專利名稱：圖像拾取裝置和用于電子元件的基板安裝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于將倒裝晶片型電子元件安裝至基板上的圖像拾取裝置以及一種用于電子元件的基板安裝設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常，在用于將電子元件安裝在基板上的基板安裝設(shè)備中設(shè)置一位置偏移檢測設(shè)備，以在電子元件安裝在基板上之前，基板與電子元件相對的狀態(tài)下，檢測基板和電子元件之間的位置偏移。
在傳統(tǒng)的位置偏移檢測設(shè)備中，有一個使用由攝像機構(gòu)成的圖像拾取裝置的設(shè)備。該圖像拾取裝置包括棱鏡，其中兩個光入射孔(light entranceholes)設(shè)置于圓周上相距180度的位置，并且在所述光入射孔上入射的光被折射90度并從所述光射出孔(light exit holes)射出；透鏡；攝像機；以及基底，其用于支撐構(gòu)件，使這些構(gòu)件處于在相同的光軸上排列的狀態(tài)。
該圖像拾取裝置被構(gòu)建成這樣由攝像機拾取來自不同時刻射入棱鏡的兩個光入射孔的基板的圖像和電子元件的圖像；這些圖像拾取數(shù)據(jù)被互相比較，以檢測基板和電子元件之間的位置偏移。(參見例如JP10-22308A)。
然而，傳統(tǒng)的圖像拾取裝置具有這樣的問題其中緊密地設(shè)置棱鏡的光入射孔的由待拾取的對象或攝像機產(chǎn)生的熱量使各個部分變形，從而降低了圖像拾取精確度。
如上所述，在使用傳統(tǒng)圖像拾取裝置作為位置偏移檢測裝置的基板安裝設(shè)備中，該圖像拾取裝置的圖像拾取精確度低。因此，基板和電子元件之間的位置偏移的檢測精確度低，以至于可能降低產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述問題而創(chuàng)作的，本發(fā)明的目的是提供一種圖像拾取裝置，甚至在待拾取的對象或攝像機的溫度較高時，該裝置也能夠抑制各個部分的熱變形，從而改善圖像拾取精確度；本發(fā)明還提供一種用于電子元件的基板安裝設(shè)備，其能夠以高精確度檢測基板和電子元件之間的位置偏移。
為解決上述問題，本發(fā)明采用了下述裝置。
(1)也就是說，根據(jù)本發(fā)明的一種圖像拾取裝置，其包括棱鏡，其包括光入射孔和光射出孔，通過使來自該光入射孔的入射光折射而使入射光射出；透鏡，其位于該棱鏡的光射出孔側(cè)；攝像機，其相對于該透鏡位于該棱鏡的相對側(cè)；以及基底，其支撐該棱鏡、該透鏡和該攝像機，該棱鏡的該光射出孔、該透鏡和該攝像機排列在相同的光軸上。
該棱鏡與該透鏡和/或該透鏡與該攝像機中任一或二者彼此分離。
對于基底，使用具有低線性膨脹系數(shù)的材料，例如不脹鋼(invar)材料(Ni系列)，以便能更進一步提高圖像拾取精確度。
根據(jù)本發(fā)明，該棱鏡與該透鏡和/或該透鏡與該攝像機中任一或二者彼此分離，以便可以抑制分離的棱鏡和透鏡之間或分離的透鏡和攝像機之間的熱傳遞。
因此，即使在待拾取的對象處于高溫的情況下，靠近該待拾取對象的棱鏡變成高溫時，也能抑制從棱鏡傳遞到透鏡和攝像機的熱量，并熱量能迅速地飽和，以便可以抑制各個部分的熱變形。因此，能提高圖像拾取精確度。
當攝像機產(chǎn)生熱量時，能抑制從攝像機傳遞到透鏡和棱鏡的熱量。因此，在這種情況下，也可以提高圖像拾取精確度。
(2)可以是該棱鏡和該透鏡彼此分離、該透鏡和該攝像機彼此分離；并且，該棱鏡、該透鏡和該攝像機均由該基底支撐。
(3)可以是該棱鏡和該透鏡彼此分離，該透鏡和該攝像機彼此一體結(jié)合，并且該棱鏡和該透鏡由該基底支撐。在這種情況下，能抑制從該棱鏡傳遞到該透鏡的熱量。
(4)優(yōu)選地，至少在一光入射孔側(cè)的該棱鏡的頂端部分中，設(shè)有一蓋構(gòu)件，并且冷卻空氣被供應(yīng)至該蓋構(gòu)件的內(nèi)部。
該棱鏡的頂端部分位于接近待拾取的對象處。因此，當待拾取的對象的溫度高時，熱量容易借助輻射和空氣對流(air conversion)從該待拾取對象傳遞到該棱鏡。
因此，如上所述，該蓋設(shè)置在該棱鏡的頂端部分并且冷卻空氣被供應(yīng)至其中，以便能抑制該棱鏡接收的來自待拾取對象的熱量。在該蓋中，對應(yīng)于該棱鏡的光入射孔設(shè)置有孔。當借助吸力去除該蓋內(nèi)的高溫空氣時，能進一步提高冷卻效果。
(5)優(yōu)選地，在該基底與該棱鏡、該透鏡或該攝像機之間設(shè)有熱絕緣材料，該棱鏡、該透鏡和該攝像機均由該基底支撐。
在這種情況下，能抑制從均由該基底支撐的該棱鏡、該透鏡和該攝像機傳遞到該基底的熱量。因此，可以減輕基底溫度的上升，并可以抑制溫度上升比率(每單位時間的溫度上升量)。因此，能抑制該基底的溫度梯度的迅速改變，從而防止該基底產(chǎn)生翹曲變形。
如上所述，通過抑制由該基底支撐的各個部分傳遞到該基底的熱量，來抑制該基底的翹曲變形，以便使該棱鏡、該透鏡和該攝像機之間的位置關(guān)系能保持在正常狀態(tài)。因此，能進一步提高圖像拾取精確度。
(6)優(yōu)選地，在該棱鏡的圓周方向上設(shè)置有彼此間隔預(yù)定距離的兩個光入射孔。
在這種情況下，不需諸如旋轉(zhuǎn)該棱鏡的操作，也能拾取沿縱向設(shè)置的兩個待拾取對象的圖像。另外，當交替照亮所述兩個待拾取對象時，能在不同的時刻拾取所述兩個待拾取對象的圖像，而不需旋轉(zhuǎn)該棱鏡。
(7)一種用于電子元件的基板安裝設(shè)備，其具有圖像拾取裝置，該基板安裝設(shè)備包括安裝裝置，其將該電子元件安裝至基板上；位置偏移檢測裝置，其在該電子元件安裝至該基板上之前，檢測該電子元件和該基板之間的位置偏移；以及對準裝置，其基于由該位置偏移檢測裝置獲得的結(jié)果，校正該電子元件和該基板之間的位置偏移，其中該位置偏移檢測裝置包括圖像拾取裝置，其具有；圖像拾取裝置，其包括棱鏡，其包括光入射孔和光射出孔，通過使來自該光入射孔的入射光折射而使入射光射出；透鏡，其位于該棱鏡的光射出孔側(cè)；攝像機，其相對于該透鏡位于該棱鏡的相對側(cè)；以及基底，其支撐該棱鏡、該透鏡和該攝像機，該棱鏡的該光射出孔、該透鏡和該攝像機排列在相同的光軸上；其中，該棱鏡與該透鏡和/或該透鏡與該攝像機中任一或二者彼此分離；
其中，該基板的圖像和該電子元件的圖像由該攝像機通過該棱鏡和該透鏡拾取，并且基于所拾取的圖像數(shù)據(jù)檢測該電子元件和該基板之間的位置偏移。
根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置，能高精確度地檢測該基板和該電子元件之間的位置偏移。因此，該電子元件能以高精確度安裝在該基板上，從而能提高產(chǎn)品質(zhì)量。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置，能抑制該棱鏡、該透鏡和該攝像機之間的熱傳遞，從而可以抑制該棱鏡、該透鏡或該攝像機的熱變形量。因此，能高精確度地拾取待拾取對象的圖像。
另外，根據(jù)本發(fā)明的用于電子元件的基板安裝裝置，能高精確度地檢測該基板和該電子元件之間的位置偏移，從而能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像拾取裝置的示意圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的棱鏡和透鏡之間的間隙以及透鏡和攝像機之間的間隙的截面圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的圖像拾取裝置的示意圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的棱鏡和透鏡之間的間隙的截面圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖像拾取裝置的示意圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的圖像拾取裝置的示意圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的用于電子元件的基板安裝設(shè)備的立體圖。
具體實施例方式
下面將參考圖1至圖7的附圖詳細地描述本發(fā)明的實施例。
第一實施例如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置1包括棱鏡11，其具有光入射孔16、和光射出孔17，用于通過使來自光入射孔16的入射光折射而使光射出；透鏡12，其位于棱鏡11的光射出孔17側(cè)上；攝像機13，其相對于透鏡12位于棱鏡11的相對側(cè)；以及基底14，其支撐棱鏡11、透鏡12和攝像機13。
下面，將描述各個構(gòu)件。棱鏡11具有圓柱部分15。位于圓周上相隔180度的兩個光入射孔16、16設(shè)置在圓柱部分15的一端側(cè)。
位于圓柱部分15的中心線(光軸)10上的光射出孔17設(shè)置在棱鏡11的圓柱部分15的內(nèi)部并在其中間部分。來自光入射孔16的入射光被折射90度，并從光射出孔17射出。
棱鏡11通過熱絕緣材料18由基底14支撐，在該棱鏡中，端部11a位于光入射孔16的相對側(cè)上。例如，BESTHERMO(日本注冊商標)、LOSSNA-BOARD(日本注冊商標)等能被用作熱絕緣材料18和隨后描述的熱絕緣材料20和21中的每一個。
透鏡12形成為圓柱形。透鏡12的一端部12a插入到棱鏡11的內(nèi)部。從棱鏡11的光射出孔17射出的光入射在透鏡12上。用于夾持透鏡12的基本上中間部分的夾持構(gòu)件19設(shè)置在其中。夾持構(gòu)件19通過熱絕緣材料20由基底14支撐。
在透鏡12側(cè)的攝像機13的一端部形成為圓柱形。透鏡12的另一端12b插入到攝像機13的一端部中。從透鏡12的另一端12b側(cè)射出的光入射在攝像機13上，從而拾取待拾取的對象22和23的圖像。攝像機13通過熱絕緣材料21由基底14支撐。
棱鏡11的光射出孔17、透鏡12和攝像機13排列在相同的光軸10上。
在整個圓周上、在透鏡12的一端部12a和棱鏡11的圓柱部分15之間設(shè)有間隙d1(參見圖2)。棱鏡11和透鏡12彼此完全分離，從而沒有接觸部分。
在整個圓周上、在攝像機13和透鏡12的另一端部12b之間還設(shè)有間隙d2(參見圖2)。攝像機13和透鏡12彼此完全分離，從而沒有接觸部分。
下面，將描述圖像拾取裝置1的運行。如圖1所示，當由圖像拾取裝置1拾取沿縱向彼此相對的待拾取對象22和23的圖像時，首先，照亮一個待拾取的對象22的圖像拾取表面22a。另一個待拾取的對象23的圖像拾取表面23a不被照亮并保持為黑暗。
在這樣的狀態(tài)下，照明光線只在一個待拾取對象22的圖像拾取表面22a上反射，并入射在棱鏡11的一個光入射孔16上。
入射在棱鏡11的一個光入射孔16上的光被折射90度并從光射出孔17射出。然后，光通過透鏡12入射到攝像機13上。因此，攝像機13僅拾取待拾取對象22的圖像拾取表面22a的圖像。
當拾取另一個待拾取對象23的圖像時，照亮該待拾取對象23的圖像拾取表面23a。該待拾取對象22的圖像拾取表面22a被保持為黑暗。因此，一個待拾取對象23的圖像拾取表面23a的圖像被攝像機13拾取。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的圖像拾取裝置1，棱鏡11和透鏡12彼此完全分離，從而沒有接觸部分。因此，即使在待拾取對象22和23均具有高溫并且棱鏡11的溫度由那里的熱輻射或空氣對流(air conversion)熱而升高時，也能抑制從棱鏡11到透鏡12的熱傳遞。
另外，攝像機13和透鏡12彼此完全分離，從而沒有接觸部分。因此，即使在攝像機產(chǎn)生熱時，也能抑制從攝像機13到透鏡12的熱傳遞。
因此，抑制了棱鏡11、透鏡12和攝像機13之間的熱傳遞，從而能消除溫度分布不均勻的現(xiàn)象。因此，能抑制圖像拾取精確度由于翹曲變形而降低。
棱鏡11、透鏡12的夾持構(gòu)件19和攝像機13通過熱絕緣材料18、20和21由基底14支撐。因此，能抑制從棱鏡11、透鏡12和攝像機13到基底14的熱傳遞。
結(jié)果，可以抑制基底14的溫度的上升并降低溫度上升比率(每單位時間的溫度上升量)。因此，能抑制基底14的溫度梯度的迅速改變，并能防止基底14產(chǎn)生翹曲變形。
當防止基底14產(chǎn)生翹曲變形時，位于基底14上的棱鏡11、透鏡12和攝像機13保持在相同的光軸10上。因此，能提高攝像機13的圖像拾取精確度。
第二實施例圖3和圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖像拾取裝置2。請注意在下面的描述中，對于那些與第一實施例相同的部分采用相同的附圖標記，并且在此省略了其詳細描述。
在整個圓周上、在圖像拾取裝置2中，在棱鏡11和透鏡12的一端部12a之間設(shè)有間隙d1。棱鏡11和透鏡12彼此完全分離。透鏡12和攝像機13彼此一體連接。
棱鏡11通過熱絕緣材料18由基底14支撐。透鏡12通過熱絕緣材料20由基底14支撐。攝像機13通過透鏡12由基底14間接地支撐。圖像拾取裝置2也具有與根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的圖像拾取裝置1相同的運行和效果。
第三實施例圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的圖像拾取裝置4。在圖像拾取裝置4中，一冷卻蓋30設(shè)置于根據(jù)第一實施例的圖像拾取裝置1中的棱鏡11的端部中。
冷卻蓋30具有底部31，并且形成為圓柱形。冷卻蓋30的開口部32無間隙地裝配至棱鏡11的中間部分。
在冷卻蓋30的圓筒部分30a中設(shè)置對應(yīng)于棱鏡11的光入射孔16、16的光射出孔33、33。在冷卻蓋30的底部31中設(shè)置有冷卻空氣供應(yīng)口34和排氣口35，用于借助吸氣去除圓筒部分30a中的空氣。
在圖像拾取裝置4中，低溫空氣被供應(yīng)至冷卻蓋30，并且借助吸氣除去冷卻蓋30中的高溫空氣，從而能抑制棱鏡11的溫度上升。因此，能抑制棱鏡11的熱變形，從而能提高圖像拾取精確度。
第四實施例圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的圖像拾取裝置5。在圖像拾取裝置5中，冷卻蓋30設(shè)置于根據(jù)第二實施例的圖像拾取裝置2中的棱鏡11的端部中。圖像拾取裝置5也具有與根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的圖像拾取裝置4相同的運行和效果。
第五實施例圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的用于電子元件的基板安裝設(shè)備6的立體圖。用于電子元件的基板安裝設(shè)備6包括平臺61，用于支撐置于該平臺上的基板60；安裝裝置63，用于將電子元件62安裝到置于平臺61上的基板60上；位置偏移檢測裝置72，用于檢測基板60和正位于基板60上的電子元件62之間的位置偏移；位置偏移檢測裝置移動部分64，用于沿X和Y方向移動該位置偏移檢測裝置72；以及平臺移動部分65，用于基于由位置偏移檢測裝置72檢測的位置偏移沿X、Y和θ方向移動平臺61。
安裝裝置63具有一個吸收和超聲波頭(absorption and ultrasonic head)70。吸收和超聲頭70與超聲波振蕩器71連接。位置偏移檢測裝置72與圖像處理部分66連接。第一實施例中所述的圖像拾取裝置1設(shè)置有位置偏移檢測裝置72。
位置偏移檢測裝置移動部分64、平臺移動部分65和安裝裝置63分別與控制部分67、68和69連接。圖像處理部分66和控制部分67、68和69由主控制器控制(未示出)。
當電子元件62借助用于電子元件的基板安裝設(shè)備6安裝在基板60上時，基板60被置于平臺61上并從而被支撐。電子元件62被吸至吸收和超聲頭70并由此被支撐。電子元件62位于基板60上方預(yù)定位置處。
在此狀態(tài)下，位置偏移檢測裝置72中的圖像拾取裝置1的頂端部分被插在基板60和電子元件62之間，使得光入射孔16位于基板60和電子元件62之間。設(shè)置在基板60和電子元件62上的預(yù)定標記的圖像(未示出)分別在不同時刻由圖像拾取裝置1拾取。此后，圖像拾取裝置1返回初始位置。
接著，由圖像處理部分66基于關(guān)于基板60和電子元件62的圖像檢測基板60和電子元件62之間的位置偏移。基于檢測獲得的結(jié)果使平臺61沿預(yù)定方向移動。因此，基板60和電子元件62之間的位置偏移被校正。接著，吸收和超聲頭70向下移動并且電子元件62被超聲地接合至基板60上。
根據(jù)用于電子元件的基板安裝設(shè)備6，在位置偏移檢測裝置72中的圖像拾取裝置1的熱變形量小且圖像拾取精確度高，從而能以高精確度檢測基板60和電子元件62之間的位置偏移。
因此，基板60和電子元件62能以高精確度互相對準，不管該安裝裝置63的吸收和超聲頭70和平臺61是否被加熱。因此能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并能放松與用于電子元件的基板安裝設(shè)備6的運行和設(shè)定相關(guān)的限制條件。
幾乎不引起由于溫度的變化而導(dǎo)致基板60和電子元件62之間的對準精確度的降低，從而可以長時間地保持高精確度對準。
在該實施例中，根據(jù)第一實施例的圖形拾取裝置1是用于位置偏移檢測裝置72。根據(jù)本發(fā)明的第二至第五實施例的圖像拾取裝置2至5能設(shè)置于位置偏移檢測裝置72。
在該實施例中，進行了超聲波接合。還可使用用于熱壓接合的安裝設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種圖像拾取裝置，其包括棱鏡，其包括光入射孔和光射出孔，通過使來自該光入射孔的入射光折射而使入射光射出；透鏡，其位于該棱鏡的光射出孔側(cè)；攝像機，其相對于該透鏡位于該棱鏡的相對側(cè)；以及基底，其支撐該棱鏡、該透鏡和該攝像機，該棱鏡的該光射出孔、該透鏡和該攝像機排列在相同的光軸上；其中，該棱鏡與該透鏡和/或該透鏡與該攝像機中任一或二者彼此分離。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中，該棱鏡和該透鏡、以及該透鏡和該攝像機彼此分離；并且，該棱鏡、該透鏡和該攝像機均由該基底支撐。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中，該棱鏡和該透鏡彼此分離，該透鏡和該攝像機彼此一體結(jié)合，并且該棱鏡和該透鏡由該基底支撐。
4.如權(quán)利要求1中任一項所述的圖像拾取裝置，其中，至少在一光入射孔側(cè)的該棱鏡的頂端部分，設(shè)有一蓋構(gòu)件，并且冷卻空氣被供應(yīng)至該蓋構(gòu)件的內(nèi)部。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像拾取裝置，其中，在該基底與該棱鏡、該透鏡或該攝像機之間設(shè)有熱絕緣材料，該棱鏡、該透鏡和該攝像機均由該基底支撐。
6.如權(quán)利要求1中任一項所述的圖像拾取裝置，其中，在該棱鏡的圓周方向上設(shè)置有彼此間隔預(yù)定距離的兩個光入射孔。
7.一種用于電子元件的基板安裝設(shè)備，其具有圖像拾取裝置，該基板安裝設(shè)備包括安裝裝置，其將該電子元件安裝至基板上；位置偏移檢測裝置，其在該電子元件安裝至該基板上之前，檢測該電子元件和該基板之間的位置偏移；以及對準裝置，其基于由該位置偏移檢測裝置獲得的結(jié)果，校正該電子元件和該基板之間的位置偏移，其中該位置偏移檢測裝置包括圖像拾取裝置，其具有圖像拾取裝置，其包括棱鏡，其包括光入射孔和光射出孔，通過使來自該光入射孔的入射光折射而使入射光射出；透鏡，其位于該棱鏡的光射出孔側(cè)；攝像機，其相對于該透鏡位于該棱鏡的相對側(cè)；以及基底，其支撐該棱鏡、該透鏡和該攝像機，該棱鏡的該光射出孔、該透鏡和該攝像機排列在相同的光軸上；其中，該棱鏡與該透鏡和/或該透鏡與該攝像機中任一或二者彼此分離；其中，該基板的圖像和該電子元件的圖像由該攝像機通過該棱鏡和該透鏡拾取，并且基于所拾取的圖像數(shù)據(jù)檢測該電子元件和該基板之間的位置偏移。
全文摘要
一種圖像拾取裝置，其包括棱鏡11，其包括光入射孔16、16和光射出孔17，通過使來自該光入射孔16、16的入射光折射而使入射光射出；透鏡12，其位于該棱鏡11的光射出孔17側(cè)；攝像機13，其相對于該透鏡12位于該棱鏡11的相對側(cè)；以及基底14，其支撐該棱鏡11、該透鏡12和該攝像機13。該棱鏡11的該光射出孔16、該透鏡12和該攝像機13排列在相同的光軸上。該棱鏡11與該透鏡12和/或該透鏡12與該攝像機13中任一或二者彼此分離。
文檔編號H01L21/02GK1767763SQ200510051789
公開日2006年5月3日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者大蘆幸彥 申請人:富士通株式會社