(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウントヘッドによって部品を保持してワーク上の所定の位置に前記部品を実装する部品実装方法において、
前記部品の認識マークが形成されている面とは反対側の面を前記マウントヘッドが保持するとともに、
前記マウントヘッドに保持されている部品と前記ワークとの間にカメラユニットが侵入して前記カメラユニットの部品認識カメラによって前記部品を認識するとともに、前記カメラユニットのワーク認識カメラによってワークを認識して前記部品をワーク上に実装し、
前記部品の認識マークが形成されている面を前記マウントヘッドが保持した場合には前記ワーク認識カメラによってワークを認識するとともに、
前記マウントヘッドに保持された部品を待機位置に載置して前記ワーク認識カメラによって前記部品を認識して該部品をワーク上に実装することを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
前記ワーク認識カメラによってワークの部品実装位置を画像認識するとともに、前記マウントヘッドによって保持されている部品を待機位置に載置して前記ワーク認識カメラで該部品を画像認識し、再び前記マウントヘッドによって該部品を保持して前記マウントヘッドと前記ワークのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置合わせをして該部品を前記ワーク上の所定の位置に実装することを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
【請求項３】
前記マウントヘッドによって部品を保持して待機位置に載置し、前記ワーク認識カメラによって待機位置の該部品を画像認識し、この後前記マウントヘッドによって前記部品を再び保持するとともに、前記ワーク認識カメラによってワークの部品実装位置を画像認識し、前記マウントヘッドと前記ワークのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置合わせをして前記部品を前記ワーク上の所定の位置に実装することを特徴とする請求項１に記載の部品実装方法。
【請求項４】
部品を保持してワーク上の所定の位置に実装するマウントヘッドと、
前記ワークを保持するとともに前記マウントヘッドに対して相対的にＸ軸方向およびＹ軸方向に前記ワークの位置決めを行なうワーク位置決め手段と、
前記マウントヘッドに保持されている部品を画像認識する部品認識カメラと、前記ワーク位置決め手段上のワークを画像認識するワーク認識カメラとを備えるカメラユニットと、
前記ワーク位置決め手段上であってその側部に設けられ、その上に前記部品を仮保持するとともに、仮保持された部品を前記ワーク認識カメラによって画像認識することを可能にする部品待機手段と、
を具備する部品実装装置。
【請求項５】
部品を収納してＸ軸方向またはＹ軸方向に移動調整可能な部品収納トレイと、
前記部品収納トレイ内の部品を保持して上下を反転させ、かつＹ軸方向またはＸ軸方向に移動調整可能な部品反転ユニットと、
前記反転手段によって反転された部品を保持するとともに、Ｚ軸方向に移動調整可能なマウントヘッドと、
前記マウントヘッドによって保持された部品が実装されるワークを載置し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動調整自在なワーク位置決め手段と、
前記マウントヘッドによって保持された部品を下方から上方に向けて画像認識する部品認識カメラと、前記ワーク位置決め手段上に載置されているワークを上方から下方に向けて画像認識するワーク認識カメラとを備えるカメラユットと、
前記部品の認識マーク側を上側にして前記マウントヘッドが保持したときに該認識マークを前記ワーク認識カメラで認識するように前記部品を載置する部品待機手段と、
を具備する部品実装装置。
【請求項６】
部品が半導体ベアチップであるとともにワークが回路基板であって、前記半導体ベアチップを回路基板上の所定の位置に実装することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の部品実装装置。
【請求項７】
半導体ベアチップの認識マークが形成されている面が下側になるように該半導体ベアチップが前記マウントヘッドによって保持された場合には前記部品認識カメラによって下方から前記半導体ベアチップの認識マークが画像認識され、
半導体ベアチップの認識マークが形成されている面が上側になるように該半導体ベアチップが前記マウントヘッドによって保持された場合には前記部品を前記部品待機手段上に仮保持し、前記ワーク認識カメラによって上方から前記半導体ベアチップの認識マークが画像認識されることを特徴とする請求項６に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品実装方法および部品実装装置に係り、とくにマウントヘッドによって部品を保持してワーク上の所定の位置に部品を実装する部品実装方法および部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開２０００−１１４３２０号公報には、Ｙ軸テーブル上のチップ収納トレイに収納されている半導体ベアチップをＸ軸方向に移動するチップ反転シリンダに設けられているチップ反転アームの先端部によって吸着保持するとともに、上記チップ反転アームを反転させ、反転された半導体ベアチップをＺ軸方向に移動可能なマウントヘッドの先端部によって吸着保持し、マウントヘッドの先端部とＸ−Ｙテーブル上の回路基板との間に部品認識カメラとワーク認識カメラを侵入させ、それぞれ対応する部品および基板を画像認識し、このような画像認識に基いてマウントヘッドに対して回路基板をＸ軸方向およびＹ軸方向に位置決めし、これによって回路基板上の所定の位置に上記半導体ベアチップをボンディングするようにしたボンディング装置が提案されている。
【０００３】
特開２０００−１１４３２０号公報に開示されているボンディング装置は、半導体ベアチップのパターン面と回路基板のパターン面とを接続するために、半導体ベアチップのパターン面が下向きの状態、すなわちフェイスダウンの状態でボンディングを行なうようにしている。従ってベアチップのパターン面を下にした状態でマウントヘッドの吸着ノズルによって吸着させ、画像認識装置のワーク認識カメラによって回路基板上の認識マークを認識するとともに、ベアチップのパターン面側の認識マークを部品認識カメラによって画像認識して位置補正を行なうようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが半導体ベアチップのパターン面が上側になるように、すなわちフェイスアップ状態で回路基板上に実装する場合には、半導体ベアチップのパターン面を上にした状態でマウントヘッドの吸着ノズルによってベアチップを吸着するために、半導体ベアチップの認識マークが部品認識カメラによって認識される面とは反対側になってしまう。しかも認識マークが吸着ノズルによって隠れてしまう。このために半導体ベアチップのパターン面に形成されている認識マークを部品認識カメラで画像認識できない。
【０００５】
一般にフェイスアップボンディングを効率良く実現するためには、従来の上述のようなボンディング装置の機械的な構造を変更する必要がある。また１台の装置でフェイスダウンボンディングとフェイスアップボンディングの両方を行なうことが困難になる問題がある。
【０００６】
本願発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、部品の認識マークが形成されている部分をマウントヘッドによって吸着する場合における画像認識を可能にし、これによって同一の装置によってフェイスダウンボンディングとフェイスアップボンディングの両方を行なうことを可能にした部品実装方法および部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
部品実装方法に関する主要な発明は、マウントヘッドによって部品を保持してワーク上の所定の位置に前記部品を実装する部品実装方法において、
前記部品の認識マークが形成されている面とは反対側の面を前記マウントヘッドが保持するとともに、
前記マウントヘッドに保持されている部品と前記ワークとの間にカメラユニットが侵入して前記カメラユニットの部品認識カメラによって前記部品を認識するとともに、前記カメラユニットのワーク認識カメラによってワークを認識して前記部品をワーク上に実装し、
前記部品の認識マークが形成されている面を前記マウントヘッドが保持した場合には前記ワーク認識カメラによってワークを認識するとともに、
前記マウントヘッドに保持された部品を待機位置に載置して前記ワーク認識カメラによって前記部品を認識して該部品をワーク上に実装することを特徴とする部品実装方法に関するものである。
【０００８】
ここで前記ワーク認識カメラによってワークの部品実装位置を画像認識するとともに、前記マウントヘッドによって保持されている部品を待機位置に載置して前記ワーク認識カメラで該部品を画像認識し、再び前記マウントヘッドによって該部品を保持して前記マウントヘッドと前記ワークのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置合わせをして該部品を前記ワーク上の所定の位置に実装してよい。あるいは前記マウントヘッドによって部品を保持して待機位置に載置し、前記ワーク認識カメラによって待機位置の該部品を画像認識し、この後前記マウントヘッドによって前記部品を再び保持するとともに、前記ワーク認識カメラによってワークの部品実装位置を画像認識し、前記マウントヘッドと前記ワークのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置合わせをして前記部品を前記ワーク上の所定の位置に実装してよい。
【０００９】
次に部品実装装置に関する主要な発明は、部品を保持してワーク上の所定の位置に実装するマウントヘッドと、
前記ワークを保持するとともに前記マウントヘッドに対して相対的にＸ軸方向およびＹ軸方向に前記ワークの位置決めを行なうワーク位置決め手段と、
前記マウントヘッドに保持されている部品を画像認識する部品認識カメラと、前記ワーク位置決め手段上のワークを画像認識するワーク認識カメラとを備えるカメラユニットと、
前記ワーク位置決め手段上であってその側部に設けられ、その上に前記部品を仮保持するとともに、仮保持された部品を前記ワーク認識カメラによって画像認識することを可能にする部品待機手段と、
を具備する部品実装装置に関するものである。
【００１０】
部品実装装置に関する別の主要な発明は、部品を収納してＸ軸方向またはＹ軸方向に移動調整可能な部品収納トレイと、
前記部品収納トレイ内の部品を保持して上下を反転させ、かつＹ軸方向またはＸ軸方向に移動調整可能な部品反転ユニットと、
前記反転手段によって反転された部品を保持するとともに、Ｚ軸方向に移動調整可能なマウントヘッドと、
前記マウントヘッドによって保持された部品が実装されるワークを載置し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動調整自在なワーク位置決め手段と、
前記マウントヘッドによって保持された部品を下方から上方に向けて画像認識する部品認識カメラと、前記ワーク位置決め手段上に載置されているワークを上方から下方に向けて画像認識するワーク認識カメラとを備えるカメラユットと、
前記部品の認識マーク側を上側にして前記マウントヘッドが保持したときに該認識マークを前記ワーク認識カメラで認識するように前記部品を載置する部品待機手段と、
を具備する部品実装装置に関するものである。
【００１１】
ここで部品が半導体ベアチップであるとともにワークが回路基板であって、前記半導体ベアチップを回路基板上の所定の位置に実装してよい。また半導体ベアチップの認識マークが形成されている面が下側になるように該半導体ベアチップが前記マウントヘッドによって保持された場合には前記部品認識カメラによって下方から前記半導体ベアチップの認識マークが画像認識され、半導体ベアチップの認識マークが形成されている面が上側になるように該半導体ベアチップが前記マウントヘッドによって保持された場合には前記部品を前記部品待機手段上に仮保持し、前記ワーク認識カメラによって上方から前記半導体ベアチップの認識マークが画像認識されてよい。
【００１２】
本願に含まれる発明の好ましい態様は、半導体ベアチップをプリント基板やガラス基板等の回路基板上に位置合わせし、半導体ベアチップの電極を回路基板に対して電気的に接続するたのボンディング装置または半導体ベアチップを半導体ウエハや基板上に位置合わせし、接着材料を介して固定するためのタイリング装置に適用されるものである。
【００１３】
ここでボンディング装置あるいはタイリング装置は、半導体ベアチップを吸着保持する機構を備え、ボンディングを行なうためのツール装置と、回路基板を固定するテーブル装置と、上記テーブル装置上に設けられ、半導体ベアチップを吸着する機能を有する半導体ベアチップ待機手段と、上記ツール装置と上記テーブル装置との間で出入り可能であって、半導体ベアチップを認識する部品カメラと回路基板を認識するワーク認識カメラとから成るカメラユニットと、上記ツール装置と上記テーブル装置と上記カメラユニットとを制御するための制御装置を備える。
【００１４】
このようなフリップチップボンダまたはタイリング装置の特徴は、半導体ベアチップのパターン面を下にしてフェイスダウンボンディングを行なうとともに、ベアチップのパターン面を上にしてフェイスアップボンディングをも行なうことを可能にするものであって、とくにフェイスアップボンディングの機能を付加したことを顕著な特徴とするものである。
【００１５】
なおここで半導体ベアチップとは、半導体ウエハから分割されかつパッケージが施される前のＩＣチップを言う。またフリップチップボンダとは、半導体ベアチップを上下反転してこの半導体ベアチップの電極を回路基板のパターン面に直接接続する装置であって、一般に半導体ベアチップの位置合わせおよび搭載機能と、加熱、加圧機構とを有する。またタイリング装置とは、半導体ウエハや回路基板上に接続材料を介して半導体ベアチップを固定する装置であって、半導体ベアチップの位置合わせおよび搭載機能と、加熱、加圧機構を有している。またフリップチップボンダは半導体ベアチップの電極と回路基板のパターンとを接続して電気的な導通を図ることを目的とするのに対して、タイリング装置は単にチップを配置することを目的とし、実装の際における電気的な接続は行なわない。
【００１６】
上記の態様によれば、通常の装置の回路基板用のＸ−Ｙステージ上に半導体ベアチップの待避位置または待避トレイを設けるだけで、フェイスアップボンディングが実現される。また共通の装置でフェイスダウンボンディングとフェイスアップボンディングの両方を行なうことが可能になる。また半導体ベアチップのパターン面がボンディングツール下面に吸着されている状態で、半導体ベアチップを画像認識するには大掛りなメカ構造と画像認識機構とを必要とするが、この装置によれば通常の画像認識機構をそのまま使用することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
フリップチップボンダの構成
図１〜図３は本発明の一実施の形態に係るチップ待機手段を備えるフリップチップボンダを示している。この装置は架台１０を備えるとともに、架台１０の上面にベース１１が配されている。そしてベース１１の上面であってその右側にはＹ軸ステージ１２が配されており、このＹ軸ステージ１２をＹ軸モータ１３によってＹ軸方向に移動調整するようにしている。Ｙ軸ステージ１２上には半導体ベアチップを収納したチップ収納トレイ１４が搭載される。
【００１８】
上記チップ収納トレイ１４を備えるＹ軸ステージ１２の左方にはガイド１８が横方向、すなわちＸ軸方向に延びるように配されており、このガイド１８上にＸ軸ステージ１９が載置される。Ｘ軸ステージ１９はＸ軸モータ２０によってＸ軸方向に移動可能になっている。そしてＸ軸ステージ１９上にチップ反転シリンダ２１が取付けられている。チップ反転シリンダ２１はアーム２２を備えるとともに、アーム２２の先端部に吸着ヘッド２３が取付けられている。
【００１９】
上記Ｘ軸ステージ１９の左側であって背面側において、ベース１１上にはフレーム２７が直立して取付けられている。フレーム２７の前面側には一対のＺ軸リニアガイド２８が配されており、これら一対のＺ軸リニアガイド２８によってツール制御ユニット２９が昇降自在に支持されている。そしてツール制御ユニット２９はＺ軸モータ３０によってＺ軸リニアガイド２８に沿って上下方向に移動可能になっている。ツール制御ユニット２９の下端側には下方に突出するようにツール回転軸３１が突設されており、このツール回転軸３１にあおり機構３２が取付けられている。そしてあおり機構３２の先端側に吸着ヘッド３３が取付けられている。
【００２０】
上記フレーム２７の左側側部にはカメラ取付けアーム３７が固着されている。カメラ取付けアーム３７にはＺ軸ステージ３８が支持されている。そしてＺ軸ステージ３８はＺ軸モータ３９によって上下方向に移動可能になっている。またＺ軸ステージ３８によってカメラユニット４０が移動可能に取付けられている。
【００２１】
フレーム２７の前方にはＸ−Ｙステージ４４が配されている。Ｘ−Ｙステージ４４はＸ軸モータ４５とＹ軸モータ４６とによってＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ移動調整自在になっている。そしてＸ−Ｙステージ４４上にワークを構成する基板４７が搭載されるようになっている。
【００２２】
そしてこのＸ−Ｙステージ４７の側部には半導体ベアチップを仮保持するチップ待機位置６５が設定される。なお待機位置６５は半導体ベアチップを吸着する吸着機能を備えている。
【００２３】
上記カメラ取付けアーム３７には図４〜図６に示す部品認識カメラ５１およびワーク認識カメラ５２が並置して取付けられている。これらのカメラ５１、５２の先端側にはそれぞれミラー５３、５４が斜めに配されている。またミラー５３、５４の中間位置には両面ミラー５５が配されている。両面ミラー５５の上方には上方透明窓５６が、ミラー５５の下方には下方透明窓５７がそれぞれ形成されている。
【００２４】
図７はこのようなフリップチップボンダの制御系を示すブロック図であって、ボンダ本体は制御装置を介して制御される。また制御装置には操作パネルとカメラユニットとモニタとが接続されるようになっている。ここで制御パネルは制御装置に対して動作モード指令と、ベアチップの圧着条件と、各種のデータとを供給する。これに対して制御装置から制御パネルに対してはデータおよび状態表示のための情報が供給される。カメラユニットは制御装置に対して画像情報を供給する。この画像情報は制御装置によって画像処理される。また制御装置から画像処理結果がモニタに供給され、その表示パネルによって表示が行なわれる。
【００２５】
制御装置はボンダ本体に対して動作指令を行なうとともに、ベアチップの加熱電力を供給する。またボンダ本体からはセンサおよびエンコーダの出力信号が位置情報として与えられる。さらに搭載するベアチップの温度および圧力に関するデータが制御装置に供給される。
【００２６】
このように本実施の形態のフリップチップボンダは図１〜図３に示すように、架台１０上のベース１１に、フレーム２７、回路基板用Ｘ−Ｙステージ４４、チップ反転用Ｘ軸ステージ１９、収納トレイ用Ｙ軸ステージ１２をそれぞれ取付けるようにしている。
【００２７】
フレーム２７にはＺ軸リニアガイド２８を介してツール制御ユニット２９を取付けている。ツール制御ユニット２９はツール回転軸３１をベース１１に垂直に取付けるようにし、その先端部にあおり機構３２を連結している。そしてツール制御ユニット２９の下側に位置する基板用Ｘ−Ｙステージ４４上には所定の位置に回路基板４７を保持するガイド（図示せず）を取付けるようにしている。しかも基板用Ｘ−Ｙステージ４７上には、ベアチップを吸着固定するチップ待機位置６５が設定されている。
【００２８】
またチップ反転用Ｘ軸ステージ１９上には、チップ反転シリンダ２１を固定している。チップ反転シリンダ２１にはチップ反転アーム２２が取付けられる。収納トレイ用Ｙ軸ステージ１２にはチップ収納トレイ１４を所定の位置に保持するガイド（図示せず）設けるようにしている。さらに本フリップチップボンダにおいては、図７に示すような制御装置および操作パネルを備えている。
【００２９】
ツール制御ユニット２９の下方に移動可能に取付けられる部品認識カメラ５１とワーク認識カメラ５２とは図４に示すように、同一の方向を向くように平行に並べて取付けられる。部品認識カメラ５１はミラー５３によってその光軸が９０度反射され、さらに両面ミラー５５によって９０度反射されることによって、上方透明窓５６を通して上方を見るようになっている。これに対してワーク認識カメラ５２はミラー５４によって９０度反射され、さらに両面ミラー５５によって９０度反射されることによって、下方透明窓５７を通して下方を見るように取付けられている。
【００３０】
フェイスダウンボンディングの動作
次にこのようなフリップチップボンダの通常のフェイスダウンボンディングの動作について図８〜図１０を参照して説明する。ワークを構成する回路基板４７はＸ−Ｙステージ４４の上面に固定され、Ｘ軸モータ４５およびＹ軸モータ４６によってＸ軸方向およびＹ軸方向に移動調整される。一方チップ収納トレイ１４はＹ軸ステージ１２の上面に固定され、Ｙ軸モータ１３によってＹ軸方向に移動可能になっている。
【００３１】
チップ反転用のＸ軸ステージ１９上のチップ反転シリンダ２１に取付けられているアーム２２は反転シリンダ２１によって図８Ａおよび図８Ｂに示すように１８０度反転可能に構成され、しかもＸ軸モータ２０によってＸ軸方向に移動可能になっている。
【００３２】
チップ反転シリンダ２１のアーム２２の先端部に吸着ヘッド２３が取付けられており、この吸着ヘッド２３によって図８Ａに示すようにトレイ１４上のフェイスアップ状態の任意のチップ６０を吸着し、この後に図８Ｂに示すようにチップ反転シリンダ２１が１８０度反転する。従ってチップ６０はフェイスダウン状態になり、このような状態でツール制御ユニット２９の先端の吸着ヘッド３３が下降すると、チップ６０は吸着ヘッド３３に図８Ｃに示すように受渡される。ボンディングツールを構成する吸着ヘッド２３はツール制御ユニット２９によって回路基板４７の垂直軸に対して回転可能に構成されており、Ｚ軸モータ３０によって垂直方向の動作およびチップ加圧動作を行なうようになっている。吸着ヘッド３３によって吸着されるチップ６０はあおり機構３２によって回路基板４７の上面と平行になるようにその姿勢が制御される。
【００３３】
ワーク認識カメラ５２は図６および図１０に示すようにＸ−Ｙステージ４４上の基板４７のチップ搭載位置を認識する。一方部品認識カメラ５１は吸着ヘッド３３によって吸着されたベアチップ６０の下面に形成された認識マークを認識する。Ｘ−Ｙステージ４４の平面動作と吸着ヘッド３３の上下方向の動作および回転動作（θ軸の調整動作）によって、ベアチップ６０を回路基板４７の任意の位置に搭載する。なお図１においてＸ−Ｙステージ４４はツール制御ユニット２９に対して前方にずれているが、実際にはツール制御ユニット２９のほぼ下側にＸ−Ｙステージ４４が配されており、しかもＸ−Ｙステージ４４のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動調整によって、回路基板４７上の任意の位置にチップ６０が搭載される。
【００３４】
フェイスアップボンディングの動作
次にこのようなフリップチップボンダによって半導体ベアチップ６０をフェイスアップ状態で回路基板４７上にマウントする動作について図１１〜図１３を参照して説明する。この場合にはチップ収納トレイ１４内に半導体ベアチップ６０がフェイスダウン状態で収納されている。そしてこのような半導体ベアチップ６０を反転アーム２２の先端側の吸着ヘッド２３によって吸着後、チップ反転シリンダ２１によってアーム２２を反転し、このような状態で吸着ヘッド３３に上記ベアチップ６０を受け渡す。従ってこのときには半導体ベアチップ６０は図１２Ａに示すようにフェイスアップの状態で吸着ヘッド３３によって吸着され、吸着ヘッド３３によって認識マークが隠された状態になっている。
【００３５】
この間に回路基板４７上のチップ搭載位置が吸着ヘッド３３の真下に来るようにＸ−Ｙステージ４４をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。そしてワーク認識カメラ５２で回路基板４７上のチップ搭載位置を認識する。なおこのときに制御装置はＸ−Ｙステージ４４の現在位置を記憶しておく。
【００３６】
チップ６０の吸着ヘッド３３への受け渡しと回路基板４７の認識とを終了したならば、Ｘ−Ｙステージ４４の側部に設けられているチップ待機位置６５がマウントヘッド３３の真下に来るようにＸ−Ｙステージ４４を移動し、この後に吸着ヘッド３３をＺ軸モータ３０によって下降させ、チップ６０をチップ待機位置６５に吸着保持する（図１２Ｂおよび図１２Ｃ参照）。
【００３７】
次いでカメラユニットのワーク認識カメラ５２を用いてチップ待機位置６５上の半導体ベアチップ６０の位置を図１２Ｄに示すように認識する。そしてこの後に吸着ヘッド３３を下降し、図１２Ｅおよび図１２Ｆに示すようにチップ待機位置６５に吸着してあったチップ６０を吸着ヘッド３３に受け渡す。そして図１３Ｇに示すようにＸ−Ｙステージ４４を移動調整し、基板４７上におけるチップ６０の搭載位置を認識した位置へ正確に復動させる。このようなＸ−Ｙステージ４４のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動動作と吸着ヘッド３３のＺ軸方向の動作および回転動作によって、図１３Ｈおよび図１３Ｉに示すように基板４７上の所定の位置にチップ６０を搭載する。
【００３８】
なおここでワーク認識カメラ５２によって回路基板４７のチップ搭載位置を認識したＸ−Ｙステージ４４の位置と、チップ待機位置６５と吸着ヘッド３３との間でチップ６０を受け渡しするときのＸ−Ｙステージ４４の位置との相対位置関係が重要であって、このような関係によってマウント精度が影響を受ける。
【００３９】
変形例１
通常のフェイスダウンボンディングの際には、ワーク認識カメラ５２と部品認識カメラ５１によって位置を認識した後に、微調整の補正と吸着ヘッド３３の下降のみでボンディングを行なう。このためにチップ６０の回路基板４７に対する搭載精度が劣化しない。
【００４０】
ところが上述のフェイスアップボンディングの場合には、ワーク認識カメラ５２によって半導体ベアチップ６０の位置を認識し、チップ待機位置６５にあるチップ６０を吸着ヘッド３３に渡した後に、回路基板４７上のチップ搭載位置が吸着ヘッド３３の真下に来るようにＸ−Ｙステージ４４を移動する必要がある（図１３Ｇ参照）。このときにワーク認識カメラ５２で基板４７のチップ搭載位置を前以て認識していた位置へ正確に移動できなければ搭載精度が悪くなる。
【００４１】
またワーク認識カメラ５２で図１２Ｄに示すようにチップ６０の位置を認識した後に、チップ６０を図１２Ｆに示すように吸着ヘッド３３に受け渡す動作が追加される。このときにチップ６０がずれて搭載精度が悪くなる可能性がある。上記２つの理由によって、通常のフェイスダウンボンディングと比較すると、フェイスアップボンディングの場合にはチップの搭載精度が悪くなる可能性がある。
【００４２】
そこでこの変形例においては図１４に示すように、とくに回路基板４７を載置するＸ−Ｙステージ４４の移動による搭載精度劣化を回避する。すなわちチップ収納トレイ１４内にフェイスダウン状態で置かれている任意のチップ６０を反転ユニットのアーム２２の吸着ヘッド２３によって吸着後に、チップ反転シリンダ２１およびアーム２２によって反転し、吸着ヘッド３３に受け渡す。そしてチップ待機位置６５が吸着ヘッド３３の真下に来るように、Ｘ−Ｙステージ４４を動かした後に吸着ヘッド３３を下降し、図１４Ａに示すようにチップ６０をチップ待機位置６５の待機用トレイ６６に吸着保持する。なお待機用トレイ６６は必ずしも必須ではなく、上記実施の形態と同様にチップ待機位置６５を設定するだけでもよい。この変形例が回路基板４７の画像認識をチップ６０の画像認識の後に行なうことによって精度向上を図ることがポイントだからである。
【００４３】
次にワーク認識カメラ５２でチップ６０の位置を認識した後に吸着ヘッド３３を図１４Ｂに示すように下降し、チップ待機位置６５のトレイ６６に吸着保持してあったベアチップ６０を吸着ヘッド３３に受け渡す（図１４Ｃ参照）。次いで回路基板４７上のチップ搭載位置が吸着ヘッド３３の真下に来るようにＸ−Ｙステージ４４を図１４Ｄに示すようにＸ軸方向およびＹ軸方向に移動調整し、ワーク認識カメラ５２によって基板４７のチップ搭載位置を認識した後に基板４７をＸ−Ｙステージ４４のＸ軸方向およびＹ軸方向に移動調整するとともに、吸着ヘッド３３のＺ軸方向およびθ軸方向の回転動作によって、チップ６０を図１４Ｅに示すように基板４７の所定の位置に搭載する。
【００４４】
この方法は若干タクトタイムが遅くなるが、通常のフェイスダウンボンディングのシーケンスに似ているために制御ソフトの変更が少ない利点がある。
【００４５】
変形例２
次に第２の変形例を以下に説明する。この変形例はチップ待機位置６５に吸着保持してあったチップ６０を吸着ヘッド３３に受け渡すときに生ずるチップ６０の横方向の吸着ずれを回避する例である。
【００４６】
この場合にはまずワーク認識カメラ５２によってチップ６０の位置を認識するときに、チップ６０の認識マークとチップ６０の外形の角の位置関係をも図１５および図１６に示すように認識しておく。チップ待機位置６５に吸着保持してあったチップ６０を吸着ヘッド３３に受け渡した後に、図１６Ａあるいは図１６Ｂに示すように部品認識カメラ５１によってチップ６０の外形の角をチップ６０の認識マークとして利用することによって補正を行なうものである。これによってチップ６０の受け渡し時におけるずれの影響がなくなる。
【００４７】
一般にチップ６０の外形は他の装置でカットされるが、数μｍの搭載精度を必要とするフリップチップボンダの場合には、チップ６０の外形の画像認識だけでは満足のいく搭載精度か達成できない。このことは図１６Ａおよび図１６Ｂから明らかである。しかるにそれぞれのチップ６０のパッド６１を兼ねる認識マークとチップ６０の外形の角との位置関係は１つ１つのチップ６０について一定であるために、チップ６０の背面からチップ６０の外形の角を画像認識することによって、チップ６０の外形の角を認識マークの代りに利用できる。よって後は通常のフェイスダウンボンディングと同じシーケンスでボンディングが可能になる。
【００４８】
変形例３
基板４７を載置して位置決めするＸ−Ｙステージ４４上に待機用トレイ６６を図１７〜図１９に示すように搭載しておく。これらの待機用トレイ６６の各コンパートメント６７にはそれぞれチップ６０よりも小さな吸引孔６８が形成され、待機用トレイ６６の下部から吸引通路６９を介して真空吸引することにより、吸引孔６８によってチップ６０の吸着固定を行なうようにしている。
【００４９】
ここで変形例１と同じ方法でチップ６０の搭載を行なう場合には、図１４に示すように目的とするチップ６０が吸着ヘッド３３の真下に来るようにＸ−Ｙステージ４４を動かし、ワーク認識カメラ５２によってチップ６０の位置を認識する。次いで吸着ヘッド３３によってチップ６０を吸着して上昇させる。
【００５０】
基板４７上のチップ搭載位置が吸着ヘッド３３の真下になるようにＸ−Ｙステージ４４を移動調整し、これによって回路基板４７の位置決めをした後にワーク認識カメラ５２によって回路基板４７上のチップ搭載位置を認識する。そしてＸ−Ｙステージ４４のＸ軸方向およびＹ軸方向の調整動作と吸着ヘッド３３のＺ軸方向およびθ軸方向の動作によって半導体ベアチップ６０を基板４７の任意の位置に搭載する。
【００５１】
【発明の効果】
部品実装方法に関する主要な発明は、マウントヘッドによって部品を保持してワーク上の所定の位置に部品を実装する部品実装方法において、部品の認識マークが形成されている面とは反対側の面をマウントヘッドが保持するとともに、マウントヘッドに保持されている部品とワークとの間にカメラユニットが侵入してカメラユニットの部品認識カメラによって部品を認識するとともに、カメラユニットのワーク認識カメラによってワークを認識して部品をワーク上に実装し、部品の認識マークが形成されている面をマウントヘッドが保持した場合にはワーク認識カメラによってワークを認識するとともに、マウントヘッドに保持された部品を待機位置に載置してワーク認識カメラによって部品を認識して該部品をワーク上に実装するようにしたものである。
【００５２】
従ってこのような部品実装方法によれば、部品の認識マークが形成されている面とは反対側の面をマウントヘッドが保持した場合のみならず部品の認識マークが形成されている面をマウントヘッドが保持した場合においても、該部品をワーク上に正しく実装することが可能になる。
【００５３】
部品実装装置に関する主要な発明は、部品を収納してＸ軸方向またはＹ軸方向に移動調整可能な部品収納トレイと、部品収納トレイ内の部品を保持して上下を反転させ、かつＹ軸方向またはＸ軸方向に移動調整可能な部品反転ユニットと、反転手段によって反転された部品を保持するとともに、Ｚ軸方向に移動調整可能なマウントヘッドと、マウントヘッドによって保持された部品が実装されるワークを載置し、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動調整自在なワーク位置決め手段と、マウントヘッドによって保持された部品を下方から上方に向けて画像認識する部品認識カメラと、ワーク位置決め手段上に載置されているワークを上方から下方に向けて画像認識するワーク認識カメラとを備えるカメラユットと、部品の認識マーク側を上側にしてマウントヘッドが保持したときに該認識マークをワーク認識カメラで認識するように部品を載置する部品待機手段と、を具備するようにしたものである。
【００５４】
従ってこのような部品実装装置によれば、部品収納トレイ内に部品の認識マークが上側の状態で、すなわちフェイスアップ状態で収納されている部品を反転ユニットによって反転するとともに、マウントヘッドによって上記部品を保持し、部品認識カメラによって下方から上方に向けて上記部品の認識マークを画像認識し、ワーク上の所定の位置にマウントすることが可能になる。また部品収納トレイ内に認識マークが下側に向いてフェイスダウン状態で収納されている場合には、上記の部品が反転ユニットによって反転されてマウントヘッドによって部品認識マークがマウントヘッドに隠された状態で保持される。従ってこの場合には一旦部品を待機手段によって待機させ、ワーク認識マークによって部品の認識マークを上方から画像認識した後に再びマウントヘッドによって該部品をワーク上の所定の位置に実装することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フリップチップボンダの平面図である。
【図２】フリップチップボンダの正面図である。
【図３】フリップチップボンダの側面図である。
【図４】カメラユニットの平面図である。
【図５】カメラユニットの縦断面図である。
【図６】カメラユニットの正面図である。
【図７】制御装置のブロック図である。
【図８】ボンディングの原理を示す正面図である。
【図９】フェイスダウンボンディングのフローチャートである。
【図１０】フェイスダウンボンディングのフロー図である。
【図１１】フェイスアップボンディングのフローチャートである。
【図１２】フェイスアップボンディングのフロー図である。
【図１３】フェイスアップボンディングのフロー図であって図１２の続きの部分である。
【図１４】変形例のフェイスアップボンディングのフロー図である。
【図１５】半導体ベアチップの拡大平面図である。
【図１６】同半導体ベアチップのコーナの部分の拡大平面図である。
【図１７】待機用トレイの配置を示すＸ−Ｙステージの平面図である。
【図１８】待機用トレイの平面図である。
【図１９】待機用トレイの縦断面図である
【符号の説明】
１０‥‥架台、１１‥‥ベース、１２‥‥Ｙ軸ステージ、１３‥‥Ｙ軸モータ、１４‥‥チップ収納トレイ、１８‥‥ガイド、１９‥‥Ｘ軸ステージ、２０‥‥Ｘ軸モータ、２１‥‥チップ反転シリンダ、２２‥‥アーム、２３‥‥吸着ヘッド、２７‥‥フレーム、２８‥‥Ｚ軸リニアガイド、２９‥‥ツール制御ユニット、３０‥‥Ｚ軸モータ、３１‥‥ツール回転軸、３２‥‥あおり機構、３３‥‥吸着ヘッド、３７‥‥カメラ取付けアーム、３８‥‥Ｚ軸ステージ、３９‥‥Ｚ軸モータ、４０‥‥カメラユニット、４４‥‥Ｘ−Ｙステージ、４５‥‥Ｘ軸モータ、４６‥‥Ｙ軸モータ、４７‥‥基板（ワーク）、５１‥‥部品認識カメラ、５２‥‥ワーク認識カメラ、５３〜５５‥‥ミラー、５６‥‥上方透明窓、５７‥‥下方透明窓、６０‥‥半導体チップ、６１‥‥パッド、６５‥‥チップ待機位置、６６‥‥待機用トレイ、６７‥‥コンパートメント、６８‥‥吸引孔、６９‥‥吸引通路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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