JP2010245370A - チップ部品実装方法およびチップ部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異方性導電膜を介してチップ部品を圧着して実装する際に、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能とするチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置を提供する。
【解決手段】圧着ステージ１の基板載置面を傾動自在とし、圧着ヘッド４の圧着面４ａを水平面に一致させ、基板載置面に載置した基板２の表面２ａの水平度を検知する水平度検知手段を配設し、該水平度検知手段により検知された水平度から基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて、基板表面と圧着面とを共に水平面に一致させて平衡な状態で圧着する構成のチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ部品実装方法およびチップ部品実装装置に関し、特に、平行度が不良な基板であっても、圧着不良を起こさずにチップ部品を基板上に実装可能とするチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置に関する。

従来、液晶モジュールやガラス基板、もしくは、プラスチック基板上にチップ部品（ＩＣ、抵抗、コンデンサなど）を、異方性導電膜などの接着材料を用いて圧着する実装方法が行われている。また、圧着ステージと圧着ヘッドを備えて、異方性導電膜を介してチップ部品を搭載した基板を前記圧着ステージに載置し、圧着ヘッドを用いて圧着して実装するチップ部品実装装置が用いられている。

異方性導電膜（ＡＣＦとも称する）は、導電性のある粒子（はんだ、樹脂ボールにめっき処理したものなど）を内部に分散させた高分子膜であって、接着性と導電性と絶縁性の３つの機能を有する接続材料である。この異方性導電膜を、上下の基板間もしくは基板とチップ部品との間に介装して圧着することで、導電性粒子を介して上下の電極同士を電気的に接続して上下の厚み方向に導通性を付与し、面方向には絶縁性を付与することができる。そのために、基板間の接着や、基板にチップ部品を搭載するために好適に用いられている。

また、基板に設ける電極や接続バンプなどの接続部に異方性導電膜を貼布し、この上に複数のチップ部品を搭載して、その上から圧着ヘッドを用いて一体に加熱しながら加圧して一括に圧着することも行われている。

複数のチップ部品を一括に圧着する方法では、チップ部品の高さ寸法のばらつきに応じて、圧着ヘッドが当接するタイミングがずれてしまい、複数のチップ部品に対して、圧着ヘッドの加圧が均等にならない場合が生じる。また、基板厚みが均一でない場合にも、複数のチップ部品に、圧着ヘッドを均等に押し付けることは困難である。

そのために、複数のチップ部品を均等に加圧するために、圧着ヘッドによって圧着されるチップ部品が導通するタイミングをそれぞれ検知して、このタイミングのずれから圧着ヘッドの平衡度を調整するとした集積回路の接続方法が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、液晶パネルの薄型化に伴って基板の厚みも薄型化が求められており、機械的研磨やエッチングなどの薄型化処理が実施されている。

特開２００８−２５１８２８号公報

基板に機械的研磨を施すと研磨圧のばらつきによって基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良となることがある。また、基板にエッチング処理を施すとエッチング液の当り方によって基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良となることがある。

基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態で、チップ部品を圧着ヘッドを介して圧着すると、圧力が均一にならず、不均等な圧力によりチップ部品がずれてしまい、実装不良となる虞が生じる。基板に対するチップ部品の実装不良が生じると、液晶パネルに表示不良が発生して問題となる。

また、基板表面の傾斜に応じて圧着ヘッドの平衡度を調整することで、傾斜した基板であっても、複数のチップ部品を、同時にタイミングよく圧着し実装することができる。しかし、圧着ヘッドの平衡度を調整する方式では、チップ部品の重力方向と圧着方向とがずれる構成となり、チップ部品がずれてしまう場合がある。

そのために、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板に対して、圧着ヘッド側の傾きを調整して圧着するやり方では、基板表面に対して平衡度をだして圧着を行う圧着ヘッドであっても、チップ部品をずれなく実装することは困難となる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、異方性導電膜を介してチップ部品を圧着して実装する際に、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能とするチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、圧着ステージに載置した基板に異方性導電膜を介してチップ部品を搭載し、圧着ヘッドを用いて圧着して実装するチップ部品実装方法であって、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、前記基板の表面の水平度を検知して、検知された水平度から前記圧着ステージの基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着することを特徴としている。

この構成によると、チップ部品を搭載する基板表面の水平度を正しく水平面に一致させて、水平面に一致した圧着面を備える圧着ヘッドを用いて圧着するので、平行度が不良な状態の基板であっても、チップ部品の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板に搭載するチップ部品を正確な位置に実装可能なチップ部品実装方法となる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記基板載置面が、前記圧着ステージに設けられる凹部に傾動自在に装着される基板載置部の上面からなり、この基板載置部を傾動して前記基板の表面が水平面となるように制御することを特徴としている。この構成によると、固定される圧着ステージの構成品である比較的小型の基板載置部のみを傾動するだけで、チップ部品を実装する基板表面の水平度を容易に得ることができ、装置の簡略化を図ることができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記基板の形状に応じた前記基板表面の複数個所を撮影する複数のカメラを用いて、前記基板表面の水平度を検知することを特徴としている。この構成によると、それぞれの基板形状に応じた複数方向から基板表面の水平度を同時に検知可能であり、多様な形状の基板に対して対応容易なチップ部品実装方法となる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記カメラが基板表面を横方向から撮影する横カメラであって、複数の前記横カメラを用いて基板表面を複数の横方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴としている。この構成によると、複数の横カメラを用いて複数方向の水平度を一括に検知可能であり、任意形状の基板の水平度を確実に検知することができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記カメラが基板表面を縦方向から撮影する縦カメラであって、複数の前記縦カメラを用いて基板表面を複数の縦方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴としている。この構成によると、基板表面の複数個所の高さを検知して、基板の水平度を検知するので、基板形状に応じた適当な場所を検知することで、任意形状の基板に対して対応容易となる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記カメラが、基板表面の所定箇所の横方向から撮影する横カメラと、基板表面を所定の縦方向から撮影する縦カメラであって、基板表面を縦横の両方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴としている。この構成によると、任意の適当な位置に横カメラと縦カメラを配設して基板表面の水平度を検知するので、基板形状に応じた適当な場所に設置するカメラを用いて、任意形状の基板の水平度を確実に検知することができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記縦カメラが、基板表面に設けたアライメントマーカを撮影し、複数のアライメントマーカの全てのピントが合った位置を水平位置とすることを特徴としている。この構成によると、基板に設けたアライメントマーカを利用して、基板の水平度を確実に検知することができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装方法において、前記基板載置面が傾動自在に加えてさらに水平方向に回転自在な構成とされていることを特徴としている。この構成によると、圧着ヘッドに対する基板の位置ずれを微調整可能となって、チップ部品を正確な位置に正確な姿勢で実装可能なチップ部品実装方法となる。

また本発明は、圧着ステージと圧着ヘッドを備え、異方性導電膜を介してチップ部品を搭載した基板を前記圧着ステージに載置し、圧着ヘッドを用いて圧着して実装するチップ部品実装装置であって、前記圧着ステージの基板載置面を傾動自在とし、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、前記基板載置面に載置した前記基板の表面の水平度を検知する水平度検知手段を配設し、該水平度検知手段により検知された水平度から前記基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着することを特徴としている。

この構成によると、圧着ステージの基板載置面に載置した基板の表面が水平となる位置まで基板載置面を傾動して、基板表面と圧着ヘッドの圧着面とが共に水平面に一致した平衡な状態で圧着する構成となるので、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板であっても、チップ部品の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能なチップ部品実装装置となる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装装置において、前記圧着ステージを、球面状の凹部を備える固定台座と、前記凹部に嵌合する球面状底部と平坦な上面を備える基板載置部とで構成し、前記凹部に対して前記球面状底部を傾動自在に支持する傾動支持部材を設け、前記水平度検知手段により検知された水平度から前記基板載置面の傾動を制御する制御手段を設けたことを特徴としている。この構成によると、圧着ステージに設けた球面状の凹部に嵌合する基板載置部を傾動するだけで、この基板載置部に載置した基板の表面を水平面に一致させることができ、装置の簡略化を図ることができる。また、簡略化された装置であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装することができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装装置において、前記水平度検知手段が、複数のカメラを備え、これらのカメラが撮影した撮影画像から前記基板表面の水平度を検知することを特徴としている。この構成によると、それぞれの基板に応じた複数方向の映像から基板表面の水平度を検知するので、任意形状の基板に対して適切な位置にカメラを配設することで、任意の基板形状に容易に対応可能となるチップ部品実装装置を得ることができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装装置において、前記カメラが、基板表面を横方向から撮影して該基板表面の水平度を検知する横カメラ、および、基板表面を縦方向から撮影して該基板表面の水平度を検知する縦カメラのいずれか一方、もしくは両方を備えることを特徴としている。この構成によると、基板の形状に応じて撮影するのに適したカメラを用いることで、任意形状の基板の水平状態を検知容易となる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装装置において、前記縦カメラが、基板表面に設けたアライメントマーカを撮影し、複数のアライメントマーカの全てのピントが合った位置を水平位置とすることを特徴としている。この構成によると、基板に設けたアライメントマーカを利用して、基板の水平度を確実に検知することができる。

また本発明は上記構成のチップ部品実装装置において、前記基板載置部が、前記球面状底部を有する傾動部材と、該傾動部材の上に連結される回転載置盤とからなり、前記回転載置盤が、前記傾動部材に対して水平方向に回転自在とされていることを特徴としている。この構成によると、回転載置盤を回転して載置された基板の姿勢を変更可能となって、圧着ヘッドに対する基板の位置ずれを微調整可能となる。そのために、基板を所望の正確な位置に配設して圧着を行うことが可能となり、チップ部品を正確な位置に正確な姿勢で実装可能なチップ部品実装装置となる。

本発明によれば、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、圧着ステージに載置した基板の表面の水平度を検知して、検知された水平度から圧着ステージの基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着するチップ部品実装方法としたので、基板表面と圧着ヘッドとを共に水平面に一致させて圧着する構成となって、チップ部品の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板に搭載するチップ部品を正確な位置に実装可能なチップ部品実装方法となる。また、圧着ステージの基板載置面を傾動自在とし、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させ、基板載置面に載置した基板の表面の水平度を検知する水平度検知手段を配設し、該水平度検知手段により検知された水平度から基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着するチップ部品実装装置としたので、基板厚みに傾斜が発生した状態の基板であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能なチップ部品実装装置を得ることができる。

本発明に係るチップ部品実装装置を用いたチップ部品実装方法の概略説明図であって、（ａ）は基板を圧着ステージに載置した状態を示し、（ｂ）は基板と基板上に実装するチップ部品と圧着ヘッドの配置関係を示し、（ｃ）は圧着ステージを傾動して基板表面を水平にした状態を示す。 本発明に係るチップ部品実装方法の別実施形態を示す概略説明図であって、（ａ）に全体概略図を示し、（ｂ）に要部拡大図を示す。 本発明に係るチップ部品実装方法の圧着操作を示す概略説明図であって、（ａ）に基板載置部を傾動する前の状態を示し、（ｂ）に基板載置部を傾動した状態を示す。 基板載置部の別実施形態を示す概略説明図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。また、同一構成部材については同一の符号を用い、詳細な説明は適宜省略する。

まず、図１および図２を用いて本実施形態のチップ部品実装方法について説明する。

本実施形態に係るチップ部品実装方法は、所定の配線が形成された基板表面に単数あるいは複数のチップ部品を搭載した基板２を圧着ステージ１に載置して、圧着ヘッド４を介して所定の圧力Ｆで加圧して一括圧着するチップ部品実装方法である。この際に、基板２の表面に形成された電極や接続用パッドなどの接続部に予め異方性導電膜（不図示）を貼布して、コンデンサやＩＣチップなどのチップ部品５を搭載し、これらのチップ部品５を圧着している。また、複数のチップ部品５を一括に圧着してもよい。

基板２の表面にチップ部品５を搭載して、その上から圧着ヘッド４を用いて圧着するので、圧着ヘッド４と基板２の表面２ａとは平衡であることが好ましい。また、平衡であるだけでなく、圧着ヘッド４と基板２の表面２ａとが共に水平面に一致していることが好ましい。これは、圧着ヘッド４による圧着方向と、チップ部品の重力方向とを一致させて圧着することで、圧着の際に生じやすい横ずれを防止するためである。

しかし、基板２の厚みを調整するために、機械的研磨やエッチングなどの薄型化処理を施すと、研磨圧のばらつきやエッチング液の当り方などによって±１００μｍ程度の厚みバラツキが生じて基板厚みに傾斜が発生して、基板の平行度が不良となることがある。

基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良となると、元々水平面に一致させて平衡に調整されている圧着ステージ１と圧着ヘッド４であっても、圧着ステージ上に載置された基板２の表面２ａと圧着ヘッド４とが平衡とならない状態となる。

異方性導電膜は前述した通り、接着性と導電性と絶縁性の３つの機能を有する接続材料であるので、基板２の所定位置に貼布することができ、基板２に貼布した異方性導電膜の上にチップ部品５を搭載して仮止めすることができる。そのために、基板表面２ａと圧着ヘッド４とが平衡であれば、圧着時にチップ部品５が位置ずれせず、正規の位置に正確に圧着して固定することができる。しかし、基板表面２ａと圧着ヘッド４とが平衡でない場合は、基板表面２ａに対して圧着力が垂直に掛からず、圧力が不均等に掛かり位置ずれを起こす要因となって好ましくない。

そのために、本実施形態においては、圧着ステージ１に載置した基板２の表面２ａの水平度を検知して、検知された水平度から圧着ステージ１の基板載置面の傾きを調整し、基板表面２ａを水平面に一致させて圧着する実装方法とした。

この構成であれば、チップ部品５を搭載する基板表面２ａの水平度を正しく水平面に一致させて、水平面に一致した圧着面を備える圧着ヘッド４を用いて圧着するので、チップ部品５の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板２に搭載するチップ部品５を正確な位置に実装可能なチップ部品実装方法となって好ましい。

ここで、表面２ａの水平度を検知するためにカメラ３を用いることができる。例えば、図１（ａ）に示すように、基板表面を横方向から撮影する横カメラ３Ａ、３Ｂを用いて、複数方向から撮影して基板表面２ａの水平度を検知することができる。また、後述するように縦カメラ３Ｃを同時に用いることもできる。

このときに、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態であれば、図１（ｂ）に示すように、圧着ヘッド４の圧着面４ａと基板表面２ａとが平衡とならず、チップ部品５の上面５ａを圧着ヘッド４の圧着面４ａに平衡に配置すると、チップ部品５が基板表面２ａに対して片当りする配置構成となる。この状態で圧着操作を行うと、前述した通り、基板の表面２ａに対して圧着力が垂直に掛からず、圧力が不均等に掛かって位置ずれを起こすことがある。

そのために、本実施形態では、図１（ｃ）に示すように、検知された水平度から圧着ステージ１を図中の矢印Ｄ１に示す方向に傾動して、圧着ヘッド４の圧着面４ａと基板表面２ａとの間が平行間隔Ｈとなるように基板載置面の傾きを調整している。

圧着ヘッド４の圧着面４ａと基板表面２ａとの間が平行間隔Ｈとなれば、圧着ヘッド４の圧着面４ａが水平面に一致しているので、基板表面２ａも水平面に一致することになる。そのために、基板載置面と基板２が密着し、基板２とチップ部品５が密着した状態で、基板表面２ａと圧着面４ａとが平衡な状態となる。この状態であれば、圧着の際の圧力Ｆが基板表面２ａの全面に均等に掛かる構成となり、さらに、圧力Ｆの押圧方向がチップ部品５の重力方向と一致して、横ずれなどを発生せずに、チップ部品を正確な位置に実装可能となる。

このように、複数のカメラ３（３Ａ、３Ｂ）を用いて基板の表面２ａを水平面に一致させて圧着することで、複数方向の水平度を一括に検知可能であり、任意形状の基板に対して、基板を正確に水平に位置させることができる。

また、カメラ３として図２（ａ）に示す縦カメラ３Ｃ、３Ｄを用いることができる。この縦カメラ３Ｃ、３Ｄは、基板の表面２ａを縦方向から撮影して、その水平度を検知するカメラである。また、基板表面２ａに設ける複数のアライメントマーカ８を複数の縦カメラ３Ｃ、３Ｄで撮影し、複数のアライメントマーカ８の全てのピントが合った位置を水平位置とすることができる。

この構成であれば、基板２に設けたアライメントマーカ８を利用して、基板表面２ａの水平度を確実に検知することができる。また、基板表面２ａの複数個所の高さを検知して、基板表面２ａの水平度を検知するので、基板形状に応じた適当な場所を検知することができ、任意形状の基板２に対して対応容易となる。

例えば、基板２の長尺方向の両端部の一端側に設けたアライメントマーカ８Ａを撮影する縦カメラ３Ｃと、他端側に設けたアライメントマーカ８Ｂを撮影する縦カメラ３Ｄを用いて、この両方のアライメントマーカ８（８Ａ、８Ｂ）のピントが合うように圧着ステージ１を傾動して基板表面を水平状態にすることができる。つまり、図２（ｂ）に示すように、複数のアライメントマーカ８（８Ａ、８Ｂ）が、ピントの合っていないマーカ画像８１からピントの合ったマーカ画像８０になるように、圧着ステージ１を傾動することで、基板表面２ａを水平にすることができる。

このように、複数の縦カメラ３Ｃ、３Ｄを用いることで、基板２に設けたアライメントマーカ８を撮影して、基板表面２ａの水平度を確実に検知し、水平状態に変位させることができる。

また、カメラ３として、基板表面２ａの所定箇所の横方向から撮影する横カメラと、基板表面を所定の縦方向から撮影する縦カメラとの両方を用いてもよく、基板表面を縦横の両方向から撮影して、基板表面２ａの水平度を検知することもできる。この構成であれば、任意の適当な位置に横カメラと縦カメラを配設して基板表面２ａの水平度を検知することができる。また、この構成であれば、基板形状に応じた適当な場所にそれぞれのカメラを設置すればよい。

上記したように、基板の形状に応じて、基板表面の複数個所を撮影する複数のカメラ３を用いて、基板表面２ａの水平度を検知することができる。このように、複数のカメラ３を用いて基板表面２ａの水平度を検知する構成としているので、それぞれの基板に応じた複数方向の水平度を一括に検知可能であり、任意形状の基板に対して対応容易なチップ部品実装方法となる。

圧着ステージ１を傾動させるためには、例えば、圧着ステージ１の水平方向の一端を回動自在に支持し、他端を上下動自在な支持部に固定して、この支持部を駆動手段を介して上下に移動することで、圧着ステージ１を傾動操作可能となる。また、圧着ステージ１の両端を共に上下動自在な支持部に固定して、これらの支持部を駆動手段を介して上下に移動することでも、圧着ステージ１を傾動操作可能であって、その構成は限定されない。どのような構成であっても、図１（ａ）に示すように、駆動手段６と制御手段７を配設し、カメラ３からの水平度検知信号から駆動手段６を駆動制御して、圧着ステージ１の傾動を制御することができる。

また、圧着ステージ１を一体的に傾動するのに替えて、前記圧着ステージ１の一部を傾動自在として基板載置部を設けることができる。例えば、図３（ａ）に示すように、圧着ステージ１を球面状の凹部１０ａを備える固定台座１０と、前記凹部１０ａに嵌合する球面状底部１１ａと平坦な上面１１ｂを備える基板載置部１１とで構成することができる。この上面１１ｂの大きさは、この上に載置する基板２よりも大きな面積であることは明らかである。また、この上面１１ｂ高さは固定台座１０から少し突出する高さであり、図３（ｂ）に示すように、圧着ヘッド４の圧着面４ａと基板表面２ａとの間が平行間隔Ｈとなるように基板載置部１１を傾動したときにも、固定台座１０の上面から埋没しない高さとしている。

この構成でも、前述した駆動手段６を介して基板載置部１１を傾動することは同じである。例えば、球面状の前記凹部１０ａに対して基板載置部１１の球面状底部１１ａを傾動自在に支持する傾動支持部材（不図示）を設けて、この傾動支持部材を駆動制御する。また、制御手段７を介して、カメラ３などの水平度検知手段により検知された水平度検知信号から駆動手段６を駆動することも同様である。この構成であれば、固定台座１０に設けた球面状の凹部１０ａに嵌合する基板載置部１１のみを傾動するだけでよく装置の簡略化を図ることができる。また、この実装方法は、サイズの小さな基板にチップ部品を実装する際に好適な方法となって、簡略化された装置であっても、基板載置部１１の平坦な上面１１ｂに載置した基板２の表面２ａを水平な状態に制御して、基板上にチップ部品を正確に実装することができる。

次に、本実施形態に係るチップ部品実装装置について説明する。

本実施形態のチップ部品実装装置は図１（ａ）に示すように、圧着ステージ１と圧着ヘッド４を備えている。また、基板２の表面２ａの水平度を検知する水平度検知手段（例えば、カメラ３）と、圧着ヘッド１を傾動駆動する駆動手段６と制御手段７を備え、圧着ヘッド４の圧着面４ａを水平面に一致させている。そのために、水平度検知手段（カメラ３）により検知された水平度から、制御手段７および駆動手段６を介して圧着ヘッド１を傾動して基板載置面の傾きを調整し、基板表面２ａを水平面に一致させて圧着するチップ部品実装装置となる。

上記したように、基板表面２ａと圧着ヘッド４の圧着面４ａとを共に水平面に一致させて圧着するので、チップ部品５の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板２に搭載するチップ部品５を正確な位置に実装可能なチップ部品実装装置となる。そのために、本実施形態に係るチップ部品実装装置は、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板２であっても、基板上の正確な位置にチップ部品５を実装可能なチップ部品実装装置となって好ましい。

また、図３（ａ）に示すように、圧着ステージ１を球面状の凹部１０ａを備える固定台座１０と、前記凹部１０ａに嵌合する球面状底部１１ａと平坦な上面１１ｂを備える基板載置部１１とで構成して、前記凹部１０ａに対して前記球面状底部１１ａを傾動自在に支持する傾動支持部材（不図示）を設け、前記水平度検知手段（例えば、カメラ３）により検知された水平度から基板載置部１１の傾動を制御する構成であってもよい。この構成であれば、圧着ステージ１を一体的に傾動操作せず、比較的小さな部材である基板載置部１１を傾動操作するだけで、この基板載置部１１に載置した基板２の表面を水平な状態に制御することができ装置の簡略化を図ることができるので、好ましい構成となる。

基板載置部１１を傾動自在に支持する傾動支持部材の構造は、特には限定されず公知の技術を用いることができる。例えば、凹部１０ａに摺動自在に支持される球面状底部１１ａの中央部から下向きに軸部材（不図示）を突設して設け、凹部１０ａに前記軸部材を収納する大きな空隙部を設けて、この軸部材をピストンや偏心カムなどを用いて揺動可能な構成とすることで、基板載置部１１を傾動自在に支持可能となる。

また、水平度検知手段としては、前述したように、複数のカメラ３を用いることができる。また、カメラ３として、基板表面２ａを横方向から撮影して基板表面２ａの水平度を検知する横カメラ、もしくは、基板表面２ａを縦方向から撮影して基板表面２ａの水平度を検知する縦カメラのいずれか一方、もしくは両方を用いることができる。

また、基板表面にアライメントマーカを設けていれば、複数の縦カメラを用いて、複数のアライメントマーカを同時撮影し、複数のアライメントマーカの全てのピントが合った位置を水平位置とすることができる。いずれにしても、撮影するのに適したカメラ３を用い、任意形状の基板に対して適当な位置から撮影するカメラ３を用いて基板表面の水平状態を検知可能となる。

また、図４（ａ）に示すように、基板載置部１１を球面状底部を有する傾動部材１１Ａと、この上に連結する平板状の回転載置盤１１Ｂとからなる連結構成として、この回転載置盤１１Ｂを傾動部材１１Ａに対して水平方向に回転自在な構成とすると、基板載置面が傾動自在に加えてさらに回転自在となって、図４（ｂ）に示すように、回転載置盤１１Ｂ上に載置した基板２の平面方向の位置ずれを微調整することができる。

回転載置盤１１Ｂを傾動部材１１Ａに対して回転自在とする構成方法も限定されず、例えば、回転載置盤１１Ｂの中央部から前記傾動部材１１Ａの内部に突設する回転軸（不図示）を設けて、この回転軸を中心にして回転自在な構成とし、ピストン部材やボールねじ部材などの駆動装置を介して前記回転軸、あるいは、回転載置盤１１Ｂの平板状部分を回転させる構成とすればよい。回転載置盤１１Ｂを備える構成であれば、傾動部材１１Ａを図中の矢印Ｄ２方向に傾動操作したときに、基板２の配設位置がずれて不正規な位置となった基板２Ｂ（図中の破線に示す）であっても、回転載置盤１１Ｂを矢印Ｄ３方向に回転して、実線に示すような正規の基板位置となる基板２Ａに姿勢制御することができる。

上記したように本実施形態によれば、回転載置盤１１Ｂを回転して、圧着ステージ上に載置された基板２の平面方向の配置姿勢を変更可能となるので、圧着ヘッドに対する基板２の位置ずれを微調整可能となる。そのために、基板２を所望の正確な位置に配置して圧着を行うことが可能となり、チップ部品を正確な位置に正確な姿勢で実装可能なチップ部品実装装置となって好ましい。

このように、圧着ステージ１や基板載置部１１や回転載置盤１１Ｂなどの基板載置面に載置した基板２の表面２ａを水平面に一致させて、同じく水平面に一致させた圧着ヘッド４を用いて圧着する構成のチップ部品実装装置としているので、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能なチップ部品実装装置となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。例えば、水平度検知手段としてはカメラ以外のセンサ、例えば、数十μｍ程度の隙間を検知可能な光電センサや磁気センサなどの距離センサを用いることができる。また、圧着ステージ自体が、傾動自在であることに加えて水平方向に回転自在な構成であってもよい。

上記したように、本発明に係るチップ部品実装方法によれば、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、基板の表面の水平度を検知して、検知された水平度から圧着ステージの基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着するチップ部品実装方法としたので、基板載置面と基板が密着し、基板とチップ部品が密着した状態で、且つ、基板表面と圧着ヘッドとを共に水平面に一致させて圧着する構成となって、チップ部品の重力方向と圧着方向が一致して、圧着の際に横ずれが生じず、基板に搭載するチップ部品を正確な位置に実装可能なチップ部品実装方法となる。

また、本発明に係るチップ部品実装装置によれば、圧着ステージの基板載置面を傾動自在とし、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させ、基板載置面に載置した基板の表面の水平度を検知する水平度検知手段を配設し、該水平度検知手段により検知された水平度から基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着する構成のチップ部品実装装置としたので、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な状態の基板であっても、基板上の正確な位置にチップ部品を実装可能なチップ部品実装装置となる。

さらに、基板載置面を、傾動自在に加えて水平方向に回転自在な構成のチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置とすることで、基板載置面に載置された基板の平面視の姿勢を変更可能となって、圧着ヘッドに対する基板の姿勢位置ずれを微調整可能となる。そのために、基板を所望の正確な位置に配設して圧着を行うことが可能となり、チップ部品を正確な位置に正確な姿勢で実装可能なチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置となる。

本発明に係るチップ部品実装方法およびチップ部品実装装置は、基板厚みに傾斜が発生して平行度が不良な基板であっても、基板にチップ部品を正確に実装可能となるので、薄型化処理などの加工を施した基板にチップ部品を圧着するチップ部品の実装方法や実装装置に好適に適用することができる。

１ 圧着ステージ
２ 基板
２ａ 基板表面
３ カメラ（水平度検知手段）
３Ａ、３Ｂ 横カメラ
３Ｃ、３Ｄ 縦カメラ
４ 圧着ヘッド
４ａ 圧着面
５ チップ部品
６ 駆動手段
７ 制御手段
８ アライメントマーカ
１０ 固定台座
１１ 基板載置部
１１Ａ 傾動部材
１１Ｂ 回転載置盤

Claims (14)

1. 圧着ステージに載置した基板に異方性導電膜を介してチップ部品を搭載し、圧着ヘッドを用いて圧着して実装するチップ部品実装方法であって、
   圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、前記基板の表面の水平度を検知して、検知された水平度から前記圧着ステージの基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着することを特徴とするチップ部品実装方法。
2. 前記基板載置面が、前記圧着ステージに設けられる凹部に傾動自在に装着される基板載置部の上面からなり、この基板載置部を傾動して前記基板の表面が水平面となるように制御することを特徴とする請求項１に記載のチップ部品実装方法。
3. 前記基板の形状に応じて前記基板の表面の複数個所を撮影する複数のカメラを用いて、前記基板表面の水平度を検知することを特徴とする請求項１または２に記載のチップ部品実装方法。
4. 前記カメラが基板表面を横方向から撮影する横カメラであって、複数の前記横カメラを用いて基板表面を複数の横方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴とする請求項３に記載のチップ部品実装方法。
5. 前記カメラが基板表面を縦方向から撮影する縦カメラであって、複数の前記縦カメラを用いて基板表面を複数の縦方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴とする請求項３に記載のチップ部品実装方法。
6. 前記カメラが、基板表面の所定箇所の横方向から撮影する横カメラと、基板表面を所定の縦方向から撮影する縦カメラであって、基板表面を縦横の両方向から撮影して、前記基板表面の水平度を検知することを特徴とする請求項３に記載のチップ部品実装方法。
7. 前記縦カメラが、基板表面に設けたアライメントマーカを撮影し、複数のアライメントマーカの全てのピントが合った位置を水平位置とすることを特徴とする請求項５または６に記載のチップ部品実装方法。
8. 前記基板載置面が傾動自在に加えてさらに水平方向に回転自在な構成とされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のチップ部品実装方法。
9. 圧着ステージと圧着ヘッドを備え、異方性導電膜を介して複数のチップ部品を搭載した基板を前記圧着ステージに載置し、圧着ヘッドを用いて一括に圧着して実装するチップ部品実装装置であって、
   前記圧着ステージの基板載置面を傾動自在とし、圧着ヘッドの圧着面を水平面に一致させると共に、前記基板載置面に載置した前記基板の表面の水平度を検知する水平度検知手段を配設し、該水平度検知手段により検知された水平度から前記基板載置面の傾きを調整し、基板表面を水平面に一致させて圧着することを特徴とするチップ部品実装装置。
10. 前記圧着ステージを、球面状の凹部を備える固定台座と、前記凹部に嵌合する球面状底部と平坦な上面を備える基板載置部とで構成し、前記凹部に対して前記球面状底部を傾動自在に支持する傾動支持部材を設け、前記水平度検知手段により検知された水平度から前記基板載置面の傾動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項９に記載のチップ部品実装装置。
11. 前記水平度検知手段が、複数のカメラを備え、これらの撮影画像から前記基板表面の水平度を検知することを特徴とする請求項９または１０に記載のチップ部品実装装置。
12. 前記カメラが、基板表面を横方向から撮影して該基板表面の水平度を検知する横カメラ、および、基板表面を縦方向から撮影して該基板表面の水平度を検知する縦カメラのいずれか一方、もしくは両方を備えることを特徴とする請求項１１に記載のチップ部品実装装置。
13. 前記縦カメラが、基板表面に設けたアライメントマーカを撮影し、複数のアライメントマーカの全てのピントが合った位置を水平位置とすることを特徴とする請求項１２に記載のチップ部品実装装置。
14. 前記基板載置部が、前記球面状底部を有する傾動部材と、該傾動部材の上に連結される回転載置盤とからなり、前記回転載置盤が、前記傾動部材に対して水平方向に回転自在とされていることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載のチップ部品実装装置。

Images