(57)【要約】【課題】ステージ上の回路基板の位置を正確に認識することができる実装装置及び実装方法を提供する。【解決手段】基板２３を搭載するためのステージ１４と、部品２２を基板２３に搭載するためのヘッド１１、１２と、ステージ１４上の基板２３を撮像するカメラ１５と、カメラ１５が撮像した画像を用いて、ステージ１４上の基板２３の位置を認識する制御部１６とを備え、制御部１６は、ヘッド１２とステージ１４とを当接させて、ステージ１４の高さを測定し、ステージ１４の高さに基づいてステージ１４上の基板２３の位置を認識する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搭載するためのステージと、
部品を基板に搭載するためのヘッドと、
前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定し、前記高さに基づいて前記位置を認識する
実装装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記高さに基づいて前記ステージに搭載された基板と前記カメラとの距離を算出し、前記距離に基づいて前記位置を認識する
請求項１記載の実装装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記高さまたは前記距離に基づいて前記カメラを移動させ、移動した前記カメラが撮像した画像を用いて、前記位置を認識する
請求項１または請求項２記載の実装装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを当接させるときに、前記ヘッドまたは前記ステージの少なくとも一方を昇温する
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを前記ステージの複数の位置で当接させて、前記複数の位置での前記高さを測定し、
前記ステージの前記複数の位置以外の位置での前記高さを、前記複数の位置での前記高さを補間処理することにより算出する
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項６】
基板を搭載するためのステージと、部品を基板に搭載するためのヘッドと、前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備えた実装装置の実装方法であって、
前記制御部が
前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定するステップと、
前記高さに基づいて前記位置を認識するステップと
を有する
実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどの電子部品を回路基板に実装するときに、画像認識技術を用いて位置補正を行う実装装置がある。特許文献１には、３台のカメラを用いて半導体チップ及び回路基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して、半導体チップを回路基板に実装する実装装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７４２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品を回路基板に実装するときには半田片などの接合材を用いる。そして、回路基板を搭載する実装装置のステージなどを加熱して接合材を溶融する。
しかしながら、この加熱によりステージが変形し、ステージ上の回路基板と、回路基板の位置を認識するためのカメラとの距離が変化して、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識することができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識することができる実装装置及び実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る実装装置は、基板を搭載するためのステージと、部品を基板に搭載するためのヘッドと、前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備え、前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定し、前記高さに基づいて前記位置を認識するものである。この構成により、ステージの高さに基づいて、カメラを移動させたりして、ステージ上の基板の位置を正確に認識することができる。
【０００６】
本発明に係る実装方法は、基板を搭載するためのステージと、部品を基板に搭載するためのヘッドと、前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備えた実装装置の実装方法であって、前記制御部が前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定するステップと、前記高さに基づいて前記位置を認識するステップとを有するものである。これにより、ステージの高さに基づいて、カメラを移動させたりして、ステージ上の基板の位置を正確に認識することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識する実装装置及び実装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る実装装置１０の実装動作を説明するための図である。
【図２】実施の形態に係る実装装置１０のチップ搭載処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施の形態に係る吸着ヘッド１２とステージ１４との当接動作を説明するための図である。
【図４】実施の形態に係る吸着ヘッド１２とステージ１４との当接動作を説明するための斜視図である。
【図５】実施の形態に係る実装装置１０のステージ１４の高さの測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る実装装置１０が記憶するマッピングデータの例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る制御部１６の補間処理によるステージ１４の高さの算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る実装装置の全体的な構成は、従来の実装装置、例えば、特許文献１記載の実装装置と同様であり、詳細な説明及び図示は省略する。
まず、本実施の形態に係る実装装置の実装動作について説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係る実装装置１０の実装動作を説明するための図である。実装装置１０は、ボンディングヘッド１１、吸着ヘッド１２、チップカメラ１３、ステージ１４、プレースカメラ１５、制御部１６などを備えている。制御部１６は、ボンディングヘッド１１、チップカメラ１３、ステージ１４などの実装装置１０の各構成部分と信号線により接続されており、実装装置１０の各構成部分の動作を制御している。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、実装装置１０は、ボンディングヘッド１１の先端にある吸着ヘッド１２がチップカセット２１上のチップ２２を吸着してピックアップする。そして、ボンディングヘッド１１は、チップ２２を吸着した状態を維持したまま移動する。
次に、図１（ｂ）に示すように、ボンディングヘッド１１は移動中にチップカメラ１３上で停止し、チップカメラ１３がチップ２２を撮像する。これにより、制御部１６は、吸着ヘッド１２がチップ２２を吸着している状態、すなわち、チップ２２の位置を認識する。
【００１２】
そして、図１（ｃ）に示すように、ボンディングヘッド１１はステージ１４上に移動する。ステージ１４の上には既に回路基板２３が搭載されている。プレースカメラ１５が回路基板２３を撮像し、制御部１６が撮像した画像を用いて回路基板２３の位置を認識する。そして、制御部１６は、先に認識したチップ２２の位置と回路基板２３の位置とに基づいて、位置ずれを補正し、吸着ヘッド１２がチップ２２を回路基板２３の実装点に搭載して実装する。
【００１３】
なお、制御部１６が実現する各構成要素は、例えば、コンピュータである制御部１６が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行させることにより実現できる。より具体的には、制御部１６は、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを主記憶装置（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせなどにより実現しても良い。
【００１４】
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。
【００１５】
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、または無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１６】
次に、本実施の形態に係る実装装置１０がチップ２２を回路基板２３に搭載するときの搭載方法について詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係る実装装置１０のチップ搭載処理を説明するためのフローチャートである。
【００１７】
まず、ステージ１４が移動する。これにより、ステージ１４上の回路基板２３は、チップ２２を搭載するときの目標位置にまで移動する（ステップＳ１０）。
次に、プレースカメラ１５がステージ１４上に移動する（ステップＳ２０）。
次に、制御部１６が、ステージ１４の位置に基づいて、吸着ヘッド１２がチップ２２を回路基板２３の実装点に搭載するときの当該実装点におけるステージ１４の高さを算出する（ステップＳ３０）。ステージ１４の高さの算出方法については後述する。また、制御部１６は、算出した当該実装点におけるステージ１４の高さに基づいて、当該実装点における回路基板２３とプレースカメラ１５との距離を算出する。
【００１８】
次に、プレースカメラ１５が、当該実装点における回路基板２３とプレースカメラ１５との距離に基づいて、回路基板２３の位置を認識するのに適した撮像位置に移動する（ステップＳ４０）。プレースカメラ１５は高さ方向、すなわち、回路基板２３と略垂直な方向に移動するが、移動はこの方向に限られるものではない。プレースカメラ１５は回路基板２３を撮像する。
【００１９】
次に、制御部１６が、プレースカメラ１５が撮像した画像に基づいて、ステージ１４上の回路基板２３の位置、特に実装点である回路基板２３のチップ２２の搭載面の位置を認識する（ステップＳ５０）。
そして、認識した回路基板２３の搭載面の位置や、チップカメラ１３を用いて認識したチップ２２の位置に基づいて、必要に応じて位置ずれを補正し、吸着ヘッド１２がチップ２２を回路基板２３の搭載面に搭載する。
【００２０】
このように、ステージ１４の高さに基づいて、プレースカメラ１５の撮像位置を制御するので、プレースカメラ１５が撮像した画像にはフォーカスずれなどによるボケがなく、制御部１６は回路基板２３の位置を正確に認識することができる。また、正確に認識した回路基板２３の位置に基づいて、吸着ヘッド１２は回路基板２３の搭載面の所定の位置にチップ２２を正確に搭載することができる。
【００２１】
なお、プレースカメラ１５は、回路基板２３とプレースカメラ１５との距離を用いずに、ステージ１４の高さに基づいて適切な撮像位置に移動しても良い。
また、プレースカメラ１５は、回路基板２３とプレースカメラ１５との距離の値やステージ１４の高さの値を用いた画像処理により回路基板２３の位置を正確に認識できるのであれば、高さ方向の移動を省略しても良い。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る実装装置１０の実装点におけるステージ１４の高さの算出方法について説明する。実装装置１０は、予め、ステージ１４の複数の位置で吸着ヘッド１２とステージ１４とを当接させて、当該複数の位置でのステージ１４の高さを測定する。そして、ステージ１４の複数の位置以外の位置、すなわち、ステージ１４の他の位置の高さを、測定した複数の位置でのステージ１４の高さの値を用いた補間処理により算出する。
【００２３】
図３は、本実施の形態に係る吸着ヘッド１２とステージ１４との当接動作を説明するための図である。
ステージ１４上には回路基板が搭載されておらず、また、吸着ヘッド１２もチップを吸着していない。この状態で制御部１６は、ボンディングヘッド１１を下降及び上昇させて、吸着ヘッド１２とステージ１４とをステージ１４上の複数の位置で当接させ、当接させた各位置におけるステージ１４の高さを測定する。
【００２４】
図４は、本実施の形態に係る吸着ヘッド１２とステージ１４との当接動作を説明するための斜視図である。
ステージ１４には、マトリックス状の複数のエリア３１が存在する。制御部１６は、エリア３１毎に吸着ヘッド１２とステージ１４とを当接させてエリア３１毎のステージ１４の高さを測定する。
【００２５】
本実施の形態においては、吸着ヘッド１２とステージ１４とを当接させるときに、吸着ヘッド１２またはステージ１４の少なくとも一方を昇温する。このために、吸着ヘッド１２及びステージ１４の内部にそれぞれヒータ（図示せず）を設けている。昇温及び降温の方法は、回路基板２３にチップ２２を搭載するときと同様の方法、つまり、同様の手順、条件であることが好ましい。また、吸着ヘッド１２とステージ１４とを同じ温度に昇温して当接させると、ステージ１４の高さの測定誤差を小さくすることができる。
【００２６】
図５は、本実施の形態に係る実装装置１０のステージ１４の高さの測定処理を説明するためのフローチャートである。
まず、回路基板を搭載していないステージ１４を所定の位置に移動し（ステップＳ１１０）、チップを保持していないボンディングヘッド１１をステージ１４上に移動する（ステップＳ１２０）。吸着ヘッド１２内のヒータを昇温する（ステップＳ１３０）。
【００２７】
次に、ボンディングヘッド１１を下降させて、ボンディングヘッド１１の先端の吸着ヘッド１２とステージ１４とを当接させる（ステップＳ１４０）。当接させるときの荷重は例えば１ニュートン以下とする。制御部１６は、ボンディングヘッド１１の内部に設けられたエンコーダ（図示せず）からステージ１４の高さ情報を取得する（ステップＳ１５０）。
【００２８】
そして、ボンディングヘッド１１を上昇させ（ステップＳ１６０）、吸着ヘッド１２内のヒータを降温し（ステップＳ１７０）、マッピングデータへ記録する（ステップＳ１８０）。マッピングデータは、制御部１６内または制御部１６外の記憶部（図示せず）が記憶する。
【００２９】
図６は、本実施の形態に係る実装装置１０が記憶するマッピングデータの例を示す図である。マッピングデータは、ステージのマトリックス状のエリア３１の数に対応する数のデータを有する。制御部１６は、このマッピングデータを用いて、吸着ヘッド１２がチップ２２を回路基板２３の実装点に搭載するときの当該実装点におけるステージ１４の高さを算出する。
【００３０】
図７は、本実施の形態に係る制御部１６の補間処理によるステージ１４の高さの算出方法を説明するための図である。
制御部１６は、マッピングデータが記憶するステージ１４の複数の位置の位置情報（ｘ，ｙ）と当該複数の位置における測定したステージ１４の高さｓｒｃ（ｘ，ｙ）とを用いた次式のような補間処理により、実装点におけるステージ１４の高さＤｓｔ（ｘ，ｙ）を算出する。
【００３１】
【数１】
2015118971.tif 000003
ステージ１４の高さを算出するときの補間方法には、上記の２次元補間やステージ１４の高さの変化を加味した３次元補間を用いることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、測定または算出したステージ１４の高さを回路基板２３の位置の認識に用いたが、測定または算出したステージ１４の高さを、吸着ヘッド１２がチップ２２を回路基板２３に搭載するときの吸着ヘッド１２の下降量、または、下降量の補正値の算出に用いても良い。
また、本実施の形態においては、測定または算出したステージ１４の高さをチップ２２の搭載面の高さ管理に用いているが、ステージ１４の傾き管理に用いても良い。
【００３３】
以上、説明したように、本実施の形態に係る実装装置１０は、基板２３を搭載するためのステージ１４と、部品２２を基板２３に搭載するためのヘッド１１、１２と、ステージ１４上の基板２３を撮像するカメラ１５と、カメラ１５が撮像した画像を用いて、ステージ１４上の基板２３の位置を認識する制御部１６とを備え、制御部１６は、ヘッド１２とステージ１４とを当接させて、ステージ１４の高さを測定し、ステージ１４の高さに基づいて基板２３の位置を認識するものである。この構成により、ステージ１４の高さに基づいて、カメラ１５を移動させたりして、ステージ１４上の基板２３の位置を正確に認識することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係る実装装置１０は、制御部１６が、ステージ１４の高さに基づいてステージ１４に搭載された基板２３とカメラ１５との距離を算出し、基板２３とカメラ１５との距離に基づいて基板２３の位置を認識するものである。
また、本実施の形態に係る実装装置１０は、制御部１６が、ステージ１４の高さまたは基板２３とカメラ１５との距離に基づいてカメラ１５を移動させ、移動したカメラ１５が撮像した画像を用いて、基板２３の位置を認識するものである。
【００３５】
また、本実施の形態に係る実装装置１０は、制御部１６が、ヘッド１２とステージ１４とを当接させるときに、ヘッド１２またはステージ１４の少なくとも一方を昇温するものである。
また、本実施の形態に係る実装装置１０は、制御部１６が、ヘッド１２とステージ１４とをステージ１４の複数の位置で当接させて、複数の位置での高さを測定し、ステージ１４の複数の位置以外の位置での高さを、複数の位置での高さを補間処理することにより算出するものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０    実装装置
１１    ボンディングヘッド
１２    吸着ヘッド
１４    ステージ
１５    プレースカメラ
１６    制御部
２２    チップ
２３    回路基板
【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】
2015118971.tif 000009
【図７】
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