KR20170127356A - 부품 실장 장치 - Google Patents

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KR20170127356A
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

부품의 외형 사이즈의 변경시마다, 광축 조정 및 초점 거리 맞춤을 실행할 필요가 없어서, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판에 부품 실장할 수 있는 부품 실장 장치를 제공한다. 각각 패턴 특징부(3b, 3a, 16a, 16b)를 갖는 기판(13)에 부품(2)을 보지하고 실장 가능한 투명 보지 부재(5)에 도달하는 관통 구멍(69a, 69b)을 실장 헤드(1)가 갖고, 보지 부재 및 제 1 관통 구멍을 통과하며 제 1 반사 광학계(61)에서 반사된 제 1 촬상 광로(65)에서의 보지 부품과 기판의 패턴 특징부와, 보지 부재 및 제 2 관통 구멍을 통과하며 또한 제 1 반사 광학계와 제 2 반사 광학계(62)에서 반사된 제 2 촬상 광로에서의 보지 부품과 기판의 패턴 특징부를 촬상 장치(11a, 11b)로 동시 촬상하고, 부품의 양 패턴 특징부의 위치에 따라서 촬상 유닛을 관통 구멍 배열 방향을 따라 이동 조정 장치(70)로 이동시켜 위치 조정 가능하게 한다.

Description

부품 실장 장치{COMPONENT MOUNTING APPARATUS}
본 발명은 부품을 기판에 실장하는 부품 실장 장치에 관한 것이다.
최근, 스마트폰 또는 태블릿 단말로 대표되는 전자 기기의 소형화 및 고성능화의 진전에 수반하여, 이들 단말에 사용되는 반도체 소자 등의 부품의 고밀도화, 전극 단자의 다핀화, 및 협피치화의 흐름이 가속되고 있다. 그 때문에, 기판에 반도체 소자를 실장하는 실장 장치에서는, 기판의 한정된 좁은 영역에 고정밀도로 실장하는 것이 요구되고 있다.
통상, 다이 본딩(die bonding)이라 불리는 반도체 실장 방법에서는, 반도체 소자의 전극면에 형성된 인식 마크와 기판의 전극면에 형성된 인식 마크를 카메라 등의 인식 수단에 의해 판독하고, 얻어진 상대 위치 정보에 근거하여 위치 맞춤을 한 후, 실장하는 것에 의해, 소정의 정밀도로 실장해 왔다. 그러나, 통상의 실장 장치에서는, 반도체 소자의 흡착 노즐이 불투명한 부재로 이루어지기 때문에, 흡착 노즐로 반도체 소자를 흡착하기 전에 CCD 카메라 등으로 반도체 소자의 인식 마크를 인식하고 있었다. 그 때문에, 반도체 소자를 흡착 노즐로 흡착할 때의 위치 어긋남이 보정되지 않아, 인식의 위치로부터 어긋난 채로 실장되게 되어, 고정밀도화를 도모할 수 없는 것과 같은 문제가 있었다.
이러한 요구에 대응하는 것으로서, 흡착 노즐 내에 광로 방향 변환 부재가 마련되며, 흡착 노즐의 측방에 마련된 인식 수단에 의해, 흡착 노즐로 흡착한 반도체 소자의 인식 마크를 판독하는 것에 의해, 흡착에 의한 위치 어긋남을 취득하고, 취득한 위치 어긋남을 보정하여, 실장의 정밀도를 향상시키는 실장 장치가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
도 10a는 특허문헌 1에서 제안되어 있는 반도체 장치의 실장 장치(101)를 개념적으로 도시하는 구성도이다. 실장 장치(101)는 반도체 소자(102)를 기판(103)에 실장하는 장치이다. 반도체 소자(102)에는, 복수의 위치 맞춤용의 인식 마크(104)가 형성되어 있으며, 기판(103)에는, 복수의 위치 맞춤용의 인식 마크(105)가, 반도체 소자(102)를 실장하는 영역보다 외측에 형성되어 있다. 반도체 소자(102)를 흡착 보지하는 흡착 노즐(106)의 내부에는, 광로 방향 변환 수단으로서 프리즘(109)이 마련되며, 프리즘(109)의 사면(109a)에서 하방으로부터의 반도체 소자(102)의 인식 마크(104) 및 기판(103)의 인식 마크(105)의 반사상을, 전반사에 의해, 측방으로 방향 변환하도록 되어 있다. 광로에 있어서의 프리즘 사면(109a)의 하부 및 측부는 투명 유리로 구성되어 있다. 이 때문에, 인식 마크(104)와 인식 마크(105)의 위치 정보를 흡착 노즐(106)의 측방에 마련된 CCD 카메라(111)로 판독할 수 있다.
도 10b는, 도 10a의 실장 장치(101)에 있어서의 인식 마크(104, 105)의 위치 맞춤의 일 예를 도시하는, 반도체 소자(102)와 기판(103)의 평면도이다. 도 10b에 도시하는 바와 같이, 반도체 소자(102)의 인식 마크(104)와 그 외측에 위치하는 기판(103)의 인식 마크(105)가 CCD 카메라(111)의 시야 폭(W) 이하의 범위 내에 배열하도록 하여, 위치 맞춤이 실행된다. 이들 인식 마크(104, 105)를 1시야로 판독하는 것에 의해, CCD 카메라(111)를 X 또는 Y 방향으로 위치 제어하는 것만으로, 초점을 맞추어, 각 인식 마크(104, 105)를 인식할 수 있게 된다.
상기와 같은 실장 장치(101)에 의하면, CCD 카메라(111)가 흡착 노즐(106)의 구동축과는 분리하여 배치되어 있기 때문에, 흡착 노즐(106)의 중앙부, 즉 흡착 노즐(106)이 보지하고 있는 반도체 소자(102)의 중앙부에서 가압할 수 있게 되어, 중앙부에서 모멘트를 발생하는 일이 없어지고, 접합시의 위치 어긋남을 방지하여, 실장 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있게 되어 있다. 특히, 미소한 반도체 소자(예컨대, 한 변이 0.2㎜~0.5㎜인 정사각형의 반도체 소자)에 있어서, 위치 맞춤 및 접합을 용이하게 할 수 있게 되어 있다.
국제 공개 제 2003/041478 호
반도체 장치의 고밀도화에 대한 진전은 현저하게 대용량의 메모리 또는 어플리케이션 프로세서 등의 외형이 큰 고기능 반도체 소자를 종래보다 고정밀도로 실장하는 것이 요구된다.
그러나, 특허문헌 1에 제안되는 반도체 장치의 제조 장치에서는, 외형이 큰 반도체 소자를 1시야로 인식하기 때문에, CCD 카메라의 배율을 저배율로 설정할 필요가 있다. 그렇지만, 화상의 해상도가 저하되므로, 인식 정밀도가 저하되어, 실장 정밀도의 편차가 커진다는 문제가 있었다. 예컨대, 반도체 소자의 외형 치수가 12㎜×12㎜인 대형을 이용하는 동시에 배율 0.3배의 CCD 카메라를 이용한 경우, 1화소당의 분해능이 12㎛~15㎛가 되고, 실장 정밀도는 ±15㎛~±20㎛가 된다.
한편, 대형의 반도체 소자(102)를 1시야가 아닌 2시야로 인식하고자 한 경우, 인식 마크를 개별적으로 인식하기 때문에, 1대의 CCD 카메라(111)를 각각의 인식 마크까지 이동시켜야 한다. 특히, 12㎜×12㎜의 대형 부품 뒤에, 1㎜×1㎜의 부품을 실장하는 경우에도, 시야를 부품의 각각의 인식 마크를 개별적으로 인식하기 때문에, 1대의 CCD 카메라(111)를 각각의 인식 마크의 위치까지 이동시켜야 한다.
그러나, CCD 카메라(111)를 이동시키면, 이동시에 발생하는 진동에 의해 인식 정밀도가 저하된다. 또한, CCD 카메라(111)를 일방향으로 이동하는 것만으로는 초점이 맞지 않게 되기 때문에, CCD 카메라(111)로부터 반도체 소자(102) 상의 인식 마크(104)까지의 광로 길이를 일정하게 유지하도록 CCD 카메라(111)를 이동시킬 필요가 있다. 그 때문에, 인식까지의 시간이 길어져, 생산성에 문제가 있었다.
본 발명의 부품 실장 장치는, 상기 과제를 감안하여, 부품의 외형 사이즈의 변경시마다 광축 조정 및 초점 거리 맞춤을 실시할 필요가 없어서, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판에 부품을 실장할 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 태양에 의하면, 위치 맞춤용의 제 1 패턴 특징부 및 제 2 패턴 특징부를 갖는 부품을 보지하고, 위치 맞춤용의 제 1 패턴 특징부 및 제 2 패턴 특징부를 갖는 기판에 실장 가능하며 또한 광학적으로 투과 촬상 가능한 보지 부재를 하단에 갖는 동시에, 상기 보지 부재에 도달하는 제 1 관통 구멍 및 제 2 관통 구멍을 갖는 실장 헤드와,
상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 상방의 상기 실장 헤드에 배치되며, 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍을 통과하는 제 1 촬상 광로 및 제 2 촬상 광로를, 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 상방에서 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 관통 구멍 배열 방향과 교차하는 방향으로 또한 서로 다르게 하는 방향으로 각각 반사시키는 제 1 반사 광학계와,
상기 제 1 촬상 광로 및 상기 제 2 촬상 광로의 어느 한쪽을 어느 다른쪽과 동일한 방향으로 반사시키는 제 2 반사 광학계와,
상기 보지 부재 및 상기 실장 헤드의 상기 제 1 관통 구멍을 통과하며 또한 상기 제 1 반사 광학계에서 반사된 상기 제 1 촬상 광로를 이용하여, 상기 보지 부재로 보지한 상기 부품의 상면의 상기 제 1 패턴 특징부와 상기 기판의 상기 제 1 패턴 특징부와, 상기 보지 부재 및 상기 실장 헤드의 상기 제 2 관통 구멍을 통과하며 또한 상기 제 1 반사 광학계 및 상기 제 2 반사 광학계에서 반사된 상기 제 2 촬상 광로를 이용하여, 상기 보지 부재로 보지한 상기 부품의 상면의 상기 제 2 패턴 특징부와 상기 기판의 상기 제 2 패턴 특징부를 동시에 촬상하는 촬상 장치를 갖는 촬상 유닛과,
상기 부품의 상기 제 1 패턴 특징부 및 상기 제 2 패턴 특징부의 위치에 따라서 상기 촬상 유닛을 상기 관통 구멍 배열 방향을 따라 이동시켜 위치 조정하는 이동 조정 장치를 구비하는, 부품 실장 장치를 제공한다.
본 발명의 상기 태양에 의하면, 부품의 외형 사이즈의 변경시마다, 광축 조정 및 초점 거리 맞춤을 실행할 필요가 없어서, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판에 부품을 실장할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치에 의한 실장 동작을 설명하기 위한 일부 종단면도,
도 1b는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 확대 평면도,
도 1c는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 반사 광학계 부근의 확대 종단면도,
도 1d는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 및 제 2 반사 광학계 부근의 확대 종단면도,
도 1e는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드와 촬상 유닛의 평면도,
도 2a는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 관통 구멍과 제 2 관통 구멍에 의해 관찰되는, 작은 부품과 기판의 각각의 패턴 특징부를 설명하기 위한 평면도,
도 2b는 도 2a의 경우에 있어서의 제 1 및 제 2 촬상 광로와 제 1 및 제 2 반사 광학계의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 2c는 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 관통 구멍과 제 2 관통 구멍에 의해 관찰되는, 큰 부품과 기판의 각각의 패턴 특징부를 설명하기 위한 평면도,
도 2d는 도 2c의 경우에 있어서의 제 1 및 제 2 촬상 광로와 제 1 및 제 2 반사 광학계의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 3은 제 2 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 확대 평면도,
도 4a는 제 2 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 관통 구멍과 제 2 관통 구멍에 의해 관찰되는, 작은 부품과 기판의 각각의 패턴 특징부를 설명하기 위한 평면도,
도 4b는 제 2 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 촬상 장치에서의 인식 영역의 설명도,
도 5는 제 3 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드와 촬상 유닛의 평면도,
도 6은 제 4 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드와 촬상 유닛의 평면도,
도 7은 제 5 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 제 1 관통 구멍과 제 2 관통 구멍에 의해 관찰되는, 작은 부품과 기판의 각각의 패턴 특징부를 설명하기 위한 평면도,
도 8은 제 6 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드에 있어서 제 1 및 제 2 촬상 광로와 제 1 반사 광학계와 2개의 제 2 반사 광학계의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 9a는 제 7 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 실장 헤드의 하나의 관통 구멍으로부터 관찰되는, 미소한 부품과 기판의 각각의 패턴 특징부를 설명하기 위한 평면도,
도 9b는 도 9a의 경우에 있어서의 제 1 촬상 광로와 제 1 및 제 2 반사 광학계의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 9c는 도 9a의 경우에 있어서의 제 2 촬상 광로와 제 1 및 제 2 반사 광학계의 관계를 설명하기 위한 설명도,
도 10a는 특허문헌 1에 제안되어 있는 반도체 장치의 실장 장치를 개념적으로 도시하는 개략 구성도,
도 10b는 도 10a의 실장 장치에 있어서의 인식 마크의 위치 맞춤의 일 예를 도시하는 부품과 기판의 평면도.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 부품 실장 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도 1b는 부품 실장 장치의 실장 헤드(1)의 반사 광학계를 노출시킨 상태에서의 평면도이다. 도 1c 및 도 1d는 각각 반사 광학계에 있어서의 촬상 광로의 반사 상태를 설명하기 위한 일부 확대된 개략 종단면도이다. 도 1e는 실장 헤드(1)와 촬상 유닛(11)의 관계를 도시하는 평면도이다.
도 1a 내지 도 1e에 도시하는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 부품 실장 장치는, 실장 헤드(1)와, 제 1 반사 광학계(61)와, 제 2 반사 광학계(62)와, 촬상 유닛(11)과, 이동 조정 장치(70)를 구비하여 구성되어 있다.
실장 헤드(1)는, 적어도, 헤드 본체부(1a)와, 헤드 본체부(1a)의 하단에 고정된 보지 부재(5)로 구성되어 있다. 보지 부재(5)는 일 예로서 흡착 노즐(5)로 구성되어 있다. 흡착 노즐(5)은 부품(2)을 보지하고, 보지한 부품(2)을 스테이지(12)에 보지된 기판(13)에 실장 가능하며, 또한 광학적으로 투과 촬상 가능하게 투명한 재료로 구성되어 있다. 또한, 부품(2)의 보지 방법은, 예컨대, 진공 흡착, 정전기, 또는 기계 척이 이용된다. 스테이지(12)는, 제어 장치(51)의 제어 하에 공지의 구동 장치 등에 의해, 상하 방향(Z 방향)과 직교하는 XY 방향 및 Z 방향 주위의 θ 방향으로 이동 가능하게 하고 있다.
부품(2)은 피실장 부재의 일 예로서 기능하며, 예컨대 실리콘, 질화갈륨, 또는 실리콘 카바이드 등의 불투명한 재료로 이루어지는 사각형의 얇은 판 형상 부재의 다이, 즉 IC 칩 등이 예시된다. 부품(2)의 한쪽 면(도 1a에서는 상면)(2a)에는, 위치 맞춤용 인식 마크의 예로서 작은 정사각형 등의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)가, 예컨대, 정사각형의 부품(2)의 적어도 한쌍의 대각 위치에 형성되어 있다(도 2a 참조). 또 다른 한쪽 면(도 1a에서는 하면)(2b)에는, 예컨대, 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 등의 열경화형 접착제, 열가소성 접착제, 도전성 접착제 또는 솔더 크림으로 구성되는 접착층(도시 생략)이 형성되어 있다. 접착층은 접합층의 일 예이다.
또한, 기판(13)은, 예컨대 실리콘, 유리, 스테인리스 또는 수지 기판 등으로 이루어지며, 평면 형상은 원형 또는 직사각형 등이다. 기판(13)의 상면(도 1a에서는 상면)(2a)에도, 위치 맞춤용 인식 마크의 예로서 작은 L자 형상 등의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)가, 예컨대, 사각형의 기판(13)의 부품 실장 위치 부근이며 또한 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 근방의 적어도 한쌍의 대각 위치에 형성되어 있다(도 2a 참조).
흡착 노즐(5)에는, 진공 펌프(41)에 접속된 진공실(도시 생략)과, 진공실에 접속된 다수의 흡인 구멍(도시 생략)이 있으며, 흡인 구멍을 거쳐서 부품(2)을 진공 보지 가능하게 하고 있다. 흡착 노즐(5)은, 예컨대, 사파이어, 석영, 유리 또는 내열 플라스틱 등으로 구성되어 있다.
헤드 본체부(1a)는 직방체 판 형상의 프리즘 블록(71)과 직방체 판 형상의 냉각 블록(68)과 직방체 판 형상의 히터 블록(67)으로 구성되어 있다. 프리즘 블록(71) 내에는 제 1 반사 광학계(61)와 제 2 반사 광학계(62)를 배치하고 있다. 제 1 반사 광학계(61)와 제 2 반사 광학계(62)에 의해 광로 변환된 화상을 인식할 수 있는 방향으로 촬상 유닛(11)이 배치되어 있다.
프리즘 블록(71)의 하단면에는 냉각 블록(68)이 고정되고, 냉각 블록(68)의 하단면에는 히터 블록(67)이 고정되며, 히터 블록(67)의 하단면에는 흡착 노즐(5)이 고정되어 있다.
히터 블록(67)에는, 가열 장치의 일 예로서 기능하는 히터(6)가 내장되어 흡착 노즐(5)을 거쳐서 부품(2)을 가열 가능하게 하고 있다. 이 히터(6)에 의한 가열은 부품(2)을 기판(13)에 실장했을 때 접착층을 연화하거나 땜납 등의 접합재를 용융시키기 위해서 사용한다.
냉각 블록(68)은, 냉각수 등이 순환하는 냉각 통로(도시 생략)가 배치되어, 히터 블록(67)에서의 히터(6)에 의해 헤드 본체부(1a)가 가열되지 않도록 냉각한다.
냉각 블록(68) 및 히터 블록(67)에는, 상하 방향으로 관통하여 보지 부재(5)의 상면에 도달하며, 또한 각각 타원형 등의 긴 구멍의 평면 형상의 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)을 상하 방향으로 갖고 있다. 부품(2)을 보지한 흡착 노즐(5)이 기판(13)의 실장 위치의 상방에 위치할 때, 제 1 관통 구멍(69a)의 하단 개구 내에는, 보지 부재(5)를 투과해서, 부품(2)의 위치 맞춤용의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)가 검출 가능하게 위치하는 동시에, 제 2 관통 구멍(69b)의 하단 개구 내에는, 보지 부재(5)를 투과해서, 부품(2)의 위치 맞춤용의 제 2 패턴 특징부(3b) 및 기판(13)의 제 2 패턴 특징부(16b)가 검출 가능하게 위치하고 있다(도 2a 참조).
제 1 반사 광학계(61)는, 일 예로서, 서로 180도 다른 2개의 반사면, 즉 제 1 반사면(61a)과 제 2 반사면(61b)을 갖는 직방체 형상의 제 1 프리즘(61)으로 구성되어 있다. 제 1 반사 광학계(61)는, 이와 같이 반사 프리즘 또는 반사 미러로 구성할 수 있다. 제 1 프리즘(61)은 실장 헤드(1)의 헤드 본체부(1a)의 상부의 프리즘 블록(71) 내에 수납되고, 또한 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)의 상방에 배치되어, 제 1 관통 구멍(69a)의 상단 개구 내에는, 제 1 반사 광학계(61)의 제 1 반사면(61a)이 위치하는 동시에, 제 2 관통 구멍(69b)의 상단 개구 내에는, 제 1 반사 광학계(61)의 제 2 반사면(61b)이 위치하고 있다. 따라서, 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)을 통과하는 종방향의 제 1 촬상 광로(65) 및 제 2 촬상 광로(66)를, 2개의 제 1 및 제 2 반사면(61a, 61b)에 의해, 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)의 상방에서 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)의 관통 구멍 배열 방향(80)과 교차하는 방향(예컨대 직교하는 횡방향)이며 또한 서로 다르게 하는 방향(예컨대, 180도 다른 방향, 즉, 도 1b 및 도 2b에서는 우측 비스듬한 하방향과 좌측 비스듬한 상방향)으로 각각 반사시킬 수 있다.
제 2 반사 광학계(62)는 실장 헤드(1)의 헤드 본체부(1a)의 상부의 프리즘 블록(71) 내에 배치되며, 일 예로서, 삼각형 판 형상의 제 2 프리즘(62)으로 구성되어 있다. 제 2 반사 광학계(62)는 이와 같이 반사 프리즘 또는 반사 미러로 구성할 수 있다. 제 2 프리즘(62)은, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 삼각형의 사변에 상당하는 2개의 측면, 즉 제 1 반사 측면(62a)과 제 2 반사 측면(62b)에서 각각 90도로 반사시키는 것에 의해, 제 1 촬상 광로(65) 및 제 2 촬상 광로(66)의 어느 한쪽의 촬상 광로(예컨대, 도 1b에서는 제 2 촬상 광로(66))를, 어느 다른쪽(예컨대, 도 1b에서는 제 1 촬상 광로(65))과 동일한 방향으로 반사시킬 수 있다.
촬상 유닛(11)은, 일 예로서, 각각 카메라 등으로 구성되는 2개의 촬상 장치, 즉 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)를 1개의 촬상 스테이지(11c)에 고정하여 구성되어 있다. 촬상 스테이지(11c)는, 실장 헤드(1)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 실장 헤드(1)에 연결 부재(14)로 연결되며, 실장 헤드(1)와 일체적으로 이동 가능하게 배치하고 있다. 따라서, 부품(2)을 보지한 흡착 노즐(5)이 기판(13)의 실장 위치의 상방에 위치할 때, 제 1 촬상 장치(11a)에는, 흡착 노즐(5)로 보지한 부품(2)의 상면의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)가, 투명한 흡착 노즐(5)을 투과하고, 실장 헤드(1)의 제 1 관통 구멍(69a)을 관통하여, 제 1 반사 광학계(61)의 제 1 반사면(61a)에서 90도만큼 제 1 촬상 장치(11a)를 향해 반사된, 제 1 촬상 광로(65)를 이용하여 들어가는 것에 의해 촬상된다. 또한, 제 2 촬상 장치(11b)에는, 흡착 노즐(5)로 보지한 부품(2)의 상면의 제 2 패턴 특징부(3b) 및 기판(13)의 제 2 패턴 특징부(16b)가, 투명한 흡착 노즐(5)을 투과하고, 실장 헤드(1)의 제 2 관통 구멍(69b)을 관통하여, 제 1 반사 광학계(61)의 제 2 반사면(61b)에서 90도만큼 제 2 촬상 장치(11b)와는 반대측으로 일단 반사된 후, 제 2 반사 광학계(62)의 제 1 반사 측면(62a)과 제 2 반사 측면(62b)에서 각각 90도 반사되어 제 2 촬상 장치(11b)를 향하게 된, 제 2 촬상 광로(66)를 이용하여 들어가는 것에 의해 촬상된다. 제 1 반사 광학계(61)의 제 1 반사면(61a)으로부터 제 1 촬상 장치(11a)를 향한 제 1 촬상 광로(65)와, 제 2 반사 광학계(62)의 제 2 반사 측면(62b)으로부터 제 2 촬상 장치(11b)를 향한 제 2 촬상 광로(66)는 평행이다. 이와 같이 구성하는 것에 의해, 부품(2)을 보지한 흡착 노즐(5)이 기판(13)의 실장 위치의 상방에 위치할 때, 흡착 노즐(5)로 보지한 부품(2)의 상면의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)와 부품(2)의 제 2 패턴 특징부(3b) 및 기판(13)의 제 2 패턴 특징부(16b)를 제 1 촬상 장치(11a)와 제 2 촬상 장치(11b)로 동시에 촬상 가능하게 하고 있다. 이와 같이, 제 1 촬상 광로(65)에서는, 제 1 반사 광학계(61)의 제 1 반사면(61a)에서 1회 반사되고, 제 2 촬상 광로(66)에서는, 제 1 반사 광학계(61)의 제 2 반사면(61b)과 제 2 반사 광학계(62)의 제 1 반사 측면(62a)과 제 2 반사 측면(62b)의 3회 반사되어, 전체적으로 합계 4회 반사되게 된다. 이와 같이, 실장 헤드(1)의 구성상, 실장 헤드(1)의 바로 위에는 촬상 장치를 배치하지 못하고, 실장 헤드(1)의 옆에 촬상 장치를 배치하는 경우에는, 부품측으로부터 촬상 장치까지의 사이에서, 반사 광학계에 의해, 전체적으로 짝수 회 반사시킴으로써, 촬상 장치로 부품(2)과 기판(13)의 2개씩의 패턴 특징부를 동시에 촬상할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)에는 화상 처리 장치(42)가 접속되어 있으며, 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)와 화상 처리 장치(42)에서 화상 인식 장치의 일 예로서 기능한다. 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)에서 촬상된 화상 정보로부터, 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)의 위치를 화상 처리 장치(42)로 배경 차분법 등의 공지의 화상 처리를 실행하여 판독할 수 있다. 보지된 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)의 화상은, 흡착 노즐(5)을 투과한 후, 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)을 각각 관통하고, 제 1 반사 광학계(61) 및/또는 제 2 반사 광학계(62)에 의해 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)의 촬상면으로 방향 변환하여, 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)에 도입되어, 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치 정보와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)의 위치 정보를 화상 처리 장치(42)에서 판독할 수 있다(도 2a 참조). 여기서, 부품(2) 위의 2개소의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치 정보로부터, 흡착 노즐(5)의 중심(重心)의 좌표에 대한 부품(2)의 상대 좌표를, 위치 어긋남량으로서, 화상 처리 장치(42)에 접속된 위치 산출부(50)에서 산출한다. 마찬가지로, 기판(13) 상의 2개소의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)의 위치 정보로부터, 스테이지(12)의 중심의 좌표에 대한 기판(13)의 상대 좌표를, 위치 어긋남량으로서, 화상 처리 장치(42)에 접속된 위치 산출부(50)에서 산출한다. 산출한 각각의 정보는 제어 장치(51)에 출력된다. 또한, 도 2a에서, 좌측 하단의 사각형의 점선(11a-A)은 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 1 패턴 특징부(16a)를 포함하는 제 1 촬상 장치(11a)의 인식 영역이며, 우측 상단의 사각형의 점선(11b-B)은 제 2 패턴 특징부(3b) 및 제 2 패턴 특징부(16b)를 포함하는 제 2 촬상 장치(11b)의 인식 영역이다.
실장 헤드(1)에는, 추가로, 헤드 승강 구동 기구(40)와 헤드 이동 기구(52)를 구비하고 있다.
헤드 승강 구동 기구(40)는, 실장 헤드(1)에 대향하도록 마련된 기판(13)을 보지하는 스테이지(12)의 평면에 대해 수직 방향(예컨대 상하 방향, 즉 Z 방향)으로 실장 헤드(1)를 구동한다.
헤드 이동 기구(52)는 헤드 승강 구동 기구(40)에 의한 실장 헤드(1)의 이동 방향(예컨대 상하 방향)과 직교하는 횡방향(예컨대 XY 방향)으로 실장 헤드(1)를 이동 가능하게 하고 있다.
제어 장치(51)는, 헤드 승강 구동 기구(40)와, 히터(6)와, 진공 펌프(41)와, 헤드 이동 기구(52)와, 이동 조정 장치(70)와, 화상 처리 장치(42)와, 위치 산출부(50)와, 스테이지(12)를 각각 구동 제어한다. 제어 장치(51)는, 화상 처리 장치(42)에서 인식되며 위치 산출부(50)에서 산출된 위치 좌표를 기초로, 헤드 승강 구동 기구(40) 및 헤드 이동 기구(52), 추가로 히터(6)와 진공 펌프(41)를 각각 구동 제어하여, 부품(2)과 기판(13)의 위치 맞춤을 실행하면서 부품 실장할 수 있다.
이동 조정 장치(70)는, 제어 장치(51)에 의한 제어 하에, 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)가 고정된 촬상 스테이지(11c)를, 부품(2)의 크기, 구체적으로는, 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치에 따라서, 관통 구멍 배열 방향(80)을 따라 이동시켜 위치 조정 가능하게 하고 있다. 이동 조정 장치(70)의 예로서는, 에어 실린더 등의 리니어 액추에이터 또는 모터와 리니어 가이드와 볼 나사로 구성되며 직선적으로 왕복 이동 가능한 직동 장치로 구성할 수 있다.
이동 조정 장치(70)에 의해 촬상 유닛(11)을 이동시켜 위치 조정하는 것에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
부품(2)의 크기가 상이한 경우, 촬상 유닛(11)을 이동하여, 제 1 반사 광학계(61) 및 제 2 반사 광학계(62)에 있어서의 반사 위치를 각각 변경하는 것에 의해 제 1 및 제 2 촬상 광로(65, 66)를 평행 이동시켜, 동일한 2개의 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)로, 다른 위치에서의 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)를 인식할 수 있다. 예컨대, 도 2a와 같은 작은 부품(2A)의 경우, 도 2b의 점선 및 도 2d의 일점쇄선으로 나타내는 제 1 촬상 광로(65A) 및 제 2 촬상 광로(66A)의 부품(2) 위에서의 각각의 위치는 서로 접근하고 있으며, 작은 부품(2A)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)를 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)로 동시에 인식할 수 있다. 한편, 도 2c와 같이 큰 부품(2B)의 경우, 도 2d의 일점쇄선으로 나타내는 제 1 촬상 광로(65A) 및 제 2 촬상 광로(66A)의 위치로부터 도 2d의 점선으로 나타내는 제 1 촬상 광로(65B) 및 제 2 촬상 광로(66B)까지, 환언하면, 촬상 유닛(11)을, 일점 쇄선의 위치(11A)로부터 점선의 위치(11B)까지, 화살표(81)로 나타내는 바와 같이, 이동 조정 장치(70)로 이동시킨다. 이렇게 하는 것에 의해, 도 2d의 점선으로 나타내는 제 1 촬상 광로(65B) 및 제 2 촬상 광로(66B)와 같이, 제 1 반사 광학계(61) 및 제 2 반사 광학계(62)에 있어서의 반사 위치를 각각 변경하면, 도 2d의 점선으로 나타내는 제 1 촬상 광로(65B) 및 제 2 촬상 광로(66B)의 부품(2) 위에서의 각각의 위치가 서로 멀어져, 큰 부품(2B)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)를 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)로 동시에 인식할 수 있다. 여기서, 일 예로서, 작은 부품(2A)의 크기는, 1㎜×1㎜이며, 큰 부품(2B)의 크기는 12㎜×12㎜이다.
또한, 이동 조정 장치(70)에 의한 촬상 유닛(11)의 이동량은, 예컨대, 작은 부품(2A)의 제 1 패턴 특징부(3a)의 위치와, 큰 부품(2B)의 제 1 패턴 특징부(3a)의 위치의 차이에 대응하는 치수(90)만큼, 촬상 유닛(11)을 이동시키면 좋다.
상기 제 1 실시형태에 따른 부품 실장 장치는, 이하와 같이 실장 동작을 실행한다. 이하의 일련의 실장 동작은 제어 장치(51)에 의해 동작 제어되어 있다.
부품(2)을 탑재하는 이재 스테이지(도시 생략)와, 기판(13)을 탑재하는 스테이지(12)가 일정 거리 떨어진 위치에 마련되어 있다. 실장 헤드(1)는, 이재 스테이지와 스테이지(12) 사이의 왕복 이동을 가능하게 하는 수평 방향의 헤드 이동 기구(52)와 수직 방향의 헤드 승강 구동 기구(40)를 구비하며, 제어 장치(51)로 각각 구동 제어하고 있다. 촬상 유닛(11)은 실장 헤드(1)의 근방의 측방에 이동 조정 장치(70)에 의해 이동 조정 가능하게 배치되어 있다.
이러한 상태에서, 우선, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 이재 스테이지 상에 탑재된 부품(2)을 이재 스테이지용 카메라(도시 생략)로 부품(2)에 형성된 제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)를 인식하고, 제어 장치(51)로부터의 실장 헤드(1)의 위치 정보를 판독한다.
그 후, 제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)의 인식 정보(제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)의 상대 좌표의 위치 정보)와 실장 헤드(1)의 위치 정보(실장 헤드(1)의 절대 좌표의 위치 정보)에 근거하여, 헤드 이동 기구(52)와 헤드 승강 구동 기구(40)의 구동 제어에 의해, 이재 스테이지 상에 탑재된 부품(2)에 대해 실장 헤드(1)를 X, Y 및 θ 방향(Z 방향 주위의 회전 방향)으로 위치 맞춤하여 하강시키고, 실장 헤드(1)의 흡착 노즐(5)을 부품(2)에 접촉시켜, 진공 흡착 동작에 의해 실장 헤드(1)의 흡착 노즐(5)에 보지된다. 또한, 이재 스테이지에, 각각의 부품(2)이 수납 가능한 오목 형상으로 되어 있는 등의 위치 맞춤 기구가 있는 경우는, 제 1 촬상 장치(11a) 및 제 2 촬상 장치(11b)를 이용하지 않아도 무방하다. 여기서, 실장 시간을 단축하기 위해서, 실장 헤드(1)는 히터(6)에 의해 미리 가열되어 있어도 무방하다.
다음에, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 제어 장치(51) 내에 보지하는 기억부에 기억되어 있는 스테이지(12) 상에 탑재된 기판(13)의 부품 실장 위치의 정보를 기초로, 헤드 이동 기구(52)와 헤드 승강 구동 기구(40)의 구동 제어에 의해, 실장 헤드(1)를 기판(13)의 부품 실장 위치의 상방 위치까지 이동시켜, 제 1 관통 구멍(69a) 및 제 2 관통 구멍(69b)으로부터의 제 1 촬상 광로(65) 및 제 2 촬상 광로(66) 상의 제 1 촬상 장치(11a)의 인식 영역 및 제 2 촬상 장치(11b)의 인식 영역 내에 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)를 들어가도록 한다.
다음에, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 제 1 촬상 장치(11a)로 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a)와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)를 촬상하는 동시에, 제 2 촬상 장치(11b)로 부품(2)의 제 2 패턴 특징부(3b)와 기판(13)의 제 2 패턴 특징부(16b)를 촬상한다.
다음에, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 촬상된 화상을 기초로 화상 처리 장치(42)에서의 화상 처리에 의해, 실장 헤드(1)에 보지된 부품(2) 위의 2개의 제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)와 기판(13) 위의 2개의 제 1 및 제 2 패턴 특징부(16a, 16b)를 동시에 화상 인식하며, 화상 인식 결과를 기초로, 기판(13)에 대한 부품(2)의 상대 좌표를 위치 산출부(50)에 의해 산출한다.
다음에, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 위치 산출부(50)에서의 산출 결과에 근거하여, 위치 어긋남을 보정하도록 실장 헤드(1)를 헤드 이동 기구(52)에 의해 X, Y, θ 방향으로 이동시키거나, 및/또는 스테이지(12)를 X, Y, θ 방향으로 이동시켜 위치 조정한 후, 기판(13)에 부품(2)을 가압하면서 헤드 승강 구동 기구(40)에 의해 하강시켜 실장한다. 여기서, 실장 헤드(1)의 흡착 노즐(5)을 타고 부품(2)의 이면의 접착층에 히터(6)의 열이 전달되고, 열에 의해 연화된 접착층은 기판(13)에 가압되어 접착된다.
이러한 실장 방법에 의하면, 실장 직전에, 부품(2)의 제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)와의 합계 4개의 패턴 특징부를 2개의 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)와 화상 처리 장치(42)로 동시에 촬상하여 화상 인식하기 때문에, 촬상 장치로 복수 회의 촬상 동작을 할 일 없이, 한 번의 촬상 동작으로 좋으므로, 촬상 처리 시간을 단축할 수 있어서, 인식 정밀도 편차도 감소시키는 것이 가능해지며, 또한 실장 직전의 부품(2)과 기판(13)의 위치 정보에 근거하여 실장할 수 있기 때문에, 매우 높은 정밀도로 실장하는 것이 가능하게 된다.
또한, 부품(2)의 크기가 다른 경우에는, 이하와 같은 이동 조정 동작이 필요해진다. 여기에서는, 일 예로서, 도 2b 및 도 2c에 도시하는 작은 부품(2A)에 대해 실장 동작을 실행한 후, 이어서, 도 2c 및 도 2d에 도시하는 큰 부품(2B)에 대해 실장 동작을 실행하는 경우에 대해 설명한다. 작은 부품(2A)과 큰 부품(2B)에서는, 부품(2)의 제 1 및 제 2 패턴 특징부(3a, 3b)의 위치와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a) 및 제 2 패턴 특징부(16b)의 위치가 크게 다르기 때문에, 인식 영역을 이동시킬 필요가 있다.
이 때문에, 우선, 제어 장치(51)의 제어 하에서, 작은 부품(2A)의 제 1 패턴 특징부(3a)의 위치와 큰 부품(2A)의 제 1 패턴 특징부(3a)의 위치의 차이에 대응하는 치수(90)만큼, 실장 헤드(1)에 대해 촬상 유닛(11), 즉 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)를 이동시킨다. 구체적으로는, 실장 헤드(1)에 대해 촬상 유닛(11)을 도 2d의 일점쇄선의 위치로부터 도 2d의 점선의 위치까지와 같이 이동시킨다.
이어서, 이후, 부품(2)의 보지, 기판(13)의 실장 위치 상방으로의 이동, 부품(2)과 기판(13)의 합계 4개의 패턴 특징부(3a, 3b, 16a, 16b)의 동시 촬상 및 인식 처리 및 위치 산출을 실행한 후, 부품 실장을 실행한다.
또한, 반대로, 도 2c 및 도 2d에 도시하는 큰 부품(2B)에 대해 실장 동작을 실행한 후, 이어서, 도 2b 및 도 2c에 도시하는 작은 부품(2A)에 대해 실장 동작을 실행하는 경우에는, 역방향으로 이동 조정하여 실장 동작을 실행하면 좋다.
이상과 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 부품(2)의 외형 사이즈가 커져도, 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치에 따라서, 이동 조정 장치(70)에 의해, 2개의 촬상 장치(11a, 11b)를 일체적으로 일방향(관통 구멍 배열 방향(80))을 따라 이동시켜서, 제 1 반사 광학계(61) 및 제 2 반사 광학계(62)에 있어서의 반사 위치를 각각 변경하기만 하면 되므로, 세밀한 광축 조정 및 초점 거리 맞춤을 실행할 필요가 없다. 이 때문에, 부품(2)의 외형 사이즈 변경시마다, 세밀한 광축 조정 및 초점 거리 맞춤을 실행할 필요가 없으므로, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판(13)에 부품(2)을 실장할 수 있다. 또한, 큰 부품(2)에서도, 단시간에 고정밀도로 인식할 수 있게 된다. 따라서, 부품(2)의 외형 사이즈 변경을 수반하는 생산 기종 전환에 용이하게 대응할 수 있어서, 다품종 생산에도 대응 가능하게 된다.
또한, 제 1 패턴 특징부(3a)와 제 2 패턴 특징부(3b)의 화상 정보를 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)의 각각의 인식 영역 내에 제 1 반사 광학계(61) 및 제 2 반사 광학계(62)에 의해 동시에 인도하고, 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a)와 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치 좌표와 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)와 제 2 패턴 특징부(16b)의 위치 좌표를 화상 처리 장치(42)에서 각각 구하는 것에 의해, 부품(2)과 기판(13)의 평면 방향의 위치 좌표를 위치 산출부(50)에서 각각 산출할 수 있다. 그 결과, 저배율의 카메라를 이용하지 않아도, 2개씩의 제 1 패턴 특징부(3a, 16a)끼리 및 제 2 패턴 특징부(3b, 16b)끼리가 제 1 및 제 2 촬상 장치(11a, 11b)의 각 1개의 시야로 동시에 관찰할 수 있어서, 4개의 패턴 특징부(3a, 3b, 16a, 16b)의 해상도를 높일 수 있으며, 외형이 예컨대 12㎜×12㎜와 같이 큰 부품이어도 1㎜×1㎜의 작은 부품이어도, 매우 높은 정밀도로 단시간에 기판(13)에 실장할 수 있다.
(제 2 실시형태)
또한, 본 발명은 상기 제 1 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 이외 여러 가지의 태양으로 실시할 수 있다.
예컨대, 촬상 유닛(11)에는, 촬상 장치(11a, 11b)를 2대 구비하는 것에 한정되는 것이 아니며, 1대의 촬상 장치(11e)라도 좋다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 촬상 유닛(11)으로서 1대의 촬상 장치(11e)를 배치하는 동시에, 삼각형의 반사 프리즘 등으로 구성되는 제 3 반사 광학계(63a) 및 제 4 반사 광학계(63b)를 촬상 유닛(11)에 배치하고, 촬상 장치(11e)와 제 3 반사 광학계(63a) 및 제 4 반사 광학계(63b)가 이동 조정 장치(70)에 의해 일체적으로 이동하도록 구성한다. 그리고, 제 2 촬상 광로(66)는 제 1 실시형태와 동일하지만, 제 1 촬상 광로(65)를 대신하는 제 3 촬상 광로(72)로서는, 실장 헤드(1)측으로부터 촬상 유닛(11)에 들어가는 곳까지의 광로는 제 1 실시형태의 제 1 촬상 광로(65)와 동일하지만, 촬상 유닛(11)에 들어갔을 때, 제 3 반사 광학계(63a)에 의해 제 2 촬상 광로(66)측으로 90도 반사된 후, 제 2 촬상 광로(66)의 근방에서 제 4 반사 광학계(63b)에 의해 90도 반사시켜 촬상 장치(11e)에 들어가도록 구성하고 있다.
따라서, 촬상 장치(11e)의 하나의 인식 영역(11f)에는, 도 4a의 부품(2)과 기판(13)의 2개의 인식해야 할 영역(11g-A, 11g-B)이, 도 4b에 도시하는 바와 같이 인접되어 표시되게 된다.
이 제 2 실시형태에 의하면, 1대의 촬상 장치(11e)로 2개의 촬상 광로(56, 66)에 적용할 수 있기 때문에, 구성이 보다 간단하게 되며, 또한, 비용 절감을 도모할 수 있다. 또한, 이 제 2 실시형태에 의하면, 복수의 촬상 장치끼리의 동기 구동이 불필요해져, 고정밀도로 인식이 가능하게 되고 또한 촬상 동작 등의 택트를 단축할 수 있다.
(제 3 실시형태)
실장 헤드(1)의 반사 광학계로부터 제 1 촬상 장치(11a)에 들어가는 제 1 촬상 광로(65)와 제 2 촬상 장치(11b)에 들어가는 제 2 촬상 광로(66)는, 제 1 실시형태와 같이 평행에 한정되는 것이 아니며, 도 5에 도시하는 바와 같이, 일정한 고정된 각도로 되어 있어도 좋다.
이 제 3 실시형태에 의하면, 제 1 촬상 장치(11a)와 제 2 촬상 장치(11b)의 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있다.
(제 4 실시형태)
실장 헤드(1)의 반사 광학계로부터 제 1 촬상 장치(11a)에 들어가는 제 1 촬상 광로(65)와 제 2 촬상 장치(11b)에 들어가는 제 2 촬상 광로(66)는, 제 1 실시형태와 같이 평행이어도, 제 1 촬상 장치(11a)에 대하여, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 2 촬상 장치(11b)를 90도 다른 위상으로 배치하도록 해도 좋다. 이 경우, 제 2 촬상 광로(66)로부터 제 2 촬상 장치(11b)에 들어가기 직전에, 삼각 프리즘 등의 반사 광학계(73)로 90도 반사시킬 필요가 있다.
이 제 4 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 조합하면, 제 1 실시형태를 촬상 유닛(11)의 배치 레이아웃에 따르지 않고, 적용할 수 있다.
(제 5 실시형태)
또한, 부품(2)의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 제 2 패턴 특징부(3b)의 위치는 대각부에 한정되는 것이 아니며, 도 7에 도시하는 바와 같이, 한 변의 중간부 등의 임의의 부분에 각각 배치되어 있어도 좋다.
이 제 5 실시형태에 의하면, 제 1 내지 제 4 실시형태와 조합하면, 제 1 내지 제 4 실시형태를 가늘고 긴 장방형 부품 등에도 적용 가능해져, 부품 형상의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
(제 6 실시형태)
제 1 촬상 광로(65)는 제 1 반사 광학계(61)에서만 반사되는 것에 한정되지 않으며, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제 1 반사 광학계(61)와 제 2 반사 광학계(75)의 저변에 상당하는 측면(75a)에서 2회 반사되고, 제 2 촬상 광로(66)도, 제 1 반사 광학계(61)와 제 2 반사 광학계(74)의 저변에 상당하는 측면(74a)에서 2회 반사되도록 해도 좋다. 제 2 반사 광학계(75, 76)는 각각 촬상 광로를 90도 반사시키는 삼각형의 반사 미러 또는 프리즘으로 구성할 수 있다.
이 제 6 실시형태에 의하면, 반사 광학계의 배치 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있다.
(제 7 실시형태)
본 발명은, 제 1 관통 구멍(69a)과 제 2 관통 구멍(69b)과 같이 2개로 나누는 관통 구멍에 한정되지 않으며, 도 9a에 도시하는 바와 같이 관통 구멍(69c)과 같이 1개의 관통 구멍으로 겸용하도록 해도 좋다. 이와 같이 하면, 구조가 보다 간소하게 된다.
또한, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 도 9a의 구성에 있어서, 제 1 프리즘(61)의 제 1 반사면(61c)을 실장 헤드(1)의 중심까지 연장해도 좋다. 그렇게 함으로써, 제 1 촬상 광로(65C)는, 흡착 노즐(5)로 보지한 부품(2)의 상면의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)가, 투명한 흡착 노즐(5)를 투과하고, 실장 헤드(1)의 하나의 관통 구멍(69c)을 관통하여, 제 1 반사면(61c)에서 90도만큼 제 1 촬상 장치(11a)를 향해 반사하게 된다. 따라서, 제 1 촬상 광로(65C)가 실장 헤드(1)의 중심을 통과하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 제 2 촬상 광로를 사용할 때는, 제 1 프리즘(61)의 제 2 반사면(61d)을 사용한다.
또한, 도 9c에 도시하는 바와 같이, 도 9a의 구성에 있어서, 도 9b와는 다른 예로서, 제 2 반사면(61f)을 실장 헤드(1)의 중심까지 연장해도 좋다. 그렇게 함으로써, 제 2 촬상 광로(66C)는, 흡착 노즐(5)로 보지한 부품(2)의 상면의 제 1 패턴 특징부(3a) 및 기판(13)의 제 1 패턴 특징부(16a)가, 투명한 흡착 노즐(5)을 투과하고, 실장 헤드(1)의 1개의 관통 구멍(69c)을 관통하여, 제 2 반사면(61f)에서 90도 반사된 후, 제 1 반사 측면(62a)과 제 2 반사 측면(62b)에서 각각 90도로 반사되어 제 2 촬상 장치(11b)를 향하게 된다. 따라서, 제 2 촬상 광로(66C)가 실장 헤드(1)의 중심을 통과하는 구성으로 할 수 있다. 또한, 제 1 촬상 광로를 사용할 때는 제 1 프리즘(61)의 제 1 반사면(61e)을 사용한다.
이 제 7 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태와 같이 2개의 관통 구멍(69a, 69b)을 사용하는 2개의 시야로의 촬상에 한정되지 않으며, 1개의 관통 구멍(69c)을 사용하는 1개의 시야로 촬상하는 것도 가능하게 되어, 도 9a에 도시하는 바와 같이 미소한 반도체 소자에도 적용 가능해진다.
또한, 각 실시형태에서, 스테이지(12)에 대한 기판(13)의 위치에 대해서는, 상기한 촬상 유닛의 촬상 장치를 사용하는 일 없이, 기판 위치 인식용의 별도의 촬상 장치로 촬상 인식하여 위치 좌표를 취득하도록 해도 좋다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 또는 변형예 중 임의의 실시형태 또는 변형예를 적절히 조합하는 것에 의해, 각각이 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다. 또한, 실시형태끼리의 조합 또는 실시예끼리의 조합 또는 실시형태와 실시예의 조합이 가능한 동시에, 상이한 실시형태 또는 실시예 중의 특징끼리의 조합도 가능하다.
산업상 이용가능성
본 발명의 상기 태양에 따른 부품 실장 장치는 기판에 대해 부품을 고정밀도로 단시간에 실장하는 효과를 가지며, 고속 대용량 메모리, 어플리케이션 프로세서, CPU 등의 대형 부품의 실장시에 사용하는 부품 실장 장치에서 특히 유용하다.
1: 실장 헤드 1a: 헤드 본체부
2: 부품 2a: 상면
2b: 하면 3a: 제 1 패턴 특징부
3b: 제 2 패턴 특징부 5: 흡착 노즐
6: 히터 11: 촬상 유닛
11a: 제 1 촬상 장치 11b: 제 2 촬상 장치
11c: 촬상 스테이지 11e: 1개의 촬상 장치
11f: 1개의 인식 영역 11g-A, 11g-B: 인식해야 할 영역
12: 스테이지 13: 기판
14: 연결 부재 40: 헤드 승강 구동 기구
41: 진공 펌프 42: 화상 처리 장치
50: 위치 산출부 51: 제어 장치
52: 헤드 이동 기구 61: 제 1 반사 광학계
61a: 제 1 반사면 61b: 제 2 반사면
62: 제 2 반사 광학계 62a: 제 1 반사 측면
62b: 제 2 반사 측면 63a: 제 3 반사 광학계
63b: 제 4 반사 광학계 64: 삼각 프리즘
65: 제 1 촬상 광로 66: 제 2 촬상 광로
67: 히터 블록 68: 냉각 블록
69a: 제 1 관통 구멍 69b: 제 2 관통 구멍
70: 이동 조정 장치 71: 프리즘 블록
72: 제 3 촬상 광로 73: 반사 광학계
74: 제 2 반사 광학계 74a: 측면
75: 제 2 반사 광학계 75a: 측면
80: 관통 구멍 배열 방향
90: 대소 부품의 패턴 특징부 간의 차이에 대응하는 치수(이동량)

Claims (8)

  1. 위치 맞춤용의 제 1 패턴 특징부 및 제 2 패턴 특징부를 갖는 부품을 보지하고, 위치 맞춤용의 제 1 패턴 특징부 및 제 2 패턴 특징부를 갖는 기판에 실장 가능하며 또한 광학적으로 투과 촬상 가능한 보지 부재를 하단에 갖는 동시에, 상기 보지 부재에 도달하는 제 1 관통 구멍 및 제 2 관통 구멍을 갖는 실장 헤드와,
    상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 상방의 상기 실장 헤드에 배치되며, 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍을 통과하는 제 1 촬상 광로 및 제 2 촬상 광로를, 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 상방에서 상기 제 1 관통 구멍 및 상기 제 2 관통 구멍의 관통 구멍 배열 방향과 교차하는 방향이며 또한 서로 다르게 하는 방향으로 각각 반사시키는 제 1 반사 광학계와,
    상기 제 1 촬상 광로 및 상기 제 2 촬상 광로의 어느 한쪽을 어느 다른쪽과 동일한 방향으로 반사시키는 제 2 반사 광학계와,
    상기 보지 부재 및 상기 실장 헤드의 상기 제 1 관통 구멍을 통과하며 또한 상기 제 1 반사 광학계에서 반사된 상기 제 1 촬상 광로를 이용하여, 상기 보지 부재로 보지한 상기 부품의 상면의 상기 제 1 패턴 특징부와 상기 기판의 상기 제 1 패턴 특징부와, 상기 보지 부재 및 상기 실장 헤드의 상기 제 2 관통 구멍을 통과하며 또한 상기 제 1 반사 광학계 및 상기 제 2 반사 광학계에서 반사된 상기 제 2 촬상 광로를 이용하여, 상기 보지 부재로 보지한 상기 부품의 상면의 상기 제 2 패턴 특징부와 상기 기판의 상기 제 2 패턴 특징부를 동시에 촬상하는 촬상 장치를 갖는 촬상 유닛과,
    상기 부품의 상기 제 1 패턴 특징부 및 상기 제 2 패턴 특징부의 위치에 따라서 상기 촬상 유닛을 상기 관통 구멍 배열 방향을 따라 이동시켜 위치 조정하는 이동 조정 장치를 구비하는
    부품 실장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 촬상 광로가 상기 제 1 반사 광학계에서 반사되는 방향과, 상기 제 2 촬상 광로가 상기 제 1 반사 광학계에서 반사되는 방향은, 상기 관통 구멍 배열 방향과 교차하는 방향이며 또한 서로 180도 다른 방향인 동시에, 상기 제 2 촬상 광로는 상기 제 2 반사 광학계에서 90도씩 2회 반사되고, 상기 제 1 촬상 광로와 평행한 광로가 되어, 상기 촬상 유닛에 들어가는
    부품 실장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 유닛은, 상기 제 1 촬상 광로에 구비된 제 1 촬상 장치와, 상기 제 2 촬상 광로에 구비된 제 2 촬상 장치를 구비하고, 상기 제 1 촬상 장치에 의한 상기 제 1 촬상 광로에서의 촬상과 상기 제 2 촬상 장치에 의한 상기 제 2 촬상 광로에서의 촬상은 동시에 실행되는
    부품 실장 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 촬상 유닛은, 상기 제 1 촬상 광로에 구비된 제 1 촬상 장치와, 상기 제 2 촬상 광로에 구비된 제 2 촬상 장치를 구비하고, 상기 제 1 촬상 장치에 의한 상기 제 1 촬상 광로에서의 촬상과 상기 제 2 촬상 장치에 의한 상기 제 2 촬상 광로에서의 촬상은 동시에 실행되는
    부품 실장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 유닛은 상기 제 1 촬상 광로 및 상기 제 2 촬상 광로에 구비된 촬상 장치를 구비하고, 상기 제 1 촬상 광로에서의 촬상과 상기 제 2 촬상 광로에서의 촬상을 상기 촬상 장치로 동시에 실행하는
    부품 실장 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 촬상 유닛은 상기 제 1 촬상 광로 및 상기 제 2 촬상 광로에 구비된 촬상 장치를 구비하고, 상기 제 1 촬상 광로에서의 촬상과 상기 제 2 촬상 광로에서의 촬상을 상기 촬상 장치로 동시에 실행하는
    부품 실장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 관통 구멍과 상기 제 2 관통 구멍은 1개의 관통 구멍으로 겸용되는
    부품 실장 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 관통 구멍과 상기 제 2 관통 구멍은 1개의 관통 구멍으로 겸용되는
    부품 실장 장치.
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