JP2016201409A - Recognition device, recognition method, mounting device, and mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、認識装置、認識方法、実装装置及び実装方法に関する。 The present invention relates to a recognition device, a recognition method, a mounting device, and a mounting method.
半導体製品の製造の後工程に用いる装置（Ｄｉｅ−Ｂｏｎｄｅｒ、Ｍｏｕｎｔｅｒ）では、半導体チップを搭載する際のチップ位置推定方法として、搭載用の半導体チップ表面および基準マークを搭載先移動中に認識用ラインセンサで撮像する手法が知られている。
当該手法の半導体チップ搭載の機械的動作速度を向上させることは、装置の生産性を向上させることと同義である。しかし、その場合、同時にチップの位置推定精度を維持することも要求される。
In an apparatus (Die-Bonder, Monitor) used in a post-process of manufacturing a semiconductor product, as a chip position estimating method when mounting a semiconductor chip, a recognition line is used while the surface of the semiconductor chip for mounting and the reference mark are moved to the mounting destination. A technique for imaging with a sensor is known.
Increasing the mechanical operating speed of the semiconductor chip mounted by this method is synonymous with improving the productivity of the apparatus. However, in that case, it is also required to maintain the chip position estimation accuracy at the same time.
機械的動作速度は、ラインセンサのデータ転送速度および光学レンズ倍率に依存する。光学レンズ倍率を低くすると機械的動作速度が向上するが、空間分解能が低下し位置推定精度が低下する。この問題点に対する従来技術の解決策として、装置に半導体チップを複数保持する機構を設け、複数のラインセンサで複数のチップを撮像する方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。 The mechanical operating speed depends on the data transfer speed of the line sensor and the optical lens magnification. When the optical lens magnification is lowered, the mechanical operation speed is improved, but the spatial resolution is lowered and the position estimation accuracy is lowered. As a conventional solution to this problem, there is a method of providing a mechanism for holding a plurality of semiconductor chips in an apparatus and imaging a plurality of chips with a plurality of line sensors (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１の方法を用いる場合、ヘッドとよばれる複数保持できる機構の重量が増加することにより移動用アクチュエータが大規模になる可能性がある。また、Ｄｉｅ−Ｂｏｎｄｅｒの場合に搬送用ヘッドで直接チップをボンディング（Ｂｏｎｄｉｎｇ）するため、高荷重アクチュエータ、チップ圧着のためのヒーター等を複数保持機構ごとに構成することは技術的に難易度が高く、結果的に装置価格が高くなる可能性がある。なお、特許文献１では複数ラインセンサを使用して複数の部品を認識する。 However, when the method of Patent Document 1 is used, there is a possibility that the moving actuator may become large due to an increase in the weight of a plurality of mechanisms called heads that can be held. Further, in the case of Die-Bonder, since the chip is directly bonded with the transfer head, it is technically difficult to configure a high load actuator, a heater for chip pressing, etc. for each of the plurality of holding mechanisms. As a result, the price of the apparatus may be high. In Patent Document 1, a plurality of parts are recognized using a plurality of line sensors.
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、低コスト、短時間で良好な半導体チップの認識および位置推定が可能となる認識装置、認識方法、実装装置及び実装方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a recognition device, a recognition method, a mounting device, and a mounting method that enable good semiconductor chip recognition and position estimation in a low cost and in a short time. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明の認識装置は、移動している認識対象物の画像を結像するレンズと、前記画像を移動方向に光学的に複数分割する分割部と、前記分割部で分割された画像の各々を撮像する、分割数分の撮像部と、前記分割数分の撮像部が撮像する画像に基づいて前記認識対象物の位置を認識する信号処理部と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a recognition apparatus according to the present invention includes a lens that forms an image of a moving recognition object, a division unit that optically divides the image into a plurality of movement directions, and the division unit. An imaging unit for each of the number of divisions that captures each of the divided images; and a signal processing unit that recognizes the position of the recognition object based on the images captured by the imaging units for the number of divisions. Features.
また、本発明の実装装置は、前記認識対象物が半導体チップであり、前記信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する、ことを特徴とする。 In the mounting apparatus of the present invention, the recognition target object is a semiconductor chip, and the recognition target object is subjected to predetermined correction control related to the position and angle of the recognition target object based on a recognition result by the signal processing unit. Is mounted on a predetermined circuit board.
また、本発明の認識方法は、移動している認識対象物の画像を結像するレンズと、前記画像を移動方向に光学的に複数分割する分割部と、前記分割部で分割された画像の各々を撮像する、分割数分の撮像部と、を持ち、前記分割数分の撮像部が撮像する画像に基づいて前記認識対象物の位置を認識する、ことを特徴とする。 The recognition method of the present invention includes a lens that forms an image of a moving recognition object, a dividing unit that optically divides the image in a moving direction, and an image divided by the dividing unit. It has an imaging part for the number of divisions which images each, and it recognizes the position of the recognition subject based on the picture which the imaging part for the number of divisions picturizes.
また、本発明の実装方法は、前記認識対象物が半導体チップであり、前記認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する、ことを特徴とする。 In the mounting method of the present invention, the recognition target is a semiconductor chip, and the correction target is subjected to predetermined correction control related to the position and angle of the recognition target based on the recognition result. It is mounted on a substrate.
本発明によれば、半導体チップをレンズで結像した画像を機械的動作方向に光学的に複数分割し、分割数分ラインセンサで同一チップを撮像し、各ラインセンサで得た画像、位置推定結果を合成することで、機械的動作速度および位置推定精度を両立させることを特徴とする。本発明によれば、光学レンズ倍率を低くすることなく高速・高精度に基準マーク取得時の位置と半導体バンプ位置を推定することが可能となる。
従って、本発明によれば、低コスト、短時間で良好な半導体チップの認識および位置推定が可能となる認識装置、認識方法、実装装置及び実装方法を提供することができる。
According to the present invention, an image formed by a lens on a semiconductor chip is optically divided into a plurality of mechanical movement directions, the same chip is picked up by the number of divisions, and the image obtained by each line sensor and position estimation are obtained. By combining the results, the mechanical operation speed and the position estimation accuracy are made compatible. According to the present invention, it is possible to estimate the reference mark acquisition position and the semiconductor bump position with high speed and high accuracy without reducing the optical lens magnification.
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a recognition device, a recognition method, a mounting device, and a mounting method that enable low-cost and good semiconductor chip recognition and position estimation in a short time.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態としての実装装置１００（認識装置）の構成例を説明するための模式図である。図１に示した実装装置１００は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ４（半導体チップ）を回路基板８に実装するための装置である。実装装置１００は、信号処理部１、チップカメラ２、ズームレンズ３３、移動部６、モーションコントローラ６１、基板ステージ７、固定台７ａ、高さ調整機構３１、プレースカメラ１０、照明コントローラ５１、チップカメラ用照明装置５２、プレースカメラ用照明装置５３等を備えている。
なお、本実施形態において、チップカメラ２は、チップカメラ２−１とチップカメラ２−２の２台から構成されるが、図１においては、複数のカメラをチップカメラ２として示している。詳細については後述する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a mounting apparatus 100 (recognition apparatus) as an embodiment of the present invention. A
In the present embodiment, the
信号処理部１は、チップカメラ２及びプレースカメラ１０から取得した各画像信号に対して所定の認識処理を行い、その認識処理の結果やＩＣチップ４や回路基板８の設計情報等に応じてモーションコントローラ６１、高さ調整機構３１等を制御する。この信号処理部１は、ケーブル４１を介してモーションコントローラ６１と接続されている。また、信号処理部１は、ケーブル４２−１及びケーブル４２−２を介してチップカメラ２と接続されている。また、信号処理部１は、ケーブル４３を介してプレースカメラ１０と接続されている。そして、信号処理部１は、ケーブル４４を介してズームレンズ３３と接続されている。
The signal processing unit 1 performs predetermined recognition processing on each image signal acquired from the
モーションコントローラ６１は、モータ等を用いた駆動機構を有して構成されていて、信号処理部１の指示に従って、移動部６を矢印または丸印で示したＸＹＺの各軸方向に移動させるとともに、ＸＹ平面上で向きθを変化させる。すなわち、移動部６は、図に向かって奥行前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）、上下方向（Ｚ方向）に所定の長さ移動可能であるとともに、吸着ヘッド５の向きθを所定の角度の範囲で変化させることが可能である。なお、Ｘ軸の正の向きは奥から手前への向きであり、Ｙ及びＺ軸の正の向きは矢印の向きである。
The
また、モーションコントローラ６１は、図１において不図示のエンコーダから出力されるエンコーダパルス（ＸＹＺの各軸における自身の位置を表す信号）に応じて、チップカメラ２、プレースカメラ１０の撮像開始および終了タイミングとなる制御信号（後述する制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｃ、Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｐ）を出力する。そのため、モーションコントローラ６１は、ケーブル４８−１、ケーブル４８−２を介してチップカメラ２と、ケーブル４９を介してプレースカメラ１０と、それぞれ接続されている。また、モーションコントローラ６１は、ケーブル４５を介して照明コントローラ５１と接続されている。また、照明コントローラ５１は、ケーブル４６、４７を介してチップカメラ用照明装置５２、プレースカメラ用照明装置５３と接続されている。
In addition, the
照明コントローラ５１は、モーションコントローラ６１がエンコーダパルスから生成した制御信号（後述する制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍ）に基づいて制御信号（後述する制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１、Ｉ２）を生成し、ケーブル４６、４７を介してチップカメラ用照明装置５２、プレースカメラ用照明装置５３に対して出力する。チップカメラ用照明装置５２、プレースカメラ用照明装置５３は、照明コントローラ５１から入力される制御信号に基づいて、各照明装置による照明の開始、切り替え、照明の終了タイミングなどを制御する。
The
移動部６は、先端部に吸着ヘッド５を有して構成されている。吸着ヘッド５は、ＩＣチップ４を吸着する。図１では、１つの移動部６の、チップカセット３からＩＣチップ４を吸着して持ち上げた状態（左側の移動部６）、チップカメラ２の上を通過している状態（中央の移動部６）、及び、回路基板８上に移動した状態（右側の移動部６）を同時に示している。チップカセット３、チップカメラ２、回路基板８、プレースカメラ１０等は、図１に示したような位置関係を有して配置されている。
The moving
吸着ヘッド５は、例えば多孔質金属からなる吸着面５ａを有して構成されている。吸着ヘッド５は、負圧を利用して吸着面５ａにＩＣチップ４を吸着する。また、吸着ヘッド５は、回路基板８にＩＣチップ４を載せた状態で加熱され、ＩＣチップ４が有する複数の半田バンプを回路基板８上の所定の接点に熱圧着する。なお、吸着面５ａには、ＩＣチップ４の吸着状態を認識する際の基準となるマークが記されている。
The
チップカセット３は、複数のＩＣチップ４を収納する容器である。チップカセット３は、上面（すなわちＺ軸上向き）が開放されている。
The chip cassette 3 is a container that stores a plurality of
ＩＣチップ４は、半導体集積回路チップである。本実施形態において、ＩＣチップ４は、いわゆるＷＬＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ（またはＳｃａｌｅ） Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる構造を有している。ＩＣチップ４の裏面（図の下向きの面、すなわち吸着ヘッド５が吸着する面の反対側の面）には、複数の半田バンプが形成されている。ＩＣチップ４は、チップカセット３に収納された状態から、吸着ヘッド５に吸着され、Ｚ方向上側に向かって持ち上げられる。そして、ＩＣチップ４は、Ｙ方向に移動し、その状態でチップカメラ２の上部を通過した後、回路基板８の上部へと搬送される。
The
回路基板８は、基板ステージ７上に載せられている。基板ステージ７は、固定台７ａに対して高さ調整機構３１によって上下方向（すなわちＺ軸方向）に微調整可能に支持されている。高さ調整機構３１は、例えば基板ステージ７の３点を支持する３個の伸縮機構によって構成されていて、基板ステージ７の上下方向の高さや傾き（つまり基板ステージ７の平面の向き）を微調整する。
The circuit board 8 is placed on the
プレースカメラ１０は、回路基板８のＩＣチップ４が実装される面を撮像するカメラである。信号処理部１は、プレースカメラ１０から取得した画像信号に基づき、ＩＣチップ４との接続部周辺に対する位置認識処理等を行って、回路基板８の所定の基準からの位置ずれや角度ずれ量を算出する。
The
チップカメラ２は、吸着ヘッド５に吸着されて移動中のＩＣチップ４の裏面の画像を撮像し、撮像した画像信号を信号処理部１に対して出力する。このチップカメラ２は、チップカセット３の設置場所と回路基板８の設置場所との間の所定の位置に設けられている。チップカメラ２は、ズームレンズ３３を介して、ＩＣチップ４の裏面を撮像する。ズームレンズ３３は、複数のレンズとレンズの移動機構とを有し、レンズ群の焦点距離を一定の範囲で任意に変化させることができ、かつ焦点面を移動させない（すなわちピントをずらさない）レンズ群である。ズームレンズ３３は焦点距離を外部から入力された所定の制御信号に応じて可変する。
The
信号処理部１は、所定の制御信号を、ケーブル４４を介して送信することで、このズームレンズ３３の焦点距離（すなわちチップカメラ２の撮像倍率）を変化させる。図２は、図１に示したチップカメラ２、ズームレンズ３３及びＩＣチップ４の位置関係を模式的に示した斜視図である。
なお、図２においては、チップカメラ２−１を示しており、チップカメラ２−２については省略している。また、チップカメラ２−１とチップカメラ２−２とのチップカメラ用レンズを構成するズームレンズ３３のみを図２においては示している。
また、図２に示したＸＹＺの各矢印の方向が、図１に示したＸＹＺの各軸の方向に対応している。
The signal processing unit 1 transmits a predetermined control signal via the
In FIG. 2, the chip camera 2-1 is shown, and the chip camera 2-2 is omitted. Further, only the
Also, the directions of the XYZ arrows shown in FIG. 2 correspond to the directions of the XYZ axes shown in FIG.
チップカメラ２−１は、ラインセンサ２１−１を有して構成されている。ラインセンサ２１−１は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＣＣＤ（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｄｉｓａｒｍａｍｅｎｔ）等の固体撮像素子からなる複数の撮像画素を一列、あるいは露光時間を確保するために複数列で配列することで構成されている。チップカメラ２−１は、ラインセンサ２１−１を構成する各画素への入射光を光電変換した電気信号の大きさを表す値である各画素値を、所定周期で繰り返し出力する。また、このラインセンサ２１−１は、モノクロの多値階調（すなわちグレースケール）の画像信号を出力する。 The chip camera 2-1 includes a line sensor 21-1. The line sensor 21-1 arranges a plurality of imaging pixels formed of solid-state imaging devices such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), a CCD (Conference of Committee on Disarmament), or the like in order to secure an exposure time. It is composed of that. The chip camera 2-1 repeatedly outputs each pixel value, which is a value representing the magnitude of an electric signal obtained by photoelectric conversion of incident light to each pixel constituting the line sensor 21-1, at a predetermined period. The line sensor 21-1 outputs a monochrome multi-value gradation (that is, gray scale) image signal.
したがって、ラインセンサ２１−１が出力する各画素の画素値は、輝度値を表している。本実施形態では、ＩＣチップ４がその裏面、すなわち複数のバンプ４ａが配列して形成されている面を下方（つまりチップカメラ２−１側）に向けた状態で、バンプ４ａが形成されている面と反対の面（すなわち、ＩＣチップ４の表面）が吸着ヘッド５の吸着面５ａに吸着されている。チップカメラ２−１は、図２にＩＣチップ移動方向として矢印で示した方向（つまりＹ方向）に所定速度でＩＣチップ４が移動している状態で、ラインセンサ２１−１の各画素の出力を所定周期で繰り返し複数回出力する。チップカメラ２−２、及びラインセンサ２１−２についても、上述したチップカメラ２−１、及びラインセンサ２１−１の動作が当てはまる。
Therefore, the pixel value of each pixel output from the line sensor 21-1 represents a luminance value. In the present embodiment, the
図３は、図１に示したチップカメラ２による撮像画像の一例を説明するための模式図である。図３では、図１に示したＸＹＺの各軸の方向が、ＸＹの各矢印及びＺの丸印で示した方向に対応している。なお、図３で各軸の正の向きは、ＸＹが矢印の向き、Ｚが手前から奥への向きである。図３に示した例では、撮像画像２００が、ＩＣチップ４の裏面全面の画像と、吸着面５ａほぼ全面の画像とを含んでいる。また、１対の記号５ｂと、基準領域を表す線５ｃとは、吸着面５ａ上に実際に描かれているマークである。これらのマークが、ＩＣチップ４の吸着状態（基準マークに対する相対的な吸着位置）を認識する際の基準となるマークである。ただし、記号５ｂと、基準線５ｃ（これらを総称して、以下では基準マーク５ｍと呼ぶことがある）とは、必ずしも両方を設ける必要はない。なお、図３に示した例では、ＩＣチップ４が、ＸＹ方向に等間隔で配列された複数のバンプ４ａを有している。なお、本実施形態においては、チップカメラ２による撮像画像２００のうち、チップカメラ２−１による撮像画像を撮像画像−１、チップカメラ２−２による撮像画像を撮像画像−２と言うことがある。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an example of an image captured by the
次に、本実施形態におけるチップカメラ２、及びチップカメラ用照明装置５２の構成について図面を参照して説明する。図４は、図１に示したチップカメラ２、及びチップカメラ用照明装置５２の構成例を説明するための模式図である。図４（ａ）は、チップカメラ２（チップカメラ２−１、チップカメラ２−２）の構成例、チップカメラ２のチップカメラ用レンズ２ａの構成例、及びチップカメラ用照明装置５２の構成例を、それぞれ示している。また、図４（ｂ）は、チップカメラ用レンズ２ａから見た光学的なラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２の配置例を示している。
図４（ａ）に示すように、チップカメラ２のチップカメラ用レンズ２ａは、Ｚ軸の大きい方から小さい方へと、ハーフミラー２ｂ、ズームレンズ３３、ハーフミラー２ｃを有している。
ズームレンズ３３は、ＩＣチップ４（認識対象物）の画像を結像するレンズである。また、ハーフミラー２ｃ（分割部）は、レンズが結像した画像を移動方向に複数（ここでは２個）に分割する。
Next, the structure of the
As shown in FIG. 4A, the
The
ラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２（分割数分の撮像部）は、ハーフミラー２ｃで分割された画像の各々を撮像する。ラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２は、図４（ｂ）に示すように、チップの移動方向（Ｙ方向）、移動方向に対する垂直な方向（Ｘ方向）に（ｄｘ，ｄｙ）ずらして配置される。
サンプリング誤差（デジタリング量子化誤差）の影響を低減するために、ラインセンサの配置（図４（ｂ）に示す（ｄｘ，ｄｙ））はセンサ画素ピッチの半分となるように配置される。
すなわち、ラインセンサの１素子あたりのサイズ（センサ画像ピッチに等しい）を（ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｘ,ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｙ）とすると、（ｄｘ，ｄｙ）は下記式の通りとなる。
ｄｘ＝０．５＊ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｘ
ｄｙ＝０．５＊ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｙ
なお、さらに、吸着ヘッド５の移動中のＸ軸方向の装置固有振動周波数ｆｍｘ、Ｙ軸方向の装置固有振動周波数ｆｍｙによる誤差の影響を低減するために、ラインセンサのラインレート周波数ｆｃを用いてｄｘ、ｄｙを下記式にすることが考えられる。
ｄｘ＝ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｘ＊ｉｎｔｅｇｅｒ（ｆｃ／（２＊ｆｍｘ））＋０．５＊ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｘ
ｄｙ＝ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｙ＊ｉｎｔｅｇｅｒ（ｆｃ／（２＊ｆｍｙ））＋０．５＊ｓｅｎｓｏｒ＿ｓｉｚｅｙ
なお、このときｆｍｘ、ｆｍｙは８０Ｈｚ〜５００Ｈｚ、ｆｃは１００ｋＨｚを想定している。
The line sensor 21-1 and the line sensor 21-2 (imaging units for the number of divisions) capture each of the images divided by the half mirror 2c. As shown in FIG. 4B, the line sensor 21-1 and the line sensor 21-2 are shifted by (dx, dy) in the chip moving direction (Y direction) and in the direction perpendicular to the moving direction (X direction). Be placed.
In order to reduce the influence of the sampling error (digitizing quantization error), the arrangement of the line sensors ((dx, dy) shown in FIG. 4B) is arranged to be half the sensor pixel pitch.
That is, if the size of each line sensor (equal to the sensor image pitch) is (sensor_size, sensor_size), (dx, dy) is expressed by the following equation.
dx = 0.5 * sensor_size
dy = 0.5 * sensor_size
Furthermore, in order to reduce the influence of the error due to the device natural vibration frequency fmx in the X-axis direction and the device natural vibration frequency fmy in the Y-axis direction while the
dx = sensor_size * integer (fc / (2 * fmx)) + 0.5 * sensor_size
dy = sensor_size * integer (fc / (2 * fmy)) + 0.5 * sensor_size
At this time, fmx and fmy are assumed to be 80 Hz to 500 Hz, and fc is assumed to be 100 kHz.
また、チップカメラ用照明装置５２は、図４（ａ）に示すように、チップカメラ用同軸照明５２ａ（第１の照明部）と、チップカメラ用角度照明５２ｂ（第２の照明部）とを含んで構成される。
チップカメラ用同軸照明５２ａが照射する光は、チップカメラ用レンズ２ａ内に設けられたハーフミラー２ｂで反射し、ＩＣチップ４（認識対象物）の主面（撮像するＩＣチップ４の裏面）に垂直方向から同軸照明（Ｃｏａｘｉａｌ Ｌｉｇｈｔ）として入光する。そして、ＩＣチップ４で反射した光は、ＩＣチップ４の主面に対して垂直方向に出射し、ハーフミラー２ｂを介してズームレンズ３３に入光する。ハーフミラー２ｃは、ズームレンズ３３で結像した画像を、２つに分割する。ハーフミラー２ｃを透過した画像は、チップカメラ２−１のラインセンサ２１−１により撮像される。ハーフミラー２ｃで反射した画像は、チップカメラ２−２のラインセンサ２１−２により撮像される。
As shown in FIG. 4A, the chip
The light emitted by the chip camera
一方、チップカメラ用角度照明５２ｂが照射する光は、ＩＣチップ４の主面に垂直な線に対して所定の角度を有した斜め方向から入光する。そして、反射した光は、チップカメラ用角度照明５２ｂの取り付け角度に応じて、ＩＣチップ４の主面に対して垂直方向に出射し、ハーフミラー２ｂを介してズームレンズ３３に入光する。ハーフミラー２ｃは、ズームレンズ３３で結像した画像を、２つに分割する。ハーフミラー２ｃを透過した画像は、チップカメラ２−１のラインセンサ２１−１により撮像される。ハーフミラー２ｃで反射した画像は、チップカメラ２−２のラインセンサ２１−２により撮像される。この取り付け角度は、ＩＣチップ４が有する半田バンプの下側（カメラ側）表面で光が反射した場合に、反射光が、ＩＣチップ４の主面に対して垂直方向に出射するように、予め設定される。
On the other hand, the light irradiated by the chip
すなわち、ＩＣチップ４の撮像を行う際に、チップカメラ用同軸照明５２ａと、チップカメラ用角度照明５２ｂとによる光の照射を、基準マーク５ｍが設けられる領域（第１の領域）と、バンプが吸着した領域（第２の領域）とで切り替えている。第１の領域と第２の領域とを撮像する際、光の照射を変更することにより、撮像の際の照明条件を基準マーク５ｍおよび半田バンプ各々に対して最適な条件とすることができる。
That is, when the
以上説明したチップカメラ２、及びチップカメラ用照明装置５２の構成によれば、半導体チップをレンズで結像した画像を機械的動作方向に光学的に複数分割し、分割数分ラインセンサで同一チップを撮像し、各ラインセンサで得た画像、位置推定結果を合成することで、機械的動作速度および位置推定精度を両立させる。これにより、光学レンズ倍率を低くすることなく高速・高精度に基準マーク取得時の位置と半導体バンプ位置を推定することが可能となる。
なお、プレースカメラ１０、及びプレースカメラ用照明装置５３についても、チップカメラ２、及びチップカメラ用照明装置５２と同一の構成にしてもよい。
すなわち、回路基板８の撮像を行う際に、プレースカメラ用同軸照明と、プレースカメラ用角度照明とによる光の照射を、基準マークが設けられる領域（第１の領域）と、回路基板８におけるＩＣチップ４を搭載する領域（第２の領域）とで切り替え、第１の領域と第２の領域とを撮像する際、光の照射を変更することにより、撮像の際の照明条件を基準マークおよびチップ搭載予定領域各々に対して最適な条件とすることができる。また、光学レンズ倍率を低くすることなく高速・高精度に基準マーク取得時の位置と半導体バンプ位置を推定することが可能となる。
According to the configuration of the
The
That is, when the circuit board 8 is imaged, light irradiation by the coaxial illumination for the place camera and the angle illumination for the place camera is performed using an area where the reference mark is provided (first area) and an IC on the circuit board 8. When switching between the area (second area) on which the
次に、図５を参照して、図１を参照して説明した実装装置１００の制御動作に係る内部構成例について説明する。信号処理部１は、ホストコンピュータ１１、入力部１２、出力部１３及び記憶部１４を有している。ホストコンピュータ１１は、メインメモリ１１ａを含み、メインメモリ１１ａには画像メモリ１１ｂを含んでいる。ホストコンピュータ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を内部に有し、記憶部１４等に格納されている所定のプログラムを実行することで各部を制御する。入力部１２は、プレースカメラ１０及びチップカメラ２（チップカメラ２−１、チップカメラ２−２）から、ホストコンピュータ１１へ信号を入力するためのインターフェースである。入力部１２へは、プレースカメラ１０及びチップカメラ２から、撮像した画像を表す画像データが入力される。
Next, an example of an internal configuration related to the control operation of the mounting
出力部１３は、モーションコントローラ６１、高さ調整機構３１、及びズームレンズ３３へ、ホストコンピュータ１１から信号を出力するためのインターフェースである。出力部１３は、モーションコントローラ６１に対して移動部６の位置ずれ及び角度ずれを補正制御するための補正量を表す情報（ΔＸ、ΔＹ及びΔθに対応した補正量（あるいはそれを指示する信号））を、ケーブル４１を介して出力する。また、出力部１３は、高さ調整機構３１に対して基板ステージ７の高さや傾きを調整するため、すなわち所定の補正制御を行うための補正量を表す情報（ΔＺ及びａ、ｂ、ｃに対応した補正量（あるいはそれを指示する信号））を、ケーブル５６を介して出力する。また、出力部１３は、ズームレンズ３３の焦点距離を変化させるための信号を、ケーブル４４を介して出力する。
The
ここで図３、及び図６を参照して位置ずれ及び角度ずれを補正するための補正量を表す情報ΔＸ、ΔＹ及びΔθ、所定の補正制御を行うための補正量を表す情報である位置ずれΔＺ及び平面の傾き（ａ、ｂ、ｃ）について説明する。図６は、位置ずれΔＺ及び平面の傾き（ａ、ｂ、ｃ）について説明するための図である。
図３において、基準点Ｐ０は、吸着ヘッド５のθ方向の回転中心に対応する点である。吸着面５ａ上の基準記号５ｂや基準線５ｃに基づいて基準点Ｐ０の座標値を算出することができる。中心点ＰｃはＩＣチップ４の中心点（あるいは重心点）に対応する点である。中心点Ｐｃの座標は、チップカメラ２の撮像画像から認識した複数のバンプ４ａの各座標値と、ＩＣチップ４の設計値（あるいは基準となる他のＩＣチップ４の実測値）とに基づいて算出することができる。ΔＸは、基準点Ｐ０と中心点ＰｃのＸ方向のずれ量を表す。ΔＹは、基準点Ｐ０と中心点ＰｃのＹ方向のずれ量を表す。
Here, with reference to FIG. 3 and FIG. 6, information ΔX, ΔY and Δθ representing correction amounts for correcting the positional deviation and the angular deviation, and positional deviation which is information representing the correction amount for performing predetermined correction control. ΔZ and plane inclination (a, b, c) will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the positional deviation ΔZ and the plane inclinations (a, b, c).
In FIG. 3, the reference point P <b> 0 is a point corresponding to the rotation center of the
ΔＸとΔＹは、基準点Ｐ０と中心点Ｐｃの各座標値の偏差として算出される。そして、Δθは、ＩＣチップ４の基準とする向きと、実際の向きとの差分として算出される。Δθは、チップカメラ２の撮像画像から認識した複数のバンプ４ａの各座標値と、各バンプ４ａの座標及び配列関係の設計値（あるいは基準となる他のＩＣチップ４の実測値）とに基づいて算出することができる。
ΔX and ΔY are calculated as deviations of the coordinate values of the reference point P0 and the center point Pc. Δθ is calculated as a difference between the reference orientation of the
また、ΔＺ及びａ、ｂ、ｃについては、図６に示したように、ΔＺが基準点Ｐ０と中心点ＰｃとのＺ方向のずれ量を表し、ａ、ｂ、ｃは、ＩＣチップ４の平面の傾きに対応した法線ベクトルの各成分である。また、図６に示したように、３次元のＸＹＺ座標系における基準点Ｐ０の座標値を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、ＩＣチップ４の中心点Ｐｃの座標値を（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）とした場合、ΔＸはΔＸ＝ｘｃ−ｘ０として算出される。また、ΔＹはΔＹ＝ｙｃ−ｙ０として算出される。また、ΔＺはΔＺ＝ｚｃ−ｚ０として算出される。また、ＩＣチップ４を表す平面上の任意の点Ｐの座標値を（ｘ，ｙ，ｚ）とした場合に、平面を表す式ａ・ｘ＋ｂ・ｙ＋ｃ・ｚ＋ｄ＝０（ただしｄ＝−ａ・ｘｃ−ｂ・ｙｃ−ｃ・ｚｃ）のｘ，ｙ，ｚの係数（ａ，ｂ，ｃ）が、この平面の法線ベクトルである。
For ΔZ and a, b, and c, as shown in FIG. 6, ΔZ represents the amount of deviation in the Z direction between the reference point P0 and the center point Pc, and a, b, and c are the values of the
図５に戻って、記憶部１４は、例えば不揮発メモリであり、チップカセット３、ＩＣチップ４、回路基板８等の設計情報１４ａと、ズームレンズ３３の焦点距離を指示する際に用いられる情報である焦点距離制御情報などとを記憶している。この焦点距離制御情報は、例えば、ＩＣチップ４の識別番号と、チップカメラ２の仕様を表す情報と、設定する焦点距離との対応関係を記憶したテーブルとして構成されている。
Returning to FIG. 5, the
なお、図５には示していないが、上記の構成のほか、信号処理部１は、例えば、プレースカメラ１０やチップカメラ２へ所定の制御信号を送信するためのインターフェースや、モーションコントローラ６１や高さ調整機構３１から所定の制御信号を受信するためのインターフェースを含んでいる。また、記憶部１４は、モーションコントローラ６１の制御や高さ調整機構３１の制御を行う際に必要な情報等も記憶している。なお、設計情報１４ａは、チップカセット３、ＩＣチップ４、回路基板８等の外形、基準マーク、各接続端子等の形状や位置を表す情報、熱圧着時の設定値等を含むことができる。なお、設計情報は、図面上の設計値に限らず、例えば基準となる実際のＩＣチップ４の実測値等であってもよい。
Although not shown in FIG. 5, in addition to the above configuration, the signal processing unit 1 includes, for example, an interface for transmitting a predetermined control signal to the
チップカメラ２は、上述の通り、複数個（ここでは２個）のチップカメラ２−１、チップカメラ２−２から構成される。チップカメラ２−１は、ラインセンサ２１−１、Ａ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）２２−１及び出力部２３−１を有している。Ａ／Ｄ変換器２２−１は、ラインセンサ２１−１から出力された各画素のアナログの画素値をデジタル信号に変換する。出力部２３−１は、Ａ／Ｄ変換器２２−１が出力したデジタル信号列を所定形式のデジタル画像信号に変換して出力する。この出力部２３−１が出力した画像信号は、ケーブル４２−１及び入力部１２を介して、例えばＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）方式によって画像メモリ１１ｂに直接記憶される。
また、チップカメラ２−２は、ラインセンサ２１−２、Ａ／Ｄ変換器２２−２及び出力部２３−２を有している。Ａ／Ｄ変換器２２−２は、ラインセンサ２１−２から出力された各画素のアナログの画素値をデジタル信号に変換する。出力部２３−２は、Ａ／Ｄ変換器２２−２が出力したデジタル信号列を所定形式のデジタル画像信号に変換して出力する。この出力部２３−２が出力した画像信号は、ケーブル４２−２及び入力部１２を介して、画像メモリ１１ｂに直接記憶される。
As described above, the
Further, the chip camera 2-2 includes a line sensor 21-2, an A / D converter 22-2, and an output unit 23-2. The A / D converter 22-2 converts the analog pixel value of each pixel output from the line sensor 21-2 into a digital signal. The output unit 23-2 converts the digital signal sequence output from the A / D converter 22-2 into a digital image signal having a predetermined format and outputs the digital image signal. The image signal output from the output unit 23-2 is directly stored in the
また、図５に示すように、モーションコントローラ６１は、チップカメラ２（チップカメラ２−１、チップカメラ２−２）、プレースカメラ１０と、それぞれケーブル４８−１、ケーブル４８−２、ケーブル４９により接続される。モーションコントローラ６１はエンコーダパルスが示す自身の位置に対応して、基準マーク５ｍが設けられる領域とバンプが吸着した領域とが、チップカメラ２による撮像範囲にある期間、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｃをチップカメラ２に送信する。これにより、チップカメラ２は、基準マーク５ｍが設けられる領域とバンプが吸着した領域の撮像を開始し、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｃが入力されている期間が経過したのち、撮像を終了する。
As shown in FIG. 5, the
モーションコントローラ６１は、エンコーダパルスが示す自身の位置に対応して、基準マークが設けられる領域と回路基板８におけるＩＣチップ４を搭載する領域とが、プレースカメラ１０による撮像範囲にある期間、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｐをプレースカメラ１０に送信する。これにより、プレースカメラ１０は、基準マークが設けられる領域と回路基板８におけるＩＣチップ４を搭載する領域の撮像を開始し、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｐが入力されている期間が経過したのち、撮像を終了する。
The
また、照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍがケーブル４５を介して入力される。この制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍは、モーションコントローラ６１が、エンコーダパルスが示す自身の位置に対応して、チップカメラ２の撮像領域が、基準マーク５ｍが設けられる領域からバンプが吸着した領域へと、或いはバンプが吸着した領域から基準マーク５ｍが設けられる領域へ切り替わることを照明コントローラ５１に対して通知する信号である。また、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍは、モーションコントローラ６１が、エンコーダパルスが示す自身の位置に対応して、プレースカメラ１０の撮像領域が、基準マークが設けられる領域から回路基板８におけるＩＣチップ４を搭載する領域へと、或いは回路基板８におけるＩＣチップ４を搭載する領域から基準マークが設けられる領域へ切り替わることを照明コントローラ５１に対して通知する信号である。
In addition, the
照明コントローラ５１は、チップカメラ用照明装置５２とケーブル４６により、プレースカメラ用照明装置５３とケーブル４７により、それぞれ接続されている。
チップカメラ用照明装置５２は、照明コントローラ５１から制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１Ｃが入力されている期間、チップカメラ用角度照明５２ｂを点灯（オン）させ、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２Ｃが入力されている期間、チップカメラ用同軸照明５２ａを点灯（オフ）させる。
また、プレースカメラ用照明装置５３は、照明コントローラ５１から制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１Ｐが入力されている期間、プレースカメラ用角度照明５３ｂを点灯させ、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２Ｐが入力されている期間、プレースカメラ用同軸照明５３ａを点灯させる。
The
The chip
Further, the place
次に、図７を参照して、図１及び図５を参照して説明した実装装置１００の動作例について説明する。図７は、実装装置１００の動作の流れを示したフローチャートである。
ＩＣチップ４を収容したチップカセット３や、回路基板８の所定の位置に用意するとともに、ＩＣチップ４や回路基板８を指定する情報を図示していない所定の入力装置を介して信号処理部１に設定した後、操作者の所定の指示操作を行うと、それに従って実装装置１００は動作を開始する。動作を開始すると、信号処理部１は、モーションコントローラ６１に対して所定の制御信号を出力することで、移動部６をチップカセット３上で、吸着するＩＣチップ４の上方へ移動する（ステップＳ１０１）。
Next, an operation example of the mounting
The signal processing unit 1 is prepared at a predetermined position of the chip cassette 3 containing the
次に、信号処理部１からの指示に従い、モーションコントローラ６１は、チップカセット３からＩＣチップ４を吸着ヘッド５でピックする（ステップＳ１０２）。
Next, according to the instruction from the signal processing unit 1, the
次に、信号処理部１からの指示に従い、モーションコントローラ６１は、移動部６を基板ステージ７へ向けて移動させ始める（ステップＳ１０３）。
Next, according to the instruction from the signal processing unit 1, the
モーションコントローラ６１からの指示に従い、チップカメラ２がＩＣチップ４を撮像する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４でチップカメラ２−１、チップカメラ２−２は、例えば次のようにしてＩＣチップ４を撮像する。（１）まず、モーションコントローラ６１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｃを有効にする。モーションコントローラ６１は、基準マーク領域がチップカメラ２の撮像範囲に入ると、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｃを、例えばロウ（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルに変化させ、チップカメラ２に撮像を開始させる。（２）次に、照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１Ｃを無効、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２Ｃを有効とする。基準マーク領域を撮像するので、照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２ＣをＨレベルに維持し、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１ＣをＬレベルに維持している。これにより、基準マーク領域を撮像する期間において、チップカメラ用同軸照明５２ａは点灯し、チップカメラ用角度照明５２ｂは消灯している。
In accordance with an instruction from the
（３）次に、チップカメラ２−１、チップカメラ２−２は、基準マークを撮像する。基準マーク５ｍを含む基準マーク領域は、チップカメラ用同軸照明５２ａからの光が照射されている状態でチップカメラ２−１、チップカメラ２−２により撮像される。（４）次に、照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１Ｃを有効、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２Ｃを無効とする。モーションコントローラ６１が、基準マーク領域からバンプ領域に切り替わることを表す制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍを照明コントローラ５１に出力する。照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１ＣをＬレベルからＨレベルに変化させ、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２ＣをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、チップカメラ用同軸照明５２ａは消灯し、チップカメラ用角度照明５２ｂが点灯する。
(3) Next, the chip camera 2-1 and the chip camera 2-2 image the reference mark. The reference mark area including the
（５）次に、チップカメラ２−１、チップカメラ２−２は、バンプを撮像する。バンプ領域は、チップカメラ用角度照明５２ｂからの光が照射されている状態でチップカメラ２−１、チップカメラ２−２により撮像される。（６）次に、照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１Ｃを無効、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２Ｃを有効とする。モーションコントローラ６１が、バンプ領域から基準マーク領域に切り替わることを表す制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｍを照明コントローラ５１に出力する。照明コントローラ５１は、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ２ＣをＬレベルからＨレベルに変化させ、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿Ｉ１ＣをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、チップカメラ用角度照明５２ｂは消灯し、チップカメラ用同軸照明５２ａが点灯する。（７）次に、チップカメラ２−１、チップカメラ２−２は、基準マークを撮像する。基準マーク５ｍを含む基準マーク領域は、チップカメラ用同軸照明５２ａからの光が照射されている状態でチップカメラ２−１、チップカメラ２−２により撮像される。モーションコントローラ６１は、基準マーク領域がチップカメラ２の撮像範囲から外れると、制御信号Ｔｒｉｇｇｅｒ＿ＣをＨレベルからＬレベルに変化させ、チップカメラ２−１、チップカメラ２−２の撮像を終了させる。
(5) Next, the chip camera 2-1 and the chip camera 2-2 image the bump. The bump area is imaged by the chip camera 2-1 and the chip camera 2-2 while being irradiated with light from the chip camera angle illumination 52b. (6) Next, the
次に、信号処理部１は、チップカメラ２−１の撮像画像−１に基づきＩＣチップ４の位置ずれ量、平面の傾きを、チップカメラ２−２の撮像画像−２に基づきＩＣチップ４の位置ずれ量、平面の傾きを計算する（ステップＳ１０５）。
ステップＳ１０５で信号処理部１は、例えば次のようにしてＩＣチップ４の位置ずれ量や角度ずれ量を計算する。（１）まず、信号処理部１は、予め確認されている輝度ばらつきやレンズ収差を補正するための情報を参照して、チップカメラ２で撮像された撮像画像の所定画素のグレースケール輝度やレンズ収差を補正する画像処理を実行する。ただし、この補正処理は構成によっては省略することができる。（２）次に、信号処理部１は、記憶部１４から読み出したＩＣチップ４の設計値に基づいて各バンプ４ａに対応した認識対象領域を設定する。
Next, the signal processing unit 1 determines the positional deviation amount and the plane inclination of the
In step S105, the signal processing unit 1 calculates the positional deviation amount and the angular deviation amount of the
（３）次に、信号処理部１は、上記（２）で設定した認識対象領域毎に、各画素の輝度値（＝画素値）から輝度値の重心位置を求める。（４）次に、信号処理部１は、各バンプ４ａのＸ座標及びＹ座標に基づいてＩＣチップ４のＸ方向のずれ量ΔＸ１、Ｙ方向のずれ量ΔＹ１及び角度ずれ量Δθ１を求める。ここで、信号処理部１は、例えば、複数のバンプ４ａの各Ｘ、Ｙ座標値に基づき、最小二乗法等を用いて各バンプ４ａの配列方向を推定する。次に、推定した各バンプ４ａの配列方向に基づいて、ＩＣチップ４の中心点Ｐｃの座標を求める。また、信号処理部１は、図３を参照して説明した基準点５ｂや基準線５ｃを認識し、それに基づいて基準点Ｐ０の座標と、角度ずれ量θを求める際に基準となる方向を求める。そして、信号処理部１は、求めた各バンプ４ａの配列方向、中心点Ｐｃの座標、基準点Ｐ０の座標、基準となる方向に基づいて、Ｘ方向のずれ量ΔＸ１、Ｙ方向のずれ量ΔＹ１及び角度ずれ量Δθ１を求める。同様に、信号処理部１は、上記（１）−（４）を撮像画像−２に関して行い、Ｘ方向のずれ量ΔＸ２、Ｙ方向のずれ量ΔＹ２及び角度ずれ量Δθ２を求める。
(3) Next, the signal processing unit 1 obtains the barycentric position of the luminance value from the luminance value (= pixel value) of each pixel for each recognition target area set in (2) above. (4) Next, the signal processing unit 1 obtains the deviation amount ΔX1 in the X direction, the deviation amount ΔY1 in the Y direction, and the angular deviation amount Δθ1 of the
また、ステップＳ１０５で信号処理部１は、各バンプ４ａの高さＺに基づきＩＣチップ４のＺ方向のずれ量ΔＺ及び平面の傾き（法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ））を求める。複数のバンプ４ａのＸＹＺの各座標値から、例えば最小二乗法などを用いてＩＣチップ４に対応する平面を推定し、法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ）と中心点Ｐｃの基準点からのＺ方向のずれ量ΔＺを算出する。信号処理部１は、撮像画像−１に関して、Ｚ方向のずれ量ΔＺ１、法線ベクトル（ａ１，ｂ１，ｃ１）を算出する。また、信号処理部１は、撮像画像−２に関して、Ｚ方向のずれ量ΔＺ２、法線ベクトル（ａ２，ｂ２，ｃ２）を算出する。
In step S105, the signal processing unit 1 obtains the displacement amount ΔZ of the
次に、信号処理部１は、ＩＣチップ４の位置ずれ量、平面の傾きを、各撮像画像から算出した位置ずれ量、平面の傾きから計算する（ステップＳ１０６）。
計算は、チップカメラ２のラインセンサがＮ台で構成されて場合、下記式のように撮像画像−１のずれ量〜撮像画像−Ｎのずれ量の平均値により位置ずれ量を求める。
ΔＸ＝（ΔＸ１＋ΔＸ２＋…＋ΔＸＮ）／Ｎ
ΔＹ＝（ΔＹ１＋ΔＹ２＋…＋ΔＹＮ）／Ｎ
ΔＺ＝（ΔＺ１＋ΔＺ２＋…＋ΔＺＮ）／Ｎ
Δθ＝（Δθ１＋Δθ２＋…＋ΔθＮ）／Ｎ
平面の傾きに関しても、下記式のように、各画像の法線ベクトルの平均値により求める。
ａ＝（ａ１＋ａ２＋…ａＮ）／Ｎ
ｂ＝（ｂ１＋ｂ２＋…ｂＮ）／Ｎ
ｃ＝（ｃ１＋ｃ２＋…ｃＮ）／Ｎ
Next, the signal processing unit 1 calculates the positional deviation amount and the plane inclination of the
In the calculation, when the number of line sensors of the
ΔX = (ΔX1 + ΔX2 +... + ΔXN) / N
ΔY = (ΔY1 + ΔY2 +... + ΔYN) / N
ΔZ = (ΔZ1 + ΔZ2 +... + ΔZN) / N
Δθ = (Δθ1 + Δθ2 +... + ΔθN) / N
The inclination of the plane is also obtained from the average value of the normal vectors of each image as in the following equation.
a = (a1 + a2 +... aN) / N
b = (b1 + b2 +... bN) / N
c = (c1 + c2 +... cN) / N
なお、単純平均以外の方法として、Ｎ個の値の中央値を求める方法にしてもよい。
本実施形態では、信号処理部１は、チップカメラ２−１のラインセンサ２１−１とチップカメラ２−２のラインセンサ２１−２との２台であるので、位置ずれ量等を、撮像画像−１、撮像画像−２から下記のように計算する。
ΔＸ＝（ΔＸ１＋ΔＸ２）／２、ΔＹ＝（ΔＹ１＋ΔＹ２）／２、ΔＺ＝（ΔＺ１＋ΔＺ２）／２、Δθ＝（Δθ１＋Δθ２）／２、ａ＝（ａ１＋ａ２）／２、ｂ＝（ｂ１＋ｂ２）／２、ｃ＝（ｃ１＋ｃ２）／２
Note that, as a method other than simple averaging, a method of obtaining a median value of N values may be used.
In the present embodiment, the signal processing unit 1 includes two units of the line sensor 21-1 of the chip camera 2-1 and the line sensor 21-2 of the chip camera 2-2. −1 and captured image-2 are calculated as follows.
ΔX = (ΔX1 + ΔX2) / 2, ΔY = (ΔY1 + ΔY2) / 2, ΔZ = (ΔZ1 + ΔZ2) / 2, Δθ = (Δθ1 + Δθ2) / 2, a = (a1 + a2) / 2, b = (b1 + b2) / 2, c = (C1 + c2) / 2
次に、信号処理部１は、モーションコントローラ６１に所定の指示を出力し、モーションコントローラ６１が、移動部６を基板ステージ７上で回路基板８のＩＣチップ４の搭載位置上方へ移動する（ステップＳ１０７）。
Next, the signal processing unit 1 outputs a predetermined instruction to the
次に、信号処理部１の指示に従い、プレースカメラ１０が回路基板８上のＩＣチップ４の搭載領域を撮像する（ステップＳ１０８）。なお、このとき、ステップＳ１０４で示す撮像処理及び照明装置の切替処理を行ってもよい。基準マークについては、プレースカメラ１０の撮像領域に入るように基板ステージ７がＸＹ方向へ移動され、撮像される。
Next, according to the instruction of the signal processing unit 1, the
次に、信号処理部１は、プレースカメラ１０の撮像画像に対してＩＣチップ４の搭載領域について、搭載位置のＸＹ方向のずれ量や角度ずれを認識する（ステップＳ１０９）。
Next, the signal processing unit 1 recognizes a displacement amount or an angular displacement of the mounting position in the XY direction with respect to the mounting region of the
次に、信号処理部１は、上述したステップＳ１０６で計算したＩＣチップ４の位置ずれ及び角度ずれ量、ＩＣチップ４の平面の傾き（すなわち法線ベクトル（ａ，ｂ，ｃ））、並びに回路基板８の搭載領域位置ずれ量に基づいて移動部６及び高さ調整機構３１の各補正量を計算する（ステップＳ１１０）。信号処理部１は、回路基板８に対する認識結果を考慮した上で、ＩＣチップ４の各ずれ量（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺ、Δθ）や平面の傾き（ａ，ｂ，ｃ）を、基準とする位置及び向き、傾きにできるだけ一致させるように、移動部６のＸＹＺ方向の位置及び角度θを調整する際の補正量を求めるとともに、高さ調整機構３１が制御する高さや傾きの大きさを調整する際の補正量を計算する。
Next, the signal processing unit 1 calculates the positional deviation and the angular deviation amount of the
次に、信号処理部１は、ステップＳ１１０で求めた各補正量を指示する信号を、モーションコントローラ６１や高さ調整機構３１に送信する（ステップＳ１１１）。
Next, the signal processing unit 1 transmits a signal instructing each correction amount obtained in step S110 to the
そして、高さ調整機構３１が基板ステージ７の高さや傾きを補正し、モーションコントローラ６１が移動部６の位置ずれや角度ずれを補正した後、移動部６が高さを下げ、ＩＣチップ４を回路基板８の接続部に載せて、熱圧着する（ステップＳ１１２）。
Then, after the
以上のように、本実施形態では、実装装置１００（認識装置）が、ズームレンズ３３（レンズ）と、ハーフミラー２ｃ（分割部）と、ラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２（分割数分の撮像部）と、信号処理部１（信号処理部）と、を有する。ズームレンズ３３は、移動しているＩＣチップ４（認識対象物）の画像を結像する。ハーフミラー２ｃは、画像をＹ方向（移動方向）に光学的に２（複数）分割する。ラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２は、ハーフミラー２ｃで分割された画像の各々を撮像する。信号処理部１は、ラインセンサ２１−１、ラインセンサ２１−２が撮像する撮像画像−１、撮像画像−２（画像）に基づいてＩＣチップ４の位置を認識する。
As described above, in the present embodiment, the mounting apparatus 100 (recognition apparatus) includes the zoom lens 33 (lens), the half mirror 2c (dividing unit), the line sensor 21-1, and the line sensor 21-2 (number of divisions). Image pickup unit) and a signal processing unit 1 (signal processing unit). The
以上の構成を備える本実施形態の実装装置１００では、以下に説明する効果を奏する。図８は、本実施形態の実装装置１００において、ラインセンサの台数を変えた時の位置推定精度の改善効果を示す図である。
図８においては、ラインセンサの台数を１台、２台、３台と変えていったときの、Ｘ軸方向の繰り返しばらつき量を横軸に示し、Ｙ軸方向の繰り返しばらつき量を縦軸に示している。Ｘ軸方向の繰り返しばらつき量、Ｙ軸方向の繰り返しばらつき量とは、ある１つのＩＣチップ４について、実装装置１００で複数回（ここでは数十回）測定した場合の、ΔＸ、ΔＹを示すものである。図８は、１台のラインセンサを用いる場合のＸ軸方向の繰り返しばらつき量、Ｙ軸方向の繰り返しばらつき量を基準とした場合、すなわち、ΔＸ、ΔＹの分散を１００％としたとき、２台のラインセンサを用いた場合ではばらつきが小さくなり分散が約７５％にまで抑制されることを示している。また、図８は、３台のラインセンサを用いた場合では、更にばらつきが小さくなり、１台のラインセンサを用いた場合に対して分散が約６５％にまで抑制されることを示している。なお、本実施形態では、効果を確認するため、ばらつきとしてΔＸ、ΔＹの分散を利用したが、最大値と最小値との差を利用してもよい。この場合でも、ラインセンサの台数が多いほど、ばらつきは改善することが見込まれる。
The mounting
In FIG. 8, when the number of line sensors is changed to one, two, and three, the amount of repeat variation in the X-axis direction is shown on the horizontal axis, and the amount of repeat variation in the Y-axis direction is shown on the vertical axis. Show. The amount of repeated variation in the X-axis direction and the amount of repeated variation in the Y-axis direction indicate ΔX and ΔY when a
以上説明したように、本実施形態の実装装置１００によれば、半導体チップをレンズで結像した画像を機械的動作方向に光学的に複数分割し、分割数分ラインセンサで同一チップを撮像し、各ラインセンサで得た画像、位置推定結果を合成することで、機械的動作速度および位置推定精度を両立させることを特徴とする。本発明によれば、光学レンズ倍率を低くすることなく高速・高精度に基準マーク取得時の位置と半導体バンプ位置を推定することが可能となる。
従って、本発明によれば、低コスト、短時間で良好な半導体チップの認識および位置推定が可能となる認識装置、認識方法、実装装置及び実装方法を提供することができる。
As described above, according to the mounting
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a recognition device, a recognition method, a mounting device, and a mounting method that enable low-cost and good semiconductor chip recognition and position estimation in a short time.
なお、本実施形態では、レンズ倍率の調整機構を例えば電動ズーム等の自動調整可能な構成としているので対象とするＩＣチップ４のレイアウトが変化しても自動で対応可能である。ただし、ズームレンズ３３の焦点距離を例えば手動で設定するようにしてもよい。
In the present embodiment, the lens magnification adjusting mechanism is configured to be automatically adjustable, such as an electric zoom, so that it can automatically cope with a change in the layout of the
また、本実施形態では、認識対象をＩＣチップ４上のはんだバンプ４ａとしているが、チップカメラ２による位置認識は、例えばＣＳＰではない他のパッケージングによる半導体チップや、他の回路搭載部品、受動部品等に対して応用することもできる。また、実装装置に限らず、例えば、チップカセット３に収納する前の段階でのバンプ４ａの検査工程で用いる装置として構成することも可能である。また、チップカメラ２は、ラインセンサ２１ではなく、エリアセンサを用いて構成することもできる。
In the present embodiment, the recognition target is the
また、本実施形態では、ラインセンサの数として２の場合について詳細に述べたが、ラインセンサの数を３以上のセンサ数に増やしてもよい。また、本実施形態では、画像の分岐のためにビームベンダーで構成したが、偏光あるいは無偏光ビームスプリッタ、あるいは波長選択スプリッタとして分岐してもよい。 In the present embodiment, the case where the number of line sensors is 2 has been described in detail, but the number of line sensors may be increased to 3 or more. In this embodiment, the beam bender is used for image branching. However, the beam bender may be branched as a polarization or non-polarization beam splitter or a wavelength selection splitter.
１…信号処理部、２，２−１，２−２…チップカメラ（撮像部）、２ａ…チップカメラ用レンズ、２ｂ，２ｃ…ハーフミラー、３…チップカセット、４…ＩＣチップ（認識対象物）、４ａ…バンプ（第１認識対象）、５…吸着ヘッド、６…移動部、７…基板ステージ、８…回路基板、１１…ホストコンピュータ、３１…高さ調整機構、３３…ズームレンズ、５１…照明コントローラ、５２…チップカメラ用照明装置、５２ａ…チップカメラ用同軸照明、５２ｂ…チップカメラ用角度照明、５３…プレースカメラ用照明装置、６１…モーションコントローラ、１００…実装装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal processing part, 2,2-1, 2-2 ... Chip camera (imaging part), 2a ... Lens for chip cameras, 2b, 2c ... Half mirror, 3 ... Chip cassette, 4 ... IC chip (recognition object) 4a ... bump (first recognition target), 5 ... suction head, 6 ... moving part, 7 ... substrate stage, 8 ... circuit board, 11 ... host computer, 31 ... height adjustment mechanism, 33 ... zoom lens, 51 ... Lighting controller, 52 ... Chip camera lighting device, 52a ... Chip camera coaxial lighting, 52b ... Chip camera angle lighting, 53 ... Place camera lighting device, 61 ... Motion controller, 100 ... Mounting device
Claims (4)
前記画像を移動方向に光学的に複数分割する分割部と、
前記分割部で分割された画像の各々を撮像する、分割数分の撮像部と、
前記分割数分の撮像部が撮像する画像に基づいて前記認識対象物の位置を認識する信号処理部と、
を有することを特徴とする認識装置。 A lens that forms an image of a moving recognition object;
A dividing unit that optically divides the image in a moving direction;
An imaging unit for the number of divisions that captures each of the images divided by the division unit;
A signal processing unit for recognizing the position of the recognition object based on an image captured by the imaging units corresponding to the number of divisions;
A recognition apparatus comprising:
請求項１記載の信号処理部による認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する、
ことを特徴とする実装装置。 The recognition object is a semiconductor chip;
Mounting the recognition object on a predetermined circuit board by performing predetermined correction control on the position and angle of the recognition object based on the recognition result by the signal processing unit according to claim 1;
A mounting apparatus characterized by that.
前記画像を移動方向に光学的に複数分割する分割部と、
前記分割部で分割された画像の各々を撮像する、分割数分の撮像部と、
を持ち、
前記分割数分の撮像部が撮像する画像に基づいて前記認識対象物の位置を認識する、
ことを特徴とする認識方法。 A lens that forms an image of a moving recognition object;
A dividing unit that optically divides the image in a moving direction;
An imaging unit for the number of divisions that captures each of the images divided by the division unit;
Have
Recognizing the position of the recognition object based on an image captured by the image capturing units for the number of divisions;
A recognition method characterized by the above.
請求項３記載の認識結果に基づいて前記認識対象物の位置や角度に係る所定の補正制御を行って前記認識対象物を所定の回路基板に実装する、
ことを特徴とする実装方法。 The recognition object is a semiconductor chip;
Mounting the recognition object on a predetermined circuit board by performing predetermined correction control related to the position and angle of the recognition object based on the recognition result according to claim 3;
An implementation method characterized by that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015079025A JP2016201409A (en) | 2015-04-08 | 2015-04-08 | Recognition device, recognition method, mounting device, and mounting method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018160555A (en) * | 2017-03-23 | 2018-10-11 | ヤマハ発動機株式会社 | Component mounting machine, component recognition method, and component recognition program |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03241896A (en) * | 1990-02-20 | 1991-10-29 | Matsushita Electric Works Ltd | Positional correction of component |
| JP2014116467A (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-26 | Samsung R&D Institute Japan Co Ltd | Recognition device, recognition method, mounting device and mounting method |
-
2015
- 2015-04-08 JP JP2015079025A patent/JP2016201409A/en active Pending
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