JP5050995B2 - Bumped electronic component mounting apparatus and mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を基板に実装するバンプ付き電子部品の実装装置および実装方法に関するものである。 The present invention relates to a bumped electronic component mounting apparatus and mounting method for mounting a bumped electronic component having a plurality of bumps formed on a lower surface thereof on a substrate.
近年電子機器の小型化・高機能化の進展に伴い、電子機器に組み込まれる電子部品は、高実装密度が求められて小型化・薄化が進行している。このため回路基板やこの回路基板に実装される半導体パッケージなどの薄型の電子部品も剛性が低下して加熱による反り変形を生じやすくなっており、下面に半田バンプが形成された電子部品では、半導体チップを樹脂封止した段階で既に反り変形を生じている場合がある。このような電子部品をそのまま基板に搭載すると、反り変形を生じた部分の半田バンプは基板に対して浮き上がった状態となり、基板の電極に印刷された半田ペーストとの間に隙間を生じる傾向にある。この結果、半田バンプが基板の電極に正常に半田接合されず、導通不良や接合強度不足などの接合不良が生じやすい。このような反り変形に起因する接合不良は、基板に半導体素子を実装して樹脂封止した半導体装置を複数個積層して積層型半導体装置を構成する場合において顕著に表れる。そしてこの課題は、積層構造を構成する基板モジュールが薄型化するに伴いさらに顕著となっている。 In recent years, with the progress of miniaturization and high functionality of electronic devices, electronic components incorporated in the electronic devices are required to have a high mounting density and are miniaturized and thinned. For this reason, thin electronic components such as circuit boards and semiconductor packages mounted on these circuit substrates are also less rigid and more likely to be warped by heating. In some cases, warping deformation has already occurred at the stage where the chip is sealed with resin. When such an electronic component is mounted on a substrate as it is, the solder bump of the portion where the warp deformation occurred is in a state of being lifted with respect to the substrate, and there is a tendency to create a gap between the solder paste printed on the electrode of the substrate. . As a result, the solder bumps are not properly soldered to the electrodes on the substrate, and bonding failures such as poor conduction and insufficient bonding strength are likely to occur. Such poor bonding due to warp deformation is prominent when a stacked semiconductor device is formed by stacking a plurality of semiconductor devices in which a semiconductor element is mounted on a substrate and sealed with a resin. This problem becomes more prominent as the substrate module constituting the laminated structure becomes thinner.
このため、このような反り変形を生じやすいバンプ付き電子部品を対象とする実装装置には、電子部品の反り変形状態を検査して部品良否を判定するための検査装置が付設される場合がある。すなわち電子部品の下面に形成された複数のバンプを対象として3次元計測を行い、得られた計測データに基づいて電子部品の反り変形状態を検出するようにしている(特許文献1参照)。この特許文献に示す先行技術例においては、レーザビームを2方向から計測対象点に照射するレーザ計測によって計測対象点の高さ方向の位置を計測するようにしている。
しかしながら、上述の先行技術例に示すレーザ計測によって電子部品の反り変形を検出する方法には、その計測原理と使用される設備に起因して、以下のような難点がある。すなわち、上述方法にはレーザビームを電子部品のバンプ形成面において走査させるための複雑な装置を必要とし、設備費用の増大が避けられない。また計測に際しては、バンプ形成面をバンプ列に沿って複数回レーザビームによって走査するレーザスキャン動作が必要とされるため、計測処理にある程度の時間を要し、作業効率を向上させることが難しい。このように、上記特許文献例を含め従来技術においては、バンプ付き電子部品の反り変形の計測を簡便・安価な装置で効率よく行うことが困難であった。 However, the method for detecting warpage deformation of an electronic component by the laser measurement shown in the above prior art example has the following difficulties due to the measurement principle and the equipment used. That is, the above-described method requires a complicated apparatus for scanning the laser beam on the bump forming surface of the electronic component, and an increase in equipment cost is inevitable. Further, in the measurement, since a laser scanning operation is required to scan the bump forming surface with the laser beam a plurality of times along the bump row, it takes a certain amount of time for the measurement processing, and it is difficult to improve the working efficiency. As described above, in the prior art including the above-mentioned patent document examples, it is difficult to efficiently measure the warp deformation of the electronic component with bumps with a simple and inexpensive apparatus.
そこで本発明は、バンプ付き電子部品の反り変形の計測を簡便・安価な装置で効率よく行うことができるバンプ付き電子部品の実装装置および実装方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mounting apparatus and mounting method for an electronic component with bumps that can efficiently measure warp deformation of the electronic component with bumps using a simple and inexpensive apparatus.
本発明のバンプ付き電子部品の実装装置は、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を基板に実装するバンプ付き電子部品の実装装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記電子部品を保持する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記搭載ヘッドに保持された電
子部品の前記バンプに転写により塗布される前記バンプの接合用のペースト状の接合材を転写ステージの塗膜形成面に形成された塗膜の形で供給するペースト転写部と、前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写された後の電子部品を下面側から撮像する部品撮像カメラと、前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、前記バンプへの接合材の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプごとに求めて付着量指標データとして出力する処理を行う認識処理部と、前記付着量指標データに基づいて当該バンプ付き電子部品の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該バンプ付き電子部品の良否判定を行う演算処理部とを備えた。
A bumped electronic component mounting apparatus according to the present invention is a bumped electronic component mounting apparatus for mounting a bumped electronic component having a plurality of bumps formed on a lower surface thereof on a substrate, the substrate holding unit holding the substrate, A mounting head for holding the electronic component; a head moving mechanism for moving the mounting head; and a movement path of the mounting head, which is applied to the bumps of the electronic component held by the mounting head by transfer. A paste transfer portion for supplying a paste-like bonding material for bonding the bumps in the form of a coating film formed on the coating film forming surface of the transfer stage, and the above-mentioned from the paste transfer portion to the substrate holding portion. A component imaging camera that is disposed in the movement path of the mounting head and images the electronic component after the bonding material has been transferred from the lower surface side, and a recognition result of the imaging result by the component imaging camera. By performing the pass / fail judgment of the adhesion state of the bonding material to the bump, a process for obtaining an adhesion amount index value serving as an index representing the adhesion amount of the bonding material for each bump and outputting it as adhesion amount index data. A warp deformation index value indicating a warp deformation state of the bumped electronic component based on the recognition amount index data and the adhesion amount index data, and comparing the warp deformation index value with a preset threshold value And an arithmetic processing unit for determining whether the attached electronic component is good or bad.
本発明のバンプ付き電子部品の実装方法は、基板を保持する基板保持部と、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を保持する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の前記バンプに転写により塗布される前記バンプの接合用のペースト状の接合材を転写ステージの塗膜形成面に形成された塗膜の形で供給するペースト転写部と、前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写された後の電子部品を下面側から撮像する部品撮像カメラとを備えたバンプ付き電子部品の実装装置によって、バンプ付き電子部品を基板に実装するバンプ付き電子部品の実装方法であって、前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、前記バンプへの接合材の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材の付着量を表す指標となる付着量指標データを求める処理を行う認識処理工程と、求められた前記付着量指標データに基づいて当該バンプ付き電子部品の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該バンプ付き電子部品の良否判定を行う演算処理工程とを含む。 The bumped electronic component mounting method according to the present invention includes a substrate holding portion that holds a substrate, a mounting head that holds an electronic component with bumps on which a plurality of bumps are formed, and a head moving mechanism that moves the mounting head. And a paste-like bonding material for bonding the bump, which is disposed on the movement path of the mounting head and applied to the bump of the electronic component held by the mounting head by transfer. A paste transfer portion that is supplied in the form of a coating film formed on the substrate, and an electron after the bonding material has been transferred, disposed in the movement path of the mounting head from the paste transfer portion to the substrate holding portion A bumped electronic component mounting method for mounting a bumped electronic component on a substrate by a bumped electronic component mounting apparatus including a component imaging camera for imaging the component from the lower surface side. Then, by performing a recognition process on the imaging result of the component imaging camera, a process for determining the quality of the adhesion state of the bonding material to the bump and obtaining adhesion amount index data serving as an index indicating the adhesion amount of the bonding material is performed. A warping deformation index value indicating a warp deformation state of the electronic component with bump is obtained based on the recognition processing step to be performed and the obtained adhesion amount index data, and the warp deformation index value is compared with a preset threshold value. And an arithmetic processing step for determining pass / fail of the bumped electronic component.
本発明によれば、認識処理部によって部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプへの接合材の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプごとに求めて付着量指標データとして出力する処理を行い、演算処理部によって求められた付着量指標データに基づいて当該バンプ付き電子部品の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該バンプ付き電子部品の良否判定を行うことにより、従来設備に既装備の部品撮像カメラおよび画像認識機能・演算処理機能を活用して、バンプ付き電子部品の反り変形の計測を簡便・安価な装置で効率よく行うことができる。 According to the present invention, the recognition processing unit performs recognition processing on the imaging result of the component imaging camera, thereby performing the pass / fail determination of the adhesion state of the bonding material to the bumps and serving as an index representing the adhesion amount of the bonding material An index value is obtained for each bump and output as adhesion amount index data. Based on the adhesion amount index data obtained by the arithmetic processing unit, a warp deformation index value indicating a warp deformation state of the bumped electronic component is obtained. By determining the quality of the bumped electronic component by comparing the warpage deformation index value with a preset threshold value, the component imaging camera already installed in the conventional equipment and the image recognition function / arithmetic processing function can be used. Thus, the measurement of the warp deformation of the bumped electronic component can be efficiently performed with a simple and inexpensive apparatus.
図1は本発明の一実施の形態のバンプ付き電子部品の実装装置の構成説明図、図2は本発明の一実施の形態のバンプ付き電子部品の実装装置による実装対象となるバンプ付き電子部品の説明図、図3、図4は本発明の一実施の形態のバンプ付き電子部品の実装装置における接合材のバンプへの転写状態の説明図、図5、図6は本発明の一実施の形態のバンプ付き電子部品の実装装置における電子部品の反り変形状態の良否判定の説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a mounting apparatus for bumped electronic components according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an electronic component with bumps to be mounted by the mounting apparatus for bumped electronic components according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 and FIG. 4 are explanatory views of the transfer state of the bonding material to the bumps in the mounting apparatus for the electronic component with bumps according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 and FIG. It is explanatory drawing of the quality determination of the curvature deformation state of the electronic component in the mounting apparatus of the electronic component with bump of form.
まず図1を参照して、バンプ付き電子部品の実装装置1の構成を説明する。バンプ付き電子部品の実装装置1は、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を基板に実装する機能を有するものである。図1において、基板保持部2は基板保持テーブル3を備えており、基板保持テーブル3は実装の対象となる基板4を保持する。基板4には、図2(a)に示すバンプ付き電子部品5(以下、単に「部品5」と略記する。)が実装される。部品5はBGAなどの半導体パッケージであり、部品5の下面には半田などの金属よりなる外部接続用の複数のバンプ6が形成されている。
First, the configuration of a
部品5は薄型のパッケージであり、バンプ6が形成された状態において正しい平面状態を保っておらず、図2(b)(イ)、(ロ)に示すような変形状態にある。すなわち、図2(b)(イ)に示す例では、部品5が下に凸の状態に反り変形を生じており、中央に位置するバンプ6aよりも縁部に位置するバンプ6bの方が反り変形量Δh1だけ高い位置にある。また図2(b)(ロ)に示す例では、この反対に部品5が上に凸の状態に反り変形を生じており、中央に位置するバンプ6aの方が縁部に位置するバンプ6bよりも反り変形量Δh2だけ高い位置にある。このような変形状態はパッケージの構成や製造過程における熱履歴などの要因によって必ずしも一様ではなく、品種ごとに、さらには個体ごとに異なった変形状態を示す場合がある。
The
このような反り変形状態の部品5を基板4に実装すると、バンプ6と接続用のランドとの接触状態が均一とならず、部分的に隙間が生じて接合不良を生じる場合があり、実装信頼性を低下させる要因となる。特に、複数の部品5を積層して積層型半導体装置を形成するスタック実装の場合には、図2(c)に示すように、上下に積層される2つの部品5の変形状態によっては、それぞれのバンプ6aとランドとの間の隙間Δh1、Δh2が重畳して過大な隙間(Δh1+Δh2)を生じ、導通不良などの深刻な不具合を招くおそれがある。このため、本実施の形態においては、実装動作において部品5の反り変形の状態を個別に検査し、反り変形の大きい部品5を実装対象から除外することにより、接合不良や導通不良などの不具合発生を防止するようにしている。
When such a warped
基板保持部2の上方には、部品5を保持する搭載ヘッド7および搭載ヘッド7を移動させるヘッド移動機構8が配設されている。部品5を基板4に実装する実装動作は、部品5を保持する搭載ヘッド7を、ヘッド移動機構8によって移動させることにより行われる。基板保持部2の側方において、ヘッド移動機構8による搭載ヘッド7の移動経路には、転写ステージ11を備えたペースト転写部10が配設されている。ペースト転写部10は、搭載ヘッド7に保持された部品5のバンプ6に転写により塗布される接合用のペースト状の接合材12を、転写ステージ11の塗膜形成面11aに形成された塗膜12aの形で供給する。接合材12は、バンプ6を基板4のランドに接合する接合方法に応じて選択されるものであり、フラックスや、フラックス中に半田粒子を含有させたクリーム半田、エポキシ樹脂接着剤に銀などの導電粒子を含有させた導電性ペーストなど、各種のものを選択することができる。
Above the
転写ステージ11は平滑な塗膜形成面11aを有する凹形状の容器であり、スキージ13をスキージ駆動部14によって塗膜形成面11aに沿って水平往復動(矢印a)させるスキージング動作を行うことにより、塗膜形成面11aには所定の膜厚の接合材12の塗膜12aが形成される。そしてこの状態で、部品5を保持した搭載ヘッド7を転写ステージ11に対して下降させて(矢印b)、バンプ6を塗膜12aに接触させてその後上昇させる転写動作を行うことにより、バンプ6には接合材12が転写により塗布される。
The transfer stage 11 is a concave container having a smooth coating film forming surface 11a, and performs a squeegeeing operation in which the squeegee 13 is reciprocated horizontally (arrow a) along the coating film forming surface 11a by the
転写動作後の部品5を保持した搭載ヘッド7がペースト転写部10から基板保持部2に至る搭載ヘッド7の移動経路(矢印c、d)の下方には、部品撮像カメラ15が配設されている。部品撮像カメラ15は、バンプ6に接合材12が転写された後の部品5を下面側から撮像する。部品撮像カメラ15による撮像結果は認識処理部16に送られ、ここで認識処理される。認識処理部16は、部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプ6への接合材12の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材12の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプ6ごとに求めて付着量指標データとして出力する処理を行う。
A
認識処理部16によって処理された認識結果は、制御部17に送られる。制御部17は
、スキージ駆動部14やヘッド移動機構8を制御することにより、搭載ヘッド7によって保持した部品5に接合材12を転写する動作や、基板保持部2に保持された基板4に搭載ヘッド7によって部品5を搭載して実装する実装動作を制御する。また制御部17は数値演算や判定処理を実行する演算処理部としての機能を有しており、上述の動作制御処理とともに、認識処理部16の認識結果、すなわち認識処理により求められた前述の付着量指標データに基づいて、当該部品5の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより、当該部品5の良否判定を行う。
The recognition result processed by the
次に、図3を参照して、上述の認識処理部16および制御部17によって行われる処理について説明する。図3(a)は、ペースト転写部10における接合材12の転写動作を示している。この転写動作においては、部品5を搭載ヘッド7によって保持して転写ステージ11に形成された塗膜12aに対して下降させ、バンプ6の下端部を塗膜12aに接触させることにより、バンプ6に接合材12を転写により塗布する。このとき、搭載ヘッド7の下降停止位置を微調整することにより、バンプ6の下端部を塗膜12aの液面から塗膜内に沈み込ませる沈込み高さhが、接合材12のバンプ6に対する所望の転写量に応じて設定される。
Next, processing performed by the above-described
図3(b)は、この転写動作によりバンプ6の下端部に接合材12が塗布されて付着した状態を側面図で示している。すなわち、バンプ高さH0のバンプ6の下端部には、H0に応じて設定された塗膜12aへの沈み込み高さhに対応した付着高さHの接合材12が塗布されている。そしてこの状態のバンプ6を部品撮像カメラ15によって下方から撮像することにより、図3(c)に示す画像が取得される。この画像では、バンプ6の外形を示す輪郭線6cの内部に、ほぼ同心状に略円周状の輪郭線12cによってバンプ6と区分された接合材12の画像が得られる。なおここで使用される接合材12は、塗布状態の良否判定を画像認識によって行うことを前提として種類が選択されており、部品撮像カメラ15によって取得した画像上において、バンプ6と識別可能な色彩特性を有するものが用いられる。
FIG. 3B is a side view showing a state in which the
このようにして取得された画像に基づき、認識処理部16は接合材12の転写による付着状態の良否判定を行うとともに、図4に示すように、接合材12の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプごとに求め、各部品5ごとに括った付着量指標データとして出力する処理を行う。ここでは、接合材12がバンプ6に付着した範囲を円近似することにより演算した接合材付着径dを、付着量指標値として求める例を示している。
Based on the image acquired in this way, the
すなわち、認識処理部16は、図3(c)に示す撮像結果の画像中の輪郭線12cを画像処理することにより、取得された各バンプにおける接合材の平面的な付着範囲の面積Sを演算する。さらに認識処理部16はこの付着範囲を円形で近似した近似円12dを求め、次いでこの近似円12dの径寸法で定義される接合材付着径dを付着量指標値として求めて、制御部17に出力する。そして演算処理部としての制御部17は、認識処理部16によって求められた接合材付着径dおよびバンプ6の外形形状を球形に近似した近似球の外径寸法Dに基づいて、複数のバンプ6に付着した接合材12の高さ寸法を示す接合材付着高さHを各バンプ6ごとに個別に演算する。
That is, the
この接合材付着高さHは、図4に示すように、H=(D−(D2−d2)1/2)/2の計算式を用いて算出される。そしてこれらの個別の接合材付着高さHを部品5ごとに括ることにより、当該部品5における接合材付着高さデータが作成される。なお、バンプ6の外径寸法Dは、予め部品5の部品データとして与えられる値をすべてのバンプ6について一律に用いてもよく、また撮像した画像を認識処理部16が認識処理することによって、各バンプ6ごとに個別に検出するようにしてもよい。
As shown in FIG. 4, the bonding material adhesion height H is calculated using a calculation formula of H = (D− (D 2 −d 2 ) 1/2 ) / 2. Then, by binding these individual bonding material adhesion heights H for each
さらに制御部17は、この接合材付着高さデータに基づいて、当該部品5の高さ方向の反り変形量を反り変形指標値として演算する処理を行う。そして演算された反り変形指標値に基づいて、制御部17は当該部品5の反り変形状態の良否判定を行う。すなわちここでは、反り変形指標値として部品5における各部の高さ位置の差で表される高さ方向の反り量そのものを用いる例を示している。
Further, the
これらの処理について、図5,図6を参照して説明する。図5は、図2(b)に示す部品5の反り変形状態のそれぞれについて、バンプ6への接合材12の付着状態を部品5の側断面および下面側から観た平面図で示したものである。ここで部品5の側断面は、平面図におけるA−A断面を示している。図5(a)は、部品5が上に凸の反り変形となっている場合の各バンプ6への接合材12の付着量の分布を示している。この場合には、部品5の中央に位置するバンプ6aにおける接合材12の付着量が少なく、縁部に位置するバンプ6bにおける接合材12の付着量が最も多い。したがって図4に示す接合材付着高さHは、バンプ6bで最も大きく、バンプ6aで最も小さくなる。これに対し、図5(b)は、部品5が下に凸の反り変形となっている場合の各バンプ6への接合材12の付着量の分布を示している。この場合には、部品5の中央に位置するバンプ6aにおける接合材12の付着量が多く、縁部に位置するバンプ6bにおける接合材12の付着量が最も少ないことから、図4に示す接合材付着高さHは、バンプ6bで最も小さく、バンプ6aで最も大きくなる。
These processes will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view of the bonding state of the
各バンプ6における接合材12の転写は、同一液面レベルで形成された塗膜12aにバンプ6を沈み込ませることによって行われていることから、図6(a)に示すように、任意の2つのバンプ6(6i、6j)における接合材付着高さHi、Hjの差ΔHは、バンプ6i、バンプ6jの位置における部品5の高さ差ΔHに等しい。
Since the transfer of the
したがって、部品5において予め反り変形状態の検出対象位置として特定された複数の位置のバンプの接合材付着高さHの差を演算によって求めることにより、部品5の反り変形量を検出することができる。すなわち図6(b)に示す複数のバンプの位置、例えば矩形形状の部品5において、中央に位置するバンプ6aと各辺の中点に位置する縁部のバンプ6b、またはバンプ6aと対角に位置するバンプ6dなど、対象とする部品5の変形特性に応じて、反り変形を最も適正に評価可能なバンプ6i、バンプ6jを設定する。そしてバンプ6i、バンプ6jの位置における部品5の高さ差ΔHを求めることにより、反り変形状態を推定することができる。
Therefore, the amount of warpage deformation of the
このとき、高さ差ΔHを求める対象となるバンプ6i、バンプ6jの設定は、対象となる部品の特性に応じて適宜行う。すなわちバンプ6aと1つのバンプ6b、またはバンプ6aと1つのバンプ6dなど、予め設定された2つの特定位置のバンプ6の間における接合材付着高さHの高さ差ΔHを反り変形指標値とし、この反り変形指標値に基づいて反り変形状態を判定してもよく、また複数(ここでは4つ)のバンプ6bやバンプ6dの平均値を求めて、これらの平均値とバンプ6aの接合材付着高さHとの高さ差ΔHを反り変形指標値として用いるようにしてもよい。さらには、部品5においてすべてのバンプ6について接合材付着高さHを求め、これらの接合材付着高さHのうちの最大値Hmax、最小値Hminの高さ差ΔHを反り変形指標値として用いるようにしてもよい。
At this time, the setting of the bumps 6i and 6j that are the objects for which the height difference ΔH is obtained is appropriately set according to the characteristics of the target parts. In other words, the height difference ΔH of the bonding material adhesion height H between two predetermined
ここでは、演算処理部としての制御部17は、予め設定された複数の特定位置に位置するバンプ6における接合材付着高さH、または当該部品5の接合材付着高さデータにおける接合材付着高さHの最大値Hmax、最小値Hminに基づいて反り変形量としての高さ差ΔHを算出する構成となっている。いずれの場合においても、求められた高さ差ΔHが、部品5の種類に応じて予め定められた閾置ΔHth以上である場合には、当該部品5は実製品に使用することができない不良品として電子部品実装ラインから排除される。
Here, the
すなわち、本実施の形態に示すバンプ付き電子部品の実装装置1によって、部品5を基板4に実装するバンプ付き電子部品の実装方法は、以下の工程を含んでいる。まず、認識処理部16によって部品撮像カメラ15による撮像結果を認識処理することにより、バンプ6への接合材12の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材12の付着量を表す指標となる付着量指標データを求める処理を行う(認識処理工程)。次いで、求められた付着量指標データに基づいて、当該部品5の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより、当該部品5の良否判定を行う(演算処理工程)。
That is, the mounting method of the electronic component with bump which mounts the
そして認識処理工程においては、部品撮像カメラ15による撮像結果から取得された各バンプ6における接合材12の平面的な付着範囲を円形に近似した近似円を求め、さらにこの近似円の径サイズで定義される接合材付着径dを付着量指標データとして出力する。また演算処理工程においては、接合材付着径dおよびバンプ6の外形形状を球形に近似した近似球の外径寸法Dに基づいて、複数のバンプ6に付着した接合材12の高さ寸法を示す接合材付着高さHを各バンプ6ごとに個別に演算して当該部品5の接合材付着高さデータとして求め、さらにこの接合材付着高さデータに基づいて、当該部品5の高さ方向の反り変形量を反り変形指標値として演算するようにしている。なお演算処理工程においては、前述のように、予め設定された複数の特定位置に位置するバンプにおける接合材付着高さHに基づいて反り変形量を算出する方法、または接合材付着高さデータにおける最大値Hmaxおよび最小値Hminに基づいて、反り変形量を算出する方法のいずれかを選択する。
In the recognition processing step, an approximate circle is obtained by approximating the planar adhesion range of the
なお上記実施の形態においては、部品5の下面を撮像した画像を認識処理することにより、接合材付着径dを求め、接合材付着径dとバンプ外形Dから接合材付着高さHを導出し、さらに接合材付着高さHのばらつき状態から部品5の反り変形状態を判定するアルゴリズムを用いているが、部品5の下面の画像から反り変形状態を判定するアルゴリズムとしては、必ずしも接合材付着高さHを算出する過程を経る必要はない。
In the above embodiment, the bonding material adhesion diameter d is obtained by recognizing an image obtained by imaging the lower surface of the
すなわち、画像から検出される接合材付着径dは各バンプ6aにおける接合材12の塗布範囲を円近似し、この近似円の直径として求められるものであることから、接合材付着高さHと接合材12の塗布範囲を示す近似円面積との間には数式で表される対応関係が存在する。したがって、部品5の下面の画像から各バンプ6aにおける接合材12の塗布面積を求め、当該部品5における塗布面積のばらつきから、部品5の反り変形状態を直接推定するようにしてもよい。
That is, the bonding material adhesion diameter d detected from the image is obtained by circularly approximating the application range of the
この場合には、画像認識によって算出された塗布面積そのものが、接合材12の付着量を表す指標となる付着量指標値に該当し、各バンプごとの塗布面積を当該部品について括ったデータが付着量指標データとなる。そして反り変形状態の良否判定においては、前述の接合材付着高さを付着量指標値とする場合と同様に、予め設定された複数の特定位置に位置するバンプにおける塗布面積の差、あるいは当該部品の付着量指標データにおける塗布面積の最大値および最小値の差を、予め設定された閾値と比較することにより、当該部品の反り変形状態の良否判定を行う。
In this case, the application area calculated by the image recognition itself corresponds to an adhesion amount index value as an index representing the adhesion amount of the
上記説明したように、本実施の形態に示すバンプ付き電子部品の実装装置および実装方法においては、認識処理部16によって部品撮像カメラ15による撮像結果を認識処理することにより、バンプ6への接合材12の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材12の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプ6ごとに求めて付着量指標データとして出力する処理を行い、演算処理部である制御部17によって求められた付着量指標データに基づいて、当該部品5の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形
指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該部品5の反り変形状態の良否判定を行うようにしている。
As described above, in the mounting apparatus and mounting method for electronic components with bumps shown in the present embodiment, the
これにより、先行技術において同様の反り変形を検出するために必要とされたレーザ計測装置などの複雑・高価な装置を必要とすることなく、通常の実装装置に既装備の機能を有効に活用して、反り変形状態の良否判定を行うことができる。また反り変形の検出に際しては、バンプ形成面をレーザビームによって走査するレーザスキャン動作を必要とせず、従来より実行されていた部品認識処理において反り変形の検出を併せて行えることから、従来技術と比較して作業効率に優れている。すなわち、本実施の形態に示すバンプ付き電子部品の実装においては、バンプ付き電子部品の反り変形の計測を簡便・安価な装置で効率よく行うことが可能となっている。 This makes it possible to effectively utilize the functions already installed in a normal mounting device without requiring a complicated and expensive device such as a laser measuring device required for detecting the same warp deformation in the prior art. Thus, the quality of the warped deformation state can be determined. In addition, when detecting warping deformation, it does not require a laser scanning operation to scan the bump formation surface with a laser beam, and it can also detect warpage deformation in the part recognition processing that has been performed conventionally, so it is compared with the conventional technology. And work efficiency is excellent. That is, in the mounting of the electronic component with bump shown in the present embodiment, it is possible to efficiently measure the warp deformation of the electronic component with bump with a simple and inexpensive apparatus.
本発明のバンプ付き電子部品の実装装置および実装方法は、バンプ付き電子部品の反り変形の計測を簡便・安価な装置で効率よく行うことができるという効果を有し、バンプが形成された電子部品を基板に実装する分野に有用である。 The mounting apparatus and mounting method for a bumped electronic component according to the present invention has an effect that the measurement of warp deformation of the bumped electronic component can be efficiently performed with a simple and inexpensive apparatus, and the electronic component on which the bump is formed. This is useful in the field of mounting on a substrate.
1 バンプ付き電子部品の実装装置
2 基板保持部
4 基板
5 部品(バンプ付き電子部品)
6、6a、6b、6d バンプ
7 搭載ヘッド
8 ヘッド移動機構
10 ペースト転写部
11 転写ステージ
11a 塗膜形成面
12 接合材
12a 塗膜
H 接合材付着高さ
d 接合材付着径
DESCRIPTION OF
6, 6a, 6b,
Claims (6)
前記基板を保持する基板保持部と、前記電子部品を保持する搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記搭載ヘッドに保持された電子部品の前記バンプに転写により塗布される前記バンプの接合用のペースト状の接合材を転写ステージの塗膜形成面に形成された塗膜の形で供給するペースト転写部と、
前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写された後の電子部品を下面側から撮像する部品撮像カメラと、
前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、前記バンプへの接合材の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材の付着量を表す指標となる付着量指標値を各バンプごとに求めて付着量指標データとして出力する処理を行う認識処理部と、
前記付着量指標データに基づいて当該バンプ付き電子部品の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該バンプ付き電子部品の良否判定を行う演算処理部とを備えたことを特徴とするバンプ付き電子部品の実装装置。 A bumped electronic component mounting apparatus for mounting a bumped electronic component having a plurality of bumps formed on a lower surface thereof on a substrate,
A substrate holding unit that holds the substrate, a mounting head that holds the electronic component, a head moving mechanism that moves the mounting head, and an electron that is disposed in the moving path of the mounting head and is held by the mounting head A paste transfer portion for supplying a paste-like bonding material for bonding the bumps applied by transfer to the bumps of the component in the form of a coating film formed on the coating film forming surface of the transfer stage;
A component imaging camera that is disposed in a movement path of the mounting head from the paste transfer unit to the substrate holding unit, and that images an electronic component after the bonding material has been transferred, from the lower surface side;
By performing recognition processing on the imaging result obtained by the component imaging camera, it is possible to determine whether the bonding material adheres to the bumps and to determine an adhesion amount index value for each bump, which serves as an index representing the bonding material adhesion amount. A recognition processing unit that performs processing to output as adhesion amount index data,
The warp deformation index value indicating the warp deformation state of the bumped electronic component is obtained based on the adhesion amount index data, and the pass / fail determination of the electronic component with bump is determined by comparing the warp deformation index value with a preset threshold value. A mounting apparatus for electronic components with bumps, comprising:
前記演算処理部は、前記求められた接合材付着径および前記バンプの外形形状を球形に近似した近似球の外径寸法に基づいて、前記複数のバンプに付着した接合材の高さ寸法を示す接合材付着高さを各バンプごとに個別に演算して当該バンプ付き電子部品の接合材付着高さデータとして求め、さらにこの接合材付着高さデータに基づいて当該バンプ付き電子部品の高さ方向の反り変形量を前記反り変形指標値として演算することを特徴とする請求項1記載のバンプ付き電子部品の実装装置。 The recognition processing unit obtains an approximate circle that approximates a circular adhesion range of the bonding material in each bump obtained from the imaging result, and further calculates a bonding material adhesion diameter defined by the diameter of the approximate circle. Obtained as the adhesion amount index value,
The arithmetic processing unit indicates a height dimension of the bonding material adhered to the plurality of bumps based on the obtained bonding material adhesion diameter and an outer diameter dimension of an approximate sphere that approximates the outer shape of the bump to a spherical shape. The bonding material adhesion height is calculated individually for each bump to obtain the bonding material adhesion height data for the bumped electronic component, and the height direction of the bumped electronic component is further calculated based on the bonding material adhesion height data. The apparatus for mounting a bumped electronic component according to claim 1, wherein the amount of warp deformation is calculated as the warp deformation index value.
前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、前記バンプへの接合材の付着状態の良否判定を行うとともに、接合材の付着量を表す指標となる付着量指標データを求める処理を行う認識処理工程と、
求められた前記付着量指標データに基づいて当該バンプ付き電子部品の反り変形状態を示す反り変形指標値を求め、この反り変形指標値を予め設定された閾値と比較することにより当該バンプ付き電子部品の良否判定を行う演算処理工程とを含むことを特徴とするバンプ付き電子部品の実装方法。 A substrate holding portion for holding a substrate, a mounting head for holding an electronic component with bumps on which a plurality of bumps are formed on a lower surface, a head moving mechanism for moving the mounting head, and a moving path of the mounting head. A paste for supplying a paste-like bonding material for bonding the bump applied by transfer to the bump of the electronic component held by the mounting head in the form of a coating film formed on the coating film forming surface of the transfer stage A transfer unit, and a component imaging camera that is disposed in a movement path of the mounting head from the paste transfer unit to the substrate holding unit and images the electronic component after the bonding material has been transferred from the lower surface side. A bumped electronic component mounting method for mounting a bumped electronic component on a substrate by a bumped electronic component mounting apparatus comprising:
Recognition processing for recognizing the adhesion result of the bonding material to the bump by performing recognition processing on the imaging result of the component imaging camera, and performing processing for obtaining adhesion amount index data serving as an index representing the adhesion amount of the bonding material Processing steps;
Based on the obtained adhesion amount index data, a warp deformation index value indicating a warp deformation state of the bumped electronic component is obtained, and the warp deformation index value is compared with a preset threshold value, thereby the bumped electronic component. A method of mounting a bumped electronic component, comprising: an arithmetic processing step for determining whether the product is good or bad.
前記演算処理工程において、前記接合材付着径および前記バンプの外形形状を球形に近似した近似球の外径寸法に基づいて前記複数のバンプに付着した接合材の高さ寸法を示す接合材付着高さを各バンプごとに個別に演算して当該バンプ付き電子部品の接合材付着高さデータとして求め、さらにこの接合材付着高さデータに基づいて当該バンプ付き電子部品の高さ方向の反り変形量を前記反り変形指標値として演算することを特徴とする請求項4に記載のバンプ付き電子部品の実装方法。 In the recognition processing step, an approximate circle that approximates the planar adhesion range of the bonding material in each bump obtained from the imaging result to a circle is obtained, and a bonding material adhesion diameter defined by the diameter size of the approximate circle is further determined. Output as the adhesion amount index data,
In the calculation processing step, a bonding material adhesion height indicating a height dimension of the bonding material adhered to the plurality of bumps based on an outer diameter dimension of an approximate sphere that approximates a spherical shape of the bonding material adhesion diameter and the outer shape of the bump. The height is calculated individually for each bump and obtained as bonding material adhesion height data of the electronic component with bump, and the warping deformation amount in the height direction of the electronic component with bump is further calculated based on the bonding material adhesion height data. The method of mounting a bumped electronic component according to claim 4, wherein: is calculated as the warp deformation index value.
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