JP2881743B2

JP2881743B2 - 電子部品の実装装置及び電子部品の実装方法、認識装置及び認識方法

Info

Publication number: JP2881743B2
Application number: JP1325391A
Authority: JP
Inventors: 政明尾嶋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1989-12-15
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: JPH03185844A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は電子部品を基板またはリードフレームなど
に実装する装置に係わり、特にフィルムキャリアのICの
アウタリード部と基板またはリードフレームをボンディ
ングする電子部品の実装装置及び電子部品の実装方法、
認識装置及び認識方法に関する。

（従来の技術）この発明が対象とするICは小型軽量化が進んでいる電
子機器をさらに多機能、高性能化するために開発された
もので、従来のフラットパッケージ型ICよりも薄型にな
り、リード部は多ピン、狭ピッチとなっている。このIC
はフィルム状のリードフレームにICチップを実装したも
ので、フィルムキャリア状ICと呼ばれるものである。フ
ィルムキャリア状ICはポリイミド、ポリエステル、ガラ
スエポキシ樹脂などからなる長尺のキャリアテープ上に
一定ピッチで従来のリードフレームに対応する薄いリー
ドを形成し、これに半導体チップを接続したもので、上
記キャリアテープの長手方向に複数個形成されたもので
ある。このフィルムキャリア状ICをプリント基板やリー
ドフレームに実装するためにはその実装前に金型等を用
いてICを打ち抜いてフレーム部を除去する必要がある。
また、打ち抜き後のICはリード部が薄く、狭ピッチであ
るため、変形し易く、人手では位置合せ、接合が困難で
あるため、これらの工程を自動で行う装置が望まれてい
た。

（発明が解決しようとする課題）上述のようにこの発明が対象とするICは薄型、狭ピッ
チ、多ピン化されているため、リード部が変形し易く、
打ち抜き後のICのハンドリング、IC実装時のパターンと
の高精度位置合せ、ICと基板またはリードフレームとの
接合などを人手で確実に行うことが困難であった。とく
に、ICと実装パターンとの高精度位置合せを人手で行う
場合、顕微鏡あるいはカメラおよび拡大モニタを観察し
ながらICパターンを微少送りする必要があり、作業性や
能率が悪いという欠点があった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その
目的とするところは、位置合せ、接合が困難な多ピン、
狭ピッチのフィルムキャリア状ICのアウタリード部の接
合を高精度かつ確実に行うことを可能にする電子部品の
実装装置及び電子部品の実装方法、認識装置及び認識方
法を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、上述した課題を解決するために、半導体素
子がインナリードボンディングされたキャリアテープか
ら電子部品を打抜きかつ成形する打抜き成形機構とこの
打抜き成形機構に前記キャリアテープを供給しかつ打抜
き後の不要部品を前記打抜き成形機構から排出する供給
排出機構と、前記打抜き成形機構から離間した位置に設
けられ基板を載置して駆動するボンディングステージ
と、前記打抜き成形機構から所定の形状に打抜き成形さ
れた電子部品をボンディングヘッドに吸着保持して搬送
する搬送機構と、この搬送機構による搬送工程の中途部
に設けられＸ−Ｙ方向に移動可能で前記ボンディングヘ
ッドに吸着保持された電子部品の状態を認識する撮像手
段と、この撮像手段の撮像範囲が部分的に一定量オーバ
ラップするように前記電子部品の複数箇所に対して設定
可能な画面設定手段とこの画面設定手段により設定され
た各撮像範囲においてそれぞれ前記撮像手段により得ら
れる各画面データから前記電子部品の状態を認識する画
像処理手段を有する第１の認識手段と、前記ボンディン
グステージと対向する位置に設けられ前記ボンディング
ステージに載置された前記基板の載置状態を認識する第
２の認識手段とを有し、第１及び第２の認識手段の認識
結果に基づき前記ボンディングヘッドに吸着保持された
前記電子部品を前記基板に実装することを特徴とする電
子部品の実装装置を提供するものである。

また、本発明は、半導体素子がインナリードボンディ
ングされたキャリアテープから電子部品を打抜きかつ成
形する打抜き成形工程と、この打抜き成形工程で所定の
形状に打抜き成形された電子部品をボンディングヘッド
に吸着保持して搬送する搬送工程と、この搬送工程にお
ける搬送の中途部において前記電子部品の複数箇所に対
して部分的に一定量オーバラップするように撮像装置を
Ｘ−Ｙ方向に駆動することにより設定された撮像装置の
各撮像範囲において得られる各画像データから前記電子
部品の状態を認識する電子部品認識工程と、前記ボンデ
ィングステージと対向する位置に設けられた撮像装置に
より前記ボンディングステージに載置された前記基板の
載置状態を認識する基板認識工程と、前記電子部品認識
工程と前記基板認識工程で得られた画像データを基に前
記ボンディングヘッドに吸着保持された電子部品を前記
基板に実装する実装工程とを有することを特徴とする電
子部品の実装方法を提供するものである。

また、本発明は、被認識物の状態を認識する認識方法
において、所定の大きさに設定された撮像範囲で前記被
認識物を撮像する撮像装置と、この撮像装置をＸ−Ｙ方
向に駆動させることによりその撮像範囲を部分的に一定
量オーバラップさせて前記被認識物上の複数箇所に設定
可能な画像設定手段と、この画像設定手段により設定さ
れた各撮像範囲においてそれぞれ前記撮像装置により得
られる画像データに基づき前記被認識物の状態を認識す
る画像処理手段とを具備したことを特徴とする認識装置
を提供するものである。

更に、本発明は、被認識物の状態を認識する認識方法
において、撮像装置の所定の大きさに設定された撮像範
囲を撮像装置をＸ−Ｙ方向に駆動させることにより部分
的に一定量オーバラップさせて前記被認識物上の複数箇
所に設定する画像設定工程と、この画像設定工程で設定
された各撮像範囲において前記被認識物を撮像する撮像
工程と、設定された各撮像範囲において得られる各画像
データに基づき前記被認識物の状態を認識する画像処理
工程とを有することを特徴とする認識方法を提供するも
のである。

（作用）供給排出機構により半導体素子がインナリードボンデ
ィングされたキャリアテープを打抜き成形機構に供給
し、この打ち抜き成形機構によりキャリアテープから電
子部品の打抜くとともに成型する。打抜かれた電子部品
は搬送機構のボンディングヘッドに吸着され、Ｘ、Ｙ方
向に駆動される第１の認識手段により形状および姿勢が
それぞれオーバラップした複数の画像で認識される。一
方、第２の認識手段によってボンディングステージ上に
載置された取付部材の位置が認識される。そして、第１
の認識手段と第２の認識手段からの検知信号によって取
付部材の位置が電子部品の位置に合うようボンディング
ステージが駆動制御され、電子部品が取付部材の所定位
置にボンディングされる。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。第１図乃至第３図に示すアウテリードボンディング
装置（電子部品の実装装置）１は、図示しない半導体素
子がインナリードボンディングされたキャリアテープ３
（第５図に示す）から電子部品４を打抜き成形する打抜
き成形機構５と、この打抜き成形機構５に対して上記キ
ャリアテープ３を供給および排出する供給排出機構６
と、上記打抜き成形機構５で打抜き成形された電子部品
４をボンディング機構を形成するボンディングヘッド７
に吸着保持して上下方向および水平方向の所定の搬送範
囲を駆動する搬送機構８と、この搬送機構８の水平方向
の搬送路に対向して設けられボンディングヘッド７に吸
着保持された電子部品４の形状および姿勢を認識する第
１の認識手段９と、上記ボンディングヘッド７が走行す
る走行路の下側に設けられ取付部材としての回路基板
（以下基板と略す）10を保持したアウターリードボンデ
ィングステージ（以下ボンディングステージと略す）11
と、このボンディングステージ11の上方に対向して設け
られボンディングステージ11における上記基板10の保持
状態を認識する第２の認識手段12と、これら各部を制御
する制御手段13とから構成されている。そして、これら
各部はアウタリードボンディング装置１の本体14に設け
られている。

上記制御手段13は本体14の下部に収容設置されてい
る。この制御手段13は上記本体14の最上部に設けられた
操作パネル15からの入力に応じて上記各部を制御するよ
うになっている。上記ボンディングステージ11は本体14
の第１図における左側端部に設けられ、上記打抜き成形
機構５は右側端部に設けられている。上記ボンディング
ステージ11と打抜き成形機構５との間には全長に亘って
搬送用アーム17が設けられている。この搬送用アーム17
には、移動体18が自動自在に設けられている。この移動
体18には上記ボンディングヘッド７が上下機構16によっ
て上下駆動されるよう設けられている。

上記搬送用アーム17の左右方向の移動範囲の中途部下
方には上記第１の認識手段９が設けられ、上記ボンディ
ングステージ11の上方には上記第２の認識手段12が設け
られている。これら認識手段９、12によって認識された
電子部品４と基板10との状態は本体14の上部に設けられ
たモニタ20にそれぞれ下面視と平面視の状態で写し出さ
れるようになっている。また、上記供給排出機構６は上
記打抜き成型機構５の前方に対向して配置されている。

上記アウタリードボンディング装置１によって製造さ
れるTAB（Tape Au−tomated Bondinng）部品21について
第５図および第６図を参照して説明する。電子部品４と
してのTAB部品21はキャリアテープ３上にIC（集積回
路）23をインナリードボンディングしてこのICを23をリ
ード24を導出する状態にパッケージ25で覆い、この後、
リード24を含むキャリアテープ３を破線s₁に沿って切断
して製造されるものである。したがって、TAB部品21は
薄型でかつ各リード24がわずかな外力によって容易に折
れ曲りするものとなっている。このためTAB部品21を基
板10に装着することが行われているが、この装着はキャ
リアテープ３を打抜いてTAB部品21を取出し、次ぎにこ
のTAB部品21を基板10に装着することで製造される。な
お、上記リード24は半田メッキ、AUメッキ、Snメッキな
どが施されている。

つぎに、上記アウタリードボンディング装置１の各部
の詳細について説明する。上記打抜き成形機構５はたと
えば第７図に示されるように構成されたプレス加工装置
26からなり、このプレス加工装置26は下部ホルダ27を備
えている。この下部ホルダ27の上面には固定金型28が載
置固定されているとともに、この固定金型28の両側には
それぞれ支柱29が立設されている。これら一対の支柱29
には上部ホルダ30がスライド自在に設けられており、こ
の上部ホルダ30は図示しない駆動機構によって上記支柱
29に沿って上下駆動されるとともに、上記固定金型28と
対向する下面には可動金型31が保持されている。そし
て、固定金型28上には、上記供給排出機構６によって第
５図に示される電子部品４が一体に設けられた切断片32
が供給される。この切断片32は上記キャリアテープ３を
鎖線s₂に沿って切断したものである。そして、可動金型
31が下降することによって切断片32が破線s₁で示すよう
に打抜き加工されるようになっている。それによって、
切断片32はその中心部が電子部品４となり、周辺部が枠
状の打抜き品33となる。

上記固定金型28と可動金型31とは第８図に示すように
構成されている。つまり、固定金型28のほぼ中央にはバ
キューム孔34が厚さ方向に穿設され、その下端開口は図
示しない真空吸着機構に連通されている。固定金型28上
面の上記バキューム孔34の近傍には、一対のタイ部35が
所定間隔で形成されている。これらダイ部35の間隔と形
状は、上記IC23からキャリアテープ３にリード24が接続
された状態で打抜き、かつ成形することができる寸法に
設定されている。

上記一対のダイ部35の外方には一対の位置決めピン36
が穿設されている。これら一対の位置決めピン36の間隔
は上記キャリアテープ３の両側に形成されたパーフォレ
ーションｄの間隔と一致する。位置決めピン36の先端は
尖鋭部37となっていて、固定金型28の上面から突出して
いる。さらに、位置決めピン36の外周には弾性部材であ
る圧縮ばね38によって弾性的に支持されるノックアウト
リング39がそれぞれ上下動自在に外嵌されている。この
ノックアウトリング39は下端側が上端側よりも大径に形
成され、上記圧縮ばね38が当接し易い形状になっている
とともに、圧縮ばね38に弾性的に押し上げられても、そ
の上端が位置決めピン36の先端尖鋭部37よりも突出しな
いよう、固定金型28の一部によって規制されている。そ
して、上方からノックアウトリング39に圧縮ばね38の弾
力性に抗する負荷がかかれば、この上端部は固定金型28
の上面と面一もしくはそれ以下に下降するようになって
いる。さらに、上記固定金型28の周辺部には複数のガイ
ド孔41（１つのみ図示）が厚さ方向に貫通されている。

上記可動金型31は上部側が上型本体42、下部側がスト
リッパ43からなり、これらは圧縮ばね44で連結されてい
る。つまり、上型本体42に圧縮ばね44を介してストリッ
パ43が吊持されている。上型本体42の周辺部には複数の
ガイドピン（１つのみ図示）が設けられていて、この下
端部はストリッパ43に設けられるガイド孔45aを貫通
し、さらに固定金型28に穿設されたガイド孔41に対向し
ている。可動金型31のほぼ中央部分にはポンチ46および
リード押え47が設けられ、それぞれこの下面から突出し
てストリッパ43に穿設された透孔部48に挿入されてい
る。通常の状態において、これらポンチ46およびリード
押え47の下端部は上記透孔部48内にあるが、上記可動金
型31とストリッパ43との間にある圧縮ばね44が圧縮変形
して可動金型31とストリッパ43とがほぼ密着状態になれ
ば、ストリッパ43の下面から突出するように設定されて
いる。

上記リード押え47は可動金型31に対してスライド自在
な吊持ピン49の下端部に吊持され、かつ可動金型31とリ
ード押え47上面との間には圧縮ばね50が介在されてい
る。上記ストリッパ43には、上記位置決めピ36と対向す
る位置に一対のピン逃げ孔51が厚さ方向に穿設されてい
る。

そして、電子部品４を打抜き成形する際には、切断片
32を固定金型28上に搬入し、かつそのパーフォレーショ
ンｄを位置決めピン36の先端尖鋭部37に係止するように
後述する供給排出機構６によって自動的に供給される。
このとき、ノックアウトリング39の上端部は固定金型28
の上面から突出する位置にある。ついで、可動金型31が
下降してガイドピン45が固定金型28のガイド孔41に挿入
するとともに、ストリッパ43が電子部品４に接触してこ
れを全面的に固定金型28の上面に押圧する。電子部品４
はリード24を含めた部分がダイ部35によって押圧され、
かつパーフォレーションｄは位置決めピン36の先端尖鋭
部37に係合して電子部品４を位置決め保持する。この電
子部品４によってノックアウトリング39は圧縮ばね38の
弾性力に抗して押圧され、固定金型28上面と面一になる
まで下降する。さらに、可動金型31が下降すると、可動
金型31とストリッパ43との間にある圧縮ばね44が圧縮変
形し、始めにリード押え47がストリッパ43の下面から突
出してリード24をダイ部35に押付けて成形がなされる。

ついで、ポンチ46が下降してリード24をダイ部35に押
え付けることにより、これらリード24の切断を行う。そ
して、成形したリード24を接続したまま第５図に示され
るように切断片32から電子部品４を打抜く。この打抜き
成形の後に上記可動金型31が上昇してポンチ46およびリ
ード押え47の下端部がストリッパ43の透孔部48内へ入り
込む。可動金型31がある程度上昇すると、ストリッパ43
が圧縮ばね44に吊持された状態で上昇する。このストリ
ッパ43が打抜き成形された電子部品４から離間するにと
もなって、ノッキングアトリング39を支持する圧縮ばね
38の弾性力が復帰してこれを押し上げる。位置決めピン
36の先端尖鋭部37には電子部品４から打抜かれた打抜き
品33のパーフォレーションｄが圧入状態で係止するが、
ノックアウトリング39を介して圧縮ばね38の弾性力を受
け、先端尖鋭部37まで浮き上がる。

このように構成された打抜き成形機構５に対して上記
切断片32を供給し打抜き成形後に打抜き品33を固定金型
28から排除する上記供給排出機構６は第９図と第10図に
示すように構成されている。すなわち、供給排出機構６
は基部52を備えており、この基部52には取付板53が垂設
されている。この取付板53の上端部の一側面にはロータ
リアクチュエータ54が取付けられている。このロータリ
アクチュエータ54の回転軸55にはＬ字状部材56の一端が
取付けられ、この他端にはスイングアーム57の一端が固
着されている。このスイングアーム57の他端には第１の
プーリ58が支軸59によって回転自在に設けられている。
また、上記回転軸55の上記Ｌ字状部材56の一端から突出
した端部には第２のプーリ60が一体に設けられている。
この第２のプーリ60と上記第１のプーリ58との間には歯
付きのベルト61が張設されている。上記支軸59は上記ス
イングアーム57に回転自在に設けられ、その一端には一
対の吸着ノズル62が設けられたノズルヘッド63の一端が
固着されている。

したがって、供給排出機構６は、そのロータリアクチ
ュエータ54の回転軸55によってスイングアーム57が第９
図中に矢印で示される方向に回転駆動されると、上記ベ
ルト61は第２のプーリ60によって上記スイングアーム57
の回転方向に対して逆方向に走行駆動されることにな
る。すると、上記ノズルヘッド63は第10図に示すように
プレス加工装置26の一対の金型28、31間から退避した状
態からこれら金型28、31間に進入する状態に回動する。
そのとき、一対の吸着ノズル62は軸線を垂直にした状態
で平行移動し、先端が上記固定金型28上に残った打抜き
品33の両端部にわずかな間隔を介して対向する。その状
態でこれら吸着ノズル62に吸引力が作用し、上記打抜き
品33を真空吸着するようになっている。

上記吸着ノズル62が打抜き品33を真空吸着すると、ス
イングアーム57が第10図に示す状態から矢印で示す先程
と逆方向に回転駆動され、第９図に示すようにノズルヘ
ッド63が一対の金型28、31間から退避することになる。
その状態で上記吸着ノズル62に生じている吸引力を解除
すれば、上記打抜き品33を適所に排出することができ
る。ここで、上記打抜き品33の排出口は図示しないが、
第９図中に示される退避状態において、吸着ノズル62の
下部に対応する部分がシャッタ状になっており、上記シ
ャッタ状の排出口が開き、吸着ノズル62の吸引を係止す
ることで、打抜き品33は自重で上記排出口に落ちるよう
に構成されている。そして、上記排出口は通常閉鎖状態
にあり、図示しない供給装置によりキャリアテープ３の
切断片32が１つずつ上記排出口の閉鎖部分52aに供給さ
れ、この切断片32を上記吸着ノズル62が吸着するように
なっている。

つぎに、上記打抜き機構５から上記電子部品４を吸着
保持して上記搬送用アーム17に沿って搬送する搬送機構
８について説明する。第１図中に示される搬送機構８は
上記打抜き成形機構５とこれと離間して設けられた上記
ボンディングステージ11との間を結ぶ上記搬送用アーム
17が水平に設けられている。この搬送用アーム17にはこ
のアーム17に沿って左右方向に移動する上記移動体18が
設けられており、この移動体18には上記ボンディングヘ
ッド７が上下機構16を介して取付けられている。

上記ボンディングヘッド７は第11図乃至第13図に示す
ように構成されている。つまり、ボンディングヘッド７
の本体は中空の角柱状のフレーム64によって構成されて
おり、内側には吸引管65が挿通されている。吸引管65に
は先端にＯリング状の吸着パッド66が設けられ、上記電
子部品４を吸着保持できるようになっている。そして、
その基端側はフレーム64の内周部に設けられた軸受、た
とえばボールスプライン67で回転方向の動きが規制され
た状態で上下動自在に支持され、吸着パッド66をフレー
ム64の先端から突出させている。上記吸引管65はフレー
ム64に内装された加圧ばね68によって下方向に付勢され
ている。なお、フレーム64の基端にはボールスプライン
67および加圧ばね68を押さえるための押え部材69が設け
られている。

一方、フレーム64には導電性の金属材料からなる冷却
フィン70が設けられており、この冷却フィン70は矩形の
箱を対角線に沿って４分割されたと同様の形状をもつ分
割フィン70a〜70dから構成されている。これら分割フィ
ンはフレーム64の先端側を囲むように配置されている。
また、各分割フィンは、これらの内面とフレーム64の外
面（いずれも平滑）との間に設けられたクロスローラテ
ーブル71（リニアガイド）を介してフレーム64の外周に
上下動自在に設けられ、先端面を吸引管65の先端部から
大きく退避させた部位に位置している。なお、各分割フ
ィン70a〜70dの側部には多数のフィン部72が形成されて
いる。また、各分割フィンの後端面とフレーム64の外周
面の中途部の部分に突設されたフランジ73との間にはそ
れぞれ加圧ばね73aが介装されていて、分割フィンを下
方へ付勢している。つまり、各分割フィンは吸着管65と
同様、上方向へ変位できるようになっている。

このように構成された分割フィン70a〜70dの下端面に
はヒータチップ74が吸着パッド66を中心とした周囲に設
けられている。ヒータチップ74は矩形の枠状体を上記電
子部品４の端子列に応じてそれぞれ４辺に分割した構造
となっている。具体的には第12図に示すように吸着パッ
ド66を中心として４方向に分割した断面ほぼＬ字状の分
割チップ75から構成されている。各分割チップ75は取付
座76が台座部材77を介して分割フィンの下端面にボルト
止めされ、チップ先端を電子部品４の端子列に対して位
置決めしている。つまり、それぞれ予圧が与えられる分
割フィン70a〜70dを使って各分割チップ75はそれぞれ独
立して上下の方向へ移動できるようになっている。

なお、ヒータチップ75はパッド66から退避した位置に
取付けられている。そして、各分割フィンのうちの２つ
に給電装置78が接続され、給電により各分割チップの先
端から熱を発生させることができるようになっている。
具体的には第13図に示すように分割チップが直列回路と
なるよう、隣接する分割フィン同士が導電線79で直列に
接続され、それによって給電すればジュール熱を発生す
ることができるようになっている。

なお、分割フィン70a〜70dに電流を流すために、各分
割フィンとクロスローラテーブル71との間および加圧ば
ね68とフランジ73との間にはそれぞれ絶縁部材80を設け
て絶縁を計っている。

そして、上記移動体18の図示しない取付部に上記構成
のボンディングヘッド７の基端部が装着される他、吸引
管65の基端に装着された接続口部81に吸引装置82が接続
されている。そして、電子部品４を吸引管65の先端に吸
着して搬送し、上記ボンディングステージ11上に配置さ
れた基板10に対して上記電子部品４を後述するごとくア
ウタリードボンディングするようになっている。

上記ボンディングヘッド７は搬送機構８によって上記
打ち抜き成形機構５とボンディングステージ11との間を
駆動されるようになっており、この搬送範囲中途部の所
定位置には上記第１の認識手段９が設けられている。こ
の第１の認識手段９は第１のCCDカメラ（撮像手段）83
からなるとともに、上記ボンディングヘッド７の下方で
XYテーブル110によってＸ、Ｙ方向に駆動自在に設けら
れている。また、上記ボンディングステージ11の上方に
は上記第２の認識手段12が設けられており、この第２の
認識手段12は第２のCCDカメラ84から構成されている。
これらカメラ83、84から出力される画像信号はともに上
記制御装置13に内蔵された第４図に示す装着制御装置85
（すなわち、得られる画像データから前記電子部品の吸
着状態を認識する画像処理手段を有する。）に送られる
ようになっている。

上記装着制御装置85はTAB部品21である電子部品４の
装着制御を実行するもので、とくに電子部品４の不良を
検出する機能および電子部品４と基板10との位置合せ機
能が備えられている。具体的には、第４図に示すように
各CCDカメラ83、84からの画像信号をデジタル変換するA
/D変換器86が備えられ、このA/D変換器86でデジタル変
換されたデジタル画像信号が画像データとして画像メモ
リ87に記憶されるようになっている。また、装着制御部
85a、不良検出部88、位置合せ部89、部品の形状データ
メモリ90および入力部91が備えられている。装着制御部
85aは入出力部91を通して打ち抜き成形機構５、搬送機
構８、ボンディングステージ11、上下機構16およびXYテ
ーブル101などに制御信号を送出して電子部品４の打抜
きから基板10への装着までを動作制御する機能を有する
ものであり、不良検出部88は第１のCCDカメラ83の撮影
により得られる画像データ部分と、部品の形状データメ
モリ90の予め記憶されている電子部品の不良を検出する
機能を有するものであり、さらに位置合せ部89は第１お
よび第２のCCDカメラ83、84で得られる各画像データか
らこれら第１および第２のCCDカメラ83、84の位置に基
づいて電子部品４と基板10との相対的位置合せを行う機
能を持ったものである。

上記第１のCCDカメラ83と搬送途中におけるボンディ
ングヘッド７との間には第14図乃至第17図に示すような
視覚認識用ステージ92が設けられている。この視覚認識
用ステージ92には上記ボンディングヘッド７に吸着され
た電子部品４を第１のCCDカメラ83側から照明するリン
グ状の光源93が設けられ、さらに上記視覚認識用ステー
ジ92には上記第１のCCDカメラ83に対して電子部品４の
背面となる位置に閉鎖可能に設けた遮光性があって、し
かも表面で乱反射を起こさないように加工されたシャッ
タ94、95を有している。そして、電子部品４を吸着保持
したボンディングヘッド７が上記認識ステージ92上に到
達すると、上記シャッタ94、95が第14図および第15図に
示されるように閉じて電子部品４の背景に上記ボンディ
ングヘッド７が写らないように遮蔽するようになってい
る。

第14図乃至第17図は視覚認識用ステージ92の全体構造
を示すもので、上記シャッタ94、95はスライドガイド9
6、97に案内されて移動するよう支持体98上に取付けら
れ、エアシリンダ99、100によって開閉駆動されるよう
になっている。また、シャッタ94、95の開閉部の下方位
置には支持体98に固定されたリング状の照明光源93が配
置され、その中心下方位置には上記第１のCCDカメラ83
が設けられている。この第１のCCDカメラ83は上記XYテ
ーブル110上に固定され、それによってＸ、Ｙ方向に移
動させることができるようになっている。

上述のように構成されたアウタリードボンディング装
置１は上記制御装置13によって各部が駆動制御される。
たとえばキャリアテープ３を切断することで制作された
切断片32が第18図に示されるステップS1において供給排
出機構６のセット位置52aに図示しない供給装置により
セットされると、つぎのステップS2において切断片32は
装着制御部85aの制御によって供給排出機構６が作動し
て打抜き成形機構５の固定金型28上に供給される。そし
て、切断片32が上記固定金型28上に供給されると、ステ
ップS3において装着制御部85aは打抜き成形機構５に制
御信号を送出して可動金型31を下降させる。これによ
り、切断片32の中央部から電子部品４が打抜かれる。そ
して、ステップS4において、打抜きにより残された不要
な打抜き品33が上記供給排出機構６によって上記固定金
型28上から除去される。この後、ステップS5、S6、S7に
おいて装着制御部85aは搬送機構８に制御信号を送信す
る。これにより、非作動時において上記第１のCCDカメ
ラ83上に位置しているボンデイングヘッド７が搬送用ア
ーム17に沿って打抜き成形用機構５側に移動し、上記電
子部品４を吸着保持し、再度第１のCCDカメラ83上に移
動して停止する。

つぎに、ステップS8において視覚認識用ステージ92の
シャッタ94、95が作動される。

一方、ボンディングステージ11上に第６図に示すよう
な基板10が載置され、これがステップe1において上記基
板10の載置位置が検知されると、ボンディングステージ
11は動作して基板10を第２のCCDカメラ84の視野内の所
定位置に位置させるように駆動制御される。

この状態において第１のCCDカメラ83はボンディング
ヘッド７で吸着されている電子部品４を撮像してその画
像信号を出力し、また第２のCCDカメラ84は基板10を撮
像してその画像信号に変換されて各画像データとして画
像メモリ87に記憶される。

上記第１のCCDカメラ83による電子部品４の撮像は以
下のごとく行われる。まず、ボンディングヘッド７に吸
着された電子部品４は第１のCCDカメラ83の撮像範囲の
中心位置に位置決めされる。この位置決めは第１のCCD
カメラ83から出力される画像信号をモニタすることによ
って行われる。この所定の後に一対のシャッタ94、95が
閉じる。つぎに、装着制御部85aは入出力部91に指令を
発する。この指令を受けて入出力部91はXYテーブル110
に移動信号を送出してXYテーブル110を移動させ、まず
第１のCCDカメラ83の撮像範囲を第19図に示す画面位置D
₁に設定する（すなわち、装着制御部85aは、画面設定手
段を有するものである）。それによって、第１のCCDカ
メラ83は画面位置D₁で撮像を行ってその画面信号を出力
する。この画面信号はA/D変換器86によりA/D変換されて
デジタル画像信号として画像メモリ87に送られ、この画
像メモリ87に第20図に示す第１画像データとして記憶さ
れる。

つぎに、ステップS9において装着制御部85aは入出力
部91に指令を発する。これにより、入出力部91はXYテー
ブル110に移動制御信号を送出してXYテーブル110を移動
させ、第１のCCDカメラ83の撮像範囲を第19図に示す画
面位置D₂に設定する。このXYテーブル110の移動後に、
位置合せ部89は第１画像データの中心を求める。そし
て、不良検出部89は第１画像データに対してスキャンラ
インL₁、L₂におけるスキャンして各リード24の欠けや曲
りを検出する。

ついで、XYテーブル110が入出力部91からの制御信号
で駆動され、第１のCCDカメラ83の画面位置がD₂に設定
されると、第１のCCDカメラ83は画面位置D₂で撮像を行
ってその画像信号を出力し、この画像信号がA/D変換さ
れて画像メモリ87に第２画像データとして記憶される。
この第２画像データが記憶されると、位置合せ部89は第
２画像データの中心位置を求める。そして、不良検出部
88は第２画像データに対してスキャンして各リード24の
欠けや曲りを検出する。

以下、同様に各画面位置D₃、D₄における第３および第
４画像データが画像メモリ87に記憶され、これら画像デ
ータの中心位置が求められるとともに各画像データに対
してスキャンが行われて各リード24の欠けや曲りが検出
される。

そして、ステップS10において電子部品４の良否が不
良検出部88で判定され、不良であればステップS11で排
除される。

以上のように第１のCCDカメラ83の撮像範囲を電子部
品４の周囲に沿いかつそれぞれ部分的に一定量オーバラ
ップさせて複数箇所に設定し、これら画面箇所において
それぞれ得られる第１〜第４画像データから電子部品４
の中心位置およびリード24の欠けや間借りなどを検出す
る構成としたので、電子部品４の各リード24のピッチ間
隔が狭くなっても、確実に各リード24の欠けや曲がり、
さらにはリード24のピッチ間隔の不均等も検出できる。
たとえば、上記一実施例では４画面で認識を行っている
ので、500ピンの電子部品４までの中心位置およびリー
ド24の欠け、曲りなどの認識ができる。

以上の判定で電子部品４が良品であれば、ステップS1
2に移る。このステップS12において制御装置13の位置合
せ部89は、第１のCCDカメラ83の第１〜第４画像データ
の各中心から電子部品４の中心位置を求める。つぎに、
位置合せ部89はステップS13において第１のCCDカメラ83
の視野中心位置と電子部品４の中心位置との差を求め、
この差をなくす制御信号をボンディングステージ11に送
出する。これにより、第１のCCDカメラ83の視野中心に
電子部品４の中心位置が合せられる。

また、位置合せ部89はステップe3において第２のCCD
カメラ84の撮像により得られた画像データからボンディ
ングステージ11上の基板10の中心を求める。この基板10
の中心は、第２のCCDカメラ84の撮像により得られた画
像データから基板10の中心位置を求め、さらに対向する
中心位置どうしを結んで基板10の中心位置を求めること
ができる。

つぎに、位置合せ部89はステップe4において第２のCC
Dカメラ84の視野中心位置と基板10の中心位置との差を
求め、この差をなくす制御信号をボンディングステージ
11に送出する。これにより、第２のCCDカメラ84の視野
中心に基板10の中心位置を合せる。そして、ボンディン
グステージ11は基板10と電子部品４の中心位置が互いに
一致するよう駆動され、接合時に中心が一致するように
制御される。

ところで、電子部品４の中心位置を求めるときに、各
辺の中心位置どうしを結んだラインが第１のCCDカメラ8
3のXY軸に対して傾いていることが多い。そのため、位
置合せ部89はこの傾きの角度を画素数によって求め、か
つこの角度に応じた位置補正信号をボンディングステー
ジ11に送出する。これにより、ボンディングステージ11
はθ方向に駆動されて基板10を電子部品４に対して位置
補正する。

そして、ステップS15において装着制御部85aは搬送機
構８に対して制御信号を送出してボンディングステージ
11の上方に移動させる。この移動によりボンディングヘ
ッド７がボンディングステージ11の上方に達すると、移
動が停止する。つぎに、ボンディングヘッド７は下降し
て電子部品４を基板10に装着することになる。

このように、電子部品４の画像データと予め設定され
た電子部品４の形状データとから電子部品４の不良を検
出し、かつ第１のCCDカメラ83で得られる画像データと
から電子部品４の不良を検出し、かつ第１のCCDカメラ8
3で得られる画像データと基板10を撮像する第２のCCDカ
メラ84で得られる画像データとからこれらCCDカメラ8
3、84の位置にもとずいて電子部品４と基板10との相対
的位置合せを行う構成としたので、不良の電子部品４を
確実に検出でき、それによって基板１への装着前に排除
できる。これにより、装着効率が向上して歩留まりが向
上する。

また、第１のCCDカメラ83をXYテーブル110によってXY
方向に駆動できるようにし、そしてこの第１のCCDカメ
ラ83による撮像範囲をワークの周囲に沿いかつオーバラ
ップする複数箇所に設定したから、各箇所で得られる画
像信号の分解能を高めることができる。それによって、
電子部品４のリード24のピッチが狭くなっても、その欠
けや曲りを確実に検出することができる。

また、金型28、31によって打抜かれた電子部品４は人
手に触れることなく基板10に実装されるので、リード24
が多ピン、狭ピンとなっても同リード24を変形させるこ
となく実装することができる。

なお、この発明は上記一実施に限定されるものでな
く、その要旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。たと
えば上記一実施例では認識手段として第１および第２の
CCDカメラ83、84を使用しているが、これに限定され
ず、他の撮像カメラを使用するようにしてもよい。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、半導体素子がイ
ンナリードボンディングされたキャリアテープを自動供
給し、このキャリアテープから電子部品を打抜き成形
し、この電子部品を基板に対して相対的に位置決めし、
アウタリードボンディングするという工程を自動化する
ことができる。これにより、従来必要であった手作業に
よる微細な作業を不要にし、作業の高精度化と高能率化
とを実現できる。また、第１の認識手段をXY方向に移動
可能に設け、この第１の認識手段による搬送範囲をワー
クの周囲に沿いかつオーバラップする複数箇所に設定し
たから、各箇所で得られる画像信号の分解能を高めるこ
とができる。それによって、電子部品のリードのピッチ
が狭くなっても、その欠けや曲りを確実に検出すること
ができる。

さらに、被認識物を認識するに際し、撮像装置の撮像
範囲を互いにオーバラップさせて前記被認識物上の複数
箇所に設定できるようにしたから、各個所で得られる画
像信号の分解能を高め、前記被認識物の認識精度を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図はアウタリー
ドボンディング装置の正面図、第２図は同じく側面図、
第３図は同じく平面図、第４図はアウタリードボンディ
ング装置の基本的構成の概略図、第５図はキャリアテー
プの平面図、第６図は基板に電子部品が挿着された状態
の平面図、第７図は打抜き成形機構の要部の斜視図、第
８図は同じく断面図、第９図は打抜き供給機構に対峙し
て設けられる供給排出機構の斜視図、第10図は供給排出
機構が作動して切断片を打抜き成形機構に供給している
状態の斜視図、第11図はボンディングヘッドの断面図、
第12図はボンディングヘッドの先端部とこれに吸着され
る電子部品を示す斜視図、第13図は分割チップの電気的
接続構造の説明図、第14図は視覚認識用ステージのシャ
ッタが開いた状態の正面図、第15図は同じくシャッタが
閉じた状態の斜視図、第16図は同じく平面図、第17図は
視覚認識用ステージと第１のCCDカメラの配置状態の側
面図、第18図はアウタリードボンディング装置の作動の
フローチャート、第19図は第１のCCDカメラによる画面
設定の模式図、第20図はリード検出の作用を説明するた
めの模式図である。４……電子部品、５……打抜き成形機構、６……供給排
出機構、７……アウタリードボンディングステージ、８
……搬送機構、９……第１の認識手段、12……第２の認
識手段、13……制御手段、83……第１のCCDカメラ、84
……第２のCCDカメラ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子がインナリードボンディングさ
れたキャリアテープから電子部品を打抜きかつ成形する
打抜き成形機構とこの打抜き成形機構に前記キャリアテ
ープを供給しかつ打抜き後の不要部品を前記打抜き成形
機構から排出する供給排出機構と、前記打抜き成形機構
から離間した位置に設けられ基板を載置して駆動するボ
ンディングステージと、前記打抜き成形機構から所定の
形状に打抜き成形された電子部品をボンディングヘッド
に吸着保持して搬送する搬送機構と、この搬送機構によ
る搬送工程の中途部に設けられＸ−Ｙ方向に駆動可能で
前記ボンディングヘッドに吸着保持された電子部品の状
態を認識する撮像手段と、この撮像手段の撮像範囲が部
分的に一定量オーバラップするように前記電子部品の複
数箇所に対して設定可能な画面設定手段とこの画面設定
手段により設定された各撮像範囲においてそれぞれ前記
撮像手段により得られる各画面データから前記電子部品
の状態を認識する画像処理手段を有する第１の認識手段
と、前記ボンディングステージと対向する位置に設けら
れ前記ボンディングステージに載置された前記基板の載
置状態を認識する第２の認識手段とを有し、第１及び第
２の認識手段の認識結果に基づき前記ボンディングヘッ
ドに吸着保持された前記電子部品を前記基板に実装する
ことを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】半導体素子がインナリードボンディングさ
れたキャリアテープから電子部品を打抜きかつ成形する
打抜き成形工程と、この打抜き成形工程で所定の形状に
打抜き成形された電子部品をボンディングヘッドに吸着
保持して搬送する搬送工程と、この搬送工程における搬
送の中途部において前記電子部品の複数箇所に対して部
分的に一定量オーバラップするように撮像装置をＸ−Ｙ
方向に駆動することにより設定された撮像装置の各撮像
範囲において得られる各画像データから前記電子部品の
状態を認識する電子部品認識工程と、前記ボンディング
ステージと対向する位置に設けられた撮像装置により前
記ボンディングステージに載置された前記基板の載置状
態を認識する基板認識工程と、前記電子部品認識工程と
前記基板認識工程で得られた画像データを基に前記ボン
ディングヘッドに吸着保持された電子部品を前記基板に
実装する実装工程とを有することを特徴とする電子部品
の実装方法。
【請求項３】被認識物の状態を認識する認識方法におい
て、所定の大きさに設定された撮像範囲で前記被認識物
を撮像する撮像装置と、この撮像装置をＸ−Ｙ方向に駆
動させることによりその撮像範囲を部分的に一定量オー
バラップさせて前記被認識物上の複数箇所に設定可能な
画像設定手段と、この画像設定手段により設定された各
撮像範囲においてそれぞれ前記撮像装置により得られる
画像データに基づき前記被認識物の状態を認識する画像
処理手段とを具備したことを特徴とする認識装置。
【請求項４】被認識物の状態を認識する認識方法におい
て、撮像装置の所定の大きさに設定された撮像範囲を撮
像装置をＸ−Ｙ方向に駆動させることにより部分的に一
定量オーバラップさせて前記被認識物上の複数箇所に設
定する画像設定工程と、この画像設定工程で設定された
各撮像範囲において前記被認識物を撮像する撮像工程
と、設定された各撮像範囲において得られる各画像デー
タに基づき前記被認識物の状態を認識する画像処理工程
とを有することを特徴とする認識方法。