JP4859705B2 - Implementation method - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品などのチップ部品を、ガラス、樹脂、及び金属の基板などからなるワークに実装する実装方法に関する。特に、基板が大型の場合に好適な発明である。 The present invention relates to a mounting method for mounting a chip component such as an electronic component on a workpiece made of a glass, resin, and metal substrate. In particular, the invention is suitable when the substrate is large.
従来の実装装置は、例えばチップ部品を真空吸着保持するヘッドと、ヘッドを上下方向に移動させる機構と、チップ部品の実装対象となる基板を載置保持する基板保持ステージと、基板保持ステージを水平方向及び回転方向に移動させる機構と、ヘッドと基板保持ステージとの空間に進退可能に設けられ且つヘッド側と基板保持ステージ側とを同時に撮像可能な2視野カメラとを有する。この実装装置では、2視野カメラを上記空間へ進入させて、ヘッドが保持したチップ部品に書かれたアラインメントマークと、基板に書かれたアラインメントマークとを同時に読み取り、その読み取り情報に基づいてチップ部品と基板における実装位置との位置合わせを行う。そして、2視野カメラを退避させてた後、ヘッドを降下させて、チップ部品を基板における実装位置に接合させる(例えば、特許文献1参照)。 A conventional mounting apparatus, for example, horizontally arranges a head for holding a chip component by vacuum suction, a mechanism for moving the head up and down, a substrate holding stage for mounting and holding a substrate on which the chip component is mounted, and a substrate holding stage. And a two-field camera provided in a space between the head and the substrate holding stage and capable of moving back and forth and capable of simultaneously imaging the head side and the substrate holding stage side. In this mounting apparatus, a two-field camera is entered into the space, and the alignment mark written on the chip component held by the head and the alignment mark written on the substrate are simultaneously read, and the chip component is based on the read information. Is aligned with the mounting position on the board. Then, after retracting the two-view camera, the head is lowered to join the chip component to the mounting position on the substrate (for example, refer to Patent Document 1).
近年、量産効率を上げることを目的として基板のサイズが大きくなる傾向にあり、高密度実装が必要な基板も、その対象となってきている。上述した実装装置を大型基板に対応させ、ヘッドで基板全域にチップ部品を実装する場合、例えば次の手法が有効である。すなわち、ヘッドと2視野カメラとの両方を、ガイドレール等の水平駆動部材により同時且つ同一方向に移動させながら実装動作を行う手法である。 In recent years, the size of a substrate tends to increase for the purpose of increasing mass production efficiency, and a substrate that requires high-density mounting has also been targeted. For example, the following method is effective when the mounting apparatus described above is adapted to a large substrate and chip components are mounted on the entire substrate with a head. That is, the mounting operation is performed while moving both the head and the two-field camera simultaneously and in the same direction by a horizontal driving member such as a guide rail.
ところで、上述の手法を用いた場合、実装対象とする基板のサイズが大きいほど、ガイドレールには長いものが必要とされる。そして、ガイドレールが長いものほど、ガイドレールの平行度の誤差(うねり)は一般には大きくなり、実装精度に影響を及ぼすことになる。ガイドレールにうねりがあった場合の不都合について、図12及び図13を参照して説明する。 By the way, when the above-described method is used, the longer the guide rail, the longer the guide rail is required. And the longer the guide rail, the greater the error (swell) in the parallelism of the guide rail, which generally affects the mounting accuracy. The inconvenience when the guide rail has undulation will be described with reference to FIGS.
ガイドレールがピッチング、つまりZ軸方向のうねりを持つとする。例えば、図12(B)のように、ガイドレール24がX軸方向から微少角度θだけ下方に傾いているとする。この場合、ヘッド17はZ軸に対して微少角度θ傾いた軸方向に降下するため、傾きがなかった場合(図12(A))に比べて、ヘッド17は基板Wにおける実装予定位置P1からX軸方向にΔX=h×tanθだけ手前の位置P1’に到達してしまい、高精度な実装ができない。
It is assumed that the guide rail has pitching, that is, undulation in the Z-axis direction. For example, as shown in FIG. 12B, it is assumed that the
また、ガイドレールがヨーイング、つまりY軸方向のうねりを持つとする。例えば、図13(B)のように、ガイドレール24がX軸方向から微少角度Ψだけ側方に傾いているとする。この場合、ヘッド17はX軸に対してY軸方向にΔY=d×tanΨだけずれた位置から降下するため、傾きがなかった場合に比べて、ヘッド17は基板Wにおける実装予定位置P2からY軸方向にΔY=d×tanΨだけ側方の位置P2’に到達してしまい、高精度な実装ができない。
Further, it is assumed that the guide rail has yawing, that is, undulation in the Y-axis direction. For example, as shown in FIG. 13B, it is assumed that the
以上のような不都合は、ガイドレール24の加工精度及び取付精度を良くすれることにより克服できるが、装置コストが高くなる。
The above inconvenience can be overcome by improving the processing accuracy and mounting accuracy of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヘッドを水平移動させるための水平駆動部材のうねり、すなわちピッチングやローリングが原因となって生じる実装精度の低下を防止することのできる実装方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and prevents a decrease in mounting accuracy caused by undulation of a horizontal drive member for horizontally moving the head, that is, pitching or rolling. The purpose is to provide a possible implementation method.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の実装方法は、直交座標系の3軸をX、Y、Zとし、XY平面を水平面、Z軸方向を鉛直方向とし、チップ部品(11)の実装対象となるワーク(W)を載置保持するワーク保持ステージ(14)と、ワーク保持ステージ(14)の上方に設けられチップ部品(11)を吸着保持してZ軸方向に昇降可能なヘッド(17)と、ヘッド(17)をX軸方向に沿った複数の位置に駆動配置可能とする長尺状の水平駆動部材(24)とを備える実装装置を用いた実装方法であって、ヘッド(17)を上側位置(UX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置と、ヘッド(17)を下側位置(DX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置との誤差(ΔX,ΔY)を水平駆動部材(24)における複数の測定位置(HX1〜HX5)毎に求めるステップ(110〜165)と、水平駆動部材(24)のX方向位置と上記誤差(ΔX,ΔY)との相関関係を表す相関関数を求めるステップ(170)と、水平駆動部材(24)における実装時のヘッド(17)の位置に応じた誤差(ΔX,ΔY)を上記相関関数から求め、求めた誤差(ΔX,ΔY)だけヘッド(17)とワーク保持ステージ(14)との相対位置関係をオフセットさせてからヘッド(17)を降下させるステップ(330,335)とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the mounting method according to
請求項2に記載の実装方法では、ヘッド(17)を上側位置(UX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置と、ヘッド(17)を下側位置(DX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置とは、ヘッド(17)とワーク保持ステージ(14)との空間に進退可能に設けられ且つヘッド(17)の側とワーク保持ステージ(14)の側とを同時に撮像可能な2視野カメラ(37)を用いて、ヘッド(17)に設けられたターゲットマーク(R3)を読み取ることで取得する。 In the mounting method according to claim 2, when the head (17) is arranged at the upper position (UX), the position of the head (17) in the XY direction and when the head (17) is arranged at the lower position (DX). The position of the head (17) in the XY direction means that the head (17) and the work holding stage (14) are provided so as to be able to advance and retreat in the space between the head (17) and the work holding stage (14). The image is obtained by reading the target mark (R3) provided on the head (17) using a two-field camera (37) capable of imaging simultaneously.
請求項3に記載の実装方法では、前記相関関数は、温度に対する水平駆動部材(24)の変形量の関連付けがされており、温度センサ(252)により計測した水平駆動部材(24)の温度と前記相関関数とにより前記誤差(ΔX,ΔY)を決定する。
In the mounting method according to
請求項4に記載の実装方法では、温度センサ(252)により計測した水平駆動部材(24)の温度に応じて、水平駆動部材(24)に向けてエアブローを行う。 In the mounting method according to the fourth aspect, air blow is performed toward the horizontal driving member (24) according to the temperature of the horizontal driving member (24) measured by the temperature sensor (252).
なお、特許請求の範囲及び課題を解決するための手段の各欄において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol of the parentheses attached | subjected to each component in each column of the means for solving a claim and a subject shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明によると、ヘッドを水平移動させるための水平駆動部材のうねり、すなわちピッチングやローリングが原因となって生じる実装精度の低下を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in mounting accuracy caused by undulation of a horizontal driving member for moving the head horizontally, that is, pitching or rolling.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1は実施形態に係る実装装置の斜視図、図2は実装ユニットの概略構成を示した正面図、図3はリンク機構の構成を示す平面図、図4は認識部の概略構成を示す側面図、図5は投影部の概略構成を示す平面図、図6はCCDカメラに投影される画像を示す図、図7は吸着部に設けられたターゲットマークを示す平面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a mounting apparatus according to the embodiment, FIG. 2 is a front view illustrating a schematic configuration of a mounting unit, FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a link mechanism, and FIG. 4 is a side view illustrating a schematic configuration of a recognition unit. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the projection unit, FIG. 6 is a diagram showing an image projected on the CCD camera, and FIG. 7 is a plan view showing a target mark provided on the suction unit.
本実施形態では、チップ部品としてバンプ付きの電子部品を基板に実装する場合を例にとって説明する。チップ部品としては、その他に例えば、ICチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハなどの種類や大きさに関係なく、基板と接合させる側の全ての形態を示す。また、基板としては、例えば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、金属基板(例えば銅基板)などチップ部品と接合される側の全ての形態を示す。 In the present embodiment, a case where an electronic component with a bump is mounted on a substrate as a chip component will be described as an example. As the chip component, all other forms on the side to be bonded to the substrate are shown regardless of the type and size of, for example, an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mount component, a wafer, and the like. Moreover, as a board | substrate, all the forms of the side joined to chip components, such as a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, a metal substrate (for example, copper substrate), are shown, for example.
図1に示すように、本実施形態に係る実装装置は、大きく分けて、装置基台1と、この装置基台1の前側(図1では左端)に配設された基板供給ユニット2と、装置基台1の奥側に配設された実装ユニット3と、実装ユニット3の左隣に配設されたチップ部品供給ユニット4とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the mounting apparatus according to this embodiment is roughly divided into an
基板供給ユニット2は、開閉可能な開閉扉5を上部に備えた箱状体であって、載置テーブル6と搬送機構7とを内部に備えている。
The substrate supply unit 2 is a box-like body having an openable /
載置テーブル6は、ワークである基板Wを載置可能に構成される。その表面には、基板Wに形成された位置決め孔に挿通するための位置決めピン8が所定間隔をおいて立設されている。 The placement table 6 is configured to be able to place a substrate W as a workpiece. On the surface, positioning pins 8 for inserting into positioning holes formed in the substrate W are erected at a predetermined interval.
搬送機構7は、載置テーブル6に載置された基板Wを表面から吸着保持して、実装ユニット3側の可動テーブル15上に備わった基板保持ステージ14に搬送するように構成される。具体的には、搬送機構7は、基板Wの表面を吸着可能な吸着板9を備える。この吸着板9は、載置テーブル6の上方と基板保持ステージ14の上方の1軸(Y)方向とに移動可能であるとともに、載置テーブル6と基板保持ステージ14との対向位置で昇降可能(Z軸方向)に構成されている。なお、吸着板9は、図示しない配管を介してポンプと連通接続されている。
The
実装ユニット3は、図1及び図2に示すように、搬送機構7によって搬送された基板Wを保持する保持部10と、チップ部品11を吸着保持して基板Wに実装する圧着ユニット12と、基板Wとチップ部品11に予め設けられているアライメントマーク及びヘッド17の一部に設けられているターゲットマークを認識する認識部13とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
保持部10は、搬送機構7の吸着板9によって表面を吸着保持されて搬送されてきた基板Wを水平姿勢で吸着保持する基板保持ステージ14と、基板保持ステージ14を水平1軸(Y)方向に移動可能な可動テーブル15とを備えている。可動テーブル15は、図示しないモータを正逆回転駆動することでガイドレール16に沿ってねじを送り、前後方向に移動するようになっている。なお、保持部10は、リニアテーブルであってもよい。
The
また、基板保持ステージ14の下部には、図示しないヒータが内蔵されており、基板Wを裏面から加熱可能に構成されている。
A heater (not shown) is built in the lower part of the
圧着ユニット12は、チップ部品11を吸着保持するヘッド17と、ヘッド17を水平1軸(X)方向に移動させる水平駆動機構18と、ヘッド17を上下(Z)方向に移動させる昇降駆動機構19と、ヘッド17をZ軸回り(Ω)方向に回転させる回転駆動機構20とから構成されている。
The
ヘッド17は、凹形状を逆さにした枠体21と、枠体下部の開口に取り付けられた透明なガラス板からなる吸着部22とを備えている。吸着部22には、下面中央に形成された開口と側部に形成された開口とを連通する流路が形成されており、ホースを介してポンプ(図示せず)に連通接続されている。つまり、ポンプの作動により下面開口が吸着孔として作用し、チップ部品11を吸着保持する。なお、吸着部22の下面に、更に、チップ部品11の形状に応じた透明なガラス板などからなるアタッチメントを装着してもよい。また、吸着部22において側方に伸びる部分221には、中央にターゲットマークR3(図7参照)が設けられている。
The
水平駆動機構18は、X軸方向に沿って配設されたガイドレール24と、ガイドレール24にスライド自在に設けられた可動台25と、可動台25を駆動するためのボールねじ機構251と、ボールねじ機構251を正逆回転駆動するモータM1とを備え、モータM1を正逆回転駆動させることにより、ガイドレール24に沿って可動台25を水平(X)方向に往復移動させる。なお、水平駆動機構18は、リニアテーブルであってもよい。
The
昇降駆動機構19は、Z軸方向を中心軸として配設されたシリンダ26と、シリンダ26内で移動するピストン27と、当該ピストン27の先端から延伸するロッド28とから構成されたアクチュエータである。このピストン27及びロッド28は、シリンダ26内で軸心回りに回転自在になっている。更に、シリンダ26内とピストン27との間の圧力室には、流体を供給または排気する流路が形成されており、ポンプからの気体の供給及び排気を制御部29Aによって制御することができる。昇降駆動機構19を介してヘッド17は可動台25に取り付けられている。
The elevating
回転駆動機構20は、回転軸を下方に向けて昇降駆動機構19の図2中左隣に取り付けられたモータM2と、アクチュエータのロッド28にロッドガイドGを介してモータM2の回転軸に連結するリンク機構32とを備えている。
The
リンク機構32は、図3に示すように、2本のリンクバー33a、33bの連結部に伸縮ガイド34を備え、一方のリンクバー33aの先端がモータM2に、他方のリンクバー33bの先端がアクチュエータのロッド28のロッドガイドGに連結された構成となっている。つまり、モータM2の正逆転駆動にともなって、両リンクバー33a、33bが左右に揺動され、回転動力がロッド28に伝達されてピストン27がシリンダ内で回転する。なお、リンクバー33a、33bが揺動するとき、モータM2の回転軸とロッド28との距離の変化に追従するように、伸縮ガイド34が伸縮するようになっている。また、リンクバー33bは、ロッドガイドGによってロッド28の進退に追従せずに、一定高さを維持するように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
また、ロッド28には、扇状のスケール35が取り付けられており、当該スケール側面のメモリを近接配備したエンコーダ36によって読み取るようになっている。すなわち、ピストン27の回転角度を読み取り、その結果から、ヘッド17のZ軸回りの回転角度を読み取れるように構成されている。
Further, a fan-shaped
認識部13は、図4から図6に示すように、2個のCCDカメラ37と、2個のCCDカメラ37を水平1軸(X)方向に移動させる水平駆動機構60とを備えている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
2個のCCDカメラ37の先端には、投影部38が設けられている。投影部38は、アライメントマークR1,R2やターゲットマークR3を映す第1ミラー39aと、当該第1ミラー39aに映ったアライメントマークR1,R2やターゲットマークR3を映し込み、90度後方にあるCCDカメラ37に投影する第2ミラー39bとから構成されている。投影部38は、モータM3の正逆転駆動によって、可動台62の下面に設けられガイドレール40に沿って進退移動可能(Y軸方向に移動可能)に構成されている。つまり、ヘッド17の開口内(ヘッド17と基板保持ステージ14との空間)と開口外とで投影部38を進退させるように構成されている。後述するキャリブレーション動作時には、上側位置UXと下側位置DXとにそれぞれ選択的に配置されたヘッド17のターゲットマークR3を捕らえてCCDカメラ37に投影する。また、後述する本動作時には、ヘッド17に吸着保持されたチップ部品11のアライメントマークR2と基板WのアライメントマークR1とを同時に捕らえてCCDカメラ37に投影する。
A
水平駆動機構60は、X軸方向に沿って配設されたガイドレール61と、ガイドレール61にスライド自在に設けられた可動台62と、可動台62を駆動するためのボールねじ機構621と、ボールねじ機構621を正逆回転駆動するモータM4とを備え、モータM4を正逆回転駆動させることにより、ガイドレール61に沿って可動台62を水平(X)方向に往復移動させるようになっている。なお、水平駆動機構60は、リニアテーブルであってもよい。この可動台62に2個のCCDカメラ37が取り付けられている。
The
チップ部品供給ユニット4は、載置テーブル41と、チップ部品搬送機構42と、中継部50と、スライドテーブル43とから構成されている。
The chip
載置テーブル41は、フェイスダウンの状態とした複数のチップ部品11を整列して収容したチップトレイ、または、フェイスダウンの状態とした複数のチップ部品11にダイシング加工された半導体ウエハをリング状フレームで保持した保持体を載置可能とする。
The mounting table 41 is a chip tray in which a plurality of
チップ部品搬送機構42は、チップ部品11を吸着保持して搬送する部位であり、装置基台1のY軸方向に伸びるガイドレール44上で前後に移動可能な可動フレーム45と、当該可動フレーム45の前面に向けられたガイドレール46に沿って水平(Y)方向に移動可能な可動台47とを備え、更に、当該可動台47にチップ部品11を吸着保持可能な吸着ヘッド48を上下可動に配備している。つまり、載置テーブル41に載置された所定位置のチップ部品11を吸着ヘッド48で吸着保持し、中継部50に受け渡し、更にスライドテーブル43に受け渡す。
The chip
中継部50は、搬送されたチップ部品11を受け取り、ヘッド17への受け渡しを中継する部位である。
The
スライドテーブル43は、装置基台1に立設されたフレームの水平(Y)方向に移動可能であって、チップ部品搬送機構42によって中継部50に搬送されてきたチップ部品11を受け取るように構成されている。スライドテーブル43は、チップ部品11をヘッド17の吸着可能な位置に搬送するようになっている。
The slide table 43 is movable in the horizontal (Y) direction of the frame erected on the
次に、図1から図12を参照しながら、上述した構成を備えた実装装置の動作を説明する。 Next, the operation of the mounting apparatus having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
図8は実施形態に係る実装装置の実装動作の概略を示すフローチャート、図9は第1補正データ取得動作の処理を示すフローチャート、図10は第1補正データ取得動作を具体的に説明するための図、図11は本実装動作の処理を示すフローチャート、図12はZ軸方向のうねりについての補正処理の原理を説明するための図、図13はY軸方向のうねりについての補正処理の原理を説明するための図である。 FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the mounting operation of the mounting apparatus according to the embodiment, FIG. 9 is a flowchart showing the process of the first correction data acquisition operation, and FIG. 10 is a diagram for specifically explaining the first correction data acquisition operation. FIG. 11, FIG. 11 is a flowchart showing the processing of this mounting operation, FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of correction processing for waviness in the Z-axis direction, and FIG. 13 shows the principle of correction processing for waviness in the Y-axis direction. It is a figure for demonstrating.
なお、本実施形態では、複数のチップ部品11を整列して収容したチップトレイを載置テーブルに載置された場合を例にとる。各チップ部品11は、バンプ電極が裏面にある状態、つまりフェイスダウンの状態にあり、これらのチップ部品11をシート状の樹脂基板に複数個実装する場合を例にとって説明する。この場合、チップ部品11の裏面には、熱硬化型の粘着材が予め転写されている。
In the present embodiment, a case where a chip tray in which a plurality of
先ず、ステップ100において、第1補正データ取得動作を行う。第1補正データ取得動作では、図10に示すように、ヘッド17は、先ず水平駆動機構18の駆動により第1測定位置HX1に配置される。より具体的には、可動台25がガイドレール24に沿って移動することにより、ヘッド17が第1測定位置HX1に移動する(ステップ110)。一方、CCDカメラ37は、水平駆動機構60の駆動により第1撮像位置CX1に配置される。より具体的には、可動台62がガイドレール61に沿って移動することにより、CCDカメラ37が第1撮像位置CX1に移動する(ステップ115)。第1測定位置HX1において、ヘッド17は、昇降駆動機構19の駆動により、上側位置UX1に配置される(ステップ120)。
First, in step 100, a first correction data acquisition operation is performed. In the first correction data acquisition operation, as shown in FIG. 10, the
ヘッド17が上側位置UX1に配置されると、投影部38は、モータM3の駆動により、ヘッド17の開口内に進入する(ステップ125)。ヘッド17の開口内に進入した投影部38は、吸着部22に設けられたターゲットマークR3を、それぞれ左右一対の第1及び第2ミラー39a、39bに映し、CCDカメラ37に投影する。CCDカメラ37は、ヘッド17におけるターゲットマークR3のXY位置を読み取る。そのデータは制御部29Bに送られて記憶される(ステップ130)。
When the
ヘッド17が上側位置UX1にあるときのターゲットマークR3の読取り・記憶が終わると、投影部38は、モータM3の駆動により、ヘッド17の開口内から開口外へ退避する(ステップ135)。そして、ヘッド17は、昇降駆動機構19の駆動により、下側位置DX1に配置される(ステップ140)。
When the reading and storage of the target mark R3 when the
ヘッド17が下側位置DX1に配置されると、投影部38は、モータM3の駆動により、再びヘッド17の開口内に進入する(ステップ145)。ヘッド17の開口内に進入した投影部38は、吸着部22に設けられたターゲットマークR3を、それぞれ左右一対の第1及び第2ミラー39a、39bに映し、CCDカメラ37に投影する。CCDカメラ37は、ヘッド17におけるターゲットマークR3のXY位置を読み取る。そのデータは制御部29Bに送られて記憶される(ステップ140)。ヘッド17が下側位置DX1にあるときのターゲットマークR3の読取り・記憶が終わると、投影部38は、モータM3の駆動により、ヘッド17の開口内から開口外へ退避する(ステップ155)。
When the
上述したステップ110からステップ155の処理、すなわち、X方向位置が第1測定位置HX1に配置され且つZ方向位置が上側位置UX1に配置されたヘッド17におけるターゲットマークR3をCCDカメラ37で読み取ってそのXY位置を記憶する処理と、X方向位置が第1測定位置HX1に配置され且つZ方向位置が下側位置DX1に配置されたヘッド17におけるターゲットマークR3をCCDカメラ37で読み取ってそのXY位置を記憶する処理とが終わると、ヘッド17は、水平駆動機構18の駆動により第2測定位置HX2に配置される。また、CCDカメラ37は、水平駆動機構60の駆動により第2撮像位置CX2に配置される。そして、上述したステップ110からステップ155と同様な処理を行う。
The processing from step 110 to step 155 described above, that is, the
第3測定位置HX3、第4測定位置HX4及び第5測定位置HX5についても上と同様な処理を行い、第5測定位置HX5についての処理が終わると(ステップ165でイエス)、制御部29Bは次の処理を行う。すなわち、先ず、ヘッド17を上側位置UXに配置したときのヘッド17のXY方向位置と、ヘッド17を下側位置DXに配置したときのヘッド17のXY方向位置との誤差ΔX,ΔYをガイドレール24における5箇所の第1〜第5測定位置HX1〜HX5毎に求める。続いて、ガイドレール24のX方向位置と上記誤差ΔX,ΔYとの相関関係を表す相関関数を、上記第1〜第5測定位置HX1〜HX5毎の誤差ΔX,ΔYに補間処理を用いることで求める。この相関関数は第1相関関数として制御部20Bに記憶される。
The same processing is performed for the third measurement position HX3, the fourth measurement position HX4, and the fifth measurement position HX5. When the processing for the fifth measurement position HX5 is completed (Yes in Step 165), the control unit 29B performs the following process. Perform the process. That is, first, errors ΔX and ΔY between the XY direction position of the
次に、ステップ200において、第2補正データ取得動作を行う。第2補正データ取得動作では、先ず、実装対象となる基板Kを基板供給ユニット2の載置テーブル6に載置する前に、基板Wの実装部位と関連付けされた基準スケールを刻んだマスター基板を載置テーブル6に載置してピン9により位置合せを行なう。続いて、マスター基板を搬送機構7で搬送し、実装ユニット3の基板保持ステージ14に載置するとともに、実装ユニット3及び認識部13を作動させてヘッド17の開口内に送り込んだ投影部38からマスター基板上の基準スケールを順番に映し込み、CCDカメラ37から、その画像データを取り込む。続いて、CCDカメラ37、基板保持ステージ14などの各駆動軸(X,Y,Z)の座標と、画像データから求めた各駆動軸(X,Y,Z)座標からCCDカメラ37と各軸の相関関係を求め、第2相関関数とする。第2相関関数は制御部29Bに記憶される。
Next, in step 200, a second correction data acquisition operation is performed. In the second correction data acquisition operation, first, before placing the substrate K to be mounted on the mounting table 6 of the substrate supply unit 2, a master substrate engraved with a reference scale associated with the mounting portion of the substrate W is removed. It is mounted on the mounting table 6 and is aligned by the pins 9. Subsequently, the master substrate is transported by the
次に、ステップ300において、本実装動作を行う。本実装動作では、先ず、チップ部品供給ユニット4の載置テーブル41にチップトレイをセットする。このチップトレイ内には、複数のチップ部品11がフェイスダウンの状態で整列して収容されている。その後、基板供給ユニット2の開閉扉5を開放し載置テーブル6に基板Wを位置合せして載置し、開閉扉5を閉じる。開閉扉5を閉じると、吸着板9が作動し、基板Wの対向位置で降下して基板Wを表面から吸着保持して基板保持ステージ14に搬送する。
Next, in
吸着板9が基板保持ステージ14の上方に移動すると、吸着板9が降下し、基板Wの裏面を基板保持ステージ14に当接させ、その後に吸着板9側の吸着を解除する。吸着を解除した吸着板9は、待機位置に戻る。吸着板9の吸着の解除と同時に基板保持ステージ14の吸着を作動させて基板Wを吸着保持する。
When the suction plate 9 moves above the
基板Wを基板保持ステージ14に搬送すると同時に、チップ部品供給ユニット4から実装ユニット3のヘッド17にチップ部品11を受け渡す処理を行なう。具体的には、吸着ヘッド48を搭載した可動フレーム45及び可動台47が水平(X,Y)方向に移動し、所定のチップ部品11をフェイスアップ状態で吸着保持する。チップ部品11を吸着保持した吸着ヘッド48は、可動台47によって、図中の右端に移動してチップ部品11を中継部50に受け渡すため、中継部50がチップ部品11をスライドテーブル43上に受け渡す。
At the same time when the substrate W is transported to the
チップ部品11を受け取ったスライドテーブル43は、ガイドレールに沿ってヘッド17へのチップ部品11の受け渡し位置に移動する。
The slide table 43 that has received the
ヘッド17は、可動台25の移動によってガイドレール24に沿ってチップ部品11を実装する位置に移動する。ヘッド17は、スライドテーブル43によって実装位置に搬送されてきたチップ部品11を吸着保持する(ステップ310)。
The
CCDカメラ37は、水平駆動機構60の駆動により、ヘッド17のX方向位置に対応するX方向位置に移動する(ステップ315)。
The
投影部38は、モータM3の駆動により、ヘッド17の開口内に進入する。ヘッド17の開口内にある投影部38は、図6に示すように、基板Wに記されたアライメントマークR1と、チップ部品11の対角位置にある2個のバンプR2とを、左右一対の第1及び第2ミラー39a、39bに映し、基板Wの図中右側のアライメントマークR1を一方のCCDカメラ37に、基板Wの図中左側のアライメントマークR1を他方のCCDカメラ37に投影する。本例では、2個のバンプR2をアライメントマークとしている。次に、チップ部品11の図中右側のアライメントマークR2を一方のCCDカメラ37に、チップ部品11の図中左側のアライメントマークR2をCCDカメラ37に投影する(ステップ320)。
The
制御部29Bは、CCDカメラ37によって取得した両アライメントマークの位置と、予め記憶した基準位置とを比較する。比較の結果、位置偏差が生じた場合、マスター基板で取得した第2相関関数を利用し、補正値を算出する。その後、制御部29Bは、この補正値に基づいて、可動テーブル15を水平(Y)方向に、可動台25を水平(X)方向に、及びヘッド17をZ軸回りに回転(Ω)移動させて、位置合せを行なう(ステップ325)。
The control unit 29B compares the positions of both alignment marks acquired by the
また、制御部29Bは、ステップ170で求めた第1相関関数を利用して、ヘッド17の実際の昇降方向とZ軸方向との偏差により生じる水平軸方向の位置ズレを補正するように、X軸方向及びY軸方向のオフセット値を算出する。その後、制御部29Bは、このオフセット値に基づいて、可動テーブル15を水平(Y)方向に、可動台25を水平(X)方向に、及びヘッド17をZ軸回りに回転(Ω)移動させて、オフセットをかける(ステップ330)。具体的には、X軸方向についてのオフセット量は、図12(B)におけるズレ量ΔXを符号反転した値で表すことができ、Y軸方向についてのオフセット量は、図13(B)におけるズレ量ΔYを符号反転した値で表すことができる。
Further, the control unit 29B uses the first correlation function obtained in
ここで、図12(A)はガイドレール24にZ軸方向のうねりがなかったときの実装位置での実装を示し、図12(B)はガイドレール24にZ軸方向のうねりがあったときの実装位置での実装を示す。図12(B)に示すように、ガイドレール24にZ軸方向のうねりがあり、水平軸J1に対するガイドレール24の傾き角をθとし、ヘッド17の最上位置と最下位置との距離差をhとすると、実装時にヘッド17は、鉛直線J1に対して角度θだけ傾いた軸を昇降軸として降下するため、本来実装すべき実装位置P1からΔX=h・tanθだけずれた位置P1’にチップ部品11が実装されてしまう。
Here, FIG. 12A shows mounting at the mounting position when the
図13(A)はガイドレール24にY軸方向のうねりがなかったときの実装位置での実装を示し、図13(B)はガイドレール24にY軸方向のうねりがあったときの実装位置での実装を示す。図13(B)に示すように、ガイドレール24にY軸方向のうねりがあり、水平軸J1に対するガイドレール24の傾き角をΨとし、ヘッド17のX軸方向への移動距離をdとすると、実装時にヘッド17は、鉛直線J1に対して角度θだけ傾いた軸を昇降軸として降下するため、本来実装すべき実装位置P2からΔY=d・tanΨだけずれた位置P2’にチップ部品11が実装されてしまう。
FIG. 13A shows mounting at the mounting position when the
以上の位置合せ及びオフセット設定が完了すると、アクチュエータを作動させてヘッド17を降下させ、基板Wの実装部位にチップ部品11を押圧する(ステップ335)。このとき、制御部29Aよってシリンダの圧力室の圧力が一定に保たれるので、チップ部品11には、予め決めた押圧が加えられる。また、この押圧と同時に基板保持ステージ14に内蔵したヒータによってチップ部品11の裏面の粘着剤が加熱され、重合反応が促進される。そして粘着剤の重合反応が終了する時点で、ヘッド17が上方の待機位置に戻る(ステップ340)。重合反応が終了すると、チップ部品11が基板Wに固着される。
When the above alignment and offset setting are completed, the actuator is operated to lower the
本実装装置では、ヘッド17を降下させる前に、−ΔX、−ΔYをオフセット量として、ヘッド17と基板保持ステージ14とを相対駆動しておくことにより、ヘッド17は、チップ部品11を正確な実装位置P1またはP2に向けて降下させることができるようになる。
In this mounting apparatus, before the
この一連の動作が基板Wのチップ部品11の実装位置の全てについて行なわれた後に(ステップ350でイエス)、吸着板9が作動して基板保持ステージ14に向けて移動し、チップ部品11の実装された基板Wを吸着保持して基板供給ユニット2の載置テーブル6に搬送する。この基板Wを基板供給ユニット2から取り出せば、基板Wにチップ部品11を実装する一連の処理が終了する。
After this series of operations is performed for all the mounting positions of the
本実装装置によると、まず、ヘッド17を上側位置UXmに配置したときのヘッド17のXY方向位置と、ヘッド17を下側位置DXmに配置したときのヘッド17のXY方向位置との誤差ΔX,ΔYをガイドレール24における複数の第m測定位置HXm毎に求める(110〜165)。本例では測定点は5箇所(m=1〜5)とした。続いて、ガイドレール24のX方向位置と上記誤差ΔX,ΔYとの相関関係を表す第1相関関数を求める。続いて、ガイドレール24における実装時のヘッド17の位置に応じた誤差ΔX,ΔYを上記相関関数から求め、求めた誤差ΔX,ΔYだけヘッド17と基板保持ステージ14との相対位置関係をオフセットさせてからヘッド17を降下させる。このオフセットは、可動テーブル15を水平(Y)方向に、可動台25を水平(X)方向に、及びヘッド17をZ軸回りに回転(Ω)移動させることでかける。また、このオフセットは、ヘッド17の実際の昇降方向とZ軸方向との偏差により生じる水平軸方向の位置ズレを補正するか、または、ヘッド17の実際のY方向位置とX軸位置(Y=0の位置)との偏差により生じるY軸方向の位置ズレを補正する。従って、ガイドレール24にZ軸方向及びY軸方向のうねりがあった場合でも、ヘッド17は本来の実装位置を正確に押圧することができ、優れた実装精度での実装が達成される。
According to this mounting apparatus, first, an error ΔX between the XY direction position of the
なお、ガイドレール24への熱的影響を配慮した構成とすることもできる。例えば図4に示すように、可動台25に温度センサ252を取り付け、その出力端子をリード線により制御部29Bに電気接続する。一方、制御部20Bには、温度によるガイドレール24の変形量を予め記憶させておく。そして、前述の第1相関関数を、温度によるガイドレール24の変形量に対応付けして求めておき、オフセット設定を行う際に、ガイドレール24の温度を温度センサ252で検知し、第1相関関数によりその検知温度に対応するオフセット量を求める。これにより、実装時の温度が変化した場合にも極めて高精度で実装を実施することが可能になる。
In addition, it can also be set as the structure which considered the thermal influence to the
また、ガイドレール24への熱的影響を一層抑制するために、図6に例示するように、可動台25に対しエアブローを行うエアブロー手段70を設けることもできる。このようなエアブロー手段70によるエアブローによって、例えばヘッド17側に設けられたヒータによる加熱によりこの部分にゆらぎ現象が発生しようとする場合にあっても、その発生を適切に防止することができ、ガイドレール24のうねりを適切に防止することができる。なお、ガイドレール61についてもガイドレール24におけるのと同様な構成手段を適用することができる。
Moreover, in order to further suppress the thermal influence on the
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上に開示した実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。例えば、上述の実施の形態では、ガイドレール24のうねりは、ピッチとヨーとしたが、ロールすなわちX軸を回転中心としたうねり(ねじり)を対象とした場合に適用可能な構成とすることもできる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment disclosed above is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to this embodiment. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. For example, in the above-described embodiment, the waviness of the
11 チップ部品
14 基板保持ステージ(ワーク保持ステージ)
17 ヘッド
24 ガイドレール(水平駆動部材)
37 CCDカメラ(2視野カメラ)
110〜170 ステップ
252 温度センサ
330 ステップ
335 ステップ
DX 下側位置
ΔX 誤差
ΔY 誤差
HX1〜HX5 測定位置
UX 上側位置
W 基板(ワーク)
11
17
37 CCD camera (2-field camera)
110 to 170
Claims (4)
チップ部品(11)の実装対象となるワーク(W)を載置保持するワーク保持ステージ(14)と、ワーク保持ステージ(14)の上方に設けられチップ部品(11)を吸着保持してZ軸方向に昇降可能なヘッド(17)と、ヘッド(17)をX軸方向に沿った複数の位置に駆動配置可能とする長尺状の水平駆動部材(24)とを備える実装装置を用いた実装方法であって、
ヘッド(17)を上側位置(UX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置と、ヘッド(17)を下側位置(DX)に配置したときのヘッド(17)のXY方向位置との誤差(ΔX,ΔY)を水平駆動部材(24)における複数の測定位置(HX1〜HX5)毎に求めるステップ(110〜165)と、
水平駆動部材(24)のX方向位置と上記誤差(ΔX,ΔY)との相関関係を表す相関関数を求めるステップ(170)と、
水平駆動部材(24)における実装時のヘッド(17)の位置に応じた誤差(ΔX,ΔY)を上記相関関数から求め、求めた誤差(ΔX,ΔY)だけヘッド(17)とワーク保持ステージ(14)との相対位置関係をオフセットさせてからヘッド(17)を降下させるステップ(330,335)と
を備えることを特徴とする実装方法。 The three axes of the Cartesian coordinate system are X, Y, and Z, the XY plane is the horizontal plane, the Z-axis direction is the vertical direction,
A workpiece holding stage (14) for placing and holding the workpiece (W) to be mounted on the chip component (11), and a Z-axis by sucking and holding the chip component (11) provided above the workpiece holding stage (14). Mounting using a mounting device comprising a head (17) that can be moved up and down in a direction, and a long horizontal driving member (24) that can drive and arrange the head (17) at a plurality of positions along the X-axis direction. A method,
XY direction position of the head (17) when the head (17) is disposed at the upper position (UX), and XY direction position of the head (17) when the head (17) is disposed at the lower position (DX) (ΔX, ΔY) for each of a plurality of measurement positions (HX1 to HX5) in the horizontal drive member (24) (110 to 165);
A step (170) of obtaining a correlation function representing a correlation between the X-direction position of the horizontal drive member (24) and the error (ΔX, ΔY);
Errors (ΔX, ΔY) corresponding to the position of the head (17) at the time of mounting on the horizontal drive member (24) are obtained from the above correlation function, and the head (17) and the work holding stage ( And a step (330, 335) of lowering the head (17) after offsetting the relative positional relationship with 14).
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