JP2004128224A - 電子部品位置合わせ方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とする。
【解決手段】所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持し、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴内に第２の電子部品２６のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品２６のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整するものである。
【選択図】 図１
【解決手段】所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持し、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴内に第２の電子部品２６のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品２６のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整するものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの電子部品に形成された位置合わせ用のマーク手段を利用して両部品を位置合わせする電子部品位置合わせ方法及びその装置に関し、詳しくは、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とする電子部品位置合わせ方法及びその装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板状またはシート状の基板に対してチップ部材を位置合わせして組立てるボンディング装置は、図１０及び図１１に示すように、架台１に立設された支持部材２の側面に設けられたガイド部３に沿って上下動可能に設けられ加圧ヘッド４を駆動するヘッド可動手段５と、該ヘッド可動手段５に固定され加圧ヘッド４に所定の荷重を付与する押圧手段６と、架台１上に上記加圧ヘッド４に対向して配設されたステージ７と、加圧ヘッド４とステージ７の間に挿入可能に設置されたマーク認識装置８とを備えて構成されていた。
【０００３】
なお、上記ステージ７はＸ軸駆動源１２、Ｙ軸駆動源１３及び図示省略のθ回転駆動源により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能、及びθ方向に回転可能とされ、ヘッド可動手段５はＺ軸駆動源１４によってＺ軸方向に移動可能となっていた。また、マーク認識装置８は、図１２に示すように、カメラユニット８ａの中に２台のカメラ８ｂ，８ｃを撮影レンズの光軸が一致した状態で水平位置に並べて配置し、上記カメラ８ｂ，８ｃ間に両面が平行な反射面とされた両面反射ミラー８ｄを４５度傾けて配置して構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように構成された従来のボンディング装置により、板状またはシート状の基板９に対してチップ部材１０を位置合わせして組立てるには、先ず、ヘッド可動手段５及び加圧ヘッド４が最上部に上昇した状態において、ステージ７の載置部１１に基板９を載置し、加圧ヘッド４の下面にチップ部材１０が保持される。次に、マーク認識装置８が図１１において矢印Ａ方向に進んで基板９とチップ部材１０との間に挿入される。これにより、上記マーク認識装置８で、下方に位置する基板９のアライメントマークと上方に位置するチップ部材１０のアライメントマークとを同時に認識できる状態になる。
【０００５】
次に、上述の状態でＺ軸駆動源１４を駆動してヘッド可動手段５を下降させ、チップ部材１０のアライメントマークがマーク認識装置８によって明瞭に認識できる位置で停止させる。このようにして、マーク認識装置８により基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが認識されると、図１０及び図１１に示す制御手段１５がＸ軸駆動源１２、Ｙ軸駆動源１３及び図示省略のθ回転駆動源を駆動してステージ７を移動し、基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが一致するようにさせる。
【０００６】
このように、基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが一致して該基板９及びチップ部材１０の位置合わせが完了すると、マーク認識装置８は図１１において矢印Ｂ方向に退避し、押圧手段６が動作して押圧軸６ａを延ばして加圧ヘッド４を押し下げ、チップ部材１０を基板９上に密着させて組立て接合していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−９４２３２号公報 （第４頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のボンディング装置においては、基板９とチップ部材１０との位置合わせは、該両者間に挿入したマーク認識装置８により行われるため、基板９とチップ部材１０との間にはマーク認識装置８を挿入するのに十分な距離が必要となる。その結果、図１３に示すように、同図（ａ）において、基板９のアライメントマーク９ａとチップ部材１０のアライメントマーク１０ａとを正確に位置合わせした場合であっても、その位置合わせ後に、同図（ｂ）において、基板９と密接するまでチップ部材１０を矢印Ｃ方向に下降させる移動距離が長くなるものであった。このため、チップ部材１０を下降させる機構精度に基づく移動誤差が生じて、図１３（ｂ）に示すように、基板９とチップ部材１０とのアライメントマーク９ａ，１０ａ間にずれδが発生する場合があった。したがって、上記基板９とチップ部材１０とを、高精度に位置合わせできないことがあった。
【０００９】
また、図１２において、２台のカメラ８ｂ，８ｃの光軸の傾きや、両面反射ミラー８ｄの厚みによる２画像の認識誤差Δ等が存在するものであった。したがって、上記基板９とチップ部材１０とを、高精度に位置合わせできないことがあった。これらの誤差を全て補正して、例えば１μｍ以下の高精度な位置合わせを行うためには、精密な補正機構や複雑な機構制御が必要となり、装置が高価なものとなる虞があった。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とする電子部品位置合わせ方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電子部品位置合わせ方法は、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持するステップと、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うステップと、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整するステップとを行い、上記両部品を位置合わせするものである。
【００１２】
このような構成により、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持し、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整する。これにより、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００１３】
また、本発明による電子部品位置合わせ装置は、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を保持する受け台と、この受け台に対向して配置され、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持する位置調整機構と、上記受け台の後方側に配置され、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うマーク認識装置とを備え、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整して、上記両部品を位置合わせするものである。
【００１４】
このような構成により、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台で保持し、この受け台に対向して配置された位置調整機構により、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持し、上記受け台の後方側に配置されたマーク認識装置で、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整する。これにより、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による電子部品位置合わせ方法の実施の形態を示す模式図である。この電子部品位置合わせ方法は、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とするもので、図１に示すように、一方の電子部品の受け台２１と、他方の電子部品の位置調整機構２２と、マーク認識装置２３とを備えた装置を使用して実施される。なお、符号２４は、二つの電子部品を接合するためのボンディングツールを示している。
【００１６】
図１において、まず最初のステップでは、第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持する。ここで、上記第１の電子部品２５は、例えば、プリント基板やガラス基板等の基板であり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるノズル部材などであり、図２（ａ）に示すように、シート状の部材の所定位置に所定間隔ｐだけ離して二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂがあけられている。また、上記第２の電子部品２６は、例えば、半導体ウェハから切り出した個々のベアチップであり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるＩＣなどであり（以下、単に「チップ」という）、図２（ｂ）に示すように、チップの所定位置に上記二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合致させた所定間隔ｑで二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００１７】
なお、図２（ａ）において、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂは、直径５０〜６０μｍ程度の円形穴とされている。また、符号２９は、第１の電子部品２５としての例えばノズル部材に穿設された直径約１７μｍ程度のノズルを示しており、このノズル２９は例えば４２μｍ程度のピッチで形成されている。また、図２（ｂ）において、上記アライメントマーク２８ａ，２８ｂは、直径２０μｍ程度の円形マークとされている。また、符号３０は、第２の電子部品２６としての例えばプリントヘッド用のチップに形成された約２０μｍ四方のヒータを示しており、このヒータ３０は上記ノズル２９と同様に４２μｍ程度のピッチで形成されている。
【００１８】
上記シート状部材の第１の電子部品２５は、例えばフレーム等に接着されており、受け台２１に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて保持されるようになっている。この場合、図３に示すように、上記受け台２１にて第１の電子部品２５を載置保持する箇所には、該第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂに対応させて二つの透視孔３１ａ，３１ｂが形成されている。この透視孔３１ａ，３１ｂは、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂが十分に見えるように、例えば直径４００μｍ程度の円形穴とされている。また、上記受け台２１には、ヒータ等の加熱手段（図示省略）が内蔵されており、該受け台２１に接触する第１の電子部品２５の部分を加熱できるようになっている。
【００１９】
上記第２の電子部品２６は、ボンディングツール２４を介して位置調整機構２２に保持される。この場合、図３において、ボンディングツール２４に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて保持されるようになっている。そして、上記ボンディングツール２４は位置調整機構２２と共にＺ方向に上下して、該ボンディングツール２４の下面側にチップ受渡しギャップｒを形成する。なお、上記ボンディングツール２４には、ヒータ等の加熱手段（図示省略）が内蔵されており、該ボンディングツール２４に接触する第２の電子部品２６を加熱できるようになっている。また、上記ボンディングツール２４に保持された第２の電子部品２６の下面側には、接着剤の役割を果たすドライフィルムレジスト３２が成膜されている。そして、このドライフィルムレジスト３２にて第２の電子部品２６の二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂに対応する箇所には、二つの透視孔３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００２０】
上記ボンディングツール２４を介して第２の電子部品２６を保持する位置調整機構２２は、図１に示すように、第２の電子部品２６を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させるようになっており、更にその全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とを接合できるようになっている。この場合、図３に示すように、受け台２１の上面と第２の電子部品２６の下面との間には、二つの電子部品を位置合わせするときのアライメントギャップｓ（例えば７０〜１３０μｍ程度）が設定される。
【００２１】
このような状態で、次のステップでは、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う。ここで、上記マーク認識装置２３は、図３に示すように、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて２台のカメラ２３ａ，２３ｂが備えられている。すなわち、上記カメラ２３ａ，２３ｂは、受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置にそれぞれ対応させて設けられている。これらのカメラ２３ａ，２３ｂは、同軸落射付きの所定倍率（例えば約９倍）のレンズと、ビデオカメラ又は所定の画素密度（例えば１／４インチで４０万画素程度）のＣＣＤカメラから成る。
【００２２】
そして、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持されるようになっている。このことから、上記カメラ２３ａ，２３ｂを、矢印Ｄ，Ｅのように高さ調節して第１の電子部品２５に近づけた状態で、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂと第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂとを同時に撮影することができる。
【００２３】
この状態では、図４に示すように、例えば左カメラ２３ａによる映像３４ａとして、該左カメラ２３ａの視野内に上記第１の電子部品２５の一方の位置合わせ穴２７ａ内に第２の電子部品２６の一方のアライメントマーク２８ａを導入した状態の画像が得られ、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂとして、該右カメラ２３ｂの視野内に上記第１の電子部品２５の他方の位置合わせ穴２７ｂ内に第２の電子部品２６の他方のアライメントマーク２８ｂを導入した状態の画像が得られる。このような撮影画像が得られたところで、図示外の画像処理装置等で画像処理を施し、二つの映像３４ａ，３４ｂ内で位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とを認識し、一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心間距離Ｒａを算出すると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心間距離Ｒｂを算出する。図４における位置計測では、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とがずれている状態を示している。
【００２４】
この状態で、次のステップでは、図４において、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように前記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整する。すなわち、図１に示す位置調整機構２２を動作させ、この位置調整機構２２にボンディングツール２４を介して保持された第２の電子部品２６を、上記の中心間距離Ｒａ，Ｒｂに応じて適宜Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させて、理想的には一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心を一致させると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心を一致させて、両部品を位置合わせする。
【００２５】
上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの所定間隔ｐと、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの所定間隔ｑとは、図２において同一となるようにされているが、現実には加工誤差又は温度条件等により寸法誤差が生じており、それぞれの中心を一致させることができない場合がある。そのような場合は、図４において二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように、第２の電子部品２６を位置調整すればよい。
【００２６】
例えば、図５（ａ）は、上記寸法誤差によりｐ＞ｑとなっている場合を示している。この場合は、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｃと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｄとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００２７】
一方、図５（ｂ）は、上記寸法誤差によりｐ＜ｑとなっている場合を示している。この場合は、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｅと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｆとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００２８】
このように、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整することにより、二つの電子部品２５，２６を位置合わせすることができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品２５，２６の間にマーク認識装置２３が位置せず、第２の電子部品２６の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置２３の同一視野内で二つの電子部品２５，２６の画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を例えば１μｍ以下の高精度に位置合わせすることができる。
【００２９】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整するものに限られず、他の所定の位置関係に位置調整して両部品を位置合わせしてもよい。
【００３０】
次に、上述の電子部品位置合わせ方法の関連発明としての電子部品位置合わせ装置について、図６〜図８を参照して説明する。この電子部品位置合わせ装置は、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とするもので、図６に示すように、受け台２１と、位置調整機構２２と、マーク認識装置２３と、架台４０とを備えて成る。なお、符号２５は第１の電子部品を示し、符号２６は第２の電子部品を示している。
【００３１】
まず、架台４０は、本発明の電子部品位置合わせ装置の主要部を取付け支持するベースとなるもので、水平台部材４０ａと、垂直支持部材４０ｂとから成る。上記垂直支持部材４０ｂの一側面には、上下方向のガイド部材４１が形成されており、このガイド部材４１には、二つの移動ブロック４２ａ，４２ｂが上下移動可能に設けられている。そして、上部の移動ブロック４２ａには、張出しアーム４３が水平方向に突出して取り付けられている。また、下部の移動ブロック４２ｂには、二つの電子部品を接合するためのクランプ圧着機構４４が取り付けられている。
【００３２】
上記水平台部材４０ａには、図８に示すように、マーク認識装置２３の両側方に２本の縦支持架４５，４５が立設され、これらの縦支持架４５，４５の上端に横支持架４６が張設されており、この横支持架４６の上面に断熱材４７を介在させて受け台２１が支持されている。この受け台２１は、第１の電子部品２５を保持するもので、図３に示すと同様に構成されている。したがって、上記横支持架４６及び断熱材４７には、上記受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置に合わせてそれぞれ貫通孔４８ａ，４８ｂが穿設されている。
【００３３】
なお、上記受け台２１に保持される第１の電子部品２５は、例えば、プリント基板やガラス基板等の基板であり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるノズル部材などであり、図２（ａ）に示すように、シート状の部材の所定位置に所定間隔ｐだけ離して二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂがあけられている。
【００３４】
上記垂直支持部材４０ｂの一側面に移動ブロック４２ａを介して上下移動可能に設けられた張出しアーム４３の下面側には、図６に示すように、位置調整機構２２が支持されている。この位置調整機構２２は、第２の電子部品２６を保持するもので、上記受け台２１に対向して配置されている。なお、第２の電子部品２６は、例えば、半導体ウェハから切り出した個々のベアチップであり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるＩＣなどであり、図２（ｂ）に示すように、チップの所定位置に上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合致させた所定間隔ｑで二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００３５】
上記位置調整機構２２は、第２の電子部品２６を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させるようになっており、図７に示すように、１枚おきに第１のプレート４９１と、第２のプレート４９２と、第３のプレート４９３とが固定されると共に、それらの間にＸ方向に移動する第１のスライダ５０１と、Ｙ方向に移動する第２のスライダ５０２と、θ方向に回転する第３のスライダ５０３とが挿入されて、全体としてＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させる機構とされている。
【００３６】
また、上記位置調整機構２２は、垂直支持部材４０ｂの一側面に移動ブロック４２ａを介して上下移動可能に設けられた張出しアーム４３の下面側に支持されていることから、その全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とを接合するようになっている。この場合、図６に示すように、上記位置調整機構２２の下面側にツール平行調整機構５１及びボンディングツール２４が設けられ、このボンディングツール２４に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて第２の電子部品２６が保持されるようになっている。
【００３７】
前記受け台２１の後方側には、マーク認識装置２３が配置されている。このマーク認識装置２３は、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うもので、図８に示すように、上記受け台２１の下方側にて、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて２台のカメラ２３ａ，２３ｂが水平台部材４０ａ上に設置されている。すなわち、上記カメラ２３ａ，２３ｂは、受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置にそれぞれ対応させて設けられている。これらのカメラ２３ａ，２３ｂは、同軸落射付きの所定倍率（例えば約９倍）のレンズと、ビデオカメラ又は所定の画素密度（例えば４０万画素程度）のＣＣＤカメラから成る。
【００３８】
そして、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持されるようになっている。このことから、上記カメラ２３ａ，２３ｂを、矢印Ｄ，Ｅのように高さ調節して第１の電子部品２５に近づけた状態で、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂと第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂとを同時に撮影することができる。
【００３９】
なお、図８に示すように、２台のカメラ２３ａ，２３ｂを水平台部材４０ａ上に設置する部位には、それぞれＸ方向スライダ５２１と、Ｙ方向スライダ５２２と、Ｚ方向スライダ５２３とを組合せた位置調整テーブルが設けられている。そして、この位置調整テーブルにより、各々のカメラ２３ａ，２３ｂをＸ方向移動及びＹ方向移動並びにＺ方向移動させて、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを視野内にとらえるように初期位置を設定するようになっている。一度、カメラ２３ａ，２３ｂの初期位置を設定したら、後はその位置で固定してもよい。
【００４０】
また、図８において、上記２台のカメラ２３ａ，２３ｂの先端面と横支持架４６との間には、所定の間隙が形成されており、この間隙部に水平方向のエアーダクト５３が取り付けられている。このエアーダクト５３は、カメラ２３ａ，２３ｂ周辺の熱による空気の対流から引き起こされる撮影画像の揺らぎを抑えるために、上記カメラ２３ａ，２３ｂ周辺のエアーを吸引するものである。このエアーダクト５３によるエアーの吸引により、同時にカメラ２３ａ，２３ｂの冷却もすることができる。なお、カメラ２３ａ，２３ｂ周辺の環境条件によっては、上記エアーダクト５３から、冷風を送風するようにしてもよい。
【００４１】
次に、このように構成された電子部品位置合わせ装置の使用及び動作について説明する。この電子部品位置合わせ装置は、基本的には図１〜図５で説明した電子部品位置合わせ方法の手順と同様に動作する。まず、図１及び図６において、第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持する。このとき、図３に示すように、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの軸線と、第２の電子部品２６の二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの軸線とが概ね一致しており、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが見通せるように導入するのが望ましい。
【００４２】
次に、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う。このとき、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持される。この状態では、図４に示すように、例えば左カメラ２３ａによる映像３４ａとして、該左カメラ２３ａの視野内に上記第１の電子部品２５の一方の位置合わせ穴２７ａ内に第２の電子部品２６の一方のアライメントマーク２８ａを導入した状態の画像が得られ、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂとして、該右カメラ２３ｂの視野内に上記第１の電子部品２５の他方の位置合わせ穴２７ｂ内に第２の電子部品２６の他方のアライメントマーク２８ｂを導入した状態の画像が得られる。
【００４３】
このような撮影画像が得られたところで、図示外の画像処理装置等で画像処理を施し、二つの映像３４ａ，３４ｂ内で位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とを認識し、一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心間距離Ｒａを算出すると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心間距離Ｒｂを算出する。図４における位置計測では、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とがずれている状態を示している。
【００４４】
次に、図４において、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように前記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整する。すなわち、図６及び図７に示す位置調整機構２２を動作させ、この位置調整機構２２にボンディングツール２４を介して保持された第２の電子部品２６を、上記の中心間距離Ｒａ，Ｒｂに応じて適宜Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させて、理想的には一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心を一致させると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心を一致させて、両部品を位置合わせする。
【００４５】
上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの所定間隔ｐと、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの所定間隔ｑとは、図２において同一となるようにされているが、現実には加工誤差又は温度条件等により寸法誤差が生じており、それぞれの中心を一致させることができない場合がある。そのような場合は、図４において二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように、第２の電子部品２６を位置調整すればよい。
【００４６】
例えば、図５（ａ）は、上記寸法誤差によりｐ＞ｑとなっている場合を示しており、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｃと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｄとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００４７】
一方、図５（ｂ）は、上記寸法誤差によりｐ＜ｑとなっている場合を示しており、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｅと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｆとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００４８】
このように、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整することにより、二つの電子部品２５，２６を位置合わせすることができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品２５，２６の間にマーク認識装置２３が位置せず、第２の電子部品２６の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置２３の同一視野内で二つの電子部品２５，２６の画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を例えば１μｍ以下の高精度に位置合わせすることができる。
【００４９】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整するものに限られず、他の所定の位置関係に位置調整して両部品を位置合わせしてもよい。
【００５０】
なお、以上の説明においては、前記マーク認識装置２３は、図１及び図３並びに図８に示すように２台のカメラ２３ａ，２３ｂを備えたものとしたが、本発明はこれに限らず、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合わせて左右移動可能な１台のカメラを備えたものとしてもよい。
【００５１】
また、前記マーク認識装置２３は、図９に示すように、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズ５４ａ，５４ｂと、上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂから同一の光路長上に設けられた１台のカメラ５５とを備えたものとしてもよい。上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂは、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂ（図示省略）を撮影する対物レンズとなるもので、同一距離の焦点深度を有する。カメラ５５の直前には結像レンズとなる他のレンズ５６が設けられており、上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂ及び他のレンズ５６は、根元が共通化された二股形状のレンズ鏡筒５７の内部に取り付けられている。そして、第１のレンズ５４ａからカメラ５５に至る光軸上には、第１のハーフミラー５８ａ及び全反射ミラー５９並びに第２のハーフミラー５８ｂが配置され、第２のレンズ５４ｂからカメラ５５に至る光軸上には、第３のハーフミラー５８ｃ及び第２のハーフミラー５８ｂ（両方のレンズ５４ａ，５４ｂに共通）が配置されており、第１のレンズ５４ａからカメラ５５に至る光路長と、第２のレンズ５４ｂからカメラ５５に至る光路長とは同一とされている。
【００５２】
なお、上記二股形状のレンズ鏡筒５７のうち第１のレンズ５４ａ側のレンズ鏡筒５７ａの底部には第１の照明灯６０ａが設けられ、第２のレンズ５４ｂ側のレンズ鏡筒５７ｂの底部には第２の照明灯６０ｂが設けられており、それぞれの照明灯６０ａ，６０ｂを点灯することにより、前記二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂ（図示省略）を照明するようになっている。
【００５３】
そして、このように構成されたマーク認識装置２３を使用するには、第１又は第２の照明灯６０ａ，６０ｂを切り換えて点灯し、第１のレンズ５４ａ側だけで一方の位置合わせ穴２７ａ及び一方のアライメントマーク２８ａを同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、又は第２のレンズ５４ｂ側だけで他方の位置合わせ穴２７ｂ及び他方のアライメントマーク２８ｂを同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行えばよい。又は、第１及び第２の照明灯６０ａ，６０ｂを同時に点灯し、第１のレンズ５４ａ側及び第２のレンズ５４ｂ側を通して撮影した左右の映像が重なっている画像を用いて、左右の映像を分離して画像処理することにより、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの位置計測を行えばよい。或いは、第１及び第２の照明灯６０ａ，６０ｂを同時に点灯し、第１のレンズ５４ａ側及び第２のレンズ５４ｂ側の視野をそれぞれ半分ずつマスクして左右の映像を撮影し、その撮影した左右の映像が重なっている画像を用いて、左右の映像を分離して画像処理することにより、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの位置計測を行えばよい。
【００５４】
また、以上の説明においては、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの平面形状は、図２及び図４においては円形としたが、その位置を計測し中心を出し易いものであれば、他の形状であってもよい。さらに、第１の電子部品２５や第２の電子部品２６は、基板やチップに限られず、他の適宜の電子部品であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る電子部品位置合わせ方法によれば、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持し、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整することができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品の間にマーク認識装置が位置せず、第２の電子部品の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置の同一視野内で二つの電子部品のマーク画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００５６】
また、請求項２に係る発明によれば、上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されることにより、第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークとの両方に焦点を合わせて同時に撮影することができる。
【００５７】
さらに、請求項３及び４に係る発明によれば、上記位置調整機構は第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転可能としており、更に上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされていることにより、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを位置合わせすると共に、両者を接合することができる。
【００５８】
さらにまた、請求項５に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラが備えられていることにより、上記二つの位置合わせ穴について一度に位置計測をして、二つの電子部品の位置合わせ迅速に行うことができる。
【００５９】
また、請求項６に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラが備えられていることにより、マーク認識装置が簡単、小型化したものとなる。
【００６０】
さらに、請求項７に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとが備えられていることにより、１台のカメラにおいて左右移動の機構が不要となり、マーク認識装置が更に簡単、小型化したものとなる。
【００６１】
また、請求項８に係る電子部品位置合わせ装置によれば、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台で保持し、この受け台に対向して配置された位置調整機構により、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持し、上記受け台の後方側に配置されたマーク認識装置で、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整することができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品の間にマーク認識装置が位置せず、第２の電子部品の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置の同一視野内で二つの電子部品のマーク画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００６２】
また、請求項９に係る発明によれば、上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されることにより、第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークとの両方に焦点を合わせて同時に撮影することができる。
【００６３】
さらに、請求項１０及び１１に係る発明によれば、上記位置調整機構は第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転可能としており、更に上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされていることにより、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを位置合わせすると共に、両者を接合することができる。
【００６４】
さらにまた、請求項１２に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラを備えていることにより、上記二つの位置合わせ穴について一度に位置計測をして、二つの電子部品の位置合わせ迅速に行うことができる。
【００６５】
また、請求項１３に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラを備えていることにより、マーク認識装置を簡単、小型化することができる。
【００６６】
さらに、請求項１４に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとを備えていることにより、１台のカメラにおいて左右移動の機構が不要となり、マーク認識装置が更に簡単、小型化したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品位置合わせ方法の実施の形態を示す模式図である。
【図２】第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークの形成状態を示す平面図である。
【図３】第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う状態を示す断面説明図である。
【図４】上記マーク認識装置のカメラにより同一視野内にとらえたマーク手段の位置計測の映像を示す説明図である。
【図５】上記マーク認識装置のカメラによる位置計測の映像を用いて第２の電子部品を位置調整する状態を示す説明図である。
【図６】本発明による電子部品位置合わせ装置の実施の形態を示す側面図である。
【図７】位置調整機構の具体的な構造を示す斜視図である。
【図８】第１の電子部品の受け台及びマーク認識装置等を拡大して示す要部説明図である。
【図９】マーク認識装置の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】従来のボンディング装置を示す側面図である。
【図１１】図１０の正面図である。
【図１２】従来のボンディング装置のマーク認識装置を示す説明図である。
【図１３】従来のボンディング装置における基板及びチップ部材のアライメントマークの位置合わせずれの発生例を示す説明図である。
【符号の説明】
２１…受け台
２２…位置調整機構
２３…マーク認識装置
２３ａ，２３ｂ…カメラ
２４…ボンディングツール
２５…第１の電子部品
２６…第２の電子部品
２７ａ，２７ｂ…位置合わせ穴
２８ａ，２８ｂ…アライメントマーク
３４ａ，３４ｂ…カメラによる映像
３５…二つの位置合わせ穴を結ぶ中心線
４０…架台
４１…ガイド部材
４２ａ，４２ｂ…移動ブロック
４３…張出しアーム
４４…クランプ圧着機構
５３…エアーダクト
５４ａ，５４ｂ…レンズ
５５…カメラ
５７…レンズ鏡筒
６０ａ，６０ｂ…照明灯
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの電子部品に形成された位置合わせ用のマーク手段を利用して両部品を位置合わせする電子部品位置合わせ方法及びその装置に関し、詳しくは、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とする電子部品位置合わせ方法及びその装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板状またはシート状の基板に対してチップ部材を位置合わせして組立てるボンディング装置は、図１０及び図１１に示すように、架台１に立設された支持部材２の側面に設けられたガイド部３に沿って上下動可能に設けられ加圧ヘッド４を駆動するヘッド可動手段５と、該ヘッド可動手段５に固定され加圧ヘッド４に所定の荷重を付与する押圧手段６と、架台１上に上記加圧ヘッド４に対向して配設されたステージ７と、加圧ヘッド４とステージ７の間に挿入可能に設置されたマーク認識装置８とを備えて構成されていた。
【０００３】
なお、上記ステージ７はＸ軸駆動源１２、Ｙ軸駆動源１３及び図示省略のθ回転駆動源により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能、及びθ方向に回転可能とされ、ヘッド可動手段５はＺ軸駆動源１４によってＺ軸方向に移動可能となっていた。また、マーク認識装置８は、図１２に示すように、カメラユニット８ａの中に２台のカメラ８ｂ，８ｃを撮影レンズの光軸が一致した状態で水平位置に並べて配置し、上記カメラ８ｂ，８ｃ間に両面が平行な反射面とされた両面反射ミラー８ｄを４５度傾けて配置して構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このように構成された従来のボンディング装置により、板状またはシート状の基板９に対してチップ部材１０を位置合わせして組立てるには、先ず、ヘッド可動手段５及び加圧ヘッド４が最上部に上昇した状態において、ステージ７の載置部１１に基板９を載置し、加圧ヘッド４の下面にチップ部材１０が保持される。次に、マーク認識装置８が図１１において矢印Ａ方向に進んで基板９とチップ部材１０との間に挿入される。これにより、上記マーク認識装置８で、下方に位置する基板９のアライメントマークと上方に位置するチップ部材１０のアライメントマークとを同時に認識できる状態になる。
【０００５】
次に、上述の状態でＺ軸駆動源１４を駆動してヘッド可動手段５を下降させ、チップ部材１０のアライメントマークがマーク認識装置８によって明瞭に認識できる位置で停止させる。このようにして、マーク認識装置８により基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが認識されると、図１０及び図１１に示す制御手段１５がＸ軸駆動源１２、Ｙ軸駆動源１３及び図示省略のθ回転駆動源を駆動してステージ７を移動し、基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが一致するようにさせる。
【０００６】
このように、基板９及びチップ部材１０の双方のアライメントマークが一致して該基板９及びチップ部材１０の位置合わせが完了すると、マーク認識装置８は図１１において矢印Ｂ方向に退避し、押圧手段６が動作して押圧軸６ａを延ばして加圧ヘッド４を押し下げ、チップ部材１０を基板９上に密着させて組立て接合していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−９４２３２号公報 （第４頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のボンディング装置においては、基板９とチップ部材１０との位置合わせは、該両者間に挿入したマーク認識装置８により行われるため、基板９とチップ部材１０との間にはマーク認識装置８を挿入するのに十分な距離が必要となる。その結果、図１３に示すように、同図（ａ）において、基板９のアライメントマーク９ａとチップ部材１０のアライメントマーク１０ａとを正確に位置合わせした場合であっても、その位置合わせ後に、同図（ｂ）において、基板９と密接するまでチップ部材１０を矢印Ｃ方向に下降させる移動距離が長くなるものであった。このため、チップ部材１０を下降させる機構精度に基づく移動誤差が生じて、図１３（ｂ）に示すように、基板９とチップ部材１０とのアライメントマーク９ａ，１０ａ間にずれδが発生する場合があった。したがって、上記基板９とチップ部材１０とを、高精度に位置合わせできないことがあった。
【０００９】
また、図１２において、２台のカメラ８ｂ，８ｃの光軸の傾きや、両面反射ミラー８ｄの厚みによる２画像の認識誤差Δ等が存在するものであった。したがって、上記基板９とチップ部材１０とを、高精度に位置合わせできないことがあった。これらの誤差を全て補正して、例えば１μｍ以下の高精度な位置合わせを行うためには、精密な補正機構や複雑な機構制御が必要となり、装置が高価なものとなる虞があった。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とする電子部品位置合わせ方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電子部品位置合わせ方法は、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持するステップと、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うステップと、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整するステップとを行い、上記両部品を位置合わせするものである。
【００１２】
このような構成により、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持し、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整する。これにより、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００１３】
また、本発明による電子部品位置合わせ装置は、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を保持する受け台と、この受け台に対向して配置され、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持する位置調整機構と、上記受け台の後方側に配置され、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うマーク認識装置とを備え、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整して、上記両部品を位置合わせするものである。
【００１４】
このような構成により、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台で保持し、この受け台に対向して配置された位置調整機構により、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持し、上記受け台の後方側に配置されたマーク認識装置で、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整する。これにより、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による電子部品位置合わせ方法の実施の形態を示す模式図である。この電子部品位置合わせ方法は、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とするもので、図１に示すように、一方の電子部品の受け台２１と、他方の電子部品の位置調整機構２２と、マーク認識装置２３とを備えた装置を使用して実施される。なお、符号２４は、二つの電子部品を接合するためのボンディングツールを示している。
【００１６】
図１において、まず最初のステップでは、第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持する。ここで、上記第１の電子部品２５は、例えば、プリント基板やガラス基板等の基板であり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるノズル部材などであり、図２（ａ）に示すように、シート状の部材の所定位置に所定間隔ｐだけ離して二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂがあけられている。また、上記第２の電子部品２６は、例えば、半導体ウェハから切り出した個々のベアチップであり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるＩＣなどであり（以下、単に「チップ」という）、図２（ｂ）に示すように、チップの所定位置に上記二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合致させた所定間隔ｑで二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００１７】
なお、図２（ａ）において、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂは、直径５０〜６０μｍ程度の円形穴とされている。また、符号２９は、第１の電子部品２５としての例えばノズル部材に穿設された直径約１７μｍ程度のノズルを示しており、このノズル２９は例えば４２μｍ程度のピッチで形成されている。また、図２（ｂ）において、上記アライメントマーク２８ａ，２８ｂは、直径２０μｍ程度の円形マークとされている。また、符号３０は、第２の電子部品２６としての例えばプリントヘッド用のチップに形成された約２０μｍ四方のヒータを示しており、このヒータ３０は上記ノズル２９と同様に４２μｍ程度のピッチで形成されている。
【００１８】
上記シート状部材の第１の電子部品２５は、例えばフレーム等に接着されており、受け台２１に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて保持されるようになっている。この場合、図３に示すように、上記受け台２１にて第１の電子部品２５を載置保持する箇所には、該第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂに対応させて二つの透視孔３１ａ，３１ｂが形成されている。この透視孔３１ａ，３１ｂは、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂが十分に見えるように、例えば直径４００μｍ程度の円形穴とされている。また、上記受け台２１には、ヒータ等の加熱手段（図示省略）が内蔵されており、該受け台２１に接触する第１の電子部品２５の部分を加熱できるようになっている。
【００１９】
上記第２の電子部品２６は、ボンディングツール２４を介して位置調整機構２２に保持される。この場合、図３において、ボンディングツール２４に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて保持されるようになっている。そして、上記ボンディングツール２４は位置調整機構２２と共にＺ方向に上下して、該ボンディングツール２４の下面側にチップ受渡しギャップｒを形成する。なお、上記ボンディングツール２４には、ヒータ等の加熱手段（図示省略）が内蔵されており、該ボンディングツール２４に接触する第２の電子部品２６を加熱できるようになっている。また、上記ボンディングツール２４に保持された第２の電子部品２６の下面側には、接着剤の役割を果たすドライフィルムレジスト３２が成膜されている。そして、このドライフィルムレジスト３２にて第２の電子部品２６の二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂに対応する箇所には、二つの透視孔３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００２０】
上記ボンディングツール２４を介して第２の電子部品２６を保持する位置調整機構２２は、図１に示すように、第２の電子部品２６を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させるようになっており、更にその全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とを接合できるようになっている。この場合、図３に示すように、受け台２１の上面と第２の電子部品２６の下面との間には、二つの電子部品を位置合わせするときのアライメントギャップｓ（例えば７０〜１３０μｍ程度）が設定される。
【００２１】
このような状態で、次のステップでは、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う。ここで、上記マーク認識装置２３は、図３に示すように、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて２台のカメラ２３ａ，２３ｂが備えられている。すなわち、上記カメラ２３ａ，２３ｂは、受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置にそれぞれ対応させて設けられている。これらのカメラ２３ａ，２３ｂは、同軸落射付きの所定倍率（例えば約９倍）のレンズと、ビデオカメラ又は所定の画素密度（例えば１／４インチで４０万画素程度）のＣＣＤカメラから成る。
【００２２】
そして、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持されるようになっている。このことから、上記カメラ２３ａ，２３ｂを、矢印Ｄ，Ｅのように高さ調節して第１の電子部品２５に近づけた状態で、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂと第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂとを同時に撮影することができる。
【００２３】
この状態では、図４に示すように、例えば左カメラ２３ａによる映像３４ａとして、該左カメラ２３ａの視野内に上記第１の電子部品２５の一方の位置合わせ穴２７ａ内に第２の電子部品２６の一方のアライメントマーク２８ａを導入した状態の画像が得られ、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂとして、該右カメラ２３ｂの視野内に上記第１の電子部品２５の他方の位置合わせ穴２７ｂ内に第２の電子部品２６の他方のアライメントマーク２８ｂを導入した状態の画像が得られる。このような撮影画像が得られたところで、図示外の画像処理装置等で画像処理を施し、二つの映像３４ａ，３４ｂ内で位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とを認識し、一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心間距離Ｒａを算出すると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心間距離Ｒｂを算出する。図４における位置計測では、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とがずれている状態を示している。
【００２４】
この状態で、次のステップでは、図４において、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように前記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整する。すなわち、図１に示す位置調整機構２２を動作させ、この位置調整機構２２にボンディングツール２４を介して保持された第２の電子部品２６を、上記の中心間距離Ｒａ，Ｒｂに応じて適宜Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させて、理想的には一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心を一致させると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心を一致させて、両部品を位置合わせする。
【００２５】
上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの所定間隔ｐと、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの所定間隔ｑとは、図２において同一となるようにされているが、現実には加工誤差又は温度条件等により寸法誤差が生じており、それぞれの中心を一致させることができない場合がある。そのような場合は、図４において二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように、第２の電子部品２６を位置調整すればよい。
【００２６】
例えば、図５（ａ）は、上記寸法誤差によりｐ＞ｑとなっている場合を示している。この場合は、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｃと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｄとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００２７】
一方、図５（ｂ）は、上記寸法誤差によりｐ＜ｑとなっている場合を示している。この場合は、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｅと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｆとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００２８】
このように、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整することにより、二つの電子部品２５，２６を位置合わせすることができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品２５，２６の間にマーク認識装置２３が位置せず、第２の電子部品２６の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置２３の同一視野内で二つの電子部品２５，２６の画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を例えば１μｍ以下の高精度に位置合わせすることができる。
【００２９】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整するものに限られず、他の所定の位置関係に位置調整して両部品を位置合わせしてもよい。
【００３０】
次に、上述の電子部品位置合わせ方法の関連発明としての電子部品位置合わせ装置について、図６〜図８を参照して説明する。この電子部品位置合わせ装置は、二つの電子部品の位置合わせ用のマーク手段をマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うことによって、高精度な位置合わせを可能とするもので、図６に示すように、受け台２１と、位置調整機構２２と、マーク認識装置２３と、架台４０とを備えて成る。なお、符号２５は第１の電子部品を示し、符号２６は第２の電子部品を示している。
【００３１】
まず、架台４０は、本発明の電子部品位置合わせ装置の主要部を取付け支持するベースとなるもので、水平台部材４０ａと、垂直支持部材４０ｂとから成る。上記垂直支持部材４０ｂの一側面には、上下方向のガイド部材４１が形成されており、このガイド部材４１には、二つの移動ブロック４２ａ，４２ｂが上下移動可能に設けられている。そして、上部の移動ブロック４２ａには、張出しアーム４３が水平方向に突出して取り付けられている。また、下部の移動ブロック４２ｂには、二つの電子部品を接合するためのクランプ圧着機構４４が取り付けられている。
【００３２】
上記水平台部材４０ａには、図８に示すように、マーク認識装置２３の両側方に２本の縦支持架４５，４５が立設され、これらの縦支持架４５，４５の上端に横支持架４６が張設されており、この横支持架４６の上面に断熱材４７を介在させて受け台２１が支持されている。この受け台２１は、第１の電子部品２５を保持するもので、図３に示すと同様に構成されている。したがって、上記横支持架４６及び断熱材４７には、上記受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置に合わせてそれぞれ貫通孔４８ａ，４８ｂが穿設されている。
【００３３】
なお、上記受け台２１に保持される第１の電子部品２５は、例えば、プリント基板やガラス基板等の基板であり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるノズル部材などであり、図２（ａ）に示すように、シート状の部材の所定位置に所定間隔ｐだけ離して二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂがあけられている。
【００３４】
上記垂直支持部材４０ｂの一側面に移動ブロック４２ａを介して上下移動可能に設けられた張出しアーム４３の下面側には、図６に示すように、位置調整機構２２が支持されている。この位置調整機構２２は、第２の電子部品２６を保持するもので、上記受け台２１に対向して配置されている。なお、第２の電子部品２６は、例えば、半導体ウェハから切り出した個々のベアチップであり、又はインクジェットプリンタ等の画像形成装置のプリントヘッドに用いられるＩＣなどであり、図２（ｂ）に示すように、チップの所定位置に上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合致させた所定間隔ｑで二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが形成されている。
【００３５】
上記位置調整機構２２は、第２の電子部品２６を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させるようになっており、図７に示すように、１枚おきに第１のプレート４９１と、第２のプレート４９２と、第３のプレート４９３とが固定されると共に、それらの間にＸ方向に移動する第１のスライダ５０１と、Ｙ方向に移動する第２のスライダ５０２と、θ方向に回転する第３のスライダ５０３とが挿入されて、全体としてＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させる機構とされている。
【００３６】
また、上記位置調整機構２２は、垂直支持部材４０ｂの一側面に移動ブロック４２ａを介して上下移動可能に設けられた張出しアーム４３の下面側に支持されていることから、その全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とを接合するようになっている。この場合、図６に示すように、上記位置調整機構２２の下面側にツール平行調整機構５１及びボンディングツール２４が設けられ、このボンディングツール２４に設けられたエア吸着孔（図示省略）によりエア吸着されて第２の電子部品２６が保持されるようになっている。
【００３７】
前記受け台２１の後方側には、マーク認識装置２３が配置されている。このマーク認識装置２３は、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うもので、図８に示すように、上記受け台２１の下方側にて、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて２台のカメラ２３ａ，２３ｂが水平台部材４０ａ上に設置されている。すなわち、上記カメラ２３ａ，２３ｂは、受け台２１に形成された二つの透視孔３１ａ，３１ｂの位置にそれぞれ対応させて設けられている。これらのカメラ２３ａ，２３ｂは、同軸落射付きの所定倍率（例えば約９倍）のレンズと、ビデオカメラ又は所定の画素密度（例えば４０万画素程度）のＣＣＤカメラから成る。
【００３８】
そして、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持されるようになっている。このことから、上記カメラ２３ａ，２３ｂを、矢印Ｄ，Ｅのように高さ調節して第１の電子部品２５に近づけた状態で、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂと第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂとを同時に撮影することができる。
【００３９】
なお、図８に示すように、２台のカメラ２３ａ，２３ｂを水平台部材４０ａ上に設置する部位には、それぞれＸ方向スライダ５２１と、Ｙ方向スライダ５２２と、Ｚ方向スライダ５２３とを組合せた位置調整テーブルが設けられている。そして、この位置調整テーブルにより、各々のカメラ２３ａ，２３ｂをＸ方向移動及びＹ方向移動並びにＺ方向移動させて、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを視野内にとらえるように初期位置を設定するようになっている。一度、カメラ２３ａ，２３ｂの初期位置を設定したら、後はその位置で固定してもよい。
【００４０】
また、図８において、上記２台のカメラ２３ａ，２３ｂの先端面と横支持架４６との間には、所定の間隙が形成されており、この間隙部に水平方向のエアーダクト５３が取り付けられている。このエアーダクト５３は、カメラ２３ａ，２３ｂ周辺の熱による空気の対流から引き起こされる撮影画像の揺らぎを抑えるために、上記カメラ２３ａ，２３ｂ周辺のエアーを吸引するものである。このエアーダクト５３によるエアーの吸引により、同時にカメラ２３ａ，２３ｂの冷却もすることができる。なお、カメラ２３ａ，２３ｂ周辺の環境条件によっては、上記エアーダクト５３から、冷風を送風するようにしてもよい。
【００４１】
次に、このように構成された電子部品位置合わせ装置の使用及び動作について説明する。この電子部品位置合わせ装置は、基本的には図１〜図５で説明した電子部品位置合わせ方法の手順と同様に動作する。まず、図１及び図６において、第１の電子部品２５を受け台２１に保持すると共に、第２の電子部品２６を位置調整機構２２に保持する。このとき、図３に示すように、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの軸線と、第２の電子部品２６の二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの軸線とが概ね一致しており、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが見通せるように導入するのが望ましい。
【００４２】
次に、上記第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う。このとき、上記カメラ２３ａ，２３ｂのレンズは、所定距離の焦点深度を有しており、上記第１の電子部品２５と第２の電子部品２６とは、それぞれの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂとアライメントマーク２８ａ，２８ｂとが上記の焦点深度内に位置して保持される。この状態では、図４に示すように、例えば左カメラ２３ａによる映像３４ａとして、該左カメラ２３ａの視野内に上記第１の電子部品２５の一方の位置合わせ穴２７ａ内に第２の電子部品２６の一方のアライメントマーク２８ａを導入した状態の画像が得られ、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂとして、該右カメラ２３ｂの視野内に上記第１の電子部品２５の他方の位置合わせ穴２７ｂ内に第２の電子部品２６の他方のアライメントマーク２８ｂを導入した状態の画像が得られる。
【００４３】
このような撮影画像が得られたところで、図示外の画像処理装置等で画像処理を施し、二つの映像３４ａ，３４ｂ内で位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とを認識し、一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心間距離Ｒａを算出すると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心間距離Ｒｂを算出する。図４における位置計測では、上記位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの中心位置と、アライメントマーク２８ａ，２８ｂの中心位置とがずれている状態を示している。
【００４４】
次に、図４において、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように前記位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整する。すなわち、図６及び図７に示す位置調整機構２２を動作させ、この位置調整機構２２にボンディングツール２４を介して保持された第２の電子部品２６を、上記の中心間距離Ｒａ，Ｒｂに応じて適宜Ｘ方向移動、Ｙ方向移動、θ回転させて、理想的には一方の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心を一致させると共に、他方の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心を一致させて、両部品を位置合わせする。
【００４５】
上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの所定間隔ｐと、第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの所定間隔ｑとは、図２において同一となるようにされているが、現実には加工誤差又は温度条件等により寸法誤差が生じており、それぞれの中心を一致させることができない場合がある。そのような場合は、図４において二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように、第２の電子部品２６を位置調整すればよい。
【００４６】
例えば、図５（ａ）は、上記寸法誤差によりｐ＞ｑとなっている場合を示しており、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｃと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｄとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００４７】
一方、図５（ｂ）は、上記寸法誤差によりｐ＜ｑとなっている場合を示しており、上記中心線３５上における左カメラ２３ａによる映像３４ａ上の位置合わせ穴２７ａとアライメントマーク２８ａとの中心ずれ量ｅと、右カメラ２３ｂによる映像３４ｂ上の位置合わせ穴２７ｂとアライメントマーク２８ｂとの中心ずれ量ｆとが等しくなるように、第２の電子部品２６をＹ方向移動及びθ回転させると共に、Ｘ方向移動させて、二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整して両部品を位置合わせすればよい。
【００４８】
このように、第１の電子部品２５の位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内に第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂを導入した状態でマーク認識装置２３の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ内において第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂが所定の位置関係となるように位置調整機構２２で第２の電子部品２６の位置を調整することにより、二つの電子部品２５，２６を位置合わせすることができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品２５，２６の間にマーク認識装置２３が位置せず、第２の電子部品２６の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置２３の同一視野内で二つの電子部品２５，２６の画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を例えば１μｍ以下の高精度に位置合わせすることができる。
【００４９】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示すように、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂを結ぶ中心線３５上で二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂが左右対称の位置となるように位置調整するものに限られず、他の所定の位置関係に位置調整して両部品を位置合わせしてもよい。
【００５０】
なお、以上の説明においては、前記マーク認識装置２３は、図１及び図３並びに図８に示すように２台のカメラ２３ａ，２３ｂを備えたものとしたが、本発明はこれに限らず、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔ｐに合わせて左右移動可能な１台のカメラを備えたものとしてもよい。
【００５１】
また、前記マーク認識装置２３は、図９に示すように、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂの間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズ５４ａ，５４ｂと、上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂから同一の光路長上に設けられた１台のカメラ５５とを備えたものとしてもよい。上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂは、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂ（図示省略）を撮影する対物レンズとなるもので、同一距離の焦点深度を有する。カメラ５５の直前には結像レンズとなる他のレンズ５６が設けられており、上記２個のレンズ５４ａ，５４ｂ及び他のレンズ５６は、根元が共通化された二股形状のレンズ鏡筒５７の内部に取り付けられている。そして、第１のレンズ５４ａからカメラ５５に至る光軸上には、第１のハーフミラー５８ａ及び全反射ミラー５９並びに第２のハーフミラー５８ｂが配置され、第２のレンズ５４ｂからカメラ５５に至る光軸上には、第３のハーフミラー５８ｃ及び第２のハーフミラー５８ｂ（両方のレンズ５４ａ，５４ｂに共通）が配置されており、第１のレンズ５４ａからカメラ５５に至る光路長と、第２のレンズ５４ｂからカメラ５５に至る光路長とは同一とされている。
【００５２】
なお、上記二股形状のレンズ鏡筒５７のうち第１のレンズ５４ａ側のレンズ鏡筒５７ａの底部には第１の照明灯６０ａが設けられ、第２のレンズ５４ｂ側のレンズ鏡筒５７ｂの底部には第２の照明灯６０ｂが設けられており、それぞれの照明灯６０ａ，６０ｂを点灯することにより、前記二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂ（図示省略）を照明するようになっている。
【００５３】
そして、このように構成されたマーク認識装置２３を使用するには、第１又は第２の照明灯６０ａ，６０ｂを切り換えて点灯し、第１のレンズ５４ａ側だけで一方の位置合わせ穴２７ａ及び一方のアライメントマーク２８ａを同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、又は第２のレンズ５４ｂ側だけで他方の位置合わせ穴２７ｂ及び他方のアライメントマーク２８ｂを同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行えばよい。又は、第１及び第２の照明灯６０ａ，６０ｂを同時に点灯し、第１のレンズ５４ａ側及び第２のレンズ５４ｂ側を通して撮影した左右の映像が重なっている画像を用いて、左右の映像を分離して画像処理することにより、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの位置計測を行えばよい。或いは、第１及び第２の照明灯６０ａ，６０ｂを同時に点灯し、第１のレンズ５４ａ側及び第２のレンズ５４ｂ側の視野をそれぞれ半分ずつマスクして左右の映像を撮影し、その撮影した左右の映像が重なっている画像を用いて、左右の映像を分離して画像処理することにより、二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び二つのアライメントマーク２８ａ，２８ｂの位置計測を行えばよい。
【００５４】
また、以上の説明においては、第１の電子部品２５の二つの位置合わせ穴２７ａ，２７ｂ及び第２の電子部品２６のアライメントマーク２８ａ，２８ｂの平面形状は、図２及び図４においては円形としたが、その位置を計測し中心を出し易いものであれば、他の形状であってもよい。さらに、第１の電子部品２５や第２の電子部品２６は、基板やチップに限られず、他の適宜の電子部品であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る電子部品位置合わせ方法によれば、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持し、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整することができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品の間にマーク認識装置が位置せず、第２の電子部品の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置の同一視野内で二つの電子部品のマーク画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００５６】
また、請求項２に係る発明によれば、上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されることにより、第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークとの両方に焦点を合わせて同時に撮影することができる。
【００５７】
さらに、請求項３及び４に係る発明によれば、上記位置調整機構は第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転可能としており、更に上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされていることにより、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを位置合わせすると共に、両者を接合することができる。
【００５８】
さらにまた、請求項５に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラが備えられていることにより、上記二つの位置合わせ穴について一度に位置計測をして、二つの電子部品の位置合わせ迅速に行うことができる。
【００５９】
また、請求項６に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラが備えられていることにより、マーク認識装置が簡単、小型化したものとなる。
【００６０】
さらに、請求項７に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとが備えられていることにより、１台のカメラにおいて左右移動の機構が不要となり、マーク認識装置が更に簡単、小型化したものとなる。
【００６１】
また、請求項８に係る電子部品位置合わせ装置によれば、所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台で保持し、この受け台に対向して配置された位置調整機構により、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持し、上記受け台の後方側に配置されたマーク認識装置で、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行い、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整することができる。これにより、位置合わせ対象の二つの電子部品の間にマーク認識装置が位置せず、第２の電子部品の位置調整の移動量が小さいことと、マーク認識装置の同一視野内で二つの電子部品のマーク画像を得て該両者の位置計測を行い、画像の認識誤差等が無いことから、上記両部品を高精度に位置合わせすることができる。
【００６２】
また、請求項９に係る発明によれば、上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されることにより、第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークとの両方に焦点を合わせて同時に撮影することができる。
【００６３】
さらに、請求項１０及び１１に係る発明によれば、上記位置調整機構は第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転可能としており、更に上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされていることにより、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを位置合わせすると共に、両者を接合することができる。
【００６４】
さらにまた、請求項１２に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラを備えていることにより、上記二つの位置合わせ穴について一度に位置計測をして、二つの電子部品の位置合わせ迅速に行うことができる。
【００６５】
また、請求項１３に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラを備えていることにより、マーク認識装置を簡単、小型化することができる。
【００６６】
さらに、請求項１４に係る発明によれば、上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとを備えていることにより、１台のカメラにおいて左右移動の機構が不要となり、マーク認識装置が更に簡単、小型化したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子部品位置合わせ方法の実施の形態を示す模式図である。
【図２】第１の電子部品の位置合わせ穴と第２の電子部品のアライメントマークの形成状態を示す平面図である。
【図３】第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行う状態を示す断面説明図である。
【図４】上記マーク認識装置のカメラにより同一視野内にとらえたマーク手段の位置計測の映像を示す説明図である。
【図５】上記マーク認識装置のカメラによる位置計測の映像を用いて第２の電子部品を位置調整する状態を示す説明図である。
【図６】本発明による電子部品位置合わせ装置の実施の形態を示す側面図である。
【図７】位置調整機構の具体的な構造を示す斜視図である。
【図８】第１の電子部品の受け台及びマーク認識装置等を拡大して示す要部説明図である。
【図９】マーク認識装置の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】従来のボンディング装置を示す側面図である。
【図１１】図１０の正面図である。
【図１２】従来のボンディング装置のマーク認識装置を示す説明図である。
【図１３】従来のボンディング装置における基板及びチップ部材のアライメントマークの位置合わせずれの発生例を示す説明図である。
【符号の説明】
２１…受け台
２２…位置調整機構
２３…マーク認識装置
２３ａ，２３ｂ…カメラ
２４…ボンディングツール
２５…第１の電子部品
２６…第２の電子部品
２７ａ，２７ｂ…位置合わせ穴
２８ａ，２８ｂ…アライメントマーク
３４ａ，３４ｂ…カメラによる映像
３５…二つの位置合わせ穴を結ぶ中心線
４０…架台
４１…ガイド部材
４２ａ，４２ｂ…移動ブロック
４３…張出しアーム
４４…クランプ圧着機構
５３…エアーダクト
５４ａ，５４ｂ…レンズ
５５…カメラ
５７…レンズ鏡筒
６０ａ，６０ｂ…照明灯
Claims (14)
- 所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を受け台に保持すると共に、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を位置調整機構に保持するステップと、
上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態でマーク認識装置の同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うステップと、
上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整するステップと、
を行い上記両部品を位置合わせすることを特徴とする電子部品位置合わせ方法。 - 上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されることを特徴とする請求項１記載の電子部品位置合わせ方法。
- 上記位置調整機構は、第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させることを特徴とする請求項１記載の電子部品位置合わせ方法。
- 上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを接合することを特徴とする請求項３記載の電子部品位置合わせ方法。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラが備えられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品位置合わせ方法。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラが備えられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品位置合わせ方法。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとが備えられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品位置合わせ方法。
- 所定位置に所定間隔だけ離して二つの位置合わせ穴があけられた第１の電子部品を保持する受け台と、
この受け台に対向して配置され、所定位置に上記二つの位置合わせ穴の間隔に合致させて二つのアライメントマークが形成された第２の電子部品を保持する位置調整機構と、
上記受け台の後方側に配置され、上記第１の電子部品の位置合わせ穴内に第２の電子部品のアライメントマークを導入した状態で同一視野内にとらえて該両者の位置計測を行うマーク認識装置と、
を備え、上記マーク認識装置で位置計測した画像を利用し、上記第１の電子部品の二つの位置合わせ穴内において第２の電子部品のアライメントマークが所定の位置関係となるように上記位置調整機構で第２の電子部品の位置を調整して、上記両部品を位置合わせすることを特徴とする電子部品位置合わせ装置。 - 上記第１の電子部品と第２の電子部品とは、それぞれの位置合わせ穴とアライメントマークとが上記マーク認識装置のレンズの焦点深度内に位置して保持されるものであることを特徴とする請求項８記載の電子部品位置合わせ装置。
- 上記位置調整機構は、第２の電子部品を水平面内でＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転させるものであることを特徴とする請求項８記載の電子部品位置合わせ装置。
- 上記位置調整機構の全体が垂直面内でＺ方向に移動可能とされており、上記第１の電子部品と第２の電子部品とを接合するものであることを特徴とする請求項１０記載の電子部品位置合わせ装置。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて２台のカメラを備えていることを特徴とする請求項８記載の電子部品位置合わせ装置。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて左右移動可能な１台のカメラを備えていることを特徴とする請求項８記載の電子部品位置合わせ装置。
- 上記マーク認識装置は、第１の電子部品の二つの位置合わせ穴の間隔に合わせて配置された同一の２個のレンズと、上記２個のレンズから同一の光路長上に設けられた１台のカメラとを備えていることを特徴とする請求項８記載の電子部品位置合わせ装置。
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