撮像高さを算出し、それぞれ撮像高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
【００５８】
ヘッド搬送機構の撮像位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線がカメラ１１の光軸と一致する位置に設定される。
ヘッド搬送機構の装着位置データは、チップヘッド３０の吸着ノズルの中心線が接合ステージ２０上のサブマウントＳのチップ装着位置に一致する位置に設定される。
【００５９】
撮像高さ調節手段５０Ａによるカメラ１１の二つの撮像高さデータは、カメラ１１の焦点位置が前述したチップヘッド３０の二つの撮像高さデータのそれぞれに基づく吸着ノズル先端高さから半導体チップＴの厚さ分（高さ分）だけ下方となる位置に設定される。従って、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、入力手段１２により半導体チップＴの厚さが入力されると、これに基づいて撮像高さ調節手段５０Ａによるカメラ１１の各撮像高さを算出し、二つの撮像高さデータとしてＲＡＭ６３に記録する処理を行う。
【００６０】
なお、上記ダイボンディング装置１０Ｂでは、撮像回数は二回とするが、より多くとも良い。三回以上の撮像を行う場合は、各高さ区間ごとに位置変化傾向を求めても良いし、各高さ区間ごとに求めた位置変化傾向を平均しても良い。
【００６１】
（電子部品装着装置の動作）
次に、ダイボンディング装置１０Ｂの動作説明を行う。
予め、半導体チップＴの厚さ及びサブマウントＳの厚さが入力手段１２により入力されると、動作制御手段６０のＣＰＵ６１は、前述した各種のデータを算出する。
そして、撮像高さ調節手段５０Ａを駆動し、一方（高位置の方）の装着高さデータに基づく高さにカメラ１１を位置決めする。
また、接合ステージ２０の上面の所定位置にサブマウントＳが載置される。この時、低圧源により吸着孔は外気吸引状態にあり、サブマウントＳは接合ステージ２０上に吸着保持される。
【００６２】
また、チップヘッド３０は、チップトレーから半導体チップＴを吸着すると共予め決められた搬送高さまで半導体チップＴを上昇させる。そして、チップヘッド３０はヘッド搬送機構に搬送されて撮像位置データに従い位置決めされる。一方の撮像高さと搬送高さとは一致するので、チップヘッド３０による半導体チップＴの下降は行われず、カメラ１１により半導体チップＴは下方から撮像される。
次に、撮像高さ調節手段５０Ａを駆動し、他方（低位置の方）の装着高さデータに基づく高さにカメラ１１を位置決めする。また、チップヘッド３０により半導体チップＴを他方の撮像高さデータに基づく高さに下降させてカメラ１１により半導体チップＴを下方から撮像する。
【００６３】
そして、ＣＰＵ６１は、得られた二つの撮像データから半導体チップＴの規定位置に対するズレ量を算出する。
また、二つの撮像データから相互間の半導体チップの位置変化量を算出するとと共に撮像高低差から位置変化傾向を算出する。
【００６４】
次に、チップヘッド３０は、半導体チップＴを搬送高さに上昇させた状態で、ヘッド搬送機構に搬送されて装着位置データに従い位置決めされる。そして、撮像データに基づくズレ量と位置変化傾向に基づくズレ量とに従ってＸ軸テーブル４１，Ｙ軸テーブル４２及び角度調節手段を駆動してサブマウントＳの位置修正と半導体チップＴの角度修正を行う。
さらに、チップヘッド３０は、装着高さデータに従い半導体チップＴを下降させる。これにより、半導体チップＴはサブマウントＳの装着位置に載置される。
【００６５】
そして、ガス供給手段のガス用ノズルから窒素ガスの吹き付けを行いつつ、接合ステージ２０のセラミックヒータを昇温させてボンディングインサート材を溶融させる。そして、所定時間の加熱を行うと、セラミックヒータ及びガス供給手段の駆動を停止し、冷却手段を駆動して冷却エアの吹き付けを行う。これにより、サブマウントＳと半導体チップＴの間のボンディングインサート材は凝固し、半導体チップＴはサブマウントＳ上に装着される。その後、チップヘッド３０により一体化した半導体チップＴ及びサブマウントＳを吸着保持し、ヘッド搬送機構により受け渡しトレーに搬送する。
【００６６】
（第三の実施形態の効果）
上記ダイボンディング装置１０Ｂは、二回の撮像により半導体チップＴの高さによる位置変化傾向を求め、これにより半導体チップＴの上下動により生じる位置ズレについて修正を図るので、当該位置ズレの影響を排除し、高い精度で半導体チップＴをサブマウントＳに装着することが可能となる。
さらに、上下動による半導体チップの位置ズレの影響を排除可能となることから、一度位置変化傾向を取得すれば、それ以後のダイボンディングにおいて、撮像高さをサブマウントＳの上面と一致させる必要がなくなり、いずれの高さでも撮像可能となるので、半導体チップＴの上下動を行う時間を効果的に短縮することが可能となり、動作の迅速化を図ることが可能となる。
【００６７】
さらに、ダイボンディング装置１０Ｂは、位置変化傾向により上下動の位置修正を図るので、サブマウントＳの厚さが既知である限り、それに応じた位置ズレを解消することが可能となり、種々のサブマウントＳに対して半導体チップＴを精度良く装着することが可能となる。
また、これにより、被写界深度の浅い高精度のカメラ１１についても種々のサブマウントＳの装着高さを焦点位置に合わせることが可能である。
【００６８】
［その他］
なお、上述した各実施形態では、サブマウントＳに対して半導体チップＴをダイボンディングする場合を例示したが、装着の対象物はこれらに限定されるものではなく、また装着の手法もダイボンディングに限定されるものではない。一方の装着対象物の上方から電子部品を位置決めして装着する全ての場合について上記撮像により位置修正して装着を行う発明を適用することが可能である。
【００６９】
また、上述した各実施形態では、位置決め手段４０のＸ軸，Ｙ軸テーブル４１，４２が接合ステージ２０の移動調節を行っているが、チップヘッド３０を保持し各方向について移動調節する構成としても良い。
また、位置決め手段４０の角度調節手段は、ノズルを介して半導体チップＴに対して回転角度調節を行っているが、接合ステージ２０に対して回転角度調節を行う構成としても良い。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、載置台に載置された装着対象物の上面と撮像時の電子部品の底面の高さを一致させることから、撮像時において装着時に生じるであろう電子部品の位置や方向のズレを中実に修正することが可能となる。従って、電子部品保持手段が電子部品を保持する場合生じるズレに加えて電子部品保持手段の上下動により生じる位置や姿勢のズレをも修正することが可能となる。
【００７１】
さらに、載置高さ調節手段を有すること、厚さが異なる種々の装着対象物に対して電子部品の装着を行う場合であっても、載置高さ調節手段により各々について装着対象物の電子部品装着部の上面高さを撮像手段の焦点位置に合わせることが可能となり、これにより、種々の装着対象物について撮像高さと装着高さとを一致させることが可能となる。このため、種々の装着対象物に対して電子部品を精度良く装着することが可能となる。
特に、被写界深度の浅い高精度の撮像手段を用いる場合であっても、種々の装着対象物の装着高さを焦点位置に合わせることが可能であり、かかる面からも種々の装着対象物に対する電子部品装着精度の向上が図られる。
【００７２】
請求項２記載の発明では、載置台に載置された装着対象物の上面と撮像時の電子部品の底面の高さを一致させることから、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる
さらに、撮像高さ調節手段を有すること、厚さが異なる種々の装着対象物に対して電子部品の装着を行う場合であっても、撮像高さ調節手段により種々の装着対象物の電子部品装着部の上面高さに撮像手段の焦点位置を合わせることができ、種々の装着対象物について撮像高さと装着高さとを一致させることが可能となる。このため、種々の装着対象物に対して電子部品を精度良く装着することが可能となる。
従って、請求項１記載の発明と同様に、被写界深度の浅い高精度の撮像手段にも好適に対応し、かかる面からも種々の装着対象物に対する電子部品装着精度の向上が図られる。
【００７３】
請求項３記載の発明は、二回の撮像により電子部品の高さによる位置変化傾向を求め、これにより電子部品の上下動により生じる位置ズレについて修正を図るので、当該位置ズレの影響を排除し、高い精度で電子部品を装着対象物に装着することが可能となる。
さらに、上下動による電子部品の位置ズレの影響を排除可能となることから、一度位置変化傾向を取得すれば、それ以後の装着作業において、撮像高さを装着対象物の上面と一致させる必要がなくなり、いずれの高さでも撮像可能となるので、電子部品の上下動を行う時間を効果的に短縮することが可能となり、動作の迅速化を図ることが可能となる。
【００７４】
さらに、位置変化傾向により上下動の位置修正を図るので、装着対象物の厚さが既知である限り、それに応じた位置ズレを解消することが可能となり、種々の装着対象物に対して電子部品を精度良く装着することが可能となる。
また、これにより、被写界深度の浅い高精度の撮像手段についても種々の装着対象物の装着高さを焦点位置に合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態たる電子部品装着装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電子部品装着装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】厚さの異なる二種類のサブマウントについて接合ステージ上で各々の装着高さに位置決めした場合の状態を比較するための説明図である。
【図４】本発明の第二の実施形態たる電子部品装着装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第三の実施形態たる電子部品装着装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  ダイボンディング装置（電子部品装着装置）
１１  カメラ（撮像手段）
２０  接合ステージ（載置台）
３０  チップヘッド（電子部品保持手段）
４０  位置決め手段
５０  Ｚ軸テーブル（載置高さ調節手段）
５０Ａ  撮像高さ調節手段
６３  ＲＡＭ（一時記憶手段）
Ｓ  サブマウント（装着対象物）
Ｔ  半導体チップ（電子部品）
【図１】
2004303950.tif 000003
【図２】
2004303950.tif 000004
【図３】
2004303950.tif 000005
【図４】
2004303950.tif 000006
【図５】
2004303950.tif 000007