JP2008066353A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、撮像手段での電子部品の撮像のための時間的ロスをなくすと同時に、煩わしい作業無しに電子部品の位置を精度良く撮像することのできる撮像手段を有するボンディング装置とする。

【解決手段】
ボンディング装置に次の手段を採用する。
第１に、ボンディングツールと、部品供給部と、ボンディングステージと、ボンディングツール移動手段と、吸着された電子部品の撮像手段と、撮像画像を基に位置ずれを求める画像処理手段と、位置ずれを補正する移動手段の制御手段とを備える。
第２に、撮像手段は、入射光口と一体に形成されると共に、入射光口をボンディングツールの下方で上向きに配置して、移動手段にボンディングツールの移動とともに移動するように設けられる。
第３に、移動手段によりボンディングツールが部品取り出し位置からボンディングステージ上のボンディング位置まで移動する間に直接撮像する。

【選択図】 図１

Description

本発明は、基板に電子部品をボンディングするボンディング装置の改良に関するもので、主として、ボンディングツールに吸着された電子部品の位置ずれを求めるための撮像手段に着目して開発されたものである。

従来より、基板にＩＣチップ等の電子部品をボンディングするのに、特許文献１に示されるように、チップ供給部からボンディングステージまでの間にＩＣチップを撮像するためのカメラ（特許文献１では第３のカメラ）を配置して、ボンディングツールに保持されたＩＣチップの位置を認識し、位置補正をしてからボンディングをする装置が存在した。

しかし、この種のボンディング装置では、チップを撮像するためのカメラは、ボンディングツールの下方のフレーム等に固定して設置されているため、チップを撮像するのに、ボンディングツールをカメラの上方へ移動し、その位置で移動を一旦停止させ、その後に、チップ位置の撮像を行う必要があった。この停止時間は、ボンディング動作の高速タクト実現の障害となり、時間的ロスが発生するボンディング装置となってしまっていた。

特開２００４−１０３６４７号公開特許公報

本発明は、ボンディングツールと撮像手段を一体に構成し、ボンディングツールを移動しながら、撮像手段で電子部品を直接撮像するものとし、停止のための時間的ロスをなくして、高速タクトを実現すると同時に、煩わしい作業無しに電子部品の位置を精度よく撮像することのできる撮像手段を有するボンディング装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記課題の解決のため、ボンディング装置に次の手段を採用する。
第１に、電子部品を吸着保持するボンディングツールと、電子部品が供給される部品供給部と、電子部品がボンディングされる基板が載置されるボンディングステージと、ボンディングツールを電子部品供給部とボンディングステージの間で往復移動させる移動手段と、ボンディングツールに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、撮像手段による画像を基にボンディングツールに吸着された電子部品の位置ずれを求める画像処理手段と、位置ずれを補正するように移動手段を制御する制御手段とを備えたボンディング装置とする。

第２に、撮像手段は、入射光口と一体に形成されると共に、該入射光口をボンディングツールの下方で上向きに配置して上記移動手段にボンディングツールの移動とともに移動するように設けられる。
第３に、上記移動手段により、ボンディングツールが電子部品を部品供給部の部品取り出し位置からボンディングステージ上のボンディング位置まで移動する間に直接撮像するようにしたことを特徴とするボンディング装置とする。

第２の発明は、第１の発明に、移動手段上に撮像手段とボンディングツールを水平方向に相対移動させる水平移動手段を設け、ボンディングツールによる部品取り出し時及びボンディング時は撮像手段をボンディングツールと水平方向に離隔させ、撮像時には垂直方向同軸に位置させるようにすることを付加したボンディング装置であり、第３の発明は、第１の発明に撮像手段とボンディングツールを垂直方向同軸上に位置させることを付加したボンディング装置である。

本発明では、撮像手段が、入射光口をボンディングツールの下方で上向きに配置して上記移動手段にボンディングツールの移動とともに移動するように設け、ボンディングツールが電子部品を部品供給部の部品取り出し位置からボンディングステージ上のボンディング位置まで移動する間に直接撮像するようにしたので、電子部品を撮像するため、ボンディングツールの移動を一旦停止させて、チップ位置の撮像を行う必要がなくなり、停止時間による時間的ロスがなくなり、ボンディング動作の高速タクト実現を可能とした。

更に、撮像手段が、入射光口が撮像手段に一体に形成されると共に、該入射光口をボンディングツールの下方で上向きに配置してあるので、電子部品の撮像に際し、ボンディングツール上方に撮像手段を配置した場合と異なり、別設のミラーやプリズム等の設置が必要なく、ミラー等の取付誤差やミラー等の反射面形状誤差による不都合の心配がなく、電子部品の位置を精度よく撮像することができるものとなった。勿論、撮像手段と電子部品とのフォーカスポイントの調整も別設のミラー等が存在する場合に比べ簡単に行うことができるものとなった。

以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。実施例は、電子部品であるＩＣチップ１を基板４にボンディングするＩＣチップボンディング装置であって、ＩＣチップボンディング装置は、ＩＣチップ１が供給されるチップ供給部３と、ＩＣチップ１がボンディングされる基板４が供給される基板供給部４１と、ＩＣチップ１を基板４にボンディングする位置となるボンディング部５１と、ＩＣチップ１を吸着保持し基板４にボンディングするボンディングツール２と、ボンディングツール２の移動装置と、ボンディングツール２に吸着されたＩＣチップ１を撮像する撮像カメラ７と、撮像カメラ７による画像を基にボンディングツール２に吸着されたＩＣチップ１の位置ずれを求める画像処理装置（図示されていない）と、位置ずれを補正するように移動手段を制御する制御装置（図示されていない）とを備えている。

チップ供給部３は、電子部品であるＩＣチップ１をボンディングツール２に受け渡すところであり、図中符号８は、電子部品であるＩＣチップ１をボンディングツール２に直接受け渡すためのピックアップヘッドである。部品供給部となるチップ供給部３は、受け渡しのためのピックアップヘッド８のみが図１乃至３に図示されているが、粘着シートに接着されたＩＣチップ１や収納トレイに収納されたＩＣチップをピックアップヘッド８にて取り上げる等の装置が用いられている。

他方、基板供給部４１は、ＩＣチップ１がボンディングされる基板４を、ボンディング部５１となるボンディングステージ５まで供給するところであり、具体的には搬送装置にて搬送され、ボンディングステージ５に載置される。なお、ボンディングステージ５は、図４や図５に示されるように基板４の搬送路２３の下方で、基板４の移動を干渉しない位置に配置され、ボンディングステージ５上方に基板４が搬送され、停止したとき昇降機構により上昇し、基板４を載置可能に構成されている。

ボンディングツール２は、別設の吸引機構が接続され、ＩＣチップ１をピックアップヘッド８から吸着保持し、基板４に移送してボンディングするものである。従って、ボンディングツール２には、移動装置として、Ｙ軸移動装置６と、Ｘ軸移動装置９と、Ｚ軸移動装置１０及びθ軸移動装置２４を備えている。具体的には、ボンディングツール２は、Ｚ軸移動装置１０とＸ軸移動装置９とθ軸移動装置２４を介して、Ｙ軸移動装置６の取付プレート１２に固着されている。従って、取付プレート１２の移動と共に、ボンディングツール２はＹ軸方向へ移動する。

Ｙ軸移動装置６は、Ｙ軸方向に配置されたボールねじ１１により往復移動可能に装着された取付プレート１２を有するものである。ここでＹ軸方向とは、チップ供給部３とボンディングステージ５を結ぶ方向である。なお、図中符号１３は、取付プレート１２のガイドレールである。取付プレート１２は、図示されていないＹ軸モータによりボールねじ１１を回転させ、該回転により、チップ供給部３とボンディングステージ５の間で取付プレート１２を往復移動させる。この結果、ボンディングツール２も取付プレート１２と共に移動し、チップ供給部３とボンディングステージ５の間で往復移動する。なお、図１ではＹ軸移動装置６にボールねじ１１を用いているが、リニアモータを利用するものであってもよい。図５におけるＹ軸移動装置６はリニアモータを利用している。

Ｚ軸移動装置１０は、Ｚ軸方向に配置されたボールねじ１４を有するもので、Ｚ軸移動装置１０のボールねじ１４に取付部材１５を介してＸ軸移動装置９が取り付けられ、Ｚ軸モータ２０によりボールねじ１４を回転させ、該回転によりＸ軸移動装置９を上下動させる。ここでＺ軸方向とは、垂直方向である。なお、Ｚ軸移動装置１０は、Ｙ軸移動装置６の取付プレート１２に固着されている。

Ｘ軸移動装置９もＸ軸方向水平に配置されたボールねじ１６に、取付部材１７を介してボンディングツール２をＩＣチップ１の吸着口が下方に向くように装着し、Ｘ軸モータ２１でボールねじ１６を回転させ、該回転により、取付部材１７に装着されたボンディングツール２をＸ軸方向に往復移動可能としている。ここでのＸ軸方向とは、Ｙ軸方向と同一水平面で、Ｙ軸と交差する方向（実施例では直交する方向）であり、ボンディングツール２と撮像カメラ７を近接、離隔する方向である。なお、Ｘ軸移動装置９も、図１ではＸ軸モータ２１及びボールねじ１６を用いているが、リニアモータを利用するものであってもよい。図３乃至５におけるＸ軸移動装置９はリニアモータを利用している。

θ軸移動装置２４は、ボンディングツール２の回転方向の駆動装置であり、θ軸モータ２２によりボンディングツール２の水平面での回転角度を変更する。なお、Ｙ軸移動装置６，Ｘ軸移動装置９，Ｚ軸移動装置１０及びθ軸移動装置２４は、制御手段による位置ずれ補正に際しても利用される。

図中符号７が、ボンディングツール２に吸着された電子部品たるＩＣチップ１を撮像する撮像カメラであり、撮像手段は、撮像カメラ７、導光路１８及び入射光口１９からなる。撮像カメラ７、導光路１８及び入射光口１９は一体として形成されており、該入射光口１９をボンディングツール２の真下で、上向きに配置して、取付部材２５を介して取付プレート１２に固着されている。従って、撮像カメラ７は取付プレート１２にＸ軸移動装置９、Ｚ軸移動装置１０及びθ軸移動装置２４を介して固着されているボンディングツール２と共にＹ軸方向に移動する。

以下、図２に従ってＩＣチップボンディング装置の動作について説明する。先ず、図２（Ａ）の左側に示されるようにＩＣチップ１は、ピックアップヘッド８に吸着保持されて受け渡し位置に移動させられる。その後、ボンディングツール２は、チップ供給部３で、Ｚ軸移動装置１０により、図２（Ｂ）の左側に示されているように、受け渡し位置まで下降し、ピックアップヘッド８との間でＩＣチップ１の受け渡しを行い吸着保持する。ＩＣチップ１を保持したボンディングツール２は、Ｚ軸移動装置１０により上昇しながら、Ｙ軸移動装置６によりＹ軸方向に移動する。

このＹ軸方向への移動と共に、Ｘ軸移動装置９によりＸ軸方向に移動し、撮像カメラ７の入射光口１９の真上位置へと移動する。Ｙ軸移動装置６による移動を中止することなく、撮像手段の入射光口１９とボンディングツール２が垂直方向同軸上で、撮像カメラ７の焦点位置になった時点で、撮像カメラ７によりボンディングツール２に吸着保持されているＩＣチップ１を直接撮像する。この撮像のタイミングは、ボンディングツール２の移動速度が等速となった状態が好ましく、加速時などには行わない。

撮像カメラ７による画像を基にボンディングツール２に吸着されたＩＣチップ１の位置ずれを画像処理手段で求める。この間もボンディングツール２は、Ｙ軸移動装置６とＸ軸移動装置９によりボンディングステージ５上方へと移動する。このときＸ軸移動装置９は、ボンディングツール２を撮像カメラ７から離隔する方向へと移動させている。続いて制御手段により位置ずれを補正し、Ｚ軸移動装置１０により下降し、基板４上の所定位置にＩＣチップ１をボンディングする。ボンディング完了後、ボンディングツール２は、Ｚ軸移動装置１０で退避位置まで上昇し、Ｙ軸移動装置６により、チップ供給部３へ戻る。このことにより１つのＩＣチップ１のボンディングの工程を完了する。このように本実施例では、ボンディングツール２は、受け渡し位置からボンディング位置への移動において、Ｙ軸方向の移動を停止することなく、Ｙ軸移動にＸ軸移動とＺ軸移動を付加したことによって、撮像位置と退避位置とを移動することができ、時間的ロスを生じないものとなっている。

以上の実施例では、Ｙ軸移動装置６に設けられたボンディングツール２のＸ軸移動装置９により、ボンディングツール２と撮像カメラ７の水平方向の位置を変えて、ボンディングツール２による部品取り出し時及びボンディング時にボンディングツール２と撮像カメラ７を水平方向に離隔させ、撮像時には垂直方向同軸に位置させていたが、本発明では、撮像手段とボンディングツールを相対移動させる水平移動手段であればよいので、撮像カメラ７にＸ軸方向への移動装置を設けたものであってもよい。この撮像カメラ７のＸ軸方向への移動装置により、ボンディングツール２による部品取り出し時及びボンディング時にボンディングツール２と撮像カメラ７を水平方向に離隔させ、撮像時には垂直方向同軸に位置させることが可能である。

なお、以上の実施例はボンディングツール２のＸ軸移動装置９を有するＩＣチップボンディング装置を前提として説明したが、図６に示すようにボンディングツール２のＸ軸移動装置９を省き、撮像手段の入射光口１９とボンディングツール２を垂直方向同軸上に固定して位置させ、ボンディングツール２と撮像カメラ７の離隔動作を行わず、Ｘ軸方向への移動機構を、チップ供給部３のピックアップヘッド８側やボンディング位置での基板供給側に持たせたものや、チップ供給部３やボンディング部５１を撮像カメラ７との干渉を避ける位置に設けたものとしてもよい。

本実施例に係るボンディングツールの移動を示す斜視説明図 撮像カメラの入射光口とボンディングツールの位置関係を示す説明図で、（Ａ）は平面説明図で、（Ｂ）は正面説明図である。 ピックアップヘッドとボンディングツールの関係を示す側面説明図 ボンディングステージとボンディングツールの関係を示す側面説明図 同正面説明図 他実施例のＩＣチップボンディング装置の説明斜視図

符号の説明

１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ＩＣチップ
２．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ボンディングツール
３．．．．．．．．．．．．．．．．．．．チップ供給部
４．．．．．．．．．．．．．．．．．．．基板
５．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ボンディングステージ
６．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｙ軸移動装置
７．．．．．．．．．．．．．．．．．．．撮像カメラ
８．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ピックアップヘッド
９．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｘ軸移動装置
１０．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｚ軸移動装置
１１，１４，１６．．．．．．．．．．ボールねじ
１２．．．．．．．．．．．．．．．．．．取付プレート
１３．．．．．．．．．．．．．．．．．．ガイドレール
１５，１７，２５．．．．．．．．．．取付部材
１８．．．．．．．．．．．．．．．．．．導光路
１９．．．．．．．．．．．．．．．．．．入射光口
２０．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｚ軸モータ
２１．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｘ軸モータ
２２．．．．．．．．．．．．．．．．．．θ軸モータ
２３．．．．．．．．．．．．．．．．．．搬送路
２４．．．．．．．．．．．．．．．．．．θ軸移動装置
４１．．．．．．．．．．．．．．．．．．基板供給部
５１．．．．．．．．．．．．．．．．．．ボンディング部

Claims (3)

1. 電子部品を吸着保持するボンディングツールと、電子部品が供給される部品供給部と、電子部品がボンディングされる基板が載置されるボンディングステージと、ボンディングツールを部品供給部とボンディングステージの間で往復移動させる移動手段と、ボンディングツールに吸着された電子部品を撮像する撮像手段と、撮像手段による画像を基にボンディングツールに吸着された電子部品の位置ずれを求める画像処理手段と、位置ずれを補正するように移動手段を制御する制御手段とを備えたボンディング装置において、
   
   撮像手段は、入射光口と一体に形成されると共に、該入射光口をボンディングツールの下方で上向きに配置して上記移動手段にボンディングツールの移動とともに移動するように設けられ、
   
   上記移動手段により、ボンディングツールが電子部品を部品供給部の部品取り出し位置からボンディングステージ上のボンディング位置まで移動する間に直接撮像するようにしたことを特徴とするボンディング装置。
   
2. 上記移動手段上に撮像手段とボンディングツールを水平方向に相対移動させる水平移動手段を設け、ボンディングツールによる部品取り出し時およびボンディング時は撮像手段をボンディングツールと水平方向に離隔させ、撮像時には垂直方向同軸に位置させるようにした請求項１記載のボンディング装置。
   
3. 撮像手段とボンディングツールを垂直方向同軸上に固定して位置させた請求項１記載のボンディング装置。

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