(57)【要約】【課題】安価な軸機構を用いながら高精度な位置決めが可能で、かつ実装途中におけるヘッドやステージの位置を認識できる部品装着方法を提供する。【解決手段】光軸が対向しかつ相互に固定の位置関係に配置された第１カメラ２０と第２カメラ２１との間に吸着ヘッド２を挿入し、第１カメラで吸着ヘッドのヘッド基準マーク５を撮像するとともに、第２カメラで吸着ヘッドに吸着された第１部品Ｐを撮像する。次に、第１カメラと第２カメラとの間にステージ１１を挿入し、第１カメラでステージ上に保持された第２部品Ｂを撮像するとともに、第２カメラでステージのステージ基準マーク１４を撮像する。両カメラからの画像情報を用いて第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出し、吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、ヘッド基準マーク５とステージ基準マーク１４とを第１，第２のカメラで認識し、これらの位置情報と上記相対位置情報とを用いて、第１部品Ｐと第２部品Ｂの位置が一致するように吸着ヘッドとステージとを位置補正し、装着する。【選択図】　　　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ヘッドで第１部品を吸着し、この第１部品をステージに保持された第２部品に位置合わせして装着する方法において、
上記吸着ヘッドの上方より光軸を下方に向けた第１光学系と、上記ステージの下方より光軸を第１光学系の光軸と略対向するよう上方に向けた第２光学系とを準備する工程と、
第１光学系と第２光学系との間に吸着ヘッドを挿入し、第１光学系で吸着ヘッドに付与され上方から認識できるヘッド基準マークを撮像するとともに、第２光学系で吸着ヘッドに吸着された第１部品を撮像する工程と、
第１光学系と第２光学系との間にステージを挿入し、第１光学系でステージ上に保持された第２部品を撮像するとともに、第２光学系でステージに付与され下方から認識できるステージ基準マークを撮像する工程と、
上記第１，第２の光学系からの画像情報を用いて第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出する工程と、
上記吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、上記ヘッド基準マークとステージ基準マークとを上記第１，第２の光学系で認識し、これらの位置情報と上記相対位置情報とを用いて、第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方を位置補正する工程と、上記位置補正後、第１部品と第２部品とを装着する工程と、を備えたことを特徴とする部品装着方法。
【請求項２】
上記第１光学系と第２光学系とを準備する工程は、
第１光学系と第２光学系との間に上下両方から認識できる単一のキャリブレーションマークを挿入し、このキャリブレーションマークを第１光学系と第２光学系とで撮像することで、第１光学系と第２光学系の光軸ずれ量を測定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の部品装着方法。
【請求項３】
上記キャリブレーションマークは、上記吸着ヘッドまたはステージに設けられたマークであることを特徴とする請求項２に記載の部品装着方法。
【請求項４】
上記第１光学系と第２光学系は、上記ヘッド基準マークと第１部品とを撮像する工程、上記第２部品とステージ基準マークとを撮像する工程、上記吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方を位置補正する工程、および第１部品と第２部品とを装着する工程の間中、固定の位置関係に保持されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の部品装着方法。
【請求項５】
上記装着位置における吸着ヘッドとステージとの位置補正工程は、上記吸着ヘッドおよびステージの一方もしくは双方を接合のために加熱しながら、ヘッド基準マークとステージ基準マークを第１，第２光学系で連続的に撮像し、上記相対位置情報を用いて第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドとステージとを相対位置補正する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の部品装着方法。
【請求項６】
第１部品と第２部品とを位置合わせして装着する部品装着装置において、
下端部に第１部品を吸着し、上方から認識できるヘッド基準マークを有する吸着ヘッドと、
上端部に第２部品を保持し、下方から認識できるステージ基準マークを有するステージと、
上記吸着ヘッドおよびステージをＸ，Ｙ，Ｚおよびθ方向に相対移動させる駆動機構と、
上記吸着ヘッドの上方からステージに保持された第２部品とヘッド基準マークとを撮像する第１光学系と、
第１光学系の光軸と略対向するように配置され、上記ステージの下方から吸着ヘッドに吸着された第１部品とステージ基準マークとを撮像する第２光学系と、
上記第１，第２の光学系からの画像情報を用いて、第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出する演算装置と、
上記吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、上記ヘッド基準マークとステージ基準マークとを上記第１，第２の光学系で認識し、これらの位置情報と上述の相対位置情報とを用いて、第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドとステージとを位置補正する制御装置と、を備えたことを特徴とする部品装着装置。
【請求項７】
上記撮像から装着までの間、第１光学系と第２光学系とを固定の位置関係に常時保持する位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の部品装着装置。
【請求項８】
上記吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方は、
部品吸着穴と、上記部品吸着穴の背後に設けられ、部品吸着穴と連通する中空部と、上記中空部の部品吸着穴と対向する面を閉鎖し、部品吸着穴を背後から透視可能な透明体と、上記中空部に接続されたエアー吸引通路とを備え、
上記第１光学系および第２の光学系の少なくとも一方は、上記透明体を介して部品吸着穴をヘッド基準マークまたはステージ基準マークとして認識することを特徴とする請求項６または７に記載の部品装着装置。
【請求項９】
上記部品吸着穴の近傍に、加熱用ヒータが固定されていることを特徴とする請求項８に記載の部品装着装置。
【請求項１０】
上記吸着ヘッドまたはステージの背面は、上記駆動機構に対しブラケットを介して取り付けられており、
上記ブラケットには上記透明体を介して部品吸着穴を撮像するための第１または第２の光学系を挿入自在な空洞部が形成されていることを特徴とする請求項８または９に記載の部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を基板などに実装する際に使用される部品装着方法および部品装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２７８００００号公報
【特許文献２】特許第２８１１８５６号公報
従来、半導体チップや圧電部品などの電子部品をプリント基板などの基板に実装する際、電子部品を基板の所定位置に正確に実装するために、高精度な位置決め機構が必要になる。
【０００３】
このような位置決め機構として、例えば特許文献１や特許文献２に記載のものがある。特許文献１は、上下２つのカメラで特定マークを撮像することで相互のずれ量を認識するとともに、このずれ量によりワークと基板との相対移動量を補正するものである。また特許文献２は、基板と電子部品の同軸上に、上下同時撮影用のカメラを挿入して認識する方法であり、背面合わせカメラによる上下同時撮影方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の場合、ワークおよび基板を移動させる軸機構の高精度な再現性を前提とした位置決め方式であり、ボンディング作業中のワークと基板の位置ずれを検知できる仕組みが存在しない。また、特定マークを用いた補正は、上下のカメラ間の相対位置ずれを把握するためのものであり、機構部の熱膨張などによる上カメラとボンディング部間、あるいは下カメラとボンディングステージ間の熱影響などによる誤差の把握ができないため、高精度化に限界があった。
【０００５】
一方、特許文献２の場合には、上下同時撮像カメラがワークと基板の同軸上に入って認識するため、ボンディング作業時には必ず退避させる動作が必要になり、実装状態のワーク、基板の位置を検知することは不可能である。また、上下撮像カメラが背面合わせの視野となるため、同一視野で１つのキャリブレーションマークを撮像することが原理的に不可能であり、２つのカメラの軸合わせ作業が複雑になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、部品を移動させるための安価な軸機構を用いながら高精度な位置決めが可能で、かつ実装途中におけるヘッドやステージの位置を認識することが可能で、ヘッドやステージの変形等による誤差を補正できる部品装着方法および部品装着装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、吸着ヘッドで第１部品を吸着し、この第１部品をステージに保持された第２部品に位置合わせして装着する方法において、上記吸着ヘッドの上方より光軸を下方に向けた第１光学系と、上記ステージの下方より光軸を第１光学系の光軸と略対向するよう上方に向けた第２光学系とを準備する工程と、第１光学系と第２光学系との間に吸着ヘッドを挿入し、第１光学系で吸着ヘッドに付与され上方から認識できるヘッド基準マークを撮像するとともに、第２光学系で吸着ヘッドに吸着された第１部品を撮像する工程と、第１光学系と第２光学系との間にステージを挿入し、第１光学系でステージ上に保持された第２部品を撮像するとともに、第２光学系でステージに付与され下方から認識できるステージ基準マークを撮像する工程と、上記第１，第２の光学系からの画像情報を用いて第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出する工程と、上記吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、上記ヘッド基準マークとステージ基準マークとを上記第１，第２の光学系で認識し、これらの位置情報と上記相対位置情報とを用いて、第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方を位置補正する工程と、上記位置補正後、第１部品と第２部品とを装着する工程と、を備えたことを特徴とする部品装着方法を提供する。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、第１部品と第２部品とを位置合わせして装着する部品装着装置において、下端部に第１部品を吸着し、上方から認識できるヘッド基準マークを有する吸着ヘッドと、上端部に第２部品を保持し、下方から認識できるステージ基準マークを有するステージと、上記吸着ヘッドおよびステージをＸ，Ｙ，Ｚおよびθ方向に相対移動させる駆動機構と、上記吸着ヘッドの上方からステージに保持された第２部品とヘッド基準マークとを撮像する第１光学系と、第１光学系の光軸と略対向するように配置され、上記ステージの下方から吸着ヘッドに吸着された第１部品とステージ基準マークとを撮像する第２光学系と、上記第１，第２の光学系からの画像情報を用いて、第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出する演算装置と、上記吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、上記ヘッド基準マークとステージ基準マークとを上記第１，第２の光学系で認識し、これらの位置情報と上述の相対位置情報とを用いて、第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドとステージとを位置補正する制御装置と、を備えたことを特徴とする部品装着装置を提供する。
【０００９】
請求項１に係る部品装着方法の一例を説明する。
まず、第１光学系と第２光学系とを準備する。ここで光学系とは、カメラ単体だけでなく、ミラーやレンズなどを含むことができ、１つの光学系が１つのカメラを備えたものに限らず、２つの光学系を１つのカメラで構成することも可能であり、逆に１つの光学系を複数のカメラで構成することも可能である。
第１光学系は吸着ヘッドの上方より光軸を下方に向けて配置されており、第２光学系はステージの下方より光軸を上方に向けて配置されている。第１光学系と第２光学系の光軸は略対向しており、互いに既知の位置関係にある。光軸が略対向する範囲には、互いの視野に対向する光学系の光軸が入る程度のずれは含む。対象とする第１部品と第２部品のサイズが想定視野より大きくなる場合には、第１光学系と第２光学系とを一体のまま水平方向に移動可能とするのがよい。
次に、吸着ヘッドを第１光学系と第２光学系の間に挿入し、第１光学系で吸着ヘッドに付与され上方から認識できるヘッド基準マークを撮像し、第２光学系で吸着ヘッドに吸着された第１部品を撮像する。第１光学系と第２光学系の光軸は略対向しているので、２つの光学系の撮像データから吸着ヘッドと第１部品との相対位置を求めることができる。なお、吸着ヘッドを第１光学系と第２光学系の間に挿入するとは、第１，第２の光学系を固定し、吸着ヘッドを移動させる場合に限らず、吸着ヘッドを固定し、第１，第２の光学系を移動させる場合も含む。
次に、第１光学系と第２光学系との間にステージを挿入し、第１光学系でステージ上に保持された第２部品を撮像し、第２光学系でステージに付与され下方から認識できるステージ基準マークを撮像する。この場合も、上記と同様に、２つの光学系の撮像データからステージと第２部品との相対位置を求めることができる。なお、ステージを第１光学系と第２光学系の間に挿入するとは、第１，第２の光学系を固定し、ステージを移動させる場合に限らず、ステージを固定し、第１，第２の光学系を移動させる場合も含む。
なお、吸着ヘッドと第１部品との相対位置を求める工程と、ステージと第２部品との相対位置を求める工程は、いずれを先にしてもよい。また、ヘッド基準マークはできるだけ吸着ヘッドに吸着された第１部品に近い位置に設けるのがよく、ステージ基準マークもできるだけ第２部品に近い位置に設けるのがよい。また、第１部品、第２部品を撮影する場合、これら部品に予めアライメントマークを付与してもよいし、部品の特徴点（例えばエッジなど）を撮像することで、部品の位置を認識してもよい。
次に、第１光学系と第２光学系からの画像情報を用いて第１部品と吸着ヘッドの相対位置、第２部品とステージの相対位置を算出する。つまり、第１光学系の画像情報から吸着ヘッド（ヘッド基準マーク）の位置を認識し、第２光学系の画像情報から第１部品の位置を認識することで、第１部品と吸着ヘッドの相対位置を算出できる。また、第１光学系の画像情報から第２部品の位置を認識し、第２光学系の画像情報からステージ（ステージ基準マーク）の位置を認識することで、第２部品とステージの相対位置を算出できる。
次に、吸着ヘッドとステージとを装着位置へ移動させた状態で、ヘッド基準マークとステージ基準マークとを第１，第２の光学系で認識し、これらの位置情報と上述の相対位置情報とを用いて、第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドとステージとを位置補正する。この状態で第１部品と第２部品とを装着すれば、互いの位置ずれがなく、高精度に位置合わせした状態で装着することができる。
【００１０】
本発明方法では、装着作業中の位置保証を、ヘッドとステージの双方に設けた基準マークを撮像しながら行なうため、軸機構として必要な精度を位置分解能だけとすることができ、高精度な再現性を必要としない。そのため、安価な軸機構を採用することができる。また、熱変形やロストモーションなどの再現性誤差は、装着作業中に補正が可能である。その結果、サブミクロンオーダーの位置精度が要求される電子部品の実装においても、本発明は適用可能である。
第１，第２光学系は常時固定の位置関係に保持しておく必要はなく、少なくとも撮像時において、既知の位置関係にあればよい。例えばヘッドまたはステージの挿入時に一時的にいずれかの光学系を退避させ、その後で元の位置に復帰させてもよい。この場合の光学系の移動機構は、再現性のある機構を用いる必要がある。
さらに、位置合わせ作業を第１，第２の光学系で撮像しながら実施できるので、装着作業中における第１，第２部品間のずれをも検知できる。したがって、例えばバンプ接合工法などにおいて、ヒータの熱によってヘッドやステージが熱変形を起こしても、この熱変形を随時認識して第１，第２部品の位置を補正できるため、加熱条件下でも精度のよい位置決めが可能である。
本発明におけるヘッド基準マークとは、吸着ヘッドに特別に付与された着色マークや凹凸部などの目印に限らず、ヘッドのエッジ部などの一部分であってもよい。同様に、ステージ基準マークも、ステージに特別に付与された目印に限らず、ステージのエッジ部などの一部分であってもよい。
なお、本発明において、「位置」という用語は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の位置およびθ方向の向きを総称的に表す。したがって、位置には姿勢の概念も含まれる。
【００１１】
請求項２のように、第１光学系と第２光学系とを準備する工程として、第１光学系と第２光学系との間に上下両方から認識できる単一のキャリブレーションマークを挿入し、このキャリブレーションマークを第１光学系と第２光学系とで撮像することで、第１光学系と第２光学系の光軸ずれ量を測定する工程を含むようにしてもよい。
第１光学系と第２光学系の光軸が同軸で正確に対向するように予め調整しておいても、時間経過や温度変化などによって光軸のずれが生じることが避けられず、またサブミクロンオーダーのような高精度な位置精度を保つことは難しい。そこで、第１光学系と第２光学系とで上下両方から同一マークを認識することで、双方の光学系の光軸のずれ量を求め、この光軸ずれ量を用いて、第１部品と吸着ヘッドの相対位置の算出、第２部品とステージの相対位置の算出、さらには吸着ヘッドとステージとの位置補正などを行えば、誤差が加算されず、精度のよい位置合わせが可能となる。
なお、キャリブレーションは、部品装着時に毎回行なうのが最も高精度を維持できるが、部品装着の設定回数毎あるいは設定時間毎に行なってもよい。
【００１２】
請求項３のように、キャリブレーションマークを吸着ヘッドまたはステージに設けられたマークとしてもよい。
キャリブレーションマークを吸着ヘッドやステージとは別の部材に設けることも可能であるが、これでは別部材を第１光学系と第２光学系との間に出し入れする移動機構を必要とするため、装置が複雑になる。そこで、キャリブレーションマークを吸着ヘッドまたはステージに設ければ、キャリブレーション用の別部材が不要となり、構造が簡単になるという利点がある。
なお、キャリブレーションマークは上下の光学系から同時に認識できる必要がある。そのため、吸着ヘッドまたはステージに設けられた上下貫通穴や、透明体（ガラス板）などに設けたマークなどをキャリブレーションマークとして用いることができる。
【００１３】
請求項４，７のように、第１光学系と第２光学系を、ヘッド基準マークと第１部品とを撮像する工程、第２部品とステージ基準マークとを撮像する工程、上記吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方を位置補正する工程、および第１部品と第２部品とを装着する工程の間中、固定の位置関係に保持しておくのがよい。つまり、位置合わせの全過程において、互いの光学系の光軸がずれないように常時保持しておくのがよい。
このように常時対向するように相対位置が固定された第１，第２光学系を用いて位置の認識を行なえば、光学系を相互に移動させる場合に比べて、移動機構による誤差の影響を少なくできるので、位置決め精度を上げることが可能であり、かつ高度な移動機構を必要としない。
【００１４】
請求項５のように、装着位置における吸着ヘッドとステージとの位置補正工程が、吸着ヘッドおよびステージの一方もしくは双方を接合のために加熱しながら、ヘッド基準マークとステージ基準マークを第１，第２光学系で連続的に撮像し、上記相対位置情報を用いて第１部品と第２部品の位置が所定の関係となるように吸着ヘッドとステージとを相対位置補正する工程を含むようにしてもよい。
この場合には、装着作業途中における熱変形に対して、連続的にマークのずれを撮像しているので、熱変形があってもリアルタイムで位置補正ができ、常に精度よく第１部品と第２部品とを装着することができる。
【００１５】
請求項８のように、吸着ヘッドおよびステージの少なくとも一方は、部品吸着穴と、部品吸着穴の背後に設けられ、部品吸着穴と連通する中空部と、中空部の部品吸着穴と対向する面を閉鎖し、部品吸着穴を背後から透視可能な透明体と、中空部に接続されたエアー吸引通路とを備え、第１光学系および第２の光学系の少なくとも一方が、透明体を介して部品吸着穴をヘッド基準マークまたはステージ基準マークとして認識するように構成してもよい。
すなわち、部品吸着穴は第１部品または第２部品を吸着する穴であり、部品と最も近い位置にある。そのため、吸着ヘッドやステージに熱変形があっても、部品との相対位置ずれ量が最も少なくて済む。
また、ヘッド（またはステージ）の背後から透明体を介して基準マークである部品吸着穴を透視可能であるから、実装途中でもヘッド（またはステージ）の背後から光学系によって容易に撮像することができる。つまり、実装途中におけるヘッド（またはステージ）の位置を正確に認識することができるので、精度の高い位置決めが可能となる。
【００１６】
請求項９のように、部品吸着穴の近傍に、加熱用ヒータを固定してもよい。
第１部品と第２部品とを装着する際、熱と圧力とをかけて接合する場合がある。その場合、加熱ヒータを部品と最も近い位置、すなわち部品吸着穴の近傍に設ければ、部品に対して熱を最も効率良く伝えることができるので、接合性能の向上を図ることができる。
なお、ヘッド（またはステージ）を加熱すると、周囲の空気の揺らぎによって光学系による撮像画像に歪みが発生し、誤差の原因になる。しかし、請求項８の構造の吸着ヘッドまたはステージを使用した場合、ヒータの熱によって中空部も加熱されるが、中空部はエアー吸引通路からのエアー吸引によって減圧された状態にあるので、空気の密度が低く、揺らぎが少ない。そのため、透明体および中空部を介して部品吸着穴を撮像したとき、揺らぎによる誤差が少なく、精度のよい撮像データを得ることができる。
【００１７】
請求項１０のように、吸着ヘッドまたはステージの背面を駆動機構に対しブラケットを介して取り付け、このブラケットに透明体を介して部品吸着穴を撮像するための第１または第２の光学系を挿入自在な空洞部を形成するのがよい。
ヘッド（またはステージ）は駆動機構によってＸ，Ｙ，Ｚあるいはθ軸方向に駆動されるが、このヘッドを駆動機構に片持ち構造で支持した場合には、透明体の背後は開放されているので、透明体の背後にカメラやミラーなどを配置するのは容易である。しかし、片持ち支持構造のヘッドは、第１部品と第２部品とを接合した時の加圧力によって撓む可能性があるため、高精度の接合が難しい。これに対し、ヘッドの背後をブラケットを介して駆動機構などに支持した場合には、加圧力が作用した場合でも撓みにくく、高精度の接合が可能になる。しかし、ブラケットが邪魔になって背後にカメラなどを配置しにくい。そこで、ヘッドの背後、特に透明体の背後に空洞部を持つブラケットで支持することにより、カメラがブラケットと干渉せず、部品吸着穴を容易に撮像できるとともに、ヘッド（またはステージ）を駆動機構に安定して支持できる。
なお、本発明において光学系とは、カメラのほか、ミラーやプリズムなどを用いて画像をカメラに向かって反射させる機能を持つ部分を含む。したがって、空洞部にはカメラ以外のミラーやプリズム、レンズなどの撮像用光学部品のみが挿入されてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
−第１実施例−
図１〜図３は本発明にかかる部品装着方法を用いた実装装置の第１実施例を示す。ここでは、第１部品として電子部品Ｐを、第２部品として基板Ｂを使用した。この実施例の実装装置は、ヘッド部１ａ、ステージ部１ｂ、第１，第２カメラ２０，２１、制御装置２５などで構成されている。
【００１９】
ヘッド部１ａは、電子部品Ｐを吸着する吸着ヘッド２と、吸着ヘッド２をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動する駆動機構７，８，９とを備えている。吸着ヘッド２は図２に示すように、図示しない真空吸引装置と接続された吸引穴３を備えており、吸引穴３の先端に下面に開口する部品吸着穴４が設けられ、この部品吸着穴４に電子部品Ｐが吸着される。吸着ヘッド２の上面、特に部品吸着穴４とほぼ対応する位置にヘッド基準マーク５が設けられている。基準マーク５は、θ軸方向の位置の再現性を見るため、図３に示すように複数の点状マークとしてもよいし、方向性のある形状（例えば長方形など）としてもよい。また、基準マーク５に対応して、電子部品ＰにもアライメントマークＰ１が設けられている。アライメントマークＰ１は、点状マークなどの格別なマークを使用することなく、電子部品Ｐのエッジなどの特徴点をアライメントマークとして使用してもよい。
吸着ヘッド２の先端部には、後述する第１カメラ２０と第２カメラ２１の光軸ずれ量を認識するためキャリブレーションマーク６が設けられている。このキャリブレーションマーク６は上下両方から認識できるマークであり、ここでは上下に貫通する穴で構成されている。
なお、吸着ヘッド２に電子部品Ｐを加熱するための加熱手段を設けてもよい。
吸着ヘッド２はＺ軸駆動機構７を介してＸ軸駆動機構８に取り付けられ、さらにＸ軸駆動機構８はＹ軸駆動機構９に連結されている。そのため、吸着ヘッド２はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の任意の位置に移動することができる。
吸着ヘッド２は、図示しない供給位置で電子部品Ｐを吸着し、実装位置へ運んで基板Ｂに実装することができる。
【００２０】
ステージ部１ｂは、基板Ｂを保持するステージ１１と、このステージ１１をＸ，Ｙ，θ軸方向に駆動する駆動機構１５，１６，１７とを備えている。ステージ１１も、図２に示すように、図示しない真空吸引装置と接続された吸引穴１２を備えており、この吸引穴１２の先端に上面に開口する部品吸着穴１３が設けられ、この部品吸着穴１３で基板Ｂが吸着保持される。ステージ１１の下面、特に部品吸着穴１３とほぼ対応する背面位置にステージ基準マーク１４が設けられている。この基準マーク１４も、ヘッド基準マーク５と同様に、図３に示すような複数の点状マークとしてもよいし、方向性のある形状（例えば長方形など）としてもよい。また、基準マーク１４に対応して、基板ＢにもアライメントマークＢ１が設けられている。
なお、ステージ１１に基板Ｂを加熱するための加熱手段を設けてもよい。
ステージ１１はＸ軸駆動機構１５に取り付けられ、Ｘ軸駆動機構１５の両端部はそれぞれＹ１軸駆動機構１６とＹ２軸駆動機構１７とにヒンジを介して連結されている。そのため、Ｙ１軸駆動機構１６の移動量とＹ２軸駆動機構１７の移動量とを変えることにより、ステージ１１をθ軸方向に角度調整することができる。したがって、ステージ１１はＸ，Ｙ，θ軸方向の任意の位置に移動することができる。
ステージ１１は、図示しない供給位置で基板Ｂを受け取り、実装位置へ運ぶ機能を有する。
【００２１】
実装位置における吸着ヘッド２の上方およびステージ１１の下方に、それぞれ第１カメラ２０と第２カメラ２１とが設置されている。両カメラ２０，２１は、互いの光軸が略同軸で対向し、かつカメラ同士が相対移動しないようにモータ軸等の位置決め手段２２（図１に破線で示す）によって相対位置が保持されている。なお、両カメラ２０，２１は自動焦点合わせ（オートフォーカス）機能を備えたものがよいが、両カメラ２０，２１をＺ軸方向に移動させることによって代用してもよい。
第１カメラ２０と第２カメラ２１との光軸ずれ量を認識するため、吸着ヘッド２に設けられたキャリブレーションマーク６が用いられる。なお、キャリブレーションマークとして、ステージ１１に設けたマークや穴を用いてもよいし、吸着ヘッド２やステージ１１以外の部材を用いてもよい。
【００２２】
制御装置２５は、第１カメラ２０および第２カメラ２１の撮像データを取込み、これらデータから、第１カメラ２０と第２カメラ２１との光軸ずれ量、電子部品Ｐの位置（姿勢）、基板Ｂの位置（姿勢）、ヘッド基準マーク５と電子部品Ｐとの相対位置（姿勢）、ステージ基準マーク１４と基板Ｂとの相対位置（姿勢）などを演算し、記憶するとともに、駆動機構７，８，９，１５，１６，１７を制御する機能を有する。
【００２３】
ここで、上記構成よりなる実装装置の動作の一例を図４に従って説明する。
図４の（ａ）は、第１カメラ２０と第２カメラ２１のキャリブレーション工程を示す。まず、実装位置に配置されている第１カメラ２０と第２カメラ２１との間に、吸着ヘッド２の先端部を挿入し、両方のカメラ２０，２１で吸着ヘッド２に設けられたキャリブレーションマーク６を撮像し、両方のカメラ２０，２１の光軸ずれ量を求める。光軸のずれ量は、後述する電子部品Ｐと吸着ヘッド２との相対位置の算出、基板Ｂとステージ１１との相対位置の算出、吸着ヘッド２とステージ１１との位置補正などに利用される。
図４の（ｂ）は吸着ヘッド２に吸着されている電子部品Ｐをカメラ２０，２１の間、すなわち実装位置に挿入した状態を示す。
図４の（ｃ）は吸着ヘッド２を実装高さまで下降させた状態を示し、この位置で第１カメラ２０でヘッド基準マーク５を認識し、第２カメラ２１で電子部品Ｐ（アライメントマークＰ１）を認識する。そして、第１カメラ２０と第２カメラ２１からの画像情報を用いて、電子部品Ｐの位置（姿勢）と、電子部品Ｐと吸着ヘッド２との相対位置（姿勢）とを算出し、記憶する。
図４の（ｄ）は吸着ヘッド２を退避させた状態を示す。
図４の（ｅ）はステージ１１を実装位置、つまりステージ１１上の基板Ｂを第１カメラ２０で認識でき、ステージ１１の背後の基準マーク１４を第２カメラ２１で認識できる位置へ挿入した状態を示す。この位置で第１カメラ２０で基板Ｂ（アライメントマークＢ１）を認識し、第２カメラ２１でステージ基準マーク１４を認識する。そして、第１カメラ２０と第２カメラ２１からの画像情報を用いて、基板Ｂの位置（姿勢）と、基板Ｂとステージ１１との相対位置（姿勢）とを算出し、記憶する。この時、図４の（ｃ）で求めた電子部品Ｐの位置に合うように、基板Ｂの位置を補正する。
なお、図４の（ｅ）における第１カメラ２０、第２カメラ２１の焦点距離が、キャリブレーションマーク６を認識した時（図４の（ａ））の焦点距離と異なるので、アライメントマークＢ１およびステージ基準マーク１４を明確に認識できるように、オートフォーカス機能を用いるのがよい。
図４の（ｆ）は実装工程であり、ステージ１１を図４の（ｅ）の位置に保持したまま、吸着ヘッド２を図４の（ｃ）と同じ位置へ移動させ、電子部品Ｐを基板Ｂに実装する。図４の（ｃ）で位置認識した後、図４の（ｄ）で退避させ、さらに図４の（ｆ）で実装位置へ戻した時、駆動機構７，８，９の精度によっては電子部品Ｐが図４の（ｃ）の位置に再現性よく戻れるとは限らない。また、第２カメラ２１の視界はステージ１１によって遮られているので、電子部品Ｐを第２カメラ２１で直接認識できない。そこで、実装工程では、第１カメラ２０でヘッド基準マーク５を認識し、図４の（ｃ）で算出した相対位置データから、電子部品Ｐの位置が図４の（ｃ）における電子部品Ｐの位置に合うように吸着ヘッド２をＸＹ方向に移動させる。ステージ１１は図４の（ｅ）の位置に保持したままであるから、図４の（ｅ）で認識した位置とずれがなく、電子部品Ｐの位置補正だけを行なえばよい。なお、θ軸方向のずれがある場合には、ステージ１１をθ方向に移動させればよい。
以上のようにして、電子部品Ｐと基板Ｂとを正確に位置合わせすることができ、この状態で実装することで高精度な製品を得ることができる。
【００２４】
図５は上記実装装置の動作の他の例を示す。
図５の（ａ）は、第１カメラ２０と第２カメラ２１のキャリブレーション工程であるが、ここではキャリブレーションマーク１９をステージ１１に設けてある。そのため、まず第１カメラ２０と第２カメラ２１とを実装位置へ移動させ、ステージ１１の先端部をカメラ２０，２１の間に挿入し、両方のカメラ２０，２１でステージ１１に設けられたキャリブレーションマーク１９を撮像し、両方のカメラ２０，２１の光軸ずれ量を認識する。
図５の（ｂ）はステージ１１を実装位置へ移動させた状態を示す。ここで、ステージ１１上に保持された基板Ｂ（アライメントマークＢ１）が第１カメラ２０で撮像され、ステージ１１の下面に設けられた基準マーク１４が第２カメラ２１で撮像される。第１カメラ２０と第２カメラ２１からの画像情報を用いて、基板Ｂの位置と、基板Ｂとステージ１１との相対位置とが算出され、記憶される。
図５の（ｃ）はステージ１１を退避させると同時に、吸着ヘッド２を実装位置へ移動させた状態を示す。
図５の（ｄ）は、吸着ヘッド２を実装高さまで下降させた状態を示し、この位置で第１カメラ２０でヘッド基準マーク５を認識し、第２カメラ２１で電子部品Ｐ（アライメントマークＰ１）を認識する。つまり、第１カメラ２０と第２カメラ２１からの画像情報を用いて、電子部品Ｐの位置と、電子部品Ｐと吸着ヘッド２との相対位置とを算出し、記憶する。なお、この時、第１カメラ２０と第２カメラ２１との焦点距離が、キャリブレーションマーク１９を認識した時の焦点距離と異なるので、オートフォーカス機能によりヘッド基準マーク５およびアライメントマークＰ１を明確に認識できるようにするのがよい。
図５の（ｅ）は、吸着ヘッド２を実装高さより上昇させて退避させておき、ステージ１１を実装位置へ移動させた状態を示す。ここで、図５の（ｂ）で記憶された位置情報から、図５の（ｄ）の電子部品Ｐの位置に基板Ｂが合致するように、ステージ１１がＸ，Ｙ，θ方向に移動される。
図５の（ｆ）は実装工程であり、ステージ１１を図５の（ｅ）の位置に保持したまま、吸着ヘッド２を下降させて電子部品Ｐを基板Ｂに実装する。このとき、吸着ヘッド２のＺ軸駆動機構７が十分な再現性を持たない場合でも、図５の（ｄ）における基準マーク５の位置と（ｆ）の基準マーク５の位置との誤差を認識し、さらにＸＹ方向の補正を加えることで、誤差を解消できる。
以上のようにして、電子部品Ｐと基板Ｂとを正確に位置合わせし、実装することができる。
【００２５】
図４および図５で示した位置決め工程において、加熱しながら実装を行う場合には、実装途中で吸着ヘッド２またはステージ１１が熱変形を起こすことがある。そのため、実装直前には正確に位置合わせされていても、実装が終了した時点で電子部品Ｐと基板Ｂとが正確に合致しない場合が生じる。
そのような場合の対策として、実装工程（図４の（ｆ）または図５の（ｆ）参照）において、次のような方法を用いることができる。
まず、ヘッド基準マーク５とステージ基準マーク１４とを第１，第２カメラ２０，２１で認識し、上述の相対位置情報を用いて電子部品Ｐと基板Ｂの位置が一致する位置に吸着ヘッド２とステージ１１とを仮止めする。この時点では、電子部品Ｐと基板Ｂとは軽く接触しているに過ぎない。
次に、吸着ヘッド２およびステージ１１の一方もしくは双方を接合のために加熱（例えば３５０℃／５ｓｅｃ以上）しつつ加圧し、その間、ヘッド基準マーク５とステージ基準マーク１４を第１，第２カメラ２０，２１で連続的に撮像する。そして、上記仮止め工程の相対位置関係を維持するよう、吸着ヘッド２とステージ１１とを相対位置補正する。
上記のような方法を用いれば、実装途中にずれが発生しても、そのずれをカメラ２０，２１によりリアルタイムで検出して補正するので、正確な接合が可能となる。
なお、上記の場合には電子部品Ｐと基板Ｂとを軽く接触させて仮止めしたが、電子部品Ｐと基板Ｂとを接触させずに直前で仮止めを行ってもよい。
【００２６】
−第２実施例−
図６〜図９は本発明にかかる実装装置の第２実施例を示す。
この実施例の実装装置も、ヘッド部３０およびステージ部４０と、第１，第２の光学系６０，６１と、制御装置（図示せず）とで構成されている。
ヘッド部３０は、電子部品Ｐを吸着する吸着ヘッド３１と、例えばＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動する駆動機構３２と、吸着ヘッド３１を駆動機構３２に連結するブラケット３３とで構成されている。ブラケット３３は対向する一対の支持壁３３ａを備えており、その間にＸ軸方向に貫通した空洞部３３ｂが設けられている。この空洞部３３ｂには、第１光学系６０のミラー部６０ｃがＸ軸方向より出入り自在に挿入される。
【００２７】
吸着ヘッド３１は、図８に示すようにベース部材３４と、ベース部材３４の上面に固定された透明ガラスなどからなる透明板３５と、ベース部材３４の下面に固定された断熱材よりなる筒状部材３６と、筒状部材３６の下端部に固定されたアタッチメント部材３７と、アタッチメント部材３７と筒状部材３６との間に挟着されたヒータ３８とで構成されている。上記ベース部材３４は支持壁３３ａの下端部にネジ等によって固定されている。アタッチメント部材３７はできるだけ熱伝導性の良好な材料で形成するのがよい。
【００２８】
ベース部材３４の中央部には、上下に貫通する穴３４ａが設けられ、この貫通穴３４ａは筒状部材３６の内部穴３６ａと連通しており、これら穴３４ａ，３６ａによって中空部３９が形成されている。中空部３９の上面が透明板３５で閉鎖されている。ベース部材３４には、中空部３９に連通するエアー配管３４ｂが接続されており、このエアー配管３４ｂは図示しない真空吸引装置と接続され、エアー吸引通路を構成している。
【００２９】
ヒータ３８の中心部には貫通穴３８ａが設けられ、この貫通穴３８ａはアタッチメント部材３７の中心部に突設されたボス部３７ａに嵌合され、ヒータ３８はアタッチメント部材３７に対して同心状に位置決めされている。アタッチメント部材３７のボス部３７ａの中心には、部品吸着穴３７ｂが貫通形成されている。部品吸着穴３７ｂの下側開口部に電子部品Ｐが吸着される。
【００３０】
上記のように、吸着ヘッド３１の部品吸着穴３７ｂの背後に部品吸着穴３７ｂと連通する中空部３９が形成され、中空部３９の部品吸着穴３７ｂと対向する面が透明板３５で閉鎖されている。ヘッド３１を駆動機構３２に連結するためのブラケット３３には空洞部３３ｂが設けられ、この空洞部３３ｂに挿入された第１光学系６０で透明板３５を介して部品吸着穴３７ｂを容易に認識することができる。つまり、部品吸着穴３７ｂをヘッド基準マークとして用いることができる。なお、回転方向の角度ずれを検出するため、部品吸着穴３７ｂの上側開口部３７ｂ１を図９に示すように長方形などの方向性を持つ異形形状とするのがよい。
【００３１】
ステージ部４０は、基板Ｐを吸着保持するステージ４１と、例えばＸ，Ｙ，θ軸方向に駆動する駆動機構４２と、ステージ４１を駆動機構４２に連結するブラケット４３とで構成されている。ステージ４１は吸着ヘッド３１と、ブラケット４３はブラケット３３と上下対称構造であるから、以下に主要部の部品符号を列記して重複説明を省略する。すなわち、４３ｂは空洞部、４４はベース部材、４４ｂはエアー配管、４５は透明板、４６は筒状部材、４７はアタッチメント部材、４７ｂは部品吸着穴、４８はヒータ、４９は中空部である。
この場合も、空洞部４３ｂにＸ軸方向より挿入された第２光学系６１で透明板４５を介して部品吸着穴４７ｂを撮像することができ、部品吸着穴４７ｂをヘッド基準マークとして用いることができる。
【００３２】
第１光学系６０は、ＸＹ軸駆動機構６２上に設けられた支柱部６３にＺ１軸駆動機構６４を介して取り付けられており、第２光学系６１は、上記支柱部６３にＺ２軸駆動機構６５を介して取り付けられている。
第１光学系６０は、カメラ６０ａと、Ｘ軸方向に延びる筒形のレンズ６０ｂと、レンズ６０ｂの先端に取り付けられたプリズムまたはミラー６０ｃとを備えており、このミラー６０ｃがブラケット３３の空洞部３３ｂに挿入される。そして、部品吸着穴３７ｂの光をミラー６０ｃで反射させ、レンズ６０ｂを介してカメラ６０ａで撮像できるようになっている。第２光学系６１も同様に、カメラ６１ａと、Ｘ軸方向に延びる筒形のレンズ６１と、プリズムまたはミラー６１ｃとを備えており、このミラー６１ｃがブラケット４３の空洞部４３ｂに挿入される。空洞部３３ｂ，４３ｂに比べてミラー６０ｃ，６１ｃは小断面であるため、ＸＹＺ方向にスペース上の余裕が存在する。そのため、位置認識、実装、位置補正時に吸着ヘッド３１およびステージ４１を動作させた場合でも、ブラケット３３，４３とミラー６０ｃ，６１ｃとの干渉を防止できる。
【００３３】
第１光学系６０と第２光学系６１は、互いの光軸が同軸で対向し、かつカメラ同士がＸＹ方向に相対移動しないように支柱部６３によって支持されている。また、第１光学系６０と第２光学系６１との光軸ずれ量を認識するため、吸着ヘッド３１またはステージ４１に設けられた一方の部品吸着穴３７ｂ，４７ｂをキャリブレーションマークとして用いることができる。但し、この場合には部品Ｐまたは基板Ｂを吸着していない状態でキャリブレーションを行なう必要がある。
大型の基板Ｂに複数の部品Ｐを実装する場合に対応するため、両光学系２０，２１はＸＹ軸駆動機構６２によりＸＹ方向に一体に移動可能となっている。
また、第１光学系６０をＺ１軸駆動機構６４によって上下方向に調整し、第２光学系６１をＺ２軸駆動機構６５によって上下方向に調整することで、各光学系６０，６１のフォーカス調整を独自に行なうことができる。
【００３４】
上記実施例の実装装置の動作は、図４または図５に示された動作とほぼ同様である。特に、キャリブレーションとして吸着ヘッド３１の部品吸着穴３７ｂまたはステージ４１の部品吸着穴４７ｂを使用した場合には、電子部品Ｐまたは基板Ｂを吸着する前に吸着ヘッド３１またはステージ４１を上下の光学系６０，６１の間に挿入し、光軸ずれ量を測定すればよい。
【００３５】
上記実施例では、部品吸着穴３７ｂ，４７ｂをヘッド基準マークおよびステージ基準マークとして用いている。部品吸着穴３７ｂ，４７ｂは部品Ｐおよび基板Ｂと最も近い位置にあるので、吸着ヘッド３１やステージ４１に多少の変形があっても、部品Ｐと吸着ヘッド３１との相対位置ずれ量、基板Ｂとステージ４１との相対位置ずれ量が最も小さくなる。
また、ヘッド（またはステージ）の背後から透明板を介して基準マークである部品吸着穴を透視可能であるから、実装途中でもヘッド（またはステージ）の位置を正確に認識することができ、精度の高い位置決めが可能となる。
【００３６】
また、吸着ヘッド３１およびステージ４１の双方がヒータ３８，４８を備えているので、熱と圧力とをかけて電子部品Ｐを基板Ｂに実装することができる。この場合、ヒータ３８，４８が部品吸着穴３７ｂ，４７ｂに非常に近い位置に設けられているので、部品Ｐおよび基板Ｂに対して熱を最も効率良く伝えることができ、接合性能の向上を図ることができる。また、ヘッド（またはステージ）を加熱すると、周囲の空気の揺らぎによって光学系による撮像画像に歪みが発生し、誤差の原因になるが、中空部３９はエアー吸引通路３４ｂからのエアー吸引によって減圧状態にあるので、空気の密度が低く、揺らぎが少ない。そのため、透明板３５および中空部３９を介して部品吸着穴３７ｂを撮像したとき、揺らぎによる誤差が少なく、精度のよい撮像データを得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施例では、第１光学系６０および第２光学系６１に設けられたミラー部６０ｃ，６１ｃを空洞部３３ｂ，４３ｂに挿入するようにしたが、カメラを小型に構成できる場合には、レンズ部６０ｂ，６１ｂやミラー部６０ｃ，６１ｃを省略し、直接カメラ６０ａ，６１ａを空洞部３３ｂ，４３ｂに挿入してもよい。
また、吸着ヘッド３１とステージ４１とを上下対称構造とし、ブラケット３３およびブラケット４３も上下対称構造としたが、取り扱う第１部品（電子部品）Ｐおよび第２部品（基板）Ｂの形状や大きさに応じて任意の構造を採ることができる。
ブラケット３３，４３として、実施例のような一対の支持壁３３ａで支持する構造部材を使用したので、吸着ヘッド３１およびステージ４１を駆動機構３２，４２に対して両端支持構造で支持することができ、実装時の加圧力による吸着ヘッド３１およびステージ４１の撓みを防止できる。しかも、ブラケット３３，４３は光学系６０，６１のミラー部６０ｃ，６１ｃを挿入自在な空洞部３３ｂ，４３ｂを有するので、実装途中におけるヘッド基準マーク３７ｂ，４７ｂを容易に認識することができる。
【００３８】
−第３実施例−
図１０，図１１は本発明にかかる実装装置の第３実施例であり、１台のカメラで２つの光学系を構成した例である。図６〜図９に示す第２実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例では、支柱部６３にＺ軸方向に移動可能に設けられたテーブル７０上に、カメラ７１とレンズ７２とカメラ７１の視野を上下半分ずつに分割するミラー（またはプリズム）７３，７４とが設置されている。カメラ７１の光軸は、ミラー７３によって上向きに曲げられ、Ｚ軸方向に移動不能なレンズ７５に設けられた２つのミラー（またはプリズム）７６，７７によって下向きに曲げられ、ヘッド基準マーク３７ｂを撮像することができる。一方、ミラー７４によって下方に向かって曲げられた光軸は、Ｚ軸方向に移動不能なレンズ７８に設けられた２つのミラー（またはプリズム）７９，８０によって上向きに曲げられ、ステージ基準マーク４７ｂを撮像することができる。このように、１台のカメラ７１で２つの光学系を構成することができる。
【００３９】
図１１はカメラ７１による視野画像を示す。上半分に写った画像がヘッド基準マーク３７ｂであり、下半分に写った画像がステージ基準マーク４７ｂである。テーブル７０をＺ軸方向に移動させて、上下の光学系の光路の長さを等しくし、フォーカスをＹ軸で合わせることで、上下の光学系の画像の焦点を同時に合わせることができる。
【００４０】
−第４実施例−
図１２，図１３は本発明にかかる実装装置の第４実施例である。この実施例は、４台のカメラを用いることで、高速に位置合わせを行う方式である。図１２は図１と、図１３は図４と対比して説明する。なお、同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図１２において、第１カメラ８１と第２カメラ８２とが位置決め手段８３によって光軸が対向するように保持され、第３カメラ８４と第４カメラ８５とが光軸が対向するように位置決め手段８６によって保持されている。第１カメラ８１と第２カメラ８２、第３カメラ８４と第４カメラ８５は、それぞれＸＹ方向には相対位置が固定され、フォーカス方向には移動自在である。
例えば、第１カメラ８１はヘッド基準マーク５を認識するために用いられ、第２カメラ８２は吸着ヘッド２に吸着された部品Ｐを認識するために用いられる。また、第３カメラ８４は例えばステージ１１に保持された基板Ｂとヘッド基準マーク５とを認識するために用いられ、第４カメラ８５はステージ基準マーク１４を認識するために用いられる。
【００４１】
上記構成の実装装置の動作を図１３にしたがって説明する。
図１３の（ａ）はキャリブレーション工程であり、第１カメラ８１と第２カメラ８２との間に吸着ヘッド２の先端部を挿入し、両方のカメラ８１，８２で吸着ヘッド２に設けられたキャリブレーションマーク６を撮像し、両方のカメラ８１，８２の光軸ずれ量を求める。同様に、第３カメラ８４と第４カメラ８５との間にステージ１１を挿入し、両方のカメラ８４，８５でステージ１１に設けられたキャリブレーションマーク１９を撮像し、両方のカメラ８４，８５の光軸ずれ量を求める。
図１３の（ｂ）は吸着ヘッド２に吸着されている電子部品Ｐをカメラ８１，８２の間に挿入し、ステージ１１に保持されている基板Ｂをカメラ８４，８５の間に挿入した状態を示す。この状態で、カメラ８１，８２によってヘッド基準マーク５と部品Ｐとの相対位置を認識し、カメラ８４，８５によって基板Ｂとステージ基準マーク１４との相対位置を認識する。
図１３の（ｃ）は吸着ヘッド２とステージ１１とを、部品Ｐと基板Ｂとが位置合わせされるように移動させた状態を示す。ここでは、第３，第４カメラ８４，８５の間に吸着ヘッド２を移動させ、第３カメラ８４でヘッド基準マーク５を認識し、第４カメラ８５でステージ基準マーク１４を認識したが、第１，第２カメラ８１，８２の間にステージ１１を移動させ、第１カメラ８１でヘッド基準マーク５を認識し、第２カメラ８２でステージ基準マーク１４を認識してもよい。
図１３の（ｄ）は接合工程であり、部品Ｐと基板Ｂとを加熱しながら接合を行う。加熱によって部品Ｐと基板Ｂの相対位置がずれないように、第３，第４カメラ８４，８５で連続的にマーク５，１４を撮像し、リアルタイムで吸着ヘッド２またはステージ１１を位置補正するのがよい。
上記のように、４台のカメラ８１，８２，８４，８５を使用すれば、一方のカメラ対で吸着ヘッド２側を撮像している間に、他方のカメラ対でステージ１１側を撮像できるので、位置合わせおよび実装を高速で行うことができる。
【００４２】
図１４，図１５は本発明にかかる部品装着方法で用いられる光部品の例を示す。この実施例は、第１部品として面発光型レーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）９０を用い、第２部品として光導波路基板１００を用いたものである。
ＬＤ９０は、図１１に示すように１つの主面の中央部に発光部９１を有し、この発光部９１から略円錐形の射出光が射出される。光導波路基板１００の上面には光導入孔１０１が所定間隔で垂直方向に形成され、基板１００の内部には光導入孔１０１と直交する導波路１０２が水平方向に形成されている。ＬＤ９０は、光導波路基板１００の上面に、光導入孔１０１に対して発光部９１を位置合わせして下向きに導電性接合材（金属接合材）１０３で接合されている。ＬＤ９０の光は、光導入孔１０１から導波路１０２を通って図示しない光通信回線へ送られる。
【００４３】
上記のようなＬＤ９０と光導波路基板１００とを正確に位置合わせして接合する場合に、本発明方法を使用することができる。
第１，第２実施例では、第１部品Ｐ，第２部品ＢにそれぞれアライメントマークＰ１，Ｂ１を設けたが、第３実施例ではＬＤ９０の発光部９１をアライメントマークとして利用し、光導波路基板１００の光導入孔１０１をアライメントマークとして利用することができる。
そのため、ＬＤ９０および光導波路基板１００に格別なアライメントマークを設ける必要がない。特に、ＬＤ９０の場合、発光部９１の位置が重要であり、発光部以外の位置にアライメントマークを設けても、そのアライメントマークと発光部との間にバラツキがあると、ＬＤ９０を光導波路基板１００に正確に実装できない。上記のように発光部９１および光導入孔１０１をアライメントマークとして利用することで、作業工数の削減だけでなく、精度も向上する。
【００４４】
上記実施例では、１枚の基板Ｂに対して１個の電子部品Ｐを装着する例について説明したが、１枚の基板Ｂに対して複数個の電子部品Ｐを装着する場合でも同様である。ただし、その場合には、基板Ｂの複数の装着位置にそれぞれアライメントマークＢ１を設けるとともに、これに対応するステージ１１にも複数のステージ基準マーク１４を設ける必要がある。
【００４５】
本発明は、半導体チップなどの電子部品を基板に搭載するチップマウンタや、ＴＡＢボンダ、フリップチップボンダなど、広い用途に用いることができる。
本発明の部品装着装置は、図１または図６に示された構造に限るものではなく、本発明の各工程を実施できる構造であればよい。
本発明において、第１カメラを吸着ヘッドより上方に配置し、第２カメラをステージより下方に配置したが、少なくともヘッド基準マークおよびステージ基準マークからの光を受ける部分（例えばレンズやミラーなど）が吸着ヘッドより上方およびステージより下方に位置すればよく、カメラ本体がそれぞれ吸着ヘッドより上方、ステージより下方に配置されている必要はない。したがって、複数のミラーやプリズムを用いて吸着ヘッドの側方や下方、あるいはステージの側方や下方に配置されたカメラ本体に光を反射するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、装着作業中の位置保証を、ヘッドとステージの双方に設けた基準マークを撮像しながら行なうため、ヘッドとステージとを駆動する軸機構として必要な精度を位置分解能だけとすることができ、高精度な再現性を必要としない。そのため、安価な軸機構を採用しながら、極めて高精度な装着を行なうことができる。
また、装着作業を２つの光学系で上下から撮像しながら実施できるので、熱変形やロストモーションなどの再現性誤差は、装着作業中に補正が可能である。そのため、加熱条件下でも精度のよい位置決めが可能である。
【００４７】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１に係る部品装着方法を簡単な装置で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる部品装着方法を用いた実装装置の第１実施例の斜視図である。
【図２】図１に示す実装装置の吸着ヘッドおよびステージの拡大図である。
【図３】図１に示す実装装置の吸着ヘッドおよびステージの斜視図である。
【図４】図１に示す実装装置の位置合わせ動作を示す動作説明図である。
【図５】図１に示す実装装置の位置合わせ動作の他の例の動作説明図である。
【図６】本発明にかかる部品装着方法を用いた実装装置の第２実施例の正面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ　線断面図である。
【図８】図６に示す実装装置の吸着ヘッドの拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ　線断面図である。
【図９】吸着ヘッドに設けられた部品吸着穴の背後から見た拡大図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＩＸ−ＩＸ　線断面図である。
【図１０】本発明にかかる実装装置の第３実施例の側面図である。
【図１１】図１０に示すカメラで撮像した視野画像図である。
【図１２】本発明にかかる実装装置の第４実施例の斜視図である。
【図１３】図１２に示す実装装置の動作説明図である。
【図１４】本発明にかかる部品装着方法を用いて実装した光部品の断面図である。
【図１５】図１４の光部品に用いられるレーザダイオードの斜視図である。
【符号の説明】
Ｐ　　　　　電子部品（第１部品）
Ｂ　　　　　基板（第２部品）
１ａ　　　　　　　　ヘッド部
１ｂ　　　　ステージ部
２　　　　　吸着ヘッド
４　　　　　部品吸着穴
５　　　　　　　　　　ヘッド基準マーク
６　　　　　キャリブレーションマーク
７，８，９　　ヘッド用駆動機構
１１　　　　　　　　ステージ
１３　　　　部品吸着穴
１４　　　　　　　　ステージ基準マーク
１５，１６，１７　　ステージ用駆動機構
２０　　　　第１光学系
２１　　　　第２光学系
２５　　　　制御装置
【図１】
2004146785.tif 000003
【図２】
2004146785.tif 000004
【図３】
2004146785.tif 000005
【図４】
2004146785.tif 000006
【図５】
2004146785.tif 000007
【図６】
2004146785.tif 000008
【図７】
2004146785.tif 000009
【図８】
2004146785.tif 000010
【図９】
2004146785.tif 000011
【図１０】
2004146785.tif 000012
【図１１】
2004146785.tif 000013
【図１２】
2004146785.tif 000014
【図１３】
2004146785.tif 000015
【図１４】
2004146785.tif 000016
【図１５】
2004146785.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月2日(2003.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
ステージ部４０は、基板Ｂを吸着保持するステージ４１と、例えばＸ，Ｙ，θ軸方向に駆動する駆動機構４２と、ステージ４１を駆動機構４２に連結するブラケット４３とで構成されている。ステージ４１は吸着ヘッド３１と、ブラケット４３はブラケット３３と上下対称構造であるから、以下に主要部の部品符号を列記して重複説明を省略する。すなわち、４３ｂは空洞部、４４はベース部材、４４ｂはエアー配管、４５は透明板、４６は筒状部材、４７はアタッチメント部材、４７ｂは部品吸着穴、４８はヒータ、４９は中空部である。
この場合も、空洞部４３ｂにＸ軸方向より挿入された第２光学系６１で透明板４５を介して部品吸着穴４７ｂを撮像することができ、部品吸着穴４７ｂをヘッド基準マークとして用いることができる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
第１光学系６０と第２光学系６１は、互いの光軸が同軸で対向し、かつカメラ同士がＸＹ方向に相対移動しないように支柱部６３によって支持されている。また、第１光学系６０と第２光学系６１との光軸ずれ量を認識するため、吸着ヘッド３１またはステージ４１に設けられた一方の部品吸着穴３７ｂ，４７ｂをキャリブレーションマークとして用いることができる。但し、この場合には部品Ｐまたは基板Ｂを吸着していない状態でキャリブレーションを行なう必要がある。
大型の基板Ｂに複数の部品Ｐを実装する場合に対応するため、両光学系６０，６１はＸＹ軸駆動機構６２によりＸＹ方向に一体に移動可能となっている。
また、第１光学系６０をＺ１軸駆動機構６４によって上下方向に調整し、第２光学系６１をＺ２軸駆動機構６５によって上下方向に調整することで、各光学系６０，６１のフォーカス調整を独自に行なうことができる。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図１４，図１５は本発明にかかる部品装着方法で用いられる光部品の例を示す。
この実施例は、第１部品として面発光型レーザダイオード（以下、ＬＤと呼ぶ）９０を用い、第２部品として光導波路基板１００を用いたものである。
ＬＤ９０は、図１５に示すように１つの主面の中央部に発光部９１を有し、この発光部９１から略円錐形の射出光が射出される。光導波路基板１００の上面には光導入孔１０１が所定間隔で垂直方向に形成され、基板１００の内部には光導入孔１０１と直交する導波路１０２が水平方向に形成されている。ＬＤ９０は、光導波路基板１００の上面に、光導入孔１０１に対して発光部９１を位置合わせして下向きに導電性接合材（金属接合材）１０３で接合されている。ＬＤ９０の光は、光導入孔１０１から導波路１０２を通って図示しない光通信回線へ送られる。