JPWO2005013351A1 - ダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダ - Google Patents
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Abstract
Description
このような半導体チップ(ダイ)を基板にボンディングするダイボンダにおいては、図15(A)(B)に示すように、ローダ120と、搬送装置130と、アンローダ140とを配置し、ローダ120から基板150を1枚ずつ搬送装置130に供給し、搬送装置130のレール131上で基板150を所定の方向に搬送し、搬送途中の接合材塗布位置PSで基板150のボンディング領域151に接合材160を塗布し、ボンディング位置PBで前記接合材160を介して半導体チップ(ダイ)170をボンディングし、アンローダ140でマガジンなどに収容するようにしている。
そして、前記接合材塗布位置PSの上方に第1の画像認識装置180を配置すると共に、前記ボンディング位置PBの上方に第2の画像認識装置190を配置して、モニタ200で第1の画像認識装置180による接合材塗布状態を画像認識し、モニタ210で第2の画像認識装置190による半導体チップのボンディング状態を画像認識するようにしたダイボンダが提案されている。
また、ダイボンダにおいて、半導体チップをピックアップする場合に、同様に、半導体チップのピックアップ位置の上方に画像認識装置を配置して、画像認識装置でピックアップしようとする半導体チップを画像認識して、ピックアップするようにしている(例えば、日本特許第2900874号,日本特許第3418929号参照。)。
このような画像認識装置としては、従来、一般的な解像度(約30万画素)のカメラからメガピクセルカメラと呼称される約130万画素程度の撮像素子を使用したカメラが用いられてきた。以下、これらを総称してCCDカメラという。
したがって、CCDカメラ180,190の支持部材を基板150の幅方向に移動させる移動機構が不可欠となり、カメラの支持機構が複雑化および大型化し、高価になるのみならず、CCDカメラ180,190の幅方向への移動時間のため、また、支持部材の移動に伴って生じる振動による画像の揺れが収まるまでの画像認識の待ち時間が必要なため、画像認識および処理に長時間を必要とし、ダイボンダを高速化することができないという問題点があった。あるいは、振動を防止するためには振動防止機構が必要になって、さらに、ダイボンダが高価になるという問題点があった。
また、撮像領域上空を往復動作する機構部によって撮像視野が遮蔽されていないタイミングを見計らって撮像する必要があり、この撮像タイミングを確保することにより、ダイボンダを高速化することができないという問題点もある。
そこで、本発明は、例えば、リードフレームやプリント基板などのワークにおけるボンディング領域を、より短時間で、かつ、高精度で画像認識を行うことができるダイボンダにおけるワーク認識方法およびこのワーク認識方法を用いたダイボンダを提供することを目的とするものである。
ここで、上記の「高機能カメラ」とは、センサ受光素子の一部のみを使用しての撮像がダイナミックに、また、プログラマブルに可能なカメラのことである。画素数については、対象とするワークによって必要条件が変わるため、ここでは問わない。すなわち、総画素数そのものが問題ではなく、あくまでも、ワークの1列分の全領域を一括して十分な解像度で撮像可能であればよく、ワークの長さ方向の画素数は、余り問題とならない。ただし、ワークの少なくとも1列分の全領域を一括して撮像可能な機能を要求される使用目的から考えるに、高解像度カメラにならざるを得ない。
また、上記の「ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識するようにした」なる用語は、ワークにおける1列のみの全ボンディング領域を一括して画像認識する場合のみならず、ワークにおけるある列とこの列に隣接する単一または複数の列の全ボンディング領域とを一括して画像認識する場合をも含むことを意味するものである。
また、本発明のワークの認識方法は、前記高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたことを特徴としている。
また、本発明のワークの認識方法は、前記高機能カメラにより基板の幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して撮像した後、次に基板の幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大して個々のボンディング領域の状態を検査することを特徴としている。
また、本発明のダイボンダは、多数のボンディング領域を有するワークの搬送路における接合材塗布位置の上方に、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第1の高機能カメラを固定配置するとともに、ワークの搬送路におけるボンディング位置の上方にワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第2の高機能カメラを固定配置したことを特徴としている。
また、本発明のダイボンダは、前記第1の高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の接合材塗布状態を一括して画像認識を行い、不良接合材塗布領域を記憶させて、次のボンディング位置でこの不良接合材塗布領域をスキップして半導体チップをボンディングするようにしたことを特徴としている。
したがって、従来のCCDカメラを用いて、例えば、ワークの搬送路における接合材塗布位置で、ワークの第n列目における全ボンディング領域中の一部のボンディング領域のみの接合材塗布前の状態および塗布後の状態を画像認識した後に、CCDカメラをワークの幅方向に移動させて、順次、同じ第n列目の他のボンディング領域における接合材塗布前の状態および塗布後の状態を画像認識するものに比較して、画像認識に要する時間が格段に短縮される。
あるいは、ワークの搬送路における半導体チップのボンディング位置で、ワークの第n列目における全ボンディング領域中の一部のボンディング領域における半導体チップのボンディング前の状態およびボンディング後の状態を画像認識した後、CCDカメラをワークの幅方向に移動させて、順次、同じ第n列目の他のボンディング領域における半導体チップのボンディング前の状態およびボンディング後の状態を画像認識するものに比較して、画像認識に要する時間が格段に短縮される。
また、本発明のワークの認識方法によれば、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、ワークの幅方向の次列における全ボンディング領域を画像認識するまでに発生する空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたので、画像撮像および画像処理に要する時間を大幅に短縮して、ダイボンダの高速化が図れる。
また、本発明のワークの認識方法によれば、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を画像認識するまでに発生する空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大してワークのボンディング領域の状態を検査するようにしたので、より高精度の画像による検査を行うことができ、ダイボンダの検査の高精度化が図れる。
また、本発明のダイボンダによれば、第1の高機能カメラでワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域における接合材の塗布前および/または塗布後の状態を一括して撮像でき、第2の高機能カメラでワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域における半導体チップのボンディング前および/またはボンディング後の状態を一括して撮像することができる。
したがって、ワークの搬送路の手前側で、接合材の塗布前に、ボンディング領域が正規の位置になっているどうか検査することができ、万一、ボンディング領域が正規の位置からずれている場合は、その検査結果に基づき搬送路のワーク駆動手段を自動的に調整して、ボンディング領域の位置を自動で修正することができる。また、接合材の塗布後に、接合材の塗布状態、例えば、接合材の有無、塗布位置、塗布量などを検査して、万一、接合材の塗布状態が不良のものがあれば、その検査結果に基づき接合材の塗布条件の自動での修正を行ったり、その不良位置を記憶装置に記憶して、次の半導体チップのボンディング工程で、その記憶情報を活用したりすることができる。
さらに、ワークの搬送路の前方側で、半導体チップのボンディング前に、ボンディング領域が正規の位置になっているかどうか検査することができ、万一、ボンディング位置が正規の位置からずれている場合は、その検査結果に基づき搬送路のワーク駆動手段を自動的に調整して、ボンディング領域の位置を修正することができる。また、半導体チップのボンディング後に、半導体チップのボンディング状態、例えば、ダイの有無、ダイ位置、ダイ欠け、接合材の食み出し状態などを画像認識し、万一、ボンディング状態が不良のものがあれば、ボンディング条件の自動での修正を行ったり、その不良位置を記憶装置に記憶し、次工程でその記憶情報を活用したりすることができる。
また、本発明のダイボンダによれば、接合材の塗布状態が不良のボンディング領域をスキップして半導体チップをボンディングするので、良品の半導体チップを無駄にすることが防止されて、コスト低減を図ることができる。また、その接合材の塗布状態が不良のボンディング領域をスキップすることにより、無駄なボンディング時間を無くすことができ、スループットが向上する。
図2は図1のダイボンダにおける左側縦断面図である。
図3は図1のダイボンダにおける第1,第2の高機能カメラの配設状態を示す拡大正面図である。
図4(A)は図1のダイボンダに使用する基板の一例の平面図である。
図4(B)は図4(A)の基板の正面図である。
図5(A)は図1のダイボンダにおけるローダの一例の概略正断面図である。
図5(B)は図1のダイボンダにおけるローダの異なる例の概略正面図である。
図6は図1のダイボンダにおける接合材塗布装置の概略拡大側断面図である。
図7は図1のダイボンダにおけるボンディングヘッドの動作説明図である。
図8(A)〜図8(C)は図1のダイボンダにおける半導体チップのピックアップ位置に配置する半導体チップ集合体の製造工程の概略縦断面図である。
図9は図1のダイボンダにおけるアンローダの概略正断面図である。
図10は図1のダイボンダにおける搬送装置の上下ベルトおよびプーリの配置状態を示す正面図である。
図11(A)は図1のダイボンダにおける搬送装置の駆動プーリ部分の背面図である。
図11(B)は図11(A)の駆動プーリ部分の右側面図である。
図12(A)は図1のダイボンダにおける搬送装置の上下駆動プーリ、上下従動プーリ、上側送りプーリ部分の概略正面図である。
図12(B)は図12(A)の上側送りプーリ部分の概略平面図である。
図12(C)は図12(B)の矢視A部分の拡大側断面図である。
図12(D)は図12(B)の矢視B部分の拡大側断面図である。
図13は本発明のワーク認識方法について説明する概略斜視図である。
図14(A)は厚さ寸法が小さい基板が供給された場合の上下ベルトおよび上下送りプーリの拡大正面図である。
図14(B)は厚さ寸法が大きい基板が供給された場合の上下ベルトおよび上下送りプーリの拡大正面図である。
図15(A)は従来のダイボンダの概略正面図である。
図15(B)は図15(A)のダイボンダの概略平面図である。
図16は従来のダイボンダの画像認識方法について説明する概略斜視図である。
このダイボンダ10は、図1〜図3に示すように、ワークの一例であるリードフレームやプリント基板などの多数のボンディング領域を有する基板1を供給するローダ20と、基板1を搬送する搬送装置70と、搬送装置70の中途部における手前側の接合材塗布位置PSで基板1に接合材を塗布する接合材塗布装置30と、搬送装置70の中途部における前方側のボンディング位置PBで接合材が塗布された基板1に半導体チップ(ダイ)をボンディングするボンディングヘッド40と、半導体チップをボンディングした基板1を受け取るアンローダ50と、接合材塗布装置30の上方に配置固定された第1の高機能カメラ、例えばCMOSカメラ100と、そのモニタ101と、前記ボンディングヘッド40の上方に配置固定された第2の高機能カメラ、例えばCMOSカメラ110と、そのモニタ111とを備えている。
前記接合材塗布位置PSおよびボンディング位置PBには、例えば、多数の発光ダイオードを行列状に並置した照明手段103,113が配設されて、第1のCMOSカメラ100と、第2のCMOSカメラ110とにより、明瞭な画像認識が行えるようになっている。照明手段103,113は単一で1方向からの照明でもよいが、図3に示すように、複数個の照明手段により複数方向からの照明を行うと、被写体の凹凸による影ができなくて、より一層明瞭な画像認識が行える。なお、図3では、接合材塗布位置PSにおける接合材塗布装置30は図示を省略し、1個の照明手段103のみ示しているが、ボンディング位置PBと同様に複数個の照明手段103を配置してもよい。
前記基板1は、図4(A)(B)に示すように、長さ寸法がL,幅寸法がW,厚さ寸法がtの矩形状、かつ平板状で、縦横に多数の半導体チップのボンディング領域2を有しているとともに、幅方向の少なくとも一端部に長さ方向に沿って、ボンディング領域2の無い把持領域3を有している。なお、この把持領域3には、従来の送り爪方式のような送り爪用孔は不要であるが、従来の送り爪用孔が形成されている基板でも、何ら支障なく使用することができる。
前記ローダ20は、基板1を多数ストックしておき、1枚ずつ搬送装置70に供給するもので、例えば、図5(A)に示すように、エレベータ21に、多数の基板1を上下方向に所定ピッチで水平状に収容したマガジン22を載置して、エレベータ21によりマガジン22を1ピッチずつ間欠的に下降(または上昇)させて、プッシャ23の押圧部24によりマガジン22の下方(または上方)の基板1から順次送り出す方式のものでもよい。また、図5(B)に示すように、多数の基板1を積層しておいて、1個または複数個の吸着ヘッド25により上方の基板1から1枚ずつ吸着して、搬送装置70に供給する方式のものでもよい。
前記搬送装置70は、図4の基板1の把持領域3を把持して搬送するものが望ましく、詳細な構成と動作については、後で説明する。
前記接合材塗布装置30は、例えば、図6に示すように、取付部材31に取り付けたシリンジ32内に接合材33を収容し、圧縮気体(エア、窒素)34によってノズル35から接合材33を所定量ずつ吐出して基板1に塗布するようにしたもので、X軸駆動モータ(図示省略)によって基板1の幅方向(X方向)に間欠移動可能に構成して、基板1の幅方向に沿って一列状に配置されているボンディング領域2に、順次、接合材33を塗布するようにしたものである。
なお、必要に応じて、幅方向の複数のボンディング領域2に同時に、接合材33を供給するようにしてもよい。ただし、後述するボンディングヘッド40が、基板1の幅方向に並んた各ボンディング領域2に、順次、半導体チップをボンディングするので、実用上は、単一のノズルを有するもので十分である。
なお、シリンジ32を取り付けた取付部材31は、Y軸駆動モータ(図示省略)によって基板1の進行方向に移動可能に構成してもよい。このようにすると、例えば、第1のCMOSカメラ100で、接合材塗布前のボンディング領域2の状態や、接合材塗布後のボンディング領域2における接合材33の塗布状態を観察する場合に、取付部材31をY方向に移動退避させて、画像を認識し易くすることができる。
前記半導体チップのボンディングヘッド40は、真空吸着力を利用して、図7に示すように、半導体チップのピックアップ位置P1から半導体チップ65を1個ずつピックアップして、ボンディング位置P2にある基板1の接合材33が塗布されたボンディング領域2に、順次ボンディングするものである。
前記半導体チップ65のピックアップ位置P1には、例えば、図8(C)に示すような、ウェーハリング61に貼着された粘着シート62に多数の半導体チップ65が接合された半導体チップ集合体60が配置されている。この半導体チップ集合体60は、図8(A)に示すように、ウェーハリング61に貼着された粘着シート62に半導体ウェーハ63を貼り付け、図8(B)に示すように、ダイサ64によって半導体ウェーハ63を縦横に切断して個々の半導体チップ65に分割したのち、図8(C)に示すように、粘着シート62を固定リング66の上に載せて、ウェーハリング61を押し下げて粘着シート62を引き伸ばすことによって、個々の半導体チップ65,65を離間させるとともに、粘着シート62と半導体チップ65との接合力を低下させたものである。
前記アンローダ50は、例えば、図9に示すように、エレベータ51に、多数の基板1を上下方向に所定ピッチで水平状に収容可能なマガジン52を載置して、エレベータ51を1ピッチずつ下降(または上昇)させてマガジン52内にボンディングを終了した基板1を下方(または上方)から1枚ずつ収容していくものである。
前記搬送装置70は、図10に示すように、下側のタイミングベルト(以下、下側ベルトという)71と、上側のタイミングベルト(以下、上側ベルトという)72とを上下に対向させて配置している。下側ベルト71は、所定の高さ位置に配置固定した駆動プーリ73,従動プーリ74および多数の送りプーリ75,76により水平状態に支持されて、図示矢印方向(上側ベルト72側が左端から右端)に移動するようになっている。上側ベルト72は、駆動プーリ77,従動プーリ78および多数の送りプーリ79,80によって水平状態に支持されて、図示矢印方向(下側ベルト71側が左端から右端)に移動するようになっている。
図11(A)(B)に示すように、前記駆動プーリ73,77の回転軸の他方端部には、プーリ73A,77Aが固定されており、このプーリ73A,77Aに、単一の駆動モータ81の回転軸に取り付けられたプーリ82と、テンションプーリ83とともにタイミングベルト84を掛け渡して、駆動プーリ73,77を同期して、かつ逆方向に回転駆動するようになっている。
前記下側ベルト71の駆動プーリ73,従動プーリ74および上側ベルト72の駆動プーリ77,78、さらに、駆動モータ81に取り付けられたプーリ82およびテンションプーリ83は、いずれも鍔付きで、かつ、周面に上下ベルト71,72の内周面に形成されている凹凸に噛み合う凹凸を有するタイミングベルト用のものである。
なお、下側ベルト71の送りプーリ75,76および上側ベルト72の送りプーリ79,80の内、送りプーリ75,79(図10のAで示す)は、周面に上下ベルト71,72の凹凸に噛み合う凹凸を有するタイミングベルト用のものであり、送りプーリ76,80(図10のBで示す)は周面に上下ベルト71,72の凹凸に噛み合う凹凸を有していない、単なる支持用のものである。
また、図12(B)およびこの図12(B)における矢視A部分を拡大した図12(C)から明らかなように、前記下側ベルト71側の送りプーリ75および上側ベルト72側の送りプーリ79は、鍔付きのもので、上下ベルト71,72が脱落しないようになっている。
一方、図12(B)における矢視B部分を拡大した図12(D)から明らかなように、前記下側ベルト71側の送りプーリ76および上側ベルト72側の送りプーリ80は、鍔無しのものである。このように、送りプーリ76および80に、鍔および凹凸が無い安価なものを使用して、鍔および凹凸を有する高価な送りプーリ75,79と交互に配置することによって、コスト低減を図っている。
また、前記上側ベルト72の送りプーリ79,80の軸79a,80aは、図10に示すように、下側ベルト71の送りプーリ75,76の軸75a,76aに対して、若干ローダ20側に偏心して取り付けられている。しかも、図12(A)に示すように、各送りプーリ79,80のアンローダ50側は、引張りばね85によって、常時、斜め下方に向かって付勢されている。このため、上側ベルト72は、各送りプーリ79,80に作用している引張りばね85の弾性力により、常時、下側ベルト71に向かって押し付けられている。
したがって、上下ベルト71,72で基板1を把持できるようになっているとともに、前記引張りばね85の弾性力に抗する力が作用すると、上側ベルト72の送りプーリ79,80が軸79a,80aを中心にして反時計方向に回動し、それによって送りプーリ79,80のアンローダ50側が、引張りばね85の弾性力に抗して上昇動作可能に構成されている。このような構成に基づいて、上下ベルト71,72間に厚さ寸法tがt1(>t)の基板1が供給されると、送りプーリ79,80のアンローダ50側が、引張りばね85の弾性力に抗して上昇することによって、上側ベルト72が上昇して、厚い基板1を上下ベルト71,72で確実に把持可能になっている。
なお、下側ベルト71のリターン部分71aには、固定配置されたガイドロール86と、昇降可能なテンションロール87とが設けられており、上側ベルト72のリターン部分72aには、適当数のテンションロール88が設けられており、それぞれ上下ベルト71,72に適度のテンションを作用させている。
さらに、前記上側ベルト72のリターン部分72aにおける、ボンディングヘッド40の移動経路には、図10に示すように、ボンディングヘッド40の移動を妨げないように、方向変換ロール89,90,91,92によって高さを低下した部分93が設けられている。すなわち、前記半導体チップ集合体60から半導体チップ65をピックアップするピックアップ位置P1は、図12(B)に示すように、上下ベルト71,72の手前(図示下方)側に配置されており、一方、半導体チップ65をボンディングする基板1は、上下ベルト71,72の向こう(図示上方)側に位置しているので、ボンディングヘッド40は、上下ベルト71,72の手前側にある半導体チップのピックアップ位置P1と、上下ベルト71,72の向こう側にある基板1との間を往復しなければならない。
したがって、もし、上側ベルト72のリターン部分72aが、低下した部分93の両側のように高いままであると、ボンディングヘッド40は、この高い上側ベルト72のリターン部分72aを上昇→水平移動→下降して、上側ベルト72のリターン部分72aを乗り越えなければならず、ボンディングヘッド40の大きな上下動作が必要になるために、ボンディングヘッド40の駆動機構が大型、かつ高価になるのみならず、ボンディング速度が低下することが避けられない。
これに対して、図10に示すように、上側ベルト72のリターン部分72aに低下した部分93を設けておけば、ボンディングヘッド40は、この低下した部分93を通って大きく上下動作することなく、上下ベルト71,72の手前側の半導体チップピックアップ位置P1と、上下ベルト71,72の向こう側のボンディング位置P2にある基板1のボンディング領域2との間を高速で往復することができ、ボンディング速度を向上することができる。
なお、搬送装置70は、図1および図2から明らかなように、上下ベルト71,72の向こう側に、基板1の移動方向に沿って配設された台94を備えており、この台94上を基板1が搬送されるようになっている。
前記第1,第2のCMOSカメラ100,110は、現時点で入手可能な解像度は約411万画素(2,047×2,008)、CCDカメラの視野内の全画素相当読出時間は約12msecであり、従来のCCDカメラの解像度の約30万画素(640×480)に対して約13倍、CCDカメラの視野内の全画素読出時間33msecに対して約1/3にも達する、高機能で、かつ、高速画像認識が可能なものである。
次に、上記のワークの認識方法を採用したダイボンダ10の動作について説明する。
まず、搬送装置70の駆動モータ81を駆動して、上下ベルト71,72を図10の矢印方向に同期して、基板1のボンディング領域2の1ピッチ分ずつ、間欠的に移動させるようにしておく。そして、ローダ20から1枚の基板1が、その把持領域3を手前側(上下ベルト71,72側)にして搬送装置70に供給されると、搬送装置70の上下ベルト71,72は、この基板1の一端部の把持領域3を上下から把持して、図1の左端から右端に向かって、間欠的に搬送する。このとき、接合材塗布装置30は、基板1の第1列目のボンディング領域、すなわち、接合材塗布領域から外れた位置に退避している。
基板1の第1列目のボンディング領域2が接合材塗布位置PS,すなわち、第1のCMOSカメラ100の下方位置に来ると、その位置で一時停止し、図13に示すように、少なくとも第1列目の全ボンディング領域2を一括して画像認識して、正規の位置に位置しているかどうか検査する。万一、ボンディング領域2が正規の位置に位置していない場合は、その検出出力によって搬送装置70を作動させて、ボンディング領域2を正規の位置に自動修正する。または、このずれ量をもとに、次に述べる接合材の塗布位置を自動で補正する。
ボンディング領域2が正規の位置に位置していると、接合材塗布装置30が下降して、基板1の第1列目における第1番目のボンディング領域2に接合材33を塗布し、上昇する。すると、X方向駆動モータ(図示省略)によって、取付部材31がX方向に1ピッチ分だけ水平移動して下降し、基板1の第1列目における第2番目のボンディング領域2に接合材33を塗布し、上昇する。以下、同様に、基板1の第1列目における第3番目から第n番目のボンディング領域2に、順次、接合材33を塗布し、上昇する。
このようにして、基板1の第1列目の全ボンディング領域2に接合材33を塗布し終わると、第1のCMOSカメラ100によって、少なくとも第1列目のボンディング領域2の接合材塗布状態を一括して画像認識して、万一、塗布状態が不良のボンディング領域2があると、接合材33の塗布条件を調整したり、その不良塗布状態のボンディング領域2を記憶装置に記憶させて、次工程の半導体チップのボンディング時に活用したりする。
このようにして、少なくとも第1列目の全ボンディング領域2に接合材33が塗布され塗布状態が画像認識されると、上下ベルト71,72の移動によって、基板1が1ピッチ分だけ間欠的に搬送される。以下、前記同様にして、基板1の第2列目、第3列目、…の全ボンディング領域2の接合材塗布前の位置が画像認識され、ボンディング領域2に順次接合材33が塗布され、ついで、全ボンディング領域2の接合材塗布状態が画像認識される。
なお、前述のように、本発明に用いるCMOSカメラ100は、高機能を有するので、図13に示すように、基板1の第1列目の全ボンディング領域2のみならず、第2列目以降の数列目までの全ボンディング領域2をも同時に一括して画像認識することができるので、接合材塗布前および/または接合材塗布後の状態は、視野内の全ボンディング領域2を一括して画像認識することができる。したがって、数列分のボンディング領域2を一括して画像認識した後に空き時間が発生するので、この空き時間を利用して、画像を処理することができる。あるいは、一活して画像認識したボンディング領域2の中の単一または複数のボンディング領域2の画像を分割拡大して、より高精度の検査を実施することができる。
接合材33が塗布された基板1は、上下ベルト71,72によって、図10の右方に向かって間欠的に搬送され、第1列目のボンディング領域2がボンディング位置PBに来ると、第2のCMOSカメラ110によって、少なくとも第1列目の接合材33が塗布された全ボンディング領域2が一括して画像認識される。したがって、この第2のCMOSカメラ110によって、再度、半導体チップのボンディング前の接合材塗布状態が画像認識により検査可能である。
万一、この接合材塗布状態の検査により、および/または前記第1のCMOSカメラ100による検査により第1列目に接合材塗布状態が不良のボンディング領域2があると、これらの接合材塗布状態が不良のボンディング領域2をスキップしてボンディングヘッド40により、半導体チップをボンディングする。
このボンディング位置PBでは、図7に示すように、ボンディングヘッド40によって、ピックアップ位置P1で半導体チップ集合体60から半導体チップ65を1個ずつピックアッップして、ボンディング位置P2で基板1のボンディング領域2に塗布されている接合材33を介して、順次、基板1にボンディングされる。
このとき、前述のように、上側ベルト72のリターン部分72aに低下した部分93を設けてあるので、ボンディングヘッド40は、半導体チップ65のピックアップ位置P1と基板1のボンディング位置P2との間を、大きく上下動作することなく往復移動することができ、ボンディングヘッド40の駆動機構を小型、かつ、安価にできるのみならず、ボンディング速度を向上することができる。
基板1の第1列目のボンディング領域2に半導体チップ65のボンディングが終了すると、基板1が1ピッチ分だけ間欠的に搬送されて、以下、第2列目、第3列目のボンディング領域2に、順次、半導体チップ65がボンディングされる。
半導体チップ65のボンディング状態は、第2のCMOSカメラ110によって、基板1の少なくとも1列の全ボンディング領域2が一括して画像認識される。この画像認識によって不良と判断されたボンディング領域2は、記憶装置に記憶されて、後工程の特性選別時などでスキップするように活用できる。また、認識されたボンディング状態を、以降のボンディング動作にフィードバックすることができる。
半導体チップ65がボンディングされた基板1は、右方に向かって間欠的に搬送されて、右端のアンローダ50で、エレベータ51の1ピッチずつの上昇動作(または下降動作)に合わせて、順次、マガジン52内に収容される。
なお、前述のように、本発明に用いるCMOSカメラ110は、高機能を有するので、図13に示すように、基板1の第1列目の全ボンディング領域2のみならず、第2列目以降の数列目までの全ボンディング領域2をも同時に一括して画像認識することができるので、半導体チップのボンディング前および/またはボンディング後の状態は、視野内の全ボンディング領域2を一括して画像認識することができる。したがって、数列分のボンディング領域2を一括して画像認識した後に空き時間が発生するので、この空き時間を利用して、画像を処理することができるし、一活して画像認識したボンディング領域2の中の単一または複数の画像を分割拡大して、単一または複数のボンディング領域2の拡大された画像により、より高精度の検査を実施することができる。
次に、基板1の品種切替えによって、基板1の厚さ寸法tが変動した場合の搬送装置70の動作について説明する。まず、厚さ寸法がtの基板1が供給された場合、前述のように、上側ベルト72側の送りプーリ79,80の軸79a,80aがローダ20側に偏心して取り付けられており、かつ、送りプーリ79,80のアンローダ50側が引張りばね85によって、下側ベルト71に向かって付勢されているので、図14(A)に示すように、送りプーリ79,80のアンローダ50側が引張りばね85の弾性力に抗して若干上昇することによって、上側ベルト72が上昇し、しかも、上側ベルト72は、常時、引張りばね85の弾性力で下側ベルト71に向かって付勢されているので、上下ベルト71,72で確実に厚さ寸法tの基板1の把持領域3を把持して搬送することができる。
次に、厚さ寸法がt1(>t)の基板1aが供給された場合、図14(B)に示すように、上側ベルト72側の送りプーリ79,80は、軸79a,80aを中心にして反時計方向に回動するが、送りプーリ79,80の軸75a,76aは、ローダ20側に偏心して取り付けられているために、送りプーリ79,80のアンローダ50側が、引張りばね85の弾性力に抗して上昇することによって、上側ベルト72が上昇して、上下ベルト71,72で厚さ寸法がt1(>t)の基板1aの把持領域3を確実に把持して、搬送することができる。
このように、上記の搬送装置70では、基板1の厚さ寸法の変動に対応して、送りロール79,80のアンローダ50側が引張りばね85の弾性力に抗して上昇して、上側ベルト72が上昇する結果、アダプタを用いたり、送りロール79,80の取付位置を調整したりすることなく、自動的に対応可能である。このため、上側ベルト72の送りロール79,80の直径寸法や軸79a,80aの偏心寸法は、この搬送装置70を搬送される基板の厚さ寸法の変動範囲に応じて、予め適当に設定しておく必要がある。
また、基板1の品種切替えによって、長さ寸法L1(≠L)の基板1b(図示省略)や、幅寸法W1(≠W)の基板1c(図示省略)が供給されても、前述のように、上下ベルト71,72は、基板1b,1cの一端部の把持領域3を把持するので、基板1b,1cの長さ寸法L1や幅寸法W1には全く関係なく、基板1b,1cの把持領域3を確実に把持して、円滑に間欠的に搬送することができる。
なお、上記の実施形態は、本発明の特定の形態について説明したもので、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、上側ベルト72側の送りロール79,80の軸79a,80aを下側ベルト71側の送りロール75,76の軸75a,76aに対してローダ20側に偏心して取り付け、かつ、送りロール79,80のアンローダ50側を、引張りばね85で下側ベルト72に向かって付勢するようにしたが、送りロール79,80の軸79a,80aそのものを昇降可能に取り付けて、軸79a,80aを引張りばねで下ベルト71に向かって引っ張るか、圧縮ばねで下ベルト71に向かって押圧するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、上側ベルト72を1本のタイミングベルトで構成し、そのリターン部分72aにおけるボンディングヘッドの移動経路に、高さが低下した部分93を設けるようにしたが、上側ベルト72を、ボンディングヘッドの移動経路部分で2分割して、同期して移動するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、第1の高機能カメラ100および第2の高機能カメラ110に、CMOSカメラを用いる場合について説明したが、ワークの少なくとも1列分の全領域を一括して画像認識が可能なカメラであれば、任意のカメラを用いることができる。
また、上記実施形態では、第1の高機能カメラ100および第2の高機能カメラ110に、それぞれモニタ101,111を設ける場合について説明したが、単一の共用モニタを用いて、第1の高機能カメラ100の画像と、第2の高機能カメラ110の画像とを、共用モニタ画面に同時に併示するようにしてもよい。あるいは、第1の高機能カメラ100の画像と、第2の高機能カメラ110の画像とを、共用モニタ画面において時間的に切替えて表示するようにしてもよい。
また、基板1,ローダ20,接合材塗布装置30,ボンディングヘッド40,アンローダ50,搬送装置70,アンローダ50などは、実施形態に示す以外の構成のものでも良い。
産業上の利用分野
本発明のワーク認識方法およびダイボンダは、半導体チップのダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダに特に有用であるが、チップ抵抗器やチップコンデンサなどの各種電子部品のダイボンダにおけるワーク認識方法およびダイボンダとしても適用することができる。
Claims (5)
- ダイボンダにおける多数のボンディング領域を有するワークの搬送路の上方に画像認識手段を配置してワークのボンディング領域を画像認識する方法において、
前記画像認識手段として、高機能カメラを固定配置して、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識するようにしたことを特徴とするダイボンダにおけるワーク認識方法。 - 前記高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の画像を一括して撮像した後、次にワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を処理するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のダイボンダにおけるワーク認識方法。
- 前記高機能カメラにより基板の幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して撮像した後、次に基板の幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識するまでの空き時間を利用して、前記一括して撮像した画像を分割拡大して個々のボンディング領域の状態を検査することを特徴とする請求項1に記載のダイボンダにおけるワーク認識方法。
- 多数のボンディング領域を有するワークの搬送路における接合材塗布位置の上方に、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第1の高機能カメラを固定配置するとともに、
ワークの搬送路におけるボンディング位置の上方にワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域を一括して画像認識する第2の高機能カメラを固定配置したことを特徴とするダイボンダ。 - 前記第1の高機能カメラにより、ワークの幅方向の少なくとも1列の全ボンディング領域の接合材塗布状態を一括して画像認識を行い、不良接合材塗布領域を記憶させて、次のボンディング位置でこの不良接合材塗布領域をスキップして半導体チップをボンディングするようにしたことを特徴とする請求項4に記載のダイボンダ。
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