JP2014036068A - Die bonder, and method of detecting position of bonding tool - Google Patents

Die bonder, and method of detecting position of bonding tool Download PDF

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佳之 緒方
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a position of a bonding tool itself with high accuracy.SOLUTION: A die bonder 10 includes: a bonding tool 24; a stroboscope 34; a camera 32; and a shank 20. The bonding tool 24 comprises: a front-end suction surface 27 sucking a semiconductor die 30; a bottom that is thicker than the front-end suction surface 27; and an inclined plane connecting between the suction surface 27 and the bottom, and inclined to a longitudinal direction center line. The stroboscope 34 is arranged to the suction surface 27 side of the bonding tool 24. The camera 32 simultaneously acquires an image of the shank 20 and an image of the inclined plane of the bonding tool 24. The shank 20 is adjacent to the bottom of the bonding tool 24, and does not move relatively to the bonding tool 24, and reflects light from the stroboscope 34 to at least the suction surface 27 side of the bonding tool 24.

Description

本発明は、ダイボンダの構造およびボンディングツールの位置検出方法に関する。   The present invention relates to a die bonder structure and a bonding tool position detection method.

半導体ダイをリードフレーム等の回路基板にボンディングする装置としてダイボンダが多く用いられている。ダイボンダは、ボンディングステージの上に吸着固定した回路基板の表面に向かってボンディングツールの先端に吸着保持した半導体ダイを降下させ、半導体ダイを回路基板上にボンディングするものである。   A die bonder is often used as an apparatus for bonding a semiconductor die to a circuit board such as a lead frame. The die bonder lowers the semiconductor die sucked and held at the tip of the bonding tool toward the surface of the circuit board sucked and fixed on the bonding stage, and bonds the semiconductor die onto the circuit board.

ダイボンダでは、ボンディングツールに吸着された半導体ダイの位置を回路基板のボンディング位置に合わせた状態で半導体ダイを回路基板に押し付けることが必要となる。そこで、ボンディングツールに吸着された半導体ダイをカメラによって認識し、これによりボンディングツールに吸着された半導体ダイの位置を検出する一方、他のカメラで、半導体ダイの実装される回路基板のボンディング位置を認識し、その結果に基づき、半導体ダイをボンディング位置に合わせ、その位置に半導体ダイをボンディングする方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。   In the die bonder, it is necessary to press the semiconductor die against the circuit board in a state where the position of the semiconductor die attracted by the bonding tool is matched with the bonding position of the circuit board. Therefore, the semiconductor die picked up by the bonding tool is recognized by the camera, and thereby the position of the semiconductor die picked up by the bonding tool is detected, while the bonding position of the circuit board on which the semiconductor die is mounted is detected by another camera. A method of recognizing and aligning a semiconductor die at a bonding position based on the result and bonding the semiconductor die to that position is used (for example, see Patent Document 1).

また、回路基板に半導体ダイをボンディングした後、実際に半導体ダイがボンディングされた位置と回路基板上のボンディング位置との差を検出し、この差によってカメラとボンディングツールとのアライメントを補正する方法が用いられている(例えば、特許文献2参照)。   Also, after bonding the semiconductor die to the circuit board, a method of detecting the difference between the position where the semiconductor die is actually bonded and the bonding position on the circuit board, and correcting the alignment between the camera and the bonding tool based on this difference. Used (see, for example, Patent Document 2).

一方、ダイボンダでは、回路基板を加熱して、回路基板上のはんだ等の接合金属を溶融状態にし、この上にボンディングツールに吸着して加熱した半導体ダイを押しつけた後、半導体ダイを冷却し、固まったはんだによって半導体ダイと回路基板とを接合する方法が用いられることが多いが、加熱によってボンディングツールの位置が変化し、半導体ダイを正確にボンディング位置にボンディングすることができなくなってしまう場合がある。   On the other hand, in the die bonder, the circuit board is heated to bring the bonding metal such as solder on the circuit board into a molten state, and after pressing the heated semiconductor die by adsorbing it onto the bonding tool, the semiconductor die is cooled, A method of joining the semiconductor die and the circuit board with solidified solder is often used, but the position of the bonding tool may change due to heating, making it impossible to bond the semiconductor die to the bonding position accurately. is there.

この場合、特許文献1に記載されたように、ボンディングツールに吸着された半導体ダイをカメラで認識したとしても、半導体ダイの吸着位置がボンディングツールの中心からずれているのみなのか、ボンディングツール自体の位置が温度によって変化しているものなのかの区別が困難で、半導体ダイのボンディング精度が低下してしまうという問題があった。また、ボンディングツールの先端に半導体ダイを吸着させずにボンディングツール先端の画像を取得しようとしてもボンディングによる汚れのため、その画像の取得が難しく、ボンディングツール自体の位置の変化を正確に検出することができず半導体ダイのボンディング精度が低下を招くという問題があった。   In this case, as described in Patent Document 1, even if the semiconductor die sucked by the bonding tool is recognized by the camera, the bonding position of the semiconductor die is only shifted from the center of the bonding tool. It is difficult to distinguish whether the position of the semiconductor layer changes with temperature, and there is a problem that the bonding accuracy of the semiconductor die is lowered. Also, even if you try to acquire an image of the bonding tool tip without adhering the semiconductor die to the tip of the bonding tool, it is difficult to acquire the image due to contamination due to bonding, and it is possible to accurately detect changes in the position of the bonding tool itself. There is a problem that the bonding accuracy of the semiconductor die is lowered.

また、特許文献2に記載した方法は、一旦ボンディングした後に位置ずれ量をフィードバックする方法なので、位置ずれ量が少ない場合は有効であるが、例えば、ダイボンダを連続運転した後、一定の時間停止した場合のように、温度変化が大きく位置ずれ量が大きくなる場合には有効ではなく、試しボンディングによって位置調整が必要になるという問題があった。   In addition, the method described in Patent Document 2 is a method of feeding back a positional deviation amount after bonding once, so it is effective when the positional deviation amount is small. For example, after the die bonder is continuously operated, it is stopped for a certain period of time. In the case where the temperature change is large and the amount of positional deviation is large as in the case, it is not effective, and there is a problem that position adjustment is required by trial bonding.

特開2010−40738号公報JP 2010-40738 A 特開平4−299542号公報JP-A-4-299542

そこで、本発明は、ボンディングツール自体の位置を正確に検出することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to accurately detect the position of the bonding tool itself.

本発明のダイボンダは、ボンディングツールと、光源と、カメラと、反射体と、を含み、ボンディングツールは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の吸着面よりも太い根元と、吸着面と根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を備え、光源は、ボンディングツールの吸着面側に配置され、カメラは、反射体の画像とボンディングツールの傾斜面の画像とを同時に取得し、反射体は、ボンディングツールの根元に隣接し、ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、光源からの光を少なくともボンディングツールの吸着面側に反射する、ことを特徴とする。   The die bonder of the present invention includes a bonding tool, a light source, a camera, and a reflector. The bonding tool includes a suction surface at a tip that sucks a semiconductor die, a root thicker than the suction surface at the tip, and a suction surface. And an inclined surface that is inclined with respect to the longitudinal center line, the light source is disposed on the suction surface side of the bonding tool, and the camera is an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool. And the reflector is adjacent to the base of the bonding tool, does not move relative to the bonding tool, and reflects light from the light source to at least the adsorption surface side of the bonding tool. And

本発明のダイボンダは、更に、画像処理部を含み、画像処理部は、カメラによって取得した反射体の画像と、カメラによって取得したボンディングツールの傾斜面の画像とを処理し、ボンディングツールの位置を検出すること、としても好適である。   The die bonder of the present invention further includes an image processing unit, which processes the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera, and determines the position of the bonding tool. It is also suitable as detecting.

本発明のダイボンダにおいて、反射体は、ボンディングツールを把持するシャンクまたは、ボンディングツールに取り付けたリングまたは、ボンディングツールの根元に隣接する段部であり、ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を有し、反射面は、シャンクの吸着面側の端面または、リングの吸着面側の端面または、段部の端面であること、としても好適である。   In the die bonder of the present invention, the reflector is a shank that holds the bonding tool, a ring attached to the bonding tool, or a step adjacent to the base of the bonding tool, and is perpendicular to the longitudinal center line of the bonding tool. It has a reflecting surface, and the reflecting surface is preferably an end surface on the suction surface side of the shank, an end surface on the suction surface side of the ring, or an end surface of the stepped portion.

本発明のダイボンダは、更に、制御部、を含み、制御部は、画像処理部の検出したボンディングツールの位置と予め設定した基準位置との差に基づいてボンディングツールの位置を補正すること、としても好適である。   The die bonder of the present invention further includes a control unit, and the control unit corrects the position of the bonding tool based on a difference between the position of the bonding tool detected by the image processing unit and a preset reference position. Is also suitable.

本発明のダイボンダのボンディングツール位置検出方法は、画像取得工程と、位置検出工程と、を含み、ダイボンダは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の吸着面よりも太い根元と、吸着面と根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を有するボンディングツールと、ボンディングツールの吸着面側に配置される光源と、ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、光源からの光をボンディングツールの吸着面側に反射する反射体と、反射体の画像とボンディングツールの傾斜面の画像とを同時に取得するカメラと、を備え、反射体がボンディングツールの根元に隣接し、ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を含み、画像取得工程は、カメラによって反射体の画像とボンディングツールの傾斜面の画像とを同時に取得し、位置検出工程は、カメラによって取得した反射体の画像と、カメラによって取得したボンディングツールの傾斜面の画像とからボンディングツールの位置を検出すること、を特徴とする。   A bonding tool position detection method for a die bonder according to the present invention includes an image acquisition step and a position detection step. The die bonder includes a tip suction surface for sucking a semiconductor die, a root thicker than the tip suction surface, and a suction The bonding tool has a slanted surface that connects the surface and the base and is inclined with respect to the longitudinal center line, and is relatively moved between the light source disposed on the suction surface side of the bonding tool and the bonding tool. A reflector that reflects light from the light source to the suction surface side of the bonding tool, and a camera that simultaneously obtains an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool, and the reflector is the root of the bonding tool. The image acquisition process includes a reflector image and a bonding tool by a camera, including a reflective surface that is adjacent to and perpendicular to the longitudinal centerline of the bonding tool. The position of the bonding tool from the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera. Features.

本発明のダイボンダのボンディングツールの位置補正方法は、画像取得工程と、位置検出工程と、位置補正工程と、を含み、ダイボンダは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の吸着面よりも太い根元と、吸着面と根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を有するボンディングツールと、ボンディングツールの吸着面側に配置される光源と、ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、光源からの光をボンディングツールの吸着面側に反射する反射体と、反射体の画像とボンディングツールの傾斜面の画像とを同時に取得するカメラと、を備え、反射体がボンディングツールの根元に隣接し、ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を含み、画像取得工程は、カメラによって反射体の画像とボンディングツールの傾斜面の画像とを同時に取得し、位置検出工程は、カメラによって取得した反射体の画像と、カメラによって取得したボンディングツールの傾斜面の画像とからボンディングツールの位置を検出し、位置補正工程は、位置検出工程で検出したボンディングツールの位置と予め設定した基準位置との差に基づいてボンディングツールの位置を補正すること、を特徴とする。   The die bonder bonding tool position correction method of the present invention includes an image acquisition step, a position detection step, and a position correction step. The die bonder includes a tip suction surface for sucking a semiconductor die, and a tip suction surface. A bonding tool having a thick root, an adsorption surface and an inclined surface that is inclined with respect to the longitudinal center line, a light source disposed on the adsorption surface side of the bonding tool, and the bonding tool And a reflector that reflects light from the light source toward the suction surface side of the bonding tool and a camera that simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool. The body includes a reflective surface adjacent to the base of the bonding tool and perpendicular to the longitudinal centerline of the bonding tool. And the image of the inclined surface of the bonding tool at the same time, the position detection step detects the position of the bonding tool from the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera, The position correction step is characterized in that the position of the bonding tool is corrected based on the difference between the position of the bonding tool detected in the position detection step and a preset reference position.

本発明は、ボンディングツール自体の位置を正確に検出することができるという効果を奏する。   The present invention has an effect that the position of the bonding tool itself can be accurately detected.

本発明の実施形態におけるダイボンダの制御システムの構成を示す系統図である。It is a distribution diagram showing the composition of the control system of the die bonder in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるダイボンダのボンディングツールとシャンクとの詳細を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detail of the bonding tool and shank of the die bonder in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンダの動作を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows operation | movement of the die bonder in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるダイボンダのボンディングツールとシャンクの構造と、カメラによって捉えた画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the bonding tool and shank of the die bonder in embodiment of this invention, and the image caught with the camera. 図4に示す画像を二値化処理する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of binarizing the image shown in FIG. 図4に示す画像を二値化処理した画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image which binarized the image shown in FIG. 本発明の他の実施形態におけるダイボンダのボンディングツールとリングの構造と、カメラによって捉えた画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the bonding tool and ring of the die bonder in other embodiment of this invention, and the image caught with the camera. 本発明の他の実施形態におけるダイボンダのボンディングツールの構造と、カメラによって捉えた画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the bonding tool of the die bonder in other embodiment of this invention, and the image caught with the camera.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1に示すように、本実施形態のダイボンダ10は、シャンク20を介してボンディングツール24が取り付けられるボンディングヘッド15と、ボンディングヘッド15をY方向にガイドするガイドレール11と、ボンディングヘッド15をY方向に移動させるY方向移動機構13と、ガイドレール11とボンディングヘッド15とをX方向に移動させるX方向移動機構12と、ボンディングヘッド15の下側に設けられたカメラ32と、回路基板31が吸着固定されたボンディングステージ37の上側に設けられたカメラ39と、光源であるストロボ34と、カメラ32,39とストロボ34とが接続される画像処理部40と、X、Y方向移動機構12,13が接続される制御部50を備えている。ボンディングツール24は、先端に半導体ダイ30を吸着する吸着面27を有し、ストロボ34は発光した光をボンディングツール24の方向に向ける反射鏡35を備えている。ボンディングヘッド15は、内部にボンディングツール24をZ方向に移動するZ方向移動機構16と、ボンディングツール24をθ方向に回転移動するθ方向移動機構17とを備えており、各移動機構16,17はそれぞれ制御部50に接続されている。制御部50は、このX,Y,Z,θ方向の各移動機構12,13,16,17を動作させることによって、ボンディングツール24をX,Y,Z,θの各方向に移動させるように構成されている。なお、図1の中の座標軸に示すように、紙面に水平方向がY方向、紙面の上下方向がZ方向、紙面に垂直方向がX方向、Z軸周りの回転方向がθ方向である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the die bonder 10 of this embodiment includes a bonding head 15 to which a bonding tool 24 is attached via a shank 20, a guide rail 11 that guides the bonding head 15 in the Y direction, and the bonding head 15 as Y A Y-direction moving mechanism 13 that moves in the direction, an X-direction moving mechanism 12 that moves the guide rail 11 and the bonding head 15 in the X direction, a camera 32 provided below the bonding head 15, and a circuit board 31. A camera 39 provided above the suction-fixed bonding stage 37, a strobe 34 as a light source, an image processing unit 40 to which the cameras 32 and 39 and the strobe 34 are connected, an X and Y direction moving mechanism 12, The control part 50 to which 13 is connected is provided. The bonding tool 24 has an adsorption surface 27 that adsorbs the semiconductor die 30 at the tip, and the strobe 34 includes a reflecting mirror 35 that directs emitted light toward the bonding tool 24. The bonding head 15 includes a Z-direction moving mechanism 16 that moves the bonding tool 24 in the Z direction and a θ-direction moving mechanism 17 that rotates the bonding tool 24 in the θ direction. Are respectively connected to the control unit 50. The controller 50 moves the bonding tool 24 in the X, Y, Z, and θ directions by operating the moving mechanisms 12, 13, 16, and 17 in the X, Y, Z, and θ directions. It is configured. 1, the horizontal direction on the paper is the Y direction, the vertical direction of the paper is the Z direction, the vertical direction to the paper is the X direction, and the rotation direction around the Z axis is the θ direction.

図1に示すように、画像処理部40は、内部に信号、データの処理を行うCPU41と、データやプログラムを記憶するメモリ42とを備えるコンピュータである。メモリ42は後で説明する画像取得プログラム43、位置検出プログラム44、制御データ45を内部に格納している。また、画像処理部40は、カメラ32,39、ストロボ34との接続を行うカメラインターフェース47、ストロボインターフェース48とを備えている。また、画像処理部40は、他のコンピュータである制御部50との間でデータ通信を行うためのデータバスインターフェース46を備えている。CPU41、メモリ42、各インターフェース47,48とデータバスインターフェース46とは画像処理部40内部のデータバス49によって接続されている。   As shown in FIG. 1, the image processing unit 40 is a computer that includes a CPU 41 that internally processes signals and data, and a memory 42 that stores data and programs. The memory 42 stores therein an image acquisition program 43, a position detection program 44, and control data 45 described later. In addition, the image processing unit 40 includes a camera interface 47 and a strobe interface 48 for connecting to the cameras 32 and 39 and the strobe 34. Further, the image processing unit 40 includes a data bus interface 46 for performing data communication with the control unit 50 which is another computer. The CPU 41, the memory 42, the interfaces 47 and 48, and the data bus interface 46 are connected by a data bus 49 inside the image processing unit 40.

図1に示すように、制御部50は、画像処理部40と同様、内部に信号、データの処理を行うCPU51と、データやプログラムを記憶するメモリ52とを備えるコンピュータであり、データバスインターフェース56と通信ライン60、画像処理部40のデータバスインターフェース46を介して画像処理部40のCPU41、メモリ42と接続されている。メモリ52は後で説明する位置制御プログラム53、位置補正プログラム54、制御データ55を内部に格納している。また、制御部50は、X,Y,Z,θ方向の各移動機構12,13,16,17との接続を行う移動機構インターフェース57を備えている。CPU51、メモリ52、移動機構インターフェース57とデータバスインターフェース56とは制御部50内部のデータバス59によって接続されている。   As shown in FIG. 1, like the image processing unit 40, the control unit 50 is a computer that includes a CPU 51 that internally processes signals and data, and a memory 52 that stores data and programs, and a data bus interface 56. Are connected to the CPU 41 and the memory 42 of the image processing unit 40 via the communication line 60 and the data bus interface 46 of the image processing unit 40. The memory 52 stores therein a position control program 53, a position correction program 54, and control data 55, which will be described later. In addition, the control unit 50 includes a moving mechanism interface 57 for connecting to the moving mechanisms 12, 13, 16, and 17 in the X, Y, Z, and θ directions. The CPU 51, the memory 52, the moving mechanism interface 57 and the data bus interface 56 are connected by a data bus 59 inside the control unit 50.

本実施形態のダイボンダ10のX,Y,Z,θの各移動機構12,13,16,17は、それぞれ、ボンディングツール24の先端のX,Y,Z,θの各方向の位置を示す信号を出力するように構成されており、制御部50は、各移動機構12,13,16,17の信号からボンディングツール24の先端のX,Y,Z,θの各方向の位置を取得する。   The X, Y, Z, and θ moving mechanisms 12, 13, 16, and 17 of the die bonder 10 of the present embodiment are signals indicating the positions of the tip of the bonding tool 24 in the X, Y, Z, and θ directions, respectively. The control unit 50 obtains the position in the X, Y, Z, and θ directions of the tip of the bonding tool 24 from the signals of the moving mechanisms 12, 13, 16, and 17.

図2に示すように、ボンディングツール24は、半導体ダイ30を吸着する先端の吸着面27と、先端の吸着面27よりも太い根元25と、吸着面27と根元25とをつなぎ、長手方向中心線90に対して傾斜した傾斜面である傾斜曲面26と、を有している。先端の吸着面27は半導体ダイ30の大きさと略同様の大きさで、ボンディングツール24の長手方向中心線90に対して垂直な平面となっている。   As shown in FIG. 2, the bonding tool 24 connects the tip suction surface 27 that sucks the semiconductor die 30, the root 25 that is thicker than the tip suction surface 27, and the suction surface 27 and the root 25. And an inclined curved surface 26 that is an inclined surface inclined with respect to the line 90. The suction surface 27 at the tip is substantially the same size as the semiconductor die 30 and is a plane perpendicular to the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24.

ボンディングツール24の根元25は先端の吸着面27よりも太く、シャンク20に固定される円柱形であり、傾斜曲面26は、吸着面27から根元25に向かって漏斗状に広がる曲面である。また、シャンク20は、内周側にボンディングツール24の根元25の外周面が嵌合する円筒形となっており、その下側あるいは吸着面27の側の端面21は、ボンディングツール24の長手方向あるいはボンディングツール24の長手方向中心線90に垂直な平面で、その表面が鏡面仕上げされている。シャンク20はボンディングツール24と嵌合しているので、ボンディングツール24との間で相対的に移動せず、根元25に隣接する位置に配置されている。   The base 25 of the bonding tool 24 is thicker than the suction surface 27 at the tip and is a cylindrical shape fixed to the shank 20, and the inclined curved surface 26 is a curved surface that spreads in a funnel shape from the suction surface 27 toward the root 25. Further, the shank 20 has a cylindrical shape in which the outer peripheral surface of the base 25 of the bonding tool 24 is fitted on the inner peripheral side, and the end surface 21 on the lower side or the suction surface 27 side is in the longitudinal direction of the bonding tool 24. Alternatively, the surface of the bonding tool 24 is a plane perpendicular to the longitudinal center line 90 and the surface thereof is mirror-finished. Since the shank 20 is engaged with the bonding tool 24, the shank 20 does not move relative to the bonding tool 24 and is disposed at a position adjacent to the root 25.

図2に示すように、カメラ32は、ボンディングツール24が真上の所定の位置に移動してきた際にボンディングツール24に吸着された半導体ダイ30の裏面(Z方向下側の面)にピントが合うような位置に配置され、半導体ダイ30の裏面のシャープな画像を取得できるように調整されている。つまり、カメラ32は、カメラ32のレンズと半導体ダイ30の裏面との光路長L1がカメラ32のレンズの焦点距離となるように調整されている。   As shown in FIG. 2, the camera 32 is focused on the back surface (the lower surface in the Z direction) of the semiconductor die 30 adsorbed by the bonding tool 24 when the bonding tool 24 moves to a predetermined position directly above. It is arranged so as to fit, and is adjusted so that a sharp image of the back surface of the semiconductor die 30 can be acquired. That is, the camera 32 is adjusted so that the optical path length L1 between the lens of the camera 32 and the back surface of the semiconductor die 30 becomes the focal length of the lens of the camera 32.

一方、図2に示すように、ボンディングツール24の傾斜曲面26、シャンク20の端面21は半導体ダイ30を吸着する吸着面27から長手方向に離間して配置され、カメラ32のレンズからボンディングツール24の傾斜曲面26、シャンク20の端面21までの光路長は光路長L2,L3となっている。一方、カメラ32のレンズの焦点深度Dは半導体ダイ30の厚さよりも少し長い程度であるので、各光路長L2,L3はそれぞれ光路長L1に焦点深度Dを加えた長さよりも長くなっている。このため、カメラ32によってボンディングツール24の傾斜曲面26の画像とシャンク20の端面21の画像とを取得する場合、ボンディングツール24の傾斜曲面26とシャンク20の端面21はピントが合っていない状態となり、取得する傾斜曲面26の画像と端面21の画像とは、多少ぼけた画像となる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 and the end surface 21 of the shank 20 are arranged in the longitudinal direction away from the suction surface 27 that sucks the semiconductor die 30, and from the lens of the camera 32 to the bonding tool 24. The optical path lengths to the inclined curved surface 26 and the end surface 21 of the shank 20 are optical path lengths L2 and L3. On the other hand, since the focal depth D of the lens of the camera 32 is slightly longer than the thickness of the semiconductor die 30, the optical path lengths L2 and L3 are longer than the length obtained by adding the focal depth D to the optical path length L1, respectively. . For this reason, when the camera 32 acquires the image of the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 and the image of the end surface 21 of the shank 20, the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 and the end surface 21 of the shank 20 are out of focus. The acquired image of the inclined curved surface 26 and the image of the end surface 21 are slightly blurred images.

次に、本実施形態のダイボンダ10の動作について説明する。図3に示すように、図1に示すダイボンダ10の制御部50は位置制御プログラム53を実行してX,Y,Z,θ方向の各移動機構12,13,16,17を駆動してピックアップステージ36の上に置かれているダイシング済みのウエハの上にボンディングツール24を移動させ、ボンディングツール24の先端の吸着面27に半導体ダイ30を吸着する。半導体ダイ30は、図示しないヒータによって加熱される。そして、制御部50は、図3に示す軌跡38のようにボンディングヘッド15をボンディングステージ37の上に移動させる。ボンディングステージ37の上に吸着固定させた回路基板31はボンディングステージ37に組み込まれた図示しないヒータによって加熱されており、回路基板上31のはんだ等の接合金属を溶融状態になっている。ここで、制御部50は、ボンディングヘッド15をボンディングステージ37の上に吸着固定させた回路基板31の上に降下させ、回路基板31の上にボンディングツール24に吸着した加熱した半導体ダイ30を押しつけた後、半導体ダイ30を冷却し、固まったはんだによって半導体ダイ30と回路基板31とを接合する。   Next, the operation of the die bonder 10 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the control unit 50 of the die bonder 10 shown in FIG. 1 executes a position control program 53 to drive the moving mechanisms 12, 13, 16, 17 in the X, Y, Z, and θ directions to pick up. The bonding tool 24 is moved onto the diced wafer placed on the stage 36, and the semiconductor die 30 is sucked onto the suction surface 27 at the tip of the bonding tool 24. The semiconductor die 30 is heated by a heater (not shown). Then, the control unit 50 moves the bonding head 15 onto the bonding stage 37 as shown by a locus 38 shown in FIG. The circuit board 31 attracted and fixed on the bonding stage 37 is heated by a heater (not shown) incorporated in the bonding stage 37, and the bonding metal such as solder on the circuit board 31 is in a molten state. Here, the control unit 50 lowers the bonding head 15 onto the circuit board 31 that is sucked and fixed onto the bonding stage 37, and presses the heated semiconductor die 30 sucked by the bonding tool 24 onto the circuit board 31. After that, the semiconductor die 30 is cooled, and the semiconductor die 30 and the circuit board 31 are joined with the solidified solder.

半導体ダイ30のボンディングが終了したら、画像処理部40は、回路基板31の上に設けられたカメラ39によって回路基板31とその上に接合された半導体ダイ30との画像を取得し、半導体ダイ30が実際にボンディングされている位置と回路基板31のボンディング位置とのずれ量を検出する。そして、位置ずれがある場合には、ずれ量だけボンディングツール24の位置を補正する。この場合、位置ずれの移動平均を求め、この移動平均値の変化の傾向に基づいてずれ量の補正方向を決定するようにしてもよい。   When the bonding of the semiconductor die 30 is completed, the image processing unit 40 acquires an image of the circuit board 31 and the semiconductor die 30 bonded thereon by the camera 39 provided on the circuit board 31. The amount of deviation between the actual bonding position and the bonding position of the circuit board 31 is detected. If there is a position shift, the position of the bonding tool 24 is corrected by the shift amount. In this case, a moving average of the positional deviation may be obtained, and the deviation correction direction may be determined based on the tendency of the moving average value to change.

以上のような一連の工程を繰り返してダイボンダ10によって連続してボンディングを継続すると、ダイボンダ10の温度上昇にしたがって、ボンディングツール24の位置は最初に予め設定した基準位置から補正の都度少しずつ移動していく。そして、ダイボンダ10の温度が略一定の温度に達すると、補正量は略ゼロとなり、ボンディングツール24の位置は移動しなくなる。   When bonding is continuously performed by the die bonder 10 by repeating the series of steps as described above, the position of the bonding tool 24 is gradually moved from the preset reference position at each correction as the temperature of the die bonder 10 increases. To go. When the temperature of the die bonder 10 reaches a substantially constant temperature, the correction amount becomes substantially zero, and the position of the bonding tool 24 does not move.

一定温度でボンディングを行った後、一定時間、例えば、30分あるいは、一時間程度ダイボンダ10を停止させると、ダイボンダ10の温度の低下によりボンディングツール24の位置は、当初の基準位置に戻るように移動してくる。そして、ボンディング再開の際には、停止直後の位置と当初の基準位置との中間に位置している。この中間位置は、ダイボンダ10の停止時間、ボンディングの温度条件等によって様々に変化することから、例えば、ダイボンダ10のどこかの温度を測定し、その結果によりボンディングツール24の中間位置を予測することは困難である。   When the die bonder 10 is stopped for a certain time, for example, 30 minutes or one hour after bonding is performed at a constant temperature, the position of the bonding tool 24 returns to the original reference position due to a decrease in the temperature of the die bonder 10. Come on. When the bonding is resumed, it is located between the position immediately after the stop and the initial reference position. Since this intermediate position changes variously depending on the stop time of the die bonder 10, bonding temperature conditions, etc., for example, the temperature of somewhere in the die bonder 10 is measured, and the intermediate position of the bonding tool 24 is predicted based on the result. It is difficult.

そこで、制御部50、画像処理部40は、以下に説明するように、ボンディングツール24の中間位置を検出する。   Therefore, the control unit 50 and the image processing unit 40 detect an intermediate position of the bonding tool 24 as described below.

まず、制御部50のCPU51は、ボンディングツール24に半導体ダイ30を吸着しない状態で位置制御プログラム53を実行し、図3に示すように、ボンディングヘッド15をカメラ32レンズの中心位置にボンディングツール24の長手方向中心線90が合う位置、つまり、ボンディングツール24がカメラ32の真上となる所定の位置に移動させ、ストロボ34を発光させるトリガ信号を出力する。このトリガ信号は、データバスインターフェース56,46、通信ライン60により画像処理部40に伝達される。なお、所定の位置は、予め位置制御プログラム53の中に設定されている位置である。   First, the CPU 51 of the control unit 50 executes the position control program 53 in a state where the semiconductor die 30 is not attracted to the bonding tool 24, and the bonding head 15 is placed at the center position of the camera 32 lens as shown in FIG. , The bonding tool 24 is moved to a predetermined position directly above the camera 32, and a trigger signal for causing the strobe 34 to emit light is output. This trigger signal is transmitted to the image processing unit 40 through the data bus interfaces 56 and 46 and the communication line 60. The predetermined position is a position set in the position control program 53 in advance.

画像処理部40のCPU41はこのトリガ信号が入力されたら、画像取得プログラム43を実行する。CPU41は、ストロボ34を発光させる指令を出力する。この指令により、ストロボインターフェース48から発光信号がストロボ34に出力され、ストロボ34が発光する。また、画像処理部40は、トリガ信号が入力されたら、ストロボ34の発光と同期させてカメラインターフェース47を通してカメラ32からの画像の取り込みを行う。そして、取り込んだ画像は、画像処理部40のメモリ42に格納される。   When this trigger signal is input, the CPU 41 of the image processing unit 40 executes the image acquisition program 43. The CPU 41 outputs a command for causing the strobe 34 to emit light. In response to this command, a flash signal is output from the flash interface 48 to the flash 34, and the flash 34 emits light. Further, when the trigger signal is input, the image processing unit 40 captures an image from the camera 32 through the camera interface 47 in synchronization with the light emission of the strobe 34. The captured image is stored in the memory 42 of the image processing unit 40.

ストロボ34が発光するとストロボ34からの光は、図4(a)に示す矢印71,73,75のようにボンディングツール24の吸着面27の側からシャンク20の端面21、ボンディングツール24の傾斜曲面26、ボンディングツール24の吸着面27、に入射する。シャンク20の端面21に入射した光の一部は、図4(a)に示す矢印72のように、ボンディングツール24の長手方向あるいは、ボンディングツール24の長手方向中心線90に沿った方向(Z方向マイナス側)に向かって反射され、図2に示したように、ボンディングツール24の下側(吸着面27側)のカメラ32に入射する。従って、本実施形態では、シャンク20は反射体であり、シャンク20の端面21は反射面である。   When the stroboscope 34 emits light, light from the stroboscope 34 is inclined from the end surface 21 of the shank 20 and the inclined curved surface of the bonding tool 24 from the suction surface 27 side of the bonding tool 24 as indicated by arrows 71, 73, 75 shown in FIG. 26, is incident on the suction surface 27 of the bonding tool 24. A part of the light incident on the end face 21 of the shank 20 is in the longitudinal direction of the bonding tool 24 or in the direction along the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24 (Z As shown in FIG. 2, the light is reflected toward the camera 32 on the lower side of the bonding tool 24 (on the suction surface 27 side). Therefore, in this embodiment, the shank 20 is a reflector, and the end surface 21 of the shank 20 is a reflecting surface.

一方、図4(a)の矢印73に示すようにボンディングツール24の傾斜曲面26に入射した光は、図4(a)に示す矢印74のように、水平方向などボンディングツール24の長手方向と異なる方向あるいはボンディングツール24の長手方向中心線90に沿った方向と異なる方向に向かって反射される。また、ボンディングツール24の吸着面27は、ボンディングによって汚れているので、図4(a)に矢印75に示すように、ボンディングツール24の吸着面27に入射した光は、その表面で乱反射し、矢印76で示すように傾斜曲面26に入射した光と同様、ボンディングツール24の長手方向と異なる方向あるいはボンディングツール24の長手方向中心線90に沿った方向と異なる方向に向かって反射される。   On the other hand, the light incident on the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 as indicated by an arrow 73 in FIG. 4A corresponds to the longitudinal direction of the bonding tool 24 such as the horizontal direction as indicated by an arrow 74 in FIG. Reflected in a different direction or in a direction different from the direction along the longitudinal centerline 90 of the bonding tool 24. Further, since the suction surface 27 of the bonding tool 24 is soiled by bonding, the light incident on the suction surface 27 of the bonding tool 24 is irregularly reflected on the surface as shown by an arrow 75 in FIG. Similar to the light incident on the inclined curved surface 26 as indicated by an arrow 76, the light is reflected in a direction different from the longitudinal direction of the bonding tool 24 or a direction different from the direction along the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24.

すると、図4(b)に示すように、カメラ32の視野33には、ストロボ34からの光がカメラ32に向かって反射する端面21の明度の高い(白い)リング状の画像81(反射体の画像)と、ストロボ34からの光がカメラ32に向かって反射しないボンディングツール24の傾斜曲面26の明度の低い(黒あるいはグレー)円形の画像82と、同様にストロボ34からの光がカメラ32に向って反射しないボンディングツール24の吸着面27の明度の低い(黒あるいはグレー)円形の画像83が捉えられる。画像処理部40は、カメラ32によって、この3つの画像81,82,83を同時に取得し、メモリ42に格納する。   Then, as shown in FIG. 4B, in the visual field 33 of the camera 32, the lightness (white) ring-shaped image 81 (reflector) of the end face 21 where the light from the strobe 34 reflects toward the camera 32 is reflected. ), A light image (black or gray) of the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 in which the light from the strobe 34 does not reflect toward the camera 32, and similarly, the light from the strobe 34 is reflected by the camera 32. A low-lightness (black or gray) circular image 83 of the suction surface 27 of the bonding tool 24 that does not reflect toward the screen is captured. The image processing unit 40 simultaneously acquires these three images 81, 82, and 83 by the camera 32 and stores them in the memory 42.

先に説明したように、カメラ32のピントは、半導体ダイ30の裏面に合うように調整されており、半導体ダイ30の裏面からカメラ32の焦点深度Dよりも大きくZ方向にずれているシャンク20の端面21、ボンディングツール24の傾斜曲面26のリング状の画像81、円形の画像82はぼやけた画像となっている。またボンディングツール24の吸着面27はカメラ32の焦点深度Dの中に入っているが、光がカメラに向って反射しないので、画像83は画像82と同様、明度の低い(黒あるいはグレー)画像となっている。   As described above, the focus of the camera 32 is adjusted to match the back surface of the semiconductor die 30, and the shank 20 is displaced from the back surface of the semiconductor die 30 in the Z direction by a depth greater than the focal depth D of the camera 32. The ring-shaped image 81 and the circular image 82 of the end surface 21, the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 are blurred images. Further, although the suction surface 27 of the bonding tool 24 is in the depth of focus D of the camera 32, the light is not reflected toward the camera, so that the image 83 is an image having a low brightness (black or gray) as with the image 82. It has become.

画像処理部40のCPU41は、位置検出プログラム44を実行する。以下の説明では、画像の明度は、256階調(明度0〜明度255)として説明する。カメラ32によって取得した画像は、図5(a)に示すように、端面21の明度255のリング状の画像81(反射体の画像)と、ボンディングツール24の傾斜曲面26の明度0の円形の画像82(傾斜面の画像)と、ボンディングツール24の吸着面27の明度0の円形の画像83を含んでいる。先に説明したように、リング状の画像81と、円形の画像82とはカメラ32のピントがずれているので、ぼやけた画像となっている。このため、図5(a)に示す様に、画像81の明度は外周部では、線aで示す様に明度255であるが、円形の画像82に近づくにつれてピンボケのために黒い画像82の一部が混ざりこみ、線bに示す様に少しずつ明度が低下してくる。そして、画像82の領域の中に入ると、急速に明度が低下し、画像82の内部領域では、明度は0近傍となる。そして、画像83の内部領域も、線cで示す様に、明度0の状態が続く。   The CPU 41 of the image processing unit 40 executes a position detection program 44. In the following description, the brightness of the image will be described as 256 gradations (brightness 0 to brightness 255). As shown in FIG. 5A, the image acquired by the camera 32 includes a ring-shaped image 81 (reflector image) with a lightness of 255 on the end face 21 and a circular lightness with a lightness of 0 on the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24. An image 82 (an image of an inclined surface) and a circular image 83 of lightness 0 of the suction surface 27 of the bonding tool 24 are included. As described above, the ring-shaped image 81 and the circular image 82 are blurred because the camera 32 is out of focus. Therefore, as shown in FIG. 5 (a), the brightness of the image 81 is 255 at the outer peripheral portion as shown by the line a. However, as the circular image 82 approaches, the brightness of the black image 82 increases. The part is mixed and the brightness gradually decreases as shown by the line b. Then, when entering the area of the image 82, the brightness rapidly decreases, and in the inner area of the image 82, the brightness is close to zero. The inner area of the image 83 continues to have a lightness of 0 as indicated by the line c.

図5(a)に示す様に、画像処理部40のCPU41は、予めセットしておいた二値化閾値を用いて、図5(b)に示す様に、画像82の丸い外形線91を取得する。二値化閾値は、ストロボ34の光の状態、撮影位置などの条件が基準条件である場合に、ボンディングツール24の根元25の外形とほぼ同一の直径の円形の線が画像82の丸い外形線91として取得できるように予め試験などで決めておくものである。画像81と画像82は同心に配置されているボンディングツール24の傾斜曲面26とシャンク20の端面21の画像であるので、図5に線aから線cで示す各領域の明度の変化は、ボンディングツール24の長手方向中心線の周りに対称となる。従って、ストロボ34の光の状態、撮影位置などの条件が基準条件とずれた場合でも画像81と画像82との間の明度の変化曲線は、図5(a)の一点鎖線b´の様に左右対称(ボンディングツール24の長手方向中心線の周りに対称)となるので、図5(b)に示す二値化閾値を用いて取得する丸い外形線91´は、ボンディングツール24の根元25の外形よりも小さい直径のボンディングツール24の外形と同心円となる。このため、ストロボ34の光の状態、撮影位置などの条件が基準条件とずれた場合でも丸い外形線91、91´の中心はいずれもボンディングツール24の長手方向中心線の位置と一致する。   As shown in FIG. 5A, the CPU 41 of the image processing unit 40 uses a preset binarization threshold to draw a round outline 91 of the image 82 as shown in FIG. get. As for the binarization threshold, when conditions such as the light state of the strobe 34 and the photographing position are the reference conditions, a circular line having a diameter substantially the same as the outline of the root 25 of the bonding tool 24 is a round outline of the image 82. It is determined in advance by a test or the like so that it can be acquired as 91. Since the image 81 and the image 82 are images of the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24 and the end surface 21 of the shank 20 that are concentrically arranged, the change in brightness of each region indicated by the line a to the line c in FIG. Symmetric about the longitudinal centerline of the tool 24. Therefore, even when conditions such as the light state of the strobe 34 and the photographing position deviate from the reference conditions, the change curve of the brightness between the image 81 and the image 82 is as shown by the alternate long and short dash line b ′ in FIG. Since it becomes left-right symmetric (symmetric around the longitudinal center line of the bonding tool 24), the round outline 91 ′ obtained using the binarization threshold shown in FIG. It becomes a concentric circle with the outer shape of the bonding tool 24 having a smaller diameter than the outer shape. For this reason, even when conditions such as the light state of the strobe 34 and the photographing position deviate from the reference conditions, the centers of the round outlines 91 and 91 ′ coincide with the position of the longitudinal center line of the bonding tool 24.

つまり、本実施形態では、ストロボ34の光を反射している端面21のリング状の画像81は明度が高く、逆にストロボ34の光を反射していない傾斜曲面26の円形の画像82は明度が低く、その明度差が非常に大きくなっている。このため、端面21、傾斜曲面26のボンディングツール24の長手方向の位置が半導体ダイ30の裏面から焦点深度Dよりも離れており、シャープな画像を取得できなくとも、各画像81,82の明度差が大きいことを利用して、確実にボンディングツール24の外形と同心円の円形の外形線91を抽出できる。   That is, in the present embodiment, the ring-shaped image 81 of the end face 21 that reflects the light of the strobe 34 has high brightness, and conversely, the circular image 82 of the inclined curved surface 26 that does not reflect the light of the strobe 34 has lightness. Is low and the brightness difference is very large. Therefore, the longitudinal positions of the bonding tool 24 of the end surface 21 and the inclined curved surface 26 are separated from the back surface of the semiconductor die 30 by the depth of focus D, and the brightness of the images 81 and 82 can be obtained even if a sharp image cannot be acquired. By utilizing the fact that the difference is large, it is possible to reliably extract the circular outline 91 concentric with the outline of the bonding tool 24.

図6に示すように、画像処理部40は、円形の外形線91に基準位置でのボンディングツール24の外形線92を重ね合わせると共に、円形の外形線91のX方向中心線94、Y方向中心線93、中心線94,93の交点である中心97の位置を決定する。そして、画像処理部40は、円形の外形線91の中心97の位置と基準位置でのボンディングツール24の中心の位置である外形線92の中心98(外形線92のX方向中心線96とY方向中心線95の交点)の位置とのX方向、Y方向それぞれのずれ量ΔX,ΔYを求める。   As shown in FIG. 6, the image processing unit 40 superimposes the outer contour line 92 of the bonding tool 24 at the reference position on the circular outer contour line 91, and the X direction center line 94 and the Y direction center of the circular outer contour line 91. The position of the center 97, which is the intersection of the line 93 and the center lines 94, 93, is determined. Then, the image processing unit 40 determines the position of the center 97 of the circular outline 91 and the center 98 of the outline 92 that is the position of the center of the bonding tool 24 at the reference position (the X-direction centerline 96 and the Y of the outline 92). Deviation amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions with respect to the position of the direction center line 95) are obtained.

円形の外形線91は、ボンディングツール24と相対的に位置がずれないシャンク20の端面21の内側の外形線と同心円であり、かつ、ボンディングツール24の外形線と同心円でもあることから、円形の外形線91の中心97の位置は図4(a)に示すボンディングツール24の長手方向中心線90の中心位置であり、ボンディングツール24が中間位置にある場合のボンディングツール24の中心位置を示すものである。したがって、円形の外形線91の中心97と外形線92の中心98とのX、Y方向の各ずれ量ΔX,ΔYは、ボンディングツール24の中心の基準位置からのX、Y方向の各ずれ量となる。   The circular outline 91 is concentric with the outline inside the end face 21 of the shank 20 that is not displaced relative to the bonding tool 24, and is also concentric with the outline of the bonding tool 24. The position of the center 97 of the outline 91 is the center position of the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24 shown in FIG. 4A, and indicates the center position of the bonding tool 24 when the bonding tool 24 is in the intermediate position. It is. Therefore, the deviation amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions between the center 97 of the circular outline 91 and the center 98 of the outline 92 are the deviation amounts in the X and Y directions from the reference position at the center of the bonding tool 24. It becomes.

ボンディングツール24の中心の基準位置は、ダイボンダ10が初期状態で温度が常温の場合のボンディングツール24の位置で、予め初期設定された位置であり、ダイボンダ10の中でのその絶対座標は既知であることから、上記の各ずれ量ΔX,ΔYを取得することにより、中間位置におけるボンディングツール24のダイボンダ10の中の絶対座標を検出することができる。   The reference position of the center of the bonding tool 24 is the position of the bonding tool 24 when the die bonder 10 is in the initial state and the temperature is room temperature, and is a preset position. The absolute coordinates in the die bonder 10 are known. Therefore, the absolute coordinates in the die bonder 10 of the bonding tool 24 at the intermediate position can be detected by acquiring the above-described deviation amounts ΔX and ΔY.

画像処理部40は、中間位置におけるボンディングツール24の基準位置に対するX,Y方向の各ずれ量ΔX,ΔYを検出したら、そのデータをデータバスインターフェース46,56,通信ライン60を通して制御部50に送信する。制御部50のCPU51は、位置補正プログラム54を実行し、各移動機構12,13によって検出するボンディングツール24の先端の位置を受信したX,Y方向の各ずれ量ΔX,ΔYだけ補正し、ボンディングステージ37の上の回路基板の正確な位置に半導体ダイ30をボンディングすることができる。   When the image processing unit 40 detects the shift amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions with respect to the reference position of the bonding tool 24 at the intermediate position, the image processing unit 40 transmits the data to the control unit 50 through the data bus interfaces 46 and 56 and the communication line 60. To do. The CPU 51 of the control unit 50 executes the position correction program 54, corrects the position of the tip of the bonding tool 24 detected by the moving mechanisms 12 and 13 by the received deviation amounts ΔX and ΔY in the X and Y directions, and performs bonding. The semiconductor die 30 can be bonded to the exact position of the circuit board above the stage 37.

以上、説明したように、本実施形態のダイボンダ10は、ボンディングツール24を把持しているシャンク20の端面21の画像81と、ボンディングツール24の傾斜曲面26の画像82との明度差を利用してボンディングツール24の長手方向中心線90の中心位置を検出するので、端面21、傾斜曲面26が半導体ダイ30の裏面から焦点深度Dよりも大きくずれており、各画像81,82がシャープでない場合でも確実に中間位置にあるボンディングツール24のダイボンダ10の中の絶対座標を検出することができる。また、シャンク20の端面21を鏡面仕上げして反射面とするという簡便な構成で、正確にボンディングツール24の中間位置を検出することができる。更に、ボンディングツール自体の位置を正確に検出することができるので、ダイボンダ10を一旦停止した後の再始動において、最初のボンディングからボンディングステージ37の上の回路基板31の正確な位置に半導体ダイ30をボンディングすることができる。   As described above, the die bonder 10 of the present embodiment uses the brightness difference between the image 81 of the end face 21 of the shank 20 holding the bonding tool 24 and the image 82 of the inclined curved surface 26 of the bonding tool 24. Since the center position of the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24 is detected, the end surface 21 and the inclined curved surface 26 are displaced from the back surface of the semiconductor die 30 by more than the focal depth D, and the images 81 and 82 are not sharp. However, it is possible to reliably detect the absolute coordinates in the die bonder 10 of the bonding tool 24 at the intermediate position. Further, the intermediate position of the bonding tool 24 can be accurately detected with a simple configuration in which the end surface 21 of the shank 20 is mirror-finished to be a reflecting surface. Further, since the position of the bonding tool itself can be accurately detected, the semiconductor die 30 is moved from the first bonding to the accurate position of the circuit board 31 on the bonding stage 37 in the restart after the die bonder 10 is temporarily stopped. Can be bonded.

本実施形態では、ボンディングツール24の傾斜面は漏斗状の傾斜曲面26であるとして説明したが、傾斜面は、ボンディングツール24の長手方向中心線90に対して傾斜しており、ストロボ34からの光を長手方向中心線90に沿った方向に反射しないような面であればどのような形状であってもよく、例えば、吸着面27と根元25とを斜めにつなぐテーパ面であってもよい。   In the present embodiment, the inclined surface of the bonding tool 24 has been described as the funnel-shaped inclined curved surface 26, but the inclined surface is inclined with respect to the longitudinal center line 90 of the bonding tool 24, and from the strobe 34. Any shape may be used as long as it does not reflect light in the direction along the longitudinal center line 90. For example, it may be a tapered surface that obliquely connects the suction surface 27 and the root 25. .

次に、図7、図8を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図1から図6を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図7に示す実施形態は、図1から図6を参照して説明した実施形態のシャンク20の下側にボンディングツール24の根元25の外周に嵌って固定されるリング22を取り付けたものである。リング22の下側の端面23は鏡面仕上げされてストロボ34からの光を反射することができるように構成されている。本実施形態では、リング22が反射体であり、端面23が反射面で、リング22は根元25に隣接して配置されている。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIG. 1 to FIG. In the embodiment shown in FIG. 7, a ring 22 that is fitted and fixed to the outer periphery of the root 25 of the bonding tool 24 is attached to the lower side of the shank 20 of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6. . The lower end surface 23 of the ring 22 is mirror-finished so that light from the strobe 34 can be reflected. In the present embodiment, the ring 22 is a reflector, the end surface 23 is a reflecting surface, and the ring 22 is disposed adjacent to the root 25.

図7(b)に示すように、本実施形態では、カメラ32は、少しぼけた明度の高い(白い)リング状のリング22の端面23の画像86と、少しぼけたボンディングツール24の傾斜曲面26の明度の低い(黒またはグレー)の画像82と、シャープで明度の低い(黒またはグレー)ボンディングツール24の吸着面27の画像83とを取得し、端面23の画像86と傾斜曲面26画像82との円形の外形線91を抽出し、中間位置でのボンディングツール24のダイボンダ10の中の絶対座標を検出する。本実施形態の効果は先に図1から図6を参照して説明した実施形態と同様である。   As shown in FIG. 7B, in this embodiment, the camera 32 has a slightly blurred image 86 of the end surface 23 of the ring-shaped ring 22 with a high brightness (white) and a slightly curved surface of the bonding tool 24 slightly blurred. 26 images 82 of low brightness (black or gray) and sharp and low brightness (black or gray) bonding surfaces 24 of the bonding tool 24 are acquired, and an image 86 of the end surface 23 and an inclined curved surface 26 image are acquired. A circular outline 91 with respect to 82 is extracted, and absolute coordinates in the die bonder 10 of the bonding tool 24 at an intermediate position are detected. The effect of this embodiment is the same as that of the embodiment described above with reference to FIGS.

図8(a)に示す他の実施形態は、ボンディングツール24の根元25を段つきとし、その段部28の下側の下面29を鏡面仕上げとしてストロボ34からの光を反射することができるようにしたものである。本実施形態では、ボンディングツール24の段部28が反射体であり、段部28の下面29が反射面で、下面29は根元25に隣接して配置されている。   In another embodiment shown in FIG. 8A, the base 25 of the bonding tool 24 is stepped, and the lower surface 29 below the stepped portion 28 is mirror-finished so that light from the strobe 34 can be reflected. It is a thing. In the present embodiment, the step portion 28 of the bonding tool 24 is a reflector, the lower surface 29 of the step portion 28 is a reflecting surface, and the lower surface 29 is disposed adjacent to the root 25.

図8(b)に示すように、本実施形態では、カメラ32は、少しぼけた明度の高い(白い)リング状の段部28の下面29の画像88と、少しぼけたボンディングツール24の傾斜曲面26の明度の低い(黒またはグレー)の画像82と、シャープで明度の低い(黒またはグレー)ボンディングツール24の吸着面27の画像83とを取得し、下面29の画像88と傾斜曲面26画像82との円形の外形線91を抽出し、中間位置におけるボンディングツール24のダイボンダ10の中の絶対位置を検出する。本実施形態の効果は先に図1から図6を参照して説明した実施形態と同様である。   As shown in FIG. 8B, in the present embodiment, the camera 32 has an image 88 of the lower surface 29 of the ring-shaped step portion 28 having a slightly blurred high brightness (white) and a slightly inclined tilt of the bonding tool 24. A low brightness (black or gray) image 82 of the curved surface 26 and a sharp and low brightness (black or gray) image 83 of the suction surface 27 of the bonding tool 24 are obtained, and an image 88 of the lower surface 29 and the inclined curved surface 26 are acquired. A circular outline 91 with the image 82 is extracted, and the absolute position in the die bonder 10 of the bonding tool 24 at the intermediate position is detected. The effect of this embodiment is the same as that of the embodiment described above with reference to FIGS.

10 ダイボンダ、11 ガイドレール、12 X方向移動機構、13 Y方向移動機構、15 ボンディングヘッド、16 Z方向移動機構、17 θ方向移動機構、20 シャンク、21,23 端面、22 リング、24 ボンディングツール、25 根元、26 傾斜曲面、27 吸着面、28 段部、29 下面、30 半導体ダイ、31 回路基板、32,39 カメラ、33 視野、34 ストロボ、35 反射鏡、36 ピックアップステージ、37 ボンディングステージ、38 軌跡、40 画像処理部、41,51 CPU、42,52 メモリ、43 画像取得プログラム、44 位置検出プログラム、45,55 制御データ、46,56 データバスインターフェース、47 カメラインターフェース、48 ストロボインターフェース、49,59 データバス、50 制御部、53 位置制御プログラム、54 位置補正プログラム、57 移動機構インターフェース、60 通信ライン、71〜76 矢印、81〜89 画像、90 長手方向中心線、91,91´,92 外形線、93〜96 中心線、97,98 中心、D 焦点深度、L1〜L3 光路長、ΔX,ΔY ずれ量。   10 die bonder, 11 guide rail, 12 X direction moving mechanism, 13 Y direction moving mechanism, 15 bonding head, 16 Z direction moving mechanism, 17 θ direction moving mechanism, 20 shank, 21, 23 end face, 22 ring, 24 bonding tool, 25 Root, 26 Inclined curved surface, 27 Adsorption surface, 28 Step part, 29 Lower surface, 30 Semiconductor die, 31 Circuit board, 32, 39 Camera, 33 Field of view, 34 Strobe, 35 Reflecting mirror, 36 Pickup stage, 37 Bonding stage, 38 Trajectory, 40 Image processing unit, 41, 51 CPU, 42, 52 Memory, 43 Image acquisition program, 44 Position detection program, 45, 55 Control data, 46, 56 Data bus interface, 47 Camera interface, 48 Strobe interface 49, 59 Data bus, 50 control unit, 53 Position control program, 54 Position correction program, 57 Movement mechanism interface, 60 Communication line, 71-76 arrow, 81-89 image, 90 Longitudinal center line, 91, 91 ' , 92 outline, 93-96 center line, 97,98 center, D focal depth, L1-L3 optical path length, ΔX, ΔY deviation amount.

Claims (6)

ボンディングツールと、
光源と、
カメラと、
反射体と、
を含み、
前記ボンディングツールは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の前記吸着面よりも太い根元と、前記吸着面と前記根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を備え、
前記光源は、前記ボンディングツールの前記吸着面側に配置され、
前記カメラは、前記反射体の画像と前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを同時に取得し、
前記反射体は、前記ボンディングツールの前記根元に隣接し、前記ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、前記光源からの光を少なくとも前記ボンディングツールの前記吸着面側に反射する、
ことを特徴とするダイボンダ。
A bonding tool,
A light source;
A camera,
A reflector,
Including
The bonding tool includes a suction surface at a tip that sucks a semiconductor die, a base thicker than the suction surface at a tip, an inclined surface that connects the suction surface and the root, and is inclined with respect to a longitudinal center line. With
The light source is disposed on the suction surface side of the bonding tool,
The camera simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool,
The reflector is adjacent to the base of the bonding tool, does not move relative to the bonding tool, and reflects light from the light source to at least the suction surface side of the bonding tool.
A die bonder characterized by that.
請求項1に記載のダイボンダであって、
更に、画像処理部を含み、
前記画像処理部は、
前記カメラによって取得した前記反射体の画像と、前記カメラによって取得した前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを処理し、前記ボンディングツールの位置を検出すること、
を特徴とするダイボンダ。
The die bonder according to claim 1,
Furthermore, an image processing unit is included,
The image processing unit
Processing the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera, and detecting the position of the bonding tool;
Die bonder characterized by.
請求項1または2に記載のダイボンダであって、
前記反射体は、前記ボンディングツールを把持するシャンクまたは、前記ボンディングツールに取り付けたリングまたは、前記ボンディングツールの前記根元に隣接する段部であり、前記ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を有し、
前記反射面は、前記シャンクの前記吸着面側の端面または、前記リングの前記吸着面側の端面または、前記段部の端面であること、
を特徴とするダイボンダ。
The die bonder according to claim 1 or 2,
The reflector is a shank that grips the bonding tool, a ring attached to the bonding tool, or a step adjacent to the root of the bonding tool, and is perpendicular to the longitudinal center line of the bonding tool. Having a reflective surface,
The reflecting surface is an end surface on the suction surface side of the shank, an end surface on the suction surface side of the ring, or an end surface of the step;
Die bonder characterized by.
請求項2または3に記載のダイボンダであって、
更に、制御部、を含み、
前記制御部は、前記画像処理部の検出した前記ボンディングツールの位置と予め設定した基準位置との差に基づいて前記ボンディングツールの位置を補正すること、
を特徴とするダイボンダ。
The die bonder according to claim 2 or 3,
And a control unit,
The controller corrects the position of the bonding tool based on a difference between the position of the bonding tool detected by the image processing unit and a preset reference position;
Die bonder characterized by.
ダイボンダのボンディングツール位置検出方法であって、
画像取得工程と、
位置検出工程と、
を含み、
前記ダイボンダは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の前記吸着面よりも太い根元と、前記吸着面と前記根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を有するボンディングツールと、前記ボンディングツールの吸着面側に配置される光源と、前記ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、前記光源からの光を前記ボンディングツールの前記吸着面側に反射する反射体と、前記反射体の画像と前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを同時に取得するカメラと、を備え、前記反射体が前記ボンディングツールの前記根元に隣接し、前記ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を含み、
前記画像取得工程は、前記カメラによって前記反射体の画像と前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを同時に取得し、
前記位置検出工程は、前記カメラによって取得した前記反射体の画像と、前記カメラによって取得した前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とから前記ボンディングツールの位置を検出すること、
を特徴とする位置検出方法。
A bonding tool position detection method for a die bonder,
An image acquisition process;
A position detection process;
Including
The die bonder includes a suction surface at a tip that sucks a semiconductor die, a root thicker than the suction surface at the tip, and an inclined surface that connects the suction surface and the root and is inclined with respect to a longitudinal center line. The bonding tool, the light source disposed on the suction surface side of the bonding tool, and the bonding tool do not move relatively, and the light from the light source is reflected on the suction surface side of the bonding tool. A reflector, and a camera that simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool, the reflector is adjacent to the root of the bonding tool, and the longitudinal direction of the bonding tool Including a reflective surface perpendicular to the centerline,
The image acquisition step simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool by the camera,
The position detecting step detects the position of the bonding tool from the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera;
A position detection method characterized by the above.
ダイボンダのボンディングツールの位置補正方法であって、
画像取得工程と、
位置検出工程と、
位置補正工程と、
を含み、
前記ダイボンダは、半導体ダイを吸着する先端の吸着面と、先端の前記吸着面よりも太い根元と、前記吸着面と前記根元とをつなぎ、長手方向中心線に対して傾斜した傾斜面と、を有するボンディングツールと、前記ボンディングツールの吸着面側に配置される光源と、前記ボンディングツールとの間で相対的に移動せず、前記光源からの光を前記ボンディングツールの前記吸着面側に反射する反射体と、前記反射体の画像と前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを同時に取得するカメラと、を備え、前記反射体が前記ボンディングツールの前記根元に隣接し、前記ボンディングツールの長手方向中心線に対して垂直な反射面を含み、
前記画像取得工程は、前記カメラによって前記反射体の画像と前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とを同時に取得し、
前記位置検出工程は、前記カメラによって取得した前記反射体の画像と、前記カメラによって取得した前記ボンディングツールの前記傾斜面の画像とから前記ボンディングツールの位置を検出し、
前記位置補正工程は、前記位置検出工程で検出した前記ボンディングツールの位置と予め設定した基準位置との差に基づいて前記ボンディングツールの位置を補正すること、
を特徴とする位置補正方法。
A position correction method for a die bonder bonding tool,
An image acquisition process;
A position detection process;
A position correction process;
Including
The die bonder includes a suction surface at a tip that sucks a semiconductor die, a root thicker than the suction surface at the tip, and an inclined surface that connects the suction surface and the root and is inclined with respect to a longitudinal center line. The bonding tool, the light source disposed on the suction surface side of the bonding tool, and the bonding tool do not move relatively, and the light from the light source is reflected on the suction surface side of the bonding tool. A reflector, and a camera that simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool, the reflector is adjacent to the root of the bonding tool, and the longitudinal direction of the bonding tool Including a reflective surface perpendicular to the centerline,
The image acquisition step simultaneously acquires an image of the reflector and an image of the inclined surface of the bonding tool by the camera,
The position detection step detects the position of the bonding tool from the image of the reflector acquired by the camera and the image of the inclined surface of the bonding tool acquired by the camera,
The position correction step is to correct the position of the bonding tool based on a difference between the position of the bonding tool detected in the position detection step and a preset reference position;
A position correction method characterized by the above.
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