JP4517533B2 - 部品実装方法および部品実装装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (7)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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