JP2002330000A - 部品実装方法および部品実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体ベアチップをプリント基板に実装および
熱圧着するフリップチップボンダにおいて、通常は半導
体ベアチップのパターン面を下側にしてボンディングす
るようになっているが、機械的な構造を変更せずにしか
も半導体ベアチップのパターン面が上下のどちらでもボ
ンディングできるようにする。 【解決手段】ワークを構成する回路基板４７をＸ軸方向
およびＹ軸方向に位置決めするＸ−Ｙステージ４４の側
部にチップ待機位置６５または待機用トレイ６６を設け
ておき、フェイスアップボンディングする場合には吸着
ヘッド３３によって吸着保持された半導体ベアチップ３
３を一旦チップ待機位置６５に仮保持するとともに、ワ
ーク認識カメラ５２によってチップ待機位置６５上の半
導体ベアチップ６０を画像認識し、この後に上記半導体
ベアチップ６０を吸着ヘッド３３によって吸着保持して
回路基板４７上の所定の位置に実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２
１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２
９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４
４が配されている。Ｘ−Ｙステージ４４はＸ軸モータ４
５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５
２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５
７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４
４、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９
０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６
０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４
４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３
０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１２
Ｆ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４
７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６
０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１
３Ｇ参照）。このときにワーク認識カメラ５２で基板４
７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２
１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４
７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６
０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６
８が形成され、待機用トレイ６６の下部から吸引通路６
９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、４
０‥‥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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 岳人 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA03 AA11 AA23 CC04 DD07 DD14 EE03 FF24 FF28 FF32 5F044 PP17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。
2. 【請求項２】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。
3. 【請求項３】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。
4. 【請求項４】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。
5. 【請求項５】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。
6. 【請求項６】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。
7. 【請求項７】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。