KR102401710B1 - 실장 장치 - Google Patents

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노리카즈 도가시
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 생산 효율을 손상시키는 일없이, 실장 후의 전자 부품과 기판의 위치 어긋남을 검사할 수 있는 실장 장치를 제공한다.
전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하는 실장 장치(30)로서, 전자 부품(2)을 반송하여, 기판(3)에 실장하는 본딩 헤드(31)와, 기판(3)을 배치하는 기판 스테이지(33)와, 실장을 한 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)의 위치 어긋남을 검사하는 검사 유닛(40)과, 제어 장치(50)를 구비하고, 검사 유닛(40)은, 본딩 헤드(31)에 마련되고, 본딩 헤드(31)에 의해 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하였을 때의 본딩 헤드(31)의 높이를 검출하는 높이 검출부(41)와, 렌즈를 가지고, 실장을 한 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)을 촬상하는 촬상 수단(42)과, 촬상 수단(42)을 승강시키는 촬상 수단 승강 기구(43)를 가지고, 제어 장치(50)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이에 기초하여, 촬상 수단(42)의 높이를 조절하도록 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어하는 제어부를 갖는다.

Description

실장 장치{MOUNTING APPARATUS}
본 발명은 전자 부품의 실장 장치에 관한 것이다.
전자 부품의 기판에의 실장은, 예컨대, 플립 칩 실장이 행해지고 있다. 플립 칩 실장은, 도전 패턴이 형성된 기판에 대하여, 반도체 칩 등의 전자 부품의 전극이 형성된 면을 대향시켜 실장하는 방식이다. 플립 칩 실장에 있어서는, 기판의 도전 패턴에 형성된 미세한 단자에 대하여, 전자 부품의 미세한 전극을 직접 접합할 필요가 있기 때문에, 전자 부품과 기판을 정밀도 좋게 위치 결정하지 않으면 안 된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성10-125728호 공보
최근, 반도체 칩 등의 전자 부품의 회로의 미세화, 고밀도화에 따라 실장 정밀도의 고정밀도화가 진행되고 있다. 그 때문에, 전자 부품의 실장 후는, 전자 부품 및 기판에 마련된 얼라인먼트 마크를 촬상 수단에 의해 촬상하여, 실장 후의 전자 부품과 기판의 위치 어긋남을 검사한다. 이 검사에 있어서는, 고배율의 렌즈가 이용되고 있다. 렌즈는 고배율이 되면, 촬상 대상물과의 핀트가 맞는 범위인 피사계 심도가 매우 얕기 때문에, 전자 부품의 높이나 기판의 높이에 편차가 있으면, 피사계 심도로부터 벗어나 핀트가 흐려진 촬상 화상이 되어, 위치 어긋남을 고정밀도로 검사할 수 없는 경우가 있었다.
그래서, 레이저 변위계로 촬상 대상이 되는 실장 후의 전자 부품 또는 기판의 높이를 측정하고, 그 높이에 기초하여 촬상 수단의 높이를 조절하는 것이 생각된다. 그러나, 레이저 변위계에 의한 측정은, 실장 후의 전자 부품 또는 기판의 높이를 별도 측정하지 않으면 안 되어, 택트 타임이 악화한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 생산 효율을 손상시키는 일없이, 실장 후의 전자 부품과 기판의 위치 어긋남을 검사할 수 있는 실장 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실장 장치는, 전자 부품을 기판에 실장하는 실장 장치로서, 상기 전자 부품을 반송하여, 상기 기판에 실장하는 본딩 헤드와, 상기 기판을 배치하는 기판 스테이지와, 상기 실장을 한 후의 상기 전자 부품과 상기 기판의 위치 어긋남을 검사하는 검사 유닛과, 제어 장치를 구비하고, 상기 검사 유닛은, 상기 본딩 헤드에 마련되고, 상기 본딩 헤드에 의해 상기 전자 부품을 상기 기판에 실장하였을 때의 상기 본딩 헤드의 높이를 검출하는 높이 검출부와, 렌즈를 가지고, 상기 실장을 한 후의 상기 전자 부품 및 상기 기판을 촬상하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단을 승강시키는 촬상 수단 승강 기구를 가지고, 상기 제어 장치는, 상기 높이 검출부에 의해 검출한 상기 본딩 헤드의 높이에 기초하여, 상기 촬상 수단의 높이를 조절하도록 상기 촬상 수단 승강 기구를 제어하는 승강 기구 제어부를 갖는다.
본 발명에 따르면, 생산 효율을 손상시키는 일없이, 실장 후의 전자 부품과 기판의 위치 어긋남을 검사할 수 있는 실장 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 실시형태의 실장 장치가 적용된 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 실시형태의 실장 장치가 적용된 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이고, 전자 부품과 기판 상의 실장 예정 위치를 촬상하기 위해 촬상 수단이 본딩 헤드와 기판 스테이지 사이에 진입하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 A-A 단면도이고, 본딩 헤드에 유지된 전자 부품을 기판 상에 실장하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 6은 전자 부품이 기판에 페이스 다운 방식으로 실장된 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 전자 부품의 얼라인먼트 마크와 기판의 얼라인먼트 마크가 맞은 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 전자 부품의 얼라인먼트 마크와 기판의 얼라인먼트 마크가 어긋난 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 전자 부품 실장 시스템의 동작 흐름도의 일례이다.
도 10은 기판보다 전자 부품의 얼라인먼트 마크에 핀트를 맞추어 촬상한 촬상 화상의 모식도이다.
도 11은 전자 부품보다 기판의 얼라인먼트 마크에 핀트를 맞추어 촬상한 촬상 화상의 모식도이다.
(실시형태)
(구성)
본 발명에 따른 실장 장치의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다. 도 1은 실시형태의 실장 장치가 적용된 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 평면도이다. 도 2는 실시형태의 실장 장치가 적용된 전자 부품 실장 시스템을 나타내는 정면도이다.
전자 부품 실장 시스템(1)은, 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하는 시스템이다. 전자 부품(2)은, 예컨대, 실리콘으로 구성된 반도체 칩이다. 본 실시형태에서는, 전자 부품(2)은, 땜납재에 의한 돌기 전극인 범프가 형성된 반도체 칩이다. 전자 부품(2)에는, 얼라인먼트 마크가 마련되어 있다. 전자 부품(2)이 직사각 형상이라고 하면, 범프가 형성된 면의 4 코너 또는 맞각의 코너에 얼라인먼트 마크가 마련되어 있다.
기판(3)은, 전자 부품(2)이 실장되는 대상의 판형체이다. 기판(3)에는, 범프가 접속되는 도전 패턴이 형성되어 있다. 기판(3)의 도전 패턴이 형성된 면에는, 전자 부품(2)의 실장 예정 위치가 마련되어 있다. 이 실장 예정 위치는, 여기서는 복수 마련되어, 어레이형으로 배치되어 있다. 실장 예정 위치에는, 각각 얼라인먼트 마크가 마련되어 있다. 이 얼라인먼트 마크는, 예컨대, 전자 부품(2)이 직사각 형상이라고 하면, 직사각 형상의 실장 예정 위치의 4 코너 또는 맞각의 코너에 마련된다. 전자 부품(2)과 기판(3)의 얼라인먼트 마크의 위치 맞춤을 행한 뒤에 전자 부품(2)이 기판(3)의 실장 예정 위치에 실장된다.
이 전자 부품 실장 시스템(1)은, 공급 장치(10), 픽업 장치(20), 실장 장치(30) 및 제어 장치(50)를 구비하고 있고, 픽업 장치(20)에 의해 공급 장치(10)로부터 전자 부품(2)을 픽업하고, 그 전자 부품(2)을 실장 장치(30)에 전달하고, 실장 장치(30)로 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장한다.
공급 장치(10)는, 전자 부품(2)을 공급하는 장치이다. 구체적으로는, 공급 장치(10)는, 전자 부품(2)이 실린 시트(12)를 배치하는 공급 스테이지(11)를 갖는다. 공급 장치(10)는, 픽업 대상의 전자 부품(2)이 공급 위치(P1)에 오도록 공급 스테이지(11)를 이동시킨다. 공급 위치(P1)란, 픽업 장치(20)에 의한 픽업 대상이 되는 전자 부품(2)이, 픽업 장치(20)에 의해 픽업되는 예정 위치이다. 예컨대, 공급 위치(P1)의 상방에는, 광축이 공급 위치(P1)와 일치하도록 카메라(13)가 마련되어 있고, 공급 장치(10)는, 카메라(13)의 촬상 중심에 픽업 대상의 전자 부품(2)이 오도록 공급 스테이지(11)를 이동시킨다.
공급 스테이지(11)에 배치되는 전자 부품(2)이 실린 시트(12)는, 여기서는, 웨이퍼 시트이다. 시트(12)는 점착 시트이고, 그 시트(12) 상에 전자 부품(2)이 매트릭스(행렬)형으로 배치되어 있다. 전자 부품(2)은, 범프가 상방에 노출된 페이스 업으로 배치되어 있어도 좋고, 범프가 시트(12)에 접촉한 페이스 다운으로 배치되어도 좋다. 본 실시형태에서는, 페이스 업으로 배치되어 있는 것으로 한다.
전자 부품(2)을 픽업 장치(20)에 공급할 때, 공급 장치(10)는, 공급 위치(P1)의 하방에 마련한 바늘형의 핀으로 시트(12)를 통해 공급 위치(P1) 상의 전자 부품(2)을 밀어 올림으로써 전자 부품(2)을 시트(12)로부터 벗겨지기 쉽게 하여도 좋다.
픽업 장치(20)는, 공급 장치(10)로부터 전자 부품(2)을 픽업하고, 픽업한 전자 부품(2)을 실장 장치(30)에 전달하는 중계 장치이다. 이 픽업 장치(20)는, 픽업 헤드(21)와, 헤드 이동 기구(22)를 갖는다. 픽업 헤드(21)는, 전자 부품(2)을 유지하고, 또한 유지 상태를 해제하여 전자 부품(2)을 떼어놓는다. 구체적으로는, 픽업 헤드(21)는, 통형의 흡착 노즐(21a)을 갖는다. 이 흡착 노즐(21a)의 내부는 진공 펌프 등의 부압 발생 회로와 연통하고 있고, 그 회로에서 부압을 발생시킴으로써 흡착 노즐(21a)의 선단의 개구에서 전자 부품(2)을 흡착함으로써 전자 부품(2)을 유지한다. 또한, 부압을 해제함으로써 전자 부품(2)을 흡착 노즐(21a)로부터 이탈시킨다.
헤드 이동 기구(22)는, 픽업 헤드(21)를, 공급 위치(P1)와, 실장 장치(30)에의 전자 부품(2)의 전달 위치(P2) 사이에서 왕복 이동시킨다. 헤드 이동 기구(22)는, 예컨대, 서보 모터에 의해 구동되는 볼나사 기구를 이용할 수 있다. 헤드 이동 기구(22)는, 지지 프레임(23)에, 후술하는 X축 방향을 따라 연장되도록 마련된다. 이 헤드 이동 기구(22)에는, 흡착 노즐(21a)가 반전 기구를 통해 마련되어 있다. 반전 기구는, 흡착 노즐(21a)의 방향을 반전시킨다. 예컨대, 개구단이 하방을 향한 흡착 노즐(21a)에 의해, 공급 위치(P1)에서 전자 부품(2)을 흡착 유지하면, 헤드 이동 기구(22)가 흡착 노즐(21a)을 전달 위치(P2)에 위치시킨다. 그리고, 반전 기구에 의해 흡착 노즐(21a)을, 전자 부품(2)을 유지한 개구단이 위를 향하도록 180°회전시켜, 실장 장치(30)에 전자 부품(2)을 전달한다.
본 실시형태에서는, 공급 장치(10)와 실장 장치(30)가 횡배열로 배치되어 있다. 이 공급 장치(10)와 실장 장치(30)의 배열 방향, 즉, 공급 위치(P1)와 실장 위치(P3)로 연결되는 직선 방향을 X축 방향으로 한다. 또한, 공급 스테이지(11)가 넓어지는 수평면에 있어서, X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 하고, X축 및 Y축에 직교하는 방향을 Z축 방향으로 한다. 본 명세서에서는, Z축 방향의 위치를 단순히 「높이」라고 칭하는 경우가 있다. 예컨대, 후술하는 기판 스테이지(33) 상의 특정 위치의 Z축 방향의 위치 등과 같이, 특정 기준 위치를 정하고, 그 기준 위치에 대한 Z축 방향의 거리를 높이로 할 수 있다.
실장 장치(30)는, 픽업 장치(20)로부터 수취한 전자 부품(2)을 실장 위치(P3)에 반송하여, 기판(3)에 실장하는 장치이다. 실장 위치(P3)란, 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하는 위치이고, 여기서는, 고정 장소로 설정되어 있다.
실장 장치(30)는, 본딩 헤드(31), 헤드 이동 기구(32), 기판 스테이지(33), 스테이지 이동 기구(34), 촬상 수단(35) 및 검사 유닛(40)을 갖는다.
본딩 헤드(31)는, 전자 부품(2)을 반송하여, 기판(3)에 실장한다. 구체적으로는, 본딩 헤드(31)는, 전달 위치(P2)에서 픽업 장치(20)로부터 전자 부품(2)을 수취하고, 그 전자 부품(2)을 실장 위치(P3)에서 기판(3)에 실장한다. 본딩 헤드(31)는, 전자 부품(2)을 유지하고, 또한 실장 후는 유지 상태를 해제하여 전자 부품(2)을 떼어놓는다. 구체적으로는, 본딩 헤드(31)는, 통형의 흡착 노즐(31a)을 갖는다. 이 흡착 노즐(31a)의 내부는 진공 펌프 등의 부압 발생 회로와 연통하고 있고, 그 회로에서 부압을 발생시킴으로써 흡착 노즐(31a)의 선단의 개구에서 전자 부품(2)을 흡착함으로써 전자 부품(2)을 유지한다. 또한, 부압을 해제함으로써 전자 부품(2)을 흡착 노즐(31a)로부터 이탈시킨다.
본딩 헤드(31)는, 헤드 이동 기구(32)에 의해 전달 위치(P2)와 실장 위치(P3) 사이를 왕복 이동하고, 또한, 전달 위치(P2) 및 실장 위치(P3)로 승강한다. 바꾸어 말하면, 헤드 이동 기구(32)는, 슬라이드 기구(321), 승강 기구(322)를 갖는다.
슬라이드 기구(321)는, 본딩 헤드(31)를 전달 위치(P2)와 실장 위치(P3) 사이에서 직선 이동시킨다. 여기서는, 슬라이드 기구(321)는, X축 방향과 평행으로 연장되어, 지지 프레임(323)에 고정된 2개의 레일(321a)과, 레일(321a) 상을 주행하는 슬라이더(321b)를 갖는다. 또한, 도시는 하지 않지만, 슬라이드 기구(321)는, 본딩 헤드(31)를 Y축 방향으로 슬라이드 이동시키는 슬라이드 기구를 가지고 있다. 이 슬라이드 기구도, Y축 방향의 레일과 레일을 주행하는 슬라이더에 의해 구성할 수 있다. 슬라이드 기구(321)가, 본딩 헤드(31)의 흡착 노즐(31a)을 전달 위치(P2)로 이동시키면, 흡착 노즐(31a)이 그 전달 위치(P2)에 위치하는 픽업 헤드(21)의 흡착 노즐(21a)과, 전자 부품(2)을 통해 대향한다. 슬라이드 기구(321)가, 전자 부품(2)을 유지한 흡착 노즐(31a)을 실장 위치(P3)로 이동시키면, 흡착 노즐(31a)이, 실장 위치(P3)에 위치된 기판(3) 상의 실장 예정 위치와, 전자 부품(2)을 통해 대향한다. 또한, 슬라이드 기구(321)는, 흡착 노즐(32a)을, 후술하는 검사 위치(P4)로 이동시킨다.
승강 기구(322)는, 본딩 헤드(31)를 승강시킨다. 여기서는, 승강시키는 방향은, Z축 방향과 평행인 방향이다. 구체적으로는, 승강 기구(322)는, 서보 모터에 의해 구동되는 볼나사 기구를 이용할 수 있다. 즉, 서보 모터의 구동에 의해, 본딩 헤드(31)가 Z축 방향을 따라 승강한다.
기판 스테이지(33)는, 기판(3)을 배치하는 대이다. 기판 스테이지(33)는, XY 평면 상을 슬라이드 이동한다.
스테이지 이동 기구(34)는, 기판 스테이지(33)를 XY 평면 상에서 슬라이드 이동시킨다. 구체적으로는, 스테이지 이동 기구(34)는, X축 방향으로 기판 스테이지(33)를 이동시키는 X축 이동 기구와, Y축 방향으로 기판 스테이지(33)를 이동시키는 Y축 이동 기구를 갖는다. X축 이동 기구 및 Y축 이동 기구는, 예컨대, 서보 모터와, 나사축, 너트, 가이드 레일 및 슬라이더를 포함하여 구성된 볼나사 기구에 의해 구성된다. X축 이동 기구는, 그 나사축 및 가이드 레일이 X축 방향으로 연장되도록 마련되고, 너트가 나사축에 나사 결합한다. 이 너트에는 슬라이더를 통해, 기판 스테이지(33)가 고정되어 있고, 서보 모터로 나사축을 축회전시킴으로써, 슬라이더가 X축 방향으로 연장되는 가이드 레일을 따라 이동하고, 기판 스테이지(33)가 X축 방향으로 직선 이동한다. Y축 이동 기구는, 그 나사축 및 가이드 레일이 Y축 방향으로 연장되도록 마련되고, 너트가 나사축에 나사 결합한다. 이 너트에는 슬라이더를 통해, X축 이동 기구가 고정되어 있고, 서보 모터로 나사축을 축회전시킴으로써, 슬라이더가 Y축 방향으로 연장되는 가이드 레일을 따라 이동하고, X축 이동 기구와 함께 기판 스테이지(33)가 Y축 방향으로 직선 이동한다.
촬상 수단(35)은, 실장 위치(P3)에 있어서, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크와 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상하는 카메라이다. 촬상 수단(35)은, 상하 2시야 카메라이다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 촬상 수단(35)은, 본딩 헤드(31)와 기판 스테이지(33) 사이에 진입하여, 상방의 흡착 노즐(31a)에 유지된 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크와, 하방의 기판(3)에 있어서 실장 위치(P3)에 있는 실장 예정 위치의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 촬상 수단(35)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(2)의 기판(3)에의 실장 전에 본딩 헤드(31)와 기판 스테이지(33) 사이에 진입하고, 본딩 헤드(31)에 의한 실장 시에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 본딩 헤드(31)와 비간섭이 되는 위치로 후퇴한다.
검사 유닛(40)은, 실장 후의 전자 부품(2)과 기판(3)의 위치 어긋남을 검사한다. 이 검사 유닛(40)은, 높이 검출부(41), 촬상 수단(42) 및 촬상 수단 승강 기구(43)를 갖는다(도 1, 도 2 참조).
높이 검출부(41)는, 본딩 헤드(31)에 마련되어 있다. 높이 검출부(41)는, 본딩 헤드(31)에 의해 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하였을 때의 높이를 검출한다. 높이 검출부(41)가 검출하는 높이의 검출 개소는, 흡착 노즐(31a)의 선단의 높이이다. 이 높이 검출부(41)는, 기판 스테이지(33)의 높이를 검출할 수도 있다. 즉, 높이 검출부(41)는, 흡착 노즐(31a)이 접촉한 대상물의 높이를 검출한다. 높이 검출부(41)로서는, 본딩 헤드(31)의 이동량을 검출하는 센서와, 흡착 노즐(31a)의 대상물에의 접촉을 검지하는 센서를 조합하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본딩 헤드(31)의 이동량을 검출하는 인코더와, 본딩 헤드(31)에 대한 흡착 노즐(31a)의 상대 이동에 의해 대상물과의 접촉을 검지하는 갭 센서를 이용할 수 있다. 이 경우, 흡착 노즐(31a)과 대상물의 접촉을 갭 센서가 검지하면, 본딩 헤드(31)는, 흡착 노즐(31a)에 대하여 약간 이동하여 정지한다. 그리고, 인코더에 의해 검출되는 본딩 헤드(31)의 이동량으로부터, 갭 센서에 의해 검출되는 흡착 노즐(31a)의 상대 이동량을 뺌으로써, 대상물의 높이를 검출할 수 있다. 접촉을 검지하는 센서로서는, 압력 센서를 이용하여도 좋다. 또한, 높이 검출부(41)에 이용하는 센서는, 레이저 변위계 이외의 저렴한 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
촬상 수단(42)은, 실장 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)을 촬상한다. 구체적으로는, 실장 후의 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크 및 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 촬상 수단(42)은, 하나의 전자 부품(2)에 대해, 적어도 2개소의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 또한, 촬상 수단(42)은, 기판(3)의 실장 개소 1개소에 대해, 적어도 2개소의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 촬상 수단(42)은, 적외선(IR) 카메라, CCD 카메라, CMOS 카메라를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 촬상 수단(42)은, 적외선 카메라이다. 이 촬상 수단(42)은, 적외선을 전자 부품(2)에 투과시켜 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크, 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상한다.
촬상 수단(42)은, 렌즈를 가지고, 이 렌즈를 통하여 전자 부품(2), 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 이 렌즈는, 고배율이며 피사계 심도가 작다. 본 실시형태에서는, 20배의 렌즈이며, 피사계 심도는 10 ㎛ 이하이다.
촬상 수단(42)은, 검사 위치(P4)에 마련되어 있다. 즉, 촬상 수단(42)은, 카메라의 광축이 검사 위치(P4)와 일치하도록 기판 스테이지(33)의 상방에 마련되어 있다. 검사 위치(P4)는, 실장 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)을 촬상 수단(42)에 의해 촬상함으로써 상기 전자 부품(2)과 상기 기판(3)의 위치 어긋남, 즉, 실장 후의 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크와 기판(3)의 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남을 검사하는 위치이다. 이 위치 어긋남은, 전자 부품(2) 및 기판(3)의 각 얼라인먼트 마크를 XY 평면에 투영하였을 때의 위치 어긋남이다. 본 실시형태에서는, 검사 위치(P4)는, 고정된 위치이다.
촬상 수단 승강 기구(43)는, 촬상 수단(42)을 승강시킨다. 여기서는, 승강시키는 방향은, Z축 방향과 평행인 방향, 즉, 검사 위치(P4)에 위치하는 실장 후의 전자 부품(2)에 대하여 진퇴하는 방향이다. 촬상 수단 승강 기구(43)는, 서보 모터에 의해 구동되는 볼나사 기구를 이용할 수 있다. 즉, 서보 모터의 구동에 의해, 촬상 수단(42)이 Z축 방향을 따라 승강한다.
촬상 수단 승강 기구(43)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이에 기초하여, 촬상 수단(42)을 높이 방향으로 이동시킨다. 즉, 실장 후의 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크 또는 기판(3)의 얼라인먼트 마크가 촬상 수단(42)에 의해 인식 가능한 정도로 핀트를 맞춘다. 바꾸어 말하면, 촬상 수단 승강 기구(43)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이에 기초하여, 촬상 대상이 되는 실장 후의 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크 또는 기판(3)의 얼라인먼트 마크가, 촬상 수단(42)의 렌즈의 피사계 심도에 들어가도록, 촬상 수단(42)의 높이를 조절한다. 이 높이의 조절은, 후술하는 승강 기구 제어부(57)가 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어함으로써 행해진다. 기판(3)에 실장된 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크와 기판(3)의 얼라인먼트 마크의 대향 거리, 즉, 높이 방향의 이격 거리는, 촬상 수단(42)의 렌즈의 피사계 심도를 넘는다. 그 때문에, 촬상 수단 승강 기구(43)는, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크를 촬상하는 경우와, 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상하는 경우는, 촬상 수단(42)의 높이를 전환한다.
촬상 수단 승강 기구(43)는, 스테이지 이동 기구(34)에 의해 전자 부품(2)이 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동하였을 때의 전자 부품(2)의 높이 변동량을 본딩 헤드(31)의 높이에 가산한 높이에 기초하여, 촬상 수단(42)의 높이를 조절한다.
제어 장치(50)는, 공급 장치(10), 픽업 장치(20), 실장 장치(30), 검사 유닛(40)의 기동, 정지, 속도, 동작 타이밍 등을 제어한다. 제어 장치(50)는, 예컨대, 전용의 전자 회로 또는 소정의 프로그램으로 동작하는 컴퓨터 등에 의해 실현할 수 있다. 제어 장치(50)에는, 작업원이 제어에 필요한 지시나 정보를 입력하는 입력 장치, 장치의 상태를 확인하기 위한 출력 장치가 접속되어 있다.
도 5는 제어 장치(50)의 기능 블록도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(50)는, 공급 장치 제어부(51), 픽업 헤드 제어부(52), 본딩 헤드 제어부(53), 기판 스테이지 제어부(54), 기억부(55), 높이 산출부(56), 승강 기구 제어부(57), 촬상 수단 제어부(58) 및 판정부(59)를 가지고 있다.
공급 장치 제어부(51)는, 공급 스테이지(11)에 배치된 시트(12) 상의 공급 대상이 되는 전자 부품(2)이 공급 위치(P1)에 위치하도록 공급 스테이지(11)의 이동을 제어한다.
픽업 헤드 제어부(52)는, 픽업 장치(20)의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 픽업 헤드 제어부(52)는, 흡착 노즐(21a) 내에 연통한 부압 발생 회로를 제어하여, 전자 부품(2)의 유지 및 이탈을 제어한다. 또한, 픽업 헤드 제어부(52)는, 픽업 헤드(21)의 이동, 즉 헤드 이동 기구(22)의 동작을 제어한다.
본딩 헤드 제어부(53)는, 본딩 헤드(31)의 이동, 즉 헤드 이동 기구(32)의 동작을 제어한다. 기판 스테이지 제어부(54)는, 스테이지 이동 기구(34)의 동작을 제어한다.
기억부(55)는, HDD 또는 SSD 등의 기록 매체이다. 기억부(55)에는, 시스템의 동작에 필요한 데이터, 프로그램이 미리 기억되며, 시스템의 동작에 필요한 데이터를 기억한다.
예컨대, 기억부(55)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이를 기억한다. 또한, 기억부(55)에는, 전자 부품(2)의 두께, 기판(3)의 두께가 미리 기억되어 있다. 전자 부품(2)의 두께는, 샘플의 전자 부품(2)의 두께를 미리 측정한 값이어도 좋고, 복수의 전자 부품(2)의 평균의 두께로 하여도 좋다. 기판(3)의 두께는, 기판(3)의 임의의 개소의 두께를 측정한 값이어도 좋고, 기판(3)의 복수 개소의 두께의 평균이어도 좋다. 기억부(55)에는, 촬상 수단(42)의 렌즈의 배율, 초점 거리, 피사계 심도 등이 기억되어 있다.
기억부(55)에는, 기판 스테이지(33) 상의 각 위치가 실장 위치(P3)에 위치할 때의 각 위치의 높이가 기억되어 있다. 이 기판 스테이지(33) 상의 각 위치란, 기판 스테이지(33)의 소정의 위치에 기판(3)이 배치된 경우에, 기판(3)에 실장되는 전자 부품(2)의 실장 예정 위치에 대응하는 위치(이하, 「실장 예정 대응 위치」라고도 함)이다. 실장 예정 대응 위치는, 예컨대, 기판 스테이지(33)가 XY 평면과 평행으로 배치되고, 이 기판 스테이지(33) 상의 소정 위치에 기판(3)이 배치된 경우에, 기판(3)의 실장 예정 위치를, 기판 스테이지(33)에 Z축 방향으로 투영한 위치이다.
이 실장 예정 대응 위치의 높이의 측정 방법은, 예컨대, 다음과 같다. 즉, 기판 스테이지(33)의 실장 예정 대응 위치를 실장 위치(P3)로 이동시키고, 실장 위치(P3)에 위치하는 본딩 헤드(31)를 하강시켜 선단[즉 흡착 노즐(31a)의 선단]을 기판 스테이지(33) 상에 접촉시킨다. 이 접촉하였을 때의 본딩 헤드(31)의 높이를 높이 검출부(41)에 의해 검출한다. 상기한 바와 같이, 이 높이를 흡착 노즐(31a)의 선단에서 검출하기 때문에, 기판 스테이지(33)의 실장 예정 대응 위치의 높이를 측정할 수 있다. 이러한 순서로 기판 스테이지(33) 상의 각 실장 예정 대응 위치의 높이를 측정함으로써, 실장 예정 대응 위치와 그 위치의 기판 스테이지(33)의 높이가 대응된 기판 스테이지(33)의 높이 맵을 얻을 수 있다. 이 높이 맵이, 기판 스테이지(33) 상의 각 위치가 실장 위치(P3)에 위치할 때의 각 위치의 높이로서 기억부(55)에 기억된다. 이 높이 맵은, 기판 스테이지(33)의 평탄도의 편차, 보다 구체적으로는, 기판 스테이지(33) 표면의 Z축 방향의 주름이 반영된 것이다. 즉, 기판 스테이지(33)는, 스테이지 이동 기구(34)에 지지되고, 스테이지 이동 기구(34)는, 예컨대, X축 방향을 따르는 가이드 레일, Y축 방향을 따르는 가이드 레일을 구비하고 있다. 이러한 가이드 레일은, 가공 정밀도나 조립 정밀도에 기인하는 주름, 변형을 갖는 경우가 있다. 이 경우, 이에 의해 가이드되는 기판 스테이지(33)는, 그 이동 시에 상하 변동을 발생시키는 경우가 있다. 이러한 상하 변동의 크기는, 일반적으로, 이동 거리가 커질수록 커지는 경향이 있다. 즉, 이동 거리에 따라서는 상하 변동의 크기가 촬상 수단(42)의 피사계 심도(예컨대, 10 ㎛)를 넘어 버리는 것도 생각된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이러한 높이 맵을 작성한다.
기억부(55)에는, 기판 스테이지(33) 상의 각 위치가 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동한 경우에 생기는 기판 스테이지(33)의 높이 변동량이, 기판 스테이지(33) 상의 각 위치와 대응된 높이 변동 맵이 미리 기억되어 있다. 기판 스테이지(33) 상의 각 위치란, 실장 예정 대응 위치이다. 실장 예정 대응 위치는, 예컨대, 기판 스테이지(33)가 XY 평면과 평행으로 배치되고, 이 기판 스테이지(33) 상의 소정 위치에 기판(3)이 배치된 경우에, 기판(3)의 실장 예정 위치를, 기판 스테이지(33)에 Z축 방향으로 투영한 위치이다.
높이 변동 맵은, 다음과 같이 측정할 수 있다. 즉, 기판 스테이지(33)의 전자 부품(2)의 실장 예정 대응 위치를, 실장 위치(P3)에 위치시킨다. 또한, 본딩 헤드(31)를 실장 위치(P3)에 위치시킨다. 그리고, 실장 위치(P3)에 있어서, 본딩 헤드(31)의 선단[즉 흡착 노즐(31a)의 선단]을 기판 스테이지(33) 상에 접촉시킨다. 이 접촉하였을 때의 본딩 헤드(31)의 높이(이하, 「실장 위치 높이」라고도 함)를 높이 검출부(41)에 의해 검출한다. 다음에, 실장 예정 대응 위치가 검사 위치(P4)에 오도록 기판 스테이지(33)를 이동시킨다. 또한, 본딩 헤드(31)를 검사 위치(P4)로 이동시킨다. 그리고, 검사 위치(P4)에 있어서, 본딩 헤드(31)의 선단[즉 흡착 노즐(31a)의 선단]을 기판 스테이지(33) 상에 접촉시킨다. 이 접촉하였을 때의 본딩 헤드(31)의 높이(이하, 「검사 위치 높이」라고도 함)를 높이 검출부(41)에 의해 검출한다. 이 검사 위치 높이와 실장 위치 높이의 차분이, 검사 위치(P4)로부터 실장 위치(P3)로 이동한 것에 따른 높이 변동량이다. 이 높이 변동량은, 상기한 바와 같이, XY 평면 상을 이동시키는 스테이지 이동 기구(34)의 가이드 레일 등의 주름, 변형 등에 기인한다. 스테이지 이동 기구(34)는 XY 평면과 평행하게 이동하는 것이 이상이지만, 예컨대, 가이드 레일 등의 상하의 주름, 변형 등에 의해 XY 평면 상의 평행한 이동으로부터 어긋나는 경우가 있다. 상기한 바와 같이, 실장 예정 대응 위치마다 상기 측정을 행하여, 높이 변동 맵을 얻을 수 있다. 또한, 검사 위치(P4)에 있어서, 본딩 헤드(31)가 검사 위치 높이를 검출하는 경우, 촬상 수단(42)을 상승시켜, 본딩 헤드(31)로부터 후퇴시켜 둔다. 또는, 촬상 수단(42)을 부착하기 전에, 본딩 헤드(31)에 의해, 검사 위치 높이를 검출해 두도록 한다.
높이 산출부(56)는, 실장 위치(P3)에 있어서 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이로부터, 검사 위치(P4)에 있어서의 실장 후의 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크의 높이 및 기판(3)의 얼라인먼트 마크의 높이를 산출한다. 본 실시형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(2)이 기판(3)에 페이스 다운 실장되는 예로 설명한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)는, 범프(2b)가 마련된 면에 마련되어 있고, 페이스 다운 실장에 의해, 기판(3)과 대향한다. 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)는, 기판 스테이지(33)와는 반대측의 면인 전자 부품(2)이 실장되는 면에 마련되어 있다. 페이스 다운 실장에 의해, 전자 부품(2) 및 기판(3)의 얼라인먼트 마크(2a, 3a)가 마련된 개소가, Z축 방향으로 중합된다.
높이 산출부(56)는, 실장 위치(P3)에 있어서 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이와, 전자 부품(2)의 두께로부터, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)의 높이를 산출한다. 구체적으로는, 높이 산출부(56)는, 기억부(55)로부터, 그 기억부(55)에 기억된 실장 위치(P3)에 있어서의 본딩 헤드(31)의 높이와 전자 부품(2)의 두께를 읽어낸다. 이 본딩 헤드(31)의 높이는, 전술한 바와 같이, 예컨대, 흡착 노즐(31a)의 선단이기 때문에, 흡착하는 전자 부품(2)의 상면의 높이와 같다. 따라서, 높이 산출부(56)는, 이 본딩 헤드(31)의 높이로부터 전자 부품(2)의 두께를 감산함으로써, 얼라인먼트 마크(2a)의 높이를 산출한다.
높이 산출부(56)는, 실장 위치(P3)에 위치하는 기판 스테이지(33) 상의 실장 예정 대응 위치의 높이와 기판(3)의 두께로부터, 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 높이를 산출한다. 구체적으로는, 높이 산출부(56)는, 기억부(55)로부터, 그 기억부(55)에 기억된 실장 위치(P3)에 위치하는 기판 스테이지(33) 상의 실장 예정 대응 위치의 높이와, 기판(3)의 두께를 읽어내어, 전자에 후자를 가산함으로써, 얼라인먼트 마크(3a)의 높이를 산출한다. 또한, 실장 후의 범프(2b)의 높이, 즉, 기판(3)의 상면과 전자 부품(2)의 하면 사이의 간격을 원하는 값으로 일정해지도록 컨트롤할 수 있는 경우는, 범프(2b)의 높이 및 전자 부품(2)의 두께를 본딩 헤드(31)의 높이로부터 감산함으로써, 얼라인먼트 마크(3a)의 높이를 산출하여도 좋다.
또한, 높이 산출부(56)는, 기억부(55)로부터 높이 변동 맵을 읽어내고, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이에, 높이 변동 맵으로부터 읽어낸, 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동시킬 때에 생기는 기판 스테이지(33)의 높이 변동량을 가산하여도 좋다. 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동하여도, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이가 변동하지 않는 경우(즉 수평 이동하는 경우), 또는, 변동이 있어도 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이가 촬상 수단(42)의 피사계 심도에 들어가는 경우는, 기판 스테이지(33)의 높이 변동량을 고려하지 않아도 좋다. 예컨대, 기판 스테이지(33)의 주름 등에 기인하는 상하 변동의 크기가 촬상 수단(42)의 피사계 심도보다 작은 값인 경우 등이다.
승강 기구 제어부(57)는, 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어하는 제어부이다. 예컨대, 승강 기구 제어부(57)는, 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어함으로써, 높이 산출부(56)에서 산출한 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이에 기초하여 촬상 수단(42)의 높이를 조절한다.
촬상 수단 제어부(58)는, 촬상 수단(42)의 동작을 제어한다. 예컨대, 촬상 수단(42)의 기동, 정지, 촬상, 촬상 타이밍을 제어한다.
판정부(59)는, 촬상 수단(42)에 의해 얻은 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)의 촬상 결과와 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 촬상 결과로부터, 각 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 위치 어긋남을 판정한다. 도 7은 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)와 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 위치가 맞은, 즉 정상으로 위치 결정이 이루어진 상태를 나타내는 도면이다. 도 8은 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)와 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 위치가 어긋난 상태를 나타내는 도면이다.
위치 어긋남의 판정 방법으로서는, 예컨대, 판정부(59)는, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)의 촬상 결과와 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 촬상 결과를 중합시켜, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 중심 간의 거리를 산출한다. 판정부(59)는, 산출한 거리가 소정의 임계값 이내이면, 위치 맞춤이 양호한 실장이라고 판정하고, 산출한 거리가 소정의 임계값을 넘은 경우는, 위치 맞춤 불량의 실장이라고 판정한다. 위치 맞춤 불량이라고 판정한 경우는, 제어 장치(50)에 접속된 표시 장치 또는 스피커 등의 통지 수단에 의해 작업원에게 통지한다.
(작용)
실시형태에 따른 전자 부품 실장 시스템 및 실장 장치(30)의 작용에 대해서 설명한다. 도 9는 전자 부품 실장 시스템의 동작 흐름도의 일례이다. 공급 스테이지(11)에는, 전자 부품(2)이 어레이형으로 배치된 시트(12)가 미리 배치되고, 기판 스테이지(33)에는, 전자 부품(2)의 실장 대상이 되는 기판(3)이 미리 배치되어 있다. 또한, 시트(12) 상의 전자 부품(2)은 범프(2b)가 위를 향한 페이스 업의 상태로 배치되어 있는 것으로 한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 먼저, 공급 장치(10)에 의해, 시트(12) 상의 공급 대상의 전자 부품(2)을 공급 위치(P1)로 이동시킨다(단계 S01). 헤드 이동 기구(22)에 의해 픽업 헤드(21)를 공급 위치(P1)로 이동시켜, 공급 위치(P1)에 있는 전자 부품(2)을 픽업하고(단계 S02), 전달 위치(P2)에서 본딩 헤드(31)에 전자 부품(2)을 전달한다(단계 S03). 즉, 픽업 헤드(21)는 전달 위치(P2)로 이동하면 반전 장치에 의해 전자 부품(2)을 180°반전시킨다. 이에 의해, 본딩 헤드(31)와 전자 부품(2)이 대면하여, 전달된다. 이에 의해, 전자 부품(2)은, 얼라인먼트 마크(2a)가 하방을 향한 상태로 본딩 헤드(31)에 유지된다.
본딩 헤드(31)를, 슬라이드 기구(321)에 의해, 실장 위치(P3)로 이동시킨다(단계 S04). 한편, 스테이지 이동 기구(34)에 의해, 기판 스테이지(33)를 이동시키고, 기판(3)의 실장 예정 위치를 실장 위치(P3)로 이동시킨다(단계 S05).
이와 같이, 전자 부품(2)과 기판(3)의 실장 예정 위치가 실장 위치(P3)로 이동한 후, 본딩 헤드(31)와 기판(3) 사이에 상하 2시야 카메라인 촬상 수단(35)을 진출시켜, 상방에 위치하는 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)와, 하방에 위치하는 기판(3)의 실장 예정 위치의 얼라인먼트 마크(3a)를 촬상하여, 전자 부품(2)과 기판(3)의 실장 예정 위치의 위치 맞춤을 행한다(단계 S06).
위치 맞춤 후, 승강 기구(322)에 의해 본딩 헤드(31)를 하강시키고, 전자 부품(2)을 기판(3)의 실장 예정 위치에 접촉시켜 실장한다(단계 S07). 이 실장 시, 전자 부품(2)이 기판(3)에 접촉하고 있을 때의 본딩 헤드(31)의 높이를 높이 검출부(41)에 의해 검출한다(단계 S08). 이 높이는 기억부(55)에 기억된다. 실장 후의 본딩 헤드(31)는, 상기 전자 부품(2)의 유지를 해제하고, 다음 전자 부품(2)을 수취하기 위해 전달 위치(P2)로 되돌아간다. 또한, 실장 시의 가압에 의해 범프(2b)가 찌부러지기 때문에, 실장 완료 시의 본딩 헤드(31)의 높이는, 전자 부품(2)이 실장 예정 위치에 접촉하였을 때보다 내려가는 경우가 있다. 이 때문에, 실장이 완료하고 본딩 헤드(31)를 상승시키기 직전의 높이를 측정함으로써, 보다 정확한 높이 검출을 할 수 있다. 즉, 전술한 본딩 헤드(31)의 높이의 검출은, 실장이 완료하고 본딩 헤드(31)를 상승시키기 직전의 높이를 측정하고 있다.
전자 부품(2)을 기판(3)에 실장한 후, 이 실장 위치(P3)의 전자 부품(2)을 스테이지 이동 기구(34)에 의해 검사 위치(P4)로 이동시킨다(단계 S09). 높이 산출부(56)에 의해, 전자 부품(2) 및 기판(3)의 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이를 산출한다(단계 S10).
즉, 높이 산출부(56)에 의해, 기억부(55)로부터 실장 시의 본딩 헤드(31)의 높이를 읽어내고, 그 높이에 기초하여 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)의 높이를 산출하고, 또한, 기억부(55)로부터 실장 위치(P3)에 위치하는 기판 스테이지(33) 상의 실장 예정 대응 위치의 높이와, 기판(3)의 두께를 읽어내고, 그 높이와 두께를 가산함으로써, 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 높이를 산출한다. 또한, 본 실시형태에서는, 높이 산출부(56)는, 기억부(55)로부터 높이 변동 맵을 읽어내고, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이에, 높이 변동 맵으로부터 읽어낸 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동시킬 때에 생기는 기판 스테이지(33)의 높이 변동량을 가산하여 얻은 높이를 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이로 한다.
또한, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이의 산출은, 단계 S09의 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 전자 부품(2)을 이동시키고 있는 동안에 행하여도 좋다.
다음에, 승강 기구 제어부(57)에 의해, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 높이에 기초하여, 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어하여, 촬상 수단(42)의 높이를 조절하고(단계 S11), 얼라인먼트 마크(2a, 3a)를 촬상한다(단계 S12). 이에 의해, 얼라인먼트 마크(2a, 3a)가 렌즈의 피사계 심도에 들어가, 핀트가 맞는다. 단, 얼라인먼트 마크(2a, 3a) 간의 거리는, 상기 피사계 심도를 넘는 거리로 되어 있기 때문에, 촬상 수단(42)의 높이 조정 및 얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 촬상은 따로따로 행한다.
즉, 촬상 수단 승강 기구(43)가, 전자 부품(2)의 얼라인먼트 마크(2a)의 높이에 기초하여 촬상 수단(42)의 높이를 조절한 경우에는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(2a)에 핀트가 맞고, 얼라인먼트 마크(3a)에는 핀트가 맞지 않아 흐려진 화상이 얻어진다. 한편, 촬상 수단 승강 기구(43)가, 기판(3)의 얼라인먼트 마크(3a)의 높이에 기초하여 촬상 수단(42)의 높이를 조절한 경우에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(3a)에 핀트가 맞고, 얼라인먼트 마크(2a)에는 핀트가 맞지 않아 흐려진 화상이 얻어진다.
얼라인먼트 마크(2a, 3a)의 촬상은, 하나의 전자 부품(2)에 대해서, 적어도 2개소에서 행한다. 전자 부품(2)이 직사각 형상인 경우, 예컨대, 맞각 위치의 얼라인먼트 마크(2a, 3a)를 촬상한다. 예컨대, 촬상 수단(42)의 시점에서 보아, 좌측 위의 코너의 얼라인먼트 마크(2a)를 촬상하기 위해, 스테이지 이동 기구(34)에 의해, 대상이 되는 실장 후의 전자 부품(2)의 좌측 위의 코너가 검사 위치(P4)에 오도록 기판 스테이지(33)를 이동시켜, 촬상 수단(42)의 높이를 조정하여, 얼라인먼트 마크(2a)를 촬상한다. 그리고, 이 얼라인먼트 마크(2a)와 짝이 되는 얼라인먼트 마크(3a)의 높이에 기초하여 촬상 수단 승강 기구(43)에 의해 촬상 수단(42)의 높이를 조절하여, 상기 얼라인먼트 마크(3a)를 촬상한다. 그리고, 우측 아래의 코너의 얼라인먼트 마크(3a)를 촬상하기 위해, 스테이지 이동 기구(34)에 의해, 대상이 되는 실장 후의 전자 부품(2)의 우측 아래의 코너가 검사 위치(P4)에 오도록 기판 스테이지(33)를 이동시킨다. 이에 의해, 우측 아래의 코너의 얼라인먼트 마크(3a)가 피사계 심도에 들어가기 때문에, 촬상 수단(42)에 의해 촬상한다. 그 후, 우측 아래의 코너의 얼라인먼트 마크(2a)를 촬상하기 위해, 얼라인먼트 마크(2a)의 높이에 기초하여, 촬상 수단 승강 기구(43)에 의해 촬상 수단(42)의 높이를 조절하여, 촬상 수단(42)에 의해 우측 아래 코너의 얼라인먼트 마크(2a)를 촬상한다.
다음에, 얻어진 화상으로부터, 판정부(59)에 의해, 실장 후의 전자 부품(2)과 기판(3)의 위치 어긋남을 판정한다(단계 S13). 위치 어긋남을 허용할 수 있는 범위, 즉 위치 맞춤 양호로 판정한 경우는(단계 S13의 YES), 단계 S01로 되돌아가, 다음 전자 부품(2)의 실장으로 옮겨간다. 단계 S01∼S13을 반복하여, 공급 스테이지(11) 상의 전자 부품(2)이 없어지면, 시스템의 가동을 정지한다. 한편, 판정부(59)가, 위치 어긋남을 허용할 수 없는 범위, 즉 위치 맞춤 불량으로 판정한 경우는(단계 S13의 NO), 통지 수단에 의해 작업원에게 통지하여, 시스템을 정지하고, 종료한다. 위치 맞춤 불량의 전자 부품(2)은 기판(3)으로부터 박리하여 재이용하여도 좋다.
(효과)
(1) 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하는 실장 장치(30)로서, 전자 부품(2)을 반송하여, 기판(3)에 실장하는 본딩 헤드(31)와, 기판(3)을 배치하는 기판 스테이지(33)와, 실장을 한 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)의 위치 어긋남을 검사하는 검사 유닛(40)과, 제어 장치(50)를 구비하고, 검사 유닛(40)은, 본딩 헤드(31)에 마련되고, 본딩 헤드(31)에 의해 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장하였을 때의 본딩 헤드(31)의 높이를 검출하는 높이 검출부(41)와, 렌즈를 가지고, 실장을 한 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)을 촬상하는 촬상 수단(42)과, 촬상 수단(42)을 승강시키는 촬상 수단 승강 기구(43)를 가지고, 제어 장치(50)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이에 기초하여, 촬상 수단(42)의 높이를 조절하도록 촬상 수단 승강 기구(43)를 제어하는 승강 기구 제어부(57)를 갖도록 하였다.
이에 의해, 생산 효율을 향상시키면서, 실장 후의 전자 부품(2)과 기판(3)의 위치 어긋남을 검사할 수 있다. 즉, 전자 부품(2)을 기판(3)에 실장할 때에 본딩 헤드(31)에 마련된 높이 검출부(41)에 의해 본딩 헤드(31)의 높이를 검출하기 때문에, 전자 부품(2)의 높이를 별도 측정할 필요가 없다. 그 때문에, 레이저 변위계 등으로 별도 전자 부품(2)의 높이를 측정하는 경우와 비교하여, 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 검출한 본딩 헤드(31)의 높이에 기초하여 촬상 수단(42)의 높이를 조절하기 때문에, 전자 부품(2), 기판(3)을 피사계 심도에 들어가게 하여 핀트가 맞은 촬상 화상을 얻는 수 있어, 전자 부품(2)과 기판(3)의 위치 어긋남을 정확하게 검사할 수 있다.
(2) 제어 장치(50)는, 또한 기억부(55)를 구비하고, 기억부(55)는, 높이 검출부(41)에 의해 검출한 본딩 헤드(31)의 높이를 기억하도록 하였다. 이에 의해, 본딩 헤드(31)의 높이를 촬상 수단(42)의 높이 조정에 피드백할 수 있다.
(3) 전자 부품(2)을 본딩 헤드(31)에 의해 기판(3)에 실장하는 실장 위치(P3)와, 실장을 한 후의 전자 부품(2) 및 기판(3)을 촬상 수단(42)에 의해 촬상함으로써 상기 전자 부품(2)과 상기 기판(3)의 위치 어긋남을 검사하는 검사 위치(P4)와, 기판 스테이지(33)를 이동시키는 스테이지 이동 기구(34)를 구비하고, 실장 위치(P3)와 검사 위치(P4)는, 다른 장소에 각각 고정하여 마련되고, 스테이지 이동 기구(34)는, 실장된 전자 부품(2)이 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)에 오도록, 기판 스테이지(33)를 이동시키도록 하였다.
이에 의해, 촬상 수단(42)을 실장 위치(P3)로 이동시키는 경우보다, 실장 후의 전자 부품(2)과 기판(3)의 정확한 위치 어긋남을 검사할 수 있다. 즉, 촬상 수단(42), 특히, 10배를 넘는 것 같은 고배율의 촬상 수단(42)은, 렌즈 부분이 델리케이트한 구조로 형성되어 있다. 이러한 렌즈 부분을 포함하는 촬상 수단(42)을, 실장 위치(P3)와 검사 위치(P4) 사이의 이동과 같은, 핀트 조정 등의 미소량의 이동과 비교하여 훨씬 큰 거리의 이동을 행하게 한 경우, 렌즈 부분에 큰 부하가 생긴다. 렌즈 부분은, 이동을 전제로 하여 구성된 기판 스테이지(33) 등과는 다르게, 큰 부하를 반복해서 받음으로써 파손이나 오차를 발생시키기 쉽다. 이 결과, 정확한 위치 어긋남의 검사를 행할 수 없게 될 우려가 있다. 이에 대하여, 촬상 수단(42)에 의한 검사 위치(P4)를 고정으로 하고, 실장 위치(P3)와 검사 위치(P4) 사이에서 기판 스테이지(33)를 이동시키는 구성으로 함으로써, 전술한 문제점을 회피할 수 있기 때문에, 정확한 위치 어긋남 검사를 행할 수 있다.
(4) 승강 기구 제어부(57)는, 스테이지 이동 기구(34)에 의해 전자 부품(2)이 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동하였을 때의 전자 부품(2)의 높이 변동량을, 본딩 헤드(31)의 높이에 가산한 높이에 기초하여, 촬상 수단(42)의 높이를 조절하도록 하였다. 이에 의해, 실장 후의 전자 부품(2)과 기판(3)의 정확한 위치 어긋남을 검사할 수 있다. 즉, 실장 후의 전자 부품(2)을 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동시키는 것은, 스테이지 이동 기구(34)이다. 이 스테이지 이동 기구(34)를 구성하는 각 부재의 상하 방향의 주름에 의해, XY 평면과 평행 이동시킬 때에 상하의 변동이 생겨 버리는 경우가 있어도, 그만큼의 높이 변동을 가미하여 촬상 수단(42)을 높이 방향으로 이동시키고 있기 때문에, 피사계 심도가 얕은 렌즈의 촬상 수단(42)에 의해서도, 전자 부품(2)과 기판(3)을 핀트를 맞추어 각각 촬상할 수 있고, 위치 어긋남의 검사를 정확하게 할 수 있다.
(5) 렌즈의 피사계 심도는, 10 ㎛ 이하로 하였다. 이에 의해, 고정밀도화, 또는 고밀도화한 전자 부품(2), 기판(3)의 회로를 촬영할 수 있다.
(다른 실시형태)
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 하기에 나타내는 다른 실시형태도 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 하기의 다른 실시형태를 전부 또는 어느 하나를 조합한 형태도 포함한다. 또한, 이들 실시형태를 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략이나 치환하여, 변경을 행할 수 있고, 그 변형도 본 발명에 포함된다.
(1) 상기 실시형태에서는, 실장 위치(P3)에 위치하는 실장 후의 전자 부품(2)을 검사 위치(P4)로 이동시킬 때의 기판 스테이지(33)의 높이 변동량을 고려하여 높이 변동 맵을 미리 작성하는 것으로 하였었지만, 실장 위치(P3)와 검사 위치(P4)를 100 ㎜ 이내에 마련하여도 좋다. 본원 발명자의 지견에 따르면, 기판 스테이지(33)의 이동 범위가 100 ㎜ 이내이면, 기판 스테이지(33)의 높이 변동량이 없거나, 작아, 즉, 10 ㎛ 이내로 억제할 수 있기 때문에, 촬상 대상이 되는 전자 부품(2), 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상 수단(42)의 렌즈의 피사계 심도(10 ㎛) 내에 들어가게 하여 핀트가 맞은 촬상 화상을 얻을 수 있다. 바꾸어 말하면, 실장 위치(P3)와 검사 위치(P4)를 100 ㎜ 이내의 거리에 마련함으로써, 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)에 실장 후의 전자 부품(2)을 스테이지 이동 기구(34)에 의해 이동시켰다고 해도, 스테이지 이동 기구(34)에 의한 상하 변동은, 피사계 심도 이내로 들어가게 할 수 있어, 무시할 수 있는 범위이다. 이에 의해, 높이 변동 맵을 미리 측정할 필요가 없어지기 때문에, 실장 장치(30)의 장치 구성을 간이화할 수 있다.
(2) 상기 실시형태에서는, 촬상 수단(42)을 XY 평면 상의 고정된 위치에 마련하고 있었지만, 촬상 수단(42)은, XY 평면과 평행으로 가동이어도 좋다. 예컨대, 검사 위치(P4)를 실장 위치(P3)에 일치시켜도 좋다. 이 경우, 예컨대, 전자 부품(2)의 실장 후, 본딩 헤드(31)가 실장 위치(P3)로부터 다음 전자 부품(2)을 수취하기 위해 후퇴한 후, 실장 위치(P3)에 촬상 수단(42)을 이동시켜, 실장 위치(P3)로 전자 부품(2)과 기판(3)의 얼라인먼트 마크를 촬상한다. 또한, 이 경우, 촬상 수단(42)의 이동에 대해서는, 렌즈 부분에 작용하는 부하를 억제한 가속도 제어를 행하는 것이 바람직하다.
(3) 상기 실시형태에서는, 전자 부품(2)을 기판(3)에 페이스 다운 방식으로 실장하였지만, 실장 장치(30)는, 전자 부품(2)의 범프(2b) 등에 의해 구성되는 전극이 형성된 면이, 기판(3)과는 반대측을 향한 페이스 업 방식으로 실장하여도 좋다.
(4) 픽업 헤드(21)가 유지한 전자 부품(2)을 본딩 헤드(31)에 전달하기까지의 동안에, 전자 부품(2)에 접착 작용이 있는 플럭스를 도포하도록 하여도 좋다.
(5) 상기 실시형태에서는, 기판 스테이지(33) 상의 각 위치가 실장 위치(P3)로부터 검사 위치(P4)로 이동한 경우에 생기는 기판 스테이지(33)의 높이 변동량을 고려한 높이 변동 맵의 취득에 대해서, 각 위치(P3, P4)에서 기판 스테이지(33) 상에 본딩 헤드(31)의 선단을 접촉시켜 측정하는 방법을 예시하였다. 단, 측정 방법은, 이에 한정되는 것이 아니며, 다른 측정 방법으로 취득하도록 하여도 좋다. 예컨대, 실장 위치(P3)에 대해서는, 상기에서 설명한 바와 같이, 본딩 헤드(31)의 선단을 기판 스테이지(33)에 접촉시켰을 때의 본딩 헤드(31)의 높이 위치를 검출함으로써 측정한다. 또한, 검사 위치(P4)에 대해서는, 기판 스테이지(33) 상에, 측정용 지그를 배치한 상태로, 측정용 지그 상에 붙은 얼라인먼트 마크에 핀트가 맞았을 때의 촬상 수단(42)의 높이 위치를 검출함으로써 측정한다. 여기서, 측정용 지그는, 예컨대, 평탄한 유리 기판의 상면에 얼라인먼트 마크를 XY 방향 각각에 소정의 간격으로 배치한 것을 이용할 수 있다. 유리 기판은 두께의 편차를 무시할 수 있는 정도로 형성할 수 있다. 또한, 촬상 수단(42)의 핀트 맞춤은, 작업자가 수동 조작에 의해 행할 수 있다. 촬상 수단(42)의 높이 위치의 검출은, 촬상 수단(42)을 승강시키는 촬상 수단 승강 기구(43)에 부수되는 인코더 등의 위치 검출기를 이용하여 검출할 수 있다. 이와 같이 하여, 검출한 촬상 수단(42)의 높이 위치로부터 유리 기판의 두께를 뺌으로써, 기판 스테이지(33)의 높이를 얻을 수 있다. 또한, 실장 위치(P3)에 있어서 행하는 본딩 헤드(31)의 높이 위치의 검출은, 기판 스테이지(33)에 측정용 지그인 유리 기판을 배치한 상태로 행하여도 좋다. 이와 같이 하면, 촬상 수단(42)의 높이 위치로부터 유리 기판의 두께를 빼는 일없이, 양자의 검출값을 그대로 비교할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 본딩 헤드(31)를 검사 위치(P4)로 이동시키거나, 검사 위치(P4)로부터 촬상 수단(42)을 퇴피시키거나 하는 일없이, 높이 변동 맵을 얻을 수 있다.
1 : 전자 부품 실장 시스템 2 : 전자 부품
2a : 얼라인먼트 마크 2b : 범프
3 : 기판 3a : 얼라인먼트 마크
10 : 공급 장치 11 : 공급 스테이지
12 : 시트 13 : 카메라
20 : 픽업 장치 21 : 픽업 헤드
21a : 흡착 노즐 22 : 헤드 이동 기구
23 : 지지 프레임 30 : 실장 장치
31 : 본딩 헤드 31a : 흡착 노즐
32 : 헤드 이동 기구 321 : 슬라이드 기구
321a : 레일 321b : 슬라이더
322 : 승강 기구 33 : 기판 스테이지
34 : 스테이지 이동 기구 35 : 촬상 수단
40 : 검사 유닛 41 : 높이 검출부
42 : 촬상 수단 43 : 촬상 수단 승강 기구
50 : 제어 장치 51 : 공급 장치 제어부
52 : 픽업 헤드 제어부 53 : 본딩 헤드 제어부
54 : 기판 스테이지 제어부 55 : 기억부
56 : 높이 산출부 57 : 승강 기구 제어부
58 : 촬상 수단 제어부 59 : 판정부
P1 : 공급 위치 P2 : 전달 위치
P3 : 실장 위치 P4 : 검사 위치
323 : 지지 프레임 S01 ~ S13 : 단계

Claims (6)

  1. 전자 부품을 기판에 실장하는 실장 장치로서,
    상기 전자 부품을 반송하여, 상기 기판에 실장하는 본딩 헤드와,
    상기 기판을 배치하는 기판 스테이지와,
    상기 실장을 한 후의 상기 전자 부품과 상기 기판의 위치 어긋남을 검사하는 검사 유닛과,
    제어 장치와,
    상기 전자 부품을 상기 본딩 헤드에 의해 상기 기판에 실장하는 실장 위치와,
    상기 실장을 한 후의 상기 전자 부품 및 상기 기판을 촬상 수단에 의해 촬상함으로써 상기 전자 부품과 상기 기판의 위치 어긋남을 검사하는 검사 위치와,
    상기 기판 스테이지를 이동시키는 스테이지 이동 기구
    를 구비하고,
    상기 검사 유닛은,
    상기 본딩 헤드에 마련되고, 상기 본딩 헤드에 의해 상기 전자 부품을 상기 기판에 실장하였을 때의 상기 본딩 헤드의 높이를 검출하는 높이 검출부와,
    렌즈를 가지고, 상기 실장을 한 후의 상기 전자 부품 및 상기 기판을 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단을 승강시키는 촬상 수단 승강 기구
    를 가지고,
    상기 제어 장치는,
    상기 높이 검출부에 의해 검출한 상기 본딩 헤드의 높이에 기초하여, 상기 촬상 수단의 높이를 조절하도록 상기 촬상 수단 승강 기구를 제어하는 승강 기구 제어부를 갖고,
    상기 실장 위치와 상기 검사 위치는 다른 장소에 각각 고정하여 마련되고,
    상기 스테이지 이동 기구는 상기 실장된 상기 전자 부품이 상기 실장 위치로부터 상기 검사 위치에 오도록 상기 기판 스테이지를 이동시키고,
    상기 승강 기구 제어부는,
    상기 스테이지 이동 기구에 의해 상기 전자 부품이 상기 실장 위치로부터 상기 검사 위치로 이동하였을 때의 상기 전자 부품의 높이 변동량을, 상기 본딩 헤드의 높이에 가산한 높이에 기초하여, 상기 촬상 수단의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 기억부를 더 구비하고,
    상기 기억부는 상기 높이 검출부에 의해 검출한 상기 본딩 헤드의 높이를 기억하는 것을 특징으로 하는 실장 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 실장 위치와 상기 검사 위치의 거리가 100 ㎜ 이내인 것을 특징으로 하는 실장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 렌즈의 피사계 심도가 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 실장 장치.
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