CN104051294A - 芯片接合机及其接合头装置、以及夹头位置调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能利用简单的结构也包括高度、倾斜而自动地对更换夹头时的误差进行修正（调整）的芯片接合机、接合头装置以及夹头位置调整方法。为了进行更换具备向内部引导真空的支架（41h）、以及能装卸地安装在支架的前端的柄（41s）与夹头（41c）的接合头装置中的夹头后的夹头的位置调整，在更换夹头前，将该夹头的背面配置在接合头装置的下方，利用由非远心透镜构成光学系统的背面摄像机（42）进行摄像，在更换夹头后，利用背面摄像机构对更换后的夹头的背面进行摄像，以更换前后的夹头图像一致的方式修正夹头的位置。

Description

芯片接合机及其接合头装置、以及夹头位置调整方法

技术领域

本发明涉及安装在接合头的前端的、能调整用于吸附半导体片即芯片的夹头的位置的芯片接合机、其接合头装置以及该装置的夹头位置调整方法。

背景技术

作为半导体制造装置的一个例子，例如包括将芯片（半导体片）搭载在配线基板、引线框等所谓基板上，之后，组装产品即包装品的芯片接合机接合在基板上的接合工序。在该接合工序中，需要在基板的接合面上正确地接合芯片，因此，通过利用摄像机对该芯片或基板（测定对象）进行摄像，并对该图像进行图像处理（例如与预定的参照比较等），进行定位及检查。

一般地，吸附芯片的接合头使芯片接合机主体的接合头单元为一体，具备空心且在其内部对用于吸附的真空进行引导的支架、能装卸地安装在该支架的前端的仍为真空的柄、以及安装在该柄的前端的、例如由橡胶等弹性体形成的夹头等。另外，夹头形成为与吸附的芯片对应的形状，在其一部分形成用于将真空导向其吸附面的贯通孔。

因此，上述柄与夹头普遍具备能根据生产的芯片的尺寸等的不同而更换的机构。更具体地说，各个部件由插入形式、并且不会弄错安装方向那样的例如块形式构成。

其中，尤其在夹头从晶片拾取芯片时，落在芯片的表面，此时，受到压力。之后，通过沿支架、柄、夹头的中心轴形成的贯通孔对真空进行引导，利用所谓的内气吸附对芯片进行处理。即，通过接合头的移动将吸附的芯片搬运到下部板（基板）上。该被搬运的芯片落到基板上，从接合头沿铅垂方向受到用于接合的负荷（数N～数十N）。即，芯片接合机通过反复进行该工序对产品进行批量生产。

因此，由橡胶等形成的夹头通过反复进行上述工序，逐渐变形（所谓撞坏），当达到某程度的生产量时，需要进行更换。在该更换时，以夹头单体、或与柄一体地进行，但此时，在重新更换的夹头与夹头的接合部、或柄与支架的接合部，产生误差（所谓“晃动”）。即，当进行该夹头的更换作业时，即使更换为完全相同尺寸的夹头，由于上述理由，也不会安装在完全相同的位置，更换后的夹头位置移动，其量（偏离量）达到数～数十μm。

因此，以往，例如根据以下的专利文献1，已知有下述技术：在利用通过支撑轴支撑在接合头上的夹头暂时拾取胶带上的特定的芯片后，返回到胶带上的原来位置，根据拾取前后的芯片的位置的不同自动检测夹头相对于接合头的安装误差，并据此自动地进行夹头的安装误差的修正。

另外，根据以下的专利文献2，已知有下述技术：为了修正夹头的偏心，利用CCD摄像机显示原位的夹头前端的图像，通过使该旋转前获取图像的光标与芯片吸附面的中心一致，输入旋转前中心位置。接着，将0度位置的夹头转动到180度位置，将由CCD摄像机获得的旋转后获取图像显示在监视器上，并且通过使所显示的光标与芯片吸附面一致，输入旋转后中心位置。并且，从各中心位置求出假想圆而计算夹头支架的旋转中心，并且，在计算出旋转前中心位置与旋转后中心位置的X方向偏离量与Y方向偏移量后，将这些偏离量换算为接合坐标并运算偏心修正量，利用该偏心修正量修正接合坐标。

另外，在上述现有技术中，通常为了避免与成为测定对象的芯片或基板间的距离的变动而使所成的像的大小不同，作为进行摄像的摄像机的光学系统，普遍使用远心透镜（是聚光线与光轴平行的透镜，即使与测定对象的距离变动，像的大小也不会变化）。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2003-68772号公报

专利文献2：日本特开2006-142388号公报

但是，根据上述现有技术，已知有在更换夹头时，利用CCD摄像机等自动地进行夹头的安装误差的修正的技术，但是，由于还包括更换后的夹头位置（尤其垂直方向的高度）、倾斜（尤其吸附面的倾斜）地自动进行修正（调整），因此还需要其他的传感器、修正机构，存在制造装置的制造成本上升等课题。发明内容

因此，本发明是鉴于上述现有技术的课题而完成的，具体地说，其目的在于提供能利用简单的结构不使制造成本上升且也包括其高度、倾斜而自动地对更换夹头时的误差（所谓“晃动”）进行修正（调整）的芯片接合机、为此的接合头装置以及夹头位置调整方法。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种夹头位置调整方法，该方法进行更换接合头装置中的上述夹头后的夹头位置调整，该接合头至少具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能装卸地安装在该支架的前端的夹头，在更换上述夹头前，将该夹头的背面配置在上述接合头装置的下方，利用由非远心透镜构成光学系统的背面摄像机构进行摄像，在更换上述夹头后，利用上述背面摄像机构对更换后的夹头的背面进行摄像，以利用由上述非远心透镜构成光学系统的背面摄像机构所摄的更换前后的夹头图像一致的方式修正上述夹头的位置。

另外，根据本发明，为了实现上述目的，提供一种接合头装置，其至少具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能安装在该支架的前端的夹头，并且，在上述接合头装置的下方具备用于对该夹头的背面进行摄像的背面摄像机构。

另外，为了实现上述目的，提供一种芯片接合机，其在基板上的规定位置搭载芯片，具备：在前端吸附保持芯片，移动到载置在工作台上的上述基板上的规定位置并搭载该芯片的接合头装置；用于移动上述接合头装置的移动机构；通过至少控制上述接合头装置、上述移动机构各自的动作，在上述基板上的规定位置搭载上述芯片的控制装置，还具备在利用上述搭载机构进行芯片的搭载前后，对包括该芯片或/及该基板的测定对象进行定位的摄像机构，上述接合头装置具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能装卸地安装在该支架的前端的夹头，并且，在上述接合头装置的下方配置用于对该夹头的背面进行摄像的背面摄像机构，上述背面摄像机构由作为光学系统而包括非远心透镜的透镜系统构成。

本发明的效果如下。

根据上述本发明，能够起到提供能利用简单的结构不使制造成本上升且也包括其高度、倾斜而自动地对更换夹头时的误差（所谓“晃动”）进行修正（调整）的芯片接合机、为此的接合头装置以及夹头位置调整方法。

附图说明

图1是从上方观察本发明的一个实施方式的芯片接合机的整体示意图。

图2是表示在上述芯片接合机的结构中，进行在基板上搭载芯片的芯片接合工序的接合头部的概略结构的立体图。

图3是表示包括夹头的上述接合头的详细结构的局部放大剖视图。

图4是表示在上述接合头部中对夹头的背面进行摄像的背面摄像机的结构的展开立体图。

图5是对由在背面摄像机中采用的非远心透镜进行摄像的位置不同的夹头图像进行说明的说明图。

图6是对由在背面摄像机中采用的非远心透镜进行摄像的倾斜的夹头图像进行说明的说明图。

图7是表示更换夹头时的本发明的自动安装误差修正（夹子位置调整方法）的一个例子的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1表示作为其一个实施方式，将本发明应用于芯片接合机的例子。另外，该图1是从上方观察芯片接合机10的示意图，从该图可以看出，芯片接合机10大致具备晶片供给部1、基板供给搬运部5、芯片接合部3以及用于控制它们的控制部4。

晶片供给部1具有晶片输送盒提升器11和拾取装置12。晶片输送盒提升器11具有填充有晶片环的晶片输送盒（未图示），依次将晶片环供给到拾取装置12。拾取装置12以能够从晶片环拾取期望的芯片的方式使晶片环移动。

基板供给输送部5具有堆料装载器51、框架进给器52、卸载器53。堆料装载器51将粘接芯片的工件（例如引线架）供给到框架进给器52。框架进给器52通过框架进给器52上的两处处理位置将基板搬运到卸载器53。卸载器53保管被输送的基板。

芯片接合部3具有初步加工部31和接合头部32。初步加工部31对由框架进给器52输送来的基板涂敷芯片粘结剂。接合头部32利用接合头41拾取芯片并上升，使芯片移动到框架进给器52上的接合点。并且，接合头部32在接合点使芯片下降，将芯片接合在涂敷有芯片粘结剂的基板上。

图2是表示在上述芯片接合机10中用于进行芯片接合工序的接合头部32的概略结构的立体图。

接合头部32具有：吸附芯片D并接合的接合头41；摄像机（未图示），其为了进行基板即引线框S的对准，将拾取的芯片搭载（粘接）在该基板表面上的规定位置，对引线框及所搭载的芯片进行摄像；支撑或固定接合头41的固定台43；使固定台43在XY方向上移动的移动机构47；以及保持引线框S的接合工作台（以下简称为“工作台”）44。另外，符号52是形成搬运引线框S的基板供给搬运部5的框架进给器。

接合头41具有在前端吸附保持芯片D的夹头41c、使夹头41c升降（在Z方向上移动）并使夹头41c相对于固定台43在Y方向上移动的平面移动机构41m。另外，在接合头41的下方设有对夹头的背面（朝向芯片的吸附面）进行摄像的背面摄像机42，背面摄像机42之后详细叙述。

另外，上述控制部4在此未图示，但具备例如由CPU构成的控制运算装置、包括RAM（主存储装置）、HDD（辅助存储装置）的存储装置、触摸板、鼠标、图像获取装置（チャプチャーボード）、马达控制装置、液晶面板等显示装置、包括I/O信号控制装置（传感器、开关控制等）的输入输出控制装置，输入来自包括上述背面摄像机42的各种摄像机（未图示）、各部的信号，并且，控制上述各部的动作。

接着，以下参照图3及图4对包括利用成为本发明的特征的上述背面摄像机42对其背面（朝向芯片的吸附面）进行摄像的夹头41c等的、所谓接合头装置、即接合头41、以及该背面摄像机42的动作进行详细说明。

首先，图3表示包括构成接合头的夹头41c的接合头装置的前端部的详细结构。即，从图中可以看出，例如具备：向内部引导从未图示的真空源供给且用于吸附芯片的真空的圆筒状的支架41h；在该支架41的前端利用例如螺钉412等固定机构进行固定而安装的柄41s；以及安装在该柄41s的下端面的、例如由橡胶等弹性部件形成的夹头41c。另外，一般支架41h与在此未图示的芯片接合机主体的接合头单元为一体，另外，柄41s与夹头41c为根据吸附的芯片的形状、尺寸，能适当更换的结构。例如，各个部件通过为插入形式，不会弄错其安装方向。

特别地，上述的橡胶夹头41c如上所述，在从晶片拾取芯片时，落到芯片上，在其吸附面上受到压力。之后，通过沿支架41h、柄41s以及夹头41c的中心轴形成的孔并利用真空对芯片D进行吸附（参照图3（B）），对所吸附的芯片进行处理。即，通过接合头的移动，将芯片D搬运到基板S上（参照图2）。

之后，搬运来的芯片D落在基板S上，此时，因为利用接合头在铅垂方向上受到用于接合的负荷（通常为数N～数十N），反复进行该工序，因此夹头逐渐变形（所谓撞坏），当达到某程度的生产量时，需要更换。

并且，在更换时，以夹头41c单体或与柄41s为一体进行，但此时，在重新更换的夹头与夹头的接合部或柄与支架的接合部产生误差（所谓“晃动”）。

接着，图4表示上述的背面摄像机42的概略结构，其具体的透镜结构未图示，但例如具备：将单个或多个光学透镜组合在圆筒状的机箱421体内而成的透镜系统422；以及面状的图像传感器（例如，CCD传感器或CMOS传感器等），其通过该透镜系统在其检测表面上形成测定对象的图像，并且，将该图像作为电信号而取出。

即，在本发明的芯片接合机中，通过将具备上述结构的背面摄像机42配置在接合头41的下方，能够对夹头41c（或与柄41s一体地）的背面即夹头41c的吸附面进行摄像。

另外，在本发明中，特别地，使构成上述背面摄像机42的透镜系统422不是由聚光线与光轴平行的透镜且即使与测定对象的距离变动像的大小也不会变化的、所谓的远心透镜构成，而是由非远心透镜（也称为非远心系统）构成。另外，本发明中所说的非远心透镜例如是称为CCTV透镜、微透镜之类的远心性少的透镜。另外，参照图5对该远心透镜的动作进行说明。

图5说明在本发明中采用的非远心透镜的摄像动作，特别地，图5（A）表示相对于背面摄像机42，在其比较中距夹头41c的位置（其吸附面的位置）近（低）的场合，另外，图5（B）表示夹头41c的位置远（高）的场合。另外，在图中，由该背面摄像机42所摄的图像P、P'分别在各图的右下方表示。

即，如这些图所示，在以非远心透镜（非远心系统）为光学系统的背面摄像机42中，使作为测定对象的夹头41c的吸附面图像在面状的图像传感器423上成像。此时，根据非远心透镜，在夹头41c的位置近（低）的场合，得到的图像的尺寸大，另外，在远（高）的场合，得到的图像的尺寸小。即，根据由以非远心透镜为光学系统的背面摄像机42得到的图像的尺寸，可以了解夹头41c的位置。

更具体地说，只要预先了解安装或更换的夹头41c的尺寸（尤其吸附面的尺寸），则可以了解该夹头相对于摄像机42的位置坐标（Z轴）。通过利用该特性，在更换夹头时，通过以在更换前后所摄的夹头图像是相同位置且相同尺寸的方式调整其位置（高度=Z轴），能自动地更换夹头。

另外，图6表示倾斜地安装夹头41c时的图像。即，例如，具有方形的外形的夹头的图像在各边的长度上产生变化。另外，即使在该场合，本领域技术人员也能了解，通过以在更换前后所摄的夹头图像为相同位置且相同尺寸的方式调整倾斜角度θ，能自动地更换夹头。

接着，参照图7的流程图详细地说明以上所述的本发明的接合头装置或芯片接合机在夹头更换时的自动安装误差修正（夹头位置调整方法）。另外，该处理例如通过构成上述的控制部4（参照图1）的CPU（未图示）执行。

首先，在更换夹头时，例如，在夹头的待机位置等规定位置（夹头更换前位置），利用背面摄像机42对所更换的旧夹头的吸附面进行摄像，并将所摄的图像存储在例如存储装置（HDD（辅助存储装置））等中（S71）。之后，操作员进行夹头更换作业（S72）。

之后，再次利用背面摄像机42对所更换的新夹头的吸附面进行摄像（S73）（此时，可以暂时存储在存储装置等中），通过图像处理等与已经存储的旧夹头的吸附面的图像进行比较，以新夹头的吸附面与旧夹头的吸附面相同的方式对接合头41至少修正其高度方向（Z轴）、倾斜角度（θ）（S74），结束一连串的夹头更换作业。另外，此时，只要以所摄的夹头在其外廓互相一致的方式进行修正即可。另外，该夹头位置的修正（调整）利用构成上述控制部4的CPU，并通过接合头41的移动机构执行。

这样，根据本发明的接合头装置，能利用简单的结构包括其高度、倾斜而容易且自动地对更换夹头时的误差进行修正，并且能够抑制制造装置的制造成本大幅上升。

在以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本领域技术人员能够根据上述说明进行多种代替例、修正或变形，本发明在不脱离其主旨的范围内包括上述多种代替例、修正或变形。

Claims (3)

1.一种夹头位置调整方法，其进行更换接合头装置中的上述夹头后的夹头位置调整，该接合头至少具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能装卸地安装在该支架的前端的夹头，该夹头位置调整方法的特征在于，

在更换上述夹头前，将该夹头的背面配置在上述接合头装置的下方，利用由非远心透镜构成光学系统的背面摄像机构进行摄像，

在更换上述夹头后，利用上述背面摄像机构对更换后的夹头的背面进行摄像，

以利用由上述非远心透镜构成光学系统的背面摄像机构所摄的更换前后的夹头图像一致的方式修正上述夹头的位置。

2.一种接合头装置，其至少具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能安装在该支架的前端的夹头，该接合头装置的特征在于，

在上述接合头装置的下方具备用于对该夹头的背面进行摄像的背面摄像机构。

3.一种芯片接合机，其在基板上的规定位置搭载芯片，具备：

接合头装置，其在前端吸附保持芯片，移动到载置在工作台上的上述基板上的规定位置并搭载该芯片；

移动机构，其用于移动上述接合头装置；以及

控制装置，其通过至少控制上述接合头装置、上述移动机构各自的动作，在上述基板上的规定位置搭载上述芯片，

该芯片接合机的特征在于，

还具备摄像机构，其在利用上述搭载机构进行芯片的搭载前后，对包括该芯片或/及该基板的测定对象进行定位，

上述接合头装置具备向内部引导用于吸附的真空的支架、以及能装卸地安装在该支架的前端的夹头，并且，在上述接合头装置的下方配置用于对该夹头的背面进行摄像的背面摄像机构，

上述背面摄像机构由作为光学系统而包括非远心透镜的透镜系统构成。