JP3295529B2 - Ｉｃ部品実装方法及び装置 - Google Patents

Ｉｃ部品実装方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣ部品、特にフリップ
チップを回路基板に直接実装する場合などに好適に適用
できるＩＣ部品実装方法及びその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ部品を回路基板に実装する方
法としては、側辺から突出するリードを有するパッケー
ジ形態のＩＣ部品を供給し、このＩＣ部品をその供給位
置で実装ヘッドにて吸着し、吸着したＩＣ部品の吸着姿
勢を部品認識部で画像認識し、ＩＣ部品の吸着姿勢を補
正して回路基板上の装着位置に装着し、ＩＣ部品のリー
ドと回路基板の電極を半田接合する方法が一般的に採用
されている。
【０００３】なお、フリップチップをフェースダウンで
絶縁基板に実装し、フリップチップの電極と絶縁基板の
電極とを直接接続するフリップチップボンディングもワ
イヤボンディングに代わるものとして知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年は高機
能・小型の電子機器を開発するためにＩＣ部品の高集積
化と小型化、及びそれによる多ピン・狭ピッチ化が進ん
でおり、更に携帯電話やポケットワープロなどの超小型
の電子機器を実現する方法としてフリップチップＩＣを
直接回路基板に実装することが考えられているが、上記
従来のＩＣ部品実装方法を適用するには、フリップチッ
プＩＣをその接合電極配置面を下向きにしたフェースダ
ウンで供給位置に供給する必要があり、そのためフリッ
プチップＩＣをフェースダウンでトレー等に収容して搬
送するようにすると、搬送中に電極上に形成したバンプ
を傷めて実装後に適正な接合状態が得られない恐れがあ
るという問題がある。そこで、従来はフリップチップＩ
Ｃをフェースアップでトレー等に収容して搬送し、実装
時に手作業にて搬送用トレーから実装用トレーにフェー
スダウンにして収容するという作業を行っていたが、生
産性が悪くしかもトレーにフェースダウンにして収容す
るため上記問題を完全に解消することができないという
問題があった。
【０００５】また、フェースアップのフリップチップＩ
Ｃを供給位置で吸着する場合、吸着ノズルがバンプ部分
に接触してこれを傷めたり、適正な吸着状態が得られな
かったり、また吸着動作時に従来のように吸着ノズルが
一定位置まで下降するだけであると、フリップチップＩ
Ｃのフェースに強く衝突してフリップチップの回路を傷
めてしまう恐れもあるという問題がある。
【０００６】また、フリップチップＩＣを直接回路基板
に実装する場合、回路基板にはガラスエポキシ樹脂製の
多層基板が用いられことが多いために、基板全体のうね
りや下層の配線パターン等による凹凸によって実装位置
毎に実装表面に微小な傾きが存在し、その状態でフリッ
プチップＩＣを実装するとバンプと回路基板電極の接合
が適正に行われないことがあるという問題がある。
【０００７】また、フリップチップＩＣを直接回路基板
に実装する工法として、フリップチップＩＣの加圧力を
制御したり、フリップチップＩＣを加熱制御したりする
工法があるが、従来の実装装置では実施できないという
問題がある。
【０００８】また、加熱する場合、基板規制手段の基準
側を固定したままで実装すると、基板の熱膨張により基
板側の実装位置に位置ずれを生じて、高精度の実装でき
ないという問題がある。
【０００９】本発明は、上記従来の問題点の１つを解決
するもので、ＩＣ部品の基板に対する接合電極配置面を
上向きにして供給して実装することができ、その接合電
極を傷つけたり、吸着不良を生じることがなく、高精度
の実装が可能なＩＣ部品実装方法及び装置を提供するこ
とを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のＩＣ部品実装方
法は、基板に対する接合電極配置面を上向きにして供給
されたＩＣ部品を供給位置で吸着し、吸着したＩＣ部品
を上下反転し、反転したＩＣ部品を実装ヘッドで吸着
し、実装ヘッドに吸着されたＩＣ部品の位置を認識する
とともに基板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を認識
し、ＩＣ部品を基板のＩＣ部品実装位置に位置決めして
実装するＩＣ部品実装方法であって、供給位置でＩＣ部
品を吸着する際に、ＩＣ部品を画像認識して吸着ノズル
が接合電極に干渉しない吸着位置を検出し、その吸着位
置の高さを検出し、吸着ノズルを吸着位置に位置決めす
るとともにその高さ位置を制御して吸着することを特徴
とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】又、本発明のＩＣ部品実装装置は、上記発
明のＩＣ部品実装方法に用いるものであって、基板に対
する接合電極配置面を上向きにしたＩＣ部品を供給位置
に供給するＩＣ部品供給手段と、供給位置でＩＣ部品を
吸着して上下反転するとともに移載位置に向けて搬送す
るＩＣ部品吸着反転搬送手段と、ＩＣ部品を実装する基
板を位置規制して保持する基板設置テーブルと、移載位
置でＩＣ部品を吸着して基板のＩＣ部品実装位置に実装
するツールと基板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を画
像認識する基板認識手段とを備えた実装ヘッドと、ツー
ルに吸着された部品の位置を認識する部品認識手段とを
備え、前記ＩＣ部品吸着反転搬送手段は、供給位置と移
載位置との間で往復移動する移動体に、昇降及び上下反
転可能な吸着ノズルと、ＩＣ部品の吸着位置の高さを検
出する高さ検出手段と、ＩＣ部品を画像認識する画像認
識手段を設置して構成したことを特徴とする。
【００１６】好適にはＩＣ部品供給手段は、移動体の移
動方向と直交する方向にＩＣ部品を収容したトレイを移
動させて位置決めするように構成される。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【作用】本発明のＩＣ部品実装方法によれば、ＩＣ部品
を吸着して上下反転し、反転したＩＣ部品を実装ヘッド
で吸着して実装するので、ＩＣ部品のフェースを上向き
にして供給することができ、フェースを下向きにする作
業が不要であるため生産性を向上できるとともに、ＩＣ
部品の搬送中に接合電極が傷んで適正な接合状態が得ら
れなくなるという恐れをなくすことができる。
【００２３】また、供給位置でＩＣ部品を吸着する際
に、吸着ノズルを接合電極に干渉しない吸着位置に位置
決めするとともにその高さ位置を制御して吸着ノズルが
ＩＣ部品に接触する直前位置で停止して吸着することに
より、ＩＣ部品をフェースアップで供給しても吸着ノズ
ルが電極部分に接触してこれを傷めたり、適正な吸着状
態が得られなかったり、またＩＣ部品のフェースに強く
衝突してＩＣ部品の回路を傷めてしまう恐れをなくすこ
とができる。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】本発明のＩＣ部品実装装置によれば、ＩＣ
部品吸着反転搬送手段を備え、そのＩＣ部品吸着反転搬
送手段を、昇降及び上下反転可能な吸着ノズルと高さ検
出手段と画像認識手段を移動体に設けて構成することに
より、上記発明のＩＣ部品実装方法を合理的な装置構成
で実施することができる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図１〜図２
６を参照しながら説明する。
【００３８】ＩＣ部品実装装置の全体構成を示す図２、
図３において、１はＩＣ部品供給手段であり、ＩＣ部品
（フリップチップＩＣ）をその接合電極（バンプ）を配
置した面を上向きにしたフェースアップ姿勢で供給位置
に供給する。２はＩＣ部品吸着反転搬送手段であり、供
給位置でＩＣ部品を吸着した後移載位置に向けて搬送す
る間に上下反転し、移載位置で吸着したＩＣ部品をフェ
ースダウン姿勢とする。３はＩＣ部品を実装すべき基板
を位置規制して保持する基板設置テーブルである。４は
実装ロボットであり、実装ヘッド５を水平方向の２方向
のＸ、Ｙ方向と、垂直方向のＺ方向に移動させるととも
に任意の位置に位置決め可能に構成され、移載位置でＩ
Ｃ部品を吸着して基板設置テーブル３上に位置規制され
た基板の任意に位置に実装するように構成されている。
【００３９】６は実装ヘッドに吸着されたＩＣ部品の吸
着位置を認識する部品認識手段であり、部品の外形を認
識する部品外形認識カメラ７とＩＣ部品におけるパター
ンや位置決め用マークを認識する高精度認識カメラ８に
て構成されている。９はＩＣ部品の種類に応じてＩＣ部
品を吸着するツールを交換するためのツールチェンジャ
である。１０はＩＣ部品の電極（バンプ）に接合用の銀
ペーストを転写にて付着させる転写手段である。１１は
ツールの平行度を検出するための平行度検出手段であ
る。１２は経時的に発生する光学系やガイド等のメカニ
カルな位置ずれを検出して位置補正を行うための治具を
配置した位置ずれ検出手段である。１３は吸着ノズルチ
ェンジャ、１４は廃棄コンベア、１５は廃棄ボックスで
ある。
【００４０】１６は基板の搬入コンベア、１７は搬入さ
れた基板を予熱する基板予熱手段、１８は基板予熱手段
１７上の基板を吸着して基板設置テーブル３上に移載す
る搬入移載手段、１９は基板の搬出コンベア、２０は基
板設置テーブル３上の基板を吸着して搬出コンベア１９
に移載する搬出移載手段である。
【００４１】ＩＣ部品供給手段１には、図４に示すよう
に、ＩＣ部品をフェースアップ状態でマトリックス状に
収容保持したトレイ２１をトレイプレート２２に並列し
て保持させ、トレイプレート２２をマガジン２３に複数
段収容した状態でＩＣ部品が供給される。２２ａは各ト
レイ２１を押圧固定する押さえである。２３ａは各トレ
イプレート２２の抜出防止片であり、マガジン２３の一
側縁に開閉可能に枢支されている。
【００４２】このマガジン２３が図５に示すようなリフ
ター２４に設置されることにより、マガジン２３内の任
意のトレイプレート２２が所定高さ位置に位置決めさ
れ、その高さ位置で図２に示す引出し手段２５にてトレ
イプレート２２が引き出され、トレイ２１に収容された
任意のＩＣ部品が供給位置に位置決めされる。リフター
２４は、フレーム２６にて昇降自在に支持されるととも
に送りねじ機構２７にて昇降駆動される昇降枠２８内に
マガジン２３を収納保持するように構成されている。２
６ａは、フレーム２６に設けられたマガジン載置台、２
９は送りねじ機構２７の駆動モータである。
【００４３】ＩＣ部品吸着反転搬送手段２は、トレイプ
レート２２の引出し方向と直交する方向に延設された移
動レール３１に沿って供給位置と移載位置との間で往復
移動する移動体３２に、図６に示すように、昇降可能な
昇降ベース３３が設けられ、この昇降ベース３３に供給
位置から移載位置に向かって移動する間に下向き姿勢か
ら上向き姿勢に反転する反転枠３４が設けられ、この反
転枠３４に吸着ノズル３５が設けられている。また、移
動体３２には供給位置のＩＣ部品の高さを検出する高さ
検出センサ３６と、ＩＣ部品の形状を画像認識する認識
カメラ３７が設けられている。３８はＩＣ部品吸着用の
吸引ユニットであり、吸着時の吸引圧力を検出して吸着
状態の適否を検出するように構成されている。３９は吸
着ノズル３５の回転手段である。
【００４４】実装ヘッド５には、図２、図７に示すよう
に、ＩＣ部品を吸着するツール４１と、その昇降加圧機
構４２と、基板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を画像
認識する基板認識カメラ４３と、接着剤を塗布するディ
スペンサ４４が設けられている。昇降加圧機構４２は、
図８に模式図を示すように、昇降用モータ４５にて駆動
される送りねじ機構４６にて昇降駆動される昇降枠４７
に加圧シリンダ４８と自重補償シリンダ４９が取付けら
れ、これらシリンダに昇降自在に支持された昇降体５０
が連結され、この昇降体５０にツール取付ユニット５１
が垂直軸芯回りに回転可能に配設されている。加圧シリ
ンダ４８と昇降体５０の間にはロードセルから成る加圧
力検出センサ５２が介装され、検出圧力に応じて加圧シ
リンダ４８をフィードバック制御し、正確に所望の加圧
力で加圧できるように構成されている。５３はツール取
付ユニット５１を任意の回転位置に位置決めする回転手
段、５４は実装位置に冷却風を吹き付けて冷却する冷風
ブローノズルである。
【００４５】ツール取付ユニット５１は、図９に示すよ
うに、回転手段５３にて回転される装着軸５５の下端部
に嵌合固定される装着部材５６とその下部に取付けられ
た冷却ジャケット５７と、その下部に取付けられたツー
ル取付部材５８にて構成されている。ツール取付部材５
８は、冷却ジャケット５７に対する取付板５９から伝熱
規制小断面部６０を垂下し、その下端にツール取付部６
１が設けられている。
【００４６】ツール取付部６１の下面にはツール当接面
６２が形成され、各ＩＣ部品に対応した形状のツール４
１が着脱自在に吸着保持されている。
【００４７】ツール４１はＩＣ部品吸着面４１ａと平行
な取付面４１ｂを有する偏平な部材からなり、その中央
に吸着穴６３を有している。また取付面４１ｂの両側に
はツール４１を位置規制する規制係合部６４が設けられ
ている。吸着穴６３に連通する部品吸着用の吸引通路６
５がツール取付部材５８、冷却ジャケット５７を貫通し
て装着部材５６の外周に開口するように形成されてい
る。また、ツール当接面６２には吸引通路６５の両側に
ツール吸着穴６６が開口され、ツール吸着用の吸引通路
６７がツール取付部材５８、冷却ジャケット５７を貫通
して装着部材５６の外周に開口するように形成されてい
る。ツール取付部６１にはヒータ６８と熱電対などの温
度検出手段６９が設けられている。装着部材５６には細
軸部７０が設けられ、その下部の調整板部７１の周囲に
螺合させた複数の調整ねじ７２にてツール４１のＩＣ部
品吸着面４１ａの基板設置テーブル３に対する平行度を
調整できるように構成されている。図７において、７３
はツール４１吸着用の真空エジェクタ、７４はＩＣ部品
吸着用の真空エジェクタ、７５は空圧レギュレータであ
る。
【００４８】ツールチェンジャ９は、図１０に示すよう
に、ツール４１を載置支持する複数のツール載置部７６
と、各ツール載置部のツール４１の対角位置を挟持する
各一対の挟持部材７７ａ、７７ｂと、これら挟持部材７
７ａ、７７ｂを一括して矢印方向に開閉する開閉駆動手
段７８と各ツールの有無を検出する検出手段７９とが設
けられている。
【００４９】また、このツールチェンジャ９におけるツ
ール載置部７６の底面には、図１１に示すように、複数
の温度検出手段８０が配設され、図示の如く、ツール取
付部６１のヒータ６８にてツール４１を加熱した時のＩ
Ｃ部品吸着面４１ａの実際の温度とその分布をこの温度
検出手段８０にて検出し、温度検出手段６９による検出
温度との相対的な関係を求めておき、温度検出手段６９
による検出温度に基づいてヒータ６８を制御することに
よりＩＣ部品吸着面４１ａの温度を正確に所定の温度に
設定できるように構成されている。
【００５０】基板設置テーブル３は、図１２に示すよう
に、基板を吸着して保持するとともに内蔵されたヒータ
８１と温度検出手段８２にて基板を所望の温度に制御で
きるように構成されている。この基板設置テーブル３は
基板設置テーブル３以外の部分への熱伝達を防止すべく
冷却水配管８４が内蔵された支持テーブル８３上に設置
されている。８５は吸着用の吸引配管、８５ａは吸着ス
イッチである。
【００５１】支持テーブル８３上に、基板設置テーブル
３上の基板における４辺の内の隣合う２辺の側縁に係合
して位置規制する基準側の規制手段８６、８７と、残り
の２辺を基準側の規制手段８６、８７に向けて押し付け
て規制する可動側規制手段８８、８９とが配設されてい
る。第１の基準側規制手段８６は、基板の一辺のほぼ全
長にわたって係合するように複数の規制ローラ９０が並
列配置された規制部材９１をシリンダ９２にてレバー連
動機構９３を介して規制位置と規制解除位置との間で移
動可能に構成されている。又、第２の基準側規制手段８
７及び可動側規制手段８８、８９は、規制ローラ９４を
シリンダ９５にて基板の側縁に向けて押圧付勢及び退避
移動可能に構成され、かつ第２の基準側規制手段８７は
その付勢力が大きく設定されている。かくして、これら
規制手段８６〜８９にて基板を所定位置に規制するとと
もに、実装加熱時に規制解除できるように構成されてい
る。９６は基板設置テーブル３上の基板を検出する基板
検出センサ、９７はそのアンプである。
【００５２】支持テーブル８３は、図１３、図１４に示
すように、四周の側端面の内の隣合う２つの側端面にそ
れぞれ係合する各一対の固定ガイドローラ９８と、残り
の２つの側端面にそれぞれ係合する各一対の押圧ガイド
ローラ９９とにより、昇降及び微小量傾き可能に支持さ
れている。押圧ガイドローラ９９はばねとレバーから成
る押圧機構１００にて押圧付勢されている。この支持テ
ーブル８３の下面にはその一側両端部の２箇所と他側中
央部の１箇所の計３箇所に支持ローラ１０１が配設さ
れ、これら支持ローラ１０１に対応してその高さ位置を
それぞれ独立して調整する高さ調整手段１０２が配設さ
れている。高さ調整手段１０２は、傾斜ガイド１０３に
沿って移動可能でかつ支持ローラ１０１が転動自在に係
合する上面が水平な可動楔状部材１０４と、この可動楔
状部材１０４を移動駆動する送りねじ機構１０５と、そ
の送りねじを回転駆動する駆動モータ１０６にて構成さ
れている。かくして、各高さ調整手段１０２にて支持テ
ーブル８３の一側両端部の２箇所と他側中央部の１箇所
の高さを調整することによって、支持テーブル８３の任
意の位置の高さを変えることなく、その位置の傾きを任
意に調整できるように構成されている。
【００５３】転写手段１０は、図１５に示すように、転
写プレート１１１上に電極接合用の銀ペーストを供給ノ
ズル１１２から供給し、回転駆動される複数の均しプレ
ート１１３〜１１５を駆動モータ１１６にて回転させて
転写プレート１１１上に銀ペーストの均一な薄膜を形成
するように構成されている。かくして、この転写プレー
ト１１１上にＩＣ部品を軽く押し当てることによってそ
のバンプに銀ペーストが転写付着される。
【００５４】平行度検出手段１１は、図１６に示すよう
に、水平な取付板１１７に垂直に４つのレベルゲージ１
１８を取付けて構成され、ツール４１に測定板を吸着さ
せた状態でその４隅近傍をこれらレベルゲージに押し当
てることによってツール４１のＩＣ部品吸着面４１ａの
水平方向の基準面に対する傾きを検出できるように構成
されている。そして、検出した傾きに応じて上記のよう
にツール取付部材５８の調整ねじ７２を調整してＩＣ部
品吸着面４１ａを水平方向の基準面に一致させる。
【００５５】位置ずれ検出手段１２は、図１７〜図１９
に示すように、支持体１２１の上面に、透明ガラス板か
ら成るとともに中央に吸着穴１２３を形成された下部治
具板１２２が固定して配設され、その上に透明ガラス板
から成る上部治具板１２４が載置されている。吸着穴１
２３は真空吸引手段１２５に連通されており、下部治具
板１２２上に載置された上部治具板１２４を吸着固定で
きるように構成されている。下部治具板１２２は仮想実
装位置を表し、上部治具板１２４はその実装位置に実装
する仮想ＩＣ部品を表している。上部治具板１２４の下
面には、図１８（ｂ）に示すように、中心位置に中心マ
ーク１２６が形成されるとともに一対の対角位置に位置
ずれ検出マーク１２７ａ、１２７ｂが形成され、下部治
具板１２２の上面には、図１８（ａ）に示すように、位
置ずれ検出マーク１２７ａ、１２７ｂに対応させてその
外側に位置するように位置ずれ検出マーク１２８ａ、１
２８ｂが形成されており、下部治具板１２２上に上部治
具板１２４を正規の位置関係で重ねると、図１９
（ａ）、（ｂ）に示す状態となる。１２９は目視確認用
マークである。
【００５６】搬入移載手段１８及び搬出移載手段２０
は、実質的に同一の構成であり、図２０に示すように、
共通の移動レール１３１に沿って移動自在な移動体１３
２から支持アーム１３３が延出され、この支持アーム１
３３の基板の四隅部に対応する各先端部に吸着パッド１
３４が取付けられている。移動体１３２は、その移動経
路に沿って張設した無端駆動ベルト１３５にて移動駆動
可能に構成されている。
【００５７】１３６はその駆動プーリである。
【００５８】次に、以上の構成のＩＣ部品実装装置によ
るＩＣ部品の実装動作について、主として図１の動作フ
ローチャートを参照して説明する。なお、この実施例
は、図２４に示すように、フリップチップＩＣから成る
ＩＣ部品Ｐを多層回路基板Ｂに直接実装するものであ
り、ＩＣ部品Ｐの一側面（フェース）に形成された多数
の表面電極ｔ上に接合電極としてのバンプｂが設けら
れ、このバンプｂを銀ペーストから成る接合金属ｍにて
多層回路基板Ｂの電極ｄに接合し、かつＩＣ部品Ｐと多
層回路基板Ｂの間に充填した熱硬化性接着剤ｒにて封止
するとともに一体固着するものである。
【００５９】この場合、ＩＣ部品Ｐの製造工場から実装
工場に搬送する間にバンプｂが傷まないように、図２５
に示すように、ＩＣ部品Ｐはバンプｂを設けた面を上向
きにしたフェースアップ状態で供給され、そのためこの
ＩＣ部品Ｐを取り出す際には、仮想線で示すように吸着
ノズル３５をバンプｂと干渉しない位置に位置決めして
吸着する必要がある。
【００６０】また、この実施例ではＩＣ部品Ｐを装着す
ると同時に実装を完了するため、図２６に示すような所
定のプロファイルに沿ってＩＣ部品Ｐの加圧と加熱を行
う必要がある。即ち、最初に初期加圧力Ｐ1 を加えた後
ｔ1 時間掛けてＰ2 まで加圧し、その加圧力を維持した
まま次に温度をＴ1 から徐々に上昇させ、ｔ2 時間掛け
てＴ3 まで上昇させ、この加熱・加圧状態をｔ3 時間保
持した後、ｔ4 時間掛けて温度をＴ2 まで冷却し、次に
ｔ5 時間掛けて加圧力を初期加圧力Ｐ1 まで下降させて
加圧を解除するというプロファイルで加熱加圧を行う必
要がある。
【００６１】図１において、まず回路基板Ｂ搬入搬出動
作を説明すると、搬入コンベア１６にて基板Ｂを基板予
熱手段１７上に搬入してこれを予熱しておく。基板設置
テーブル３上の基板Ｂに対する実装が完了するとその基
板Ｂの吸着を解除した後、搬入移載手段１８にて基板予
熱手段１７上の基板Ｂを基板設置テーブル３上に移載す
ると同時に搬出移載手段２０にて基板設置テーブル３上
の基板Ｂを搬出コンベア１９上に移載する。基板設置テ
ーブル３上に移載された基板Ｂは、基準側規制手段８
６、８７及び可動側規制手段８８、８９が規制位置に移
動することによって位置決め規制された後吸着されて固
定保持される。また、温度検出手段８２にて温度検出し
ながらヒータ８１にて基板設置テーブル３が加熱される
ことによって基板Ｂが所定温度に維持される。
【００６２】次に、ＩＣ部品Ｐの実装ヘッド５に対する
供給動作を説明すると、ＩＣ部品供給手段１において、
リフター２４を作動させて次に実装すべきＩＣ部品Ｐを
収納しているトレープレート２２を所定の引出し高さ位
置に位置させた後、引出し手段２５にて引出し、そのＩ
Ｃ部品Ｐが吸着ノズル３５の移動経路上の位置（供給位
置）に位置するようにトレープレート２２を位置決めす
る。
【００６３】次に、ＩＣ部品吸着反転搬送手段２の移動
体３２をこの供給位置に移動させ、吸着ノズル３５にて
吸着する。その際に、図２５に示したように適正に吸着
するため、まず図２１（ａ）に示すように、認識カメラ
３７をＩＣ部品Ｐの上方に位置させ、ＩＣ部品Ｐの正確
な位置を検出し、検出結果に応じて引出し手段２５にて
トレープレート２２の位置補正を行うとともに高さ検出
センサ３６及び吸着ノズル３５をＩＣ部品Ｐ上に位置決
めする際の移動量の補正を行う。次に、図２１（ｂ）に
示すように、高さ検出センサ３６にてＩＣ部品Ｐの吸着
位置の高さを検出し、次に吸着ノズル３５をＩＣ部品Ｐ
の直上に位置決めした後、図２１（ｃ）に示すように吸
着ノズル３５をＩＣ部品Ｐとの間に微小な隙間が生じる
位置まで下降させ、その状態でＩＣ部品Ｐを吸着する。
このように吸着ノズル３５の下降位置を制御することに
よって吸着ノズル３５がＩＣ部品Ｐのフェースに強く衝
突してその回路にダメージを与える恐れを無くすことが
できる。
【００６４】この吸着状態の異常は吸引ユニット３８に
おける吸引圧力によって検出され、異常があった場合に
は廃棄コンベア１４位置まで移動体３２を移動させて廃
棄し、次のＩＣ部品Ｐを供給して吸着する。次に、必要
に応じて吸着ノズル３５を回転手段３９にて回転させて
ＩＣ部品Ｐの回転姿勢を変更し、移動体３２を移載位置
に向けて移動させると、反転枠３４が反転し、移載位置
で吸着ノズル３５が上向きとなり、ＩＣ部品Ｐがフェー
スダウン姿勢で実装ヘッド５に供給される。
【００６５】次に、ＩＣ部品Ｐの基板Ｂへの実装動作を
説明すると、実装ヘッド５を次の実装位置に向けて移動
させる間に、基板Ｂの実装位置における傾きに応じて基
板設置テーブル３を設置した支持テーブル８３の３つの
支持点の高さをそれぞれ高さ調整手段１０２にて調整す
ることにより実装位置の高さを変えることなく、その傾
きを補正し、基板Ｂの実装位置の面をツール４１のＩＣ
部品吸着面４１ａと正確に平行にする。
【００６６】即ち、基板Ｂが多層基板の場合、下層パタ
ーンによって基板Ｂの表面はその位置によって傾きが変
化することになる。その傾き状態は、一般に同一機種の
基板Ｂについては同一傾向があり、同一機種における個
々の基板Ｂ間では大きく変わることはなく、従って機種
毎に基板Ｂの各実装位置における傾きを予め測定してお
き、各実装位置毎にその傾きに応じて上記の如く基板Ｂ
の傾き補正を行うことによりＩＣ部品Ｐのバンプｂを基
板Ｂの電極ｄに接合でき、ＩＣ部品Ｐを高い信頼性を持
って実装することができるのである。
【００６７】基板Ｂの各実装位置での傾きを測定する方
法としては、基板Ｂの実装位置の高さの変化を直接測定
することも考えられるが、測定すべき値に対してその表
面の凹凸が大きいためにどの測定点から傾きを演算する
のかを決定できず、精度の高い測定を行うことができな
い。そこで、本実施例ではＩＣ部品Ｐ又はその模型を実
装ヘッド５にて保持して、図２２（ａ）に示すように、
基板Ｂの実装位置に押し付けることによってそのバンプ
ｂを基板Ｂの電極ｄにて塑性変形させ、次に図２２
（ｂ）に示すように、そのＩＣ部品Ｐ又はその模型の各
バンプｂの高さを高さ検出手段Ｈを走査して測定し、そ
れらの高さから基板Ｂのその実装位置での傾きを演算
し、各機種の基板Ｂにおける各実装位置毎にその傾きを
ＩＣ部品実装装置の制御部に予め登録しておく。そし
て、基板Ｂの各実装位置に対するＩＣ部品Ｐの実装動作
毎に、上記の如く支持テーブル８３の３つの支持点の高
さをそれぞれ調整し、図２２（ｃ）に示すように、基板
Ｂの傾きを補正する。
【００６８】次に、実装ヘッド５が実装位置の直上位置
に到達すると、その基板認識カメラ４３にて実装位置の
パターン又は実装位置マークを認識し、正確な実装位置
を測定する。次に、実装ヘッド５を移載位置に向けて移
動させるとともにその間にツール４１をＩＣ部品Ｐの回
転姿勢に合わせて回転手段５３にて回転させ、移載位置
に到達するとＩＣ部品Ｐをツール４１にて吸着する。
【００６９】次に、実装ヘッド５を転写手段１０に移動
させ、その転写プレート１１１にＩＣ部品Ｐを押し付け
ることによってＩＣ部品Ｐのバンプｂに銀ペーストｍを
転写する。次に、実装ヘッド５を部品認識手段６に向け
て移動させるとともに、その間にツール取付部６１のヒ
ータ６８に通電してツール４１を加熱することによって
銀ペーストｍの有機溶剤を蒸発除去した後、後工程で熱
硬化性接着剤ｒ内に没入させる際に悪影響を与えないよ
うに冷風ブローノズル５４から冷却風を吹き付けて冷却
する。
【００７０】実装ヘッド５が部品認識手段６上に到達す
ると、ツール４１にて吸着されたＩＣ部品Ｐを部品外形
認識カメラ７上に位置決めし、その外形とＩＣ部品Ｐの
大まかな吸着位置を認識する。適正なＩＣ部品Ｐが吸着
されていなかったり、吸着姿勢が適正でない場合は、廃
棄ボックス１５に廃棄する。適正なＩＣ部品Ｐが適正に
吸着されている場合は、大まかに検出したＩＣ部品Ｐの
位置に応じてＩＣ部品Ｐの所定のパターン又は位置決め
マークが高精度認識カメラ７の視野に入るように位置決
めし、ＩＣ部品Ｐの吸着位置を高精度に認識する。
【００７１】次に、ディスペンサ４４が基板Ｂの実装位
置の直上に位置するように実装ヘッド５を位置決めし、
このディスペンサ４４にて実装位置の中央に熱硬化性接
着剤ｒを塗布する。
【００７２】次に、ＩＣ部品Ｐを基板Ｂの実装位置の直
上に位置決めし、ツール４１を下降させることによっ
て、先に塗布した熱硬化性接着剤ｒを押し拡げながらＩ
Ｃ部品Ｐと基板Ｂの間の隙間がこの熱硬化性接着剤ｒに
て完全に充填されるようにＩＣ部品Ｐを装着する。この
ＩＣ部品Ｐの装着時に、基板認識カメラ４３にて認識し
た基板Ｂの実装位置の位置データと、高精度認識カメラ
８にて認識したＩＣ部品Ｐの吸着位置の位置データにて
実装ヘッド５の実装位置データを補正し、ＩＣ部品Ｐを
精度良く基板Ｂの実装位置に装着する。次に、加圧力検
出センサ５２にて加圧力を検出してフィードバック制御
しながら加圧シリンダ４８にてツール４１を加圧すると
ともに、温度検出手段６９にて温度を検出してフィード
バック制御しながらヒータ６８にてツール４１を加熱す
ることにより、上述の図２６に示したプロファイルで加
圧・加熱し、ＩＣ部品Ｐを基板Ｂに実装する。
【００７３】この加圧・加熱時に、基準側規制手段８
６、８７を固定し、可動側規制手段８８、８９が基板Ｂ
の熱膨張分だけ退避移動するようにした場合には、図２
３（ａ）に示すように、ＩＣ部品Ｐの正しい実装位置が
仮想線で示す位置に変位するが、ＩＣ部品Ｐはツール４
１にて実線位置で固定されるため、実装位置に位置ずれ
を生じてしまうことになる。そこで、本実施例では図２
３（ｂ）に示すように、ツール４１による加圧・加熱時
に、第１の基準側規制手段８６の規制ローラ９０、及び
第２の基準側規制手段８７と可動側規制手段８８、８９
の規制ローラ９４を全て実線で示す規制位置から仮想線
で示す退避位置にシリンダ９２及びシリンダ９５にて移
動させている。こうすることにより、基板Ｂは実装位置
を中心にして四方に熱膨張するため、実装位置に位置ず
れを生じることはない。
【００７４】所定時間加圧・加熱してＩＣ部品Ｐのバン
プｂが基板Ｂの電極ｄに銀ペーストｍにて接合され、熱
硬化性接着剤ｒが硬化すると、図２６のプロファイルに
従ってツール４１及び実装部分に向けて冷風ブローノズ
ル５４から冷却風を吹き付けて冷却し、加圧力を解除し
て実装動作を完了する。
【００７５】基板設置テーブル３上の基板Ｂに対して、
以上の動作を繰り返すことによって所要のＩＣ部品Ｐを
基板Ｂに実装する。その際に、１つの基板Ｂに対して実
装すべきＩＣ部品Ｐの間でその形状や大きさが異なるた
めに吸着ノズル３５やツール４１を交換する必要がある
場合には、次のＩＣ部品Ｐの実装動作に先立って移動体
３２を吸着ノズルチェンジャ１３に移動させ、また実装
ヘッド５をツールチェンジャ９に移動させてそれぞれ次
のＩＣ部品Ｐに対応する吸着ノズル３５及びツール４１
に交換する。
【００７６】また、雰囲気温度の変化による実装ロボッ
ト４の熱伸縮による位置ずれや、湿度変化による光学系
に用いられている接着剤の膨張・収縮によって生じる認
識位置ずれ等の経時的に発生する位置ずれを補正するた
めに、一定時間間隔ごとに位置ずれ検出手段１２を用い
て位置ずれ量を測定し、実装位置データの補正を自動的
に行う。
【００７７】具体的には、ツール４１にて上部治具板１
２４を吸着した状態で実装ヘッド５を高精度認識カメラ
８の光軸上に位置するように位置決めし、その中心マー
ク１２６を認識し、次にツール４１を１８０°回転させ
て再び中心マーク１２６を認識する。すると、これら２
つの認識位置の中点が実装ヘッド５の中心座標であり、
その位置が初期値に対して変化していれば、その変化量
を実装ヘッド５の位置ずれ量してオフセットデータの補
正を行う。
【００７８】次に、基板認識カメラ４３とツール４１間
の位置ずれによる実装位置ずれを補正するため、上部治
具板１２４をツール４１にて吸着し、高精度認識カメラ
８にて上部治具板１２４の対角位置にある位置ずれ検出
マーク１２７ａと１２７ｂをそれぞれ認識し、その認識
位置と実装ヘッド５の位置から上部治具板１２４の吸着
位置を算出する。次に、実装ヘッド５を位置ずれ検出手
段１２上に移動させ、基板認識カメラ４３にて下部治具
板１２２の位置ずれ検出マーク１２８ａ、１２８ｂをそ
れぞれ認識して装着位置を求め、ツール４１にて吸着し
た上部治具板１２４を下部治具板１２２上に装着し、上
部治具板１２４を吸着穴１２３にて吸着固定する。こう
して上部治具板１２４を模擬実装した状態で、図１９
（ｂ）に仮想線で囲んで示したように、基板認識カメラ
４３の視野に位置ずれ検出マーク１２７ａと１２８ａを
納めてそれらの相対位置を求め、次に同様にその視野に
位置ずれ検出マーク１２７ｂと１２８ｂを納めてそれら
の相対位置を求めることにより、下部治具板１２２と上
部治具板１２４の位置ずれ量を求める。この動作を複数
回繰り返し、その位置ずれ量の平均値を求めて基板認識
カメラ４３とツール４１間のオフセットデータの補正を
行う。以上の補正処理を適当時間間隔置きに行うことに
より、経時変化による位置ずれ誤差の発生を無くし、高
精度の実装わ行うことができる。
【００７９】上記実施例の説明では、ＩＣ部品Ｐのバン
プｂに対して実装動作の途中で転写手段１０にて銀ペー
ストｍを転写する例を示したが、銀ペーストを転写した
状態のＩＣ部品Ｐを供給することもでき、その場合転写
手段１０を配設する必要がないことは言うまでもない。
【００８０】また、上記実施例ではフェースアップ状態
で供給されるフリップチップＩＣから成るＩＣ部品Ｐを
回路基板Ｂに直接実装する例を示したが、フェースダウ
ン状態で供給されるその他のＩＣ部品を回路基板に高精
度に実装する場合にもＩＣ部品吸着反転搬送手段を省略
した形態で本発明を適用することもできる。
【００８１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のＩＣ部品実装方法によれば、ＩＣ部品を吸着して上下
反転し、反転したＩＣ部品を実装ヘッドで吸着して実装
するので、ＩＣ部品のフェースを上向きにして供給する
ことができ、フェースを下向きにする作業が不要である
ため生産性を向上できるとともに、ＩＣ部品の搬送中に
接合電極が傷んで適正な接合状態が得られなくなるとい
う恐れをなくすことができる。
【００８２】また、供給位置でＩＣ部品を吸着する際
に、吸着ノズルを接合電極に干渉しない吸着位置に位置
決めするとともにその高さ位置を制御して吸着ノズルが
ＩＣ部品に接触する直前位置で停止して吸着することに
より、ＩＣ部品をフェースアップで供給しても吸着ノズ
ルが電極部分に接触してこれを傷めたり、適正な吸着状
態が得られなかったり、またＩＣ部品のフェースに強く
衝突してＩＣ部品の回路を傷めてしまう恐れをなくすこ
とができる。
【００８３】
【００８４】
【００８５】
【００８６】本発明のＩＣ部品実装装置によれば、ＩＣ
部品吸着反転搬送手段を備え、そのＩＣ部品吸着反転搬
送手段を、昇降及び上下反転可能な吸着ノズルと高さ検
出手段と画像認識手段を移動体に設けて構成することに
より、上記発明のＩＣ部品実装方法を合理的な装置構成
で実施することができる。
【００８７】
【００８８】
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のＩＣ部品実装動作のフロー
チャートである。
【図２】同実施例のＩＣ部品実装装置の全体平面図であ
る。
【図３】同実施例のＩＣ部品実装装置の全体斜視図であ
る。
【図４】同実施例におけるトレープレートとマガジンの
斜視図である。
【図５】同実施例におけるリフターの斜視図である。
【図６】同実施例におけるＩＣ部品吸着反転搬送手段の
移動体の斜視図である。
【図７】同実施例における実装ヘッドの斜視図である。
【図８】同実施例における実装ヘッドの加圧機構の模式
図である。
【図９】同実施例におけるツール取付ユニットを示し、
（ａ）は部分断面正面図、（ｂ）は縦断側面図である。
【図１０】同実施例におけるツールチェンジャの斜視図
である。
【図１１】同実施例のツールチェンジャにおけるツール
吸着面の温度検出手段を示す縦断面図である。
【図１２】同実施例における基板載置テーブルの斜視図
である。
【図１３】同実施例における基板載置テーブルの傾き調
整手段の平面図である。
【図１４】同実施例における基板載置テーブルの傾き調
整手段の側面図である。
【図１５】同実施例における転写手段の斜視図である。
【図１６】同実施例における平行度検出手段の斜視図で
ある。
【図１７】同実施例における位置ずれ検出手段の斜視図
である。
【図１８】同実施例の位置ずれ検出手段における治具板
を示し、（ａ）は下部治具板の平面図、（ｂ）は上部治
具板の底面図である。
【図１９】同実施例の位置ずれ検出手段において下部治
具板上に上部治具板を載置した状態を示し、（ａ）は縦
断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２０】同実施例における搬入移載手段と搬出移載手
段を示す斜視図である。
【図２１】同実施例においてＩＣ部品を供給位置で吸着
する工程の説明図である。
【図２２】同実施例において基板の実装位置の傾きを測
定する工程の説明図である。
【図２３】加熱実装時の状態説明図であり、（ａ）は比
較のための従来の状態の説明図、（ｂ）は同実施例にお
ける状態の説明図である。
【図２４】同実施例におけるＩＣ部品の基板への実装状
態の縦断面図である。
【図２５】その状態を示す斜視図である。
【図２６】同実施例における実装時の加圧・加熱のフロ
ファイルの説明図である。
【符号の説明】
１ ＩＣ部品供給手段 ２ ＩＣ部品吸着反転搬送手段 ３ 基板設置テーブル ５ 実装ヘッド ６ 部品認識手段 ２１ トレイ ２２ トレイプレート ２５ 引出し手段 ３２ 移動体 ３５ 吸着ノズル ３６ 高さ検出センサ ３７ 認識カメラ ４１ ツール ４１ａ ＩＣ部品吸着面 ４１ｂ 取付面 ４３ 基板認識カメラ ４８ 加圧シリンダ ５２ 加圧力検出センサ ５７ 冷却ジャケット ６０ 伝熱規制小断面部 ６１ ツール取付部 ６２ ツール当接面 ６６ ツール吸着穴 ６８ ヒータ ６９ 温度検出手段 ８０ 温度検出手段 ８６ 第１の基準側規制手段 ８７ 第２の基準側規制手段 ８８ 可動側規制手段 ８９ 可動側規制手段 ９８ 固定ガイドローラ ９９ 押圧ガイドローラ １０２ 高さ調整手段 Ｂ 基板 Ｐ ＩＣ部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 壁下 朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 展久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−56945（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46245（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69688（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226737（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−21529（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−218140（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−159197（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−327282（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283483（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−42599（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−216198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270894（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−164397（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65000（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−246953（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−39042（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05K 13/04 H05K 13/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板に対する接合電極配置面を上向きに
    して供給されたＩＣ部品を供給位置で吸着し、吸着した
    ＩＣ部品を上下反転し、反転したＩＣ部品を実装ヘッド
    で吸着し、実装ヘッドに吸着されたＩＣ部品の位置を認
    識するとともに基板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を
    認識し、ＩＣ部品を基板のＩＣ部品実装位置に位置決め
    して実装するＩＣ部品実装方法であって、供給位置でＩ
    Ｃ部品を吸着する際に、ＩＣ部品を画像認識して吸着ノ
    ズルが接合電極に干渉しない吸着位置を検出し、その吸
    着位置の高さを検出し、吸着ノズルを吸着位置に位置決
    めするとともにその高さ位置を制御して吸着することを
    特徴とするＩＣ部品実装方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のＩＣ部品実装方法に用い
    るＩＣ部品実装装置であって、基板に対する接合電極配
    置面を上向きにしたＩＣ部品を供給位置に供給するＩＣ
    部品供給手段と、供給位置でＩＣ部品を吸着して上下反
    転するとともに移載位置に向けて搬送するＩＣ部品吸着
    反転搬送手段と、ＩＣ部品を実装する基板を位置規制し
    て保持する基板設置テーブルと、移載位置でＩＣ部品を
    吸着して基板のＩＣ部品実装位置に実装するツールと基
    板の基準位置又はＩＣ部品実装位置を画像認識する基板
    認識手段とを備えた実装ヘッドと、ツールに吸着された
    部品の位置を認識する部品認識手段とを備え、前記ＩＣ
    部品吸着反転搬送手段は、供給位置と移載位置との間で
    往復移動する移動体に、昇降及び上下反転可能な吸着ノ
    ズルと、ＩＣ部品の吸着位置の高さを検出する高さ検出
    手段と、ＩＣ部品を画像認識する画像認識手段を設置し
    て構成したことを特徴とするＩＣ部品実装装置。
  3. 【請求項３】 ＩＣ部品供給手段は、移動体の移動方向
    と直交する方向にＩＣ部品を収容したトレイを移動させ
    て位置決めするようにしたことを特徴とする請求項２記
    載のＩＣ部品実装装置。
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