JP6883728B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、バンプ付き電子部品に接合材を転写して基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。

下面に複数のバンプが形成された電子部品は、転写皿に塗膜で供給される半田ペーストなどの接合材を各バンプの下部に付着（転写）させた後、基板に実装される。バンプに転写された接合材の付着量が適正な範囲より少ない場合は、基板の電極との間で導通不良や接合強度不足などが生じ、付着量が適正な範囲より多い場合は、隣接する電極との間で過剰な半田による短絡（ショート）などが生じて接合不良となるため、接合材の転写後に接合材の付着状態を観察することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電子部品実装装置では、接合材の転写後に２次元カメラによって電子部品を下方から撮像し、平面視した状態における各バンプに付着している接合材の面積を指標値として接合材の付着量を疑似的に算出している。

特開２００９―２７７９７１号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、平面視した状態の接合材の面積が同じバンプにおいて、転写の不具合で発生している接合材の過不足や不均一な付着を区別することができず、接合材の転写状態に応じて接合材の転写を適切に調整することができないという問題点があった。

そこで本発明は、接合材の転写状態に応じてバンプ付き電子部品への接合材の転写を適切に調整することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装装置は、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、前記基板を保持する基板保持部と、前記電子部品を保持して上下方向に移動させる搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記電子部品の前記バンプに転写により塗布させるペースト状の接合材を塗膜で供給するペースト転写部と、前記搭載ヘッドと前記ペースト転写部を制御して、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させ、前記バンプを前記接合材に浸して前記バンプに前記接合材を塗布させる転写制御部と、前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写される前後の前記電子部品を下面側から３次元撮像する部品撮像カメラと、前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプの高さと前記バンプに付着した前記接合材の所定の高さでの面積を含む前記バンプの形状を抽出する形状抽出部と、抽出された前記バンプの形状に基づいて、前記バンプへの接合材の付着状態を判断する判断部と、を備え、前記判断部は、前記接合材の転写前後の前記バンプの形状に基づいて前記接合材の付着状態を判断し、前記判断部により、前記接合材の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、前記転写制御部は、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布を調整することを特徴とする。

本発明の電子部品実装方法は、基板を保持する基板保持部と、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を保持して上下方向に移動させる搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記電子部品の前記バンプに転写により塗布させるペースト状の接合材を塗膜で供給するペースト転写部と、前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写される前後の前記電子部品を下面側から３次元撮像する部品撮像カメラと、を備えた電子部品実装装置によって、前記バンプ付き電子部品を前記基板に実装する電子部品実装方法であって、前記接合材が転写される前の前記電子部品を前記部品撮像カメラにより撮像する転写前撮像工程と、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させ、前記バンプを前記接合材に浸して前記バンプに前記接合材を塗布させる転写工程と、前記接合材が転写された後の前記電子部品を前記部品撮像カメラにより撮像する転写後撮像工程と、前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプの高さと前記バンプに付着した前記接合材の所定の高さでの面積を含む前記バンプの形状を抽出する形状抽出工程と、前記接合材の転写前後の前記バンプの形状に基づいて、前記接合材の付着状態を判断する判断工程と、を含み、前記判断工程において、前記接合材の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、次の前記転写工程において、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布が調整されることを特徴とする。

本発明によれば、接合材の転写状態に応じてバンプ付き電子部品への接合材の転写を適切に調整することができる。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置によって基板に実装される（ａ）電子部品の底面図（ｂ）正常な電子部品の側面図（ｃ）上方に反った電子部品の側面図（ｄ）下方に反った電子部品の側面図 （ａ），（ｂ），（ｃ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置による接合材の転写の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本実施の一実施の形態の電子部品実装装置によって基板に実装される（ａ）電子部品の接合材の転写前の説明図（ｂ）（ｃ）（ｄ）正常に接合材が転写された電子部品の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本実施の一実施の形態の電子部品実装装置によって基板に実装される電子部品に転写した接合材に過不足がある付着状態の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本実施の一実施の形態の電子部品実装装置によって基板に実装される電子部品に転写した接合材に面積不足がある付着状態の説明図 本実装の一実施の形態の電子部品実装装置による電子部品実装方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、電子部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図１における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図１における上下方向）が示される。図３、及び後述する一部では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図３における上下方向）が示される。Ｚ方向は、電子部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向である。

まず図１を参照して、本発明の一実施の形態における電子部品実装装置１について説明する。基台１ａの上面には基板搬送機構２がＸ方向に配設されている。基板搬送機構２は上流側装置から受け渡された基板３を搬送して、以下に説明する実装作業位置に位置決めする。基板搬送機構２は基板保持部２ａを備えており、実装作業位置に位置決めされた基板３を基板保持部２ａの基板保持テーブル２ｂ（図２参照）によって下方より支持して保持する。

基板搬送機構２の両側には部品供給部４Ａ，４Ｂが配設されている。一方側の部品供給部４Ａには、トレイ５に格納されたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の複数のバンプ付き電子部品を供給するトレイフィーダ６とペースト転写部７がＸ方向に並列して装着されている。他方側の部品供給部４Ｂには、キャリアテープに保持されたチップ部品等の小型部品を供給する複数のテープフィーダ８が並設して装着されている。

ここで図３（ａ）、図３（ｂ）を参照して、トレイフィーダ６が供給するバンプ付き電子部品（以下、「部品Ｄ」と称する。）の構造について説明する。部品Ｄは、半導体チップを内蔵する本体部Ｄａの下面に、はんだボールなどで形成される複数のバンプＢを備えている。この例では、部品Ｄは等間隔の格子点に１６個（４×４）のバンプＢを備えている。バンプＢは本体部Ｄａに内蔵される半導体チップと電気的に接続されており、リフロー（はんだ付け）により部品Ｄと基板３のランドを接続する。

図２において、ペースト転写部７は、後述する搭載ヘッド１１Ａに装着された吸着ノズル１１ｂに保持された部品Ｄに転写により塗布されるペースト状の接合材２２を塗膜２２ａの状態で供給する機能を有する。接合材２２は、バンプＢを基板３のランドに接合する接合方法に応じて選択されるものであり、フラックスや、フラックス中に半田粒子を含有させたクリーム半田、エポキシ樹脂接着剤に銀などの導電粒子を含有させた導電性ペーストなど、各種のものを選択することができる。

図１において、基台１ａのＸ方向の一端部にはリニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム９がＹ方向に配設されている。Ｙ軸ビーム９には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム１０Ａ，１０ＢがＹ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸ビーム１０Ａ，１０Ｂには、搭載ヘッド１１Ａ，１１ＢがＸ方向に移動自在に装着されている。Ｙ軸ビーム９及びＸ軸ビーム１０Ａを駆動することにより、搭載ヘッド１１Ａは水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動する。同様に、Ｙ軸ビーム９及びＸ軸ビーム１０Ｂを駆動することにより、搭載ヘッド１１Ｂは水平方向に移動する。すなわち、Ｙ軸ビーム９及びＸ軸ビーム１０Ａ、Ｙ軸ビーム９及びＸ軸ビーム１０Ｂは、搭載ヘッド１１Ａ、搭載ヘッド１１Ｂを水平方向に移動させるヘッド移動機構１２（図５参照）を構成する。

図１において、搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂは、複数の単位移載ヘッド１１ａを備えている。単位移載ヘッド１１ａには、下端部に部品Ｄを吸着可能な吸着ノズル１１ｂ（図２参照）が装着される。吸着ノズル１１ｂは、単位移載ヘッド１１ａが備えるノズル昇降機構１１ｃ（図５参照）を駆動することによって個別に上下方向（Ｚ方向）に昇降する。

搭載ヘッド１１Ａは、トレイフィーダ６から供給される部品Ｄを吸着ノズル１１ｂにより吸着し、実装作業位置に位置決めされたて基板保持部２ａに保持された基板３に搭載する機能を有する。すなわち、搭載ヘッド１１Ａは、下面に複数のバンプＢが形成されたバンプ付き電子部品（部品Ｄ）を保持して上下方向に移動させる。搭載ヘッド１１Ｂは、テープフィーダ８から供給される小型部品を吸着ノズル１１ｂにより吸着し、実装作業位置に位置決めされて基板保持部２ａに保持された基板３に搭載する機能を有する。

図１において、搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂが取り付けられた結合プレート１０ａには、Ｘ軸ビーム１０Ａ，１０Ｂの下面側に位置して、搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂと一体的に移動する基板認識カメラ１４が撮像方向を下向きにした姿勢で配設されている。搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂを基板保持部２ａに保持された基板３の上方に移動させることにより、基板認識カメラ１４によって基板３の位置認識マーク（図示省略）などが撮像される。基台１ａにおいて部品供給部４Ｂと基板搬送機構２との間には、部品認識カメラ１５が配設されている。部品認識カメラ１５は、その上方を移動する搭載ヘッド１１Ｂに保持された小型部品を下方から撮像する。

基台１ａにおいて部品供給部４Ａと基板搬送機構２との間には、３次元カメラユニット１６が配設されている。３次元カメラユニット１６は、トレイフィーダ６が供給する部品Ｄをピックアップした搭載ヘッド１１Ａがトレイフィーダ６からペースト転写部７に至るまでの移動経路（矢印ａ）と、ペースト転写部７から基板保持部２ａに至るまでの搭載ヘッド１１Ａの移動経路（矢印ｂ）が重複する位置に配設されている。３次元カメラユニット１６は、その上方を移動する搭載ヘッド１１Ａに保持された接合材２２が転写される前後の部品Ｄ（電子部品）を下面側から３次元撮像する。

ここで図２を参照して、３次元カメラユニット１６の構成について説明する。３次元カメラユニット１６は、３台のカメラ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを備えている。中央のカメラ１７ｂは、撮像方向１８ｂを垂直上方に向けて配設されている。中央のカメラ１７ｂの両側に配置されるカメラ１７ａとカメラ１７ｃは、撮像方向１８ａ，１８ｃを垂直から内側（中央のカメラ１７ｂの撮像方向１８ｂ側）に傾けて配設されている。

３台のカメラ１７ａ，１７ｂ，１７ｃの撮像データは、３次元カメラユニット１６が備える３次元処理部１９で３次元認識処理されて、上方に位置する部品Ｄの下面に形成されたバンプＢの形状を含む３次元情報が取得される。なお、３次元カメラユニット１６はこの構成に限定されることはなく、上方に位置する部品Ｄの３次元情報を取得できるものであればよい。

図１において、部品認識カメラ１５の側方、および、３次元カメラユニット１６の側方には、それぞれ部品廃棄部２０が配設されている。部品廃棄部２０には、吸着ノズル１１ｂが吸着した部品Ｄや小型部品であって、部品認識カメラ１５や３次元カメラユニット１６などによる検査の結果、形状不良、転写された接合材２２の付着状態不良、吸着姿勢不良などの不良により基板３に搭載しないと判断された部品Ｄや小型部品が廃棄される。

次に図２を参照して、ペースト転写部７の構成について説明する。ペースト転写部７は、搭載ヘッド１１Ａの移動経路に配設されている（図１の矢印ａ，ｂ参照）。ペースト転写部７は、搭載ヘッド１１Ａに装着された吸着ノズル１１ｂに保持された部品Ｄ（電子部品）のバンプＢに転写により塗布させるペースト状の接合材２２を、転写ステージ２１の塗膜形成面２１ａに形成された塗膜２２ａの形で供給する。転写ステージ２１は、平滑な塗膜形成面２１ａを有する凹形状の容器である。転写ステージ２１の上方にはスキージ２３が配設されている。スキージ２３は、スキージ駆動部２４によって昇降し（矢印ｃ）、塗膜形成面２１ａに沿って水平往復動（矢印ｄ）する。

スキージ２３をスキージ駆動部２４によって塗膜形成面２１ａに沿って水平往復動させるスキージング動作を行うことにより、塗膜形成面２１ａには所定の塗膜の厚さＴの接合材２２の塗膜２２ａが形成される。形成される塗膜の厚さＴは、スキージング動作時のスキージ２３の塗膜形成面２１ａからの距離（スキージの高さ位置）によって調整することができる。スキージング動作時のスキージの高さ位置は、電子部品実装装置１が備える記憶部３１に成膜データ３１ｃとして記憶されている（図５参照）。すなわち、ペースト転写部７は、成膜データ３１ｃに含まれるスキージ高さ位置を変更することで、塗膜の厚さＴを調整することができる。

次に図２、図４を参照して、搭載ヘッド１１Ａに装着された吸着ノズル１１ｂが保持する部品ＤのバンプＢにペースト転写部７が供給する接合材２２を転写により塗布させて、基板３に搭載する部品搭載動作について説明する。図４（ａ）において、ペースト転写部７は、スキージ２３を成膜データ３１ｃに含まれるスキージの高さ位置に合わせて水平往復動（矢印ｇ）させるスキージング動作を実行させる。スキージング動作により、転写ステージ２１の塗膜形成面２１ａ上に塗膜の厚さＴの接合材２２の塗膜２２ａが形成される。搭載ヘッド１１Ａは、トレイフィーダ６より吸着ノズル１１ｂで部品Ｄをピックアップし、転写ステージ２１の上方の待機位置Ｅまで移動して待機している。

図４（ｂ）において、次いで搭載ヘッド１１Ａは、ノズル昇降機構１１ｃを駆動させて吸着ノズル１１ｂを転写動作ストロークＦだけ下降させ（矢印ｈ、図２の矢印ｅ）、部品Ｄの下面のバンプＢの下部をペースト転写部７に形成された接合材２２の塗膜２２ａに浸す。図４（ｃ）において、次いで搭載ヘッド１１Ａは、ノズル昇降機構１１ｃを駆動させて吸着ノズル１１ｂを待機位置Ｅまで上昇させる（矢印ｉ）。これにより、部品Ｄの各バンプＢに接合材２２が付着される（転写により塗布される）。

搭載ヘッド１１Ａの転写動作における吸着ノズル１１ｂの転写動作ストロークＦは、電子部品実装装置１が備える記憶部３１に転写データ３１ｄとして記憶されている（図５参照）。部品ＤのバンプＢを接合材２２の塗膜２２ａに浸す深さ（バンプＢに付着させる接合材２２の付着量）は、転写動作ストロークＦによって調整することができる。すなわち、搭載ヘッド１１Ａは、転写データ３１ｄに含まれる転写動作ストロークＦを変更することで、バンプＢに付着させる接合材２２の付着量を調整することができる。

図２において、転写動作によってバンプＢに接合材２２を塗布させた搭載ヘッド１１Ａは、３次元カメラユニット１６の上方まで移動する（矢印ｂ１）。３次元カメラユニット１６は、部品Ｄを３次元撮像して接合材２２が塗布されたバンプＢの３次元情報を取得する。次いで搭載ヘッド１１Ａは基板保持部２ａに保持されている基板３の上方まで移動して、吸着ノズル１１ｂが保持する部品Ｄを基板３の実装位置に合わせる（矢印ｂ２）。次いで搭載ヘッド１１Ａは、ノズル昇降機構１１ｃを駆動させて吸着ノズル１１ｂを下降させ（矢印ｆ）、部品Ｄを基板３に搭載させる。

次に図５を参照して、電子部品実装装置１の制御系について説明する。電子部品実装装置１は、制御部３０、記憶部３１、基板搬送機構２、トレイフィーダ６、テープフィーダ８、ノズル昇降機構１１ｃ、ヘッド移動機構１２、基板認識カメラ１４、部品認識カメラ１５、３次元カメラユニット１６、スキージ駆動部２４、報知部２５を備えている。制御部３０はＣＰＵ機能を備える演算処理装置であり、内部処理機能として搭載制御部３０ａ、成膜動作制御部３０ｂ、形状抽出部３０ｃ、判断部３０ｄを備えている。記憶部３１は記憶装置であり、部品データ３１ａ、実装データ３１ｂ、成膜データ３１ｃ、転写データ３１ｄ、形状データ３１ｅ、基準データ３１ｆなどを記憶する。

部品データ３１ａは、実装対象となる部品Ｄの種類やサイズ等の情報を含むデータである。実装データ３１ｂは、基板３に部品Ｄを実装するためのデータであり、部品Ｄの種類、実装位置、接合材２２の転写の有無などの情報が含まれる。る。搭載制御部３０ａは、部品データ３１ａ、実装データ３１ｂに基づいて、基板搬送機構２、トレイフィーダ６、テープフィーダ８、ノズル昇降機構１１ｃ、ヘッド移動機構１２を制御して、基板保持部２ａに保持された基板３に搭載ヘッド１１Ａ，１１Ｂによって部品Ｄまたは小型部品の搭載させる部品搭載動作を実行させる。

図５において、成膜データ３１ｃは、ペースト転写部７によって接合材２２の塗膜２２ａを形成させるスキージング動作のためのデータであり、スキージング動作時のスキージの高さ位置の情報などが含まれる。成膜動作制御部３０ｂは、成膜データ３１ｃに基づいてペースト転写部７のスキージ駆動部２４を制御して、接合材２２の塗膜２２ａを形成するスキージング動作を実行させる。その際、成膜動作制御部３０ｂは、成膜データ３１ｃに記憶されるスキージの高さ位置に基づいてスキージ２３の高さを変更してスキージング動作を実行させる。

転写データ３１ｄは、搭載ヘッド１１Ａによって吸着ノズル１１ｂが保持する部品ＤのバンプＢをペースト転写部７が供給する接合材２２に浸して塗布させる転写動作のためのデータであり、ノズル昇降機構１１ｃを駆動させて吸着ノズル１１ｂを下降させるＺ方向の距離である転写動作ストロークＦなどが含まれる。搭載制御部３０ａは、転写データ３１ｄに記憶される転写動作ストロークＦに基づいて、転写動作における部品Ｄを保持する吸着ノズル１１ｂの下降を制御する。

このように、成膜動作制御部３０ｂと搭載制御部３０ａは、搭載ヘッド１１Ａとペースト転写部７を制御して、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させ、バンプＢを接合材２２に浸してバンプＢに接合材２２を塗布させる転写制御部となる。バンプＢの転写により塗布される接合材２２の付着量は、転写動作時にバンプＢを接合材２２に浸す深さによって調整することができる。つまり、成膜データ３１ｃに記憶するスキージの高さ位置を変更して接合材２２の塗膜の厚さＴを変更する、または、転写データ３１ｄに記憶する転写動作ストロークＦを変更することで、バンプＢに付着させる接合材２２の付着量を調整できる。これにより、転写制御部は、バンプＢへの接合材２２の塗布を調整する。

図５において、形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６によって撮像された３次元撮像認識結果に基づいて、接合材２２の転写前のバンプの高さＨｂ（図６（ａ）参照）、接合材２２の転写後のバンプの高さＨａ（図６（ｂ）参照）を含む３次元情報（形状情報）を抽出する。すなわち、形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６（部品撮像カメラ）による撮像結果を認識処理することにより、バンプの高さＨａ，Ｈｂを含むバンプＢの形状を抽出する。抽出結果は、形状データ３１ｅとして記憶部３１に記憶される。

基準データ３１ｆは、判断部３０ｄが部品ＤのバンプＢに転写された接合材２２の付着状態の合否を判断するための基準情報であり、付着高の下限Ｈｌ、付着高の上限Ｈｈ、付着面積の下限Ｓｌなどが含まれる。判断部３０ｄは、基準データ３１ｆ、形状データ３１ｅに含まれる抽出された接合材２２の転写前後のバンプＢの形状に基づいて、バンプＢへの接合材２２の付着状態を判断する。報知部２５は、報知灯、フラッシュランプ、ブザーなどであり、判断部３０ｄがバンプＢへの接合材２２の付着状態が不良であると判断した場合に作業者にその旨を報知する。

次に図６〜図８を参照して、形状抽出部３０ｃによって抽出される接合材２２の転写前後のバンプＢの形状と、判断部３０ｄによるバンプＢへの接合材２２の付着状態の合否判断のための基準情報について説明する。図６（ａ）は、接合材２２を転写する前の部品Ｄの状態を示している。図６（ａ）には、部品Ｄの本体部Ｄａの下面Ｄｂに形成された複数のバンプＢのうち、Ｘ方向に一列に並ぶ４個のバンプＢ１〜Ｂ４を側方から見た状態を示している。部品Ｄには反りが無く、全てのバンプＢ１〜Ｂ４で本体部Ｄａの下面Ｄｂを基点とするバンプの高さＨｂは同じである。形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６の撮像結果より、接合材２２を転写する前の部品ＤのバンプＢ１〜Ｂ４のバンプの高さＨｂを抽出する。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す部品Ｄに接合材２２を転写した後の部品Ｄの状態を示している。各バンプＢ１〜Ｂ４の下部には、適正な付着量の接合材２２が付着している。形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６の撮像結果より、接合材２２を転写した後の部品ＤのバンプＢ１〜Ｂ４の高さＨａを抽出する。また、形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６の撮像結果より、適正な接合材２２の付着量の範囲における付着高の下限Ｈｌと付着高の上限ＨｈでのＸＹ平面（以下、それぞれ「Ｈｌ断面」、「Ｈｈ断面」と称する。）を抽出する。

図６（ｃ）にＨｌ断面を、図６（ｄ）にＨｈ断面を示す。図６（ｂ）に示すように、接合材２２を転写した後の部品ＤのバンプＢ１〜Ｂ４の高さＨａは適正な接合材２２の付着量の範囲である付着高の下限Ｈｌと上限Ｈｈの間にある。そのため、図６（ｃ）のＨｌ断面ではバンプＢ１〜Ｂ４に付着した接合材２２が抽出され、図６（ｄ）のＨｈ断面ではバンプＢ１〜Ｂ４に付着した接合材２２は抽出されない。このように、判断部３０ｄは、Ｈｌ断面において全てバンプＢ１〜Ｂ４に付着した接合材２２が抽出され、Ｈｈ断面では抽出されない場合、接合材２２の付着量が所定の範囲にあり付着状態が正常であると判断する。

図７には、バンプＢに付着した接合材２２の付着状態が正常ではない一例を示す。この例では、バンプＢ１とバンプＢ３には適正な付着量の接合材２２が付着しているが、バンプＢ２は接合材２２が不足（少ない）しており、バンプＢ４は接合材２２が過多（多い）である。そのため、図７（ｂ）に示すＨｌ断面においてバンプＢ２に付着した接合材２２が抽出されず、図７（ｃ）に示すＨｈ断面においてバンプＢ４に付着した接合材２２が抽出される。すなわち、判断部３０ｄは、Ｈｌ断面において接合材２２が抽出されない場合は付着量が少なく、Ｈｈ断面において接合材２２が抽出されると付着量が多いと判断する。

このように、判断部３０ｄは、バンプＢに付着した接合材２２の付着量によって接合材２２の付着状態が所定の状態にあるかないかを判断する。そして、判断部３０ｄが接合材２２の付着量が所定の範囲より多い（図７のバンプＢ４）と判断すると、転写制御部（搭載制御部３０ａ、成膜動作制御部３０ｂ）は、ペースト転写部７が供給する接合材２２の塗膜の厚さＴを薄くさせる、または、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させる転写動作ストロークＦを短縮させることの少なくともいずれかで、バンプＢへの接合材２２の塗布を調整する。より具体的には、判断部３０ｄは、成膜データ３１ｃが記憶するスキージの高さ位置が低くなるように更新させ、または、転写データ３１ｄが記憶する転写動作ストロークＦが小さくなるように更新させる。

また、判断部３０ｄが接合材２２の付着量が所定の範囲より少ない（図７のバンプＢ２）と判断すると、転写制御部（搭載制御部３０ａ、成膜動作制御部３０ｂ）は、ペースト転写部７が供給する接合材２２の塗膜の厚さＴを厚くさせる、または、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させる転写動作ストロークＦを延長させることの少なくともいずれかで、バンプＢへの接合材２２の塗布を調整する。より具体的には、判断部３０ｄは、成膜データ３１ｃが記憶するスキージの高さ位置が高くなるように更新させ、または、転写データ３１ｄが記憶する転写動作ストロークＦが大きくなるように更新させる。

図８には、バンプＢに付着した接合材２２の付着状態が正常ではないその他の例を示す。この例では、バンプＢ１、バンプＢ３、バンプＢ４には適正な付着量の接合材２２が付着している。バンプＢ２の接合材２２が付着している高さも、付着高の下限Ｈｌと付着高の上限Ｈｈの範囲に入っている。そのため、図８（ｂ）のＨｌ断面ではバンプＢ２に付着した接合材２２が抽出され、図８（ｃ）のＨｈ断面ではバンプＢ２に付着した接合材２２は抽出されない。しかし、バンプＢ２は、付着高の下限Ｈｌと付着高の上限Ｈｈの範囲にある接合材２２の面積（付着量）が付着面積の下限Ｓｌより小さい。つまり、Ｈｌ断面で抽出されるバンプＢ２に付着した接合材２２の面積が付着面積の下限Ｓｌよりも小さい。

このように、接合材２２の付着量が一部のバンプＢ２で、付着した接合材２２が所定の高さの範囲（付着高の下限Ｈｌと付着高の上限Ｈｈの範囲）にある面積の範囲を外れている（付着面積の下限Ｓｌより小さい）場合、判断部３０ｄは、接合材２２の付着状態が不良であると判断する。そして、報知部２５はその旨を報知する。すなわち、判断部３０ｄにより、接合材２２の付着量が一部のバンプＢ２で所定の範囲を外れていると判断された場合に、報知部２５が接合材２２の付着状態が不良である旨を報知する。

次に図９のフローに沿って、電子部品実装装置１によって、部品Ｄ（バンプ付き電子部品）を基板３に実装する電子部品実装方法について説明する。まず、搭載制御部３０ａはトレイフィーダ６、搭載ヘッド１１Ａ、ノズル昇降機構１１ｃ、ヘッド移動機構１２を制御して、トレイフィーダ６より部品Ｄを吸着ノズル１１ｂによってピックアップする（ＳＴ１：部品ピックアップ工程）。次いで搭載制御部３０ａはヘッド移動機構１２を制御して、搭載ヘッド１１Ａを３次元カメラユニット１６の上方に移動させ、接合材２２が転写される前の部品Ｄ（電子部品）を３次元カメラユニット１６（部品撮像カメラ）により撮像させる（ＳＴ２：転写前撮像工程）。

次いで形状抽出部３０ｃが、３次元カメラユニット１６の撮像結果を認識処理することにより、接合材２２が転写される前の部品Ｄの形状を抽出し、判断部３０ｄが抽出された形状に基づき、部品Ｄの形状が良か不良かを判断する（ＳＴ３：部品良否判断工程）。抽出された接合材２２が転写される前の部品Ｄの形状は、形状データ３１ｅとして記憶部３１に記憶される。図３（ｂ）に示す部品Ｄには反りがなくて全てのバンプＢの着地位置が揃っているため、判断部３０ｄにより良品と判断される。図３（ｃ）に示す部品Ｄは上方に反っており、図３（ｄ）に示す部品Ｄは下方に沿っており、いずれもバンプＢの着地位置が揃っておらず、判断部３０ｄにより不良と判断される。

図９において、判断部３０ｄにより部品Ｄが不良と判断されると（ＳＴ３においてＹｅｓ）、搭載制御部３０ａはヘッド移動機構１２を制御して、搭載ヘッド１１Ａを部品廃棄部２０の上方まで移動させて、吸着ノズル１１ｂが保持する不良の部品Ｄを部品廃棄部２０に廃棄させる（ＳＴ４：不良部品廃棄工程）。不良の部品Ｄが廃棄されると、部品ピックアップ工程（ＳＴ１）に戻ってトレイフィーダ６より新しい部品Ｄが吸着ノズル１１ｂによってピックアップされる。このように、転写前に部品Ｄの形状を検査して形状不良の部品Ｄを廃棄することにより、転写による接合材２２の付着不良を防止することができる。

判断部３０ｄにより部品Ｄが良品と判断されると（ＳＴ３においてＮｏ）、成膜動作制御部３０ｂはペースト転写部７のスキージ駆動部２４を制御して、スキージング動作を実行させて接合材２２の塗膜２２ａを形成させる。そして、搭載制御部３０ａはヘッド移動機構１２を制御して搭載ヘッド１１Ａをペースト転写部７の上方まで移動させ、搭載制御部３０ａはノズル昇降機構１１ｃを制御して、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させ、バンプＢを接合材２２に浸してバンプＢに接合材２２を塗布させる（ＳＴ５：転写工程）。

図９において、次いで搭載制御部３０ａはヘッド移動機構１２を制御して、搭載ヘッド１１Ａを３次元カメラユニット１６の上方に移動させ、接合材２２が転写された後の部品Ｄ（電子部品）を３次元カメラユニット１６（部品撮像カメラ）により撮像させる（ＳＴ６：転写後撮像工程）。次いで形状抽出部３０ｃは、３次元カメラユニット１６（部品撮像カメラ）による撮像結果を認識処理することにより、接合材２２を転写する後のバンプの高さＨａを含むバンプＢの形状を抽出する（ＳＴ７：形状抽出工程）。より具体的には、形状抽出部３０ｃは、Ｈｌ断面、Ｈｈ断面における接合材２２（またはバンプＢ）を抽出し、形状データ３１ｅとして記憶部３１に記憶させる。

次いで判断部３０ｄは、形状データ３１ｅに含まれる接合材２２の転写前後のバンプＢの形状に基づいて、接合材２２を転写した後の全てのバンプＢの高さＨａが付着高の上限Ｈｈを超えている（接合材２２の付着量が所定の範囲より多い）か、否かを判断する（ＳＴ８：上限判断工程）。より具体的には、判断部３０ｄは、Ｈｈ断面において全てのバンプＢに接合材２２があるか否かを判断する。

図９において、付着している接合材２２が所定より多いと判断された場合（ＳＴ８においてＹｅｓ）、判断部３０ｄは、転写による塗布を減量するように成膜データ３１ｃまたは転写データ３１ｄを更新し、吸着ノズル１１ｂが保持する付着状態不良の部品Ｄを部品廃棄部２０に廃棄させる（ＳＴ９：減量処理工程）。不良の部品Ｄが廃棄されると、部品ピックアップ工程（ＳＴ１）に戻ってトレイフィーダ６より新しい部品Ｄが吸着ノズル１１ｂによってピックアップされ、次回の転写工程（ＳＴ５）において塗布される接合材２２が少なくなるように調整された転写が行われる。

このように、上限判断工程（ＳＴ８）（判断工程）において、バンプＢに付着した接合材２２の付着量が所定の範囲より多いと判断された場合に、次回の転写工程（ＳＴ５）において、ペースト転写部７が供給する接合材２２の塗膜の厚さＴを薄くする、または、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させる転写動作ストロークＦを短縮することの少なくともいずれかで、バンプＢへの接合材２２の塗布が調整される。

図９において、付着している接合材２２が所定より多くない判断された場合（ＳＴ８においてＮｏ）、判断部３０ｄは、形状データ３１ｅに含まれる接合材２２の転写前後のバンプＢの形状に基づいて、接合材２２を転写した後の全てのバンプＢの高さＨａが付着高の下限Ｈｌを下回っている（接合材２２の付着量が所定の範囲より少ない）か、否かを判断する（ＳＴ１０：下限判断工程）。より具体的には、判断部３０ｄは、Ｈｌ断面において全てのバンプＢに接合材２２がないか否かを判断する。

付着している接合材２２が所定より少ないと判断された場合（ＳＴ１０においてＹｅｓ）、判断部３０ｄは、転写による塗布を増量するように成膜データ３１ｃまたは転写データ３１ｄを更新し、吸着ノズル１１ｂが保持する付着状態不良の部品Ｄを部品廃棄部２０に廃棄させる（ＳＴ１１：増量処理工程）。不良の部品Ｄが廃棄されると、部品ピックアップ工程（ＳＴ１）に戻ってトレイフィーダ６より新しい部品Ｄが吸着ノズル１１ｂによってピックアップされ、次回の転写工程（ＳＴ５）において塗布される接合材２２が多くなるように調整された転写が行われる。

このように、下限判断工程（ＳＴ１０）（判断工程）において、バンプＢに付着した接合材２２の付着量が所定の範囲より少ないと判断された場合に、次回の転写工程（ＳＴ５）において、ペースト転写部７が供給する接合材２２の塗膜の厚さＴを厚くする、または、搭載ヘッド１１Ａが保持する部品Ｄ（電子部品）をペースト転写部７に向けて下降させる転写動作ストロークＦを延長することの少なくともいずれかで、バンプＢへの接合材２２の塗布が調整される。

なお、上限判断工程（ＳＴ８）または下限判断工程（ＳＴ１０）において、接合材２２の付着量が所定の範囲より多い又は少ないと判断される判断対象のバンプＢは、必ずしも部品Ｄの全てのバンプＢである必要はない。例えば、８０％以上のバンプＢにおいて付着量が多い又は少ないと判断されると、減量処理工程（ＳＴ９）又は増量処理工程（ＳＴ１１）を実行するようにしてもよい。

図９において、付着している接合材２２が所定より少なくない判断された場合（ＳＴ１０においてＮｏ）、判断部３０ｄは、形状データ３１ｅに含まれる接合材２２の転写前後のバンプＢの形状に基づいて、接合材２２を転写した後の一部（例えば、１，２個）のバンプＢの高さＨａが付着高の上限Ｈｈを超えている、または、付着高の下限Ｈｌを下回っている（接合材２２の付着量が所定の範囲を外れた）か、否かを判断する（ＳＴ１２：均一性判断工程）。より具体的には、判断部３０ｄは、一部のバンプＢにＨｈ断面において接合材２２がある、または、Ｈｌ断面において接合材２２がないか否かを判断する。

均一性判断工程（ＳＴ１２）（判断工程）において、接合材２２の付着量が一部のバンプＢで所定の範囲を外れたと判断された場合（Ｙｅｓ）に、判断部３０ｄは報知部２５を作動させて、接合材２２の付着状態が不良であることを報知させる（ＳＴ１３：報知工程）。均一性判断工程（ＳＴ１２）（判断工程）において、接合材２２の付着量が一部のバンプＢで所定の範囲を外れていないと判断された場合（Ｎｏ）、判断部３０ｄは、バンプＢに付着された接合材２２の形状が異常か否かを判断する（ＳＴ１４：形状判断工程）。より具体的には、判断部３０ｄは、Ｈｌ断面における接合材２２の面積が付着面積の下限Ｓｌよりも小さいか否かを判断する。

付着した接合材２２の形状がいずれかのバンプＢにおいて異常と判断された場合（ＳＴ１４においてＹｅｓ）、報知工程（ＳＴ１３）が実行されて接合材２２の付着状態が不良（形状が異常）であることが報知される。このように、一部のバンプＢに適量の接合材２２が付着されない場合や付着した接合材２２の形状が異常の場合で、転写工程（ＳＴ５）における塗布の増量、減量だけでは調整できない場合に、作業者にその旨を報知することで早期の解決を図ることができる。

図９において、付着した接合材２２の形状が異常ではないと判断された場合（ＳＴ１４においてＮｏ）、搭載制御部３０ａはノズル昇降機構１１ｃ、ヘッド移動機構１２を制御して、基板保持部２ａに保持される基板３に接合材２２が塗布された部品Ｄを搭載する（ＳＴ１５：部品搭載工程）。次いで搭載制御部３０ａは、全ての部品Ｄの搭載が完了していない場合は（ＳＴ１６においてＮｏ）、部品ピックアップ工程（ＳＴ１）に戻って次の部品Ｄの搭載を実行させる。完了している場合は（ＳＴ１６においてＹｅｓ）、電子部品実装を終了する。

このように、上限判定工程（ＳＴ８）、下限判定工程（ＳＴ１０）、均一性判定工程（ＳＴ１２）、形状判定工程（ＳＴ１４）は、接合材２２の転写前後のバンプＢの形状に基づいて、接合材２２の付着状態を判断する判断工程となり、接合材２２の付着状態としてバンプＢに付着した接合材２２の付着量を判断する。そして、上限判定工程（ＳＴ８）、下限判定工程（ＳＴ１０）（判断工程）において、接合材２２の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、次回の転写工程（ＳＴ５）において、バンプＢへの接合材２２の塗布が調整される。

これによって、接合材２２の転写状態に応じて部品Ｄ（バンプ付き電子部品）への接合材２２の転写を適切に調整することができる。なお、接合材２２の塗布の調整は、上限判定工程（ＳＴ８）、下限判定工程（ＳＴ１０）において基準を外れたと判断される毎に実行する必要はなく、例えば、３回連続で基準を外れると塗布の調整を実行するようにしてもよい。

上記説明したように、本実施の形態の電子部品実装装置１は、基板３を保持する基板保持部２ａと、部品Ｄを保持して上下方向に移動させる搭載ヘッド１１Ａと、搭載ヘッド１１Ａを水平方向に移動させるヘッド移動機構１２と、接合材２２を塗膜２２ａで供給するペースト転写部７と、接合材２２が転写される前後の部品Ｄを下面側から３次元撮像する３次元カメラユニット１６（部品撮像カメラ）とを備えている。

そして、接合材２２が転写される前後の部品Ｄを３次元カメラユニット１６により撮像し（ＳＴ２，ＳＴ６）、バンプＢの高さを含むバンプの形状を抽出し（ＳＴ７）、接合材２２の付着状態を判断し（ＳＴ８，ＳＴ１０）、接合材２２の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、バンプへの接合材２２の塗布を調整する（ＳＴ９，ＳＴ１１，次回のＳＴ５）。これによって、接合材２２の転写状態に応じて部品Ｄ（バンプ付き電子部品）への接合材２２の転写を適切に調整することができる。

本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、接合材の転写状態に応じてバンプ付き電子部品への接合材の転写を適切に調整することができるという効果を有し、電子部品を基板に実装する分野において有用である。

１ 電子部品実装装置
２ａ 基板保持部
３ 基板
７ ペースト転写部
９ Ｙ軸ビーム（ヘッド移動機構）
１０Ａ，１０Ｂ Ｘ軸ビーム（ヘッド移動機構）
１１Ａ，１１Ｂ 搭載ヘッド
１６ ３次元カメラユニット（部品撮像カメラ）
２２ 接合材
２２ａ 塗膜
２５ 報知部
Ｂ バンプ
Ｄ 部品（バンプ付き電子部品）
Ｆ 転写動作ストローク
Ｈａ，Ｈｂ バンプの高さ
Ｔ 塗膜の厚さ

Claims (12)

1. 下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記電子部品を保持して上下方向に移動させる搭載ヘッドと、
   前記搭載ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、
   前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記電子部品の前記バンプに転写により塗布させるペースト状の接合材を塗膜で供給するペースト転写部と、
   前記搭載ヘッドと前記ペースト転写部を制御して、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させ、前記バンプを前記接合材に浸して前記バンプに前記接合材を塗布させる転写制御部と、
   前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写される前後の前記電子部品を下面側から３次元撮像する部品撮像カメラと、
   前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプの高さと前記バンプに付着した前記接合材の所定の高さでの面積を含む前記バンプの形状を抽出する形状抽出部と、
   抽出された前記バンプの形状に基づいて、前記バンプへの接合材の付着状態を判断する判断部と、
   を備え、
   前記判断部は、前記接合材の転写前後の前記バンプの形状に基づいて前記接合材の付着状態を判断し、
   前記判断部により、前記接合材の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、前記転写制御部は、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布を調整することを特徴とする、電子部品実装装置。
2. 前記所定の高さは、前記バンプに適正に付着した前記接合材の高さの範囲内である、請求項１に記載の電子部品実装装置。
3. 前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、前記判断部により、前記接合材の付着量が所定の範囲より多いと判断された場合に、
   前記転写制御部は、前記ペースト転写部が供給する前記接合材の塗膜の厚さを薄くさせる、または、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させる転写動作ストロークを短縮させることの少なくともいずれかで、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布を調整することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
4. 前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、前記判断部により、前記接合材の付着量が所定の範囲より少ないと判断された場合に、
   前記転写制御部は、前記ペースト転写部が供給する前記接合材の塗膜の厚さを厚くさせる、または、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させる転写動作ストロークを延長させることの少なくともいずれかで、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布を調整することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
5. 報知部をさらに備え、
   前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、前記判断部により、前記接合材の付着量が一部の前記バンプで所定の範囲を外れていると判断された場合に、前記報知部が前記接合材の付着状態が不良である旨を報知することを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
6. 前記接合材の付着量の範囲には、前記バンプに付着した前記接合材が所定の高さの範囲にある面積の範囲が含まれることを特徴とする、請求項３から５のいずれかに記載の電子部品実装装置。
7. 基板を保持する基板保持部と、下面に複数のバンプが形成されたバンプ付き電子部品を保持して上下方向に移動させる搭載ヘッドと、前記搭載ヘッドを水平方向に移動させるヘッド移動機構と、前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記電子部品の前記バンプに転写により塗布させるペースト状の接合材を塗膜で供給するペースト転写部と、前記ペースト転写部から前記基板保持部に至るまでの前記搭載ヘッドの移動経路に配設され、前記接合材が転写される前後の前記電子部品を下面側から３次元撮像する部品撮像カメラと、を備えた電子部品実装装置によって、前記バンプ付き電子部品を前記基板に実装する電子部品実装方法であって、
   前記接合材が転写される前の前記電子部品を前記部品撮像カメラにより撮像する転写前撮像工程と、
   前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させ、前記バンプを前記接合材に浸して前記バンプに前記接合材を塗布させる転写工程と、
   前記接合材が転写された後の前記電子部品を前記部品撮像カメラにより撮像する転写後撮像工程と、
   前記部品撮像カメラによる撮像結果を認識処理することにより、バンプの高さと前記バンプに付着した前記接合材の所定の高さでの面積を含む前記バンプの形状を抽出する形状抽出工程と、
   前記接合材の転写前後の前記バンプの形状に基づいて、前記接合材の付着状態を判断する判断工程と、を含み、
   前記判断工程において、前記接合材の付着状態が所定の状態にないと判断された場合に、次の前記転写工程において、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布が調整されることを特徴とする、電子部品実装方法。
8. 前記所定の高さは、前記バンプに適正に付着した前記接合材の高さの範囲内である、請求項７に記載の電子部品実装方法。
9. 前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、
   前記判断工程において、前記接合材の付着量が所定の範囲より多いと判断された場合に、
   次の前記転写工程において、前記ペースト転写部が供給する前記接合材の塗膜の厚さを薄くする、または、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させる転写動作ストロークを短縮することの少なくともいずれかで、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布が調整されることを特徴とする、請求項７または８に記載の電子部品実装方法。
10. 前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、
    前記判断工程において、前記接合材の付着量が所定の範囲より少ないと判断された場合に、
    次の前記転写工程において、前記ペースト転写部が供給する前記接合材の塗膜の厚さを厚くする、または、前記搭載ヘッドが保持する前記電子部品を前記ペースト転写部に向けて下降させる転写動作ストロークを延長することの少なくともいずれかで、新しい電子部品のバンプへの前記接合材の塗布が調整されることを特徴とする、請求項７または８に記載の電子部品実装方法。
11. 前記接合材の付着状態は、前記バンプに付着した前記接合材の付着量であり、
    前記判断工程において、前記接合材の付着量が一部の前記バンプで所定の範囲を外れたと判断された場合に、前記接合材の付着状態が不良であることを報知する報知工程をさらに含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の電子部品実装方法。
12. 前記接合材の付着量の範囲には、付着した前記接合材が所定の高さの範囲にある面積の範囲が含まれることを特徴とする、請求項９から１１のいずれかに記載の電子部品実装方法。

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