JP7307323B2 - bonding equipment - Google Patents
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Description
本発明はボンディング装置に関し、詳しくはチップを基板に接合するボンディング装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus, and more particularly to a bonding apparatus for bonding a chip to a substrate.
従来、チップを基板に接合するボンディング装置として、基板を載置するボンディングステージと、上記チップを載置する中継ステージと、上記ボンディングステージに基板を供給する基板供給手段と、上記中継ステージにチップを供給するチップ供給手段と、チップを基板に接合するボンディングヘッドを備えたものが知られている。
上記構成において、上記ボンディングステージおよび中継ステージをそれぞれ移動手段によって移動させることで、基板やチップがボンディングヘッドまで搬送されるようになっている。
ここで、基板とチップとを正確に接合するためには、上記移動手段による基板やチップの移動を正確に行う必要があるが、実際には移動手段の移動誤差や機械的な誤差が存在しているため、その調整が必要となっている。
そこで、例えば上記中継ステージとボンディングステージとを一体的に設けて、これらを一体的に移動させることで移動誤差や機械的な誤差を減少させようとしたものが知られている(特許文献1)。
Conventionally, a bonding apparatus for bonding a chip to a substrate includes a bonding stage on which the substrate is placed, a relay stage on which the chip is placed, substrate supply means for supplying the substrate to the bonding stage, and a chip on the relay stage. It is known to have a chip feed means for feeding and a bonding head for bonding the chip to the substrate.
In the above configuration, the bonding stage and the intermediate stage are moved by moving means, respectively, so that the substrate and the chip are transported to the bonding head.
Here, in order to join the substrate and the chip accurately, it is necessary to accurately move the substrate and the chip by the moving means. Therefore, adjustment is necessary.
Therefore, for example, there is known a device in which the relay stage and the bonding stage are integrally provided and moved integrally to reduce movement errors and mechanical errors (Patent Document 1). .
しかしながら上記特許文献1の構成は、中継ステージとボンディングステージとが一体的に構成されているため、ボンディングステージに対する作業と中継ステージに対する作業とを個別に行うことが困難であり、チップ供給手段や基板供給手段のレイアウトに制約があった。
このような問題に鑑み、本発明は移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させつつ、効率的な動作が可能なボンディング装置を提供するものである。
However, in the configuration of
In view of such problems, the present invention provides a bonding apparatus capable of efficient operation while minimizing movement errors due to movement means and mechanical errors.
すなわち請求項1の発明にかかるボンディング装置は、基板が載置されるボンディングステージと、当該ボンディングステージを移動させるボンディングステージ移動手段と、チップが載置される中継ステージと、当該中継ステージを移動させる中継ステージ移動手段と、上記ボンディングステージに上記基板を供給する基板供給手段と、上記中継ステージに上記チップを供給するチップ供給手段と、上記中継ステージから上記チップを取り出すとともに当該チップをボンディングステージ上の基板に接合するボンディングヘッドとを備えたボンディング装置であって、
水平な第1方向に向けて設けられた一対のレールによって構成されたガイド部材を設けるとともに、上記基板供給手段、上記チップ供給手段、上記ボンディングヘッドを上記ガイド部材に沿って配置し、
上記ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段は、それぞれ個別に移動可能に上記ガイド部材に係合するスライダを有するとともに、上記ボンディングステージ移動手段のスライダにボンディングステージを設け、上記中継ステージ移動手段のスライダに中継ステージを設けてあり、上記ボンディングステージおよび中継ステージを上記ガイド部材に沿って個別に移動させることを特徴としている。
また請求項2の発明は、請求項1に記載のボンディング装置において、上記ボンディングヘッドは、上記チップを当該チップの主面が下方を向いた状態で保持して、上記主面を上記基板に接合するフェイスダウン接合と、上記チップの主面が上方を向いた状態で保持して、上記主面が上方を向いたままチップを上記基板に接合するフェイスアップ接合とが可能な構成を有し、
上記ボンディングステージに載置された基板を上方から撮像する基板撮像手段と、フェイスアップ接合の際に上記中継ステージに載置されたチップの主面を上方から撮像するチップ上面撮像手段とを上記ガイド部材に沿って設け、
さらに、フェイスダウン接合の際に上記ボンディングヘッドに保持されたチップの主面を下方から撮像するチップ下面撮像手段を、上記ガイド部材に沿って移動可能に設けたことを特徴としている。
さらに請求項3の発明は、請求項2に記載のボンディング装置において、上記基板撮像手段と、チップ上面撮像手段と、チップ下面撮像手段とのキャリブレーション作業を行うためのターゲットマークを備え、当該ターゲットマークを上記ガイド部材に沿って移動可能に設け、
上記フェイスダウン接合のために、上記基板撮像手段およびチップ下面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段の上方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ下面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影し、
上記フェイスアップ接合のために、上記基板撮像手段およびチップ上面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ上面撮像手段の下方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ上面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影することを特徴としている。
That is, the bonding apparatus according to the first aspect of the invention includes a bonding stage on which a substrate is placed, bonding stage moving means for moving the bonding stage, a relay stage on which a chip is placed, and a relay stage for moving the relay stage. relay stage moving means; substrate supply means for supplying the substrate to the bonding stage; chip supply means for supplying the chip to the relay stage; A bonding apparatus comprising a bonding head for bonding to a substrate,
providing a guide member constituted by a pair of rails provided in a horizontal first direction, and arranging the substrate supply means, the chip supply means, and the bonding head along the guide member;
The bonding stage moving means and the relay stage moving means each have a slider individually movably engaged with the guide member, the bonding stage is provided on the slider of the bonding stage moving means, and the slider of the relay stage moving means is provided with a relay stage, and the bonding stage and the relay stage are individually moved along the guide member .
According to a second aspect of the invention, there is provided the bonding apparatus according to the first aspect, wherein the bonding head holds the chip with the main surface of the chip facing downward, and bonds the main surface to the substrate. and face-up bonding in which the main surface of the chip is held facing upward and the chip is bonded to the substrate with the main surface facing upward,
A substrate imaging means for imaging the substrate placed on the bonding stage from above, and a chip top surface imaging means for imaging the main surface of the chip placed on the relay stage from above during face-up bonding. Provided along the member,
Further, the chip lower surface imaging means for imaging the main surface of the chip held by the bonding head from below during face-down bonding is provided movably along the guide member.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a bonding apparatus according to the second aspect, further comprising target marks for calibrating the substrate image pickup means, the chip top surface image pickup means, and the chip bottom surface image pickup means. providing a mark movably along the guide member;
When calibrating the substrate imaging means and the chip bottom surface imaging means for the face-down bonding,
positioning the target mark above the chip bottom surface imaging means and below the substrate imaging means, and photographing the target mark by the chip bottom surface imaging means and the substrate imaging means;
When calibrating the board imaging means and chip top imaging means for face-up bonding,
The target mark is positioned below the chip top surface imaging means and the substrate imaging means, and the target marks are photographed by the chip top surface imaging means and the substrate imaging means.
上記請求項1の発明によれば、ガイド部材に沿って基板供給手段、チップ供給手段、ボンディングヘッドを設け、ボンディングステージおよび中継ステージはこのガイド部材に沿って第1方向に移動するようになっている。
つまり、ボンディングステージおよび中継ステージは、共通するガイド部材に沿って第1方向に移動することから、ボンディングステージと中継ステージとの第1方向への機械的な誤差が生じにくくなっている。
一方、ボンディングステージおよび中継ステージはボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段によって個別に移動可能であることから、ボンディングステージおよび中継ステージに対する作業を独立して行うことが可能となり、効率的なボンディングを行うことが可能となっている。
上記請求項2の発明によれば、フェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用して行うことが可能であり、さらに請求項3の発明では、このようなフェイスアップ接合およびフェイスダウン接合を兼用可能なボンディング装置に設けられた撮像手段のキャリブレーション作業を行うことが可能となっている。
According to the first aspect of the invention, the substrate supply means, the chip supply means, and the bonding head are provided along the guide member, and the bonding stage and the intermediate stage are moved in the first direction along the guide member. there is
That is, since the bonding stage and the relay stage move along the common guide member in the first direction, mechanical errors in the first direction between the bonding stage and the relay stage are less likely to occur.
On the other hand, since the bonding stage and the intermediate stage can be individually moved by the bonding stage moving means and the intermediate stage moving means, the bonding stage and the intermediate stage can be independently operated, and efficient bonding is performed. It is possible.
According to the invention of
以下図示実施例について説明すると、図1はチップ1を基板2に接合するボンディング装置3の構成図を示し、上記チップ1のいずれか一方の面には、電極やLEDの発光部、回路パターン等が形成されており、以下の説明において、このような電極等が形成された面をチップ1の主面と呼ぶこととする。
そして本実施例のボンディング装置3は、チップ1の主面が上方を向いた状態で基板2に接合するフェイスアップ接合と、チップ1の主面が下方を向いた状態で上記基板2に接合するフェイスダウン接合とを行うことが可能となっている。
1 shows a block diagram of a
The
上記ボンディング装置3は、上記基板2が載置されるボンディングステージ4と、上記チップ1が載置される中継ステージ5と、上記ボンディングステージ4に上記基板2を供給する基板供給手段6と、上記中継ステージ5にチップ1を供給するチップ供給手段7と、上記チップ1を基板2に接合するボンディングヘッド8とを備えている。
ここで、以下の説明では、本発明にかかる第1方向としてのX方向を図1の図示左右方向で示し、第2方向としてのY方向を図1の紙面奥行き方向で示し、図示上下方向をZ方向として説明する。
本実施例のボンディング装置3は、上記X方向に向けて第1ガイド部材9が設けられており、当該第1ガイド部材9の図示右方端に上記基板供給手段6が、中央部にボンディングヘッド8が、左方端に上記チップ供給手段7がそれぞれ配置されている。
そして上記ボンディングステージ4および中継ステージ5は、それぞれボンディングステージ移動手段10および中継ステージ移動手段11によって上記第1ガイド部材9に沿って個別に移動するようになっている。
このような構成を有するボンディング装置3は、制御手段12によって制御されるようになっており、予め設定を行うことで、フェイスアップ接合とフェイスダウン接合との切り替えも行うことが可能となっている。
The
Here, in the following description, the X direction as the first direction according to the present invention is indicated by the horizontal direction in FIG. 1, the Y direction as the second direction is indicated by the depth direction of FIG. The Z direction will be described.
The
The
The
上記ボンディングステージ4は、その上面に上記基板2が載置されると、図示しない吸着機構により当該基板2を吸着保持する構成を有し、また図示しないヒータによってボンディングの際に上記基板2を加熱することが可能となっている。
図2は上記ボンディングステージ4の平面図を示しており、X方向に平行に設けられた一対のレールによって構成された上記第1ガイド部材9をまたぐように設けられている。
上記ボンディングステージ移動手段10は、上記第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動するXスライダ10aと、当該Xスライダ10aの上面にY方向に向けて設けられた1対のY方向ガイド部材10bと、当該Y方向ガイド部材10bに沿って上記Y方向に移動するYスライダ10cとから構成され、上記Yスライダ10cの上部に上記ボンディングステージ4が固定されている。
なお、図2に示す基板2には一つのチップ1が接合される構成となっているが、複数のチップ1を接合可能な基板2であってもよい。
When the
FIG. 2 shows a plan view of the
The bonding stage moving means 10 includes an
Although one
上記中継ステージ5は上記ボンディングステージ4と同様、その上面に上記チップ1が載置されると、図示しない吸着機構により当該チップ1を吸着保持する構成を有し、上記フェイスアップ接合をする際にはチップ1の主面が上方を向いた状態で保持し、フェイスダウン接合をする際にはチップ1の主面が下方を向いた状態で保持するようになっている。
上記中継ステージ移動手段11も、上記第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動するXスライダ11aと、当該Xスライダ11aの上面にY方向に向けて設けられたY方向ガイド部材11bと、当該Y方向ガイド部材10bに沿って上記Y方向に移動するYスライダ11cとから構成され、上記Yスライダ11cの上部に上記中継ステージ5が固定されている。
Similar to the
The relay stage moving means 11 also includes an
上記基板供給手段6は、チップ1が接合される前の基板2を収容する基板ストッカ21と、チップ1が接合されて製品化された基板2を収容する製品ストッカ22と、上記基板2を保持する基板保持ヘッド23と、当該基板保持ヘッド23を移動させる基板保持ヘッド移動手段24とから構成されている。
上記基板保持ヘッド23は基板2の上面を吸着保持する構成を有し、上記基板保持ヘッド移動手段24は、上記第1ガイド部材9の上部にX方向に設けられた第2ガイド部材24aを備え、さらに上記基板保持ヘッド23を第2ガイド部材24aに沿ってX方向に移動させるとともにZ方向に昇降させる機構を有している。
第2ガイド部材24aの下方には上記基板ストッカ21および製品ストッカ22がX方向に整列して設けられており、また当該第2ガイド部材24aの図示左方側の端部は上記第1ガイド部材9の図示右方側の端部に重複して設けられている。
そして、上記第2ガイド部材24aと第1ガイド部材9とが重複した部分には、上記ボンディングステージ4および上記基板保持ヘッド23が停止して基板2を受け渡す基板供給位置Aが設定されている。
なお、上記基板保持ヘッド23をY方向に移動可能な構成とするとともに、上記基板ストッカ21および製品ストッカ22をY方向に整列させた構成としてもよく、また基板保持ヘッド23を2つ設けて、一方を上記ボンディングステージ4に基板2を受け渡すために用い、他方をボンディングステージ4から基板2を取り出すために用いるようにしてもよい。
The substrate supply means 6 includes a
The
Below the
A substrate supply position A at which the
The
上記チップ供給手段7は、チップ1が供給されるチップ供給部31と、当該チップ供給部31のチップ1を保持するチップ保持ヘッド32と、当該チップ保持ヘッド32を移動させるチップ保持ヘッド移動手段33と、チップ1を反転させるチップ反転手段34とを備えている。
上記チップ供給部31には、チップ1がウェハリングやトレイに収容された状態で供給され、当該チップ1はフェイスアップ接合もしくはフェイスダウン接合にかかわらず、主面が上方を向いた状態で供給される。
上記チップ保持ヘッド32は、チップ供給部31に供給されたチップ1の上面を吸着保持するように構成され、上記チップ保持ヘッド移動手段33は、上記第1ガイド部材9の上部にX方向に設けられた第3ガイド部材33aを備え、上記チップ保持ヘッド32を当該第3ガイド部材33aに沿ってX方向に移動させるとともにZ方向に昇降させる構成を有している。
上記第3ガイド部材33aの下方には上記チップ供給部31およびチップ反転手段34が設けられており、上記第3ガイド部材33aの図示右方側の端部は上記第1ガイド部材9の図示左方側の端部に重複して設けられている。
The
The
The
The
上記チップ反転手段34はフェイスダウン接合を行う際にされ、上記チップ保持ヘッド32が吸着保持したチップ1の下面を吸着保持するように構成され、さらにZ方向に設けられた第4ガイド部材34aに沿って昇降するとともに、図示しない回転機構によって180°回転するようになっている。
そして、上記第3ガイド部材33aと第1ガイド部材9とが重複した部分には、上記チップ反転手段34が設けられた第1チップ供給位置B1と、上記中継ステージ5および上記チップ保持ヘッド32が停止してチップ1を受け渡す第2チップ供給位置B2が設定されている。
なお、上記チップ反転手段34として、上記チップ1を吸着する吸着部を対向する位置に設けて、一方の吸着部でチップ1が吸着保持した状態で回転機構を作動させると、当該チップ1を吸着した吸着部が下方を向き、他方の吸着部が上方を向いて、新たなチップ1が吸着可能となるようにしてもよい。
The
In the portion where the
As the
上記ボンディングヘッド8は上記第1ガイド部材9に沿って設けられており、上記チップ1の上面を吸着保持するとともに保持したチップ1を加熱する機構を有している。
またボンディングヘッド8は、Z方向に昇降するとともに保持したチップ1を水平面内(Z軸回り)で回転させる機構を備えている。換言すると、ボンディングヘッドには水平方向に移動する機構が設けられていない。
またボンディングヘッド8に隣接した位置には、チップ1の下面または基板2の上面に接合補助剤(熱硬化性樹脂等の接着剤、フラックス等の酸化防止剤)を供給する図示しないディスペンサが設けられている。
さらに、ボンディングヘッド8の設けられた位置には、上記ボンディングステージ4および中継ステージ5が停止するボンディング位置Cが設定されており、上記ボンディングヘッド8は当該ボンディング位置Cに停止した中継ステージ5から上記チップ1を取り出すとともに、ボンディング位置Cに停止したボンディングステージ4の基板2に上記チップ1を接合するようになっている。
その際、チップ1を正確に基板2に接合するためには、ボンディングヘッド8が保持するチップ1とボンディングステージ4に載置された基板2との位置ずれおよび傾きのずれを補正する必要がある。
そこで、上記ボンディング位置Cでは、ボンディングステージ移動手段10が上記ボンディングステージ4をX方向およびY方向に移動させることで、上記基板2を移動させてチップ1と基板2との位置を補正する。一方、上記ボンディングヘッド8がチップ1を水平面内で回転させることにより、チップ1と基板2との位置を補正するようになっている。
なお、上記ボンディングヘッド8によって、上記基板2とチップ1とを接合する技術自体は従来公知であるため、詳細な説明については省略する。
The
The
A dispenser (not shown) is provided at a position adjacent to the
Further, a bonding position C where the
At that time, in order to bond the
Therefore, at the bonding position C, the bonding stage moving means 10 moves the
Since the technique itself for bonding the
次に、上述したように、ボンディングヘッド8によってチップ1を基板2に接合する際には、チップ1と基板2との位置ずれおよび傾きのずれを補正するが、そのために上記チップ1の位置および傾きと、基板2の位置および傾きを予め認識しておく必要がある。
そこで本実施例のボンディング装置3は、上記ボンディングステージ4上の基板2を撮像する基板撮像手段41と、フェイスダウン接合をする際に上記ボンディングヘッド8に保持されたチップ1の下面を撮像するチップ下面撮像手段42と、フェイスアップ接合をする際に上記中継ステージ5に載置されたチップ1の上面を撮像するチップ上面撮像手段43とを備えている。
上記制御手段12には、これら撮像手段41~43が撮影した画像を画像認識して、撮影されたチップ1や基板2の位置や傾きを認識する画像認識手段が設けられている。
具体的な画像認識方法については従来公知であるため詳細な説明は省略するが、上記チップ1の主面や基板2の上面には予めアライメントマークが設けられており、画像処理手段はこのアライメントマークに基づいて、チップ1の中心や基板2における載置位置の中心を認識したり、これらの傾きを認識することが可能となっている。なお、チップ1の位置や傾きを認識するため、必ずしもアライメントマークは必要ではなく、例えばチップ1に形成された所定形状の部品や配線パターンを認識することで、当該チップ1の位置や傾きを認識することも可能である。
Next, as described above, when the
Therefore, the
The control means 12 is provided with an image recognition means for recognizing the images taken by the imaging means 41 to 43 and recognizing the positions and inclinations of the
Since a specific image recognition method is conventionally known, a detailed description thereof will be omitted. , it is possible to recognize the center of the
上記基板撮像手段41は、上記ボンディングヘッド8と基板供給手段6との間に位置し、上記ボンディングステージ4は当該基板撮像手段41の下方に設定された基板撮影位置Dに停止し、ボンディングステージ4に載置された基板2を上方から撮影するようになっている。
上記チップ上面撮像手段43は、上記ボンディングヘッド8とチップ供給手段7との間に位置し、上記中継ステージ5は当該チップ上面撮像手段43の下方に設定されたチップ上面撮影位置Eに停止し、中継ステージ5に載置されて主面が上方を向いたチップ1を上方から撮影するようになっている。
一方、上記チップ下面撮像手段42は、図2に示すように、上記ボンディングステージ4を移動させるボンディングステージ移動手段10に設けられており、ボンディングステージ4とチップ下面撮像手段42とが一体的に移動する構成となっている。
上記チップ下面撮像手段42は上記ボンディングステージ移動手段10のXスライダ10aによってX方向に移動するとともに、Yスライダ10cによってY方向に移動することで、上記ボンディングヘッド8の下方に設定されたボンディング位置Cに停止し、ボンディングヘッド8に吸着された主面が下方を向いたチップ1を下方から撮影するようになっている。
なお、上記チップ下面撮像手段42を上記ボンディングステージ4に対してX方向に整列するように設ければ、ボンディングヘッド8に吸着されたチップ1を撮影する際に、上記Yスライダ10cによるY方向への移動が不要となる。
The substrate imaging means 41 is positioned between the
The chip top surface imaging means 43 is positioned between the
On the other hand, as shown in FIG. 2, the chip bottom surface imaging means 42 is provided in the bonding stage moving means 10 for moving the
The chip bottom surface imaging means 42 is moved in the X direction by the
If the chip bottom surface imaging means 42 is provided so as to be aligned in the X direction with respect to the
このように、本実施例のボンディング装置3では、上記撮像手段41~43を用いてチップ1や基板2の位置ずれや傾きのずれを認識するようになっている。
しかしながら、ボンディング装置3の使用による径時変化によって、装置全体における機械的な誤差やずれが発生し、特に上記撮像手段41~43においては、取り付け位置のずれや歪み等により、撮像位置がずれてしまうことがある。
このような撮像手段41~43の位置ずれは、上記画像認識手段による認識結果に影響を及ぼし、正確なボンディングができなくなってしまうことから、これら撮像手段41~43のずれを補正するキャリブレーション作業が必要となる。
本実施例では、フェイスダウン接合を行う際に用いる基板撮像手段41とチップ下面撮像手段42とのキャリブレーション作業と、フェイスアップ接合を行う際に用いる基板撮像手段41とチップ上面撮像手段43とのキャリブレーション作業をすることが可能となっている。
As described above, the
However, mechanical errors and deviations occur in the entire device due to changes over time due to the use of the
Such positional deviations of the imaging means 41 to 43 affect the recognition results of the image recognition means, making it impossible to perform accurate bonding. Is required.
In this embodiment, the calibration work of the substrate imaging means 41 and the chip bottom surface imaging means 42 used when performing face-down bonding, and the calibration work of the substrate imaging means 41 and the chip top surface imaging means 43 used when performing face-up bonding. It is possible to perform calibration work.
上記キャリブレーション作業を行うために、本実施例のボンディング装置は、図2に示すように上記ボンディングステージ4に隣接して設けられたターゲットマーク51を使用するようになっている。
上記ターゲットマーク51は透明な素材から構成される本体に、表面および裏面からそれぞれに撮像可能な十字型のマークが記載された板状の部材となっており、上記ボンディングステージ移動手段10によって上記ボンディングステージ4および上記チップ下面撮像手段42と一体的に移動するようになっている。
ターゲットマーク51は上記ボンディングステージ移動手段10のYスライダ10cに設けられた移動機構52によって進退動可能に設けられており、上記チップ下面撮像手段42の撮影範囲外に退避した退避位置(a)と、上撮影範囲内に突出した突出位置(b)とに移動するようになっている。
そしてターゲットマーク51は、ボンディングを行う際には退避位置に位置し、キャリブレーション作業を行う際に突出位置に位置するようになっている。
In order to perform the calibration work, the bonding apparatus of this embodiment uses a
The
The
The
このような構成により、ターゲットマーク51を突出位置に位置させることで、上記チップ下面撮像手段42によってターゲットマーク51を撮影することが可能となり、また上記ボンディングステージ移動手段10によってターゲットマーク51を上記基板撮影位置Dおよびチップ上面撮影位置Eに停止させることで、上記基板撮像手段41およびチップ上面撮像手段43によってターゲットマーク51を撮影することが可能となる。
そして図3は、上記基板撮像手段41、チップ下面撮像手段42、チップ上面撮像手段43によって上記ターゲットマーク51を撮影した結果を示す模式図を示している。
具体的には、画像認識手段は基板撮像手段41について、撮影中心41cに対するターゲットマーク51の位置および傾きを認識し、これを基板撮像手段41のずれ量41gとして認識する。
これと同様、画像認識手段は上記チップ下面撮像手段42についても撮影中心42cのずれ量42gを認識し、またチップ上面撮像手段43についても撮影中心43cのずれ量43gを認識することが可能となっている。
With such a configuration, by positioning the
FIG. 3 is a schematic diagram showing the result of photographing the
Specifically, the image recognition means recognizes the position and inclination of the
Similarly, the image recognition means can recognize the amount of
このようにして各撮像手段41~43のずれ量41g~43gが認識されると、以下のようにしてキャリブレーション作業を行うことができる。
まず、第1のキャリブレーション作業の手順を説明すると、最初に、フェイスダウン接合に用いる基板撮像手段41とチップ下面撮像手段42とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段41のずれ量41gと、チップ下面撮像手段42のずれ量42gとを合算することで算出することができる。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段41とチップ上面撮像手段43とのキャリブレーション量は、認識された基板撮像手段41のずれ量41gと、チップ上面撮像手段43のずれ量43gとを合算することで算出することができる。
When the displacement amounts 41g to 43g of the respective imaging means 41 to 43 are recognized in this way, the calibration work can be performed as follows.
First, the procedure of the first calibration work will be described. and the
Subsequently, the amount of calibration of the substrate imaging means 41 and the chip top surface imaging means 43 used for face-up bonding is obtained by summing the recognized
これに対し、第2のキャリブレーション作業の手順として以下の方法が考えられる。
最初にフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段41とチップ下面撮像手段42とのキャリブレーション量として、上記第1の方法と同様、基板撮像手段41のずれ量41gと、チップ下面撮像手段42のずれ量42gとを合算する。
続いてフェイスアップ接合に用いる基板撮像手段41とチップ上面撮像手段43とのキャリブレーション作業を行うため、最初にチップ上面撮像手段43のずれ量43gと、チップ下面撮像手段42のずれ量42gとを合算する。
そして、合算したずれ量43gとずれ量42gとの値と、先に算出したずれ量41gとずれ量42gとからなるフェイスダウン接合用のキャリブレーション量との差を求め、これがフェイスアップ接合用のキャリブレーション量となる。
On the other hand, the following method can be considered as a procedure of the second calibration work.
First, as the calibration amounts of the substrate imaging means 41 and the chip bottom surface imaging means 42 used for face-down bonding, the
Subsequently, in order to calibrate the substrate imaging means 41 and the chip top surface imaging means 43 used for face-up bonding, first, the
Then, the difference between the sum of the
以下、上記構成を有するボンディング装置3の動作を図4~図8を用いて説明する。このうち図4~図7はフェイスダウン接合についての動作を、図8、図9はフェイスアップ接合についての動作を示している。
図4は、上記ボンディングステージ4に基板2を供給するとともに、上記中継ステージ5に主面が下方を向いた状態のチップ1を供給する作業を示している。
まずボンディングステージ4は、上記ボンディングステージ移動手段10によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記基板供給位置Aで停止する。
すると上記基板供給手段6では、基板保持ヘッド23が上記基板ストッカ21の位置で昇降してストッカ21内の基板2を保持すると、上記基板供給位置Aにおいて下降し、ボンディングステージ4上に基板2を載置する。
The operation of the
FIG. 4 shows the operation of supplying the
First, the
Then, in the substrate supply means 6 , the
一方、中継ステージ5は、中継ステージ移動手段11によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記第1チップ供給位置B1で停止する。
すると上記チップ供給手段7では、チップ保持ヘッド32が上記チップ供給部31の位置で昇降して主面が上方を向いたチップ1を保持すると、上記第1チップ供給位置B1に設けられたチップ反転手段34の上方へと移動し、その後下降してチップ1を上記チップ反転手段34の吸着部に受け渡す。
続いて、チップ反転手段34は回転機構により吸着部を180°回転させてチップ1の主面が下方を向くようにし、その状態で吸着部が下降して、中継ステージ5上にチップ1を載置する。
On the other hand, the
Then, in the chip supply means 7, when the
Subsequently, the
次に、図5は、ボンディングステージ4上の基板2の位置を認識するとともに、中継ステージ5のチップ1を上記ボンディングヘッド8に受け渡す作業を示している。
まずボンディングステージ4は、上記ボンディングステージ移動手段10によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記基板撮影位置Dに停止する。
すると基板撮像手段41は、ボンディングステージ4上の基板2を撮影し、画像認識手段はボンディングステージ4における基板2の位置および傾きを認識する。
Next, FIG. 5 shows the work of recognizing the position of the
First, the
The substrate imaging means 41 then images the
一方、中継ステージ5は、中継ステージ移動手段11によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記ボンディング位置Cで停止する。
するとボンディングヘッド8はZ方向に昇降して、中継ステージ5上のチップ1を吸着保持する。
On the other hand, the
Then, the
次に、図6は、ボンディングヘッド8に保持されたチップ1の位置を認識するとともに、中継ステージ5をチップ供給手段7へと移動させる作業を示している。
まずボンディングステージ4と一体的に設けられたチップ下面撮像手段42が、上記ボンディングステージ移動手段10によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記ボンディング位置Cに停止する。
すると、上記チップ下面撮像手段42がボンディングヘッド8に吸着されたチップ1の下方から撮影し、画像認識手段はボンディングヘッド8に吸着されたチップ1の位置および傾きを認識する。
Next, FIG. 6 shows the work of recognizing the position of the
First, the chip bottom surface imaging means 42 provided integrally with the
Then, the chip undersurface imaging means 42 photographs the
一方、中継ステージ5は、中継ステージ移動手段11によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記第1チップ供給位置B1に停止する。
チップ供給手段7では、上記チップ保持ヘッド32が上記チップ供給部31において主面が上方を向いたチップ1を吸着保持するとともに、当該チップ1を上記第1チップ供給位置B1に位置するチップ反転手段34の上方まで移動させる。
On the other hand, the
In the chip supply means 7, the
そして図7は、ボンディングヘッド8がチップ1を基板2に接合するとともに、チップ供給手段7が中継ステージ5にチップ1を供給する作業を示している。
まず、上記ボンディングステージ4は、ボンディングステージ移動手段10によって第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動し、上記ボンディング位置Cに停止する。
一方画像認識手段は、上記基板撮像手段41が撮影した基板2の位置および傾きと、上記チップ下面撮像手段42が撮影したチップ1の位置および傾きとに基づいて、ボンディングステージ4に載置された基板2とボンディングヘッド8に保持されたチップ1との間の位置ずれ量および傾きのずれ量とを算出している。
すると制御手段12は、上記ボンディングステージ移動手段10を制御して、上記基板2とチップ1との位置ずれが解消するようにボンディングステージ4をX方向およびY方向に移動させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して移動させる。
さらに制御手段12は、上記ボンディングヘッド8の回転機構を制御して、上記基板2とチップ1との傾きのずれが解消するよう、ボンディングヘッド8を水平面内で回転させる。このとき、上記キャリブレーション作業を行っていた場合にはキャリブレーション量も加味して回転させるようにしても良い。
その状態で、上記ボンディングヘッド8がZ方向に下降し、主面が下方を向いたチップ1が基板2の上面に当接すると、ボンディングヘッド8およびボンディングステージ4によって加熱されていたチップ1と基板2とが接合される。
一方、チップ供給手段7では、上記チップ保持ヘッド32が下降し、チップ反転手段34における上方を向いた吸着部にチップ1を受け渡すようになっている。
FIG. 7 shows the operation of bonding the
First, the
On the other hand, the image recognition means is placed on the
Then, the control means 12 controls the bonding stage moving means 10 to move the
Further, the control means 12 controls the rotation mechanism of the
In this state, the
On the other hand, in the chip supply means 7, the
その後、ボンディングの終了したボンディングヘッド8がボンディングステージ4の上方に退避すると、ボンディングステージ4はボンディングステージ移動手段10によって基板供給位置Aへと移動する。
すると、基板供給手段6の基板保持ヘッド23がボンディングステージ4からチップ1の接合された基板2を保持して、その後当該基板2を上記製品ストッカ22に収容する。
その後基板供給手段6は、基板保持ヘッド23により新たな基板2を上記基板ストッカ21より取り出し、当該新たな基板2をボンディングステージ4上に供給する。
After that, when the
Then, the
After that, the substrate supply means 6 takes out a
次に、図8、図9を用いてフェイスアップ接合を行う際の動作について説明する。なお、上記フェイスダウン接合と共通する作業については説明を省略する。
図8は、図4で説明した作業に対応する作業であって、ボンディングステージ4上に基板2を供給するとともに、中継ステージ5にチップ1を供給する作業を示している。
ボンディングステージ4に基板2を供給する作業については、フェイスダウン接合の際と同様、基板供給手段6によって基板2をボンディングステージ4上に載置するものとなっている。
一方中継ステージ5にチップ1を供給する作業では、上記中継ステージ移動手段11が中継ステージ5を第2チップ供給位置B2に停止させるようになっている。
そしてチップ供給手段7では、チップ保持ヘッド32がチップ供給部31より取り出したチップ1を中継ステージ5に直接載置し、これにより、主面が上方を向いた状態でチップ1が中継ステージ5上に載置されることとなる。
Next, the operation for face-up joining will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. The description of the work common to the face-down joining is omitted.
FIG. 8 shows work corresponding to the work explained in FIG.
As for the operation of supplying the
On the other hand, in the operation of supplying the
In the
図9は、図5で説明した作業に対応する作業であって、ボンディングステージ4上の基板2の位置を認識するとともに、中継ステージ5上のチップ1の位置を認識する作業を示している。
ボンディングステージ4の基板2の位置を認識する作業は、フェイスダウン接合の際と同様、上記ボンディングステージ4を基板撮影位置Dに移動させ、上記基板撮像手段41によってボンディングステージ4上の基板2を撮像する。
一方、中継ステージ5のチップ1の位置を認識する作業では、まず上記中継ステージ移動手段11が中継ステージ5をチップ上面撮影位置Eに移動させる。
すると、上記チップ上面撮像手段43が中継ステージ5上のチップ1を撮像するようになっている。
FIG. 9 shows work corresponding to the work described with reference to FIG. 5 , which is work for recognizing the position of the
The operation of recognizing the position of the
On the other hand, in the operation of recognizing the position of the
Then, the chip upper surface imaging means 43 images the
それ以降の作業は、チップ下面撮像手段42による撮像を除いて、フェイスダウン接合と同様となり、図5に示すように中継ステージ5をボンディング位置Cに位置させて、ボンディングヘッド8によりチップ1を吸着する作業、図7に示すように基板2とチップ1との位置ずれおよび傾きのずれを修正してから、チップ1を基板2に接合する作業を行う。
これにより、主面が上方を向いたチップ1が基板2に接合されることとなる。
The subsequent operations are the same as those for face-down bonding, except for imaging by the chip bottom surface imaging means 42. As shown in FIG. As shown in FIG. 7, the work of bonding the
As a result, the
このように、本実施例のボンディング装置3によれば、上記基板2が載置されるボンディングステージ4と、チップ1が載置される中継ステージ5とは、上記第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動するようになっている。
そのうえで、基板2を供給する基板供給手段6、チップ1を供給するチップ供給手段7、ボンディングヘッド8を、上記第1ガイド部材9に沿ってX方向に整列するように設けている。
つまり、ボンディングステージ4と中継ステージ5とはひとつの第1ガイド部材9に沿ってX方向に相対移動することから、相対的なY方向への移動が少なくなっており、またボンディングステージ4と中継ステージ5とを異なるガイド部材に沿って移動させる場合に比べて、Y方向への機械的な誤差が生じにくい構造となっている。
このように、本実施例のボンディング装置3は、移動手段による移動誤差や機械的な誤差を可及的に減少させることが可能な構成を有しているものと言える。
また、本実施例では、ボンディングステージ4および中継ステージ5とはボンディングステージ移動手段10および中継ステージ移動手段11によって個別に移動可能となっており、上述したボンディング動作において、ボンディングステージ4および中継ステージ5に対して個別に作業が可能となっている。
これに対し、特許文献1のようにボンディングステージと中継ステージとが一体的に設けられている場合、本実施例のように基板供給手段6とチップ供給手段7とが離隔している場合、一体化されたボンディングステージと中継ステージとを頻繁に移動させる必要が生じ、ボンディング作業が非効率的となってしまう。
このように、本実施例のボンディング装置3は、効率的な動作が可能な構成を有しているものと言え、特に本実施例のボンディング装置3はフェイスダウン接合およびフェイスアップ接合に兼用可能であることから、より効率的な構成を有しているものと言える。
As described above, according to the
Further, a substrate supply means 6 for supplying the
In other words, since the
Thus, it can be said that the
In this embodiment, the
On the other hand, when the bonding stage and the relay stage are provided integrally as in
Thus, it can be said that the
次に、図10、図11を用いて、基板撮像手段41、チップ下面撮像手段42、チップ上面撮像手段43のキャリブレーション作業の際の動作を説明する。
図10はフェイスダウン接合に用いる基板撮像手段41およびチップ下面撮像手段42のキャリブレーション作業を示した図となっている。
ここで、キャリブレーション作業を行うため、図2に示すように上記ターゲットマーク51は退避状態から突出状態に移動しており、ターゲットマーク51は上記チップ下面撮像手段42の上方に位置している。
この状態で、ボンディングステージ移動手段10はボンディングステージ4およびチップ下面撮像手段42とともに上記ターゲットマーク51を基板撮影位置Dへと移動させる。
すると、上記基板撮像手段41は上方からターゲットマーク51を撮影するとともに、チップ下面撮像手段42は下方からターゲットマーク51を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段41が撮影したターゲットマーク51の画像と、チップ下面撮像手段42が撮影したターゲットマーク51の画像とに基づいて、基板撮像手段41とチップ下面撮像手段42との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
なお、チップ下面撮像手段42については、必ずしも基板撮影位置Dでターゲットマーク51の撮影をする必要はなく、任意の位置での撮影を行っても良い。
10 and 11, the operation of the substrate imaging means 41, the chip bottom surface imaging means 42, and the chip top surface imaging means 43 during the calibration work will be described.
FIG. 10 is a diagram showing the calibration work of the board imaging means 41 and the chip bottom surface imaging means 42 used for face-down bonding.
Here, in order to perform the calibration work, the
In this state, the bonding stage moving means 10 moves the
Then, the substrate imaging means 41 images the
The image recognition means recognizes the substrate imaging means 41 and the chip bottom imaging means based on the image of the
Note that the chip bottom surface imaging means 42 does not necessarily have to photograph the
次に図11は上記フェイスアップ接合に用いる基板撮像手段41およびチップ上面撮像手段43のキャリブレーション作業を示した図となっている。
まず、図10に示すように、ボンディングステージ移動手段10はボンディングステージ4とともに上記ターゲットマーク51を基板撮影位置Dへと移動させ、上記基板撮像手段41は上方からターゲットマーク51を撮影する。
その後、図11に示すように、ボンディングステージ移動手段10はターゲットマーク51をチップ上面撮影位置Eへと移動させ、上記チップ上面撮像手段43は上方からターゲットマーク51を撮影する。
画像認識手段は、上述したように基板撮像手段41が撮影したターゲットマーク51の画像と、チップ上面撮像手段43が撮影したターゲットマーク51の画像とに基づいて、基板撮像手段41とチップ上面撮像手段43との間の位置ずれ量や傾きのずれ量を算出し、これを記憶する。
Next, FIG. 11 is a diagram showing the calibration work of the board imaging means 41 and the chip upper surface imaging means 43 used for the face-up bonding.
First, as shown in FIG. 10, the bonding stage moving means 10 moves the
Thereafter, as shown in FIG. 11, the bonding stage moving means 10 moves the
The image recognition means recognizes the substrate imaging means 41 and the chip top surface imaging means based on the image of the
このように、本実施例によれば、フェイスダウン接合およびフェイスアップ接合を兼用可能なボンディング装置3において、これらに用いる撮像手段41~43のキャリブレーション作業を行うことが可能となっている。
またこの場合においても、上記ボンディングステージ4が第1ガイド部材9に沿ってX方向に移動するようになっているため、Y方向への機械的な誤差を可及的に抑えることが可能となっている。
As described above, according to this embodiment, in the
Also in this case, since the
なお上記実施例では、上記チップ下面撮像手段42およびターゲットマーク51を上記ボンディングステージ4と一体的に移動させる構成となっているが、これらを上記中継ステージ移動手段11によって中継ステージ5と一体的に移動可能な構成としてもよい。さらには、チップ下面撮像手段42およびターゲットマーク51をそれぞれ上記第1ガイド部材9に沿って個別に移動可能な構成とすることも可能である。
また上記実施例における基板供給手段6およびチップ供給手段7は、図1において上記基板保持ヘッド23やチップ保持ヘッド32が第1ガイド部材9と同じX方向に移動させて、基板2およびチップ1を供給するようになっているが、これらの保持ヘッド23、32をY方向に移動させてもよく、これらのレイアウトは種々の変更が可能となっている。
In the above-described embodiment, the chip bottom surface imaging means 42 and the
1, the
1 チップ 2 基板
3 ボンディング装置 4 ボンディングステージ
5 中継ステージ 6 基板供給手段
7 チップ供給手段 8 ボンディングヘッド
9 第1ガイド部材 10 ボンディングステージ移動手段
11 中継ステージ移動手段 41 基板撮像手段
42 チップ下面撮像手段 43 チップ上面撮像手段
51 ターゲットマーク
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
水平な第1方向に向けて設けられた一対のレールによって構成されたガイド部材を設けるとともに、上記基板供給手段、上記チップ供給手段、上記ボンディングヘッドを上記ガイド部材に沿って配置し、
上記ボンディングステージ移動手段および中継ステージ移動手段は、それぞれ個別に移動可能に上記ガイド部材に係合するスライダを有するとともに、上記ボンディングステージ移動手段のスライダにボンディングステージを設け、上記中継ステージ移動手段のスライダに中継ステージを設けてあり、上記ボンディングステージおよび中継ステージを上記ガイド部材に沿って個別に移動させることを特徴とするボンディング装置。 A bonding stage on which a substrate is mounted, bonding stage moving means for moving the bonding stage, a relay stage on which a chip is mounted, relay stage moving means for moving the relay stage, and the substrate on the bonding stage a bonding apparatus comprising: a substrate supply means for supplying a substrate; a chip supply means for supplying the chip to the relay stage; and a bonding head for taking out the chip from the relay stage and bonding the chip to a substrate on the bonding stage. and
providing a guide member constituted by a pair of rails provided in a horizontal first direction, and arranging the substrate supply means, the chip supply means, and the bonding head along the guide member;
The bonding stage moving means and the relay stage moving means each have a slider individually movably engaged with the guide member, the bonding stage is provided on the slider of the bonding stage moving means, and the slider of the relay stage moving means and a relay stage provided in the bonding apparatus, wherein the bonding stage and the relay stage are individually moved along the guide member .
上記ボンディングステージに載置された基板を上方から撮像する基板撮像手段と、フェイスアップ接合の際に上記中継ステージに載置されたチップの主面を上方から撮像するチップ上面撮像手段とを上記ガイド部材に沿って設け、
さらに、フェイスダウン接合の際に上記ボンディングヘッドに保持されたチップの主面を下方から撮像するチップ下面撮像手段を、上記ガイド部材に沿って移動可能に設けたことを特徴とする請求項1に記載のボンディング装置。 The bonding head holds the chip with the main surface facing downward and bonds the main surface to the substrate. having a configuration capable of face-up bonding in which the chip is held and bonded to the substrate with the main surface facing upward,
A substrate imaging means for imaging the substrate placed on the bonding stage from above, and a chip top surface imaging means for imaging the main surface of the chip placed on the relay stage from above during face-up bonding. Provided along the member,
Further, chip lower surface imaging means for imaging the main surface of the chip held by the bonding head from below during face-down bonding is provided movably along the guide member. Bonding equipment as described.
上記フェイスダウン接合のために、上記基板撮像手段およびチップ下面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段の上方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ下面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影し、
上記フェイスアップ接合のために、上記基板撮像手段およびチップ上面撮像手段のキャリブレーション作業を行う際には、
上記ターゲットマークを上記チップ上面撮像手段の下方および上記基板撮像手段の下方に位置させて、これらチップ上面撮像手段および基板撮像手段によってターゲットマークを撮影することを特徴とする請求項2に記載のボンディング装置。 a target mark for calibrating the substrate imaging means, the chip top surface imaging means, and the chip bottom surface imaging means, the target mark being provided movably along the guide member;
When calibrating the substrate imaging means and the chip bottom surface imaging means for the face-down bonding,
positioning the target mark above the chip bottom surface imaging means and below the substrate imaging means, and photographing the target mark by the chip bottom surface imaging means and the substrate imaging means;
When calibrating the board imaging means and chip top imaging means for face-up bonding,
3. The bonding according to claim 2, wherein said target mark is positioned below said chip top surface imaging means and below said substrate imaging means, and the target marks are photographed by said chip top surface imaging means and substrate imaging means. Device.
さらに上記ターゲットマークは、当該ターゲットマークを上記チップ下面撮像手段による撮影範囲内に突出する突出位置と、当該撮影範囲から退避する退避位置とに移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項3に記載のボンディング装置。 The chip bottom surface imaging means and the target mark are provided so as to be movable integrally with the bonding stage by the bonding stage moving means,
Further, the target mark is provided with a moving mechanism for moving the target mark between a protruding position where the target mark protrudes into the photographing range of the chip bottom surface imaging means and a retracted position where the target mark is retreated from the photographing range. The bonding device described in .
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