JP5391007B2

JP5391007B2 - 電子部品の実装装置及び実装方法

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Publication number: JP5391007B2
Application number: JP2009214926A
Authority: JP
Inventors: 勝也佐野
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: JP2011066162A

Description

この発明は実装ツールの下端面に保持された電子部品を基板に実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。

基板に電子部品としての半導体チップを実装ツールによって実装するダイボンダやフリップチップボンダなどの実装装置においては、上記実装ツールが半導体チップなどの電子部品の供給部から上記電子部品を吸着して取り出したり、上記供給部からピックアップツールによって取り出された電子部品を実装ツールによって受け取るようにしている。

このようにして電子部品を下端面に保持した上記実装ツールは、上記電子部品が実装される基板の上方に位置決めされる。つまり、実装ツールは実装位置の上方に位置決めされる。

ついで、上記実装ツールと基板の間に上下カメラが進入し、実装ツールに保持された電子部品に設けられた第１の位置合わせマークと、基板の実装位置に設けられた第２の位置決めマークを同時に撮像し、これらの位置合わせマークが一致するよう上記実装ツールを水平方向に駆動して位置決めした後、上記実装ツールを下降方向に駆動して下端面に保持した上記電子部品を上記基板に実装するようにしている。このような実装装置は特許文献１に示されている。

上記電子部品を上記基板に実装する際、上記基板の上記電子部品が実装される箇所に設けられた熱硬化性の接着剤を溶融硬化させて上記電子部品を上記基板に実装したり、接着剤によらず、電子部品に設けられた金属製のバンプを溶融させて上記基板に実装するということが行われる。

特許第４２６４４０４号公報

電子部品を基板に実装する際、上記接着剤や上記バンプを溶融させるために、上記実装ツールと上記基板を支持するステージにはヒータが設けられている。実装ツールとステージにヒータが設けられると、基板に電子部品を実装する際、そのヒータの熱によって上記接着剤や上記バンプを溶融させることができるものの、上記実装ツール及びこの実装ツールと基板との間に進入する上下カメラ、さらに実装ツールや上下カメラを駆動する駆動機構が上記ヒータの熱影響を受けて熱変形するということが避けられない。

実装ツール、上下カメラ及びそれらの駆動機構が熱変形すると、実装ツールや上下カメラを予め設定された座標に基づいて位置決めしても、実装ツールの軸芯や上下カメラの光軸が熱影響を受ける前の状態から位置ずれが生じることが避けられない。

そのため、上下カメラの撮像に基づいて基板に対して実装ツールを予め設定された実装位置の上方に位置決めしても、上記実装ツールや上下カメラの熱変形によって十分な位置決め精度が得られないということがある。

この発明は、実装ツールや上下カメラなどがヒータの熱影響を受けて変形しても、その変形によって位置決め精度が低下することがないようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、基板と電子部品の少なくとも一方をヒータによって加熱し、上記基板に上記電子部品を実装する実装装置であって、
下端面に上記電子部品が保持される実装ツールと、
この実装ツールに保持された電子部品と上記基板とを撮像する上下カメラと、
この上下カメラの撮像に基づいて上記実装ツールを実装位置に対して位置決めして上記電子部品を上記基板に実装させる制御手段と、
上記実装位置の近くに設けられ上記実装ツールと上記上下カメラが上記ヒータから受ける熱影響によって上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する位置補正手段と
を具備する電子部品の実装装置であって、

上記位置補正手段は、
上記実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の上記実装ツールの下端面を撮像し、それらの撮像信号で上記実装ツールが熱影響を受けたときに生じる上記下端面の水平方向の位置ずれ量を上記制御手段によって算出させるための補正カメラと、
上面に上記上下カメラによって撮像される基準マークが設けられ上記上下カメラが熱影響を受ける前と受けた後に上記基準マークを撮像し、それらの撮像信号で上記上下カメラが熱影響を受けたときに生じる光軸のずれ量を上記制御手段によって算出させるためのゲージ部材と
を備えていることを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記ゲージ部材は、中心部には透孔が形成され保持手段によって水平に保持されていて、上記補正カメラは上記ゲージ部材の上記透孔に対向する下方に光軸を垂直にして上記ゲージ部材と一体的に設けられていて、
上記ゲージ部材と上記補正カメラは、上記実装位置の下方に対して進退可能に設けられていることが好ましい。

この発明は、基板と電子部品の少なくとも一方をヒータによって加熱し、上記基板に上記電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ツールの下端面に上記電子部品が保持される工程と、
この実装ツールに保持された電子部品と上記基板とを上下カメラによって撮像する工程と、
上記上下カメラの撮像に基づいて上記実装ツールを実装位置に対して位置決めして上記電子部品を上記基板に実装する工程と、
上記実装ツールと上記上下カメラが上記ヒータから受ける熱影響によって変形して上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する工程と
を具備しことを特徴とする電子部品の実装方法にある。

上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する工程は、
上記実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の上記実装ツールの下端面を補正カメラによって撮像し、その撮像に基づいて上記実装ツールが熱影響を受けたときに生じる上記下端面の水平方向の位置ずれ量を算出する工程と、
上記上下カメラが熱影響を受ける前と受けた後に、ゲージ部材の上面に設けられた基準マークを撮像し、その撮像に基づいて上記上下カメラが熱影響を受けたときに生じる撮像位置の水平方向の位置ずれ量を算出する工程と
を備えていることを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、実装ツールと上下カメラがヒータから受ける熱影響によって変形したならば、その変形によって実装位置がずれるのを補正するようにしたから、電子部品の実装精度が熱影響によって低下するのを防止することができる。

具体的には、実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の実装ツールの下端面を撮像し、その撮像に基づいて実装ツールが熱影響を受けたときに生じる下端面の水平方向の位置ずれ量を算出する一方、上下カメラによって熱影響を受ける前と受けた後に基準マークを撮像させ、その撮像に基づいて熱影響を受けたときに生じる上下カメラの光軸のずれ量を算出する。

そして、実装ツールの下端面のずれ量と、上下カメラの光軸のずれ量によって実装位置を補正するため、実装ツールと上下カメラがヒータから受ける熱影響で変形して位置決め精度にずれが生じても、そのずれによって実装精度が低下するのを防止することができる。

この発明の一実施の形態を示す実装装置の概略的構成図。上下カメラの内部構造を示す断面図。制御系統のブロック図。位置補正手段の構成を示す側面図。位置補正手段のゲージ部材の平面図。実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の下端面の位置ずれを示す説明図。上下カメラが熱影響を受ける前と受けた後の下カメラによって撮像されたゲージ部材の基準マークの位置ずれを示す説明図。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１はこの発明の一実施の形態のフリップチップ方式の実装装置を示し、この実装装置は部品供給部としてのウエハステージ１を備えている。このウエハステージ１は、ベース２上に順次設けられたＸテーブル３、Ｙテーブル４及びθテーブル５を有し、θテーブル５上には半導体ウエハＷが保持されたウエハホルダ８が設けられている。つまり、ウエハホルダ８は水平方向に駆動可能に設けられている。上記半導体ウエハＷは、電子部品としての多数の矩形状のチップ６に切断分割されている。

上記チップ６の１つは突き上げ機構７によって突き上げられ、ピックアップツール１１によって取り出される。このピックアップツール１１はＬ字状をなし、支軸１２を支点として図１に鎖線で示す位置と実線で示す位置との１８０度の範囲で回転駆動させることができるとともに、先端部にはチップ６を真空吸着する吸着ノズル１３が設けられている。さらに、ピックアップツール１１は図示せぬ駆動手段によってＸ、Ｙ方向（水平方向）及びＺ方向（上下方向）に駆動可能となっている。なお、Ｘ方向とＺ方向は図１に矢印で示す。

上記ベース２には、上記ウエハステージ１と水平方向に対して対向する位置に支持体１５が設けられている。この支持体１５の上面には、一端部を支持体１５に固定し、他端部を上記ウエハステージ１の方向に突出させた第１のベース１６が水平に設けられている。この第１のベース１６の他端部の上面にはステージテーブル１７が設けられている。

このステージテーブル１７はＹテーブル１８と、このＹテーブル１８上に設けられ上記ウエハステージ１に対して接離するＸ方向に駆動されるＸテーブル１９及びこのＸテーブル１９上に設けられ上記Ｘ、Ｙ方向に駆動される実装ステージ２０を有する。この実装ステージ２０は、図示せぬ駆動源によって上記Ｘ、Ｙ方向がなす平面に対して直交するＺ方向に駆動可能となっている。実装ステージ２０にはヒータ２０ａが設けられている。

上記実装ステージ２０の上方には平行に離間対向した一対のレールからなる搬送ガイド２１が設けられている。この搬送ガイド２１には、上記ピックアップツール１１によって後述するごとくウエハホルダ８から取り出されたチップ６が実装される厚さが１００μｍ以下、たとえば４０〜５０μｍの厚さの基板２２が所定方向に搬送されるようになっている。

上記基板２２は、たとえばポリイミドなどの可撓性を有する、厚さが１００μｍ以下の薄い材料、つまり弾性的に変形可能な材料によって形成されている。基板２２が所定の長さに切断されている場合にはピッチ送りされ、テープ状の場合にはローラ搬送される。この実施の形態では上記基板２２は所定の長さに切断されている。

上記第１のベース１６の一端部には第１のスペーサ２４を介して第２のベース２５が一端部を固定して水平に設けられている。この第２のベース２５は上記第１のベース１６よりも長さ寸法が短く、他端部は上記ウエハステージ１側に突出している。

上記第２のベース２５の他端部の上面にはカメラテーブル２６が設けられている。このカメラテーブル２６はＹテーブル２７を有する。このＹテーブル２７上にはＸ方向に駆動されるＸテーブル２８が設けられている。このＸテーブル２８上には上記Ｘ、Ｙ方向に駆動される取り付け部材２９が設けられている。

上記取り付け部材２９には撮像手段としての上下カメラ３１が設けられている。この上下カメラ３１は、図２に示すように中空箱形状に形成されたケース３１ａを有し、このケース３１ａ内には、上記搬送ガイド２１に沿って搬送される基板２２を撮像する下カメラ部３２と、上記ピックアップツール１１から後述する実装ツール５０に受け渡された半導体チップ６を撮像する上カメラ部３３が設けられている。各カメラ部３２，３３はＣＣＤ（固体撮像素子）からなる。

上記上下カメラ３１の先端部の下面と上面とにはそれぞれ撮像窓３６が形成されている。上下カメラ３１の先端部内には上記撮像窓３６に対して４５度の角度で傾斜した２つの反射面３７を有するミラー３８が収容されている。下側の撮像窓３６から入射して一方の反射面３７で反射した光は上記下カメラ部３２に入射する。上側の撮像窓３６から入射して他方の反射面３７で反射した光は上カメラ部３３に入射する。

図３に示すように、各カメラ部３２，３３からの撮像信号は制御装置３９に接続された画像処理手段としての画像処理部４０に入力し、ここでデジタル信号に変換処理されるようになっている。なお、制御装置３９は図１に示すように上記支持体１５に設けられている。

上記第２のベース２５の一端部の上面には第３のスペーサ４１が設けられている。この第３のスペーサ４１には第４のベース４２が一端部を固定して水平に設けられている。第４のベース４２の他端部の上面にはヘッドテーブル４３が設けられている。このヘッドテーブル４３はＹテーブル４４を有する。このＹテーブル４４の上面にはＸ方向に駆動されるＸテーブル４５が設けられている。このＸテーブル４５の上面にはＸ、Ｙ方向に駆動される取り付け体４６が設けられている。

上記取り付け体４６の前端面にはＺテーブル４７が設けられ、このＺテーブル４７には上記Ｘ方向とＹ方向とがなす平面に対して直交するＺ方向に駆動される実装手段としての実装ヘッド４８が設けられている。この実装ヘッド４８の先端にはθテーブル４９が設けられ、このθテーブル４９にはヒータ５１を有する上記実装ツール５０が設けられている。

この実施の形態では、上記ピックアップツール１１と上記実装ツール５０とで、チップ６をウエハホルダ８からピックアップして基板２２に実装する実装手段を構成している。

上記ピックアップツール１１が上記ウエハホルダ８からチップ６をピックアップすると、このピックアップツール１１は支軸１２を中心にして図１に矢印で示す時計方向に約１８０度回転し、チップ６を保持した吸着ノズル１３を上方に向ける。つまり、チップ６を上下面が逆になるよう反転させる。

その状態で、上記ヘッドテーブル４３が作動して実装ヘッド４８がピックアップツール１１の吸着ノズル１３の上方に位置決めされる。ついで、ピックアップツール１１が上昇することで、この実装ヘッド４８に設けられた実装ツール５０が上記吸着ノズル１３に吸着保持されたチップ６を受け取る。

上記ウエハホルダ８は図示せぬストッカに収納されていて、チップ６をピックアップするときに、上記θテーブル５に下端が取り付けられた支持体６０の上端に設けられたウエハテーブル６１に供給保持されるようになっている。

上記ステージテーブル１７の上記Ｘテーブル１９の上面であって、この上面に設けられた上記実装ステージ２０の側方には、上記実装ツール５０や上記上下カメラ３１が上記実装ステージ２０に設けられたヒータ２０ａや上記実装ツール５０に設けられたヒータ５１の熱影響を受けて変形したときに、上記実装ツール５０により上記チップ６を基板２２に実装するときの位置決め精度が低下するのを防止する位置補正手段６２が設けられている。

図４に示すように、上記位置補正手段６２はベース部材６３を有する。このベース部材６３の上面には撮像面６４ａを上に向けるとともに、光軸を垂直にして補正カメラ６４が設けられている。

上記補正カメラ６４の上方には中心部に透孔６５が穿設された板状のゲージ部材６６が支持部材６７によって水平かつ上記透孔６５を上記補正カメラ６４の撮像面６４ａに対向させて支持されている。

上記補正カメラ６４は、上記ステージテーブル１７によって駆動されることで、上記実装ステージ２０に代わって上記搬送ガイド２１の下方に位置決めされる。それによって、上記補正カメラ６４は上記ゲージ部材６６の透孔６５を通じて上記基板２２に上記チップ６を実装位置の上方に位置決めされた上記実装ツール５０の下端面を撮像することができる。
上記補正カメラ６４が実装位置の上方に位置決めされた上記実装ツール５０の下端面を撮像する位置を第１の撮像位置とする。

補正位置に位置決めされた上記補正カメラ６４は上記実装ツール５０の下端面を後述するタイミングで撮像し、その撮像信号が上記画像処理部４０で処理される。それによって、実装ツール５０の下端面の、たとえば対角線上に位置する２つの角部の座標が制御装置３９に内蔵された演算処理部で算出されて記憶部（ともに図示せず）に格納される。

なお、上記補正カメラ６４による上記実装ツール５０の下端面の撮像は、この下端面にチップ６が保持されていない状態で行われる。

上記ゲージ部材６６の上面には、図５に示すように上記上下カメラ３１の下カメラ部３２によって撮像される一対の基準マーク６６ａが設けられている。下カメラ部３２によって撮像される一対の基準マーク６６ａの座標は上記画像処理部４０で処理され、上記制御装置３９の演算処理部で算出されて記憶部に格納される。

なお、上記ウエハステージ１、ピックアップツール１１、ステージテーブル１７、カメラテーブル２６及びヘッドテーブル４３は図３に示すように上記制御装置３９によって駆動が制御されるようになっている。

つぎに、上記構成の実装装置によって基板２２にチップ６を実装するときの手順について説明する。
まず、基板２２に対してチップ６の実装を開始する前、つまりヒータ５１，２０ａによって実装ツール５０と実装ステージ２０の加熱が開始される前或いは加熱が開始された直後、つまり実装ツール５０と実装ステージ２０及びこれらを駆動するためのヘッドテーブル４３の駆動機構やカメラテーブル２６の駆動機構がそれぞれヒータ５１，２０ａの熱影響を受ける前に、ステージテーブル１７のＸテーブル１９を駆動してこのＸテーブル１９に設けられた位置補正手段６２を搬送ガイド２１の下方に位置決めする。

つまり、位置補正手段６２の補正カメラ６４の光軸が実装位置の上方に位置決めされた実装ツール５０の軸線に一致する、上記第１の撮像位置に位置決めする。このとき、上記実装ツール５０は予めティーチングされた位置である、上記実装位置に軸線が一致するよう位置決めされている。

上記位置補正手段６２を位置決めしたならば、補正カメラ６４によって実装ツール５０のチップ６が保持されていない下端面を撮像し、その撮像信号から上記下端面の、たとえば対角線上に位置する２つの角部の座標を算出して制御装置３９に内蔵された記憶部に初期座標として格納する。このときの実装ツール５０の下端面５０ａを図６に実線で示し、この下端面５０ａの２つの角部の座標を初期座標とし、その初期座標をＣ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｃ２（Ｘ２、Ｙ２）とする。

補正カメラ６４による実装ツール５０の撮像が終わったならば、この実装ツール５０と位置補正手段６２の間に上下カメラ３１を進入させ、その光軸が実装位置に位置決めされた上記実装ツール５０の軸線と一致するよう位置決めする。このときの上下カメラ３１の位置を第２の撮像位置とする。ついで、上下カメラ３１の下カメラ部３２によって上記位置補正手段６２のゲージ部材６６の上面に設けられた一対の基準マーク６６ａを撮像する。

上記下カメラ部３２の撮像信号は上記画像処理部４０で処理されて制御装置３９に内蔵された演算処理部で一対の基準マーク６６ａの中心位置が算出され、その値が記憶部に初期座標として格納される。このときの上記下カメラ部３２の画像を図７に実線で示し、一対の基準マーク６６ａの中心位置を初期座標とし、その初期座標をＳ１（Ｘ３、Ｙ３）、Ｓ２（Ｘ４、Ｙ４）とする。

このようにして、実装ツール５０の下端面の２つの角部の初期座標Ｃ１、Ｃ２と、一対の基準マーク６６ａの中心位置の初期座標Ｓ１、Ｓ２を制御装置３９の記憶部に格納したならば、搬送ガイド２１に基板２２を供給し、所定の位置、つまり実装位置に搬送位置決めする。

それと同時に、ピックアップツール１１によってウエハホルダ８からチップ６をピックアップし、そのチップ６を実装位置の上方からピックアップツール１１に上方に対向する位置まで水平に駆動された実装ツール５０によって受け渡した後、上記実装ツール５０は先ほどと逆の水平方向に駆動されて実装位置の上方に位置決めされる。

ついで、基板２２と実装ツール５０の間に上下カメラ３１を進入させ、その下カメラ部３２によって基板２２に設けられた一対の第１の位置合わせマーク（図示せず）を撮像し、上カメラ部３３によって実装ツール５０の下端面に保持されたチップ６に設けられた一対の第２の位置合わせマーク（図示せず）を撮像する。

上記下カメラ部３２と上カメラ部３３の撮像信号は画像処理部４０で処理されて制御装置３９に出力される。そして、制御装置３９に内蔵された演算処理部で処理されて第１の位置合わせマークと第２の位置合わせマークの座標が算出されて、これら座標から実装位置に対するチップ６の水平方向及び回転方向にずれ量が求められた後、そのずれ量が０になるよう実装ツール５０がＸ、Ｙ、及びθ方向に駆動される。

上下カメラ３１による撮像が開始されると同時に、基板２２の下方に位置決めされた実装ステージ２０が上昇して基板２２の下面を支持する。それによって、この基板２２は実装ステージ２０に内蔵されたヒータ２０ａによって数百度の温度になるよう加熱される。一方、実装ツール５０に保持されたチップ６は、この実装ツール５０に設けられたヒータ５１によって同じく数百度になるよう加熱される。

上記上下カメラ３１の撮像に基づいて上記実装ツール５０が実装位置の上方に位置決めされると、この実装ツール５０はＺ方向下方に駆動される。それによって、実装ツール５０の下端面に保持されたチップ６が上記基板２２に実装される。実装に際し、基板２２の実装位置に予め熱硬化性の接着剤が設けられていれば、その接着剤が各ヒータ２０ａ，５１の熱によって溶融硬化して基板２２にチップ６が固着される。

このような実装を繰り返して行うことで、上下カメラ３１や実装ツール５０、さらには上下カメラ３１を駆動位置決めするカメラテーブル２６や実装ツール５０を駆動位置決めするヘッドテーブル４３が実装ツール５０に設けられたヒータ５１や実装ステージ２０に設けられたヒータ２０ａの熱影響を受けて熱変形を生じる。

そのため、上下カメラ３１の撮像に基づいて基板２２に対して実装ツール５０に保持されたチップ６を実装位置の上方に位置決めしても、そのチップ６が実装位置からずれて位置決めされるということになる。

そこで、チップ６の実装を複数回、たとえば数十回或いは数百回程度繰り返して行ったならば、実装ツール５０と上下カメラ３１に熱変形が生じているか否かを測定する。この測定を行う場合、まず、搬送ガイド２１から基板２２を送り出し、ステージテーブル１７のＸテーブル１９に対向する部分に基板２２がない状態にする。

ついで、上記ステージテーブル１７のＸテーブル１９をＸ方向に駆動し、このＸテーブル１９上に設けられた位置補正手段６２の補正カメラ６４を第１の撮像位置、つまり上述した初期座標Ｃ１、Ｃ２を求めるときと同じ座標になるよう位置決めする。

上記補正カメラ６４を位置決めしたならば、この補正カメラ６４によってチップ６が保持されていない上記実装ツール５０の下端面を撮像し、この下端面の２つの角部の撮像信号を画像処理部４０で処理して、その座標を制御装置３９の演算処理部によって算出する。そして、算出された座標を制御装置３９の記憶部に格納する。

実装ツール５０が熱影響を受けて位置決め精度が低下していれば、補正カメラ６４によって撮像された下端面５０ａの画像は図６に鎖線で示すように初期状態に対して位置がずれることになる。位置ずれが生じたときの下端面５０ａの一対の角部の座標を経時座標とし、この経時座標をＣ１１（Ｘ１１、Ｙ１１）、Ｃ２２（Ｘ２２、Ｙ２２）として上記制御装置３９に記憶する。

経時座標Ｃ１１、Ｃ２２が算出されると、制御装置３９に設けられた演算処理部では、実装ツール５０の下端面の一対の角部の初期座標Ｃ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｃ２（Ｘ２、Ｙ２）と経時座標Ｃ１１（Ｘ１１、Ｙ１１）、Ｃ２２（Ｘ２２、Ｙ２２）のずれ量である差を求め、その差（Ｃ１−Ｃ１１）、（Ｃ２−Ｃ２２）を実装ツール５０の水平方向の補正量として制御装置３９の記憶部に記憶する。

つまり、初期座標Ｃ１、Ｃ２と経時座標Ｃ１１、Ｃ２２に差があれば、その差が熱影響によって生じた実装ツール５０の下端面の位置ずれ量として求めることができる。

上記補正カメラ６４による実装ツール５０の撮像が終了したならば、実装ツール５０と位置補正手段６２との間に上下カメラ３１を進入させ、この上下カメラ３１を上述した第２の撮像位置、つまり光軸が実装位置に一致するよう位置決めする。

ついで、上記下カメラ部３２によってゲージ部材６６の上面に設けられた一対の基準マーク６６ａを撮像し、その撮像信号を画像処理部４０で処理し、その中心座標を制御装置３９の演算処理部で算出する。算出された中心座標を制御装置３９の記憶部に格納する。

上下カメラ３１がヒータ２０ａ，５１の熱影響を受けてその光軸にずれが生じていると、下カメラ部３２によって撮像されたゲージ部材６６の画像は図７に鎖線で示すように初期状態の画像に対してずれが生じる。

ずれが生じたゲージ部材６６の画像の一対の基準マーク６６ａの中心座標を経時座標とし、この経時座標をＳ３１（Ｘ３１、Ｙ３１）、Ｓ３２（Ｘ３２、Ｙ３２）とする。

このようにして経時座標がＳ３１、Ｓ３２が算出されると、制御装置３９に設けられた演算処理部では、上記基準マーク６６ａの初期座標Ｓ１（Ｘ３、Ｙ３）、Ｓ２（Ｘ４、Ｙ４）と、経時座標Ｓ３１（Ｘ３１、Ｙ３１）、Ｓ３２（Ｘ３２、Ｙ３２）の差を求め、その差（Ｓ１−Ｓ３１）、（Ｓ２−Ｓ３２）を上下カメラ３１の水平方向の補正量として制御装置３９の記憶部に記憶する。

つまり、初期座標Ｓ１、Ｓ２と経時座標Ｓ３１、Ｓ３２に差があれば、その差が熱影響によって生じた上下カメラ３１の光軸の位置ずれ量となる。

このようにして、実装ツール５０と上下カメラ３１との熱変形による補正量（位置ずれ量）を算出したならば、基板２２に対してチップ６の実装を再開する。再開後に上記実装ツール５０によってチップ６を基板２２に実装する際、実装ツール５０はティーチングされた実装位置の上方に位置決され、上下カメラ３１はティーチングされた第２の撮像位置に位置決めされる。

実装ツール５０と上下カメラ３１が位置決めされたならば、上下カメラ３１の下カメラ部３２によって基板２２を撮像する。そして、その撮像によって求められた基板２２の実装位置の中心座標を上記上下カメラ３１の補正量（位置ずれ量）に基づいて補正する。つまり、上下カメラ３１の光軸座標を、この上下カメラ３１に生じた熱影響による位置ずれ量に基づいて補正する。

同様に、上下カメラ３１の上カメラ部３３によって実装ツール５０の下端面に保持されたチップ６を撮像したならば、その撮像によって求められたチップ６の中心座標を上記実装ツール５０の補正量（位置ずれ量）に基づいて補正する。つまり、実装ツール５０に保持されたチップ６の中心座標を、上記実装ツール５０に生じた熱影響による位置ずれ量に基づいて補正する。

そして、補正された基板２２の実装位置の中心に、補正されたチップ６の中心座標が一致するよう、実装ツール５０をＸ、Ｙ方向に駆動位置決めしてから、チップ６のθ方向のずれ量を補正した後、実装ツール５０を下降させれば、基板２２の実装位置の中心に、チップ６の中心座標を一致させてこのチップ６を基板２２に実装することができる。

つまり、上下カメラ３１や実装ツール５０及びこれらを駆動する機構がヒータ２０ａ，５１の熱影響を受けて光軸、軸芯或いは位置決め精度にずれが生じても、基板２２に対してチップ６を実装精度の低下を招くことなく実装することが可能となる。

上記位置補正手段６２を用いた上下カメラ３１と実装ツール５０の熱変形による補正量の算出は、上述したようにチップ６の実装を複数回、たとえば数十回或いは数百回行う毎に行われる。

それによって、上下カメラ３１と実装ツール５０が温度上昇する過程で生じる変形は勿論のこと、所定温度に上昇した後であっても、それ以前と異なる変形が生じたときには、その変形によって実装精度が低下するのを確実に防止することができる。

上記一実施の形態では実装ステージと実装ツールの両方にヒータが設けられている場合を例に挙げて説明したが、基板にチップを比較的低温度で実装できる場合などには、どちらか一方にヒータが設けられている場合であっても、本願発明は有効である。

また、位置補正手段をステージテーブルのＸテーブル上に設け、このＸテーブルを駆動して位置補正手段を実装位置の下方に位置決めしたが、位置補正手段をＸテーブルの側方のステージテーブル１７の動きに影響されない部分に固定的に設け、位置ずれ量を測定するときに、上下カメラと実装ツールを位置補正手段の上方に位置決めするようにしてもよい。つまり、位置補正手段は実装位置の近くである、上下カメラと実装ツールの移動可能な範囲内に設ければよい。

また、フリップチップ方式の実装装置を例に挙げて説明したが、ダイボンディング方式の実装装置であってもこの発明を適用することができる。

さらに、位置補正手段として実装ツールの下端面を撮像する補正カメラを例に挙げて説明したが、補正カメラに代わる手段としてたとえば一対のレーザ変位計を水平面上の互いに直交する位置に配置し、一方のレーザ変位計で実装ツールが熱影響を受ける前と後の実装ツールの下端のＸ方向の位置ずれ量を測定し、他方のレーザ変位計でＹ方向の位置ずれ量を測定するようにしてもよい。

６…チップ（電子部品）、２０…実装ステージ、２０ａ…ヒータ、２１…搬送ガイド、３１…上下カメラ、３２…下カメラ、３３…上カメラ、３９…制御装置、４０…画像処理部、４８…実装ヘッド、５０…実装ツール、５１…ヒータ。

Claims

基板と電子部品の少なくとも一方をヒータによって加熱し、上記基板に上記電子部品を実装する実装装置であって、
下端面に上記電子部品が保持される実装ツールと、
この実装ツールに保持された電子部品と上記基板とを撮像する上下カメラと、
この上下カメラの撮像に基づいて上記実装ツールを実装位置に対して位置決めして上記電子部品を上記基板に実装させる制御手段と、
上記実装位置の近くに設けられ上記実装ツールと上記上下カメラが上記ヒータから受ける熱影響によって上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する位置補正手段と
を具備し、
上記位置補正手段は、
上記実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の上記実装ツールの下端面を撮像し、それらの撮像信号で上記実装ツールが熱影響を受けたときに生じる上記下端面の水平方向の位置ずれ量を上記制御手段によって算出させるための補正カメラと、
上面に上記上下カメラによって撮像される基準マークが設けられ上記上下カメラが熱影響を受ける前と受けた後に上記基準マークを撮像し、それらの撮像信号で上記上下カメラが熱影響を受けたときに生じる光軸のずれ量を上記制御手段によって算出させるためのゲージ部材と
を備えていることを特徴とする電子部品の実装装置。
上記ゲージ部材は、中心部には透孔が形成され保持手段によって水平に保持されていて、上記補正カメラは上記ゲージ部材の上記透孔に対向する下方に光軸を垂直にして上記ゲージ部材と一体的に設けられていて、
上記ゲージ部材と上記補正カメラは、上記実装位置の下方に対して進退可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
上記制御手段は、上記位置補正手段による補正が上記電子部品の複数回の実装毎に行われるよう制御することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
基板と電子部品の少なくとも一方をヒータによって加熱し、上記基板に上記電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ツールの下端面に上記電子部品が保持される工程と、
この実装ツールに保持された電子部品と上記基板とを上下カメラによって撮像する工程と、
上記上下カメラの撮像に基づいて上記実装ツールを実装位置に対して位置決めして上記電子部品を上記基板に実装する工程と、
上記実装ツールと上記上下カメラが上記ヒータから受ける熱影響によって変形して上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する工程と
を具備し、
上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する工程は、
上記実装ツールが熱影響を受ける前と受けた後の上記実装ツールの下端面を補正カメラによって撮像し、その撮像に基づいて上記実装ツールが熱影響を受けたときに生じる上記下端面の水平方向の位置ずれ量を算出する工程と、
上記上下カメラが熱影響を受ける前と受けた後に、ゲージ部材の上面に設けられた基準マークを撮像し、その撮像に基づいて上記上下カメラが熱影響を受けたときに生じる撮像位置の水平方向の位置ずれ量を算出する工程と
を備えていることを特徴とする電子部品の実装方法。
上記電子部品の実装位置がずれるのを補正する工程は、上記電子部品の複数回の実装毎に行うことを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装方法。