CN107615465B - 引线接合装置以及引线接合方法 - Google Patents

引线接合装置以及引线接合方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种引线接合装置以及引线接合方法。为了能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移，实现引线接合的精度提高，引线接合装置具备第1摄像部、接合工具、移动机构、参照构件、相对于基准面而配置于与接合工具及第1摄像部为相反的一侧的第2摄像部、及控制部，第1摄像部检测第1摄像部的光轴相对于参照构件的位置的位置，第2摄像部在依照预先存储的偏移值来使接合工具移动到参照构件的上方时，检测参照构件的位置，并且检测引线的球状前端部的位置，控制部基于各检测结果来测定接合工具与第1摄像部之间的偏移变化。

Description

引线接合装置以及引线接合方法
技术领域
本发明涉及一种引线接合(wire bonding)装置以及引线接合方法。
背景技术
在利用引线来将半导体芯片(chip)与电路基板等之间予以连接的引线接合中，已知利用摄像机(camera)从上方检测作为接合对象的半导体芯片的位置，使接合工具(bonding tool)移动到此位置来进行引线接合。此时，若使接合工具的轴心一致于摄像机的光轴来设置，则摄像机的位置检测会被接合工具妨碍，因此通常，摄像机与接合工具是隔开规定距离而设。此种摄像机的光轴与接合工具的轴心之间的规定距离被称为偏移(offset)。
在引线接合中，是以所述偏移为基准来使接合工具相对于接合对象而定位，因此所述偏移是非常重要的参数(parameter)，但是，所述偏移会因来自接合载台(bondingstage)的辐射热、周围光学系统的发热、或用于接合处理的移动机构造成的磨损等而随时间发生变化，因此在引线接合中，要求准确掌握所述偏移的变化。
而且，若长时间进行引线接合，则在接合工具的下侧面部会附着灰尘或污物。这些灰尘等污染物质会造成妨碍，即便使用由摄像机所拍摄的图像来进行图像处理，有时也难以求出接合工具的轴心(中心)。
此外，近年来，在廉价的接合工具中，存在接合工具的外径轴心(中心)与其内孔轴心(中心)未必一致而偏心的情况、或形成在接合工具前端的焊球(Free Air Ball，FAB)自身从接合工具的轴心(中心)发生偏心的情况，因此有时即使以接合工具的外径轴心(中心)为基准，也无法测定准确的偏移。
以往技术中，已知有对所述偏移的变化进行测定的各种结构(例如专利文献1等)，但用于测定的机构及方法未必能说是简便的，例如为了利用摄像机来测定偏移的变化，必须使摄像机的聚焦(focus)位置对准参照(reference)等拍摄对象的高度。尤其，近年来，还增加了对堆叠(stack)结构的半导体芯片进行引线接合的实施方式，期望在此种实施方式中也能简便且准确地测定偏移。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3836479号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明是有鉴于此种状况而完成，其目的在于提供一种引线接合装置以及引线接合方法，能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移，实现引线接合的精度提高。
解决问题的技术手段
本发明的一实施方式的引线接合装置包括：第1摄像部，对基准面上的接合对象的位置进行检测；接合工具，与第1摄像部隔开地设置；移动机构，使接合工具及第1摄像部沿平行于基准面的方向一体地移动；参照构件；第2摄像部，相对于基准面而配置于与接合工具及第1摄像部为相反的一侧；以及控制部，测定接合工具与第1摄像部之间的偏移，在接合工具中插通有引线，引线的球状前端部延伸出，第1摄像部对第1摄像部的光轴相对于参照构件的位置的位置进行检测，第2摄像部在依照预先存储的偏移值来使接合工具移动到参照构件的上方时，检测参照构件的位置，并且检测引线的球状前端部的位置，控制部基于第1摄像部及第2摄像部的各检测结果，来测定接合工具与第1摄像部之间的偏移变化。
根据所述结构，通过相对于基准面S而配置于与接合工具及第1摄像部为相反的一侧的第2摄像部，来检测参照构件的位置，并且检测引线的球状前端部的位置。由于通过第2摄像部来检测球状前端部的位置，因此例如不会因附着于接合工具的异物等妨碍到位置检测，而且，也没有因作为消耗品的接合工具的变形造成的精度下降的问题，因而能够以少的工序来检测接合工具的XY轴方向的位置。而且，通过第2摄像部，能够更简便地(例如在一次检测中同时)测定球状前端部相对于参照构件的位置的位置。因而，能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移。
所述引线接合装置中，参照构件也可具有由第1摄像部所检测的第1标记(mark)、及由第2摄像部所检测的第2标记。
所述引线接合装置中，第1标记也可为参照构件的锥(taper)面。
所述引线接合装置中，第1标记也可为参照构件的阶差。
所述引线接合装置中，参照构件也可具有由锥面或阶差所围成的开口底部，第2标记形成于开口底部。
所述引线接合装置中，也可更包括照射部，所述照射部从与接合工具为相反侧，对引线的球状前端部照射平行于基准面的XY轴方向的各狭缝(slit)光，控制部基于XY轴方向的各狭缝光来测定接合工具与第1摄像部之间的偏移变化。
所述引线接合装置中，控制部也可对从接合工具延伸出的引线的球状前端部的直径及形状中的至少一者进行测定。
所述引线接合装置中，参照构件也可具有光路长度修正部，第2摄像部经由参照构件的光路长度修正部来检测引线的球状前端部的位置。
所述引线接合装置中，控制部也可对所测定出的偏移变化进行反馈(feedback)，以反映到接下来的引线接合中。
所述引线接合装置中，预先存储的偏移值也可为由控制部前次测定出的偏移值。
所述引线接合装置中，控制部也可基于第2摄像部的检测结果来测定引线的球状前端部的氧化程度(level)。
所述引线接合装置中，控制部也可在所测定出的所述氧化程度高的情况下，反馈给接合参数，以反映到接下来的引线接合中。
所述引线接合装置中，第2摄像部也可对使接合工具相对于基准面而沿垂直方向移动时的、引线的球状前端部的伴随移动的变化进行检测。
本发明的一实施方式的引线接合方法是对基准面上的接合对象的位置进行引线接合的方法，包括：引线接合装置准备工序，准备引线接合装置，所述引线接合装置包括接合工具、移动机构、参照构件、第2摄像部及控制部，所述接合工具与第1摄像部隔开地设置，所述移动机构使接合工具及第1摄像部沿平行于基准面的方向一体地移动，所述第2摄像部相对于基准面而配置于与接合工具及第1摄像部为相反的一侧，所述控制部测定接合工具与第1摄像部之间的偏移；在从接合工具延伸出的引线形成球状前端部的工序；第1检测工序，使第1摄像部移动到参照构件的上方后，通过第1摄像部来检测第1摄像部的光轴相对于参照构件的位置的位置；第2检测工序，依照预先存储的偏移值来使接合工具移动到参照构件的上方后，通过第2摄像部来检测参照构件的位置，并且检测引线的球状前端部的位置；以及基于第1及第2检测工序的各检测结果来测定接合工具与第1摄像部之间的偏移变化的工序。
根据所述结构，通过相对于基准面S而配置于与接合工具及第1摄像部为相反的一侧的第2摄像部，来检测参照构件的位置，并且检测引线的球状前端部的位置。由于通过第2摄像部来检测球状前端部的位置，因此例如不会因附着于接合工具的异物等妨碍到位置检测，而且，也没有因作为消耗品的接合工具的变形造成的精度下降的问题，因而能够以少的工序来检测接合工具的XY轴方向的位置。而且，通过第2摄像部，能够更简便地(例如在一次检测中同时)测定球状前端部相对于参照构件的位置的位置。因而，能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移。
发明的效果
根据本发明，能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移，从而能够实现引线接合的精度提高。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的引线接合装置的图。
图2是表示本发明的实施方式的引线接合装置的图。
图3是表示本发明的实施方式的引线接合方法的流程图。
图4是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图5是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图6是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图7是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图8是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图9(A)及图9(B)是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图10是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图11是说明本发明的实施方式的引线接合方法的图。
图12是表示本发明的实施方式的变形例的图。
图13是表示本发明的实施方式的变形例的图。
图14(A)及图14(B)是表示本发明的实施方式的变形例的图。
图15是表示本发明的实施方式的变形例的图。
[符号的说明]
10：引线接合装置
18：接合工具
20：引线
22：球状前端部
30：第1摄像部
40：第2摄像部
50：参照构件
54：锥面(第1标记)
58：金属膜(第2标记)
60：控制部
80、82：照射部
84、86：狭缝光
具体实施方式
以下说明本发明的实施方式。以下的附图记载中，相同或类似的构成要素是以相同或类似的符号来表示。附图为例示，各部的尺寸或形状为示意性者，不应将本申请发明的技术范围限定于此实施方式来解释。
图1及图2表示本实施方式的引线接合装置10，图1是从Y轴方向观察所见的图，图2是从X轴方向观察所见的图。
引线接合装置10具备XY平台(table)12、接合头(bonding head)14、接合臂(bonding arm)16、接合工具18、第1摄像部30、第2摄像部40、及进行引线接合所需的处理的控制部60。另外，在以下的说明中，设XY轴方向为平行于基准面S的方向、Z轴方向为垂直于基准面S的方向来进行说明。
引线接合装置10是用于对基准面S上的接合对象100进行引线接合方法的装置。通过引线接合装置10，将接合对象100中的第1接合点(例如半导体芯片的电极)与第2接合点(例如电路基板的电极)借助引线而电性连接，以制造半导体装置。接合对象100被载置于基准面S上的未图示的接合载台，并通过例如导轨(guide rail)等搬送驱动机构，可使接合对象100沿X轴方向移动地构成。在接合载台中具备未图示的加热机构，引线接合装置10的其他构成部分通过所述接合载台的加热机构而受到辐射热。
另外，接合对象100例如也可包含将2个以上的半导体芯片以使各自的电极垫(pad)露出的状态层叠而成的堆叠结构体。本实施方式的引线接合装置及引线接合方法例如在堆叠结构体等进行引线接合的接合点的高度不同的情况下，也能够以容易且简便的结构来准确地进行引线接合。
XY平台12是移动机构的一例。XY平台12是可沿XY轴方向滑动地构成，在XY平台上搭载有接合头14。在接合头14上，经由可沿Z轴方向摆动的未图示的Z轴驱动机构而设有接合臂16，在接合臂16的前端安装有接合工具18。而且，在接合头14上，经由支架(holder)15而设有第1摄像部30。通过如此而将接合工具18及第1摄像部30设于接合头14，能够使接合工具18及第1摄像部30通过XY平台12而一体地沿XY轴方向移动。
接合工具18是以使引线20沿着Z轴方向来插通的方式而构成。接合工具18例如为毛细管(capillary)。在接合臂16上，设有未图示的变频器(transducer)及超声波振子，由此构成为，能够经由接合工具18来对接合对象100赋予超声波振动。接合工具18具有用于沿着Z轴方向来插通引线20的插通孔。而且，在接合工具18的上方，设有引线夹(wireclamper)19，引线夹19构成为在规定的时机(timing)拘束或释放引线20。而且，在引线接合工序的处理中，有时会在插通接合工具18的引线20的前端部(Z轴方向的下端部)形成球状前端部22。引线20的材料是考虑成本与低电阻等来适当选择，例如使用金(Au)、铜(Cu)或银(Ag)等金属材料。球状前端部22被称为焊球(FAB)，此部分接合于接合对象100的第1接合点。
成为接合工具18的对位基准的轴心18a既可为球状前端部22的Z轴方向的轴心，或者也可为接合工具18的插通孔的轴心。
第1摄像部30是用于检测基准面S上的接合对象100的位置者，例如为使用电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)的光电转换式的摄像机。第1摄像部30具有沿着Z轴方向的光轴30a。第1摄像部30是相对于基准面S而配置于Z轴方向的上方侧(即，与接合工具18为相同侧)，且从Z轴方向的上方侧获取基准面S的规定范围来作为图像信息。
接合工具18与第1摄像部30是彼此隔开地设置。具体而言，接合工具18的轴心18a与第1摄像部30的光轴30a是设在沿X轴方向隔开距离Xt、及沿Y轴方向隔开距离Yt的位置。此距离Xt及Yt被称为偏移。另外，偏移的详细将后述。
第2摄像部40相对于基准面S而配置于Z轴方向的下方侧(即，相对于基准面S而与接合工具18及第1摄像部30为相反侧)，从Z轴方向的下方侧获取基准面S的规定范围来作为图像信息。第2摄像部40例如是与第1摄像部30同样的摄像机。图1所示的示例中，在第2摄像部40中，具有沿着Z轴方向的光轴40a，沿着此光轴40a而设有照明42、透镜44(例如远心透镜(telecentric lens))及参照构件50。设于第2摄像部40的这些参照构件50等是一体地构成，且与第2摄像部40一同一体地移动。另外，参照构件50的详细将后述。
控制部60是以可在与XY平台12、第1摄像部30及第2摄像部40等引线接合装置10的各结构之间收发信号的方式而连接，控制这些结构的动作。本实施方式中，控制部60具备：驱动部62，控制XY平台12、接合工具18及第1摄像部30的移动等；存储部64，存储由第1及第2摄像部30、40所获取的各图像信息等；以及测定部66，基于存储在存储部64中的各图像信息等来测定偏移。对于控制部60的各结构，将在后述的引线接合方法中详述。
而且，在控制部60上，连接有用于输入控制信息的操作部68及用于输出控制信息的显示部70，由此，作业者能够一边通过显示部70来辨识画面，一边通过操作部68来输入必要的控制信息。另外，控制部60是具备中央处理器(Central Processing Unit，CPU)及存储器等的计算机(computer)装置，在存储器中，预先保存有用于进行引线接合所需的处理的接合程序(bonding program)或其他的必要信息。控制部60构成为，进行在后述的引线接合方法中所说明的用于进行引线接合的各工序(例如具备用于使计算机执行各工序的程序)。
接下来，参照图3至图7来说明本实施方式的引线接合方法。此处，图3是表示本实施方式的引线接合方法的流程图。而且，图4至图7是用于说明本实施方式的引线接合方法的各工序的图，具体而言，图4及图5表示借助第1摄像部的检测工序，图6及图7表示借助第2摄像部的检测工序。
在准备好所述引线接合装置10后，在插通接合工具18的引线20中的、从接合工具18延伸出的部分形成球状前端部22(S10)。球状前端部22的形成工序例如是通过下述操作来进行，即，使从接合工具18的铅垂方向下端侧延伸出的引线20的前端接近被施加为规定高电压的炬(torch)电极(未图示)，使两者间产生放电，藉此，使经加热的所述引线的前端熔融。
接下来，进行借助第1摄像部30的检测(S11)。具体而言，通过驱动部62来使XY平台12移动，以将第1摄像部30配置于参照构件50的上方，并通过第1摄像部30来检测第1摄像部30的光轴30a相对于参照构件50的位置的位置。第1摄像部30的检测数据被保存在存储部64中。
参照构件50具有可通过第1摄像部30及第2摄像部40来检测的至少1个标记(识别部)。参照构件50例如是由玻璃(glass)等透光性材料所形成。图4所示的示例中，参照构件50具有基座(base)52及罩(cover)56，基座52为光路长度修正部的一例。基座52及罩56形成为大致板状。在基座52上形成有开口孔，在所述开口孔的内部形成有相对于Z轴方向而倾斜的锥面54，所述锥面54成为由第1摄像部30所检测的第1标记。而且，在罩56上，例如通过蒸镀或溅镀(sputter)等而形成有金属膜58，所述金属膜58成为由第2摄像部40所检测的第2标记。作为第2标记的金属膜58是形成在罩56的下表面侧，因此可防止异物等附着于金属膜58。而且，在图4所示的示例中，在由参照构件50的第1标记即锥面54所围成的开口底部(罩56)，形成有作为第2标记的金属膜58。如此，第1标记及第2标记是彼此接近地设置，由此，即使在参照构件50其自身因辐射热等而发生热膨胀的情况下，也能够实质上忽略标记间的距离变化。或者，也可将形成于参照构件50的1个标记用于第1摄像部30及第2摄像部40这两者的检测。另外，第1及第2标记的结构只要可由对应的摄像部进行检测，则并不限定于所述实施方式。例如，第2标记并不限于金属膜，也可为描绘在基座52上的划线或颜料(paint)等，或者也可为孔。而且，参照构件50并不限于与基座52及罩56独立地构成者，两者也可一体地形成。
通过第1摄像部30来检测此种参照构件50的锥面54的位置。锥面54相对于第1摄像部30的Z轴方向的光轴而倾斜，因此即使第1摄像部30在Z轴方向上的聚焦位置发生变更，也能够通过第1摄像部30来检测参照构件50的位置。尤其，在堆叠结构的半导体装置中，要频繁地变更第1摄像部30的Z轴方向的聚焦位置，因此适用本实施方式是有效的。
这样，如图5所示，对第1摄像部30的光轴30a相对于参照构件50的位置(例如锥面54的环(ring)的中心)的位置进行检测。此处，第1摄像部30也可使其光轴30a对位于参照构件50的锥面54的环的中心，但只要能够检测两者的相对位置即足够，因此也可如图5所示，使第1摄像部30的光轴30a移动到与锥面54的环的中心不一致的位置。如此来测定第1摄像部30的光轴30a与锥面54的环的中心的距离△X1及△Y1。此时，接合工具18的轴心18a是位于从第1摄像部30的光轴30a偏移了距离Xt及Yt的、第1摄像部30的视野外。
接下来，进行借助第2摄像部40的检测(S12)。具体而言，首先，通过驱动部62来驱动XY平台12，由此，使接合工具18的轴心18a朝向参照构件50的方向移动规定的距离Xw及Yw，由此，如图7所示，将接合工具18配置于参照构件50的上方，以使接合工具18的轴心18a进入第2摄像部40的视野。此处，距离Xw及Yw是在借助第2摄像部40的检测工序(S12)前，预先保存在存储部64中，具体而言，相当于对引线接合装置10接通电源时的系统初始状态下所测定的偏移、或前次测定出的偏移(以下将它们称作“前次测定的偏移”)。假设接合工具18与第1摄像部30的偏移未随时间发生变化而仍保持前次测定的偏移，则当使接合工具18朝向参照构件50的方向移动时，接合工具18的轴心18a将与接合工具18移动前的第1摄像部30的光轴30a一致。但是，现实中，因伴随引线接合处理的持续进行而产生的各种因素，所述偏移会随时间发生变化，因此两者将变得彼此不一致而偏离地配置，从而造成偏移的变化。
图6表示第2摄像部40的检测方式。使接合工具18通过沿Z轴方向下降而配置到参照构件50的上方后，通过第2摄像部40来检测参照构件50的作为第2标记的金属膜58的位置、与接合工具18的轴心18a即球状前端部22的位置。即，通过第2摄像部40来检测接合工具18的轴心18a相对于参照构件50的位置的位置。第2摄像部40的检测数据被保存在存储部64中。
第2摄像部40构成为，使聚焦位置对准参照构件50的金属膜58与接合工具18的轴心即球状前端部22中的至少一者。在接合工具18的球状前端部22的高度Z2较参照构件50的金属膜58的高度Z1而配置在与第2摄像部40隔开的Z轴方向的上方的情况下，当检测两者的光路通过相同介质中时，若要将聚焦位置对准其中一者，则另一者将偏离。因此，本实施方式中，对于接合工具18的球状前端部22的位置，经由参照构件50的光路长度修正部即基座52来进行检测，由此来修正伴随高度不同而造成的聚焦位置偏离。例如，如图6所示，在从第2摄像部40朝向金属膜58的光路通过大气中，另一方面，从第2摄像部40朝向球状前端部22的光路通过厚度a1的包含玻璃(光学修正部的介质的折射率n)的基座52的情况下，聚焦位置偏离量△为
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通过适当调整所述聚焦偏离量，能够修正高度偏离，从而能够同时检测接合工具18的轴心18a相对于参照构件50的位置的位置。这样，如图7所示，测定出接合工具18的轴心18a与参照构件50的作为第2标记的金属膜58的距离△X2及ΔY2。
接下来，基于第1摄像部30及第2摄像部40的各检测结果，通过测定部66来测定接合工具18的轴心18a与第1摄像部30的光轴30a之间的偏移变化(S13)。此处，偏移的变化(△X及△Y)相对于存储在存储部64中的前次测定的偏移(Xw及Yw)与现实的偏移(Xt及Yt)而具有以下的关系。
Xt＝Xw+△X Yt＝Yw+△Y
并且，△X及△Y相对于第1摄像部30的测定(△X1及ΔY1)与第2摄像部40的测定(△X2及△Y2)而具有以下的关系。
△X＝△X1-△X2 △Y＝ΔY1-△Y2
如此，在藉由测定部66来测定出偏移的变化后，对所述偏移的变化进行修正(S14)。具体而言，将存储在存储部64中的前次测定的偏移的数据，修正为考虑到所述偏移变化的现实的偏移数据。这样，能够准确且容易地测定及修正接合工具18与第1摄像部30之间的偏移。并且，对所测定出的偏移变化进行反馈，基于准确的偏移值来对接合对象100进行引线接合(S15)。另外，此种一连串的偏移测定及修正工序是在引线接合工序中的固定周期(cycle)内反复进行，从而能够适当地应对在制造工序中可能产生的偏移的随时间的变化。
在所述偏移变化的测定工序(S13)中，当利用第2摄像部40来测定偏移的变化时，为了掌握球状前端部22的中心相对于接合工具18的外形的相对位置，如图8所示，也可将来自相对于基准面S而配置在Z轴下方侧的照射部80、82的激光狭缝光84、86照射至接合工具18的球状前端部22。照射部80、82相对于第2摄像部40，既可一体地移动，也可为固定。无论如何，照射部80、82朝向移动了前次测定的偏移即距离Xw及Yw后的、接合工具18的球状前端部22照射狭缝光84、86。在引线接合装置10中，当从下方侧拍摄物体时，接合工具18的外形或球状前端部22(FAB)有时无法作为图像而清晰地辨识，但是通过如此那样照射狭缝光84、86，借助光切法，能够利用图像处理来检测球状前端部22上的狭缝光的变化点。这样，也能够掌握球状前端部22的中心相对于接合工具18的外形的相对位置，从而能够更容易且准确地测定偏移的变化。
进一步详述之，假设偏移的变化为零时，如图9(A)所示，X轴方向的狭缝光84a和Y轴方向的狭缝光86a的交点是与球状前端部22(或接合工具18的下端部侧的端面)的Z轴方向的轴心一致。与此相对，当发生了偏移的变化时，如图9(B)所示，X轴方向的狭缝光84b和Y轴方向的狭缝光86b的交点将与球状前端部22(或接合工具18的下端部侧的端面)的Z轴方向的轴心不一致而偏离地配置。然而，在此情况下，也能够通过第2摄像部40来辨识出接合工具18下端侧端面的外缘、及球状前端部22的外缘的各狭缝的变化点，由此便能够检测球状前端部22的轴心(Xa、Ya)及接合工具18的轴心(Xb、Yb)的位置。由此，能够更容易且准确地测定偏移的变化。
而且，在测定出偏移的变化后，也可使接合工具18的轴心18a移动到准确的位置(即，移动△X及△Y)，随后，进一步对接合工具18的球状前端部22照射狭缝光84c、86c，通过第2摄像部40，基于各狭缝光来测定球状前端部22的直径及形状。例如，如图10所示，也可对球状前端部22外缘的、狭缝光86c的变化点之间的距离A进行测定，由此来检测球状前端部22的直径。而且，例如也可对直至球状前端部22的球面顶点为止的距离B进行测定，由此来检测球状前端部22的形状(即，变形程度)。
在所述第2摄像部40的检测工序(S12)中，测定部66能够测定球状前端部22的氧化程度。尤其在引线20包含铜的情况下，球状前端部22有时会发生氧化，当球状前端部22发生氧化时，引线的颜色会发生变化。因此，通过第2摄像部40来检测球状前端部22的颜色变化、即特定波长下的球状前端部22的反射率变化，由此，能够测定球状前端部22的氧化程度。
此时，第2摄像部40也可使用单色摄像机(monochrome camera)，通过发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或彩色滤光片(color filter)等来将照明切换为红、绿、蓝等而进行多次摄像，或者也可使用彩色摄像机(color camera)来进行摄像。而且，在引线接合装置10中，当从下方侧拍摄物体时，球状前端部22(FAB)的位置有时与第2摄像部40的聚焦位置90不一致而偏离，但此时，使接合工具18沿着Z轴方向而上下方向移动，以使接合工具18的球状前端部22相对于第2摄像部40而一致于聚焦位置90，由此便能够通过第2摄像部40来获取球状前端部22的图像信息。图11所示的示例中，图示了3种接合工具18相对于聚焦位置90在Z轴方向的位置，并分别显示了对应的第2摄像部40的图像信息92、94、96。在图像信息92、94、96中，涂黑处所示的部分对应于聚焦位置90，通过如此那样使接合工具18移动，对伴随所述移动的、球状前端部22的变化进行检测，最终可根据图像信息96来辨识球状前端部22。
另外，如此那样测定球状前端部22的氧化程度，当所测定出的氧化程度超过固定的阈值时，变更接合参数(例如，球状前端部22的加热温度或还原气体的流量设定等)，由此能够使所述控制反馈到引线接合工序中。
如上所述，根据本实施方式，通过相对于基准面S而配置于与接合工具18及第1摄像部30为相反的一侧的第2摄像部40，来检测参照构件50的位置，并且检测引线20的球状前端部22的位置。由于通过第2摄像部40来检测球状前端部22的位置，因此例如不会因附着于接合工具18的异物等妨碍到位置检测，而且，也没有因作为消耗品的接合工具18的变形造成的精度下降的问题，因而能够以少的工序来检测接合工具18的XY轴方向的位置。而且，通过第2摄像部40，能够更简便地(例如在一次检测中同时)测定球状前端部22相对于参照构件50的位置的位置。因而，能够简便且准确地测定用于引线接合的偏移。
而且，由于是相对于基准面S而从相反侧(即Z轴方向的下方侧)检测引线20的球状前端部22，因此即使在球状前端部22过小而未从接合工具18的下方侧端面突出的情况下，也能够容易地检测球状前端部22。并且，通过第2摄像部40，能够检测及测定球状前端部22的直径或形状，或者甚至也能检测及测定其氧化程度，因此能够进行更高精度且接合性高的引线接合。
本发明并不限定于所述实施方式，能够进行各种变形而适用。图12、图13、图14(A)及图14(B)与图15是表示参照构件的各变形例的图。以下，对与所述实施方式的不同之处进行说明。
图12所示的变形例中，参照构件150具有基座152及罩156，作为第2标记的金属膜158是形成在由作为第1标记的锥面154所围成的范围的外侧。此种实施方式中，也能够使第1标记及第2标记彼此接近地设置。而且，罩156是以到达光路长度修正部的一例即基座152上的方式而延伸，且从第2摄像部朝向球状前端部22的光路构成为，通过将基座152及罩156合计的厚度a2。
图13所示的变形例中，参照构件250具有圆锥形状或棱锥形状等的基座252，基座252的外壁侧面形成为作为第1标记的锥面254，而且，基座252的外缘258(基座252的上表面的边或顶点)作为第2标记发挥功能。从第2摄像部朝向球状前端部22的光路构成为，通过基座252的大致中央部的厚度a3。另外，作为第1标记的锥面254既可为如图所示，为基座252的下表面的面积比其上表面小的朝向的顺向锥形，或者也可为与此相反的反向锥形。
如图14(A)及图14(B)所示，对于第1标记也可采用各种结构。图14(A)所示的变形例中，参照构件350具有基座352，在基座352上形成有开口孔，在所述开口孔的内部形成有为反向锥形的锥面354。锥面354是以开口孔朝Z轴方向下方侧变宽的朝向而倾斜。或者，第1标记并不限定于锥面，如图14(B)所示，也可为阶差454。图14(B)所示的变形例中，参照构件450具有基座452，在基座452上形成有开口孔，在此开口孔的内部形成有阶差454。阶差454具有平行于Z轴方向的第1面454a、及与Z轴方向交叉(例如正交)的第2面454b，通过设置多个第2面454b，从而能够应对第1摄像部30在Z轴方向上的不同的聚焦位置。
所述实施方式中，对经由具有光路长度修正部的参照构件来检测接合工具18的轴心的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此。即，也可如图15的变形例所示，第2摄像部40不经由参照构件550(光路长度修正部)而检测接合工具18的球状前端部22的位置。此处，参照构件550具有基座552及罩556，作为第2标记的金属膜558是形成在由作为第1标记的锥面554所围成的范围的外侧。第2摄像部40不经由参照构件550而检测接合工具18的球状前端部22的位置，并且检测作为第2标记的金属膜558的位置。此时，也可通过驱动部62来使接合工具18沿Z轴方向驱动，由此，使接合工具18下降至第2摄像部40的聚焦位置即高度Z3为止，使球状前端部22与参照构件550的金属膜558对位至同一高度Z3，在此状态下，进行第2摄像部40的检测工序。据此，能够使参照构件的结构更为简便。而且，引线接合装置10中，由于接合工具18的Z轴驱动容易，因此能够简单地进行聚焦对位。
通过所述发明的实施方式而说明的实施方式可根据用途来适当组合，或者可施加变更或改良来使用，本发明并不限定于所述实施方式的记载。根据权利要求的记载当明确，如此的组合或施加了变更或改良的实施方式也可包含在本发明的技术范围内。

Claims (14)

1.一种引线接合装置，包括：
第1摄像部，对基准面上的接合对象的位置进行检测；
接合工具，与所述第1摄像部隔开地设置；
移动机构，使所述接合工具及所述第1摄像部沿平行于所述基准面的方向一体地移动；
参照构件；
第2摄像部，相对于所述基准面而配置于与所述接合工具及所述第1摄像部为相反的一侧；以及
控制部，测定所述接合工具与所述第1摄像部之间的偏移，在所述接合工具中插通有引线，所述引线的球状前端部延伸出，所述第1摄像部对所述第1摄像部的光轴相对于所述参照构件的位置的位置进行检测，所述第2摄像部在依照预先存储的偏移值来使所述接合工具移动到所述参照构件的上方时，检测所述参照构件的位置，并且检测所述引线的所述球状前端部的位置，所述控制部基于所述第1摄像部及所述第2摄像部的各检测结果，来测定所述接合工具与所述第1摄像部之间的偏移变化，所述参照构件具有由所述第1摄像部所检测的第1标记、及由所述第2摄像部所检测的第2标记。
2.根据权利要求1所述的引线接合装置，其中所述第1标记为所述参照构件的锥面。
3.根据权利要求1所述的引线接合装置，其中所述第1标记为所述参照构件的阶差。
4.根据权利要求2所述的引线接合装置，其中所述参照构件具有由所述锥面所围成的开口底部，所述第2标记形成于所述开口底部。
5.根据权利要求3所述的引线接合装置，其中所述参照构件具有由所述阶差所围成的开口底部，所述第2标记形成于所述开口底部。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的引线接合装置，其更包括照射部，所述照射部从与所述接合工具为相反侧，对所述引线的所述球状前端部照射平行于所述基准面的XY轴方向的各狭缝光，所述控制部基于所述XY轴方向的各狭缝光来测定所述接合工具与所述第1摄像部之间的偏移变化。
7.根据权利要求6所述的引线接合装置，其中所述控制部对从所述接合工具延伸出的所述引线的所述球状前端部的直径及形状中的至少一者进行测定。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的引线接合装置，其中所述参照构件具有光路长度修正部，所述第2摄像部经由所述参照构件的所述光路长度修正部来检测所述引线的所述球状前端部的位置。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的引线接合装置，其中所述控制部对所测定出的所述偏移变化进行反馈，以反映到接下来的引线接合中。
10.根据权利要求9所述的引线接合装置，其中所述预先存储的偏移值是由所述控制部前次测定出的偏移值。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的引线接合装置，其中所述控制部基于所述第2摄像部的检测结果来测定所述引线的所述球状前端部的氧化程度。
12.根据权利要求11所述的引线接合装置，其中所述控制部在所测定出的所述氧化程度高的情况下，反馈给接合参数，以反映到接下来的引线接合中。
13.根据权利要求11所述的引线接合装置，其中所述第2摄像部对使所述接合工具相对于所述基准面而沿垂直方向移动时的、所述引线的所述球状前端部的伴随移动的变化进行检测。
14.一种引线接合方法，是对基准面上的接合对象的位置进行引线接合的方法，包括：
引线接合装置准备工序，准备引线接合装置，所述引线接合装置包括接合工具、移动机构、参照构件、第2摄像部及控制部，所述接合工具与第1摄像部隔开地设置，所述移动机构使所述接合工具及所述第1摄像部沿平行于所述基准面的方向一体地移动，所述第2摄像部相对于所述基准面而配置于与所述接合工具及所述第1摄像部为相反的一侧，所述控制部测定所述接合工具与所述第1摄像部之间的偏移；在从所述接合工具延伸出的引线形成球状前端部的工序；
第1检测工序，使所述第1摄像部移动到所述参照构件的上方后，通过所述第1摄像部来检测所述第1摄像部的光轴相对于所述参照构件的位置的位置；
第2检测工序，依照预先存储的偏移值来使所述接合工具移动到所述参照构件的上方后，通过所述第2摄像部来检测所述参照构件的位置，并且检测所述引线的所述球状前端部的位置；以及
基于所述第1检测工序及第2检测工序的各检测结果来测定所述接合工具与所述第1摄像部之间的偏移变化的工序。
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