JP4655194B2

JP4655194B2 - 電子部品組立方法

Info

Publication number: JP4655194B2
Application number: JP2004270003A
Authority: JP
Inventors: 哲雄北口; 竜一植田
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: JP2006086357A

Description

本発明は、電子部品の組立方法に関するものであって、特に固体撮像素子に透明プレート部材を重ね合わせる方法を主眼として開発されたものである。

電子部品組立方法の一つとして特許文献１に記載されるようなフリップチップの実装装置での組立方法が開示されている。このフリップチップの実装装置は、チップ供給部に装備されたフリップチップをサブステージに移送するサブ移送ヘッドと、サブステージのフリップチップをテーブル移動装置に位置決めされた基板に移送搭載するマウントヘッドを備え、フリップチップを基板に実装する前に、バンプ形成面に印刷されたパターンの位置ずれを観察し、その補正を行った上、基板に実装するものであった。

しかし、この組立方法では第１保持手段であるサブ移送ヘッドに保持される前に第１の部品であるフリップチップの認識がなされておらず、第１の部品の確実且つ正確な認識ができず、更に、第２の部品である基板の高さ観察が行えないため第２の部品の認識が不確実となり、位置合わせ精度が低下してしまう危険があった。特に固体撮像素子に透明プレート部材を重ね合わせるような電子部品の組立方法には適する方法ではなかった。

特公平７−６０８４２号公報

本発明は、第１の部品を中継ステージに載置する以前に、第１カメラで認識してから、その認識結果に基づいて第１の部品を第１保持手段で保持することにより、第１の部品の正確な位置認識を行うことができ、更に、第２の部品に関しては認識だけでなく高さも検出することにより、正確に第１の部品と第２の部品の位置合わせと重ね合わせが可能なる上、高速なる重ね合わせが可能な電子部品組立方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記課題を解決するため、トレイに収容された第１の部品を第１カメラで認識する第１工程と、第１カメラの認識結果に基づいて第１の部品を第１保持手段で保持する第２工程と、第１保持手段で保持した第１の部品を中継ステージ上に載置する第３工程と、中継ステージ上の第１の部品を第２保持手段で保持する第４工程と、第２保持手段に保持された第１の部品を第２カメラで認識する第５工程と、収納凹部に貫通穴が形成されたトレイに収容されて供給された第２の部品を第３保持手段を上昇させて保持して第３カメラにより認識する第６工程と、上記第２の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する第７工程と、第２カメラと第３カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第２保持手段に保持された第１の部品と第３保持手段に保持された第２の部品を位置合わせして、第２の部品に第１の部品を重ね合わせる第８工程とを有し、上記第１保持手段による第３工程を、前の第１の部品における第８工程への移行と同時に行い、その間に次の第１の部品における第１工程を行うとともに、上記第２保持手段による第４工程の動作中に、上記第１保持手段による次の第１の部品における第２工程を行い、さらに、第６工程の次に第７工程を行うことを特徴とする電子部品組立方法とする。

第２の発明は、第１の発明における第２の部品を限定した方法であって、第２の部品の上面部には粘性物が塗布されていることが付加された上記第１の発明として記載された電子部品組立方法である。

第３の発明は、第１の発明、第２の発明における第１の部品及び第２の部品を限定した方法であって、第１の部品が透明プレート部材であって、第２の部品が固体撮像素子であることが付加された上記第１の発明または第２の発明として記載された電子部品組立方法である。

本発明は、上記の手段を採用した電子部品組立方法としたため、第２の部品の高さのばらつきに対しても自動補正ができる等精度の高い位置合わせができる上、同時並行処理による高速処理が可能な電子部品組立方法となった。

以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の各工程のフロー図であり、同図に示されるように本発明は次の８工程を有する電子部品組立方法である。

第１工程は、トレイに収容された第１の部品を第１カメラで認識する工程であり、第２工程は、第１カメラの認識結果に基づいて第１の部品を第１保持手段で保持する工程であり、第３工程は、第１保持手段で保持した第１の部品を中継ステージ上に載置する工程であり、第４工程は、中継ステージ上の第１の部品を第２保持手段で保持する工程であり、第５工程は、第２保持手段に保持された第１の部品を第２カメラで認識する工程である。

第６工程は、別のトレイに収容されて供給された第２の部品を第３カメラにより認識する工程であり、第７工程は、第２の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する工程であり、第８工程は、第２カメラと第３カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第１の部品と第２の部品を位置合わせして、第２の部品に第１の部品を重ね合わせる工程である。

図２は、本発明の実施に使用される電子部品組立装置の概略斜視図であり、図３は、本発明における第１の部品と第２の部品の実施例を示す説明斜視図である。本実施例における第１の部品は、図３に示されるような透明プレート部材であるガラスプレート１であり、第２の部品は固体撮像素子であるＣＣＤパッケージ２である。ＣＣＤパッケージ２の上面には粘性物たる接着剤３が塗布されており、ＣＣＤパッケージ２の上面にガラスプレート１を重ね合わせることによりマウント可能とされている。

本実施例における電子部品組立装置は、ＣＣＤパッケージ２にガラスプレート１をマウントするガラス搭載機である。本ガラス搭載機は、平面動作部としては、装置後方のＣＣＤパッケージ搬送部４と装置前方のガラスプレート搬送部５が設けられ、上方動作部としては、装置前方のガラスピックアップ部６と装置中央のマウント部７と装置後方の第２部品検査部８が設けられている。

ＣＣＤパッケージ搬送部４は、Ｘ軸駆動機構９によりＸ軸方向（図２中装置前後方向に交差する方向）へ移動可能とされたパッケージステージ１０を有する。該パッケージステージ１０には、ＣＣＤパッケージ２が配列されたＣＣＤ搬送トレイ１１が載置される。ＣＣＤ搬送トレイ１１は、ＣＣＤパッケージ２の収納凹部３１に貫通穴３０が形成されている。該貫通穴３０の下方のパッケージステージ１０には吸着面が水平なバキューム保持具２９が昇降可能に設けられている。尚、符号１２は、作業終了後のＣＣＤ搬送トレイ１１が収納される収納ストッカである。

ガラスプレート搬送部５は、Ｙ軸駆動機構１３によりＹ軸方向（図２中装置前後方向）へ移動可能とされ、Ｘ軸駆動機構１４によりＸ軸方向（図２中装置前後方向に交差する方向）へ移動可能とされたＸＹテーブル上のトレイステージを有する。トレイステージにはガラス供給トレイ１５が載置されており、図２ではトレイステージは示されていないが、ガラス供給トレイ１５の下面に存在する。

ガラスプレート搬送部５の上方には、第１カメラであるプリアライメントカメラ１６が設置されており、ガラスプレート搬送部５とＣＣＤパッケージ搬送部４の間には中継ステージ１７及び第２のカメラであるボトムカメラ１８が設置されている。

ガラスピックアップ部６は、図示されていない吸引装置と接続され、ガラスプレート１を吸着保持するガラスピックアップヘッド１９を有する。該ガラスピックアップヘッド１９が第１保持手段となる。ガラスピックアップヘッド１９は、Ｙ軸方向へ移動するためのＹ軸駆動機構２０とＺ軸（上下方向）駆動機構２８及び図示されていないθ軸（回転方向）駆動機構を有している。

マウント部７は、図示されていない吸引装置と接続され、ガラスプレート１を吸着保持するマウントヘッド２１を有する。マウントヘッド２１は、Ｙ軸方向へ移動するためのＹ軸駆動機構２２とＺ軸（上下方向）駆動機構２３及びθ軸（回転方向）駆動機構２７を有している。

第２部品検査部８は、ＣＣＤ搬送トレイ１１に収容されて供給されたＣＣＤパッケージ２を認識するトップカメラ２４と、ＣＣＤパッケージ２の厚みのばらつきを検出するためのレーザセンサ２５を有する。トップカメラ２４が、本発明における第３のカメラに相応し、レーザセンサ２５が高さ検出手段となる。該第２部品検査部８は、Ｙ軸駆動機構２６を有している。

図５は、同電子部品組立装置での詳細な組立フロー図であり、これに基づいてガラス搭載機の動作について説明する。本発明の第１工程の前工程として、図５の第２部品の供給ラインに示されるように、搬送トレイ搬入部よりＣＣＤパッケージ２が配列されたＣＣＤ搬送トレイ１１が、トレイ搬送ユニットのピックアップヘッド（図示されていない）にて、吸着されピックアップされた後、Ｘ軸方向へ移動可能なパッケージステージ１０上に移載される。

他方、装置前面より供給されて、図５の第１部品の供給ラインに示されるように、供給部に段積み状態になっているガラス供給トレイ１５を下段側より、切り出し装置にて１枚ずつ切り出し、Ｘ軸駆動機構１４及びＹ軸駆動機構１３によりＸ軸及びＹ軸方向に移動可能なＸＹテーブル上のトレイステージに移載する。符号１５が、トレイステージに載置されたガラス供給トレイである。

第１工程は、同第１部品の供給ライン上で、ガラスプレート１が配列されているガラス供給トレイ１５をＸＹテーブルにて、第１カメラであるプリアライメントカメラ１６の下方まで移動させ、ガラスプレート１のプリアライメント画像を取り込むことである。このプリアライメント画像を基にＸＹテーブルが補正移動し、ガラス供給トレイ１５の対象ガラスプレート１の位置補正を行う。

第２の工程は、第１カメラであるプリアライメントカメラ１６の認識結果に基づいて、図５の第１保持手段のラインに示されるように、第１の部品であるガラスプレート１を第１保持手段であるガラスピックアップヘッド１９で保持する工程である。すなわち、ガラスピックアップヘッド１９は、θ軸駆動機構により補正移動すると同時に、Ｙ軸駆動機構２０によりプリアライメントカメラ１６下方位置に進入し、降下して、ガラスプレート１をピックアップした後、上昇し、θ軸移動機構によりガラスプレート１の姿勢修正を行うのである。

第３の工程は、同第１保持手段のライン上で、ガラスピックアップヘッド１９で保持した第１の部品であるガラスプレート１を中継ステージ１７上に載置する工程である。詳しく説明すれば、Ｙ軸駆動機構２０が駆動し、ガラスピックアップヘッド１９は、中継ステージ１７直前の中間位置まで移動して停止し、第２保持手段であるマウントヘッド２１が保持しているガラスプレート１のアライメント画像をボトムカメラ１８が取り込み終えるのを待つ。

このとき、ガラスプレート搬送部５のＸＹテーブルは次のワーク位置に移動する。マウントヘッド２１が前動作のガラスプレート１のマウント動作に移行すると同時に、ガラスピックアップヘッド１９が中継ステージ１７上に移動して、ガラスプレート１を中継ステージ１７に移動する。その間に、プリアライメントカメラ１６が、次のガラスプレート１のプリアライメント画像を取り込んで、ＸＹテーブルを補正移動させている。

ガラスプレート１を中継ステージ１７に移動し終えた後、ガラスピックアップヘッド１９は次のガラスピックアップ動作に移行する。尚、ガラスプレート１を全て取り終えたガラス供給トレイ１５は、収納部（ストッカ）へ下段より１枚ずつ収納していき、段積み状態にして空トレイをストックする。

第４工程は、図５中第２保持手段のラインに示されるように、マウントヘッド２１が中継ステージ１７の上方へ移動し、中継ステージ１７上の第１の部品であるガラスプレート１を第２保持手段であるマウントヘッド２１で保持する工程である。このタイミングは、ガラスピックアップヘッド１９が、次のワークであるガラスプレート１をピックアップする動作中に、マウントヘッド２１が、中継ステージ１７上の前に移動させられているガラスプレート１を保持するというタイミングである。

第５工程は、同第２保持手段のライン上で、マウントヘッド２１に保持された第１の部品であるガラスプレート１を第２カメラであるボトムカメラ１８で認識する工程である。マウントヘッド２１のＹ軸駆動機構２２が作動して、ピックアップしたガラスプレート１をボトムカメラ１８上に移動させ、ボトムカメラ１８にてガラスプレート１のアライメント画像（２点認識）を取り込むのである。このボトムカメラ１８にて認識エラーとなり、画像認識できなかったガラスプレート１は、オペレータコールにてマニュアルアシストをするか、排出ポケットに排出するか、リトライするかを、選択するよう要求される。

第６工程は、図５中検査手段のラインに示されるように、別のトレイであるＣＣＤ搬送トレイ１１に収容されて供給された第２の部品であるＣＣＤパッケージ２を第３カメラであるトップカメラ２４により認識する工程である。ガラスピックアップヘッド１９及びマウントヘッド２１がガラスプレート１をピックアップや保持する動作中に、バキューム保持具２９が上昇し、ＣＣＤパッケージ２を吸着保持して固定するとともに、トップカメラ２４が、第２部品検査部８のＹ軸駆動機構２６及びＣＣＤパッケージ搬送部４のＸ軸駆動機構９による相互移動によりＣＣＤパッケージ２の上方へ移動し、アライメント画像(２点認識)を取り込む。トップカメラ２４にて認識エラーとなり、画像認識できなかったＣＣＤパッケージ２はオペレータコールにてマニュアルアシストをするか、リトライするか、スキップするかを選択するよう要求される。

第７工程は、第２の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する工程である。ＣＣＤパッケージ２の厚みのばらつきを補正するために、レーザセンサ２５をＹ軸駆動機構２６で、ＣＣＤパッケージ２をＣＣＤパッケージ搬送部４のＸ軸駆動機構９により相互に移動させ、ＣＣＤパッケージ２の上方に位置させ、ＣＣＤパッケージ１の表面の高さを測定する。

第８工程は、第２カメラと第３カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第２保持手段に保持された第１の部品と第３保持手段に保持された第２の部品を位置合わせして、第２の部品に第１の部品を重ね合わせる工程である。ガラスプレート１及びＣＣＤパッケージ２のアライメント画像を基に、ＣＣＤ搬送部４のＸ軸駆動機構９、マウントヘッド２１のＹ軸駆動機構２２、Ｚ軸駆動機構２３、θ軸駆動機構２７を駆動し、ＸＹθ軸方向の補正移動を行い、レーザセンサ２５の測定値に基づいて算出したマウント高さにて、ガラスプレート１をＣＣＤパッケージ２上にマウントする。このように高さを検出して高さ方向の位置合わせもしているので、ガラスプレート１をＣＣＤパッケージ２に押しつけすぎて接着剤３などの粘性物がはみ出すことを防止できている。

ＣＣＤ搬送トレイ１１内のすべてのＣＣＤパッケージ２にガラスプレート１をマウントし終えるとＣＣＤ搬送トレイ１１は、収納ストッカ１２に収納される。

本発明の各工程のフロー図本発明実施に使用される電子部品組立装置の概略斜視図第１の部品と第２の部品を示す説明斜視図第２の部品と第３保持手段の関係を示す説明図電子部品組立装置での組立フロー図

符号の説明

１．．．．．ガラスプレート
２．．．．．ＣＣＤパッケージ
３．．．．．接着剤
４．．．．．ＣＣＤパッケージ搬送部
５．．．．．ガラスプレート搬送部
６．．．．．ガラスピックアップ部
７．．．．．マウント部
８．．．．．第２部品検査部
９．．．．．Ｘ軸駆動部
１０．．．．パッケージステージ
１１．．．．ＣＣＤ搬送トレイ
１２．．．．収納ストッカ
１３．．．．Ｙ軸駆動機構
１４．．．．Ｘ軸駆動機構
１５．．．．ガラス供給トレイ
１６．．．．プリアライメントカメラ
１７．．．．中継ステージ
１８．．．．ボトムカメラ
１９．．．．ガラスピックアップヘッド
２０．．．．Ｙ軸駆動機構
２１．．．．マウントヘッド
２２．．．．Ｙ軸駆動機構
２３．．．．Ｚ軸駆動機構
２４．．．．トップカメラ
２５．．．．レーザセンサ
２６．．．．Ｙ軸駆動機構
２７．．．．θ軸駆動機構
２８．．．．Ｚ軸駆動機構
２９．．．．バキューム保持具
３０．．．．貫通穴
３１．．．．収納凹部

Claims

トレイに収容された第１の部品を第１カメラで認識する第１工程と、第１カメラの認識結果に基づいて第１の部品を第１保持手段で保持する第２工程と、第１保持手段で保持した第１の部品を中継ステージ上に載置する第３工程と、中継ステージ上の第１の部品を第２保持手段で保持する第４工程と、第２保持手段に保持された第１の部品を第２カメラで認識する第５工程と、収納凹部に貫通穴が形成されたトレイに収容されて供給された第２の部品を第３保持手段を上昇させて保持して第３カメラにより認識する第６工程と、上記第２の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する第７工程と、第２カメラと第３カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第２保持手段に保持された第１の部品と第３保持手段に保持された第２の部品を位置合わせして、第２の部品に第１の部品を重ね合わせる第８工程とを有し、
上記第１保持手段による第３工程を、前の第１の部品における第８工程への移行と同時に行い、その間に次の第１の部品における第１工程を行うとともに、
上記第２保持手段による第４工程の動作中に、上記第１保持手段による次の第１の部品における第２工程を行い、
さらに、第６工程の次に第７工程を行うことを特徴とする電子部品組立方法。
第２の部品の上面部には粘性物が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品組立方法。
第１の部品が透明プレート部材であって、第２の部品が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品組立方法。