JP3674587B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に塗布されたボンド上にチップを搭載する電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は従来の電子部品実装装置の側面図である。図中、1は搬送路であり、基板2は搬送爪や搬送ローラ(何れも図示せず)により搬送路1を矢印方向へピッチ搬送される。
【0003】
搬送路1上には、ボンド塗布ステージa、チップ搭載ステージb、検査ステージcが順に設けられている。ボンド塗布ステージaにはディスペンサ3とカメラ4が設けられている。ディスペンサ3は搬送路1上の基板2に対して相対的に水平移動し、基板2上面の複数箇所にボンド5をスポット的に多数点塗布する。カメラ4はディスペンサ3よりも下流にあって、塗布されたボンド5を観察する。
【0004】
チップ搭載ステージbには、移載ヘッド6及びこれと一体のカメラ7が設けられている。移載ヘッド6は基板2に対して相対的に水平移動し、基板2上に塗布されたボンド5上に電子部品(以下、チップという)を搭載する。カメラ7は基板2に設けられた基板位置認識マークを観察する。基板位置認識マークとしては、基板上面に形成されたマークや、基板上面の回路パターンの特徴部などが用いられる。
【0005】
検査ステージcにはカメラ9が設けられており、ボンド5上に搭載されたチップ8を観察する。上記3台のカメラ4,7,9は制御部10に接続されている。制御部10は、各カメラ4,7,9の観察データに基づいて、ボンド塗布状態及びチップ搭載状態の良否判定や、基板の位置認識などを行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の電子部品実装装置は3台のカメラ4,7,9を必要とするためコスト高となる問題点があった。また上流側の基板2は、下流側の作業が終了するまで、上流から下流へ搬送できない(例えばチップ搭載ステージbにおけるチップ搭載作業が済まないと、ボンド塗布ステージaの基板2をチップ搭載ステージbへ搬送できない)。
【0007】
一方、各ステージa,b,cのタクトタイムはかなり相違している(一般に、チップ搭載ステージbでチップを搭載するのに要するタクトタイムは、ボンド塗布ステージaや検査ステージcで所定の作業を行うのに要するタクトタイムよりもかなり長い)。このため、上流側のステージでは、下流側のステージでの作業が済むまで、基板下流側を搬送せずに上流側で待機させておかねばならない。すなわち、全体のタクトタイムは、最も長いタクトタイムを要するステージ(上述のように、一般にはチップ搭載ステージ)のタクトタイムに左右されることとなり、このため全体のタクトタイムが長くなって生産能率があがらないという問題点があった。
【0008】
そこで本発明は上記従来の課題を解消し、カメラの台数を削減でき、また全体のタクトタイムを短縮して生産能率をあげることができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品実装方法は、ボンド塗布手段により基板上面の複数のチップ搭載位置に塗布されたボンド上に、チップ搭載ステージにおいてチップを搭載するチップ搭載手段と、チップ搭載ステージ兼観察ステージの上方に設けられた基板の観察手段とを備え、この観察手段がボンド上に搭載されたチップとチップ未搭載のボンドと基板位置認識マークの3つの対象を観察するようにし、かつこの3つの観察データに基づいてチップの搭載状
態及びボンド塗布状態の良否判定と基板の位置認識を行う検査部を備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、ボンド塗布手段により基板上面の複数のチップ搭載位置にボンドを塗布する工程と、ボンドが塗布された基板をチップ搭載ステージ兼観察ステージへ搬送して、チップ搭載手段の移載ヘッドによりボンド上にチップを搭載する工程と、前記移載ヘッドが前記観察手段の視野から離れた後、チップ搭載ステージ兼観察ステージに設けられた観察手段によりボンド上に搭載されたチップとチップ未搭載のボンドと基板位置認識マークの3つの対象を観察し、この3つの観察データに基づいてチップの搭載状態及びボンド塗布状態の良否判定と基板の位置認識を検査部で行う工程とを含み、隣接する2つのチップの搭載位置すなわちチップ搭載済のチップの搭載位置と次にチップが搭載される未搭載のチップ搭載位置を前記1台の観察手段で撮像し、前者においては搭載状態の良否判定を、後者においては基板の位置認識及びボンド塗布状態の良否判定を行なう。
【0011】
上記構成の本発明によれば、チップ搭載ステージ兼観察ステージに設けられた観察手段によりボンド上に搭載されたチップとチップ未搭載のボンドと基板位置認識マークの3つの対象を観察し、この観察データに基づいてチップの搭載状態及びボンド塗布状態の良否判定と基板の位置認識を併せて行うので、観察手段は1台でよく、且つ1台の観察手段で上記3つの観察を行うので全体のタクトタイムを大巾に短縮できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態における基板の平面図、図3は本発明の一実施の形態における動作のフローチャート、図4〜図7は本発明の一実施の形態における基板の観察エリアの拡大図である。
【0013】
まず図1を参照して、電子部品実装装置の全体構造を説明する。11はチップが実装される基板である。図2において、12は基板11上面のチップの搭載位置である。チップの搭載位置12は、マトリクス状に多数個存在している。各チップの搭載位置12には、基板11の位置を検出するための基板位置認識マーク(以下、マークという)13が複数個(望ましくは、本例のように対角線上にそれぞれ2個づつ)スポット的に設けられている。基板位置認識マークとしては、本実施の形態に限らず、基板認識マークとは別に基板上面の回路パターンの特徴部などの基板の位置を特定できるものが適用できる。
【0014】
図1において、100は基板11の搬送路である。搬送路100にはボンド塗布手段20が設けられている。ボンド塗布手段20は、可動テーブル21、可動テーブル21の駆動によりX方向、Y方向、Z方向へ移動するディスペンサ22から成っており、ディスペンサ22のノズル23からボンド24を吐出し、基板11のチップの各チップの搭載位置12上に塗布する。本実施の形態では、ボンド24はX字形に塗布される。なお本発明では、搬送路100による基板11の搬送方向をX方向、これと直交する方向をY方向とする。25は基板搬送手段であって、基板11を搬送路100上をX方向へピッチ送りする。ボンド塗布手段20が設けられたエリアはボンド塗布ステージAとなっている。ボンドとしては、接着剤や銀ペーストなどが用いられる。
【0015】
搬送路100のボンド塗布手段20よりも下流にはチップ搭載手段30が設けられている。チップ搭載手段30は、ヘッド移動機構31やヘッド移動機構31の前面に設けられた移載ヘッド32等から成っている。移載ヘッド32はチップPを真空吸着するノズル33を有している。移載ヘッド32は、ノズル33を上下動させる機能を有している。また移載ヘッド32は、ヘッド移動機構31によりY方向へ移動する。また基板11は、基板搬送手段34により搬送路100上をX方向へピッチ送りされる。図1において実線で示す移載ヘッド32が位置するエリアはチップ搭載ステージ兼観察ステージBとなっている。
【0016】
チップ搭載ステージBの側方にはチップ供給部40が設けられている。本実施の形態では、チップ供給部40はテーブル41上に複数のチップを貼着した粘着シート42を保持している。テーブル41は、その下方に設けられた可動テーブル(図示せず)により、X方向、Y方向へ水平移動する。移載ヘッド32はヘッド移動機構31の駆動によりチップ搭載ステージBとチップ供給部40の間をY方向に移動し(点線で示す移載ヘッド32を参照)、粘着シート42上のチップPをノズル33で真空吸着してピックアップし、基板11の上方へ移動する。そこでノズル33は上下動作を行い、チップPを基板11のチップ搭載位置12に塗布されたボンド24上に搭載する。なお、チップ供給部40としては、粘着シート42以外にもトレイやフィーダ等チップを1個づつノズル33に供給できるものであればよい。
【0017】
チップ搭載ステージBにおける移載ヘッド32の上方には観察手段としてのカメラ50が1台設けられている。カメラ50は移動テーブル51によりY方向へ移動する。勿論カメラ50はX方向やZ方向へも移動できるようにしてもよい。
【0018】
カメラ50は、検査部60に接続されている。検査部60は、画像入力部61、画像メモリ62、画像処理部63を備えている。画像処理部63は画像メモリ62に格納された画像に対して基板の位置認識、ボンド塗布状態の良否判定、チップの搭載状態の良否判定を行なう。70はCPUなどを備えた制御部であって、検査部60に接続されており、また基板搬送機構71、可動テーブル21、ヘッド移動機構31、移動テーブル51などの本電子部品実装装置の各部を制御する。制御部70は、これらの各部の制御に必要な演算、判定などを行う。基板搬送機構71は、基板搬送手段25,34を駆動する。
【0019】
本電子部品実装装置は上記のような構成より成り、以下動作を説明する。図1において、基板搬送手段25により基板11をX方向へピッチ送りしながら、ボンド塗布ステージAにおいて各チップの搭載位置12上にノズル23から吐出されたボンド24が塗布される。なお基板搬送手段25により基板11をX方向へピッチ送りし、且つディスペンサ22をY方向へピッチ移動させることにより(すなわち、ディスペンサ22を基板11に対して相対的にX方向やY方向へ水平移動させることにより)、基板11上面にマトリクス状に多数設けられた各チップの搭載位置12にボンド24を塗布することができる。
【0020】
ボンド24が塗布された基板11は、移載ヘッド32の下方へ送られ、移載ヘッド32により粘着シート42上のチップPが基板11に塗布されたボンド24上に搭載される。この場合も、基板搬送手段34により基板11をX方向へピッチ送りするとともに、移載ヘッド32を基板11とチップ供給部40の間をY方向へ移動させながら(すなわち、移載ヘッド32を基板11に対して相対的にX方向やY方向へ水平移動させながら)、各ボンド24上にチップPが搭載される。
【0021】
次に図3のフローチャート及び図4〜図7の基板拡大図を参照して、動作の詳細を説明する。なお図4〜図7は動作順に示している。またチップの搭載位置を示す符号については、チップが搭載される順に12−1,12−2,12−3のように枝番号を付す。
【0022】
図4は、ボンド塗布ステージAにおいてボンド24が塗布された基板11の先頭部がチップ搭載ステージBのカメラ50の視野(観察エリア)Kに送られてきた状態を示している。このとき、ボンド塗布ステージAで塗布済のボンド24上には未だチップPは搭載されていない。まず視野K内に、チップの搭載位置12−1およびこのチップの搭載位置12の対角線上にある2つの基板位置認識マーク13を包含する第1エリアA1を設定し、カメラ50で撮像する(ステップ1)。カメラ50で得た画像を画像入力部61を通して画像メモリ62に記憶する(ステップ2)。そしてこの第1エリアA1について、ボンド塗布状態の良否判定とマーク13の位置認識(すなわち基板11の位置認識)を画像処理部63で行う(ステップ3)。塗布状態の判定結果と位置認識結果は制御部70へ送信される。このような画像処理は、周知画像処理技術を用いて行うことができる。
【0023】
ステップ3で、ボンド塗布状態がOKならば、移載ヘッド32は粘着シート42のチップPを搭載位置12−1のボンド24上に搭載する(ステップ4)。このとき、制御部70はマーク13の位置認識結果のデータに基づいて相対的な位置ずれを演算し、この演算結果に基づいてヘッド移動機構31及び基板搬送機構71を制御して移載ヘッド32のチップ搭載位置12−1に対するX方向、Y方向の相対的な位置補正をし、チップPをボンド24上に搭載する。図5において、Pはこのようにして搭載されたチップを示している。なおステップ4において、ボンド塗布状態がNGであれば、チップPの搭載は中止する。
【0024】
さて、ステップ4において移載ヘッド32がチップPをボンド24上に搭載しているときは、移載ヘッド32はカメラ50の視野K内にあってカメラ50によるマーク13の観察の障害になるので、カメラ50はマーク13を観察できない。そして移載ヘッド32がボンド24上へのチップPの搭載を終了し、次のチップPをピックアップするために視野Kから離れて粘着シート42に向ったならば、図5において第1エリアA1と次にチップが搭載されるチップの搭載位置12−2を包含する第2エリアA2を撮像し(ステップ5)、その観察データを画像メモリ62に記憶する(ステップ6)。そして第1エリアA1に対してはチップの搭載状態の良否を画像処理部63により判定し、第2エリアA2に対しては、ステップ3と同様にボンド塗布状態の良否判定とマーク13の位置認識(すなわち基板11の位置認識)を行う(ステップ7)。このステップ7における第2エリアA2についての動作はステップ4における第1エリアA1についての動作と同じである。
【0025】
次に図6に示すように基板11を1ピッチ移動させて(矢印参照)移載ヘッド32によるチップPの搭載を待つ。そしてステップ4と同様にチップPが搭載位置12−2に搭載されたならば、図5と同様に次の2つの搭載位置12−2,12−3を視野K内に取り込み、図7に示すように第1エリアA1、第2エリアA2を設定して上記と同様のステップ(動作)を繰り返す。このように基板11をチップ搭載ステージBにおいてカメラ50に対して相対的にピッチ移動させて視野Kを移動させながら、基板11の各部分(望ましくは全面)のチップの搭載位置12について上記と同様の動作を繰り返す。
【0026】
本発明は、隣接する2つのチップの搭載位置、すなわちチップ搭載済のチップの搭載位置と次にチップが搭載される未搭載のチップ搭載位置を1台のカメラで同時もしくはほぼ同時に撮像し、前者のチップの搭載位置に対しては搭載状態の良否判定を、後者に対しては基板の位置認識及びボンド塗布状態の良否判定を行なうので、搭載と検査を効率よく行なうことができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、観察手段の台数を削減でき、また全体のタクトタイムを短縮して生産能率をあげることができる電子部品実装装置及び実装方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における電子部品実装装置の斜視図
【図2】本発明の一実施の形態における基板の平面図
【図3】本発明の一実施の形態における動作のフローチャート
【図4】本発明の一実施の形態における基板の観察エリアの拡大図
【図5】本発明の一実施の形態における基板の観察エリアの拡大図
【図6】本発明の一実施の形態における基板の観察エリアの拡大図
【図7】本発明の一実施の形態における基板の観察エリアの拡大図
【図8】従来の電子部品実装装置の側面図
【符号の説明】
11 基板
12 チップの搭載位置
13 基板位置認識マーク
20 ボンド塗布手段
24 ボンド
30 チップ搭載手段
50 カメラ(観察手段)
70 制御部
A ボンド塗布ステージ
B チップ搭載ステージ兼観察ステージ
Claims (1)
- ボンド塗布手段により基板上面の複数のチップ搭載位置に塗布されたボンド上に、チップ搭載ステージにおいてチップを搭載するチップ搭載手段と、チップ搭載ステージ兼観察ステージの上方に設けられた基板の観察手段とを備え、この観察手段がボンド上に搭載されたチップとチップ未搭載のボンドと基板位置認識マークの3つの対象を観察するようにし、かつこの3つの観察データに基づいてチップの搭載状態及びボンド塗布状態の良否判定と基板の位置認識を行う検査部を備えた電子部品実装装置による電子部品実装方法であって、
ボンド塗布手段により基板上面の複数のチップ搭載位置にボンドを塗布する工程と、ボンドが塗布された基板をチップ搭載ステージ兼観察ステージへ搬送して、チップ搭載手段の移載ヘッドによりボンド上にチップを搭載する工程と、前記移載ヘッドが前記観察手段の視野から離れた後、チップ搭載ステージ兼観察ステージに設けられた観察手段によりボンド上に搭載されたチップとチップ未搭載のボンドと基板位置認識マークの3つの対象を観察し、この3つの観察データに基づいてチップの搭載状態及びボンド塗布状態の良否判定と基板の位置認識を検査部で行う工程とを含み、隣接する2つのチップの搭載位置すなわちチップ搭載済のチップの搭載位置と次にチップが搭載される未搭載のチップ搭載位置を前記1台の観察手段で撮像し、前者においては搭載状態の良否判定を、後者においては基板の位置認識及びボンド塗布状態の良否判定を行なうことを特徴とする電子部品実装方法。
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