TW202336900A - 安裝裝置及安裝方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種於將晶片零件與基板以使電極面彼此對向之方式安裝之面向下安裝中,實現安裝精度為1 μm以下之高精度安裝之安裝裝置及安裝方法。具體而言,本發明提供一種安裝裝置及安裝方法,該安裝裝置包含:附件工具,其保持晶片零件,具有透明性,且具有工具辨識標記;晶片位置辨識機構,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,同時取得前述晶片辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊;及基板位置辨識機構,其取得基板辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊;且基於前述晶片位置辨識機構獲得之資訊、與前述基板位置辨識機構獲得之資訊,使前述基板載台或前述附件工具於前述基板面內方向移動,進行前述晶片零件與前述基板之位置對準。
Description
本發明係關於一種將晶片零件安裝於基板之安裝裝置及安裝方法。尤其是關於一種使晶片零件之電極面與基板之電極面對向而安裝之安裝裝置及安裝方法。
作為將半導體晶片等之晶片零件安裝於配線基板等基板之一形態,存在使晶片零件之電極面與基板之電極面對向而安裝之面向下安裝。
於圖17中顯示進行面向下安裝之基板S之例,將晶片零件以使電極面彼此對向之方式接合於基板S之安裝部位SC。此時,若未高精度地將晶片零件配置於基板S之安裝部位SC,則基板S與晶片零件之電性接合不完全,為半導體裝置之品質不之原因。因而,於基板S之各安裝部位SC,如圖17所示般於電極面側設置基板辨識第1標記AS1及基板辨識第2標記AS2,作為基板辨識標記AS。另一方面,於晶片零件亦設置晶片辨識第1標記AC1及晶片辨識第2標記AC2,作為晶片辨識標記AC,於如圖18所示之狀態下,根據基板辨識第1標記AS1與晶片辨識第1標記AC1之位置關係及基板辨識第2標記AS2與晶片辨識第2標記AC2之位置關係,求得相對於基板S之安裝部位SC之晶片零件C之(基板S面內方向之)相對位置,藉由校正其,而提高位置精度。
具體而言,於圖19所示之安裝裝置中,使用上下雙視野相機500,上下雙視野相機500之上視野50U將晶片辨識第1標記AC1(或晶片辨識第2標記AC2)放入視野,下視野50D將基板辨識第1標記AS1(或基板辨識第2標記AS2)放入視野,並進行攝像(圖20)。
藉由使用該上下雙視野相機,求得相對於基板S之安裝部位SC之晶片零件C之(基板S面內方向之)相對位置並進行校正,而可進行最大誤差數μm左右之安裝。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本特開2020-11970號公報
[發明所欲解決之問題]
最大誤差數μm之數值在被稱為所謂倒裝晶片安裝之面向下安裝中,於如使用銲錫凸塊作為晶片零件C之電極之電極節距為100 μm之情形下為充分,但於如使用Cu柱凸塊之電極節距為50 μm以上時無餘裕,在進一步進行高密度安裝,電極節距變窄之現狀下,亦有精度不充分的用途。
為此,使用下雙視野相機來謀求進一步之高精度化,但於圖20所示之狀態下,即便對於基板S之安裝部位SC將晶片零件C(於基板S面內方向)誤差未達1 μm地位置對準,安裝階段之最大誤差亦有時超過1 μm。此乃因為於晶片C自圖20之狀態向基板S降下時,在降下方向存在略微之傾斜等。因而,試圖藉由以相對於保持基板S之面之降下方向為垂直之方式提高安裝裝置各部之加工精度及剛性來解決,但對裝置成本造成影響。
為此,若與使基板S與晶片零件C儘量接近之狀態下進行位置對準,則可期待安裝精度亦提高,但於使用上下雙視野相機之情形下,因相機本身之厚度及焦點距離之關係,而難以大幅度改善現狀。
另一方面,於如圖21之基板S之電極面與晶片零件C之電極面朝向同一方向之面向上安裝中,使用如圖22所示之構成之安裝裝置100,可自同一方向觀察如圖23(a)般之基板辨識第1標記AS1與晶片辨識第1標記AC1之位置關係及如圖23(b)般之基板辨識第2標記AS2與晶片辨識第2標記AC2之位置關係,故而可於使基板S與晶片零件C儘量接近之狀態下進行位置對準(專利文獻1等)。
為此,於面向下安裝中,藉由在晶片零件C之與電極面為相反側設置晶片辨識標記AC,而與圖23所示之面向上安裝同樣地,可於使基板S與晶片零件C儘量接近之狀態下進行位置對準。
然而,由於位置對準之目的係晶片零件C與基板S之電極彼此之確實之接合,故晶片辨識標記AC必須對於晶片零件C之電極高精度地設置,但極難正確且高精度地將晶片辨識標記AC配置於位於相反面之與電極之相對位置,作為用於高精度地進行面向下安裝之機構,非為合用。進而,亦必須設置新的用於在電極面之相反側畫出辨識標記之工序,基於製程成本之方面,亦不易令人滿意。
本發明係鑒於上述之問題而完成者,其提供一種於使電極面彼此對向而安裝之面向下安裝中,實現安裝精度為1 μm以下之高精度之安裝之安裝裝置及安裝方法。
[解決問題之技術手段]
為了解決上述之問題,技術方案1之發明之安裝裝置係將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含:
附件工具,其保持前述晶片零件之具有前述晶片辨識標記之面之相反面,具有透明性,且具有工具辨識標記;安裝頭,其將前述附件工具保持於前端部;升降機構,其使前述安裝頭相對於前述基板於垂直之方向升降;基板載台,其保持前述基板;晶片位置辨識機構,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,同時取得前述晶片辨識標記之位置資訊與前述工具辨識標記之位置資訊;
基板位置辨識機構,其取得前述基板辨識標記之位置資訊與前述工具辨識標記之位置資訊;及控制部,其連接於前述安裝頭、前述升降機構、前述基板載台、前述晶片位置辨識機構及前述基板位置辨識機構;且
前述基板載台與前述附件工具之至少一者可於前述基板面內方向移動;
基於前述晶片位置辨識機構獲得之資訊、與前述基板位置辨識機構獲得之資訊,前述控制部使前述基板載台或前述附件工具於前述基板面內方向移動,進行前述晶片零件與前述基板之位置對準。
技術方案2之發明之安裝裝置係如技術方案1之安裝裝置者,其中
可使前述基板位置辨識機構與前述安裝頭獨立地移動,隔著前述附件工具取得前述基板辨識標記與前述工具辨識標記之至少一者之位置資訊。
技術方案3之發明之安裝裝置係如技術方案1或2之安裝裝置者,其中
前述接合頭具有對前述附件工具於前述晶片零件之面內方向進行位置調整之工具位置移動機構。
技術方案4之發明之安裝裝置係如技術方案1至3中任一項之安裝裝置者,其具備
晶片搬送機構,其以搭載前述晶片零件之晶片滑件與搬送前述晶片滑件之搬送軌道為構成要素,將前述晶片零件搬送至前述附件工具之正下。
技術方案5之發明之安裝裝置係如技術方案4之安裝裝置者,其中
前述晶片搬送機構具有調整搭載於前述晶片滑件之前述晶片零件之面內方向位置之位置調整機構。
技術方案6之發明之安裝裝置係如技術方案1至5中任一項之安裝裝置者,其中
於將前述晶片零件保持於前述附件工具且與前述基板對向之狀態下,前述基板位置辨識機構同時取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊。
技術方案7之發明之安裝裝置係如技術方案1至5中任一項之安裝裝置者,其中
於未保持前述晶片零件之狀態下,前述基板位置辨識機構取得前述基板辨識標記之位置資訊。
技術方案8之發明之安裝裝置係如技術方案7之安裝裝置者,其中
使前述附件工具接近至前述附件工具下表面與前述基板上表面之間隔與前述晶片零件之厚度大致相等,同時取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊。
技術方案9之發明之安裝方法係使用技術方案1至5中任一項之安裝裝置,將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含:
基板保持過程,其將前述基板保持於基板載台;晶片保持過程,其利用具有工具辨識標記之附件工具保持前述晶片零件;晶片位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,取得前述晶片辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊;基板位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具且與前述基板對向之狀態下,取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊;及位置對準過程,其基於相對於前述工具辨識標記之前述晶片辨識標記與前述基板辨識標記之相對位置資訊,調整前述基板之面內方向之前述晶片零件之位置。
技術方案10之發明之安裝方法係使用技術方案1至5中任一項之安裝裝置,將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含:
基板保持過程,其將前述基板保持於基板載台;基板位置資訊取得過程,其取得前述基板辨識標記之位置資訊;晶片保持過程,其利用前述附件工具保持前述晶片零件;晶片位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,取得前述晶片辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊;及位置對準過程,其基於前述工具辨識標記與前述晶片辨識標記之相對位置資訊,調整前述基板之面內方向之前述晶片零件之位置。
技術方案11之發明之安裝方法係如技術方案10之安裝方法者,其中
於基板位置資訊取得過程中,將前述附件工具下表面與前述基板上表面之間隔大致等於前述晶片零件之厚度,取得前述基板辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊。
[發明之效果]
根據本發明,由於可於使晶片零件與基板之電極面對向且接近之狀態下進行位置對準,故可進行高精度之面向下安裝。
針對本發明之實施形態,使用圖進行說明。圖1係本發明之實施形態之安裝裝置1之概略圖。
安裝裝置係將晶片零件安裝於配線基板等基板者,圖1之安裝裝置1為進行使晶片零件之電極面與基板之電極面對向而安裝之面向下安裝之構成。
安裝裝置1以基板載台2、升降機構3、安裝頭4、基板位置辨識機構5、晶片搬送機構6及晶片位置辨識機構7為構成要素。
於圖1之安裝裝置1中,基板載台2係由載台移動控制機構20與吸附台23構成。吸附台23係吸附保持配置於表面上之基板者,吸附台23藉由載台移動控制機構20,可於保持基板之狀態下,於基板面之面內方向移動。
載台移動控制機構20係由Y方向載台移動控制機構22、及X方向載台移動控制機構21構成,且Y方向載台移動控制機構22可將吸附台23於Y方向直線移動,X方向載台移動控制機構21可將Y方向載台移動控制機構22於X方向直線移動且設置於基台200上。Y方向移動控制機構22於配置於滑軌上之可動部搭載吸附台23,可動部藉由Y方向伺服器221而移動及受位置控制。又,X方向移動控制機構21於配置於滑軌上之可動部搭載Y方向移動控制機構22,可動部藉由X方向伺服器211而移動及受位置控制。
升降機構3固定於未圖示之門型框架,上下驅動軸相對於吸附台23設置於垂直方向,且於上下驅動軸連結有安裝頭4。升降機構3具有將安裝頭4上下驅動,且施加與設定相應之加壓力之功能。又,於安裝裝置1中,由於將升降機構3(藉由未圖示之門型框架)自2方向予以支持,且直線地連結於安裝頭4,故於加壓時難以施加往向安裝頭4之橫向方向之力。
安裝頭4係保持晶片零件C且以與(保持於基板載台2之吸附台23之)基板平行之狀態壓接者。安裝頭4以頭本體40、加熱器部41、附件工具42及工具位置控制機構43為構成要素。頭本體40經由工具位置控制機構43與升降機構3連結,且於下側固定配置加熱器部41。加熱器部41係具有發熱功能,經由附件工具42而加熱晶片零件C者。又,加熱器部41具有使用減壓流路來吸附保持附件工具42之功能。附件工具42係吸附保持晶片零件C者,且相應於晶片零件C之形狀而更換。工具位置控制機構43係於相對於升降機構3之上下驅動軸之鉛直面內方向微調整頭本體40之位置者,且相應於其而調整附件工具42、及附件工具42保持之晶片零件C之(圖之XY面內之)位置。
工具位置控制機構43以X方向工具位置控制機構431、Y方向工具位置控制機構432、工具旋轉控制機構433為構成要素。於圖1所示之實施形態中,為以下構成,即:工具旋轉控制機構433調整頭本體40之旋轉方向,Y方向工具位置控制機構432調整工具旋轉控制機構433之Y方向位置,X方向工具位置控制機構431調整Y方向位置控制機構之X方向位置,但並非係限定於此者,只要可進行附件工具42之X方向位置、Y方向位置、旋轉角之調整即可。
於圖2中顯示以頭本體40之周邊為主之圖(於圖2(a)中顯示前視圖、於圖2(b)中顯示側視圖),但於本實施形態之面向下安裝中,於晶片零件C電極面之對角位置設置有晶片辨識標記AC(晶片辨識第1標記AC1及晶片辨識第2標記AC2),於基板S電極面之晶片零件安裝部位對角之基準位置設置有基板辨識標記AS(基板辨識第1標記AS1及基板辨識第2標記AS2),且均朝向安裝頭4之基板S之電極面。
又,於本發明中,在附件工具42之保持晶片零件C之面設置有工具辨識標記AT,以與保持之晶片零件C之晶片辨識第1標記AC1及晶片辨識第2標記AC2之位置對應之方式配置工具辨識第1標記AT1與工具辨識第2標記AT2。
於安裝裝置1中,採用可隔著安裝頭4觀察基板辨識標記AS及工具辨識標記AT之構成,以透明構件形成附件工具42,或設置與基板辨識標記AS之位置對準之貫通孔。又,針對加熱器部41,亦必須使用透明構件或設置開口部,以可觀察工具辨識標記AT,於本實施形態中如圖2般設置有貫通孔41H。又,安裝頭4為了觀察基板辨識標記AS或/及工具辨識標記AT,而必須要有可供基板位置辨識機構5之圖像擷取部50移動之空間,於本實施形態中如圖2所示般設置有頭空間40V。亦即,頭本體40為利用在加熱器41上連結之側板、及將兩側板連結之頂板構成之構造。
基板位置辨識機構5係(透過附件工具42及加熱器部41)隔著安裝頭4使焦點對焦而進行攝像之取得基板辨識標記AS或/及工具辨識標記AT之位置資訊者。於本實施形態中,基板位置辨識機構5以圖像擷取部50、光路52、以及連結於光路52之攝像機構53為構成要素。
圖像擷取部50之攝像機構53配置於取得圖像之辨識對象之上部,將辨識對象收置於視野內。
又,基板位置辨識機構5為藉由未圖示之驅動機構,可於頭空間40V內在基板S(及晶片零件C)之面內方向移動之構成。進而,較理想為亦可進行基板S之垂直方向(Z方向)之移動,以可調整焦點位置。
安裝頭4藉由升降機構3在與基板S垂直之方向移動,但該動作可與基板位置辨識機構5之動作獨立地進行。因而,必須將頭空間40V設計為即便安裝頭4於垂直方向移動,進入頭空間40V之基板位置辨識機構5亦不干涉之尺寸。
此外,基板位置辨識機構5之圖像擷取部50之可動範圍不限於頭空間40V內,亦可自頭空間40V偏移於基板S上移動並取得基板辨識標記AS之位置資訊。
晶片搬送機構6係由搬送軌道60與晶片滑件61構成,晶片滑件61保持自未圖示之晶片供給部供給之晶片零件C且滑動搬送至附件工具42之正下方。
此處,未圖示之晶片供給部將晶片零件C配置於晶片滑件61上之規定之位置。根據需要,配置於晶片滑件61之晶片零件C可利用未圖示之辨識機構來辨識配置位置。又,晶片搬送機構6可具有對搭載於晶片滑件61之晶片零件C於面內方向(XY方向)進行位置調整之位置調整機構。如此,藉由控制晶片滑件61及配置於晶片滑件61之晶片零件C之位置,而可將晶片零件C交接至附件工具42之特定範圍內。於附件工具42保持晶片零件C之後,解除晶片零件C之保持之晶片滑件61移動至退避位置。
晶片位置辨識機構7拍攝保持於附件工具42之狀態之晶片零件C之晶片辨識標記AC,且拍攝工具辨識標記AT,並取得晶片辨識標記AC與工具辨識標記AT之位置資訊。
安裝裝置1如圖3之方塊圖所示般,具備與基板載台2、升降機構3、安裝頭4、基板位置辨識機構5、搬送機構6及晶片位置辨識機構7連接之控制部10。
控制部10實體上以CPU與記憶裝置為主要之構成要素,根據需要使介面與各裝置介置。又,控制部10藉由內置程式,亦可進行使用取得資料之運算,進行與運算結果相應之輸出。進而,較理想為亦具備記錄取得資料及運算結果並用作新的運算用之資料之功能。
控制部10與基板載台2連接,進行X方向載台移動控制機構21與Y方向載台移動控制機構22之動作控制,且進行吸附台23之面內移動控制。又,控制部10控制吸附台23,進行基板S之吸附保持及解除之控制。
控制部10與升降機構3連接,具有進行安裝頭4之上下方向(Z方向)之位置控制,且控制將晶片零件C壓接於基板S時之加壓力之功能。
控制部10與安裝頭4連接,具有利用工具位置控制機構43來控制附件工具42對晶片零件C之吸附保持及解除、加熱器部41之加熱溫度、頭本體40(及加熱器部41、附件工具42)之XY面內之位置之功能。
控制部10與基板位置辨識機構5連接,具有控制水平(XY面內)方向及垂直方向(Z方向)之驅動,且控制攝像機構53而取得圖像資料之功能。進而,控制部10具有圖像處理功能,具有根據攝像機構53取得之圖像算出基板辨識標記AS或/及工具辨識標記AT之位置之功能。
控制部10與晶片搬送機構6連接,具有控制沿搬送軌道60移動之晶片滑件61之位置之功能。
控制部10與晶片位置辨識機構7連接,具有控制晶片位置辨識機構7之水平(XY面內)方向之驅動,且控制未圖示之攝像機構而取得圖像資料之功能。進而,控制部10之圖像處理功能具有算出晶片辨識標記AC或/及工具辨識標記AT之位置之功能。
以下,使用圖4至圖7說明安裝裝置1將晶片零件與基板S之安裝部位SC位置對準而安裝之過程,但於此之前,基板S經由基板保持過程保持於安裝裝置1之基板載台2。此處,基板S相對於基板載台2之吸附台23之配置資訊較理想為藉由圖像辨識機構等取得,且記憶於控制部10。
又,晶片零件C經由被晶片搬送機構6搬送並保持於附件工具42之晶片保持過程。此處,晶片零件C自未圖示之晶片供給部被交接至晶片滑件61,當自晶片滑件61被交接至附件工具42時確保特定之位置精度,以特定之位置精度保持於附件工具42。
因而,於圖4所示之晶片位置資訊取得過程中,晶片位置辨識機構7可於同一視野內以高倍率觀察晶片辨識標記AC與工具辨識標記AT。亦即,於如圖4(a)之狀態下,如圖5(a)般可於同一視野內拍攝晶片辨識第1標記AC1與工具辨識第1標記AT1,可獲得晶片辨識第1標記AC1與工具辨識第1標記AT1之相對位置資訊。同樣,於圖4(b)之狀態下,獲得如圖5(b)之圖像,可獲得晶片辨識第2標記AC2與工具辨識第2標記AT2之相對位置資訊。根據於該2部位獲得之晶片辨識標記AC與工具辨識標記AT之位置資訊,可利用工具辨識第1標記AT1與工具辨識第2標記AT2之位置資訊,算出保持之晶片零件C之晶片辨識第1標記AC1與晶片辨識第2標記AC2之位置資訊。
此外,於圖1之安裝裝置1中,晶片位置辨識機構7為固定於吸附台23之狀態。因而,藉由載台移動控制機構20,以將晶片位置辨識機構7配置於附件工具42之方式,使吸附台23移動。
於晶片位置資訊取得過程之後,藉由載台移動控制機構20,以將晶片安裝部位SC配置於附件工具42之正下方之方式,移動吸附台23。之後,驅動升降機構3使安裝頭4降下,以晶片零件C不與基板S接觸之狀態儘量接近(圖6)。
自該狀態,於圖6所示之基板位置資訊取得過程中,自附件工具42之上側,基板位置辨識機構5觀察基板辨識標記AS,但由於附件工具42為透明,故亦可觀察工具辨識標記AT。進而,如前述般,由於獲得吸附台23上之基板S之配置資訊,故基板S之安裝部位SC配置於附件工具42之正下方,基板位置辨識機構5可於同一視野內以高倍率觀察基板辨識標記AS與工具辨識標記AT。亦即,於圖6(a)所示之狀態下,如圖7(a)所示般可於同一視野內拍攝工具辨識第1標記AT1與基板辨識第1標記AS1。同樣,於圖6(b)之狀態下,如圖7(b)般可於同一視野內拍攝工具辨識第2標記AT2與基板辨識第2標記AS2。
此外,於圖7(a)中標記晶片辨識第1標記AC1,於圖7(b)中標記晶片辨識第2標記AC2,但若基板位置辨識機構5為可見光域之攝像機構,則均無法観察。惟,根據於晶片位置資訊取得過程中獲得之晶片辨識標記AC與工具辨識標記AT之相對位置關係,可獲得圖7(a)所示之視野內之晶片辨識第1標記AC1、與圖7(b)所示之視野內之晶片辨識第2標記AC2之位置資訊。
因而,判明晶片辨識第1標記AC1與基板辨識第1標記AS1之位置關係、及晶片辨識第2標記AC2與基板辨識第2標記AS2之位置關係,於位置對準過程中,控制部10控制工具位置控制機構43或/及載台移動控制機構20而進行位置對準,以修正相對於基板S之安裝部位SC之晶片零件C之位置偏移。
之後,驅動升降機構3使安裝頭4降下,使晶片零件C密接於基板S,於安裝過程中對晶片零件C以特定之壓力加壓,且將加熱器部40加熱,將基板C與晶片零件C之電極接合。此處,由於自位置對準過程至安裝過程之降下距離極為略微,故可進行在位置對準工序中維持位置對準之精度之安裝。
且說,於圖1所示之安裝裝置1中,採用將晶片位置辨識機構7設置於吸附台23之構成,但晶片位置辨識機構7之配置部位不限定於此。例如,於圖8所示之變化例1中,將晶片位置辨識機構7沿晶片搬送機構6之搬送軌道60可滑動地設置,可如圖9般配置於附件工具42之下方。進而,亦可如圖10所示之變化例2般採用將晶片位置辨識機構7與基板位置辨識機構5對準之構成。於該構成中,藉由將基板位置辨識機構5設置於如亦於上下方向移動之驅動機構,而晶片位置辨識機構7可觀察保持於附件工具42之晶片零件C。
圖11之變化例3顯示對於1個基板載台23設置有複數個安裝頭4(4A及4B)之例。
且說,最近,如圖12所示,出現了將安裝部位SC以略微之間隙配置於基板S之形態。於如此之形態中,與圖17所示之基板辨識標記AS位於較安裝部位SC靠外側之樣式不同,如圖12所示般,亦將基板辨識標記AS設置於安裝部位SC內。
因而,即便於將安裝部位SC以略微之間隙配置於基板S之形態中利用本發明,亦如圖13所示般,於基板位置資訊取得過程中,基板辨識標記AS由晶片零件之陰影遮擋而無法觀察。
為此,圖14顯示利用相鄰之安裝部位之基板辨識標記AS之例。亦即,於在圖14(a)中位於對角線上之安裝區域中,可使用位於圖之右上方之安裝區域之基板辨識第1標記AS1作為基板辨識第2標記Aso2,於(進行位置對準之)晶片零件Ca之外側觀察到位於圖之左下方之安裝區域之基板辨識第2標記AS2作為基板辨識第1標記Aso1。然而,若意圖將晶片零件Cb配置於安裝部位,則因晶片零件Cb,而如圖14(b)般無法觀察晶片零件Ca之對角上之一基板辨識標記AS。因而,於如圖12之基板S之安裝部位SC,難以使用本發明將晶片零件C依次位置對準而安裝。
惟,藉由設法進行設置於基板S之安裝部位SC之基板辨識標記AS之配置,而可應對該問題。亦即,藉由如圖15般於各安裝部位SC處在圖之左上方設置基板辨識標記AS,而相對於進行位置對準之晶片零件Ca之晶片辨識標記AC並非在完全之對角線上,但可使用右鄰之安裝部位與下鄰之安裝部位之基板辨識標記AS來進行位置對準。圖15(a)顯示該例,但藉由重複自該狀態向右側之移動、及於到達右端之後移動至下段之左端,而可利用本發明,將晶片零件C與基板S之各安裝部位位置對準而安裝。
又,藉由改變晶片位置資訊取得過程與基板位置資訊取得過程之順序,而亦可使用圖12所示之安裝部位SC內之基板辨識標記AS進行位置對準,而不使用相鄰之安裝區域之基板辨識標記AS。
亦即,若為如圖16般未保持晶片零件C之狀態,則作為基板位置資訊取得過程,利用可利用基板位置辨識機構5來取得工具辨識標記AT與基板辨識標記AS之相對位置資訊之過程。具體而言,如圖16所示,使附件工具42接近基板S,使用基板位置辨識機構5,取得工具辨識第1標記AT1與基板辨識第1標記AS1之位置關係(圖16(a))、及工具辨識第2標記AT2與基板辨識第2標記AS2之位置關係(圖16(b)),並記憶該相對位置資訊。
之後,於使附件工具42上升之後保持晶片零件C(晶片保持過程),使用晶片位置辨識機構7來取得晶片辨識第1標記AC1與工具辨識第1標記AT1之位置關係、及晶片辨識第2標記AC2與工具辨識第2標記AT2之相對位置資訊(晶片位置資訊取得過程)。
藉由利用以上之步序獲得之各位置資訊,而於保持於附件工具42之晶片零件C接近基板S之狀態下,算出為了將晶片零件C與基板S之安裝部位SC位置對準而工具位置控制機構43應將附件工具42移動之調整量,並藉由工具位置控制機構43進行位置調整(位置對準過程)。
之後,驅動升降機構3將安裝頭4降下,使晶片零件C密接於基板S,於安裝過程中對晶片零件C以特定之壓力加壓,且將加熱器部40加熱,將基板S與晶片零件C之電極接合(安裝過程)。
且說,於安裝過程中基板S之上表面與附件工具42之下表面之間隔相當於晶片零件C之厚度。因而,於如圖16所示之基板位置資訊取得過中,若將附件工具42之下表面與基板S之上表面之間隔G與晶片零件C之厚度相等,則可進行高精度之安裝。例如,即便於在升降機構3之驅動方向存在若干傾斜之情形下,藉由將基板位置資訊取得過程之間隔G與晶片零件C之厚度向相等,而亦抑制安裝過程之位置偏移。此外,意圖將基板位置資訊取得過程中之附件工具42之下表面與基板S之上表面之間隔G和晶片零件C之厚度完全相同。由於亦存在基板S及晶片零件C之厚度不均等,故可為大致等於晶片零件C之厚度之程度。此處,大致相等係對於晶片零件C之設計厚度容許正負30%以內之誤差。
此外,於以上所說明之例中,於附件工具42保持晶片零件C之後,藉由晶片位置辨識機構7,求得晶片辨識標記AC與基板辨識標記AS之位置關係,並進行位置對準過程,但可於附件工具42保持晶片零件C之階段中進行位置對準。具體而言,可當將搭載於晶片搬送機構6之晶片滑件61之晶片零件C交接至附件工具42時,晶片位置辨識機構7取得晶片辨識標記AC與工具辨識標記AT之位置資訊,於(以晶片辨識標記AC相對於基板辨識標記AS成為特定之位置關係之方式)進行位置對準之後,附件工具42保持晶片零件C。此時,若不驅動工具位置控制機構43,僅於晶片滑件61側進行位置調整,附件工具42保持晶片零件C,則僅憑藉利用升降機構3將安裝頭4降下,便可將晶片零件C高精度地安裝於安裝部位SC。亦即,亦可於晶片保持過程之前進行位置對準過程。
且說,於以上之說明中,在基板位置資訊取得過程中,利用基板位置辨識機構5取得工具辨識標記AT與基板辨識標記AS之位置資訊,但亦可於不取得工具辨識標記AT之位置資訊下進行位置對準。亦即,亦可以晶片辨識標記AC之位置對於基板位置辨識機構5獲得且控制部10記憶之基板辨識標記AS之位置資訊相配之方式,調整工具辨識標記AT之位置。
1,100:安裝裝置
2:基板載台
3:升降機構
4,4A,4B:安裝頭
5:基板位置辨識機構
6:晶片搬送機構/搬送機構
7:晶片位置辨識機構
10:控制部
20:載台移動控制機構
21:X方向載台移動控制機構
22:Y方向載台移動控制機構
23:吸附台
40:頭本體
40V:頭空間
41:加熱器部/加熱器
41H:貫通孔
42:附件工具
43:工具位置控制機構
50:圖像擷取部
50D:下視野
50U:上視野
52:光路
53:攝像機構
60:搬送軌道
61:晶片滑件
200:基台
211:X方向伺服器
221:Y方向伺服器
431:X方向工具位置控制機構
432:方向工具位置控制機構
433:工具旋轉控制機構
500:上下雙視野相機
AC:晶片辨識標記
AC1:晶片辨識第1標記
AC2:晶片辨識第2標記
AS:基板辨識標記
AS1,Aso1:基板辨識第1標記
AS2,Aso2:基板辨識第2標記
AT:工具辨識標記
AT1:工具辨識第1標記
AT2:工具辨識第2標記
C,Ca,Cb:晶片零件
G:間隔
S:基板
SC:(晶片零件)安裝部位
X,Y,Z:方向
圖1係本發明之實施形態之安裝裝置之概略圖。
圖2(a)係說明本發明之實施形態之光學性構成之前視圖,(b)係側視圖。
圖3係顯示本發明之實施形態之控制系統之方塊圖。
圖4(a)係顯示本發明之實施形態之安裝裝置之晶片位置辨識機構取得晶片辨識第1標記之位置資訊與工具辨識第1標記之位置資訊之狀態之圖,(b)係顯示取得晶片辨識第2標記之位置資訊與工具辨識第2標記之位置資訊之狀態之圖。
圖5(a)係顯示本發明之實施形態之安裝裝置之晶片位置辨識機構取得之晶片辨識第1標記與工具辨識第1標記之圖像例之圖,(b)係顯示取得之晶片辨識第2標記與工具辨識第2標記之圖像例之圖。
圖6(a)係顯示本發明之實施形態之安裝裝置之基板位置辨識機構取得基板辨識第1標記之位置資訊與工具辨識第1標記之位置資訊之狀態之圖,(b)係顯示取得基板辨識第2標記之位置資訊與工具辨識第2標記之位置資訊之狀態之圖。
圖7(a)係顯示本發明之實施形態之安裝裝置之基板位置辨識機構取得之基板辨識第1標記與工具辨識第1標記之圖像例之圖,(b)係顯示取得之基板辨識第2標記與工具辨識第2標記之圖像例之圖。
圖8係本發明之實施形態之安裝裝置之變化例1之概略圖。
圖9係說明本發明之實施形態之安裝裝置之變化例1之動作之圖。
圖10係本發明之實施形態之安裝裝置之變化例2之概略圖。
圖11係本發明之實施形態之安裝裝置之變化例3之概略圖。
圖12係針對以略微之間隙安裝複數個晶片零件之基板之安裝各個晶片零件之安裝部位與各個基板辨識標記進行說明之圖。
圖13係說明辨識以略微之間隙安裝複數個晶片零件之基板之基板辨識標記時之問題之圖。
圖14係當以略微之間隙安裝複數個晶片零件時使用對角上之相鄰安裝區域之基板辨識標記之例,(a)係顯示於相鄰安裝區域未安裝晶片零件之例之圖,(b)係顯示於相鄰安裝區域之一部分安裝有晶片零件之例之圖。
圖15係當以略微之間隙安裝複數個晶片零件時使用相鄰安裝區域之基板辨識標記之改善例,(a)係顯示於相鄰安裝區域未安裝晶片零件之例之圖,(b)係顯示於相鄰安裝區域之一部分安裝有晶片零件之例之圖。
圖16(a)、(b)係針對使用本發明之實施形態之安裝裝置,先行實施基板位置資訊取得過程之安裝方法進行說明之圖。
圖17係針對安裝複數個晶片零件之基板之安裝各個晶片零之安裝部位與各個基板辨識標記進行說明之圖。
圖18係顯示將晶片零件安裝於基板時之晶片辨識標記與基板辨識標記對向之狀態之圖。
圖19係顯示使晶片零件之晶片辨識標記與基板之基板辨識標記對向而安裝之安裝裝置之構成例之圖。
圖20係顯示使晶片零件之晶片辨識標記與基板之基板辨識標記對向而進行位置對準之狀態之圖。
圖21係顯示晶片零件之晶片辨識標記與基板之基板辨識標記朝向同方向之狀態之圖。
圖22係顯示以晶片零件之晶片辨識標記與基板之基板辨識標記朝向同方向之狀態安裝之安裝裝置之構成例之圖。
圖23(a)係顯示利用以晶片零件之晶片辨識標記與基板之基板辨識標記朝向同方向之狀態安裝之安裝裝置取得基板辨識第1標記之位置資訊與晶片辨識第1標記之位置資訊之狀態之圖,(b)係顯示取得基板辨識第1標記之位置資訊與晶片辨識第1標記之位置資訊之狀態之圖。
1:安裝裝置
3:升降機構
5:基板位置辨識機構
6:晶片搬送機構/搬送機構
7:晶片位置辨識機構
20:載台移動控制機構
21:X方向載台移動控制機構
22:Y方向載台移動控制機構
23:吸附台
40:頭本體
41:加熱器部/加熱器
42:附件工具
43:工具位置控制機構
50:圖像擷取部
52:光路
60:搬送軌道
61:晶片滑件
200:基台
211:X方向伺服器
221:Y方向伺服器
431:X方向工具位置控制機構
432:方向工具位置控制機構
433:工具旋轉控制機構
C:晶片零件
X,Y,Z:方向
Claims (11)
- 一種安裝裝置,其係將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含: 附件工具,其保持前述晶片零件之具有前述晶片辨識標記之面之相反面,具有透明性,且具有工具辨識標記; 安裝頭,其將前述附件工具保持於前端部; 升降機構,其使前述安裝頭相對於前述基板於垂直之方向升降; 基板載台,其保持前述基板; 晶片位置辨識機構,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,同時取得前述晶片辨識標記之位置資訊與前述工具辨識標記之位置資訊; 基板位置辨識機構,其取得前述基板辨識標記之位置資訊與前述工具辨識標記之位置資訊;及 控制部,其連接於前述安裝頭、前述升降機構、前述基板載台、前述晶片位置辨識機構及前述基板位置辨識機構;且 前述基板載台與前述附件工具之至少一者可於前述基板面內方向移動; 基於前述晶片位置辨識機構獲得之資訊、與前述基板位置辨識機構獲得之資訊,前述控制部使前述基板載台或前述附件工具於前述基板面內方向移動,進行前述晶片零件與前述基板之位置對準。
- 如請求項1之安裝裝置,其中 可使前述基板位置辨識機構與前述安裝頭獨立地移動,隔著前述附件工具取得前述基板辨識標記與前述工具辨識標記之至少一者之位置資訊。
- 如請求項1或2之安裝裝置,其中 前述接合頭具有對前述附件工具於前述晶片零件之面內方向進行位置調整之工具位置移動機構。
- 如請求項1至3中任一項之安裝裝置,其具備 晶片搬送機構,其以搭載前述晶片零件之晶片滑件與搬送前述晶片滑件之搬送軌道為構成要素,將前述晶片零件搬送至前述附件工具之正下方。
- 如請求項4之安裝裝置,其中 前述晶片搬送機構具有調整搭載於前述晶片滑件之前述晶片零件之面內方向位置之位置調整機構。
- 如請求項1至5中任一項之安裝裝置,其中 於將前述晶片零件保持於前述附件工具且與前述基板對向之狀態下,前述基板位置辨識機構同時取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊。
- 如請求項1至5中任一項之安裝裝置,其中 於未保持前述晶片零件之狀態下,前述基板位置辨識機構取得前述基板辨識標記之位置資訊。
- 如請求項7之安裝裝置,其中 使前述附件工具接近至前述附件工具下表面與前述基板上表面之間隔與前述晶片零件之厚度大致相等,同時取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊。
- 一種安裝方法,其係使用如請求項1至5中任一項之安裝裝置,將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含: 基板保持過程,其將前述基板保持於基板載台; 晶片保持過程,其利用具有工具辨識標記之附件工具保持前述晶片零件; 晶片位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,取得前述晶片辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊; 基板位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具且與前述基板對向之狀態下,取得前述工具辨識標記與前述基板辨識標記之位置資訊;及 位置對準過程,其基於相對於前述工具辨識標記之前述晶片辨識標記與前述基板辨識標記之相對位置資訊,調整前述基板之面內方向之前述晶片零件之位置。
- 一種安裝方法,其係使用如請求項1至5中任一項之安裝裝置,將具有位置對準用之晶片辨識標記之晶片零件、與具有位置對準用之基板辨識標記之基板以使具有前述晶片辨識標記之面與具有前述基板辨識標記之面對向之方式安裝者,且包含: 基板保持過程,其將前述基板保持於基板載台; 基板位置資訊取得過程,其取得前述基板辨識標記之位置資訊; 晶片保持過程,其利用前述附件工具保持前述晶片零件; 晶片位置資訊取得過程,其於將前述晶片零件保持於前述附件工具之狀態下,取得前述晶片辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊;及 位置對準過程,其基於前述工具辨識標記與前述晶片辨識標記之相對位置資訊,調整前述基板之面內方向之前述晶片零件之位置。
- 如請求項10之安裝方法,其中 於基板位置資訊取得過程中,將前述附件工具下表面與前述基板上表面之間隔大致等於前述晶片零件之厚度,取得前述基板辨識標記與前述工具辨識標記之位置資訊。
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