JP3994328B2

JP3994328B2 - Positioning method and positioning device

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Publication number: JP3994328B2
Application number: JP2002202289A
Authority: JP
Inventors: 和彦久保田; 信也伊藤
Original assignee: Kenwood KK
Current assignee: Kenwood KK
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-07-11
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決め方法および位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板の導電パターンに合わせて集積回路（以下、ＩＣという）を半田付けする場合には、予め、半田付けすべき位置にＩＣを正確に配置し、位置決めする必要がある。従来、このようなＩＣの位置決めは、ＩＣのリードとプリント回路基板上の導電パターンとを目視により合わせて行われていた。しかしながら、ＩＣの集積密度の向上に伴ってリードのピッチが小さくなると、目視による位置決めでは誤差が大きく、また、作業効率が悪くなる。
【０００３】
さらに、リードなどの接続部がＩＣの裏面（プリント回路基板側の面）に配置されているＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier ）、ＢＧＡ（Ball Grid Array ）、ＣＳＰ（Chip Size Package ）などのパッケージの半導体デバイスについては、位置決めの際に、ＩＣの接続部の位置とプリント回路基板の導電パターンの位置を目視にて同時に観察することが困難である。したがって、このような半導体デバイスをプリント回路基板に搭載する場合には、光学系を使用して、対向する２つの物体（ここではＩＣとプリント回路基板）の内側を一度に観察しつつ、２つの物体の位置を調整して、位置決めが行われる。
【０００４】
図４は、特開平７−１１５３００号公報に記載の従来の位置決め装置の一例を示す図である。図４に示す従来の位置決め装置では、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの位置とプリント回路基板１２のランド１２ａの位置が一致するように位置決めが行われる。
【０００５】
その際、ＩＣ１１側からの光は、キューブ型ビームスプリッタ（以下、ＣＢＳという）１０１へ入射すると、光路Ｐ１１ａを通ってハーフミラー層１０１ａへ入射し、そのハーフミラー層１０１ａで反射し、光路Ｐ１２ａを通ってミラー１０１ｂに入射する。そして、その光は、ミラー１０１ｂで反射した後、光路Ｐ１２ａを通ってハーフミラー層１０１ａに入射し、ハーフミラー層１０１ａを透過した後、光路Ｐ１３を通ってＣＢＳ１０１から出射する。そして、その光は、撮像素子１０２に入射する。すなわち、ＩＣ１１側からの光は、ＣＢＳ１０１内で、光路Ｐ１１ａ，光路Ｐ１２ａ，光路Ｐ１２ａ，光路Ｐ１３を通り、入射方向とは垂直の方向に出射する。
【０００６】
一方、プリント回路基板１２側からの光は、ＣＢＳ１０１に入射すると、光路Ｐ１１ｂを通ってハーフミラー層１０１ａへ入射し、そのハーフミラー層１０１ａで反射し、光路Ｐ１３を通ってＣＢＳ１０１から出射する。そして、その光は、撮像素子１０２に入射する。すなわち、プリント回路基板１２側からの光は、ＣＢＳ１０１内で、光路Ｐ１１ｂ，光路Ｐ１３を通り、入射方向とは垂直の方向に出射する。
【０００７】
そして、撮像装置１０２により撮像された、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの像と、それに対応するプリント回路基板１２のランド１２ａの像とが重畳する位置に、プリント回路基板１２を移動させる。これにより、ＩＣ１１の半田ボール１１ａと、それに対応するプリント回路基板１２のランド１２ａとが、水平方向において同一位置に配置される。
【０００８】
上記の他、ＣＢＳ１０１の代わりに従来のハーフミラーを使用して、目視にて、ＩＣ１１の位置決めが行われる場合がある。図５は、従来のハーフミラーの構成を示す断面図である。
【０００９】
図５（Ａ）に示すように、従来のハーフミラー２０１では、透光性のある基材層２０１ｂ上に薄膜状のハーフミラー層２０１ａが形成される。このような従来のハーフミラー２０１では、図５（Ｂ）に示すように、外部からハーフミラー層２０１ａに入射した光は、ハーフミラー層２０１ａで反射され、外部から基材層２０１ｂに入射した光は、基材層２０１ｂを透過した後、さらにハーフミラー装置２０１ａを透過して出射する。
【００１０】
その他、従来のハーフミラー２０１を使用して合成像を得る装置としては、特開平９−１０１４６１号公報に記載のものなどがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の位置決め装置では、（１）位置決めの対象となる２つの物体の像の明るさに大きな差が生じてしまう、（２）位置決めの対象となる２つの物体から同一の観察点までの光路長に差が生じてしまう、（３）位置決めの対象となる２つの物体の間隔を広くしておく必要がある、（４）物体を観察する方向が対象物体の合わせ軸の垂直方向に限定されてしまう、などの問題がある。
【００１２】
すなわち、例えば図４において、ＩＣ１１側からの光は、ハーフミラー層１０１ａによる反射、ミラー１０１ｂによる反射、およびハーフミラー装置１０１ａの透過を経た後、観測される。したがって、例えばハーフミラー層１０１ａの反射率および透過率を５０％、ミラー１０１ｂの反射率を９８％とした場合、ＩＣ１１側からの光がＣＢＳ１０１から出射する際の光量は、入射する際の光量の約２４．５％（＝０．５×０．９８×０．５）となってしまう。一方、その場合に、プリント回路基板１２からの光は、ハーフミラー層１０１ａによる反射を経た後、ＣＢＳ１０１から出射するため、入射する際の光量の約５０％となる。したがって、ＩＣ１１の像がプリント回路基板１２の像より暗く観察されてしまう。
【００１３】
また、ＣＢＳ１０１内でのＩＣ１１側からの光の光路長は、光路Ｐ１１ａの長さ、光路Ｐ１２ａの長さの２倍、および光路Ｐ１３の長さの和となり、プリント回路基板１２側からの光の光路長は、光路Ｐ１１ｂの長さ、および光路Ｐ１３の長さの和となるため、ＣＢＳ１０１の幅分程度、光路長の差が生じてしまう。このように、物体ごとに光路長が異なる場合、固定焦点レンズを有する撮像装置１０２では、一度に２つの物体に焦点が合わない可能性がある。
【００１４】
さらに、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との間には、少なくともＣＢＳ１０１を配置できるだけの間隔が必要になるが、ＣＢＳ１０１は、立方体形状であり、その内部に４５度に傾いたハーフミラー層１０１ａを有するため、ＩＣ１１およびプリント回路基板１２の観察範囲が広くなれば、ＣＢＳ１０１の横幅を大きくすることになり、それに伴って、高さも大きくなる。したがって、位置決め時には、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との間隔をＣＢＳ１０１の高さより広くしておく必要が生じる。
【００１５】
さらに、ＣＢＳ１０１からの光の出射方向は、ＩＣ１１とプリント回路基板１２の合わせ軸に垂直な方向となっているため、ＩＣ１１とプリント回路基板１２を観察する際には、その合わせ軸の垂直方向から観察する必要がある。
【００１６】
また、従来のハーフミラーを使用した従来の位置決め方法では、位置決めが正確になされている状態でも、位置決めの対象となる２つの物体の像にずれが生じてしまい、正確に位置決めを行うことが困難である。
【００１７】
すなわち、図５（Ｂ）に示すように、両面上の同一位置に同一の入射角θで入射した２つの光は、従来のハーフミラー２０１から出射する際に、異なる光路を通る。例えば、ハーフミラー２０１の板厚が３ミリメートルであり、入射角θが４５度であり、基材層２０１ｂが屈折率１．４５のガラスで構成されている場合、屈折角φは約２９度（＝ａｒｃｓｉｎ（ｓｉｎ（４５°）／１．４５））となり、出射時の光束のずれΔは、約２．４ミリメートル（＝３／ｃｏｓ（２９°）×ｓｉｎ（４５°））となる。このように、従来のハーフミラー２０１を使用した場合には、合わせ軸方向の同一位置に存在する物体からの光束にずれが生じてしまう。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、対向して配置される２つの物体に平行な面内で同一位置の２つの像を正確に重畳させることができる像合成用ハーフミラーを使用して正確に２つの物体の位置決めを行う位置決め方法および位置決め装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記の課題を解決するために、本発明の位置決め方法は、ハーフミラー層と、ハーフミラー層の一方の面に接合する透光性のある第１の基材層と、ハーフミラー層の他方の面に接合する透光性のある第２の基材層とを備え、第１の基材層と第２の基材層とは互いに屈折率および厚さが同一である像合成用ハーフミラーを、第１の物体と第２の物体との中間に配置し、その像合成用ハーフミラーから出射する第１の物体における位置決め対象の像と第２の物体における位置決め対象の像とが重畳するように、第１の物体および／または第２の物体を、像合成用ハーフミラーに対して平行に移動させるものである。
【００２４】
上記の課題を解決するために、本発明の位置決め装置は、第１の物体と第２の物体との中間に配置され、ハーフミラー層と、ハーフミラー層の一方の面に接合する透光性のある第１の基材層と、ハーフミラー層の他方の面に接合する透光性のある第２の基材層とを有し、第１の基材層と第２の基材層とは互いに屈折率および厚さが同一である像合成用ハーフミラーと、第１の物体および／または第２の物体を、像合成用ハーフミラーに対して平行に移動させる移送手段とを備える。
【００２５】
さらに、本発明の位置決め装置は、上記発明の位置決め装置に加え、第１の物体へ光を照射する第１の投光手段と、第２の物体へ光を照射する第２の投光手段とを備える。
【００２６】
さらに、本発明の位置決め装置は、上記各発明の位置決め装置に加え、像合成用ハーフミラーに、薄膜状のハーフミラー層、および同一材質の第１の基材層と第２の基材層を有する。
【００２７】
さらに、本発明の位置決め装置は、上記各発明の位置決め装置に加え、像合成用ハーフミラーのハーフミラー層の透過率とハーフミラー層の反射率を同一としたものである。
【００２８】
さらに、本発明の位置決め装置は、上記各発明の位置決め装置に加え、像合成用ハーフミラーに、１０オングストロームオーダーの厚さのハーフミラー層、およびそれぞれミリメートルオーダーの厚さの第１の基材層と第２の基材層を有する。
【００２９】
さらに、本発明の位置決め装置は、上記各発明の位置決め装置に加え、第１の投光手段の光によって照射された第１の物体からの光はハーフミラー層で反射させ、第２の投光手段の光によって照射された第２の物体からの光はハーフミラー層を透過させることで、第１の物体の像と第２の物体の像とを重畳するように配置すると共に、第１の投光手段による明るさと第２の投光手段による明るさの比を、ハーフミラー層の反射率と透過率の比の逆となる値に設定している。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る位置決め装置の構成を示すブロック図である。図１において、ＩＣ１１は、実施の形態１における位置決めの対象となる一方の物体である。このＩＣ１１としては、リードがパッケージの外周より外側に突出しているものの他、リードなどの接続部がパッケージの裏面に配置されているＰＬＣＣ、ＢＧＡ、ＣＳＰなどでもよい。図１では、一例としてＢＧＡ型のＩＣ１１としている。ＢＧＡ型のＩＣ１１には、裏面に、接続部としての半田ボール１１ａが２次元に配列されている。
【００３２】
プリント回路基板１２は、実施の形態１における位置決めの対象となる他方の物体である。プリント回路基板１２には、ＩＣ１１の半田ボール１１ａが結合されるランド１２ａが半田ボール１１ａと同様の間隔で２次元に配列されている。
【００３３】
像合成用ハーフミラー１は、対向する第１の物体（ここでは、ＩＣ１１）と第２の物体（ここでは、プリント回路基板１２）との中間に配置され、第１の物体の対向面（つまり、半田ボール１１ａが配された面）の像と第２の物体の対向面（つまり、ランド１２ａが配された面）の像とを合成する光学要素である。
【００３４】
基板支持装置２は、上述のプリント回路基板１２を固定、支持する装置である。また、ＩＣ吸着装置３は、上述のＩＣ１１を真空吸着して固定する装置である。これにより、プリント回路基板１２のランド１２ａから、高さＨの位置にＩＣ１１の半田ボール１１ａが配置され、高さＨ／２の位置を中央にして像合成用ハーフミラー１が配置される。なお、この基板支持装置２および／またはＩＣ吸着装置３は、位置決めの対象であるＩＣ１１および／またはプリント回路基板１２を水平面（すなわち、ＩＣ１１およびプリント回路基板１２と平行な面）内で平行移動させたり、ＩＣ１１および／またはプリント回路基板１２の中心を軸として回転させたりすることができる移送手段としても機能する。その際、基板支持装置２および／またはＩＣ吸着装置３は、図示せぬＸＹテーブルや回転アームなどにより移送手段として機能する。
【００３５】
図２は、実施の形態１における像合成用ハーフミラー１の構成を示す断面図である。図２に示すように、この像合成用ハーフミラー１は、ハーフミラー層１ａと、ハーフミラー層１ａの一方の面に接合する透光性のある第１の基材層１ｂと、ハーフミラー層１ａの他方の面に接合する透光性のある第２の基材層１ｃとを有する。
【００３６】
例えば、ハーフミラー層１ａを、平板状の基材層１ｂの一方の面上に、アルミなどを蒸着させて形成し、その後、ハーフミラー層１ａに他方の平板上の基材層１ｃを接合して、この像合成用ハーフミラー１が製造される。あるいは、ハーフミラー層１ａを、平板状の２つの基材層１ｂ，１ｃのそれぞれ一方の面上に、アルミなどを蒸着させて形成し、その後、２つの基材層１ｂ，１ｃのそれぞれ一方の面上に形成されたハーフミラー層１ａ同士を接合して、この像合成用ハーフミラー１が製造される。
【００３７】
これにより、ハーフミラー層１ａは、薄膜状に形成され、その厚さが例えば１０オングストロームオーダーとされる。
【００３８】
また、２つの基材層１ｂ，１ｃには、ガラス、ポリカーボネートなどの透光性のある材質の板材が使用される。２つの基材層１ｂ，１ｃは、同一の材質で、かつ同一の厚さとされ、その厚さは、例えばミリメートルオーダーとされる。
【００３９】
図１に戻り、照明装置４は、位置決めの対象物体であるＩＣ１１の半田ボール１１ａへ光を照射するランプなどの第１の投光手段である。また、照明装置５は、位置決めの対象物体であるプリント回路基板１２のランド１２ａへ光を照射するランプなどの第２の投光手段である。なお、照明４，５には、他の部分に光を照射しないように、遮光板を設けるようにしてもよい。また、これらの照明装置４，５により照射される光の量は、図示せぬ制御手段により制御可能である。
【００４０】
撮像装置６は、像合成用ハーフミラー１により合成されたＩＣ１１の半田ボール１１ａの像とプリント回路基板１２のランド１２の像とを撮像するＣＣＤカメラなどといった装置である。なお、目視にて、ＩＣ１１の半田ボール１１ａとプリント回路基板１２のランド１２の合成像を観察する場合には、撮像装置６は特に必要ない。また、この合成像は、撮像装置６により撮像され、例えば表示装置などにおいて表示される。その際、合成像を光学的にあるいは電気的に拡大して表示するようにしてもよい。
【００４１】
なお、上述の像合成用ハーフミラー１は、特定の平面内での移動のための移動機構（移送手段）を設けて、ベースとなる構造物に固定してもよいし、像合成用ハーフミラー１自体に脚をつけて、基板支持装置２やプリント回路基板１２に置いて使用するようにしてもよい。また、基板支持装置２、ＩＣ吸着装置３、照明４，５、および撮像装置６も、必要に応じて移動機構を設けた上で、ベースとなる構造物に固定される。
【００４２】
次に、上記装置の動作および上記装置を使用した位置決め方法について説明する。
【００４３】
まず、基板支持装置２上にプリント回路基板１２が載置され、ＩＣ吸着装置３により、ＩＣ１１がプリント回路基板１２から高さＨの位置に配置される。この際、ＩＣ１１とプリント回路基板１２とは平行に配置される。
【００４４】
次に、像合成用ハーフミラー１が、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との中間に挿入され、プリント回路基板１２から高さＨ／２の位置に配置される。すなわち、像合成用ハーフミラー１とＩＣ１１との間隔と、像合成用ハーフミラー１とプリント回路基板１２との間隔が、同一とされる。この際、像合成用ハーフミラー１と、ＩＣ１１およびプリント回路基板１２とは平行に配置される。像合成用ハーフミラー１は平板状であるため、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との間隔を広くする必要は特にない。両者の間隔を狭めた場合でも、像合成用ハーフミラー１に対する覗き角を小さくすることで、位置決め対象である両者を十分に観察することができる。
【００４５】
そして、必要に応じて、照明４，５により、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列およびプリント回路基板１２のランド１２ａの配列に光が照射される。例えば、一般的な室内では、ＩＣ１１の上方に室内照明があるため、ＩＣ１１の半田ボール１１ａが配された面より、プリント回路基板１２のランド１２ａが配された面のほうが入射光が多い可能性がある。そこで、照明４，５により、ＩＣ１１の半田ボール１１ａが配された面や、プリント回路基板１２のランド１２ａが配された面へ、それぞれ適当な光量の光を照射することで、合成像の明るさのバランスをとることができる。
【００４６】
この状態で、目視、または撮像装置６を使用して、像合成用ハーフミラー１から出射する、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列の像と、プリント回路基板１２のランド１２ａの配列の像との合成像を確認する。
【００４７】
そして、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列の像と、プリント回路基板１２のランド１２ａの配列の像とが重畳するように、基板支持装置２および／またはＩＣ吸着装置３を駆動して、ＩＣ１１および／またはプリント配線基板１２を、像合成用ハーフミラー１に対して平行に移動させる。
【００４８】
図２（Ｂ）に示すように、同一の合わせ軸上に、互いに対応する半田ボール１１ａとランド１２ａが配置されると、それらの半田ボール１１ａとランド１２ａからの光は、像合成用ハーフミラー１から同一の光路を通って出射される。
【００４９】
すなわち、半田ボール１１ａからの光は、光路Ｐ１ａを通って基材層１ｂに入射する。そして、その光は、基材層１ｂの屈折率と外部の屈折率の違いに応じた屈折角で屈折した後、基材層１ｂ内で光路Ｐ２ａを通って進行し、ハーフミラー層１ａで反射する。その後、その光は、光路Ｐ３を通って基材層１ｂを再度進行した後、基材層１ｂの屈折率と外部の屈折率の違いに応じた屈折角で屈折して基材層１ｂから出射する。
【００５０】
一方、半田ボール１１ａと同一合わせ軸上に存在しかつ同一の距離だけ像合成用ハーフミラー１から離れた位置にあるランド１２ａからの光が、光路Ｐ１ｂを通って、半田ボール１１ａからの光の入射位置と平面上で同一の位置において基材層１ｃに入射すると、そのときの入射角は、半田ボール１１ａからの光が基材層１ｂに入射する際の入射角と同一となる。
【００５１】
そして、２つの基材層１ｂ，１ｃの屈折率が同一であるため、ランド１２ａからの光は、半田ボール１１ａからの光の場合と同一の屈折角で屈折した後、基材層１ｃ内の光路Ｐ２ｂを通って進行し、ハーフミラー層１ａに入射する。その際、２つの基材層１ｂ，１ｃの厚さが同一であるため、ランド１２ａからの光は、半田ボール１１ａからの光の入射位置と同一の位置で、ハーフミラー層１ａに入射する。
【００５２】
さらに、その光は、ハーフミラー層１ａを透過し、半田ボール１１ａからの光と同一の光路Ｐ３を通って基材層１ｂを進行した後、基材層１ｂの屈折率と外部の屈折率の違いに応じた屈折角で屈折して基材層１ｂから出射する。なお、ハーフミラー層１ａを透過する際、ハーフミラー層１ａの厚さに起因して、ランド１２ａからの光と半田ボール１１ａからの光には、ずれが生じるが、ハーフミラー層１ａの厚さは概して数十オングストロームというオーダーであるため、像合成および位置決めに関して特に問題は生じない。
【００５３】
このようにして、同一合わせ軸上に半田ボール１１ａとそれに対応するランド１２ａが存在すると、像合成用ハーフミラー１により、両者の像が正確に重畳して観察される。
【００５４】
すなわち、半田ボール１１ａからの光とランド１２ａからの光は、反射または透過を１回ずつ経て合成されるため、ハーフミラー層１ａの反射率と透過率が同一とした場合には、半田ボール１１ａの像とランド１２ａの像が同じ明るさで得られ、位置決め対象である２つの物体の像の明るさに差が生じない。
【００５５】
また、半田ボール１１ａからの光およびランド１２ａからの光の、像合成ハーフミラー１内での光路長が同一であり（光路Ｐ２ａ，Ｐ３の長さ＝光路Ｐ２ｂ，Ｐ３の長さ）、かつ、半田ボール１１ａから基材層１ｂまでの光路Ｐ１ａの長さと、ランド１２ａから基材層１ｃまでの光路Ｐ１ｂの長さとが同一であるため、位置決め対象である２つの物体からの光路長に差が生じない。
【００５６】
さらに、半田ボール１１ａからの光およびランド１２ａからの光がともにいずれかの一方の基材層１ｂ，１ｃを透過するため、像合成用ハーフミラー１からの出射時に光路のずれがほとんど生じない。
【００５７】
さらに、像合成ハーフミラー１に対する覗き角がどの角度でも、同一合わせ軸上の半田ボール１１ａからの光およびランド１２ａからの光の光路にずれがほとんど生じないため、例えば観察位置の意図せぬ変動やずれがあっても、ずれのない良好な合成像が得られる。
【００５８】
そして、ＩＣ１１およびプリント回路基板１２の位置決めが完了し、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列とプリント回路基板１２のランド１２ａの配列とが、合わせ軸とは垂直な平面内で同一位置に配置された後、像合成用ハーフミラー１は、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との間から外される。なお、ＩＣ１１とプリント回路基板１２との間への像合成用ハーフミラー１の挿入および抜脱は、手動で行ってもよいし、図示せぬ移送手段により機械的、電気的に行うようにしてもよい。
【００５９】
そして、基板支持装置２および／またはＩＣ吸着装置３を駆動させ、合わせ軸に平行、つまりＩＣ１１およびプリント回路基板１２に対して垂直に、ＩＣ１１および／またはプリント回路基板１２を移動させ、プリント回路基板１２上にＩＣ１１を載置する。これにより、半田ボール１１ａの配列とランド１２ａの配列が正確に接合する。
【００６０】
以上のように、上記実施の形態１によれば、像合成用ハーフミラー１は、ハーフミラー層１ａと、ハーフミラー層１ａの一方の面に接合する透光性のある第１の基材層１ｂと、ハーフミラー層１ａの他方の面に接合する透光性のある第２の基材層１ｃとを備える。これにより、対向して配置される２つの物体に平行な面内で同一位置の２つの像を正確に重畳させることができる。
【００６１】
また、上記実施の形態１によれば、ハーフミラー層１ａが薄く、２つの基材層１ｂ，１ｃが、同一の材質、かつ同一の厚さであるため、位置決め対象の像をより正確に重畳させることができる。
【００６２】
また、上記実施の形態１によれば、その像合成用ハーフミラー１を、位置決め対象の第１の物体と第２の物体との中間に配置し、その像合成用ハーフミラー１から出射する第１の物体における位置決め対象（ここでは、ＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列）の像と第２の物体における位置決め対象（ここでは、プリント回路基板１２のランド１２ａの配列）の像とが重畳するように、第１の物体および／または第２の物体を、像合成用ハーフミラー１に対して平行に移動させる。これにより、その像合成用ハーフミラー１を使用して正確に２つの物体の位置決めを行うことができる。
【００６３】
さらに、上記実施の形態１によれば、照明装置４は、位置決め対象としての第１の物体であるＩＣ１１の半田ボール１１ａの配列へ光を照射し、照明装置５は、位置決め対象としての第２の物体であるプリント回路基板１２のランド１２ａの配列へ光を照射する。これにより、位置決め対象についての合成像の明るさのバランスをとることができ、最適な合成像を得ることができる。
【００６４】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る位置決め装置により、位置決めされるメタルマスク２１とプリント回路基板１２の配置の一例を示す断面図である。
【００６５】
この実施の形態２では、メタルマスク２１とプリント回路基板１２が位置決めされる。その際、メタルマスク２１の開口部２１ａの配列の像とプリント回路基板１２のランド１２ａの配列の像が、像合成用ハーフミラー１により合成される。
【００６６】
そして、メタルマスク２１の開口部２１ａの配列の像とプリント回路基板１２のランド１２ａの配列の像が重畳して一致するように、メタルマスク２１および／またはプリント回路基板１２が移動させられる。
【００６７】
両者が重畳した状態で、像合成用ハーフミラー１が、メタルマスク２１とプリント回路基板１２との間から外され、メタルマスク２１がプリント回路基板１２の上に載置される。これにより、メタルマスク２１の開口部２１ａにプリント回路基板１２のランド１２ａが正確に配置される。
【００６８】
なお、位置決め装置のその他の構成や機構などは、実施の形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
【００６９】
以上のように、上記実施の形態２では、像合成用ハーフミラー１を使用して、メタルマスク２１とプリント回路基板１２が正確に位置決めされる。
【００７０】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る位置決め方法は、旋盤などのドリルやバイトの先端を、加工対象の部材の加工位置に合わせるものである。なお、位置決め方法の手順や位置決め装置の構成については、実施の形態１，２と同様であるので、その説明を省略する。
【００７１】
なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００７２】
例えば、位置決め対象としては、実施の形態１，２のように２次元に配列しているものの他、１次元に配列しているものでもよく、実施の形態３のように特に配列していないものでもよい。
【００７３】
さらに、第１の投光手段となる照明装置４による明るさと、第２の投光手段となる照明装置５による明るさを、ハーフミラー層１ａの反射率と透過率を考慮して決めるようにしても良い。たとえば、ハーフミラー層１ａの反射率と透過率が異なる場合、照明装置４による明るさと、照明装置５による明るさの比を、ハーフミラー層１ａの反射率と透過率の比の逆となる比に設定するのが好ましい。
【００７４】
すなわち、上述の各位置決め装置では、照明装置４の光によって照射された第１の物体１１からの光はハーフミラー層１ａで反射させ、照明装置５の光によって照射された第２の物体１２からの光はハーフミラー層１ａを透過させることで、第１の物体１１の像と第２の物体１２の像とを重畳するように配置している。このため、ハーフミラー層１ａの反射率が透過率より高ければ、第１の物体１１の像が第２の物体１２の像より明るくなる。照明装置４，５以外の光が無い場合、２つの像の明るさを同じにするには、第１の投光手段となる照明装置４による明るさと、第２の投光手段となる照明装置５による明るさの比を、ハーフミラー層１ａの反射率と透過率の比の逆となる値に設定する必要がある。照明装置４，５以外の光が存在する場合は、その光と、照明装置４，５の光と、ハーフミラー層１ａの反射率および透過率とを全て考慮して、第１の物体１１の像と第２の物体１２の像とが同一の明るさになるように、照明装置４，５の明るさを決めるのが好ましい。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、対向して配置される２つの物体に平行な面内で同一位置の２つの像を正確に重畳させることができる像合成用ハーフミラーを使用して正確に２つの物体の位置決めを行う位置決め方法および位置決め装置を得ることができる。
以上
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置決め装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における像合成用ハーフミラーの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る位置決め装置により、位置決めされるメタルマスクとプリント回路基板の配置の一例を示す断面図である。
【図４】従来の位置決め装置の一例を示す図である。
【図５】従来のハーフミラーの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１像合成用ハーフミラー
１ａハーフミラー層
１ｂ基材層（第１の基材層）
１ｃ基材層（第２の基材層）
２基板支持装置（移送手段）
３ＩＣ吸着装置（移送手段）
４照明装置（第１の投光手段）
５照明装置（第２の投光手段）
１１ＩＣ（第１の物体）
１２プリント回路基板（第２の物体）
２１メタルマスク（第１の物体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention, RankHow to placeLawAnd a positioning device.
[0002]
[Prior art]
When soldering an integrated circuit (hereinafter referred to as an IC) in accordance with a conductive pattern of a printed circuit board, it is necessary to accurately place and position the IC in advance at a position to be soldered. Conventionally, such IC positioning has been performed by visually aligning the lead of the IC and the conductive pattern on the printed circuit board. However, when the lead pitch is reduced as the IC integration density is increased, errors in visual positioning are large, and work efficiency is deteriorated.
[0003]
In addition, semiconductors of packages such as PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), BGA (Ball Grid Array), and CSP (Chip Size Package) in which connecting portions such as leads are arranged on the back surface of the IC (surface on the printed circuit board side). As for the device, it is difficult to observe the position of the connection part of the IC and the position of the conductive pattern of the printed circuit board simultaneously at the time of positioning. Therefore, when mounting such a semiconductor device on a printed circuit board, using an optical system, while observing the inside of two opposing objects (here, an IC and a printed circuit board) at the same time, Positioning is performed by adjusting the position of the object.
[0004]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional positioning device described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-115300. In the conventional positioning apparatus shown in FIG. 4, positioning is performed so that the position of the solder ball 11a of the IC 11 and the position of the land 12a of the printed circuit board 12 coincide.
[0005]
At that time, when light from the IC 11 side enters a cube-type beam splitter (hereinafter referred to as CBS) 101, the light enters the half mirror layer 101a through the optical path P11a, is reflected by the half mirror layer 101a, and passes through the optical path P12a. And enters the mirror 101b. The light is reflected by the mirror 101b, then enters the half mirror layer 101a through the optical path P12a, passes through the half mirror layer 101a, and then exits from the CBS 101 through the optical path P13. Then, the light enters the image sensor 102. That is, light from the IC 11 side passes through the optical path P11a, the optical path P12a, the optical path P12a, and the optical path P13 in the CBS 101, and is emitted in a direction perpendicular to the incident direction.
[0006]
On the other hand, when light from the printed circuit board 12 enters the CBS 101, it enters the half mirror layer 101a through the optical path P11b, is reflected by the half mirror layer 101a, and exits from the CBS 101 through the optical path P13. Then, the light enters the image sensor 102. That is, light from the printed circuit board 12 side passes through the optical path P11b and the optical path P13 in the CBS 101 and is emitted in a direction perpendicular to the incident direction.
[0007]
Then, the printed circuit board 12 is moved to a position where the image of the solder ball 11a of the IC 11 and the image of the land 12a of the printed circuit board 12 corresponding to the image captured by the imaging device 102 overlap. As a result, the solder balls 11a of the IC 11 and the lands 12a of the printed circuit board 12 corresponding thereto are arranged at the same position in the horizontal direction.
[0008]
In addition to the above, the IC 11 may be positioned visually using a conventional half mirror instead of the CBS 101. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional half mirror.
[0009]
As shown in FIG. 5A, in the conventional half mirror 201, a thin-film half mirror layer 201a is formed on a light-transmitting base material layer 201b. In such a conventional half mirror 201, as shown in FIG. 5B, the light incident on the half mirror layer 201a from the outside is reflected by the half mirror layer 201a and is incident on the base material layer 201b from the outside. Passes through the base material layer 201b and then passes through the half mirror device 201a to be emitted.
[0010]
In addition, as an apparatus for obtaining a composite image using the conventional half mirror 201, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-101461.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional positioning device, (1) there is a large difference in brightness between the images of the two objects to be positioned. (2) the same observation point from the two objects to be positioned. (3) The distance between the two objects to be positioned needs to be widened. (4) The direction in which the object is observed is perpendicular to the alignment axis of the target object. There are problems such as being limited to.
[0012]
That is, for example, in FIG. 4, the light from the IC 11 side is observed after being reflected by the half mirror layer 101a, reflected by the mirror 101b, and transmitted by the half mirror device 101a. Therefore, for example, when the reflectance and transmittance of the half mirror layer 101a are 50% and the reflectance of the mirror 101b is 98%, the amount of light when the light from the IC 11 exits from the CBS 101 is the amount of light upon incidence. It becomes about 24.5% (= 0.5 × 0.98 × 0.5). On the other hand, in this case, the light from the printed circuit board 12 is reflected by the half mirror layer 101a and then exits from the CBS 101, so that it is about 50% of the amount of incident light. Therefore, the image of the IC 11 is observed darker than the image of the printed circuit board 12.
[0013]
The optical path length of light from the IC 11 side in the CBS 101 is the sum of the length of the optical path P11a, the length of the optical path P12a, and the length of the optical path P13, and the light path length from the printed circuit board 12 side. Since the optical path length is the sum of the length of the optical path P11b and the length of the optical path P13, there is a difference in optical path length by about the width of the CBS 101. As described above, when the optical path length is different for each object, the imaging apparatus 102 having the fixed focus lens may not be focused on two objects at a time.
[0014]
In addition, at least an interval sufficient to dispose the CBS 101 is required between the IC 11 and the printed circuit board 12, but the CBS 101 has a cubic shape and has a half mirror layer 101a inclined at 45 degrees therein. If the observation range of the IC 11 and the printed circuit board 12 is increased, the lateral width of the CBS 101 is increased, and the height is accordingly increased. Therefore, at the time of positioning, it is necessary to make the distance between the IC 11 and the printed circuit board 12 wider than the height of the CBS 101.
[0015]
Furthermore, since the light emission direction from the CBS 101 is a direction perpendicular to the alignment axis of the IC 11 and the printed circuit board 12, when observing the IC 11 and the printed circuit board 12, the vertical direction of the alignment axis is used. It is necessary to observe.
[0016]
Further, in the conventional positioning method using the conventional half mirror, even if the positioning is performed accurately, the images of the two objects to be positioned are displaced, and it is difficult to perform the positioning accurately. It is.
[0017]
That is, as shown in FIG. 5B, two lights incident at the same incident angle θ at the same position on both surfaces pass through different optical paths when emitted from the conventional half mirror 201. For example, when the thickness of the half mirror 201 is 3 millimeters, the incident angle θ is 45 degrees, and the base material layer 201b is made of glass having a refractive index of 1.45, the refraction angle φ is about 29 degrees ( = Arcsin (sin (45 °) /1.45)), and the deviation Δ of the luminous flux upon emission is approximately 2.4 millimeters (= 3 / cos (29 °) × sin (45 °)). As described above, when the conventional half mirror 201 is used, the light flux from the object existing at the same position in the alignment axis direction is shifted.
[0018]
  The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately superimpose two images at the same position in a plane parallel to two objects arranged opposite to each other.StatueIt is an object of the present invention to obtain a positioning method and a positioning apparatus for accurately positioning two objects using a synthesizing half mirror.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
[0023]
  To solve the above problem,The positioning method of the present invention includes a half mirror layer, a translucent first base material layer bonded to one surface of the half mirror layer, and a translucent surface bonded to the other surface of the half mirror layer. A second base material layerThe first base material layer and the second base material layer have the same refractive index and thickness.An image combining half mirror is disposed between the first object and the second object, and the positioning target image of the first object and the positioning target of the second object that are emitted from the image combining half mirror. The first object and / or the second object are moved in parallel with the image synthesis half mirror so that the image is superimposed.
[0024]
  To solve the above problem,The positioning device of the present invention is disposed between the first object and the second object, and includes a half mirror layer, and a first base layer having translucency that is bonded to one surface of the half mirror layer. A translucent second base material layer bonded to the other surface of the half mirror layer.The first base material layer and the second base material layer have the same refractive index and thickness.An image composition half mirror and a transfer means for moving the first object and / or the second object in parallel with the image composition half mirror.
[0025]
Furthermore, in addition to the positioning device of the invention, the positioning device of the present invention includes a first light projecting unit that irradiates light to the first object, and a second light projecting unit that irradiates light to the second object. Is provided.
[0026]
  Furthermore, the positioning device of the present invention includes, in addition to the positioning devices of each of the above inventions, an image composition half mirror, a thin film half mirror layer, and the same materialQualityIt has a first base material layer and a second base material layer.
[0027]
Further, the positioning device of the present invention is the same as the positioning device of each of the above inventions, but the transmittance of the half mirror layer and the reflectance of the half mirror layer of the image combining half mirror are the same.
[0028]
Further, the positioning device of the present invention includes, in addition to the positioning devices of each of the above inventions, an image composition half mirror, a half mirror layer having a thickness of 10 angstrom order, and a first base material layer having a thickness of millimeter order. And a second substrate layer.
[0029]
Furthermore, in addition to the positioning devices of the above inventions, the positioning device of the present invention reflects the light from the first object irradiated by the light of the first light projecting means by the half mirror layer, and the second light projection. The light from the second object irradiated by the light of the means is transmitted through the half mirror layer so that the image of the first object and the image of the second object are superimposed, and the first object The ratio of the brightness by the light projecting means and the brightness by the second light projecting means is set to a value that is the reverse of the ratio of the reflectance and transmittance of the half mirror layer.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an IC 11 is one object to be positioned in the first embodiment. The IC 11 may be a PLCC, BGA, CSP, or the like in which a lead and other connection portions are arranged on the back surface of the package, in addition to the leads protruding outside the outer periphery of the package. In FIG. 1, a BGA type IC 11 is used as an example. In the BGA type IC 11, solder balls 11 a as connection portions are two-dimensionally arranged on the back surface.
[0032]
The printed circuit board 12 is the other object to be positioned in the first embodiment. On the printed circuit board 12, lands 12a to which the solder balls 11a of the IC 11 are coupled are two-dimensionally arranged at the same intervals as the solder balls 11a.
[0033]
The half mirror 1 for image synthesis is disposed between the first object (here, IC11) and the second object (here, printed circuit board 12) facing each other, and the opposite surface of the first object (that is, the printed circuit board 12). , An optical element that synthesizes the image of the surface on which the solder balls 11a are arranged) and the image of the opposite surface of the second object (that is, the surface on which the lands 12a are arranged).
[0034]
The substrate support device 2 is a device that fixes and supports the printed circuit board 12 described above. The IC suction device 3 is a device that vacuum-sucks and fixes the above-described IC 11. As a result, the solder ball 11a of the IC 11 is disposed at a height H position from the land 12a of the printed circuit board 12, and the image composition half mirror 1 is disposed with the height H / 2 at the center. The substrate support device 2 and / or the IC suction device 3 translates the IC 11 and / or the printed circuit board 12 to be positioned in a horizontal plane (that is, a plane parallel to the IC 11 and the printed circuit board 12). It also functions as a transfer means that can rotate around the center of the IC 11 and / or the printed circuit board 12 as an axis. At that time, the substrate support device 2 and / or the IC suction device 3 function as a transfer means by an XY table, a rotating arm, etc. (not shown).
[0035]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the image combining half mirror 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the half mirror 1 for image composition includes a half mirror layer 1a, a first base layer 1b having light transmissivity bonded to one surface of the half mirror layer 1a, and a half mirror layer. A light-transmitting second base material layer 1c bonded to the other surface of 1a.
[0036]
For example, the half mirror layer 1a is formed by vapor-depositing aluminum or the like on one surface of the flat substrate layer 1b, and then the substrate layer 1c on the other flat plate is joined to the half mirror layer 1a. Thus, the image combining half mirror 1 is manufactured. Alternatively, the half mirror layer 1a is formed by vapor-depositing aluminum or the like on one surface of each of the two flat substrate layers 1b and 1c, and then one of the two substrate layers 1b and 1c. The half mirror layers 1a formed on the surfaces are joined to each other to produce the image combining half mirror 1.
[0037]
Thereby, the half mirror layer 1a is formed in a thin film shape, and the thickness thereof is, for example, on the order of 10 angstroms.
[0038]
Moreover, the board | plate material of a translucent material, such as glass and a polycarbonate, is used for the two base material layers 1b and 1c. The two base material layers 1b and 1c are made of the same material and have the same thickness, and the thickness is, for example, in the millimeter order.
[0039]
Returning to FIG. 1, the illumination device 4 is first light projecting means such as a lamp that irradiates light onto the solder ball 11 a of the IC 11 that is a positioning target object. The illumination device 5 is a second light projecting unit such as a lamp that irradiates light onto the land 12a of the printed circuit board 12 that is a positioning target object. In addition, you may make it provide the light-shielding plate in the illuminations 4 and 5 so that light may not be irradiated to another part. Further, the amount of light emitted by these illumination devices 4 and 5 can be controlled by a control means (not shown).
[0040]
The imaging device 6 is a device such as a CCD camera that captures an image of the solder ball 11a of the IC 11 synthesized by the half mirror 1 for image synthesis and an image of the land 12 of the printed circuit board 12. Note that the imaging device 6 is not particularly necessary when the composite image of the solder ball 11a of the IC 11 and the land 12 of the printed circuit board 12 is visually observed. The composite image is picked up by the image pickup device 6 and displayed on, for example, a display device. At that time, the composite image may be displayed optically or electrically enlarged.
[0041]
The above-described image combining half mirror 1 may be fixed to a base structure by providing a moving mechanism (transfer means) for moving in a specific plane, or may be an image combining half mirror. 1 may be attached to the substrate itself and placed on the substrate support device 2 or the printed circuit board 12 for use. In addition, the substrate support device 2, the IC suction device 3, the illuminations 4 and 5, and the imaging device 6 are also fixed to the base structure with a moving mechanism provided as necessary.
[0042]
Next, the operation of the apparatus and a positioning method using the apparatus will be described.
[0043]
First, the printed circuit board 12 is placed on the board support device 2, and the IC 11 is placed at a height H from the printed circuit board 12 by the IC suction device 3. At this time, the IC 11 and the printed circuit board 12 are arranged in parallel.
[0044]
Next, the half mirror 1 for image synthesis is inserted between the IC 11 and the printed circuit board 12 and disposed at a height H / 2 from the printed circuit board 12. That is, the distance between the image combining half mirror 1 and the IC 11 and the distance between the image combining half mirror 1 and the printed circuit board 12 are the same. At this time, the image synthesizing half mirror 1, the IC 11 and the printed circuit board 12 are arranged in parallel. Since the image combining half mirror 1 has a flat plate shape, it is not particularly necessary to widen the distance between the IC 11 and the printed circuit board 12. Even when the distance between the two is reduced, by reducing the viewing angle with respect to the image combining half mirror 1, it is possible to sufficiently observe both of the positioning targets.
[0045]
Then, if necessary, light is applied to the array of solder balls 11a of the IC 11 and the array of lands 12a of the printed circuit board 12 by the lights 4 and 5. For example, in a general room, since there is room illumination above the IC 11, there is a possibility that the surface of the printed circuit board 12 on which the lands 12a are disposed has more incident light than the surface of the IC 11 on which the solder balls 11a are disposed. There is. Therefore, by illuminating the surface of the IC 11 with the solder balls 11a and the surface of the printed circuit board 12 with the lands 12a by illuminating 4 and 5, respectively, the light of an appropriate amount of light is irradiated to the brightness of the composite image. You can balance it.
[0046]
In this state, the image of the arrangement of the solder balls 11a of the IC 11 and the image of the arrangement of the lands 12a of the printed circuit board 12 which are emitted from the image synthesis half mirror 1 visually or using the imaging device 6 are combined. Check the image.
[0047]
Then, the substrate support device 2 and / or the IC suction device 3 are driven so that the image of the arrangement of the solder balls 11a of the IC 11 and the image of the arrangement of the lands 12a of the printed circuit board 12 are superimposed, and the IC 11 and / or Alternatively, the printed wiring board 12 is moved in parallel with the image synthesis half mirror 1.
[0048]
As shown in FIG. 2B, when solder balls 11a and lands 12a corresponding to each other are arranged on the same alignment axis, the light from the solder balls 11a and lands 12a is reflected by the image synthesis half mirror. 1 is emitted through the same optical path.
[0049]
That is, the light from the solder ball 11a enters the base material layer 1b through the optical path P1a. The light is refracted at a refraction angle corresponding to the difference between the refractive index of the base material layer 1b and the external refractive index, then travels through the optical path P2a in the base material layer 1b, and is reflected by the half mirror layer 1a. To do. Thereafter, the light travels again through the base material layer 1b through the optical path P3, and then is refracted at a refraction angle corresponding to the difference between the refractive index of the base material layer 1b and the external refractive index, and is emitted from the base material layer 1b. To do.
[0050]
On the other hand, the light from the land 12a that exists on the same alignment axis as the solder ball 11a and is separated from the image synthesizing half mirror 1 by the same distance passes through the optical path P1b and the light from the solder ball 11a is transmitted. When incident on the base material layer 1c at the same position on the plane as the incident position, the incident angle at that time is the same as the incident angle when the light from the solder ball 11a enters the base material layer 1b.
[0051]
Since the refractive indexes of the two base material layers 1b and 1c are the same, the light from the land 12a is refracted at the same refraction angle as that of the light from the solder ball 11a, and then in the base material layer 1c. It travels through the optical path P2b and enters the half mirror layer 1a. At this time, since the two base material layers 1b and 1c have the same thickness, the light from the land 12a enters the half mirror layer 1a at the same position as the light incident position from the solder ball 11a.
[0052]
Further, the light passes through the half mirror layer 1a, travels through the base layer 1b through the same optical path P3 as the light from the solder ball 11a, and then has a refractive index of the base layer 1b and an external refractive index. The light is refracted at a refraction angle corresponding to the difference and emitted from the base material layer 1b. When passing through the half mirror layer 1a, the light from the land 12a and the light from the solder ball 11a are displaced due to the thickness of the half mirror layer 1a, but the thickness of the half mirror layer 1a Are generally on the order of tens of angstroms, so there are no particular problems with image composition and positioning.
[0053]
In this way, when the solder ball 11a and the land 12a corresponding to the solder ball 11a exist on the same alignment axis, the image synthesis half mirror 1 allows both images to be accurately superimposed and observed.
[0054]
That is, since the light from the solder ball 11a and the light from the land 12a are combined after being reflected or transmitted once, when the reflectance and transmittance of the half mirror layer 1a are the same, the solder ball 11a. And the image of the land 12a are obtained with the same brightness, and there is no difference in brightness between the images of the two objects to be positioned.
[0055]
Further, the light path length of the light from the solder ball 11a and the light from the land 12a in the image synthesis half mirror 1 is the same (length of the optical paths P2a, P3 = length of the optical paths P2b, P3), and Since the length of the optical path P1a from the solder ball 11a to the base material layer 1b is the same as the length of the optical path P1b from the land 12a to the base material layer 1c, there is a difference between the optical path lengths from the two objects to be positioned. Does not occur.
[0056]
Further, since both the light from the solder ball 11a and the light from the land 12a are transmitted through one of the base material layers 1b and 1c, there is almost no deviation of the optical path when emitted from the half mirror 1 for image synthesis.
[0057]
Furthermore, since the optical path of the light from the solder ball 11a on the same alignment axis and the light from the land 12a hardly occurs at any viewing angle with respect to the image synthesis half mirror 1, for example, an unintentional change in the observation position. Even if there is a deviation, a good composite image without deviation can be obtained.
[0058]
After the positioning of the IC 11 and the printed circuit board 12 is completed, the arrangement of the solder balls 11a of the IC 11 and the arrangement of the lands 12a of the printed circuit board 12 are arranged at the same position in a plane perpendicular to the alignment axis. The image synthesizing half mirror 1 is removed from between the IC 11 and the printed circuit board 12. The insertion and removal of the image synthesis half mirror 1 between the IC 11 and the printed circuit board 12 may be performed manually or mechanically and electrically by a transfer means (not shown). Also good.
[0059]
Then, the substrate support device 2 and / or the IC suction device 3 are driven, and the IC 11 and / or the printed circuit board 12 are moved parallel to the alignment axis, that is, perpendicular to the IC 11 and the printed circuit board 12, and the printed circuit board is moved. IC 11 is placed on 12. Thereby, the arrangement of the solder balls 11a and the arrangement of the lands 12a are accurately joined.
[0060]
As described above, according to the first embodiment, the image synthesis half mirror 1 includes the half mirror layer 1a and the first base layer having translucency bonded to one surface of the half mirror layer 1a. 1b and a translucent second base material layer 1c bonded to the other surface of the half mirror layer 1a. Thereby, it is possible to accurately superimpose two images at the same position in a plane parallel to two objects arranged opposite to each other.
[0061]
Further, according to the first embodiment, the half mirror layer 1a is thin, and the two base material layers 1b and 1c are made of the same material and the same thickness, so that the positioning target image is more accurately superimposed. Can be made.
[0062]
Further, according to the first embodiment, the image synthesizing half mirror 1 is arranged between the first object and the second object to be positioned, and is emitted from the image synthesizing half mirror 1. The image of the positioning target (here, the arrangement of the solder balls 11a of the IC 11) on one object and the image of the positioning target (here, the arrangement of the lands 12a of the printed circuit board 12) on the second object are superimposed. The first object and / or the second object are moved in parallel to the image synthesis half mirror 1. As a result, the two objects can be accurately positioned using the half mirror 1 for image synthesis.
[0063]
Further, according to the first embodiment, the illumination device 4 irradiates light to the array of the solder balls 11a of the IC 11 that is the first object as the positioning object, and the illumination device 5 is the second object as the positioning object. The light is irradiated to the array of lands 12a of the printed circuit board 12 which is the object. Thereby, it is possible to balance the brightness of the composite image with respect to the positioning target, and an optimal composite image can be obtained.
[0064]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the arrangement of the metal mask 21 and the printed circuit board 12 that are positioned by the positioning device according to the second embodiment of the present invention.
[0065]
In the second embodiment, the metal mask 21 and the printed circuit board 12 are positioned. At that time, the image of the array of openings 21 a of the metal mask 21 and the image of the array of lands 12 a of the printed circuit board 12 are combined by the image combining half mirror 1.
[0066]
Then, the metal mask 21 and / or the printed circuit board 12 are moved so that the image of the array of the openings 21a of the metal mask 21 and the image of the array of the lands 12a of the printed circuit board 12 overlap each other.
[0067]
In a state where both are superimposed, the image combining half mirror 1 is removed from between the metal mask 21 and the printed circuit board 12, and the metal mask 21 is placed on the printed circuit board 12. Thereby, the land 12 a of the printed circuit board 12 is accurately arranged in the opening 21 a of the metal mask 21.
[0068]
Note that the other configurations and mechanisms of the positioning device are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0069]
As described above, in the second embodiment, the metal mask 21 and the printed circuit board 12 are accurately positioned using the image synthesis half mirror 1.
[0070]
Embodiment 3 FIG.
In the positioning method according to the third embodiment of the present invention, the tip of a drill such as a lathe or a cutting tool is aligned with the processing position of a member to be processed. Since the procedure of the positioning method and the configuration of the positioning device are the same as those in the first and second embodiments, the description thereof is omitted.
[0071]
Each embodiment described above is a preferred example of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
[0072]
For example, the positioning target may be one-dimensionally arranged in addition to two-dimensionally arranged as in the first and second embodiments, and is not particularly arranged as in the third embodiment. But you can.
[0073]
Further, the brightness by the illumination device 4 as the first light projecting means and the brightness by the illumination device 5 as the second light projecting means are determined in consideration of the reflectance and transmittance of the half mirror layer 1a. May be. For example, when the reflectance and transmittance of the half mirror layer 1a are different, the ratio of the brightness by the illumination device 4 and the brightness by the illumination device 5 is a ratio that is the reverse of the ratio of the reflectance and transmittance of the half mirror layer 1a. It is preferable to set to.
[0074]
In other words, in each of the positioning devices described above, the light from the first object 11 irradiated by the light of the illumination device 4 is reflected by the half mirror layer 1a and the second object 12 irradiated by the light of the illumination device 5 is reflected. Is transmitted through the half mirror layer 1a so that the image of the first object 11 and the image of the second object 12 are superimposed. For this reason, if the reflectance of the half mirror layer 1a is higher than the transmittance, the image of the first object 11 becomes brighter than the image of the second object 12. When there is no light other than the illumination devices 4 and 5, in order to make the brightness of the two images the same, the brightness by the illumination device 4 as the first light projecting means and the illumination device as the second light projecting means It is necessary to set the brightness ratio of 5 to a value that is the reverse of the reflectance and transmittance ratio of the half mirror layer 1a. When light other than the illumination devices 4 and 5 is present, the light of the illumination devices 4 and 5 and the reflectivity and transmittance of the half mirror layer 1a are all considered, and the first object 11 It is preferable to determine the brightness of the illumination devices 4 and 5 so that the image and the image of the second object 12 have the same brightness.
[0075]
【The invention's effect】
  According to the present invention, it is possible to accurately superimpose two images at the same position in a plane parallel to two objects arranged opposite to each other.StatueIt is possible to obtain a positioning method and a positioning apparatus that accurately position two objects using the synthesizing half mirror.
more than
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a positioning device according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an image composition half mirror according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an arrangement of a metal mask and a printed circuit board that are positioned by a positioning device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a conventional positioning device.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional half mirror.
[Explanation of symbols]
1 Half mirror for image composition
1a Half mirror layer
1b Base material layer (first base material layer)
1c Base material layer (second base material layer)
2 Substrate support device (transfer means)
3 IC adsorption device (transfer means)
4 Illumination device (first light projecting means)
5 Illumination device (second light projecting means)
11 IC (first object)
12 Printed circuit board (second object)
21 Metal mask (first object)

Claims

The first object and / or the second object is moved in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction to adjust a relative position between the first object and the second object, and the first object and the second object are adjusted. In a positioning method for aligning the position with an object,
A half mirror layer, a translucent first base material layer bonded to one surface of the half mirror layer, and a translucent second base material bonded to the other surface of the half mirror layer An image combining half mirror in which the first base material layer and the second base material layer have the same refractive index and thickness , and the first object and the second object. Placed in between
The first object and / or the second object so that the positioning target image on the first object and the positioning target image on the second object that are emitted from the image combining half mirror overlap each other. Moving parallel to the image combining half mirror,
A positioning method characterized by the above.

The first object and / or the second object is moved in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction to adjust a relative position between the first object and the second object, and the first object and the second object are adjusted. In a positioning device that aligns the position with an object,
A half mirror layer disposed between the first object and the second object, a translucent first base material layer bonded to one surface of the half mirror layer, and the half mirror; have a second base layer with a light-transmitting property is bonded to the other surface of the layer, the first substrate layer and one another refractive index and thickness and the second base layer is the same A half mirror for image composition,
Transfer means for moving the first object and / or the second object parallel to the image combining half mirror;
A positioning device comprising:

First light projecting means for irradiating the first object with light;
Second light projecting means for irradiating the second object with light;
The positioning apparatus according to claim 2, further comprising:

The half mirror layer of the half mirror for image synthesis is a thin film,
Said second base layer and the first base layer of the half mirror the image synthesis, it is the same Material,
The positioning device according to claim 2 .

The positioning apparatus according to claim 2 , wherein the half mirror layer of the half mirror for image synthesis has the same transmittance and reflectance.

The half mirror layer of the half mirror for image synthesis has a thickness on the order of 10 angstroms,
Each of the first base material layer and the second base material layer of the half mirror for image synthesis has a thickness of millimeter order;
The positioning device according to claim 2 .

The light from the first object irradiated by the light from the first light projecting means is reflected by the half mirror layer and from the second object irradiated by the light from the second light projecting means. The light is transmitted through the half mirror layer so as to superimpose the image of the first object and the image of the second object, the brightness by the first light projecting means and the second light. The brightness ratio of the light projecting means is set to a value that is the inverse of the ratio of the reflectance and transmittance of the half mirror layer
The positioning device according to claim 3 .