JP2001320196A

JP2001320196A - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP2001320196A
Application number: JP2000135538A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hatanaka; 英二畑中; Taiji Tamura; 泰司田村
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品実装装置に関し、実装の迅速化、位
置合わせ精度の向上化、装置コストの低減化及び汎用化
を図ること。【解決手段】ボンディングツール１４ａ〜１４ｄを備
えたボンデイングヘッド１３ａ〜１３ｄが一括して水平
移動自在に装着されていると共に二視野カメラ２８も水
平移動自在に装着されている。その為、ボンディングツ
ール１４ａが保持している電子部品Ｐのアライメントマ
ークと実装対象物７ａのアライメントマークとを二視野
カメラ２８で同時認識し、かつ、その後、隣りの認識位
置へ移動すると共にその間において電子部品Ｐと実装対
象物７ａとが所定精度に位置合わせせしめられ、次い
で、ボンディングツール１４ａが下方へ移動してボンデ
ィングする。このようにして実装対象物７ａ→実装対象
物７b→実装対象物７c→実装対象物７dの順に迅速に実
装することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、非接触式ＩＣカード若
しくはＲＦ−タグ用のアンテナを有する基板等（以下、
単に実装対象物という。）にＩＣチップやコンデンサ等
の電子部品を実装する電子部品実装装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣチップ、コンデンサ或いは抵
抗体等のような電子部品を実装対象物に実装する電子部
品実装装置は広く実用に供されているが、この実装装置
は、例えば、特開平８−１９１１９９号公報や特開平９
−１８１４９２号公報等において開示されているよう
に、ボンディングツールを上下動し得るように装着した
ボンディングヘッドの複数個を一括して水平面内におい
てＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＸＹ両軸方向へ移動（以下、
単に水平移動という。）させ得るように装着している。

【０００３】その為、ボンディングヘッド群の一括平行
移動によってボンディングツール群を部品供給ステージ
の上方位置からボンディングステージの上方位置へ移動
させたり或るいはそれと反対にボンディングステージの
上方位置から部品供給ステージの上方位置へ移動させた
りすることができると共に、部品供給ステージの上方位
置へ移動されたボンディングツール群の夫々で実装しよ
うとする電子部品を保持してそれをボンディングステー
ジの上方位置へ搬送し、そして、ボンディングステージ
にセットされている実装対象物群の上方から各ボンディ
ングツールを次々と降下させて各実装対象物に電子部品
を実装することができる。

【０００４】その際、電子部品と実装対象物との位置合
わせを、ボンディングヘッド群と一体に平行移動され得
るようにボンディングヘッドに隣り合って装着されてい
る１個の実装対象物用カメラとボンディングステージの
側部に装着されている１個又は複数の電子部品用カメラ
とによるアライメントマークの認識に基づいて行ってい
る。

【０００５】すなわち、予めボンディングステージにセ
ットされている複数の実装対象物夫々に設けられたアラ
イメントマークをその上方から１個の実装対象物用カメ
ラで水平移動しながら認識するが、このように、実装対
象物夫々に設けられたアライメントマークを認識するよ
うにしているのは、ボンディングステージにセットされ
ている実装対象物は収縮等によりＸ，Ｙ方向のそれぞれ
の寸法精度が悪い為に、実装対象物それぞれに設けられ
たアライメントマークを全数認識しないと所定精度を得
ることができないからである。

【０００６】加えて、その後に、電子部品を保持したボ
ンディングツール群が部品供給ステージ側からボンディ
ングステージ側へ移動せしめられる途中において、その
下方から電子部品用カメラで各電子部品に設けられてい
るアライメントマークを認識する。

【０００７】そして、両マークの認識結果に基づいてそ
の位置ずれを許容精度範囲内にせしめるように各ボンデ
ィングヘッドの水平移動を行って所定精度に位置合わし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、ボンディングヘッド群に隣り合って装着されている
実装対象物用カメラで複数の実装対象物それぞれに設け
られたアライメントマークを認識するようにしている為
に、実装対象物のアライメントマーク認識が終了するま
ではボンディングツール群を部品供給ステージの上方位
置へ移動させることができず、従って、ボンディングツ
ール群に電子部品を保持することができない為、実装の
迅速化（又は高速化）が妨げられていた。

【０００９】また、電子部品それぞれに設けられたアラ
イメントマークを認識するカメラと実際の実装対象物と
の距離が長い為に、ＸＹテーブルの絶対位置決め精度に
対する影響が大きくて電子部品と実装対象物との位置合
わせ精度の向上化が妨げられていた。

【００１０】本発明は、かかる欠点に着目し、それを解
消すべく鋭意検討の結果、ボンディングツールが保持し
ている電子部品に設けられたアライメントマークとボン
ディングステージに支持されている実装対象物に設けら
れているアライメントマークとを認識する手段として二
視野カメラを用いると共に、このカメラをボンディング
ヘッドの水平移動とは別に独立して水平移動させ得るよ
うに装着すればよいことを見い出し、この点に基づいて
なし得たものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
電子部品実装装置は、請求項１に記載するように、ボン
ディングツールを上下動し得るように装着したボンディ
ングヘッドの複数個を一括して水平移動させ得るように
装着した電子部品実装装置において、前記ボンディング
ツールに保持されている電子部品に設けられたアライメ
ントマークとボンディングステージに支持されている実
装対象物に設けられているアライメントマークとを認識
する二視野カメラを前記ボンディングヘッドの水平移動
とは別に独立して水平移動させ得るように装着したこと
を特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１において、本発明に係る電子
部品実装装置の全体的姿が示されているが、この実装装
置は、電子部品供給ステージ１、ボンディングステージ
２、ヘッド移動装置３、カメラ移動装置４等を備え、電
子部品供給ステージ１にパレット５がセットされてい
る。なお、パレット５は、８個のトレー６を備え、それ
らのトレー６に電子部品Ｐ（例えば、ＩＣチップ）が収
容されている。

【００１３】また、固定型のボンディングステージ２
に、複数の実装対象物７ａ〜７ｎ（例えば、非接触ＩＣ
カード用のアンテナを有する基板）がセットされてい
る。

【００１４】更に、電子部品供給ステージ１及びボンデ
ィングステージ２の両ステージが装着されている機台８
に、左右のレールブラケット９ａ，９ｂが装着されてい
ると共に、それらの上端にレール１０ａ，１０ｂが装着
されている。なお、ボンディングステージ２にセットさ
れている実装対象物群７ａ〜７ｎは真空吸引されて支持
されている。

【００１５】一方、ヘッド移動装置３は、レール１０
ａ，１０ｂで案内されてＸ軸方向へ水平に移動し得るよ
うに装着されたヘッド側第１可動体１１と、このヘッド
側第１可動体１１にＹ軸方向へ水平に移動し得るように
装着されたヘッド側第２可動体１２とで構成され、そし
て、かかるヘッド側第２可動体１２に４個のボンディン
グヘッド１３ａ〜１３ｄが装着されている。

【００１６】なお、それらのボンディングヘッド１３ａ
〜１３ｄは、ヘッド側第２可動体１２に対してＹ軸方向
に並列されるように、かつ、隣り合うもの同士間の装着
ピッチを調整し得るように装着されていると共に、それ
らのボンディングヘッド１３ａ〜１３ｄに、電子部品Ｐ
を真空吸引して保持し得るヒートツール型のボンディン
グツール１４ａ〜１４ｄが上下動及び所定角度に回転し
得るように装着されている。

【００１７】いずれのボンディングヘッドも同一に構成
されているので、その一つについて詳述すると、図２に
おいて、ボンディングヘッド１３ｂは、モータ２１で駆
動されるボールネジ２２にヘッドブラケット１８を連係
し、かつ、かかるヘッドブラケット１８にボンディング
ツール１４ｂを装着している。その為、ボンディングツ
ール１４ｂをヘッドブラケット１８と一緒に上下動させ
得る。

【００１８】なお、ボンディングツール１４ｂは、上下
動し得ることに加えて、加圧力を変動させ得るように装
着、すなわち、ツールブラケット１５に装着されている
エアーシリンダー１６が、そのエアー圧力を電空レギュ
レーターでコントロールすることによりボンディングツ
ール１４ｂの加圧力を変動させ得るように設けられてい
る。

【００１９】このように、ボンディングツール１４ｂの
加圧力を変動させ得るように設けているのは、実装時に
おけるボンディングツール１４ｂの押し込みに対する所
謂、ツール逃げを電子部品の種類等に対応させて所定に
制御する必要があるからである。

【００２０】更に、ツールブラケット１５は、ヘッドブ
ラケット１８に回転し得るように装着されている軸１７
の下端に装着され、かつ、軸１７の上端が、ヘッドブラ
ケット１８に装着されている減速機１９の出力軸に連結
されていると共に減速機１９の入力軸が、ヘッドブラケ
ット１８に装着されているモータ２０の出力軸に連結さ
れている。その為、モータ２０を駆動して軸１７を所定
速度で回転させてボンディングツール１４ｂを所定方向
へ回転位置決めすることができる。

【００２１】以上、ボンディングツール１４ｂだけにつ
いて詳述したが、他のボンディングツール１４ａ，１４
ｃ，１４ｄも同様に設けられている。従って、それらに
ついての説明は省略し、次いで、カメラ移動装置４につ
いて詳述すると、このカメラ移動装置４は、レール１０
ａ，１０ｂで案内されてＸ軸方向へ移動し得るように装
着されたカメラ側第１可動体２５（図１参照）と、この
カメラ側第１可動体２５にＹ軸方向へ移動し得るように
装着されたカメラ側第２可動体２６とで構成され、そし
て、カメラ側第２可動体２６に二視野カメラ２８が装着
されている。

【００２２】なお、各トレー６に収容される電子部品Ｐ
（例えば、ＩＣチップ）は、同一部品、異種部品のいず
れであってもよいが、一般には、同一部品が収容され
る。また、パレット５を部品供給ステージ１に供給した
り或いは部品供給ステージ１からそれを取り除いたりす
ることは、図示されていない適当な装置によって行われ
る。

【００２３】同様に、実装対象物７ａ〜７ｎをボンディ
ングステージ２に供給したり或いは部品供給ステージ１
からそれを取り除いたりすることも図示されていない適
当な装置によって行われる。

【００２４】更に、実装対象物７ａ〜７ｎの所定箇所
（電子部品を実装しようとする箇所）には、適当な接着
用ペースト又はフィルム、例えば、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏ
ｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）や
ＮＣＰ（ＮｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ）
或いはＮＣＦ（ＮｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌ
ｍ）が塗布又は貼着されていると共に実装に先立って、
作業員によってボンディングツール同士間のピッチ調整
が行われる。

【００２５】図２において、その為のピッチ調整治具２
３が示されているが、このピッチ調整治具２３は、基準
ピン２４をボンディングヘッド１３aのヘッドブラケッ
ト１８に設けられている穴に嵌挿すると共に調整ピン２
７をボンディングヘッド１３bのヘッドブラケット１８
に設けられている穴に嵌挿して取り付けられている。

【００２６】なお、基準ピン２４は、治具プレート２９
に固着されているが、他方の調整ピン２７は、治具プレ
ート２９の長穴３０に嵌挿されてナット締めされて所定
位置に固定されている為に、かかるナットを緩めること
によって長穴３０の長手方向の所定位置に移動させるこ
とができると共にナット締めすることによってそこに固
定することができる。その為、基準ピン２４と調整ピン
２７間のピッチを所定に調整することができる。

【００２７】一方、ボンディングヘッド１３a，１３b
は、図示されていないロックを解除することによりレー
ル３１等で案内されてＹ軸方向へ移動し得るように装着
されている。その為、所定位置にロックされた一方のボ
ンディングヘッド１３aに対して他方のボンディングヘ
ッド１３bを仮位置決めし、次いで、両者に対して上述
のピッチ調整治具２３を取り付けると共にボンディング
ヘッド１３bをロックすることによってボンディングツ
ール１４ａと１４ｂ同士間のピッチ調整をすることがで
きる。

【００２８】なお、このようにして、ボンディングツー
ル１４ａと１４ｂ同士間のピッチ調整を終えるとピッチ
調整治具２３をそこから取り外し、次いで、同様に、ボ
ンディングツール１４ｂと１４ｃ同士間のピッチ調整を
行い、更に次いで、ボンディングツール１４ｃと１４ｄ
同士間のピッチ調整を行う。

【００２９】その際、ボンディングツール１４ｂと１４
ｃ同士間のピッチ調整は、前記調整により位置決めされ
ているボンディングヘッド１３ｂのヘッドブラケット１
８に設けられている前記穴（図示されていない）にピッ
チ調整治具２３の基準ピン２４を嵌挿せしめるように行
われる。

【００３０】また、ボンディングツール１４ｃと１４ｄ
同士間のピッチ調整に当っては、前記調整（ボンディン
グツール１４ｂと１４ｃ同士間のピッチ調整）により位
置決めされているボンディングヘッド１３ｃのヘッドブ
ラケット１８に設けられている前記穴（図示されていな
い）にピッチ調整治具２３の基準ピン２４を嵌挿せしめ
るように行われる。

【００３１】よって、本実装装置によると、電子部品を
実装対象物７ａ〜７ｎに実装するに当ってヘッド移動装
置３が駆動、すなわち、ヘッド側第１可動体１１及びヘ
ッド側第２可動体１２が平行移動されてボンディングヘ
ッド１３ａ〜１３ｄが電子部品供給ステージ１の上方位
置へ移動され、これによってボンディングヘッド１３ａ
〜１３ｄに装着されているボンディングツール１４ａ〜
１４ｄが各トレー６に収容される電子部品Ｐをピックア
ップするのに適した位置に位置決めされる。

【００３２】次いで、電子部品供給ステージ１上に位置
決めされたボンディングツール１４ａ〜１４ｄが同時に
降下されてトレー６に収容されている電子部品Ｐが同時
に吸着保持される。

【００３３】そして、電子部品Ｐを吸着保持し得ると、
ボンディングツール１４ａ〜１４ｄが上方の元の位置へ
上昇され、すると、ヘッド移動装置３が駆動されてボン
ディングヘッド１３ａ〜１３ｄが平行移動せしめられて
ボンディングステージ２の上方位置へ移動される。

【００３４】その為、ボンディングヘッド１３ａ〜１３
ｄに装着されているボンディングツール１４ａ〜１４ｄ
がボンディングステージ２にセット（又は支持）されて
いる各実装対象物７ａ〜７ｄの上方位置に位置決めされ
る。

【００３５】また、上記と同時に、ヘッド移動装置３の
平行移動に邪魔にならない位置へ退避されていたカメラ
移動装置４が駆動、すなわち、カメラ側第１可動体２５
及びカメラ側第２可動体２６が平行移動されてボンディ
ングステージ２の上方位置へ移動されているヘッド移動
装置３に接近せしめられる。

【００３６】そして、二視野カメラ２８が、上方のボン
ディングツール１４ａと下方の実装対象物７ａ間に位置
決め、すなわち、上方のボンディングツール１４ａが保
持している電子部品Ｐに設けられているアライメントマ
ークと、その下方の実装対象物７ａに設けられているア
ライメントマークとを認識するに適した位置に移動せし
められると、そこにおいて両アライメントマークを同時
に認識する。

【００３７】すると、ヘッド移動装置３が駆動され、両
マークの位置ずれを許容精度範囲内にせしめるようにボ
ンディングヘッド１３ａ〜１３ｄの微動一括平行移動及
びボンディングツール１４ａの微動回転移動が行われ、
これによってボンディングツール１４ａが保持している
電子部品Ｐとボンディングステージ２に支持されている
実装対象物７ａとが位置的に所定精度に整合される。

【００３８】以下、ボンディングツール１４ａが降下さ
れて実装対象物７ａに電子部品Ｐが実装されると共に降
下後、所定時間が経過すると、ボンディングツール１４
ａが上方の元の位置へ上昇せしめられる。

【００３９】なお、ボンディングツール１４ａの降下に
先立って二視野カメラ２８が、実装対象物７ａの上方位
置から隣りの実装対象物７ｂの上方位置へ移動せしめら
れるが、この移動は、カメラ側第２可動体２６の平行移
動によって行われ、このようにして、実装対象物７ａ→
実装対象物７ｂ→実装対象物７ｃ→実装対象物７ｄの順
に次々と実装することができる。

【００４０】また、ボンディングツール１４ａ〜１４ｄ
が次々と降下されて実装対象物７ａ〜７ｄに電子部品Ｐ
が実装される際、必要に応じて、ボンディングツール１
４ａ〜１４ｄがその実装部分（接合部分）を所定に加熱
する。

【００４１】そして、実装対象物７ａ〜７ｄに対する実
装を終えると、ヘッド移動装置３が駆動されてボンディ
ングヘッド１３ａ〜１３ｄがボンディングステージ２の
上方位置から電子部品供給ステージ１の上方位置へ移動
される。従って、上述と同様の工程を経て次の実装を行
うことができる。

【００４２】このように、本実装装置においては、ボン
ディングツール１４ａ〜１４ｄが保持している電子部品
Ｐに設けられたアライメントマークと、ボンディングス
テージ２に支持されている実装対象物７ａ〜７ｎに設け
られているアライメントマークとを認識する手段として
二視野カメラ２８を用い、しかも、この二視野カメラ２
８をボンディングヘッド１３ａ〜１３ｄの水平移動とは
別に独立して水平移動させ得るように装着している。

【００４３】その為、電子部品Ｐに設けられたアライメ
ントマークと実装対象物に設けられているアライメント
マークを同時に認識することができると共に一方のボン
ディングツールが実装している間に、その隣りの他方の
ボンディングツールが保持している電子部品のアライメ
ントマークと実装対象物のアライメントマークとを同時
認識することができる為、実装速度のロスがない。従っ
て、実装の迅速化（高速化）が図れる。

【００４４】また、実装位置近傍において電子部品と実
装対象物のアライメントマークを認識可能な為に位置補
正が微小になって位置合わせ精度の向上化を図ることが
できると共に一個の二視野カメラを装着すればよいから
装置コストの低減化を図ることもできる。

【００４５】更に、ボンディングヘッドの水平移動とは
別に独立して二視野カメラが水平移動可能なこと及びボ
ンディングツール同士間のピッチ調整が可能なことに基
づいて様々な実装対象物に対して用いることができるか
ら実装装置の汎用化を図ることもできる。

【００４６】以上、本発明に係る一実施形態について述
べたが、本発明においては、実装対象物は、非接触式Ｉ
ＣカードやＲＦ−タグ用のアンテナを有する基板等、い
かなるものであってもよい。

【００４７】また、ボンディングヘッドの装着個数は、
必要に応じて所定個数（複数）が選択される。また、ボ
ンディングステージは、固定型のものに限定されず、水
平移動及び／又は上下動自在のもの、水平移動及び回転
自在のもの等、必要に応じて所定型式のものを選択する
ことができる。

【００４８】また、ボンディングツールは、実装時（実
装対象物に対する電子部品の接合時）に加熱する必要が
ない場合においては、ヒートツールでないもの（ヒータ
を備えていないもの）を用いることができ、かつ、電子
部品の保持手段についても、真空吸引による保持以外の
例えば、チャックで把持するものであってもよく、要す
るに、電子部品の形態に応じて所定の保持手段が選択さ
れる。

【００４９】

【発明の効果】上述のように、本発明によると、電子部
品実装装置に関し、実装の迅速化（又は高速化）及び位
置合わせ精度の向上化を図ることができると共に、装置
コストの低減化及び様々な実装対象物に対しての実装を
可能ならしめて汎用化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子部品実装装置の斜視図である。

【図２】ボンディングヘッドの装着態様を示す拡大図で
ある。

【符号の説明】

１：電子部品供給ステージ２：ボンディングステージ３：ヘッド移動装置４：カメラ移動装置６：トレー７ａ〜７ｎ：実装対象物１３a〜１３d：ボンディングヘッド１４ａ〜１４ｄ：ボンディングツール２３：ピッチ調整治具２８：二視野カメラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボンディングツールを上下動し得るよう
に装着したボンディングヘッドの複数個を一括して水平
移動させ得るように装着した電子部品実装装置におい
て、前記ボンディングツールに保持されている電子部品
に設けられたアライメントマークとボンディングステー
ジに支持されている実装対象物に設けられているアライ
メントマークとを認識する二視野カメラを前記ボンディ
ングヘッドの水平移動とは別に独立して水平移動させ得
るように装着したことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】所定角度に回転し得るようにボンディン
グツールをボンディングヘッドに装着したことを特徴と
する請求項１に記載の電子部品実装装置。
【請求項３】隣り合うボンディングヘッド同士間の装
着ピッチを調整し得るようにボンディングヘッドを装着
したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品
実装装置。
【請求項４】実装対象物が非接触式ＩＣカード若しく
はＲＦ−タグ用のアンテナを有する基板であることを特
徴とする請求項１，２又は３に記載の電子部品実装装
置。