(57)【要約】  電子部品を基板に実装する実装装置は、電子部品を先端面である保持面１４ａで保持する実装ツール１４と、実装ツール１４を基板に対して相対的に移動させる移動機構と、保持面１４ａに保持された平板状の測定ジグ６４の傾きを測定する角度検出機構と、実装装置の駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、保持面１４ａの検査のときに、実装ツール１４に測定ジグ６４を保持させるとともに、角度検出機構に測定ジグ６４の傾きを測定させる。これにより、実装ツールの保持面の状態をより正確に測定できる実装装置を提供する。
2016024364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装する実装装置であって、
前記電子部品を先端面である保持面で保持する実装ツールと、
前記実装ツールを前記基板に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記保持面に保持された平板状の測定ジグと、
前記ジグの傾きを測定する角度検出機構と、
前記実装装置の駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記保持面の検査のときに、前記実装ツールに前記測定ジグを保持させるとともに、前記角度検出機構に前記測定ジグの傾きを測定させる実装装置。
【請求項２】
請求項１に記載の実装装置であって、
前記角度検出機構は、
前記保持面に向かって突出し、固定された接触ピンと、
前記保持面に保持された前記測定ジグの表面の複数個所に前記接触ピンを順次接触させた際の前記実装ツールの相対的な位置情報に基づいて、前記測定ジグの傾きを演算する演算部と、
を含む実装装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の実装装置であって、
前記制御部は、前記測定された傾きに基づいて、前記保持面の傾きを調整する実装装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の実装装置であって、
前記実装ツールは、当該実装ツールの姿勢をロックまたはロック解除するツール支持機構をさらに備えており、
前記制御部は、前記ツール支持機構による前記実装ツールの姿勢ロックを解除した状態で、前記測定ジグを介して前記保持面の一部を、前記接触ピンに押しつけることで、前記保持面の傾きを調整する実装装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の実装装置であって、
前記測定ジグは、前記保持面全体を覆うサイズである実装装置。
【請求項６】
電子部品を基板に実装する実装装置を用いて、前記電子部品を保持する実装ツールの保持面の状態を測定する測定方法であって、
前記電子部品を先端面である前記保持面で保持する実装ツールと、前記保持面に保持された平板状の測定ジグの傾きを測定する角度検出機構と、を含む前記実装装置を準備する工程と、
前記実装ツールの前記保持面で、前記平板状の前記測定ジグを保持する工程と、
前記実装装置に搭載された前記角度検出機構を用いて前記測定ジグの傾きを測定する工程と、
前記保持された前記測定ジグの傾きに基づいて前記保持面の良否を判断する工程と、
を含む測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装する実装装置、および、実装装置において電子部品を保持する実装ツールの保持面の状態を測定する測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の高性能化、高機能化に伴って、当該電子装置を構成する電子部品に対しても種々の機能を担わせて電子部品自体が大型化しても電子装置としての小型高機能化を図るアプローチが為されている。これに伴って、電子部品を基板に実装する際には、バンプと電極間の好適な接合状態を得るために、有る程度以上の領域に分散して配置されたバンプ全てが均等に電極に接し、且つ均等な荷重の付加が為されることが求められる。また、近年は電子部品に対して光学的な機能を担わせたものも用いられてきており、当該電子部品は光導波路等が付加された回路基板に対して高い平行度を維持して接合されることが望まれる。【０００３】
そこで、従来から、電子部品を基板に実装する実装装置において、電子部品の実装に先だって、当該電子部品を保持する実装ツールの保持面の平行度の測定や傾きの調整をすることが提案されている。【０００４】
例えば、特許文献１には、基板ステージの表面に接触ピンを埋設し、実装部（実装ツール）を降下させて、電子部品の吸着面（保持面）の複数個所を接触ピン先端に接触させ、その際の実装部と実装ユニットとの相対移動量を求め、この相対移動量に基づいて基板ステージ吸着面との平行度を数値的に得る技術が開示されている。かかる技術によれば、比較的簡易に、実装ツールの保持面の平行度を測定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１７３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、実装ツールの保持面の特定箇所にだけ接触ピンを接触させた結果から、保持面の平行度を測定している。しかし、通常、実装ツールの保持面には、負圧発生源と連通する吸引孔や、当該吸引孔と連通する吸引溝が形成されている。特許文献１の技術において、接触ピンがこの吸引孔や吸引溝の形成箇所に接触した場合、特許文献１の技術では、保持面の平行度を正常に測定することができない。もちろん、接触ピンが、吸引孔や吸引溝に接触しないように、予め、実装ツールの移動位置を制御することは可能である。しかし、吸引孔や吸引溝の位置や形状は、実装装置の機種や実装対象の電子部品種類等に応じて様々であり、この吸引孔や吸引溝の位置や形状に応じて、実装ツールの移動プログラムを変更することは手間であった。【０００７】
また、特許文献１の技術では、保持面の平行度は測定できるものの、保持面への異物付着は、検出することができない。すなわち、実装工程の過程で、保持面には、粉塵などの異物が付着することがある。この異物が付着した状態で、保持面で電子部品を吸引保持した場合、電子部品は、保持面に対して傾いた状態となる。この場合、保持面の平行度が保たれていたとしても、電子部品の平行度は保たれないことになり、実装精度の低下を招く。【０００８】
そこで、本実施形態では、実装ツールの保持面の状態をより正確に測定できる実装装置、および、測定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】
【０００９】
本発明の実装装置は、電子部品を基板に実装する実装装置であって、電子部品を先端面である保持面で保持する実装ツールと、実装ツールを基板に対して相対的に移動させる移動機構と、保持面に保持された平板状の測定ジグと、測定ジグの傾きを測定する角度検出機構と、実装装置の駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、保持面の検査のときに、実装ツールに測定ジグを保持させるとともに、角度検出機構に測定ジグの傾きを測定させる、ことを特徴とする。【００１０】
好適な態様では、角度検出機構は、保持面に向かって突出し、固定された接触ピンと、保持面に保持された測定ジグの表面の複数個所に接触ピンを順次接触させた際の実装ツールの相対的な位置情報に基づいて、測定ジグの傾きを演算する演算部と、を備える。【００１１】
他の好適な態様では、制御部は、測定された傾きに基づいて、保持面の傾きを調整する。他の好適な態様では、実装ツールは、当該実装ツールの姿勢をロックまたはロック解除するツール支持機構をさらに備えており、制御部は、ツール支持機構による実装ツールの姿勢ロックを解除した状態で、測定ジグを介して保持面の一部を、接触ピンに押しつけることで、保持面の傾きを調整する。他の好適な態様では、測定ジグは、保持面全体を覆うサイズである。【００１２】
他の本発明である測定方法は、電子部品を基板に実装する実装装置を用いて、電子部品を保持する実装ツールの保持面の状態を測定する測定方法であって、電子部品を先端面である保持面で保持する実装ツールと、保持面に保持された平板状の測定ジグの傾きを測定する角度検出機構と、を含む実装装置を準備する工程と、実装ツールの保持面で、平板状の測定ジグを保持する工程と、実装装置に搭載された角度検出機構を用いて測定ジグの傾きを測定する工程と、保持された測定ジグの傾きに基づいて保持面の良否を判断する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実装ツールに測定ジグを保持させて、当該測定ジグの傾きを測定するため、実装ツールの保持面に形成された吸引孔や吸引溝の影響を受けることなく、保持面の傾きや異物の有無を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施形態である実装装置の斜視図である。
【図１Ｂ】実装装置の要部拡大図である。
【図２】実装装置の概略構成図である。
【図３】実装ツールの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】ツール支持機構の構成を示す図である。
【図６】保持面の底面図である。
【図７】保持面の検査の様子を示す図である。
【図８】保持面の検査・調整の流れを示すフローチャートである。
【図９】保持面の検査の流れを示すフローチャートである。
【図１０】保持面の調整の流れを示すフローチャートである。
【図１１】従来の保持面の検査の様子を示す図である。
【図１２】従来の保持面の検査の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１Ａは、本発明の実施形態である電子部品の実装装置１０の斜視図、図１Ｂは、実装装置１０の要部拡大図である。また、図２は、実装装置の概略構成図であり、図３は、実装ヘッド１２の正面図、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
実装装置１０は、電子部品である半導体チップをフェースダウンの状態で基板１００上に実装する装置で、例えば、フリップチップ実装装置である。実装装置１０は、実装ツール１４を具備した実装ヘッド１２や、半導体チップを実装ツール１４に供給するチップ供給手段（図示せず）、基板１００が載置されている基板ステージ５０、基板ステージ５０をＸＹ方向（水平方向）に移動させるＸＹステージ５２等を備えている。
【００１７】
半導体チップは、チップ供給手段により、実装ツール１４に供給される。チップ供給手段の構成としては、種々考えられるが、例えば、ウェーハステージに載置されたウェーハから、半導体チップを中継アームでピックアップして、中継ステージに移送するような構成が考えられる。この場合、ＸＹステージ５２は、中継ステージを実装ツール１４の真下に移送し、実装ツール１４は、真下に位置する中継ステージから半導体チップをピックアップする。
【００１８】
実装ツール１４で半導体チップがピックアップされれば、続いて、ＸＹステージ５２により、基板１００が実装ツール１４の真下に移送される。この状態になれば、実装ツール１４は、基板１００に向かって下降し、先端に吸引保持した半導体チップを基板１００に圧着し、実装する。
【００１９】
実装ヘッド１２は、実装装置１０のベース１１から立脚するフレーム５４に固着されており、その水平位置は固定となっている。実装ヘッド１２との対向位置には、基板１００を保持する基板ステージ５０が設けられている。この基板ステージ５０には、基板１００を加熱する加熱装置等が組み込まれている。基板ステージ５０は、ＸＹステージ５２上に設置されており、制御部７０からの指示に応じて、適宜、水平方向に移動する。
【００２０】
また、基板ステージ５０の近傍には、接触ピン６０や、測定ジグ６４が載置されるジグステージ６２、カメラユニット６６等も設けられている。接触ピン６０および測定ジグ６４は、いずれも、実装ツール１４の保持面１４ａの状態を検査・調整するために用いられる。
【００２１】
接触ピン６０は、ＸＹステージ５２のうち基板ステージ５０の近傍に設けられ、上側（すなわち実装ツール１４側）に突出したピンである。この接触ピン６０は、熱膨張係数の低い金属、例えば、ノビナイト（登録商標）の製品名で知られる鋳鉄系材料で作られている。接触ピン６０の先端は、円錐形となっており、実装ツール１４に吸引保持された測定ジグ６４と一点で接触できるようになっている。この接触ピン６０と、演算処理を行う実装装置１０の制御部７０が、実装ツール１４に保持された測定ジグ６４の傾きを測定する角度検出機構として機能する。
【００２２】
測定ジグ６４は、保持面１４ａの検査の際に、保持面１４ａで吸引保持されるプレートである。この測定ジグ６４は、その厚みが均一で、上面および底面が平坦な平板状で、実装ツール１４の保持面１４ａ全体を覆えるサイズとなっている。測定ジグ６４は、熱膨張係数が低く、平面が出しやすい材料、例えば、ガラス等で作られている。測定ジグ６４は、通常は、ＸＹステージ５２のうち、基板ステージ５０の近傍に配置されたジグステージ６２に載置されている。保持面１４ａの状態を検査する際には、実装ツール１４に、このジグステージ６２から測定ジグ６４をピックアップさせ、保持させる。そして、その状態で、測定ジグ６４を接触ピン６０に接触させ、接触した際の実装ツール１４の位置情報に基づいて、保持面１４ａの状態を検査する。
【００２３】
また、基板ステージ５０の側方には、実装ツール１４および実装ツール１４に保持されている半導体チップを、下側から撮影するためのカメラユニット６６が搭載されている。このカメラユニット６６や、接触ピン６０、ジグステージ６２は、いずれも、ＸＹステージ５２上に設置されており、制御部７０から指示に応じて、適宜、水平方向に移動する。
【００２４】
実装ヘッド１２には、半導体チップを吸引保持する実装ツール１４の他に、当該実装ツール１４を下方に移動させて半導体チップに荷重を付与する第一、第二加圧機構や、実装ツール１４を昇降自在に支持する支持機構、フレーム５４に固着されたベース部材１６、などを備えている。
【００２５】
ベース部材１６は、フレーム５４に固着され、その水平・垂直位置が固定の部材である。このベース部材１６には、第一加圧機構を構成するＺ軸モータ１８や、支持機構の昇降をガイドするＺ軸ガイドレール１７等が取り付けられている。
【００２６】
支持機構は、実装ツール１４や第二加圧機構を鉛直方向にスライド可能に支持するものである。支持機構は、Ｚ軸ガイドレール１７に組み付けられた移動体２４や、モータホルダ２６、移動ブロック２８等を備えている。この移動体２４やモータホルダ２６、移動ブロック２８は、互いに連結されており、ともに鉛直方向にスライド移動する。モータホルダ２６は、第二加圧機構を構成するボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」という）３０を保持する部材である。このモータホルダ２６の上側には、第一加圧機構を構成するリードスクリュー２２が螺合される移動ブロック２８が設けられている。リードスクリュー２２の回転に伴い、この移動ブロック２８が昇降し、ひいては、移動ブロック２８に連結されたモータホルダ２６や、移動体２４、ＶＣＭ３０、実装ツール１４が昇降する。
【００２７】
第一加圧機構は、支持機構ごと実装ツール１４を鉛直方向に移動させる移動機構であり、半導体チップに比較的大きな第一荷重を付与する機構である。第一加圧機構により、実装ツール１４が基板１００に向かって下降し、当該実装ツール１４の先端に吸引保持された半導体チップが基板１００上に押し付けられる。このとき、半導体チップに付与される荷重は、比較的大きな値、例えば、１０〜５００Ｎである。
【００２８】
第一加圧機構は、ベース部材１６に連結されたＺ軸モータ１８と、当該Ｚ軸モータ１８の出力軸にカップリング２０を介して連結されたリードスクリュー２２と、を備えている。Ｚ軸モータ１８の駆動に伴い、リードスクリュー２２が回転することにより、移動ブロック２８、ひいては、第二加圧機構や実装ツール１４が昇降する。なお、ここで説明した第一加圧機構の構成は、一例であり、第一加圧機構は、実装ツール１４や第二加圧機構、支持機構をともに鉛直方向に移動させることができるのであれば、その構成は、限定されない。例えば、加圧機構の駆動源として、モータではなく、エアシリンダや油圧シリンダ等を採用することもできる。
【００２９】
第二加圧機構は、支持機構と実装ツール１４との間に介在し、実装ツール１４を、支持機構に対して移動させる移動機構である。第二加圧機構は、第一加圧機構に比べて、比較的小さな第二荷重を半導体チップに付与する。第二加圧機構により実装ツール１４が基板１００に向かって下降し、当該実装ツール１４の先端に吸引保持された半導体チップが基板１００上に押し付けられる。このとき、半導体チップに付与される荷重は、比較的小さな値、例えば、０．１〜５０Ｎである。
【００３０】
第二加圧機構は、ＶＣＭ３０を駆動源とする。ＶＣＭ３０は、その内周面に永久磁石が配された略円筒形の固定子３２と、当該固定子３２の内側に当該固定子３２と同心に配された可動子３４と、を含んで構成される。固定子３２は、モータホルダ２６に保持されている。可動子３４は、その周囲にコイルが巻回された略円筒形部材であり、コイルへの通電により固定子３２に対して軸方向に進退する。なお、ここで説明した第二加圧機構の構成は、一例であり、第二加圧機構は、実装ツール１４を支持機構に対して鉛直方向に移動させることができるのであれば、その構成は、限定されない。
【００３１】
ＶＣＭ３０の可動子３４には、スライド軸３６が連結されている。このスライド軸３６は、可動子３４と実装ツール１４との間に介在する部材で、可動子３４とともに鉛直方向に移動する。支持機構には、このスライド軸３６の周囲を覆う保護部材４４が固着されている。保護部材４４には、スライド軸３６より僅かに大径の貫通孔が形成されており、スライド軸３６は、この貫通孔内を進退する。スライド軸３６の先端には、実装ツール１４を姿勢可変に保持するツール支持機構４５が取り付けられている。
【００３２】
ＶＣＭ３０の可動子３４とモータホルダ２６との間には、ロードセル３８が設けられている。ロードセル３８は、実装ツール１４を介して半導体チップに付与される荷重を検出するための圧力検出器である。第一加圧機構を用いて、比較的高い荷重を付与する際には、ＶＣＭ３０の可動子３４を上昇させて、ロードセル３８をモータホルダ２６に接触させて、ロードセル３８に予圧を発生させておく。
【００３３】
支持機構には、さらに、リニアスケール４２も固着されている。このリニアスケール４２は、スライド軸３６、ひいては、実装ツール１４の支持機構に対する変位量を測定する。そして、この変位量に基づいて実装ツール１４のＺ軸方向位置を検出する。
【００３４】
ツール支持機構４５は、実装ツール１４を保持する機構で、実装ツール１４の姿勢をロックまたはロック解除できる。図５は、ツール支持機構４５の構成を示す概略図である。ツール支持機構４５は、スライド軸３６に固着された固定部４６と、当該固定部４６に対して可動の可動部４７と、に大別される。固定部４６の底面は、凹状の球面形状となっている。また、この固定部４６の内部には、この凹状球面に連通する空洞部４６ａが形成されており、この空洞部４６ａは、さらに、外部に設けられたポンプ４９に連通されている。このポンプ４９の駆動により、当該空洞部４６ａに圧縮空気が供給されたり、空洞部が真空吸引されたりする。さらに、空洞部４６ａ内には、可動部４７を吸引保持するマグネット４８も設けられている。
【００３５】
可動部４７は、その上面が、凹状球面に対応した凸状の球面となっており、その底面には実装ツール１４が取り付けられている。この可動部４７、ひいては、実装ツール１４の姿勢は、空洞部４６ａを真空吸引することでロックされ、空洞部４６ａに圧縮空気を供給することでロック解除される。すなわち、空洞部４６ａを真空吸引すると、可動部４７は、この真空吸引力およびマグネット４８の磁気吸引力により固定部４６の凹状球面に密着し、固定されるため、可動部４７の姿勢は、殆ど変更できない。一方、空洞部４６ａに圧縮空気を供給すると、可動部４７は、マグネット４８の磁気吸引力に抗して下方に移動する。このとき、マグネット４８による磁気吸引力と圧縮空気による反発力が拮抗するように圧縮空気の供給量を調整することで、可動部４７と凹状球面との間には微小な間隙が形成され、可動部４７と固定部４６との間の摺動抵抗が大幅に低減される。その結果、可動部４７は、固定部４６に対して自由に動くことができ、その姿勢を自由に変更できる。
【００３６】
実装ツール１４は、半導体チップを吸引保持する部位である。この実装ツール１４の先端面は、半導体チップを吸引保持する保持面１４ａとなる。図６は、この保持面１４ａの一例を示す図である。保持面１４ａには、通常、半導体チップを吸引するための１以上の吸引孔１４ｂが形成されている。吸引孔１４ｂは、実装ツール１４の外部に設けられた真空引きポンプ（図示せず）と連通されている。また、保持面１４ａには、この吸引孔１４ｂと連通する吸引溝１４ｃも形成されている。なお、図６では、吸引溝１４ｃを略Ｈ字状としているが、吸引溝１４ｃの形状は、実装装置１０の機種によって適宜、異なっている。
【００３７】
制御部７０は、各種演算処理を行うＣＰＵ７２や、各種データやプログラムを記憶するメモリ７４、および、データの入出力を管理するデータインターフェース７６等を備えている。メモリ７４は、実装制御を行うためのプログラムや、各種データが記録される。また、ＣＰＵ７２は、ロードセル３８やリニアスケール４２等のセンサで検出された値に基づいて各種演算を実行するとともに、メモリ７４に記憶されたプログラムに従って、加圧機構やＸＹステージ５２、基板ステージ５０に搭載されたヒータ等を駆動するための制御信号をデータインターフェース７６を介して出力する。
【００３８】
以上のような実装装置１０で、半導体チップを基板１００に実装する際には、当然ながら、実装ツール１４の先端に半導体チップを吸引保持し、その状態で、半導体チップを基板１００上に押し付ける。このとき、実装ツール１４に保持されている半導体チップの表面が、基板１００と平行でなければ、半導体チップの全面に均等に荷重をかけることができず、実装精度の低下を招く。
【００３９】
そこで、従来から保持面１４ａの傾きを測定し、検査する技術が提案されている。例えば、ＸＹステージ５２上に傾き測定用のセンサ、例えば、変位センサ等を設けておき、当該傾き測定用センサを利用して、保持面１４ａの傾きを測定することが考えられている。しかし、こうした傾き測定用センサの追加設置は、電気配線の増加を招き、電気配線を複雑化する。また、通常、半導体チップを実装する際には、基板１００や、実装ツール１４を高温に加熱されるため、傾き測定用センサの設置箇所周辺も高温になりやすい。かかる高温環境下で、センサの精度を保つことは難しく、耐熱温度の高いセンサは、非常に高額であった。
【００４０】
そこで、一部では、保持面１４ａとの対向面に、接触ピンを固定設置し、この接触ピンに保持面１４ａを接触させることで保持面１４ａの傾きを測定する技術が提案されている。すなわち、保持面１４ａの複数個所に接触ピンを接触させ、その接触した際の実装ツール１４の高さ位置に基づいて、保持面１４ａの傾きを測定することが提案されている。かかる技術によれば、傾き測定のために、別途新たなセンサを追加する必要がないため、電気配線を簡易化でき、また、コストを低減できる。
【００４１】
しかしながら、従来の技術では、接触ピンを保持面１４ａに直接接触させていた。この場合、保持面１４ａの傾きを正確に検知できない恐れがあった。すなわち、既述した通り、保持面１４ａには、通常、吸引孔１４ｂや、吸引溝１４ｃが形成されている。傾き測定の際に、接触ピン６０の先端が、図１１に示すように、この吸引孔１４ｂや吸引溝１４ｃに接触すると、保持面１４ａの高さを正確に検出できないという問題があった。
【００４２】
また、従来の技術では、接触ピン６０を保持面１４ａの一部にしか接触させていないため、保持面１４ａにゴミ等の異物が付着していても、検出することができない。すなわち、半導体チップの実装を繰り返す過程で、保持面１４ａに、ゴミ等の異物が付着することがある。図１２に示すように、このゴミ１０２が付着した状態で、保持面１４ａで半導体チップ１０４を吸引すると、保持面１４ａが基板１００に対して平行であっても、半導体チップ１０４は傾くことになる。かかる状態で、半導体チップを基板１００に圧着しても、荷重が半導体チップ１０４の全面に均等にかからないため、実装の精度悪化を招いていた。
【００４３】
そこで、本実施形態では、こうした従来技術と異なり、センサ等を追加することなく、保持面１４ａの状態を確実に検知するために、測定ジグ６４を使用している。これについて、図７を参照して説明する。図７は、検査の様子を示すイメージ図である。既述した通り、保持面１４ａを検査する際には、保持面１４ａに測定ジグ６４を吸引保持する。ここで、測定ジグ６４は、その厚みが均一で、上面および下面が平坦な平板状である。したがって、保持面１４ａに異物等が無ければ、保持面１４ａに吸引保持された測定ジグ６４の下面は、保持面１４ａと平行である。したがって、この測定ジグ６４の下面の傾きを測定することで、保持面１４ａの傾きを推測できる。
【００４４】
本実施形態では、保持面１４ａで測定ジグ６４を吸引保持した状態で、ＸＹステージ５２を駆動させて、図７（ａ）に示すように、測定ジグ６４上の規定の測定点と接触ピン６０の先端とをＺ軸方向において対向、整列させる。続いて、ＶＣＭ３０を動作させて、実装ツール１４をＺ軸に沿って下降させる。そして、測定ジグ６４と接触ピンの先端とが接触すると、実装ツール１４の下降が停止する。リニアスケール４２により、この下降停止が検知されれば、制御部７０は、測定ジグ６４と接触ピン６０との接触が生じたと判断し、ＶＣＭ３０の駆動を停止する。そして、制御部７０は、接触ピン６０と接触するまでの実装ツール１４の下降量を、測定点の高さ位置情報として記憶する。一つの測定点と接触ピンとの接触が検知できれば、ＶＣＭ３０を駆動して、実装ツール１４を上昇させ、測定ジグ６４と接触ピン６０とを離間させる。そして、以降は、同様の接触・測定を、他の測定点においても行う。なお、ここで測定する測定点は、同一直線上に並ばない、３点以上であれば、その位置や個数は限定されない。しかし、測定誤差を少なくするためには、複数の測定点は、離れているほうが望ましい。本実施形態では、矩形状の測定ジグ６４の四隅近傍それぞれに一つずつ、合計四点の測定点を設定している。
【００４５】
全ての測定点について高さ位置情報が得られれば、それらの相対的関係に基づいて、測定ジグ６４の傾きを算出する。例えば、一つの測定点で得られた高さ位置情報を基準として、当該基準の高さ位置情報（実装ツール１４の下降量）と、他の測定点での高さ位置情報（実装ツール１４の下降量）との差分値を求める。得られた各々の差分値が、予め定めた閾値以上の場合には、測定ジグ６４の平行度が所望値に達していないと判定する。
【００４６】
ここで、測定ジグ６４の平行度が所望値に達しない原因としては、実装ツール１４の姿勢が不適切である場合と、実装ツール１４の保持面１４ａに異物が付着している場合と、の二つの場合が考えられる。この二つのいずれが原因で測定ジグ６４が傾いているかを確認する方法としては、種々考えられる。例えば、ＸＹステージ５２に設けられたカメラユニット６６を用いて、実装ツール１４の保持面１４ａを撮影し、得られた画像に基づいて、異物の付着の有無を確認することも出来る。また、別の方法として、測定ジグ６４を介して平行度を測定した後に、測定ジグ６４を取り外した状態で、再度、平行度を測定することも出来る。すなわち、保持面１４ａに直接、接触ピン６０を接触させ、その際の実装ツール１４の下降量（高さ位置情報）等から保持面１４ａの平行度を測定する。その結果、保持面１４ａの平行度が、測定ジグ６４の平行度と一致している場合には、実装ツール１４の姿勢不良と判断できる。逆に、保持面１４ａの平行度が、測定ジグ６４の平行度と大きく乖離している場合には、実装ツール１４の保持面１４ａに何らかの異物が付着していると考えられる。なお、実装ツール１４の保持面１４ａに、直接、接触ピン６０を接触させる場合には、接触ピン６０が吸引孔１４ｂや吸引溝１４ｃに接触しないように、測定点の設定を考慮する。
【００４７】
保持面１４ａに異物が付着していると判断された場合には、当該異物を除去したうえで、再度、保持面１４ａに保持された測定ジグ６４の傾きを測定する。また、実装ツール１４の姿勢不良と判断された場合には、実装ツール１４の姿勢を調整する。実装ツール１４の姿勢を調整する方法としては、いくつか考えられる。例えば、予め、基板ステージ５０と平行な基準面を用意しておき、実装ツール１４の姿勢を調整する際には、実装ツール１４の姿勢ロックを解除した状態で、当該実装ツール１４の保持面１４ａを基準面に押し当てるようにすることも出来る。
【００４８】
また、別の方法として、測定ジグ６４を介して、保持面１４ａを接触ピン６０で押し上げて実装ツール１４の姿勢を調整することもできる。すなわち、測定ジグ６４の四つの測定点の高さ位置情報から、測定ジグ６４の中心点における高さを基準高さとして算出する。続いて、ツール支持機構４５において、空洞部４６ａへの真空吸引を解除する一方で、圧縮空気の供給を開始し、実装ツール１４の姿勢ロックを解除する。この状態で、四つの測定点のうち、この中心点よりも低い測定点の真下に接触ピン６０を位置させる。その状態で、実装ツール１４を下降させ、測定点に接触ピン６０を押しあてる。このとき、実装ツール１４の姿勢はロック解除されているため、実装ツール１４は、測定ジグ６４を介して伝わる接触ピン６０からの押し当て力を受けて、徐々に姿勢が変化する。そして、最終的に、接触点の高さが、基準高さ（中心点の高さ）に達すれば、下降を停止し、接触ピン６０から離間させるべく実装ツール１４を上昇させる。そして、同様の処理を、基準高さを下回った全ての測定点について行う。
【００４９】
なお、接触ピン６０の水平位置が同じであっても、測定ジグ６４が傾きに応じて、測定ジグ６４上の接触ピン６０との接触点は異なってくる。換言すれば、測定ジグ６４が傾いている場合、予め設定された測定点と、実際の接触点との間にズレが生じることになる。こうしたズレは、傾きの測定結果や上述した傾きの調整結果の誤差の原因となる。しかし、接触ピン６０を利用した測定ジグ６４の傾きの測定と調整を繰り返し行うことで、こうした誤差は、徐々に低減させることができ、最終的に、測定ジグ６４（ひいては、保持面１４ａ）を基板ステージ５０と平行に調整することができる。
【００５０】
次に、本実施形態における実装ツール１４の保持面１４ａの状態の検査と調整の流れについて図８〜図１０を参照して説明する。図８〜図１０は、実装ツール１４の保持面１４ａの状態の検査と調整の流れを示すフローチャートである。
【００５１】
実測ツール１４の保持面１４ａの状態を検査・調整する際には、まず、実装ツール１４の保持面１４ａに測定ジグ６４を吸引保持する（Ｓ１０）。続いて、その状態で、予め規定された四点の測定点の高さを測定する（Ｓ１２）。具体的には、まず、ＸＹステージ５２を駆動して、測定ジグ６４の１番目の測定点の真下に、接触ピン６０を移動させる（Ｓ４０，Ｓ４２）。その後、測定ジグ６４が接触ピン６０に接触するまで実装ツール１４を下降させる（Ｓ４４，Ｓ４６）。この接触は、例えば、リニアスケール４２の値をモニタリングすることで検知できる。測定ジグ６４が接触ピン６０に接触すれば、その時点で、実装ツール１４の高さ位置を記憶するとともに、実装ツール１４を接触ピン６０から離間するべく、上昇させる（Ｓ４８，Ｓ５０）同様の手順を、残りの三点の測定点についても行い、全ての測定点の高さ位置が検出できれば、ステップＳ１４に進む。
【００５２】
ステップＳ１４では、得られた四つの測定点の高さ位置の差分値を算出する。そして、得られた差分値と予め規定された閾値とを比較する（Ｓ１６）。比較の結果、差分値が閾値を下回る場合には、測定ジグ６４ひいては保持面１４ａは、基板ステージ５０とほぼ平行であると判断する。この場合は、実装ツール１４による測定ジグ６４の保持を解除する（Ｓ１８）。
【００５３】
一方、差分値が閾値以上の場合には、保持面１４ａの状態に問題があると判断する。この場合は、まず、保持面１４ａへの異物の付着の有無を検査する（Ｓ２０〜Ｓ２４）。図８の例では、カメラユニット６６で得られた撮像画像に基づいて異物の有無を判断している。検査の結果、保持面１４ａに異物が付着していた場合には、当該異物を除去（Ｓ３０）し、測定ジグ６４を再度保持したうえで、ステップＳ１２に戻り、再度、保持面の状態を検査する。
【００５４】
保持面１４ａに異物が付着していない場合には、実装ツール１４の姿勢が不良であると判断する。この場合は、実装ツール１４で測定ジグ６４を保持したうえで（Ｓ２６）、実装ツール１４の姿勢を調整する（Ｓ２８）。具体的には、まず、測定された四つの測定点の高さ位置から、測定ジグ６４の中心点の高さを基準高さとして算出する（Ｓ６０）。続いて、一番目の測定点の高さ位置が、この基準高さより低いか否かを判断する（Ｓ６２，Ｓ６４）。判断の結果、基準高さより高い場合には、次の測定点について、同様の判断を行う。
【００５５】
一方、測定点の高さが、基準高さより低い場合には、当該測定点の真下に接触ピン６０を移動させる（Ｓ６６）。そして、その状態になれば、実装ツール１４の下降を開始するとともに、実装ツール１４の姿勢ロックを解除する（Ｓ６８）。すなわち、ツール支持機構４５において、空洞部４６ａに圧縮空気を供給し、可動部４７と可動部４７との間に微小間隙を形成する。実装ツール１４の下降に伴い、測定ジグ６４が接触ピン６０に当接すると、実装ツール１４ひいては実装ツール１４を保持する可動部４７がモーメントを受けることになる。姿勢ロックを解除した状態では、このモーメントを受けて、測定点が上方向に移動するべく、可動部４７が凹状球面に沿って摺動していく。そして最終的に、測定点の高さ位置が基準高さに到達すれば、実装ツール１４の下降を停止するとともに実装ツール１４の姿勢をロックする（Ｓ７０，Ｓ７２）。そして、実装ツール１４を接触ピン６０から離間すべく、実装ツール１４を上昇させる（Ｓ７４）。
【００５６】
以上のステップＳ６４〜Ｓ７４の処理を全ての測定点について行えば、ステップＳ１２に戻り、再び、保持面１４ａの検査を行う。そして、最終的に、測定点の高さ位置の差分値が、閾値未満となるまで（ステップＳ１６でＮｏとなるまで）、上述のステップをくり返す。
【００５７】
以上の説明で明らかな通り、本実施形態では、保持面１４ａの状態検査のために、実装ツール１４で吸引保持した測定ジグ６４を接触ピン６０に接触させている。かかる構成とすることで、保持面１４ａに、吸引孔１４ｂや吸引溝１４ｃが形成されていても、容易に、保持面１４ａの傾きを測定することができる。また、接触ピン６０と保持面１４ａとの間に測定ジグ６４を介在させることで、保持面１４ａへの異物の付着も検出できる。
【００５８】
なお、これまで説明した構成や流れは一例であり、実装ツール１４の保持面１４ａに保持された測定ジグ６４の傾きを測定し、その測定結果に基づいて保持面１４ａの状態を判断するのであれば、その他の構成は、適宜、変更することも可能である。
【００５９】
例えば、図８の例では、測定ジグ６４の傾きが検知された場合には、保持面１４ａへの異物付着の有無を検査している（Ｓ２０〜Ｓ２４）。しかし、実装装置の起動直後等、保持面１４ａへの異物付着の可能性が低い場合等には、異物付着の有無の検査工程は省略することも出来る。また、異物付着の有無は、カメラを用いる場合に限らず、他の方法で検知することも出来る。例えば、保持面１４ａから測定ジグ６４を取り外し、この保持面１４ａの傾きを直接検知し、測定ジグ６４を介在させた場合との傾きの違いが大きい場合には、異物が付着していると判断することも出来る。
【００６０】
また、本実施形態では、実装ツール１４の保持面１４ａ基板ステージ５０と平行になるように検査・調整しているが、場合によっては、保持面１４ａが基板ステージ５０に対して特定の角度を有するように検査・調整することも出来る。また、本実施形態では、接触ピン６０を測定ジグ６４に接触させたときの実装ツール１４の下降量に基づいて、測定点の高さ位置を測定しているが、測定ジグ６４の複数の測定点の相対的な高さ位置が測定できるのであれば、他の方法で測定することも出来る。例えば、接触式または非接触式（光学式や超音波式）の距離センサ等を用いて、測定ジグ６４の複数の測定点の相対的な高さ位置を測定することも出来る。
【００６１】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することのない全ての変更及び修正を包含するものである。
【符号の説明】
【００６２】
１０  実装装置、１１  ベース、１２  実装ヘッド、１４  実装ツール、１４ａ  保持面、１６  ベース部材、１７  Ｚ軸ガイドレール、１８  Ｚ軸モータ、２０  カップリング、２２  リードスクリュー、２４  移動体、２６  モータホルダ、２８  移動ブロック、３２  固定子、３４  可動子、３６  スライド軸、３８  ロードセル、４２  リニアスケール、４４  保護部材、４５  ツール支持機構、４６  固定部、４７  可動部、４８  マグネット、４９  ポンプ、５０  基板ステージ、５２  ＸＹステージ、５４  フレーム、６０  接触ピン、６２  ジグステージ、６４  測定ジグ、６６  カメラユニット、７０  制御部、７２  ＣＰＵ、７４  メモリ、７６  データインターフェース、１００  基板、１０２  ゴミ、１０４  半導体チップ。
【図１Ａ】
2016024364.tif 000003
【図１Ｂ】
2016024364.tif 000004
【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】
2016024364.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016024364.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2016024364.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月16日(2016.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装する実装装置であって、
前記基板を保持する実装面を有する実装ステージと、
前記実装面に対して高さ方向に移動可能に設けられ、前記電子部品を先端面である保持面で保持する実装ツールと、
前記保持面に向かって突出する１つの接触ピンと、
前記実装ツールを前記高さ方向に移動させて前記保持面を直接又は間接的に前記接触ピンに複数回押し当てて前記接触ピンに押し当てられた複数の点の相対的な前記高さ方向の高さを測定し、測定した前記複数の点の前記高さ方向の高さの相対的関係に基づいて前記保持面の前記実装面に対する平行度を測定する制御部とを備える、
実装装置。
【請求項２】
前記実装ツールの姿勢をロックまたはロック解除するツール支持機構を更に備え、
前記ツール支持機構によるロックを解除した状態で前記保持面を前記接触ピンに複数回押し当てて前記保持面の前記実装面に対する傾きを調整する、
請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
前記実装ツールの前記保持面に保持されて前記接触ピンに押しつけられる平板状の測定ジグを更に備える、
請求項１又は２に記載の実装装置。
【請求項４】
前記実装ツールの前記保持面を撮像するカメラを更に備え、
前記制御部は、前記測定ジグを前記接触ピンに押しつけることで測定した前記平行度に基づいて前記保持面の前記実装面に対する傾きを検出し、前記保持面が前記測定ジグに対して傾いている場合に前記カメラに前記保持面を撮像させる、
請求項３に記載の実装装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の実装装置であって、
前記測定ジグは、前記保持面全体を覆うサイズである実装装置。
【請求項６】
電子部品を基板に実装する実装装置を用いて、前記電子部品を保持する実装ツールの保持面の状態を測定する測定方法であって、
前記基板を保持する実装面を有する実装ステージと、前記実装面に対して高さ方向に移動可能に設けられ、前記電子部品を先端面である保持面で保持する実装ツールと、前記保持面に向かって突出する１つの接触ピンとを含む前記実装装置を準備する工程と、
前記実装ツールを前記高さ方向に移動させて前記保持面を直接又は間接的に前記接触ピンに複数回押し当てて前記接触ピンに押し当てられた複数の点の相対的な前記高さ方向の高さを測定する工程と、
測定した前記複数の点の前記高さ方向の高さの相対的関係に基づいて前記保持面の前記実装面に対する平行度を測定する工程とを含む測定方法。
【請求項７】
前記実装装置は、前記実装ツールの姿勢をロックまたはロック解除するツール支持機構をさらに有するものであって、
前記ツール支持機構によるロックを解除した状態で前記保持面を前記接触ピンに複数回押し当てて前記保持面の前記実装面に対する傾きを調整する工程をさらに含む、
請求項６に記載の測定方法。
【国際調査報告】
2016024364.tif 000016
2016024364.tif 000017
2016024364.tif 000018
2016024364.tif 000019