JP5543960B2 - 実装装置および実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、集積回路素子などのチップ部品を回路基板に実装する実装装置および実装方法に関するものである。

近年、エレクトロニクス製品の軽量化、小型化に伴い、回路基板のパターンのファインピッチ化（高精度化・微細化）が進められている。これに対応する技術として、寸法安定性に優れた補強板に剥離可能な粘着材で貼り付けられた可撓性フィルム上に、非常に微細な回路パターンを形成することにより可撓性フイルム基板を形成し、それにチップ部品を実装して回路基板にすることが提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００３−２９８１９４号公報

このような可撓性フイルム基板は、温度や湿度によって寸法が変化するため、微細な回路パターンが形成された可撓性フイルム基板を補強板から剥離する前にチップ部品を実装している。

一方、可撓性フイルムに回路パターンを形成する露光工程では、露光機内部のゴミなどにより回路パターンの露光が正常に行われず、一部の回路パターンに欠陥が生じることがある。また、露光前に、可撓性フイルムに塗布されるレジストが十分に可撓性フイルムに付着していないと、露光後のエッチングにより一部の回路パターンが不良となって現れるようになる。

そのため、露光工程およびそれに続く加工工程が完了した可撓性フイルム基板は、検査工程で各回路パターンの欠陥の有無が検査される。その際、不良回路パターンの箇所にはバッドマークが付されたり、工程管理データに不良であることが記録される。

チップ部品を回路パターンに実装する工程では、このバッドマークもしくは工程管理データを確認しながらチップ部品の実装が行われる。チップ部品は正常回路パターンに実装され、不良回路パターンには実装されない。不良回路パターンの発生は不規則である。

このような回路基板に、従来の実装装置（チップ部品と基板の回路パターンを位置決めして、ボンディングツールで一つずつチップ部品を回路パターンに実装する装置）を用いてチップ部品を実装しようとすると、不良回路パターンをスキップする処理が煩雑になり、実装タクトタイムを短縮することが難しくなる。

また、実装タクトタイムを短縮するために複数のボンディングツールでチップ部品を実装しようとしても、一枚の回路基板に対して複数のボンディングツールが実装を試みようとするため、動作時の干渉による待ち時間が発生し、効率よく実装作業を進められない。特に、回路基板に不良回路パターンが含まれている場合には、動作干渉が起き易く、実装効率が上がらない。

一方、チップ部品の実装時間には、チップ部品の供給部からチップ部品をボンディングツールまで搬送する時間、チップ部品と回路パターンの位置合わせに要する時間、チップ部品を回路パターンに加圧および加熱して実装する時間等が含まれる。特に、チップ部品の搬送の時間は、全体の実装時間のなかで大きな割合を占める。そのため、複数のボンディングツールでチップ部品の実装を行う場合は、チップ部品の搬送の時間で、待ち時間が発生しないようにしなければ、全体の実装タクトタイムを短縮することができない問題がある。すなわち、単にボンディングツールを増やすだけでは実装タクトタイムの短縮はできない。

そこで、本発明の課題は、複数個の回路パターンが回路基板に形成され、形成された回路パターンのなかに不良回路パターンが含まれていても、チップ部品の実装タクトタイムを短縮できる実装装置および実装方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回路パターンが複数形成された回路基板の回路パターンにチップ部品を実装する実装装置であって、
チップ部品を回路基板の各回路パターンに実装するボンディングツールを複数個備え、各ボンディングツールが、回路基板上のチップ部品を実装する領域で、前記各ボンディングツールのみがチップ部品を実装できる専用実装領域と、前記各ボンディングツールと隣接するボンディングツールの相互がチップ部品を実装できる共通実装領域を有し、
前記各ボンディングツールが、前記専用実装領域からチップ部品の実装を開始し、各専用実装領域のチップ部品の実装を先に終了したボンディングツールから前記共通実装領域にチップ部品を実装する機能を有しているとともに、前記回路基板に複数形成された回路パターンの中に、回路パターンが不良となる不良回路パターンと、回路パターンが正常な正常回路パターンとが含まれており、前記各ボンディングツールが、予め検知された不良回路パターンの情報に基づいて回路基板上の前記正常回路パターンにのみチップ部品を実装する機能を備えていることを特徴とする実装装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回路基板上の複数形成された回路パターンのうち、前記不良回路パターンの配置情報から、各ボンディングツールの専用実装領域と共通実装領域を演算し、前記専用実装領域と前記共通実装領域の情報に基づいて回路基板上の前記正常回路パターンにのみチップ部品を実装する機能を備えていることを特徴とする実装装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、複数個のボンディングツールのいずれかがチップ部品を前記正常回路パターンに実装している最中に、複数個の残りのボンディングツールのいずれかもしくは複数個に、チップ部品を供給する搬送手段が設けられているチップ実装装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記各ボンディングツールに回路基板に実装されたチップ部品の実装高さを検出する高さ検出手段が備えられており、回路基板に実装された全てのチップ部品の実装高さを前記高さ検出手段で測定し、実装高さのバラツキを演算する機能を有する実装装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、回路基板に実装された全てのチップ部品の実装位置を記憶し、回路基板上の実装されたチップ部品の位置と実装されていない位置と個数を演算する機能を有する実装装置である。

請求項６に記載の発明は、回路パターンを複数形成した回路基板の回路パターンに、複数個のボンディングツールを用いてチップ部品を実装する実装方法であって、
回路基板上に各ボンディングツールのみがチップ部品を実装できる回路基板上の専用実装領域と、前記各ボンディングツールと隣接するボンディングツールの相互がチップ部品を実装できる共通実装領域とが設けられており、
回路基板上に回路パターンが不良な不良回路パターンと、回路パターンが正常な正常回路パターンとが含まれており、
各ボンディングツールが前記専用実装領域内の正常回路パターンへのチップ部品の実装を開始するステップと、
各専用実装領域内のチップ部品の実装を先に終了したボンディングツールから前記共通実装領域内の正常回路パターンにチップ部品を実装するステップとからなる実装方法である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
回路基板上の複数形成された回路パターンのうち、前記不良回路パターンの配置情報を、予め不良回路パターン情報として記憶するステップと、
不良回路パターン情報に基づいて、各ボンディングツールの専用実装領域と共通実装領域を演算するステップとを含む実装方法である。

請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の発明において、
複数個のボンディングツールのいずれかがチップ部品を前記正常回路パターンに実装している最中に、複数個の残りのボンディングツールのいずれかもしくは複数個にチップ部品を搬送するステップを並行して行う実装方法である。

請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれかに記載の発明において、
前記各ボンディングツールに回路基板に実装されたチップ部品の実装高さを検出する高さ検出手段が備えられており、
回路基板に実装された全てのチップ部品の実装高さを、前記高さ検出手段を用いて測定するステップと、
前記高さ検出手段が検出した実装高さのバラツキを演算するステップと、を含む実装方法である。

請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれかに記載の発明において、
回路基板に実装された全てのチップ部品の実装位置を記憶するステップと、
回路基板上の実装されたチップ部品の位置と実装されていない位置と個数を演算するステップと、を含む実装方法である。

請求項１に記載の発明によれば、ボンディングツールを複数個備えており、さらに、回路基板上に各ボンディングツールのみが実装できる専用実装領域と、隣接するボンディングツールの相互がチップ部品を実装できる共通実装領域を設けている。そのため、各ボンディングツール毎に回路基板上の専用実装領域を分担してチップ部品を実装し、専用実装領域の実装が完了したボンディングツールから共通実装領域のチップ部品の実装を行うことができるので実装タクトタイムを短縮することができる。

また、上記発明によれば、ボンディングツールが、予め検知された不良回路パターンの情報に基づいて、回路基板上の正常回路パターンにのみチップ部品を実装する。そのため、回路基板上の回路パターンに正常回路パターンと不良回路パターンが不規則に配置されていても、不良回路パターンの実装を行わない処理（スキップ処理）を、予め知ることができるので実装タクトタイムを短縮することができる。

請求項２に記載の発明によれば、不良回路パターンの配置情報から、各ボンディングツールの専用実装領域と共通実装領域を演算し、回路基板上の正常回路パターンにのみチップ部品を実装する。そのため、回路基板上の回路パターンに正常回路パターンと不良回路パターンが不規則に配置されていても、最適な専用実装領域と共通実装領域を予め求めることができるので、実装タクトタイムを短縮することができる。

請求項３に記載の発明によれば、回路基板へのチップ部品の実装を効率的に行い、タクトタイムの短縮を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、回路基板上の全てのチップ部品の厚さバラツキを求めることができる。回路基板上にチップ部品が実装された後、次工程では複数個のチップ部品をまとめて圧着する一括圧着が行われる。一括圧着の際に、厚さバラツキが許容範囲内に入らないチップ部品を取り外し、新たにチップ部品を実装しておけば（リペア作業）加圧力が一部のチップ部品に作用することなく、良好な一括圧着を行うことができるようになる。

請求項５に記載の発明によれば、回路基板上の実装されたチップ部品の個数と実装位置を認識できる。回路基板上にチップ部品が実装された後、次工程では複数個のチップ部品をまとめて圧着する一括圧着が行われる。一括圧着の際に、チップ部品の個数に基づいて一括圧着されるチップ部品の加圧力を可変させることができる。そのため、不良回路パターンにチップ部品が実装されていない回路基板であっても、良好に一括圧着を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、各ボンディングツールが専用実装領域内の正常回路パターンへのチップ部品の実装を開始し、各専用実装領域内のチップ部品の実装が終了したボンディングツールから共通実装領域内の正常回路パターンにチップ部品を実装する。そのため、回路基板上の回路パターンに正常回路パターンと不良回路パターンが不規則に配置されていても、実装タクトタイムを短縮することができる。

請求項７に記載の発明によれば、予め回路基板の不良回路パターンの配置情報が記憶されている。そのため、回路基板上の回路パターンに正常回路パターンと不良回路パターンが不規則に配置されていても、予めボンディングツールに動作指示ができるので実装タクトタイムを短縮することができる。

請求項８に記載の発明によれば、ボンディングツールがチップ部品を回路基板に実装している最中に、並列して、残りのボンディングツールにチップ部品を搬送する。チップ部品の搬送の時間は、全体の実装時間のなかで大きな割合を占めているので、複数のボンディングツールでチップ部品の実装を行う場合であっても、チップ部品の搬送の時間で、待ち時間が発生しないので、全体の実装タクトタイムを短縮することができる。

請求項９に記載の発明によれば、回路基板上の全てのチップ部品の厚さバラツキを求めることができる。回路基板上にチップ部品が実装された後、次工程では複数個のチップ部品をまとめて圧着する一括圧着が行われる。一括圧着の際に、厚さバラツキが許容範囲内に入らないチップ部品を取り外し、新たにチップ部品を実装しておけば（リペア作業）加圧力が一部のチップ部品に作用することなく、良好な一括圧着を行うことができるようになる。

請求項１０に記載の発明によれば、回路基板上の実装されたチップ部品の個数と実装位置を認識できる。回路基板上にチップ部品が実装された後、次工程では複数個のチップ部品をまとめて圧着する一括圧着が行われる。一括圧着の際に、チップ部品の個数に基づいて一括圧着されるチップ部品の加圧力を可変させることができる。そのため、不良回路パターンにチップ部品が実装されていない回路基板であっても、良好に一括圧着を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る実装装置の概略斜視図である。 チップスライダおよび搬送レールの概略構成図である。 ボンディングツールと門型フレームの構成を示す側面図（Ａ）と、ボンディングツールを水平移動させたときの状態を示す図（Ｂ）である。 基板の専用実装領域と共通実装領域の一例を説明する図である。 本発明の実装装置の動作の一例を説明するフローチャートである。 図５のフローチャートのＳＴ０１ａ、ＳＴ０１ｂ、ＳＴ０２ａ，ＳＴ０２ｂ、ＳＴ０３ａ、ＳＴ０４ａの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ０５ａ、ＳＴ０６ａ、ＳＴ０７ａ、ＳＴ０３ｂ、ＳＴ０４ｂの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ０８ａ、ＳＴ０９ａの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ１０ａ、ＳＴ１１ａ、ＳＴ０５ｂ、ＳＴ０６ｂの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ１２ａ、ＳＴ１３ａ、ＳＴ０７ｂ、ＳＴ０８ｂ、ＳＴ０９ｂの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ１４ａ、ＳＴ１０ｂ、ＳＴ１１ｂの実装装置１の状態を説明する図である。 図５のフローチャートのＳＴ１５ａ、ＳＴ１２ｂ、ＳＴ１３ｂの実装装置１の状態を説明する図である。 基板における回路パターンのうち不良回路パターンの一例を説明する図である。 ボンディングヘッドに設けられた高さ検出手段を説明する図である。 回路基板に実装されたチップ部品の概略断面図である。 回路基板の不良回路パターンにチップ部品が実装されていない状態の一例を説明する概略断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、背景技術で用いた部材の符号はそのまま使用する。

図１は、本実施の形態に係る実装装置１の概略斜視図である。図１において、実装装置１に向かって左右方向をＸ軸、手前方向をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸で構成されるＸＹ平面に直交する軸をＺ軸、Ｚ軸を中心として回転する方向をθ方向とする。実装装置１は、大きく分けてチップ部品供給部２と、チップ部品実装部３と、実装装置１の全体の制御を行う制御部５０とから構成されている。本実施の形態では、チップ部品供給部２とチップ部品実装部３をそれぞれ２系統備えた場合を説明する。チップ部品Ｃの実装効率を向上させるために、２系統に限らず複数系統を備えていても良い。装置構成上、同種の部材については、符号の最後にａまたはｂを付記し実装装置１の右側をＡ面側、左側をＢ面側として説明する。回路基板Ｋは図１３に示すように、任意の場所に不良回路パターンＮＧが含まれている。

チップ部品供給部２は、ウエハ４が収納されたマガジン５を配置するピックアップステージ６ａ，６ｂと、先端にピックアップノズル７ａ，７ｂを備えＸＹ方向に移動可能な搬送ツール８ａ，８ｂと、マガジン排出ステージ９ａ，９ｂとから構成されている。ウエハ４は粘着シートに貼り着けられ、ダイシングされている。ダイシングされた個々の個片はチップ部品Ｃとなる。チップ部品Ｃはピックアップノズル７ａ，７ｂによって粘着テープから剥ぎ取られる。ピックアップノズル７ａ，７ｂにピックアップされたチップ部品Ｃは、搬送ツール８ａ，８ｂによって、チップ部品実装部３に設けられたチップスライダ１０ａ，１０ｂに搬送される。チップ部品Ｃがピックアップされ、空となったマガジン５は、ピックアップステージ６ａ，６ｂに隣接するマガジン排出ステージ９ａ，９ｂに配送される。マガジン５はピックアップステージ６ａ，６ｂに複数枚が積層されて供給されており、チップ部品Ｃのなくなったマガジン５がマガジン排出ステージ９ａ，９ｂに移動すると、順次、下側のマガジン５が上昇し供給するようになっている。

チップ部品実装部３は、チップスライダ１０ａ，１０ｂと、チップスライダ１０ａ，１０ｂに搬送されたチップ部品Ｃをボンディングツール１２ａ，１２ｂまで搬送する搬送レール１１ａ，１１ｂと、チップ部品Ｃを吸着保持して基板１３に実装するボンディングツール１２ａ，１２ｂと、回路基板１３の回路パターンＰに付されたアライメントマークとチップ部品Ｃに付されたアライメントマークを画像認識する２視野カメラ１４と、回路基板１３を吸着保持する基板保持ステージ１５とから構成されている。

チップスライダ１０ａ，１０ｂは図２に示すように、Ｙ方向から見た場合、Ｌ型形状をした板状部材で、板状部材のＸＹ平面１０１でチップ部品Ｃを吸着保持し、ＹＺ平面１０２が搬送レール１１ａ，１１ｂと連結部材１０３で連結している。連結部材１０３は、搬送レール１１ａ，１１ｂの内部に備えられたボールねじ１０４と連結されており、ボールねじに連結されたサーボモータ１０５によりチップスライダ１０ａ，１０ｂをＹ方向に移動可能にしている。チップスライダ１０ａ，１０ｂのＸＹ平面１０１には図示していない配管を経由して吸引ポンプが接続され、チップ部品Ｃの吸着保持を可能にしている。搬送レール１１ａ，１１ｂは、Ｙ方向に伸び、一端をチップ供給部２側に位置して、他端をボンディングツール１２ａ，１２ｂ側にしている。チップスライダ１０ａ，１０ｂからチップ部品Ｃをボンディングツール１２ａ，１２ｂに受け渡す際は、図１に示す搬送レール１１ａ，１１ｂのチップ部品供給２側である待機位置Ｗａ，Ｗｂ、ボンディングツール１２ａ，１２ｂ側である受渡位置Ｔａ，Ｔｂ、ボンディングツール１２ａ，１２ｂが動作中の時に退避している退避位置Ｒａ，Ｒｂの３箇所に停止できるようになっている。

図１にもどり、ボンディングツール１２ａ，１２ｂは、門型フレーム１６に備えられている。門型フレーム１６は回路基板１３を跨ぐように機台１７に設置されている。門型フレーム１６の柱部分１１０ａ，１１０ｂには搬送レール１１ａ，１１ｂが固定されている。門型フレーム１６の梁部分１１１には、図３の（Ａ）に示すようにボンディングツール１２ａ，１２ｂが昇降ツール１１２ａ，１１２ｂを介して取り付けられている。ボンディングツール１２ａ，１２ｂはθ方向に位置調整が可能で、Ｚ方向に昇降可能になっている。昇降ツール１１２ａ，１１２ｂは梁部分１１１に固定され、ボンディングツール１２ａ，１２ｂが回路基板１３にチップ部品Ｃを実装する際にＺ軸方向の精度が確保されるように構成されている。チップ部品Ｃが実装される基板保持ステージ１５は、機台１７に設置され、ＸＹ方向に移動可能になっている。

また、図１４に示すように個々のボンディングツール１２ａ，１２ｂの側面に距離センサ２１１を取り付けることが出来る。距離センサ２１１は、回路基板１３に実装されたチップ部品Ｃの実装高さを測定する。距離センサ２１１は、本発明の高さ検出手段に相当する。距離センサ２１１は赤外線レーザ光を利用した距離センサや、超音波信号を利用した距離センサなどが適用できる。また、サーボモータとボールねじで構成された昇降手段で、サーボモータにマウントされたエンコーダなどの位置検出器の信号を利用してもよい。

また、基板保持ステージ１５とボンディングツール１２ａ，１２ｂの関係において、図３の（Ｂ）に示すように、基板保持ステージ１５をＸ方向へ移動できないように構成し、ボンディングツール１２ａ，１２ｂをＸ方向に移動できるようにしてもよい。なお、基板保持ステージ１５とボンディングツール１２ａ，１２ｂの関係は、ＸＹ方向に相対移動すれば、いずれかの組み合わせの関係でもよい。また、チップ部品Ｃの供給もチップスライダ１０ａ，１０ｂを用いる代わりに、ボンディングツール１２ａ，１２ｂが、直接、チップ部品供給部２まで移動しチップ部品Ｃをピックアップする形態でもよい。

次に基板保持ステージ１５に吸着保持された回路基板１３について図４を用いて説明する。図４は、図１におけるＺ方向上側から基板１３を参照した状態を示している。回路基板１３には回路パターンＰが複数形成されている。回路パターンＰは、ＸＹ方向に縦横整列して配置されている。回路パターンＰにはチップ部品Ｃが実装されるようになっている。回路基板１３のチップ部品Ｃの実装領域は、ボンディングツール１２ａのみがチップ部品Ｃを実装できる領域（専用実装領域ＳＡ）と、ボンディングツール１２ｂのみがチップ部品Ｃを実装できる領域（専用実装領域ＳＢ）と、両ボンディングツール１２ａ，１２ｂが相互にチップ部品Ｃを実装できる領域（共通実装領域ＫＲ）と、から構成されている。

図４は、Ｙ方向を列とすると、専用実装領域ＳＡが３列、専用実装領域ＳＢが３列、共通実装領域ＫＲが２列である回路基板１３を示している。ボンディングツール１２ａ，１２ｂの実装開始列を実装開始列Ｊａ，Ｊｂとして図４中に矢印で記載している。それぞれのボンディングツール１２ａ，１２ｂは、実装開始列Ｊａ，Ｊｂから実装作業を開始し、回路パターンＰにチップ部品Ｃを実装していく。回路パターンＰに不良回路パターンＮＧであることを示すバッドマークがある場合は、チップ部品Ｃを実装せずに隣の回路パターンＰの実装作業に移る。隣接する回路パターンＰが実装を行っている列の端の場合は、共通実装領域ＫＲ側の隣接する列に移る。回路パターンＰの不良回路パターンＮＧの位置は不規則で個数も不明なので、各ボンディングツール１２ａ，１２ｂの専用実装領域ＳＡ，ＳＢの作業の終了のタイミングは一致しない。その際に、他方の実装作業の終了を待たずに、専用実装領域ＳＡもしくはＳＢの実装作業を完了したボンディングツール１２ａまたは１２ｂが、共通実装領域ＫＲのチップ部品Ｃの実装を開始するようにする。そうすると、他方のボンディングツール１２ａまたは１２ｂの実装作業終了までの待機時間が短縮され、短時間で回路基板１３への実装作業が完了し実装タクトタイムを短縮できるようになる。ここで、実装タクトタイムは一枚の回路基板１３にチップ部品Ｃを実装する際に要するタクトタイムである。

さらに、回路基板１３における不良回路パターンＮＧの情報を予め制御部５０に設けられた記憶部５１に記憶させておけば、チップ部品Ｃの実装の際に、不良回路パターンＮＧをボンディングツール１２ａ、１２ｂの下側に配置する動作をスキップすることができ、実装タクトタイムが短縮できる。ここで、不良回路パターンＮＧをボンディングツール１２ａ、１２ｂの下側に配置する動作は、基板保持ステージ１５をＸＹ方向に位置調整し、２視野カメラ１４で回路基板１３の不良回路パターンＮＧを認識し、チップ部品Ｃを実装しない判断までの動作となる。予め、不良回路パターンＮＧの情報が制御部５０の記憶部５１に記憶されているので、不良回路パターンＮＧ上で、これらの動作が不要になり、実装タクトタイムが短縮される。なお、不良回路パターンＮＧの情報とは、回路基板１３内の座標情報であったり、回路パターンＰの配置情報などが含まれる。

図１にもどり、門型フレーム１６の梁部分１１１には２視野カメラ１４がＸＹ方向、Ｚ方向およびθ方向に移動可能に取り付けられている。２視野カメラ１４のＸ方向の移動は、梁部分１１１に設けられたレール１１３に沿ってボンディングツール１２ａと１２ｂ間を移動できるようにしている。２視野カメラ１４は、ボンディングツール１２ａまたは１２ｂに吸着保持されたチップ部品Ｃと回路基板１３の間に挿入される。挿入時に、ＸＹ方向、Ｚ方向およびθ方向の調整が行われる。そして、チップ部品Ｃに設けられたアライメントマークと回路基板１３の回路パターンＰに設けられたアライメントマークを画像認識する。画像認識結果に基づいて、ボンディングツール１２ａ，１２ｂのθ方向と、基板保持ステージ１５のＸＹ方向が位置調整される。

次に、本発明の実装装置１の動作について図５のフローチャートと図６から図１２の動作図を用いて説明する。フローチャートは図１に示すＡ面側とＢ面側の各動作を分けて記載する。図６から図１２の動作図は、図１に示す実装装置１をＺ軸上側より参照し、チップ部品供給部２を上側、チップ部品実装部３を下側として回路基板１３のＡ面側を左側、回路基板１３のＢ面側を右側として図示したものである。梁部分１１１に隠れてしまう搬送レール１１ａ，１１ｂの一部、チップスライダ１０ａ，１０ｂ、２視野カメラ１４は点線で表記した。

まず、実装装置１を図６に示すような状態として説明を始める。図６は、図５に示すＡ面側動作のステップＳＴＯ１ａ〜ＳＴ０４ａと、Ｂ面側動作のステップＳＴ０１ｂ〜ＳＴ０２ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、チップスライダ１０ａを待機位置Ｗａに移動し、ピックアップノズル７ａがウエハ４からチップ部品Ｃをピックアップし待機位置Ｗａに移動する（ステップＳＴ０１ａ）。

また、基板保持ステージ１５を駆動しボンディングツール１２ａの下側に回路基板１３の回路パターンＰを移動する（ステップＳＴ０２ａ）。

そして、ボンディングツール１２ａに吸着保持されたチップ部品Ｃのアライメントマークと、回路基板１３の回路パターンＰに付されたアライメントマークとを、ボンディングツール１２ａ側に移動している２視野カメラ１４で画像認識する（ステップＳＴ０３ａ）。

実装の対象となる回路パターンＰは、図４の専用動作領域ＳＡに含まれる回路パターンＰになる。２視野カメラ１４による画像認識の結果、回路基板１３の回路パターンＰにバッドマークが付されている場合は（ステップＳＴ０４ａ）、不良回路パターンＮＧとして認識し次の回路パターンＰにスキップする。次の回路パターンＰは、隣接する回路パターンＰもしくは、隣接する列の回路パターンＰとなる。スキップ動作はチップ部品Ｃを回路パターンＰに実装せずに、次の回路パターンＰがボンディングツール１２ａの下側になるように基板保持ステージ１５を駆動する動作になる（ステップＳＴ０２ａに戻る）。

Ｂ面側では、まず、ピックアップノズル７ｂがチップ部品供給部２のウエハ４からチップ部品Ｃをピックアップする（ステップＳＴ０１ｂ）。

また、受渡位置Ｔｂに移動していたチップスライダ１０ｂがボンディングツール１２ｂにチップ部品Ｃを受け渡す（ステップＳＴ０２ｂ）。

次に、実装装置１は図６の状態から図７の状態となる。図７は、図５に示すステップＳＴ０５ａ〜ＳＴ０７ａと、ステップＳＴ０３ｂ〜ＳＴ０４ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、ステップＳＴ０３ａで得られた画像認識データに基づきボンディングツール１２ａのθ方向の位置合わせと、基板保持ステージ１５のＸＹ方向の位置合わせが行われる（ステップＳＴ０５ａ）。そして、２視野カメラ１４がＡ面側からＢ面側に移動する（ステップＳＴ０６ａ）。

また、待機位置Ｗａに到着していたチップスライダ１０ａにピックアップノズル７ａからチップ部品Ｃが供給される（ステップＳＴ０７ａ）。

Ｂ面側では、ピックアップノズル７ｂが搬送ツール８ｂにより待機位置Ｗｂに移動する（ステップＳＴ０３ｂ）。そして、チップスライダ１０ｂが待機位置Ｗｂに移動する（ステップＳＴ０４ｂ）。

次に、実装装置１は図７の状態から図８の状態となる。図８は、図５に示すステップＳＴ０８ａ〜ＳＴ０９ａの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、チップスライダ１０ａが退避位置Ｒａに移動する（ステップＳＴ０８ａ）。続いて、ボンディングツール１２ａが下降し基板１３の回路パターンＰにチップ部品Ｃを加圧および加熱し実装する（ステップＳＴ０９ａ）。

次に、実装装置１は図８の状態から図９の状態となる。図９は、図５に示すステップＳＴ１０ａ〜ＳＴ１１ａと、ステップＳＴ０５ｂ〜ＳＴ０６ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、チップ部品Ｃの実装が完了しボンディングツール１２ａが上昇すると、チップスライダ１０ａが受渡位置Ｔａに移動する（ステップＳＴ１０ａ）。また、チップ部品供給部２のピックアップノズル７ａがウエハ４からチップ部品Ｃをピックアップする（ステップＳＴ１１ａ）。

Ｂ面側では、２視野カメラ１４がボンディングツール１２ｂの下側に移動する（ステップＳＴ０５ｂ）。続いて、基板保持ステージ１５がＸＹ方向に駆動し、ボンディングツール１２ｂの下側に回路基板１３の回路パターンＰを移動させる（ステップＳＴ０６ｂ）。実装の対象となる回路パターンＰは、図４の専用実装領域ＳＢに含まれる回路パターンＰになる。

次に、実装装置１は図９の状態から図１０の状態となる。図１０は、図５に示すステップＳＴ１２ａ〜ＳＴ１３ａと、ステップＳＴ０７ｂ〜ＳＴ０９ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、チップスライダ１０ａからボンディングツール１２ａにチップ部品Ｃが受け渡される（ステップＳＴ１２ａ）。そして、ピックアップノズル７ａが搬送ツール８ａにより待機位置Ｗａに移動する（ステップＳＴ１３ａ）。

Ｂ面側では、２視野カメラ１４により移動中の回路基板１３の回路パターンＰに付されたアライメントマークと、ボンディングツール１２ｂに吸着保持されたチップ部品Ｃのアライメントマークが画像認識される（ステップＳＴ０７ｂ）。画像認識の結果、回路基板１３の回路パターンＰにバッドマークが付されている場合は（ステップＳＴ０８ｂ）、不良回路パターンＮＧとして認識し次の回路パターンＰにスキップする。次の回路パターンＰは、隣接する回路パターンＰもしくは、隣接する列の回路パターンＰとなる。スキップ動作はチップ部品Ｃを回路パターンＰに実装せずに、次の回路パターンＰが、ボンディングツール１２ｂの下側になるように基板保持ステージ１５を駆動する動作になる（ステップＳＴ０６ｂに戻る）。

また、待機位置Ｗｂでピックアップノズル７ｂからチップスライダ１０ｂにチップ部品Ｃが移載される（ステップＳＴ０９ｂ）。

次に、実装装置１は図１０の状態から図１１の状態となる。図１１は、図５に示すステップＳＴ１４ａと、ステップＳＴ１０ｂ〜ＳＴ１１ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、チップスライダー１０ａが待機位置Ｗａに移動する（ステップＳＴ１４ａ）。

Ｂ面側では、ステップＳＴ０７ｂで得られた画像認識データに基づいて、ボンディングツール１２ｂのθ方向の位置合わせと、基板保持ステージ１５のＸＹ方向の位置合わせが行われる（ステップＳＴ１０ｂ）。そして、２視野カメラ１４がＢ面側からＡ面側に移動する（ステップＳＴ１１ｂ）。

次に、実装装置１は図１１の状態から図１２の状態となる。図１２は、図５に示すステップＳＴ１５ａと、ステップＳＴ１２ｂ〜ＳＴ１３ｂの状態を示している。

具体的には、Ａ面側において、２視野カメラ１４がボンディングツール１２ａの下側に移動する（ステップＳＴ１５ａ）。

Ｂ面側では、チップスライダ１０ｂが退避位置Ｒｂに移動する（ステップＳＴ１２ｂ）。そして、ボンディングツール１２ｂが下降し吸着保持されたチップ部品Ｃを回路基板１３の回路パターンＰに加圧および加熱し実装する実装が完了すると、ボンディングツール１２ｂが上昇する（ステップＳＴ１３ｂ）。

次に、Ａ面側ではチップスライダ１０ａが待機位置Ｗａに移動したステップＳＴ０１ａ以降の動作を行う。同様に、Ｂ面側では、ピックアップノズル７ｂがウエハ４からチップ部品ＣをピックアップしステップＳＴ０１ｂ以降の動作を行う。

図４に示す、Ａ面側の専用実装領域ＳＡの回路パターンＰへのチップ部品Ｃの実装が終わると、共通実装領域ＫＲのチップ部品Ｃの実装を行う。同様に、Ｂ面側の専用実装領域ＳＢの回路パターンＰへのチップ部品Ｃの実装が終わると、共通実装領域ＫＲのチップ部品Ｃの実装を行う。このように、Ａ面側とＢ面側で相互に動作を行い、一方がチップ部品Ｃの実装を行っている間は、他方がチップ部品Ｃの供給動作を完了し、互いの動作の完了タイミングで基板保持ステージ１５が回路基板１３を移動させているので、チップ部品Ｃの実装タクトタイムを短縮することができる。

また、図４に示すように専用実装領域ＳＡ、ＳＢで共通実装領域ＫＲを挟み込むように配置して、チップ部品Ｃの実装動作の開始する列を回路基板１３の端部（図４に示す実装開始列Ｊａ、Ｊｂ）にすると、チップ部品Ｃの実装が進むにつれて、回路基板１３を吸着保持する基板保持ステージ１５の移動距離を少なくすることができ、実装タクトタイムを短縮することができる。

このように、専用実装領域ＳＡまたはＳＢの実装作業が早く終了したボンディングツール１２ａまたは１２ｂが共通実装領域ＫＲの実装作業を行うが、共通実装領域ＫＲの作業中に、他方が、専用実装領域ＳＡまたはＳＢの実装作業を遅れて完了したら、遅れて完了したボンディングツール１２ａまたは１２ｂも共通実装領域ＫＲの実装作業を行うようにする。こうすることにより、遅れて専用実装領域ＳＡ、ＳＢの実装作業を完了したボンディングツール１２ａまたは１２ｂが待機状態に入らずに、実装タクトタイムを短縮することができる。

さらに、回路基板１３へのチップ部品Ｃの実装が完了すると、実装の際に制御部５０の記憶部５１に記憶した、距離センサ２１１で検出したチップ実装高さ（チップ部品Ｃの回路基板１３からの高さ）を集計する。集計は実装した全てのチップ部品Ｃに対して行われる。回路基板１３上に全てのチップ部品Ｃが実装された後、次工程では複数個のチップ部品Ｃをまとめて圧着する一括圧着が行われる。そのため、一括圧着を行われるチップ部品Ｃの個数（一括圧着の圧着ツールが一度に加圧するチップ部品の個数）を単位として、チップ部品Ｃの実装高さのバラツキを求める。例として、図１５にチップ部品Ｃと回路基板１３の断面を示す。図１５の場合、８個のチップ部品Ｃ１〜Ｃ８が一括圧着できる個数とする。また、図１５のＰＤは一括圧着の圧着ツールが一度に加圧するチップ部品の領域を示している。チップ部品Ｃの回路基板１３からの高さＨは、ウエハの厚さバラツキの影響を受けて、図１５に示すＨ１〜Ｈ８のようにばらついてしまう。これらの高さデータＨ１〜Ｈ８は制御部５０の記憶部５１に記憶される。制御部５０では、予め設定されているバラツキの許容範囲Ｖに対して、個々の高さデータＨが範囲内に入っているかチェックを行い、外れる場合は該当箇所のチップ部品Ｃのリペアを操作者に対して指示する。そのため、回路基板１３に仮圧着されるチップ部品Ｃの実装高さ（厚み）がばらついていても、チップ部品Ｃのリペアが行われ、次工程である本圧着で実装不良を未然に防止することができる。

また、回路基板１３へのチップ部品Ｃの実装が完了すると、不良回路パターンＮＧにはチップ部品が実装されていない状態となる。次工程では、複数個のチップ部品Ｃを一括して圧着する一括圧着が行われる。そのため、個々のチップ部品Ｃに付与される加圧力が均等となるように、加圧力を可変させると良い。例として図１６に示す場合を説明する。図１６は、不良回路パターンＮＧにチップ部品Ｃが実装されていない状態を示す断面図である。実装されなかったチップ部品Ｃ２、Ｃ４は点線で示している。このような場合、次工程の一括圧着で、チップ部品Ｃ１〜Ｃ８が実装されている状態と同じ加圧力で一括圧着を行うと、各チップ部品Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５〜Ｃ８に付与される加圧力は通常よりも大きくなってしまう。これは、一括圧着における実装不良となってしまう。そのため、具体的には、制御部５０の記憶部５１に記憶された、回路基板１３に実装された全てのチップ部品Ｃの実装位置の情報から、回路基板１３上の実装されたチップ部品Ｃの位置と実装されていない位置と個数を求める。次に、次工程における一括圧着を行う際のチップ部品Ｃの領域（図１６に示す領域ＰＤ）を単位として、加圧されるチップ部品Ｃの個数を求める。そして、次工程の本圧着装置に対して、チップ部品Ｃの領域毎の個数情報を転送し本圧着の加圧力を可変させようにする。そのため、回路基板１３に仮圧着されるチップ部品Ｃにぬけが発生していても、チップ部品Ｃの加圧力が一定に保たれ、次工程である本圧着で実装不良を防止することができる。

１ 実装装置
２ チップ部品供給部
３ チップ部品実装部
４ ウエハ
５ マガジン
６ａ，６ｂ ピックアップステージ
７ａ，７ｂ ピックアップノズル
８ａ，８ｂ 搬送ツール
９ａ，９ｂ マガジン排出ステージ
１０ａ，１０ｂ チップスライダ
１１ａ，１１ｂ 搬送レール
１２ａ，１２ｂ ボンディングツール
１３ 回路基板
１４ ２視野カメラ
１５ 基板保持ステージ
１６ 門型フレーム
１７ 基台
５０ 制御部
５１ 記憶部
１０１ ＸＹ平面
１０２ ＹＺ平面
１０３ 連結部材
１０４ ボールねじ
１０５ サーボモータ
１１１ 梁部分
１１３ レール
１１０ａ，１１０ｂ 柱部分
１１２ａ，１１２ｂ 昇降ツール
２１１ 距離センサ
Ｋ 可撓性フイルム基板
Ｐ 回路パターン
Ｃ チップ部品
ＮＧ 不良回路パターン
ＳＡ，ＳＢ 専用実装領域
ＫＲ 共通実装領域
Ｊａ，Ｊｂ 実装開始列
Ｗａ，Ｗｂ 待機位置
Ｔａ，Ｔｂ 受渡位置
Ｒａ，Ｒｂ 退避位置

Claims (10)

1. 回路パターンが複数形成された回路基板の回路パターンにチップ部品を実装する実装装置であって、
   チップ部品を回路基板の各回路パターンに実装するボンディングツールを複数個備え、各ボンディングツールが、回路基板上のチップ部品を実装する領域で、前記各ボンディングツールのみがチップ部品を実装できる専用実装領域と、前記各ボンディングツールと隣接するボンディングツールの相互がチップ部品を実装できる共通実装領域を有し、
   前記各ボンディングツールが、前記専用実装領域からチップ部品の実装を開始し、各専用実装領域のチップ部品の実装を先に終了したボンディングツールから前記共通実装領域にチップ部品を実装する機能を有しているとともに、前記回路基板に複数形成された回路パターンの中に、回路パターンが不良となる不良回路パターンと、回路パターンが正常な正常回路パターンとが含まれており、前記各ボンディングツールが、予め検知された不良回路パターンの情報に基づいて回路基板上の前記正常回路パターンにのみチップ部品を実装する機能を備えていることを特徴とする実装装置。
2. 回路基板上の複数形成された回路パターンのうち、前記不良回路パターンの配置情報から、各ボンディングツールの専用実装領域と共通実装領域を演算し、前記専用実装領域と前記共通実装領域の情報に基づいて回路基板上の前記正常回路パターンにのみチップ部品を実装する機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の実装装置。
3. 複数個のボンディングツールのいずれかがチップ部品を前記正常回路パターンに実装している最中に、複数個の残りのボンディングツールのいずれかもしくは複数個に、チップ部品を供給する搬送手段が設けられている請求項１または２に記載のチップ実装装置。
4. 前記各ボンディングツールに回路基板に実装されたチップ部品の実装高さを検出する高さ検出手段が備えられており、回路基板に実装された全てのチップ部品の実装高さを前記高さ検出手段で測定し、実装高さのバラツキを演算する機能を有する請求項１〜３のいずれかに記載の実装装置。
5. 回路基板に実装された全てのチップ部品の実装位置を記憶し、回路基板上の実装されたチップ部品の位置と実装されていない位置と個数を演算する機能を有する請求項１〜４のいずれかに記載の実装装置。
6. 回路パターンを複数形成した回路基板の回路パターンに複数個のボンディングツールを用いてチップ部品を実装する実装方法であって、
   回路基板上に各ボンディングツールのみがチップ部品を実装できる回路基板上の専用実装領域と、前記各ボンディングツールと隣接するボンディングツールの相互がチップ部品を実装できる共通実装領域とが設けられており、
   回路基板上に回路パターンが不良な不良回路パターンと、回路パターンが正常な正常回路パターンとが含まれており、
   各ボンディングツールが前記専用実装領域内の正常回路パターンへのチップ部品の実装を開始するステップと、
   各専用実装領域内のチップ部品の実装を先に終了したボンディングツールから前記共通実装領域内の正常回路パターンにチップ部品を実装するステップとからなる実装方法。
7. 回路基板上の複数形成された回路パターンのうち、前記不良回路パターンの配置情報を、予め不良回路パターン情報として記憶するステップと、
   不良回路パターン情報に基づいて、各ボンディングツールの専用実装領域と共通実装領域を演算するステップとを含む請求項６に記載の実装方法。
8. 複数個のボンディングツールのいずれかがチップ部品を前記正常回路パターンに実装している最中に、複数個の残りのボンディングツールのいずれかもしくは複数個にチップ部品を搬送するステップを並行して行う請求項６または７に記載の実装方法。
9. 前記各ボンディングツールに回路基板に実装されたチップ部品の実装高さを検出する高さ検出手段が備えられており、
   回路基板に実装された全てのチップ部品の実装高さを、前記高さ検出手段を用いて測定するステップと、
   前記高さ検出手段が検出した実装高さのバラツキを演算するステップと、を含む請求項６〜８のいずれかに記載の実装方法。
10. 回路基板に実装された全てのチップ部品の実装位置を記憶するステップと、
    回路基板上の実装されたチップ部品の位置と実装されていない位置と個数を演算するステップと、を含む請求項６〜９のいずれかに記載の実装方法。

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