JP7113169B2 - bonding equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ボンディングツールによってチップを保持して基板に接合するボンディング装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus that holds a chip by a bonding tool and bonds it to a substrate.

半導体デバイスの製造過程では、半導体チップ(以下、単に「チップ」と略記する。)を超音波接合などによって基板に接合するボンディング工程が実行される。ボンディングには高い位置精度が求められるため、ボンディング時の位置誤差を画像認識によって補正する方法が広く用いられている。ボンディングの対象となるチップが下面に接続用のバンプを有するフリップチップである場合には、ボンディングに先立って基板の上面とチップの下面の両面を同時に撮像して位置補正を行う技術が知られている(例えば特許文献1)。 2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, a bonding process is performed in which a semiconductor chip (hereinafter simply abbreviated as "chip") is bonded to a substrate by ultrasonic bonding or the like. Since bonding requires high positional accuracy, a method of correcting positional errors during bonding by image recognition is widely used. When the chip to be bonded is a flip chip having connection bumps on the bottom surface, there is known a technique of simultaneously capturing images of both the top surface of the substrate and the bottom surface of the chip prior to bonding to correct the position. (For example, Patent Document 1).

この特許文献例に示す先行技術では、半導体装置の製造に用いられるフリップチップボンダに、ボンディング直前の対向した状態のチップとキャリアテープとに設けられた接続用の電極を同時に観察する電極位置観察機構を設けている。この電極位置観察機構では、退避可能に設けられたプリズム型ミラーをチップとキャリアテープとの間に進出させ、プリズム型ミラーの二つの反射面に映じた画像をカメラによって取り込むようにしている。 In the prior art shown in this patent document example, an electrode position observation mechanism for simultaneously observing connection electrodes provided on a chip and a carrier tape facing each other just before bonding in a flip chip bonder used for manufacturing a semiconductor device. is provided. In this electrode position observation mechanism, a retractable prism type mirror is advanced between the chip and the carrier tape, and the images reflected on the two reflecting surfaces of the prism type mirror are captured by the camera.

特開2001-176934号公報JP-A-2001-176934

しかしながら、上述の特許文献例に示す先行技術には、高い位置精度を確保しながら高生産性を実現する上で以下のような課題があった。すなわち、ボンディング装置において生産性を向上させるためには、個々のボンディング動作におけるボンディングツールの昇降高さを小さくして、タクトタイムを短縮することが求められる。ところが上述の電極位置観察機構では、ボンディングツールに保持されたチップとキャリアテープとの間にプリズム型ミラーを進出させる必要があることから、ボンディング直前におけるボンディングツールの待機高さはプリズム型ミラーの厚み寸法によって制約される。このため、個々のボンディング動作におけるボンディングツールの昇降高さを小さくしてタクトタイムを短縮することが難しく、生産性の向上を阻害する結果となる。このように従来技術のボンディング装置には、高い位置精度を確保しながら高生産性を実現することが難しいという課題があった。 However, the prior art disclosed in the above-mentioned patent document example has the following problems in achieving high productivity while ensuring high positional accuracy. That is, in order to improve the productivity of the bonding apparatus, it is required to reduce the lifting height of the bonding tool in each bonding operation to shorten the tact time. However, in the electrode position observation mechanism described above, it is necessary to advance the prism type mirror between the chip held by the bonding tool and the carrier tape. Constrained by dimensions. For this reason, it is difficult to shorten the takt time by reducing the lifting height of the bonding tool in each bonding operation, resulting in hindrance to improvement of productivity. As described above, the conventional bonding apparatus has a problem that it is difficult to achieve high productivity while ensuring high positional accuracy.

そこで本発明は、高い位置精度を確保しながら高生産性を実現することができるボンディング装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a bonding apparatus capable of achieving high productivity while ensuring high positional accuracy.

本発明のボンディング装置は、ボンディングツールがチップを保持し、前記チップと対向するように基板が載置されるステージの方向に前記ボンディングツールを下降させて前記チップを前記基板のボンディング位置に接合するボンディング装置において、前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間に位置した際に、前記チップの像を前記チップに対向する第1の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第1の出射口から上方に出射させるとともに、前記基板の前記ボンディング位置の像を前記ボンディング位置と対向する第2の入射口から入射させ前記第2の入射口から水平方向に離間した第2の出射口から上方に出射させる可動プリズムと、前記第1の出射口から出射された前記チップの像を撮像する第1の撮像手段と、前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像を撮像する第2の撮像手段と、前記第1の撮像手段によって撮像された前記チップの像と前記第2の撮像手段によって撮像された前記ボンディング位置の像に基づいて、前記チップと前記ボンディング位置の相対的な位置ずれを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールと前記ステージを相対的に移動させるアライメント手段と、前記第1の撮像手段と前記第2の撮像手段とを移動させることなく、前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間の空間に前記可動プリズムを進退させる移動手段と、を備える。 In the bonding apparatus of the present invention, a bonding tool holds a chip, lowers the bonding tool in the direction of a stage on which a substrate is placed so as to face the chip, and bonds the chip to a bonding position of the substrate. In the bonding apparatus, an image of the chip is caused to enter from a first incident port facing the chip when positioned between the substrate and the chip located above the bonding position, and the first incident port faces the chip. The image of the bonding position of the substrate is incident from a second entrance facing the bonding position and horizontally from the second entrance. a movable prism that emits light upward from a second exit port spaced apart by a distance; a first imaging means that captures an image of the chip that exits from the first exit port; a second imaging means for imaging the image of the bonding position obtained by the bonding; based on the image of the chip captured by the first imaging means and the image of the bonding position captured by the second imaging means, detection means for detecting relative positional deviation between the chip and the bonding position; alignment means for relatively moving the bonding tool and the stage based on the positional deviation detected by the detection means ; moving means for advancing and retreating the movable prism in a space between the chip and the substrate located above the bonding position without moving the first imaging means and the second imaging means. .

本発明のボンディング装置は、ボンディングツールがチップを保持し、前記チップと対向するように基板が載置されるステージの方向に前記ボンディングツールを下降させて前記チップを前記基板のボンディング位置に接合するボンディング装置において、前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間に位置した際に、前記チップの像を前記チップに対向する第1の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第1の出射口から上方に出射させるとともに、前記基板の前記ボンディング位置の像を前記ボンディング位置と対向する第2の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第2の出射口から上方に出射させる可動プリズムと、前記第1の出射口から出射された前記チップの像の一部である第1の部分像を撮像する第1の撮像手段と、前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像の前記第1の部分像に対応する一部である第2の部分像を撮像する第2の撮像手段と、前記第1の出射口から出射された前記チップの像の前記第1の部分像とは異なる一部である第3の部分像を撮像する第3の撮像手段と、前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像の前記第3の部分像に対応する一部である第4の部分像を撮像する第4の撮像手段と、前記第1の撮像手段によって撮像された前記第1の部分像と前記第2の撮像手段によって撮像された前記第2の部分像と前記第3の撮像手段によって撮像された前記第3の部分像と前記第4の撮像手段によって撮像された前記第4の部分像に基づいて、前記チップと前記ボンディング位置の相対的な位置ずれを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールと前記ステージを相対的に移動させるアライメント手段と、前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間の空間に前記可動プリズムを進退させる移動手段と、を備える。 In the bonding apparatus of the present invention, a bonding tool holds a chip, lowers the bonding tool in the direction of a stage on which a substrate is placed so as to face the chip, and bonds the chip to a bonding position of the substrate. In a bonding apparatus, an image of the chip is made to enter from a first incident port facing the chip when positioned between the chip and the substrate located above the bonding position, and the first incident port faces the chip. , and the image of the bonding position of the substrate is incident from a second entrance facing the bonding position from the first entrance in the horizontal direction. a movable prism that emits light upward from a second exit port that is spaced apart by a distance; , a second imaging means for imaging a second partial image corresponding to the first partial image of the image of the bonding position emitted from the second outlet; a third imaging means for capturing a third partial image which is a part of the image of the chip emitted from the mouth different from the first partial image; and the bonding emitted from the second exit opening. fourth imaging means for imaging a fourth partial image that is a part of the position image corresponding to the third partial image; and the first partial image and the The second partial image captured by the second imaging means, the third partial image captured by the third imaging means, and the fourth partial image captured by the fourth imaging means detecting means for detecting a relative positional deviation between the chip and the bonding position based on the above; and alignment means for relatively moving the bonding tool and the stage based on the positional deviation detected by the detecting means. and moving means for moving the movable prism back and forth in the space between the chip positioned above the bonding position and the substrate.

本発明によれば、ボンディング装置において高い位置精度を確保しながら高生産性を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to achieve high productivity while ensuring high positional accuracy in a bonding apparatus.

本発明の一実施の形態のボンディング装置の斜視図1 is a perspective view of a bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施の形態のボンディング装置の側面図1 is a side view of a bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施の形態のボンディング装置の正面図1 is a front view of a bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施の形態のボンディング装置に装備された撮像ユニットの下面図FIG. 2 is a bottom view of an imaging unit installed in a bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置に装備された撮像ユニットの断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of an imaging unit installed in a bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置の動作説明図FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the bonding apparatus according to one embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置における可動導光体の構成を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a movable light guide in a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置によるチップおよびボンディング位置の撮像に用いられる撮像部および取得される撮像視野の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an imaging unit used for imaging a chip and a bonding position by a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention and an acquired imaging field of view; 本発明の一実施の形態のボンディング装置によるチップおよびボンディング位置の撮像における画像取得経路の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of an image acquisition path in imaging a chip and a bonding position by a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置の光学ヘッドの構成説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of an optical head of a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置における可動導光体に装備された上側照明部および下側照明部の構成説明図FIG. 2 is a configuration explanatory diagram of an upper illumination section and a lower illumination section provided on a movable light guide in a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置における可動光学ユニットの断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of a movable optical unit in a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施の形態のボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of a control system of a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1、図2、図3を参照して、半導体チップなどのチップを基板のボンディング位置に接合する機能を有するボンディング装置1の構成を説明する。図1において、ボンディング装置1は、チップ供給部2、基板保持部3、ボンディング機構4およびこれらの各部を制御する制御部5を備えている。 Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. First, referring to FIGS. 1, 2 and 3, the configuration of a bonding apparatus 1 having a function of bonding a chip such as a semiconductor chip to a bonding position of a substrate will be described. In FIG. 1, the bonding apparatus 1 includes a chip supply section 2, a substrate holding section 3, a bonding mechanism 4, and a control section 5 for controlling these sections.

チップ供給部2はボンディング対象の部品であるチップを供給する機能を有している。図2に示すように、チップ供給部2は第1のXYテーブル10の上面に配置された供給ステージ11を備えている。供給ステージ11の上面にはウェハシート13が展張状態で保持されており、ウェハシート13の上面には個片に分割された状態のチップ14が、バンプが形成された能動面を上向きにした姿勢で貼着されている。第1のXYテーブル10を駆動することにより供給ステージ11はX方向、Y方向に移動し、取出対象の任意のチップ14を取出し位置[P1]に位置させることができる。 The chip supply unit 2 has a function of supplying chips, which are components to be bonded. As shown in FIG. 2, the chip supply section 2 has a supply stage 11 arranged on the upper surface of the first XY table 10 . A wafer sheet 13 is held in a stretched state on the upper surface of the supply stage 11, and chips 14 in a state of being divided into individual pieces are placed on the upper surface of the wafer sheet 13 with the active surface on which bumps are formed facing upward. affixed with By driving the first XY table 10, the supply stage 11 moves in the X and Y directions, and any chip 14 to be taken out can be positioned at the takeout position [P1].

図1に示すように、ピックアップヘッド駆動部16から延出したアーム部の先端にはピックアップヘッド15が結合されている。ピックアップヘッド駆動部16を駆動することにより、ピックアップヘッド15は供給ステージ11の上方のチップ14の取出し位置[P1]とボンディング機構4への受渡位置ピックアップ位置[P2]との間で移動する。チップ14のピックアップにおいては、ウェハシート13の下面側に配置されたエジェクタ12を作動させることにより、ピックアップ対象のチップ14がウェハシート13から剥離される。剥離されたチップ14は、ピックアップヘッド15によって能動面を上向きにした姿勢で保持される。 As shown in FIG. 1, the pickup head 15 is coupled to the tip of an arm portion extending from the pickup head driving portion 16 . By driving the pickup head drive unit 16, the pickup head 15 moves between a pick-up position [P1] for the chips 14 above the supply stage 11 and a pick-up position [P2] for delivery to the bonding mechanism 4. In picking up the chips 14 , the chips 14 to be picked up are separated from the wafer sheet 13 by operating the ejector 12 arranged on the lower surface side of the wafer sheet 13 . The peeled chip 14 is held by a pickup head 15 with its active surface facing upward.

取出し位置[P1]にてチップ14を保持したピックアップヘッド15は上昇して、ボンディング機構4のボンディングヘッド26によるピックアップ位置[P2]まで移動する(矢印c)。この移動途中でピックアップヘッド15を上下反転させる(矢印d)ことにより、ピックアップヘッド15はピックアップ位置[P2]にてチップ14を能動面を下向きにした姿勢で保持した状態となる。ピックアップヘッド15およびピックアップヘッド駆動部16は、取出し位置[P1]にてチップ供給部2から取り出したチップ14を光学ヘッド30によるピックアップ位置[P2]に移送するチップ移送部17を構成する。 The pickup head 15 holding the chip 14 at the take-out position [P1] rises and moves to the pickup position [P2] by the bonding head 26 of the bonding mechanism 4 (arrow c). By turning the pickup head 15 upside down (arrow d) during this movement, the pickup head 15 holds the chip 14 at the pickup position [P2] with the active surface facing downward. The pickup head 15 and the pickup head drive section 16 constitute a chip transfer section 17 that transfers the chip 14 picked up from the chip supply section 2 at the pickup position [P1] to the pickup position [P2] by the optical head 30 .

次に、基板保持部3の構成を説明する。図1,図2に示すように、第2のXYテーブル20の上面には、ボンディング対象の基板22を保持した基板保持ステージ21が配置されている。第2のXYテーブル20を駆動することにより基板保持ステージ21はX方向、Y方向に移動する。これにより、基板22に設定されたボンディング位置22a(図6参照)を作業位置[P3]に位置させることができる。このようにして作業位置[P3]に位置合わせされたボンディング位置22aに対して、以下に説明するボンディング機構4のボンディングツール29によってチップ14がボンディングされる。 Next, the structure of the board|substrate holding|maintenance part 3 is demonstrated. As shown in FIGS. 1 and 2, a substrate holding stage 21 holding a substrate 22 to be bonded is arranged on the upper surface of the second XY table 20 . By driving the second XY table 20, the substrate holding stage 21 moves in the X and Y directions. Thereby, the bonding position 22a (see FIG. 6) set on the substrate 22 can be positioned at the working position [P3]. The bonding tool 29 of the bonding mechanism 4 described below bonds the chip 14 to the bonding position 22a positioned at the working position [P3] in this manner.

ボンディング機構4の構成を説明する。図1、図2に示すように、チップ供給部2および基板保持部3の上方には、Y軸フレーム23がY方向に水平に配置されている。Y軸フレーム23には2列のガイドレール25を備えたリニアモータ24が側面に沿って配置されている。ガイドレール25は基板保持ステージ21(ステージ)の上方で水平に延びている。ガイドレール25には、スライダ25a(図3)を介して第1の移動ベース26aがガイドレール25に沿って移動可能に装着されている。さらにガイドレール25には、第1の移動ベース26aとは独立してガイドレール25に沿って移動可能な第2の移動ベース30aが装着されている。 A configuration of the bonding mechanism 4 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, a Y-axis frame 23 is arranged horizontally in the Y direction above the chip supply section 2 and the substrate holding section 3 . A linear motor 24 having two rows of guide rails 25 is arranged along the side of the Y-axis frame 23 . The guide rail 25 extends horizontally above the substrate holding stage 21 (stage). A first moving base 26a is attached to the guide rail 25 so as to be movable along the guide rail 25 via a slider 25a (FIG. 3). Further, the guide rail 25 is equipped with a second moving base 30a that can move along the guide rail 25 independently of the first moving base 26a.

第1の移動ベース26aにはボンディングヘッド26が装着されている。ボンディングヘッド26は、ボンディングツール駆動部27により駆動されるボンディングツール保持部28によって、ボンディングツール29を保持した構成となっている。ボンディングツール29にチップ14を保持した状態でボンディングツール駆動部27を駆動することにより、ボンディングツール29は下降して、保持したチップ14を基板22のボンディング位置22aに接合する(図6参照)。すなわち本実施の形態に示すボンディング装置1では、ボンディングツール29がチップ14を保持し、チップ14と対向するように基板22が載置された基板保持ステージ21の方向にボンディングツール29を下降させて、チップ14を基板22のボンディング位置22aに接合する作業を行う。 A bonding head 26 is mounted on the first moving base 26a. The bonding head 26 has a configuration in which a bonding tool 29 is held by a bonding tool holding section 28 driven by a bonding tool driving section 27 . By driving the bonding tool driver 27 while the bonding tool 29 holds the chip 14, the bonding tool 29 descends and bonds the held chip 14 to the bonding position 22a of the substrate 22 (see FIG. 6). That is, in the bonding apparatus 1 shown in this embodiment, the bonding tool 29 holds the chip 14, and the bonding tool 29 is lowered in the direction of the substrate holding stage 21 on which the substrate 22 is placed so as to face the chip 14. , the work of bonding the chip 14 to the bonding position 22a of the substrate 22 is performed.

第2の移動ベース30aには、光源ボックス31が装着されている。図2に示すように、光源ボックス31の下部から下方に延出したアーム部31aには、可動導光体である可動プリズム32a(図7参照)を内蔵した可動光学ユニット32が結合されている。ここでアーム部31aはボンディングヘッド26側へ屈曲して設けられており、可動プリズム32aは、光学ヘッド30の中心に対してボンディングヘッド26側にオフセットした形態となっている。 A light source box 31 is attached to the second moving base 30a. As shown in FIG. 2, a movable optical unit 32 incorporating a movable prism 32a (see FIG. 7), which is a movable light guide, is coupled to an arm portion 31a extending downward from the lower portion of the light source box 31. . Here, the arm portion 31a is bent toward the bonding head 26 side, and the movable prism 32a is offset from the center of the optical head 30 toward the bonding head 26 side.

リニアモータ24を駆動することにより、第1の移動ベース26aおよび第2の移動ベース30aはガイドレール25に沿って移動し、これによりボンディングヘッド26および光学ヘッド30はY方向に移動する。したがってリニアモータ24およびガイドレール25は、ボンディングヘッド26および光学ヘッド30を移動させる移動手段となっている。 By driving the linear motor 24, the first moving base 26a and the second moving base 30a move along the guide rails 25, thereby moving the bonding head 26 and the optical head 30 in the Y direction. Therefore, the linear motor 24 and the guide rail 25 serve as moving means for moving the bonding head 26 and the optical head 30 .

すなわちこの移動手段は、ボンディングヘッド26をボンディングツール29がチップ14をピックアップするピックアップ位置[P2]とチップ14のボンディングを行う作業位置[P3]との間を移動させ、可動プリズム32aを内蔵した可動光学ユニット32を作業位置[P3]に出し入れさせるために光学ヘッド30を移動させる。 That is, this moving means moves the bonding head 26 between a pickup position [P2] where the bonding tool 29 picks up the chip 14 and a working position [P3] where the chip 14 is bonded, and a movable prism 32a is built in. The optical head 30 is moved to move the optical unit 32 into and out of the working position [P3].

そして光学ヘッド30を移動させることにより、ボンディング位置22aの上方に位置するチップ14と基板22との間の空間に、可動光学ユニット32に内蔵された可動導光体である可動プリズム32aを進退させる機能を有している。このように、ボンディングヘッド26および光学ヘッド30を同一の移動手段によって動作させる構成とすることにより、ボンディング装置の機構を簡素化して設備コストを低減することが可能となっている。 By moving the optical head 30, the movable prism 32a, which is a movable light guide built in the movable optical unit 32, is moved into and out of the space between the chip 14 positioned above the bonding position 22a and the substrate 22. have a function. By configuring the bonding head 26 and the optical head 30 to operate by the same moving means in this way, it is possible to simplify the mechanism of the bonding apparatus and reduce the equipment cost.

図3に示すように、Y軸フレーム23およびリニアモータ24の下面には、図4に示す撮像ユニット34が、撮像部移動手段である撮像部移動機構35のベース部35aを介してX方向、Y方向に移動自在に装着されている。撮像ユニット34は、カメラを個別に備えた4つの撮像部を有している。さらにリニアモータ24の下面には、図8,図9に示す上左プリズム45(第1の導光体)、上右プリズム46(第3の導光体)、下左プリズム47(第2の導光体)、下右プリズム48(第4の導光体)を内蔵した固定光学ユニット33が配置されている。本実施の形態においては、撮像ユニット34を可動光学ユニット32およびチップ14と基板22との間に進退する可動光学ユニット32と組み合わせることにより、チップ14と基板22とを撮像ユニット34によって撮像するようにしている。 As shown in FIG. 3, on the lower surfaces of the Y-axis frame 23 and the linear motor 24, the imaging unit 34 shown in FIG. It is mounted movably in the Y direction. The image pickup unit 34 has four image pickup sections each having a camera. 8 and 9, an upper left prism 45 (first light guide), an upper right prism 46 (third light guide), and a lower left prism 47 (second light guide). light guide) and a lower right prism 48 (fourth light guide). In this embodiment, by combining the imaging unit 34 with the movable optical unit 32 and the movable optical unit 32 that moves forward and backward between the chip 14 and the substrate 22, the imaging unit 34 can image the chip 14 and the substrate 22. I have to.

図2,図3に示すように、Y軸フレーム23の上部には、作業位置[P3]を両側から挟む配置で1対のスポット照明36が配置されている。スポット照明36はY軸フレーム23から延出した保持ブラケット36aの先端部に保持されて、照射方向を作業位置[P3]に位置する可動光学ユニット32に向けた姿勢で配置されている。スポット照明36から照射された照明光は、可動光学ユニット32内の可動プリズム32aに入射し、基板22のボンディング位置22aに照射される(図12参照)。すなわちスポット照明36は、上方から基板22に照明用の光を照射する照明手段となっている。 As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of spotlights 36 are arranged above the Y-axis frame 23 so as to sandwich the work position [P3] from both sides. The spot illumination 36 is held at the tip of a holding bracket 36a extending from the Y-axis frame 23, and arranged with the irradiation direction directed toward the movable optical unit 32 located at the working position [P3]. The illumination light emitted from the spot illumination 36 is incident on the movable prism 32a in the movable optical unit 32, and is applied to the bonding position 22a of the substrate 22 (see FIG. 12). That is, the spot illumination 36 serves as illumination means for irradiating the substrate 22 with illumination light from above.

次に図4,図5を参照して、撮像ユニット34および撮像ユニット34を移動させる撮像部移動機構35の構造を説明する。図4は図3に示す撮像ユニット34の下面を示しており、図5は図4におけるA-A断面を示している。図4に示すベース部35aは矩形状のベースプレートであり、Y軸フレーム23、リニアモータ24の下面に装着される(図3参照)。すなわち本実施の形態においては、撮像ユニット34を構成する第1の撮像手段、第2の撮像手段(図8における説明参照)を、ボンディングヘッド26および光学ヘッド30を移動させる移動手段であるリニアモータ24またはこの移動手段を支持するY軸フレーム23の下面に装着する構成となっている。 Next, with reference to FIGS. 4 and 5, the structure of the imaging unit 34 and the imaging unit moving mechanism 35 for moving the imaging unit 34 will be described. 4 shows the bottom surface of the imaging unit 34 shown in FIG. 3, and FIG. 5 shows the AA cross section in FIG. A base portion 35a shown in FIG. 4 is a rectangular base plate, and is attached to the lower surfaces of the Y-axis frame 23 and the linear motor 24 (see FIG. 3). That is, in this embodiment, the first imaging means and the second imaging means (see the description in FIG. 8) constituting the imaging unit 34 are moved by linear motors, which are moving means for moving the bonding head 26 and the optical head 30. 24 or the lower surface of the Y-axis frame 23 that supports this moving means.

撮像部移動機構35の構成を説明する。ベース部35aのY方向の両端部にX方向に配列された1対のガイドレール37には、略矩形状のX方向移動テーブル35Xに固定されたスライダ37aがスライド自在に嵌着されている。X方向移動テーブル35XのY方向の一方側の端部に設けられた延出部には、X軸ナット部材39Xが配置されている。X軸ナット部材39Xには、撮像ユニットX軸モータ34Xによって回転駆動される送りねじ39Xaが螺合している。撮像ユニットX軸モータ34Xを正逆駆動することにより、X方向移動テーブル35XはX方向に往復移動する。撮像ユニットX軸モータ34X、X軸ナット部材39Xおよび送りねじ39Xaは、撮像部移動機構35に含まれる第1の移動機構を構成する。 The configuration of the imaging unit moving mechanism 35 will be described. A slider 37a fixed to a substantially rectangular X-direction moving table 35X is slidably fitted to a pair of guide rails 37 arranged in the X-direction at both ends of the base portion 35a in the Y-direction. An X-axis nut member 39X is arranged on an extension provided at one end of the X-direction moving table 35X in the Y direction. A feed screw 39Xa that is rotationally driven by the imaging unit X-axis motor 34X is screwed into the X-axis nut member 39X. By driving the imaging unit X-axis motor 34X forward and backward, the X-direction moving table 35X reciprocates in the X-direction. The imaging unit X-axis motor 34X, the X-axis nut member 39X, and the feed screw 39Xa constitute a first moving mechanism included in the imaging unit moving mechanism 35. As shown in FIG.

X方向移動テーブル35Xに配置された1対のガイドレール38には、第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2に固定された複数のスライダ38aがスライド自在に嵌着されている。第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2のそれぞれにおいて、X方向の一方側の端部に設けられた延出部には、それぞれ第1Y軸ナット部材39Y1、第2Y軸ナット部材39Y2が配置されている。第1Y軸ナット部材39Y1、第2Y軸ナット部材39Y2には、撮像ユニットY軸モータ34Yによって回転駆動される送りねじ39Yaが螺合している。 A plurality of sliders 38a fixed to a first Y-direction moving table 35Y1 and a second Y-direction moving table 35Y2 are slidably fitted to a pair of guide rails 38 arranged on the X-direction moving table 35X. In each of the first Y-direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2, a first Y-axis nut member 39Y1 and a second Y-axis nut member 39Y2 are attached to extension portions provided at one end in the X direction. are placed. A feed screw 39Ya rotationally driven by the imaging unit Y-axis motor 34Y is screwed into the first Y-axis nut member 39Y1 and the second Y-axis nut member 39Y2.

ここで送りねじ39Yaに形成された送り溝は、第1Y軸ナット部材39Y1に螺合する範囲と第2Y軸ナット部材39Y2に螺合する範囲とで、ピッチ方向が逆になっている。撮像ユニットY軸モータ34Yを正逆駆動することにより、第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2は、Y方向に相互に接近または離隔する方向に移動する。撮像ユニットY軸モータ34Y、第1Y軸ナット部材39Y1、第2Y軸ナット部材39Y2、送りねじ39Yaは、撮像部移動機構35に含まれる第2の移動機構を構成する。 Here, the feed groove formed in the feed screw 39Ya has opposite pitch directions between the range where it is screwed with the first Y-axis nut member 39Y1 and the range where it is screwed with the second Y-axis nut member 39Y2. By driving the imaging unit Y-axis motor 34Y forward and backward, the first Y-direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2 move toward or away from each other in the Y direction. The imaging unit Y-axis motor 34Y, the first Y-axis nut member 39Y1, the second Y-axis nut member 39Y2, and the feed screw 39Ya constitute a second moving mechanism included in the imaging unit moving mechanism 35. FIG.

上記構成において、第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2は、X方向移動テーブル35Xに固定して配置されていることから、上述の第1の移動機構を駆動することにより、第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2は同一方向に同一距離移動する。また上述の第2の移動機構を駆動することにより、第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2を、反対方向に同一距離移動させることができる。 In the above configuration, the first Y-direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2 are fixed to the X-direction moving table 35X. The direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2 move in the same direction by the same distance. Further, by driving the above-described second moving mechanism, the first Y-direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2 can be moved in opposite directions by the same distance.

第1Y方向移動テーブル35Y1、第2Y方向移動テーブル35Y2には、それぞれ撮像ユニット34を構成する上左撮像部41(第1の撮像部)、上右撮像部43(第3の撮像部)および下左撮像部42(第2の撮像部)、下右撮像部44(第4の撮像部)がX方向に配列されている。 On the first Y-direction moving table 35Y1 and the second Y-direction moving table 35Y2, an upper left imaging section 41 (first imaging section), an upper right imaging section 43 (third imaging section) and a lower A left imaging section 42 (second imaging section) and a lower right imaging section 44 (fourth imaging section) are arranged in the X direction.

ここで撮像ユニット34を構成する撮像部の構成について説明する。これらの撮像部は、円筒形状の鏡筒部の両端部に入射部およびカメラを装着し、入射部およびカメラの中間に位置する鏡筒部の側面に同軸照明を配置した構成となっている。この構成において、入射部に垂直方向に入射した撮像対象の象は鏡筒部内を水平方向に透過してカメラに入射し、これにより撮像対象の画像が取得される。このとき、同軸照明による照明光がハーフミラーによって撮像光軸に沿って撮像対象に向う方向に照射され、同軸方向から撮像対象に入射する。 Here, the configuration of the imaging section that constitutes the imaging unit 34 will be described. These imaging units are configured such that an incident part and a camera are attached to both ends of a cylindrical lens barrel, and a coaxial illumination is arranged on a side surface of the lens tube located between the incident part and the camera. In this configuration, the elephant of the object to be imaged enters the entrance portion in the vertical direction, passes through the lens barrel portion in the horizontal direction, and enters the camera, whereby an image of the object to be imaged is acquired. At this time, the illumination light from the coaxial illumination is emitted by the half mirror along the imaging optical axis in the direction toward the imaging target, and enters the imaging target from the coaxial direction.

具体的には、第1の撮像部である上左撮像部41は、上左鏡筒部41a、上左同軸照明41b、第1のカメラである上左カメラ41cおよび上左入射部41dを有しており、第3の撮像部である上右撮像部43は、上右鏡筒部43a、上右同軸照明43b、第3のカメラである上右カメラ43cおよび上右入射部43dを有している。同様に、第2の撮像部である下左撮像部42は、下左鏡筒部42a、下左同軸照明42b、第2のカメラである下左カメラ42cおよび下左入射部42dを有しており、下右撮像部44は鏡筒部44a、下右同軸照明44b、第4のカメラである下右カメラ44cおよび下右入射部44dを有している。 Specifically, the upper left imaging unit 41 as the first imaging unit has an upper left barrel unit 41a, an upper left coaxial illumination unit 41b, an upper left camera 41c as a first camera, and an upper left incidence unit 41d. The upper right imaging section 43, which is the third imaging section, has an upper right lens barrel section 43a, an upper right coaxial illumination 43b, an upper right camera 43c, which is a third camera, and an upper right incidence section 43d. ing. Similarly, the lower left imaging section 42, which is the second imaging section, has a lower left barrel section 42a, a lower left coaxial illumination section 42b, a lower left camera 42c, which is a second camera, and a lower left incidence section 42d. The lower right imaging section 44 has a lens barrel section 44a, a lower right coaxial illumination section 44b, a lower right camera 44c as a fourth camera, and a lower right incident section 44d.

図5における上左撮像部41、上右撮像部43の例に示すように、上左鏡筒部41a、上右鏡筒部43aは、第1Y方向移動テーブル35Y1の下面に結合された保持ブラケット41e、43eによって保持されている。上左入射部41d、上右入射部43dの上方には、ベース部35aに固定された固定光学ユニット33が位置している。固定光学ユニット33は、収納部33aの内部に上左プリズム45、上右プリズム46、下左プリズム47、下右プリズム48を内蔵した構成となっている。上左プリズム45、上右プリズム46、下左プリズム47、下右プリズム48は、入射縁部45a、46a、47a、48aから入射した像を内部で反射して出射縁部45b、46b、47b、48bから下方へ出射させる機能を有している(図8参照)。 As shown in the example of the upper left imaging section 41 and the upper right imaging section 43 in FIG. 5, the upper left lens barrel section 41a and the upper right lens barrel section 43a are attached to a holding bracket coupled to the lower surface of the first Y-direction moving table 35Y1. 41e and 43e. A fixed optical unit 33 fixed to a base portion 35a is positioned above the upper left incidence portion 41d and the upper right incidence portion 43d. The fixed optical unit 33 has a configuration in which an upper left prism 45, an upper right prism 46, a lower left prism 47, and a lower right prism 48 are built in the housing portion 33a. The upper left prism 45, the upper right prism 46, the lower left prism 47, and the lower right prism 48 internally reflect the images incident from the entrance edges 45a, 46a, 47a, and 48a to form the exit edges 45b, 46b, 47b, It has a function of emitting downward from 48b (see FIG. 8).

固定光学ユニット33は、以下に説明する可動光学ユニット32によって取り込まれたチップ14およびボンディング位置22aの上下2視野画像を、左右2つのチップ画像、左右2つのボンディング位置画像に区分して前述の4つの撮像部に伝達する機能を有する。すなわち上左入射部41d、下左入射部42d、上右入射部43d、下右入射部44dが、それぞれ図8に示す出射縁部45b、47b、46b、48bの下方に位置するように、上左撮像部41、下左撮像部42、上右撮像部43、下右撮像部44が位置合わせされる。この位置合わせは、前述の撮像部移動機構35の機能を用いて行われる。 The fixed optical unit 33 divides the two upper and lower field-of-view images of the chip 14 and the bonding position 22a captured by the movable optical unit 32, which will be described below, into two left and right chip images and two left and right bonding position images, and divides them into the above four images. It has a function to transmit to one imaging unit. That is, the upper left incident portion 41d, the lower left incident portion 42d, the upper right incident portion 43d, and the lower right incident portion 44d are located below the output edge portions 45b, 47b, 46b, and 48b shown in FIG. The left imaging section 41, the lower left imaging section 42, the upper right imaging section 43, and the lower right imaging section 44 are aligned. This alignment is performed using the function of the imaging unit moving mechanism 35 described above.

すなわち、撮像部移動手段である撮像部移動機構35は、上左撮像部41(第1の撮像部)と下左撮像部42(第2の撮像部)と上右撮像部43(第3の撮像部)と下右撮像部44(第4の撮像部)とを、上左プリズム45(第1の導光体)と下左プリズム47(第2の導光体)と上右プリズム46(第3の導光体)と下右プリズム48(第4の導光体)に対して相対的に移動させる。これにより、上左入射部41d、下左入射部42d、上右入射部43d、下右入射部44dは、出射縁部45b、47b、46b、48bに位置合わせされる。 That is, the imaging section moving mechanism 35, which is imaging section moving means, includes an upper left imaging section 41 (first imaging section), a lower left imaging section 42 (second imaging section), and an upper right imaging section 43 (third imaging section). The upper left prism 45 (first light guide), the lower left prism 47 (second light guide), and the upper right prism 46 ( third light guide) and the lower right prism 48 (fourth light guide). As a result, the upper left incident portion 41d, the lower left incident portion 42d, the upper right incident portion 43d, and the lower right incident portion 44d are aligned with the output edge portions 45b, 47b, 46b, and 48b.

図6は、ボンディング装置1において実行されるボンディング作業における上下2方向認識およびそれに引き続いて実行されるボンディング動作を示している。すなわちボンディング動作の実行に先立って、図6(a)に示すように、チップ14を保持したボンディングツール29をボンディング位置22aの上方に位置させ、ボンディング位置22aとチップ14との間に可動光学ユニット32を進出させる。 FIG. 6 shows the recognition of the upper and lower two directions in the bonding operation performed by the bonding apparatus 1 and the subsequent bonding operation. That is, prior to the bonding operation, the bonding tool 29 holding the chip 14 is positioned above the bonding position 22a, and the movable optical unit is positioned between the bonding position 22a and the chip 14, as shown in FIG. 6(a). 32 advance.

ここで、可動光学ユニット32は、光学ヘッド30の中心に対してボンディングヘッド26側にオフセットした形態となっていることから、光学ヘッド30とボンディングヘッド26との干渉を生じること無く、ボンディング位置22aとチップ14との間に可動光学ユニット32を位置させることが可能となっている。撮像ユニット34によるチップ14およびボンディング位置22aの撮像および位置認識はこの状態で行われる。可動光学ユニット32に入射したチップ14およびボンディング位置22aの象は、上方に固定された固定光学ユニット33を介して撮像ユニット34に入射する(図8参照)。 Here, since the movable optical unit 32 is offset toward the bonding head 26 with respect to the center of the optical head 30, the bonding position 22a can be moved without interference between the optical head 30 and the bonding head 26. and the chip 14, the movable optical unit 32 can be positioned. Imaging and position recognition of the chip 14 and the bonding position 22a by the imaging unit 34 are performed in this state. The image of the chip 14 and the bonding position 22a that has entered the movable optical unit 32 enters the imaging unit 34 via the fixed optical unit 33 fixed above (see FIG. 8).

1つのチップ14を対象とした撮像および位置認識が終えると、図6(b)に示すように、光学ヘッド30を退避方向(矢印e)に移動させる。これにより可動光学ユニット32はボンディング位置22aとチップ14との間から退避し(矢印f)、ボンディング位置22aとチップ14との間の空間はフリーな状態となる。そしてこの状態で、ボンディングツール駆動部27を駆動してボンディングツール29を下降させる(矢印g)ことにより、ボンディングヘッド26はボンディングツール29に保持したチップ14を基板22のボンディング位置22aに接合する。 After imaging and recognizing the position of one chip 14, the optical head 30 is moved in the retraction direction (arrow e) as shown in FIG. 6(b). As a result, the movable optical unit 32 is retracted from between the bonding position 22a and the chip 14 (arrow f), and the space between the bonding position 22a and the chip 14 becomes free. In this state, the bonding tool driver 27 is driven to lower the bonding tool 29 (arrow g), so that the bonding head 26 bonds the chip 14 held by the bonding tool 29 to the bonding position 22a of the substrate 22 .

このとき、上述の位置認識結果を反映させてチップ14のボンディング位置22aに対する位置合わせが行われる。この位置認識においては、チップ14の装着直前にチップ14とボンディング位置22aを同時に撮像してこれらの相対的な位置ずれを検出するようにしている。これにより、位置ずれ状態を高精度で検出することが可能となり、高精度のボンディング結果を確保することができる。 At this time, the positioning of the chip 14 with respect to the bonding position 22a is performed by reflecting the position recognition result described above. In this position recognition, immediately before mounting the chip 14, the chip 14 and the bonding position 22a are simultaneously imaged to detect their relative positional deviation. As a result, it becomes possible to detect the positional deviation state with high accuracy, and it is possible to ensure a highly accurate bonding result.

次に図7を参照して、可動光学ユニット32に内蔵された可動プリズム32aの構成および機能を説明する。上述のように可動光学ユニット32はチップ14と基板22との間に進退自在となっている。可動プリズム32aは、基板22のボンディング位置22aの上方に位置するチップ14と基板22の間に位置した際に、チップ14の像およびボンディング位置22aの像を、上方に位置する固定光学ユニット33に伝達する機能を有する。 Next, referring to FIG. 7, the configuration and function of the movable prism 32a built in the movable optical unit 32 will be described. As described above, the movable optical unit 32 can move freely between the chip 14 and the substrate 22 . When the movable prism 32a is positioned between the chip 14 positioned above the bonding position 22a of the substrate 22 and the substrate 22, the movable prism 32a transmits the image of the chip 14 and the image of the bonding position 22a to the fixed optical unit 33 positioned above. It has the function of transmitting.

図7において、可動プリズム32aは透光性部材よりなる多面反射プリズムであり、対をなす略菱形形状の第1のブロック体53(第1導光体)および第2のブロック体54(第2導光体)の鋭角側端部を、直方体形状の反射体50を介して結合したプリズム体を主体としている。反射体50は、直角三角柱形状の第1導光体51および第2導光体52の斜辺面を合わせて結合した構成となっており、結合面の上面および下面は光を反射する反射面(第1反射面71、第5反射面75)として機能する。第1のブロック体53、第2のブロック体54の左右端に設けられた斜辺面は、部材内部の光を反射する反射面(第2反射面72、第3反射面73、第6反射面76、第7反射面77)として機能する。 In FIG. 7, the movable prism 32a is a multifaceted reflecting prism made of a translucent member, and includes a pair of substantially rhomboidal first block 53 (first light guide) and second block 54 (second light guide). The main body is a prism body in which the acute-angled ends of the light guides are connected via a rectangular parallelepiped reflector 50 . The reflector 50 has a configuration in which the hypotenuse surfaces of a first light guide 51 and a second light guide 52 in the shape of a right-angled triangular prism are joined together. It functions as the first reflecting surface 71 and the fifth reflecting surface 75). The hypotenuse surfaces provided at the left and right ends of the first block 53 and the second block 54 are reflecting surfaces (the second reflecting surface 72, the third reflecting surface 73, the sixth reflecting surface) that reflect the light inside the members. 76, functioning as a seventh reflecting surface 77).

第1導光体51の上面および第2導光体52の下面は、それぞれ撮像対象の像を入射させる第1の入射口61、第2の入射口62となっている。可動プリズム32aをチップ14と基板22との間に位置させる際には、反射体50がチップ14と基板22との間に位置するように位置合わせする。この状態では、第1の入射口61、第2の入射口62はそれぞれチップ14および基板22のボンディング位置22a(図6参照)に対向する位置にある。 The upper surface of the first light guide 51 and the lower surface of the second light guide 52 are respectively a first light entrance 61 and a second light entrance 62 through which an image of an imaging target is incident. When the movable prism 32 a is positioned between the chip 14 and the substrate 22 , alignment is performed so that the reflector 50 is positioned between the chip 14 and the substrate 22 . In this state, the first entrance 61 and the second entrance 62 are positioned to face the bonding positions 22a (see FIG. 6) of the chip 14 and the substrate 22, respectively.

第1のブロック体53および第2のブロック体54の右側の端部の外側面には、それぞれ直角三角柱形状の第5導光体55、第6導光体56が、一方の直角面を第1のブロック体53、第2のブロック体54の上面と面一にした姿勢で設けられている。第5導光体55、第6導光体56の斜辺面は、第1のブロック体53、第2のブロック体54側から入射する光を上方に反射する反射面(第4反射面74、第8反射面78)として機能する。そして第5導光体55、第6導光体56の上面は、反射された光を出射させる第1の出射口63、第2の出射口64となっている。ここでは、第1の出射口63、第2の出射口64は、第1の入射口61、第2の入射口62から水平方向に離間した位置に設けられている。 Right-angled triangular prism-shaped fifth and sixth light guides 55 and 56 are provided on the outer surfaces of the right end portions of the first block 53 and the second block 54, respectively. 1 block body 53 and the upper surface of the second block body 54 are flush with each other. The hypotenuse surfaces of the fifth light guide 55 and the sixth light guide 56 are reflecting surfaces (fourth reflecting surface 74, It functions as an eighth reflecting surface 78). The upper surfaces of the fifth light guide 55 and the sixth light guide 56 serve as a first exit port 63 and a second exit port 64 through which the reflected light is emitted. Here, the first exit port 63 and the second exit port 64 are provided at positions separated from the first entrance port 61 and the second entrance port 62 in the horizontal direction.

さらに、第1のブロック体53および第2のブロック体54の左側の端部の外側面には、それぞれ直角三角柱形状の第7導光体57、第8導光体58が、一方の直角面を第1のブロック体53、第2のブロック体54の下面と面一にした姿勢で設けられている。第7導光体57、第8導光体58は、前述のスポット照明36から照射された照明光をボンディング位置22aに導く機能を有する。 Further, a seventh light guide 57 and an eighth light guide 58 each having a right-angled triangular prism shape are provided on the outer surfaces of the left ends of the first block 53 and the second block 54, respectively. is flush with the lower surfaces of the first block 53 and the second block 54 . The seventh light guide 57 and the eighth light guide 58 have the function of guiding the illumination light emitted from the aforementioned spot illumination 36 to the bonding position 22a.

チップ14とボンディング位置22aの撮像における可動プリズム32aの機能の詳細を説明する。可動プリズム32aがチップ14と基板22との間に位置した際には、チップ14の像をチップ14に対向する第1の入射口61から入射させるとともに、ボンディング位置22aの象をボンディング位置22aと対向する第2の入射口62から入射させる。 Details of the function of the movable prism 32a in imaging the chip 14 and the bonding position 22a will now be described. When the movable prism 32a is positioned between the chip 14 and the substrate 22, the image of the chip 14 is made to enter from the first incident port 61 facing the chip 14, and the image of the bonding position 22a is shifted to the bonding position 22a. The light is made incident from the opposing second incident port 62 .

次いで、第1の入射口61から入射したチップ14の像を、反射体50の第1反射面71によって第1の水平方向(矢印h1)に反射する。これとともに、第2の入射口62から入射したボンディング位置22aの像を、反射体50の第5反射面75によって第1の水平方向とは反対の第2の水平方向(矢印h2)に反射する(図9(b)も参照)。 Next, the image of the chip 14 incident from the first incident port 61 is reflected by the first reflecting surface 71 of the reflector 50 in the first horizontal direction (arrow h1). Along with this, the image of the bonding position 22a incident from the second incident port 62 is reflected by the fifth reflecting surface 75 of the reflector 50 in the second horizontal direction (arrow h2) opposite to the first horizontal direction. (See also FIG. 9(b)).

次に、第1の水平方向に反射されたチップ14の像を、複数のチップ像反射面(第2反射面72、第3反射面73および第4反射面74)によって順次反射して第1の出射口63に導く。これとともに、第2の水平方向に反射されたボンディング位置22aの像を、複数の基板像反射面(第6反射面76、第7反射面77および第8反射面78)によって順次反射して第2の出射口64に導く。 Next, the image of the chip 14 reflected in the first horizontal direction is sequentially reflected by a plurality of chip image reflecting surfaces (the second reflecting surface 72, the third reflecting surface 73, and the fourth reflecting surface 74) to form the first image. to the outlet 63 of the . Along with this, the image of the bonding position 22a reflected in the second horizontal direction is sequentially reflected by the plurality of substrate image reflecting surfaces (the sixth reflecting surface 76, the seventh reflecting surface 77, and the eighth reflecting surface 78) to form the second image. 2 exit port 64.

第1のブロック体53に設けられた上述の複数のチップ像反射面は、第1の出射口63の真下に配置され、水平に入射したチップ14の像を真上に反射する第1の最終反射面(第4反射面74)と、第1反射面71によって水平方向に反射されたチップ14の像を第1の最終反射面に導く、少なくとも一つの第1の直立反射面(第2反射面72、第3反射面73)とを含む形態となっている。 The plurality of chip image reflection surfaces provided on the first block body 53 are arranged directly below the first exit port 63 and serve as a first final mirror for reflecting the horizontally incident image of the chip 14 directly upward. Reflective surface (fourth reflective surface 74) and at least one first upright reflective surface (second reflective surface) that guides the image of chip 14 horizontally reflected by first reflective surface 71 to the first final reflective surface. It has a form including a surface 72 and a third reflecting surface 73).

また第2のブロック体54に設けられた上述の基板像反射面は、第2の出射口64の真下に配置され、水平に入射したボンディング位置22aの像を真上に反射する第2の最終反射面(第8反射面78)と、第5反射面75によって水平方向に反射されたボンディング位置22aの像を第2の最終反射面に導く、少なくとも一つの第2の直立反射面(第6反射面76、第7反射面77)とを含む形態となっている。 The substrate image reflecting surface provided on the second block 54 is arranged directly below the second exit port 64, and serves as a second final reflection surface for reflecting the image of the horizontally incident bonding position 22a directly upward. Reflective surface (eighth reflective surface 78) and at least one second upright reflective surface (eighth reflective surface 78) and at least one second upright reflective surface (eighth reflective surface 78) that directs the image of bonding location 22a horizontally reflected by fifth reflective surface 75 to a second final reflective surface. It has a form including a reflecting surface 76 and a seventh reflecting surface 77).

上記構成を有する可動プリズム32aにおいて、第1のブロック体53と第2のブロック体54、第1の最終反射面(第4反射面74)と第2の最終反射面(第8反射面78)、並びに第1の直立反射面(第2反射面72、第3反射面73)と第2の直立反射面(第6反射面76、第7反射面77)とは、反射体50の中心を通過して第1の水平方向(矢印h1)と第2の水平方向(矢印h2)と水平面内で直交する直線(中心線CL)を基準に線対称になっている。 In the movable prism 32a having the above configuration, the first block 53 and the second block 54, the first final reflection surface (fourth reflection surface 74) and the second final reflection surface (eighth reflection surface 78) , and the first upright reflective surface (second reflective surface 72, third reflective surface 73) and the second upright reflective surface (sixth reflective surface 76, seventh reflective surface 77) It is symmetrical with respect to a straight line (center line CL) passing through and orthogonal to the first horizontal direction (arrow h1) and the second horizontal direction (arrow h2) in the horizontal plane.

上記の可動プリズム32aの機能を総括すると、可動プリズム32aは、ボンディング位置22aの上方に位置するチップ14と基板22との間に位置した際に、チップ14の像をチップ14に対向する第1の入射口61から入射させ第1の入射口61から水平方向に離間した第1の出射口63から上方に出射させる。これともに可動プリズム32aは、基板22のボンディング位置22aの像をボンディング位置22aと対向する第2の入射口62から入射させ第2の入射口62から水平方向に離間した第2の出射口64から上方に出射させる機能を有する。 Summarizing the function of the movable prism 32a, the movable prism 32a moves the image of the chip 14 to the first position facing the chip 14 when positioned between the chip 14 positioned above the bonding position 22a and the substrate 22. , and is emitted upward from a first exit opening 63 horizontally spaced from the first entrance opening 61 . In addition, the movable prism 32a allows the image of the bonding position 22a of the substrate 22 to be incident from the second entrance 62 facing the bonding position 22a and from the second exit 64 horizontally spaced from the second entrance 62. It has the function of emitting upward.

このように、ボンディングツール29に保持されたチップ14と基板22のボンディング位置22aとの間に進退させて上下2視野の認識を同時に行うために用いられる可動導光体として、本実施の形態に示すような構成の可動プリズム32aを用いることにより、以下に述べるような効果を得る。まず、可動プリズム32aは、第1のブロック体53、第2のブロック体54などのプリズムを組み合わせて構成されていることから、可動光学ユニット32の全体形状における厚み寸法を極力小さくできるとともに、重量の軽量化が可能となっている。 In this way, as a movable light guide used for simultaneously recognizing two fields of view above and below by advancing and retreating between the chip 14 held by the bonding tool 29 and the bonding position 22a of the substrate 22, the present embodiment can be used. By using the movable prism 32a configured as shown, the following effects are obtained. First, since the movable prism 32a is configured by combining prisms such as the first block 53 and the second block 54, the thickness dimension of the overall shape of the movable optical unit 32 can be minimized and the weight can be reduced. weight reduction is possible.

したがって、図6(a)に示す撮像動作において、チップ14を保持したボンディングツール29を待機させる待機高さを極力低く設定することが可能となっている。これにより、図6(b)に示すボンディング動作において、ボンディングツール29が昇降するボンディング動作ストロークを小さくすることが可能となり、動作タクトタイムが短縮されている。加えて可動光学ユニット32を進退させる進退動作において、重量の軽量化が図られていることから高速動作が可能になり、動作タクトタイムの更なる短縮が実現される。 Therefore, in the imaging operation shown in FIG. 6A, it is possible to set the waiting height for the bonding tool 29 holding the chip 14 to be as low as possible. As a result, in the bonding operation shown in FIG. 6B, it is possible to reduce the bonding operation stroke in which the bonding tool 29 moves up and down, thereby shortening the operation tact time. In addition, since the weight of the movable optical unit 32 is reduced, high-speed operation becomes possible and the operation tact time is further shortened.

なお、本実施の形態では、可動導光体として多面反射プリズムを用いた可動プリズム32aを用いる例を示しているが、本発明は可動プリズム32aには限定されない。すなわち、上述の機能を実現可能な構成であれば、ミラーなどの反射体やレンズなどの光学要素を組み込んで可動導光体を構成するようにしてもよい。 In this embodiment, an example is shown in which the movable prism 32a using a multifaceted reflecting prism is used as the movable light guide, but the present invention is not limited to the movable prism 32a. That is, the movable light guide may be configured by incorporating a reflector such as a mirror or an optical element such as a lens, as long as the above-described functions can be realized.

また本実施の形態では、第1の入射口61、第2の入射口62から水平方向に離間した位置に、第1の出射口63、第2の出射口64を配置する構成を採用しているが、本発明はこのような構成には限定されない。すなわち、第1の入射口61、第2の入射口62から取り込まれたチップ14の像、ボンディング位置22aの像を、上左撮像部41(第1の撮像部)と下左撮像部42(第2の撮像部)と上右撮像部43(第3の撮像部)と下右撮像部44(第4の撮像部)とに伝達可能なように、可動プリズム32aと固定光学ユニット33および撮像ユニット34との取合い部が設定されていればよい。 Further, in this embodiment, a configuration is adopted in which the first exit port 63 and the second exit port 64 are arranged at positions separated from the first entrance port 61 and the second entrance port 62 in the horizontal direction. However, the invention is not limited to such configurations. That is, the image of the chip 14 and the image of the bonding position 22a captured from the first entrance 61 and the second entrance 62 are captured by the upper left imaging unit 41 (first imaging unit) and the lower left imaging unit 42 ( 2nd imaging section), upper right imaging section 43 (third imaging section), and lower right imaging section 44 (fourth imaging section). It suffices if the interface with the unit 34 is set.

次に上述構成の可動プリズム32aと固定光学ユニット33との組み合わせを使用して、撮像ユニット34によってチップ14とボンディング位置22aを撮像する際の撮像視野および撮像経路について、図8、図9を参照して説明する。図8において、可動プリズム32aの反射体50の上方に示す上左画像UL、上右画像URは、撮像対象となるチップ14の画像を示しており、反射体50の下方に示す下左画像DL、下右画像DRは、撮像対象となるボンディング位置22aの画像を示している。なお太線の破線にて示すC1~C11は、チップ14の像が撮像ユニット34に導かれる撮像の経路を示しており、また太線の一点鎖線にて示すB1~B11は、ボンディング位置22aの像が撮像ユニット34に導かれる撮像の経路を示している。 Next, referring to FIGS. 8 and 9, the imaging field and imaging path when imaging the chip 14 and the bonding position 22a by the imaging unit 34 using the combination of the movable prism 32a and the fixed optical unit 33 having the above configuration. and explain. In FIG. 8, an upper left image UL and an upper right image UR shown above the reflector 50 of the movable prism 32a show images of the chip 14 to be imaged, and a lower left image DL shown below the reflector 50. , and a lower right image DR show an image of the bonding position 22a to be imaged. C1 to C11 indicated by a thick dashed line indicate an imaging path through which an image of the chip 14 is guided to the imaging unit 34, and B1 to B11 indicated by a thick dashed line indicate an image of the bonding position 22a. It shows the path of the imaging guided to the imaging unit 34 .

ここで、上左画像ULは、チップ14の像の一部(左半分)である第1の部分像に該当し、上右画像URはチップ14の像の第1の部分像とは異なる一部(右半分)である第3の部分像に該当する。また下左画像DLは、ボンディング位置22aの像の第1の部分像に対応する一部(左半分)である第2の部分像に該当し、下右画像DRはボンディング位置22aの像の第3の部分像に対応する一部(右半分)である第4の部分像に該当する。ここで、「対応する」とは、これらの部分像を取得する際の撮像視野が上下に重なった状態であることを意味している。 Here, the upper left image UL corresponds to a first partial image that is a part (left half) of the image of the chip 14, and the upper right image UR corresponds to a part that is different from the first partial image of the image of the chip 14. This corresponds to the third partial image, which is the part (right half). The lower left image DL corresponds to a second partial image (left half) corresponding to the first partial image of the image of the bonding position 22a, and the lower right image DR corresponds to the second partial image of the image of the bonding position 22a. This corresponds to the fourth partial image, which is a part (right half) corresponding to the partial image of No. 3. Here, "corresponding" means that the imaging fields of view when acquiring these partial images overlap vertically.

チップ14 の上左画像UL、上右画像URは、反射体50の上面の第1の入射口61に入射し(経路C1)、第1のブロック体53内を導かれて第5導光体55の上面の第1の出射口63から上方へ出射する(経路C5)。ボンディング位置22aの下左画像DL、下右画像DRは、反射体50の下面の第2の入射口62に入射し(経路B1)、第2のブロック体54内を導かれて第6導光体56の上面の第2の出射口64から上方へ出射する(経路B5)。 An upper left image UL and an upper right image UR of the chip 14 enter the first incident port 61 on the upper surface of the reflector 50 (path C1), are guided through the first block 53, and are guided through the fifth light guide. It is emitted upward from the first emission port 63 on the upper surface of 55 (path C5). The lower left image DL and the lower right image DR of the bonding position 22a enter the second entrance 62 on the lower surface of the reflector 50 (path B1), are guided through the second block 54, and are guided through the sixth light guide. It is emitted upward from the second outlet 64 on the upper surface of the body 56 (path B5).

図9(a)に示すように、第1のブロック体53内では、反射体50から入射したチップ14の像(経路C2)は、第2反射面72に入射してX方向に反射され(経路C3)、さらに第3反射面73に入射してY方向に反射される(経路C4)。次いで第5導光体55の第4反射面74に入射して上方に反射され(図9(b))、第1の出射口63に至る。また第2のブロック体54内では、反射体50から入射したボンディング位置22aの像(経路B2)は第6反射面76に入射してX方向に反射され(経路B3)、さらに第7反射面77に入射してY方向に反射される(経路B4)。次いで第6導光体56の第8反射面78に入射して上方に反射され(図9(b))、第2の出射口64に至る。 As shown in FIG. 9A, in the first block 53, the image of the chip 14 (path C2) incident from the reflector 50 is incident on the second reflecting surface 72 and reflected in the X direction ( Path C3), and further enters the third reflecting surface 73 and is reflected in the Y direction (path C4). Next, the light is incident on the fourth reflecting surface 74 of the fifth light guide 55 and reflected upward (FIG. 9B) to reach the first exit port 63 . In the second block body 54, the image of the bonding position 22a (path B2) incident from the reflector 50 is incident on the sixth reflecting surface 76, reflected in the X direction (path B3), and further reflected by the seventh reflecting surface. 77 and reflected in the Y direction (path B4). Then, the light enters the eighth reflecting surface 78 of the sixth light guide 56 and is reflected upward (FIG. 9B) to reach the second exit port 64 .

第5導光体55の上方には、上左プリズム45の入射縁部45a、上右プリズム46の入射縁部46aが位置しており、第6導光体56の上方には、下左プリズム47の入射縁部47a、下右プリズム48の入射縁部48aが位置している(図8参照)。ここで上左プリズム45、上右プリズム46は、入射縁部45a、入射縁部46aが、第5導光体55の上面の第1の出射口63を左右方向に2つに区分した第1の左出射口63L、第1の右出射口63Rの上方にそれぞれ位置するように配置されている。また下左プリズム47、下右プリズム48は、入射縁部47a、入射縁部48aが、第6導光体56の上面の第2の出射口64を左右方向に2つに区分した第2の左出射口64L、第2の右出射口64Rの上方にそれぞれ位置するように配置されている。 Above the fifth light guide 55, the incident edge 45a of the upper left prism 45 and the incident edge 46a of the upper right prism 46 are located. 47 and the entrance edge 48a of the lower right prism 48 are located (see FIG. 8). Here, the upper left prism 45 and the upper right prism 46 have an incident edge portion 45a and an incident edge portion 46a which divide the first exit port 63 on the upper surface of the fifth light guide 55 into two in the left-right direction. are positioned above the left outlet 63L and the first right outlet 63R. In the lower left prism 47 and the lower right prism 48, the incident edge portion 47a and the incident edge portion 48a divide the second exit port 64 on the upper surface of the sixth light guide 56 into two in the left-right direction. They are arranged so as to be positioned above the left outlet 64L and the second right outlet 64R.

このような構成により、チップ14の像、ボンディング位置22aの像を左右2つに区分した4つの部分像のそれぞれを、撮像ユニット34を構成する4つの撮像部によって取り込むことができるようになっている。すなわち第1の出射口63から出射されたチップ14の像のうち、第1の左出射口63Lから出射される上左画像UL、第1の右出射口63Rから出射される上右画像URは、上左プリズム45の入射縁部45a、上右プリズム46の入射縁部46aにそれぞれ入射する(経路C6,C7)。 With such a configuration, four partial images obtained by dividing the image of the chip 14 and the image of the bonding position 22a into two left and right parts can be captured by the four imaging units constituting the imaging unit 34, respectively. there is That is, of the images of the chip 14 emitted from the first exit 63, the upper left image UL emitted from the first left exit 63L and the upper right image UR emitted from the first right exit 63R are: , the incident edge 45a of the upper left prism 45 and the incident edge 46a of the upper right prism 46 (paths C6 and C7).

そして上左プリズム45の入射縁部45a、上右プリズム46の入射縁部46aにそれぞれ入射した上左画像UL、上右画像URは、上左プリズム45、上右プリズム46内でそれぞれ出射縁部45b、出射縁部46b側に反射され(図9に示す経路C8、C10参照)、ここで下方に反射されて上左撮像部41、上右撮像部43に入射する(経路C9、C11)。 Then, the upper left image UL and the upper right image UR incident on the incident edge portion 45a of the upper left prism 45 and the incident edge portion 46a of the upper right prism 46, respectively, are emitted from the upper left prism 45 and the upper right prism 46, respectively. The light 45b is reflected toward the output edge 46b (see paths C8 and C10 shown in FIG. 9), where it is reflected downward and enters the upper left imaging section 41 and upper right imaging section 43 (paths C9 and C11).

また第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像のうち、第2の左出射口64Lから出射される下左画像DL、第2の右出射口64Rから出射される下右画像DRは、下左プリズム47の入射縁部47a、下右プリズム48の入射縁部48aにそれぞれ入射する(経路B6,B7)。そして下左プリズム47の入射縁部47a、下右プリズム48の入射縁部48aにそれぞれ入射した下左画像DL、下右画像DRは、下左プリズム47、下右プリズム48内でそれぞれ出射縁部47b、出射縁部48b側に反射され(図9に示す経路B8、B10参照)、ここで下方に反射されて下左撮像部42、下右撮像部44に入射する(経路B9、B11)。 Among the images of the bonding position 22a emitted from the second exit port 64, the lower left image DL emitted from the second left exit port 64L and the lower right image DR emitted from the second right exit port 64R. are incident on the incident edge 47a of the lower left prism 47 and the incident edge 48a of the lower right prism 48, respectively (paths B6 and B7). Then, the lower left image DL and the lower right image DR incident on the incident edge portion 47a of the lower left prism 47 and the incident edge portion 48a of the lower right prism 48, respectively, are emitted from the lower left prism 47 and the lower right prism 48, respectively. 47b is reflected toward the output edge 48b (see paths B8 and B10 shown in FIG. 9), where it is reflected downward and enters the lower left imaging section 42 and the lower right imaging section 44 (paths B9 and B11).

上記構成において、上左撮像部41は、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の一部である第1の部分像(上左画像UL)を撮像し、下左撮像部42は第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の第1の部分像(上左画像UL)に対応する一部である第2の部分像(下左画像DL)を撮像する。また上右撮像部43は、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の第1の部分像(上左画像UL)とは異なる一部である第3の部分像(上右画像UR)を撮像し、下右撮像部44は、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の第3の部分像(上右画像UR)に対応する一部である第4の部分像(DR)を撮像する。 In the above configuration, the upper left imaging unit 41 captures a first partial image (upper left image UL) that is a part of the image of the chip 14 emitted from the first exit port 63, and the lower left imaging unit 42 captures a second partial image (lower left image DL) that is a part of the image of the bonding position 22a emitted from the second outlet 64 corresponding to the first partial image (upper left image UL). Further, the upper right imaging unit 43 captures a third partial image (upper right image UL) which is a part different from the first partial image (upper left image UL) of the image of the chip 14 emitted from the first exit port 63 . UR), and the lower right imaging unit 44 captures a fourth image corresponding to the third partial image (upper right image UR) of the image of the bonding position 22a emitted from the second outlet 64. A partial image (DR) is captured.

さらに詳細に述べると、ボンディング装置1が備えた固定光学ユニット33は、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の一部である第1の部分像(上左画像UL)を入射させ出射させる第1の導光体(上左プリズム45)と、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の一部である第2の部分像(下左画像DL)を入射させ出射させる第2の導光体(下左プリズム47)と、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の第1の部分像(上左画像UL)とは異なる一部である第3の部分像(上右画像UR)を入射させ出射させる第3の導光体(上右プリズム46)と、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の第2の部分像(下左画像DL)とは異なる一部である第4の部分像(下右画像DR)を入射させ出射させる第4の導光体(下右プリズム48)とを備えている。 More specifically, the fixed optical unit 33 included in the bonding apparatus 1 receives a first partial image (upper left image UL), which is a part of the image of the chip 14 emitted from the first exit port 63. A second partial image (lower left image DL), which is a part of the image of the bonding position 22a emitted from the second exit port 64, is incident on the first light guide (upper left prism 45) that causes the light to be emitted. The second light guide body (lower left prism 47) that causes the light to exit from the second light guide body (lower left prism 47) and the first partial image (upper left image UL) of the image of the chip 14 that is emitted from the first exit port 63 are different parts. A third light guide (upper right prism 46) into which a third partial image (upper right image UR) is incident and emitted, and a second portion of the image of the bonding position 22a emitted from the second outlet 64 A fourth light guide (lower right prism 48) for entering and emitting a fourth partial image (lower right image DR), which is a part different from the image (lower left image DL), is provided.

そして上左撮像部41は第1の導光体(上左プリズム45)から出射された第1の部分像(上左画像UL)を撮像し、下左撮像部42は、第2の導光体(下左プリズム47)から出射された第2の部分像(下左画像DL)を撮像する。また上右撮像部43は、第3の導光体(上右プリズム46)から出射された第3の部分像(上右画像UR)を撮像し、下右撮像部44は、第4の導光体(下右プリズム48)から出射された第4の部分像(下右画像DR)を撮像する。 The upper left imaging unit 41 captures the first partial image (upper left image UL) emitted from the first light guide (upper left prism 45), and the lower left imaging unit 42 captures the second light guide. A second partial image (lower left image DL) emitted from the body (lower left prism 47) is captured. The upper right imaging unit 43 captures the third partial image (upper right image UR) emitted from the third light guide (upper right prism 46), and the lower right imaging unit 44 captures the fourth guide. A fourth partial image (lower right image DR) emitted from the light body (lower right prism 48) is captured.

上述構成の撮像ユニット34によるチップ14 とボンディング位置22aの撮像において、撮像対象のチップ14、ボンディング位置22aの形状、サイズ、認識点の位置などによって撮像視野の位置を調整する必要が生じる場合がある。このような場合には、撮像部移動機構35によって、上左撮像部41、下左撮像部42、上右撮像部43、下右撮像部44を、上左プリズム45、下左プリズム47、上右プリズム46、下右プリズム48に対して相対的に移動させることにより、各撮像部の撮像視野の位置を調整する。 In imaging the chip 14 and the bonding position 22a by the imaging unit 34 having the above configuration, it may be necessary to adjust the position of the imaging field of view depending on the shape and size of the chip 14 to be imaged and the bonding position 22a, the position of the recognition point, and the like. . In such a case, the imaging section moving mechanism 35 moves the upper left imaging section 41, lower left imaging section 42, upper right imaging section 43, and lower right imaging section 44 to upper left prism 45, lower left prism 47, and upper left imaging section 47. By moving it relative to the right prism 46 and the lower right prism 48, the position of the imaging field of each imaging unit is adjusted.

ここで、図8に示すように、チップ14における上左撮像部41の視野(上左画像UL)とボンディング位置22aにおける下左撮像部42の視野(下左画像DL)は上下に重なった位置関係にある。また同様に、チップ14における上右撮像部43の視野(上右画像UR)とボンディング位置22aにおける下右撮像部44の視野(下右画像DR)は上下に重なった位置関係にある。 Here, as shown in FIG. 8, the field of view (upper left image UL) of the upper left imaging section 41 in the chip 14 and the field of view (lower left image DL) of the lower left imaging section 42 in the bonding position 22a are vertically overlapped. in a relationship. Similarly, the field of view (upper right image UR) of the upper right imaging section 43 in the chip 14 and the field of view (lower right image DR) of the lower right imaging section 44 in the bonding position 22a are vertically overlapped.

前述のように、撮像部移動機構35の構成において、上左撮像部41と下左撮像部42と上右撮像部43と下右撮像部44とは、第1の移動機構によってX方向には同一方向に同一距離だけ移動する。そして第2の移動機構によって、上左撮像部41と上右撮像部43とを同一方向に同一距離移動させるとともに、下左撮像部42と下右撮像部44とを、上左撮像部41と上右撮像部43とは反対方向に同一距離だけ移動させることができるようになっている。 As described above, in the configuration of the imaging unit moving mechanism 35, the upper left imaging unit 41, the lower left imaging unit 42, the upper right imaging unit 43, and the lower right imaging unit 44 are moved in the X direction by the first moving mechanism. Move the same distance in the same direction. Then, the upper left imaging unit 41 and the upper right imaging unit 43 are moved in the same direction by the same distance by the second moving mechanism, and the lower left imaging unit 42 and the lower right imaging unit 44 are moved together with the upper left imaging unit 41. It can be moved by the same distance in the direction opposite to that of the upper right imaging section 43 .

上左撮像部41、上右撮像部43、下左撮像部42、下右撮像部44をこのような条件で移動させることにより、撮像部移動機構35は、上左撮像部41の視野と下左撮像部42の視野が重なった状態と上右撮像部43の視野と下右撮像部44の視野が重なった状態とを維持しながら、上左撮像部41と下左撮像部42と上右撮像部43と下右撮像部44とを移動させることができる。これにより、チップ14とボンディング位置22aの上下2つの撮像対象のそれぞれを区分した4つの部分像の位置関係を正しく維持した状態で、各撮像部の撮像視野の位置を調整することが可能となっている。 By moving the upper-left imaging unit 41, the upper-right imaging unit 43, the lower-left imaging unit 42, and the lower-right imaging unit 44 under these conditions, the imaging unit moving mechanism 35 moves the field of view of the upper-left imaging unit 41 and the lower area. While maintaining the state in which the fields of view of the left imaging section 42 overlap and the state in which the fields of view of the upper right imaging section 43 and the fields of view of the lower right imaging section 44 overlap, the upper left imaging section 41, the lower left imaging section 42, and the upper right The imaging section 43 and the lower right imaging section 44 can be moved. As a result, it is possible to adjust the position of the imaging field of each imaging unit while maintaining the correct positional relationship between the four partial images that divide the two upper and lower imaging targets of the chip 14 and the bonding position 22a. ing.

上述のチップ14とボンディング位置22aの撮像に用いられる構成要素を、撮像対象毎に区分すると、上左プリズム45と上左撮像部41との第1の組み合わせ、または上右プリズム46と上右撮像部43との第3の組み合わせは、可動プリズム32aの第1の出射口63から出射されたチップ14の像を撮像する第1の撮像手段を構成する。また下左プリズム47と下左撮像部42との第2の組み合わせ、または下右プリズム48と下右撮像部44との第4の組み合わせは、可動プリズム32aの第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像を撮像する第2の撮像手段を構成する。 Classifying the components used for imaging the chip 14 and the bonding position 22a described above for each imaging target, the first combination of the upper left prism 45 and the upper left imaging unit 41, or the upper right prism 46 and the upper right imaging. A third combination with the portion 43 constitutes first imaging means for capturing an image of the chip 14 emitted from the first emission port 63 of the movable prism 32a. A second combination of the lower left prism 47 and the lower left imaging section 42 or a fourth combination of the lower right prism 48 and the lower right imaging section 44 is emitted from the second outlet 64 of the movable prism 32a. This constitutes a second imaging means for imaging the image of the bonding position 22a.

なお、第1の撮像手段、第2の撮像手段において、それぞれの2つの組み合わせのうちのいずれか一方のみを用いてもよく、また双方を用いてもよい。一方の組み合わせのみを用いる場合とは、例えば第1の撮像手段として第1の組み合わせを用い、第2の撮像手段として第2の組み合わせを用いる場合のように、撮像視野の片側の部分像のみを撮像する場合を云う。 In addition, in the first imaging means and the second imaging means, either one of the two combinations may be used, or both may be used. When only one combination is used, only a partial image on one side of the field of view is captured, such as when the first combination is used as the first imaging means and the second combination is used as the second imaging means. A case of taking an image is mentioned.

すなわちボンディング対象が小型のチップ14であってボンディング動作時の認識が、チップ中心の一点認識で足りるような場合には、片側の撮像部のみを用いる。これに対し、ボンディング対象が大型のチップ14であってボンディング動作時の認識において、チップの対角位置などの2点を認識することが必要な場合には、前述の2つの組み合わせの双方を用いるようにする。すなわち、チップ14、ボンディング位置22aの双方のそれぞれを、2つの撮像部によって撮像する。このように、本実施の形態に示すボンディング装置1では、小型のチップから大型のチップまで多品種のチップに対応可能であり、汎用性に優れたボンディング装置が実現されている。 That is, when the object to be bonded is a small chip 14 and recognition at the time of bonding operation is sufficient for recognition of one point at the center of the chip, only the imaging section on one side is used. On the other hand, if the object to be bonded is a large-sized chip 14 and it is necessary to recognize two points such as the diagonal position of the chip in recognition during the bonding operation, both of the above two combinations are used. make it That is, both the chip 14 and the bonding position 22a are imaged by two imaging units. As described above, the bonding apparatus 1 according to the present embodiment is capable of handling various kinds of chips from small chips to large chips, and realizes a bonding apparatus excellent in versatility.

そして上述の第1の撮像手段によって撮像されたチップ14の像と、第2の撮像手段によって撮像されたボンディング位置22aの像に基づいて、チップ14とボンディング位置22aとの相対的な位置ずれが、画像認識により検出される。この画像認識による位置ずれ検出は、制御部5が備えた画像認識部93(図13)の処理機能によって実行される。したがって制御部5の画像認識部93は、チップ14の像と、ボンディング位置22aの像に基づいて、チップ14とボンディング位置22aとの相対的な位置ずれを検出する検出手段となっている。 Based on the image of the chip 14 captured by the first imaging means and the image of the bonding position 22a captured by the second imaging means, the relative positional deviation between the chip 14 and the bonding position 22a is determined. , is detected by image recognition. This positional deviation detection by image recognition is executed by the processing function of the image recognition section 93 (FIG. 13) provided in the control section 5 . Therefore, the image recognition section 93 of the control section 5 serves as detection means for detecting relative positional deviation between the chip 14 and the bonding position 22a based on the image of the chip 14 and the image of the bonding position 22a.

このようにして検出手段によって検出されたチップ14とボンディング位置22aとの相対的な位置ずれに基づいて、制御部5のアライメント処理部92(図13)が第2のXYテーブル20を制御することにより、チップ14を保持したボンディングツール29と基板22を保持した基板保持ステージ21とを相対的に移動させて、チップ14とボンディング位置22aとを位置合わせするアライメント処理が行われる。したがって制御部5のアライメント処理部92は、ボンディングツール29と基板保持ステージ21とを相対的に移動させるアライメント手段を構成する。 The alignment processor 92 (FIG. 13) of the controller 5 controls the second XY table 20 based on the relative positional deviation between the chip 14 and the bonding position 22a detected by the detector in this manner. Thus, the bonding tool 29 holding the chip 14 and the substrate holding stage 21 holding the substrate 22 are moved relatively to perform an alignment process for aligning the chip 14 and the bonding position 22a. Therefore, the alignment processing section 92 of the control section 5 constitutes alignment means for relatively moving the bonding tool 29 and the substrate holding stage 21 .

ボンディング装置1における撮像手段の定義は複数の定義が可能であり、以下に示すような定義を用いてもよい。すなわち上左プリズム45と上左撮像部41との組み合わせを、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の一部である第1の部分像(上左画像UL)を撮像する第1の撮像手段と定義し、下左プリズム47と下左撮像部42との組み合わせを、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の第1の部分像(上左画像UL)に対応する一部である第2の部分像(下左画像DL)を撮像する第2の撮像手段と定義する。 A plurality of definitions are possible for the imaging means in the bonding apparatus 1, and the following definitions may be used. That is, the combination of the upper left prism 45 and the upper left imaging section 41 is used as the first partial image (upper left image UL) that is a part of the image of the chip 14 emitted from the first exit port 63 . 1, and the combination of the lower left prism 47 and the lower left imaging unit 42 is a first partial image (upper left image UL) of the image of the bonding position 22a emitted from the second outlet 64. is defined as a second imaging means for imaging a second partial image (lower left image DL) which is a part corresponding to .

また上右プリズム46と上右撮像部43との組み合わせを、第1の出射口63から出射されたチップ14の像の第1の部分像(上左画像UL)とは異なる一部である第3の部分像(上右画像UR)を撮像する第3の撮像手段と定義し、下右プリズム48と下右撮像部44との組み合わせを、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aの像の第3の部分像(上右画像UR)に対応する一部である第4の部分像(下右画像DR)を撮像する第4の撮像手段と定義する。 Also, the combination of the upper right prism 46 and the upper right imaging unit 43 is a part different from the first partial image (upper left image UL) of the image of the chip 14 emitted from the first outlet 63 . 3 (upper right image UR). is defined as fourth imaging means for capturing a fourth partial image (lower right image DR) that is a part corresponding to the third partial image (upper right image UR) of the image of .

そして上述の第1の撮像手段によって撮像された第1の部分像(上左画像UL)と、第2の撮像手段によって撮像された第2の部分像(下左画像DL)と、第3の撮像手段によって撮像された第3の部分像(上右画像UR)と、第4の撮像手段によって撮像された第4の部分像(下右画像DR)と、に基づいて、チップ14とボンディング位置22aの相対的な位置ずれが、前述の検出手段によって検出される。そしてこのようにして検出手段によって検出されたチップ14とボンディング位置22aとの相対的な位置ずれに基づいて、前述のアライメント手段によってボンディングツール29と基板保持ステージ21とを相対的に移動させることにより、チップ14とボンディング位置22aとを位置合わせするアライメント処理が行われる。 Then, the first partial image (upper left image UL) captured by the first imaging means, the second partial image (lower left image DL) captured by the second imaging means, and the third Based on the third partial image (upper right image UR) captured by the imaging means and the fourth partial image (lower right image DR) captured by the fourth imaging means, the chip 14 and the bonding position A relative displacement of 22a is detected by the aforementioned detection means. Based on the relative positional deviation between the chip 14 and the bonding position 22a detected by the detecting means in this manner, the bonding tool 29 and the substrate holding stage 21 are relatively moved by the above-described alignment means. , an alignment process is performed to align the chip 14 and the bonding position 22a.

次に図10を参照して、光学ヘッド30の構成を説明する。図10において、ガイドレール25(図2参照)に沿って移動する第2の移動ベース30aには、光源ボックス31が装着されている。第2の移動ベース30aは、図2にて説明する移動手段によってY方向に移動する。光源ボックス31には、図11に示す上側照明部85、下側照明部86を構成する上側光源81および下側光源82が収納されている。 Next, referring to FIG. 10, the configuration of the optical head 30 will be described. In FIG. 10, a light source box 31 is attached to a second moving base 30a that moves along a guide rail 25 (see FIG. 2). The second moving base 30a moves in the Y direction by means of moving means described in FIG. The light source box 31 accommodates the upper light source 81 and the lower light source 82 that constitute the upper lighting section 85 and the lower lighting section 86 shown in FIG. 11 .

上側光源81、下側光源82からは、それぞれ複数の光ファイバを結束して構成された上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84が延出している。上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84は、アーム部31aの内部を経由して可動光学ユニット32に接続されている。上側光源81、下側光源82を作動させることにより、上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84を介して可動光学ユニット32の内部において照明光が照射される。 An upper optical fiber cable 83 and a lower optical fiber cable 84 configured by bundling a plurality of optical fibers extend from the upper light source 81 and the lower light source 82, respectively. The upper optical fiber cable 83 and the lower optical fiber cable 84 are connected to the movable optical unit 32 via the inside of the arm portion 31a. By operating the upper light source 81 and the lower light source 82 , illumination light is emitted inside the movable optical unit 32 via the upper optical fiber cable 83 and the lower optical fiber cable 84 .

図11は、可動光学ユニット32の内部に収納された可動プリズム32aおよび可動プリズム32aが備えた上側照明部85、下側照明部86を示している。可動導光体である可動プリズム32aの上面側には、上側照明部85が設けられており、可動プリズム32aの下面側には、下側照明部86が設けられている。上側照明部85、下側照明部86は、いずれも前述の移動手段(リニアモータ24およびガイドレール25)によって可動プリズム32aとともに移動する。上側照明部85は、可動プリズム32aがチップ14と基板22との間に位置する際に、チップ14を照明する。また下側照明部86は、可動プリズム32aがチップ14と基板22との間に位置する際に、基板22を照明する。 FIG. 11 shows the movable prism 32a housed inside the movable optical unit 32 and the upper illumination section 85 and the lower illumination section 86 provided with the movable prism 32a. An upper illumination section 85 is provided on the upper surface side of the movable prism 32a, which is a movable light guide, and a lower illumination section 86 is provided on the lower surface side of the movable prism 32a. Both the upper illumination section 85 and the lower illumination section 86 are moved together with the movable prism 32a by the aforementioned moving means (linear motor 24 and guide rail 25). The upper illumination section 85 illuminates the chip 14 when the movable prism 32 a is positioned between the chip 14 and the substrate 22 . Further, the lower illumination section 86 illuminates the substrate 22 when the movable prism 32a is positioned between the chip 14 and the substrate 22. FIG.

上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84は、可動光学ユニット32の内部において光ファイバの結束を解かれて終端部が平らに成形され、端面が線状にそろえられた照射部83a、84aを形成する。上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84を構成する光ファイバの先端面が開口した端面は、それぞれ上側光源81、下側光源82が発光し上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84により導光された照明光を、反射体50の上面および下面において照射する上側発光部83b、下側発光部84bとなっている。 The upper optical fiber cable 83 and the lower optical fiber cable 84 have their optical fibers unbound inside the movable optical unit 32 so that their terminal ends are flattened, and the end faces are linearly aligned in the irradiating portions 83a and 84a. to form An upper light source 81 and a lower light source 82 emit light from the open end surfaces of the optical fibers constituting the upper optical fiber cable 83 and the lower optical fiber cable 84, respectively. An upper light-emitting portion 83b and a lower light-emitting portion 84b irradiate the upper and lower surfaces of the reflector 50 with the illumination light guided by.

すなわち上側照明部85は、上側光源81と複数の光ファイバの束であり上側光源81の光をチップ14へ導く上側光ファイバケーブル83とを有し、下側照明部86は、下側光源82と複数の光ファイバの束であり下側光源82の光を基板22へ導く下側光ファイバケーブル84とを有する構成となっている。 That is, the upper illumination section 85 has an upper light source 81 and an upper optical fiber cable 83 which is a bundle of a plurality of optical fibers and guides the light from the upper light source 81 to the chip 14, and the lower illumination section 86 includes the lower light source 82. and a lower optical fiber cable 84 which is a bundle of a plurality of optical fibers and guides the light from the lower light source 82 to the substrate 22 .

そして上側光ファイバケーブル83を構成する複数の光ファイバの端面が反射体50の上面の第1の入射口61を取り囲むように、上側光ファイバケーブル83の終端部が平らに成形されて照射部83aとなっている。また下側光ファイバケーブル84を構成する複数の光ファイバの端面が反射体50の下面の第2の入射口62を取り囲むように下側光ファイバケーブル84の終端部が平らに成形されて照射部84aとなっている。 The end portion of the upper optical fiber cable 83 is formed flat so that the end faces of the plurality of optical fibers forming the upper optical fiber cable 83 surround the first entrance 61 on the upper surface of the reflector 50, and the irradiation portion 83a is formed. It has become. In addition, the end portion of the lower optical fiber cable 84 is formed flat so that the end faces of the plurality of optical fibers constituting the lower optical fiber cable 84 surround the second entrance 62 on the lower surface of the reflector 50, and the irradiating portion is formed. 84a.

可動プリズム32aを形成する第1のブロック体53、第2のブロック体54の外側面において、反射体50を挟む位置には、それぞれ三角柱状の導光体である第7導光体57、第8導光体58が、外側方に延出して可動プリズム32aと一体に設けられている。可動プリズム32aを挟んで設けられた第7導光体57、第8導光体58は、可動プリズム32aがチップ14と基板22との間に位置した際、上方に設けられた照明手段である1対のスポット照明36(図2,図3参照)により異なる2方向から下方へ照射された照明光を、基板22のボンディング位置22aに導く集光部として機能する。 On the outer surfaces of the first block 53 and the second block 54 forming the movable prism 32a, a seventh light guide 57 and a third light guide 57, which are triangular prism-shaped light guides, are provided at positions sandwiching the reflector 50, respectively. 8 light guides 58 extend outward and are provided integrally with the movable prism 32a. A seventh light guide 57 and an eighth light guide 58 provided with the movable prism 32a interposed therebetween are illumination means provided above the movable prism 32a when the movable prism 32a is positioned between the chip 14 and the substrate 22. It functions as a condensing section that guides the illumination light emitted downward from two different directions by the pair of spot illuminations 36 (see FIGS. 2 and 3) to the bonding position 22a of the substrate 22. FIG.

図12は、ボンディングツール29に保持されたチップ14と基板22との間に可動光学ユニット32を位置させて、チップ14と基板22とを撮像する際のチップ14および基板22の照明状態を示している。まずスポット照明36を作動させることにより、可動光学ユニット32を挟む両側の上方から照明光が第7導光体57、第8導光体58に対して斜め上方向の異なる2方向から照射される(矢印i,j)。照射された照明光は第7導光体57、第8導光体58によって集光されて、基板22の上面のボンディング位置22aに入射して照明する。 FIG. 12 shows the illumination state of the chip 14 and the substrate 22 when the movable optical unit 32 is positioned between the chip 14 and the substrate 22 held by the bonding tool 29 and the chip 14 and the substrate 22 are imaged. ing. First, by activating the spot illumination 36, the seventh light guide 57 and the eighth light guide 58 are illuminated from above on both sides of the movable optical unit 32 from two different obliquely upward directions. (Arrows i, j). The irradiated illumination light is condensed by the seventh light guide 57 and the eighth light guide 58 and enters the bonding position 22a on the upper surface of the substrate 22 to illuminate it.

また上側照明部85、下側照明部86を作動させることにより、上側光源81、下側光源82から、照明光が上側光ファイバケーブル83、下側光ファイバケーブル84を介して照射部83a、84aに導光される。そしてこの照明光は、上側発光部83b、下側発光部84bからそれぞれチップ14、基板22に対して間接照明光として照射される(矢印k、矢印m)。さらに、各撮像部に備えられた同軸照明からの照明光が撮像部位に対して照射される。 By activating the upper illumination section 85 and the lower illumination section 86, the illumination light from the upper light source 81 and the lower light source 82 is emitted through the upper optical fiber cable 83 and the lower optical fiber cable 84 to the irradiation sections 83a and 84a. is guided to The illumination light is emitted from the upper light emitting portion 83b and the lower light emitting portion 84b to the chip 14 and the substrate 22, respectively, as indirect illumination light (arrow k, arrow m). Further, illumination light from a coaxial illumination provided in each imaging unit is applied to the imaging region.

すなわち上左撮像部41や上右撮像部43の同軸照明からの照明光は、反射体50の第1導光体51に入射して(矢印n)、第1反射面71(図7参照)によって上方に反射されてチップ14に同軸方向から入射する(矢印o)。また下左撮像部42や下右撮像部44の同軸照明からの照明光は、反射体50の第2導光体52に入射して(矢印p)、第5反射面75(図7参照)によって下方に反射されて基板22に同軸方向から入射する(矢印q)。 That is, the illumination light from the coaxial illumination of the upper left imaging unit 41 and the upper right imaging unit 43 is incident on the first light guide 51 of the reflector 50 (arrow n), and the first reflecting surface 71 (see FIG. 7). is reflected upward by and enters the chip 14 in the coaxial direction (arrow o). Illumination light from the coaxial illumination of the lower left imaging unit 42 and the lower right imaging unit 44 is incident on the second light guide 52 of the reflector 50 (arrow p), and is reflected on the fifth reflecting surface 75 (see FIG. 7). is reflected downward by the substrate 22 and enters the substrate 22 from the same direction (arrow q).

このように本実施の形態のボンディング装置1においては、図7に示す構成の可動プリズム32aを内蔵した可動光学ユニット32をチップ14と基板22との間に位置させて上下2方向の撮像を行う方式において、以下に述べる複数の照明手段を備えるようにしている。 As described above, in the bonding apparatus 1 of the present embodiment, the movable optical unit 32 containing the movable prism 32a having the configuration shown in FIG. The system is provided with a plurality of illumination means described below.

まず、撮像ユニット34の各撮像部が備えた同軸照明によってチップ14と基板22に照明光を同軸方向から照射する。そしてチップ14と基板22を周囲から照明する間接照明として、可動プリズム32aの上側および下側に配置され光ファイバケーブルによって導かれた照明光を照射する上側照明部85、下側照明部86を備えている。さらに加えて、上方に設けられた1対のスポット照明36により下方へ照射された照明光を第7導光体57、第8導光体58によって集光して、基板22の上面のボンディング位置22aを照明するようにしている。このように複数の照明手段を備えることにより、ボンディング対象の基板22に基板押さえ部材など正常な照明を妨げる干渉物が存在する場合にあっても、良好な撮像のために必要な適正な照明条件を満たすことができる。 First, the chip 14 and the substrate 22 are irradiated with illumination light from the coaxial direction by the coaxial illumination provided in each imaging section of the imaging unit 34 . As indirect illumination for illuminating the chip 14 and the substrate 22 from the surroundings, an upper illumination section 85 and a lower illumination section 86 are provided, which are arranged above and below the movable prism 32a and emit illumination light guided by an optical fiber cable. ing. In addition, illumination light emitted downward by a pair of spot illuminations 36 provided above is converged by a seventh light guide 57 and an eighth light guide 58 to provide a bonding position on the upper surface of the substrate 22. 22a is illuminated. By providing a plurality of illumination means in this way, even if there is an obstacle such as a substrate holding member that interferes with normal illumination on the substrate 22 to be bonded, appropriate illumination conditions necessary for good imaging can be obtained. can satisfy

次に図13を参照して、制御系の構成を説明する。図13において、制御部5は内部処理機能部としてのボンディング動作制御部91、アライメント処理部92、画像認識部93、視野位置設定部94および記憶部95を備えている。また制御部5には、リニアモータ24、第1のXYテーブル10、第2のXYテーブル20、ボンディングヘッド26、ピックアップヘッド15、撮像ユニットX軸モータ34X、撮像ユニットY軸モータ34Y、上左カメラ41c、下左カメラ42c、上右カメラ43c、下右カメラ44c、上側光源81、下側光源82、スポット照明36、上左同軸照明41b、下左同軸照明42b、上右同軸照明43b、下右同軸照明44bおよびタッチパネル96が接続されている。タッチパネル96は、画像認識部93による認識画面や制御部5への操作入力やデータ入力用の操作画面などを表示する。 Next, referring to FIG. 13, the configuration of the control system will be described. 13, the control unit 5 includes a bonding operation control unit 91, an alignment processing unit 92, an image recognition unit 93, a visual field position setting unit 94, and a storage unit 95 as internal processing function units. The control unit 5 also includes a linear motor 24, a first XY table 10, a second XY table 20, a bonding head 26, a pickup head 15, an imaging unit X-axis motor 34X, an imaging unit Y-axis motor 34Y, and an upper left camera. 41c, lower left camera 42c, upper right camera 43c, lower right camera 44c, upper light source 81, lower light source 82, spot lighting 36, upper left coaxial lighting 41b, lower left coaxial lighting 42b, upper right coaxial lighting 43b, lower right A coaxial illumination 44b and a touch panel 96 are connected. The touch panel 96 displays a recognition screen by the image recognition unit 93, an operation screen for operation input to the control unit 5, data input, and the like.

ボンディング動作制御部91は、リニアモータ24、第1のXYテーブル10、第2のXYテーブル20、ボンディングヘッド26、ピックアップヘッド15を制御することにより、ピックアップヘッド15によってチップ供給部2から取り出したチップ14をボンディングヘッド26によって基板22にボンディングするボンディング動作を制御する。 The bonding operation control unit 91 controls the linear motor 24 , the first XY table 10 , the second XY table 20 , the bonding head 26 and the pickup head 15 to pick up the chip picked out from the chip supply unit 2 by the pickup head 15 . 14 to the substrate 22 by the bonding head 26 is controlled.

画像認識部93は、上左カメラ41c、下左カメラ42c、上右カメラ43c、下右カメラ44cによってチップ14とボンディング位置22aを撮像して得られた画像を認識処理することにより、チップ14とボンディング位置22aとの位置ずれを検出する。すなわち画像認識部93はチップ14とボンディング位置22aとの相対的な位置ずれを検出する検出手段となっている。上左カメラ41c、下左カメラ42c、上右カメラ43c、下右カメラ44cによる撮像時には、画像認識部93が備えた照明制御機能によって上側光源81、下側光源82、スポット照明36、上左同軸照明41b、下左同軸照明42b、上右同軸照明43b、下右同軸照明44bの点灯が制御される。 The image recognition unit 93 performs recognition processing on images obtained by imaging the chip 14 and the bonding position 22a with the upper left camera 41c, the lower left camera 42c, the upper right camera 43c, and the lower right camera 44c. Positional deviation from the bonding position 22a is detected. That is, the image recognition section 93 serves as detection means for detecting relative positional deviation between the chip 14 and the bonding position 22a. When images are captured by the upper left camera 41c, lower left camera 42c, upper right camera 43c, and lower right camera 44c, the illumination control function of the image recognition unit 93 controls the upper light source 81, lower light source 82, spot illumination 36, and upper left coaxial light. Lighting of the illumination 41b, the lower left coaxial illumination 42b, the upper right coaxial illumination 43b, and the lower right coaxial illumination 44b is controlled.

視野位置設定部94は、撮像ユニットX軸モータ34X、撮像ユニットY軸モータ34Yの駆動を制御することにより、撮像ユニット34を移動させる。これにより、上左撮像部41、下左撮像部42、上右撮像部43、下右撮像部44の撮像視野の位置が撮像対象に応じて設定される。記憶部95はボンディング動作制御部91によるボンディング動作の制御に用いられるボンディングデータや、画像認識部93による認識処理に用いられる認識データ、さらに視野位置設定部94による視野位置の設定に用いられる撮像視野データなどのデータを記憶する。 The visual field position setting section 94 moves the imaging unit 34 by controlling the driving of the imaging unit X-axis motor 34X and the imaging unit Y-axis motor 34Y. Thereby, the positions of the imaging fields of the upper left imaging unit 41, the lower left imaging unit 42, the upper right imaging unit 43, and the lower right imaging unit 44 are set according to the object to be imaged. The storage unit 95 stores bonding data used for controlling the bonding operation by the bonding operation control unit 91, recognition data used for recognition processing by the image recognition unit 93, and an imaging visual field used for setting the visual field position by the visual field position setting unit 94. Store data such as data.

上記説明したように、本実施の形態では、ボンディングツール29に保持したチップ14を基板22のボンディング位置22aに接合するボンディング装置1を、チップ14と基板22との間に進出した際に、チップ14の像、ボンディング位置22aの像をそれぞれ第1の入射口61、第2の入射口62から入射させ、第1の出射口63、第2の出射口64から上方に出射させる機能を有する可動導光体と、出射されたチップの像、ボンディング位置の像を、2回反射ミラーとして機能する4つのプリズムを備えた固定光学ユニット33を介して4つの撮像部によって撮像する撮像ユニット34とを備える構成とし、可動導光体として薄型の多面反射プリズムより成る可動プリズム32aを用いるようにしている。これにより、ボンディング作業において高い位置精度を確保しながら高生産性を実現することができる。 As described above, in this embodiment, when the bonding apparatus 1 for bonding the chip 14 held by the bonding tool 29 to the bonding position 22a of the substrate 22 is advanced between the chip 14 and the substrate 22, the chip 14 and the image of the bonding position 22a are respectively incident from a first entrance port 61 and a second entrance port 62 and emitted upward from a first exit port 63 and a second exit port 64. An image pickup unit 34 that picks up an emitted image of the chip and an image of the bonding position with four image pickup units via a fixed optical unit 33 having four prisms that function as two-time reflecting mirrors. A movable prism 32a made of a thin multifaceted reflecting prism is used as the movable light guide. As a result, high productivity can be achieved while ensuring high positional accuracy in the bonding work.

そして固定光学ユニット33により、第1の出射口63から出射されたチップ14の上左画像UL、上右画像UR、第2の出射口64から出射されたボンディング位置22aのチップ14の下左画像DL、下右画像DRを、4つのプリズムによって下方に反射する。反射されたこれらの画像を撮像ユニット34の4つの撮像部に入射させて撮像する構成において、4つの撮像部を撮像部移動手段によって固定光学ユニット33の4つのプリズムに対して相対的に移動させることにより、4つの撮像部による撮像視野の位置を調整する。これにより、サイズや認識点の位置が異なる多品種のチップ14を対象とすることができる。 Then, by the fixed optical unit 33, an upper left image UL and an upper right image UR of the chip 14 emitted from the first outlet 63, and a lower left image of the chip 14 at the bonding position 22a emitted from the second outlet 64. DL, lower right image DR is reflected downward by four prisms. In the configuration in which these reflected images are made incident on the four imaging sections of the imaging unit 34 to capture images, the four imaging sections are moved relative to the four prisms of the fixed optical unit 33 by the imaging section moving means. By doing so, the positions of the imaging fields of view of the four imaging units are adjusted. This makes it possible to target a wide variety of chips 14 having different sizes and positions of recognition points.

上述構成のボンディング装置1のボンディング機構4において、共通のリニアモータ24によって駆動されてガイドレール25に沿って移動する第1の移動ベース26a、第2の移動ベース30aに、ボンディングツール29を備えたボンディングヘッド26および可動光学ユニット32を備えた光学ヘッド30とを装着する。光学ヘッド30を移動させて可動光学ユニット32をチップ14と基板22との間に位置させた状態で、撮像ユニット34によってチップ14の像とボンディング位置22aの像を撮像する。これにより、ボンディング装置の機構を簡素化して設備コストを低減することが可能となっている。 In the bonding mechanism 4 of the bonding apparatus 1 configured as described above, a bonding tool 29 is provided on a first moving base 26a and a second moving base 30a which are driven by a common linear motor 24 to move along a guide rail 25. A bonding head 26 and an optical head 30 with a movable optical unit 32 are mounted. With the optical head 30 moved to position the movable optical unit 32 between the chip 14 and the substrate 22, the imaging unit 34 captures an image of the chip 14 and an image of the bonding position 22a. This makes it possible to simplify the mechanism of the bonding apparatus and reduce the equipment cost.

上述の可動光学ユニット32が備えた可動プリズム32aには、上側光源からの照明光を上側光ファイバケーブル83によって照射部83aに導いて上側発光部83bから照射してチップ14を照明する上側照明部85と、下側光源からの照明光を下側光ファイバケーブル84によって照射部84aに導いて下側発光部84bから照射して基板22のボンディング位置22a照明する下側照明部86とが設けられている。この構成により、チップ14およびボンディング位置22aを適正な照明条件で照明し、高精度の位置認識を行うことが可能となっている。 The movable prism 32a provided in the movable optical unit 32 includes an upper illumination section that guides the illumination light from the upper light source to the illumination section 83a through the upper optical fiber cable 83 and emits the light from the upper light emitting section 83b to illuminate the chip 14. 85 and a lower illumination section 86 for guiding the illumination light from the lower light source to the illumination section 84a through the lower optical fiber cable 84 and emitting it from the lower light emitting section 84b to illuminate the bonding position 22a of the substrate 22. ing. With this configuration, it is possible to illuminate the chip 14 and the bonding position 22a under appropriate lighting conditions and perform highly accurate position recognition.

さらに本実施の形態に示すボンディング装置1においては、ボンディング機構4のY軸フレーム23に配置された1対のスポット照明36からの照明光を、チップ14と基板22との間に位置した可動光学ユニット32に照射し、照射光を可動プリズム32aの側面に設けられた第7の導光体57,第8の導光体58によって集光して基板22のボンディング位置に導くようにしている。これにより、基板22上に干渉物が存在する場合にあっても、基板22のボンディング位置22aを適正な照明条件で照明することができる。 Furthermore, in the bonding apparatus 1 according to the present embodiment, the illumination light from the pair of spot illuminations 36 arranged on the Y-axis frame 23 of the bonding mechanism 4 is directed to the movable optical system positioned between the chip 14 and the substrate 22 . The unit 32 is irradiated, and the irradiated light is condensed by the seventh light guide 57 and the eighth light guide 58 provided on the side surface of the movable prism 32a and guided to the bonding position of the substrate 22. FIG. As a result, even if an interfering object exists on the substrate 22, the bonding position 22a of the substrate 22 can be illuminated under proper illumination conditions.

なお、本実施の形態に示すボンディング装置1では、1対のスポット照明36がY軸フレーム23に配置されているが、Y軸フレーム23とは異なる部材に配置されてもよい。 In addition, in the bonding apparatus 1 shown in the present embodiment, the pair of spotlights 36 are arranged on the Y-axis frame 23 , but they may be arranged on a member different from the Y-axis frame 23 .

本発明のボンディング装置は、高い位置精度を確保しながら高生産性を実現することができるという効果を有し、チップを基板のボンディング位置に接合する技術分野において有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The bonding apparatus of the present invention has the effect of achieving high productivity while ensuring high positional accuracy, and is useful in the technical field of bonding chips to bonding positions on substrates.

1 ボンディング装置
2 チップ供給部
3 基板保持部
4 ボンディング機構
14 チップ
21 基板保持ステージ
22 基板
22a ボンディング位置
24 リニアモータ
25 ガイドレール
26 ボンディングヘッド
26a 第1の移動ベース
29 ボンディングツール
30 光学ヘッド
30a 第2の移動ベース
31 光源ボックス
32 可動光学ユニット
32a 可動プリズム
33 固定光学ユニット
34 撮像ユニット
35 撮像部移動機構
36 スポット照明
41 上左撮像部
41c 上左カメラ
42 下左撮像部
42c 下左カメラ
43 上右撮像部
43c 上右カメラ
44 下右撮像部
44c 下右カメラ
45 上左プリズム
46 上右プリズム
47 下左プリズム
48 下右プリズム
50 反射体
53 第1のブロック体
54 第2のブロック体
61 第1の入射口
62 第2の入射口
63 第1の出射口
64 第2の出射口
81 上側光源
82 下側光源
83 上側光ファイバケーブル
84 下側光ファイバケーブル
85 上側照明部
86 下側照明部
UL 上左画像
UR 上右画像
DL 下左画像
DR 下右画像
[P1] 取出し位置
[P2] ピックアップ位置
[P3] 作業位置
1 bonding device 2 chip supply unit 3 substrate holding unit 4 bonding mechanism 14 chip 21 substrate holding stage 22 substrate 22a bonding position 24 linear motor 25 guide rail 26 bonding head 26a first movement base 29 bonding tool 30 optical head 30a second Moving base 31 Light source box 32 Movable optical unit 32a Movable prism 33 Fixed optical unit 34 Imaging unit 35 Imaging unit moving mechanism 36 Spot illumination 41 Upper left imaging unit 41c Upper left camera 42 Lower left imaging unit 42c Lower left camera 43 Upper right imaging unit 43c upper right camera 44 lower right imaging unit 44c lower right camera 45 upper left prism 46 upper right prism 47 lower left prism 48 lower right prism 50 reflector 53 first block 54 second block 61 first inlet 62 second entrance 63 first exit 64 second exit 81 upper light source 82 lower light source 83 upper optical fiber cable 84 lower optical fiber cable 85 upper lighting section 86 lower lighting section UL upper left image UR Upper right image DL Lower left image DR Lower right image [P1] Pick up position [P2] Pick up position [P3] Work position

Claims (8)

ボンディングツールがチップを保持し、前記チップと対向するように基板が載置されるステージの方向に前記ボンディングツールを下降させて前記チップを前記基板のボンディング位置に接合するボンディング装置において、
前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間に位置した際に、前記チップの像を前記チップに対向する第1の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第1の出射口から上方に出射させるとともに、前記基板の前記ボンディング位置の像を前記ボンディング位置と対向する第2の入射口から入射させ前記第2の入射口から水平方向に離間した第2の出射口から上方に出射させる可動プリズムと、
前記第1の出射口から出射された前記チップの像を撮像する第1の撮像手段と、
前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像を撮像する第2の撮像手段と、
前記第1の撮像手段によって撮像された前記チップの像と前記第2の撮像手段によって撮像された前記ボンディング位置の像に基づいて、前記チップと前記ボンディング位置の相対的な位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールと前記ステージを相対的に移動させるアライメント手段と、
前記第1の撮像手段と前記第2の撮像手段とを移動させることなく、前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間の空間に前記可動プリズムを進退させる移動手段と、
を備える、ボンディング装置。
A bonding apparatus in which a bonding tool holds a chip and lowers the bonding tool in the direction of a stage on which a substrate is placed so as to face the chip to bond the chip to a bonding position of the substrate,
When positioned between the chip positioned above the bonding position and the substrate, an image of the chip is incident from a first incident port facing the chip and is horizontally directed from the first incident port. The image of the bonding position of the substrate is made to enter from a second entrance facing the bonding position, and a second entrance horizontally spaced from the second entrance. a movable prism that emits upward from the exit port of 2;
a first imaging means for imaging an image of the chip emitted from the first exit;
a second imaging means for imaging the image of the bonding position emitted from the second outlet;
Detection for detecting a relative positional deviation between the chip and the bonding position based on the image of the chip captured by the first imaging means and the image of the bonding position captured by the second imaging means. means and
alignment means for relatively moving the bonding tool and the stage based on the positional deviation detected by the detection means;
moving means for advancing and retracting the movable prism in a space between the chip and the substrate located above the bonding position without moving the first imaging means and the second imaging means ;
A bonding apparatus.
前記可動プリズムは、
前記第1の入射口から入射した前記チップの像を第1の水平方向に反射するとともに前記第2の入射口から入射した前記ボンディング位置の像を前記第1の水平方向とは反対の第2の水平方向に反射する反射体と、
前記第1の水平方向に反射された前記チップの像を前記第1の出射口に導く複数のチップ像反射面を有する第1のブロック体と、
前記第2の水平方向に反射された前記ボンディング位置の像を前記第2の出射口に導く複数の基板像反射面を有する第2のブロック体と、
を備える、請求項1に記載のボンディング装置。
The movable prism is
The image of the chip incident from the first incident port is reflected in a first horizontal direction, and the image of the bonding position incident from the second incident port is reflected in a second horizontal direction opposite to the first horizontal direction. a reflector that reflects in the horizontal direction of
a first block having a plurality of chip image reflecting surfaces for guiding the image of the chip reflected in the first horizontal direction to the first exit;
a second block having a plurality of substrate image reflecting surfaces for guiding the image of the bonding position reflected in the second horizontal direction to the second exit;
2. The bonding apparatus of claim 1, comprising:
前記第1のブロック体は、
前記第1の出射口の真下に配置され水平に入射した前記チップの像を真上に反射する第1の最終反射面と、
前記第1の水平方向に反射された前記チップ像を前記第1の最終反射面に導く少なくとも一つの第1の直立反射面と、を含み、
前記第2のブロック体は、
前記第2の出射口の真下に配置され水平に入射した前記ボンディング位置の像を真上に反射する第2の最終反射面と、
前記第2の水平方向に反射された前記ボンディング位置の像を前記第2の最終反射面に導く少なくとも一つの第2の直立反射面と、
を含む、請求項2に記載のボンディング装置。
The first block body is
a first final reflection surface arranged directly below the first exit port for reflecting the image of the chip incident horizontally upwardly;
at least one first upright reflective surface directing the first horizontally reflected chip image to the first final reflective surface;
The second block body is
a second final reflection surface arranged directly below the second exit port for reflecting the horizontally incident image of the bonding position directly upward;
at least one second upright reflective surface directing the second horizontally reflected image of the bonding location to the second final reflective surface;
3. The bonding apparatus of claim 2, comprising:
前記第1のブロック体と前記第2のブロック体とは、前記反射体の中心を通過して前記第1の水平方向と前記第2の水平方向と水平面内で直交する直線を基準に線対称になっている、請求項3に記載のボンディング装置。 The first block and the second block are symmetrical with respect to a straight line passing through the center of the reflector and orthogonal to the first horizontal direction and the second horizontal direction in the horizontal plane. 4. The bonding apparatus of claim 3, wherein: ボンディングツールがチップを保持し、前記チップと対向するように基板が載置されるステージの方向に前記ボンディングツールを下降させて前記チップを前記基板のボンディング位置に接合するボンディング装置において、
前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間に位置した際に、前記チップの像を前記チップに対向する第1の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第1の出射口から上方に出射させるとともに、前記基板の前記ボンディング位置の像を前記ボンディング位置と対向する第2の入射口から入射させ前記第1の入射口から水平方向に離間した第2の出射口から上方に出射させる可動プリズムと、
前記第1の出射口から出射された前記チップの像の一部である第1の部分像を撮像する第1の撮像手段と、
前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像の前記第1の部分像に対応する一部である第2の部分像を撮像する第2の撮像手段と、
前記第1の出射口から出射された前記チップの像の前記第1の部分像とは異なる一部である第3の部分像を撮像する第3の撮像手段と、
前記第2の出射口から出射された前記ボンディング位置の像の前記第3の部分像に対応する一部である第4の部分像を撮像する第4の撮像手段と、
前記第1の撮像手段によって撮像された前記第1の部分像と前記第2の撮像手段によって撮像された前記第2の部分像と前記第3の撮像手段によって撮像された前記第3の部分像と前記第4の撮像手段によって撮像された前記第4の部分像に基づいて、前記チップと前記ボンディング位置の相対的な位置ずれを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記位置ずれに基づいて、前記ボンディングツールと前記ステージを相対的に移動させるアライメント手段と、
前記ボンディング位置の上方に位置する前記チップと前記基板との間の空間に前記可動プリズムを進退させる移動手段と、
を備える、ボンディング装置。
A bonding apparatus in which a bonding tool holds a chip and lowers the bonding tool in the direction of a stage on which a substrate is placed so as to face the chip to bond the chip to a bonding position of the substrate,
When positioned between the chip positioned above the bonding position and the substrate, an image of the chip is incident from a first incident port facing the chip and is horizontally directed from the first incident port. The image of the bonding position of the substrate is made to enter from a second entrance facing the bonding position, and a second entrance horizontally spaced from the first entrance. a movable prism that emits upward from the exit port of 2;
a first imaging means for imaging a first partial image that is a part of the image of the chip emitted from the first exit;
a second imaging means for imaging a second partial image corresponding to the first partial image of the image of the bonding position emitted from the second outlet;
a third image pickup means for picking up a third partial image that is a part of the image of the chip emitted from the first exit opening, the third partial image being different from the first partial image;
a fourth imaging means for imaging a fourth partial image that is a part of the image of the bonding position emitted from the second outlet and corresponding to the third partial image;
the first partial image captured by the first imaging means, the second partial image captured by the second imaging means, and the third partial image captured by the third imaging means and detection means for detecting a relative displacement between the chip and the bonding position based on the fourth partial image captured by the fourth imaging means;
alignment means for relatively moving the bonding tool and the stage based on the positional deviation detected by the detection means;
moving means for advancing and retracting the movable prism in a space between the chip and the substrate located above the bonding position;
A bonding apparatus.
前記可動プリズムは、
前記第1の入射口から入射した前記チップの像を第1の水平方向に反射するとともに前記第2の入射口から入射した前記ボンディング位置の像を前記第1の水平方向とは反対の第2の水平方向に反射する反射体と、
前記第1の水平方向に反射された前記チップの像を前記第1の出射口に導く複数のチップ像反射面を有する第1のブロック体と、
前記第2の水平方向に反射された前記ボンディング位置の像を前記第2の出射口に導く複数の基板像反射面を有する第2のブロック体と、
を備える、請求項5に記載のボンディング装置。
The movable prism is
The image of the chip incident from the first incident port is reflected in a first horizontal direction, and the image of the bonding position incident from the second incident port is reflected in a second horizontal direction opposite to the first horizontal direction. a reflector that reflects in the horizontal direction of
a first block having a plurality of chip image reflecting surfaces for guiding the image of the chip reflected in the first horizontal direction to the first exit;
a second block having a plurality of substrate image reflecting surfaces for guiding the image of the bonding position reflected in the second horizontal direction to the second exit;
6. The bonding apparatus of claim 5, comprising:
前記第1のブロック体は、
前記第1の出射口の真下に配置され水平に入射した前記チップの像を真上に反射する第1の最終反射面と、
前記第1の水平方向に反射された前記チップ像を前記第1の最終反射面に導く少なくとも一つの第1の直立反射面と、を含み、
前記第2のブロック体は、
前記第2の出射口の真下に配置され水平に入射した前記ボンディング位置の像を真上に反射する第2の最終反射面と、
前記第2の水平方向に反射された前記ボンディング位置の像を前記第2の最終反射面に導く少なくとも一つの第2の直立反射面と、
を含む、請求項6に記載のボンディング装置。
The first block body is
a first final reflection surface arranged directly below the first exit port for reflecting the image of the chip incident horizontally upwardly;
at least one first upright reflective surface directing the first horizontally reflected chip image to the first final reflective surface;
The second block body is
a second final reflection surface arranged directly below the second exit port for reflecting the horizontally incident image of the bonding position directly upward;
at least one second upright reflective surface directing the second horizontally reflected image of the bonding location to the second final reflective surface;
7. The bonding apparatus of claim 6, comprising:
前記第1のブロック体と前記第2のブロック体とは、前記反射体の中心を通過して前記第1の水平方向と前記第2の水平方向と水平面内で直交する直線を基準に線対称になっている、請求項7に記載のボンディング装置。 The first block and the second block are symmetrical with respect to a straight line passing through the center of the reflector and orthogonal to the first horizontal direction and the second horizontal direction in the horizontal plane. 8. The bonding apparatus of claim 7, wherein:
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