JP4402810B2 - 電子部品搭載機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を高精度に位置決めして搭載する電子部品搭載機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品搭載機では、電子部品が部品供給装置から供給され、この電子部品が吸着ヘッドにより吸着され、ＸＹ移送装置を介して基板上の所定の搭載位置に搭載される。
また、搭載に際しては、吸着ヘッドに吸着された電子部品がＣＣＤカメラなどにより撮像され、この画像を認識することにより電子部品の位置が検出される。一方で、基板側についても、ＣＣＤカメラなどにより搭載位置が検出される。そして、電子部品と搭載位置との位置関係が計算されて搬送経路が補正され、必要に応じて、吸着ヘッドに吸着された電子部品の姿勢が補正される。すなわち、電子部品の位置決めが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＢＧＡ（Ball gri d array）、ＣＳＰ（Chip size package）、ＱＦＰ（Quad flat package）などの電子部品を基板に搭載するには、高精度な位置決めが要求される。
例えば、ＢＧＡチップ１０２では、図５に示すように、吸着ヘッド１０３により吸着され、上述のように位置決めされながら基板１０１に搭載される。このとき、ＢＧＡチップ１０２の下面に形成されたはんだボール１０２ａ…が、基板１０１のランド１０１ａ…に載置されるように搭載される。この際には、基板１０１やＢＧＡチップ１０２のリードピッチやボールピッチの間隔から、例えば、±２０μmという高精度な位置決めが要求される。
【０００４】
そして、このような高精度な位置決めが要求される用途では、電子部品搭載機が非常に高価なものとなっていた。
すなわち、ＢＧＡチップ１０２などの電子部品を基板１０１に搭載するときの精度は、（１）ＣＣＤカメラの精度、（２）位置検出に際してＣＣＤカメラの情報を認識する認識装置の精度、（３）電子部品の位置を補正するときの吸着ヘッド１０３の軸１０３ａの移動精度、などに依存し、最終的な精度は（１）から（３）の全てが総合された精度となる。そこで、高精度な位置決めをするためには、これら全てに高精度の装置を適用する必要があるが、このようにすると極端なコスト増となっていた。
【０００５】
本発明の課題は、安価であり、電子部品を高精度に位置決めして搭載することができる電子部品搭載機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、電子部品（例えば、ＢＧＡチップ３０）を供給位置へと供給する部品供給装置（例えば、フィーダ１１）と、
前記電子部品を前記供給位置で保持し基板４０の搭載位置（例えば、ランド４０ａ…）で開放する吸着ヘッド１３ａと、
該吸着ヘッドを前記供給位置と前記基板の搭載位置との間で移送する移送手段（例えば、ＸＹ移送装置１４）と、を備え、
前記電子部品の接合端子（例えば、はんだボール３０ａ…）を前記基板の搭載位置の接合端子（例えば、ランド４０ａ…）に対して位置決めするとともに、前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載する電子部品搭載機１であって、
前記電子部品の接合端子から型取りされた前記電子部品の接合端子の雌型（例えば、ＢＧＡ雌型２１）と、
前記基板の搭載位置の接合端子から型取りされた前記基板の搭載位置の接合端子の雌型と（例えば、ランド雌型２２）、を備え、
前記電子部品の接合端子の雌型と前記基板の搭載位置の接合端子の雌型とを位置合わせして、互いに逆向きに接合してあり、
前記接合された雌型を基板上から除去する雌型除去アームを備え、
前記吸着ヘッドが、前記基板の搭載位置の接合端子に前記基板の搭載位置の接合端子の雌型を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせ、その上から前記前記電子部品の接合端子の雌型に前記電子部品の接合端子を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせることで、前記基板の搭載位置に対する前記電子部品の位置決めを行い、
さらに、前記吸着ヘッドが前記位置決めされた電子部品を上昇させて前記雌型除去アームで前記接合された雌型を除去し、前記吸着ヘッドの下降により前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載することを特徴とする。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、電子部品の接合端子の雌型と基板の搭載位置の接合端子の雌型とが互いに逆向きに接合されているので、基板の搭載位置の接合端子の雌型を、基板の搭載位置の接合端子に嵌め合わせて位置決めした状態で、上側を向く電子部品の接合端子の雌型に、電子部品の接合端子を嵌め合わせることができる。これら雌型は互いに位置合わせして接合されているので、この状態では、電子部品の接合端子と、基板の搭載位置の接合端子とが、雌型を介して、高精度に位置合わせされた状態となる。
従って、この状態で、一旦、電子部品を一方向に移動させてこの雌型を除去した後に、再度、電子部品を一方向に移動させて搭載位置に設置することで、電子部品を高精度に位置決めして搭載できる。
さらに、電子部品又は基板と雌型とを相対的に微小に前後左右に移動させて擦り合わせることにより、相対的に移動させている途中で両者の位置が合った状態のときに、互いを嵌め合わすことができる。
従って、厳密な位置計測や位置制御が不要であり、高精度の機能をもつ高価な装置を用いる必要がなく、安価な装置を用いて電子部品を高精度に搭載することに、さらに寄与することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電子部品搭載機において、
前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置とを認識する認識手段（例えば、ＣＣＤカメラ１７、１８および図示しない画像処理装置）をそれぞれ備え、備え、
前記電子部品を前記搭載位置に搭載するに際して、前記雌型を用いて位置決めする前に、前記各認識手段により、前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置をそれぞれ認識して粗い位置決めがされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品を搭載位置に搭載するに際して、各認識手段が、基板と電子部品の接合端子の位置を認識することで、両者が所定の位置にあるかどうかを認識することができる。そして、所定の位置からずれがある時には、認識手段で両者の位置を監視しながら吸着ヘッドが動作することで電子部品の姿勢を調整し、両者のずれを補正することができる。こうして、上述の雌型を用いて厳密な位置決めを行う前に、予め、粗い位置決めを行うことができる。
従って、この後に、電子部品の接合端子と基板の搭載位置の接合端子とを対応する雌型に嵌め合わせ、上述の雌型を用いて厳密な位置決めを行うに際して、予め、両者は粗い位置決めがされているので、大きな移動を伴うことなく短い距離を移動させるだけで足り、嵌め合わせを容易にできる。
なお、この粗い位置決めは、例えば、両者の接合端子のピッチ程度まで行うことが好ましい。
【００１８】
請求項３記載の発明は、例えば、図１に示すように、請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識する画像認識装置（例えば、ＣＣＤカメラ１７、１８および図示しない画像処理装置）を備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、画像認識装置は、例えば、接合端子を撮像する撮像装置と、撮像装置が得る情報をもとに接合端子の位置を認識する画像処理装置とから構成され、撮像装置で撮像される対象物の位置を認識することができる。
従って、画像認識装置により基板・電子部品の接合端子の位置を認識することで、上述の通りに粗い位置決めを行うことができる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識するレーザ認識装置を備えていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、レーザ認識装置は、例えば、対象物に向けてレーザを発振するとともに、この対象物からの反射を受振することで、対象物の位置や形状を認識することができる。
従って、レーザ認識装置により基板・電子部品の接合端子の位置を認識することで、上述の通りに粗い位置決めを行うことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１から４のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型は透光性の部材からなることを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、雌型が透光性の部材により形成されているので、電子部品の接合端子の雌型と、基板の搭載位置の接合端子の雌型と、を重ね合わせた状態で、例えば、上面から両者の雌型の型取られた部分を視認することができる。従って、例えば、顕微鏡などを用いて、型取られた部分のずれがなくなるように位置合わせでき、両者の厳密な位置合わせを容易にすることができる。
また、雌型は透光性の部材から形成されているので、雌型と基板、雌型と電子部品の接合端子との位置の確認も、撮像装置などにより容易にできる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記基板に代えて、前記電子部品と異なる電子部品に、前記電子部品を搭載することを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、位置決めして搭載する対象を基板に代えて他の電子部品として、請求項１から５のいずれか一つと同様の効果を奏することができ、電子部品同士を位置決めして接合する際にも、高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて高精度に搭載することができる。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型の前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子を嵌め合わせる部分が、前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子よりも大きくされていることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子や基板の搭載位置の接合端子を、対応する雌型の型取られた部分に、容易に嵌め合わせることができる。
なお、雌型の接合端子を嵌め合わせる部分を大きくしすぎると、嵌め合わせた状態で位置ずれが生じる畏れがあるので、誤差の許容範囲内で大きくすることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１の実施の形態の電子部品搭載機１を詳細に説明する。
本実施の形態の電子部品搭載装置１は、基板上の所定の位置に、電子部品を高精度に位置決めしながら搭載する。
なお、以下の説明においては、一例として、ＢＧＡチップ３０（電子部品）を基板４０のランド４０ａ（搭載位置）上に搭載する場合を主体に説明するが、本実施の形態の電子部品搭載機１は、ＢＧＡチップ３０に限定されるものではなく、その他の各種電子部品に適用可能である。
【００３１】
まず、構成を説明する。
電子部品搭載機１は、図１に示すように、ＢＧＡチップ３０（図３、４に図示）などの電子部品を収納したリール１６から、１つづつ電子部品を供給していくフィーダ１１（部品供給装置）と、下方に吸着ヘッド１３ａが上下動自在かつ回転自在に設けられ、フィーダ１１よりＢＧＡチップ３０などの電子部品を吸引し基板４０へ搭載する吸着ヘッド部１３と、この吸着ヘッド部１３をＸＹ方向に移動させるＸＹ移送装置１４（移送手段）と、等を主体に構成されている。
また、フィーダ設置部１１ａに、予め形成された雌型２０（後述する、図２に図示）を載置できるようになっており、ＢＧＡチップ３０を搭載するに際して、この雌型２０を吸着ヘッド１３ａにより吸着して、基板４０の所定の位置に設置できるように構成されている。
【００３２】
また、電子部品搭載機１には基板搬送路１２が設けられており、基板４０が基板搬入口（図示しない）から順次搬送される。また、基板搬送路１２と干渉しない外側の位置に、雌型除去アーム１５が設けられている。この雌型除去アーム１５の先端部には雌型除去ヘッド１５ｃが設けられ、この雌型除去ヘッド１５ｃが基板上の任意の位置に延出して雌型２０を除去することができる。
【００３３】
リール１６にはテープ１６ａが巻回されており、このテープ１６ａにＢＧＡチップ３０などの電子部品が一定間隔で保持されている。これにより、フィーダ１１に電子部品が順次供給される。また、フィーダ１１は、図１に示すように、複数種類の電子部品を供給することができるように複数備えられている。
【００３４】
雌型２０は、図２に示すように、ＢＧＡ雌型２１（電子部品の接合端子の雌型）とランド雌型２２（基板の搭載位置の接合端子の雌型）とから構成されている。
ＢＧＡ雌型２１は、予めＢＧＡチップ３０の下面にあわせて型取られており、はんだボール３０ａ…（電子部品の接合端子）の配置に合わせてほぼ半球状の凹部２１ａ…が形成されている。また、ランド雌型２２には、予めランド４０ａ…（基板の搭載位置の接合端子）の配置に合わせて型取られた凹部２２ａ…が形成されている。また、ＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２の材質は、型取り可能であり、かつ、型取り後の状態で透光性をもち外側から凹部２１ａ…、２２ａ…が視認できる材料が適宜選択されている。
【００３５】
そして、雌型２０は、図２に示すように、予め、凹部２１ａ…と凹部２２ａ…の中心軸どうしが合うように位置合わせされて、型取られた部分が外側を向くように互いに逆向きに接合されている（図２では接合前の位置合わせした状態を図示）。
位置合わせに際しては、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とは、透光性をもつ材質で形成されているため、例えば、両者を重ねあわせた状態で、上面から凹部２１ａ…と凹部２２ａ…とを直接視認しながら位置合わせすることができる。従って、顕微鏡などを用いることで容易に位置合わせでき、雌型２０は、凹部２１ａ…と凹部２２ａ…との中心軸どうしが、予め精度良く厳密に接合されている。
【００３６】
雌型２０は、以上の通りに構成されることで、予め凹部２２ａ…をランド４０ａ…に嵌め合わせて設置した状態で、上側を向く凹部２１ａ…にＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…を嵌めあわせることができる。そして、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、はんだボール３０ａ…とランド４０ａ…とを、雌型２０に嵌め合わせることで、雌型２０を介して、ＢＧＡチップ３０とランド４０ａ…とが厳密に位置決めされる。
これにより、雌型２０を用いることで、高精度に位置決めする機能をもつ高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を高精度に位置決めして搭載できる。
【００３７】
また、凹部２１ａ…や凹部２２ａ…を、はんだボール３０ａ…やランド４０ａ…よりも大きく形成しておくことで、嵌め合わせを容易にすることができる。例えば、型取り時の温度を、型使用時（すなわち電子部品搭載時）の温度とずらし、この温度変化に伴う形状変化を利用して、凹部２１ａ…や凹部２２ａ…の形状が大きくなるように、使用する材料を適宜選択しても良い。
【００３８】
吸着ヘッド１３ａは、図３に示すように、ＢＧＡチップ３０を吸着し所定の位置で下降させ、ある程度の押圧を加えた状態で、上面から見て微小に前後左右に移動して擦り合わせられるように構成されている（図３では矢印で示し、以下、この動作を「スクラブ動作」と称する）。これにより、スクラブ動作の途中で所定の位置となったときに、ＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…がＢＧＡ雌型２１の凹部２１ａ…に嵌め合わされる。
また、このように吸着ヘッド１３ａをスクラブ動作させることで、ＢＧＡチップ３０がＢＧＡ雌型２１に嵌め合わされると、吸着ヘッド１３ａとＢＧＡチップ３０との吸着面Ａに滑りが生じ、この滑りを検知することで、ＢＧＡチップ３０がＢＧＡ雌型２１に嵌め合わされたことを認識できるように構成されている。
また、同様にして、ランド雌型２２の凹部２２ａ…をランド４０ａ…に嵌め合わせることで、雌型２０を基板４０に設置することができる。
なお、上述のスクラブ動作は、ＸＹ移送装置１４を所定に動作させることで行っても良い。
【００３９】
また、図１に示すように、基板搬送路１２の外側にはＣＣＤカメラ１７（認識手段、画像認識装置の一部）が設けられ、ランド４０ａ…を基板４０の上方から撮影する。また、吸着ヘッド部１３の側面にはＣＣＤカメラ１８（認識手段、画像認識装置の一部）が設けられ、吸着ヘッド１３ａ先端に吸着されたＢＧＡチップ３０の吸着状態を吸着ヘッド部１３側から撮影する。これらＣＣＤカメラ１７、１８には、各々、ＣＣＤカメラ１７、１８が得る画像情報から対象物の位置を検出する画像処理装置（図示しない）が接続されている。
以上の通りに構成されることで、ＣＣＤカメラ１７は、ランド４０ａ…の位置を検出したり、ＢＧＡチップ３０搭載後にＢＧＡチップ３０が所定の位置に搭載されているかどうかを検知できる。また、ＣＣＤカメラ１８は、吸着ヘッド１３ａに吸着された状態のＢＧＡチップ３０の位置（吸着された状態）や、基板４０に搭載されたＢＧＡチップ３０の位置を検知できる。
また、ＢＧＡチップ３０の搭載に際しては、まず、ＣＣＤカメラ１７、１８によりランド４０ａ…とＢＧＡチップ３０との位置が監視され、この位置情報に基づいて吸着ヘッド部１３に吸着されたＢＧＡチップ３０の姿勢が補正される。これにより、ＢＧＡチップ３０がランド４０ａ…に対して、例えば、ボールピッチの寸法程度まで、粗く位置決めされる。
【００４０】
また、上述の位置検知は、ＣＣＤカメラ１７、１８を用いる構成の他、レーザ認識装置（認識手段）を好適に適用することができる。この場合には、レーザ認識装置は、ＢＧＡチップ３０やランド４０ａ…に対してレーザを発振し、これらからの反射を受振することで、その外形位置、重心位置、もしくは傾きを検知でき、上述の粗い位置決めを行うことができる。
なお、本実施の形態の電子部品搭載機１は、ＣＣＤカメラ１７、１８やレーザ認識装置を用いる構成に限定されず、測定対象物の位置検知ができ、ＢＧＡチップ３０とランド４０ａ…とを雌型２０を用いて厳密に位置決めする前に、粗い位置決めができれば、上記した構成以外の各種構成を適用できる。
【００４１】
雌型除去アーム１５は、図１に示すように、水平回動自在に配設される２つの回動腕１５ａ、１５ｂを備えている。回動腕１５ｂの基板に臨む先端部には、雌型除去ヘッド１５ｃが上下動自在に備えられている。この雌型除去ヘッド１５ｃは、雌型２０を保持または解放することができる。そして、２つの回動腕１５ａ、１５ｂが水平回動することにより、雌型除去ヘッド１５ｃが基板４０の上面で所定通りに位置し、この位置で雌型除去ヘッド１５ｃが下降することにより、基板４０に配置された雌型を除去できる。
また、回動腕１５ａ、１５ｂが水平回動する高さは、ＸＹ移送装置１４の下面よりも低く設定されている。これにより、雌型除去アーム１５が水平回動するときに、ＸＹ移送装置１４や吸着ヘッド部１３などと干渉する畏れがない。
【００４２】
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態の電子部品搭載機１が、ＢＧＡチップ３０を搭載するときの動作を説明する。
まず、予めＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２を形成する。
図４（ａ）に示すように、支持部材２１ｂの上面に型取り材料２１ｃを準備した状態で、ＢＧＡチップ３０を上方から型取り材料２１ｃに押し付ける。これにより、図４（ｂ）に示すように、はんだボール３０ａ…の配置に対応した凹部２１ａ…が形成され、ＢＧＡ雌型２１が得られる。
同様にして、図４（ｃ）に示すように、支持部材２２ｂを介して、型取り材料２２ｃを基板４０のランド４０ａ…に押し付けることで、凹部２２ａ…が形成されたランド雌型２２を得る（図４（ｄ））。
【００４３】
次いで、図４（ｅ）に示すように、上述の通りにして得られたＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とを、位置合わせして接合し雌型２０を形成する。両者の接合は、凹部２１ａ…、２２ａ…が外側を向いた状態で、かつ、凹部２１ａ…の中心軸と凹部２２ａ…の中心軸とが合うように厳密に行う。この場合に、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とは、上述の通りに透光性をもつ材料が選択されているので、両者を重ね合わせた状態で顕微鏡などを用いて高精度に位置合わせできる。
なお、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２との位置合わせは、例えば、高精度の位置決めが可能な電子部品搭載機等の装置を用いて行っても良い。このような装置は高価であるが、雌型２１、２２どうしを接合させるときに限り、短時間だけ使用するようにすれば大きなコスト増とはならない。また、このように高精度の位置決めが可能な装置を用いる場合には、雌型２１、２２は、必ずしも、透光性をもつ部材から形成される必要はなく、適用可能な材料の選択範囲を拡げることができる。
以上の通りにして得られた雌型２０を、予め、電子部品搭載機１のフィーダ設置部１１ａの所定の位置に配置しておく。なお、雌型２０は、ＢＧＡ雌型２１が上面を向くようにして配置する。
【００４４】
次いで、図４（ｆ）に示すように、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、まず、雌型２０を搭載位置となるランド４０ａ…に設置する。
始めに、ＸＹ移送装置１４を所定に動作させることで吸着ヘッド部１３を動作させ、さらに、吸着ヘッド１３ａを下降させることで、吸着ヘッド１３ａに雌型２０を吸着保持させる。雌型２０はランド雌型２２が下を向いた状態で吸着される。そして、ＸＹ移送装置１４が所定に動作して、搭載位置となるランド４０ａ…の上方に雌型２０を位置させる。この状態で、吸着ヘッド１３ａを下降させるとともに、雌型２０とランド４０ａの位置をＣＣＤカメラ１７、１８で監視しながら、吸着ヘッド１３ａの軸１３ｂを移動させて位置補正することで粗い位置決めを行う。
次いで、吸着された状態の雌型２０をある程度の押圧をかけて基板４０に当接させた状態で、吸着ヘッド３０を前後左右に擦り合わせるスクラブ動作を行う。これにより、ランド雌型２２の凹部２２ａ…がランド４０ａ…に嵌め合わせられると、吸着ヘッド１３ａが滑りを検知して、嵌め合わせられたことを認識する。
このようにして、搭載位置となるランド４０ａ…に雌型２０を設置する。
【００４５】
次いで、この状態で、図４（ｆ）に示すように、雌型２０のＢＧＡ雌型２１の凹部２１ａ…に、ＢＧＡチップ３０を嵌め合わせる。
上述と同様にして、ＸＹ移送装置１４および吸着ヘッド１３ａを所定に動作させて、ＢＧＡチップ３０を吸着させ、雌型２０が嵌め合わされた搭載位置の上方にＢＧＡチップ３０を位置させる。そして、ＣＣＤカメラ１７、１８で位置監視しながら、ＢＧＡチップ３０を凹部２１ａ…に対して粗く位置決めする。この状態で、吸着ヘッド１３ａを下降させスクラブ動作させながら、はんだボール３０ａ…を凹部２１ａ…に嵌め合わせる。
このようにして、搭載位置となるランド４０ａ…とＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…とが、雌型２０を介して高精度に位置合わせされる（図４（ｇ））。
【００４６】
次いで、この状態で吸着ヘッド１３ａを上昇させるとともに、雌型除去アーム１５を所定に動作させて雌型２０を除去する。次いで、図４（ｈ）に示すように、吸着ヘッド１３を下降させてＢＧＡチップ３０をランド４０ａ…に搭載する（図４（ｉ））。このとき、上述の通りに、ＢＧＡチップ３０はランド４０ａ…に対して位置決めされているので、はんだボール３０ａ…はランド４０ａ…の上に高精度に載置される。
以上の通りにして、ＢＧＡチップ３０を高精度に搭載できる。
【００４７】
また、ＢＧＡチップ３０を搭載位置となるランド４０ａ…に搭載した後に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測し、このずれをフィードバックして同様にＢＧＡチップ３０を搭載し、このような作業を必要回数行ってずれが許容範囲内に収まる条件を把握し、以降の電子部品の搭載に反映しても良い。
【００４８】
また、搭載する位置を基板４０に代えて他の電子部品とする場合には、予め、搭載する電子部品の接合端子から型取りした雌型を形成し、基本的に上述と同様にして、電子部品の接合端子どうしを高精度に位置決めしながら接続することができる。
【００４９】
以上の本発明の実施の形態の電子部品搭載機１によれば、予め型取られた雌型２０を用いることで、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、高価な装置を用いることなく汎用の安価な装置を用いて、高精度に搭載することができる。また、ＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２は、透光性をもつ材料が選択されているので、両者の位置合わせが容易である。
また、ＣＣＤカメラ１７、１８により位置を監視しながら粗い位置決めを行い、スクラブ動作を併用するので、はんだボール３０ａ…やランド４０ａ…を雌型２０に容易に嵌め合わすことができる。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態の電子部品搭載装置は、ＢＧＡ雌型２１のみを用いるところを除いては、基本的に第１の実施の形態と同様の構成である。従って、以下の説明においては、ＢＧＡチップ３０を位置決めして搭載するにあたり、第１の実施の形態と異なるところを主体に説明する。
第２の実施の形態において、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を搭載するには、始めに、ＢＧＡ雌型２１を吸着ヘッド１３ａで吸着保持して、ＣＣＤカメラ１７、１８により搭載位置となるランド４０ａ…に対してある程度の位置合わせを行った状態で基板４０に仮決めして設置する。ＢＧＡ雌型２１は凹部２１ａ…が上側を向くように設置する。ここでは、第１の実施の形態とは異なり、ＢＧＡ雌型２１は必ずしも搭載位置に対して厳密な位置決めは行われていない。
この状態で、凹部２１ａ…にはんだボール３０ａ…を嵌め合わせることで、ＢＧＡチップ３０をＢＧＡ雌型２１に設置する。この後に、吸着ヘッド１３ａによりＢＧＡチップ３０を上方に移動させ、雌型除去アーム１５でＢＧＡ雌型２１を除去する。そして、再度、吸着ヘッド１３ａを下降させ、ＢＧＡチップ３０を基板４０に仮に位置決めして搭載する。このようにして、ＢＧＡチップ３０を仮決めして搭載した後に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測する。
そして、実測されたずれに基づいて、ＢＧＡ雌型２１の基板４０上での位置を補正し、上述と同様にして、再度、ＢＧＡチップ３０を基板４０に搭載し、搭載位置からのずれを実測する。
以上の作業を必要回数行ってずれを補正して行き、搭載位置からのずれが許容範囲内に収められた条件を探索した後に、以降の電子部品の搭載に反映する。
【００５１】
以上の第２の実施の形態の電子部品搭載機によれば、第１の実施の形態の電子部品搭載機１よりもさらに簡易な構成で、高精度に位置決めして電子部品を搭載することができる。
【００５２】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態の電子部品搭載装置は、ランド雌型２２のみを用いるところを除いては、基本的に第１の実施の形態と同様の構成である。従って、以下の説明においては、ＢＧＡチップ３０を位置決めして搭載するにあたり、第１の実施の形態と異なるところを主体に説明する。
第３の実施の形態において、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を搭載するには、始めに、ランド雌型２２を吸着ヘッド１３ａで吸着保持させ、ＣＣＤカメラ１７、１８により搭載位置となるランド４０ａ…に対してある程度の位置合わせを行った状態で設置する。
次いで、ＣＣＤカメラ１７、１８で位置を監視しながら、上述のスクラブ動作を行うことで、ランド雌型２２を搭載位置となるランド４０ａ…に嵌め合わせる。この際に、ＣＣＤカメラ１７、１８により、嵌め合わせ前後のランド雌型２２の位置変化の情報を得る。この位置変化の情報は、狙いの位置に対しての補正値となるので、この情報をフィードバックしてＢＧＡチップ３０を基板４０に仮に位置決めして搭載する。
このようにして、ＢＧＡチップ３０を搭載した後に、第２の実施の形態と同様に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測する作業を行い、この作業を必要回数行ってずれを補正して行き、搭載位置からのずれが許容範囲内に収められた条件を探索した後に、以降の電子部品の搭載に反映する。
【００５３】
以上の第３の実施の形態の電子部品搭載機によれば、第１の実施の形態の電子部品搭載機１よりもさらに簡易な構成で、高精度に位置決めして電子部品を搭載することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、雌型除去アーム１５は、雌型を除去することができれば、その構成や配置は特に限定されるものではなく、各種構成のものをさまざな配置で適用することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更可能であることは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の電子部品搭載機によれば、電子部品の搭載に際して、高精度に搭載する機能を備えた高価な装置を用いることなく、汎用の安価な装置を用いて、高精度に電子部品を搭載することができる。
【００５８】
さらに、請求項１記載の電子部品搭載機によれば、電子部品の接合端子と、基板の搭載位置の接合端子とを、雌型に嵌め合わせることで両者を高精度に位置決めすることができる。
さらに、摺り合わせを行うことにより、高精度の機能をもつ高価な装置を用いる必要がなく、安価な装置を用いて電子部品を高精度に搭載することに、さらに寄与できる。
【００５９】
請求項２記載の電子部品搭載機によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合部と基板の搭載位置の接合部とを、対応する雌型に嵌め合わせるに際して、大きな移動を伴うことなく容易に嵌め合わせることができる。
【００６０】
請求項３記載の電子部品搭載機によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品と基板の搭載位置との位置検出ができ、粗い位置決めができる。
【００６１】
請求項４記載の電子部品搭載機によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、請求項３と同様に、電子部品と基板の搭載位置との位置検出ができ、粗い位置決めができる。
【００６３】
請求項５記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から４のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子の雌型と、基板の搭載位置の接合端子の雌型との厳密な位置合わせを容易にできる。
【００６４】
請求項６記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から５のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品同士を位置決めして接合する際にも、高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて高精度に搭載できる。
【００６５】
請求項７記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から６のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子や基板の搭載位置の接合端子を、対応する雌型の型取られた部分に、容易に嵌め合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の電子部品搭載機１の構成を示す図である。
【図２】図１の電子部品搭載機１に備えられる雌型２０の構成を示す図である。
【図３】ＢＧＡチップ３０を雌型２０のＢＧＡ雌型２１に嵌め合わせるときのスクラブ動作の様子を示す図である。
【図４】ＢＧＡチップ３０を、搭載位置となるランド４０ａ…に搭載する一連の過程を示す図である。
【図５】ＢＧＡチップ３０を、搭載位置となるランド４０ａ…に搭載するときの従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 電子部品搭載機
１１ フィーダ（部品供給装置）
１３ａ 吸着ヘッド
１４ ＸＹ移送装置（移送手段）
１７ ＣＣＤカメラ（認識手段、画像認識装置の一部）
１８ ＣＣＤカメラ（認識手段、画像認識装置の一部）
２１ ＢＧＡ雌型（電子部品の接合端子の雌型）
２２ ランド雌型（基板の搭載位置の接合端子の雌型）
３０ ＢＧＡチップ（電子部品）
３０ａ はんだボール（電子部品の接合端子）
４０ 基板
４０ａ ランド（搭載位置、基板の搭載位置の接合端子）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を高精度に位置決めして搭載する電子部品搭載機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品搭載機では、電子部品が部品供給装置から供給され、この電子部品が吸着ヘッドにより吸着され、ＸＹ移送装置を介して基板上の所定の搭載位置に搭載される。
また、搭載に際しては、吸着ヘッドに吸着された電子部品がＣＣＤカメラなどにより撮像され、この画像を認識することにより電子部品の位置が検出される。一方で、基板側についても、ＣＣＤカメラなどにより搭載位置が検出される。そして、電子部品と搭載位置との位置関係が計算されて搬送経路が補正され、必要に応じて、吸着ヘッドに吸着された電子部品の姿勢が補正される。すなわち、電子部品の位置決めが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＢＧＡ（Ball gri d array）、ＣＳＰ（Chip size package）、ＱＦＰ（Quad flat package）などの電子部品を基板に搭載するには、高精度な位置決めが要求される。
例えば、ＢＧＡチップ１０２では、図５に示すように、吸着ヘッド１０３により吸着され、上述のように位置決めされながら基板１０１に搭載される。このとき、ＢＧＡチップ１０２の下面に形成されたはんだボール１０２ａ…が、基板１０１のランド１０１ａ…に載置されるように搭載される。この際には、基板１０１やＢＧＡチップ１０２のリードピッチやボールピッチの間隔から、例えば、±２０μmという高精度な位置決めが要求される。
【０００４】
そして、このような高精度な位置決めが要求される用途では、電子部品搭載機が非常に高価なものとなっていた。
すなわち、ＢＧＡチップ１０２などの電子部品を基板１０１に搭載するときの精度は、（１）ＣＣＤカメラの精度、（２）位置検出に際してＣＣＤカメラの情報を認識する認識装置の精度、（３）電子部品の位置を補正するときの吸着ヘッド１０３の軸１０３ａの移動精度、などに依存し、最終的な精度は（１）から（３）の全てが総合された精度となる。そこで、高精度な位置決めをするためには、これら全てに高精度の装置を適用する必要があるが、このようにすると極端なコスト増となっていた。
【０００５】
本発明の課題は、安価であり、電子部品を高精度に位置決めして搭載することができる電子部品搭載機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、電子部品（例えば、ＢＧＡチップ３０）を供給位置へと供給する部品供給装置（例えば、フィーダ１１）と、
前記電子部品を前記供給位置で保持し基板４０の搭載位置（例えば、ランド４０ａ…）で開放する吸着ヘッド１３ａと、
該吸着ヘッドを前記供給位置と前記基板の搭載位置との間で移送する移送手段（例えば、ＸＹ移送装置１４）と、を備え、
前記電子部品の接合端子（例えば、はんだボール３０ａ…）を前記基板の搭載位置の接合端子（例えば、ランド４０ａ…）に対して位置決めするとともに、前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載する電子部品搭載機１であって、
前記電子部品の接合端子から型取りされた前記電子部品の接合端子の雌型（例えば、ＢＧＡ雌型２１）と、
前記基板の搭載位置の接合端子から型取りされた前記基板の搭載位置の接合端子の雌型と（例えば、ランド雌型２２）、を備え、
前記電子部品の接合端子の雌型と前記基板の搭載位置の接合端子の雌型とを位置合わせして、互いに逆向きに接合してあり、
前記接合された雌型を基板上から除去する雌型除去アームを備え、
前記吸着ヘッドが、前記基板の搭載位置の接合端子に前記基板の搭載位置の接合端子の雌型を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせ、その上から前記前記電子部品の接合端子の雌型に前記電子部品の接合端子を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせることで、前記基板の搭載位置に対する前記電子部品の位置決めを行い、
さらに、前記吸着ヘッドが前記位置決めされた電子部品を上昇させて前記雌型除去アームで前記接合された雌型を除去し、前記吸着ヘッドの下降により前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載することを特徴とする。
【００１５】
請求項１記載の発明によれば、電子部品の接合端子の雌型と基板の搭載位置の接合端子の雌型とが互いに逆向きに接合されているので、基板の搭載位置の接合端子の雌型を、基板の搭載位置の接合端子に嵌め合わせて位置決めした状態で、上側を向く電子部品の接合端子の雌型に、電子部品の接合端子を嵌め合わせることができる。これら雌型は互いに位置合わせして接合されているので、この状態では、電子部品の接合端子と、基板の搭載位置の接合端子とが、雌型を介して、高精度に位置合わせされた状態となる。
従って、この状態で、一旦、電子部品を一方向に移動させてこの雌型を除去した後に、再度、電子部品を一方向に移動させて搭載位置に設置することで、電子部品を高精度に位置決めして搭載できる。
さらに、電子部品又は基板と雌型とを相対的に微小に前後左右に移動させて擦り合わせることにより、相対的に移動させている途中で両者の位置が合った状態のときに、互いを嵌め合わすことができる。
従って、厳密な位置計測や位置制御が不要であり、高精度の機能をもつ高価な装置を用いる必要がなく、安価な装置を用いて電子部品を高精度に搭載することに、さらに寄与することができる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電子部品搭載機において、
前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置とを認識する認識手段（例えば、ＣＣＤカメラ１７、１８および図示しない画像処理装置）をそれぞれ備え、備え、
前記電子部品を前記搭載位置に搭載するに際して、前記雌型を用いて位置決めする前に、前記各認識手段により、前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置をそれぞれ認識して粗い位置決めがされていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品を搭載位置に搭載するに際して、各認識手段が、基板と電子部品の接合端子の位置を認識することで、両者が所定の位置にあるかどうかを認識することができる。そして、所定の位置からずれがある時には、認識手段で両者の位置を監視しながら吸着ヘッドが動作することで電子部品の姿勢を調整し、両者のずれを補正することができる。こうして、上述の雌型を用いて厳密な位置決めを行う前に、予め、粗い位置決めを行うことができる。
従って、この後に、電子部品の接合端子と基板の搭載位置の接合端子とを対応する雌型に嵌め合わせ、上述の雌型を用いて厳密な位置決めを行うに際して、予め、両者は粗い位置決めがされているので、大きな移動を伴うことなく短い距離を移動させるだけで足り、嵌め合わせを容易にできる。
なお、この粗い位置決めは、例えば、両者の接合端子のピッチ程度まで行うことが好ましい。
【００１８】
請求項３記載の発明は、例えば、図１に示すように、請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識する画像認識装置（例えば、ＣＣＤカメラ１７、１８および図示しない画像処理装置）を備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、画像認識装置は、例えば、接合端子を撮像する撮像装置と、撮像装置が得る情報をもとに接合端子の位置を認識する画像処理装置とから構成され、撮像装置で撮像される対象物の位置を認識することができる。
従って、画像認識装置により基板・電子部品の接合端子の位置を認識することで、上述の通りに粗い位置決めを行うことができる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識するレーザ認識装置を備えていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、レーザ認識装置は、例えば、対象物に向けてレーザを発振するとともに、この対象物からの反射を受振することで、対象物の位置や形状を認識することができる。
従って、レーザ認識装置により基板・電子部品の接合端子の位置を認識することで、上述の通りに粗い位置決めを行うことができる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項１から４のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型は透光性の部材からなることを特徴とする。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、雌型が透光性の部材により形成されているので、電子部品の接合端子の雌型と、基板の搭載位置の接合端子の雌型と、を重ね合わせた状態で、例えば、上面から両者の雌型の型取られた部分を視認することができる。従って、例えば、顕微鏡などを用いて、型取られた部分のずれがなくなるように位置合わせでき、両者の厳密な位置合わせを容易にすることができる。
また、雌型は透光性の部材から形成されているので、雌型と基板、雌型と電子部品の接合端子との位置の確認も、撮像装置などにより容易にできる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記基板に代えて、前記電子部品と異なる電子部品に、前記電子部品を搭載することを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、位置決めして搭載する対象を基板に代えて他の電子部品として、請求項１から５のいずれか一つと同様の効果を奏することができ、電子部品同士を位置決めして接合する際にも、高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて高精度に搭載することができる。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型の前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子を嵌め合わせる部分が、前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子よりも大きくされていることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子や基板の搭載位置の接合端子を、対応する雌型の型取られた部分に、容易に嵌め合わせることができる。
なお、雌型の接合端子を嵌め合わせる部分を大きくしすぎると、嵌め合わせた状態で位置ずれが生じる畏れがあるので、誤差の許容範囲内で大きくすることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１の実施の形態の電子部品搭載機１を詳細に説明する。
本実施の形態の電子部品搭載装置１は、基板上の所定の位置に、電子部品を高精度に位置決めしながら搭載する。
なお、以下の説明においては、一例として、ＢＧＡチップ３０（電子部品）を基板４０のランド４０ａ（搭載位置）上に搭載する場合を主体に説明するが、本実施の形態の電子部品搭載機１は、ＢＧＡチップ３０に限定されるものではなく、その他の各種電子部品に適用可能である。
【００３１】
まず、構成を説明する。
電子部品搭載機１は、図１に示すように、ＢＧＡチップ３０（図３、４に図示）などの電子部品を収納したリール１６から、１つづつ電子部品を供給していくフィーダ１１（部品供給装置）と、下方に吸着ヘッド１３ａが上下動自在かつ回転自在に設けられ、フィーダ１１よりＢＧＡチップ３０などの電子部品を吸引し基板４０へ搭載する吸着ヘッド部１３と、この吸着ヘッド部１３をＸＹ方向に移動させるＸＹ移送装置１４（移送手段）と、等を主体に構成されている。
また、フィーダ設置部１１ａに、予め形成された雌型２０（後述する、図２に図示）を載置できるようになっており、ＢＧＡチップ３０を搭載するに際して、この雌型２０を吸着ヘッド１３ａにより吸着して、基板４０の所定の位置に設置できるように構成されている。
【００３２】
また、電子部品搭載機１には基板搬送路１２が設けられており、基板４０が基板搬入口（図示しない）から順次搬送される。また、基板搬送路１２と干渉しない外側の位置に、雌型除去アーム１５が設けられている。この雌型除去アーム１５の先端部には雌型除去ヘッド１５ｃが設けられ、この雌型除去ヘッド１５ｃが基板上の任意の位置に延出して雌型２０を除去することができる。
【００３３】
リール１６にはテープ１６ａが巻回されており、このテープ１６ａにＢＧＡチップ３０などの電子部品が一定間隔で保持されている。これにより、フィーダ１１に電子部品が順次供給される。また、フィーダ１１は、図１に示すように、複数種類の電子部品を供給することができるように複数備えられている。
【００３４】
雌型２０は、図２に示すように、ＢＧＡ雌型２１（電子部品の接合端子の雌型）とランド雌型２２（基板の搭載位置の接合端子の雌型）とから構成されている。
ＢＧＡ雌型２１は、予めＢＧＡチップ３０の下面にあわせて型取られており、はんだボール３０ａ…（電子部品の接合端子）の配置に合わせてほぼ半球状の凹部２１ａ…が形成されている。また、ランド雌型２２には、予めランド４０ａ…（基板の搭載位置の接合端子）の配置に合わせて型取られた凹部２２ａ…が形成されている。また、ＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２の材質は、型取り可能であり、かつ、型取り後の状態で透光性をもち外側から凹部２１ａ…、２２ａ…が視認できる材料が適宜選択されている。
【００３５】
そして、雌型２０は、図２に示すように、予め、凹部２１ａ…と凹部２２ａ…の中心軸どうしが合うように位置合わせされて、型取られた部分が外側を向くように互いに逆向きに接合されている（図２では接合前の位置合わせした状態を図示）。
位置合わせに際しては、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とは、透光性をもつ材質で形成されているため、例えば、両者を重ねあわせた状態で、上面から凹部２１ａ…と凹部２２ａ…とを直接視認しながら位置合わせすることができる。従って、顕微鏡などを用いることで容易に位置合わせでき、雌型２０は、凹部２１ａ…と凹部２２ａ…との中心軸どうしが、予め精度良く厳密に接合されている。
【００３６】
雌型２０は、以上の通りに構成されることで、予め凹部２２ａ…をランド４０ａ…に嵌め合わせて設置した状態で、上側を向く凹部２１ａ…にＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…を嵌めあわせることができる。そして、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、はんだボール３０ａ…とランド４０ａ…とを、雌型２０に嵌め合わせることで、雌型２０を介して、ＢＧＡチップ３０とランド４０ａ…とが厳密に位置決めされる。
これにより、雌型２０を用いることで、高精度に位置決めする機能をもつ高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を高精度に位置決めして搭載できる。
【００３７】
また、凹部２１ａ…や凹部２２ａ…を、はんだボール３０ａ…やランド４０ａ…よりも大きく形成しておくことで、嵌め合わせを容易にすることができる。例えば、型取り時の温度を、型使用時（すなわち電子部品搭載時）の温度とずらし、この温度変化に伴う形状変化を利用して、凹部２１ａ…や凹部２２ａ…の形状が大きくなるように、使用する材料を適宜選択しても良い。
【００３８】
吸着ヘッド１３ａは、図３に示すように、ＢＧＡチップ３０を吸着し所定の位置で下降させ、ある程度の押圧を加えた状態で、上面から見て微小に前後左右に移動して擦り合わせられるように構成されている（図３では矢印で示し、以下、この動作を「スクラブ動作」と称する）。これにより、スクラブ動作の途中で所定の位置となったときに、ＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…がＢＧＡ雌型２１の凹部２１ａ…に嵌め合わされる。
また、このように吸着ヘッド１３ａをスクラブ動作させることで、ＢＧＡチップ３０がＢＧＡ雌型２１に嵌め合わされると、吸着ヘッド１３ａとＢＧＡチップ３０との吸着面Ａに滑りが生じ、この滑りを検知することで、ＢＧＡチップ３０がＢＧＡ雌型２１に嵌め合わされたことを認識できるように構成されている。
また、同様にして、ランド雌型２２の凹部２２ａ…をランド４０ａ…に嵌め合わせることで、雌型２０を基板４０に設置することができる。
なお、上述のスクラブ動作は、ＸＹ移送装置１４を所定に動作させることで行っても良い。
【００３９】
また、図１に示すように、基板搬送路１２の外側にはＣＣＤカメラ１７（認識手段、画像認識装置の一部）が設けられ、ランド４０ａ…を基板４０の上方から撮影する。また、吸着ヘッド部１３の側面にはＣＣＤカメラ１８（認識手段、画像認識装置の一部）が設けられ、吸着ヘッド１３ａ先端に吸着されたＢＧＡチップ３０の吸着状態を吸着ヘッド部１３側から撮影する。これらＣＣＤカメラ１７、１８には、各々、ＣＣＤカメラ１７、１８が得る画像情報から対象物の位置を検出する画像処理装置（図示しない）が接続されている。
以上の通りに構成されることで、ＣＣＤカメラ１７は、ランド４０ａ…の位置を検出したり、ＢＧＡチップ３０搭載後にＢＧＡチップ３０が所定の位置に搭載されているかどうかを検知できる。また、ＣＣＤカメラ１８は、吸着ヘッド１３ａに吸着された状態のＢＧＡチップ３０の位置（吸着された状態）や、基板４０に搭載されたＢＧＡチップ３０の位置を検知できる。
また、ＢＧＡチップ３０の搭載に際しては、まず、ＣＣＤカメラ１７、１８によりランド４０ａ…とＢＧＡチップ３０との位置が監視され、この位置情報に基づいて吸着ヘッド部１３に吸着されたＢＧＡチップ３０の姿勢が補正される。これにより、ＢＧＡチップ３０がランド４０ａ…に対して、例えば、ボールピッチの寸法程度まで、粗く位置決めされる。
【００４０】
また、上述の位置検知は、ＣＣＤカメラ１７、１８を用いる構成の他、レーザ認識装置（認識手段）を好適に適用することができる。この場合には、レーザ認識装置は、ＢＧＡチップ３０やランド４０ａ…に対してレーザを発振し、これらからの反射を受振することで、その外形位置、重心位置、もしくは傾きを検知でき、上述の粗い位置決めを行うことができる。
なお、本実施の形態の電子部品搭載機１は、ＣＣＤカメラ１７、１８やレーザ認識装置を用いる構成に限定されず、測定対象物の位置検知ができ、ＢＧＡチップ３０とランド４０ａ…とを雌型２０を用いて厳密に位置決めする前に、粗い位置決めができれば、上記した構成以外の各種構成を適用できる。
【００４１】
雌型除去アーム１５は、図１に示すように、水平回動自在に配設される２つの回動腕１５ａ、１５ｂを備えている。回動腕１５ｂの基板に臨む先端部には、雌型除去ヘッド１５ｃが上下動自在に備えられている。この雌型除去ヘッド１５ｃは、雌型２０を保持または解放することができる。そして、２つの回動腕１５ａ、１５ｂが水平回動することにより、雌型除去ヘッド１５ｃが基板４０の上面で所定通りに位置し、この位置で雌型除去ヘッド１５ｃが下降することにより、基板４０に配置された雌型を除去できる。
また、回動腕１５ａ、１５ｂが水平回動する高さは、ＸＹ移送装置１４の下面よりも低く設定されている。これにより、雌型除去アーム１５が水平回動するときに、ＸＹ移送装置１４や吸着ヘッド部１３などと干渉する畏れがない。
【００４２】
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態の電子部品搭載機１が、ＢＧＡチップ３０を搭載するときの動作を説明する。
まず、予めＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２を形成する。
図４（ａ）に示すように、支持部材２１ｂの上面に型取り材料２１ｃを準備した状態で、ＢＧＡチップ３０を上方から型取り材料２１ｃに押し付ける。これにより、図４（ｂ）に示すように、はんだボール３０ａ…の配置に対応した凹部２１ａ…が形成され、ＢＧＡ雌型２１が得られる。
同様にして、図４（ｃ）に示すように、支持部材２２ｂを介して、型取り材料２２ｃを基板４０のランド４０ａ…に押し付けることで、凹部２２ａ…が形成されたランド雌型２２を得る（図４（ｄ））。
【００４３】
次いで、図４（ｅ）に示すように、上述の通りにして得られたＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とを、位置合わせして接合し雌型２０を形成する。両者の接合は、凹部２１ａ…、２２ａ…が外側を向いた状態で、かつ、凹部２１ａ…の中心軸と凹部２２ａ…の中心軸とが合うように厳密に行う。この場合に、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２とは、上述の通りに透光性をもつ材料が選択されているので、両者を重ね合わせた状態で顕微鏡などを用いて高精度に位置合わせできる。
なお、ＢＧＡ雌型２１とランド雌型２２との位置合わせは、例えば、高精度の位置決めが可能な電子部品搭載機等の装置を用いて行っても良い。このような装置は高価であるが、雌型２１、２２どうしを接合させるときに限り、短時間だけ使用するようにすれば大きなコスト増とはならない。また、このように高精度の位置決めが可能な装置を用いる場合には、雌型２１、２２は、必ずしも、透光性をもつ部材から形成される必要はなく、適用可能な材料の選択範囲を拡げることができる。
以上の通りにして得られた雌型２０を、予め、電子部品搭載機１のフィーダ設置部１１ａの所定の位置に配置しておく。なお、雌型２０は、ＢＧＡ雌型２１が上面を向くようにして配置する。
【００４４】
次いで、図４（ｆ）に示すように、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、まず、雌型２０を搭載位置となるランド４０ａ…に設置する。
始めに、ＸＹ移送装置１４を所定に動作させることで吸着ヘッド部１３を動作させ、さらに、吸着ヘッド１３ａを下降させることで、吸着ヘッド１３ａに雌型２０を吸着保持させる。雌型２０はランド雌型２２が下を向いた状態で吸着される。そして、ＸＹ移送装置１４が所定に動作して、搭載位置となるランド４０ａ…の上方に雌型２０を位置させる。この状態で、吸着ヘッド１３ａを下降させるとともに、雌型２０とランド４０ａの位置をＣＣＤカメラ１７、１８で監視しながら、吸着ヘッド１３ａの軸１３ｂを移動させて位置補正することで粗い位置決めを行う。
次いで、吸着された状態の雌型２０をある程度の押圧をかけて基板４０に当接させた状態で、吸着ヘッド３０を前後左右に擦り合わせるスクラブ動作を行う。これにより、ランド雌型２２の凹部２２ａ…がランド４０ａ…に嵌め合わせられると、吸着ヘッド１３ａが滑りを検知して、嵌め合わせられたことを認識する。
このようにして、搭載位置となるランド４０ａ…に雌型２０を設置する。
【００４５】
次いで、この状態で、図４（ｆ）に示すように、雌型２０のＢＧＡ雌型２１の凹部２１ａ…に、ＢＧＡチップ３０を嵌め合わせる。
上述と同様にして、ＸＹ移送装置１４および吸着ヘッド１３ａを所定に動作させて、ＢＧＡチップ３０を吸着させ、雌型２０が嵌め合わされた搭載位置の上方にＢＧＡチップ３０を位置させる。そして、ＣＣＤカメラ１７、１８で位置監視しながら、ＢＧＡチップ３０を凹部２１ａ…に対して粗く位置決めする。この状態で、吸着ヘッド１３ａを下降させスクラブ動作させながら、はんだボール３０ａ…を凹部２１ａ…に嵌め合わせる。
このようにして、搭載位置となるランド４０ａ…とＢＧＡチップ３０のはんだボール３０ａ…とが、雌型２０を介して高精度に位置合わせされる（図４（ｇ））。
【００４６】
次いで、この状態で吸着ヘッド１３ａを上昇させるとともに、雌型除去アーム１５を所定に動作させて雌型２０を除去する。次いで、図４（ｈ）に示すように、吸着ヘッド１３を下降させてＢＧＡチップ３０をランド４０ａ…に搭載する（図４（ｉ））。このとき、上述の通りに、ＢＧＡチップ３０はランド４０ａ…に対して位置決めされているので、はんだボール３０ａ…はランド４０ａ…の上に高精度に載置される。
以上の通りにして、ＢＧＡチップ３０を高精度に搭載できる。
【００４７】
また、ＢＧＡチップ３０を搭載位置となるランド４０ａ…に搭載した後に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測し、このずれをフィードバックして同様にＢＧＡチップ３０を搭載し、このような作業を必要回数行ってずれが許容範囲内に収まる条件を把握し、以降の電子部品の搭載に反映しても良い。
【００４８】
また、搭載する位置を基板４０に代えて他の電子部品とする場合には、予め、搭載する電子部品の接合端子から型取りした雌型を形成し、基本的に上述と同様にして、電子部品の接合端子どうしを高精度に位置決めしながら接続することができる。
【００４９】
以上の本発明の実施の形態の電子部品搭載機１によれば、予め型取られた雌型２０を用いることで、ＢＧＡチップ３０の搭載に際して、高価な装置を用いることなく汎用の安価な装置を用いて、高精度に搭載することができる。また、ＢＧＡ雌型２１およびランド雌型２２は、透光性をもつ材料が選択されているので、両者の位置合わせが容易である。
また、ＣＣＤカメラ１７、１８により位置を監視しながら粗い位置決めを行い、スクラブ動作を併用するので、はんだボール３０ａ…やランド４０ａ…を雌型２０に容易に嵌め合わすことができる。
【００５０】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態の電子部品搭載装置は、ＢＧＡ雌型２１のみを用いるところを除いては、基本的に第１の実施の形態と同様の構成である。従って、以下の説明においては、ＢＧＡチップ３０を位置決めして搭載するにあたり、第１の実施の形態と異なるところを主体に説明する。
第２の実施の形態において、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を搭載するには、始めに、ＢＧＡ雌型２１を吸着ヘッド１３ａで吸着保持して、ＣＣＤカメラ１７、１８により搭載位置となるランド４０ａ…に対してある程度の位置合わせを行った状態で基板４０に仮決めして設置する。ＢＧＡ雌型２１は凹部２１ａ…が上側を向くように設置する。ここでは、第１の実施の形態とは異なり、ＢＧＡ雌型２１は必ずしも搭載位置に対して厳密な位置決めは行われていない。
この状態で、凹部２１ａ…にはんだボール３０ａ…を嵌め合わせることで、ＢＧＡチップ３０をＢＧＡ雌型２１に設置する。この後に、吸着ヘッド１３ａによりＢＧＡチップ３０を上方に移動させ、雌型除去アーム１５でＢＧＡ雌型２１を除去する。そして、再度、吸着ヘッド１３ａを下降させ、ＢＧＡチップ３０を基板４０に仮に位置決めして搭載する。このようにして、ＢＧＡチップ３０を仮決めして搭載した後に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測する。
そして、実測されたずれに基づいて、ＢＧＡ雌型２１の基板４０上での位置を補正し、上述と同様にして、再度、ＢＧＡチップ３０を基板４０に搭載し、搭載位置からのずれを実測する。
以上の作業を必要回数行ってずれを補正して行き、搭載位置からのずれが許容範囲内に収められた条件を探索した後に、以降の電子部品の搭載に反映する。
【００５１】
以上の第２の実施の形態の電子部品搭載機によれば、第１の実施の形態の電子部品搭載機１よりもさらに簡易な構成で、高精度に位置決めして電子部品を搭載することができる。
【００５２】
〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態の電子部品搭載装置は、ランド雌型２２のみを用いるところを除いては、基本的に第１の実施の形態と同様の構成である。従って、以下の説明においては、ＢＧＡチップ３０を位置決めして搭載するにあたり、第１の実施の形態と異なるところを主体に説明する。
第３の実施の形態において、ＢＧＡチップ３０などの電子部品を搭載するには、始めに、ランド雌型２２を吸着ヘッド１３ａで吸着保持させ、ＣＣＤカメラ１７、１８により搭載位置となるランド４０ａ…に対してある程度の位置合わせを行った状態で設置する。
次いで、ＣＣＤカメラ１７、１８で位置を監視しながら、上述のスクラブ動作を行うことで、ランド雌型２２を搭載位置となるランド４０ａ…に嵌め合わせる。この際に、ＣＣＤカメラ１７、１８により、嵌め合わせ前後のランド雌型２２の位置変化の情報を得る。この位置変化の情報は、狙いの位置に対しての補正値となるので、この情報をフィードバックしてＢＧＡチップ３０を基板４０に仮に位置決めして搭載する。
このようにして、ＢＧＡチップ３０を搭載した後に、第２の実施の形態と同様に、基板４０を切断して搭載位置とのずれを実測する作業を行い、この作業を必要回数行ってずれを補正して行き、搭載位置からのずれが許容範囲内に収められた条件を探索した後に、以降の電子部品の搭載に反映する。
【００５３】
以上の第３の実施の形態の電子部品搭載機によれば、第１の実施の形態の電子部品搭載機１よりもさらに簡易な構成で、高精度に位置決めして電子部品を搭載することができる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、雌型除去アーム１５は、雌型を除去することができれば、その構成や配置は特に限定されるものではなく、各種構成のものをさまざな配置で適用することができる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更可能であることは勿論である。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の電子部品搭載機によれば、電子部品の搭載に際して、高精度に搭載する機能を備えた高価な装置を用いることなく、汎用の安価な装置を用いて、高精度に電子部品を搭載することができる。
【００５８】
さらに、請求項１記載の電子部品搭載機によれば、電子部品の接合端子と、基板の搭載位置の接合端子とを、雌型に嵌め合わせることで両者を高精度に位置決めすることができる。
さらに、摺り合わせを行うことにより、高精度の機能をもつ高価な装置を用いる必要がなく、安価な装置を用いて電子部品を高精度に搭載することに、さらに寄与できる。
【００５９】
請求項２記載の電子部品搭載機によれば、請求項１と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合部と基板の搭載位置の接合部とを、対応する雌型に嵌め合わせるに際して、大きな移動を伴うことなく容易に嵌め合わせることができる。
【００６０】
請求項３記載の電子部品搭載機によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、電子部品と基板の搭載位置との位置検出ができ、粗い位置決めができる。
【００６１】
請求項４記載の電子部品搭載機によれば、請求項２と同様の効果を奏することができるとともに、請求項３と同様に、電子部品と基板の搭載位置との位置検出ができ、粗い位置決めができる。
【００６３】
請求項５記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から４のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子の雌型と、基板の搭載位置の接合端子の雌型との厳密な位置合わせを容易にできる。
【００６４】
請求項６記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から５のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品同士を位置決めして接合する際にも、高価な装置を用いることなく、安価な装置を用いて高精度に搭載できる。
【００６５】
請求項７記載の電子部品搭載機によれば、請求項１から６のいずれか一つと同様の効果を奏することができるとともに、電子部品の接合端子や基板の搭載位置の接合端子を、対応する雌型の型取られた部分に、容易に嵌め合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の電子部品搭載機１の構成を示す図である。
【図２】図１の電子部品搭載機１に備えられる雌型２０の構成を示す図である。
【図３】ＢＧＡチップ３０を雌型２０のＢＧＡ雌型２１に嵌め合わせるときのスクラブ動作の様子を示す図である。
【図４】ＢＧＡチップ３０を、搭載位置となるランド４０ａ…に搭載する一連の過程を示す図である。
【図５】ＢＧＡチップ３０を、搭載位置となるランド４０ａ…に搭載するときの従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 電子部品搭載機
１１ フィーダ（部品供給装置）
１３ａ 吸着ヘッド
１４ ＸＹ移送装置（移送手段）
１７ ＣＣＤカメラ（認識手段、画像認識装置の一部）
１８ ＣＣＤカメラ（認識手段、画像認識装置の一部）
２１ ＢＧＡ雌型（電子部品の接合端子の雌型）
２２ ランド雌型（基板の搭載位置の接合端子の雌型）
３０ ＢＧＡチップ（電子部品）
３０ａ はんだボール（電子部品の接合端子）
４０ 基板
４０ａ ランド（搭載位置、基板の搭載位置の接合端子）
Claims (7)
- 電子部品を供給位置へと供給する部品供給装置と、
前記電子部品を前記供給位置で保持し基板の搭載位置で開放する吸着ヘッドと、
該吸着ヘッドを前記供給位置と前記基板の搭載位置との間で移送する移送手段と、を備え、
前記電子部品の接合端子を前記基板の搭載位置の接合端子に対して位置決めするとともに、前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載する電子部品搭載機であって、
前記電子部品の接合端子から型取りされた前記電子部品の接合端子の雌型と、
前記基板の搭載位置の接合端子から型取りされた前記基板の搭載位置の接合端子の雌型と、を備え、
前記電子部品の接合端子の雌型と前記基板の搭載位置の接合端子の雌型とを位置合わせして、互いに逆向きに接合してあり、
前記接合された雌型を基板上から除去する雌型除去アームを備え、
前記吸着ヘッドが、前記基板の搭載位置の接合端子に前記基板の搭載位置の接合端子の雌型を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせ、その上から前記前記電子部品の接合端子の雌型に前記電子部品の接合端子を相対的に前後左右に擦り合わせることにより嵌め合わせることで、前記基板の搭載位置に対する前記電子部品の位置決めを行い、
さらに、前記吸着ヘッドが前記位置決めされた電子部品を上昇させて前記雌型除去アームで前記接合された雌型を除去し、前記吸着ヘッドの下降により前記電子部品を前記基板の搭載位置に搭載することを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項１記載の電子部品搭載機において、
前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置とを認識する認識手段をそれぞれ備え、
前記電子部品を前記搭載位置に搭載するに際して、前記雌型を用いて位置決めする前に、前記各認識手段により、前記基板の接合端子と前記電子部品の接合端子の位置をそれぞれ認識して粗い位置決めがされていることを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識する画像認識装置を備えていることを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項２に記載の電子部品搭載機において、
前記認識手段は、前記接合端子の位置を認識するレーザ認識装置を備えていることを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項１から４のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型は透光性の部材からなることを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項１から５のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記基板に代えて、前記電子部品と異なる電子部品に、前記電子部品を搭載することを特徴とする電子部品搭載機。 - 請求項１から６のいずれか一つに記載の電子部品搭載機において、
前記雌型の前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子を嵌め合わせる部分が、前記電子部品の接合端子もしくは前記基板の搭載位置の接合端子よりも大きくされていることを特徴とする電子部品搭載機。
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