JP6547968B2 - 部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体素子のような被実装部材を基板に実装する部品実装装置に関する。

近年、スマートフォン又はタブレット端末に代表される電子機器の小型化及び高性能化の進展に伴い、これらの端末に使用される半導体素子の高密度化、電極端子の多ピン化、及び、狭ピッチ化の流れが加速している。そのため、基板に半導体素子を実装する実装装置においては、基板の限られた狭い領域に高精度で実装することが求められている。

通常、ダイボンディングと呼ばれる半導体実装方法においては、半導体素子の電極面に形成された認識マークと、基板の電極面に形成された認識マークとをカメラ等の認識手段によって読み取り、得られた相対位置情報に基づき位置合わせをした後、実装することにより、所定の精度に実装してきた。しかし、通常の実装装置においては、半導体素子の吸着ノズルが不透明な部材から成るため、吸着ノズルで半導体素子を吸着する前にＣＣＤカメラなどで半導体素子の認識マークを認識していた。そのために、半導体素子を吸着ノズルで吸着する際の位置ずれが補正されずに、認識の位置からずれたまま実装されることになり、高精度化が図れないといった問題があった。

このような要求に対応するものとして、吸着ノズル内に光路方向変換部材が設けられ、吸着ノズルの側方に設けられた認識手段によって、吸着ノズルで吸着した半導体素子の認識マークを読み取ることにより、吸着による位置ずれを取得し、取得した位置ずれを補正して、実装の精度を向上する実装装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７Ａは、特許文献１で提案されている半導体装置の実装装置１０１を概念的に示す構成図である。実装装置１０１は、半導体素子１０２を基板１０３に実装する装置である。半導体素子１０２の上面には、複数の位置合わせ用の認識マーク１０４が形成されており、基板１０３の上面には、複数の位置合わせ用の認識マーク１０５が、半導体素子１０２を実装する領域よりも外側に形成されている。半導体素子１０２を吸着保持する吸着ノズル１０６の内部には、光路方向変換手段としてプリズム１０９が設けられ、プリズム１０９の斜面１０９ａで下方からの半導体素子１０２の認識マーク１０４及び基板１０３の認識マーク１０５の反射像を、全反射により、側方に方向変換するようになっている。光路における斜面１０９ａの下部及び側部は、透明ガラスで構成されている。このため、認識マーク１０４と認識マーク１０５との位置情報を、吸着ノズル１０６の側方に設けられたＣＣＤカメラ１１１で読み取ることができる。

図７Ｂは、図７Ａの実装装置１０１における認識マーク１０４、１０５の位置合わせの一例を示す、半導体素子１０２と基板１０３との平面図である。図７Ｂに示すように、半導体素子１０２の認識マーク１０４と、その外側に位置する基板１０３の認識マーク１０５とが、ＣＣＤカメラ１１１の視野幅Ｗ以下の範囲内に配列するようにして、位置合わせが行われる。これらの認識マーク１０４、１０５を１視野で読み取ることにより、ＣＣＤカメラ１１１をＸ又はＹ方向に位置制御するだけで、焦点を合わせて、各認識マーク１０４、１０５を認識できるようになる。

前記のような実装装置１０１によれば、ＣＣＤカメラ１１１が吸着ノズル１０６の駆動軸とは分離して配置されているため、吸着ノズル１０６の中央部、すなわち吸着ノズル１０６が保持している半導体素子１０２の中央部で加圧できるようになり、中央部でモーメントを発生することがなくなり、接合時の位置ずれを防止して、実装精度を大幅に向上することができるとされている。

さらに、実装装置１０１は、吸着ノズル１０６の内部に光学部品を備えているためヒータを設けるのは困難であるが、基板１０３を吸着固定するステージ１１２にはヒーターを備えている。そのため、半導体素子１０２の裏面に付与された接合材を、半導体素子１０２を基板１０３に実装する時にステージ１１２のヒーターによる加熱により硬化させ、半導体素子１０２の接合強度を確保することができるとされている。

国際公開第２００３／０４１４７８号

ところで、近年、半導体装置のコストを低減するために、実装工程の生産性向上が要請されている。これまで、生産性を上げるために、従来よりも基板の外形寸法を大版化したり、接合時間を短縮することで解決しようとしてきた。

しかしながら、特許文献１に提案される半導体装置の製造装置においては、基板１０３の外形が大きい場合、加熱したステージ１１２に搭載すると基板１０３の表面と裏面とで温度差が生じるため、基板１０３は大きく反り、ステージ１１２で吸着固定できない問題があった。また、常温の吸着ノズル１０６で保持した半導体素子１０２の裏面の接着材を加熱するためには、圧着時にステージ１１２から熱が伝わるのを待つ必要があり、生産時間が長くなる問題があった。

そこで、基板１０３の反りを低減したり、生産時間を短縮するために、吸着ノズル１０６を加熱した場合、吸着ノズル１０６の輻射熱により、吸着ノズル１０６の周辺の空気が暖められる。そのため、ＣＣＤカメラ１１１と吸着ノズル１０６との間の光路にある空気は、温度がばらつき、陽炎が発生し、認識ばらつきが大きくなる。光路にある、暖められた空気をブローにより吹き飛ばすことで、空気の温度ばらつきをなくし、陽炎を除去する手段が考えられが、ブローにより吸着ノズル１０６の一側面のみが冷却され、吸着ノズル１０６の温度がばらつき、半導体素子１０２の面内で局所的に接着材が硬化せずに剥離が生じる問題があった。

本発明は、前記課題を鑑み、被実装部材の保持部材を温度ばらつき無く高温に保持しながら、非常に高い精度で短時間で基板に被実装部材を実装することができる部品実装装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる部品実装装置は、
位置合わせ用の認識マークが形成された被実装部材を、上下動可能な実装ヘッドを用いて、接合層を介して基板の実装位置に実装する部品実装装置において、
前記実装ヘッドの下面に備えられ、前記被実装部材の前記認識マークが形成された面に接触して前記被実装部材を保持する保持部材と、
前記実装ヘッドに備えられ、前記保持部材で保持した前記被実装部材を加熱する加熱装置と、
前記被実装部材の前記認識マークの画像情報を取得する撮像装置と、
前記撮像装置で取得された前記被実装部材の前記認識マークの前記画像情報から画像認識の情報を取得する画像認識装置と、
前記実装ヘッドに備えられ、前記保持部材で保持した前記被実装部材の前記認識マークの前記画像情報を前記撮像装置に導く光学部品と、
前記画像認識装置で取得した前記画像認識の情報に基づき前記被実装部材の前記実装位置を算出する位置算出部と、
前記実装ヘッドの側面の外側で、かつ前記実装ヘッドの側面と前記撮像装置との間に噴流を噴射する陽炎防止ブローノズルと、
前記実装ヘッドの側面の外側に、前記陽炎防止ブローノズルから噴射した前記噴流が表面に沿って流れるように導く整流板とを備え、
前記陽炎防止ブローノズルは、前記陽炎防止ブローノズルから噴射した前記噴流が、前記実装ヘッドの側面から前記撮像装置に至るまでの光路と交差しかつ上下方向とも交差するように設けられ、かつ前記整流板が前記実装ヘッドと離間して設けられ、前記整流板の長手方向において、前記整流板の両端面は前記実装ヘッドよりも外側にあり、かつ前記整流板の前記両端面のうちの一方の端面は前記陽炎防止ブローノズルの噴射孔のある先端部よりも前記実装ヘッドから離れた位置にある。

本発明の前記態様によれば、陽炎防止ブローノズルから噴射した噴流が、実装ヘッドから撮像装置に至るまでの光路と交差しかつ整流板の表面に沿って流れるように整流板で導かれて、噴流で陽炎を除去できる。その結果、実装ヘッドと撮像装置との間の光路にある空気の温度ばらつきが低減し、空気の密度差が減り、画像を安定化することができる。よって、被実装部材の保持部材を温度ばらつき無く高温に保持しながら、非常に高い精度で、短時間で基板に被実装部材を実装することが可能になる。

本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置の構成を示す概略断面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置の構成を示す概略平面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置の構成を示す概略断面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置の構成を示す概略断面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置を示す概略平面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置を示す概略平面図 本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置を示す概略平面図 特許文献１で提案されている半導体装置の実装装置を概念的に示す概略構成図 図７Ａの実装装置における認識マークの位置合わせの一例を示す、半導体素子と基板の平面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１及び図２は、本発明の実施の形態における部品実装装置の一例としての半導体装置の製造装置の構成を示す概略断面図及び概略平面図である。
図１に示す本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置は、位置合わせ用の認識マーク３が形成された半導体素子２のような被実装部材を、実装ヘッド１を用いて、接合層４を介して基板１３の実装位置に実装する装置である。この製造装置は、吸着ノズル５のような保持部材と、加熱装置６と、認識カメラ１１のような撮像装置と、画像認識装置４２と、光学部品１０と、位置算出部５０と、陽炎防止ブローノズル１６と、整流板１７とを少なくとも備えている。

より具体的には、まず、この製造装置の昇降駆動関係の構成例としては、半導体素子２を保持可能な透明な吸着ノズル５を備えた実装ヘッド１と、実装ヘッド１に対向するように設けられて基板１３を固定するステージ１２と、ステージ１２の平面に対し垂直方向に実装ヘッド１を駆動するヘッド昇降駆動機構４０と、制御装置５１とを備えている。

半導体素子２は被実装部材の一例として機能する。吸着ノズル５は保持部材の一例として機能する。

制御装置５１は、ヘッド昇降駆動機構４０と、ヒーター６と、ヘッド移動機構５２と、認識カメラ１１と、画像認識装置４２と、位置算出部５０と、陽炎防止ブローノズル１６のエアー供給源１６ｋと、吸着ノズル５による公知の真空吸引装置（図示せず）とをそれぞれ駆動制御する。真空吸引装置は、吸着ノズル５に対する真空吸引のオンオフにより、公知の吸着保持動作を行うものである。
なお、保持部材による半導体素子２の保持方法としては、例えば、真空吸着、静電気、又は、機械チャックが用いられる。

ステージ１２は、制御装置５１の制御の下に公知の駆動装置などにより、上下方向（Ｚ方向）と直交するＸＹ方向とＺ方向回りのθ方向に移動可能としている。

半導体素子２は、例えばシリコーン、窒化ガリウム、又はシリコーンカーバイド等の不透明な材料から成る薄い板状部材である。半導体素子２の一方の面（図１では上面）２ａには、認識マーク３が、もう一方の面（図１では下面）２ｂには、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、又はシリコーン樹脂などの熱硬化型接着剤、熱可塑性接着剤、導電性接着剤、又はクリームはんだで構成される接着層４が形成されている。接着層４は、接合層の一例である。

また、基板１３は、例えばシリコーン、ガラス、ステンレス、又は樹脂基板などから成り、平面形状は、円形、又は矩形状などである。
ヒーター６は、加熱装置の一例として機能する。

実装ヘッド１は、直方体箱形状のプリズムブロック７１と、プリズムブロック７１の下面に配置された直方体板形状の冷却ブロック８と、冷却ブロック８の下面に配置された直方体板形状のヒーターブロック７と、ヒーターブロック７の下面に配置されかつ透光性の材料で構成された吸着ノズル５とで構成されている。

ヒーターブロック７の内部には、ヒーター６が設けられて加熱することができる。ヒーターブロック７の上面とプリズムブロック７１の下面との間には、冷却ブロック８が設けられており、ヒーター６による加熱時にヒーターブロック７のプリズムブロック７１への伝熱を抑制することができる。また、半導体素子２の一方の面（図１では上面）２ａの認識マーク３に対応する位置に、貫通穴９をヒーターブロック７と冷却ブロック８とに設けている。

吸着ノズル５は、半導体素子２を吸着するとき、吸着された半導体素子２の認識マーク３が貫通穴９の下方の位置に位置するように吸着する。貫通穴９の直径は、一例として、認識マーク３が多少位置ずれしても見えるように、認識マーク３の大きさよりも十分に大きくする。

一方、プリズムブロック７１内には、貫通穴９の上方の位置に、三角形板状のプリズムのような光学部品１０を配置している。さらに、プリズムブロック７１の１つの側面（例えば図１の右側面）には、光学部品１０と同じ高さに、光を透過する透過窓部１４が設けられている。

さらに、実装ヘッド１の外部（外側）でかつ光学部品１０と同じ高さに、窓部１４を介して光学部品１０によって下から上向きへの光路が横方向に光路変換された画像が認識できる方向に、撮像装置の一例である認識カメラ１１が設けられている。よって、吸着ノズル５で吸着保持された半導体素子２の認識マーク３が貫通穴９の下方に位置したとき、認識マーク３の画像の情報が、貫通穴９を介して光学部品１０で直角方向に光路変換されたのち、窓部１４を通過して、認識カメラ１１に到達するように構成している。認識カメラ１１には、画像認識装置４２が接続されている。認識カメラ１１で取得した画像情報から、画像認識装置４２で背景差分法などの公知の画像処理を行って、認識マーク３の位置を読み取ることができる。詳しくは、まず、前記したように、吸着された半導体素子２の認識マーク３の画像は、吸着ノズル５の貫通穴９を透過したのち、光学部品１０によって半導体素子２の面に対して垂直な方向から認識カメラ１１の撮像面の方向に向けて方向変換し、認識カメラ１１に取り込まれて、認識マーク３の位置情報を画像認識装置４２で読み取られる。ここで、半導体素子２上の認識マーク３の位置情報から、吸着ノズル５の重心の座標に対する半導体素子２の相対座標を位置ずれ量として、画像認識装置４２に接続された位置算出部５０で算出して半導体素子２の実装位置を求める。位置算出部５０で算出した位置ずれ量は、制御装置５１に向けて出力され、制御装置５１によるヘッド移動機構５２などを駆動して半導体素子２を実装位置に位置決めするときに使用される。

実装ヘッド１の一側面の外側の近傍（例えば図１では窓部１４の外側の近傍）には、陽炎防止ブローノズル１６が設けられている。陽炎防止ブローノズル１６は、先端部１６ｂに、窓部１４と認識カメラ１１との光路１８の方向と交差する方向、例えば、垂直な方向に噴射可能に、上下方向沿いに１列に配列された複数個の噴射孔１６ａが設けられている。さらに、噴射孔１６ａとノズル端部（図示しない）は陽炎防止ブローノズル１６の内部で繋がっており、ノズル端部は、制御装置５１によりそれぞれ制御される流量制御弁１６ｊ及びエアー供給源１６ｋ（図示しない）と繋げられている。エアー供給源１６ｋからのエアーの供給により、各噴射孔１６ａから、図１の奥側から手前側に向かって紙面貫通方向にエアーが噴射される。図１に示すように噴射孔１６ａの開口が上下方向に並んでいるため、複数個の噴射孔１６ａから噴出した噴流は上下方向には互いに繋がり、図２に示すように横長方向に噴射された噴流２０として拡散する。ここで、陽炎防止ブローノズル１６は、認識カメラ１１から光学部品１０までの光路１８と交差して光路１８を横切るように噴射する位置に設けられる。なお、陽炎防止ブローノズル１６の先端部１６ｂには、複数個のエアー吸入孔を設けても構わない。先端部１６ｂの近傍のエアーをエアー吸入孔から吸い込んで負圧を発生することで、噴射孔１６ａから噴出するエアーを増幅させ、一層、横長の噴流２０を形成することができる。

さらに、Ｘ方向で陽炎防止ブローノズル１６と認識カメラ１１との間には、整流板１７が設けられている。整流板１７は、光を透過する透明な材質から成り、例えば、石英、ガラス、アクリル、ポリエチレン、又は、ポリプロピレンなどから成る。整流板１７は、陽炎防止ブローノズル１６から噴射された噴流２０を整流板１７の表面に沿って流れるように導くことにより、加熱した実装ヘッド１を冷却することなく、実装ヘッド１と認識カメラ１１の手前の整流板１７との間に生じた陽炎を除去するものである。整流板１７は、前記したように、陽炎防止ブローノズル１６からの噴流２０と認識カメラ１１との間に、実装ヘッド１の窓部１４のある側面１ｃと平行な対向面を有するように設けられている。陽炎防止ブローノズル１６からの噴射された噴流２０は、整流板１７によって整流板１７側（すなわち、実装ヘッド１よりも認識カメラ１１側）に引き寄せられるため、噴流２０が実装ヘッド１に当たることを防ぐことができ、加熱した実装ヘッド１を噴流２０で冷却することなく、実装ヘッド１と認識カメラ１１の手前の整流板１７との間に生じた陽炎を噴流２０で除去できる。

ここで、図２に示すように、陽炎防止ブローノズル１６の先端部１６ｂのｙ座標ｙ_２は、実装ヘッド１の側面１ａのｙ座標ｙ_３よりも大きくなるようにＹ方向（すなわち、図２の上方向、言い換えれば、噴流２０の噴射方向とは反対方向）に離すとよい。ｙ座標ｙ_２がｙ座標ｙ_３と同じか又はｙ座標ｙ_３よりも小さい場合、噴流２０の幅が拡がりを持たないため、実装ヘッド１の近傍の暖められた空気が一部残存し、陽炎が発生し、撮像毎に画像が移動し、認識精度が低下する。さらに、整流板１７の端面１７ａのｙ座標ｙ_１は、ｙ座標ｙ_２よりＹ方向に大きければよく、整流板１７の端面１７ｃのｙ座標ｙ_５は、実装ヘッド１の端面１ｂのｙ座標ｙ_４以下にＹ方向に小さければよい。整流板１７の端面１７ａが、陽炎防止ブローノズル１６の先端部１６ｂと同じか又は先端部１６ｂよりも噴流２０の噴射方向側にあれば、端面１７ａと先端部１６ｂとの間において、噴流２０は整流板１７の表面に沿って流れないため、その間にある陽炎を除去しきれない。さらに、整流板１７の端面１７ｃのｙ座標ｙ_５が、実装ヘッド１の端面１ｂのｙ座標ｙ_４よりも大きければ（すなわち、Ｙ方向に大きければ）、拡散した噴流２０は実装ヘッド１の側面１ｃに当たり、実装ヘッド１を冷却する問題が生ずる。従って、図２に示すように、整流板１７の端面１７ｃのｙ座標ｙ_５は、実装ヘッド１の端面１ｂのｙ座標ｙ_４よりも小さく（すなわち、Ｙ方向に小さく）すればよい。

図３Ａ及び図３Ｂは、異なる製造工程での、本発明の実施の形態における半導体装置の製造装置の構成及び配置を示す概略断面図である。製造装置は、さらに、半導体素子２（図示しない）を搭載する移載ステージ１５と、基板１３（図示しない）を搭載するステージ１２とが互いに一定距離離れた位置にそれぞれ設けられている。実装ヘッド１は、移載ステージ１５とステージ１２との間の往復移動を可能にする水平方向のヘッド移動機構５２と、実装ヘッド１が昇降可能な垂直方向のヘッド昇降駆動機構４０とを備えて、制御装置５１でヘッド移動機構５２とヘッド昇降駆動機構４０とをそれぞれ駆動制御している。認識カメラ１１は、ステージ１２の近傍の上方に横向きに固定されている。なお、認識カメラ１１は、実装ヘッド１に固定しても構わない。そのように実装ヘッド１に固定すれば、実装ヘッド１の移動動作中に、認識カメラ１１で認識動作を行うことができるため、生産時間を短縮することができる。

次に、半導体装置の製造方法による製造工程を順に示す。これらの一連の動作は制御装置５１により動作制御されている。
まず、図３Ａに示すように、移載ステージ１５上に搭載された半導体素子２に形成された認識マーク３を吸着用認識カメラ５３で認識した後、制御装置５１の制御の下で、制御装置５１からの実装ヘッド１の位置情報を読み取った後、認識マーク３の認識情報（認識マーク３の相対座標の位置情報）と実装ヘッド１の位置情報（実装ヘッド１の絶対座標の位置情報）とに基づき、ヘッド移動機構５２とヘッド昇降駆動機構４０との駆動制御により、実装ヘッド１をＸ、Ｙ、及びθ方向に位置合わせして下降させて実装ヘッド１を半導体素子２に接触させ、半導体素子２を、真空吸着動作により実装ヘッド１の吸着ノズル５に吸着固定し、実装ヘッド１を上昇する。なお、移載ステージ１５に、それぞれの半導体素子２が収納可能な凹形状になっているなどの位置合わせ機構がある場合は、吸着用認識カメラ５３を用いなくとも構わない。ここで、実装時間を短縮するために、実装ヘッド１は、ヒーター６により予め加熱していても構わない。

次に、図３Ｂに示すように制御装置５１の制御の下で、ステージ１２上に搭載された基板１３の位置座標に基づく所定の位置に、ステージ１２を水平方向に移動する。実装ヘッド１は、ヘッド移動機構５２により、実装位置まで水平方向に移動させた後、ヘッド昇降駆動機構４０によって、実装ヘッド１の窓部１４が認識カメラ１１と同じ高さになるまで実装ヘッド１を下降させる。そして、制御装置５１の制御の下でエアー供給源１６ｋを駆動制御して、陽炎防止ブローノズル１６のブロー動作を開始する。そして、制御装置５１の制御の下で、ステージ１２上の実装ヘッド１の停止位置において、支柱５４で支持された認識カメラ１１と画像認識装置４２とにより、実装ヘッド１に吸着された半導体素子２上の認識マーク３を画像認識し、画像認識結果を基に、基板１３に対する半導体素子２の相対座標を位置算出部５０により算出する。

次に、制御装置５１の制御の下で、エアー供給源１６ｋを駆動制御して陽炎防止ブローノズル１６のブロー動作を停止した後、位置算出部５０での算出結果に基づき、実装ヘッド１及びステージ１２のいずれか一方又は両方を、ヘッド移動機構５２によりＸ、Ｙ、及びθ方向に移動させ、基板１３に半導体素子２を加圧しながらヘッド昇降駆動機構４０により実装ヘッド１をステージ１２に向けて下降させて実装する。ここで、実装ヘッド１の吸着ノズル５を伝って半導体素子２の裏面の接着層４にヒーター６の熱が伝わり、熱によって軟化した接着層４は、基板１３に押し当てられて接着される。

ここで、接着層４の接着力を十分確保するためには、吸着ノズル５に吸着された半導体素子２は高温に加熱する必要がある。接着層４が熱可塑性材料から成る場合は、熱可塑性材料の軟化点以上に上げればよく、熱硬化性材料からなる場合は、熱硬化性材料の硬化開始温度以上に上げればよく、金属から成る場合は、金属の融点以上に上げるとよい。

加熱された実装ヘッド１の近傍は、高温に曝されると、陽炎のような気流の揺れが発生するが、本発明の実施の形態によれば、整流板１７の表面に沿って流れる陽炎防止ブローノズル１６の噴流２０により、実装ヘッド１と認識カメラ１１の手前の整流板１７との間に生じた陽炎を除去できる。その結果、実装ヘッド１と認識カメラ１１との間の光路にある空気の温度ばらつきが低減し、空気の密度差が減り、画像を安定化することができる。また、陽炎防止ブローノズル１６から噴出した噴流２０は、整流板１７の表面に沿って流れるように導かれるため、実装ヘッド１の側面に噴流２０が当たることを回避することができ、実装ヘッド１を冷却することなく、実装ヘッド１と認識カメラ１１との間の光路１８にある空気の温度を安定させ、接着層４の接着力を一定強度に確保することができる。

前記実施の形態の方法により、一例として、外形寸法が２ｍｍ×２ｍｍの半導体素子２を直径３００ｍｍのガラスから成る基板１３に実装した。接着層４には、軟化開始温度１２０℃の熱硬化性の接着フィルムを用いた。実装ヘッド１の温度を２００℃、ステージ１２の温度を４０℃とした。ここで、認識カメラ１１と窓部１４までの距離は５０ｍｍである。陽炎防止ブローノズル１６から噴出した噴流２０の幅が２０〜３０ｍｍになるように、エアー供給流量は１５ｌ/ｍｉｎとした。整流板１７と陽炎防止ブローノズル１６との距離は１０ｍｍとした。噴流２０が噴出している時、噴流２０は整流板１７の表面に沿って流れ、実装ヘッド１の温度は１９０〜２１０℃を保持することができた。認識カメラ１１で認識し、実装時間０．１ｓで実装した結果、所定の基板１３の位置に対する半導体素子２の実装精度は、±３μｍを確保することができた。

前記実施の形態において、実装ヘッド１には陽炎防止ブローノズル１６を１個を有することについて述べたが、これに限るものではない。認識カメラ１１と実装ヘッド１との距離が離れている場合、複数個の陽炎防止ブローノズル１６を用いてもよい。

図４は、本発明の実施の形態の変形例における半導体装置の製造装置を示す概略平面図である。図１とは、陽炎防止ブローノズルを２個用いている点で異なり、窓部１４と認識カメラ１１との光路１８の方向と垂直な方向に複数個の噴射孔が設けられた陽炎防止ブローノズル１６は、実装ヘッド１から認識カメラ１１に至るまでの光路１８沿いに並べて配置された陽炎防止ブローノズル１６ｃと１６ｄとで構成されている。陽炎防止ブローノズル１６ｃと１６ｄとは、先端部１６ｂに、窓部１４と認識カメラ１１との光路１８の方向と交差する方向、例えば、垂直な方向に噴射可能に、上下方向沿いに２列に配列されている。言い換えれば、実装ヘッド１の側面に対し、陽炎防止ブローノズル１６ｃと１６ｄとからの噴流２０ｃ，２０ｄの噴射方向が平行となるように配置する。ここで、認識カメラ１１と実装ヘッド１とまでの距離は、図２の前記実施の形態よりも離れている。距離が離れることにより、認識カメラ１１と実装ヘッド１との間にある空気の温度ばらつきが大きくなる。本発明の実施の形態の変形例によれば、平行に接続された陽炎防止ブローノズル１６ｃと１６ｄとから噴出した噴流２０ｃ，２０ｄが互いに交わり合うことにより、噴流２０ｃ，２０ｄは、Ｘ方向に広がることなく一定の幅を確保できる。さらに、整流板１７の表面に沿って噴流２０ｃ，２０ｄが流れるため、実装ヘッド１を冷却することなく、陽炎を噴流２０ｃ，２０ｄにより除去できる。

この方法によれば、実装ヘッド１と認識カメラ１１との距離が離れていても、加熱しながら高精度の実装が可能になる。例えば１０ｍｍ×１０ｍｍのように外形の大きな半導体素子２を直径３００ｍｍのガラス基板１３に実装する場合であっても、実装ヘッド１が２００℃、ステージ１２の温度は常温、実装時間は０．１ｓの条件下で実装精度±３μｍを確保することができた。

以上の方法によれば、ステージ１２を高温に加熱せずに、実装ヘッド１を加熱して短時間で実装できるため、大きな基板１３でも反りを発生せずに高精度で実装することができる。また、実装ヘッド１と認識カメラ１１との間の距離を離すことができ、光学部品１０及び認識カメラ１１の配置の設計自由度を向上させることができる。

また、前記実施の形態及び前記変形例における整流板１７Ｇとしては、光を透過しない整流板１７Ｇに、認識カメラ１１の光路１８が通過する部分に貫通孔１７ｂを設けても構わない。図５は、本発明の実施の形態の別の変形例における半導体装置の製造装置を示す概略平面図である。整流板１７Ｇに貫通孔１７ｂが設けられた点で先の整流板１７とは異なる。陽炎防止ブローノズル１６（一例として、図４のノズル１６で図示。）から噴出した噴流２０は、整流板１７の表面に沿って流れた後、一部の噴流２０ｇは貫通孔１７ｂを通り抜け、整流板１７の内壁（すなわち、実装ヘッド１の対向面とは反対側の認識カメラ１１に対向する面）に沿って流れる。

この発明の実施の形態の別の変形例によれば、ステージ１２を高温に加熱して認識カメラ１１と整流板１７の裏面（すなわち、実装ヘッド１の対向面とは反対側の認識カメラ１１に対向する面）との間の空気が暖められて陽炎が発生する場合でも、陽炎防止ブローノズル１６の噴射により貫通孔１７ｂを通り抜けた一部の噴流２０ｇにより陽炎を除去でき、認識精度を向上することができる。例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍのように外形の大きな半導体素子２であっても、実装ヘッド１が２００℃、ステージ１２の温度１５０℃、実装時間は０．１ｓの条件下でも実装精度±３μｍを確保することができた。

さらに、前記実施の形態及びそれぞれの変形例における実装ヘッド１の形状は、矩形に限られない。実装ヘッド１の形状は、円形又は多角形であっても構わない。図６は、本発明の実施の形態のさらに別の変形例における半導体装置の製造装置を示す概略平面図である。実装ヘッド１Ｇの外形が円形である点で異なる。実装ヘッド１Ｇの側面には、認識カメラ１１で観察できる位置に曲面形状の窓部１４が設けられている。また、実装ヘッド１Ｇに離間して整流板１７が設けられている。なお、図２における、実装ヘッド１の側面１ａのｙ座標ｙ_３は、図６の光路１８沿いの実装ヘッド１Ｇの外形の円形の上端の接線とＹ軸との交点のｙ座標であり、実装ヘッド１の端面１ｂのｙ座標ｙ_４は、図６の光路１８沿いの実装ヘッド１Ｇの外形の円形の下端の接線とＹ軸との交点のｙ座標である。

この発明の実施の形態のさらに別の変形例によれば、実装ヘッド１Ｇの周辺機構の設計自由度を高めることができる。

以上のように、本発明の実施の形態及び前記種々の変形例によれば、陽炎防止ブローノズル１６から噴射した噴流２０が、実装ヘッド１から認識カメラ１１に至るまでの光路１８と交差しかつ整流板１７の表面に沿って流れるように整流板１７で導かれて、噴流２０で陽炎を除去できる。その結果、実装ヘッド１と認識カメラ１１との間の光路１８にある空気の温度ばらつきが低減し、空気の密度差が減り、画像を安定化することができる。よって、半導体素子２の吸着ノズル５を温度ばらつき無く高温に保持しながら、非常に高い精度で、短時間で基板１３に半導体素子２を実装することが可能になる。

また、ステージ１２を加熱した場合であっても、非常に高い精度で、短時間で基板に実装することができる。

なお、前記様々な実施形態において、半導体素子２及び基板１３の認識マーク３及び、認識カメラ１１は複数個用いても構わない。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様に係る部品実装装置は、整流板の表面に沿って流れる噴流で陽炎を除去でき、実装ヘッドと撮像装置との間の光路にある空気の温度ばらつきが低減し、空気の密度差が減り、画像を安定化することができて、例えば半導体素子のような被実装部材の保持部材を温度ばらつき無く高温に保持しながら、非常に高い精度で、短時間で基板に被実装部材を実装することができる。よって、この部品実装装置は、例えば、高速大容量メモリ、アプリケーションプロセッサ、ＣＰＵなどの大型の半導体素子の実装時に使用する半導体装置の製造装置において特に有用である。

１、１Ｇ 実装ヘッド
２ 半導体素子
３ 認識マーク
４ 接着層
５ 吸着ノズル
６ ヒーター
７ ヒーターブロック
８ 冷却ブロック
９ 貫通穴
１０ 光学部品
１１ 認識カメラ
１２ ステージ
１３ 基板
１４ 窓部
１５ 移載ステージ
１６、１６ｃ、１６ｄ 陽炎防止ブローノズル
１６ａ 噴射孔
１６ｂ 先端部
１６ｊ 流量制御弁
１６ｋ エアー供給源
１７、１７Ｇ整流板
１７ａ、１７ｃ 端面
１７ｂ 貫通孔
１８ 光路
２０、２０ｃ、２０ｄ 噴流
２０ｇ 貫通孔を通過する一部の噴流
４０ ヘッド昇降駆動機構
４２ 画像認識装置
５０ 位置算出部
５１ 制御装置
５２ ヘッド移動機構
５３ 吸着用認識カメラ
５４ 支柱

Claims (4)

1. 位置合わせ用の認識マークが形成された被実装部材を、上下動可能な実装ヘッドを用いて、接合層を介して基板の実装位置に実装する部品実装装置において、
   前記実装ヘッドの下面に備えられ、前記被実装部材の前記認識マークが形成された面に接触して前記被実装部材を保持する保持部材と、
   前記実装ヘッドに備えられ、前記保持部材で保持した前記被実装部材を加熱する加熱装置と、
   前記被実装部材の前記認識マークの画像情報を取得する撮像装置と、
   前記撮像装置で取得された前記被実装部材の前記認識マークの前記画像情報から画像認識の情報を取得する画像認識装置と、
   前記実装ヘッドに備えられ、前記保持部材で保持した前記被実装部材の前記認識マークの前記画像情報を前記撮像装置に導く光学部品と、
   前記画像認識装置で取得した前記画像認識の情報に基づき前記被実装部材の前記実装位置を算出する位置算出部と、
   前記実装ヘッドの側面の外側で、かつ前記実装ヘッドの側面と前記撮像装置との間に噴流を噴射する陽炎防止ブローノズルと、
   前記実装ヘッドの側面の外側に、前記陽炎防止ブローノズルから噴射した前記噴流が表面に沿って流れるように導く整流板とを備え、
   前記陽炎防止ブローノズルは、前記陽炎防止ブローノズルから噴射した前記噴流が、前記実装ヘッドの側面から前記撮像装置に至るまでの光路と交差しかつ上下方向とも交差するように設けられ、かつ前記整流板が前記実装ヘッドと離間して設けられ、前記整流板の長手方向において、前記整流板の両端面は前記実装ヘッドよりも外側にあり、かつ前記整流板の前記両端面のうちの一方の端面は前記陽炎防止ブローノズルの噴射孔のある先端部よりも前記実装ヘッドから離れた位置にある部品実装装置。
2. 前記陽炎防止ブローノズルは、前記実装ヘッドから前記撮像装置に至るまでの前記光路沿いに並べて配置された複数個のノズルで構成されている、請求項１に記載の部品実装装置。
3. 前記整流板は、前記実装ヘッドから前記撮像装置に至るまでの前記光路が通過する部分に、貫通穴又は透過窓部を備えている、請求項１又は２に記載の部品実装装置。
4. 前記被実装部材は半導体素子である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の部品実装装置。

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