JP5065892B2 - Bonding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品などのチップ部品を、ガラス、樹脂、および金属の基板などからなるワークに実装するボンディング装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus for mounting a chip component such as an electronic component on a workpiece made of a glass, resin, and metal substrate.
従来のバンプ電極付きのチップ部品をフェイスアップ状態でワークである基板に実装するボンディング装置は、チップ部品のアライメントマークと、基板の実装部位を識別するためのアライメントマークの両方をチップ部品の上側から認識している。具体的には、チップ部品を吸着保持するヘッド部分にプリズムを利用し、チップ部品と基板の両アライメントマークを含む両部材の像をプリズムの斜面で反射させ、ヘッド側方にヘッドとは独立して固定配備したCCDカメラに投影している。また、両アライメントマークの認識結果に基づいて、チップ部品の実装位置の相対的な位置ズレを補正する場合、基板を保持する保持テーブルを水平方向の縦横に移動させるとともに、チップ部品の中心軸回りに回転させている(例えば、特許文献1参照)。 A conventional bonding apparatus for mounting a chip component with a bump electrode on a substrate as a workpiece face-up includes both an alignment mark for the chip component and an alignment mark for identifying a mounting portion of the substrate from the upper side of the chip component. It has recognized. Specifically, a prism is used for the head portion that holds the chip component by suction, and the images of both members including both the chip component and the substrate alignment mark are reflected by the slope of the prism, and the head side is independent of the head. And projected onto a fixed CCD camera. Also, when correcting the relative displacement of the chip component mounting position based on the recognition result of both alignment marks, the holding table for holding the substrate is moved horizontally and vertically and around the center axis of the chip component. (See, for example, Patent Document 1).
近年、量産効率を上げることを目的として基板サイズが大きくなる傾向にあり、高密度実装が必要な基板も、その対象となってきている。従来のボンディング装置は、チップ保持ヘッドを上下方向に移動させる機構と、基板保持テーブルを水平方向および回転方向に移動させる機構から構成されている。したがって、従来の構成を踏襲し大型基板に対応させ、チップ保持ヘッドで基板全域にチップ部品を実装する場合、基板実装領域の2倍と、基板の対角長さを回転領域分とする移動ストロークが必要となるので、装置が大型化するといった問題がある。 In recent years, the substrate size tends to increase for the purpose of increasing mass production efficiency, and substrates that require high-density mounting have also become targets. The conventional bonding apparatus includes a mechanism for moving the chip holding head in the vertical direction and a mechanism for moving the substrate holding table in the horizontal direction and the rotation direction. Therefore, when the conventional structure is followed to support a large substrate and chip components are mounted on the entire substrate with a chip holding head, the stroke is twice the substrate mounting area and the diagonal length of the substrate is the rotation area. Therefore, there is a problem that the apparatus becomes large.
この問題を解決するには、ヘッド側を回転させることが有効である。しかしながら、CCDカメラとプリズムの相対関係が変化することでチップおよび基板のアライメントマークの形状が変化する。また、CCDカメラとプリズムの相対関係を補正したとしても得られる位置測定結果が悪化するという問題がある。 In order to solve this problem, it is effective to rotate the head side. However, the shape of the alignment mark on the chip and the substrate changes as the relative relationship between the CCD camera and the prism changes. Further, there is a problem that even if the relative relationship between the CCD camera and the prism is corrected, the obtained position measurement result is deteriorated.
また、この問題を解決するために、CCDカメラとプリズムの相対関係を一致するように、回転軸にCCDカメラユニットを取り付た場合、ヘッドの回転軸(θ軸)に掛かる負荷が増えたり、ヘッド周りに大きなスペースが必要になったりするなどコストアップや大型化が問題となる。 In order to solve this problem, when the CCD camera unit is mounted on the rotation axis so that the relative relationship between the CCD camera and the prism matches, the load on the rotation axis (θ axis) of the head increases, Increases in cost and size are problematic, for example, a large space around the head is required.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置構成が簡単で実装精度の向上を図ることのできるボンディング装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a bonding apparatus that has a simple apparatus configuration and can improve mounting accuracy.
そこでこの発明は、上記目的を達成するために次のような構成をとる。 Therefore, the present invention has the following configuration in order to achieve the above object.
すなわち、本発明のボンディング装置は、ワーク保持手段に保持されたワークにチップ部品を実装するボンディング装置であって、箱状の少なくとも側面の一部と下面が開口された枠体と、前記枠体の下面開口部分に取り付けられ、前記チップ部品を保持する透明なチップ保持手段と、を含むヘッドと、前記ヘッドの枠体側面の開口内に向けて進退し、前記チップ保持手段に保持されたチップ部品と、前記ワーク保持手段に保持されたワークのチップ部品の実装部位を識別する基準位置を、前記チップ保持手段を通して認識する認識手段と、前記チップ部品を保持した当該チップ部品の中心縦軸回りに前記ヘッドを回転させる第1駆動手段と、前記ヘッドと前記ワーク保持手段を相対的に昇降させる第2駆動手段と、前記ヘッドと前記ワーク保持手段を相対的に水平移動させる第3駆動手段と、前記認識手段による認識結果に基づいて、前記チップ部品とワークの基準位置の相対的な位置ズレを検出し、当該位置ズレを補正するように前記第1駆動手段と第3駆動手段を駆動制御する制御手段とを備え、前記認識手段は、さらに前記チップ部品と前記ワークの両基準位置を認識する2台のCCDカメラと、前記CCDカメラの進退方向の前側に、前記チップ部品と前記ワークの基準位置のそれぞれを分けて前記2台のCCDカメラに投影する投影手段とから構成されていることを特徴とする。 That is, the bonding apparatus of the present invention is a bonding apparatus for mounting a chip component on a work held by a work holding means, and is a box-shaped frame having at least a part of a side surface and a lower surface opened, and the frame. A chip that is attached to the lower surface opening portion of the head and includes a transparent chip holding means for holding the chip component; and a chip that moves forward and backward toward the opening on the side surface of the frame body of the head and is held by the chip holding means Recognizing means for recognizing a component and a mounting position of a chip part of a work held by the work holding means through the chip holding means, and a central vertical axis of the chip part holding the chip part First driving means for rotating the head, second driving means for moving the head and the work holding means relatively up and down, the head and the work Based on the recognition result of the third driving means for relatively horizontally moving the holding means and the recognition means, a relative positional deviation between the reference position of the chip part and the workpiece is detected, and the positional deviation is corrected. Control means for driving and controlling the first drive means and the third drive means , wherein the recognition means further includes two CCD cameras for recognizing both reference positions of the chip part and the workpiece, and the CCD camera. In the forward and backward direction, the chip part and the reference position of the workpiece are respectively divided and projected to project onto the two CCD cameras .
本発明のボンディング装置によれば、チップ部品の中心軸縦回りに回転するようにヘッドを駆動することにより、基板を回転させる必要がない。つまり、ワークの縦横長さよりも長い対角長さ分を考慮して回転させるスペースを確保する必要がない。その結果、装置構成が簡素化される。また、認識手段がヘッドの側部開口で進退し、常に一定角度および一定距離で、チップ部品とワークを認識することができるので、光学的な投影角度の変化などにともなう画像の変化(歪み)が起こらない。したがって、チップ部品とワークの位置を正確に認識し、実装精度を高めることができる。 According to the bonding apparatus of the present invention, it is not necessary to rotate the substrate by driving the head so as to rotate around the central axis of the chip component. That is, it is not necessary to secure a space for rotation in consideration of a diagonal length longer than the vertical and horizontal length of the workpiece. As a result, the apparatus configuration is simplified. In addition, since the recognition means moves back and forth at the side opening of the head and can always recognize the chip component and the workpiece at a constant angle and a constant distance, the image changes (distortion) due to changes in the optical projection angle, etc. Does not happen. Therefore, it is possible to accurately recognize the positions of the chip component and the workpiece and to increase the mounting accuracy.
また、この構成によれば、チップ部品の受け取った後に、実装時に認識手段を退避させる必要がなく、動作時間の短縮が可能となる。 Further , according to this configuration, it is not necessary to retract the recognition means at the time of mounting after receiving the chip component, and the operation time can be shortened.
また、投影手段は、チップ部品とワークの両基準位置を映し込む1対の第1ミラーと、第1ミラーに映し込まれた基準位置の像を反射させてCCDカメラに投影する1対の第2ミラーとから構成することができる。
The projecting means reflects a pair of first mirrors that reflect both the reference positions of the chip part and the workpiece, and a pair of first mirrors that reflects and projects the image of the reference position reflected on the first mirror onto the CCD camera. It can consist of two mirrors.
さらに、チップ部品とワークの両基準位置は、それぞれの角部の2箇所に設けられたアライメントマークとして場合、一方の両角部の前記アライメントマークを一方の第1ミラーに映し込み、第2ミラーで反射させて一方のCCDカメラに投影し、他方の両角部のアライメントマークを他方の第1ミラーに映し込み、第2ミラーに反射させて他方のCCDカメラに投影するように構成することが好ましい。 Furthermore, when the reference positions of both the chip part and the workpiece are alignment marks provided at two locations on each corner, the alignment marks on one corner are reflected on one first mirror, and the second mirror is used. It is preferable that the image is reflected and projected onto one CCD camera, and the alignment marks at the other corners are projected onto the other first mirror and reflected onto the second mirror and projected onto the other CCD camera.
この構成によれば、チップ部品とワークのそれぞれを個別の投影手段で認識するので、ヘッドの狭い開口内であっても、広い視野で両部材の基準位置を正確に認識することができる。例えば、チップ部品に離間した複数の基準位置(アライメントマーク)が存在する場合、1回の処理で全てのアライメントマークを認識することができる。なお、チップ部品の基準位置は、フェイスアップ状態で実装するときのチップ部品に形成されたバンプを利用することができる。 According to this configuration, since each of the chip part and the workpiece is recognized by the individual projection means, the reference positions of both members can be accurately recognized with a wide field of view even within the narrow opening of the head. For example, when there are a plurality of reference positions (alignment marks) that are separated from each other in the chip component, all the alignment marks can be recognized by one process. The reference position of the chip component can use a bump formed on the chip component when mounted in a face-up state.
また、装置の簡素化を図るために、基板にチップ部品を実装する作用位置とその上方の待機位置とにわたってヘッドを昇降させたり、ヘッドを基板面に対して水平移動させたり、さらには、これらの構成を組み合せることが好ましい。 In order to simplify the apparatus, the head is moved up and down over the working position where the chip component is mounted on the board and the standby position above it, or the head is moved horizontally with respect to the board surface. It is preferable to combine these configurations.
また、第2駆動手段は、シリンダ内でスライド移動するピストンと、当該ピストンの先端から延伸するロッドからなり、ピストンがシリンダ内で軸心回りに回転可能とするアクチュエータであることが好ましい。また、第2駆動手段のシリンダのロッドと第1駆動手段をリンク機構で連結し、当該第2駆動手段の駆動力を第1駆動手段の回転力に変換するように構成することが好ましい。 The second drive means is preferably an actuator that includes a piston that slides in the cylinder and a rod that extends from the tip of the piston, and that allows the piston to rotate about its axis in the cylinder. Further, it is preferable that the rod of the cylinder of the second driving means and the first driving means are connected by a link mechanism so that the driving force of the second driving means is converted into the rotational force of the first driving means.
すなわち、この構成によれば、第2駆動手段のピストンロッドの回転力がリンク機構を介して第1駆動手段に間接的に伝達されるので、第1駆動手段がヘッドに備わっている場合に、ヘッド側の構成を簡素することができる。つまり、ヘッド側の構成を軽量化することができるので、例えば、ヘッド側を昇降させる場合に昇降調整が容易となるとともに、チップ部品を過剰に加圧する恐れもなくなる。 That is, according to this configuration, since the rotational force of the piston rod of the second driving means is indirectly transmitted to the first driving means via the link mechanism, when the first driving means is provided in the head, The configuration on the head side can be simplified. That is, since the configuration on the head side can be reduced in weight, for example, when the head side is moved up and down, elevating adjustment is facilitated, and there is no possibility of excessively pressurizing the chip component.
なお、ロッドは、その外周面にガイドを備え、リンク機構は、2本のリンクバーと、2本のリンクバーの屈曲動作に連動して両リンクバーの連節部分をスライドさせて両リンクバーの長さを一定にする伸縮ガイドとから構成することが好ましい。 The rod is provided with a guide on the outer peripheral surface thereof, and the link mechanism slides the link portions of the two link bars in conjunction with the bending operation of the two link bars and the two link bars. It is preferable that it is comprised from the expansion-contraction guide which makes constant length.
さらに、ロッド側に連結されたリンクバーの先端に固定されたスケールを備え、リンクバーの回転に連動するスケールの回転角度を検出する検出手段と、検出手段による検出結果に基づいて、ヘッドの位置決めを行なう制御手段とを備えることが好ましい。 Furthermore, a scale fixed to the tip of the link bar connected to the rod side is provided, and detecting means for detecting the rotation angle of the scale interlocking with the rotation of the link bar, and positioning of the head based on the detection result by the detecting means It is preferable to include control means for performing the above.
この構成によれば、ヘッドの位置合せ精度の向上を図ることができる。 According to this configuration, it is possible to improve the head alignment accuracy.
また、本発明のボンディング装置は、制御手段は、チップ部品の実装位置と関連付けされたスケールを有するのマスター基板を利用し、認識手段によって認識した各実装位置の位置情報と前記第1から第3駆動手段が有する駆動軸との相関関係を求めて予め記憶しており、ワークにチップ部品を実装するときには、相関関係を利用して各駆動手段の駆動軸のズレをオフセットするように各駆動手段を駆動制御するように構成することが好ましい。 In the bonding apparatus of the present invention, the control means uses a master substrate having a scale associated with the mounting position of the chip component, and the position information of each mounting position recognized by the recognition means and the first to third positions. Correlation with the drive shaft of the drive means is obtained and stored in advance, and when mounting a chip component on the workpiece, each drive means is offset so as to offset the deviation of the drive shaft of each drive means using the correlation. It is preferable to be configured so as to control the drive.
この構成によれば、ワークへのチップ部品の実装精度を向上させることができる。 According to this configuration, it is possible to improve the mounting accuracy of the chip component on the workpiece.
この発明に係るボンディング装置は、チップ部品の中心軸縦回りに回転するようにヘッドを駆動することにより、基板を回転させる必要がないので、チップ部品より大きいワークを回転させるスペースを確保する必要がない。その結果、装置構成が簡素化される。また、認識手段がヘッドの側部開口で進退し、常に一定角度および一定距離で、チップ部品とワークを認識することができるので、光学的な投影角度の変化による画像の変化(歪み)が起こらない。したがって、チップ部品とワークの位置を正確に認識し、実装精度を高めることができる。 In the bonding apparatus according to the present invention, it is not necessary to rotate the substrate by driving the head so as to rotate around the central axis of the chip component. Therefore, it is necessary to secure a space for rotating a workpiece larger than the chip component. Absent. As a result, the apparatus configuration is simplified. Further, since the recognition means moves forward and backward at the side opening of the head and can always recognize the chip component and the workpiece at a constant angle and a constant distance, a change (distortion) of the image due to a change in the optical projection angle occurs. Absent. Therefore, it is possible to accurately recognize the positions of the chip component and the workpiece and to increase the mounting accuracy.
W … 基板
3 … 実装ユニット
11 … チップ部品
14 … 基板保持ステージ
15 … 可動テーブル
17 … ヘッド
18 … 水平駆動機構
19 … 昇降駆動機構
20 … 回転駆動機構
22 … 吸着部
29A、29B… 制御部
37 … CCDカメラ
39a… 第1ミラー
39b… 第2ミラーW ...
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、本実施例では、チップ部品としてバンプ付きの電子部品を基板に実装する場合を例にとって説明する。なお、チップ部品としては、その他に例えば、ICチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなどの種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a case where an electronic component with a bump is mounted on a substrate as a chip component will be described as an example. In addition, as the chip component, for example, all forms on the side to be bonded to the substrate are shown regardless of the type and size of an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mount component, a wafer, and the like.
また、基板としては、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、金属基板(例えば銅基板)などチップ部品と接合される側の全ての形態を示す。 Moreover, as a board | substrate, all the forms of the side joined to chip components, such as a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, a metal substrate (for example, copper substrate), are shown, for example.
図1は、本実施例に係るボンディングシステムの斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of the bonding system according to the present embodiment.
本実施例に係るチップ実装装置は、大きく分けて、装置基台1と、この装置基台1の前側(図1では左端)に配設された基板供給ユニット2と、装置基台1の奥側に配設された実装ユニット3と、実装ユニット3の左隣に配設されたチップ部品供給ユニット4とから構成されている。
The chip mounting apparatus according to the present embodiment is roughly divided into an
基板供給ユニット2は、上部に上下に開閉揺動可能な開閉扉5を備えた箱状であって、内部に、ワークである基板Wを載置する載置テーブル6と、当該載置テーブル6に載置された基板Wを、さらに表面から吸着保持して後述する実装ユニット3側の可動テーブル15上に備わった基板保持ステージ14に搬送する搬送機構7とを備えている。
The substrate supply unit 2 has a box-like shape having an opening / closing door 5 that can be opened and closed up and down at the top, a mounting table 6 on which a substrate W as a workpiece is mounted, and the mounting table 6. And a transport mechanism 7 for attracting and holding the substrate W placed on the surface to a
載置テーブル6の表面には、基板Wに形成された位置決め孔に挿通するための位置決めピン8が所定間隔をおいて立設されている。 On the surface of the mounting table 6, positioning pins 8 for inserting through positioning holes formed in the substrate W are erected at a predetermined interval.
搬送機構7は、基板Wの表面を吸着可能な吸着板9を備え、当該吸着板9を載置テーブル6の上方と基板保持ステージ14の上方の1軸(Y)方向に移動可能であるとともに、載置テーブル6と基板保持ステージ14の対向位置で昇降可能(Z軸方向)に構成されている。なお、吸着板9は、図示しない配管を介してポンプと連通接続されている。
The transport mechanism 7 includes an adsorption plate 9 that can adsorb the surface of the substrate W, and can move the adsorption plate 9 in a uniaxial (Y) direction above the placement table 6 and above the
実装ユニット3は、図1から図4に示すように、搬送機構7によって搬送された基板Wを保持する保持部10と、チップ部品11を吸着保持して基板Wに実装する圧着ユニット12と、基板Wとチップ部品11に予め設けられているアライメントマークを認識するに認識部13とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the mounting
保持部10は、搬送機構7の吸着板9によって表面を吸着保持されて搬送されてきた基板Wを水平姿勢で吸着保持する基板保持ステージ14と、基板保持ステージ14を水平1軸(Y)方向に移動可能な可動テーブル15を備えている。可動テーブル15は、図示しないモータを正逆回転駆動することで、ガイドレール16に沿ってねじ送り前後移動するよになっている。なお、保持部10は、リニアテーブルであってもよい。
The holding
また、基板保持ステージ14の下部には、図示しないヒータが内臓されており、基板Wを裏面から加熱可能に構成されている。
Further, a heater (not shown) is incorporated in the lower part of the
圧着ユニット12は、チップ部品11を吸着保持するヘッド17と、ヘッド17を水平1軸(X)方向に移動させる水平駆動機構18と、上下(Z)方向に移動させる昇降駆動機構19と、Z軸回り(θ)方向に回転させる回転駆動機構20と、ヘッド17の開口内で進退するCCDカメラ37とから構成されている。なお、水平駆動機構18は、本発明の第3駆動手段に相当し、昇降駆動機構19は、第2駆動手段に相当し、回転駆動機構20は、第1駆動手段に相当し、CCDカメラ37は、認識手段に相当する。
The crimping
ヘッド17は、水平駆動機構18によって装置基台1に立設されたフレーム23のガイドレール24に沿って移動可能にする可動台25に固定された昇降駆動機構19の下端に取り付けられている。ヘッド17は、凹形状を逆さにした枠体21と、枠体下部の開口に取り付けられた透明なガラス板からなる吸着部22とから構成されている。吸着部22は、下面中央に形成された開口と側部に形成された開口とを連通する流路が形成されており、図示しない、ポンプとホースを介して連通接続されている。つまり、ポンプの作動により下面開口が吸着孔として作用し、チップ部品11を吸着保持する。なお、吸着部22の下面に、さらに、チップ部品11の形状に応じた透明なガラス板などからなるアタッチメントを装着してもよい。なお、吸着部22は、本発明のチップ保持手段に相当する。
The
水平駆動機構18は、モータM1を正逆回転駆動させることにより、ガイドレール24に沿って可動台25を水平(X)方向に往復移動させる。なお、水平駆動機構18は、リニアテーブルであってもよい。
The
昇降駆動機構19は、シリンダ26とシリンダ内で移動するピストン27と、当該ピストン27の先端から延伸するロッド28とから構成されたアクチュエータである。このピストン27およびロッド28は、シリンダ内で軸心回りに回転自在になっている。さらに、シリンダ26内とピストン27との間の圧力室には、流体を供給または排気する流路が形成されており、ポンプからの気体の供給および排気を制御部29Aによって内圧を制御することができる。なお、制御部29Aおよび後述する制御部29Bは、本発明の制御手段に相当する。
The lift drive mechanism 19 is an actuator composed of a
昇降駆動機構19の図2中左隣には、回転駆動機構20を構成するモータM2が、その回転軸を下方に向けて取り付けられている。モータM2の回転軸には、アクチュエータのロッド28にロッドガイドGを介して連結するリンク機構32が設けられている。
A motor M2 constituting the
リンク機構32は、図3に示すように、2本のリンクバー33a、33bの連結部に伸縮ガイド34を備なえ、一方のリンクバー33aの先端がモータM2に、他方のリンクバー33bの先端がアクチュエータのロッド28のロッドガイドGに連結された構成となっている。つまり、モータM2の正逆転駆動にともなって、両リンクバー33a、33bが左右に揺動され、回転動力がロッド28に伝達されてピストン27がシリンダ内で回転する。なお、リンクバー33a、33bが揺動するとき、モータM2の回転軸とロッド28との距離の変化に追従するように、伸縮ガイド34が伸縮するようになっている。また、リンクバー33bは、ロッドガイドGによってロッド28の進退に追従せずに、一定高さを維持するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、リンクバー33bには、扇状のスケール35が取り付けられており、当該スケール側面に設けられたメモリを近接配備したエンコーダ36によって読み取るようになっている。すなわち、ピストン27の回転角度を読み取り、その結果を制御部29Bに送信することにより、ヘッド17のZ軸回りの回転角度を読み取れるように構成されている。なお、エンコーダ36は、本発明の検出手段に相当し、制御部29Bは、制御手段に相当する。
Further, a fan-shaped
認識部13は、図4から図6に示すように、2個のCCDカメラ37と、各CCDカメラ37の先端にヘッド17に吸着保持されたチップ部品11のアライメントマークR2と基板WのアライメントマークR1を捕らえてCCDカメラ37に投影する投影部38とから構成されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the recognizing
投影部38は、下方に位置するチップ部品11のアライメントマークを映す第1ミラー39aと、当該第1ミラー39aに映ったアライメントマークを映し込み、90度後方にあるCCDカメラ37に投影する第2ミラー39bとから構成されている。
The
投影部38は、図4に示すように、モータM3の正逆転駆動によって可動台25の下面に設けられガイドレール40に沿って進退移動可能に構成されている。つまり、ヘッド17の開口内で投影部を進退させるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the
チップ部品供給ユニット4は、図1に示すように、半導体ウエハをダイシング加工した後のリング状フレームに保持されたチップ部品11、または、チップトレイに整列されたチップ部品11を載置する載置テーブル41と、チップ部品11を吸着保持して搬送するチップ部品搬送機構42と、搬送されたチップ部品11を受け取り、ヘッド17に受け渡しを中継する中継部とスライドテーブル43とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the chip
チップ部品搬送機構42は、装置基台1のY方向に伸びるガイドレール44上で前後に移動可能な可動フレーム45と、当該可動フレーム45の前面に向けられたガイドレール46に沿って水平(Y)方向に移動可能な可動台47を備え、されに、当該可動台47にチップ部品11を吸着保持可能な吸着ヘッド48を上下可動に配備している。つまり、載置テーブル41に載置された所定位置のチップ部品11を吸着ヘッド48で吸着保持し、中継部50に受け渡し、さらにスライドテーブル43に受け渡す。
The chip
スライドテーブル43は、装置基台1に立設されたフレームの水平(Y)方向に移動可能であって、チップ部品搬送機構42によって中継部50に搬送されてきたチップ部品11を受け取るように構成されている。つまり、スライドテーブル43は、チップ部品11をヘッド17の吸着可能な位置に搬送するようになっている。
The slide table 43 is movable in the horizontal (Y) direction of the frame erected on the
次に上述した構成を備えたボンディング装置の動作を、図1から図6を参照しながら説明する。なお、本実施例では、リング状フレームの裏面から粘着テープを介してその中央に保持された半導体ウエハをダイシング加工し、バンプ電極が表面にある状態、つまりフェイスアップ状態にあるチップ部品11をシート状の樹脂基板に複数個実装する場合を例に採って説明する。この場合、リング状フレームからチップ部品11を吸着保持するとき、チップ部品11の裏面に熱硬化型の粘着材が転写されている。
Next, the operation of the bonding apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the semiconductor wafer held at the center of the ring-shaped frame from the back surface of the ring-shaped frame is diced, and the
先ず、基板供給ユニット2の載置テーブル6に載置する前に、基板Wの実装部位と関連付けされた基準スケールを刻んだマスター基板を載置テーブルに載置してピン9により位置合せを行なう。その後、マスター基板を搬送機構7で搬送し、実装ユニット3の基板保持ステージ14に載置するとともに、実装ユニット3および認識部13を作動させてヘッド17の開口内に送り込んだ投影部38からマスター基板上の基準スケールを順番に映し込み、CCDカメラから、その画像データを取り込んでCCDカメラ37、基板保持ステージ14などの各駆動軸(X,Y,Z)の座標と、画像データから求めた各駆動軸(X,Y,Z)座標からCCDカメラ37と各軸の相関関係を求め、相関関数として予め装置本体に記憶しておく。
First, before mounting on the mounting table 6 of the substrate supply unit 2, a master substrate in which a reference scale associated with the mounting portion of the substrate W is engraved is mounted on the mounting table and aligned by the pins 9. . Thereafter, the master substrate is transported by the transport mechanism 7 and placed on the
次に、実装対象の基板Wに対してチップ部品11を実装する処理を行なう。先ず、チップ部品供給ユニット4の載置テーブル41にダイシング加工後の半導体ウエハを保持したリング状フレームをセットする。次に、基板供給ユニット2の開閉扉5を開放し載置テーブル6に基板Wを位置合せして載置し、その後、開閉扉5を閉じる。開閉扉5を閉じると、吸着板9が作動し、基板Wの対向位置で降下して基板Wを表面から吸着保持して基板保持ステージ14に搬送する。
Next, a process of mounting the
吸着板が基板保持ステージ14の上方に移動すると、吸着板9が降下し、基板Wの裏面を基板保持ステージ14に当接させ、その後に吸着板側の吸着を解除する。吸着を解除した吸着板9は、待機位置に戻る。吸着板の吸着の解除と同時に基板保持ステージ14の吸着を作動させて基板Wを吸着保持する。
When the suction plate moves above the
この基板Wを基板保持ステージ14に搬送すると同時に、チップ部品供給ユニット4から実装ユニット3のヘッド17にチップ部品11を受け渡す処理を行なう。具体的には、吸着ヘッド48を搭載した可動フレーム45および可動台47が水平(X,Y)方向に移動し、所定のチップ部品11をフェイスアップ状態で吸着保持する。チップ部品11を吸着保持した吸着ヘッド48は、可動台47によって、図中の右端に移動してチップ部品11を中継部50に受け渡すため、中継部50がチップ部品11をスライドテーブル43上に受け渡す。
At the same time that the substrate W is transported to the
チップ部品11を受け取ったスライドテーブル47は、ガイドレールに沿ってヘッド17へのチップ部品11の受け渡し位置に移動する。
The slide table 47 that has received the
可動台25の移動によってガイドレール24に沿ってチップ部品11を実装する位置に移動する。ヘッド17は、スライドテーブル43によって実装位置に搬送されてきたチップ部品11を吸着保持する。
As the movable table 25 moves, the
予めヘッド17の開口内にある投影部38は、図6に示すように、基板Wに記されたアライメントマークR1と、チップ部品11の対角位置にある2個のバンプR2をアライメントマークとして、左右一対の第1および第2ミラー39a、39bに映し、基板Wの図中右側のアライメントマークR1を一方のCCDカメラ37に、基板Wの図中左側のアライメントマークR1を他方のCCDカメラ37に投影する。
As shown in FIG. 6, the
次に、チップ部品11の図中右側のアライメントマークR2を一方のCCDカメラ37に、チップ部品11の図中左側のアライメントマークR2をCCDカメラ37に投影する。
Next, the alignment mark R2 on the right side of the
制御部29Bは、CCDカメラ37によって取得した両アライメントマークを、予め記憶した基準位置とを比較する。比較の結果、位置偏差が生じた場合、マスター基板で取得した相関関数を利用し、補正値を算出する。
The
また、制御部29Bは、この補正値に基づいて、可動テーブル15を水平(Y)方向に、可動台を水平(X)方向に、およびヘッド17をZ軸回りに回転(θ)移動させて、位置合せを行なう。
Further, based on this correction value, the
位置合せが完了すると、アクチュエータを作動させてヘッド17を降下させ、基板Wの実装部位にチップ部品11を押圧する。このとき、制御部29Aよってシリンダの圧力室の圧力が一定に保たれるので、チップ部品11には、予め決めた押圧が加えられる。また、この押圧と同時に基板保持ステージ14に内臓したヒータによってチップ部品11の裏面の粘着剤が加熱され、重合反応が促進される。そして粘着剤の重合反応が終了する時点で、ヘッド17が上方の待機位置に戻る。重合反応が終了すると、チップ部品11が基板Wに固着される。
When the alignment is completed, the actuator is operated to lower the
この一連の動作が基板Wのチップ部品11の実装箇所の全てについて行なわれた後に、吸着板9が作動して基板保持ステージ14に向けて移動し、チップ部品11の実装された基板Wを吸着保持して基板供給ユニット2の載置テーブル6に搬送する。この基板を基板供給ユニット2から取り出せば、基板Wにチップ部品11を実装する一連の処理が終了する。
After this series of operations is performed for all the mounting positions of the
上述の本実施例に係るボンディング装置は、ヘッド17を軸心回りに回転させるので、チップ部品11よりも大きい基板Wを回転させる必要がない。換言すれば、正方または矩形状の基板Wの回転半径よりもヘッド17の回転半径が小さいので、装置を小型化することができる。また、ヘッド17の開口内で投影部を進退させて基板Wとチップ部品11のアライメントマークを認識させるので、常に光学的な撮像条件が一定で、かつ、ミラーからCCDカメラまで一定の距離を保った画像がCCDカメラに投影される。その結果、投影角度の変化に伴うプリズムのような投影像の変化の影響を受けることがないので、CCDカメラ37に投影されるアライメントマークが変形せずに、正確に認識することができ、ひいては実装エラーを抑制することができる。
Since the bonding apparatus according to the above-described embodiment rotates the
また、投影部で基板Wとチップ部品11のアライメントマークを個別に認識するように、第1および第2ミラー39a、39bとCCDカメラ37を個別にしているので、CCDカメラ37ごとの画像データに基づいて、平行して位置決め処理を行なうことができる。つまり、位置決め処理を平行処理することにより、実装速度を向上させることができる。また、この場合、基板Wとチップ部品11のアライメントマークの距離が遠い場合に、有効に機能する。
In addition, since the first and
また、リンク機構32は、ガイドロッド中心と、同心円上角度検出用のスケール35とエンコーダ36によって、リンク機構32の劣化による損失誤差などに影響されない高精度な回転制御ができる。また、ヘッド17の部分のみを回転させるので、回転機構を小型化かつ軽量化することができる。
Further, the
なお、本発明は上述した実施例に限らず、次のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上記実施例において、可動テーブル15を水平(Y)方向にのみ移動させる構成であったが、X方向に移動させるように構成してもよい。この場合、基板Wを回転させるのに比べて、移動半径を小さくすることができる。 (1) In the above embodiment, the movable table 15 is moved only in the horizontal (Y) direction. However, the movable table 15 may be moved in the X direction. In this case, the moving radius can be made smaller than when the substrate W is rotated.
(2)上記実施例では、投影部で基板Wとチップ部品11のアライメントマークを個別に認識するように、第1および第2ミラーと39a、38bとCCDカメラ37を個別にしていたが、単一の構成であってもよい。なお、単一にする場合は、チップ部品11が小さいく、基板Wとのアライメントマークが近接している場合に好ましい。
(2) In the above embodiment, the first and
(3)本発明に係るチップ実装装置は、チップ搭載のための単なるマウント装置や、加熱加圧プロセスを有したボンディング装置など、種々の形態のものを含む。 (3) The chip mounting apparatus according to the present invention includes various forms such as a simple mounting apparatus for chip mounting and a bonding apparatus having a heating and pressing process.
(4)実施例では、チップ2をフェイスアップ状態でチップトレイに収納したが、本発明はこれに限らず、ウエハをダイシングした状態で、かつフェイスアップで供給してもよい。 (4) In the embodiment, the chip 2 is stored in the chip tray in a face-up state. However, the present invention is not limited to this, and the wafer may be supplied in a state where the wafer is diced and face-up.
(5)認識手段は、CCDカメラ37に限定されるものではなく、CMOSや撮像管を適用してもよい。
(5) The recognition means is not limited to the
以上のように、本発明は、電子部品などのチップ部品を、ガラスや樹脂の基板などからなるワークに実装するのに適している。 As described above, the present invention is suitable for mounting a chip component such as an electronic component on a workpiece made of a glass or resin substrate.
Claims (11)
箱状の少なくとも側面の一部と下面が開口された枠体と、
前記枠体の下面開口に取り付けられ、前記チップ部品を保持する透明なチップ保持手段と、を含むヘッドと、
前記ヘッドの枠体側面の開口内に向けて進退し、前記チップ保持手段に保持されたチップ部品と、前記ワーク保持手段に保持されたワークのチップ部品の実装部位を識別する基準位置を、前記チップ保持手段を通して認識する認識手段と、
前記チップ部品を保持した当該チップ部品の中心縦軸回りに前記ヘッドを回転させる第1駆動手段と、
前記ヘッドと前記ワーク保持手段を相対的に昇降させる第2駆動手段と、
前記ヘッドと前記ワーク保持手段を相対的に水平移動させる第3駆動手段と、
前記認識手段による認識結果に基づいて、前記チップ部品とワークの基準位置の相対的な位置ズレを検出し、当該位置ズレを補正するように前記第1駆動手段と第3駆動手段を駆動制御する制御手段とを備え、
前記認識手段は、さらに前記チップ部品と前記ワークの両基準位置を認識する2台のCCDカメラと、
前記CCDカメラの進退方向の前側に、前記チップ部品と前記ワークの基準位置のそれぞれを分けて前記2台のCCDカメラに投影する投影手段とから構成されている、
ことを特徴とするボンディング装置。A bonding apparatus for mounting chip parts on a work held by a work holding means,
A box-shaped frame having at least a part of a side surface and a lower surface opened;
A head that is attached to the lower surface opening of the frame and includes a transparent chip holding means for holding the chip component;
A reference position for identifying a chip part held in the chip holding means and a mounting part of the chip part of the work held in the work holding means, which advances and retreats into the opening on the side surface of the frame of the head, A recognition means for recognizing through the chip holding means;
First driving means for rotating the head around the longitudinal axis of the chip component holding the chip component;
Second driving means for moving the head and the work holding means relatively up and down;
Third driving means for horizontally moving the head and the work holding means;
Based on the recognition result by the recognition means, a relative positional deviation between the chip component and the reference position of the workpiece is detected, and the first driving means and the third driving means are driven and controlled so as to correct the positional deviation. Control means ,
The recognition means further includes two CCD cameras for recognizing both reference positions of the chip part and the workpiece,
The front side of the CCD camera is composed of projection means for projecting the chip part and the reference position of the workpiece onto the two CCD cameras separately.
A bonding apparatus characterized by that.
前記投影手段は、前記チップ部品と前記ワークの両基準位置を映し込む1対の第1ミラーと、
前記第1ミラーに映し込まれた基準位置の像を反射させて前記CCDカメラに投影する1対の第2ミラーとから構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1 ,
The projection means includes a pair of first mirrors that reflect both reference positions of the chip part and the workpiece,
A bonding apparatus comprising: a pair of second mirrors that reflect an image of a reference position reflected on the first mirror and projects the image onto the CCD camera.
前記チップ部品とワークの両基準位置は、それぞれの角部の2箇所に設けられたアライメントマークであって、
一方の両角部の前記アライメントマークを一方の第1ミラーに映し込み、第2ミラーで反射させて一方のCCDカメラに投影し、他方の両角部のアライメントマークを他方の第1ミラーに映し込み、第2ミラーに反射させて他方のCCDカメラに投影するように構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 2 ,
Both the reference positions of the chip part and the workpiece are alignment marks provided at two positions at each corner,
The alignment marks at one corner are reflected on one first mirror, reflected by the second mirror and projected onto one CCD camera, and the alignment marks at the other corner are projected on the other first mirror, A bonding apparatus characterized in that it is reflected by a second mirror and projected onto the other CCD camera.
前記チップ部品の基準位置は、フェイスアップ状態で実装するときのチップ部品に形成されたバンプである
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The reference position of the chip component is a bump formed on the chip component when mounted in a face-up state.
前記第2駆動手段は、基板にチップ部品を実装する作用位置とその上方の待機位置とにわたって前記ヘッドを昇降させるように構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The bonding device characterized in that the second driving means is configured to raise and lower the head over an operation position for mounting a chip component on a substrate and a standby position above the operation position.
前記第3駆動手段は、前記ヘッドを前記基板面に対して水平移移動させるように構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The bonding apparatus, wherein the third driving unit is configured to move the head horizontally relative to the substrate surface.
前記チップ保持手段は、前記チップを吸着する吸着孔が形成されている
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The chip holding means is formed with a suction hole for sucking the chip.
前記第2駆動手段は、シリンダ内でスライド移動するピストンと、当該ピストンの先端から延伸するロッドからなり、前記ピストンがシリンダ内で軸心回りに回転可能とするアクチュエータであり、
前記第2駆動手段のシリンダのロッドと前記第1駆動手段をリンク機構で連結し、当該第2駆動手段の駆動力を前記第1駆動手段の回転力に変換するように構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The second driving means is an actuator that includes a piston that slides in a cylinder and a rod that extends from the tip of the piston, and the piston can rotate around an axis in the cylinder.
The rod of the cylinder of the second driving means and the first driving means are connected by a link mechanism, and the driving force of the second driving means is converted into the rotational force of the first driving means. Bonding equipment.
前記ロッドは、その外周面にガイドを備え
前記リンク機構は、2本のリンクバーと、
前記2本のリンクバーの屈曲動作に連動して両リンクバーの連節部分をスライドさせて両リンクバーの長さを一定にする伸縮ガイドとから構成した
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 8 , wherein
The rod includes a guide on an outer peripheral surface thereof, and the link mechanism includes two link bars,
A bonding apparatus comprising: an expansion / contraction guide that slides a joint portion of both link bars in conjunction with the bending operation of the two link bars to make the lengths of both link bars constant.
前記ロッド側に連結されたリンクバーの先端に固定されたスケールを備え、
前記リンクバーの回転に連動するスケールの回転角度を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記ヘッドの位置決めを行なう制御手段と、
を備えたことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 8 , wherein
A scale fixed to the tip of a link bar connected to the rod side;
Detecting means for detecting a rotation angle of the scale interlocking with the rotation of the link bar;
Control means for positioning the head based on a detection result by the detection means;
A bonding apparatus comprising:
前記制御手段は、チップ部品の実装位置と関連付けされたスケールを有するのマスター基板を利用し、認識手段によって認識した各実装位置の位置情報と前記第1から第3駆動手段が有する駆動軸との相関関係を求めて予め記憶しており、
前記ワークにチップ部品を実装するときには、相関関係を利用して各駆動手段の駆動軸のズレをオフセットするように各駆動手段を駆動制御するように構成したこと
ことを特徴とするボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 1,
The control means uses a master substrate having a scale associated with the mounting position of the chip component, and the positional information of each mounting position recognized by the recognition means and the drive shafts of the first to third driving means Pre-stored for correlation
A bonding apparatus characterized in that when a chip part is mounted on the workpiece, each drive unit is driven and controlled so as to offset a shift of a drive shaft of each drive unit using a correlation.
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