JP2003152031A - 電子部品のボンディング装置およびボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機種切り換え性に優れた電子部品のボンディ
ング装置およびボンディング方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 電子部品９を基板４にボンディングする
電子部品のボンディングにおいて、ボンディングに先立
って上下観察光学装置１０をボンディングヘッド７とボ
ンディングステージ３との間に進入させ、ステージ側即
ち下方向の光路Ｄの焦点を基板４に合わせるために上下
観察光学装置１０の上下方向の位置を調整し、この焦点
位置調整における上下観察光学装置１０の上下方向の位
置の変化に基づいて、ボンディングヘッド７の高さを調
整することにより、上下観察光学装置１０のヘッド側光
路Ｕの焦点を電子部品９に合わせる。これにより、基板
や電子部品の厚み寸法が異なる場合においても、部品交
換などの段取り替えを行うことなく、焦点位置を正しく
合わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を基板に
ボンディングする電子部品のボンディング装置およびボ
ンディング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の小型化・ファインピッチ化に
伴い、電子部品を基板にボンディングする位置精度には
高精度が求められるようになり、ボンディング時の位置
誤差を画像認識によって補正する方法が広く用いられて
いる。この方法は、電子部品の実装に先立って基板また
は基板と電子部品の双方をカメラで撮像し、得られた画
像データに基づいて基板や電子部品の位置を検出し、こ
の結果により実装時の位置補正を行うものである。

【０００３】ところで、前述の位置補正に際してフリッ
プチップなど下面のバンプ位置を認識する必要がある電
子部品では、電子部品を保持するボンディングヘッドと
基板とをともに撮像する必要がある。このため、このよ
うな電子部品を対象とするボンディング装置では、上下
両方向を同時に撮像できるよう、２つのカメラを組み込
んだ上下観察光学装置が用いられる。

【０００４】この上下観察光学装置による撮像に際して
は、撮像対象の基板上面に１つのカメラの焦点を合わせ
るとともに、電子部品の下面に対して他のカメラの焦点
を合わせる必要がある。そしてこのような用途に用いら
れるカメラは一般に焦点距離が固定されていることか
ら、上下観察光学装置をボンディング装置に組み込む際
には、この焦点距離に基づいて上下観察光学装置の高さ
位置が決定されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボンデ
ィング装置においてボンディング対象となる基板や電子
部品の寸法は一定ではなく、品種によって厚み寸法がば
らついている。このため、品種切り替えによって基板の
厚み寸法が変わる場合には、ボンディングステージを基
板の厚みに対応したものに取り替えることによって、ま
た電子部品の厚み寸法が変わる場合には、ボンディング
ツールの認識高さ、すなわち撮像動作を行うタイミング
におけるボンディングツールの高さ位置の設定を変更す
ることによってカメラの焦点位置を基板や電子部品に合
わせるようにしていた。

【０００６】このため、従来の電子部品のボンディング
装置には、基板や電子部品の機種に合わせて多種類のボ
ンディングステージを準備する必要があり、また認識高
さの変更などの機種切り換え作業をその都度行わなけれ
ばならないという問題点があった。

【０００７】そこで本発明は、機種切り換え性に優れた
電子部品のボンディング装置およびボンディング方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電子部品
のボンディング装置は、電子部品を被接合物にボンディ
ングする電子部品のボンディング装置であって、前記被
接合物を保持するボンディングステージと、下端部に電
子部品を保持するツールを備えたボンディングヘッド
と、このボンディングヘッドを前記ボンディングステー
ジに下降させてボンディングヘッドに保持されている電
子部品を被接合物に押しつけるヘッド昇降機構と、前記
ボンディングヘッドと前記ボンディングステージとの間
に進入し、ボンディングステージ上の被接合物を観察す
るステージ側光路とボンディングヘッドに保持されてい
る電子部品を観察するヘッド側光路とを備えた上下観察
光学手段と、前記ステージ側光路の焦点を前記ボンディ
ングステージ上の被接合物に合わせるために前記上下観
察光学手段の上下方向の位置を調整する焦点位置調整手
段と、前記焦点位置調整手段による前記上下観察光学手
段の上下方向の位置の変化に基づいて前記ヘッド昇降機
構を制御することにより、前記上下観察光学手段による
電子部品撮像時のボンディングヘッドの高さを変更する
認識高さ変更手段とを備えた。

【０００９】請求項２記載の電子部品のボンディング方
法は、ボンディングヘッドのツールに保持された電子部
品をボンディングステージに保持された被接合物上に位
置させ、前記ボンディングステージ上の被接合物を観察
するステージ側光路と前記ボンディングヘッドに保持さ
れている電子部品を観察するヘッド側光路とを備えた上
下観察光学手段によって電子部品と被接合物を観察して
位置を認識し、この認識結果に基づいて両者を位置合わ
せしてボンディングするボンディング方法であって、ボ
ンディングに先立って前記上下観察光学手段を前記ボン
ディングヘッドと前記ボンディングステージとの間に進
入させる工程と、前記ステージ側光路の焦点を前記ボン
ディングステージ上の被接合物に合わせるために前記上
下観察光学手段の上下方向の位置を調整する焦点位置調
整工程と、前記ヘッド側光路の焦点を前記ボンディング
ヘッドに保持されている電子部品に合わせるために前記
ボンディングヘッドの高さを調整する認識高さ調整工程
とを含む。

【００１０】請求項３記載の電子部品のボンディング方
法は、請求項２記載の電子部品のボンディング方法であ
って、前記認識高さ調整工程は、前記焦点位置調整工程
における上下観察光学手段の上下方向の位置の変化に基
づいて、前記上下観察光学手段による電子部品撮像時の
ボンディングヘッドの高さを変更する。

【００１１】本発明によれば、ステージ側光路の焦点を
ボンディングステージ上の被接合物に合わせるために上
下観察光学手段の上下方向の位置を調整する焦点位置調
整手段と、焦点位置調整手段による上下観察光学手段の
上下方向の位置の変化に基づいてヘッド昇降機構を制御
して上下観察光学手段による電子部品撮像時のボンディ
ングヘッドの高さを変更する認識高さ変更手段とを備え
ることにより、基板や電子部品の厚み寸法に応じて焦点
位置を正しく合わせることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品のボンディング装置の側面図、図２は本発明の一実
施の形態の電子部品のボンディング装置の上下観察光学
装置の部分斜視図、図３は本発明の一実施の形態の電子
部品のボンディング装置の上下観察光学装置の焦点位置
の説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品のボ
ンディング装置のヘッド高さの説明図、図５は本発明の
一実施の形態のボンディング装置による観察高さ、認識
高さのティーチング処理のフローチャート、図６は本発
明の一実施の形態のボンディング装置における入力デー
タの説明図、図７，図８，図９，図１０，図１１，図１
２，図１３，図１４，図１５，図１６は本発明の一実施
の形態のボンディング装置の動作説明図である。

【００１３】まず図１を参照して電子部品のボンディン
グ装置の構造について説明する。図１において、基板位
置決め部１はＸＹテーブル２上に配置されたボンディン
グステージ３を備えており、ボンディングステージ３上
には基板４が保持されている。基板位置決め部１の上方
には、ボンディング部５が配設されている。ボンディン
グ部５は、ヘッド昇降機構６によって昇降するボンディ
ングヘッド７を備えており、ボンディングヘッド７の下
端部にはボンディングツール８が着脱自在に装着され
る。ボンディングツール８（以下、単に「ツール８」と
略記。）によって電子部品９を保持したボンディングヘ
ッド７がヘッド昇降機構６によって基板位置決め部１に
対して下降することにより、電子部品９は被接合物であ
る基板４に対して押しつけられボンディングされる。

【００１４】ボンディングヘッド７とボンディングステ
ージ３との間の空間には、上下両方向の観察を同時に行
うことが可能な上下観察光学装置１０（上下観察光学手
段）が配設されている。図２に示すように、上下観察光
学装置１０の鏡筒１０ａの先端部には、中央部に配置さ
れたビームスプリッタ１０ｂと両端部に配置された２つ
の反射鏡１０ｃ，１０ｄを備えている。上方から光路Ｕ
に沿ってビームスプリッタ１０ｂに入射した光は反射鏡
１０ｄの方向に反射され、さらに反射鏡１０ｄによって
反射されて側方に配置されたカメラ２０Ｂに入射する。
また下方から光路Ｄに沿ってビームスプリッタ１０ｂに
入射した光は反射鏡１０ｃの方向に反射され、さらに反
射鏡１０ｃによって反射され、同様に側方に配置された
カメラ２０Ａに入射する。

【００１５】上下観察光学装置１０は進退機構１１によ
って水平方向に進退可能に配設されており、上下観察光
学装置１０がボンディングヘッド７とボンディングステ
ージ３との間に進入することにより、ボンディングステ
ージ３上の基板４を光路Ｄによって、またボンディング
ヘッド７に保持されている電子部品９を光路Ｕによって
同時に観察することができるようになっている。すなわ
ち、上下観察光学装置１０は、ボンディングステージ３
上の基板４を観察するステージ側光路（光路Ｄ）と、ボ
ンディングヘッド７に保持されている電子部品９を観察
するヘッド側光路（光路Ｕ）とを備えている。

【００１６】進退機構１１は焦点位置調整機構１２（焦
点位置調整手段）によって昇降可能となっており、焦点
位置調整機構１２によって上下観察光学装置１０を昇降
させることにより、上下観察光学装置１０の上下方向の
位置を調整し、上下観察光学装置１０によってステージ
側光路の焦点をボンディングステージ３上の基板４に合
わせることができるようになっている。

【００１７】ボンディング部５の側方には、移動テーブ
ル１７が水平移動可能に配設されており、移動テーブル
１７には電子部品９を載置して搬送する電子部品搬送部
１８と、電子部品９を保持するツール８をストックする
ツールストック部１９が設けられている。ボンディング
動作において、電子部品搬送部１８をボンディングヘッ
ド７の下方に位置させた状態でボンディングヘッド７が
下降することにより、ボンディングヘッド７は電子部品
搬送部１８から電子部品９をピックアップする。

【００１８】またツール交換時には、ツールストック部
１９をボンディングヘッド７の下方に位置させた状態で
ボンディングヘッド７が下降することにより、既装着状
態のツール８を離脱させてツールストック部１９上に載
置し、他のツールストック部１９に載置された別のツー
ル８をボンディングヘッド７に新たに装着するツール交
換動作が自動的に行われる。

【００１９】次にボンディング装置の制御系について説
明する。ヘッド昇降機構６は制御部１４によって制御さ
れ、ヘッド昇降機構６は制御部１４からの動作指令に基
づいて所定の昇降動作を行う。またヘッド昇降機構６
は、エンコーダやリニアスケールなどの位置検出手段を
備えており、この位置検出手段による位置検出結果は制
御部１４に伝達される。

【００２０】したがって、ヘッド昇降機構６が昇降動作
を行う際に、制御部１４が位置検出結果を監視しながら
ヘッド昇降機構６を制御することにより、ボンディング
ヘッド７を所定の高さに位置決めすることができるよう
になっている。なお、位置検出手段として、制御部１４
からの指令値の累積値をカウントする手段を用いてもよ
い。

【００２１】上下観察光学装置１０のカメラ２０Ａ，２
０Ｂによる撮像データは認識部１３に送られ、認識部１
３はこれらの撮像データを認識処理することにより、ボ
ンディングヘッド７に保持された電子部品９およびボン
ディングステージ３上の基板４の位置認識を行う。認識
部１３は、この位置認識結果に基づいて進退機構１１の
動作を制御するとともに、制御部１４に対して位置認識
結果を伝達する。

【００２２】また焦点位置調整機構１２は制御部１４に
よって制御され、焦点位置調整機構１２は制御部１４か
らの昇降指令に基づいて所定の昇降動作を行う。焦点位
置調整機構１２はヘッド昇降機構６と同様の位置検出手
段を備えており、この位置検出手段による位置検出結果
は制御部１４に伝達される。したがって、上下観察光学
装置１０が昇降動作を行う際に、制御部１４が位置検出
結果を監視しながら焦点位置調整機構１２を制御するこ
とにより、上下観察光学装置１０を所定の高さに位置決
めすることができるようになっている。

【００２３】制御部１４は、ＸＹテーブル２の動作を制
御する。このとき、上下観察光学装置１０による観察結
果に基づいてボンディングステージ３上の基板４を電子
部品９に対して相対的に移動させることにより、電子部
品９を基板４の所定位置に位置合わせすることができ
る。さらに制御部１４は、移動テーブル１７の動作を制
御する。これにより、電子部品９をボンディングヘッド
７に供給する部品供給時や、ツール交換時の動作制御が
行われる。

【００２４】制御部１４には記憶装置が内蔵されてお
り、ボンディング対象の基板や電子部品の厚み寸法など
のデータ、ボンディングヘッド７に装着されるツール８
の寸法データ、さらに後述する観察高さや認識高さなど
のマシンパラメータが記憶されている。そしてこれらの
マシンパラメータに基づいて制御部１４が前述の各部を
制御することにより、異なる種類の基板４、電子部品９
を対象としたボンディング動作が実行される。

【００２５】制御部１４は、表示部１５および操作・入
力部１６と接続されている。操作・入力部１６は、上述
の各種データの入力や、動作指令のための操作コマンド
の入力を行う。表示部１５は、上記操作入力時の案内画
面を表示するほか、上下観察光学装置１０によって撮像
された画面を表示する。この表示画面をオペレータが目
視で観察することにより、上下観察光学装置１０による
撮像時の合焦状態、すなわち上下両方向の光路の観察対
象に対して上下観察光学装置１０の焦点位置が適切に合
っているか否かを確認することができる。

【００２６】上記構成において、制御部１４は、焦点位
置調整機構１２による上下観察光学装置１０の上下方向
の位置の変化を位置検出手段により検出し、この位置の
変化に基づいて制御部１４がヘッド昇降機構６を制御し
てボンディングヘッド７を昇降させることにより、上下
観察光学装置１０による電子部品撮像時のボンディング
ヘッド７の高さを変更することができる。したがって、
制御部１４は、焦点位置調整機構１２による上下観察光
学装置１０の上下方向の位置の変化に基づいてヘッド昇
降機構６を制御することにより、上下観察光学装置１０
による電子部品撮像時のボンディングヘッド７の高さを
変更する認識高さ変更手段となっている。

【００２７】次に図３を参照して、上下観察光学装置１
０の焦点位置について説明する。図３は、上下観察光学
装置１０の下方向の光路Ｄの焦点位置がボンディングス
テージ３上の基板４の上面に正しく合致しており、かつ
上方向の光路Ｕの焦点位置がボンディングヘッド７に保
持された電子部品９の下面に合致した状態（合焦状態）
を示している。ここでａ，ｂ，ｃは、それぞれツール
８、電子部品９、および基板４の厚さ寸法を示してい
る。

【００２８】図３に示す高さＺ１（０）、Ｚ２（０）
は、それぞれヘッド昇降機構６、焦点位置調整機構１２
の座標系（Ｚ座標系）における座標原点を示しており、
Ｚ２（０）から上下観察光学装置１０の中心線までの高
さ距離Ｌは、光路Ｄの焦点が基板４の上面に合った状態
における上下観察光学装置１０の高さ、すなわち観察高
さＬを示している。

【００２９】またＺ１（０）からボンディングヘッド７
の高さ基準位置（ここではボンディングヘッド７の下端
面７ａ）までの高さ距離Ｋは、光路Ｕの焦点が合った状
態におけるボンディングヘッド７の高さ、すなわち認識
高さＫを示している。これらの観察高さＬ、認識高さＫ
は、それぞれヘッド昇降機構６、焦点位置調整機構１２
のＺ座標系における座標値として与えられ、マシンパラ
メータとして制御部１４の記憶装置に記憶される。

【００３０】ここで図４を参照して、ヘッド昇降機構６
のＺ座標系におけるマシンパラメータについて説明す
る。図４において、Ｚ１（０）は座標原点を示してお
り、Ｚ１（０）からの高さ寸法によって、待機高さＨ、
認識高さＫ、部品吸着高さＭ、ツール交換高さＮの４つ
がマシンパラメータとして定義されている。

【００３１】待機高さＨはボンディングヘッド７が動作
をせずに待機状態にあるときの高さ位置であり、固定値
として設定される。認識高さＫは前述のように合焦状態
におけるボンディングヘッド７の高さ位置であり、後述
するように厚み寸法が既知の基板４、電子部品９、ツー
ル８についての認識高さをティーチングによって求めれ
ば、その他の基板４、電子部品９、ツール８の組み合わ
せについては、入力されたデータ値によって認識高さＫ
が自動計算されるようになっている。

【００３２】部品吸着高さＭは、ボンディングヘッド７
を下降させて電子部品搬送部１８上の電子部品９をツー
ル８によって吸着する際の高さ位置であり、厚さ０の仮
想部品についての基準吸着高さＭ０を予め求めておくこ
とにより、電子部品の厚み寸法を示すデータ値によって
自動計算される。ツール交換高さＮは、ツール交換時に
ボンディングヘッド７を下降させてツールストック部１
９上のツール８を自動装着する際の高さ位置であり、各
ツールごとに固定値として入力される。

【００３３】ここで、観察高さＬ、認識高さＫを求める
手順について説明する。ボンディング装置において、上
下観察光学装置１０によって基板４や電子部品９の撮像
を正しく行うためには、図３に示す状態（合焦状態）を
ボンディング動作中に反復して再現するためのマシンパ
ラメータを設定する必要がある。上下観察光学装置１０
は、上下両方向の光路とも固定された焦点距離を固有値
として有しているが、これらの固有値はそのままマシン
パラメータとして用いることができない。

【００３４】このため、合焦状態におけるボンディング
ヘッド７、上下観察光学装置１０の位置をそれぞれ示す
観察高さＬ、認識高さＫを、ヘッド昇降機構６、焦点位
置調整機構１２の座標系における座標値として求める必
要がある。以下、この座標値を求めるために行われる観
察高さＬ、認識高さＫのティーチング処理について図５
のフローチャートに沿って説明する。

【００３５】まず、基準となるツール８をボンディング
ヘッド７に装着する（ＳＴ１）。次いで、予め厚み寸法
が判明している基板４をボンディングステージ３にセッ
トするとともに、予め厚み寸法が判明している電子部品
９をツール８に吸着させる（ＳＴ２）。この後、基板４
の画像を表示部１５のモニタに表示させ、表示画像を目
視観察しながら焦点位置調整機構１２をインチング操作
することによって、焦点が合う高さに上下観察光学装置
１０の高さを合わせる（ＳＴ３）。そして、（ＳＴ３）
にて焦点が合う高さを観察高さＬとして制御部１４の記
憶装置に記憶させる（ＳＴ４）。

【００３６】次いで、同様にして電子部品９の画像を表
示部１５のモニタに表示させ、表示画像を目視観察しな
がらヘッド昇降機構６をインチング操作することによっ
て、焦点が合う高さにボンディングヘッド７の高さを合
わせる（ＳＴ５）。そして、（ＳＴ５）にて焦点が合う
高さを認識高さＫとして制御部１４の記憶装置に記憶さ
せる（ＳＴ６）。これにより、厚み寸法が既知の基板
４、電子部品９、ツール８を対象とした基準状態におけ
る観察高さＬ、認識高さＫが求められ、基準マシンパラ
メータとして登録される。

【００３７】このようにして、基準状態におけるマシン
パラメータ（観察高さＬ、認識高さＫ）が与えられるこ
とにより、基板４、電子部品９、ツール８の寸法が変わ
った場合においても、これらの寸法データを入力するこ
とにより、必要なマシンパラメータが計算により自動的
に求められる。以下、図６に示す基板４、電子部品９お
よびツールの組み合わせについて、計算例を説明する。

【００３８】図６（ａ）は、同一品種の基板４（Ｓ１）
に対して、２種類の電子部品９（Ｐ１およびＰ２）を、
それぞれ対応したツール８（Ｔ１およびＴ２）を用いて
実装する２つの組み合わせを実装対象とする例を示して
いる。実装作業の開始に先立って、まずデータ入力が行
われ、この場合には、基板Ｓ１の厚み寸法ｃ１，電子部
品Ｐ１，Ｐ２の厚み寸法ｂ１，ｂ２、ツールＴ１，Ｔ２
の厚み寸法ａ１，ａ２およびツールＴ１，Ｔ２のツール
交換高さＮ１，Ｎ２が入力される。

【００３９】次いで、上記２つの組み合わせのうちの１
つの組み合わせを基準として、図５に示す手順に従って
観察高さＬ、認識高さＫのティーチングを行う。これに
より、基板Ｓ１に電子部品Ｐ１をツールＴ１を用いて実
装する場合の観察高さＬ１、認識高さＫ１が求められ
る。そしてこのティーチング結果に基づき、同一の基板
Ｓ１に電子部品Ｐ２をツールＴ２を用いて実装する場合
の認識高さＫ２が、Ｋ２＝Ｋ１＋（ａ１−ａ２）＋（ｂ
１−ｂ２）の計算式によって自動計算される。

【００４０】すなわち、電子部品９とツール８が換わる
ことによる厚み寸法の差分だけ、認識高さＫが変更され
る。そして実際のボンディング工程においては、ヘッド
側光路の焦点をボンディングヘッド７に保持されている
電子部品９に合わせるために、変更された認識高さＫに
基づいてボンディングヘッド７の高さが調整される。

【００４１】また、電子部品Ｐ１，Ｐ２を対象とした部
品吸着高さＭ１，Ｍ２が、予め記憶されている基準吸着
高さＭ０と、入力された厚み寸法ｂ１，ｂ２に基づい
て、Ｍ１＝Ｍ０−ｂ１、Ｍ２＝Ｍ０−ｂ２の計算式によ
って自動計算される。これにより、図３に示す観察高さ
Ｌ、認識高さＫ、図４に示す待機高さＨ、部品吸着高さ
Ｍ、ツール交換高さＮがすべて与えられる。

【００４２】次に、図６（ｂ）を参照して、基板４、電
子部品９およびツール８の厚み寸法が前述と異なる場
合、すなわち、基板Ｓ２に電子部品Ｐ３をツールＴ３を
用いて実装する場合におけるマシンパラメータを、上記
ティーチング結果を用いて求める方法について説明す
る。この場合においてもまず、基板Ｓ２の厚み寸法ｃ
２、電子部品Ｐ３の厚み寸法ｂ３、ツールＴ３の厚み寸
法ａ３およびツールＴ３のツール交換高さＮ３が入力さ
れる。

【００４３】そして、この場合の観察高さＬ２がＬ２＝
Ｌ１＋（ｃ１−ｃ２）の計算式によって、また認識高さ
Ｋ３が、Ｋ３＝Ｋ１＋（ａ１−ａ２）＋（ｂ１−ｂ２）
＋（ｃ１−ｃ２）の計算式によって自動計算される。す
なわち、基板４の厚み寸法の差分だけ観察高さＬが変更
され、電子部品９とツール８が換わることによる厚み寸
法の差分に加えて、基板４の厚み寸法の差分を加えた調
整代だけ認識高さＫが変更される。

【００４４】そして実際のボンディング工程において
は、ヘッド側光路の焦点をボンディングヘッド７に保持
されている電子部品９に合わせるために、変更された認
識高さＫに基づいてボンディングヘッド７の高さが調整
される。この場合においては、認識高さ調整は、焦点位
置調整による上下観察光学手段の上下方向の位置の変化
に基づいて、認識高さ（上下観察光学手段による電子部
品撮像時のボンディングヘッドの高さ）が変更される。

【００４５】この電子部品のボンディング装置は上記の
ように構成されており、以下ボンディング方法につい
て、図７〜図１６を参照して説明する。まず図７は、基
板４が載置されたボンディングステージ３の上方におい
て、ツールＴ１が装着されたボンディングヘッド７が待
機高さＨに位置し、電子部品９（Ｐ１）を載置した電子
部品搬送部１８が、ボンディングヘッド７の下方に進出
した状態を示している。

【００４６】この後図８に示すように、ボンディングヘ
ッド７は部品吸着高さＭ１まで下降する。これにより、
ツールＴ１は電子部品Ｐ１の上面に当接し、電子部品Ｐ
１を真空吸着によって保持する。次いで図９に示すよう
に、ツールＴ１に電子部品Ｐ１を吸着保持したボンディ
ングヘッド７が待機高さＨまで上昇して待機する。この
動作と並行して、電子部品搬送部１８がボンディングヘ
ッド７の下方から退避するとともに、上下観察光学装置
１０がボンディングヘッド７の下方に進出する。

【００４７】このとき、図１０に示すように、上下観察
光学装置１０のＺ座標値が基板４に対応した観察高さＬ
１となるように焦点位置調整機構１２が制御され、上下
観察光学装置１０のステージ側光路の焦点が基板４の上
面に合わされるとともに、ボンディングヘッド７が電子
部品Ｐ１に対応した認識高さＫ１まで下降し、上下観察
光学装置１０のヘッド側光路の焦点が電子部品Ｐ１の下
面に合わされる。そしてこの状態で、上下観察光学装置
１０による基板４および電子部品Ｐ１の撮像が行われ、
基板４および電子部品Ｐ１の位置が認識される。

【００４８】次いで、電子部品Ｐ１の基板４へのボンデ
ィングが行われる。図１１に示すように、上下観察光学
装置１０がボンディングヘッド７の下方から退避したな
らば、ボンディングヘッド７が下降する。この下降動作
において、ボンディングヘッド７はまず第１ボンディン
グ高さＢ１まで高速下降する。そしてこの後、ボンディ
ングヘッド７を小刻みに下降させるサーチ動作を行い、
サーチ動作の途中において電子部品Ｐ１が基板４に当接
したことが検知されたならば、ボンディング動作を行
う。すなわち、ボンディングヘッド７は第２のボンディ
ング高さＢ２まで下降し、電子部品Ｐ１を基板４に対し
て所定のボンディング荷重で押圧し、この押圧状態を所
定時間継続する。これにより、電子部品Ｐ１は基板４に
ボンディングにより実装される。そして基板４への所定
の実装作業が完了したならば、基板４がボンディングス
テージ３から搬出される。

【００４９】この後、異なる電子部品Ｐ２を対象とした
ボンディングを行うための、ツール交換動作が行われ
る。まず図１２に示すように、ボンディングヘッド７が
待機高さＨまで上昇したならば、移動テーブル１７（図
１参照）をボンディングヘッド７の下方に移動させる。
そして、空のツールストック部１９をボンディングヘッ
ド７の下方に位置させ、次いで図１３に示すように、ツ
ールＴ１が装着されたボンディングヘッド７をツールＴ
１に対応したツール交換高さＮ１まで下降させる。これ
により、ツールＴ１はツールストック部１９上に着地
し、この状態でツールＴ１の保持を解除することによ
り、ツールＴ１はボンディングヘッド７から離脱してツ
ールストック部１９上に載置される。

【００５０】この後、図１４に示すようにボンディング
ヘッド７を一旦待機高さＨまで上昇させ、移動テーブル
１７（図１）を右方向へ移動させる。これにより、ツー
ルＴ１が載置されたツールストック部１９がボンディン
グヘッド７の下方から退去するとともに、新たに装着さ
れる交換対象のツールＴ２が載置されたツールストック
部１９がボンディングヘッド７の下方に移動する。

【００５１】そしてこの状態で、図１５に示すようにボ
ンディングヘッド７をツールＴ２に対応したツール交換
高さＮ２まで下降させる。これにより、ボンディングヘ
ッド７にはツールＴ２が装着される。この後、図１６に
示すようにツール交換を終えたボンディングヘッド７が
待機高さＨまで上昇し、ツールストック部１９が左側へ
退去して、ツール交換動作を終了する。この後、新たな
基板４が搬入されたボンディングステージ３上に載置さ
れ、図７〜図１１に示すボンディング動作が、電子部品
Ｐ２を対象として反復される。

【００５２】すなわち、上記ボンディング作業において
は、ボンディングに先立ってツール８に保持された電子
部品９をボンディングステージ３に保持された基板４の
上方に位置させ、基板４と電子部品９とを上下観察光学
装置１０によって観察して位置を認識する。この位置認
識においては、まず上下観察光学装置１０を前記ボンデ
ィングヘッドと前記ボンディングステージとの間に進入
させる。

【００５３】この後焦点あわせが行われる。すなわち上
下観察光学装置１０のステージ側光路の焦点を基板４に
合わせるために、焦点位置調整機構１２を駆動して、上
下観察光学装置１０の上下方向の位置を予め設定された
観察高さＬに合わせて焦点位置を調整する（焦点位置調
整工程）。

【００５４】次いで上下観察光学装置１０のヘッド側光
路の焦点をボンディングヘッド７に保持されている電子
部品９に合わせるためにボンディングヘッド７の高さ位
置を予め設定された認識高さＫに合わせて焦点位置を調
整する（認識高さ調整工程）。この認識高さ調整は、焦
点位置調整工程における上下観察光学装置１０の上下方
向の位置の変化に基づいて、認識高さＫ、すなわち電子
部品撮像時のボンディングヘッド７の高さを変更するこ
とによって行われる。

【００５５】そして焦点が合わされたならば、上下観察
光学装置１０によって電子部品９と基板４とを撮像して
位置を認識し、この認識結果に基づいて両者を位置合わ
せした上で、電子部品９を基板４にボンディングする。

【００５６】この電子部品のボンディングにおいて、厚
み寸法が異なる複数種類の基板４や電子部品９をボンデ
ィング対象とする場合にあっても、基板４と電子部品９
およびこれに対応したツール８の１つの組み合わせにつ
いて観察高さＬ、認識高さＫのティーチングを行うこと
により、その他の基板４と電子部品９との組み合わせに
ついては、これらの寸法データを入力することのみによ
って、各組み合わせについての観察高さＬ、認識高さＫ
などのマシンパラメータが自動計算される。

【００５７】これにより、従来の電子部品のボンディン
グ装置において必要とされたボンディングステージを基
板の厚みに対応したものに取り替える段取り替え作業
や、ボンディングツールの認識高さの設定をデータ入力
によって変更する設定変更作業などの品種切り換え作業
をその都度行う必要がなく、品種切り換え性に優れた電
子部品のボンディング装置が実現される。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、ステージ側光路の焦点
をボンディングステージ上の被接合物に合わせるために
上下観察光学手段の上下方向の位置を調整する焦点位置
調整手段と、焦点位置調整手段による上下観察光学手段
の上下方向の位置の変化に基づいてヘッド昇降機構を制
御して上下観察光学手段による電子部品撮像時のボンデ
ィングヘッドの高さを変更する認識高さ変更手段とを備
えることにより、基板や電子部品の厚み寸法に応じた値
に焦点位置を正しく合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の電子部品のボンディン
グ装置の側面図

【図２】本発明の一実施の形態の電子部品のボンディン
グ装置の上下観察光学装置の部分斜視図

【図３】本発明の一実施の形態の電子部品のボンディン
グ装置の上下観察光学装置の焦点位置の説明図

【図４】本発明の一実施の形態の電子部品のボンディン
グ装置のヘッド高さの説明図

【図５】本発明の一実施の形態のボンディング装置によ
る観察高さ、認識高さのティーチング処理のフローチャ
ート

【図６】本発明の一実施の形態のボンディング装置にお
ける入力データの説明図

【図７】本発明の一実施の形態のボンディング装置の動
作説明図

【図８】本発明の一実施の形態のボンディング装置の動
作説明図

【図９】本発明の一実施の形態のボンディング装置の動
作説明図

【図１０】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１１】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１２】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１３】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１４】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１５】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【図１６】本発明の一実施の形態のボンディング装置の
動作説明図

【符号の説明】

３ ボンディングステージ ４ 基板 ６ ヘッド昇降機構 ７ ボンディングヘッド ８ ボンディングツール（ツール） ９ 電子部品 １０ 上下観察光学装置 １２ 焦点位置調整機構 １３ 認識部 １４ 制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA06 AA16 AA20 CC25 EE05 FF10 FF42 FF67 JJ03 JJ05 JJ09 JJ19 JJ26 LL12 LL46 NN20 PP03 PP12 QQ23 QQ25 QQ27 5F044 KK01 PP17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を被接合物にボンディングする電
   子部品のボンディング装置であって、前記被接合物を保
   持するボンディングステージと、下端部に電子部品を保
   持するツールを備えたボンディングヘッドと、このボン
   ディングヘッドを前記ボンディングステージに下降させ
   てボンディングヘッドに保持されている電子部品を被接
   合物に押しつけるヘッド昇降機構と、前記ボンディング
   ヘッドと前記ボンディングステージとの間に進入し、ボ
   ンディングステージ上の被接合物を観察するステージ側
   光路とボンディングヘッドに保持されている電子部品を
   観察するヘッド側光路とを備えた上下観察光学手段と、
   前記ステージ側光路の焦点を前記ボンディングステージ
   上の被接合物に合わせるために前記上下観察光学手段の
   上下方向の位置を調整する焦点位置調整手段と、前記焦
   点位置調整手段による前記上下観察光学手段の上下方向
   の位置の変化に基づいて前記ヘッド昇降機構を制御する
   ことにより、前記上下観察光学手段による電子部品撮像
   時のボンディングヘッドの高さを変更する認識高さ変更
   手段とを備えたことを特徴とする電子部品のボンディン
   グ装置。
2. 【請求項２】ボンディングヘッドのツールに保持された
   電子部品をボンディングステージに保持された被接合物
   の上方に位置させ、前記ボンディングステージ上の被接
   合物を観察するステージ側光路と前記ボンディングヘッ
   ドに保持されている電子部品を観察するヘッド側光路と
   を備えた上下観察光学手段によって電子部品と被接合物
   を観察して位置を認識し、この認識結果に基づいて両者
   を位置合わせしてボンディングするボンディング方法で
   あって、ボンディングに先立って前記上下観察光学手段
   を前記ボンディングヘッドと前記ボンディングステージ
   との間に進入させる工程と、前記ステージ側光路の焦点
   を前記ボンディングステージ上の被接合物に合わせるた
   めに前記上下観察光学手段の上下方向の位置を調整する
   焦点位置調整工程と、前記ヘッド側光路の焦点を前記ボ
   ンディングヘッドに保持されている電子部品に合わせる
   ために前記ボンディングヘッドの高さを調整する認識高
   さ調整工程とを含むことを特徴とする電子部品のボンデ
   ィング方法。
3. 【請求項３】前記認識高さ調整工程は、前記焦点位置調
   整工程における上下観察光学手段の上下方向の位置の変
   化に基づいて、前記上下観察光学手段による電子部品撮
   像時のボンディングヘッドの高さを変更することを特徴
   とする請求項２記載の電子部品のボンディング方法。