KR100413103B1 - 본딩장치 및 본딩방법 - Google Patents

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교마스류이치
에노키도사토시
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

오프셋보정에 레퍼런스부재를 사용하는 경우에 전용의 오프셋 교정용 카메라를 필요 없게 한다.
툴(4)의 축심(4a)을 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 레이저 다이오드(16, 17)를 순차 점등하여 레퍼런스부재(30) 및 툴(4)의 XY방향의 상을 위치검출용 카메라(7)로 촬영하고, 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 어긋남량을 측정한다. 위치검출용 카메라(7)를 레퍼런스부재(30)에 근접시켜서 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과 레퍼런스부재(30)의 어긋남량을 위치검출용 카메라(7)로 측정한다. 이들의 측정값과 이동량에 근거하여 정확한 오프셋량을 구한다. 프리즘(13, 14, 18) 및 하프미러(15)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상광(像光)을 위치검출용 카메라(7)에 유도하므로, 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 어긋남량 검출을 위한 전용 카메라는 필요 없게 된다.

Description

본딩장치 및 본딩방법{BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}
본 발명은 본딩장치 및 본딩방법에 관한 것으로, 특히 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기(撮像器)와 툴 등의 처리부재의 오프셋량을 정확히 산출할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하 일예로서 와어어 본딩장치에 관하여 설명한다. XY테이블상에 탑재된 본딩헤드에는 반도체디바이스 등의 본딩부품상의 본딩점을 특정하기 위하여 본딩부재상의 기준패턴을 촬상하기 위한 위치검출용 카메라와, 본딩을 행하는 툴이 일단에 부착된 본딩암이 설치되어 있다. 그리고 위치검출용 카메라가 본딩부재상의 기준패턴을 촬상할 때에, 툴 및 본딩암이 위치검출용 카메라의 시야의 방해가 되지 않도록 위치검출용 카메라의 광축과 툴의 축심은 일정거리 비키어 놓게 해서 본딩헤드에 조립되어 있다. 일반적으로 위치검출용 카메라의 광축과 툴의 축심과의 거리를 오프셋으로 부르고 있다.
위치검출용 카메라는 툴을 이동시키는 위치를 알기 위한 기준점을 구하는 것이므로, 위치검출용 카메라가 툴로부터 얼마만큼 오프셋되어 있는가를 아는 것은 매우 중요하다. 그러나 실제의 오프셋량은 고온의 본딩스테이지로부터의 복사열에 의한 카메라홀더나 본딩암의 열팽창에 의해 각각 변화하기 때문에, 본딩작업을 개시할 때나 작업하는 짬짬이 적당한 타이밍으로 오프셋량을 교정할 필요가 있다.
이 목적으로부터 출원인이 제안하고 있는 본딩방법 및 장치(일본국 특허 제2982000호)에서는 소정위치에 레퍼런스부재를 설치하고 이 레퍼런스부재의 레퍼런스부의 상방에 위치검출용 카메라를 이동시켜서 레퍼런스부와 위치검출용 카메라의 광축과의 위치관계를 측정하고 또 미리 기억된 오프셋량에 따라서 툴을 레퍼런스부 상으로 이동시키고, 레퍼런스부와 툴과의 위치관계를 오프셋 교정용 카메라에 의해 측정하고, 이들의 측정결과에 근거하여 상기 미리 기억된 오프셋량을 보정하여 정확한 오프셋량을 구하고 있다. 이 구성에 의하면 레퍼런스부재를 통함으로써 위치검출용 카메라와 툴의 오프셋량을 정밀도 좋게 구할 수 있다.
그런데 이 구성에서는 본딩점의 위치를 검출하기 위한 위치검출용 카메라와 별도로 오프셋 보정을 위한 전용의 오프셋 교정용 카메라가 필요하기 때문에 구성이 지나치게 복잡하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하도록 이루어진 것으로, 그 목적은 레퍼런스부재를 사용하는 경우에도 전용의 오프셋 교정용 카메라를 사용하지 않아도 되는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 관한 본딩장치의 요부를 도시하는 사시도,
도 2는 제 1 실시형태의 요부를 도시하는 평면도,
도 3은 제 1 실시형태의 요부를 도시하는 일부 절결된 정면도,
도 4는 제 1 실시형태의 제어계를 도시하는 블록도,
도 5는 오프셋보정에 있어서의 툴, 위치검출용 카메라 및 레퍼런스부재의 배 치상태를 도시하는 평면도,
도 6의 (a) 및 (b)는 툴을 레퍼런스부재에 근접시킨 자세에 있어서의 화상을 도시하는 설명도,
도 7은 위치검출용 카메라를 레퍼런스부재에 근접시킨 자세에 있어서의 화상 을 도시하는 설명도,
도 8은 제 2 실시형태의 요부를 도시하는 정면도,
도 9는 제 3 실시형태의 요부를 도시하는 사시도,
도 10은 제 5 실시형태의 요부를 도시하는 정면도,
도 11은 제 6 실시형태의 요부를 도시하는 정면도,
도 12는 제 7 실시형태의 요부를 도시하는 정면도,
도 13의 (a)는 제 8 실시형태의 요부, (b)는 그 변형예의 요부를 도시하는평면도,
도 14의 (a)는 제 2 내지 제 7 실시형태에 있어서의 광학부재의 요부, (b)는 그 변형예를 도시하는 평면도,
도 15는 제 9 실시형태의 요부를 도시하는 평면도,
도 16은 제 10 실시형태의 요부를 도시하는 사시도,
도 17은 제 11 실시형태의 요부를 도시하는 사시도,
도 18은 제 11 실시형태의 요부를 도시하는 정면도.
(부호의 설명)
1 : XY테이블 2 : 본딩헤드
3 : 본딩암 4 : 툴
4a : 축심 7 : 위치검출용 카메라
7a : 광축 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g : 렌즈
11, 111 : 레퍼런스부 지지대
13, 14, 18, 88, 93, 103, 108, 109, 113, 114, 118, 135, 138 : 프리즘
15, 82, 95, 105, 115 : 하프 미러
16, 17, 86, 87, 96, 97, 106, 107 : 레이저 다이오드
22 : 리드프레임 반송용 레일 24 : 본딩 스테이지
30 : 레퍼런스부재 30a : 축심
40, 50, 89 : 보정렌즈 128 : 스크린부재
135a : 레퍼런스마크
제 1의 본 발명은 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 소정위치에 배치된 레퍼런스부재, 및 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광(像光)을 상기 위치검출용 촬상기에 유도하는 광학부재를 구비하여 이루어진 본딩장치에 관한 것이다.
제 1의 본 발명에서는 처리부재 및 레퍼런스부재의 상광을 위치검출용 촬상기에 유도하는 광학부재를 구비하였으므로, 이것에 의해 본딩부품의 위치를 검출하눈 위치검출용 촬상기를, 처리부재의 촬상과 레퍼런스부재의 촬상에 레퍼런스부재의 촬상에 겸용할 수 있고, 레퍼런스부재를 사용하는 경우에도 전용의 오프셋교정용 카메라를 사용하지 않아도 될 수 있다. 더욱이 본 명세서에서 처리부재란 반도체디바이스에 물리적가공을 가하는 각종 가공헤드를 말한다.
제 2의 본 발명은, 제 1의 본 발명의 본딩장치에 있어서, 상기 광학부재는 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재를 서로 상이한 복수의 방향으로부터 포착한 상광을 상기 위치검출용 촬상기에 유도하는 것을 특징으로 하는 본딩장치이다.
제 2의 본 발명에서는 처리부재 및 레퍼런스부재를 서로 상이한 복수의 방향에서 포착하므로, 이들에 관해 보다 정확한 위치정보를 얻을 수 있다.
제 3의 본 발명은 제 1 또는 제 2의 본 발명의 본딩장치에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기는 텔레센트릭 렌즈를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치이다.
본딩부품의 위치를 검출하는 위치검출용 촬상기를 처리부재 및 레퍼런스부재의 촬상에 겸용하는 경우, 본딩부품으로부터 위치검출용 촬상기까지의 거리가 처리부재 및 레퍼런스부재로부터 위치검출용 촬상기까지의 거리와 상이한 것에 기인하여 후자의 상의 크기가 변화하고 그 결과 처리부재와 레퍼런스부재의 위치관계가 옳게 검출되지 못하는 것이 고려된다. 이 점 제 3의 본 발명에서는 피사체위치가 변동해도 상의 크기(즉, 광축으로부터의 거리)가 변화하지 않는 특성을 갖는 텔레센트릭 렌즈를 위치검출용 촬상기에 구비하였으므로 이들의 촬상에 근거한 위치관계의 검출을 어느 것이나 정확히 실행할 수가 있다.
제 4의 본 발명은 제 1 내지 제 3중 어느 하나의 본 발명의 본딩장치에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기로의 광로중에 보정렌즈를 더 구비하고 당해 보정렌즈를 통하여 상기 위치검출용 촬상기의 결상면상에 레퍼런스부재 및 처리부재의 상이 결상되는 것을 특징으로 하는 본딩장치이다.
제 4의 본 발명에서는 위치검출용 촬상기로의 광로중에 보정렌즈를 더 구비하고, 당해 보정렌즈를 통하여 위치검출용 촬상기의 결상면상에 레퍼런스부재 및 처리부재의 상이 결상되는 것으로 하였으므로, 본딩부품으로부터 위치검출용 촬상기까지의 거리가, 처리부재 및 레퍼런스부재로부터 위치검출용 촬상기까지의 거리와 상이한 경우에도 이들의 촬상을 어느 것이나 양호한 초점맞춤(合焦)상태로 실행할 수 있다.
제 5의 본 발명은 제 4의 본 발명의 본딩장치에 있어서, 상기 보정렌즈는 상기 레퍼런스부재와 일체적으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치이다.
제 5의 본 발명에서는 보정렌즈는 레퍼런스부재와 일체적으로 유지되어 있는 것으로 하였으므로 처리부재 및 레퍼런스부재를 촬상하도록 위치검출용 촬상기와 처리부재를 이동하면, 보정렌즈가 위치검출용 촬상기로의 광로중에 배치된다. 즉 제 5의 본 발명에서는 극히 간이한 구성에 의해 광로중에 보정렌즈를 사이에 장착 및 이탈할 수 있는 이점이 있다.
제 6의 본 발명은 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 소정위치에 설치된 레퍼런스부재, 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재 및 상기 레퍼런스부재를 조사해야 할 광원, 및 상기 광원으로부터의 조사에 의해 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상이 사영(射影)되는 스크린부재를 구비하고, 상기 위치검출용 촬상기에 의해 상기 본딩부품을 촬상하는 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기로부터 상기 본딩부품까지의 거리, 상기 처리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기로부터 상기 스크린부재까지의 거리가 대략 동등한 것을 특징으로 하는 본딩장치이다.
제 6의 본 발명에서는 광원에 의해 조사된 처리부재 및 레퍼런스부재의 상이 스크린부재에 사영된다. 여기서 위치검출용 촬상기에 의해 본딩부품의 위치를 검출하는 자세에 있어서의 위치검출용 촬상기로부터 본딩부품까지의 거리와, 처리부재를 레퍼런스부재에 근접시킨 자세에 있어서의 위치검출용 촬상기로부터 스크린부재까지의 거리를 대략 동등하게 하였으므로, 위치검출용 촬상기는 본딩부품을 촬영할 경우와 동일한 초점맞춤상태에서 스크린부재를 촬상할 수 있고, 이것에 의해 이들의 촬상을 어느 것이나 양호한 초점맞춤상태로 실행할 수 있다.
제 7의 본 발명은 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대하여 오프셋되어 설치되고 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재, 및 소 정위치에 설치된 레퍼런스부재를 구비한 본딩장치에 있어서의 본딩방법에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기와 당기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정하는 스텝, 상기 처리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서의 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광을 상기 위치검출용 촬상기에 유도하여 상기 처리부재와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기에 의해 측정하는 스텝, 및 이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세의 사이에서 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 처리부재의 이동량에 근거하여 정확한 오프셋량을 구하는 스텝을 구비한 본딩방법이다.
또 제 8의 본 발명은 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대하여 오프셋되어 설치되고 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재, 및 소정위치에 설치된 레퍼런스부재를 구비한 본딩장치에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값, 상기 철리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서의 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광을 상기 위치검출용 촬상기에 유도하여 상기 처리부재와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기에 의해 측정한 측정값, 및 이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세의 사이에서 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 처리부재의 이동량에 근거하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 본딩장치이다. 제 7 및 제 8의 본 발명에서는 상기 제 1의 본 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 실시형태를 이하에 도면에 따라서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태이다. 도시하는 바와 같이 XY테이블(1)에 탑재된 본딩헤드(2)에는 본딩암(3)이 상하이동 가능하게 설치되고, 본딩암(3)은 도시하지 않은 상하 구동수단으로 상하방향으로 구동된다. 본딩암(3)의 선단부에는 툴(4)이 부착되고, 툴(4)에는 와이어(5)가 끼워 통해져 있다. 또 본딩헤드(2)에는 카메라홀더(6)가 고정되어 있고, 카메라홀더(6)의 선단부에는 전하결합소자(CCD)를 구비한 광전변환식의 촬상기인 위치검출용 카메라(7)가 고정되어 있다. 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a), 및 툴(4)의 축심(4a)은 어느 것이나 수직으로 하방을 향하고 있다. 광축(7a)과 축심(4a)은 XY방향으로 오프셋량(Xt, Yt) 만큼 오프셋되어 있다. XY테이블(1)은 그 근방에 설치된 도시하지 않은 2개의 펄스모터에 의해 X방향 및 Y방향으로 정확히 이동될 수 있도록 구성되어 있다. 이상은 주지의 구조이다.
도시하지 않은 반도체 디바이스를 위치결정하여 얹어 놓는 도시하지 않은 본딩스테이지의 근방에는 레퍼런스부재(30)가 얹어 놓인 레퍼런스부 지지대(11)가 설치되어 있다. 레퍼런스부 지지대(11)에는 프리즘(13, 14, 18), 하프 미러(15), 및 조명용 광원으로서의 레이저 다이오드(16, 17)가 설치되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 프리즘(13)은 레퍼런스부재(30)에 대하여 도면중 하측에, 또 프리즘(14)은 프리즘(13)에 대하여 도면중 좌측에 각각 설치되어 있다. 레퍼런스부재(30)의 도면중 좌측에는 하프 미러(15)가, 또 우측에는 레이저 다이오드(16)가 설치되어 있고, 또 레퍼런스부재(30)를 끼고 프리즘(13)의 반대측에는 레이저 다이오드(17)가 설치되어 있다. 레이저 다이오드(16, 17)는 평행광을 발생시키도록 설정되어 있다. 하프 미러(15)의 도면중 좌측에는 프리즘(18)이 설치되어 있다. 프리즘(18)의 반사면의 중심과 레퍼런스부재(30)의 간격(dw)은 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과 툴(4)의 축심(4a)과의 X방향의 오프셋량(Xt)과 대략 동등하게 한다.
프리즘(13)의 반사면은 X방향(즉, 레이저 다이오드(16)와 하프 미러(15)가 이루는 방향)에 대하여 -45°의 각도로 교차하고 있고, 한편 프리즘(14)의 반사면과 하프 미러(15)의 반사면은 서로 평행하고, 어는 것이나 X방향에 대하여 45°의 각도로 교차하고 있다. 프리즘(18)의 반사면은 도 3에 도시하는 바와 같이 수평방향에 대하여 45°의 각도로 교차하고 있다. 따라서 레이저 다이오드(17)로부터의 광은 프리즘(13, 14)에서 반사되고, 하프 미러(15)의 반사면에서 반사하여 프리즘(18)의 반사면에 도달한다. 한편 레이저 다이오드(16)로부터의 광은 하프미러(15)를 투과해서 프리즘(18)의 반사면에 도달한다. 그리고 양 레이저 다이오드(16, 17)로부터의 광은 프리즘(18)의 반사면에서 반사하여 위치검출용 카메라(7)에 유도된다. 또한 프리즘(13, 14, 18)을 대신하여 미러등의 경면체를 사용해도 좋다.
위치검출용 카메라(7)는 텔레센트릭 렌즈인 렌즈(7b)를 구비한다. 본 명세서에서 말하는 텔레센트릭 렌즈란, 텔레센트릭 광학계, 즉 결상하는 주광선이 렌즈의 후측 초점을 통과하도록 구성된 광학계를 말한다. 텔레센트릭 렌즈는 결상면으로의 대향방향의 위치 어긋남에 대한 허용범위가 넓고, 특히 평행광인 투과광으로 조사한 경우에 물체위치가 변동해도 상의 크기(즉, 광축으로부터의 거리)가 변화하지 않는 것으로 일반적으로 알려져 있고, 각종 공업용 측정기에서 채용되어 있는데 본딩장치에 있어서도 텔레센트릭 렌즈나 텔레센트릭에 가까운 특성을 갖는 광학계가 넓게 사용되고 있다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이 XY 테이블(1)은 연산 제어장치(20)의 지령에 의해 XY 테이블 제어장치(21)를 통하여 구동된다. 위치검출용 카메라(7)에 의해 촬상된 화상은 전기신호로 변환되어 화상처리장치(22)에 의해 처리되고, 컴퓨터에 의해 이루어지는 연산 제어장치(20)에 의해 후술하는 방법에 의해 정확한 오프셋량(Xt, Yt)이 산출된다. 메모리(23)에는 미리 오프셋량(Xw, Yw)이 기억되어 있다. 그래서 정확한 오프셋량(Xt, Yt)과 메모리(23)에 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)과의 차이, 즉 오프셋 교정량을 ΔX, ΔY로 하면, 이들 정확한 오프셋량(Xt, Yt), 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw) 및 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)은 수학식 1의 관계로 된다. 또한 도면중 24는 입출력장치를 도시한다.
Xt=Xw＋ΔX
Yt=Yw＋ΔY
다음에 오프셋량(Xt,Yt)의 산출방법을 설명한다. 도 5중 실선으로 도시하는 바와 같이 툴(4)의 축심(4a)이 레퍼런스부재(30)의 근방에 위치하도록 연산 처리장치(20)의 지령에 의해 XY테이블 제어장치(21)를 통하여 XY테이블(1)을 구동하고(도 3), 툴(4)을 레퍼런스부재(30)의 높이에 거의 가까운 정도의 높이까지 하강시킨다. 여기서 툴(4)은 위치검출용 카메라(7)가 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)를 촬상할 수 있는 위치이면 좋고, 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)에 툴(4)의 축심(4a)을 일치시킬 필요는 없다.
그리고 위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을촬상하고, 양자의 위치관계, 즉 ΔX1, ΔY1을 측정한다.
먼저 레이저 다이오드(16)를 점등하고, 레이저 다이오드(17)를 소등한 상태로 하면, 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상광은 레이저 다이오드(16)로부터의 광에 대한 음영으로서, 하프 미러(15)를 투과하여 프리즘(18)의 반사면에서 반사하여 위치검출용 카메라(7)에 유도된다. 그 결과 위치검출용 카메라(7)에서는 도 6(a)와 같은 상이 얻어진다. 이 화상에 적당한 화상처리를 시행함으로써 툴(4)의 축심(4a)과 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)과의 Y방향의 어긋남량(ΔY1)이 산출된다.
다음에 레이저 다이오드(16)를 소등하고 레이저 다이오드(17)를 점등한 상태로 하면, 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상은, 레이저 다이오드(17)로부터의 광에 대한 음영으로서, 프리즘(13, 14)을 반사하여 하프 미러(15)의 반사면을 반사하고, 다시 프리즘(18)의 반사면을 반사하여 위치검출용 카메라(7)에 유도된다. 그 결과 위치검출용 카메라(7)에서는 도 6(b)와 같은 상이 얻어진다. 이 화상에 적당한 화상처리를 시행함으로써 툴(4)의 축심(4a)과 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)과의 X방향의 어긋남량(ΔX1)이 산출된다.
이와 같이 해서 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 위치관계 즉 ΔX1, ΔY1이 측정되면, 다음에 연산제어장치(20)는 메모리(23)에 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)에 의해 XY테이블 제어장치(21)를 통하여 XY테이블(1)을 구동하고, 도 5에서 점선으로 도시하는 바와 같이 위치검출용 카메라(7)를 레퍼런스부재(30)의 근방으로 이동시킨다. 그리고 이 상태에서 레퍼런스부재(30)를 촬영하고, 그 화상에 적당한 화상처리를 시행함으로써 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)과 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과의 어긋남량(ΔX2, ΔY2)를 산출한다.
만약 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)이 정확한 오프셋량(Xt, Yt)이면, 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)은 영(0)이므로, ΔX1, ΔY1은 ΔX2, ΔY2에 일치해야 할 것이다. 그러나 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)이 대략의 값이었을 경우, 또 카메라홀더(6)나 본딩암(3)이 열적 영향에 의해 팽창하고 오프셋량(Xt, Yt)이 변화한 경우에는 ΔX1, ΔY1은 ΔX2, ΔY2에 일치하지 않고, 오차(오프셋 교정량)(ΔX, ΔY)가 생긴다. 그래서 측정값(ΔX1, ΔY1)과 측정값(ΔX2, ΔY2)에 의해서 수학식 2에 의해 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 산출한다.
ΔY＝ΔY1－ΔY2
그래서 연산제어장치(20)는 수학식 2에 의해 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 산출하고, 수학식 1에 의해 미리 기억된 오프셋량(Xw, Yw)에 오프셋 교정량(ΔX, ΔY)을 가산하여 정확한 오프셋량(Xt, Yt)을 산출하고, 메모리(23)에 기억된 오프셋량(Xw, Yw)을 정확한 오프셋량(Xt, Yt)에 보정(갱신)한다. 이와 같이 해서 구해진 오프셋량(Xt, Yt)은 이후의 본딩작업에 있어서 위치검출용 카메라(7)와 툴(4)의 오프셋량으로서 사용된다.
이와 같이 본 실시형태에서는 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상광을 위치검출용 카메라(7)에 유도하는 프리즘(13, 14, 18) 및 하프 미러(15)를 구비하였으므로, 이것에 의해 본딩부품의 위치를 검출하는 위치검출용 카메라(7)를, 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 촬상에 겸용할 수 있고, 전용의 오프셋 교정용 카메라를 사용하지 않고 완료할 수 있다.
또 위치검출용 카메라(7)를 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 촬상에 겸용하는 경우, 본딩부품으로부터 위치검출용 카메라(7)까지의 거리가, 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)로부터 위치검출용 카메라(7)까지의 거리와 상이한 것에 기인하여 후자의 상의 크기가 변화하고, 그 결과 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 위치관계가 정확히 검출되지 못하는 것이 고려된다. 이 점 본 실시형태에서는 피사체위치가 변동해도 상의 크기가 변화하지 않는 특성을 갖는 텔레센트릭 렌즈인 렌즈(7b)를 위치검출용 카메라(7)에 구비하였으므로, 이들의 촬상에 근거한 위치관계의 검출을 어느 것이나 정확히 실행할 수 있어 적합하다. 또 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)를 서로 상이한 복수의 방향으로부터 포착한 상을 위치검출용 카메라(7)에 유도하는 구성으로 하였으므로 이들에 관해 보다 정확한 위치정보를 얻을 수 있다.
더구나 본 실시형태에서는 평행광을 발생하도록 설정된 레이저 다이오드(16, 17)를 사용하는 구성으로 하였는데, 이와 같은 구성을 대신하여 핀홀과 렌즈를 비평행광의 광원과 조합하고, 이것에 의해 평행광을 얻는 구성으로 해도 좋다. 이 경우의 비평행광의 광원으로서는 예를 들면 LED(발광다이오드), 할로겐램프, 텅스텐램프, 혹은 광파이버의 출사구 등이 적합하다. 핀홀은 없어도 되나 핀홀을 사용하지 않는 경우에는 광선의 평행도는 뒤떨어지게 된다.
다음에 제 2 실시형태에 관해서 설명한다. 도 14(a)에 도시하는 제 2 실시형태는 3개의 프리즘(93)과 하프 미러(95)를 도시하는 바와 같이 서로 접하도록 배치하고, 다시 반사광을 상향으로 반사해서 위치검출용 카메라(7)에 유도하기 위하여 45°경사진 반사면을 갖는 프리즘(18)을 역시 접하도록 배치하고, 레이저 다이오드(16, 17)로 2방향으로부터 조사하는 구성으로 한 것이다. 또 도 8에 도시하는 바와 같이 위치검출용 카메라(7)에 장착되는 렌즈(7c)는 도시하지 않는 구동장치에 의해 도 4에서 연산제어장치(20)의 제어출력에 따라서 초점거리가 변경가능하게 구성되어 있고, 렌즈(7c)의 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1)만큼 이격된 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)과, 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1＋d2)만큼 이격된 레퍼런스부재(30)의 축심(30a) 사이에서 변경될 수 있는 구성으로 한다. 렌즈(7c)는 텔레센트릭 렌즈가 아니라도 좋다. 또한 도 8에 있어서는 프리즘(93) 및 하프 미러(95)는 도시를 생략하고 있으며, 또 이하의 각 실시형태에 있어서 특히 언급하지 않은 구성은 상기 제 1 실시형태의 것과 동일하므로 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 생략하는 것으로 한다.
그렇게 해서 제 2 실시형태에서는 핀트위치까지의 거리를 d1＋d2로 한 상태에서, 위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동하여 레퍼런스부재(30)에 근접시킴과 동시에, 렌즈(7c)를 구동하여 핀트위치까지의 거리를 d1로 변경하고, 그 상태에서 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상하는 것이다.
이와 같이 본 실시형태에서는 위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상하는 경우와, 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재 (30)를 직접촬상하는 경우에, 각각 적절한 핀트위치를 선택하는 것으로 하였으므로 이들의 촬상을 어느 것이나 양호한 초점맞춤상태로 실행할 수 있다는 이점이 있다. 또 본 실시형태에서는 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)로부터의 광로장을 2방향에서 서로 동등하게 할 수 있는 것에 더하여, 3개의 프리즘(93) 및 프리즘(18)과 하프 미러(95)가 서로 접하므로 광학부재의 조립정밀도를 용이하게 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 렌즈(7c)를 구동함으로써 핀트위치를 변경하는 구성으로 하였는데, 이와 같은 구성을 대신하여 위치검출용 카메라(7) 자체를 승강시키는 상하구동수단을 설치하고, 이 승강에 의해 초점맞추기를 행하는 구성으로 해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또 본 실시형태의 변형예로서 도 14(b)와 같이, 4개의 프리즘(103)과 하프미러(105), 그것에 반사광을 상향으로 반사하여 위치검출용 카메라(7)에 유도하기 위하여 45°경사진 반사면을 갖는 프리즘(108)을 도시하는 바와 같이 서로 접하도록 배치해도 좋다. 이 경우에는 2방향으로부터 조사하기 위한 레이저 다이오드(96, 97)를 서로 인접해서 배치할 수 있는 이점이 있다. 더욱이 2방향에서 조사하기 위한 광원을 단일로 하고, 그중 한 쪽 방향에 상당하는 광로를 기계식 셔터나 액정셔터에 의해 선택적으로, 혹은 차단도(내지 투과도)를 달리하여 위치검출용 카메라(7)에 도입함으로써, 2방향으로부터의 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상을 분리할 수 있다. 이 경우에는 더욱 위치검출용 카메라(7)가 촬영한 화상을 기계식 셔터나 액정셔터에 의한 차단도의 변경과 동기시켜서 배분함으로써 2방향으로부터의 화상을 서로 분리할 수 있다.
다음에 제 3 실시형태에 관해서 설명한다. 도 9에 도시하는 제 3 실시형태는 위치를 달리 해서 설치된 촬상소자(37b, 37c)를 갖는 위치검출용 카메라(37)를 구비하고 있고, 촬상소자(37b)로부터의 핀트위치는 그 결상면으로부터 거리(d1)만큼 이격된 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)으로 하고, 촬상소자(37c)로부터의 핀트위치는 그 결상면으로부터 거리(d1＋d2)만큼 이격된 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)으로 한다. 잔여 구성은 상기 제 2 실시형태와 동일하다.
이 제 3 실시형태에서는 촬상소자(37c)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 다음에 위치검출용 카메라(37)를 이동하여 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 촬상소자(37b)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접촬상하는 것이다. 이 구성에 의하면 촬상소자(37c)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상하는 경우와, 촬상소자(37b)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상하는 경우에 각각 적절한 핀트위치가 선택되므로, 이들의 촬상을 어느 것이나 양호한 초점맞춤 상태로 실행할 수 있는데 더하여 양 촬상의 사이에서 기계적인 핀트위치의 변경동작이 불필요하게 된다는 이점이 있다.
다음에 제 4 실시형태에 관해서 설명한다. 색수차 제거보정이 되어 있지 않은 렌즈에서는 광선의 파장에 의해 핀트위치가 상이하다. 제 4 실시형태는 이 현상을 이용한 것이다. 즉 제 4 실시형태에서는 도 8에 도시하는 렌즈(7c)를 대신하여 색수차 제거보정이 이루어져 있지 않은 렌즈를 사용하고, 당해 렌즈는 청색의 광에 대한 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1)만큼 이격된 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)으로 하고, 적색의 광에 대한 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1＋d2)만큼 이격된 레퍼런스부재 (30)의 축심(30a)으로 한다. 또 위치검출용 카메라(7)의 광학계에는 청색광원 및 적색광원을 설치하고 이들 청색광원 및 적색광원으로부터의 광선이 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)을 따라서 사출되도록 구성한다. 잔여의 구성은 상기 제 3 실시형태와 동일하다.
그렇게 해서 제 4 실시형태에서는 먼저 적색광원을 구동해서 조명하면서 위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동해서 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 적색광원을 구동하여 조명하면서 레퍼런스부재(30)를 직접촬상하는 것이다. 이 구성에 의하면 적색광을 사용해서 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상하는 경우와, 청색광을 사용해서 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상하는 경우에, 각각 적절한 핀트위치가 선택되므로 제 3 실시형태와 동일하게 이들의 촬상을 어느 것이나 양호한 초점맞춤상태로 실행할 수 있음에 더하여, 양 촬상의 사이에서 기계적인 핀트위치의 변경동작이 불필요하게 된다는 이점이 있다.
다음에 제 5 실시형태에 관하여 설명한다. 도 10에 도시하는 제 5 실시형태는 보정렌즈(40)를 구비한 점을 특징으로 한다. 위치검출용 카메라(7)에 장착된 렌즈(7d)는 텔레센트릭 렌즈가 아니라도 좋다. 렌즈(7d) 만이 사용된 경우의 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1)만큼 이격된 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)이다. 또 렌즈(7d)와 보정렌즈(40)의 양자가 사용된 경우의 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1＋d2)만큼 이격된 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)이다. 보정렌즈(40)는 보정렌즈 지지대(42)에 의해 레퍼런스부 지지대(11)에 고정되어 있다. 또한 본 실시형태에서는 도 14(a)와 동일하게 배치된 프리즘(93) 및 하프 미러(95)가 사용되어 있는데, 도 10에서는 도시를 생략하고 있다.
그렇게 해서 제 5 실시형태에서는 위치검출용 카메라(7)에 의해 보정렌즈 (40) 및 프리즘(18)을 통하여 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 보정렌즈(40)를 통하고 있으므로 d1＋d2로 된다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동하여 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 그 상태에서 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 보정렌즈(40)를 통하고 있지 않으므로 d1로 된다.
이와 같이 제 5 실시형태에서는 레퍼런스부 지지대(11) 나아가서는 레퍼런스부(30)와 일체적으로 유지된 보정렌즈(40)에 의해 핀트위치까지의 거리를 변경하는 구성으로 했으므로, 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)를 촬영하는 자세로 이동하는 동작에 따라서 보정렌즈(40)가 광로중에 사이에 장착되는 것으로 되어 위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상하는 경우와, 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상하는 경우의 사이에서 기계적·전기적수단에 의한 초점 맞추기 조작이 불필요하다는 이점이 있다.
다음에 제 6 실시형태에 관하여 설명한다. 도 11에 도시하는 제 6 실시형태는 보정렌즈(50)를 구비한 점을 특징으로 한다. 본 실시형태에서는 도 14(a)와 대략 동일하게 배치된 프리즘(93) 및 하프 미러(95)가 사용되고 있는데, 보정렌즈(50)가 프리즘(93)과 하프 미러(95) 사이에 장착되어 있는 점에서 상이하다. 보정렌즈(50)는 보정렌즈 지지대(52)에 의해 레퍼런스부 지지대(11)에 고정되어 있음과 동시에, 프리즘(93)과 하프 미러(95)에 접하고 있다. 또한 이해를 용이하게 하기 위하여 도 11에서는 프리즘(93) 및 하프 미러(95)의 도시를 생략하고 있고 보정렌즈(50)만을 모식적으로 도시하고 있다.
위치검출용 카메라(7)에 장착된 렌즈(7e)는 텔레센트릭 렌즈가 아니라도 좋다. 렌즈(7e) 만이 사용된 경우의 핀트위치는 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)이다. 또 렌즈(7e)와 보정렌즈(50)의 양자가 사용된 경우의 핀트위치는 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)이다.
그렇게 해서 제 6 실시형태에서는 위치검출용 카메라(7)에 의해 보정렌즈 (50) 및 프리즘(18)을 통하여 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 보정렌즈(50)를 통하고 있으므로 d1＋d2로 된다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동하여 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 그 상태로 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 보정렌즈(50)를 통하고 있지 않으므로 d1로 된다.
이와 같이 제 6 실시형태에서는 상기 제 5 실시형태와 동일한 이점을 갖는데 더하여 보정렌즈(50)를 비교적 낮은 높이에 배치하므로, 장치를 비교적 컴팩트하게 설계할 수 있는 이점이 있다. 또 상기 제 5 실시형태와 달리, 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 상을 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)에 결상시켜 상을 릴레이시키고 있기 때문에 보다 선명한 상을 얻을 수 있다.
다음에 제 7 실시형태에 관하여 설명한다. 도 12에 도시하는 제 7 실시형태는 평행평판(70)을 구비한 점을 특징으로 한다. 본 실시형태에서는 도 14(a)와 동일하게 배치된 프리즘(93) 및 하프 미러(95)가 사용되어 있는데, 도 12에서는 이들의 도시를 생략하고 있다. 위치검출용 카메라(7)에 장착된 렌즈(7f)는 텔레센트릭 렌즈가 아니라도 좋다. 렌즈(7f)만이 사용된 경우의 핀트위치는 프리즘(18)의 반사면(18a)의 중심(18b)이다. 또 렌즈(7f)와 평행평판(70)의 양자가 사용된 경우의 핀트위치는 레퍼런스부재(30)의 축심(30a)이다. 평행평판(70)은 평행평판 지지대(72)에 의해 레퍼런스부 지지대(11)에 고정되어 있다.
평행평판(70)은 유리를 재료로 한다. 평행평판(70)의 굴절율이 공기의 굴절율과 상이하기 때문에 이 평행평판(70)을 통함으로써 핀트위치까지의 거리를 변경할 수 있는 것이다. 더욱이 평행평판(70)의 재질은 플라스틱 등의 다른 투명체를 사용해도 좋다.
그렇게 해서 제 7 실시형태에서는 위치검출용 카메라(7)에 의해 평행평판 (70) 및 프리즘(18)을 통하여 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 양쪽을 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 평행평판(70)을 통하고 있으므로 d1＋d2로 된다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동해서 레퍼런스부재(30)에 근접시켜 그 상태에서 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상한다. 이 경우의 핀트위치까지의 거리는 평행평판(70)을 통하고 있지 않으므로 d1로 된다. 따라서 제 7 실시형태에서는 상기 제 5 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에 제 8 실시형태에 관해서 설명한다. 제 8 실시형태는 제 6 실시형태에 대한 광학부재의 변형예라고 해야 할 것이며, 프리즘(93) 및 하프 미러(95)를 대신하여 도 13(a)에 도시하는 바와 같이 미러(81)와, 미러면(82a) 및 하프 미러면 (82b)을 갖는 하프 미러(82)를 서로 평행하게 배치하고, 레이저 다이오드(86, 87)에 의해 레퍼런스부재(30)를 2방향으로부터 조사한다. 반사광의 경로중에는 프리즘(88)과 보정렌즈(89)를 배치한다. 프리즘(88)은 반사광을 상향으로 반사하여 위치검출용 카메라(7)에 유도하기 위하여 45°경사진 반사면을 갖는다. 보정렌즈(89)는 레퍼런스부 지지대(11)에 고정되어 있고, 상기 제 6 실시형태에서의 것과 동일하게 핀트위치까지의 거리를 보정하는 것이다. 프리즘(88)의 반사면의 중심과 레퍼런스부재(30)의 간격(dw)은 위치검출용 카메라(7)의 광축(7a)과 툴(4)의 축심(4a)과의 X방향의 오프셋량(Xt)과 대략 동등하게 한다. 잔여 구성은 상기 제 6 실시형태와 동일하다.
이 제 8 실시형태에서는 상기 제 6 실시형태와 동일하게 위치검출용 카메라(7)에 의해 보정렌즈(89) 및 하프 미러(82)를 통하여 툴(4) 및 레퍼런스부재 (30)의 양쪽을 촬상하고, 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동해서 레퍼런스부재 (30)에 근접시켜, 그 상태에서 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상한다.
그렇게 해서 제 8 실시형태에서는 상기 제 6 실시형태와 동일한 이점을 갖는데 더하여, 상기 제 1 실시형태 내지 제 6 실시형태의 것에 비교하여 광학부재의 부품 점수(点數)가 적어도 되는 이점이 있다.
더욱이 제 8 실시형태에서 하프 미러(82)에서는 그 재질(예를 들면 유리)의 굴절율이 공기의 굴절율과 상이하기 때문에, 2방향의 광의 광로장이 동등하게 되도록 유리의 두께를 조정할 필요가 있다. 그 때문에 이 하프 미러(82)를 대신하여 도 13(b)에 도시하는 바와 같이 미러(83) 및 펠리클 빔 스플리터(85)를 배치하는 구성으로 해도 좋고, 이 경우에는 펠리클 빔 스플리터(85)의 두께가 실질적으로 무시될 수 있기 때문에, 2방향의 광의 광로장을 용이하게 동등히 할 수 있는 이점이 있다.
다음에 제 9 실시형태에 관해서 설명한다. 도 15에 도시하는 제 9 실시형태에서는 광원인 레이저 다이오드(106, 107)를 레퍼런스부 지지대(111)에는 아니고, 본딩헤드(2)에 설치한 것이다. 이 제 9 실시형태에서는 레이저 다이오드(106, 107)는 툴(4)을 레퍼런스부재(30)에 근접시킨 자세에서 레이저 다이오드(107)가 프리즘(113)에, 또 레이저 다이오드(106)가 레퍼런스부 지지대(111)에 설치된 프리즘(109)에, 각각 대향하도록 본딩헤드(2)에 고정되어 있다. 또한 22는 리드프레임반송용 레일, 24는 도시하지 않은 본딩부품이 유지되는 본딩스테이지이다. 그렇게 해서 제 9 실시형태에서는 레이저 다이오드(106, 107)를 본딩헤드(2)에 설치하므로, 이들을 레퍼런스부 지지대(111)에 설치하는 구성에 비교해서 레퍼런스부 지지대(111)를 소형으로 설계할 수 있음과 동시에, 열에 약한 레이저 다이오드(106, 107)를 본딩스테이지(24)의 고열로부터 보호할 수 있는 이점이 있다. 또한 본 실시형태에서 프리즘(113, 114) 및 하프 미러(115)를 대신하여 도 14(b)에 도시하는 바와 같은 프리즘(113, 114) 및 하프 미러(105)를 사용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
다음에 제 10 실시형태에 관해서 도 16에 따라서 설명한다. 상기 각 실시형태에 있어서는 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상을 프리즘(18, 88, 108, 118)을 통하여 위치검출용 카메라(7)에 유도하는 구성으로 하였는데, 이것에 대하여 본 실시형태에서는 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 상을 스크린부재(128)에 사영하는 구성으로 한 것이다.
스크린부재(128)는 광선(L)의 입사방향에 대해 45°경사진 투영면(128a)을 구비하고 있고, 투영면(128a)은 미러의 표면에 광확산물질을 도포하여 이루어진다. 또한 투영면(128a) 내지 스크린부재(128)의 재질로서는 그 밖에 젖빛유리, 도금, 세라믹, 수지 등의 광확산성을 갖는 것이 적합하다. 또 형광체, 인광체로 해도 좋고, 더욱이 광원으로서 적외선을 사용하는 경우에는 적외선 검지시트(예를 들면 Kodak사에서 판매되고 있는 IR Detection Card(상표))를 사용하는 것이 적합하다. 또한 액정 등을 사용하여 온도에 따라서 색이 변하는 온도검지시트를 사용해도 좋다.
툴(4)을 레퍼런스부재(30)에 근접시킨 자세에 있어서의 위치검출용 카메라(7)로부터 스크린부재(128)의 투영면(128a)까지의 거리(d1)는 위치검출용 카메라(7)에 의해 본딩부품의 위치를 검출하는 자세에 있어서의 위치검출용 카메라(7)로부터 본딩부품까지의 거리, 및 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스부재(30)를 직접 촬상하는 자세에 있어서의 위치검출용 카메라(7)로부터 레퍼런스부재(30)까지의 거리와 대략 동등하다. 따라서 위치검출용 카메라(7)에서는 본딩부품의 위치를 검출할 때의 핀트맞춤을 변경하지 않고, 투영면(128a)과 레퍼런스부재(30)를 촬상할 수 있다. 또한 본 실시형태에 있어서도 상기 제 1 실시형태와 동일한 프리즘(13, 14), 하프 미러(15) 및 레이저 다이오드(16, 17)를 설치하는데, 도 16에서는 이들의 도시를 생략하고 있다.
그렇게 해서 제 10 실시형태에서는 레이저 다이오드(16, 17)에 의해 조사된 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 음영이 스크린부재(128)의 투영면(128a)에 사영된다. 여기서 본 실시형태에서는 투영면(128a)에 사영된 툴(4)과 레퍼런스부재(30)의 음영을 촬상하면 투영면(128a)으로부터 레퍼런스부재(30)까지의 거리에 관계 없이 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)의 선명한 상이 얻어지며, 광학부재를 자유로이 설계할 수 있음과 동시에 제 5 실시형태에서 보정렌즈(40)와 같은 핀트위치를 보정하는 수단이 불필요하게 된다.
다음에 제 11 실시형태에 관해서 설명한다. 도 17 및 도 18에 도시하는 제11 실시형태는 상면에 레퍼런스마크(135a)를 갖는 프리즘(135)을 구비한 점을 특징으로 한다. 위치검출용 카메라(7)에 장착된 렌즈(7g)는 텔레센트릭 렌즈가 아니라도 좋다. 렌즈(7g)만이 사용된 경우의 핀트위치는 위치검출용 카메라(7)의 결상면으로부터 거리(d1)만큼 이격된 프리즘(138)의 반사면(138a)의 중심(138b)이다. 또 렌즈(7g)와 보정렌즈(140)의 양자가 사용된 경우의 핀트위치는 레퍼런스마크(135a)의 중심(135b)이다. 보정렌즈(140)는 보정렌즈 지지대(142)에 의해 레퍼런스부 지지대(11)에 고정되어 있다.
그렇게 해서 제 11 실시형태에서는 위치검출용 카메라(7)에 의해 보정렌즈 (140) 및 프리즘(135, 138)을 통하여 툴(4) 및 레퍼런스마크(135a)의 양쪽을 촬상하고, 이것을 전기신호로 변환해서 화상처리를 시행함으로써 어긋남량(ΔX1, ΔY1)을 구한다. 다음에 위치검출용 카메라(7)를 이동하여 레퍼런스마크 (135a)에 근접시키고, 그 상태에서 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스마크(135a)를 직접 촬상하고, 이것을 전기신호로 변환해서 화상처리를 시행함으로써 어긋남량(ΔX2, ΔY2)를 구한다. 그리고 이들의 어긋남량으로부터 상기 수학식 2에 의해 정확한 오프셋량을 산출한다.
이와 같이 제 11 실시형태에서는 레퍼런스부 지지대(11) 나아가서는 레퍼런스마크(135a)와 일체적으로 유지된 보정렌즈(140)에 의해 핀트위치까지의 거리를 변경하는 구성으로 하였으므로, 툴(4) 및 레퍼런스마크(135a)를 촬영하는 자세로 이동하는 동작에 따라서 보정렌즈(140)가 광로중에 사이에 장착되는 것으로 되고,위치검출용 카메라(7)에 의해 툴(4) 및 레퍼런스마크(135a)의 양쪽을 촬상하는 경우와, 위치검출용 카메라(7)에 의해 레퍼런스마크(135a)를 직접 촬상하는 경우의 사이에서 기계적·전기적수단에 의한 초점맞추기 조작이 불필요하다. 또 툴(4) 및 레퍼런스마크(135a)를 촬상하는 경우에 X방향의 상의 촬상과 Y방향의 상의 촬상으로 광원을 변환하는 등의 조작을 불필요하게 할 수 있다. 더욱이 본 실시형태에서 렌즈(7g)로서 텔레센트릭 렌즈를 사용한 경우나, 양 촬상의 사이에서 핀트위치를 변경하는 조작을 행하는 경우, 혹은 핀트위치가 상이한 복수의 촬상소자를 사용하는 경우에는 보정렌즈(140)를 설치하지 않는 구성으로 해도, 양 촬상에 근거하는 위치관계의 검출을 어느 것이나 정확하게 실행할 수 있다. 또 프리즘(135, 138) 및 보정렌즈(140)의 치수를 적절히 선택하고 이들을 서로 접하도록 배치해도 좋다.
또한 상기 제 1 내지 제 10 실시형태에서는 서로 상이한 2방향의 광원을 선택적으로 점등, 즉 한쪽이 점등되고 있을 때에 다른 쪽이 소등되고 있는 구성으로 하였는데, 이와 같은 구성으로 바꾸어서 2방향의 광원의 한 쪽 명도를 상승하고, 다른 쪽을 강하하는 등에 의해 양자의 명도비를 변경하는 구성으로 해도 좋다. 또 2방향의 광원의 광의 파장을 서로 상이하게 함과 동시에, 위치검출용 카메라(7)의 촬영된 화상을 파장에 따라서 분리하고, 분리된 각 파장의 화상에 화상처리를 시행하는 구성으로 할 수도 있고, 이 경우에는 2방향의 광원을 동시에 점등하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또 상기 제 1 내지 제 10 실시형태에서는 툴(4) 및 레퍼런스부재(30)를, 서로 90°각도를 달리해서 포착된 상을 사용하여, 양자의 어긋남량을 측정하는 구성으로 하였는데, 양자의 상대각도는 90°가 아니라도 좋다. 또 레퍼런스부재를 설치하는 위치를 각 실시형태에 나타내는 위치에 한하지 않고, 본딩부품에 의해 가까운 위치에 설치해도 좋고, 더욱이 본딩부품 자체(예를 들면 리드프레임)의 어떠한 돌기나 검출에 적합한 형상의 관통구멍을 레퍼런스부재로서 이용해도 좋다.
또한 상기 각 실시형태에서는 툴(4)과 레퍼런스부재(30)(또는 래퍼런스마크 (135a))의 위치관계를 측정한 후 툴(4)을 이동해서 위치검출용 카메라(7)와 레퍼런스부재(30)(또는 레퍼런스마크(135a))의 위치관계를 측정하는 구성으로 했는데, 양 측정의 순번은 반대이더라도 좋다. 또 상기 각 실시형태에서는 본 발명에서 처리부재를 단독의 툴(4)로 한 경우에 관해서 설명했는데, 본 발명은 복수의 가공헤드와 위치검출용 촬상기의 오프셋량의 측정이나 이들 복수의 가공헤드 상호간의 오프셋량의 측정에 관해서 적용하는 것도 가능하다.
또 상기 실시형태에서는 광학부재로서 프리즘, 하프 미러나 미러를 사용하는 구성으로 하였는데, 본 발명에서 광학부재는 처리부재 및 레퍼런스부재(30)(또는 레퍼런스마크(135a))의 상광을 위치검출용 촬상기에 유도할 수 있는 구성이면 좋고, 예를 들면 레퍼런스부재(30)에 대해 서로 각도를 다르게 하여 대향하도록 배치된 광파이버이더라도 좋다. 또 상기 실시형태에서는 촬상기로서 카메라를 사용했는데, 본 발명에서 촬상기는 광을 검출할 수 있는 구성이면 좋고, 예를 들면 라인센서라도 좋다. 또 상기 실시형태에서는 본 발명을 와이어 본딩장치에 적용한 경우에 관해서 설명했는데, 본 발명을 다이 본딩장치, 테이프 본딩장치, 플립칩 본딩장치 등의 다른 각종 본딩장치에 적용할 수 있는 것은 물론이다.
본딩점의 위치를 검출하기 위한 위치검출용 카메라와 별도로 오프셋 보정에 레퍼런스부재를 사용하는 경우에도 전용의 오프셋 교정용 카메라를 사용하지 않아도 오프셋량을 정밀도 좋게 구할 수 있다.

Claims (10)

  1. XY 테이블에 탑재된 본딩헤드,
    상기 본딩헤드에 고정된 카메라홀더에 의해 지지되어 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기,
    레퍼런스 지지대위의 소정 위치에 배치된 레퍼런스부재, 및
    상기 본딩헤드에 설치된 본딩암에 의해 지지되어 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광을 상기 위치검출용 촬상기에 유도하는 광학부재를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광학부재는 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재를 복수의 서로 다른 방향으로부터 포착한 상광을 상기 위치검출용 촬상기로 유도하는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치검출용 촬상기는 텔레센트릭 렌즈를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기로의 광로중에 보정렌즈를 더 구비하고,
    당해 보정렌즈를 통하여 상기 위치검출용 촬상기의 결상면상에 레퍼런스부재 및 처리부재의 상이 결상되는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보정렌즈는 상기 레퍼런스부재와 일체적으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  6. XY 테이블에 탑재된 본딩헤드,
    상기 본딩헤드에 고정된 카메라홀더에 의해 지지되어 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기,
    레퍼런스 지지대위의 소정위치에 설치된 레퍼런스부재,
    상기 본딩헤드에 설치된 본딩암에 의해 지지되어 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재 및 상기 레퍼런스부재를 조사하는 광원, 및
    상기 광원으로부터의 조사에 의해 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상이 사영되는 스크린부재를 구비하고,
    상기 위치검출용 촬상기에 의해 상기 본딩부품을 촬상하는 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기로부터 상기 본딩부품까지의 거리와, 상기 처리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기로부터 상기 스크린부재까지의 거리가 대략 동등한 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  7. 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대해 오프셋되어 설치되고 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재, 및 소정위치에 설치된 레퍼런스부재를 구비한 본딩장치에 있어서의 본딩방법에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정하는 스텝,
    상기 처리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서의 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광을 상기 위치검출용 촬상기로 유도하여 상기 처리부재와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기에 의해 측정하는 스텝, 및
    이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세의 사이에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 처리부재의 이동량에 근거하여 정확한 오프셋량을 구하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 본딩방법.
  8. 본딩부품을 촬상하는 위치검출용 촬상기, 당해 위치검출용 촬상기에 대해 오프셋되어 설치되고 상기 본딩부품을 처리하는 처리부재, 및 소정위치에 설치된 레퍼런스부재를 구비한 본딩장치에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 1의 자세에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기로 측정한 측정값,
    상기 처리부재를 상기 레퍼런스부재에 근접시킨 제 2의 자세에 있어서의 상기 처리부재 및 상기 레퍼런스부재의 상광을 상기 위치검출용 촬상기로 유도하여 상기 처리부재와 상기 레퍼런스부재의 위치관계를 상기 위치검출용 촬상기에 의해 측정한 측정값, 및
    이들의 측정결과와 상기 제 1의 자세와 제 2의 자세의 사이에 있어서의 상기 위치검출용 촬상기 및 상기 처리부재의 이동량에 근거하여 오프셋량을 구하는 연산제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치검출용 촬상기로의 광로중에 보정렌즈를 더 구비하고,
    당해 보정렌즈를 통하여 상기 위치검출용 촬상기의 결상면상에 레퍼런스부재 및 처리부재의 상이 결상되는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 보정렌즈는 상기 레퍼런스부재와 일체적으로 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 본딩장치.
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