KR101850808B1 - 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 간단한 구성으로 고정밀도의 전자 부품과 기판과의 접합을 행하는 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 실장 방법을 실현하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 전자 부품 실장 장치(1)는, 전자 부품(M)을 유지하는 본딩 툴(15)과, 본딩 툴(15)을 승강 이동시키는 전자 부품 승강 기구(3)와, X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능한 테이블(7)을 가지고, 기판(P)을 유지하는 본딩 스테이지(10)와, 전자 부품(M)을 대기 위치에 배치하는 전자 부품 트레이 유닛(11)과, 본딩 툴(15)을 대기 위치에 배치하는 본딩 툴 유닛(12)과, 본딩 툴(15) 및 각 유닛의 기준 위치를 규정하는 캘리브레이션 유닛(13)과, 상방 및 하방의 촬상이 가능한 상하 2시야 카메라 유닛(17)이, 테이블(7)의 동일 평면 상에 배치되어 있다.

Description

전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 제조 방법{ELECTRONIC PARTS MOUNTING DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING ELECTRONIC PARTS}

본 발명은, 전자 부품 실장(實裝) 장치 및 전자 부품 제조 방법에 관한 것이다.

전자 부품의 복수의 전극을 기판의 복수의 전극에 접합재를 통하여 접촉시키고, 접합재를 용융, 고화(固化)시켜, 전자 부품을 기판에 접합하는 전자 부품 실장 장치 및 그 실장 방법을 이용한 제조 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조). 특허 문헌 2에 개시되어 있는 전자 부품 실장 장치는, 전자 부품이 유지된 전자 부품 승강 기구를 X축 방향으로 이동시키고, 스테이지에 유지된 기판을 X축 방향 및 Y축 방향으로 평면 이동시키고, 전자 부품의 복수의 전극 위치를 기판의 복수의 전극 위치에 위치맞춤한 후, 전자 부품 승강 기구를 하강시켜 전자 부품의 각 전극을 기판의 각 전극에 접합하고 있다.

일본공개특허 제2011-254032호 공보 일본공개특허 제2003-31993호 공보

전자 부품 실장 장치는, 해가 갈수록 전자 부품의 고밀도화가 진행되어, 전자 부품의 전극 사이즈나 전극간 피치가 작아지고 있는 것에 대응하는 것이 요구되고 있다. 이와 같은 전자 부품을 기판에 실장할 때, 전자 부품 측의 전극과 기판측의 전극과의 위치맞춤은, 종래에 비해 양호한 정밀도로 관리되지 않으면 안되는 과제가 생기고 있다. 또한, 전자 부품 실장 장치에는, 본딩 스테이지, 전자 부품 트레이 및 캘리브레이션 유닛 등이 구비되지만, 이들을 각각 독립적으로 배치하면, 각각의 유닛을 구동시키기 위한 구동 기구가 필요하게 되어, 장치 및 제어가 복잡해지는 과제가 있다. 또한, 예를 들면, 사이즈가 복수 종류의 전자 부품을 1대의 전자 부품 실장 장치에서 실장하고자 할 경우에, 작업자가 전자 부품의 사이즈에 맞추어 본딩 툴을 그때마다 교환해야 하므로, 장치 정지 시간이 발생하여, 생산성이 저하되는 과제가 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 전술한 과제 중 적어도 1개를 해결한 전자 부품 실장 장치 및 전자 부품 제조 방법을 실현하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전자 부품 실장 장치는, 전자 부품의 복수의 전극과 기판의 복수의 전극의 사이에 용융 가능한 접합재를 개재(介在)시키고, 상기 접합재를 가열 용융, 고화시켜, 전자 부품의 복수의 전극과 기판의 복수의 전극을 접합하는 전자 부품 실장 장치로서,

전자 부품을 유지하는 본딩 툴을 가지고, 본딩 툴을 기판을 향해 승강 이동시키는 전자 부품 승강 기구와, 기판을 지지하는 본딩 스테이지와, 전자 부품을 대기 위치에 배치하는 전자 부품 트레이 유닛과, 전자 부품 승강 기구의 본딩 스테이지 측의 선단부에 장착되는 본딩 툴을 대기 위치에 배치하는 본딩 툴 유닛과, 본딩 툴 및 각 유닛의 기준 위치를 규정하는 캘리브레이션 유닛과, 평면에 대하여 수직인 Z축 방향의 상방 및 하방의 촬상이 가능한 상하 2시야 카메라 유닛을 가지고, 본딩 스테이지, 본딩 툴 유닛, 전자 부품 트레이 유닛 및 캘리브레이션 유닛이, 테이블의 동일 평면 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발명에 더하여, 전자 부품 트레이 유닛에는, 복수의 전자 부품이 정렬된 전자 부품 트레이가 2개 이상 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 본딩 툴 유닛에는, 전자 부품의 복수 종류의 사이즈 각각에 대응하는 본딩 툴이 1개 또는 2 종류 이상 배치되고, 선택된 본딩 툴 중 하나가 전자 부품 승강 기구에 설치되는 본딩 툴 홀더부의 하방으로 이동되고, 본딩 툴 홀더부에 흡착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 본딩 툴은, 본딩 툴 홀더부에 장착되는 홀더부를, 본딩 툴 홀더부 측을 향하여 본딩 툴 유닛에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 본딩 툴은, 전자 부품 흡착용 구멍을 가지는 세라믹 히터로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 캘리브레이션 유닛은, Y축 방향으로 이동 가능하며 기준 마크를 가지는 광투과성의 타깃 유리와, 타깃 유리를 조명하는 조명 장치와, 테이블에 고정되고, 기준 마크를 바로 아래로부터 촬상하는 캘리브레이션 카메라를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 상하 2시야 카메라 유닛은, 전자 부품과 기판과의 접합 시에는 테이블로부터 Y축 방향으로 이격된 대기 위치에 배치되고, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하며, Z축 방향에 있어서 상방 측의 본딩 툴 또는 본딩 툴에 유지된 전자 부품의 전극과, 하방 측의 타깃 유리의 기준 마크 또는 기판의 전극을 동시에 촬상할 수 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 타깃 유리에 형성된 기준 마크는, 타깃 유리의 전자 부품 승강 기구 측의 상면 또는 상면에 대하여 반대측의 하면에 형성된 열십(+)자 마크인 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 타깃 유리에 형성된 기준 마크가 형성된 상면 또는 하면은, 본딩 스테이지의 전자 부품 승강 기구 측 상면의 높이와 대략 같은 높이 위치가 되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명에 더하여, 타깃 유리의 기준 마크 및 상하 2시야 카메라 유닛의 촬상부가 동일 축 상에 배치된 상태에서, 캘리브레이션 카메라 유닛 및 상하 2시야 카메라 유닛에 의한 동시 촬상이 가능한 것이 바람직하다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 전자 부품 제조 방법은, 상기 전자 부품 실장 장치를 사용한 전자 부품 실장 방법으로서, 본딩 툴을 본딩 툴 홀더부에 장착하는 공정과, 전자 부품을 본딩 툴에 흡착하는 공정과, 상하 2시야 카메라 유닛으로, 전자 부품의 전극 및 기판의 전극을 인식하고, 전자 부품의 전극과 기판의 전극과의 위치 어긋남의 유무를 판정하는 공정과, 전자 부품과 기판을 접합하는 접합 공정과, 전자 부품이 접합된 상기 기판을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발명에 더하여, 캘리브레이션 유닛에 설치된 타깃 유리의 기준 마크를, 고정된 캘리브레이션 카메라로 촬상하여 전자 부품 실장 장치의 평면 방향의 기준 위치로 규정하고, 상하 2시야 카메라 유닛 및 캘리브레이션 유닛에 의해, 기준 위치에 대하여 본딩 툴의 위치를 규정하는 캘리브레이션 공정을 가지고, 전자 부품 실장 장치의 가동 도중에, 정기적으로 또는 수시로 캘리브레이션 공정을 실행하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치를 오퍼레이터가 서 있는 위치로부터 본 전체 구성의 개략을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치를 상방으로부터 본 평면 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 본딩 툴을 나타내는 개략 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 본딩 툴을 본딩 툴 홀더부로 흡착하는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품이 본딩 툴에 흡착되는 모습을 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품과 기판과의 접합 시의 위치 관계를 나타낸 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 캘리브레이션 유닛을 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 (A)의 절단선 A-A로 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치의 캘리브레이션에 대하여 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치의 제어계에 대하여 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치를 사용한 전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

(전자 부품 실장 장치(1)의 전체 구성)

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 전자 부품 실장 장치(1)의 전체 구성에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 전자 부품 실장 장치(1)를 오퍼레이터가 서 있는 위치로부터 본 전체 구성의 개략을 나타낸 도면이다. 그리고, 도시 우측을 X1 방향, 좌측을 X2 방향, 상방을 Z1 방향, 하방을 Z2 방향으로 하여 설명한다. 또한, 지면의 바로 앞을 Y1 방향, 안쪽을 Y2 방향으로 하여 설명한다. 그리고, X1-X2를 X축, Y1-Y2를 Y축, Z1-Z2를 Z축으로 기재한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 전자 부품 실장 장치(1)는, 기판 탑재부(2)와, 전자 부품 승강 기구(3)를 가지고 있다. 기판 탑재부(2)에는 기판(P)이 탑재되고, 전자 부품 승강 기구(3)에는 기판(P)에 접합되는 전자 부품(M)이 흡착 지지된다. 기판(P)은, 예를 들면, 회로 기판이며, 전자 부품(M)은, 예를 들면, 반도체칩, 트랜지스터 또는 다이오드 등이며, 이른바 베어 칩(bare chip)이다.

기판 탑재부(2)에는, 베이스(4) 상에 Y축 제1 구동부(5)가 배치되고, Y축 제1 구동부(5) 상에 X축 제1 구동부(6)가 배치되어 있다. 그리고, X축 제1 구동부(6) 상에 테이블(7)이 배치되어 있다. 테이블(7)은, Y축 제1 구동부(5)에 의해 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하며, X축 제1 구동부(6)에 의해 X축 방향으로 왕복 이동 가능하다. 도시는 생략하지만, Y축 제1 구동부(5)는 Y축 구동 기구를 가지며, X축 제1 구동부(6)는 X축 구동 기구를 가지고 있다. Y축 구동 기구 및 X축 구동 기구는, 예를 들면, 볼 나사나 리니어 모터 등이다. 테이블(7)의 전자 부품 승강 기구(3) 측의 상면(8)에는, 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)이, 각각 X축 방향의 소정 위치에 배열되어 있다.

본딩 스테이지(10)는, 기판(P)이 탑재되고, 또한 전자 부품(M)과의 접합을 행하는 기대(基臺)가 된다. 전자 부품 트레이 유닛(11)에는, 소정 대기 위치에 복수의 전자 부품(M)이 정렬된 전자 부품 트레이(14)가 배치되어 있다. 본딩 툴 유닛(12)에는, 소정 대기 위치에, 전자 부품(M)을 전자 부품 승강 기구(3)에 유지하기 위한 본딩 툴(15)이 배치되어 있다. 본딩 툴(15)은, 전자 부품(M)을 유지하고, 기판(P)에 전자 부품(M)을 접합하는 기능을 가진다. 전술한 각 유닛은, 본딩 스테이지(10)로부터 X2 방향의 소정 위치에 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12), 캘리브레이션 유닛(13)의 순서로 각 유닛이 배치되어 있다.

그리고, 상기 대기 위치란, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 시, 전자 부품(M)의 본딩 툴(15)로의 흡착 시, 본딩 툴의 본딩 툴 홀더부(16)로의 장착 시 등의 이외에 배치 지지해 두는 위치이다. 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛트(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)은, 각 유닛의 위치를, 도 1에 나타낸 축(Zp)의 연장선 상과 대기 위치에, 제1테이블(7)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킴으로써 배치할 수 있다. 축(Zp)은, 전자 부품 승강 기구(3)의 중심 위치이다. 본딩 스테이지(10)는, 이 축(Zp)의 연장선 상에 오도록 테이블(7)의 위치가 관리된다. 또한, 본딩 스테이지(10)와 본딩 툴(15)의 사이에는, 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상부(18)(도 2 참조)가 침입할 수 있게 되어 있다. 다만, 촬상부(18)는, 대기 시에는 본딩 스테이지(10)로부터 Y2 방향으로 퇴피한 위치에 있다.

전자 부품 승강 기구(3)는, 베이스 프레임(20)에 비가동부가 고정되어 있다. 베이스 프레임(20)은, 베이스(4)에 대하여 수직인 한 쌍의 지주(支柱)(21)에 의해 지지되어 있다. 전자 부품 실장 장치(1)는, 베이스(4)가 수평으로 되도록 바닥면에 설치되고, 테이블(7) 및 베이스 프레임(20)은, 베이스(4)에 대하여 평행, 즉 수평이다. 전자 부품 승강 기구(3)의 축(Zp)은, 테이블(7)에 대하여 수직이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, X축 제1 구동부(6)는, 한 쌍의 지주(21)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 전자 부품 승강 기구(3)는, 한 쌍의 지주 사이에 형성된 공간의 X축의 대략 중앙에 배치된다.

전자 부품 승강 기구(3)는, 고속 이동 기구(25)와, 저속 이동 기구인 피에조(piezo) 구동 기구(26)와, 전자 부품(M)을 유지하는 본딩 툴(15)을 가지고 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이 고속 이동 기구(25)는, 모터(27)와, 볼 나사(28)와, 볼 나사 너트(29)를 가지고 있다. 볼 나사(28)는, 연결부(30)를 통하여 모터(27)의 출력축(31)에 결합되어 있다. 볼 나사 너트(29)는, 제1 이동부(32)에 고정되어 있다. 또한, 볼 나사 너트(29)는, 볼 나사(28)에 나사 결합되어 있다. 제1 이동부(32)는, 베이스 프레임(20)에 고정된 제1 가이드부(33)를 통하여 베이스 프레임(20)에 장착되어 있다. 제1 가이드부(33)는, 제1 이동부(32)를 상하 방향으로 이동 가능하게 가이드한다. 즉, 전술한 구성을 가지는 고속 이동 기구(25)는, 모터(27)의 구동에 의해 제1 이동부(32)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

고속 이동 기구(25)는, 변위 센서(34)를 가지며, 제1 이동부(32)의 상하 방향의 이동량, 즉 고속 이동 기구(25)에 의한 본딩 툴(15)의 상하 방향의 이동량을 검출할 수 있다. 변위 센서(34)는, 예를 들면, 리니어 인코더에 의해 구성할 수 있다.

제1 이동부(32)는, 로드셀(load cell)(35)을 통하여 제2 이동부(36)를 지지하고 있다. 또한, 제1 이동부(32)와 제2 이동부(36)의 사이에는 가압 수단으로서의 스프링(37)이 구비되어 있다. 스프링(37)은, 제1 이동부(32)를 받이부로 하여 제2 이동부(36)를 하방으로 가압하고 있다. 제2 이동부(36)는, 제1 이동부(32)에 고정되는 제2 가이드부(38)를 통하여 제1 이동부(32)에 장착되어 있다. 제2 가이드부(38)는, 제2 이동부(36)를 상하 방향으로 이동 가능하게 가이드한다. 즉, 제2 이동부(36)는, 제2 가이드부(38)를 통하여 제1 이동부(32)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 제2 가이드부(38)는, 예를 들면, 크로스 롤러 가이드를 사용하는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 제2 이동부(36)를 제1 이동부(32)에 대하여 높은 강성(剛性)을 가지고 유지할 수 있다. 제2 가이드부(38)는, 에어 슬라이드 가이드를 사용할 수도 있다. 이 구성으로 한 경우에는, 크로스 롤러 가이드를 사용한 경우와 비교하여, 높은 정밀도로 또한 낮은 슬라이드 이동 저항으로 제2 이동부(36)를 제1 이동부(32)에 대하여 상하 방향으로 이동 가능하게 지지할 수 있다.

제2 이동부(36)에 하방으로부터 밀어올리는 힘이 작용하면, 제2 이동부(36)는 제1 이동부(32)에 대하여 상대적으로 상방으로 변위되고, 로드셀(35)에 의해, 제2 이동부(36)에 작용하는 밀어올리는 힘을 측정할 수 있다.

제2 이동부(36)에는, 상방(제1 이동부(32) 측)으로부터 순차적으로, 노이즈 검출 센서(39)와, 하중 센서(40)와, 변위 센서(41)와, 피에조 구동 기구(26)와, 본딩 툴 홀더부(16)와, 본딩 툴(15)이 장착되어 있다. 또한, 노이즈 검출 센서(39)와, 하중 센서(40)와, 피에조 구동부(26)는, 축(Zp)의 연장선 상에 배치되어 있다. 즉 본딩 툴(15)의 이동 방향을 따라 상하로 배열되어 있다.

피에조 구동부(26)는, 도시를 생략하고 있는 피에조 소자를 가지고, 이 피에조 소자에 인가되는 피에조 인가 신호에 따라 본딩 툴(15)을 하방(Z2 방향)을 향하여 이동시킨다. 피에조 구동부(15)는, 피에조 소자의 변형량을 그대로 본딩 툴(15)에 전하는 구성이라도 되고, 피에조 소자의 변형량을 변위량 확대 기구 등에 의해 확대하여 본딩 툴(15)에 전하는 구성이라도 된다.

변위 센서(34)는, 본딩 툴(15)의 변위량(이동량)을 검출하는 센서이다. 검출 정밀도는 대략 0.01㎛ 레벨이며, 예를 들면, 정전(靜電) 용량식 변위 센서를 사용할 수 있다. 정전 용량식 변위 센서는, 제2 이동부(36)에 대하여 변위되지 않는 도시 외의 고정 전극과, 피에조 구동부(26)에 의해 변위하는 본딩 툴(15)의 변위량에 대응하여 변위하는 도시하지 않은 변위 전극이 대향하여 구비되고, 이 2개의 전극의 상대적인 동작에 기인하는 정전 용량의 변화를 이용하여 본딩 툴(15)의 이동량을 계측하는 센서이다.

하중 센서(40)는, 본딩 툴(15)에 대하여 하방으로부터 가해지는 하중을 검출하는 센서이다. 검출 정밀도는 대략 0.01 N∼5 N 레벨이며, 예를 들면, 피에조 소자를 사용할 수 있다. 노이즈 검출 센서(39)는, 하중 센서(40)에 작용하는 노이즈를 검출하는 센서이며, 검출 정밀도는 하중 센서(40)와 동등하며, 하중 센서(40)와 동등한 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

제2 이동부(36)에는, 모터(42)가 구비되어 있다. 노이즈 검출 센서(39)로부터 하방의 본딩 툴(15)까지의 부재는 일체로 이동되도록 구성되어 있으며, 모터(42)의 구동에 의해, 본딩 툴(15)은 축(Zp)을 회전 중심으로 하여 수평면 내에서 회전시킬 수 있다.

기판(P)이 탑재되는 본딩 스테이지(10)의 하방에는, 본딩 스테이지(10)를 통하여 기판(P)의 전극(Pe)(이하, 기판 전극(Pe)으로 기재함, 도 6 참조)을 가열하는 히터(43)를 가진다. 본딩 스테이지(10)는, 히터(43) 및 그 하방의 시트(44)를 통하여 테이블(7)에 고정되어 있고, Y축 제1 구동부(5) 및 X축 제1 구동부(6)에 의해 X1-X2 방향(X축 방향) 및 Y1-Y2 방향(Y축 방향)으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 이어서, 전자 부품 실장 장치(1)의 각 유닛의 평면 방향의 배치 및 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는, 전자 부품 실장 장치(1)를 도 1의 상방 측(Z1 방향)으로부터 본 평면 구성을 나타낸 평면도이다. 그리고, 도 2에서는, 전자 부품 승강 기구(3) 및 베이스 프레임(20)의 도시를 생략하고 있다. 테이블(7)의 상면(8)에는, 본딩 스테이지(10)로부터 X2 방향으로 순차적으로 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)이 각각 소정 간격을 가지고 X축 상에 배열되어 있다. 테이블(7)은, X축 제1 구동부(6)에 의해 X1-X2 방향으로 이동 가능하며, Y축 제1 구동부(5)에 의해 Y1-Y2 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 도 2는, 테이블(7)을 X1-X2 방향 및 Y1-Y2 방향으로 이동시켜, 본딩 스테이지(10)가, 전자 부품 승강 기구(3)의 중심축인 축(Zp)와 일치한 상태를 나타내고 있다. 따라서, 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)의 Y 방향의 중심 위치는, 축(Zp)을 통과하는 X축 상에 배치되어 있게 된다.

본딩 스테이지(10)에는, 기판(P)이 탑재된다. 기판(P)은, 기판 전극(Pe)(도 6 참조)을 상방(Z1 방향)을 향하게 하고 탑재된다. 전자 부품 트레이 유닛(11)에는, 전자 부품 트레이(14)가 Y 방향으로 2개 배치되고, 전자 부품 트레이(14) 중에는 복수의 전자 부품(M)이 격자형으로 배열되어 있다. 그리고, 전자 부품 트레이(14)의 개수는, 2개로 한정되지 않으며 1개로 할 수도 있고, 3개 등 2개 이상으로 할 수도 있다. 또한, 전자 부품 트레이(14) 내에 배치되는 전자 부품(M)은, 전극(Me)(이하, 전자 부품 전극(Me)으로 기재한다. 도 5, 도 6 참조)가 하방 측(전자 부품 트레이(14)의 바닥부측)이 되도록 배치되어 있다. 도 2에 나타낸 예에서는, 2개 있는 전자 부품 트레이(14)는, Y2 방향을 전자 부품 트레이(14A)로 하고, Y1 방향을 전자 부품 트레이(14B)로 한다.

본딩 툴 유닛(12)에는, 본딩 툴(15)이 탑재되어 있다. 본딩 툴(15)로서는, 예를 들면, 전자 부품(M)이 대중소 등 복수 종류의 사이즈에 대응한 복수 종류가 준비된다. 도 2에서는, 본딩 툴(15)이 Y 방향으로 2개 탑재되어 있는 예를 나타내고 있으며, 예를 들면, 한쪽이 대 사이즈의 전자 부품(M)에 대응하는 본딩 툴(15A), 다른 쪽이 소 사이즈의 전자 부품(M)에 대응하는 본딩 툴(15B)로 한다. 본딩 툴(15) 및 전자 부품 승강 기구(3)에 장착되는 본딩 툴 홀더부(16)의 관계는, 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

캘리브레이션 유닛(13)은, 테이블(7)에 고정되는 캘리브레이션 카메라(50), 타깃 유리(51), 및 조명 장치(52)를 가진다. 타깃 유리(51)는, 타깃 유리 구동 기구(53)에 의해 Y1-Y2 방향으로 이동 가능하다. 조명 장치(52)는, 테이블(7)에 고정되어 있다. 캘리브레이션 유닛(13)의 구성은, 도 7을 참조하여 후술한다.

상하 2시야 카메라 유닛(17)은, Y축 제1 구동부(5)의 축(Zp)을 통과하는 Y2 방향의 연장선 상에서 테이블(7)로부터 이격된 위치에 배치되어 있다. 상하 2시야 카메라 유닛(17)은, 촬상부(18)와, 촬상부(18)를 Z1-Z2 방향으로 이동시키는 Z축 구동부(55)와, 촬상부(18)를 Y1-Y2 방향으로 이동시키는 Y축 제2 구동부(56)를 가진다.

상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상부(18)의 Y2 방향 선단부에는, 2개의 촬상 카메라(19A, 19B)가 X1-X2 방향으로 나란히 배치되어 있다. 촬상 카메라(19A, 19B)는, 예를 들면, CCD 카메라 등이다. 촬상 카메라(19A, 19B)는, 화상 받아들임부인 관통공(58)으로부터 받아들여진 상하 2방향의 화상을 프리즘(59)(도 8 참조)으로 X1 방향, X2 방향의 2방향으로 분기하고, 또한 X1 방향으로 진행된 화상을 미러(60A)로 반사시켜 촬상 카메라(19A)에 입사시키고, X2 방향으로 진행된 화상을 미러(60B)로 반사시켜 촬상 카메라(19B)에 입사시키도록 되어 있다. 예를 들면, 촬상 카메라(19A)에서는 하방 측의 화상을 받아들이고, 촬상 카메라(19B)에서는 상방 측의 화상을 받아들인다(도 8 참조). 도 2는, 화상 취입부인 관통공(58)을, 축(Zp)으로부터 Y축 상으로 이격되는 방향으로 이동시킨 경우를 나타내고 있다. 따라서, 촬상부(18)를 Y2 방향으로 이동시키면, 관통공(58)과 축(Zp)을 일치시킬 수 있다.

이어서, 본딩 툴 유닛(12), 본딩 툴(15) 및 본딩 툴 홀더부(16)에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은, 본딩 툴(15)의 개략을 나타낸 사시도이다. 본딩 툴(15)은, 전자 부품(M)을 흡착하는 기능과, 접합재를 가열하여 용융시키는 기능을 가진다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본딩 툴(15)은, 사각기둥을 2단 중첩한 형상을 가지고, 도시 상단측은, 홀더부(65)이며, 도시 하단측은 본딩부(66)이다. 홀더부(65)는, 전자 부품 승강 기구(3)의 본딩 툴 홀더부(16)(도 1 참조)에 흡착 고정되는 부분이다(도 4 참조). 본딩 툴(15)의 상면(67)의 중앙부에는, 전자 부품(M)을 흡착하기 위한 관통공(68)이 형성되어 있다.

본딩 툴(15)은, 세라믹 히터로 형성되어 있다. 세라믹 히터는, 세라믹스와 발열체가 교호적(交互的)으로 적층되어 구성되며, 상면(67)에는 발열체에 접속되는 전극(69)(이른바 랜드 전극)이 배치되어 있다. 또한, 도 3의 4개의 코너에 배치되는 2점 쇄선의 랜드(70)는, 본딩 툴 홀더부(16)가 본딩 툴(15)을 흡착할 때의 본딩 툴 홀더부(16)에 형성되는 흡착공(71)(도 4 참조)의 위치를 나타내고 있다. 그리고, 관통공(68)은, 1개로 한정되지 않고 2개 또는 3개 형성될 수도 있으며 한정되지 않는다. 또한, 도 3의 예에서는, 전극(69)의 위치는, 관통공(68)을 사이에 두고 대각으로 배치되어 있지만, 세라믹 히터의 전극 구성에 맞추어서 배치된다. 본딩 부(66)의 도시 하방은, 본딩 면(72)이다.

도 4는, 본딩 툴 홀더부(16)가 본딩 툴(15)을 흡착하는 상태를 나타낸 단면도이다. 본딩 툴(15)은, 본딩 툴 유닛(12)에 형성된 오목부(73) 내에 배치된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본딩 툴(15)은, 본딩 툴 유닛(12)에 Y축 방향으로 2개 배치되어 있다. 2개 중의 Y2 방향의 본딩 툴(15A)과 Y1 방향의 본딩 툴(15B)은, 본딩 부(66)의 사이즈가 상이하지만 구성은 동일하므로, 도 3, 도 4에서는, 본딩 툴(15)로 기재하여 설명한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본딩 툴(15)은, 본딩 툴 유닛(12)의 오목부(73) 내에 홀더부(65)를 상방(본딩 홀더부(16) 방향)을 향하게 하여 배치된다. 즉, 본딩 부(66)의 상면(67)이 상방을 향하도록 본딩 툴 유닛(12)에 탑재된다. 본딩 툴 홀더부(16)는, 도 3에 나타낸 4개의 랜드(70)의 배치 위치에 대응하는 위치에 4개의 흡착공(71)을 가진다. 또한, 도 3에 나타낸 2개의 전극(69)에 대응하는 위치에 관통공(74)이 형성되고, 이 관통공(74)에는 본딩 툴 홀더부(16)와는 절연된 단자(75)가 삽통되어 있다. 단자(75)는, 예를 들면, 스프링 핀 커넥터로서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본딩 툴 홀더부(16)가, 본딩 툴(15)을 흡착했을 때는, 선단부(75A)가 전극(69)에 접촉하고, 본딩 툴 홀더부(16)가 본딩 툴(15)로부터 이격되었을 때 전극(69)으로부터 이격되도록 되어 있다. 그리고, 세라믹 히터인 본딩 툴(15)에는, 전극(69)을 형성하지 않고 발열체에 접촉 통전이 가능한 것도 있으며, 이와 같은 세라믹 히터에는, 전극(69)을 형성하지 않아도 된다. 본딩 툴 홀더부(16)에는, 본딩 툴(15)에 형성된 관통공(68)과 연통되는 관통공(76)이 형성되어 있다. 관통공(68, 76)은, 전자 부품(M)을 흡착하기 위한 흡착공이다.

그리고, 본딩 툴(15)은, 접합 공정 이외에서는 도 2에 나타낸 대기 위치에 배치되어 있다. 테이블(7)을 이동시켜, 본딩 툴 유닛(15)이 축(Zp) 위치에 도달했을 때, 본딩 툴 홀더부(16)를 본딩 툴(15)을 향해 하강시켜, 하면(77)이 본딩 툴(15)의 상면(67)과 맞닿을 때, 본딩 툴 홀더부(16)에 본딩 툴(15)이 흡착된다.

또한, 전자 부품 실장 장치(1)는, 예를 들면, 본딩 툴 홀더부(16)에 흡착되어 있는 본딩 툴(15A)을 본딩 툴(15B)로 전환할 수 있다. 이에 대하여 설명한다. 먼저, 테이블(7)을 이동시켜, 본딩 툴 유닛(12)의 본딩 툴(15A)의 대기 위치가 축(Zp) 위치에 도달했을 때, 본딩 툴(15A)을 하강시켜 흡착을 해제하고, 본딩 툴(15A)을 본딩 툴 유닛(12)의 오목부(73) 내에 탑재한다. 그리고, 테이블(7)을 Y2 방향으로 이동시켜, 본딩 툴(15B)의 대기 위치가 축(Zp) 위치에 도달했을 때, 본딩 툴(15)을 하강시켜 하면(77)이 본딩 툴(15B)의 상면(67)과 맞닿을 때, 흡착한다. 본딩 툴(15B)을 본딩 툴(15A)로 전환하는 것도, 본딩 툴(15A)을 본딩 툴(15B)로 전환하는 경우와 동일한 수순으로 행할 수 있다.

그리고, 본딩 툴 홀더부(16)는, 도 3, 도 4의 예에서는 사각기둥의 홀더부(65)와 본딩부(66)로 구성되어 있지만, 어느 한쪽 또는 양쪽을 원기둥 형상으로 할 수도 있다.

다음으로, 본딩 툴(15)에 의한 전자 부품(M)의 흡착(픽업)에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다.

도 5는, 전자 부품(M)이 본딩 툴(15)에 흡착되는 모습을 설명하는 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 부품 트레이 유닛(11)에는, Y축 방향으로 2개의 전자 부품 트레이(14)가 배치되어 있다. 2개의 전자 부품 트레이(14) 중 Y2 방향으로 배치되는 것을 전자 부품 트레이(14A)로 하고, Y1 방향으로 배치되는 것을 전자 부품 트레이(14B)로 한다. 전자 부품 트레이(14A, 14B) 중에는 복수의 전자 부품(M)이 격자형으로 배열되어 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 전자 부품(M)의 능동면(Ma) 측(본딩 툴 홀더부(16)의 하면(77)에 대하여 반대측의 면)에는 전자 부품 전극(Me)이 형성되어 있다. 즉, 전자 부품(M)은, 전자 부품 전극(Me)이 하방 측(전자 부품 트레이(14)의 바닥부 측)이 되도록 배치된다. 본딩 툴(15)에는, 전자 부품 흡착용의 관통공(68)이 형성되어 있어 전자 부품(M)을 진공 흡착하는 것이 가능하게 되어 있다. 그리고, 도시는 생략하지만, 본딩 툴(15)의 전자 부품 흡착면인 하면(77)에는, 전자 부품(M)의 흡착을 강력하게 행할 수 있고, 또한 진공 흡착에 의한 전자 부품(M)의 변형을 적게 하도록, 관통공(68)을 중심으로 하는 열십자의 홈이나, 복수의 얕은 직사각형의 흡착 홈 등을 형성하도록 할 수도 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 부품 트레이(14A, 14B)는, 전자 부품 트레이 유닛(11)의 Y축 방향으로 병렬되어 있다. 전자 부품(M)은, 전자 부품 트레이(14A, 14B) 내에 복수 개가 배열되어 있다. 여기서, 본딩 툴(15)이 전자 부품 트레이(14A) 내의 전자 부품(M)을 흡착시키는 것에 대하여 설명한다. 먼저, 테이블(7)을 X-Y 방향으로 이동시켜, 전자 부품 트레이(14A)를 축(Zp) 위치까지 이동시키고, 본딩 툴(15)을 전자 부품 트레이(14A)를 향해 하강시켜, 복수의 전자 부품(M) 중 1개를 흡착한다. 즉, 전자 부품(M)의 전자 부품 전극(Me)이 배치되어 있지 않은 흡착면(Mb)이, 본딩 툴(15)에 의해 흡착된다. 그리고, 테이블(7)을 전자 부품(M)의 배치, 피치에 대응하여 X-Y 방향으로 이동시키고, 전자 부품 트레이(14A) 내의 전자 부품(M)을 소정의 순서로 흡착하고, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합을 실행한다. 전자 부품 트레이(14A) 내에 전자 부품(M)이 없어지게 되면, 테이블(7)을 X-Y 방향으로 이동시켜, 전자 부품 트레이(14B)를 축(Zp) 위치까지 이동시키고, 전자 부품 트레이(14A)일 때와 동일한 수순으로 전자 부품(M)을 흡착한다.

도 6은, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 시의 위치 관계를 나타낸 설명도이다. 그리고, 도 6은, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 전의 모습을 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 기판(P)은, 본딩 스테이지(10)의 상면(10A)에 탑재된 상태에서 흡착 고정되어 있다. 한편, 전자 부품(M)은, 본딩 툴(15)의 하면(77)에 흡착되어 있다. 그리고, 기판 전극(Pe)과 전자 부품 전극(Me)의 하나 하나가, 정확하게 대향하도록 위치맞춤되어 있다. 즉, 도 6에 나타낸 예에서는, 기판 전극(Pe) 및 전자 부품 전극(Me)의 중심은, 전자 부품 승강 기구(3)의 축(Zp)의 연장선 상에 배치되어 있다. 기판 전극(Pe)의 표면에는, 땜납층(Ps)이 형성되어 있다. 또한, 전자 부품 전극(Me)의 표면에는, 땜납층(Ms)이 형성되어 있다. 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)은, 1 대 1로 접속 가능한 위치에 배치된다. 전자 부품 전극(Me)의 땜납층(Ms)의 층 두께 및 기판 전극(Pe)의 땜납층(Ps)의 층 두께는 모두 수십 ㎛ 정도로 매우 얇기 때문에, 도시를 생략하고 있다. 전자 부품 전극(Me)을 기판 전극(Pe)에 접촉시키고, 가열하여 각각의 땜납층(Ms, Ps)을 용융하고, 소정의 가압력으로 가압한 후에 고화하면, 전자 부품(M)을 기판(P)에 접합할 수 있다.

전자 부품 전극(Me) 및 기판 전극(Pe)은, 해가 갈수록, 전자 부품의 고밀도화가 진행되어, 전자 부품 전극(Me)의 전극 사이즈나 전극 사이 피치가 작아지고 있다. 따라서, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)을 전기적으로 접합할 때, 위치 어긋남에 의해 각 전극에 상처를 입히거나, 전극 사이에서 단락시키지 않도록, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)의 평면 방향의 위치를 높은 정밀도로 관리할 필요가 있다. 이에 따라, 전자 부품 실장 장치(1)에서는, 전자 부품 전극(Me)의 위치 및 기판 전극(Pe)의 위치의 고정밀도로 캘리브레이션을 행한다. 여기에 대하여 도 7, 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 7은, 캘리브레이션 유닛(13)을 나타내고, (A)는 평면도, (B)는 도 7의 (A)의 절단선 A-A로 절단한 단면도이다. 그리고, 도 1, 도 2도 참조하면서 설명한다. 도 7의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 캘리브레이션 유닛(13)은, 테이블(7)에 고정된 캘리브레이션 카메라(50) 및 조명 장치(52)와, 타깃 유리(51)를 유지하는 타깃 유리 유지부(61)와, 타깃 유리 유지부(61)를 Y1-Y2 방향으로 이동시키는 타깃 유리 구동 기구(53)를 가지고 있다. 캘리브레이션 카메라(50)는, CCD 카메라 등의 카메라 본체부(62)와 프리즘(59)을 가지고 있다. 카메라 본체부(62)와 프리즘(59)은, 경통부(鏡筒部)(63)에 의해 접속되어 있다. 조명 장치(52)는, 복수의 LED 램프(64)가 도넛형으로 배치된 것이며, 주로 타깃 유리(51)를 비추도록 LED 램프(64)가 배치되어 있다. 그리고, 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)가 형성된 상면(51A) 또는 하면(51B)은, 본딩 스테이지(10)의 전자 부품 승강 기구(3) 측의 상면(10A)(도 6 참조)의 높이와 대략 동일한 높이 위치가 되도록 배치되어 있다.

도 7의 (A)에 나타낸 바와 같이, 타깃 유리(51)에, 기준 마크(80)가 형성되어 있다. 본 예에서는, 기준 마크(80)는 열십자 마크이다. 그리고, 기준 마크(80)는, 열십자 마크로 한정되지 않으며 원이나 사각형 등이라도 된다. 도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기준 마크(80)는, 타깃 유리(51)의 Z1 측의 상면(51A)에 형성되어 있다. 타깃 유리(51)가 광투과성을 가지고, 또한 조명 장치(52)를 가지고 있으면, 기준 마크(80)를 타깃 유리(51)의 바로 아래에 배치되는 프리즘(59)을 통하여 카메라 본체부(62)에 의해 촬상할 수 있다. 타깃 유리(51)가 광투과성을 가지고 있으므로, 기준 마크(80)를, 타깃 유리(51)의 하면(51B) 측에 형성해도 상면(51A) 측에 배치되는 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상 카메라(19A)(도 2 참조)에 의해 기준 마크(80)를 촬상하는 것이 가능하게 된다. 이어서, 전자 부품 실장 장치(1)의 캘리브레이션에 대하여 도 8을 참조하면서 설명한다.

도 8은, 전자 부품 실장 장치(1)의 캘리브레이션에 대하여 나타내는 설명도이다. 캘리브레이션 유닛(13)은, 테이블(7)을 X-Y 방향으로 이동시켜 전자 부품 승강 기구(3)의 축(Zp)의 연장선 상에 프리즘(59)이 배치된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 캘리브레이션 유닛(13)의 타깃 유리(51)와 전자 부품 승강 기구(3)의 사이에는, 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상부(18)가 배치되어 있다. 촬상부(18)는, Z축 구동부(55)에 의해 Z축 방향의 높이를 조정하고, Y축 제2 구동부(56)(모두 도 2 참조)에 의해 Y축 방향으로 이동하고, 타깃 유리(51)와 본딩 툴(15)의 사이에 삽입되어 있다. 이 때, 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 화상 받아들임공인 관통공(58)은, 타깃 유리(51)의 상방에 있다. 그리고, 상하 2시야 카메라 유닛(17)에 의해 하방 측(Z2측)의 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)를 촬상하고, 상방 측(Z1측)의 본딩 툴(15)을 촬상한다.

상하 2시야 카메라 유닛(17)은, 도 2에 나타낸 바와 같이 2개의 촬상 카메라(19A, 19B)를 가지고 있고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 관통공(58)의 내부에는 프리즘(81)이 배치되어 있다. 촬상 카메라(19A)는, 프리즘(81)을 통하여 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)의 화상을 받아들인다. 촬상 카메라(19B)에서는, 프리즘(81)을 통하여 본딩 툴(15)의 화상을 받아들인다. 본딩 툴(15)의 기준 마크로서는, 전자 부품 흡착용의 관통공(68)으로 할 수 있다(도 5 참조). 단 관통공(68) 이외에, 본딩 면(72)에 각인이나 고정적인 흠집 등도 기준 마크로 할 수 있다. 동시에 받아들여진 본딩 툴(15) 측의 기준 마크(관통공(68))와 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)의 위치가 어긋나 있는 경우에는, 전자 부품 승강 기구(3)는, 평면 방향의 위치가 고정되어 있으므로, Y축 방향으로 이동 가능한 타깃 유리(51)의 위치를 보정하여, 기준 마크(80)의 중심을 기준 위치(B)(도 7 참조)로 규정한다. 그리고, 도 8에 기재된 촬상 카메라(19B)는, 도시의 사정 상 Y1 방향으로 전개하여 나타내고, 도 2에 나타낸 미러(60A, 60B)의 도시를 생략하고 있다.

테이블(7)에 고정되어 있는 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11) 및 본딩 툴 유닛(12)의 각각의 X-Y 방향의 상대 위치는 변하지 않는다. 따라서, 타깃 유리(51)의 기준 위치(B)(바꾸어 말하면, 전자 부품 승강 기구(3)의 위치)에 대하여 각 유닛의 위치가 규정되며, 이것을 캘리브레이션으로 정의한다. 그러나, 전자 부품(M)과 기판(P)은, 소정 위치로 공급할 때 등에 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있으므로, 접합 전에 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)과의 위치맞춤을 행한다. 그리고, 복수의 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합을 계속하는 과정에서, 온도 변화의 영향이나 반복되는 것에 의한 정밀도의 변화 등에 의해, 각 기준 마크나 각 유닛 등에 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있으므로, 접합 공정을 소정의 접합 사이클 실행한 후에 전술한 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다.

다음으로, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)과의 위치맞춤에 대하여, 도 6을 참조하면서 설명한다. 기판(P)은, 본딩 스테이지(10)의 소정 위치에 탑재되고, 전자 부품(M)은, 본딩 툴(15)에 흡착되어 있는 상태에서, 도시하지 않은 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상부(18)를 전자 부품(M)과 기판(P)의 사이에 삽입하고, 기판 전극(Pe)과 전자 부품 전극(Me)을 동시에 촬상한다. 그리고, 화상 처리에 의해, 기판 전극(Pe)과 전자 부품 전극(Me)의 위치 어긋남을 검출하여, 그 어긋남량을 보정한다. 어긋남량의 보정은, 주로 테이블(7)을 X-Y 방향으로 이동시켜 행한다. 단, 위치 어긋남이 수평면 내의 회전 방향에 있는 경우에는, 모터(42)를 구동시켜 회전 위치 보정을 행할 수 있다. 그리고, 전자 부품 실장 장치(1)는, 기판 전극(Pe)과 전자 부품 전극(Me)의 위치 어긋남 보정을 행한 후, 초기의 캘리브레이션 위치로 되돌리고 다음의 접합 공정으로 이행할 수도 있고, 위치 어긋남 보정량을 기억하고, 그 보정량을 사용하여 각 유닛의 위치 데이터를 보정하고 다음의 접합 공정으로 이행할 수도 있다. 그리고, 상기 위치맞춤 시의 전자 부품 전극(Me) 및 기판 전극(Pe)의 기준 마크로서는, 각각의 전극 배치 패턴, 복수의 기준 전극 또는 부가한 기준 마크 패턴, 또는 고정적이며 변화가 없는 표면 결함이나 오염 등이라도 특정하면 대체가 가능하다.

(전자 부품 실장 장치(1)의 동작)

이상 설명한 전자 부품 실장 장치(1)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제어부(90)를 가지고 있다. 다음으로, 전자 부품 실장 장치(1)의 제어계 및 동작에 대하여 도 9를 참조하면서 설명한다.

도 9는, 전자 부품 실장 장치(1)의 제어계에 대하여 개략적으로 나타낸 블록도이다. 제어부(90)는, 신호 처리를 행하는 CPU 및 메모리 등을 가지는 컴퓨터이다. 메모리에는, 전자 부품 실장 장치(1)의 제어를 행하기 위한 프로그램 및 제어 데이터가 기억되어 있다. 제어부(90)는, 전술한 각각의 센서나 각 카메라로부터 입력된 정보에 기초하여 각각의 모터나 각각의 구동 기구의 동작을 제어한다. 여기에 대하여 도 9를 중심으로 도 1∼도 8을 참조하면서 설명한다.

먼저, 전자 부품 승강 기구(3)에 대한 제어계 및 동작을 설명한다. 도 1은, 전자 부품(M)이 본딩 툴(15)에 흡착되고, 기판(P)이 본딩 스테이지(10)에 탑재된 접합 공정 개시 전 상태를 나타내고 있다. 즉, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)이 정확하게 위치 결정(위치맞춤)되어 있는 상태이다. 먼저, 제어부(90)는, 모터(27)를 구동시켜 본딩 툴(15)을 본딩 스테이지(10)를 향해 고속으로 하강시키는 고속 하강 동작을 실행한다. 제어부(90)는, 변위 센서(34)에 의해 본딩 툴(15)의 하강 위치를 검출하여, 본딩 툴(15)을 소정 위치까지 하강시키고 정지시킨다. 이 소정 위치는, 전자 부품 전극(Me)(전자 부품 땜납층(Ms)을 포함함)이, 기판 전극(Pe)(기판 땜납층(Ps)을 포함함)에 접촉하지 않을 정도의 가까운 거리이다(예를 들면, 100㎛ 이격된 위치). 그리고, 제어부(90)는, PID 제어에 의해 본딩 툴(15)을 소정 위치로 양호한 정밀도로 이동시킬 수 있다.

제어부(90)는, 피에조 구동부(26)를 구동시켜, 전자 부품 전극(Me)이 기판 전극(Pe)에 접촉하는 위치를 검출하는 서치 동작을 실행한다. 본딩 툴(15)은, 피에조 구동부(26)에 인가되는 구동 신호에 따라 변위(이동)하고, 이 변위량은 변위 센서(41)에 의해 변위 센서 신호로서 검출된다. 제어부(90)는, 전자 부품 전극(Me)이 기판 전극(Pe)에 접촉되었는지의 여부를 하중 센서(40)의 하중 보정 신호에 의해 판단한다. 그리고, 제어부(90)는, 전자 부품 전극(Me)이 기판 전극(Pe)에 접촉된 것을 로드셀(35)의 출력 신호에 기초하여 검출하고, 접촉되었을 때의 위치를 변위 센서(34)에 의해 검출한다. 하중 보정 신호는, 노이즈 검출 센서(39)에 의해 검출된 진동 등으로 발생하는 노이즈 신호를 캔슬한 전압 신호이다. 즉, 하중 보정 신호는, 본딩 툴(15)에 하방 측으로부터 작용하는 하중을 나타내는 신호이다. 피에조 구동부(26)는, 제어부(90)로부터의 구동 신호에 따른 변위량으로 본딩 툴(15)을 본딩 스테이지(10) 측으로 하강시킨다. 전자 부품 땜납층(Ms)이 기판측 땜납층(Ps)에 접촉하면, 본딩 툴(15)에 본딩 스테이지(10) 측으로부터 하중이 작용한다. 제어부(90)는, 하중 보정 신호가 소정의 전압이 되었을 때, 전자 부품 땜납층(Ps)이 기판 땜납층(Ps)에 접촉된 것으로 판단한다. 그리고, 제어부(90)는, 하중 보정 신호가 소정의 전압이 되도록 피에조 구동부(26)를 구동시켜, PID 제어에 의해 본딩 툴(15)을 변위(이동)시킨다.

제어부(90)는, 전자 부품 전극(Me)(전자 부품 땜납층(Ms))과 기판 전극(Pe)(기판 땜납층(Ps))과의 접촉과 함께, 세라믹 히터인 본딩 툴(15) 및 본딩 스테이지(10) 측의 히터(43)의 가열을 개시한다. 제어부(90)는, 전자 부품 전극(Me)을 기판 전극(Pe)에 접촉시킨 상태에서, 피에조 구동부(26)에 전압 인가하고, 전자 부품 전극(Me)으로부터 기판 전극(Pe)에 대하여 소정의 하중(예를 들면, 0.5 N)을 부가한다. 전자 부품 전극(Me)으로부터 기판 전극(Pe)에 대하여 소정의 하중이 부가되었는지의 여부는, 전술한 하중 보정 신호에 기초하여 판단한다. 그리고, 이 소정의 하중은, 전자 부품 땜납층(Ms) 및 기판 땜납층(Ps)이 용융했을 때, 이 용융을 본딩 툴(15)의 본딩 스테이지(10) 측으로의 변위로서 변위 센서(41)에 의해 검출할 수 있다. 제어부(90)는, 소정의 하중이 되었다고 판단되었을 때의 본딩 툴(15)의 위치에서의 변위 센서 신호의 값을 소정 하중시 전압으로서 메모리에 기억시킨다.

본딩 툴(15)(세라믹 히터) 및 히터(43)의 발열에 의해, 전자 부품 측 땜납층(Ms) 및 기판측 땜납층(Ps)이 가열되어 용융이 개시된다. 제어부(90)는, 하중 보정 신호에 기초하여, 본딩 툴(15)의 소정 하중시 위치로부터의 이동 거리(본딩 툴(15)의 스며든 양)를 변위 센서 신호의 변화량에 기초하여 측정한다. 이 이동 거리(본딩 툴 유닛(15)의 스며든 양)가 소정 거리(예를 들면, 1㎛)에 도달했는지의 여부를 판단한다. 이 때의 스며든 양에 상당하는 전위차는, 메모리에 기억된다. 부품 측 땜납층(Ms) 및 기판측 땜납층(Ps)이 용융되었다고 판단되었을 경우에는, 제어부(90)는, 본딩 툴(15)의 하강을 정지하고 그 위치를 유지한다. 즉, 부품 측 땜납층(Ms) 및 기판측 땜납층(Ps)이 용융된 것으로 판단된 경우에는 피에조 구동부(26)에 인가되는 전압을 유지한다.

제어부(90)는, 본딩 툴(15)의 하강을 정지하고, 그 위치를 유지한 상태에서, 용융한 전자 부품 땜납층(Ms) 및 기판 땜납층(Ps)의 냉각 동작을 개시한다. 이 냉각 동작은, 본딩 툴(15)(세라믹 히터) 및 히터(43)로의 통전을 오프로 하고, 본딩 스테이지(10)에 구비되는 냉각 파이프(45)(도 1 참조)에 공기를 흐르게 하여 전자 부품(M) 및 기판(P)을 냉각시킨다. 이로써, 용융한 부품 측 땜납층(Ms) 및 기판 측 땜납층(Ps)이 냉각되어 고화를 개시한다. 제어부(90)는, 냉각시키는 땜납의 열 수축에 추종하여 본딩 툴(15)이 하강하도록 피에조 구동부(26)를 구동시키는 열 수축 추종 동작을 행한다. 또한, 제어부(90)는, 본딩 툴(15)을 열 수축 추종 동작시키면서 전자 부품 땜납층(Ms) 및 기판 땜납층(Ps)의 온도를 도시하지 않은 온도 센서에 의해 검출한다. 제어부(90)는, 땜납이 충분히 경화되는 온도로 된 것이 검출되면, 본딩 툴(15)의 전자 부품(M)의 흡인을 해제하고, 모터(27)를 구동하여 본딩 툴(15)을 상방(Z1측)으로 이동시키고, 접합 동작을 종료한다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판 탑재부(2)는, Y축 제1 구동부(5)와 X축 제1 구동부(6)와 테이블(7)을 가지고 있다. 제어부(90)는, Y축 제1 구동부(5) 및 X축 제1 구동부(6)를 구동시켜, 테이블(7)을 X-Y 방향으로 이동시킨다. 테이블(7)에는, 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)이 고정되어 있다. 따라서, 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)은, 테이블(7)의 X-Y 방향의 이동에 추종한다. 제어부(90)는, 상하 2시야 카메라 유닛(17) 및 캘리브레이션 카메라(50)로 촬상한 화상에 기초하여, 테이블(7)을 소정의 평면 위치로 이동시킨다. 여기서의 소정의 평면 위치란, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 위치, 전자 부품(M)을 본딩 툴(15)로 흡착하는 위치, 본딩 툴(15)(본딩 툴(15A, 15B))을 본딩 툴 홀더부(16)로 흡착하는 위치, 캘리브레이션 시의 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)의 위치 등이다.

제어부(90)는, 본딩 툴(15)에 흡착된 전자 부품(M)의 전자 부품 전극(Me)과 본딩 스테이지(10)에 흡착된 기판(P)의 기판 전극(Pe)과의 위치 어긋남 보정을 행한다. 제어부(90)는, 상하 2시야 카메라 유닛(17)으로 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)의 동시 촬상을 행하고, 받아들여진 화상에 기초하여 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)의 위치 어긋남 분만큼 Y축 제1 구동부(5)와 X축 제1 구동부(6)에 의해 기판 전극(Pe)의 위치를 보정한다. 또한, 제어부(90)는, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)과의 회전 위치 어긋남이 있는 경우에는, 모터(42)를 구동시켜 전자 부품 전극(Me)의 회전 위치를 보정한다.

다음으로, 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 제어에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 상하 2시야 카메라 유닛(17)은, 대기 위치에 배치되어 있다. 제어부(90)는, Y축 제2 구동부(56)를 구동시켜, 촬상부(18)를 소정 위치로 이동시킨다. 소정 위치란, 전술한 캘리브레이션 위치, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)을 촬상하는 위치이다. 촬상부(18)는, 캘리브레이션 시와 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)을 촬상하는 위치에서의 높이 위치(Z 방향 위치)가 상이하다. 제어부(90)는, Z축 구동부(55)를 구동시켜, 촬상부(18)를 캘리브레이션 시 및 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)의 촬상 시 각각의 적절한 높이 위치로 이동시킨다.

다음으로, 캘리브레이션 유닛(13)의 제어에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 캘리브레이션 유닛(13)은, 대기 위치에 배치되어 있다. 제어부(90)는, 타깃 유리 이동 기구(53)를 구동시켜, 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)를 캘리브레이션 카메라(50)로 촬상 가능한 위치까지 Y축 방향으로 이동시킨다. 그리고, 제어부(90)는, 기준 마크(80)를 캘리브레이션 카메라(50)로 촬상하고, 기준 위치(B)(도 7의 (A) 참조)를 규정한다. 그리고, 제어부(90)는, 촬상 전 및 촬상 시에 조명 장치(52)를 점등시키고, 촬상 종료 후에 소등한다.

(전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법)

도 10은, 전자 부품 실장 장치(1)를 사용한 전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 전자 부품 실장 장치(1)는, 도 7 및 도 8에서 설명한 캘리브레이션을 실시하고 있는 것으로 한다. 실장 공정을 스타트하기 전의 준비 공정으로서, 오퍼레이터는, 기판(P)을 본딩 스테이지(10)의 소정 위치에 소정의 자세로 탑재한다. 기판(P)은, 본딩 스테이지(10)에 흡착 고정된다. 이어서, 오퍼레이터는, 복수의 전자 부품(M)이 탑재된 전자 부품 트레이(14A, 14B)를 전자 부품 트레이 유닛(11)에 세팅한다. 다음으로, 오퍼레이터는, 본딩 툴(15A, 15B)을 본딩 툴 유닛(12)의 소정 위치에 세팅한다. 그리고, 본딩 툴(15A, 15B)은, 그 중의 하나를 세팅하는 경우와, 같은 종류를 2개 세팅하는 경우가 있다.

전자 부품 실장 장치(1)는, 전술한 준비 작업이 종료되면 스타트한다. 먼저, 본딩 툴(15A, 15B)을 본딩 툴 홀더부(16)에 장착한다(스텝 S10). 본딩 툴(15A, 15B)의 선택 및 본딩 툴 홀더(16)로의 장착은, 제어부(90)에 기억되어 있는 프로그램에 의해 제어된다. 여기서는, 본딩 툴(15A)을 선택하기로 한다. 구체적으로는, 테이블(7)을 이동시켜, 본딩 툴 홀더부(16)의 바로 아래의 소정 위치에 본딩 툴(15A)을 이동시킨다. 그리고, 본딩 툴 홀더부(16)를 본딩 툴(15A)을 향해 하강시키고, 본딩 툴(15A)을 흡착한다. 그 후, 본딩 툴(15)을 소정의 높이 위치까지 상승시키고 정지시킨다.

다음으로, 본딩 툴(15)이, 전자 부품(M)을 흡착한다(스텝 S20). 구체적으로는, 테이블(7)을 이동시켜, 전자 부품 트레이(14A)(또는 전자 부품 트레이(14B))에 복수 개 탑재되어 있는 전자 부품(M) 중 1개를 본딩 툴(15)의 바로 아래의 소정 위치로 이동시킨다. 그리고, 본딩 툴(15)을 전자 부품(M)을 향해 하강시키고, 전자 부품(M)을 흡착한다. 복수의 전자 부품(M) 중에서 1개의 전자 부품(M)을 선택하는 순번 및 본딩 툴에 의한 흡착은, 제어부(90)에 기억되어 있는 프로그램에 의해 제어된다. 전자 부품(M)을 흡착한 본딩 툴(15)은, 소정의 높이 위치까지 상승하고 정지한다.

다음으로, 상하 2시야 카메라 유닛(17)에 의해, 하방 측의 기판 전극(Pe)과 상방 측의 전자 부품 전극(Me)을 동시에 촬상하고, 각각의 전극 위치를 인식한다(스텝 S30). 촬상된 전자 부품 전극(Me)의 위치와 기판 전극(Pe)의 위치에 기초하여, 제어부(90)는, 화상 처리 프로그램에 의해 양자의 위치 어긋남의 유무를 판정한다(스텝 S40). 위치 어긋남이 없는 것으로 판정한 경우(NO)에는, 본딩 툴(15)을 기판(P)을 향해 하강시키고, 전자 부품(M)과 기판(P)을 접합한다(스텝 S50). 이 접합 공정에서는, 전자 부품(M)이 기판(P)에 접촉하면, 세라믹 히터인 본딩 툴(15)로 본딩 스테이지(10) 측의 히터(43)에 의해 전자 부품 땜납층(Ms)과 기판 땜납층(Ps)을 용융하고, 용융에 의한 변위량 및 변위 하중이 소정값으로 되면, 냉각 고화시킨다. 그리고, 제어부(90)는, 본딩 툴(15)을 소정의 높이 위치까지 상승시키고 정지시킨다. 그 후, 오퍼레이터 또는 자동기는, 전자 부품(M)이 접합된 기판(P)을 스테이지(10) 상으로부터 제거한다(스텝 S60). 스텝 S60이 종료하면, 전자 부품(M)과 기판(P)이 접합된 접합 부재가 제조된다.

스텝 S40에 있어서 위치 어긋남이 있음(YES)으로 판정된 경우에는, 위치 어긋남 보정 공정(스텝 S45)으로 이행한다. 제어부(90)는, 위치 어긋남 방향과 위치 어긋남량을 산출한다. 그리고, 위치 어긋남 방향 및 위치 어긋남량에 따라, 테이블(7)을 이동시켜 기판 전극(Pe)의 위치를 보정한다(스텝 S45). 전자 부품 전극(Me)의 위치와 기판 전극(Pe)의 위치에, 회전 위치 어긋남이 있는 경우에는, 본딩 툴(15)을 회전시켜 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)의 위치맞춤을 행하고, 스텝 S50의 접합 공정으로 이행한다. 그리고, 위치 어긋남 보정(스텝 S45) 후에, 다시 위치 어긋남의 유무를 판정하는 공정 스텝 40을 넣어도 된다.

그리고, 전자 부품 실장 장치(1)는, 가동 중에 온도 변화나 진동 등의 영향으로 초기의 캘리브레이션에 미묘한 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 가동 중에 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 스텝 S10∼스텝 S60을 1사이클로 했을 때 n사이클을 반복할 때, 재캘리브레이션을 실행함으로써, 고정밀도의 접합을 계속하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 전자 부품 실장 장치(1)는, 전자 부품(M)의 복수의 전자 부품 전극(Me)과 기판(P)의 복수의 기판 전극(Pe)의 사이에 용융 가능한 접합재인 땜납층을 개재시키고, 전자 부품 땜납층(Ms) 및 기판 땜납층(Ps)을 가열 용융, 고화시켜, 전자 부품(M)의 복수의 전자 부품 전극(Me)과 기판(P)의 복수 기판 전극(Pe)을 접합하는 전자 부품 실장 장치이다. 전자 부품 실장 장치(1)는, 전자 부품(M)을 유지하는 본딩 툴(15)을 가지고, 본딩 툴(15)을 기판(P)을 향해 승강 이동시키는 전자 부품 승강 기구(3)를 가지고 있다. 또한, 전자 부품 실장 장치(1)는, 기판(P)을 유지하는 본딩 스테이지(10)와, 전자 부품(M)을 대기 위치에 배치하는 전자 부품 트레이 유닛(11)과, 전자 부품 승강 기구(3)의 본딩 스테이지(10) 측의 선단부에 장착되는 본딩 툴(15)을 대기 위치에 배치하는 본딩 툴 유닛(12)과, 본딩 툴(15) 및 각 유닛의 기준 위치를 규정하는 캘리브레이션 유닛(13)과, 평면에 대하여 수직인 Z축 방향의 상방 및 하방의 촬상이 가능한 상하 2시야 카메라 유닛(17)을 가지고, 본딩 스테이지(10), 본딩 툴 유닛(12), 전자 부품 트레이 유닛(11) 및 캘리브레이션 유닛(13)이, 테이블(7)의 동일 평면 상(테이블 상면(8))에 배치되어 있다.

이와 같이, 전자 부품 실장 장치(1)에는, 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12) 및 캘리브레이션 유닛(13)이, 테이블(7)의 동일 평면 상(테이블 상면(8))에 배치되어 있다. 따라서, 테이블(7)을 이동시킴으로써, 본딩 스테이지(10) 및 전술한 각 유닛을 X-Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 전자 부품 실장 장치(1)는, 본딩 스테이지(10) 및 전술한 유닛 각각에 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키는 구동 기구를 설치하지 않아되 되므로, 구조를 간소화할 수 있는 동시에, 저비용화가 가능하게 된다. 또한, 본딩 스테이지(10), 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12), 및 캘리브레이션 유닛(13)의 테이블(7)에 대한 위치 관계가 고정됨으로써, 각각이 양호한 정밀도로 위치결정되어, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 정밀도를 높이기 쉬운 구조를 실현할 수 있다.

또한, 전자 부품 트레이 유닛(11)에는, 복수의 전자 부품(M)이 정렬된 전자 부품 트레이(14)가 2개 이상 배치된다. 전자 부품 트레이(14)를 2개 이상 배치함으로써, 예를 들면, 전자 부품 트레이(14A)에 배치되는 전자 부품(M)의 접합이 종료한 후, 연속하여 전자 부품 트레이(14B)에 배치되는 전자 부품의 접합을 행할 수 있다. 또한, 전자 부품 트레이(14B)의 전자 부품(M)을 접합하고 있는 동안에, 전자 부품(M)이 충전된 전자 부품 트레이(14A)를 전자 부품 트레이 유닛(11)에 공급할 수 있으므로, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합을 끊임없이 계속하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본딩 툴 유닛(12)에는, 전자 부품(M)의 복수 종류의 사이즈 각각에 대응하는 본딩 툴(15)이 1개 또는 2 종류 이상 배치되고, 선택된 본딩 툴(15) 중 하나가 전자 부품 승강 기구(3)에 설치되는 본딩 툴 홀더부(16)의 하방으로 이동되고, 본딩 툴 홀더부(16)에 흡착된다.

접합 대상의 전자 부품(M)의 사이즈에 적합한 본딩 툴(15)은, 본딩 툴 홀더부(16)의 바로 아래까지 이동하고 흡착된다. 이 동작은, 제어부(90)에 의해 자동적으로 행해지므로, 수동으로 본딩 툴(15)을 본딩 툴 홀더부(16)에 장착함으로써 발생하는 위치 어긋남 등의 오차를 포함하지 않는 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합을 행할 수 있다. 또한, 2종류의 본딩 툴(15A, 15B)을 구비하는 경우에는, 본딩 툴(15A)로부터 본딩 툴(15B)로의 전환(그 반대도 있음)을, 제어부(90)의 프로그램에 의해 자동적으로 행할 수 있다. 그리고, 본딩 툴(15)은, 2 종류로 한정되지 않고 3 종류 등으로 증가시키는 것이 가능하다.

또한, 본딩 툴(15)은, 본딩 툴 홀더부(16)에 장착되는 홀더부(65)와, 전자 부품(M)을 상기 기판(P)에 접합하는 본딩부(66)를 가지고, 홀더부(65)가, 본딩 툴 홀더부(16) 측을 향하여 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 본딩부(66) 측을 위로 향하게 하여 본딩 툴 유닛(12)에 장착하는 것에 대하여, 본딩 툴 홀더부(16)에 본딩 툴(15)을 반전하여 장착하지 않아도 되므로, 반전 장치가 필요하지 않아, 장치의 간소화가 도모된다.

또한, 본딩 툴(15)은, 전자 부품 흡착용 구멍인 관통공(68)을 가지는 세라믹 히터로 구성되어 있다. 본딩 툴(15)의 구성으로서는, 예를 들면, 홀더부(65)를 세라믹 히터로 하거나, 본딩 부(66)를 세라믹 히터로 할 수 있다. 그러나, 본딩 툴(15) 전체를 세라믹 히터로 함으로써, 구성을 간소화할 수 있고, 세라믹 히터의 열용량을 높이는 것이 가능하며, 전자 부품(M)으로의 열전도 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.

또한, 캘리브레이션 유닛(13)은, Y축 방향으로 이동 가능하며 기준 마크(80)를 가지는 광투과성의 타깃 유리(51)와, 타깃 유리(51)를 조명하는 조명 장치(52)와, X축과 상기 X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 평면의 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향으로 이동 가능한 테이블(7)에 고정되고, 기준 마크(80)의 바로 아래로부터 촬상하는 캘리브레이션 카메라(50)를 가지고 있다.

이와 같은 구성에 하면, 테이블(7)에 고정된 캘리브레이션 카메라(50)로 기준 마크(80)를 바로 아래로부터 촬상 가능하므로, 기준 마크(80)의 위치를 정확하게 받아들이는 것이 가능하게 되어, 정확한 기준 위치(B)를 규정할 수 있다.

또한, 상하 2시야 카메라 유닛(17)은, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 시에는 테이블(7)로부터 Y축 방향으로 이격된 대기 위치에 배치되고, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하며, Z축 방향에 있어서 상방 측의 본딩 툴(15) 또는 본딩 툴(15)에 유지된 전자 부품의 전극인 전자 부품 전극(Ms)과, 하방 측의 타깃 유리(51)의 기준 마크(80) 또는 기판의 전극인 기판 전극(Ps)을 동시에 촬상할 수 있다.

상하 2시야 카메라 유닛(17)은, 그 상방 측의 촬상 대상과 하방 측의 촬상 대상을 동시에 촬상 가능하며, Y-Z의 2방향으로 이동 가능하며, X축 방향의 구동 기구는 불필요하여 구성의 간소화가 가능하게 된다. 그리고, 캘리브레이션 시에는, 상방 측의 본딩 툴(15)과 하방 측의 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)를 동시에 촬상할 수 있고, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합 시에는, 상방 측의 전자 부품 전극(Me)과 하방 측의 기판 전극(Pe)을 동시에 촬상할 수 있어, 각각의 위치 어긋남 보정이나 위치맞춤을 양호한 정밀도로 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 타깃 유리(51)에 형성된 기준 마크(80)는, 타깃 유리(51)의 전자 부품 승강 기구(3) 측의 상면(51A) 또는 상면(51A)에 대하여 반대측의 하면(51B)에 형성된 열십자 마크이다. 기준 마크(80)를 열십자 마크로 함으로써, 중심의 교차부의 일점을 기준 위치로 설정할 수 있다. 그리고, 타깃 유리(51)는, 광투과성을 가지고 있으므로, 타깃 유리(51)의 상면측 및 하면 측의 양쪽으로부터 기준 마크(80)를 촬상할 수 있다.

또한, 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)가 형성된 상면(51A) 또는 하면(51B)은, 본딩 스테이지(10)의 전자 부품 승강 기구(3) 측 상면(10A)의 높이와 대략 같은 높이 위치가 되도록 배치되어 있다. 본딩 스테이지(10)의 상면(10A)에는, 기판(P)이 탑재된다. 이에, 타깃 유리(51)의 높이 위치와 본딩 스테이지(10)의 상면(10A)의 높이 위치를 대략 동일하게 함으로써, 양자의 높이 상이에 의한 캘리브레이션 시와 접합시의 위치맞춤 사의 오차를 배제하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 전술한 컨셉에 있어서, 기판(P)의 두께는 무시할 수 있다.

또한, 전자 부품 실장 장치(1)는, 타깃 유리(51)에 형성된 기준 마크(80) 및 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 촬상부(18)(관통공(58))가 동일 축 상에 배치된 상태에서, 캘리브레이션 유닛(13) 및 상하 2시야 카메라 유닛(17)에 의한 동시 촬상이 가능하다. 이와 같이 하면, 캘리브레이션 유닛(13)의 고정된 캘리브레이션 카메라(50)에 의해 규정된 기준 마크(80)를, 상하 2시야 카메라 유닛(17)의 하방 측으로 촬상하고, 상방 측의 본딩 툴(15)의 위치를 규정(기준 마크(80))에 위치맞춤시킴)할 수 있으므로, 전자 부품(M)과 기판(P)과의 고정밀도의 접합을 실현할 수 있다.

전자 부품 실장 장치(1)를 사용한 전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법은, 본딩 툴(15)을 본딩 툴 홀더부(16)에 장착하는 공정과, 전자 부품(M)을 본딩 툴(16)에 흡착하는 공정과, 상하 2시야 카메라 유닛(17)으로, 전자 부품의 전극인 전자 부품 전극(Me) 및 기판의 전극인 기판 전극(Pe)을 인식하는 공정과, 전자 부품 전극(Me)과 기판 전극(Pe)과의 위치 어긋남의 유무를 판정하는 공정과, 전자 부품(M)과 기판(P)을 접합하는 접합 공정과, 전자 부품(M)이 접합된 기판(P)을 제거하는 공정을 포함한다. 이와 같은 전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법에 의하면, 위치 정밀도가 높은, 고품질 전자 부품(M)과 기판(P)과의 접합을 높은 효율로 실현할 수 있다.

또한, 전자 부품 실장 방법 및 전자 부품 제조 방법은, 캘리브레이션 유닛(13)에 형성된 타깃 유리(51)의 기준 마크(80)를, 고정된 캘리브레이션 카메라(50)로 촬상하여 전자 부품 실장 장치(1)의 평면 방향의 기준 위치(B)로 규정하고, 상하 2시야 카메라 유닛(17) 및 캘리브레이션 유닛(13)에 의해, 기준 위치(B)에 대하여 본딩 툴(15)의 위치를 규정하는 캘리브레이션 공정을 가지고, 전자 부품 실장 장치(1)의 가동 도중에, 정기적으로 또는 수시로 캘리브레이션 공정을 실행하는 것이 바람직하다.

전자 부품 실장 장치(1)는, 가동 중에 온도 변화나 진동 등의 영향으로 초기의 캘리브레이션에 미묘한 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 이에 따라, 가동 중에 캘리브레이션을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 본딩 툴 장착 공정(스텝 S10)∼전자 부품이 접합된 기판(P)의 제거 공정(스텝 S60)을 1사이클로 했을 때 n사이클을 반복할 때, 다시 캘리브레이션을 실행함으로써, 고정밀도의 접합을 계속하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다. 예를 들면, 전술한 실시형태에서는, 전자 부품 트레이(14)는, 오퍼레이터가 전자 부품 트레이 유닛(11)에 세팅하거나 제거하고 있었지만, 전자 부품 트레이 공급 유닛을 설치하여 세팅하거나 제거하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 세팅과 제거 중의 한쪽을 자동화할 수도 있다. 마찬가지로, 기판(P)도 오퍼레이터가 본딩 스테이지(10)에 탑재하고 있지만, 기판 공급 유닛을 설치하여 본딩 스테이지(10)에 탑재하는 구성으로 할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 본딩 스테이지(10)에 대하여 X2 방향으로 전자 부품 트레이 유닛(11), 본딩 툴 유닛(12), 캘리브레이션 유닛(13)의 순서로 배치하고 있다. 이 순서는, 각각의 사용 빈도 및 도정(道程)의 길이로 가장 효율적으로 구동 가능하도록 배치하고 있지만, 이 배치 순서는 한정되지 않으며 적절하게 설정할 수 있다.

또한, 전술한 실시형태에서는, 본딩 툴(15)을 세라믹 히터로 하였으나, 본딩 툴을 초음파 접합 툴로 할 수 있다. 초음파 접합 툴을 사용하는 경우에도, 예를 들면, 복수 종류의 초음파 접합 툴을 초음파 접합 툴 유닛에 배치하고, 자동적으로 본딩 툴 홀더부에 장착할 수 있다.

1: 전자 부품 실장 장치 3: 전자 부품 승강 기구
7: 테이블 10: 본딩 스테이지
10A: 상면(본딩 스테이지) 11: 전자 부품 트레이 유닛
12: 본딩 툴 유닛 13: 캘리브레이션 유닛
14(14A, 14B): 전자 부품 트레이 15(15A, 15B): 본딩 툴
16: 본딩 툴 홀더부 17: 상하 2시야 카메라 유닛
18: 촬상부 50: 캘리브레이션 카메라
51: 타깃 유리 51A: 상면(타깃 유리)
51B: 하면(타깃 유리) 52: 조명 장치
65: 홀더부 66: 본딩부
68: 관통공(전자 부품 흡착용 구멍) 80: 기준 마크
M: 전자 부품 Me: 전자 부품 전극(전극)
Ms: 전자 부품 땜납층(접합재) P: 기판
Pe: 기판 전극(전극) Ps: 기판 땜납층(접합재)

Claims (12)

1. 전자 부품의 복수의 전극과 기판의 복수의 전극의 사이에 용융 가능한 접합재를 개재(介在)시키고, 상기 접합재를 가열 용융, 고화(固化)시켜, 상기 전자 부품의 복수의 전극과 상기 기판의 복수의 전극을 접합하는 전자 부품 실장(實裝) 장치로서,
   상기 전자 부품을 유지하는 본딩 툴을 가지고, 상기 본딩 툴을 상기 기판을 향하여 승강 이동시키는 전자 부품 승강 기구(機構);
   상기 기판을 지지하는 본딩 스테이지;
   상기 전자 부품을 대기 위치에 배치하는 전자 부품 트레이 유닛;
   상기 전자 부품 승강 기구의 상기 본딩 스테이지 측의 선단부에 장착되는 상기 본딩 툴을 대기 위치에 배치하는 본딩 툴 유닛;
   상기 본딩 툴 및 상기 각각의 유닛의 기준 위치를 규정하는 캘리브레이션 유닛; 및
   평면에 대하여 수직인 Z축 방향의 상방 및 하방의 촬상이 가능한 상하 2시야 카메라 유닛;
   을 포함하고,
   상기 본딩 스테이지, 상기 본딩 툴 유닛, 상기 전자 부품 트레이 유닛 및 상기 캘리브레이션 유닛이, 테이블의 동일 평면 상에 배치되어 있으며,
   상기 캘리브레이션 유닛은,
   Y축 방향으로 이동 가능하며 기준 마크를 가지는 광투과성의 타깃 유리;
   상기 타깃 유리를 조명하는 조명 장치; 및
   X축과 상기 X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 평면의 상기 X축 방향 및 상기 Y축 방향으로 이동 가능한 테이블에 고정되고, 상기 기준 마크를 바로 아래로부터 촬상하는 캘리브레이션 카메라;
   를 구비하고,
   상기 상하 2시야 카메라 유닛은,
   상기 전자 부품과 상기 기판과의 접합 시에는 상기 테이블로부터 상기 Y축 방향으로 이격된 대기 위치에 배치되고, 상기 Y축 방향 및 상기 Z축 방향으로 이동 가능하며,
   상기 Z축 방향에 있어서 상방 측의 상기 본딩 툴 또는 상기 본딩 툴에 유지된 전자 부품의 전극과, 하방 측의 상기 타깃 유리의 상기 기준 마크 또는 상기 기판의 전극을 동시에 촬상할 수 있는,
   전자 부품 실장 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자 부품 트레이 유닛에는, 복수의 상기 전자 부품이 정렬된 전자 부품 트레이가 2개 이상 배치되는, 전자 부품 실장 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본딩 툴 유닛에는, 상기 전자 부품의 복수 종류의 사이즈 각각에 대응하는 상기 본딩 툴이 1개 또는 2 종류 이상 배치되고, 선택된 상기 본딩 툴 중 하나가 상기 전자 부품 승강 기구에 설치되는 본딩 툴 홀더부의 하방으로 이동되고, 상기 본딩 툴 홀더부에 흡착되는, 전자 부품 실장 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본딩 툴은, 본딩 툴 홀더부에 장착되는 홀더부와, 상기 전자 부품을 상기 기판에 접합하는 본딩부를 가지고, 상기 홀더부가, 상기 본딩 툴 홀더부 측을 향하여 배치되어 있는, 전자 부품 실장 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 본딩 툴은, 전자 부품 흡착용 구멍을 가지는 세라믹 히터로 구성되어 있는, 전자 부품 실장 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 타깃 유리에 형성된 상기 기준 마크는, 상기 타깃 유리의 상기 전자 부품 승강 기구 측의 상면 또는 상기 상면에 대하여 반대측의 하면에 형성된 열십(+)자 마크인, 전자 부품 실장 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 타깃 유리의 상기 기준 마크가 형성된 상면 또는 하면은, 상기 본딩 스테이지의 상기 전자 부품 승강 기구 측 상면의 높이와 동일한 높이 위치가 되도록 배치되어 있는, 전자 부품 실장 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 타깃 유리에 형성된 상기 기준 마크 및 상기 상하 2시야 카메라 유닛의 촬상부가 동일 축 상에 배치된 상태에서, 상기 캘리브레이션 유닛 및 상기 상하 2시야 카메라 유닛에 의한 동시 촬상이 가능한, 전자 부품 실장 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 기재된 전자 부품 실장 장치를 사용한 전자 부품 제조 방법으로서,
   본딩 툴을 본딩 툴 홀더부에 장착하는 공정;
   상기 전자 부품을 상기 본딩 툴에 흡착하는 공정;
   상하 2시야 카메라 유닛으로, 상기 전자 부품의 전극 및 상기 기판의 전극을 인식하는 공정;
   상기 전자 부품의 전극과 상기 기판의 전극과의 위치 어긋남의 유무를 판정하는 공정;
   상기 전자 부품과 상기 기판을 접합하는 접합 공정; 및
   상기 전자 부품이 접합된 상기 기판을 제거하는 공정;
   을 포함하는 전자 부품 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,
    캘리브레이션 유닛에 설치된 타깃 유리의 기준 마크를, 고정된 캘리브레이션 카메라로 촬상하여 상기 전자 부품 실장 장치의 평면 방향의 기준 위치로 규정하고,
    상기 상하 2시야 카메라 유닛 및 상기 캘리브레이션 유닛에 의해, 상기 기준 위치에 대하여 상기 본딩 툴의 위치를 규정하는 캘리브레이션 공정을 포함하고,
    상기 전자 부품 실장 장치의 가동 도중에, 정기적으로 또는 수시로 상기 캘리브레이션 공정을 실행하는, 전자 부품 제조 방법.
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