JP4134169B2 - ダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダ - Google Patents

Description

【技術分野】
本発明はダイボンダにおけるワーク認識方法およびその方法を用いたダイボンダに関し、例えば、多数のボンディング領域（アイランド）を有する基板に接合材を塗布し、半導体チップをボンディングするダイボンダに好適なダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダに関するものである。
【背景技術】
半導体装置は、一般に、半導体チップ（ダイ）の裏面を、軟ろう，硬ろう，銀ペースト，樹脂などの接合材を介して、リードフレームやプリント基板などの基板にボンディング（接合）して製造している。
このような半導体チップ（ダイ）を基板にボンディングするダイボンダにおいては、図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、ローダ１２０と、搬送装置１３０と、アンローダ１４０とを配置し、ローダ１２０から基板１５０を１枚ずつ搬送装置１３０に供給し、搬送装置１３０のレール１３１上で基板１５０を所定の方向に搬送し、搬送途中の接合材塗布位置ＰＳで基板１５０のボンディング領域１５１に接合材１６０を塗布し、ボンディング位置ＰＢで前記接合材１６０を介して半導体チップ（ダイ）１７０をボンディングし、アンローダ１４０でマガジンなどに収容するようにしている。
そして、前記接合材塗布位置ＰＳの上方に第１の画像認識装置１８０を配置すると共に、前記ボンディング位置ＰＢの上方に第２の画像認識装置１９０を配置して、モニタ２００で第１の画像認識装置１８０による接合材塗布状態を画像認識し、モニタ２１０で第２の画像認識装置１９０による半導体チップのボンディング状態を画像認識するようにしたダイボンダが提案されている。
また、ダイボンダにおいて、半導体チップをピックアップする場合に、同様に、半導体チップのピックアップ位置の上方に画像認識装置を配置して、画像認識装置でピックアップしようとする半導体チップを画像認識して、ピックアップするようにしている（例えば、日本特許第２９００８７４号，日本特許第３４１８９２９号参照。）。
このような画像認識装置としては、従来、一般的な解像度（約３０万画素）のカメラからメガピクセルカメラと呼称される約１３０万画素程度の撮像素子を使用したカメラが用いられてきた。以下、これらを総称してＣＣＤカメラという。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、例えば、図１５に示すダイボンダにおいて、第１，第２の画像認識装置１８０，１９０として、ＣＣＤカメラを用いると、ＣＣＤカメラは約３０万画素程度と低解像度であるため、例えば、リードフレームやプリント基板などの基板１５０における幅方向の各列の全ボンディング領域１５１を同時に高精度で画像認識することができず、図１６に示すように、各列における全ボンディング領域１５１中の一部のボンディング領域１５１のみを画像認識して、その画像認識に基づく処理が終了すると、図示するように、ＣＣＤカメラ１８０，１９０を基板１５０の幅方向に移動させて、その列における他のボンディング領域１５１の画像認識を行って、その画像認識に基づく処理を行うという動作を繰り返して行っていた。
したがって、ＣＣＤカメラ１８０，１９０の支持部材を基板１５０の幅方向に移動させる移動機構が不可欠となり、カメラの支持機構が複雑化および大型化し、高価になるのみならず、ＣＣＤカメラ１８０，１９０の幅方向への移動時間のため、また、支持部材の移動に伴って生じる振動による画像の揺れが収まるまでの画像認識の待ち時間が必要なため、画像認識および処理に長時間を必要とし、ダイボンダを高速化することができないという問題点があった。あるいは、振動を防止するためには振動防止機構が必要になって、さらに、ダイボンダが高価になるという問題点があった。
また、撮像領域上空を往復動作する機構部によって撮像視野が遮蔽されていないタイミングを見計らって撮像する必要があり、この撮像タイミングを確保することにより、ダイボンダを高速化することができないという問題点もある。
そこで、本発明は、例えば、リードフレームやプリント基板などのワークにおけるボンディング領域を、より短時間で、かつ、高精度で画像認識を行うことができるダイボンダにおけるワーク認識方法およびこのワーク認識方法を用いたダイボンダを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク認識方法は、上記の課題を解決するために、ダイボンダにおける多数のボンディング領域を有するワークの搬送路の上方に画像認識手段を配置してワークのボンディング領域を画像認識する方法において、前記画像認識手段として、高機能カメラを固定配置して、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識するようにしたことを特徴としている。
ここで、上記の「高機能カメラ」とは、センサ受光素子の一部のみを使用しての撮像がダイナミックに、また、プログラマブルに可能なカメラのことである。画素数については、対象とするワークによって必要条件が変わるため、ここでは問わない。すなわち、総画素数そのものが問題ではなく、あくまでも、ワークの１列分の全領域を一括して十分な解像度で撮像可能であればよく、ワークの長さ方向の画素数は、余り問題とならない。ただし、ワークの少なくとも１列分の全領域を一括して撮像可能な機能を要求される使用目的から考えるに、高解像度カメラにならざるを得ない。
また、上記の「ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識するようにした」なる用語は、ワークにおける１列のみの全ボンディング領域を一括して画像認識する場合のみならず、ワークにおけるある列とこの列に隣接する単一または複数の列の全ボンディング領域とを一括して画像認識する場合をも含むことを意味するものである。
また、本発明のワークの認識方法は、前記高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたことを特徴としている。
また、本発明のワークの認識方法は、前記高機能カメラによりワークとしての基板の幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して撮像した後、次にワークとしての基板の幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大して個々のボンディング領域の状態を検査することを特徴としている。
また、本発明のダイボンダは、多数のボンディング領域を有するワークの搬送路における接合材塗布位置の上方に、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第１の高機能カメラを固定配置するとともに、ワークの搬送路におけるボンディング位置の上方にワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第２の高機能カメラを固定配置したことを特徴としている。
また、本発明のダイボンダは、前記第１の高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の接合材塗布状態を一括して画像認識を行い、不良接合材塗布領域を記憶させて、次のボンディング位置でこの不良接合材塗布領域をスキップして半導体チップをボンディングするようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
上記のワークの認識方法によれば、リードフレームやプリント基板などのワークにおける幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識することができ、例えば、ワークの搬送路の接合材塗布位置では、幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域における接合材塗布前の状態および／または塗布後の状態を一括して画像認識することができる。また、例えば、ワークの搬送路における半導体チップのボンディング位置では、幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域における半導体チップのボンディング前の状態および／またはボンディング後の状態を一括して画像認識することができる。
したがって、従来のＣＣＤカメラを用いて、例えば、ワークの搬送路における接合材塗布位置で、ワークの第ｎ列目における全ボンディング領域中の一部のボンディング領域のみの接合材塗布前の状態および塗布後の状態を画像認識した後に、ＣＣＤカメラをワークの幅方向に移動させて、順次、同じ第ｎ列目の他のボンディング領域における接合材塗布前の状態および塗布後の状態を画像認識するものに比較して、画像認識に要する時間が格段に短縮される。
あるいは、ワークの搬送路における半導体チップのボンディング位置で、ワークの第ｎ列目における全ボンディング領域中の一部のボンディング領域における半導体チップのボンディング前の状態およびボンディング後の状態を画像認識した後、ＣＣＤカメラをワークの幅方向に移動させて、順次、同じ第ｎ列目の他のボンディング領域における半導体チップのボンディング前の状態およびボンディング後の状態を画像認識するものに比較して、画像認識に要する時間が格段に短縮される。
また、本発明のワークの認識方法によれば、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、ワークの幅方向の次列における全ボンディング領域を画像認識するまでに発生する空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたので、画像撮像および画像処理に要する時間を大幅に短縮して、ダイボンダの高速化が図れる。
また、本発明のワークの認識方法によれば、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を画像認識するまでに発生する空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大してワークのボンディング領域の状態を検査するようにしたので、より高精度の画像による検査を行うことができ、ダイボンダの検査の高精度化が図れる。
また、本発明のダイボンダによれば、第１の高機能カメラでワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域における接合材の塗布前および／または塗布後の状態を一括して撮像でき、第２の高機能カメラでワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域における半導体チップのボンディング前および／またはボンディング後の状態を一括して撮像することができる。
したがって、ワークの搬送路の手前側で、接合材の塗布前に、ボンディング領域が正規の位置になっているどうか検査することができ、万一、ボンディング領域が正規の位置からずれている場合は、その検査結果に基づき搬送路のワーク駆動手段を自動的に調整して、ボンディング領域の位置を自動で修正することができる。また、接合材の塗布後に、接合材の塗布状態、例えば、接合材の有無、塗布位置、塗布量などを検査して、万一、接合材の塗布状態が不良のものがあれば、その検査結果に基づき接合材の塗布条件の自動での修正を行ったり、その不良位置を記憶装置に記憶して、次の半導体チップのボンディング工程で、その記憶情報を活用したりすることができる。
さらに、ワークの搬送路の前方側で、半導体チップのボンディング前に、ボンディング領域が正規の位置になっているかどうか検査することができ、万一、ボンディング位置が正規の位置からずれている場合は、その検査結果に基づき搬送路のワーク駆動手段を自動的に調整して、ボンディング領域の位置を修正することができる。また、半導体チップのボンディング後に、半導体チップのボンディング状態、例えば、ダイの有無、ダイ位置、ダイ欠け、接合材の食み出し状態などを画像認識し、万一、ボンディング状態が不良のものがあれば、ボンディング条件の自動での修正を行ったり、その不良位置を記憶装置に記憶し、次工程でその記憶情報を活用したりすることができる。
また、本発明のダイボンダによれば、接合材の塗布状態が不良のボンディング領域をスキップして半導体チップをボンディングするので、良品の半導体チップを無駄にすることが防止されて、コスト低減を図ることができる。また、その接合材の塗布状態が不良のボンディング領域をスキップすることにより、無駄なボンディング時間を無くすことができ、スループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のワークの認識方法を採用したダイボンダの概略平面図である。
図２は図１のダイボンダにおける左側縦断面図である。
図３は図１のダイボンダにおける第１，第２の高機能カメラの配設状態を示す拡大正面図である。
図４（Ａ）は図１のダイボンダに使用する基板の一例の平面図である。
図４（Ｂ）は図４（Ａ）の基板の正面図である。
図５（Ａ）は図１のダイボンダにおけるローダの一例の概略正断面図である。
図５（Ｂ）は図１のダイボンダにおけるローダの異なる例の概略正面図である。
図６は図１のダイボンダにおける接合材塗布装置の概略拡大側断面図である。
図７は図１のダイボンダにおけるボンディングヘッドの動作説明図である。
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は図１のダイボンダにおける半導体チップのピックアップ位置に配置する半導体チップ集合体の製造工程の概略縦断面図である。
図９は図１のダイボンダにおけるアンローダの概略正断面図である。
図１０は図１のダイボンダにおける搬送装置の上下ベルトおよびプーリの配置状態を示す正面図である。
図１１（Ａ）は図１のダイボンダにおける搬送装置の駆動プーリ部分の背面図である。
図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の駆動プーリ部分の右側面図である。
図１２（Ａ）は図１のダイボンダにおける搬送装置の上下駆動プーリ、上下従動プーリ、上側送りプーリ部分の概略正面図である。
図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の上側送りプーリ部分の概略平面図である。
図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）の矢視Ａ部分の拡大側断面図である。
図１２（Ｄ）は図１２（Ｂ）の矢視Ｂ部分の拡大側断面図である。
図１３は本発明のワーク認識方法について説明する概略斜視図である。
図１４（Ａ）は厚さ寸法が小さい基板が供給された場合の上下ベルトおよび上下送りプーリの拡大正面図である。
図１４（Ｂ）は厚さ寸法が大きい基板が供給された場合の上下ベルトおよび上下送りプーリの拡大正面図である。
図１５（Ａ）は従来のダイボンダの概略正面図である。
図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のダイボンダの概略平面図である。
図１６は従来のダイボンダの画像認識方法について説明する概略斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明のワークの認識方法を採用したダイボンダの実施形態について、図面を参照して説明する。
このダイボンダ１０は、図１〜図３に示すように、ワークの一例であるリードフレームやプリント基板などの多数のボンディング領域を有する基板１を供給するローダ２０と、基板１を搬送する搬送装置７０と、搬送装置７０の中途部における手前側の接合材塗布位置ＰＳで基板１に接合材を塗布する接合材塗布装置３０と、搬送装置７０の中途部における前方側のボンディング位置ＰＢで接合材が塗布された基板１に半導体チップ（ダイ）をボンディングするボンディングヘッド４０と、半導体チップをボンディングした基板１を受け取るアンローダ５０と、接合材塗布装置３０の上方に配置固定された第１の高機能カメラ、例えばＣＭＯＳカメラ１００と、そのモニタ１０１と、前記ボンディングヘッド４０の上方に配置固定された第２の高機能カメラ、例えばＣＭＯＳカメラ１１０と、そのモニタ１１１とを備えている。
前記接合材塗布位置ＰＳおよびボンディング位置ＰＢには、例えば、多数の発光ダイオードを行列状に並置した照明手段１０３，１１３が配設されて、第１のＣＭＯＳカメラ１００と、第２のＣＭＯＳカメラ１１０とにより、明瞭な画像認識が行えるようになっている。照明手段１０３，１１３は単一で１方向からの照明でもよいが、図３に示すように、複数個の照明手段により複数方向からの照明を行うと、被写体の凹凸による影ができなくて、より一層明瞭な画像認識が行える。なお、図３では、接合材塗布位置ＰＳにおける接合材塗布装置３０は図示を省略し、１個の照明手段１０３のみ示しているが、ボンディング位置ＰＢと同様に複数個の照明手段１０３を配置してもよい。
前記基板１は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、長さ寸法がＬ，幅寸法がＷ，厚さ寸法がｔの矩形状、かつ平板状で、縦横に多数の半導体チップのボンディング領域２を有しているとともに、幅方向の少なくとも一端部に長さ方向に沿って、ボンディング領域２の無い把持領域３を有している。なお、この把持領域３には、従来の送り爪方式のような送り爪用孔は不要であるが、従来の送り爪用孔が形成されている基板でも、何ら支障なく使用することができる。
前記ローダ２０は、基板１を多数ストックしておき、１枚ずつ搬送装置７０に供給するもので、例えば、図５（Ａ）に示すように、エレベータ２１に、多数の基板１を上下方向に所定ピッチで水平状に収容したマガジン２２を載置して、エレベータ２１によりマガジン２２を１ピッチずつ間欠的に下降（または上昇）させて、プッシャ２３の押圧部２４によりマガジン２２の下方（または上方）の基板１から順次送り出す方式のものでもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、多数の基板１を積層しておいて、１個または複数個の吸着ヘッド２５により上方の基板１から１枚ずつ吸着して、搬送装置７０に供給する方式のものでもよい。
前記搬送装置７０は、図４の基板１の把持領域３を把持して搬送するものが望ましく、詳細な構成と動作については、後で説明する。
前記接合材塗布装置３０は、例えば、図６に示すように、取付部材３１に取り付けたシリンジ３２内に接合材３３を収容し、圧縮気体（エア、窒素）３４によってノズル３５から接合材３３を所定量ずつ吐出して基板１に塗布するようにしたもので、Ｘ軸駆動モータ（図示省略）によって基板１の幅方向（Ｘ方向）に間欠移動可能に構成して、基板１の幅方向に沿って一列状に配置されているボンディング領域２に、順次、接合材３３を塗布するようにしたものである。
なお、必要に応じて、幅方向の複数のボンディング領域２に同時に、接合材３３を供給するようにしてもよい。ただし、後述するボンディングヘッド４０が、基板１の幅方向に並んた各ボンディング領域２に、順次、半導体チップをボンディングするので、実用上は、単一のノズルを有するもので十分である。
なお、シリンジ３２を取り付けた取付部材３１は、Ｙ軸駆動モータ（図示省略）によって基板１の進行方向に移動可能に構成してもよい。このようにすると、例えば、第１のＣＭＯＳカメラ１００で、接合材塗布前のボンディング領域２の状態や、接合材塗布後のボンディング領域２における接合材３３の塗布状態を観察する場合に、取付部材３１をＹ方向に移動退避させて、画像を認識し易くすることができる。
前記半導体チップのボンディングヘッド４０は、真空吸着力を利用して、図７に示すように、半導体チップのピックアップ位置Ｐ１から半導体チップ６５を１個ずつピックアップして、ボンディング位置Ｐ２にある基板１の接合材３３が塗布されたボンディング領域２に、順次ボンディングするものである。
前記半導体チップ６５のピックアップ位置Ｐ１には、例えば、図８（Ｃ）に示すような、ウェーハリング６１に貼着された粘着シート６２に多数の半導体チップ６５が接合された半導体チップ集合体６０が配置されている。この半導体チップ集合体６０は、図８（Ａ）に示すように、ウェーハリング６１に貼着された粘着シート６２に半導体ウェーハ６３を貼り付け、図８（Ｂ）に示すように、ダイサ６４によって半導体ウェーハ６３を縦横に切断して個々の半導体チップ６５に分割したのち、図８（Ｃ）に示すように、粘着シート６２を固定リング６６の上に載せて、ウェーハリング６１を押し下げて粘着シート６２を引き伸ばすことによって、個々の半導体チップ６５，６５を離間させるとともに、粘着シート６２と半導体チップ６５との接合力を低下させたものである。
前記アンローダ５０は、例えば、図９に示すように、エレベータ５１に、多数の基板１を上下方向に所定ピッチで水平状に収容可能なマガジン５２を載置して、エレベータ５１を１ピッチずつ下降（または上昇）させてマガジン５２内にボンディングを終了した基板１を下方（または上方）から１枚ずつ収容していくものである。
前記搬送装置７０は、図１０に示すように、下側のタイミングベルト（以下、下側ベルトという）７１と、上側のタイミングベルト（以下、上側ベルトという）７２とを上下に対向させて配置している。下側ベルト７１は、所定の高さ位置に配置固定した駆動プーリ７３，従動プーリ７４および多数の送りプーリ７５，７６により水平状態に支持されて、図示矢印方向（上側ベルト７２側が左端から右端）に移動するようになっている。上側ベルト７２は、駆動プーリ７７，従動プーリ７８および多数の送りプーリ７９，８０によって水平状態に支持されて、図示矢印方向（下側ベルト７１側が左端から右端）に移動するようになっている。
図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、前記駆動プーリ７３，７７の回転軸の他方端部には、プーリ７３Ａ，７７Ａが固定されており、このプーリ７３Ａ，７７Ａに、単一の駆動モータ８１の回転軸に取り付けられたプーリ８２と、テンションプーリ８３とともにタイミングベルト８４を掛け渡して、駆動プーリ７３，７７を同期して、かつ逆方向に回転駆動するようになっている。
前記下側ベルト７１の駆動プーリ７３，従動プーリ７４および上側ベルト７２の駆動プーリ７７，７８、さらに、駆動モータ８１に取り付けられたプーリ８２およびテンションプーリ８３は、いずれも鍔付きで、かつ、周面に上下ベルト７１，７２の内周面に形成されている凹凸に噛み合う凹凸を有するタイミングベルト用のものである。
なお、下側ベルト７１の送りプーリ７５，７６および上側ベルト７２の送りプーリ７９，８０の内、送りプーリ７５，７９（図１０のＡで示す）は、周面に上下ベルト７１，７２の凹凸に噛み合う凹凸を有するタイミングベルト用のものであり、送りプーリ７６，８０（図１０のＢで示す）は周面に上下ベルト７１，７２の凹凸に噛み合う凹凸を有していない、単なる支持用のものである。
また、図１２（Ｂ）およびこの図１２（Ｂ）における矢視Ａ部分を拡大した図１２（Ｃ）から明らかなように、前記下側ベルト７１側の送りプーリ７５および上側ベルト７２側の送りプーリ７９は、鍔付きのもので、上下ベルト７１，７２が脱落しないようになっている。
一方、図１２（Ｂ）における矢視Ｂ部分を拡大した図１２（Ｄ）から明らかなように、前記下側ベルト７１側の送りプーリ７６および上側ベルト７２側の送りプーリ８０は、鍔無しのものである。このように、送りプーリ７６および８０に、鍔および凹凸が無い安価なものを使用して、鍔および凹凸を有する高価な送りプーリ７５，７９と交互に配置することによって、コスト低減を図っている。
また、前記上側ベルト７２の送りプーリ７９，８０の軸７９ａ，８０ａは、図１０に示すように、下側ベルト７１の送りプーリ７５，７６の軸７５ａ，７６ａに対して、若干ローダ２０側に偏心して取り付けられている。しかも、図１２（Ａ）に示すように、各送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側は、引張りばね８５によって、常時、斜め下方に向かって付勢されている。このため、上側ベルト７２は、各送りプーリ７９，８０に作用している引張りばね８５の弾性力により、常時、下側ベルト７１に向かって押し付けられている。
したがって、上下ベルト７１，７２で基板１を把持できるようになっているとともに、前記引張りばね８５の弾性力に抗する力が作用すると、上側ベルト７２の送りプーリ７９，８０が軸７９ａ，８０ａを中心にして反時計方向に回動し、それによって送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側が、引張りばね８５の弾性力に抗して上昇動作可能に構成されている。このような構成に基づいて、上下ベルト７１，７２間に厚さ寸法ｔがｔ１（＞ｔ）の基板１が供給されると、送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側が、引張りばね８５の弾性力に抗して上昇することによって、上側ベルト７２が上昇して、厚い基板１を上下ベルト７１，７２で確実に把持可能になっている。
なお、下側ベルト７１のリターン部分７１ａには、固定配置されたガイドロール８６と、昇降可能なテンションロール８７とが設けられており、上側ベルト７２のリターン部分７２ａには、適当数のテンションロール８８が設けられており、それぞれ上下ベルト７１，７２に適度のテンションを作用させている。
さらに、前記上側ベルト７２のリターン部分７２ａにおける、ボンディングヘッド４０の移動経路には、図１０に示すように、ボンディングヘッド４０の移動を妨げないように、方向変換ロール８９，９０，９１，９２によって高さを低下した部分９３が設けられている。すなわち、前記半導体チップ集合体６０から半導体チップ６５をピックアップするピックアップ位置Ｐ１は、図１２（Ｂ）に示すように、上下ベルト７１，７２の手前（図示下方）側に配置されており、一方、半導体チップ６５をボンディングする基板１は、上下ベルト７１，７２の向こう（図示上方）側に位置しているので、ボンディングヘッド４０は、上下ベルト７１，７２の手前側にある半導体チップのピックアップ位置Ｐ１と、上下ベルト７１，７２の向こう側にある基板１との間を往復しなければならない。
したがって、もし、上側ベルト７２のリターン部分７２ａが、低下した部分９３の両側のように高いままであると、ボンディングヘッド４０は、この高い上側ベルト７２のリターン部分７２ａを上昇→水平移動→下降して、上側ベルト７２のリターン部分７２ａを乗り越えなければならず、ボンディングヘッド４０の大きな上下動作が必要になるために、ボンディングヘッド４０の駆動機構が大型、かつ高価になるのみならず、ボンディング速度が低下することが避けられない。
これに対して、図１０に示すように、上側ベルト７２のリターン部分７２ａに低下した部分９３を設けておけば、ボンディングヘッド４０は、この低下した部分９３を通って大きく上下動作することなく、上下ベルト７１，７２の手前側の半導体チップピックアップ位置Ｐ１と、上下ベルト７１，７２の向こう側のボンディング位置Ｐ２にある基板１のボンディング領域２との間を高速で往復することができ、ボンディング速度を向上することができる。
なお、搬送装置７０は、図１および図２から明らかなように、上下ベルト７１，７２の向こう側に、基板１の移動方向に沿って配設された台９４を備えており、この台９４上を基板１が搬送されるようになっている。
前記第１，第２のＣＭＯＳカメラ１００，１１０は、現時点で入手可能な解像度は約４１１万画素（２，０４７×２，００８）、ＣＣＤカメラの視野内の全画素相当読出時間は約１２ｍｓｅｃであり、従来のＣＣＤカメラの解像度の約３０万画素（６４０×４８０）に対して約１３倍、ＣＣＤカメラの視野内の全画素読出時間３３ｍｓｅｃに対して約１／３にも達する、高機能で、かつ、高速画像認識が可能なものである。
次に、上記のワークの認識方法を採用したダイボンダ１０の動作について説明する。
まず、搬送装置７０の駆動モータ８１を駆動して、上下ベルト７１，７２を図１０の矢印方向に同期して、基板１のボンディング領域２の１ピッチ分ずつ、間欠的に移動させるようにしておく。そして、ローダ２０から１枚の基板１が、その把持領域３を手前側（上下ベルト７１，７２側）にして搬送装置７０に供給されると、搬送装置７０の上下ベルト７１，７２は、この基板１の一端部の把持領域３を上下から把持して、図１の左端から右端に向かって、間欠的に搬送する。このとき、接合材塗布装置３０は、基板１の第１列目のボンディング領域、すなわち、接合材塗布領域から外れた位置に退避している。
基板１の第１列目のボンディング領域２が接合材塗布位置ＰＳ，すなわち、第１のＣＭＯＳカメラ１００の下方位置に来ると、その位置で一時停止し、図１３に示すように、少なくとも第１列目の全ボンディング領域２を一括して画像認識して、正規の位置に位置しているかどうか検査する。万一、ボンディング領域２が正規の位置に位置していない場合は、その検出出力によって搬送装置７０を作動させて、ボンディング領域２を正規の位置に自動修正する。または、このずれ量をもとに、次に述べる接合材の塗布位置を自動で補正する。
ボンディング領域２が正規の位置に位置していると、接合材塗布装置３０が下降して、基板１の第１列目における第１番目のボンディング領域２に接合材３３を塗布し、上昇する。すると、Ｘ方向駆動モータ（図示省略）によって、取付部材３１がＸ方向に１ピッチ分だけ水平移動して下降し、基板１の第１列目における第２番目のボンディング領域２に接合材３３を塗布し、上昇する。以下、同様に、基板１の第１列目における第３番目から第ｎ番目のボンディング領域２に、順次、接合材３３を塗布し、上昇する。
このようにして、基板１の第１列目の全ボンディング領域２に接合材３３を塗布し終わると、第１のＣＭＯＳカメラ１００によって、少なくとも第１列目のボンディング領域２の接合材塗布状態を一括して画像認識して、万一、塗布状態が不良のボンディング領域２があると、接合材３３の塗布条件を調整したり、その不良塗布状態のボンディング領域２を記憶装置に記憶させて、次工程の半導体チップのボンディング時に活用したりする。
このようにして、少なくとも第１列目の全ボンディング領域２に接合材３３が塗布され塗布状態が画像認識されると、上下ベルト７１，７２の移動によって、基板１が１ピッチ分だけ間欠的に搬送される。以下、前記同様にして、基板１の第２列目、第３列目、…の全ボンディング領域２の接合材塗布前の位置が画像認識され、ボンディング領域２に順次接合材３３が塗布され、ついで、全ボンディング領域２の接合材塗布状態が画像認識される。
なお、前述のように、本発明に用いるＣＭＯＳカメラ１００は、高機能を有するので、図１３に示すように、基板１の第１列目の全ボンディング領域２のみならず、第２列目以降の数列目までの全ボンディング領域２をも同時に一括して画像認識することができるので、接合材塗布前および／または接合材塗布後の状態は、視野内の全ボンディング領域２を一括して画像認識することができる。したがって、数列分のボンディング領域２を一括して画像認識した後に空き時間が発生するので、この空き時間を利用して、画像を処理することができる。あるいは、一括して画像認識したボンディング領域２の中の単一または複数のボンディング領域２の画像を分割拡大して、より高精度の検査を実施することができる。
接合材３３が塗布された基板１は、上下ベルト７１，７２によって、図１０の右方に向かって間欠的に搬送され、第１列目のボンディング領域２がボンディング位置ＰＢに来ると、第２のＣＭＯＳカメラ１１０によって、少なくとも第１列目の接合材３３が塗布された全ボンディング領域２が一括して画像認識される。したがって、この第２のＣＭＯＳカメラ１１０によって、再度、半導体チップのボンディング前の接合材塗布状態が画像認識により検査可能である。
万一、この接合材塗布状態の検査により、および／または前記第１のＣＭＯＳカメラ１００による検査により第１列目に接合材塗布状態が不良のボンディング領域２があると、これらの接合材塗布状態が不良のボンディング領域２をスキップしてボンディングヘッド４０により、半導体チップをボンディングする。
このボンディング位置ＰＢでは、図７に示すように、ボンディングヘッド４０によって、ピックアップ位置Ｐ１で半導体チップ集合体６０から半導体チップ６５を１個ずつピックアッップして、ボンディング位置Ｐ２で基板１のボンディング領域２に塗布されている接合材３３を介して、順次、基板１にボンディングされる。
このとき、前述のように、上側ベルト７２のリターン部分７２ａに低下した部分９３を設けてあるので、ボンディングヘッド４０は、半導体チップ６５のピックアップ位置Ｐ１と基板１のボンディング位置Ｐ２との間を、大きく上下動作することなく往復移動することができ、ボンディングヘッド４０の駆動機構を小型、かつ、安価にできるのみならず、ボンディング速度を向上することができる。
基板１の第１列目のボンディング領域２に半導体チップ６５のボンディングが終了すると、基板１が１ピッチ分だけ間欠的に搬送されて、以下、第２列目、第３列目のボンディング領域２に、順次、半導体チップ６５がボンディングされる。
半導体チップ６５のボンディング状態は、第２のＣＭＯＳカメラ１１０によって、基板１の少なくとも１列の全ボンディング領域２が一括して画像認識される。この画像認識によって不良と判断されたボンディング領域２は、記憶装置に記憶されて、後工程の特性選別時などでスキップするように活用できる。また、認識されたボンディング状態を、以降のボンディング動作にフィードバックすることができる。
半導体チップ６５がボンディングされた基板１は、右方に向かって間欠的に搬送されて、右端のアンローダ５０で、エレベータ５１の１ピッチずつの上昇動作（または下降動作）に合わせて、順次、マガジン５２内に収容される。
なお、前述のように、本発明に用いるＣＭＯＳカメラ１１０は、高機能を有するので、図１３に示すように、基板１の第１列目の全ボンディング領域２のみならず、第２列目以降の数列目までの全ボンディング領域２をも同時に一括して画像認識することができるので、半導体チップのボンディング前および／またはボンディング後の状態は、視野内の全ボンディング領域２を一括して画像認識することができる。したがって、数列分のボンディング領域２を一括して画像認識した後に空き時間が発生するので、この空き時間を利用して、画像を処理することができるし、一括して画像認識したボンディング領域２の中の単一または複数の画像を分割拡大して、単一または複数のボンディング領域２の拡大された画像により、より高精度の検査を実施することができる。
次に、基板１の品種切替えによって、基板１の厚さ寸法ｔが変動した場合の搬送装置７０の動作について説明する。まず、厚さ寸法がｔの基板１が供給された場合、前述のように、上側ベルト７２側の送りプーリ７９，８０の軸７９ａ，８０ａがローダ２０側に偏心して取り付けられており、かつ、送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側が引張りばね８５によって、下側ベルト７１に向かって付勢されているので、図１４（Ａ）に示すように、送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側が引張りばね８５の弾性力に抗して若干上昇することによって、上側ベルト７２が上昇し、しかも、上側ベルト７２は、常時、引張りばね８５の弾性力で下側ベルト７１に向かって付勢されているので、上下ベルト７１，７２で確実に厚さ寸法ｔの基板１の把持領域３を把持して搬送することができる。
次に、厚さ寸法がｔ１（＞ｔ）の基板１ａが供給された場合、図１４（Ｂ）に示すように、上側ベルト７２側の送りプーリ７９，８０は、軸７９ａ，８０ａを中心にして反時計方向に回動するが、送りプーリ７９，８０の軸７５ａ，７６ａは、ローダ２０側に偏心して取り付けられているために、送りプーリ７９，８０のアンローダ５０側が、引張りばね８５の弾性力に抗して上昇することによって、上側ベルト７２が上昇して、上下ベルト７１，７２で厚さ寸法がｔ１（＞ｔ）の基板１ａの把持領域３を確実に把持して、搬送することができる。
このように、上記の搬送装置７０では、基板１の厚さ寸法の変動に対応して、送りロール７９，８０のアンローダ５０側が引張りばね８５の弾性力に抗して上昇して、上側ベルト７２が上昇する結果、アダプタを用いたり、送りロール７９，８０の取付位置を調整したりすることなく、自動的に対応可能である。このため、上側ベルト７２の送りロール７９，８０の直径寸法や軸７９ａ，８０ａの偏心寸法は、この搬送装置７０を搬送される基板の厚さ寸法の変動範囲に応じて、予め適当に設定しておく必要がある。
また、基板１の品種切替えによって、長さ寸法Ｌ１（≠Ｌ）の基板１ｂ（図示省略）や、幅寸法Ｗ１（≠Ｗ）の基板１ｃ（図示省略）が供給されても、前述のように、上下ベルト７１，７２は、基板１ｂ，１ｃの一端部の把持領域３を把持するので、基板１ｂ，１ｃの長さ寸法Ｌ１や幅寸法Ｗ１には全く関係なく、基板１ｂ，１ｃの把持領域３を確実に把持して、円滑に間欠的に搬送することができる。
なお、上記の実施形態は、本発明の特定の形態について説明したもので、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、上側ベルト７２側の送りロール７９，８０の軸７９ａ，８０ａを下側ベルト７１側の送りロール７５，７６の軸７５ａ，７６ａに対してローダ２０側に偏心して取り付け、かつ、送りロール７９，８０のアンローダ５０側を、引張りばね８５で下側ベルト７２に向かって付勢するようにしたが、送りロール７９，８０の軸７９ａ，８０ａそのものを昇降可能に取り付けて、軸７９ａ，８０ａを引張りばねで下ベルト７１に向かって引っ張るか、圧縮ばねで下ベルト７１に向かって押圧するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、上側ベルト７２を１本のタイミングベルトで構成し、そのリターン部分７２ａにおけるボンディングヘッドの移動経路に、高さが低下した部分９３を設けるようにしたが、上側ベルト７２を、ボンディングヘッドの移動経路部分で２分割して、同期して移動するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、第１の高機能カメラ１００および第２の高機能カメラ１１０に、ＣＭＯＳカメラを用いる場合について説明したが、ワークの少なくとも１列分の全領域を一括して画像認識が可能なカメラであれば、任意のカメラを用いることができる。
また、上記実施形態では、第１の高機能カメラ１００および第２の高機能カメラ１１０に、それぞれモニタ１０１，１１１を設ける場合について説明したが、単一の共用モニタを用いて、第１の高機能カメラ１００の画像と、第２の高機能カメラ１１０の画像とを、共用モニタ画面に同時に併示するようにしてもよい。あるいは、第１の高機能カメラ１００の画像と、第２の高機能カメラ１１０の画像とを、共用モニタ画面において時間的に切替えて表示するようにしてもよい。
また、基板１，ローダ２０，接合材塗布装置３０，ボンディングヘッド４０，アンローダ５０，搬送装置７０，アンローダ５０などは、実施形態に示す以外の構成のものでも良い。
産業上の利用分野
本発明のワーク認識方法およびダイボンダは、半導体チップのダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダに特に有用であるが、チップ抵抗器やチップコンデンサなどの各種電子部品のダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダとしても適用することができる。

Claims (5)

1. ダイボンダにおける多数のボンディング領域を有するワークの搬送路の上方に画像認識手段を配置してワークのボンディング領域を画像認識する方法において、
   前記画像認識手段として、高機能カメラを固定配置して、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識するようにしたことを特徴とするダイボンダにおけるワーク認識方法。
2. 前記高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のダイボンダにおけるワーク認識方法。
3. 前記高機能カメラによりワークとしての基板の幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して撮像した後、次にワークとしての基板の幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大して個々のボンディング領域の状態を検査することを特徴とする請求項１に記載のダイボンダにおけるワーク認識方法。
4. 多数のボンディング領域を有するワークの搬送路における接合材塗布位置の上方に、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第１の高機能カメラを固定配置するとともに、
   ワークの搬送路におけるボンディング位置の上方にワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第２の高機能カメラを固定配置したことを特徴とするダイボンダ。
5. 前記第１の高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも１列の全ボンディング領域の接合材塗布状態を一括して画像認識を行い、不良接合材塗布領域を記憶させて、次のボンディング位置でこの不良接合材塗布領域をスキップして半導体チップをボンディングするようにしたことを特徴とする請求項４に記載のダイボンダ。

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