JP2015015506A - Die bonder and die bonding method - Google Patents

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英晴 小橋
Hideharu Kobashi
英晴 小橋
綾治 堀内
Ayaji Horiuchi
綾治 堀内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a die bonder and a die bonding method having a short tact time and a high alignment accuracy by reducing the impact of vibration generated by conveyance operation or airflow produced by a heat source on an image captured for the purpose of positioning a work or a wafer.SOLUTION: Immediately after stopping the movement of a work or a die, an image pick-up device captures the image of the work or die in a shutter speed sufficiently longer than the fluctuation period (1 wavelength) of the waveform of a vibration before reaching a setting position and sufficiently longer than the wavelength of optical fluctuation due to airflow. An image processing section corrects the position by performing image processing where a blurred image thus captured is used for pattern matching.

Description

本発明は、ダイボンダおよびダイボンディング方法に関わり、特に、位置合わせ時間を短縮するダイボンダおよびダイボンディング方法に関する。   The present invention relates to a die bonder and a die bonding method, and more particularly, to a die bonder and a die bonding method that reduce the alignment time.

従来のダイボンディング工程では、ダイ(半導体チップ、以下、単にダイと称する)を分割する工程を経た半導体ウエハ(以下、単にウエハという)を配線基板やリードフレームなどの基板にマウントしてパッケージを組み立てる。
ダイボンダにおいて、まず、配線基板やリードフレームなどのサブストレート基板は、フレームローダから搬入される。搬入されたサブストレート基板上には、プリフォームヘッド部でダイ接着剤が塗布される(接着剤塗布工程)。ダイ接着剤は、例えば、ペースト状の接着剤である。
ダイ接着剤を塗布されたサブストレート基板は、ボンディング部で、ウエハホルダからピックアップされ(ピックアップ工程)たダイをマウント(ボンディング工程)される。
上述の接着剤塗布工程時、ピックアップ工程時、およびボンディング工程時には、各々の工程に合わせ、サブストレート基板やウエハを撮像し、撮像した画像に基づいて画像処理により位置決めおよび検査を行う(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。
In a conventional die bonding process, a package is assembled by mounting a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) that has undergone a process of dividing a die (semiconductor chip; hereinafter simply referred to as a die) on a substrate such as a wiring board or a lead frame. .
In the die bonder, first, a substrate substrate such as a wiring substrate or a lead frame is carried in from a frame loader. A die adhesive is applied on the carried substrate substrate at the preform head portion (adhesive application step). The die adhesive is, for example, a paste adhesive.
The substrate substrate coated with the die adhesive is mounted (bonding step) on the die picked up from the wafer holder (pickup step) at the bonding portion.
At the time of the above-described adhesive application process, pick-up process, and bonding process, a substrate substrate and a wafer are imaged in accordance with each process, and positioning and inspection are performed by image processing based on the captured image (Patent Document 1). , Patent Document 2 and Patent Document 3).

特開2002−72996号公報JP 2002-72996 A 特開2003−318600号公報JP 2003-318600 A 特開平6−197349号公報JP-A-6-1973349

サブストレート基板は、ダイボンダに搬入され、ダイボンディングされた後搬送される。即ち、サブストレート基板は、ダイボンダの上流から下流に搬送される。一般的に、高精度が要求される産業機械では、当然ながら、装置内部での振動や気流の管理を高精度に行う必要がある。しかし、駆動部や発熱部を持つ産業用ロボットでは、それらの影響をゼロにすることは、物理的に困難である。特に、画像処理装置を搭載するダイボンダ等の装置では、これらの影響が顕著に受け易い。
搬送動作により発生する振動は、サブストレート基板に直接伝わるほか、ダイボンダ本体にも伝達される。また、搬送動作だけではなく、ピックアップ工程でもピックアップするために発生する振動が、ダイボンダ中に機械的に伝達される。例えば、ピックアップ時の加重は、約9.8〜147[m/s]程度である。
The substrate substrate is carried into a die bonder, die bonded, and then conveyed. That is, the substrate substrate is transported from the upstream to the downstream of the die bonder. Generally, in an industrial machine that requires high accuracy, it is naturally necessary to manage vibration and airflow inside the apparatus with high accuracy. However, in an industrial robot having a drive unit and a heat generating unit, it is physically difficult to eliminate these effects. In particular, a device such as a die bonder equipped with an image processing device is remarkably susceptible to these effects.
The vibration generated by the transfer operation is transmitted directly to the substrate substrate and also to the die bonder body. Further, not only the transfer operation but also the vibration generated for picking up in the pick-up process is mechanically transmitted into the die bonder. For example, the weight at the time of pickup is about 9.8 to 147 [m / s 2 ].

また、プリフォーム工程以降、ダイ接着剤の塗布性を良くするために、約80〜200[℃]程度に基板を予熱している。
従って、ダイボンダ内には、予熱や排気管等による空気の乱れがある。さらに、搬送動作やピックアップの動作などによって、ダイボンダ内には、気流が発生する。
特に、位置合わせをするときには、ダイボンダでは、撮像装置が位置合わせしたいターゲット(サブストレート基板やダイ)を撮像し、画像処理装置が撮像した画像を画像処理してターゲットの基準位置(位置合わせマーク)を抽出している。しかし、撮像装置が撮像する箇所は、熱発生源に近く、気流の動きが激しい。このため、撮像装置は、気流の動きによる光学的な揺らぎの影響を受ける。また明るい画像を取得するために、照明の輝度を上げて撮像することが多いが、照明光が照射されることにより発生する熱も無視できない。
In addition, after the preform process, the substrate is preheated to about 80 to 200 [° C.] in order to improve the applicability of the die adhesive.
Accordingly, there is air turbulence in the die bonder due to preheating or exhaust pipes. Furthermore, an air flow is generated in the die bonder due to a transport operation, a pickup operation, and the like.
In particular, when aligning, in the die bonder, the imaging device captures an image of a target (substrate substrate or die) to be aligned, and the image captured by the image processing device is image-processed to perform a target reference position (alignment mark). Is extracted. However, the location where the imaging device captures an image is close to the heat generation source, and the movement of the air current is intense. For this reason, the imaging apparatus is affected by optical fluctuation due to the movement of the airflow. Further, in order to acquire a bright image, the image is often picked up by increasing the luminance of illumination, but heat generated by irradiation with illumination light cannot be ignored.

そもそも、撮像装置が撮像する画像は、位置合わせのために使用する。この画像が撮像された時点での位置から、実際に作業するときの位置がずれていれば、撮像した画像は位置合わせに不適切で、使用できない。従って、基板搬送が終わって、振動が所定の大きさ以内に小さくなるまで、位置合わせのための画像を取得できない。このため、ダイボンディングのタクトタイムが長くなる問題があった。さらに、熱の影響による光学的な揺らぎのために、撮影画像には時間的に不確定な要因が入り、位置合わせ精度が向上しないという問題があった。
本発明の目的は、上記のような問題に鑑み、タクトタイムが短く、位置合わせ精度が高いダイボンダおよびダイボンディング方法を提供することにある。
In the first place, the image captured by the image capturing apparatus is used for alignment. If the position at the time of actual work is deviated from the position at the time when this image was captured, the captured image is inappropriate for alignment and cannot be used. Therefore, an image for alignment cannot be acquired until the substrate conveyance is finished and the vibration is reduced within a predetermined magnitude. For this reason, there has been a problem that the takt time of die bonding becomes long. Furthermore, due to optical fluctuations due to the influence of heat, there is a problem in that a time-determinable factor is included in the captured image, and the alignment accuracy is not improved.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a die bonder and a die bonding method with a short tact time and high alignment accuracy.

上記の目的を達成するために、本発明のダイボンダは、ワークを撮像する第1の撮像装置と、前記第1の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第1の基準位置を抽出する画図処理部と、前記抽出された第1の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、前記第1の撮像装置の第1の電子シャッター速度が、前記ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第1の振動波形の1波長より長い又は前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第1の波形の1波長より長いことを特徴とする。
さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第2の撮像装置を備え、前記画像処理部は、前記第2の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第2の基準位置を抽出し、前記位置制御部は、前記抽出された第2の基準位置に基づいて位置合わせし、前記第2の撮像装置の第2の電子シャッター速度が、前記半導体チップが停止した後に発生する振動波形の1波長より長い又は前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第1の波形の1波長より長いことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a die bonder according to the present invention includes a first image pickup device that picks up a workpiece, an image picked up by the first image pickup device, and a predetermined first reference position of the workpiece. And a position control unit for positioning based on the extracted first reference position, wherein the first electronic shutter speed of the first imaging device is a reference for stopping the workpiece. It is longer than one wavelength of the first vibration waveform generated after stopping at the position or longer than one wavelength of the first waveform of the optical fluctuation at the stop reference position.
The die bonder of the present invention further includes a second imaging device that images the semiconductor chip before being held by the suction head, and the image processing unit performs image processing on an image captured by the second imaging device. A predetermined second reference position of the semiconductor chip is extracted, and the position control unit performs alignment based on the extracted second reference position, and a second electronic shutter speed of the second imaging device. Is longer than one wavelength of the vibration waveform generated after the semiconductor chip is stopped or longer than one wavelength of the first waveform of the optical fluctuation at the stop reference position.

また、本発明のダイボンダは、ワークを撮像する第1の撮像装置と、前記第1の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記ワークの所定の第1の基準位置を抽出する画図処理部と、前記抽出された第1の基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、前記第1の撮像装置の第1の電子シャッター速度が、前記ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第1の振動波形の1波長より長く、かつ、前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第1の波形の1波長より長いことを特徴とする。
さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、吸着ヘッドに保持される前の半導体チップを撮像する第2の撮像装置を備え、前記画像処理部は、前記第2の撮像装置が撮像した画像を画像処理し前記半導体チップの所定の第2の基準位置を抽出し、前記位置制御部は、前記抽出された第2の基準位置に基づいて位置合わせし、前記第2の撮像装置の第2の電子シャッター速度が、前記半導体チップが停止した後に発生する振動波形の1波長より長く、かつ、前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第1の波形の1波長より長いことを特徴とする。
The die bonder of the present invention includes a first imaging device that images a workpiece, and a drawing processing unit that performs image processing on an image captured by the first imaging device and extracts a predetermined first reference position of the workpiece. A position control unit that performs alignment based on the extracted first reference position, and the first electronic shutter speed of the first imaging device is generated after the workpiece has stopped at the stop reference position. It is longer than one wavelength of the first vibration waveform and longer than one wavelength of the first waveform of the optical fluctuation of the stop reference position.
The die bonder of the present invention further includes a second imaging device that images the semiconductor chip before being held by the suction head, and the image processing unit performs image processing on an image captured by the second imaging device. A predetermined second reference position of the semiconductor chip is extracted, and the position control unit performs alignment based on the extracted second reference position, and a second electronic shutter speed of the second imaging device. Is longer than one wavelength of the vibration waveform generated after the semiconductor chip is stopped and longer than one wavelength of the first waveform of the optical fluctuation at the stop reference position.

さらに、上記本発明のダイボンダにおいて、前記第1の振動波形及び前記第2の振動波形は、前記半導体チップが停止した時間を起点とする時間と前記第1の基準位置及び前記第2の基準位置からのオフセットを複数回測定して得られた振動波形であることを特徴とする。 Furthermore, in the die bonder of the present invention, the first vibration waveform and the second vibration waveform include a time starting from a time when the semiconductor chip is stopped, the first reference position, and the second reference position. It is a vibration waveform obtained by measuring the offset from a plurality of times.

また、本発明のダイボンディング方法は、吸着ヘッドによって半導体チップを取り出すステップと、ワークが停止基準位置に停止した後に発生する第1の振動波形の1波長より長い又は前記停止基準位置の光学的な揺らぎの第1の波形の1波長より長い第1の撮像装置の電子シャッター速度により、前記第1の撮像装置によって撮像するステップと、前記撮像された第1の画像を画像処理し、前記ワークの所定の第1の基準位置を抽出するステップと、前記抽出された第1の基準位置に基づいて位置合わせして前記ワークに前記半導体チップをダイマウントするステップと、を有することを特徴とするダイボンディング方法。   Further, the die bonding method of the present invention includes a step of taking out the semiconductor chip by the suction head, and an optical longer than one wavelength of the first vibration waveform generated after the work is stopped at the stop reference position or at the stop reference position. The step of imaging by the first imaging device with the electronic shutter speed of the first imaging device being longer than one wavelength of the first waveform of fluctuation, image processing of the captured first image, and processing of the workpiece A die having a step of extracting a predetermined first reference position, and a step of die-mounting the semiconductor chip on the workpiece by alignment based on the extracted first reference position. Bonding method.

本発明によれば、タクトタイムが短く、位置合わせ精度が高いダイボンダおよびダイボンディング方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a die bonder and a die bonding method with a short tact time and high alignment accuracy.

本発明の一実施例のダイボンダを上から見た概念図である。It is the conceptual diagram which looked at the die bonder of one Example of this invention from the top. 本発明のダイボンダの一実施例における撮像装置の機能について説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the function of the imaging device in one Example of the die bonder of this invention. 本発明の位置合わせ機構の制御系の一実施例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Example of the control system of the position alignment mechanism of this invention. 駆動部のユニットが移動から停止に移行したときに発生する振動波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration waveform generate | occur | produced when the unit of a drive part transfers from a movement to a stop. ワークやウエハから光学系までの光路内の気流(空気の乱れ)に起因する光学的な揺らぎによるオフセット波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the offset waveform by the optical fluctuation resulting from the airflow (turbulence of air) in the optical path from a workpiece | work or a wafer to an optical system. 本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、振動による揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a die bonder and a die bonding method according to the present invention, which is for explaining the effect of fluctuation due to vibration by controlling the shutter speed of the imaging apparatus. 本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、気流による光学的な揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a die bonder and a die bonding method according to the present invention, which is for explaining the effect of optical fluctuation caused by an air flow by controlling the shutter speed of the imaging apparatus. 図6、図7の本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例における画像を説明する図である。It is a figure explaining the image in one Example of the die bonder and die-bonding method of this invention of FIG. 6, FIG. 本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法において、振動による影響を除去可能なシャッター時間の別の算出手段および方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another calculation means and method of the shutter time which can remove the influence by a vibration in the die bonder and die bonding method of this invention. 撮像装置が撮像した画像から測定した画像に与える振動を説明する図である。It is a figure explaining the vibration given to the image measured from the image which the imaging device imaged. 縦軸と振動波形の交点(黒丸)が振動発生タイミングとその座標であることを示す図である。It is a figure which shows that the intersection (black circle) of a vertical axis | shaft and a vibration waveform is a vibration generation timing and its coordinate. 本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法においての、気流等による光学的な揺らぎの影響を除去可能なシャッター時間の算出手段および方法の一実施例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating one Example of the calculation means and method of the shutter time which can remove the influence of the optical fluctuation by the airflow etc. in the die bonder and the die bonding method of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、できるだけ説明の重複を避けるため、説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of each drawing, components having common functions are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted to avoid duplication as much as possible.

図1によって、ダイボンダの基本的な構成を説明する。図1は、本発明の一実施例のダイボンダを上から見た概念図である。100はダイボンダ、11はウエハ供給部、12はワーク供給・搬送部、13はダイボンディング部である。このように、ダイボンダ100は、ウエハ供給部11とワーク供給・搬送部12とダイボンディング部13とから成る。
ウエハ供給部11において、111はウエハカセットリフタ、112はピックアップ装置である。またワーク供給・搬送部12において、121はスタックローダ、122はフレームフィーダ、123はアンローダである。またダイボンディング部13において、131はプリフォーム部、132はボンディングヘッド部である。
The basic configuration of the die bonder will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual view of a die bonder according to an embodiment of the present invention as viewed from above. Reference numeral 100 denotes a die bonder, 11 denotes a wafer supply unit, 12 denotes a workpiece supply / conveyance unit, and 13 denotes a die bonding unit. As described above, the die bonder 100 includes the wafer supply unit 11, the workpiece supply / conveyance unit 12, and the die bonding unit 13.
In the wafer supply unit 11, 111 is a wafer cassette lifter, and 112 is a pickup device. In the workpiece supply / conveyance unit 12, 121 is a stack loader, 122 is a frame feeder, and 123 is an unloader. In the die bonding part 13, 131 is a preform part, and 132 is a bonding head part.

図1において、ウエハカセットリフタ111は、ウエハリングが充填されたウエハカセット(図示しない)を有し、順次、ウエハリングをピックアップ装置112に供給する。ピックアップ装置112は、所望するダイをウエハリングからピックアップできるように、ウエハリングを移動する。
スタックローダ121は、ダイを接着するワーク(リードフレーム)をフレームフィーダ122に供給する。フレームフィーダ122は、ワークをフレームフィーダ122上の2箇所の処理位置(プリフォーム部およびダイボンディング部それぞれの処理位置)を介してアンローダ123に搬送する。アンローダ123は、搬送されたワークを保管する。
プリフォーム部(ダイ接着剤塗布装置)131は、フレームフィーダ122により搬送されてきたワーク(例えば、リードフレーム)に、ダイ接着剤を塗布する。ボンディングヘッド部132は、ピックアップ装置112から、ダイをピックアップして上昇し、ダイをフレームフィーダ122上のボンディングポイントまで移動させる。そして、ボンディングヘッド部132は、移動したボンディングポイントでダイを下降させ、ダイ接着剤が塗布されたワーク上のボンディングポイントにダイをボンディングする。なお、ダイの裏面(接着面)にも、フィルム状の接着剤が予め付着している。
In FIG. 1, a wafer cassette lifter 111 has a wafer cassette (not shown) filled with wafer rings, and sequentially supplies the wafer rings to the pickup device 112. The pick-up device 112 moves the wafer ring so that a desired die can be picked up from the wafer ring.
The stack loader 121 supplies a work (lead frame) to which the die is bonded to the frame feeder 122. The frame feeder 122 conveys the workpiece to the unloader 123 via two processing positions on the frame feeder 122 (processing positions of the preform part and the die bonding part). The unloader 123 stores the conveyed work.
The preform part (die adhesive application device) 131 applies a die adhesive to a work (for example, a lead frame) conveyed by the frame feeder 122. The bonding head unit 132 picks up a die from the pickup device 112 and moves up to a bonding point on the frame feeder 122. Then, the bonding head unit 132 lowers the die at the moved bonding point, and bonds the die to the bonding point on the workpiece coated with the die adhesive. A film-like adhesive is also attached in advance to the back surface (adhesion surface) of the die.

図2によって、さらに、ダイボンダに使用する撮像装置の基本的な機能について説明する。図2は、本発明のダイボンダの一実施例における撮像装置の機能について説明するための模式的な断面図である。図2(a)は横方向(Y方向)から見た図、図2(b)は上方向(Z方向)から見た図である。なお、図2においては、ダイボンダにおける撮像装置とその撮像画像について説明している。このため、説明に関係のない機能部分(他の構成要素、結線)については、図示および説明を省略している。232はプリフォーム部の処理位置、233はダイボンディング部処理位置、211はピックアップ装置112に装着されたウエハリングのウエハ、201はピックアップ装置112の上からウエハ211のダイを撮像する撮像装置、212はプリフォーム部232に搬入されたワーク(例えば、リードフレーム)、202はプリフォーム部131のダイ接着位置(ボンディングポイント)を撮像する撮像装置、213はボンディングヘッド部の処理位置233に搬入されたワーク、203はボンディングヘッド部の処理位置132のダイ接着位置を撮像する撮像装置、251はプリフォーム部の処理位置232とダイボンディング部233間のピッチである。ワーク212と213は、ピッチ251の間隔を保ちローダから搬入され、アンローダ123に搬送される。
撮像装置は、例えば、CCD撮像素子若しくはCMOS撮像素子を用いた撮像装置である。
With reference to FIG. 2, the basic functions of the image pickup apparatus used for the die bonder will be further described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the function of the imaging device in an embodiment of the die bonder of the present invention. 2A is a diagram viewed from the lateral direction (Y direction), and FIG. 2B is a diagram viewed from the upper direction (Z direction). Note that FIG. 2 illustrates an imaging device in a die bonder and a captured image thereof. For this reason, illustration and description are omitted for functional parts (other components, connection) not related to the description. 232 is a processing position of the preform portion, 233 is a processing position of the die bonding portion, 211 is a wafer of a wafer ring mounted on the pickup device 112, 201 is an imaging device that images the die of the wafer 211 from above the pickup device 112, 212 Is a workpiece (for example, a lead frame) carried into the preform part 232, 202 is an imaging device for imaging the die bonding position (bonding point) of the preform part 131, and 213 is carried into the processing position 233 of the bonding head part. Reference numeral 203 denotes an image pickup apparatus that picks up an image of the die bonding position at the processing position 132 of the bonding head unit. Reference numeral 251 denotes a pitch between the processing position 232 of the preform unit and the die bonding unit 233. The workpieces 212 and 213 are carried from the loader while keeping the interval of the pitch 251 and conveyed to the unloader 123.
The imaging device is, for example, an imaging device using a CCD imaging device or a CMOS imaging device.

図2において、撮像装置201は、ピックアップ装置112のウエハ211のパターン面(表面)を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、1つのダイの中心位置と、ピックアップ装置112の吸着ノズルの中心および突き上げブロックの中心位置とのずれをなくすように位置補正する。
同様に、撮像装置202は、プリフォーム部232の所定のダイ接着位置(ボンディングポイント)を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置にプリフォーム樹脂が塗布されるように位置ずれ補正を行い、プリフォーム樹脂を塗布する。
また同様に、撮像装置203は、ダイボンディング部233の所定のダイ接着位置を撮像し、パターン認識等の周知の画像処理によって、ダイ接着位置の中心位置にダイがマウントされるように位置ずれ補正を行い、ダイをマウントする。
In FIG. 2, the imaging device 201 images the pattern surface (front surface) of the wafer 211 of the pickup device 112, and performs well-known image processing such as pattern recognition and the center position of one die and the suction nozzle of the pickup device 112. The position is corrected so as to eliminate the deviation from the center and the center position of the push-up block.
Similarly, the imaging device 202 images a predetermined die bonding position (bonding point) of the preform portion 232 and positions the preform resin to be applied to the die bonding position by known image processing such as pattern recognition. Deviation correction is performed and preform resin is applied.
Similarly, the imaging device 203 captures an image of a predetermined die bonding position of the die bonding unit 233 and corrects misalignment so that the die is mounted at the center position of the die bonding position by known image processing such as pattern recognition. And mount the die.

なお、画像処理装置が撮像装置によって画像を取得するとき(電子シャッター:蓄積露光時)には、ダイボンダ自身が起こしている振動や気流の乱れなどの影響を受け、撮像した画像の再現性に、揺らぎが発生する。振動などに対してはシャッター速度を短縮することでぶれを抑えることはできる。しかし、振幅の範囲内において、位置が不定となる。即ち、撮像した画像に基づく位置(撮像時の位置)が、その後の振動で動き、現在の位置が撮像時の位置と異なる。
これらの現象は、画像処理を用いた位置決め機能を低下させ、最終的には、ボンディング精度が低化する。
When the image processing device acquires an image with the imaging device (electronic shutter: during accumulation exposure), the image processing device is affected by vibrations caused by the die bonder itself and turbulence of the air current, and the reproducibility of the captured image is Fluctuation occurs. Shake can be suppressed by reducing the shutter speed against vibration. However, the position is indefinite within the amplitude range. That is, the position based on the captured image (position at the time of imaging) moves by subsequent vibration, and the current position is different from the position at the time of imaging.
These phenomena reduce the positioning function using image processing, and ultimately the bonding accuracy is lowered.

次に、図3の位置合わせ機構によって、位置ずれ補正をさらに説明する。図3は、本発明の位置合わせ機構の制御系の一実施例を説明するための図である。301は画像処理装置、302は位置制御装置、303はX軸駆動部、304はY軸駆動部、305はθ軸駆動部、306はX軸モータ、307はY軸モータ、308はθ軸モータである。   Next, the positional deviation correction will be further described with reference to the alignment mechanism shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the control system of the alignment mechanism of the present invention. Reference numeral 301 denotes an image processing device, 302 denotes a position control device, 303 denotes an X-axis drive unit, 304 denotes a Y-axis drive unit, 305 denotes a θ-axis drive unit, 306 denotes an X-axis motor, 307 denotes a Y-axis motor, and 308 denotes a θ-axis motor. It is.

図3において、撮像装置201は、ウエハ211のパターン面(表面)を撮像し、撮像した画像データを画像処理装置301に出力する。
画像処理装置301は、入力された画像データを、パターン認識等の周知の画像処理によって解析し、ウエハおよびダイの所定の箇所の位置合わせマークについてX座標、Y座標およびθ座標のずれを抽出し、ピックアップの中心位置にピックアップするダイの中心300が来るように位置補正量を算出し、算出した位置補正量を位置制御装置302に出力する。
位置制御装置302は、入力された位置補正量に基づいて、駆動部303〜305に制御信号を出力する。駆動部303〜305は、入力された制御信号に基づいてそれぞれのモータ(X軸モータ306、Y軸モータ307、およびθ軸モータ)を制御し、X座標、Y座標、θ(回転)座標を補正する。
上述の実施例では、ピックアップ装置112についての位置補正を説明した。以下、プリフォーム部131およびボンディングヘッド部132についても同様である。
In FIG. 3, the imaging apparatus 201 captures an image of the pattern surface (front surface) of the wafer 211 and outputs the captured image data to the image processing apparatus 301.
The image processing apparatus 301 analyzes the input image data by known image processing such as pattern recognition, and extracts deviations in the X, Y, and θ coordinates of the alignment marks at predetermined locations on the wafer and the die. Then, the position correction amount is calculated so that the center 300 of the die to be picked up is at the center position of the pickup, and the calculated position correction amount is output to the position control device 302.
The position control device 302 outputs a control signal to the drive units 303 to 305 based on the input position correction amount. The drive units 303 to 305 control the respective motors (X-axis motor 306, Y-axis motor 307, and θ-axis motor) based on the input control signal, and set the X coordinate, Y coordinate, and θ (rotation) coordinate. to correct.
In the above-described embodiment, the position correction for the pickup device 112 has been described. Hereinafter, the same applies to the preform portion 131 and the bonding head portion 132.

次に、図4を用いて、駆動ユニットが移動から停止に移行する(搬送動作が停止し、ワークが停止基準位置で停止した)タイミングで発生する振動について説明する。図4は、駆動部のユニットが移動から停止に移行したときに発生する振動波形の一例を示す図である。
なお、駆動ユニットが移動から停止し、撮像装置が画像処理によって位置を決定する工程としては、図2で説明したように、本発明では、(1)ピックアップ装置112のウエハカセットリフタ111からピックアップ装置112へのウエハリングの移動時およびピックアップ装置112内でのダイ位置の移動、(2)プリフォーム部232へのワーク212の搬入、(3)ダイボンディング部232へのワーク213の搬入である。以下の説明では、(3)ダイボンディング部232へのワーク213の搬入を例として説明する。
Next, with reference to FIG. 4, a description will be given of vibrations that occur at the timing when the drive unit shifts from movement to stop (the conveyance operation stops and the workpiece stops at the stop reference position). FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a vibration waveform generated when the unit of the drive unit shifts from movement to stop.
Note that, as described in FIG. 2, in the present invention, as the process in which the drive unit stops moving and the imaging device determines the position by image processing, in the present invention, (1) the pickup device from the wafer cassette lifter 111 of the pickup device 112 is used. The movement of the wafer ring to 112 and the movement of the die position in the pickup device 112, (2) loading of the workpiece 212 into the preform portion 232, and (3) loading of the workpiece 213 into the die bonding portion 232. In the following description, (3) loading of the workpiece 213 into the die bonding unit 232 will be described as an example.

図4において、横軸は時間を示し、縦軸は基準位置(整定位置)からのオフセットを示す。図4(a)は、時刻t41ではワーク213が移動中で、時刻t42で停止基準位置に停止(ワーク搬送動作が停止)したことを示す。しかし、振動によって、ワーク213は、時刻t42では完全に停止せず、停止基準位置を中心にワーク搬送方向に振動する。振動の振幅(停止の基準位置からのずれ)は時間の経過と共に漸減し、整定時間が経過すると所定の許容振幅値(整定値)内に収まる。即ち、ワーク213を移動および停止させる駆動ユニットの剛体部分の形状の位置関係が大幅に変化しない限り、換言すると振動支点部と測定点の位置関係が大幅に変化しない限り、振動周期は、ある程度一定で、振幅が過渡的に減衰し、収束する。   In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates an offset from the reference position (settling position). FIG. 4A shows that the workpiece 213 is moving at time t41 and stopped at the stop reference position at time t42 (the workpiece transfer operation is stopped). However, the workpiece 213 does not stop completely at time t42 due to vibration, and vibrates in the workpiece conveyance direction around the stop reference position. The amplitude of vibration (deviation from the stop reference position) gradually decreases with time, and falls within a predetermined allowable amplitude value (settling value) when the settling time elapses. That is, unless the positional relationship of the shape of the rigid portion of the drive unit that moves and stops the workpiece 213 changes significantly, in other words, unless the positional relationship between the vibration fulcrum portion and the measurement point changes significantly, the vibration cycle is somewhat constant. Thus, the amplitude attenuates transiently and converges.

次に、図4(b)に示すように、例えば、時刻t43のタイミングで撮像装置がワーク213の画像を取得し、取得した画像を画像処理し、位置合わせマークに基づいて位置決定する。この結果、ワーク213は、収束時の位置(真値:オフセットゼロの停止基準位値)に比べて距離dずれた位置で位置合わせすることになる。このため、さらにオフセット値(距離d)分の位置補正が必要となる。
なお、ダイボンディング工程において、吸着ノズルがダイをワーク213の所定に位置にマウントするまでに、すでにワーク213が収束位置(停止基準位置にほぼ近い整定位置)にある。同様に、プリフォーム部131で、ダイ接着剤を塗布する塗布ヘッドがワーク212に塗布するまでに、すでにワーク212が整定位置にある。また、ピックアップ装置112でも同様に、ピックアップ装置の吸着ノズルがダイをピックアップするまでに、すでにダイの中心位置が整定位置にある。
しかし、位置精度を高くするために、減衰がほとんどなくなっている時刻t45まで待って、撮像装置によってワーク213の画像を取得し、取得した画像を画像処理し、位置決定すると、停止制御からの遅延時間を多く必要となるため、タクトタイムが長くなる。
Next, as illustrated in FIG. 4B, for example, the imaging apparatus acquires an image of the workpiece 213 at the timing of time t43, performs image processing on the acquired image, and determines a position based on the alignment mark. As a result, the workpiece 213 is aligned at a position shifted by a distance d as compared with the position at the time of convergence (true value: stop reference position value with zero offset). For this reason, position correction for the offset value (distance d) is further required.
In the die bonding step, the work 213 is already at the convergence position (a settling position almost close to the stop reference position) before the suction nozzle mounts the die at a predetermined position on the work 213. Similarly, in the preform part 131, the work 212 is already in the settling position before the application head for applying the die adhesive is applied to the work 212. Similarly, in the pickup device 112, the center position of the die is already in the settling position before the pickup nozzle of the pickup device picks up the die.
However, in order to increase the position accuracy, after waiting until time t45 when the attenuation is almost eliminated, the image of the work 213 is acquired by the imaging device, the acquired image is processed, and the position is determined. Since a lot of time is required, the tact time becomes long.

図4(c)に示すように、ワーク停止時刻t42から時刻t44までの短時間T40の区間内で、従来より正確に真値を算出可能なダイボンダを、以下で、説明する。   As shown in FIG. 4C, a die bonder capable of calculating a true value more accurately than before in the section of a short time T40 from the workpiece stop time t42 to time t44 will be described below.

次に、図5を用いて、ワークやウエハから光学系までの光路内の気流(空気の乱れ)に起因する光学的な揺らぎについて説明する。この光学的な揺らぎは、温度変化や噴出しエアーなどによって発生する。図5は、ワークやウエハから光学系までの光路内の気流(空気の乱れ)に起因する光学的な揺らぎによるオフセットの一例を示す図である。図5(a)および(b)において、横軸は時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図5(a)は、ダイマウンタで一般的に光路内の気流によって発生する、オフセット振幅波形の一例を示す図である。山PA1谷PA2の発生タイミング(周期)や振幅は、ランダムに近いが、振幅の最大値Amaxや周期の最大値Lmaxは、ある所定の範囲内に収まる。
図5(b)は、図5(a)の振幅波形の揺らぎの振幅波形に対して、撮像を繰り返し行った時刻での振幅をP〜Pのドットで示した図である。
図5(c)は、図5(b)のように撮像した都度の揺らぎの振幅値をヒストグラムにした図である。横軸は頻度、縦軸は振幅(例えば、中央値はオフセットゼロである)のクラス代表値を示す。
このように、振幅のばらつきは、確率分布に依存する標準偏差で表すことができる。
Next, the optical fluctuation caused by the airflow (air turbulence) in the optical path from the workpiece or wafer to the optical system will be described with reference to FIG. This optical fluctuation is caused by temperature change, blown air, or the like. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an offset due to optical fluctuation caused by an airflow (air turbulence) in an optical path from a workpiece or wafer to the optical system. 5A and 5B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the offset from the reference position.
FIG. 5A is a diagram showing an example of an offset amplitude waveform that is generally generated by an airflow in the optical path in the die mounter. The generation timing (cycle) and amplitude of the peaks P A1 and valley P A2 are close to random, but the maximum amplitude value A max and the maximum cycle value L max are within a predetermined range.
FIG. 5B is a diagram in which the amplitude at the time when the imaging is repeatedly performed with respect to the amplitude waveform of the fluctuation of the amplitude waveform in FIG. 5A is indicated by dots P 1 to P 4 .
FIG. 5C is a diagram in which the amplitude value of the fluctuation every time the image is taken as shown in FIG. The horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the class representative value of the amplitude (for example, the median is zero offset).
Thus, the variation in amplitude can be expressed by a standard deviation that depends on the probability distribution.

さて、図6を用いて、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明する。図6は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、振動による揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。横軸は時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図6(a)は、撮像装置の電子シャッター時間(蓄積時間)が、振動の1波長に対して比較的短い場合のぶれ幅w、ぶれ幅中心c、およびオフセット基準位置(整定位置)の関係を示す図である。ぶれ幅wは、シャッター時間内の“オフセット最大値”と“オフセット最小値”の差である。
w = “オフセット最大値”−“オフセット最小値”
従って、ぶれ幅中心cの位置は、シャッター時間内の“オフセット最大値”と“オフセット最小値”の和の1/2の値である。
c = (“オフセット最大値”+“オフセット最小値”)/2
図6(b)は、撮像装置の電子シャッター時間(蓄積時間)が、振動の1波長に対して十分短い場合のぶれ幅w、ぶれ幅中心c、およびオフセット基準位置(整定位置)の関係を示す図である。ぶれ幅wは小さくなるが、ぶれ幅中心cは整定位置に対して振幅分の範囲で不定になる。振動とシャッターの同期がとれない場合には、位置が確定できない。
図6(c)は、撮像装置の電子シャッター時間(蓄積時間)が、振動の1波長より十分長い場合のぶれ幅w、ぶれ幅中心c、およびオフセット基準位置(整定位置)の関係を示す図である。ぶれ幅wは大きくなるが、ぶれ幅中心cの変動範囲が、整定位置に対して、プラス側に、“正側オフセット絶対値の最大”と“負側オフセット絶対値の最大”の差の絶対値の1/2の値、及びマイナス側に、正側オフセット絶対値の最大”と“負側オフセット絶対値の最大”の差の絶対値の1/2の値となる。
±|“正側オフセット絶対値の最大”−“負側オフセット絶対値の最大”|/2
振幅が比較的安定している振動に対しては、その値が小さくなる。
Now, an embodiment of the die bonder and die bonding method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of a die bonder and a die bonding method according to the present invention, in which the effect of fluctuation due to vibration is removed by controlling the shutter speed of the imaging device. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the offset from the reference position.
FIG. 6A shows the relationship between the blur width w, the blur width center c, and the offset reference position (settling position) when the electronic shutter time (accumulation time) of the imaging apparatus is relatively short with respect to one wavelength of vibration. FIG. The blur width w is the difference between the “offset maximum value” and the “offset minimum value” within the shutter time.
w = "maximum offset value"-"minimum offset value"
Accordingly, the position of the blur width center c is a value that is ½ of the sum of the “maximum offset value” and the “minimum offset value” within the shutter time.
c = (“offset maximum value” + “offset minimum value”) / 2
FIG. 6B shows the relationship between the blur width w, the blur width center c, and the offset reference position (settling position) when the electronic shutter time (accumulation time) of the imaging device is sufficiently short for one wavelength of vibration. FIG. Although the blur width w is small, the blur width center c is indefinite within the range of the amplitude relative to the settling position. If the vibration and shutter cannot be synchronized, the position cannot be determined.
FIG. 6C is a diagram showing the relationship between the blur width w, the blur width center c, and the offset reference position (settling position) when the electronic shutter time (accumulation time) of the imaging apparatus is sufficiently longer than one wavelength of vibration. It is. Although the fluctuation width w increases, the fluctuation range of the fluctuation width center c is an absolute difference between the “maximum positive offset absolute value” and the “maximum negative offset absolute value” on the plus side with respect to the settling position. The value becomes ½ of the absolute value of the difference between “maximum of positive offset absolute value” and “maximum of negative offset absolute value” on the minus side.
± | “Maximum absolute value of positive offset” − “Maximum absolute value of negative offset” | / 2
For vibrations with relatively stable amplitude, the value is small.

図7を用いて、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明する。図7は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例であって、撮像装置のシャッター速度を制御して、気流による光学的な揺らぎの影響を除去することについて説明する図である。
気流による光学的な揺らぎは、気流や粗密に何らかの傾向がない場合には、通常、ランダムに発生すると考えて良い。本実施例では、気流による光学的な揺らぎが、ランダムに発生するとして以下のように検討した。
即ち、画像処理による位置は、真値に対して、一定の確率分布で分散する。このため、整定位置が、図7のような揺らぎ波形の中央付近に存在する確率が最も高い。その分散をほぼ算出できるだけ長いシャッター時間(蓄積時間)を設けるようにすることによって、真値を中心に挟んだ画像データになる。この画像データは、短いシャッター時間で撮像した画像よりも、正確に真値を算出することができる。
An embodiment of the die bonder and die bonding method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of a die bonder and a die bonding method according to the present invention, in which the shutter speed of the imaging device is controlled to remove the influence of optical fluctuation caused by the airflow.
It can be considered that the optical fluctuation caused by the airflow usually occurs randomly when there is no tendency to the airflow or the density. In the present example, the optical fluctuation due to the airflow was considered to occur randomly, and the following examination was made.
That is, the positions by image processing are distributed with a constant probability distribution with respect to the true value. For this reason, the probability that the settling position exists near the center of the fluctuation waveform as shown in FIG. 7 is the highest. By providing a shutter time (accumulation time) that is as long as possible to calculate the variance, image data with the true value as the center is obtained. The true value of this image data can be calculated more accurately than an image captured with a short shutter time.

図8は、上述の図6若しくは図7で説明したシャッター時間に対する画像データの一例を示す図である。図8には、(a)シャッター時間が揺らぎ周期(1波長)に対して十分短い場合、(b)シャッター時間が揺らぎ周期(1波長)に対して比較的短い場合、(c)シャッター時間が揺らぎ周期(1波長)に対して十分長い場合について、それぞれ、テンプレート登録時の画像、ランタイム時間の画像を示す。
図8(a)は、それぞれの画像がぶれない。しかし、中心位置も確定しない。そして、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像と異なる。
図8(b)は、それぞれの画像がぶれる。従って、中心位置も確定しない。そして、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像と異なる。
図8(c)は、それぞれの画像がぶれる。しかし、中心位置は、実際の中心位置に近くなる。さらに、ランタイム時の画像は、テンプレート登録された画像に類似する。
即ち、図6、図7、および図8で説明したように、ランタイム時若しくはそれに加えてテンプレート画像登録時に、シャッター時間を揺らぎ周期(1波長)に対して十分長くし、にじんだ画像でパターンマッチングする画像処理アルゴリズムとする。これによって、にじみの中心が真値に近くなる。この結果、位置決め精度が向上する。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of image data with respect to the shutter time described with reference to FIG. 6 or FIG. FIG. 8 shows that (a) the shutter time is sufficiently short with respect to the fluctuation period (one wavelength), (b) the shutter time is relatively short with respect to the fluctuation period (one wavelength), and (c) the shutter time. For a case where the period is sufficiently long with respect to the fluctuation period (one wavelength), an image at the time of template registration and an image at runtime time are shown.
In FIG. 8A, each image is not blurred. However, the center position is not fixed. The runtime image is different from the template registered image.
In FIG. 8B, each image is blurred. Therefore, the center position is not fixed. The runtime image is different from the template registered image.
In FIG. 8C, each image is blurred. However, the center position is close to the actual center position. Further, the runtime image is similar to the template registered image.
That is, as explained in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 8, at the time of runtime or in addition to the template image registration, the shutter time is sufficiently long with respect to the fluctuation period (one wavelength), and pattern matching is performed with a blurred image. Image processing algorithm. As a result, the blur center is close to the true value. As a result, positioning accuracy is improved.

本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の他の実施例を、図9によって説明する。実施例1においては、シャッター時間を揺らぎ波長より十分長いシャッター速度で画像を取得し、にじんだ画像でパターンマッチングする画像処理アルゴリズムを用いた。
図9によって、振動による影響を除去可能なシャッター時間の別の算出手段および方法を説明する。図9は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の一実施例を説明するための図である。901はCCD撮像素子若しくはCMOS撮像素子を用いた撮像装置、905は撮像装置901の光軸、914はレンズ、911は撮像装置901の光軸905上でかつ撮像素子(撮像装置901の上側)側に設けられたセンサ、912は撮像装置901の光軸905上でかつレンズ914側(撮像装置901の下側)に設けられたセンサである。また、901’はCD撮像素子若しくはCMOS撮像素子を用いた撮像装置、905’は撮像装置901’の光軸、914’はレンズ、911’は撮像装置901’の光軸905’上でかつ撮像素子(撮像装置901’の上側)側に設けられたセンサ、912’は撮像装置901’の光軸905’上でかつレンズ914’側(撮像装置901’の下側)に設けられたセンサである。
Another embodiment of the die bonder and die bonding method of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, an image processing algorithm is used in which an image is acquired with a shutter speed sufficiently longer than the fluctuation wavelength of the shutter time and pattern matching is performed with a blurred image.
With reference to FIG. 9, another means and method for calculating the shutter time capable of removing the influence of vibration will be described. FIG. 9 is a view for explaining an embodiment of the die bonder and the die bonding method of the present invention. Reference numeral 901 denotes an image pickup apparatus using a CCD image pickup element or a CMOS image pickup element, 905 denotes an optical axis of the image pickup apparatus 901, 914 denotes a lens, 911 denotes an optical axis 905 of the image pickup apparatus 901, and the image pickup element (upper side of the image pickup apparatus 901) side. Reference numeral 912 denotes a sensor provided on the optical axis 905 of the imaging device 901 and on the lens 914 side (lower side of the imaging device 901). Reference numeral 901 ′ denotes an image pickup apparatus using a CD image pickup element or a CMOS image pickup element, 905 ′ denotes an optical axis of the image pickup apparatus 901 ′, 914 ′ denotes a lens, and 911 ′ denotes an optical axis 905 ′ of the image pickup apparatus 901 ′. A sensor provided on the element (upper side of the imaging device 901 ′) side, 912 ′ is a sensor provided on the optical axis 905 ′ of the imaging device 901 ′ and on the lens 914 ′ side (lower side of the imaging device 901 ′). is there.

図9の実施例では、シャッター開口(蓄積開始および終了)タイミング制御によって振動の波形を測定する方法について述べる。即ち、振動抑制のために振動周期若しくは振動終息時間を算出するものである。
使用するセンサとしては、一般的には、加速度センサや振動センサが考えられる。しかし、振動センサでの測定は、以下の理由で、取り込み画像への影響を確認することが難しくなる虞がある。
即ち、図9(a)は、撮像装置901の光軸が、垂直方向になるようにセットされている模式図である。図9(b)は、振動により、光軸が垂直な撮像装置901から、少し光軸が回転した(角度θ)場合の模式図である。
光軸上に上下2つの振動センサを取り付けた場合には、(1)センサが回転の支点中心になる場合には反応しない、(2)光学系が長い光路を持つ場合にはオフセットが反映されない、等の問題がある。
また、加速度センサでも、一般的には、オフセットは算出できないが、取りだした波形を積分すれば、類推できる。ただ、図9によって加速度センサを使用しても、画像上でのオフセットを正確に算出することは難かしいので、センサでの測定結果より実画像での影響度を測定して、最適なシャッター時間を選択する。
In the embodiment of FIG. 9, a method of measuring a vibration waveform by shutter opening (accumulation start and end) timing control will be described. That is, the vibration period or vibration end time is calculated for vibration suppression.
As a sensor to be used, an acceleration sensor and a vibration sensor are generally considered. However, the measurement with the vibration sensor may make it difficult to confirm the influence on the captured image for the following reason.
That is, FIG. 9A is a schematic diagram in which the optical axis of the imaging device 901 is set so as to be in the vertical direction. FIG. 9B is a schematic diagram when the optical axis is slightly rotated (angle θ) from the imaging device 901 whose optical axis is vertical due to vibration.
When two upper and lower vibration sensors are mounted on the optical axis, (1) there is no response when the sensor is at the center of rotation, and (2) no offset is reflected when the optical system has a long optical path. , Etc.
In general, an acceleration sensor cannot calculate an offset, but can be analogized by integrating the extracted waveform. However, even if the acceleration sensor is used in accordance with FIG. 9, it is difficult to accurately calculate the offset on the image. Therefore, the optimum shutter time is determined by measuring the influence on the actual image from the measurement result of the sensor. Select.

図9の実施例について、図10を用いてさらに説明する。図10は、撮像装置が撮像した画像から測定した画像に与える振動を説明する図である。横軸は時間を示し、縦軸はオフセットを示す。図10(a)は1つの連続して撮像した画像の振動波形について、フレームサイクル(垂直同期:VD)とシャッタースピードの関係を示した図である。図10(b)は、1回目、2回目、および3回目に撮像した画像の振動波形を併記した図である。   The embodiment of FIG. 9 will be further described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining vibrations applied to an image measured from an image captured by the imaging apparatus. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates offset. FIG. 10A is a diagram showing the relationship between the frame cycle (vertical synchronization: VD) and the shutter speed for the vibration waveform of one continuously captured image. FIG. 10B is a diagram in which vibration waveforms of images captured at the first time, the second time, and the third time are shown together.

図10において、繰り返し発生する装置振動が、画像に与える影響は、その撮像装置によって測定できる。画像は、一般的に、CCD撮像素子やCMOS撮像素子などの撮像素子を用いた撮像装置によって撮像される。しかし、撮像された画像は、撮像素子の画像吐き出し時間(画像転送時間)より高周期で撮像を繰り返すことができない。従って、撮像された画像は、その連続性を正確に維持できない。このため、振動などの軌跡解析に使用することは一般的に難かしい。即ち、図10(a)に示すように、シャッター時間sはフレームサイクルVDより短くできても、タイミングはフレームサイクルに依存する。このため映像の連続性を維持できなくなる。   In FIG. 10, the influence of repeated apparatus vibrations on an image can be measured by the imaging apparatus. An image is generally picked up by an image pickup apparatus using an image pickup device such as a CCD image pickup device or a CMOS image pickup device. However, the captured image cannot be repeatedly imaged at a period higher than the image ejection time (image transfer time) of the image sensor. Therefore, the captured image cannot maintain its continuity accurately. For this reason, it is generally difficult to use for analysis of trajectory such as vibration. That is, as shown in FIG. 10A, even if the shutter time s can be shorter than the frame cycle VD, the timing depends on the frame cycle. For this reason, the continuity of the video cannot be maintained.

しかし、本発明の一実施例では、シャッター時間を測定する上で、撮像装置が撮像した実際の画像が、振動の影響をどのように受けているかを正確に測定することが重要である。このため、図10(b)に示すように、本実施例2では、装置の動作再現性を利用している。
図11は、縦軸と振動波形の交点(黒丸)が振動発生タイミングとその座標であることを示す図である。横軸が時間を示し、縦軸は基準位置からのオフセットを示す。
図1(a)は測定1回目、図11(b)は測定2回目、図11(c)は、測定3回目、・・・、図11(d)は、測定N回目である(Nは、2以上の自然数)。
発生起因が常に同じで、装置の剛性が十分ある場合、その振動の描く軌跡は周期測定を行うレベルでの再現性は大きい。
これにより、振動周期、振幅、および減衰時間が測定でき、必要精度に対するシャッター時間を算出できる。
即ち、振動波形を何回発生しても、装置の剛性が高ければ再現性が大きいことを利用したものである。その結果、振動の周期、振幅の幅がほぼ一定であることによって、シャッター速度およびシャッタータイミングを決定することができる。このため、上記実施例2によって振動を測定し、測定した振動波形を用いて、実施例1を適用することによって位置決め精度が向上する。その結果、ボンディング精度が向上する。
However, in one embodiment of the present invention, in measuring the shutter time, it is important to accurately measure how an actual image captured by the imaging device is affected by vibration. For this reason, as shown in FIG. 10B, in the second embodiment, the operation reproducibility of the apparatus is used.
FIG. 11 is a diagram showing that the intersection (black circle) between the vertical axis and the vibration waveform is the vibration generation timing and its coordinates. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the offset from the reference position.
1 (a) is the first measurement, FIG. 11 (b) is the second measurement, FIG. 11 (c) is the third measurement,..., FIG. 11 (d) is the Nth measurement. 2 or more natural numbers).
When the cause of occurrence is always the same and the apparatus has sufficient rigidity, the trajectory drawn by the vibration is highly reproducible at the level at which period measurement is performed.
As a result, the vibration period, amplitude, and decay time can be measured, and the shutter time for the required accuracy can be calculated.
In other words, no matter how many times the vibration waveform is generated, the reproducibility is great if the rigidity of the apparatus is high. As a result, the shutter speed and shutter timing can be determined by the fact that the vibration period and the amplitude range are substantially constant. For this reason, positioning accuracy is improved by measuring the vibration according to the second embodiment and applying the first embodiment using the measured vibration waveform. As a result, the bonding accuracy is improved.

本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の他の実施例を、図12によって説明する。図12は、本発明のダイボンダおよびダイボンディング方法の実施例1を実施するにあたって、さらに、気流等による光学的な揺らぎの影響を除去可能なシャッター時間の算出手段および方法の一実施例を説明するための概略図である。即ち、図12は、繰り返し認識による気流影響除去に必要なシャッター時間を測定するための手段および方法を説明する図である。横軸はシャッター時間を示し、縦軸は標準偏差を示す。
図12において、装置を停止させた状態で、パターマッチング等の画像処理を行う。“画像取り込み”と“位置検出”とを繰り返し実行する。これによって、検出のばらつき(検出精度)を測定する。
即ち、シャッター時間を変化させながら、上記“画像取り込み”と“位置検出”とを繰り返し実行することによって、それぞれのシャッター時間における検出精度の傾向を測定することができる。
このシャッター時間毎の検出精度の傾向は、揺らぎの周期傾向によって定まる。揺らぎの周期に対比して十分にシャッター時間が得られていない場合には、繰り返し精度は劣化する(シャッター時間がポイントs0未満)。ポイントs0以上に、シャッター時間を延ばすと、その精度が安定してくる(シャッター時間がポイントs0以上でかつポイントs1未満)。これにより、必要精度に対する必要なシャッター時間(例えば、ポイントss)を算出することができる。
Another embodiment of the die bonder and die bonding method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 illustrates an embodiment of a shutter time calculation means and method capable of removing the influence of optical fluctuations caused by an air current and the like when carrying out the embodiment 1 of the die bonder and die bonding method of the present invention. FIG. That is, FIG. 12 is a diagram for explaining means and a method for measuring the shutter time necessary for removing the influence of airflow by repeated recognition. The horizontal axis indicates the shutter time, and the vertical axis indicates the standard deviation.
In FIG. 12, image processing such as pattern matching is performed with the apparatus stopped. “Image capture” and “position detection” are repeatedly executed. Thus, the detection variation (detection accuracy) is measured.
That is, by repeatedly executing the “image capture” and “position detection” while changing the shutter time, the tendency of detection accuracy at each shutter time can be measured.
The tendency of the detection accuracy for each shutter time is determined by the fluctuation trend tendency. If the shutter time is not sufficiently obtained in comparison with the fluctuation cycle, the repeatability deteriorates (shutter time is less than point s0). If the shutter time is extended beyond the point s0, the accuracy becomes stable (the shutter time is more than the point s0 and less than the point s1). Thereby, the required shutter time (for example, point ss) with respect to required accuracy can be calculated.

この結果、上記実施例3によって気流の揺らぎを測定し、測定したシャッター速度−位置決め精度の標準偏差の波形を用いて、実施例1若しくは実施例2を適用することによって位置決め精度が向上する。即ち、その結果、ボンディング精度が向上する。   As a result, the positioning accuracy is improved by measuring the fluctuation of the airflow according to the third embodiment and applying the first embodiment or the second embodiment using the measured shutter speed-standard deviation waveform of the positioning accuracy. That is, as a result, bonding accuracy is improved.

本発明は、ダイボンダに限らず、駆動機構や搬送系を有し、位置合わせを画像処理によって行うワイヤボンダ、チップマウンタ、ディスペンサ、ビームはんだ付け装置、シーリング装置等の半導体製造装置に適用可能であり、発熱部を有しない装置にも適用可能である。   The present invention is not limited to a die bonder, and can be applied to a semiconductor manufacturing apparatus such as a wire bonder, a chip mounter, a dispenser, a beam soldering apparatus, and a sealing apparatus that have a drive mechanism and a conveyance system and perform alignment by image processing. The present invention can also be applied to an apparatus that does not have a heat generating portion.

11:ウエハ供給部、 12:ワーク供給・搬送部、 13:ダイボンディング部、 100:ダイボンダ、 111:ウエハカセットリフタ、 112:ピックアップ装置、 121:スタックローダ、 122:フレームフィーダ、 123:アンローダ、 131:プリフォーム部、 132:ボンディングヘッド部、 201:撮像装置、 202:撮像装置、 203:撮像装置、 211::ウエハ、 212、213:ワーク、 232:プリフォーム部の処理位置、 233:ダイボンディング部の処理位置、 251:ピッチ、 301:画像処理装置、 302:位置制御装置、 303:X軸駆動部、 304:Y軸駆動部、305:θ軸駆動部、 306:X軸モータ、 307:Y軸モータ、 308:θ軸モータ、 901、901’:撮像装置、 905、905’:光軸、 911、911’、912、912’:センサ 914,914’:レンズ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11: Wafer supply part, 12: Workpiece supply / conveyance part, 13: Die bonding part, 100: Die bonder, 111: Wafer cassette lifter, 112: Pickup device, 121: Stack loader, 122: Frame feeder, 123: Unloader, 131 : Preform section, 132: Bonding head section, 201: Imaging apparatus, 202: Imaging apparatus, 203: Imaging apparatus, 211 :: Wafer, 212, 213: Workpiece, 232: Processing position of preform section, 233: Die bonding 305: Pitch, 301: Image processing device, 302: Position control device, 303: X-axis drive unit, 304: Y-axis drive unit, 305: θ-axis drive unit, 306: X-axis motor, 307: Y-axis motor, 308: θ-axis motor, 901, 90 ': Imaging apparatus, 905,905': optical axis, 911, 911 ', 912,912': sensor 914, 914 ': lens.

Claims (10)

撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を画像処理し
前記撮影対象の所定の基準位置を抽出する画像処理部と、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、
前記撮像装置の電子シャッター時間が、前記撮影対象の測定された揺らぎの周期より長いことを特徴とした、前記撮影対象の揺らぎが周期性を有する程度の装置剛性を備えたダイボンダ。
An imaging device; and an image processing unit that performs image processing on an image captured by the imaging device and extracts a predetermined reference position of the imaging target;
A position control unit for aligning based on the extracted reference position,
A die bonder having apparatus rigidity to such an extent that fluctuation of the imaging object has periodicity, wherein an electronic shutter time of the imaging apparatus is longer than a measured period of fluctuation of the imaging object.
撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を画像処理し
前記撮影対象の所定の基準位置を抽出する画像処理部と、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、
前記撮像装置の電子シャッター時間が、吹き出しエアーに起因して揺らぐ前記撮影対象の測定された揺らぎの周期より長いことを特徴とするダイボンダ。
An imaging device; and an image processing unit that performs image processing on an image captured by the imaging device and extracts a predetermined reference position of the imaging target;
A position control unit for aligning based on the extracted reference position,
A die bonder, wherein an electronic shutter time of the imaging device is longer than a measured fluctuation cycle of the subject to be imaged that fluctuates due to blowing air.
前記周期は、前記撮像装置の撮影対象の複数回の撮像に基づき算出されたことを特徴とする請求項1又は2のダイボンダ。 The die bonder according to claim 1, wherein the period is calculated based on a plurality of times of imaging of the imaging target of the imaging apparatus. 撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を画像処理し
前記撮影対象の所定の基準位置を抽出する画像処理部と、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせする位置制御部とを備え、
前記撮像装置の電子シャッター時間は、前記電子シャッター時間を変化させて複数回撮像された画像に基づき算出されたことを特徴とするダイボンダ。
An imaging device; and an image processing unit that performs image processing on an image captured by the imaging device and extracts a predetermined reference position of the imaging target;
A position control unit for aligning based on the extracted reference position,
The die bonder according to claim 1, wherein the electronic shutter time of the imaging device is calculated based on an image captured a plurality of times by changing the electronic shutter time.
前記複数回撮像された画像の各シャッター時間における検出精度の傾向に基づき必要精度に対する必要なシャッター時間で撮像する請求項4のダイボンダ。 The die bonder according to claim 4, wherein imaging is performed at a required shutter time with respect to a required accuracy based on a tendency of detection accuracy at each shutter time of the image captured a plurality of times. 撮影対象の揺らぎが周期性を有する程度の装置剛性を備えたダイボンダ内で撮影された前記撮影対象の測定された揺らぎの周期より長い電子シャッター時間により撮像するステップと、
前記撮像された画像を画像処理し、前記撮影対象の所定の基準位置を抽出するステップと、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせするステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。
Imaging with an electronic shutter time longer than the measured fluctuation period of the imaged object imaged in a die bonder with a device rigidity to such an extent that the imaged object fluctuation has periodicity;
Image-processing the captured image and extracting a predetermined reference position of the imaging target;
Aligning based on the extracted reference position;
A die bonding method characterized by comprising:
吹き出しエアーに起因して揺らぐ撮影対象の測定された揺らぎ周期より長い電子シャッター時間により撮像するステップと、
前記撮像された画像を画像処理し、前記撮影対象の所定の基準位置を抽出するステップと、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせするステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。
Imaging with an electronic shutter time longer than the measured fluctuation cycle of the subject to be shaken due to the blown air;
Image-processing the captured image and extracting a predetermined reference position of the imaging target;
Aligning based on the extracted reference position;
A die bonding method characterized by comprising:
前記周期は、前記撮像ステップの対象である撮像対象の複数回の撮像により測定された対象撮像の情報に基づき算出するステップを有することを特徴とする請求項6又は7のダイボンディング方法。 8. The die bonding method according to claim 6, wherein the period includes a step of calculating based on information of target imaging measured by imaging a plurality of times of imaging of an imaging target that is an object of the imaging step. 9. 電子シャッター時間を変化させて複数回撮像された画像に基づき算出された長い電子シャッター時間により撮像するステップと、
前記撮像された画像を画像処理し、前記撮影対象の所定の基準位置を抽出するステップと、
前記抽出された基準位置に基づいて位置合わせするステップと、
を有することを特徴とするダイボンディング方法。
Imaging with a long electronic shutter time calculated based on an image captured multiple times with varying electronic shutter time;
Image-processing the captured image and extracting a predetermined reference position of the imaging target;
Aligning based on the extracted reference position;
A die bonding method characterized by comprising:
前記複数回撮像された画像の各電子シャッター時間における検出精度の傾向に基づき必要精度に対する必要なシャッター時間で撮像する請求項9のダイボンディング方法。 The die bonding method according to claim 9, wherein imaging is performed at a necessary shutter time with respect to a required accuracy based on a tendency of detection accuracy at each electronic shutter time of the image captured a plurality of times.
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