JP2011029353A - Dispensing device and method of calibration of dispensing nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディスペンス装置およびディスペンスノズルのキャリブレーション方法に関する。より詳しくは、基板とこの基板に搭載された搭載チップとの間隙にアンダーフィル剤を減圧下で充填するディスペンス装置およびアンダーフィル剤を充填するディスペンサに設けられたディスペンスノズルのキャリブレーション方法に関する。 The present invention relates to a dispensing apparatus and a dispensing nozzle calibration method. More specifically, the present invention relates to a dispensing apparatus that fills a gap between a substrate and a mounting chip mounted on the substrate with an underfill agent under reduced pressure, and a calibration method for a dispense nozzle provided in a dispenser that fills the underfill agent.
図11は従来のディスペンス装置の一例を示す概略図である。図11に示すように、従来のディスペンス装置400は、チャンバー520、減圧手段460、可動ステージ710、カメラ720、ディスペンサ730及び制御装置90などを備える。
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a conventional dispensing apparatus. As shown in FIG. 11, a
ディスペンス装置400の基本的な動作について説明する。可動ステージ710には、チップCを搭載した基板Kが載置保持されているものとする。チャンバー520内は減圧手段460により減圧される。チャンバー520内が所定の設定圧に達し安定した後に、カメラ720は、チップCの外観もしくは基板K上のアラインメントマークを読み取って、その画像データを制御装置90に送る。制御装置90では、読み取った画像データからチップCの位置情報を算出する。そして、制御装置90は、上記位置情報に基づいて、ディスペンサ730におけるディスペンスノズル(ニードル)730Nが最適の充填位置にアンダーフィル剤を充填できるように、可動ステージ710をX,Y,θ各方向に駆動することでアラインメントを行う。このアラインメントの後、ディスペンサ730は、Z方向下方に駆動されると共にアンダーフィル剤を吐出する。ディスペンサ730によりチップの周りに吐出されたアンダーフィル剤は、チップCと基板Kとの間に入り込む。アンダーフィル剤の吐出が終了すると、チャンバー520内を大気開放することで、アンダーフィル剤内部のボイドを消滅させる。
A basic operation of the dispensing
一般にこのようなディスペンス装置400では、長時間の使用や、清掃等のメンテナンス作業に伴い、ディスペンサ730の脱着や交換をする必要がある。脱着や交換の際、カメラ720の光軸に対するディスペンスノズル730Nの先端中心の位置関係がくずれると(ディスペンスノズル730Nの位置がずれてしまうと)、そのずれの分だけ滴下位置がずれてしまうこととなる。このようなことから、カメラ720に対するディスペンスノズル730Nの位置は、正確に設定されることが重要であり、ディスペンサ730の付替え毎にキャリブレーション(位置の補正)を実施している。
In general, in such a dispensing
例えば、下記特許文献1に記載の手法では、その位置決めされたそれぞれの座標位置毎にディスペンスノズル730Nからアンダーフィル剤(樹脂)を位置測定用として滴下(捨て打ち)する。その滴下された位置測定用のアンダーフィル剤をカメラで撮像することによって、それぞれのアンダーフィル剤の実際の滴下位置座標を求める。その実際の滴下座標位置とそれを滴下したときのディスペンスノズル730Nの座標位置との差から、ディスペンスノズル730Nの実際の滴下位置とそれを滴下したときのディスペンスノズル730Nの位置とのずれを求め、このずれの平均値を求めることによってカメラに対するディスペンスノズル730Nの位置の補正を行う。
For example, in the method described in
また、ディスペンスノズル730Nの位置を、チャンバー520の下部に設けたカメラ740で撮像することによって、ディスペンスノズル730Nの位置を読み取り位置の補正を行う方法も行われている。
In addition, there is a method in which the position of the dispensing
しかし、特許文献1に記載の手法では、滴下したアンダーフィル剤が時間の経過とともに滲んでしまい、正確な中心位置が特定できず、その結果、カメラに対するディスペンスノズルの位置の補正を正確にできないという問題があった。
However, in the method described in
また、チャンバー520の下部に設けられたカメラ740で撮像する方法は、2つのカメラを配置する必要があり装置の構造が複雑となる。また、ディスペンスノズル730Nは、可動ステージ710を、一旦、退避させてから撮像することになる。特に、可動ステージ710が大型のステージの場合は、退避にともなうチャンバー520のサイズも大型化してしまう問題がある。
Further, in the method of imaging with the
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、カメラに対するディスペンスノズルの位置の補正を高精度に実現できるディスペンス装置およびディスペンスノズルのキャリブレーション方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a dispensing apparatus and a dispensing nozzle calibration method that can realize the correction of the position of the dispensing nozzle with respect to the camera with high accuracy.
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
基板と基板に搭載されたチップとの間隙にアンダーフィル剤を減圧下で充填するディスペンス装置であって、
チップが搭載された基板を載置保持する可動ステージと、
前記アンダーフィル剤を充填するディスペンスノズルと、
撮像手段とを備え、この撮像手段が、
前記搭載チップの位置を画像認識する機能と、前記ディスペンスノズルの位置を画像認識する機能とを備えたことを特徴とするディスペンス装置である。
In order to solve the above problems, the invention described in
A dispensing device that fills a gap between a substrate and a chip mounted on the substrate with an underfill agent under reduced pressure,
A movable stage for mounting and holding the substrate on which the chip is mounted;
A dispensing nozzle filled with the underfill agent;
Imaging means, and this imaging means,
A dispensing apparatus having a function of recognizing an image of the position of the mounted chip and a function of recognizing an image of the position of the dispensing nozzle.
請求項2に記載の発明は、
前記撮像手段が、撮像手段の高さ方向を可変させる高さ変更手段と、前記可動ステージの側壁に設けられた光路変更手段とを用いて、前記ディスペンスノズルの位置を画像認識する際に、前記撮像手段の焦点位置に移動する機能を有している請求項1に記載のディスペンス装置である。
The invention described in
When the imaging unit recognizes an image of the position of the dispense nozzle using a height changing unit that changes a height direction of the imaging unit and an optical path changing unit provided on a side wall of the movable stage, The dispensing apparatus according to
請求項3に記載の発明は、
基板と基板に搭載された搭載チップとの間隙にアンダーフィル剤を減圧下で充填するディスペンス装置に設けられたディスペンスノズルのキャリブレーション方法であって、
ディスペンス装置が、チップが搭載された基板を載置保持する可動ステージと、前記可動ステージの側壁部に設けられた光路変更手段と、前記アンダーフィル剤を吐出するディスペンスノズルと、前記搭載チップと前記ディスペンスノズルとを撮像する撮像手段と、を備え、
前記光路変更手段を前記ディスペンスノズルの下方に配置するステップと、
前記撮像手段を、前記光路変更手段を経由して、前記ディスペンスノズルを画像認識できる位置に移動するステップと、
前記撮像手段で前記ディスペンスノズルを画像認識し、ディスペンス装置の設計値から求められるディスペンスノズル基準位置と実際のディスペンスノズル位置から変位量を求めるステップと、
を有するディスペンスノズルのキャリブレーション方法である。
The invention according to
A dispensing nozzle calibration method provided in a dispensing apparatus that fills a gap between a substrate and a mounting chip mounted on the substrate with an underfill agent under reduced pressure,
The dispensing apparatus has a movable stage for placing and holding a substrate on which a chip is mounted, an optical path changing means provided on a side wall of the movable stage, a dispensing nozzle for discharging the underfill agent, the mounting chip, and the Imaging means for imaging the dispense nozzle,
Disposing the optical path changing means below the dispensing nozzle;
Moving the imaging means to a position where the dispensing nozzle can recognize an image via the optical path changing means;
Recognizing the dispensing nozzle with the imaging means, and obtaining a displacement amount from a dispensing nozzle reference position and an actual dispensing nozzle position obtained from a design value of the dispensing apparatus;
A calibration method for a dispense nozzle having
請求項1に記載のディスペンス装置によれば、撮像手段が、チップの位置を画像認識する機能と、ディスペンスノズルの位置を画像認識する機能とを備えているので、ディスペンスノズルの位置を正確に画像認識し、位置補正することが出来る。そのため、ディスペンスノズルにより捨て打ちしたアンダーフィル剤の位置に基づいて補正量を求める従来の手法と異なり、滴下したアンダーフィル剤が時間の経過とともに滲んでしまうことなく、ディスペンスノズルの中心位置が正確に特定できる。その結果、撮像手段に対するディスペンスノズルの位置の補正を正確に実現できる。 According to the dispensing apparatus of the first aspect, since the imaging unit has the function of recognizing the position of the chip and the function of recognizing the position of the dispensing nozzle, the position of the dispensing nozzle can be accurately imaged. Recognize and correct position. Therefore, unlike the conventional method of obtaining the correction amount based on the position of the underfill agent thrown away by the dispense nozzle, the center position of the dispense nozzle is accurately determined without bleeding the dropped underfill agent over time. Can be identified. As a result, it is possible to accurately correct the position of the dispensing nozzle with respect to the imaging unit.
請求項2に記載のディスペンス装置によれば、撮像手段が、撮像手段の高さ方向を可変させる高さ変更手段と、可動ステージの側壁に設けられた光路変更手段とを用いて、ディスペンスノズルの位置を画像認識する際に、撮像手段の焦点位置に移動する機能を有している。そのため、ディスペンスノズルの位置がチップの位置を画像認識する撮像手段の視野から外れていても、正確に画像認識することが出来る。 According to the dispensing apparatus of the second aspect, the imaging unit uses the height changing unit that varies the height direction of the imaging unit and the optical path changing unit provided on the side wall of the movable stage to When recognizing the position, it has a function of moving to the focal position of the imaging means. Therefore, even when the position of the dispensing nozzle is out of the field of view of the imaging means that recognizes the position of the chip, the image can be recognized accurately.
請求項3に記載のディスペンスノズルのキャリブレーション方法によれば、光路変更手段をディスペンスノズルの下方に配置するステップと、撮像手段を、光路変更手段を経由して、ディスペンスノズルを画像認識できる位置に移動するステップと、撮像手段でディスペンスノズルを画像認識し、ディスペンス装置の設計値から求められるディスペンスノズル基準位置と実際のディスペンスノズル位置から変位量を求めるステップと、を有している。そのため、撮像手段に対するディスペンスノズルの位置の補正を高精度に実現できる。
According to the dispense nozzle calibration method according to
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係るディスペンス装置を備えた実装システムの正面一部断面図、図2は本発明に係るディスペンス装置の正面一部断面図、図3は本発明の要部を示す正面一部断面図、図4は本発明の要部を示す正面一部平面図、図5はアンダーフィル剤の供給系を示す図である。各構成図において、直交座標系の3軸をX、Y、Zとして、紙面横方向をX方向、紙面に直交する方向をY方向、鉛直方向をZ方向、Z軸回りの回転方向をθ方向とする。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a partial front sectional view of a mounting system equipped with a dispensing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a partial front sectional view of a dispensing apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a partial front view showing a main part of the present invention. FIG. 4 is a front partial plan view showing the main part of the present invention, and FIG. 5 is a view showing an underfill agent supply system. In each configuration diagram, the three axes of the Cartesian coordinate system are X, Y, and Z, the horizontal direction of the paper is the X direction, the direction orthogonal to the paper is the Y direction, the vertical direction is the Z direction, and the rotation direction about the Z axis is the θ direction. And
図1に示すように、実装システム1は、基板ローダー2、チップ搭載装置3、ディスペンス装置4及び基板アンローダー8をこの順に配設した構成とされると共に、制御装置9を備える。基板ローダー2から基板アンローダー8に至るまでには、図示は省略したが、基板Kを移送経路Vに沿い移送するための基板移送手段を備える。この基板移送手段は、基板Kを保持し且つ伸縮自在のアームを備えたロボット、または基板Kを走行可能に構成されたローラ付レール部材などにより構成される。
As shown in FIG. 1, the mounting
基板ローダー2は、基板Kをチップ搭載装置3に順次供給する装置であり、複数の基板Kを収容可能な基板マガジン21ごと基板Kを保温可能なオーブン22、及び基板Kを待機させるための待機ステージ23を備える。待機ステージ23の内部には、基板Kを適切な温度に保温するためのヒーターが埋設される。
The
チップ搭載装置3は、基板ローダー2から供給されてきた基板KにチップCを搭載する装置であり、基板Kを所定位置に固定保持すると共にX,Y,θ各方向に駆動可能な可動ステージ31、搭載すべきチップCをそのバンプ形成面を上向きにしてストックするチップストッカー32、真空吸着によりチップストッカー32からチップCを取り出すと共にバンプ形成面が下向きとなるようにチップCを反転させるチップ反転部33、上方に位置するチップCと下方に位置する基板Kとの位置情報を同時に取得可能に構成された2視野カメラ34、並びにチップ反転部33で反転したチップCのバンプ非形成面を真空吸着により保持しながら当該チップCを基板Kに搭載及び加圧するボンディングヘッド35などを備える。可動ステージ31の内部には、基板Kを適切な温度に加熱及び保温するためのヒーターが埋設される。
The
ディスペンス装置4は、基板Kとこの基板Kに搭載されたチップCとの間隙にアンダーフィル剤を充填する装置であり、図2によく示されるように、チャンバー52、可動ステージ71、カメラ72、圧力センサ75、ディスペンサ73及び真空ポンプ46などを備える。
The
カメラ72は、本願発明の撮像手段に相当する。カメラ72は、例えば、CCDカメラなどが適用される。
The
チャンバー52は、開閉可能に設けられた第1ゲートバルブ42及び第2ゲートバルブ43を備える。また、配管及び開閉バルブ62を介して真空ポンプ46に接続されるとともに、内部の真空圧を大気開放するための開放バルブ47を備える。チャンバー52の上面には、カメラ72によるチャンバー52内の撮像を可能とするための透明窓54を備える。
The
可動ステージ71は、アンダーフィル剤の充填対象となる基板K(すなわちチップCが搭載された基板K)を固定保持可能な保持面71Hを備える。ここで、保持面71Hの高さを、以下の説明で、基準高さとする。保持面71Hには、基板Kを真空吸着保持するための多数の微径孔が穿設され、これら微径貫通孔は図示しない真空ポンプに接続される。また、可動ステージ71は、ステージ駆動部74によりにX,Y,θ各方向に駆動可能に構成される。可動ステージ71の内部には、固定保持された基板Kを適切な温度に加熱及び保温するためのヒーターが埋設される。図3および図4に示すように、可動ステージ71の側壁部には、2つのプリズム75a,75bが配設される。2つのプリズム75a,75bは、互いの反射面を対向させて取り付けられる。2つのプリズム75a,75bの対向間の水平距離L0は、カメラ72とディスペンスノズル73Nとの水平距離に略等しい。より具体的には、カメラ72における撮像レンズの光軸と、ディスペンスノズル73Nにおける軸線との水平距離に等しい。また、2つのプリズム75a,75bの反射面の最高高さL2は、プリズム75a、75bとも同一であり高さの基準とした保持面71Hよりも低い位置とされる。
The
プリズム75a,75bは、本願発明の光路変更手段に相当する。光路変更手段は、プリズム75a,75bに限らず、ミラーを使用しても良い。
The
カメラ72は、撮像により得た画像データを制御装置9に送信可能な構成とされている。カメラ72は、チャンバー52の外側から透明窓54越しに、チャンバー52内を撮像可能となる位置に設置されている。カメラ72は、ノズル認識高さ72Haと基板認識高さ72Hbの2つ高さで撮像可能となる。2つの高さの上下関係は72Ha<72Hbであり、それぞれの位置でノズルと基板に焦点深度が合致するように設計されている。カメラ72は、2つの高さの間をエアーシリンダー76などの駆動により往復する。通常、カメラ72は基板認識高さ72Hbの位置にあり、ディスペンスノズル73Nのキャリブレーションを行なう時にノズル認識高さ72Haの高さとなる。また、撮像と同時に閃光を発する発光部を備える。
The
エアーシリンダー76は、本願発明の高さ変更手段に相当する。高さ変更手段は、エアーシリンダー76に限らず、サーボモータとボールねじを組み合わせ、カメラ72の高さを変更出来るようにしても良い。
The
このように、カメラ72が、チップCの位置を画像認識する機能と、ディスペンスノズル73Nの位置を画像認識する機能とを備えているので、ディスペンスノズル73Nの位置を正確に画像認識し、位置補正することが出来る。そのため、ディスペンスノズル73Nにより捨て打ちしたアンダーフィル剤の位置に基づいて補正量を求める従来の手法と異なり、滴下したアンダーフィル剤が時間の経過とともに滲んでしまうことなく、ディスペンスノズル73Nの中心位置が正確に特定できる。その結果、カメラ72に対するディスペンスノズル73Nの位置の補正を正確に実現できる。
Thus, since the
また、カメラ72が、カメラ72の高さ方向を可変させるエアーシリンダー76と、可動ステージの側壁に設けられたプリズム75a,75bとを用いて、ディスペンスノズル73Nの位置を画像認識する際に、カメラ72の焦点位置に移動する機能を有している。そのため、ディスペンスノズル73Nの位置がチップCの位置を画像認識するカメラ72の視野から外れていても、正確に画像認識することが出来る。
Further, when the
図2にもどり、圧力センサ75は、チャンバー52内の圧力を測定してその測定値を制御装置9に送信可能な構成とされる。
Returning to FIG. 2, the
ディスペンサ73は、アンダーフィル剤を吐出するディスペンスノズル73Nを備え、且つZ方向に駆動可能とされる。ディスペンサ73は、チェックバルブ69、配管68及び三方弁65を介して第1貯留部66及び第2貯留部67に接続される。第1貯留部66及び第2貯留部67は、それぞれ所定量のアンダーフィル剤を貯留可能な例えばシリンジ容器で構成される。また、配管68は、開閉バルブ64を介して真空ポンプ46に接続される。
The
三方弁65は、次に示すAモード、Bモード及びCモードに切替可能である。すなわちAモードでは、図5に示すように、第1貯留部66とディスペンサ73のみが連通する。Bモードでは、第2貯留部67とディスペンサ73のみが連通する。Cモードでは、第1貯留部66とディスペンサ73、第2貯留部67とディスペンサ73、及び第1貯留部66と第2貯留部67のいずれも連通しない。
The three-
図1にもどり、基板アンローダー8は、アンダーフィル剤の充填が完了した基板Kをディスペンス装置4から順次取り出す装置であり、基板ローダー2と同様に、複数の基板Kを収容可能な基板マガジン81ごと基板Kを保温可能なオーブン82を備える。
Returning to FIG. 1, the substrate unloader 8 is a device for sequentially taking out the substrates K that have been filled with the underfill agent from the dispensing
制御装置9は、タッチパネル等の入出力装置、メモリチップやマイクロプロセッサなどを主体とした適当なハードウエア、このハードウエアを動作させるためのコンピュータプログラムを組み込んだハードディスク装置、及び各構成部とデータ通信を行う適当なインターフェイス回路などから構成され、実装システム1が一連の動作を行うための指令信号を各構成部に送るように構成される。なお、この一連の動作の一部をPLC(プログラマブルロジックコントローラ)で行うようにしてもよい。
The
本発明で特徴となるキャリブレーションは、制御装置9の記憶手段に予め組み込まれたキャリブレーションプログラムにより行われる。キャリブレーションプログラムは、ディスペンス装置4の設計値から求められるディスペンスノズル73Nの基準位置(例えば、教示操作によって制御装置9に入力される)と、カメラ72により得られたディスペンスノズル73Nの実際位置とから、その変位を第1補正量として求めるプログラムである。
The calibration characteristic of the present invention is performed by a calibration program incorporated in advance in the storage means of the
次に、図6〜10も参照して、以上のように構成された実装システム1の動作について説明する。図6は実装システム1の動作手順の概要を示すフローチャート、図7はノズルキャリブレーション用データ取得ステップの動作手順を示すフローチャート、図8はアンダーフィル剤供給ステップの動作手順を示すフローチャート、図9はディスペンスステップの動作手順を示すフローチャート、図10はノズルキャリブレーション用データ取得ステップの動作を説明するための図である。
Next, the operation of the mounting
図6に示すように、実装システム1の動作は、ノズルキャリブレーションデータ取得ステップS0、アンダーフィル剤供給ステップS1、チップ搭載ステップS2及びディスペンスステップS3の順に行われる。
As shown in FIG. 6, the operation of the mounting
以下の説明では、ディスペンス装置4は次の初期状態とする。すなわち第1ゲートバルブ42及び第2ゲートバルブ43は共に閉じている。開放バルブ47は開いており、チャンバー52内の圧力は大気圧とされる。また、第1貯留部66及び第2貯留部67には充分な量のアンダーフィル剤が貯留され、三方弁65はCモードとされ、開閉バルブ64は閉じている。チャンバー52内の設定圧(目標とする減圧の圧力値)はP2とする。ディスペンサ73は、交換または清掃などにより付け替えがなされ、そのキャリブレーションは未実施である。
In the following description, the dispensing
まず、図6のステップS0のように、ディスペンス装置4において、ディスペンサ73の付け替えがなされた後のキャリブレーションが未実施であるため(ステップS10でイエス)、ディスペンサ73の取付位置キャリブレーション用の第1補正量を取得する動作を行う。
First, as shown in step S0 of FIG. 6, since the
ステップS0の詳細は図7に示される。まず、開放バルブ47を閉じる。続いて、開閉バルブ62を、チャンバー52内が設定圧P2になるまで開く。これにより、チャンバー52内は徐々に減圧される(ステップS01)。チャンバー52内の圧力が設定圧P2に到達した後で、ステージ駆動部74は、ディスペンサ73のディスペンスノズル73Nがプリズム75aの上方に来るように、可動ステージ71を駆動すると同時にカメラ72はノズル認識高さ72Haまで下降する(ステップ02)。図10に示すように、プリズム75a,75b間の距離は、カメラ72における撮像レンズの光軸と、ディスペンスノズル73Nにおける軸線との水平距離に等しい。このため、ディスペンスノズル73Nがプリズム75aの上方に来た時点で、カメラ72の撮像レンズはプリズム75bの上方に来る(ステップ03,04)。この状態で、カメラ72は閃光照射し、プリズム75a及びプリズム75bを介して得られたディスペンスノズル73Nの底面像を透明窓54越しに撮像し、その画像データを制御装置9に送る。制御装置9は、カメラ72から送られた画像データと、ディスペンス装置4の設計値から求められる基準位置(例えば、教示操作によって制御装置9に入力される)とに基づき、ディスペンサ73の取付変位を求める(ステップS06)。なお、基準位置とは、ディスペンスノズル73Nがカメラ72に対して予め決定された位置から変位無く理想的に取り付けられたとした場合の位置である。この取付変位は、後述のディスペンス動作時に第1補正量として用いられる。続いて、開放バルブ47を一旦開き、チャンバー52内の圧力を大気圧に戻した後(ステップS07)、開放バルブ47を再び閉める。この動作と並行してカメラ72は基板認識高さ72Hbまで上昇する。
Details of step S0 are shown in FIG. First, the
第1補正量の算出が終了すると、チップ搭載動作に先立ち、図6のステップS1のように、ディスペンス装置4においてアンダーフィル剤をディスペンサ73に供給する動作を行う。ステップS1の詳細は図8に示される。三方弁65がCモードであるため、配管68内は密閉状態とされる(ステップS11)。このためディスペンサ73は、第1貯留部66とも第2貯留部67とも連通せず、アンダーフィル剤はディスペンサ73に導かれない。この状態で開閉バルブ64を開き(ステップS12)、配管68内を減圧する(ステップS13)。配管68内がチャンバー52の設定P2以下になった時点で(ステップS14でイエス)、開閉バルブ64を閉める(ステップS15)。
When the calculation of the first correction amount is completed, an operation of supplying the underfill agent to the
続いて、三方弁65をAモードとする(ステップS17)。Aモードでは、第1貯留部66とディスペンサ73とが連通するため、第1貯留部66に貯留されたアンダーフィル剤は、配管68を介してディスペンサ73に送り込まれる。配管68内はP2に保持されているため、ディスペンサ73に送り込まれるアンダーフィル剤が、配管68内で気泡を巻き込むことが防止される。なお、第1貯留部66に充分な量のアンダーフィル剤がない場合は(ステップS16でノー)、三方弁65をBモードとして第2貯留部67からアンダーフィル剤の供給を受ける(ステップS18)。
Subsequently, the three-
続いて、図6のステップS2のチップ搭載動作を行う。基板マガジン21にストックされた各基板Kは、オーブン22内で所定の一定温度に保たれる。基板移送手段は、基板マガジン21にストックされた各基板Kを待機ステージ23を経て一枚ずつチップ搭載装置3へと供給する。
Subsequently, the chip mounting operation in step S2 of FIG. 6 is performed. Each substrate K stocked in the
チップ搭載装置3において、チップ反転部33は、X,Y,Z方向に駆動され、チップストッカー32にストックされたチップCのバンプ形成面を真空吸着することにより取り出す。その後、水平軸J1回りに回動されることにより、バンプ形成面が下向きとなるようにチップCを反転させる。ボンディングヘッド35は、X,Y,Z方向に駆動されることにより、反転したチップCを真空吸着することによりチップ反転部33から取り出す。そして、2視野カメラ34がチップC及び基板Kの位置を読み取り、その位置情報に基づいて、可動ステージ31がX,Y,θ各方向に駆動され、チップCと基板Kとの位置合わせ(アラインメント)を行う。その後、ボンディングヘッド35は、Z方向下側に駆動され、真空吸着により保持したチップCを基板K上の搭載箇所に搭載すると共に加熱及び加圧する。
In the
続いて、図6のステップS3のディスペンス動作を行う。ステップS3の詳細は図9に示される。ディスペンス装置4において、第1ゲートバルブ42が開き(ステップS31)、チップ搭載装置3でチップCが搭載された基板Kは、基板移送手段によりチャンバー52内に搬入され、可動ステージ71上に載置保持される(ステップS32)。基板Kがチャンバー52に搬入されると、第1ゲートバルブ42が閉じる(ステップS33)。
Subsequently, the dispensing operation in step S3 of FIG. 6 is performed. Details of step S3 are shown in FIG. In the
開閉バルブ62は、チャンバー52内の圧力が設定圧P2になるまで開状態とされる。これにより、チャンバー52内は徐々に減圧され、圧力が設定圧P2に到達した後(ステップS34)で、次のようにして、アラインメント用の第2補正量の取得を行う。すなわち、ステージ駆動部74は、アンダーフィル剤の塗布対象となるチップCがディスペンサ73のカメラ72の下方に来るように可動ステージ71を駆動する(ステップS35)。カメラ72は、透明窓54越しにチップCの外観もしくはアラインメントマークを撮像し、その画像データを制御装置9に送る(ステップS36)。この時のカメラ72の高さは基板認識高さ72Hbである。
The on-off
制御装置9は、カメラ72から送られた画像データに基づきチップCの位置と、基準チップ位置との変位を第2補正量として求める(ステップS37)。なお、チップ位置とは、チップCが基板Kに対して予め決定された位置から変位無く理想的に取り付けられたとした場合の位置である。
The
可動ステージ71は、ステップS06で求めた第1補正量と、ステップS37で求めた第2補正量とに基づいて、X,Y,θ各方向に駆動されることで、ディスペンサ73がチップCにおける最適の充填位置にアンダーフィル剤を充填できるようにアラインメントが行われる(ステップS38)。ディスペンサ73は、Z方向下方に駆動され、ディスペンスノズル73Nからアンダーフィル剤を吐出し、基板KとチップCとの間隙にアンダーフィル剤を充填する(ステップS39)。充填動作が終了すると、ディスペンサ73はZ方向上方の元の位置に戻る。
The
このように、ディスペンス装置4によると、カメラ72は、ディスペンスノズル73Nの下方に駆動配置されたプリズム75aと、反射面をプリズム75aに対向させたプリズム75bとにより導かれたディスペンスノズル73Nの像を撮像し、制御装置9は、この撮像で得られた画像データに基づき、キャリブレーションのための第1補正量を算出する。つまり、撮像カメラ72は、直接にディスペンサ73におけるディスペンスノズル73Nの位置を認識する。このように、ディスペンスノズル73Nにより捨て打ちしたアンダーフィル剤の位置に基づいて補正量を求める従来の手法と異なり、滴下したアンダーフィル剤が時間の経過とともに滲んでしまうようなことがなく、ディスペンスノズル73Nの中心位置が正確に特定できる。その結果、撮像カメラ72に対するディスペンスノズル73Nの位置の補正を正確に実現できる。
Thus, according to the
また、2つのプリズム75a,75bの反射面の最高高さL2は、両者とも同一であり且つ高さの基準とした保持面71Hよりも低い位置となっている。一方、保持面71Hには基板Kが真空吸着保持されている。このような位置関係のため、基板Kに搭載されたチップCにディスペンスノズル73Nを接近させた状態で、基準位置からの変位を求めることが出来る。従って、保持面71Hより低い位置にプリズム75a,75bの反射面の最高高さL2を配置したので、実際のアンダーフィル剤の吐出時に発生しているディスペンスノズル73Nの位置のズレをより正確に測定することが出来る。
Further, the maximum height L2 of the reflecting surfaces of the two
また、ディスペンス装置4では、真空ポンプ46は、アンダーフィル剤を貯留部66からディスペンサ73に導くに先立ち、貯留手段66とディスペンサ73とを接続する配管68内をP2に減圧するので(ステップS7、ステップS3参照)、配管68内に空気溜まりが無い状態で配管68内をアンダーフィル剤で満たすことができ、その結果、アンダーフィル剤が気泡を巻き込むことが防止できる。また、真空ポンプ46は、ディスペンサ73によるアンダーフィル剤の吐出動作に先立ち、チャンバー52内をP2に減圧するので(ステップS21、ステップS16、ステップS17参照)、アンダーフィル剤に気泡が含まれていたとしてもそれが抜ける。したがって、ディスペンサ73は、気泡を含まないアンダーフィル剤を基板Kに供給することができる。
Further, in the
充填動作が終了し、基板Kはチャンバー52内において設定圧P2の減圧下に所定時間置かれる。これにより基板KとチップCとの間隙へのアンダーフィル剤の浸透を促進させることができ、浸透に要する時間が短縮化できる。所定時間が経過すると(ステップS40でイエス)、開放バルブ47が開き、チャンバー52内は大気圧に戻る(ステップS41)。続いて、第2ゲートバルブ43が開き(ステップS42)、基板Kが搬出される(ステップS43)。
After the filling operation is completed, the substrate K is placed in the
以上の実装動作において、オーブン22,82、待機ステージ23及び可動ステージ31,71におけるヒーターは、基板Kが80〜120℃に保温されるように制御される。これにより、一連のステップを有する実装工程の実質的に全体にわたって、基板Kは所定の温度に保温されるため、基板Kが吸湿したり、急激な温度変化に伴い反りを生じたりすることが抑制できる。
In the mounting operation described above, the heaters in the ovens 22 and 82, the standby stage 23, and the
1 実装システム
2 基板ローダー
3 チップ搭載装置
4 ディスペンス装置
8 基板アンローダー
9 制御装置
21 基板マガジン
22 オーブン
23 待機ステージ
31 可動ステージ
32 チップストッカー
34 2視野カメラ
35 ボンディングヘッド
42 第1ゲートバルブ
43 第2ゲートバルブ
46 真空ポンプ
47 開放バルブ
52 チャンバー
54 透明窓
62 開閉バルブ
64 開閉バルブ
65 三方弁
66 貯留手段
68 配管
69 チェックバルブ
71 可動ステージ
72 カメラ
73 ディスペンサ
75 圧力センサ
76 エアーシリンダー
81 基板マガジン
82 オーブン
90 制御装置
L0 水平距離
L2 最高高さ
400 ディスペンス装置
460 減圧手段
520 チャンバー
710 可動ステージ
71H 保持面
720 カメラ
730 ディスペンサ
73N ディスペンスノズル
740 カメラ
75a プリズム
75b プリズム
72Ha ノズル認識高さ
72Hb 基板認識高さ
730N ディスペンスノズル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
チップが搭載された基板を載置保持する可動ステージと、
前記アンダーフィル剤を充填するディスペンスノズルと、
撮像手段とを備え、この撮像手段が、
前記搭載チップの位置を画像認識する機能と、前記ディスペンスノズルの位置を画像認識する機能とを備えたことを特徴とするディスペンス装置。 A dispensing device that fills a gap between a substrate and a chip mounted on the substrate with an underfill agent under reduced pressure,
A movable stage for mounting and holding the substrate on which the chip is mounted;
A dispensing nozzle filled with the underfill agent;
Imaging means, and this imaging means,
A dispensing apparatus comprising: a function of recognizing the position of the mounted chip; and a function of recognizing an image of the position of the dispensing nozzle.
ディスペンス装置が、チップが搭載された基板を載置保持する可動ステージと、前記可動ステージの側壁部に設けられた光路変更手段と、前記アンダーフィル剤を吐出するディスペンスノズルと、前記搭載チップと前記ディスペンスノズルとを撮像する撮像手段と、を備え、
前記光路変更手段を前記ディスペンスノズルの下方に配置するステップと、
前記撮像手段を、前記光路変更手段を経由して、前記ディスペンスノズルを画像認識できる位置に移動するステップと、
前記撮像手段で前記ディスペンスノズルを画像認識し、ディスペンス装置の設計値から求められるディスペンスノズル基準位置と実際のディスペンスノズル位置から変位量を求めるステップと、
を有するディスペンスノズルのキャリブレーション方法。 A dispensing nozzle calibration method provided in a dispensing apparatus that fills a gap between a substrate and a mounting chip mounted on the substrate with an underfill agent under reduced pressure,
The dispensing apparatus has a movable stage for placing and holding a substrate on which a chip is mounted, an optical path changing means provided on a side wall of the movable stage, a dispensing nozzle for discharging the underfill agent, the mounting chip, and the Imaging means for imaging the dispense nozzle,
Disposing the optical path changing means below the dispensing nozzle;
Moving the imaging means to a position where the dispensing nozzle can recognize an image via the optical path changing means;
Recognizing the dispensing nozzle with the imaging means, and obtaining a displacement amount from a dispensing nozzle reference position obtained from a design value of the dispensing apparatus and an actual dispensing nozzle position;
Dispensing nozzle calibration method comprising:
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