特許 5647652 半導体部品用実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5647652

(24)【登録日】2014年11月14日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】半導体部品用実装装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20141211BHJP

   H05K 13/08 20060101ALI20141211BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20141211BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 B

   H05K13/08 Q

   H01L21/60 311T

   H01L21/60 321Y

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-186294(P2012-186294)

(22)【出願日】2012年8月27日

(65)【公開番号】特開2014-45060(P2014-45060A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2013年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】加藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】尾身 幸治

【審査官】 遠藤 邦喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２０９２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２２０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５１７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１０７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２２０９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９９／０４４４０８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６４４８７８３（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０５Ｋ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体部品の実装面に設けられた多数の電極を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像データを用いて前記電極の欠落の有無を前記電極毎に検出する電極検出部と、
前記電極検出部によって検出された前記電極の欠落個数に基づいて前記半導体部品の良否を判定する判定部とを備え、
前記電極は、機能に応じて複数のグループに分けられ、
前記グループは、
欠落を許容されることがない前記電極のみが含まれる第１のグループと、
接地用の前記電極のみが含まれる第２のグループと、
結合補強用の前記電極のみが含まれる第３のグループとによって構成され、
前記第２のグループと第３のグループには、前記電極の欠落を許容する個数が予め設定され、
前記欠落を許容する個数は、前記電極の機能に対応した最大数に設定され、
前記判定部は、
前記欠落を許容する個数より多く前記電極が欠落しているグループがある場合、または、全てのグループにわたって欠落した前記電極の総数が予め定めた判定個数より多い場合の少なくとも一方の条件を満たす場合には不良と判定し、それ以外の場合は良と判定することを特徴とする半導体部品用実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハから切り出されたダイチップや、フリップチップなどの半導体部品を基板に実装するための半導体部品用実装装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウエハから切り出されたダイチップや、フリップチップなどの半導体部品は、吸着ノズルによって吸着されて基板に実装されることが多い。この半導体部品を基板に実装するときには、実装用電極の位置を高い精度で認識する必要がある。

【0003】

半導体部品の電極の位置を認識するための装置としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。特許文献１に開示されている実装装置は、フリップチップＩＣを撮像するカメラと、このカメラによって撮像された画像データに基づいてフリップチップＩＣの良否を判定する判定部とを備えている。
前記判定部は、電極の位置ずれ量、面積値が予め定めた許容値を越えた場合に不良であると判定する。

【0004】

特許文献２に記載されている部品認識装置は、電子部品の電極（バンプ）をカメラによって撮像し、画像データに基づいて電極の位置を求めるものである。また、この部品認識装置は、偽電極（ノイズ、汚れ）を除外して電極の位置を求めることができるように構成されている。

【0005】

ところで、上述した半導体部品の電極は、それぞれ機能が割り振られているものである。すなわち、電極としては、例えば通信用の回路に接続された通信用のものや、実装状態を良好にする結合補強用のものなどがある。多数の結合補強用の電極を備えた半導体部品においては、必ずしも全ての結合補強用の電極が設けられている必要はない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７−１４２５４５号公報

【特許文献2】特許第４３２７２８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されている装置は、電極が１つでも欠落していた半導体部品を不良品として判定するものである。これらの特許文献１や特許文献２に示す装置では、上述した結合補強用の電極が１つ欠落したような半導体部品であっても不良品となる。このため、特許文献１や特許文献２に示す装置では、半導体部品の廃棄数が多くなってしまい、生産性が低くなるという問題があった。

【0008】

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、電極の機能に応じて欠落を許容し、半導体部品の廃棄数を減少させて生産性が高くなる半導体部品用実装装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的を達成するために、本発明に係る半導体部品用実装装置は、半導体部品の実装面に設けられた多数の電極を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された画像データを用いて前記電極の欠落の有無を前記電極毎に検出する電極検出部と、前記電極検出部によって検出された前記電極の欠落個数に基づいて前記半導体部品の良否を判定する判定部とを備え、前記電極は、機能に応じて予め複数のグループに分けられ、前記グループは、欠落を許容されることがない前記電極のみが含まれる第１のグループと、接地用の前記電極のみが含まれる第２のグループと、結合補強用の前記電極のみが含まれる第３のグループとによって構成され、前記第２のグループと第３のグループには、前記電極の欠落を許容する個数が予め設定され、前記欠落を許容する個数は、前記電極の機能に対応した最大数に設定され、前記判定部は、前記欠落を許容する個数より多く前記電極が欠落しているグループがある場合、または、全てのグループにわたって欠落した前記電極の総数が予め定めた判定個数より多い場合の少なくとも一方の条件を満たす場合には不良と判定し、それ以外の場合は良と判定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、各グループにおいて欠落している電極の個数が前記欠落を許容する個数以下であれば、良と判定される。このため、電極が欠落している半導体部品であっても廃棄することなく実装することが可能になるから、生産性が高くなる半導体部品用実装装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る半導体部品用実装装置の構成を示すブロック図である。

【図2】半導体部品の実装面を示す底面図である。

【図3】グループの構成を説明するための半導体部品の底面図である。

【図4】本発明に係る半導体部品用実装装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】判定部の動作を説明するための半導体部品の底面図である。

【図6】判定部の動作を説明するための半導体部品の底面図である。

【図7】判定部の動作を説明するための半導体部品の底面図である。

【図8】グループの他の例を説明するための半導体部品の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る半導体部品用実装装置の一実施の形態を図１〜図８によって詳細に説明する。
図１に示す半導体部品用実装装置１は、半導体部品２（図２参照）を半導体装置用基板（図示せず）に実装するためのものである。半導体部品２は、フリップチップパッケージや、シリコンウエハから切り出したダイチップなどである。この半導体部品２の実装面２ａには、実装用の電極としての多数のバンプ３が設けられている。

【0015】

この実施の形態による半導体部品用実装装置１は、図１に示すように、部品供給部１１と、基板搬送部１２と、部品移動部１３と、撮像部１４と、制御部１５などを備えている。
前記部品供給部１１は、半導体部品２を供給するためのものである。
前記基板搬送部１２は、半導体部品２を実装する基板（図示せず）を予め定めた実装位置に搬入して位置決めし、実装後に前記実装位置から搬出するものである。

【0016】

前記部品移動部１３は、半導体部品２を吸着して支持する吸着ノズル（図示せず）を備え、前記半導体部品２を前記部品供給部１１から前記実装位置の基板に移動させて実装するものである。
前記撮像部１４は、前記吸着ノズルに吸着された半導体部品２の前記バンプ３を撮像するためのものである。この撮像部１４は、撮像により得られた画像データを後述する制御部１５に送る。

【0017】

前記制御部１５は、実装部２１と、電極検出部２２と、判定部２３と、記憶部２４などを備え、ディスプレイ装置２５が接続されている。このディスプレイ装置２５には、後述する判定部２３による判定結果が表示される。
前記実装部２１は、前記部品供給部１１と、前記基板搬送部１２と、前記部品移動部１３と、前記撮像部１４の動作を制御する。

【0018】

前記電極検出部２２は、後述する欠落数カウント部２６と、位置検出部２７とを有している。
欠落数カウント部２６は、半導体部品２の製造上のデータに記載されている各バンプの予測位置と、前記撮像部１４によって撮像された画像データを用いて検出したバンプ３とを比較して全てのバンプ３について欠落の有無を検出する。
この実施の形態による半導体部品用実装装置１は、全てのバンプ３を機能毎に複数のグループに分けて識別する構成が採られている。前記複数のグループは、図３に示すように、第１のグループＡと、複数の第２のグループＢ１〜Ｂ４と、複数の第３のグループＣ１〜Ｃ４である。各バンプ３の所属するグループ名を示すデータと、各バンプ３の製造上の位置を示すデータは、制御部１５の記憶部２４に保存されている。

【0019】

前記第１のグループＡは、１つの半導体部品２について１箇所のみに設定されている。第１のグループＡには、欠落することが許されないバンプ３のみが含まれている。欠落が許されないバンプ３としては、図３に示すように、例えば、多数の通信用バンプ３ａが挙げられる。この実施の形態による通信用バンプ３ａは、半導体部品２の幅方向（図３においては左右方向であって、半導体部品２の長手方向とは直交する方向）の中央部に縦方向へ列をなして並ぶように設けられている。多数の通信用バンプ３ａからなる列は２列ある。

【0020】

第２のグループＢ１〜Ｂ４は、第１のグループＡを囲むような位置に設定されている。第２のグループＢ１〜Ｂ４には、機能が同一の多数のバンプ３がそれぞれ含まれている。第２のグループＢ１〜Ｂ４に含まれるバンプ３としては、例えば接地用バンプ３ｂが挙げられる。接地用バンプ３ｂは、前記通信用バンプ３ａより幅方向の両側であってかつ前記縦方向の両側となる４箇所にそれぞれバンプ群（第２のグループＢ１〜Ｂ４）となるように設けられている。これら４箇所のバンプ群は、それぞれ１８個の接地用のバンプ３ｂによって構成されている。

【0021】

第３のグループＣ１〜Ｃ４は、１つの半導体部品２の４箇所に設定されている。第３のグループＣ１〜Ｃ４には、機能が同一の多数のバンプ３がそれぞれ含まれている。第３のグループＣ１〜Ｃ４に含まれるバンプ３としては、例えば結合補強用バンプ３ｃが挙げられる。結合補強用バンプ３ｃは、半導体部品２の幅方向の両端部であって前記縦方向の両側にそれぞれバンプ群（第３のグループＣ１〜Ｃ４）として設けられている。これらの４箇所のバンプ群は、それぞれ前記縦方向に１列で並ぶ６個の結合補強用バンプ３ｃによって構成されている。

【0022】

これらの第１〜第３のグループには、バンプ３ａ〜３ｃの欠落を許容する個数がそれぞれ予め設定されている。第１のグループＡの通信用バンプ３ａの欠落を許容する個数は０個である。すなわち、第１のグループＡの通信用バンプ３ａは、欠落することを許されていないものである。

【0023】

第２のグループＢ１〜Ｂ４の接地用バンプ３ｂの欠落を許容する個数は、例えば５個とすることができる。この場合、例えば第２のグループＢ１に含まれる１８個の接地用バンプ３ｂのうち、５個の接地用バンプ３ｂが欠落してもよい。第３のグループＣ１〜Ｃ４の結合補強用バンプ３ｃの欠落を許容する個数は、例えば６個とすることができる。この場合、第３のグループＣ１に含まれる６個のバンプ３の全てが欠落してもよい。

【0024】

この実施の形態による前記欠落数カウント部２６は、上述した全てのバンプ３ａ〜３ｃについて欠落の有無を順次検出し、欠落個数を積算する。詳述すると、欠落数カウント部２６は、バンプ３ａ〜３ｃの欠落が判明したときにバンプ３ａ〜３ｃの合計欠落数に１を加算するとともに、欠落していたバンプ３ａ〜３ｃが含まれるグループ毎の欠落数に１を加算する。
欠落数カウント部２６によって数えられた前記合計欠落数とグループ毎の欠落数は、記憶部２４に保存される。

【0025】

前記位置検出部２７は、前記電極検出部２２によって検出された各バンプ３の位置に基づいて吸着ノズルに対する半導体部品２の相対的な位置を検出する。この検出データは、前記実装部２１に送られ、半導体部品２の実装位置を補正するために用いられる。

【0026】

前記判定部２３は、前記電極検出部２２によって求められたバンプ３の欠落個数に基づいて半導体部品２の良否を判定する。この実施の形態による前記判定部２３は、後述する２つの条件のうち第１の条件が満たされない場合は不良と判定し、それ以外の場合は良品と判定する。また、この実施の形態による前記判定部２３は、後述する第２の条件が満たされない場合は不良と判定し、それ以外の場合は良品と判定する。

【0027】

前記第１の条件は、各グループ毎に積算されたグループ毎の欠落数がそのグループに設定されているバンプ３の欠落を許容する個数以下となることである。すなわち、前記判定部２３は、前記バンプ３の欠落を許容する個数より多く前記バンプ３が欠落しているグループがある場合は不良と判定する。

【0028】

前記第２の条件は、前記バンプ３の合計欠落数（全てのグループにわたって欠落したバンプ３の総数）が予め定めた判定個数以下となることである。すなわち、前記判定部２３は、前記第１の条件が満たされている場合であっても、前記合計欠落数が前記判定個数より多い場合は不良と判定し、それ以外の場合は良と判定する。前記判定個数は、例えばバンプ３の総数の１／３程度とすることができる。

【0029】

次に、上述したように構成された半導体部品用実装装置１の動作を図４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
この実施の形態による半導体部品実装装置１は、部品供給部１１で吸着ノズルに半導体部品２を吸着させた後、この半導体部品２を前記撮像部１４の上方に移動させる。そして、撮像部１４が半導体部品２を撮像し、図４に示すフローチャートのステップＳ１において、半導体部品２の製造上のデータに基づいてバンプ３の位置を予測し、ステップＳ２において、この予測位置にバンプ３が存在しているか否かを判定する。

【0030】

前記予測位置にバンプ３が存在している場合は、ステップＳ３に進み、全てのバンプ３について存在の有無を検出したか否かを判定する。
前記予測位置にバンプ３が存在していない場合は、ステップＳ４において、欠落数カウント部２６が前記合計欠落数に１を加算するとともに、グループ毎の欠落数に１を加算する。

【0031】

全てのバンプ３について欠落の有無の判定が実施された後、ステップＳ５とステップＳ６とにおいて、判定部２３が良否を判定する。すなわち、判定部２３は、ステップＳ５において、前記合計欠落数が判定個数以下であるか否かを判定する。このとき、合計欠落数が判定個数より多い場合は、不良と判定し、ステップＳ７においてディスプレイ装置２５が認識エラーを示す表示を行う。図５に示す半導体部品２は、合計欠落数が３２個であるから、前記判定個数を３０個とした場合は不良品になる。

【0032】

前記ステップＳ５において合計欠落数が判定個数以下である場合は、ステップＳ６において、グループ毎の欠落数が許容個数を上回っているグループの有無が判定される。このとき、欠落数が許容個数より多いグループがある場合は、ステップＳ７に進む。図６に示す半導体部品２は、第２のグループＢ３においてバンプ３が９個欠落している。この半導体部品２は、第２のグループＢ３の許容個数が５個である場合は不良品となる。図７に示す半導体部品２は、第３のグループＣ４において、バンプ３が６個（全て）欠落している。しかし、この半導体部品２は、第３のグループＣ４の許容個数が６個である場合には良品となる。

【0033】

全てのグループにおいて、グループ毎の欠落数が許容個数以下である場合は、ステップＳ８に進む。ステップＳ８においては、位置検出部２７がバンプ３の位置に基づいて半導体部品２の位置を算出する。その後、ステップＳ９において、ディスプレイ装置２５が認識成功を示す表示を行う。

【0034】

このように構成された半導体部品用実装装置１によれば、各グループにおいて欠落しているバンプ３の個数が前記欠落を許容する個数以下であれば、良と判定される。このため、バンプ３が欠落している半導体部品２であっても廃棄することなく実装することが可能になるから、生産性が高くなる半導体部品用実装装置を提供することができる。

【0035】

この実施の形態による前記判定部２３は、全てのグループにわたって欠落した前記バンプ３の総数（合計欠落数）が予め定めた判定個数より多い場合は不良と判定し、それ以外の場合は良と判定するものである。
欠落したバンプ３の総数が多い場合は、欠落したバンプ３の総数が少ない場合と較べて何らかの不具合が生じる可能性が高くなる。すなわち、この実施の形態による半導体部品用実装装置１は、バンプ３の欠落をある程度許容しているにもかかわらず、不具合が生じるおそれがある半導体部品２を不良品として柔軟性のある判定を行うことができるものとなる。

【0036】

このため、この実施の形態によれば、実装の生産性が高くなるだけでなく、この実装装置１によって半導体部品２が実装された電子機器の信頼性を向上させることが可能な半導体部品用実装装置１を提供することができる。

【0037】

この実施の形態による前記グループは、欠落を許容されることがない通信用バンプ３ａのみが含まれる第１のグループＡと、接地用バンプ３ｂのみが含まれる第２のグループＢ１〜Ｂ４と、結合補強用バンプ３ｃのみが含まれる第３のグループＣ１〜Ｃ４とによって構成されている。
このため、１つのグループに同一の機能のバンプ３のみが含まれているから、各グループにおいて、バンプ３の欠落を許容する個数をバンプ３の機能に対応した最大数に設定することができる。この結果、この実施の形態によれば、廃棄される半導体部品２の個数を更に低減させることが可能になる。

【0038】

なお、上述した実施の形態による各グループは、半導体部品２の同一エリアに存在する複数のバンプ３を含むように形成されている。しかし、グループは、例えば図８に示すように、半導体部品２の一側部と他側部とに離れて位置するバンプ群が含まれるように形成することができる。図８に示す第３のグループＣ３は、半導体部品２の幅方向の一端部であって長手方向の一端部に位置する６個の結合補強用バンプ３ｃと、半導体部品２の幅方向の他端部であって長手方向の一端部に位置する６個の結合補強用バンプ３ｃとによって構成されている。
また、各グループに属するバンプ３は、１つ以上の任意の個数で設定可能である。

【符号の説明】

【0039】

１…半導体部品用実装装置、２…半導体部品、２ａ…実装面、３…バンプ（電極）、３ａ…通信用バンプ、３ｂ…接地用バンプ、３ｃ…結合補強用バンプ、１４…撮像部、２２…電極検出部、２３…判定部、Ａ…第１のグループ、Ｂ１〜Ｂ４…第２のグループ、Ｃ１〜Ｃ４…第３のグループ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】