JP5050997B2 - 電子部品のボンディング装置およびボンディング方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を基板に接合して実装する電子部品のボンディング装置およびボンディング方法に関するものである。

電子部品を基板に接合して実装するボンディングは、電子部品をボンディングヘッドによって保持して基板の実装位置に着地させ、ここでボンディングヘッドに所定のボンディング動作を行わせることによって行われる。このボンディング動作においては、ボンディングヘッドに保持された電子部品を基板に対して所定の動作振幅で水平方向に水平往復動させる、いわゆるスクラブ動作が行われる場合が多い。

このスクラブ動作は幾通りかの目的を有しており、例えばボンディングの対象が下面に半田バンプを有するフリップチップなどのバンプ付き部品の場合には、ボンディングヘッドを介しての加熱により溶融した半田バンプを、基板のランドの全面にわたって十分に濡れ広がらせることを目的として行われる。またボンディング対象がバンプを有さない平面形状のベアチップをフェイスアップ姿勢で接着剤を介して接合するような場合には、ベアチップの下面側に気泡が残留しないよう、チップを基板の接合面になじませることを目的として行われる。

このようなスクラブ動作を伴う電子部品のボンディングにおいては、予め設定された所定の動作振幅通りのスクラブ動作が行われているか否かを確認する必要がある。このため従来より、ボンディングツールに保持された電子部品の基板に対する動作振幅を検出する各種の方法が用いられている（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す例では、通常の基板に替えて表面にアルミニウムの蒸着膜が形成された振幅計測用の専用基板を用い、試行的に行われるボンディング動作において、スクラブ動作に際してバンプが蒸着膜に押し付けられて発生する傷を顕微鏡などで観察することにより、スクラブ動作の振幅を検出するようにしている。
特開２００６−２３７４０８号公報

しかしながら上記先行技術例においては、振幅計測用の専用基板を用いる必要があり、しかも振幅検出には試行後の専用基板を取り出してオフライン作業によって動作振幅を検出する必要があることから、近年の精緻化した高レベルな品質管理の要請に応えることができないという難点がある。すなわち、近年は製品のトレーサビリティを確保するため品質管理上必要とされる各種のデータを、個別のワークごとに生産履歴データとして記録することが求められるようになっている。このため、上述のスクラブ動作の振幅計測結果もオンライン状態の基板を対象として簡便に実行可能な方法であることが望まれる。

ところが上述の先行技術例では、専用基板を用いた試行的な振幅計測は可能であるものの、生産履歴データが求められる高レベルな品質管理には全く対応できない。またレーザ変位計などの計測装置をボンディング装置に組み込んで用いれば、オンラインにおいてスクラブ動作時の振幅を直接計測することは可能であるが、このような方法を採用すると設備コストの増大を招くこととなって望ましくない。

そこで本発明は、簡便な方法によって設備費用の増大を招くことなく、電子部品のボンディングにおけるスクラブ動作の動作振幅を検出することができる電子部品のボンディン
グ装置およびボンディング方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品のボンディング装置は、電子部品を基板に接合して実装する電子部品のボンディング装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、この基板保持部を水平移動させる保持部移動機構と、前記電子部品を保持したボンディングヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより、前記電子部品を前記基板に接合して実装するボンディング動作を行うボンディング機構と、前記基板を撮像する基板撮像カメラおよび前記電子部品を撮像する部品撮像カメラを備えた撮像部と、前記撮像部を前記ボンディングヘッドおよび前記基板保持部に対して移動させる撮像部移動機構と、前記基板撮像カメラおよび前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理する認識処理部と、前記撮像部によって撮像可能に配置され前記ボンディング機構または前記基板保持部によりこの撮像部に対して水平方向に相対移動する標的部と、前記認識処理部の認識結果に基づき、前記ボンディング動作機構、撮像部移動機構を制御することにより前記ボンディング動作を行わせるとともに、前記ボンディングヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるスクラブ動作を行わせる制御処理と、前記スクラブ動作において前記撮像部、撮像部移動機構および認識処理部を制御することにより前記撮像部に前記標的部を撮像させ、この撮像結果を前記認識処理部に認識処理させて前記スクラブ動作における動作振幅を検出する制御処理とを行う装置制御部とを備えた。

本発明の電子部品のボンディング方法は、電子部品を基板に接合して実装する電子部品のボンディング方法であって、前記電子部品を保持したボンディングヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより、前記電子部品を保持部移動機構によって移動する基板保持部に保持された前記基板に接合して実装するボンディング動作において、前記ボンディングヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるスクラブ動作を行わせ、さらに前記スクラブ動作において、前記基板を撮像する基板撮像カメラおよび前記電子部品を撮像する部品撮像カメラを備えた撮像部によって撮像可能に配置され前記ヘッド移動機構または前記保持部移動機構によってこの撮像部に対して水平方向に相対移動する標的部を前記撮像部によって撮像し、この撮像結果を認識処理することにより前記スクラブ動作における動作振幅を検出する。

本発明によれば、ボンディングヘッドに保持された電子部品を基板保持部に保持された基板に対して所定の動作振幅で水平方向に水平往復動させるスクラブ動作において、基板を撮像する基板撮像カメラおよび電子部品を撮像する部品撮像カメラを備えた撮像部によって撮像可能に配置されヘッド移動機構または保持部移動機構によりこの撮像部に対して水平方向に相対移動する標的部を撮像し、この撮像結果を認識処理してスクラブ動作における動作振幅を検出する方法を採用することにより、既装備の機能を活用して設備費用の増大を招くことなく簡便な方法によって電子部品のボンディングにおけるスクラブ動作の動作振幅を検出することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の側面図、図３は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるボンディング対象となる電子部品の説明図、図４は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置に備えられた撮像部の構成説明図、図５は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図
、図６は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作を示すフロー図、図７，図８、図９は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作の工程説明図、図１０は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるスクラブ動作を示すフロー図、図１１は本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるスクラブ動作における標的部の撮像視野を示す図である。

まず図１、図２を参照して、ボンディング装置１の構成について説明する。ボンディング装置１は、フリップチップなどの電子部品を基板に接合して実装する機能を有するものである。図１において、基台２上には移動プレート３ａを備えたＸＹテーブル３が配設されている。移動プレート３ａには基板保持部４が装着されており、基板保持部４は上面に電子部品接合用のランド６が形成された基板５を真空吸着などの方法によって保持している。ＸＹテーブル３を駆動することにより、基板保持部４は移動プレート３ａとともにＸＹ方向に水平移動し、これにより基板５は基板保持部４の上方に配設されたボンディング機構８のボンディングヘッド９に対して位置合わせされる。

図２に示すように、ボンディング機構８は、固定配置されたフレーム部材８ａの側面に配設された昇降テーブル１５にブラケット１６を介してボンディングヘッド９を装着した構成となっている。ボンディングヘッド９は、下端部に電子部品であるフリップチップ１０（以下、単にチップ１０と略記。）を吸着して保持するボンディングツール９ａを備えており、昇降テーブル１５を駆動することによりボンディングヘッド９は昇降する（矢印ａ参照）。したがって昇降テーブル１５はボンディングヘッド９を移動させるヘッド移動機構となっている。またボンディングヘッド９は加熱機構を内蔵しており、ボンディングツール９ａに保持されたチップ１０は、ボンディングツール９ａを介して伝達される熱によって加熱される。

チップ１０は、図３（ａ）に示すように、下面側に接続用の半田バンプ１１が形成されたバンプ付き電子部品である。チップ１０のボンディングにおいては、チップ１０を保持したボンディングヘッド９を基板保持部４に保持された基板５に対して昇降させて、半田バンプ１１をランド６に対して押圧しながらチップ１０を加熱する。これにより、半田バンプ１１が溶融してランド６に半田接合され、チップ１０は基板５に実装される。すなわちボンディング機構８は、チップ１０を保持したボンディングヘッド９をヘッド移動機構によって移動させることにより、チップ１０を基板５に接合して実装するボンディング動作を行う。

このボンディング動作に際しては、ボンディングヘッド９のボンディングツール９ａに保持されたチップ１０を基板５に対して１０μｍ程度の微少な動作振幅Ａで水平方向に水平往復動させるスクラブ動作が行われる。このスクラブ動作により、ボンディングツール９ａを介してチップ１０に伝達された熱によって半田バンプ１１を溶融させてランド６に接合するボンディング動作において、半田バンプ１１が溶融した溶融半田１１＊はランド６の接合面６ａの全面にわたって接触して接合面６ａを濡らし、良好な形状の半田接合部が形成される。なおボンディング装置１によるボンディング対象が、図３（ｂ）に示すように、接着剤１８を介して基板５Ａに面接合される平面形状のチップ１０Ａである場合にも同様にスクラブ動作が実行される。この場合には、スクラブ動作の目的は、チップ１０Ａの下面により接着剤１８を押し広げて、接着剤１８の内部に気泡の残留が生じないよう、チップ１０Ａを基板５Ａになじませることにある。

図２において、フレーム部材８ａの下面側にはカメラ移動機構１２が配設されており、カメラ移動機構１２には鏡筒部１３を備えた撮像部１４が装着されている。カメラ移動機構１２を駆動することにより、鏡筒部１３は撮像部１４とともにＸＹ方向に移動する。図
４に示すように、鏡筒部１３の先端部には、上面および下面にそれぞれ撮像用開口部１３ａ、１３ｂが設けられており、撮像用開口部１３ａ、１３ｂを介して受光した撮像光はプリズム１３ｃによって水平方向に折り曲げられ（矢印ｃ、ｄ参照）、それぞれ撮像部１４に備えられた部品撮像カメラ１４ａ、基板撮像カメラ１４ｂに入光する。これにより、撮像用開口部１３ａの上方および撮像用開口部１３ｂの下方の撮像対象の画像が、部品撮像カメラ１４ａ、基板撮像カメラ１４ｂによってそれぞれ取得される。

鏡筒部１３を基板保持部４とボンディングヘッド９との間に進出させて、撮像用開口部１３ａ、１３ｂをそれぞれボンディングヘッド９に保持されたチップ１０の下方および基板５の上面に形成されたランド６の上方に位置させることにより、基板５におけるランド６のパターンを認識する基板認識のための撮像と、チップ１０における半田バンプ１１の位置を認識するバンプ認識のための撮像を同時に行うことができる。すなわち撮像部１４は、基板５を撮像する基板撮像カメラ１４ｂおよび電子部品であるチップ１０を撮像する部品撮像カメラ１４ａを備えた構成となっている。そしてカメラ移動機構１２は、撮像部１４をボンディングヘッド９および基板保持部４に対して移動させる撮像部移動機構となっている。そして部品撮像カメラ１４ａ、基板撮像カメラ１４ｂによって取得された画像は、認識処理部２１（図５参照）によって認識処理される。

移動プレート３ａにおける基板保持部４のＹ方向の側方には、ターゲット部材７が固着されている。ターゲット部材７の上面には、撮像部１４によって撮像して位置認識が可能なターゲットマーク７ａが形成されている。鏡筒部１３をＸＹ方向に移動させて撮像用開口部１３ｂをターゲット部材７の上方に位置させることにより、基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７の上面を撮像して、ターゲットマーク７ａの位置を認識することができる。

本実施の形態１に示すボンディング装置１においては、前述のスクラブ動作において動作振幅が規定通りに正しく確保されているか否かを、ターゲットマーク７ａを撮像部１４によって撮像して確認するようにしている。すなわち、スクラブ動作実行中に基板保持部４と一体的に水平移動するターゲット部材７を撮像部１４によって撮像し、撮像によって得られた画像を認識処理することにより、基板保持部４に保持された基板５のチップ１０に対する相対水平動における動作振幅、すなわちスクラブ動作における動作振幅を検出する。したがってターゲット部材７は、撮像部１４によって撮像可能に配置され保持部移動機構であるＸＹテーブル３によりこの撮像部１４に対して水平方向に相対移動する標的部となっている。

次に図５を参照して、制御系の構成を説明する。装置制御部２０は、認識処理部２１、撮像部１４、カメラ移動機構１２、ＸＹテーブル３、ボンディング機構８、表示部１９に接続され、これら各部を制御する。表示部１９は液晶パネルなどの表示装置であり、撮像部１４によって撮像された画像や、装置操作時の案内画面などの各種の画像を表示する。認識処理部２１は、装置制御部２０に制御されて、基板撮像カメラ１４ｂおよび部品撮像カメラ１４ａによる撮像結果を認識処理する。この認識処理により、基板パターン認識処理２１ａ、部品認識処理２１ｂ、ターゲットマーク認識処理２１ｃの各処理が実行される。

基板パターン認識処理２１ａは、基板撮像カメラ１４ｂによって基板５を撮像した画像を認識処理することにより、基板５におけるランド６の位置や配列を認識する処理である。部品認識処理２１ｂは、部品撮像カメラ１４ａによってチップ１０の下面側を撮像した画像を認識処理することにより、チップ１０の外形やチップ１０における半田バンプ１１の位置や配列を認識する処理である。またターゲットマーク認識処理２１ｃは、前述のようにスクラブ動作における動作振幅を検出するために、基板撮像カメラ１４ｂによってタ
ーゲット部材７を撮像した画像を認識処理することにより、ターゲットマーク７ａの位置を認識する処理である。

次に、装置制御部２０に内部処理機能として備えられているボンディング処理部２０ａ、スクラブ処理部２０ｂ、振幅計算処理部２０ｃの各部の機能について説明する。ボンディング処理部２０ａは、認識処理部２１の認識結果に基づきボンディング機構８、撮像部移動機構であるカメラ移動機構１２を制御することによりボンディング動作を実行させる制御処理を行う。スクラブ処理部２０ｂは、スクラブ動作、すなわちボンディングヘッド９に保持されたチップ１０を基板保持部４に保持された基板５に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるための処理を実行する。そして振幅計算処理部２０ｃは、ターゲットマーク認識処理２１ｃによる認識結果に基づき、スクラブ動作における動作振幅を計算により求める処理を行う。すなわち、装置制御部２０は、スクラブ動作において撮像部１４、カメラ移動機構１２および認識処理部２１を制御することにより撮像部１４にターゲット部材７を撮像させ、この撮像結果を認識処理部２１に認識処理させて、スクラブ動作における動作振幅を検出する制御処理を行う。

ここでは、ターゲット部材７は基板保持部４と一体的に水平移動可能に設けられた構成となっている。そして前述のスクラブ動作において、ＸＹテーブル３によって基板保持部４を水平移動させることにより、ターゲット部材７を基板撮像カメラ１４ｂに対して水平方向に移動させながら、ターゲット部材７を基板撮像カメラ１４ｂによって撮像するようにしている。

次にボンディング装置１によって行われる電子部品のボンディング動作について、図６のフローに則して各図を参照しながら説明する。このボンディング動作は、ボンディング装置１によって電子部品であるチップ１０を基板５に接合して実装する電子部品のボンディング方法を示すものである。まず、ボンディング対象のチップ１０の受け取りが行われる（ＳＴ１）。すなわち図７に示すように、チップ１０を載置した部品供給機構２２をボンディングヘッド９と基板５との間に進出させ、次いでボンディングヘッド９を昇降させることにより（矢印ｅ）、ボンディングツール９ａによってチップ１０を部品供給機構２２からピックアップする。

次いで鏡筒部１３をボンディング作業位置に移動させるカメラ移動が行われる（ＳＴ２）。すなわち図８に示すように、カメラ移動機構１２を駆動して、鏡筒部１３をボンディングツール９ａに保持されたチップ１０と基板保持部４に保持された基板５との間に進出させる（矢印ｆ参照）。そして部品撮像カメラ１４ａ、基板撮像カメラ１４ｂによってそれぞれチップ１０および基板５の画像を取り込み、この画像を認識処理部２１によって認識処理することにより、チップ１０および基板５を認識する（ＳＴ３）。この後、アライメント動作およびカメラ移動が行われる（ＳＴ４）。まず（ＳＴ３）における認識結果に基づいてＸＹテーブル３を駆動して基板保持部４の位置を調整することにより、チップ１０の半田バンプ１１に対して基板５のランド６を位置合わせする。

これとともに、チップ１０と基板５との間に進出していた鏡筒部１３を退避させて、図９に示すように、ターゲット部材７を基板撮像カメラ１４ｂによって観察可能なターゲット観察位置に移動させる（矢印ｇ参照）。この後、ボンディングヘッド９を下降させ（矢印ｈ参照）（ＳＴ５）、ボンディングツール９ａに保持したチップ１０を基板５に押圧して、半田バンプ１１をランド６に着地させるとともに、チップ１０を加熱して半田バンプ１１を溶融させる。このとき、半田バンプ１１とランド６とを水平方向に相対移動させるスクラブ動作が実行される（ＳＴ６）。

このスクラブ動作について、図１０のフローおよび図１１を参照して説明する。このス
クラブ動作は、スクラブ処理部２０ｂがＸＹテーブル３の動作を制御することにより、ランド６を半田バンプ１１に対してＸおよびＹ方向に水平往復動させることによって行われる。そしてこのスクラブ動作においては、ターゲット部材７の上方に撮像用開口部１３ｂを位置させた状態で、基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７を撮像することにより、前述の動作振幅の検出が行われる。

まずスクラブ動作の開始に先立って、図１１（ａ）に示すように、ターゲットマーク７ａが基板撮像カメラ１４ｂの撮像視野２３における光学座標形の原位置に一致するよう、位置合わせを行う。次いで、ＸＹテーブル３を駆動してターゲット部材７を、Ｙ（＋）方向に移動させ、ターゲットマーク７ａを撮像視野２３に対してＹ（＋）方向に移動させる（ＳＴ１１）。これにより、図１１（ｂ）に示すように、ターゲットマーク７ａは撮像視野２３内において原位置からΔｙ１だけＹ（＋）方向に隔てられた位置に移動する。この後、ＸＹテーブル３の機構系が静定して完全に停止状態となるのに必要とされる安定時間だけＸＹテーブル３の駆動を停止し、ターゲット部材７が完全に停止した状態で基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７を撮像して、ターゲットマーク７ａの画像を取り込む（ＳＴ１２）。

次いでＸＹテーブル３を駆動して、ターゲット部材７をＹ（−）方向に移動させ、ターゲットマーク７ａを撮像視野２３に対してＹ（−）方向に移動させる（ＳＴ１３）。これにより、図１１（ｃ）に示すように、ターゲットマーク７ａは撮像視野２３内において原位置からΔｙ２だけＹ（−）方向に隔てられた位置に移動する。この後同様に安定時間だけＸＹテーブル３の駆動を停止し、ターゲット部材７が完全に停止した状態で基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７を撮像して、ターゲットマーク７ａの画像を取り込む（ＳＴ１４）。

この後、ターゲットマーク７ａを撮像視野２３の原位置に一旦戻した後、Ｘ方向への移動が同様に行われる。すなわちＸＹテーブル３を駆動して、ターゲット部材７をＸ（−）方向に移動させ、ターゲットマーク７ａを撮像視野２３に対してＸ（−）方向に移動させる（ＳＴ１５）。これにより、図１１（ｄ）に示すように、ターゲットマーク７ａは撮像視野２３内において原位置からΔｘ１だけＸ（−）方向に隔てられた位置に移動する。この後安定時間だけＸＹテーブル３の駆動を停止し、ターゲット部材７が完全に停止した状態で基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７を撮像して、ターゲットマーク７ａの画像を取り込む（ＳＴ１６）。

次いでＸＹテーブル３を駆動して、ターゲット部材７をＸ（＋）方向に移動させ、ターゲットマーク７ａを撮像視野２３に対してＸ（＋）方向に移動させる（ＳＴ１７）。これにより、図１１（ｅ）に示すように、ターゲットマーク７ａは撮像視野２３内において原位置からΔｘ２だけＸ（＋）方向に隔てられた位置に移動する。この後同様に安定時間だけＸＹテーブル３の駆動を停止し、ターゲット部材７が完全に停止した状態で基板撮像カメラ１４ｂによってターゲット部材７を撮像して、ターゲットマーク７ａの画像を取り込む（ＳＴ１８）。そしてこの後、予め設定された回数だけ往復動が実行されたか否かを判断し（ＳＴ１９）、設定回数が終了していなければ（ＳＴ１１）以降の処理を反復実行し、（ＳＴ１９）にて設定回数が終了したことを確認してスクラブ動作を終了する。

このようにしてスクラブ動作が終了したならば、図６のフローの（ＳＴ７）に進み、ボンディングヘッド９を上昇させる。そしてこの後、振幅計算処理が行われる（ＳＴ８）。すなわち、基板撮像カメラ１４ｂによってターゲットマーク７ａを撮像した画像をターゲットマーク認識処理２１ｃによって認識処理した認識結果に基づき、振幅計算処理部２０ｃが演算を行うことにより、図１１に示すΔｙ１，Δｙ２、 Δｘ１，Δｘ２が、スクラブ動作における動作振幅として実寸法で求められる。そしてこれら求められた動作振幅の
値は、予め設定された閾置と比較されて動作振幅が正常であるか否かが判定される。次いで、振幅表示が行われる（ＳＴ９）。ここでは演算により求められた動作振幅の値が、前述の判定結果とともに表示部１９に表示される。

上記ボンディング動作は、電子部品であるチップ１０を保持したボンディングヘッド９をヘッド移動機構によって移動させることにより、チップ１０を保持部移動機構であるＸＹテーブル３によって移動する基板保持部４に保持された基板５に接合して実装するものである。そしてこのボンディング動作においては、ボンディングヘッド９に保持されたチップ１０を基板保持部４に保持された基板５に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるスクラブ動作を行わせるようにしている。

さらにこのスクラブ動作においては、基板５を撮像する撮像部１４によって撮像可能に配置され保持部移動機構によりこの撮像部１４に対して水平方向に相対移動するターゲット部材７を撮像し、この撮像結果を認識処理することにより、スクラブ動作における動作振幅を検出するようにしている。上記実施の形態１においては、ターゲット部材７は基板保持部４と一体的に水平移動可能に設けられており、スクラブ動作においてＸＹテーブル３によって基板保持部４を水平移動させることにより、ターゲット部材７を基板撮像カメラ１４ｂに対して水平方向に移動させながら、ターゲット部材７を基板撮像カメラ１４ｂによって撮像するようにしている。

チップ１０などの電子部品を対象としたボンディングにおけるスクラブ動作の動作振幅を上述のような方法で計測することにより、以下のような優れた効果を得る。まず、上記実施の形態に示す方法では、ボンディング装置１に既装備の基板撮像カメラ１４ｂによって、基板５とともに一体的に移動するターゲット部材７を撮像し、この撮像結果を同様に既装備の認識処理部２１の機能によって認識処理することにより、動作振幅を検出するようにしている。これにより、ボンディング装置に既装備の機能を有効に活用することができ、レーザ変位計など高コストの計測機能を別途追加する必要がある先行技術例と比較して、設備費用の増大を招くことなく低コストで、スクラブ動作の動作振幅の検出を実現することが可能となっている。

また上記方法では、生産対象となる基板の各ボンディング部位を対象としたボンディング動作ごとに動作振幅の計測が可能であることから、これらの計測によって求められた個別の動作振幅の計測データを生産履歴データとして記録・保存することができる。したがって、基板５ごとに、さらにはボンディング部位ごとに生産履歴データを記録することが求められるような高レベルの品質管理の要請にも容易に対応することが可能となっている。

なお上記実施の形態においては、スクラブ動作の形態として、チップ１０と基板５とをまずＹ方向に相対往復動させ、次いでＸ方向に相対往復動させる十字型の動作パターンを示したが、スクラブ動作の形態としては上記動作形態に限定されるものではない。すなわち、いずれの方向に先に相対往復動させるかは任意であり、また往復動のパターンとしては、予め定められた動作振幅で相対往復動させる形態であれば、動作方向を直交させた十字型の動作パターン以外にも、直角以外の特定角度をなす２方向に相対往復動させる動作パターンや、チップ１０と基板５とを相対円運動させる動作パターンなど、各種のスクラブ動作の形態に対して本発明を適用することができる。

（実施の形態２）
図１２は本発明の実施の形態２の電子部品のボンディング装置の構成説明図である。本実施の形態２は、チップ１０と基板５とを水平方向に相対往復動させる方式として、固定状態で保持された基板５に対してチップ１０を往復動させる駆動形態を用いた例を示して
いる。

図１２において、基台２Ａ上には、基板保持部４およびカメラ移動機構１２Ａが並設されている。基板保持部４は、実施の形態１において示すものと同様に、ボンディング動作の対象となる基板５を保持する。カメラ移動機構１２Ａは図２に示すカメラ移動機構１２を上下反転した構成となっており、カメラ移動機構１２Ａの上面には鏡筒部１３を備えた撮像部１４が装着されている。カメラ移動機構１２Ａを駆動することにより、撮像部１４は鏡筒部１３とともに基板保持部４に対して進退する。

基板保持部４の上方には、ボンディング機構８Ａが配設されている。ボンディング機構８Ａは、図２に示すボンディングヘッド９と同様の機能を有するボンディングヘッド２４を備えており、ボンディングヘッド２４はボンディングツール２４ａによってチップ１０を吸着保持し、ヘッド移動機構２６によって昇降および水平移動する。ボンディングヘッド２４の側面には、鏡筒部１３の上方に延出してマーク保持部材２５が設けられており、マーク保持部材２５の下面にはターゲット部材７と同様にターゲットマーク７ａが形成されたターゲット部材７Ａが装着されている。カメラ移動機構１２Ａを駆動して鏡筒部１３を矢印ｊ方向に退避させた状態では、鏡筒部１３の撮像用開口部１３ａ（図４参照）はターゲット部材７Ａの下方に位置し、これにより撮像部１４に備えられた部品撮像カメラ１４ａによってターゲット部材７Ａを撮像することができる。

ボンディング動作に際しては、鏡筒部１３を基板保持部４とボンディング機構８Ａとの間に進出させて基板５の上面とチップ１０とを撮像して認識した後、図１２に示すように、ボンディングヘッド２４を下降させる（矢印ｋ参照）。そしてチップ１０を基板５の上面に対して押圧するとともに、ヘッド移動機構２６によってボンディングヘッド２４を水平方向に往復動させる（矢印ｌ参照）。これにより、チップ１０と基板５とを微小振幅で相対往復動させるスクラブ動作が実行される。

このとき、マーク保持部材２５に装着されたターゲット部材７Ａもボンディングヘッド２４とともに往復動する。そしてこの状態のターゲット部材７Ａを部品撮像カメラ１４ａによって撮像し、撮像結果を認識処理部２１によって認識処理することにより、図１０，図１１に示す例と同様に、スクラブ動作における動作振幅が検出される。

すなわち図１２に示す実施の形態２においては、標的部であるターゲット部材７Ａはボンディングヘッド２４と一体的に水平移動可能に設けられている。そしてスクラブ動作において、ヘッド移動機構２６によってボンディングヘッド２４を水平移動させることにより、ターゲット部材７Ａを部品撮像カメラ１４ａに対して水平方向に移動させながら、ターゲット部材７Ａを部品撮像カメラ１４ａによって撮像するようにしている。

本発明の電子部品のボンディング装置およびボンディング方法は、設備費用の増大を招くことなく簡便な方法によって電子部品のボンディングにおけるスクラブ動作の動作振幅を検出することができるという特徴を有し、電子部品を基板に接合して実装する分野に利用可能である。

本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の斜視図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の側面図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるボンディング対象となる電子部品の説明図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置に備えられた撮像部の構成説明図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作の工程説明図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作の工程説明図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置による電子部品のボンディング動作の工程説明図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるスクラブ動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１の電子部品のボンディング装置によるスクラブ動作における標的部の撮像視野を示す図 本発明の実施の形態２の電子部品のボンディング装置の構成説明図

符号の説明

１，１Ａ ボンディング装置
３ ＸＹテーブル
４ 基板保持部
５ 基板
７，７Ａ ターゲット部材
８，８Ａ ボンディング機構
９、２４ ボンディングヘッド
１０ チップ
１１ 半田バンプ
１２、１２Ａ カメラ移動機構
１３ 鏡筒部
１４ 撮像部
１４ａ 部品撮像カメラ
１４ｂ 基板撮像カメラ
１５ 昇降テーブル
２６ ヘッド移動機構

Claims (6)

1. 電子部品を基板に接合して実装する電子部品のボンディング装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、この基板保持部を水平移動させる保持部移動機構と、
   前記電子部品を保持したボンディングヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより、前記電子部品を前記基板に接合して実装するボンディング動作を行うボンディング機構と、
   前記基板を撮像する基板撮像カメラおよび前記電子部品を撮像する部品撮像カメラを備えた撮像部と、前記撮像部を前記ボンディングヘッドおよび前記基板保持部に対して移動させる撮像部移動機構と、前記基板撮像カメラおよび前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理する認識処理部と、
   前記撮像部によって撮像可能に配置され前記ボンディング機構または前記基板保持部によりこの撮像部に対して水平方向に相対移動する標的部と、
   前記認識処理部の認識結果に基づき、前記ボンディング動作機構、撮像部移動機構を制御することにより前記ボンディング動作を行わせるとともに、前記ボンディングヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるスクラブ動作を行わせる制御処理と、前記スクラブ動作において前記撮像部、撮像部移動機構および認識処理部を制御することにより前記撮像部に前記標的部を撮像させ、この撮像結果を前記認識処理部に認識処理させて前記スクラブ動作における動作振幅を検出する制御処理とを行う装置制御部とを備えたことを特徴とする電子部品のボンディング装置。
2. 前記標的部は前記基板保持部と一体的に水平移動可能に設けられ、前記スクラブ動作において、前記保持部移動機構によって前記基板保持部を水平移動させることにより、前記標的部を前記基板撮像カメラに対して水平方向に移動させながらこの標的部を前記基板撮像カメラによって撮像することを特徴とする請求項１記載の電子部品のボンディング装置。
3. 前記標的部は前記ボンディングヘッドと一体的に水平移動可能に設けられ、前記スクラブ動作において、前記ヘッド移動機構によって前記ボンディングヘッドを水平移動させることにより、前記標的部を前記部品撮像カメラに対して水平方向に移動させながらこの標的部を前記部品撮像カメラによって撮像することを特徴とする請求項１記載の電子部品のボンディング装置。
4. 電子部品を基板に接合して実装する電子部品のボンディング方法であって、
   前記電子部品を保持したボンディングヘッドをヘッド移動機構によって移動させることにより、前記電子部品を保持部移動機構によって移動する基板保持部に保持された前記基板に接合して実装するボンディング動作において、前記ボンディングヘッドに保持された電子部品を前記基板保持部に保持された基板に対して所定の動作振幅で水平方向に相対往復動させるスクラブ動作を行わせ、
   さらに前記スクラブ動作において、前記基板を撮像する基板撮像カメラおよび前記電子部品を撮像する部品撮像カメラを備えた撮像部によって撮像可能に配置され前記ヘッド移動機構または前記保持部移動機構によってこの撮像部に対して水平方向に相対移動する標的部を前記撮像部によって撮像し、
   この撮像結果を認識処理することにより前記スクラブ動作における動作振幅を検出することを特徴とする電子部品のボンディング方法。
5. 前記標的部は前記基板保持部と一体的に水平移動可能に設けられ、前記スクラブ動作において、前記保持部移動機構によって前記基板保持部を水平移動させることにより、前記
   標的部を前記基板撮像カメラに対して水平方向に移動させながらこの標的部を前記基板撮像カメラによって撮像することを特徴とする請求項４記載の電子部品のボンディング方法。
6. 前記標的部は前記ボンディングヘッドと一体的に水平移動可能に設けられ、前記スクラブ動作において、前記ヘッド移動機構によって前記ボンディングヘッドを水平移動させることにより、前記標的部を前記部品撮像カメラに対して水平方向に移動させながらこの標的部を前記部品撮像カメラによって撮像することを特徴とする請求項４記載の電子部品のボンディング方法。

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