(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ状部品をマウント位置調整カメラで撮像して位置調整手段によって位置調整し、マウントヘッドによって基板上の所定のマウント位置にマウントするようにしたチップ状部品マウント装置において、
前記基板の実装面に接する表面が露出した状態で供給されるチップ状部品をそのままの姿勢で保持して表裏を反転させる反転ヘッドと、
前記反転ヘッドによって反転されたチップ状部品の画像を取込む粗動調整カメラと、
前記粗動調整カメラで取込まれた画像を基にして、前記反転ヘッドに保持されている前記チップ状部品の前記基板の表面と平行な平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗動調整する粗動調整手段と、
を具備し、前記粗動調整手段によって粗動調整されかつ前記反転ヘッドによって保持されている前記チップ状部品を反転させたままの姿勢で前記マウントヘッドによって保持するとともに前記反転ヘッドによる保持を解除し、
前記マウント位置調整カメラで前記マウントヘッドに保持されたチップ状部品を撮像し、前記位置調整手段によって前記基板の表面に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、前記マウントヘッドによって該チップ状部品を基板上の所定の位置にマウントするようにしたことを特徴とするチップ状部品のマウント装置。
【請求項２】
前記粗動調整手段が前記マウントヘッドによって保持されるチップ状部品の位置を予め該マウントヘッドに対して相対的に粗動調整することを特徴とする請求項１に記載のチップ状部品のマウント装置。
【請求項３】
前記粗動調整手段が前記マウントヘッドに対する相対的な位置調整を介して前記マウント位置調整カメラに対するチップ状部品の相対的位置を粗動調整することを特徴とする請求項１に記載のチップ状部品のマウント装置。
【請求項４】
前記マウント位置調整カメラが上下一対の光学系を有し、上部の光学系によってマウントヘッドに保持されたチップ状部品の画像を取込むとともに、下部の光学系によって基板のマウント位置の画像を取込むようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載のチップ状部品のマウント装置。
【請求項５】
前記粗動調整手段が反転ヘッドの位置調整手段、マウントヘッドの位置調整手段、またはマウント位置調整カメラの位置調整手段の何れかであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４に記載のチップ状部品のマウント装置。
【請求項６】
前記チップ状部品がベアチップＩＣであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、または請求項５に記載のチップ状部品のマウント装置。
【請求項７】
チップ状部品をマウントヘッドによって基板上の所定の位置にマウントする方法において、
反転ヘッドによって前記基板の実装面に接する表面が露出した状態で供給されるチップ状部品をそのままの姿勢で保持して表裏を反転させ、
粗動調整カメラによって前記反転ヘッドによって反転されたチップ状部品の画像を取込み、
粗動調整手段によって前記粗動調整カメラで取込まれた画像を基にして前記反転ヘッドに保持されている前記チップ状部品の前記基板の表面と平行な平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗動調整し、
前記粗動調整手段によって粗動調整されかつ前記反転ヘッドによって保持されている前記チップ状部品を反転されたままの姿勢で前記マウントヘッドによって保持するとともに前記反転ヘッドによる保持を解除し、
前記マウント位置調整カメラで前記マウントヘッドに保持されたチップ状部品を撮像し、前記位置調整手段によって前記基板の表面に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、前記マウントヘッドによって該チップ状部品を基板上の所定の位置にマウントするようにした、
ことを特徴とするチップ状部品のマウント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ状部品マウント装置およびチップ状部品マウント方法に係り、とくにチップ状部品をマウントヘッドによって所定の位置にマウントするようにしたチップ状部品マウント装置およびチップ状部品マウント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップ状部品マウント装置の一例が図８に示されている。この装置はベアチップボンダであって、パッケージを有しないＩＣから成るベアチップ１を回路基板上にマウントするためのものである。ベアチップ１はチップ供給台２上に固定されている突当てプレート３の互いに隣接する２辺が突当てられた状態で供給される。これに対してベアチップ１がマウントされる回路基板４はＹ軸方向移動台５によってに供給されて保持される。
【０００３】
チップ反転ヘッド７はその先端部の下面に吸着ヘッドを備えており、チップ供給台２上に供給されたベアチップ１を吸着してロータリアクチュエータ８によって１８０°回転されて反転される。そして吸着ノズル９を先端部に保持しているマウントヘッド１０が垂直方向に位置決めされ、Ｘ軸方向移動台１１によって移動され、チップ反転ヘッド７によって反転されたベアチップ１を吸着移載するようにしている。
【０００４】
ベアチップ１を吸着したマウントヘッド１０はＸ軸方向移動台１１の動作によって回路基板４上のマウント位置まで移動する。同時にＹ軸方向移動台５上に保持されている回路基板４もＹ軸方向にマウント位置まで移動される。そしてベアチップ１と回路基板４とがマウント位置において相対している空間にＸ軸方向移動台１４とＹ軸方向移動台１５の上に載置されている認識カメラ１３が入込み、上方のマウントヘッド１０の吸着ノズル９によって吸着されているベアチップ１の電極と回路基板４の配線パターンの画像を取込み、画像処理を行なって位置合わせを行なう。
【０００５】
このときのマウントヘッド１０の回転方向の調整はマウントヘッド１０をその主軸を中心として回転させることにより行なう。またＸ軸方向の補正は、Ｘ軸方向移動台１１によって行なう。Ｙ軸方向の移動調整は、Ｙ軸方向移動台５によって行なう。
【０００６】
これら３軸の位置合わせを完了した後に、認識カメラ１３がＸ軸方向移動台１４によってマウントヘッド１０の下部から退避し、この後マウントヘッド１０が下降して回路基板４上にベアチップ１のボンディングを行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のチップ状部品マウント装置によれば、チップ供給台２からチップ反転ヘッド７によってベアチップ１を吸着する際に、ベアチップ１とチップ反転ヘッド７の吸着ノズルの相対位置がずれる。従ってそのままチップ反転ヘッド７からマウントヘッド１０の吸着ノズル９にベアチップ１を受け渡すと、高倍率の光学カメラから成る認識カメラ１３の視野からベアチップ１が外れる可能性がある。この場合に認識カメラ１３をＸ軸方向移動台１４およびＹ軸方向移動台１５によって移動させてサーチを行なう。すなわちベアチップ１が認識カメラ１３の視野から外れると、ベアチップ１をサーチしなければならず、これによってタクトタイムが増加する。
【０００８】
またこのようにしてマウントヘッド１０の吸着ノズル９に吸着保持されたベアチップ１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向にそれぞれ比較的大きな補正量で補正を行なわなければならず、このために位置合わせ後のずれ量も増大する傾向になる。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、タクトタイムの短縮が図れ、位置合わせの精度の安定化と向上とが達成されるようにしたチップ状部品マウント装置およびチップ状部品マウント方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チップ状部品をマウント位置調整カメラで撮像して位置調整手段によって位置調整し、マウントヘッドによって基板上の所定のマウント位置にマウントするようにしたチップ状部品マウント装置において、
前記基板の実装面に接する表面が露出した状態で供給されるチップ状部品をそのままの姿勢で保持して表裏を反転させる反転ヘッドと、
前記反転ヘッドによって反転されたチップ状部品の画像を取込む粗動調整カメラと、
前記粗動調整カメラで取込まれた画像を基にして、前記反転ヘッドに保持されている前記チップ状部品の前記基板の表面と平行な平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗動調整する粗動調整手段と、
を具備し、前記粗動調整手段によって粗動調整されかつ前記反転ヘッドによって保持されている前記チップ状部品を反転させたままの姿勢で前記マウントヘッドによって保持するとともに前記反転ヘッドによる保持を解除し、
前記マウント位置調整カメラで前記マウントヘッドに保持されたチップ状部品を撮像し、前記位置調整手段によって前記基板の表面に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、前記マウントヘッドによって該チップ状部品を基板上の所定の位置にマウントするようにしたことを特徴とするチップ状部品のマウント装置に関するものである。
【００１１】
前記粗動調整手段が前記マウントヘッドによって保持されるチップ状部品の位置を予め該マウントヘッドに対して相対的に粗動調整してよい。
【００１２】
前記粗動調整手段が前記マウントヘッドに対する相対的な位置調整を介して前記マウント位置調整カメラに対するチップ状部品の相対的位置を粗動調整してよい。
【００１３】
前記マウント位置調整カメラが上下一対の光学系を有し、上部の光学系によってマウントヘッドに保持されたチップ状部品の画像を取込むとともに、下部の光学系によって基板のマウント位置の画像を取込むようにしてよい。
【００１４】
前記粗動調整手段が反転ヘッドの位置調整手段、マウントヘッドの位置調整手段、またはマウント位置調整カメラの位置調整手段の何れかであってよい。
【００１５】
前記チップ状部品がベアチップＩＣであってよい。
【００１６】
方法に関する発明は、チップ状部品をマウントヘッドによって基板上の所定の位置にマウントする方法において、
反転ヘッドによって前記基板の実装面に接する表面が露出した状態で供給されるチップ状部品をそのままの姿勢で保持して表裏を反転させ、
粗動調整カメラによって前記反転ヘッドによって反転されたチップ状部品の画像を取込み、
粗動調整手段によって前記粗動調整カメラで取込まれた画像を基にして前記反転ヘッドに保持されている前記チップ状部品の前記基板の表面と平行な平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗動調整し、
前記粗動調整手段によって粗動調整されかつ前記反転ヘッドによって保持されている前記チップ状部品を反転されたままの姿勢で前記マウントヘッドによって保持するとともに前記反転ヘッドによる保持を解除し、
前記マウント位置調整カメラで前記マウントヘッドに保持されたチップ状部品を撮像し、前記位置調整手段によって前記基板の表面に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、前記マウントヘッドによって該チップ状部品を基板上の所定の位置にマウントするようにした、
ことを特徴とするチップ状部品のマウント方法に関するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係るチップ状部品マウント装置のほぼ全体の構成を示している。このマウント装置はパッケージを有しないＩＣ、すなわちベアチップ２０を供給するためのチップ供給台２１を備えている。そしてこのチップ供給台２１上に図２に拡大して示すようなＬ字型をなす突当てプレート１９が配されている。このような突当てプレート１９によって供給されるベアチップ２０を吸着するための吸着ノズル２２を先端部の下面に備えるチップ反転ヘッド２３がチップ供給台２１と対向して配されるようになっている。
【００１８】
チップ反転ヘッド２３はロータリアクチュエータ２４によって回転動作するようになっており、図３に示すように支持台２５によって回転可能に支持されている。そして支持台２５がＸ軸方向移動台２６とＹ軸方向移動台２７の上に載置されるようになっており、これによって２方向にそれぞれ位置調整が行なわれるようにしている。
【００１９】
さらにこのマウント装置は図４に示すように、粗動調整カメラ３０を備えている。粗動調整カメラ３０はアーム３１の先端部に支持されるとともに、アーム３１の基端側が図１に示す支柱３２を介して架台３３上に支持されるようになっている。すなわち粗動調整カメラ３０は固定式になっている。
【００２０】
架台３３上には支持台３６が直立して取付けられており、しかもこの支持台３６上にはＸ軸方向案内レール３７が移動可能に支持されている。そしてＸ軸方向案内レール３７によってマウントヘッド３８がＸ軸方向に移動可能に支持されている。マウントヘッド３８の先端側には吸着ノズル３９が配されており、チップ反転ヘッド２３によって供給されるベアチップ２０を吸着するようにしている。またマウントヘッド３８はその主軸を中心として回転調整を行なうためのθ方向ロータリアクチュエータ４０を備えている。
【００２１】
架台３３の側端側にはＹ軸方向移動台４３が取付けられており、この移動台４３によって回路基板４４が供給されるようになっている。
【００２２】
次に上記マウントヘッド３８の下側へ挿入されるマウント位置調整カメラ４７について説明すると、マウント位置調整カメラ４７は図６に示すように、その先端側の上部にチップ撮像部４８を備えるとともに、先端側の下部に基板撮像部４９を備えている。すなわちマウント位置調整カメラ４７はその上下の部分においてそれぞれ画像の取込みを行なうようにしている。またマウント位置調整カメラ４７はＸ軸方向移動台５０とＹ軸方向移動台５１とによってＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ位置調整が行なわれるようになっている。
【００２３】
架台３３の前端側には操作パネル５４が取付けられており、この操作パネル５４には起動釦５５と操作釦５６とが取付けられるようになっている。
【００２４】
次に粗動調整のための制御系について図７につき説明すると、上記粗動調整カメラ３０によって取込まれた画像は制御用コンピュータ６０に入力されるようになっている。制御用コンピュータ６０はマウントヘッド移動用アクチュエータ６１、マウントヘッド回転用θ方向回動アクチュエータ４０、回路基板移動用Ｙ軸方向移動台４３、マウント位置調整カメラ用Ｘ軸方向移動台５０、マウント位置調整カメラ用Ｙ軸方向移動台５１、およびチップ反転ヘッド用Ｙ軸方向移動台２７に対してそれぞれ制御信号を供給するようにしている。
【００２５】
次にこのようなチップ状部品マウント装置の動作を説明する。ベアチップ２０はチップ供給台２１上に固定されている突当てプレート１９によって図２に示すように２辺が突当てられた状態で供給される。これに対して回路基板４４はＹ軸方向移動台４３上に供給されて保持される。
【００２６】
チップ反転ヘッド２３の吸着ノズル２２はチップ供給台２１上に供給されているベアチップ２０を図３に示すように吸着し、この後にロータリアクチュエータ２４が１８０°回転することによってチップ反転ヘッド２３が図４に示すように反転される。すると反転保持されたベアチップ２０の裏面を図４において上方に位置する粗動調整カメラ３０が画像認識する。
【００２７】
粗動調整カメラ３０によって撮像されたベアチップ２０の画像情報は図７に示す制御用コンピュータ６０によって画像処理される。そしてコンピュータ６０の演算結果を基にして、ベアチップ２０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ軸方向の粗動調整の補正量が計算される。
【００２８】
ベアチップ２０のＸ軸方向のずれの補正は、マウントヘッド３８をＸ軸方向案内レール３７の方向に移動させるマウントヘッド移動用アクチュエータ６１によって行なわれる（図７参照）。Ｙ軸方向の補正は、ベアチップ２０を吸着ノズル２２によって吸着しているチップ反転ヘッド２３のＹ軸方向の位置によって調整され、Ｙ軸方向移動台２７によって行なわれる。またθ方向の補正は、マウントヘッド３８の主軸を中心とする回動によって行なわれ、θ方向ロータリアクチュエータ４０によって達成される。
【００２９】
このようにして３軸の調整をしながら、チップ反転ヘッド２３の吸着ノズル２２に吸着されているベアチップ２０を図５に示すように、マウントヘッド３８の吸着ノズル３９へ移載する。ベアチップ２０を吸着したマウントヘッド３８は回路基板４４のマウント位置までＸ軸方向案内レール３７に沿って移動される。同時にＹ軸方向移動台４３上に保持されている回路基板４４もマウント位置まで移動される。
【００３０】
マウントヘッド３８の吸着ノズル３９に保持されているベアチップ２０と回路基板４４とが図６に示すようにマウント位置において相対した状態において、両者の間の空間にマウント位置調整カメラ４７が進入する。マウント位置調整カメラ４７はＸ軸方向移動台５０とＹ軸方向移動台５１とによって移動される。そしてこのマウント位置調整カメラ４７の上部に設けられているチップ撮像部４８によってベアチップ２０の電極の画像を取込む。また下部の基板撮像部４９によって回路基板４４の配線パターンの画像を取込む。これらの画像信号もまた制御用コンピュータ６０に取込まれ、画像処理を行なうことによって位置合わせが行なわれる。
【００３１】
このときの回転方向の補正は、マウントヘッド３８の主軸を中心とする回転調整であってθ方向ロータリアクチュエータ４０によって行なわれる。Ｘ軸方向の補正はＸ軸方向案内レール３７に沿ってマウントヘッド３８を移動することによって行なわれる。Ｙ軸方向の補正は、回路基板４４をＹ軸方向移動台４３によってＹ軸方向に移動させることによって行なわれる。
【００３２】
このような微調整を行なった後に、マウント位置調整カメラ４７がＸ軸方向移動台５０およびＹ軸方向移動台５１によってマウントヘッド３８の真下から退避する。そしてこの後にマウントヘッド３８が下降し、吸着ノズル３９に保持されているベアチップ２０が回路基板４４上に載置されてボンディングが行なわれる。
【００３３】
とくに本実施の形態において、チップ反転ヘッド２３はチップ供給台２１上に供給されたベアチップ２０を吸着して反転し、図４に示すように保持する。このときにベアチップ２０の電極が設けられている裏面を上方から粗動調整カメラ３０が撮像して画像を取込み、チップ２０の裏面の画像の処理を制御用コンピュータ６０で行ない、チップ２０の吸着位置と姿勢のずれ量の計算を行なう。ここで得られた結果を基にして上述の如く制御用コンピュータ６０がＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向の補正量の演算を行なう。
【００３４】
Ｘ軸方向のずれ量△Ｘは、マウントヘッド３８のＸ軸方向案内レール３７上における移動によって補正され、Ｙ軸方向のずれ量△Ｙはチップ反転ヘッド２３をＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動台２７の動作によって補正され、θ軸方向のずれ量△θは、マウントヘッド３８のθ方向ロータリアクチュエータ４０を回転させることによって補正される。
【００３５】
このような補正によって、マウントヘッド３８の吸着ノズル３９にベアチップ２０が移載されたときの吸着位置および姿勢のバラツキがかなり抑えられ、マウント位置調整カメラ４７の画像取込みに伴う位置調整の負担を軽減し、精度の安定化の向上が図られるとともに、タクトタイムの短縮を可能にしている。
【００３６】
一般に高精度な位置合わせを必要とする場合には、対象物の認識のための光学倍率を上げることが必要である。倍率を上げるということは、視野が狭くなることを意味し、マウント位置調整カメラ４７として高倍率なカメラを使用した場合に、いかに早く対象ターゲット、すなわちアライメントマーク等を視野に入れるかが生産性向上の鍵になる。また最終段階での高精度な位置補正および角度の補正量が小さいほど、高精度のマウントが期待できるようになる。
【００３７】
本実施の形態においてはこのような問題点に鑑みて、粗動調整カメラ３０を設けるとともに、このようなカメラ３０で得られる画像を基にして図７に示す制御系を利用して粗動の調整を付加することにより、高精度の位置合わせのための高倍率および小視野の光学系を有するマウント位置調整カメラ４７によって対象物、すなわちベアチップ２０を短時間にカメラの視野内にとらえることを可能にし、タクトタイムの短縮と、生産性の向上とを達成している。また粗動調整の工程を付加することによって、マウント位置調整カメラ４７を使用した高精度位置合わせの際の調整量を小さくすることが可能になり、位置合わせの精度の安定化の向上が図られることになる。
【００３８】
なお上記実施の形態において、粗動調整カメラ３０の画像信号を利用した粗動調整において、Ｘ軸方向の補正を、マウントヘッド３８のＸ軸方向案内レール３７の方向の移動によって、Ｙ軸方向の補正をチップ反転ヘッド２３のＹ軸方向移動台２７による移動によって、そしてθ軸の補正をマウントヘッド３８の主軸を中心とするθ方向ロータリアクチュエータ４０による回転調整によってそれぞれ行なうようにしているが、各軸に対する補正をどのようなユニットによって行なうかについてはとくに制限がない。
【００３９】
例えば粗動調整カメラ３０によって取込まれた画像によって、制御用コンピュータ６０によってＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびθ軸方向の調整量を計算するとともに、この計算に基いて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向についてはマウント位置調整カメラ４７をそれぞれＸ軸方向移動台５０およびＹ軸方向移動台５１によって移動調整するようにしてよい。なおθ軸方向の移動調整は、θ方向ロータリアクチュエータ４０によるマウントヘッド３８の回転によって達成されてよい。またＹ軸方向の移動調整については、回路基板４４をＹ軸方向移動台４３によって移動させることによって調整してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、チップ状部品をマウント位置調整カメラで撮像して位置調整手段によって位置調整し、マウントヘッドによって基板上の所定のマウント位置にマウントするようにしたチップ状部品マウント装置において、基板の実装面に接する表面が露出した状態で供給されるチップ状部品をそのままの姿勢で保持して表裏を反転させる反転ヘッドと、反転ヘッドによって反転されたチップ状部品の画像を取込む粗動調整カメラと、粗動調整カメラで取込まれた画像を基にして、反転ヘッドに保持されているチップ状部品の基板の面と平行な平面におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗動調整する粗動調整手段と、を具備し、粗動調整手段によって粗動調整されかつ反転ヘッドによって保持されているチップ状部品を反転させたままの姿勢でマウントヘッドによって保持するとともに反転ヘッドによる保持を解除し、マウント位置調整カメラでマウントヘッドに保持されたチップ状部品を撮像し、位置調整手段によって基板の表面に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に位置調整し、マウントヘッドによって該チップ状部品を基板上の所定の位置にマウントするようにしたものである。
【００４１】
このように粗動調整を行なうことによって、高精度の位置合わせを行なうための高倍率、小視野のマウント位置調整カメラによるチップ状部品の捕捉を短時間に行なうことが可能になり、これによってタクトタイムの短縮が図られるとともに、生産性が向上することになる。また粗動調整の工程を付加することによって、高精度の位置合わせの際における調整量を小さくすることができ、位置合わせの精度の安定化と精度の向上とが達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ状部品マウント装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図２】ベアチップ供給部を示す要部斜視図である。
【図３】同正面図である。
【図４】チップ反転ヘッドの正面図である。
【図５】マウントヘッドによるチップ状部品の吸着を示す正面図である。
【図６】マウント位置調整カメラの動作を示す要部正面図である。
【図７】制御系のブロック図である。
【図８】従来のチップ状部品マウント装置の斜視図である。
【符号の説明】
１９  突当てプレート
２０  ベアチップ
２１  チップ供給台
２２  吸着ノズル
２３  チップ反転ヘッド
２４  ロータリアクチュエータ
２５  支持台
２６  Ｘ軸方向移動台
２７  Ｙ軸方向移動台
３０  粗動調整カメラ
３１  アーム
３２  支柱
３３  架台
３６  支持台
３７  Ｘ軸方向案内レール
３８  マウントヘッド
３９  吸着ノズル
４０  θ方向ロータリアクチュエータ
４３  Ｙ軸方向移動台
４４  回路基板
４７  マウント位置調整カメラ
４８  チップ撮像部
４９  基板撮像部
５０  Ｘ軸方向移動台
５１  Ｙ軸方向移動台
５４  操作パネル
５５  起動釦
５６  操作釦
６０  制御用コンピュータ
６１  アクチュエータ（マウントヘッド移動用）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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