JP2015118971A - Mounting device and mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は実装装置及び実装方法に関する。 The present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method.
半導体チップなどの電子部品を回路基板に実装するときに、画像認識技術を用いて位置補正を行う実装装置がある。特許文献1には、3台のカメラを用いて半導体チップ及び回路基板の位置ずれを検出し、この位置ずれを補正して、半導体チップを回路基板に実装する実装装置が開示されている。
2. Description of the Related Art There is a mounting apparatus that performs position correction using an image recognition technology when mounting an electronic component such as a semiconductor chip on a circuit board.
電子部品を回路基板に実装するときには半田片などの接合材を用いる。そして、回路基板を搭載する実装装置のステージなどを加熱して接合材を溶融する。
しかしながら、この加熱によりステージが変形し、ステージ上の回路基板と、回路基板の位置を認識するためのカメラとの距離が変化して、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識することができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識することができる実装装置及び実装方法を提供することを目的とする。
When the electronic component is mounted on the circuit board, a bonding material such as a solder piece is used. Then, the bonding material is melted by heating the stage of the mounting apparatus on which the circuit board is mounted.
However, the stage is deformed by this heating, the distance between the circuit board on the stage and the camera for recognizing the position of the circuit board changes, and the position of the circuit board on the stage cannot be accurately recognized. There was a problem.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a mounting apparatus and a mounting method capable of accurately recognizing the position of a circuit board on a stage.
本発明に係る実装装置は、基板を搭載するためのステージと、部品を基板に搭載するためのヘッドと、前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備え、前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定し、前記高さに基づいて前記位置を認識するものである。この構成により、ステージの高さに基づいて、カメラを移動させたりして、ステージ上の基板の位置を正確に認識することができる。 The mounting apparatus according to the present invention uses a stage for mounting a substrate, a head for mounting components on the substrate, a camera for imaging the substrate on the stage, and an image captured by the camera, A control unit for recognizing the position of the substrate on the stage, the control unit contacting the head and the stage, measuring the height of the stage, and determining the position based on the height. Recognize. With this configuration, the position of the substrate on the stage can be accurately recognized by moving the camera based on the height of the stage.
本発明に係る実装方法は、基板を搭載するためのステージと、部品を基板に搭載するためのヘッドと、前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備えた実装装置の実装方法であって、前記制御部が前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定するステップと、前記高さに基づいて前記位置を認識するステップとを有するものである。これにより、ステージの高さに基づいて、カメラを移動させたりして、ステージ上の基板の位置を正確に認識することができる。 The mounting method according to the present invention uses a stage for mounting a substrate, a head for mounting components on the substrate, a camera for imaging the substrate on the stage, and an image captured by the camera, A mounting apparatus comprising a control unit for recognizing a position of a substrate on a stage, wherein the control unit abuts the head and the stage and measures the height of the stage; And recognizing the position based on the height. Accordingly, the position of the substrate on the stage can be accurately recognized by moving the camera based on the height of the stage.
本発明により、ステージ上の回路基板の位置を正確に認識する実装装置及び実装方法を提供することができる。 The present invention can provide a mounting apparatus and a mounting method for accurately recognizing the position of a circuit board on a stage.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る実装装置の全体的な構成は、従来の実装装置、例えば、特許文献1記載の実装装置と同様であり、詳細な説明及び図示は省略する。
まず、本実施の形態に係る実装装置の実装動作について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The overall configuration of the mounting apparatus according to the present embodiment is the same as that of a conventional mounting apparatus, for example, the mounting apparatus described in
First, the mounting operation of the mounting apparatus according to the present embodiment will be described.
図1は、本実施の形態に係る実装装置10の実装動作を説明するための図である。実装装置10は、ボンディングヘッド11、吸着ヘッド12、チップカメラ13、ステージ14、プレースカメラ15、制御部16などを備えている。制御部16は、ボンディングヘッド11、チップカメラ13、ステージ14などの実装装置10の各構成部分と信号線により接続されており、実装装置10の各構成部分の動作を制御している。
FIG. 1 is a diagram for explaining the mounting operation of the
図1(a)に示すように、実装装置10は、ボンディングヘッド11の先端にある吸着ヘッド12がチップカセット21上のチップ22を吸着してピックアップする。そして、ボンディングヘッド11は、チップ22を吸着した状態を維持したまま移動する。
次に、図1(b)に示すように、ボンディングヘッド11は移動中にチップカメラ13上で停止し、チップカメラ13がチップ22を撮像する。これにより、制御部16は、吸着ヘッド12がチップ22を吸着している状態、すなわち、チップ22の位置を認識する。
As shown in FIG. 1A, in the
Next, as shown in FIG. 1B, the bonding
そして、図1(c)に示すように、ボンディングヘッド11はステージ14上に移動する。ステージ14の上には既に回路基板23が搭載されている。プレースカメラ15が回路基板23を撮像し、制御部16が撮像した画像を用いて回路基板23の位置を認識する。そして、制御部16は、先に認識したチップ22の位置と回路基板23の位置とに基づいて、位置ずれを補正し、吸着ヘッド12がチップ22を回路基板23の実装点に搭載して実装する。
Then, as shown in FIG. 1C, the bonding
なお、制御部16が実現する各構成要素は、例えば、コンピュータである制御部16が備える演算装置(図示せず)の制御によって、プログラムを実行させることにより実現できる。より具体的には、制御部16は、記憶部(図示せず)に格納されたプログラムを主記憶装置(図示せず)にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせなどにより実現しても良い。
In addition, each component which the
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。 The above-described program can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-ROMs. R, CD-R / W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、または無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。 Further, the program may be supplied to the computer by various types of temporary computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The transitory computer readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
次に、本実施の形態に係る実装装置10がチップ22を回路基板23に搭載するときの搭載方法について詳細に説明する。
図2は、本実施の形態に係る実装装置10のチップ搭載処理を説明するためのフローチャートである。
Next, a mounting method when the
FIG. 2 is a flowchart for explaining chip mounting processing of the
まず、ステージ14が移動する。これにより、ステージ14上の回路基板23は、チップ22を搭載するときの目標位置にまで移動する(ステップS10)。
次に、プレースカメラ15がステージ14上に移動する(ステップS20)。
次に、制御部16が、ステージ14の位置に基づいて、吸着ヘッド12がチップ22を回路基板23の実装点に搭載するときの当該実装点におけるステージ14の高さを算出する(ステップS30)。ステージ14の高さの算出方法については後述する。また、制御部16は、算出した当該実装点におけるステージ14の高さに基づいて、当該実装点における回路基板23とプレースカメラ15との距離を算出する。
First, the
Next, the
Next, the
次に、プレースカメラ15が、当該実装点における回路基板23とプレースカメラ15との距離に基づいて、回路基板23の位置を認識するのに適した撮像位置に移動する(ステップS40)。プレースカメラ15は高さ方向、すなわち、回路基板23と略垂直な方向に移動するが、移動はこの方向に限られるものではない。プレースカメラ15は回路基板23を撮像する。
Next, the
次に、制御部16が、プレースカメラ15が撮像した画像に基づいて、ステージ14上の回路基板23の位置、特に実装点である回路基板23のチップ22の搭載面の位置を認識する(ステップS50)。
そして、認識した回路基板23の搭載面の位置や、チップカメラ13を用いて認識したチップ22の位置に基づいて、必要に応じて位置ずれを補正し、吸着ヘッド12がチップ22を回路基板23の搭載面に搭載する。
Next, the
Then, based on the recognized position of the mounting surface of the
このように、ステージ14の高さに基づいて、プレースカメラ15の撮像位置を制御するので、プレースカメラ15が撮像した画像にはフォーカスずれなどによるボケがなく、制御部16は回路基板23の位置を正確に認識することができる。また、正確に認識した回路基板23の位置に基づいて、吸着ヘッド12は回路基板23の搭載面の所定の位置にチップ22を正確に搭載することができる。
As described above, since the imaging position of the
なお、プレースカメラ15は、回路基板23とプレースカメラ15との距離を用いずに、ステージ14の高さに基づいて適切な撮像位置に移動しても良い。
また、プレースカメラ15は、回路基板23とプレースカメラ15との距離の値やステージ14の高さの値を用いた画像処理により回路基板23の位置を正確に認識できるのであれば、高さ方向の移動を省略しても良い。
Note that the
If the
次に、本実施の形態に係る実装装置10の実装点におけるステージ14の高さの算出方法について説明する。実装装置10は、予め、ステージ14の複数の位置で吸着ヘッド12とステージ14とを当接させて、当該複数の位置でのステージ14の高さを測定する。そして、ステージ14の複数の位置以外の位置、すなわち、ステージ14の他の位置の高さを、測定した複数の位置でのステージ14の高さの値を用いた補間処理により算出する。
Next, a method for calculating the height of the
図3は、本実施の形態に係る吸着ヘッド12とステージ14との当接動作を説明するための図である。
ステージ14上には回路基板が搭載されておらず、また、吸着ヘッド12もチップを吸着していない。この状態で制御部16は、ボンディングヘッド11を下降及び上昇させて、吸着ヘッド12とステージ14とをステージ14上の複数の位置で当接させ、当接させた各位置におけるステージ14の高さを測定する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the contact operation between the
A circuit board is not mounted on the
図4は、本実施の形態に係る吸着ヘッド12とステージ14との当接動作を説明するための斜視図である。
ステージ14には、マトリックス状の複数のエリア31が存在する。制御部16は、エリア31毎に吸着ヘッド12とステージ14とを当接させてエリア31毎のステージ14の高さを測定する。
FIG. 4 is a perspective view for explaining the contact operation between the
The
本実施の形態においては、吸着ヘッド12とステージ14とを当接させるときに、吸着ヘッド12またはステージ14の少なくとも一方を昇温する。このために、吸着ヘッド12及びステージ14の内部にそれぞれヒータ(図示せず)を設けている。昇温及び降温の方法は、回路基板23にチップ22を搭載するときと同様の方法、つまり、同様の手順、条件であることが好ましい。また、吸着ヘッド12とステージ14とを同じ温度に昇温して当接させると、ステージ14の高さの測定誤差を小さくすることができる。
In the present embodiment, when the
図5は、本実施の形態に係る実装装置10のステージ14の高さの測定処理を説明するためのフローチャートである。
まず、回路基板を搭載していないステージ14を所定の位置に移動し(ステップS110)、チップを保持していないボンディングヘッド11をステージ14上に移動する(ステップS120)。吸着ヘッド12内のヒータを昇温する(ステップS130)。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the process of measuring the height of the
First, the
次に、ボンディングヘッド11を下降させて、ボンディングヘッド11の先端の吸着ヘッド12とステージ14とを当接させる(ステップS140)。当接させるときの荷重は例えば1ニュートン以下とする。制御部16は、ボンディングヘッド11の内部に設けられたエンコーダ(図示せず)からステージ14の高さ情報を取得する(ステップS150)。
Next, the
そして、ボンディングヘッド11を上昇させ(ステップS160)、吸着ヘッド12内のヒータを降温し(ステップS170)、マッピングデータへ記録する(ステップS180)。マッピングデータは、制御部16内または制御部16外の記憶部(図示せず)が記憶する。
Then, the
図6は、本実施の形態に係る実装装置10が記憶するマッピングデータの例を示す図である。マッピングデータは、ステージのマトリックス状のエリア31の数に対応する数のデータを有する。制御部16は、このマッピングデータを用いて、吸着ヘッド12がチップ22を回路基板23の実装点に搭載するときの当該実装点におけるステージ14の高さを算出する。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of mapping data stored in the mounting
図7は、本実施の形態に係る制御部16の補間処理によるステージ14の高さの算出方法を説明するための図である。
制御部16は、マッピングデータが記憶するステージ14の複数の位置の位置情報(x,y)と当該複数の位置における測定したステージ14の高さsrc(x,y)とを用いた次式のような補間処理により、実装点におけるステージ14の高さDst(x,y)を算出する。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method for calculating the height of the
The
ステージ14の高さを算出するときの補間方法には、上記の2次元補間やステージ14の高さの変化を加味した3次元補間を用いることができる。
As an interpolation method for calculating the height of the
なお、本実施の形態においては、測定または算出したステージ14の高さを回路基板23の位置の認識に用いたが、測定または算出したステージ14の高さを、吸着ヘッド12がチップ22を回路基板23に搭載するときの吸着ヘッド12の下降量、または、下降量の補正値の算出に用いても良い。
また、本実施の形態においては、測定または算出したステージ14の高さをチップ22の搭載面の高さ管理に用いているが、ステージ14の傾き管理に用いても良い。
In this embodiment, the measured or calculated height of the
In the present embodiment, the measured or calculated height of the
以上、説明したように、本実施の形態に係る実装装置10は、基板23を搭載するためのステージ14と、部品22を基板23に搭載するためのヘッド11、12と、ステージ14上の基板23を撮像するカメラ15と、カメラ15が撮像した画像を用いて、ステージ14上の基板23の位置を認識する制御部16とを備え、制御部16は、ヘッド12とステージ14とを当接させて、ステージ14の高さを測定し、ステージ14の高さに基づいて基板23の位置を認識するものである。この構成により、ステージ14の高さに基づいて、カメラ15を移動させたりして、ステージ14上の基板23の位置を正確に認識することができる。
As described above, the mounting
また、本実施の形態に係る実装装置10は、制御部16が、ステージ14の高さに基づいてステージ14に搭載された基板23とカメラ15との距離を算出し、基板23とカメラ15との距離に基づいて基板23の位置を認識するものである。
また、本実施の形態に係る実装装置10は、制御部16が、ステージ14の高さまたは基板23とカメラ15との距離に基づいてカメラ15を移動させ、移動したカメラ15が撮像した画像を用いて、基板23の位置を認識するものである。
In the mounting
Further, in the mounting
また、本実施の形態に係る実装装置10は、制御部16が、ヘッド12とステージ14とを当接させるときに、ヘッド12またはステージ14の少なくとも一方を昇温するものである。
また、本実施の形態に係る実装装置10は、制御部16が、ヘッド12とステージ14とをステージ14の複数の位置で当接させて、複数の位置での高さを測定し、ステージ14の複数の位置以外の位置での高さを、複数の位置での高さを補間処理することにより算出するものである。
Further, the mounting
Further, in the mounting
10 実装装置
11 ボンディングヘッド
12 吸着ヘッド
14 ステージ
15 プレースカメラ
16 制御部
22 チップ
23 回路基板
DESCRIPTION OF
Claims (6)
部品を基板に搭載するためのヘッドと、
前記ステージ上の基板を撮像するカメラと、
前記カメラが撮像した画像を用いて、前記ステージ上の基板の位置を認識する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定し、前記高さに基づいて前記位置を認識する
実装装置。 A stage for mounting the substrate;
A head for mounting components on a substrate;
A camera for imaging the substrate on the stage;
A controller for recognizing the position of the substrate on the stage using an image captured by the camera;
The controller is configured to contact the head and the stage, measure the height of the stage, and recognize the position based on the height.
請求項1記載の実装装置。 The mounting apparatus according to claim 1, wherein the control unit calculates a distance between a substrate mounted on the stage and the camera based on the height, and recognizes the position based on the distance.
請求項1または請求項2記載の実装装置。 The mounting apparatus according to claim 1, wherein the control unit moves the camera based on the height or the distance, and recognizes the position using an image captured by the moved camera.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の実装装置。 The mounting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit raises the temperature of at least one of the head and the stage when the head and the stage are brought into contact with each other.
前記ステージの前記複数の位置以外の位置での前記高さを、前記複数の位置での前記高さを補間処理することにより算出する
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の実装装置。 The control unit abuts the head and the stage at a plurality of positions of the stage, and measures the height at the plurality of positions,
The mounting according to any one of claims 1 to 4, wherein the height of the stage at a position other than the plurality of positions is calculated by interpolating the height at the plurality of positions. apparatus.
前記制御部が
前記ヘッドと前記ステージとを当接させて、前記ステージの高さを測定するステップと、
前記高さに基づいて前記位置を認識するステップと
を有する
実装方法。 Recognizing the position of the substrate on the stage using a stage for mounting the substrate, a head for mounting components on the substrate, a camera for imaging the substrate on the stage, and an image captured by the camera A mounting method of a mounting device including a control unit,
The control unit contacting the head and the stage and measuring the height of the stage;
Recognizing the position based on the height.
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