特開 2024-139939 実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139939

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】実装装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20241003BHJP

   H01L 21/52 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H05K13/04 B

H01L21/52 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050892

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】寺田 勝美

(72)【発明者】

【氏名】奈良場 聰

【テーマコード（参考）】

5E353

5F047

【Ｆターム（参考）】

5E353EE02

5E353EE22

5E353GG21

5E353JJ02

5E353JJ25

5E353JJ29

5E353KK01

5E353QQ12

5F047AA17

5F047FA12

5F047FA31

5F047FA73

5F047FA83

(57)【要約】

【課題】 位置調整時の回転中心座標を正確に把握し、配線基板等の基板にチップ部品を実装する際の高精度位置合せが可能となる実装装置を提供すること。
【解決手段】 前記チップ部品を保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールの位置をＸＹθ方向に調整するヘッド側ステージを有した実装ヘッドと、前記アタッチメントツールの面に垂直な方向から画像を取得する認識手段と、前記実装ヘッドおよび前記認識手段に接続された制御部を備え、前記アタッチメントツールと連動する部位に中心特定マークを設け、前記制御部が、前記ヘッド側ステージの回転角度を複数回変化させて前記中心特定マークの画像を前記認識手段により取得し、複数の前記中心特定マークの位置情報から前記ヘッド側ステージの回転中心座標を算出する機能を有した実装装置を提供する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップ部品を基板に実装する実装装置であって、
前記チップ部品を保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールの位置をＸＹθ方向に調整するヘッド側ステージを有した実装ヘッドと、
前記実装ヘッドを前記基板に対して垂直なＺ方向に昇降させる昇降手段と、
前記基板を保持する基板ステージと、
前記アタッチメントツールの面に垂直な方向から画像を取得する認識手段と、
前記実装ヘッド、前記昇降手段、前記基板ステージおよび前記認識手段に接続された制御部を備え、
前記アタッチメントツールと連動する部位に中心特定マークを設け、
前記制御部が、前記ヘッド側ステージの回転角度を複数回変化させて前記中心特定マークの画像を前記認識手段により取得し、
複数の前記中心特定マークの位置情報から前記ヘッド側ステージの回転中心座標を算出する機能を有した実装装置。

【請求項2】

請求項１に記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールに前記中心特定マークを記した実装装置。

【請求項3】

請求項２に記載の実装装置であって、
前記実装ヘッドから外れた前記アタッチメントツールを保持するツール保持手段を備えた実装装置。

【請求項4】

請求項３に記載の実装装置であって、
前記中心特定マークと前記回転中心座標との相対位置を算出後、
前記実装ヘッドから前記アタッチメントツールを外した状態で、
前記ヘッド側ステージにより前記回転中心座標を前記中心特定マークの位置に合わせてから、
前記実装ヘッドが前記アタッチメントツールを保持する実装装置。

【請求項5】

請求項１に記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールにダミーチップを保持させ、前記ダミーチップに前記中心特定マークを記した実装装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５の何れかに記載の実装装置であって、
前記アタッチメントマークにＸ方向とＹ方向の少なくとも一方の方向を示す線を記した実装装置。

【請求項7】

請求項２から請求項４のいずれかに記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールの前記チップ部品を保持する面の中心に前記中心特定マークを記した実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はチップ部品を基板に実装する実装装置に関する。特に、基板の所定位置にチップ部品を高精度に位置合わせする実装装置に係る。

【背景技術】

【0002】

実装装置が、配線基板等の基板に半導体チップ等のチップ部品を実装するとき、図１６に示すように複数の実装箇所ＳＣを有する基板Ｓの個々の実装箇所ＳＣにチップ部品Ｃを位置合わせして実装する。位置合わせに際しては、個々の実装箇所ＳＣに付されている基板認識マークＡＳ（対角線上に配置された基板認識第１マークＡＳ１および基板認識第２マークＡＳ２）を基準として用いている。

【0003】

チップ部品Ｃを基板Ｓの実装箇所ＳＣに位置合わせするのは、基板Ｓの電極に対するチップ部品Ｃの電極位置を合わせて確実な導通を確保するためであり、チップ部品Ｃの位置合わせに用いるチップ認識マークは電極位置を高精度に認識できるよう電極面に付されている。

【0004】

このため、基板Ｓの電極とチップ部品Ｃの電極が同方向を向くフェイスアップ実装では、図１７（ａ）に示すように、基板認識マークＡＳとチップ認識マークＡＣ（チップ認識第１マークＡＣ１およびチップ認識第２マークＡＣ２）が同方向を向く。また、基板Ｓの電極とチップ部品Ｃの電極が対向するフェイスダウン実装では、図１７（ｂ）に示すように、基板認識マークＡＳとチップ認識マークＡＣ（チップ認識第１マークＡＣ１およびチップ認識第２マークＡＣ２）が対向する。

【0005】

フェイスアップ実装とフェイスダウン実装において、基板認識マークＡＳとチップ認識マークＡＣを認識する手法は異なるが（例えばフェイスアップ実装で特許文献１、フェイスダウン実装で特許文献２）、両位置関係を認識した後の位置合わせ動作は共通している。すなわち、図１８（ａ）のような基板認識第１マークＡＳ１と基板認識マークＡＳ２の付された基板Ｓに対して、チップ部品第１マークＡＣ１とチップ部品ＡＣ２の付されたチップ部品Ｃの位置合わせを行う。すなわち、図１８（ｂ）のように、基板認識第１マークＡＳ１に対してチップ認識マークＡＣ１の相対位置と、基板認識第２マークＡＳ２に対してチップ認識第２マークＡＣ２の相対位置を合わせて、実装箇所ＳＣにチップ部品Ｃが配置される。

【0006】

具体的な位置合わせ方法については図１９を用いて説明する。まず、図１９（ａ）は図１７において、アタッチメントツール４２がチップ部品Ｃを保持した状態であり、図１７（ａ）のフェイスアップ実装と図１７（ｂ）のフェイスダウン方法では認識方法に違いがあるものの、基板認識第１マークＡＳ１、基板認識第２マークＡＳ２、チップ認識第１マークＡＣ１およびチップ認識第２マークＡＣ２を認識して、各位置情報を得る。ここで得た各認識マークの位置情報から、基板Ｓに対するチップ部品Ｃの回転角θと、実装箇所ＳＣ中心ＳＣＣに対するチップ部品中心ＣＣの水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）位置ズレが求まる。

【0007】

そこで、原理的にはチップ部品中心ＣＣを中心にチップ部品Ｃを回転させて角度θ分の補正を行ってから、実装箇所中心ＳＣＣに対するチップ部品中心ＣＣの位置ズレを補正すれば、位置合わせが完了となる。しかし、アタッチメントツール４２の回転軸とチップ部品中心ＣＣは必ずしも一致していない。そこで、図１９（ｂ）のように、まずアタッチメントツール４２の回転軸が通る回転中心の位置を予測して仮想中心ＶＣとし、仮想中心ＶＣを中心にチップ部品Ｃが角度θ分の補正が行われることを前提に、回転角修正後の水平方向補正（Ｘ方向のΔＸ、Ｙ方向のΔＹ）が算出され、図１９（Ｃ）のようにΔＸ、ΔＹの補正により、チップ部品Ｃは所定の実装箇所ＳＣに位置合わせされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１７－２０８５２２号公報

【特許文献2】特開２０１８－１９０９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１９における仮想中心ＶＣは回転方向の補正における回転軸の中心座標の基準であり、アタッチメントツール４２を回転角１０°程度を回転させたときのチップ認識マークＡＣ等を認識手段で撮像して画像処理した軌跡から演算して推定している。しかし、この仮想中心ＶＣの位置の算出に際しては種々の誤差要因を含んでいて、実際の回転中心とは一致し難い。そこで、仮想中心が回転中心と一致しない影響について図２０を用いて説明する。

【0010】

図２０（ａ）はアタッチメントツール４２がチップ部品Ｃを保持した状態であり、基板認識第１マークＡＳ１、基板認識第２マークＡＳ２、チップ認識第１マークＡＣ１およびチップ認識第２マークＡＣ２を認識して、各位置情報を得る。その後、アタッチメントツール４２の仮想中心ＶＣを回転中心としてチップ部品Ｃが角度θ分の補正が行われることを前提に、回転角修正後の水平方向補正（Ｘ方向のΔＸ、Ｙ方向のΔＹ）が算出される。しかし、この段階で、仮想中心ＶＣの位置は回転中心ＲＣに対してＸ方向にｄｘ１、Ｙ方向にｄｙ１の誤差を含んでいる（図２０（ｂ））。

【0011】

このため、図２０（ｂ）に至る段階で、チップ部品Ｃは回転軸ＲＣを中心に回転角θの補正が行われているが、図２０（ｃ）において行なう水平方向の補正は（回転中心ＲＣに対してＸ方向でΔＸ、Ｙ方向でΔＹの誤差を含む）仮想中心ＶＣを中心に回転させることを前提とした算出されたものである。このため、最終的には図２０（ｃ）に示すようなＸ方向でｄｘ２、Ｙ方向でｄｙ２の誤差が生じてしまう。

【0012】

例えば、回転中心ＲＣに対する仮想中心ＶＣの誤差が０．１ｍｍ程度だとすると、回転角θの補正が１°程度の場合で、数μｍ程度の誤差が生じることがある。この数μｍの誤差というのは電極ピッチが１００μｍを超えるような実装においては許容できたものの、実装精度１μｍ未満が要求されるような昨今において許容できるものではなく、高精度な位置合わせを実現するためには、仮想中心ＶＣを回転中心ＲＣに更に近づける必要がある。

【0013】

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、位置調整時の回転中心座標を正確に把握し、配線基板等の基板に半導体チップ等のチップ部品を実装する際の高精度位置合せが可能となる実装装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
前記チップ部品を保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールの位置をＸＹθ方向に調整するヘッド側ステージを有した実装ヘッドと、前記実装ヘッドを前記基板に対して垂直なＺ方向に昇降させる昇降手段と、前記基板を保持する基板ステージと、
前記アタッチメントツールの面に垂直な方向から画像を取得する認識手段と、前記実装ヘッド、前記昇降手段、前記基板ステージおよび前記認識手段に接続された制御部を備え、
前記アタッチメントツールと連動する部位に中心特定マークを設け、
前記制御部が、前記ヘッド側ステージの回転角度を複数回変化させて前記中心特定マークの画像を前記認識手段により取得し、複数の前記中心特定マークの位置情報から前記ヘッド側ステージの回転中心座標を算出する機能を有した実装装置である。

【0015】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールに前記中心特定マークを記した実装装置である。

【0016】

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の実装装置であって、
前記実装ヘッドから外れた前記アタッチメントツールを保持するツール保持手段を備えた実装装置である。

【0017】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の実装装置であって、
前記中心特定マークと前記回転中心座標との相対位置を算出後、前記実装ヘッドから前記アタッチメントツールを外した状態で、前記ヘッド側ステージにより前記回転中心座標を前記中心特定マークの位置に合わせてから、前記実装ヘッドが前記アタッチメントツールを保持する実装装置である。

【0018】

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールにダミーチップを保持させ、前記ダミーチップに前記中心特定マークを記した実装装置である。

【0019】

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５の何れかに記載の実装装置であって、
前記アタッチメントマークにＸ方向とＹ方向の少なくとも一方の方向を示す線を記した実装装置である。

【0020】

請求項７に記載の発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の実装装置であって、
前記アタッチメントツールの前記チップ部品を保持する面の中心に前記中心特定マークを記した実装装置である。

【発明の効果】

【0021】

本発明により、配線基板等の基板に半導体チップ等のチップ部品を実装する際の高精度位置合せが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態１に係る実装装置の概略図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る制御系を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係るアタッチメントツールを示す図である。

【図4】本発明の実施形態１に係る実装装置でアタッチメントツールに設けた中心特定マークを回転中心座標に合わせる過程を説明するもので、（ａ）中心特定マークに対する回転中心座標の相対位置を取得している状態、（ｂ）アタッチメントツールを降下させてツール保持手段に接触させた状態、（ｃ）アタッチメントツールを外した実装ヘッドが上昇した状態、（ｄ）ヘッド側ステージの中心座標を中心特定マークに合わせた状態を示す図である。

【図5】本発明の実施形態１に係る実装装置でアタッチメントツールに設けた中心特定マークを回転中心座標に合わせる過程を説明するもので、（ａ）中心特定マークを回転中心に合わせて実装ヘッドがアタッチメントツールを保持する状態で、（ｂ）ツール保持手段がアタッチメントツールを解除した状態、（ｃ）認識手段の視野中心を回転中心に合わせた状態を示す図である。

【図6】本発明の実施形態１に係る実装装置でアタッチメントツールに設けた中心特定マークを回転中心座標に合わせる原理を説明するもので、（ａ）ヘッド側ステージで回転角度を変化させたときの中心特定マークの位置変化から回転中心を算出する状態、（ｂ）算出された回転中心に中心特定マークを接近させてから、ヘッド側ステージで回転角度を変化させたときの中心特定マークの位置変化から再度回転中心を算出する状態、（ｃ）中心特定マークの重心を用いて回転中心座標を算出する状態、（ｄ）回転中心座標の算出精度が条件を満たした状態を示す図である。

【図7】本発明の実施形態１に用いるアタッチメントツールの角度補正に関して説明するもので、（ａ）Ｘ方向とＹ方向を示す線が記されたアタッチメントツールを示し、（ｂ）同アタッチメントツールが傾いた状態を示す図である。

【図8】本発明の実施形態２に用いるダミーチップについて説明する図である。

【図9】本発明の実施形態２に係るダミーチップの中心特定マークについて説明するもので、（ａ）回転中心を求めるときの状態、（ｂ）中心特定マークを回転中心に合わせた状態の例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態２に係る実装装置でダミーチップに設けた中心特定マークを回転中心座標に合わせる過程を説明するもので、（ａ）中心特定マークに対する回転中心座標の相対位置を取得している状態、（ｂ）ダミーチップを降下させてチップ保持手段に接触させた状態、（ｃ）ダミーチップを外した実装ヘッドが上昇した状態、（ｄ）ヘッド側ステージの回転中心座標を中心特定マークに合わせた状態を示す図である。

【図11】本発明の実施形態２に係る実装装置でダミーチップに設けた中心特定マークを回転中心座標に合わせる過程を説明するもので、（ａ）中心特定マークを回転中心に合わせて実装ヘッドがダミーチップを保持する状態で、（ｂ）チップ保持手段がダミーチップを解除した状態、（ｃ）認識手段の視野中心を回転中心に合わせた状態、（ｄ）アタッチメントツールがダミーチップを外した状態を示す図である。

【図12】本発明の実施形態の変形例である実装装置の概略図である。

【図13】本発明の実施形態の変形例である実装装置で中心特定マークを回転中心座標に合わせる過程を示すもので、（ａ）中心特定マークに対する回転中心座標の相対位置を取得している状態、（ｂ）中心特定マークの位置を調整して回転中心座標に合わせた状態を示す図である。

【図14】実施形態とは異なる装置構成で本発明を適用する例を示す図である。

【図15】実施形態とは異なる装置構成で本発明を適用する例２を示す図である。

【図16】複数のチップ部品を実装する基板の個々のチップ部品を実装する実装箇所と個々の基板認識マークについて説明する図である。

【図17】チップ部品を基板に実装する際の、（ａ）チップ認識マークと基板認識マークが同方向の状態、（ｂ）チップ認識マークと基板認識マークが対向した状態を示す図である。

【図18】実装箇所と基板認識マークについて説明するもので、（ａ）基板認識マークの配置を示し、（ｂ）実装箇所にチップ部品が配置された状態を示す。

【図19】基板の実装箇所にチップ部品を位置合わせする過程を説明するもので、（ａ）位置合わせ前のチップ部品の位置、（ｂ）回転角調整を行なった状態、（ｃ）位置合わせを行った後の状態を示す図である。

【図20】アタッチメントツールの仮想中心の位置が回転中心に対して誤差を含む状態で、基板の実装箇所にチップ部品を位置合わせする過程を説明するもので、（ａ）位置合わせ前のチップ部品の位置、（ｂ）回転角調整を行なった状態、（ｃ）位置合わせを行った後の状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本発明の実施形態１における実装装置１の概略図である。また、図２は実装装置１の制御系を示すブロック図である。

【0024】

実装装置１はチップ部品Ｃを基板Ｓに実装する装置であり、基板Ｓの基板認識マークＡＳとチップ部品Ｃのチップ認識マークＡＳを認識して位置合わせする構成となっている。

【0025】

実装装置１は、基板ステージ２、昇降ヘッド３、実装ヘッド４、認識手段５、チップ搬送手段６、ツール保持手段７および制御部１０を構成要素としている。

【0026】

図１の実装装置１において、基板ステージ２は、ステージ移動制御手段２０と吸着テーブル２３によって構成される。吸着テーブル２３は表面上に配置した基板を吸着保持するものであり、吸着テーブル２３は、ステージ移動制御手段２０により、基板を保持した状態で、基板面の面内方向に移動することが可能である。

【0027】

ステージ移動制御手段２０は、吸着テーブル２３をＹ方向に直線移動可能なＹ方向ステージ移動制御手段２２と、Ｙ方向ステージ移動制御手段２２をＸ方向に直線移動可能で基台２００上に設けられたＸ方向ステージ移動制御手段２１によって構成されている。Ｙ方向移動制御手段２２はスライドレール上に配置した可動部に吸着テーブル２３を搭載しており、可動部はＹ方向サーボ２２１により移動および位置制御される。また、Ｘ方向移動制御手段２１はスライドレール上に配置した可動部にＹ方向移動制御手段２２を搭載しており、可動部はＸ方向サーボ２１１により移動および位置制御される。

【0028】

昇降手段３は図示していない門型フレームに固定されており、上下駆動軸が吸着テーブル２３に対して垂直方向に設けられており、上下駆動軸に実装ヘッド４を連結している。昇降手段３は実装ヘッド４を上下駆動するとともに、設定に応じた加圧力を印加する機能を有している。更に、上下駆動軸を中心に実装ヘッド４を回転させる機能を有していることが望ましい。

【0029】

実装装置１では、昇降手段３を（図示しない門型フレームにより）２方向から支持するとともに、実装ヘッド４に直線的に連結しているため、加圧時に実装ヘッド４への横方向の力は加わり難くなっているので実装時の横ズレが無く高精度な実装が可能となる。

【0030】

実装ヘッド４は、チップ部品Cを保持して（基板ステージ２の吸着テーブル２３に保持された）基板と平行な状態で圧着するものである。実装ヘッド４は、ヘッド本体４０、ヒーター部４１、アタッチメントツール４２およびヘッド側ステージ４３を構成要素としている。ヘッド本体４０はヘッド側ステージ４３を介して昇降手段３と連結しており、下側にヒーター部４１を固定配置している。ヒーター部４１は発熱機能を有し、アタッチメントツール４２を介してチップ部品Cを加熱するものである。また、ヒーター部４１は減圧流路を用いてアタッチメントツール４２を吸着保持する機能を有している。アタッチメントツール４２はチップ部品Cを吸着保持するものであり、チップ部品Cの形状に応じて交換される。ヘッド側ステージ４３はアタッチメントツール４２を（チップ部品Cを吸着する面内の）X方向、Y方向および回転角θ方向に調整するものであるが、本実施形態の実装装置１ではヘッド側ステージ４３と直結したヘッド本体およびヒーター部４１を介してアタッチメントツール４２の位置は調整される。

【0031】

ヘッド側ステージ４３は、θ角度調整手段４３０、X方向調整手段４３１、Ｙ方向調整手段４３２によって構成されている。なお、実装装置１の構成において、アタッチメントツール４２に最も近いのがθ角度調整手段４３０であるため、θ角度調整手段４３０の回転中心は、X方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２によって、ＸＹ平面内を移動可能となっている。また、実装ヘッド４がアタッチメントツール４２を保持している状態において、（ＸＹ座標系の）θ角度調整手段４３０の回転中心がアタッチメントツール４２の回転中心となる。

【0032】

本実施形態１の実装装置１では、基板面を実装ヘッド４越しに観察することが可能な構成となっており、アタッチメントツール４２を透明部材で形成したり、貫通孔を設けたりしている。また、ヒーター部４１についても透明部材を用いるか開口部を設けている。また、実装ヘッド４は、置認識手段５の画像取込部５０が移動できる空間を有している。すなわち、ヘッド本体４０は、ヒーター４１上で連結した側板、両側板を連結する天板に囲まれたヘッド空間４０Ｖを有する構造となっている。

【0033】

認識手段５は、（アタッチメントツール４２およびヒーター部４１を透過して）実装ヘッド４越しに、アタッチメントツール４２がチップ部品Ｃを保持する面と垂直な方向から、対象物に焦点を合わせて撮像する。実施形態１において、認識手段５は、画像取込部５０、光路５２、ならびに光路５２に連結する（図示しない）撮像手段５３を構成要素としている。

【0034】

画像取込部５０は、撮像手段５３が画像を取得する認識対象に対向するよう（上部に）配置され、認識対象を視野内に納めるものである。

【0035】

また、認識手段５は図示していない駆動機構により、ヘッド空間内で、基板Ｓ（およびチップ部品Ｃ）の面内方向で移動することが可能な構成となっている。更に、焦点位置が調整できるように、基板Ｓの垂直方向（Ｚ方向）に移動する機能も有していることが望ましい。

【0036】

実装ヘッド４は昇降手段３により基板Ｓと垂直方向に移動するが、この動作は置認識手段５の動作と独立して行うことが可能である。このため、実装ヘッド４が垂直方向に移動しても、ヘッド空間に進入した認識手段５が干渉しない寸法にヘッド空間４０Ｖを設計する必要がある。

【0037】

なお、認識手段５の画像取込部５０の可動範囲は、ヘッド空間内に限られたものではなく、ヘッド空間から外れて基板Ｓ上を移動して基板認識マークＡＳ等の位置情報を取得することも可能である。

【0038】

また、画像取込部５０の可動範囲内での位置情報を取得できる構成としておけば、撮像した画像内各点の位置情報を算出することも可能である。

【0039】

チップ搬送手段６は、搬送レール６０とチップスライダ６１によって構成されており、図示しないチップ供給部から供給されたチップ部品Ｃをチップスライダ６１が保持してアタッチメントツール４２の直下までスライドして搬送するものである。

【0040】

ここで、図示しないチップ供給部は、チップスライダ６１上の定まった位置にチップ部品Ｃを配置する。必要に応じて、チップスライダ６１に配置されたチップ部品Ｃは図示しない認識機構で配置位置を認識してもよい。また、チップスライダ６１に搭載されたチップ部品Cを面内方向（XY方向）に位置調整する位置調整手段をチップ搬送手段６が有していてもよい。このように、チップスライダ６１およびチップスライダ６１に配置するチップ部品Ｃの位置を制御することで、アタッチメントツール４２の所定範囲内にチップ部品Ｃを受け渡すことが可能である。アタッチメントツール４２がチップ部品Ｃを保持した後に、チップ部品Ｃの保持を解除したチップスライダ６１は退避位置に移動する。

【0041】

フェイスダウン実装の場合は、図示しないチップ反転手段でチップ部品Ｃの接合面を下向きにしてチップスライダ６１上に受け渡した後アタッチメントツール４２の所定の位置に受け渡すが、チップ反転手段で反転されたチップ部品Ｃを直接アタッチメントツール４２に受け渡しても良い。

【0042】

ツール保持手段７は、実装ヘッド４の直下に配置した状態で、アタッチメントツール４２を実装ヘッド４側から受け取り、ＸＹθ方向に位置変動がないように保持するものである。アタッチメントツール４２の保持と解除の操作は真空吸着のオンオフが適しているがこれに限定されるものではない。ツール保持手段７は、実装ヘッド４の直下から離れた退避位置に待機しており、アタッチメントツール４２を保持するときに実装ヘッド４直下に配置される。図１において、ツール保持手段７は搬送レール６０に沿って移動する構成となっているが、これに限定されるものではなく、他の駆動手段等で移動する構成としてもよい。
実装装置１は図２のブロック図で示すように、基板ステージ２、昇降手段３、実装ヘッド４、認識手段５、搬送手段６および保持手段７と接続する制御部１０を備えている。

【0043】

制御部１０は、実体的にはＣＰＵと記憶装置を主要な構成要素とし、必要に応じてインターフェイスを各装置との通信に介在させている。また、制御部１０はプログラムを内蔵することにより、取得データを用いた演算を行い、演算結果に応じた出力を行うこともできる。更に、取得データや演算結果を記録して新たな演算用のデータとして用いる機能も備えていることが望ましい。

【0044】

制御部１０は、基板ステージ２と接続し、Ｘ方向ステージ移動制御手段２１とＹ方向ステージ移動制御手段２２の動作制御を行って吸着テーブル２３の面内移動制御を行う。また、制御部１０は、吸着テーブル２３を制御して、基板Ｓの吸着保持および解除の制御を行う。

【0045】

制御部１０は、昇降手段３と接続し、実装ヘッド４の上下方向（Ｚ方向）の位置制御を行うとともに、チップ部品Ｃを基板Ｓに圧着する際の加圧力を制御する機能を有している。

【0046】

制御部１０は実装ヘッド４と接続し、アタッチメントツール４２によるチップ部品Ｃの吸着保持および解除、ヒーター部４１の加熱温度を制御する機能を有している。また、制御部１０は実装ヘッド４のヘッド側ステージ４３と接続し、アタッチメントツール４２（およびヘッド本体４０とヒーター部４１）のＸＹの位置および回転角度θを制御する機能を有している。

【0047】

制御部１０は基板位置認識手段５と接続し、画像取込部５０の水平（ＸＹ面内）方向および垂直方向（Ｚ方向）の位置制御を行なうとともに、撮像手段５３を制御して画像データを取得する機能を有している。更に制御部１０は画像処理機能を有しており、撮像手段画像各点の位置情報を算出する機能を有している。また、回転によって移動した点の軌跡から回転方向の補正計算の基準となる回転中心座標を算出する機能を有している。

【0048】

制御部１０はチップ搬送手段６と接続し、搬送レール６０に沿って移動するチップスライダ６１の位置を制御する機能を有している。

【0049】

制御部１０はツール保持手段７と接続し、アタッチメントツール４２の保持および解除の制御を行う機能を有している。

【0050】

以下、実装装置１において、ヘッド側ステージ４３の回転中心座標を求める過程を説明する。

【0051】

図３は、本発明の実施形態１に用いるアタッチメントツール４２について説明するものである。図３のアタッチメントツール４２の特徴は、中心付近に中心特定マークＴＭを設けていることである。ここで、中心付近というのは中心が好ましいが、中心から数ｍｍ程度離れていても良いという意味である。

【0052】

図４および図５は、ヘッド側ステージ４３によるθ角調整を行なう際の、アタチメントツール４２の回転中心を求める過程と、更に、中心特定マークＴＭを回転中心の座標に合わせる過程を示している。

【0053】

図４（ａ）は、実装ヘッド４（のヒーター部４１）が図３に示したアタッチメントツール４２を保持した状態である。ここで、アタッチメントツール４２の（ＸＹ平面内における）回転中心座標は、θ角度調整手段４３０の回転中心ＲＣの座標と一致している。

【0054】

図４（ａ）の状態で、中心特定マークＴＭは回転中心ＲＣと一致していない。そこで、θ角度調整手段４３０によってアタッチメントツール４２の回転角を変化させると、中心特定マークＴＭの位置は変化し、その例を示したのが図６（ａ）である。図６（ａ）において、当初の中心特定マークＴＭに対して、θ角度をプラス方向に変化させたときの中心特定マークＴＭ（ＴＭＰとしている）とθ角度をマイナスに変化させたときの中心特定マークＴＭ（ＴＭＮとしている）の位置を示している。そこで各中心特定マークの中心位置（重心位置）であるＴＭＣ、ＴＭＰＣ、ＴＭＮＣの座標位置が描く円弧形状から演算により仮想中心ＶＣを算出することができる。ここで、θ角度の変化量は正負各１０度前後が望ましく、５度から１５度の範囲にすることが好ましい。角度が小さすぎると中心特定マークＴＭの位置変化が僅かとなり、角度が大きすぎると、観察に必要な視野が広くなる分だけ画像分解能が下がり好ましくない。

【0055】

こうして得られた認識手段５の視野中心ＦＣと回転中心ＲＣが一致する、図示しない認識手段５の駆動機構の座標を仮想中心ＶＣの座標として決定し、制御手段１０に記憶する。仮想中心ＶＣは、回転方向の補正計算の基準となる回転中心ＲＣ位置として使用される。

【0056】

図４（ａ）において、中心特定マークＴＭと仮想中心ＶＣの位置関係を算出できることから、仮想中心ＶＣの位置に中心特定マークＴＭを移動させる過程を示したのが、図４（ｂ）から図５（ｂ）である。

【0057】

図４（ｂ）は、アタッチメントツール４２の下にツール保持手段７を配置した後に実装ヘッド４を降下してアタッチメントツール４２をツール保持手段７に接触、密着させた状態である。この状態において、ツール保持手段７はアタッチメントツール４２を吸着等により保持する。その後、実装ヘッド４（のヒーター部４１）はアタッチメントツール４２の保持を解除して上昇する（図４（ｃ））。

【0058】

この後、仮想中心ＶＣと中心特定マークＴＭ（の中心ＴＭＣ）の相対位置をゼロにするようヘッド側ステージ４３のＸ方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２を駆動してヘッド本体４０およびヒーター部４１の位置を調整して、中心特定マークＴＭを仮想中心ＶＣに合わせる（図４（ｄ））。それから、図５（ａ）のように実装ヘッド４を降下して、ヒーター部４１をアタッチメントツール４２に密着して吸着してから、ツール保持手段７によるアタッチメントツール４２の保持を解除して、実装ヘッド４を上昇して図５（ｂ）の状態となる。

【0059】

ところで、図４（ａ）の状態で求めた仮想中心ＶＣが回転中心ＲＣに一致していて、その後の位置調整が高精度に行われるのであれば、中心特定マークＴＭの位置は回転中心ＲＣに一致する。しかし、仮想中心ＶＣと回転中心ＲＣが一致しないことも多く、図５（ｂ）の状態から再度、図４（ａ）以降の動作を進めることが望ましい。すなわち、図６（ａ）の状態で求めた仮想中心ＶＣに中心特定マークＴＭを合わせてから、θ角度調整手段４３０によってアタッチメントツール４２の回転角を変化させたとき、図６（ｂ）のように中心特定マークＴＭの位置が変化するのであれば、この状態から新たな仮想中心ＶＣを求めることになる。この後、同様な過程を繰り返し、特定マークＴＭの位置変化が小さくなり（図６（ｃ））、中心特定マークＴＭの中心点ＴＭＣの位置変化が図６（ｄ）のように許容範囲ＲＣＡ内に収まった段階で、仮想中心ＶＣは回転中心ＲＣに一致したと判断すればよい。

【0060】

この後、図５（ｃ）のように、認識手段５が取得する画像で設定した画像中心に回転中心ＲＣが配置されるよう、中心特定マークＴＭを観察して画像取込部５０の位置を調整してもよい。

【0061】

回転中心調整工程は、毎実装前に行う必要はなく、温度影響などによる変化が極めて小さい場合には初期調整の１回のみ実施すれば良い。実際のところ、一定数のチップ部品Ｃを実装する毎や、認識手段近傍の温度変化量や、実装後の位置ずれの変化量や、基板Ｓを入れ替える度に回転中心調整工程を行なうのが好ましい。

【0062】

中心特定マークＴＭはアタッチメントツール４２に付けるのが望ましいが、アタッチメントツール４２と連動して仮想中心ＶＣと回転中心ＲＣを一致させる調整が出来れば、アタッチメントツール４２以外の場所に付けても良い。

【0063】

なお、図３に示した中心特定マークＴＭに加えて、図７（ａ）のようにアタッチメントツール４２にＸ方向とＹ方向の少なくとも一方の線を記しておいてもよい。このようにすることで、図７（ｂ）のようにＸＹ座標系に対して傾いた状態でヒーター部４１に保持されているアタッチメントツール４２に対して、回転中心ＲＣに中心特定マークＴＭを合わせることに加えて、傾きの矯正も行うことができる。傾き矯正も行う際は、図４（ｃ）から図４（ｄ）の間で、 Ｘ方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２に加えて、θ角度調整手段４３０も駆動させる。
以上、実施形態１においてアタッチメントツール４２に設けた中心特定マークＴＭを用いてヘッド側ステージ４３による回転中心ＲＣを求めたが、別の手法で回転中心ＲＣの位置を求める方法として実施形態２について説明する。

【0064】

実施形態２では、図８のような、中心特定マークＣＭを設けたダミーチップＴＣを用いる。図８において、アタッチメントツール４２に中心特定マークＴＭを設けた例となっているが、ダミーチップＴＣを用いる場合、中心特定マークＴＭはなくてもよい。ただし、ダミーチップＴＣを用いて求めた回転中心ＲＣのアタッチメントツール４２における位置を確認する際の基準として中心特定マークＴＭを用いてもよい。

【0065】

図９（ａ）はアタッチメントツール４２が中心特定マークＣＭを設けたダミーチップＴＣを保持している状態を示し、図９（ｂ）はダミーチップＴＣを移動して回転中心ＲＣに中心特定マークＣＭを合わせた状態を示している。図９では、アタッチメントツール４２の中心特定マークＴＭが回転中心ＲＣに一致している場合の例を示している。図９（ａ）でダミーチップＴＣがアタッチメントツール４２に保持されていれば、ダミーチップＴＣの中心特定マークＣＭはアタッチメントツール４２と連動する。

【0066】

実施形態２において実装装置１の構成でツール保持手段７をチップ保持手段として用いても良いが、チップ搬送手段６のチップスライダ６１をチップ保持手段として用いれば図１におけるツール保持手段７は不要である。以下の説明においてチップスライダ６１を用いる例を示す。

【0067】

図１０および図１１は、ヘッド側ステージ４３によるθ角調整を行なう際の、回転中心ＲＣを求める過程と、更に、ダミーチップＴＣの中心特定マークＣＭを回転中心ＲＣの座標に合わせる過程を示している。

【0068】

図１０（ａ）は、アタッチメントツール４２が図８に示したダミーチップＴＣを保持した状態である。ここで、アタッチメントツール４２の（ＸＹ平面内における）回転中心座標は、θ角度調整手段４３０の回転中心ＲＣの座標と一致している。

【0069】

図１０（ａ）の状態で、ダミーチップＴＣの中心特定マークＣＭは回転中心ＲＣと一致していない。そこで、θ角度調整手段４３０によってアタッチメントツール４２の回転角を変化させることで、演算により仮想中心ＶＣを算出することができる。ここで、θ角度の変化量は、中心特定マークＴＭを用いる場合と同様、正負各１０度前後が望ましく、５度から１５度の範囲にすることが好ましい。

【0070】

図１０（ａ）において、中心特定マークＣＭと仮想中心ＶＣの位置関係が求まったことから、仮想中心ＶＣの位置に中心特定マークＣＭを移動させる過程を示したのが、図１０（ｂ）から図１１（ｂ）である。

【0071】

図１０（ｂ）は、ダミーチップＴＣの下にチップスライダ６１を配置した後に実装ヘッド４を降下してダミーチップＴＣをチップスライダ６１に接触、密着させた状態である。この状態において、チップスライダ６１はダミーチップＴＣを吸着等により保持する。その後、図１０（ｃ）のように、アタッチメントツール４２はダミーチップＴＣの保持を解除して上昇する。

【0072】

この後、仮想中心ＶＣと中心特定マークＣＭ（の中心ＣＭＣ）の相対位置をゼロにするようヘッド側ステージ４３のＸ方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２を駆動してヘッド本体４０、ヒーター部４１およびアタッチメントツール４２の位置を調整して、中心特定マークＣＭを仮想中心ＶＣに合わせる（図１０（ｄ））。それから、図１１（ａ）のように実装ヘッド４を降下して、アタッチメントツール４２をダミーチップＴＣに密着して吸着してから、チップスライダ６１によるダミーチップＴＣの保持を解除して、実装ヘッド４を上昇して図１１（ｂ）の状態となる。

【0073】

ところで、図１０（ａ）の状態で求めた仮想中心ＶＣが回転中心ＲＣに一致していて、その後の位置調整が高精度に行われるのであれば、中心特定マークＣＭの位置は回転中心ＲＣに一致する。しかし、仮想中心ＶＣと回転中心ＲＣが一致しないことも多く、図１１（ｂ）の状態から再度、図１０（ａ）以降の動作を進めることが望ましい。これは、図６を用いて説明した中心特定マークＴＭを用いた手法と同じである。

【0074】

この後、図１１（ｃ）のように、認識手段５が取得する画像で設定した画像中心ＦＣに回転中心ＲＣが配置されるよう、中心特定マークＣＭを観察して画像取込部５０の位置を調整してもよく、その後にダミーチップＴＣの保持を解除する。ダミーチップＴＣの解除に際しては、チップスライダ６１に受け渡すのが好ましい。

【0075】

以上の説明において、アタッチメントツール４２に最も近いのがθ角度調整手段４３０であるため、θ角度調整手段４３０に対してアタッチメントツール４２を相対移動させるためには、実装ヘッド４からアタッチメントツール４２を一旦外す必要があった。これに対して、本発明の実施形態の変形例である、図１２に示す実装装置１０１においては、θ角度調整手段４３０とアタッチメントツール４２の間に、X方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２が存在する。このため、X方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２を用いて、実装ヘッド４から外すことなく回転中心ＲＣに中心特定特定マークＴＭを合わせることができる。その様子を示したのが図１３であり、図１３（ａ）のように回転中心ＲＣから中心特定マークＴＭが離れた状態で、図６に示したように仮想中心ＶＣの精度を上げていく過程を、アタッチメントツール４２を外すことなく行え、図１３（ｂ）のように回転中心ＲＣに中心特定マークＴＭを合わせることができる。
ただし、図１２の実装装置１０１の構成において、図２０（ａ）から図２０（ｂ）に示すような角度調整を行なう際に、X方向調整手段４３１とＹ方向調整手段４３２によるＸＹ座標系全体が傾くため、Ｘ方向、Ｙ方向の補正量の計算が複雑になる。

【0076】

以上説明したように、本発明はチップ部品を回転角調整において、チップ部品を保持するアタッチメントツールの回転中心の座標を高精度に得ることができる。このため、チップ部品を基板に実装する際の位置補正の誤差を抑制でき、高精度な実装を実現することが可能となる。

【0077】

ところで、本願発明は、これまで説明した実施形態に限らず知用することが可能である。例えば、図１４のように、中心特定マークTMを下側から観察する認識手段８を用いて行っても良いし、図１５に示すような形態で分解能が高い認識手段５を用いた場合には、画像取込部５０を移動させることなく、取込視野内で回転中心の座標を求めて設定すればよい。認識手段の移動時の誤差を含まない高精度な調整が可能となる。

【符号の説明】

【0078】

１、１０１ 実装装置
２ 基板ステージ
３ 昇降手段
４ 実装ヘッド
５ 認識手段
６ チップ搬送手段
７ ツール保持手段
１０ 制御部
２０ ステージ移動制御手段
２１ Ｘ方向ステージ移動制御手段
２２ Ｙ方向ステージ移動制御手段
２３ 吸着テーブル
４０ ヘッド本体
４１ ヒーター部
４２ アタッチメントツール
４３ ヘッド側ステージ
５０ 画像取込部
５２ 光路
６０ 搬送レール
６１ チップスライダ
４３０ θ角度調整手段
４３１ Ｘ方向調整手段
４３２ Ｙ方向調整手段
ＡＣ、ＡＣ１、ＡＣ２ チップ認識マーク
ＡＳ、ＡＳ１、ＡＳ２ 基板認識マーク
ＡＴ、ＡＴ１、ＡＴ２ ツール認識マーク
Ｃ チップ部品
ＣＣ チップ部品中心
ＦＣ 視野中心
ＲＣ 回転中心
Ｓ 基板
ＳＣ （チップ部品）実装箇所
ＳＣＣ 実装箇所中心
ＴＣ ダミーチップ
ＴＭ 中心特定マーク
ＶＣ 仮想回転中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】