JP5059518B2

JP5059518B2 - 電子部品実装方法及び装置

Info

Publication number: JP5059518B2
Application number: JP2007209261A
Authority: JP
Inventors: 博小川
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-08-10
Also published as: CN101364530B; JP2009044044A; CN101364530A

Description

本発明は、ウェハ状態のチップを、エジェクタのニードルによる突き上げと連動して、移載ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、基板に移送搭載するための電子部品実装方法及び装置に係り、特に、半導体チップを半導体ウェハから吸着し、基板へ搭載する際に用いるのに好適な、電子部品実装方法及び装置に関する。

特許文献１に記載されているように、半導体チップを半導体ウェハから吸着し、基板へ搭載する電子部品実装装置が知られている。特許文献１に記載の電子部品実装装置は、図１（平面図）及び図２（側面図）に示す如く、電子部品である半導体チップ１４ａを半導体ウェハ１４から取り出すために、移載ヘッド７の移動機構（第１のＸ軸テーブル６＋Ｙ軸テーブル５Ａ、５Ｂ）、部品認識カメラ１１の移動機構（第２のＸ軸テーブル１０＋Ｙ軸テーブル５Ａ、５Ｂ）、半導体ウェハ１４の半導体チップ１４ａが多数個片状態で貼着されたウェハシート１３から、該当する半導体チップ１４ａをニードル１７ａにより突き上げて剥がすためのエジェクタ１５の駆動機構（可動テーブル１６＋ピン昇降機構１７）を備えており、部品認識カメラ１１により半導体ウェハ１４上の半導体チップ１４ａの位置だけを認識し、画像データから得られたチップの位置に対して、予め決められた座標データに基づき、制御部が各機構駆動部の位置制御を行なうようにされている。図において、１は基板搬送部、１ａは搬送路、１ｂはチャック機構、２は基板、３は基板供給部、４は、基板２上の部品実装位置に、電子部品接着用のペーストを塗布するペースト塗布部、８は吸着ノズル、９は基板認識カメラ、１２は、ウェハ状態の半導体チップ１４ａを保持するウェハ保持部、１８は、待機中の新たな半導体ウェハ１４を保持するウェハストック部である。

特開２００３−５９９５５号公報

しかしながら、近年チップサイズの小型化が進み、吸着ノズル８の中心とエジェクタ１５のニードル１７ａの中心との位置ずれが大きいと、半導体チップ１４ａの吸着ミスが発生し易くなっている。

特許文献１では、エジェクタ１５の可動テーブル１６の停止位置や、移載ヘッド７の移動機構のＸＹ移動軸（６、５Ａ、５Ｂ）の停止位置は、部品認識カメラ１１の撮像により得られた画像データから、制御部がそれぞれの駆動機構部の位置制御を行ない、予め決められたＸ−Ｙ座標系の所定の座標位置に位置制御することで、エジェクタ１５や移載ヘッド７の位置決めを行なっており、結果的に、ニードル中心と吸着ノズル中心とにおいて、構成部品の熱膨張や部品精度等の座標系の誤差分による位置ずれが発生し、微小なチップを正確にピックアップするための弊害となっていた。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、半導体チップのような微小な電子部品であっても、常に正確にピックアップできるようにすることを課題とする。

本発明は、ウェハシート上に並んでいる半導体チップを、エジェクタのニードルによる突き上げと連動して、移載ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、基板に移送搭載するための電子部品実装方法において、生産工程に入る前に、前記移載ヘッドを退避した状態で、常に認識カメラの視野内の中心に存在するように該認識カメラと連動された、該認識カメラの視野におけるニードルの位置を示すニードルマークの位置を取得する手順と、前記吸着ノズルの位置を示すノズルマークが上面に付されたノズル位置検出治具を前記吸着ノズルで吸着し、前記移載ヘッドを、前記認識カメラの視野内に移動して、前記認識カメラからの光路距離が、該認識カメラから前記ニードル先端迄の光路距離と同じ距離の前記移載ヘッド上の位置に設けられた、該移載ヘッドの位置を示すヘッド基準マークの位置を取得する手順と、前記移載ヘッドを退避させ、ウェハシートが存在しないウェハ保持部上に載置された前記ノズル位置検出治具の前記ノズルマークにより、吸着ノズル先端の位置を取得して、前記ヘッド基準マークと前記ノズルマークにより、前記移載ヘッド位置と吸着ノズル先端位置との補正値を取得する手順と、生産工程で、ウェハ保持部上に保持されたウェハシート上に並んでいる半導体チップの位置を前記認識カメラで取得し、半導体チップの中心位置を割り出す手順と、前記認識カメラで取得した前記半導体チップの中心位置に前記ニードルと前記認識カメラを同期させて移動し、前記半導体チップの中心に前記ニードルの位置を合わせる手順と、移動後の前記認識カメラの視野内に前記移載ヘッドを移動して前記ヘッド基準マークを認識し、該ヘッド基準マークと前記補正値により、前記半導体チップの中心に前記吸着ノズル先端の位置を合わせて、前記吸着ノズルで吸着すると同時に前記ニードルを突き上げて、半導体チップを取り出す手順と、を含むことにより、前記課題を解決したものである。

又、ウェハシート上に並んでいる半導体チップを、エジェクタのニードルによる突き上げと連動して、移載ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、基板に移送搭載するための電子部品実装装置において、前記エジェクタと同期して移動し、常に視野の中心に、該認識カメラの視野におけるニードルの位置を示すニードルマークが存在するようにされた認識カメラと、前記吸着ノズルの位置を示すノズルマークが上面に付されたノズル位置検出治具と、前記認識カメラからの光路距離が、該認識カメラから前記ニードル先端迄の光路距離と同じ距離の前記移載ヘッド上の位置に設けられた、該移載ヘッドの位置を示すヘッド基準マークと、生産工程に入る前に、前記移載ヘッドを退避した状態で、前記認識カメラにより前記ニードルマークの位置を取得し、前記ノズル位置検出治具を前記吸着ノズルで吸着し、前記移載ヘッドを、前記認識カメラの視野内に移動して、前記ヘッド基準マークの位置を取得し、前記移載ヘッドを退避させ、ウェハシートが存在しないウェハ保持部上に載置された前記ノズル位置検出治具の前記ノズルマークにより、吸着ノズル先端の位置を取得して、前記ヘッド基準マークと前記ノズルマークにより、前記移載ヘッド位置と前記吸着ノズル先端の位置との補正値を取得し、生産工程で、ウェハ保持部に保持されたウェハシート上に並んでいる半導体チップの位置を前記認識カメラで取得し、前記半導体チップの中心位置を割り出し、前記認識カメラで取得した前記半導体チップの中心位置に前記ニードルと前記認識カメラを同期させて移動して前記半導体チップの中心に前記ニードルの位置を合わせ、移動後の前記認識カメラの視野内に前記移載ヘッドを移動して前記ヘッド基準マークを認識し、該ヘッド基準マークと前記補正値により、前記半導体チップの中心に前記吸着ノズル先端の位置を合わせて、該吸着ノズルで吸着すると同時に前記ニードルを突き上げて、半導体チップを取り出すよう制御する手段と、を備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。

本発明によれば、同じ認識カメラで、ニードルの中心と、ピックアップされるチップの中心と、チップを吸着するノズルの中心を認識し、それぞれを位置制御することで、チップのピックアップ時には、毎回、ニードルの中心とピックアップされるチップの中心とチップを吸着するノズルの中心を常に正確に一致させることができるので、微小なチップでも、常に正確にピックアップすることが可能となる。

特に、移載ヘッド上部の認識カメラからの距離が、エジェクタのニードルの先端と略同じになる位置に、移載ヘッドの位置を示すヘッド基準マークを取り付けたので、高さの異なるニードルとヘッド基準マークを、固定焦点のレンズとカメラで高精度に認識することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明に係る電子部品実装装置の実施形態は、図３に示す如く、ウェハ状態のチップ（図示省略）を、エジェクタ１５のニードル１７ａによる突き上げと連動して、移載ヘッド７の吸着ノズル８により吸着し、基板（図示省略）に移送搭載するための電子部品実装装置において、吸着ノズル８の位置を示すノズルマーク２０ａが上面に付されたノズル位置検出治具２０と、移載ヘッド７上の前記ニードル先端迄の距離と略同じ距離の位置に設けられた、移載ヘッド７の位置を示すヘッド基準マーク２２と、エジェクタ１５と連動して水平移動する認識カメラ２４とを備えたものである。図において、２６は、認識カメラ２４の光軸をエジェクタ１５に向けて９０°曲げるためのミラー、２８は、該ミラー２６で曲げられた光軸を、移載ヘッド７の上面と平行な方向に曲げるためのミラーである。

前記ノズル位置検出治具２０は、例えば金属やセラミック等の硬い板に、変形しない耐久性のあるノズルマーク２０ａを付したものとすることができる。

前記認識カメラ２４の視野３０の一例を図４に示す。ニードル１７ａの中心と認識カメラ２４とは、常に同期して移動するように互いの位置関係が拘束されて取付けられている。そのため、常に認識カメラ２４の視野３０の略中心にニードルマーク１７ｂが存在する。

以下図５を参照して作用を説明する。

先ず、移載ヘッド７が退避した図６に示すような状態で、認識カメラ２４の視野３０内の中心にあるニードルマーク１７ｂの位置（ニードル位置とも称する）を取得する（ステップ１００）。図において、２５は認識カメラ２４の光軸である。

次いで、ノズル位置検出治具２０を吸着ノズル８で吸着し（ステップ１１０）、図３に示したように、移載ヘッド７を、認識カメラ２４の視野内に移動して（ステップ１２０）、図７に示す如く、ヘッド基準マーク（ヘッドマークとも称する）２２の位置を取得する（ステップ１３０）。

次いで移載ヘッド７が退避し（ステップ１４０）、図８に示す如く、ウェハ保持部１２上に残されたノズル位置検出治具２０のノズルマーク２０ａにより、ノズル先端の正確な位置を取得する（ステップ１５０）。ヘッドマーク２２とノズルマーク２０ａにより、ヘッド位置と吸着ノズル先端との補正値を取得する（ステップ１６０）概念を図９に示す。

生産工程では、図１０に示す如く、半導体ウェハ１４上に並んでいる半導体チップ１４ａの位置を認識カメラ２４で取得し、半導体チップ１４ａの中心位置１４ｂを割り出す（ステップ１７０）。

次いで、半導体チップ１４ａの中心位置１４ｂにニードル１７ａを移動する。このとき、認識カメラ２４も同期して移動する。

次いで、図１１に示す如く、移動後の認識カメラ２４の視野３０内に移載ヘッド７を移動し、ヘッドマーク２２を認識し（ステップ１９０）、ヘッドマーク２２により、チップ中心１４ｂに吸着ノズル８の位置を合わせて、図１２に示す如く、吸着ノズル８で吸着すると同時にニードル１７ａを突き上げて、半導体チップ１４ａを取り出す（ステップ２００）。

このように、認識カメラ２４の視野３０内で、エジェクタ１５の移動によりニードル中心とチップ中心１４ｂとを合わせ、移載ヘッド７の移動によりチップ中心１４ｂと吸着ノズル中心を合わせることにより、ニードル中心とチップ中心とノズル中心を同一軸線上に揃え、微小チップであっても、正確にピックアップ動作が行なえる。

本実施形態においては、図５に示したように、事前に取得したデータによりエジェクタのニードル位置を決定していたが、ステップ１００をステップ２２０の後にも追加することにより、ニードル位置データの取得を、生産中にチップ取出し後に毎回行なっても良い。この場合には、高精度のニードル位置補正を行なうことができる。

又、本実施形態においては、ミラー２６を設けているので、認識カメラ２４を横向けに置くことができ、高さを減らすことができる。なお、ミラー２６を省略して、カメラを上方に縦向きに置くこともできる。

なお、前記実施形態においては、本発明が、半導体ウェハから半導体チップをピックアップする際に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されない。

特許文献１に記載された電子部品実装装置の構成を示す平面図同じく側面図本発明の実施形態の要部構成を示す側面図同じくカメラ視野の一例を示す図前記実施形態における処理手順を示す流れ図前記実施形態のニードル位置データ取得状態を示す側面図同じくヘッド基準マーク認識状態を示す側面図同じくノズルマーク認識状態を示す側面図同じくヘッド基準マークとノズルマークの関係の例を示す図同じくチップ位置検出状態を示す側面図同じくヘッド基準マーク認識状態を示す側面図同じくチップ取出し状態を示す側面図

符号の説明

７…移載ヘッド
８…吸着ノズル
１２…ウェハ保持部
１４…半導体ウェハ
１４ａ…半導体チップ
１５…エジェクタ
１７…ピン昇降機構
１７ａ…ニードル
１７ｂ…ニードルマーク
２０…ノズル位置検出治具
２０ａ…ノズルマーク
２２…ヘッド基準マーク
２４…認識カメラ
２６、２８…ミラー
３０…カメラ視野

Claims

ウェハシート上に並んでいる半導体チップを、エジェクタのニードルによる突き上げと連動して、移載ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、基板に移送搭載するための電子部品実装方法において、
生産工程に入る前に、前記移載ヘッドを退避した状態で、常に認識カメラの視野内の中心に存在するように該認識カメラと連動された、該認識カメラの視野におけるニードルの位置を示すニードルマークの位置を取得する手順と、
前記吸着ノズルの位置を示すノズルマークが上面に付されたノズル位置検出治具を前記吸着ノズルで吸着し、前記移載ヘッドを、前記認識カメラの視野内に移動して、前記認識カメラからの光路距離が、該認識カメラから前記ニードル先端迄の光路距離と同じ距離の前記移載ヘッド上の位置に設けられた、該移載ヘッドの位置を示すヘッド基準マークの位置を取得する手順と、
前記移載ヘッドを退避させ、ウェハシートが存在しないウェハ保持部上に載置された前記ノズル位置検出治具の前記ノズルマークにより、吸着ノズル先端の位置を取得して、前記ヘッド基準マークと前記ノズルマークにより、前記移載ヘッド位置と吸着ノズル先端位置との補正値を取得する手順と、
生産工程で、ウェハ保持部上に保持されたウェハシート上に並んでいる半導体チップの位置を前記認識カメラで取得し、半導体チップの中心位置を割り出す手順と、
前記認識カメラで取得した前記半導体チップの中心位置に前記ニードルと前記認識カメラを同期させて移動し、前記半導体チップの中心に前記ニードルの位置を合わせる手順と、
移動後の前記認識カメラの視野内に前記移載ヘッドを移動して前記ヘッド基準マークを認識し、該ヘッド基準マークと前記補正値により、前記半導体チップの中心に前記吸着ノズル先端の位置を合わせて、前記吸着ノズルで吸着すると同時に前記ニードルを突き上げて、半導体チップを取り出す手順と、
を含むことを特徴とする電子部品実装方法。
ウェハシート上に並んでいる半導体チップを、エジェクタのニードルによる突き上げと連動して、移載ヘッドの吸着ノズルにより吸着し、基板に移送搭載するための電子部品実装装置において、
前記エジェクタと同期して移動し、常に視野の中心に、該認識カメラの視野におけるニードルの位置を示すニードルマークが存在するようにされた認識カメラと、
前記吸着ノズルの位置を示すノズルマークが上面に付されたノズル位置検出治具と、
前記認識カメラからの光路距離が、該認識カメラから前記ニードル先端迄の光路距離と同じ距離の前記移載ヘッド上の位置に設けられた、該移載ヘッドの位置を示すヘッド基準マークと、
生産工程に入る前に、前記移載ヘッドを退避した状態で、前記認識カメラにより前記ニードルマークの位置を取得し、前記ノズル位置検出治具を前記吸着ノズルで吸着し、前記移載ヘッドを、前記認識カメラの視野内に移動して、前記ヘッド基準マークの位置を取得し、前記移載ヘッドを退避させ、ウェハシートが存在しないウェハ保持部上に載置された前記ノズル位置検出治具の前記ノズルマークにより、吸着ノズル先端の位置を取得して、前記ヘッド基準マークと前記ノズルマークにより、前記移載ヘッド位置と前記吸着ノズル先端の位置との補正値を取得し、生産工程で、ウェハ保持部に保持されたウェハシート上に並んでいる半導体チップの位置を前記認識カメラで取得し、前記半導体チップの中心位置を割り出し、前記認識カメラで取得した前記半導体チップの中心位置に前記ニードルと前記認識カメラを同期させて移動して前記半導体チップの中心に前記ニードルの位置を合わせ、移動後の前記認識カメラの視野内に前記移載ヘッドを移動して前記ヘッド基準マークを認識し、該ヘッド基準マークと前記補正値により、前記半導体チップの中心に前記吸着ノズル先端の位置を合わせて、該吸着ノズルで吸着すると同時に前記ニードルを突き上げて、半導体チップを取り出すよう制御する手段と、
を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。