JP2017092342A - System for loading conductive ball - Google Patents
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本発明は、ワークに導電性ボールを搭載するシステムに関するものである。 The present invention relates to a system for mounting a conductive ball on a workpiece.
特許文献1においては、本発明ははんだボール搭載用マスクを用いて微細なはんだボールを基板に搭載するはんだボール搭載方法に関し、微細なはんだボールを効率よくかつ確実に基板に搭載することを課題とする。このため、特許文献1のボール搭載方法は、基板の電極上にフラックスを配設する工程と、基板に配設したボール搭載用マスクを用いてボール振込み開口にはんだボールを振込み電極に搭載する工程と、基板にはんだボール搭載用マスクを配設した状態のままではんだボールの搭載状態を検査する工程と、この検査工程ではんだボールの未搭載個数が既定未搭載個数より多いと判断された場合にはんだボール搭載用マスクを用いて未搭載位置にはんだボールを振込む第1のはんだボールリペア工程と、検査工程で未搭載個数が既定未搭載個数より少ない判断された場合に未搭載である電極に個別にはんだボールを搭載する第2のはんだボールリペア工程とを有する。 In Patent Document 1, the present invention relates to a solder ball mounting method in which a fine solder ball is mounted on a substrate using a solder ball mounting mask, and it is an object to efficiently and reliably mount the fine solder ball on the substrate. To do. For this reason, the ball mounting method disclosed in Patent Document 1 includes a step of disposing a flux on an electrode of a substrate and a step of mounting a solder ball on a transfer electrode using a ball mounting mask disposed on the substrate. And a process of inspecting the mounting state of the solder balls with the solder ball mounting mask being disposed on the board, and if the number of solder balls not mounted is determined to be larger than the predetermined unmounted number in this inspection process In the first solder ball repair process in which the solder ball is transferred to the unmounted position using the solder ball mounting mask, and in the inspection process, if the number of unmounted is determined to be less than the predetermined unmounted number, And a second solder ball repair process for individually mounting the solder balls.
ウェハ(半導体基板)、ICチップ、ICチップを搭載した基板などの接続用の電極を備えたワークに導電性ボールを搭載するシステムにおいて、さらに安定した品質の製品を効率よく提供するシステムが求められている。 There is a need for a system that efficiently provides more stable quality products in a system in which conductive balls are mounted on a workpiece having electrodes for connection, such as a wafer (semiconductor substrate), an IC chip, and a substrate on which an IC chip is mounted. ing.
本発明の一態様は、ワークに導電性ボールを搭載するシステムである。このシステムは、ワークの電極上に、複数の開口を含む第1のマスクを介してフラックスを塗布する塗布ユニットと、フラックスが塗布されたワークに、複数の開口を含む第2のマスクを介して導電性ボールを搭載するボール搭載ユニットと、導電性ボールが搭載されたワークの状態を観察して、搭載欠陥を修復するリペアユニットと、ワークを搭載した状態で第1のマスクとワークとの位置決めをする第1の移動ステージと、フラックスが塗布されたワークを搭載した状態で第2のマスクとフラックスが塗布されたワークとの位置決めをする第2の移動ステージと、導電性ボールが搭載されたワークを搭載した状態で修復位置の位置決めをする第3の移動ステージと、フラックスが塗布されたワークを一時的に保持した状態で、第1の移動ステージから第2の移動ステージに受け渡す第1のバッファユニットと、導電性ボールが搭載されたワークを一時的に保持した状態で、第2の移動ステージから第3の移動ステージに受け渡す第2のバッファユニットとを有する。 One embodiment of the present invention is a system in which a conductive ball is mounted on a workpiece. This system includes a coating unit that applies a flux on a workpiece electrode via a first mask including a plurality of openings, and a second mask that includes a plurality of openings on the workpiece coated with the flux. The ball mounting unit for mounting the conductive ball, the repair unit for observing the state of the workpiece on which the conductive ball is mounted and repairing the mounting defect, and the positioning of the first mask and the workpiece with the workpiece mounted A first moving stage for performing positioning, a second moving stage for positioning the second mask and the workpiece coated with flux in a state where the workpiece coated with flux is mounted, and a conductive ball is mounted. The third movement stage for positioning the repair position with the work mounted, and the first movement with the work to which the flux has been applied temporarily held The second buffer stage is transferred from the second moving stage to the third moving stage in a state where the first buffer unit transferred from the cottage to the second moving stage and the work on which the conductive balls are mounted are temporarily held. Buffer unit.
このシステムは、塗布ユニット、ボール搭載ユニットおよびリペアユニットを有し、ワークを投入すると、フラックスの塗布、導電性ボールの搭載、リペアといった一連の作業を行い、ワークの電極上に導電性ボールが搭載された製品を出力する。したがって、各ユニット間で各処理が終了したワークをストックして搬送する手間を省くことができる。 This system has a coating unit, a ball mounting unit, and a repair unit. When a workpiece is inserted, a series of operations such as flux application, conductive ball mounting, and repair are performed, and the conductive ball is mounted on the workpiece electrode. Output the finished product. Therefore, it is possible to save the labor of stocking and transporting the work for which each process has been completed between the units.
さらに、このシステムは、各ユニットに対してワークを位置決めするそれぞれの移動ステージを備え、第1の移動ユニットと第2の移動ユニットとの間に第1のバッファユニット、および第2の移動ユニットと第3の移動ユニットとの間に第2のバッファユニットを有する。このため、各バッファユニットでワークを一時的に保持することにより各ユニットの処理時間が異なる場合でも、それらを並列して行うことができる。また、各移動ステージの動きを最適化したり、リペア処理の処理時間の影響が上流の各処理に及ぶことを緩和できるなどの効果を有する。したがって、システム全体としてスループットを向上でき、導電性ボールが搭載された製品の製造効率を向上できる。 Further, the system includes respective moving stages for positioning the workpiece with respect to each unit, and the first buffer unit and the second moving unit are provided between the first moving unit and the second moving unit. A second buffer unit is provided between the third mobile unit. For this reason, even if the processing time of each unit differs by temporarily holding the work in each buffer unit, they can be performed in parallel. In addition, there are effects such as optimizing the movement of each moving stage and mitigating the influence of the processing time of the repair process on each upstream process. Therefore, the throughput of the entire system can be improved, and the production efficiency of a product on which conductive balls are mounted can be improved.
各処理ユニットの処理をそれぞれ独立して行う上流および下流の移動ステージは、異なるレールに搭載してもよいが、共通のレール(軌道)に搭載してもよい。上流および下流の移動ステージを共通のレールに搭載することによりバッファユニットの構成を簡略化できる。たとえば、バッファユニットはワークを一時的に保持した状態で上下に移動するだけのタイプであってもよい。 The upstream and downstream moving stages that perform processing of each processing unit independently may be mounted on different rails, but may be mounted on a common rail (track). By mounting the upstream and downstream moving stages on a common rail, the configuration of the buffer unit can be simplified. For example, the buffer unit may be of a type that simply moves up and down while holding the workpiece temporarily.
このシステムのそれぞれのバッファユニットは、処理済みのワークの上面の一部を吸引した状態で一時的に保持するハンドリングユニットを含んでもよい。それぞれの移動ステージにより下面を支持されるワークに対し、上面からアクセスできるため、効率よくワークの受け渡しをできる。 Each buffer unit of the system may include a handling unit that temporarily holds a part of the upper surface of the processed workpiece in a sucked state. Since the workpiece whose bottom surface is supported by each moving stage can be accessed from the top surface, the workpiece can be transferred efficiently.
このシステムは、第1のマスクとワークとの位置を検出する位置検出ユニットを含んでもよい。位置検出ユニットは、第1のマスクの下面と第1のステージに搭載されたワークの上面との画像を取得する上下2視野を含む撮像ユニットと、撮像ユニットを第1のマスクの下面に沿って移動する移動ユニットと、第1のマスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットとを含む。キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって退避した位置で撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって撮像ユニットにより第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含む。 The system may include a position detection unit that detects the position of the first mask and the workpiece. The position detection unit includes an imaging unit including two upper and lower visual fields for acquiring images of the lower surface of the first mask and the upper surface of the work mounted on the first stage, and the imaging unit along the lower surface of the first mask. A moving unit that moves, and a calibration unit that is disposed at a position retracted from the lower surface of the first mask. The calibration unit is a first reference mark provided on the first reference surface facing downward, and is directed upward with the first reference mark on the upper side captured by the imaging unit at the retracted position. A second reference mark provided on the second reference plane, and a lower second reference mark imaged together with the first reference mark by the imaging unit.
このシステムは、第2のマスクとフラックスが塗布されたワークとの位置検出を行う位置検出ユニットであって、上記と同様に、第2のマスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットを含む位置検出ユニットを含んでいてもよい。 This system is a position detection unit for detecting the position of the second mask and the workpiece coated with the flux, and is a calibration unit disposed at a position retracted from the lower surface of the second mask, as described above. The position detection unit containing may be included.
マスクの下面とワークの上面との位置を検出するタイプの位置検出ユニットは、マスクにワークを密着して処理を行うときにマスクの下面から退避する必要がある。その退避した位置に、上側の第1の基準マークを含む下側を向いた第1の基準面と、下側の第2の基準マークを含む上側を向いた第2の基準面とを備えたキャリブレーションユニットを設けることにより、上下の2視野を含む撮像ユニットにより上下の基準マークを含む画像を取得することにより位置検出ユニットの精度を維持できる。したがって、この位置検出ユニットは、ワークが移動ステージを乗り換える本システムに適しており、各マスクに対してワークを精度よく位置合わせできる。 A position detection unit of a type that detects the position of the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece needs to be retracted from the lower surface of the mask when processing is performed with the workpiece in close contact with the mask. The retracted position includes a first reference surface facing downward including the upper first reference mark, and a second reference surface facing upward including the second reference mark on the lower side. By providing the calibration unit, the accuracy of the position detection unit can be maintained by acquiring an image including the upper and lower reference marks by the imaging unit including the upper and lower two visual fields. Therefore, this position detection unit is suitable for the present system in which the workpiece changes the moving stage, and can accurately align the workpiece with respect to each mask.
このキャリブレーションユニットにおいては、第1の基準マークと第2の基準マークとが、鉛直線上に位置するように配置されていてもよい。マスクとワークとを位置合わせする際にそれぞれのマークが一致するように設定されている場合は、キャリブレーションの際に、撮像ユニットの上下の2視野の位置ずれを事前に検証して実際の位置合わせの際に補正できる。キャリブレーションの際に確認された上下2視野の位置ずれを、次の位置合わせの際に補正する値として採用してもよく、キャリブレーションの際に確認された上下2視野の位置ずれが、所定の値から外れている場合は異常と判断して次の処理を中止してもよい。 In this calibration unit, the first reference mark and the second reference mark may be arranged so as to be positioned on the vertical line. If the marks are set to match when aligning the mask and the workpiece, the actual position is verified by performing a pre-verification of the positional deviation between the upper and lower fields of view of the imaging unit during calibration. It can be corrected when matching. The positional deviation between the upper and lower visual fields confirmed at the time of calibration may be adopted as a value to be corrected at the next alignment. The positional deviation between the upper and lower visual fields confirmed at the time of calibration is a predetermined value. If the value deviates from this value, it may be determined as abnormal and the next process may be stopped.
本発明の他の態様の1つは、複数の電極が配置されたワークの複数の電極上に複数の電極に対応した位置に開口が設けられたマスクを介して第1の処理を行う装置である。第1の処理の一例は、複数の開口を含むマスクを介してフラックスを塗布する処理であり、他の例は、フラックスが塗布されたワークに、複数の開口を含むマスクを介して導電性ボールを搭載する処理である。この装置は、マスクの下面とワークの上面との画像を取得する上下2視野の撮像ユニットと、撮像ユニットをマスクの下面に沿って移動する第1の移動ユニットと、マスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットであって、撮像ユニットにより退避した位置で撮像される上側の第1の基準マークと下側の第2の基準マークとを含むキャリブレーションユニットとを有する。キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって退避した位置で撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって撮像ユニットにより第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含む。 Another aspect of the present invention is an apparatus that performs a first process through a mask in which openings are provided at positions corresponding to a plurality of electrodes on a plurality of electrodes of a work on which a plurality of electrodes are arranged. is there. An example of the first process is a process of applying a flux through a mask including a plurality of openings, and another example is a conductive ball applied to a work to which the flux is applied via a mask including a plurality of openings. Is the process of mounting. The apparatus includes an imaging unit having two upper and lower visual fields for acquiring images of the lower surface of the mask and the upper surface of the work, a first moving unit that moves the imaging unit along the lower surface of the mask, and a position retracted from the lower surface of the mask And a calibration unit including an upper first reference mark and a lower second reference mark that are imaged at a position retracted by the imaging unit. The calibration unit is a first reference mark provided on the first reference surface facing downward, and is directed upward with the first reference mark on the upper side captured by the imaging unit at the retracted position. A second reference mark provided on the second reference plane, and a lower second reference mark imaged together with the first reference mark by the imaging unit.
キャリブレーションユニットは、第2の基準マークを含む第2の基準面を含んでもよく、この装置は、マスクの下面に、撮像ユニットとワークの上面との距離が撮像ユニットと第2の基準面との距離と同一となるようにワークを移動する移動ステージと、マスクの下面とワークの上面とから取得した画像に基づいて、移動ステージによりワークとマスクとを位置合わせする機能を含む制御ユニットとをさらに有していてもよい。キャリブレーションにより近い条件でマスクとワークとの位置合わせを行うことができる。 The calibration unit may include a second reference surface including a second reference mark, and the apparatus may be configured such that the distance between the imaging unit and the upper surface of the workpiece is between the imaging unit and the second reference surface on the lower surface of the mask. And a control unit including a function for aligning the workpiece and the mask by the moving stage based on the images acquired from the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece. Furthermore, you may have. The mask and workpiece can be aligned under conditions that are closer to calibration.
位置合わせする機能は、キャリブレーションユニットを用いて確認された第1の基準マークと第2の基準マークとの関係に基づき、マスクとワークとを位置合わせする機能を含んでもよい。上下2視野の撮像ユニットでキャリブレーションユニットの上下の基準マークを撮像したときの関係をマスクとワークとで実現することによりキャリブレーションユニットに実現されているのと同様の精度の位置合わせが可能となる。 The function of aligning may include a function of aligning the mask and the workpiece based on the relationship between the first reference mark and the second reference mark confirmed using the calibration unit. By realizing the relationship when the upper and lower two-field imaging units image the upper and lower reference marks of the calibration unit with the mask and the workpiece, it is possible to perform alignment with the same accuracy as that realized in the calibration unit. Become.
本発明の異なる他の態様の1つは、上記の第1の処理を行う装置の位置合わせ方法である。この方法は、以下のステップを含む。
1.移動テーブルがワークをマスクの下にセットして第1の処理を行うとともに、移動ユニットが撮像ユニットをキャリブレーションユニットに移動して撮像ユニットにより第1の基準マークおよび第2の基準マークを上下2視野で撮像すること。
2.移動テーブルが次のワークをマスクの下に移動するとともに、移動ユニットが、撮像ユニットをマスクの下面に沿ってマスクとワークとの間に移動して撮像ユニットが、マスクの下面およびワークの上面の画像を上下2視野で取得すること。
3.移動ユニットが撮像ユニットをマスクの下面から退避した位置へ移動するとともに、移動テーブルが、撮像ユニットの上下2視野で取得したマスクおよびワークの画像とキャリブレーションユニットで取得された第1の基準マークおよび第2の基準マークの画像とに基づいてマスクおよびワークを位置合わせすること。
Another different aspect of the present invention is a method for aligning an apparatus that performs the first processing. The method includes the following steps.
1. The moving table sets the work under the mask to perform the first processing, and the moving unit moves the imaging unit to the calibration unit, and the imaging unit moves the first reference mark and the second reference mark up and down 2. Imaging in the field of view.
2. As the moving table moves the next workpiece under the mask, the moving unit moves the imaging unit along the lower surface of the mask between the mask and the workpiece so that the imaging unit moves between the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece. Acquire images with two fields of view.
3. The moving unit moves the imaging unit to a position where the imaging unit is retracted from the lower surface of the mask, and the moving table includes the mask and workpiece images acquired from the upper and lower two fields of view of the imaging unit, the first reference mark acquired by the calibration unit, and Aligning the mask and workpiece based on the image of the second fiducial mark;
この方法によれば、撮像ユニットが取得したマスクの下面とワークの上面との画像に基づいて、マスクとワークとの位置合わせとマスクを用いた処理とを行っている間に、撮像ユニットがマスクの下から退避した位置において、撮像ユニットのキャリブレーションを行うことができる。このため、キャリブレーション専用の時間は不要となり、タクトタイムを伸ばさずに上下2視野の撮像ユニットを用いた位置合わせの精度を確保できる。 According to this method, the imaging unit performs mask alignment while performing alignment between the mask and the workpiece and processing using the mask based on the images of the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece acquired by the imaging unit. The imaging unit can be calibrated at a position retracted from below. This eliminates the need for calibration-only time, and can ensure the accuracy of alignment using the upper and lower two-field imaging units without increasing the tact time.
図1に、導電性ボールを搭載するシステムの概略の全体構成を平面図により示している。図2に、導電性ボールを搭載するシステムの概略の全体構成を正面図により示している。この導電性ボールを搭載するシステム(ボールマウントシステム、ボール搭載システム)1は、ワーク100に設けられた複数の電極105の上に導電性ボールをそれぞれ搭載するためのシステムであって、ボールマウンタなどとも呼ばれる。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic overall configuration of a system for mounting conductive balls. FIG. 2 is a front view showing a schematic overall configuration of a system for mounting conductive balls. A system (ball mount system, ball mounting system) 1 for mounting conductive balls is a system for mounting conductive balls on a plurality of
ボールマウントシステム1は、ワーク100の電極105上に、複数の開口19を含む第1のマスク11を介してフラックスを塗布する塗布ユニット10と、フラックスが塗布されたワーク101に、複数の開口29を含む第2のマスク21を介して導電性ボールを搭載するボール搭載ユニット20と、導電性ボールが搭載されたワーク102の状態を観察して、導電性ボールの搭載欠陥を個々に修復するリペアユニット30と、塗布ユニット10とボール搭載ユニット20との間でフラックスが塗布されたワーク101を一時的に保持する第1のバッファユニット50と、導電性ボールが搭載されたワーク102をボール搭載ユニット20とリペアユニット30との間で一時的に保持する第2のバッファユニット60とを含む。塗布ユニット10と、第1のバッファユニット50、ボール搭載ユニット20、第2のバッファユニット60、リペアユニット30は直線的に配置されている。
The ball mount system 1 includes a
システム1は、さらに、ワーク供給ユニット4のハンド(アーム)4aにより搭載され、ワーク100をワーク供給ユニット4から塗布ユニット10を通して第1のバッファユニット50まで搬送する第1の移動ステージ41を含む。ワーク供給ユニット4においては、搬送用のボックスやベルトコンベアにより供給されるワーク100が供給用のハンド4aにより第1の移動ステージ41に搭載される。システム1は、さらに、第1のバッファユニット50からボール搭載ユニット20を通して第2のバッファユニット60まで搬送する第2の移動ステージ42と、第2のバッファユニット60からリペアユニット30を通してから排出ユニット5まで搬送する第3の移動ステージ43とを含む。排出ユニット5においては、排出用のアーム(ハンド)5aにより、導電性ボールを搭載したワーク(製品)が出荷用のボックスやベルトコンベアなどに移される。
The system 1 further includes a first moving
第1の移動ステージ41は塗布ユニット10においてワーク100を搭載した状態で第1のマスク11とワーク100との位置決めをする機能を含む。第2の移動ステージ42は、ボール搭載ユニット20において、フラックスが印刷されたワーク101を搭載した状態で第2のマスク21とワーク101との位置決めをする機能を含む。第3の移動ステージ43は、リペアユニット30において、導電性ボールが搭載されたワーク102を搭載した状態で修復位置の位置決めをする機能を含む。システム1は、第2の移動ステージ42のXユニット48と第1の移動ステージ41のXユニット48とが共通に使用するレール(軌道)6aを含む。
The first moving
ボールマウントシステム1は、塗布ユニット10の第1のマスク11をクリーニングするユニット(第1のクリーニングユニット)111と、ボール搭載ユニット20の第2のマスク21をクリーニングするユニット(第2のクリーニングユニット)112とを含む。これらのクリーニングユニット111および112は、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20が並んだ直線的な方向(X方向)に対して直交する方向(Y方向)に配置され、その方向からメンテナンスが行いやすいようになっている。第1のクリーニングユニット111は、スクレーパや溶剤を染み込ませたクロスなどにより第1のマスク11の下面(裏面)11bをクリーニングして、第1のマスク11に残ったフラックスを除去する。第2のクリーニングユニット112は、導電性ボールを吸着するための粘着性の部材、例えば粘着ゴムや吸引機構などにより、第2のマスク21の上面(表面)21aをクリーニングして、第2のマスク21に残余した導電性ボールを除去する。
The ball mount system 1 includes a unit (first cleaning unit) 111 for cleaning the
本例のボールマウントシステム1は、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20を支持する第1のシャーシ2と、リペアユニット30を支持する第2のシャーシ3とを含み、これら2つのシャーシ2および3を連結した構成となっている。全体を1つのシャーシに構成してもよいが、システム1を客先の工場などへ出荷する際の搬送条件がきびしくなる。
The ball mount system 1 of this example includes a
この装置が処理を行うワークの一例は、複数の電極上にフラックスを塗布するワークであり、その場合のマスクの一例は、ワークの複数の電極上にフラックスを塗布するためのマスクである。また、ワークの他の一例は、複数の電極上にフラックスが塗布されているワークであり、その場合のマスクの一例は、ワークに導電性ボールを搭載するためのマスクである。 An example of a workpiece that is processed by this apparatus is a workpiece that applies flux on a plurality of electrodes, and an example of a mask in that case is a mask for applying flux on a plurality of electrodes of the workpiece. Another example of the work is a work in which flux is applied on a plurality of electrodes, and an example of the mask in that case is a mask for mounting conductive balls on the work.
このシステムにおいて処理の対象となるワーク100の例は複数のICチップが形成されたウェハ、1または複数のICチップを搭載した基板、あるいは、それらの基板を製造するための基板プレートなどである。ワーク(ワークピース)100はプリント配線板、半導体基板、積層型の半導体装置、ガラス基板などであってもよい。積層型の半導体基板は、インターポーザにチップ(半導体集積回路装置)が搭載された状態でエポキシ樹脂などの適当なモールド樹脂により一体でパッケージングされたもの、コアレス基板にチップが搭載された状態でパッケージングされたもの、さらには、WLPなどを含む。以下の説明のワーク100は積層型半導体装置であり、ワーク100の表面(実装面)101には複数の電極105が所定のパターンで形成されている。
Examples of the
ワーク100の表面に形成された複数の電極105に搭載される導電性ボールは、電気的な接続を得るための電極(バンプ)として機能するものであり、その直径は例えば1mm以下具体的には10〜500μm程度である。本例の導電性ボールは、60μm程度の半田ボールである。
The conductive balls mounted on the plurality of
第1のマスク11および第2のマスク21は、薄板、たとえば、数μmから100μm程度の厚みの金属製の薄板であり、周囲が補強されていてもよい。第1のマスク11と第2のマスク21とは、厚み、開口(開口パターン、小穴)の大きさなどに差があってもよく、いずれもワークの所定の位置に導電性ボールを搭載するための、ワーク100の複数の電極105の位置に対応した複数の開口(開口パターン)19および29を備えたテンプレート、ステンシルとして機能する。
The
塗布ユニット10は、複数の電極105が配置されたワーク100と、複数の電極105に対応した位置に開口19が設けられた第1のマスク11とを位置合わせし、ワーク100の複数の電極105上に第1のマスク11を介してロジン系樹脂などのフラックスを塗布(印刷)する処理を繰り返す。塗布ユニット10は、複数の開口19を含む第1のマスク11と、第1のマスク11を保持するためのマスクフレーム12と、マスクフレーム12を固定する架台13と、第1のマスク11に沿って移動し、ワーク100の電極105の位置に第1のマスク11を介してフラックスを塗布(印刷)する塗布ヘッド14とを含む。
The
架台13は、ボールマウントシステム1のベース6に固定されている。このため、第1のマスク11は、一旦マスクフレーム12に取り付けられるとベース6に対する位置(X、Y、Zおよびθ)は固定され、ワーク100を搭載した移動ユニット(第1の移動ステージ)41がマスク11とワーク100との位置合わせを行う。
The
ボール搭載ユニット20は、複数の電極上にフラックスが塗布されたワーク101と、複数の電極105に対応した位置に開口29が設けられた第2のマスク21とを位置合わせした状態で、第2のマスク21を介してワーク101の電極105の上に半導体ボールを搭載(充填)する処理を繰り返す。ボール搭載ユニット20は、複数の開口29を含む第2のマスク21と、第2のマスク21を保持するためのマスクフレーム22と、マスクフレーム22を固定する架台23と、ワーク101のフラックスが塗布された電極105の位置に第2のマスク21を介して導電性ボールを搭載(充填)する搭載ヘッド24とを含む。搭載ヘッド24は、スキージなどの導電性ボールを移動するのに適した構成を備えており、本例のボール搭載ユニット20は、回転式の2つの搭載ヘッド24を含む。搭載ヘッド24は、1つであってもよく、3つ以上備えていてもよい。搭載ヘッド24はマスクに垂直な軸で回転するタイプであってもよく、水平な軸で回転するタイプであってもよく、マスクと水平な方向に移動したり振動したりするものであってもよい。
The
架台23は、ボールマウントシステム1のベース6に固定されている。このため、第2のマスク21は、一旦マスクフレーム22に取り付けられるとベース6に対する位置(X、Y、Zおよびθ)は固定され、ワーク101を搭載した移動ユニット(第2の移動ステージ)42がマスク21とワーク101との位置合わせを行う。
The
リペアユニット30は、ワーク102の電極105の上に搭載された導電性ボールの欠落や、ダブルボールが存在するなどの搭載欠陥を観察カメラユニット31により観察して、搭載欠陥があればその個所を個別に修復(リペア)する。リペアユニット30は、導電性ボールが搭載されたワーク102の導電性ボールの状態を観察する観察カメラユニット31と、フラックス供給ユニット32aから供給されるフラックスを、ワーク102の導電性ボールが搭載されていない電極105に個別に塗布するフラックス塗布ヘッド32と、ボール供給ユニット33aから供給される導電性ボールを、フラックス塗布ヘッド32がフラックスを塗布した電極105に個別に搭載するリペアヘッド33と、過剰に搭載された導電性ボールを除去する過剰ボール除去ヘッド34とを含む。
The
リペアユニット30は、さらに、観察カメラユニット31、フラックス塗布ヘッド32、リペアヘッド33および過剰ボール除去ヘッド34が取り付けられ、架台36に固定されたフレーム35を有する。リペアユニット30においては、第3の移動ステージ43が、修復を要する電極の位置を、フラックス塗布ヘッド32、リペアヘッド33および過剰ボール除去ヘッド34のいずれかの下方に個別に移動して、それぞれのリペア処理を行う。フラックス塗布ヘッド32、リペアヘッド33および過剰ボール除去ヘッド34を相対的に移動できるようにしてもよい。
The
第1の移動ステージ41は、上面にワークを搭載する保持テーブル(保持台、支持台、移動テーブル)44と、ベース6に対する保持テーブル44の高さ方向の位置を制御するZ方向移動ユニット(Zユニット)45と、ベース6に対する保持テーブル44のθ方向(水平方向)の角度(回転角度)を制御するθ方向移動ユニット(θユニット)46と、ベース6に対する保持テーブル44の前後方向(Y方向)の位置を制御するY方向移動ユニット(Yユニット)47と、ベース6に対する保持テーブル44の左右方向(X方向)の位置を制御するX方向移動ユニット(Xユニット)48とを備えている。各ユニット45〜48は、それぞれの方向に駆動するための適当なアクチュエータおよび機構、たとえば駆動モータを備えている。これらのユニット45〜48により、第1の移動ステージ41は、搭載したワーク100の位置をXYZおよびθ方向に自由に制御でき、固定された塗布用の第1のマスク11に対してワーク100の位置決めをすることができる。
The first moving
第2の移動ステージ42も同様の構成であり、保持テーブル44と、Zユニット45と、θユニット46と、Yユニット47と、Xユニット48とを備えている。これらのユニット45〜48により、第2の移動ステージ42も、搭載したワーク101の位置をXYZおよびθ方向に自由に制御でき、固定されたボール搭載用の第2のマスク21に対してワーク101の位置決めが可能である。
The second moving
第3の移動ステージ43も同様の構成であり、保持テーブル44と、Zユニット45と、θユニット46と、Yユニット47と、Xユニット48とを備えている。これらのユニット45〜48により、第3の移動ステージ43も、搭載したワーク102の位置をXYZおよびθ方向に自由に制御でき、リペアユニット30によりリペアされる位置を自由にセットできる。
The third moving
第1のバッファユニット50は、フラックスが塗布されたワーク101の上面の一部を吸引した状態で一時的に保持する第1のハンドリングユニット51を含む。第1のハンドリングユニット51は、ワーク101の複数の電極105が形成された箇所(位置、領域)を避けて、ワーク101の上面を吸引する吸着パッド(吸引ヘッド、吸引パッド)52を含み、吸着パッド52には、真空ポンプなどの吸引機構(不図示)が接続されている。第1のバッファユニット50は、第1の移動ステージ41がワーク101を第1のハンドリングユニット51の位置に移動すると、第1のハンドリングユニット51が降下してワーク101を吸着パッド52により吸引し、第1のハンドリングユニット51が上昇することによりワーク101を一時的に保持する。共通のレール6aを移動する第2の移動ステージ42が第1のハンドリングユニット51の位置に移動すると、第1のハンドリングユニット51が降下してワーク101を第2の移動ステージ42の保持テーブル44に受け渡す。
The
この第1のバッファユニット50は、第1のハンドリングユニット51を上下に動かすだけの簡易な構成でワーク101を一時的に保持し、共通のレール6aを動く移動ステーション(移動ステージ)41および42の干渉を防止できる。ワーク101を受け渡すための上下の動きは移動ステージ41および42で行ってもよく、第1のハンドリングユニット51の構成をさらに簡易にできる。第1のハンドリングユニット51がワーク101を保持する機構は、吸着パッド52以外に、ワーク101を吸着するための粘着性部材、たとえば粘着パッドや、ワーク101の端面をチャックする機構などであってもよい。第2のハンドリングユニット61においても同様である。
The
それぞれのバッファユニット50および60は、下流の移動ステージをクリーニングするユニットを含んでもよい。たとえば、第1のバッファユニットは第2の移動ステージをクリーニングするユニットを含んでいてもよい。ワークを受け渡す下流の移動ステージに迷走したボールなどの障害物が存在した場合にそれを除去でき、下流(後流)の処理における不具合の発生、たとえば、マスクとの位置合わせの精度の低下を抑制できる。
Each
クリーニングするユニットは、下流側に配置されていてもよい。第1のバッファユニットでは、クリーニングするユニットは、第1のハンドリングユニットのボール搭載ユニット側に配置されていてもよい。第2の移動ステージが第1のハンドリングユニットからワークを受け取る直前に、第2の移動ステージをクリーニングできる。 The unit to be cleaned may be arranged on the downstream side. In the first buffer unit, the unit to be cleaned may be arranged on the ball mounting unit side of the first handling unit. The second moving stage can be cleaned immediately before the second moving stage receives the workpiece from the first handling unit.
具体的には、第1のバッファユニット50は、さらに、第2の移動ステージ42をクリーニングするユニット(ステージクリーニングユニット)53を含む。ステージクリーニングユニット53は、第2の移動ステージ42の保持台44の上面44aに付着、吸着等した導電性ボールなどを除去するクリーニングヘッド54と、クリーニングヘッド54を支持するクリーニングブロック55とを含み、第1のハンドリングユニット51の下流になるボール搭載ユニット20側に配置されている。クリーニングヘッド54の一例は、導電性ボールを吸い取るバキューム機構、導電性ボールを吹き飛ばすブロワ機構、導電性ボールを吸着するための粘着部材、たとえば粘着ゴムなどである。ワーク101を受け取るために下流側から移動してくる第2の移動ステージ42の保持台44をクリーニングすることにより、第2の移動ステージ42でワーク101が傾いたり、移動中に位置が変わったりするような不具合の発生を未然に防止できる。
Specifically, the
第2のバッファユニット60は、複数の電極105上に導電性ボールが搭載されたワーク102の上面の一部を吸引した状態で保持する第2のハンドリングユニット61と、第2のハンドリングユニット61を左右(X方向)に移動する水平移動機構63とを含む。第2のハンドリングユニット61は、ワーク102の複数の電極105が形成された領域を避けて、ワーク102の上面を吸引する吸着パッド(吸着ヘッド、吸引パッド)62を含み、吸着パッド62には真空ポンプなどの吸引機構(不図示)が接続されている。第2の移動ステージ42によりワーク102が第2のハンドリングユニット61の下に移動されると第2のハンドリングユニット61がワーク102の上面を吸引して吊り下げた状態で一時的に保持する。第2の移動ステージ42と第3の移動ステージ43とは共通のレール上にないため、水平移動機構63により第2のハンドリングユニット61を第3の移動ステージ43に移動し、ワーク102を解放して受け渡す。
The
第2の移動ステージ42と第3の移動ステージ43とを共通の軌道6aを動くように構成してもよい。受け渡しのためにワーク102を上下に動かす処理は、第2のハンドリングユニット61で行ってもよく、各移動ステージ42および43で行ってもよい。
The second moving
システム1は、さらにシステム1の各ユニットの動作を制御する制御ユニット90を含む。制御ユニット90はCPUおよびメモリを含み、塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30の各処理のサイクルにあわせて、第1の移動ステージ41、第2の移動ステージ42、第3の移動ステージ43、第1のバッファユニット50および第2のバッファユニット60の動作を制御する機能(プロセス制御機能)91と、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20のそれぞれにおいて、マスクとワークとの位置を検出して、それぞれのユニットにおける処理のためにそれらを位置合わせする機能(位置合わせ機能)92とを含む。制御ユニット90は、さらに、リペアユニット30の観察カメラユニット31が取り込んだボール搭載状況の情報(搭載欠陥)を画像処理し、第3の移動ステージ43を制御してフラックス塗布ヘッド32、リペアヘッド33および過剰ボール除去ヘッド34によりワーク102をリペアする機能96を含む。
The system 1 further includes a
塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20は、それぞれマスクとワークとを位置合わせするための位置検出ユニット70aおよび70bを含む。第1の位置検出ユニット70aは、塗布ユニット10の第1のマスク11と第1の移動ステージ41に搭載されたワーク100との位置を検出する。第2の位置検出ユニット70bは、ボール搭載ユニット20の第2のマスク21と第2の移動ステージ42に搭載されたフラックス塗布済みのワーク101との位置を検出する。第1の位置検出ユニット70aは、塗布ユニット10の架台13とは独立したフレーム79によりベース6に固定されている。第2の位置検出ユニット70bも、ボール搭載ユニット20の架台23とは独立したフレーム79によりベースに固定されている。第1の位置検出ユニット70aと第2の位置検出ユニット70bとは、共通した構成を備えており、以下ではボール搭載ユニット20の第2の位置検出ユニット70bを例に説明を行う。
The
図3に、ボール搭載ユニット20に配置された第2の位置検出ユニット70bを抜き出して概略構成を斜視図により示している。第2の位置検出ユニット70bは、上下の2つの視野の画像を取得する上下2視野の撮像ユニット71と、撮像ユニット71を前後左右に移動する移動ユニット78と、撮像ユニット71のホームポジションHPに配置されたキャリブレーションユニット80とを含む。撮像ユニット71は、上下2視野の画像を同時に取得してもよく、個々に取得してもよい。以下では上下一対の画像を得ることを説明するために同時に取得する例を説明するが、撮像するタイミングが同時ではなくても上下一対の画像が得られればよく、その間に撮像ユニット71が移動ユニット78で移動してもよい。
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the second
撮像ユニット71は、第2のマスク21の下面21bに設けられた位置検出用のターゲットマーク21xと、第2の移動ステージ42に搭載されたワーク101の上面101aの位置検出用のターゲットマーク101x(図4参照)との画像を上下2視野で同時に取得する。撮像ユニット71は、移動ユニット78により、第2のマスク21とワーク101との隙間を第2のマスク21の下面21bに沿って前後左右に移動し、さらに、第2のマスク21の下面21bに設けられた位置検出用のターゲットマーク21yと、第2の移動ステージ42に搭載されたワーク101の上面101aの位置検出用のターゲットマーク101yとの画像を上下2視野で同時に取得する。これら2か所で取得された画像によりマスク21とワーク101との位置関係(相対的な位置関係)がXY方向およびθ方向を含めて判明する。
The
位置合わせのために読み込むターゲットマークの組数は2組であってもよく、3組以上であってもよい。また、位置合わせのために読み込むターゲットマークは、そのために特別にマスクおよびワークに設けられた凹凸、孔、印刷、などであってもよく、マスク21の所定の位置の開口と、その開口に対応するワーク101の所定の電極105との組み合わせであってもよい。
The number of sets of target marks read for alignment may be two, or three or more. The target mark to be read for alignment may be irregularities, holes, printing, etc. specially provided for the mask and workpiece for that purpose, corresponding to the opening at a predetermined position of the
図4に示すように、撮像ユニット71は、移動ユニット78により、さらに、第2のマスク21の下面21bから退避したホームポジションHP、本例においては第1のマスク11の後方(奥側)に移動し、ホームポジションHPに配置されたキャリブレーションユニット80に収納される。キャリブレーションユニット80は、ホームポジションHPに退避した撮像ユニット71を上下から挟むように構成されたC字型(U字型、コの字型)の基準ブロック81と、基準ブロック81を支持するスタンド82とを含む。基準ブロック81は、撮像ユニット71の上側に位置し、下側を向いた第1の基準面83と、撮像ユニット71の下側に位置し、上側を向いた第2の基準面84とを含み、第1の基準面83には上側の第1の基準マーク85が設けられており、第2の基準面84には下側の基準マーク86が設けられている。これらの基準マーク85および86は、ホームポジションHPに退避した上下2視野の撮像ユニット71により同時に撮像される。基準ブロック81、第1の基準面83および第2の基準面84は、温度による寸法変化が少なく、剛性の強い材質で構成されており、上下の基準マーク85および86の経時、外乱による寸法変化が極小になるようにしている。
As shown in FIG. 4, the
移動ユニット78は、フレーム79に対して撮像ユニット71を前後方向(Y方向)に移動するYステージ(Y方向駆動ユニット)78aと、Yステージ78aに組み込まれ、フレーム79に対して撮像ユニット71を左右方向(X方向)に移動するXステージ(X方向駆動ユニット)78bとを含む。撮像ユニット71は、Xステージ78bに固定され、Yステージ78aの第2の移動ステージ42とは反対側に配置されている。また、Yステージ78aは薄型であり、位置合わせを行うために撮像ユニット71が第2のマスク21とワーク101と間(隙間)を動く際に、第2のマスク21およびワーク101と干渉しない程度のサイズ(厚み)となるように構成されている。
The moving
キャリブレーションユニット80の基準ブロック81は、第2の移動ステージ42、第2のマスク21および移動ユニット78とは独立してベース6からサポートされており、基準ブロック81を支持するスタンド82は、移動ユニット78を支持するフレーム79とは独立してベース6に固定されている。したがって、キャリブレーションユニット80は、第2の移動ステージ42および移動ユニット78などの他の動きを行うユニットから構造的に独立しており、それらのユニットの動きや、位置の変化などによる影響が及びにくく、撮像ユニット71の上下2視野のキャリブレーションを行う際の精度が確保されている。
The
図5および図6に、第2の位置検出ユニット70bにおける撮像ユニット71の動きを模式的に示している。撮像ユニット71は、上下の画像を1つのカメラ72で撮像する上下2視野を備えており、筐体77に収納されたカメラ72と、カメラ72の前方に配置されたフォーカス用のレンズユニット73と、レンズユニット73の前方に設けられたプリズム74と、プリズム74の上下に配置された上下の開口75および76とを含む。筐体77の上面77aおよび下面77bにそれぞれ配置された上側の開口75および下側の開口76からの光線(画像)はそれぞれプリズム74でカメラ72の方向に屈折され、上下の画像が一体となった画像がカメラ72で取得される。
5 and 6 schematically show the movement of the
撮像ユニット71は、さらに、上下の開口75および76のそれぞれから上下の撮像対象物を照明する照明ユニット75aおよび76aを備えており、これらを独立してオンオフすることにより、上下の画像を、同時にまたは切り替えてカメラ72で撮像することができる。撮像ユニット71は、上下の光路を分割して2つのカメラで同時に画像取り込みを行うようにしてもよい。
The
第1の基準面と撮像ユニットとの距離は、第1のマスクの下面と撮像ユニットとの距離に等しくてもよい。上下2視野の画像を取得するキャリブレーションと、マスクとワークとの上下の画像を取得して行う位置合わせとを、より近い条件で実施できる。 The distance between the first reference plane and the imaging unit may be equal to the distance between the lower surface of the first mask and the imaging unit. Calibration for acquiring images of two upper and lower visual fields and alignment performed by acquiring upper and lower images of a mask and a workpiece can be performed under closer conditions.
具体的には、キャリブレーションユニット80の基準ブロック81は、第1の基準マーク85を含む第1の基準面83が第2のマスク21の下面21bと同一の高さ(レベル)になるように配置されている。このため、キャリブレーションのときに撮像ユニット71が第1の基準マーク85を撮像する際と、位置合わせのときに撮像ユニット71がマスク21のマーク21yを撮像する際の、それぞれの対象と撮像ユニット71の上面77aとの距離L1が同じになる。
Specifically, the
一方、ワーク101においては、第2の移動ステージ42により、位置合わせのときにワーク101の上面101aが第2の基準面84と同じ高さ(レベル)になるように調整される。このため、キャリブレーションのときに撮像ユニット71が第2の基準マーク86を撮像する際と、位置合わせのときに撮像ユニット71がワーク101のマーク101yを撮像する際の、それぞれの対象と撮像ユニット71の下面77bとの距離L2が同じになる。したがって、撮像ユニット71は、キャリブレーション用の第1および第2の基準マーク85および86と、位置合わせ用のマーク11yおよび100yとを同じ条件で撮像できる。このため、キャリブレーションと位置合わせとの間でレンズ73を動かしてフォーカスを調整したりする必要はなく、キャリブレーションユニット80により確認された条件で精度よく第2のマスク21とワーク101との位置合わせを行える。
On the other hand, the
本例においては、第1の距離L1は20mm±2mm程度であり、第2の距離L2は約15mm±2mm程度である。第2の移動ステージ42は、距離L2でワーク101を移動してもよく、位置合わせの際にワーク101の高さを調整してもよい。
In this example, the first distance L1 is about 20 mm ± 2 mm, and the second distance L2 is about 15 mm ± 2 mm. The second moving
本例の基準ブロック81においては、第1の基準マーク85と第2の基準マーク86とは、第1の基準面83および第2の基準面84を貫通する共通の垂線(鉛直線)を軸とする孔として設けられている。基準ブロック81は同一材料で上下対称な構成となっており、所定の温度範囲においては熱膨張などによる変位が発生しにくい条件を整えている。
In the
したがって、物理的には第1の基準マーク85および第2の基準マーク86のXY座標は一致しており、これらの第1の基準マーク85と第2の基準マーク86とを撮像ユニット71で同時にまたは交互に撮像することにより、撮像ユニット71の上下2視野の画像として得られる座標のずれを確認(キャリブレーション)することができる。撮像ユニット71の上下2視野の画像上のずれは基本的には変わらないはずであるが、何らかの要因で上下2視野の画像上のずれに変動があると、マスク21とワーク101との位置合わせの精度に影響する。したがって、撮像ユニット71が退避する都度、キャリブレーションユニット80にセットして上下2視野の画像を取得することにより撮像ユニット71の状態を確認できる。第1の基準マーク85および/または第2の基準マーク86は基準ブロック81とともに精度が保証されればよく、貫通孔ではなく、突起、凹み、刻印などで形成してもよい。
Therefore, physically, the XY coordinates of the
図7に、塗布ユニット10またはボール搭載ユニット20においてマスク11または21とワーク100または101とを位置合わせして処理を行う様子をフローチャートにより示している。図7(a)に、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20の処理の概要を示し、図7(b)に、位置検出ユニット70aおよび70bの処理の概要を示している。以下では、ボール搭載ユニット20における処理の概要を説明するが、塗布ユニット10の処理も基本的に同様である。これらの処理は、制御ユニット90を動作させるソフトウェア(プログラム)として提供され、制御ユニット90に位置合わせ機能92として搭載されている。
FIG. 7 is a flowchart showing how processing is performed by aligning the
位置合わせ機能92は、撮像ユニット71がマスク21の下面21bと、ワーク101の上面101aとから取得した上下2視野の画像に基づいてマスク21およびワーク101の相対的、または絶対的な位置(検出された位置情報)を把握する位置取得機能93と、撮像ユニット71がホームポジションHPで取得した上下2視野の画像の第1の基準マーク85と第2の基準マーク86との位置に基づいて上下2視野の状態(位置ズレ、たとえばXYθ方向のシフトなど、以降ではキャリブレーション情報)を確認する機能(キャリブレーション機能)94と、検出された位置情報とキャリブレーション情報とに基づいて第2の移動ステージ42の動きを制御してワーク101を所定の位置(状態)でマスク21に密着させる調整機能(位置合わせする機能)95とを含む。
The
キャリブレーション情報は、撮像ユニット71の個体差あるいは公差によるものであり、移動ユニット78への組み付けなどの影響もある。キャリブレーション情報は基本的には変化しないものであり、キャリブレーションユニット80を用いることにより常に確認できる。キャリブレーション機能94によりキャリブレーション情報に有意な差がみられたときは経年的な変化としてキャリブレーション情報を更新してもよく、異常として処理を停止してもよい。
The calibration information is based on individual differences or tolerances of the
図7(a)のステップ121において、制御ユニット90のプロセス制御機能91が、第2の移動ステージ42によりフラックスが塗布されたワーク101を第2のマスク21の下へ移動する。ステップ122において、位置検出ユニット70bが、撮像ユニット71により第2のマスク21とワーク101との位置を取得してホームポジションHPへ退避したと判断すると、ステップ123において、制御ユニット90の調整機能95が、プロセス制御機能91と協調して、第2の移動ステージ42を動かしてワーク101と第2のマスク21との位置合わせを行う。これにより、ステップ124において、ボール搭載ユニット20は、搭載ヘッド24により第2のマスク21を介してフラックスが塗布された複数の電極105の上に導電性ボールを搭載して(第1の処理をして)、第2のバッファユニット60に引き渡し、ステップ121へ戻って次のワーク101の処理に移行する。
In
プロセス制御機能91によるこれらの処理121〜124と並行して、位置合わせ機能92は、図7(b)に示す一連の処理を行う。キャリブレーションから説明すると、上述したステップ123および124において、マスク21とワーク101とを位置合わせしてボール搭載の処理を行う際は、マスク21とワーク101との間に撮像ユニット71を配置することは不可能である。このため、キャリブレーション機能94がステップ134において、移動ユニット78により撮像ユニット71を第2のマスク21の下面21bからホームポジションHPへ退避させる。ホームポジションHPにはキャリブレーションユニット80が用意されているので、ステップ135において、第1の基準マーク85と第2の基準マーク86とを、撮像ユニット71の上下2視野により同時に、またはそれぞれのタイミングで、基準マーク85および86をともに撮像する。キャリブレーション機能94は、撮像された上下2視野の画像を解析して、上下の2視野の画像における基準マーク85および86の位置を判断し、それらの相対的な位置およびXYθ方向のずれ(シフト)を含むキャリブレーション情報を確認する。
In parallel with these
プロセス制御機能91が、ステップ121において、次のワーク101を第2の移動ステージ42によりマスク21の下に移動すると、位置合わせ機能92が、ステップ131で、位置検出ユニット70bによるマスク21と次のワーク101との位置あわせが必要と判断する。位置取得機能93は、ステップ132において、移動ユニット78により、撮像ユニット71をマスク21の下面21bに沿ってマスク21とワーク101との間を動かし、マスク21のターゲットマーク21xとワーク101のターゲットマーク101xの位置へ移動する。さらに、ステップ133において、撮像ユニット71により、マスク21の下面21bに設けられたターゲットマーク21xとワーク101の上面101aに設けられたターゲットマーク101xとの画像を上下2視野で取得する。マスク21とワーク101との位置を検出するために複数のターゲットマークの画像を取得する場合は、それぞれの位置に撮像ユニット71を移動して同様に上下2視野で上下のターゲットマークの画像を取得する。
When the
ターゲットマークの画像の取得が終了すると、位置取得機能93は、ステップ133において検出されたマスク21とワーク101との位置情報と、その前のステップ135において検出(確認)されたキャリブレーション情報とに基づいて、マスク21と今回移動してきたワーク101との相対的な位置を演算する(演算された位置情報)。マスク21との位置関係においてワーク101の絶対的な位置を計算してもよい。いずれの場合も、キャリブレーション機能94が、ステップ134において、移動ユニット78が撮像ユニット71をホームポジションHPへ退避させた後、位置調整機能95と、プロセス制御機能91とが協調して、今回の演算された位置情報に基づいて、ステップ123において、マスク21に対してワーク101を位置合わせする。
When the acquisition of the target mark image is completed, the
本例のボールマウントシステム1においては、撮像ユニット71がマスク11および21から退避したホームポジションHPに、第1の基準マーク85および第2の基準マーク86を含むキャリブレーションユニット80を配置している。したがって、撮像ユニット71が、ホームポジションHPへ退避して、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20がそれぞれ処理をおこなっている間に(隙に)、その位置で基準マーク85および86をともに撮像することにより、撮像ユニット71の上下2視野の位置ずれを確認(キャリブレーション)できる。したがって、プロセスタイムを犠牲にすることなく、撮像ユニットの待ち時間を利用して、上下の2視野をキャリブレーションできる。
In the ball mount system 1 of the present example, the
さらに、処理ユニット10または20がワークを処理するごとに、撮像ユニット71はマスク11または21の下を前後左右方向に移動するため、移動にともなう振動や、システム1内の温度変動等により撮像ユニット71の上下の光学系に狂い(ずれ)等が生じたとしても、撮像ユニット71が毎回退避するホームポジションHPで、上下の2視野をキャリブレーションできる。このため、キャリブレーションの結果に基づいて、マスク11とワーク100およびマスク21とワーク101との位置合わせを精度よく行え、品質のよい製品を効率よく生産できる。
Further, every time the
図8に、ボールマウントシステム1の全体の処理の流れをタイムチャートにより模式的に示している。破線は、ワークの流れを示し、一点鎖線は、ワークが搭載されていない各移動ステージの動きを示している。以下のタイムチャートにおいては、各時刻が同時である必要はなく、プロセスの処理時間で前後してもよく、その時間差は、それぞれのバッファユニット50および60で吸収される。以降の各タイミングにおいては、各ユニットにおけるタクトタイムが同一であるという仮想的な条件で示しており、各時刻がユニット毎に、バッファユニット50および60で吸収できる範囲であれば前後してもよい。
FIG. 8 schematically shows the overall processing flow of the ball mount system 1 using a time chart. The broken line indicates the flow of the workpiece, and the alternate long and short dash line indicates the movement of each moving stage on which the workpiece is not mounted. In the following time charts, the respective times do not have to be the same, and may be mixed with the processing time of the process, and the time difference is absorbed by the
時刻t1において、プロセス制御機能91により、塗布ユニット10が移動ステージ41に搭載されたワーク100に、ボール搭載ユニット20が移動ステージ42に搭載されたワーク101に、およびリペアユニット30が移動ステージ43に搭載されたワーク102に対して、それぞれの処理(第1の処理)を開始する。各ユニットにおける処理時間は同一である必要はなく、早く終了するユニットの移動テーブルが、早いタイミングでバッファユニット50および60にバッファされているワークを取得して次の処理を開始する。たとえば、導電性ボールの搭載欠陥が少なく、リペアユニット30による処理が早めに終了すると、時刻t2において、塗布ユニット10とボール搭載ユニット20とは処理中であるが、リペアユニット30においてワーク102の位置を制御する第3の移動ステージ43は、第5の位置P5に移動して、排出ユニット5のハンド5aにリペアが完了したワーク(製品)103を払出す。第3の移動ステージ43は、第2のバッファユニット60の第4の位置P4に移動して、バッファされているワーク102があれば、そのワーク102を受け取って、リペアユニット30において処理を開始する。
At time t1, the
次に、時刻t3において、塗布ユニット10およびボール搭載ユニット20の処理が終了すると、第1の移動ステージ41が第2の位置P2の第1のバッファユニット50に移動し、第1のハンドリングユニット51がワーク101を一時的に吸着保持するとともに、第2の移動ステージ42が第3の位置P3に待機する第2のバッファユニット60に移動し、第2のハンドリングユニット61がワーク102を一時的に吸着保持する。さらに、第2のハンドリングユニット61は、第3の移動ステージ43が待機する第4の位置P4に移動し、保持しているワーク102を第3の移動ステージ43に受け渡し、時刻t4において、リペアユニット30がワーク102のリペア処理を開始する。これと並行して、第1の位置P1に移動した第1の移動ステージ41がロードハンド4aからワーク100の供給を受けるとともに、第2の位置P2に移動した第2の移動ステージ42の保持テーブル44を、必要があれば第1のバッファユニット50のステージクリーニングユニット53がクリーニングし、第1のハンドリングユニット51が一時的に保持したフラックスが塗布されたワーク101を受け渡す。
Next, when the processing of the
さらに、時刻t5およびt6において塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30がそれぞれ処理を行い、時刻t7において、それぞれの処理が終了すると、第1の移動ステージ41、第2の移動ステージ42および第3の移動ステージ43は、それぞれ第2の位置P2、第3の位置P3および第5の位置P5に移動する。各移動ステージの移動が終了すると、第1のバッファユニット50が第1の移動ステージ41からワーク101を吸着保持し、第2のバッファユニット60が第2の移動ステージ42が搭載するワーク102を吸着保持し、さらにアンロードハンド5aが第3の移動ステージ43が搭載するワーク103を排出する。
Furthermore, the
次に、時刻t8において、第1の移動ステージ41、第2の移動ステージ42および第3の移動ステージ43がそれぞれ第1の位置P1、第2の位置P2および第4の位置P4に移動する。各移動ステージが所定の位置に着くと、第1の移動ステージ41にはワーク供給ユニット4のハンド4aからワーク100が、第2の移動ステージ42には第1のハンドリングユニット51が時刻t7で吸着保持したワーク101が、また、第3の移動ステージ43には第2のハンドリングユニット61が、時刻t7で吸着保持したワーク102がそれぞれ搭載される。続いて、時刻9において、第1の移動ステージ41、第2の移動ステージ42および第3の移動ステージ43が、各処理ユニット10、20、30に移動して、時刻t1と同様に処理を開始する。
Next, at time t8, the first moving
このボールマウントシステム1においては、塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30のそれぞれに対して、それぞれワーク100〜102を位置決めする第1の移動ステージ41、第2の移動ステージ42および第3の移動ステージ43を備え、第1の移動ステージ41から第2の移動ステージ42へワーク101を受け渡す第1のバッファユニット50および第2の移動ステージ42から第3の移動ステージ43へワーク102を受け渡す第2のバッファユニット60を配置している。したがって、上記に説明した通り、塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30の各ユニットがそれぞれ独立してパイプライン方式で(並行して)ワーク100〜102を処理でき、システム1における処理のスループット(出力)を向上できる。このため、製品(ワーク)単位のトータルの処理時間を短縮でき、効率よくボール搭載が終了した製品を製造できる。
In this ball mount system 1, a first moving
さらに、バッファユニット50および60によりそれぞれのユニットの処理時間の関連性をバッファユニット50および60で吸収できる範囲内において非同期化できる。このため、たとえばリペアユニット30の修復処理がボール搭載欠陥の多少により時間が変動しても、第1のバッファユニット50および第2のバッファユニット60の処理に影響を与えずに、所定のタイミングでプロセスを進行でき、時間の変動による不具合の発生が生じる可能性を未然に防止できる。塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30の各処理は、全て同期制御としてもよく、一部のみ、たとえばリペアユニット30のみを非同期制御とすることもできる。
Furthermore, the
また、マスク11とワーク100、およびマスク21と101とを上下2視野で撮像して、キャリブレーションの結果に基づいてマスク11とワーク100、およびマスク21とワーク101との位置合わせをすることより、位置合わせの精度を上げられる。したがって、ボール搭載の品質のよい製品を安定して効率よく生産できるシステム1を提供できる。また、ボールマウントシステム1においては、各処理の効率化のため、移動ステージ41および42から処理済みのワーク101および102を受け取る第1および第2のバッファユニット50および60を備えている。このため、ワーク100〜102の受け渡し(載せ替え、乗り換え)が多い本システム1においては、キャリブレーションユニット80を含む位置検出ユニット70aおよび70bは非常に有用であり、マスク11とワーク100、およびマスク21とワーク101との位置合わせを精度よく行え、さらに安定した品質の製品を効率よく提供できる。
Further, the
以上においては、システム1が処理ユニットとして塗布ユニット10、ボール搭載ユニット20およびリペアユニット30を含むシステムについて説明したが、これらの処理ユニットのうちの1または複数が独立したシステムに対しても上記の内容を適用することができる。
In the above description, the system 1 includes the
1 導電性ボール搭載システム(ボールマウントシステム)
10 塗布ユニット、 11 第1のマスク
20 ボール搭載ユニット、 21 第2のマスク
30 リペアユニット
41 第1の移動ステージ、 42 第2の移動ステージ、 43 第3の移動ステージ
50 第1のバッファユニット、 51 第1のハンドリングユニット
60 第2のバッファユニット、 61 第2のハンドリングユニット
70a 第1の位置検出ユニット、 70b 第2の位置検出ユニット
71 撮像ユニット、 78 移動ユニット
80 キャリブレーションユニット、
85 第1の基準マーク、 86 第2の基準マーク
100、101、102、103 ワーク
1 Conductive ball mounting system (ball mounting system)
DESCRIPTION OF
85 First fiducial mark, 86 Second
Claims (10)
前記ワークの電極上に、複数の開口を含む第1のマスクを介してフラックスを塗布する塗布ユニットと、
フラックスが塗布された前記ワークに、複数の開口を含む第2のマスクを介して導電性ボールを搭載するボール搭載ユニットと、
導電性ボールが搭載されたワークの状態を観察して、搭載欠陥を修復するリペアユニットと、
前記ワークを搭載した状態で前記第1のマスクと前記ワークとの位置決めをする第1の移動ステージと、
前記フラックスが塗布されたワークを搭載した状態で前記第2のマスクと前記フラックスが塗布されたワークとの位置決めをする第2の移動ステージと、
前記導電性ボールが搭載されたワークを搭載した状態で修復位置の位置決めをする第3の移動ステージと、
前記フラックスが塗布されたワークを一時的に保持した状態で、前記第1の移動ステージから前記第2の移動ステージに受け渡す第1のバッファユニットと、
前記導電性ボールが搭載されたワークを一時的に保持した状態で、前記第2の移動ステージから前記第3の移動ステージに受け渡す第2のバッファユニットとを有する、システム。 A system for mounting conductive balls on a workpiece,
An application unit for applying a flux on the electrode of the workpiece via a first mask including a plurality of openings;
A ball mounting unit for mounting a conductive ball on the workpiece coated with flux through a second mask including a plurality of openings;
A repair unit that repairs mounting defects by observing the state of the workpiece on which conductive balls are mounted,
A first moving stage for positioning the first mask and the work in a state where the work is mounted;
A second moving stage for positioning the second mask and the workpiece coated with the flux in a state where the workpiece coated with the flux is mounted;
A third moving stage for positioning the repair position in a state in which the work on which the conductive ball is mounted is mounted;
A first buffer unit that delivers from the first moving stage to the second moving stage in a state where the work to which the flux is applied is temporarily held;
And a second buffer unit for transferring from the second moving stage to the third moving stage in a state where the work on which the conductive ball is mounted is temporarily held.
前記第1のバッファユニットおよび第2のバッファユニットの少なくともいずれかは、処理済みのワークの上面の一部を吸引した状態で一時的に保持するハンドリングユニットを含む、システム。 In claim 1,
At least one of the first buffer unit and the second buffer unit includes a handling unit that temporarily holds a part of the upper surface of the processed workpiece in a sucked state.
前記第1の移動ステージ、前記第2の移動ステージおよび前記第3の移動ステージの中の上流の移動ステージと下流の移動ステージとの組み合わせのうちの少なくともいずれかは上流の移動ステージと下流の移動ステージとが移動する共通の軌道を有する、システム。 In claim 1 or 2,
At least one of the combination of the upstream moving stage and the downstream moving stage among the first moving stage, the second moving stage, and the third moving stage is the upstream moving stage and the downstream moving stage. A system that has a common trajectory with which the stage moves.
前記第1のマスクと前記ワークとの位置を検出する位置検出ユニットを含み、
前記位置検出ユニットは、前記第1のマスクの下面と前記第1のステージに搭載された前記ワークの上面との画像を取得する上下2視野を含む撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを前記第1のマスクの下面に沿って移動する移動ユニットと、
前記第1のマスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットとを含み、
前記キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって前記退避した位置で前記撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって前記撮像ユニットにより前記第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含む、システム。 In any of claims 1 to 3,
A position detection unit for detecting the position of the first mask and the workpiece;
The position detection unit includes an imaging unit including two upper and lower visual fields for acquiring images of a lower surface of the first mask and an upper surface of the work mounted on the first stage;
A moving unit that moves the imaging unit along a lower surface of the first mask;
A calibration unit disposed at a position retracted from the lower surface of the first mask,
The calibration unit includes a first reference mark provided on a first reference surface facing downward, and an upper first reference mark imaged by the imaging unit at the retracted position, and an upper side And a second reference mark provided on a second reference surface facing the lower side, which is imaged together with the first reference mark by the imaging unit.
前記第2のマスクと前記フラックスが塗布されたワークとの位置検出を行う位置検出ユニットを含み、
前記位置検出ユニットは、前記第2のマスクの下面と前記第2のステージに搭載された前記フラックスが塗布されたワークの上面との画像を取得する上下2視野を含む撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを前記第2のマスクの下面に沿って移動する移動ユニットと、
前記第2のマスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットとを含み、
前記キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって前記退避した位置で前記撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって前記撮像ユニットにより前記第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含む、システム。 In any of claims 1 to 4,
A position detection unit for detecting the position of the second mask and the workpiece coated with the flux;
The position detection unit includes an imaging unit including two upper and lower visual fields for acquiring images of a lower surface of the second mask and an upper surface of the workpiece coated with the flux mounted on the second stage;
A moving unit that moves the imaging unit along a lower surface of the second mask;
A calibration unit disposed at a position retracted from the lower surface of the second mask,
The calibration unit includes a first reference mark provided on a first reference surface facing downward, and an upper first reference mark imaged by the imaging unit at the retracted position, and an upper side And a second reference mark provided on a second reference surface facing the lower side, which is imaged together with the first reference mark by the imaging unit.
前記第1の基準マークと前記第2の基準マークとが、鉛直線上に位置するように配置されている、システム。 In claim 4 or 5,
The system, wherein the first reference mark and the second reference mark are arranged so as to be positioned on a vertical line.
前記マスクの下面と前記ワークの上面との画像を取得する上下2視野を含む撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを前記マスクの下面に沿って移動する移動ユニットと、
前記マスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットとを有し、
前記キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって前記退避した位置で前記撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって前記撮像ユニットにより前記第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含む、装置。 An apparatus for performing a first treatment via a mask in which openings are provided at positions corresponding to the plurality of electrodes on the plurality of electrodes of a work on which a plurality of electrodes are arranged,
An imaging unit including two upper and lower visual fields for acquiring images of the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece;
A moving unit that moves the imaging unit along the lower surface of the mask;
A calibration unit disposed at a position retracted from the lower surface of the mask,
The calibration unit includes a first reference mark provided on a first reference surface facing downward, and an upper first reference mark imaged by the imaging unit at the retracted position, and an upper side And a second reference mark provided on a second reference surface facing toward the lower side, which is imaged together with the first reference mark by the imaging unit.
前記マスクの下面に、前記撮像ユニットと前記ワークの上面との距離が前記撮像ユニットと前記第2の基準面との距離と同一となるように前記ワークを移動する移動テーブルと、
前記上下2視野の撮像ユニットにより取得された前記マスクの下面と前記ワークの上面との画像に基づいて、前記移動テーブルにより前記ワークと前記マスクとを位置合わせする機能を含む制御ユニットとをさらに有する、装置。 In claim 7,
A moving table that moves the workpiece on the lower surface of the mask so that the distance between the imaging unit and the upper surface of the workpiece is the same as the distance between the imaging unit and the second reference surface;
And a control unit having a function of aligning the work and the mask by the moving table based on images of the lower surface of the mask and the upper surface of the work acquired by the imaging unit having two upper and lower visual fields. ,apparatus.
前記位置合わせする機能は、前記キャリブレーションユニットを用いて確認された前記第1の基準マークと前記第2の基準マークとの関係に基づき、前記マスクと前記ワークとを位置合わせする機能を含む、装置。 In claim 8,
The function of aligning includes a function of aligning the mask and the workpiece based on the relationship between the first reference mark and the second reference mark confirmed using the calibration unit. apparatus.
前記第1の処理を行う装置は、
前記マスクの下面および前記ワークの上面の画像を取得する上下2視野を含む撮像ユニットと、
前記撮像ユニットを前記マスクの下面に沿って移動する移動ユニットと、
前記マスクの下面から退避した位置に配置されたキャリブレーションユニットと、
前記ワークを搭載して移動する移動テーブルと前記移動ユニットとの動作を制御する制御ユニットとを含み、
前記キャリブレーションユニットは、下側を向いた第1の基準面に設けられた第1の基準マークであって前記退避した位置で前記撮像ユニットにより撮像される上側の第1の基準マークと、上側を向いた第2の基準面に設けられた第2の基準マークであって前記撮像ユニットにより前記第1の基準マークとともに撮像される下側の第2の基準マークとを含み、
当該方法は、
前記移動テーブルが前記ワークを前記マスクの下にセットして第1の処理を行うとともに、前記移動ユニットが前記撮像ユニットを前記キャリブレーションユニットに移動して前記撮像ユニットにより前記第1の基準マークおよび前記第2の基準マークを前記上下2視野で撮像することと、
前記移動テーブルが次のワークを前記マスクの下に移動するとともに、前記移動ユニットが、前記撮像ユニットを前記マスクの下面に沿って前記マスクと前記ワークとの間に移動して、前記撮像ユニットが、前記マスクの下面および前記ワークの上面の画像を前記上下2視野で取得することと、
前記移動ユニットが前記撮像ユニットを前記マスクの下面から退避した位置へ移動するとともに、前記移動テーブルが、前記撮像ユニットの前記上下2視野で取得した前記マスクおよび前記ワークの画像と前記キャリブレーションユニットで取得された前記第1の基準マークおよび前記第2の基準マークの画像とに基づいて前記マスクおよび前記ワークを位置合わせすることと、を有する、方法。 An alignment method of an apparatus for performing a first process through a mask in which openings are provided at positions corresponding to the plurality of electrodes on the plurality of electrodes of a work on which a plurality of electrodes are arranged,
The apparatus that performs the first process is:
An imaging unit including two upper and lower visual fields for acquiring images of the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece;
A moving unit that moves the imaging unit along the lower surface of the mask;
A calibration unit disposed at a position retracted from the lower surface of the mask;
Including a moving table mounted with the workpiece and a control unit for controlling the operation of the moving unit;
The calibration unit includes a first reference mark provided on a first reference surface facing downward, and an upper first reference mark imaged by the imaging unit at the retracted position, and an upper side A second reference mark provided on a second reference surface facing the lower reference mark which is imaged together with the first reference mark by the imaging unit,
The method is
The moving table sets the work under the mask and performs a first process, and the moving unit moves the imaging unit to the calibration unit, and the imaging unit moves the first reference mark and Imaging the second fiducial mark in the two upper and lower visual fields;
The moving table moves the next workpiece under the mask, the moving unit moves the imaging unit along the lower surface of the mask between the mask and the workpiece, and the imaging unit Obtaining images of the lower surface of the mask and the upper surface of the workpiece in the two upper and lower visual fields;
The moving unit moves the imaging unit to a position retracted from the lower surface of the mask, and the moving table includes the image of the mask and the workpiece acquired from the two upper and lower visual fields of the imaging unit, and the calibration unit. Aligning the mask and the workpiece based on the acquired images of the first fiducial mark and the second fiducial mark.
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