CN110024510B - 部件贴装及键合装置和利用该装置的部件贴装方法 - Google Patents

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Abstract

用于解决上述课题的根据本发明的实施例的部件贴装及键合装置包括：相机，拍摄基板以获取关于所述基板的图像；单元判别部，通过所述图像判别存在于所述基板的单元是不良单元还是正常单元；基板区域划分部，基于所述单元判别部对所述单元进行判别而获取的信息将所述基板的区域按与多个机架相同的数量进行划分；以及驱动部，驱动所述多个机架，以使多个机架分别针对所划分的所述基板的区域贴装部件。

Description

部件贴装及键合装置和利用该装置的部件贴装方法
技术领域
本发明涉及一种部件贴装及键合装置，尤其涉及一种包括双机架(Dual gantry)的部件贴装及键合装置，所述部件贴装及键合装置根据是否存在不良(bad)单元而不同地划分基板的区域，从而能够减少各个机架完成部件贴装作业的时间差。
背景技术
通常，部件贴装及键合装置是指将预定的芯片贴装(Mounting)到印刷电路基板(PCB)上的装置。
芯片贴装装置由基架(Base frame)、机架(Gantry)、头部、传送带等构成。安装于基架上的机架使得用于拾取芯片的头部沿X轴及Y轴方向移动，并且头部将芯片贴装于通过传送带移送的基板。
在芯片贴装装置贴装芯片的过程中，重要的事项之一是将芯片准确地贴装在芯片应该被贴装的位置。为此，芯片贴装装置在将芯片贴装于基板之前识别配备于基板上的作为基准位置的基准标记(Fiducial Mark)。若识别到基准标记，则芯片贴装装置从识别到的基准标记的中心计算芯片应该被贴装的位置，进而将芯片准确地贴装于基板。
另外，最近，为了提高设备的生产效率，大多利用将用于贴装部件的各个机架形成为双机架(dual gantry)的贴装机。双机架为了进行操作，首先将各个机架要执行作业的基板的区域分为左右。然后，左侧区域由左侧机架执行作业，右侧区域由右侧机架执行作业，从而将部件贴装于基板。
若基板上存在不良单元，则针对不良单元不执行作业。但是，以往，不考虑是否存在这样的不良单元而将基板的区域准确地分为两半，进而由双机架执行作业。因此，在一侧区域，不良单元较少，所以一侧机架结束作业较慢，而在另一侧区域，由于不良单元较多，所以另一侧机架结束作业较快，因而需要一直等到作业较慢的机架结束作业为止。因此，存在将部件贴装于基板整体所花费的时间较长的问题。
发明内容
技术问题
本发明要解决的课题在于提供一种包括双机架的部件贴装及键合装置，部件贴装及键合装置根据是否存在不良单元而不同地划分基板的区域，从而能够减少各个机架完成部件贴装作业的时间差。
本发明的课题并非局限于以上提及的课题，本领域技术人员可通过如下的记载明确理解尚未提及的其他课题。
技术方案
用于解决上述课题的根据本发明的实施例的部件贴装及键合装置包括：相机，拍摄基板以获取关于所述基板的图像；单元判别部，通过所述图像判别存在于所述基板的单元是不良单元还是正常单元；基板区域划分部，基于所述单元判别部对所述单元进行判别而获取的信息将所述基板的区域按与多个机架相同的数量进行划分；以及驱动部，驱动所述多个机架，使其分别针对所划分的所述基板的区域贴装部件。
本发明的其他具体事项包含于详细说明及附图中。
有益效果
根据本发明的实施例至少具有如下效果。
由于基于关于正常单元的数量及关于位置的信息对基板的区域进行划分，因此即使发生不良单元，也能够减少各个机架完成部件贴装作业的时间差异，从而减少整体作业时间，提高有效性。
根据本发明的效果并非局限于以上所述的内容，更多效果包含于本说明书中。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置的立体图。
图2是示出现有的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
图3是示出根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1的构成的框图。
图4是示出在正常单元25的数量为偶数的情况下，根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
图5是示出在正常单元25的数量为奇数的情况下，根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
图6是示出根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的方法的流程图。
具体实施方式
如果参照与附图一起详细地说明的实施例，本发明的优势及特征以及达成这些的方法会变得更加明确。然而本发明并不局限于以下公开的实施例，可由互不相同的多种形态来实现，只是，提供本实施例的目的在于完整地公开本发明，且使本发明所属的技术领域中具有通常的知识的技术人员完整地理解本发明的范畴，而且本发明仅由权利要求书的范畴来定义。整个说明书中，相同的参照符号表示相同的构成要素。
除非有其他定义，否则本说明书中使用的全部术语(包括技术及科学方面的术语)可以用为本发明所属的技术领域中具备基本知识的人员能够共同理解的含义。并且，通常使用的词典中定义的术语，只要没有明确特殊的定义，不应被理想地或过度地解释。
在本说明书中使用的术语用于说明实施例而并非限制本发明。在本说明书中，只要没有特别说明，单数形态也包括复数形态。在说明书中，使用的“包括(comprises)”和/或“包括的(comprising)”不排除除了提及的构成要素之外的一个以上的其他构成要素的存在或追加。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。
图1是根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置的立体图。
对于根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1而言，如图1所示，在基架14上安装有双机架。在X框架133上设置有两个Y框架131、132而构成一对机架。并且，在各个Y框架131、132布置有头部组件134、135，利用配备于所述头部组件134、135的多个主轴(spindle)从供应部件的供料机(feeder)吸附部件，进而将部件贴装到基板。并且，部件贴装及键合装置1可以配备有能够设置多个供应部件的供料机的供料机基座。
各个头部组件134、135借助于双机架沿着X框架133及各个Y框架131、132沿X、Y方向移动，并且针对各自被分配的基板的区域执行作业。
图2是示出现有的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
在基板2存在作为贴装部件之处的单元(Unit)。最近，用于生产一个半导体封装件的多个单元排列为一列，以所谓的条带(Strip)为单位制造电路基板2。在电路基板2上，单元通常可以布置为构成行和列的矩阵形态，在各个单元贴装超小型的半导体芯片(Chip)，从而大量生产半导体封装件。
当以条带为单位制造这样的电路基板2时，通过自动化生产线进行大量生产，因此存在由于单元的一部分断线或单元的宽度不良地形成而在单元中间发生不良单元24(BadUnit)的情形。在发生一部分这样的不良单元24的情况下，部件贴装及键合装置1判断是否为不良单元24，进而针对不良单元24不贴装部件，仅针对正常单元25贴装部件。
如图2所示，基板2包括彼此邻近而布置为矩阵形态的多个单元。在部件贴装及键合装置1为双机架的情况下，基板2分为左侧区域22a及右侧区域23a，所述左侧区域22a及右侧区域23a是左侧机架及右侧机架分别执行作业的区域。
但是，以往，不考虑是否存在不良单元24而将基板2的区域准确地分为两半，进而由双机架执行了作业。若如图2所示，在基板2的单元总共为18列的情况下，将基板2的区域划分为左侧区域22a及右侧区域23a分别包括9列单元。结果，划分左侧区域22a与右侧区域23a的交界线21a在第9列与第10列之间形成。
通过同上所述的方法，若在一侧区域中不良单元24较少，则一侧机架较晚结束作业，若在另一侧区域中不良单元24较多，则另一侧机架快速结束作业，进而需要一直等到作业较慢的机架结束作业为止。因此，存在将部件贴装于基板2整体所花费的时间较长的问题。
图3是示出根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1的构成的框图。
如图3所示，根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1包括相机11、控制部12、驱动部13。在此，部件贴装及键合装置1优选为倒装芯片贴装装置(Flip ChipMounter)、倒装芯片键合装置(Flip Chip Bonder)、芯片焊接(Die Attachment)设备等，然而并不局限于此，只要使用多个机架，则可以是多种种类的部件贴装及键合装置1。
相机11拍摄基板2以获取关于基板2的图像。相机11通常包括电荷耦合元件(CCD：charge coupled device)及互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal-oxidesemiconductor)图像传感器等摄像元件。为了拍摄基板2，相机11可以与部件贴装及键合装置1单独地设置，但是也可以是设置于部件贴装及键合装置1而拍摄基板2的基准标记的基准相机。或者，也可以是为了准确地引导头部将要贴装部件的位置而设置的引导相机(Teaching camera)。即，只要能够拍摄基板2而获取关于基板2的图像，则可以是多种种类的相机11。
控制部12控制部件贴装及键合装置1的整体操作。并且，通过所述相机11获取的图像判别基板2的单元，并掌握不良单元24及正常单元25的数量及位置。并且，基于此将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b。在划分基板2的区域之后，分别向头部组件的头部分配要执行部件贴装作业的正常单元25。根据本发明的一实施例的控制部12优选地使用中央处理单元(CPU：Central Processing Unit)、微控制器单元(MCU：Micro ControllerUnit)或者数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)等，然而并不局限于此，可以使用多种逻辑运算处理器。为了执行同上所述的功能，控制部12包括单元判别部121、基板区域划分部122、头部作业分配部123。
单元判别部121判别存在于基板2的不良单元24及正常单元25。并且，获取关于基板2的不良单元24或正常单元25的信息。单元判别部121可以接收相机11获取的图像，进而通过图像分析判别不良单元24及正常单元25。然而并不局限于此，若单独配置有检查基板2的不良单元24或正常单元25的检查装置，也可以直接从检查装置接收关于基板2的不良单元24或正常单元25的信息。在此，关于基板2的不良单元24或正常单元25的信息包括基板2的不良单元24的位置及数量或者正常单元25的位置及数量。
单元判别部121可以同时判别不良单元24及正常单元25。但是，也可以首先仅判别不良单元24及正常单元25中的一个种类的单元，通过从整个单元中排除上述判别的一个种类的单元，从而判别剩余一个种类的单元。即，若单元判别部121仅判别不良单元24，则关于整个基板2所包含的单元的信息已存储于存储部(未图示)。并且，在判别不良单元24之后，若从整个基板2所包含的单元中排除上述判别的不良单元24，则剩余单元均为正常单元25。与此相反，在单元判别部121仅判别正常单元25的情况下，若从整个基板2所包含的单元中排除上述判别的正常单元25，则剩余单元均为不良单元24。
基于所述单元判别部121对单元进行判别而获取的信息，基板区域划分部122将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b。若部件贴装及键合装置1的机架为三个以上，则以与机架的数量对应的方式对基板2的区域进行划分，以使每个机架执行一区域。只不过，以下对机架为两个的情形进行说明。然而，这只是为了便于说明，并不旨在限制权利要求的范围。当基板区域划分部122对基板2的区域进行划分时，优选地，以正常单元25的数量全部均等的方式进行划分。下文将详细说明基板区域划分部122对基板2区域进行划分的方法。
在基板区域划分部122将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b之后，头部作业分配部123分别向头部组件的头部分配要执行部件贴装作业的正常单元25。一个机架可以安装有一个头部，然而一个机架也可以安装有多个头部。因此，针对一个区域所包含的多个正常单元25，头部作业分配部123对哪个头部对哪个正常单元25执行部件贴装作业进行作业分配。
驱动部13驱动头部、吸嘴、机架等构成要素，使得头部的吸嘴能够吸附部件，并通过机架移动头部，从而能够将部件贴装于基板2上。尤其，驱动部13按照所述头部作业分配部123针对各个头部进行的分配来驱动构成要素，使得各个头部针对自身负责的正常单元25准确地贴装部件。
图4是示出在正常单元25的数量为偶数的情况下，根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
同上所述，若相机11拍摄到基板2，则单元判别部121判别存在于基板2的各个单元是不良单元24还是正常单元25。并且，获取关于基板2的不良单元24或正常单元25的信息。基板区域划分部122基于这样的信息将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b。此时，优选地，基板区域划分部122以正常单元25的数量在各个区域全部均等的方式进行划分。
为了使正常单元25的数量在各个区域全部均等，首先，基板区域划分部122识别存在于基板2的所有正常单元25的数量以及关于位置的坐标。例如在图4所示的情况下，存在于基板2的单元为5行、18列，总共90个。并且，不良单元24为第1列、第2列及第3列全部、(1,7)、(2,5)、(3,5)、(3,14)、(4,6)，总共20个。并且，排除这些的剩余单元为正常单元25，总共70个。
接下来，以正常单元25的总数量除以机架的数量。若部件贴装及键合装置1安装有双机架，则将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b两个区域，因此将正常单元25的总数量也分为两半。并且，以基板2的左侧区域22b及右侧区域23b分别包括正常单元25的总数量的一半的方式对基板2的区域进行划分。例如在图4所示的情况下，由于正常单元25的总数量为70个，若将其分为两半则为35个。因此，基板区域划分部122以基板2的左侧区域22b及右侧区域23b分别包括35个正常单元25的方式对基板2的区域进行划分。
当对基板2的区域进行划分时，优选地划分为左侧及右侧，使得左侧机架负责左侧区域22b，右侧机架负责右侧区域23b，从而易于执行作业。因此，在同一列中区分为左侧区域22b与右侧区域23b的列优选为一列以下。结果，基板2的左侧区域22b与右侧区域23b的交界线21b尽量少地曲折，横向线不存在两个格以上。
若基板区域划分部122将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b，则头部作业分配部123分别向头部组件的头部分配要执行部件贴装作业的正常单元25。同上所述，针对一个区域所包含的多个正常单元25，头部作业分配部123对哪个头部针对哪个正常单元25执行部件贴装作业进行作业分配。例如，假设在左侧机架安装有1号头部及2号头部，在右侧机架安装有3号头部及4号头部。如图4所示，针对存在于左侧区域22b的正常单元25，头部作业分配部123对分别由1号头部贴装部件还是由2号头部贴装部件进行作业分配。并且，针对存在于右侧区域23a的正常单元25，对分别由3号头部贴装部件还是由4号头部贴装部件进行作业分配。作业分配可以通过随机决定，但是优选地，考虑实际头部安装于机架的方式以及头部操作的方式等周围环境来决定。
图5是示出在正常单元25的数量为奇数的情况下，根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的情形的图。
在上述图4中，基板2所包含的正常单元25的总数量为70个，是偶数。因此，能够准确地将正常单元25的总数量分为两半，因此左侧区域22b及右侧区域23b分别包含相同数量的正常单元25。然而，在图5所示的情况下，不良单元24为第1列、第2列及第3列全部、(1,7)、(1,8)、(2,5)、(3,5)、(3,14)、(4,6)，总共21个。并且，排除这些的剩余单元为正常单元25，总共69个。由于基板2所包含的正常单元25的数量为奇数，因此基板2的左侧区域22b及右侧区域23b无法分别包含相同数量的正常单元25。在这种情况下，优选地，以左侧区域22b及右侧区域23b所包含的正常单元25的数量的差异为一个的方式对基板2的区域进行划分。
若部件贴装及键合装置1的机架为三个以上，且正常单元25的总数量不能被机架的数量整除，则优选地，以各个区域所包含的正常单元25的数量的差异为一个以下的方式对基板2的区域进行划分。
在此，相差的一个正常单元25可以随机地包含于左侧区域22b或右侧区域23b。另外，多个机架的贴装速度也可能根据部件贴装及键合装置1的老化、用户的管理、替换的部件等而不同。此时，优选地，使速度较快的机架所执行作业的区域多包含一个正常单元25。另外，在无法得知多个机架中的每一个的速度的情况下，不使相差的一个正常单元25预先包含于一侧区域，而是先执行作业。然后，即使是稍快一点，也可以由稍快一点先完成作业的机架针对剩余的一个正常单元25执行作业。即，只要能够减少两侧机架执行的作业时间的差异，则可以执行多种方法。
图6是示出根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1对基板2的区域进行划分的方法的流程图。
根据本发明的一实施例的部件贴装及键合装置1为了对基板2的区域进行划分，首先，相机11拍摄基板2以获取关于基板2的图像(S601)。并且，通过所述相机11获取的图像判别基板2的单元(S602)，并掌握不良单元24及正常单元25的数量以及关于位置的坐标(S603)。并且，基板区域划分部122基于此将基板2的区域划分为左侧区域22b及右侧区域23b。此时，为了以正常单元25的数量在各个区域全部均等的方式进行划分，判断基板2中所包含的正常单元25的总数量是奇数还是偶数(S604)。若为偶数，则能够准确地将正常单元25的总数量分为两半，因此以左侧区域22b及右侧区域23b分别包含相同数量的正常单元25的方式对基板2的区域进行划分(S605)。然而，若为奇数，则以左侧区域22b及右侧区域23b所包含的正常单元25的数量的差异为一个的方式对基板2的区域进行划分(S606)。并且，相差的一个正常单元25可以根据特定基准包含于左侧区域22b或右侧区域23b(S607)。在此，特定基准可以是随机，也可以是机架的作业速度，也可以是最后完成作业的顺序。
在本发明所属的技术领域中具有基本知识的人皆可理解本发明在不改变其技术思想或必要的特征的情况下可实施为其他具体的形态。因此要理解上述的实施例在所有的方面都是示例性的，而不是限定性的。本发明的范围根据权利要求书而表现，而不是上述详细的说明，而且从权利要求书中的意思及范围还有其等同的概念导出的所有变更或变形的形态均应解释为被包括在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种部件贴装及键合装置，其中，包括：
相机，拍摄基板以获取关于所述基板的图像；
单元判别部，通过所述图像判别存在于所述基板的单元是不良单元还是正常单元；
基板区域划分部，基于所述单元判别部对所述单元进行判别而获取的信息将所述基板的区域按多个机架的数量进行划分；以及
驱动部，驱动所述多个机架，以使多个机架分别针对所划分的所述基板的区域贴装部件,
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量能够被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述基板区域划分部以所划分的所述基板的区域分别包括相同数量的所述正常区域的方式对所述基板的区域进行划分,
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量不能被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述基板区域划分部以所划分的所述基板的区域分别包含的所述正常区域的数量相差一个以下的方式对所述基板的区域进行划分。
2.根据权利要求1所述的部件贴装及键合装置，其中，还包括：
头部作业分配部，针对所划分的所述基板的区域所包含的多个正常单元，向所述多个机架分别包含的多个头部分配作业。
3.根据权利要求1所述的部件贴装及键合装置，其中，
在所述多个机架为双机架的情况下，所述基板区域划分部将所述基板的区域划分为左侧区域及右侧区域。
4.根据权利要求1所述的部件贴装及键合装置，其中，
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量不能被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述基板区域划分部以所述多个机架中速度较快的机架所贴装部件的区域包含更多的所述正常单元的方式对所述基板的区域进行划分。
5.根据权利要求1所述的部件贴装及键合装置，其中，
所述单元判别部通过所述图像仅判别存在于所述基板的单元中的正常单元，并将剩余单元识别为不良单元。
6.根据权利要求1所述的部件贴装及键合装置，其中，
所述基板区域划分部识别通过所述单元判别部判别的正常单元的数量以及关于位置的坐标。
7.根据权利要求6所述的部件贴装及键合装置，其中，
在所述多个机架为双机架的情况下，所述基板区域划分部判别所述正常单元的数量是否为偶数。
8.根据权利要求3所述的部件贴装及键合装置，其中，
所述基板区域划分部使划分所述左侧区域与右侧区域的交界线尽量少地曲折。
9.一种利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，包括如下步骤：
利用相机拍摄基板以获取关于所述基板的图像；
在单元判别部通过所述图像判别存在于所述基板的单元是不良单元还是正常单元；
在基板区域划分部基于判别所述单元而获取的信息将所述基板的区域划分为多个机架的数量；以及
通过驱动部驱动所述多个机架，以使多个机架分别针对所划分的所述基板的区域贴装部件，
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量能够被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述划分的步骤包括如下步骤：以所划分的所述基板的区域分别包括相同数量的所述正常区域的方式对所述基板的区域进行划分，
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量不能被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述划分的步骤包括如下步骤：以所划分的所述基板的区域分别包含的所述正常区域的数量相差一个以下的方式对所述基板的区域进行划分。
10.根据权利要求9所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，还包括如下步骤：
针对所划分的所述基板的区域所包含的多个正常单元，向所述多个机架分别包含的多个头部分配作业。
11.根据权利要求9所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
在所述多个机架为双机架的情况下，所述划分的步骤包括将所述基板的区域划分为左侧区域及右侧区域的步骤。
12.根据权利要求11所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
使划分所述左侧区域与右侧区域的交界线尽量少地曲折。
13.根据权利要求9所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
在所述判别的步骤中，通过图像仅判别存在于所述基板的单元中的正常单元，并将剩余单元识别为不良单元。
14.根据权利要求9所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
所述划分的步骤包括掌握通过所述单元判别部判别的正常单元的数量以及坐标的步骤。
15.根据权利要求14所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
在所述多个机架为双机架的情况下，所述划分的步骤包括判别所述正常单元的数量是否为偶数的步骤。
16.根据权利要求15所述的利用部件贴装及键合装置的部件贴装方法，其中，
在存在于所述基板的所述正常单元的总数量不能被所划分的所述基板的区域的数量整除的情况下，所述划分的步骤包括如下步骤：以所述多个机架中速度较快的机架贴装部件的区域包含更多的所述正常单元的方式对所述基板的区域进行划分。
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