JP2019175954A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボンディング装置により被実装部材の上面に対する実装後の電子部品の傾きを検出する。【解決手段】電子部品１２と被実装部材１４との間に接着剤を介在させて電子部品１２を被実装部材１４に実装するボンディング装置１０は、被実装部材１４上に電子部品１２を押圧して実装するボンディングヘッド１８と、実装後の被実装部材１４上における電子部品１２からはみ出した接着剤のはみ出し量に基づいて、被実装部材１４の上面に対する電子部品１２の傾きを検出する傾き検出部（下向きカメラ２７ｂ及び画像処理部）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品を回路基板等の被実装部材に実装するボンディング装置に関する。

従来、ボンディングステージの上の回路基板（被実装部材）上に、ボンディングヘッドにより半導体チップ（電子部品）を押圧加熱することで、半導体チップを回路基板へ実装するフリップチップボンディングが行われている。

フリップチップボンディングは、例えば次の工程手順により行われる。まず、半導体チップの電極にバンプを形成し、その表面に熱硬化性樹脂である非導電性フィルム（ＮＣＦ）を取り付ける。その半導体チップを反転させて、上面をボンディングヘッドにより吸着して回路基板の上に搬送する。なお、回路基板はボンディングステージの上に吸着固定されている。そして、ボンディングヘッドにより半導体チップを回路基板上の所定位置に押圧加熱することで、バンプを溶融させて回路基板の電極と接合すると共に、回路基板と半導体チップとの間に熱硬化性樹脂を充填する。特許文献１には、以上のフリップチップボンディングについて開示がある。熱硬化性樹脂であるＮＣＦは、接着剤として機能する。

また、従来、半導体チップの下面にＮＣＦを取り付けるのではなく、回路基板に予め熱硬化性樹脂である非導電性ペースト（ＮＣＰ）を塗布しておくことで、回路基板と半導体チップとの間に熱硬化性樹脂を充填する方法も採用されている。

国際公開２０１４／１４１５１４号

ボンディングヘッド、ボンディングステージ、或いは回路基板が傾いている場合には、半導体チップは、回路基板の上面に対して傾いて実装される。それにより、半導体チップのバンプと回路基板の電極とが接合不良になってしまう虞がある。接合不良の虞がある半導体チップを検出し、或いは、それ以降の半導体チップの傾いた実装を抑制するために、半導体チップの傾きを検出することが望まれている。

本発明の目的は、半導体チップ等の電子部品と回路基板等の被実装部材との間に接着剤を介在させて、電子部品を被実装部材に実装するボンディング装置において、被実装部材の上面に対する電子部品の傾きを検出することにある。

本発明のボンディング装置は、電子部品と被実装部材との間に接着剤を介在させて、電子部品を被実装部材に実装するボンディング装置であって、被実装部材上に電子部品を押圧して実装するボンディングヘッドと、実装後の被実装部材上における電子部品からはみ出した接着剤のはみ出し量に基づいて、被実装部材の上面に対する電子部品の傾きを検出する傾き検出部と、を備える、ことを特徴とする。

本発明のボンディング装置において、傾き検出部は、ボンディングヘッドの降下方向と直交する方向である予め定められた方向における、実装後の電子部品の両端からはみ出した接着剤のはみ出し量の差から、電子部品の傾き度合を検出する、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、はみ出し量は、予め定められた方向における、電子部品の端部と当該端部から外方にはみ出した接着剤の末端との間の距離である、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、予め定められた方向は、電子部品の２つの端辺と直交する方向であり、はみ出し量は、端辺から外方にはみ出した接着剤の面積である、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、傾き検出部は、電子部品からはみ出した接着剤を撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された画像に基づいてはみ出し量を検出する画像処理部と、を備える、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、ボンディングヘッドの傾きを調整する機構であるヘッド傾き調整機構と、傾き検出部により検出された電子部品の傾きに基づいて、以降の実装において電子部品の傾きが解消されるように、ヘッド傾き調整機構を制御するヘッド制御部と、をさらに備える、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、被実装部材が上に置かれたボンディングステージと、ボンディングステージの傾きを調整する機構であるステージ傾き調整機構と、傾き検出部により検出された電子部品の傾きに基づいて、以降の実装において電子部品の傾きが解消されるように、ステージ傾き調整機構を制御するステージ制御部と、をさらに備える、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、傾き検出部は、被実装部材に実装された複数の電子部品のそれぞれのはみ出し量に基づいて、それぞれの電子部品の傾きを検出し、ヘッド制御部は、過去に傾きが検出された電子部品と同じ位置、又は、近傍の位置に電子部品を実装する際に、当該検出された電子部品の傾きに基づいて、ヘッド傾き調整機構を制御する、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、傾き検出部は、被実装部材に実装された複数の電子部品のそれぞれのはみ出し量に基づいて、それぞれの電子部品の傾きを検出し、ステージ制御部は、過去に傾きが検出された電子部品と同じ位置、又は、近傍の位置に電子部品を実装する際に、当該検出された電子部品の傾きに基づいて、ステージ傾き調整機構を制御する、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、傾き検出部により検出された電子部品の傾き度合が所定値を超える場合には、実装処理を停止させる、としても好適である。

本発明のボンディング装置において、ボンディングヘッドは、被実装部材上に電子部品を押圧加熱して電子部品を実装するヘッドであり、接着剤は、実装前に電子部品の下面に取り付けられた熱硬化性樹脂からなる非導電性フィルム、または、電子部品が実装される位置に予め塗布された熱硬化性樹脂からなる非導電性ペーストである、としても好適である。

本発明によれば、被実装部材の上面に対する実装後の電子部品の傾きを検出することができる。

ボンディング装置の斜視図である。 ボンディング装置の制御構成を示すブロック図である。 実装前の半導体チップ（ＮＣＦ有り）と回路基板とを示す断面図である。 実装時の半導体チップと回路基板とを示す断面図である。 実装前の半導体チップと回路基板（ＮＣＰ有り）とを示す断面図である。 傾いて半導体チップが実装される状態の一例を示す断面図である。 半導体チップの傾きが無い場合の半導体チップとその周辺の一例を示す上面図である。 半導体チップの傾きが有る場合の半導体チップとその周辺の一例を示す上面図である。 半導体チップの傾きが有る場合の半導体チップとその周辺の一例を示す上面図である。 接着剤のはみ出し量に基づく半導体チップの傾き検出について説明するための図である。 接着剤のはみ出し量に基づく半導体チップの傾き検出について説明するための図である。 半導体チップの傾きが無い場合の半導体チップとその周辺の一例を示す上面図である。 回路基板の傾きについて説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する

＜構成＞
図１は、本実施形態のボンディング装置１０の斜視図である。図１における矢印Ｘは装置左右方向、矢印Ｙは装置前後方向、矢印Ｚは装置上下方向を示しており、以降説明する図においても同様である。本実施形態のボンディング装置１０は、フリップチップボンダである。図１に示すように、ボンディング装置１０は、回路基板１４（被実装部材）を吸着固定するボンディングステージ２０と、半導体チップ１２（電子部品）をボンディングステージ２０にある回路基板１４上に運び、回路基板１４に実装するボンディングヘッド１８と、二視野カメラ２６とを備える。さらに、ボンディング装置１０は、ボンディングステージ２０の下側に配置されたステージ傾き調整機構３６と、ボンディングヘッド１８の上側に配置されたヘッド傾き調整機構３２と、を備える。

ボンディングステージ２０は、回路基板１４が置かれるステージ本体２１と、回路基板１４を下側から加熱するステージ本体２１の内部に設けられたヒータ５６とを備える。ステージ本体２１の上面には、配管とバルブ（不図示）を介して吸引ポンプ（不図示）に接続された真空吸引孔（不図示）が形成されており、真空吸引孔を介して真空引きすることでステージ本体２１の上面に回路基板１４を吸着固定する。

ステージ傾き調整機構３６は、本体３７と、本体３７から上方へ突き出てステージ本体２１の下側に接続された４つの調整棒３８Ｆ，３８Ｂ，３８Ｌ，３８Ｒとを備える。４つの調整棒３８Ｆ，３８Ｂ，３８Ｌ，３８Ｒの各々は、ステージ本体２１の前側、後側、左側、右側の各々の端辺の略中央の位置に接続されている。調整棒３８Ｆ，３８Ｂの本体３７からの突き出し量を変化せることでボンディングステージ２０の前後方向（Ｙ方向）の傾きが調整され、調整棒３８Ｌ，３８Ｒの本体３７からの突き出し量を変化させることでボンディングステージ２０の左右方向（Ｘ方向）の傾きが調整される。

ボンディングヘッド１８は、半導体チップ１２を回路基板１４に押圧するツール２４と、ツール２４の上側に取り付けられツール２４を加熱するためのヒータ２２と、ヒータ２２の上側に取り付けられたヘッド本体１９とを備える。ツール２４の下面には、配管とバルブ（不図示）を介して吸引ポンプ（不図示）に接続された真空吸引孔（不図示）が形成されており、真空吸引孔を介して真空引きすることでツール２４の下面に半導体チップ１２を吸着する。

ヘッド傾き調整機構３２は、本体３３と、本体３３から下方へ突き出てヘッド本体１９の上側に接続された４つの調整棒３４Ｆ，３４Ｂ，３４Ｌ，３４Ｒと、を備える。４つの調整棒３４Ｆ，３４Ｂ，３４Ｌ，３４Ｒの各々は、ヘッド本体１９の前側、後側、左側、右側の各々の端辺の略中央の位置に接続されている。調整棒３４Ｆ，３４Ｂの本体３３からの突き出し量を変化せることでボンディングヘッド１８の前後方向（Ｙ方向）の傾きが調整され、調整棒３４Ｌ，３４Ｒの本体３３からの突き出し量を変化せることでボンディングヘッド１８の左右方向（Ｘ方向）の傾きが調整される。

ボンディングヘッド１８とヘッド傾き調整機構３２とは一体となって、ヘッド駆動機構５０（図２参照）により、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能となっている。

二視野カメラ２６は、上向きカメラ２７ａと下向きカメラ２７ｂとを備える。二視野カメラ２６は、半導体チップ１２を吸着したボンディングヘッド１８が回路基板１４の上側に移動した際に、ボンディングヘッド１８と回路基板１４との間に挿入され、上向きカメラ２７ａによりボンディングヘッド１８が撮像され、下向きカメラ２７ｂにより回路基板１４の半導体チップ１２の実装位置が撮像される。そして、それらの撮像画像に基づいて、ボンディングヘッド１８の位置を微調整することで、ボンディングヘッド１８にある半導体チップ１２と、回路基板１４上の実装位置とが位置合わせされる。本実施形態のボンディング装置１０は、後述するように、下向きカメラ２７ｂが、実装後の半導体チップ１２の傾きを検出するために用いられる。

図２は、ボンディング装置１０の制御構成を示す図である。ボンディング装置１０は、制御部４２を備える。制御部４２は、プロセッサを含み、記憶部４８に記憶されているプログラムに従って処理を実行することで、ヘッド制御部４４、ステージ制御部４６、カメラ制御部２５、および画像処理部２８として機能する。ヘッド制御部４４は、ヘッド駆動機構５０と、ヒータ２２と、ヘッド傾き調整機構３２とを制御し、ボンディングヘッドのツール２４の真空吸引孔の吸引量をバルブを介して制御する。ステージ制御部４６は、ヒータ５６と、ステージ傾き調整機構３６とを制御し、ボンディングステージのステージ本体２１の真空吸引孔の吸引量をバルブを介して制御する。カメラ制御部２５は、二視野カメラ２６のＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動を制御し、上向きカメラ２７ａと下向きカメラ２７ｂの各々のズームやピント合わせ等の制御を行う。なお、制御部４２には上向きカメラ２７ａと下向きカメラ２７ｂとの各々の撮像画像が入力され、それらの撮像画像に基づいて、ヘッド制御部４４がヘッド駆動機構５０を制御し、ボンディングヘッド１８の位置の微調整が行われる。画像処理部２８は、下向きカメラ２７ｂ（撮像装置）と組み合わされて、実装後の半導体チップ１２の傾きを検出するための傾き検出部３０を構成する。この詳細については後述する。

＜フリップチップボンディングの工程手順＞
ここで、ボンディング装置１０によるフリップチップボンディングの工程手順について説明する。まず、図１に示すように、回路基板１４がステージ本体２１の上に置かれ、ステージ本体２１の真空吸引孔の吸引をオンにして、回路基板１４をステージ本体２１の上面に吸着固定する。半導体チップ１２は、その電極にバンプ５２（図３参照）が形成され、その表面に熱硬化性樹脂である非導電性フィルム（ＮＣＦ）１６ａ（図３参照）が取り付けられる。その半導体チップ１２が反転され、台座（不図示）に置かれる。

ボンディングヘッドのツール２４の真空吸引孔の吸引をオンにして、台座に置かれた半導体チップ１２の上面をツール２４の下面に真空吸着させ、回路基板１４の上側に搬送する。図３には、半導体チップ１２が回路基板１４の上側に搬送された状態が示されている。この状態で、二視野カメラが、ボンディングヘッド１８と回路基板１４との間に挿入され、二視野カメラの上向きカメラと下向きカメラの撮像画像に基づいて、ボンディングヘッド１８の位置を微調整し、半導体チップ１２のバンプ５２の位置と、回路基板１４上にある電極５４の位置とが合わせられる。

そして、ボンディングヘッドのヒータ２２をオンにして半導体チップ１２を加熱すると共に、ボンディングステージのヒータ５６をオンにして回路基板１４を下側から加熱し、その状態で、ボンディングヘッド１８を降下させる。そして、図４に示すように、ボンディングヘッド１８により半導体チップ１２を回路基板１４上に押圧加熱し、バンプ５２を溶融させると共に、ＮＣＦ（熱硬化性樹脂）１６ａを半導体チップ１２と回路基板１４との間で軟化させる。この状態を所定時間保持すると、図４に示すように熱硬化性樹脂１６ａの一部が半導体チップ１２の外側にはみ出した状態になり、その後、熱硬化性樹脂１６ａは硬化する。そして、ボンディングヘッド１８のヒータ２２の温度を低下させること、或いは、ボンディングヘッド１８のツール２４の吸引をオフにしてボンディングヘッド１８を半導体チップ１２から離れることで、溶融したバンプ５２が凝固して回路基板１４の電極５４に電気的に接合される。

以上説明した工程を複数の半導体チップ１２の各々について繰り返し行うことで、図１に示すように複数の半導体チップ１２が回路基板１４上に実装される。全ての半導体チップ１２の回路基板１４への実装が完了した際には、ステージ本体２１の吸引がオフにされて回路基板１４がステージ本体２１から取り除かれて、次の回路基板１４がステージ本体２１の上に載せられる。そして、同様に、次の回路基板１４上へ半導体チップ１２が実装される。

なお、以上説明した半導体チップ１２は、その下面にＮＣＦ１６ａを取り付けていたが、ＮＣＦ１６ａの代わりに、図５に示すように回路基板１４上面の半導体チップの実装位置に熱硬化性樹脂である非導電性ペースト（ＮＣＰ）１６ｂを予め塗布しておいてもよい。ＮＣＦ１６ａやＮＣＰ１６ｂは、半導体チップ１２と回路基板１４との接着剤１６として機能する。

＜半導体チップの傾き＞
次に、回路基板１４の上面に対する半導体チップ１２の傾きについて説明する。図６に示すように、回路基板１４の上面に対して半導体チップ１２の下面が水平（平行）ではなく、相対的に傾きを有した状態で、半導体チップ１２が回路基板１４に実装されることがある。これは、ボンディングヘッド１８、ステージ本体２１、および回路基板１４のいずれか１つ又は複数に傾きが生じていることが要因と考えられる。このような実装が行われた際には、図６の右側に示すように、半導体チップ１２のバンプ５２と回路基板１４の電極５４と接することなく接合不良になる可能性がある。また、図６の左側に示すように、半導体チップ１２のバンプ５２が回路基板１４の電極５４に潰されて、所望の接合が行われず、接合不良となる可能性がある。そこで、本実施形態のボンディング装置１０は、実装後の半導体チップ１２の傾きを検出し、接合不良の虞がある半導体チップ１２を検出する。また、その検出結果に基づいて、ボンディングヘッド１８の傾きの調整とボンディングステージ２０の傾きの調整との少なくとも１つを行い、以降の半導体チップ１２の傾いた実装を抑制する。

＜半導体チップの傾き検出＞
次に、本実施形態の半導体チップ１２の傾き検出について説明する。図７は、半導体チップ１２の傾きが無い場合の実装後の半導体チップ１２とその周辺の一例を示す上面図であり、図８は、半導体チップ１２の傾きが有る場合の実装後の半導体チップ１２とその周辺の一例を示す上面図である。前述した図４、及び図７に示すように、半導体チップ１２の傾きが無い場合には、半導体チップ１２の周辺からＮＣＦ等の接着剤１６がほぼ均等にはみ出した状態となる。

一方、前述した図６、及び図８に示すように、半導体チップ１２の傾きが有る場合には、半導体チップ１２の周辺からＮＣＦ等の接着剤１６が不均等にはみ出した状態になる。具体的には、図６に示すように、半導体チップ１２が傾くことで、半導体チップ１２と回路基板１４との間隔が広くなった側（図６の右側）の接着剤１６のはみ出し量に比べて、半導体チップ１２と回路基板１４との間隔が狭くなった側（図６の左側）の接着剤１６のはみ出し量の方が多くなる。なお、図６及び図８にはＸ方向（左右方向）に半導体チップ１２が傾いた場合が示されているが、Ｙ方向（前後方向）に半導体チップ１２が傾いた場合も同様に不均等に接着剤１６がはみ出した状態となり（図９参照）、ＸＹ両方向に半導体チップ１２が傾いた場合も同様に不均等に接着剤１６がはみ出した状態となる。

本実施形態のボンディング装置１０は、回路基板１４上における実装後の半導体チップ１２からはみ出した接着剤１６のはみ出し量に基づいて、回路基板１４の上面に対する半導体チップ１２の傾きを検出する。これは、二視野カメラ２６の下向きカメラ２７ｂ（撮像装置）と、制御部４２の画像処理部２８とで構成される傾き検出部３０により行われる。ここで、具体的な傾き検出方法を説明する。カメラ制御部２５は、二視野カメラ２６を、回路基板１４上に実装された半導体チップ１２の上側まで移動させる。そして、二視野カメラ２６の下向きカメラ２７ｂにより、半導体チップ１２とその周辺を上から撮像する。それにより、例えば、図８の一点鎖線の内側の領域の撮像画像５８が取得される。

そして、画像処理部２８は、下向きカメラ２７ｂから撮像画像５８を受け取り画像処理を施すことで、撮像画像５８から半導体チップ１２の端辺（端部）と、半導体チップ１２からはみ出した接着剤１６の外郭（末端）とを認識する。そして、Ｘ方向の半導体チップ１２の傾きを検出する場合には、例えば、図８に示すように、半導体チップ１２の２つの端辺４０Ｌ，４０Ｒの各々の略中央を通る直線ＤＩＲ上における、端辺４０Ｌから接着剤１６の末端までの距離ｘｌ（はみ出し量）と、端辺４０Ｒから接着剤１６の末端までの距離ｘｒ（はみ出し量）とを取得する。ここで、ｘｌ，ｘｒは、例えば画素数として取得される。そして、画像処理部２８は、ｘｌとｘｒの距離がほぼ同じであれば半導体チップ１２のＸ方向の傾きが無いと判断（検出）し、ｘｌ＞ｘｒ（図８の状態）であれば半導体チップ１２が左側に傾いている（図６の状態）と判断し、ｘｌ＜ｘｒであれば半導体チップ１２が右側に傾いていると判断し、ｘｌとｘｒとの差が大きいほど半導体チップ１２のＸ方向の傾き度合が大きいと判断する。

同様に、Ｙ方向の半導体チップ１２の傾きを検出する場合には、例えば、図９に示すように、半導体チップ１２の２つの端辺４０Ｆ，４０Ｂの各々の略中央を通る直線ＤＩＲ上における、端辺４０Ｆから接着剤１６の末端までの距離ｙｆ（はみ出し量）と、端辺４０Ｂから接着剤１６の末端までの距離ｙｂ（はみ出し量）とを取得する。そして、画像処理部２８は、ｙｆとｙｂの距離がほぼ同じであれば半導体チップ１２のＹ方向の傾きが無いと判断（検出）し、ｙｆ＞ｙｂであれば半導体チップ１２が前側に傾いていると判断し、ｙｆ＜ｙｂであれば半導体チップ１２が後側に傾いていると判断し、ｙｆとｙｂとの差が大きいほど半導体チップ１２のＹ方向の傾き度合が大きいと判断する。

なお、上記した直線ＤＩＲは、半導体チップ１２の２つの端辺４０Ｌ，４０Ｒ（または２つの端辺４０Ｆ，４０Ｂ）の各々の略中央を通る直線に限定されるものではなく、中央から離れた位置を通る直線であってもよい。

また、上記した直線ＤＩＲは、Ｚ方向（ボンディングヘッドの降下方向）と直交する方向の予め定められた方向（ＸＹ平面上の予め定められた方向）の直線であればよく、半導体チップ１２の各端辺４０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｆ，４０Ｂに直交しない直線であってもよい。例えば、図８において、図示された直線ＤＩＲを４５度未満傾けて、その直線上における、端辺４０Ｌから接着剤１６の末端までの距離をｘｌとし、端辺４０Ｒから接着剤１６の末端までの距離をｘｒとして取得してもよい。

また、図１０に示すように、画像処理部２８は、半導体チップ１２の左後角（図１０の左上角）と右前角（図１０の右下角）を通る直線ＤＩＲ１上における、半導体チップ１２の左後角から接着剤１６の末端までの距離ｄｂｌと、右前角から接着剤１６の末端までの距離ｄｆｒとを取得し、半導体チップ１２の右後角（図１０の右上角）と左前角（図１０の左下角）を通る直線ＤＩＲ２上における、半導体チップ１２の右後角から接着剤１６の末端までの距離ｄｂｒと、左前角から接着剤１６の末端までの距離ｄｆｌとを取得してもよい。そして、画像処理部２８は、４つの距離ｄｂｌ，ｄｆｒ，ｄｂｒ，ｄｆｌに基づいて、Ｘ方向における半導体チップ１２の傾き方向および傾き度合と、Ｙ方向における半導体チップ１２の傾き方向および傾き度合とを判断（検出）してもよい。

以上の説明では、半導体チップ１２の端部から接着剤１６の末端までの距離をはみ出し量としたが、半導体チップ１２の各端辺から外方にはみ出した接着剤１６の面積をはみ出し量としてもよい。例えば、図１１に示すように、画像処理部２８は、端辺４０Ｌから外方にはみ出した接着剤１６の面積ＡＬと、端辺４０Ｒから外方にはみ出した接着剤１６の面積ＡＲとを取得する。そして、画像処理部２８は、ＡＬとＡＲの大きさがほぼ同じであれば半導体チップ１２のＸ方向の傾きが無いと判断（検出）し、ＡＬ＞ＡＲであれば半導体チップ１２が左側に傾いていると判断し、ＡＬ＜ＡＲであれば半導体チップ１２が右側に傾いていると判断し、ＡＬとＡＲとの差が大きいほど半導体チップ１２のＸ方向の傾き度合が大きいと判断する。なお、Ｙ方向についても同様である。

なお、図７のように半導体チップ１２の傾きが無い場合に半導体チップ１２の周辺に略均等に接着剤１６がはみ出す場合の他、例えば、図１２のように半導体チップ１２の傾きが無い場合に半導体チップ１２の各端辺の略中央の外方で接着剤１６が大きくはみ出し、各端辺の端側の外方では接着剤１６がはみ出さない場合もある。したがって、半導体チップ１２の傾きが無い場合における接着剤１６のはみ出し形状に応じて、接着剤１６のはみ出し量の特定位置を適宜変更するようにしてもよい。

＜ヘッドおよびステージの傾き調整＞
次に、ボンディングヘッド１８およびボンディングステージ２０の傾き調整について説明する。ヘッド制御部４４は、検出された半導体チップ１２の傾きに基づいて、以降の実装において半導体チップ１２の傾きが解消されるように、ヘッド傾き調整機構３２を制御してボンディングヘッド１８の傾きを調整する。具体的には、半導体チップ１２の左側への傾きが検出された場合（図６の状態）には、図１に示すヘッド傾き調整機構３２において、調整棒３４Ｒの突き出し量を大きくする、または、調整棒３４Ｌの突き出し量を小さくする。一方、半導体チップ１２の右側への傾きが検出された場合には、調整棒３４Ｌの突き出し量を大きくする、または、調整棒３４Ｒの突き出し量を小さくする。また、検出された半導体チップ１２の左右方向（Ｘ方向）の傾き度合が大きい程、調整棒３４Ｌ，３４Ｒの突き出し量の差を大きくする。

同様に、半導体チップ１２の前側への傾きが検出された場合には、ヘッド傾き調整機構３２の調整棒３４Ｂの突き出し量を大きくする、または、調整棒３４Ｆの突き出し量を小さくする。一方、半導体チップ１２の後側への傾きが検出された場合には、調整棒３４Ｆの突き出し量を大きくする、または、調整棒３４Ｂの突き出し量を小さくする。また、検出された半導体チップ１２の前後方向（Ｙ方向）の傾き度合が大きい程、調整棒３４Ｆ，３４Ｂの突き出し量の差を大きくする。

また、以上のヘッド傾き調整機構３２の調整に代えて、或いは、それと共に、ステージ制御部４６は、傾き検出により検出された半導体チップ１２の傾きに基づいて、以降の実装において半導体チップ１２の傾きが解消されるように、ステージ傾き調整機構３６を制御してボンディングステージ２０の傾きを調整する。この調整は、上記したヘッド傾き調整機構３２の調整と同様である。すなわち、半導体チップ１２の左側への傾きが検出された場合（図６の状態）には、ステージ傾き調整機構３６において、調整棒３８Ｒの突き出し量を大きくする、または、調整棒３８Ｌの突き出し量を小さくする。一方、半導体チップ１２の右側への傾きが検出された場合には、調整棒３８Ｌの突き出し量を大きくする、または、調整棒３８Ｒの突き出し量を小さくする。また、検出された半導体チップ１２の左右方向（Ｘ方向）の傾き度合が大きい程、調整棒３８Ｌ，３８Ｒの突き出し量の差を大きくする。

同様に、半導体チップ１２の前側への傾きが検出された場合には、ステージ傾き調整機構３６の調整棒３８Ｂの突き出し量を大きくする、または、調整棒３８Ｆの突き出し量を小さくする。一方、半導体チップ１２の後側への傾きが検出された場合には、調整棒３８Ｆの突き出し量を大きくする、または、調整棒３８Ｂの突き出し量を小さくする。また、検出された半導体チップ１２の前後方向（Ｙ方向）の傾き度合が大きい程、調整棒３８Ｆ，３８Ｂの突き出し量の差を大きくする。

以上説明したボンディングヘッド１８の傾き調整と、ボンディングステージ２０の傾き調整との少なくとも１つを行うことで、以降実装する半導体チップ１２において、半導体チップ１２の下面を回路基板１４の上面に対してほぼ水平とすることができる。それにより、以降の実装で、半導体チップ１２のバンプ５２と回路基板１４の電極５４との接合不良を抑制することができる。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のボンディング装置１０の作用効果について説明する。本実施形態のボンディング装置１０によれば、回路基板１４における実装後の半導体チップ１２からはみ出した接着剤１６のはみ出し量に基づいて、回路基板１４の上面に対する半導体チップ１２の傾きを検出することができる。また、本実施形態のボンディング装置１０によれば、ボンディング装置１０に予め備わっている二視野カメラ２６の下向きカメラ２７ｂおよび制御部４２を用いて半導体チップ１２の傾きを検出することができる。すなわち、傾き検出のための新たな部材をボンディング装置１０に追加する必要がない。

また、半導体チップ１２は、回路基板１４に実装された後、樹脂で封止されることがある。その場合には、半導体チップ１２の傾きを検出することができない。しかし、本実施形態は、ボンディング装置１０を用いて半導体チップ１２の傾きを検出するため、樹脂封止される前の早い段階で、半導体チップ１２の傾きを検出することが可能である。

また、本実施形態のボンディング装置１０は、半導体チップ１２の傾き検出結果に基づいて、ボンディングヘッド１８またはボンディングステージ２０の傾きが調整される。そのため、以降の半導体チップ１２の実装において半導体チップ１２の傾きを解消することができ、半導体チップ１２のバンプ５２と回路基板１４の電極５４との接合不良を抑制することがきる。これにより、半導体チップ１２の実装品質が向上し、歩留まりを高めることができる。

＜その他＞
なお、半導体チップ１２の傾き検出、および、ヘッド又はステージの傾き調整を行うタイミングは特に限定されない。例えば、所定数の半導体チップ１２の実装毎、所定枚の回路基板１４の実装完了毎、或いは、実装する半導体チップ１２や回路基板１４が変更になる毎などに、半導体チップ１２の傾き検出を選択的に所定個の半導体チップ１２に対して行えばよい。また、１回の傾き検出が行われる毎に、或いは、複数回の傾き検出が行われる毎に、ヘッド又はステージの傾き調整を行えばよい。

また、以上説明した半導体チップ１２の傾き検出において、半導体チップ１２の傾き度合が所定値を超えた場合には、半導体チップ１２の実装処理を強制的に停止させてもよい。それにより、接合不良の虞のある半導体チップ１２が大量に発生してしまうことを抑制することができる。

また、例えば、図１３に示すように、左側の半導体チップ１２ａの実装位置では回路基板１４にθの傾きがあるのに対し、右側の半導体チップ１２ｂの実装位置では回路基板１４に傾きが無いというケースが考えられる。すなわち、回路基板１４の位置によって傾きが異なる場合が考えられる。このような場合、回路基板１４上の半導体チップ１２の実装位置に応じて、ヘッド又はステージの傾き調整量を変えた方が好適である。例えば、同じ仕様（或いは同種）の複数の回路基板１４のそれぞれに複数の半導体チップ１２を実装する場合、各回路基板１４における実装位置ごとの傾きは、ほぼ同じ（同じ傾向）となりえる。そのため、例えば、同じ仕様の複数の回路基板１４のそれぞれに実装を行っていく際に、次のように制御を行ってもよい。

まず、傾き検出部３０は、回路基板１４に実装された複数の半導体チップ１２のそれぞれの接着剤１６のはみ出し量に基づいて、それぞれの半導体チップ１２の傾きを検出する。そして、傾き検出部３０は、それぞれの半導体チップ１２の傾き検出結果を、それぞれの半導体チップ１２の実装位置と対応付けて記憶部４８に記憶する。そして、ヘッド制御部４４は、記憶部４８を参照して、過去に傾き検出結果が得られた半導体チップ１２と同じ位置、又は、近傍の位置に半導体チップ１２を実装する際に、その傾き検出結果に基づいて、ヘッド傾き調整機構３２を制御しボンディングヘッド１８の傾きを調整する。または、ステージ制御部４６は、記憶部４８を参照して、過去に傾き検出結果が得られた半導体チップ１２と同じ位置、又は、近傍の位置に半導体チップ１２を実装する際に、その傾き検出結果に基づいて、ステージ傾き調整機構３６を制御しボンディングステージ２０の傾きを調整する。このように制御することで、回路基板１４上の半導体チップ１２の実装位置毎に、適切にボンディングヘッド１８又はボンディングステージ２０の傾きが調整されるため、それぞれの半導体チップ１２の傾いた実装を抑制することができる。なお、以上では、同じ仕様の複数の回路基板１４に実装をする場合を例としたが、この制御はそれ以外の場合にも行うことができる。例えば、ボンディングステージ２０の上面の傾きが半導体チップ１２の実装位置毎で異なっている場合には、上記制御を行うことで、同様に各半導体チップ１２の傾いた実装を抑制できる。

また、以上説明した実施形態のボンディング装置１０は、傾き検出部３０の一部として二視野カメラ２６の下向きカメラ２７ｂ（撮像装置）を用いたが、その他の撮像装置が用いられてもよい。例えば、ボンディングヘッド１８の近傍に取り付けられ、それと共にＸ，Ｙ、Ｚ方向に移動可能な撮像装置が用いられてもよい。また、半導体チップ１２からはみ出した接着剤のはみ出し量を検出できる限り、撮像装置以外のセンサ等が用いられてもよい。

また、以上説明した実施形態のボンディング装置１０は、ヘッド傾き調整機構３２が、４つの調整棒によりボンディングヘッド１８の傾きを調整する構造であり、同様に、ステージ傾き調整機構３６が、４つの調整棒によりボンディングステージ２０の傾きを調整する構造であった。しかし、ヘッド傾き調整機構３２はボンディングヘッド１８の傾きを調整できる限りその他の構造であってもよく、同様に、ステージ傾き調整機構３６はボンディングステージ２０の傾きを調整できる限りその他の構造であってもよい。また、調整棒を採用する構造の場合、ヘッド、ステージの傾き調整は、調整棒を数μｍ〜数十μｍだけ移動させれば十分な場合も考えられるため、調整棒は非常に短い構造のものも想定することができる。

また、以上説明した実施形態では、ボンディングステージ２０上の回路基板１４に対して半導体チップ１２の傾き検出を行った。しかし、例えば、回路基板１４をボンディングステージ２０の上から検査モジュールに移動させて、検査モジュールの撮像装置や制御部を傾き検知部として用いて、半導体チップ１２の傾きを検出してもよい。

また、以上説明した実施形態では、半導体チップ１２を回路基板１４へ実装した。しかし、半導体チップ１２以外の電子部品（例えばトランジスタやコンデンサ等）を、回路基板１４又は回路基板１４以外の被実装部材（ウェーハ、ガラス、樹脂等）に実装するものであってもよい。

また、以上説明した実施形態のボンディング装置１０は、フリップチップボンダであった。しかし、ボンディング装置１０は、ダイボンダであってもよい。すなわち、ボンディング装置１０は、電子部品と被実装部材との間に接着剤を介在させて、電子部品を被実装部材に実装する装置であればよい。また、ボンディング装置１０がダイボンダである場合には、ボンディングヘッド１８は、被実装部材上に電子部品を押圧して実装するヘッドであればよく、加熱機能（ヒータ）を有していなくてもよい。このようなボンディング装置１０においても、電子部品からはみ出した接着剤のはみ出し量に基づいて、電子部品の傾きを検出することができ、ヘッドまたはステージの傾き調整を行うことができる。

また、以上説明した実施形態の接着剤１６は、ＮＣＦやＮＣＰ等の熱硬化性樹脂であった。しかし、接着剤１６は、熱硬化性樹脂でなくてもよく、例えば熱可塑性樹脂であってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１０ ボンディング装置、１２，１２ａ，１２ｂ 半導体チップ（電子部品）、１４ 回路基板（被実装部材）、１６ 接着剤、１６ａ 非導電性フィルム（ＮＣＦ，熱硬化性樹脂）、１６ｂ 非導電性ペースト（ＮＣＰ，熱硬化性樹脂）、１８ ボンディングヘッド、１９ ヘッド本体、２０ ボンディングステージ、２１ ステージ本体、２２ ヒータ、２４ ツール、２５ カメラ制御部、２６ 二視野カメラ、２７ａ 上向きカメラ（撮像装置）、２７ｂ 下向きカメラ（撮像装置）、２８ 画像処理部、３０ 傾き検出部、３２ ヘッド傾き調整機構、３３ 本体、３４Ｌ，３４Ｒ，３４Ｆ，３４Ｂ 調整棒、３６ ステージ傾き調整機構、３７ 本体、３８Ｌ，３８Ｒ，３８Ｆ，３８Ｂ 調整棒、４０Ｌ，４０Ｒ，４０Ｆ，４０Ｂ 端辺、４２ 制御部、４４ ヘッド制御部、４６ ステージ制御部、４８ 記憶部、５０ ヘッド駆動機構、５２ バンプ、５４ 電極、５６ ヒータ、５８ 撮像画像、６０ 実装エリア。

Claims (11)

1. 電子部品と被実装部材との間に接着剤を介在させて、前記電子部品を前記被実装部材に実装するボンディング装置であって、
   前記被実装部材上に前記電子部品を押圧して実装するボンディングヘッドと、
   実装後の前記被実装部材上における前記電子部品からはみ出した前記接着剤のはみ出し量に基づいて、前記被実装部材の上面に対する前記電子部品の傾きを検出する傾き検出部と、を備える、
   ことを特徴とするボンディング装置。
2. 請求項１に記載のボンディング装置において、
   前記傾き検出部は、
   前記ボンディングヘッドの降下方向と直交する方向である予め定められた方向における、実装後の前記電子部品の両端からはみ出した前記接着剤のはみ出し量の差から、前記電子部品の傾き度合を検出する、
   ことを特徴とするボンディング装置。
3. 請求項２に記載のボンディング装置において、
   前記はみ出し量は、前記予め定められた方向における、前記電子部品の端部と当該端部から外方にはみ出した前記接着剤の末端との間の距離である、
   ことを特徴とするボンディング装置。
4. 請求項２に記載のボンディング装置において、
   前記予め定められた方向は、前記電子部品の２つの端辺と直交する方向であり、
   前記はみ出し量は、前記端辺から外方にはみ出した前記接着剤の面積である、
   ことを特徴とするボンディング装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のボンディング装置において、
   前記傾き検出部は、
   前記電子部品からはみ出した前記接着剤を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置により撮像された画像に基づいて前記はみ出し量を検出する画像処理部と、を備える、
   ことを特徴とするボンディング装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のボンディング装置において、
   前記ボンディングヘッドの傾きを調整する機構であるヘッド傾き調整機構と、
   前記傾き検出部により検出された前記電子部品の傾きに基づいて、以降の実装において前記電子部品の傾きが解消されるように、前記ヘッド傾き調整機構を制御するヘッド制御部と、をさらに備える、
   ことを特徴とするボンディング装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のボンディング装置において、
   前記被実装部材が上に置かれたボンディングステージと、
   前記ボンディングステージの傾きを調整する機構であるステージ傾き調整機構と、
   前記傾き検出部により検出された前記電子部品の傾きに基づいて、以降の実装において前記電子部品の傾きが解消されるように、前記ステージ傾き調整機構を制御するステージ制御部と、をさらに備える、
   ことを特徴とするボンディング装置。
8. 請求項６に記載のボンディング装置において、
   前記傾き検出部は、前記被実装部材に実装された複数の電子部品のそれぞれの前記はみ出し量に基づいて、それぞれの電子部品の傾きを検出し、
   前記ヘッド制御部は、過去に傾きが検出された電子部品と同じ位置、又は、近傍の位置に電子部品を実装する際に、当該検出された電子部品の傾きに基づいて、前記ヘッド傾き調整機構を制御する、
   ことを特徴とするボンディング装置。
9. 請求項７に記載のボンディング装置において、
   前記傾き検出部は、前記被実装部材に実装された複数の電子部品のそれぞれの前記はみ出し量に基づいて、それぞれの電子部品の傾きを検出し、
   前記ステージ制御部は、過去に傾きが検出された電子部品と同じ位置、又は、近傍の位置に電子部品を実装する際に、当該検出された電子部品の傾きに基づいて、前記ステージ傾き調整機構を制御する、
   ことを特徴とするボンディング装置。
10. 請求項２から９のいずれか一項に記載のボンディング装置において、
    前記傾き検出部により検出された前記電子部品の傾き度合が所定値を超える場合には、実装処理を停止させる、
    ことを特徴とするボンディング装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のボンディング装置において、
    前記ボンディングヘッドは、前記被実装部材上に前記電子部品を押圧加熱して前記電子部品を実装するヘッドであり、
    前記接着剤は、
    実装前に前記電子部品の下面に取り付けられた熱硬化性樹脂からなる非導電性フィルム、または、前記電子部品が実装される位置に予め塗布された熱硬化性樹脂からなる非導電性ペーストである、
    ことを特徴とするボンディング装置。