JP4562254B2 - チップ実装装置及びそれにおけるキャリブレーション方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ実装装置及びそれにおけるキャリブレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周知のように、チップ実装は、上方のヘッドが保持しているチップに対して、その下方の基板保持ステージに保持されている基板（例えば、液晶基板）の実装位置を精密に位置決めせしめた状態においてヘッドを降下させて実装する。
【０００３】
その為、かかる実装に先立って、例えば、チップ及び基板に設けられている実装用の認識マーク（アライメントマーク）を二視野の認識手段等の適当な認識手段で認識し、両実装用認識マークの位置ずれを無くするように基板保持ステージを所定に移動制御することによってチップと基板との位置合わせを行っているが、その際、前記認識手段は、退避位置から認識位置へ移動せしめられたり或いはそれと反対方向へ移動せしめられて退避せしめられる。
【０００４】
ところが、そのような工程を経て次々と実装して行くうちに、作業室内の温度が上昇するといった環境条件の変化により、装置各部の寸法変化が生じるので前記認識手段の移動制御を永続的に同一条件で実施して行くと、実装用の認識マークの位置認識に誤差が発生し、これに起因して高精度の実装が困難になる。
【０００５】
そこで、μｍ単位の実装精度を保つ為に、必要に応じて認識手段の移動制御系のキャリブレーションが随時行われていると共に既に各種のキャリブレーション方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平９−８１０４号公報の段落［００３６］〜［００４２］おいては、ヘッド（ボンディングツールが該当）が装着されているＺテーブルに昇降装置を介してマーク用テーブルを装着し、かかる昇降装置を駆動してマーク用テーブルを、ヘッドに真空吸着保持されているチップ（半導体チップが該当）と同一レベルの位置へ移動させると共に、それの下方へ認識手段（チップ用カメラ及び基板用カメラが該当）を移動させてマーク用テーブルに設けられている認識マーク（キャリブレーション用基準マークが該当）を認識し、次いで、認識手段をそこから退避させた後、昇降装置を駆動してマーク用テーブルを、下方の基板保持ステージ（ボンディングステージが該当）に保持されている基板（回路基板が該当）と同一レベルの位置へ移動させると共に、それの上方へ認識手段を移動させて前記認識マークを認識し、もって、両認識によって得られる所定の制御パラメータに基づいて認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新するキャリブレーション方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このキャリブレーション方法は、チップ及び基板夫々に設けられている実装用の認識マーク（アライメントマーク）を認識する位置から大きく離れた位置で前記実装用認識マークとは別のキャリブレーション用の認識マークを認識するようにしている為に、認識手段が、それらのうちの一方のマーク（例えば、上記キャリブレーション用認識マーク）を認識する位置へ移動せしめられたときと、他方のマーク（例えば、上記実装用認識マーク）を認識する位置へ移動せしめられたときとでは、かかる認識手段を移動させる可動テーブルに作用する荷重（曲げモーメント）が相異し、その為による撓み量の差が、認識マークの位置認識誤差になって、より一段と高精度にキャリブレーションすることが妨げられていた。
【０００８】
また、キャリブレーションを経験的知見に基づいて適宜に行っている為に、キャリブレーションを行うタイミングが必ずしも最適ではなく、従って、キャリブレーション回数が多くなって無駄な時間が累積されてしまうといった欠点があった。
【０００９】
また、二視野の認識手段を採用すると、それの上側の光軸と下側の光軸とのずれが生じてそれの補正が必要とされ、かつ、その為に必要とされる補正パラメータが、二視野の認識手段の精度測定結果等から経験的に決定される一方において季節の変化（環境温度の変化）等の影響を受け易い為に、キャリブレーション精度を一定に維持することの困難性を有していると共にキャリブレーション精度を一定に維持しようとすると、キャリブレーション時間が長くなって効率が低下し、そうかといって時間短縮の為にキャリブレーション回数を減らすと、一定精度に維持することが困難になってしまうといった相反する解決し難い欠点があった。
【００１０】
本発明は、このような欠点に鑑みて発明されたものであって、その目的は、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができ、もって、効率的にキャリブレーションを行うことができると共に認識手段の移動制御機構のメカ的な変形に影響されずに、より一段と高精度にキャリブレーションすることができるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明に係るチップ実装装置においては、請求項１に記載するように、上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置であって、
上下に互いに遠ざけられているチップ保持可能なヘッド側のヘッドに設けられた第１の認識マーク及び基板保持可能なステージ側のステージに設けられた第２の認識マークと、一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定し、測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する機能と、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれを測定し、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する機能とを備えている。
【００１２】
また、本発明に係るチップ実装装置におけるキャリブレーション方法においては、請求項２に記載するように、上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置におけるキャリブレーション方法であって、
チップ実装装置が、
第１の認識マークが付されたヘッドと、
第２の認識マークが付されたステージと、
一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
前記第１又は第２認識手段の温度を測定する温度検出手段とを備え、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定する工程と、
測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する工程と、
基板にチップを次々と実装していく途中において、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する工程とを有している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
斜視図である図１及び図２において、下方のステージ１と上方のヘッド２との間へ第１認識手段３（例えば、ＣＣＤカメラ）と第２認識手段４（例えば、ＣＣＤカメラ）とが移動せしめられた姿が示されているが、第１認識手段３と第２認識手段４とは一体に移動せしめられるように装着、すなわち、二視野の認識手段の形態に装着されている。
【００１４】
よって、第１認識手段３で上側の第１の認識マーク５を認識することができると共に第２認識手段４で下側の第２の認識マーク６を認識することができるが、第１の認識マーク５は、ヘッド２の先端部を構成しているツール７の加圧面７ａに設けられていると共に第２の認識マーク６は、ステージ１の上面１ａに設けられている。
【００１５】
また、ステージ１は、可動テーブル９の最上段を形成している回転テーブル１０上に装着されているが、可動テーブル９は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＸＹ両軸方向に移動（以下、単に平行移動という。）し得る平行移動テーブル１１上に所定方向（図示θ方向）に回転し得るように回転テーブル１０を装着して構成されている。その為、ステージ１は、可動テーブル９の駆動制御によって平行移動及び／又は所定方向に回転され得る。
【００１６】
なお、ステージ１は、その上面１ａに、基板（例えば、液晶基板）を吸着保持する為の基板保持用吸気孔１３を開口している。また、基板保持用吸気孔１３と連通せしめられるように耐圧ホース１４の一端が取り付けられていると共に、その他端が図示されていない真空ポンプに取り付けられている。
【００１７】
一方、ヘッド２は、図示されていない機構によって、平行移動及び／又は回転できないが、Ｚ軸方向（垂直方向）に移動自在、すなわち、上下動自在に装着され、かつ、ツール７の加圧面７ａを所定温度に加熱する為のヒータ（図示されていない）を内蔵していると共に、かかる加圧面７ａにチップを吸着保持する為の微小のチップ保持用吸気孔１５を開口している。
【００１８】
なお、チップ保持手段としてのチップ保持用吸気孔１５は、ヘッド２の垂直軸心Ｂ−Ｂ上に位置されているが、この吸気孔１５と連通せしめられるように耐圧ホース１６の一端がツール７に取り付けられていると共に、その他端が図示されていない真空ポンプに取り付けられている。
【００１９】
また、一体化された形態に設けられている第１，２認識手段３，４は、図示されていない可動テーブル（例えば、ＸＹＺテーブル）に装着されている。その為、第１，２認識手段３，４は、前記可動テーブルの水平動制御によって一緒に、退避位置から下方のステージ１と上方のヘッド２との間へ移動され得ると共に、反対にそこから前記退避位置へ移動され得る。その際、第１，２認識手段３，４の高さ位置も前記可動テーブルの昇降制御によって所定に調整される。
【００２０】
更に、第１認識手段３又は第２認識手段４に温度検出手段１７（例えば、熱電対）が装着されている。なお、ここにおいていう「第１認識手段３又は第２認識手段４に温度検出手段１７が装着」とは、第１認識手段３と第１認識手段４との重ね合わせの境界位置に温度検出手段１７が装着される場合も包含される。
【００２１】
また、基板保持手段としての基板保持用吸気孔１３は、第２の認識マーク６に対して所定に離れた位置に設けられている為に、上面１ａ上に基板を吸着保持しても第２の認識マーク６は、かかる基板によって覆われないで（基板の下方に位置されないで）露出している。
【００２２】
その為、可動テーブル９の平行移動及び／又は回転制御によってステージ１を図示のようにキャリブレーション実行位置に位置決めさせることができるが、このキャリブレーション実行位置は、第１認識手段３及び第２認識手段４の視野範囲内、すなわち、両認識手段３，４が、第１，２の認識マーク５，６を認識することができる範囲内の所定位置に設定される。
【００２３】
なお、これは必要に応じて行われ、第１，２の認識マーク５，６の両マークが第１認識手段３及び第２認識手段４の視野範囲内にある場合においては省くことができる。
【００２４】
以下、図示のように、ヘッド側の第１の認識マーク５とステージ側の第２の認識マーク６とが上下に互いに遠ざけられている状態において、上方の待機位置へ移動せしめられているヘッド２とその下方のステージ１との間に第１認識手段３及び第２認識手段４が一緒に移動される。
【００２５】
次いで、両認識手段３，４によって第１，２の認識マーク５，６が同時に認識されると共に、これによって得られる所定の制御パラメータに基づいてキャリブレーションが行われる。すなわち、これによって、第１，２認識手段３，４の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータが補正更新される。
【００２６】
その際、第１の認識マーク５が、チップ保持用吸気孔１５に接近した位置に設けられているので、実装（熱圧着）に先立って、ヘッド２が吸着保持しているチップの実装用認識マーク（アライメントマーク）と、その下方のステージ１が保持している基板の実装用認識マーク（アライメントマーク）とを第１，２認識手段３，４で認識する場合と略同一ストロークに第１，２認識手段３，４が移動制御される。このように、略同一ストローク位置ですべてのマークを認識する為、荷重差による撓みの影響を受けない。
【００２７】
そして、引き続いて、第１，２認識手段３，４が、ヘッド２とステージ１との間のマーク認識位置から右側の退避位置へ移動される。なお、前記のマーク認識を通じて、二視野の認識手段の形態に設けられている第１認識手段３の光軸３ａと第２認識手段４の光軸４ａとのずれ量等が求められ、得られた所定の制御パラメータに基づいて先行の制御パラメータが補正更新される。
【００２８】
このように、二視野の認識手段（第１，２認識手段３，４）を利用してのキャリブレーションを行うようにしている。その為、認識手段の移動制御の煩雑化を防止しながら、従来のキャリブレーションよりも、より一段と高精度にキャリブレーションすることができる。
【００２９】
なお、このようなキャリブレーションは、ステージ１に保持されている液晶基板等の基板（図示されていない）にチップを次々と実装（熱圧着）して行く途中において必要に応じて適宜に行われる。その際、キャリブレーションは、第１認識手段３又は第２認識手段４に装着されている温度検出手段１７が許容以上の温度変化を検出したときのみにおいて行われる。
【００３０】
よって、ヘッド２とステージ１との間へ第１認識手段３及び第２認識手段４が移動しても、温度検出手段１７が前回のキャリブレーションを行ったときの温度に対し、許容以上の温度変化を検出しないときにおいては、上述のキャリブレーションは行われない。
【００３１】
その為、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができるから、効率的にキャリブレーションを行うことができ、しかも、キャリブレーション精度を一定に維持、すなわち、環境雰囲気の温度が変化するような場合においても高精度に維持することができる。
【００３２】
換言すると、第１認識手段３の光軸３ａと第２認識手段の光軸４ａとのずれ量αと第１，２認識手段３，４の温度とが相関関係にあることに基づいて許容温度変化を設定するから、上述のような効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明においては、図３において示されているように、第１の認識マーク５を認識する第１認識手段３と、第２の認識マーク６を認識する第２認識手段４とを互いに独立して移動制御し得るように装着してもよいが、そのように装着すると、それらの移動制御が煩雑になってキャリブレーション時間が遅くなったり或いはマーク認識精度が悪化したりする等の為に、それらを一体に移動し得るように、すなわち、上述のように、二視野の認識手段の形態に装着するのが好ましい。
【００３４】
しかし、その一方において、両者の光軸同士のずれが生じる為、それの補正が必要とされ、かつ、その為に必要とされる補正パラメータが、認識手段の精度測定結果等から経験的に決定されると共に季節の変化（環境温度の変化）等の影響を受け易い為に、キャリブレーション精度を一定に維持することの困難性を有していると共に、キャリブレーション精度を一定に維持しようとすると、キャリブレーション時間が長くなって効率が低下し、そうかといって、時間短縮の為にキャリブレーション回数を減らすと、一定精度に維持することが困難になってしまうといった相反する解決し難い問題があったが、本発明によると、このような問題も解消することができる。
【００３５】
なお、かかる許容温度変化の設定に関し、複数の認識手段について加熱テストを行って、それの温度変化量ｔと光軸のずれ量αとを求めた結果、少しのばらつきはあるけれども、平均して１℃当りの変化により光軸のずれ量が、約２〜６μｍであることが確認された。従って、このデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算し、それを許容温度変化として設定するのも一例である。
【００３６】
周知のように、二視野の認識手段の形態に装着された第１，２認識手段３，４は、その周囲雰囲気等の温度影響を受けると、上側の光軸３ａと下側の光軸４ａとのずれ量αが生じる。従って、それを予め測定し、測定ずれ量αの許容値から温度変化許容値を算出することができる為、認識手段の温度を熱電対等の適当な温度検出手段１７で測定して、その温度変化が許容精度以上になった場合においてのみキャリブレーションを行うことができるように設けることができる。
【００３７】
なお、上述とは異なり、チップを基板に対して実装（熱圧着）する場合においては、キャリブレーション実行位置とは異なった位置、すなわち、実装実行位置へステージ１が移動せしめられるが、これは、可動テーブル９の駆動制御によって行われ、そして、実装実行位置へ移動されると、第２認識手段４によってステージ１の基板保持用吸気孔１３を介して基板保持部１２に真空吸着保持されている基板の実装用認識マーク（アライメントマーク）が認識されると共に第１認識手段３によってヘッド２のチップ保持用吸気孔１５を介して真空吸着保持されているチップ（図示されていない）の実装用認識マーク（アライメントマーク）が認識される。
【００３８】
以下、両マークの位置を合わせるように、基板保持ステージ１が平行移動及び／又は回転せしめられ、これによって、基板の実装しようとする個所にチップが精密に位置決めせしめられ、従って、その後、ヘッド２を降下させることによって所定に実装（熱圧着）することができる。
【００３９】
以上、一実施形態について述べたが、本発明においては、第１の認識マーク５を認識する第１認識手段３と、第２の認識マーク６を認識する第２認識手段４とを一体に移動し得るように装着（二視野の認識手段の形態に装着）することの他に、それらを互いに独立して移動制御し得るように装着してもよい。
【００４０】
更に、第１，２認識手段３，４を互いに独立して移動制御し得るように装着する場合においては、第１認識手段３を利用してのキャリブレーションと、第２認識手段４を利用してのキャリブレーションとをいかなる順序に行ってもよい。
【００４１】
また、本発明においては、ヘッド２は、ヒータを備えたものに限定されず、熱圧着しない場合においては、ヒータを備えていないものを選択することができる。
【００４２】
なお、ヘッド２は、少なくとも上下動（昇降）し得るように装着されておればよく、従って、必要に応じて上下動に加えて、平行移動及び／又は回転自在に装着することができる。例えば、上下動と平行移動と回転とが自在、或るいは、上下動と平行移動とが自在、等のようにである。
【００４３】
更に、その構造についても、ツール７の加圧面７ａに直接、第１の認識マーク５を設けたもの（図２，３参照）に限定されず、図４において示されているように、ツール７に装着のアタッチメント１９に第１の認識マーク５を設けものであってよい。
【００４４】
かかるアタッチメント１９は、第１の認識マーク５が設けられている加圧面１９ａに、チップ保持手段としてのチップ保持用吸気孔１５を開口し、かつ、ツール７に対して真空吸着手段によって着脱自在に装着されている。
【００４５】
その為、加圧面１９ａに保持するチップの種類、大きさ及び基板の実装スペース等の諸条件に対応して所定のものを選択して交換することができるから、チップ実装装置の汎用化を図ることができる。
【００４６】
なお、ツール７に対してアタッチメント１９を着脱自在に装着する手段は、真空吸着手段に限定されず、他の手段例えば、マグネット吸着手段等であってもよい。
【００４７】
また、ステージ１についても、一般には、平行移動及び／又は回転自在に装着されるが、必要に応じて、それらと昇降とを組み合わした態様に装着してもよい。
【００４８】
例えば、平行移動と回転と昇降とが自在、或るいは、平行移動と昇降とが自在、等のようにである。更に、昇降のみが自在のように装着したり、場合によっては固定ステージの態様に装着してもよい。
【００４９】
なお、その構造もいかなるものであってもよい。また、一般には、ヒータ（図示されていない）が内蔵されているが、必要に応じてそれを省くことができる。
【００５０】
よって、上述からして明らかのように、本発明においては、図２，３，４に示されているチップ保持用吸気孔１５及び第１の認識マーク５を設けたヘッド２夫々と、図１に示されている基板保持用吸気孔１３及び第２の認識マーク６を設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、チップ保持可能なヘッド２に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第１の態様を包含している。
【００５１】
更に、本発明においては、図５において示されているように、ステージ１に保持されている基板２０に第２の認識マーク６を設けてもよい。従って、図２，３，４に示されているチップ保持用吸気孔１５及び第１の認識マーク５を設けたヘッド２夫々と、図５において示されている基板保持用吸気孔１３だけを設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、チップ保持可能なヘッド２に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に保持されている基板２０に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第２の態様も包含している。
【００５２】
なお、前記第１，２の態様においては、第１の認識マーク５をチップ保持用吸気孔１５とは別に設けている。しかし、本発明においては、そのように個別的に設けないで、チップ保持兼第１の認識マーク用の吸気孔としてもよい。この態様については図示されていないが、図２，３，４において第１の認識マーク５を削除した姿になる。
【００５３】
更に、本発明においては、図６，７において示されているように、ヘッド２に保持されているチップ２１に第１の認識マーク５を設けてもよい。従って、チップ保持用吸気孔１５だけを設けている図６，７において示されているヘッド２夫々と、図１に示されている基板保持用吸気孔１３及び第２の認識マーク６を設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、ヘッド２に保持されているチップ２１に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第３の態様も包含している。
【００５４】
更に、本発明においては、図６，７において示されているヘッド２夫々と、図５において示されているステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、ヘッド２に保持されているチップ２１に設けられている第１の認識マーク５と、ステージ２に保持されている基板２０に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第４の態様も包含している。
【００５５】
なお、ヘッド２のチップ保持手段は、上述の真空吸着式の保持手段（前記チップ保持用吸気孔１５が該当）に限定されず、図８，９において示されているツメ式のチップ保持手段であってもよい。
【００５６】
図８のそれは、一対の可動ツメ２２でチップ２１を保持するものであると共に図９のそれは、固定ツメ２３と可動ツメ２２とでチップ２１を保持するものである。その他、例えば、静電式のもの、磁気式のもの等、いかなる型式の保持手段であってもよい。
【００５７】
また、そのようなチップ保持手段を備えたヘッド２の場合、その加圧面７ａに第１の認識マーク５を設ければ、上述の第１又は第２の態様と同様にマーク認識を行うことができると共に、保持されているチップ２１に第１の認識マーク５を設ければ、上述の第３又は第４の態様と同様にマーク認識を行うことができる。
【００５８】
また、ステージ１の基板保持手段も、上述の真空吸着式の保持手段（前記基板保持用吸気孔１３が該当）に限定されず、ヘッド２のチップ保持手段と同様に、一対の可動ツメ２２で基板２０を保持するもの或るいは固定ツメ２３と可動ツメ２２とで基板２０を保持するもの、その他、例えば、静電式のもの、磁気式のもの等、いかなる型式の保持手段であってもよい。なお、ヘッド２のチップ保持用吸気孔１５及びステージ１の基板保持用吸気孔１３は、必要に応じて所定個数に設けられる。
【００５９】
また、第１，２認識手段３，４は、ＣＣＤカメラ以外の例えば、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、適当なセンサー等、認識マークを認識するに適しているものである限りにおいてはいかなる形態のものであってもよい。
【００６０】
また、温度検出手段１７は、熱電対以外の例えば、測温抵抗体、放射温度計等であってもよく、かつ、その装着も、第１の認識手段３又は第２の認識手段４に装着することの他に、第１，２の認識手段３，４と分離した態様に装着してもよい。なお、その場合において、必要に応じて、第１，２の認識手段３，４とは別に独立して移動し得るように装着してもよい。そのような装着態様に対応して、温度検出手段１７は、実装装置自体若しくは実装装置周辺（環境）の温度変化を検出する。
【００６１】
また、第１の認識マーク５は、いかなる形態のものであってもよい。一般には、ヘッド２及び／ステージ１の加熱に対する耐熱性の樹脂印刷マークが選択されるが、それ以外の例えば、孔マークや溝マーク等であってもよい。これをツール７の加圧面７ａ又はアタッチメント１９の加圧面１９ａに設ける場合（図２，３，４参照）においては、その位置はいかなる位置であってもよい。
【００６２】
しかし、保持されるチップで覆われる加圧面領域内に設ける場合においては、保持されるチップの平行度を狂わせないように極薄に設けるか若しくは加圧面に形成した凹部内に、それを設けた耐熱性板を固着してもよい。それをチップ２１に設ける場合（図１０，１１参照）においても、その位置はいかなる位置であってもよい。
【００６３】
また、本発明においていうチップとは、ＩＣ、光素子、半導体チップ、ウエハに限られず、フィルム基板、各種の電子部品など、基板に対して接合せしめられるもののことであって、その形態はいかなるものであってもよい。
【００６４】
また、基板とは、上述のチップが接合せしめられるワークのことであって、樹脂基板、ガラス基板、各種のチップ、ウエハ等、その形態はいかなるものであってもよい。
【００６５】
また、チップ実装装置とは、各種のチップを搭載するマウント装置や、それを接合するボンディング装置等のことであって、熱圧着型や単なる圧着型（又は接着型）等を包含する広い概念の装置をいう。
【００６６】
【発明の効果】
上述のように、本発明によると、キャリブレーション時間を短縮できると共に、チップに対する基板のアライメント時とキャリブレーション時の位置的違いから生ずるモーメントによるメカ的な変形に影響されずに高精度にキャリブレーションすることができ、しかも、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができるから、効率的にキャリブレーションを行うことができると共にキャリブレーション精度を一定に維持、すなわち、環境雰囲気の温度が変化するような場合においても高精度に維持することができる。なお、高精度に維持しながらもキャリブレーション回数を減らすことができる為、生産効率を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ実装装置における第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図２】二視野の認識手段の形態に装着された第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図３】互いに分離した形態に装着された第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図４】他のヘッドの斜視図である。
【図５】ステージに基板を保持した姿を示す斜視図である。
【図６】ヘッドにチップを保持した姿を示す斜視図である。
【図７】他のヘッドにチップを保持した姿を示す斜視図である。
【図８】チップ保持手段の他の例を示す図である。
【図９】チップ保持手段の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１：ステージ
２：ヘッド
３：第１認識手段
４：第２認識手段
５：第１の認識マーク
６：第２の認識マーク
７：ツール
７ａ：加圧面
９：可動テーブル
１３：基板保持用吸気孔
１５：チップ保持用吸気孔
１７：温度検出手段
１９：アタッチメント
１９ａ：加圧面
２０：基板
２１：チップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ実装装置及びそれにおけるキャリブレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、周知のように、チップ実装は、上方のヘッドが保持しているチップに対して、その下方の基板保持ステージに保持されている基板（例えば、液晶基板）の実装位置を精密に位置決めせしめた状態においてヘッドを降下させて実装する。
【０００３】
その為、かかる実装に先立って、例えば、チップ及び基板に設けられている実装用の認識マーク（アライメントマーク）を二視野の認識手段等の適当な認識手段で認識し、両実装用認識マークの位置ずれを無くするように基板保持ステージを所定に移動制御することによってチップと基板との位置合わせを行っているが、その際、前記認識手段は、退避位置から認識位置へ移動せしめられたり或いはそれと反対方向へ移動せしめられて退避せしめられる。
【０００４】
ところが、そのような工程を経て次々と実装して行くうちに、作業室内の温度が上昇するといった環境条件の変化により、装置各部の寸法変化が生じるので前記認識手段の移動制御を永続的に同一条件で実施して行くと、実装用の認識マークの位置認識に誤差が発生し、これに起因して高精度の実装が困難になる。
【０００５】
そこで、μｍ単位の実装精度を保つ為に、必要に応じて認識手段の移動制御系のキャリブレーションが随時行われていると共に既に各種のキャリブレーション方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平９−８１０４号公報の段落［００３６］〜［００４２］おいては、ヘッド（ボンディングツールが該当）が装着されているＺテーブルに昇降装置を介してマーク用テーブルを装着し、かかる昇降装置を駆動してマーク用テーブルを、ヘッドに真空吸着保持されているチップ（半導体チップが該当）と同一レベルの位置へ移動させると共に、それの下方へ認識手段（チップ用カメラ及び基板用カメラが該当）を移動させてマーク用テーブルに設けられている認識マーク（キャリブレーション用基準マークが該当）を認識し、次いで、認識手段をそこから退避させた後、昇降装置を駆動してマーク用テーブルを、下方の基板保持ステージ（ボンディングステージが該当）に保持されている基板（回路基板が該当）と同一レベルの位置へ移動させると共に、それの上方へ認識手段を移動させて前記認識マークを認識し、もって、両認識によって得られる所定の制御パラメータに基づいて認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新するキャリブレーション方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このキャリブレーション方法は、チップ及び基板夫々に設けられている実装用の認識マーク（アライメントマーク）を認識する位置から大きく離れた位置で前記実装用認識マークとは別のキャリブレーション用の認識マークを認識するようにしている為に、認識手段が、それらのうちの一方のマーク（例えば、上記キャリブレーション用認識マーク）を認識する位置へ移動せしめられたときと、他方のマーク（例えば、上記実装用認識マーク）を認識する位置へ移動せしめられたときとでは、かかる認識手段を移動させる可動テーブルに作用する荷重（曲げモーメント）が相異し、その為による撓み量の差が、認識マークの位置認識誤差になって、より一段と高精度にキャリブレーションすることが妨げられていた。
【０００８】
また、キャリブレーションを経験的知見に基づいて適宜に行っている為に、キャリブレーションを行うタイミングが必ずしも最適ではなく、従って、キャリブレーション回数が多くなって無駄な時間が累積されてしまうといった欠点があった。
【０００９】
また、二視野の認識手段を採用すると、それの上側の光軸と下側の光軸とのずれが生じてそれの補正が必要とされ、かつ、その為に必要とされる補正パラメータが、二視野の認識手段の精度測定結果等から経験的に決定される一方において季節の変化（環境温度の変化）等の影響を受け易い為に、キャリブレーション精度を一定に維持することの困難性を有していると共にキャリブレーション精度を一定に維持しようとすると、キャリブレーション時間が長くなって効率が低下し、そうかといって時間短縮の為にキャリブレーション回数を減らすと、一定精度に維持することが困難になってしまうといった相反する解決し難い欠点があった。
【００１０】
本発明は、このような欠点に鑑みて発明されたものであって、その目的は、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができ、もって、効率的にキャリブレーションを行うことができると共に認識手段の移動制御機構のメカ的な変形に影響されずに、より一段と高精度にキャリブレーションすることができるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、本発明に係るチップ実装装置においては、請求項１に記載するように、上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置であって、
上下に互いに遠ざけられているチップ保持可能なヘッド側のヘッドに設けられた第１の認識マーク及び基板保持可能なステージ側のステージに設けられた第２の認識マークと、一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定し、測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する機能と、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれを測定し、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する機能とを備えている。
【００１２】
また、本発明に係るチップ実装装置におけるキャリブレーション方法においては、請求項２に記載するように、上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置におけるキャリブレーション方法であって、
チップ実装装置が、
第１の認識マークが付されたヘッドと、
第２の認識マークが付されたステージと、
一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
前記第１又は第２認識手段の温度を測定する温度検出手段とを備え、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定する工程と、
測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する工程と、
基板にチップを次々と実装していく途中において、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する工程とを有している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
斜視図である図１及び図２において、下方のステージ１と上方のヘッド２との間へ第１認識手段３（例えば、ＣＣＤカメラ）と第２認識手段４（例えば、ＣＣＤカメラ）とが移動せしめられた姿が示されているが、第１認識手段３と第２認識手段４とは一体に移動せしめられるように装着、すなわち、二視野の認識手段の形態に装着されている。
【００１４】
よって、第１認識手段３で上側の第１の認識マーク５を認識することができると共に第２認識手段４で下側の第２の認識マーク６を認識することができるが、第１の認識マーク５は、ヘッド２の先端部を構成しているツール７の加圧面７ａに設けられていると共に第２の認識マーク６は、ステージ１の上面１ａに設けられている。
【００１５】
また、ステージ１は、可動テーブル９の最上段を形成している回転テーブル１０上に装着されているが、可動テーブル９は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＸＹ両軸方向に移動（以下、単に平行移動という。）し得る平行移動テーブル１１上に所定方向（図示θ方向）に回転し得るように回転テーブル１０を装着して構成されている。その為、ステージ１は、可動テーブル９の駆動制御によって平行移動及び／又は所定方向に回転され得る。
【００１６】
なお、ステージ１は、その上面１ａに、基板（例えば、液晶基板）を吸着保持する為の基板保持用吸気孔１３を開口している。また、基板保持用吸気孔１３と連通せしめられるように耐圧ホース１４の一端が取り付けられていると共に、その他端が図示されていない真空ポンプに取り付けられている。
【００１７】
一方、ヘッド２は、図示されていない機構によって、平行移動及び／又は回転できないが、Ｚ軸方向（垂直方向）に移動自在、すなわち、上下動自在に装着され、かつ、ツール７の加圧面７ａを所定温度に加熱する為のヒータ（図示されていない）を内蔵していると共に、かかる加圧面７ａにチップを吸着保持する為の微小のチップ保持用吸気孔１５を開口している。
【００１８】
なお、チップ保持手段としてのチップ保持用吸気孔１５は、ヘッド２の垂直軸心Ｂ−Ｂ上に位置されているが、この吸気孔１５と連通せしめられるように耐圧ホース１６の一端がツール７に取り付けられていると共に、その他端が図示されていない真空ポンプに取り付けられている。
【００１９】
また、一体化された形態に設けられている第１，２認識手段３，４は、図示されていない可動テーブル（例えば、ＸＹＺテーブル）に装着されている。その為、第１，２認識手段３，４は、前記可動テーブルの水平動制御によって一緒に、退避位置から下方のステージ１と上方のヘッド２との間へ移動され得ると共に、反対にそこから前記退避位置へ移動され得る。その際、第１，２認識手段３，４の高さ位置も前記可動テーブルの昇降制御によって所定に調整される。
【００２０】
更に、第１認識手段３又は第２認識手段４に温度検出手段１７（例えば、熱電対）が装着されている。なお、ここにおいていう「第１認識手段３又は第２認識手段４に温度検出手段１７が装着」とは、第１認識手段３と第１認識手段４との重ね合わせの境界位置に温度検出手段１７が装着される場合も包含される。
【００２１】
また、基板保持手段としての基板保持用吸気孔１３は、第２の認識マーク６に対して所定に離れた位置に設けられている為に、上面１ａ上に基板を吸着保持しても第２の認識マーク６は、かかる基板によって覆われないで（基板の下方に位置されないで）露出している。
【００２２】
その為、可動テーブル９の平行移動及び／又は回転制御によってステージ１を図示のようにキャリブレーション実行位置に位置決めさせることができるが、このキャリブレーション実行位置は、第１認識手段３及び第２認識手段４の視野範囲内、すなわち、両認識手段３，４が、第１，２の認識マーク５，６を認識することができる範囲内の所定位置に設定される。
【００２３】
なお、これは必要に応じて行われ、第１，２の認識マーク５，６の両マークが第１認識手段３及び第２認識手段４の視野範囲内にある場合においては省くことができる。
【００２４】
以下、図示のように、ヘッド側の第１の認識マーク５とステージ側の第２の認識マーク６とが上下に互いに遠ざけられている状態において、上方の待機位置へ移動せしめられているヘッド２とその下方のステージ１との間に第１認識手段３及び第２認識手段４が一緒に移動される。
【００２５】
次いで、両認識手段３，４によって第１，２の認識マーク５，６が同時に認識されると共に、これによって得られる所定の制御パラメータに基づいてキャリブレーションが行われる。すなわち、これによって、第１，２認識手段３，４の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータが補正更新される。
【００２６】
その際、第１の認識マーク５が、チップ保持用吸気孔１５に接近した位置に設けられているので、実装（熱圧着）に先立って、ヘッド２が吸着保持しているチップの実装用認識マーク（アライメントマーク）と、その下方のステージ１が保持している基板の実装用認識マーク（アライメントマーク）とを第１，２認識手段３，４で認識する場合と略同一ストロークに第１，２認識手段３，４が移動制御される。このように、略同一ストローク位置ですべてのマークを認識する為、荷重差による撓みの影響を受けない。
【００２７】
そして、引き続いて、第１，２認識手段３，４が、ヘッド２とステージ１との間のマーク認識位置から右側の退避位置へ移動される。なお、前記のマーク認識を通じて、二視野の認識手段の形態に設けられている第１認識手段３の光軸３ａと第２認識手段４の光軸４ａとのずれ量等が求められ、得られた所定の制御パラメータに基づいて先行の制御パラメータが補正更新される。
【００２８】
このように、二視野の認識手段（第１，２認識手段３，４）を利用してのキャリブレーションを行うようにしている。その為、認識手段の移動制御の煩雑化を防止しながら、従来のキャリブレーションよりも、より一段と高精度にキャリブレーションすることができる。
【００２９】
なお、このようなキャリブレーションは、ステージ１に保持されている液晶基板等の基板（図示されていない）にチップを次々と実装（熱圧着）して行く途中において必要に応じて適宜に行われる。その際、キャリブレーションは、第１認識手段３又は第２認識手段４に装着されている温度検出手段１７が許容以上の温度変化を検出したときのみにおいて行われる。
【００３０】
よって、ヘッド２とステージ１との間へ第１認識手段３及び第２認識手段４が移動しても、温度検出手段１７が前回のキャリブレーションを行ったときの温度に対し、許容以上の温度変化を検出しないときにおいては、上述のキャリブレーションは行われない。
【００３１】
その為、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができるから、効率的にキャリブレーションを行うことができ、しかも、キャリブレーション精度を一定に維持、すなわち、環境雰囲気の温度が変化するような場合においても高精度に維持することができる。
【００３２】
換言すると、第１認識手段３の光軸３ａと第２認識手段の光軸４ａとのずれ量αと第１，２認識手段３，４の温度とが相関関係にあることに基づいて許容温度変化を設定するから、上述のような効果を得ることができる。
【００３３】
なお、本発明においては、図３において示されているように、第１の認識マーク５を認識する第１認識手段３と、第２の認識マーク６を認識する第２認識手段４とを互いに独立して移動制御し得るように装着してもよいが、そのように装着すると、それらの移動制御が煩雑になってキャリブレーション時間が遅くなったり或いはマーク認識精度が悪化したりする等の為に、それらを一体に移動し得るように、すなわち、上述のように、二視野の認識手段の形態に装着するのが好ましい。
【００３４】
しかし、その一方において、両者の光軸同士のずれが生じる為、それの補正が必要とされ、かつ、その為に必要とされる補正パラメータが、認識手段の精度測定結果等から経験的に決定されると共に季節の変化（環境温度の変化）等の影響を受け易い為に、キャリブレーション精度を一定に維持することの困難性を有していると共に、キャリブレーション精度を一定に維持しようとすると、キャリブレーション時間が長くなって効率が低下し、そうかといって、時間短縮の為にキャリブレーション回数を減らすと、一定精度に維持することが困難になってしまうといった相反する解決し難い問題があったが、本発明によると、このような問題も解消することができる。
【００３５】
なお、かかる許容温度変化の設定に関し、複数の認識手段について加熱テストを行って、それの温度変化量ｔと光軸のずれ量αとを求めた結果、少しのばらつきはあるけれども、平均して１℃当りの変化により光軸のずれ量が、約２〜６μｍであることが確認された。従って、このデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算し、それを許容温度変化として設定するのも一例である。
【００３６】
周知のように、二視野の認識手段の形態に装着された第１，２認識手段３，４は、その周囲雰囲気等の温度影響を受けると、上側の光軸３ａと下側の光軸４ａとのずれ量αが生じる。従って、それを予め測定し、測定ずれ量αの許容値から温度変化許容値を算出することができる為、認識手段の温度を熱電対等の適当な温度検出手段１７で測定して、その温度変化が許容精度以上になった場合においてのみキャリブレーションを行うことができるように設けることができる。
【００３７】
なお、上述とは異なり、チップを基板に対して実装（熱圧着）する場合においては、キャリブレーション実行位置とは異なった位置、すなわち、実装実行位置へステージ１が移動せしめられるが、これは、可動テーブル９の駆動制御によって行われ、そして、実装実行位置へ移動されると、第２認識手段４によってステージ１の基板保持用吸気孔１３を介して基板保持部１２に真空吸着保持されている基板の実装用認識マーク（アライメントマーク）が認識されると共に第１認識手段３によってヘッド２のチップ保持用吸気孔１５を介して真空吸着保持されているチップ（図示されていない）の実装用認識マーク（アライメントマーク）が認識される。
【００３８】
以下、両マークの位置を合わせるように、基板保持ステージ１が平行移動及び／又は回転せしめられ、これによって、基板の実装しようとする個所にチップが精密に位置決めせしめられ、従って、その後、ヘッド２を降下させることによって所定に実装（熱圧着）することができる。
【００３９】
以上、一実施形態について述べたが、本発明においては、第１の認識マーク５を認識する第１認識手段３と、第２の認識マーク６を認識する第２認識手段４とを一体に移動し得るように装着（二視野の認識手段の形態に装着）することの他に、それらを互いに独立して移動制御し得るように装着してもよい。
【００４０】
更に、第１，２認識手段３，４を互いに独立して移動制御し得るように装着する場合においては、第１認識手段３を利用してのキャリブレーションと、第２認識手段４を利用してのキャリブレーションとをいかなる順序に行ってもよい。
【００４１】
また、本発明においては、ヘッド２は、ヒータを備えたものに限定されず、熱圧着しない場合においては、ヒータを備えていないものを選択することができる。
【００４２】
なお、ヘッド２は、少なくとも上下動（昇降）し得るように装着されておればよく、従って、必要に応じて上下動に加えて、平行移動及び／又は回転自在に装着することができる。例えば、上下動と平行移動と回転とが自在、或るいは、上下動と平行移動とが自在、等のようにである。
【００４３】
更に、その構造についても、ツール７の加圧面７ａに直接、第１の認識マーク５を設けたもの（図２，３参照）に限定されず、図４において示されているように、ツール７に装着のアタッチメント１９に第１の認識マーク５を設けものであってよい。
【００４４】
かかるアタッチメント１９は、第１の認識マーク５が設けられている加圧面１９ａに、チップ保持手段としてのチップ保持用吸気孔１５を開口し、かつ、ツール７に対して真空吸着手段によって着脱自在に装着されている。
【００４５】
その為、加圧面１９ａに保持するチップの種類、大きさ及び基板の実装スペース等の諸条件に対応して所定のものを選択して交換することができるから、チップ実装装置の汎用化を図ることができる。
【００４６】
なお、ツール７に対してアタッチメント１９を着脱自在に装着する手段は、真空吸着手段に限定されず、他の手段例えば、マグネット吸着手段等であってもよい。
【００４７】
また、ステージ１についても、一般には、平行移動及び／又は回転自在に装着されるが、必要に応じて、それらと昇降とを組み合わした態様に装着してもよい。
【００４８】
例えば、平行移動と回転と昇降とが自在、或るいは、平行移動と昇降とが自在、等のようにである。更に、昇降のみが自在のように装着したり、場合によっては固定ステージの態様に装着してもよい。
【００４９】
なお、その構造もいかなるものであってもよい。また、一般には、ヒータ（図示されていない）が内蔵されているが、必要に応じてそれを省くことができる。
【００５０】
よって、上述からして明らかのように、本発明においては、図２，３，４に示されているチップ保持用吸気孔１５及び第１の認識マーク５を設けたヘッド２夫々と、図１に示されている基板保持用吸気孔１３及び第２の認識マーク６を設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、チップ保持可能なヘッド２に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第１の態様を包含している。
【００５１】
更に、本発明においては、図５において示されているように、ステージ１に保持されている基板２０に第２の認識マーク６を設けてもよい。従って、図２，３，４に示されているチップ保持用吸気孔１５及び第１の認識マーク５を設けたヘッド２夫々と、図５において示されている基板保持用吸気孔１３だけを設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、チップ保持可能なヘッド２に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に保持されている基板２０に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第２の態様も包含している。
【００５２】
なお、前記第１，２の態様においては、第１の認識マーク５をチップ保持用吸気孔１５とは別に設けている。しかし、本発明においては、そのように個別的に設けないで、チップ保持兼第１の認識マーク用の吸気孔としてもよい。この態様については図示されていないが、図２，３，４において第１の認識マーク５を削除した姿になる。
【００５３】
更に、本発明においては、図６，７において示されているように、ヘッド２に保持されているチップ２１に第１の認識マーク５を設けてもよい。従って、チップ保持用吸気孔１５だけを設けている図６，７において示されているヘッド２夫々と、図１に示されている基板保持用吸気孔１３及び第２の認識マーク６を設けたステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、ヘッド２に保持されているチップ２１に設けられている第１の認識マーク５と、基板保持可能なステージ２に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第３の態様も包含している。
【００５４】
更に、本発明においては、図６，７において示されているヘッド２夫々と、図５において示されているステージ１との組み合わせに係る認識態様、すなわち、ヘッド２に保持されているチップ２１に設けられている第１の認識マーク５と、ステージ２に保持されている基板２０に設けられている第２の認識マーク６とを認識する第４の態様も包含している。
【００５５】
なお、ヘッド２のチップ保持手段は、上述の真空吸着式の保持手段（前記チップ保持用吸気孔１５が該当）に限定されず、図８，９において示されているツメ式のチップ保持手段であってもよい。
【００５６】
図８のそれは、一対の可動ツメ２２でチップ２１を保持するものであると共に図９のそれは、固定ツメ２３と可動ツメ２２とでチップ２１を保持するものである。その他、例えば、静電式のもの、磁気式のもの等、いかなる型式の保持手段であってもよい。
【００５７】
また、そのようなチップ保持手段を備えたヘッド２の場合、その加圧面７ａに第１の認識マーク５を設ければ、上述の第１又は第２の態様と同様にマーク認識を行うことができると共に、保持されているチップ２１に第１の認識マーク５を設ければ、上述の第３又は第４の態様と同様にマーク認識を行うことができる。
【００５８】
また、ステージ１の基板保持手段も、上述の真空吸着式の保持手段（前記基板保持用吸気孔１３が該当）に限定されず、ヘッド２のチップ保持手段と同様に、一対の可動ツメ２２で基板２０を保持するもの或るいは固定ツメ２３と可動ツメ２２とで基板２０を保持するもの、その他、例えば、静電式のもの、磁気式のもの等、いかなる型式の保持手段であってもよい。なお、ヘッド２のチップ保持用吸気孔１５及びステージ１の基板保持用吸気孔１３は、必要に応じて所定個数に設けられる。
【００５９】
また、第１，２認識手段３，４は、ＣＣＤカメラ以外の例えば、赤外線カメラ、Ｘ線カメラ、適当なセンサー等、認識マークを認識するに適しているものである限りにおいてはいかなる形態のものであってもよい。
【００６０】
また、温度検出手段１７は、熱電対以外の例えば、測温抵抗体、放射温度計等であってもよく、かつ、その装着も、第１の認識手段３又は第２の認識手段４に装着することの他に、第１，２の認識手段３，４と分離した態様に装着してもよい。なお、その場合において、必要に応じて、第１，２の認識手段３，４とは別に独立して移動し得るように装着してもよい。そのような装着態様に対応して、温度検出手段１７は、実装装置自体若しくは実装装置周辺（環境）の温度変化を検出する。
【００６１】
また、第１の認識マーク５は、いかなる形態のものであってもよい。一般には、ヘッド２及び／ステージ１の加熱に対する耐熱性の樹脂印刷マークが選択されるが、それ以外の例えば、孔マークや溝マーク等であってもよい。これをツール７の加圧面７ａ又はアタッチメント１９の加圧面１９ａに設ける場合（図２，３，４参照）においては、その位置はいかなる位置であってもよい。
【００６２】
しかし、保持されるチップで覆われる加圧面領域内に設ける場合においては、保持されるチップの平行度を狂わせないように極薄に設けるか若しくは加圧面に形成した凹部内に、それを設けた耐熱性板を固着してもよい。それをチップ２１に設ける場合（図１０，１１参照）においても、その位置はいかなる位置であってもよい。
【００６３】
また、本発明においていうチップとは、ＩＣ、光素子、半導体チップ、ウエハに限られず、フィルム基板、各種の電子部品など、基板に対して接合せしめられるもののことであって、その形態はいかなるものであってもよい。
【００６４】
また、基板とは、上述のチップが接合せしめられるワークのことであって、樹脂基板、ガラス基板、各種のチップ、ウエハ等、その形態はいかなるものであってもよい。
【００６５】
また、チップ実装装置とは、各種のチップを搭載するマウント装置や、それを接合するボンディング装置等のことであって、熱圧着型や単なる圧着型（又は接着型）等を包含する広い概念の装置をいう。
【００６６】
【発明の効果】
上述のように、本発明によると、キャリブレーション時間を短縮できると共に、チップに対する基板のアライメント時とキャリブレーション時の位置的違いから生ずるモーメントによるメカ的な変形に影響されずに高精度にキャリブレーションすることができ、しかも、最適なタイミングでキャリブレーションを行うことができてキャリブレーション回数を減らすことができるから、効率的にキャリブレーションを行うことができると共にキャリブレーション精度を一定に維持、すなわち、環境雰囲気の温度が変化するような場合においても高精度に維持することができる。なお、高精度に維持しながらもキャリブレーション回数を減らすことができる為、生産効率を高めることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】チップ実装装置における第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図２】二視野の認識手段の形態に装着された第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図３】互いに分離した形態に装着された第１，２認識手段による認識マークの認識態様を示す斜視図である。
【図４】他のヘッドの斜視図である。
【図５】ステージに基板を保持した姿を示す斜視図である。
【図６】ヘッドにチップを保持した姿を示す斜視図である。
【図７】他のヘッドにチップを保持した姿を示す斜視図である。
【図８】チップ保持手段の他の例を示す図である。
【図９】チップ保持手段の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１：ステージ
２：ヘッド
３：第１認識手段
４：第２認識手段
５：第１の認識マーク
６：第２の認識マーク
７：ツール
７ａ：加圧面
９：可動テーブル
１３：基板保持用吸気孔
１５：チップ保持用吸気孔
１７：温度検出手段
１９：アタッチメント
１９ａ：加圧面
２０：基板
２１：チップ
Claims (2)
- 上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置であって、
上下に互いに遠ざけられているチップ保持可能なヘッド側のヘッドに設けられた第１の認識マーク及び基板保持可能なステージ側のステージに設けられた第２の認識マークと、一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定し、測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する機能と、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれを測定し、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する機能と
を備えていることを特徴とするチップ実装装置。 - 上方のヘッドが保持しているチップを、その下方の基板保持ステージに保持されている基板の実装位置に、チップと基板の位置合わせを行って、ヘッドを降下させて実装するチップ実装装置におけるキャリブレーション方法であって、
チップ実装装置が、
第１の認識マークが付されたヘッドと、
第２の認識マークが付されたステージと、
一体的に移動する前記第１の認識マークを認識する第１認識手段及び前記第２の認識マークを認識する第２認識手段と、
前記第１又は第２認識手段の温度を測定する温度検出手段とを備え、
予め、複数の第１および第２認識手段について加熱テストを行って、温度変化量と第１認識手段の光軸と第２認識手段の光軸のずれ量とを測定する工程と、
測定したデータに基づいて光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を計算する工程と、
基板にチップを次々と実装していく途中において、
計算された光軸のずれ許容精度を外れる温度変化を、第１または第２認識手段に設けられた温度検出手段で検出したときのみ、前記第１の認識マークを前記第１認識手段で認識し、前記第２の認識マークを前記第２認識手段で認識することにより、第１認識手段および第２認識手段の移動制御系に入力されている先行の制御パラメータを補正更新する工程と
を有していることを特徴とするチップ実装装置におけるキャリブレーション方法。
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