WO2009145055A1 - 超音波接合装置 - Google Patents
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Abstract
片面に電極が形成された電極面を有し、電極面に対する裏面が超音波ホーンに吸着保持されるチップ部品に超音波振動を付与することにより、基板の電極にチップ部品の電極を超音波接合する超音波接合装置であって、チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を検査するチップ裏面検査手段を備えたことを特徴とする超音波接合装置。超音波ホーンのチップ保持面の研磨周期が長く、超音波ホーンの使用寿命の長い超音波接合装置を提供できる、
Description
本発明は、電子部品などのチップ部品の電極を基板などのワークの電極に押圧または押圧および加熱しながら、接合部位に超音波振動を付与することにより超音波接合する超音波接合装置に関する。
電子部品などのチップ部品の電極を基板などの電極に接合する場合、チップ部品の電極を基板の電極に押圧しながら当該部位に超音波振動を付与して接合している。この超音波接合に用いられる超音波接合ヘッドは、超音波振動を発生させる超音波発生器と、発生する超音波振動を伝達させる超音波ホーンと、超音波ホーンに形成されたチップ部品を吸着保持するチップ保持面とから構成されている。
一方、電子部品などのチップ部品は、半導体ウエハに電子回路や電極を形成した後、電子回路や電極が形成された面の裏面がダイシング用シートに貼り付けられ、切断分離(ダイシング)されることにより個別片に作成されている。ダイシング用シートと半導体ウエハは接着剤によって貼り付けられており、ダイシング後のチップ部品の裏面(電子回路や電極が作成された面の裏面)に接着剤が残留している場合がある。
これらのチップ部品の裏面に付着した接着剤は、超音波ホーンのチップ保持面でチップ部品の裏面を吸着保持する際に、チップ保持面側に貼り付いてしまうことがある。そして超音波接合を繰り返すことにより次第に超音波ホーンのチップ保持面に接着剤等の異物が堆積していき、部分的に突起状に成長していく。そうなると、チップ保持面とチップ部品の裏面との摩擦力が変化し、超音波ホーンに伝達されたエネルギーがチップ部品に良好に付与されず接合不良を招くようになる。
そのため、定期的に超音波ホーンのチップ保持面を砥石で研磨しチップ保持面に形成された突起物を取り除く作業が行われている(例えば特許文献1)。
上記のような超音波接合装置では、研磨のために一旦装置を停機しなければならず、装置の停機により生産性が上がらないという問題がある。また、研磨を重ねることによりチップ保持面がすり減ってしまうと、超音波ホーン全体を交換しなければならなくなり、装置の停機時間がさらに増加することになる。
そのため、このような超音波接合装置では、超音波ホーンの使用寿命が短いことが問題となっていた。
本発明は、上記問題点に鑑み、超音波ホーンのチップ保持面の研磨周期が長く、超音波ホーンの使用寿命の長い超音波接合装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る超音波接合装置は、片面に電極が形成された電極面を有し、電極面に対する裏面が超音波ホーンに吸着保持されるチップ部品に超音波振動を付与することにより、基板の電極にチップ部品の電極を超音波接合する超音波接合装置であって、チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を検査するチップ裏面検査手段を備えたことを特徴とするものからなる。
このような本発明に係る超音波接合装置においては、上記チップ裏面検査手段は、例えば、チップ部品の裏面の異物付着状態を観察する観察手段と、該観察手段の観察結果と予め設定した異物付着率とを比較する比較手段と、から構成される。
また、本発明に係る超音波接合装置は、チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を洗浄する洗浄手段を備えていることが好ましい。この洗浄手段は、例えば、チップ部品の裏面をプラズマによって洗浄するプラズマ洗浄手段から構成できる。
あるいは、チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を紫外線によって洗浄する紫外線洗浄手段を備えている構成とすることもできる。
あるいは、チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を有機溶剤を用いて洗浄する有機溶剤洗浄手段を備えている構成とすることもできる。
上記チップ部品の裏面の観察手段は、例えば、チップ部品の裏面の法線方向に配置されチップ部品の裏面からの散乱光を観察するカメラと、該カメラとチップ部品の裏面を結ぶ法線に対して所定の傾きを有する方向に配置された光源からチップ部品の裏面に所定の角度で光を照射する斜光照射手段とを有する構成とすることができる。
本発明に係る超音波接合装置によれば、超音波ホーンにチップ部品を吸着保持する前に、吸着保持される側であるチップ部品の裏面をチップ裏面検査手段で検査するので、チップ部品の裏面に接着剤等の異物が付着していたとしても、超音波接合の前に事前に異物の有無を確認することができる。そのため、超音波ホーンのチップ保持面(チップ部品が吸着保持される超音波接合ホーン側の面を呼ぶ)への異物の付着を未然に防止することができる。異物がチップ保持面に付着しないので、異物の堆積による突起がチップ保持面に発生することはない。そのため、生産を継続しても超音波接合時のチップ部品とチップ保持面の摩擦係数は一定に保たれ、超音波接合の品質が安定する。そして、チップ保持面の定期的な研磨も不要になり、超音波ホーンの寿命を大幅にアップすることができ、生産性が大幅に向上する。
また、チップ裏面検査手段を、異物の付着状態を観察する観察手段と、該観察手段の観察結果と予め設定した異物付着率とを比較する比較手段とから構成すれば、チップ部品の裏面を非接触で検査することができ、検査にともなう異物の付着を防止することができる。また、超音波ホーンへチップ部品を吸着保持する前に予め設定した異物付着率を基準に裏面の比較検査を行うので、超音波接合されるチップ部品の品質が安定する。
また、チップ部品の裏面に付着した異物をプラズマによって洗浄するプラズマ洗浄手段を備えている構成とすれば、プラズマ洗浄により異物を確実に除去することができる。特に接着剤などの有機物はプラズマ照射により確実に除去することができる。
また、チップ部品の裏面に付着した異物を紫外線によって洗浄する紫外線洗浄手段を備えている構成とすれば、紫外線洗浄により異物を確実に除去することができる。
また、チップ部品の裏面に付着した異物を有機溶剤を用いて洗浄する有機溶剤洗浄手段を備えている構成とすれば、有機溶剤洗浄により異物を確実に除去することができる。特に接着剤などの有機物を容易に除去することができる。
さらに、チップ裏面観察手段をカメラと斜光照射手段から構成すれば、チップ部品の裏面に異物がない場合は、斜光照射手段から照射された光は裏面で正反射し裏面の法線方向に配置したカメラには入らないが、チップ部品の裏面に異物がある場合には、照射された光が異物により散乱して、カメラに散乱光が入るようになる。結果として、暗い視野に異物が明るく浮かび上がったようにカメラで見えるため、異物を高い検出感度で検出することができるようになる。このようにチップ部品の裏面の異物を検査することにより、異物を3次元的に検出するような検出装置を用いることなく、斜光照射手段を利用した簡易な装置構成にすることができる。そのため、容易に、超音波ホーンへのチップ部品の吸着保持の前にチップ裏面検査手段を配置することができる。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態の超音波接合装置1の概略側面図、図2はその超音波接合装置1における超音波接合の動作フローチャートである。図1において、直交座標系の3軸をX,Y,Zとし、XY平面は水平面、Z軸方向は鉛直方向、Z軸回りはθ方向とする。
図1は、本発明の第1の実施の形態の超音波接合装置1の概略側面図、図2はその超音波接合装置1における超音波接合の動作フローチャートである。図1において、直交座標系の3軸をX,Y,Zとし、XY平面は水平面、Z軸方向は鉛直方向、Z軸回りはθ方向とする。
図1に示すように、超音波接合装置1は、チップ供給部2と、チップ搬送部3と、チップ裏面検査部4と、超音波接合部5と、制御部6とから構成されている。チップ部品7は、半導体回路と電極71が形成された電極面7aと、その電極面7aに対する裏面7bを備えている。このチップ部品7としては、例えば、ICチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなど種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態のものを含む。
チップ供給部2は、チップ部品7の裏面7bをZ方向上側にして複数のチップ部品7を整列収納しているチップトレイ21と、チップトレイ21に収納されたチップ部品7のうち選択されたチップ部品7をピックアップしチップ搬送部3に搬送するZ軸方向に移動可能なコレット22と、コレット22をX方向およびY方向に移送するガイドレール23とから構成されている。
チップ搬送部3は、チップ部品7を搬送する搬送台であるチップスライダ31と、チップスライダ31をX方向に搬送する搬送機構32とから構成されている。チップスライダ31は、チップ供給部2から搬送されたチップ部品7を図1の位置Aで受け取る。チップスライダ31には搬送中にチップ部品7を保持できるように吸引孔33が電極面7a側に設けられており、図示していない吸引ポンプとホースを介して接続されている。搬送機構32は、チップスライダ31を図1の位置A、BおよびCに位置決め可能に構成されている。搬送機構32は、X方向に延びるボールねじ34とボールねじ34を駆動するサーボモータ35およびボールねじ34上を移動するチップスライダ31が連結されたナット(図示せず)などで構成されている。後述する制御部6でサーボモータ35を位置制御することにより、チップスライダ31が位置A、B、Cのいずれかに位置決めされるようになっている。図1の位置Bには、チップ検査部4が配置され、位置Cには超音波接合部5が配置されている。チップ部品7は、裏面7bがZ方向上側になるように搬送され、位置Bでは後述するカメラ41が裏面7bを観察できるようになっている。位置Cに搬送されるチップ部品7は、後述する超音波ホーン522のチップ保持面523に裏面7bを吸着保持されることにより、チップスライダ31からチップ保持面523へチップ部品7が受け渡しされる。図1では、位置Aにおけるチップスライダ31とチップ部品7を実線で表記し、位置B,Cにおけるチップスライダ31とチップ部品7を点線で表記し、チップ保持面523に吸着保持されたチップ部品7を実線で表記した。
チップ裏面検査部4は、チップスライダ31が停止する位置BのZ方向上方に配置されたカメラ41と斜光照射手段42と遮蔽板43とから構成されている。カメラ41と斜光照射手段42は本発明における観察手段に相当する。カメラ41は、CCDカメラを用いることができ、その光軸が位置Bに位置決めされたチップスライダ31上のチップ部品7の裏面7bに対して法線方向(垂直)になるように配置されている。斜光照射手段42は、チップ部品7の裏面7bとカメラ41を結ぶ法線に対して、所定の傾きを有する方向に配置されている。斜光照射手段42から照射する光はチップ部品7の裏面7bに所定の角度で照射されるようになっている。斜光照射手段42は、位置Bに停止したチップスライダ31上のチップ部品7を取り囲むように複数の光源から構成することができる。斜光照射手段42としては、例えば、ランプとレンズまたはミラーを組み合わせた平行光光源や、光ファイバを束ねたバンドルファイバを用いた光源、LED光源などを用いることができる。
チップ部品7の裏面7bに付着している異物は、主に、ダイシング用シートに用いられている接着剤である。接着剤のような有機物は、空気とは異なる屈折率を有する。そのため、有機物の表面で照射された光の一部を反射する。特にチップ部品7の裏面7bに付着した有機物の表面形状は微小でランダムな凹凸を有している。この有機物の表面で反射した光の一部が、法線方向に配置したカメラ41に認識されるようになっている。また、有機物の表面を透過しチップ部品7の裏面7bに到達した光は、裏面7bで反射し、さらに有機物の表面で屈折し散乱する。これらの散乱光がカメラ41で認識されるようになっている。このように、斜光照射手段42から照射される光は、接着剤のような有機物の表面で一部が反射され、一部が有機物を透過するようになっている。
チップ部品7の裏面7bに接着剤等の異物がない場合は、斜光照射手段42から照射された光は裏面7bで正反射し、裏面7bのZ方向上方に配置したカメラ41には入らない。しかし、チップ部品7の裏面7bに接着剤等の異物が存在すると、前述のように照射された光が接着剤等の異物により散乱して、カメラ41に散乱光が入るようになる。結果として、暗い視野に接着剤等の異物が明るく浮かび上がったようにカメラ41で見えるため、接着剤等の異物を高い検出感度で検出できるようになっている。
このようにチップ部品7の裏面7bの接着剤等の異物を検出しているので、接着剤等の異物を3次元的に検出するような検出装置を用いることなく、斜光照射手段42を利用した簡易な装置構成にすることができる。そのため、後述するチップ保持面523へのチップ部品7の吸着保持の前にチップ裏面検査部4を備えることができる。
なお、実際のチップ部品7の裏面7bには、接着剤に限らずダイシング時の削りカスや微小なゴミなどが付着している可能性がある。本実施の形態では、これらを総称して異物と記載する。また、予め接着剤をチップ部品7の裏面7bに付着させる場合には接着剤の記載を用いる。
遮蔽板43は、カメラ41と斜光照射手段42を覆うように配置されている。これは、チップ裏面検査部4への外乱光を遮断する目的で備えられている。
チップ裏面検査部4は、本発明におけるチップ裏面検査手段に相当する。
超音波接合部5は、加圧機構51と超音波接合ヘッド52と基板ステージ53とから構成されている。加圧機構51は、加圧シリンダ511と加圧シリンダ511からZ方向下方に向けられたロッド512とロッド512に連結されたヘッド支持部材513とから構成されている。加圧シリンダ511の伸縮動作に連動してロッド512がZ方向に上下するようになっている。ヘッド支持部材513は、逆U字型に形成されており、上面514でロッド512の下部に連結されている。さらに、ヘッド支持部材513は、その左右の側部(腕部)で、超音波接合ヘッド52を支持している。これにより、設定された押圧荷重が、加圧シリンダ511の伸縮により、超音波接合ヘッド52に加わるようになっている。
超音波接合ヘッド52は、超音波振動を発生する超音波発生器521と、発生した超音波振動を伝達させる超音波ホーン522と、超音波ホーン522に形成されたチップ部品7の裏面7bを吸着保持するチップ保持面523とから構成されている。超音波ホーン522に伝達した超音波振動は、チップ保持面523に吸着保持されたチップ部品7に付与されるようになっている。チップ保持面523には、吸引孔524が形成されており、図示していない吸引ポンプと配管を介して接続され、吸引ポンプの作動によりチップ部品7の裏面7bを吸着できるようになっている。
基板ステージ53は、図中左右と前後の水平方向(X,Y方向)およびθ方向に移動自在に構成されている。基板ステージ53には、吸引孔531が設けられており基板8を吸着保持できるようになっている。吸引孔531は、図示していない吸引ポンプと配管を介して接続されている。なお、吸着方式に限らず、可動ツメを使った機械式保持、静電気を使った静電吸着、磁石を使った磁気吸着など、基板8の保持構造としては任意の方式を用いることができる。基板8には、電極81が形成されている。基板8としては、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板などのチップ部品7と接合される側の全ての形態のものを含む。
制御部6は、設定データおよび測定データの記憶などを行う記憶部61と、生産条件などを入力する条件入力部62と、運転状態などを表示する表示部63と、各種演算を行う演算部64とから構成されている。制御部6は、超音波発生器521の制御や、加圧機構51の制御、基板ステージ53の制御、チップ裏面検査部4の信号検知など超音波接合装置1全体の制御を行っている。
次に、図2の動作フローチャートに沿って超音波接合装置1の動作を説明する。
まず、位置Aに停止したチップスライダ31に接着剤が裏面7bに付着したチップ部品7を搭載し吸着保持した後、チップスライダ31を位置Bに移動させる(ステップS01)。
次に、制御部6が斜光照射手段42に発光を指令する。斜光照射手段42の発光した光が接着剤に照射され乱反射する。カメラ41は接着剤による散乱光を検出する(ステップS02)。
次に、カメラ41が散乱光を検出した状態で、チップ部品7の裏面7bの面積に対して、カメラ41が検出した散乱光の検出面積との比率を制御部6の演算部64で計算し、異物付着率IFとして記憶部61に記憶する(ステップS03)。
次に、操作者がチップスライダ31から接着剤が裏面7bに付着したチップ部品7を取り除き、チップスライダ31を位置Aに移動し生産準備を行う(ステップS04)。
次に、チップ供給部2にチップトレイ21に整列配置したチップ部品7がセットされる。また、超音波接合部5の基板ステージ53に基板8がセットされる。チップ部品7は裏面7bがZ方向上向きになるように整列配置されている。チップ部品7はコレット22でピックアップされ、位置Aに待機しているチップスライダ31に搬送される(ステップS05)。
次に、チップスライダ31に搬送されたチップ部品7を吸着保持し、位置Bにチップスライダ31が移動する(ステップS06)。
次に、制御部6が斜光照射手段42に発光を指令する(ステップS07)。
所定の時間経過後、カメラ41で検出した散乱光の面積とチップ部品7のチップ裏面7bの面積の比率を制御部6の演算部64で計算し、チップ部品7の平行光反射率HRを求める(ステップS08)。
次に、制御部6の演算部64でステップS03にて求めた異物付着率IFと平行光反射率HRを比較し、平行光反射率HRが異物付着率IF以上の場合には、チップ部品7の裏面7bに異物が付着していると判断する(ステップS09)。
ステップS09における制御部6での異物付着率IFと平行光反射率HRの比較動作は、本発明における比較手段に対応している。
なお、異物の付着状態を厳密に検査する、あるいは、実績に基づいて基準を緩和する目的で、異物付着率IFに1以下の値もしくは1以上の値などの任意の倍率を乗算した後、ステップS09の判断を行ってもよい。
次に、異物が付着していない場合は、チップスライダ31が位置Cに移動しチップ部品7の吸着保持を解除する。位置Cへチップスライダ31が到着すると、加圧シリンダ511が伸びて超音波接合ヘッド52が下降し、超音波ホーン522のチップ保持面523にチップ部品7の裏面7bが吸着保持される(ステップS10)。
次に、チップ部品7がチップスライダ31からチップ保持面523に受け渡されると、チップスライダ31が位置Aに移動し、次のチップ部品7の受け取りのため待機する(ステップS11)。
次に、超音波ホーン522のチップ保持面523に吸着保持されたチップ部品7と基板8の位置合わせが行われる。位置合わせは、チップ部品7の電極面7aに付された位置合わせ用マークと基板8に付された位置合わせ用マークとを上下に視野を有する2視野の認識手段(図示せず)などをチップ部品7と基板8の間に挿入し、認識した位置合わせ用マークのデータに基づき、基板ステージ53をX,Y方向および回転方向(θ方向)に駆動することにより行われる(ステップS12)。
次に、チップ部品7と基板8の位置合わせが完了すると、加圧シリンダ511が伸びて超音波ヘッド52が下降し、チップ保持面523に吸着保持されているチップ部品7の電極71が基板8の電極81に接触する。続いて、設定された押圧力でチップ部品7が加圧されるとともに、設定された周波数が超音波発生器521から出力され、超音波ホーン522が超音波振動する(ステップS13)。
所定時間経過すると、チップ部品7の電極71と基板8の電極81の超音波接合が完了する(ステップS14)。
次に、超音波ホーン522のチップ保持面523の吸着保持を解除し、加圧シリンダ511を縮めて超音波ホーン522を上昇させ、次のチップ部品7の受け渡しの準備を行う(ステップS15)。
ステップS09でチップ部品7の裏面7bに異物が検出された場合は、制御部6の表示部63にチップ部品7異常のアラームが表示され、操作者によりチップスライダ31からチップ部品7が取り除かれる(ステップS16)。
チップ部品7が取り除かれると、チップスライダ31は位置Aに移動する(ステップS17)。
なお、チップ部品7の裏面7bに異物が検出された場合、自動でチップスライダ31が不良チップ部品用のストッカ等に移動しチップ部品7を排出するようにしてもよい。
以上の動作のように、超音波ホーン522のチップ保持面523にチップ部品7を吸着保持する前に、吸着保持される側であるチップ部品7の裏面7bをチップ検査部4で検査しているので、チップ部品7に異物が付着していても、超音波接合の前に事前に異物の有無(異物の付着状態)を確認することができる。そのため、超音波ホーン522のチップ保持面523への異物の付着を未然に防止することができる。このように、異物がチップ保持面523には付着しないので、異物の堆積による突起がチップ吸着面523に発生することがない。そのため、超音波接合時のチップ部品7とチップ保持面523の摩擦係数が生産を継続しても一定に保たれ、超音波接合の品質が安定する。そして、チップ保持面523の定期的な研磨も不要になり、超音波ホーン522の寿命を大幅に向上することができ、生産性が大幅に向上する。
また、チップ部品7の裏面7bを非接触で検査することができ、検査にともなう異物の付着を防止することができる。また、超音波ホーン522のチップ保持面523へチップ部品7を吸着保持する前に予め設定した異物付着率IFを基準に裏面7bの比較検査を行うので、超音波接合されるチップ部品7の品質が安定する。
次に、本発明の第2の実施の形態について図3の概略側面図と図4の動作フローチャートを用いて説明する。図3は、第1の実施の形態の超音波接合装置1にチップ洗浄部9が追加された形態となっている。第1の実施の形態で用いた符号はそのまま使用する。
第2の実施の形態の超音波接合装置1は、チップスライダ31がチップ裏面検査部4の停止位置である位置Bの後に、チップ洗浄部9で停止するようになっている。チップ洗浄部9の停止位置を位置Dとする。
チップ洗浄部9には、前述の如く、プラズマ洗浄手段または紫外線洗浄手段、有機溶剤洗浄手段などを用いることができる。超音波ホーン522のチップ保持面523にチップ部品7の裏面7bを吸着保持する前に、チップ部品7の裏面7bを洗浄しているので、異物を確実に除去することができる。
図4は、第2の実施の形態の超音波接合の動作フロチャートである。第1の実施の形態で用いたステップS01からS15はそのまま使用する。第1の実施の形態ではステップS16において異物が付着しているチップ部品7は取り除くことになっているが、第2の実施の形態では、チップスライダ31が位置Dに移動しチップ洗浄部9でチップ部品7の裏面7bに付着している異物を洗浄する(ステップS18)。
次に、チップスライダ31を位置Cに移動し洗浄が完了したチップ部品7を超音波ホーン522のチップ保持面523に吸着保持し、第1の実施の形態のステップS10以降を行う。
このように、超音波ホーン522のチップ保持面523にチップ部品7を吸着保持する前に、吸着保持される側であるチップ部品7の裏面7bをチップ検査部4で検査し、異物がある場合はチップ洗浄部9でチップ部品7の裏面7bを洗浄しているので、チップ部品7に異物が付着していても、超音波接合の前に事前に異物を取り除くことができる。そのため、超音波ホーン522のチップ保持面523への異物の付着を未然に防止することができる。異物がチップ保持面523には付着しないので、異物の堆積による突起がチップ保持面523に発生することがない。そのため、超音波接合時のチップ部品7とチップ保持面523の摩擦係数が生産を継続しても一定に保たれ、超音波接合の品質が安定する。そして、チップ保持面523の定期的な研磨も不要になり、超音波ホーン522の寿命を大幅に向上することができ、生産性が大幅に向上する。
次に、第3の実施の形態について図5の動作フローチャートを用いて説明する。第2の実施の形態で用いた超音波接合装置1と符号はそのまま使用する。第2の実施の形態で用いたステップS01からS04、S06からS15はそのまま使用する。
第3の実施の形態の動作フローチャートでは、第2の実施の形態のフローチャートのステップS05に、洗浄回数を0にリセットする工程を追加している(ステップS05’)。また、ステップS09で「異物有り」と判断した場合の処理を変更している。
具体的には、ステップS09で「異物有り」と判断された場合、n回目の洗浄かどうかを確認し(ステップS19)、さらなる洗浄の必要性を決めるようにしている。nの値は、予めチップ部品7の生産ロットのグレードなどにより操作者が制御部6の条件入力部62を用いて記憶部61に記憶させている。
洗浄回数がn回に達していない場合は、チップスライダ31が位置Dに移動し、チップ洗浄部9でチップ裏面7bの洗浄が所定時間行われる(ステップS20)。チップ洗浄部9は、前述の如く、プラズマ洗浄手段または紫外線洗浄手段、有機溶剤洗浄手段などを用いることができる。
チップ裏面7bの洗浄が完了すると、洗浄回数に1を加算する(ステップS21)。次に、チップスライダ31が位置Bに移動し、再度、チップ裏面7bの比較検査を行うようになっている。
洗浄回数がn回に達した場合は、制御部6の表示部63にチップ部品7異常のアラームが表示され、操作者によりチップスライダ31からチップ部品7が取り除かれる(ステップS22)。
チップ部品7が取り除かれると、チップスライダ31は位置Aに移動する(ステップS23)。
なお、チップ部品7の裏面7bに異物が検出された場合、自動でチップスライダ31が不良チップ部品用のストッカ等に移動しチップ部品7を排出するようにしてもよい。
このように、超音波ホーン522のチップ保持面523にチップ部品7を吸着保持する前に、吸着保持される側であるチップ部品7の裏面7bをチップ検査部4で検査し、異物がある場合はチップ洗浄部9でチップ部品7の裏面7bを洗浄し、再度、チップ裏面7bをチップ検査部4で比較検査する工程を設けているので、チップ部品7に異物が付着していても、超音波接合の前に事前に異物の有無を確認することができる。そして、設定された洗浄回数nまでチップ裏面7bを繰り返し洗浄・検査しているので、チップ裏面7bに異物の付着していないチップ部品7を超音波ホーン522により確実に供給することができる。そのため、超音波ホーン522のチップ保持面523への異物の付着をより確実に未然に防止することができる。異物がチップ保持面523に付着しないので、異物の堆積による突起がチップ保持面523に発生することがない。そのため、超音波接合時のチップ部品7とチップ保持面523の摩擦係数が生産を継続しても一定に保たれ、超音波接合の品質が安定する。そして、チップ保持面523の定期的な研磨も不要になり、超音波ホーン522の寿命を大幅に向上することができ、生産性が大幅に向上する。
なお、第1の実施の形態~第3の実施の形態では、予め、チップ裏面7bに接着剤が付着したチップ部品7を用いて異物付着率IFを制御部6の記憶部61に記憶していたが、チップ部品7の生産ロットのグレードなどから操作者の知見に基づいて基準となる異物付着率IFを設定してもよい。また、任意に設定した異物付着率IFで生産を開始し、定期的に超音波ホーン522のチップ保持面523の汚れ具合を別途観測し、汚れが進むようならば異物付着率IFを設定し直すなど、適宜、設定を変更してもよい。
また、第2の実施の形態と第3の実施の形態では、チップ裏面検査部4でチップ裏面7bの異物の比較検査を行った後、チップ洗浄部9でチップ裏面7bを洗浄していたが、チップ洗浄部9でチップ裏面7bを洗浄した後、チップ裏面検査部4でチップ裏面7bの比較検査を行ってもよい。
本発明は、チップ部品の電極を基板の電極に超音波接合するあらゆる超音波接合装置に適用できる。
1 超音波接合装置
2 チップ供給部
21 チップトレイ
22 コレット
23 ガイドレール
3 チップ搬送部
31 チップスライダ
32 駆動機構
33 吸引孔
34 ボールねじ
35 サーボモータ
4 チップ裏面検査部
41 カメラ
42 斜光照射手段
43 遮蔽板
5 超音波接合部
51 加圧機構
511 加圧シリンダ
512 ロッド
513 ヘッド支持部材
514 上面
52 超音波接合ヘッド
521 超音波発生器
522 超音波ホーン
523 チップ保持面
524 吸引孔
53 基板ステージ
531 吸引孔
6 制御部
61 記憶部
62 条件入力部
63 表示部
64 演算部
7 チップ部品
7a 電極面
7b 裏面
71 電極
8 基板
81 電極
9 チップ洗浄部
2 チップ供給部
21 チップトレイ
22 コレット
23 ガイドレール
3 チップ搬送部
31 チップスライダ
32 駆動機構
33 吸引孔
34 ボールねじ
35 サーボモータ
4 チップ裏面検査部
41 カメラ
42 斜光照射手段
43 遮蔽板
5 超音波接合部
51 加圧機構
511 加圧シリンダ
512 ロッド
513 ヘッド支持部材
514 上面
52 超音波接合ヘッド
521 超音波発生器
522 超音波ホーン
523 チップ保持面
524 吸引孔
53 基板ステージ
531 吸引孔
6 制御部
61 記憶部
62 条件入力部
63 表示部
64 演算部
7 チップ部品
7a 電極面
7b 裏面
71 電極
8 基板
81 電極
9 チップ洗浄部
Claims (6)
- 片面に電極が形成された電極面を有し、電極面に対する裏面が超音波ホーンに吸着保持されるチップ部品に超音波振動を付与することにより、基板の電極にチップ部品の電極を超音波接合する超音波接合装置であって、
チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を検査するチップ裏面検査手段を備えたことを特徴とする超音波接合装置。 - 前記チップ裏面検査手段が、
チップ部品の裏面の異物付着状態を観察する観察手段と、
該観察手段の観察結果と予め設定した異物付着率とを比較する比較手段と、
から構成されている請求項1に記載の超音波接合装置。 - チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面をプラズマによって洗浄するプラズマ洗浄手段を備えている請求項1に記載の超音波接合装置。
- チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を紫外線によって洗浄する紫外線洗浄手段を備えている請求項1に記載の超音波接合装置。
- チップ部品の裏面を超音波ホーンに吸着保持する前にチップ部品の裏面を有機溶剤を用いて洗浄する有機溶剤洗浄手段を備えている請求項1に記載の超音波接合装置。
- 前記チップ部品の裏面の観察手段が、
チップ部品の裏面の法線方向に配置されチップ部品の裏面からの散乱光を観察するカメラと、
該カメラとチップ部品の裏面を結ぶ法線に対して所定の傾きを有する方向に配置された光源からチップ部品の裏面に所定の角度で光を照射する斜光照射手段と、
を有する請求項2に記載の超音波接合装置。
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