JP4239049B2 - 部品装着装置及びその装置における撮像手段の光軸オフセット量測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に装着する部品装着装置及びその装置における撮像手段の光軸オフセット量測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ウエハから分割されたパッケージ前のＩＣであるベアチップ（以下、単にチップと呼ぶ）をプリント基板やガラス基板等に装着する際は、フリップチップボンダー（Ｆ／Ｃボンダー）が使用されている。
このＦ／Ｃボンダーは、プリント基板を載置して固定するためのテーブル装置、チップを吸着してプリント基板に装着するためのツール装置及びプリント基板とチップをそれぞれ画像認識するためのカメラ装置等で大略構成されている。
【０００３】
テーブル装置は、Ｆ／Ｃボンダー本体上に配設されている。ツール装置は、テーブル装置の上方に配設されている。カメラ装置は、テーブル装置とツール装置の間に出入り可能に配設されている。そして、カメラ装置の上面と下面には、チップの位置を認識するチップ認識カメラの開口部とプリント基板のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラの開口部が、それぞれ略同軸上となるように配設されている。
【０００４】
このような構成のカメラ装置を備えたＦ／Ｃボンダーでは、プリント基板のチップ搭載位置とチップの位置とを正確に位置合わせするには、基板認識カメラとチップ認識カメラの各光軸のオフセット量を０にする必要がある。ところが、Ｆ／Ｃボンダーを作製する際に光軸オフセット量を０にすることは非常に困難である。このため、通常はＦ／Ｃボンダーを使用する際に光軸オフセット量を予め測定しておき、測定した光軸オフセット量に基づいてチップをプリント基板に装着している。
【０００５】
図１２は、光軸オフセット量を測定する際に用いられる特殊測定治具の一例を示す斜視図である。
この特殊測定治具１０は、断面がＣ字形のブロック状に形成されており、内側上下面の略中央には、例えば円形の校正用マーク１１、１２がそれぞれ付加されている。各校正用マーク１１、１２は、特殊測定治具１０をテーブル装置上に載置したときに同軸上となるように形成されている。
【０００６】
このような構成の特殊測定治具１０を使って光軸オフセット量を測定する場合は、先ず、特殊測定治具１０をテーブル装置上に載置し、カメラ装置を特殊測定治具１０の内側上下面の間に移動させる。次に、基板認識カメラの光軸を校正用マーク１１に合わせ、そのときのカメラ装置の位置を測定する。続いて、チップ認識カメラの光軸を校正用マーク１２に合わせ、そのときのカメラ装置の位置を測定する。そして、測定したカメラ装置の各位置の差を求めて光軸オフセット量とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＦ／Ｃボンダーにおけるカメラ装置の光軸オフセット量測定方法では、各校正用マーク１１、１２を同軸上に形成した特殊測定治具１０を作製しなくてはならない。また、各校正用マーク１１、１２が同軸上に精度よく形成されているか否かを測定する治具が更に必要になる。従って、特殊測定治具１０等の作製に手間がかかり、コスト高になるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消し、簡易な構成で撮像手段の光軸オフセット量を精度よく測定することができる部品装着装置及び光軸オフセット量測定方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、部品を基板に装着する部品装着装置において、直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第１の位置として記憶し、前記載置手段に予め載置されている校正用治具の校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第１の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記第１の位置と第２の位置の差を求めて前記撮像手段における前記光軸オフセット量として記憶することにより達成される。
【００１０】
上記構成によれば、Ｘ−Ｙ面上で一定位置に位置決めされている校正用治具の校正用マークを、第１の撮像部と第２の撮像部でそれぞれ認識させることにより、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置を撮像手段の位置で把握するようにしているので、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置との差は、撮像手段における光軸オフセット量となる。従って、装着手段に装着されている部品を載置手段に載置されている基板に装着する際に、この差分だけ載置手段を移動させることにより、高精度の装着が可能となる。
【００１１】
また、上記目的は、本発明にあっては、部品を基板に装着する部品装着装置において、直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、前記制御手段は、当初の前記載置手段の位置を第１の位置として記憶し、前記装着手段を移動させて前記載置手段に予め載置されている校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記装着手段から前記載置手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第２の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、そのときの前記載置手段の位置を第３の位置として記憶し、前記第１の位置と第３の位置の差を求めて前記載置手段における前記光軸オフセット量として記憶することにより達成される。
【００１２】
上記構成によれば、Ｘ−Ｙ面上で一定位置に位置決めされている校正用治具の校正用マークを、第１の撮像部と第２の撮像部でそれぞれ認識させることにより、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置を載置手段の位置で把握するようにしているので、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置との差は、載置手段における光軸オフセット量となる。従って、装着手段に装着されている部品を載置手段に載置されている基板に装着する際に、この差分だけ載置手段を移動させることにより、高精度の装着が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
図１、図２及び図３は、本発明の部品装着装置の実施形態を示す平面図、正面図及び側面図である。
この部品装着装置１００は、プリント基板１０１にチップ１０２を装着するフリップチップボンダー（Ｆ／Ｃボンダー）であり、架台１０４のベース１０５に対し、フレーム（装着手段）１０６、基板Ｘ−Ｙステージ（載置手段）１１１、チップ反転Ｘステージ１１８、トレイＹステージ１１９が取り付けられている。
【００１５】
フレーム１０６には、ツールＺリニアガイド（装着手段）１０７、ツールＺモータ（装着手段）１０８、ツール制御機構（装着手段）１０９、ツール回転軸（装着手段）１１０、あおり機構（装着手段）１２５及びボンディングツール（装着手段）１２６が取り付けられている。ボンディングツール１２６は、ツール制御機構１０９の制御によるツールＺモータ１０８の駆動によりツールＺリニアガイド１０７に沿ってＺ方向に移動し、ツール回転軸１１０によりＺ軸周りで回転し、あおり機構１２５により基板Ｘ−Ｙステージ１１１に対するＸ−Ｙ方向の平行度が調整されるようになっている。
【００１６】
さらに、フレーム１０６には、カメラベース（撮像手段）１１４、カメラＺモータ（撮像手段）１１５、カメラ（撮像手段）１１６及びカメラＺステージ（撮像手段）１１７が取り付けられている。カメラＺステージ１１７に取り付けられているカメラ１１６は、カメラＺモータ１１５の駆動によりＺ方向に移動するようになっている。尚、図示していないが、カメラ１１６は、Ｘ−Ｙ方向移動機能も持っている。
【００１７】
基板Ｘ−Ｙステージ１１１には、基板Ｘモータ（載置手段）１１２及び基板Ｙモータ（載置手段）１１３が取り付けられており、さらに、基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面には、プリント基板１０１を所定の位置に吸着する機構（図示せず）が取り付けられている。基板Ｘ−Ｙステージ１１１は、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３の駆動によりＸ−Ｙ方向に移動するようになっている。
【００１８】
チップ反転Ｘステージ１１８には、チップ反転Ｘモータ１２１、チップ反転シリンダ１２２、チップ反転アーム１２３及びチップ反転リニアガイド１２４が取り付けられている。チップ反転Ｘステージ１１８は、チップ反転Ｘモータ１２１の駆動によりチップ反転リニアガイド１２４に沿ってＸ方向に移動するようになっている。さらに、チップ反転アーム１２３は、チップ反転シリンダ１２２の駆動によりＸ方向に旋回するようになっている。
【００１９】
トレイＹステージ１１９には、トレイＹモータ１２０が取り付けられている。さらに、トレイＹステージ１１９の上面には、複数のチップ１０２が収納されたチップ収納用トレイ１０３を所定の位置に保持する機構（図示せず）が取り付けられている。トレイＹステージ１１９は、トレイＹモータ１２０の駆動によりＹ方向に移動するようになっている。
そして、これらを制御する図４に示すような制御ユニット（制御手段）１３０及び操作パネル（制御手段）１４０が、例えば架台１０４に内蔵あるいは外付けされている。
【００２０】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、カメラ１１６の概略構成を示す平面図、側面図及び正面図である。
このカメラ１１６は、筐体１１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ１１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ１１６ｃが、各撮像側がＹ方向に同一向きとなるように並設されている。
【００２１】
そして、各カメラ１１６ｂ、１１６ｃの撮像側にミラー１１６ｄ、１１６ｅが例えばＹ軸に対してＸ方向に±４５度の角度で対向配置され、各ミラー１１６ｄ、１１６ｅの中間に両面ミラー１１６ｆが例えばＹ軸に対してＺ方向に４５度の角度で配置された構成となっている。そして、両面ミラー１１６ｆに対しＺ方向の筐体１１６ａの上下面には、チップ認識カメラ１１６ｂ用の画像取込開口部１１６ｇと、基板認識カメラ１１６ｃ用の画像取込開口部１１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００２２】
このような構成のカメラ１１６によれば、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部１１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、両面ミラー１１６ｆでミラー１１６ｅ側に反射され、さらにミラー１１６ｅで反射されて基板認識カメラ１１６ｃに取り込まれる。一方、画像取込開口部１１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、両面ミラー１１６ｆでミラー１１６ｄ側に反射され、さらにミラー１１６ｄで反射されてチップ認識カメラ１１６ｂに取り込まれる。
【００２３】
図６は、チップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの各光軸のオフセット量を測定する際に用いられるキャリブレーション治具（校正用治具）の一例を示す斜視図である。
このキャリブレーション治具２０は、光透過材料である例えばガラスで板状に形成されており、上面の略中央には、例えば円形のキャリブレーションマーク（校正用マーク）２１が付加されている。このキャリブレーションマーク２１は、キャリブレーション治具２０自体が光透過材料で形成されているので、上面側のみならず下面側からも認識することができる。
【００２４】
このような構成において、その動作例について図７のフローチャートを参照して説明する。
先ず、作業者は、部品装着装置１００の各部の平行度を調整する（ＳＴＰ１）。そして、プリント基板１０１を基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面に吸着固定すると共に（ＳＴＰ２）、チップ１０２が収納されているチップ収納用トレイ１０３をトレイＹステージ１１９の上面に固定する（ＳＴＰ３）。尚、部品装着装置によっては、上記ステップＳＴＰ１〜３が自動化されている場合もある。
【００２５】
次に、制御ユニット１３０は、トレイＹモータ１２０を駆動して、トレイＹステージ１１９の上面に固定されているチップ収納用トレイ１０３をＹ方向に移動させて位置決めすると共に、チップ反転Ｘモータ１２１を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちチップ収納用トレイ１０３側に移動させて位置決めする。
【００２６】
そして、制御ユニット１３０は、チップ反転シリンダ１２２を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８上のチップ反転アーム１２３をチップ収納用トレイ１０３側に旋回させて、チップ反転アーム１２３の先端部に取り付けられているチップ吸着ノズル（図示せず）で、チップ収納用トレイ１０３内の所定のチップ１０２を吸着させる（ＳＴＰ４）。
【００２７】
その後、チップ反転シリンダ１２２を先程とは逆に駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８上のチップ反転アーム１２３をプリント基板１０１側に１８０度反転旋回させると共に、チップ反転Ｘモータ１２１を先程とは逆に駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちプリント基板１０１側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ５）。
【００２８】
そして、制御ユニット１３０は、チップ反転アーム１２３のチップ吸着ノズルからボンディングツール１２６にチップ１０２を受け渡した後、チップ反転Ｘモータ１２１を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちチップ収納用トレイ１０３側に移動させて退避させる（ＳＴＰ６）。
その後、制御ユニット１３０は、カメラ１１６等を操作して、プリント基板１０１のチップ搭載位置を確認し、チップ１０２の位置を確認する（ＳＴＰ７）。
【００２９】
そして、制御ユニット１３０は、確認したプリント基板１０１のチップ搭載位置及びチップ１０２の位置に基づいて、ツール制御機構１０９を制御して、ツール回転軸１１０をＺ軸周りで回転させ、チップ１０２の位置を補正すると共に、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に移動させ、プリント基板１０１のチップ搭載位置を補正する（ＳＴＰ８）。
【００３０】
さらに、制御ユニット１３０は、測定した光軸オフセット量に基づいて、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させる。続いて、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ちプリント基板１０１側へ下降させ、チップ１０２をプリント基板１０１上の目的の位置に搭載する（ＳＴＰ９）。
【００３１】
そして、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してチップ１０２を加圧すると共に、ボンディングツール１２６を制御してチップ１０２を加熱する（ＳＴＰ１０）。以上により、チップ１０２がプリント基板１０１上に高精度に装着される。
【００３２】
図８は、本発明の光軸オフセット量の測定方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
先ず、作業者は、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上に吸着固定する（ＳＴＰ７０１）。制御ユニット１３０は、カメラ１１６の画像取込開口部１１６ｇが、ボンディングツール１２６の真下、即ち装着軸上に来るように、カメラ１１６をボンディングツール１２６側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ７０２）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＡ（第１の位置）として記憶する（ＳＴＰ７０３）。
【００３３】
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、基板認識カメラ１１６ｃの視野の中心、即ち光軸上に来るように、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７０４）。
次に、制御ユニット１３０は、ボンディングツール１２６が基板Ｘ−Ｙステージ１１１まで下降してもカメラ１１６に当たらないように、カメラ１１６を移動退避させる（ＳＴＰ７０５）。
【００３４】
そして、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６にキャリブレーション治具２０を吸着させ、同時に基板Ｘ−Ｙステージ１１１のキャリブレーション治具２０の吸着を解除する（ＳＴＰ７０６）。
次に、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させた後、カメラ１１６をｐｏｓＡに位置決めする（ＳＴＰ７０７）。
【００３５】
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、チップ認識カメラ１１６ｂの視野の中心、即ち光軸上に来るように、カメラ１１６をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７０８）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＢ（第２の位置）として記憶する（ＳＴＰ７０９）。
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６を移動退避させ、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
【００３６】
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６のキャリブレーション治具２０の吸着を解除し、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる（ＳＴＰ７１０）。
そして、制御ユニット１３０は、記憶したｐｏｓＡとｐｏｓＢとの差を、カメラＺステージ１１７におけるチップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの光軸オフセット量として求める（ＳＴＰ７１１）。
【００３７】
図９は、本発明の光軸オフセット量の測定方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
先ず、作業者は、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上に吸着固定する（ＳＴＰ７２１）。そして、制御ユニット１３０は、このときの基板Ｘ−Ｙステージ１１１の位置をｐｏｓＡ’（第１の位置）として記憶する（ＳＴＰ７２２）。
【００３８】
制御ユニット１３０は、ボンディングツール１２６が基板Ｘ−Ｙステージ１１１まで下降してもカメラ１１６に当たらないように、カメラ１１６を移動退避させる（ＳＴＰ７２３）。
そして、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
【００３９】
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６にキャリブレーション治具２０を吸着させ、同時に基板Ｘ−Ｙステージ１１１のキャリブレーション治具２０の吸着を解除する（ＳＴＰ７２４）。
次に、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる。
【００４０】
制御ユニット１３０は、カメラ１１６の画像取込開口部１１６ｇが、ボンディングツール１２６の真下、即ち装着軸上に来るように、カメラ１１６をボンディングツール１２６側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ７２５）。
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、チップ認識カメラ１１６ｂの視野の中心、即ち光軸上に来るように、カメラ１１６をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７２６）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＢ’（第２の位置）として記憶する（ＳＴＰ７２７）。
【００４１】
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６を移動退避させ（ＳＴＰ７２８）、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６のキャリブレーション治具２０の吸着を解除し、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる（ＳＴＰ７２９）。
【００４２】
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６をｐｏｓＢ’に位置決めし（ＳＴＰ７３０）、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、基板認識カメラ１１６ｃの視野の中心、即ち光軸上に来るように、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７３１）。そして、このときの基板Ｘ−Ｙステージ１１１の位置をｐｏｓＣ’（第３の位置）として記憶する（ＳＴＰ７３２）。
【００４３】
そして、制御ユニット１３０は、記憶したｐｏｓＡ’とｐｏｓＣ’との差を、基板Ｘ−Ｙステージ１１１におけるチップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの光軸オフセット量として求める（ＳＴＰ７３３）。
【００４４】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、カメラの別の概略構成を示す平面図及び側面図である。
このカメラ２１６は、筐体２１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ２１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ２１６ｃが、各撮像側がＸ方向に対向するように直列配設されている。
【００４５】
そして、各カメラ２１６ｂ、２１６ｃの撮像側の中間に両面ミラー２１６ｆが例えばＸ軸に対してＺ方向に４５度の角度で配置された構成となっている。そして、両面ミラー２１６ｆに対しＺ方向の筐体２１６ａの上下面には、チップ認識カメラ２１６ｂ用の画像取込開口部２１６ｇと、基板認識カメラ２１６ｃ用の画像取込開口部２１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００４６】
このような構成のカメラ２１６によっても、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部２１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、両面ミラー２１６ｆで反射されてカメラ２１６ｃに取り込まれる。一方、画像取込開口部２１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、両面ミラー２１６ｆで反射されてカメラ２１６ｂに取り込まれる。このカメラ２１６によれば、図５に示すカメラ１１６よりも部品点数が少なくてすむので、コストを低減させることができる。
【００４７】
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、カメラのさらに別の概略構成を示す平面図及び側面図である。
このカメラ３１６は、筐体３１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ３１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ３１６ｃが、各撮像側がＸ方向に反対方向を向くように直列配設されている。
【００４８】
そして、各カメラ３１６ｂ、３１６ｃの撮像側に対しＺ方向の筐体３１６ａの上下面には、チップ認識カメラ３１６ｂ用の画像取込開口部３１６ｇと、基板認識カメラ３１６ｃ用の画像取込開口部３１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００４９】
このような構成のカメラ３１６によっても、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部３１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、カメラ３１６ｃに直接取り込まれる。一方、画像取込開口部３１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、カメラ３１６ｂに直接取り込まれる。このカメラ３１６によれば、図５や図１０に示すカメラ１１６、２１６よりも部品点数がさらに少なくてすむので、コストをさらに低減させることができる。
【００５０】
尚、上述した光軸オフセット量の測定方法の各実施形態では、キャリブレーション治具２０の基板Ｘ−Ｙステージ１１１上への配置は作業者が行うようにしたが、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上の端部へ予め備えておけば、自動化させることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で撮像手段の光軸オフセット量を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着装置の実施形態を示す平面図。
【図２】図１の部品装着装置の正面図。
【図３】図１の部品装着装置の側面図。
【図４】図１の部品装着装置の制御ユニット及び操作パネルの関係を示すブロック図。
【図５】図１の部品装着装置のカメラの概略構成を示す平面図、側面図及び正面図。
【図６】光軸のオフセット量を測定する際に用いられるキャリブレーション治具の一例を示す斜視図。
【図７】図１の部品装着装置の動作例を示すフローチャート。
【図８】本発明の光軸オフセット量の測定方法の第１の実施形態を示すフローチャート。
【図９】本発明の光軸オフセット量の測定方法の第２の実施形態を示すフローチャート。
【図１０】図１の部品装着装置のカメラの別の概略構成を示す平面図及び側面図。
【図１１】図１の部品装着装置のカメラのさらに別の概略構成を示す平面図及び側面図。
【図１２】従来の光軸オフセット量を測定する際に用いられる特殊測定治具の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
２０・・・キャリブレーション治具、２１・・・キャリブレーションマーク、１００・・・部品装着装置、１０１・・・プリント基板、１０２・・・チップ、１０３・・・チップ収納用トレイ、１０４・・・架台、１０５・・・ベース、１０６・・・フレーム、１０７・・・ツールＺリニアガイド、１０８・・・ツールＺモータ、１０９・・・ツール制御機構、１１０・・・ツール回転軸、１１１・・・基板Ｘ−Ｙステージ、１１２・・・基板Ｘモータ、１１３・・・基板Ｙモータ、１１４・・・カメラベース、１１５・・・カメラＺモータ、１１６・・・カメラ、１１６ｂ・・・チップ認識カメラ、１１６ｃ・・・基板認識カメラ、１１７・・・カメラ上下機構、１１８・・・チップ反転Ｘステージ、１１９・・・トレイＹステージ、１２０・・・トレイＹモータ、１２１・・・チップ反転Ｘモータ、１２２・・・チップ反転シリンダ、１２３・・・チップ反転アーム、１２４・・・チップ反転リニアガイド、１２５・・・あおり機構、１２６・・・ボンディングツール、１３０・・・制御ユニット、１４０・・・操作パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を基板に装着する部品装着装置及びその装置における撮像手段の光軸オフセット量測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ウエハから分割されたパッケージ前のＩＣであるベアチップ（以下、単にチップと呼ぶ）をプリント基板やガラス基板等に装着する際は、フリップチップボンダー（Ｆ／Ｃボンダー）が使用されている。
このＦ／Ｃボンダーは、プリント基板を載置して固定するためのテーブル装置、チップを吸着してプリント基板に装着するためのツール装置及びプリント基板とチップをそれぞれ画像認識するためのカメラ装置等で大略構成されている。
【０００３】
テーブル装置は、Ｆ／Ｃボンダー本体上に配設されている。ツール装置は、テーブル装置の上方に配設されている。カメラ装置は、テーブル装置とツール装置の間に出入り可能に配設されている。そして、カメラ装置の上面と下面には、チップの位置を認識するチップ認識カメラの開口部とプリント基板のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラの開口部が、それぞれ略同軸上となるように配設されている。
【０００４】
このような構成のカメラ装置を備えたＦ／Ｃボンダーでは、プリント基板のチップ搭載位置とチップの位置とを正確に位置合わせするには、基板認識カメラとチップ認識カメラの各光軸のオフセット量を０にする必要がある。ところが、Ｆ／Ｃボンダーを作製する際に光軸オフセット量を０にすることは非常に困難である。このため、通常はＦ／Ｃボンダーを使用する際に光軸オフセット量を予め測定しておき、測定した光軸オフセット量に基づいてチップをプリント基板に装着している。
【０００５】
図１２は、光軸オフセット量を測定する際に用いられる特殊測定治具の一例を示す斜視図である。
この特殊測定治具１０は、断面がＣ字形のブロック状に形成されており、内側上下面の略中央には、例えば円形の校正用マーク１１、１２がそれぞれ付加されている。各校正用マーク１１、１２は、特殊測定治具１０をテーブル装置上に載置したときに同軸上となるように形成されている。
【０００６】
このような構成の特殊測定治具１０を使って光軸オフセット量を測定する場合は、先ず、特殊測定治具１０をテーブル装置上に載置し、カメラ装置を特殊測定治具１０の内側上下面の間に移動させる。次に、基板認識カメラの光軸を校正用マーク１１に合わせ、そのときのカメラ装置の位置を測定する。続いて、チップ認識カメラの光軸を校正用マーク１２に合わせ、そのときのカメラ装置の位置を測定する。そして、測定したカメラ装置の各位置の差を求めて光軸オフセット量とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のＦ／Ｃボンダーにおけるカメラ装置の光軸オフセット量測定方法では、各校正用マーク１１、１２を同軸上に形成した特殊測定治具１０を作製しなくてはならない。また、各校正用マーク１１、１２が同軸上に精度よく形成されているか否かを測定する治具が更に必要になる。従って、特殊測定治具１０等の作製に手間がかかり、コスト高になるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消し、簡易な構成で撮像手段の光軸オフセット量を精度よく測定することができる部品装着装置及び光軸オフセット量測定方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にあっては、部品を基板に装着する部品装着装置において、直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第１の位置として記憶し、前記載置手段に予め載置されている校正用治具の校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第１の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記第１の位置と第２の位置の差を求めて前記撮像手段における前記光軸オフセット量として記憶することにより達成される。
【００１０】
上記構成によれば、Ｘ−Ｙ面上で一定位置に位置決めされている校正用治具の校正用マークを、第１の撮像部と第２の撮像部でそれぞれ認識させることにより、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置を撮像手段の位置で把握するようにしているので、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置との差は、撮像手段における光軸オフセット量となる。従って、装着手段に装着されている部品を載置手段に載置されている基板に装着する際に、この差分だけ載置手段を移動させることにより、高精度の装着が可能となる。
【００１１】
また、上記目的は、本発明にあっては、部品を基板に装着する部品装着装置において、直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、前記制御手段は、当初の前記載置手段の位置を第１の位置として記憶し、前記装着手段を移動させて前記載置手段に予め載置されている校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記装着手段から前記載置手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第２の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、そのときの前記載置手段の位置を第３の位置として記憶し、前記第１の位置と第３の位置の差を求めて前記載置手段における前記光軸オフセット量として記憶することにより達成される。
【００１２】
上記構成によれば、Ｘ−Ｙ面上で一定位置に位置決めされている校正用治具の校正用マークを、第１の撮像部と第２の撮像部でそれぞれ認識させることにより、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置を載置手段の位置で把握するようにしているので、第１の撮像部の光軸の位置と第２の撮像部の光軸の位置との差は、載置手段における光軸オフセット量となる。従って、装着手段に装着されている部品を載置手段に載置されている基板に装着する際に、この差分だけ載置手段を移動させることにより、高精度の装着が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１４】
図１、図２及び図３は、本発明の部品装着装置の実施形態を示す平面図、正面図及び側面図である。
この部品装着装置１００は、プリント基板１０１にチップ１０２を装着するフリップチップボンダー（Ｆ／Ｃボンダー）であり、架台１０４のベース１０５に対し、フレーム（装着手段）１０６、基板Ｘ−Ｙステージ（載置手段）１１１、チップ反転Ｘステージ１１８、トレイＹステージ１１９が取り付けられている。
【００１５】
フレーム１０６には、ツールＺリニアガイド（装着手段）１０７、ツールＺモータ（装着手段）１０８、ツール制御機構（装着手段）１０９、ツール回転軸（装着手段）１１０、あおり機構（装着手段）１２５及びボンディングツール（装着手段）１２６が取り付けられている。ボンディングツール１２６は、ツール制御機構１０９の制御によるツールＺモータ１０８の駆動によりツールＺリニアガイド１０７に沿ってＺ方向に移動し、ツール回転軸１１０によりＺ軸周りで回転し、あおり機構１２５により基板Ｘ−Ｙステージ１１１に対するＸ−Ｙ方向の平行度が調整されるようになっている。
【００１６】
さらに、フレーム１０６には、カメラベース（撮像手段）１１４、カメラＺモータ（撮像手段）１１５、カメラ（撮像手段）１１６及びカメラＺステージ（撮像手段）１１７が取り付けられている。カメラＺステージ１１７に取り付けられているカメラ１１６は、カメラＺモータ１１５の駆動によりＺ方向に移動するようになっている。尚、図示していないが、カメラ１１６は、Ｘ−Ｙ方向移動機能も持っている。
【００１７】
基板Ｘ−Ｙステージ１１１には、基板Ｘモータ（載置手段）１１２及び基板Ｙモータ（載置手段）１１３が取り付けられており、さらに、基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面には、プリント基板１０１を所定の位置に吸着する機構（図示せず）が取り付けられている。基板Ｘ−Ｙステージ１１１は、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３の駆動によりＸ−Ｙ方向に移動するようになっている。
【００１８】
チップ反転Ｘステージ１１８には、チップ反転Ｘモータ１２１、チップ反転シリンダ１２２、チップ反転アーム１２３及びチップ反転リニアガイド１２４が取り付けられている。チップ反転Ｘステージ１１８は、チップ反転Ｘモータ１２１の駆動によりチップ反転リニアガイド１２４に沿ってＸ方向に移動するようになっている。さらに、チップ反転アーム１２３は、チップ反転シリンダ１２２の駆動によりＸ方向に旋回するようになっている。
【００１９】
トレイＹステージ１１９には、トレイＹモータ１２０が取り付けられている。さらに、トレイＹステージ１１９の上面には、複数のチップ１０２が収納されたチップ収納用トレイ１０３を所定の位置に保持する機構（図示せず）が取り付けられている。トレイＹステージ１１９は、トレイＹモータ１２０の駆動によりＹ方向に移動するようになっている。
そして、これらを制御する図４に示すような制御ユニット（制御手段）１３０及び操作パネル（制御手段）１４０が、例えば架台１０４に内蔵あるいは外付けされている。
【００２０】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、カメラ１１６の概略構成を示す平面図、側面図及び正面図である。
このカメラ１１６は、筐体１１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ１１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ１１６ｃが、各撮像側がＹ方向に同一向きとなるように並設されている。
【００２１】
そして、各カメラ１１６ｂ、１１６ｃの撮像側にミラー１１６ｄ、１１６ｅが例えばＹ軸に対してＸ方向に±４５度の角度で対向配置され、各ミラー１１６ｄ、１１６ｅの中間に両面ミラー１１６ｆが例えばＹ軸に対してＺ方向に４５度の角度で配置された構成となっている。そして、両面ミラー１１６ｆに対しＺ方向の筐体１１６ａの上下面には、チップ認識カメラ１１６ｂ用の画像取込開口部１１６ｇと、基板認識カメラ１１６ｃ用の画像取込開口部１１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００２２】
このような構成のカメラ１１６によれば、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部１１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、両面ミラー１１６ｆでミラー１１６ｅ側に反射され、さらにミラー１１６ｅで反射されて基板認識カメラ１１６ｃに取り込まれる。一方、画像取込開口部１１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、両面ミラー１１６ｆでミラー１１６ｄ側に反射され、さらにミラー１１６ｄで反射されてチップ認識カメラ１１６ｂに取り込まれる。
【００２３】
図６は、チップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの各光軸のオフセット量を測定する際に用いられるキャリブレーション治具（校正用治具）の一例を示す斜視図である。
このキャリブレーション治具２０は、光透過材料である例えばガラスで板状に形成されており、上面の略中央には、例えば円形のキャリブレーションマーク（校正用マーク）２１が付加されている。このキャリブレーションマーク２１は、キャリブレーション治具２０自体が光透過材料で形成されているので、上面側のみならず下面側からも認識することができる。
【００２４】
このような構成において、その動作例について図７のフローチャートを参照して説明する。
先ず、作業者は、部品装着装置１００の各部の平行度を調整する（ＳＴＰ１）。そして、プリント基板１０１を基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面に吸着固定すると共に（ＳＴＰ２）、チップ１０２が収納されているチップ収納用トレイ１０３をトレイＹステージ１１９の上面に固定する（ＳＴＰ３）。尚、部品装着装置によっては、上記ステップＳＴＰ１〜３が自動化されている場合もある。
【００２５】
次に、制御ユニット１３０は、トレイＹモータ１２０を駆動して、トレイＹステージ１１９の上面に固定されているチップ収納用トレイ１０３をＹ方向に移動させて位置決めすると共に、チップ反転Ｘモータ１２１を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちチップ収納用トレイ１０３側に移動させて位置決めする。
【００２６】
そして、制御ユニット１３０は、チップ反転シリンダ１２２を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８上のチップ反転アーム１２３をチップ収納用トレイ１０３側に旋回させて、チップ反転アーム１２３の先端部に取り付けられているチップ吸着ノズル（図示せず）で、チップ収納用トレイ１０３内の所定のチップ１０２を吸着させる（ＳＴＰ４）。
【００２７】
その後、チップ反転シリンダ１２２を先程とは逆に駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８上のチップ反転アーム１２３をプリント基板１０１側に１８０度反転旋回させると共に、チップ反転Ｘモータ１２１を先程とは逆に駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちプリント基板１０１側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ５）。
【００２８】
そして、制御ユニット１３０は、チップ反転アーム１２３のチップ吸着ノズルからボンディングツール１２６にチップ１０２を受け渡した後、チップ反転Ｘモータ１２１を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちチップ収納用トレイ１０３側に移動させて退避させる（ＳＴＰ６）。
その後、制御ユニット１３０は、カメラ１１６等を操作して、プリント基板１０１のチップ搭載位置を確認し、チップ１０２の位置を確認する（ＳＴＰ７）。
【００２９】
そして、制御ユニット１３０は、確認したプリント基板１０１のチップ搭載位置及びチップ１０２の位置に基づいて、ツール制御機構１０９を制御して、ツール回転軸１１０をＺ軸周りで回転させ、チップ１０２の位置を補正すると共に、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に移動させ、プリント基板１０１のチップ搭載位置を補正する（ＳＴＰ８）。
【００３０】
さらに、制御ユニット１３０は、測定した光軸オフセット量に基づいて、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させる。続いて、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ちプリント基板１０１側へ下降させ、チップ１０２をプリント基板１０１上の目的の位置に搭載する（ＳＴＰ９）。
【００３１】
そして、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してチップ１０２を加圧すると共に、ボンディングツール１２６を制御してチップ１０２を加熱する（ＳＴＰ１０）。以上により、チップ１０２がプリント基板１０１上に高精度に装着される。
【００３２】
図８は、本発明の光軸オフセット量の測定方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
先ず、作業者は、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上に吸着固定する（ＳＴＰ７０１）。制御ユニット１３０は、カメラ１１６の画像取込開口部１１６ｇが、ボンディングツール１２６の真下、即ち装着軸上に来るように、カメラ１１６をボンディングツール１２６側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ７０２）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＡ（第１の位置）として記憶する（ＳＴＰ７０３）。
【００３３】
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、基板認識カメラ１１６ｃの視野の中心、即ち光軸上に来るように、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７０４）。
次に、制御ユニット１３０は、ボンディングツール１２６が基板Ｘ−Ｙステージ１１１まで下降してもカメラ１１６に当たらないように、カメラ１１６を移動退避させる（ＳＴＰ７０５）。
【００３４】
そして、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６にキャリブレーション治具２０を吸着させ、同時に基板Ｘ−Ｙステージ１１１のキャリブレーション治具２０の吸着を解除する（ＳＴＰ７０６）。
次に、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させた後、カメラ１１６をｐｏｓＡに位置決めする（ＳＴＰ７０７）。
【００３５】
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、チップ認識カメラ１１６ｂの視野の中心、即ち光軸上に来るように、カメラ１１６をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７０８）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＢ（第２の位置）として記憶する（ＳＴＰ７０９）。
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６を移動退避させ、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
【００３６】
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６のキャリブレーション治具２０の吸着を解除し、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる（ＳＴＰ７１０）。
そして、制御ユニット１３０は、記憶したｐｏｓＡとｐｏｓＢとの差を、カメラＺステージ１１７におけるチップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの光軸オフセット量として求める（ＳＴＰ７１１）。
【００３７】
図９は、本発明の光軸オフセット量の測定方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
先ず、作業者は、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上に吸着固定する（ＳＴＰ７２１）。そして、制御ユニット１３０は、このときの基板Ｘ−Ｙステージ１１１の位置をｐｏｓＡ’（第１の位置）として記憶する（ＳＴＰ７２２）。
【００３８】
制御ユニット１３０は、ボンディングツール１２６が基板Ｘ−Ｙステージ１１１まで下降してもカメラ１１６に当たらないように、カメラ１１６を移動退避させる（ＳＴＰ７２３）。
そして、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
【００３９】
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６にキャリブレーション治具２０を吸着させ、同時に基板Ｘ−Ｙステージ１１１のキャリブレーション治具２０の吸着を解除する（ＳＴＰ７２４）。
次に、制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる。
【００４０】
制御ユニット１３０は、カメラ１１６の画像取込開口部１１６ｇが、ボンディングツール１２６の真下、即ち装着軸上に来るように、カメラ１１６をボンディングツール１２６側に移動させて位置決めする（ＳＴＰ７２５）。
続いて、制御ユニット１３０は、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、チップ認識カメラ１１６ｂの視野の中心、即ち光軸上に来るように、カメラ１１６をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７２６）。そして、このときのカメラ１１６の位置をｐｏｓＢ’（第２の位置）として記憶する（ＳＴＰ７２７）。
【００４１】
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６を移動退避させ（ＳＴＰ７２８）、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１側へ下降させる。
続いて、制御ユニット１３０は、ツール制御機構１０９を制御してボンディングツール１２６のキャリブレーション治具２０の吸着を解除し、ツールＺモータ１０８を駆動して、ボンディングツール１２６をＺ方向、即ち基板Ｘ−Ｙステージ１１１から離れる側へ上昇させる（ＳＴＰ７２９）。
【００４２】
次に、制御ユニット１３０は、カメラ１１６をｐｏｓＢ’に位置決めし（ＳＴＰ７３０）、キャリブレーション治具２０のキャリブレーションマーク２１が、基板認識カメラ１１６ｃの視野の中心、即ち光軸上に来るように、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１をＸ−Ｙ方向に微小移動させて補正する（ＳＴＰ７３１）。そして、このときの基板Ｘ−Ｙステージ１１１の位置をｐｏｓＣ’（第３の位置）として記憶する（ＳＴＰ７３２）。
【００４３】
そして、制御ユニット１３０は、記憶したｐｏｓＡ’とｐｏｓＣ’との差を、基板Ｘ−Ｙステージ１１１におけるチップ認識カメラ１１６ｂと基板認識カメラ１１６ｃの光軸オフセット量として求める（ＳＴＰ７３３）。
【００４４】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は、カメラの別の概略構成を示す平面図及び側面図である。
このカメラ２１６は、筐体２１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ２１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ２１６ｃが、各撮像側がＸ方向に対向するように直列配設されている。
【００４５】
そして、各カメラ２１６ｂ、２１６ｃの撮像側の中間に両面ミラー２１６ｆが例えばＸ軸に対してＺ方向に４５度の角度で配置された構成となっている。そして、両面ミラー２１６ｆに対しＺ方向の筐体２１６ａの上下面には、チップ認識カメラ２１６ｂ用の画像取込開口部２１６ｇと、基板認識カメラ２１６ｃ用の画像取込開口部２１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００４６】
このような構成のカメラ２１６によっても、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部２１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、両面ミラー２１６ｆで反射されてカメラ２１６ｃに取り込まれる。一方、画像取込開口部２１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、両面ミラー２１６ｆで反射されてカメラ２１６ｂに取り込まれる。このカメラ２１６によれば、図５に示すカメラ１１６よりも部品点数が少なくてすむので、コストを低減させることができる。
【００４７】
図１１（Ａ）、（Ｂ）は、カメラのさらに別の概略構成を示す平面図及び側面図である。
このカメラ３１６は、筐体３１６ａの内部に、２台のカメラ、即ちチップ１０２の位置を認識するチップ認識カメラ３１６ｂと、プリント基板１０１のチップ搭載位置を認識する基板認識カメラ３１６ｃが、各撮像側がＸ方向に反対方向を向くように直列配設されている。
【００４８】
そして、各カメラ３１６ｂ、３１６ｃの撮像側に対しＺ方向の筐体３１６ａの上下面には、チップ認識カメラ３１６ｂ用の画像取込開口部３１６ｇと、基板認識カメラ３１６ｃ用の画像取込開口部３１６ｈが、それぞれ略同軸上となるように設けられている。
【００４９】
このような構成のカメラ３１６によっても、プリント基板１０１とチップ１０２の画像を同時に認識することができる。即ち、画像取込開口部３１６ｈから入ったプリント基板１０１の画像は、カメラ３１６ｃに直接取り込まれる。一方、画像取込開口部３１６ｇから入ったチップ１０２の画像は、カメラ３１６ｂに直接取り込まれる。このカメラ３１６によれば、図５や図１０に示すカメラ１１６、２１６よりも部品点数がさらに少なくてすむので、コストをさらに低減させることができる。
【００５０】
尚、上述した光軸オフセット量の測定方法の各実施形態では、キャリブレーション治具２０の基板Ｘ−Ｙステージ１１１上への配置は作業者が行うようにしたが、キャリブレーション治具２０を基板Ｘ−Ｙステージ１１１上の端部へ予め備えておけば、自動化させることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で撮像手段の光軸オフセット量を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部品装着装置の実施形態を示す平面図。
【図２】図１の部品装着装置の正面図。
【図３】図１の部品装着装置の側面図。
【図４】図１の部品装着装置の制御ユニット及び操作パネルの関係を示すブロック図。
【図５】図１の部品装着装置のカメラの概略構成を示す平面図、側面図及び正面図。
【図６】光軸のオフセット量を測定する際に用いられるキャリブレーション治具の一例を示す斜視図。
【図７】図１の部品装着装置の動作例を示すフローチャート。
【図８】本発明の光軸オフセット量の測定方法の第１の実施形態を示すフローチャート。
【図９】本発明の光軸オフセット量の測定方法の第２の実施形態を示すフローチャート。
【図１０】図１の部品装着装置のカメラの別の概略構成を示す平面図及び側面図。
【図１１】図１の部品装着装置のカメラのさらに別の概略構成を示す平面図及び側面図。
【図１２】従来の光軸オフセット量を測定する際に用いられる特殊測定治具の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
２０・・・キャリブレーション治具、２１・・・キャリブレーションマーク、１００・・・部品装着装置、１０１・・・プリント基板、１０２・・・チップ、１０３・・・チップ収納用トレイ、１０４・・・架台、１０５・・・ベース、１０６・・・フレーム、１０７・・・ツールＺリニアガイド、１０８・・・ツールＺモータ、１０９・・・ツール制御機構、１１０・・・ツール回転軸、１１１・・・基板Ｘ−Ｙステージ、１１２・・・基板Ｘモータ、１１３・・・基板Ｙモータ、１１４・・・カメラベース、１１５・・・カメラＺモータ、１１６・・・カメラ、１１６ｂ・・・チップ認識カメラ、１１６ｃ・・・基板認識カメラ、１１７・・・カメラ上下機構、１１８・・・チップ反転Ｘステージ、１１９・・・トレイＹステージ、１２０・・・トレイＹモータ、１２１・・・チップ反転Ｘモータ、１２２・・・チップ反転シリンダ、１２３・・・チップ反転アーム、１２４・・・チップ反転リニアガイド、１２５・・・あおり機構、１２６・・・ボンディングツール、１３０・・・制御ユニット、１４０・・・操作パネル
Claims (8)
- 部品を基板に装着する部品装着装置において、
直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、
直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、
直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、
前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第１の位置として記憶し、前記載置手段に予め載置されている校正用治具の校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第１の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記第１の位置と第２の位置の差を求めて前記撮像手段における前記光軸オフセット量として記憶する
ことを特徴とする部品装着装置。 - 前記校正用治具が、光透過材料で形成されている請求項１に記載の部品装着装置。
- 部品を基板に装着する部品装着装置において、
直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、
直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、
直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段と、
前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する制御手段とを備え、
前記制御手段は、当初の前記載置手段の位置を第１の位置として記憶し、前記装着手段を移動させて前記載置手段に予め載置されている校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、前記撮像手段を移動退避させ、前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記装着手段から前記載置手段に受け渡させ、前記撮像手段を前記第２の位置へ移動させ、前記校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、そのときの前記載置手段の位置を第３の位置として記憶し、前記第１の位置と第３の位置の差を求めて前記載置手段における前記光軸オフセット量として記憶する
ことを特徴とする部品装着装置。 - 前記校正用治具が、光透過材料で形成されている請求項３に記載の部品装着装置。
- 直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段とを備え、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する部品装着装置における前記光軸オフセット量を測定する方法において、
校正用治具を前記載置手段上に載置し、
前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、
そのときの前記撮像手段の位置を第１の位置として記憶し、
前記校正用治具の校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、
前記撮像手段を移動退避させ、
前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、
前記撮像手段を前記第１の位置へ移動させ、
前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、
そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、
前記第１の位置と第２の位置の差を求めて前記撮像手段における前記光軸オフセット量として記憶する
ことを特徴とする部品装着装置における光軸オフセット量測定方法。 - 前記校正用治具が、光透過材料で形成されている請求項５に記載の部品装着装置における光軸オフセット量測定方法。
- 直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前記基板を載置する載置手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する装着手段と、直交３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）に移動可能であり、前記載置手段に載置されている前記基板を認識する第１の撮像部及び前記装着手段に装着されている前記部品を認識する第２の撮像部を有し、前記各撮像部の開口部が同軸上に配設されている撮像手段とを備え、前記各手段を制御して、前記各撮像部の光軸オフセット量を測定すると共に、その光軸オフセット量に基づいて前記装着手段に装着されている前記部品を前記載置手段に載置されている前記基板に装着する部品装着装置における前記光軸オフセット量を測定する方法において、
校正用治具を前記載置手段上に載置し、
そのときの前記載置手段の位置を第１の位置として記憶し、
前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記載置手段から前記装着手段に受け渡させ、
前記第２の撮像部の開口部が、前記装着手段の装着軸上に位置するように前記撮像手段を移動させ、
前記校正用マークが、前記第２の撮像部の光軸上に位置するように前記撮像手段を微小移動させ、
そのときの前記撮像手段の位置を第２の位置として記憶し、
前記撮像手段を移動退避させ、
前記装着手段を移動させて前記校正用治具を前記装着手段から前記載置手段に受け渡させ、
前記撮像手段を前記第２の位置へ移動させ、
前記校正用マークが、前記第１の撮像部の光軸上に位置するように前記載置手段を微小移動させ、
そのときの前記載置手段の位置を第３の位置として記憶し、
前記第１の位置と第３の位置の差を求めて前記載置手段における前記光軸オフセット量として記憶する
ことを特徴とする部品装着装置における光軸オフセット量測定方法。 - 前記校正用治具が、光透過材料で形成されている請求項７に記載の部品装着装置における光軸オフセット量測定方法。
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| JP03473099A JP4239049B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | 部品装着装置及びその装置における撮像手段の光軸オフセット量測定方法 |
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