NL1034086C2

NL1034086C2 - Werkwijze voor het plaatsen van ten minste een van aansluitpunten voorziene component op een substraat alsmede een dergelijke inrichting.

Info

Publication number: NL1034086C2
Application number: NL1034086A
Authority: NL
Inventors: Hubert Francijn Maria Hoogers
Original assignee: Assembleon Bv
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-06
Also published as: KR20090004642A; DE602008000378D1; US20090010528A1; EP2012575A1; US8306313B2; CN101340810B; EP2012575B1; ATE451826T1; CN101340810A

Description

Werkwijze voor het plaatsen van ten minste een van aansluitpunten voorziene component op een substraat alsmede een dergelijke inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het plaatsen 5 van ten minste een van aansluitpunten voorziene component op een substraat, waarbij eerst posities van de aansluitpunten worden bepaald, waarna de component met de aansluitpunten op gewenste posities op het substraat wordt gepositioneerd.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

10 Bij een dergelijke uit US-A1-2005/0018403 bekende werkwijze wordt een component met behulp van een mondstuk opgenomen en naar een boven een camera gelegen positie verplaatst. De component is voorzien van in een vlak gelegen aansluitpunten, welk vlak naar de camera toe is gericht. Het mondstuk is aan een van de aansluitpunten afgekeerde zijde gelegen.

15 Met behulp van de camera wordt een afbeelding van de aansluitpunten gemaakt, waarna uit deze afbeelding de posities van de aansluitpunten ten opzichte van de camera worden berekend. Daarna wordt de component naar een boven het substraat gelegen positie verplaatst waarna de component op het substraat wordt geplaatst. Hierbij worden de aansluitpunten op de 20 gewenste posities op het substraat gepositioneerd.

Een nadeel van deze bekende werkwijze is dat het analyseren van het met behulp van de camera vervaardigde beeld relatief tijdrovend is, waardoor het aantal componenten dat in een bepaalde tijdsperiode op een substraat kan worden geplaatst relatief beperkt is.

25 De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen met behulp waarvan van aansluitpunten voorziene componenten relatief nauwkeurig en snel op substraten kunnen worden geplaatst.

Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding bereikt doordat bij het plaatsen van een aantal componenten voor een eerste aantal componenten 30 de contour van een component alsmede de posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden bepaald, waarbij uit de berekende posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contouren gemiddelde posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden berekend, waarna bij het plaatsen van een tweede aantal componenten de contour van een component wordt f0 3 4 0 8 6 2 bepaald, waarna met behulp van de gemiddelde posities, de verwachte posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden berekend.

Het vaststellen van een contour van een component kan aanzienlijk sneller worden uitgevoerd dan het vaststellen van de posities van de aansluitpunten 5 van de component. In de praktijk worden gebruikelijk een aantal soortgelijke componenten achtereenvolgens op een enkel substraat of op verschillende substraten geplaatst. Deze componenten zijn gebruikelijk in serie vervaardigd, ten gevolge waarvan bij alle componenten de aansluitpunten eenzelfde positie ten opzichte van de contour van de component zullen hebben. Deze gemiddelde 10 posities worden bij het eerste aantal componenten bepaald, waarna deze gemiddelde posities vervolgens worden beschouwd als de posities van de aansluitpunten bij het tweede aantal te plaatsen componenten.

Hierdoor hoeven slechts bij een beperkt aantal componenten de posities van de aansluitpunten te worden bepaald, waarna de posities van de 15 aansluitpunten bij de andere component wordt berekend. Hierdoor wordt de snelheid waarmee de componenten kunnen worden geplaatst aanzienlijk verhoogd, aangezien de tijd die nodig is voor het vaststellen van een contour van een component bijvoorbeeld in de orde grootte van een halve seconde ligt terwijl het vaststellen van de posities van de aansluitpunten vaak meer dan bijvoorbeeld 20 anderhalve seconde in beslag neemt.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat uit de berekende posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contouren een gemiddelde afwijking tussen de berekende posities en theoretisch gewenste posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour 25 wordt bepaald, waarna met behulp van de gemiddelde afwijking de verwachte posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden berekend.

Zoals reeds hierboven aangegeven worden componenten gebruikt in serie vervaardigd. Hierdoor zullen alle uit een serie afkomstige componenten eenzelfde afwijking hebben tussen de werkelijke, berekende posities van de 30 aansluitpunten en de theoretisch gewenste posities van de aansluitpunten.

De gemiddelde afwijking bij het eerste aantal componenten wordt beschouwd als de afwijking die aanwezig zal zijn bij het tweede aantal te plaatsen componenten.

Hierdoor is de voor het vaststellen van de posities van de 3 aansluitpunten benodigde tijd relatief kort.

De reden dat de componenten van een serie naar verwachting eenzelfde afwijking zullen hebben is dat de componenten gebruikelijk in een gemeenschappelijke wafer worden vervaardigd, waarna de wafer in de afzonderlijke 5 componenten wordt gesneden of gezaagd. Doordat bij het zagen een afwijking kan optreden tussen de gewenste zaaglijn en de werkelijke zaaglijn, zullen alle componenten van de wafer eenzelfde afwijking krijgen tussen de werkelijke en theoretisch gewenste posities van de aansluitpunten.

Indien componenten van een andere wafer worden opgenomen, 10 dient eerst wederom de gemiddelde afwijking te worden vastgesteld.

Een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de component met een mondstuk wordt opgenomen, welk mondstuk is voorzien van ten minste een sensor voor het bepalen van de positie van de contour van de component ten opzichte van het mondstuk, waarbij 15 het mondstuk verplaatsbaar is ten opzichte van een camera voor het bepalen van de posities van de aansluitpunten.

Door het mondstuk te voorzien van een sensor, kan tijdens het verplaatsen van het mondstuk van een opneempositie naar het substraat, de contour van de component worden vastgesteld. Hierdoor wordt de voor het plaatsen 20 benodigde tijd nog verder verkort. Enkel indien de posities van de aansluitpunten op een component moeten worden vastgesteld, wordt het mondstuk naar een boven een camera gelegen positie verplaatst.

Een ander uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de aansluitpunten in een vlak van de component zijn 25 gelegen, waarbij voor het bepalen van de contour van de component, de component ten opzichte van de sensor om een zich dwars op het vlak uitstrekkende rotatie-as wordt geroteerd.

Door het roteren van de component worden met behulp van de sensor verschillende afbeeldingen van de contour van de component verkregen, 30 waaruit de positie van de contour ten opzichte van het mondstuk kan worden afgeleid.

Een weer andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de sensor een line array sensor omvat.

Met behulp van een derglelijke sensor kan op eenvoudige wijze snel 4 een aantal afbeeldingen van de contour van de component worden verkregen.

Een nog andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat voor het bepalen van de posities van de aansluitpunten met behulp van de camera in een zich dwars op het vlak 5 uitstrekkende richting een afbeelding van het vlak wordt gemaakt, uit welke afbeelding de posities worden vastgesteld.

Uit de afbeelding van het vlak kunnen eenvoudig de posities van de aansluitpunten worden vastgesteld. Bij het vervaardigen van de afbeelding, kan het mondstuk op een vooraf bepaalde positie even kort worden stil gezet. Het is echter 10 ook mogelijk om de afbeelding te vervaardigen tijdens het verplaatsen van het mondstuk over de camera, waarbij uit de afbeelding tevens informatie omtrent de contour van de component en/of de positie van het mondstuk op het moment van het vervaardigen van de afbeelding moet kunnen worden ontleend.

Een nog andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de 15 uitvinding wordt gekenmerkt doordat de camera een CCD sensor omvat.

Met behulp van een dergelijke CCD sensor kan eenvoudig een afbeelding van een vlak worden vervaardigd.

De uitvinding is tevens gericht op een inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze, welke inrichting wordt gekenmerkt 20 doordat de inrichting verder is voorzien van ten minste een sensor voor het bepalen van de positie van een contour van de component ten opzichte van het mondstuk, middelen voor het berekenen van gemiddelde posities van aansluitpunten ten opzichte van de contour, alsmede middelen voor het met behulp van de gemiddelde posities berekenen van de verwachte posities van aansluitpunten van een 25 soortgelijke component waarvan de contour is bepaald.

Door gebruik te maken van de berekende posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour, behoeven bij het plaatsen van verdere componenten, de posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour niet te worden bepaald maar kan worden volstaan met het enkel bepalen van de positie van 30 de contour ten opzichte van het mondstuk. Hierdoor kunnen van aansluitpunten voorziene componenten nauwkeurig en snel op substraten worden geplaatst.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen waarin: fig. 1a en 1b respectievelijk een onderaanzicht en zijaanzicht tonen 5 van een component waarbij de aansluitpunten op theoretisch gewenste posities zijn gelegen, fig. 2a en 2b een onderaanzicht en zijaanzicht tonen van een component waarbij de aansluitpunten op een van de theoretisch gewenste posities 5 afwijkende posities zijn gelegen, fig. 3 een stroomschema toont van de werkwijze volgens de uitvinding, fig. 4 een zijaanzicht van een inrichting volgens de uitvinding toont.

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien van 10 eenzelfde verwijzingscijfer.

Fig. 1a en 1b tonen een onderaanzicht en een zijaanzicht van een component 1 die aan de onderzijde 2 is voorzien van in een vlak gelegen aansluitpunten 3. De aansluitpunten 3 zijn bijvoorbeeld soldeerelementen die in een roosterachtig patroon op de onderzijde 2 zijn aangebracht zoals bijvoorbeeld bij 15 componenten genaamd BGA (Ball Grit Ray). Bij de in fig. 1a weergegeven component 1 liggen de aansluitpunten 3 op gelijke afstanden van een centraal punt 5 van een X, Y assenstelsel. Deze posities van de aansluitpunten 3 zijn de theoretisch gewenste posities.

Door productiefouten, bijvoorbeeld tijdens het uit een wafer zagen 20 van de componenten 1 is het mogelijk dat de posities van de aansluitpunten 3 een afwijking Δχ in x-richting en een afwijking Ay in y-richting vertonen, zoals bijvoorbeeld is weergegeven bij de in fig. 2a en 2b weergegeven componenten 1'.

Componenten die uit eenzelfde wafer zijn vervaardigd hebben alle vergelijkbare afwijkingen Δχ, Ay.

25 Fig. 3 toont een stroomschema van de werkwijze volgens de uitvinding.

Indien een aantal componenten op een aantal substraten moeten worden geplaatst, waarbij de componenten uit eenzelfde productieserie afkomstig zijn, dan wordt eerst een eerste aantal n1 componenten 1’ via procedure A op de 30 substraten geplaatst. Hierbij wordt een component 1’ in stap S1 opgenomen. Vervolgens wordt met behulp van een sensor de positie van de contour van de component 1' bepaald (stap S2). De contour is de buitenomtrek van de component 1’. Daarna worden met behulp van een camera de posities van de aansluitpunten 3 op de componenten 1' bepaald (stap S3). Aan de hand van de 6 berekende posities van de aansluitpunten, wordt vervolgens de component 1’ met de aansluitpunten 3 op een gewenste positie op het substraat geplaatst (stap S4).

Zodra de posities van de aansluitpunten 3 met de camera zijn bepaald en met behulp van de sensor de positie van de contour is bepaald, worden 5 de afwijkingen Δχ, Δγ berekend. Nadat een aantal n1 componenten 1' op een of een aantal substraten zijn geplaatst, wordt een gemiddelde afwijking Axgem en Aygem berekend.

Bij het plaatsen van een volgend aantal n2 componenten 1' wordt procedure B gevolgd, waarbij in stap S6 een component 1' wordt opgenomen op 10 eenzelfde wijze als bij stap S1. Vervolgens wordt de positie van de contour met behulp van de sensor bepaald (stap S7) overeenkomstig met stap S2 van procedure A.

Daarna wordt voor de ligging van de posities van de aansluitpunten 3 aangenomen dat deze aansluitpunten 3 eenzelfde afwijking Axgem, Aygem hebben 15 als het reeds geplaatste aantal n1 componenten 1’. In stap S8 wordt de informatie omtrent de positie van de contour en de gemiddelde afwijking Δχ0βΠ), Aygem van de ligging van de aansluitpunten 3 ten opzichte van de contour de gecombineerd, waarna in stap S9 aan de hand van de berekende positie van de contour en de gemiddelde afwijking van de aansluitpunten 3 ten opzichte van de contour de 20 component V op de gewenste positie van het substraat geplaatst. De voor procedure B benodigde tijd is aanzienlijk korter dan de voor procedure A benodigde tijd.

Fig. 4 toont een inrichting 11 volgens de uitvinding die is voorzien van een in X- en Y-richting verplaatsbaar mondstuk 12, welk mondstuk 12 om een 25 zich dwars op de X- en Y-as uitstrekkende Z-as roteerbaar is in φ-richting. Het mondstuk 12 is voorzien van een aan een zijde van de Z-as gelegen lichtbron 13 en aan een andere zijde van de Z-as gelegen sensor 14. Tussen de lichtbron 13 en de sensor 14 is een lichtweg 15 gelegen die zich dwars op de Z-as uitstrekt. Het beeldveld van de sensor 14 strekt zich evenwijdig aan de Z-as uit.

30 De inrichting 11 is verder voorzien van een camera 16 die een optische as 17 heeft, welke optische as 17 zich evenwijdig aan de Z-as uitstrekt. De camera 16 heeft een beeldveld dat zich dwars op de optische as 17 en de Z-as uitstrekt.

De inrichting is verder voorzien van een opneempositie 18 waar 7 componenten 1' worden aangeboden. De componenten 1' hebben alle eenzelfde oriëntatie in X-, Y-richting. De inrichting 11 is verder voorzien van een substraatondersteuning (niet weergegeven) waarop een substraat 19 (zoals bijvoorbeeld een printplaat) is gelegen die van componenten moet worden voorzien.

5 Met behulp van het mondstuk 12 wordt een component 1' vanaf een opneempositie 18 opgenomen en verplaatst naar het substraat 19. Tijdens het verplaatsen naar het substraat 19 wordt de component 1' in φ-richting geroteerd, waarbij met behulp van de sensor 14 een aantal afbeeldingen van de zijkant van de component 1' worden vervaardigd. Uit deze afbeeldingen wordt de positie van de 10 contour van de component T ten opzichte van het mondstuk 12 vastgesteld. Een dergelijke wijze voor het bepalen van de positie van de contour van de component is bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 1031471 van aanvraagster, die hierin door verwijzing is ingevoegd. Voor het bepalen van de contour kan gebruik worden gemaakt van afbeeldingen maar het is ook mogelijk om 15 gebruik te maken van schaduwbeelden die in de lichtweg 15 ontstaan doordat het van de lichtbron 13 afkomstige licht door de component 1 wordt tegengehouden. Het roteren van een component en het uit de schaduwbeelden bepalen van de oriëntatie van de component, is op zich reeds bekend.

Indien procedure A wordt gevolgd, wordt het mondstuk 12 met de 20 component 1' over de camera 16 verplaatst, waarbij met behulp van de camera 16 de posities van de aansluitpunten 3 worden bepaald. Met behulp van een processor worden vervolgens de posities van de aansluitpunten 3 ten opzichte van de contour van de component 1' berekend en worden afwijkingen Δχ, Ay tussen de werkelijke berekende posities en de theoretisch gewenste posities berekend. Nadat de posities 25 van de aansluitpunten 3 ten opzichte van het mondstuk 12 zijn berekend, kan met behulp van het mondstuk 12 de component T zodanig op het substraat 19 worden geplaatst dat de aansluitpunten 3 op de gewenste posities op het substraat 19 worden gepositioneerd.

Bij procedure B behoeft het mondstuk 12 niet over de camera 16 30 heen te worden verplaatst, maar kan de component 1 direct, na berekening van de ligging van de posities van de aansluitpunten 3 ten opzichte van het mondstuk 12 op het substraat 19 worden geplaatst.

Het is ook mogelijk om procedure A, dat wil zeggen het vaststellen van de gemiddelde afwijking Axgem en Aygem, met behulp van een andere inrichting 8 vast te stelen dan met behulp van de inrichting 11, waarbij in de inrichting 11 alleen gebruik wordt gemaakt van de berekende gemiddeld afwijking Δχββπ>, Aygem.

Het is ook mogelijk om in procedure A alleen de gemiddelde posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour vast te stellen en deze 5 gemiddelde posities te gebruiken in procedure B als de posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour.

De werkwijze is tevens geschikt voor calibratie van de inrichting 11. De meting van component 1 met behulp van sensor 14 wordt nagemeten met camera 17, waarbij met behulp van zowel de sensor 14 als de camera 17 de positie 10 van de contour ten opzichte van het mondstuk 12 wordt bepaald. Hierna wordt een verschil tussen de positie van de component ten opzichte van het mondstuk volgens de sensor 14 en volgens de camera 17 bepaald. Dit verschil wordt beschouwd als een afwijking van de sensor 14. Bij volgende metingen wordt met deze calibratie-afwijking rekening gehouden.

103A08S

Claims

1. Werkwijze voor het plaatsen van ten minste een van aansluitpunten voorziene component op een substraat, waarbij eerst posities van de aansluitpunten 5 worden bepaald, waarna de component met de aansluitpunten op gewenste posities op het substraat wordt gepositioneerd, met het kenmerk, dat bij het plaatsen van een aantal componenten voor een eerste aantal componenten de contour van een component alsmede de posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden bepaald, waarbij uit de berekende posities van de aansluitpunten ten 10 opzichte van de contouren gemiddelde posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden berekend, waarna bij het plaatsen van een tweede aantal componenten de contour van een component wordt bepaald, waarna met behulp van de gemiddelde posities, de verwachte posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour worden berekend.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat uit de berekende posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contouren een gemiddelde afwijking tussen de berekende posities en theoretisch gewenste posities van de aansluitpunten ten opzichte van de contour wordt bepaald, waarna met behulp van de gemiddelde afwijking de verwachte posities van de aansluitpunten ten 20 opzichte van de contour worden berekend.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de component met een mondstuk wordt opgenomen, welk mondstuk is voorzien van ten minste een sensor voor het bepalen van de positie van de contour van de component ten opzichte van het mondstuk, waarbij het mondstuk verplaatsbaar is 25 ten opzichte van een camera voor het bepalen van de posities van de aansluitpunten.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de aansluitpunten in een vlak van de component zijn gelegen, waarbij voor het bepalen van de contour van de component, de component ten opzichte van de sensor om 30 een zich dwars op het vlak uitstrekkende rotatie-as wordt geroteerd.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de sensor een line array sensor omvat.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 3-5, met het kenmerk, dat voor het bepalen van de posities van de aansluitpunten met behulp 1034086 van de camera in een zich dwars op het vlak uitstrekkende richting een afbeelding van het vlak wordt gemaakt, uit welke afbeelding de posities worden vastgesteld.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de camera een CCD sensor omvat.

8. Inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies 1-7, welke inrichting is voorzien van ten minste een verplaatsbaar mondstuk met behulp waarvan een component opneembaar is alsmede ten minste een camera voor het bepalen van de posities van aansluitpunten van de component, met het kenmerk, dat de inrichting verder is 10 voorzien van ten minste een sensor voor het bepalen van de positie van een contour van de component ten opzichte van het mondstuk, middelen voor het berekenen van gemiddelde posities van aansluitpunten ten opzichte van de contour, alsmede middelen voor het met behulp van de gemiddelde posities berekenen van de verwachte posities van aansluitpunten van een soortgelijke component waarvan de 15 contour is bepaald.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het mondstuk is voorzien van de sensor voor het bepalen van de positie van de contour van de component ten opzichte van het mondstuk.

10. Inrichting volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat het 20 mondstuk om een rotatie-as roteerbaar is, waarbij het beeldveld van de sensor zich evenwijdig aan de rotatie-as uitstrekt, terwijl het beeldveld van de camera zich dwars op de rotatie-as uitstrekt.

11. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 8-10, met het kenmerk, dat de sensor een line array sensor omvat.

12. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies 8-11, met het kenmerk, de camera een CCD sensor omvat. 1034086