JP2006086357A - Electronic component assembly method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の組立方法に関するものであって、特に固体撮像素子に透明プレート部材を重ね合わせる方法を主眼として開発されたものである。 The present invention relates to a method for assembling an electronic component, and has been developed mainly with a method for superimposing a transparent plate member on a solid-state image sensor.
電子部品組立方法の一つとして特許文献1に記載されるようなフリップチップの実装装置での組立方法が開示されている。このフリップチップの実装装置は、チップ供給部に装備されたフリップチップをサブステージに移送するサブ移送ヘッドと、サブステージのフリップチップをテーブル移動装置に位置決めされた基板に移送搭載するマウントヘッドを備え、フリップチップを基板に実装する前に、バンプ形成面に印刷されたパターンの位置ずれを観察し、その補正を行った上、基板に実装するものであった。
As one of electronic component assembling methods, an assembling method in a flip chip mounting apparatus as disclosed in
しかし、この組立方法では第1保持手段であるサブ移送ヘッドに保持される前に第1の部品であるフリップチップの認識がなされておらず、第1の部品の確実且つ正確な認識ができず、更に、第2の部品である基板の高さ観察が行えないため第2の部品の認識が不確実となり、位置合わせ精度が低下してしまう危険があった。特に固体撮像素子に透明プレート部材を重ね合わせるような電子部品の組立方法には適する方法ではなかった。 However, in this assembling method, the flip chip as the first component is not recognized before being held by the sub-transfer head as the first holding means, and the first component cannot be reliably and accurately recognized. Furthermore, since the height of the substrate, which is the second component, cannot be observed, the recognition of the second component becomes uncertain, and there is a risk that the alignment accuracy is lowered. In particular, it is not a suitable method for assembling an electronic component in which a transparent plate member is superimposed on a solid-state imaging device.
本発明は、第1の部品を中継ステージに載置する以前に、第1カメラで認識してから、その認識結果に基づいて第1の部品を第1保持手段で保持することにより、第1の部品の正確な位置認識を行うことができ、更に、第2の部品に関しては認識だけでなく高さも検出することにより、正確に第1の部品と第2の部品の位置合わせと重ね合わせが可能なる上、高速なる重ね合わせが可能な電子部品組立方法を提供することを目的とする。 In the present invention, the first part is recognized by the first camera before the first part is placed on the relay stage, and then the first part is held by the first holding means based on the recognition result. In addition, the second part can be accurately positioned and superimposed by detecting not only the height but also the height of the second part. It is an object of the present invention to provide an electronic component assembling method capable of being superposed at a high speed.
第1の発明は、上記課題を解決するため、トレイに収容された第1の部品を第1カメラで認識する工程と、第1カメラの認識結果に基づいて第1の部品を第1保持手段で保持する工程と、第1保持手段で保持した第1の部品を中継ステージ上に載置する工程と、中継ステージ上の第1の部品を第2保持手段で保持する工程と、第2保持手段に保持された第1の部品を第2カメラで認識する工程と、別のトレイに収容されて供給された第2の部品を第3カメラにより認識する工程と、上記第2の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する工程と、第2カメラと第3カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第1の部品と第2の部品を位置合わせして、第2の部品に第1の部品を重ね合わせる工程とを有することを特徴とする電子部品組立方法とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention recognizes the first component housed in the tray with the first camera, and the first holding means for the first component based on the recognition result of the first camera. Holding the first part held by the first holding means on the relay stage, holding the first part on the relay stage by the second holding means, and second holding A step of recognizing the first part held by the means by the second camera, a step of recognizing the second part accommodated in a separate tray by the third camera, and the second part. The first part and the second part are aligned based on the step of detecting the height of the upper surface portion by the height detecting means, the recognition result of the second camera and the third camera, and the detection result of the height detecting means. And superimposing the first part on the second part. An electronic part assembly wherein a.
第2の発明は、第1の発明における第2の部品を限定した方法であって、第2の部品の上面部には粘性物が塗布されていることが付加された上記第1の発明として記載された電子部品組立方法である。 The second invention is a method in which the second part in the first invention is limited, wherein the viscous material is applied to the upper surface of the second part. It is the electronic component assembly method described.
第3の発明は、第1の発明または第2の発明にトレイに収容された第2の部品を第3の保持手段で保持する工程を追加し、第2保持手段に保持された第1の部品と第3保持手段に保持された第2の部品を位置合わせして、第2の部品に第1の部品を重ね合わせることを特徴とする電子部品組立方法である。 According to a third aspect of the present invention, the step of holding the second part accommodated in the tray by the third holding means is added to the first invention or the second invention, and the first holding means held by the second holding means is provided. An electronic component assembling method characterized by aligning a component and a second component held by a third holding means, and superimposing the first component on the second component.
第4の発明は、第1の発明、第2の発明、第3の発明における第1の部品及び第2の部品を限定した方法であって、第1の部品が透明プレート部材であって、第2の部品が固体撮像素子であることが付加された上記第1の発明または第2の発明として記載された電子部品組立方法である。 A fourth invention is a method in which the first part and the second part in the first invention, the second invention, and the third invention are limited, wherein the first part is a transparent plate member, The electronic component assembling method described as the first invention or the second invention, wherein the second component is a solid-state imaging device.
本発明は、上記の手段を採用した電子部品組立方法としたため、第2の部品の高さのばらつきに対しても自動補正ができる等精度の高い位置合わせができる上、同時並行処理による高速処理が可能な電子部品組立方法となった。 Since the present invention is an electronic component assembling method adopting the above-mentioned means, it is possible to perform automatic correction even with respect to variations in the height of the second component, and to perform highly accurate alignment, and to perform high-speed processing by simultaneous parallel processing. It became a possible electronic component assembly method.
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の各工程のフロー図であり、同図に示されるように本発明は次の8工程を有する電子部品組立方法である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with examples according to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of each process of the present invention. As shown in the figure, the present invention is an electronic component assembling method having the following eight processes.
第1工程は、トレイに収容された第1の部品を第1カメラで認識する工程であり、第2工程は、第1カメラの認識結果に基づいて第1の部品を第1保持手段で保持する工程であり、第3工程は、第1保持手段で保持した第1の部品を中継ステージ上に載置する工程であり、第4工程は、中継ステージ上の第1の部品を第2保持手段で保持する工程であり、第5工程は、第2保持手段に保持された第1の部品を第2カメラで認識する工程である。 The first step is a step of recognizing the first component housed in the tray by the first camera, and the second step is holding the first component by the first holding means based on the recognition result of the first camera. The third step is a step of placing the first component held by the first holding means on the relay stage, and the fourth step is the second holding of the first component on the relay stage. The fifth step is a step of recognizing the first part held by the second holding unit with the second camera.
第6工程は、別のトレイに収容されて供給された第2の部品を第3カメラにより認識する工程であり、第7工程は、第2の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する工程であり、第8工程は、第2カメラと第3カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第1の部品と第2の部品を位置合わせして、第2の部品に第1の部品を重ね合わせる工程である。 The sixth step is a step of recognizing the second component housed in another tray by the third camera, and the seventh step is the height of the upper surface portion of the second component by the height detection means. And the eighth step aligns the first component and the second component based on the recognition results of the second camera and the third camera and the detection result of the height detection means, This is a step of superimposing the first part on the second part.
図2は、本発明の実施に使用される電子部品組立装置の概略斜視図であり、図3は、本発明における第1の部品と第2の部品の実施例を示す説明斜視図である。本実施例における第1の部品は、図3に示されるような透明プレート部材であるガラスプレート1であり、第2の部材は固体撮像素子であるCCDパッケージ2である。CCDパッケージ2の上面には粘性物たる接着剤3が塗布されており、CCDパッケージ2の上面にガラスプレート1を重ね合わせることによりマウント可能とされている。
FIG. 2 is a schematic perspective view of an electronic component assembling apparatus used for carrying out the present invention, and FIG. 3 is an explanatory perspective view showing an embodiment of the first component and the second component in the present invention. The first component in this embodiment is a
本実施例における電子部品組立装置は、CCDパッケージ2にガラスプレート1をマウントするガラス搭載機である。本ガラス搭載機は、平面動作部としては、装置後方のCCDパッケージ搬送部4と装置前方のガラスプレート搬送部5が設けられ、上方動作部としては、装置前方のガラスピックアップ部6と装置中央のマウント部7と装置後方の第2部品検査部8が設けられている。
The electronic component assembling apparatus in this embodiment is a glass mounting machine that mounts a
CCDパッケージ搬送部4は、X軸駆動機構9によりX軸方向(図2中装置前後方向に交差する方向)へ移動可能とされたパッケージステージ10を有する。該パッケージステージ10には、CCDパッケージ2が配列されたCCD搬送トレイ11が載置される。CCD搬送トレイ11は、CCDパッケージ2の収納凹部31に貫通穴30が形成されている。該貫通穴30の下方のパッケージステージ10には吸着面が水平なバキューム保持具29が昇降可能に設けられている。尚、符号12は、作業終了後のCCD搬送トレイ11が収納される収納ストッカである。
The CCD package transport unit 4 has a
ガラスプレート搬送部5は、Y軸駆動機構13によりY軸方向(図2中装置前後方向)へ移動可能とされ、X軸駆動機構14によりX軸方向(図2中装置前後方向に交差する方向)へ移動可能とされたXYテーブル上のトレイステージを有する。トレイステージにはガラス供給トレイ15が載置されており、図2ではトレイステージは示されていないが、ガラス供給トレイ15の下面に存在する。
The glass plate transport unit 5 can be moved in the Y-axis direction (the apparatus longitudinal direction in FIG. 2) by the Y-
ガラスプレート搬送部5の上方には、第1カメラであるプリアライメントカメラ16が設置されており、ガラスプレート搬送部5とCCDパッケージ搬送部4の間には中継ステージ17及び第2のカメラであるボトムカメラ18が設置されている。
A
ガラスピックアップ部6は、図示されていない吸引装置と接続され、ガラスプレート1を吸着保持するガラスピックアップヘッド19を有する。該ガラスピックアップヘッド19が第1保持手段となる。ガラスピックアップヘッド19は、Y軸方向へ移動するためのY軸駆動機構20とZ軸(上下方向)駆動機構28及び図示されていないθ軸(回転方向)駆動機構を有している。
The
マウント部7は、図示されていない吸引装置と接続され、ガラスプレート1を吸着保持するマウントヘッド21を有する。マウントヘッド21は、Y軸方向へ移動するためのY軸駆動機構22とZ軸(上下方向)駆動機構23及びθ軸(回転方向)駆動機構27を有している。
The
第2部品検査部8は、CCD搬送トレイ11に収容されて供給されたCCDパッケージ2を認識するトップカメラ24と、CCDパッケージ2の厚みのばらつきを検出するためのレーザセンサ25を有する。トップカメラ24が、本発明における第3のカメラに相応し、レーザセンサ25が高さ検出手段となる。該第2部品検査部8は、Y軸駆動機構26を有している。
The second component inspection unit 8 includes a
図4は、同電子部品組立装置での詳細な組立フロー図であり、これに基づいてガラス搭載機の動作について説明する。本発明の第1工程の前工程として、図4の第2部品の供給ラインに示されるように、搬送トレイ搬入部よりCCDパッケージ2が配列されたCCD搬送トレイ11が、トレイ搬送ユニットのピックアップヘッド(図示されていない)にて、吸着されピックアップされた後、X軸方向へ移動可能なパッケージステージ10上に移載される。
FIG. 4 is a detailed assembly flow diagram of the electronic component assembling apparatus, and the operation of the glass mounting machine will be described based on this. As a pre-process of the first process of the present invention, as shown in the second component supply line of FIG. 4, the
他方、装置前面より供給されて、図4の第1部品の供給ラインに示されるように、供給部に段積み状態になっているガラス供給トレイ15を下段側より、切り出し装置にて1枚ずつ切り出し、X軸駆動機構14及びY軸駆動機構13によりX軸及びY軸方向に移動可能なXYテーブル上のトレイステージに移載する。符号15が、トレイステージに載置されたガラス供給トレイである。
On the other hand, as shown in the supply line of the first component in FIG. 4, the
第1工程は、同第1部品の供給ライン上で、ガラスプレート1が配列されているガラス供給トレイ15をXYテーブルにて、第1カメラであるプリアライメントカメラ16の下方まで移動させ、ガラスプレート1のプリアライメント画像を取り込むことである。このプリアライメント画像を基にXYテーブルが補正移動し、ガラス供給トレイ15の対象ガラスプレート1の位置補正を行う。
In the first step, the glass supply tray 15 on which the
第2の工程は、第1カメラであるプリアライメントカメラ16の認識結果に基づいて、図4の第1保持手段のラインに示されるように、第1の部品であるガラスプレート1を第1保持手段であるガラスピックアップヘッド19で保持する工程である。すなわち、ガラスピックアップヘッド19は、θ軸駆動機構により補正移動すると同時に、Y軸駆動機構20によりプリアライメントカメラ16下方位置に進入し、降下して、ガラスプレート1をピックアップした後、上昇し、θ軸移動機構によりガラスプレート1の姿勢修正を行うのである。
In the second step, based on the recognition result of the
第3の工程は、同第1保持手段のライン上で、ガラスピックアップヘッド19で保持した第1の部品であるガラスプレート1を中継ステージ17上に載置する工程である。詳しく説明すれば、Y軸駆動機構20が駆動し、ガラスピックアップヘッド19は、中継ステージ17直前の中間位置まで移動して停止し、第2保持手段であるマウントヘッド21が保持しているガラスプレート1のアライメント画像をボトムカメラ18が取り込み終えるのを待つ。
The third step is a step of placing the
このとき、ガラスプレート搬送部5のXYテーブルは次のワーク位置に移動する。マウントヘッド21が前動作のガラスプレート1のマウント動作に移行すると同時に、ガラスピックアップヘッド19が中継ステージ17上に移動して、ガラスプレート1を中継ステージ17に移動する。その間に、プリアライメントカメラ16が、次のガラスプレート1のプリアライメント画像を取り込んで、XYテーブルを補正移動させている。
At this time, the XY table of the glass plate transport unit 5 moves to the next work position. At the same time as the mounting
ガラスプレート1を中継ステージ17に移動し終えた後、ガラスピックアップヘッド19は次のガラスピックアップ動作に移行する。尚、ガラスプレート1を全て取り終えたガラス供給トレイ15は、収納部(ストッカ)へ下段より1枚ずつ収納していき、段積み状態にして空トレイをストックする。
After moving the
第4工程は、図4中第2保持手段のラインに示されるように、マウントヘッド21が中継ステージ17の上方へ移動し、中継ステージ17上の第1の部品であるガラスプレート1を第2保持手段であるマウントヘッド21で保持する工程である。このタイミングは、ガラスピックアップヘッド19が、次のワークであるガラスプレート1をピックアップする動作中に、マウントヘッド21が、中継ステージ17上の前に移動させられているガラスプレート1を保持するというタイミングである。
In the fourth step, as shown by the line of the second holding means in FIG. 4, the
第5工程は、同第2保持手段のライン上で、マウントヘッド21に保持された第1の部品であるガラスプレート1を第2カメラであるボトムカメラ18で認識する工程である。マウントヘッド21のY軸駆動機構22が作動して、ピックアップしたガラスプレート1をボトムカメラ18上に移動させ、ボトムカメラ18にてガラスプレート1のアライメント画像(2点認識)を取り込むのである。このボトムカメラ18にて認識エラーとなり、画像認識できなかったガラスプレート1は、オペレータコールにてマニュアルアシストをするか、排出ポケットに排出するか、リトライするかを、選択するよう要求される。
The fifth step is a step of recognizing the
第6工程は、図4中検査手段のラインに示されるように、別のトレイであるCCD搬送トレイ11に収容されて供給された第2の部品であるCCDパッケージ2を第3カメラであるトップカメラ24により認識する工程である。ガラスピックアップヘッド19及びマウントヘッド21がガラスプレート1をピックアップや保持する動作中に、バキューム保持具29が上昇し、CCDパッケージ2を吸着保持して固定するとともに、トップカメラ24が、第2部品検査部8のY軸駆動機構26及びCCDパッケージ搬送部4のX軸駆動機構9による相互移動によりCCDパッケージ2の上方へ移動し、アライメント画像(2点認識)を取り込む。トップカメラ24にて認識エラーとなり、画像認識できなかったCCDパッケージ2はオペレータコールにてマニュアルアシストをするか、リトライするか、スキップするかを選択するよう要求される。
In the sixth step, as shown in the line of the inspection means in FIG. 4, the
第7工程は、第2の部品について高さ検出手段により上面部分の高さを検出する工程である。CCDパッケージ2の厚みのばらつきを補正するために、レーザセンサ25をY軸駆動機構26で、CCDパッケージ2をCCDパッケージ搬送部4のX軸駆動機構9により相互に移動させ、CCDパッケージ2の上方に位置させ、CCDパッケージ1の表面の高さを測定する。
The seventh step is a step of detecting the height of the upper surface portion of the second component by the height detecting means. In order to correct variations in the thickness of the
第8工程は、第2カメラと第3カメラの認識結果及び高さ検出手段の検出結果に基づいて、第2保持手段に保持された第1の部品と第3保持手段に保持された第2の部品を位置合わせして、第2の部品に第1の部品を重ね合わせる工程である。ガラスプレート1及びCCDパッケージ2のアライメント画像を基に、CCD搬送部4のX軸駆動機構9、マウントヘッド21のY軸駆動機構22、Z軸駆動機構23、θ軸駆動機構27を駆動し、XYθ軸方向の補正移動を行い、レーザセンサ25の測定値に基づいて算出したマウント高さにて、ガラスプレート1をCCDパッケージ2上にマウントする。このように高さを検出して高さ方向の位置合わせもしているので、ガラスプレート1をCCDパッケージ2に押しつけすぎて接着剤3などの粘性物がはみ出すことを防止できている。
In the eighth step, based on the recognition results of the second camera and the third camera and the detection result of the height detection means, the first component held by the second holding means and the second part held by the third holding means. This is a step of aligning the parts and superimposing the first part on the second part. Based on the alignment images of the
CCD搬送トレイ11内のすべてのCCDパッケージ2にガラスプレート1をマウントし終えるとCCD搬送トレイ11は、収納ストッカ12に収納される。
When the
1.....ガラスプレート
2.....CCDパッケージ
3.....接着剤
4.....CCDパッケージ搬送部
5.....ガラスプレート搬送部
6.....ガラスピックアップ部
7.....マウント部
8.....第2部品検査部
9.....X軸駆動部
10....パッケージステージ
11....CCD搬送トレイ
12....収納ストッカ
13....Y軸駆動機構
14....X軸駆動機構
15....ガラス供給トレイ
16....プリアライメントカメラ
17....中継ステージ
18....ボトムカメラ
19....ガラスピックアップヘッド
20....Y軸駆動機構
21....マウントヘッド
22....Y軸駆動機構
23....Z軸駆動機構
24....トップカメラ
25....レーザセンサ
26....Y軸駆動機構
27....θ軸駆動機構
28....Z軸駆動機構
29....バキューム保持具
30....貫通穴
31....収納凹部
1. . . . . Glass plate . . . . 2. CCD package . . . . Adhesive 4. . . . . 4. CCD package transfer section . . . . Glass
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