(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣ部品を供給するＩＣ部品供給手段と、ＩＣ部品を実装する基板を位置規制して保持する基板設置テーブルと、供給されたＩＣ部品を吸着して基板のＩＣ部品実装位置に実装する実装ヘッドと、ＩＣ部品の種類に応じてツールを交換するためのツールチェンジャとを備え、実装ヘッドはツール取付部とこのツール取付部に交換可能に装着されるツールとを有し、ツールに吸着されたＩＣ部品を基板設置テーブルに保持される基板に加圧および加熱により実装するＩＣ部品実装装置において、実装ヘッドのツール取付部にヒータとツール取付部温度検出手段を設ける一方、ツールのＩＣ部品吸着面の温度を検出するツール吸着面温度検出手段をツールチェンジャのツール載置部に設け、ツール吸着面温度検出手段にて検出した温度とツール取付部温度検出手段にて検出した温度に基づいてヒータを制御する制御部を有することを特徴とするＩＣ部品実装装置。
【請求項２】
ツールがＩＣ部品吸着面と平行な取付面を有する偏平な部材からなり、ツール取付部のツール当接面にツールを吸着する吸着穴を設けたことを特徴とする請求項１記載のＩＣ部品実装装置。
【請求項３】
ツール取付部を、冷却手段を介して実装ヘッドに装着したことを特徴とする請求項１又は２記載のＩＣ部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はＩＣ部品、特にフリップチップを回路基板に直接実装する場合などに好適に適用できるＩＣ部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ部品を回路基板に実装する方法としては、側辺から突出するリードを有するパッケージ形態のＩＣ部品を供給し、このＩＣ部品をその供給位置で実装ヘッドにて吸着し、吸着したＩＣ部品の吸着姿勢を部品認識部で画像認識し、ＩＣ部品の吸着姿勢を補正して回路基板上の装着位置に装着し、ＩＣ部品のリードと回路基板の電極を半田接合する方法が一般的に採用されている。
【０００３】
なお、フリップチップをフェースダウンで絶縁基板に実装し、フリップチップの電極と絶縁基板の電極とを直接接続するフリップチップボンディングもワイヤボンディングに代わるものとして知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年は高機能・小型の電子機器を開発するためにＩＣ部品の高集積化と小型化、及びそれによる多ピン・狭ピッチ化が進んでおり、更に携帯電話やポケットワープロなどの超小型の電子機器を実現する方法としてフリップチップＩＣを直接回路基板に実装することが考えられているが、上記従来のＩＣ部品実装方法を適用するには、フリップチップＩＣをその接合電極配置面を下向きにしたフェースダウンで供給位置に供給する必要があり、そのためフリップチップＩＣをフェースダウンでトレー等に収容して搬送するようにすると、搬送中に電極上に形成したバンプを傷めて実装後に適正な接合状態が得られない恐れがあるという問題がある。そこで、従来はフリップチップＩＣをフェースアップでトレー等に収容して搬送し、実装時に手作業にて搬送用トレーから実装用トレーにフェースダウンにして収容するという作業を行っていたが、生産性が悪くしかもトレーにフェースダウンにして収容するため上記問題を完全に解消することができないという問題があった。
【０００５】
また、フェースアップのフリップチップＩＣを供給位置で吸着する場合、吸着ノズルがバンプ部分に接触してこれを傷めたり、適正な吸着状態が得られなかったり、また吸着動作時に従来のように吸着ノズルが一定位置まで下降するだけであると、フリップチップＩＣのフェースに強く衝突してフリップチップの回路を傷めてしまう恐れもあるという問題がある。
【０００６】
また、フリップチップＩＣを直接回路基板に実装する場合、回路基板にはガラスエポキシ樹脂製の多層基板が用いられことが多いために、基板全体のうねりや下層の配線パターン等による凹凸によって実装位置毎に実装表面に微小な傾きが存在し、その状態でフリップチップＩＣを実装するとバンプと回路基板電極の接合が適正に行われないことがあるという問題がある。
【０００７】
また、フリップチップＩＣを直接回路基板に実装する工法として、フリップチップＩＣの加圧力を制御したり、フリップチップＩＣを加熱制御したりする工法があるが、従来の実装装置では実施できないという問題がある。
【０００８】
また、加熱する場合、基板規制手段の基準側を固定したままで実装すると、基板の熱膨張により基板側の実装位置に位置ずれを生じて、高精度の実装できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点の１つを解決するもので、ツールが所望の温度となるように制御することができ、常に適正な接合状態を安定して得ることができ、高精度の実装が可能なＩＣ部品実装装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のＩＣ部品実装装置は、ＩＣ部品を供給するＩＣ部品供給手段と、ＩＣ部品を実装する基板を位置規制して保持する基板設置テーブルと、供給されたＩＣ部品を吸着して基板のＩＣ部品実装位置に実装する実装ヘッドと、ＩＣ部品の種類に応じてツールを交換するためのツールチェンジャとを備え、実装ヘッドはツール取付部とこのツール取付部に交換可能に装着されるツールとを有し、ツールに吸着されたＩＣ部品を基板設置テーブルに保持される基板に加圧および加熱により実装するＩＣ部品実装装置において、実装ヘッドのツール取付部にヒータとツール取付部温度検出手段を設ける一方、ツールのＩＣ部品吸着面の温度を検出するツール吸着面温度検出手段をツールチェンジャのツール載置部に設け、ツール吸着面温度検出手段にて検出した温度とツール取付部温度検出手段にて検出した温度に基づいてヒータを制御する制御部を有することを特徴とする。
【００１１】
上記発明において、ツール吸着面温度検出手段をツールチェンジャのツール載置部に設けると好適である。
【００１２】
又、上記発明において、ツールがＩＣ部品吸着面と平行な取付面を有する偏平な部材からなり、ツール取付部のツール当接面にツールを吸着する吸着穴を設けた構成としたり、あるいは、ツール取付部を冷却手段を介して実装ヘッドに装着した構成とすると好適である。
【００１３】
【作用】
本発明のＩＣ部品実装装置によれば、実装ヘッドのツール取付部にヒータとツール取付部温度検出手段を設け、かつツールのＩＣ部品吸着面の温度を検出するツール吸着面温度検出手段を設けているので、ツールが所望の温度となるように制御することができ、加圧および加熱によるＩＣ部品の基板への実装時に、常に適正な接合状態を安定して得ることができる。
【００１４】
この場合にツール吸着面温度検出手段にて検出した温度と、ツール取付部温度検出手段にて検出した温度とに基づいてヒータを制御しているので、ツールのＩＣ部品吸着面の温度を正確に所望の温度に制御することができる。
【００１５】
また、ツールをＩＣ部品吸着面と平行な取付面を有する偏平な部材にて構成し、ツール取付部のツール当接面にツールを吸着する吸着穴を設けると、ＩＣ部品吸着面と取付面の平行度を高精度に確保しながらツールの着脱を容易に行うことができ、また加圧力が円滑に伝達されるとともに加圧力によって変形を生じる恐れもなく、また熱伝達も効率的に行われ、ツールの温度制御を応答性良くかつ精度の良く行うことができる。
【００１６】
また、ツール取付部を冷却手段を介して実装ヘッドに装着すると、ツール取付部に加熱手段を配設して加熱接合する場合にも実装ヘッド側への熱伝達を確実に防止できて、装置全体の熱伸縮のために実装位置に誤差を生じるのを防止することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図１〜図２６を参照しながら説明する。
【００１８】
ＩＣ部品実装装置の全体構成を示す図２、図３において、１はＩＣ部品供給手段であり、ＩＣ部品（フリップチップＩＣ）をその接合電極（バンプ）を配置した面を上向きにしたフェースアップ姿勢で供給位置に供給する。２はＩＣ部品吸着反転搬送手段であり、供給位置でＩＣ部品を吸着した後移載位置に向けて搬送する間に上下反転し、移載位置で吸着したＩＣ部品をフェースダウン姿勢とする。３はＩＣ部品を実装すべき基板を位置規制して保持する基板設置テーブルである。４は実装ロボットであり、実装ヘッド５を水平方向の２方向のＸ、Ｙ方向と、垂直方向のＺ方向に移動させるとともに任意の位置に位置決め可能に構成され、移載位置でＩＣ部品を吸着して基板設置テーブル３上に位置規制された基板の任意に位置に実装するように構成されている。
【００１９】
６は実装ヘッドに吸着されたＩＣ部品の吸着位置を認識する部品認識手段であり、部品の外形を認識する部品外形認識カメラ７とＩＣ部品におけるパターンや位置決め用マークを認識する高精度認識カメラ８にて構成されている。９はＩＣ部品の種類に応じてＩＣ部品を吸着するツールを交換するためのツールチェンジャである。１０はＩＣ部品の電極（バンプ）に接合用の銀ペーストを転写にて付着させる転写手段である。１１はツールの平行度を検出するための平行度検出手段である。１２は経時的に発生する光学系やガイド等のメカニカルな位置ずれを検出して位置補正を行うための治具を配置した位置ずれ検出手段である。１３は吸着ノズルチェンジャ、１４は廃棄コンベア、１５は廃棄ボックスである。
【００２０】
１６は基板の搬入コンベア、１７は搬入された基板を予熱する基板予熱手段、１８は基板予熱手段１７上の基板を吸着して基板設置テーブル３上に移載する搬入移載手段、１９は基板の搬出コンベア、２０は基板設置テーブル３上の基板を吸着して搬出コンベア１９に移載する搬出移載手段である。
【００２１】
ＩＣ部品供給手段１には、図４に示すように、ＩＣ部品をフェースアップ状態でマトリックス状に収容保持したトレイ２１をトレイプレート２２に並列して保持させ、トレイプレート２２をマガジン２３に複数段収容した状態でＩＣ部品が供給される。２２ａは各トレイ２１を押圧固定する押さえである。２３ａは各トレイプレート２２の抜出防止片であり、マガジン２３の一側縁に開閉可能に枢支されている。
【００２２】
このマガジン２３が図５に示すようなリフター２４に設置されることにより、マガジン２３内の任意のトレイプレート２２が所定高さ位置に位置決めされ、その高さ位置で図２に示す引出し手段２５にてトレイプレート２２が引き出され、トレイ２１に収容された任意のＩＣ部品が供給位置に位置決めされる。リフター２４は、フレーム２６にて昇降自在に支持されるとともに送りねじ機構２７にて昇降駆動される昇降枠２８内にマガジン２３を収納保持するように構成されている。２６ａは、フレーム２６に設けられたマガジン載置台、２９は送りねじ機構２７の駆動モータである。
【００２３】
ＩＣ部品吸着反転搬送手段２は、トレイプレート２２の引出し方向と直交する方向に延設された移動レール３１に沿って供給位置と移載位置との間で往復移動する移動体３２に、図６に示すように、昇降可能な昇降ベース３３が設けられ、この昇降ベース３３に供給位置から移載位置に向かって移動する間に下向き姿勢から上向き姿勢に反転する反転枠３４が設けられ、この反転枠３４に吸着ノズル３５が設けられている。また、移動体３２には供給位置のＩＣ部品の高さを検出する高さ検出センサ３６と、ＩＣ部品の形状を画像認識する認識カメラ３７が設けられている。３８はＩＣ部品吸着用の吸引ユニットであり、吸着時の吸引圧力を検出して吸着状態の適否を検出するように構成されている。３９は吸着ノズル３５の回転手段である。
【００２４】
実装ヘッド５には、図２、図７に示すように、ＩＣ部品を吸着するツール４１と、その昇降加圧機構４２と、基板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を画像認識する基板認識カメラ４３と、接着剤を塗布するディスペンサ４４が設けられている。昇降加圧機構４２は、図８に模式図を示すように、昇降用モータ４５にて駆動される送りねじ機構４６にて昇降駆動される昇降枠４７に加圧シリンダ４８と自重補償シリンダ４９が取付けられ、これらシリンダに昇降自在に支持された昇降体５０が連結され、この昇降体５０にツール取付ユニット５１が垂直軸芯回りに回転可能に配設されている。加圧シリンダ４８と昇降体５０の間にはロードセルから成る加圧力検出センサ５２が介装され、検出圧力に応じて加圧シリンダ４８をフィードバック制御し、正確に所望の加圧力で加圧できるように構成されている。５３はツール取付ユニット５１を任意の回転位置に位置決めする回転手段、５４は実装位置に冷却風を吹き付けて冷却する冷風ブローノズルである。
【００２５】
ツール取付ユニット５１は、図９に示すように、回転手段５３にて回転される装着軸５５の下端部に嵌合固定される装着部材５６とその下部に取付けられた冷却ジャケット５７と、その下部に取付けられたツール取付部材５８にて構成されている。ツール取付部材５８は、冷却ジャケット５７に対する取付板５９から伝熱規制小断面部６０を垂下し、その下端にツール取付部６１が設けられている。ツール取付部６１の下面にはツール当接面６２が形成され、各ＩＣ部品に対応した形状のツール４１が着脱自在に吸着保持されている。
【００２６】
ツール４１はＩＣ部品吸着面４１ａと平行な取付面４１ｂを有する偏平な部材からなり、その中央に吸着穴６３を有している。また取付面４１ｂの両側にはツール４１を位置規制する規制係合部６４が設けられている。吸着穴６３に連通する部品吸着用の吸引通路６５がツール取付部材５８、冷却ジャケット５７を貫通して装着部材５６の外周に開口するように形成されている。また、ツール当接面６２には吸引通路６５の両側にツール吸着穴６６が開口され、ツール吸着用の吸引通路６７がツール取付部材５８、冷却ジャケット５７を貫通して装着部材５６の外周に開口するように形成されている。ツール取付部６１にはヒータ６８と熱電対などのツール取付部温度検出手段６９が設けられている。装着部材５６には細軸部７０が設けられ、その下部の調整板部７１の周囲に螺合させた複数の調整ねじ７２にてツール４１のＩＣ部品吸着面４１ａの基板設置テーブル３に対する平行度を調整できるように構成されている。図７において、７３はツール４１吸着用の真空エジェクタ、７４はＩＣ部品吸着用の真空エジェクタ、７５は空圧レギュレータである。
【００２７】
ツールチェンジャ９は、図１０に示すように、ツール４１を載置支持する複数のツール載置部７６と、各ツール載置部のツール４１の対角位置を挟持する各一対の挟持部材７７ａ、７７ｂと、これら挟持部材７７ａ、７７ｂを一括して矢印方向に開閉する開閉駆動手段７８と各ツールの有無を検出する検出手段７９とが設けられている。
【００２８】
また、このツールチェンジャ９におけるツール載置部７６の底面には、図１１に示すように、複数のツール吸着面温度検出手段８０が配設され、図示の如く、ツール取付部６１のヒータ６８にてツール４１を加熱した時のＩＣ部品吸着面４１ａの実際の温度とその分布をこのツール吸着面温度検出手段８０にて検出し、ツール取付部温度検出手段６９による検出温度との相対的な関係を求めておき、ツール取付部温度検出手段６９による検出温度に基づいてヒータ６８を制御することによりＩＣ部品吸着面４１ａの温度を正確に所定の温度に設定できるように構成されている。
【００２９】
基板設置テーブル３は、図１２に示すように、基板を吸着して保持するとともに内蔵されたヒータ８１と温度検出手段８２にて基板を所望の温度に制御できるように構成されている。この基板設置テーブル３は基板設置テーブル３以外の部分への熱伝達を防止すべく冷却水配管８４が内蔵された支持テーブル８３上に設置されている。８５は吸着用の吸引配管、８５ａは吸着スイッチである。
【００３０】
支持テーブル８３上に、基板設置テーブル３上の基板における４辺の内の隣合う２辺の側縁に係合して位置規制する基準側の規制手段８６、８７と、残りの２辺を基準側の規制手段８６、８７に向けて押し付けて規制する可動側規制手段８８、８９とが配設されている。第１の基準側規制手段８６は、基板の一辺のほぼ全長にわたって係合するように複数の規制ローラ９０が並列配置された規制部材９１をシリンダ９２にてレバー連動機構９３を介して規制位置と規制解除位置との間で移動可能に構成されている。又、第２の基準側規制手段８７及び可動側規制手段８８、８９は、規制ローラ９４をシリンダ９５にて基板の側縁に向けて押圧付勢及び退避移動可能に構成され、かつ第２の基準側規制手段８７はその付勢力が大きく設定されている。かくして、これら規制手段８６〜８９にて基板を所定位置に規制するとともに、実装加熱時に規制解除できるように構成されている。９６は基板設置テーブル３上の基板を検出する基板検出センサ、９７はそのアンプである。
【００３１】
支持テーブル８３は、図１３、図１４に示すように、四周の側端面の内の隣合う２つの側端面にそれぞれ係合する各一対の固定ガイドローラ９８と、残りの２つの側端面にそれぞれ係合する各一対の押圧ガイドローラ９９とにより、昇降及び微小量傾き可能に支持されている。押圧ガイドローラ９９はばねとレバーから成る押圧機構１００にて押圧付勢されている。この支持テーブル８３の下面にはその一側両端部の２箇所と他側中央部の１箇所の計３箇所に支持ローラ１０１が配設され、これら支持ローラ１０１に対応してその高さ位置をそれぞれ独立して調整する高さ調整手段１０２が配設されている。高さ調整手段１０２は、傾斜ガイド１０３に沿って移動可能でかつ支持ローラ１０１が転動自在に係合する上面が水平な可動楔状部材１０４と、この可動楔状部材１０４を移動駆動する送りねじ機構１０５と、その送りねじを回転駆動する駆動モータ１０６にて構成されている。かくして、各高さ調整手段１０２にて支持テーブル８３の一側両端部の２箇所と他側中央部の１箇所の高さを調整することによって、支持テーブル８３の任意の位置の高さを変えることなく、その位置の傾きを任意に調整できるように構成されている。
【００３２】
転写手段１０は、図１５に示すように、転写プレート１１１上に電極接合用の銀ペーストを供給ノズル１１２から供給し、回転駆動される複数の均しプレート１１３〜１１５を駆動モータ１１６にて回転させて転写プレート１１１上に銀ペーストの均一な薄膜を形成するように構成されている。かくして、この転写プレート１１１上にＩＣ部品を軽く押し当てることによってそのバンプに銀ペーストが転写付着される。
【００３３】
平行度検出手段１１は、図１６に示すように、水平な取付板１１７に垂直に４つのレベルゲージ１１８を取付けて構成され、ツール４１に測定板を吸着させた状態でその４隅近傍をこれらレベルゲージに押し当てることによってツール４１のＩＣ部品吸着面４１ａの水平方向の基準面に対する傾きを検出できるように構成されている。そして、検出した傾きに応じて上記のようにツール取付部材５８の調整ねじ７２を調整してＩＣ部品吸着面４１ａを水平方向の基準面に一致させる。
【００３４】
位置ずれ検出手段１２は、図１７〜図１９に示すように、支持体１２１の上面に、透明ガラス板から成るとともに中央に吸着穴１２３を形成された下部治具板１２２が固定して配設され、その上に透明ガラス板から成る上部治具板１２４が載置されている。吸着穴１２３は真空吸引手段１２５に連通されており、下部治具板１２２上に載置された上部治具板１２４を吸着固定できるように構成されている。下部治具板１２２は仮想実装位置を表し、上部治具板１２４はその実装位置に実装する仮想ＩＣ部品を表している。上部治具板１２４の下面には、図１８（ｂ）に示すように、中心位置に中心マーク１２６が形成されるとともに一対の対角位置に位置ずれ検出マーク１２７ａ、１２７ｂが形成され、下部治具板１２２の上面には、図１８（ａ）に示すように、位置ずれ検出マーク１２７ａ、１２７ｂに対応させてその外側に位置するように位置ずれ検出マーク１２８ａ、１２８ｂが形成されており、下部治具板１２２上に上部治具板１２４を正規の位置関係で重ねると、図１９（ａ）、（ｂ）に示す状態となる。１２９は目視確認用マークである。
【００３５】
搬入移載手段１８及び搬出移載手段２０は、実質的に同一の構成であり、図２０に示すように、共通の移動レール１３１に沿って移動自在な移動体１３２から支持アーム１３３が延出され、この支持アーム１３３の基板の四隅部に対応する各先端部に吸着パッド１３４が取付けられている。移動体１３２は、その移動経路に沿って張設した無端駆動ベルト１３５にて移動駆動可能に構成されている。１３６はその駆動プーリである。
【００３６】
次に、以上の構成のＩＣ部品実装装置によるＩＣ部品の実装動作について、主として図１の動作フローチャートを参照して説明する。なお、この実施例は、図２４に示すように、フリップチップＩＣから成るＩＣ部品Ｐを多層回路基板Ｂに直接実装するものであり、ＩＣ部品Ｐの一側面（フェース）に形成された多数の表面電極ｔ上に接合電極としてのバンプｂが設けられ、このバンプｂを銀ペーストから成る接合金属ｍにて多層回路基板Ｂの電極ｄに接合し、かつＩＣ部品Ｐと多層回路基板Ｂの間に充填した熱硬化性接着剤ｒにて封止するとともに一体固着するものである。
【００３７】
この場合、ＩＣ部品Ｐの製造工場から実装工場に搬送する間にバンプｂが傷まないように、図２５に示すように、ＩＣ部品Ｐはバンプｂを設けた面を上向きにしたフェースアップ状態で供給され、そのためこのＩＣ部品Ｐを取り出す際には、仮想線で示すように吸着ノズル３５をバンプｂと干渉しない位置に位置決めして吸着する必要がある。
【００３８】
また、この実施例ではＩＣ部品Ｐを装着すると同時に実装を完了するため、図２６に示すような所定のプロファイルに沿ってＩＣ部品Ｐの加圧と加熱を行う必要がある。即ち、最初に初期加圧力Ｐ１  を加えた後ｔ１  時間掛けてＰ２  まで加圧し、その加圧力を維持したまま次に温度をＴ１  から徐々に上昇させ、ｔ２  時間掛けてＴ３  まで上昇させ、この加熱・加圧状態をｔ３  時間保持した後、ｔ４  時間掛けて温度をＴ２  まで冷却し、次にｔ５  時間掛けて加圧力を初期加圧力Ｐ１  まで下降させて加圧を解除するというプロファイルで加熱加圧を行う必要がある。
【００３９】
図１において、まず回路基板Ｂ搬入搬出動作を説明すると、搬入コンベア１６にて基板Ｂを基板予熱手段１７上に搬入してこれを予熱しておく。基板設置テーブル３上の基板Ｂに対する実装が完了するとその基板Ｂの吸着を解除した後、搬入移載手段１８にて基板予熱手段１７上の基板Ｂを基板設置テーブル３上に移載すると同時に搬出移載手段２０にて基板設置テーブル３上の基板Ｂを搬出コンベア１９上に移載する。基板設置テーブル３上に移載された基板Ｂは、基準側規制手段８６、８７及び可動側規制手段８８、８９が規制位置に移動することによって位置決め規制された後吸着されて固定保持される。また、温度検出手段８２にて温度検出しながらヒータ８１にて基板設置テーブル３が加熱されることによって基板Ｂが所定温度に維持される。
【００４０】
次に、ＩＣ部品Ｐの実装ヘッド５に対する供給動作を説明すると、ＩＣ部品供給手段１において、リフター２４を作動させて次に実装すべきＩＣ部品Ｐを収納しているトレープレート２２を所定の引出し高さ位置に位置させた後、引出し手段２５にて引出し、そのＩＣ部品Ｐが吸着ノズル３５の移動経路上の位置（供給位置）に位置するようにトレープレート２２を位置決めする。
【００４１】
次に、ＩＣ部品吸着反転搬送手段２の移動体３２をこの供給位置に移動させ、吸着ノズル３５にて吸着する。その際に、図２５に示したように適正に吸着するため、まず図２１（ａ）に示すように、認識カメラ３７をＩＣ部品Ｐの上方に位置させ、ＩＣ部品Ｐの正確な位置を検出し、検出結果に応じて引出し手段２５にてトレープレート２２の位置補正を行うとともに高さ検出センサ３６及び吸着ノズル３５をＩＣ部品Ｐ上に位置決めする際の移動量の補正を行う。次に、図２１（ｂ）に示すように、高さ検出センサ３６にてＩＣ部品Ｐの吸着位置の高さを検出し、次に吸着ノズル３５をＩＣ部品Ｐの直上に位置決めした後、図２１（ｃ）に示すように吸着ノズル３５をＩＣ部品Ｐとの間に微小な隙間が生じる位置まで下降させ、その状態でＩＣ部品Ｐを吸着する。このように吸着ノズル３５の下降位置を制御することによって吸着ノズル３５がＩＣ部品Ｐのフェースに強く衝突してその回路にダメージを与える恐れを無くすことができる。
【００４２】
この吸着状態の異常は吸引ユニット３８における吸引圧力によって検出され、異常があった場合には廃棄コンベア１４位置まで移動体３２を移動させて廃棄し、次のＩＣ部品Ｐを供給して吸着する。次に、必要に応じて吸着ノズル３５を回転手段３９にて回転させてＩＣ部品Ｐの回転姿勢を変更し、移動体３２を移載位置に向けて移動させると、反転枠３４が反転し、移載位置で吸着ノズル３５が上向きとなり、ＩＣ部品Ｐがフェースダウン姿勢で実装ヘッド５に供給される。
【００４３】
次に、ＩＣ部品Ｐの基板Ｂへの実装動作を説明すると、実装ヘッド５を次の実装位置に向けて移動させる間に、基板Ｂの実装位置における傾きに応じて基板設置テーブル３を設置した支持テーブル８３の３つの支持点の高さをそれぞれ高さ調整手段１０２にて調整することにより実装位置の高さを変えることなく、その傾きを補正し、基板Ｂの実装位置の面をツール４１のＩＣ部品吸着面４１ａと正確に平行にする。
【００４４】
即ち、基板Ｂが多層基板の場合、下層パターンによって基板Ｂの表面はその位置によって傾きが変化することになる。その傾き状態は、一般に同一機種の基板Ｂについては同一傾向があり、同一機種における個々の基板Ｂ間では大きく変わることはなく、従って機種毎に基板Ｂの各実装位置における傾きを予め測定しておき、各実装位置毎にその傾きに応じて上記の如く基板Ｂの傾き補正を行うことによりＩＣ部品Ｐのバンプｂを基板Ｂの電極ｄに接合でき、ＩＣ部品Ｐを高い信頼性を持って実装することができるのである。
【００４５】
基板Ｂの各実装位置での傾きを測定する方法としては、基板Ｂの実装位置の高さの変化を直接測定することも考えられるが、測定すべき値に対してその表面の凹凸が大きいためにどの測定点から傾きを演算するのかを決定できず、精度の高い測定を行うことができない。そこで、本実施例ではＩＣ部品Ｐ又はその模型を実装ヘッド５にて保持して、図２２（ａ）に示すように、基板Ｂの実装位置に押し付けることによってそのバンプｂを基板Ｂの電極ｄにて塑性変形させ、次に図２２（ｂ）に示すように、そのＩＣ部品Ｐ又はその模型の各バンプｂの高さを高さ検出手段Ｈを走査して測定し、それらの高さから基板Ｂのその実装位置での傾きを演算し、各機種の基板Ｂにおける各実装位置毎にその傾きをＩＣ部品実装装置の制御部に予め登録しておく。そして、基板Ｂの各実装位置に対するＩＣ部品Ｐの実装動作毎に、上記の如く支持テーブル８３の３つの支持点の高さをそれぞれ調整し、図２２（ｃ）に示すように、基板Ｂの傾きを補正する。
【００４６】
次に、実装ヘッド５が実装位置の直上位置に到達すると、その基板認識カメラ４３にて実装位置のパターン又は実装位置マークを認識し、正確な実装位置を測定する。次に、実装ヘッド５を移載位置に向けて移動させるとともにその間にツール４１をＩＣ部品Ｐの回転姿勢に合わせて回転手段５３にて回転させ、移載位置に到達するとＩＣ部品Ｐをツール４１にて吸着する。
【００４７】
次に、実装ヘッド５を転写手段１０に移動させ、その転写プレート１１１にＩＣ部品Ｐを押し付けることによってＩＣ部品Ｐのバンプｂに銀ペーストｍを転写する。次に、実装ヘッド５を部品認識手段６に向けて移動させるとともに、その間にツール取付部６１のヒータ６８に通電してツール４１を加熱することによって銀ペーストｍの有機溶剤を蒸発除去した後、後工程で熱硬化性接着剤ｒ内に没入させる際に悪影響を与えないように冷風ブローノズル５４から冷却風を吹き付けて冷却する。
【００４８】
実装ヘッド５が部品認識手段６上に到達すると、ツール４１にて吸着されたＩＣ部品Ｐを部品外形認識カメラ７上に位置決めし、その外形とＩＣ部品Ｐの大まかな吸着位置を認識する。適正なＩＣ部品Ｐが吸着されていなかったり、吸着姿勢が適正でない場合は、廃棄ボックス１５に廃棄する。適正なＩＣ部品Ｐが適正に吸着されている場合は、大まかに検出したＩＣ部品Ｐの位置に応じてＩＣ部品Ｐの所定のパターン又は位置決めマークが高精度認識カメラ７の視野に入るように位置決めし、ＩＣ部品Ｐの吸着位置を高精度に認識する。
【００４９】
次に、ディスペンサ４４が基板Ｂの実装位置の直上に位置するように実装ヘッド５を位置決めし、このディスペンサ４４にて実装位置の中央に熱硬化性接着剤ｒを塗布する。
【００５０】
次に、ＩＣ部品Ｐを基板Ｂの実装位置の直上に位置決めし、ツール４１を下降させることによって、先に塗布した熱硬化性接着剤ｒを押し拡げながらＩＣ部品Ｐと基板Ｂの間の隙間がこの熱硬化性接着剤ｒにて完全に充填されるようにＩＣ部品Ｐを装着する。このＩＣ部品Ｐの装着時に、基板認識カメラ４３にて認識した基板Ｂの実装位置の位置データと、高精度認識カメラ８にて認識したＩＣ部品Ｐの吸着位置の位置データにて実装ヘッド５の実装位置データを補正し、ＩＣ部品Ｐを精度良く基板Ｂの実装位置に装着する。次に、加圧力検出センサ５２にて加圧力を検出してフィードバック制御しながら加圧シリンダ４８にてツール４１を加圧するとともに、ツール取付部温度検出手段６９にて温度を検出してフィードバック制御しながらヒータ６８にてツール４１を加熱することにより、上述の図２６に示したプロファイルで加圧・加熱し、ＩＣ部品Ｐを基板Ｂに実装する。
【００５１】
この加圧・加熱時に、基準側規制手段８６、８７を固定し、可動側規制手段８８、８９が基板Ｂの熱膨張分だけ退避移動するようにした場合には、図２３（ａ）に示すように、ＩＣ部品Ｐの正しい実装位置が仮想線で示す位置に変位するが、ＩＣ部品Ｐはツール４１にて実線位置で固定されるため、実装位置に位置ずれを生じてしまうことになる。そこで、本実施例では図２３（ｂ）に示すように、ツール４１による加圧・加熱時に、第１の基準側規制手段８６の規制ローラ９０、及び第２の基準側規制手段８７と可動側規制手段８８、８９の規制ローラ９４を全て実線で示す規制位置から仮想線で示す退避位置にシリンダ９２及びシリンダ９５にて移動させている。こうすることにより、基板Ｂは実装位置を中心にして四方に熱膨張するため、実装位置に位置ずれを生じることはない。
【００５２】
所定時間加圧・加熱してＩＣ部品Ｐのバンプｂが基板Ｂの電極ｄに銀ペーストｍにて接合され、熱硬化性接着剤ｒが硬化すると、図２６のプロファイルに従ってツール４１及び実装部分に向けて冷風ブローノズル５４から冷却風を吹き付けて冷却し、加圧力を解除して実装動作を完了する。
【００５３】
基板設置テーブル３上の基板Ｂに対して、以上の動作を繰り返すことによって所要のＩＣ部品Ｐを基板Ｂに実装する。その際に、１つの基板Ｂに対して実装すべきＩＣ部品Ｐの間でその形状や大きさが異なるために吸着ノズル３５やツール４１を交換する必要がある場合には、次のＩＣ部品Ｐの実装動作に先立って移動体３２を吸着ノズルチェンジャ１３に移動させ、また実装ヘッド５をツールチェンジャ９に移動させてそれぞれ次のＩＣ部品Ｐに対応する吸着ノズル３５及びツール４１に交換する。
【００５４】
また、雰囲気温度の変化による実装ロボット４の熱伸縮による位置ずれや、湿度変化による光学系に用いられている接着剤の膨張・収縮によって生じる認識位置ずれ等の経時的に発生する位置ずれを補正するために、一定時間間隔ごとに位置ずれ検出手段１２を用いて位置ずれ量を測定し、実装位置データの補正を自動的に行う。
【００５５】
具体的には、ツール４１にて上部治具板１２４を吸着した状態で実装ヘッド５を高精度認識カメラ８の光軸上に位置するように位置決めし、その中心マーク１２６を認識し、次にツール４１を１８０°回転させて再び中心マーク１２６を認識する。すると、これら２つの認識位置の中点が実装ヘッド５の中心座標であり、その位置が初期値に対して変化していれば、その変化量を実装ヘッド５の位置ずれ量してオフセットデータの補正を行う。
【００５６】
次に、基板認識カメラ４３とツール４１間の位置ずれによる実装位置ずれを補正するため、上部治具板１２４をツール４１にて吸着し、高精度認識カメラ８にて上部治具板１２４の対角位置にある位置ずれ検出マーク１２７ａと１２７ｂをそれぞれ認識し、その認識位置と実装ヘッド５の位置から上部治具板１２４の吸着位置を算出する。次に、実装ヘッド５を位置ずれ検出手段１２上に移動させ、基板認識カメラ４３にて下部治具板１２２の位置ずれ検出マーク１２８ａ、１２８ｂをそれぞれ認識して装着位置を求め、ツール４１にて吸着した上部治具板１２４を下部治具板１２２上に装着し、上部治具板１２４を吸着穴１２３にて吸着固定する。こうして上部治具板１２４を模擬実装した状態で、図１９（ｂ）に仮想線で囲んで示したように、基板認識カメラ４３の視野に位置ずれ検出マーク１２７ａと１２８ａを納めてそれらの相対位置を求め、次に同様にその視野に位置ずれ検出マーク１２７ｂと１２８ｂを納めてそれらの相対位置を求めることにより、下部治具板１２２と上部治具板１２４の位置ずれ量を求める。この動作を複数回繰り返し、その位置ずれ量の平均値を求めて基板認識カメラ４３とツール４１間のオフセットデータの補正を行う。以上の補正処理を適当時間間隔置きに行うことにより、経時変化による位置ずれ誤差の発生を無くし、高精度の実装わ行うことができる。
【００５７】
上記実施例の説明では、ＩＣ部品Ｐのバンプｂに対して実装動作の途中で転写手段１０にて銀ペーストｍを転写する例を示したが、銀ペーストを転写した状態のＩＣ部品Ｐを供給することもでき、その場合転写手段１０を配設する必要がないことは言うまでもない。
【００５８】
また、上記実施例ではフェースアップ状態で供給されるフリップチップＩＣから成るＩＣ部品Ｐを回路基板Ｂに直接実装する例を示したが、フェースダウン状態で供給されるその他のＩＣ部品を回路基板に高精度に実装する場合にもＩＣ部品吸着反転搬送手段を省略した形態で本発明を適用することもできる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明のＩＣ部品実装装置によれば、ツールのＩＣ部品吸着面の温度を正確に所望の温度となるように制御することができ、加圧および加熱によるＩＣ部品の基板への実装時に、常に適正な接合状態を安定して得ることができる。
【００６１】
また、ツールをＩＣ部品吸着面と平行な取付面を有する偏平な部材にて構成し、ツール取付部のツール当接面にツールを吸着する吸着穴を設けると、ＩＣ部品吸着面と取付面の平行度を高精度に確保しながらツールの着脱を容易に行うことができ、また加圧力が円滑に伝達されるとともに加圧力によって変形を生じる恐れもなく、また熱伝達も効率的に行われ、ツールの温度制御を応答性良くかつ精度の良く行うことができる。
【００６２】
また、ツール取付部を冷却手段を介して実装ヘッドに装着すると、ツール取付部に加熱手段を配設して加熱接合する場合にも実装ヘッド側への熱伝達を確実に防止できて、装置全体の熱伸縮のために実装位置に誤差を生じるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＩＣ部品実装動作のフローチャートである。
【図２】同実施例のＩＣ部品実装装置の全体平面図である。
【図３】同実施例のＩＣ部品実装装置の全体斜視図である。
【図４】同実施例におけるトレープレートとマガジンの斜視図である。
【図５】同実施例におけるリフターの斜視図である。
【図６】同実施例におけるＩＣ部品吸着反転搬送手段の移動体の斜視図である。
【図７】同実施例における実装ヘッドの斜視図である。
【図８】同実施例における実装ヘッドの加圧機構の模式図である。
【図９】同実施例におけるツール取付ユニットを示し、（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【図１０】同実施例におけるツールチェンジャの斜視図である。
【図１１】同実施例のツールチェンジャにおけるツール吸着面の温度検出手段を示す縦断面図である。
【図１２】同実施例における基板載置テーブルの斜視図である。
【図１３】同実施例における基板載置テーブルの傾き調整手段の平面図である。
【図１４】同実施例における基板載置テーブルの傾き調整手段の側面図である。
【図１５】同実施例における転写手段の斜視図である。
【図１６】同実施例における平行度検出手段の斜視図である。
【図１７】同実施例における位置ずれ検出手段の斜視図である。
【図１８】同実施例の位置ずれ検出手段における治具板を示し、（ａ）は下部治具板の平面図、（ｂ）は上部治具板の底面図である。
【図１９】同実施例の位置ずれ検出手段において下部治具板上に上部治具板を載置した状態を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２０】同実施例における搬入移載手段と搬出移載手段を示す斜視図である。
【図２１】同実施例においてＩＣ部品を供給位置で吸着する工程の説明図である。
【図２２】同実施例において基板の実装位置の傾きを測定する工程の説明図である。
【図２３】加熱実装時の状態説明図であり、（ａ）は比較のための従来の状態の説明図、（ｂ）は同実施例における状態の説明図である。
【図２４】同実施例におけるＩＣ部品の基板への実装状態の縦断面図である。
【図２５】その状態を示す斜視図である。
【図２６】同実施例における実装時の加圧・加熱のフロファイルの説明図である。
【符号の説明】
１  ＩＣ部品供給手段
２  ＩＣ部品吸着反転搬送手段
３  基板設置テーブル
５  実装ヘッド
６  部品認識手段
２１  トレイ
２２  トレイプレート
２５  引出し手段
３２  移動体
３５  吸着ノズル
３６  高さ検出センサ
３７  認識カメラ
４１  ツール
４１ａ  ＩＣ部品吸着面
４１ｂ  取付面
４３  基板認識カメラ
４８  加圧シリンダ
５２  加圧力検出センサ
５７  冷却ジャケット
６０  伝熱規制小断面部
６１  ツール取付部
６２  ツール当接面
６６  ツール吸着穴
６８  ヒータ
６９  ツール取付部温度検出手段
８０  ツール吸着面温度検出手段
８６  第１の基準側規制手段
８７  第２の基準側規制手段
８８  可動側規制手段
８９  可動側規制手段
９８  固定ガイドローラ
９９  押圧ガイドローラ
１０２  高さ調整手段
Ｂ  基板
Ｐ  ＩＣ部品
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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