TWI623250B

TWI623250B - 零件安裝裝置

Info

Publication number: TWI623250B
Application number: TW106104739A
Authority: TW
Inventors: Hitoshi Mukohjima; Masaru Hamahira; Daisuke Sakurai
Original assignee: Panasonic Ip Man Co Ltd
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2018-05-01
Also published as: JP6390925B2; KR20170127356A; KR101944176B1; TW201740793A; JP2017208522A

Abstract

[課題]提供一種零件安裝裝置，其可以在每次零件的外形尺寸之變更之時，在不需要進行光軸調整以及調焦距之情形下，以非常高的精度在短時間內對基板進行零件安裝。[解決手段]安裝頭具有到達透明保持構件之貫通孔，該透明保持構件可將零件保持並安裝到基板上，其中該零件與該基板各自具有圖案特徵部，並可用攝像裝置同時拍攝通過保持構件以及第1貫通孔而被第1反射光學系統反射之第1攝像光程上的保持零件與基板的圖案特徵部、與通過保持構件以及第2貫通孔而被第1反射光學系統與第2反射光學系統反射之第2攝像光程上的保持零件與基板的圖案特徵部，且可藉由移動調整裝置因應零件之兩圖案特徵部的位置使攝像單元沿貫通孔排列方向移動而進行位置調整。

Description

零件安裝裝置

發明領域本發明是有關於一種將零件安裝至基板之零件安裝裝置。

發明背景近年來，伴隨著以智慧型手機或平板終端為代表之電子機器的小型化及高性能化的進展，已使在這些終端上使用的半導體元件等零件之高密度化、電極端子的多插腳化、及窄間距化的趨勢逐漸加速。因此，在將半導體元件安裝到基板之安裝裝置中，所要求的是在基板之有限的狹小區域中以高精度進行安裝。

通常，在被稱為片結法(die bonding)之半導體安裝方法中，會藉由相機等之辨識設備讀取形成於半導體元件之電極面的辨識標記、及形成於基板之電極面的辨識標記，並依據所得到之相對位置資訊進行對位後，進行安裝，藉此能以預定之精度來安裝完成。然而，在通常之安裝裝置中，由於半導體元件之吸附噴嘴是由不透明的零件所構成，以吸附噴嘴吸附半導體元件之前會以CCD相機等辨識半導體元件之辨識標記。因此，會成為可能在半導體元件以吸附噴嘴吸附之時的位置偏移未被補正下，以已從辨識之位置偏移的狀態被安裝之情況，而存在有無法謀求高精度化之問題。

作為對應於如此之要求的方案而被提出的有下述之安裝裝置：在吸附噴嘴内設置光程方向轉換構件，且藉由設置於吸附噴嘴之側邊的辨識設備，讀取以吸附噴嘴所吸附之半導體元件的辨識標記，藉此取得由於吸附所造成之位置偏移，並補正所取得之位置偏移，以提升安裝之精度(參照例如專利文獻1)。

圖10A是示意地顯示專利文獻1中所提案之半導體裝置的安裝裝置101之構成圖。安裝裝置101是將半導體元件102安裝在基板103上之裝置。在半導體元件102上，形成有複數個對位用之辨識標記104，且在基板103上，在比安裝半導體元件102之區域更外側處，形成有複數個對位用之辨識標記105。在吸附保持半導體元件102之吸附噴嘴106的内部是形成為：設置稜鏡109作為光程方向轉換設備，並以稜鏡109之斜面109a將來自下方之半導體元件102的辨識標記104及基板103之辨識標記105的反射像，藉由全反射而朝側邊進行方向轉換。光程中的稜鏡斜面109a之下部及側部，是以透明玻璃所構成的。因此，辨識標記104與辨識標記105的位置資訊，能夠以設置於吸附噴嘴106之側邊的CCD相機111來讀取。

圖10B是半導體元件102與基板103之平面圖，其顯示圖10A之安裝裝置101中的辨識標記104、105之對位的一例。如圖10B所示，是使半導體元件102之辨識標記104與位於其外側之基板103的辨識標記105形成為排列在CCD相機111之視野寬度W以下的範圍內，以進行對位。藉由在1個視野下讀取該等辨識標記104、105，只要對CCD相機111在X或Y方向上進行位置控制，來對準焦點，就變得能夠辨識辨各識標記104、105。

依據如前述之安裝裝置101，由於是將CCD相機111與吸附噴嘴106之驅動軸分離而配置，所以變得能夠在吸附噴嘴106之中央部(亦即吸附噴嘴106所保持的半導體元件102之中央部)加壓，使在中央部產生力矩之情況消除，而被視為能夠防止接合時之位置偏移，且可大幅提升安裝精度。被視為尤其在微小之半導體元件(例如一邊為0.2～0.5mm之正方形的半導體元件)中，能夠使對位及接合變得容易。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：國際公開第2003/041478號公報

發明概要發明欲解決之課題半導體裝置之對於高密度化的進展是顯著的，因而所要求的是比以往更高精度地安裝大容量之記憶體或應用處理機(application processor)等之外形較大的高機能半導體元件。

然而，在專利文獻1所提案之半導體裝置的製造裝置中，為了在1個視野下辨識外形較大之半導體元件，必須將CCD相機之倍率設定成低倍率。然而，由於圖像之解析度降低，所以存在有辨識精度降低，而使安裝精度之偏差變大的問題。例如，在採用半導體元件之外形尺寸為12mm×12mm的大型且使用倍率0.3倍之CCD相機時，會使每1像素的光學解析度成為12～15μm，安裝精度會成為±15～±20μm。

另一方面，當做成不在1個視野下而是在2個視野下辨識大型的半導體元件102時，為了一個個地辨識辨識標記，必須將1台CCD相機111移動到各自的辨識標記。特別是，於12mm×12mm大型零件之後，安裝1mm×1mm的零件的情況下，為了於視野一個個地辨識零件的各自的辨識標記，也必須將1台CCD相機111移動到各自的辨識標記之位置。

但是，若移動CCD相機111時，辨識精度會因為移動時產生的振動而降低。又，因為若僅於單一方向上移動CCD相機111會變得無法對準焦點，所以必須使CCD相機111移動成可將從CCD相機111到半導體元件102上之辨識標記104的光程長度保持為一定。因此，會使辨識所需的時間變長，生産性上存有問題。

本發明之零件安裝裝置是有鑒於前述課題，其目的在於提供一種零件安裝裝置，可以在每當變更零件外型尺寸之時，在不需要進行光軸調整以及調焦距之情況下，以非常高之精度在短時間內將零件安裝到基板上。用以解決課題之手段

為了達成前述目的，根據本發明的1個態樣，可提供一種零件安裝裝置，其具備：安裝頭，在下端具有保持構件，並具有到達前述保持構件之第1貫通孔以及第2貫通孔，前述保持構件是於光學上可穿透拍攝，且可將具有對位用之第1圖案特徵部以及第2圖案特徵部的零件予以保持，並安裝到具有對位用之第1圖案特徵部以及第2圖案特徵部的基板上；第1反射光學系統，配置於前述第1貫通孔以及前述第2貫通孔之上方的前述安裝頭上，並使通過前述第1貫通孔以及前述第2貫通孔之第1攝像光程以及第2攝像光程，在前述第1貫通孔以及前述第2貫通孔的上方朝與前述第1貫通孔以及前述第2貫通孔之貫通孔排列方向交叉的方向且使其互異的方向各自反射；第2反射光學系統，使前述第1攝像光程以及前述第2攝像光程之任一個朝與任意的另一個相同之方向反射；攝像單元，具有攝像裝置，該攝像裝置利用通過前述保持構件及前述安裝頭之前述第1貫通孔且被前述第1反射光學系統反射之前述第1攝像光程，並利用通過前述保持構件及前述安裝頭之前述第2貫通孔且被前述第1反射光學系統以及前述第2反射光學系統反射之前述第2攝像光程，而同時拍攝以前述保持構件所保持之前述零件的上表面的前述第1圖案特徵部與前述基板的前述第1圖案特徵部、以及以前述保持構件所保持之前述零件的上表面的前述第2圖案特徵部與前述基板的前述第2圖案特徵部；及移動調整裝置，因應前述零件之前述第1圖案特徵部以及前述第2圖案特徵部之位置使前述攝像單元沿前述貫通孔排列方向移動來進行位置調整。發明效果

根據本發明之前述態樣，在每次零件之外型尺寸的變更之時，可以在不需要進行光軸調整以及調焦距的情形下，以非常高之精度在短時間內將零件安裝於基板上。

用以實施發明之形態以下，針對本發明的實施形態，一邊參照圖式一邊進行說明。

(第1實施形態) 圖1A是顯示本發明第1實施形態中的零件安裝裝置之構成的概要剖面圖。圖1B為使零件安裝裝置之安裝頭1的反射光學系統露出之狀態下的平面圖。圖1C以及圖1D為用於說明各個反射光學系統中的攝像光程的反射狀態之局部放大的概要縱剖面圖。圖1E是顯示安裝頭1與攝像單元11之關係的平面圖。

圖1A~圖1E所示之本發明的第1實施形態中的零件安裝裝置是具備安裝頭1、第1反射光學系統61、第2反射光學系統62、攝像單元11、以及移動調整裝置70而構成。

安裝頭1至少是以頭本體部1a、與固定於頭本體部1a之下端之保持構件5所構成。保持構件5作為一例是以吸附噴嘴5所構成。吸附噴嘴5可保持零件2，並可將所保持之零件2安裝到被保持於平台12的基板13上，且是以光學上可穿透拍攝之透明的材料所構成。再者，零件2之保持方法可使用例如真空吸附、靜電或機械夾頭。平台12是形成為可在控制裝置51之控制下藉由公知的驅動裝置等，朝與上下方向(Z方向)正交之XY方向以及繞Z方向的θ方向移動。

零件2是作為被安裝構件之一例而發揮功能，並可例示為由例如矽、氮化鎵、或碳化矽等不透明的材料所形成的四角形之薄的板狀構件的晶粒(亦即IC晶片)等。在零件2之一側之面(在圖1A中為上表面)2a上，作為對位用辨識標記之例而將小的正方形等之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b形成於例如正方形的零件2之至少一對的對角位置上(參照圖2A)。於另一側之面(在圖1A中為下表面)2b上形成有以例如環氧樹脂、壓克力樹脂、或矽氧樹脂等的熱硬化型接著劑、熱可塑性接著劑、導電性接著劑、或焊錫膏所構成的接著層(圖未示出)。接著層是接合層之一例。

又，基板13是由例如矽、玻璃、不鏽鋼、或樹脂基板等所構成，且平面形狀為圓形、或矩形等。於基板13的上表面(在圖1A中為上表面)2a作為對位用辨識標記的例子，也是將小的L字形等之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b形成於例如四角形的基板13之零件安裝位置附近且零件2之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b附近之至少一對的對角位置上(參照圖2A)。

於吸附噴嘴5上有連接到真空幫浦41上之真空室(圖未示出)、與連接到真空室之多數個吸引孔(圖未示出)，並透過吸引孔而形成可對零件2進行真空保持。吸附噴嘴5是以例如藍寶石、石英、玻璃、或耐熱塑膠等所構成。

頭本體部1a是以長方體板狀之稜鏡區塊(prism block)71、長方體板狀之冷卻區塊68與長方體板狀的加熱器區塊67所構成。稜鏡區塊71內配置有第1反射光學系統61與第2反射光學系統62。在可以藉由第1反射光學系統61與第2反射光學系統62辨識已進行過光程轉換之圖像的方向上配置有攝像單元11。

於稜鏡區塊71的下端面固定有冷卻區塊68，於冷卻區塊68的下端面固定有加熱器區塊67，於加熱器區塊67的下端面固定有吸附噴嘴5。

於加熱器區塊67中內置有作為加熱裝置之一例而發揮功能的加熱器6，並形成可透過吸附噴嘴5將零件2加熱。藉由此加熱器6進行的加熱是為了在將零件2安裝到基板13時軟化接著層、或使焊料等之接合材熔融而使用。

冷卻區塊68配置有冷卻水等循環之冷卻通路(圖未示出)並進行冷卻，以免被在加熱器區塊67中的加熱器6加熱頭本體部1a。

在冷卻區塊68以及加熱器區塊67中，具有貫通於上下方向並到達保持構件5的上表面，且各自於上下方向呈橢圓形等之長孔的平面形狀的第1貫通孔69a以及第2貫通孔69b。保持有零件2之吸附噴嘴5位於基板13之安裝位置的上方時，於第1貫通孔69a之下端開口內，是穿透保持構件5而使零件2之對位用的第1圖案特徵部3a以及基板13之第1圖案特徵部16a位於可檢測位置，並且於第2貫通孔69b的下端開口內，是穿透保持構件5而使零件2之對位用的第2圖案特徵部3b以及基板13之第2圖案特徵部16b位於可檢測位置(參照圖2A)。

第1反射光學系統61，作為一例是以具有互相差異180度之2個反射面(亦即第1反射面61a與第2反射面61b)之長方體形狀的第1稜鏡61所構成。第1反射光學系統61可以像這樣以反射稜鏡或反射鏡來構成。第1反射光學系統61是收納在安裝頭1之頭本體部1a的上部之稜鏡區塊71內，且配置於第1貫通孔69a及第2貫通孔69b的上方，於第1貫通孔69a之上端開口內為第1反射光學系統61之第1反射面61a所在，並且於第2貫通孔69b之上端開口內為第1反射光學系統61的第2反射面61b所在。據此，可使通過第1貫通孔69a及第2貫通孔69b之縱向的第1攝像光程65以及第2攝像光程66，藉由2個第1及第2反射面61a、61b，而各自於第1貫通孔69a及第2貫通孔69b之上方朝與第1貫通孔69a及第2貫通孔69b之貫通孔排列方向80交叉的方向(例如正交之橫方向)且使其互相相異的方向(例如180度相異之方向，亦即在圖1B以及圖2B中右斜下方向與左斜上方向)反射。

第2反射光學系統62是配置於安裝頭1之頭本體部1a上方的稜鏡區塊71內，且作為一例而以三角形板狀的第2稜鏡62所構成。第2反射光學系統62可以像這樣以反射稜鏡或反射鏡來構成。第2稜鏡62如圖2B所示，可以藉由在相當於三角形斜邊之2個側面(亦即第1反側側面62a與第2反射側面62b上)使其各自朝90度反射，而使第1攝像光程65以及第2攝像光程66之任意一方的攝像光程(例如，在圖1B中為第2攝像光程66)朝與任意另一方(例如，在圖1B中為第1攝像光程65)相同的方向反射。

攝像單元11，作為一例，是將各自以相機等所構成之2個攝像裝置(亦即第1及第2攝像裝置11a、11b)固定在1個攝像平台11c上而構成。攝像平台11c是以連結構件14以對於安裝頭1可相對移動的方式連結於安裝頭1，並配置成可與安裝頭1一體地移動。據此，當保持有零件2之吸附噴嘴5位於基板13之安裝位置的上方時，於第1攝像裝置11a中，是藉由穿透透明的吸附噴嘴5、貫通安裝頭1之第1貫通孔69a、在第1反射光學系統61的第1反射面61a以相當於90度朝向第1攝像裝置11a反射之利用第1攝像光程65而進入之作法，來拍攝以吸附噴嘴5所保持之零件2之上表面的第1圖案特徵部3a以及基板13的第1圖案特徵部16a。又，於第2攝像裝置11b中，是藉由穿透透明的吸附噴嘴5、貫通安裝頭1之第2貫通孔69b、在第1反射光學系統61的第2反射面61b上以相當於90度先朝與第2攝像裝置11b為相反側的方向反射後，在第2反射光學系統62的第1反射側面62a與第2反射側面62b上各自進行90度反射而朝向第2攝像裝置11b之利用第2攝像光程66而進入之作法，來拍攝以吸附噴嘴5所保持之零件2之上表面的第2圖案特徵部3b及基板13的第2圖案特徵部16b。從第1反射光學系統61之第1反射面61a朝向第1攝像裝置11a的第1攝像光程65、與從第2反射光學系統62之第2反射側面62b朝向第2攝像裝置11b的第2攝像光程66是平行的。藉由如此地構成，以形成保持有零件2之吸附噴嘴5在位於基板13之安裝位置的上方時，可藉由第1攝像裝置11a與第2攝像裝置11b同時對以吸附噴嘴5所保持之零件2的上表面的第1圖案特徵部3a以及基板13之第1圖案特徵部16a、與零件2之第2圖案特徵部3b及基板13的第2圖案特徵部16b進行攝像。像這樣，在第1攝像光程65中，為在第1反射光學系統61之第1反射面61a上被反射1次，在第2攝像光程66中，為進行第1反射光學系統61之第2反射面61b與第2反射光學系統62之第1反射側面62a與第2反射側面62b的3次反射，整體而言成為被反射合計4次。像這樣，於安裝頭1的構成上，無法於安裝頭1的正上方配置攝像裝置，而在安裝頭1的旁邊配置攝像裝置時，可以藉由從零件側到攝像裝置之間，以反射光學系統作為整體而使其反射偶數次之作法，而藉由攝像裝置同時拍攝零件2與基板13的各2個的圖案特徵部。

又，於第1及第2攝像裝置11a、11b中連接有圖像處理裝置42，並以第1及第2攝像裝置11a、11b與圖像處理裝置42作為圖像辨識裝置之一例而發揮功能。從被第1及第2攝像裝置11a、11b拍攝之圖像資訊中，可以用圖像處理裝置42對第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b的位置、以及基板13的第1圖案特徵部16a及第2圖案特徵部16b的位置進行背景減法等公知的圖像處理並進行讀取。被保持之零件2的第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b、以及基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b的圖像，可以在穿透吸附噴嘴5之後，各自貫通第1貫通孔69a以及第2貫通孔69b，並藉由第1反射光學系統61及/或第2反射光學系統62而朝第1及第2攝像裝置11a、11b的攝像面進行方向轉換，且被第1及第2攝像裝置11a、11b攝入，且以圖像處理裝置42讀取零件2的第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b之位置資訊、與基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b之位置資訊(參照圖2A)。在此，是從零件2上之2處的第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b的位置資訊中，將零件2相對於吸附噴嘴5之重心之座標的相對座標，作為位置偏移量，並以已連接於圖像處理裝置42之位置計算部50來算出。同樣地，從基板13上之2處的第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b的位置資訊中，將基板13相對於平台12之重心之座標的相對座標，作為位置偏移量，並以連接於圖像處理裝置42之位置計算部50來算出。所算出之各個資訊會被輸出到控制裝置51。此外，在圖2A中，左下之四角形的虛線11a-A為包含第1圖案特徵部3a以及第1圖案特徵部16a之第1攝像裝置11a的辨識區，右上之四角形的虛線11b-B為包含第2圖案特徵部3b以及第2圖案特徵部16b之第2攝像裝置11b的辨識區。

安裝頭1中還具備有頭升降驅動機構40與頭移動機構52。

頭升降驅動機構40是將安裝頭1相對於保持基板13之平台12的平面於垂直方向(例如上下方向(亦即Z方向))上驅動，其中，基板13是設置成與安裝頭1相向。

頭移動機構52是設成可將安裝頭1朝與藉由頭升降驅動機構40所進行之安裝頭1的移動方向(例如上下方向)正交的橫方向(例如XY方向)移動。

控制裝置51會各自驅動控制頭升降驅動機構40、加熱器6、真空幫浦41、頭移動機構52、移動調整裝置70、圖像處理裝置42、位置計算部50與平台12。控制裝置51可以根據以圖像處理裝置42所辨識並以位置計算部50所算出之位置座標，各自驅動控制頭升降驅動機構40以及頭移動機構52，還有加熱器6與真空幫浦41，以一邊進行零件2與基板13之對位一邊進行零件安裝。

移動調整裝置70是形成為可在控制裝置51的控制下，使固定有第1及第2攝像裝置11a、11b之攝像平台11c，因應零件2之大小，具體而言是零件2之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b的位置，沿貫通孔排列方向80移動來調整位置。作為移動調整裝置70之例子，可以藉氣缸等線性致動器(linear actuator)或馬達與線性導軌與滾珠螺桿而被構成，並以可直線性地往復移動的直動式(direct-acting)裝置來構成。

針對以移動調整裝置70移動攝像單元11以進行位置調整之情形，進一步詳細地說明。

零件2之大小不同時，可藉由移動攝像單元11，各自變更第1反射光學系統61及第2反射光學系統62中的反射位置，來平行移動第1及第2攝像光程65、66，並以相同的2個第1及第2攝像裝置11a、11b來辨識在不同的位置上的零件2的第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b。在例如，如圖2A之較小的零件2A的情況下，圖2B之以虛線以及圖2D之以一點鏈線表示之第1攝像光程65A以及第2攝像光程66A在零件2上之各自的位置互相接近，且可以用第1及第2攝像裝置11a、11b同時辨識較小的零件2A之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b與基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部3b。另一方面，若如圖2C之較大的零件2B的情況下，會使其從圖2D之以一點鏈線表示之第1攝像光程65A以及第2攝像光程66A的位置移動到圖2D之以虛線表示之第1攝像光程65B以及第2攝像光程66B為止，換言之，會如箭頭符號81所示，以移動調整裝置70使攝像單元11從一點鏈線之位置11A移動到虛線之位置11B。藉由如此進行，若如圖2D之以虛線表示之第1攝像光程65B以及第2攝像光程66B一般，各自變更第1反射光學系統61以及第2反射光學系統62中的反射位置的話，會使圖2D之以虛線表示之第1攝像光程65B以及第2攝像光程66B在零件2上之各自的位置為互相遠離，而可以用第1及第2攝像裝置11a、11b同時辨識較大的零件2B之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b與基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部3b。在此，作為一例，較小的零件2B之大小為1mm×1mm，較大的零件2A之大小為12mm×12mm。

再者，藉由移動調整裝置70所進行之攝像單元11的移動量，只要使攝像單元11以例如對應於較小的零件2B之第1圖案特徵部3a的位置與較大之零件2A之第1圖案特徵部3a的位置之差的尺寸90相應地移動即可。

前述第1實施形態之零件安裝裝置是如下所示地進行安裝動作。以下的一連串的安裝動作，是藉由控制裝置51來進行動作控制。

搭載零件2之移載平台(圖未示出)與搭載基板13之平台12，是設置於相隔一定距離的位置。安裝頭1具備可進行移載平台與平台12之間的往復移動之水平方向的頭移動機構52與垂直方向之頭升降驅動機構40，且以控制裝置51分別進行驅動控制。攝像單元11是在安裝頭1附近的側邊以可由移動調整裝置70移動調整的方式配置。

在這樣的狀態下，首先，在控制裝置51的控制下，可將搭載於移載平台上之零件2，以移載平台用相機(圖未示出)辨識形成於零件2上之第1及第2圖案特徵部3a、3b，並讀取來自控制裝置51之安裝頭1的位置資訊。

之後，根據第1及第2圖案特徵部3a、3b的辨識資訊(第1及第2圖案特徵部3a、3b的相對座標的位置資訊)與安裝頭1的位置資訊(安裝頭1之絕對座標的位置資訊)，藉由頭移動機構52與頭升降機構40之驅動控制，以相對於搭載於移載平台上之零件2使安裝頭1於X、Y、以及θ方向(繞Z方向的旋轉方向)上進行對位並下降，並使安裝頭1之吸附噴嘴5接觸於零件2，且藉由真空吸附動作而將其保持於安裝頭1的吸附噴嘴5。再者，於移載平台上具有成為可收納各個零件2之凹形狀等的對位機構時，不使用第1攝像裝置11a及第2攝像裝置11b也無妨。在此，為了縮短安裝時間，安裝頭1就算藉由加熱器6來預先加熱也無妨。

接下來，在控制裝置51的控制下，以保持於控制裝置51內之記憶部中所記憶之搭載於平台12上之基板13的零件安裝位置的資訊為基礎，藉由頭移動機構52與頭升降機構40之驅動控制，使安裝頭1移動到基板13之零件安裝位置的上方位置，並形成使零件2之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b、與基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b攝入到來自第1貫通孔69a以及第2貫通孔69b之第1攝像光程65以及第2攝像光程66上之第1攝像裝置11a的辨識區以及第2攝像裝置11b的辨識區內。

接下來，在控制裝置51的控制下，以第1攝像裝置11a拍攝零件2之第1圖案特徵部3a與基板13之第1圖案特徵部16a，同時以第2攝像裝置11b拍攝零件2之第2圖案特徵部3b與基板13之第2圖案特徵部16b。

接下來，在控制裝置51的控制下，根據所拍攝之圖像並藉由圖像處理裝置42的圖像處理，同時對被保持於安裝頭1之零件2的2個第1及第2圖案特徵部3a、3b、與基板13上之2個第1及第2圖案特徵部16a、16b進行圖像辨識，並根據圖像辨識結果，以位置計算部50計算出零件2相對於基板13的相對座標。

接下來，在控制裝置51的控制下，根據位置計算部50的計算結果，藉由頭移動機構52使安裝頭1於X、Y、θ方向上移動成補正位置偏移，或/及使平台12於X、Y、θ方向上移動以進行位置調整後，在基板13上一面加壓零件2一面以頭升降驅動機構40使其下降以進行安裝。在此，加熱器6之熱會順著安裝頭1之吸附噴嘴5而傳達至零件2之背面的接著層，並將藉由熱而軟化的接著層推抵於基板13來接著。

根據如此之安裝方式，因為是在剛要安裝之前，以2個第1及第2攝像裝置11a、11b與圖像處理裝置42同時拍攝零件2之第1及第2圖案特徵部3a、3b與基板13之第1圖案特徵部16a及第2圖案特徵部16b之合計4個圖案特徵部，並進行圖像辨識，故不需以攝像裝置進行複數次的攝像動作，只要一次的攝像動作即可，所以可縮短攝像處理時間，也可以減少辨識精度波動，且由於可以根據剛要安裝前之零件2與基板13的位置資訊來安裝，故能以非常高的精度來安裝。

又，零件2之大小不同時，必須進行如以下的移動調整動作。在此，作為一例，是針對於對圖2B以及圖2C所示之較小的零件2A進行安裝動作之後，接著對圖2C以及圖2D所示之較大的零件2B進行安裝動作之情形來說明。在較小的零件2A與較大的零件2B上，因為零件2之第1及第2圖案特徵部3a、3b的位置與基板13之第1圖案特徵部16a以及第2圖案特徵部16b的位置差異較大，故必須移動辨識區。

因此，首先，在控制裝置51的控制下，會使攝像單元11(亦即第1及第2攝像裝置11a、11b)相對於安裝頭1相應地移動與較小的零件2B之第1圖案特徵部3a的位置與較大的零件2A之第1圖案特徵部3a的位置之差相對應的尺寸90。具體而言，是使攝像單元11相對於安裝頭1移動成從圖2D之一點鏈線的位置到圖2D之虛線的位置。

接著，在其後進行了零件2的保持、往基板13的安裝位置上方之移動、零件2與基板13之合計4個圖案特徵部3a、3b、16a、16b的同時攝像及辨識處理以及位置計算之後，進行零件安裝。

再者，相反地，在針對圖2C以及圖2D所示之零件2B進行安裝動作後，接著，針對圖2B以及圖2C所示之較小的零件2A進行安裝動作時，只要朝相反方向進行移動調整來進行安裝動作即可。

如以上所述，根據第1實施形態，即使零件2的外型尺寸變大，只要因應零件2之第1圖案特徵部3a及第2圖案特徵部3b的位置，以移動調整裝置70使2個攝像裝置11a、11b沿一個方向(貫通孔排列方向80)一體地移動，而各自變更第1反射光學系統61以及第2反射光學系統62中的反射位置即可，故毋需進行細微的光軸調整以及調焦距。因此，在每次零件2之外形尺寸變更之時，均毋需進行細微的光軸調整以及調焦距，所以能夠以非常高的精度在短時間內將零件2安裝到基板13上。又，即使是較大的零件2，也變得能夠在短時間內高精度地進行辨識。據此，便能夠容易地對應於伴隨零件2之外型尺寸變更的生產機種切換，而變得對於多種品項生產也可對應。

又，將第1圖案特徵部3a及第2圖案特徵部3b的圖像資訊以第1反射光學系統61以及第2反射光學系統62同時導入第1及第2攝像裝置11a、11b的每一個的辨識區內，並以圖像處理裝置42各自求出零件2之第1圖案特徵部3a及第2圖案特徵部3b的位置座標與基板13之第1圖案特徵部16a及第2圖案特徵部16b的位置座標，藉此能夠以位置計算部50各自計算出零件2與基板13之平面方向的位置座標。其結果，即使不使用低倍率之相機，可在第1及第2攝像裝置11a、11b的各1個視野下同時觀察各2個的第1圖案特徵部3a、16a彼此以及第2圖案特徵部3b、16b彼此，而可以提高4個圖案特徵部3a、3b、16a、16b的解析度，且無論外形為例如12mm×12mm之類的較大的零件或1mm×1mm之較小的零件，都能夠以非常高之精度在短時間內安裝到基板13。

(第2實施形態) 再者，本發明並不限定於前述第1實施形態，且可以藉其他各種的態樣來實施。

例如，攝像單元11，並不限定於具備2台攝像裝置11a、11b者，僅1台攝像裝置11e亦可。亦即，如圖3所示，其構成為配置1台攝像裝置11e作為攝像單元11，並且將以三角形的反射稜鏡等所構成之第3反射光學系統63a以及第4反射光學系統63b配置於攝像單元11中，並以移動調整裝置70使攝像裝置11e、第3反射光學系統63a以及第4反射光學系統63b一體地移動。然後，第2攝像光程66是構成為雖與第1實施形態相同，但作為取代第1攝像光程65之第3攝像光程72，從安裝頭1側進入到攝像單元11之光程雖與第1實施形態之第1攝像光程65相同，但會於已進入攝像單元11時，在以第3反射光學系統63a朝第2攝像光程66側進行90度反射後，於第2攝像光程66附近以第4反射光學系統63b使其進行90度反射並進入攝像裝置11e。

據此，在攝像裝置11e之1個辨識區11f中會成為將圖4A之零件2與基板13之2個應辨識區11g-A、11g-B相鄰並顯示成如圖4B所示。

根據此第2實施形態，因為可以用1台攝像裝置11e應用於2個攝像光程56、66，所以構成變得更為簡單，且可以謀求降低成本。又，根據此第2實施形態，變得不需要複數個攝像裝置彼此的同步驅動，而變得可用高精度來辨識且能夠縮短攝像動作等之節拍(takt)。

(第3實施形態) 從安裝頭1之反射光學系統進入第1攝像裝置11a之第1攝像光程65與進入第2攝像裝置11b的第2攝像光程66，並不一定限定為如第1實施形態一般地平行，也可以如圖5所示成為一定的固定的角度。

根據此第3實施形態，可以提升第1攝像裝置11a與第2攝像裝置11b之佈置(layout)的自由度。

(第4實施形態) 從安裝頭1之反射光學系統進入第1攝像裝置11a之第1攝像光程65與進入第2攝像裝置11b的第2攝像光程66，即使是如第1實施形態地平行，亦可如圖6所示，形成將第2攝像裝置11b配置在相對於第1攝像裝置11a呈90度不同的相位上。此時，在從第2攝像光程66要進入第2攝像裝置11b之前，必須以三角稜鏡等的反射光學系統73來使其進行90度反射。

根據此第4實施形態，若與第1實施形態組合，不論攝像單元11的配置佈置為何，均可以適用第1實施形態。

(第5實施形態) 又，零件2之第1圖案特徵部3a以及第2圖案特徵部3b的位置，不限於對角部，亦可如圖7所示，各自配置於一邊的中間部等的任意部位上。

根據此第5實施形態，若與第1~第4之實施形態組合，變得可將第1~第4實施形態也應用於細長之長方形零件等，而可以提升零件形狀之設計自由度。

(第6實施形態) 第1攝像光程65並不限於僅被第1反射光學系統61反射者，如圖8所示，也可以形成為在第1反射光學系統61與相當於第2反射光學系統75的底邊之側面75a被二次反射，第2攝像光程66也可以在第1反射光學系統61與相當於第2反射光學系統74的底邊之側面74a被二次反射。第2反射光學系統75、76可以由各自使攝像光程進行90度反射之三角形的反射鏡或稜鏡所構成。

根據此第6實施形態，可以提升反射光學系統之配置佈置的自由度。 (第7實施形態) 本發明不限於第1貫通孔69a與第2貫通孔69b般地分成二個的貫通孔，亦可如圖9A所示地做成貫通孔69c而以1個貫通孔兼用。這樣做，成為構造更簡單之構成。又，如圖9B所示，在圖9A之構成中，也可以將第1稜鏡61之第1反射面61c延伸到安裝頭1的中心。藉由這樣做，第1攝像光程65C會成為使以吸附噴嘴5所保持之零件2的上表面的第1圖案特徵部3a以及基板13之第1圖案特徵部16a，穿透透明的吸附噴嘴5，並貫通於安裝頭1的一個貫通孔69c，在第1反射面61c上以相當於90度朝向第1攝像裝置11a反射。據此，可以形成使第1攝像光程65C通過安裝頭1的中心之構成。再者，使用第2攝像光程時，會使用第1稜鏡61的第2反射面61d。再者，如圖9C所示，作為在圖9A之構成中與圖9B不同的例子，亦可將第2反射面61f延伸到安裝頭1的中心。藉由這樣做，第2攝像光程66C會成為使以吸附噴嘴5所保持之零件2的上表面的第1圖案特徵部3a以及基板13之第1圖案特徵部16a，穿透透明的吸附噴嘴5，並貫通於安裝頭1之1個貫通孔69c，而在第2反射面61f上進行90度反射後，在第1反射側面62a與第2反射側面62b各自朝90度反射而朝向第2攝像裝置11b。據此，可以形成使第2攝像光程66C通過安裝頭1的中心之構成。再者，使用第1攝像光程時，會使用第1稜鏡61的第1反射面61e。根據此第7實施形態，不限於如第1實施形態地在使用2個貫通孔69a、69b的2個視野下的攝像，也可在使用1個貫通孔69c之1個視野下來拍攝，也可如圖9A所示地應用於微小的半導體元件。

此外，在各實施形態中，關於基板13相對於平台12的位置，也可以做成不使用前述之攝像單元之攝像裝置，而以基板位置辨識用之其他攝像裝置進行攝像辨識來取得位置座標。

再者，可以藉由將前述各種實施形態或變形例之中的任意之實施形態或變形例適當組合，以做到發揮各自具有之效果。又，實施形態彼此之組合或實施例彼此之組合或實施形態與實施例之組合皆是可能的，並且不同之實施形態或實施例中的特徵彼此之組合也是可能的。産業上之可利用性

本發明之前述態樣的零件安裝裝置，具有對於基板將零件高精度地在短時間內安裝之效果，對於在高速大容量記憶體、應用處理機、CPU等之大型的零件之安裝時使用的零件安裝裝置而言尤其有用。

1‧‧‧安裝頭

1a‧‧‧頭本體部

2‧‧‧零件

2a‧‧‧上表面

2b‧‧‧下表面

2A‧‧‧較小的零件

2B‧‧‧較大的零件

3a、16a‧‧‧第1圖案特徵部

3b、16b‧‧‧第2圖案特徵部

5‧‧‧吸附噴嘴(保持構件)

6‧‧‧加熱器

11‧‧‧攝像單元

11a‧‧‧第1攝像裝置

11b‧‧‧第2攝像裝置

11c‧‧‧攝像平台

11e‧‧‧攝像裝置

11f‧‧‧辨識區

11A‧‧‧1點鏈線之位置

11B‧‧‧虛線之位置

11g-A、11g-B‧‧‧應辨識區

12‧‧‧平台

13、103‧‧‧基板

14‧‧‧連結構件

40‧‧‧頭升降驅動機構

41‧‧‧真空幫浦

42‧‧‧圖像處理裝置

50‧‧‧位置計算部

51‧‧‧控制裝置

52‧‧‧頭移動機構

61‧‧‧第1反射光學系統(第1稜鏡)

61a、61c、61e‧‧‧第1反射面

61b、61d、61f‧‧‧第2反射面

62、74、75‧‧‧第2反射光學系統(第2稜鏡)

62a‧‧‧第1反射側面

62b‧‧‧第2反射側面

63a‧‧‧第3反射光學系統

63b‧‧‧第4反射光學系統

65、65A、65B、65C‧‧‧第1攝像光程

66、66A、66B、66C‧‧‧第2攝像光程

67‧‧‧加熱器區塊

68‧‧‧冷卻區塊

69a‧‧‧第1貫通孔

69b‧‧‧第2貫通孔

69c‧‧‧貫通孔

70‧‧‧移動調整裝置

71‧‧‧稜鏡區塊

72‧‧‧第3攝像光程

73‧‧‧反射光學系統

74a、75a‧‧‧側面

80‧‧‧貫通孔排列方向

81‧‧‧箭頭

90‧‧‧尺寸

101‧‧‧安裝裝置

102‧‧‧半導體元件

104、105‧‧‧辨識標記

106‧‧‧吸附噴嘴

109‧‧‧稜鏡

109a‧‧‧斜面

111‧‧‧CCD相機

11a-A、11b-B‧‧‧四角形的虛線

W‧‧‧視野寬度

X、Y、Z‧‧‧方向

圖1A是用於說明本發明之第1實施形態的零件安裝裝置之安裝動作的局部縱剖面圖。圖1B是第1實施形態的零件安裝裝置之安裝頭的放大平面圖。圖1C為第1實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1反射光學系統附近的放大縱剖面圖。圖1D為第1實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1以及第2反射光學系統附近的放大縱剖面圖。圖1E是第1實施形態的零件安裝裝置之安裝頭與攝像單元的平面圖。圖2A為一平面圖，用於說明以第1實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1貫通孔與第2貫通孔觀察之較小的零件與基板的各自的圖案特徵部。圖2B是用於說明圖2A的情形中之第1及第2攝像光程與第1及第2反射光學系統的關係之說明圖。圖2C為一平面圖，用於說明以第1實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1貫通孔與第2貫通孔觀察之較大的零件與基板的各自的圖案特徵部。圖2D是用於說明圖2C的情形中之第1及第2攝像光程與第1及第2反射光學系統的關係之說明圖。圖3是第2實施形態的零件安裝裝置之安裝頭的放大平面圖。圖4A為一平面圖，用於說明以第2實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1貫通孔與第2貫通孔觀察之較小的零件與基板的各自的圖案特徵部。圖4B是第2實施形態之零件安裝裝置之在攝像裝置中的辨識區之說明圖。圖5是第3實施形態的零件安裝裝置之安裝頭與攝像單元的平面圖。圖6是第4實施形態的零件安裝裝置之安裝頭與攝像單元的平面圖。圖7為一平面圖，用於說明以第5實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的第1貫通孔與第2貫通孔觀察之較小的零件與基板的各自的圖案特徵部。圖8是用於說明第6實施形態之零件安裝裝置的安裝頭中第1及第2攝像光程與第1反射光學系統和2個第2反射光學系統的關係之說明圖。圖9A為一平面圖，用於說明以第7實施形態之零件安裝裝置之安裝頭的1個貫通孔觀察之微小的零件與基板的各自的圖案特徵部。圖9B是用於說明圖9A的情形中之第1攝像光程與第1及第2反射光學系統的關係之說明圖。圖9C是用於說明圖9A的情形中之第2攝像光程與第1及第2反射光學系統的關係之說明圖。圖10A是示意地顯示專利文獻1中所提案之半導體裝置的安裝裝置之概要構成圖。圖10B是顯示圖10A之安裝裝置中的辨識標記之對位的一例的零件與基板之平面圖。

Claims

一種零件安裝裝置，其具備：安裝頭，在下端具有保持構件，並具有到達前述保持構件之第1貫通孔以及第2貫通孔，前述保持構件是於光學上可穿透拍攝，且可將具有對位用之第1圖案特徵部以及第2圖案特徵部的零件予以保持，並安裝到具有對位用之第1圖案特徵部以及第2圖案特徵部的基板上；第1反射光學系統，配置於前述第1貫通孔以及第2貫通孔之上方的前述安裝頭上，並使通過前述第1貫通孔以及前述第2貫通孔之第1攝像光程以及第2攝像光程，在前述第1貫通孔以及第2貫通孔的上方朝與前述第1貫通孔以及前述第2貫穿孔之貫通孔排列方向交叉的方向且使其互異的方向各自反射；第2反射光學系統，使前述第1攝像光程以及前述第2攝像光程之任一個朝與任意另一個相同之方向反射；攝像單元，具有攝像裝置，該攝像裝置利用通過前述保持構件及前述安裝頭之前述第1貫通孔且被前述第1反射光學系統反射之前述第1攝像光程，並利用通過前述保持構件及前述安裝頭之前述第2貫通孔且被前述第1反射光學系統以及前述第2反射光學系統反射之前述第2攝像光程，同時拍攝以前述保持構件所保持之前述零件上表面的前述第1圖案特徵部與前述基板的前述第1圖案特徵部、以及以前述保持構件所保持之前述零件上表面的前述第2圖案特徵部與前述基板的前述第2圖案特徵部；及移動調整裝置，因應前述零件之前述第1圖案特徵部以及前述第2圖案特徵部之位置使前述攝像單元沿前述貫通孔排列方向移動來進行位置調整。
如請求項1之零件安裝裝置，其中，前述第1攝像光程在前述第1反射光學系統被反射的方向、與前述第2攝像光程在前述第1反射光學系統被反射的方向是與前述貫通孔排列方向交差的方向且成為相互差異180度的方向，並且前述第2攝像光程會在前述第2反射光學系統以每次90度被反射2次，而成為與前述第1攝像光程平行的光程，並進入前述攝像單元。
如請求項1之零件安裝裝置，其中，前述攝像單元具備設於前述第1攝像光程上之第1攝像裝置、與設於前述第2攝像光程上之第2攝像裝置，且藉由前述第1攝像裝置所進行之在前述第1攝像光程上的攝像與藉由前述第2攝像裝置所進行之在前述第2攝像光程上的攝像是同時進行的。
如請求項2之零件安裝裝置，其中，前述攝像單元具備設於前述第1攝像光程上之第1攝像裝置、與設於前述第2攝像光程上之第2攝像裝置，且藉由前述第1攝像裝置所進行之在前述第1攝像光程上的攝像與藉由前述第2攝像裝置所進行之在前述第2攝像光程上的攝像是同時進行的。
如請求項1之零件安裝裝置，其中，前述攝像單元具備設於前述第1攝像光程上及前述第2攝像光程上之攝像裝置，且以前述攝像裝置同時進行在前述第1攝像光程上的攝像與在前述第2攝像光程上的攝像。
如請求項2之零件安裝裝置，其中，前述攝像單元具備設於前述第1攝像光程上及前述第2攝像光程上之攝像裝置，且以前述攝像裝置同時進行在前述第1攝像光程上的攝像與在前述第2攝像光程上的攝像。
如請求項1之零件安裝裝置，其中，前述第1貫通孔與前述第2貫通孔可以1個貫通孔兼用。
如請求項2之零件安裝裝置，其中，前述第1貫通孔與前述第2貫通孔可以1個貫通孔兼用。