JP4207318B2

JP4207318B2 - Component joining device

Info

Publication number: JP4207318B2
Application number: JP21165699A
Authority: JP
Inventors: 修中尾; 信三江口; 和司東; 豊光本; 敏明山内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: JP2001044697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を回路基板上の電極部へ接合させる部品接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品を回路基板上へ電気的に接続しかつ固定する方法として、電子部品の電極にバンプを形成した電子部品の上記バンプを回路基板上の電極部へ接合する方法や回路基板の電極部にバンプを設け、部品の電極部と接合する方法がある。このようなバンプ接合方法を実行する装置として、図９に示す半導体部品製造装置１が存在する。該半導体部品製造装置１は、大別して、部品供給装置２、ボンディングステージ３、部品反転装置４、バンプ接合装置５、部品・回路基板認識カメラ装置１２０及び回路基板搬送装置６を備える。ここでは部品にバンプを形成した例で主に説明している。上記部品供給装置２は、上記電子部品の一例である半導体チップを供給する装置であり、上記回路基板搬送装置６は当該半導体部品製造装置１へ回路基板２０を搬入、搬出する装置である。上記ボンディングステージ３は、上記回路基板搬送装置６にて搬入された上記回路基板２０を載置して上記バンプ接合を行うためのステージであり、Ｙ軸ロボット７にてＹ方向へ可動であり、又、バンプ接合ため上記回路基板２０の加熱を行う。上記部品反転装置４は、上記部品供給装置２から上記半導体チップを保持し該半導体チップの電極に形成されているバンプが上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０に対向するように、保持した半導体チップを反転する装置である。上記バンプ接合装置５は、上記半導体チップを保持する保持装置と、保持した半導体チップをその厚み方向へ移動させるＺ方向駆動装置５１と、詳細後述する超音波振動発生装置９とを備える。該バンプ接合装置５は、Ｘ軸ロボット８に取り付けられ該Ｘ軸ロボット８にてＸ方向へ可動であり、上記部品反転装置４から上記半導体チップを受け取り上記ボンディングステージ３へ搬送した後、上記ボンディングステージ３に載置されている上記回路基板２０の所定位置へ、保持している半導体チップを上記Ｚ方向駆動装置５１の駆動により押圧して上記バンプの接合を行う装置である。
【０００３】
図１０は、バンプ接合装置５、部品・回路基板認識カメラ装置１２０及びボンディングステージ３を表わす。接合時の動作は、上記Ｘ軸ロボット８及び上記Ｙ軸ロボット７が所定の位置に位置決め後、ＸＹ方向に移動可能で、部品・回路基板認識カメラ装置１２０でが半導体チップ１５０と回路基板２０の間に移動し、上記半導体チップ１５０と上記回路基板２０を撮像し、それぞれの位置を画像情報を基に算出し、正確な接合位置を上記Ｘ軸ロボット８及び上記Ｙ軸ロボット７によって位置補正する。その後、部品・回路基板認識カメラ装置１２０が退避し駆動装置５１により半導体チップ１５０が下降して回路基板２０に接合される。
【０００４】
又、接合時の振動の発生は、圧電素子９１を複数積層した超音波振動発生装置９と、該超音波振動発生装置９の端部に接続された超音波ホーン９２と、該超音波ホーン９２の先端部には、上記半導体チップ１５０を保持するノズル９３を備える。
【０００５】
半導体チップ１５０に形成されたバンプ１１と回路基板２０との接合は、圧電素子９１の上記振動により、ノズル９３、即ちノズル９３に保持されている半導体チップ１５０が超音波振動と、加熱装置１１８による上記回路基板２０の熱と、上記駆動装置５１の押圧による荷重によって接合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の半導体部品製造装置１では、上記ボンディングステージ３にて加熱された上記回路基板２０に対して上記半導体チップ１５０つまり上記バンプを押圧し、更に超音波振動を印可して接合を行っている。しかしながら従来において、上記接合前にノズル９３と半導体チップ１５０の相対位置の判定を行っていないため、ノズル９３と半導体チップ１５０の位置がずれることにより超音波振動が半導体チップ１５０に十分伝達されず接合の信頼性が低下するという問題点があった。つまり半導体チップなどの部品をノズルで保持し、ノズルを通じて超音波振動を部品に伝える場合、部品がノズルの適正な位置からずれている（例えばノズルから部品がはみ出ているなど）と超音波振動が十分に伝達されなかったりして超音波振動による部品と基板との接合が不十分となり接合の信頼性が低下するのである。また、ノズル９３と半導体チップ１５０の位置がずれることによりノズル９３が回路基板上２０上の隣接した部品に接触して、超音波振動がノズル９３及び半導体チップ１５０に伝達されず接合の信頼性が低下するという問題点があった。そこで本発明は、半導体チップなどの部品を回路基板上の電極部へ接合させるとき、ノズルと部品の相対位置のずれ量を判定し、部品を確実に回路基板に接合する接合装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は部品と回路基板との電極部とを相対的に振動させて両者を接合する部品接合装置において、部品を保持するノズル部と、部品の位置を検出する位置検出部と、前記ノズル部と前記部品との相対位置のずれ量を判定する判定部を備え、前記判定部の判定に基づいて部品を保持する前記ノズル部と回路基板とを相対的に振動しての接合を行い、前記ノズルと部品との前記ずれ量が設定された値より大きい時は部品を廃棄することである。
【０００８】
このことにより半導体チップなどの部品を回路基板上の電極部へ接合させるとき、ノズルと部品の相対位置のずれ量を判定し、部品を確実に回路基板に接合でき接合の品質を向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１態様における部品接合装置は、バンプなどの電気接合体を介して部品と回路基板との電極部を相対的に振動させて両者を接合する部品接合装置において、部品を保持するノズル部と、部品の位置を検出する位置検出部と、前記ノズル部と前記部品との相対位置のずれ量を判定する判定部を備え、前記判定部の判定に基づいて部品と回路基板との接合動作を制御することである。ここで電気接合体としては金バンプなどの電気的に接合可能なものであり、超音波振動、熱圧着により接合可能なものである。また接合動作制御は、接合を行うか否かの動作であり、具体的には、１）ずれ量が所定の範囲内の時に部品と基板との接合を行う、２）部品をノズルの略中心で接合する、３）ノズルと部品とのずれ量が設定された値より大きい時は、接合しないで部品を廃棄する、４）ノズルと部品とのずれ量が設定された値より大きい時は、ノズルと部品との位置がノズルの中心になるよう部品の位置をずらして接合するなどのことが挙げられるが、これに限ったことではない。また、部品の大きさやノズルの大きさによりノズルと部品のずれ量の設定を可変できることもできる。
【００１０】
また、部品の種類によって前記部品を廃棄する場合と、ノズルと部品の位置がノズルの中心になるよう部品の位置をずらして接合することを切り換えることもできる。
【００１１】
上記本実施の形態について以下に詳しく述べる。
【００１２】
本発明の実施形態における、部品接合装置、及び該部品接合装置にて実行される部品接合方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
【００１３】
又、上記「課題を解決するための手段」に記載した、「部品」の一例として本実施形態では、シリコンウエハ等の半導体基盤上に集積回路を形成し該集積回路の電極にバンプが形成され、さらに個々の上記集積回路部分に切り分けられた半導体チップを例に採る。しかしながら上記電子部品は上記半導体チップに限定されるものではなく、例えば上記半導体チップが樹脂封止された半導体部品であってその電極にバンプが形成されたような半導体部品等であっても良い。
【００１４】
又、上記「課題を解決するための手段」に記載した、「部品」の一例として本実施形態では、シリコンウエハ等の半導体基盤上に集積回路を形成し該集積回路で、「回路基板」の一例として回路基板上の電極にバンプが形成されているような構成であっても良い。
【００１５】
また請求の範囲にも記載のある「ノズル部」はノズル、「判定部」はずれ量判定部、「カメラ部」は部品・基板認識カメラ装置、「画像データ処理部」は部品位置演算部である。
【００１６】
（第１実施形態）
図１に示すように、上記実施形態の部品接合装置１０１の構造は、基本的に上述した部品接合装置１の構造と変わるところはない。半導体部品製造装置１０１は、大別して、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、バンプ接合装置１０５、回路基板搬送装置１０６、及び制御装置１１０、部品廃棄ボックス１２２を備える。ここで、上記部品供給装置１０２は上述した従来の部品供給装置２に相当し、上記ボンディングステージ１０３は上述した従来のボンディングステージ３に相当し、上記部品反転装置１０４は上述した従来の部品反転装置４に相当し、上記バンプ接合装置１０５は上述した従来のバンプ接合装置５に相当し、上記回路基板搬送装置１０６は上述した従来の回路基板搬送装置６に相当する。よって、部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、バンプ接合装置１０５、及び回路基板搬送装置１０６について、以下に示すように補足説明を加えるものを除き、ここでの詳しい説明は省略する。
【００１７】
上記部品供給装置１０２には、上述のように半導体ウエハに形成された集積回路の電極にバンプが形成され、さらに個々の集積回路部分にスクライブされた状態のウエハ１１２がマガジンリフタ１１１から供給される。部品供給装置１０２は、ウエハ１１２のいわゆる引き延ばしを行い個々の上記半導体チップに分割する。又、部品供給装置１０２に供給されたウエハ１１２及び個々の上記半導体チップの状態は、部品供給装置１０２の上方に設置されたウエハ認識装置１１３にて撮像され、その撮像情報は制御装置１１０に供給される。尚、上述のように本実施形態では、電子部品として上記半導体チップを例に採っているので、このような形態の部品供給装置１０２を備えるが、処理する電子部品の形態が異なればそれに対応して当然に部品供給装置の形態も変更されることになる。
【００１８】
尚、上記ウエハ１１２では、当然に、上記バンプを有する回路形成部分が上を向いている。そして、分割された上記半導体チップのそれぞれは、部品供給装置１０２に備わる突き上げ装置１２０にて上記半導体チップの厚み方向に突き上げられた後、部品反転装置１０４にて一つずつ保持され、上記バンプが回路基板２０に対向するように反転される。
【００１９】
上記ボンディングステージ１０３は、図３に示すように、いわゆるボールねじ構造にてなり駆動部としてのモータ１１４を有するＹ軸ロボット１０７にてＹ方向へ滑動する。又、ボンディングステージ１０３には、回路基板搬送装置１０６から供給される回路基板２０の大きさに応じて供給される回路基板２０をボンディングステージ１０３上に載置するため、上記回路基板２０のＹ方向に沿った周縁部分を保持しＸ方向に可動な基板規正部１１５と、上記回路基板２０のＸ方向に沿った周縁部分を保持しＹ方向に可動な基板規正部１１６とを備える。又、上記ボンディングステージ１０３には、上記回路基板２０を吸着保持するための吸入用通路が形成されており上記吸入用通路は吸引装置１１７に連通している。又、バンプ接合のために上記回路基板２０を加熱する加熱装置１１８が備わる。
【００２０】
バンプ接合装置１０５は、図１０を参照して上述したように、下端部分に超音波振動発生装置９及び上記半導体チップ保持用のノズル９３を備える。上記超音波振動発生装置９を構成する圧電素子９１は、発振器１３３を介して制御装置１１０に接続されている。
【００２１】
さらに、図１０に示すように上記ノズル９３には、本実施形態では上記半導体チップ１５０を吸着保持するための吸引用通路９４がノズル９３内をその軸方向に沿って形成させており、該吸引用通路９４は吸引装置１１９に連通している。又、本実施形態では、上記バンプ１１と上記回路基板２０の電極部２１とを接合するため、上記電極部２１に対して上記バンプ１１を対向させてバンプ１１と上記電極部２１とが互いに近接する方向（本実施形態では、Ｚ方向）へ上記半導体チップ１５０を移動し、バンプ１１と上記電極部２１とを押圧するが、上記半導体チップ１５０を移動、押圧の駆動装置として本実施形態では、図２に示すように、公知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２１を用いている。さらにバンプ接合装置１０５には、ノズル９３をその軸周り方向へ回転させる軸回り用モータ１２２を備えている。尚、バンプ形成装置１０５の動作制御は制御装置１１０にて行われる。
【００２２】
このようなバンプ接合装置１０５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸ロボット１０８は、本実施形態では図２に示すようにいわゆるボールねじ構造を有し、駆動部としてのモータ１２３を有する。上記制御装置１１０は、上述したそれぞれの装置、例えば部品供給装置１０２、ボンディングステージ１０３、部品反転装置１０４、ボイスコイルモータ１２１及び圧電素子９１を含めたバンプ接合装置１０５、回路基板搬送装置１０６等と電気的に接続され、それぞれの動作制御を行う。
【００２３】
以下には、本実施形態にて特徴的な制御動作であり制御装置１１０にて実行される部品とノズルのずれ量を検出、制御する動作制御について、図４を参照して詳しく説明する。尚、その他の装置に対する制御装置１１０の動作制御については従来と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００２４】
図４のステップ（図では「Ｓ」にて示す）１にて制御装置１１０は、部品反転装置１０４から半導体チップ１５０を吸着保持した後、ステップ２にて、Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７の動作制御を行い、接合すべき所定の位置へ移動する。ステップ３では、部品・回路基板認識カメラ装置１２０が移動し、半導体チップ１５０及び回路基板２０の撮像を行った後、部品・回路基板認識カメラ装置１２０が後方に退避する。ステップ４では、半導体チップ１５０の撮像情報からノズルと半導体チップ１５０のずれ量を演算し、ステップ５でこのずれ量と設定された値とを比較する。設定値は、ずれ量の判定基準となるものであり設定値より小さい場合はステップ６に進み、上記半導体チップ１５０の撮像情報及び回路基板２０の撮像情報から最終的な接合位置の補正演算を行い、ステップ７で上記Ｘ軸ロボット１０８及びＹ軸ロボット１０７の位置補正動作を行い、最後に、ステップ８で接合動作する。又、ステップ５で上記ずれ量が大きい場合は、ステップ９に進み、吸着保持している上記半導体チップ１５０を廃棄ボックス１２２へ廃棄動作し、ステップ１に戻る。
【００２５】
ここで部品とノズルとのずれ量を判断する場合は下記に説明するように予め設定されているノズル位置データと部品の撮像結果からずれ量を求めてもいいし、部品である半導体チップを撮像する際に、それを保持するノズルも撮像し、その撮像結果からずれ量を求めてもよい。
【００２６】
より具体的にノズル９３が半導体チップ１５０を吸着保持した状態を図５に示す。本願発明は部品をノズルと所定のずれの範囲内で保持しており、本実施態様ではノズルの略中心で部品を保持し、（ａ）はノズル９３が半導体チップ１５０の中心位置を吸着保持した状態であり、（ｂ）はノズル９３がずれた状態で半導体チップ１５０を吸着保持した状態を示したものである。部品モニタ５０は、部品・回路基板認識カメラ装置１２０による半導体チップ１５０の撮像情報を示したものである。ノズル９３と半導体チップ１５０がずれた状態で吸着保持されていると（ｂ）のように半導体チップ１５０とノズル９３に対して、ＸＹ方向及び回転方向に対してΔＸ、ΔＹ及びΔθのずれ量が検出される。このような場合、ノズル９３と半導体チップ１５０の接触面積が小さくなりノズル９３の超音波振動が半導体チップ１５０に十分伝達されず、接合不良を起こす。図５では半導体チップの角部（四隅）のずれで説明したがチップの中心位置でも同様のことが言える。
【００２７】
次に制御装置１１０で画像情報からずれ量の判定を行う制御ブロック図を図６に示す。部品・回路基板認識カメラ装置１２０からの画像情報が部品位置演算部６１に入力され、又、あらかじめ登録されているノズル位置６２との差を演算し、ずれ量判定部６３で設定されたずれ量と比較する。ずれ量の設定は制御装置１１０内のメモリ６０に登録され、部品の大きさや種類、又は回路基板２０の隣接する部品によって個々に設定可能としている。
【００２８】
このように部品の大きさや種類、回路基板の隣接部品を基にずれ量の判定を変更することにより、より最適な部品接合、高密度接合が可能となる。
【００２９】
（第２実施形態）
上述の第１実施形態に加え、図１に示すように部品規正装置１２１を、配置している。部品規制装置を用いた接合方法及び接合装置について図７を用いて説明する。尚、図４と同じ構成のステップは同一の記号を付与し、説明を省略する。ステップ５で上記ずれ量が大きい場合は、ステップ１０に進み、吸着保持している上記半導体チップ１５０をノズル９３の中心位置になるよう部品規正装置１２１で部品を規正し、ステップ３に戻り、再度同じフローを繰り返す。
【００３０】
部品の規正の方法を図８に示す。部品規正装置１２１は、ノズル９３に対向する２つの規正爪１２５がノズル９３の中心方向へ移動可能に配置され、ノズル９３に対して半導体チップ１５０がずれた状態で、規正爪１２５がノズル中心方向へ移動すると規正爪１２５ａ（規正爪１２５が移動したことを示す）のようになり、半導体チップ１５０はノズルの中心に正しく規正することができる。
【００３１】
又、第１実施形態に示した図４のステップ９の部品を廃棄ボックス１２２へ廃棄する場合と、上記ステップ１０の部品を規正する場合を部品の種類や部品のコストによって、切り換えながら行うことも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１実施態様の部品接合装置によれば、制御装置にて接合時のノズルと半導体チップなどの部品のずれ量を検出し、ずれ量が大きいときは、接合動作を行わず部品を廃棄することにより接合不良の原因を排除することが可能となる。
【００３３】
又、本発明の第２態様の部品接合装置によれば接合時のノズルと半導体チップなどの部品のずれ量を検出し、ずれ量が大きいときは、部品をノズルの中心になるよう部品規正装置で規正することにより、部品を廃棄することなく部品と回路基板との接合の信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における部品接合装置の一例を示す斜視図
【図２】図１に示すパンプ接合装置部分を拡大した斜視図
【図３】図１に示すボンディングステージ部分を拡大した斜視図
【図４】図１に示す部品接合装置にて実行される第１実施形態の部品接合方法における動作フローチャート
【図５】図１に示すバンプ接合装置のノズルと部品の吸着状態を示す図
【図６】図１に示す制御装置のノズルと部品のずれ量を判定する制御ブロック図
【図７】図１に示す部品接合装置にて実行される第２実施形態の部品接合方法における動作フローチャート
【図８】図１に示す部品接合装置にて実行される第２実施形態の部品接合方法における部品の規正方法を示す図
【図９】従来の半導体部品製造装置の一例を示す斜視図
【図１０】部品接合装置においてバンプ接合装置、部品・回路基板認識カメラ装置及びボンディングステージを示す図
【符号の説明】
２０…回路基板
６０…部品位置演算部
６３…ずれ量判定部
９３…ノズル
１０１…部品接合装置
１１０…制御装置
１２０…部品・基板認識カメラ装置
１２１…部品規正装置
１２２…廃棄ボックス
１５０…半導体チップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component bonding equipment to bond the component to the electrode portions on the circuit board.
[0002]
[Prior art]
As a method of electrically connecting and fixing an electronic component on a circuit board, a method of joining the bump of the electronic component in which a bump is formed on an electrode of the electronic component to an electrode part on the circuit board or an electrode part of the circuit board There is a method in which bumps are provided and bonded to the electrode portions of the component. As an apparatus for executing such a bump bonding method, there is a semiconductor component manufacturing apparatus 1 shown in FIG. The semiconductor component manufacturing apparatus 1 includes a component supply device 2, a bonding stage 3, a component reversing device 4, a bump bonding device 5, a component / circuit board recognition camera device 120, and a circuit board transport device 6. Here, an example in which bumps are formed on components is mainly described. The component supply device 2 is a device that supplies a semiconductor chip that is an example of the electronic component, and the circuit board transport device 6 is a device that carries the circuit board 20 into and out of the semiconductor component manufacturing apparatus 1. The bonding stage 3 is a stage for placing the circuit board 20 carried by the circuit board transfer device 6 and performing the bump bonding, and is movable in the Y direction by the Y-axis robot 7. The circuit board 20 is heated for bump bonding. The component reversing device 4 holds the semiconductor chip from the component supply device 2 so that bumps formed on the electrodes of the semiconductor chip face the circuit board 20 placed on the bonding stage 3. This is a device for inverting the held semiconductor chip. The bump bonding apparatus 5 includes a holding device that holds the semiconductor chip, a Z-direction driving device 51 that moves the held semiconductor chip in the thickness direction, and an ultrasonic vibration generating device 9 that will be described in detail later. The bump bonding apparatus 5 is attached to the X-axis robot 8 and is movable in the X direction by the X-axis robot 8. In this apparatus, the semiconductor chip held on the stage 3 placed on the stage 3 is pressed by a drive of the Z-direction drive device 51 to join the bumps.
[0003]
FIG. 10 shows the bump bonding device 5, the component / circuit board recognition camera device 120, and the bonding stage 3. The operation at the time of joining is such that the X-axis robot 8 and the Y-axis robot 7 can be moved in the XY directions after being positioned at predetermined positions, and the component / circuit board recognition camera device 120 uses the semiconductor chip 150 and the circuit board 20 to move. The semiconductor chip 150 and the circuit board 20 are picked up, the respective positions are calculated based on the image information, and the correct bonding positions are corrected by the X-axis robot 8 and the Y-axis robot 7. . Thereafter, the component / circuit board recognition camera device 120 is retracted, and the semiconductor chip 150 is lowered by the driving device 51 and bonded to the circuit board 20.
[0004]
In addition, the generation of vibration at the time of bonding is performed by an ultrasonic vibration generator 9 in which a plurality of piezoelectric elements 91 are stacked, an ultrasonic horn 92 connected to an end of the ultrasonic vibration generator 9, and the ultrasonic horn 92. A nozzle 93 for holding the semiconductor chip 150 is provided at the front end portion.
[0005]
The bump 11 formed on the semiconductor chip 150 and the circuit board 20 are joined by the vibration of the piezoelectric element 91, the nozzle 93, that is, the semiconductor chip 150 held by the nozzle 93 is subjected to ultrasonic vibration and the heating device 118. Bonding is performed by heat of the circuit board 20 and a load caused by pressing of the driving device 51.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional semiconductor component manufacturing apparatus 1 as described above, the semiconductor chip 150, that is, the bump is pressed against the circuit board 20 heated by the bonding stage 3, and ultrasonic vibration is applied to perform bonding. Is going. However, conventionally, since the relative position between the nozzle 93 and the semiconductor chip 150 is not determined before the bonding, the ultrasonic vibration is not sufficiently transmitted to the semiconductor chip 150 due to the position of the nozzle 93 and the semiconductor chip 150 being shifted. There was a problem that the reliability of the system deteriorated. In other words, when a component such as a semiconductor chip is held by a nozzle and ultrasonic vibration is transmitted to the component through the nozzle, if the component is displaced from the proper position of the nozzle (for example, the component protrudes from the nozzle), the ultrasonic vibration If it is not sufficiently transmitted, the bonding between the component and the substrate by ultrasonic vibration becomes insufficient, and the reliability of the bonding is lowered. Further, the nozzle 93 and the semiconductor chip 150 are displaced from each other, so that the nozzle 93 comes into contact with an adjacent component on the circuit board 20, and ultrasonic vibration is not transmitted to the nozzle 93 and the semiconductor chip 150, so that the bonding reliability is improved. There was a problem that it decreased. The present invention, when bonding the parts such as the semiconductor chip to the electrode portions on the circuit board, to determine the amount of deviation of the relative position of the nozzle and the component, providing a bonding equipment to securely bonded to the circuit board components For the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention relates to a component bonding apparatus that relatively vibrates an electrode portion of a component and a circuit board to bond the two, and a nozzle portion that holds the component, and a position that detects the position of the component A detection unit, and a determination unit that determines a shift amount of a relative position between the nozzle unit and the component, and the nozzle unit that holds the component and the circuit board are relatively vibrated based on the determination of the determination unit. the bonding of Te have rows, the nozzle and the component and the amount of deviation at the time is greater than the value set in is to discard the parts.
[0008]
As a result, when joining components such as semiconductor chips to the electrodes on the circuit board, it is possible to determine the amount of displacement of the relative position between the nozzle and the component and to reliably join the component to the circuit board, thereby improving the quality of the joint. it can.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The component bonding apparatus according to the first aspect of the present invention is a nozzle for holding a component in the component bonding apparatus that relatively vibrates the electrode portions of the component and the circuit board via an electric bonded body such as a bump to bond the two. And a position detection unit that detects the position of the component, and a determination unit that determines a displacement amount of the relative position between the nozzle unit and the component, and the joining of the component and the circuit board based on the determination of the determination unit It is to control the operation. In this case, the electrical joined body can be electrically joined, such as a gold bump, and can be joined by ultrasonic vibration or thermocompression bonding. In addition, the bonding operation control is an operation of whether or not bonding is performed. Specifically, 1) the component and the board are bonded when the deviation amount is within a predetermined range, and 2) the component is approximately at the center of the nozzle. 3) When the deviation amount between the nozzle and the component is larger than the set value, discard the component without joining. 4) When the deviation amount between the nozzle and the component is larger than the set value, For example, the position of the component may be shifted and joined so that the position of the nozzle and the component becomes the center of the nozzle, but this is not a limitation. In addition, the setting of the amount of deviation between the nozzle and the component can be varied depending on the size of the component and the size of the nozzle.
[0010]
Further, it is possible to switch between the case of discarding the part depending on the type of the part and the joining by shifting the position of the part so that the position of the nozzle and the part becomes the center of the nozzle.
[0011]
The above embodiment will be described in detail below.
[0012]
A component bonding apparatus and a component bonding method executed by the component bonding apparatus in an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component in each figure.
[0013]
In this embodiment, as an example of the “component” described in “Means for Solving the Problems”, an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and bumps are formed on electrodes of the integrated circuit. Further, a semiconductor chip cut into individual integrated circuit portions is taken as an example. However, the electronic component is not limited to the semiconductor chip, and may be, for example, a semiconductor component in which the semiconductor chip is resin-sealed and bumps are formed on the electrodes.
[0014]
In this embodiment, as an example of the “component” described in “Means for Solving the Problems”, in the present embodiment, an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, and the “circuit board” of the integrated circuit is formed. As an example, a configuration in which bumps are formed on electrodes on a circuit board may be employed.
[0015]
The “nozzle part” described in the claims is a nozzle, the “determination part” is a deviation determination part, the “camera part” is a component / board recognition camera device, and the “image data processing part” is a part position calculation part. .
[0016]
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the structure of the component bonding apparatus 101 of the above embodiment is basically the same as the structure of the component bonding apparatus 1 described above. The semiconductor component manufacturing apparatus 101 roughly includes a component supply apparatus 102, a bonding stage 103, a component reversing apparatus 104, a bump bonding apparatus 105, a circuit board transport apparatus 106, a control apparatus 110, and a component disposal box 122. Here, the component supply device 102 corresponds to the conventional component supply device 2 described above, the bonding stage 103 corresponds to the conventional bonding stage 3 described above, and the component reverse device 104 corresponds to the conventional component reverse device described above. 4, the bump bonding apparatus 105 corresponds to the conventional bump bonding apparatus 5 described above, and the circuit board transfer apparatus 106 corresponds to the conventional circuit board transfer apparatus 6 described above. Accordingly, the detailed description of the component supply device 102, the bonding stage 103, the component reversing device 104, the bump bonding device 105, and the circuit board transfer device 106 is omitted here except for the supplementary explanation as described below. .
[0017]
As described above, bumps are formed on the integrated circuit electrodes formed on the semiconductor wafer as described above, and the wafer 112 that is scribed on the individual integrated circuit portions is supplied from the magazine lifter 111 to the component supply apparatus 102. . The component supply apparatus 102 performs so-called stretching of the wafer 112 and divides it into the individual semiconductor chips. The state of the wafer 112 and the individual semiconductor chips supplied to the component supply device 102 is imaged by a wafer recognition device 113 installed above the component supply device 102, and the image information is supplied to the control device 110. Is done. As described above, in the present embodiment, the semiconductor chip is taken as an example of the electronic component, and thus the component supply device 102 having such a form is provided. However, if the form of the electronic component to be processed is different, it corresponds to that. Of course, the form of the component supply apparatus is also changed.
[0018]
Of course, in the wafer 112, the circuit forming portion having the bumps faces upward. Then, each of the divided semiconductor chips is pushed up in the thickness direction of the semiconductor chip by the pushing-up device 120 provided in the component supply device 102, and then held one by one by the component reversing device 104. It is inverted so as to face the circuit board 20.
[0019]
As shown in FIG. 3, the bonding stage 103 has a so-called ball screw structure and slides in the Y direction by a Y-axis robot 107 having a motor 114 as a drive unit. Further, since the circuit board 20 supplied according to the size of the circuit board 20 supplied from the circuit board transfer device 106 is placed on the bonding stage 103 on the bonding stage 103, the Y direction of the circuit board 20 is set. The board setting part 115 that holds the peripheral part along the X direction and is movable in the X direction, and the board setting part 116 that holds the peripheral part along the X direction of the circuit board 20 and is movable in the Y direction. The bonding stage 103 is formed with a suction passage for sucking and holding the circuit board 20, and the suction passage communicates with the suction device 117. Further, a heating device 118 for heating the circuit board 20 for bump bonding is provided.
[0020]
As described above with reference to FIG. 10, the bump bonding apparatus 105 includes the ultrasonic vibration generating device 9 and the nozzle 93 for holding the semiconductor chip at the lower end portion. The piezoelectric element 91 constituting the ultrasonic vibration generating device 9 is connected to the control device 110 via the oscillator 133.
[0021]
Furthermore, as shown in FIG. 10, in the nozzle 93, in the present embodiment, a suction passage 94 for sucking and holding the semiconductor chip 150 is formed in the nozzle 93 along the axial direction thereof. The working passage 94 communicates with the suction device 119. In this embodiment, the bump 11 and the electrode part 21 are close to each other with the bump 11 facing the electrode part 21 in order to join the bump 11 and the electrode part 21 of the circuit board 20. The semiconductor chip 150 is moved in the direction of movement (Z direction in the present embodiment), and the bumps 11 and the electrode portions 21 are pressed. In this embodiment, the semiconductor chip 150 is used as a drive device for moving and pressing. As shown in FIG. 2, a known voice coil motor (VCM) 121 is used. Further, the bump bonding apparatus 105 is provided with an axis rotation motor 122 that rotates the nozzle 93 in the direction around the axis. The operation control of the bump forming device 105 is performed by the control device 110.
[0022]
In this embodiment, the X-axis robot 108 that moves the bump bonding apparatus 105 in the X-axis direction has a so-called ball screw structure as shown in FIG. 2, and includes a motor 123 as a drive unit. The control device 110 includes the above-described devices such as the component supply device 102, the bonding stage 103, the component reversing device 104, the bump bonding device 105 including the voice coil motor 121 and the piezoelectric element 91, the circuit board transport device 106, and the like. They are electrically connected and control their operations.
[0023]
Hereinafter, operation control that is a characteristic control operation in the present embodiment and that detects and controls a deviation amount between a component and a nozzle executed by the control device 110 will be described in detail with reference to FIG. The operation control of the control device 110 with respect to other devices is the same as the conventional one, and the description thereof is omitted here.
[0024]
In step (indicated by “S” in FIG. 4) 1 in FIG. 4, the control device 110 sucks and holds the semiconductor chip 150 from the component reversing device 104, and then in step 2, the X-axis robot 108 and Y-axis robot 107. Is moved to a predetermined position to be joined. In step 3, after the component / circuit board recognition camera device 120 moves and images the semiconductor chip 150 and the circuit board 20, the component / circuit board recognition camera device 120 retracts backward. In step 4, a deviation amount between the nozzle and the semiconductor chip 150 is calculated from the imaging information of the semiconductor chip 150, and in step 5, the deviation amount is compared with the set value. The set value serves as a criterion for determining the deviation amount. If the set value is smaller than the set value, the process proceeds to step 6 to perform a final calculation of the junction position correction from the imaging information of the semiconductor chip 150 and the imaging information of the circuit board 20. In step 7, the X axis robot 108 and Y axis robot 107 are corrected for position, and finally, in step 8, the joining operation is performed. On the other hand, if the deviation amount is large in step 5, the process proceeds to step 9, where the semiconductor chip 150 held by suction is discarded to the disposal box 122, and the process returns to step 1.
[0025]
When judging the deviation amount between the component and the nozzle, the deviation amount may be obtained from the nozzle position data set in advance and the imaging result of the component as described below, or the semiconductor chip as the component is imaged. When doing so, the nozzle holding it may also be imaged, and the amount of deviation may be obtained from the imaging result.
[0026]
More specifically, FIG. 5 shows a state where the nozzle 93 sucks and holds the semiconductor chip 150. In the present invention, the component is held within a range of a predetermined deviation from the nozzle. In this embodiment, the component is held at the approximate center of the nozzle, and (a) shows that the nozzle 93 holds the center position of the semiconductor chip 150 by suction. (B) shows a state in which the semiconductor chip 150 is held by suction with the nozzle 93 displaced. The component monitor 50 shows imaging information of the semiconductor chip 150 by the component / circuit board recognition camera device 120. If the nozzle 93 and the semiconductor chip 150 are attracted and held in a shifted state, the amounts of deviation of ΔX, ΔY, and Δθ with respect to the semiconductor chip 150 and the nozzle 93 with respect to the XY direction and the rotational direction as shown in FIG. Detected. In such a case, the contact area between the nozzle 93 and the semiconductor chip 150 is reduced, and the ultrasonic vibration of the nozzle 93 is not sufficiently transmitted to the semiconductor chip 150, resulting in poor bonding. Although FIG. 5 has been described with respect to the deviation of the corners (four corners) of the semiconductor chip, the same can be said for the center position of the chip.
[0027]
Next, FIG. 6 shows a control block diagram in which the control device 110 determines the shift amount from the image information. The image information from the component / circuit board recognition camera device 120 is input to the component position calculation unit 61, and the difference from the nozzle position 62 registered in advance is calculated, and the shift amount set by the shift amount determination unit 63 Compare with The setting of the deviation amount is registered in the memory 60 in the control device 110, and can be individually set according to the size and type of components, or the adjacent components of the circuit board 20.
[0028]
In this way, by changing the determination of the shift amount based on the size and type of the components and the adjacent components on the circuit board, more optimal component bonding and high-density bonding can be performed.
[0029]
(Second Embodiment)
In addition to the first embodiment described above, a component leveling device 121 is arranged as shown in FIG. A joining method and a joining apparatus using the component regulating device will be described with reference to FIG. Note that steps having the same configuration as in FIG. 4 are given the same symbols, and description thereof is omitted. If the amount of deviation is large in step 5, the process proceeds to step 10 where the parts are regulated by the part regulating device 121 so that the semiconductor chip 150 held by suction is positioned at the center of the nozzle 93, and the process returns to step 3 again. Repeat the same flow.
[0030]
FIG. 8 shows a method for correcting the parts. In the component setting device 121, the two setting claws 125 facing the nozzle 93 are arranged so as to be movable toward the center of the nozzle 93, and the setting claw 125 is moved in the nozzle center direction with the semiconductor chip 150 being displaced from the nozzle 93. When moved to the position, it becomes like a setting claw 125a (indicating that the setting claw 125 has moved), and the semiconductor chip 150 can be correctly set at the center of the nozzle.
[0031]
Also, the case of discarding the part in step 9 of FIG. 4 shown in the first embodiment in the disposal box 122 and the case of regulating the part in step 10 may be performed while switching depending on the type of part and the cost of the part. Is possible.
[0032]
【The invention's effect】
According to the component bonding equipment of the first embodiment of the present invention As described above in detail, it detects the shift amount of the components such as the nozzle and the semiconductor chip at the time of bonding by the control device, when a large amount of displacement, By discarding the parts without performing the joining operation, it is possible to eliminate the cause of the joining failure.
[0033]
Further, to detect the nozzle and shift amount of components such as semiconductor chips at the time of bonding according to the component bonding equipment of the second aspect of the present invention, when a large amount of deviation component regulating so that the part in the center of the nozzle By regulating with the apparatus, it is possible to improve the reliability of joining the component and the circuit board without discarding the component.
[Brief description of the drawings]
1 is a perspective view showing an example of a component bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged perspective view of a pump bonding apparatus portion shown in FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of a bonding stage portion shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the component bonding method according to the first embodiment executed by the component bonding apparatus shown in FIG. 1. FIG. 5 is a view showing the suction state of nozzles and components in the bump bonding apparatus shown in FIG. 6 is a control block diagram for determining a deviation amount between a nozzle and a component of the control device shown in FIG. 1. FIG. 7 is an operation flowchart in the component joining method of the second embodiment executed by the component joining device shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a component leveling method in the component joining method of the second embodiment executed by the component joining device shown in FIG. 1. FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional semiconductor component manufacturing apparatus. 10] Diagram showing bump bonding device, component / circuit board recognition camera device and bonding stage in component bonding device
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Circuit board 60 ... Component position calculating part 63 ... Deviation amount determination part 93 ... Nozzle 101 ... Component joining apparatus 110 ... Control apparatus 120 ... Component / board | substrate recognition camera apparatus 121 ... Component regulation apparatus 122 ... Disposal box 150 ... Semiconductor chip

Claims

In a component joining apparatus that relatively vibrates a component and an electrode part on a circuit board via an electrical joined body and joins both,
A nozzle unit that holds a component; a position detection unit that detects a position of the component; and a determination unit that determines a shift amount of a relative position between the nozzle unit and the component, and based on the determination of the determination unit , shift amount have rows relatively vibration to bond the circuit board the nozzle section for holding the parts at the time of the predetermined range, the nozzle and the component and the amount of deviation at the time is greater than the value set of A component joining apparatus for discarding components.

In a component joining apparatus that relatively vibrates a component and an electrode part on a circuit board via an electrical joined body and joins both,
A nozzle unit that holds a component; a position detection unit that detects a position of the component; and a determination unit that determines a shift amount of a relative position between the nozzle unit and the component, and based on the determination of the determination unit , shift amount have rows relatively vibration to bond the circuit board the nozzle section for holding the parts at the time of the predetermined range, the nozzle and the component and the amount of deviation at the time is greater than the value set of The component joining apparatus, wherein the joining is performed after the position of the component is shifted so that the position of the nozzle and the component is the center of the nozzle .

3. The component joining apparatus according to claim 1, wherein in the determination unit, the setting of the amount of deviation between the nozzle and the component can be varied according to the size of the component or the size of the nozzle.

In a component joining apparatus that relatively vibrates a component and an electrode part on a circuit board via an electrical joined body and joins both,
A nozzle unit that holds a component, a position detection unit that detects a position of the component, and a determination unit that determines a shift amount of a relative position between the nozzle unit and the component;
In the determination unit, the first step of discarding the component depending on the type of the component, and the nozzle unit and the circuit board holding the component after shifting the position of the component so that the position of the nozzle and the component becomes the center of the nozzle component bonding device characterized that you run by switching relatively a second step of vibrating to bonding, a and.

The position detection unit includes a camera unit that images a component, and an image data processing unit that detects a position of the component from image data captured by the camera unit, and detects the position of the component from the image data. The component joining apparatus according to any one of claims 1 to 4 .