TW201635420A - 貼合裝置以及貼合方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種貼合裝置以及貼合方法。本發明的貼合裝置包括：拾取部，用以拾取元件；傳送部，設置於所述拾取部的下方而傳送電路基板；第一視覺部，設置於所述拾取部的一側而用以拍攝所述電路基板的位置；第二視覺部，設置於所述傳送部的下方而用以識別所述電路基板與所述元件；安置部，設置於外部，其上設有高度互不相同的兩個標準電路基板，並且設有將被安置到所述標準電路基板的標準元件；以及控制部，根據從所述第一視覺部與第二視覺部測量的各個標準電路基板的位置與標準元件的位置，計算所述元件在所述電路基板上的安裝位置。

Description

貼合裝置以及貼合方法

本發明係有關一種裝置以及方法，特別是指一種貼合裝置以及貼合方法。

貼合裝置是一種將半導體晶片等元件貼合到電路基板上的裝置。此時，貼合裝置經由傳送帶等傳送電路基板，同時從外部拾取元件，並將元件佈置至基板上而進行貼合。

這種貼合裝置具有用以拾取元件的拾取部、以及用以感測元件和基板等位置的位置感測部，因此可以精確地控制電路基板和拾取部的位置，從而使元件能夠被貼合在正確的位置。

但是在上述情況下，可能因為諸如位置感測部被錯誤地設置，或者感測位置感測部的相機與拾取部未能被佈置於同一條直線上等原因，導致拾取部將元件佈置及貼合在錯誤的位置，從而產生次級品。

這種貼合裝置被具體地公開於韓國公開專利 第1999-0045650號(發明名稱：半導體晶片的貼合方法及其裝置，申請人：東芝株式會社，西室泰三)。

先行技術文獻

專利文獻1：韓國公開專利第1999-0045650號公報

本發明的目的在於提供一種貼合裝置以及貼合方法。

本發明的一目的在於提供一種貼合裝置，其中包括：拾取部，用以拾取元件；傳送部，設置於所述拾取部的下方而傳送電路基板；第一視覺部，設置於所述拾取部的一側而用以拍攝所述電路基板的位置；第二視覺部，設置於所述傳送部的下方而識別所述電路基板與所述元件；安置部，設置於外部，其上安置有高度互不相同的兩個標準電路基板，並且安置有將被安置到所述標準電路基板的標準元件；以及控制部，根據從所述第一視覺部與第二視覺部測量的各個標準電路基板的位置與標準元件的位置，計算出元件在電路基板上的安裝位置。

其中，所述控制部可以控制所述拾取部，從而將預設定的指定位置改變成所計算出的安裝位置，並使所述元件安裝於所述電路基板。

本發明的另一目的在於提供一種貼合方法，其包括以下步驟：利用拾取部分別將標準元件安裝到兩個標 準電路基板上，之後經由第二視覺部辨識識別位置，在此，所述兩個標準電路基板係以其上表面形成落差的方式佈置；根據所述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，計算將被安裝在電路基板的元件之安裝位置；以及利用拾取部將所述元件安裝到經過計算得到的電路基板的安裝位置。

並且，還包括以下步驟：根據識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，計算將被安裝至電路基板的元件之安裝位置；計算所述各個標準電路基板中的一個標準電路基板的第一對位元標記與所述標準元件的第二對位元標記的位置差；計算各個標準電路基板中的另一個標準電路基板的第三對位元標記與所述標準元件的第二對位元標記的位置之差；根據所述各個位置之差，計算需要從預設定的指定位置平移的位移距離，從而計算出所述安裝位置。

並且，根據所述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，而計算安裝於電路基板的元件的安裝位置的步驟之外；還包括以下步驟：根據所述各個位置之差，計算出用以將所述指定位置變成所述安裝位置的變數。

本發明的實施例可以將元件貼合在正確的位置。

100‧‧‧貼和裝置

110‧‧‧傳送帶部

120‧‧‧拾取部

130‧‧‧第一視覺部

140‧‧‧第二視覺部

150‧‧‧安置部

160‧‧‧控制部

B‧‧‧電路基板

M‧‧‧元件

SM‧‧‧標準元件

S1‧‧‧第一標準電路基板

S2‧‧‧第二標準電路基板

A1‧‧‧第一對位元標記

A2‧‧‧第二對位元標記

A3‧‧‧第三對位元標記

P1‧‧‧指定位置

P2‧‧‧安裝位置

第1圖為顯示本發明一實施例的貼合裝置的概念圖。

第2圖為顯示放大第1圖中A部分的立體圖。

第3圖為顯示對一般貼合裝置所識別的元件位置與拾取部在基板上安裝的元件位置進行比較的概念圖。

第4圖為顯示利用第1圖中的貼合裝置而計算元件位置的概念圖。

第5圖為顯示第2圖中的第一對位元標記和第二對位元標記之間的關係平面圖。

可以經由參照附圖與下述詳細的實施例而明確地理解本發明。但是本發明並不局限於下文中公開的實施例，而可以實現為多樣的形式。本實施例僅用以使本發明的公開完整，以及用以給本發明所屬技術領域具有一般知識的人完整地了解本發明的範圍而提供，並且本發明僅根據申請專利範圍而得到定義。另外，本說明書中使用的術語用以說明實施例，而其目的並不在於限制本發明。本說明書中，單數的含義在文章中沒有特別地提到的情況下，包括複數的含義。說明書中使用的“包含(comprises)”以及/或者“包括(comprising)”不排出所提到的構成要素、步驟、操作以及/或者元件之外的，一個以上的其他構 成要素、步驟、操作以及/或者元件的存在或者增加。第一、第二等術語可以用以說明多樣的構成要素，但是這些構成要素不應被這些術語限制。術語僅用以將一個構成要素區分於其他構成要素的目的。

第1圖是表示根據本發明的一實施例的貼合裝置的概念圖。第2圖是放大第1圖A部分的立體圖。第3圖是對一般貼合裝置所識別的元件位置與拾取部在基板上安裝的元件位置進行比較的概念圖。第4圖是表示利用第1圖的貼合裝置而計算元件位置的概念圖。第5圖是表示第2圖中的第一對位元標記和第二對位元標記之間的關係的平面圖。

參照第1圖至第5圖，貼合裝置100包括：傳送帶部110、拾取部120、第一視覺(vision)部130、第二視覺部140、安置部150以及控制部160。

其中，傳送帶部110可以安置並傳送電路基板B，該電路基板B可以是印刷電路基板。

拾取部120係可以進行線性運動地設置在傳送帶部110的上方，以從外部傳送元件M，並將元件M放置到電路基板B上，該元件M可以是半導體晶片。

第一視覺部130係設於拾取部120的一側，係可用以拍攝電路基板B的位置、偏轉角度等，而相當於相機的作用。

第二視覺部140設置於傳送帶部110的下方或側面，其可用以拍攝元件M吸附於電路基板B及拾取部120上的位置、形狀、偏轉角度等，而相當於相機的作用。

另外，在傳送帶部110的側面設置該安置部150，該安置部150上可設置具有落差的標準電路基板，標準電路基板可設置成多數個。例如，標準電路基板可包括放置於安置部150上的第一標準電路基板S1以及第二標準電路基板S2，第一標準電路基板S1的上表面與第二標準電路基板S2的上表面可以彼此形成落差。具體而言，第一標準電路基板S1的上表面高於第二標準基板S2的上表面。

在第一標準電路基板S1和第二標準電路基板S2的側面可以分別設置一標準元件SM，也可以設置多數個標準元件SM，多數個標準元件SM又可以為不同的形態或不同的高度。

在第一標準電路基板S1、第二標準電路基板S2以及標準元件SM上分別形成一對位元標記(Alignment marks)。例如，第一標準電路基板S1中形成有第一對位元標記A1，第二標準電路基板S2中形成有第二對位元標記A2，而標準元件SM中形成有第三對位元標記A3。

控制部160可以與傳送帶部110、拾取部120、第一視覺部130、第二視覺部140電連接而控制這些部件，或者處理從這些部件傳輸的資料。該控制部160可以為多 種形態。例如，控制部160可以為：電子電路基板、個人電腦、筆記本、手機等可擕式終端等。

實施時，首先，如第3圖所示，在設計貼合裝置100後，將元件M安裝到電路基板B時，可能因為諸如第一視覺部130、拾取部120、第二視覺部140等的設計誤差、或者拾取部120從第二視覺部140的光軸上脫離等原因，導致應當在電路基板B中安裝元件M的安裝位置P2，與拾取部120實際將元件M安裝於電路基板B的指定位置P1不同。尤其，在將元件M安裝於電路基板B時，第二視覺部140可以拍攝需要安裝元件M的指定位置P1並感測。此時，從第二視覺部140識別的識別位置P3與安裝元件M的指定位置P1之間可能產生高度差，而導致元件M無法被安裝到正確的位置。

在此情況下，拾取部120可能將元件M傳送至指定位置P1而安裝到電路基板B，並且因為安裝位置P2與指定位置P1不同，導致元件M無法被準確地安裝在電路基板B上，而安裝至錯誤的位置。因此，為了解決上述的問題，需要將指定位置P1修正為實際要安裝的安裝位置P2。

觀察上述貼合裝置100的操作可知，控制部160可以控制拾取部120，將標準元件SM放置到預設定的第一標準指定位置P1，該第一標準指定位置P1用以提供 標準元件SM可安裝到第一標準電路基板S1。當拾取部120將標準元件SM放置到第一標準電路基板S1上時，第二視覺部140可以感測第一標準電路基板S1和標準元件SM的位置。具體而言，第二視覺部140可以拍攝標準元件SM的第二對位元標記A2和第一標準電路基板S1的第一對位元標記A1，並傳送至控制部160。然後，控制部160可以計算上述第一對位元標記A1和第二對位元標記A2彼此錯開而產生的第一距離差x_off1。

其次，控制部160可以控制拾取部120，將標準元件SM放置到第二標準電路基板S2上預設的第二標準指定位置P1，以使標準元件SM被安裝於第二標準電路基板S2上。此時，第二視覺部140可以拍攝標準元件SM的第二對位元標記A2與第二標準電路基板S2的第三對位元標記A3，並傳輸到控制部160。

然後，控制部160可以計算第二對位元標記A2與第三對位元標記A3的錯開程度，即第二距離差x_off2。在標準元件SM安裝於第一標準電路基板S1或者第二標準電路基板S2的情況下，第二視覺部140可以經由識別標準元件SM而確定識別位置P3。

因此，可以根據上述計算的第一距離差x_off1與第二距離差x_off2，計算出元件M安裝於電路基板B的安裝位置P2。

具體而言，安裝位置P2與指定位置P1之間的關係可為如下所述的數學式關係。

[數學式1]_a Z=X _off+O _offsetR

其中，a為常數，Z為識別位置P3與安裝位置P2之間的高度差，x_off為安裝位置P2與指定位置P1之間的X方向的距離差，o_offsetR可以是由於裝置的特性而產生的誤差值。

此時，上述的a和o_offsetR在實際裝置中未經確定，實際上每個裝置的a和o_offsetR可能彼此不同，因此在貼合裝置100的位置上求出上述值是一個極其重要的問題。

具體而言，可以第一距離差x_off1和第二距離差x_off2-為根據，經由下述的數學式而計算出所需的變數。

[數學式2]_a Z ₁=X _off1+O _offsetR

[數學式3]_a Z ₂=X _off2+O _offsetR

其中，Z₁是識別位置P3和第一標準安裝位置SP1之間的高度差(或者是識別位置P3與第一標準電路基板S1的上表面之間的高度差)，Z₂是識別位置P3與第二標準安裝位置SP2之間的高度差(或者是識別位置P3與第二標準電路基板S2上表面之間的高度差)，x_off1是第一標 準安裝位置SP1與第一標準指定位置P1之間的X軸方向之差，x_off2是第二標準安裝位置SP2與第二標準指定位置P1之間的X軸方向之差，o_offsetR是根據設備的特性等的X軸方向上的誤差。

此時，經由第一視覺部130以及第二視覺部140測量Z₁、Z₂。x_off1以及x_off2可以如上所述地，分別為第一距離差x_off1與第二距離差x_off2。所以，如果解出數學式2及數學式3，則可以得到a值與o_offsetR值。特別是，在不需專門求出Z₁、Z₂下，可以從數學式2減數學式3，則Z₁-Z₂的值可以是第一標準電路基板S1的上表面與第二標準電路基板S2的上表面之間的高度差。

如上所述，可以將所求得的a值與o_offsetR值代入數學式1而完成數學式1。

可以根據上述完成的數學式1而將指定位置P1移動至安裝位置P2。具體而言，拾取部120可以拾取元件M，並將元件M放置到電路基板B上的指定位置P1。此時，控制部160可以根據數學式1而計算安裝位置P2。例如，控制部160可以將Z值設定為從識別位置P3到安裝位置P2之間的高度差(或者從識別位置P3到電路基板B的上表面之間的高度差)，控制部160也可以經由下述數學式得出安裝位置P2與指定位置P1之間的差x_off。

[數學式4] X _off=_a Z-O _offsetR

控制部160可以根據上述的數學式求得的x_off而將x_off值加到指定位置P1，從而計算出安裝位置P2。

控制部160可以拾取部120從指定位置P1向X軸方向移動與x_off值相應的距離，從而將拾取部120放置到安裝位置P2。然後，控制部160可以控制拾取部120使元件M安裝於電路基板B。

另外，在設置貼合裝置100後，貼合裝置100可以在預定時間以及預定次數中的至少一個期間內，拾取元件M並將其放置在電路基板B上。此時，貼合裝置100的安裝位置可能因為內部振動、誤差、構成要素的磨損等而改變。為了解決上述問題，貼合裝置100可以在預定時間以及元件貼合次數中的至少一個達到預設定值的情況下，經由上述過程再次調整安裝位置。即，控制部160在預定時間以及元件貼合次數中的至少一個達到預設值的情況下，根據識別位置P3、各個標準電路基板的位置以及標準元件的位置而重新計算安裝於基板的元件的安裝位置P2。此時，計算的方法與上文中說明的方法相同，因此省略其詳細說明。

所以，貼合裝置100可以算出錯誤的指定位置P1與實際安裝位置P2之差，並將元件M安裝到電路基板B，從而將元件M安裝到正確的位置，其中，所述錯誤包 括：貼合裝置100自身的錯誤、第一視覺部130以及第二視覺部140的位置錯誤、拾取部120的設置錯誤等。

並且，貼合裝置100可以不需藉由專門的裝置識別元件M的正確安裝位置P2，因此可以簡化設備。

貼合裝置100可以不需為了識別元件M的準確位置P2而特別停止貼合裝置100，也可以計算元件M的正確安裝位置P2，因此可以縮短製造時間。

雖然與上述優選的實施例關聯而對本發明進行了說明，但是在不脫離本發明的宗旨以及範圍的情況下，可以進行多樣的修改或者變形。因此，申請專利範圍的範圍包括屬於本發明的宗旨的這種修改或者變形。

100‧‧‧貼合裝置

110‧‧‧傳送帶部

120‧‧‧拾取部

130‧‧‧第一視覺部

140‧‧‧第二視覺部

150‧‧‧安置部

160‧‧‧控制部

Claims (6)

1. 一種貼合裝置，包括：拾取部，用以拾取元件；傳送部，設置於所述拾取部的下方而用以傳送電路基板；第一視覺部，設置於所述拾取部而用以拍攝所述電路基板的位置；第二視覺部，設置於所述傳送部的下方，而用以辨識所述電路基板與所述元件；安置部，設置於外部，係安置有高度不同的兩個標準電路基板，與將要被安置到所述標準電路基板的標準元件；以及控制部，根據從所述第一視覺部與第二視覺部測量的所述各個標準電路基板的位置與所述標準元件的位置，計算所述元件在所述電路基板上的安裝位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的貼合裝置，其中，所述控制部控制所述拾取部，從而將預設定的指定位置改變成所計算出的安裝位置，並使所述元件安裝於所述電路基板。
3. 一種貼合方法，包括以下步驟：利用一拾取部分別將標準元件安裝到兩個標準電路 基板上，之後，經由一第二視覺部辨識識別位置，其中，所述兩個標準電路基板以其上表面形成有落差的方式佈置；根據所述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，計算將被安裝在電路基板的元件的安裝位置；以及利用拾取部將所述元件安裝到經過計算得到的電路基板上的所述安裝位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述的貼合裝置，還包括以下步驟：根據所述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，計算將被安裝在電路基板的元件的安裝位置；計算所述各個標準電路基板中的一個標準電路基板的第一對位元標記與所述標準元件的第二對位元標記的位置差；計算所述各個標準電路基板中的另一個標準電路基板的第三對位元標記與所述標準元件的第二對位元標記的位置差；根據所述各個位置之差，計算出需要從預設定的指定位置平移的位移距離，從而計算出所述安裝位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述的貼合方法，其中，根據所 述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，而計算安裝於電路基板的元件之安裝位置的步驟之外，還包括以下步驟：根據所述各個位置之差，計算出用以將所述指定位置變成所述安裝位置的變數。
6. 如申請專利範圍第3項所述的貼合方法，還包括以下步驟：如果預定時間以及元件貼合次數中的至少一個達到預設值，則根據所述識別位置、所述各個標準電路基板的位置以及所述標準元件的位置，計算將被安裝至電路基板的元件之安裝位置。