JP2002093858A - チップ実装装置及びそれにおけるキャリブレーション方法 - Google Patents

チップ実装装置及びそれにおけるキャリブレーション方法

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義之 新井
Akira Yamauchi
朗 山内
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Toray Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ実装装置におけるキャリブレーション
に関し、メカ的な変形及び環境雰囲気の温度変化に左右
されずに高精度に、しかも効率的に行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 上方のチップ保持可能なヘッド2側の第
1の認識マーク5(図示されていない)を認識する第1
認識手段3と、下方の基板保持可能なステージ1側の第
2の認識マーク6を認識する第2認識手段4と、第1の
認識マーク5を第2の認識マーク6に近接又は接触させ
た状態において両認識マーク5,6を同時に認識する第
3認識手段18と、第1認識手段3又は第2認識手段4
に装着された温度検出手段17とを備え、温度検出手段
17が許容以上の温度変化を検出したときに前記認識マ
ークの認識に基づくキャリブレーションを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップ実装装置及
びそれにおけるキャリブレーション方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、周知のように、チップ実装は、上
方のヘッドが保持しているチップに対して、その下方の
基板保持ステージに保持されている基板(例えば、液晶
基板)の実装位置を精密に位置決めせしめた状態におい
てヘッドを降下させて実装する。
【0003】その為、かかる実装に先立って、例えば、
チップ及び基板に設けられている実装用の認識マーク
(アライメントマーク)の位置を二視野の認識手段等の
適当な認識手段で認識し、両実装用認識マークの位置ず
れを無くするように基板保持ステージを所定に移動制御
することによってチップと基板との位置合わせを行って
いるが、その際、前記認識手段は、退避位置から認識位
置へ移動せしめられたり或いはそれと反対方向へ移動せ
しめられて退避せしめられる。
【0004】ところが、そのような工程を経て次々と実
装して行くうちに、作業室内の温度が上昇するといった
環境条件の変化により、装置各部の寸法変化が生じるの
で前記認識手段の移動制御を永続的に同一条件で実施し
て行くと、実装用の認識マークの位置認識に誤差が発生
し、これに起因して高精度の実装が困難になる。
【0005】そこで、μm単位の実装精度を保つ為に、
必要に応じて認識手段の移動制御系のキャリブレーショ
ンが随時行われていると共に既に各種のキャリブレーシ
ョン方法が提案されている。
【0006】例えば、特開平9−8104号公報の段落
[0036]〜[0042]においては、ヘッド(ボン
ディングツールが該当)が装着されているZテーブルに
昇降装置を介してマーク用テーブルを装着し、かかる昇
降装置を駆動してマーク用テーブルを、ヘッドに真空吸
着保持されているチップ(半導体チップが該当)と同一
レベルの位置へ移動させると共に、それの下方へ認識手
段(チップ用カメラ及び基板用カメラが該当)を移動さ
せてマーク用テーブルに設けられている認識マーク(キ
ャリブレーション用基準マークが該当)を認識し、次い
で、認識手段をそこから退避させた後、昇降装置を駆動
してマーク用テーブルを、下方の基板保持ステージ(ボ
ンディングステージが該当)に保持されている基板(回
路基板が該当)と同一レベルの位置へ移動させると共
に、それの上方へ認識手段を移動させて前記認識マーク
を認識し、もって、両認識によって得られる所定の制御
パラメータに基づいて認識手段の移動制御系に入力され
ている先行の制御パラメータを補正更新するキャリブレ
ーション方法が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このキャリ
ブレーション方法は、チップ及び基板夫々に設けられて
いる実装用の認識マーク(アライメントマーク)を認識
する位置から大きく離れた位置で前記実装用認識マーク
とは別のキャリブレーション用の認識マークを認識する
ようにしている為に、認識手段が、それらのうちの一方
のマーク(例えば、上記キャリブレーション用認識マー
ク)を認識する位置へ移動せしめられたときと、他方の
マーク(例えば、上記実装用認識マーク)を認識する位
置へ移動せしめられたときとでは、かかる認識手段を移
動させる可動テーブルに作用する荷重(曲げモーメン
ト)が相異し、その為による撓み量の差が、認識マーク
の位置認識誤差になって、より一段と高精度にキャリブ
レーションすることが妨げられていた。
【0008】また、キャリブレーションを経験的知見に
基づいて適宜に行っている為に、キャリブレーションを
行うタイミングが必ずしも最適ではなく、従って、キャ
リブレーション回数が多くなって無駄な時間が累積され
てしまうといった欠点があった。
【0009】また、二視野の認識手段を採用すると、そ
れの上側の光軸と下側の光軸とのずれが生じてそれの補
正が必要とされ、かつ、その為に必要とされる補正パラ
メータが、二視野の認識手段の精度測定結果等から経験
的に決定される一方において季節の変化(環境温度の変
化)等の影響を受け易い為に、キャリブレーション精度
を一定に維持することの困難性を有していると共にキャ
リブレーション精度を一定に維持しようとすると、キャ
リブレーション時間が長くなって効率が低下し、そうか
といって時間短縮の為にキャリブレーション回数を減ら
すと、一定精度に維持することが困難になってしまうと
いった相反する解決し難い欠点があった。
【0010】本発明は、このような欠点に鑑みて発明さ
れたものであって、その目的は、最適なタイミングでキ
ャリブレーションを行うことができてキャリブレーショ
ン回数を減らすことができ、もって、効率的にキャリブ
レーションを行うことができると共に認識手段の移動制
御機構のメカ的な変形に影響されずに、より一段と高精
度にキャリブレーションすることができるようにするこ
とである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係るチップ実装装置においては、請求項1
に記載するように、上下に互いに遠ざけられているチッ
プ保持可能なヘッド側の第1の認識マーク及び基板保持
可能なステージ側の第2の認識マークと、前記第1の認
識マークを認識する第1認識手段及び前記第2の認識マ
ークを認識する第2認識手段と、前記第1の認識マーク
を前記第2の認識マークに近接又は接触させた状態にお
いて前記第1,2の認識マークを同時に認識する第3認
識手段と、前記認識マークの認識に基づくキャリブレー
ションの実行開始信号としての許容以上の温度変化を検
出する温度検出手段を装着している。
【0012】また、本発明に係るチップ実装装置におけ
るキャリブレーション方法においては、請求項12に記
載するように、上下に互いに遠ざけられているチップ保
持可能なヘッド側の第1の認識マークと基板保持可能な
ステージ側の第2の認識マークとを認識する工程と、前
記第1の認識マークを前記第2の認識マークに近接又は
接触させる工程と、前記近接又は接触せしめられた前記
第1,2の認識マークを同時に認識する工程と、前記認
識マークの認識に基づくキャリブレーションの実行開始
信号としての許容以上の温度変化を検出する工程とを有
している。
【0013】
【発明の実施の形態】斜視図である図1及び図2におい
て、下方のステージ1と上方のヘッド2との間へ第1認
識手段3(例えば、CCDカメラ)と第2認識手段4
(例えば、CCDカメラ)とが移動せしめられた姿が示
されているが、第1認識手段3と第2認識手段4とは一
体に移動せしめられるように装着、すなわち、二視野の
認識手段の形態に装着されている。
【0014】よって、第1認識手段3で上側の第1の認
識マーク5を認識することができると共に第2認識手段
4で下側の第2の認識マーク6を認識することができる
が、第1の認識マーク5は、ヘッド2の先端部を構成し
ているツール7の加圧面7aに設けられていると共に第
2の認識マーク6は、ステージ1のマーク認識部8の上
面8aに設けられている。
【0015】また、ステージ1は、可動テーブル9の最
上段を形成している回転テーブル10上に装着されてい
るが、可動テーブル9は、X軸方向、Y軸方向又はXY
両軸方向に移動(以下、単に平行移動という。)し得る
平行移動テーブル11上に所定方向(図示θ方向)に回
転し得るように回転テーブル10を装着して構成されて
いる。その為、ステージ1は、可動テーブル9の駆動制
御によって平行移動及び/又は所定方向に回転され得
る。
【0016】なお、ステージ1は、マーク認識部8と基
板保持部12とを形成しているが、マーク認識部8は、
透視又は透過部材で構成されていると共に基板保持部1
2は、その上面12aに、基板(例えば、液晶基板)を
吸着保持する為の基板保持用吸気孔13を開口してい
る。
【0017】また、基板保持用吸気孔13と連通せしめ
られるように耐圧ホース14の一端が基板保持部12に
取り付けられていると共に、その他端が図示されていな
い真空ポンプに取り付けられている。
【0018】一方、ヘッド2は、図示されていない機構
によって、平行移動及び/又は回転できないが、Z軸方
向(垂直方向)に移動自在、すなわち、上下動自在に装
着され、かつ、ツール7の加圧面7aを所定温度に加熱
する為のヒータ(図示されていない)を内蔵していると
共に、かかる加圧面7aにチップを吸着保持する為の微
小のチップ保持用吸気孔15を開口している。
【0019】なお、チップ保持手段としてのチップ保持
用吸気孔15は、ヘッド2の垂直軸心B−B上に位置さ
れているが、この吸気孔15と連通せしめられるように
耐圧ホース16の一端がツール7に取り付けられている
と共に、その他端が図示されていない真空ポンプに取り
付けられている。
【0020】また、一体化された形態に設けられている
第1,2認識手段3,4は、例えば、平行移動制御及び
昇降制御が可能な可動テーブル(図示してない)に装着
されている。その為、第1,2認識手段3,4は一緒
に、前記可動テーブルの水平動制御によって退避位置か
ら下方のステージ1と上方のヘッド2との間へ移動され
得ると共に、反対にそこから前記退避位置へ移動され得
る。その際、第1認識手段3及び第2認識手段4の高さ
位置も前記可動テーブルの昇降制御によって所定に調整
される。
【0021】また、第1認識手段3又は第2認識手段4
に温度検出手段17(例えば、熱電対)が装着されてい
るが、ここにおいていう「第1認識手段3又は第2認識
手段4に温度検出手段17が装着」とは、第1認識手段
3と第2認識手段4との重ね合わせの境界位置に温度検
出手段17が装着される場合も包含される。
【0022】また、基板保持手段としての基板保持用吸
気孔13は、第2の認識マーク6に対して所定に離れた
位置に設けられている為、基板保持部12の上面12a
上に基板を吸着保持せしめても第2の認識マーク6は、
かかる基板によって覆われないで(基板の下方に位置さ
れないで)露出していると共に、可動テーブル9の回転
テーブル10上に第3認識手段(例えば、CCDカメ
ラ)18が平行移動し得るように装着されている。
【0023】よって、可動テーブル9の平行移動及び/
又は回転制御によってステージ1を図示のようにキャリ
ブレーション実行位置に位置決めさせることができる
が、このキャリブレーション実行位置は、第1認識手段
3及び第2認識手段4の視野範囲内、すなわち、両認識
手段3,4が、第1,2の認識マーク5,6を認識する
ことができる範囲内の所定位置に設定されている。
【0024】なお、これは必要に応じて行われ、第1,
2の認識マーク5,6の両マークが第1認識手段3及び
第2認識手段4の視野範囲内にある場合においては省く
ことができる。
【0025】以下、図示のように、ヘッド側の第1の認
識マーク5とステージ側の第2の認識マーク6とが上下
に互いに遠ざけられている状態において、上方の待機位
置へ移動せしめられているヘッド2とその下方のステー
ジ1との間に第1認識手段3及び第2認識手段4が一緒
に移動される。
【0026】次いで、両認識手段3,4によって第1,
2の認識マーク5,6が同時に認識されると共に、これ
によって得られる所定の制御パラメータに基づいてキャ
リブレーションが行われる。すなわち、これによって、
第1,2認識手段3,4の移動制御系に入力されている
先行の制御パラメータが補正更新される。
【0027】その際、第1の認識マーク5が、チップ保
持用吸気孔15に接近した位置に設けられているので、
実装(熱圧着)に先立って、ヘッド2が吸着保持してい
るチップの実装用認識マーク(アライメントマーク)
と、その下方のステージ1が保持している基板の実装用
認識マーク(アライメントマーク)とを第1,2認識手
段3,4で認識する場合と略同一ストロークに第1,2
認識手段3,4が移動制御される。このように、略同一
ストローク位置ですべてのマークを認識する為、荷重差
による撓みの影響を受けない。
【0028】そして、引き続いて、第1,2認識手段
3,4が、ヘッド2とステージ1との間のマーク認識位
置から右側の退避位置へ移動されると、ヘッド2が上方
の待機位置から降下され、これにより、ヘッド2のツー
ル7の加圧面7aが、ステージ1のマーク認識部8の上
面8aに近接若しくは軽く接触せしめられる。
【0029】すると、マーク認識部8の下面側に位置さ
れている第3認識手段18で第1,2の認識マーク5,
6が同時に認識されると共に、これによって得られる所
定の制御パラメータに基づいて前記移動制御系に入力さ
れている先行の制御パラメータが補正更新される。
【0030】なお、前記一連のマーク認識を通じて、二
視野の認識手段の形態に設けられている第1認識手段3
の光軸3aと第2認識手段4の光軸4aとのずれ量等が
求められ、得られた所定の制御パラメータに基づいて先
行の制御パラメータが補正更新される。
【0031】第3認識手段18を利用してのキャリブレ
ーションは、ステージ又はヘッド位置の熱変形に対する
ものであり、光学系の変形頻度の多い二視野の認識手段
(一体化されている第1,2認識手段)を利用してのそ
れよりも少ない頻度で必要に応じて行えばよい。
【0032】このように、二視野の認識手段(第1,2
認識手段3,4)を利用してのキャリブレーションと、
第3認識手段18を利用してのキャリブレーションとの
二段階にキャリブレーションを行うようにしている。そ
の為、認識手段の移動制御の煩雑化を防止しながら、従
来のキャリブレーションよりも、より一段と高精度にキ
ャリブレーションすることができる。また、上述のよう
に、認識手段の移動制御をより少ない回数で完了できる
ようにした為、キャリブレーションに要する時間を短縮
することができる。
【0033】なお、このようなキャリブレーションは、
ステージ1に保持されている液晶基板等の基板(図示さ
れていない)にチップを次々と実装(熱圧着)して行く
途中において必要に応じて適宜に行われる。その際、キ
ャリブレーションは、第1認識手段3又は第2認識手段
4に装着されている温度検出手段17が許容以上の温度
変化を検出したときのみにおいて行われる。
【0034】よって、ヘッド2とステージ1との間へ第
1認識手段3及び第2認識手段4が移動しても、温度検
出手段17が前回のキャリブレーションを行ったときの
温度に対し、許容以上の温度変化を検出しないときにお
いては、上述のキャリブレーションは行われない。
【0035】その為、最適なタイミングでキャリブレー
ションを行うことができてキャリブレーション回数を減
らすことができるから、効率的にキャリブレーションを
行うことができ、しかも、キャリブレーション精度を一
定に維持、すなわち、環境雰囲気の温度が変化するよう
な場合においても高精度に維持することができる。
【0036】換言すると、第1認識手段3の光軸3aと
第2認識手段の光軸4aとのずれ量αと第1,2認識手
段3,4の温度とが相関関係にあることに基づいて許容
温度変化を設定するから、上述のような効果を得ること
ができる。
【0037】なお、本発明においては、図3において示
されているように、第1の認識マーク5を認識する第1
認識手段3と、第2の認識マーク6を認識する第2認識
手段4とを互いに独立して移動制御し得るように装着し
てもよいが、そのように装着すると、それらの移動制御
が煩雑になってキャリブレーション時間が遅くなったり
或いはマーク認識精度が悪化したりする等の為に、それ
らを一体に移動し得るように、すなわち、上述のよう
に、二視野の認識手段の形態に装着するのが好ましい。
【0038】しかし、その一方において、両者の光軸同
士のずれが生じる為、それの補正が必要とされ、かつ、
その為に必要とされる補正パラメータが、認識手段の精
度測定結果等から経験的に決定されると共に季節の変化
(環境温度の変化)等の影響を受け易い為に、キャリブ
レーション精度を一定に維持することの困難性を有して
いると共に、キャリブレーション精度を一定に維持しよ
うとすると、キャリブレーション時間が長くなって効率
が低下し、そうかといって、時間短縮の為にキャリブレ
ーション回数を減らすと、一定精度に維持することが困
難になってしまうといった相反する解決し難い問題があ
ったが、本発明によると、このような問題も解消するこ
とができる。
【0039】なお、かかる許容温度変化の設定に関し、
複数の認識手段について加熱テストを行って、それの温
度変化量tと光軸のずれ量αとを求めた結果、少しのば
らつきはあるけれども、平均して1℃当りの変化により
光軸のずれ量が、約2〜6μmであることが確認され
た。従って、このデータに基づいて光軸のずれ許容精度
を外れる温度変化を計算し、それを許容温度変化として
設定するのも一例である。
【0040】周知のように、二視野の認識手段の形態に
装着された第1,2認識手段3,4は、その周囲雰囲気
等の温度影響を受けると、上側の光軸3aと下側の光軸
4aとのずれ量αが生じる。従って、それを予め測定
し、測定ずれ量αの許容値から温度変化許容値を算出す
ることができる為、認識手段の温度を熱電対等の適当な
温度検出手段17で測定して、その温度変化が許容精度
以上になった場合においてのみキャリブレーションを行
うことができるように設けることができる。
【0041】なお、上述とは異なり、チップを基板に対
して実装(熱圧着)する場合においては、キャリブレー
ション実行位置とは異なった位置、すなわち、実装実行
位置へステージ1が移動せしめられるが、これは、可動
テーブル9の駆動制御によって行われ、そして、実装実
行位置へ移動されると、第2認識手段4によってステー
ジ1の基板保持用吸気孔13を介して基板保持部12に
真空吸着保持されている基板の実装用認識マーク(アラ
イメントマーク)が認識されると共に第1認識手段3に
よってヘッド2のチップ保持用吸気孔15を介して真空
吸着保持されているチップ(図示されていない)の実装
用認識マーク(アライメントマーク)が認識される。
【0042】以下、両マークの位置を合わせるように、
基板保持ステージ1が平行移動及び/又は回転せしめら
れ、これによって、基板の実装しようとする個所にチッ
プが精密に位置決めせしめられ、従って、その後、ヘッ
ド2を降下させることによって所定に実装(熱圧着)す
ることができる。
【0043】以上、一実施形態について述べたが、本発
明においては、第1の認識マーク5を認識する第1認識
手段3と、第2の認識マーク6を認識する第2認識手段
4とを一体に移動し得るように装着(二視野の認識手段
の形態に装着)することの他に、それらを互いに独立し
て移動制御し得るように装着してもよい。
【0044】また、第1,2認識手段3,4を二視野の
認識手段の形態に装着する場合において、それを利用し
てのキャリブレーションと、第3認識手段18を利用し
てのそれとは、どちらを先に行ってもよい。
【0045】また、その他、二視野の認識手段(第1,
2認識手段3,4)を利用してのキャリブレーション
と、第3認識手段18を利用してのそれとを並行させる
だけでなく、二視野の認識手段(第1,2認識手段3,
4)を利用してのキャリブレーションの前若しくは後に
おいて第3認識手段18を利用してのキャリブレーショ
ンを間欠的に行ってもよい。
【0046】更に、第1,2認識手段3,4を互いに独
立して移動制御し得るように装着する場合においては、
第1認識手段3を利用してのキャリブレーションと、第
2認識手段4を利用してのキャリブレーションと、第3
認識手段18を利用してのキャリブレーションとを、い
かなる順序に行ってもよい。
【0047】また、本発明においては、ヘッド2は、ヒ
ータを備えたものに限定されず、熱圧着しない場合にお
いては、ヒータを備えていないものを選択することがで
きる。なお、ヘッド2は、少なくとも上下動(昇降)し
得るように装着されておればよく、従って、必要に応じ
て上下動に加えて、平行移動及び/又は回転自在に装着
することができる。例えば、上下動と平行移動と回転と
が自在、或るいは、上下動と平行移動とが自在、等のよ
うにである。
【0048】更に、その構造についても、図2,3にお
いて示されているように、ツール7の加圧面7aに直
接、第1の認識マーク5を設けたものに限定されず、図
4,11において示されているように、ツール7に装着
のアタッチメント19に第1の認識マーク5を設けもの
であってよいが、アタッチメント19は、第1の認識マ
ーク5が設けられている加圧面19aに、チップ保持手
段としてのチップ保持用吸気孔15を開口し、かつ、ツ
ール7に対して真空吸着手段によって着脱自在に装着さ
れている。
【0049】その為、加圧面19aに保持するチップの
種類、大きさ及び基板の実装スペース等の諸条件に対応
して所定のものを選択して交換することができるから、
チップ実装装置の汎用化を図ることができる。なお、ツ
ール7に対して着脱自在に装着する手段は、真空吸着手
段に限定されず、他の手段例えば、マグネット吸着手段
等であってもよい。
【0050】また、ステージ1についても、一般には、
平行移動及び/又は回転自在に装着されるが、必要に応
じて、それらと昇降とを組み合わした態様に装着しても
よい。例えば、平行移動と回転と昇降とが自在、或るい
は、平行移動と昇降とが自在、等のようにである。更
に、昇降のみが自在のように装着したり、場合によって
は固定ステージの態様に装着してもよい。
【0051】なお、その構造も図1,8,9において示
されているものに限定されず、図5,6,7において示
されているものであってもよいが、図6,7において示
されているステージ1は、その全体が透視又は透視部材
で構成されている。また、一般には、基板保持部12に
ヒータ(図示されていない)が内蔵されているが、必要
に応じてそれを省くことができる。図6,7において示
されているステージ1においても同様である。
【0052】よって、上述からして明らかのように、本
発明においては、図2,3,4に示されているチップ保
持用吸気孔15及び第1の認識マーク5を設けたヘッド
2夫々と、図1,5,6に示されている基板保持用吸気
孔13及び第2の認識マーク6を設けたステージ1夫々
との組み合わせに係る認識態様、すなわち、ヘッド2に
設けられている第1の認識マーク5と、ステージ2に設
けられている第2の認識マーク6とを認識する第1の態
様を包含している。
【0053】更に、本発明においては、図7,8,9に
おいて示されているように、ステージ1に保持されてい
る基板20に第2の認識マーク6を設けてもよい。従っ
て、図2,3,4に示されているチップ保持用吸気孔1
5及び第1の認識マーク5を設けたヘッド2夫々と、図
7,8,9において示されている基板保持用吸気孔13
だけを設けたステージ1夫々との組み合わせに係る認識
態様、すなわち、ヘッド2に設けられている第1の認識
マーク5と、ステージ2に保持されている基板20に設
けられている第2の認識マーク6とを認識する第2の態
様も包含している。
【0054】なお、前記第1,2の態様においては、第
1の認識マーク5をチップ保持用吸気孔15とは別に設
けている。しかし、本発明においては、そのように個別
的に設けないで、チップ保持兼第1の認識マーク用の吸
気孔としてもよい。この態様については図示されていな
いが、図2,3,4において第1の認識マーク5を削除
した姿になる。
【0055】更に、本発明においては、図10,11に
おいて示されているように、ヘッド2に保持されている
チップ21に第1の認識マーク5を設けてもよい。従っ
て、チップ保持用吸気孔15だけを設けている図10,
11において示されているヘッド2夫々と、図1,5,
6に示されている基板保持用吸気孔13及び第2の認識
マーク6を設けたステージ1夫々との組み合わせに係る
認識態様、すなわち、ヘッド2に保持されているチップ
21に設けられている第1の認識マーク5と、ステージ
2に設けられている第2の認識マーク6とを認識する第
3の態様も包含している。
【0056】更に、本発明においては、図10,11に
おいて示されているヘッド2夫々と、図7,8,9にお
いて示されているステージ1夫々との組み合わせに係る
認識態様、すなわち、ヘッド2に保持されているチップ
21に設けられている第1の認識マーク5と、ステージ
2に保持されている基板20に設けられている第2の認
識マーク6とを認識する第4の態様も包含している。
【0057】なお、ヘッド2のチップ保持手段は、上述
の真空吸着式の保持手段(前記チップ保持用吸気孔15
が該当)に限定されず、図12,13において示されて
いるツメ式のチップ保持手段であってもよい。図12の
それは、一対の可動ツメ22でチップ21を保持するも
のであると共に図13のそれは、固定ツメ23と可動ツ
メ22とでチップ21を保持するものである。その他、
例えば、静電式のもの、磁気式のもの等、いかなる型式
の保持手段であってもよい。
【0058】また、そのようなチップ保持手段を備えた
ヘッド2の場合、その加圧面7aに第1の認識マーク5
を設ければ、上述の第1又は第2の態様と同様にマーク
認識を行うことができると共に、保持されているチップ
21に第1の認識マーク5を設ければ、上述の第3又は
第4の態様と同様にマーク認識を行うことができる。
【0059】また、ステージ1の基板保持手段も、上述
の真空吸着式の保持手段(前記基板保持用吸気孔13が
該当)に限定されず、ヘッド2のチップ保持手段と同様
に、一対の可動ツメ22で基板20を保持するもの或る
いは固定ツメ23と可動ツメ22とで基板20を保持す
るもの、その他、例えば、静電式のもの、磁気式のもの
等、いかなる型式の保持手段であってもよい。
【0060】なお、ヘッド2のチップ保持用吸気孔15
及びステージ1の基板保持用吸気孔13は、必要に応じ
て所定個数に設けられる。マーク認識部8にも必要に応
じて基板保持用吸気孔13が設けられる。
【0061】また、第1,2,3認識手段3,4,18
は、CCDカメラ以外の例えば、赤外線カメラ、X線カ
メラ、適当なセンサー等、認識マークを認識するに適し
ているものである限りにおいてはいかなる形態のもので
あってもよいと共にステージ1のマーク認識部8は、選
択された所定の第3認識手段18に対応して所定の透視
又は透過部材で構成すればよい。
【0062】図6のように設ける場合もそれと同様であ
るが、一般には、CCDカメラを利用する場合において
は、透明ガラス材で構成されると共に赤外線カメラやX
線カメラを利用する場合においては、ゲルマニウム材や
シリコン材で構成される。
【0063】また、温度検出手段17は、熱電対以外の
例えば、測温抵抗体、放射温度計等であってもよく、か
つ、その装着も、第1の認識手段3又は第2の認識手段
4に装着することの他に、第1,2の認識手段3,4と
分離した態様に装着、すなわち、例えば、第1,2の認
識手段3,4(又は本チップ実装装置)の周辺に装着し
てもよい。その場合において、必要に応じて、第1,2
の認識手段3,4とは別に独立して移動し得るように装
着してもよい。更には、第1,2の認識手段3,4が装
着されている前記可動テーブルに装着してもよい。その
ような装着態様に対応して、温度検出手段17は、実装
装置自体若しくは実装装置周辺(環境)の温度変化を検
出する。
【0064】また、温度検出手段17を単数でなく複数
個設けてもよい。その際、同一箇所に集中的に複数個を
設けたり或るいは異なる箇所に個々に分散的に設けた
り、必要に応じてその設置形態が選択される。そのよう
に温度検出手段17を複数個設けた場合においては、各
温度検出手段17が、それぞれの温度変化(環境温度変
化)を検出し、それらの検出結果を総合的に判断してキ
ャリブレーションの実行開始信号としての許容以上の温
度変化であるか否かを判定すればよい。
【0065】また、第1の認識マーク5は、いかなる形
態のものであってもよい。一般には、ヘッド2及び/ス
テージ1の加熱に対する耐熱性の樹脂印刷マークが選択
されるが、それ以外の例えば、孔マークや溝マーク等で
あってもよい。
【0066】これをツール7の加圧面7a又はアタッチ
メント19の加圧面19aに設ける場合(図2,3,4
参照)においてはそのいかなる位置に設けてもよい。し
かし、保持されるチップで覆われる加圧面領域内に設け
る場合においては、保持されるチップの平行度を狂わせ
ないように極薄に設けるか、若しくは、加圧面に形成し
た凹部内に、それを設けた耐熱性板を固着してもよい。
それをチップ21に設ける場合(図10,11参照)に
おいても、そのいかなる位置に設けてもよい。
【0067】また、本発明においていうチップとは、I
Cチップ、半導体チップ、ウエハ、光素子などの電子部
品等、基板に対して接合せしめられるもののことであっ
て、その形態はいかなるものであってもよい。
【0068】また、基板とは、上述のチップが接合せし
められるもののことであって、樹脂基板、ガラス基板、
各種のチップ、ウエハ等、その形態はいかなるものであ
ってもよい。しかし、図7,8,9に示されているよう
に、ステージ1に保持されている基板20の第2の認識
マーク6を認識するような場合においては、第3認識手
段18でそれを認識することができる所定材質の基板を
選択する必要がある。
【0069】また、チップ実装装置とは、各種のチップ
を搭載するマウント装置や、それを接合するボンディン
グ装置等のことであって、熱圧着型や単なる圧着型(又
は接着型)等を包含する広い概念の装置をいう。
【0070】また、上述したように第1,2,3認識手
段3,4,18及び温度検出手段17を利用してキャリ
ブレーションを行うのが好ましいが、必要に応じて、第
1,2認識手段3,4及び温度検出手段17だけを利用
してキャリブレーションを行ってもよい。その場合にお
いては、第3認識手段18を装着しているが、これを利
用しない。
【0071】なお、場合によっては、第3認識手段18
を装着しなくてもよい。図14(A)、図15(A)、
図16(A)において、その場合の実施形態が示されて
いる。
【0072】図14(A)おいては、ヘッド2に装着さ
れているマーク治具25の上面に上側の認識マーク26
aが設けられていると共に下面に下側の認識マーク26
bが設けられている。その為、温度検出手段17が許容
以上の温度変化を検出すると、二視野の認識手段の形態
に設けられている第1,2認識手段3,4が一緒に退避
位置からマーク治具25の下面側へ移動し、第1認識手
段3の上光軸3aで認識マーク26bを認識することが
できる。
【0073】この姿が同図(B)に示されているが、認
識マーク26bの認識後、第1,2認識手段3,4は一
緒に、そこから退避(マーク治具25の降下に邪魔にな
らない位置へ退避)する。すると、ヘッド2が降下し、
引き続いて、第1,2認識手段3,4は一緒にマーク治
具25の上面側へ移動して第2認識手段4の下光軸4a
で認識マーク26aを認識する。この姿が同図(C)に
示されている。なお、認識マーク26a,26bは同一
の垂直軸線上の所定位置(基準位置)に設けられている
ので、上光軸3aと下光軸4aとのずれ量は、前記垂直
軸線からの差である。従って、それを求めればよい。
【0074】上述した図14(A)の実施形態とは異な
り、図15(A)おいては、ヘッド2と分離されて別個
独立した態様にマーク治具25が所定位置に設置されて
いるが、このマーク治具25の凹部内の上面に認識マー
ク26bが設けられていると共に前記凹部内の下面に認
識マーク26aが設けられている。
【0075】その為、温度検出手段17が許容以上の温
度変化を検出すると、第1,2認識手段3,4は一緒に
同図(B)のようにマーク治具25の前記凹部内へ移動
し、第1認識手段3の上光軸3aで認識マーク26bを
認識すると共に第2認識手段4の下光軸4aで認識マー
ク26aを認識することができ、従って、これにおいて
も、上述した図14(A)のそれと同様に、上光軸3a
と下光軸4aとのずれ量を求めることができる。
【0076】更に図16(A)においては、他の実施形
態が示されている。これにおいては、第1,2認識手段
3,4は互い独立して平行移動及び/又は昇降し得るよ
うに装着されていると共に第1,2認識手段3,4それ
ぞれに温度検出手段17が装着されている。なお、マー
ク治具25は、図15(A)のそれと同様に、ヘッド2
と分離されて別個独立した態様に所定位置に設置されて
いるが、これの上面に認識マーク26aが設けられてい
ると共に下面に認識マーク26bが設けられている。
【0077】その為、どちらか一方又は両方の温度検出
手段17が許容以上の温度変化を検出すると、第1認識
手段3はマーク治具25の下面側へ移動すると共に第2
認識手段4はマーク治具25の上面側へ移動し、第1認
識手段3の上光軸3aで認識マーク26bを認識すると
共に第2認識手段4の下光軸4aで認識マーク26aを
認識することができ、従って、これにおいても、図14
(A),図15(A)のそれと同様に、上光軸3aと下
光軸4aとのずれ量を求めることができる。
【0078】なお、上述した図14(A)、図15
(A)、図16(A)の実施形態においても、各種態様
に変形させることができる。
【0079】例えば、温度検出手段17を単数でなく複
数個設けてもよい。その際、同一箇所に集中的に複数個
を設けたり或るいは異なる箇所に個々に分散的に設けた
り、必要に応じてその設置形態が選択される。そのよう
に温度検出手段17を複数個設けた場合においては、各
温度検出手段17が、それぞれの環境温度変化を検出
し、それらの検出結果を総合的に判断してキャリブレー
ションの実行開始信号としての許容以上の温度変化であ
るか否かを判定すればよい。
【0080】温度検出手段17の装着も、第1の認識手
段3又は第2の認識手段4に装着することの他に、第
1,2の認識手段3,4と分離した態様に装着、すなわ
ち、例えば、第1,2の認識手段3,4(又は本チップ
実装装置)の周辺に装着してもよい。その場合におい
て、必要に応じて、第1,2の認識手段3,4とは別に
独立して移動し得るように装着してもよい。更には、第
1,2の認識手段3,4が装着されている可動テーブル
に装着してもよい。
【0081】
【発明の効果】上述のように、本発明によると、キャリ
ブレーション時間を短縮できると共に、チップに対する
基板のアライメント時とキャリブレーション時の位置的
違いから生ずるモーメントによるメカ的な変形に影響さ
れずに高精度にキャリブレーションすることができ、し
かも、最適なタイミングでキャリブレーションを行うこ
とができてキャリブレーション回数を減らすことができ
るから、効率的にキャリブレーションを行うことができ
ると共にキャリブレーション精度を一定に維持、すなわ
ち、環境雰囲気の温度が変化するような場合においても
高精度に維持することができる。なお、高精度に維持し
ながらもキャリブレーション回数を減らすことができる
為、生産効率を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チップ実装装置における第1,2,3認識手段
による第1,2,3の認識マークの認識態様を示す斜視
図である。
【図2】二視野の認識手段の形態に装着された第1,2
認識手段による第1,2の認識マークの認識態様を示す
斜視図である。
【図3】互いに分離した形態に装着された第1,2認識
手段による第1,2の認識マークの認識態様を示す斜視
図である。
【図4】ヘッドの他の形態を示す斜視図である。
【図5】ステージの他の形態を示す斜視図である。
【図6】ステージの他の形態を示す斜視図である。
【図7】基板の保持態様を示す斜視図である。
【図8】基板の他の保持態様を示す斜視図である。
【図9】基板の他の保持態様を示す斜視図である。
【図10】チップの保持態様を示す斜視図である。
【図11】チップの他の保持態様を示す斜視図である。
【図12】チップの他の保持態様を示す図である。
【図13】チップの他の保持態様を示す図である。
【図14】第3認識手段を装着していないチップ実装装
置の一実施形態を示し、(A)は装置構成を示す斜視
図、(B)は第1認識手段による認識マークの認識状態
を示す正面図、(C)は第2認識手段による認識マーク
の認識状態を示す正面図である。
【図15】第3認識手段を装着していないチップ実装装
置の他の実施形態を示し、(A)は装置構成を示す斜視
図、(B)は第1,2認識手段による認識マークの認識
状態を示す正面図である。
【図16】第3認識手段を装着していないチップ実装装
置の更に他の実施形態を示し、(A)は装置構成を示す
斜視図、(B)は第1,2認識手段による認識マークの
認識状態を示す正面図である。
【符号の説明】
1:ステージ 2:ヘッド 3:第1認識手段 4:第2認識手段 5:第1の認識マーク 6:第2の認識マーク 7:ツール 7a:加圧面 8:マーク認識部 9:可動テーブル 12:基板保持部 13:基板保持用吸気孔 17:温度検出手段 18:第3認識手段 19:アタッチメント 19a:加圧面 20:基板 21:チップ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下に互いに遠ざけられているチップ保
    持可能なヘッド側の第1の認識マーク及び基板保持可能
    なステージ側の第2の認識マークと、前記第1の認識マ
    ークを認識する第1認識手段及び前記第2の認識マーク
    を認識する第2認識手段と、前記第1の認識マークを前
    記第2の認識マークに近接又は接触させた状態において
    前記第1,2の認識マークを同時に認識する第3認識手
    段と、前記認識マークの認識に基づくキャリブレーショ
    ンの実行開始信号としての許容以上の温度変化を検出す
    る温度検出手段とを備えていることを特徴とするチップ
    実装装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の認識マークが前記ヘッドに設
    けられていると共に前記第2の認識マークが前記ステー
    ジに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
    チップ実装装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の認識マークが前記ヘッドに設
    けられていると共に前記第2の認識マークが前記ステー
    ジに保持されている基板に設けられていることを特徴と
    する請求項1に記載のチップ実装装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の認識マークが前記ヘッドに保
    持されているチップに設けられていると共に前記第2の
    認識マークが前記ステージに設けられていることを特徴
    とする請求項1に記載のチップ実装装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の認識マークが前記ヘッドに保
    持されているチップに設けられていると共に前記第2の
    認識マークが前記ステージに保持されている基板に設け
    られていることを特徴とする請求項1に記載のチップ実
    装装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の認識マークがチップ保持兼用
    の吸気孔であることを特徴とする請求項2又は3に記載
    のチップ実装装置。
  7. 【請求項7】 前記第1認識手段と前記第2認識手段と
    が一体に移動し得るように装着されていることを特徴と
    する請求項1〜6のいずれか一つに記載のチップ実装装
    置。
  8. 【請求項8】 前記温度検出手段が前記第1認識手段又
    は前記第2認識手段に装着されていることを特徴とする
    請求項1〜7のいずれか一つに記載のチップ実装装置。
  9. 【請求項9】 前記ヘッドが上下動のみし得るように装
    着されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
    一つに記載のチップ実装装置。
  10. 【請求項10】 前記ヘッドがヒータを備えていること
    を特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載のチッ
    プ実装装置。
  11. 【請求項11】 前記ステージが可動自在に装着されて
    いることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに
    記載のチップ実装装置。
  12. 【請求項12】 前記ステージが平行移動及び/又は回
    転し得るように装着されていることを特徴とする請求項
    11に記載のチップ実装装置。
  13. 【請求項13】 上下に互いに遠ざけられているチップ
    保持可能なヘッド側の第1の認識マークと基板保持可能
    なステージ側の第2の認識マークとを認識する工程と、
    前記第1の認識マークを前記第2の認識マークに近接又
    は接触させる工程と、前記近接又は接触せしめられた前
    記第1,2の認識マークを同時に認識する工程と、前記
    認識マークの認識に基づくキャリブレーションの実行開
    始信号としての許容以上の温度変化を検出する工程とを
    有していることを特徴とするチップ実装装置におけるキ
    ャリブレーション方法。
  14. 【請求項14】 上下に互いに遠ざけられているヘッド
    側の第1の認識マークとステージ側の第2の認識マーク
    とを同時に認識することを特徴とする請求項13に記載
    のチップ実装装置におけるキャリブレーション方法。
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