JPH07283272A - 電子部品搭載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 近接させた電子部品１１と配線基板２１の間
隙に、電子部品１１の電極に相対するパターンと配線基
板の位置決めマークに相対するパターンを有する透過性
材料から成る薄いゲージ１を挿入し、前記電子部品１１
の電極とゲージ１のパターンを同時に同軸の電子部品認
識光学系１８によって撮像して位置決め調整を行い、前
記配線基板２１の位置決めマークと前記ゲージ１のパタ
ーンも同時に同軸の配線基板認識光学系２８によって撮
像して位置決め調整する構成。 【効果】 位置決め調整後の電子部品を配線基板に搭載
するまでの移動量を最小にすることができ、高精度の搭
載が可能な電子部品搭載装置が得られるとともに、光学
系の位置精度や倍率の安定性に寛容度が高く、光学系の
本数を削減して構造を単純化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品を配線基板に
搭載する電子部品搭載装置に関わるもので、特に電子部
品を不透過性の配線基板にフェイスダウンボンディング
する電子部品搭載装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フェイスダウンボンディングする
電子部品、例えばフリップチップやＢＧＡ等の半導体素
子は、電子部品と配線基板の電極どうしの接合に用いる
はんだ材料の溶解時の表面張力や凝縮力によって両者の
電極の中心が一致する方向に移動する現象、いわゆるセ
ルフアライメント現象が生じることから、配線基板上へ
の搭載精度をあまり要求されることはなかった。

【０００３】ところが、電子回路の高性能化や小型化の
ために、半導体の集積度が向上するにつれて、電子部品
の電極数は増加し、かつその電極のピッチ間隔は狭くな
る一方である。

【０００４】その結果として、前記セルフアライメント
現象に期待して電子部品の配線基板への搭載精度をおろ
そかにすることは、許されなくなってきている。そこ
で、電子部品と配線基板を認識することで両者の相対位
置を調整して高精度な搭載を行う電子部品搭載装置が開
発されている。

【０００５】以下に、電子部品搭載装置の第１の従来例
を図１８と図１９を用いて説明する。まず、図１８に示
すように供給された配線基板２１は、その電子部品搭載
面に対向する側より配線基板認識光学系４２によって撮
像される。実際には配線基板２１上のボンディングパッ
ドを直接撮像することは少なく、より認識精度を高めや
すい配線基板２１上の認識専用の位置決めマークを撮像
することが多い。

【０００６】一方、電子部品１１は配線基板２１が不透
過性であることから、ボンディングチャック６に保持さ
れつつ搭載位置上方５２とは全く別の撮像位置５１で電
子部品認識光学系４１によって撮像される。高精度な搭
載を要求される場合は、電子部品の外形像ではなく電子
部品１１の電極そのものを撮像するのが一般的である。

【０００７】特に生産性を要求される場合の自動装着装
置では、画像処理装置を用いて配線基板２１の位置決め
マークの画像から配線基板認識光学系４２を基準とした
配線基板２１の位置を算出する。同様に電子部品１１の
電極の画像から電子部品認識光学系４１を基準とした電
子部品１１の位置を算出する。なお、精度向上のために
前記光学系の倍率を高く設定して配線基板２１の位置決
めマークは離れた２点、電子部品１１の電極は離れた二
つの角の画像を撮像することで、特に電子部品１１と配
線基板２１の相対角度のズレ量を算出することは一般的
によく行われている。

【０００８】このようにして得られた電子部品１１の電
子部品認識光学系４１基準の位置と配線基板２１の配線
基板認識光学系４２の位置は、あらかじめキャリブレー
ションによって得られている両光学系の位置関係から位
置ズレの絶対値として計算される。そして図１９に示す
ように電子部品１１を撮像位置５１から搭載位置上方５
２へ移動するときに前記位置ズレの絶対値を補正するこ
とで、電子部品１１の電極位置と配線基板２１のボンデ
ィングパッド位置を一致させる構造である。

【０００９】このような構造の電子部品搭載装置は、チ
ップマウンタと呼ばれる表面実装部品の装着装置で一般
的に用いられている。

【００１０】次に、図２０と図２１に示す電子部品搭載
装置の第２の従来例を説明する。この第２の従来例は、
特公昭６２−２６１７７で開示されたボンディング装置
の位置合わせ機構に代表される電子部品搭載装置の構造
である。つまり、図２０に示すようにボンディングチャ
ック６に保持された電子部品１１は、配線基板２１上の
ほぼ搭載位置上方にあり、電子部品１１と配線基板２１
の間隙に配置したビームスプリッタ６２を用いて電子部
品１１の電極と配線基板２１のボンディングパッドを同
一の認識光学系６１に同時に撮像して両者の像を重ね合
わせることで、電子部品１１と配線基板２１の相対位置
を修正しようというものである。

【００１１】この方法では、電子部品１１の電極位置と
配線基板２１のボンディングパッド位置を画像処理によ
って認識し両者の相対位置のズレ量を算出することも可
能であるが、同一の光学系に両者の像が重ね合わせて撮
像されることから、人間がモニタまたは接眼レンズを介
して電子部品１１と配線基板２１の相対位置のズレ量を
認識して搭載位置を調整するマニュアル電子部品搭載装
置とすることも容易である。

【００１２】そして、搭載位置の調整を終えた後に、図
２１に示すように電子部品１１は搭載位置上方の撮像位
置６３から下降して、配線基板２１上へ搭載される。こ
こで、重ね合わせ像から相対位置のズレ量を算出するた
めには、認識光学系６１がキャリブレーションによって
精度よく調節されている必要があることは言うまでもな
い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
二つの例では高精度な搭載を阻害する共通する課題があ
る。まず、図１９に示すとおり第１の従来例では撮像位
置５１と搭載位置上方５２が水平方向で大きく異なって
いることから、撮像後に搭載位置上方５２を介して配線
基板２１上の所定の位置まで電子部品１１を搬送して搭
載しなければならない。同様に図２１に示す第２の従来
例においても、撮像位置６３は搭載位置上方にあるにも
関わらず、電子部品１１と配線基板２１の間隙にビーム
スプリッタ６２を配置する必要性から、撮像位置６３は
配線基板２１の遥か上方であり、撮像後にズレ量を調整
しながら電子部品１１を配線基板２１に搭載するまでの
上下方向の移動量は大きい。

【００１４】このように電子部品と配線基板の相対位置
のズレ量を認識するための撮像後に搭載のための移動量
が大きいことは、電子部品を保持するボンディングチャ
ックの移動機構の精度を十分に必要とすることになり、
認識どおりに正確なボンディングを行うことを困難にす
る。

【００１５】つぎに、第１の従来例では電子部品１１と
配線基板２１の位置を認識するための光学系が別々に用
意され各々が撮像しており、また第２の従来例では電子
部品１１と配線基板２１の位置を認識するための光学系
が同一ではあるもののその光軸がビームスプリッタ６２
によって分割されて撮像されている。つまり、相対位置
のズレ量を認識するための比較対象物を撮像する光軸が
別になっているため、別々の光軸間のキャリブレーショ
ンと精密な調整が必要になる。もちろん、搭載時の電子
部品の本来あるべき正確な位置と各光軸の位置関係に関
してもキャリブレーションと調整を行う必要がある。そ
れと同時に、電子部品搭載装置の継続的な運転によって
各光学系の光軸の狂いがないような設計上の十分な配慮
が必要であり、頻繁なキャリブレーションによって電子
部品搭載装置の移動機構系や光学系の精度管理を行う必
要がある。

【００１６】そこで、本発明の目的は、電子部品と配線
基板の位置決め調整後の搭載のための移動量を最小に抑
えるとともに、光学系は頻繁なキャリブレーションを行
うことを不要として、高精度の電子部品搭載装置を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品搭載装
置は、電子部品を配線基板上の所定の位置に搭載するた
めに、第３の部材であるゲージに対して電子部品を位置
決め調整しかつ前記ゲージに対して配線基板を位置決め
調整することで、前記第３の部材であるゲージ１を介し
て電子部品と配線基板の相対位置を位置決め調整する構
造である。

【００１８】また、本発明の電子部品搭載装置の前記ゲ
ージは、配線基板と平行に移動可能なゲージスライドに
設置され、前記ゲージを電子部品と配線基板を近接させ
た際の電子部品と配線基板の間隙に前記ゲージスライド
によって配置して電子部品と配線基板の相対位置を位置
決め調整する構造である。

【００１９】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージが電子部品の特徴的な形状に相対するパターンと
配線基板の特徴的な形状に相対するパターンを有する透
過性材料から成る薄いゲージで構成されている。

【００２０】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージの電子部品の特徴的な形状に相対するパターンが
電子部品の電極または専用の位置決めマークに相対する
パターンで構成されている。

【００２１】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージの配線基板の特徴的な形状に相対するパターンが
配線基板上のボンディングパッドまたは専用の位置決め
マークに相対するパターンで構成されている。

【００２２】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターン
は、これらを撮像するための光学系の焦点深度内に同一
視野で配置され、かつ配線基板の特徴的な形状と前記透
過性材料から成る薄いゲージの配線基板の前記特徴的な
形状に相対するパターンは、これらを撮像するための光
学系の焦点深度内に同一視野で配置される構造である。

【００２３】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターンを
同時に撮像するための光学系は、前記ゲージによって隔
てられる二つの空間のうちの電子部品を保持するボンデ
ィングチャックと同一の空間側に配置され、前記光学系
の光軸をゲージによって隔てられた二つの空間のうちの
光学系の配置されている側と異なる空間において反転さ
せるミラーまたはプリズムを持つ。

【００２４】

【作用】本発明の電子部品搭載装置は、電子部品を配線
基板上の所定の位置に搭載するために、第３の部材であ
るゲージに対して電子部品を位置決め調整しかつ前記ゲ
ージに対して配線基板を位置決め調整することで、前記
第３の部材であるゲージ１を介して電子部品と配線基板
の相対位置を位置決め調整する構造であることから、不
透過性の配線基板に電子部品をフェイスダウンボンディ
ングする場合でも、電子部品と配線基板の位置決め調整
のために電子部品と配線基板の特徴的な形状を撮像する
撮像位置の制約が少ない。

【００２５】さらに、前記ゲージは配線基板と平行に移
動可能なゲージスライドに設置され、前記ゲージを電子
部品と配線基板を近接させた際の電子部品と配線基板の
間隙に前記ゲージスライドによって配置して電子部品と
配線基板の相対位置を位置決め調整する構造としている
ため、電子部品と配線基板の位置決め調整後の電子部品
を配線基板に搭載するまでの移動量が少なくなる。

【００２６】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージが電子部品の特徴的な形状に相対するパターンと
配線基板の特徴的な形状に相対するパターンを有する透
過性材料から成る薄いゲージで構成されていることで、
電子部品と配線基板の近接距離は最小とすることが可能
となる。

【００２７】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージの電子部品の特徴的な形状に相対するパターンが
電子部品の電極または専用の位置決めマークに相対する
パターンで構成されていることで、電子部品の特徴的な
形状とゲージのパターンの位置決め調整が容易である。

【００２８】同様に、本発明の電子部品搭載装置は、前
記ゲージの配線基板の特徴的な形状に相対するパターン
が配線基板上のボンディングパッドまたは専用の位置決
めマークに相対するパターンで構成されていることで、
配線基板の特徴的な形状とゲージのパターンの位置決め
調整も容易となる。

【００２９】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターン
は、これらを撮像するための光学系の焦点深度内に同一
視野で配置され、かつ配線基板の特徴的な形状と前記透
過性材料から成る薄いゲージの配線基板の前記特徴的な
形状に相対するパターンは、これらを撮像するための光
学系の焦点深度内に同一視野で配置されることから、位
置を比較する対象である電子部品の特徴的な形状と前記
透過性材料から成る薄いゲージの電子部品の前記特徴的
な形状に相対するパターンあるいは配線基板の特徴的な
形状と前記透過性材料から成る薄いゲージの配線基板の
前記特徴的な形状に相対するパターンを同時に一つの像
として撮像することができる。

【００３０】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターンを
同時に撮像するための光学系は、前記ゲージによって隔
てられる二つの空間のうちの電子部品を保持するボンデ
ィングチャックと同一の空間側に配置され、前記光学系
の光軸をゲージによって隔てられた二つの空間のうちの
光学系の配置されている側と異なる空間において反転さ
せるミラーまたはプリズムを持つことから、電子部品の
特徴的な形状とゲージの電子部品の前記特徴的な形状に
相対するパターンを同時に撮像するための光学系と配線
基板の特徴的な形状とゲージの配線基板の前記特徴的な
形状に相対するパターンを同時に撮像するための光学系
が同一の光学系で構成することが可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図８を
用いて説明する。

【００３２】図１は、本発明の電子部品搭載装置の断面
を示す。電子部品１１は、電極を下に向けてボンディン
グチャック６に保持されている。ボンディングチャック
６は、前記電子部品１１を電子部品１１の供給位置から
搭載位置へ搬送し、配線基板２１との相対位置を位置決
め調整し、配線基板２１上に搭載するためのＸｃ軸１
３、Ｙｃ軸１４、θｃ軸１５、Ｚｃ軸１６を有する４軸
調整テーブルの先端部に取り付けられている。

【００３３】配線基板２１は、配線基板スライド２４の
上に前記電子部品１１の電極を接続するためのボンディ
ングパッドを上面にして保持されている。前記配線基板
スライド２４は配線基板供給位置から電子部品の搭載位
置へ配線基板２１を移動させることができる。また、配
線基板スライド２４は位置決め調整を行うためのＸｐ軸
２５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整テーブ
ル上に設置されており、Ｘｐ軸２５、Ｙｐ軸２６、θｐ
軸２７を有する３軸調整テーブルには電子部品認識光学
系１８が設置できるように中央部に穴があいている。

【００３４】透過性材料から成る薄いゲージ１は、電子
部品１１の電極１２に相対するパターン２をゲージ１上
面に、配線基板２１の位置決めマーク２３に相対するパ
ターン３をゲージ１下面に持ち、配線基板２１との間隔
を約０．１ｍｍに保ちながら、配線基板２１と接触しな
いように配線基板スライド２４と平行に移動可能なゲー
ジスライド７上に固定されている。透過性材料から成る
薄いゲージ１については、後ほど詳細に説明する。

【００３５】電子部品認識光学系１８は、前記のように
Ｘｐ軸２５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整
テーブルの中央部の穴の中の電子部品１１の二つの角の
電極と前記ゲージ１の電子部品１１の電極に相対するパ
ターン二箇所を撮像できるように移動可能な電子部品認
識光学系水平軸スライド１９に設置され、電子部品１１
の電極が撮像可能に上向きの光軸を持つ。

【００３６】一方、配線基板認識光学系２８は、配線基
板２１上の二箇所の位置決めマーク２３と前記ゲージ１
の配線基板２１の位置決めマーク２３の相対する二箇所
のパターン３を撮像できるように移動可能な配線基板認
識光学系水平軸スライド２９に設置され、配線基板２１
の位置決めマークが撮像可能に下向きの光軸を持つ。

【００３７】電子部品認識光学系１８と配線基板認識光
学系２８が、それぞれ二箇所の撮像位置に対応できるよ
うにスライドに設置されているのは、特に電子部品１１
と配線基板２１の相対角度のズレ量を正確に認識するた
めである。これは、半導体の高集積化によって電子部品
の電極数が増加し、かつその電極のピッチ間隔が狭くな
りつつあるために、高分解能な光学系が電子部品搭載装
置に要求されるのに対して、その高分解能な光学系の視
野は狭くなってしまうからである。

【００３８】次に、本実施例に用いた透過性材料から成
る薄いゲージ１について説明する。本実施例では、ゲー
ジ１の材料として厚み０．７ｍｍの両面にＩＴＯを蒸着
したＢＬＣガラスを用いている。ＩＴＯは液晶パネルの
透明電極として用いられるが、パターニングされたＩＴ
Ｏを顕微鏡で観察すると、ガラスの透過性とは異なり、
半透過性のパターンとして認識できる。本実施例では図
２と図５に示すように、電子部品１１の電極１２に相対
するパターン２をゲージ１上面に形成し、配線基板２１
の位置決めマーク２３に相対するパターン３をゲージ１
下面に形成する。パターニングの方法は、液晶パネルの
製造方法として公知である。

【００３９】本実施例では図９と図１０のように、電子
部品１１の電極１２が直径１００μｍであるのに対して
パターン２の内側寸法を□１２０μｍで設計している。
また、図１１と図１２のように配線基板の位置決めマー
ク２３の線幅が１００μｍであるのに対してパターン３
の間隔を１２０μｍで設計している。

【００４０】本実施例では、ゲージのパターン２と電子
部品１１の電極１２の相対位置のズレ量およびゲージの
パターン３と配線基板２１の位置決めマーク２３の相対
位置のズレ量を光学系が撮像した像を人間が観察しなが
ら認識するマニュアルのケースを前提に説明しているた
めに半透明に観察できるＩＴＯパターンが認識に有効だ
が、自動化のために画像処理装置によって認識する場合
には、前記ＩＴＯのパターンよりもクロム蒸着ガラスを
パターニングしたほうが正確に認識できることが実験に
より確認されている。

【００４１】図３は、電子部品１１を電極側から示した
図である。電極１２は、突出して形成されている。ま
た、図４は配線基板２１を示す。図４では、配線基板２
１上のボンディングパッド２２から引き出される配線パ
ターンは途中から省略している。また、位置決めマーク
２３は二箇所に設定している。

【００４２】次に、本実施例の電子部品搭載装置の動作
について動作順に側面から見た図５〜図８によって説明
する。まず、図５のとおり前記ゲージ１が電子部品認識
光学系１８の上に図１のゲージスライド７によってセッ
トされる。電子部品１１はボンディングチャック６に保
持されて供給位置からゲージ１の上面に位置決めされ
る。このとき、電子部品１１の電極１２は図１に示すＺ
ｃ軸１６によってゲージ１の上面に約０．１ｍｍまで近
接させる。

【００４３】ここで、ゲージ１の下方から電子部品認識
光学系１８の光軸を電子部品１１の一つの角に合わせ
て、ゲージ１のパターン２と電子部品１１の電極１２を
同一の光軸上で同時に同一視野内に撮像する。このとき
の視野は図２のゲージ１上の視野４ａに相当する。

【００４４】電子部品１１は予め供給されるときに外形
を基準に仮位置決めされてからボンディングチャック６
に保持され、少なくとも±０．１ｍｍの繰り返し精度で
搬送されてくるので、電子部品認識光学系１８の視野４
ａを外すことはまず考えられない。また、ゲージスライ
ド７もゲージ１のパターン２が電子部品認識光学系１８
の視野４ａ内に入ればよい程度の繰り返し精度、例えば
±０．１ｍｍを有すれば十分である。同様に電子部品認
識光学系水平軸スライド１９も作業の効率から考えて電
子部品認識光学系１８の視野４ａ内に一度でゲージ１の
パターン２と電子部品１１の電極１２をとらえることが
できる繰り返し精度があれば十分で、例えば光軸がゲー
ジ１と交わる点で±０．１ｍｍを有すれば十分である。
これらの精度は、現在の電子部品搭載装置の要求される
精度の水準から考えて容易に得られる値である。

【００４５】ここで、本実施例に用いている電子部品認
識光学系１８と配線基板認識光学系２８は、分解能約２
μｍ、視野約□１．６ｍｍ、焦点深度約±０．１ｍｍで
ある。そこで、ゲージ１と電子部品１１は接触していな
いが、電子部品１１の電極１２はゲージ１の上面に約
０．１ｍｍまで近接しているので、電子部品認識光学系
１８の焦点深度以内に電子部品１１の電極１２とゲージ
１のパターン２を撮像することができる。

【００４６】電子部品認識光学系１８は、図９のように
電子部品１１の電極１２とゲージ１のパターン２を光軸
を分割することなく同時に撮像する。つまり、ゲージ１
のパターン２と、ゲージ１を透過して電子部品１１の電
極１２が一つの像として得られる。

【００４７】この像を認識しながら、図１で説明したＸ
ｃ軸１３、Ｙｃ軸１４、θｃ軸１５によって電子部品１
１の位置を調整し、図１０に示すように位置決めを行
う。同様に電子部品認識光学系水平軸スライド１９によ
って電子部品認識光学系１８を図２の視野４ｂに相当す
る場所に移動して、電子部品１１の他の角の電極とゲー
ジ１のパターン２を位置決め調整を行い、視野４ａと視
野４ｂの位置決めを交互に繰り返すことで電子部品１１
の電極１２とゲージ１のパターン２の相対位置のズレは
なくなる。

【００４８】電子部品１１とゲージ１の位置決めを終了
後、図６に示すとおりゲージの下面に配線基板２１が配
線基板スライド２４によってセットされる。次に、ゲー
ジ１の上方から配線基板認識光学系２８の光軸を配線基
板２１の一つの位置決めマーク２３に合わせて、ゲージ
１のパターン３と配線基板２１の位置決めマーク２３を
同一の光軸上で同時に同一視野内に撮像する。このとき
の視野は図２のゲージ上の視野５ａに相当する。

【００４９】配線基板２１は予め供給されるときに基準
穴を基準に仮位置決めされるため、少なくとも±０．３
ｍｍの繰り返し精度で搬送されてくるので、配線基板認
識光学系２８の視野５ａを外すことはまず考えらず、ま
た、前記のとおり、配線基板認識光学系２８の仕様と配
線基板２１とゲージ１の間隙から、配線基板認識光学系
２８の焦点深度以内にゲージ１のパターン３と配線基板
２１の位置決めマーク２３を撮像することができる。

【００５０】配線基板認識光学系２８は、図１１のよう
に配線基板２１の位置決めマーク２３とゲージ１のパタ
ーン３を光軸を分割することなく同時に撮像する。つま
り、ゲージ１のパターン３と、ゲージ１を透過して配線
基板２１の位置決めマーク２３が一つの像として得られ
る。

【００５１】この像を認識しながら、図１で説明したＸ
ｐ軸２５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整テ
ーブルによって配線基板２１の位置を調整し、図１２に
示すように位置決めを行う。同様に配線基板認識光学系
水平軸スライド２９によって配線基板認識光学系２８を
図２の視野５ｂに相当する場所に移動して、もう一つの
配線基板２１の位置決めマークとゲージ１のパターン３
を位置決め調整を行い、視野５ａと視野５ｂの位置決め
を交互に繰り返すことで配線基板２１の位置決めマーク
とゲージ１のパターン３の相対位置のズレはなくなる。

【００５２】以上の動作により、電子部品１１の電極と
配線基板２１のボンディングパッドは、ゲージ１を介し
て相対位置の位置決め調整が終了したこととなる。次
に、図７に示すように電子部品１１と配線基板２１の間
隙からゲージスライド７を用いてゲージ１を退避する。

【００５３】ゲージ１が退避した後、図８のように電子
部品１１を撮像位置から配線基板２１上に搭載する。こ
の移動は図１に示すところのＺｃ軸を用いるが、移動量
としては電子部品１１とゲージ１の間隙約０．１ｍｍと
ゲージ１の厚み０．７ｍｍとゲージ１と配線基板２１の
間隙約０．１ｍｍの合計約０．９ｍｍでしかない。つま
り、位置決め調整後の移動量は極めて少なく、高精度な
搭載が可能である。具体的には、本実施例の電子部品搭
載装置を用いて±１０μｍ以下の装着精度を得ることが
容易に可能である。

【００５４】以下に、本発明の第２の実施例を図１３〜
図１７を用いて説明する。

【００５５】図１５は、本発明の電子部品搭載装置の断
面を示す。電子部品１１は、電極を下に向けてボンディ
ングチャック６に保持されている。ボンディングチャッ
ク６は、電子部品１１を電子部品１１の供給位置から搭
載位置へ搬送し、配線基板２１との相対位置を位置決め
調整し、配線基板２１上に搭載するためのＸｃ軸１３、
Ｙｃ軸１４、θｃ軸１５、Ｚｃ軸１６を有する４軸調整
テーブルの先端部に取り付けられている。

【００５６】配線基板２１は、配線基板スライド２４の
上に前記電子部品１１の電極を接続するためのボンディ
ングパッドを上面にして保持されている。前記配線基板
スライド２４は配線基板供給位置から電子部品の搭載位
置へ配線基板２１を移動させることができる。また、配
線基板スライド２４は位置決め調整を行うためのＸｐ軸
２５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整テーブ
ル上に設置されており、Ｘｐ軸２５、Ｙｐ軸２６、θｐ
軸２７を有する３軸調整テーブルにはミラーユニット３
４が設置できるように中央部に穴があいている。

【００５７】透過性材料から成る薄いゲージ１は、電子
部品１１の電極１２に相対するパターン２をゲージ１上
面に、配線基板２１の位置決めマーク２３に相対するパ
ターン３をゲージ１下面に持ち、配線基板２１との間隔
を約０．１ｍｍに保ちながら、配線基板２１と接触しな
いように配線基板スライド２４と平行に移動可能なゲー
ジスライド７上に固定されている。透過性材料から成る
薄いゲージ１は、第１の実施例と同様にして作成する。

【００５８】認識光学系３１は、水平移動可能な認識光
学系水平軸スライド３２と上下移動可能な認識光学系上
下軸スライド３３に下向きの光軸を持つように設置され
る。認識光学系３１は、電子部品１１の二つの角、配線
基板２１の二箇所の位置決めマーク２３、ゲージ１の電
子部品１１の電極１２に相対するパターン２および配線
基板２１の位置決めマーク２３に相対するパターン３を
視野内に納めるために、都合４箇所に移動する必要があ
り、それは高分解能な認識光学系３１の視野の狭さを補
うものであることは、第１の実施例で説明したとおりで
ある。ちなみに第２の実施例で用いる認識光学系３１
は、第１の実施例で用いた電子部品認識光学系１８と配
線基板認識光学系２８の仕様と同一のものを用いてい
る。

【００５９】前記ミラーユニット３４は、前記Ｘｐ軸２
５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整テーブル
の中央部の穴の中に設置され、図１４に示すように認識
光学系の光軸を反転させるものである。ゲージ１によっ
て隔てられた反対側の空間に設置されたミラーユニット
３４によって認識光学系３１は、電子部品１１の一つの
角のゲージ１のパターン２と電子部品１１の電極１２を
同一の光軸上で同時に同一視野内、図２の視野４ａに相
当する視野で撮像する。認識光学系３１の視野と焦点深
度の関係は、第１の実施例と同様である。

【００６０】認識光学系３１は、光軸をミラーユニット
３４によって反転させて図９のように電子部品１１の電
極１２とゲージ１のパターン２を光軸を分割することな
く同時に撮像する。つまり、ゲージ１のパターン２と、
ゲージ１を透過して電子部品１１の電極１２が一つの像
として得られる。

【００６１】この像を認識しながら、図１３で説明した
Ｘｃ軸１３、Ｙｃ軸１４、θｃ軸１５によって電子部品
１１の位置を調整し、図１０に示すように位置決めを行
う。同様に認識光学系水平軸スライド３３によって認識
光学系３１を図２の視野４ｂに相当する場所に移動し
て、電子部品１１の他の角の電極とゲージ１のパターン
２を位置決め調整を行い、視野４ａと視野４ｂの位置決
めを交互に繰り返すことで電子部品１１の電極１２とゲ
ージ１のパターン２の相対位置のズレはなくなる。

【００６２】電子部品１１とゲージ１の位置決めを終了
後、図１５に示すとおりゲージの下面に配線基板２１が
配線基板スライド２４によってセットされる。ここで、
ゲージ１の上方から認識光学系３１の光軸と焦点距離を
認識光学系水平軸スライド３２と認識光学系上下軸スラ
イド３３を用いて配線基板２１の一つの位置決めマーク
２３に合わせ、ゲージ１のパターン３と配線基板２１の
位置決めマーク２３を同一の光軸上で同時に同一視野内
に撮像する。このときの視野は図２のゲージ上の視野５
ａに相当する。

【００６３】配線基板認識光学系２８は、図１１のよう
に配線基板２１の位置決めマーク２３とゲージ１のパタ
ーン３を光軸を分割することなく同時に撮像する。つま
り、ゲージ１のパターン３と、ゲージ１を透過して配線
基板２１の位置決めマーク２３が一つの像として得られ
る。

【００６４】この像を認識しながら、図１３で説明した
Ｘｐ軸２５、Ｙｐ軸２６、θｐ軸２７を有する３軸調整
テーブルによって配線基板２１の位置を調整し、図１２
に示すように位置決めを行う。同様に認識光学系水平軸
スライド３２によって認識光学系３１を図２の視野５ｂ
に相当する場所に移動して、もう一つの配線基板２１の
位置決めマークとゲージ１のパターン３を位置決め調整
を行い、視野５ａと視野５ｂの位置決めを交互に繰り返
すことで配線基板２１の位置決めマークとゲージ１のパ
ターン３の相対位置のズレはなくなる。

【００６５】以上の動作により、電子部品１１の電極と
配線基板２１のボンディングパッドは、ゲージ１を介し
て相対位置の位置決め調整が終了したこととなる。次
に、図１６に示すように電子部品１１と配線基板２１の
間隙からゲージスライド７を用いてゲージ１を退避す
る。

【００６６】ゲージ１が退避した後、図１７のように電
子部品１１を撮像位置から配線基板２１上に搭載する。
この移動は図１３に示すところのＺｃ軸を用いるが、移
動量としては電子部品１１とゲージ１の間隙約０．１ｍ
ｍとゲージ１の厚み０．７ｍｍとゲージ１と配線基板２
１の間隙約０．１ｍｍの合計約０．９ｍｍでしかない。
つまり、位置決め調整後の移動量は極めて少なく、高精
度な搭載が可能である。具体的には、本実施例の電子部
品搭載装置を用いて±１０μｍ以下の装着精度を得るこ
とが容易に可能である。

【００６７】しかも、本実施例の電子部品搭載装置で
は、認識光学系３１が透過性材料から成るゲージ１を介
してゲージ１の位置決めパターンと対象物であるワーク
の位置決め部を視野内に捕らえることができれば精度の
高い搭載ができるので、高分解能を有するにも関わら
ず、前記認識光学系３１の移動を行っても精度を損なう
ことがない。そこで、前記ミラーユニット３４を用いる
ことで、高価な認識光学系を１本として可動式にするこ
とが可能である。

【００６８】本発明の電子部品搭載装置の撮像した像か
らゲージと電子部品、またはゲージと配線基板の相対位
置のズレ量を画像処理装置によって算出する方法は、画
像内の２図形の重心位置を求め、その距離を算出すれば
よく、既に多くの画像処理装置で行われている。ただ
し、その場合には得られた像で絶対寸法を算出するた
め、認識光学系の倍率をキャリブレーションする必要が
生じる。

【００６９】本発明では、使用するゲージ上のパターン
の各部寸法を事前に計測しておくことで、画像処理装置
が必要に応じて得られた像の計測値と既知寸法を比較す
ることで、自動的にキャリブレーションを行うことがで
きる。例えば、図９におけるパターン２の内側寸法が１
２０μｍであることは既にわかっているので、図２の視
野４ａを撮像した上で画像処理装置によってゲージの該
当部の計測を行い、前記内側寸法の認識光学系を経た処
理系単位の倍率を算出すればよい。

【００７０】また、本発明の第１の実施例も第２の実施
例も電子部品の特徴的な形状として電子部品の電極を採
用したが、電子部品に電極位置と精度よくパターニング
できた専用の位置決めマークを用いてもよい。同様に認
識精度の確保が可能ならば、配線基板の特徴的な形状と
して専用の位置決めマークを使用せず、ボンディングパ
ッドに代表される配線基板上に回路としてパターニング
された特徴的な形状を認識してもよい。いずれにしても
認識に用いる対象物とゲージのパターンの相対位置関係
は確保すべきことは言うまでもない。

【００７１】

【発明の効果】本発明の電子部品搭載装置は、電子部品
を配線基板上の所定の位置に搭載するために、第３の部
材であるゲージに対して電子部品を位置決め調整しかつ
前記ゲージに対して配線基板を位置決め調整すること
で、前記第３の部材であるゲージ１を介して電子部品と
配線基板の相対位置を位置決め調整する構造であること
から、不透過性の配線基板に電子部品をフェイスダウン
ボンディングする場合でも、電子部品と配線基板の位置
決め調整のために電子部品と配線基板の特徴的な形状を
撮像する撮像位置の制約が少ない。

【００７２】さらに、前記ゲージは配線基板と平行に移
動可能なゲージスライドに設置され、前記ゲージを電子
部品と配線基板を近接させた際の電子部品と配線基板の
間隙に前記ゲージスライドによって配置して電子部品と
配線基板の相対位置を位置決め調整する構造としている
ため、電子部品と配線基板の位置決め調整後の電子部品
を配線基板に搭載するまでの移動量が少なくなる。

【００７３】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージが電子部品の特徴的な形状に相対するパターンと
配線基板の特徴的な形状に相対するパターンを有する透
過性材料から成る薄いゲージで構成されていることで、
電子部品と配線基板の位置決め調整時の近接距離は最小
とすることが可能となる。本発明によれば、このように
してボンディングチャックの移動機構の精度の影響を最
小限度とすることができ、高精度の搭載が可能な電子部
品搭載装置が得られる。

【００７４】また、本発明の電子部品搭載装置は、前記
ゲージの電子部品の特徴的な形状に相対するパターンが
電子部品の電極または専用の位置決めマークに相対する
パターンで構成されていることで、電子部品の特徴的な
形状とゲージのパターンの位置決め調整を容易にすると
ともに高精度な位置決め調整を可能としている。

【００７５】同様に、本発明の電子部品搭載装置は、前
記ゲージの配線基板の特徴的な形状に相対するパターン
が配線基板上のボンディングパッドまたは専用の位置決
めマークに相対するパターンで構成されていることで、
配線基板の特徴的な形状とゲージのパターンの位置決め
調整を容易にするとともに高精度な位置決め調整を可能
としている。

【００７６】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターン
は、これらを撮像するための光学系の焦点深度内に同一
視野で配置され、かつ配線基板の特徴的な形状と前記透
過性材料から成る薄いゲージの配線基板の前記特徴的な
形状に相対するパターンは、これらを撮像するための光
学系の焦点深度内に同一視野で配置されることから、位
置を比較する対象である電子部品の特徴的な形状と前記
透過性材料から成る薄いゲージの電子部品の前記特徴的
な形状に相対するパターンあるいは配線基板の特徴的な
形状と前記透過性材料から成る薄いゲージの配線基板の
前記特徴的な形状に相対するパターンを同時に一つの像
として撮像することができ、光学系の位置精度や倍率の
安定性に対して寛容度が高く、通常は十分に固定される
べき光学系も移動が可能なり、光学系のキャリブレーシ
ョンおよび電子部品装置の移動機構や光学系の精度管理
を頻繁に行う必要がない。

【００７７】また、本発明の電子部品搭載装置は、電子
部品の特徴的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲー
ジの電子部品の前記特徴的な形状に相対するパターンを
同時に撮像するための光学系は、前記ゲージによって隔
てられる二つの空間のうちの電子部品を保持するボンデ
ィングチャックと同一の空間側に配置され、前記光学系
の光軸をゲージによって隔てられた二つの空間のうちの
光学系の配置されている側と異なる空間において反転さ
せるミラーまたはプリズムを持つことから、電子部品の
特徴的な形状とゲージの電子部品の前記特徴的な形状に
相対するパターンを同時に撮像するための光学系と配線
基板の特徴的な形状とゲージの配線基板の前記特徴的な
形状に相対するパターンを同時に撮像するための光学系
が同一の光学系で構成することが可能となり、シンプル
かつ低価格で高精度の搭載が可能な電子部品搭載装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における電子部品搭載装
置を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における電子部品搭載装置に適
応するゲージを示す平面図である。

【図３】本発明の実施例で用いた電子部品を電極側から
示す平面図である。

【図４】本発明の実施例で用いた配線基板をボンディン
グパッド側から示す平面図である。

【図５】本発明の第１の実施例における電子部品搭載装
置を示す側面図である。

【図６】本発明の第１の実施例における電子部品搭載装
置を示す側面図である。

【図７】本発明の第１の実施例における電子部品搭載装
置を示す側面図である。

【図８】本発明の第１の実施例における電子部品搭載装
置を示す側面図である。

【図９】本発明の実施例における電子部品搭載装置に適
応するゲージのパターンと電子部品の電極を示す平面図
である。

【図１０】本発明の実施例における電子部品搭載装置に
適応するゲージのパターンと電子部品の電極を示す平面
図である。

【図１１】本発明の実施例における電子部品搭載装置に
適応するゲージのパターンと配線基板の位置決めマーク
を示す平面図である。

【図１２】本発明の実施例における電子部品搭載装置に
適応するゲージのパターンと配線基板の位置決めマーク
を示す平面図である。

【図１３】本発明の第２の実施例における電子部品搭載
装置を示す断面図である。

【図１４】本発明の第２の実施例における電子部品搭載
装置を示す側面図である。

【図１５】本発明の第２の実施例における電子部品搭載
装置を示す側面図である。

【図１６】本発明の第２の実施例における電子部品搭載
装置を示す側面図である。

【図１７】本発明の第２の実施例における電子部品搭載
装置を示す側面図である。

【図１８】第１の従来例における電子部品搭載装置を示
す側面図である。

【図１９】第１の従来例における電子部品搭載装置を示
す側面図である。

【図２０】第２の従来例における電子部品搭載装置を示
す側面図である。

【図２１】第２の従来例における電子部品搭載装置を示
す側面図である。

【符号の説明】

１ ゲージ ２ パターン ３ パターン １１ 電子部品 １２ 電極 １８ 電子部品認識光学系 ２１ 配線基板 ２３ 位置決めマーク ２８ 配線基板認識光学系 ３１ 認識光学系 ３４ ミラーユニット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品をボンディングチャックによっ
   て保持した後、配線基板上の所定の位置に搭載する電子
   部品搭載装置において、第３の部材であるゲージに対し
   て電子部品を位置決め調整しかつ前記ゲージに対して配
   線基板を位置決め調整することで、前記第３の部材であ
   るゲージを介して電子部品と配線基板の相対位置を位置
   決め調整して搭載することを特徴とする電子部品搭載装
   置。
2. 【請求項２】 前記ゲージは配線基板と平行に移動可能
   なゲージスライドに設置され、前記ゲージを電子部品と
   配線基板を近接させた際の電子部品と配線基板の間隙に
   前記ゲージスライドによって配置して電子部品と配線基
   板の相対位置を位置決め調整することを特徴とする請求
   項１記載の電子部品搭載装置。
3. 【請求項３】 前記ゲージは電子部品の特徴的な形状に
   相対するパターンと配線基板の特徴的な形状に相対する
   パターンを有する透過性材料から成る薄いゲージである
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品搭載装
   置。
4. 【請求項４】 前記ゲージの電子部品の特徴的な形状に
   相対するパターンが電子部品の電極または専用の位置決
   めマークに相対するパターンであることを特徴とする請
   求項３記載の電子部品搭載装置。
5. 【請求項５】 前記ゲージの配線基板の特徴的な形状に
   相対するパターンが配線基板上のボンディングパッドま
   たは専用の位置決めマークに相対するパターンであるこ
   とを特徴とする請求項３記載の電子部品搭載装置。
6. 【請求項６】 電子部品の特徴的な形状と前記透過性材
   料から成る薄いゲージの電子部品の前記特徴的な形状に
   相対するパターンは、これらを撮像するための光学系の
   焦点深度内に同一視野で配置され、かつ配線基板の特徴
   的な形状と前記透過性材料から成る薄いゲージの配線基
   板の前記特徴的な形状に相対するパターンは、これらを
   撮像するための光学系の焦点深度内に同一視野で配置さ
   れることを特徴とする請求項３記載の電子部品搭載装
   置。
7. 【請求項７】 電子部品の特徴的な形状と前記透過性材
   料から成る薄いゲージの電子部品の前記特徴的な形状に
   相対するパターンを同時に撮像するための光学系は、前
   記ゲージによって隔てられる二つの空間のうちの電子部
   品を保持するボンディングチャックと同一の空間側に配
   置され、前記光学系の光軸をゲージによって隔てられた
   二つの空間のうちの光学系の配置されている側と異なる
   空間において反転させるミラーまたはプリズムを持つこ
   とを特徴とする請求項３記載の電子部品搭載装置。