JP2007305724A - ペーストの転写状態判定装置およびペーストの転写状態判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の電極におけるフラックスの転写状態の良否を判定する装置および方法を提供する。
【解決手段】バンプ１１ａの輝度を変化させる顔料が配合されたフラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度分布を検出し、閾値ＴＨを超える輝度を示す領域１１ｃと閾値ＴＨを超えない輝度を示す領域１１ｄの比率に基づいてフラックスの転写状態の良否を判定する。これにより、フラックスの転写状態の良否を的確に判定することができ、フラックスの転写不良に起因する電極の接合不具合を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電極に転写されたフラックス等のペーストの転写状態の良否を判定するペーストの転写状態判定装置およびペーストの転写状態判定方法に関するものである。

従来、フリップチップ等の接合体と基板等の被接合体との接合性の向上を目的として、フリップチップの電極と基板との接合部にフラックスを介在させている。フラックスは、接合前のフリップチップの電極に予め転写することにより供給され、フラックスが転写された電極を基板に押圧することによりフリップチップと基板の接合が行われる。（特許文献１参照）。
特許第３２８９６０４号公報

ところで、フラックスが電極の表面に完全に転写されていなかったり、転写量（厚み）に不足があったりする等の転写不良が発生すると、フリップチップと基板との物理的、電気的な接合強度が不足する等の不具合が生じることがある。

そこで本発明は、接合体の電極におけるフラックス等のペーストの転写状態の良否を判定するペーストの転写状態判定装置およびペーストの転写状態判定方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のペーストの転写状態判定装置は、電極の輝度を変化させる顔料が配合されたペーストが転写された前記電極における輝度分布を検出する輝度分布検出手段と、前記輝度分布に基づいて前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率を演算する演算手段と、前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する判定手段と、を備えた。

請求項２記載のペーストの転写状態判定装置は、請求項１記載のペーストの転写状態判定装置において、前記演算手段が、前記ペーストが転写された電極の輝度とペーストが転写されていない電極の輝度との間の輝度に設定された閾値を超えている領域と超えていない領域との比率を演算し、前記判定手段が、前記閾値を超えている領域と超えていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する。

請求項３記載のペーストの転写状態判定方法は、電極の輝度を変化させる顔料が配合されたペーストを前記電極に転写する工程と、前記電極における輝度分布を検出する工程と、前記輝度分布に基づいてペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率を演算する工程と、前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する工程と、を含む。

本発明によれば、フラックス等のペーストの転写による電極の輝度の差を利用し、ペーストが転写された電極におけるペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいてペーストの転写状態の良否を判定するので、ペーストの転写状態の良否を的確に判定することができ、ペーストの転写不良に起因する電極の接合不具合を防止することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態の実装装置の全体構成について説明する。図１において、基台１は実装装置のベースとなり、基台１上の略中央には基板２の搬送を行う基板搬送装置３がＸ方向に延伸して配設される。基板搬送装置３は基板２をクランプして固定する機能を備え、基板２を所定の位置に位置決めする基板位置決め装置としても機能する。なお、本発明において、基板２の搬送方向をＸ方向とし、これに水平面内で直交する方向をＹ方向とする。

基板搬送装置３のＹ方向における両側方には複数のパーツフィーダ４が並設される。パーツフィーダ４は内部に収納された複数の電子部品を供給口５に順次供給する電子部品供給装置として機能する。基台１のＸ方向における両端部には一対のＹテーブル６が配設され、一対のＹテーブル６にＸテーブル７が架設される。Ｘテーブル７には実装ヘッド８が装着される。Ｙテーブル６およびＸテーブル７にはＹ軸駆動機構６ａおよびＸ軸駆動機構７ａ（図２参照）が備えられ、実装ヘッド８を基台１に対して相対的に水平移動させる実装ヘッド移動手段として機能する。

図２において、実装ヘッド８には複数のノズルユニット９が装着され、各ノズルユニット９の下端部にはノズル１０が装着される。各ノズル１０にはＺ軸駆動機構１０ａおよびθ軸駆動機構１０ｂが備えられ、各ノズル１０は独立してＺ方向に昇降およびθ方向（Ｚ軸周り）に回転可能に構成される。また、各ノズル１０には吸排気機構１０ｃが備えられ、ノズル１０内を真空吸引して電子部品１１を吸着し、排気して電子部品１１をリリースする真空破壊を行う。

図１において、基板搬送装置３とパーツフィーダ４の間にはラインカメラ１２が配設される。ラインカメラ１２はノズル１０に吸着された電子部品１１を下方から撮像する撮像手段として機能する。図２において、画像処理部１２ａは、ラインカメラ１２によって撮像された電子部品１１の画像から電子部品１１の外形（四辺）をパターン認識し、電子部品１１の中心位置と角度を検出する。

図１において、基板搬送装置３とパーツフィーダ４の間でラインカメラ１２の側方にはペースト供給手段としてのフラックス供給部１３が配設される。フラックス供給部１３の上部には、電子部品１１の電極に形成された複数のバンプ１１ａ（図２参照）に供給するフラックスや銀ペースト等のペーストが貯留され、ノズル１０に吸着された電子部品１１の各バンプ１１ａの表面に転写されるようになっている。フラックスには、例えば黒色のカヤセットが配合され、バンプ１１ａの輝度を低下させる効果を伴っている。

図１において、基板搬送装置３とパーツフィーダ４の間でフラックス供給部１３の側方にはカメラ１４が配設される。カメラ１４にはＣＣＤやＣＭＯＳ等の光センサが備えられ、対象物の反射光を感知する複数の画素が配列される。図２において、輝度分布検出部１４ａは、カメラ１４の画素毎に感知された反射光の強弱に基づいて対象物の輝度分布を検出する。従って、ノズル１０に吸着された電子部品１１の複数のバンプ１１ａにおける輝度分布を検出する場合には、輝度分布を検出したい箇所をカメラ１４の撮像領域に位置させる。

図３は輝度分布検出部１４ａにより検出されたバンプ１１ａにおける輝度分布を示している。図３（ａ）において、フラックスが転写されていないバンプ１１ａの場合、金や半田で形成されるバンプ１１ａの強い反射光によりバンプ１１ａ全体は高輝度で検出され、バンプに比べて低反射性であるレジストやパッシベーションなどの樹脂により覆われた電子部品１１の本体１１ｂは低輝度で検出される。一方、図３（ｂ）、（ｃ）はフラックス
が転写されたバンプ１１ａの輝度分布を示しており、通常使用される淡色系のフラックスが転写されたバンプ１１ａは、図３（ｂ）に示すように高輝度で検出され、暗色系の顔料が配合されたフラックスが転写されたバンプ１１ａは、図３（ｃ）に示すように、フラックスが転写されていないバンプ１１ａにおける輝度（図３（ａ）参照）より低輝度で検出される。

そこで、フラックスが転写されてないバンプ１１ａにおける輝度（図３（ａ）参照）と暗色系の顔料が配合されたフラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度の間に閾値ＴＨを設定し、検出された輝度分布と閾値ＴＨを比較してバンプ１１ａにおけるフラックスの転写状態を判定する。例えば、図３（ｄ）に示すように、バンプ１１ａにフラックスが転写された領域１１ｃと転写されていない領域１１ｄが混在する場合、転写された領域１１ｃは閾値ＴＨより低輝度で検出され、転写されていない領域１１ｄは閾値ＴＨより高輝度で検出される。この場合、閾値ＴＨより高輝度で検出される領域が大きいほどフラックスが転写されていない領域が大きいことになり、フラックスの不良転写が発生していると判定できる。

図２において、制御部１５は、Ｙ軸駆動機構６ａおよびＸ軸駆動機構７ａ、Ｚ軸駆動機構１０ａ、θ軸駆動機構１０ｂ、吸排気機構１０ｃ、画像処理部１２ａ、輝度分布検出部１４ａとの間で電気信号の送受信可能に接続される。制御部１５には記憶領域１５ａと演算領域１５ｂが含まれ、記憶領域１５ａに記憶された制御プログラムや各種パラメータに基づいて実装装置の動作制御を行う。記憶領域１５ａには、上述した閾値ＴＨのほかにフラックスの転写状態の良否を判定するための許容値が設定される。

フラックスの転写状態の良否は、バンプ１１ａにおける輝度分布のうち閾値ＴＨを超える輝度を示す画素数のバンプ１１ａの円領域に含まれる画素数に対する比率（以下、輝度異常画素比率という）により判定され、輝度異常画素比率が許容値（許容比率）を超える場合に不良転写が発生していると判定する。記憶領域１５ａにはバンプ１１ａの径が記憶され、この径に基づいてバンプ１１ａの円領域に含まれる画素数が算出される。また、記憶領域１５ａには、電子部品１１の電極に形成された複数のバンプ１１ａの電子部品１１の中心に対する相対位置が記憶され、画像処理部１２ａにより検出された電子部品１１の中心位置および角度に基づいて各バンプ１１ａの位置を算出できるようになっている。フラックスの転写状態の判定の際には、電子部品１１の中心に対する相対位置に基づいて任意のバンプ１１ａをカメラ１４の撮像領域に順次位置決めし、全てのバンプ１１ａにおける輝度分布を検出し、それぞれ閾値ＴＨおよび許容値との比較を行う。

このように、カメラ１４と輝度分布検出部１４ａは、フラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度分布を検出する輝度分布検出手段として機能し、制御部１５は、バンプ１１ａにおける輝度分布に基づいてフラックスが転写された領域と転写されていない領域との比率を演算し、また、フラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度分布から所定の輝度に設定した閾値ＴＨを超えている領域と超えていない領域との比率を演算する演算手段として機能するとともに、フラックスが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいてフラックスの転写状態の良否を判定し、また、閾値ＴＨを超えている領域と超えていない領域との比率に基づいてフラックスの転写状態の良否を判定する判定手段として機能する。

なお、電子部品１１が微小チップである場合には、カメラ１４の撮像領域に電子部品１１の全体が含まれることがある。このような場合には、電子部品１１全体を撮像して複数のバンプ１１ａにおける輝度分布を一度に検出することが可能である。また、フラックスが転写された部分の輝度が、フラックスが転写されていない部分の輝度より高輝度で検出されるように構成することも可能である。この場合、フラックスに赤色のキナクリドンな
どの高反射性の顔料を配合し、フラックスが転写されてないバンプ１１ａにおける輝度とフラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度との間に閾値を設定し、輝度分布のうち閾値を下回る輝度を示す画素数の認識対象全体の画素数に対する比率によりフラックスの転写状態の良否を判定する。また、上述した電子部品１１の電極にはバンプ１１ａが形成されており、バンプ１１ａ自体を電子部品１１の電極として構成しているが、電極が電子部品１１の下面から突出する凸状体等であればバンプ１１ａを介さずに基板２と接合できるので、その場合には電極自体にフラックスを転写し、電極自体におけるフラックスの転写状態の良否を判定する。

制御部１５にはキーボードやドライバ等からなる入力部１６が接続され、制御部１５にアクセスして記憶領域１５ａにデータの入力等を行う。さらに、制御部１５には出力部１７が接続される。出力部１７は、ＣＲＴや液晶パネル等の表示手段を備え、実装装置における動作状況を可視表示するほか、警告手段を備え、実装装置の稼動中にエラーが生じた場合等にオペレータに警告する。

このように構成される実装装置は、電子部品の電極におけるフラックスの転写状態の良否を判定する機能を備えており、次に、フラックスの転写状態の良否を判定する方法について図４を参照して説明する。まず、実装対象となる電子部品１１の電極に形成された各バンプ１１ａの径および位置を設定する（ＳＴ１）。各バンプ１１ａの位置に関しては電子部品１１の中心位置に対する相対位置で設定する。各バンプ１１ａが規則的にマトリックス配列して形成されている場合には、行列数および行ピッチ、列ピッチで設定するようにしてもよい。

次に、閾値ＴＨおよび許容比率を設定する（ＳＴ２）。このうち閾値ＴＨは、フラックスが転写されてないバンプ１１ａにおける輝度と暗色系の顔料が配合されたフラックスが転写されたバンプ１１ａにおける輝度の間に設定する。また、許容比率は、バンプ１１ａの円領域全体に対するフラックスが転写された領域の比率を画素比で表したものであり、電子部品１１と基板２の間で要求される接合品質を物理的、電気的に許容できる値に設定する。なお、ＳＴ１とＳＴ２については何れの順序であってもよい。

次に、各バンプ１１ａに暗色系の顔料を配合したフラックスを転写する（ＳＴ３）。フラックスはフラックス供給部１３の上部に貯留されているので、各バンプ１１ａが形成された面を下向きにした状態でノズル１０に吸着された電子部品１１をフラックス供給部１３の上方で昇降させて各バンプ１１ａの表面にフラックスを転写する。

次に、各バンプ１１ａの位置を算出する（ＳＴ４）。各バンプ１１ａの位置は、ノズル１０に吸着された電子部品１１をラインカメラ１２の上方に移動させ、撮像画像から電子部品１１の外形（四辺）をパターン認識して電子部品１１の中心位置と角度を検出し、記憶領域１５ａに記憶された各バンプ１１ａの電子部品１１の中心に対する相対位置に基づいて算出される。

次に、各バンプ１１ａにおける輝度分布を検出する（ＳＴ５）。ＳＴ４において算出された各バンプ１１ａの位置に基づいて各バンプ１１ａをカメラ１４の撮像領域に順次位置決めし、各バンプ１１ａにおける輝度分布を検出する。バンプ１１ａ毎に検出された輝度分布は、ＳＴ２において設定した閾値ＴＨおよび許容比率と比較され、フラックスの転写状態の良否が判定される。全てのバンプ１１ａにおける輝度異常画素比率が許容比率を下回る場合には転写良好であると判定し（ＳＴ６）、１つでも許容比率を超える場合には転写不良であると判定し（ＳＴ７）、エラー警告を行う（ＳＴ８）。

本発明によれば、フラックス等のペーストの転写不良に起因する電極の接合不具合を防止することができるので、電子部品の実装分野において特に有用である。

本発明の実施の形態の電子部品実装装置の全体構成図 本発明の実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成図 本発明の実施の形態の輝度分布を示す説明図 本発明の実施の形態のフラックス転写状態の良否判定処理フロー図

符号の説明

１１ 電子部品
１１ａ バンプ
１４ カメラ
１４ａ 輝度分布検出部
１５ 制御部
ＴＨ 閾値

Claims (3)

1. 電極の輝度を変化させる顔料が配合されたペーストが転写された前記電極における輝度分布を検出する輝度分布検出手段と、
   前記輝度分布に基づいて前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率を演算する演算手段と、
   前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する判定手段と、
   を備えたペーストの転写状態判定装置。
2. 前記演算手段が、前記ペーストが転写された電極の輝度とペーストが転写されていない電極の輝度との間の輝度に設定された閾値を超えている領域と超えていない領域との比率を演算し、前記判定手段が、前記閾値を超えている領域と超えていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する請求項１記載のペーストの転写状態判定装置。
3. 電極の輝度を変化させる顔料が配合されたペーストを前記電極に転写する工程と、
   前記電極における輝度分布を検出する工程と、
   前記輝度分布に基づいてペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率を演算する工程と、
   前記ペーストが転写された領域と転写されていない領域との比率に基づいて前記ペーストの転写状態の良否を判定する工程と、
   を含むペーストの転写状態判定方法。

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