ペースト塗布装置およびペースト塗布方法
【課題】塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、適正な塗布品質を確保することができるペースト塗布装置およびペースト塗布方法を提供することを目的とする。
【解決手段】塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする塗布動作処理において、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて必要ならばペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行する。これにより、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【解決手段】塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする塗布動作処理において、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて必要ならばペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行する。これにより、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に半導体装置などの電子部品を接着するためのペーストを塗布するペースト塗布装置およびペースト塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、樹脂製のパッケージ基板などの基板に半導体チップを接着するためのペーストが塗布される。このペーストの塗布は、ディスペンサから吐出されるペーストを塗布ノズルを介して基板の塗布対象に対して吐出させることにより行われる（特許文献１参照）。電子部品の接着においては、ペーストを接着範囲内に極力均一に塗布する必要があるため、この塗布方法として、塗布ノズルを基板上で水平移動させながらペーストを吐出することにより塗布を行う描画塗布が多用される。
【０００３】
この描画塗布においては、ペーストの粘度が経時変化することなどに起因する塗布状態の変動を防止するため、塗布されたペーストをカメラによって撮像して、塗布形状や塗布量が正常であるか否かを判定するための塗布状態検査が行われる（特許文献２参照）。この結果、塗布状態が不良と判定された場合には、ペーストを吐出させるためにシリンジに供給する空圧の圧力値などの塗布条件パラメータを補正する。これにより、塗布ノズルから吐出されるペーストの塗布形状や塗布量が常に良好に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１８１３６号公報
【特許文献２】特開２００３−４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年電子機器の小型化が進展するのに伴い、半導体装置などの電子部品を基板に実装する実装密度が高密度化し、１つの基板に複数のパッケージ基板が形成された多面取り基板を対象として、複数の半導体装置をそれぞれのパッケージ基板にペーストによって接着して実装する、いわゆるマルチタイプのボンディング形態が用いられる場合がある。この場合には、半導体装置の形状・サイズによって、対応する塗布対象部における塗布パターンが異なるため、上述の塗布状態検査を各塗布対象部について実行する必要がある。従来は、複数の塗布対象部のそれぞれについて塗布状態検査を実行して、適正な塗布条件パラメータの補正値を求めた後、１つのパッケージ基板において複数種類の塗布対象部の全てに順次ペーストを塗布する単位塗布作業を、各パッケージ基板毎に反復実行するようにしていた。
【０００６】
しかしながら、上記従来方法によって複数種類の塗布対象部を有するパッケージ基板に連続的にペーストを塗布する場合には、塗布動作実行順序に起因して以下のような不具合を生じていた。すなわち上述のペースト塗布作業においては、複数のパッケージ基板のそれぞれに対して複数回の塗布作業を反復して実行する必要があることから、１つの多面取り基板を対象とする単位塗布作業が完了するまでには、長い作業時間を有する。このため、単位塗布作業を各パッケージ基板毎に順次実行する過程におけるペーストの粘度変化など、塗布条件の経時変動によって塗布ノズルから吐出されるペーストの吐出状態が不安定となり、塗布品質の不良を生じる場合があった。このように、従来のペースト塗布装置およびペースト塗布方法には、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合に、適正な塗布品質を確保することが困難であるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、適正な塗布品質を確保することができるペースト塗布装置およびペースト塗布方法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】
【０００８】
本発明のペースト塗布装置は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板にペーストを塗布する機能を有するペースト塗布装置であって、塗布条件パラメータに基づき前記ペーストを塗布ノズルから吐出して前記塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを前記基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の塗布対象に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備え、前記制御部は、一の種類の前記塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記塗布条件パラメータを修正した後、全ての前記単位基板の当該一の種類の塗布対象部に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させる。
【０００９】
本発明のペースト塗布方法は、ペーストを塗布ノズルから吐出して塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の複数の前記塗布対象部に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備えたペースト塗布装置によって、塗布パターンが異なる複数の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた前記基板にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、前記複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいてペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行することにより、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における作業対象となる基板の構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における塗布ヘッドの構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における試し塗布および塗布状態検査処理の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置におけるノズル高さ検出部の機能説明図
【図６】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置によるペースト塗布動作に用いられる塗布データおよび基板データの構成を示す図
【図８】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置におけるペーストの塗布動作処理を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図１，図２，図３を参照して、ダイボンディング装置１の構成および機能を説明する。図１において、ダイボンディング装置１は、基板位置決め機構２に位置決め保持された基板３に電子部品接合用のボンディングペースト（以下、単に「ペースト」と略記する。）を塗布する機能を有するペースト塗布機構部１Ａと、ペーストが塗布された基板３に、部品供給部４から取り出した半導体装置などの電子部品をボンディングするボンディング機構部１Ｂより構成される。
【００１３】
図２（ａ）に示すように、ダイボンディング装置１の作業対象となる基板３は、単位基板３ａが規則配列で複数作り込まれた多面取り基板であり、これらの単位基板３ａに対してペースト塗布および電子部品のボンディングが行われる。図２（ｂ）に示すように、単位基板３ａには複数の塗布対象部（ここでは種類が異なる３つの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３）が設けられている。第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３には、それぞれ塗布形状および塗布量が異なる第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａが設定されている。第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａは、それぞれ大型、中型および小型の電子部品の接合に適した塗布形状・塗布量の塗布パターンであり、第１塗布パターン３１ａはスターマーク形状、第２塗布パターン３２ａはＸ字形状、第３塗布パターン３３ａはドット形状となっている。
【００１４】
基板位置決め機構２は基板搬送装置（図示省略）によって搬入された基板３を保持する基板保持テーブル２ｂを移動テーブル２ａの上面に結合した構成となっており、移動テーブル２ａを駆動することにより、基板３は水平方向に移動して位置決めされる。基板位置決め機構２の上方には、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが装着された塗布ヘッド１０が塗布ヘッド駆動機構１１によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在に配設されている。
【００１５】
図３に示すように、塗布ヘッド１０には、それぞれシリンジホルダ２０を備えた第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂが設けられており、第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂにはペースト１８を貯留した第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが交換自在に装着される。ここで、第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂは、装着されるシリンジを特定できるよう、番号（＃１，＃２）によって区分されている。また、塗布ヘッド１０には第１シリンジ装着部２１Ａおよび第２シリンジ装着部２１Ｂの高さを選択的に変更する機構を内蔵しており、ペーストを塗布する際にペーストを塗布するシリンジの塗布ノズル１９の下端部の高さをそれ以外のシリンジの塗布ノズルの下端部の高さよりも低い位置に位置させる。
【００１６】
第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂは、エア配管（図示省略）を介してそれぞれ第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂに接続されている。第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂは、制御部３０（図６参照）から指令される圧力パラメータ（塗布条件パラメータ）に基づいて、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂに空圧を供給する。これにより第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂは、下端部に接続された塗布ノズル１９から、指令された圧力パラメータに応じた吐出量のペースト１８を吐出する。なお第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂとしては、シリンジ自体の型式・ノズルサイズおよび貯留されるペーストの組成が同一のものを２つ用いる形態であっても、またはこれらの一方または双方ともが異なる２つのシリンジを組み合わせて用いる形態であってもよく、同一基板内における塗布対象部の塗布特性に応じてこれらの組み合わせが選定される。
【００１７】
第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂ、第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂは、圧力パラメータに基づきペースト１８を塗布ノズル１９から吐出して、基板３に設定された塗布対象部に塗布するペースト塗布機構を構成する。ここで、第１シリンジ装着部２１Ａに装着された第１シリンジ１２Ａおよび第１空圧ユニット１３Ａはディスペンスユニット＃１を構成し、第２シリンジ装着部２１Ｂに装着された第２シリンジ１２Ｂおよび第２空圧ユニット１３Ｂはディスペンスユニット＃２を構成する（図６参照）。そして塗布ヘッド１０を移動させる塗布ヘッド駆動機構１１は、塗布ノズル１９を基板３に対して相対移動させるノズル移動機構となっている。
【００１８】
塗布ヘッド駆動機構１１によって塗布ヘッド１０を所定の塗布パターンに応じた軌跡で移動させながら、第１シリンジ１２Ａまたは第２シリンジ１２Ｂのいずれかの塗布ノズル１９からペースト１８を吐出させることにより、基板位置決め機構２に保持された基板３の単位基板３ａにおいて、第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３には、それぞれ第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａに従ってペースト１８が描画塗布される。
【００１９】
すなわち、ペースト塗布機構部１Ａ（ペースト塗布装置）は、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂに貯留されたペースト１８を空圧によって塗布ノズル１９から吐出することにより、このペースト１８を基板３に設定された塗布対象部に塗布する機能を有しており、塗布パターンが異なる複数種類（ここでは３種類）の塗布対象部（第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３）を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象として、ペースト１８を塗布する例を示している。
【００２０】
塗布ヘッド１０には、塗布ヘッド駆動機構１１によって塗布ヘッド１０と一体的に移動する基板認識用のカメラ１４が装着されている。カメラ１４を基板位置決め機構２上に移動させて基板３を撮像することにより、基板３における単位基板３ａの位置が認識される。またカメラ１４を以下に説明する試し打ちステージ８の上方に移動させることにより、試し打ちされたペースト１８の塗布状態を検査することができる。
【００２１】
基板位置決め機構２には、捨て打ち捕集部７、試し打ちステージ８、ノズル高さ検出部９が付設されている。捨て打ち捕集部７は、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂによって実際のペースト塗布以外の目的によって吐出されるペースト１８、例えば塗布ノズル１９内の目詰まり状態を解消するために強制的に吐出されるペースト１８などを捕集する。
【００２２】
試し打ちステージ８は、前述のペースト塗布機構によって塗布ノズル１９から吐出されたペースト１８の、塗布状態の良否を検査するために使用される。すなわち基板３へのペースト１８の塗布に先立って、塗布ヘッド１０を試し打ちステージ８の上方に移動させ、図４（ａ）に示すように、塗布ノズル１９を試し打ちステージ８に対して下降させて、所定の塗布条件でペースト１８を塗布面８ａに塗布する。
【００２３】
次いで図４（ｂ）に示すように、カメラ１４を試し打ちステージ８の上方に位置させ、ペースト１８を撮像することにより、図４（ｃ）に示すように、塗布された状態のペースト１８の平面画像が取得される。この画像を認識処理することにより、塗布されたペースト１８の輪郭形状および平面投影面積Ａが求められる。そしてこれらを予め記憶された判定基準データと比較することにより、ペースト１８の塗布状態の良否が判定されるとともに、判定基準データとの偏差を検出してこの偏差を減少させるように圧力パラメータを補正するためのフィードバックデータが取得される。
【００２４】
ノズル高さ検出部９は、塗布ヘッド１０に第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが装着された状態における、塗布ノズル１９の下端部の高さ位置を検出する機能を有している。図５に示すように、ノズル高さ検出部９は凹字形状のブラケット９ａに、投光部２３ａ、受光部２３ｂより成る光学センサを取り付けた構成となっており、投光部２３ａから受光部２３ｂに至る光軸ａの高さ位置ｈは、予め基板保持テーブル２ｂの高さ基準と関連づけられている。したがって、光軸ａの高さ位置に塗布ノズル１９の下端部が一致したタイミングにおける塗布ヘッド駆動機構１１のＺ軸駆動高さを求めることにより、基板保持テーブル２ｂに保持された基板３の上面の塗布対象面と塗布ノズル１９の高さ位置との相対位置を検出することができる。
【００２５】
ペースト塗布を正常に行うためには、ノズル高さ、すなわち塗布ノズル１９の吐出口と塗布対象面との隙間を適正に設定する必要があるが、塗布動作の途中でペースト切れが発生してシリンジ交換を行った場合には、塗布ノズル１９の装着高さが変化するため、この隙間は一定とはならず変動する。このため、シリンジ交換を実行する度に、塗布ヘッド１０をノズル高さ検出部９に対してアクセスさせて、装着状態における塗布ノズル１９の下端部の高さを検出する。すなわち図５に示すように、塗布ノズル１９をノズル高さ検出部９に対して下降させる過程において、塗布ノズル１９の下端部が光軸ａに一致するタイミングを検出処理部２４によって検出する。これにより、ノズル高さを調整するための基準高さ位置を求めることができる。
【００２６】
次にボンディング機構部１Ｂの構成を説明する。基板位置決め機構２のＹ方向の側方には部品供給部４が配設されている。部品供給部４は、それぞれ個片に分割された複数の第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃを貼着保持した複数の保持テーブル５を、インデックス機構４ａによって垂直軸廻りにインデックス回転させる構成となっている。第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、それぞれ単位基板３ａの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に実装される電子部品に対応している。
【００２７】
部品供給部４の上方には、下部に吸着ノズル１５ａを備えたボンディングヘッド１５ が、ボンディングヘッド駆動機構１６ によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在に配設されている。複数の保持テーブル５のいずれかをボンディングヘッド１５ による部品ピックアップ位置に移動させた状態で、ボンディングヘッド駆動機構１６ によってボンディングヘッド１５ に部品取り出し動作を行わせることにより、第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、部品供給部４から吸着ノズル１５ａによって吸着保持されて取り出される。次いで塗布ヘッド１０を基板位置決め機構２上に移動させて、ボンディングヘッド１５ にボンディング動作を行わせることにより、第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、ペースト塗布後の単位基板３ａに順次ボンディングされる。
【００２８】
次に図６を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０は、第１シリンジ１２Ａ、第１空圧ユニット１３Ａより成るディスペンスユニット＃１、第２シリンジ１２Ｂ、第２空圧ユニット１３Ｂより成るディスペンスユニット＃２、塗布ヘッド駆動機構１１、基板位置決め機構２、ボンディング機構部１Ｂを制御する。また制御部３０には、カメラ１４による撮像結果、ノズル高さ検出部９による検出結果、タッチパネル入力機能を備えた表示・入力部２５からの操作指令が伝達される。
【００２９】
制御部３０は、内部制御機能としての塗布動作実行部３０ａ、試し塗布実行部３０ｂ、塗布状態検査部３０ｃ、データ設定部３０ｄ、ボンディング動作実行部３０ｅを備えている。塗布動作実行部３０ａ（塗布制御部）は、基板位置決め機構２、塗布ヘッド駆動機構１１および第１シリンジ１２Ａ、第１空圧ユニット１３Ａより成るディスペンスユニット＃１、第２シリンジ１２Ｂ、第２空圧ユニット１３Ｂより成るディスペンスユニット＃２を制御することにより、基板位置決め機構２に保持された基板３の各単位基板３ａの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に、所定の塗布パターンにしたがってペースト１８を塗布する塗布動作を実行させる。この塗布動作においては、記憶部４０に記憶された塗布データ４１、基板データ４２を参照するとともに、ノズル高さ検出部９による塗布ノズル１９の高さ検出結果に基づいて塗布ヘッド１０の下降高さを制御することにより、塗布ノズル１９の高さ位置を適正なノズル高さ位置に調整する。
【００３０】
試し塗布実行部３０ｂは、試し打ちステージ８に塗布ヘッド１０を移動させて行われるペースト１８の試し塗布動作を、基板位置決め機構２、塗布ヘッド駆動機構１１、ディスペンスユニット＃１、＃２に実行させるための処理を行う。塗布状態検査部３０ｃは、試し打ちステージ８に試し塗布されたペースト１８の塗布状態の良否を検査するための処理を実行する。すなわち試し塗布されたペースト１８をカメラ１４によって撮像し、この撮像データを認識処理した結果を判定基準データと比較することにより、塗布状態の良否を判定する。カメラ１４および塗布状態検査部３０ｃは、ペースト塗布機構によって基板３に塗布されたペースト１８または試し打ちステージ８に試し塗布されたペースト１８を撮像することにより、塗布されたペースト１８の塗布状態の良否を検査する検査手段を構成する。
【００３１】
塗布動作実行部３０ａによる塗布動作の制御においては、検査手段による検査結果に基づいて前述のペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の単位基板３ａの塗布対象部にペースト１８を塗布するペースト塗布動作が実行される。さらに、塗布動作実行部３０ａは、ペースト塗布機構を制御するとともに、上述の検査手段による検査結果に基づいて圧力パラメータを調整するフィードバック処理を行う。
【００３２】
データ設定部３０ｄは、表示・入力部２５によって入力され記憶部４０に記憶された各種のデータの設定処理を行う。ボンディング動作実行部３０ｅは、部品供給部４、ボンディングヘッド１５ 、ボンディングヘッド駆動機構１６ より成るボンディング機構部１Ｂを制御して、ペースト塗布後の複数の単位基板３ａに対して第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃをボンディングするための作業動作を実行させる。
【００３３】
次に記憶部４０に記憶されるデータの内容について、図７を参照して説明する。塗布データ４１は、単位基板３ａにおいて塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部にペースト１８をそれぞれの描画パターンで描画塗布するためのデータであり、塗布対象部の種類毎（換言すればボンディングされる電子部品の種類毎）に設定される。すなわち、図７（ａ）に示すように、塗布データ４１は、データ番号４１ａに、描画データ４１ｂ、標準圧力パラメータ４１ｃ、オフセット圧力パラメータ４１ｄ、ディスペンスユニット区分４１ｅを対応させたデータ構成となっている。データ番号４１ａは、単位基板３ａにおける塗布対象部の種類毎に付与され、図７（ａ）に示す例では、データ番号１，２，３が、それぞれ図２（ｂ）に示す第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に対応している。
【００３４】
描画データ４１ｂは、塗布対象部に描画塗布されるペースト１８の形状をコード（Ｗ００１，Ｗ００２，・・・）によって示すものである。図７（ａ）において別枠＊で示すように、描画データ４１ｂは、コード４１ｂ１にその描画データによって実現される塗布形状４１ｂ２を対応させたものとなっている。すなわちここに示す例では、Ｗ００１，Ｗ００２には、それぞれサイズの異なるドット形状の塗布パターンが対応しており、Ｗ００３，Ｗ００４にはそれサイズの異なるＸ字形状の塗布パターンが、さらにＷ００５には塗布量の多い塗布パターンであるスターマーク型の塗布パターンが対応している。
【００３５】
標準圧力パラメータ４１ｃおよびオフセット圧力パラメータ４１ｄは、ペーストを吐出させるためにシリンジ内に供給される空圧の圧力を規定する圧力パラメータである。したがって記憶部４０は、圧力パラメータを記憶する圧力パラメータ記憶部となっている。ここで標準圧力パラメータ４１ｃ（Ｐ０ｉ）は、塗布対象部の塗布パターンに適した標準的な空圧値に対応して設定される固定パラメータである。ここでは、交換によって新たに装着されるシリンジに対して適正な塗布結果を与える空圧値を試行などによって求め、この空圧値を標準的な空圧値として採用する。なおＰ０ｉにおける添字（ｉ）は、データ番号ｉに対応したパラメータであることを示す。
【００３６】
オフセット圧力パラメータ４１ｄ（Ｐ１ｉ）は、このようにして設定された標準的な空圧値の補正値、すなわち後述するフィードバック処理によって標準的な空圧値に対して自動的に逐次設定される補正値に対応しており、塗布動作実行の各タイミングに応じて変動する変動パラメータである。なおＰ１ｉにおける添字（ｉ）は、データ番号ｉに対応したパラメータであることを示しており、以下の記述においてＰに添えて表記される（ｉ）も同様である。
【００３７】
ディスペンスユニット区分４１ｅは、ペースト塗布動作に際して用いられるディスペンスユニットを特定するデータであり、各データ番号４１ａに対応して、すなわちボンディング対象となる電子部品の部品種に適用される塗布パターンに対応して予め設定される。塗布動作実行に際しては、対象となるデータ番号に対応したディスペンスユニット区分４１ｅを読み出すことにより、塗布ヘッド１０において＃１，＃２のマークよって特定されるシリンジ装着部（図３参照）のいずれに装着されたシリンジを用いるかが特定される。すなわち、本実施の形態においては、ペースト塗布機構にシリンジを装着する複数（ここでは２つ）のシリンジ装着部２１Ａ，２１Ｂを備え、圧力パラメータ記憶部である記憶部４０には、標準圧力パラメータ４１ｃおよびオフセット圧力パラメータ４１ｄに加えて、当該塗布パターンの塗布に使用するシリンジが装着されるシリンジ装着部を特定するディスペンスユニット区分４１ｅ（装着部特定データ）が、複数の塗布パターン毎に設定されている。
【００３８】
次に、図８のフローを参照して、ダイボンディング装置１によって基板３に電子部品接合用のペーストを塗布する塗布動作処理について説明する。この塗布動作処理は、図２に示すように、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象として、塗布パターン毎に順次ペーストを塗布するものである。
【００３９】
まず各塗布パターンに対応して設定されるカウンタ値Ｋを、初期値の０にセットする（ＳＴ１）。次いで、カウンタ値Ｋを歩進させてＫ＋１に置き換え（ＳＴ２）、記憶部４０に記憶された塗布データ４１からデータ番号Ｋの塗布データを読み取る（ＳＴ３）。まず動作開始時にはデータ番号１の塗布データ、すなわち図７（ａ）に示す描画データ（Ｗ００５）、標準圧力パラメータ（Ｐ０１）、オフセット圧力パラメータ（Ｐ１１）およびディスペンスユニット区分（＃１）の各データが読み出される。次いで塗布ヘッド１０を試し打ちステージ８にアクセスさせ、上述の塗布データに基づいて試し打ちステージ８にペースト１８を試し塗布する（ＳＴ４）。次いで、試し塗布されたペースト１８をカメラ１４によって撮像し、塗布状態検査部３０ｃによって塗布状態検査を実行する（ＳＴ５）。
【００４０】
この検査においては、塗布状態がＯＫであるか否かが判定され（ＳＴ６）、ＯＫであれば塗布動作を実行する（ＳＴ７）。すなわち、塗布ヘッド１０を基板３上に移動させ、対象となるデータ番号１に対応する第１塗布対象部３１（図２参照）を対象として、対応するディスペンサユニット＃１によって標準圧力パラメータ（Ｐ０１）、オフセット圧力パラメータ（Ｐ１１）に基づき、ペースト１８を吐出して、描画データ（Ｗ００５）の塗布パターンで描画塗布を行う。この描画塗布は、基板３に作り込まれた全ての単位基板３ａを対象として順次実行される。また（ＳＴ６）において塗布状態がＮＧであると判定されたならば、塗布動作実行部３０ａによってオフセット圧力パラメータ４１ｄを補正した後、（ＳＴ４）以降の処理が、（ＳＴ６）にて塗布状態ＯＫと判定されるまで反復実行される。
【００４１】
そしてこの後、さらに塗布動作を実行すべき他の塗布パターンの設定があるか否かを塗布データ４１を参照して確認する（ＳＴ９）。ここで他の塗布パターンの設定ありの場合には、（ＳＴ２）以降の処理を、（ＳＴ９）にて他の塗布パターン無しが確認されるまで反復実行する。これにより、同様の処理がデータ番号２，３について反復実行される。そして（ＳＴ９）にて他の塗布パターン無しを確認することにより、塗布動作処理を終了する。
【００４２】
すなわち上述の塗布動作処理においては、制御部３０は、一の種類の塗布対象部（第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３のいずれか一つ）についてペースト１８を試し塗布した後に、前述の検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて圧力パラメータ（塗布条件パラメータ）を修正した後、全ての単位基板３ａの当該一の種類の塗布対象部に順次ペースト１８を塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させる形態となっている。
【００４３】
これにより、塗布形状が異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象とする場合において、圧力パラメータを修正した後に当該圧力パラメータに基づく塗布動作が完了するまでに経過する時間を極力短くすることができる。したがって、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のペースト塗布装置およびペースト塗布方法は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、適正な塗布品質を確保することができるという効果を有し、パッケージ基板に半導体装置をボンディングする分野において有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ダイボンディング装置
１Ａ ペースト塗布機構部
１Ｂ ボンディング機構部
２ 基板位置決め機構
３ 基板
３ａ 単位基板
４ 部品供給部
６Ａ 第１部品
６Ｂ 第２部品
６Ｃ 第３部品
８ 試し打ちステージ
９ ノズル高さ検出部
１０ 塗布ヘッド
１２Ａ 第１シリンジ
１２Ｂ 第２シリンジ
１３Ａ 第１空圧ユニット
１３Ｂ 第２空圧ユニット
１４ カメラ
１５ ボンディングヘッド
１８ ペースト
１９ 塗布ノズル
２１Ａ 第１シリンジ装着部
２１Ｂ 第２シリンジ装着部
３１ 第１塗布対象部
３１ａ 第１塗布パターン
３２ 第２塗布対象部
３２ａ 第２塗布パターン
３３ 第３塗布対象部
３３ａ 第３塗布パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に半導体装置などの電子部品を接着するためのペーストを塗布するペースト塗布装置およびペースト塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造のダイボンディング工程では、樹脂製のパッケージ基板などの基板に半導体チップを接着するためのペーストが塗布される。このペーストの塗布は、ディスペンサから吐出されるペーストを塗布ノズルを介して基板の塗布対象に対して吐出させることにより行われる（特許文献１参照）。電子部品の接着においては、ペーストを接着範囲内に極力均一に塗布する必要があるため、この塗布方法として、塗布ノズルを基板上で水平移動させながらペーストを吐出することにより塗布を行う描画塗布が多用される。
【０００３】
この描画塗布においては、ペーストの粘度が経時変化することなどに起因する塗布状態の変動を防止するため、塗布されたペーストをカメラによって撮像して、塗布形状や塗布量が正常であるか否かを判定するための塗布状態検査が行われる（特許文献２参照）。この結果、塗布状態が不良と判定された場合には、ペーストを吐出させるためにシリンジに供給する空圧の圧力値などの塗布条件パラメータを補正する。これにより、塗布ノズルから吐出されるペーストの塗布形状や塗布量が常に良好に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１８１３６号公報
【特許文献２】特開２００３−４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年電子機器の小型化が進展するのに伴い、半導体装置などの電子部品を基板に実装する実装密度が高密度化し、１つの基板に複数のパッケージ基板が形成された多面取り基板を対象として、複数の半導体装置をそれぞれのパッケージ基板にペーストによって接着して実装する、いわゆるマルチタイプのボンディング形態が用いられる場合がある。この場合には、半導体装置の形状・サイズによって、対応する塗布対象部における塗布パターンが異なるため、上述の塗布状態検査を各塗布対象部について実行する必要がある。従来は、複数の塗布対象部のそれぞれについて塗布状態検査を実行して、適正な塗布条件パラメータの補正値を求めた後、１つのパッケージ基板において複数種類の塗布対象部の全てに順次ペーストを塗布する単位塗布作業を、各パッケージ基板毎に反復実行するようにしていた。
【０００６】
しかしながら、上記従来方法によって複数種類の塗布対象部を有するパッケージ基板に連続的にペーストを塗布する場合には、塗布動作実行順序に起因して以下のような不具合を生じていた。すなわち上述のペースト塗布作業においては、複数のパッケージ基板のそれぞれに対して複数回の塗布作業を反復して実行する必要があることから、１つの多面取り基板を対象とする単位塗布作業が完了するまでには、長い作業時間を有する。このため、単位塗布作業を各パッケージ基板毎に順次実行する過程におけるペーストの粘度変化など、塗布条件の経時変動によって塗布ノズルから吐出されるペーストの吐出状態が不安定となり、塗布品質の不良を生じる場合があった。このように、従来のペースト塗布装置およびペースト塗布方法には、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合に、適正な塗布品質を確保することが困難であるという課題があった。
【０００７】
そこで本発明は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、適正な塗布品質を確保することができるペースト塗布装置およびペースト塗布方法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】
【０００８】
本発明のペースト塗布装置は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板にペーストを塗布する機能を有するペースト塗布装置であって、塗布条件パラメータに基づき前記ペーストを塗布ノズルから吐出して前記塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを前記基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の塗布対象に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備え、前記制御部は、一の種類の前記塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記塗布条件パラメータを修正した後、全ての前記単位基板の当該一の種類の塗布対象部に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させる。
【０００９】
本発明のペースト塗布方法は、ペーストを塗布ノズルから吐出して塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の複数の前記塗布対象部に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備えたペースト塗布装置によって、塗布パターンが異なる複数の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた前記基板にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、前記複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいてペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行することにより、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における作業対象となる基板の構成説明図
【図３】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における塗布ヘッドの構成説明図
【図４】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置における試し塗布および塗布状態検査処理の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置におけるノズル高さ検出部の機能説明図
【図６】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置によるペースト塗布動作に用いられる塗布データおよび基板データの構成を示す図
【図８】本発明の一実施の形態のダイボンディング装置におけるペーストの塗布動作処理を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、図１，図２，図３を参照して、ダイボンディング装置１の構成および機能を説明する。図１において、ダイボンディング装置１は、基板位置決め機構２に位置決め保持された基板３に電子部品接合用のボンディングペースト（以下、単に「ペースト」と略記する。）を塗布する機能を有するペースト塗布機構部１Ａと、ペーストが塗布された基板３に、部品供給部４から取り出した半導体装置などの電子部品をボンディングするボンディング機構部１Ｂより構成される。
【００１３】
図２（ａ）に示すように、ダイボンディング装置１の作業対象となる基板３は、単位基板３ａが規則配列で複数作り込まれた多面取り基板であり、これらの単位基板３ａに対してペースト塗布および電子部品のボンディングが行われる。図２（ｂ）に示すように、単位基板３ａには複数の塗布対象部（ここでは種類が異なる３つの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３）が設けられている。第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３には、それぞれ塗布形状および塗布量が異なる第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａが設定されている。第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａは、それぞれ大型、中型および小型の電子部品の接合に適した塗布形状・塗布量の塗布パターンであり、第１塗布パターン３１ａはスターマーク形状、第２塗布パターン３２ａはＸ字形状、第３塗布パターン３３ａはドット形状となっている。
【００１４】
基板位置決め機構２は基板搬送装置（図示省略）によって搬入された基板３を保持する基板保持テーブル２ｂを移動テーブル２ａの上面に結合した構成となっており、移動テーブル２ａを駆動することにより、基板３は水平方向に移動して位置決めされる。基板位置決め機構２の上方には、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが装着された塗布ヘッド１０が塗布ヘッド駆動機構１１によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在に配設されている。
【００１５】
図３に示すように、塗布ヘッド１０には、それぞれシリンジホルダ２０を備えた第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂが設けられており、第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂにはペースト１８を貯留した第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが交換自在に装着される。ここで、第１シリンジ装着部２１Ａ、第２シリンジ装着部２１Ｂは、装着されるシリンジを特定できるよう、番号（＃１，＃２）によって区分されている。また、塗布ヘッド１０には第１シリンジ装着部２１Ａおよび第２シリンジ装着部２１Ｂの高さを選択的に変更する機構を内蔵しており、ペーストを塗布する際にペーストを塗布するシリンジの塗布ノズル１９の下端部の高さをそれ以外のシリンジの塗布ノズルの下端部の高さよりも低い位置に位置させる。
【００１６】
第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂは、エア配管（図示省略）を介してそれぞれ第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂに接続されている。第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂは、制御部３０（図６参照）から指令される圧力パラメータ（塗布条件パラメータ）に基づいて、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂに空圧を供給する。これにより第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂは、下端部に接続された塗布ノズル１９から、指令された圧力パラメータに応じた吐出量のペースト１８を吐出する。なお第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂとしては、シリンジ自体の型式・ノズルサイズおよび貯留されるペーストの組成が同一のものを２つ用いる形態であっても、またはこれらの一方または双方ともが異なる２つのシリンジを組み合わせて用いる形態であってもよく、同一基板内における塗布対象部の塗布特性に応じてこれらの組み合わせが選定される。
【００１７】
第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂ、第１空圧ユニット１３Ａ、第２空圧ユニット１３Ｂは、圧力パラメータに基づきペースト１８を塗布ノズル１９から吐出して、基板３に設定された塗布対象部に塗布するペースト塗布機構を構成する。ここで、第１シリンジ装着部２１Ａに装着された第１シリンジ１２Ａおよび第１空圧ユニット１３Ａはディスペンスユニット＃１を構成し、第２シリンジ装着部２１Ｂに装着された第２シリンジ１２Ｂおよび第２空圧ユニット１３Ｂはディスペンスユニット＃２を構成する（図６参照）。そして塗布ヘッド１０を移動させる塗布ヘッド駆動機構１１は、塗布ノズル１９を基板３に対して相対移動させるノズル移動機構となっている。
【００１８】
塗布ヘッド駆動機構１１によって塗布ヘッド１０を所定の塗布パターンに応じた軌跡で移動させながら、第１シリンジ１２Ａまたは第２シリンジ１２Ｂのいずれかの塗布ノズル１９からペースト１８を吐出させることにより、基板位置決め機構２に保持された基板３の単位基板３ａにおいて、第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３には、それぞれ第１塗布パターン３１ａ、第２塗布パターン３２ａ、第３塗布パターン３３ａに従ってペースト１８が描画塗布される。
【００１９】
すなわち、ペースト塗布機構部１Ａ（ペースト塗布装置）は、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂに貯留されたペースト１８を空圧によって塗布ノズル１９から吐出することにより、このペースト１８を基板３に設定された塗布対象部に塗布する機能を有しており、塗布パターンが異なる複数種類（ここでは３種類）の塗布対象部（第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３）を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象として、ペースト１８を塗布する例を示している。
【００２０】
塗布ヘッド１０には、塗布ヘッド駆動機構１１によって塗布ヘッド１０と一体的に移動する基板認識用のカメラ１４が装着されている。カメラ１４を基板位置決め機構２上に移動させて基板３を撮像することにより、基板３における単位基板３ａの位置が認識される。またカメラ１４を以下に説明する試し打ちステージ８の上方に移動させることにより、試し打ちされたペースト１８の塗布状態を検査することができる。
【００２１】
基板位置決め機構２には、捨て打ち捕集部７、試し打ちステージ８、ノズル高さ検出部９が付設されている。捨て打ち捕集部７は、第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂによって実際のペースト塗布以外の目的によって吐出されるペースト１８、例えば塗布ノズル１９内の目詰まり状態を解消するために強制的に吐出されるペースト１８などを捕集する。
【００２２】
試し打ちステージ８は、前述のペースト塗布機構によって塗布ノズル１９から吐出されたペースト１８の、塗布状態の良否を検査するために使用される。すなわち基板３へのペースト１８の塗布に先立って、塗布ヘッド１０を試し打ちステージ８の上方に移動させ、図４（ａ）に示すように、塗布ノズル１９を試し打ちステージ８に対して下降させて、所定の塗布条件でペースト１８を塗布面８ａに塗布する。
【００２３】
次いで図４（ｂ）に示すように、カメラ１４を試し打ちステージ８の上方に位置させ、ペースト１８を撮像することにより、図４（ｃ）に示すように、塗布された状態のペースト１８の平面画像が取得される。この画像を認識処理することにより、塗布されたペースト１８の輪郭形状および平面投影面積Ａが求められる。そしてこれらを予め記憶された判定基準データと比較することにより、ペースト１８の塗布状態の良否が判定されるとともに、判定基準データとの偏差を検出してこの偏差を減少させるように圧力パラメータを補正するためのフィードバックデータが取得される。
【００２４】
ノズル高さ検出部９は、塗布ヘッド１０に第１シリンジ１２Ａ、第２シリンジ１２Ｂが装着された状態における、塗布ノズル１９の下端部の高さ位置を検出する機能を有している。図５に示すように、ノズル高さ検出部９は凹字形状のブラケット９ａに、投光部２３ａ、受光部２３ｂより成る光学センサを取り付けた構成となっており、投光部２３ａから受光部２３ｂに至る光軸ａの高さ位置ｈは、予め基板保持テーブル２ｂの高さ基準と関連づけられている。したがって、光軸ａの高さ位置に塗布ノズル１９の下端部が一致したタイミングにおける塗布ヘッド駆動機構１１のＺ軸駆動高さを求めることにより、基板保持テーブル２ｂに保持された基板３の上面の塗布対象面と塗布ノズル１９の高さ位置との相対位置を検出することができる。
【００２５】
ペースト塗布を正常に行うためには、ノズル高さ、すなわち塗布ノズル１９の吐出口と塗布対象面との隙間を適正に設定する必要があるが、塗布動作の途中でペースト切れが発生してシリンジ交換を行った場合には、塗布ノズル１９の装着高さが変化するため、この隙間は一定とはならず変動する。このため、シリンジ交換を実行する度に、塗布ヘッド１０をノズル高さ検出部９に対してアクセスさせて、装着状態における塗布ノズル１９の下端部の高さを検出する。すなわち図５に示すように、塗布ノズル１９をノズル高さ検出部９に対して下降させる過程において、塗布ノズル１９の下端部が光軸ａに一致するタイミングを検出処理部２４によって検出する。これにより、ノズル高さを調整するための基準高さ位置を求めることができる。
【００２６】
次にボンディング機構部１Ｂの構成を説明する。基板位置決め機構２のＹ方向の側方には部品供給部４が配設されている。部品供給部４は、それぞれ個片に分割された複数の第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃを貼着保持した複数の保持テーブル５を、インデックス機構４ａによって垂直軸廻りにインデックス回転させる構成となっている。第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、それぞれ単位基板３ａの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に実装される電子部品に対応している。
【００２７】
部品供給部４の上方には、下部に吸着ノズル１５ａを備えたボンディングヘッド１５ が、ボンディングヘッド駆動機構１６ によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動自在に配設されている。複数の保持テーブル５のいずれかをボンディングヘッド１５ による部品ピックアップ位置に移動させた状態で、ボンディングヘッド駆動機構１６ によってボンディングヘッド１５ に部品取り出し動作を行わせることにより、第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、部品供給部４から吸着ノズル１５ａによって吸着保持されて取り出される。次いで塗布ヘッド１０を基板位置決め機構２上に移動させて、ボンディングヘッド１５ にボンディング動作を行わせることにより、第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃは、ペースト塗布後の単位基板３ａに順次ボンディングされる。
【００２８】
次に図６を参照して、制御系の構成を説明する。制御部３０は、第１シリンジ１２Ａ、第１空圧ユニット１３Ａより成るディスペンスユニット＃１、第２シリンジ１２Ｂ、第２空圧ユニット１３Ｂより成るディスペンスユニット＃２、塗布ヘッド駆動機構１１、基板位置決め機構２、ボンディング機構部１Ｂを制御する。また制御部３０には、カメラ１４による撮像結果、ノズル高さ検出部９による検出結果、タッチパネル入力機能を備えた表示・入力部２５からの操作指令が伝達される。
【００２９】
制御部３０は、内部制御機能としての塗布動作実行部３０ａ、試し塗布実行部３０ｂ、塗布状態検査部３０ｃ、データ設定部３０ｄ、ボンディング動作実行部３０ｅを備えている。塗布動作実行部３０ａ（塗布制御部）は、基板位置決め機構２、塗布ヘッド駆動機構１１および第１シリンジ１２Ａ、第１空圧ユニット１３Ａより成るディスペンスユニット＃１、第２シリンジ１２Ｂ、第２空圧ユニット１３Ｂより成るディスペンスユニット＃２を制御することにより、基板位置決め機構２に保持された基板３の各単位基板３ａの第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に、所定の塗布パターンにしたがってペースト１８を塗布する塗布動作を実行させる。この塗布動作においては、記憶部４０に記憶された塗布データ４１、基板データ４２を参照するとともに、ノズル高さ検出部９による塗布ノズル１９の高さ検出結果に基づいて塗布ヘッド１０の下降高さを制御することにより、塗布ノズル１９の高さ位置を適正なノズル高さ位置に調整する。
【００３０】
試し塗布実行部３０ｂは、試し打ちステージ８に塗布ヘッド１０を移動させて行われるペースト１８の試し塗布動作を、基板位置決め機構２、塗布ヘッド駆動機構１１、ディスペンスユニット＃１、＃２に実行させるための処理を行う。塗布状態検査部３０ｃは、試し打ちステージ８に試し塗布されたペースト１８の塗布状態の良否を検査するための処理を実行する。すなわち試し塗布されたペースト１８をカメラ１４によって撮像し、この撮像データを認識処理した結果を判定基準データと比較することにより、塗布状態の良否を判定する。カメラ１４および塗布状態検査部３０ｃは、ペースト塗布機構によって基板３に塗布されたペースト１８または試し打ちステージ８に試し塗布されたペースト１８を撮像することにより、塗布されたペースト１８の塗布状態の良否を検査する検査手段を構成する。
【００３１】
塗布動作実行部３０ａによる塗布動作の制御においては、検査手段による検査結果に基づいて前述のペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の単位基板３ａの塗布対象部にペースト１８を塗布するペースト塗布動作が実行される。さらに、塗布動作実行部３０ａは、ペースト塗布機構を制御するとともに、上述の検査手段による検査結果に基づいて圧力パラメータを調整するフィードバック処理を行う。
【００３２】
データ設定部３０ｄは、表示・入力部２５によって入力され記憶部４０に記憶された各種のデータの設定処理を行う。ボンディング動作実行部３０ｅは、部品供給部４、ボンディングヘッド１５ 、ボンディングヘッド駆動機構１６ より成るボンディング機構部１Ｂを制御して、ペースト塗布後の複数の単位基板３ａに対して第１部品６Ａ，第２部品６Ｂ，第３部品６Ｃをボンディングするための作業動作を実行させる。
【００３３】
次に記憶部４０に記憶されるデータの内容について、図７を参照して説明する。塗布データ４１は、単位基板３ａにおいて塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部にペースト１８をそれぞれの描画パターンで描画塗布するためのデータであり、塗布対象部の種類毎（換言すればボンディングされる電子部品の種類毎）に設定される。すなわち、図７（ａ）に示すように、塗布データ４１は、データ番号４１ａに、描画データ４１ｂ、標準圧力パラメータ４１ｃ、オフセット圧力パラメータ４１ｄ、ディスペンスユニット区分４１ｅを対応させたデータ構成となっている。データ番号４１ａは、単位基板３ａにおける塗布対象部の種類毎に付与され、図７（ａ）に示す例では、データ番号１，２，３が、それぞれ図２（ｂ）に示す第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３に対応している。
【００３４】
描画データ４１ｂは、塗布対象部に描画塗布されるペースト１８の形状をコード（Ｗ００１，Ｗ００２，・・・）によって示すものである。図７（ａ）において別枠＊で示すように、描画データ４１ｂは、コード４１ｂ１にその描画データによって実現される塗布形状４１ｂ２を対応させたものとなっている。すなわちここに示す例では、Ｗ００１，Ｗ００２には、それぞれサイズの異なるドット形状の塗布パターンが対応しており、Ｗ００３，Ｗ００４にはそれサイズの異なるＸ字形状の塗布パターンが、さらにＷ００５には塗布量の多い塗布パターンであるスターマーク型の塗布パターンが対応している。
【００３５】
標準圧力パラメータ４１ｃおよびオフセット圧力パラメータ４１ｄは、ペーストを吐出させるためにシリンジ内に供給される空圧の圧力を規定する圧力パラメータである。したがって記憶部４０は、圧力パラメータを記憶する圧力パラメータ記憶部となっている。ここで標準圧力パラメータ４１ｃ（Ｐ０ｉ）は、塗布対象部の塗布パターンに適した標準的な空圧値に対応して設定される固定パラメータである。ここでは、交換によって新たに装着されるシリンジに対して適正な塗布結果を与える空圧値を試行などによって求め、この空圧値を標準的な空圧値として採用する。なおＰ０ｉにおける添字（ｉ）は、データ番号ｉに対応したパラメータであることを示す。
【００３６】
オフセット圧力パラメータ４１ｄ（Ｐ１ｉ）は、このようにして設定された標準的な空圧値の補正値、すなわち後述するフィードバック処理によって標準的な空圧値に対して自動的に逐次設定される補正値に対応しており、塗布動作実行の各タイミングに応じて変動する変動パラメータである。なおＰ１ｉにおける添字（ｉ）は、データ番号ｉに対応したパラメータであることを示しており、以下の記述においてＰに添えて表記される（ｉ）も同様である。
【００３７】
ディスペンスユニット区分４１ｅは、ペースト塗布動作に際して用いられるディスペンスユニットを特定するデータであり、各データ番号４１ａに対応して、すなわちボンディング対象となる電子部品の部品種に適用される塗布パターンに対応して予め設定される。塗布動作実行に際しては、対象となるデータ番号に対応したディスペンスユニット区分４１ｅを読み出すことにより、塗布ヘッド１０において＃１，＃２のマークよって特定されるシリンジ装着部（図３参照）のいずれに装着されたシリンジを用いるかが特定される。すなわち、本実施の形態においては、ペースト塗布機構にシリンジを装着する複数（ここでは２つ）のシリンジ装着部２１Ａ，２１Ｂを備え、圧力パラメータ記憶部である記憶部４０には、標準圧力パラメータ４１ｃおよびオフセット圧力パラメータ４１ｄに加えて、当該塗布パターンの塗布に使用するシリンジが装着されるシリンジ装着部を特定するディスペンスユニット区分４１ｅ（装着部特定データ）が、複数の塗布パターン毎に設定されている。
【００３８】
次に、図８のフローを参照して、ダイボンディング装置１によって基板３に電子部品接合用のペーストを塗布する塗布動作処理について説明する。この塗布動作処理は、図２に示すように、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象として、塗布パターン毎に順次ペーストを塗布するものである。
【００３９】
まず各塗布パターンに対応して設定されるカウンタ値Ｋを、初期値の０にセットする（ＳＴ１）。次いで、カウンタ値Ｋを歩進させてＫ＋１に置き換え（ＳＴ２）、記憶部４０に記憶された塗布データ４１からデータ番号Ｋの塗布データを読み取る（ＳＴ３）。まず動作開始時にはデータ番号１の塗布データ、すなわち図７（ａ）に示す描画データ（Ｗ００５）、標準圧力パラメータ（Ｐ０１）、オフセット圧力パラメータ（Ｐ１１）およびディスペンスユニット区分（＃１）の各データが読み出される。次いで塗布ヘッド１０を試し打ちステージ８にアクセスさせ、上述の塗布データに基づいて試し打ちステージ８にペースト１８を試し塗布する（ＳＴ４）。次いで、試し塗布されたペースト１８をカメラ１４によって撮像し、塗布状態検査部３０ｃによって塗布状態検査を実行する（ＳＴ５）。
【００４０】
この検査においては、塗布状態がＯＫであるか否かが判定され（ＳＴ６）、ＯＫであれば塗布動作を実行する（ＳＴ７）。すなわち、塗布ヘッド１０を基板３上に移動させ、対象となるデータ番号１に対応する第１塗布対象部３１（図２参照）を対象として、対応するディスペンサユニット＃１によって標準圧力パラメータ（Ｐ０１）、オフセット圧力パラメータ（Ｐ１１）に基づき、ペースト１８を吐出して、描画データ（Ｗ００５）の塗布パターンで描画塗布を行う。この描画塗布は、基板３に作り込まれた全ての単位基板３ａを対象として順次実行される。また（ＳＴ６）において塗布状態がＮＧであると判定されたならば、塗布動作実行部３０ａによってオフセット圧力パラメータ４１ｄを補正した後、（ＳＴ４）以降の処理が、（ＳＴ６）にて塗布状態ＯＫと判定されるまで反復実行される。
【００４１】
そしてこの後、さらに塗布動作を実行すべき他の塗布パターンの設定があるか否かを塗布データ４１を参照して確認する（ＳＴ９）。ここで他の塗布パターンの設定ありの場合には、（ＳＴ２）以降の処理を、（ＳＴ９）にて他の塗布パターン無しが確認されるまで反復実行する。これにより、同様の処理がデータ番号２，３について反復実行される。そして（ＳＴ９）にて他の塗布パターン無しを確認することにより、塗布動作処理を終了する。
【００４２】
すなわち上述の塗布動作処理においては、制御部３０は、一の種類の塗布対象部（第１塗布対象部３１、第２塗布対象部３２、第３塗布対象部３３のいずれか一つ）についてペースト１８を試し塗布した後に、前述の検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて圧力パラメータ（塗布条件パラメータ）を修正した後、全ての単位基板３ａの当該一の種類の塗布対象部に順次ペースト１８を塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させる形態となっている。
【００４３】
これにより、塗布形状が異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板３ａが複数作り込まれた基板３を対象とする場合において、圧力パラメータを修正した後に当該圧力パラメータに基づく塗布動作が完了するまでに経過する時間を極力短くすることができる。したがって、塗布条件の経時変動によるペーストの吐出状態の変動を抑制して、適正な塗布品質を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のペースト塗布装置およびペースト塗布方法は、塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板を対象とする場合において、適正な塗布品質を確保することができるという効果を有し、パッケージ基板に半導体装置をボンディングする分野において有用である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ダイボンディング装置
１Ａ ペースト塗布機構部
１Ｂ ボンディング機構部
２ 基板位置決め機構
３ 基板
３ａ 単位基板
４ 部品供給部
６Ａ 第１部品
６Ｂ 第２部品
６Ｃ 第３部品
８ 試し打ちステージ
９ ノズル高さ検出部
１０ 塗布ヘッド
１２Ａ 第１シリンジ
１２Ｂ 第２シリンジ
１３Ａ 第１空圧ユニット
１３Ｂ 第２空圧ユニット
１４ カメラ
１５ ボンディングヘッド
１８ ペースト
１９ 塗布ノズル
２１Ａ 第１シリンジ装着部
２１Ｂ 第２シリンジ装着部
３１ 第１塗布対象部
３１ａ 第１塗布パターン
３２ 第２塗布対象部
３２ａ 第２塗布パターン
３３ 第３塗布対象部
３３ａ 第３塗布パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板にペーストを塗布する機能を有するペースト塗布装置であって、
塗布条件パラメータに基づき前記ペーストを塗布ノズルから吐出して前記塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、
前記塗布ノズルを前記基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、
前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、
前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の塗布対象に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備え、
前記制御部は、一の種類の前記塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記塗布条件パラメータを修正した後、全ての前記単位基板の当該一の種類の塗布対象部に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させることを特徴とするペースト塗布装置。
【請求項２】
ペーストを塗布ノズルから吐出して塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の複数の前記塗布対象部に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備えたペースト塗布装置によって、塗布パターンが異なる複数の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた前記基板にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、
一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、前記複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行することを特徴とするペースト塗布方法。
【請求項１】
塗布パターンが異なる複数種類の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた基板にペーストを塗布する機能を有するペースト塗布装置であって、
塗布条件パラメータに基づき前記ペーストを塗布ノズルから吐出して前記塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、
前記塗布ノズルを前記基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、
前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、
前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の塗布対象に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備え、
前記制御部は、一の種類の前記塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記塗布条件パラメータを修正した後、全ての前記単位基板の当該一の種類の塗布対象部に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行させることを特徴とするペースト塗布装置。
【請求項２】
ペーストを塗布ノズルから吐出して塗布対象に塗布するペースト塗布機構と、前記塗布ノズルを基板に対して相対移動させるノズル移動機構と、前記ペースト塗布機構によって試し塗布されたペーストを撮像することにより、試し塗布されたペーストの塗布状態の良否を検査する検査手段と、前記検査手段による検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構およびノズル移動機構を制御することにより、複数の前記単位基板の複数の前記塗布対象部に前記ペーストを塗布するペースト塗布動作を実行させる制御部とを備えたペースト塗布装置によって、塗布パターンが異なる複数の塗布対象部を有する単位基板が複数作り込まれた前記基板にペーストを塗布するペースト塗布方法であって、
一の種類の塗布対象部についてペーストを試し塗布した後に前記検査手段によって塗布状態の良否を検査し、この検査結果に基づいて前記ペースト塗布機構の塗布条件パラメータを修正した後、前記複数の単位基板における当該一の塗布対象に順次ペーストを塗布する単一種類塗布工程を、全ての種類の塗布対象部について反復して実行することを特徴とするペースト塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２００８２１（Ｐ２０１１−２００８２１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７１９５７（Ｐ２０１０−７１９５７）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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