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.
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- 2015-04-08 JP JP2015079025A patent/JP2016201409A/en active Pending
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