JP4734133B2 - 電子部品検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばダイボンダ、チップマウンター、チップ移載機等の電子部品の組立実装装置において利用可能な電子部品検出装置に関する。

半導体チップ等の電子部品の組立実装に用いられる装置の中には、電子部品を保持して移送する手段を有するものがある。例えば、半導体チップを基板にボンディングする装置であるダイボンダでは、ボンディングチャックにより半導体チップを保持して基板上へと移送する。

このダイボンダにおいては、実装組立を確実に行うために、ボンディングチャックに半導体チップが正常にチャッキングされているか否かを検出するセンサが設けられる。

このダイボンダに用いられる検出センサとしては、特許文献１のような透過型光学式センサや、半導体チップの真空吸着時の真空到達度を検出する真空センサが用いられることがある。
特開２００４−３１９８５４号公報

しかし、特許文献１のような透過型光学式センサは、例えばボンディングチャックを自動交換しなければならない複数種チップ用のダイボンダにおいては、それぞれのボンディングチャックに対応して取り付けねばならず、その構成上取り付けが困難であった。

また、上述した真空センサでは、検出精度、高速化に伴う応答性や、複数種チップ用のダイボンダに用いる場合にはその対応性に問題があった。

このような問題を解決すべく、図３に示すように、ボンディングチャック１００の中央真下に反射型ファイバセンサ１０１を設置することも考えられる。

ボンディングチャック１００は、コレットであり、先端に半導体チップを保持するための凹部を有している。図３（Ａ）に示すように、ボンディングチャック１００が半導体チップ１０２を保持していない場合には、反射型ファイバセンサ１０１は反射光が得られないために、出力がＯＦＦの状態となる。

ボンディングチャック１００が半導体チップ１０２を保持している場合には、原則として、図３（Ｂ）に示すように、反射型ファイバセンサ１０１は、半導体チップ１０２の裏面からの反射光を得て、出力がＯＮの状態となる。

しかしながら、保持された半導体チップ１０２の膜厚が薄かったり、または、半導体チップ１０２の裏面の色、表面粗さ、凹凸状態等によっては乱反射を起こしてしまったりして、十分な反射光が反射型ファイバセンサ１０１において得られないことがあった。その結果、半導体チップ１０２の有無について検出ミスが生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、電子部品の裏面状態に依存することなく電子部品の保持の有無について反射型センサによって正確に検出することができる電子部品検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電子部品検出装置は、
先端部の端面において、相対向するテーパー面により電子部品を保持するための凹部が形成されるとともに、前記凹部に前記電子部品を保持して移送する移送ヘッドと、
前記移送ヘッドの前記テーパー面に対して垂直方向に信号光を入射するとともに、前記信号光の前記テーパー面からの反射光の有無を検知可能とされ、前記反射光を検知したときには前記移送ヘッドに前記電子部品が保持されていないことを検出する一方、前記反射光を検知しないときには前記移送ヘッドに前記電子部品が保持されていることを検出する反射型センサと、を有する、ことを特徴とする。

また、前記移送ヘッドの前記テーパー面は鏡面加工されるようにしてもよい。

また、前記反射型センサは、反射型ファイバセンサであるようにしてもよい。

また、電子部品が供給される電子部品供給部と、前記移送ヘッドを備え前記移送ヘッドに保持された前記電子部品の位置を可動可能なヘッド移動装置と、前記電子部品の保持の有無を検出する前記反射型センサと、前記電子部品の実装されるワークを供給するワーク供給搬送部と、前記ワークの前記電子部品をボンディングする位置に接着剤を塗布する接着剤塗布部と、前記電子部品およびワークのボンディング位置を撮像画像データにより認識する画像認識処理装置を有するようにしてもよい。

本発明によれば、電子部品の裏面状態に依存することなく電子部品の保持の有無について反射型センサによって正確に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る電子部品検出装置は、例えば、図２に示すようなダイボンダ１に用いられ、図１に示すボンディング用チャックであるコレット１１と、反射型ファイバセンサ１２と、図２に示すコレット移動機構１３とを備えている。

コレット１１は、半導体チップ２０を真空吸着して保持する。コレット１１には、先端にテーパー状の凹部１１ａと、凹部１１ａと連通する中空孔である吸着孔１１ｂとが形成されている。

凹部１１ａを構成するテーパー面１１１ａは鏡面状に加工されている。凹部１１ａのテーパー面１１１ａに半導体チップ２０の上周縁が真空吸着により把持される。

吸着孔１１ｂは、真空装置（図示せず）により半導体チップ２０を真空吸引させるための凹部１１ａに連通した孔である。

コレット１１は、移送ヘッドであり、この移送ヘッドが図２（Ｂ）における矢印Ｘ及び図２（Ａ）におけるＹ方向に移動自在にコレット移動機構(ヘッド移動装置)１３に支持されている。

反射型ファイバセンサ１２は、半導体チップ２０がコレット１１に吸着されているか否かを検出するセンサである。

反射型ファイバセンサ１２は、コレット１１の下側に位置し、コレット１１のテーパー面１１１ａと対向するように配置されており、テーパー面１１１ａに正対して傾けられて配置されている。

反射型ファイバセンサ１２は、このように配置されることによって、コレット１１に半導体チップ２０が吸着されていない場合には、図１（Ａ）に示すように、
ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等の発光素子からの信号光をコレット１１のテーパー面１１１ａに対して垂直方向に入射させ、テーパー面１１１ａから反射した光を受光することにより、出力がＯＮとなる。

その一方、反射型ファイバセンサ１２は、コレット１１の半導体チップ２０が吸着された場合には、図１（Ｂ）に示すように、発光素子からの信号光をコレット１１のテーパー面１１１ａに対して垂直方向に入射させると、発光光が半導体チップ２０の裏面に入射するが、半導体チップ２０の裏面での反射光は受光されることなく、出力がＯＦＦとなる。

このように反射型ファイバセンサ１２により半導体チップ２０の吸着の有無が検出される。

この電子部品検出装置１０を備えたダイボンダ１は、図２に示すように、基台３１上に半導体チップ供給部３２と、基板供給搬送部３３と、接着剤塗布部３４と、画像認識処理装置３５とを備えている。なお、図２(Ｂ)においては、わかりやすくするために接着剤塗布部３４及び画像認識処理装置３５を省略している。

半導体チップ供給部３２では、ウエハにおいて一つ一つダイシングされて切り離された半導体チップ２０が供給される。基板供給搬送部３３では、搬送レールによって半導体チップ２０をボンディングするワークである基板４０が搬送され、基板４０は半導体チップ２０のボンディングが行われるボンディング部３３ａに供給される。接着剤塗布部３４では、基板供給搬送部３３により搬送された基板４０の半導体チップ２０をボンディングする位置に接着剤が塗布される。画像認識処理装置３５では、ボンディングされる基板４０及び半導体チップ２０について撮像された画像データに基づいて、半導体チップ２０の基板４０におけるボンディング位置の正確な位置合わせが行われる。

反射型ファイバセンサ１２は、半導体チップ供給部３２と基板供給搬送部３３のボンディング部３３ａとの間に配置される。

このダイボンダ１では、まず、半導体チップ供給部３２において半導体チップ２０をコレット１１に真空吸着してピックアップする。

半導体チップ２０を吸着したコレット１１は、移動機構１３によりボンディング部３３ａの方向へと移動させられるが、その途中で、半導体チップ２０の吸着の有無が反射型ファイバセンサ１２により検出される。反射型ファイバセンサ１２により信号光が半導体チップ２０の裏面に入射されて、その反射光が受光されなければ、コレット１１は半導体チップ２０を正常に吸着していることが検出される。また、反射型ファイバセンサ１２により信号光がコレット１１のテーパー面１１１ａに対して垂直方向に入射されて、その反射光が受光されると、コレット１１が半導体チップ２０を吸着していないことが検出される。

一方、基板供給搬送部３３では、搬送レールにより基板４０が接着剤塗布部３４へと搬送されて、接着剤塗布部３４により半導体チップ２０をボンディングしようとする位置に銀ペースト等の接着剤が塗布される。接着剤が塗布されると、基板供給搬送部３３により基板４０はボンディング部３３ａに搬送される。

反射型ファイバセンサ１２により、コレット１１が半導体チップ２０を正常に吸着していると検出された場合には、半導体チップを吸着したコレット１１はコレット移動機構１３によりボンディング部３３ａへと移動される。

そして、基板４０の接着剤が塗布されたボンディング位置に、画像認識処理装置３５により正確な位置合わせを行いつつ、コレット１１により半導体チップ２０の吸着を解放して半導体チップ２０を搭載する。

このように本実施の形態の電子部品検出装置１０では、コレット１１が半導体チップ２０を吸着していない場合には、反射型ファイバセンサ１２から信号光をコレット１１のテーパー面１１１ａに対して垂直方向に入射させ、反射光を受光することにより、出力をＯＮとして、コレット１１が半導体チップ２０を吸着している場合には、反射型ファイバセンサ１２からの信号光をテーパー面１１１ａに対して垂直方向に入射させると、半導体チップ２０の裏面に入射するが、反射光は受光されることなく、出力がＯＦＦとなるようにしたので、従来の反射型ファイバセンサ１２による検出における出力とは反対になり、反射型ファイバセンサ１２によって半導体チップ２０の裏面からの反射光を受光する必要がなくなる。

その結果、半導体チップ２０の裏面の色、表面粗さ、凹凸状態等や膜厚に依存することなく、簡便な反射型ファイバセンサ１２を用いることにより確実にコレット１１における半導体チップ２０の吸着の有無を検出することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、本実施の形態では、反射型ファイバセンサ１２を用いる例について説明したが、必ずしもファイバセンサである必要はなく、反射型センサであれば本発明を適用することが可能である。

また、本実施の形態では、半導体チップ２０の吸着の有無を検出する例について説明したが、コレット１１により吸着できる電子部品であればよく、半導体チップ以外のチップ素子の吸着の有無の検出に用いることも可能である。

また、本実施の形態では、電子部品検出装置１０をダイボンダ１に用いた例について説明したが、電子部品を吸着して搬送する工程を実施する組立実装装置には本発明を適用することが可能であり、例えばチップ部品装着機であるチップマウンターやダイシング済みチップをトレー容器に整列させる装置であるチップ搭載機に本発明を適用することは可能である。

また、本実施の形態では、ワークである基板４０に半導体チップ２０をボンディングするダイボンダ１の例について説明したが、ワークとしては基板４０ではなくリードフレームに半導体チップ２０をボンディングするダイボンダにも本発明は適用できる。

また、本実施の形態では、電子部品である半導体チップ２０を吸着する例について説明したが、電子部品を必ずしも吸着させる必要はなく、例えば物理的に電子部品を把持して保持する場合にも本発明を適用することは可能である。

また、本実施の形態では、コレット１１を用いる例について説明したが、コレット１１に限らず、テーパー面１１１ａで電子部品を保持する保持手段であれば本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る半導体チップ吸着検出装置の概略構成を表す説明図であり、（Ａ）はコレットに半導体チップが吸着されていない場合を表した説明図であり、（Ｂ）はコレットに半導体チップが吸着された場合を表した説明図である。 （Ａ）は図１に示した半導体チップ吸着検出装置を備えたダイボンダの概略構成を表す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示したダイボンダの概略構成を表す側面図である。 従来の半導体チップ吸着検出装置の概略構成を表す説明図であり、（Ａ）はコレットに半導体チップが吸着されていない場合を表した説明図であり、（Ｂ）はコレットに半導体チップが吸着された場合を表した説明図である。

符号の説明

１ ダイボンダ
１０ 電子部品検出装置
１１ コレット
１１ａ 凹部
１１１ａ テーパー面
１２ 反射型ファイバセンサ
１３ コレット移動機構
３３ａ ボンディング部
４０ 基板

Claims (4)

1. 先端部の端面において、相対向するテーパー面により電子部品を保持するための凹部が形成されるとともに、前記凹部に前記電子部品を保持して移送する移送ヘッドと、
   前記移送ヘッドの前記テーパー面に対して垂直方向に信号光を入射するとともに、前記信号光の前記テーパー面からの反射光の有無を検知可能とされ、前記反射光を検知したときには前記移送ヘッドに前記電子部品が保持されていないことを検出する一方、前記反射光を検知しないときには前記移送ヘッドに前記電子部品が保持されていることを検出する反射型センサと、を有する、
   ことを特徴とする電子部品検出装置。
2. 前記移送ヘッドの前記テーパー面は鏡面加工されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品検出装置。
3. 前記反射型センサは、反射型ファイバセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品検出装置。
4. 電子部品が供給される電子部品供給部と、前記移送ヘッドを備え前記移送ヘッドに保持された前記電子部品の位置を可動可能なヘッド移動装置と、前記電子部品の保持の有無を検出する前記反射型センサと、前記電子部品の実装されるワークを供給するワーク供給搬送部と、前記ワークの前記電子部品をボンディングする位置に接着剤を塗布する接着剤塗布部と、前記電子部品およびワークのボンディング位置を撮像画像データにより認識する画像認識処理装置を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の電子部品検出装置。

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