(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を保持した圧着ヘッドを昇降させて基板に押圧することにより前記電子部品を基板に圧着する電子部品の圧着方法であって、１次元画像を検出する１次元画像検出手段を備え上下両方向の撮像が可能な光学ヘッドを電子部品を保持した圧着ヘッドと基板の間の空間に進退手段によって進出させる工程と、この光学ヘッドを前記進退手段によってスキャンさせて得られた複数の１次元画像に基づいて前記基板および電子部品の２次元画像を取得する工程と、この２次元画像より基板および電子部品を認識する工程とを含み、前記光学ヘッドに備えられた撮像方向切り換え手段により撮像方向を切り換えて、光学ヘッドの進出時には基板の上面もしくは電子部品の下面のうちいずれか一方側を撮像し、光学ヘッドの退避時に他方側を撮像することを特徴とする電子部品の圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に圧着する電子部品の圧着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の小型化、配線パターンの狭ピッチ化にともなって、電子部品を基板に実装する際の位置精度には高精度が求められるようになり、基板の変形や位置ずれなどによって生ずる実装点の位置誤差を画像認識によって補正する方法が広く用いられている。この方法は電子部品の実装に先立って、基板または基板と電子部品の双方をカメラで撮像し、得られた画像データに基づいて基板や電子部品の位置を検出し、この結果により実装時の位置補正を行うものである。
【０００３】
ところで、フリップチップなど半導体素子の下面にバンプが形成され、このバンプを基板の電極に接合するものでは、前述の実装時の位置補正に際してはこのバンプの位置を画像認識により求める必要がある。このため、電子部品を保持する圧着ヘッドと基板との間にカメラを位置させて基板と電子部品のバンプの双方を撮像することが行われる。この場合には、圧着ヘッドを下降させて電子部品を基板に圧着する際には、圧着ヘッドの下方からカメラを退避させる必要があるため、可動式のアームに光学系を装着した光学ヘッドが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の圧着装置においては、カメラによる撮像時には光学ヘッドを静止させる必要があることから、１回の認識動作において、光学ヘッドが進出・退避する移動時間に、カメラの撮像のために光学ヘッドが停止している静止時間を加えた認識所要時間が必要とされていた。このため基板・部品認識に要する時間が長く、結果として圧着作業全体のタクトタイム短縮が困難で、生産性の向上が阻害されるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、タクトタイムを短縮して生産性を向上させる電子部品の圧着方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品の圧着方法は、電子部品を保持した圧着ヘッドを昇降させて基板に押圧することにより前記電子部品を基板に圧着する電子部品の圧着方法であって、１次元画像を検出する１次元画像検出手段を備え上下両方向の撮像が可能な光学ヘッドを電子部品を保持した圧着ヘッドと基板の間の空間に進退手段によって進出させる工程と、この光学ヘッドを前記進退手段によってスキャンさせて得られた複数の１次元画像に基づいて前記基板および電子部品の２次元画像を取得する工程と、この２次元画像より基板および電子部品を認識する工程とを含み、前記光学ヘッドに備えられた撮像方向切り換え手段により撮像方向を切り換えて、光学ヘッドの進出時には基板の上面もしくは電子部品の下面のうちいずれか一方側を撮像し、光学ヘッドの退避時に他方側を撮像するようにした。
【００１３】
本発明によれば、光学ヘッドを進退手段によってスキャンさせて得られた複数の１次元画像に基づいて、基板およびまたは電子部品の２次元画像を取得することにより、光学ヘッドの静止時間を省いて撮像に要する時間を短縮することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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の圧着装置の側面図、図２は同電子部品の圧着装置の部分斜視図、図３、図４、図５は同電子部品の圧着装置による基板および電子部品の認識動作の説明図である。
【００１５】
まず図１を参照して電子部品の圧着装置の構造を説明する。図１において、ＸＹテーブル１上には基板ホルダ２が設けられており、基板ホルダ２には基板３が載置されている。ＸＹテーブル１を駆動することにより、基板３は水平面内で移動する。ＸＹテーブル１の上方には、昇降テーブル８が配設されている。昇降テーブル８の昇降ブロック７には、圧着ヘッド６が装着されている。
【００１６】
昇降テーブル８を駆動することにより、圧着ヘッド６が昇降する。昇降テーブル８は、圧着ヘッド６を昇降させる昇降手段となっている。ＸＹテーブル１および基板ホルダ２は基板３を保持し、圧着ヘッド６に対して位置決めする基板保持部となっている。圧着ヘッド６は、下面にバンプ５ａが形成された電子部品５を保持している。
【００１７】
昇降テーブル８の下方には撮像部１０が配設されている。撮像部１０は、水平方向に延出して設けられた光学ヘッド１１を備えている。光学ヘッド１１は移動テーブル１３によって水平方向に移動し、撮像時には圧着ヘッド６の下方の撮像位置に進出する。そして圧着ヘッド６を下降させて電子部品５を圧着する際には、前記撮像位置から退避する。移動テーブル１３は光学ヘッド１１を進退させる進退手段となっている。光学ヘッド１１の進退時の位置はリニアスケール１４によって検出される。
【００１８】
光学ヘッド１１は、１次元のＣＣＤカメラ１７（１次元画像検出手段）を備えており、圧着ヘッド６に保持された電子部品５と基板３との間の空間に進出して撮像することにより、電子部品５の下面と基板３の上面とを撮像して１次元画像を検出する。検出された１次元画像は、画像認識部１２に伝達される。
【００１９】
画像認識部１２は、光学ヘッド１１をスキャンさせることにより得られた複数の１次元画像に基づいて２次元画像を取得する。すなわち、光学ヘッド１１を進出させる過程において、リニアスケールによって光学ヘッド１１の位置を検出しながら所定タイミングでＣＣＤカメラ１７による１次元画像を検出する撮像を反復して行うことにより、複数の１次元画像を所定間隔で配列した２次元画像を取得する。
【００２０】
次に図２を参照して光学ヘッド１１について説明する。光学ヘッド１１は矩形断面の筒状部材で構成されており、先端部の上面と下面にはそれぞれ開口部１１ａ，１１ｂが設けられている。開口部１１ａ，１１ｂはシャッター１５ａ，１５ｂによって開閉可能となっており、開口部１１ａ，１１ｂの内部には反射部１６が配設されている。
【００２１】
基板３と圧着ヘッド６に保持された電子部品５の間の空間に光学ヘッド１１を進出させることにより、電子部品５の下面を開口部１１ａを介して、また基板３の上面の電極３ａや認識マーク３ｂを開口部１１ｂを介して撮像する。図３（ａ）に示すように、開口部１１ａを電子部品５の下方に位置させ、開口部１１ａを開放するとともに開口部１１ｂをシャッター１５ｂによって閉じることにより、電子部品５の下面からの光を開口部１１ａを介して入光させ、この光を反射部１６のハーフミラーによって水平方向に反射させる。これにより、電子部品５の下面からの光はＣＣＤカメラ１７によって受光され、電子部品５の１次元画像が検出される。
【００２２】
また下面の開口部１１ｂを基板３上面の撮像位置、例えば認識マーク３ｂの上方に位置させ、開口部１１ｂを開放するとともに開口部１１ａをシャッター１５ａによって閉じることにより、基板３からの光を開口部１１ｂを介して入光させ、同様に基板３の上面の１次元画像を取得する。したがって開口部１１ａ，１１ｂ、シャッター１５ａ，１５ｂは、電子部品５の下面と基板３の上面とを選択的に撮像するために撮像方向を切り換える撮像方向切換え手段となっている。
【００２３】
なお、撮像方向切換え手段としては、シャッター１５ａ，１５ｂを設ける替わりに、開口部１１ａ，１１ｂの周囲にそれぞれ単独でＯＮ−ＯＦＦ制御が可能な照明部を設けるようにしてもよい。撮像時には、撮像方向側の照明部のみをＯＮすることにより、当該撮像方向からのみ光が入射することとなり、シャッター開閉を行うことなく撮像方向の切り換えを行うことができる。
【００２４】
この電子部品の圧着装置は上記のように構成されており、以下電子部品の圧着作業において行われる電子部品および基板の認識動作について説明する。まず図１において、基板ホルダ２に基板３を保持させ、電子部品５を保持した圧着ヘッド６の下方に位置させる。次いで移動テーブル１３を駆動して、図３（ａ）に示すように光学ヘッド１１を電子部品５と基板３との間の空間に進出させる。
【００２５】
このとき、光学ヘッド１１の上面の開口部１１ａは開放状態となっているため、電子部品５の下面からの光は光学ヘッド１１内に入射し、反射部１６によって反射されてＣＣＤカメラ１７によって受光される。そして、光学ヘッド１１を移動テーブル１３によって進出させながら、ＣＣＤカメラ１７による撮像を所定タイミングで複数回行う。このように光学ヘッド１１をスキャンして得られた複数の１次元画像に基づき、画像認識部１２は電子部品５の下面の２次元画像を取得する。そして取得された２次元画像より、電子部品５の外形やバンプ５ａを認識する。
【００２６】
次いで図３（ｂ）に示すように、圧着ヘッド６の下方から光学ヘッド１１を退避させる。この退避動作時には、開口部１１ｂを介して基板３からの光を光学ヘッド１１内に入光させて基板３を撮像する。光学ヘッド１１を移動テーブル１３によって退避させながら、ＣＣＤカメラ１７による撮像を所定タイミングで複数回行う。このように光学ヘッド１１をスキャンして得られた複数の１次元画像に基づき、画像認識部１２は基板３の上面の２次元画像を取得する。そして取得された２次元画像より、基板３の電極３ａや認識マーク３ｂを認識する。
【００２７】
すなわち、上記撮像動作では、シャッター１５ａ，１５ｂの開閉により撮像方向を切り換えて、光学ヘッド１１の進出時には電子部品５または基板３のうちいずれか一方側を撮像し、退避時には他方側を撮像するものである。このように、１次元画像検出手段を備えた光学ヘッド１１をスキャンさせることにより得られた複数の１次元画像に基づいて２次元画像を取得することにより、撮像動作においてカメラを撮像対象に対して相対的に静止させる必要がなく、静止時間を省いて効率のよい基板・電子部品の認識を行うことができる。
【００２８】
そしてこのようにして得られた基板３および電子部品５の認識結果に基づき、電子部品５を基板３に対して相対的に位置決めし、圧着ヘッド６を下降させることにより、電子部品５を基板３に圧着する。
【００２９】
次に図４を参照して、上記光学ヘッド１１による他の撮像動作例について説明する。この撮像動作例は、電子部品５の認識マークとしてのバンプ５ａと基板３の認識マークとしての電極３の位置を予めずらして配置しておくことにより、光学ヘッド１１の同一方向への移動動作中において、基板３と電子部品５の双方を撮像するものである。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、基板３の位置決め時には、圧着ヘッド６に保持された電子部品５のバンプ５ａに対して、電極３ａを所定のオフセット量ｄだけ水平方向にずらして位置決めする。そしてこの状態で光学ヘッド１１を電子部品５と基板３の間に進出させる。まず開口部１１ａが手前側のバンプ５ａの下方に到達したならば、シャッター１５ａを開放してバンプ５ａを撮像する。そしてバンプ５ａの撮像を終えたならば、図４（ｂ）に示すようにシャッター１５ａを閉じるとともにシャッター１５ｂを開放することにより、基板３の右側の電極３ａを撮像する。
【００３１】
以下、図４（ｃ）に示すようにシャッター１５ａを開放して左側のバンプ５ａを、次いで図４（ｄ）に示すようにシャッター１５ｂを開放して左側の電極３ａを順次撮像する。これにより、光学ヘッド１１の進出動作において、電子部品５と基板３の双方の複数の認識マークとしてのバンプ５ａ、電極３ａを撮像することができる。
【００３２】
この撮像動作において、本実施例に示すようにシャッター１５ａ，１５ｂを用いて光学ヘッド１１による撮像方向を切り換える替わりに、前述のように各シャッターに個別の照明部を設け、これらの照明部の点灯タイミングを制御することにより、撮像方向の切り換えを行うようにしてもよい。
【００３３】
また、図５に示すように単一の光学ヘッド１１に複数のＣＣＤカメラ１７Ａ，１７Ｂを備え、開口部１１ａ，１１ｂを介して入光した光を、各ＣＣＤカメラに対応して個別に設けられた反射部１６Ａ，１６Ｂで反射して、ＣＣＤカメラ１７Ａ，１７Ｂに受光させるようにしてもよい。このような構成を採用することにより、シャッター開閉動作などの撮像方向の切り換えを行うことなく、電子部品５の下面と基板３の上面とを同一の撮像動作で撮像することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、光学ヘッドを進退手段によってスキャンさせて得られた複数の１次元画像に基づいて、基板およびまたは電子部品の２次元画像を取得するようにしたので、光学ヘッドの静止時間を省いて撮像に要する時間を短縮し、タクトタイムを短縮して生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品の圧着装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品の圧着装置の部分斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品の圧着装置による基板および電子部品の認識動作の説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品の圧着装置による基板および電子部品の認識動作の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品の圧着装置による基板および電子部品の認識動作の説明図
【符号の説明】
１  ＸＹテーブル
３  基板
５  電子部品
６  圧着ヘッド
１０  撮像部
１１  光学ヘッド
１２  画像認識部
１３  移動テーブル
１５ａ，１５ｂ  シャッター
１６  反射部
１７  ＣＣＤカメラ
【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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