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公開番号2024040538
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-26
出願番号2022144947
出願日2022-09-13
発明の名称実装装置
出願人東レエンジニアリング株式会社
代理人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20240318BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】フェイスダウン実装で、チップ部品が基板認識マークを覆う場合においても、基板認識マークの位置情報を取得して高精度な実装を実現させる実装装置を提供すること。
【解決手段】チップ部品のチップ認識マークを有する面の反対面を保持するアタッチメントツールと、基板を保持する基板ステージと、前記チップ部品を透過する波長を含む光を、前記アタッチメントツール側から前記基板に面に向けて照射する反射用光源と、前記反射用光源が照射する光の反射光を認識する認識手段を備え、前記認識手段が、前記チップ部品を透過して前記基板で反射した光による画像を取得して、前記基板認識マークの位置情報を取得する実装装置を提供する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
位置合わせ用のチップ認識マークを有するチップ部品と、位置合わせ用の基板認識マークを有する基板とを、前記チップ認識マークを有する面と前記基板認識マークを有する面を対向させ、前記基板認識マークが前記チップ部品に覆われる状態で実装する実装装置であって、
前記チップ部品の前記チップ認識マークを有する面の反対面を保持するアタッチメントツールと、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記チップ部品を透過する波長を含む光を、前記アタッチメントツール側から前記基板に面に向けて照射する反射用光源と、
前記反射用光源が照射する光の反射光を認識する認識手段を備え、
前記認識手段が、前記チップ部品を透過して前記基板で反射した光による画像を取得して、前記基板認識マークの位置情報を取得する実装装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の実装装置であって、
前記認識手段が、前記反射用光源から照射され、前記チップ部品を透過して前記チップ部品の前記チップ認識マークを有する面で反射する光による画像を取得して、前記チップ認識マークの位置情報を取得し、
前記基板認識マークの位置情報と前記チップ認識マークの位置情報を用いて、前記基板と前記チップの位置合わせを行う実装装置。
【請求項３】
請求項１に記載の実装装置であって、
前記チップ部品の下側に配置され、前記チップ部品を透過する波長を含む光を前記チップ部品に向けて照射する透過用光源を更に備え、
前記認識手段が、前記透過用光源から照射され、前記チップ部品を透過する波長の光による画像を取得して、前記チップ認識マークの位置情報を取得し、
前記基板認識マークの位置情報と前記チップ認識マークの位置情報を用いて、前記基板と前記チップの位置合わせを行う実装装置。
【請求項４】
請求項３に記載の実装装置であって、
前記認識手段が前記チップ認識マークの位置情報を取得してから、前記アタッチメントツールを前記基板ステージ方向に移動させ、
前記基板認識マークが前記認識手段の被写界深度に入る状態となるよう前記チップ部品を前記基板に接近させた状態で、前記基板認識マークの位置情報を取得する実装装置。
【請求項５】
請求項４に記載の実装装置で、
前記チップ認識マークの位置情報を取得してから前記基板認識マークの位置情報を取得するまで、前記アタッチメントツールに対する前記認識手段の相対位置を維持する実装装置。
【請求項６】
請求項１に記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールがツール認識マークを有し、
前記チップ部品の下側から前記チップ部品を透過する波長を含む光を前記チップ部品に向けて照射する透過用光源を更に備え、
前記認識手段が、前記透過用光源から照射され、前記チップ部品と前記アタッチメントツールを透過する波長の光による画像から、前記チップ認識マークの位置情報と前記ツール認識マークの位置情報を取得してから、
前記認識手段が、前記反射用光源から照射され、前記基板で反射した前記チップ部品およびアタッチメントツールを透過する波長の光による画像から、前記基板認識マークの位置情報と前記ツール認識マークの位置情報を取得し、
前記ツール認識マークとの相対位置情報を用いて、前記基板認識マークと前記チップ認識マークの位置関係を求め、前記基板と前記チップの位置合わせを行う実装装置。
【請求項７】
請求項６に記載の実装装置であって、
前記基板認識マークと前記ツール認識マークの両方が前記認識手段の被写界深度に入る状態となるよう前記チップ部品を前記基板に接近させた状態で、前記基板認識マークの位置情報と前記ツール認識マークの位置情報を取得する実装装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はチップ部品を基板に実装する実装装置に関する。特に、基板の電極面にチップ部品の電極面を対向させて実装を行う実装装置に係る。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
配線基板等の基板に半導体チップ等のチップ部品を実装する一つの形態として、基板の電極面にチップ部品の電極面を対向させて実装するフェイスダウン実装がある。
【０００３】
図１３にはフェイスダウン実装を行う基板Ｓの例を示すが、基板Ｓに複数配された実装箇所ＳＣ個々にチップ部品を、電極面同士を対向させて接合する。この際、基板Ｓの個々の実装箇所ＳＣに精度よくチップ部品を配置しないと、基板Ｓとチップ部品の電気的な接合が不完全となり、半導体装置の品質不良の原因となる。このため、基板Ｓの各実装箇所ＳＣには基板認識マークＡＳとして、基板認識第１マークＡＳ１および基板認識第２マークＡＳ２が図１３に示したように電極面側に設けてある。一方、チップ部品の電極面にもチップ認識マークＡＣとして、チップ認識第１マークＡＣ１およびチップ認識第２マークＡＣ２が設けてあり、図１４に示すような状態で、基板認識第１マークＡＳ１とチップ認識第１マークＡＣ１の位置関係および基板認識第２マークＡＳ２とチップ認識第２マークＡＣ２の位置関係から基板Ｓの実装箇所ＳＣに対するチップ部品Ｃの（基板Ｓ面内方向における）相対位置が求まり、これを是正することで位置精度を高められる。
【０００４】
従来、チップ認識マークＡＣと基板認識マークＡＳの相対位置を求めるのに際して、図１５に示すような、上下２視野カメラ５００が用いられており、上下２視野カメラ５００の上視野５０Ｕがチップ認識第１マークＡＣ１（またはチップ認識第２マークＡＣ２）を視野に入れ、下視野５０Ｄが基板認識第１マークＡＳ１（または基板認識第２マークＡＳ２）を視野にいれて撮像を行なっている。
【０００５】
この上下２視野カメラ５００を用いて、基板Ｓの実装箇所ＳＣに対するチップ部品Ｃの（基板Ｓ面内方向における）相対位置を求め是正することにより、最大誤差数μｍ程度の実装が可能である。
【０００６】
最大誤差数μｍという数値は、所謂フリップチップ実装と言われるフェイスダウン実装において、チップ部品Ｃの電極としてハンダバンプを用いるような電極ピッチが１００μｍ以上であれば十分であったが、Ｃｕピラーバンプを用いるような電極ピッチが５０μｍ強の場合には余裕がなく、更に高密度実装が進み電極ピッチが狭くなる現状において精度が不十分な用途もある。
【０００７】
そこで、上下２視野カメラを用いて更なる高精度化を図っているが、図１５に示す状態において、基板Ｓの実装箇所ＳＣに対してチップ部品Ｃを（基板Ｓ面内方向で）誤差１μｍ未満で位置合わせしても、実装段階の最大誤差が１μｍを超えることがある。これは、図１５の状態からチップＣが基板Ｓに向かって降下する際に、降下方向に僅かな傾きがあること等に起因している。このため、基板Ｓを保持する面に対する降下方向が垂直となるよう実装装置各部の加工精度や剛性を高めることで解決しようと試みているが、装置コストに影響が及ぶ。また、上下２視野カメラでは、上カメラと下カメラの光軸を合わせるのが難しく、相対ズレが発生するため、相対ズレの補正が必要である。
【０００８】
そこで、装置コストに大きな影響を及ばすにフェイスダウン実装の高精度化を図るべく、本願発明者らはフェイスアップ実装で用いている位置合わせ手法も組み合わせて、チップ部品を基板に極力接近させた状態で位置合わせが行える手法を見出だした（特許文献１
）。
【０００９】
これは、まず図１６に示すように、チップ部品Cを保持するアタッチメントツール４２にツール認識マークを付し、このツール認識手段を介して位置合わせを行うものである。具体的には、チップ位置認識手段８が図１６（ａ）に示すような状態でチップ認識第１マークＡＣ１とツール認識第１マークＡＴ１を同一視野内で撮像して相対位置情報を得て、図１６（ｂ）に示す状態で同様にチップ認識第２マークＡＣ２とツール認識第２マークＡＴ２の相対位置情報を得てから、図１７（ａ）に示すようにチップ部品Ｃを基板Ｓに接近させた状態でツール認識第１マークＡＴ１と基板認識第１マークＡＳ１の位置関係を求め、図１７（ｂ）のようにツール認識第２マークＡＴ２と基板認識第２マークＡＳ２の位置関係を求めてからチップ部品Ｃと基板Ｓの相対位置合わせを行うものである（特許文献１）。この方法では１つのカメラで撮像した画像を用いた位置合わせであるため、上下２視野カメラのような相対ズレの問題がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特願２０２２－００７５１３号
特開２０１８－０９３１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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