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KR20230110478A - 전자 부품의 실장 장치 - Google Patents

전자 부품의 실장 장치 Download PDF

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KR20230110478A
KR20230110478A KR1020230092326A KR20230092326A KR20230110478A KR 20230110478 A KR20230110478 A KR 20230110478A KR 1020230092326 A KR1020230092326 A KR 1020230092326A KR 20230092326 A KR20230092326 A KR 20230092326A KR 20230110478 A KR20230110478 A KR 20230110478A
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mark
imaging unit
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마사노리 하시모토
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시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 발생하는 진애를 억제하면서, 정밀도 좋게 실장할 수 있는 전자 부품의 실장 장치를 제공한다.
[해결수단] 실시형태의 실장 장치(1)는, 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 기구(3)와, 전자 부품(C)이 실장되는 기판(S)을 지지하는 기판 지지 기구(2)와, 실장 기구(3)에 마련되고, 전자 부품(C)을 유지한 상태에서, 기판(S)의 마크(M)를 투과하여 인식 가능하게 하는 투과부를 갖는 실장 헤드(31)와, 실장 헤드(31)가 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 위치(OA)로부터 기판 지지 기구(2)보다 하측에 배치되고, 기판(S)이 실장 위치(OA)로부터 후퇴된 상태에서, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를 촬상하는 제1 촬상부(4)와, 실장 위치(OA)에 있어서 실장 헤드(31)보다 상측에 배치되고, 기판(S)의 마크(M)를, 투과부를 통하여 촬상하는 제2 촬상부(5)와, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 마크(m, M)의 화상으로부터 구해진 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행하는 위치 결정 기구를 갖는다.

Description

전자 부품의 실장 장치{ELECTRONIC COMPONENT BONDING APPARATUS}
본 발명은 전자 부품의 실장 장치에 관한 것이다.
전자 부품인 반도체 칩의 기판에 대한 실장 방법에는, 페이스 업, 페이스 다운이 있다. 반도체 칩의 반도체층이 형성된 면을 페이스라고 부른다. 이 페이스측을 기판과 반대측으로 하여 실장하는 방법이 페이스 업이다. 예컨대, 반도체 칩을 리드 프레임 등에 마운트하여, 전극과 프레임 사이를 와이어로 배선하는 경우에는, 페이스 업에 의한 실장이 된다.
페이스측을 기판을 향하게 하여 실장하는 방법이 페이스 다운이다. 예컨대, 반도체층의 표면에 범프 전극을 마련하고, 범프 전극을 기판의 배선에 압박함으로써, 고정과 전기 접속을 행하는 플립 칩 접속의 경우에는, 페이스 다운에 의한 실장이 된다.
반도체 칩 등의 전자 부품을 기판에 실장할 때에는, 기판에 대하여 전자 부품을 정밀하게 위치 결정해야 한다. 이에 대처하기 위해, 예컨대, 전자 부품을 흡착 유지한 실장 툴과 기판 사이에, 상하 양방향을 동시에 촬상할 수 있는 카메라를 진입시킨다. 이 카메라에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 기판과 전자 부품의 수평 방향의 상대 위치를 인식한다. 그리고, 인식된 상대 위치에 기초하여, 실장 툴의 위치를 보정한 후, 전자 부품을 기판에 실장한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2010-129913호 공보
최근, 반도체 칩을 다층으로 배치함으로써 집적도를 높이는 3D 패키지나 하이브리드 본딩에서는, 매우 좁은 피치의 전극끼리를 접합해야 한다. 이 때문에, 기판에 대하여 전자 부품을 실장할 때에는, 보다 높은 정밀도, 예컨대, 서브미크론 오더의 정밀도가 요구되도록 되어 오고 있다. 또한, 실장 시에, 실장을 위한 기구 부분의 동작에 의한 오차나, 동작에 의해 발생하는 진애가, 접합 불량을 초래할 가능성이 있기 때문에, 기구 부분이 동작하는 거리는, 극력 적게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 상하 양방향을 동시에 촬상할 수 있는 촬상 카메라를 이용하는 경우, 기판과 전자 부품의 수평 방향의 상대 위치를 인식할 때에, 기판과 전자 부품 사이에 카메라를 진입시킬 필요가 있기 때문에, 양자 한 후에 전자 부품을 이동시키는 거리가 길어진다. 이동 거리가 길수록, 수평 방향으로의 위치 어긋남이 생길 위험이 높아지기 때문에, 높은 실장 정밀도를 얻는 것이 어렵다. 또한, 기구 부분의 이동 거리가 길어짐으로써, 발생하는 진애의 양도 많아질 가능성이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같이 과제를 해결하기 위해 제안된 것이고, 그 목적은 발생하는 진애의 양을 억제하면서, 정밀도 좋게 실장할 수 있는 전자 부품의 실장 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 전자 부품의 실장 장치는, 전자 부품을 기판에 실장하는 실장 기구와, 상기 전자 부품이 실장되는 상기 기판을 지지하는 기판 지지 기구와, 상기 실장 기구에 마련되며, 상기 전자 부품을 유지한 상태에서, 상기 기판의 마크를 투과하여 인식 가능하게 하는 투과부를 갖는 실장 헤드와, 상기 실장 헤드가 상기 전자 부품을 상기 기판에 실장하는 실장 위치에 있어서 상기 기판 지지 기구보다 하측에 배치되고, 상기 기판이 상기 실장 위치로부터 후퇴된 상태에서, 상기 실장 헤드에 유지된 상기 전자 부품의 마크를 촬상하는 제1 촬상부와, 상기 실장 위치에 있어서 상기 실장 헤드보다 상측에 배치되고, 상기 기판의 마크를, 상기 투과부를 통하여 촬상하는 제2 촬상부와, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 마크의 화상으로부터 구해진 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 위치 결정 기구를 갖는다.
본 발명은 발생하는 진애의 양을 억제하면서, 정밀도 좋게 실장할 수 있는 전자 부품의 실장 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태의 실장 장치의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 2는 전자 부품과 기판을 나타내는 평면도이다.
도 3은 실장 장치의 평면도(A)이고, 실장 개소의 확대 평면도(B)이다.
도 4는 실장 장치의 실장 순서를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실장 장치의 실장 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 다른 양태의 실장 장치에 있어서의 실장 방법을 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 6의 양태의 실장 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 다른 양태의 실장 장치에 있어서의 실장 방법을 나타내는 설명도이다.
도 9는 도 8의 양태의 실장 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시형태는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 장치(1)이다. 도 1은 실장 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 도 2는 전자 부품(C) 및 기판(S)을 나타내는 평면도이다. 또한, 도면은 모식적인 것이고, 각 부의 사이즈(이하, 치수라고도 부름), 형상, 각 부의 상호의 사이즈의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있다.
[전자 부품]
먼저, 본 실시형태의 실장 대상이 되는 전자 부품(C)은, 예컨대, IC나 LSI 등의 반도체 소자를 들 수 있다.
본 실시형태는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(C)으로서, 직방체형상의 반도체 칩을 이용한다. 각 반도체 칩은, 반도체 웨이퍼를 주사위 모양으로 절단하는 다이싱에 의해 개편화한 베어 칩이다. 베어 칩은, 노출된 반도체에 범프 또는 범프레스의 전극이 마련되어 있고, 기판(S) 상의 패드에 접합하는 플립 칩 접속에 의해 실장된다.
전자 부품(C)에는, 위치 결정을 위한 복수의 마크(m)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 2개의 마크(m)가, 직사각형상의 전자 부품(C)의 대각이 되는 한쌍의 각부에 하나씩 마련되어 있다. 마크(m)는, 전자 부품(C)의 전극이 형성된 면, 즉 페이스에 마련되어 있다. 본 실시형태는, 페이스측을 기판(S)을 향하여 실장하는 페이스 다운 실장을 위한 장치의 일례이다.
[기판]
본 실시형태에 있어서, 상기와 같은 전자 부품(C)이 실장되는 기판(S)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 프린트 배선 등이 형성된 수지제 등의 판형 부재, 또는, 회로 패턴이 형성된 실리콘 기판 등이다. 기판(S)에는, 기판(S)이 실장되는 영역인 실장 영역(B)이 마련되고, 실장 영역(B)의 외측에, 위치 결정을 위한 복수의 마크(M)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 2개의 마크(M)가, 실장 영역(B)의 외측의 위치로서 전자 부품(C)의 마크(m)에 대응하는 위치에 마련되어 있다. 즉, 직사각형상의 전자 부품(C)과 동형상, 동사이즈로 설정하는 실장 영역(B)의 대각이 되는 한쌍의 각부의 외측에, 하나씩 마련되어 있다.
[실장 장치]
본 실시형태의 실장 장치(1)는, 고정밀도, 예컨대, ±0.2 ㎛ 이하의 실장 정밀도의 실장을 실현 가능하게 하는 실장 장치(1)이고, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판 지지 기구(2), 실장 기구(3), 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5), 제어 장치(6)를 갖는다. 도 3의 (a)는 실장 장치(1)의 평면도이고, 도 3의 (b)는 후술하는 실장 헤드(31)를 투과한 마크(M)를 나타내는 평면도이다.
또한, 이하의 설명 중에 있어서, 실장 기구(3)가 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하기 위해 이동시키는 방향을 Z축, 이것과 직교하는 평면에 있어서 서로 직교하는 2축을 X축 및 Y축으로 한다. 본 실시형태에서는, Z축은 수직이고, 중력을 따르는 방향을 하방, 중력에 대항하는 방향을 상방으로 하고, Z축에 있어서의 위치를 높이라고 부른다. 또한, X축 및 Y축은 수평면 상에 있고, 도 1의 정면측에서 보아, X축은 좌우 방향, Y축은 깊이 방향이다. 단, 본 발명은, 이 설치 방향에 한정되는 것이 아니다. 설치 방향에 관계없이, 기판(S) 또는 기판 지지 기구(2)를 기준으로 하여, 전자 부품(C)이 실장되는 측을 상측, 그 반대측을 하측이라고 부른다.
기판 지지 기구(2)는, 전자 부품(C)이 실장되는 기판(S)을 지지하는 기구이고, 소위, 기판 스테이지이다. 실장 기구(3)는, 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 기구이다. 실장 기구(3)는, 실장 헤드(31)를 갖는다. 실장 헤드(31)는, 전자 부품(C)을 유지한 상태에서, 전자 부품(C)에 대향하는 기판(S)의 마크(M)를, 투과하여 인식 가능하게 하는 투과부를 갖는다.
제1 촬상부(4)는, 실장 헤드(31)가 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 위치(OA)에 있어서 기판 지지 기구(2)보다 하측에 배치되어 있고, 기판 지지 기구(2)에 의해 기판(S)이 실장 위치(OA)로부터 후퇴된 상태에서, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를, 전자 부품(C)에 대향하는 위치, 즉, 하방으로부터 촬상한다. 실장 위치(OA)는, 기판(S)에 전자 부품(C)이 실장되는 위치이고, 도면 중, 실장되는 전자 부품(C)의 영역 내의 XY 좌표상의 점(예컨대, 중심점)을 통과하는 Z축을 따른 방향의 일점 쇄선으로 나타낸다. 실장 위치(OA)는, 후술하는 바와 같이, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 카메라의 광축과 일치한다. 제2 촬상부(5)는, 실장 위치(OA)에 있어서 실장 헤드(31)보다 상측에 배치되어 있고, 기판(S)의 마크(M)를, 실장 헤드(31)의 투과부를 통하여 촬상한다(이하, 이것을 「실장 헤드(31) 너머로 촬상한다」라고 함). 제어 장치(6)는, 실장 장치(1)의 동작을 제어한다.
또한, 기판 지지 기구(2), 실장 기구(3)는, 각각 위치 결정 기구를 갖는다. 위치 결정 기구는, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 촬상한 마크(M, m)의 화상으로부터 구한 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행한다. 이상과 같은 실장 장치(1)의 각 부는, 설치면에 설치된 지지대(11)에 탑재되어 있다. 지지대(11)의 천장면은 수평면으로 되어 있다. 이하, 각 부를 상세하게 서술한다.
(기판 지지 기구)
도 1 및 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판 지지 기구(2)는, 지지대(11)에 배치되고, 스테이지(21), 구동 기구(22)를 갖는다. 스테이지(21)는, 기판(S)을 배치하는 판형의 부재이다. 구동 기구(22)는, 예컨대, X축 방향의 한쌍의 가이드 레일(22a), Y축 방향의 한쌍의 가이드 레일(22b)를 가지고, 도시하지 않는 모터를 구동원으로 하여 벨트 또는 볼나사에 의해 스테이지(21)를 수평면 내에서 이동시키는 2축 이동 기구이다. 한쌍의 가이드 레일(22a), 한쌍의 가이드 레일(22b)은, 각각 실장 위치(OA)를 사이에 두고 대칭으로 배치된다. 이 구동 기구(22)는, 기판(S)을 위치 결정하는 위치 결정 기구로서 기능한다. 또한, 구동 기구(22)는, 도시를 생략하고 있지만, 스테이지(21)를 수평면 내에서 회전 이동시키는 θ 구동 기구를 구비한다.
구동 기구(22)는, 가이드 레일(22b)을 따라 Y축 방향으로 이동하는 이동판(23)을 포함하여 구성되어 있다. 이 이동판(23)에는, 제1 촬상부(4)가 전자 부품(C)을 촬상 가능하도록, 관통 구멍(23a)이 형성되어 있다.
또한, 도시는 하지 않지만, 기판 지지 기구(2)의 스테이지(21)의 X축 방향에 있어서의 이동단의 한쪽(구체적으로는, 도시 우측의 이동단)에는, 기판(S)을 스테이지(21)에 공급/저장하는 로더/언로더가 마련되어 있다. 그래서, 기판 지지 기구(2)는, 상기 이동단에 스테이지(21)를 이동시킨 상태에서, 로더로부터 기판(S)의 공급을 받거나, 언로더에 기판(S)을 전달하거나 한다.
(실장 기구)
실장 기구(3)는, 실장 헤드(31), 구동 기구(32)를 갖는다. 실장 헤드(31)는, 개략, 직방체형상이고, 투과부로서의, 중공부(31a) 및 유지부(31b)를 갖는다. 중공부(31a)는, Z축 방향을 축으로 하여 형성된 원기둥형상의 관통 구멍이다. 유지부(31b)는, 촬상을 위한 광을 투과 가능한 판형 부재이고, 중공부(31a)에 있어서의 기판(S)을 향하는 측의 개구를 막도록 부착되어 있다. 예컨대, 투명한 유리판을 유지부(31b)로서 이용한다. 유지부(31b)는, 소위, 실장 툴이고, 전자 부품(C)을 유지한다.
유지부(31b)의 중앙에는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(C)을 흡착 유지하기 위한 흡착 영역(D)이 마련되어 있다. 흡착 영역(D)에는, 도시는 하지 않지만, 흡착 구멍이 형성되어 있다. 유지부(31b)의 내부에는 흡착 구멍을 부압원에 연통시키기 위한 유로가 형성되어 있고, 흡착 구멍에 부압을 발생시킴으로써, 전자 부품(C)을 흡착 유지 가능하게 마련되어 있다. 유지부(31b)의 흡착 영역(D)의 주위는, 전자 부품(C)을 흡착한 경우라도, 기판(S)의 마크(M)를 투과하여 촬상 가능한 투과 영역(T)으로 되어 있다. 즉, 실장 헤드(31)는, 제2 촬상부(5)에 의해, 기판(S)의 마크(M)를 촬상 가능하도록, 투명한 부분을 갖는다. 또한, 유지부(31b)의 전자 부품(C)을 유지하는 유지면(흡착면)을, 하단면이라고 부른다.
구동 기구(32)는, 이동체(33, 34, 35)를 포함하여 구성되고, 실장 헤드(31)를 구동하는 기구이다. 이동체(33)는, 지지대(11)에 마련된 Y축 방향의 가이드 레일(33a)을 따라 이동 가능하게 마련되어 있다. 이동체(34)는, 이동체(33)의 천장면에 마련된 X축 방향의 가이드 레일(34a)을 따라 이동 가능하게 마련되어 있다. 이동체(35)는, 이동체(34)의 정면에 마련된 Z축 방향의 가이드 레일(35a)을 따라 이동 가능하게 마련되어 있다. 이동체(35)는, 평면에서 보아 개략 오목형상으로 형성되어 있다. 이들 이동체(33, 34, 35)는, 모터를 구동원으로 하는 볼나사나 리니어 모터 또는 실린더 등에 의해 구동된다.
실장 헤드(31)는, Z축 방향으로 이동하는 이동체(35)의 하부에 마련되어 있다. 이 때문에, 이동체(35)는, 실장 헤드(31)의 유지부(31b)에 유지된 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하기 위한 동작을 행한다. 또한, 실장 헤드(31)가 마련된 이동체(35)는, 이동체(33, 34)의 이동에 의해, X축 방향, Y축 방향으로 이동한다. 이 때문에, 구동 기구(32)는, 실장 헤드(31)가 유지하는 전자 부품(C)을 위치 결정하는 위치 결정 기구로서 기능한다. 또한, 구동 기구(32)는, 도시를 생략하고 있지만, 실장 헤드(31)를 수평면 내에서 회전 이동시키는 θ 구동 기구를 구비한다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 구동 기구(32)에 의한 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 이동량은, 이동 오차를 방지하는 관점에서 극력 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 이동체(33, 34)에 의한 X축 방향, Y축 방향의 이동량을, 각각 수 ㎜∼십수 ㎜로 설정한다. 또한, 이동체(35)에 의한 Z축 방향의 이동량도, 수 ㎜∼십수 ㎜ 정도로 설정한다. 즉, 실장 헤드(31)는, 스테이지(21)에 배치된 기판(S)의 상면에 대하여, 유지부(31b)의 하단면이 수 ㎜, 예컨대, 1∼2 ㎜의 대향 간격(상하 방향의 이격 거리)이 되는 높이 위치에 있어서, 전자 부품(C)의 수취나, 수취한 전자 부품(C)의 마크(m)의 촬상이 행해지게 되어 있다. 그 때문에, 이동체(35)의 Z축 방향의 이동량에 대해서는, 적어도, 이 높이 위치로부터, 유지부(31b)에 유지한 전자 부품(C)을 기판(S)에 소정의 가압력으로 가압하여 실장시킬 수 있는 이동량을 확보할 수 있으면 좋다.
또한, 실장 장치(1)에는, 도시는 하지 않지만, 웨이퍼 스테이지나 트레이 스테이지 등의 전자 부품(C)의 공급부와, 이 공급부로부터 전자 부품(C)을 개별로 수취하여, 실장 기구(3)의 실장 헤드(31)에 전자 부품(C)을 이송하는 이송 기구가 마련되어 있다.
(제1 촬상부)
제1 촬상부(4)는, 카메라, 렌즈, 경통, 광원 등을 가지고, 지지대(11)에 마련된 수용 구멍(11a)에 마련되어 있다. 제1 촬상부(4)는, 카메라의 광축이, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를, 촬상 가능한 방향으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 광축이 수직 방향이 되도록 배치되어 있다. 제1 촬상부(4)는, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)가 최대한 이동할 수 있는 범위에 있어서, 마크(m)가 촬상 시야로부터 벗어나는 일이 없도록 마련되어 있다. 실장 헤드(31)에 전달되는 전자 부품(C)의 유지 위치에는, 편차가 있다. 즉, 실장 위치(OA)에 대하여 전자 부품(C)의 위치가 불균일하다. 이 때문에, 전자 부품(C)의 마크(m)의 위치도 불균일하다. 이 편차의 최대의 범위가, 전자 부품(C)의 마크(m)가 최대한 이동할 수 있는 범위가 된다. 제1 촬상부(4)는, 필요한 실장 정밀도를 확보하기 위해 충분한 배율과, 광원에 의한 조명의 조도나 위치 인식에 필요한 밝기로 촬상할 수 있도록 고려되어 있다. 또한, 전술한 마크(m)가 최대한 이동할 수 있는 범위도 고려되어, 이들 조건으로부터 정해지는 촬상 시야(시야 범위)를 갖는다. 그리고, 제1 촬상부(4)는, 초기 위치로서 이 촬상 시야의 중심이, 실장 위치(OA)와 일치하는 위치에 마련되어 있다. 이 위치는, 제1 촬상부(4)가, 고정으로 마련되어 있는 경우도, 가동으로 마련되어 있는 경우도 변하지 않는다. 또한, 제1 촬상부(4)는, 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)의 이동 동작을 방해하지 않도록, 이들과는 독립적으로 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 제1 촬상부(4)는, 전자 부품(C)의 실장 위치(OA)에 대하여 부동(不動)이다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 제1 촬상부(4)는, 기판 지지 기구(2)의 하측의 위치인 지지대(11)의 수용 구멍(11a) 내에, 카메라의 광축을 실장 위치(OA)와 일치시킨 상태에서, 상향으로 배치되어 있다. 제1 촬상부(4)는, 전자 부품(C)이 위치 결정을 위해 최대한 이동하였다고 해도, 2개의 마크(m)가 촬상 시야로부터 벗어나는 일이 없는 크기와 위치 관계로 지지대(11)에 고정되어 있다. 제1 촬상부(4)의 촬상 시야는, 광축(촬상 시야의 중심)을 실장 위치(OA)와 일치시켜 고정한 상태에서, 위치 결정을 위해 전자 부품(C)의 2개의 마크(m)가 최대한 이동할 수 있는 범위를 고려하여 설정된다.
(제2 촬상부)
제2 촬상부(5)는, 카메라, 렌즈, 경통, 광원 등을 가지고, 지지대(11)의 상방, 보다 구체적으로는, 실장 헤드(31)의 상방의 위치에, 도시하지 않는 프레임 등에 의해 지지되어 지지대(11)에 마련되어 있다. 제2 촬상부(5)는, 카메라의 광축이, 실장 헤드(31)의 유지부(31b)를 투과하여, 기판(S)의 실장 영역(B)의 주위의 마크(M)를, 촬상 가능한 방향으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 광축이 수직 방향이 되도록 배치되어 있다. 제2 촬상부(5)는, 유지부(31b)를 투과하여, 기판(S)의 마크(M)가 최대한 이동할 수 있는 범위에 있어서, 마크(M)가 촬상 시야로부터 벗어나는 일이 없도록 마련되어 있다. 스테이지(21)에 배치되는 기판(S)의 지지 위치에는, 편차가 있다. 즉, 실장 위치(OA)에 대하여 기판(S)의 위치가 불균일하다. 이 때문에, 기판(S)의 마크(M)의 위치도 불균일하다. 이 편차의 최대의 범위가, 기판(S)의 마크(M)가 최대한 이동할 수 있는 범위가 된다. 제2 촬상부(5)는, 필요한 실장 정밀도를 확보하기 위해 충분한 배율과, 광원에 의한 조명의 조도나 위치 인식에 필요한 밝기로 촬상할 수 있도록 고려되어 있다. 또한, 전술한 마크(M)가 최대한 이동할 수 있는 범위도 고려되어, 이들 조건으로부터 정해지는 촬상 시야(시야 범위)를 갖는다. 그리고, 제2 촬상부(5)는, 초기 위치로서 이 촬상 시야의 중심이, 실장 위치(OA)와 일치하는 위치에 마련되어 있다. 이 위치는, 제2 촬상부(5)가, 고정으로 마련되어 있는 경우도, 가동으로 마련되어 있는 경우도 변하지 않는다. 또한, 제2 촬상부(5)는, 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)의 이동 동작을 방해하지 않도록, 이들과는 독립적으로 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 제2 촬상부(5)는, 실장 헤드(31)의 바로 위의 위치에, 전술한 바와 같이 카메라의 광축(촬상 시야의 중심)을 실장 위치(OA)에 일치시킨 상태에서, 하향으로 배치되어 있다. 제2 촬상부(5)는, 제1 촬상부(4)와 마찬가지로, 전자 부품(C)의 실장 위치(OA)에 대하여 부동이다. 즉, 제2 촬상부(5)의 촬상 시야는, 기판(S)의 실장 영역(B)에 대하여 첨부된 2개의 마크(M)가, 위치 결정을 위해 최대한 이동할 수 있는 범위를 고려하여 설정되어 있다. 이 때문에, 실장 헤드(31)의 투과부의 크기는, 제2 촬상부(5)의 촬상 시야에 맞추어 설정한다.
여기서, 본 실시형태의 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 배치에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는 각각 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)의 이동 동작을 방해하지 않도록, 이들과는 독립적으로 배치된다. 즉, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가, 각각 독립적으로 지지대(11)에 마련되어 있다. 따라서, 마크(m, M)의 촬상을 행할 때에, 또는 위치 결정 시에, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는, 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)와 함께 일체적으로 이동하는 일은 없다.
예컨대, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는, 각각 독립적으로 지지대(11)에 고정하여 배치된다. 또는, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는, X, Y축 방향(수평 방향)의 구동 장치나 Z축 방향(상하 방향)의 구동 장치를 구비하고, 수평 방향이나 상하 방향으로 이동 가능(가동)하게 배치된다. 이 이동은, 장치의 가동 준비 작업으로서 촬상부(4, 5)[제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)]의 수평 방향 위치의 조정이나 상하 방향 위치의 조정을 행하거나, 후술과 같이, 복수의 마크(m, M)를 촬상할 때에, 마크 사이를 이동하기 위해 행해진다.
이상과 같이, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는, 각각 실장 헤드(31)나 스테이지(21)와는, 서로 독립적으로 가동으로 마련되어 있다. 따라서, 전술한 실장 위치(OA)에 대하여 부동이란, 마크(m, M)의 촬상을 행할 때, 또는 위치 결정 시에, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)와 함께 일체적으로 이동하지 않는 것을 의미한다. 예컨대, 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)는 독립적으로, 촬상부(4, 5)가 가동으로 마련되고, 장치의 가동 준비 작업으로서 촬상부(4, 5)의 수평 방향 위치의 조정이나 상하 방향 위치의 조정을 행하는 것도, 실장 위치(OA)에 대하여 부동에 포함된다. 또는, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 복수의 마크(m, M)를 촬상하기 위해, 마크 사이를 이동하는 것도, 실장 위치(OA)에 대하여 부동에 포함된다.
또한, 본 실시형태의 실장 장치(1)는, 0.2 ㎛ 이하의 실장 정밀도를 얻는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)는, 그 정밀도에 알맞은 고배율, 고화질의 촬상이 가능한 성능을 가질 필요가 있다.
일반적으로, 고화질의 화상을 촬상하기 위해서는, 촬상 대상인 전자 부품(C)이나 기판(S)에 가까운 위치에 촬상부를 배치해야 하는 것이 알려져 있다. 그래서, 제1 촬상부(4)나 제2 촬상부(5)에 대해서도, 될 수 있는 한 전자 부품(C)이나 기판(S)의 근처에 배치하는 것, 즉, 촬상 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 본 실시형태의 실장 장치(1)에 있어서는, 실장 시의 전자 부품(C)의 하강 이동량을 극력 짧게 하기 위해, 기판(S)의 상면 높이에 근접하는 위치에 전자 부품(C)을 위치시킨 상태에서, 전자 부품(C)의 마크(m)의 촬상이나 기판(S)의 마크(M)의 촬상을 행하는 것으로 되어 있다. 그 때문에, 제1 촬상부(4)와 전자 부품(C) 사이에는, 스테이지(21)와 구동 기구(22)의 이동판(23)이 존재하고, 제2 촬상부(5)와 기판(S) 사이에는, 실장 헤드(31)가 존재한다. 그렇게 되면, 이동판(23) 및 실장 헤드(31)와의 간섭을 피할 필요가 있기 때문에, 제1 촬상부(4)와 전자 부품(C)의 거리를 짧게 하는 것, 제2 촬상부(5)와 기판(S)의 거리를 짧게 하는 것에는 한계가 있다.
그래서, 본원 발명자는, 상기 실장 정밀도를 실현할 수 있는 화상을 촬상 가능한 촬상 거리(소위 워크 거리)의 최대값을 검토하였다. 그 결과, 대략 100 ㎜ 정도인 것을 도출하였다. 이 결과로부터, 본 실시형태에서는, 제1 촬상부(4)를, 전자 부품(C)으로부터의 촬상 거리가 100 ㎜ 이내가 되는 높이 위치에 부동으로 배치하고, 제2 촬상부(5)를 기판(S)으로부터의 촬상 거리가 100 ㎜ 이내가 되는 높이 위치에 부동으로 배치하였다.
또한, 제2 촬상부(5)와 기판(S) 사이에 위치하는 실장 헤드(31)는, 강성을 확보하는 등의 사정상, 높이 치수(Z축 방향 치수)가 비교적 큰 부재이다. 그 때문에, 통상의 구성에서는 간섭을 발생시키는 것이 생각된다. 그래서, 본원 발명자는, 예의 검토의 결과, 실장 헤드(31)에 요구되는 기능이나 강성을 유지하면서, 높이 치수를 최소화하는 것에 성공하였다. 구체적으로는, 실장 헤드(31)의 높이 치수[유지부(31b)의 하단으로부터 중공부(31a)의 상측 개구까지의 치수]를 70 ㎜ 정도로 구성하였다. 이에 의해, 제2 촬상부(5)를 기판(S)에 대하여 100 ㎜ 이하의 높이 위치에 배치하는 것을 가능하게 하였다.
(제어 장치)
제어 장치(6)는, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 마크(m, M)에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)이 위치 결정되도록, 위치 결정 기구를 제어한다. 각 촬상부(4, 5)가 각각 갖는 좌표는, 실장 장치(1)의 좌표와 일치하도록 조정되어 있다. 구체적으로는, 제어 장치(6)가 갖는 좌표는, 실장 장치(1)의 설계상의 XY 좌표이고, 그 원점은 실장 위치(OA)로 할 수 있다. 각 촬상부(4, 5)가 갖는 좌표는, 예컨대, 촬상 중심이 XY 좌표의 원점이 되고, 기계적 또는 연산 가능한 정보로서 실장 위치(OA)와 일치하도록 설정된다. 따라서 이 경우, 실장 장치(1)에 있어서의 XY 좌표상의 기준 위치란 실장 위치(OA)를 말하고, 각 촬상부(4, 5)의 촬상 중심도 동일한 기준 위치가 된다.
또한, 조정에 의해 일치시키는 각 촬상부(4, 5)의 좌표와 실장 장치(1)의 좌표는, 실제로는, 장치 각 부의 조립상의 오차를 포함하고 있다. 또한, 마크(m, M)의 형상에 관한 정보, 전자 부품(C)과 마크(m)의 위치 관계를 나타내는 설계상의 정보, 기판(S)의 실장 영역(B)과 마크(M)의 위치 관계를 나타내는 설계상의 정보는, 미리 제어 장치(6)가 기억하고 있다. 각 촬상부(4, 5)는, 화상 인식부를 가지고 있다. 화상 인식부는, 미리 제어 장치(6)에 기억된 마크(m, M)를, 촬상한 화상으로부터 주지의 화상 인식 처리에 의해 인식하여, 실장 장치(1)의 기준이 되는 좌표상의 위치를 산출한다. 즉, 제1 촬상부(4)의 화상 인식부는, 조정된 좌표상에서, 인식한 마크(m)로부터, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 위치 정보(X, Y, θ)를 산출한다. 제2 촬상부(5)의 화상 인식부는, 마크(M)에 대해서도 마찬가지로, 스테이지(21)에 배치된 기판(S)의 실장 영역(B)의 위치 정보(X, Y, θ)를 산출한다. 이러한 위치 정보의 산출은, 상기한 바와 같이 미리 제어 장치(6)가 기억한 전자 부품(C)과 마크(m)의 위치 관계를 나타내는 정보, 실장 영역(B)과 마크(M)의 위치 관계를 나타내는 정보에 기초하여 행해진다.
제어 장치(6)는, 이와 같이 하여 산출한 전자 부품(C)의 위치 정보 및 실장 영역(B)의 위치 정보와, 기준 위치[각 촬상부(4, 5)의 좌표 원점] 및 XY축 방향의 어긋남량을 구하고, 어긋남이 보정되어 전자 부품(C)과 실장 영역(B)이 일치하는 방향과 이동량으로, 전자 부품(C) 또는 기판(S)이 이동하도록, 위치 결정 기구[구동 기구(22) 및 구동 기구(32)]를 제어한다.
[동작]
이상과 같은 본 실시형태의 동작을, 도 4의 설명도, 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다. 또한, 초기 상태에 있어서, 기판(S)은 로더로부터 기판 지지 기구(2)의 스테이지(21)에 전달되어 있지만, 실장 헤드(31)에 대향하는 위치, 즉, 실장 위치(OA)로부터는 후퇴하고 있다.
먼저, 실장 기구(3)에 있어서의 실장 헤드(31)의 유지부(31b)는, 그 중심이 제2 촬상부(5)의 바로 아래에 위치하고 있다. 즉, 유지부(31b)의 중심이 실장 위치(OA) 상에 위치되어 있다. 이 상태에서, 이송 기구가 공급부(어느 것도 도시하지 않음)로부터 전자 부품(C)을 수취하여, 실장 헤드(31)까지 이송한다(단계 S101). 실장 헤드(31)의 유지부(31b)는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이송 기구로부터 전자 부품(C)을 수취하여, 부압에 의해 흡착 유지한다(단계 S102). 또한, 이송 기구에 의한 유지부(31b)에 대한 전자 부품(C)의 전달은 실장 위치(OA)에서 행해지기 때문에, 전달 시에는, 스테이지(21)는, 이송 기구와의 간섭을 피하기 위해, 후퇴한 채이다.
제1 촬상부(4)는, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를 촬상한다(단계 S103). 이때, 스테이지(21)는 실장 위치(OA)보다 후퇴하고 있고, 제1 촬상부(4)의 바로 위에는, 이동판(23)에 마련된 관통 구멍(23a)이 위치되어 있다. 제1 촬상부(4)는, 이 관통 구멍(23a)을 통하여, 마크(m)를 촬상한다. 제1 촬상부(4)의 화상 인식부는, 제1 촬상부(4)에 의해 촬상된 화상으로부터, 마크(m)를 인식하여, 전자 부품(C)의 위치 정보를 산출한다. 제어 장치(6)는, 전자 부품(C)의 위치 정보와, 기준 위치 및 XY축 방향의 어긋남량을 구하고, 어긋남이 해소되도록, 구동 기구(32)를 동작시킴으로써, 전자 부품(C)을 위치 결정한다(단계 S104).
다음에, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판 지지 기구(2)가, 기판(S)의 실장 영역(B)[이번에 전자 부품(C)이 실장되는 실장 영역(B)]이, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)에 대향하는 위치, 즉, 실장 영역(B)의 중심이 실장 위치(OA)에 오도록, 스테이지(21)를 이동시킨다(단계 S105). 그리고, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제2 촬상부(5)가, 실장 헤드(31) 너머로, 전자 부품(C)의 주위의 투과 영역(T)에 보이는 기판(S)의 마크(M)를 촬상한다(단계 S106). 제2 촬상부(5)의 화상 인식부는, 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 화상으로부터, 마크(M)를 인식하여, 실장 영역(B)의 위치 정보를 산출한다.
또한, 단계 S106에 있어서의 제2 촬상부(5)에 의한 기판(S)의 마크(M)의 촬상은, 전자 부품(C)을 유지한 실장 헤드(31)를, 전자 부품(C)을 수취한 높이 위치 그대로 촬상하여도 좋고, 기판(S)에 더욱 근접한, 미리 정한 높이 위치로 이동하고 나서 촬상하여도 좋다. 보다 근접한 높이 위치에서 촬상하는 경우, 촬상 후의 실장을 위한 하강 이동량이 보다 적을 수 있기 때문에, 이동 오차를 보다 억제할 수 있다.
제어 장치(6)는, 실장 영역(B)의 위치 정보와, 기준 위치 및 XY축 방향의 어긋남량을 구하고, 어긋남이 해소되도록, 구동 기구(22)를 동작시킴으로써, 기판(S)을 위치 결정한다(단계 S107). 또한, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 구동 기구(32)에 의해, 실장 헤드(31)가 기판(S)을 향하여 구동되어, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)이 기판(S)에 실장된다(단계 S108).
이와 같이, 전자 부품(C)의 전달, 전자 부품(C) 및 기판(S)의 위치 결정, 실장의 동작을 반복함으로써, 기판(S)의 각 실장 영역(B)에는, 전자 부품(C)이 순차 실장된다. 소정수의 전자 부품(C)이 실장된 기판(S)은, 기판 지지 기구(2)에 의해 반송되어, 언로더에 저장된다.
[작용 효과]
본 실시형태의 실장 장치(1)는, 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 기구(3)와, 전자 부품(C)이 실장되는 기판(S)을 지지하는 기판 지지 기구(2)와, 실장 기구(3)에 마련되어, 전자 부품(C)을 유지한 상태에서, 기판(S)의 마크(M)를 투과하고 인식 가능하게 하는 투과부를 갖는 실장 헤드(31)를 갖는다.
또한, 실장 장치(1)는, 실장 헤드(31)가 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장하는 실장 위치(OA)에 있어서 기판 지지 기구(2)보다 하측에 배치되고, 기판(S)이 실장 위치(OA)로부터 후퇴된 상태에서, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를 촬상하는 제1 촬상부(4)와, 실장 위치(OA)에 있어서 실장 헤드(31)보다 상측에 배치되고, 기판(S)의 마크(M)를, 투과부를 통하여 촬상하는 제2 촬상부(5)와, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 마크(m, M)의 화상으로부터 구해진 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행하는 위치 결정 기구를 갖는다.
이러한 실시형태에 따르면, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)을, 기판(S)을 실장 위치(OA)로부터 후퇴시킨 상태에서, 실장 위치(OA)에 있어서 기판 지지 기구(2)보다 하측에 배치된 제1 촬상부(4)에 의해 촬상하고, 기판 지지 기구(2)에 지지된 기판(S)을, 실장 위치(OA)에 있어서 실장 헤드(31)보다 상측에 배치된 제2 촬상부(5)에 의해 실장 헤드(31)의 투과부를 통하여 촬상하기 때문에, 전자 부품(C)과 기판(S)을 극력 근접시킨 상태에서, 전자 부품(C)의 마크(m)와 기판(S)의 마크(M)의 촬상을 행하는 것이 가능해진다.
이 때문에, 마크(m, M)를 촬상할 때의 전자 부품(C)[실장 헤드(31)] 및 기판(S)[기판 지지 기구(2)]의 이동량 및 마크(m, M)의 촬상 후의 전자 부품(C)[실장 헤드(31)]과 기판(S)[기판 지지 기구(2)]의 상대적인 이동량을 극력 짧게 할 수 있다. 따라서, 실장 헤드(31)나 기판 지지 기구(2)를, 긴 거리를 이동시키는 것에 의한 오차의 확대를 억제할 수 있다. 또한, 기구의 이동 거리가 길수록 발진이 많아지지만, 본 실시형태에서는, 이동 거리를 억제할 수 있기 때문에, 진애에 의해 청정도가 저하하여 접합 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 기판(S)이 실장 위치(OA) 상에 위치되어 있는 상태에서, 기판(S) 상에 위치하는 실장 헤드(31)나 제2 촬상부(5)의 이동량을 극력 짧게 할 수 있기 때문에, 기판(S) 상에 진애가 떨어져 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 실장 헤드(31)가 이동하여, 공급부와의 사이에서 전자 부품(C)을 전달하는 경우, 그 아래에 진애가 떨어지게 된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 실장 헤드(31)는 수취를 위해 이동하지 않는다. 그리고, 실장 헤드(31)가 이송 기구와의 사이에서 전자 부품(C)을 전달할 때에는, 기판(S)은 후퇴하고 있다. 이 때문에, 기판(S) 상에 진애가 떨어져 부착되는 일이 없다.
또한, 예컨대, 상하 방향을 동시에 촬상할 수 있는 촬상 카메라에 의해, 실장 위치(OA) 상의 전자 부품(C)과 기판(S)의 실장 영역(B)의 위치를 동시에 인식하는 경우, 촬상 시에는 전자 부품(C)과 기판(S) 사이에 카메라를 진입시킬 필요가 있다. 이 때문에, 전자 부품(C)과 기판(S)은, 카메라와 간섭하지 않도록 떨어뜨리지 않을 수가 없다. 따라서, 실장 시에 전자 부품(C)을 기판(S)까지 이동시키는 거리가 길어진다. 또한, 실장 시에는, 카메라를 실장 헤드(31)와 간섭하지 않는 위치까지 후퇴시킬 필요가 있다. 본 실시형태의 실장 장치(1)에 따르면, 전자 부품(C)과 기판(S) 사이에 카메라를 진입시키는 일이 없기 때문에, 전자 부품(C)과 기판(S)을 극력 근접시켜 촬상할 수 있다. 따라서, 촬상 후의 실장에 있어서 전자 부품(C)이 기판(S)까지 이동하는 거리를 짧게 할 수 있다. 또한, 촬상 전후로 카메라를 크게 기판(S) 상에서 이동시키는 일도 없다. 따라서, 이들의 이동에 따른 오차나 발진을 억제할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)는, 각각 실장 헤드(31)나 스테이지(21)의 이동 동작을 방해하지 않도록, 이들과는 독립적으로 배치되어 있다. 따라서, 전자 부품(C)과 기판(S)의 실장 영역(B)을 위치 결정할 때에, 실장 헤드(31)만, 또는 스테이지(21)만, 또는 그 양방이 이동하지만, 어느 것도 촬상부(4, 5)와는 독립되어 있기 때문에, 촬상부(4, 5)와 독립되지 않는 경우에 비해서, 이동하는 부분은 경량화할 수 있고, 이동 오차도 경감할 수 있다.
이러한 본 실시형태와 비교하여, 예컨대, 실장 헤드(31)와 일체적으로 마련한 촬상부에 의해 기판(S)의 마크를 촬상하는 경우, 먼저, 실장 위치(OA) 상에 촬상부를 위치시켜 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여 기판(S)의 위치를 인식하고, 별도로 인식한 전자 부품(C)의 위치와 위치 맞춤하도록 위치 결정한 위치에, 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)을 위치시켜 실장한다. 이 경우, 기판(S)을 촬상할 때 및 실장할 때에, 실장 위치(OA)에 대하여, 일체적으로 마련된 촬상부와 실장 헤드(31)의 이동이 생김으로써, 오차나 발진이 많아질 가능성이 생긴다. 본 실시형태의 실장 장치(1)에서는, 실장 헤드(31), 기판(S)의 실장 영역(B), 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 실장 위치(OA) 상에 독립적으로 배치되기 때문에, 위치 결정을 위한 근소한 이동만으로 해결되고, 또한, 전자 부품(C)이나 기판(S)을, 촬상부(4, 5)에서의 촬상 시마다 카메라와 함께 이동시키는 일이 없다. 따라서, 높은 정밀도로 실장할 수 있고, 발진도 억제할 수 있다.
더구나, 높은 요구 정밀도를 실현하기 위해서는 고배율의 카메라를 이용할 필요가 있다. 본 실시형태와 같이, 제2 촬상부(5)를 실장 헤드(31)의 상부에 배치하고, 실장 헤드(31) 너머로 마크(M)를 촬상하는 것이 아니라, 즉, 투명한 유지부(31b)를 통하여 마크(M)를 촬상하는 것이 아니라, 실장 헤드(31)에 인접하도록, 실장 헤드(31)에 마련된 카메라로 촬상함으로써, 높은 요구 정밀도를 실현하는 것은 현실적으로 불가능하다. 먼저, 실장 헤드(31)의 외형은, 실장하는 전자 부품(C)보다 커지지 않을 수가 없다. 그리고, 기판(S)의 마크(M)가 첨부되는 영역은, 전자 부품(C)이 실장되는 영역보다 수 밀리 정도가 큰 범위에 불과하다. 따라서, 마크(M)가 첨부되는 영역은, 실장 헤드(31)의 외형보다 실장 헤드(31)의 중심에 가까운 위치가 된다. 이 때문에, 카메라의 경통을 실장 헤드(31)에 인접하여 배치하였다고 해도, 실장 헤드(31)를 실장 위치(OA)에 위치시킨 상태에서는, 카메라의 시야 범위에 마크(M)가 들어가지 않아, 마크(M)를 카메라로 촬상할 수는 없다. 이 때문에, 실장 헤드(31)를 실장 위치(OA)로부터 어긋나게 하여, 카메라의 시야 범위에 마크(M)가 들어가는 위치에 있어서 촬상할 필요가 있다.
일반적으로는, 고배율의 대물 렌즈일수록, 상은 어두워진다. 상의 밝기는, 개구수(NA)의 2승에 비례하고, 종합 배율(M)의 2승에 역비례한다. 즉, 개구수가 클수록, 상은 밝아지고, 배율이 높을수록 상은 어두워진다. 따라서, 고배율을 필요로 하는 경우, 개구수를 크게 할 필요가 있고, 직경이 큰 대물 렌즈를 이용할 필요가 생긴다. 예컨대, 고정밀도의 위치 결정이 요구되는 고배율의 카메라의 대물 렌즈를 포함하는 경통은, 통상, 구경이 10 ㎜ 이상 필요하다. 알맞은 화상이 얻어지는 개소는 렌즈의 중심이라고 하면, 실장 헤드(31)에 인접한 위치에 마련한 카메라는, 실장 헤드(31)의 단부로부터 5 ㎜ 이상 떨어진 개소를 보게 된다. 그렇게 되면, 실장 헤드(31)로부터 떨어진 장소에서밖에, 촬상할 수 없다. 이 때문에, 단수의 카메라라도, 복수의 카메라를 이용하여도, 실장 헤드(31)의 중심을 실장 위치(OA)에 위치시킨 상태에서는, 기판(S)의 마크(M)를 촬상할 수는 없다. 따라서, 촬상을 위해서는, 카메라를 기판(S)의 마크(M) 상에 위치시킬 필요가 있다.
즉, 기판(S)의 마크(M)를 시야 범위에 넣어 촬상하기 위해서는, 실장 헤드(31)를 이동시켜 카메라를 마크(M)의 바로 위에 위치시킬 필요가 있고, 이 이동 시에 오차가 생기게 된다. 예컨대, 전자 부품(C)의 마크(m)를 인식하여 위치 결정을 위한 위치 정보를 얻은 후에, 기판(S)의 마크(M)를 인식하는 경우, 마크(M)를 인식하기 위해 실장 헤드(31)와 함께 카메라를 이동시켜야 하고, 그 후, 원래의 위치로 복귀시켰다고 해도, 이 이동에 따른 오차에 의해, 전자 부품(C)의 위치에 어긋남이 생길 가능성이 있다. 또한, 발진이 증가할 가능성도 있다.
또한, 촬상 시야에 기판(S)의 복수(2개)의 마크(M) 중 하나밖에 들어가지 않는 경우에는, 기판(S)의 복수(2개)의 마크(M)를 촬상하기 위해서는, 카메라를 마크(M) 사이에서 이동시켜 촬상해야 한다. 즉, 실장 헤드(31)에 인접하도록 실장 헤드(31)에 마련된 카메라에서는, 실장 헤드(31)를 2개의 마크(M)의 이격 거리보다 크게 카메라[실장 헤드(31)]를 이동시킬 필요가 있어, 더욱 큰 오차가 생길 가능성이나 발진이 증가할 가능성이 있다.
이것은, 카메라가 단수여도 복수여도 변하지 않는다. 만약, 실장 헤드(31)에 인접하여 2점의 마크(M)에 대응하도록 2개의 카메라를 배치하였다고 해도, 대각으로 배치된 2점의 마크(M)의 거리보다 떨어진 개소밖에 시야 범위로 할 수 없기 때문에, 실장 헤드(31)와 함께 카메라를 이동시켜야 해서, 동일하게 어긋남이 생긴다.
또한, 예컨대, 기판(S)의 마크(M)의 인식을 먼저 행한 후에, 전자 부품(C)의 마크(m)를 인식하는 경우, 실장 위치(OA)에 마련한 실장 헤드(31)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를 촬상하는 카메라에서는, 기판(S)이 실장해야 할 위치[실장 위치(OA)]에 있는 상태에서는 전자 부품(C)이 가려 버려, 그 위치 인식을 할 수 없다. 따라서, 위치 결정을 위한 위치 정보를 얻은 후의 기판(S)을 움직여 마크(m)를 촬상하고, 또한 원래의 위치로 복귀시켜야 해서, 이 이동에 의해 기판(S)의 위치 어긋남이 생긴다. 또한, 발진도 증가한다.
또한, 실장해야 할 위치와는 다른 위치에, 기판(S)의 마크(M)에 대응하는 마크가 첨부된 템플릿을 준비해 두고, 이 템플릿의 마크와 기판(S)의 마크(M)의 상대 위치에 기초하여, 위치 결정하는 것도 생각된다. 그러나, 이 경우에는, 전자 부품(C)을 실장할 때에, 템플릿의 마크를 인식하기 위해 실장 헤드(31)와 카메라를 이동시켜야 하다. 그렇게 되면, 템플릿의 마크의 인식에 요하는 시간과 위치 결정에 요하는 시간이 더 걸리기 때문에, 생산성이 저하한다. 또한, 기구의 이동 거리가 증대하기 때문에, 발진의 양도 증가하고, 이동에 따른 오차도 증대한다.
본 실시형태에서는, 마크(m, M)의 촬상 후는, 전자 부품(C) 및 기판(S)의 이동 거리를 억제할 수 있기 때문에, 위치 어긋남, 생산성의 저하, 발진량 모두 억제할 수 있다.
투과부는, 투명한 판형 부재를 갖는다. 이 때문에, 미소한 전자 부품(C)의 크기에 대응하는 좁은 영역에 있어서, 전자 부품(C)의 유지와 기판(S)의 마크(M)의 투과적인 촬상의 확보를 실현할 수 있다.
제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)는, 실장 위치(OA)에 대하여 부동으로 마련되어 있다. 이 때문에, 제1 촬상부(4)의 촬상 영역 및 제2 촬상부(5)의 촬상 영역에 어긋남이 생기는 일이 없고, 이동에 의한 발진도 방지할 수 있다.
위치 결정 기구로서 기능하는 구동 기구(22)를 가지고, 구동 기구(22)는, 스테이지(21)를 수평면 내에서 이동시키는 2축 이동 기구를 가지고, 상기 2축 이동 기구는, 한쌍의 가이드 레일(22a), 이것과 직교하는 방향의 한쌍의 가이드 레일(22b)를 가지고, 한쌍의 가이드 레일(22a), 한쌍의 가이드 레일(22b)은, 각각 실장 위치(OA)를 사이에 두고 대칭으로 배치되어 있다. 이 때문에, 실장 위치(OA)에 위치된 기판(S)에의 전자 부품(C)의 실장에 있어서, 스테이지(21)의 변형이 억제되어, 고정밀도의 실장이 가능하다. 물론, 한쌍의 가이드 레일(22a, 22b)이 실장 위치(OA)를 사이에 두고 배치됨으로써 변형은 억제할 수 있기 때문에, 반드시 실장 위치(OA)에 대하여 대칭으로 배치되는 것에 한정되지 않는다.
구동 기구(22)는, 가이드 레일(22b)을 따라 이동하는 이동판(23)을 포함하여 구성되고, 이동판(23)에는, 제1 촬상부(4)가 전자 부품(C)을 촬상 가능하도록, 관통 구멍(23a)이 형성되어 있다. 이 때문에, 기판(S)을 위치 결정하는 기구에 의해 방해되는 일없이, 제1 촬상부(4)가 전자 부품(C)을 촬상할 수 있다. 또한, 기판(S)을 촬상 가능하면, 관통 구멍(23a)에 투광 부재가 끼워져 있어도 좋고, 이동판(23)의 일부 또는 전부가 투광 부재에 의해 구성되어 있어도 좋다.
[변형예]
(1) 실장 헤드(31)는, 제2 촬상부(5)가, 기판(S)의 마크(M)를 촬상할 수 있는 구성으로 되어 있으면 좋다. 이 때문에, 실장 헤드(31)의 투과부가, 투명한 재료로 형성되어 있지 않아도, 마크(M)에 대응하는 개소에 관통 구멍이 형성되어 있어도 좋다. 보다 구체적으로는, 유지부(31b)가 불투명한 부재로 형성되어 있고, 마크(M)에 대응하는 개소에 관통 구멍이 형성되어 있어도 좋고, 중공부(31a)가 존재하지 않고, 또한, 유지부(31b)가 불투명한 부재로 형성되어 있고, 실장 헤드(31) 및 유지부(31b)의 마크(M)에 대응하는 개소에 관통 구멍이 형성되어 있어도 좋다. 즉, 이러한 관통 구멍도 실장 헤드(31)의 투과부이다.
(2) 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)의 촬상 시야에는, 이하의 양태가 생각된다.
(A) 일괄 촬상 시야
일괄 촬상 시야는, 복수의 마크(m) 또는 복수의 마크(M)가, 일괄로 촬상할 수 있는 시야 범위이다. 예컨대, 전자 부품(C)이 실장 헤드(31)에 전달될 때의 위치는, 일정한 범위에서 편차가 생긴다. 이 때문에, 전자 부품(C)의 2개의 마크(m)의 위치가 불균일하여도 촬상할 수 있는 범위의 촬상 시야를 가지고 있으면, 2개의 마크(m)를 촬상하기 위해, 제1 촬상부(4)를 이동시킬 필요가 없다. 또한, 제2 촬상부(5)에 대해서도, 일괄 촬상 시야를 가지고 있으면, 2개의 마크(M)를 촬상하기 위해 이동할 필요는 없다.
(B) 개별 촬상 시야
개별 촬상 시야는, 복수의 마크(m) 또는 복수의 마크(M)를 각각 개별로 촬상할 뿐인 촬상 시야, 즉, 하나의 마크(m) 또는 하나의 마크(M)를 촬상할 수 있는 시야 범위이다.
상기 실시형태에서는, 실장 헤드(31) 너머로 마크(M)를 촬상할 수 있도록 하면서, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)가, 전자 부품(C) 및 기판(S)의 실장 영역(B)을, 하나의 촬상 시야 내에서 촬상할 수 있는 경우를 설명하였지만, 요구되는 실장 정밀도에 따라서는, 더욱 높은 배율로 하는 경우도 있다. 이러한 경우, 전자 부품(C) 및 기판(S)의 실장 영역(B)을, 하나의 촬상 시야 내에서 촬상할 수 없을 우려가 있다. 즉, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)가, 개별 촬상 시야밖에 갖지 않는 경우가 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 촬상 시야를 복수의 마크 사이에서 이동하여 마크를 촬상해야 한다.
이 촬상 시야의 마크 사이의 이동은, 예컨대, 전자 부품(C)을 촬상하는 제1 촬상부(4)에 대하여, 실장 헤드(31)를, 전자 부품(C)의 각부의 대각으로 마련된 2개의 마크(m) 사이에서 이동시킨다. 실장 헤드(31)는 XY 이동이 가능하기 때문에, 그대로 적용할 수 있다. 이러한 촬상 시야의 마크 사이의 이동이 필요한 경우 라도, 이동시키는 것은 실장 헤드(31)만이며, 그 이동 거리는 전자 부품(C)의 크기의 범위에 머물고, 짧은 이동 거리로 해결되기 때문에, 오차나 발진을 억제할 수 있다.
또한, 촬상 시야의 마크(m) 사이의 이동을 제1 촬상부(4)를 이동시킴으로써 행하여도 좋다. 즉, 제1 촬상부(4)는, 전자 부품(C)이 실장되는 위치[실장 위치(OA)]에 있어서 가동으로 마련되어 있어도 좋다. 제1 촬상부(4)를 가동으로 하는 경우는, 이동시키기 위한 이동 장치를 마련하고, 그 이동 장치에 제1 촬상부(4)를 고정한다. 이 경우, 이동은 제1 촬상부(4)만이며, 실장 헤드(31)는 움직이지 않는다. 또한 그 이동 거리는 전자 부품(C)의 크기의 범위에 머물고, 짧은 이동 거리로 해결된다. 따라서, 오차나 발진을 억제할 수 있다. 또한, 제1 촬상부(4)는 기판(S)보다 아래에 배치되기 때문에, 발진하였다고 해도, 기판(S)의 표면에의 진애의 부착을 억제할 수 있다.
마찬가지로, 예컨대, 기판(S)의 실장 영역(B)의 근방에서, 직사각형의 영역의 각부의 대각으로 마련된 2개의 마크(M)를 촬상하기 위해, 촬상 시야를 마크(M) 사이에서 이동시킨다. 이 경우, 기판(S)을 촬상하는 제2 촬상부(5)에 대하여, 스테이지(21)를 마크(M) 사이에서 이동시킨다. 스테이지(21)는 XY 이동이 가능하기 때문에, 그대로 적용할 수 있다. 이 경우에도, 이동시키는 것은 스테이지(21)만이며, 그 이동 거리는 기판(S)의 실장 영역(B) 근방의 크기의 범위에 머물고, 짧은 이동 거리로 해결되기 때문에, 오차나 발진을 억제할 수 있다. 스테이지(21)의 구동 기구(22)는, 기판(S)보다 아래에 배치되기 때문에, 발진하였다고 해도, 기판(S)의 표면에 진애가 부착하는 일은 없다.
또한, 마크(M) 사이의 이동을 제2 촬상부(5)를 이동시킴으로써 행하여도 좋다. 즉, 제2 촬상부(5)는, 전자 부품(C)이 실장되는 위치[실장 위치(OA)]에 있어서 가동으로 마련되어 있어도 좋다. 제2 촬상부(5)를 가동으로 하는 경우는, 이동시키기 위한 이동 장치를 마련하고, 그 이동 장치에 제2 촬상부(5)를 고정한다. 이 경우, 이동은 제2 촬상부(5)만이며, 실장 헤드(31) 및 스테이지(21)는 움직이지 않는다. 또한 그 이동 거리는 기판(S)의 실장 영역(B) 근방의 크기의 범위에 머물고, 짧은 이동 거리로 해결된다. 따라서, 오차나 발진을 억제할 수 있다.
(3) 상기 실시형태에서는, 산출된 전자 부품(C)의 위치와 기판(S)의 실장 영역(B)의 위치를 각각 기준 위치에 맞추도록 위치 결정하는 것으로 하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 전자 부품(C)의 위치에 실장 영역(B)의 위치를 맞추도록 위치 결정하거나, 실장 영역(B)의 위치에 전자 부품(C)의 위치를 맞추도록 위치 결정하거나 하여도 좋다. 요는, 기판(S)의 실장 영역(B)의 위치와 전자 부품(C)의 위치를 맞출 수 있으면 좋다.
(4) 상기 실시형태에서는, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정을 위해, 제어 장치(6)가 기판(S)을 이동하도록 제어한다고 하였지만, 위치 결정 즉 위치 맞춤의 보정을 위해 기판(S)을 이동시키지 않아도 좋다. 이 경우, 실장 헤드(31)에 의해, 전자 부품(C)을 이동시킨다. 기판(S)은, 도 2에 나타내는 바와 같이 복수의 전자 부품(C)을 실장하는 경우가 많다. 이러한 기판(S)에서는, 각 실장 영역(B)을 실장 위치(OA)에 위치시키기 위한 스테이지(21)의 이동 범위는 커진다. 이 경우, 스테이지(21)의 가동 범위 중에서, 장소에 따라 위치 결정 오차가 다른 경우가 많아, 기판(S)을 촬상하는 카메라[제2 촬상부(5)]에서의 기판 위치의 인식 결과를 바르게 반영할 수 없을 우려가 있다. 그래서, 기판 위치[실장 위치(OA)=마크(M)의 위치]의 기준 위치와의 어긋남을, 실장 헤드(31)의 이동으로 위치 결정을 행함으로써, 보다 정확하게 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정을 행할 수 있다. 또한, 크고 무거운 스테이지(21)를 이동시키는 것이 아니라, 보다 작고 경량의 실장 헤드(31)를 이동시킴으로써, 보다 이동 오차를 억제할 수 있다. 또한, 이 경우, 도 5에 있어서의 단계 S107의 기판 위치 결정은, 구동 기구(32)를 동작시킴으로써 행해진다.
(5) 기판 지지 기구(2)의 스테이지(21)에 대한 기판(S)의 전달은, 실장 위치(OA)에서 행하도록 하여도 좋다. 이 경우에는, 스테이지(21)에 기판(S)이 공급된 후, 제1 촬상부(4)에 의한 전자 부품(C)의 마크(m)의 촬상에 앞서, 기판(S)을 실장 위치(OA)로부터 후퇴시키도록 하면 좋다.
(6) 상기 실시형태에서는, 페이스 다운 실장을 행하고 있었다. 즉, 페이스 다운 실장의 경우에는, 웨이퍼로부터 분리시키기 전의 개별의 전자 부품(C)은, 반도체층이 형성된 면(페이스)이 상향, 즉 페이스 업으로 되어 있다. 픽업된 전자 부품(C)은 반전되어 하향, 즉 페이스 다운이 된다. 이것을 수취한 이송 기구는, 하향의 상태로 실장 헤드(31)에 전달하기 때문에, 실장 헤드(31)는 전자 부품(C)을 하향으로 유지한다. 실장 헤드(31)의 하방으로부터, 전자 부품(C)의 페이스[마크(m)를 포함함]를 제1 촬상부(4)에 의해 촬상한다. 실장 헤드(31)의 하방으로, 기판(S)이 이동한다. 실장 헤드(31)의 상방으로부터, 기판(S)의 페이스[마크(M)를 포함함]를, 제2 촬상부(5)에 의해 투과부를 통해 촬상한다. 실장 헤드(31)가 유지한 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정을 하여 실장을 행한다.
한편, 상기 실시형태에 있어서의 실장 장치(1)는, 페이스 업 실장을 행할 수도 있다. 페이스 업 실장의 경우는, 제1 촬상부(4)는, 전자 부품(C)의 페이스를 촬상할 수 없기 때문에 사용하지 않고, 제2 촬상부(5)에 의해 전자 부품(C)의 페이스를 촬상한다. 즉, 웨이퍼로부터 픽업된 전자 부품(C)은, 반전하지 않고 상향으로 되어 있다. 이것을 수취한 이송 기구는, 상향의 상태로 실장 헤드(31)에 전달하기 때문에, 실장 헤드(31)는 전자 부품(C)을 상향으로 유지한다. 실장 헤드(31)의 상방으로부터, 상향의 전자 부품(C)의 페이스[마크(m)를 포함함]를, 제2 촬상부(5)에 의해, 투과부를 통해 촬상한다. 실장 헤드(31)의 하방으로, 기판(S)이 이동한다. 실장 헤드(31)의 상방으로부터, 기판(S)의 페이스[마크(M)를 포함함]를 제2 촬상부(5)에 의해, 투과부를 통해 촬상한다. 실장 헤드(31)가 유지한 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정을 하여 실장을 행한다.
이와 같이 페이스 업 실장을 행하는 경우에, 전자 부품(C)의 마크(m)의 촬상 결과로부터, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정에 앞서, 실장 헤드(31)의 기준 위치와 전자 부품(C)의 위치 결정을 하여도 좋다. 실장 헤드(31)에 유지한 전자 부품(C)의 기준 위치로부터의 어긋남이 큰 경우, 기판(S)의 마크(M)가 전자 부품(C)에 가려 버릴 가능성이 있지만, 이 위치 결정에 의해, 이러한 사태를 회피할 수 있다. 이것은, 후술하는 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 카메라를 적외선 카메라로 하였을 때의 1차 보정과 동일하다. 이상에 의해, 상기 실시형태와 동일한 효과를 발휘하면서, 본 실장 장치(1)를 페이스 업 실장에 적용할 수 있다.
(7) 제2 촬상부(5)는, 전자 부품(C)의 마크(m)를 투과적으로 촬상 가능한 카메라로 할 수 있다. 예컨대, 기판(S)의 마크(M)를 촬상하는 제2 촬상부(5)의 카메라를, 적외선 카메라로 한다. 이에 의해, 유지부(31b)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를, 제2 촬상부(5)에 의해 유지부(31b)를 통해 전자 부품(C)을 투과하여 촬상한다. 위치 결정 기구는, 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 기판(S)의 마크(M) 및 전자 부품(C)의 마크(m)에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행한다. 또한, 이에 앞서, 제1 촬상부(4)에 의해 촬상된 전자 부품(C)의 마크(m)의 화상으로부터 구한 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 전자 부품(C)의 위치 결정을 행한다.
즉, 상기한 바와 같이, 제1 촬상부(4)로 전자 부품(C)의 마크(m)를 촬상 후, 전자 부품(C)을 기준 위치에 위치 결정을 한다(1차 보정). 그리고, 실장 헤드(31)를 이동시켜 기판(S)에 전자 부품(C)을 근접시켜, 제2 촬상부(5)에 의해, 기판(S)의 마크(M)와, 동시에 투과적으로 전자 부품(C)을 촬상하고, 기판(S)의 위치 결정을 하여(2차 보정), 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장한다. 제2 촬상부(5)에 의한 촬상 후는, 실장을 위한 실장 헤드(31)는 매우 근거리의 하강 이동으로 해결되기 때문에, 위치 어긋남이 더욱 억제된다.
이 위치 결정 동작을, 도 6의 설명도, 도 7의 흐름도를 참조하여, 구체적으로 설명한다. 또한, 도 6의 (a)∼(c)의 상단은, 제1 촬상부(4), 실장 헤드(31), 제2 촬상부(5)의 위치를 나타내는 측면도이고, 하단은 촬상되는 전자 부품(C)과 마크(m), 기판(S)의 마크(M)의 위치를 나타내는 평면도이다.
전자 부품(C)의 이송으로부터 기판(S)의 이동까지의 동작은, 상기 S101∼S105와 동일하다(S201∼S205). 즉, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(C)의 유지부(31b)에는, 전자 부품(C)이 마크(m)가 있는 페이스를 제1 촬상부(4)를 향하는 방향으로 유지된다. 그 상태에서, 제1 촬상부(4)에 의해, 마크(m)를 촬상하여 위치 인식하여, 전자 부품(C)을 기준 위치에 맞추는 1차 보정을 행한다.
그리고, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 후퇴하고 있던 스테이지(21)가 실장 위치(OA), 즉 제2 촬상부(5)의 아래로 이동하고(단계 S205), 배치되어 있는 기판(S)에 대하여, 실장 헤드(31)가 하강하여, 전자 부품(C)과 기판(S)이 예컨대 약 10 ㎛의 간격이 되도록 위치된다(단계 S206).
이 상태에서, 제2 촬상부(5)에 의해, 유지부(31b)의 투과부를 통하여 기판(S)의 마크(M)를 촬상한다(단계 S207). 이와 동시에, 제2 촬상부(5)는, 유지부(31b)에 유지된 전자 부품(C)의 마크(m)를, 유지부(31b)의 투과부 및 전자 부품(C)을 투과하여 촬상한다. 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제2 촬상부(5)가 마크(m)와 마크(M)의 촬상에 의해 그 위치를 인식하여, 전자 부품(C)과 기판(S)을 위치 결정하고(2차 보정)(단계 S208), 실장 헤드(31)를 하강시켜, 기판(S)에 전자 부품(C)을 실장한다(단계 S209).
이상에 의해, 기판(S)과 전자 부품(C)을 근접시킨 상태에서, 동일한 촬상부로 동시에 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 인식을 하기 때문에, 복수의 촬상부에 의한 위치 인식 결과를 이용하는 경우에 포함되는 촬상부 간의 위치의 오차가 없다. 이 때문에, 상기 실시형태보다, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정 후의 하강 거리가 근소하기 때문에, 하강 이동에 따른 위치 어긋남도 억제되어, 위치 결정의 정밀도가 높아진다.
또한, 제2 촬상부(5)에 의해 동시에 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 인식을 할 때, 제2 촬상부(5)가, 전자 부품(C)의 마크(m)와 기판(S)의 마크(M)를, 필요한 인식의 정밀도를 확보할 수 있는 촬상을 할 수 있으면 좋고, 반드시 단계 S206에서의 전자 부품(C)과 기판(S)을 근접시키는 작업을 하지 않아도 좋다. 이 경우, 전자 부품(C)의 하강의 이동을 분할하여 행하지 않기 때문에, 처리 시간을 짧게 할 수 있다.
실장 헤드(31)에 유지한 전자 부품(C)의 기준 위치로부터의 어긋남이 큰 경우, 기판(S)의 마크(M)가 전자 부품(C)에 가려 버릴 가능성이 있지만, 제2 촬상부(5)가 마크(m)와 마크(M)의 촬상에 의해 그 위치를 인식하여, 전자 부품(C)과 기판(S)을 위치 결정하는 2차 보정에 앞서, 제1 촬상부(4)에 의해 마크(m)를 촬상하여 위치 인식하고, 전자 부품(C)을 기준 위치에 맞추는 1차 보정을 행함으로써, 이러한 사태를 회피할 수 있다. 또한, 전자 부품(C)의 실장 헤드(31)에의 전달의 위치 어긋남이 허용할 수 있는 범위의 경우, 1차 보정을 하지 않아도 좋다.
또한, 이러한 1차 보정은, 제1 촬상부(4)로서 투과적으로 촬상 가능한 카메라를 이용하면, 페이스 업의 실장에 있어서도 적용할 수 있다. 즉, 제1 촬상부(4)가, 전자 부품(C)의 마크(m)를 투과적으로 촬상 가능한 카메라를 가지고, 위치 결정 기구가, 제1 촬상부(4)에 의해 촬상된 전자 부품(C)의 마크(m)의 화상으로부터 구해진 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 전자 부품(C)의 위치 결정을 행한 후, 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 기판(S)의 마크(M) 및 전자 부품(C)의 마크(m)에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행하여도 좋다. 이 경우, 반드시 제2 촬상부(5)가, 전자 부품(C)의 마크(m)를 투과적으로 촬상 가능한 카메라가 아니어도 좋다.
(8) 또한, 실장을 위한 툴인 실장 헤드(31)에, 기준이 되는 마크를 마련할 수 있다. 이 실장 헤드(31)에 마련되는 마크는, 제1 촬상부(4)와 제2 촬상부(5) 중 어느 것으로부터도 촬상할 수 있도록 마련된다. 위치 결정 기구는, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)에 의해 촬상된 전자 부품(C)의 마크(m), 기판(S)의 마크(M) 및 실장 헤드(31)의 마크의 화상으로부터 구해진 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치에 기초하여, 기판(S)과 전자 부품(C)의 위치 결정을 행한다. 이 경우, 미리 실장 헤드(31)의 마크를, 제1 촬상부(4)와 제2 촬상부(5)의 각각에서 촬상하고, 실장 헤드(31)의 마크에 기초하여, 제1 촬상부(4)와 제2 촬상부(5)의 각 카메라의 위치 맞춤(기준 맞춤)을 행한다. 이에 의해, 카메라 간의 위치 검출 결과의 어긋남을 억제할 수 있기 때문에, 실장의 위치 어긋남이 더욱 억제된다. 또한, 각 카메라의 위치의 경시 변화에 의한 어긋남도 억제할 수 있다.
예컨대, 2개의 카메라의 위치 맞춤을 행하는 것은, 실장 헤드(31)와는 별도로 준비하는 지그를 이용하는 것도 생각되지만, 이러한 지그는, 카메라 간의 위치 맞춤의 조정이 필요한 때에, 장치에 부착하여, 촬상이 끝나면 제거할 필요가 있다. 이와 같이, 조정 때마다 지그를 셋트해야 하기 때문에, 메인터넌스성이나 생산성이 나쁘다. 또한, 지그의 설치와 제거로 발진도 증가한다. 경시적인 변화를 리얼 타임으로 쫓는 것도 곤란하다. 본 실시형태에서는, 지그의 부착 제거의 수고가 없다. 리얼 타임으로 가동 중에 경시적인 조정을 행할 수 있어, 높은 실장 정밀도를 실현할 수 있고, 발진도 억제된다.
또한, 실장 헤드(31)에 마련된 마크를 기준으로 하기 때문에, 예컨대, 장치 내에서 실장 헤드(31)와는 별도로 준비된 템플릿(지그)의 마크를 이용하는 경우에 비해서, 마크의 인식을 위해 쓸데없는 이동과 시간이 불필요하여, 생산성의 저하, 발진량의 증가, 이동에 따른 오차가, 억제된다.
이 위치 결정 동작을, 도 8의 설명도, 도 9의 흐름도를 참조하여, 구체적으로 설명한다. 또한, 도 8의 (a)∼(c)의 상단은, 제1 촬상부(4), 실장 헤드(31), 제2 촬상부(5)의 위치를 나타내는 측면도, 하단은 전자 부품(C)과 마크(m), 기판(S)의 마크(M), 실장 헤드(31)의 마크(ma)의 위치를 나타내는 평면도이다.
먼저, 실장 헤드(31)의 마크(ma)는, 유지부(31b)의 하단면에, 전자 부품(C)의 유지 위치와 중첩되지 않는 위치로서, 투과부를 통해 촬상 가능한 위치에 마련되어 있다. 예컨대, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(C)의 마크(m)의 외측에 위치하도록, 대각으로 2개소 마련되어 있다. 실장 헤드(31)가 전자 부품(C)을 유지하기 전에, 실장 헤드(31)의 마크(ma)를, 제1 촬상부(4) 및 제2 촬상부(5)로 촬상하여, 각각의 기준 위치에 대한 마크(ma)의 위치의 어긋남량(수평면 내의 기울기도 포함함)인 보정값을 등록한다(단계 S301). 이송 기구가 전자 부품(C)을 이송하고(단계 S302), 실장 헤드(31)가 전자 부품(C)을 유지한다(단계 S303).
제1 촬상부(4)가, 전자 부품(C)의 마크(m)와 실장 헤드(31)의 마크(ma)를 동시에 촬상하여, 양자의 위치 관계를 산출한다(단계 S304). 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(S)이 실장 위치(OA)로 이동하고(단계 S305), 제2 촬상부(5)가, 기판(S)의 마크(M)와 실장 헤드(31)의 마크(ma)를 동시에 촬상하여, 양자의 위치 관계를 산출한다(단계 S306). 위치 결정 기구는, 등록한 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 보정값, 전자 부품(C)의 마크(m)와 실장 헤드(31)의 마크(ma)의 위치 관계와, 기판(S)의 마크(M)와 실장 헤드(31)의 마크(ma)의 위치 관계로부터, 실장 헤드(31)의 마크(ma)를 기준으로 하여 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정을 행한다(단계 S307). 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 위치 결정 후, 실장 헤드(31)를 하강시켜 전자 부품(C)을 기판(S)에 실장한다(단계 S308).
이상에 의해, 실장 헤드(31)에 마련한 마크(ma)를 기준으로 하여, 제1 촬상부(4)와 제2 촬상부(5) 사이의 위치 관계를 파악하여, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치를 맞출 수 있다. 복수의 촬상부 간의 위치의 오차를 억제할 수 있기 때문에, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정의 정밀도를, 상기 실시형태보다 더욱 높일 수 있다. 또한, 복수의 촬상부 간의 위치 관계가 경시적으로 변화하여도, 전자 부품(C)과 기판(S)의 위치 결정의 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 위치 결정의 정밀도가 높아진다. 또한, 상기 실시형태에서는, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 위치를 기준 위치(설계 위치)에 극력 근접시키도록 하기 위해, 실장 장치(1)의 조립에 시간이 걸리는 바, 본 양태에서는, 조립 시에 있어서의 기준 위치에 대한 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)의 위치에, 높은 정밀도는 요구되지 않기 때문에, 장치의 제조나 메인터넌스 시의 생력화가 된다.
또한, 실장 헤드(31)에 마련되는 마크(ma)는, 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 촬상할 수 있는 특징점(마크)이면 좋다. 특징점으로서는, 인쇄나 조각한 무늬여도 좋고, 오목부나 관통한 구멍이어도 좋다. 마크(ma)가 마련되는 유지부(31b)가 유리와 같은 투명한 판소재인 경우, 반드시 유지부(31b)의 하단면에 마크(ma)를 마련할 필요는 없고, 유지부(31b)의 전자 부품(C)을 유지하는 면과는 반대의 면에 마크(ma)가 마련되어 있어도 좋다. 이 경우라도, 마찬가지로 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)가 마크(ma)를 촬상할 수 있고, 오차를 억제할 수 있다. 또한, 관통 구멍이라면, 유지부(31b)를 투명한 소재로 하지 않아도 하나의 구멍을 제1 촬상부(4), 제2 촬상부(5)로 촬상할 수 있기 때문에, 역시 오차를 억제할 수 있다.
또한, 실장 헤드(31)에 마크를 마련하는 대신에, 예컨대 기판 지지 기구(2)의 이동판(23)에 형성되는 관통 구멍(23a)을 투명한 유리판 등의 투광 부재로서, 그 투광 부재에 마크를 마련할 수도 있다. 관통 구멍(23a)의 부분은, 전자 부품(C)을 제1 촬상부(4)로 촬상하기 위한 부분이기 때문에, 기판(S)과도 간섭하지 않는다.
[다른 실시형태]
이상, 본 발명의 실시형태 및 각 부의 변형예를 설명하였지만, 이 실시형태나 각 부의 변형예는, 일례로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 전술한 이들 신규의 실시형태는, 그 외의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환하여, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되며, 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1 실장 장치
2 기판 지지 기구
3 실장 기구
4 제1 촬상부
5 제2 촬상부
6 제어 장치
11 지지대
11a 수용 구멍
21 스테이지
22 구동 기구
22a, 22b, 33a, 34a, 35a 가이드 레일
23 이동판
23a 관통 구멍
31 실장 헤드
31a 중공부
31b 유지부
32 구동 기구
33, 34, 35 이동체
C 전자 부품
S 기판
m, M, ma 마크

Claims (8)

  1. 전자 부품을 기판에 실장하는 실장 기구와,
    상기 전자 부품이 실장되는 상기 기판을 지지하는 기판 지지 기구와,
    상기 실장 기구에 마련되고, 상기 전자 부품을 유지한 상태에서, 상기 기판의 마크를 투과하여 인식 가능하게 하는 투과부를 갖는 실장 헤드와,
    상기 실장 헤드가 상기 전자 부품을 상기 기판에 실장하는 실장 위치에 있어서 상기 기판 지지 기구보다 하측에 배치되고, 상기 기판이 상기 실장 위치로부터 후퇴된 상태에서, 상기 실장 헤드에 유지된 상기 전자 부품의 마크를 촬상하는 제1 촬상부와,
    상기 실장 위치에 있어서 상기 실장 헤드보다 상측에 배치되고, 상기 기판의 마크를, 상기 투과부를 통하여 촬상하는 제2 촬상부와,
    상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 마크의 화상으로부터 구해진 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 위치 결정 기구,
    를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부는, 상기 실장 위치에 대하여 부동(不動)으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 촬상부는, 상기 전자 부품의 마크를 투과적으로 촬상 가능한 카메라를 가지고,
    상기 위치 결정 기구는, 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 상기 기판의 마크 및 상기 전자 부품의 마크에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 위치 결정 기구는, 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 상기 기판의 마크 및 상기 전자 부품의 마크에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 것에 앞서, 상기 제1 촬상부에 의해 촬상된 상기 전자 부품의 마크의 화상으로부터 구해진 상기 전자 부품의 위치에 기초하여, 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 촬상부는, 상기 전자 부품의 마크를 투과적으로 촬상 가능한 카메라를 가지고,
    상기 위치 결정 기구는, 상기 제1 촬상부에 의해 촬상된 상기 전자 부품의 마크의 화상으로부터 구해진 상기 전자 부품의 위치에 기초하여, 상기 전자 부품의 위치 결정을 행한 후, 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 상기 기판의 마크 및 상기 전자 부품의 마크에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 실장 헤드에는, 상기 제1 촬상부가 촬상 가능하며 상기 제2 촬상부가 촬상 가능한 마크가 마련되고,
    상기 위치 결정 기구는, 상기 제1 촬상부 및 상기 제2 촬상부에 의해 촬상된 상기 전자 부품의 마크, 상기 기판의 마크 및 상기 실장 헤드의 마크의 화상으로부터 구해진 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치에 기초하여, 상기 기판과 상기 전자 부품의 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 투과부는, 투명한 판형 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실장 위치에 있어서 상기 실장 헤드에 대하여, 상기 전자 부품을 전달하는 이송 기구
    를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 장치.
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