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JP4517533B2 - Component mounting method and component mounting apparatus - Google Patents
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JP4517533B2 - Component mounting method and component mounting apparatus - Google Patents

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Description

【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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component mounting method and a component mounting apparatus, and more particularly to a component mounting method and a component mounting apparatus that hold a component by a mount head and mount the component at a predetermined position on a workpiece.
[0002]
[Prior art]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-114320, a semiconductor bare chip stored in a chip storage tray on a Y-axis table is sucked and held by a tip of a chip reversing arm provided in a chip reversing cylinder that moves in the X-axis direction. At the same time, the chip reversing arm is reversed, and the inverted semiconductor bare chip is sucked and held by the tip of the mount head movable in the Z-axis direction, and the tip of the mount head and the circuit board on the XY table are The component recognition camera and the workpiece recognition camera are inserted in between, and the corresponding component and board are image recognized, and the circuit board is positioned in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the mount head based on such image recognition. , Thereby bonding the semiconductor bare chip to a predetermined position on the circuit board. Ingu devices have been proposed.
[0003]
In the bonding apparatus disclosed in JP-A-2000-114320, in order to connect the pattern surface of the semiconductor bare chip and the pattern surface of the circuit board, the pattern surface of the semiconductor bare chip is in a downward state, that is, in a face-down state. Bonding is performed. Therefore, with the pattern surface of the bare chip facing down, it is attracted by the suction nozzle of the mount head, the recognition mark on the circuit board is recognized by the work recognition camera of the image recognition device, and the recognition mark on the pattern surface side of the bare chip is recognized by the component The camera recognizes the image and corrects the position.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when mounting on the circuit board with the semiconductor bare chip pattern surface facing upward, that is, when mounting on the circuit board in a face-up state, the bare chip is absorbed by the suction nozzle of the mount head with the semiconductor bare chip pattern surface facing up. In addition, the recognition mark of the semiconductor bare chip is on the side opposite to the surface recognized by the component recognition camera. Moreover, the recognition mark is hidden by the suction nozzle. For this reason, the recognition mark formed on the pattern surface of the semiconductor bare chip cannot be recognized by the component recognition camera.
[0005]
In general, in order to efficiently realize face-up bonding, it is necessary to change the mechanical structure of the conventional bonding apparatus as described above. Further, there is a problem that it is difficult to perform both face-down bonding and face-up bonding with one apparatus.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems, and enables image recognition when a part on which a recognition mark of a component is formed is sucked by a mount head. It is an object of the present invention to provide a component mounting method and a component mounting apparatus capable of performing both bonding and face-up bonding.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A main invention related to a component mounting method is a component mounting method in which a component is held by a mount head and the component is mounted at a predetermined position on a workpiece.
While the mount head holds the surface opposite to the surface on which the recognition mark of the component is formed,
A camera unit enters between the component held by the mount head and the workpiece, recognizes the component by the component recognition camera of the camera unit, and recognizes the workpiece by the workpiece recognition camera of the camera unit. Mounting the parts on the workpiece,
When the mount head holds the surface on which the recognition mark of the component is formed, the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera,
The present invention relates to a component mounting method, wherein a component held by the mount head is placed at a standby position, the component is recognized by the workpiece recognition camera, and the component is mounted on a workpiece.
[0008]
Here, the component recognition position of the workpiece is image-recognized by the workpiece recognition camera, the component held by the mount head is placed at a standby position, the component recognition image is recognized by the workpiece recognition camera, and the mount is again performed. The component may be mounted at a predetermined position on the workpiece by holding the component with a head and aligning the mount head with the workpiece in the X-axis direction and the Y-axis direction. Alternatively, the component is held by the mount head and placed at a standby position, the component at the standby position is image-recognized by the workpiece recognition camera, and then the component is held again by the mount head, and the workpiece recognition camera Thus, the component mounting position of the workpiece may be image-recognized, the mount head and the workpiece may be aligned in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the component may be mounted at a predetermined position on the workpiece.
[0009]
Next, the main invention related to the component mounting apparatus is a mount head that holds the component and mounts it at a predetermined position on the workpiece,
Workpiece positioning means for holding the workpiece and positioning the workpiece in the X-axis direction and the Y-axis direction relative to the mount head;
A camera unit comprising: a component recognition camera that recognizes an image of a component held by the mount head; and a workpiece recognition camera that recognizes an image of a workpiece on the workpiece positioning means;
A component standby unit which is provided on a side portion of the workpiece positioning unit and temporarily holds the component on the workpiece positioning unit, and allows the workpiece recognition camera to recognize an image of the temporarily held component;
It is related with the component mounting apparatus which comprises.
[0010]
Another main invention related to the component mounting apparatus includes a component storage tray that stores components and can be moved and adjusted in the X-axis direction or the Y-axis direction;
A component reversing unit capable of holding the components in the component storage tray and inverting the top and bottom and adjusting the movement in the Y-axis direction or the X-axis direction;
A mount head that holds the parts reversed by the reversing means and is movable and adjustable in the Z-axis direction,
A workpiece positioning means for placing a workpiece on which a component held by the mount head is mounted, and being movable and adjustable in the X-axis direction and the Y-axis direction;
A component recognition camera that recognizes an image of a component held by the mount head from below to above, and a workpiece recognition camera that recognizes an image of a workpiece placed on the workpiece positioning means from above to below A camera unit with
A component standby means for placing the component so that the workpiece recognition camera recognizes the recognition mark when the mount head holds the component with the recognition mark side facing upward;
It is related with the component mounting apparatus which comprises.
[0011]
Here, the component may be a semiconductor bare chip and the workpiece may be a circuit board, and the semiconductor bare chip may be mounted at a predetermined position on the circuit board. In addition, when the semiconductor bare chip is held by the mount head so that the surface on which the recognition mark of the semiconductor bare chip is formed is on the lower side, the recognition mark of the semiconductor bare chip is recognized from below by the component recognition camera. When the semiconductor bare chip is held by the mount head so that the surface on which the recognition mark of the semiconductor bare chip is formed is on the upper side, the component is temporarily held on the component standby means, and the workpiece recognition camera The recognition mark of the semiconductor bare chip may be image-recognized from above.
[0012]
A preferred aspect of the invention included in the present application is a bonding apparatus or semiconductor bare chip for aligning a semiconductor bare chip on a circuit board such as a printed board or a glass substrate and electrically connecting the electrodes of the semiconductor bare chip to the circuit board. Is applied to a tiling apparatus for aligning the substrate on a semiconductor wafer or substrate and fixing it via an adhesive material.
[0013]
Here, the bonding device or tiling device has a mechanism for sucking and holding the semiconductor bare chip, and is provided on the table device, a tool device for bonding, a table device for fixing the circuit board, and sucks the semiconductor bare chip. A semiconductor bare chip standby means having a function to perform, a camera unit that can be moved in and out between the tool device and the table device, and comprises a component camera that recognizes the semiconductor bare chip and a work recognition camera that recognizes the circuit board; A control device is provided for controlling the tool device, the table device, and the camera unit.
[0014]
The feature of such flip chip bonder or tiling device is that it is possible to perform face-down bonding with the bare chip pattern surface facing down and face-up bonding with the bare chip pattern surface facing up. In particular, the feature is that a face-up bonding function is added.
[0015]
Here, the semiconductor bare chip refers to an IC chip that has been divided from a semiconductor wafer and before being packaged. The flip chip bonder is a device that flips the semiconductor bare chip upside down and directly connects the electrodes of the semiconductor bare chip to the pattern surface of the circuit board. In general, the semiconductor bare chip alignment and mounting function, and the heating and pressurizing mechanism And have. The tiling device is a device for fixing a semiconductor bare chip on a semiconductor wafer or a circuit board via a connecting material, and has a semiconductor bare chip alignment and mounting function, and a heating and pressing mechanism. The flip chip bonder is intended to connect the electrode of the semiconductor bare chip and the pattern of the circuit board to achieve electrical continuity, whereas the tiling device is intended to simply place the chip and mount it. In this case, electrical connection is not performed.
[0016]
According to the above aspect, face-up bonding is realized by simply providing a semiconductor bare chip retreat position or retreat tray on an XY stage for a circuit board of a normal apparatus. In addition, it is possible to perform both face-down bonding and face-up bonding with a common device. In addition, a large mechanical structure and an image recognition mechanism are required for image recognition of the semiconductor bare chip in a state where the pattern surface of the semiconductor bare chip is attracted to the lower surface of the bonding tool. The recognition mechanism can be used as it is.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Flip chip bonder configuration
1 to 3 show a flip chip bonder having chip standby means according to an embodiment of the present invention. This apparatus includes a gantry 10, and a base 11 is disposed on the upper surface of the gantry 10. A Y-axis stage 12 is disposed on the right side of the upper surface of the base 11, and the Y-axis stage 12 is moved and adjusted in the Y-axis direction by a Y-axis motor 13. A chip storage tray 14 that stores semiconductor bare chips is mounted on the Y-axis stage 12.
[0018]
A guide 18 is disposed on the left side of the Y-axis stage 12 including the chip storage tray 14 so as to extend in the lateral direction, that is, the X-axis direction, and the X-axis stage 19 is placed on the guide 18. The X-axis stage 19 can be moved in the X-axis direction by an X-axis motor 20. A tip reversing cylinder 21 is mounted on the X-axis stage 19. The tip reversing cylinder 21 includes an arm 22, and a suction head 23 is attached to the tip of the arm 22.
[0019]
A frame 27 is mounted upright on the base 11 on the left side of the X-axis stage 19 and on the back side. A pair of Z-axis linear guides 28 are arranged on the front side of the frame 27, and a tool control unit 29 is supported by the pair of Z-axis linear guides 28 so as to be movable up and down. The tool control unit 29 can be moved in the vertical direction along the Z-axis linear guide 28 by the Z-axis motor 30. A tool rotating shaft 31 protrudes from the lower end side of the tool control unit 29 so as to protrude downward, and a tilt mechanism 32 is attached to the tool rotating shaft 31. A suction head 33 is attached to the tip side of the tilt mechanism 32.
[0020]
A camera mounting arm 37 is fixed to the left side portion of the frame 27. A Z-axis stage 38 is supported on the camera mounting arm 37. The Z-axis stage 38 can be moved in the vertical direction by a Z-axis motor 39. A camera unit 40 is movably attached by a Z-axis stage 38.
[0021]
An XY stage 44 is disposed in front of the frame 27. The XY stage 44 is movable and adjustable in the X-axis direction and the Y-axis direction by an X-axis motor 45 and a Y-axis motor 46, respectively. A substrate 47 constituting a workpiece is mounted on the XY stage 44.
[0022]
A chip standby position 65 for temporarily holding the semiconductor bare chip is set on the side of the XY stage 47. The standby position 65 has a suction function for sucking the semiconductor bare chip.
[0023]
A component recognition camera 51 and a workpiece recognition camera 52 shown in FIGS. 4 to 6 are mounted on the camera mounting arm 37 in parallel. Mirrors 53 and 54 are arranged obliquely at the front end sides of these cameras 51 and 52, respectively. A double-sided mirror 55 is disposed at an intermediate position between the mirrors 53 and 54. An upper transparent window 56 is formed above the double-sided mirror 55, and a lower transparent window 57 is formed below the mirror 55.
[0024]
FIG. 7 is a block diagram showing a control system of such a flip chip bonder, and the bonder body is controlled via a control device. An operation panel, a camera unit, and a monitor are connected to the control device. Here, the control panel supplies an operation mode command, bare chip pressure bonding conditions, and various data to the control device. On the other hand, data and information for displaying the status are supplied from the control device to the control panel. The camera unit supplies image information to the control device. This image information is subjected to image processing by the control device. Further, the image processing result is supplied from the control device to the monitor and displayed on the display panel.
[0025]
The control device issues an operation command to the bonder body and supplies heating power for the bare chip. The bonder body gives output signals of sensors and encoders as position information. Further, data on the temperature and pressure of the bare chip to be mounted is supplied to the control device.
[0026]
Thus, as shown in FIGS. 1 to 3, the flip chip bonder according to the present embodiment has a frame 27, a circuit board XY stage 44, a chip reversal X axis stage 19, Each of the storage tray Y-axis stages 12 is attached.
[0027]
A tool control unit 29 is attached to the frame 27 via a Z-axis linear guide 28. The tool control unit 29 attaches the tool rotation shaft 31 to the base 11 perpendicularly, and connects the tilt mechanism 32 to the tip of the tool control unit 29. A guide (not shown) for holding the circuit board 47 is attached to a predetermined position on the substrate XY stage 44 located below the tool control unit 29. Moreover, a chip standby position 65 for attracting and fixing the bare chip is set on the substrate XY stage 47.
[0028]
A chip reversing cylinder 21 is fixed on the chip reversing X-axis stage 19. A chip reversing arm 22 is attached to the chip reversing cylinder 21. The storage tray Y-axis stage 12 is provided with a guide (not shown) for holding the chip storage tray 14 in a predetermined position. Further, the flip chip bonder includes a control device and an operation panel as shown in FIG.
[0029]
As shown in FIG. 4, the component recognition camera 51 and the workpiece recognition camera 52 that are movably mounted below the tool control unit 29 are mounted side by side in parallel so as to face the same direction. The component recognizing camera 51 is configured such that its optical axis is reflected by 90 degrees by the mirror 53 and further reflected by 90 degrees by the double-sided mirror 55 so that the upper part can be seen through the upper transparent window 56. On the other hand, the workpiece recognition camera 52 is reflected by the mirror 54 by 90 degrees, and further reflected by the double-sided mirror 55 by 90 degrees, so that the work recognition camera 52 is mounted so as to look downward through the lower transparent window 57.
[0030]
Face down bonding operation
Next, the normal face-down bonding operation of such a flip chip bonder will be described with reference to FIGS. The circuit board 47 constituting the workpiece is fixed to the upper surface of the XY stage 44 and is moved and adjusted in the X axis direction and the Y axis direction by the X axis motor 45 and the Y axis motor 46. On the other hand, the chip storage tray 14 is fixed to the upper surface of the Y-axis stage 12 and can be moved in the Y-axis direction by the Y-axis motor 13.
[0031]
The arm 22 attached to the chip reversing cylinder 21 on the chip reversing X-axis stage 19 is configured to be reversible by 180 degrees as shown in FIGS. 8A and 8B by the reversing cylinder 21. It can move in the axial direction.
[0032]
A suction head 23 is attached to the tip of the arm 22 of the chip reversing cylinder 21, and the suction head 23 sucks an arbitrary chip 60 in the face-up state on the tray 14 as shown in FIG. As shown in 8B, the chip reversing cylinder 21 is reversed 180 degrees. Accordingly, the chip 60 is in a face-down state, and when the suction head 33 at the tip of the tool control unit 29 is lowered in such a state, the chip 60 is delivered to the suction head 33 as shown in FIG. 8C. The suction head 23 constituting the bonding tool is configured to be rotatable with respect to the vertical axis of the circuit board 47 by the tool control unit 29, and performs a vertical operation and a chip pressing operation by the Z-axis motor 30. ing. The posture of the chip 60 sucked by the suction head 33 is controlled by the tilt mechanism 32 so as to be parallel to the upper surface of the circuit board 47.
[0033]
The workpiece recognition camera 52 recognizes the chip mounting position of the substrate 47 on the XY stage 44 as shown in FIGS. On the other hand, the component recognition camera 51 recognizes a recognition mark formed on the lower surface of the bare chip 60 sucked by the suction head 33. The bare chip 60 is mounted at an arbitrary position on the circuit board 47 by the plane operation of the XY stage 44 and the vertical operation and rotation operation (θ-axis adjustment operation) of the suction head 33. In FIG. 1, the XY stage 44 is displaced forward with respect to the tool control unit 29, but in reality, the XY stage 44 is disposed substantially below the tool control unit 29, and the X-Y stage 44 is also disposed in the X-Y stage 44. The chip 60 is mounted at an arbitrary position on the circuit board 47 by adjusting the movement of the Y stage 44 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
[0034]
Face-up bonding operation
Next, the operation of mounting the semiconductor bare chip 60 on the circuit board 47 in the face-up state by using such a flip chip bonder will be described with reference to FIGS. In this case, the semiconductor bare chip 60 is stored in the chip storage tray 14 in a face-down state. After such a semiconductor bare chip 60 is sucked by the suction head 23 on the tip side of the reversing arm 22, the arm 22 is reversed by the chip reversing cylinder 21, and the bare chip 60 is delivered to the suction head 33 in such a state. Therefore, at this time, as shown in FIG. 12A, the semiconductor bare chip 60 is sucked by the suction head 33 in a face-up state, and the recognition mark is hidden by the suction head 33.
[0035]
During this time, the XY stage 44 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction so that the chip mounting position on the circuit board 47 is directly below the suction head 33. Then, the chip recognition position on the circuit board 47 is recognized by the work recognition camera 52. At this time, the control device stores the current position of the XY stage 44.
[0036]
When the transfer of the chip 60 to the suction head 33 and the recognition of the circuit board 47 are completed, the chip standby position 65 provided on the side portion of the XY stage 44 is positioned directly below the mount head 33. The Y stage 44 is moved, and then the suction head 33 is lowered by the Z-axis motor 30 to hold the chip 60 at the chip standby position 65 (see FIGS. 12B and 12C).
[0037]
Next, the position of the semiconductor bare chip 60 on the chip standby position 65 is recognized using the work recognition camera 52 of the camera unit as shown in FIG. 12D. Thereafter, the suction head 33 is lowered, and the chip 60 that has been sucked to the chip standby position 65 is delivered to the suction head 33 as shown in FIGS. 12E and 12F. Then, as shown in FIG. 13G, the XY stage 44 is moved and adjusted, and accurately moved back to the position where the mounting position of the chip 60 on the substrate 47 is recognized. By such movement operation of the XY stage 44 in the X-axis direction and Y-axis direction and the operation and rotation operation of the suction head 33 in the Z-axis direction, a predetermined position on the substrate 47 as shown in FIGS. 13H and 13I. The chip 60 is mounted on.
[0038]
Here, the position of the XY stage 44 that recognizes the chip mounting position of the circuit board 47 by the work recognition camera 52 and the XY stage when the chip 60 is transferred between the chip standby position 65 and the suction head 33. The relative positional relationship with the position 44 is important, and the mounting accuracy is affected by such a relationship.
[0039]
Modification 1
In normal face-down bonding, after the position is recognized by the workpiece recognition camera 52 and the component recognition camera 51, the bonding is performed only by fine adjustment correction and lowering of the suction head 33. For this reason, the mounting accuracy of the chip 60 on the circuit board 47 does not deteriorate.
[0040]
However, in the case of the face-up bonding described above, the position of the semiconductor bare chip 60 is recognized by the workpiece recognition camera 52, the chip 60 at the chip standby position 65 is transferred to the suction head 33, and then the chip mounting position on the circuit board 47. It is necessary to move the XY stage 44 so as to be directly below the suction head 33 (see FIG. 13G). At this time, if the work recognition camera 52 cannot accurately move the chip mounting position of the substrate 47 to the position previously recognized, the mounting accuracy deteriorates.
[0041]
Further, after the work recognition camera 52 recognizes the position of the chip 60 as shown in FIG. 12D, an operation of transferring the chip 60 to the suction head 33 as shown in FIG. 12F is added. At this time, the chip 60 may be displaced and the mounting accuracy may deteriorate. For the above two reasons, there is a possibility that the chip mounting accuracy is worse in the case of face-up bonding as compared with normal face-down bonding.
[0042]
Therefore, in this modification, as shown in FIG. 14, deterioration of mounting accuracy due to movement of the XY stage 44 on which the circuit board 47 is mounted is avoided. That is, an arbitrary chip 60 placed face down in the chip storage tray 14 is sucked by the suction head 23 of the arm 22 of the reversing unit, then reversed by the chip reversing cylinder 21 and the arm 22, and delivered to the suction head 33. . Then, after moving the XY stage 44 so that the chip standby position 65 is directly below the suction head 33, the suction head 33 is lowered, and the chip 60 is placed in the standby tray 66 at the chip standby position 65 as shown in FIG. Adsorb and hold. Note that the standby tray 66 is not indispensable, and only the chip standby position 65 may be set as in the above embodiment. This is because this modification is aimed at improving accuracy by performing image recognition of the circuit board 47 after image recognition of the chip 60.
[0043]
Next, after the position of the chip 60 is recognized by the workpiece recognition camera 52, the suction head 33 is lowered as shown in FIG. 14B, and the bare chip 60 held by suction on the tray 66 at the chip standby position 65 is received by the suction head 33. (See FIG. 14C). Next, the XY stage 44 is moved and adjusted in the X-axis direction and the Y-axis direction as shown in FIG. 14D so that the chip mounting position on the circuit board 47 is directly below the suction head 33, and the board 47 is moved by the work recognition camera 52. After recognizing the chip mounting position, the substrate 47 is moved and adjusted in the X-axis direction and the Y-axis direction of the XY stage 44, and the chip 60 is illustrated by rotating the suction head 33 in the Z-axis direction and the θ-axis direction. As shown in FIG. 14E, the substrate 47 is mounted at a predetermined position.
[0044]
Although this method is slightly slower in tact time, it has the advantage of less change in control software because it is similar to the normal face-down bonding sequence.
[0045]
Modification 2
Next, a second modification will be described below. This modification is an example of avoiding the horizontal suction displacement of the chip 60 that occurs when the chip 60 that has been suction-held at the chip standby position 65 is delivered to the suction head 33.
[0046]
In this case, when the position of the chip 60 is first recognized by the workpiece recognition camera 52, the positional relationship between the recognition mark of the chip 60 and the corner of the outer shape of the chip 60 is also recognized as shown in FIGS. . After the chip 60 that has been sucked and held at the chip standby position 65 is delivered to the suction head 33, the corner of the outer shape of the chip 60 is used as a recognition mark of the chip 60 by the component recognition camera 51 as shown in FIG. 16A or 16B. By doing so, correction is performed. As a result, the influence of the shift at the time of delivery of the chip 60 is eliminated.
[0047]
In general, the outer shape of the chip 60 is cut by another device, but in the case of a flip chip bonder that requires a mounting accuracy of several μm, it is not possible to achieve a satisfactory mounting accuracy only by image recognition of the outer shape of the chip 60. This is apparent from FIGS. 16A and 16B. However, since the positional relationship between the recognition mark that also serves as the pad 61 of each chip 60 and the corner of the outer shape of the chip 60 is constant for each chip 60, the outer corner of the chip 60 is imaged from the back of the chip 60. By recognizing, the corner of the outer shape of the chip 60 can be used instead of the recognition mark. Therefore, after that, bonding becomes possible in the same sequence as normal face-down bonding.
[0048]
Modification 3
A standby tray 66 is mounted on the XY stage 44 on which the substrate 47 is placed and positioned as shown in FIGS. A suction hole 68 smaller than the chip 60 is formed in each compartment 67 of the standby tray 66, and the chip 60 is sucked by the suction hole 68 by vacuum suction from the lower part of the standby tray 66 through the suction passage 69. The adsorbing and fixing is performed.
[0049]
Here, when the chip 60 is mounted by the same method as in the first modification, the XY stage 44 is moved so that the target chip 60 is directly below the suction head 33 as shown in FIG. The position of the chip 60 is recognized by the camera 52. Next, the chip 60 is sucked and lifted by the suction head 33.
[0050]
The XY stage 44 is moved and adjusted so that the chip mounting position on the substrate 47 is directly below the suction head 33, and after positioning the circuit board 47 by this, the work recognition camera 52 uses the chip mounting position on the circuit board 47. Recognize Then, the semiconductor bare chip 60 is mounted at an arbitrary position on the substrate 47 by the adjustment operation in the X-axis direction and the Y-axis direction of the XY stage 44 and the operation in the Z-axis direction and the θ-axis direction of the suction head 33.
[0051]
【The invention's effect】
The main invention related to the component mounting method is that in the component mounting method in which the component is mounted at a predetermined position on the work by holding the component by the mount head, the surface opposite to the surface on which the component recognition mark is formed is provided. While the mount head holds, the camera unit enters between the part held by the mount head and the workpiece and recognizes the part with the camera unit's part recognition camera, and also recognizes the work with the camera unit's work recognition camera. When the component is mounted on the workpiece and the mount head holds the surface on which the component recognition mark is formed, the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera, and the component held by the mount head is placed in the standby position. Place the component on the workpiece by recognizing the component with the workpiece recognition camera Those were.
[0052]
Therefore, according to such a component mounting method, not only when the mount head holds the surface opposite to the surface on which the component recognition mark is formed, but also the surface on which the component recognition mark is formed is mounted on the mount head. Even when this is held, the component can be correctly mounted on the workpiece.
[0053]
The main inventions related to the component mounting apparatus are: a component storage tray that accommodates components and can be moved and adjusted in the X-axis direction or the Y-axis direction; a component storage tray that holds the components in the component storage tray; Alternatively, a component reversing unit that can be moved and adjusted in the X-axis direction, a mount head that can be moved and adjusted in the Z-axis direction while holding the component reversed by the reversing means, and a work on which the component held by the mount head is mounted Mounted on the workpiece positioning means, a workpiece positioning means that can be moved and adjusted in the X-axis direction and the Y-axis direction, a component recognition camera that recognizes an image of the component held by the mount head from the bottom to the top, and the workpiece positioning means. A camera unit provided with a workpiece recognition camera for recognizing an image of a placed workpiece from the top to the bottom, with the recognition mark side of the component facing upward Untoheddo in which was made to anda component waiting means for mounting the component to recognize the recognition marks workpiece recognition camera when held.
[0054]
Therefore, according to such a component mounting apparatus, the component stored in the component storage tray with the component recognition mark on the upper side, that is, in the face-up state, is reversed by the reversing unit, and the component is mounted by the mount head. The recognition mark of the component can be recognized by the component recognition camera from the bottom to the top and mounted at a predetermined position on the workpiece. Also, when the recognition mark is stored in the component storage tray with the face down, the above components are reversed by the reversing unit and the component recognition mark is hidden by the mount head by the mount head. Held in. Therefore, in this case, it is possible to temporarily place the component on standby by the standby means, and after recognizing the component recognition mark from above with the workpiece recognition mark, the component can be mounted again at a predetermined position on the workpiece by the mount head. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a flip chip bonder.
FIG. 2 is a front view of a flip chip bonder.
FIG. 3 is a side view of a flip chip bonder.
FIG. 4 is a plan view of the camera unit.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a camera unit.
FIG. 6 is a front view of the camera unit.
FIG. 7 is a block diagram of a control device.
FIG. 8 is a front view showing the principle of bonding.
FIG. 9 is a flowchart of face-down bonding.
FIG. 10 is a flowchart of face-down bonding.
FIG. 11 is a flowchart of face-up bonding.
FIG. 12 is a flowchart of face-up bonding.
13 is a flowchart of face-up bonding, which is a continuation of FIG.
FIG. 14 is a flow chart of a modified face-up bonding.
FIG. 15 is an enlarged plan view of a semiconductor bare chip.
FIG. 16 is an enlarged plan view of a corner portion of the semiconductor bare chip;
FIG. 17 is a plan view of an XY stage showing the arrangement of standby trays.
FIG. 18 is a plan view of a standby tray.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a standby tray.
[Explanation of symbols]
10 ... Base, 11 ... Base, 12 ... Y axis stage, 13 ... Y axis motor, 14 ... Chip storage tray, 18 ... Guide, 19 ... X axis stage, 20 ... X axis motor, 21... Tip reversing cylinder, 22... Arm, 23... Suction head, 27... Frame, 28 ... Z-axis linear guide, 29 ... Tool control unit, 30 ... Z-axis motor, 31. Axis, 32 ... tilt mechanism, 33 ... suction head, 37 ... camera mounting arm, 38 ... Z axis stage, 39 ... Z axis motor, 40 ... camera unit, 44 ... XY stage, 45 ... X-axis motor, 46 ... Y-axis motor, 47 ... Board (workpiece), 51 ... Component recognition camera, 52 ... Work recognition camera, 53 to 55 ... Mirror, 56 ... Upper transparent window, 57 ………… Down transparent window 60 ‥‥ semiconductor chip, 61 ‥‥ pad, 65 ‥‥ chip standby position, 66 ‥‥ waiting tray, 67 ‥‥ compartment, 68 ‥‥ suction holes, 69 ‥‥ suction passage

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。
In the component mounting method for mounting the component at a predetermined position on the workpiece by holding the component by the mount head,
While the mount head holds the surface opposite to the surface on which the recognition mark of the component is formed,
A camera unit enters between the component held by the mount head and the workpiece, recognizes the component by the component recognition camera of the camera unit, and recognizes the workpiece by the workpiece recognition camera of the camera unit. Mounting the parts on the workpiece,
When the mount head holds the surface on which the recognition mark of the component is formed, the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera,
A component mounting method comprising mounting a component held on the mount head at a standby position, recognizing the component by the workpiece recognition camera, and mounting the component on a workpiece.
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。The workpiece recognition position of the workpiece is recognized by the workpiece recognition camera, the component held by the mount head is placed at a standby position, the component recognition image is recognized by the workpiece recognition camera, and again by the mount head. 2. The component according to claim 1, wherein the component is held, the mount head and the workpiece are aligned in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the component is mounted at a predetermined position on the workpiece. Component mounting method. 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。The component is held by the mount head and placed at the standby position, the component at the standby position is image-recognized by the workpiece recognition camera, and then the component is held again by the mount head, and the workpiece recognition camera An image recognition is performed on a component mounting position of a workpiece, the X-axis direction and the Y-axis direction alignment of the mount head and the workpiece are performed, and the component is mounted at a predetermined position on the workpiece. The component mounting method according to 1. 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。
A mount head that holds the components and mounts them in place on the workpiece;
Workpiece positioning means for holding the workpiece and positioning the workpiece in the X-axis direction and the Y-axis direction relative to the mount head;
A camera unit comprising: a component recognition camera that recognizes an image of a component held by the mount head; and a workpiece recognition camera that recognizes an image of a workpiece on the workpiece positioning means;
A component standby unit which is provided on a side portion of the workpiece positioning unit and temporarily holds the component on the workpiece positioning unit, and allows the workpiece recognition camera to recognize an image of the temporarily held component;
A component mounting apparatus comprising:
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。
A component storage tray that accommodates components and can be moved and adjusted in the X-axis direction or the Y-axis direction;
A component reversing unit capable of holding the components in the component storage tray and inverting the top and bottom and adjusting the movement in the Y-axis direction or the X-axis direction;
A mount head that holds the parts reversed by the reversing means and is movable and adjustable in the Z-axis direction,
A workpiece positioning means for placing a workpiece on which a component held by the mount head is mounted, and being movable and adjustable in the X-axis direction and the Y-axis direction;
A component recognition camera that recognizes an image of a component held by the mount head from below to above, and a workpiece recognition camera that recognizes an image of a workpiece placed on the workpiece positioning means from above to below A camera unit with
A component standby means for placing the component so that the workpiece recognition camera recognizes the recognition mark when the mount head holds the component with the recognition mark side facing upward;
A component mounting apparatus comprising:
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。6. The component mounting apparatus according to claim 4, wherein the component is a semiconductor bare chip and the workpiece is a circuit board, and the semiconductor bare chip is mounted at a predetermined position on the circuit board. 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。
When the semiconductor bare chip is held by the mount head so that the surface on which the recognition mark of the semiconductor bare chip is formed is on the lower side, the recognition mark of the semiconductor bare chip is image-recognized from below by the component recognition camera,
When the semiconductor bare chip is held by the mount head so that the surface on which the recognition mark of the semiconductor bare chip is formed is on the upper side, the component is temporarily held on the component standby unit and is moved upward by the workpiece recognition camera. 7. The component mounting apparatus according to claim 6, wherein the recognition mark of the semiconductor bare chip is image-recognized.
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