JP4652795B2 - 測距方法、傾き検出方法、およびフリップチップ実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、認識カメラを用いて距離を測定するための測距方法、例えば、チップ部品をフリップチップ実装する際の、チップ部品と基板の間の距離を測定するのに適した測距方法に関する。さらに、その測距方法を用いた、傾き検出方法、およびフリップチップ実装方法に関する。

回路基板や液晶基板に半導体チップのようなチップ部品をボンディングするフリップチップ実装は、広く実施されているが、チップ実装の際、たとえばミクロン単位の精度が要求され、かつ、その精度に対する要求は益々高くなりつつある。従来のフリップチップ実装工程について、チップ部品として半導体チップを実装する場合を例として、以下に説明する。

半導体チップのフリップチップ実装は、概念的には図７に示すようにして行われる。図７（ａ１）は、半導体ウェハ１１を示す斜視図である。半導体ウェハ１１には回路パターンが形成され、その上面には、（ａ２）の正面図に示すように、Ａｕ突起電極１２が形成されている。半導体ウェハ１１は、（ｂ１）、および（ｂ２）に示すように、ダイシングにより切断線１３が形成されて、各半導体チップ１４ごとに分離可能な状態になる。フリップチップ実装工程には、この状態の半導体ウェハ１１（（ｃ）参照）と、（ｄ）に示すような回路基板１５とが供される。回路基板１５の上面には、半導体チップ１４のＡｕ突起電極１２と接続される基板電極１６が形成されている。

そして、（ｅ）に示すように半導体ウェハ１１から個片の半導体チップ１４を抽出し、（ｆ）に示すように、半導体チップ１４を上下反転させてＡｕ突起電極１２を下方に向ける。次に（ｇ）に示すように、半導体チップ１４を回路基板１５上に位置決めして、半導体チップ１４のＡｕ突起電極１２を回路基板１５の基板電極１６に当接させて、電極の接続を行う。

このフリップチップ実装工程について、図８を参照してより具体的に説明する。図８は、概念的ではあるが、フリップチップ実装装置の具体的な構成とともに、実装の各工程を示す斜視図である。

図８（ａ）は、図７に示した半導体ウェハ１１および回路基板１５が、実装装置の所定位置に供給された状態を示す。半導体ウェハ１１の上方には、供給ヘッド２０が位置している。供給ヘッド２０の下端には、部品吸着用のノズル（図示省略）が設けられている。図面が煩雑になるのを避けるために図示は省略されているが、供給ヘッド２０は供給ヘッド移動軸２１により支持され、矢印２７の方向に移動可能である。供給ヘッド２０はまた、矢印２６で示されるように回動可能である。回路基板１５の上方には、実装ヘッド２２が位置している。実装ヘッド２２の下端部には、実装ノズル２３および溶着用の超音波ホーン２４が設けられている。実装ヘッド２２は実装ヘッド移動軸２５により支持され、矢印２８の方向に移動可能である。また上下方向にも移動可能である。なお、回路基板１５はＸ、Ｙ方向に移動可能な基板保持ステージ（図示せず）上に載置されている。

実装を行うためには、供給ヘッド２０の下端の吸着ノズルにより、半導体ウェハ１１から半導体チップ（図示省略）を吸着し、矢印２６に示すように供給ヘッド２０を回動させて半導体チップを抽出する。次に供給ヘッド２０の回動により、半導体チップの上下面を反転させる。次に供給ヘッド２０を、矢印２７で示すように平行移動させる。同時に実装ヘッド２２も、矢印２８で示すように平行移動させる。

次に図８（ｂ）に示すように、供給ヘッド２０と実装ヘッド２２の位置が合致した状態で、チップ受け渡しの工程を行う。すなわち、実装ヘッド２２を矢印３１のように下降させ、供給ヘッド２０に吸着されている半導体チップに実装ノズル２３を対向させて吸着して、半導体チップを実装ヘッド２２側に受け取る。この間に、回路基板１５側では、部品認識カメラ２９および基板認識カメラ３０を矢印３２に示すように移動させて、図８（ｃ）に示すように、回路基板１５上の所定位置に位置させる。

図８（ｃ）に示す状態で、基板認識カメラ３０により、回路基板１５の位置を認識する。なお、部品認識カメラ２９と基板認識カメラ３０は同一軸に支持され、相互の位置関係は固定されている。また、矢印３３で示すように、実装ヘッド２２を上昇および平行移動させ、同時に部品認識カメラ２９（従って基板認識カメラ３０も）を矢印３３のように平行移動させる。

図８（ｄ）に示すように、部品認識カメラ２９が、実装ヘッド２２に保持された半導体チップと上下方向に対向する位置関係になった時点で、部品認識カメラ２９により半導体チップの位置を認識する。次に、矢印３７のように部品認識カメラ２９および基板認識カメラ３０を後退させ、実装ヘッド２２を矢印３８のように平行移動させて、回路基板１５と半導体チップの相互の位置決めを行う。このとき、部品認識カメラ２９および基板認識カメラ３０による上述の認識結果を用い、基板位置および半導体チップの位置に基づく補正量（Ｘ、Ｙ、θ）を加えて位置決めを行う。

次に、実装ヘッド２２を矢印３８のように下降させて、回路基板１５に対する半導体チップの高さ方向位置決めを行う。半導体チップが所定の高さに位置したときに、実装ヘッド２２を停止させる。実装ヘッド２２の停止は、荷重制御、あるいは位置制御により行われる。荷重制御の場合は、半導体チップの突起電極が回路基板１５に当接し、所定の荷重が検出された時点で位置決めの完了と判定する。位置制御の場合は、部品認識カメラ２９および基板認識カメラ３０による、基板位置の認識および半導体チップの位置の認識の際に、高さ方向の位置についてのデータも取得し、それに基づき回路基板１５に対する半導体チップの高さ方向位置を算出して、実装ヘッド２２の移動量を制御する。

位置決めが完了したら、超音波ホーン２４によるボンディングを行い実装が完了する。同時に、供給ヘッド２０を矢印３５のように平行移動させて、半導体ウェハ１１に対する位置を変化させるとともに、矢印３６のように回動させて、半導体チップを吸着可能な状態にする。以上により、実装工程の１サイクルが完了する。

ところで、チップ実装の精度は、チップ部品と回路基板の間の高さ方向における距離についても、高精度に調整することが要求される。バンプ高さ制御などとの関係で、高さ方向の位置制御の精度が低いと、実装不良の原因となるからである。

上述の実装工程中の、回路基板１５に対する半導体チップの高さ方向位置決めの工程に荷重制御を用いる場合、まず実装ヘッド２２を高速下降させた後、低速下降に移行し、低速下降中に所定高さに位置したことを検出して下降を停止する。高速下降は、２０〜１０００ｍｍ／ｓｅｃ、通常５００〜８００ｍｍ／ｓｅｃで行う。低速下降は０．０１〜２０ｍｍ／ｓｅｃ、通常０．１〜５ｍｍ／ｓｅｃで行う。低速下降させる範囲は、半導体チップと回路基板１５間の距離が０．０５〜０．５ｍｍ、通常０．１〜０．２ｍｍの範囲である。すなわち、低速下降させる範囲をサーチ距離とし、半導体チップと回路基板の接触点を、当接による所定のコンタクト荷重の発生に基づいて検出する。

しかしながら、コンタクト荷重に達したときの位置に、バラツキが発生し易い。また、サーチ距離を設けて低速下降を行うことにより、サーチ時間のロスが発生する。例えば、０．２ｍｍのサーチ距離を２ｍｍ／ｓｅｃで下降すると、０．１ｓｅｃを要することになる。一方、サーチ速度を早くすると衝撃荷重が発生し、チップ部品を損傷する原因となる。

従って、実装ヘッド２２の停止は、位置制御により行うことが望ましい。位置制御によれば、サーチ動作が不要でタクトアップの効果が得られる。また、正確な距離検出に基づいて位置決めすれば、チップ部品が回路基板に衝突する危険性が減少する。位置決め精度も高くなり、バンプ高さ制御が正確で高品質が得られる。

ところが、位置制御を行うためには、半導体チップと回路基板間の高さ方向の距離を計測するための適切な手段が必要である。例えば特許文献１には、非接触で距離を計測するための手段として、オートフォーカス機能付きの認識手段が記載されている。

すなわち、
回路基板の上方に保持されたチップ部品と回路基板との間に、オートフォーカス機能付き２視野の認識手段を挿入し、チップ部品に付された認識マークと、回路基板に付された認識マークを、それぞれ認識する。２視野の認識手段は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に位置制御可能に設けられており、各認識マークまでの距離を検出するに際しては、２視野の認識手段のオートフォーカス機能が利用される。例えば、２視野の認識手段を下降または上昇させていくと、２視野の認識手段の焦点位置と回路基板（又はチップ部品）との位置関係が変化し、合焦点位置では、白と黒とが明確にピーク状に認識されたパターンとなり、焦点がずれた位置では、グレー領域が合焦点位置の場合と比較すると広くなる。従って、認識手段を下降または上昇させながら複数点を観測すれば、合焦点位置を検出することができる。合焦点位置に基づいて、基準位置（基準高さ）に対する各認識マークまでの距離を検出することができる。
特開２００１−３０８５９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の測距方法の場合、認識カメラにオートフォーカス機能が必要であり、また、認識カメラに上下方向の移動機構が必要である。しかも、認識カメラを合焦位置まで移動させることによって測距が完了するので、時間を要する。

本発明は、測定対象物を認識カメラの合焦位置に位置させることなく測距を行うことが可能で、測距に要する時間を短縮でき、認識カメラにオートフォーカス機能が不要な測距方法を提供することを目的とする。

また本発明は、その測距方法を用いた傾き検出方法、およびフリップチップ実装方法を提供することを目的とする。

本発明の測距方法は、測定対象物に設定された認識部位を認識カメラにより認識し、前記認識部位の認識状態に基づいて前記認識カメラの基準位置と前記測定対象物の間の距離を検出することを前提とする。そして、本発明の測距方法は、予め、前記認識部位として、前記測定対象物における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定し、前記認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記基準位置と前記認識セルとの間の距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておき、前記測定対象物を測距すべき所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離と判定することを特徴とする。

本発明の傾き検出方法は、測定対象物に設定された３箇所以上の認識部位を認識カメラにより認識し、前記各認識部位の認識状態に基づいて前記認識カメラの基準位置と前記各認識部位の間の距離を各々検出し、前記基準位置と前記各認識部位の間の距離に基づき前記測定対象物の傾きを算出することを前提とする。そして、本発明の傾き検出方法は、予め、前記認識部位として前記測定対象物に３箇所以上の測定領域を設定し、前記測定領域に各々、形状の異なる複数箇所の認識セルを設定し、前記認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記基準位置と前記認識セルの間との距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておき、前記測定対象物を測距すべき所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、前記各測定領域について、前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離と判定し、前記測定領域の各々に対する前記測距結果の距離に基づき、前記測定対象物の傾きを検出することを特徴とする。

本発明のフリップチップ実装方法は、回路基板を基板保持ステージ上に載置し、実装ヘッドによりチップ部品を保持し、前記実装ヘッドを前記回路基板の上方から降下させ前記チップ部品を前記回路基板上に配置して、前記チップ部品の電極と前記回路基板上の電極とを接合することにより、前記回路基板上に前記チップ部品を実装することを前提とする。そして、本発明のフリップチップ実装方法は、基板認識カメラにより前記回路基板の上面を認識して、前記回路基板の上面と前記認識装置の基準位置との間の距離である回路基板高さを計測する工程と、部品認識カメラにより前記実装ヘッドに保持された前記チップ部品の下面を認識して、前記チップ部品の下面と前記認識装置の基準位置との間の距離であるチップ部品高さを計測する工程と、前記回路基板高さおよび前記チップ部品高さに基づき、前記回路基板の上面と前記チップ部品の下面の間の間隔である基板チップ部品間距離を算出する工程と、計測された前記基板チップ部品間距離の値に基づいて前記実装ヘッドによる前記回路基板上への前記チップ部品の配置を制御する工程とを備える。予め、前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面の各々における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定し、前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記各認識カメラの基準位置と前記認識セルとの間の距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておく。前記回路基板高さおよび前記チップ部品高さを計測する工程では、前記チップ部品および前記回路基板を各々所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面の各々について、前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離とする。

本発明によれば、認識カメラによる認識マークに対する合焦状態に関わらず、画像鮮鋭度を算出することができるので、測定対象物を認識カメラの合焦位置に位置させることなく測距を行うことが可能である。

本発明の測距方法において、前記複数の認識セルを、前記認識カメラの同一視野内で同時に認識される範囲内に設定し、前記認識カメラの一視野の認識により、前記複数の認識セルに関する前記画像鮮鋭度を算出する構成とすることができる。

また、前記複数の認識セルを、前記認識カメラの同一視野内に互いに同時には認識されない範囲に設定し、前記認識カメラにより複数の視野毎に前記認識セルを認識して前記画像鮮鋭度を算出する構成としてもよい。

前記認識セルを２箇所に設定する構成とすることができる。

本発明の傾き検出方法において好ましくは、前記測定領域を、異なる前記測定領域に属する前記認識セルが前記認識カメラの同一視野内に同時に含まれないように設定する。

本発明のフリップチップ実装方法において好ましくは、前記回路基板高さを計測する工程と、前記チップ部品高さを計測する工程とを、前記チップ部品を前記回路基板の上方に位置させた状態で、前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより各々、前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面を同時に認識して前記複数の認識セルに関する前記画像鮮鋭度を算出する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるフリップチップ実装方法を構成する、高さ検出工程を示す正面図である。１はチップ部品であり、実装ヘッド２により保持されている。３は回路基板であり、基板保持ステージ４上に載置されている。チップ部品１と回路基板３の間に、認識装置５が挿入されている。認識装置５は、基板認識カメラと部品認識カメラ（図示せず）とを備えている。

基板認識カメラにより、その光学系の基準位置から回路基板３の上面までの距離ｈ２を測定し、部品認識カメラにより、その光学系の基準位置からチップ部品１の下面までの距離ｈ１を測定する。基板認識カメラの基準位置と部品認識カメラの基準位置の間の距離は固定されているので、距離ｈ１と距離ｈ２が測定されれば、回路基板３の上面とチップ部品１の下面との間の距離を算出することができる。

その他の工程、すなわち、供給ヘッドによりチップ部品１を抽出し、実装ヘッド２にチップ部品１受け渡し、チップ部品１と回路基板３の（Ｘ、Ｙ、θ）について相互位置の補正を行い、チップ部品１を回路基板３上に位置決めしてボンディングを行う工程は、図８に示した従来例と同様に行うことができる。

ここで重要なことは、本実施の形態に用いる測距方法によれば、認識装置５によりチップ部品１および回路基板３の認識を行う際に、フォーカス調整を行う必要がないことである。すなわち、チップ部品１と回路基板３の間に認識装置５を挿入すれば、即座に高さ計測を行うことが可能な状態になる。その理由は、以下の、本実施の形態における測距方法の説明により明確になる。

図２〜４は、本実施の形態における測距方法の原理を示す。この測距方法は、測定対象物における認識部位を認識カメラにより認識し、その認識部位の認識状態に基づき、認識カメラの基準位置と測定対象物の間の距離を検出する方法を前提とする。認識部位としては、予め、測定対象物における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定する。認識セルの例について、図２を参照して説明する。図２は、測定対象物である例えばチップ部品の表面に形成された円形状を示す。この円の中心に認識セルＣが、円の周縁の互いに形状の異なる部位に認識セルＤ、Ｅが設定されている。

測距を行うためには予め、認識カメラにより認識セルＣ、Ｄ、Ｅを認識したときの画像鮮鋭度を、各認識セルＣ、Ｄ、Ｅについて算出する。画像鮮鋭度は、画像が認識セル内に、最低限認識可能な特徴を含んでいる度合いの測定値として定義される。認識カメラと認識セルの距離を変化させたときに、合焦状態が変化して認識セル内で認識される画像の鮮鋭度が変化する。従って、画像鮮鋭度は、合焦状態に対応する値として求められ、画像鮮鋭度を知ることにより合焦状態、従って、認識カメラと認識セルの間の距離を知ることができる。

図３は、認識カメラにより認識セルＣ、Ｄ、Ｅを認識したときの各々の画像鮮鋭度と、認識カメラの基準位置と認識セルＣ、Ｄ、Ｅの間の距離との相関曲線を示す。横軸は各認識時における認識カメラの基準位置と認識セルの間の距離（以下「認識高さ」と呼ぶ）、縦軸は画像鮮鋭度を示す。図４は、認識セルＤ、Ｅに対する相関曲線の一部を拡大して示したものである。認識部位の相違により、相関曲線が明瞭に変化していることが判る。但し、１本の相関曲線において、１つの画像鮮鋭度に対して２つの認識高さが対応している。すなわち、画像鮮鋭度が最も高い認識高さが合焦距離に対応し、その両側では焦点位置に対して近い側か遠い側に外れるため、画像鮮鋭度が低下するからである。従って、画像鮮鋭度を１個の認識セルについて求めただけでは、認識高さを決定することができない。

これに対して、図４を見れば判るとおり、認識セルＤ、Ｅの相関曲線は、互いにずれている。これは、測定対象物における認識セルＤ、Ｅに対応する部位の形状が相違するためである。これにより、認識セルＤ、Ｅに関する画像鮮鋭度を相関曲線上にプロットしたとき、各々の２つの認識高さのうち、一方の一致度が高くなる。この一致度の高い方の認識高さが、実際の認識カメラと認識セルの間の距離に相当する。

従って、例えば図５に示すように、予め、測定対象物における形状の異なる２箇所に認識セルを設定し、認識カメラにより認識セルを認識したときの画像鮮鋭度と、基準位置と認識セルの間の距離との相関曲線を、２つの認識セルについて各々（相関曲線Ａ、Ｂ）求めておく。そして、測定対象物を測距すべき所定位置に配置して、２つの認識セルを認識カメラにより認識して各々画像鮮鋭度Ｓａ、Ｓｂを算出する。算出した画像鮮鋭度Ｓａ、Ｓｂを対応する相関曲線Ａ、Ｂ上にプロットして、各々２種類の認識高さＨａ１、Ｈａ２、およびＨｂ１、Ｈｂ２を求める。図５においては、Ｈａ１＝Ｈｂ１＝１５０μｍ、Ｈａ２＝２０７μｍ、Ｈｂ２＝２３２μｍである。従ってＨａ１とＨｂ１の一致度がＨａ２とＨｂ２の一致度よりも高く、１５０μｍを測距結果の距離と判定する。

本実施の形態の測距方法によれば、認識カメラによる認識マークに対する合焦状態に関わらず、画像鮮鋭度を算出することができる。従って、図１における認識装置５を上下方向に移動させて、回路基板３あるいはチップ部品１が、基板認識カメラまたは部品認識カメラの合焦位置に位置するように操作する必要がない。それにより、測距に要する時間を短縮でき、認識カメラにオートフォーカス機能を設けることが不要で、装置を簡素化することができる。

図６Ａには、認識セルの設定例として、半導体チップ６に設定した認識セルＦ１、Ｆ２を示す。この例では、複数（２つ）の認識セルＦ１、Ｆ２が、認識カメラの同一視野内で同時に認識される範囲内に設定されている。従って、認識カメラの一視野の認識により、複数の認識セルに関する画像鮮鋭度を算出することが可能であり、測距に要する時間が短くて済む。

図６Ｂには、認識セルの設定例として、半導体チップ６に設定した認識セルＧ、Ｈを示す。認識セルＧ、Ｈが示される図６Ｂ（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、認識カメラによる別個の視野である。この例では、２個の認識セルＧ、Ｈが、認識カメラの同一視野内に互いに同時には認識されない範囲に設定される。従って、認識カメラにより各々の視野毎に認識セルＧ、Ｈを認識して画像鮮鋭度を算出する。

認識セルの設定を、図６Ａのようにするか、図６Ｂのようにするかは、条件に応じて適宜選択することができる。

上述の測距方法を、フリップチップ実装方法における図１に示した測距工程に用いた場合について、以下に説明する。フリップチップ実装を行う前に予め、回路基板３の上面およびチップ部品１の下面の各々における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定する。そして、認識装置５に備えた基板認識カメラおよび部品認識カメラにより認識セルを認識したときの画像鮮鋭度と、各認識カメラの基準位置と認識セルの間の距離との相関曲線を、複数の認識セルについて各々求めておく。

図１に示した測距工程では、回路基板３の上面と基板認識カメラの基準位置との間の距離である回路基板高さの計測、およびチップ部品１の下面と部品認識カメラの基準位置との間の距離であるチップ部品高さの計測を同時に行う。そのために、認識装置５に備えた基板認識カメラおよび部品認識カメラにより、回路基板３およびチップ部品１の各認識セルを同時に認識して、各認識セルに関する画像鮮鋭度を算出する。算出した画像鮮鋭度を用いて、上述のようにして、回路基板高さおよびチップ部品高さを求める。求められた回路基板高さおよびチップ部品高さに基づき、回路基板３の上面とチップ部品１の下面の間の距離が得られる。

なお、回路基板３およびチップ部品１の各認識セルの認識は、必ずしも図１のように同時に行う必要はなく、図８（ｂ）、（ｄ）に示した従来例のように別々に認識を行ってもよい。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における傾き検出方法は、基本的には、測定対象物に設定した３箇所以上の認識部位の各々について、認識カメラによる認識に基づく測距を行い、基準位置と３箇所以上の認識部位の間の距離に基づき、測定対象物の傾きを検出する方法である。各認識部位と基準位置の距離を計測するために、上述の実施の形態１に記載した測距方法を用いる。

従って予め、認識部位として測定対象物に３箇所以上の測定領域、例えば、測定領域Ｓ、Ｔ、Ｕを設定する。測定領域Ｓ、Ｔ、Ｕに各々、形状の異なる複数箇所の認識セルを設定する。例えば、測定領域Ｓに認識セルｓ１、ｓ２を、測定領域Ｔに認識セルｔ１、ｔ２を、測定領域Ｕに認識セルｕ１、ｕ２を設定する。そして、認識カメラにより認識セルｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２を認識したときの画像鮮鋭度と、基準位置と認識セルの間の距離との相関曲線を、各認識セルについて求めておく。

傾き検出を行う際には、測定対象物を測距すべき所定位置に配置した状態で、複数の認識セルｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２、ｕ１、ｕ２を認識カメラにより認識して各々画像鮮鋭度を算出する。算出された画像鮮鋭度から、各測定領域Ｓ、Ｔ、Ｕについて基準位置からの距離を検出する。測定領域を３箇所以上設定しておくので、測定領域の各々に対する測距結果の距離の関係に基づき、測定対象物の傾きを算出することができる。

以上のようにして、本実施の形態における傾き検出方法は、容易かつ確実な測拒に基づき、容易かつ確実に傾きを検出することができ、フリップチップ実装等に効果的に適用することができる。

測定領域は、図６Ｂに示したように、複数の測定領域に含まれる認識セルが認識カメラの同一視野内に同時に含まれないように設定し、認識カメラにより各々の視野毎に認識セルを認識して画像鮮鋭度を算出するすることが望ましい。複数の測定領域の相互間の間隔が十分に設けられていた方が、傾きを感度良く検出することが可能だからである。

本発明の測距方法によれば、測距に要する時間を短縮でき、認識カメラにオートフォーカス機能が不要になるので、フリップチップ実装工程等に有用である。

本発明の実施の形態１におけるフリップチップ実装方法を構成する高さ検出工程を示す正面図 同実施の形態における測距方法の原理を説明するための平面図 同測距方法の原理を説明するためのグラフ 図３のグラフの一部を拡大して示したグラフ 本発明の実施の形態１における測距方法に用いる相関図の一例を示すグラフ 同測距方法を実施するために半導体チップに設けた認識セルの例を示す平面図 同認識セルの他の例を示す平面図 従来例の半導体チップのフリップチップ実装方法を概念的に示す図 同フリップチップ実装方法の工程を示す斜視図

符号の説明

１ チップ部品
２ 実装ヘッド
３ 回路基板
４ 基板保持ステージ
５ 認識装置
１１ 半導体ウェハ
１２ Ａｕ突起電極
１３ 切断線
１４ 半導体チップ
１５ 回路基板
１６ 基板電極
２０ 供給ヘッド
２１ 供給ヘッド移動軸
２２ 実装ヘッド
２３ 実装ノズル
２４ 超音波ホーン
２５ 実装ヘッド移動軸
２６、２７、２８、３１〜３８ 矢印
２９ 部品認識カメラ
３０ 基板認識カメラ
Ｆ１、Ｆ２、Ｇ、Ｈ 認識セル

Claims (8)

1. 測定対象物に設定された認識部位を認識カメラにより認識し、前記認識部位の認識状態に基づいて前記認識カメラの基準位置と前記測定対象物の間の距離を検出する測距方法において、
   予め、前記認識部位として、前記測定対象物における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定し、前記認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記基準位置と前記認識セルとの間の距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておき、
   前記測定対象物を測距すべき所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、
   算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、
   前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離と判定することを特徴とする測距方法。
2. 前記複数の認識セルを、前記認識カメラの同一視野内で同時に認識される範囲内に設定し、前記認識カメラの一視野の認識により、前記複数の認識セルに関する前記画像鮮鋭度を算出する請求項１に記載の測距方法。
3. 前記複数の認識セルを、前記認識カメラの同一視野内に互いに同時には認識されない範囲に設定し、前記認識カメラにより複数の視野毎に前記認識セルを認識して前記画像鮮鋭度を算出する請求項１に記載の測距方法。
4. 前記認識セルを２箇所に設定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の測距方法。
5. 測定対象物に設定された３箇所以上の認識部位を認識カメラにより認識し、前記各認識部位の認識状態に基づいて前記認識カメラの基準位置と前記各認識部位の間の距離を各々検出し、前記基準位置と前記各認識部位の間の距離に基づき前記測定対象物の傾きを算出する傾き検出方法において、
   予め、前記認識部位として前記測定対象物に３箇所以上の測定領域を設定し、前記測定領域に各々、形状の異なる複数箇所の認識セルを設定し、前記認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記基準位置と前記認識セルの間との距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておき、
   前記測定対象物を測距すべき所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、
   算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、
   前記各測定領域について、前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離と判定し、
   前記測定領域の各々に対する前記測距結果の距離に基づき、前記測定対象物の傾きを検出することを特徴とする傾き検出方法。
6. 前記測定領域を、異なる前記測定領域に属する前記認識セルが前記認識カメラの同一視野内に同時に含まれないように設定する請求項５に記載の傾き検出方法。
7. 回路基板を基板保持ステージ上に載置し、実装ヘッドによりチップ部品を保持し、前記実装ヘッドを前記回路基板の上方から降下させ前記チップ部品を前記回路基板上に配置して、前記チップ部品の電極と前記回路基板上の電極とを接合することにより、前記回路基板上に前記チップ部品を実装するフリップチップ実装方法において
   基板認識カメラにより前記回路基板の上面を認識して、前記回路基板の上面と前記認識装置の基準位置との間の距離である回路基板高さを計測する工程と、部品認識カメラにより前記実装ヘッドに保持された前記チップ部品の下面を認識して、前記チップ部品の下面と前記認識装置の基準位置との間の距離であるチップ部品高さを計測する工程と、前記回路基板高さおよび前記チップ部品高さに基づき、前記回路基板の上面と前記チップ部品の下面の間の間隔である基板チップ部品間距離を算出する工程と、計測された前記基板チップ部品間距離の値に基づいて前記実装ヘッドによる前記回路基板上への前記チップ部品の配置を制御する工程とを備え、
   予め、前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面の各々における形状の異なる複数箇所に認識セルを設定し、前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより前記認識セルを認識して、前記各認識カメラの基準位置と前記認識セルとの間の距離の変化に伴い、前記認識セルの画像の合焦状態が変化することによる前記認識セル内で認識される画像の鮮鋭度である画像鮮鋭度の変化に基づく、前記認識カメラの前記基準位置と前記認識セルとの間の距離と前記画像鮮鋭度の対応を示す相関曲線を、前記複数の認識セルについて各々求めておき、
   前記回路基板高さおよび前記チップ部品高さを計測する工程では、
   前記チップ部品および前記回路基板を各々所定位置に配置して、前記複数の認識セルを前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより認識して各々前記画像鮮鋭度を算出し、
   算出した前記画像鮮鋭度から、前記複数の認識セルの各々について対応する相関曲線に基づき、１本の前記相関曲線において、最も高い画像鮮鋭度が得られる合焦距離の両側で焦点位置に対して近い側または遠い側に外れて前記画像鮮鋭度が低下することにより１つの画像鮮鋭度に対して対応する、２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離を各々の前記相関曲線から求め、
   前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面の各々について、前記相関曲線から求められた前記各認識セルに対応する２種類の前記基準位置と前記認識セルとの間の距離のうち、前記複数の認識セル間で一致度の高い方の距離を測距結果の距離とすることを特徴とするフリップチップ実装方法。
8. 前記回路基板高さを計測する工程と、前記チップ部品高さを計測する工程とを、前記チップ部品を前記回路基板の上方に位置させた状態で、前記基板認識カメラおよび前記部品認識カメラにより各々、前記回路基板の上面および前記チップ部品の下面を同時に認識して前記複数の認識セルに関する前記画像鮮鋭度を算出する請求項７に記載のフリップチップ実装方法。

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