JP3393353B2 - 電子部品ボンデイング装置 - Google Patents

電子部品ボンデイング装置

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JP3393353B2
JP3393353B2 JP34051694A JP34051694A JP3393353B2 JP 3393353 B2 JP3393353 B2 JP 3393353B2 JP 34051694 A JP34051694 A JP 34051694A JP 34051694 A JP34051694 A JP 34051694A JP 3393353 B2 JP3393353 B2 JP 3393353B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図4) 発明が解決しようとする課題(図4) 課題を解決するための手段(図1〜図3) 作用(図1〜図3) 実施例(図1〜図3) 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品実装装置に関
し、例えばベアチツプを基板の所定位置上にボンデイン
グするベアチツプボンダに適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】従来、この種の装置の1つとして、図4
に示すように構成されたものがある。このベアチツプボ
ンダ1では、装置本体を構成する架台2上にベース2A
を介してチツプ供給台3が設けられており、当該チツプ
供給台3上の各突当てプレート4にそれぞれ隣接する2
辺を当てられるようにしてベアチツプ5が位置決めされ
た状態で供給される。
【0004】またベース2Aの上面2AXには支柱6が
植設されると共に、当該支柱6にはベース2Aの上面2
AXと水平な一軸方向(矢印xで示す方向、以下この方
向をX軸方向と呼ぶ)に移動自在にX軸テーブル7が取
り付けられ、かつ当該X軸テーブル7にはヘツド部8が
取り付けられている。
【0005】ヘツド部8は、X軸テーブル7に固定され
た吸着ヘツド保持部10と、当該吸着ヘツド保持部10
によつて矢印zで示すベース2Aの上面2AXと垂直な
方向及び矢印θで示す回転方向に移動自在に保持された
吸着ヘツド11とで構成され、当該吸着ヘツド11は図
示しない負圧源から供給される負圧に基づいてその先端
部にベアチツプ5を吸着し得るようになされている。こ
れによりこのベアチツプボンダ1では、チツプ供給台2
上に供給されるベアチツプ5を吸着ヘツド11の先端に
吸着保持して搬送し得るようになされている。
【0006】さらにベース2A上には、当該ベース2A
の上面2AXと水平でかつX軸方向と垂直な一軸方向
(矢印yで示す方向、以下この方向をY軸方向と呼ぶ)
に移動自在にY軸テーブル20が設けられており、ベア
チツプ5のボンデイング先となる基板21を当該Y軸テ
ーブル20上に載せて搬送し得るようになされている。
さらに架台上にはXYZ軸テーブル22によりX軸方
向、Y軸方向及びZ軸方向に移動自在に支持されるよう
にしてチツプ基板認識カメラ23が配設されており、当
該チツプ基板認識カメラ23は上側及び下側の光景を同
時に撮影し得るようになされている。
【0007】かくしてこのベアチツプボンダ1では、ベ
ース2Aの上面2AXに配設された操作部24の起動ス
イツチ24Aが操作されると、まずY軸テーブル20が
駆動することにより基板21をベース2A上の所定位置
(以下、この位置を基板加工位置と呼ぶ)にまで搬送す
ると共に、これと同時にX軸テーブル7及びヘツド部8
が駆動することによりチツプ供給台3上に供給されたベ
アチツプ5を吸着ヘツド11の先端に吸着してこれを基
板加工位置に保持される基板21の所定位置(以下、こ
れをボンデイング位置と呼ぶ)上方にまで搬送する。
【0008】次いでXYZ軸テーブル22が駆動するこ
とによりチツプ基板認識カメラ23を基板加工位置上方
のベアチツプ5及び基板21間に位置するように移動さ
せ、この後チツプ基板認識カメラ23の出力に基づいて
得られるベアチツプ5の位置及び状態(回転状態)情報
と基板21の配線パターンの位置情報とに基づいて、X
軸テーブル7、Y軸テーブル20及びヘツド保持部8が
駆動することによりベアチツプ5と基板21との位置合
わせを行う。
【0009】さらにこの位置合わせが終了すると、XY
Z軸テーブル22が駆動することによりチツプ基板認識
カメラ23が吸着ヘツド11及び基板21間から外さ
れ、この後吸着ヘツド11が下降することによりベアチ
ツプ5を基板21のボンデイング位置上にボンデイング
した後、Y軸テーブル20が駆動することにより当該基
板21を続くラインに送る。
【0010】さらにこの後このベアチツプボンダ1は、
同様の手順を繰り返す。これによりY軸テーブル20に
供給される基板21上に、ベアチツプ供給台3上に供給
されるベアチツプ5を順次ボンデイングするようになさ
れている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のベア
チツプボンダ1の場合、吸着ヘツド11により吸着保持
したベアチツプ5と基板21との位置合わせの際に基準
となるチツプ基板認識カメラ23の上下方向の光軸のず
れの確認及び調整作業は、通常、ダミーのチツプ(以
下、これをダミーチツプと呼ぶ)とガラス材からなるダ
ミーの基板(以下、これをダミー基板と呼ぶ)とを用い
て疑似的な位置合わせ及び仮接着固定を数回以上に渡つ
て行い、ダミー基板の裏側からダミー基板のパターンと
ダミーチツプの電極との位置ずれ量を測定し、その平均
値から許容範囲か又は補正が必要かを判断した後、補正
が必要な場合にチツプ認識カメラ23の光軸を許容範囲
内に入るように調整するようにして行つている。
【0012】ところが、上述のようにこのチツプ基板認
識カメラ23の光軸ずれの確認及び調整作業は数回のボ
ンデイングを行つた後データを処理するため、多くの時
間と労力を必要とする問題があつた。また上述のような
従来のチツプ基板認識カメラ23の光軸ずれの確認及び
調整作業では、ダミーチツプとダミー基板とが常に必要
であり、またこれらの保管場所が必要となる問題があつ
た。
【0013】さらにこの種のベアチツプボンダ1では、
上述のようにチツプ基板認識カメラ23の光軸ずれの確
認及び調整作業が煩雑であるために頻繁に行うことが難
しく、従つて例えば何らかの原因によりチツプ基板認識
カメラ23の光軸がずれると当該光軸の確認及び調整作
業までに多くの時間が経過し易いために、ベアチツプ5
のボンデングずれが生じた不良品を大量に生産するなど
歩留りが悪い問題があつた。
【0014】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、光学系の光軸ずれの確認及び調整作業が容易な歩留
りの良い電子部品ボンデイング装置を提案しようとする
ものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、供給される加工対象の基板(2
1)のボンデイング位置上に所定の電子部品(5)をボ
ンデイングする電子部品ビンデイング装置において、供
給される基板(21)を所定の加工位置にまで搬送し、
当該基板(21)を当該加工位置において保持する基板
搬送手段(20)と、供給される電子部品(5)を、加
工位置に位置する基板(21)のボンデイング位置上方
にまで搬送する電子部品搬送手段(6〜11)と、加工
位置に位置する基板(21)と、当該基板(21)のボ
ンデイング位置上方に位置する電子部品(5)との間に
移動し、基板(21)のパターン像と電子部品(5)の
パターン像とを取り込み、かくして得られる基板(2
1)の位置情報と電子部品(5)の位置情報を出力する
撮像手段(31)と、撮像手段(31)から出力される
基板(21)の位置情報と電子部品(5)の位置情報と
に基づいて基板(21)と電子部品(5)との位置合わ
せを行う位置合わせ手段(6〜11、20)と、撮像手
段(31)の電子部品(5)方向及び基板(21)方向
の光軸のずれを確認及び又は調整する際の基準となるマ
スターゲージ(32)とを設け、マスターゲージ(3
2)は、所定形状のマーク(60A)が設けられた第1
のレチクル(60)と、第1のレチクル(60)を固定
保持する第1のレチクル保持手段(61)と、第1のレ
チクル保持手段(61)上に設けられ、撮像手段(3
1)の光軸と垂直な第1の軸方向(x方向)、撮像手段
(31)の光軸及び第1の軸方向(x方向)と垂直な第
2の軸方向(y方向)並びに撮像手段(31)の光軸と
平行な第3の軸方向(z方向)に移動自在の移動手段
(62〜67)と、移動手段(62〜67)に取り付け
られた第2のレチクル保持手段(69)と、所定形状の
マーク(70A)を有し、マーク(70A)が第1のレ
チクル(60)のマーク(60A)と対向するように第
2のレチクル保持手段(69)に固定保持された第2の
レチクル(70)とを有するようにした。
【0016】また本発明においては、電子部品(5)
は、ベアチツプでなるようにした。
【0017】
【0018】
【作用】撮像手段(31)の電子部品(5)方向の光軸
と、基板(21)方向の光軸とのずれを確認及び又は調
整する際の基準となる所定構造のマスターゲージ(3
2)を設けるようにしたことにより、容易かつ精度良く
撮像手段(31)の電子部品(5)方向の光軸と、基板
(21)方向の光軸とのずれを確認及び又は調整するこ
とができ、かくして光学系の光軸のずれの確認及び調整
作業が容易な歩留りの良い電子部品ボンデイング装置を
実現できる。
【0019】
【実施例】以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。
【0020】図4との対応部分に同一符号を付して示す
図1は実施例によるベアチツプボンダ30を示し、チツ
プ基板認識カメラ31の構成と、Y軸テーブル20に光
軸確認マスターゲージ32が取り付けられていることと
を除いて図4のベアチツプボンダ1とほぼ同様に構成さ
れている。
【0021】すなわちこのベアチツプボンダ30の場
合、チツプ基板認識カメラ31は、図2(A)及び
(B)に示すように、外郭を形成する筐体40の上方に
位置する物体(ベアチツプ5)のパターン像を、当該筐
体40の上面に穿設された開口(図示せず)を介して筐
体40内部のキユーブミラー41の第1の反射面41A
に入射し、これを当該第1の反射面41Aにおいてミラ
ー42方向に反射させた後、当該ミラー42、ハーフミ
ラー43及び拡大レンズ44を順次介してCCDカメラ
45の撮像面45Aに拡大して入射させる。
【0022】一方筐体40の下方に位置する物体(基板
21)のパターン像を、当該筐体40の下面に穿設され
た開口(図示せず)を介してキユーブミラー41の第2
の反射面41Bに入射し、これを当該第2の反射面41
Bにおいてミラー50方向に反射させた後、当該ミラー
50、ハーフミラー51及び拡大レンズ52を順次介し
てCCDカメラ53の撮像面53Aに拡大して入射させ
る。
【0023】かくしてこのチツプ基板認識カメラ31
は、基板21がY軸テーブル20によつて基板加工位置
に搬送され、かつベアチツプ5が基板加工位置に位置す
る基板21のボンデイング位置上方にまで吸着ヘツド1
1によつて搬送された状態において、当該ベアチツプ5
及び基板21間に位置したときに、ベアチツプ5の位置
及び状態(回転状態)と、基板21の配線パターンの位
置とを同時に認識して、これらベアチツプ5の位置及び
状態情報並びに基板21の配線パターンの位置情報とを
同時に出力し得るようになされている。
【0024】このとき筐体40内部には、図示しない光
フアイバを介して照明光L1、L2がそれぞれ筐体40
の側面に設けられた照明光入射口40A、40Bから入
射され、これら各照明光L1、L2がそれぞれ対応する
ハーフミラー43、51、ミラー42、50及びキユー
ブミラー41の第1又は第2の反射面41A、41Bを
順次介して筐体40上方に位置する物体(ベアチツプ
5)又は筐体40下方に位置する物体(基板21)に同
軸照明用光として照射される。
【0025】また筐体40の内部には、上方向又は下方
向への斜照明用光源として、それぞれ複数のLED55
A、55Bが配設されている。これによりこのチツプ基
板認識カメラ31では、認識対象の位置及び状態を確実
に撮像して認識し得るようになされている。
【0026】一方光軸確認マスターゲージ32において
は、図3に示すように、レチクル60(以下、これを下
側レチクル60と呼ぶ)が一端部に取り付けられた下側
レチクルホルダ61を有し、当該下側レチクルホルダ6
1の他端部上にy方向微動体62が載せられ、かつ当該
y方向微動体62は第1のマイクロメータヘツド63を
回転させることにより矢印yで示すy軸方向に微動させ
得るようになされている。
【0027】またy方向微動体62上には、x方向微動
体64が取り付けられており、当該x方向微動体64は
第2のマイクロメータヘツド65を回転させることによ
り矢印xで示すx軸方向に微動させ得るようになされて
いる。さらにx方向微動体64上には、ブランケツト6
6を介してz方向微動体67が取り付けられており、当
該z方向微動体67は第3のマイクロメータヘツド68
を回転させることにより矢印zで示すz方向に微動させ
得るようになされている。
【0028】さらにこのz方向微動体67には下側レチ
クルホルダ61と対向するように上側レチクルホルダ6
9の一端側が固定されていると共に、当該上側レチクル
ホルダ69の他端部には下側レチクル60と対向するよ
うにレチクル70(以下、これを上側レチクル70と呼
ぶ)が取り付けられている。
【0029】従つてこのベアチツプボンダ1では、この
光軸確認マスターゲージ32を調整し、かつ当該光軸確
認マスターゲージ32のx方向、y方向及びz方向がそ
れぞれベアチツプボンダ30のX軸方向、Y軸方向及び
Z軸方向と一致するようにY軸テーブル20に取り付け
た状態において、上側レチクルホルダ69及び下側レチ
クルホルダ61間の所定位置にチツプ基板認識カメラ3
1(図1)を挿入して当該チツプ基板認識カメラ31の
上方向及び下方向の光軸がそれぞれ上側レチクル70の
十字マーク70Aのクロス点70AX又は下側レチクル
60の十字マーク60Aのクロス点60AXからどれく
らいずれているかを確認するだけで当該チツプ基板認識
カメラ31の上方向及び下方向の光軸ずれを確認できる
と共に、ずれ量が大きい場合にはチツプ基板認識カメラ
31の上方向及び下方向の焦点が上側レチクル70の十
字マーク70Aのクロス点70AX又は下側レチクル6
0の十字マーク60Aのクロス点60AXとそれぞれ一
致するように調整するだけで当該光軸ずれを調整し得る
ようになされている。
【0030】ここで実際上この光軸確認マスターゲージ
32は、以下の手順により上述のような状態に設定する
ことができる。すなわち、まずチツプ基板認識カメラ3
1の上側及び下側の光軸を従来の方法により所定状態に
合わせる。
【0031】次いでXYZ軸テーブル22を駆動させる
ことにより、光軸合わせされたチツプ基板認識カメラ3
1を移動させて光軸確認マスターゲージ32の上側レチ
クルホルダ69及び下側レチクルホルダ61間に挿入さ
せると共に、この際チツプ基板認識カメラ31の下側の
焦点が下側レチクル60の十字マーク60Aのクロス点
60AXと合うように当該チツプ基板認識カメラ31を
位置合わせする。続いて第3のマイクロメータヘツド6
8を回転させてz方向微動台67をz方向に微動させる
ことにより、上側レチクル70の十字マーク70Aのク
ロス点70AXをチツプ基板認識カメラ31の上側の焦
点位置と同じ高さ位置に設定する。
【0032】次いで第1及び第2のマイクロメータヘツ
ド63、65を回転させてx方向微動体62及びy方向
微動体64をそれぞれx方向又はy方向に微動させるこ
とにより、チツプ基板認識カメラ31の上側の焦点位置
に上側レチクル70の十字マーク70Aのクロス点70
AXを位置させる。これによりこの光学確認マスターゲ
ージ32を上述のような状態に設定することができる。
この実施例の場合、チツプ基板認識カメラ32の光軸確
認は、装置30の電源を入れたときに自動的に行うよう
になされている。
【0033】またこの実施例の場合、上側レチクル70
及び下側レチクル60としては、例えばユニオン光学株
式製のG-12(製品名)や中央精機株式会社製のTS-P-(2)
クロスタイプなどのような、十字マーク70A、60A
の溝が予め形成されている工具顕微鏡等の目盛り板とし
て市販されているものを適用している。従つてこれら上
側レチクル70及び下側レチクル60には、光学部品用
材料を用いて反射を抑えたり、表面を強化するための処
理及びコーテイングが施されている。
【0034】以上の構成において、このベアチツプボン
ダ30では、架台2上にチツプ基板認識カメラ31の光
軸確認を行う際の基準となる光軸確認マスターゲージ3
2が配置されており、所定のタイミングで当該光軸確認
マスターゲージ32を用いてチツプ基板認識カメラ32
の光軸ずれの確認を行う。
【0035】従つて光軸確認マスターゲージ32を一度
所定状態に設定しておくことによつて、以後のチツプ基
板認識カメラ31の光軸確認を精度良くかつ短時間(従
来では15〜30分かかつていたものが10秒以下)で容易に
行うことができ、かくしてベアチツプ5のボンデイング
工程において精度上最も重要な役割を果たす光学系の光
軸精度の確認及び調整作業を容易に行うことができるよ
うにすることができる。
【0036】この場合光軸確認マスターゲージ32の設
定も、従来の方法により光軸合わせが行われたチツプ基
板認識カメラ31を用いて上側レチクル70及び下側レ
チクル60の位置合わせを行うといつた容易な方法で行
うことができるため、例えば従来のチツプ基板認識カメ
ラ23(図4)の光軸ずれの確認及び調整作業時に必要
であつた特別なワークや治具を必要とせずにチツプ基板
認識カメラ32の光軸ずれの確認及び調整作業を行うこ
とができる。
【0037】また短時間に精度良くチツプ基板認識カメ
ラ32の光軸確認作業を行うことができるため、生産性
を低下させることなく定期的にチエツクを行うことがで
き、かくして不良品の発生を未然に防止し得るようにす
ることができる。
【0038】以上の構成によれば、所定の加工位置にま
で搬送されてきた基板21のボンデイング位置上にベア
チツプ5をボンデイグするベアチツプボンダ30におい
て、当該基板21のボンデイング位置上方にまで搬送さ
れてきたベアチツプ5の位置及び状態並びに基板21の
配線パターンの位置を認識するチツプ基板認識カメラ3
1の光軸ずれを確認し、調整する際の基準となる光軸確
認マスターゲージ32を設けるようにしたことにより、
チツプ基板認識カメラ31の光軸ずれの確認及び調整作
業を容易かつ精度良く行うことができ、かくして光軸ず
れの確認及び調整作業が容易な歩留りの良いベアチツプ
ボンダを実現できる。
【0039】なお上述の実施例のおいては、光軸確認マ
スターゲージ32の上側レチクル70及び下側レチクル
60に光軸確認の目標として十字マーク70A、60A
を形成するようにした場合について述べたが、本発明は
これに限らず、上側レチクル及70び下側レチクル60
に形成する光軸確認の目標としては、この他けがきによ
るクロスマークや、点、三角形のマーク、四角形のマー
ク等種々のマークを適用できる。
【0040】また上述の実施例においては、光軸確認マ
スターゲージ32をY軸テーブル20に取り付けるよう
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
光軸確認マスターゲージ32をY軸テーブル20以外の
当該Y軸テーブル20とは独立した高精度な移動台に取
り付けるようにしても良い。
【0041】さらに上述の実施例においては、従来の方
法により光軸調整がなされたチツプ基板認識カメラ31
を用いて光軸確認マスターゲージ32の調整及び設定を
行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、光軸確認マスターゲージ32の調整及び設定方
法としては、この他種々の方法を適用できる。
【0042】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、供給され
る加工対象の基板のボンデイング位置上に所定の電子部
品をボンデイングする電子部品ビンデイング装置におい
て、供給される基板を所定の加工位置にまで搬送し、当
該基板を当該加工位置において保持する基板搬送手段
と、供給される電子部品を、加工位置に位置する基板の
ボンデイング位置上方にまで搬送する電子部品搬送手段
と、加工位置に位置する基板と、当該基板のボンデイン
グ位置上方に位置する電子部品との間に移動し、基板の
パターン像と電子部品のパターン像とを取り込み、かく
して得られる基板の位置情報と電子部品の位置情報を出
力する撮像手段と、撮像手段から出力される基板の位置
情報と電子部品の位置情報とに基づいて基板と電子部品
との位置合わせを行う位置合わせ手段と、撮像手段の電
子部品方向及び基板方向の光軸のずれを確認及び又は調
整する際の基準となるマスターゲージとを設け、マスタ
ーゲージは、所定形状のマークが設けられた第1のレチ
クルと、第1のレチクルを固定保持する第1のレチクル
保持手段と、第1のレチクル保持手段上に設けられ、撮
像手段の光軸と垂直な第1の軸方向、撮像手段の光軸及
び第1の軸方向と垂直な第2の軸方向並びに撮像手段の
光軸と平行な第3の軸方向に移動自在の移動手段と、移
動手段に取り付けられた第2のレチクル保持手段と、所
定形状のマークを有し、マークが第1のレチクルのマー
クと対向するように第2のレチクル保持手段に固定保持
された第2のレチクルとを有するようにしたことによ
り、容易かつ精度良く撮像手段の電子部品方向の光軸
と、基板方向の光軸とのずれを確認及び又は調整するこ
とができ、かくして光学系の光軸のずれの確認及び調整
作業が容易な歩留りの良い電子部品ボンデイング装置を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例によるベアチツプボンダの全体構成を示
す斜視図である。
【図2】チツプ基板認識カメラの構成を示す上面図及び
正面図である。
【図3】光軸確認マスターゲージの構成を示す斜視図で
ある。
【図4】従来のベアチツプボンダの全体構成を示す斜視
図である。
【符号の説明】
1、30……ベアチツプボンダ、5……ベアチツプ、1
1……吸着ヘツド、20……Y軸テーブル、21……基
板、23、31……チツプ基板認識カメラ、32……光
軸確認マスターゲージ、60、70……レチクル、60
A、70A……十字マーク、60AX、70AX……ク
ロス点、63、65、68……マイクロメータヘツド、
62……y方向微動体、64……x方向微動体、67…
…z方向微動体。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】供給される加工対象の基板のボンデイング
    位置上に所定の電子部品をボンデイングする電子部品ビ
    ンデイング装置において、 供給される上記基板を所定の加工位置にまで搬送し、当
    該基板を当該加工位置において保持する基板搬送手段
    と、 供給される上記電子部品を、上記加工位置に位置する上
    記基板の上記ボンデイング位置上方にまで搬送する電子
    部品搬送手段と、 上記加工位置に位置する基板と、当該基板の上記ボンデ
    イング位置上方に位置する上記電子部品との間に移動
    し、上記基板のパターン像と上記電子部品のパターン像
    とを取り込み、かくして得られる上記基板の位置情報と
    上記電子部品の位置情報を出力する撮像手段と、 上記撮像手段から出力される上記基板の位置情報と上記
    電子部品の位置情報とに基づいて上記基板と上記電子部
    品との位置合わせを行う位置合わせ手段と、 上記撮像手段の上記電子部品方向及び上記基板方向の光
    軸のずれを確認及び又は調整する際の基準となるマスタ
    ーゲージとを具え 上記マスターゲージは、 所定形状のマークが設けられた第1のレチクルと、 上記第1のレチクルを固定保持する第1のレチクル保持
    手段と、 上記第1のレチクル保持手段上に設けられ、上記撮像手
    段の上記光軸と垂直な第1の軸方向、上記撮像手段の光
    軸及び上記第1の軸方向と垂直な第2の軸方向並びに上
    記撮像手段の上記光軸と平行な第3の軸方向に移動自在
    の移動手段と、 上記移動手段に取り付けられた第2のレチクル保持手段
    と、 所定形状のマークを有し、上記マークが上記第1のレチ
    クルの上記マークと対向するように上記第2のレチクル
    保持手段に固定保持された第2のレチクルとを有する
    とを特徴とする電子部品ボンデイング装置。
  2. 【請求項2】上記電子部品は、ベアチツプでなることを
    特徴とする請求項1に記載の電子部品ボンデイング装
    置。
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