| 【発明の名称】 |
チップ観察機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 善秋
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| 【要約】 |
【課題】半導体チップを基板に搭載する際に、精度よく搭載することができるチップ観察機構を得る。
【解決手段】チップ２０の下面と基板３０の上面の画像をとらえるカメラ１と、カメラ１に接続され照明の光を出射すると同時にチップ２０および基板３０からの反射光を集光する同軸照明付きレンズ２と、照明の光を水平方向と下方向に分けかつチップ２０および基板３０からの反射光をレンズ２の方向に向けるハーフミラー３と、光を反射するミラー４およびミラー５と、ハーフミラー３の側方に位置しチップ２０への照明光およびチップ２０からの反射光の向きを変えるペンタプリズム６と、カメラ１の出力を映し出すモニタ７とから構成される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 チップの下面と基板の上面の画像をとらえるカメラと、カメラに接続され照明光を出射すると同時にチップおよび基板からの反射光を集光する同軸照明付きレンズと、照明光を水平方向と下方向に分けかつチップおよび基板からの反射光をレンズの方向に向けるハーフミラーと、ハーフミラーで下方向に分けられた照明光を基板の方向へ向けるとともに基板からの反射光をハーフミラーの方向へ向けるミラー系と、ハーフミラーの側方に位置しチップへの照明光およびチップからの反射光の向きを変えるペンタプリズムと、カメラの出力を映し出すモニタとを有することを特徴とするチップ観察機構。
【請求項２】 前記同軸照明付きレンズの照明は、ファイバ照明を用いることを特徴とする請求項１記載のチップ観察機構。
【請求項３】 前記ファイバ照明の光源としてハロゲンランプを用いることを特徴とする請求項２記載のチップ観察機構。
【請求項４】 前記ファイバ照明の光源として発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項２記載のチップ観察機構。
【請求項５】 チップの下面と基板の上面の画像をとらえるカメラと、カメラに接続され照明光を出射すると同時にチップおよび基板からの反射光を集光する同軸照明付きレンズと、照明光を水平方向と下方向に分けかつチップおよび基板からの反射光をレンズの方向に向けるハーフミラーと、ハーフミラーで下方向に分けられた照明光を基板の方向へ向けるとともに基板からの反射光をハーフミラーの方向へ向けるミラー系と、ハーフミラーの側方に位置しチップへの照明光およびチップからの反射光の向きを変えるミラー系と、カメラの出力を映し出すモニタとを有することを特徴とするチップ観察機構。
【請求項６】 前記同軸照明付きレンズの照明は、ファイバ照明を用いることを特徴とする請求項５記載のチップ観察機構。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子（チップ）などを基板に実装する際に用いるチップ観察機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の実装方法にフリップチップ実装方法がある。この方法では半導体素子（チップ）の下面にバンプがあり、チップは配線パターンをもつ基板に搭載される。チップと基板はバンプと配線パターンとで物理的、電気的に接続されるため、搭載時にはバンプを配線パターンの決められた位置に正確に合わせる必要があり、搭載前にチップ下面のバンプと基板表面の配線パターンの位置を正確に認識する必要がある。このためフリップチップの位置の観察および基板の観察のためチップ観察機構が用いられる。
【０００３】図３に従来用いられているチップ観察機構の一例を示す。図３において、チップ２０の下面と基板３０の上面の画像をとらえるカメラ５１と、カメラ５１に集光するレンズ５２と、チップ２０の下面および基板３０の上面を照らす斜方照明５３と、チップ２０の下面および基板３０の上面からの反射光の向きを変えるハーフミラー５４と、ハーフミラー５４で反射されたチップ２０からの反射光を反射するミラー５５と、カメラ５１の出力を映し出すモニタ５６とから構成される。チップ２０の下面からの反射光はハーフミラー５４に入り内部の境界面で反射されミラー５５に向かう。ミラー５５でさらに反射され再度ハーフミラー５４に入って直進しレンズ５２、カメラ５１に達する。一方、基板３０の上面からの反射光はハーフミラー５４に入り内部の境界面で反射されレンズ５２、カメラ５１に達する。図３に示すチップ観察機構によりチップ２０の下面の画像と基板３０の上面の画像をモニタ７に映し出すことができる。
【０００４】なお、フリップチップの位置の観察、高精度の搭載に関しては、特開平２−５６９４５号公報等に示される技術が存在する。しかし、特開平２−５６９４５号公報で用いられているチップ観察機構は、カメラで単にチップ表面の画像を見ているだけで照明や光学系などについては何も記載していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図３に示すチップ観察機構では、ハーフミラー５４とチップ２０および基板３０の間それぞれに斜方照明５３を取り付ける必要がある。その理由は、仮に同軸照明を用いたとするとミラー５５で反射した照明の強い光がレンズ５２に入り、チップ２０および基板３０の画像が得られないためである。よって、ハーフミラー５４とチップ２０および基板３０の間に斜方照明５３を配置しなければならず、チップ２０と基板３０の距離が長くなり、搭載精度が落ちるという欠点があった。また、チップおよび基板の表面状態によって斜方照明では見えず同軸照明が適している場合でもこれを使用できないという欠点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、チップの下面と基板の上面の画像をとらえるカメラと、カメラに接続され照明光を出射すると同時にチップおよび基板からの反射光を集光する同軸照明付きレンズと、照明光を水平方向と下方向に分けかつチップおよび基板からの反射光をレンズの方向に向けるハーフミラーと、ハーフミラーで下方向に分けられた照明光を基板の方向へ向けるとともに基板からの反射光をハーフミラーの方向へ向けるミラー系と、ハーフミラーの側方に位置しチップへの照明光およびチップからの反射光の向きを変えるペンタプリズムと、カメラの出力を映し出すモニタとを有するチップ観察機構が得られる。ペンタプリズムの代わりに、ペンタプリズムの反射面に相当する位置に２枚のミラーを用いることができる。同軸照明付きレンズの照明は、ファイバ照明を用いる。また、ファイバ照明の光源としては、ハロゲンランプや発光ダイオードを用いることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。本発明のチップ観察機構は図１に示すように、チップ２０の下面と基板３０の上面の画像をとらえるカメラ１と、カメラ１に接続され照明光を出射すると同時にチップ２０および基板３０からの反射光を集光する同軸照明付きレンズ２と、照明光を水平方向と下方向に分けかつチップ２０および基板３０からの反射光をレンズ２の方向に向けるハーフミラー３と、ハーフミラー３で下方向に分けられた照明光を基板３０の方向へ向けるとともに基板３０からの反射光をハーフミラー３の方向へ向けるミラー４および５と、ハーフミラー３の側方に位置しチップ２０への照明光およびチップ２０からの反射光の向きを変えるペンタプリズム６と、カメラ１の出力を映し出すモニタ７から構成される。同軸照明付きレンズ２の照明は、ファイバ照明２ａを用いる。これは例えば、ハロゲンランプや発光ダイオードから出射する光をファイバによりレンズの位置まで導き、レンズを通してチップや基板を照明するものである。
【０００８】次に本発明の第１の実施の形態の動作について説明する。図１において、同軸照明付きレンズ２から出射されたファイバ照明２ａからの照明光はハーフミラー３に入射し、ペンタプリズム６の方向およびミラー４の方向に分かれて出射する。ペンタプリズム６に入射した光は内部で２度反射された後上方に出てチップ２０の下面に達する。チップ２０の下面に達し反射した光は逆の経路を通って同軸照明付きレンズ２、カメラ１に達してモニタ７にチップ２０の下面の画像が表示される。ハーフミラー３からミラー４に向かった光はミラー４およびミラー５で反射され基板３０の上面に達した後、そこで反射された光は同じ経路を戻ってカメラ１に達してモニタ７に重ねて表示される。
【０００９】図１において、チップ２０のＡ点と基板３０のＢ点を、カメラ１からペンタプリズム６までの構成要素が待避してチップ２０を基板３０に搭載したとき重なる２点とする。チップ観察機構でこの２点を観たとき、モニタ７上でこの２点が重なるように予めカメラ１、同軸照明付きレンズ２、ハーフミラー３、ミラー４，５、ペンタプリズム６までの構成要素の位置を調整しておくことによりチップ２０の下面の電極と基板３０の上面の配線パターンの位置合わせが可能となる。
【００１０】この実施の形態では、チップ２０および基板３０の近傍に斜方照明を設ける必要がなくチップ２０と基板３０の距離を短くできて光学的、機械的なズレの要因を減らせるため、チップ２０を基板３０に精度よく搭載できるという特徴がある。さらに、チップ２０および基板３０の表面状態により斜方照明では見えず同軸照明が適している場合これを適用できる効果がある。
【００１１】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す概略構成図である。この実施の形態のチップ観察機構は図２に示すように、チップ２０の下面と基板３０の上面の画像をとらえるカメラ１と、カメラ１に接続され照明光を出射すると同時にチップ２０および基板３０からの反射光を集光する同軸照明付きレンズ２と、照明光を水平方向と下方向に分けかつチップ２０および基板３０からの反射光をレンズ２の方向に向けるハーフミラー３と、ハーフミラー３で下方向に分けられた照明光を基板３０の方向へ向けるとともに基板３０からの反射光をハーフミラー３の方向へ向けるミラー４および５と、ハーフミラー３の側方に位置しチップ２０への照明光およびチップ２０からの反射光の向きを変えるミラー８および９と、カメラ１の出力を映し出すモニタ７から構成される。同軸照明付きレンズの照明は、ファイバ照明を用いる。これは例えば、ハロゲンランプや発光ダイオードから出射する光をファイバによりレンズの位置まで導き、レンズを通してチップや基板を照明するものである。この第２の実施の形態の動作は第１の実施の形態の場合と同じである。この第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様の効果がある。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のチップ観察機構は、チップおよび基板の近傍に照明を配置する必要がないため、チップおよび基板の距離を短くすことができ、光学的、機械的なズレの要因を減らせるため精度の高い搭載が可能となるという効果がある。また、表面状態により同軸照明が適するチップおよび基板に対してこれを使用することが可能となるという効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１７日（１９９９．１２．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２９３５
【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４２２２（Ｐ２００１−１７４２２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５９１５５ |
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