JP3832460B2 - Electronic component mounting apparatus and electronic component mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する電子部品搭載装置および電子部品搭載方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method for mounting electronic components such as flip chips on a substrate.
電子部品を基板に搭載する際の所要位置精度の高度化に伴い、搭載時の電子部品と基板の位置ずれを画像認識によって補正する方法が広く用いられるようになっている。このような電子部品搭載装置として、供給部から電子部品を取出して表裏反転し所定の受け渡し位置まで移送する表裏反転装置と、表裏反転された電子部品を受け取って基板に移送搭載する搭載ヘッドを備えた構成のものが知られている(例えば特許文献1参照)。
近年電子機器の小型化が進展し、電子部品搭載装置においては、更なる高位置決め精度が求められるようになっている。しかしながら上述の先行技術においては、供給部から取り出す際の位置誤差や、移送途中で生じる位置ずれなどについては何ら考慮されていなかった。このため電子部品を搭載ヘッドによって受け取る際には、位置ずれ状態のまま受け渡すこととなり、搭載動作において電子部品の位置ずれに起因する部品保持状態の不安定など、位置精度に起因する不具合を防止することが困難であった。 In recent years, miniaturization of electronic devices has progressed, and higher positioning accuracy is required in electronic component mounting apparatuses. However, in the above-described prior art, no consideration has been given to a position error at the time of taking out from the supply unit, a position shift that occurs in the middle of transfer, and the like. For this reason, when electronic components are received by the mounting head, they are delivered in a misaligned state, preventing problems caused by positional accuracy such as instability of the component holding state caused by misalignment of the electronic components during the mounting operation. It was difficult to do.
そこで本発明は、電子部品の受け渡しを高位置精度で行うことができる電子部品搭載装置および電子部品搭載方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method capable of delivering electronic components with high positional accuracy.
本発明の電子部品搭載装置は、取出し移送ヘッドによって取出した電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載装置であって、所定の供給位置にて電子部品を前記取出し移送ヘッドに供給する供給部と、電子部品が搭載される基板を保持する基板保持部と、前記供給位置から電子部品を前記取出し移送ヘッドによって取出して電子部品の受取り位置まで移送するとともにこの移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送手段と、前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構と、前記取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品を撮像する取出し移送ヘッド撮像手段と、前記取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられ前記取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像可能な位置検出用マークと、前記取出し移送ヘッド撮像手段による電子部品および前記位置検出用マークの撮像結果を認識処理して求められた電子部品および位置検出用マークの位置検出結果に基づいて前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め制御手段とを備えた。 An electronic component mounting apparatus according to the present invention is an electronic component mounting apparatus that receives an electronic component taken out by a take-out transfer head and mounts it on a substrate, and supplies the electronic component to the take-out transfer head at a predetermined supply position. A supply unit, a substrate holding unit for holding a substrate on which the electronic component is mounted, an electronic component is taken out from the supply position by the take-out transfer head and transferred to a receiving position for the electronic component. A take-out and transfer means that performs a take-out and transfer operation that reverses the front and back, a mounting head drive mechanism that drives the mounting head, and a take-out and transfer head imaging means that images the electronic components held by the take-out and transfer head during the take-out and transfer operation The take-out transfer means is provided at a predetermined position in a specific positional relationship with the take-out transfer head. The position detection mark that can be imaged by the take-out and transfer head imaging means, and the electronic component and position detection mark that are obtained by recognizing the imaging results of the electronic component and the position detection mark by the take-out and transfer head imaging means. Receiving for positioning the mounting head relative to the electronic component held by the take-out and transfer head at the receiving position by controlling the take-out transfer means and / or the mounting head drive mechanism based on the position detection result. Positioning control means.
本発明の電子部品実装方法は、供給部の供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受取り位置まで移送し、この電子部品を搭載ヘッドによって受け取って基板に搭載する電子部品搭載方法であって、前記供給位置から取出し移送ヘッドによって電子部品を取出して電子部品の受け取り位置まで移送するとともに、この移送過程において電子部品を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、この取出し移送工程の途中で取出し移送ヘッドに保持された電子部品を取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する取出し移送ヘッド撮像工程と、前記取出し移送ヘッドが設けられた取出し移
送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に設けられた位置検出用マークを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像する位置検出用マーク撮像工程と、取出し移送ヘッド撮像工程および位置検出用マーク撮像工程の撮像結果を認識処理することにより前記電子部品と位置検出用マークの位置を検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基づいて、前記取出し移送手段およびまたは前記搭載ヘッドを駆動する搭載ヘッド駆動機構を制御することにより前記受け取り位置にて前記搭載ヘッドを取出し移送ヘッドに保持された電子部品に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め工程と、位置決めされた電子部品を受け取り位置にて搭載ヘッドによって受け取る部品受け取り工程とを含む。
The electronic component mounting method of the present invention is an electronic component mounting method in which an electronic component is taken out from a supply position of a supply unit by a take-out transfer head and transferred to a receiving position of the electronic component, and the electronic component is received by a mounting head and mounted on a substrate. An electronic component is taken out from the supply position by the take-out and transfer head and transferred to the receiving position of the electronic component, and a take-out and transfer step for performing the take-out and transfer operation of reversing the electronic component in the transfer process, and the take-out and transfer operation In the middle of the process, an electronic component held by the take-out and transfer head is taken out by the take-out and transfer head imaging means, and the take-out and transfer head provided with the take-out and transfer head is in a specific positional relationship with the take-out and transfer head. Take out the position detection mark provided at the predetermined position and image the transfer head A position detection mark imaging step for imaging by a stage, and a position detection step for detecting the positions of the electronic component and the position detection mark by recognizing the imaging results of the take-out and transfer head imaging step and the position detection mark imaging step; Based on the position detection result, by controlling the take-out transfer means and / or the mounting head drive mechanism that drives the mounting head, the mounting head is taken out at the receiving position with respect to the electronic component held by the transfer head. A receiving positioning step of relatively positioning the electronic component and a component receiving step of receiving the positioned electronic component by the mounting head at the receiving position.
本発明によれば、取出し移送手段において取出し移送ヘッドと特定位置関係にある所定位置に位置検出用マークを設け、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッドに保持された電子部品と位置検出用マークとを取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像して電子部品と位置検出用マークの位置を検出し、これらの位置検出結果に基づいて取出し移送ヘッドと搭載ヘッドとの相対位置あわせを行うことにより、部品受け渡し時の位置精度を向上させることができる。 According to the present invention, a position detection mark is provided at a predetermined position in a specific positional relationship with the take-out and transfer head in the take-out and transfer means, and the electronic component and the position detection mark held on the take-out and transfer head during the take-out and transfer operation At the time of parts delivery, the position of the electronic component and the position detection mark is detected by taking out the image by the take-out and transfer head imaging means, and the relative position between the take-out and transfer head and the mounting head is adjusted based on the position detection result. The positional accuracy can be improved.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の斜視図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分正面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の側面図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の部分斜視図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の処理機能を示す機能ブロック図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置におけるマーク治具の構成説明図、図7は本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識位置補正処理のフロー図、図8は本発明の一実施の形態の電子部品搭載方法におけるプリセンタ認識カメラ画素レート算出処理のフロー図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial front view of the electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 4 is a side view of the electronic component mounting apparatus, FIG. 4 is a partial perspective view of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a functional block showing processing functions of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the configuration of the mark jig in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart of the precenter recognition position correction process in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a flowchart of pre-center recognition camera pixel rate calculation processing in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention.
まず図1、図2を参照して電子部品搭載装置の構成を説明する。図1においてベース部1の上面には供給部2が配設されている。供給部2は、直動テーブルを組み合わせた構造のチップ保持部移動テーブル3の上面に、チップ保持部4を装着して構成されている。チップ保持部4には、電子部品であるチップ6が多数貼着されたウェハシート5が保持されている。
First, the configuration of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a
チップ6は外部接続用のバンプが形成されたバンプ付きチップであり、バンプ形成面を上向きにした姿勢で、下面側をウェハシート5に貼着されている。チップ保持部移動テーブル3を駆動することにより、チップ保持部4はウェハシート5に貼着されたチップ6とともに水平面内で移動する。
The
ベース部1上の供給部2に隣接した位置には、基台7が配置されており、基台7のトッププレート7a上には、基板保持部移動テーブル8が配設されている。基板保持部移動テーブル8は直動テーブルを組み合わせた構成となっており、上面にはチップ6が搭載される基板10を保持する基板保持部9が装着されている。基板保持部移動テーブル8を駆動することにより、基板保持部9は保持した基板10とともに水平面内で移動する。
A
供給部2の上方には、トッププレート7aに保持されたチップ取出し移送機構15(取出し移送手段)が、チップ保持部4の上方に張り出した形で配設されている。チップ取出し移送機構15は、複数(ここでは3つ)の取出し移送ヘッド16を、水平な回動軸廻りに放射状に配列して回動自在にしたロータリ式のチップ取出しユニットである。供給部2は、所定の供給位置にてこれらの取出し移送ヘッド16にバンプ形成面を上向きにした姿
勢のチップ6を供給する。
A chip take-out and transfer mechanism 15 (take-out and transfer means) held on the
すなわちチップ取出し移送機構15は、下向き姿勢の取出し移送ヘッド16によって供給部2の供給位置から取出したチップ6を、以下に説明する搭載ヘッド14による受け取り位置まで移送するとともに、この移送過程において、取出し移送ヘッド16が回動軸廻りに回動することにより、チップ6の姿勢を表裏反転してバンプ形成面を下向きにする。
That is, the chip take-
供給部2の背後側および基台7上には、側フレーム11a、11bがそれぞれ立設されており、側フレーム11a、11bの上部は天板11cによって連結されている。側フレーム11aおよび側フレーム11bの間には、搭載ヘッド14を備えた搭載機構12が設けられており、搭載ヘッド14は、側フレーム11a、11bの間に架設された搭載ヘッド移動テーブル13によって水平移動し、搭載ヘッド回転機構14aによって垂直軸廻りのθ方向に回転する。
供給部2から取出し移送ヘッド16によって取出され、前述の受け取り位置まで移送されるとともに表裏反転されたチップ6は、バンプ形成面を下向きにしたフェイスダウン姿勢で搭載ヘッド14によって受け取られる。そして、チップ6を受け取った搭載ヘッド14が基板保持部9に保持された基板10上に移動し、そこで搭載ヘッド14が搭載動作を行うことにより、チップ6は基板10にフェイスダウン姿勢で搭載される。
The
側フレーム11aには部品撮像部17がチップ取出し移送機構15の側面まで延出して設けられており、後述するように、供給部2から取出し移送ヘッド16によってチップ6を取出す際には、また取出されたチップ6が搭載ヘッド14によって受け取られた後には、部品撮像部17によってそれぞれチップ6を撮像し、位置を認識する。
A
次に、図2,図3、図4を参照して各部の詳細構造を説明する。まずチップ取出し移送機構15の構造を説明する。図3に示すように、トッププレート7aの上面には、ブラケット19を介して取出し移送ヘッドベース部材20が水平な回転軸20a廻りに回転自在に保持されている。取出し移送ヘッドベース部材20は、回転駆動手段としての取出し移送ヘッドベース回転機構18(図5参照)のモータ18aによって伝動ベルト18bを介して駆動され、所定の割り出し位置での停止や回転停止位置の微調整を含む任意の動作パターンで回転可能となっている。
Next, the detailed structure of each part will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. First, the structure of the chip removal /
取出し移送ヘッドベース部材20には、3つの取出し移送ヘッド16および1つのマーク保持部28が装着されている。取出し移送ヘッド16は回転軸20aを中心にして放射状に3等配位置に配置されており、取出し移送ヘッド昇降・回転機構16aによって、それぞれのヘッド軸方向(取出し移送ヘッドベース部材20の法線方向)に進退するとともに、ヘッド軸廻りに回転できるようになっている。それぞれの取出し移送ヘッド16は、先端部に吸着ノズルを備えており、この吸着ノズルによってチップ6を吸着して保持する。
The take-out and transfer
マーク保持部28は、取出し移送ヘッドベース部材20において1つの取出し移送ヘッド16の軸線と固定角度αを為す位置、すなわち特定位置関係にある所定位置に取出し移送ヘッド16と別個に装着されており、マーク保持部28は、図6に示すマーク治具27を保持している。そしてマーク保持部28に保持されたマーク治具27は、後述する取出し移送ヘッド撮像手段によって撮像可能となっている。なお、図1,図4においては、マーク保持部28の図示を省略している。
The
図6に示すように、マーク治具27は透明なガラス板に正方枠形のマークMを蒸着した構成となっており、マークMの対角点A,B,C,Dは特徴点となっており、対角点A〜
B間、B〜C間の寸法(特徴点間距離)は既知となっている。なおマーク部分を蒸着として背景を透明としてもよいし、マーク部分を透明にして背景を蒸着してもよい。もちろん蒸着以外の方法でマークを形成してもよい。
As shown in FIG. 6, the
Dimensions between B and between B and C (distance between feature points) are known. The mark portion may be vapor-deposited and the background transparent, or the mark portion may be transparent and the background vapor-deposited. Of course, you may form a mark by methods other than vapor deposition.
マークMを撮像して特徴点としての対角点A,B,C,Dを認識することにより、マーク治具27の中心点Pの位置を求めることができる。更に、対角点A〜B間、B〜C間の画像上における画素数を求め、これを前述の特徴点間距離と比較することにより、単位画素サイズと実際寸法との換算レートである画素レートを求めることができる。すなわちマーク治具27は、マーク保持部28の位置を検出する位置検出用マークであるとともに、取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを求めるための較正マークを兼ねたものとなっている。
By capturing the mark M and recognizing the diagonal points A, B, C, and D as feature points, the position of the center point P of the
マーク治具27をマーク保持部28に装着する際には、対応するチップ6の厚みに応じたスペーサを介して装着するようにしている。すなわち、プリセンタ認識カメラ23からマーク治具27までの距離が、常にチップ6の撮像面までの距離と等しくなるように撮像距離が調整される。これにより、取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6の厚みが相違している場合においても、プリセンタ認識カメラ23のフォーカスずれがなく、厚みの相違により生じる画像サイズの差を画素レートによって補正することができる。
When the
なお上記例では、マーク保持部28を取出し移送ヘッド16と別個に設ける例を示したが、複数の取出し移送ヘッド16のうち1つにマーク治具27を吸着保持させてマーク保持部として用いてもよい。この構成によっても同様に取出し移送ヘッドベース部材20の回転誤差を補正することができるが、この場合にはマーク保持用に流用した取出し移送ヘッド16の本来の機能が停止するため、専用のマーク保持部を設けることが望ましい。
In the above example, the
図2,図3に示すように、取出し移送ヘッド16が垂直下向き方向に位置した状態では、取出し移送ヘッド16は供給部2に設定された所定の供給位置[A]に位置し、この状態で取出し移送ヘッド昇降・回転機構16aによって取出し移送ヘッド16を下降させるとともに、吸着ノズルから真空吸引することにより、取出し移送ヘッド16はウェハシート5上のチップ6のバンプ形成面を真空吸着により保持する。そしてこの状態で取出し移送ヘッド16を上昇させることにより、チップ6は供給部2から取出される。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the state where the take-out and transfer
このようにしてチップ6を保持した取出し移送ヘッド16を、反時計回りに60度回動させることにより、取出し移送ヘッド16はチップ有無検出位置[B]に移動する。チップ有無検出位置[B]の外側にはチップ有無検出センサ26が配設されており、チップ有無検出センサ26は取出し移送ヘッド16の吸着ノズルにおけるチップ6の有無を検出する。
Thus, the take-out and transfer
チップ有無検出位置[B]からさらに60度反時計廻りに回動した位置は、プリセンタ認識位置[C]となっている。プリセンタ認識位置[C]の外側にはプリセンタ認識カメラ23が配設されており(図4も参照)、プリセンタ認識カメラ23は取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6を撮像するとともに、マーク保持部28に保持されたマーク治具27を撮像する。
The position rotated further 60 degrees counterclockwise from the chip presence / absence detection position [B] is the pre-center recognition position [C]. A
すなわちプリセンタ認識カメラ23は、取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6を撮像する取出しヘッド撮像手段となっている。そしてこの撮像結果を認識処理することにより、取出し移送ヘッド16に保持された状態のチップ6の位置が認識されるとともに、マーク保持部28に保持されたマーク治具27の位置が特定され、したがってマーク保持部28と特定位置関係にある取出し移送ヘッド16の現在位置が検出される。
That is, the
そしてプリセンタ認識カメラ23によって取出し移送ヘッド16を撮像する際には、このマーク治具27の位置検出結果に基づき、チップ取出し移送機構15を駆動して取出し移送動作の途中において取出し移送ヘッド16をプリセンタ認識カメラ23による撮像位置へ移動させる。これにより、伝動精度の低い伝動ベルト18bによって回転駆動される取出し移送ヘッドベース部材20の回転誤差を検出して回転誤差を補正することができ、取出し移送ヘッド16の停止位置精度を常に高精度に保つことができる。
When the take-out /
プリセンタ認識位置[C]からさらに反時計廻りに60度回動した位置、すなわち垂直上方向の位置は、搭載ヘッド14が取出し移送ヘッド16からチップ6を受取る受取り位置[D]となっており、チップ6を保持した取出し移送ヘッド16が上向きに位置した状態で、取出し移送ヘッド16を昇降させることにより、搭載ヘッド14は取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6をフェイスダウン姿勢で受け取る。なお、搭載ヘッド14を昇降させることによってチップ6を受け取ってもよい。
A position rotated 60 degrees counterclockwise from the pre-center recognition position [C], that is, a position in the vertically upward direction is a receiving position [D] where the mounting
この搭載ヘッド14によるチップ受取り動作においては、プリセンタ認識位置[C]におけるチップ6の位置検出結果に基づいて、チップ取出し移送機構15、搭載ヘッド駆動機構(搭載ヘッド移動テーブル13、搭載ヘッド回転機構14aおよび搭載ヘッド昇降機構)を制御することにより、チップ6と搭載ヘッド14との相対的な位置決めが行われる。すなわち、X方向については取出し移送ヘッドベース部材20の回転停止位置の微調整によって、Y方向については搭載ヘッド移動テーブル13による搭載ヘッド14の移動によって、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構14aによって、それぞれの方向についての位置合わせが行われる。
In the chip receiving operation by the mounting
上記受取り位置[D]におけるチップ6と搭載ヘッド14との相対的位置決めは、換言すればプリセンタ認識位置[C]におけるチップ6の位置認識結果およびマーク保持部28に保持された位置検出用マークの位置認識結果に基づいて、チップ取出し移送機構15、搭載ヘッド駆動機構を制御することにより行われる。
The relative positioning between the
次に部品撮像部17について説明する。図4に示すように、部品撮像部17には供給部認識カメラ21、搭載ヘッド認識カメラ22が撮像光軸を水平にした姿勢で配置されており、供給部認識カメラ21、搭載ヘッド認識カメラ22は、固定焦点カメラであり、それぞれ取出し移送ヘッドベース部材20の側面まで水平方向に延出した供給部撮像光学系21a、搭載ヘッド撮像光学系22aを備えている。供給部撮像光学系21a、搭載ヘッド撮像光学系22aはともに撮像口からの撮像光軸を直角に屈折させる機能を有したL型の撮像光学系である。
Next, the
供給部撮像光学系21aの撮像口(供給部撮像口21b)は供給位置[A]の垂直上方に位置しており、供給位置[A]からの撮像光を供給部認識カメラ21に入射させる。これにより供給部認識カメラ21は、供給部2のウェハシート5において供給位置[A]に位置したチップ6を上方から撮像する。供給部認識カメラ21および供給部撮像光学系21aは、供給部2のチップ6を撮像する供給部撮像手段を構成する。そしてこの供給部撮像手段による供給位置のチップ6の撮像は、3つの取出し移送ヘッド16がいずれもが供給位置[A]から外れた位置を回動している状態、すなわち供給部撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
The imaging port (supply
また搭載ヘッド撮像光学系22aの撮像口(搭載ヘッド撮像口22b)は、撮像方向を上向きにして受取り位置[D]の垂直下方に位置しており、受取り位置[D]からの撮像光を搭載ヘッド認識カメラ22に入射させる。これにより搭載ヘッド認識カメラ22は、受取り位置[D]において搭載ヘッド14に保持された状態のチップ6を撮像する。搭載
ヘッド認識カメラ22および搭載ヘッド撮像光学系22aは、搭載ヘッド撮像手段を構成する。そしてこの搭載ヘッド撮像手段によるチップ6の撮像は、3つの取出し移送ヘッド16がいずれもが受取り位置[D]から外れた位置を回動している状態、すなわち搭載ヘッド撮像手段による撮像を妨げない位置に移動した状態で行われる。
The imaging port (mounted
そして上記構成において、供給部撮像光学系21a、搭載ヘッド撮像光学系22aは、供給位置[A]と受取り位置[D]が同一垂直線上に位置していることから、上下に重なった位置にある。すなわち、供給部撮像手段および搭載ヘッド撮像手段は、それぞれの撮像口が上下方向に重なるように配置されている。これにより、チップ6を2つの異なる位置において認識するための2つの認識手段を上下に重ねて配置することを可能としており、2つの認識手段を並列配置していた従来装置と比較して、装置のコンパクト化が実現される。
In the above-described configuration, the supply unit imaging
次に搭載ヘッド14について説明する。図4に示すように、搭載ヘッド14は移動ベース13aに装着されており、移動ベース13aは搭載ヘッド移動テーブル13によってY方向に水平移動する。搭載ヘッド14は搭載ヘッド回転機構14aによってヘッド軸廻りの回転が可能となっており、内蔵された搭載ヘッド昇降機構によって昇降可能となっている。受取り位置[D]において取出し移送ヘッド16からチップ6を受け取った搭載ヘッド14は、搭載ヘッド移動テーブル13によって基板保持部9に保持された基板10上に移動し、ここで保持したチップ6を基板10に搭載する。
Next, the mounting
基板保持部9の上方には、基板認識カメラ24が固定位置に配設されている。基板認識カメラ24は固定焦点位置カメラであり、水平方向に延出した撮像方向が下向きの基板撮像光学系24aを備えている。基板保持部移動テーブル8によって基板10を基板認識カメラ24による撮像位置まで移動させることにより、基板撮像光学系24aは基板10の上方に位置するようになっている。この状態で基板認識カメラ24によって基板10を撮像することにより、基板10におけるチップ6の搭載点[E]が撮像され、この撮像結果を認識処理することにより、搭載点[E]の位置が認識される。
A
搭載ヘッド14によるチップ6の基板10への搭載動作においては、このようにして求められた基板10の搭載点[E]の位置認識結果と、搭載ヘッド認識カメラ22によってチップ6を撮像することにより求められたチップ6の位置認識結果に基づいて、チップ6が基板10に対して相対的に位置決めされる。この位置決めは、XY方向については、基板保持部移動テーブル8によって基板10を移動させて、搭載点[E]を搭載ヘッド14による搭載位置の直下まで移動させることにより、またθ方向については、搭載ヘッド回転機構14aによって搭載ヘッド14をθ回転させることにより行われる。
In the mounting operation of the
次に図5を参照して、電子部品搭載装置の制御系の処理機能について説明する。供給部認識カメラ21、プリセンタ認識カメラ23、搭載ヘッド認識カメラ22、基板認識カメラ24は、それぞれ第1の部品認識部31、第2の部品認識部32、第3の部品認識部33および基板認識部34に接続されている。第1の部品認識部31、第2の部品認識部32、第3の部品認識部33および基板認識部34は、それぞれ供給部認識カメラ21、プリセンタ認識カメラ23、搭載ヘッド認識カメラ22、基板認識カメラ24によって得られた撮像データを画像処理することにより、撮像対象の位置を認識する。
Next, the processing function of the control system of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. The supply
第1の部品認識部31、第2の部品認識部32、第3の部品認識部33および基板認識部34によって得られた認識結果は、制御部30に送られる。制御部30にはこれらの認識結果を受けて各駆動機構に必要な位置決め指令を出力するための制御プログラムが備えられており、これらの制御プログラムを実行することにより、以下に説明する位置決め制御が行われる。
Recognition results obtained by the first
以下認識対象項目毎に個別に説明する。第1の部品認識部31によるウェハシート5上のチップ6の認識結果は、第1の位置決め制御手段35に送られる。第1の位置決め制御手段35は、供給位置[A]にあるチップ6の認識結果に基づいてチップ6を取出し移送ヘッド16に対して相対的に位置決めする際の移動量(X1)、(Y1)、(θ1)を算出する。
Hereinafter, each recognition target item will be described individually. The recognition result of the
これらの移動量のうち、(X1)、(Y1)は駆動回路41に出力される。そして駆動回路41がこの移動量(X1)、(Y1)と制御部30からの制御指令に基づいてチップ保持部移動テーブル3を駆動することにより、XY方向の位置合わせが行われる。また移動量(θ1)は駆動回路42に出力される。そして駆動回路42が、移動量(θ1)と制御部30からの制御指令に基づいて、取出し移送ヘッド昇降・回転機構16aを駆動することにより、必要に応じてθ方向の位置合わせが行われる。すなわち、第1の位置決め制御手段35およびチップ保持部移動テーブル3は、供給部撮像手段の撮像結果を認識処理して求められたチップ6の位置検出結果に基づいて、取出し移送ヘッド16に対してチップ6を相対的に位置決めする取出し位置決め手段を構成する。
Of these movement amounts, (X1) and (Y1) are output to the
第2の部品認識部32による認識結果は、第2の位置決め制御手段36および演算部37に送られる。第2の位置決め制御手段36は、プリセンタ認識位置[C]における取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6の位置ずれ量を示すデータに基づき、受け取り位置[D]において取出し移送ヘッド16に保持された状態にあるチップ6を搭載ヘッド14に相対的に位置決めする際の移動量(X2)、(Y2)、(θ2)を示すデータを出力する。
The recognition result by the second
演算部37は、マーク保持部28に保持されたマーク治具27をプリセンタ認識カメラ23によって撮像した撮像結果を第2の部品認識部32によって認識処理することにより、マーク保持部28に保持されたマーク治具27の中心点Pの位置を検出するとともに、マーク治具27の画像検出結果から画素レートを算出する演算処理を行う。演算部37は較正マークを兼ねるマーク治具28の撮像結果に基づいて、取出し移送ヘッド撮像手段の画素レートを算出する画素レート算出手段となっている。
The
演算部37は記憶部39と接続されており、演算部37による演算処理に際しては、プログラム記憶部39aに記憶された位置認識処理プログラムや画素レート算出プログラムが実行される。演算により求められた画素レートや、プリセンタ認識位置、ズレ量は、データ記憶部39bに記憶される。そして第2の位置決め制御手段36による移動量(X2)、(Y2)、(θ2)の算出に際しては、演算部37はデータ記憶部39bに記憶された画素レートや、プリセンタ認識位置、位置ズレ量を読み出し、第2の位置決め制御手段36に伝達する。
The
移動量(X2)、(Y2)、(θ2)のうち、移動量(X2)は駆動回路43に送られ、移動量(Y2)は駆動回路45に出力され、さらに移動量(θ2)は駆動回路46に出力される。駆動回路43が移動量(X2)と制御部30からの制御指令に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構18を駆動することにより、取出し移送ヘッドベース部材20の回転停止位置がズレ量に応じて微調整され、これによりX方向の位置合わせが行われる。そして駆動回路45,46がそれぞれ移動量(Y2)、(θ2)に基づいて搭載ヘッド移動テーブル13、搭載ヘッド回転機構14aを駆動することにより、Y方向、θ方向の位置合わせが行われる。
Of the movement amounts (X2), (Y2), and (θ2), the movement amount (X2) is sent to the
したがって、第2の位置決め制御手段36および演算部37は、取出し移送ヘッド撮像手段によるチップ6および位置検出用マークであるマーク治具27の撮像結果を認識処理
して求められたチップ6および位置検出用マークの位置検出結果に基づいて、取出し移送手段およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、受取り位置[D]にて搭載ヘッド14を取出しヘッド16に保持されたチップ6に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め制御手段を構成する。
Therefore, the second positioning control means 36 and the
次に、第3の部品認識部33の認識結果のうち、搭載ヘッド14に保持されたチップ6の位置認識情報は第3の位置決め制御手段38に送られる。第3の位置決め制御手段38には、基板認識部34からも基板10の搭載点[E]の認識結果が送られる。第3の位置決め制御手段38では、搭載ヘッド14に対するチップ6の位置ずれと、基板10の搭載点[E]の位置ずれを加え合わせ、搭載ヘッド14がチップ6を基板10に搭載する際の移動量(X3)、(Y3)、(θ3)のデータを出力する。
Next, among the recognition results of the third
X方向、Y方向の移動量(X3)、(Y3)は駆動回路44に送られ、この移動量(X3)、(Y3)のデータと制御部30からの制御指令に基づいて基板保持部移動テーブル8が駆動される。またθ方向の移動量(θ3)は駆動回路46に出力され、この移動量(θ3)のデータと制御部30からの制御指令に基づいて搭載ヘッド回転機構14aが駆動される。また制御部30からの制御指令は駆動回路47に出力され、この駆動指令に従って搭載ヘッド昇降機構25を駆動することにより、搭載ヘッド14は基板保持部9上の基板10に対して昇降する。
The movement amounts (X3) and (Y3) in the X direction and the Y direction are sent to the
したがって第3の位置決め制御手段38、基板保持部移動テーブル8および搭載ヘッド回転機構14aは、基板認識手段による基板認識結果と搭載ヘッド認識手段による部品認識結果とに基づいて、搭載ヘッド14に保持されたチップ6を基板保持部9に保持された基板10に対して相対的に位置決めする搭載位置決め手段を構成する。
Therefore, the third positioning control means 38, the board holding unit moving table 8, and the mounting
上記構成の電子部品搭載装置による電子部品搭載方法について説明する。この電子部品搭載方法は、供給部2の供給位置から取出し移送ヘッド16によってチップ6を取出し、このチップ6を搭載ヘッド14によって受け取って、基板保持部9の上面に基板認識高さで保持された基板10に搭載するものである。
An electronic component mounting method by the electronic component mounting apparatus having the above configuration will be described. In this electronic component mounting method, the
そして上記電子部品搭載方法は、供給位置[A]から取出し移送ヘッド16によってチップ6を取出して、受取り位置[D]まで移送するとともに、この移送過程においてチップ6を表裏反転する取出し移送動作を行う取出し移送工程と、この取出し移送工程の途中で、取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6をプリセンタ認識カメラ23によって撮像する取出し移送ヘッド撮像工程と、マーク保持部28に保持されたマーク治具27(位置検出用マーク)をプリセンタ認識カメラ23によって撮像する位置検出用マーク撮像工程と、取出し移送ヘッド撮像工程および位置検出用マーク撮像工程の撮像結果を認識処理することにより、チップ6とマーク治具27の位置をそれぞれ検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基づいて、チップ取出し移送機構15およびまたは搭載ヘッド駆動機構を制御することにより、受取り位置[D]にて搭載ヘッド14を取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6に対して相対的に位置決めする受け取り位置決め工程と、位置決めされたチップ6を受取り位置[D]にて搭載ヘッド14によって受け取る部品受け取り工程とを含むものとなっている。
In the electronic component mounting method, the
次に上述の電子部品搭載方法において、取出し移送ヘッド16をプリセンタ認識位置[C]に移動させる際のプリセンタ認識位置補正処理について。図7のフローを参照して説明する。まず取出し移送ヘッドベース回転機構を回転駆動することにより、マーク保持部28をプリセンタ認識位置[C]を目標として移動させる(ST1)。マーク保持部28がプリセンタ認識位置[C]に到達したならば、マーク治具27をプリセンタ認識カメラ23で撮像する(ST2)。
Next, in the electronic component mounting method described above, pre-center recognition position correction processing when the take-
次いで撮像結果を画像処理することにより、プリセンタ認識位置[C]とマーク治具27の中心点Pとのズレ量を算出し(ST3)、算出されたズレ量をデータ記憶部39bに記憶する(ST4)。そしてズレ量を補正して取り出し移送ヘッドベース回転機構を回転駆動することにより、取出し移送ヘッド19をプリセンタ認識位置[C]へ移動させる(ST5)。
Next, the imaging result is subjected to image processing, thereby calculating a deviation amount between the precenter recognition position [C] and the center point P of the mark jig 27 (ST3), and storing the calculated deviation amount in the
次に図8を参照して、プリセンタ認識カメラ23による認識処理に用いられる画素レートを算出する プリセンタ認識カメラ画素レート算出処理について、図8を参照して説明する。まずマーク保持部28をプリセンタ認識位置[C]へ移動させる(ST10)。次いでマーク治具27をプリセンタ認識カメラ23で撮像する(ST11)。
Next, with reference to FIG. 8, the pre-center recognition camera pixel rate calculation processing for calculating the pixel rate used for the recognition processing by the
そして撮像結果を画像処理することにより、マークMの特徴点の2点間の画素数と実際の距離とに基づいて画素レートを算出する(画素レート算出工程)(ST12)。次いで求められた画素レートをデータ記憶部39bに記憶する(ST13)。そして第2の部品認識部32によってチップ6を認識する際にはこの画素レートに基づいて位置検出が行われる。
Then, by performing image processing on the imaging result, the pixel rate is calculated based on the number of pixels between the two feature points of the mark M and the actual distance (pixel rate calculating step) (ST12). Next, the obtained pixel rate is stored in the
上記説明したように、本実施の形態に示す電子部品搭載装置においては、取出し移送ヘッドベース部材20において取出し移送ヘッド12と特定位置関係にある所定位置にマーク保持部28を設け、取出し移送動作の途中においてマーク保持部28に装着されたマーク治具27および取出し移送ヘッド16に保持されたチップ6をプリセンタ認識カメラ23によって撮像して、マーク治具27およびチップ6の位置を検出し、この位置検出結果に基づいて取出し移送ヘッド16と搭載ヘッド14との相対位置あわせを行うようにしている。 As described above, in the electronic component mounting apparatus shown in the present embodiment, the
これにより、搭載ヘッド14によってチップ6を受け取る際には、位置ずれなく正常な状態で安定して受け取ることができ、搭載動作において電子部品の位置ずれに起因する部品保持状態の不安定など、位置精度に起因する不具合を防止することができる。
As a result, when the
また、マーク保持部28に装着されたマーク治具27をプリセンタ認識カメラ23によって撮像して、マーク治具27の位置を検出し、この検出結果に基づいて取出し移送ヘッドベース回転機構18を駆動しているので、伝動ベルト18bの延び等による取出し移送ヘッド16の位置決め誤差を補正することができる。これにより、チップ保持部4上に位置決めされたチップ6に対して、取出し移送ヘッド16を正確に位置決めすることができ、チップ6を確実にピックアップすることができる。
Further, the
本発明の電子部品搭載装置および電子部品搭載方法は、取出し移送ヘッドから搭載ヘッドへの部品受け渡し時の位置精度を向上させることができるという効果を有し、フリップチップなどの電子部品を基板に搭載する用途に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The electronic component mounting apparatus and electronic component mounting method of the present invention have the effect of improving the positional accuracy during component delivery from the take-out transfer head to the mounting head, and mount electronic components such as flip chips on the substrate. It is useful for the application.
2 供給部
6 チップ
9 基板保持部
10 基板
14 搭載ヘッド
17 部品撮像部
21 供給部認識カメラ
22 搭載ヘッド認識カメラ
23 プリセンタ認識カメラ
24 基板認識カメラ
27 マーク治具
28 マーク保持部
2
28 Mark holder
Claims (7)
出し移送動作の途中において前記取出し移送ヘッドを前記取出し移送ヘッド撮像手段による撮像位置へ移動させることを特徴とする請求項5記載の電子部品搭載方法。 The take-out and transfer means is driven based on the position detection result of the position detection mark, and the take-out and transfer head is moved to an imaging position by the take-out and transfer head imaging means in the middle of the take-out and transfer operation. Item 6. The electronic component mounting method according to Item 5.
The position detection mark also serves as a calibration mark for obtaining the pixel rate of the take-out and transfer head imaging means, and pixel rate calculation for calculating the pixel rate of the take-out and transfer head imaging means based on the imaging result of the calibration mark 6. The electronic component mounting method according to claim 5, further comprising a step.
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