CN118352266A - 接合装置、接合方法及存储介质 - Google Patents

接合装置、接合方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种与可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件安装到基板的目标位置的接合装置、接合方法及存储介质相关的技术。将电子零件(D)接合到基板(F)的接合装置(1)包括：接合工具(2)，自初始位置(0，0，0)拾取电子零件(D)并将其接合到基板(F)上的目标位置(Sx，Sy，Sz)；驱动部(5)，使接合工具(2)移动；以及控制部(4)，将接合工具(2)的坐标(X，Y，Z)以规定时间间隔自第一坐标周期性地更新为第二坐标，并对驱动部(5)进行控制，以基于自第一坐标向第二坐标的移动量的总和(Sx，Sy，Sz)而使接合工具(2)自初始位置(0，0，0)移动至目标位置(Sx，Sy，Sz)。

Description

接合装置、接合方法及存储介质
技术领域
本发明涉及一种将电子零件安装到基板的接合装置、接合方法及存储介质。
背景技术
接合装置使用吸附夹头等接合工具来拾取半导体晶片的晶粒等电子零件，并将其安装到引线框架等基板的表面。在拾取电子零件时，有时在接合工具与电子零件之间产生位置偏移。
为了将电子零件高精度地安装到基板的目标位置，提出了一种接合装置，其使用照相机自下方拍摄接合工具来测定接合工具与电子零件的偏移量，而进行接合工具的位置修正(例如，参照专利文献1)。此种接合装置算出自初始位置至目标位置的整个行程的移动轨迹，算出偏移量后，自既存的移动轨迹改换到朝向修正后的目标位置的移动轨迹来进行位置修正。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2012-59933号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，有时自所拍摄的图像至算出偏移量为止需要时间。若在接合工具接近目标位置而减速中的定时算出偏移量，则移动轨迹的改换来不及，接合工具直接移动到目标位置并暂时停止。产生自暂时停止至朝向修正后的目标位置再次移动为止而浪费的时间。
本发明是鉴于所述课题而成，其目的在于提供一种与可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件安装到基板的目标位置的接合装置相关的技术。
[解决问题的技术手段]
本发明的一形态的接合装置是将电子零件接合到基板的接合装置，且包括：接合工具，自初始位置拾取电子零件并将其接合到基板上的目标位置；驱动部，使接合工具移动；以及控制部，将接合工具的坐标以规定时间间隔自第一坐标周期性地更新为第二坐标，并对驱动部进行控制，以基于自第一坐标向第二坐标的移动量的总和而使接合工具自初始位置移动至目标位置。
[发明的效果]
根据本发明，并非算出自初始位置至目标位置的整个行程的移动轨迹而使接合工具移动，而是反复算出各周期中的微小移动的移动轨迹，将它们连结而使接合工具移动，因此即使在减速中也能够变更目标位置，能够连续地向变更后的目标位置移动。可提供一种与可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件安装到基板的目标位置的接合装置相关的技术。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的接合装置一例的剖面图。
图2是表示图1所示的接合装置的功能性构成部件的关系的框图。
图3A是表示图1所示的接合头与电子零件未偏移时的接合头的移动轨迹的剖面图。
图3B是表示图1所示的接合头与电子零件偏移时的接合头的移动轨迹的剖面图。
图4是表示使用图1所示的接合装置的接合方法的流程图。
[符号的说明]
1：接合装置
2：接合工具
3：载台
4：控制部
5：驱动部
6：测定部
41：轨迹运算部
51X、51Y、51Z：伺服放大器
52X、52Y、52Z：马达
61：照相机
61Z：照相机的光轴
62：图像处理部
D：电子零件
F：基板
S1～S13：步骤
X、Y、Z：轴
具体实施方式
参照随附图式，对本发明的优选的实施方式进行说明。此外，在各图中，标注相同符号的部分具有相同或同样的结构。以下，参照图1至图4详细说明各结构。图1是表示本发明的一实施方式的接合装置1的剖面图。
本发明的一实施方式的接合装置1是将晶粒等电子零件D接合到引线框架等基板F上的固晶机。所谓将电子零件D接合到基板F，不仅包括将电子零件D直接接合到基板F，也包括在接合到基板F上的其他电子零件上堆积并接合电子零件D的形态。
电子零件D并不限定于晶粒(半导体元件)，也可为微机电系统(Micro ElectroMechanical Systems，MEMS)芯片等其他种类的电子零件。在电子零件D为晶粒的情况下，可为有源面朝上的晶粒接合，也可为有源面朝下的覆晶接合。基板F并不限定于引线框架，也可为内插器基板等其他种类的基板。
如图1所示，接合装置1包括：对基板F进行搬送的载台3、安装于接合头的吸附夹头等接合工具2、以及自下方对接合工具2进行拍摄的照相机61等。
接合装置1中，作为任意的结构，可还包括：将固定于晶片环等的电子零件D供给至接合头的晶片盒升降机、将基板F供给至载台3的框架堆叠装载机、对在载台3上搬送的基板F涂布银膏等接着剂的分配器、将安装有电子零件D的基板F自载台3回收的卸载料盒(unloader magazine)等。
在以下的说明中，将供基板F流通的载台3的搬送方向定义为X轴方向，将横切搬送方向的载台3的宽度方向定义为Y轴方向，将上下方向定义为Z轴方向。在图示的例子中，X轴、Y轴及Z轴相互正交。接合头包括后述的驱动部5，使用接合工具2自晶片环等拾取位于初始位置(0，0，0)的电子零件D，并将其安装到涂布有接着剂或焊料等的基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)。
图2是表示图1所示的接合装置1的功能性构成部件的关系的框图。如图2所示，接合装置1包括：使接合工具2移动的驱动部5、对驱动部5进行控制的控制部4、测定接合工具2与电子零件D的偏移量的测定部6等。
控制部4包括对接合工具2的移动轨迹进行运算的运动控制器(motioncontroller)等轨迹运算部41。控制部4可还包括其他种类的控制板。测定部6除了包括所述的照相机61以外，还包括对照相机61所拍摄的图像进行图像处理，并算出接合工具2与电子零件D的偏移量的视觉板(vision board)等图像处理部62。
驱动部5包括使接合工具2在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上移动的马达52X、马达52Y、马达52Z，接受轨迹运算部41的指令而对各马达52X、52Y、52Z进行驱动的伺服放大器51X、伺服放大器51Y、伺服放大器51Z等。驱动部5可还包括使接合工具2绕与Z轴平行的旋转轴旋转的马达、对所述马达进行驱动的伺服放大器等。
本发明的特征之一为：轨迹运算部41周期性地更新接合工具2的移动目的地的坐标(X，Y，Z)，驱动部5使接合工具2逐次移动至由轨迹运算部41提供的坐标。在以下的说明中，有时将各周期中的更新前的坐标称为“第一坐标”或“移动源的坐标”，将更新后的坐标称为“第二坐标”或“移动目的地的坐标”。在各周期中，更新前的坐标与更新后的坐标可相同。在所述情况下，所述周期的移动量为零，接合工具2可不移动而在所述位置停止。
根据如以上那样构成的接合装置1，并非算出自初始位置(0，0，0)至目标位置(Sx，Sy，Sz)的整个行程的移动轨迹而使接合工具2移动，而是反复算出各周期中的微小移动的移动轨迹，将它们连结而使接合工具2移动，因此，即使在接合工具2的减速中也能够变更目标位置(Sx，Sy，Sz)，而能够连续地向变更后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)移动。可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件D安装到基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)。
当更新接合工具2的坐标(X，Y，Z)的周期足够小时，与输出自初始位置(0，0，0)至目标位置(Sx，Sy，Sz)的整个行程的移动轨迹的情况相比，可平滑地变更接合工具2的移动轨迹。轨迹运算部41更新坐标的周期例如优选为400μsec以内，更优选为200μsec以内。
图3A是表示图1所示的接合工具2与电子零件D未偏移时的接合工具2的移动轨迹的剖面图，图3B是表示图1所示的接合工具2与电子零件D偏移时的接合工具2的移动轨迹的剖面图。在拾取电子零件D时，有时在接合工具2与电子零件D之间产生位置偏移。在接合工具2为吸附夹头的情况下，不易产生Z方向上的位置偏移，因此如图3B所示，产生与XY平面平行的位置偏移。
轨迹运算部41在接收到测定部6测定出的偏移量(-Xdc，-Ydc，0)时，将对应于偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的修正值与周期性地更新的各第二坐标相加，以通过相加后的修正值的总和(Xdc，Ydc，0)来抵消偏移量(-Xdc，-Ydc，0)。其结果，如图3B所示，即使接合工具2的移动轨迹发生变化，在接合工具2与电子零件D之间产生位置偏移，也可将电子零件D安装到基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)。
本发明的一实施方式的接合装置1中，并非在轨迹运算部41算出自初始位置(0，0，0)至目标位置(Sx，Sy，Sz)的整个行程的移动轨迹，算出偏移量(-Xdc，-Ydc，0)后，自既存的移动轨迹改换为朝向修正后的目标位置的移动轨迹来进行位置修正，而是在各周期中反复算出包含修正值的微小移动的移动轨迹，将它们连结而使接合工具2移动。由于可自多个移动轨迹中的任意一个移动轨迹开始修正值的相加，因此能够连续地向修正后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)移动。如图3B所示，由于变更前后的移动轨迹平滑地连续，因此可使所浪费的时间为最小限度。
此外，本发明的一实施方式的接合装置1变更接合工具2的移动轨迹的形态并不限定于接合工具2与电子零件D的位置修正。例如，也可在如下的形态中使用接合装置1，即，使接合工具2自初始位置朝向具有振幅的大致目标位置开始移动，在接合工具2的移动中，控制部4自外部装置联络详细的目标位置，将移动轨迹变更为与移动开始时的目标位置不同的目标位置。
图4是本发明的一实施方式的接合方法的一例，且是表示使用图1所示的接合装置1的接合方法(步骤S1～步骤S13)的流程图。如图4所示，接合方法中，首先使用接合工具2自初始位置(0，0，0)拾取电子零件D(步骤S1)。
其次，将接合工具2的坐标(X，Y，Z)自第一坐标周期性地更新为第二坐标(步骤S2)，驱动部5使接合工具2移动至更新后的坐标(X，Y，Z)(步骤S3)。反复进行步骤S2～步骤S3直至接合工具2到达照相机61的光轴61z上(步骤S4：否(No))。
当接合工具2到达照相机61的光轴61z上时(步骤S4：是(Yes))，照相机61对保持于接合工具2的电子零件D进行拍摄(步骤S5)。拍摄后也将接合工具2的坐标(X，Y，Z)自第一坐标周期性地更新为第二坐标(步骤S6)，驱动部5使接合工具2移动至更新后的坐标(X，Y，Z)(步骤S7)。
反复进行步骤S6～步骤S7，直至测定部6的图像处理部62自所拍摄的图像测定出偏移量(-Xdc，-Ydc，0)为止(步骤S8：否)。当图像处理部62自所拍摄的图像测定出偏移量(-Xdc，-Ydc，0)时(步骤S8：是)，测定部6与控制部4联络。
在接收到偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的控制部4中，轨迹运算部41在自第一坐标周期性地更新为第二坐标后(步骤S9)，将对应于偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的微小的修正值与更新后的各第二坐标相加，由此一点一点地对接合工具2的坐标(X，Y，Z)进行位置修正并更新。驱动部5使接合工具2移动至更新后的坐标(X，Y，Z)(步骤S11)。
反复进行步骤S9～步骤S11，直至接合工具2到达修正后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)(步骤12：否)。若接合工具2到达修正后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)(步骤S12：是)，接合工具2将电子零件D安装到基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)(步骤S13)。
本发明的一实施方式的程序使图1所示的接合装置1执行图4所示的接合方法(步骤S1～步骤S13)。程序可保存于接合装置1的硬磁碟驱动机(hard disk drive)或快闪存储器等存储装置中，也可预先保存于光磁碟等能够装卸的存储介质中，通过将存储介质装设于驱动装置而安装到接合装置1的存储装置中。根据与本发明的一实施方式的接合装置1相关的这些技术，所述接合装置1可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件D安装到基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)。
以上说明的实施方式是为了容易理解本发明的实施方式，并不是用于限定解释本发明的实施方式。实施方式所包括的各部件及其配置、材料、条件、形状及尺寸等并不限定于例示的内容，可适当变更。另外，能够对不同实施方式所示的结构彼此进行部分置换或组合。
[附记1]
接合装置1是将电子零件D接合到基板F的接合装置，且包括：接合工具2，自初始位置(0，0，0)拾取电子零件D并将其接合到基板F上的目标位置(Sx，Sy，Sz)；驱动部5，使接合工具2移动；以及控制部4，将接合工具2的坐标(X，Y，Z)以规定时间间隔自第一坐标周期性地更新为第二坐标，并对驱动部5进行控制，以基于自第一坐标向第二坐标的移动量的总和(Sx，Sy，Sz)而使接合工具2自初始位置(0，0，0)移动至目标位置(Sx，Sy，Sz)。
根据所述附记1，并非算出自初始位置(0，0，0)至目标位置(Sx，Sy，Sz)的整个行程的移动轨迹而使接合工具2移动，而是反复算出各周期中的微小移动的移动轨迹，将它们连结而使接合工具2移动，因此即使在减速中也能够变更目标位置(Sx，Sy，Sz)，能够连续地向变更后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)移动。可提供一种与接合装置1相关的技术，所述接合装置1可将所浪费的时间设为最小限度地将电子零件D安装到基板F的目标位置(Sx，Sy，Sz)。
[附记2]
根据所述附记1，其中，可为：还包括对接合工具2与电子零件D的偏移量(-Xdc，-Ydc，0)进行测定的测定部6，控制部4将对应于偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的修正值与周期性更新的各第二坐标相加，并基于相加后的修正值的总和(Xdc，Ydc，0)来修正偏移量(-Xdc，-Ydc，0)。
[附记7]
接合方法(步骤S1～步骤S13)包括：使用接合工具2自初始位置(0，0，0)拾取电子零件D(步骤S1)；将接合工具2的坐标(X，Y，Z)自第一坐标周期性地更新为第二坐标(步骤S2、步骤S9、步骤S12)；对保持于接合工具2的电子零件D进行拍摄(步骤S5)；自所拍摄的图像测定接合工具与电子零件的偏移量(步骤S8)；将对应于偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的修正值与周期性地更新的各第二坐标相加(步骤S10)；以及控制使接合工具2移动的驱动部5，基于自第一坐标向第二坐标的移动量的总和(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)，使接合工具2自初始位置(0，0，0)移动至偏移量(-Xdc，-Ydc，0)被修正后的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)(步骤S12)，将保持于接合工具2的电子零件D安装到基板F上的目标位置(Sx，Sy，Sz)(步骤S13)。
[附记8]
程序使接合装置1执行：使用接合工具2自初始位置(0，0，0)拾取电子零件D(步骤S1)；将接合工具2的坐标(X，Y，Z)自第一坐标周期性地更新为第二坐标(步骤S2、步骤S9、步骤S12)；对保持于接合工具2的电子零件D进行拍摄(步骤S5)；自所拍摄的图像测定接合工具与电子零件的偏移量(步骤S8)；将对应于偏移量(-Xdc，-Ydc，0)的修正值与周期性地更新的各第二坐标相加(步骤S10)；以及，控制使接合工具2移动的驱动部5，基于自第一坐标向第二坐标的移动量的总和(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)，使接合工具2自初始位置(0，0，0)移动至偏移量(-Xdc，-Ydc，0)被修正的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)(步骤S12)；将保持于接合工具2的电子零件D安装到基板F上的目标位置(Sx，Sy，Sz)(步骤S13)。
根据所述附记2以及所述附记7及附记8，可基于相加后的修正值的总和(Xdc，Ydc，0)对使用测定部6测定的接合工具2与电子零件D的偏移量(-Xdc，-Ydc，0)进行修正。即使在拾取电子零件D时在接合工具2与电子零件D之间产生位置偏移，也可将电子零件D高精度地安装到基板F的目标位置(Sx+Xdc，Sy+Ydc，Sz)。
[附记3]
根据所述附记2，其中，可为：测定部6还包括能够对保持于接合工具2的电子零件D进行拍摄的照相机61，自所拍摄的图像测定偏移量(-Xdc，-Ydc，0)。
根据所述附记3，可自照相机61所拍摄的图像以非接触方式高精度地测定偏移量(-Xdc，-Ydc，0)。
[附记4]
根据所述附记2，其中，可为：相加后的修正值的总和(Xdc，Ydc，0)是与XY平面平行的水平移动。
若使用吸附夹头进行拾取，则不易产生Z方向上的位置偏移。根据所述附记4，适于接合工具2为吸附夹头的情况。此外，接合工具2并不限定于吸附夹头，也可为卡盘等。
[附记5]
根据所述附记1至4中的任一项，其中，可为：控制部4使用下述式(1)、式(2)来算出第二坐标。
[数1]
X、Y：坐标
Sx、Sy：目标位置的坐标
Cx0～Cx7、Cy0～Cy7：系数
tx、ty：自移动开始起的经过时间
Tx、Ty：自移动开始至移动结束的移动时间
根据所述附记5，可一边以通过七次式算出的平滑的移动轨迹避开位于初始位置(0，0，0)与目标位置(Sx，Sy，Sz)之间的障碍物(例如照相机61、载台3的引导件)，一边使接合工具2移动。
[附记6]
根据所述附记2至4中的任一项，其中，可为：控制部4使用下述式(3)、式(4)算出加上了修正值的第二坐标。
[数2]
X、Y：坐标
Sx、Sy：目标位置的坐标
Xdc、Ydc：抵消偏移量的修正值
Cx0～Cx7、Cy0～Cy7：系数
tx、ty：自移动开始起的经过时间
Tx、Ty：自移动开始至移动结束的移动时间
tdx、tdy：自修正开始起的经过时间
Tdx、Tdy：自修正开始至移动结束的移动时间
根据所述附记6，由于利用与修正前的移动轨迹相同的七次式来算出与周期性更新的各第二坐标相加的修正值，因此可平滑地连结加上修正值后的各周期中的移动轨迹。

Claims (8)

1.一种接合装置，将电子零件接合到基板，所述接合装置包括：
接合工具，自初始位置拾取所述电子零件并将其接合到所述基板上的目标位置；
驱动部，使所述接合工具移动；以及
控制部，将所述接合工具的坐标以规定时间间隔自第一坐标周期性地更新为第二坐标，并对所述驱动部进行控制，以基于自所述第一坐标向所述第二坐标的移动量的总和而使所述接合工具自所述初始位置移动至所述目标位置。
2.根据权利要求1所述的接合装置，还包括测定部，
所述测定部对所述接合工具与所述电子零件的偏移量进行测定，
所述控制部将对应于所述偏移量的修正值与周期性地更新的各所述第二坐标相加，并基于相加后的修正值的总和来修正所述偏移量。
3.根据权利要求2所述的接合装置，其中
所述测定部还包括能够对保持于所述接合工具的所述电子零件进行拍摄的照相机，自所拍摄的图像测定所述偏移量。
4.根据权利要求2所述的接合装置，其中
所述相加后的修正值的总和是与XY平面平行的水平移动。
5.根据权利要求1所述的接合装置，其中
所述控制部使用下述式(1)、式(2)来算出所述第二坐标，
X、Y：坐标
Sx、Sy：目标位置的坐标
Cx0～Cx7、Cy0～Cy7：系数
tx、ty：自移动开始起的经过时间
Tx、Ty：自移动开始至移动结束的移动时间。
6.根据权利要求2所述的接合装置，其中
所述控制部使用下述式(3)、式(4)来算出加上了所述修正值的所述第二坐标，
X、Y：坐标
Sx、Sy：目标位置的坐标
Xdc、Ydc：抵消偏移量的修正值
Cx0～Cx7、Cy0～Cy7：系数
tx、ty：自移动开始起的经过时间
Tx、Ty：自移动开始至移动结束的移动时间
tdx、tdy：自修正开始起的经过时间
Tdx、Tdy：自修正开始至移动结束的移动时间。
7.一种接合方法，包括：
使用接合工具自初始位置拾取电子零件；
将所述接合工具的坐标自第一坐标周期性地更新为第二坐标；
对保持于所述接合工具的所述电子零件进行拍摄；
自所拍摄的图像测定所述接合工具与所述电子零件的偏移量；
将对应于所述偏移量的修正值与周期性地更新的各所述第二坐标相加；以及
对使所述接合工具移动的驱动部进行控制，基于自所述第一坐标向所述第二坐标的移动量的总和，使所述接合工具自所述初始位置移动至所述偏移量被修正后的目标位置，将保持于所述接合工具的所述电子零件安装到基板上的目标位置。
8.一种存储介质，用以存储程序，所述程序用于使接合装置执行：
使用接合工具自初始位置拾取电子零件；
将所述接合工具的坐标自第一坐标周期性地更新为第二坐标；
对保持于所述接合工具的所述电子零件进行拍摄；
自所拍摄的图像测定所述接合工具与所述电子零件的偏移量；
将对应于所述偏移量的修正值与周期性地更新的各所述第二坐标相加；以及
对使所述接合工具移动的驱动部进行控制，基于自所述第一坐标向所述第二坐标的移动量的总和，使所述接合工具自所述初始位置移动至所述偏移量被修正后的目标位置，将保持于所述接合工具的所述电子零件安装到基板上的目标位置。
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