JPH0281449A - 球状物の位置検出方法およびその装置 - Google Patents
球状物の位置検出方法およびその装置Info
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- JPH0281449A JPH0281449A JP23242588A JP23242588A JPH0281449A JP H0281449 A JPH0281449 A JP H0281449A JP 23242588 A JP23242588 A JP 23242588A JP 23242588 A JP23242588 A JP 23242588A JP H0281449 A JPH0281449 A JP H0281449A
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- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 abstract 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はフェースダウンボンディング作業における位置
合せ方法に係わり、特に本作業を自動化する場合に必要
な、基板表面のはんだバンプ位置検出方法に関する。
合せ方法に係わり、特に本作業を自動化する場合に必要
な、基板表面のはんだバンプ位置検出方法に関する。
従来のフェースダウンボンディング装置には、特開昭５
９−２３５４号公報に記載されているものがある。この
方法ではチップと基板の接続部を各々専用のＴＶカメラ
で撮像し、モニタに表示する。
９−２３５４号公報に記載されているものがある。この
方法ではチップと基板の接続部を各々専用のＴＶカメラ
で撮像し、モニタに表示する。
モニタ上には基準線も表示されており、各々の接続部内
の基準点をこの基準線に目視で合わせることにより、チ
ップと基板の相対的な座標のｘ＋ｙ＋θのズレ量を求め
、位置合せするものである。
の基準点をこの基準線に目視で合わせることにより、チ
ップと基板の相対的な座標のｘ＋ｙ＋θのズレ量を求め
、位置合せするものである。
上記従来技術は、パターン認識技術を用いることで位置
合せを自動化できると述べている。しかしこれに関し具
体的な記述はなされていない。
合せを自動化できると述べている。しかしこれに関し具
体的な記述はなされていない。
フェースダウンボンディングとは、チップ表面と基板表
面を対向させ、基板上の接続端子とチップ上の接続端子
を一括して接続するものである。
面を対向させ、基板上の接続端子とチップ上の接続端子
を一括して接続するものである。
そして通常いずれかの端子には、接続のために、はんだ
突起（パンダ）が形成されている。バンプのない接続端
子は平面的なパターンであり、パターン認識による位置
検出は比較的容易に行える。
突起（パンダ）が形成されている。バンプのない接続端
子は平面的なパターンであり、パターン認識による位置
検出は比較的容易に行える。
しかしバンプ付接続端子の場合には、バンプが金属光沢
を有しまた形状が立体的であるため、表面状態や形状の
わずかなばらつきによシ、見え方が大きく変化する。こ
のためフェースダウンボンディングの位置合せを自動化
する場合、特にバンプ付接続端子の位置を安定に検出す
ることが重要な技術課題となっている。
を有しまた形状が立体的であるため、表面状態や形状の
わずかなばらつきによシ、見え方が大きく変化する。こ
のためフェースダウンボンディングの位置合せを自動化
する場合、特にバンプ付接続端子の位置を安定に検出す
ることが重要な技術課題となっている。
本発明の目的は、前記技術課題を克服し、フェースダウ
ンボンディングの自動位置合せ方法を実現するために不
可欠な、バンプ位置検出方法を提供することにある。
ンボンディングの自動位置合せ方法を実現するために不
可欠な、バンプ位置検出方法を提供することにある。
上記目的は、バンプ付接続端子を有する基板表面を、斜
めから照明することＫよりバンプ側面に影領域を生じさ
せ、この影領域を基板の垂直上方で画像検出し、さらに
この画像の投影波形を求め、これを解析することにより
、バンプ位置に対応した影領域の位置を検出することに
より達成される。
めから照明することＫよりバンプ側面に影領域を生じさ
せ、この影領域を基板の垂直上方で画像検出し、さらに
この画像の投影波形を求め、これを解析することにより
、バンプ位置に対応した影領域の位置を検出することに
より達成される。
第２図（ａ）に示すように、基板２上に形成されたはん
だバンプ１を、同図に示す矢印の方向から斜めに照明す
ると、はんだバンプ１の背後は照明光が遮られ影領域３
が生じる。基板２の表面は散乱性があるため、通常明る
く検出されるが、バンプ１近傍の影領域５内の表面は暗
くなる。前記した照明状態でバンプ１を真上から見ると
第２図（ｂ）に示すようになる。同図に示す影領域３の
形状は、バンプ１の直径、高さ、照明光の入射角度・方
向に依存するものであり、照明光の入射方向に平行な影
領域３の中心軸２３はバンプの中心位置２４を通過する
。す々わち相異なる２つの方向から入射する（例えば直
交する）照明光により生じた２つの影領域に対し、各々
中心軸を求めればバンプ位置を定めることができる。
だバンプ１を、同図に示す矢印の方向から斜めに照明す
ると、はんだバンプ１の背後は照明光が遮られ影領域３
が生じる。基板２の表面は散乱性があるため、通常明る
く検出されるが、バンプ１近傍の影領域５内の表面は暗
くなる。前記した照明状態でバンプ１を真上から見ると
第２図（ｂ）に示すようになる。同図に示す影領域３の
形状は、バンプ１の直径、高さ、照明光の入射角度・方
向に依存するものであり、照明光の入射方向に平行な影
領域３の中心軸２３はバンプの中心位置２４を通過する
。す々わち相異なる２つの方向から入射する（例えば直
交する）照明光により生じた２つの影領域に対し、各々
中心軸を求めればバンプ位置を定めることができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。第１図は本発明の位置検出方法を実施するフェース
ダウンボンディング装置におけるはんだバンプ位置検出
装置を示す０本装置は照明部、画像検出部及び画像処理
部からなる。照明部は、同一のものが２式あり、直交す
る２方向すなわちＸ軸方向から照明光を入射させるＸ方
向照明系４１ｙ軸方向から入射させるＹ方向照明系５゜
および照明方向を選択するためのシャッタ１４゜１５、
シャッタ制御回路８からなる。照明部は表面にはんだバ
ンプ１を形成した基板２を、ＸＹ両方向とも基板面（ｘ
ｙ平面）に対し角度θだけ傾けた方向より平行光を入射
させ照明するものである。画像検出部は結像光学系２４
と２次元撮像素子６からなる。結像光学系２４は基板２
の表面を２次元撮像素子６の撮像面上に適当な倍率で結
像させる。画像処理部はＡ／Ｄ変換器、Ｘ方向照明系４
使用時の画像を記憶する丸めのＸ方向用多値画像メモリ
１８、Ｙ方向照明系５使用時の画像を記憶するためのＸ
方向用多値画像メモリ１９、多値画像メモリを選択する
ためのデジタルスイッチ１６ 、１７．及び２値化回路
２０、画像処理回路２１からなる。デジタルスイッチ１
６．１７はシャッタ制御８により選択された照明方向に
対応して導通する。
る。第１図は本発明の位置検出方法を実施するフェース
ダウンボンディング装置におけるはんだバンプ位置検出
装置を示す０本装置は照明部、画像検出部及び画像処理
部からなる。照明部は、同一のものが２式あり、直交す
る２方向すなわちＸ軸方向から照明光を入射させるＸ方
向照明系４１ｙ軸方向から入射させるＹ方向照明系５゜
および照明方向を選択するためのシャッタ１４゜１５、
シャッタ制御回路８からなる。照明部は表面にはんだバ
ンプ１を形成した基板２を、ＸＹ両方向とも基板面（ｘ
ｙ平面）に対し角度θだけ傾けた方向より平行光を入射
させ照明するものである。画像検出部は結像光学系２４
と２次元撮像素子６からなる。結像光学系２４は基板２
の表面を２次元撮像素子６の撮像面上に適当な倍率で結
像させる。画像処理部はＡ／Ｄ変換器、Ｘ方向照明系４
使用時の画像を記憶する丸めのＸ方向用多値画像メモリ
１８、Ｙ方向照明系５使用時の画像を記憶するためのＸ
方向用多値画像メモリ１９、多値画像メモリを選択する
ためのデジタルスイッチ１６ 、１７．及び２値化回路
２０、画像処理回路２１からなる。デジタルスイッチ１
６．１７はシャッタ制御８により選択された照明方向に
対応して導通する。
照明系４，５の具体的な構成を第３図に示す。
照明系は光源１０、コンデンサレンズ１１、ピンホール
９、焦点距離ｆのレンズ１２からなる。コンデンサレン
ズ１１は光源１０の像をピンホール９の位置に結像する
。ここでピンホール９を通過した光だけを照明に用いる
ことで、ピンホール９の位置に点光源が形成する。さら
にピンホール９から距離ｒだけ離れた位置に焦点距離ｆ
のレンズを置き、ピンホール９を通過し九九を平行光に
する。これを照明光として基板２上のはんだバンプ１を
照明する。平行光で照明する理由を第４図で説明する。
９、焦点距離ｆのレンズ１２からなる。コンデンサレン
ズ１１は光源１０の像をピンホール９の位置に結像する
。ここでピンホール９を通過した光だけを照明に用いる
ことで、ピンホール９の位置に点光源が形成する。さら
にピンホール９から距離ｒだけ離れた位置に焦点距離ｆ
のレンズを置き、ピンホール９を通過し九九を平行光に
する。これを照明光として基板２上のはんだバンプ１を
照明する。平行光で照明する理由を第４図で説明する。
同図（ａ）は照明光が平行光でない場合を示す。この場
合、照明光の中にははんだバンプ１の背後に入り込む方
向に進んでくる光も含まれる。
合、照明光の中にははんだバンプ１の背後に入り込む方
向に進んでくる光も含まれる。
このためＡ Ａ’部の明るさ波形でわかるように、影領
域５′とそれ以外の基板表面の明るい部分との境界での
明るさの変化はゆるやかになってしまう。
域５′とそれ以外の基板表面の明るい部分との境界での
明るさの変化はゆるやかになってしまう。
このため、例えば２値化によって影領域３′を抽出しよ
うとする場合、ｔｈ値の値によって領域が大きく変化し
安定な影領域の抽出ができない。一方、同図（ｂｌに示
すように平行光で照明すれば、光の回折現像以外にはん
だバンプ１の背後に光が入射する要素はない、このため
、Ｂ Ｂ’部の明るさ波形でわかるように影領域３′の
境界部での明るさ変化は急峻になり、ｔｈ値による影領
域３の変化は少々くなる。これＫよシ安定に影領域３の
位置を検出できる。また平行照明で生じる影領域３′の
幅は、はんだバンプ１の径と対応しておシ、影の幅検出
を行えば、バンプ１の欠陥判定をすることも可能になる
。
うとする場合、ｔｈ値の値によって領域が大きく変化し
安定な影領域の抽出ができない。一方、同図（ｂｌに示
すように平行光で照明すれば、光の回折現像以外にはん
だバンプ１の背後に光が入射する要素はない、このため
、Ｂ Ｂ’部の明るさ波形でわかるように影領域３′の
境界部での明るさ変化は急峻になり、ｔｈ値による影領
域３の変化は少々くなる。これＫよシ安定に影領域３の
位置を検出できる。また平行照明で生じる影領域３′の
幅は、はんだバンプ１の径と対応しておシ、影の幅検出
を行えば、バンプ１の欠陥判定をすることも可能になる
。
次に画像検出部の動作を説明する。なお２次元撮像素子
６０光電変換素子の配列方向は、照明方向であるｘ、７
方向と合致するようＫ、与め回転方向の調整を行ってお
く０画像入力は以下の手順で行う。まずシャッタ制御回
路８によりシャッタ１４を開、シャッタ１５を閉、すな
わちＸ方向照明系４だけで基板２を照明する。またこの
ときデジタルスイッチ１６は閉、１７は開の状態にし、
２次元撮像素子６からの映像信号はＡ／Ｄ変換器により
ディジタル化され、Ｘ方向用多値画像メモリ１８に入力
される。同様にしてＸ方向照明系５を使用するときは、
Ｘ方向用多値画像メモリ１９に入力される。
６０光電変換素子の配列方向は、照明方向であるｘ、７
方向と合致するようＫ、与め回転方向の調整を行ってお
く０画像入力は以下の手順で行う。まずシャッタ制御回
路８によりシャッタ１４を開、シャッタ１５を閉、すな
わちＸ方向照明系４だけで基板２を照明する。またこの
ときデジタルスイッチ１６は閉、１７は開の状態にし、
２次元撮像素子６からの映像信号はＡ／Ｄ変換器により
ディジタル化され、Ｘ方向用多値画像メモリ１８に入力
される。同様にしてＸ方向照明系５を使用するときは、
Ｘ方向用多値画像メモリ１９に入力される。
次に画像処理部の処理内容について、第５図及び第６図
を用いて説明する。はんだバンプ１は基板２上に格子状
に整列配置されておシ、また基板２は本発明によるバン
プ位置検出を行う前Ｋ、何らかの手段で０方回の合わせ
が行ってから供給される。この点を考慮し、位置検出は
１）バンプ位置の粗検出、２）個々のバンプ位置の精検
出の２段階に分けて行う。
を用いて説明する。はんだバンプ１は基板２上に格子状
に整列配置されておシ、また基板２は本発明によるバン
プ位置検出を行う前Ｋ、何らかの手段で０方回の合わせ
が行ってから供給される。この点を考慮し、位置検出は
１）バンプ位置の粗検出、２）個々のバンプ位置の精検
出の２段階に分けて行う。
まず粗検出方法を第５図によシ説明する。同図（ａ）は
Ｘ方向照明を行ったときの検出画像である。
Ｘ方向照明を行ったときの検出画像である。
また同図（ｃ）は同図（ａｌを２値化し、影領域３ａだ
けが黒パターンでそれ以外は白パターンとなるようにし
たものである。この２値画ｇＩＡＫ対しＸ方向の投影波
形（同図（０）の左の波形）を作成する。すなわち同−
ｙ座標における白パターンの頻度を全ｙ座標について求
める０次にこのようにして得られた投影波形と適当な閾
値ｔｈ、との交点を求める。
けが黒パターンでそれ以外は白パターンとなるようにし
たものである。この２値画ｇＩＡＫ対しＸ方向の投影波
形（同図（０）の左の波形）を作成する。すなわち同−
ｙ座標における白パターンの頻度を全ｙ座標について求
める０次にこのようにして得られた投影波形と適当な閾
値ｔｈ、との交点を求める。
さらに白パターン頻度の少ない谷部分の両側の２つの交
点の中点として、第５図（０）に示す）’１１ｙ２１ｙ
ｓを求める。これらははんだバンプのＸ方向の概略位置
となる。同様にして、第５図（ｂ）に示すＸ方向照明画
像を２値化、Ｘ方向投影波形作成及びこの投影波形の閾
値処理により、同図（ｄ）に示すＸ、ｒ Ｘ２ ＊ に
３が求まる。以上によシｙ＝ｙ。
点の中点として、第５図（０）に示す）’１１ｙ２１ｙ
ｓを求める。これらははんだバンプのＸ方向の概略位置
となる。同様にして、第５図（ｂ）に示すＸ方向照明画
像を２値化、Ｘ方向投影波形作成及びこの投影波形の閾
値処理により、同図（ｄ）に示すＸ、ｒ Ｘ２ ＊ に
３が求まる。以上によシｙ＝ｙ。
７ ＝ ７２ ’ ７ ” ’１５
ｔ Ｘ ” ＸＩ Ｉ Ｘ ” Ｘ２
＋ Ｘ ＝Ｘ５の各直線の交点をバンプ位置
の概略位置座標として求めることができる。
ｔ Ｘ ” ＸＩ Ｉ Ｘ ” Ｘ２
＋ Ｘ ＝Ｘ５の各直線の交点をバンプ位置
の概略位置座標として求めることができる。
次に個々のバンプごとの精位置検出法について第６図に
より説明する。同図（ａ）は前記したバンプの粗位置検
出により求めた座標（破線の交点）と実際のバンプ位置
との関係を示している。基板２が照明方向に対し回転し
ている場合には、粗位置検出により求めた座標と実際の
パンツ位置は必ずしも一致しない。しかし求めた座標の
近傍にはバンプが存在する友め、この座標を基準にして
個々のバンプに対し与め設定した値を用い、探索領域を
設定する。第６図（ｂ）は同図（ａｌ内の座標（Ｘ３＋
３’５）近傍のバンプ位置を精検出するために設定し次
探索領域７の拡大図である。この領域内にはパ゛／プ１
、Ｘ方向照明による影領域５ａ、７方向照明、７よる影
領域３ｂが各々１つずつしか含まれない。
より説明する。同図（ａ）は前記したバンプの粗位置検
出により求めた座標（破線の交点）と実際のバンプ位置
との関係を示している。基板２が照明方向に対し回転し
ている場合には、粗位置検出により求めた座標と実際の
パンツ位置は必ずしも一致しない。しかし求めた座標の
近傍にはバンプが存在する友め、この座標を基準にして
個々のバンプに対し与め設定した値を用い、探索領域を
設定する。第６図（ｂ）は同図（ａｌ内の座標（Ｘ３＋
３’５）近傍のバンプ位置を精検出するために設定し次
探索領域７の拡大図である。この領域内にはパ゛／プ１
、Ｘ方向照明による影領域５ａ、７方向照明、７よる影
領域３ｂが各々１つずつしか含まれない。
そこでこの探索領域７内だけで粗検出と同様に投影波形
を作成し、この波形と適当な閾値ｔｈ２との２つの交点
の中点として、バンプ位置（ｘｆ、７？）を求めること
ができる。
を作成し、この波形と適当な閾値ｔｈ２との２つの交点
の中点として、バンプ位置（ｘｆ、７？）を求めること
ができる。
なお上記し念画像処理内容において、２値化は第１図に
示す２値化回ｊ３２０で行い、その他の処理はすべて画
像処理装置２１で行っている。
示す２値化回ｊ３２０で行い、その他の処理はすべて画
像処理装置２１で行っている。
本実施例で説明したはんだバンプ位置検出方法は、バン
プの影を位置検出に用いているため、バンプの材質・表
面状態のわずかな変化に影響を受けない、また位置検出
は２次元画像を投影してから行っているため、画像のノ
イズや基板上の少ないゴミ等が存在しても、これらに影
響されることなく安定に位置検出できる。
プの影を位置検出に用いているため、バンプの材質・表
面状態のわずかな変化に影響を受けない、また位置検出
は２次元画像を投影してから行っているため、画像のノ
イズや基板上の少ないゴミ等が存在しても、これらに影
響されることなく安定に位置検出できる。
本発明によれば、はんだバンプの位置検出を自動化でき
るので、フェイスダウンボンディング作業における位置
合せを自動化できる。これによシ位置合せの高精度化、
スループットの短縮を実現し、本作業の生産性を向上す
る効果がある。
るので、フェイスダウンボンディング作業における位置
合せを自動化できる。これによシ位置合せの高精度化、
スループットの短縮を実現し、本作業の生産性を向上す
る効果がある。
第１図は本発明の一実施例の構成図、
第２図は斜め照明による影領域検出の説明図、第３図は
照明光学系の構成図、 第４因は平行光を照明に用いた理由を説明するための原
理図、 第５図はバンプ位置粗検出方法の説明図、第６図はバン
プ位置精検出方法の説明図である。 １・・・はんだバンプ、２・・・基板、３ 、３’ 、
３ｍ・３ｂ・・・影領域、４．５・・・照明系、６・
・・２次元撮像素子、７・・・バンプ位置精検出用探索
領域、８・・・シャッタ制御回路、９・・・ピンホール
、１０・・・光源、１１・・・コンデンサレンズ、１２
・・・焦点距離ｆのレンズ、１４．１５・・・シャッタ
、１６．１７・・・デジタルスイッチ、ｉ１３．１９・
・・多値画像メモリ、２０・・・２値化回路、２１・・
・画像処理装置、２４・・・結像レンズ。 第 （，２） （ｂ） （−〇） （夷） ＡＡ’舎戸の日月９仮形 ＢＢ’節卯ル部仮形 第 ５Ｌ￥１
照明光学系の構成図、 第４因は平行光を照明に用いた理由を説明するための原
理図、 第５図はバンプ位置粗検出方法の説明図、第６図はバン
プ位置精検出方法の説明図である。 １・・・はんだバンプ、２・・・基板、３ 、３’ 、
３ｍ・３ｂ・・・影領域、４．５・・・照明系、６・
・・２次元撮像素子、７・・・バンプ位置精検出用探索
領域、８・・・シャッタ制御回路、９・・・ピンホール
、１０・・・光源、１１・・・コンデンサレンズ、１２
・・・焦点距離ｆのレンズ、１４．１５・・・シャッタ
、１６．１７・・・デジタルスイッチ、ｉ１３．１９・
・・多値画像メモリ、２０・・・２値化回路、２１・・
・画像処理装置、２４・・・結像レンズ。 第 （，２） （ｂ） （−〇） （夷） ＡＡ’舎戸の日月９仮形 ＢＢ’節卯ル部仮形 第 ５Ｌ￥１
Claims (1)
- １、基板上に形成されたはんだバンプの位置検出方法に
おいて、直交する２方向より基板表面に対し一定角度傾
け、照明光を入射させる照明系によりバンプ側面に影を
生じさせ、この影を基板垂直上方より撮像し、影位置を
求め、これよりはんだバンプ位置を求めることを特徴と
するバンプ位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23242588A JPH0831497B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 球状物の位置検出方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23242588A JPH0831497B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 球状物の位置検出方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0281449A true JPH0281449A (ja) | 1990-03-22 |
| JPH0831497B2 JPH0831497B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=16939065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23242588A Expired - Lifetime JPH0831497B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 球状物の位置検出方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831497B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998039795A1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-09-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur anwesenheitskontrolle von anschlusskugeln |
| JP2012103126A (ja) * | 2010-11-10 | 2012-05-31 | Denso Corp | 光センサ装置 |
| US8901480B2 (en) | 2010-09-10 | 2014-12-02 | Denso Corporation | Optical sensor having a blocking film disposed over light receiving elements on a semiconductor substrate via a light transparent film for detecting an incident angle of light |
| JP2016021514A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | キヤノンマシナリー株式会社 | 半導体チップ姿勢検出装置及び半導体チップ姿勢検出方法 |
| CN108662980A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-16 | 易思维（天津）科技有限公司 | 基于侧影技术的焊接螺柱位置检测装置及方法 |
| CN112894133A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-06-04 | 浙江广合智能科技有限公司 | 一种激光焊接系统和焊点位置提取方法 |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP23242588A patent/JPH0831497B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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