接合対象物のアライメント方法、これを用いた部品接合方法および部品接合装置
【課題】接合部品と被接合部品との相互間で高精度にアライメントを行うことができる接合対象物のアライメント方法等を提供することを課題としている。
【解決手段】接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態で、第１画像認識カメラ１１により、アライメントマスクＭの基準マークＭａ, Ｍａおよび接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａ,Ａａを同時に位置認識する第１認識工程と、第２画像認識カメラ１２により、基準マークＭａ, Ｍａを位置認識する第２認識工程と、アライメントマスクＭに代えて被接合ワークＢを導入し、第２画像認識カメラ１２により、被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａを位置認識する第３認識工程と、これら認識結果に基づいて、接合ワークＡと被接合ワークＢとの位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、位置補正工程と、を備えたものである。
【解決手段】接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態で、第１画像認識カメラ１１により、アライメントマスクＭの基準マークＭａ, Ｍａおよび接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａ,Ａａを同時に位置認識する第１認識工程と、第２画像認識カメラ１２により、基準マークＭａ, Ｍａを位置認識する第２認識工程と、アライメントマスクＭに代えて被接合ワークＢを導入し、第２画像認識カメラ１２により、被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａを位置認識する第３認識工程と、これら認識結果に基づいて、接合ワークＡと被接合ワークＢとの位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、位置補正工程と、を備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として不透明な接合部品と被接合部品とをアライメントとする接合対象物のアライメント方法、これを用いた部品接合方法および部品接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の接合対象物のアライメント方法として、半導体チップをこれがボンディングされる基板に位置合せするものが知られている（特許文献１参照）。このアライメント方法（位置合わせ方法）は、ボンディングステージ上にセットした基板に、上側から基板認識カメラを臨ませて基板を画像認識すると共に、ボンディングツールに吸着した半導体チップを、上側から固定的に配置した半導体認識カメラに臨ませて半導体チップを画像認識し、これら基板の認識結果と半導体チップの認識結果とを合成して、基板に対する半導体チップの位置補正量を求め、この位置補正量に基づいて、半導体チップを基板に位置合せするようになっている。
【特許文献１】特開平９−２３２３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、従来のアライメント方法では、例え高精度に位置補正量を求めても、半導体認識カメラの位置からボンディングステージに移動するボンディングツールの機械的な移動精度により、高精度のアライメントに限界が生ずる問題があった。また、基板に半導体チップをボンディングする場合に、一定の押圧力が作用し、この押圧力によりアライメント精度が損なわれる問題があった。
【０００４】
本発明は、移動系の機械精度に関係なく、接合部品と被接合部品との相互間で高精度にアライメントを行うことができる接合対象物のアライメント方法、これを用いた部品接合方法および部品接合装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の接合対象物のアライメント方法は、第１画像認識手段および第２画像認識手段と、透光性のアライメントマスクとを用い、重ね合せ且つ押圧した状態で接合される接合部品と被接合部品とを、アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントする接合対象物のアライメント方法であって、接合部品を、上側からアライメントマスクに重ね合せ且つ押圧した状態で、第１画像認識手段により、下面側からアライメントマスクの基準マークおよび接合部品の接合位置決め基準を同時に位置認識する第１認識工程と、接合部品を上昇させ後、第２画像認識手段により、上面側からアライメントマスクの基準マークを位置認識する第２認識工程と、アライメントマスクの位置に、アライメントマスクに代えて被接合部品を導入し、第２画像認識手段により、上面側から被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する第３認識工程と、第１認識工程の認識結果、第２認識工程の認識結果および第３認識工程の認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、取得した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品とを相対的に位置補正する位置補正工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、第１認識工程、第２認識工程および第３認識工程が、接合部品を被接合部品に接合する接合位置で実施されることが、好ましい。
【０００７】
これらの場合、接合部品と被接合部品とは、いずれも不透明であることが好ましい。
【０００８】
一方、本発明の部品接合装置は、透光性のアライメントマスクを介して接合部品と被接合部品とを、アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントした後、接合部品を被接合部品に重ね合せ押圧した状態で接合する部品接合装置であって、接合姿勢の接合部品を保持する保持ヘッドと、保持ヘッドを介して、接合部品を接合位置と上昇待機位置との間で昇降させると共に接合位置において接合部品を被接合部品に押圧する昇降機構と、接合姿勢の被接合部品とアライメントマスクとがそれぞれセットされると共に、セットした被接合部品およびアライメントマスクをそれぞれ接合位置と移動待機位置との間で水平方向に交互に移動させる移動テーブルと、接合位置に移動したアライメントマスクの基準マーク、および接合位置に移動した接合部品の接合位置決め基準を、アライメントマスクの下面側からそれぞれ画像認識する第１画像認識手段と、接合位置に移動したアライメントマスクの基準マーク、および接合位置に移動した被接合部品の被接合位置決め基準を、それぞれ画像認識すると共に、接合位置の直上位置と退避位置との間で水平方向に移動自在に構成された第２画像認識手段と、水平面内において、接合部品に対し被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、昇降機構、移動テーブル、第１画像認識手段、第２画像認識手段および補正手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、接合位置に移動させた接合部品を、接合位置に移動させたアライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、第１画像認識手段により、基準マークと接合位置決め基準とを同時に位置認識する第１認識動作と、接合部品を上昇待機位置に移動させた後、接合位置に移動させて第２画像認識手段により、基準マークを位置認識する第２認識動作と、アライメントマスクを移動待機位置に移動させると同時に被接合部品を接合位置に移動させ、前記第２画像認識手段により、被接合位置決め基準を位置認識する第３認識動作と、を実施し、第１認識動作の認識結果、第２認識動作の認識結果および第３認識動作の認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品とを位置補正することを特徴とする。
【０００９】
これらの構成によれば、第１認識工程（第１認識動作）において、接合部品をアライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、第１画像認識手段により、基準マークと接合位置決め基準とを同時に位置認識しているため、この認識結果に接合部品を被接合部品に接合する条件を反映させることができる。次に、第２認識工程（第２認識動作）において、第２画像認識手段により、再度アライメントマスクの基準マークを位置認識する。これにより、第１認識工程の認識結果である接合部品の位置を、第１画像認識手段の座標系から第２画像認識手段の座標系に移すことができる。次に、第３認識工程（第３認識動作）において、第２画像認識手段により、被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する。これにより、第２画像認識手段の座標系に被接合部品を位置を取り込むことができる。したがって、最終的に第２画像認識手段の認識結果に基づいて、接合部品の位置と被接合部品を位置との間の位置ずれ量を精度良く把握することができる。また、これらの認識作業が、接合部品を被接合部品に接合する接合位置で行われるため、アライメントにおいて、接合部品および被接合部品の移動系における機械的な移動精度の影響を受けることがない。このように、押圧状態で相互に接合される接合部品と被接合部品とを、高精度にアライメントすることができる。
【００１０】
これらの場合、基準マーク、接合位置決め基準および被接合位置決め基準は、いずも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成され、第１画像認識手段および第２画像認識手段は、いずれも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成されていることが、好ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、第１画像認識手段および第２画像認識手段による画像認識を短時間で簡単に行うことができると共に、キャリブレーションの狂いを抑制するができる。
【００１２】
本発明の部品接合方法は、上記した接合対象物のアライメント方法と、位置補正工程の後、接合部品を被接合部品に対し重ね合せ且つ押圧した状態で接合する接合工程と、を備えることが好ましい。
【００１３】
同様に、保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、制御手段は、接合部品と被接合部品とを位置補正した後、接合部品を被接合部品に重ね合せ押圧した状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、接合部品を被接合部品に接合することが、好ましい。
【００１４】
これらの構成によれば、高精度にアライメントした状態で、接合部品と被接合部品とを接合することができ、接合精度、ひいては接合対象物の歩留りを向上させることができる。
【００１５】
これらの場合、補正手段は、被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、移動テーブルが、Ｘ軸テーブルおよびＹ軸テーブルの一方を兼ねていることを特徴とする請求項５または６に記載の部品接合装置。
【００１６】
これらの構成によれば、高い接合精度を維持しつつ、装置の構造を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明のアライメント方法を適用した部品接合装置について説明する。この部品接合装置は、小型の液晶パネルに、異方性導電フィルム（ＡＦＣ）を介してフレキシブル基板（ＦＰＣ）を熱圧着により接合するものである。具体的には、液晶パネルおよびＡＦＣ付のフレキシブル基板をプリアライメントされた状態で給材し、装置上で両者をアライメントした後、液晶パネルの端子部に、フレキシブル基板のＡＦＣ付の端子部を重ねて熱圧着するものである。なお、説明を容易にするため以降の説明では、接合部材であるフレキシブル基板を接合ワーク、被接合部材である液晶パネルを被接合ワークと表示し、いずれも板状の部材として図示するものとする。
【００１８】
ここで、部品接合装置を説明する前に、接合ワーク、被接合ワークおよびアライメントマスクについて、簡単に説明する。図２に示すように、アライメントマスクＭは、石英ガラス等で構成された透明（透光性を有する）なガラスマスクであり、その上面（表面）には、相互に離間して一対の基準マークＭａが形成されている（同図（ａ）参照）。各基準マークＭａは、十字を為すように位置する４つのマーキングポイントＭｂで構成され、４つのマーキングポイントＭｂの中心位置（十字の中心位置）が実質上の基準マーク（基準点Ｍｃ）Ｍａとなる。同様に、接合ワークＡの下面には、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃに対応する、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａがマーキングされている（同図（ｂ）参照）。さらに、被接合ワークＢの上面には、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃに対応する、一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａがマーキングされている（同図（ｃ）参照）。
【００１９】
すなわち、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ同士と、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａ同士と、被接合ワークＢの一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａ同士とは、同一の離間距離を存して設けられている。この場合、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａは、接合ワークＡの下面、すなわち接合面に形成され、一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａは、被接合ワークＢの上面、すなわち接合面に形成されている。したがって、接合ワークＡを被接合ワークＢに重ね合わせ、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａと一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａとを合致させることで、接合ワークＡと被接合ワークＢとがアライメントされることになる。しかし、接合ワークＡおよび被接合ワークＢは、不透明な部材であり、接合ワークＡと被接合ワークＢとを重ね合わせて直接、アライメントすることが不可能なため、アライメントマスクＭを介在させてアライメントを行うようにしている。
【００２０】
図１に示すように、部品接合装置１は、接合ワークＡを吸着保持する保持ヘッド２と、保持ヘッド２を昇降させる昇降機構３と、アライメントマスクＭがセットされるマスクステージ４と、被接合ワークＢがセットされるθテーブル５と、θテーブル５が搭載されたＹ軸テーブル６と、これらマスクステージ４、θテーブル５およびＹ軸テーブル６を介して、アライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを横並びに搭載するＸ軸テーブル（移動テーブル）７と、装置の軸線上（保持ヘッド２および昇降機構３と同軸線上）において、Ｘ軸テーブル７の下側からアライメントマスクＭおよび接合ワークＡを撮像する一対の第１画像認識カメラ（一方のみ図示：第１画像認識手段）１１と、装置の側方から装置の軸線上に臨み、上側からアライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを撮像する一対の第２画像認識カメラ（一方のみ図示：第２画像認識手段）１２と、一対の第２画像認識カメラ１２を軸線上に進退自在に臨ませる進退動機構１３と、これら構成装置を統括制御する制御装置１４と、を備えている。
【００２１】
一対の第１画像認識カメラ１１は、上記の一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ等の離間距離と同一の離間距離を存して配設されている。同様に、一対の第２画像認識カメラ１２も、上記の一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ等の離間距離と同一の離間距離を存して配設されている。これにより、一方の基準マークＭａ、接合位置決め基準Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａが、一方の第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２で撮像され、他方の基準マークＭａ、接合位置決め基準Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａが、他方の第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２で撮像される。言うまでもないが、一対の第１画像認識カメラ１１同士および一対の第２画像認識カメラ１２同士は、それぞれ相互にキャリブレーションされている。
【００２２】
保持ヘッド２はいわゆる吸着ヘッドであり、図示では省略したが、ヒータおよびばねを内蔵している。保持ヘッド２は、吸着した接合ワークＡを被接合ワークＢに熱圧着するが、ばねにより圧着力が維持され、ヒータにより熱接合が行われる。昇降機構３は、保持ヘッド２を支持し、保持ヘッド２介して接合ワークＡを接合位置と上昇待機位置との間で昇降させる。詳細は後述するが、接合位置に移動した接合ワークＡは、アライメント時にはアライメントマスクＭに押圧され、接合時には被接合ワークＢに押圧される。また、接合ワークＡが上昇待機位置に移動した状態で、第２画像認識カメラ１２が接合位置の直上位置に側方から臨むようになっている。
【００２３】
マスクステージ４は、セットされたアライメントマスクＭの上面と、θテーブル５にセットされた被接合ワークＢの上面と、が同一水平面内に位置するように、アライメントマスクＭを支持している。すなわち、マスクステージ４は、基準マークＭａと被接合位置決め基準Ｂａとが、同一高さに位置するようにアライメントマスクＭを支持している。また、マスクステージ４には、下側から臨んだ第１画像認識カメラ１１が、アライメントマスクＭの基準マークＭａを撮像することができるように中央部にステージ開口２１が形成されている。
【００２４】
θテーブル５は、セットした被接合ワークＢを水平面内において微小角度回転させる。Ｙ軸テーブル６は、θテーブル５を介して、被接合ワークＢを水平面内のＹ軸方向に移動させる。同様に、Ｘ軸テーブル７は、θテーブル５およびＹ軸テーブル６を介して、被接合ワークＢを水平面内のＸ軸方向に移動させる。被接合ワークＢとアライメントマスクＭとは、Ｘ軸テーブル７上において、Ｘ軸方向に横並びにセットされており、Ｘ軸テーブル７は、被接合ワークＢおよびアライメントマスクＭを接合位置とそれぞれの移動待機位置との間で交互にＸ軸方向に移動させる。なお、図１は、被接合ワークＢが接合位置に、アライメントマスクＭが移動待機位置に移動した状態を表している。
【００２５】
一方、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互のアライメント（位置補正）は、接合ワークＡに対し被接合ワークＢを微小移動させることにより行われるが、この補正手段は、協働するθテーブル５、Ｙ軸テーブル６およびＸ軸テーブル７により構成されている。そして、Ｘ軸テーブル７には、マスクステージ４と同様に第１画像認識カメラ１１が基準マークＭａを撮像できるように、上記のステージ開口２１に合致するテーブル開口２２が形成されている。
【００２６】
各第１画像認識カメラ１１は、いわゆるＣＣＤカメラで構成され、Ｘ軸テーブル７の下方の軸線上において、上向きに且つ固定的に設けられている。詳細は後述するが、第１画像認識カメラ１１は、接合位置に移動したアライメントマスクＭに接合ワークＡを押圧した状態で、アライメントマスクＭの基準マークＭａおよび接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａを、下側から同時に位置認識する。接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態では、アライメントマスクＭの上面に形成した基準マークＭａと、接合ワークＡの下面に形成した接合位置決め基準Ａａとは同一水平面内に位置しており、第１画像認識カメラ１１は、基準マークＭａおよび接合位置決め基準Ａａを視野内に捉えてこれを撮像する。なお、接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧するときの押圧力は、熱圧着において、接合ワークＡを被接合ワークＢに押圧するときの押圧力と、同一とすることが好ましい。
【００２７】
各第２画像認識カメラ１２もＣＣＤカメラで構成され、進退動機構１３により上記の接合位置の直上位置と退避位置との間でＸ軸方向に移動自在に構成されている。 詳細は後述するが、第２画像認識カメラ１２は、接合位置にあるアライメントマスクＭの基準マークＭａおよび接合位置に移動した被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａを、上側から位置認識する。直上位置に移動した第２画像認識カメラ１２は、Ｘ軸テーブル７によりその直下に移動してくるアライメントマスクＭおよび被接合ワークＢに対し、個別に基準マークＭａおよび被接合位置決め基準Ｂａ視野内に捉えてこれを撮像する。なお、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２を単一のものとし、移動機構によりこれをＹ軸方向に移動させる構成としてもよい。
【００２８】
制御装置１４は、特に図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等により主要部が構成され、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２の他、保持ヘッド２、昇降機構３、θテーブル５、Ｙ軸テーブル６、Ｘ軸テーブル７および進退動機構１３の駆動を制御する。また、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２による認識結果から、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互の位置ずれ量を算出する。
【００２９】
次に、図３および図４を参照して、接合ワークＡと被接合ワークＢとのアライメント動作および接合動作について説明する。なお、このアライメント動作は、アライメントマスクＭが装置の軸線上（保持ヘッド２（接合ワークＡ）、昇降機構３および一対の第１画像認識カメラ１１と同軸線上）に臨むと共に、一対の第２画像認識カメラ１２が、軸線上から退避（退避位置）している状態から開始される。
【００３０】
まず、昇降機構３により保持ヘッド２を降下させて接合位置に移動すると共に、マスクステージ４上のアライメントマスクＭに接合ワークＡを押圧接触させる（図３（ａ））。アライメントマスクＭが接触する際、アライメントマスクＭの上面に位置する一対の基準マークＭａ,Ｍａと、接合ワークＡの下面に位置する一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａとがほぼ同一位置に位置し、一対の第１画像認識カメラ１１は、ステージ開口２１およびテーブル開口２２から、当該一対の基準マークＭａ,Ｍａおよび一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａを同時に画像認識する（第１画像認識工程）。図４（ａ）は、かかる際の画像認識結果の１例であり、各基準点Ｍｃに対し各接合位置決め基準Ａａが位置ズレしている。
【００３１】
次に、昇降機構３により、保持ヘッド２を上昇させて上昇待機位置に移動させた後、進退動機構１３により、一対の第２画像認識カメラ１２を軸線上に臨ませる（図３（ｂ））。これにより、一対の第２画像認識カメラ１２がアライメントマスクＭに臨み（直上位置）、アライメントマスクＭの一対の基準マークＭａ,Ｍａを撮像する（第２画像認識工程）。図４（ｂ）は、かかる際の画像認識結果の１例であり、第１画像認識カメラ１１で位置認識した一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａを、データ上において第２画像認識カメラ１２に取り込んだ状態（「＋」で表示）である。
【００３２】
その後、Ｘ軸テーブル７により、アライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを移動して、被接合ワークＢを軸線上に臨ませる（図３（ｃ））。この際、一対の第２画像認識カメラ１２が被接合ワークＢに臨み、被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａを撮像する（第３画像認識工程）。図４（ｃ）は、第２画像認識工程および第３画像認識工程に係る撮像画像を重ね合わせたものの１例である。
【００３３】
これら第１画像認識工程における第１画像認識カメラ１１の撮像画像と、第２画像認識工程および第３画像認識工程における第２画像認識カメラ１２の撮像画像に基づいて、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量を算出する。
【００３４】
まず、アライメントマスクＭの一対の基準マークＭａ,Ｍａを基準とし、第１画像認識工程における一対の第１画像認識カメラ１１の撮像画像と、第２画像認識工程および第３画像認識工程における一対の第２画像認識カメラ１２の撮像画像とを重ね合わせる（計算上の重ね合わせるのみで足りる）。図４（ｃ）に基づいて、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの中点と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの中点とのＸＹ軸方向の位置ずれ（ΔＸ,ΔＹ）が算出され、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの線分と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの線分との角度ずれ（Δθ）が算出される。この接合位置決め基準Ａａ,Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの位置ずれ量（ΔＸ,ΔＹ, Δθ）が、そのまま、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量となる。そのため、Ｘ軸テーブル７、Ｙ軸テーブル６およびθテーブル５により、被接合ワークＢを、当該位置ずれ量分（ＸＹθ方向で）位置補正する（アライメント）。
【００３５】
その後、進退動機構１３により、一対の第２画像認識カメラ１２を退避させた後、昇降機構３により、保持ヘッド２を降下させて、接合ワークＡを被接合ワークＢに押圧接触させ、また、内蔵するヒータにより熱圧着する（図４（ｄ））。これにより、接合ワークＡが被接合ワークＢに接合される。
【００３６】
なお、上記のアライメント処理は、１回の接合処理につき１回行うことが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態においては、位置補正の後、接合ワークＡと被接合ワークＢとを押圧接触させたが、接合ワークＡと被接合ワークＢを接触（もしくは押圧接触）させた状態で、位置補正を行うようにしてもよい。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、部品接合装置１上であってその接合位置において、アライメントマスクＭの基準マークＭａ、接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａおよび被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａを位置認識するようにし、且つ接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態で、位置認識するようにしている。すなわち、位置、環境および押圧条件等において熱圧着作業時と同一の条件で、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの位置認識を行うようにしている。このため、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互のアライメントを極めて高精度に行うことができる。また、このアライメント方法は、不透明のワークのアライメントに好適である。
【００３９】
なお、本実施形態では、フレキシブル基板と液晶パネルとの位置決めを例に説明したが、本願発明は、ＩＣチップと回路基板との位置決め（マウント）、インクジェットヘッドとキャリッジとの位置決め等に、適用できることはいうまでもない。したがって、熱圧着に限らず、紫外線硬化接着剤を用いた紫外線接合やはんだ接合等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態に係る部品接合装置の全体模式図である。
【図２】アライメントマスクの平面図（ａ）、接合ワークの裏面図（ｂ）および被接合ワーク（ｃ）の平面図である。
【図３】部品接合装置におけるアライメント動作を示す説明図である。
【図４】撮像結果を表した説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：部品接合装置、 ２：保持ヘッド、 ３：昇降機構、 ５：θテーブル、 ６：Ｙ軸テーブル、 ７；Ｘ軸テーブル、 １１：第１画像認識カメラ、 １２：第２画像認識カメラ、 １４：制御装置、 Ａ：接合ワーク、 Ａａ：接合位置決め基準、 Ｂ：被接合ワーク、 Ｂａ：被接合位置決め基準、 Ｍ：アライメントマスク、 Ｍａ：基準マーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として不透明な接合部品と被接合部品とをアライメントとする接合対象物のアライメント方法、これを用いた部品接合方法および部品接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の接合対象物のアライメント方法として、半導体チップをこれがボンディングされる基板に位置合せするものが知られている（特許文献１参照）。このアライメント方法（位置合わせ方法）は、ボンディングステージ上にセットした基板に、上側から基板認識カメラを臨ませて基板を画像認識すると共に、ボンディングツールに吸着した半導体チップを、上側から固定的に配置した半導体認識カメラに臨ませて半導体チップを画像認識し、これら基板の認識結果と半導体チップの認識結果とを合成して、基板に対する半導体チップの位置補正量を求め、この位置補正量に基づいて、半導体チップを基板に位置合せするようになっている。
【特許文献１】特開平９−２３２３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、従来のアライメント方法では、例え高精度に位置補正量を求めても、半導体認識カメラの位置からボンディングステージに移動するボンディングツールの機械的な移動精度により、高精度のアライメントに限界が生ずる問題があった。また、基板に半導体チップをボンディングする場合に、一定の押圧力が作用し、この押圧力によりアライメント精度が損なわれる問題があった。
【０００４】
本発明は、移動系の機械精度に関係なく、接合部品と被接合部品との相互間で高精度にアライメントを行うことができる接合対象物のアライメント方法、これを用いた部品接合方法および部品接合装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の接合対象物のアライメント方法は、第１画像認識手段および第２画像認識手段と、透光性のアライメントマスクとを用い、重ね合せ且つ押圧した状態で接合される接合部品と被接合部品とを、アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントする接合対象物のアライメント方法であって、接合部品を、上側からアライメントマスクに重ね合せ且つ押圧した状態で、第１画像認識手段により、下面側からアライメントマスクの基準マークおよび接合部品の接合位置決め基準を同時に位置認識する第１認識工程と、接合部品を上昇させ後、第２画像認識手段により、上面側からアライメントマスクの基準マークを位置認識する第２認識工程と、アライメントマスクの位置に、アライメントマスクに代えて被接合部品を導入し、第２画像認識手段により、上面側から被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する第３認識工程と、第１認識工程の認識結果、第２認識工程の認識結果および第３認識工程の認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、取得した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品とを相対的に位置補正する位置補正工程と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
この場合、第１認識工程、第２認識工程および第３認識工程が、接合部品を被接合部品に接合する接合位置で実施されることが、好ましい。
【０００７】
これらの場合、接合部品と被接合部品とは、いずれも不透明であることが好ましい。
【０００８】
一方、本発明の部品接合装置は、透光性のアライメントマスクを介して接合部品と被接合部品とを、アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントした後、接合部品を被接合部品に重ね合せ押圧した状態で接合する部品接合装置であって、接合姿勢の接合部品を保持する保持ヘッドと、保持ヘッドを介して、接合部品を接合位置と上昇待機位置との間で昇降させると共に接合位置において接合部品を被接合部品に押圧する昇降機構と、接合姿勢の被接合部品とアライメントマスクとがそれぞれセットされると共に、セットした被接合部品およびアライメントマスクをそれぞれ接合位置と移動待機位置との間で水平方向に交互に移動させる移動テーブルと、接合位置に移動したアライメントマスクの基準マーク、および接合位置に移動した接合部品の接合位置決め基準を、アライメントマスクの下面側からそれぞれ画像認識する第１画像認識手段と、接合位置に移動したアライメントマスクの基準マーク、および接合位置に移動した被接合部品の被接合位置決め基準を、それぞれ画像認識すると共に、接合位置の直上位置と退避位置との間で水平方向に移動自在に構成された第２画像認識手段と、水平面内において、接合部品に対し被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、昇降機構、移動テーブル、第１画像認識手段、第２画像認識手段および補正手段を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、接合位置に移動させた接合部品を、接合位置に移動させたアライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、第１画像認識手段により、基準マークと接合位置決め基準とを同時に位置認識する第１認識動作と、接合部品を上昇待機位置に移動させた後、接合位置に移動させて第２画像認識手段により、基準マークを位置認識する第２認識動作と、アライメントマスクを移動待機位置に移動させると同時に被接合部品を接合位置に移動させ、前記第２画像認識手段により、被接合位置決め基準を位置認識する第３認識動作と、を実施し、第１認識動作の認識結果、第２認識動作の認識結果および第３認識動作の認識結果に基づいて、接合位置決め基準と被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得し、取得した位置ずれ量に基づいて、接合部品と被接合部品とを位置補正することを特徴とする。
【０００９】
これらの構成によれば、第１認識工程（第１認識動作）において、接合部品をアライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、第１画像認識手段により、基準マークと接合位置決め基準とを同時に位置認識しているため、この認識結果に接合部品を被接合部品に接合する条件を反映させることができる。次に、第２認識工程（第２認識動作）において、第２画像認識手段により、再度アライメントマスクの基準マークを位置認識する。これにより、第１認識工程の認識結果である接合部品の位置を、第１画像認識手段の座標系から第２画像認識手段の座標系に移すことができる。次に、第３認識工程（第３認識動作）において、第２画像認識手段により、被接合部品の被接合位置決め基準を位置認識する。これにより、第２画像認識手段の座標系に被接合部品を位置を取り込むことができる。したがって、最終的に第２画像認識手段の認識結果に基づいて、接合部品の位置と被接合部品を位置との間の位置ずれ量を精度良く把握することができる。また、これらの認識作業が、接合部品を被接合部品に接合する接合位置で行われるため、アライメントにおいて、接合部品および被接合部品の移動系における機械的な移動精度の影響を受けることがない。このように、押圧状態で相互に接合される接合部品と被接合部品とを、高精度にアライメントすることができる。
【００１０】
これらの場合、基準マーク、接合位置決め基準および被接合位置決め基準は、いずも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成され、第１画像認識手段および第２画像認識手段は、いずれも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成されていることが、好ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、第１画像認識手段および第２画像認識手段による画像認識を短時間で簡単に行うことができると共に、キャリブレーションの狂いを抑制するができる。
【００１２】
本発明の部品接合方法は、上記した接合対象物のアライメント方法と、位置補正工程の後、接合部品を被接合部品に対し重ね合せ且つ押圧した状態で接合する接合工程と、を備えることが好ましい。
【００１３】
同様に、保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、制御手段は、接合部品と被接合部品とを位置補正した後、接合部品を被接合部品に重ね合せ押圧した状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、接合部品を被接合部品に接合することが、好ましい。
【００１４】
これらの構成によれば、高精度にアライメントした状態で、接合部品と被接合部品とを接合することができ、接合精度、ひいては接合対象物の歩留りを向上させることができる。
【００１５】
これらの場合、補正手段は、被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、移動テーブルが、Ｘ軸テーブルおよびＹ軸テーブルの一方を兼ねていることを特徴とする請求項５または６に記載の部品接合装置。
【００１６】
これらの構成によれば、高い接合精度を維持しつつ、装置の構造を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明のアライメント方法を適用した部品接合装置について説明する。この部品接合装置は、小型の液晶パネルに、異方性導電フィルム（ＡＦＣ）を介してフレキシブル基板（ＦＰＣ）を熱圧着により接合するものである。具体的には、液晶パネルおよびＡＦＣ付のフレキシブル基板をプリアライメントされた状態で給材し、装置上で両者をアライメントした後、液晶パネルの端子部に、フレキシブル基板のＡＦＣ付の端子部を重ねて熱圧着するものである。なお、説明を容易にするため以降の説明では、接合部材であるフレキシブル基板を接合ワーク、被接合部材である液晶パネルを被接合ワークと表示し、いずれも板状の部材として図示するものとする。
【００１８】
ここで、部品接合装置を説明する前に、接合ワーク、被接合ワークおよびアライメントマスクについて、簡単に説明する。図２に示すように、アライメントマスクＭは、石英ガラス等で構成された透明（透光性を有する）なガラスマスクであり、その上面（表面）には、相互に離間して一対の基準マークＭａが形成されている（同図（ａ）参照）。各基準マークＭａは、十字を為すように位置する４つのマーキングポイントＭｂで構成され、４つのマーキングポイントＭｂの中心位置（十字の中心位置）が実質上の基準マーク（基準点Ｍｃ）Ｍａとなる。同様に、接合ワークＡの下面には、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃに対応する、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａがマーキングされている（同図（ｂ）参照）。さらに、被接合ワークＢの上面には、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃに対応する、一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａがマーキングされている（同図（ｃ）参照）。
【００１９】
すなわち、アライメントマスクＭの一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ同士と、接合ワークＡの一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａ同士と、被接合ワークＢの一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａ同士とは、同一の離間距離を存して設けられている。この場合、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａは、接合ワークＡの下面、すなわち接合面に形成され、一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａは、被接合ワークＢの上面、すなわち接合面に形成されている。したがって、接合ワークＡを被接合ワークＢに重ね合わせ、一対の接合位置決め基準Ａａ，Ａａと一対の被接合位置決め基準Ｂａ，Ｂａとを合致させることで、接合ワークＡと被接合ワークＢとがアライメントされることになる。しかし、接合ワークＡおよび被接合ワークＢは、不透明な部材であり、接合ワークＡと被接合ワークＢとを重ね合わせて直接、アライメントすることが不可能なため、アライメントマスクＭを介在させてアライメントを行うようにしている。
【００２０】
図１に示すように、部品接合装置１は、接合ワークＡを吸着保持する保持ヘッド２と、保持ヘッド２を昇降させる昇降機構３と、アライメントマスクＭがセットされるマスクステージ４と、被接合ワークＢがセットされるθテーブル５と、θテーブル５が搭載されたＹ軸テーブル６と、これらマスクステージ４、θテーブル５およびＹ軸テーブル６を介して、アライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを横並びに搭載するＸ軸テーブル（移動テーブル）７と、装置の軸線上（保持ヘッド２および昇降機構３と同軸線上）において、Ｘ軸テーブル７の下側からアライメントマスクＭおよび接合ワークＡを撮像する一対の第１画像認識カメラ（一方のみ図示：第１画像認識手段）１１と、装置の側方から装置の軸線上に臨み、上側からアライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを撮像する一対の第２画像認識カメラ（一方のみ図示：第２画像認識手段）１２と、一対の第２画像認識カメラ１２を軸線上に進退自在に臨ませる進退動機構１３と、これら構成装置を統括制御する制御装置１４と、を備えている。
【００２１】
一対の第１画像認識カメラ１１は、上記の一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ等の離間距離と同一の離間距離を存して配設されている。同様に、一対の第２画像認識カメラ１２も、上記の一対の基準点Ｍｃ，Ｍｃ等の離間距離と同一の離間距離を存して配設されている。これにより、一方の基準マークＭａ、接合位置決め基準Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａが、一方の第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２で撮像され、他方の基準マークＭａ、接合位置決め基準Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａが、他方の第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２で撮像される。言うまでもないが、一対の第１画像認識カメラ１１同士および一対の第２画像認識カメラ１２同士は、それぞれ相互にキャリブレーションされている。
【００２２】
保持ヘッド２はいわゆる吸着ヘッドであり、図示では省略したが、ヒータおよびばねを内蔵している。保持ヘッド２は、吸着した接合ワークＡを被接合ワークＢに熱圧着するが、ばねにより圧着力が維持され、ヒータにより熱接合が行われる。昇降機構３は、保持ヘッド２を支持し、保持ヘッド２介して接合ワークＡを接合位置と上昇待機位置との間で昇降させる。詳細は後述するが、接合位置に移動した接合ワークＡは、アライメント時にはアライメントマスクＭに押圧され、接合時には被接合ワークＢに押圧される。また、接合ワークＡが上昇待機位置に移動した状態で、第２画像認識カメラ１２が接合位置の直上位置に側方から臨むようになっている。
【００２３】
マスクステージ４は、セットされたアライメントマスクＭの上面と、θテーブル５にセットされた被接合ワークＢの上面と、が同一水平面内に位置するように、アライメントマスクＭを支持している。すなわち、マスクステージ４は、基準マークＭａと被接合位置決め基準Ｂａとが、同一高さに位置するようにアライメントマスクＭを支持している。また、マスクステージ４には、下側から臨んだ第１画像認識カメラ１１が、アライメントマスクＭの基準マークＭａを撮像することができるように中央部にステージ開口２１が形成されている。
【００２４】
θテーブル５は、セットした被接合ワークＢを水平面内において微小角度回転させる。Ｙ軸テーブル６は、θテーブル５を介して、被接合ワークＢを水平面内のＹ軸方向に移動させる。同様に、Ｘ軸テーブル７は、θテーブル５およびＹ軸テーブル６を介して、被接合ワークＢを水平面内のＸ軸方向に移動させる。被接合ワークＢとアライメントマスクＭとは、Ｘ軸テーブル７上において、Ｘ軸方向に横並びにセットされており、Ｘ軸テーブル７は、被接合ワークＢおよびアライメントマスクＭを接合位置とそれぞれの移動待機位置との間で交互にＸ軸方向に移動させる。なお、図１は、被接合ワークＢが接合位置に、アライメントマスクＭが移動待機位置に移動した状態を表している。
【００２５】
一方、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互のアライメント（位置補正）は、接合ワークＡに対し被接合ワークＢを微小移動させることにより行われるが、この補正手段は、協働するθテーブル５、Ｙ軸テーブル６およびＸ軸テーブル７により構成されている。そして、Ｘ軸テーブル７には、マスクステージ４と同様に第１画像認識カメラ１１が基準マークＭａを撮像できるように、上記のステージ開口２１に合致するテーブル開口２２が形成されている。
【００２６】
各第１画像認識カメラ１１は、いわゆるＣＣＤカメラで構成され、Ｘ軸テーブル７の下方の軸線上において、上向きに且つ固定的に設けられている。詳細は後述するが、第１画像認識カメラ１１は、接合位置に移動したアライメントマスクＭに接合ワークＡを押圧した状態で、アライメントマスクＭの基準マークＭａおよび接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａを、下側から同時に位置認識する。接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態では、アライメントマスクＭの上面に形成した基準マークＭａと、接合ワークＡの下面に形成した接合位置決め基準Ａａとは同一水平面内に位置しており、第１画像認識カメラ１１は、基準マークＭａおよび接合位置決め基準Ａａを視野内に捉えてこれを撮像する。なお、接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧するときの押圧力は、熱圧着において、接合ワークＡを被接合ワークＢに押圧するときの押圧力と、同一とすることが好ましい。
【００２７】
各第２画像認識カメラ１２もＣＣＤカメラで構成され、進退動機構１３により上記の接合位置の直上位置と退避位置との間でＸ軸方向に移動自在に構成されている。 詳細は後述するが、第２画像認識カメラ１２は、接合位置にあるアライメントマスクＭの基準マークＭａおよび接合位置に移動した被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａを、上側から位置認識する。直上位置に移動した第２画像認識カメラ１２は、Ｘ軸テーブル７によりその直下に移動してくるアライメントマスクＭおよび被接合ワークＢに対し、個別に基準マークＭａおよび被接合位置決め基準Ｂａ視野内に捉えてこれを撮像する。なお、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２を単一のものとし、移動機構によりこれをＹ軸方向に移動させる構成としてもよい。
【００２８】
制御装置１４は、特に図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等により主要部が構成され、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２の他、保持ヘッド２、昇降機構３、θテーブル５、Ｙ軸テーブル６、Ｘ軸テーブル７および進退動機構１３の駆動を制御する。また、第１画像認識カメラ１１および第２画像認識カメラ１２による認識結果から、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互の位置ずれ量を算出する。
【００２９】
次に、図３および図４を参照して、接合ワークＡと被接合ワークＢとのアライメント動作および接合動作について説明する。なお、このアライメント動作は、アライメントマスクＭが装置の軸線上（保持ヘッド２（接合ワークＡ）、昇降機構３および一対の第１画像認識カメラ１１と同軸線上）に臨むと共に、一対の第２画像認識カメラ１２が、軸線上から退避（退避位置）している状態から開始される。
【００３０】
まず、昇降機構３により保持ヘッド２を降下させて接合位置に移動すると共に、マスクステージ４上のアライメントマスクＭに接合ワークＡを押圧接触させる（図３（ａ））。アライメントマスクＭが接触する際、アライメントマスクＭの上面に位置する一対の基準マークＭａ,Ｍａと、接合ワークＡの下面に位置する一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａとがほぼ同一位置に位置し、一対の第１画像認識カメラ１１は、ステージ開口２１およびテーブル開口２２から、当該一対の基準マークＭａ,Ｍａおよび一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａを同時に画像認識する（第１画像認識工程）。図４（ａ）は、かかる際の画像認識結果の１例であり、各基準点Ｍｃに対し各接合位置決め基準Ａａが位置ズレしている。
【００３１】
次に、昇降機構３により、保持ヘッド２を上昇させて上昇待機位置に移動させた後、進退動機構１３により、一対の第２画像認識カメラ１２を軸線上に臨ませる（図３（ｂ））。これにより、一対の第２画像認識カメラ１２がアライメントマスクＭに臨み（直上位置）、アライメントマスクＭの一対の基準マークＭａ,Ｍａを撮像する（第２画像認識工程）。図４（ｂ）は、かかる際の画像認識結果の１例であり、第１画像認識カメラ１１で位置認識した一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａを、データ上において第２画像認識カメラ１２に取り込んだ状態（「＋」で表示）である。
【００３２】
その後、Ｘ軸テーブル７により、アライメントマスクＭおよび被接合ワークＢを移動して、被接合ワークＢを軸線上に臨ませる（図３（ｃ））。この際、一対の第２画像認識カメラ１２が被接合ワークＢに臨み、被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａを撮像する（第３画像認識工程）。図４（ｃ）は、第２画像認識工程および第３画像認識工程に係る撮像画像を重ね合わせたものの１例である。
【００３３】
これら第１画像認識工程における第１画像認識カメラ１１の撮像画像と、第２画像認識工程および第３画像認識工程における第２画像認識カメラ１２の撮像画像に基づいて、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量を算出する。
【００３４】
まず、アライメントマスクＭの一対の基準マークＭａ,Ｍａを基準とし、第１画像認識工程における一対の第１画像認識カメラ１１の撮像画像と、第２画像認識工程および第３画像認識工程における一対の第２画像認識カメラ１２の撮像画像とを重ね合わせる（計算上の重ね合わせるのみで足りる）。図４（ｃ）に基づいて、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの中点と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの中点とのＸＹ軸方向の位置ずれ（ΔＸ,ΔＹ）が算出され、一対の接合位置決め基準Ａａ,Ａａの線分と、一対の被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの線分との角度ずれ（Δθ）が算出される。この接合位置決め基準Ａａ,Ａａおよび被接合位置決め基準Ｂａ,Ｂａの位置ずれ量（ΔＸ,ΔＹ, Δθ）が、そのまま、被接合ワークＢの接合ワークＡに対する位置ずれ量となる。そのため、Ｘ軸テーブル７、Ｙ軸テーブル６およびθテーブル５により、被接合ワークＢを、当該位置ずれ量分（ＸＹθ方向で）位置補正する（アライメント）。
【００３５】
その後、進退動機構１３により、一対の第２画像認識カメラ１２を退避させた後、昇降機構３により、保持ヘッド２を降下させて、接合ワークＡを被接合ワークＢに押圧接触させ、また、内蔵するヒータにより熱圧着する（図４（ｄ））。これにより、接合ワークＡが被接合ワークＢに接合される。
【００３６】
なお、上記のアライメント処理は、１回の接合処理につき１回行うことが好ましい。
【００３７】
また、本実施形態においては、位置補正の後、接合ワークＡと被接合ワークＢとを押圧接触させたが、接合ワークＡと被接合ワークＢを接触（もしくは押圧接触）させた状態で、位置補正を行うようにしてもよい。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、部品接合装置１上であってその接合位置において、アライメントマスクＭの基準マークＭａ、接合ワークＡの接合位置決め基準Ａａおよび被接合ワークＢの被接合位置決め基準Ｂａを位置認識するようにし、且つ接合ワークＡをアライメントマスクＭに押圧した状態で、位置認識するようにしている。すなわち、位置、環境および押圧条件等において熱圧着作業時と同一の条件で、接合ワークＡおよび被接合ワークＢの位置認識を行うようにしている。このため、接合ワークＡと被接合ワークＢとの相互のアライメントを極めて高精度に行うことができる。また、このアライメント方法は、不透明のワークのアライメントに好適である。
【００３９】
なお、本実施形態では、フレキシブル基板と液晶パネルとの位置決めを例に説明したが、本願発明は、ＩＣチップと回路基板との位置決め（マウント）、インクジェットヘッドとキャリッジとの位置決め等に、適用できることはいうまでもない。したがって、熱圧着に限らず、紫外線硬化接着剤を用いた紫外線接合やはんだ接合等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態に係る部品接合装置の全体模式図である。
【図２】アライメントマスクの平面図（ａ）、接合ワークの裏面図（ｂ）および被接合ワーク（ｃ）の平面図である。
【図３】部品接合装置におけるアライメント動作を示す説明図である。
【図４】撮像結果を表した説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：部品接合装置、 ２：保持ヘッド、 ３：昇降機構、 ５：θテーブル、 ６：Ｙ軸テーブル、 ７；Ｘ軸テーブル、 １１：第１画像認識カメラ、 １２：第２画像認識カメラ、 １４：制御装置、 Ａ：接合ワーク、 Ａａ：接合位置決め基準、 Ｂ：被接合ワーク、 Ｂａ：被接合位置決め基準、 Ｍ：アライメントマスク、 Ｍａ：基準マーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像認識手段および第２画像認識手段と、透光性のアライメントマスクとを用い、
重ね合せ且つ押圧した状態で接合される接合部品と被接合部品とを、前記アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、前記接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および前記被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントする接合対象物のアライメント方法であって、
前記接合部品を、上側から前記アライメントマスクに重ね合せ且つ押圧した状態で、前記第１画像認識手段により、下面側から前記アライメントマスクの前記基準マークおよび前記接合部品の前記接合位置決め基準を同時に位置認識する第１認識工程と、
前記接合部品を上昇させ後、前記第２画像認識手段により、上面側から前記アライメントマスクの前記基準マークを位置認識する第２認識工程と、
前記アライメントマスクの位置に、前記アライメントマスクに代えて前記被接合部品を導入し、前記第２画像認識手段により、上面側から前記被接合部品の前記被接合位置決め基準を位置認識する第３認識工程と、
前記第１認識工程の認識結果、前記第２認識工程の認識結果および前記第３認識工程の認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、
取得した前記位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品とを相対的に位置補正する位置補正工程と、を備えたことを特徴とする接合対象物のアライメント方法。
【請求項２】
前記第１認識工程、前記第２認識工程および前記第３認識工程が、前記接合部品を前記被接合部品に接合する接合位置で実施されることを特徴とする請求項１に記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項３】
前記接合部品と前記被接合部品とは、いずれも不透明であることを特徴とする請求項１または２に記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項４】
前記基準マーク、前記接合位置決め基準および前記被接合位置決め基準は、いずも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成され、
前記第１画像認識手段および前記第２画像認識手段は、いずれも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の接合対象物のアライメント方法と、
前記位置補正工程の後、前記接合部品を前記被接合部品に対し重ね合せ且つ押圧した状態で接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする部品接合方法。
【請求項６】
透光性のアライメントマスクを介して接合部品と被接合部品とを、前記アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、前記接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および前記被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントした後、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せ押圧した状態で接合する部品接合装置であって、
接合姿勢の前記接合部品を保持する保持ヘッドと、
前記保持ヘッドを介して、前記接合部品を接合位置と上昇待機位置との間で昇降させると共に前記接合位置において前記接合部品を前記被接合部品に押圧する昇降機構と、
接合姿勢の前記被接合部品と前記アライメントマスクとがそれぞれセットされると共に、セットした前記被接合部品および前記アライメントマスクをそれぞれ接合位置と移動待機位置との間で水平方向に交互に移動させる移動テーブルと、
前記接合位置に移動した前記アライメントマスクの前記基準マーク、および前記接合位置に移動した前記接合部品の前記接合位置決め基準を、前記アライメントマスクの下面側からそれぞれ画像認識する第１画像認識手段と、
前記接合位置に移動した前記アライメントマスクの前記基準マーク、および前記接合位置に移動した前記被接合部品の前記被接合位置決め基準を、それぞれ画像認識すると共に、前記接合位置の直上位置と退避位置との間で水平方向に移動自在に構成された第２画像認識手段と、
水平面内において、前記接合部品に対し前記被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、
前記昇降機構、前記移動テーブル、前記第１画像認識手段、前記第２画像認識手段および前記補正手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記接合位置に移動させた前記接合部品を、前記接合位置に移動させた前記アライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、前記第１画像認識手段により、前記基準マークと前記接合位置決め基準とを同時に位置認識する第１認識動作と、
前記接合部品を前記上昇待機位置に移動させた後、前記直上位置に移動した前記第２画像認識手段により、前記基準マークを位置認識する第２認識動作と、
前記アライメントマスクを移動待機位置に移動させると同時に前記被接合部品を前記接合位置に移動させ、前記第２画像認識手段により、前記被接合位置決め基準を位置認識する第３認識動作と、を実施し、
前記第１認識動作の認識結果、前記第２認識動作の認識結果および前記第３認識動作の認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得し、取得した前記位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品とを位置補正することを特徴とする部品接合装置。
【請求項７】
前記保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、
前記制御手段は、前記接合部品と前記被接合部品とを位置補正した後、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せ押圧した状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、前記接合部品を前記被接合部品に接合することを特徴とする請求項６に記載の部品接合装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、
前記移動テーブルが、前記Ｘ軸テーブルおよび前記Ｙ軸テーブルの一方を兼ねていることを特徴とする請求項６または７に記載の部品接合装置。
【請求項１】
第１画像認識手段および第２画像認識手段と、透光性のアライメントマスクとを用い、
重ね合せ且つ押圧した状態で接合される接合部品と被接合部品とを、前記アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、前記接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および前記被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントする接合対象物のアライメント方法であって、
前記接合部品を、上側から前記アライメントマスクに重ね合せ且つ押圧した状態で、前記第１画像認識手段により、下面側から前記アライメントマスクの前記基準マークおよび前記接合部品の前記接合位置決め基準を同時に位置認識する第１認識工程と、
前記接合部品を上昇させ後、前記第２画像認識手段により、上面側から前記アライメントマスクの前記基準マークを位置認識する第２認識工程と、
前記アライメントマスクの位置に、前記アライメントマスクに代えて前記被接合部品を導入し、前記第２画像認識手段により、上面側から前記被接合部品の前記被接合位置決め基準を位置認識する第３認識工程と、
前記第１認識工程の認識結果、前記第２認識工程の認識結果および前記第３認識工程の認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得するずれ量取得工程と、
取得した前記位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品とを相対的に位置補正する位置補正工程と、を備えたことを特徴とする接合対象物のアライメント方法。
【請求項２】
前記第１認識工程、前記第２認識工程および前記第３認識工程が、前記接合部品を前記被接合部品に接合する接合位置で実施されることを特徴とする請求項１に記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項３】
前記接合部品と前記被接合部品とは、いずれも不透明であることを特徴とする請求項１または２に記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項４】
前記基準マーク、前記接合位置決め基準および前記被接合位置決め基準は、いずも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成され、
前記第１画像認識手段および前記第２画像認識手段は、いずれも相互に離間して配設した一対のものでそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接合対象物のアライメント方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の接合対象物のアライメント方法と、
前記位置補正工程の後、前記接合部品を前記被接合部品に対し重ね合せ且つ押圧した状態で接合する接合工程と、を備えたことを特徴とする部品接合方法。
【請求項６】
透光性のアライメントマスクを介して接合部品と被接合部品とを、前記アライメントマスクの上面に形成した基準マーク、前記接合部品の下面に形成した接合位置決め基準および前記被接合部品の上面に形成した被接合位置決め基準に基づいて、アライメントした後、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せ押圧した状態で接合する部品接合装置であって、
接合姿勢の前記接合部品を保持する保持ヘッドと、
前記保持ヘッドを介して、前記接合部品を接合位置と上昇待機位置との間で昇降させると共に前記接合位置において前記接合部品を前記被接合部品に押圧する昇降機構と、
接合姿勢の前記被接合部品と前記アライメントマスクとがそれぞれセットされると共に、セットした前記被接合部品および前記アライメントマスクをそれぞれ接合位置と移動待機位置との間で水平方向に交互に移動させる移動テーブルと、
前記接合位置に移動した前記アライメントマスクの前記基準マーク、および前記接合位置に移動した前記接合部品の前記接合位置決め基準を、前記アライメントマスクの下面側からそれぞれ画像認識する第１画像認識手段と、
前記接合位置に移動した前記アライメントマスクの前記基準マーク、および前記接合位置に移動した前記被接合部品の前記被接合位置決め基準を、それぞれ画像認識すると共に、前記接合位置の直上位置と退避位置との間で水平方向に移動自在に構成された第２画像認識手段と、
水平面内において、前記接合部品に対し前記被接合部品を相対的に移動させて、位置補正を行う補正手段と、
前記昇降機構、前記移動テーブル、前記第１画像認識手段、前記第２画像認識手段および前記補正手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記接合位置に移動させた前記接合部品を、前記接合位置に移動させた前記アライメントマスクに重ね合せ押圧した状態で、前記第１画像認識手段により、前記基準マークと前記接合位置決め基準とを同時に位置認識する第１認識動作と、
前記接合部品を前記上昇待機位置に移動させた後、前記直上位置に移動した前記第２画像認識手段により、前記基準マークを位置認識する第２認識動作と、
前記アライメントマスクを移動待機位置に移動させると同時に前記被接合部品を前記接合位置に移動させ、前記第２画像認識手段により、前記被接合位置決め基準を位置認識する第３認識動作と、を実施し、
前記第１認識動作の認識結果、前記第２認識動作の認識結果および前記第３認識動作の認識結果に基づいて、前記接合位置決め基準と前記被接合位置決め基準との相互の位置ずれ量を取得し、取得した前記位置ずれ量に基づいて、前記接合部品と前記被接合部品とを位置補正することを特徴とする部品接合装置。
【請求項７】
前記保持ヘッドには、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかが組み込まれており、
前記制御手段は、前記接合部品と前記被接合部品とを位置補正した後、前記接合部品を前記被接合部品に重ね合せ押圧した状態で、ヒータおよび紫外線ランプのいずれかを駆動し、前記接合部品を前記被接合部品に接合することを特徴とする請求項６に記載の部品接合装置。
【請求項８】
前記補正手段は、前記被接合部品を、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸テーブル、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸テーブルおよびθ方向にθテーブルから成り、
前記移動テーブルが、前記Ｘ軸テーブルおよび前記Ｙ軸テーブルの一方を兼ねていることを特徴とする請求項６または７に記載の部品接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１０５１９６（Ｐ２００９−１０５１９６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７５０５０（Ｐ２００７−２７５０５０）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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