[发明专利]焊接装置用摄像装置及摄像方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接装置用摄像装置结构，及使用该焊接装置用摄像装置的摄像方法。

背景技术

在组装半导体装置中，有芯片焊接工序及引线焊接工序，所述芯片焊接工序是将从晶片取出的半导体芯片焊接在引脚框或衬底(substrate)上，所述引线焊接工序是通过引线连接在上述焊接在引脚框或衬底上的半导体芯片的焊接点(pad)和引脚框或衬底的引脚之间。引线焊接是将毛细管等插入贯穿引线的焊接工具压接在引脚或焊接点的第一焊接点上，同时通过超声波励振压焊，从第一焊接点朝着对应的焊接点或引脚使得引线构成环形，压接在对应的焊接点或引脚的第二焊接点上，同时通过超声波励振压焊，由引线连接在焊接点和引脚之间。引线焊接需要正确连接在微小面积的焊接点和引脚之间，因此，需要将毛细管等焊接工具顶端正确地压接在焊接点及引脚上。

但是，引脚框或衬底及半导体芯片的焊接精度大多有偏差，因此，不补正位置关系场合，有时会引起焊接质量低下。

于是，实行引线焊接前，通过照相机对焊接点及引脚的图像进行摄像，处理该图像，读取特定图案作为二值化图像，检测焊接点及引脚位置，根据检测结果实行位置补正。

但是，由于半导体装置大型化，多挿脚化，半导体芯片表面和引脚的阶梯差变大，有时半导体芯片表面的焊接点和引脚框或衬底表面的引脚不能同时进入照相机的景深内，某一方图像模糊，不能检测位置。

为此，提出以下方法：在同一视场，在芯片侧及引脚侧分别设置二台对准焦点的照相机，用各照相机取得芯片侧及引脚侧的图像，根据该图像检测位置(例如参照专利文献1)。

另外，提出过以下方法：光学系统包括使得芯片侧、引脚侧分别包含在景深内的光程长不同的二系统的光程，在该光学系统内设置用于切换光程的光闸或快门(shutter)，通过光闸切换光程，通过各光程，以共用照相机对芯片侧、引脚侧各图像进行摄像(例如参照专利文献2)。

又，提出过使用三台照相机对半导体芯片及引脚的互不相同的高度位置的图像进行摄像的方法(例如参照专利文献3)。

[专利文献1]日本特开平2-301148号公报

[专利文献2]日本专利第3272640号说明书

[专利文献3]日本特开平5-332739号公报

在近年要求半导体装置大容量化、省空间化中，制造将半导体芯片多段叠层在引脚框的多段叠层型的半导体装置。若这样多段叠层半导体芯片，则半导体芯片的高度方向的阶梯差变大，因此，需要能与更大的高度方向阶梯差对应的摄像装置。另外，根据省空间化要求，半导体芯片的焊接点间距越来越狭，同时焊接点尺寸越来越小。为此，在引线焊接前，为了正确检测焊接点位置，需要提高摄像精度，因此，需要倍率高的摄像装置。

另一方面，引脚框比半导体芯片尺寸精度低，大多场合引脚位置偏差大。因此，在实行各半导体芯片和引脚框之间的引线焊接前，需要取得包含与各半导体芯片的焊接点连接的全部引线的图像，检测全部引线的位置。

若根据专利文献1-3中记载的背景技术欲与这种要求对应，需要以更高倍率复数组合视场狭的光学系统，但是，若使用高倍率的光学系统，则能在各光学系统摄像的视场变狭。但是，引脚配置在半导体芯片周围，为检测引脚位置必要的图像取得范围宽广，若使用视场狭的光学系统，对各半导体芯片或各层，在上述宽广范围进行摄像，则检测引脚位置必要的时间变长，存在不能与引线焊接高速化对应的问题。相反，若使用专利文献1-3中记载的背景技术，复数组合倍率不太高的光学系统，则检测引脚位置的时间不太长，但是，焊接点的摄像精度不太高，存在不能正确检测以狭间距配置的焊接点位置的问题。

即，精度良好地对高度方向阶梯差大的半导体芯片进行摄像，和缩短引脚框的摄像时间以与引线焊接高速化相对应是相反要求，在专利文献1-3中记载的背景技术中，不能满足这样的相反要求。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，精度良好地对高度方向阶梯差大的半导体芯片进行摄像，同时能缩短引脚框的摄像时间。

为了达到上述目的，本发明提出以下技术方案。

(1)一种焊接装置用摄像装置，取得作为被摄体的引脚框或衬底以及安装在引脚框或衬底上的多段叠层半导体芯片的图像，其特征在于，包括：

第一光学系统，经第一透镜到复数摄像面，与处于离第一透镜距离不同位置的复数的被摄体摄像范围对应，具有从第一透镜到各摄像面的各光程长不同的复数光程；