JP2022013733A - Mounting device and mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の実装装置及び実装方法に関する。 The present invention relates to a mounting device and a mounting method for electronic components.
電子部品の基板への実装は、例えば、フリップチップ実装が行われている。フリップチップ実装は、導電パターンが形成された基板に対して、半導体チップ等の電子部品の電極が形成された面を対向させて実装する方式である。フリップチップ実装においては、基板の導電パターンに形成された微細な端子に対して、電子部品の微細な電極を直接接合する必要があるため、電子部品と基板を精度良く位置決めしなければならない。 For mounting electronic components on a substrate, for example, flip chip mounting is performed. Flip-chip mounting is a method in which a substrate on which a conductive pattern is formed faces a surface on which an electrode of an electronic component such as a semiconductor chip is formed. In flip-chip mounting, it is necessary to directly bond the fine electrodes of electronic components to the fine terminals formed in the conductive pattern of the substrate, so the electronic components and the substrate must be positioned accurately.
近年、半導体チップ等の電子部品の回路の微細化、高密度化によって実装精度の高精度化が進んでいる。そのため、電子部品の実装後は、電子部品及び基板に設けられたアライメントマークを撮像部により撮像し、実装後の電子部品と基板の位置ずれを検査する。例えば、赤外線カメラによって、電子部品の基板の側となる下面に設けられたアライメントマークと、基板の上面に設けられたアライメントマークを、電子部品を透過して撮像することにより、電子部品の位置と基板の位置を検出していた。 In recent years, the mounting accuracy has been improved by miniaturizing and increasing the density of circuits of electronic components such as semiconductor chips. Therefore, after mounting the electronic component, the alignment mark provided on the electronic component and the substrate is imaged by the image pickup unit, and the positional deviation between the electronic component and the substrate after mounting is inspected. For example, by using an infrared camera to capture an image of an alignment mark provided on the lower surface of an electronic component on the side of the substrate and an alignment mark provided on the upper surface of the substrate through the electronic component, the position of the electronic component can be determined. The position of the board was detected.
しかしながら、電子部品の下方に位置する基板のアライメントマークが、電子部品のアライメントマークや配線パターンに重なって、撮像できなかったり、撮像された画像が不鮮明となることにより、基板の位置を検出できない場合が生じる。この場合、実装後の電子部品と基板との位置ずれ量を判定できず、製品として許容範囲か否かの検査ができなかった。また、実装時の位置を補正するための位置ずれ量を得ることができなかった。 However, when the alignment mark of the board located below the electronic component overlaps with the alignment mark and the wiring pattern of the electronic component and cannot be imaged, or the captured image becomes unclear and the position of the board cannot be detected. Occurs. In this case, the amount of misalignment between the electronic component and the substrate after mounting could not be determined, and it was not possible to inspect whether the product was within the permissible range. In addition, it was not possible to obtain the amount of misalignment for correcting the position at the time of mounting.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、実装後の基板の位置を検出できない場合であっても、電子部品と基板の位置ずれを検査でき、実装時の位置を補正するための位置ずれ量を検出できる実装装置及び実装方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to be able to inspect the positional deviation between an electronic component and a substrate even when the position of the substrate after mounting cannot be detected. It is an object of the present invention to provide a mounting device and a mounting method capable of detecting a position deviation amount for correcting a position at the time of mounting.
本発明は、電子部品を基板に実装する実装装置であって、電子部品を基板に実装する実装装置であって、前記基板を載置する基板ステージと、前記基板ステージを移動させるステージ移動機構と、前記電子部品を前記基板ステージに載置された前記基板に実装する実装位置において、実装前の前記電子部品の位置及び前記基板の実装予定領域の位置を検出する第1の検出部と、前記実装位置において、前記電子部品の位置と前記基板の実装予定領域の位置とを位置合わせして、前記基板に実装するボンディングヘッドと、前記実装位置から離隔した検査位置において、前記実装をした後の前記電子部品の位置を検出する第2の検出部と、制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記第1の検出部によって検出された前記基板の実装予定領域の位置に基づいて、前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置と、前記第2の検出部により検出された前記電子部品の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出部を有する。 The present invention is a mounting device for mounting electronic components on a board, a mounting device for mounting electronic components on a board, a board stage on which the board is mounted, and a stage moving mechanism for moving the board stage. A first detection unit that detects the position of the electronic component before mounting and the position of the planned mounting area of the board at the mounting position where the electronic component is mounted on the board mounted on the board stage, and the above. After mounting the electronic component and the planned mounting area of the board at the mounting position, the bonding head mounted on the board and the inspection position separated from the mounting position. It has a second detection unit for detecting the position of the electronic component and a control device, and the control device is based on the position of the planned mounting area of the substrate detected by the first detection unit. It has a displacement amount detecting unit that detects the displacement amount between the position of the planned mounting area of the substrate on which the electronic component is mounted and the position of the electronic component detected by the second detection unit.
また、本発明は、電子部品を基板に実装する実装方法であって、第1の検出部が、前記基板に前記電子部品を実装する実装位置において、実装前の前記電子部品の位置及び前記基板の実装予定領域の位置を検出する第1の検出処理と、ボンディングヘッドが、前記実装位置において、前記第1の検出処理の結果に基づいて前記電子部品の位置と前記基板の実装予定領域の位置とを位置合わせして、前記基板に実装する実装処理と、第2の検出部が、前記実装位置から離隔した検査位置において、前記実装をした後の前記電子部品の位置を検出する第2の検出処理と、ずれ量検出部が、前記第1の検出処理によって検出された前記基板の実装予定領域の位置に基づいて、前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置と、前記第2の検出処理により検出された前記電子部品の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出処理と、を含む。 Further, the present invention is a mounting method for mounting an electronic component on a substrate, wherein a first detection unit mounts the electronic component on the substrate, the position of the electronic component before mounting, and the substrate. In the first detection process for detecting the position of the planned mounting area of the above, and the bonding head at the mounting position, the position of the electronic component and the position of the planned mounting area of the substrate based on the result of the first detection process. A second detection unit detects the position of the electronic component after the mounting at an inspection position separated from the mounting position by the mounting process of mounting the electronic component on the substrate. The position of the planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted and the position of the planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted, based on the position of the planned mounting area of the board detected by the detection process and the deviation amount detection unit by the first detection process. It includes a deviation amount detection process for detecting a position deviation amount from the position of the electronic component detected by the second detection process.
本発明によれば、実装後の基板の位置を検出できない場合であっても、電子部品と基板の位置ずれを検査でき、実装時の位置を補正するための位置ずれ量を検出できる実装装置及び実装方法を得ることができる。 According to the present invention, even if the position of the board after mounting cannot be detected, the mounting device capable of inspecting the misalignment between the electronic component and the board and detecting the amount of misalignment for correcting the position at the time of mounting and the mounting device. You can get the implementation method.
本発明に係る実装装置の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。図1は、実施形態の実装装置が適用された電子部品実装システムを示す平面図である。図2は、実施形態の実装装置が適用された電子部品実装システムを示す正面図である。 An embodiment of the mounting device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an electronic component mounting system to which the mounting device of the embodiment is applied. FIG. 2 is a front view showing an electronic component mounting system to which the mounting device of the embodiment is applied.
電子部品実装システム1は、電子部品2を基板3に実装するシステムである。電子部品2は、例えば、シリコンで構成された半導体チップである。本実施形態では、電子部品2は、はんだ材による突起電極であるバンプが形成された半導体チップである。電子部品2には、アライメントマークが設けられている。電子部品2が矩形状であるとすると、バンプが形成された面の四隅または対角の隅にアライメントマークが設けられている。
The electronic
基板3は、電子部品2が実装される対象の板状体である。基板3には、バンプが接続される導電パターンが形成されている。基板3の導電パターンが形成された面には、電子部品2の実装される実装予定領域が設けられている。この実装予定領域は、ここでは複数設けられ、アレイ状に配置されている。実装予定領域には、それぞれアライメントマークが設けられている。このアライメントマークは、例えば、電子部品2が矩形状であるとすると、矩形状の実装予定領域の四隅または対角の隅に設けられる。電子部品2と基板3とのアライメントマークの位置合わせを行った上で電子部品2が基板3の実装予定領域に実装される。本実施形態においては、アライメントマークの位置を検出することによって、実装前や実装後における電子部品2の位置、基板3の実装予定領域の位置等、各種の位置を検出する。アライメントマークの位置を合わせるとは、対比されるアライメントマークの位置のずれ量を、所定の範囲内とすることをいい、これにより実装する電子部品2と基板3との位置を合わせる。
The
(構成)
電子部品実装システム1は、供給装置10、ピックアップ装置20、実装装置30、及び制御装置50を備えており、ピックアップ装置20により供給装置10から電子部品2をピックアップし、当該電子部品2を実装装置30に受け渡し、実装装置30で電子部品2を基板3に実装する。
(Constitution)
The electronic
供給装置10は、電子部品2を供給する装置である。具体的には、供給装置10は、電子部品2が載せられたシート12を載置する供給ステージ11を有する。供給装置10は、ピックアップ対象の電子部品2が供給位置P1に来るように供給ステージ11を移動させる。供給位置P1とは、ピックアップ装置20によるピックアップ対象となる電子部品2が、ピックアップ装置20によりピックアップされる予定位置である。例えば、供給位置P1の上方には、光軸が供給位置P1と一致するようにカメラ13が設けられており、供給装置10は、カメラ13の撮像中心にピックアップ対象の電子部品2が来るように供給ステージ11を移動させる。
The
供給ステージ11に載置される電子部品2が載せられたシート12は、ここでは、ウエーハシートである。シート12は粘着シートであり、当該シート12上に電子部品2がマトリクス(行列)状に配置されている。電子部品2は、バンプが上方に露出したフェイスアップで配置されていても良いし、バンプがシート12に接触したフェイスダウンで配置されても良い。本実施形態では、フェイスアップで配置されているものとする。
The
電子部品2をピックアップ装置20に供給する際、供給装置10は、供給位置P1の下方に設けたブロックや針状のピンでシート12を介して供給位置P1上の電子部品2を突き上げることで電子部品2をシート12から剥がれやすくしても良い。
When supplying the
ピックアップ装置20は、供給装置10から電子部品2をピックアップし、ピックアップした電子部品2を実装装置30に受け渡す中継装置である。このピックアップ装置20は、ピックアップヘッド21と、ヘッド移動機構22とを有する。ピックアップヘッド21は、電子部品2を保持し、また保持状態を解除して電子部品2を手放す。具体的には、ピックアップヘッド21は、筒状の吸着ノズル21aを有する。この吸着ノズル21aの内部は真空ポンプ等の負圧発生回路と連通しており、当該回路で負圧を発生させることにより吸着ノズル21aの先端の開口で電子部品2を吸着することで電子部品2を保持する。また、負圧を解除することで電子部品2を吸着ノズル21aから離脱させる。
The
ヘッド移動機構22は、ピックアップヘッド21を、供給位置P1と、実装装置30への電子部品2の受け渡し位置P2との間で往復移動させる。ヘッド移動機構22は、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。ヘッド移動機構22は、支持フレーム23に、後述するX軸方向に沿って延びるように設けられる。このヘッド移動機構22には、吸着ノズル21aが反転機構を介して設けられている。反転機構は、吸着ノズル21aの向きを反転させる。ヘッド移動機構22は、開口端が下方に向けられた吸着ノズル21aにより、供給位置P1で電子部品2を吸着保持すると、ヘッド移動機構22が吸着ノズル21aを受け渡し位置P2に位置させる。また、ヘッド移動機構22は、反転機構により吸着ノズル21aを、電子部品2を保持した開口端が上に向くように180°回転させて、電子部品2を反転させる。そして、反転した電子部品2が実装装置30に受け渡される。
The
本実施形態では、供給装置10と実装装置30とが横並びに配置されている。この供給装置10と実装装置30の並び方向、すなわち、供給位置P1と実装位置P3とで結ばれる直線方向をX軸方向とする。また、供給ステージ11が拡がる水平面において、X軸方向と直交する方向をY軸方向とし、X軸及びY軸に直交する方向をZ軸方向とする。本明細書では、Z軸方向の位置を単に「高さ」と称する場合がある。例えば、後述する基板ステージ33上の特定の位置のZ軸方向の位置などのように、特定の基準位置を定め、その基準位置に対するZ軸方向の距離を高さとすることができる。さらに、Z軸を中心とするXY平面上の回転方向をθ方向とする。
In this embodiment, the
実装装置30は、ピックアップ装置20から受け取った電子部品2を実装位置P3に搬送し、基板3に実装する装置である。実装位置P3とは、電子部品2を基板3に実装する位置であり、ここでは、固定の場所に設定されている。
The mounting
実装装置30は、ボンディングヘッド31、ヘッド移動機構32、基板ステージ33、ステージ移動機構34、第1の検出部35、及び検査ユニット40を有する。
The mounting
ボンディングヘッド31は、実装位置P3において、後述する第1の検出部35の検出結果に基づいて、電子部品2の位置と基板3の実装予定領域の位置とを位置合わせして、基板3に実装する。具体的には、ボンディングヘッド31は、受け渡し位置P2でピックアップ装置20から電子部品2を受け取り、当該電子部品2を実装位置P3で基板3に実装する。ボンディングヘッド31は、電子部品2を保持し、また実装後は保持状態を解除して電子部品2を手放す。具体的には、ボンディングヘッド31は、筒状の吸着ノズル31aを有する。この吸着ノズル31aの内部は真空ポンプ等の負圧発生回路と連通しており、当該回路で負圧を発生させることにより吸着ノズル31aの先端の開口で電子部品2を吸着することで電子部品2を保持する。また、負圧を解除することで電子部品2を吸着ノズル31aから離脱させる。
The
ボンディングヘッド31は、ヘッド移動機構32によって受け渡し位置P2と実装位置P3との間を往復移動し、また、受け渡し位置P2及び実装位置P3で昇降する。換言すれば、ヘッド移動機構32は、スライド機構321、昇降機構322を有する。
The
スライド機構321は、ボンディングヘッド31を受け渡し位置P2と実装位置P3との間で直線移動させる。ここでは、スライド機構321は、X軸方向と平行に延び、支持フレーム323に固定された2本のレール321aと、レール321a上を走行するスライダ321bとを有する。なお、図示はしないが、スライド機構321は、ボンディングヘッド31をY軸方向にスライド移動させるスライド機構を有する。このスライド機構も、Y軸方向のレールとレールを走行するスライダによって構成できる。スライド機構321が、ボンディングヘッド31の吸着ノズル31aを受け渡し位置P2に移動させると、吸着ノズル31aが当該受け渡し位置P2に位置するピックアップヘッド21の吸着ノズル21aと、電子部品2を介して対向する。スライド機構321が、電子部品2を保持した吸着ノズル31aを実装位置P3に移動させると、吸着ノズル31aが、実装位置P3に位置付けられた基板3上の実装予定領域と、電子部品2を介して対向する。
The
昇降機構322は、ボンディングヘッド31を昇降させる。ここでは、昇降させる方向は、Z軸方向と平行な方向である。具体的には、昇降機構322は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、ボンディングヘッド31がZ軸方向に沿って昇降する。
The elevating
基板ステージ33は、基板3を載置する台である。基板ステージ33は、XY平面上をスライド移動する。また、基板ステージ33は、XY平面上をθ方向に回転する。
The
ステージ移動機構34は、基板ステージ33をXY平面上でスライド移動させる。具体的には、ステージ移動機構34は、X軸方向に基板ステージ33を移動させるX軸移動機構と、Y軸方向に基板ステージ33を移動させるY軸移動機構と、θ方向に基板ステージ33を回動させる回動機構と、を有する。
The
X軸移動機構及びY軸移動機構は、例えば、サーボモータと、ねじ軸、ナット、ガイドレール及びスライダを含み構成されたボールねじ機構により構成される。X軸移動機構は、そのねじ軸及びガイドレールがX軸方向に延びるように設けられ、ナットがねじ軸に螺合する。このナットにはスライダを介して、基板ステージ33が固定されており、サーボモータでねじ軸を軸回転させることで、スライダがX軸方向に延びるガイドレールに沿って移動し、基板ステージ33がX軸方向に直線移動する。Y軸移動機構は、そのねじ軸及びガイドレールがY軸方向に延びるように設けられ、ナットがねじ軸に螺合する。このナットにはスライダを介して、X軸移動機構が固定されており、サーボモータでねじ軸を軸回転させることで、スライダがY軸方向に延びるガイドレールに沿って移動し、X軸移動機構とともに基板ステージ33がY軸方向に直線移動する。
The X-axis moving mechanism and the Y-axis moving mechanism are composed of, for example, a servomotor and a ball screw mechanism including a screw shaft, a nut, a guide rail, and a slider. The X-axis moving mechanism is provided so that its screw shaft and guide rail extend in the X-axis direction, and a nut is screwed to the screw shaft. A
回動機構は、例えば、サーボモータ、回転軸及び伝達機構を含み構成され、ギヤ又はベルトによる伝達機構により、サーボモータの動力を回転軸に伝達することにより、基板ステージ33を回動させる。
The rotation mechanism includes, for example, a servomotor, a rotation shaft, and a transmission mechanism, and rotates the
第1の検出部35は、実装位置P3において、実装前の電子部品2の位置及び基板3の実装予定領域の位置を検出する。本実施形態の第1の検出部35は、実装位置P3において、電子部品2のアライメントマークと基板3の実装予定領域のアライメントマークとを撮像する撮像部35aを有し、撮像部35aにより撮像された画像から、アライメントマークの所定の位置、例えば、アライメントマークを識別した輪郭から外形状を抽出して、その重心、角等の点を検出する。所定の位置の検出は、撮像部35aが有する回路によって行っても、後述する制御装置50が行ってもよい。制御装置50が行う場合、第1の検出部35の機能の一部を、制御装置50が担う。
The
撮像部35aは、上下二視野カメラである。すなわち、図3に示すように、撮像部35aは、ボンディングヘッド31と基板ステージ33との間に進入し、上方の吸着ノズル31aに保持された電子部品2のアライメントマークと、下方の基板3において実装位置P3にある実装予定領域のアライメントマークとを撮像する。撮像部35aは、図3に示すように、電子部品2の基板3への実装前にボンディングヘッド31と基板ステージ33との間に進入し、ボンディングヘッド31による実装の際には、図4に示すように、ボンディングヘッド31と非干渉となる位置に退避する。
The
検査ユニット40は、実装後の電子部品2と基板3との位置ずれを検査する。この検査ユニット40は、第2の検出部42、及び撮像部昇降機構43を有する(図1、図2参照)。第2の検出部42は、実装位置P3から離隔した後述する検査位置P4において、実装をした後の電子部品2の位置を検出する。本実施形態の第2の検出部42は、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出する機能も有する。
The
第2の検出部42は、実装後の電子部品2及び基板3を撮像する撮像部42aを有し、撮像部42aにより撮像された画像から、アライメントマークの所定の位置、例えば、アライメントマークを識別した輪郭から外形状を抽出して、その重心、角等の点を検出する。所定の位置の検出は、撮像部42aが有する回路によって行っても、後述する制御装置50が行ってもよい。制御装置50が行う場合、第2の検出部42の機能の一部を、制御装置50が担う。
The
撮像部42aは、実装後の電子部品2のアライメントマーク及び基板3の実装予定領域のアライメントマークを撮像する。撮像部42aは、1つの電子部品2につき、少なくとも2箇所のアライメントマークを撮像する。また、撮像部42aは、基板3の実装箇所1箇所につき、少なくとも2箇所のアライメントマークを撮像する。撮像部42aは、赤外線(IR)カメラを用いることができる。この撮像部42aは、赤外線を電子部品2に透過させて、電子部品2のアライメントマーク、基板3の実装予定領域のアライメントマークを撮像する。
The
第2の検出部42は、検査位置P4に設けられている。すなわち、撮像部42aは、カメラの光軸が検査位置P4に一致するように基板ステージ33の上方に設けられている。検査位置P4は、実装後の電子部品2及び基板3の実装予定領域を撮像部42aにより撮像することで当該電子部品2と当該基板3との位置ずれ、すなわち、実装後の電子部品2のアライメントマークと基板3の実装予定領域のアライメントマークとの位置ずれを検査する位置である。この位置ずれは、電子部品2及び基板3の実装予定領域の各アライメントマークをXY平面に投影した時の位置ずれである。本実施形態では、検査位置P4は、固定された位置である。
The
撮像部昇降機構43は、撮像部42aを昇降させる。ここでは、昇降させる方向は、Z軸方向と平行な方向、つまり、検査位置P4に位置する実装後の電子部品2に対して進退する方向である。撮像部昇降機構43は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、撮像部42aがZ軸方向に沿って昇降する。
The image pickup
撮像部昇降機構43は、実装後の電子部品2のアライメントマーク又は基板3の実装予定領域のアライメントマークが撮像部42aにより認識可能な程度にピントを合わせる。換言すれば、撮像部昇降機構43は、撮像対象となる実装後の電子部品2のアライメントマーク又は基板3の実装予定領域のアライメントマークが、撮像部42aのレンズの被写界深度に収まるように、撮像部42aの高さを調節する。この高さの調節は、後述する昇降機構制御部57が撮像部昇降機構43を制御することにより行われる。必要な位置情報の精度を得るための倍率や開口数によっては、基板3に実装された電子部品2のアライメントマークと基板3の実装予定領域のアライメントマークの対向距離、つまり、高さ方向の離間距離は、撮像部42aのレンズの被写界深度(例えば10μm)を超えることがある。そのため、撮像部昇降機構43は、電子部品2のアライメントマークを撮像する場合と、基板3の実装予定領域のアライメントマークを撮像する場合は、撮像部42aの高さを切り替える。
The image pickup
制御装置50は、供給装置10、ピックアップ装置20、実装装置30、検査ユニット40の起動、停止、速度、動作タイミング等を制御する。制御装置50は、例えば、専用の電子回路又は所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。制御装置50には、作業員が制御に必要な指示や情報を入力する入力装置、装置の状態を確認、出力するための出力装置が接続されている。例えば、ステージ移動機構34を動作させて基板ステージ33を所望の位置に移動させるジョグダイヤル、マウス、タッチパネル等は入力装置の一例である。実装位置P3、検査位置P4、撮像部35a、42aにより撮像された画像、アライメントマークから抽出された点、位置ずれ量等を、表示画面に表示させる表示装置、スピーカ、ブザー等の報知装置は、出力装置の一例である。
The
図5は、制御装置50の機能ブロック図である。図5に示すように、制御装置50は、供給装置制御部51、ピックアップヘッド制御部52、ボンディングヘッド制御部53、基板ステージ制御部54、基板位置算出部55、補正値算出部56、昇降機構制御部57、撮像部制御部58、ずれ量検出部59a、判定部59b及び記憶部Mを有する。
FIG. 5 is a functional block diagram of the
供給装置制御部51は、供給ステージ11に載置されたシート12上の供給対象となる電子部品2が供給位置P1に位置するように供給ステージ11の移動を制御する。
The supply
ピックアップヘッド制御部52は、ピックアップ装置20の動作を制御する。具体的には、ピックアップヘッド制御部52は、吸着ノズル21a内に連通した負圧発生回路を制御し、電子部品2の保持及び離脱を制御する。また、ピックアップヘッド制御部52は、ピックアップヘッド21の移動、つまりヘッド移動機構22の動作を制御する。
The pickup
ボンディングヘッド制御部53は、ボンディングヘッド31の移動、つまりヘッド移動機構32の動作を制御する。基板ステージ制御部54は、ステージ移動機構34の動作を制御する。
The bonding
基板位置算出部55は、基板3の実装予定領域が、実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置を算出する。この場合の移動量は、図6に示すように、理論的には、固定された実装位置P3から固定された検査位置P4までのX方向の距離A、Y方向の距離Bとなる。このため、ステージ移動機構34の移動を制御するための座標系において、固定された実装位置P3に、基板3の各実装予定領域のアライメントマークamを合わせたときの座標(X,Y)に、距離A、距離Bを加算した座標、つまり、座標(X+A,Y+B)が、各実装予定領域のアライメントマークamを検査位置P4に移動させたときの座標(X´,Y´)となる。
The board
但し、ステージ移動機構34による基板ステージ33の移動には、機構部分に起因する移動誤差が存在する。つまり、ステージ移動機構34は、例えば、X軸方向に沿うガイドレール、Y軸方向に沿うガイドレールを備えている。このようなガイドレールは、加工精度や組み付け精度に起因するうねり、歪みを有する場合がある。このため、ステージ移動機構34を移動させるための座標系の移動距離を、理論上の距離A、距離Bとして基板ステージ33を移動させても、実際に移動する位置は、図7に示すように、移動誤差のために検査位置P4からずれてしまう。この移動誤差は、X方向の移動距離の誤差、Y方向の移動距離の誤差のみならず、XY平面上の回転方向、つまりθ方向の角度の誤差も含む。つまり、実装位置P3に各実装予定領域のアライメントマークamを合わせたときの座標(X,Y)から、X方向に距離A、Y方向に距離Bだけ移動させたとしても、X方向、Y方向及びθ方向の移動誤差により、各実装予定領域のアライメントマークamが、検査位置P4の座標(X´,Y´)からずれてしまう。
However, there is a movement error due to the mechanism portion in the movement of the
これに対処するため、本実施形態は、補正値算出部56を有する。補正値算出部56は、基板位置算出部55が、実装予定領域が実装位置P3から検査位置P4に移動した位置を算出するための補正値を算出する。この補正値は、X方向、Y方向及びθ方向の移動誤差が補正された移動量である。基板位置算出部55は、補正値算出部56が算出した補正値に基づいて、各実装予定領域が実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置を算出する。
In order to deal with this, the present embodiment has a correction
例えば、補正値算出部56は、あらかじめ基板ステージ33を移動させて、基板3の各実装予定領域を実装位置P3に合わせたときの座標を検出する。さらに、補正値算出部56は、基板ステージ33を移動させて、各実装予定領域を検査位置P4に合わせたときの座標を検出して、両座標間のX方向、Y方向の各移動距離を算出する。この時、各移動距離にはX方向、Y方向のみならずθ方向の移動誤差も含まれている。
For example, the correction
より具体的には、撮像部35a及び撮像部42aにより撮像される画像を表示する表示装置、ステージ移動機構34を操作する入力装置、基板3の各実装予定領域に対応するマークが付されたキャリブレーションガラスを用いて以下のように行う。すなわち、キャリブレーションガラスを基板ステージ33に載置して、撮像部35aが撮像することにより表示装置に表示される各マークを、入力装置を操作することによってそれぞれ実装位置P3に合わせたときのそれぞれの座標を検出する。さらに、入力装置を操作することによってキャリブレーションガラスを移動させて、撮像部42aが撮像することにより表示装置に表示される各マークを、それぞれ検査位置P4に合わせたときのそれぞれの座標を検出する。各マークについて検出された座標間のX方向、Y方向の各移動量を求めて、それらの移動量を、それぞれの実装予定領域を実装位置P3から検査位置P4に移動させる場合の補正値とする。
More specifically, a display device that displays images captured by the
なお、補正値算出部56は、全ての実装予定領域について、実装位置P3から検査位置P4に移動させた場合の補正値を、あらかじめ用意しておくことが好ましい。但し、全ての実装予定領域について上記の手順によって移動量(X方向,Y方向)を求める必要はない。例えば、基板3の所定の領域における1つの実装予定領域を基準位置(当該領域の代表点、代表位置)として、基準位置についての移動量(X方向,Y方向)を求める。そして、当該領域における他の実装予定領域については、基準位置に対する相対位置に基づいて移動量(X方向,Y方向)を求める。これにより、各実装予定領域の位置の補正値を算出できる。したがって、前述のキャリブレーションガラスのマークも、必ずしも各実装予定領域に対応している必要はなく、所定の領域を代表する位置に設けられていてもよい。
It is preferable that the correction
また、補正値算出部56は、所定のタイミングで補正値を算出することが好ましい。つまり、実装装置30を稼働するに従って、一旦算出した補正値を固定的に使用し続けるのではなく、予め定められたタイミングで算出して、更新することが好ましい。例えば、稼働の開始から所定の時間が経過する毎に算出したり、許容できない位置ずれが発生する毎に算出したり、所定の時間内における許容できない位置ずれの頻度が閾値に達する毎に算出することによって、補正値を更新することが考えられる。
Further, it is preferable that the correction
昇降機構制御部57は、撮像部昇降機構43を制御する制御部である。例えば、昇降機構制御部57は、撮像部昇降機構43を制御することにより、撮像部42aの高さを調節する。撮像部制御部58は、撮像部42aの動作を制御する。例えば、撮像部42aの起動、停止、撮像、撮像タイミングを制御する。
The elevating
ずれ量検出部59aは、第1の検出部35によって検出された基板3の実装予定領域の位置に基づいて、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置と、第2の検出部42により検出された電子部品2の位置との位置ずれ量を検出する。本実施形態のずれ量検出部59aは、第2の検出部42が、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出できた場合には、第2の検出部42が検出した位置に基づいて、位置ずれ量を検出する。第2の検出部42が、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出できない場合には、第1の検出部35によって検出された基板3の実装予定領域の位置と、第2の検出部42によって検出された電子部品2の位置に基づいて、位置ずれ量を検出する。
The deviation
判定部59bは、ずれ量検出部59aが検出した位置ずれ量に基づいて、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域と、第2の検出部42により検出された電子部品2との位置ずれを判定する。判定部59bは、検出された位置ずれ量が許容範囲にあるか否かを判定し、位置ずれ量が許容範囲内であれば位置ずれしていないと判定し、位置ずれ量が許容範囲外であれば位置ずれしていると判定する。
The
より具体的には、ずれ量検出部59aは、撮像部42aにより撮像された画像から、電子部品2のアライメントマークの画像、基板3の実装予定領域のアライメントマークの画像の双方が認識できた場合には、当該認識結果から両アライメントマークの所定の位置の位置ずれ量を検出する。基板3の実装予定領域のアライメントマークの画像が、電子部品2のアライメントマーク、配線パターン等と重なることにより正しい形状で認識できない場合には、撮像部35aにより撮像された基板3の実装予定領域のアライメントマークの画像の所定の位置と、撮像部42aによって得られた電子部品2のアライメントマークの画像の所定の位置から、ずれ量検出部59aが位置ずれ量を検出する。
More specifically, when the deviation
上記のように、判定部59bによる位置ずれの判定は、ずれ量検出部59aにより検出されたアライメントマークの所定の位置のずれ量が、所定の範囲(許容範囲)内か否かに基づいて行う。撮像部35aの撮像結果から得られた基板3の実装予定領域のアライメントマークの画像を用いる場合には、基板3の実装予定領域のアライメントマークの所定の位置を、実装位置P3から検査位置P4に移動させた場合の位置、つまり、補正値算出部56によって算出された補正値に基づいて基板位置算出部55によって算出した位置に変換した位置を用いる。
As described above, the determination of the positional deviation by the
本実施形態では、図8に示すように、電子部品2が基板3にフェイスダウン実装される例で説明する。電子部品2のアライメントマーク2aは、バンプ2bが設けられた面に設けられており、フェイスダウン実装により、基板3と対向する。基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aは、基板ステージ33とは反対側の面である電子部品2が実装される面に設けられている。フェイスダウン実装により、電子部品2及び基板3の実装予定領域のアライメントマーク2a、3aが設けられた箇所が、Z軸方向に重なり合う位置に来る。なお、図中、二点鎖線は、基板3が電子部品2毎に切断されて分割される際の仮想的な線である。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, an example in which the
図9(A)は電子部品2のアライメントマーク2a、図9(B)は基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aの例である。アライメントマーク2aは、三角形とその周囲に配置された20ケの四角形で構成される例である。アライメントマーク3aは、三角形で構成される例である。なお、図中、二点鎖線は、基板3が電子部品2毎に切断されて分割される際の仮想的な線であり、基板3の1つの実装予定領域に該当する。図10(A)は電子部品2のアライメントマーク2aと基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aとの位置が合っている、つまりほぼ正確に位置決めがなされている状態を示す図である。図10(B)は電子部品2のアライメントマーク2aと基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aとの位置がずれていて、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aが電子部品2のアライメントマーク2aに隠れてしまい認識できない場合を示す図である。なお、図10では、撮像部42aの電子部品2のアライメントマーク2aに対するピント合わせが不十分なため、アライメントマーク2aの画像が不鮮明となっている状態をハッチングして示している。
FIG. 9A is an example of the
位置ずれの判定方法としては、例えば、ずれ量検出部59aが、電子部品2のアライメントマーク2aの画像の認識結果から抽出された所定の位置と、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aの画像の認識結果から抽出された所定の位置との間の距離を算出する。判定部59bは、算出した距離が所定の閾値(許容範囲)以内であれば、位置合わせが良好な実装と判定し、算出した距離が所定の閾値(許容範囲)を超えている場合は、位置合わせ不良の実装と判定する。位置合わせ不良と判定した場合は、制御装置50に接続された表示装置又はスピーカなどの報知装置により作業員に報知する。なお、位置合わせが不良と判定された場合には、実装装置30を停止することが考えられる。但し、位置合わせが不良と判定された場合に、判定結果を記録して、停止しないことも可能である。例えば、位置合わせの不良の回数が所定の数に達した場合や所定の回数連続した場合などに、停止してもよい。また、電子部品2や基板3上の塵埃などによる検出不良の場合には、運転を継続してもよい。
As a method for determining the misalignment, for example, the
記憶部Mは、例えば、HDD又はSSD等の磁気的、電子的な記録媒体である。記憶部Mには、システムの動作に必要なデータ、プログラムが予め記憶され、システムの動作に必要なデータを記憶する。例えば、記憶部Mは、第1の検出部35により検出される実装前の電子部品2及び基板3の実装予定領域の位置、第2の検出部42により検出される実装後の電子部品2の位置及び電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を記憶する。また、基板位置算出部55により算出される基板3の実装予定領域の位置、補正値算出部56により算出される補正値も、記憶部Mが記憶する。さらに、記憶部Mは、位置ずれ量の許容範囲、位置ずれ量、位置ずれの判定結果も記憶する。
The storage unit M is, for example, a magnetic or electronic recording medium such as an HDD or SSD. Data and programs necessary for system operation are stored in advance in the storage unit M, and data necessary for system operation are stored in the storage unit M. For example, the storage unit M is the position of the pre-mounting
(作用)
実施形態に係る電子部品実装システム1及び実装装置30の作用について説明する。なお、以下に示す処理手順で電子部品を実装する実装方法も、本発明の一態様である。図11は、電子部品実装システム1の動作フローチャートの一例である。供給ステージ11には、電子部品2がアレイ状に配置されたシート12が予め載置され、基板ステージ33には、電子部品2の実装対象となる基板3が予め載置されている。また、シート12上の電子部品2はバンプ2bが上を向いたフェイスアップの状態で載置されているものとする。
(Action)
The operation of the electronic
まず、供給装置10により、シート12上の複数ある電子部品2のうち、実装装置30に供給される供給対象の電子部品2を供給位置P1に移動させる(ステップS01)。ヘッド移動機構22によりピックアップヘッド21を供給位置P1に移動させ、供給位置P1にある電子部品2をピックアップし(ステップS02)、受け渡し位置P2でボンディングヘッド31に電子部品2を受け渡す(ステップS03)。すなわち、ピックアップヘッド21は受け渡し位置P2に移動するとともに反転装置によりピックアップした電子部品2を180°反転させる。これにより、ボンディングヘッド31と電子部品2が対面し、受け渡される。これにより、電子部品2は、アライメントマーク2aが下方に向けられた状態でボンディングヘッド31に保持される。
First, the
ボンディングヘッド31を、スライド機構321により、実装位置P3に移動させる(ステップS04)。一方、ステージ移動機構34により、基板ステージ33を移動させ、基板3の複数の実装予定領域のうち今回実装する実装予定領域を実装位置P3に移動させる(ステップS05)。
The
このように、電子部品2と基板3の実装予定領域が実装位置P3に移動した後、ボンディングヘッド31と基板3との間に上下二視野カメラである撮像部35aを進出させ、上方に位置する電子部品2のアライメントマーク2aと、下方に位置する基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aとを撮像し、電子部品2と基板3の実装予定領域の位置を検出する(ステップS06)。ボンディングヘッド31は、電子部品2と基板3の実装予定領域との位置合わせを行う(ステップS07)。
In this way, after the planned mounting area of the
位置合わせの後、昇降機構322によりボンディングヘッド31を下降させ、電子部品2を基板3の実装予定領域に当接させて実装する(ステップS08)。実装後のボンディングヘッド31は、当該電子部品2の保持を解除・上昇し、次の電子部品2を受け取るために受け渡し位置P2に戻る。
After the alignment, the
電子部品2を基板3に実装した後、この実装位置P3の電子部品2をステージ移動機構34により検査位置P4に移動させる(ステップS09)。昇降機構制御部57により、撮像部昇降機構43を制御し、撮像部42aの高さを調節して、アライメントマーク2a、3aを撮像することにより、電子部品2の位置及び電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出する(ステップS10)。なお、アライメントマーク2a、3a間の距離が、レンズの被写界深度を超えた距離になっている場合、撮像部42aの高さ調整及びアライメントマーク2a、3aの撮像は別々に行う。
After mounting the
アライメントマーク2a、3aの撮像は、1つの電子部品2、基板3の1つの実装予定領域について、二箇所で行うことが好ましい。一定の距離が離れた二箇所の位置を認識することで、対象の回転ずれをより精度高く認識することができる。電子部品2が矩形状である場合、例えば、対角位置のアライメントマーク2a、3aを撮像する。例えば、撮像部42aの視点から見て、左下の隅のアライメントマーク2aを撮像するために、ステージ移動機構34により、対象となる実装後の電子部品2の左下の隅が検査位置P4に来るように基板ステージ33を移動させ、撮像部42aの高さを調整し、アライメントマーク2aを撮像する。そして、このアライメントマーク2aと対になるアライメントマーク3aの高さに基づいて撮像部昇降機構43により撮像部42aの高さを調節し、当該アライメントマーク3aを撮像する。
It is preferable that the alignment marks 2a and 3a are imaged at two locations in one planned mounting area of one
そして、対角に位置する右上の隅のアライメントマーク3aを撮像するために、ステージ移動機構34により、対象となる実装後の電子部品2の右上の隅が検査位置P4に来るように基板ステージ33を移動させる。これにより、右上の隅のアライメントマーク3aが視野に収まるので、撮像部42aにより撮像する。その後、右上の隅のアライメントマーク2aを撮像するために、アライメントマーク2aの高さに基づいて、撮像部昇降機構43により撮像部42aの高さを調節し、撮像部42aにより右上隅のアライメントマーク2aを撮像する。なお、対角のアライメントマーク2a、3aを撮像するのは、2点間の距離が長く、角度も認識しやすいため、位置算出誤差を低減できるためである。但し、撮像するのは、必ずしも対角のアライメントマーク2a、3aでなくても、配置位置が認識しやすい位置のアライメントマーク2a、3aとすることにより、認識の確率を高めてもよい。例えば、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aは、隠れ難い位置のものにすることにより、認識できない事態を低減できる。
Then, in order to image the
次に、得られた画像から、実装後の電子部品2と基板3の実装予定領域の位置を検出できた場合には(ステップS11のYES)、検出した位置に基づいて、ずれ量検出部59aにより実装後の電子部品2と基板3の実装予定領域の位置ずれ量を検出し(ステップS13)、判定部59bにより位置ずれを判定する(ステップS14)。得られた画像から、電子部品2を実装後の基板3の実装予定領域の位置を検出できない場合には(ステップS11のNO)、基板位置算出部55が、基板3の実装予定領域が実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置を算出する(ステップS12)。そして、検出した電子部品2の位置と、算出した基板3の実装予定領域の位置とに基づいて、ずれ量検出部59aにより実装後の電子部品2と基板3の実装予定領域の位置ずれ量を検出し(ステップS13)、判定部59bにより位置ずれを判定する(ステップS14)。
Next, if the positions of the planned mounting areas of the
位置ずれが許容できる範囲、すなわち位置合わせ良好と判定した場合は(ステップS15のYES)、ステップS01に戻って、次の電子部品2の実装に移る。ステップS01~S15を繰り返し、供給ステージ11上の電子部品2がなくなる、あるいは基板3の実装予定領域の全てに電子部品2が実装されると、システムの稼働を停止する。一方、判定部59bが、位置ずれが許容できない範囲、すなわち位置合わせ不良と判定した場合は(ステップS15のNO)、報知手段により作業員に報知し、システムを停止し、終了する。なお、位置ずれ量の検出や位置ずれの判定中であっても、並行して電子部品2の供給が行われてもよい。従って、例えば、必ずしもS01の処理に戻る必要はなく、S05の処理に戻ってもよい。つまり、上記の処理手順は一例であり、本発明はこれには限定されない。また、撮像部42aをアライメントマーク2a、3aの位置に移動させて撮像してもよい。
If it is determined that the misalignment is within an acceptable range, that is, the alignment is good (YES in step S15), the process returns to step S01 and the next step is to mount the
(効果)
(1)本実施形態は、電子部品2を基板3に実装する実装装置30であって、基板3を載置する基板ステージ33と、基板ステージ33を移動させるステージ移動機構34と、電子部品2を基板ステージ33に載置された基板3に実装する実装位置P3において、実装前の電子部品2の位置及び基板3の実装予定領域の位置を検出する第1の検出部35と、実装位置P3において、電子部品2の位置と基板3の実装予定領域の位置とを位置合わせして、基板3に実装するボンディングヘッド31と、実装位置P3から離隔した検査位置P4において、実装をした後の電子部品2の位置を検出する第2の検出部42と、制御装置50と、を有する。
(effect)
(1) The present embodiment is a mounting
そして、制御装置50は、第1の検出部35によって検出された基板3の実装予定領域の位置に基づいて、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置と、第2の検出部42により検出された電子部品2の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出部59aを有する。
Then, the
また、本実施形態は、電子部品2を基板3に実装する実装方法であって、第1の検出部35が、ステージ移動機構34によって移動する基板ステージ33に載置された基板3に、電子部品2を実装する実装位置P3において、実装前の電子部品2の位置及び基板3の実装予定領域の位置を検出する第1の検出処理と、ボンディングヘッド31が、実装位置P3において、第1の検出処理の結果に基づいて電子部品2の位置と基板3の実装予定領域の位置とを位置合わせして、基板3に実装する実装処理と、第2の検出部42が、実装位置P3から離隔した検査位置P4において、実装をした後の前記電子部品の位置を検出する第2の検出処理と、ずれ量検出部59aが、第1の検出処理によって検出された基板3の実装予定領域の位置に基づいて、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置と、第2の検出処理により検出された電子部品2の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出処理と、を含む。
Further, the present embodiment is a mounting method in which the
これにより、実装後の基板3の実装予定領域の位置を検出できない場合であっても、電子部品2と基板3の実装予定領域の位置ずれ量を検出できる。このため、基板3の実装予定領域の位置を検出できないことによる停止時間の発生を抑制でき、生産性の高い実装装置30とすることができる。また、電子部品2が実装された状態では、基板3の実装予定領域の位置が検出できないような態様の電子部品2又は基板3であっても位置ずれ量を検出できるので、実装可能な基板3や電子部品2の適用範囲が広い実装装置30とすることができる。
As a result, even when the position of the planned mounting area of the
(2)制御装置50は、基板3の実装予定領域が、実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置を算出する基板位置算出部55を有し、ずれ量検出部59aは、基板位置算出部55によって算出された位置に基づいて、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置と、第2の検出部42により検出された電子部品2の位置との位置ずれ量を検出する。このため、基板3の実装予定領域を、実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置に変換して、位置ずれ量を検出できる。
(2) The
(3)制御装置50は、基板位置算出部55が、実装予定領域が実装位置P3から検査位置P4に移動した位置を算出するための補正値を算出する補正値算出部56を有する。このため、実装予定領域が実装位置P3から検査位置P4に移動した場合の位置を、補正値により算出するので、ステージ移動機構34に移動誤差があっても、正確に位置ずれを判定できる。
(3) The
(4)第2の検出部42は、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出する機能を有し、ずれ量検出部59aは、第2の検出部42が電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出できた場合には、第2の検出部42が検出した位置に基づいて、位置ずれ量を検出する。このため、第2の検出部42により基板3の実装予定領域の位置を検出できる場合には、当該位置により位置ずれを判定することにより、移動による変動を考慮しなくても、比較的精度良く位置ずれ量を検出できる。第2の検出部42により基板3の実装予定領域の位置を検出できない場合には、実装位置P3における基板3の実装予定領域の位置を用いることにより、位置ずれ量を検出できる。
(4) The
また、2種の検出方法を実行できるので、基板3の実装予定領域の位置が検出できないことにより、位置ずれの判定ができなくなることを抑制でき、実装精度を高めるとともに、不良の発生を抑制できる。このように、基板3の実装予定領域の位置が検出しづらい電子部品2や基板3であっても適用できるので、実装可能な電子部品2や基板3の適用範囲を拡大できる。
Further, since two types of detection methods can be executed, it is possible to suppress the inability to determine the positional deviation due to the inability to detect the position of the planned mounting area of the
(5)第2の検出部42は、実装をした後の電子部品2を透過して、電子部品2のアライメントマーク2a及び基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aを撮像する撮像部42aを有する。このため、電子部品2や基板3の実装予定領域のアライメントマーク2a、3aの配置や態様にかかわらず、位置ずれを判定することができる。電子部品2や基板3の実装予定領域のアライメントマーク2a、3aの配置の自由度が高まり、実装可能な電子部品2や基板3の適用範囲を拡大できる。アライメントマーク2a、3aのために確保すべき非機能部分の面積を減らし、配線パターン等の電子部品2や基板3の機能部分の面積を拡大することができるので、同一の面積における実装密度を高めることができる。さらに、機能部分の密度を高めて全体のサイズを小型化することができる。
(5) The
(6)制御装置50は、ずれ量検出部59aが検出した位置ずれ量に基づいて、位置ずれ量が許容範囲か否かの位置ずれを判定する判定部59bを有する。このため、位置ずれ量の程度に応じて、実装の良否を判断できる。
(6) The
(7)判定部59bは、電子部品2を基板3に実装する毎に、位置ずれを判定する。このため、実装する毎にリアルタイムで検査することができるので、全ての実装を終了した後の基板3を、別途設けられた検査装置においてまとめて検査する場合に比べて、不良が発生する毎に中断や修正等の作業を行うことができ、実装される電子部品2の無駄を抑えることができる。さらに、実装の不良の発生数を抑えて、歩留まりを向上させることができる。なお、本発明は、必ずしも電子部品2を基板3に実装する毎に、位置ずれを判定する必要はなく、所定の実装数毎に又は所定の時間間隔で、位置ずれを判定してもよい。これにより、判定処理の時間を節約して、生産性を高めることができる。
(7) The
(8)補正値算出部56は、所定のタイミングで補正値を算出する。実装装置30の稼働に伴って、周辺の温度変化、機構の劣化などによって移動誤差が変化するが、所定のタイミングで移動量を算出、更新することにより、移動誤差の変化を補正でき、検査精度を高めることができる。
(8) The correction
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, but also includes other embodiments shown below. The present invention also includes a combination of all or any of the above embodiments and the following other embodiments. Further, various omissions, replacements, and changes can be made to these embodiments without departing from the scope of the invention, and modifications thereof are also included in the present invention.
(1)補正値算出部56を省略してもよい。ステージ移動機構34の移動誤差が小さい場合には、実装位置P3から検査位置P4まで移動した場合の移動量を一定とすることができる。一例として、上記で示した実装位置P3から検査位置P4の距離(A,B)を移動量として、基板位置算出部55が基板3の実装予定領域の位置を算出することができる。これにより、あらかじめ補正値を求めておく必要がない。補正値を求める時間が不要となることにより、生産性が向上する。発明者が検討したところ、概ね100mm以内が、移動誤差を無視できる移動範囲であった。このため、例えば、実装位置P3と検査位置P4を100mm以内に設けることにより、基板ステージ33の移動範囲を100mm以内とすることができるので、ステージ移動機構34の移動の補正値を算出しなくても、基板ステージ33の移動誤差を抑制することができる。なお、このような設定は、必要とする検査の精度に基づいて、予め計測して適宜決定することができる。
(1) The correction
(2)第2の検出部42は、必ずしも電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出する必要はない。つまり、常に、検査位置P4において第1の検出部35によって検出された基板3の実装予定領域の位置を用いて、位置ずれを判定部59bが判定してもよい。これにより、第2の検出部42によって、電子部品2が実装された基板3の実装予定領域の位置を検出する時間が不要となるので、生産性が向上する。さらに、第2の検出部42により検出された基板3の実装予定領域の位置を用いるモードと、第1の検出部35によって検出された基板3の実装予定領域の位置を用いるモードのいずれかを選択することができるようにしてもよい。これにより、検査精度を高めるか、生産性を重視するかに応じて、いずれかのモードを選択することができ、実装装置30の運用の自由度を高めることができる。
(2) The
(3)実装位置P3に位置する実装後の電子部品2を検査位置P4に移動させる際の基板ステージ33の高さ変動量を検出し、この変動量に基づいて、撮像部42aが電子部品2のアライメントマーク2aを撮像する際の高さ、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aを撮像する際の高さを変えてもよい。これにより、撮像部42aの高さを、レンズの被写界深度(例えば10μm)内に収めてピントの合った撮像画像を得ることができるので、位置ずれ量の検出精度を高めることができる。
(3) The height fluctuation amount of the
(4)上記の態様では、電子部品2を基板3にフェイスダウン方式で実装したが、実装装置30は、電子部品2のバンプ2b等により構成される電極が形成された面が、基板3とは反対側に向けられたフェイスアップ方式で実装しても良い。この場合にも、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aが認識できない事態が生じるため、本発明が有効となる。
(4) In the above aspect, the
(5)アライメントマーク2a、3aの態様は、上記の例で示したものには限定されない。例えば、図12(A)に、四点配置された正方形のアライメントマーク3aに、十字形状のアライメントマーク2aの位置が合った状態を示す。この場合、例えば、図12(B)、図12(C)に示すように、アライメントマーク2aがアライメントマーク3aに重なることにより、アライメントマーク3aが認識できない場合が生じる。なお、図12(B)では、アライメントマーク2aがアライメントマーク3aと重なっている状態も、すべて実線で示している。
(5) The embodiments of the alignment marks 2a and 3a are not limited to those shown in the above example. For example, FIG. 12A shows a state in which the position of the
(6)アライメントマーク2a、3aは、アライメントのためだけに設けられたものである必要はない。例えば、電子部品2、基板3の一部、配線パターンの一部などを、アライメントマークとして用いることができる。この場合にも、この場合にも、基板3の実装予定領域のアライメントマーク3aが認識できない事態が生じるため、本発明が有効となる。
(6) The alignment marks 2a and 3a do not have to be provided only for alignment. For example, an
(7)上記の例では、キャリブレーションガラスを用いて、上記の移動量(X方向、Y方向)を求めていた。これにより、比較的正確に移動量(X方向、Y方向)を求めることができる。但し、キャリブレーションガラスに代えて、実装前の基板3を用いて移動量(X方向、Y方向)を求めることもできる。実装前の基板3を用いることで、キャリブレーションガラスを準備することなく、より簡便に移動量(X方向、Y方向)を求めることができる。所定のタイミングで補正値を更新する場合には、実装に用いる基板3をそのまま用いるので、キャリブレーションガラスなどへ切り替える作業の必要がなく、生産性が低下することを抑制できる。
(7) In the above example, the above-mentioned movement amount (X direction, Y direction) was obtained by using the calibration glass. As a result, the amount of movement (X direction, Y direction) can be obtained relatively accurately. However, instead of the calibration glass, the moving amount (X direction, Y direction) can be obtained by using the
(8)上記の例では、位置合わせが不良と判定された場合に、判定結果を記録する処理の一例を説明した。但し、記録する情報としては、位置合わせが良好と判定された場合の判定結果、検出された位置ずれ量も含まれる。制御装置50は、例えば、記録された位置ずれ量を監視、分析した結果に基づいて、補正値を更新するタイミングを決定することができる。これにより、適切な時点での更新が可能となるので、実装精度を高めるとともに生産性の低下を抑制できる。また、例えば、位置ずれ量を監視、分析した結果に基づいて、稼働を停止して確認を促すことで、不良の発生を未然に防ぐことができる。さらに、このような監視、分析を実装とともに行うことで、実装にリアルタイムでフィードバックすることもでき、より歩留まりを高めることができる。
(8) In the above example, an example of the process of recording the determination result when the alignment is determined to be defective has been described. However, the information to be recorded includes the determination result when the alignment is determined to be good and the detected displacement amount. The
1 電子部品実装システム
2 電子部品
2a アライメントマーク
2b バンプ
3 基板
3a アライメントマーク
10 供給装置
11 供給ステージ
12 シート
13 カメラ
20 ピックアップ装置
21 ピックアップヘッド
21a 吸着ノズル
22 ヘッド移動機構
23 支持フレーム
30 実装装置
31 ボンディングヘッド
31a 吸着ノズル
32 ヘッド移動機構
321 スライド機構
321a レール
321b スライダ
322 昇降機構
323 支持フレーム
32a 吸着ノズル
33 基板ステージ
34 ステージ移動機構
35 第1の検出部
35a 撮像部
40 検査ユニット
42 第2の検出部
42a 撮像部
43 撮像部昇降機構
50 制御装置
51 供給装置制御部
52 ピックアップヘッド制御部
53 ボンディングヘッド制御部
54 基板ステージ制御部
55 基板位置算出部
56 補正値算出部
57 昇降機構制御部
58 撮像部制御部
59a ずれ量検出部
59b 判定部
M 記憶部
1 Electronic
Claims (9)
前記基板を載置する基板ステージと、
前記基板ステージを移動させるステージ移動機構と、
前記電子部品を前記基板ステージに載置された前記基板に実装する実装位置において、実装前の前記電子部品の位置及び前記基板の実装予定領域の位置を検出する第1の検出部と、
前記実装位置において、前記電子部品の位置と前記基板の実装予定領域の位置とを位置合わせして、前記基板に実装するボンディングヘッドと、
前記実装位置から離隔した検査位置において、前記実装をした後の前記電子部品の位置を検出する第2の検出部と、
制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記第1の検出部によって検出された前記基板の実装予定領域の位置に基づいて、前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置と、前記第2の検出部により検出された前記電子部品の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出部を有することを特徴とする実装装置。 A mounting device that mounts electronic components on a board.
The board stage on which the board is placed and
A stage moving mechanism for moving the board stage and
A first detection unit that detects the position of the electronic component before mounting and the position of the planned mounting area of the board at the mounting position where the electronic component is mounted on the board mounted on the board stage.
At the mounting position, the bonding head to be mounted on the board by aligning the position of the electronic component with the position of the planned mounting area of the board.
A second detection unit that detects the position of the electronic component after mounting at an inspection position separated from the mounting position, and
With the control device
Have,
The control device is
Based on the position of the planned mounting area of the board detected by the first detection unit, the position of the planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted and the position of the planned mounting area of the board detected by the second detection unit. A mounting device including a displacement amount detecting unit that detects a displacement amount with respect to the position of an electronic component.
前記基板の実装予定領域が、前記実装位置から前記検査位置に移動した場合の位置を算出する基板位置算出部を有し、
前記ずれ量検出部は、前記基板位置算出部によって算出された位置に基づいて、前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置と、前記第2の検出部により検出された前記電子部品の位置との位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項1記載の実装装置。 The control device is
It has a board position calculation unit that calculates a position when the planned mounting area of the board moves from the mounting position to the inspection position.
Based on the position calculated by the board position calculation unit, the deviation amount detection unit includes the position of the mounting area of the board on which the electronic component is mounted and the electron detected by the second detection unit. The mounting device according to claim 1, wherein the amount of misalignment with the position of a component is detected.
前記基板位置算出部が、前記実装予定領域が前記実装位置から前記検査位置に移動した位置を算出するための補正値を算出する補正値算出部を有することを特徴とする請求項2記載の実装装置。 The control device is
The mounting according to claim 2, wherein the board position calculation unit has a correction value calculation unit for calculating a correction value for calculating a position where the mounting planned area is moved from the mounting position to the inspection position. Device.
前記ずれ量検出部は、前記第2の検出部が前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置を検出できた場合には、前記第2の検出部が検出した位置に基づいて、前記位置ずれ量を検出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の実装装置。 The second detection unit has a function of detecting the position of a planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted.
When the second detection unit can detect the position of the planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted, the deviation amount detection unit is based on the position detected by the second detection unit. The mounting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the misalignment amount is detected.
第1の検出部が、前記基板に前記電子部品を実装する実装位置において、実装前の前記電子部品の位置及び前記基板の実装予定領域の位置を検出する第1の検出処理と、
ボンディングヘッドが、前記実装位置において、前記第1の検出処理の結果に基づいて前記電子部品の位置と前記基板の実装予定領域の位置とを位置合わせして、前記基板に実装する実装処理と、
第2の検出部が、前記実装位置から離隔した検査位置において、前記実装をした後の前記電子部品の位置を検出する第2の検出処理と、
ずれ量検出部が、前記第1の検出処理によって検出された前記基板の実装予定領域の位置に基づいて、前記電子部品が実装された前記基板の実装予定領域の位置と、前記第2の検出処理により検出された前記電子部品の位置との位置ずれ量を検出するずれ量検出処理と、
を含むことを特徴とする実装方法。 It is a mounting method for mounting electronic components on a board.
A first detection process in which the first detection unit detects the position of the electronic component before mounting and the position of the planned mounting area of the board at the mounting position where the electronic component is mounted on the board.
A mounting process in which the bonding head aligns the position of the electronic component with the position of the planned mounting area of the board based on the result of the first detection process at the mounting position and mounts the bonding head on the board.
A second detection process in which the second detection unit detects the position of the electronic component after mounting at an inspection position separated from the mounting position.
Based on the position of the planned mounting area of the board detected by the first detection process, the deviation amount detection unit determines the position of the planned mounting area of the board on which the electronic component is mounted and the second detection. Misalignment detection processing that detects the amount of misalignment with the position of the electronic component detected by the processing, and
An implementation method characterized by including.
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