回路部品の実装装置
【課題】外形にばらつきを有する複数のチップを実装する際に、これらのチップを互いに接触しない位置で実装し、かつ高密度化を支障なく達成すること。
【解決手段】１番目に実装されるチップ１ａの上方にカメラ５を移動させ、チップを上方から撮像する。該チップをパターンマッチング手法により認識し、該チップの位置及び外形サイズを取得する。該チップを所定の実装位置に実装し、２番目に実装されるチップ１ｂを所定の実装位置まで移動したら、搭載精度・外形サイズを含めて該チップ同士が接触するか否かを演算領域２０ｂで演算する。接触しない場合は２番目のチップ１ｂを前記所定の実装位置で実装し、接触する場合はチップ同士の接触量をオフセット補正し、２番目のチップ１ｂを移動させて実装する。
【解決手段】１番目に実装されるチップ１ａの上方にカメラ５を移動させ、チップを上方から撮像する。該チップをパターンマッチング手法により認識し、該チップの位置及び外形サイズを取得する。該チップを所定の実装位置に実装し、２番目に実装されるチップ１ｂを所定の実装位置まで移動したら、搭載精度・外形サイズを含めて該チップ同士が接触するか否かを演算領域２０ｂで演算する。接触しない場合は２番目のチップ１ｂを前記所定の実装位置で実装し、接触する場合はチップ同士の接触量をオフセット補正し、２番目のチップ１ｂを移動させて実装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路部品の実装装置に係り、特に、基板上に設定された複数の実装箇所に、例えば、チップと呼称される半導体集積回路等を、チップ同士を接触させないで実装する回路部品の実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路部品の実装装置としては、例えば、特許文献１に示すものがあり、この発明は、本発明に最も近い発明であるので、以下、特許文献１に開示されている技術について説明する。
まず、同文献の頁２・段落番号０００３〜０００４には、以下の課題が開示されている。
【０００３】
（特許文献１記載の課題）
複数のチップを基板上に設定された複数の実装箇所に順次実装を行う場合、特に、チップが表面実装型ＬＥＤである場合には、実装後の各ＬＥＤが相互に整列されていることが求められる。しかしながら、基板の実装箇所に形成された電極を基準に次のチップの位置決めを順次行うと、一般にパターン形成される電極は位置精度が比較的低いため、各チップの相対位置にばらつきが生じることがある。基板上に設定された複数の実装箇所にチップを順次実装する際に、チップ間の相対位置のばらつきを排除する実装装置および実装方法を提供すること。
次に、同文献の頁３・段落番号００１０〜頁３・段落番号００１３には、以下の構成が開示されている。
【０００４】
（特許文献１記載の構成）
基板とチップはテーブル上に載置されている。テーブルはＸテーブルとＹテーブルを積層した移動テーブル上に装着されており、移動テーブルの駆動により水平移動する。基板は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でテーブル上に載置されており、チップは、複数の電極（チップ側電極）が形成された面を下向きにした状態でチップホルダに複数配列されている。基板には、チップを実装する複数の実装箇所が形成されている。テーブルの上方には実装ヘッドが配設されている。実装ヘッドは昇降機構に装着されており、昇降機構の駆動によりテーブルに対して接離する。また、実装ヘッドは吸引機構および加熱機構が備えられており、実装ヘッドの下部に装着された熱圧着ツールに吸着したチップを基板に加熱押圧して実装する機能を有している。実装ヘッドは、複数の実装箇所のそれぞれに形成された基板側電極にチップの一方の面に形成されたチップ側電極を搭載するチップ搭載手段として機能する。テーブルと実装ヘッドの間には、対象物を位置認識するためのカメラ等の認識手段が配設されている。カメラは上下方向を同時に撮像することができ、撮像時には撮像対象物の上方または下方に移動するための移動機構に装着されている。移動テーブル、実装ヘッド、昇降機構、カメラ、移動機構等の各駆動部は制御部との間で通信可能に導通されており、制御部から送信される制御信号に基づいて動作制御される。制御部には演算領域、記憶領域、画像処理領域が含まれており、演算領域は、記憶領域に予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて実装装置の各駆動部の駆動量や駆動時間等を演算する。画像処理領域は、カメラにより撮像された撮像対象物の画像を処理して位置認識を行う。この位置認識結果に基づいて演算領域においてテーブルの移動量を演算し、チップや基板の位置決めが行われる。
次に、同文献の頁４・段落番号００１５〜頁５・段落番号００２３には、以下の動作が開示されている。
【０００５】
（特許文献１記載の動作）
テーブル上に載置された複数のチップのうち先に実装されるチップの上方にカメラを移動させ、チップを上方から撮像する。撮像されたチップの画像は画像処理領域に送信され、チップの外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる。チップの位置認識結果に基づいて実装ヘッド（熱圧着ツール）とチップを位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域において演算される。テーブルを移動させて熱圧着ツールの鉛直下方にチップを位置決めした後、熱圧着ツールを下降させてチップを吸着する。テーブルを移動させて熱圧着ツールに吸着されたチップの鉛直下方に基板上に設定された複数の実装箇所のうち先に実装される実装箇所を位置決めする。チップと実装箇所の間にカメラを移動させ、チップを下方から、実装箇所を上方から撮像する。画像処理領域においてチップの電極と実装箇所に形成されている電極の外形のパターンマッチング手法によりチップと実装箇所の位置ずれが認識される。この位置ずれ認識結果に基づいてチップと実装箇所を位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域において演算される。テーブルを移動させてチップと実装箇所を位置合わせした後、熱圧着ツールを下降させてチップの電極を実装箇所に形成されている電極に搭載して加熱するとともに押圧する。これにより、チップが基板に形成された実装箇所に搭載されて実装される（チップ搭載工程）。チップの実装を終えると、次にチップを実装箇所に隣接する実装箇所に実装する。チップは、先に実装されたチップの実装位置を基準として実装される。なぜなら、チップの実装の場合と同様に基板上に形成された電極の位置を基準としてチップの実装を行うと、電極の位置精度の影響がチップとチップとの相対位置における誤差として顕在化するからであり、基板に複数実装するチップ間の相対位置にばらつきが生じるのを防止するためである。上述したチップの場合と同様に熱圧着ツールにチップを吸着した後、先に実装されたチップの上方にカメラを移動させ、チップを上方から撮像する。チップ基材は板状の透光性基材から構成されているので、カメラはチップ基材を透過する光によりチップ基板の上面側から下面側の電極を撮像することができる。撮像された電極の画像は画像処理領域に送信され、電極の外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる（認識工程）。熱圧着ツールに吸着されたチップの下方にカメラを移動させ、チップを下方から撮像する。画像処理領域においてチップの電極の外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる。記憶領域には、基板に形成された実装箇所間のピッチデータが予め記憶されており、チップの位置認識結果および実装箇所に搭載されたチップの電極の位置認識結果、実装箇所と実装箇所間のピッチデータに基づいてチップと実装箇所を位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域により演算される。テーブルを移動させてチップと実装箇所の位置合わせを行い（位置決め工程）、その後熱圧着ツールを下降させてチップの電極を実装箇所に形成されている電極に搭載して加熱するとともに押圧する。これにより、チップが基板に形成された実装箇所に搭載されて実装される。このように、基板上に設定された複数の実装箇所に板状の透光性基材からなるチップを順次実装する際に、先に実装されたチップのチップ側電極の位置を基準として後に実装するチップの実装位置の位置決めを行うので、各チップ間の相対位置のばらつきを排除することが可能になる。特に、チップが表面実装型ＬＥＤである場合には、各ＬＥＤ間の位置や姿勢のばらつきを排除して整列した状態で実装することができる。
【０００６】
なお、この分野の他の公知例として、例えば、特許文献２には、半導体チップの外形を精度良く認識する半導体チップの外形認識方法、および前記外形認識方法を利用して半導体チップの位置補正および角度補正を一括して行う方法を提供することを意図し、半導体チップ１０１をｘｙ直交座標系平面を有するステージ上に載置し、ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行にかつｙ座標の値が増加するように複数の仮想ライン４０１を走査し、これら複数の仮想ライン４０１と半導体チップ１０１の外周との複数の交点４２０，４２１，４２２を利用することによって半導体チップ１０１の外形を認識する。これによって、半導体チップ１０１の角度および位置補正を一括して行うことができ、補正精度が極めて高く、従来の補正方法に比べて工程数が少なく、半導体チップ１０１の角度と位置補正を容易に実施でき、半導体チップ１０１の載置位置を正確に補正できるので、ボンディング時の不良品率を減少させることができる技術を開示している。
【０００７】
また、特許文献３には、チップ間距離が部分的に異なっても、最適量のピッチ移動によりすべてのチップを正確かつ迅速に位置決めすることを意図し、可動テーブル上に搭載されて所定ピッチで格子状に整列配置された多数のチップをカメラにより撮像し、そのカメラによる映像信号を画像処理部で画像処理して得られた認識データに基づいて、前記可動テーブルを移動させながらチップを所定ポジションに配置するに際して、直前に位置する複数のチップＴn-1 ，Ｔn-2 ，Ｔn-3 の認識データからチップ間距離Ｐn ，Ｐn-1 ，Ｐn-2 及び配列方向を算出し、その算出結果に基づいて次に認識対象とするチップＴn+1 までのチップ間距離Ｐn+1 及び配列方向を予測し、その予測データに基づいて可動テーブルをピッチ移動させる技術を開示している。
【０００８】
さらに、特許文献４には、複数のチップ形状の光デバイスのパターンを所定の位置関係に極めて精密に整列させつつ基板上に搭載する光モジュールの製造技術を提供することを意図し、チップの表面パターンとこれに対応して位置合わせ用治具に付設されたマーカとを位置合わせし、チップを治具の所定の位置に仮固定用粘着材により仮固定を行い、これを繰り返して複数のチップを治具上の各々の所定の位置に仮固定し、基板上のマーカと治具に付設されたマーカとを位置合わせし、治具に仮固定されたチップを溶融半田又は接着剤を介して基板上に治具共に押し付け、基板上の所定の位置にチップを接着し、所定の温度で治具を取外し、チップ形状の光デバイスを基板上に一括して転写搭載する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６６４２５号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４３３６号公報
【特許文献３】特開平９−１７８４１号公報
【特許文献４】特開平１１−１４５４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記背景技術で述べた従来の回路部品の実装装置にあっては、複数のチップを実装する際に、チップ外形のばらつきを考慮して、チップ同士が接触しないように離れた位置に搭載する必要があったが、このために複数のチップ実装の高密度化が阻害されるという問題点が生じていた。
本発明の回路部品の実装装置は、以下に示す主要な構成要件から成る。
（１） 複数のチップを実装する基板上の高密度実装手段において、対象チップを撮影するカメラを備え、上記カメラが撮影した画像でチップの中心から端部までの距離を計測する手段と、隣り合うチップのチップの中心間の所定の距離と、上記計測した隣り合うチップそれぞれの中心から端部までの距離の合計の距離とを大小比較する手段と、上記比較の結果、上記計測した合計距離が中心間の所定の距離より大きい場合は、隣り合うチップの間隔を所定の距離より離して実装する手段を備えて、チップ同士の接触を避けること。
（２） （１）の構成要件において、チップの中心から端部までの距離をチップの外形パターン（またはマーク）から把握すること。
【００１１】
他方、前述の特許文献１〜４に開示されている技術は、上記構成要件（１）〜（２）のいずれかの手段が欠けている。特に、「複数のチップを実装する際にチップ外形のばらつきを考慮して、チップ同士が接触しないように搭載する」という課題を解決するためには、「隣り合うチップの中心間の距離が所定の距離以上の場合は、所定の距離以上に離す」という手段が欠かせないが、このような手段は、前述の特許文献１〜４には開示されていない。
また、前述の特許文献１に開示されている技術の場合、透光性基材から成るチップを順次実装する実装装置であるため、非透光性のチップには適用することが不可能である。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、例えば、実装部品がチップと呼称される半導体集積回路である場合、複数のチップ外形サイズのばらつきを考慮して、隣り合うチップ同士が互いに接触する場合は、両チップの間隔を引き離すことを可能にして、チップ同士が接触しないで実装することができる回路部品の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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る回路部品の実装装置は、２つの回路部品の各々について、その中心と、該中心から最も遠い端部との間の距離を計測する計測手段と、載置台に置かれた前記２つの回路部品を、実装予定箇所に各々配置させる配置手段と、記２つの回路部品のうち、任意の一方の回路部品を該回路部品の実装予定箇所に実装する第１の実装手段と、前記計測手段による計測結果と、実装予定箇所に各々配置された前記２つの回路部品の所定の中心間の距離とに基づいて、前記２つの回路部品の前記端部間の距離を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づいて前記２つの回路部品が接触するか否かを判断する接触判定手段と、前記接触判定手段の判定結果により、前記２つの回路部品が接触する場合は未実装の方の回路部品を移動させて、前記実装済の回路部品と接触しない位置に位置決めする補正手段と、前記補正手段により位置決めされた前記回路部品を、該位置決めされた位置で実装する第２の実装手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、実装部品がチップと呼称される半導体集積回路である場合、このようなチップを複数実装する場合において、各チップの外形サイズのばらつきを考慮すると共に、隣り合うチップの中心間の距離が所定の距離以上の場合は、所定の距離以上に離すように構成したので、チップ同士が接触しないように実装することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の他の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置を用いて回路部品を実装した後の基板２とチップ１ａ，１ｂの配置を示す説明図である。
【図４】図１，２に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を示すフローチャート図である。
【図５】マーク付のチップの１例を示す説明図である。
【図６】角度補正を行って実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
【図７】角度補正を行わずに実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る回路部品の実装装置は、チップの実装位置を位置決めする位置決め手段と、チップ実装手段と、チップ実装位置を演算する演算手段と、演算結果を記憶する記憶手段と、画像処理手段と、パターンマッチング手法を実行する演算手段と、で構成される。
本発明に係る回路部品の実装方法は、１番目以降に実装されるチップの外形サイズを認識し、１番目以降のチップの所定の実装位置に実装したら搭載精度・外形サイズを含めてチップ同士が接触するかを演算領域で演算し、接触しない場合は２番目のチップを所定の実装位置に維持したままで実装し、接触する場合はチップ同士の接触量をオフセット補正して移動させて実装することを特徴とする。
この特徴により、チップ外形サイズのばらつきを踏まえて、複数のチップ同士が接触しないように実装する効果が生まれる。
【００１７】
以下、本発明の回路部品の実装装置及び回路部品の実装方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の構成を示す構成図である。
但し、同図では、本実装装置を回路部品の実装に使用する使用方法も示している。
同図に示す本実施形態に係る回路部品の実装装置は、上面にチップが実装される基板２と、実装前のチップが置かれるチップテーブル３と、XY方向に水平移動可能な移動テーブル４と、対象物を位置認識するためのカメラ５と、昇降機構に装着されているヘッド６と、基板２を固定するステージ７と、ヘッド６の下部に装着された熱圧着ツール８と、制御部２０と、を備える。
制御部２０は、演算領域２０ａと、記憶領域２０ｂと、画像処理領域２０ｃと、を備えて構成される。
なお、図１において、符号１ａは１番目に実装するチップであり、符号１ｂは２番目に実装するチップである。
【００１８】
以下、図１に示す本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の機能を説明する。
１番目に実装するチップ１ａ、２番目に実装するチップ１ｂは、各々複数の電極（チップ側電極）が形成された面を上向きにした状態でチップテーブル３上に置かれる。即ち、前記の各チップは、チップテーブル３上に複数配列されている。
基板２は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でステージ７上に配列される。基板２の上面に前記の各チップが配置されて実装されることになる。
チップテーブル３は、前記の各チップを置いた状態で移動テーブル４上に固定されている。
移動テーブル４は、移動機構（図示は省略）に装着されており、XY方向に水平移動可能である。移動テーブル４の上にはチップテーブル３とステージ７が固定されている。
カメラ５は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ヘッド６に固定されている。
【００１９】
ヘッド６は昇降機構（図示は省略）に装着されており、上下方向に移動可能であり、昇降機構の駆動によりステージ７に対して接離する。また、ヘッド６には吸引機構及び加熱機構（いずれも図示は省略）が備えられており、ヘッド６の下部に装着された熱圧着ツール８に吸着された前記の各チップを基板２に加熱押圧して実装する機能を有している。
ステージ７は、基板２を吸着固定するための台座である。
移動テーブル４の移動機構、ヘッド６の昇降機構、カメラ５、ヘッド６の吸引機構、及びヘッド６の加熱機構等の各駆動部は、制御部２０との間で通信可能に接続されており、制御部２０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
【００２０】
制御部２０の演算領域２０ａは、記憶領域２０ｂに予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて、本実装装置の前記各駆動部の駆動量（移動距離）や、駆動時間等を演算する。また、画像処理領域２０ｃにおける位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算し、前記の各駆動部を制御して前記各チップや基板５の位置決めを行なう。
制御部２０の画像処理領域２０ｃは、カメラ５により撮像された撮影対象物（ここでは前記の各チップ）の画像を処理して該撮影対象物の位置認識を行なう。演算領域２０ａは、この位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算する。撮影対象物は、画像処理領域２０ｃにおいて、カメラ５により撮影された画像をパターン認識による解析を行なうことにより位置認識され、この位置認識結果は記憶領域２０ｂに記憶される。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の他の構成を示す構成図である。
但し、同図では、本実装装置を回路部品の実装に使用する使用方法も示している。
同図に示す本実施形態に係る回路部品の実装装置は、上面にチップが実装される基板３２と、実装前のチップが置かれるチップテーブル３３と、XY方向に水平移動可能な移動テーブル３４と、対象物を位置認識するためのカメラ３５及びカメラ３９と、昇降機構に装着されているヘッド３６と、基板３２を固定するステージ３７と、ヘッド３６の下部に装着された熱圧着ツール３８と、制御部４０と、を備える。
制御部４０は、演算領域４０ａと、記憶領域４０ｂと、画像処理領域４０ｃと、を備えて構成される。
なお、図２において、符号３１ａは１番目に実装するチップであり、符号３１ｂは２番目に実装するチップである。
【００２２】
以下、図２に示す本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の機能を説明する。
１番目に実装するチップ３１ａ、２番目に実装するチップ３１ｂは、各々複数の電極（チップ側電極）が形成された面を上向きにした状態でチップテーブル３３上に置かれる。即ち、前記の各チップは、チップテーブル３３上に複数配列されている。
基板３２は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でステージ３７上に配列される。基板３２の上面に前記の各チップが配置されて実装されることになる。
チップテーブル３３は、前記の各チップを置いた状態で移動テーブル３４上に固定されている。
移動テーブル３４は、移動機構（図示は省略）に装着されており、XY方向に水平移動可能であり、その上にはチップテーブル３３とステージ３７が固定されている。
カメラ３５は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ステージ３７に固定されている。
カメラ３９は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ヘッド３６に固定されている。
【００２３】
ヘッド３６は昇降機構（図示は省略）に装着されており、上下方向に移動可能であり、昇降機構の駆動によりステージ３７に対して接離する。また、ヘッド３６には吸引機構及び加熱機構（いずれも図示は省略）が備えられており、ヘッド３６の下部に装着された熱圧着ツール３８に吸着された前記の各チップを基板３２に加熱押圧して実装する機能を有している。
ステージ３７は、基板３２を吸着固定するための台座である。
移動テーブル４の移動機構、ヘッド３６の昇降機構、カメラ３５及びカメラ３９、ヘッド６の吸引機構、及びヘッド６の加熱機構等の各駆動部は、制御部４０との間で通信可能に接続されており、制御部４０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
移動テーブル３４、ヘッド３６、前記の昇降機構、カメラ３５、カメラ３９、前記の吸引機構及び加熱機構等の各駆動部は制御部４０との間で通信可能に接続されており、制御部４０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
【００２４】
制御部４０の演算領域４０ａは、記憶領域４０ｂに予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて、本実装装置の前記各駆動部の駆動量（移動距離）や、駆動時間等を演算する。また、画像処理領域４０ｃにおける位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算し、前記の各駆動部を制御して前記各チップや基板３５の位置決めを行なう。
制御部４０の画像処理領域４０ｃは、カメラ３５により撮像された撮影対象物（ここでは前記の各チップ）の画像を処理して該撮影対象物の位置認識を行なう。演算領域４０ａは、この位置認識結果に基づいて移動テーブル３４の移動量を演算する。撮影対象物は、画像処理領域４０ｃにおいて、カメラ３５により撮影された画像をパターン認識による解析を行なうことにより位置認識され、この位置認識結果は記憶領域４０ｂに記憶される。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置を用いて回路部品を実装した後の基板２とチップ１ａ，１ｂの配置を示す説明図である。
同図に示すように、チップ１ａ，１ｂは、互いに接触しないように基板２上に実装されている。
【００２６】
（動作の説明）
図４は、図１，２に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を示すフローチャート図である。
以下の動作の説明では、距離（x1-x2）を、初期の実装予定箇所に各々配置された２つのチップの中心間の距離（設計段階で予め求められている距離であり、即ち所定の距離である）とし、距離α（以下、単に「α」と記載する）を、１番目に実装するチップの中心と該中心に最も遠い端部（以下、単に「端部」と略称する）との間の距離とし、距離β（以下、単に「β」と記載する）を、２番目に実装するチップの中心とその端部との間の距離とする。
なお、x1-x2＞α+βのときはチップ同士が接触せず、x1-x2≦α+βのときにはチップ同士が接触することになる。
以下、図１を参照しながら、図４に示すフローチャート図を用いて、図１に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を説明する。
【００２７】
（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して、移動テーブル４を移動させ、カメラ５の位置が、チップテーブル３上に載置された複数のチップのうち１番目に実装されるチップ１ａの上方を撮影できる位置となるようにする。
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、制御部２０は、ヘッド６の昇降機構を制御し、チップ１ａをカメラ５を介してチップ１ａの上方から撮像する。撮像されたチップ１ａの画像は、制御部２０の画像処理領域２０ｃに送出される。
【００２８】
（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、制御部２０の演算領域２０ａは、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ１ａを認識すると共に、チップ１ａの位置及び外形サイズを取得する。また、演算領域２０ａは、この結果を用いて、１番目に実装するチップ１ａの中心と端部との距離αを演算する。さらに、演算領域２０ａは、チップ１ａの前記の位置及び外形サイズに基づいて、ヘッド６とチップ１ａとを位置合わせするための移動テーブル４の移動量を演算する。
（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４を移動させ、また、ヘッド６の昇降機構を介して熱圧着ツール８を下降させ、ヘッド６の吸引機構を使用してチップ１ａを吸着する。
【００２９】
（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４を再び移動させて、熱圧着ツール８に吸着されたチップ１ａの鉛直下方に、基板２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール８を下降させてチップ１ａを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、チップ１ａが基板２に実装される。実装されたチップ１ａをカメラ５で撮像する。その後、演算領域２０ａを介して、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、実装されたチップ１ａを認識すると共に、チップ１ａの実装位置を取得し、該実装位置情報を記憶領域２０ｂに格納する。
【００３０】
図示は省略するが、この後、制御部２０は、２番目に実装するチップ１ｂに対しても、上記のステップＳ１〜Ｓ５と同様のステップを適用し、チップテーブル３上でのチップ１ｂの画像をカメラ５を用いて撮像し、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングによりチップ１ａを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得し、実装位置への位置付けを行って、該実装位置情報を記憶領域２０ｂに格納する。但し、この段階では、ステップＳ５においては、チップ１ｂを、基板２上に設定された実装箇所に位置決めすると共に、熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載するまでの動作とし、チップ１ｂの実装は未だ行わない。
【００３１】
（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、制御部２０の演算領域２０ａは、前記の各実装箇所情報に基づいて、実装されたチップ１ａ及び２番目に実装するチップ１ｂのエッジ位置（即ち、中心と端部の位置）を、それぞれ取得し、１番目に実装するチップ１ａの中心と端部との距離α、及び２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βを、それぞれ演算する。
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、制御部２０の演算領域２０ａは、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触するか否かを検証し、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触する場合はステップＳ８に移り、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触しない場合はステップＳ１０に進む。
【００３２】
以下、前記の検証方法について説明する。
上記の検証は、前記の各実装箇所情報に基づいてなされ、搭載精度・外形サイズを含めて上記チップ同士が接触するか否かを制御部２０の演算領域２０ａで演算する。チップ中心同士の距離（＝x1-x2 ）が、実装済の１番目のチップ１ａの中心と端部との距離αと、２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βの和より大きい場合は上記チップ同士は接触しないものと判断され、他方、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が、実装済の１番目のチップ１ａの中心と端部との距離αと、２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βの和よりも大きくない場合は上記チップ同士は接触するものと判断する。
【００３３】
（ステップＳ８）
ステップＳ８では、制御部２０は、チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α+β））以上の距離を演算領域２０ａを介して計算し、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４をオフセット補正して移動させる。
（ステップＳ９）
ステップＳ９では、制御部２０は、熱圧着ツール８に吸着されたチップ１ｂの鉛直下方に、基板２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、上記のオフセット補正がなされた位置でチップ１ｂが基板２に実装される。その後、実装されたチップ１ｂをカメラ５で撮像し、予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングによりチップ１ｂを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００３４】
（ステップＳ１０）
ステップＳ１０では、制御部２０は、熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、計画されていた所定の位置のままでチップ１ｂが基板２に実装される。その後、実装されたチップ１ｂをカメラ５で撮像し、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ１ｂを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
なお、ステップＳ７及びステップＳ８の処理において、チップ１ａ以外に、既に実装されている他のチップが存在する場合は、チップ１ｂが、この他のチップとも接触しないように考慮する。
【００３５】
以下、図２を参照しながら、図４に示すフローチャート図を用いて、図２に示す回路部品の実装装置の制御部４０の動作を説明する。
（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して、移動テーブル３４を移動させ、カメラ３５の位置が、チップテーブル３３上に載置された複数のチップのうち１番目に実装されるチップ３１ａの上方を撮影できる位置となるようにする。
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、制御部４０は、ヘッド３６の昇降機構を制御し、チップ３１ａをカメラ３９を介してチップ３１ａの上方から撮像する。撮像されたチップ３１ａの画像は、制御部４０の画像処理領域４０ｃに送出される。
【００３６】
（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、制御部４０の演算領域４０ａは、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ａを認識すると共に、チップ３１ａの位置及び外形サイズを取得する。また、演算領域４０ａは、この認識結果を用いて、１番目に実装するチップ３１ａの中心と端部との距離αを演算する。さらに、演算領域４０ａは、チップ３１ａの前記の位置及び外形サイズに基づいて、ヘッド３６とチップ３１ａとを位置合わせするための移動テーブル３４の移動量を演算する。
（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４を移動させ、また、ヘッド３６の昇降機構を介して熱圧着ツール３８を下降させ、ヘッド３６の吸引機構を使用してチップ３１ａを吸着する。
【００３７】
（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４を再び移動させて、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ａの鉛直下方に、基板３２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ａを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、チップ３１ａが基板３２に実装される。実装されたチップ３１ａをカメラ３９で撮像する。その後、演算領域４０ａを介して、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、実装されたチップ３１ａを認識すると共に、チップ３１ａの実装位置を取得し、該実装位置情報を記憶領域４０ｂに格納する。
【００３８】
図示は省略するが、この後、制御部４０は、２番目に実装するチップ３１ｂに対しても、上記のステップＳ１〜Ｓ５と同様のステップを適用し、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ｂの画像をカメラ３５を用いて下から撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得し、実装位置への位置付けを行って、該実装位置情報を記憶領域４０ｂに格納する。但し、この段階では、ステップＳ５においては、チップ３１ｂを、基板３２上に設定された実装箇所に位置決めすると共に、熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載するまでの動作とし、チップ３１ｂの実装は未だ行わない。
【００３９】
（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、制御部４０の演算領域４０ａは、前記の各実装箇所情報に基づいて、実装されたチップ３１ａ及び２番目に実装するチップ３１ｂのエッジ位置（即ち、中心と端部の位置）を、それぞれ取得し、１番目に実装するチップ３１ａの中心と端部との距離α、及び２番目に実装するチップ３１ｂの中心と端部との距離βを、それぞれ演算する。
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、制御部４０の演算領域４０ａは、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触するか否かを検証し、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触する場合はステップＳ８に移り、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触しない場合はステップＳ１０に進む。
なお、前記の検証方法については、図１に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作で説明した検証方法のとおりである。
【００４０】
（ステップＳ８）
ステップＳ８では、制御部４０は、チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α+β））以上の距離を演算領域４０ａを介して計算し、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４をオフセット補正して移動させる。
（ステップＳ９）
ステップＳ９では、制御部４０は、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ｂの鉛直下方に、基板３２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、上記のオフセット補正がなされた位置でチップ３１ｂが基板３２に実装される。その後、実装されたチップ３１ｂをカメラ３５で撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００４１】
（ステップＳ１０）
ステップＳ１０では、制御部４０は、熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、計画されていた所定の位置のままでチップ３１ｂが基板３２に実装される。その後、実装されたチップ３１ｂをカメラ３５で撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００４２】
なお、ステップＳ７及びステップＳ８の処理において、チップ３１ａ以外に、既に実装されている他のチップが存在する場合は、チップ３１ｂが、この他のチップとも接触しないように考慮するものとする。
また、図２に示す回路部品の実装装置の制御部４０の動作については、必ずしも図４に示すフローチャートの手順に従う必要はなく、例えば、チップ３１ａに対する処理とチップ３１ｂに対する処理とは、互いに入れ換えることが可能である。また、前記２つの処理の実行順序も入れ換えることが可能である。
【００４３】
図５は、マーク付のチップの１例を示す説明図である。
同図に示すチップの場合、左上と右下の各コーナー部に黒塗りの鍵括弧がマークされている。
図６は、角度補正を行って実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
同図に示す両チップは、角度補正がなされて両チップとも長辺がＸ軸方向に揃っているので、αはチップの中心（X1,Y1）からチップ右端までの距離となり、βはチップの中心（X2,Y2）からチップ左端までの距離となるので、両中心間の距離は（X1−X2）となる。
図７は、角度補正を行わずに実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
同図に示す両チップは、角度補正がなされず、両チップとも長辺がＸ軸方向に揃っていないので、この例ではαはチップの中心（X1,Y1）からチップの右上角までの距離となり、βはチップの中心（X2,Y2）からチップの左上角までの距離となるが、この場合も、両中心間の距離は（X1−X2）としてよい。
【００４４】
（他の実施形態）
チップテーブルへのチップの供給は手動でもよいし、チップ供給部でも構わない。
ステージへの基板の供給は手動でもよいし、基板供給部でも構わない。
また、チップの外形を認識し所定の大きさ以上のチップだと判別した場合は、そのチップの実装を中止してもよい。この場合、アラームを発生し、作業者にその旨を伝えてもよい。
また、チップの外形だけではなく、チップのマークをパターンマッチングさせてもよい。カメラの視野にチップが全て入りきらない場合は、外形もしくはマークを２回撮像してもよい。この場合、カメラは移動して対角の外形もしくはマークを撮像する。２つのマーク位置からチップの中心を算出する。
【００４５】
さらに、実装装置にθ補正がない場合は、例えば、図７に示すように、１番目に実装するチップの中心と角との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と角との間の距離β'の和と、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）とを比較して、搭載位置を演算してもよい。
この場合、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が１番目に実装するチップの中心と角との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と角との間の距離β'の和より大きい場合、即ち、両チップが接触しない場合は、２番目のチップを所定の実装位置に維持したままとする。
【００４６】
他方、この場合、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が、１番目に実装するチップの中心と端部との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と端部との間の距離β'の和以下の場合、即ち、両チップが接触する場合は、該チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α'+β'））以上の距離をオフセット補正して移動させて実装するものとする。
また、前述のチップのマークの認識には、Ｘ線撮像装置や赤外線顕微鏡等を用いてもよい。さらに、上向きカメラと下向きカメラを有する上下２視野カメラを用いてもよい。
また、移動テーブル４上にチップテーブル３とステージ７とが固定されXY方向に稼動されているが、ヘッド６が移動テーブルに固定されヘッドがXY方向に稼動してもよい。
また、２番目のチップの外形サイズを認識した時点で、搭載精度・外形サイズを含めてチップ同士が接触しないチップ搭載位置を制御部２０の演算領域２０ｂで演算し、オフセット補正して移動させて実装してもよい。
【００４７】
また、接合品質向上を目的として窒素雰囲気中で実装してもよい。
さらに、実装工法としては、加熱押圧するだけでなく、超音波振動でもレーザー加熱でもよい。
また、モーターのエンコーダーを読み取ることでチップの実装位置を認識してもよい。 なお、本発明に係る回路部品の実装装置の各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図４のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、回路部品の実装装置の構築に適用可能であり、特に、基板上に設定された複数の実装箇所に、例えば、チップと呼称される半導体集積回路等を、チップ同士を接触させないで実装するための回路部品の実装装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，３１ａ １番目に実装するチップ
１ｂ，３１ｂ ２番目に実装するチップ
２，３２ 基板
３，３３ チップテーブル
４，３４ 移動テーブル
５，３５，３９ カメラ
６，３６ ヘッド
７，３７ ステージ
８，３８ 熱圧着ツール
２０，４０ 制御部
２０ａ，４０ａ 演算領域
２０ｂ，４０ｂ 記憶領域
２０ｃ，４０ｃ 画像処理領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路部品の実装装置に係り、特に、基板上に設定された複数の実装箇所に、例えば、チップと呼称される半導体集積回路等を、チップ同士を接触させないで実装する回路部品の実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路部品の実装装置としては、例えば、特許文献１に示すものがあり、この発明は、本発明に最も近い発明であるので、以下、特許文献１に開示されている技術について説明する。
まず、同文献の頁２・段落番号０００３〜０００４には、以下の課題が開示されている。
【０００３】
（特許文献１記載の課題）
複数のチップを基板上に設定された複数の実装箇所に順次実装を行う場合、特に、チップが表面実装型ＬＥＤである場合には、実装後の各ＬＥＤが相互に整列されていることが求められる。しかしながら、基板の実装箇所に形成された電極を基準に次のチップの位置決めを順次行うと、一般にパターン形成される電極は位置精度が比較的低いため、各チップの相対位置にばらつきが生じることがある。基板上に設定された複数の実装箇所にチップを順次実装する際に、チップ間の相対位置のばらつきを排除する実装装置および実装方法を提供すること。
次に、同文献の頁３・段落番号００１０〜頁３・段落番号００１３には、以下の構成が開示されている。
【０００４】
（特許文献１記載の構成）
基板とチップはテーブル上に載置されている。テーブルはＸテーブルとＹテーブルを積層した移動テーブル上に装着されており、移動テーブルの駆動により水平移動する。基板は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でテーブル上に載置されており、チップは、複数の電極（チップ側電極）が形成された面を下向きにした状態でチップホルダに複数配列されている。基板には、チップを実装する複数の実装箇所が形成されている。テーブルの上方には実装ヘッドが配設されている。実装ヘッドは昇降機構に装着されており、昇降機構の駆動によりテーブルに対して接離する。また、実装ヘッドは吸引機構および加熱機構が備えられており、実装ヘッドの下部に装着された熱圧着ツールに吸着したチップを基板に加熱押圧して実装する機能を有している。実装ヘッドは、複数の実装箇所のそれぞれに形成された基板側電極にチップの一方の面に形成されたチップ側電極を搭載するチップ搭載手段として機能する。テーブルと実装ヘッドの間には、対象物を位置認識するためのカメラ等の認識手段が配設されている。カメラは上下方向を同時に撮像することができ、撮像時には撮像対象物の上方または下方に移動するための移動機構に装着されている。移動テーブル、実装ヘッド、昇降機構、カメラ、移動機構等の各駆動部は制御部との間で通信可能に導通されており、制御部から送信される制御信号に基づいて動作制御される。制御部には演算領域、記憶領域、画像処理領域が含まれており、演算領域は、記憶領域に予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて実装装置の各駆動部の駆動量や駆動時間等を演算する。画像処理領域は、カメラにより撮像された撮像対象物の画像を処理して位置認識を行う。この位置認識結果に基づいて演算領域においてテーブルの移動量を演算し、チップや基板の位置決めが行われる。
次に、同文献の頁４・段落番号００１５〜頁５・段落番号００２３には、以下の動作が開示されている。
【０００５】
（特許文献１記載の動作）
テーブル上に載置された複数のチップのうち先に実装されるチップの上方にカメラを移動させ、チップを上方から撮像する。撮像されたチップの画像は画像処理領域に送信され、チップの外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる。チップの位置認識結果に基づいて実装ヘッド（熱圧着ツール）とチップを位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域において演算される。テーブルを移動させて熱圧着ツールの鉛直下方にチップを位置決めした後、熱圧着ツールを下降させてチップを吸着する。テーブルを移動させて熱圧着ツールに吸着されたチップの鉛直下方に基板上に設定された複数の実装箇所のうち先に実装される実装箇所を位置決めする。チップと実装箇所の間にカメラを移動させ、チップを下方から、実装箇所を上方から撮像する。画像処理領域においてチップの電極と実装箇所に形成されている電極の外形のパターンマッチング手法によりチップと実装箇所の位置ずれが認識される。この位置ずれ認識結果に基づいてチップと実装箇所を位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域において演算される。テーブルを移動させてチップと実装箇所を位置合わせした後、熱圧着ツールを下降させてチップの電極を実装箇所に形成されている電極に搭載して加熱するとともに押圧する。これにより、チップが基板に形成された実装箇所に搭載されて実装される（チップ搭載工程）。チップの実装を終えると、次にチップを実装箇所に隣接する実装箇所に実装する。チップは、先に実装されたチップの実装位置を基準として実装される。なぜなら、チップの実装の場合と同様に基板上に形成された電極の位置を基準としてチップの実装を行うと、電極の位置精度の影響がチップとチップとの相対位置における誤差として顕在化するからであり、基板に複数実装するチップ間の相対位置にばらつきが生じるのを防止するためである。上述したチップの場合と同様に熱圧着ツールにチップを吸着した後、先に実装されたチップの上方にカメラを移動させ、チップを上方から撮像する。チップ基材は板状の透光性基材から構成されているので、カメラはチップ基材を透過する光によりチップ基板の上面側から下面側の電極を撮像することができる。撮像された電極の画像は画像処理領域に送信され、電極の外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる（認識工程）。熱圧着ツールに吸着されたチップの下方にカメラを移動させ、チップを下方から撮像する。画像処理領域においてチップの電極の外形のパターンマッチング手法により、チップの位置認識が行われる。記憶領域には、基板に形成された実装箇所間のピッチデータが予め記憶されており、チップの位置認識結果および実装箇所に搭載されたチップの電極の位置認識結果、実装箇所と実装箇所間のピッチデータに基づいてチップと実装箇所を位置合わせするためのテーブルの移動量が演算領域により演算される。テーブルを移動させてチップと実装箇所の位置合わせを行い（位置決め工程）、その後熱圧着ツールを下降させてチップの電極を実装箇所に形成されている電極に搭載して加熱するとともに押圧する。これにより、チップが基板に形成された実装箇所に搭載されて実装される。このように、基板上に設定された複数の実装箇所に板状の透光性基材からなるチップを順次実装する際に、先に実装されたチップのチップ側電極の位置を基準として後に実装するチップの実装位置の位置決めを行うので、各チップ間の相対位置のばらつきを排除することが可能になる。特に、チップが表面実装型ＬＥＤである場合には、各ＬＥＤ間の位置や姿勢のばらつきを排除して整列した状態で実装することができる。
【０００６】
なお、この分野の他の公知例として、例えば、特許文献２には、半導体チップの外形を精度良く認識する半導体チップの外形認識方法、および前記外形認識方法を利用して半導体チップの位置補正および角度補正を一括して行う方法を提供することを意図し、半導体チップ１０１をｘｙ直交座標系平面を有するステージ上に載置し、ｘｙ直交座標系平面内でｘ軸に平行にかつｙ座標の値が増加するように複数の仮想ライン４０１を走査し、これら複数の仮想ライン４０１と半導体チップ１０１の外周との複数の交点４２０，４２１，４２２を利用することによって半導体チップ１０１の外形を認識する。これによって、半導体チップ１０１の角度および位置補正を一括して行うことができ、補正精度が極めて高く、従来の補正方法に比べて工程数が少なく、半導体チップ１０１の角度と位置補正を容易に実施でき、半導体チップ１０１の載置位置を正確に補正できるので、ボンディング時の不良品率を減少させることができる技術を開示している。
【０００７】
また、特許文献３には、チップ間距離が部分的に異なっても、最適量のピッチ移動によりすべてのチップを正確かつ迅速に位置決めすることを意図し、可動テーブル上に搭載されて所定ピッチで格子状に整列配置された多数のチップをカメラにより撮像し、そのカメラによる映像信号を画像処理部で画像処理して得られた認識データに基づいて、前記可動テーブルを移動させながらチップを所定ポジションに配置するに際して、直前に位置する複数のチップＴn-1 ，Ｔn-2 ，Ｔn-3 の認識データからチップ間距離Ｐn ，Ｐn-1 ，Ｐn-2 及び配列方向を算出し、その算出結果に基づいて次に認識対象とするチップＴn+1 までのチップ間距離Ｐn+1 及び配列方向を予測し、その予測データに基づいて可動テーブルをピッチ移動させる技術を開示している。
【０００８】
さらに、特許文献４には、複数のチップ形状の光デバイスのパターンを所定の位置関係に極めて精密に整列させつつ基板上に搭載する光モジュールの製造技術を提供することを意図し、チップの表面パターンとこれに対応して位置合わせ用治具に付設されたマーカとを位置合わせし、チップを治具の所定の位置に仮固定用粘着材により仮固定を行い、これを繰り返して複数のチップを治具上の各々の所定の位置に仮固定し、基板上のマーカと治具に付設されたマーカとを位置合わせし、治具に仮固定されたチップを溶融半田又は接着剤を介して基板上に治具共に押し付け、基板上の所定の位置にチップを接着し、所定の温度で治具を取外し、チップ形状の光デバイスを基板上に一括して転写搭載する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６６４２５号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４３３６号公報
【特許文献３】特開平９−１７８４１号公報
【特許文献４】特開平１１−１４５４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記背景技術で述べた従来の回路部品の実装装置にあっては、複数のチップを実装する際に、チップ外形のばらつきを考慮して、チップ同士が接触しないように離れた位置に搭載する必要があったが、このために複数のチップ実装の高密度化が阻害されるという問題点が生じていた。
本発明の回路部品の実装装置は、以下に示す主要な構成要件から成る。
（１） 複数のチップを実装する基板上の高密度実装手段において、対象チップを撮影するカメラを備え、上記カメラが撮影した画像でチップの中心から端部までの距離を計測する手段と、隣り合うチップのチップの中心間の所定の距離と、上記計測した隣り合うチップそれぞれの中心から端部までの距離の合計の距離とを大小比較する手段と、上記比較の結果、上記計測した合計距離が中心間の所定の距離より大きい場合は、隣り合うチップの間隔を所定の距離より離して実装する手段を備えて、チップ同士の接触を避けること。
（２） （１）の構成要件において、チップの中心から端部までの距離をチップの外形パターン（またはマーク）から把握すること。
【００１１】
他方、前述の特許文献１〜４に開示されている技術は、上記構成要件（１）〜（２）のいずれかの手段が欠けている。特に、「複数のチップを実装する際にチップ外形のばらつきを考慮して、チップ同士が接触しないように搭載する」という課題を解決するためには、「隣り合うチップの中心間の距離が所定の距離以上の場合は、所定の距離以上に離す」という手段が欠かせないが、このような手段は、前述の特許文献１〜４には開示されていない。
また、前述の特許文献１に開示されている技術の場合、透光性基材から成るチップを順次実装する実装装置であるため、非透光性のチップには適用することが不可能である。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、例えば、実装部品がチップと呼称される半導体集積回路である場合、複数のチップ外形サイズのばらつきを考慮して、隣り合うチップ同士が互いに接触する場合は、両チップの間隔を引き離すことを可能にして、チップ同士が接触しないで実装することができる回路部品の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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る回路部品の実装装置は、２つの回路部品の各々について、その中心と、該中心から最も遠い端部との間の距離を計測する計測手段と、載置台に置かれた前記２つの回路部品を、実装予定箇所に各々配置させる配置手段と、記２つの回路部品のうち、任意の一方の回路部品を該回路部品の実装予定箇所に実装する第１の実装手段と、前記計測手段による計測結果と、実装予定箇所に各々配置された前記２つの回路部品の所定の中心間の距離とに基づいて、前記２つの回路部品の前記端部間の距離を演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づいて前記２つの回路部品が接触するか否かを判断する接触判定手段と、前記接触判定手段の判定結果により、前記２つの回路部品が接触する場合は未実装の方の回路部品を移動させて、前記実装済の回路部品と接触しない位置に位置決めする補正手段と、前記補正手段により位置決めされた前記回路部品を、該位置決めされた位置で実装する第２の実装手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、実装部品がチップと呼称される半導体集積回路である場合、このようなチップを複数実装する場合において、各チップの外形サイズのばらつきを考慮すると共に、隣り合うチップの中心間の距離が所定の距離以上の場合は、所定の距離以上に離すように構成したので、チップ同士が接触しないように実装することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の他の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置を用いて回路部品を実装した後の基板２とチップ１ａ，１ｂの配置を示す説明図である。
【図４】図１，２に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を示すフローチャート図である。
【図５】マーク付のチップの１例を示す説明図である。
【図６】角度補正を行って実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
【図７】角度補正を行わずに実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る回路部品の実装装置は、チップの実装位置を位置決めする位置決め手段と、チップ実装手段と、チップ実装位置を演算する演算手段と、演算結果を記憶する記憶手段と、画像処理手段と、パターンマッチング手法を実行する演算手段と、で構成される。
本発明に係る回路部品の実装方法は、１番目以降に実装されるチップの外形サイズを認識し、１番目以降のチップの所定の実装位置に実装したら搭載精度・外形サイズを含めてチップ同士が接触するかを演算領域で演算し、接触しない場合は２番目のチップを所定の実装位置に維持したままで実装し、接触する場合はチップ同士の接触量をオフセット補正して移動させて実装することを特徴とする。
この特徴により、チップ外形サイズのばらつきを踏まえて、複数のチップ同士が接触しないように実装する効果が生まれる。
【００１７】
以下、本発明の回路部品の実装装置及び回路部品の実装方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の構成を示す構成図である。
但し、同図では、本実装装置を回路部品の実装に使用する使用方法も示している。
同図に示す本実施形態に係る回路部品の実装装置は、上面にチップが実装される基板２と、実装前のチップが置かれるチップテーブル３と、XY方向に水平移動可能な移動テーブル４と、対象物を位置認識するためのカメラ５と、昇降機構に装着されているヘッド６と、基板２を固定するステージ７と、ヘッド６の下部に装着された熱圧着ツール８と、制御部２０と、を備える。
制御部２０は、演算領域２０ａと、記憶領域２０ｂと、画像処理領域２０ｃと、を備えて構成される。
なお、図１において、符号１ａは１番目に実装するチップであり、符号１ｂは２番目に実装するチップである。
【００１８】
以下、図１に示す本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の機能を説明する。
１番目に実装するチップ１ａ、２番目に実装するチップ１ｂは、各々複数の電極（チップ側電極）が形成された面を上向きにした状態でチップテーブル３上に置かれる。即ち、前記の各チップは、チップテーブル３上に複数配列されている。
基板２は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でステージ７上に配列される。基板２の上面に前記の各チップが配置されて実装されることになる。
チップテーブル３は、前記の各チップを置いた状態で移動テーブル４上に固定されている。
移動テーブル４は、移動機構（図示は省略）に装着されており、XY方向に水平移動可能である。移動テーブル４の上にはチップテーブル３とステージ７が固定されている。
カメラ５は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ヘッド６に固定されている。
【００１９】
ヘッド６は昇降機構（図示は省略）に装着されており、上下方向に移動可能であり、昇降機構の駆動によりステージ７に対して接離する。また、ヘッド６には吸引機構及び加熱機構（いずれも図示は省略）が備えられており、ヘッド６の下部に装着された熱圧着ツール８に吸着された前記の各チップを基板２に加熱押圧して実装する機能を有している。
ステージ７は、基板２を吸着固定するための台座である。
移動テーブル４の移動機構、ヘッド６の昇降機構、カメラ５、ヘッド６の吸引機構、及びヘッド６の加熱機構等の各駆動部は、制御部２０との間で通信可能に接続されており、制御部２０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
【００２０】
制御部２０の演算領域２０ａは、記憶領域２０ｂに予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて、本実装装置の前記各駆動部の駆動量（移動距離）や、駆動時間等を演算する。また、画像処理領域２０ｃにおける位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算し、前記の各駆動部を制御して前記各チップや基板５の位置決めを行なう。
制御部２０の画像処理領域２０ｃは、カメラ５により撮像された撮影対象物（ここでは前記の各チップ）の画像を処理して該撮影対象物の位置認識を行なう。演算領域２０ａは、この位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算する。撮影対象物は、画像処理領域２０ｃにおいて、カメラ５により撮影された画像をパターン認識による解析を行なうことにより位置認識され、この位置認識結果は記憶領域２０ｂに記憶される。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の他の構成を示す構成図である。
但し、同図では、本実装装置を回路部品の実装に使用する使用方法も示している。
同図に示す本実施形態に係る回路部品の実装装置は、上面にチップが実装される基板３２と、実装前のチップが置かれるチップテーブル３３と、XY方向に水平移動可能な移動テーブル３４と、対象物を位置認識するためのカメラ３５及びカメラ３９と、昇降機構に装着されているヘッド３６と、基板３２を固定するステージ３７と、ヘッド３６の下部に装着された熱圧着ツール３８と、制御部４０と、を備える。
制御部４０は、演算領域４０ａと、記憶領域４０ｂと、画像処理領域４０ｃと、を備えて構成される。
なお、図２において、符号３１ａは１番目に実装するチップであり、符号３１ｂは２番目に実装するチップである。
【００２２】
以下、図２に示す本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置の機能を説明する。
１番目に実装するチップ３１ａ、２番目に実装するチップ３１ｂは、各々複数の電極（チップ側電極）が形成された面を上向きにした状態でチップテーブル３３上に置かれる。即ち、前記の各チップは、チップテーブル３３上に複数配列されている。
基板３２は、複数の電極（基板側電極）が形成された面を上向きにした状態でステージ３７上に配列される。基板３２の上面に前記の各チップが配置されて実装されることになる。
チップテーブル３３は、前記の各チップを置いた状態で移動テーブル３４上に固定されている。
移動テーブル３４は、移動機構（図示は省略）に装着されており、XY方向に水平移動可能であり、その上にはチップテーブル３３とステージ３７が固定されている。
カメラ３５は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ステージ３７に固定されている。
カメラ３９は対象物（ここでは前記の各チップ）を位置認識するための撮像を行う撮像装置であり、ヘッド３６に固定されている。
【００２３】
ヘッド３６は昇降機構（図示は省略）に装着されており、上下方向に移動可能であり、昇降機構の駆動によりステージ３７に対して接離する。また、ヘッド３６には吸引機構及び加熱機構（いずれも図示は省略）が備えられており、ヘッド３６の下部に装着された熱圧着ツール３８に吸着された前記の各チップを基板３２に加熱押圧して実装する機能を有している。
ステージ３７は、基板３２を吸着固定するための台座である。
移動テーブル４の移動機構、ヘッド３６の昇降機構、カメラ３５及びカメラ３９、ヘッド６の吸引機構、及びヘッド６の加熱機構等の各駆動部は、制御部４０との間で通信可能に接続されており、制御部４０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
移動テーブル３４、ヘッド３６、前記の昇降機構、カメラ３５、カメラ３９、前記の吸引機構及び加熱機構等の各駆動部は制御部４０との間で通信可能に接続されており、制御部４０から送信される制御信号に基づいて動作が制御される。
【００２４】
制御部４０の演算領域４０ａは、記憶領域４０ｂに予め記憶された制御プログラムや各種データに基づいて、本実装装置の前記各駆動部の駆動量（移動距離）や、駆動時間等を演算する。また、画像処理領域４０ｃにおける位置認識結果に基づいて移動テーブル４の移動量を演算し、前記の各駆動部を制御して前記各チップや基板３５の位置決めを行なう。
制御部４０の画像処理領域４０ｃは、カメラ３５により撮像された撮影対象物（ここでは前記の各チップ）の画像を処理して該撮影対象物の位置認識を行なう。演算領域４０ａは、この位置認識結果に基づいて移動テーブル３４の移動量を演算する。撮影対象物は、画像処理領域４０ｃにおいて、カメラ３５により撮影された画像をパターン認識による解析を行なうことにより位置認識され、この位置認識結果は記憶領域４０ｂに記憶される。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係る回路部品の実装装置を用いて回路部品を実装した後の基板２とチップ１ａ，１ｂの配置を示す説明図である。
同図に示すように、チップ１ａ，１ｂは、互いに接触しないように基板２上に実装されている。
【００２６】
（動作の説明）
図４は、図１，２に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を示すフローチャート図である。
以下の動作の説明では、距離（x1-x2）を、初期の実装予定箇所に各々配置された２つのチップの中心間の距離（設計段階で予め求められている距離であり、即ち所定の距離である）とし、距離α（以下、単に「α」と記載する）を、１番目に実装するチップの中心と該中心に最も遠い端部（以下、単に「端部」と略称する）との間の距離とし、距離β（以下、単に「β」と記載する）を、２番目に実装するチップの中心とその端部との間の距離とする。
なお、x1-x2＞α+βのときはチップ同士が接触せず、x1-x2≦α+βのときにはチップ同士が接触することになる。
以下、図１を参照しながら、図４に示すフローチャート図を用いて、図１に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作を説明する。
【００２７】
（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して、移動テーブル４を移動させ、カメラ５の位置が、チップテーブル３上に載置された複数のチップのうち１番目に実装されるチップ１ａの上方を撮影できる位置となるようにする。
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、制御部２０は、ヘッド６の昇降機構を制御し、チップ１ａをカメラ５を介してチップ１ａの上方から撮像する。撮像されたチップ１ａの画像は、制御部２０の画像処理領域２０ｃに送出される。
【００２８】
（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、制御部２０の演算領域２０ａは、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ１ａを認識すると共に、チップ１ａの位置及び外形サイズを取得する。また、演算領域２０ａは、この結果を用いて、１番目に実装するチップ１ａの中心と端部との距離αを演算する。さらに、演算領域２０ａは、チップ１ａの前記の位置及び外形サイズに基づいて、ヘッド６とチップ１ａとを位置合わせするための移動テーブル４の移動量を演算する。
（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４を移動させ、また、ヘッド６の昇降機構を介して熱圧着ツール８を下降させ、ヘッド６の吸引機構を使用してチップ１ａを吸着する。
【００２９】
（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、制御部２０は、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４を再び移動させて、熱圧着ツール８に吸着されたチップ１ａの鉛直下方に、基板２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール８を下降させてチップ１ａを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、チップ１ａが基板２に実装される。実装されたチップ１ａをカメラ５で撮像する。その後、演算領域２０ａを介して、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、実装されたチップ１ａを認識すると共に、チップ１ａの実装位置を取得し、該実装位置情報を記憶領域２０ｂに格納する。
【００３０】
図示は省略するが、この後、制御部２０は、２番目に実装するチップ１ｂに対しても、上記のステップＳ１〜Ｓ５と同様のステップを適用し、チップテーブル３上でのチップ１ｂの画像をカメラ５を用いて撮像し、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングによりチップ１ａを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得し、実装位置への位置付けを行って、該実装位置情報を記憶領域２０ｂに格納する。但し、この段階では、ステップＳ５においては、チップ１ｂを、基板２上に設定された実装箇所に位置決めすると共に、熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載するまでの動作とし、チップ１ｂの実装は未だ行わない。
【００３１】
（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、制御部２０の演算領域２０ａは、前記の各実装箇所情報に基づいて、実装されたチップ１ａ及び２番目に実装するチップ１ｂのエッジ位置（即ち、中心と端部の位置）を、それぞれ取得し、１番目に実装するチップ１ａの中心と端部との距離α、及び２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βを、それぞれ演算する。
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、制御部２０の演算領域２０ａは、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触するか否かを検証し、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触する場合はステップＳ８に移り、既に実装されたチップ１ａと、２番目に実装するチップ１ｂとが、互いに接触しない場合はステップＳ１０に進む。
【００３２】
以下、前記の検証方法について説明する。
上記の検証は、前記の各実装箇所情報に基づいてなされ、搭載精度・外形サイズを含めて上記チップ同士が接触するか否かを制御部２０の演算領域２０ａで演算する。チップ中心同士の距離（＝x1-x2 ）が、実装済の１番目のチップ１ａの中心と端部との距離αと、２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βの和より大きい場合は上記チップ同士は接触しないものと判断され、他方、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が、実装済の１番目のチップ１ａの中心と端部との距離αと、２番目に実装するチップ１ｂの中心と端部との距離βの和よりも大きくない場合は上記チップ同士は接触するものと判断する。
【００３３】
（ステップＳ８）
ステップＳ８では、制御部２０は、チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α+β））以上の距離を演算領域２０ａを介して計算し、移動テーブル４の移動機構を介して移動テーブル４をオフセット補正して移動させる。
（ステップＳ９）
ステップＳ９では、制御部２０は、熱圧着ツール８に吸着されたチップ１ｂの鉛直下方に、基板２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、上記のオフセット補正がなされた位置でチップ１ｂが基板２に実装される。その後、実装されたチップ１ｂをカメラ５で撮像し、予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングによりチップ１ｂを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００３４】
（ステップＳ１０）
ステップＳ１０では、制御部２０は、熱圧着ツール８を下降させてチップ１ｂを基板２に搭載し、ヘッド６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド６の昇降機構を介して押圧する。これにより、計画されていた所定の位置のままでチップ１ｂが基板２に実装される。その後、実装されたチップ１ｂをカメラ５で撮像し、記憶領域２０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ１ｂを認識すると共に、チップ１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
なお、ステップＳ７及びステップＳ８の処理において、チップ１ａ以外に、既に実装されている他のチップが存在する場合は、チップ１ｂが、この他のチップとも接触しないように考慮する。
【００３５】
以下、図２を参照しながら、図４に示すフローチャート図を用いて、図２に示す回路部品の実装装置の制御部４０の動作を説明する。
（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して、移動テーブル３４を移動させ、カメラ３５の位置が、チップテーブル３３上に載置された複数のチップのうち１番目に実装されるチップ３１ａの上方を撮影できる位置となるようにする。
（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、制御部４０は、ヘッド３６の昇降機構を制御し、チップ３１ａをカメラ３９を介してチップ３１ａの上方から撮像する。撮像されたチップ３１ａの画像は、制御部４０の画像処理領域４０ｃに送出される。
【００３６】
（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、制御部４０の演算領域４０ａは、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ａを認識すると共に、チップ３１ａの位置及び外形サイズを取得する。また、演算領域４０ａは、この認識結果を用いて、１番目に実装するチップ３１ａの中心と端部との距離αを演算する。さらに、演算領域４０ａは、チップ３１ａの前記の位置及び外形サイズに基づいて、ヘッド３６とチップ３１ａとを位置合わせするための移動テーブル３４の移動量を演算する。
（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４を移動させ、また、ヘッド３６の昇降機構を介して熱圧着ツール３８を下降させ、ヘッド３６の吸引機構を使用してチップ３１ａを吸着する。
【００３７】
（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、制御部４０は、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４を再び移動させて、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ａの鉛直下方に、基板３２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ａを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、チップ３１ａが基板３２に実装される。実装されたチップ３１ａをカメラ３９で撮像する。その後、演算領域４０ａを介して、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、実装されたチップ３１ａを認識すると共に、チップ３１ａの実装位置を取得し、該実装位置情報を記憶領域４０ｂに格納する。
【００３８】
図示は省略するが、この後、制御部４０は、２番目に実装するチップ３１ｂに対しても、上記のステップＳ１〜Ｓ５と同様のステップを適用し、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ｂの画像をカメラ３５を用いて下から撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得し、実装位置への位置付けを行って、該実装位置情報を記憶領域４０ｂに格納する。但し、この段階では、ステップＳ５においては、チップ３１ｂを、基板３２上に設定された実装箇所に位置決めすると共に、熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載するまでの動作とし、チップ３１ｂの実装は未だ行わない。
【００３９】
（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、制御部４０の演算領域４０ａは、前記の各実装箇所情報に基づいて、実装されたチップ３１ａ及び２番目に実装するチップ３１ｂのエッジ位置（即ち、中心と端部の位置）を、それぞれ取得し、１番目に実装するチップ３１ａの中心と端部との距離α、及び２番目に実装するチップ３１ｂの中心と端部との距離βを、それぞれ演算する。
（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、制御部４０の演算領域４０ａは、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触するか否かを検証し、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触する場合はステップＳ８に移り、既に実装されたチップ３１ａと、２番目に実装するチップ３１ｂとが、互いに接触しない場合はステップＳ１０に進む。
なお、前記の検証方法については、図１に示す回路部品の実装装置の制御部２０の動作で説明した検証方法のとおりである。
【００４０】
（ステップＳ８）
ステップＳ８では、制御部４０は、チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α+β））以上の距離を演算領域４０ａを介して計算し、移動テーブル３４の移動機構を介して移動テーブル３４をオフセット補正して移動させる。
（ステップＳ９）
ステップＳ９では、制御部４０は、熱圧着ツール３８に吸着されたチップ３１ｂの鉛直下方に、基板３２上に設定された実装箇所を位置決めする。熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、上記のオフセット補正がなされた位置でチップ３１ｂが基板３２に実装される。その後、実装されたチップ３１ｂをカメラ３５で撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００４１】
（ステップＳ１０）
ステップＳ１０では、制御部４０は、熱圧着ツール３８を下降させてチップ３１ｂを基板３２に搭載し、ヘッド３６の加熱機構を使用して加熱すると共にヘッド３６の昇降機構を介して押圧する。これにより、計画されていた所定の位置のままでチップ３１ｂが基板３２に実装される。その後、実装されたチップ３１ｂをカメラ３５で撮像し、記憶領域４０ｂに予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、チップ３１ｂを認識すると共に、チップ３１ｂの位置及び外形サイズを取得する（これらの情報は、さらに他のチップを実装する際に参照される）。これにより、処理を終了するか、またはステップＳ１に戻って、さらに他のチップの実装を行う。
【００４２】
なお、ステップＳ７及びステップＳ８の処理において、チップ３１ａ以外に、既に実装されている他のチップが存在する場合は、チップ３１ｂが、この他のチップとも接触しないように考慮するものとする。
また、図２に示す回路部品の実装装置の制御部４０の動作については、必ずしも図４に示すフローチャートの手順に従う必要はなく、例えば、チップ３１ａに対する処理とチップ３１ｂに対する処理とは、互いに入れ換えることが可能である。また、前記２つの処理の実行順序も入れ換えることが可能である。
【００４３】
図５は、マーク付のチップの１例を示す説明図である。
同図に示すチップの場合、左上と右下の各コーナー部に黒塗りの鍵括弧がマークされている。
図６は、角度補正を行って実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
同図に示す両チップは、角度補正がなされて両チップとも長辺がＸ軸方向に揃っているので、αはチップの中心（X1,Y1）からチップ右端までの距離となり、βはチップの中心（X2,Y2）からチップ左端までの距離となるので、両中心間の距離は（X1−X2）となる。
図７は、角度補正を行わずに実装する場合のチップ同士の接触の判定例を示す説明図である。
同図に示す両チップは、角度補正がなされず、両チップとも長辺がＸ軸方向に揃っていないので、この例ではαはチップの中心（X1,Y1）からチップの右上角までの距離となり、βはチップの中心（X2,Y2）からチップの左上角までの距離となるが、この場合も、両中心間の距離は（X1−X2）としてよい。
【００４４】
（他の実施形態）
チップテーブルへのチップの供給は手動でもよいし、チップ供給部でも構わない。
ステージへの基板の供給は手動でもよいし、基板供給部でも構わない。
また、チップの外形を認識し所定の大きさ以上のチップだと判別した場合は、そのチップの実装を中止してもよい。この場合、アラームを発生し、作業者にその旨を伝えてもよい。
また、チップの外形だけではなく、チップのマークをパターンマッチングさせてもよい。カメラの視野にチップが全て入りきらない場合は、外形もしくはマークを２回撮像してもよい。この場合、カメラは移動して対角の外形もしくはマークを撮像する。２つのマーク位置からチップの中心を算出する。
【００４５】
さらに、実装装置にθ補正がない場合は、例えば、図７に示すように、１番目に実装するチップの中心と角との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と角との間の距離β'の和と、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）とを比較して、搭載位置を演算してもよい。
この場合、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が１番目に実装するチップの中心と角との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と角との間の距離β'の和より大きい場合、即ち、両チップが接触しない場合は、２番目のチップを所定の実装位置に維持したままとする。
【００４６】
他方、この場合、チップ中心同士の距離（＝x1-x2）が、１番目に実装するチップの中心と端部との間の距離α'と２番目に実装するチップの中心と端部との間の距離β'の和以下の場合、即ち、両チップが接触する場合は、該チップ同士の接触量（＝（x1-x2）−（α'+β'））以上の距離をオフセット補正して移動させて実装するものとする。
また、前述のチップのマークの認識には、Ｘ線撮像装置や赤外線顕微鏡等を用いてもよい。さらに、上向きカメラと下向きカメラを有する上下２視野カメラを用いてもよい。
また、移動テーブル４上にチップテーブル３とステージ７とが固定されXY方向に稼動されているが、ヘッド６が移動テーブルに固定されヘッドがXY方向に稼動してもよい。
また、２番目のチップの外形サイズを認識した時点で、搭載精度・外形サイズを含めてチップ同士が接触しないチップ搭載位置を制御部２０の演算領域２０ｂで演算し、オフセット補正して移動させて実装してもよい。
【００４７】
また、接合品質向上を目的として窒素雰囲気中で実装してもよい。
さらに、実装工法としては、加熱押圧するだけでなく、超音波振動でもレーザー加熱でもよい。
また、モーターのエンコーダーを読み取ることでチップの実装位置を認識してもよい。 なお、本発明に係る回路部品の実装装置の各構成要素の処理の少なくとも一部をコンピュータ制御により実行するものとし、かつ、上記処理を、図４のフローチャートで示した手順によりコンピュータに実行せしめるプログラムは、半導体メモリを始め、ＣＤ−ＲＯＭや磁気テープなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配付してもよい。そして、少なくともマイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ、汎用コンピュータを範疇に含むコンピュータが、上記の記録媒体から上記プログラムを読み出して、実行するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、回路部品の実装装置の構築に適用可能であり、特に、基板上に設定された複数の実装箇所に、例えば、チップと呼称される半導体集積回路等を、チップ同士を接触させないで実装するための回路部品の実装装置に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，３１ａ １番目に実装するチップ
１ｂ，３１ｂ ２番目に実装するチップ
２，３２ 基板
３，３３ チップテーブル
４，３４ 移動テーブル
５，３５，３９ カメラ
６，３６ ヘッド
７，３７ ステージ
８，３８ 熱圧着ツール
２０，４０ 制御部
２０ａ，４０ａ 演算領域
２０ｂ，４０ｂ 記憶領域
２０ｃ，４０ｃ 画像処理領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの回路部品の各々について、その中心と、該中心から最も遠い端部との間の距離を計測する計測手段と、
載置台に置かれた前記２つの回路部品を、実装予定箇所に各々配置させる配置手段と、
前記２つの回路部品のうち、任意の一方の回路部品を該回路部品の実装予定箇所に実装する第１の実装手段と、
前記計測手段による計測結果と、実装予定箇所に各々配置された前記２つの回路部品の所定の中心間の距離とに基づいて、前記２つの回路部品の前記端部間の距離を演算する演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいて前記２つの回路部品が接触するか否かを判断する接触判定手段と、
前記接触判定手段の判定結果により、前記２つの回路部品が接触する場合は未実装の方の回路部品を移動させて、前記実装済の回路部品と接触しない位置に位置決めする補正手段と、
前記補正手段により位置決めされた前記回路部品を、該位置決めされた位置で実装する第２の実装手段と、
を備えたことを特徴とする回路部品の実装装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記２つの回路部品の各々をカメラで撮影した撮像に基づいて、予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、前記２つの回路部品の各々を認識すると共に、前記２つの回路部品の各々の外形を認識し、該認識結果に基づいて前記の中心から最も遠い端部との間の距離を各々取得することを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項３】
前記カメラの設置台数を１以上としたことを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項４】
前記カメラの設置台数を複数とする場合は、少なくとも１台のカメラは、前記２つの回路部品の一方を上方から撮影し、少なくとも１台の他のカメラは前記回路部品の他方を下方から撮影するものであることを特徴とする請求項３記載の回路部品の実装装置。
【請求項５】
前記配置手段は、前記認識結果に基づいて前記２つの回路部品の各々の前記認識地点での位置を取得し、該位置に基づいて前記２つの回路部品の各々の実装予定箇所までの移動量を各々計算することを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項６】
前記補正手段により移動される前記未実装の回路部品の補正の移動量は、前記の中心から最も遠い端部との間の距離と、前記２つの回路部品の前記所定の中心間の距離とに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項７】
前記の予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングは、当該回路部品の外形、若しくは当該回路部品のマークをパターンマッチング対象として実行されることを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項８】
前記実装手段は、前記回路部品を、前記実装箇所に搭載して加熱すると共に押圧する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項９】
前記接触判定手段は、前記２つの回路部品以外で既に実装済の他の回路部品が存在する場合は、前記未実装の方の回路部品と前記実装済の他の回路部品との接触も判定し、前記補正手段は、前記接触判定手段により、前記未実装の方の回路部品が前記実装済の他の回路部品と接触すると判定された場合は、前記未実装の方の回路部品を移動させて、前記未実装の方の回路部品が、前記実装済の他の回路部品とも接触しない位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項１０】
前記回路部品は、半導体集積回路を含むチップであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路部品の実装装置。
【請求項１】
２つの回路部品の各々について、その中心と、該中心から最も遠い端部との間の距離を計測する計測手段と、
載置台に置かれた前記２つの回路部品を、実装予定箇所に各々配置させる配置手段と、
前記２つの回路部品のうち、任意の一方の回路部品を該回路部品の実装予定箇所に実装する第１の実装手段と、
前記計測手段による計測結果と、実装予定箇所に各々配置された前記２つの回路部品の所定の中心間の距離とに基づいて、前記２つの回路部品の前記端部間の距離を演算する演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいて前記２つの回路部品が接触するか否かを判断する接触判定手段と、
前記接触判定手段の判定結果により、前記２つの回路部品が接触する場合は未実装の方の回路部品を移動させて、前記実装済の回路部品と接触しない位置に位置決めする補正手段と、
前記補正手段により位置決めされた前記回路部品を、該位置決めされた位置で実装する第２の実装手段と、
を備えたことを特徴とする回路部品の実装装置。
【請求項２】
前記計測手段は、前記２つの回路部品の各々をカメラで撮影した撮像に基づいて、予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングにより、前記２つの回路部品の各々を認識すると共に、前記２つの回路部品の各々の外形を認識し、該認識結果に基づいて前記の中心から最も遠い端部との間の距離を各々取得することを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項３】
前記カメラの設置台数を１以上としたことを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項４】
前記カメラの設置台数を複数とする場合は、少なくとも１台のカメラは、前記２つの回路部品の一方を上方から撮影し、少なくとも１台の他のカメラは前記回路部品の他方を下方から撮影するものであることを特徴とする請求項３記載の回路部品の実装装置。
【請求項５】
前記配置手段は、前記認識結果に基づいて前記２つの回路部品の各々の前記認識地点での位置を取得し、該位置に基づいて前記２つの回路部品の各々の実装予定箇所までの移動量を各々計算することを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項６】
前記補正手段により移動される前記未実装の回路部品の補正の移動量は、前記の中心から最も遠い端部との間の距離と、前記２つの回路部品の前記所定の中心間の距離とに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項７】
前記の予め記憶されている所定の回路部品パターンとのパターンマッチングは、当該回路部品の外形、若しくは当該回路部品のマークをパターンマッチング対象として実行されることを特徴とする請求項２記載の回路部品の実装装置。
【請求項８】
前記実装手段は、前記回路部品を、前記実装箇所に搭載して加熱すると共に押圧する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項９】
前記接触判定手段は、前記２つの回路部品以外で既に実装済の他の回路部品が存在する場合は、前記未実装の方の回路部品と前記実装済の他の回路部品との接触も判定し、前記補正手段は、前記接触判定手段により、前記未実装の方の回路部品が前記実装済の他の回路部品と接触すると判定された場合は、前記未実装の方の回路部品を移動させて、前記未実装の方の回路部品が、前記実装済の他の回路部品とも接触しない位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記載の回路部品の実装装置。
【請求項１０】
前記回路部品は、半導体集積回路を含むチップであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路部品の実装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８１６７５（Ｐ２０１１−１８１６７５Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４３２４（Ｐ２０１０−４４３２４）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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