CN116896859A - 安装装置及安装方法 - Google Patents

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CN116896859A CN202310305225.7A CN202310305225A CN116896859A CN 116896859 A CN116896859 A CN 116896859A CN 202310305225 A CN202310305225 A CN 202310305225A CN 116896859 A CN116896859 A CN 116896859A
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Abstract

本发明提供一种安装装置及安装方法，可降低因接合头及拍摄部的移动而产生的误差。实施方式的安装装置具有：第一位置关系算出部，基于对保持于接合头的电子零件以及头部标记进行拍摄而得的第一图像，算出头部标记与电子零件的第一位置关系；第二位置关系算出部，基于在安装位置对基板标记进行拍摄而得的第二图像、以及在接合头所保持的电子零件与安装区域相向的状态下对头部标记进行拍摄而得的第三图像来算出头部标记与基板标记的第二位置关系；第三位置关系算出部，基于第一位置关系及第二位置关系而算出电子零件与基板标记的第三位置关系；以及定位机构，基于第三位置关系来定位电子零件与基板标记。

Description

安装装置及安装方法
技术领域
本发明涉及一种安装装置及安装方法。
背景技术
将半导体芯片(semiconductor chip)等电子零件从晶片(wafer)或托盘(tray)拾取，搬送至基板上，并压抵于基板而进行安装。在此种电子零件的安装中，也有在一个基板上安装多个电子零件的情况。例如，在微型LED显示器的制造工序中，利用被称为质量转移(mass transfer)的装置，将多个作为电子零件的微型发光二极管(light emittingdiode，LED)一并安装到基板。在此种多个电子零件的安装中，有时会产生未搭载部或电子零件的不良部。未搭载部是未搭载电子零件的部分。另外，电子零件的不良部是通过检查判定为不良的电子零件的部分。在所述的微型LED中，可列举未点亮部。未点亮部是所搭载的微型LED中通过检查而明确不点亮的部分。
对于此种未搭载部或电子零件的不良部，需要实施修复工序。修复工序是在未搭载部搭载电子零件、或除去不良部的电子零件而再次搭载电子零件的工序。在修复工序中，需要利用接合头一个一个地搭载电子零件。在此种情况下，必须对基板上的一个一个的安装区域精密地定位电子零件。例如，在尺寸为20μm见方的微型LED的情况下，需要1μm左右的精度。
为了对基板与电子零件进行定位，进行以下的方法。首先，使在下端面吸附保持有电子零件的接合头在基板的安装区域的上方待机，使可同时拍摄上下两方向的拍摄部进入接合头与基板之间而对吸附保持于接合头的电子零件与基板的安装区域进行拍摄，使其退避。然后，基于拍摄部进行拍摄而得的图像，识别基板与电子零件的水平方向的相对位置，并基于所述位置识别，对接合头进行定位将电子零件安装到基板。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2010-129913号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
为了在电子零件与基板之间插入拍摄部，需要在电子零件与基板之间在上下方向上空出大的间隔。因此，使拍摄部自电子零件与基板之间退避，使接合头下降而将电子零件搭载到基板时的移动距离变长。于是，容易从拍摄或定位的位置产生因移动而发生的位置偏移。另外，若移动距离长，则在移动过程中从机构部分产生的尘埃变多。进而，由于拍摄部反复进行用于进入与退避的移动，因此每次拍摄时拍摄位置变动，并且上下的照相机的拍摄位置容易产生误差。
本发明的实施方式的目的在于提供一种可降低因接合头及拍摄部的移动而引起的误差的安装装置及安装方法。
[解决问题的技术手段]
为了实现所述目的，实施方式的安装装置具有：搭载装置，具有设置有头部标记的接合头，将所述接合头所保持的电子零件搭载于安装位置处的基板的安装区域；第一拍摄部，设置于能够拍摄第一图像的位置，所述第一图像是将保持于所述接合头的所述电子零件与所述头部标记一起拍摄而得；第二拍摄部，设置成能够拍摄第二图像以及第三图像，所述第二图像是在所述安装位置对设置于所述安装区域的基板标记进行拍摄而得，所述第三图像是在拍摄所述第二图像后，使所述接合头位于所述安装位置，在所述接合头所保持的所述电子零件与所述安装区域相向的状态下，对所述头部标记进行拍摄而得；第一位置关系算出部，基于所述第一图像，算出所述头部标记与所述电子零件的位置关系即第一位置关系；第二位置关系算出部，基于所述第二图像及所述第三图像，算出所述头部标记与所述基板标记的位置关系即第二位置关系；第三位置关系算出部，基于所述第一位置关系及所述第二位置关系，算出所述电子零件与所述基板标记的位置关系即第三位置关系；以及定位机构，基于所述第三位置关系，在搭载所述电子零件之前，对所述电子零件与所述基板标记进行定位。
实施方式的安装方法中，利用第一拍摄部拍摄第一图像，所述第一图像是将设置有头部标记的接合头所保持的电子零件与所述头部标记一起拍摄而得，利用第二拍摄部拍摄第二图像，所述第二图像是对设置于基板上的所述电子零件的安装区域的基板标记进行拍摄而得；利用所述第二拍摄部拍摄第三图像，所述第三图像是在拍摄所述第二图像后，在以所述电子零件与所述安装区域相向的方式配置所述接合头的状态下，对所述头部标记进行拍摄而得；第一位置关系算出部基于所述第一图像，算出所述头部标记与所述电子零件的位置关系即第一位置关系；第二位置关系算出部基于所述第二图像及所述第三图像，算出所述头部标记与所述基板标记的位置关系即第二位置关系；第三位置关系算出部基于所述第一位置关系及所述第二位置关系，算出所述电子零件与所述基板标记的位置关系即第三位置关系；定位机构基于所述第三位置关系，对所述电子零件与所述基板标记进行定位；搭载装置将所述接合头所保持的所述电子零件搭载于所述基板的所述安装区域。
[发明的效果]
在本发明的实施方式中，可降低因接合头及拍摄部的移动而引起的误差。
附图说明
图1是表示实施方式的安装装置的正面图及表示控制装置的框图。
图2是表示图1的安装装置的平面图。
图3是表示图1的安装装置的电子零件的交接时的正面图。
图4是表示图3的状态的安装装置的平面图。
图5是图1的A-A剖面图，是表示安装电子零件时的图。
图6是表示接合头的前端部分的剖面图。
图7的(A)～图7的(F)是表示利用第一拍摄部对第一图像进行拍摄的说明图、表示利用第二拍摄部对第二图像及第三图像进行拍摄的说明图。
图8是表示实施方式所进行的安装顺序的流程图。
图9的(A)～图9的(C)是表示变形例的头部标记的剖面图。
[符号的说明]
1：安装装置
2：电子零件
2a：安装面
3：基板
3a：安装区域
3b：基板标记
10：供给装置
11：托盘
12：供给载台
13：载台移动机构
20：拾取装置
21：拾取喷嘴
22：移动机构
22a：臂部
22b：滑动机构
22c：支撑框架
22d：轨道
22e：滑件
22f：升降机构
23：翻转机构
30：搭载装置
40：基板载台
41：支撑台
42：载台移动机构
50：第一拍摄部
60：第二拍摄部
61：框架
70：控制装置
71：机构控制部
72：图像处理部
73：第一位置关系算出部
74：第二位置关系算出部
75：第三位置关系算出部
76：存储部
310：接合头
311：接合工具
311a：保持面
311b：被保持面
312：粘接部
313：头部标记
314：保持机构
315：保持部
315a：抽吸孔
316：载荷控制部
316a：套筒
316b：可动轴
317：转动单元
317a：外筒
317b：转动轴
320：头部移动机构
321：滑动机构
321a：支撑框架
321b：轨道
321c：滑件
322：升降机构
322a：伺服马达
322b：轨道
322c：滑件
P1：供给位置
P2：交接位置
P3：安装位置
α：第一图像
β：第二图像
γ：第三图像
S101～S109：步骤。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式(以下，称为本实施方式)进行具体说明。另外，附图是示意图，各部的尺寸、比率等包含为了易于理解而夸大的部分。
[概要]
如图1～图4所示，本实施方式的安装装置1包括：电子零件2的供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40、第一拍摄部50、第二拍摄部60以及控制装置70。安装装置1通过下述方式进行安装，即，将电子零件2通过拾取装置20从供给装置10拾取并翻转，交接至搭载装置30，通过搭载装置30搭载于由基板载台40支撑的基板3。
电子零件2例如为矩形形状的薄小片零件。在本实施方式中，电子零件2是微型LED。微型LED的表面及背面中的一个面是具有电极部且安装于基板3的安装面2a。基板3例如是呈矩阵(matrix)(列行)状设置有供电子零件2搭载的多个安装区域3a的板体。在各安装区域3a设置有电极部。本实施方式的电极部成为作为对准标记的基板标记3b(参照图7的(A)～图7的(F))。本实施方式的基板标记3b是平行的两列直线状。电子零件2的电极部接合于所述安装区域3a的电极部。因此，需要对电子零件2与安装区域3a进行定位。
[供给装置]
供给装置10是将电子零件2供给至拾取装置20的装置。供给装置10使作为拾取对象的电子零件2移动至供给位置P1。供给位置P1是拾取装置20拾取成为拾取对象的电子零件2的位置。供给装置10包括：支撑载置有多个电子零件2的托盘11的供给载台12、使供给载台12移动的载台移动机构13。作为所述载台移动机构13，例如可使用线性导轨(linearguide)，所述线性导轨是通过由伺服马达(servomotor)驱动的滚珠螺杆(ball screw)机构，使滑件(slider)在轨道(rail)上移动。供给装置10通过载台移动机构13使介隔托盘11而支撑于供给载台12的多个电子零件2中作为拾取对象的电子零件2移动至供给位置P1。
载置电子零件2的托盘11是在上表面载置电子零件2的板体。在托盘11上，虽未图示，但以矩阵(行列)状形成有凹陷。通过在各凹陷处载置电子零件2，电子零件2在托盘11上排列成矩阵状。在本实施方式中，电子零件2以安装面2a在上方露出的面朝上(face up)状态配置。
供给载台12是水平地支撑载置有电子零件2的托盘11的台。供给载台12设置成能够通过载台移动机构13而在水平方向上移动。由于托盘11支撑于供给载台12，因此设置成：随着供给载台12通过载台移动机构13而移动，托盘11及载置于所述托盘11的电子零件2也能够在水平方向上移动。
此外，如图1所示，水平方向中，将供给装置10与搭载装置30排列的方向称为X轴方向，将与X轴正交的方向称为Y轴方向。另外，将与托盘11的平面正交的方向设为Z轴方向或上下方向。另外，将水平方向上的旋转方向设为θ轴方向。但是，这些方向并不限定安装装置1的设置方向。
[拾取装置]
拾取装置20是从供给装置10拾取电子零件2，将所拾取的电子零件2交接至搭载装置30的装置。所述拾取装置20包括：拾取喷嘴21、移动机构22、以及翻转机构23。
(拾取喷嘴)
拾取喷嘴21是抽吸电子零件2而进行保持，且解除抽吸而释放电子零件2的机构。拾取喷嘴21包括在前端面开口的喷嘴孔。喷嘴孔与包含真空泵(vacuum pump)等的负压产生电路(未图示)连通，通过使所述电路产生负压，将电子零件2抽吸至拾取喷嘴21的前端面而进行保持。另外，通过解除负压而从前端面解除电子零件2的保持状态。
如图1～图4所示，移动机构22是使拾取喷嘴21在供给位置P1与交接位置P2之间往复移动，且使拾取喷嘴21在供给位置P1及交接位置P2升降的机构。另外，交接位置P2是拾取装置20将在供给位置P1所拾取的电子零件2交接至下述作为接收部发挥功能的接合头310的位置。供给位置P1及交接位置P2主要指XY方向的位置，未必指Z轴方向的位置。
(移动机构)
移动机构22具有装配有拾取喷嘴21的臂部(arm)22a，通过使臂部22a移动，而使拾取喷嘴21移动。移动机构22包括：滑动机构22b、升降机构22f。滑动机构22b通过使装配有拾取喷嘴21的臂部22a移动，使拾取喷嘴21在供给位置P1与交接位置P2之间往复移动。此处，滑动机构22b包括：与X轴方向平行地延伸且固定于支撑框架22c的轨道22d、以及在轨道22d上移行的滑件22e。虽未图示，但滑件22e通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等驱动。
升降机构22f通过使装配有拾取喷嘴21的臂部22a移动，而使拾取喷嘴21在上下方向上移动。具体而言，升降机构22f可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达驱动的滚珠螺杆机构，使滑件在轨道上移动。即，通过伺服马达的驱动，使拾取喷嘴21沿着Z轴方向升降。
(翻转机构)
翻转机构23设置于拾取喷嘴21与移动机构22之间。此处，翻转机构23是包含变更拾取喷嘴21的朝向的马达(motor)等驱动源、滚珠轴承(ball bearing)等旋转导件而成的致动器(actuator)。所谓变更朝向，是指沿上下方向旋转0°～180°。
[搭载装置]
搭载装置30是将电子零件2搭载于基板3的安装区域3a的装置。搭载装置30如图3及图4所示，将从拾取装置20接收的电子零件2搬送至安装位置P3，如图5所示，通过搭载于基板3而进行安装。安装位置P3是将电子零件2安装到基板3的位置。安装位置P3主要是指XY方向的位置，但并不一定意味着Z轴方向的位置。搭载装置30具有接合头310，头部移动机构320。
(接合头)
接合头310是具有在交接位置P2从拾取喷嘴21接收电子零件2的作为接收部的功能，且将所述电子零件2在安装位置P3安装于基板3的装置。接合头310保持电子零件2且在安装后解除保持状态而释放电子零件2。
具体而言，接合头310如图6所示，具有：接合工具311、保持机构314。接合工具311是具有透光性的板体。具有透光性是指透过后述的第一拍摄部50、第二拍摄部60进行拍摄所需的光。本实施方式的接合工具311是圆形的玻璃板。接合工具311的其中一个面朝向下方，是保持电子零件2的保持面311a。在保持面311a的中央设置有粘接部312。粘接部312是粘接保持电子零件2的构件。粘接部312例如使用聚二甲基硅氧烷(Poly dimethylsiloxane，PDMS)。
接合工具311的与保持面311a相反侧的面朝向上方，是由后述的保持机构314保持的被保持面311b。在被保持面311b设置有头部标记313。在图6及图7的(A)～图7的(F)中，头部标记313不会与电子零件2出现在相同的剖面，因此为了方便起见，利用虚线表示头部标记313。如图7的(D)所示，头部标记313是设置于粘接保持于粘接部312的电子零件2的外侧、即，俯视下不与电子零件2重合的位置的对准标记。在本实施方式中，头部标记313在俯视下夹着电子零件2的位置设置有两个。头部标记313是凹陷成圆形形状的凹部。由于接合工具311具有透光性，因此可从下方的保持面311a侧对头部标记313进行拍摄。
保持机构314是对接合工具311进行保持的机构。保持机构314具有保持部315、载荷控制部316、转动单元317。保持部315是对接合工具311进行保持，并且解除保持状态而释放接合工具311的板状构件。保持部315与接合工具311同样，由玻璃等具有透光性的材质形成。保持部315包括抽吸孔315a。抽吸孔315a的一端在保持部315的底面开口，另一端在保持部315的侧面开口，与包括真空泵等的负压产生电路(未图示)连通。因此，通过负压产生电路产生负压，将接合工具311抽吸保持于保持部315的底面。另外，通过解除负压，自底面解除接合工具311的保持状态。
载荷控制部316是对保持部315的上下方向的位置进行控制并且对保持部315施加于电子零件2的载荷进行控制的构件。载荷控制部316是具有套筒316a、可动轴316b的空气轴承。套筒316a在内部具有上下贯通的圆柱形状的空隙。可动轴316b是在套筒316a的内部以能够在规定范围内上下移动的方式设置的筒状体。在可动轴316b的下端安装有保持部315的上表面。如此，通过使用空气轴承，能够利用1N以下的低载荷进行安装。
转动单元317具有外筒317a、以及能够转动地设置于外筒317a内的转动轴317b。转动轴317b是筒状体，设置成能够通过未图示的马达经由带而转动。转动轴317b的下端安装于载荷控制部316的套筒316a。因此，转动单元317可使保持于载荷控制部316的接合工具311沿水平方向转动。由此，转动单元317可将接合工具311所保持的电子零件2在θ轴方向上定位。此外，经由转动轴317b的中空部分、可动轴316b的中空部分、具有透光性的保持部315，可自上方对头部标记313进行拍摄。
(头部移动机构)
头部移动机构320是使接合头310在交接位置P2与安装位置P3之间往复移动，且在交接位置P2及安装位置P3升降的机构。本实施方式的头部移动机构320与所述的转动单元317一起作为相对于基板3的安装区域3a定位电子零件2的安装面2a的定位机构发挥功能。具体而言，头部移动机构320包括：滑动机构321、升降机构322。
滑动机构321使接合头310在交接位置P2与安装位置P3之间往复移动。此处，滑动机构321包括：与X轴方向平行地延伸且固定于支撑框架321a的两条轨道321b、以及在轨道321b上移行的滑件321c。虽未图示，但滑件321c通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等来驱动。
此外，虽未图示，但滑动机构321具有使接合头310沿Y轴方向滑动移动的滑动机构。所述滑动机构也可由Y轴方向的轨道及在轨道上移行的滑件构成。滑件通过由旋转马达驱动的滚珠螺杆、线性马达等来驱动。
升降机构322使接合头310沿上下方向移动。具体而言，升降机构322可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达322a驱动的滚珠螺杆机构，使滑件322c在轨道322b上移动。即，通过伺服马达322a的驱动，使接合头310沿着Z轴方向升降。
[基板载台]
基板载台40是支撑用于安装电子零件2的基板3、且使安装区域3a位于安装位置P3的机构。基板载台40使载置有基板3的支撑台41设置于载台移动机构42。载台移动机构42使支撑台41在XY平面上滑动移动，使基板3中的安装区域3a位于安装位置P3。载台移动机构42例如可使用线性导轨，所述线性导轨通过由伺服马达驱动的滚珠螺杆机构，使滑件在轨道上移动。
[第一拍摄部]
如图7的(A)所示，第一拍摄部50设置于能够将保持于接合头310的电子零件2与头部标记313一起拍摄的位置。如图7的(D)所示，将由第一拍摄部50拍摄的包含电子零件2及头部标记313的图像称为第一图像α。更具体地说，第一拍摄部50具有照相机、透镜、镜筒、光源等，在本实施方式中，设置于交接位置P2。第一拍摄部50中，照相机朝上，且光轴配置于垂直方向，以能够对保持于接合工具311的电子零件2及头部标记313进行拍摄。
第一拍摄部50设置成在拍摄位置即交接位置P2，电子零件2及头部标记313不会脱离拍摄视场。在交接位置P2，位于交接位置P2的接合头310的位置、自拾取喷嘴21交接到接合工具311的电子零件2的保持位置存在偏差。即，电子零件2及头部标记313的位置相对于交接位置P2产生偏差。所述偏差的最大范围为交接位置P2处的电子零件2及头部标记313可最大限度移动的范围。
第一拍摄部50被考虑为能够以用于确保必要的安装精度的足够的倍率、基于光源的照明的照度或位置识别所需的亮度进行拍摄。进而，也考虑到所述交接位置P2处的头部标记313可最大限度移动的范围，具有根据这些条件确定的拍摄视场(视场范围)。第一拍摄部50设置于拍摄视场的中心与交接位置P2一致的位置。第一拍摄部50以不妨碍接合头310及拾取喷嘴21的移动动作的方式与它们独立地设置。
第一拍摄部50固定支撑于能够拍摄第一图像α的位置。在本实施方式中，第一拍摄部50相对于电子零件2的交接位置P2不动。此处所说的不动是指不进行在自交接位置P2退避的位置与交接位置P2之间移动的动作，例如，为了对准照相机的焦点，也可上下移动数毫米。
[第二拍摄部]
如图7的(B)所示，第二拍摄部60在安装位置P3对基板标记3b进行拍摄。然后，接合头310移动至安装位置P3，如图7的(C)所示，在接合头310所保持的电子零件2与安装区域3a相向的状态下，对头部标记313进行拍摄。如图7的(E)所示，将由第二拍摄部60拍摄的基板标记3b的图像称为第二图像β。如图7的(F)所示，将由第二拍摄部60拍摄的头部标记313的图像称为第三图像γ。此外，在图7的(E)中，为了容易理解，利用虚线表示安装区域3a。同样，在图7的(F)中，利用点划线表示电子零件2，利用双点划线表示基板标记3b。
更具体地说，第二拍摄部60具有照相机、透镜、镜筒、光源等，在到达安装位置P3的接合头310的上方的位置由框架61支撑。第二拍摄部60中，照相机朝下，且光轴配置于垂直方向，以透过保持部315，能够对头部标记313进行拍摄。
第二拍摄部60设置成在拍摄位置即安装位置P3，基板3的基板标记3b、接合头310的头部标记313不会脱离拍摄视场。载置于基板载台40的基板3的支撑位置存在偏差。即，基板3的位置相对于安装位置P3产生偏差。因此，基板3的基板标记3b的位置也产生偏差。所述偏差的最大范围是安装位置P3处的基板3的基板标记3b可最大限度地移动的范围。另外，在安装位置P3，接合头310到达的位置存在偏差。即，头部标记313的位置相对于安装位置P3产生偏差。所述偏差的最大范围是安装位置P3处的头部标记313可最大限度移动的范围。
第二拍摄部60被考虑为能够以用于确保必要的安装精度的充分的倍率、以及基于光源的照明的照度或位置识别所需的亮度进行拍摄。进而，也考虑到所述安装位置P3处的基板标记3b、头部标记313可最大限度移动的范围，具有根据这些条件确定的拍摄视场(视场范围)。接合头310的接合工具311的大小根据第二拍摄部60的拍摄视场来设定。
第二拍摄部60设置于拍摄视场的中心与安装位置P3一致的位置。第二拍摄部60以不妨碍接合头310及基板载台40的移动动作的方式与它们独立地设置。
第二拍摄部60固定支撑于能够拍摄第二图像β及第三图像γ的位置。本实施方式的第二拍摄部60与第一拍摄部50同样，相对于电子零件2的安装位置P3不动。此处所说的不动是指不进行在自安装位置P3退避的位置与安装位置P3之间移动的动作，例如，为了对准照相机的焦点，也可上下移动数毫米。
此外，第一拍摄部50、第二拍摄部60各自具有的坐标被调整为与安装装置1的坐标一致。具体地说，控制装置70所具有的坐标是安装装置1的设计上的XY坐标，其原点可设为安装位置P3。另外，可将从原点离开规定距离的定点设为交接位置P2。
第二拍摄部60所具有的坐标例如被设定成：拍摄中心为XY坐标的原点，所述原点作为机械或可运算的信息与安装位置P3一致。在所述情况下，安装装置1处的XY坐标上的基准位置是安装位置P3，第二拍摄部60的拍摄中心也成为相同的基准位置。另外，第一拍摄部50所具有的坐标例如被设定成：拍摄中心为XY坐标的原点，所述原点作为机械或可运算的信息与交接位置P2一致。由于交接位置P2是相对于安装位置P3离开规定距离的位置，因此第一拍摄部50的拍摄中心也具有相同的安装装置1的基准位置。
[控制装置]
控制装置70对供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40、第一拍摄部50、第二拍摄部60的启动、停止、速度、动作时序(timing)等进行控制。控制装置70为了实现安装装置1的各种功能而包括：执行程序(program)的处理器(processor)、存储程序或动作条件等各种信息的存储器(memory)、驱动各元件的驱动电路等。而且，在控制装置70连接有操作员(operator)输入控制所需的指示或信息的输入装置、用于确认装置的状态的输出装置。
如图1所示，本实施方式的控制装置70具有机构控制部71、图像处理部72、第一位置关系算出部73、第二位置关系算出部74、第三位置关系算出部75、存储部76。机构控制部71对供给装置10、拾取装置20、搭载装置30、基板载台40的各部的机构进行控制。例如，机构控制部71通过对转动单元317、头部移动机构320进行控制，将电子零件2的安装面2a相对于基板3的安装区域3a进行定位。另外，机构控制部71通过对载荷控制部316进行控制，来控制接合工具311对电子零件2及基板3施加的载荷。
图像处理部72对由第一拍摄部50拍摄而得的第一图像α进行处理，而提取出头部标记313及电子零件2的形状。另外，图像处理部72对由第二拍摄部60拍摄而得的第二图像β及第三图像γ进行处理，而提取出基板标记3b、头部标记313的形状。此外，由于头部标记313的尺寸、多个头部标记313之间的距离是已知的，因此即使由于第一拍摄部50及第二拍摄部60的倍率差，各自拍摄的头部标记313的尺寸、多个头部标记313之间的距离存在不同，也可基于已知尺寸、距离的数据来进行校正。
第一位置关系算出部73通过检测第一图像α的头部标记313及电子零件2的重心、角度等，而算出两者的位置关系即第一位置关系。即，第一位置关系算出部73为了在以第一拍摄部50的拍摄中心为原点的坐标上确定各自的位置，求出第一图像α的头部标记313的位置坐标(X，Y，θ)、电子零件2的位置坐标(X，Y，θ)。
第二位置关系算出部74通过检测第二图像β的基板标记3b、第三图像γ的头部标记313的重心、角度等，算出两者的位置关系即第二位置关系。第二图像β与第三图像γ都由相同的第二拍摄部60拍摄。因此，第二图像β与第三图像γ都成为相同的第二拍摄部60的坐标系。而且，由于由固定的第二拍摄部60拍摄，因此第二图像β与第三图像γ也不存在原点偏移。即，第二位置关系算出部74为了在以第二拍摄部60的拍摄中心为原点的坐标上确定作为第二位置关系的基板标记3b与头部标记313的位置，求出第二图像β的基板标记3b的位置坐标(X，Y，θ)、第三图像γ的头部标记313的位置坐标(X，Y，θ)。
第三位置关系算出部75基于第一位置关系与第二位置关系，算出电子零件2与基板标记3b的位置关系即第三位置关系。即，求出第一位置关系中的头部标记313的位置坐标与第二位置关系中的头部标记313的位置坐标的偏移量、第一位置关系中的电子零件2的位置坐标与第二位置关系中的基板标记3b的位置坐标的偏移量。即，通过求出头部标记313的、交接位置P2处的位置与安装位置P3处的位置的偏移量，并将其与电子零件2和基板标记3b之间的偏移量相加，可求出安装位置P3处的电子零件2的位置相对于基板标记3b的位置。
机构控制部71基于第三位置关系，对定位机构(转动单元317及头部移动机构320)进行控制，以使电子零件2以偏移量被修正而电子零件2与基板标记3b一致(成为安装的容许范围内)的移动量与方向进行移动。在这样定位后，机构控制部71通过头部移动机构320的升降机构322使接合头310下降，将电子零件2安装到基板3的安装区域3a。
此外，图像处理部72、第一位置关系算出部73也可构成为第一拍摄部50所具有的电路。另外，图像处理部72、第二位置关系算出部74、第三位置关系算出部75也可构成为第二拍摄部60所具有的电路。
存储部76是包括作为记录介质的各种存储器(硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)或固态驱动器(Solid State Drive，SSD)等)、记录介质与外部的接口的存储装置。在存储部76中存储安装装置1的动作所需的数据、程序。所需的数据例如包括第一图像α、第二图像β、第三图像γ、第一位置关系、第二位置关系、第三位置关系、各种阈值等。另外，各装置输出的数据也适当地存储于存储部76。在以下的说明中，例如获取第一拍摄部50拍摄的图像、第二拍摄部60拍摄的图像等在各装置中输出的数据也相当于存储在存储部76中。
[动作]
在如上所述的安装装置1中，参照所述的图1～图6、图7的(A)～图7的(F)、以及图8的流程图，来说明通过拾取装置20从供给装置10拾取电子零件2，将所述电子零件2交接至搭载装置30，在搭载装置30中将电子零件2安装于基板3的顺序。
即，通过拾取装置20的移动机构22使拾取喷嘴21移动至供给位置P1。另一方面，供给装置10使供给载台12移动，使拾取对象的电子零件2位于供给位置P1。然后，拾取喷嘴21下降，逐渐接近于电子零件2，与电子零件2接触而停止。然后，在拾取喷嘴21停止的状态下，开始自喷嘴孔的抽吸。在所述状态下，若拾取喷嘴21上升，则由拾取喷嘴21抽吸的电子零件2从托盘11被拾取。
拾取装置20通过翻转机构23使拾取喷嘴21翻转。拾取装置20通过移动机构22使拾取的电子零件2移动至交接位置P2。如图3、图4所示，在交接位置P2，搭载装置30的接合头310待机，与保持在经翻转的拾取喷嘴21的电子零件2相向。使拾取喷嘴21朝向接合头310上升，使电子零件2附着并保持于接合工具311的粘接部312之后，拾取喷嘴21解除负压，从而将电子零件2交接给接合头310。然后，拾取喷嘴21下降以离开接合头310，并返回至供给位置P1。
在所述状态下，如图7的(A)、图7的(D)所示，第一拍摄部50对第一图像α进行拍摄(步骤S101)。即，第一拍摄部50对保持于接合工具311的电子零件2、以及设置于接合工具311的头部标记313进行拍摄。第一位置关系算出部73基于图像处理部72对第一图像α进行处理后的图像，算出第一位置关系(步骤S102)。另外，与此并行地，如图7的(B)、图7的(E)所示，第二拍摄部60对第二图像β进行拍摄(步骤S103)。即，第二拍摄部60对支撑于基板载台40、安装区域3a位于安装位置P3的基板3的基板标记3b进行拍摄。
其次，如图1及图2所示，接合头310移动至安装位置P3，从而使电子零件2的安装面2a与基板3的安装区域3a相向(步骤S104)。然后，如图7的(C)、图7的(F)所示，第二拍摄部60对第三图像γ进行拍摄(步骤S105)。即，第二拍摄部60透过保持部315对接合工具311的头部标记313进行拍摄。第二位置关系算出部74基于图像处理部72对第二图像β及第三图像γ进行处理后的图像，算出第二位置关系(步骤S106)。
第三位置关系算出部75基于第一位置关系、第二位置关系算出第三位置关系(步骤S107)。即，求出头部标记313的X、Y、θ的偏移量、电子零件2与基板标记3b的X、Y、θ的偏移量。机构控制部71基于第三位置关系，使转动单元317及头部移动机构320运行以消除偏移量，由此进行定位(步骤S108)。然后，如图5所示，通过头部移动机构320的升降机构322使接合头310下降，将电子零件2安装于基板3的安装区域3a(步骤S109)。
[位置关系的算出]
对所述位置关系的算出更具体地进行说明。此外，以下说明的“在坐标系中”表示所述各坐标中的X、Y、θ相对于原点的位置。首先，基于第一图像α，在交接位置P2且在第一拍摄部50的坐标系中，算出头部标记313的位置。另外，在第一拍摄部50的坐标系中，算出电子零件2的位置。其次，基于安装位置P3处的第二图像β，在第二拍摄部60的坐标系中算出基板标记3b的位置。另外，基于第三图像γ，在第二拍摄部60的坐标系中算出头部标记313的位置。然后，求出第一拍摄部50的坐标系中的头部标记313的位置与第二拍摄部60的坐标系中的头部标记313的位置之间的偏移量。由于头部标记313是共同的，所以所述偏移量相当于第一拍摄部50的坐标系与第二拍摄部60的坐标系的偏移。
因此，通过利用所述偏移量对第一拍摄部50的坐标系中的电子零件2的位置进行修正，可转换为第二拍摄部60的坐标系中的位置。所述变换后的第二拍摄部60的坐标系中的电子零件2的位置与第二拍摄部60的坐标系中的基板标记3b的偏移量相当于安装位置P3处的电子零件2与基板标记3b的偏移量，即成为第三位置关系。机构控制部71对两者进行定位，以消除作为第三位置关系的电子零件2与基板标记3b之间的偏移量。由此，电子零件2安装到应安装的基板3的安装区域。
[效果]
(1)本实施方式的安装装置1具有：搭载装置30，具有设置有头部标记313的接合头310，将接合头310所保持的电子零件2搭载于安装位置P3处的基板3的安装区域3a；第一拍摄部50，设置于能够拍摄第一图像α的位置，所述第一图像α是将保持于接合头310的电子零件2与头部标记313一起拍摄而得；以及第二拍摄部60，设置成能够拍摄第二图像β以及第三图像γ，所述第二图像β是在安装位置P3对设置于安装区域3a的基板标记3b进行拍摄而得，所述第三图像γ是在拍摄第二图像β后，使接合头310位于安装位置P3，在接合头310所保持的电子零件2与安装区域3a相向的状态下，对头部标记313进行拍摄而得。
另外，安装装置1具有：第一位置关系算出部73，基于第一图像α，算出头部标记313与电子零件2的位置关系即第一位置关系；第二位置关系算出部74，基于第二图像β与第三图像γ，算出头部标记313与基板标记3b的位置关系即第二位置关系；第三位置关系算出部75，基于第一位置关系与第二位置关系，算出电子零件2与基板标记3b的位置关系即第三位置关系；以及定位机构，基于第三位置关系，在搭载电子零件2之前，对电子零件2与基板标记3b进行定位。
另外，本实施方式的安装方法中，利用第一拍摄部50拍摄第一图像α，所述第一图像α是将设置有头部标记313的接合头310所保持的电子零件2与头部标记313一起拍摄而得；利用第二拍摄部60拍摄第二图像β，所述第二图像β是对设置于基板3上的电子零件2的安装区域3a的基板标记3b进行拍摄而得；利用第二拍摄部60拍摄第三图像γ，所述第三图像γ是在拍摄第二图像β后，在以电子零件2与安装区域3a相向的方式配置接合头310的状态下，对头部标记313进行拍摄而得。
第一位置关系算出部73基于第一图像α，算出头部标记313与电子零件2的位置关系即第一位置关系；第二位置关系算出部74基于第二图像β与第三图像γ，算出头部标记313与基板标记3b的位置关系即第二位置关系；第三位置关系算出部75基于第一位置关系与第二位置关系，算出电子零件2与基板标记3b的位置关系即第三位置关系；定位机构基于第三位置关系，对电子零件2与基板标记3b进行定位，搭载装置30将接合头310所保持的电子零件2搭载于基板3的安装区域3a。
以此种方式，由第一拍摄部50拍摄的第一图像α与由第二拍摄部60拍摄的第三图像γ包括共同的头部标记313，因此可消除第一拍摄部50与第二拍摄部60的位置关系的偏移量。另外，由于利用同一个第二拍摄部60拍摄包括基板标记3b的第二图像β与包括头部标记313的第三图像γ，因此基板标记3b的位置与头部标记313的位置关系固定。进而，第二拍摄部60在同一安装位置P3对第二图像β、第三图像γ进行拍摄，因此不会产生第二拍摄部60的移动误差。因此，可相对于基板3的安装区域3a正确地定位并安装电子零件2。因此，本实施方式特别适用于如微型LED的修复工序那样需要高精度地搭载电子零件2的情况。
另外，安装位置P3处的第二拍摄部60所进行的拍摄由于只需拍摄头部标记313，而无需拍摄电子零件2及基板标记3b，因此可简化结构。即，例如，由于不需要同时对上下两方向进行拍摄的拍摄部，因此不会使拍摄部进入而在每次拍摄时拍摄位置发生变动，也不会产生上下的照相机的拍摄位置的误差。由于不需要为了使照相机进入而使接合头310与基板3较大地分离，因此可抑制定位后的安装时的移动量，降低移动误差。特别是，由于可使对位时与安装时的距离接近，因此可极力抑制对位后的水平方向的偏移。进而，在安装位置P3，不需要识别电子零件2、基板标记3b，因此即使两者重叠也能够进行定位。
此外，第一拍摄部50、第二拍摄部60所使用的照相机只要是能够拍摄电子零件2、头部标记313及基板标记3b的照相机即可，并不限定于特定的照相机。但是，可使用拍摄可见光的通常的照相机，并非必需使用红外线照相机等特殊照相机，因此可在确保安装精度的同时抑制装置成本。
(2)头部标记313在俯视下设置于接合头310所保持的电子零件2的外侧。因此，可利用第一拍摄部50以明确区分的状态对头部标记313与电子零件2进行拍摄。在所述实施方式那样的利用PDMS的保持中，设想如下情况：PDMS膜的尺寸偏差大，并且头部标记313被覆盖，或者在形成PDMS膜时头部标记313被污染，从而无法进行拍摄，但是可避免此种情况。当然，即使在电子零件2被抽吸保持的情况下，由于保持位置存在偏差，因此也可避免头部标记313被覆盖而无法拍摄的情况。
(3)接合头310具有保持电子零件2的接合工具311、以及保持接合工具311的保持部315，头部标记313设置于接合工具311。因此，电子零件2、头部标记313与第一拍摄部50的距离之差小，在第一拍摄部50拍摄第一图像α的情况下，容易对两者进行对焦，两者的位置识别的误差小。另外，第二拍摄部60在安装位置P3，可在接近基板3的位置对头部标记313进行拍摄，因此拍摄第二图像β时的焦点与拍摄第三图像γ时的焦点接近，所拍摄的基板标记3b与头部标记313的位置识别的误差小。
(4)接合工具311及保持部315具有透光性。因此，第一拍摄部50、第二拍摄部60可从上下任一方拍摄头部标记313。因此，由于只在一处设置需要高精度的头部标记313即可，因此可降低装置成本。另外，即使是在分离的场所中的不同的拍摄部(第一拍摄部50、第二拍摄部60)所进行的拍摄，也对相同的头部标记313进行拍摄，因此可消除拍摄部的不同。
(5)头部标记313是凹部。因此，容易形成头部标记313，并且头部标记313不会由于与其他构件的接触等而消失。例如，即使因接合工具311与保持部315的接触等，磨损引起的变化也较少。
(6)第一拍摄部50被固定支撑于能够拍摄第一图像α的位置。另外，第二拍摄部60被固定支撑于能够拍摄第二图像β及第三图像γ的位置。因此，不存在由第一拍摄部50、第二拍摄部60的移动引起的误差。另外，由于也不需要用于移动的机构，因此可简单且廉价地构成。
[变形例]
本发明并不限定于所述实施方式。与所述实施方式的基本结构相同，也能够应用以下这样的变形例。
(1)头部标记313的位置或数量等并不限于所述。例如，如图9的(A)所示，通过将头部标记313设置于接合工具311的保持面311a，可使头部标记313接近电子零件2而使焦点接近。因此，可获得头部标记313与电子零件2的鲜明的图像，因此可提高位置的识别精度。另外，如图9的(B)所示，也可将头部标记313设置于保持部315的上表面。在所述情况下，由于不存在与头部标记313接触的部分，因此即使设置了后述那样的金属膜，也不会损坏或剥离。由于可利用金属膜正确地形成头部标记313的位置或形状，因此可提高位置的识别精度。进而，如图9的(C)所示，也可在保持部315的下表面设置头部标记313。在所述情况下，在所述实施方式那样的利用了PDMS的保持中，设想PDMS膜在形成时被污染或覆盖而无法识别的情况，但可避免所述情况。当然，也可避免因抽吸保持等而与电子零件2接触，头部标记313剥离或损伤而无法识别的情况。此外，图6、图9的(C)也为将头部标记313设置于接合工具311与保持部315之间的例子。
(2)头部标记313的形态并不限定于所述凹部。例如，也可通过蒸镀金属膜来形成。作为金属膜，例如使用铬(Cr)。因此，可提高头部标记313的形状的精度。但是，为了不因与其他构件的接触而剥离，优选为设置覆盖金属膜的透明的罩、或在台阶或凹部的底部形成金属膜。基板标记3b的形态也不限定于所述电极。也可为与电极分开形成的标记。
(3)在所述实施方式中，设为接合工具311及保持部315具有透光性，但未必需要具有透光性。只要是可自上下方向正确地拍摄头部标记313的结构即可。例如，可将头部标记313设为贯通孔。另外，通过在接合工具311及保持部315的两面设置头部标记313，自下方拍摄的第一拍摄部50、自上方拍摄的第二拍摄部60可对头部标记313进行拍摄。
(4)电子零件2并不限定于微型LED，能够应用于向基板3安装的各种电子零件2。在所述实施方式中，在供给装置10中，电子零件2以设有电极等的功能面在上方露出的面朝上状态配置，但也可以功能面成为下方的托盘11侧的面朝下状态配置。另外，电子零件2也包括相对于基板3面朝下安装的情况，也包括面朝上安装的情况。即，面朝上配置的电子零件2通过翻转能够进行面朝下接合，通过设置中继装置并经由所述中继装置，可进行面朝上接合。另外，面朝下配置的电子零件2通过翻转可进行面朝上接合，通过经由中继装置可进行面朝下接合。
在经由中继装置的情况下，被拾取的电子零件2暂时载置于中继装置，在所述状态下由第一拍摄部50拍摄，因此，第一拍摄部50配置于中继装置的上方。即，可上下夹着中继装置而配置两个第一拍摄部50，在经由中继装置的情况与不经由中继装置的情况之间进行切换来进行拍摄。如此，可兼用面朝上接合与面朝下接合，而可扩大安装装置1中的安装方式的应用范围。此外，如后所述，也可仅在中继装置的上方配置第一拍摄部50。
另外，若使中继装置的载置电子零件2的载台具有透光性，则可从中继装置的下方通过第一拍摄部50对载置于中继装置上的电子零件2进行拍摄。在所述情况下，也可兼用面朝上接合与面朝下接合。
此外，在任何一情况下，在使接合工具311接近载置于中继装置的电子零件2的状态下、或者在接合工具311为了接收载置于中继装置的电子零件2而与之接触的状态下，利用第一拍摄部50进行拍摄。由此，可使从第一拍摄部50到头部标记313及电子零件2的各焦距接近，从而可鲜明地拍摄两者。进而，中继装置可设置成能够装卸，也可设置成能够自交接位置P2退避。
(5)第一拍摄部50也可与中继装置的有无无关地配置于交接位置P2处的成为接合头310的上方的位置。即，第一拍摄部50也可为照相机朝下，透过下方的头部标记313及电子零件2进行拍摄的形态。
进而，在所述形态中，将第一拍摄部50设置于交接位置P2。但是，第一拍摄部50只要设置在能够将保持于接合头310的电子零件2与头部标记313一起拍摄的位置即可。在从交接位置P2到安装位置P3之间，只要是在接合头310的移动路径上，则将第一拍摄部50设置在哪里均可。在所述情况下，也可在接合头310的上下均设置第一拍摄部50。可根据基板载台40等其他单元的布局等来决定适当的设置场所。
在接合头310的路径中途设置第一拍摄部50的情况下，为了拍摄，可停止接合头310的移动，也可不停止。在停止的情况下，需要用于停止的时间，但可进行更鲜明的图像的拍摄，从而可提高位置的识别精度。在不停止而在移动过程中进行拍摄的情况下，可根据吞吐量缩短用于停止的时间、用于拍摄的时间。在移动过程中进行拍摄的情况下，为了维持识别精度，优选为加快快门速度、使照明变亮等。是否停止只要根据需要的精度与吞吐量适当决定即可。
此外，在设置于交接位置P2的情况下，在刚交接之后且接合头310开始移动之前，可在交接电子零件2时的维持原样的状态下拍摄第一图像α，因此需要花费用于拍摄的时间，但如上所述，不会因接合头310的移动开始起暂时停止后的拍摄或移动过程中的拍摄而导致识别精度的降低。
(6)接合头310对电子零件2的保持不限于粘接。例如，也可为通过负压进行抽吸保持的形态。例如，连接于负压产生电路的抽吸路径的端部成为在接合工具311的电子零件2的保持面开口的抽吸口，也可在所述抽吸口抽吸保持电子零件2。
(7)供给装置10也可为具有供给载台以及上推机构的装置，所述供给载台对粘贴有电子零件2的片材进行支撑，所述上推机构在拾取时经由片材将电子零件2上推。
[其他实施方式]
本发明并不限定于所述实施方式，也包含将所述实施方式全部或任意组合的形态。进而，在不脱离发明的范围的范围内，这些实施方式可进行各种省略或置换、变更，所述变形也包含于本发明。

Claims (10)

1.一种安装装置，其特征在于具有：
搭载装置，具有设置有头部标记的接合头，将所述接合头所保持的电子零件搭载于安装位置处的基板的安装区域；
第一拍摄部，设置于能够拍摄第一图像的位置，所述第一图像是将保持于所述接合头的所述电子零件与所述头部标记一起拍摄而得；
第二拍摄部，设置成能够拍摄第二图像以及第三图像，所述第二图像是在所述安装位置对设置于所述安装区域的基板标记进行拍摄而得，所述第三图像是在拍摄所述第二图像后，使所述接合头位于所述安装位置，在所述接合头所保持的所述电子零件与所述安装区域相向的状态下，对所述头部标记进行拍摄而得；
第一位置关系算出部，基于所述第一图像，算出所述头部标记与所述电子零件的位置关系即第一位置关系；
第二位置关系算出部，基于所述第二图像及所述第三图像，算出所述头部标记与所述基板标记的位置关系即第二位置关系；
第三位置关系算出部，基于所述第一位置关系及所述第二位置关系，算出所述电子零件与所述基板标记的位置关系即第三位置关系；以及
定位机构，基于所述第三位置关系，在搭载所述电子零件之前，对所述电子零件与所述基板标记进行定位。
2.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述头部标记在俯视下设置于所述接合头所保持的所述电子零件的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，
所述接合头包括：
接合工具，保持所述电子零件；以及
保持部，保持所述接合工具，
所述头部标记设置于所述接合工具。
4.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，
所述接合头包括：
接合工具，保持所述电子零件；以及
保持部，保持所述接合工具，
所述头部标记设置于所述保持部。
5.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，
所述接合头包括：
接合工具，保持所述电子零件；以及
保持部，保持所述接合工具，
所述头部标记设置于所述接合工具与所述保持部之间。
6.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，
所述接合头包括：
接合工具，保持所述电子零件；以及
保持部，保持所述接合工具，
所述接合工具及所述保持部具有透光性。
7.根据权利要求1或2所述的安装装置，其特征在于，所述头部标记是凹部。
8.根据权利要求1所述的安装装置，其特征在于，所述第一拍摄部固定支撑于能够拍摄所述第一图像的位置。
9.根据权利要求1或8所述的安装装置，其特征在于，所述第二拍摄部固定支撑于能够拍摄所述第二图像及所述第三图像的位置。
10.一种安装方法，其特征在于，包括：
利用第一拍摄部拍摄第一图像，所述第一图像是将设置有头部标记的接合头所保持的电子零件与所述头部标记一起拍摄而得；
利用第二拍摄部拍摄第二图像，所述第二图像是对设置于基板上的所述电子零件的安装区域的基板标记进行拍摄而得；
利用所述第二拍摄部拍摄第三图像，所述第三图像是在拍摄所述第二图像后，在以所述电子零件与所述安装区域相向的方式配置所述接合头的状态下，对所述头部标记进行拍摄而得；
第一位置关系算出部基于所述第一图像，算出所述头部标记与所述电子零件的位置关系即第一位置关系；
第二位置关系算出部基于所述第二图像及所述第三图像，算出所述头部标记与所述基板标记的位置关系即第二位置关系；
第三位置关系算出部基于所述第一位置关系及所述第二位置关系，算出所述电子零件与所述基板标记的位置关系即第三位置关系；
定位机构基于所述第三位置关系，对所述电子零件与所述基板标记进行定位；以及
搭载装置将所述接合头所保持的所述电子零件搭载于所述基板的所述安装区域。
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