JPH11330156A - 電子部品実装装置及びその方法 - Google Patents
電子部品実装装置及びその方法Info
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- JPH11330156A JPH11330156A JP10127711A JP12771198A JPH11330156A JP H11330156 A JPH11330156 A JP H11330156A JP 10127711 A JP10127711 A JP 10127711A JP 12771198 A JP12771198 A JP 12771198A JP H11330156 A JPH11330156 A JP H11330156A
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Abstract
るツールとステージの平行度の調整を短時間で行うこと
ができ、かつ、定量評価できる電子部品実装装置及びそ
の方法を提供する。 【解決手段】 実装ヘッド30の下端に配置されかつ電
子部品を押圧可能なツール35と、ツールよりも上方に
位置し、かつ、ツールを前後左右に傾動調整可能な傾動
調整機構450と、電子部品が実装されるべき対象物4
00を載置する透明なステージ181と、ステージの対
象物載置面に対して光を照射する照明装置90と、ツー
ルをステージの対象物載置面に接触させた状態で照明装
置からの光によりニュートン干渉縞を検出する撮像装置
80とを備えて、ニュートン干渉縞をツールの中心に対
して前後左右に均等に位置させるように傾動調整機構に
よりステージに対するツールの平行度を調整したのち、
ツールにより電子部品をステージ上の対象物に実装す
る。
Description
置などのガラス基板などの対象物にICなどの電子部品
を実装するCOG(Chip On Glass)やICなどの電
子部品がすでに実装されたテープ状の部材を上記ガラス
基板などの対象物に実装するTCP(TapeCarrier Pack
age)実装時に必要とされるツールとステージの平行度
を調整することができる電子部品実装装置及びその方法
に関する。
基板などに電子部品を実装するCOG(Chip On Glas
s)実装方法としては種々のものが知られている。例え
ば、液晶表示装置のガラス基板をステージに載置し、ガ
ラス基板に実装すべき電子部品をツールにより真空吸着
して保持したのち、ツールに保持された電子部品の電極
とステージ上のガラス基板の電極に対してACF(異方
性導電性フィルム)を介して仮圧着したのち、加熱した
ツールをステージに向けてさらに押圧することにより、
電子部品をガラス基板に本圧着させて電子部品の電極と
ガラス基板の電極とを電気的に接続させるように実装す
るCOG(Chip On Glass)実装が行われている。こ
のようなものでは、電子部品をガラス基板に押圧実装す
るとき、ツールとステージの両者の平行度が大きく異な
ると、両者の電極間の電気的接続が良好に行われず、実
装精度が低下するため、実装前に、ツールとステージの
両者の平行度の調整及び管理を精度良く行う必要があ
る。このため、従来では、電子部品チップのバンプ変色
度合いによる現物判定を行っている。すなわち、ツール
により電子部品を保持し、ステージ上に載置したガラス
基板に押し付けて実際に圧着させ、電子部品のバンプの
つぶれ具合により色が異なることを利用して、ツールと
ステージの両者の平行度の調整及び管理を行うようにし
ている。
造のものでは、電子部品とガラス基板を使用して実際に
実装を行って平行度の調整を行うため、一旦、実装を行
わなければ平行度が所望の制度まで調整されたか否か判
断することができず、平行度調整に時間がかかるととも
に、変色度合いによる判断であるため定量評価できない
などの問題点がある。従って、本発明の目的は、上記問
題を解決することにあって、COG実装やTCP実装な
どの圧着時に必要とされるツールとステージの平行度の
調整を短時間で行うことができる電子部品実装装置及び
その方法を提供することにある。
に、本発明は以下のように構成する。本発明の第1態様
によれば、実装ヘッドの下端に配置されかつ電子部品を
押圧可能なツールと、上記実装ヘッドの下端の上記ツー
ルよりも上方に位置し、かつ、上記ツールを前後左右に
傾動調整可能な傾動調整機構と、上記電子部品が実装さ
れるべき対象物を載置する透明なステージと、上記ステ
ージの上記対象物の載置面に対して光を照射する照明装
置と、上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に
接触させた状態で、上記照明装置から照明された光によ
り生じたニュートン干渉縞を検出する撮像装置とを備え
て、上記ニュートン干渉縞を上記ツールの中心に対して
前後左右に均等に位置させるように上記傾動調整機構に
より上記ステージに対する上記ツールの平行度を調整し
たのち、上記ツールにより上記電子部品を上記ステージ
上の上記対象物に押圧して実装するようにしたことを特
徴とする電子部品実装装置を提供する。本発明の第2態
様によれば、上記傾動調整機構は、前後調整用ねじ軸
と、該前後調整用ねじ軸の先端に連結された楔とを備え
て、上記前後調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記
楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対して出し入
れして上記ツールを前後方向に傾動調整するとともに、
左右調整用ねじ軸と、該左右調整用ねじ軸の先端に連結
された楔とを備えて、上記左右調整用ねじ軸を正逆方向
に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロッ
クに対して出し入れして上記ツールを左右方向に傾動調
整する第1態様に記載の電子部品実装装置を提供する。
本発明の第3態様によれば、上記傾動調整機構は、前後
調整用マイクロメータと、該マイクロメータの先端に連
結された楔とを備えて、上記前後調整用マイクロメータ
を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する
支持ブロックに対して出し入れして上記ツールを前後方
向に傾動調整するとともに、左右調整用マイクロメータ
と、該マイクロメータの先端に連結された楔とを備え
て、上記左右調整用マイクロメータを正逆方向に回転さ
せて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対し
て出し入れして上記ツールを左右方向に傾動調整する第
1態様に記載の電子部品実装装置を提供する。本発明の
第4態様によれば、上記ツールを上下動させる駆動装置
と、上記前後調整用マイクロメータを正逆方向に回転さ
せる前後調整用駆動装置と、上記左右調整用マイクロメ
ータを正逆方向に回転させる左右調整用駆動装置と、上
記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触させ
た状態で、上記照明装置から照明された光により生じた
ニュートン干渉縞を上記撮像装置で検出したのち、該撮
像装置からの上記ニュートン干渉縞の画像を取り込んだ
のち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求める画像処理
部と、上記求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が
所定の本数及び位置に一致するか否か判断する判断部
と、上記判断部での判断結果に基づき、上記前後調整用
駆動装置と上記左右調整用駆動装置のいずれか一方又は
両方を駆動して、上記ツールを前後及び左右又は前後左
右方向に傾動調整して、平行度調整を行う請求項3に記
載の電子部品実装装置を提供する。本発明の第5態様に
よれば、実装ヘッドの下端に配置されかつ電子部品を押
圧可能なツールを、上記電子部品が実装されるべき対象
物を載置する透明なステージの対象物の載置面に接触さ
せ、上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接
触させた状態で、照明装置から光を照明して生じたニュ
ートン干渉縞を検出し、上記ニュートン干渉縞を上記ツ
ールの中心に対して前後左右に均等に位置させるよう
に、上記ツールを前後左右に傾動調整可能な傾動調整機
構により上記ステージに対する上記ツールの平行度を調
整し、その後、上記ツールにより上記電子部品を上記ス
テージ上の上記対象物に押圧して実装するようにしたこ
とを特徴とする電子部品実装方法を提供する。本発明の
第6態様によれば、上記ツールを上記ステージの上記対
象物載置面に接触させた状態で、上記照明装置から照明
された光により生じたニュートン干渉縞の画像を取り込
んだのち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求め、上記
求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が所定の本数
及び位置に一致するか否か判断し、上記判断結果に基づ
き、上記ツールを前後及び左右又は前後左右方向に傾動
調整して、平行度調整を行う第5態様に記載の電子部品
実装方法を提供する。
態を図面に基づいて詳細に説明する。
実装装置及びその方法は、図1,3に示すように、実装
ヘッド30のツール35とステージ181の平行度測定
システムを備えるものであり、4本の実装ヘッド30の
それぞれの下端に配置されかつICやICなどの電子部
品がすでに実装されたテープ状の部材などの電子部品4
01をそれぞれ押圧するツール35と、実装ヘッド30
の下端の上記ツール35よりも上方に位置しかつツール
35を前後左右方向に傾動調整可能な傾動調整機構45
0と、上記電子部品401が実装されるべき対象物例え
ば液晶表示装置などのガラス基板400を載置する石英
などからなる透明なステージ181と、上記ステージ1
81の上記ガラス基板400の載置面181aに対して
光を照射する照明装置90と、上記1本のツール35を
上記ステージ181の上記ガラス基板載置面181aに
接触させた状態で、上記照明装置90から照明された光
によりステージ181のガラス基板載置面181aに生
じるニュートン干渉縞を検出する撮像装置例えばカメラ
80とを備えて構成している。よって、上記カメラ80
は85に設けられており、カメラ80により撮像された
上記ニュートン干渉縞を上記ツール35の中心に対して
前後左右方向に均等に位置させるように上記傾動調整機
構450により上記ステージ181に対する上記ツール
35の平行度を調整したのち、図2に示すように、上記
ツール35により上記電子部品401を上記ステージ1
81上の上記ガラス基板400に実装するようにしてい
る。なお、10はツール35を電子部品の本圧着時に所
定の温度まで加熱するためのヒータである。なお、図2
において、430は仮圧着用のツールである。
て、上記照明装置90の照射光線の照射方向とカメラ8
0の受光方向とは等角をなすように配置することが必要
である。すなわち、ステージ181に対する上記照明装
置90の照射光線の照射方向とステージ181の上下方
向とのなす角度θ2と、ステージ181に対する上記カ
メラ80の受光方向とステージ181の上下方向とのな
す角度θ1は等しくする。このため、照明装置90は、
両側端面を軸94により照明装置支持体95に固定され
たコ字状の照明装置支持部材93に対して回動可能に支
持して角度調整可能としている。図3に示すように、例
えば、手前側から奥側に向けて照明装置90とカメラ8
0とを一体的に作業者が手動で移動させながら、又は、
移動させるとともに検出位置で適宜停止させながら、手
前側のツール35から1本ずつ順にニュートン干渉縞を
生じさせて検出するようにしている。上記照明装置90
は、濃淡さえ検出できればよいため単色光に近く安価で
かつ高照度が得られるため、対象となるツール35に応
じて、LEDを多数個配列するとともに、照明装置表面
に拡散板91を取付けて、散乱光として照明するのが好
ましい。なお、カメラ80をツール35の垂直(真下)
に配した場合、干渉縞は観察できないため好ましくな
い。また、カメラ80には絞りを設けるか、照明装置側
に光量調節機構を備えて、最適な光量を得るようにする
のが好ましい。また、実装ヘッド30のツール35の直
下にステージ181を配置し、ステージ181の底面は
電子部品実装装置の設備用ベースプレート120により
支持して十分な剛性を確保するようにする。
る4個の実装ヘッド本体44及びツール側ブロック45
の背面にそれぞれ断面コ字状上下ガイド部材63を設
け、4枚の可動板60の表面において上下方向に延びて
固定された4本のレール64を、上下ガイド部材63の
溝63a内にそれぞれ移動可能に嵌合させて、4本の実
装ヘッド30を4枚の可動板60に対して4本のレール
64沿いに上下方向に移動可能に案内する。駆動モータ
50は図示しないボールねじを回転させ、該ボールねじ
に螺合して上下動するナット部に連結した駆動板65と
4個の実装ヘッド本体44とが連結されている。よっ
て、駆動モータ50の駆動により駆動板65が下降する
と4個の実装ヘッド本体44が一体的に4本のレール6
1により案内されつつ下降する一方、駆動モータ50の
逆駆動により駆動板65が上昇すると、4個の実装ヘッ
ド本体44が一体的に4本のレール61により案内され
つつ上昇するようにしている。また、各可動板60の背
面にそれぞれ上下2個ずつ上下方向とは直交する横方向
に延びる断面コ字状横ガイド部材61を設け、支持体5
9の表面において横方向に延びて固定された4本のレー
ル62を、横ガイド部材61の溝61a内にそれぞれ移
動可能に嵌合させて、4本の実装ヘッド30を可動板6
0とともに支持体59に対して4本のレール62沿いに
横方向に移動可能に案内する。作業者が、電子部品の実
装位置に対応して、4枚の可動板60を横方向において
所定の位置までそれぞれ移動させると、4枚の可動板6
0を介して4個の実装ヘッド本体44がそれぞれ4本の
レール62により案内されつつ移動する。
すように、実装ヘッド本体44の上端部にツール下降位
置調整用空気シリンダ41を備え、空気シリンダ41の
ピストンロッド先端に上端が連結されかつ屈曲部が軸4
3により上記実装ヘッド本体44に回動自在に支持され
下端がツール側ブロック45の上面に連結されたレバー
42と、ツール側ブロック45の下端に支持されたツー
ル35とを備えている。46は2本の引っ張りバネであ
り、実装ヘッド本体44に対してツール側ブロック45
を上昇させる方向に常時付勢している。よって、空気シ
リンダ41を駆動してそのピストンロッドを実装ヘッド
本体44側に突出させることにより、レバー42が軸4
3を中心に回動して、上記2本のバネ46の付勢力に抗
してツール側ブロック45を実装ヘッド本体44に対し
て下方に移動させて、ツール35の下面の位置調整する
か、又は必要なツール35のみ選択的にさらに下降させ
て圧着動作に使用することができるようにする。
5を前後左右方向に傾動調整可能な傾動調整機構450
を備えている。この傾動調整機構450は、ツール35
を図1において電子部品実装装置の前後方向及び左右方
向に傾動調整するものである。
固定し、楔をC字状の調整ブロックの切欠き部分に対し
て出し入れすることにより、調整ブロックを上下方向に
弾性的に撓ませてツール35を図1において電子部品実
装装置の前後方向及び左右方向に傾動調整するものであ
る。
8に示すように、実装ヘッド30の上記ツール側ブロッ
ク45の上側のC字状調整ブロック40の左右を半分に
分割し、その左側をくりぬき、右側の切欠き40a内に
楔39を挿入している。楔39に取り付けたマイクロメ
ータ31のヘッドを正逆回転させることにより楔39を
前後させて、左右の傾きを調整する。楔39は、図6
(A),(B),(C)に示すように、調整し易くする
ために、楔39の上下の面のテーパ部分の摺動抵抗を押
さえるべく、楔39の移動方向の断面形状において図6
(C)に示すように凹部39bを形成して、楔39と調
整ブロック40との間での摺動面を小さくしている。ま
た、楔39の中央には、長穴39bを形成し、調整ブロ
ック40の切欠き40a部分に形成された座ぐり部40
bに皿バネ27を介してボルト22の先端部22aをね
じ込み、座ぐり部40bの座ぐり面とボルト22の頭部
との間に配置された皿バネ27の例えば約80kgfの付
勢力により、調整ブロック40が楔39を常時締め付け
るようにしている。これは、特に楔39を調整ブロック
40に対して抜き方向に動かす場合、ツール全体の剛性
が無くならないようにするため、上記皿バネ27で一定
テンションを与えることが必要であるからである。左右
方向調整用の場合には、正確には図6(B)のように、
左右方向調整用楔39の側面に左右方向調整用マイクロ
メータ31の先端が連結されており、マイクロメータ3
1は支持ブロック28に対して支持ピン28aにより軸
方向に移動不可に支持されており、図8に示すように、
マイクロメータ31のヘッドを正逆回転させることによ
り、楔39を矢印Cのように前後方向に移動させて、調
整ブロック40を矢印D方向に弾性変形させて、左右方
向の傾動調整を行う。
示すように、実装ヘッド30の上記ツール側ブロック4
5の下側のC字状調整ブロック37の前後を半分に分割
し、その後側をくりぬき、前側の切欠き37a内に楔3
8を挿入している。楔38に取り付けた前後方向調整用
マイクロメータ32のヘッドを正逆回転させることによ
り楔38を前後させて、前後の傾きを調整する。楔38
は、図6(A),(C)に示すように、調整し易くする
ために、楔39と同様に、楔38の上下の面のテーパ部
分の摺動抵抗を押さえるべく、楔38の移動方向の断面
形状において図6(C)に示すように凹部38bを形成
して、楔38と調整ブロック37との間での摺動面を小
さくしている。また、楔38の中央には、長穴38bを
形成し、調整ブロック37の切欠き37a部分に形成さ
れた座ぐり部37bに皿バネ27を介してボルト22の
先端部22aをねじ込み、座ぐり部37bの座ぐり面と
ボルト22の頭部との間に配置された皿バネ27の例え
ば約80kgfの付勢力により、調整ブロック37が楔3
8を常時締め付けるようにしている。これは、特に楔3
8を調整ブロック37に対して抜き方向に動かす場合、
ツール全体の剛性が無くならないようにするため、上記
皿バネ27で一定テンションを与えることが必要である
からである。前後方向調整用の場合には、正確には図6
(A)のように、前後方向調整用楔38の前面に前後方
向調整用マイクロメータ32の先端が連結されており、
マイクロメータ32は支持ブロック29に対して支持ピ
ン29aにより軸方向に移動不可に支持されており、図
7に示すように、マイクロメータ32のヘッドを正逆回
転させることにより、楔38を矢印Aのように前後方向
に移動させて、調整ブロック37を矢印B方向に弾性変
形させて、前後方向の傾動調整を行う。
度が小さい場合には調整代が小さいが上下剛性が大きく
なる一方、角度が大きい場合には調整代が大きいが上下
剛性小となることから、結局、ツール35の下面の安定
性を考えて例えば2°程度とするのが好ましい。
に電子部品実装を行う前に、実装ヘッド30のツール3
5の下面をステージ181のガラス基板載置面181a
に直接押し付けた状態で、透明なステージ181内に照
明装置90から光線を照射して、該ステージ181のガ
ラス基板載置面181aとツール35の下面との当接面
で干渉縞を発生させ、その干渉縞をカメラ80で検出
し、検出された干渉縞がツール35の中心に対して均等
に位置するように、ツール35を実装ヘッド30に対し
て上記マイクロメータ31,32を適宜正逆回転させて
調整ブロック40,37に対して楔39,38を出し入
れして、前後及び左右、又は前後若しくは左右方向の傾
きを調整することにより、ステージ181のガラス基板
載置面181aとツール35の下面との平行度の調整及
び管理を行う。
面に浮かんだ油膜や透明薄膜の裏表面によって生ずる光
の干渉現象を用いて精密な球面や平面を測定する方法と
して知られており、ニュートン干渉縞(ニュートンリン
グ)のパターン形状から平面や球面の状態を観察するも
のである。以下、このニュートン干渉縞について説明す
る。
面である球面102aと平面102bとを有する平凸レ
ンズ102の凸面102aをガラス平面板103の上に
置くと、凸面102aと平面103の間の楔形状の空気
層106によって、図9(B)に示すように、同心円の
干渉縞110が得られる。投射光が単色光の場合には、
明るい部分104と暗い部分105とが交互に明暗をな
す円環の干渉縞110となる。投射光の波長が長い程、
間隔が広くなる。白色光の場合には、着色同心円環とな
る。これをニュートン干渉縞という。
る原理についてさらに説明する。図9(A)において、
面ABに対して、単色光IPが垂直に入射したとする。
BCE間の空気層106は楔形の薄層をなしており、Q
点での反射光とR点での反射光が干渉する。空気層10
6の厚さ(レンズ102と平面板103との間の空気層
106の厚さ)QR=dは、半径(レンズ102の中心
から光源の入射点Cまでの距離)xとともに増大する。
点Qでの反射は、位相の変化λ/Wを伴うから、両点で
の反射光の光路差Δは、Δ=2d−(λ/2)である。
図9(C)からわかるように、(2R−d)/x=x/
dとなる。これを変形して(2R−d)d=x2とな
る。ここで、dはRに比べて十分小さいから、2Rd≒
x2とすると、2d=x2/R、とすることができる。従
って、位相差Δは、明リング104では、x2/R=
{(2m+1)λ}/2となり、暗リング105では、
x2/R=2mλ/2となる。この関係によって、干渉
縞110の中心は、暗点となり、その周囲に明暗の同心
リングが見られる。透過波では、干渉縞110の中心は
明点となり、反射波と明暗が反対となる。このようにし
て、ステージ181のガラス基板載置面181aとツー
ル35の下面との当接面で発生するニュートン干渉縞を
検出して、平行度の調整に利用する。
について説明する。 (I)ツール35の下面がフラットな場合 ツール35の下面が比較的フラットである場合は、図1
1(C),(D)のようにニュートン干渉縞220は縞
状となる。更に面が良好であると一色となる。図11
(A)では、ツール35の下面とステージ181のガラ
ス基板載置面181aとの間に2λの隙間が形成されて
いるとする。この場合には、ツール35の下面とステー
ジ181のガラス基板載置面181aとの間の薄い空気
層206での薄膜の干渉の原理によって縞を見ることが
できる。λ/2ごとに平行な縞220が現れる。図11
(B)のようにλ/2以上(赤色≒650nm、λ/2
=0.33μm)の隙間があると、λ/2の隙間がある
ところに縞220が現れるので観測することができる。
図11(B)においては、ツール35の下面とステージ
181のガラス基板載置面181aとの間の隙間がλよ
り小さい場合においては、縞が左に移動して現れること
になる。 (II)ツール35の下面が凸面、凹面の場合 ツール35の下面が凸面または凹面になっている場合に
は、図12,13において、ステージ181のガラス基
板載置面181aであるABCDまたは、ツール35の
下面であるEFGHにおいて、いずれもCとGの部分が
接しているとすると、A,E部分の間には薄い空気層2
16ができて、λ/2ごとに湾曲した縦縞212を生じ
る。この縞は、図12に示すように、ツール35の下面
が凸面の場合には接点となっているCG側から見て凸型
となるように現れる。また、図13に示すように、ツー
ル35の下面が凹面の場合には接点となっているCG側
から見て凹型となるように現れる。
ついて説明する。図14では多数の干渉縞を記している
が、この読み取り方は、干渉縞の本数が少ない場合(平
行度が良好な場合)にも定量的に干渉縞から平行度を読
み取ることができる。すなわち、図中、円形の枠はカメ
ラ80の視野を示し、この視野の中央の2本の縞aとb
と、縞aの両端を結んだA,Bの点線と縞との関係に着
目する。図14(A)においては、A,Bの点線と縞b
とが接しているため、(λ/2)*1=λ/2となり、
縞の数は1本とする。図14(B)においては、A,B
の点線が縞aと縞bとの中央に位置しているため、(λ
/2)*(1/2)=λ/4となり、縞の数は0.5本
とする。図14(C)においては、A,Bの点線は縞a
と縞bとの間の1/3の位置に位置しているため、(λ
/2)*(1/3)=λ/6となり、縞の数は0.3本
とする。いずれも、接点が左側にあれば低面であり、右
側にあれば高面である。
形態にかかる電子部品実装装置におけるツールとステー
ジとの間での平行度の調整方法の具体的な工程は以下の
とおりである。まず、粗調整について説明する。この粗
調整は、ツール35とステージ181との間での平行度
を精度良く調整する本調整の前に、予めほぼ平行を出す
ようにするものであり、ツール35とステージ181と
の間でほぼ平行が出ている場合は不要である。まず、照
明装置90のLED電源をONにして、LEDより構成
する照明装置90を点灯する。次に、カメラ80を所定
位置にセットする。次いで、平行度をきわめて精度よく
測定する場合には、ガラス基板を載置する石英ステージ
181の上面及び電子部品を押圧するツール35の下面
をクリーニングし、清浄であることを確認する。石英ス
テージ181の上面及びツール35の下面には埃、S
i、ガラス破片などが一切無いことが好ましく、もし、
石英ステージ181の上面又はツール35の下面に埃、
Si、ガラス破片などが少しでも存在すれば、平行度調
整に誤差が生じる可能性があるため好ましくない。ま
た、ツール35の下面への有機物の付着も平行度が出な
い原因となりうるので好ましくない。しかしながら、通
常の電子部品実装工程では、要求される平行度の精度に
もよるが、ここまで厳密にクリーニングする必要はない
と思われる。次いで、ツール35を常温のまま、ツール
35に対する荷重を1〜2kgfにセットして、駆動モー
タ50を駆動させて実装ヘッド30を下降させるととも
にシリンダ41を駆動させることにより、ツール35の
下面を石英ステージ181のガラス基板載置面181a
に直接接触させて石英ステージ181を押圧する。図1
0(A)に示すように、干渉縞210の中心黒点211
が実装ヘッド30の前後左右方向においてツール35の
下面の中心になるように、作業者が、左右調整マイクロ
メーター31又は前後調整マイクロメーター32又はそ
の両方を正逆回転させて楔39,38をそれぞれ調整ブ
ロック40,37に対して出し入れして傾動調整する。
例えば、図10(B)に示すように、干渉縞210の中
心が左側に偏っている場合には、ツール35の右側を下
げる必要があるため、マイクロメータ31のヘッドを回
転させて図8において楔39を調整ブロック40に対し
てC方向奥側に移動させて、図10(A)に示すよう
に、干渉縞210の中心黒点211が実装ヘッド30の
前後左右方向においてツール35の下面の中心になるよ
うにする。また、図10(C)に示すように、干渉縞2
10の中心が図の上側(実際には装置の奥側)に偏って
いる場合には、ツール35の下側(手前側)を下げる必
要があるため、マイクロメータ32のヘッドを回転させ
て図7において楔38を調整ブロック37に対してA方
向奥側に移動させて、図10(A)に示すように、干渉
縞210の中心黒点211が実装ヘッド30の前後左右
方向においてツール35の下面の中心になるようにす
る。ここで、ツール35が例えばCVDダイヤモンドコ
ートツール(例えば住友電工製のSFツール)の場合で
は、常温時のツール平行度は1.5〜2μm程度である
ので、干渉縞210の本数は概ね6本以下となるように
調整する。中心の黒点(暗リング)211は、0次すな
わちツール35とステージ181が接触しているポイン
トである。また、干渉縞210の本数は明リング(白い
模様)212の本数を数える。ここで、照明装置である
LEDからの照明光の波長は660nmであるから、干渉
縞1本はλ/2=0.33μmであるため、干渉縞1本
についてツール35とステージ181の隙間が、0.3
3μm生じていることになる。次いで、荷重を本圧着荷
重(例えば36.2kgf)に増加するように設定して、
駆動モータ50を駆動させて実装ヘッド30を下降させ
るとともにシリンダ41を駆動させることにより、ツー
ル35の下面を石英ステージ181のガラス基板載置面
181aに直接接触させて石英ステージ181を押圧す
る。そして、作業者が目視により干渉縞を再度確認し
て、前後左右方向がほぼ均等であることを確認して、粗
調整を終了する。但し、画面の左右方向は一致している
が、カメラ80の視野内では前後方向は実際とは逆にな
るので、前後調整時には作業者には注意が必要である。
0により、ツール35を所定本圧着温度(例えば250
℃)まで加熱する。次いで、照明装置90のLED電源
をONしてLEDの照明装置90を点灯する。次いで、
カメラ80を所定位置にセットする。次いで、ガラス基
板を載置する石英ステージ181の上面及び電子部品を
押圧するツール35の下面をクリーニングし、清浄であ
ることを確認する。しかしながら、通常の電子部品実装
工程では、要求される平行度の精度にもよるが、ここま
で厳密にクリーニングなどする必要はないと思われる。
次いで、ツール荷重を1〜2kgfに設定して、駆動モー
タ50を駆動させて実装ヘッド30を下降させるととも
にシリンダ41を駆動させることにより、ツール35の
下面を石英ステージ181のガラス基板載置面181a
に直接接触させて石英ステージ181を押圧する。図1
0(A)に示すように干渉縞210の中心黒点211が
実装ヘッド30の前後左右方向においてツール35の下
面の中心になり、かつ縞模様が前後左右方向で、完全に
均等になるように、作業者が、左右調整マイクロメータ
ー31又は前後調整マイクロメーター32又はその両方
を正逆回転調整する。調整動作は粗調整時と同様であ
る。次に、荷重を本圧着荷重(例えば36.2kgf)に
増加するように設定して、駆動モータ50を駆動させて
実装ヘッド30を下降させるとともにシリンダ41を駆
動させることにより、ツール35の下面を石英ステージ
181のガラス基板載置面181aに直接接触させて石
英ステージ181を押圧する。作業者が目視により干渉
縞210を再度確認して、前後左右方向が完全に均等で
あることを確認する。ここで、ツール35が上記CVD
ダイヤモンドコートツールである場合には、本圧着時の
250℃加熱時のツール平行度は1μm以下であるの
で、ツール35の干渉縞210の本数は3本以下となる
ように調整する。中心の黒点(暗リング)211は、0
次すなわちツール35とステージ181が接触している
ポイントである。また、干渉縞210の本数は明リング
(白い模様)212の本数を数える。ここで、照明装置
であるLEDからの照明光の波長は660nmであるか
ら、干渉縞1本はλ/2=0.33μmであるため、干
渉縞1本についてツール35とステージ181の隙間
が、0.33μm生じていることになる。なお、実際に
は、ステージ181やツール35の若干の変形により、
1本以下に合わせることが可能である。本調整終了後、
経時変化やゴミ付着のチェック時にも、例えば低荷重2
kgfと高荷重40kgfの両方での確認を行うことが必要で
ある。なぜならば、高荷重で干渉縞本数が少なくても、
中心(暗リング)211がずれている場合、従来のバン
プ潰れ目視評価では、NGレベルとなることがある。従
って、必ず低荷重(2kgf程度)での干渉縞の測定が必
要である。なお、干渉縞の本数は少なければ少ないほ
ど、平行度の精度を高くすることができる。
装置での平行度の本調整のより具体的な実例について説
明する。まず、平行度の具体的な調整手順としては、2
kgf程度の低荷重で干渉縞の中心の暗リングがツール中
心に位置し、前後、左右で対称になる状態に傾動調整機
構450で調整する。この状態で、高精度の平行度を確
保するため干渉縞は3本以下となるようにする。ここ
で、照明装置であるLEDからの照明光の波長は660
nmであるから、干渉縞1本はλ/2=0.33μmであ
る。干渉縞による評価方法は、1〜2kgfの低荷重領域
で干渉縞観察した結果と、従来の現物評価で評価した結
果とほぼ一致する。但し、干渉縞の本数が3本以下(1
μm以下)であっても干渉縞の中心の暗リングすなわ
ち、ツールとステージの接触点がツールの中心部にくる
ように調整する必要がある。これは、30〜40kgfの
高荷重でステージを押圧した場合、干渉縞が1本以下で
あってもステージ及びヘッドが変形する現象が発生し、
従来の現物評価とは必ずしも一致しない場合が発生する
からである。上記干渉縞による平行度調整手順を用いる
ことにより、干渉縞による平行度評価は、従来の現物評
価法に替えることができる。
部品実装装置及びその方法の平行度調整によれば、作業
者が干渉縞を目視により見ながら、マイクロメータ3
1,32のヘッドを正逆回転させてツール35の傾動調
整を行うことができるため、従来の電子部品のバンプの
つぶれ具合の結果により平行度を調整する場合と比べ
て、非常に簡単に平行度の調整が可能である。すなわ
ち、従来の場合には、平行度を調整したのち、一旦、電
子部品実装を実際に行わなければ、平行度調整の結果が
判断できないといった問題がある。しかしながら、本実
施形態では、実際に電子部品実装を行わずとも平行度調
整を行うことができ、平行度調整は、低荷重(例えば5
kgf)で実装ヘッド30を上下動させてなじませながら
平行度を調整し、その後、高荷重(例えば30kgf)で
最終の平行度の微調整を行うのがよい。なお、逆に高荷
重で平行度調整したのち、低荷重で平行度調整を行うよ
うにしてもよい。
置及びその方法の平行度調整によれば、マイクロメータ
ー31,32を使用するため、定量的な管理を行うこと
ができる。また、上記傾動調整機構によれば、マイクロ
メーター31,32の回転に力が必要となるが、各楔3
9,38のテーパー角を小さくし、傾動調整機構組立時
に皿バネ27により予圧を与え、ボルト22のトルク管
理を行うことにより、小さな力で調整可能とすることが
できる。
ものではなく、その他種々の態様で実施できる。
0で照明するものに限らず、図15に示すように、複数
本たとえば3本のツール35をまとめて照明装置90で
照明させるため、照明装置290は、ツール35の本数
に応じてLED(発光ダイオード)を多数個配列し、照
明装置表面に拡散板291を取り付けるとともに、ツー
ル35の本数に応じてカメラ80を配置するようにし
て、3本のツール35において同時にニュートン干渉縞
を検出するようにしてもよい。この場合には、ツール3
5に対して照明装置とカメラを移動させる必要はなくな
る。なお、図15において、285は3本のカメラ80
を固定的に支持するカメラ支持体である。照明装置29
0は、両側端面を軸294により照明装置支持体295
に固定されたコ字状の照明装置支持部材293に対して
回動可能に支持して角度調整可能としている。
照明装置90とを連結部材703により一体的に結合し
た状態で、駆動モータ700の正逆回転駆動によりボー
ルねじ701を正逆回転させ、ボールねじ701と螺合
した螺合部702に固定された連結部材703をボール
ねじ軸方向沿いに進退移動させることにより、カメラ8
0と照明装置90とを平行度調整するツール35に対し
て移動させるようにしてもよい。このようにすれば、カ
メラ80と照明装置90の個数を増加させることなく平
行度調整を行うことができる。なお、図16において、
97はカメラ80と照明装置90の各支持部材の移動を
案内するレールである。このとき、図17に示すよう
に、電子部品実装装置のステージ181には、LCDパ
ネル400を保持するLCDパネル保持機構部121を
接近させる必要があるので、ステージ181とLCDパ
ネル保持機構部121との間の距離Lを小さくするよう
に移動機構を設ける必要がある。また、ステージ181
はツール35から大きな荷重を受けるため、ステージ1
81の下部に空洞を設けたくないため、実際には図16
のようにステージ181の下部を切欠くのではなく、ス
テージ181の下部に配置された電子部品実装装置設置
用ベースプレート720下で連結部材703により連結
したほうがよい。
調整機構を備える本実施形態の変形例について、図18
から20に基づいて以下に説明する。まず、予め荷重の
設定値及び要求される平行度(言い換えれば、要求され
る干渉縞の本数)などの平行度調整に必要な情報をキー
ボードなどの入力装置600から制御装置601に入力
して、平行度自動調整プログラムなどが記憶されている
メモリ662に記憶させておく。この状態で、ステップ
S1において、制御装置601からの制御に基づき駆動
モータ50を駆動して実装ヘッド30を下降させるとと
もに、制御装置601からの制御に基づきモータドライ
バ606を介して選択的に駆動された空気シリンダ41
により所望の実装ヘッド30をさらに下降させてツール
35の下面をステージ181のガラス基板載置面181
aに押圧させる。その後、ステップS2において、制御
装置601からの制御に基づき、照明装置90によりス
テージ181のガラス基板載置面すなわちツール押圧面
181aを照明してカメラ80によりニュートン干渉縞
の画像を画像取り込み部602に取り込む。次いで、ス
テップS4において、制御装置601からの制御に基づ
き、画像取り込み部602に取り込まれた画像に対して
画像処理部603で干渉縞の中心位置及び縞の本数を演
算して求めるなどの画像処理を行う。ステップS2での
画像取り込み後、すぐに、またはこの画像処理の間、ス
テップS3において、制御装置601からの制御に基づ
き、駆動モータ50などを逆駆動して実装ヘッド30を
元の位置まで上昇して次の押圧動作のために準備してお
く。その後、ステップS5において、制御装置601か
らの制御に基づき、画像処理部603での画像処理結果
に基づき、判断部604において、干渉縞の中心位置が
ツール35の中心に位置しているか否か、及び、干渉縞
の本数が要求される平行度に対応した本数になっている
か否か判断する。ステップS5において、もし、干渉縞
の中心位置がツール35の中心に位置しており、かつ、
干渉縞の本数が所望の本数であると、判断部604で判
断したならば、ステップS1に戻り、制御装置601か
らの制御に基づき、上記とは異なる荷重についての平行
度の測定を行う。すなわち、例えば、低荷重での平行度
調整が終了すると、高荷重での平行度調整を同様に行
う。ステップS5において、もし、干渉縞の中心位置が
ツール35の中心からずれているか、または、干渉縞の
本数が所望の本数でないと、判断部604で判断したな
らば、ステップS6において、制御装置601からの制
御に基づき、中心位置のずれ量及びずれ方向、又は所望
の本数との差を演算部605で演算する。次いで、ステ
ップS6において、制御装置601からの制御に基づ
き、演算部605での演算結果に基づき、モータドライ
バ607によりマイクロメータ31,32を正逆回転さ
せるモータ650を選択して該モータ650を回転させ
て調整ブロック40又は37又はその両方に対して楔3
9又は38又はその両方をそれぞれ出し入れして、ツー
ル35の傾動調整を行う。その後、ステップS1に戻
り、制御装置601からの制御に基づき、上記とは異な
る荷重についての平行度の測定を行う。よって、この例
によれば、平行度調整を定量的にかつ自動的に精度良く
行うことができる。なお、干渉縞の中心位置の調整にお
いては、実際には、電子部品のそり、撓み、電子部品上
のバンプ配列の不均一などを考慮することがあり、前後
左右において全くの対称となる位置に位置合わせするこ
とが少なく、前後又は左右に若干傾くように予めオフセ
ットを例えば0.3〜0.9μmの範囲内で持たせるこ
とがある。このような場合に対応するため、上記実施形
態のさらなる変形例として、図20に示すように、本圧
着時の温度、圧力などのプロセスデータのほか、電子部
品の厚みなど品種ごとのデータを部品ライブラリ663
を備え、この部品ライブラリ663内のデータに基づ
き、オフセット量演算部661で部品の品種ごとなど対
してにオフセット量を演算して部品ライブラリ663内
に記憶させておくことが可能である。そして、機種切り
替え時などにおいて、制御装置661の制御により、判
断部604での平行度判断においてオフセット量を考慮
して、前後左右のオフセットされた中心位置に干渉縞の
中心位置をあわせるように平行度調整を行うことによ
り、より実際に即した、部品の品種に応じた平行度調整
が行える。
用したものに限らず、ボルトなどの前後調整用ねじ軸
(前後調整用マイクロメータ32に対応)と、該前後調
整用ねじ軸の先端に連結された上記楔38とを備えて、
上記前後調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記楔を
上記ツールを支持する上記支持ブロック37に対して出
し入れして上記ツールを前後方向に傾動調整するととも
に、ボルトなどの左右調整用ねじ軸(左右調整用マイク
ロメータ31に対応)と、該左右調整用ねじ軸の先端に
連結された上記楔39とを備えて、上記左右調整用ねじ
軸を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持す
る上記支持ブロック40に対して出し入れして上記ツー
ルを左右方向に傾動調整するようにしてもよい。
品実装装置及びその方法の平行度調整によれば、作業者
が干渉縞を目視により見ながら、傾動調整機構により例
えばボルト又はマイクロメータのヘッドを正逆回転させ
てツールの傾動調整を行うことができるため、従来の電
子部品のバンプのつぶれ具合の結果により平行度を調整
する場合と比べて、非常に簡単に平行度の調整が可能で
ある。すなわち、従来の場合には、平行度を調整したの
ち、一旦、電子部品実装を実際に行わなければ、平行度
調整の結果が判断できないといった問題がある。しかし
ながら、本発明では、実際に電子部品実装を行わずとも
平行度調整を行うことができ、平行度調整は、低荷重
(例えば5kgf)で実装ヘッドを上下動させてなじませ
ながら平行度を調整し、その後、高荷重(例えば30kg
f)で最終の平行度の微調整を行うのがよい。なお、逆
に高荷重で平行度調整したのち、低荷重で平行度調整を
行うようにしてもよい。
置の概略斜視図である。
る状態の説明図である。
ある。
との関係を示す説明図である。
の拡大斜視図である。
子部品実装装置のツールの傾動調整機構のマイクロメー
タと楔などを示す説明図、前後調整用マイクロメータの
斜視図、上記楔の拡大斜視図である。
機構の前後調整を説明する説明図である。
機構の左右調整を説明する説明図である。
てツール下面とステージのガラス基板載置面との間で発
生するニュートン干渉縞についての説明図であって、
(A)は部材の配置関係を示す概略側面図、(B)はそ
の配置関係状態で形成されるニュートン干渉縞の図、
(C)は位置関係の説明図である。
ールの中心に位置しており、前後左右方向に均等に位置
する理想状態の図、(B)は上記ニュートン干渉縞の中
心が左側に偏った状態の図、(C)は上記ニュートン干
渉縞の中心が上側(装置の奥側)に偏った状態の図であ
る。
ージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明す
るため、ツールとステージとの関係を示す概略側面図、
(B)は(A)とは異なるツールとステージとの関係を
示す概略側面図、(C)は(A)のツールとステージと
の関係状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、(D)は
(B)のツールとステージとの関係状態でのカメラの視
野内の干渉縞の図である。
ージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明す
るため、ツールとステージとのさらに別の関係を示す概
略側面図、(B)は(A)のツールとステージとの関係
状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、(C)は(A)
とは異なるツールとステージとの関係を示す概略側面図
である。
ージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明す
るため、ツールとステージとのさらに別の関係を示す概
略側面図、(B)は(A)のツールとステージとの関係
状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、(C)は(A)
とは異なるツールとステージとの関係を示す概略側面図
である。
装置のカメラの視野内の干渉縞における面精度(平行
度)の読み取り方についての説明図である。
する電子部品実装装置の部分拡大斜視図である。
する電子部品実装装置の部分拡大斜視図である。
する電子部品実装装置の斜視図である。
である。
ク図である。
ク、28a,29a…支点ピン、30…実装ヘッド、3
1…左右方向調整用マイクロメータ、32…前後方向調
整用マイクロメータ、35…ツール、37,40…C字
状調整ブロック、37a,40a…切欠き、37b,4
0b…座ぐり部、38,39…楔、38a,39a…凹
部、38b,39b…長穴、41…ツール下降位置調整
用空気シリンダ、42…レバー、43…軸、44…実装
ヘッド本体、45…ツール側ブロック、46…引っ張り
バネ、50…駆動モータ、59…支持体、60…可動
板、61…横ガイド部材、61a…溝、62…レール、
63…上下ガイド部材、63a…溝、64…レール、6
5…駆動板、80…カメラ、85,285…カメラ支持
体、90,290…照明装置、91,291…拡散板、
93,293…照明装置支持部材、94,294…軸、
95,295…照明装置支持体、97…レール、102
…平凸レンズ、102a…球面、102b,103…平
面、104…干渉縞の明るい部分、105…干渉縞の暗
い部分、106…空気層、110…干渉縞、121…L
CDパネル保持機構部、181…ステージ、181a…
ガラス基板載置面、400…ガラス基板、401…電子
部品、450…傾動調整機構、703…連結部材、72
0…設備用ベースプレート。
Claims (6)
- 【請求項1】 実装ヘッド(30)の下端に配置されか
つ電子部品を押圧可能なツール(35)と、 上記実装ヘッド(30)の下端の上記ツールよりも上方
に位置し、かつ、上記ツールを前後左右に傾動調整可能
な傾動調整機構(450)と、 上記電子部品が実装されるべき対象物(400)を載置
する透明なステージ(181)と、 上記ステージの上記対象物の載置面に対して光を照射す
る照明装置(90)と、 上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触さ
せた状態で、上記照明装置から照明された光により生じ
たニュートン干渉縞を検出する撮像装置(80)とを備え
て、 上記ニュートン干渉縞を上記ツールの中心に対して前後
左右に均等に位置させるように上記傾動調整機構により
上記ステージに対する上記ツールの平行度を調整したの
ち、上記ツールにより上記電子部品を上記ステージ上の
上記対象物に押圧して実装するようにしたことを特徴と
する電子部品実装装置。 - 【請求項2】 上記傾動調整機構は、前後調整用ねじ軸
(32)と、該前後調整用ねじ軸の先端に連結された楔
(38)とを備えて、上記前後調整用ねじ軸を正逆方向
に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロッ
ク(37)に対して出し入れして上記ツールを前後方向
に傾動調整するとともに、左右調整用ねじ軸(31)
と、該左右調整用ねじ軸の先端に連結された楔(39)
とを備えて、上記左右調整用ねじ軸を正逆方向に回転さ
せて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロック(4
0)に対して出し入れして上記ツールを左右方向に傾動
調整する請求項1に記載の電子部品実装装置。 - 【請求項3】 上記傾動調整機構は、前後調整用マイク
ロメータ(32)と、該マイクロメータの先端に連結さ
れた楔(38)とを備えて、上記前後調整用マイクロメ
ータを正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持
する支持ブロック(37)に対して出し入れして上記ツ
ールを前後方向に傾動調整するとともに、左右調整用マ
イクロメータ(31)と、該マイクロメータの先端に連
結された楔(39)とを備えて、上記左右調整用マイク
ロメータを正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを
支持する支持ブロック(40)に対して出し入れして上
記ツールを左右方向に傾動調整する請求項1に記載の電
子部品実装装置。 - 【請求項4】 上記ツールを上下動させる駆動装置(5
0,41)と、 上記前後調整用マイクロメータ(32)を正逆方向に回
転させる前後調整用駆動装置(660)と、 上記左右調整用マイクロメータ(31)を正逆方向に回
転させる左右調整用駆動装置(660)と、 上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触さ
せた状態で、上記照明装置から照明された光により生じ
たニュートン干渉縞を上記撮像装置で検出したのち、該
撮像装置からの上記ニュートン干渉縞の画像を取り込ん
だのち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求める画像処
理部(603)と、 上記求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が所定の
本数及び位置に一致するか否か判断する判断部(60
4)と、 上記判断部での判断結果に基づき、上記前後調整用駆動
装置と上記左右調整用駆動装置のいずれか一方又は両方
を駆動して、上記ツールを前後及び左右又は前後左右方
向に傾動調整して、平行度調整を行う請求項3に記載の
電子部品実装装置。 - 【請求項5】 実装ヘッド(30)の下端に配置されか
つ電子部品を押圧可能なツール(35)を、上記電子部
品が実装されるべき対象物(400)を載置する透明な
ステージの対象物の載置面に接触させ、 上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触さ
せた状態で、照明装置から光を照明して生じたニュート
ン干渉縞を検出し、 上記ニュートン干渉縞を上記ツールの中心に対して前後
左右に均等に位置させるように、上記ツールを前後左右
に傾動調整可能な傾動調整機構により上記ステージに対
する上記ツールの平行度を調整し、 その後、上記ツールにより上記電子部品を上記ステージ
上の上記対象物に押圧して実装するようにしたことを特
徴とする電子部品実装方法。 - 【請求項6】 上記ツールを上記ステージの上記対象物
載置面に接触させた状態で、上記照明装置から照明され
た光により生じたニュートン干渉縞の画像を取り込んだ
のち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求め、 上記求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が所定の
本数及び位置に一致するか否か判断し、 上記判断結果に基づき、上記ツールを前後及び左右又は
前後左右方向に傾動調整して、平行度調整を行う請求項
5に記載の電子部品実装方法。
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---|---|---|---|
JP12771198A JP3759837B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 電子部品実装装置及びその方法 |
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JP12771198A JP3759837B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 電子部品実装装置及びその方法 |
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JPH11330156A true JPH11330156A (ja) | 1999-11-30 |
JP3759837B2 JP3759837B2 (ja) | 2006-03-29 |
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ID=14966826
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JP12771198A Expired - Lifetime JP3759837B2 (ja) | 1998-05-11 | 1998-05-11 | 電子部品実装装置及びその方法 |
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