JP2953508B2 - Component mounting mechanism and method - Google Patents
Component mounting mechanism and methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は部品搭載機構に関
し、特にベアチップなどの比較的外形の大きな部品を数
グラム程度の微小な荷重を印加して基板上へ搭載する部
品搭載機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a component mounting mechanism, and more particularly to a component mounting mechanism for mounting a relatively large external component such as a bare chip on a substrate by applying a small load of about several grams.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の、電子部品などの搭載対象物を基
板などの被搭載対象物に搭載する部品搭載機構において
は、例えば特開昭57−15429号公報に示されるよ
うに、基板などの傾きを検出する手段及び基板を保持す
る基板ステージの傾きを調整する機構を有する構成と
し、電子部品と基板の傾きが平行となるように基板ステ
ージの傾きの調整を行っている。2. Description of the Related Art A conventional component mounting mechanism for mounting a mounting target such as an electronic component on a mounting target such as a substrate is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-15429. The apparatus includes a means for detecting the inclination and a mechanism for adjusting the inclination of the substrate stage holding the substrate, and adjusts the inclination of the substrate stage so that the inclination of the electronic component and the substrate becomes parallel.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の部品搭載機構は、基板ステージ側の傾きだけを
考えており、電子部品を搭載する搭載ヘッド側の傾きに
対する補正機能が無く、両者の相対的傾きが考慮されて
いなかった。したがって、基板ステージの傾きを調整し
ても電子部品と基板とが平行にならないことがあった。
特に、外形の大きな電子部品を微小な荷重を加えて搭載
する場合などに、電子部品と基板とが十分に平行となら
ず電子部品の一部のみが基板と接触し、接続不良が発生
したり十分な接続強度が得られない場合が生じる、とい
う問題があった。However, the above-described conventional component mounting mechanism considers only the tilt on the substrate stage side, does not have a correction function for the tilt on the mounting head side on which the electronic components are mounted, and has a relative function. The target inclination was not taken into account. Therefore, even when the inclination of the substrate stage is adjusted, the electronic component and the substrate may not be parallel.
In particular, when mounting an electronic component with a large external shape with a small load applied, the electronic component and the substrate do not become parallel enough, and only a part of the electronic component comes into contact with the substrate, resulting in poor connection. There has been a problem that sufficient connection strength may not be obtained.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による部品搭載機構は、電子部品を保持して
基板へ搭載する搭載ヘッドと、搭載ヘッドを駆動する搭
載ヘッド駆動手段と、基板を保持する基板ステージと、
搭載ヘッドによって基板ステージに印加される圧力を複
数箇所において検出する検出手段と、検出手段からの信
号により基板ステージと搭載ヘッドとの相対的な傾きを
計算する傾き演算手段と、基板ステージまたは前記搭載
ヘッドを傾動させる傾動手段とによって構成され、傾き
演算手段からの傾き計測結果に応じて基板ステージまた
は搭載ヘッドを傾動させるようにした。In order to solve the above-mentioned problems, a component mounting mechanism according to the present invention includes a mounting head for holding an electronic component and mounting the electronic component on a substrate, mounting head driving means for driving the mounting head, and a substrate. A substrate stage for holding the
Detecting means for detecting pressure applied to the substrate stage by the mounting head at a plurality of locations; tilt calculating means for calculating a relative tilt between the substrate stage and the mounting head based on a signal from the detecting means; And a tilting means for tilting the head, wherein the substrate stage or the mounting head is tilted in accordance with a tilt measurement result from the tilt calculating means.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一例を
示す図面である。図1に示す装置は、電子部品を保持し
基板への搭載を行う搭載ヘッド1と、搭載ヘッド1を駆
動する搭載ヘッド駆動部2とを備えている。搭載ヘッド
1の先端には、半導体チップ等の電子部品11を吸着す
るコレット1aが取り付けられ、コレット1aはヘッド
部1bに取り付けられ、ヘッド部1bはボールねじ1c
を介してモータ1dの回転によって上下動する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a drawing showing an example of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 includes a mounting head 1 that holds an electronic component and mounts the electronic component on a substrate, and a mounting head driving unit 2 that drives the mounting head 1. At the tip of the mounting head 1, a collet 1a for adsorbing an electronic component 11 such as a semiconductor chip is attached.
And moves up and down by the rotation of the motor 1d via.
【0006】一方、搭載ヘッド1の下方には、基板12
を保持し各々の電子部品の搭載位置へ基板12を移動さ
せる基板ステージ3が設けられている。基板ステージ3
の所定の位置には、搭載ヘッド1により基板ステージ3
に印加される圧力を検出する圧電素子4,5,6が取り
付けられている。圧電素子4,5,6からの信号は傾き
演算部7へ送られ、傾き演算部7はその信号に基づいて
搭載ヘッド1と基板ステージ3との相対的な傾きを計算
する。On the other hand, below the mounting head 1, a substrate 12
And a substrate stage 3 for moving the substrate 12 to the mounting position of each electronic component. Substrate stage 3
At a predetermined position by the mounting head 1
Are attached. Piezoelectric elements 4, 5, and 6 for detecting the pressure applied to are mounted. The signals from the piezoelectric elements 4, 5, and 6 are sent to a tilt calculator 7, and the tilt calculator 7 calculates a relative tilt between the mounting head 1 and the substrate stage 3 based on the signals.
【0007】基板ステージ3は、傾動手段としてのあお
りステージ8上に取替え自在に設置されている。あおり
ステージ8は、基板ステージ3が設置されるトップステ
ージ8aと、トップステージ8aを取り付けた下部が円
弧状の可動部8bと、可動部8bを移動自在に取り付け
た取付部8cと、取付部8cに取り付けられ可動部8b
をX方向に移動させるためのモータ8dとを備えてい
る。可動部8bをX方向に移動させると、可動部8bは
円弧に沿って傾動するため、トップステージ8aもX方
向に傾動する。さらに、取付部8cは、下部が円弧状の
可動部8eに取り付けられ、可動部8eは取付部8fに
取り付けられ、可動部8eはモータ8gによってY方向
に移動される。可動部8eをY方向に移動させると、可
動部8eは円弧に沿って移動するため、可動部8e上に
載っている取付部8c、可動部8bおよびトップステー
ジ8aがY方向に傾動する。モータ8d,8gは、傾き
演算部7からの傾き計測結果に基づいてあおりステージ
駆動部10によって駆動される。The substrate stage 3 is replaceably mounted on a tilt stage 8 as a tilting means. The tilt stage 8 includes a top stage 8a on which the substrate stage 3 is installed, a movable portion 8b having an arc-shaped lower portion to which the top stage 8a is attached, an attaching portion 8c to which the movable portion 8b is movably attached, and an attaching portion 8c. Movable part 8b attached to
And a motor 8d for moving the motor in the X direction. When the movable section 8b is moved in the X direction, the movable section 8b is tilted along an arc, so that the top stage 8a is also tilted in the X direction. Further, the mounting portion 8c is attached to a movable portion 8e having a lower circular arc shape, the movable portion 8e is attached to an attachment portion 8f, and the movable portion 8e is moved in the Y direction by a motor 8g. When the movable section 8e is moved in the Y direction, the movable section 8e moves along an arc, so that the mounting section 8c, the movable section 8b, and the top stage 8a placed on the movable section 8e tilt in the Y direction. The motors 8 d and 8 g are driven by the tilt stage drive unit 10 based on the tilt measurement results from the tilt calculation unit 7.
【0008】上記例では、圧電素子を3個使用している
が、それに限らず、基板ステージの形状、大きさなどに
応じてより適当となるよう圧電素子の個数を決定する。
また、あおりステージ8はX方向とY方向の2方向の駆
動を行う構成としたが、場合によって1方向でもよい
し、3軸方向であってもよい。In the above example, three piezoelectric elements are used. However, the present invention is not limited to this, and the number of piezoelectric elements is determined so as to be more appropriate according to the shape and size of the substrate stage.
The tilt stage 8 is configured to drive in two directions, that is, the X direction and the Y direction.
【0009】次に上記装置の動作を説明する。搭載ヘッ
ド駆動部2によって駆動される搭載ヘッド1を基板ステ
ージ3の所定の位置に押しつける。この、搭載ヘッド1
を基板ステージ3に押圧する動作により基板ステージ3
に圧力が加わる。この圧力値は、搭載ヘッド1と基板ス
テージ3との間に傾きがある場合には基板ステージ3が
その傾きにならおうとするため、基板ステージ3の各位
置ごとに異なった値となる。この各部の圧力値を検出す
るため、基板ステージ3の下部に圧電素子4,5,6を
配置する。ただし、圧電素子の取付位置は特に限定され
ず、前記圧力を測定できる場所であればどこでもよい。
また、この圧電素子の個数は、搭載ヘッド1の基板ステ
ージ3との接触面の大きさや、基板ステージ3自体の大
きさ、あるいは必要とされる搭載ヘッド1と基板ステー
ジ3との平行度の精度によって決定される。Next, the operation of the above device will be described. The mounting head 1 driven by the mounting head driving unit 2 is pressed against a predetermined position on the substrate stage 3. This mounting head 1
Is pressed against the substrate stage 3 to move the substrate stage 3
Pressure is applied. This pressure value differs for each position of the substrate stage 3 because the substrate stage 3 tries to follow the inclination when the mounting head 1 and the substrate stage 3 have an inclination. In order to detect the pressure value of each part, the piezoelectric elements 4, 5, and 6 are arranged below the substrate stage 3. However, the mounting position of the piezoelectric element is not particularly limited, and may be any place where the pressure can be measured.
The number of the piezoelectric elements depends on the size of the contact surface of the mounting head 1 with the substrate stage 3, the size of the substrate stage 3 itself, or the required accuracy of the parallelism between the mounting head 1 and the substrate stage 3. Is determined by
【0010】この、基板ステージ3の下部に取り付けら
れた圧電素子4,5,6により基板ステージ3の各位置
の圧力がその位置に加わっている圧力値に対応した電圧
値として出力される。この電圧値を傾き演算部7によっ
て読み取り、各部の圧力値に変換した後にその各位置の
圧力値の差から搭載ヘッド1と基板ステージ3との相対
的な傾きを算出する。その算出結果により、搭載ヘッド
1と基板ステージ3とが平行となるようにあおりステー
ジ8のモータ8d,8gをあそりステージ駆動部10に
よって駆動させ、搭載ヘッド1と基板ステージ3との相
対的な傾きを無くすことができる。The pressure at each position of the substrate stage 3 is output as a voltage value corresponding to the pressure value applied to that position by the piezoelectric elements 4, 5 and 6 mounted below the substrate stage 3. This voltage value is read by the inclination calculating unit 7 and converted into pressure values of respective parts, and then the relative inclination between the mounting head 1 and the substrate stage 3 is calculated from the difference between the pressure values at each position. Based on the calculation result, the motors 8d and 8g of the tilt stage 8 are driven by the slack stage driving unit 10 so that the mounting head 1 and the substrate stage 3 are parallel to each other. The inclination can be eliminated.
【0011】図2は本発明の動作を示すタイミングチャ
ートである。図2(a)(b)(c)はそれぞれ、圧電
素子4,5の電圧信号及びあおりステージ8のモータ8
dの動作信号を示している。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the present invention. FIGS. 2A, 2B and 2C show the voltage signals of the piezoelectric elements 4 and 5 and the motor 8 of the tilt stage 8, respectively.
d shows the operation signal.
【0012】次に、図2を用いて上記装置の具体的な動
作を説明する。ここではX軸方向の動作のみ説明する
が、Y軸方向の動作も同様である。時刻t1において搭
載ヘッド1が基板ステージ3に接触し、圧電素子4,5
に圧力が加わり、その圧力に比例した電圧信号が出力さ
れ始める。搭載ヘッド1と基板ステージ3との間に傾き
がある場合、圧電素子4,5の出力電圧に差が生じる。
時刻t2において傾き演算部7により、圧電素子4,5
の差分が検出され、その差を解消する方向、即ち搭載ヘ
ッド1と基板ステージ3とが平行となるような方向にモ
ータ8dを駆動させる信号があおりステージ駆動部10
に入力される。時刻t3,t4においても上記と同様の
動作を繰り返し、最終的に時刻t5において圧電素子
4,5の電圧差が無くなり(同じ圧力値Pとなり)、搭
載ヘッド1と基板ステージ3とが平行となる。Next, a specific operation of the above apparatus will be described with reference to FIG. Here, only the operation in the X-axis direction will be described, but the same applies to the operation in the Y-axis direction. At time t1, the mounting head 1 contacts the substrate stage 3, and the piezoelectric elements 4, 5
And a voltage signal proportional to the pressure starts to be output. When there is an inclination between the mounting head 1 and the substrate stage 3, a difference occurs between the output voltages of the piezoelectric elements 4 and 5.
At time t2, the inclination calculation unit 7 causes the piezoelectric elements 4, 5
Is detected, and there is a signal for driving the motor 8d in a direction to eliminate the difference, that is, a direction in which the mounting head 1 and the substrate stage 3 are parallel to each other.
Is input to At time t3 and t4, the same operation as described above is repeated, and finally at time t5, the voltage difference between the piezoelectric elements 4 and 5 disappears (the same pressure value P), and the mounting head 1 and the substrate stage 3 become parallel. .
【0013】上記説明においては、部品搭載前に上記調
整を行うものとして説明したが、原理的には、部品搭載
前に限らず部品搭載中に上記調整を行ってもよい。In the above description, the above-described adjustment is performed before the component is mounted. However, in principle, the above-described adjustment may be performed not only before the component is mounted but also during the component mounting.
【0014】また基板ステージ3を傾動させる代わりに
搭載ヘッド1を傾動させてもよいし、両方を動かしても
よい。要するに基板ステージと搭載ヘッドの相対的傾き
を調整できればよい。Instead of tilting the substrate stage 3, the mounting head 1 may be tilted, or both may be moved. In short, it is only necessary to adjust the relative inclination between the substrate stage and the mounting head.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明によれば、電子部品を搭載する搭
載ヘッドと基板を保持する基板ステージとの相対的な傾
きを検出し、搭載ヘッドと基板ステージとが平行となる
ように基板ステージまたは搭載ヘッドを駆動することに
より、電子部品と基板とを平行にすることができる。特
に、外形の大きな電子部品を微小な荷重を加えて搭載す
る場合などにおいても電子部品と基板とが十分に平行と
なり、電子部品の一部のみが基板と接触して接続不良が
発生したり十分な接続強度が得られない場合があるとい
う問題をなくす効果がある。According to the present invention, the relative inclination between the mounting head for mounting the electronic components and the substrate stage for holding the substrate is detected, and the substrate stage or the substrate stage is set so that the mounting head is parallel to the substrate stage. By driving the mounting head, the electronic component and the substrate can be made parallel. In particular, even when mounting a large-sized electronic component under a small load, the electronic component and the substrate are sufficiently parallel, and only a part of the electronic component comes into contact with the substrate to cause poor connection or insufficient connection. This has the effect of eliminating the problem that a high connection strength may not be obtained.
【図1】本発明の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the present invention.
【図2】図1の例の具体的な動作を示すタイミングチャ
ートである。FIG. 2 is a timing chart showing a specific operation of the example of FIG.
1 搭載ヘッド 2 搭載ヘッド駆動部 3 基板ステージ 4,5,6 圧電素子 7 傾き演算部 8 あおりステージ 8d,8g モータ 10 あおりステージ駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mounting head 2 Mounting head drive part 3 Substrate stage 4,5,6 Piezoelectric element 7 Tilt calculation part 8 Tilt stage 8d, 8g Motor 10 Tilt stage drive part
Claims (4)
ヘッドと、前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動手
段と、前記基板を保持する基板ステージと、前記搭載ヘ
ッドにより前記基板ステージに印加される圧力を複数箇
所において検出する検出手段と、前記検出手段からの信
号により前記基板ステージと前記搭載ヘッドとの相対的
な傾きを計算する傾き演算手段と、前記基板ステージま
たは前記搭載ヘッドを傾動させる傾動手段とを備え、前
記傾き演算手段からの傾き計測結果に応じて前記基板ス
テージと前記搭載ヘッドとの相対的な傾きを調整するこ
とを特徴とする部品搭載機構。1. A mounting head for holding and mounting an electronic component on a substrate, a mounting head driving means for driving the mounting head, a substrate stage for holding the substrate, and a voltage applied to the substrate stage by the mounting head. Detecting means for detecting pressure at a plurality of locations, tilt calculating means for calculating a relative tilt between the substrate stage and the mounting head based on a signal from the detecting means, and tilting the substrate stage or the mounting head. A component mounting mechanism comprising: a tilting unit, wherein a relative tilt between the substrate stage and the mounting head is adjusted according to a tilt measurement result from the tilt calculating unit.
方向に傾動させるあおりステージである備えた請求項1
に記載の部品搭載機構。2. The method according to claim 1, wherein the tilting unit is configured to move the substrate stage by two.
2. A tilt stage which tilts in a direction.
Component mounting mechanism described in 1.
検出された各圧力の差に基づいて前記基板ステージと前
記搭載ヘッドとの相対的な傾きを計算する請求項1また
は2に記載の部品搭載機構。3. The component mounting device according to claim 1, wherein the calculation unit calculates a relative inclination between the substrate stage and the mounting head based on a difference between the pressures detected at the plurality of locations. mechanism.
て、基板ステージに保持された基板へ搭載する部品搭載
方法において、前記搭載ヘッドによって前記基板ステー
ジを押圧し、前記押圧力を複数箇所において検出し、前
記検出結果に基づいて前記基板ステージと前記搭載ヘッ
ドとの相対的な傾きを計算し、前記傾きに応じて前記基
板ステージまたは前記搭載ヘッドを傾動させ、前記基板
ステージと前記搭載ヘッドとの相対的な傾きを調整する
ことを特徴とする部品搭載方法。4. A component mounting method in which an electronic component is held by a mounting head and mounted on a substrate held by a substrate stage, wherein the mounting head presses the substrate stage and detects the pressing force at a plurality of locations. Calculating a relative tilt between the substrate stage and the mounting head based on the detection result, tilting the substrate stage or the mounting head according to the tilt, and determining a relative tilt between the substrate stage and the mounting head. Component mounting method characterized by adjusting the natural inclination.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8320926A JP2953508B2 (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Component mounting mechanism and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8320926A JP2953508B2 (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Component mounting mechanism and method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10150296A JPH10150296A (en) | 1998-06-02 |
JP2953508B2 true JP2953508B2 (en) | 1999-09-27 |
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JP5894801B2 (en) * | 2012-01-06 | 2016-03-30 | ファスフォードテクノロジ株式会社 | Die bonder and bonding method |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP8320926A patent/JP2953508B2/en not_active Expired - Fee Related
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