JP7023020B2 - 実装装置 - Google Patents

Description

本明細書では、基板上にペーストを塗布したうえでチップ部品を実装する実装装置を開示する。

従来から、基板に、半導体チップ等のチップ部品を実装する実装装置が広く知られている。こうした実装装置の中には、ＮＰＣ等のペーストを基板に塗布する塗布部と、基板に塗布されたペーストの上にチップ部品をボンディングするボンディング部と、を有したものがある。通常、この塗布部およびボンディング部は、カメラを有しており、このカメラを用いて得られた画像に基づいて、ディスペンサおよびボンディングヘッドの位置決めや、実装結果の良否判定等を行なっていた。

しかし、従来、画像から得られるのは、二次元的な情報に限られており、ペーストやチップ部品といった対象物の三次元的形状は把握できなかった。その結果、ペーストや基板に実装されたチップ部品の高さなどは分からず、実装結果の良否を正確に把握できないといった問題があった。

そこで、従来から、ペーストやチップ部品の三次元形状を把握する技術が多数提案されている。例えば、特許文献１には、実装基板に電子部品をはんだ接合したデバイスにおいて、はんだ接合状態を、Ｘ線検査装置を用いて検査する技術が開示されている。また、特許文献２には、半導体チップをリードフレームに固定する前に、リードフレームに塗布されたダイボンドペーストの体積をレーザ変位測定器により測定する技術が開示されている。

特開２０１８－４８８２４号公報 特許第３８３２６２２号公報

こうした技術によれば、ペーストやチップ部品の形状を三次元的に把握することができ、これらの状態をより正確に把握できる。しかし、特許文献１のように、チップ部品（電子部品）が実装された後に、三次元測定した場合、製品不良が見つかったとしても、当該不良の原因が、ペーストの塗布処理にあるのか、チップ部品の実装処理にあるのか、の判断が困難であった。そして、原因が特定できないため、不良防止のために適切な対応をとることも困難であった。また、特許文献２の技術の場合、ペーストの塗布処理の良否は判断できるものの、最終的な製品の良否を判断できない。

そこで、本明細書では、実装不良の原因を特定できる実装装置を開示する。

本明細書で開示する実装装置は、基板上に、ペーストを介して、チップ部品を実装する実装装置であって、前記基板に前記ペーストを所定の塗布条件で塗布して塗布体を形成するペースト塗布部と、前記塗布体を介して前記チップ部品を所定の実装条件で前記基板に実装した実装体を形成するボンディング部と、前記ペーストの塗布処理後かつ前記チップ部品の実装処理の前に、前記塗布体を撮像して第一の画像情報を取得する第一の撮像部と、前記実装処理の後に、前記実装体を撮像して第二の画像情報を取得する第二の撮像部と、前記ペースト塗布部、前記ボンディング部、前記第一、第二の撮像部を制御するとともに、前記第一の画像情報から前記塗布体の三次元形状を第一形状として求め、前記第二の画像情報から前記実装体の三次元形状を第二形状として、算出する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一形状と前記第二形状とに基づいて前記塗布処理または前記実装処理を評価することを特徴とする。

本明細書で開示する実装装置によれば、実装不良の原因を特定できる。

実装装置の概略的な平面図である。 実装装置の構成を示すブロック図である。 塗布処理後の実装区画のイメージ図である。 実装処理後の実装区画のイメージ図である。 実装処理の流れを示すフローチャートである。 実装処理の流れを示すフローチャートである。 各処理の評価の流れを示すフローチャートである。 各処理の評価の流れの他の例を示すフローチャートである。 ボンディング条件の修正の流れを示すフローチャートである。 粘性による塗布体の形状の違いを示すイメージ図である。 ペースト高さの測定結果の一例を示す図である。 光切断法による３Ｄ撮像器の構成を示す概略図である。 得られる３Ｄ画像のイメージ図である。 塗布体の測定結果の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実装装置１０の構成について説明する。図１は、実装装置１０の概略平面図である。また、図２は、実装装置１０の構成を示すブロック図である。この実装装置１０は、基板１００に、１以上のチップ部品１０４を実装して、実装体１０６を製造するものである。以下では、「ダイ」と呼ばれるチップ部品１０４を、樹脂や金属からなるペースト状の接着剤を介して、基板１００に固定するダイボンディング装置を例に挙げて説明する。

実装装置１０には、基板１００を、一方向（Ｘ方向）に搬送する搬送レール１２が設けられている。本例における基板１００は、チップ部品１０４の実装区画を１以上、有したリードフレームである。この搬送レール１２に沿って、上流側から順に、塗布部１４、第一検査ユニット１６、ボンディング部１８、第二検査ユニット２０が設けられている。

塗布部１４は、基板１００の表面にペーストを塗布するもので、ディスペンサ２４や、移動機構等を有している。ペーストは、チップ部品１０４を基板１００の実装区画に接合させる接着剤であり、例えば、樹脂や、はんだ等からなる。以下では、基板１００に塗布されたペーストのことを「塗布体１０２」と呼ぶ。ディスペンサ２４は、ペーストを基板１００上に吐出して塗布体１０２を形成するもので、例えば、シリンジ式ディスペンサである。移動機構２６（図２参照）は、モータやエアシリンダ、油圧シリンダ等を駆動源として有しており、ディスペンサ２４をＹ方向（すなわち、基板１００の搬送経路に直交する方向）およびＺ方向に移動する。なお、図１に示す通り、ディスペンサ２４は、一つに限らず、複数でもよい。

また、塗布部１４には、塗布対象の実装区画を、垂直方向から撮像して平面視画像を取得する撮像器２８も有している（図２参照）。撮像器２８は、ペーストを塗布する前、および、塗布した後の双方において、実装区画を撮像する。ペースト塗布前には、この撮像器２８で得られた画像データに基づいて、実装区画に対するディスペンサ２４の位置が算出され、その算出結果に基づいてディスペンサ２４が位置決めされる。また、ペースト塗布後、撮像器２８は、実装区画に形成された塗布体１０２を垂直方向から撮像して第一の平面視画像を取得する第一の撮像部として機能する。取得された第一の平面視画像は、実装区画ごとの識別情報（例えば実装区画ごとに設定されたＩＤ番号等）と対応付けられて、制御部２２のメモリ５０に記憶される。

第一検査ユニット１６は、塗布部１４とボンディング部１８との間に設けられており、撮像器３８と移動機構４０とを有している。撮像器３８は、塗布体１０２を社報から撮像して第一の斜視画像を取得する。この第一の斜視画像は、実装区画ごとの識別情報と対応づけられて制御部２２のメモリ５０に記憶される。

ここで、撮像器３８は、高さ情報を含んだ画像情報を取得できるのであれば、その構成は、斜視画像を取得する構成に限定されない。したがって、高さ情報を含んだ画像情報を取得する構成としては、例えば、視差を有する２つのカメラを有したステレオカメラシステムでもよい。また、別の形態として、撮像器３８は、対象物の表面高さを走査して取得する非接触測長器を利用するシステムでもよい。また、対象物の表面に幾何学形状の光を照射したうえで、当該対象物をイメージセンサで撮像する、いわゆる、光切断法を利用した撮像器でもよい。また、撮像器３８は、対象物の表面形状のみを取得する撮像器に限らず、対象物の断面形状も取得する撮像器でもよい。例えば、撮像器３８は、Ｘ線などを利用して対象物の断層像を取得する撮像器でもよい。以下、一例として撮像器３８が斜視画像を取得するものとして説明する。

ボンディング部１８は、実装区画に塗布された塗布体１０２に半導体チップ等のチップ部品１０４を実装する。このボンディング部１８には、チップ部品１０４を吸引保持して搬送するボンディングヘッド３０と、ボンディングヘッド３０をＹ方向およびＺ方向に移動させる移動機構３２と、撮像器３４と、が設けられている。また、搬送レール１２を挟んでボンディング部１８の反対側には、ウエハステージ３６が設けられている。ウエハステージ３６には、ウエハをダイシングすることで得られるチップ部品１０４（ダイ）が載置されている。ボンディングヘッド３０は、このウエハステージ３６から、チップ部品１０４をピックアップして、対象の実装区画にボンディングする。以下では、塗布体１０２を介してチップ部品１０４が固定されたものを、「実装体１０６」と呼ぶ。

撮像器３４は、塗布部１４に設けられた撮像器３４とほぼ同じ構成であり、実装対象の実装区画やピックアップ対象のチップ部品１０４を、垂直方向から撮像する。制御部２２は、この撮像器３４で撮像された画像に基づいて、ボンディングヘッド３０とウエハステージ３６または基板１００との相対位置を算出し、この算出結果に応じてボンディングヘッド３０を位置決めする。また、撮像器３４は、ボンディング後においても、実装区画、ひいては、実装体１０６を撮像する。実装体１０６を撮像した画像は、第二の平面視画像として、実装区画の識別情報と対応付けられて、制御部２２のメモリ５０に記憶される。

ボンディング部１８のさらに下流には、第二検査ユニット２０が設けられている。第二検査ユニット２０は、第一検査ユニット１６とほぼ同様の構成をしており、撮像器４２と、当該撮像器４２をＸ方向に移動させる移動機構４４と、を有している。第二検査ユニット２０の撮像器４２は、ボンディング後の実装区画、すなわち、実装体１０６を斜方から撮像して第二の斜視画像を取得する。第二の斜視画像は、実装区画ごとの識別情報と対応づけられて制御部２２のメモリ５０に記憶される。この撮像器４２は、撮像器３８と同様に、高さ情報を含んだ画像情報を取得できるのであれば、その構成は、特に限定されない。また、撮像器４２は、第一検査ユニット１６の撮像器３８と同一構成でもよいし、異なる構成でもよい。

制御部２２は、上述した塗布部１４、ボンディング部１８、第一検査ユニット１６、および、第二検査ユニット２０の駆動を制御する。こうした制御部２２は、各種演算を行なうＣＰＵ４８と、各種プログラムやデータを記憶するメモリ５０と、を有する。なお、図２では、制御部２２を、単一の装置として図示しているが、制御部２２は、複数のコンピュータを組み合わせて構成されてもよく、複数のＣＰＵ４８、複数のメモリ５０を有してもよい。例えば、制御部２２は、実装装置１０に組み込まれた制御コンピュータと、当該制御コンピュータと通信可能なパーソナルコンピュータと、で構成されてもよい。いずれにしても、制御部２２は、実装装置１０を構成する各部の駆動を制御するとともに、上述した斜視画像、平面視画像などに基づいて、塗布体１０２および実装体１０６の三次元形状を算出する。そして、制御部２２は、この三次元形状に基づいて塗布処理および実装処理をそれぞれ独立して評価するが、これについては、後述する。

制御部２２には、入力装置５２、出力装置５４が接続されている。入力装置５２は、制御部２２に、各種データや指令を入力するためのもので、例えば、キーボード、マウス、専用スイッチ、マイク等が該当する。また、出力装置５４は、各種情報をユーザに提示するもので、例えば、ディスプレイや、スピーカー等が該当する。

次に、以下の説明で登場する各寸法について図３、図４を参照して説明する。図３は、ペースト塗布後の、図４は、ボンディング後の実装区画の様子を示す図である。ペースト塗布後かつボンディング前の基板１００には、ペーストを塗布してなる塗布体１０２が形成されている。塗布体１０２は、図３に示すように、表面張力により略ドーム状に膨らんでいる。以下では、この塗布体１０２の直径を「ペースト直径ｄ１」と呼び、塗布体１０２の最大高さを「ペースト高さｈ１」と呼ぶ。また、ボンディング後、チップ部品１０４は、塗布体１０２により基板１００上に固定され、実装体１０６を構成する。以下では、この実装体１０６を構成する塗布体１０２の直径を「実装直径ｄ２」と呼ぶ。また、基板１００表面からチップ部品１０４上面までの距離を「ダイ高さｈ２」、基板１００表面からペースト最高点までの距離を「フィレット高さｈ３」、基板１００表面からチップ部品１０４底面までの距離を「底面高さｈ４」と呼ぶ。

次に、こうした実装装置１０を用いた実装処理の流れについて図５、図６を参照して説明する。図５、図６は、実装処理の流れを示すフローチャートである。実装処理では、まず、搬送レール１２に基板１００が供給される（Ｓ１０）。制御部２２は、搬送レール１２を駆動して、この基板１００を、搬送レール１２上に設定された塗布位置に搬送する（Ｓ１２）。塗布位置においては、塗布部１４に設けられた撮像器２８により、基板１００の平面視画像が取得される。制御部２２は、この平面視画像に基づいて、ディスペンサ２４に対する基板１００の相対位置を算出し、基板１００およびディスペンサ２４の位置決めを行なう（Ｓ１４）。位置決めができれば、制御部２２は、ディスペンサ２４を駆動して、ペーストを基板１００表面の実装区画に塗布し、塗布体１０２を形成する（Ｓ１６）。一つの実装区画に、ペーストが塗布できれば、制御部２２は、撮像器２８を駆動して、塗布体１０２を撮像させる（Ｓ１８）。この撮像で得られた平面視画像は、第一の平面視画像として制御部２２のメモリ５０に記憶される。こうした塗布処理を、基板１００の全ての実装区画に対して繰り返し実行する。

そして、全ての実装区画にペーストが塗布できれば（Ｓ２０でＹｅｓ）、続いて、制御部２２は、基板１００を、搬送レール１２上に設定された第一検査位置に搬送する（Ｓ２２）。第一検査位置では、撮像器３８により、塗布体１０２を斜方から撮像する（Ｓ２４）。この撮像で得られた斜視画像は、第一の斜視画像として、制御部２２のメモリ５０に記憶される。

全ての実装区画（塗布体１０２）について、斜視画像が得られれば（Ｓ２６でＹｅｓ）、制御部２２は、続いて、基板１００を、搬送レール１２上に設定されたボンディング位置に搬送する（Ｓ２８）。ボンディング位置においては、ボンディング部１８に設けられた撮像器３４により、基板１００およびボンディングヘッド３０で吸引保持するチップ部品１０４の平面視画像が取得される。制御部２２は、この平面視画像に基づいて、基板１００に対するチップ部品１０４の相対位置を算出し、チップ部品１０４の位置決めを行なう（Ｓ３０）。位置決めができれば、制御部２２は、ボンディングヘッド３０を駆動して、チップ部品１０４を、塗布体１０２の上に押圧し、固定する（Ｓ３２）。一つの実装区画に、チップ部品１０４を固定できれば、制御部２２は、撮像器３４を駆動して、実装体１０６を撮像させる（Ｓ３４）。この撮像で得られた平面視画像は、第二の平面視画像として制御部２２のメモリ５０に記憶される。こうした実装処理を、基板１００の全ての実装区画に対して実行する。

そして、全ての実装区画にチップ部品１０４をボンディングできれば（Ｓ３６でＹｅｓ）、続いて、制御部２２は、基板１００を、搬送レール１２上に設定された第二検査位置に搬送する（Ｓ３８）。第二検査位置では、撮像器４２により、各実装体１０６を斜方から撮像する（Ｓ４０）。この撮像で得られた斜視画像は、第二の斜視画像として、制御部２２のメモリ５０に記憶される。

全ての実装区画について、斜視画像が得られれば（Ｓ４２でＹｅｓ）、制御部２２は、少なくとも第一の斜視画像および第二の斜視画像に基づいて、実装処理を評価する（Ｓ４４）。そして、全ての実装区画について評価が完了すれば、基板１００を出力する（Ｓ４６）。

実装処理の評価では、塗布処理と実装処理とをそれぞれ個別に評価する。すなわち、従来の実装処理の評価の多くは、実装体１０６の形状を目標形状と比較し、その差分に基づいて実装処理の良否を判断していた。しかし、この場合、目標形状との差分には、塗布不良に起因する差分と、実装不良に起因する差分とが含まれている。そのため、実装体１０６の形状を目標形状との差分だけに着目する従来技術では、実装不良の原因が、塗布処理および実装処理のいずれにあるかを判別するのが難しかった。そして、不良の原因が特定できないため、当該不良を低減するために適切な対応が取れなかった。

本例では、上述の説明から明らかな通り、実装体１０６の斜視画像（第二の斜視画像）だけでなく、実装処理前の塗布体１０２の斜視画像（第一の斜視画像）も取得している。この２つの斜視画像を取得することで、塗布体１０２の三次元形状である第一形状、および、実装体１０６の三次元形状を算出できる。そして、この二つの形状が算出できることで、塗布処理および実装処理をそれぞれ個別に評価でき、ひいては、実装不良の原因を特定できる。

このように塗布処理および実装処理をそれぞれ個別に評価する方法としては種々考えられる。例えば、第一形状に基づいて塗布処理を評価し、この塗布処理の評価結果と第二形状とに基づいて実装処理を評価してもよい。図７は、かかる評価処理の一例を示すフローチャートである。各処理を評価する際には、制御部２２は、まず、第一の斜視画像から、基板１００に形成された塗布体１０２の三次元形状である第一形状を算出する（Ｓ５０）。この第一形状は、少なくとも、ペースト高さｈ１と、ペースト直径ｄ１と、ペーストの体積Ｖｐと、を含むことが望ましい。また、第一形状は、ペースト表面位置の座標値の集合であってもよい。

また、制御部２２は、第二の斜視画像から、チップ部品１０４をボンディングすることで得られる実装体１０６の三次元形状である第二形状を算出する（Ｓ５２）。この第二形状は、少なくとも、直径ｄ２、ダイ高さｈ２、フィレット高さｈ３を含むことが望ましい。また、第二形状は、実装体１０６の表面位置の座標値の集合でもよい。

次に、制御部２２は、算出された第一形状と、メモリ５０に記憶してある第一目標形状との誤差であるペースト誤差Ｅ１を算出する（Ｓ５４）。ここで、第一目標形状とは、塗布体１０２の理想の形状である。こうした第一目標形状は、予めユーザにより設定されてもよい。また、ユーザにより設定された初期形状を、各種条件の変動（例えばペーストの粘度の変動等）に伴い、装置側で修正した形状を第一目標形状として使用してもよい。

また、ペースト誤差Ｅ１は、第一目標形状と第一形状（実測形状）との相違度合いを表すのであれば、その算出方式は、特に限定されない。したがって、ペースト誤差Ｅ１は、ペーストの形状を現す代表的な寸法値（例えばペースト高さｈ１、ペースト直径ｄ１等）の偏差でもよい。また、第一目標形状、第一形状が、ペーストの表面位置の座標値の集合である場合には、ペースト誤差Ｅ１は、Ｚ座標値の二乗平均偏差や標準偏差などでもよい。

ペースト誤差Ｅ１が算出できれば、続いて、制御部２２は、算出された第二形状と、メモリ５０に記憶してある第二目標形状との誤差である最終誤差Ｅｆを算出する（Ｓ５６）。ここで、第二目標形状とは、実装体１０６の理想の形状である。こうした第二目標形状は、求められる製品仕様に従い、予めユーザにより設定される。また、最終誤差Ｅｆは、第二目標形状と第一形状（実測形状）との相違度合いを表すのであれば、その算出方式は、特に限定されない。したがって、最終誤差Ｅｆは、実装体１０６の形状を現す代表的な寸法値（例えばダイ高さｈ２、実装直径ｄ２等）の偏差でもよい。また、第二目標形状、第二形状が、実装体１０６の表面位置を表す座標値の集合である場合には、実装誤差Ｅ２は、Ｚ座標値の二乗平均偏差や標準偏差などでもよい。

次に、制御部２２は、算出したペースト誤差Ｅ１を、メモリ５０に記憶している許容ペースト誤差Ｅｄｅｆ１と比較する（Ｓ５８）。許容ペースト誤差Ｅｄｅｆ１は、ペースト誤差Ｅ１の許容値であり、実装体１０６の品質を保つことが出来ない程度の誤差値である。許容ペースト誤差Ｅｄｅｆ１は、ユーザにより予め設定された固定値でもよいし、各種条件の変動（例えばペーストの粘度の変動）に応じて変化する可変値としてもよい。比較の結果、ペースト誤差Ｅ１が、許容ペースト誤差Ｅｄｅｆ１を超える場合（Ｓ５８でＹｅｓ）には、塗布処理が不良であったと判断する（Ｓ６０）。

続いて、制御部２２は、算出した最終誤差Ｅｆを、ペースト誤差Ｅ１で補正して実装誤差Ｅ２を求める（Ｓ６２）。すなわち、算出された最終誤差Ｅｆには、塗布不良に起因する誤差量ｅ１と、実装不良に起因する誤差量ｅ２とが含まれている。そのため、最終誤差Ｅｆのままでは、実装処理を正確に評価することができない。そこで、本例では、最終誤差Ｅｆをペースト誤差Ｅ１で補正して、実装誤差Ｅ２を算出する。

この補正の方法としては、種々考えられるが、ペースト誤差Ｅ１が大きいほど、実装誤差Ｅ２が小さくなるようにすることが望ましい。したがって、実装誤差Ｅ２は、例えば、ペースト誤差Ｅ１が大きくなるにつれて絶対値が小さくなる係数Ｋ＝ｆ（Ｅ１）を最終誤差Ｅｆに乗算した値としてもよい（Ｅ２＝Ｅｆ＊Ｋ）。

いずれにしても、実装誤差Ｅ２が得られれば、制御部２２は、当該実装誤差Ｅ２を、許容実装誤差Ｅｄｅｆ２と比較する（Ｓ６４）。許容実装誤差Ｅｄｅｆ２は、求められる製品仕様に従い、予めユーザにより設定される。そして、比較の結果、実装誤差Ｅ２が、許容実装誤差Ｅｄｅｆ２を超えた場合（Ｓ６４でＹｅｓ）には、実装処理が不良であったと判断する（Ｓ６６）。

以上の説明から明らかな通り、この例によれば、第一形状に基づいて塗布処理の評価指標であるペースト誤差Ｅ１を求め、第二形状とペースト誤差Ｅ１（塗布処理の評価結果）とに基づいて実装処理の評価指標である実装誤差Ｅ２を求めている。そのため、塗布処理と、実装処理と、を分けて評価することができる。そして、これにより、実装不良の原因が、塗布処理および実装処理のいずれにあるかが判別でき、ひいては、実装不良を低減するための対策がとりやすくなる。

また、別の形態として、第一形状と実装条件とに基づいて、実装処理で得られるであろう実装体１０６の三次元形状を推定形状として推定し、この推定形状と第二形状との比較に基づいて、実装処理を評価してもよい。図８は、この場合における評価処理の流れを示すフローチャートである。図８のフローでは、制御部２２は、まず、第一の斜視画像から第一形状（塗布体１０２の実測形状）を、第二の平面視画像から第二形状（実装体１０６の実測形状）を、それぞれ、算出する（Ｓ６８，Ｓ７０）。また、制御部２２は、算出された第一形状（塗布体１０２の実測形状）と第一目標形状（塗布体１０２の目標形状）との誤差であるペースト誤差Ｅ３を求める（Ｓ７２）。ここまでは、図７のフローとほぼ同様である。

次に制御部２２は、算出された第一形状と実装条件とに基づいて、実装処理で得られるであろう実装体１０６の三次元形状を、推定形状として推定する（Ｓ７４）。ここで、実装条件としては、例えば、ボンディングヘッド３０の降下高さや、押圧力、加熱温度等を含む。また、推定形状の推定は、ボンディングに伴う塗布体１０２（ペースト）の変形量とボンディング条件との相関関係を、事前に実験等で取得しておき、この相関関係に基づいてボンディング後の塗布体１０２およびチップ部品１０４の形状を推定してもよい。また、制御部２２に、有限要素法解析等を行なうシミュレーション装置を内蔵しておき、このシミュレーション装置を用いて推定形状を求めてもよい。

推定形状が得られれば、制御部２２は、第二形状（実装体１０６の実測形状）と推定形状（実装体１０６の推定形状）との誤差である実装誤差Ｅ４を求める（Ｓ７６）。すなわち、推定形状は、塗布体１０２の実測形状である第一形状を考慮して推定された形状である。実装処理が理論どおりに行われているのであれば、第二形状は、推定形状どおりになると予想され、推定形状と第二形状とに大きな相違があれば、それは、実装処理が理論どおりに行われておらず、何らかの実装不良が生じているといえる。したがって、実装誤差Ｅ４は、実装処理の評価指標として用いることができる。

制御部２２は、ペースト誤差Ｅ３および実装誤差Ｅ４が得られれば、これらを、メモリ５０に記憶されている許容誤差Ｅｄｅｆ３、Ｅｄｅｆ４と比較する（Ｓ７８，Ｓ８２）。比較の結果、ペースト誤差Ｅ３が、許容ペースト誤差Ｅｄｅｆ３を超えれば、塗布不良が発生していると判断し（Ｓ８０）、実装誤差Ｅ４が、許容実装誤差Ｅｄｅｆ４を超えれば、実装不良が発生していると判断する（Ｓ８４）。

以上の通り、この例によれば、実装体１０６の目標形状を、第一形状とボンディング条件とに基づいて推定形状として推定している。ここで、推定処理は、実際の塗布体１０２の形状を反映した形状であるため、この推定形状と第二形状とを比較することで、実装不良をより正確に判断することができる。

制御部２２は、こうして得られた評価結果に基づいて、塗布処理および実装処理を、フィードバック制御またはフィードフォワード制御してもよい。例えば、制御部２２は、塗布処理の評価指標を、塗布処理制御にフィードバックしてもよいし、実装処理の評価指標を、塗布処理制御および実装処理制御の少なくとも一方にフィードバックしてもよい。例えば、制御部２２は、ペースト誤差Ｅ１，Ｅ３が得られれば、この誤差Ｅ１，Ｅ３が低減できるように、塗布処理に関与する制御パラメータである塗布パラメータ（例えばディスペンサ２４の吐出圧力、吐出高さ等）を調整してもよい。同様に、制御部は、実装誤差Ｅ２，Ｅ４が得られれば、この誤差Ｅ２，Ｅ４が低減できるように、塗布パラメータおよび実装処理に関与する制御パラメータであるボンディングパラメータ（降下高さや、押圧力、加熱温度等）の少なくとも一方を調整してもよい。

また、図６では、塗布処理および実装処理が終了してから、これらの処理の評価を行なっているが（ステップＳ４４）、第一の斜視画像を取得した段階（ステップＳ２６とＳ３０との間）で、ペースト誤差Ｅ１，Ｅ３を求めてもよい。そして、最終的な実装不良が低減できるように、ペースト誤差Ｅ１，Ｅ３に基づいて、ボンディングパラメータを修正するフィードフォワード制御を行ってもよい。例えば、ダイ高さｈ２が重要視される製品において、ペースト高さｈ１が、目標値よりも高くなった場合には、ボンディングヘッド３０の降下高さを、通常よりも低めに修正して、ダイ高さｈ２を目標値に近づけるようにしてもよい。

図９は、こうしたボンディングパラメータの修正フローの一例を示す図である。図９の例では、第一の斜視画像を取得した後、第一形状とボンディング条件（ボンディングパラメータ含む）に基づいて推定形状を求める（Ｓ８６）。続いて、この推定形状と、実装体１０６の目標形状である第二形状と、の誤差である予想誤差Ｅ５を算出する（Ｓ８８）。制御部２２は、この予想誤差Ｅ５と予め設定された許容実装誤差Ｅｄｅｆ５とを比較する（Ｓ９０）。比較の結果、予想誤差Ｅ５が、許容実装誤差Ｅｄｅｆ５を超える場合、制御部２２は、予想誤差Ｅ５を低減するように、ボンディング条件（具体的にはボンディングパラメータ）を修正する（Ｓ９２）。そして、再び、ステップＳ８６に戻り、修正されたボンディング条件と第一形状とに基づいて、推定形状を算出する。そして、この推定形状に基づいて、ステップＳ８８，Ｓ９０を行なう。以降、同様の手順を、予想誤差Ｅ５が、許容実装誤差Ｅｄｅｆ５未満になるまで繰り返す。そして、図９のフローが終了すれば、最終的に得られたボンディング条件で、実装処理を実行すればよい。

ところで、一般に、ペーストの粘度等の物性は、経過時間や周辺環境によって変化することが知られている。例えば、ペーストの粘度は、時間の経過に伴い、徐々に上昇することが知られている。また、ペーストの粘度は、周辺温度等によっても変化する。ペーストの物性が変動すれば、適切な、塗布パラメータ、ボンディングパラメータの値も変動する。

そこで、ペーストの物性を推定し、その推定結果に応じて、塗布パラメータやボンディングパラメータを変更するようにしてもよい。また、各処理を評価する際に用いる推定形状や第一目標形状を、推定されたペーストの物性に応じて変化させてもよい。すなわち、第一形状およびボンディング条件が同じであっても、ペーストの物性が変化すれば、ボンディング後に得られるであろう実装体１０６の形状も変化する。そこで、推定形状を、第一形状、ボンディング条件だけでなく、さらに、ペーストの物性も考慮して算出するようにしてもよい。また、ペーストの物性が変化すれば、目標の実装形状を得るために必要なペースト形状（第一目標形状）も変化する。そこで、ペーストの目標形状である第一目標形状を、ペーストの物性の変化に応じて変化させてもよい。

ペーストの物性の推定方法としては、種々考えられるが、例えば、一つの塗布体１０２の寸法比率に基づいてペーストの物性を推定してもよい。すなわち、基板１００にペーストを塗布することで形成される塗布体１０２は、図１０において実線で示すように、表面張力によりドーム状に膨らむ。ペーストの粘度が高くなると、図１０において二点鎖線で示すように、ペーストの水平方向の広がりが少なくなり、高さが増加する。つまり、ペーストの粘度の増加に伴い、ペースト直径ｄ１に対する高さｈ１の比率ｈ１／ｄ１が高くなる。そこで、制御部２２は、第一形状が得られれば、直径に対する高さの比率ｈ１／ｄ１を求め、その値に基づいて、ペーストの粘度を推定してもよい。そして、推定されたペーストの粘度に基づいて、その塗布パラメータやボンディングパラメータを修正してもよい。

また、別の形態として、塗布された複数の塗布体１０２間の寸法の変動量や塗布された複数の塗布体１０２の塗布条件の変動量に基づいて、ペーストの物性を推定してもよい。例えば、同一のシリンジを使用する時間が経過するにつれ、ペーストの粘度が変化することが予想される。そして、同じ塗布条件であっても、例えばペーストの粘度が増加すれば、ペースト高さｈ１が変化することが想定される。そのため、塗布された複数の塗布体１０２の高さｈ１を取得し、この高さｈ１の変動量からペーストの物性を求めてもよい。

これについて図１１を参照して説明する。図１１は、シリンジ（不図示）を使用開始してからの経過時間ｔとペースト高さｈ１との関係の一例を示す図である。図１１において、横軸は、経過時間ｔを、縦軸は、ペースト高さｈ１を示している。また、図１１において黒丸は、ペースト高さｈ１の測定結果を示している。かかる測定結果が得られた場合、制御部２２は、この測定結果から、ペースト高さｈ１と経過時間ｔとの相関関係を求め、これをペーストの物性を示す情報として取得してもよい。図１１の例であれば、複数の測定結果（黒丸）の近似直線（二点鎖線）を、ペーストの物性情報として取得してもよい。そして、得られた近似直線に基づいて、今後のペーストの物性と、これに適した制御パラメータ値を推定し、調整するようにしてもよい。なお、経過時間ｔについてシリンジを使用開始してからの時間と説明したが、塗布体１０２を塗布してから塗布体１０２の形状を測定するまでの経過時間としてもよい。この場合、経過時間ｔによりペーストが空気に曝露されて粘度が図１１のように変化することが予測される。

また、シリンジ内のペーストの粘度が高まると、シリンジから同じ体積を吐出するために必要な吐出圧力が増加することが予想される。したがって、塗布体１０２の寸法ではなく、塗布条件（吐出圧力等）の変動量に基づいてペーストの物性を推定してもよい。いずれにしても、ペーストの物性を推定し、これに応じて、各種制御パラメータを修正することで、チップ部品１０４をより適切に実装することができる。また、推定された物性に応じて、第一目標形状、推定形状を修正することで、塗布処理および実装処理をより正確に評価できる。

ところで、本例では、塗布体１０２、および、実装体１０６の三次元形状を、斜視画像に基づいて算出している。しかし、撮像器３８，４２の構成によっては、斜視画像のみで対象物の全体形状を正確に把握できない場合がある。これについて、図１２を参照して説明する。

図１２は、光切断法により高さを含む３次元情報を取得する撮像器の構成を示す模式図である。この撮像器は、プロジェクタ５５と、プロジェクタ５５に対して傾きを持って設けられたカメラ５６と、を有している。プロジェクタ５５は、複数の光源５８と、光源５８からの光を一方向に拡大してライン光６２に変換する光学部材６０と、を有している。そのため、プロジェクタ５５からは複数のライン光６２が照射される。カメラ５６は、対象物を撮像するもので、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサを有している。図１３は、塗布体１０２を対象物として撮像して得られる画像のイメージ図である。図１３に示す通り、複数のライン光６２は、対象物の表面形状に応じて、適宜、歪んで見える。このライン光６２の形状から、対象物の高さを算出することで、対象物の三次元形状を算出することができる。

この光切断法によれば、比較的安価な設備で、対象物の三次元形状を算出できる。その一方で、光切断法では、対象物を斜方のみから撮像するため、対象物自身の陰になって撮像できない範囲が生じる。具体的には、図１２において、カメラ５６からみると、ハッチングを施した箇所は、対象物の陰になるため、撮像できない欠落箇所５７となる。その結果、撮像器で撮像された斜視画像だけでは、欠落箇所５７の三次元形状を把握できない。

そこで、かかる場合には、欠落箇所５７の形状を、平面視画像で推定するようにしてもよい。例えば、塗布体１０２は、対称性を有することが多いため、平面視画像から塗布体１０２の中心点を求め、欠落箇所５７と対称位置にある三次元形状に基づいて、ハッチ箇所の三次元形状を推定してもよい。

このように、斜視画像で欠落した箇所の三次元形状を、平面視画像に基づいて推定することで、安価な設備を使いつつ対象物全体の三次元形状を算出することができる。なお、欠落箇所５７が生じる撮像器として、光切断法の撮像器を例に挙げたが、上述の技術は、当然ながら、他の形態の撮像器に用いられてもよい。

また、撮像器の構成に関わらず、斜視画像等によりを３次元形状を算出には、多大な演算が必要となり、時間がかかるおそれがある。そこで、複数の対象物（塗布体１０２または実装体１０６）のうち、一部の対象物について得られた３Ｄ画像と２Ｄ画像から、三次元形状と二次元形状との相関関係を推定してもよい。そして、この相関関係と、他の対象物について得られた２Ｄ画像と、に基づいて、当該他の対象物の三次元形状を推定してもよい。

例えば、基板１００にペーストを塗布して形成される塗布体１０２は、その直径ｄ１が大きいほど、高さｈ１が高くなりやすい。そこで、複数あるペーストのうち、一部の塗布体１０２についてだけ斜視画像を取得し、その測定結果に基づいて、直径ｄ１と高さｈ１との相関関係を取得する。図１４は、この相関関係の一例を示す図であり、横軸は、ペースト直径ｄ１を、縦軸は、ペースト高さｈ１を、黒丸は、測定値を、示している。この測定値を近似すると、実線で示すような相関曲線が得られる。制御部２２は、斜方から撮像されることなく垂直方向から撮像のみがなされた塗布体１０２の平面視画像から、ペースト直径ｄ１を算出し、このペースト直径ｄ１をこの相関曲線に照らし合わせることで、ペースト高さｈ１を推定してもよい。そして、かかる構成とすることで、斜視画像の取り扱い量を大幅に低減でき、演算に要する時間を短縮できる。結果として、実装処理とその評価にかかる時間を短縮できる。

なお、ここまで説明した構成は、一例であり、第一、第二の斜視画像を取得する撮像器３８，４２を有し、この第一、第二の斜視画像から第一形状および第二形状を算出し、少なくとも、この第一、第二形状に基づいて塗布処理および実装処理をそれぞれ個別に評価するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本例では、実装装置として、ダイボンディングを例に挙げて説明したが、ペーストを介してチップ部品を固定するのであれば、他の種類の実装装置、例えば、フリップチップボンダ装置などでもよい。

１０ 実装装置、１２ 搬送レール、１４ 塗布部、１６ 第一検査ユニット、１８ ボンディング部、２０ 第二検査ユニット、２２ 制御部、２４ ディスペンサ、２６，３２，４０，４４ 移動機構、２８，３４，３８，４２ 撮像器、３０ ボンディングヘッド、３６ ウエハステージ、４８ ＣＰＵ、５０ メモリ、５２ 入力装置、５４ 出力装置、５５ プロジェクタ、５６ カメラ、５７ 欠落箇所、５８ 光源、６０ 光学部材、６２ ライン光、１００ 基板、１０２ 塗布体、１０４ チップ部品、１０６ 実装体。

Claims (10)

1. 基板上に、ペーストを介して、チップ部品を実装する実装装置であって、
   前記基板に前記ペーストを所定の塗布条件で塗布して塗布体を形成するペースト塗布部と、
   前記塗布体を介して前記チップ部品を所定の実装条件で前記基板に実装した実装体を形成するボンディング部と、
   前記ペーストの塗布処理後かつ前記チップ部品の実装処理の前に、前記塗布体を撮像して第一の画像情報を取得する第一の撮像部と、
   前記実装処理の後に、前記実装体を撮像して第二の画像情報を取得する第二の撮像部と、
   前記ペースト塗布部、前記ボンディング部、前記第一、第二の撮像部を制御するとともに、前記第一の画像情報から前記塗布体の三次元形状を第一形状として求め、前記第二の画像情報から前記実装体の三次元形状を第二形状として、算出する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記第一形状と前記塗布体の目標形状である第一目標形状との比較結果であるペースト誤差、および、前記第二形状と前記実装体の目標形状である第二目標形状との比較結果である最終誤差と、を求め、前記最終誤差を前記ペースト誤差に基づいて補正した実装誤差により、前記実装処理を評価する、
   ことを特徴とする実装装置。
2. 請求項１に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、少なくとも前記第一形状に基づいて前記塗布処理を評価し、少なくとも前記塗布処理の評価結果と前記第二形状とに基づいて前記実装処理を評価する、ことを特徴とする実装装置。
3. 請求項１に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、少なくとも前記第一形状と前記実装条件とに基づいて前記実装体の三次元形状を推定形状として推定し、少なくとも前記第一形状に基づいて前記塗布処理を評価し、少なくとも前記推定形状と前記第二形状とに基づいて前記実装処理を評価する、ことを特徴とする実装装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、前記塗布体の寸法、または複数の前記塗布体を塗布する際の前記複数の塗布体間の寸法の経時変化による変動量に基づいて前記ペーストの物性情報を取得する、ことを特徴とする実装装置。
5. 請求項３を引用する請求項４に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、少なくとも前記第一形状と前記実装条件と前記物性情報とに基づいて前記推定形状を推定する、ことを特徴とする実装装置。
6. 請求項４または５に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、前記塗布体の目標形状である第一目標形状と前記第一形状との比較結果に基づいて前記塗布処理を評価し、前記物性情報に基づいて前記第一目標形状を修正する、ことを特徴とする実装装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、前記塗布処理の評価結果に基づいて前記塗布条件を変更し、前記実装処理の評価結果に基づいて前記塗布条件または前記実装条件を変更する、ことを特徴とする実装装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の実装装置であって、
   前記制御部は、前記塗布処理の評価結果に基づいて前記実装条件を変更する、ことを特徴とする実装装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の実装装置であって、さらに、
   前記塗布処理後かつ前記実装処理の前に前記塗布体を垂直方向から撮像し、前記塗布体の第一の平面視画像を取得する第一の平面撮像部と、
   前記実装処理の後に前記実装体を垂直方向から撮像し、前記実装体の第二の平面視画像を取得する第二の平面撮像部を備え、
   前記第一の撮像部は、前記塗布体を斜方から撮像し、前記塗布体の第一の斜視画像を取得するものであり、
   第二の撮像部は、前記実装体を斜方から撮像し、前記実装体の第二の斜視画像を取得するものであり、
   前記制御部は、前記第一の斜視画像の陰となる形状を前記第一の平面画像から推定し、前記第二の斜視画像の陰となる形状を前記第二の平面画像から推定する。
   ことを特徴とする実装装置。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載の実装装置であって、さらに、
    前記塗布処理後かつ前記実装処理の前に前記塗布体を垂直方向から撮像し、前記塗布体の第一の平面視画像を取得する第一の平面撮像部と、
    前記実装処理の後に前記実装体を垂直方向から撮像し、前記実装体の第二の平面視画像を取得する第二の平面撮像部を備え、
    前記第一の撮像部は、前記塗布体を斜方から撮像し、前記塗布体の第一の斜視画像を取得するものであり、
    第二の撮像部は、前記実装体を斜方から撮像し、前記実装体の第二の斜視画像を取得するものであり、
    前記制御部は、前記第一の平面視画像と第一の斜視画像の第一の相関関係を算出して前記第一の相関関係に基づいて前記塗布体の三次元形状を推定し、前記第二の平面視画像と第二の斜視画像の第二の相関関係を算出して前記第二の相関関係に基づいて前記実装体の三次元形状を推定する、
    ことを特徴とする実装装置。

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