(57)【要約】【課題】電子部品の受け渡しを高位置精度で行うことができる電子部品搭載装置および電子部品搭載方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数の取り出し移送ヘッド１６を備えたロータリ式のチップ取り出し移送機構１５によって取出し移送ヘッドによって供給部２からチップ６を取り出して搭載ヘッド１４に受け渡す構成において、取出し移送ヘッド１６と特定位置関係にある所定位置にマーク保持部２８を設け、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６と位置検出用マークとを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像してチップ６とマーク保持部２８に装着されたマーク治具の位置を検出し、これらの位置検出結果に基づいて取出し移送ヘッド１６と搭載ヘッド１４との相対位置あわせを行う。【選択図】図２
2005093667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構と、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、前記取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられ前記取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像可能な位置検出用マークと、前記取出し移送ヘッド撮像手段による電子部品および前記位置検出用マークの撮像結果を認識処理して求められた電子部品および位置検出用マークの位置検出結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め制御手段とを備えたことを特徴とする電子部品搭載装置。
【請求項２】
前記位置検出用マークの位置検出結果に基づき前記取出し移送手段を駆動して、前記取出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドを前記取出し移送ヘッド撮像手段による撮像位置へ移動させることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
【請求項３】
前記位置検出用マークは前記取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを求めるための較正マークを兼ねており、この較正マークの撮像結果に基づいて前記取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを算出する画素レート算出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。
【請求項４】
前記取出し移送手段は、複数の前記取出し移送ヘッドを水平な回動軸を中心に放射状に配列した取り出し移送ヘッドベース部材と、この取り出し移送ヘッドベース部材を伝動ベルトを介して駆動する回転駆動手段とを備え、前記較正マークは前記取り出し移送ヘッドベース部材に取出し移送ヘッドとは別個に装着されたマーク保持部に保持されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品搭載装置。  
【請求項５】
供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受け取り位置まで移送するとともに、この移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、この取出し移送工程の途中で取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する取出し移送ヘッド撮像工程と、前記取出し移送ヘッドが設けられた取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられた位置検出用マークを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する位置検出用マーク撮像工程と、取出し移送ヘッド撮像工程および位置検出用マーク撮像工程の撮像結果を認識処理することにより前記電子部品と位置検出用マークの位置を検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基づいて、前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構を制御することにより前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め工程と、位置決めされた電子部品を受け取り位置にて搭載ヘッドによって受け取る部品受け取り工程とを含むこと特徴とする電子部品搭載方法。
【請求項６】
前記位置検出用マークの位置検出結果に基づき前記取出し移送手段を駆動して、前記取
出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドを前記取出し移送ヘッド撮像手段による撮像位置へ移動させることを特徴とする請求項５記載の電子部品搭載方法。
【請求項７】
前記位置検出用マークは前記取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを求めるための較正マークを兼ねており、この較正マークの撮像結果に基づいて前記取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを算出する画素レート算出工程を含むことを特徴とする請求項５記載の電子部品搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置および電子部品搭載方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に搭載する際の所要位置精度の高度化に伴い、搭載時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられるようになっている。このような電子部品搭載装置として、供給部から電子部品を取出して表裏反転し所定の受け渡し位置まで移送する表裏反転装置と、表裏反転された電子部品を受け取って基板に移送搭載する搭載ヘッドを備えた構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２７２５７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年電子機器の小型化が進展し、電子部品搭載装置においては、更なる高位置決め精度が求められるようになっている。しかしながら上述の先行技術においては、供給部から取り出す際の位置誤差や、移送途中で生じる位置ずれなどについては何ら考慮されていなかった。このため電子部品を搭載ヘッドによって受け取る際には、位置ずれ状態のまま受け渡すこととなり、搭載動作において電子部品の位置ずれに起因する部品保持状態の不安定など、位置精度に起因する不具合を防止することが困難であった。
【０００４】
そこで本発明は、電子部品の受け渡しを高位置精度で行うことができる電子部品搭載装置および電子部品搭載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】
本発明の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構と、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、前記取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられ前記取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像可能な位置検出用マークと、前記取出し移送ヘッド撮像手段による電子部品および前記位置検出用マークの撮像結果を認識処理して求められた電子部品および位置検出用マークの位置検出結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め制御手段とを備えた。
【０００６】
本発明の電子部品実装方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受け取り位置まで移送するとともに、この移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、この取出し移送工程の途中で取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する取出し移送ヘッド撮像工程と、前記取出し移送ヘッドが設けられた取出し移
送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられた位置検出用マークを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する位置検出用マーク撮像工程と、取出し移送ヘッド撮像工程および位置検出用マーク撮像工程の撮像結果を認識処理することにより前記電子部品と位置検出用マークの位置を検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基づいて、前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構を制御することにより前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め工程と、位置決めされた電子部品を受け取り位置にて搭載ヘッドによって受け取る部品受け取り工程とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に位置検出用マークを設け、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品と位置検出用マークとを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像して電子部品と位置検出用マークの位置を検出し、これらの位置検出結果に基づいて取出し移送ヘッドと搭載ヘッドとの相対位置あわせを行うことにより、部品受け渡し時の位置精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分正面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置におけるマーク治具の構成説明図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識位置補正処理のフロー図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識カメラ画素レート算出処理のフロー図である。
【０００９】
まず図１、図２を参照して電子部品搭載装置の構成を説明する。図１においてベース部１の上面には供給部２が配設されている。供給部２は、直動テーブルを組み合わせた構造のチップ保持部移動テーブル３の上面に、チップ保持部４を装着して構成されている。チップ保持部４には、電子部品であるチップ６が多数貼着されたウェハシート５が保持されている。
【００１０】
チップ６は外部接続用のバンプが形成されたバンプ付きチップであり、バンプ形成面を上向きにした姿勢で、下面側をウェハシート５に貼着されている。チップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、チップ保持部４はウェハシート５に貼着されたチップ６とともに水平面内で移動する。
【００１１】
ベース部１上の供給部２に隣接した位置には、基台７が配置されており、基台７のトッププレート７ａ上には、基板保持部移動テーブル８が配設されている。基板保持部移動テーブル８は直動テーブルを組み合わせた構成となっており、上面にはチップ６が搭載される基板１０を保持する基板保持部９が装着されている。基板保持部移動テーブル８を駆動することにより、基板保持部９は保持した基板１０とともに水平面内で移動する。
【００１２】
供給部２の上方には、トッププレート７ａに保持されたチップ取出し移送機構１５（取出し移送手段）が、チップ保持部４の上方に張り出した形で配設されている。チップ取出し移送機構１５は、複数（ここでは３つ）の取出し移送ヘッド１６を、水平な回動軸廻りに放射状に配列して回動自在にしたロータリ式のチップ取出しユニットである。供給部２は、所定の供給位置にてこれらの取出し移送ヘッド１６にバンプ形成面を上向きにした姿
勢のチップ６を供給する。
【００１３】
すなわちチップ取出し移送機構１５は、下向き姿勢の取出し移送ヘッド１６によって供給部２の供給位置から取出したチップ６を、以下に説明する搭載ヘッド１４による受け取り位置まで移送するとともに、この移送過程において、取出し移送ヘッド１６が回動軸廻りに回動することにより、チップ６の姿勢を表裏反転してバンプ形成面を下向きにする。
【００１４】
供給部２の背後側および基台７上には、側フレーム１１ａ、１１ｂがそれぞれ立設されており、側フレーム１１ａ、１１ｂの上部は天板１１ｃによって連結されている。側フレーム１１ａおよび側フレーム１１ｂの間には、搭載ヘッド１４を備えた搭載機構１２が設けられており、搭載ヘッド１４は、側フレーム１１ａ、１１ｂの間に架設された搭載ヘッド移動テーブル１３によって水平移動し、搭載ヘッド回転機構１４ａによって垂直軸廻りのθ方向に回転する。
【００１５】
供給部２から取出し移送ヘッド１６によって取出され、前述の受け取り位置まで移送されるとともに表裏反転されたチップ６は、バンプ形成面を下向きにしたフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド１４によって受け取られる。そして、チップ６を受け取った搭載ヘッド１４が基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、そこで搭載ヘッド１４が搭載動作を行うことにより、チップ６は基板１０にフェイスダウン姿勢で搭載される。
【００１６】
側フレーム１１ａには部品撮像部１７がチップ取出し移送機構１５の側面まで延出して設けられており、後述するように、供給部２から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出す際には、また取出されたチップ６が搭載ヘッド１４によって受け取られた後には、部品撮像部１７によってそれぞれチップ６を撮像し、位置を認識する。
【００１７】
次に、図２，図３、図４を参照して各部の詳細構造を説明する。まずチップ取出し移送機構１５の構造を説明する。図３に示すように、トッププレート７ａの上面には、ブラケット１９を介して取出し移送ヘッドベース部材２０が水平な回転軸２０ａ廻りに回転自在に保持されている。取出し移送ヘッドベース部材２０は、回転駆動手段としての取出し移送ヘッドベース回転機構１８（図５参照）のモータ１８ａによって伝動ベルト１８ｂを介して駆動され、所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転可能となっている。
【００１８】
取出し移送ヘッドベース部材２０には、３つの取出し移送ヘッド１６および１つのマーク保持部２８が装着されている。取出し移送ヘッド１６は回転軸２０ａを中心にして放射状に３等配位置に配置されており、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって、それぞれのヘッド軸方向（取出し移送ヘッドベース部材２０の法線方向）に進退するとともに、ヘッド軸廻りに回転できるようになっている。それぞれの取出し移送ヘッド１６は、先端部に吸着ノズルを備えており、この吸着ノズルによってチップ６を吸着して保持する。
【００１９】
マーク保持部２８は、取出し移送ヘッドベース部材２０において１つの取出し移送ヘッド１６の軸線と固定角度αを為す位置、すなわち特定位置関係にある所定位置に取出し移送ヘッド１６と別個に装着されており、マーク保持部２８は、図６に示すマーク治具２７を保持している。そしてマーク保持部２８に保持されたマーク治具２７は、後述する取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像可能となっている。なお、図１，図４においては、マーク保持部２８の図示を省略している。
【００２０】
図６に示すように、マーク治具２７は透明なガラス板に正方枠形のマークＭを蒸着した構成となっており、マークＭの対角点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは特徴点となっており、対角点Ａ〜
Ｂ間、Ｂ〜Ｃ間の寸法（特徴点間距離）は既知となっている。なおマーク部分を蒸着として背景を透明としてもよいし、マーク部分を透明にして背景を蒸着してもよい。もちろん蒸着以外の方法でマークを形成してもよい。
【００２１】
マークＭを撮像して特徴点としての対角点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを認識することにより、マーク治具２７の中心点Ｐの位置を求めることができる。更に、対角点Ａ〜Ｂ間、Ｂ〜Ｃ間の画像上における画素数を求め、これを前述の特徴点間距離と比較することにより、単位画素サイズと実際寸法との換算レートである画素レートを求めることができる。すなわちマーク治具２７は、マーク保持部２８の位置を検出する位置検出用マークであるとともに、取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを求めるための較正マークを兼ねたものとなっている。
【００２２】
マーク治具２７をマーク保持部２８に装着する際には、対応するチップ６の厚みに応じたスペーサを介して装着するようにしている。すなわち、プリセンタ認識カメラ２３からマーク治具２７までの距離が、常にチップ６の撮像面までの距離と等しくなるように撮像距離が調整される。これにより、取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６の厚みが相違している場合においても、プリセンタ認識カメラ２３のフォーカスずれがなく、厚みの相違により生じる画像サイズの差を画素レートによって補正することができる。
【００２３】
なお上記例では、マーク保持部２８を取出し移送ヘッド１６と別個に設ける例を示したが、複数の取出し移送ヘッド１６のうち１つにマーク治具２７を吸着保持させてマーク保持部として用いてもよい。この構成によっても同様に取出し移送ヘッドベース部材２０の回転誤差を補正することができるが、この場合にはマーク保持用に流用した取出し移送ヘッド１６の本来の機能が停止するため、専用のマーク保持部を設けることが望ましい。
【００２４】
図２，図３に示すように、取出し移送ヘッド１６が垂直下向き方向に位置した状態では、取出し移送ヘッド１６は供給部２に設定された所定の供給位置［Ａ］に位置し、この状態で取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａによって取出し移送ヘッド１６を下降させるとともに、吸着ノズルから真空吸引することにより、取出し移送ヘッド１６はウェハシート５上のチップ６のバンプ形成面を真空吸着により保持する。そしてこの状態で取出し移送ヘッド１６を上昇させることにより、チップ６は供給部２から取出される。
【００２５】
このようにしてチップ６を保持した取出し移送ヘッド１６を、反時計回りに６０度回動させることにより、取出し移送ヘッド１６はチップ有無検出位置［Ｂ］に移動する。チップ有無検出位置［Ｂ］の外側にはチップ有無検出センサ２６が配設されており、チップ有無検出センサ２６は取出し移送ヘッド１６の吸着ノズルにおけるチップ６の有無を検出する。
【００２６】
チップ有無検出位置［Ｂ］からさらに６０度反時計廻りに回動した位置は、プリセンタ認識位置［Ｃ］となっている。プリセンタ認識位置［Ｃ］の外側にはプリセンタ認識カメラ２３が配設されており（図４も参照）、プリセンタ認識カメラ２３は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像するとともに、マーク保持部２８に保持されたマーク治具２７を撮像する。
【００２７】
すなわちプリセンタ認識カメラ２３は、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６を撮像する取出しヘッド撮像手段となっている。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、取出し移送ヘッド１６に保持された状態のチップ６の位置が認識されるとともに、マーク保持部２８に保持されたマーク治具２７の位置が特定され、したがってマーク保持部２８と特定位置関係にある取出し移送ヘッド１６の現在位置が検出される。
【００２８】
そしてプリセンタ認識カメラ２３によって取出し移送ヘッド１６を撮像する際には、このマーク治具２７の位置検出結果に基づき、チップ取出し移送機構１５を駆動して取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド１６をプリセンタ認識カメラ２３による撮像位置へ移動させる。これにより、伝動精度の低い伝動ベルト１８ｂによって回転駆動される取出し移送ヘッドベース部材２０の回転誤差を検出して回転誤差を補正することができ、取出し移送ヘッド１６の停止位置精度を常に高精度に保つことができる。
【００２９】
プリセンタ認識位置［Ｃ］からさらに反時計廻りに６０度回動した位置、すなわち垂直上方向の位置は、搭載ヘッド１４が取出し移送ヘッド１６からチップ６を受取る受取り位置［Ｄ］となっており、チップ６を保持した取出し移送ヘッド１６が上向きに位置した状態で、取出し移送ヘッド１６を昇降させることにより、搭載ヘッド１４は取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６をフェイスダウン姿勢で受け取る。なお、搭載ヘッド１４を昇降させることによってチップ６を受け取ってもよい。
【００３０】
この搭載ヘッド１４によるチップ受取り動作においては、プリセンタ認識位置［Ｃ］におけるチップ６の位置検出結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５、搭載ヘッド駆動機構（搭載ヘッド移動テーブル１３、搭載ヘッド回転機構１４ａおよび搭載ヘッド昇降機構）を制御することにより、チップ６と搭載ヘッド１４との相対的な位置決めが行われる。すなわち、Ｘ方向については取出し移送ヘッドベース部材２０の回転停止位置の微調整によって、Ｙ方向については搭載ヘッド移動テーブル１３による搭載ヘッド１４の移動によって、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって、それぞれの方向についての位置合わせが行われる。
【００３１】
上記受取り位置［Ｄ］におけるチップ６と搭載ヘッド１４との相対的位置決めは、換言すればプリセンタ認識位置［Ｃ］におけるチップ６の位置認識結果およびマーク保持部２８に保持された位置検出用マークの位置認識結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５、搭載ヘッド駆動機構を制御することにより行われる。
【００３２】
次に部品撮像部１７について説明する。図４に示すように、部品撮像部１７には供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２が撮像光軸を水平にした姿勢で配置されており、供給部認識カメラ２１、搭載ヘッド認識カメラ２２は、固定焦点カメラであり、それぞれ取出し移送ヘッドベース部材２０の側面まで水平方向に延出した供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａを備えている。供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａはともに撮像口からの撮像光軸を直角に屈折させる機能を有したＬ型の撮像光学系である。
【００３３】
供給部撮像光学系２１ａの撮像口（供給部撮像口２１ｂ）は供給位置［Ａ］の垂直上方に位置しており、供給位置［Ａ］からの撮像光を供給部認識カメラ２１に入射させる。これにより供給部認識カメラ２１は、供給部２のウェハシート５において供給位置［Ａ］に位置したチップ６を上方から撮像する。供給部認識カメラ２１および供給部撮像光学系２１ａは、供給部２のチップ６を撮像する供給部撮像手段を構成する。そしてこの供給部撮像手段による供給位置のチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが供給位置［Ａ］から外れた位置を回動している状態、すなわち供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３４】
また搭載ヘッド撮像光学系２２ａの撮像口（搭載ヘッド撮像口２２ｂ）は、撮像方向を上向きにして受取り位置［Ｄ］の垂直下方に位置しており、受取り位置［Ｄ］からの撮像光を搭載ヘッド認識カメラ２２に入射させる。これにより搭載ヘッド認識カメラ２２は、受取り位置［Ｄ］において搭載ヘッド１４に保持された状態のチップ６を撮像する。搭載
ヘッド認識カメラ２２および搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、搭載ヘッド撮像手段を構成する。そしてこの搭載ヘッド撮像手段によるチップ６の撮像は、３つの取出し移送ヘッド１６がいずれもが受取り位置［Ｄ］から外れた位置を回動している状態、すなわち搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
【００３５】
そして上記構成において、供給部撮像光学系２１ａ、搭載ヘッド撮像光学系２２ａは、供給位置［Ａ］と受取り位置［Ｄ］が同一垂直線上に位置していることから、上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像口が上下方向に重なるように配置されている。これにより、チップ６を２つの異なる位置において認識するための２つの認識手段を上下に重ねて配置することを可能としており、２つの認識手段を並列配置していた従来装置と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
【００３６】
次に搭載ヘッド１４について説明する。図４に示すように、搭載ヘッド１４は移動ベース１３ａに装着されており、移動ベース１３ａは搭載ヘッド移動テーブル１３によってＹ方向に水平移動する。搭載ヘッド１４は搭載ヘッド回転機構１４ａによってヘッド軸廻りの回転が可能となっており、内蔵された搭載ヘッド昇降機構によって昇降可能となっている。受取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６からチップ６を受け取った搭載ヘッド１４は、搭載ヘッド移動テーブル１３によって基板保持部９に保持された基板１０上に移動し、ここで保持したチップ６を基板１０に搭載する。
【００３７】
基板保持部９の上方には、基板認識カメラ２４が固定位置に配設されている。基板認識カメラ２４は固定焦点位置カメラであり、水平方向に延出した撮像方向が下向きの基板撮像光学系２４ａを備えている。基板保持部移動テーブル８によって基板１０を基板認識カメラ２４による撮像位置まで移動させることにより、基板撮像光学系２４ａは基板１０の上方に位置するようになっている。この状態で基板認識カメラ２４によって基板１０を撮像することにより、基板１０におけるチップ６の搭載点［Ｅ］が撮像され、この撮像結果を認識処理することにより、搭載点［Ｅ］の位置が認識される。
【００３８】
搭載ヘッド１４によるチップ６の基板１０への搭載動作においては、このようにして求められた基板１０の搭載点［Ｅ］の位置認識結果と、搭載ヘッド認識カメラ２２によってチップ６を撮像することにより求められたチップ６の位置認識結果に基づいて、チップ６が基板１０に対して相対的に位置決めされる。この位置決めは、ＸＹ方向については、基板保持部移動テーブル８によって基板１０を移動させて、搭載点［Ｅ］を搭載ヘッド１４による搭載位置の直下まで移動させることにより、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構１４ａによって搭載ヘッド１４をθ回転させることにより行われる。
【００３９】
次に図５を参照して、電子部品搭載装置の制御系の処理機能について説明する。供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４は、それぞれ第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４に接続されている。第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４は、それぞれ供給部認識カメラ２１、プリセンタ認識カメラ２３、搭載ヘッド認識カメラ２２、基板認識カメラ２４によって得られた撮像データを画像処理することにより、撮像対象の位置を認識する。
【００４０】
第１の部品認識部３１、第２の部品認識部３２、第３の部品認識部３３および基板認識部３４によって得られた認識結果は、制御部３０に送られる。制御部３０にはこれらの認識結果を受けて各駆動機構に必要な位置決め指令を出力するための制御プログラムが備えられており、これらの制御プログラムを実行することにより、以下に説明する位置決め制御が行われる。
【００４１】
以下認識対象項目毎に個別に説明する。第１の部品認識部３１によるウェハシート５上のチップ６の認識結果は、第１の位置決め制御手段３５に送られる。第１の位置決め制御手段３５は、供給位置［Ａ］にあるチップ６の認識結果に基づいてチップ６を取出し移送ヘッド１６に対して相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）、（θ１）を算出する。
【００４２】
これらの移動量のうち、（Ｘ１）、（Ｙ１）は駆動回路４１に出力される。そして駆動回路４１がこの移動量（Ｘ１）、（Ｙ１）と制御部３０からの制御指令に基づいてチップ保持部移動テーブル３を駆動することにより、ＸＹ方向の位置合わせが行われる。また移動量（θ１）は駆動回路４２に出力される。そして駆動回路４２が、移動量（θ１）と制御部３０からの制御指令に基づいて、取出し移送ヘッド昇降・回転機構１６ａを駆動することにより、必要に応じてθ方向の位置合わせが行われる。すなわち、第１の位置決め制御手段３５およびチップ保持部移動テーブル３は、供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ６の位置検出結果に基づいて、取出し移送ヘッド１６に対してチップ６を相対的に位置決めする取出し位置決め手段を構成する。
【００４３】
第２の部品認識部３２による認識結果は、第２の位置決め制御手段３６および演算部３７に送られる。第２の位置決め制御手段３６は、プリセンタ認識位置［Ｃ］における取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６の位置ずれ量を示すデータに基づき、受け取り位置［Ｄ］において取出し移送ヘッド１６に保持された状態にあるチップ６を搭載ヘッド１４に相対的に位置決めする際の移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）を示すデータを出力する。
【００４４】
演算部３７は、マーク保持部２８に保持されたマーク治具２７をプリセンタ認識カメラ２３によって撮像した撮像結果を第２の部品認識部３２によって認識処理することにより、マーク保持部２８に保持されたマーク治具２７の中心点Ｐの位置を検出するとともに、マーク治具２７の画像検出結果から画素レートを算出する演算処理を行う。演算部３７は較正マークを兼ねるマーク治具２８の撮像結果に基づいて、取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを算出する画素レート算出手段となっている。
【００４５】
演算部３７は記憶部３９と接続されており、演算部３７による演算処理に際しては、プログラム記憶部３９ａに記憶された位置認識処理プログラムや画素レート算出プログラムが実行される。演算により求められた画素レートや、プリセンタ認識位置、ズレ量は、データ記憶部３９ｂに記憶される。そして第２の位置決め制御手段３６による移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）の算出に際しては、演算部３７はデータ記憶部３９ｂに記憶された画素レートや、プリセンタ認識位置、位置ズレ量を読み出し、第２の位置決め制御手段３６に伝達する。
【００４６】
移動量（Ｘ２）、（Ｙ２）、（θ２）のうち、移動量（Ｘ２）は駆動回路４３に送られ、移動量（Ｙ２）は駆動回路４５に出力され、さらに移動量（θ２）は駆動回路４６に出力される。駆動回路４３が移動量（Ｘ２）と制御部３０からの制御指令に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構１８を駆動することにより、取出し移送ヘッドベース部材２０の回転停止位置がズレ量に応じて微調整され、これによりＸ方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路４５，４６がそれぞれ移動量（Ｙ２）、（θ２）に基づいて搭載ヘッド移動テーブル１３、搭載ヘッド回転機構１４ａを駆動することにより、Ｙ方向、θ方向の位置合わせが行われる。
【００４７】
したがって、第２の位置決め制御手段３６および演算部３７は、取出し移送ヘッド撮像手段によるチップ６および位置検出用マークであるマーク治具２７の撮像結果を認識処理
して求められたチップ６および位置検出用マークの位置検出結果に基づいて、取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出しヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め制御手段を構成する。
【００４８】
次に、第３の部品認識部３３の認識結果のうち、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６の位置認識情報は第３の位置決め制御手段３８に送られる。第３の位置決め制御手段３８には、基板認識部３４からも基板１０の搭載点［Ｅ］の認識結果が送られる。第３の位置決め制御手段３８では、搭載ヘッド１４に対するチップ６の位置ずれと、基板１０の搭載点［Ｅ］の位置ずれを加え合わせ、搭載ヘッド１４がチップ６を基板１０に搭載する際の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）、（θ３）のデータを出力する。
【００４９】
Ｘ方向、Ｙ方向の移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）は駆動回路４４に送られ、この移動量（Ｘ３）、（Ｙ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて基板保持部移動テーブル８が駆動される。またθ方向の移動量（θ３）は駆動回路４６に出力され、この移動量（θ３）のデータと制御部３０からの制御指令に基づいて搭載ヘッド回転機構１４ａが駆動される。また制御部３０からの制御指令は駆動回路４７に出力され、この駆動指令に従って搭載ヘッド昇降機構２５を駆動することにより、搭載ヘッド１４は基板保持部９上の基板１０に対して昇降する。
【００５０】
したがって第３の位置決め制御手段３８、基板保持部移動テーブル８および搭載ヘッド回転機構１４ａは、基板認識手段による基板認識結果と搭載ヘッド認識手段による部品認識結果とに基づいて、搭載ヘッド１４に保持されたチップ６を基板保持部９に保持された基板１０に対して相対的に位置決めする搭載位置決め手段を構成する。
【００５１】
上記構成の電子部品搭載装置による電子部品搭載方法について説明する。この電子部品搭載方法は、供給部２の供給位置から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出し、このチップ６を搭載ヘッド１４によって受け取って、基板保持部９の上面に基板認識高さで保持された基板１０に搭載するものである。
【００５２】
そして上記電子部品搭載方法は、供給位置［Ａ］から取出し移送ヘッド１６によってチップ６を取出して、受取り位置［Ｄ］まで移送するとともに、この移送過程においてチップ６を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、この取出し移送工程の途中で、取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６をプリセンタ認識カメラ２３によって撮像する取出し移送ヘッド撮像工程と、マーク保持部２８に保持されたマーク治具２７（位置検出用マーク）をプリセンタ認識カメラ２３によって撮像する位置検出用マーク撮像工程と、取出し移送ヘッド撮像工程および位置検出用マーク撮像工程の撮像結果を認識処理することにより、チップ６とマーク治具２７の位置をそれぞれ検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基づいて、チップ取出し移送機構１５およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４を取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め工程と、位置決めされたチップ６を受取り位置［Ｄ］にて搭載ヘッド１４によって受け取る部品受け取り工程とを含むものとなっている。
【００５３】
次に上述の電子部品搭載方法において、取出し移送ヘッド１６をプリセンタ認識位置［Ｃ］に移動させる際のプリセンタ認識位置補正処理について。図７のフローを参照して説明する。まず取出し移送ヘッドベース回転機構を回転駆動することにより、マーク保持部２８をプリセンタ認識位置［Ｃ］を目標として移動させる（ＳＴ１）。マーク保持部２８がプリセンタ認識位置［Ｃ］に到達したならば、マーク治具２７をプリセンタ認識カメラ２３で撮像する（ＳＴ２）。
【００５４】
次いで撮像結果を画像処理することにより、プリセンタ認識位置［Ｃ］とマーク治具２７の中心点Ｐとのズレ量を算出し（ＳＴ３）、算出されたズレ量をデータ記憶部３９ｂに記憶する（ＳＴ４）。そしてズレ量を補正して取り出し移送ヘッドベース回転機構を回転駆動することにより、取出し移送ヘッド１９をプリセンタ認識位置［Ｃ］へ移動させる（ＳＴ５）。
【００５５】
次に図８を参照して、プリセンタ認識カメラ２３による認識処理に用いられる画素レートを算出する  プリセンタ認識カメラ画素レート算出処理について、図８を参照して説明する。まずマーク保持部２８をプリセンタ認識位置［Ｃ］へ移動させる（ＳＴ１０）。次いでマーク治具２７をプリセンタ認識カメラ２３で撮像する（ＳＴ１１）。
【００５６】
そして撮像結果を画像処理することにより、マークＭの特徴点の２点間の画素数と実際の距離とに基づいて画素レートを算出する（画素レート算出工程）（ＳＴ１２）。次いで求められた画素レートをデータ記憶部３９ｂに記憶する（ＳＴ１３）。そして第２の部品認識部３２によってチップ６を認識する際にはこの画素レートに基づいて位置検出が行われる。
【００５７】
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品搭載装置においては、取出し移送ヘッドベース部材２０において取出し移送ヘッド１２と特定位置関係にある所定位置にマーク保持部２８を設け、取出し移送動作の途中においてマーク保持部２８に装着されたマーク治具２７および取出し移送ヘッド１６に保持されたチップ６をプリセンタ認識カメラ２３によって撮像して、マーク治具２７およびおチップ６の位置を検出し、この位置検出結果に基づいて取出し移送ヘッド１６
と搭載ヘッド１４との相対位置あわせを行うようにしている。
【００５８】
これにより、搭載ヘッド１４によってチップ６を受け取る際には、位置ずれなく正常な状態で安定して受け取ることができ、搭載動作において電子部品の位置ずれに起因する部品保持状態の不安定など、位置精度に起因する不具合を防止することができる。
【００５９】
また、マーク保持部２８に装着されたマーク治具２７をプリセンタ認識カメラ２３によって撮像して、マーク治具２７の位置を検出し、この検出結果に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構１８を駆動しているので、伝動ベルト１８ｂの延び等による取出し移送ヘッド１６の位置決め誤差を補正することができる。これにより、チップ保持部４上に位置決めされたチップ６に対して、取出し移送ヘッド１６を正確に位置決めすることができ、チップ６を確実にピックアップすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の電子部品搭載装置および電子部品搭載方法は、取出し移送ヘッドから搭載ヘッドへの部品受け渡し時の位置精度を向上させることができるという効果を有し、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分正面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置におけるマーク治具の構成説明図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識位置補正処理のフロー図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識カメラ画素レート算出処理のフロー図
【符号の説明】
【００６２】
２  供給部
６  チップ
９  基板保持部
１０  基板
１４  搭載ヘッド
１７  部品撮像部
２１  供給部認識カメラ
２２  搭載ヘッド認識カメラ
２３  プリセンタ認識カメラ
２４  基板認識カメラ
２７  マーク治具  
２８  マーク保持部
【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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