JP3759837B2

JP3759837B2 - Electronic component mounting apparatus and method

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Publication number: JP3759837B2
Application number: JP12771198A
Authority: JP
Inventors: 浩久茂崎; 一人西田; 慎治郎辻; 寛二秦
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2018-05-11
Also published as: JPH11330156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置などのガラス基板などの対象物にＩＣなどの電子部品を実装するＣＯＧ（Chip On Glass）やＩＣなどの電子部品がすでに実装されたテープ状の部材を上記ガラス基板などの対象物に実装するＴＣＰ（Tape Carrier Package）実装時に必要とされるツールとステージの平行度を調整することができる電子部品実装装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置などのガラス基板などに電子部品を実装するＣＯＧ（Chip On Glass）実装方法としては種々のものが知られている。例えば、液晶表示装置のガラス基板をステージに載置し、ガラス基板に実装すべき電子部品をツールにより真空吸着して保持したのち、ツールに保持された電子部品の電極とステージ上のガラス基板の電極に対してＡＣＦ（異方性導電性フィルム）を介して仮圧着したのち、加熱したツールをステージに向けてさらに押圧することにより、電子部品をガラス基板に本圧着させて電子部品の電極とガラス基板の電極とを電気的に接続させるように実装するＣＯＧ（Chip On Glass）実装が行われている。
このようなものでは、電子部品をガラス基板に押圧実装するとき、ツールとステージの両者の平行度が大きく異なると、両者の電極間の電気的接続が良好に行われず、実装精度が低下するため、実装前に、ツールとステージの両者の平行度の調整及び管理を精度良く行う必要がある。このため、従来では、電子部品チップのバンプ変色度合いによる現物判定を行っている。すなわち、ツールにより電子部品を保持し、ステージ上に載置したガラス基板に押し付けて実際に圧着させ、電子部品のバンプのつぶれ具合により色が異なることを利用して、ツールとステージの両者の平行度の調整及び管理を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構造のものでは、電子部品とガラス基板を使用して実際に実装を行って平行度の調整を行うため、一旦、実装を行わなければ平行度が所望の制度まで調整されたか否か判断することができず、平行度調整に時間がかかるとともに、変色度合いによる判断であるため定量評価できないなどの問題点がある。
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、ＣＯＧ実装やＴＣＰ実装などの圧着時に必要とされるツールとステージの平行度の調整を短時間で行うことができる電子部品実装装置及びその方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
本発明の第１態様によれば、実装ヘッドの下端に配置されかつ電子部品を押圧可能なツールと、
上記実装ヘッドの下端の上記ツールよりも上方に位置し、かつ、上記ツールを前後左右に傾動調整可能な傾動調整機構と、
上記電子部品が実装されるべき対象物を載置する平坦な載置面を有した透明なステージと、
上記ステージの上記対象物の載置面に対して上記ステージを透過して上記ツールの部品押圧面に対して光を照射する照明装置と、
上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触させた状態で、上記照明装置から照明された光により生じたニュートン干渉縞を検出する撮像装置とを備え、
上記ニュートン干渉縞を上記ツールの中心に対して前後左右に均等に位置させるように上記傾動調整機構により上記ステージに対する上記ツールの平行度を調整したのち、上記ツールにより上記電子部品を上記ステージ上の上記対象物に押圧して実装するようにしたことを特徴とする電子部品実装装置を提供する。
本発明の第２態様によれば、上記傾動調整機構は、前後調整用ねじ軸と、該前後調整用ねじ軸の先端に連結された楔とを備えて、上記前後調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対して出し入れして上記ツールを前後方向に傾動調整するとともに、左右調整用ねじ軸と、該左右調整用ねじ軸の先端に連結された楔とを備えて、上記左右調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対して出し入れして上記ツールを左右方向に傾動調整する第１態様に記載の電子部品実装装置を提供する。
本発明の第３態様によれば、上記傾動調整機構は、前後調整用マイクロメータと、該マイクロメータの先端に連結された楔とを備えて、上記前後調整用マイクロメータを正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対して出し入れして上記ツールを前後方向に傾動調整するとともに、左右調整用マイクロメータと、該マイクロメータの先端に連結された楔とを備えて、上記左右調整用マイクロメータを正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する支持ブロックに対して出し入れして上記ツールを左右方向に傾動調整する第１態様に記載の電子部品実装装置を提供する。
本発明の第４態様によれば、上記ツールを上下動させる駆動装置と、
上記前後調整用マイクロメータを正逆方向に回転させる前後調整用駆動装置と、
上記左右調整用マイクロメータを正逆方向に回転させる左右調整用駆動装置と、
上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触させた状態で、上記照明装置から照明された光により生じたニュートン干渉縞を上記撮像装置で検出したのち、該撮像装置からの上記ニュートン干渉縞の画像を取り込んだのち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求める画像処理部と、
上記求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が所定の本数及び位置に一致するか否か判断する判断部と、
上記判断部での判断結果に基づき、上記前後調整用駆動装置と上記左右調整用駆動装置のいずれか一方又は両方を駆動して、上記ツールを前後及び左右又は前後左右方向に傾動調整して、平行度調整を行う第３態様に記載の電子部品実装装置を提供する。
本発明の第５態様によれば、実装ヘッドの下端に配置されかつ電子部品を押圧可能なツールを、上記電子部品が実装されるべき対象物を載置する平坦な載置面を有した透明なステージの上記対象物載置面に接触させた状態で、照明装置から上記ステージを透過して上記ツールの部品押圧面に対して光を照明して生じたニュートン干渉縞を検出し、上記ニュートン干渉縞を上記ツールの中心に対して前後左右に均等に位置させるように、前後左右に傾動調整可能な傾動調整機構により上記ステージに対する上記ツールの平行度を調整し、
その後、上記ツールにより上記電子部品を上記ステージ上の上記対象物に押圧して実装するようにしたことを特徴とする電子部品実装方法を提供する。
本発明の第６態様によれば、上記ニュートン干渉縞に基づいて、上記ステージに対する上記ツールの平行度を調整するとき、上記ツールを上記ステージの上記対象物載置面に接触させた状態で、上記照明装置から照明された光により生じたニュートン干渉縞の画像を取り込んだのち、上記干渉縞の本数及び中心位置を求め、上記求められた上記干渉縞の本数及び中心位置が所定の本数及び位置に一致するか否か判断し、上記判断結果に基づき、上記ツールを前後及び左右又は前後左右方向に傾動調整して、平行度調整を行う第５態様に記載の電子部品実装方法を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００６】
本発明の第１の実施形態にかかる電子部品実装装置及びその方法は、図１，３に示すように、実装ヘッド３０のツール３５とステージ１８１の平行度測定システムを備えるものであり、４本の実装ヘッド３０のそれぞれの下端に配置されかつＩＣやＩＣなどの電子部品がすでに実装されたテープ状の部材などの電子部品４０１をそれぞれ押圧するツール３５と、実装ヘッド３０の下端の上記ツール３５よりも上方に位置しかつツール３５を前後左右方向に傾動調整可能な傾動調整機構４５０と、上記電子部品４０１が実装されるべき対象物例えば液晶表示装置などのガラス基板４００を載置する石英などからなる透明なステージ１８１と、上記ステージ１８１の上記ガラス基板４００の載置面１８１ａに対して光を照射する照明装置９０と、上記１本のツール３５を上記ステージ１８１の上記ガラス基板載置面１８１ａに接触させた状態で、上記照明装置９０から照明された光によりステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに生じるニュートン干渉縞を検出する撮像装置例えばカメラ８０とを備えて構成している。よって、上記カメラ８０は８５に設けられており、カメラ８０により撮像された上記ニュートン干渉縞を上記ツール３５の中心に対して前後左右方向に均等に位置させるように上記傾動調整機構４５０により上記ステージ１８１に対する上記ツール３５の平行度を調整したのち、図２に示すように、上記ツール３５により上記電子部品４０１を上記ステージ１８１上の上記ガラス基板４００に実装するようにしている。なお、１０はツール３５を電子部品の本圧着時に所定の温度まで加熱するためのヒータである。なお、図２において、４３０は仮圧着用のツールである。
【０００７】
図４に示すように、ステージ１８１に対して、上記照明装置９０の照射光線の照射方向とカメラ８０の受光方向とは等角をなすように配置することが必要である。すなわち、ステージ１８１に対する上記照明装置９０の照射光線の照射方向とステージ１８１の上下方向とのなす角度θ₂と、ステージ１８１に対する上記カメラ８０の受光方向とステージ１８１の上下方向とのなす角度θ₁は等しくする。このため、照明装置９０は、両側端面を軸９４により照明装置支持体９５に固定されたコ字状の照明装置支持部材９３に対して回動可能に支持して角度調整可能としている。図３に示すように、例えば、手前側から奥側に向けて照明装置９０とカメラ８０とを一体的に作業者が手動で移動させながら、又は、移動させるとともに検出位置で適宜停止させながら、手前側のツール３５から１本ずつ順にニュートン干渉縞を生じさせて検出するようにしている。
上記照明装置９０は、濃淡さえ検出できればよいため単色光に近く安価でかつ高照度が得られるため、対象となるツール３５に応じて、ＬＥＤを多数個配列するとともに、照明装置表面に拡散板９１を取付けて、散乱光として照明するのが好ましい。なお、カメラ８０をツール３５の垂直（真下）に配した場合、干渉縞は観察できないため好ましくない。また、カメラ８０には絞りを設けるか、照明装置側に光量調節機構を備えて、最適な光量を得るようにするのが好ましい。
また、実装ヘッド３０のツール３５の直下にステージ１８１を配置し、ステージ１８１の底面は電子部品実装装置の設備用ベースプレート１２０により支持して十分な剛性を確保するようにする。
【０００８】
さらに、４本の実装ヘッド３０は、下記する４個の実装ヘッド本体４４及びツール側ブロック４５の背面にそれぞれ断面コ字状上下ガイド部材６３を設け、４枚の可動板６０の表面において上下方向に延びて固定された４本のレール６４を、上下ガイド部材６３の溝６３ａ内にそれぞれ移動可能に嵌合させて、４本の実装ヘッド３０を４枚の可動板６０に対して４本のレール６４沿いに上下方向に移動可能に案内する。駆動モータ５０は図示しないボールねじを回転させ、該ボールねじに螺合して上下動するナット部に連結した駆動板６５と４個の実装ヘッド本体４４とが連結されている。よって、駆動モータ５０の駆動により駆動板６５が下降すると４個の実装ヘッド本体４４が一体的に４本のレール６１により案内されつつ下降する一方、駆動モータ５０の逆駆動により駆動板６５が上昇すると、４個の実装ヘッド本体４４が一体的に４本のレール６１により案内されつつ上昇するようにしている。また、各可動板６０の背面にそれぞれ上下２個ずつ上下方向とは直交する横方向に延びる断面コ字状横ガイド部材６１を設け、支持体５９の表面において横方向に延びて固定された４本のレール６２を、横ガイド部材６１の溝６１ａ内にそれぞれ移動可能に嵌合させて、４本の実装ヘッド３０を可動板６０とともに支持体５９に対して４本のレール６２沿いに横方向に移動可能に案内する。作業者が、電子部品の実装位置に対応して、４枚の可動板６０を横方向において所定の位置までそれぞれ移動させると、４枚の可動板６０を介して４個の実装ヘッド本体４４がそれぞれ４本のレール６２により案内されつつ移動する。
【０００９】
一方、上記各実装ヘッド３０は、図５に示すように、実装ヘッド本体４４の上端部にツール下降位置調整用空気シリンダ４１を備え、空気シリンダ４１のピストンロッド先端に上端が連結されかつ屈曲部が軸４３により上記実装ヘッド本体４４に回動自在に支持され下端がツール側ブロック４５の上面に連結されたレバー４２と、ツール側ブロック４５の下端に支持されたツール３５とを備えている。４６は２本の引っ張りバネであり、実装ヘッド本体４４に対してツール側ブロック４５を上昇させる方向に常時付勢している。よって、空気シリンダ４１を駆動してそのピストンロッドを実装ヘッド本体４４側に突出させることにより、レバー４２が軸４３を中心に回動して、上記２本のバネ４６の付勢力に抗してツール側ブロック４５を実装ヘッド本体４４に対して下方に移動させて、ツール３５の下面の位置調整するか、又は必要なツール３５のみ選択的にさらに下降させて圧着動作に使用することができるようにする。
【００１０】
上記ツール側ブロック４５には、ツール３５を前後左右方向に傾動調整可能な傾動調整機構４５０を備えている。この傾動調整機構４５０は、ツール３５を図１において電子部品実装装置の前後方向及び左右方向に傾動調整するものである。
【００１１】
具体的には、マイクロメータの先端に楔を固定し、楔をＣ字状の調整ブロックの切欠き部分に対して出し入れすることにより、調整ブロックを上下方向に弾性的に撓ませてツール３５を図１において電子部品実装装置の前後方向及び左右方向に傾動調整するものである。
【００１２】
すなわち、左右の傾き調整は、図５，６，８に示すように、実装ヘッド３０の上記ツール側ブロック４５の上側のＣ字状調整ブロック４０の左右を半分に分割し、その左側をくりぬき、右側の切欠き４０ａ内に楔３９を挿入している。楔３９に取り付けたマイクロメータ３１のヘッドを正逆回転させることにより楔３９を前後させて、左右の傾きを調整する。楔３９は、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、調整し易くするために、楔３９の上下の面のテーパ部分の摺動抵抗を押さえるべく、楔３９の移動方向の断面形状において図６（Ｃ）に示すように凹部３９ｂを形成して、楔３９と調整ブロック４０との間での摺動面を小さくしている。また、楔３９の中央には、長穴３９ｂを形成し、調整ブロック４０の切欠き４０ａ部分に形成された座ぐり部４０ｂに皿バネ２７を介してボルト２２の先端部２２ａをねじ込み、座ぐり部４０ｂの座ぐり面とボルト２２の頭部との間に配置された皿バネ２７の例えば約８０kgfの付勢力により、調整ブロック４０が楔３９を常時締め付けるようにしている。これは、特に楔３９を調整ブロック４０に対して抜き方向に動かす場合、ツール全体の剛性が無くならないようにするため、上記皿バネ２７で一定テンションを与えることが必要であるからである。左右方向調整用の場合には、正確には図６（Ｂ）のように、左右方向調整用楔３９の側面に左右方向調整用マイクロメータ３１の先端が連結されており、マイクロメータ３１は支持ブロック２８に対して支持ピン２８ａにより軸方向に移動不可に支持されており、図８に示すように、マイクロメータ３１のヘッドを正逆回転させることにより、楔３９を矢印Ｃのように前後方向に移動させて、調整ブロック４０を矢印Ｄ方向に弾性変形させて、左右方向の傾動調整を行う。
【００１３】
一方、前後の傾き調整は、図５，６，８に示すように、実装ヘッド３０の上記ツール側ブロック４５の下側のＣ字状調整ブロック３７の前後を半分に分割し、その後側をくりぬき、前側の切欠き３７ａ内に楔３８を挿入している。楔３８に取り付けた前後方向調整用マイクロメータ３２のヘッドを正逆回転させることにより楔３８を前後させて、前後の傾きを調整する。楔３８は、図６（Ａ），（Ｃ）に示すように、調整し易くするために、楔３９と同様に、楔３８の上下の面のテーパ部分の摺動抵抗を押さえるべく、楔３８の移動方向の断面形状において図６（Ｃ）に示すように凹部３８ｂを形成して、楔３８と調整ブロック３７との間での摺動面を小さくしている。また、楔３８の中央には、長穴３８ｂを形成し、調整ブロック３７の切欠き３７ａ部分に形成された座ぐり部３７ｂに皿バネ２７を介してボルト２２の先端部２２ａをねじ込み、座ぐり部３７ｂの座ぐり面とボルト２２の頭部との間に配置された皿バネ２７の例えば約８０kgfの付勢力により、調整ブロック３７が楔３８を常時締め付けるようにしている。これは、特に楔３８を調整ブロック３７に対して抜き方向に動かす場合、ツール全体の剛性が無くならないようにするため、上記皿バネ２７で一定テンションを与えることが必要であるからである。前後方向調整用の場合には、正確には図６（Ａ）のように、前後方向調整用楔３８の前面に前後方向調整用マイクロメータ３２の先端が連結されており、マイクロメータ３２は支持ブロック２９に対して支持ピン２９ａにより軸方向に移動不可に支持されており、図７に示すように、マイクロメータ３２のヘッドを正逆回転させることにより、楔３８を矢印Ａのように前後方向に移動させて、調整ブロック３７を矢印Ｂ方向に弾性変形させて、前後方向の傾動調整を行う。
【００１４】
なお、各楔３９，３８のテーパー角は、角度が小さい場合には調整代が小さいが上下剛性が大きくなる一方、角度が大きい場合には調整代が大きいが上下剛性小となることから、結局、ツール３５の下面の安定性を考えて例えば２°程度とするのが好ましい。
【００１５】
本実施形態では、機種切り替え時や定期的に電子部品実装を行う前に、実装ヘッド３０のツール３５の下面をステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに直接押し付けた状態で、透明なステージ１８１内に照明装置９０から光線を照射して、該ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとツール３５の下面との当接面で干渉縞を発生させ、その干渉縞をカメラ８０で検出し、検出された干渉縞がツール３５の中心に対して均等に位置するように、ツール３５を実装ヘッド３０に対して上記マイクロメータ３１，３２を適宜正逆回転させて調整ブロック４０，３７に対して楔３９，３８を出し入れして、前後及び左右、又は前後若しくは左右方向の傾きを調整することにより、ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとツール３５の下面との平行度の調整及び管理を行う。
【００１６】
ここで、ニュートン干渉縞は、一般に、水面に浮かんだ油膜や透明薄膜の裏表面によって生ずる光の干渉現象を用いて精密な球面や平面を測定する方法として知られており、ニュートン干渉縞（ニュートンリング）のパターン形状から平面や球面の状態を観察するものである。以下、このニュートン干渉縞について説明する。
【００１７】
図９(Ａ)に示すように曲率の大きくない凸面である球面１０２ａと平面１０２ｂとを有する平凸レンズ１０２の凸面１０２ａをガラス平面板１０３の上に置くと、凸面１０２ａと平面１０３の間の楔形状の空気層１０６によって、図９（Ｂ）に示すように、同心円の干渉縞１１０が得られる。投射光が単色光の場合には、明るい部分１０４と暗い部分１０５とが交互に明暗をなす円環の干渉縞１１０となる。投射光の波長が長い程、間隔が広くなる。白色光の場合には、着色同心円環となる。これをニュートン干渉縞という。
【００１８】
そして、このニュートン干渉縞が観察できる原理についてさらに説明する。
図９（Ａ）において、面ＡＢに対して、単色光ＩＰが垂直に入射したとする。ＢＣＥ間の空気層１０６は楔形の薄層をなしており、Ｑ点での反射光とＲ点での反射光が干渉する。空気層１０６の厚さ（レンズ１０２と平面板１０３との間の空気層１０６の厚さ）ＱＲ＝ｄは、半径（レンズ１０２の中心から光源の入射点Ｃまでの距離）ｘとともに増大する。点Ｑでの反射は、位相の変化λ／Ｗを伴うから、両点での反射光の光路差Δは、Δ＝２ｄ−（λ／２）である。図９（Ｃ）からわかるように、（２Ｒ−ｄ）／ｘ＝ｘ／ｄとなる。これを変形して（２Ｒ−ｄ）ｄ＝ｘ²となる。ここで、ｄはＲに比べて十分小さいから、２Ｒｄ≒ｘ²とすると、２ｄ＝ｘ²／Ｒ、とすることができる。従って、位相差Δは、明リング１０４では、ｘ²／Ｒ＝｛（２ｍ＋１）λ｝／２となり、暗リング１０５では、ｘ²／Ｒ＝２ｍλ／２となる。この関係によって、干渉縞１１０の中心は、暗点となり、その周囲に明暗の同心リングが見られる。透過波では、干渉縞１１０の中心は明点となり、反射波と明暗が反対となる。
このようにして、ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとツール３５の下面との当接面で発生するニュートン干渉縞を検出して、平行度の調整に利用する。
【００１９】
次に、上記ニュートン干渉縞の読み取り方について説明する。
（Ｉ）ツール３５の下面がフラットな場合
ツール３５の下面が比較的フラットである場合は、図１１（Ｃ），（Ｄ）のようにニュートン干渉縞２２０は縞状となる。更に面が良好であると一色となる。図１１（Ａ）では、ツール３５の下面とステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとの間に２λの隙間が形成されているとする。この場合には、ツール３５の下面とステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとの間の薄い空気層２０６での薄膜の干渉の原理によって縞を見ることができる。λ／２ごとに平行な縞２２０が現れる。図１１（Ｂ）のようにλ／２以上（赤色≒６５０ｎｍ、λ／２＝０．３３μｍ）の隙間があると、λ／２の隙間があるところに縞２２０が現れるので観測することができる。図１１（Ｂ）においては、ツール３５の下面とステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａとの間の隙間がλより小さい場合においては、縞が左に移動して現れることになる。
（ＩＩ）ツール３５の下面が凸面、凹面の場合
ツール３５の下面が凸面または凹面になっている場合には、図１２，１３において、ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａであるＡＢＣＤまたは、ツール３５の下面であるＥＦＧＨにおいて、いずれもＣとＧの部分が接しているとすると、Ａ，Ｅ部分の間には薄い空気層２１６ができて、λ／２ごとに湾曲した縦縞２１２を生じる。この縞は、図１２に示すように、ツール３５の下面が凸面の場合には接点となっているＣＧ側から見て凸型となるように現れる。また、図１３に示すように、ツール３５の下面が凹面の場合には接点となっているＣＧ側から見て凹型となるように現れる。
【００２０】
さらに、面精度（平行度）の読み取り方について説明する。
図１４では多数の干渉縞を記しているが、この読み取り方は、干渉縞の本数が少ない場合（平行度が良好な場合）にも定量的に干渉縞から平行度を読み取ることができる。すなわち、図中、円形の枠はカメラ８０の視野を示し、この視野の中央の２本の縞ａとｂと、縞ａの両端を結んだＡ，Ｂの点線と縞との関係に着目する。図１４（Ａ）においては、Ａ，Ｂの点線と縞ｂとが接しているため、（λ／２）＊１＝λ／２となり、縞の数は１本とする。図１４（Ｂ）においては、Ａ，Ｂの点線が縞ａと縞ｂとの中央に位置しているため、（λ／２）＊（１／２）＝λ／４となり、縞の数は０．５本とする。図１４（Ｃ）においては、Ａ，Ｂの点線は縞ａと縞ｂとの間の１／３の位置に位置しているため、（λ／２）＊（１／３）＝λ／６となり、縞の数は０．３本とする。いずれも、接点が左側にあれば低面であり、右側にあれば高面である。
【００２１】
次に、上記構成にかかる本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装装置におけるツールとステージとの間での平行度の調整方法の具体的な工程は以下のとおりである。
まず、粗調整について説明する。この粗調整は、ツール３５とステージ１８１との間での平行度を精度良く調整する本調整の前に、予めほぼ平行を出すようにするものであり、ツール３５とステージ１８１との間でほぼ平行が出ている場合は不要である。
まず、照明装置９０のＬＥＤ電源をＯＮにして、ＬＥＤより構成する照明装置９０を点灯する。
次に、カメラ８０を所定位置にセットする。
次いで、平行度をきわめて精度よく測定する場合には、ガラス基板を載置する石英ステージ１８１の上面及び電子部品を押圧するツール３５の下面をクリーニングし、清浄であることを確認する。石英ステージ１８１の上面及びツール３５の下面には埃、Ｓｉ、ガラス破片などが一切無いことが好ましく、もし、石英ステージ１８１の上面又はツール３５の下面に埃、Ｓｉ、ガラス破片などが少しでも存在すれば、平行度調整に誤差が生じる可能性があるため好ましくない。また、ツール３５の下面への有機物の付着も平行度が出ない原因となりうるので好ましくない。しかしながら、通常の電子部品実装工程では、要求される平行度の精度にもよるが、ここまで厳密にクリーニングする必要はないと思われる。
次いで、ツール３５を常温のまま、ツール３５に対する荷重を１〜２kgfにセットして、駆動モータ５０を駆動させて実装ヘッド３０を下降させるとともにシリンダ４１を駆動させることにより、ツール３５の下面を石英ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに直接接触させて石英ステージ１８１を押圧する。
図１０（Ａ）に示すように、干渉縞２１０の中心黒点２１１が実装ヘッド３０の前後左右方向においてツール３５の下面の中心になるように、作業者が、左右調整マイクロメーター３１又は前後調整マイクロメーター３２又はその両方を正逆回転させて楔３９，３８をそれぞれ調整ブロック４０，３７に対して出し入れして傾動調整する。
例えば、図１０（Ｂ）に示すように、干渉縞２１０の中心が左側に偏っている場合には、ツール３５の右側を下げる必要があるため、マイクロメータ３１のヘッドを回転させて図８において楔３９を調整ブロック４０に対してＣ方向奥側に移動させて、図１０（Ａ）に示すように、干渉縞２１０の中心黒点２１１が実装ヘッド３０の前後左右方向においてツール３５の下面の中心になるようにする。また、図１０（Ｃ）に示すように、干渉縞２１０の中心が図の上側（実際には装置の奥側）に偏っている場合には、ツール３５の下側（手前側）を下げる必要があるため、マイクロメータ３２のヘッドを回転させて図７において楔３８を調整ブロック３７に対してＡ方向奥側に移動させて、図１０（Ａ）に示すように、干渉縞２１０の中心黒点２１１が実装ヘッド３０の前後左右方向においてツール３５の下面の中心になるようにする。
ここで、ツール３５が例えばＣＶＤダイヤモンドコートツール（例えば住友電工製のＳＦツール）の場合では、常温時のツール平行度は１．５〜２μｍ程度であるので、干渉縞２１０の本数は概ね６本以下となるように調整する。中心の黒点（暗リング）２１１は、０次すなわちツール３５とステージ１８１が接触しているポイントである。また、干渉縞２１０の本数は明リング（白い模様）２１２の本数を数える。ここで、照明装置であるＬＥＤからの照明光の波長は６６０nmであるから、干渉縞１本はλ／２＝０．３３μmであるため、干渉縞１本についてツール３５とステージ１８１の隙間が、０．３３μｍ生じていることになる。
次いで、荷重を本圧着荷重（例えば３６．２kgf）に増加するように設定して、駆動モータ５０を駆動させて実装ヘッド３０を下降させるとともにシリンダ４１を駆動させることにより、ツール３５の下面を石英ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに直接接触させて石英ステージ１８１を押圧する。
そして、作業者が目視により干渉縞を再度確認して、前後左右方向がほぼ均等であることを確認して、粗調整を終了する。但し、画面の左右方向は一致しているが、カメラ８０の視野内では前後方向は実際とは逆になるので、前後調整時には作業者には注意が必要である。
【００２２】
次に、本調整について説明する。
ヒータ１０により、ツール３５を所定本圧着温度（例えば２５０℃）まで加熱する。
次いで、照明装置９０のＬＥＤ電源をＯＮしてＬＥＤの照明装置９０を点灯する。
次いで、カメラ８０を所定位置にセットする。
次いで、ガラス基板を載置する石英ステージ１８１の上面及び電子部品を押圧するツール３５の下面をクリーニングし、清浄であることを確認する。しかしながら、通常の電子部品実装工程では、要求される平行度の精度にもよるが、ここまで厳密にクリーニングなどする必要はないと思われる。
次いで、ツール荷重を１〜２kgfに設定して、駆動モータ５０を駆動させて実装ヘッド３０を下降させるとともにシリンダ４１を駆動させることにより、ツール３５の下面を石英ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに直接接触させて石英ステージ１８１を押圧する。
図１０（Ａ）に示すように干渉縞２１０の中心黒点２１１が実装ヘッド３０の前後左右方向においてツール３５の下面の中心になり、かつ縞模様が前後左右方向で、完全に均等になるように、作業者が、左右調整マイクロメーター３１又は前後調整マイクロメーター３２又はその両方を正逆回転調整する。調整動作は粗調整時と同様である。
次に、荷重を本圧着荷重（例えば３６．２kgf）に増加するように設定して、駆動モータ５０を駆動させて実装ヘッド３０を下降させるとともにシリンダ４１を駆動させることにより、ツール３５の下面を石英ステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに直接接触させて石英ステージ１８１を押圧する。作業者が目視により干渉縞２１０を再度確認して、前後左右方向が完全に均等であることを確認する。ここで、ツール３５が上記ＣＶＤダイヤモンドコートツールである場合には、本圧着時の２５０℃加熱時のツール平行度は１μｍ以下であるので、ツール３５の干渉縞２１０の本数は３本以下となるように調整する。中心の黒点（暗リング）２１１は、０次すなわちツール３５とステージ１８１が接触しているポイントである。また、干渉縞２１０の本数は明リング（白い模様）２１２の本数を数える。ここで、照明装置であるＬＥＤからの照明光の波長は６６０nmであるから、干渉縞１本はλ／２＝０．３３μmであるため、干渉縞１本についてツール３５とステージ１８１の隙間が、０．３３μｍ生じていることになる。なお、実際には、ステージ１８１やツール３５の若干の変形により、１本以下に合わせることが可能である。
本調整終了後、経時変化やゴミ付着のチェック時にも、例えば低荷重２kgfと高荷重４０kgfの両方での確認を行うことが必要である。なぜならば、高荷重で干渉縞本数が少なくても、中心（暗リング）２１１がずれている場合、従来のバンプ潰れ目視評価では、ＮＧレベルとなることがある。従って、必ず低荷重（２kgf程度）での干渉縞の測定が必要である。
なお、干渉縞の本数は少なければ少ないほど、平行度の精度を高くすることができる。
【００２３】
次に、上記実施形態にかかる電子部品実装装置での平行度の本調整のより具体的な実例について説明する。
まず、平行度の具体的な調整手順としては、２kgf程度の低荷重で干渉縞の中心の暗リングがツール中心に位置し、前後、左右で対称になる状態に傾動調整機構４５０で調整する。この状態で、高精度の平行度を確保するため干渉縞は３本以下となるようにする。ここで、照明装置であるＬＥＤからの照明光の波長は６６０nmであるから、干渉縞１本はλ／２＝０．３３μmである。
干渉縞による評価方法は、１〜２kgfの低荷重領域で干渉縞観察した結果と、従来の現物評価で評価した結果とほぼ一致する。但し、干渉縞の本数が３本以下（１μm以下）であっても干渉縞の中心の暗リングすなわち、ツールとステージの接触点がツールの中心部にくるように調整する必要がある。これは、３０〜４０kgfの高荷重でステージを押圧した場合、干渉縞が１本以下であってもステージ及びヘッドが変形する現象が発生し、従来の現物評価とは必ずしも一致しない場合が発生するからである。
上記干渉縞による平行度調整手順を用いることにより、干渉縞による平行度評価は、従来の現物評価法に替えることができる。
【００２４】
上記したように、本実施形態にかかる電子部品実装装置及びその方法の平行度調整によれば、作業者が干渉縞を目視により見ながら、マイクロメータ３１，３２のヘッドを正逆回転させてツール３５の傾動調整を行うことができるため、従来の電子部品のバンプのつぶれ具合の結果により平行度を調整する場合と比べて、非常に簡単に平行度の調整が可能である。すなわち、従来の場合には、平行度を調整したのち、一旦、電子部品実装を実際に行わなければ、平行度調整の結果が判断できないといった問題がある。しかしながら、本実施形態では、実際に電子部品実装を行わずとも平行度調整を行うことができ、平行度調整は、低荷重（例えば５kgf）で実装ヘッド３０を上下動させてなじませながら平行度を調整し、その後、高荷重（例えば３０kgf）で最終の平行度の微調整を行うのがよい。なお、逆に高荷重で平行度調整したのち、低荷重で平行度調整を行うようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施形態にかかる電子部品実装装置及びその方法の平行度調整によれば、マイクロメーター３１，３２を使用するため、定量的な管理を行うことができる。
また、上記傾動調整機構によれば、マイクロメーター３１，３２の回転に力が必要となるが、各楔３９，３８のテーパー角を小さくし、傾動調整機構組立時に皿バネ２７により予圧を与え、ボルト２２のトルク管理を行うことにより、小さな力で調整可能とすることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００２７】
例えば、ツール３５を１本ずつ照明装置９０で照明するものに限らず、図１５に示すように、複数本たとえば３本のツール３５をまとめて照明装置９０で照明させるため、照明装置２９０は、ツール３５の本数に応じてＬＥＤ（発光ダイオード）を多数個配列し、照明装置表面に拡散板２９１を取り付けるとともに、ツール３５の本数に応じてカメラ８０を配置するようにして、３本のツール３５において同時にニュートン干渉縞を検出するようにしてもよい。この場合には、ツール３５に対して照明装置とカメラを移動させる必要はなくなる。なお、図１５において、２８５は３本のカメラ８０を固定的に支持するカメラ支持体である。照明装置２９０は、両側端面を軸２９４により照明装置支持体２９５に固定されたコ字状の照明装置支持部材２９３に対して回動可能に支持して角度調整可能としている。
【００２８】
また、図１６に示すように、カメラ８０と照明装置９０とを連結部材７０３により一体的に結合した状態で、駆動モータ７００の正逆回転駆動によりボールねじ７０１を正逆回転させ、ボールねじ７０１と螺合した螺合部７０２に固定された連結部材７０３をボールねじ軸方向沿いに進退移動させることにより、カメラ８０と照明装置９０とを平行度調整するツール３５に対して移動させるようにしてもよい。このようにすれば、カメラ８０と照明装置９０の個数を増加させることなく平行度調整を行うことができる。なお、図１６において、９７はカメラ８０と照明装置９０の各支持部材の移動を案内するレールである。このとき、図１７に示すように、電子部品実装装置のステージ１８１には、ＬＣＤパネル４００を保持するＬＣＤパネル保持機構部１２１を接近させる必要があるので、ステージ１８１とＬＣＤパネル保持機構部１２１との間の距離Ｌを小さくするように移動機構を設ける必要がある。
また、ステージ１８１はツール３５から大きな荷重を受けるため、ステージ１８１の下部に空洞を設けたくないため、実際には図１６のようにステージ１８１の下部を切欠くのではなく、ステージ１８１の下部に配置された電子部品実装装置設置用ベースプレート７２０下で連結部材７０３により連結したほうがよい。
【００２９】
また、上記平行度調整を自動的に行う自動調整機構を備える本実施形態の変形例について、図１８から２０に基づいて以下に説明する。
まず、予め荷重の設定値及び要求される平行度（言い換えれば、要求される干渉縞の本数）などの平行度調整に必要な情報をキーボードなどの入力装置６００から制御装置６０１に入力して、平行度自動調整プログラムなどが記憶されているメモリ６６２に記憶させておく。この状態で、ステップＳ１において、制御装置６０１からの制御に基づき駆動モータ５０を駆動して実装ヘッド３０を下降させるとともに、制御装置６０１からの制御に基づきモータドライバ６０６を介して選択的に駆動された空気シリンダ４１により所望の実装ヘッド３０をさらに下降させてツール３５の下面をステージ１８１のガラス基板載置面１８１ａに押圧させる。
その後、ステップＳ２において、制御装置６０１からの制御に基づき、照明装置９０によりステージ１８１のガラス基板載置面すなわちツール押圧面１８１ａを照明してカメラ８０によりニュートン干渉縞の画像を画像取り込み部６０２に取り込む。
次いで、ステップＳ４において、制御装置６０１からの制御に基づき、画像取り込み部６０２に取り込まれた画像に対して画像処理部６０３で干渉縞の中心位置及び縞の本数を演算して求めるなどの画像処理を行う。ステップＳ２での画像取り込み後、すぐに、またはこの画像処理の間、ステップＳ３において、制御装置６０１からの制御に基づき、駆動モータ５０などを逆駆動して実装ヘッド３０を元の位置まで上昇して次の押圧動作のために準備しておく。
その後、ステップＳ５において、制御装置６０１からの制御に基づき、画像処理部６０３での画像処理結果に基づき、判断部６０４において、干渉縞の中心位置がツール３５の中心に位置しているか否か、及び、干渉縞の本数が要求される平行度に対応した本数になっているか否か判断する。
ステップＳ５において、もし、干渉縞の中心位置がツール３５の中心に位置しており、かつ、干渉縞の本数が所望の本数であると、判断部６０４で判断したならば、ステップＳ１に戻り、制御装置６０１からの制御に基づき、上記とは異なる荷重についての平行度の測定を行う。すなわち、例えば、低荷重での平行度調整が終了すると、高荷重での平行度調整を同様に行う。
ステップＳ５において、もし、干渉縞の中心位置がツール３５の中心からずれているか、または、干渉縞の本数が所望の本数でないと、判断部６０４で判断したならば、ステップＳ６において、制御装置６０１からの制御に基づき、中心位置のずれ量及びずれ方向、又は所望の本数との差を演算部６０５で演算する。次いで、ステップＳ６において、制御装置６０１からの制御に基づき、演算部６０５での演算結果に基づき、モータドライバ６０７によりマイクロメータ３１，３２を正逆回転させるモータ６５０を選択して該モータ６５０を回転させて調整ブロック４０又は３７又はその両方に対して楔３９又は３８又はその両方をそれぞれ出し入れして、ツール３５の傾動調整を行う。その後、ステップＳ１に戻り、制御装置６０１からの制御に基づき、上記とは異なる荷重についての平行度の測定を行う。
よって、この例によれば、平行度調整を定量的にかつ自動的に精度良く行うことができる。
なお、干渉縞の中心位置の調整においては、実際には、電子部品のそり、撓み、電子部品上のバンプ配列の不均一などを考慮することがあり、前後左右において全くの対称となる位置に位置合わせすることが少なく、前後又は左右に若干傾くように予めオフセットを例えば０．３〜０．９μｍの範囲内で持たせることがある。このような場合に対応するため、上記実施形態のさらなる変形例として、図２０に示すように、本圧着時の温度、圧力などのプロセスデータのほか、電子部品の厚みなど品種ごとのデータを部品ライブラリ６６３を備え、この部品ライブラリ６６３内のデータに基づき、オフセット量演算部６６１で部品の品種ごとなど対してにオフセット量を演算して部品ライブラリ６６３内に記憶させておくことが可能である。そして、機種切り替え時などにおいて、制御装置６６１の制御により、判断部６０４での平行度判断においてオフセット量を考慮して、前後左右のオフセットされた中心位置に干渉縞の中心位置をあわせるように平行度調整を行うことにより、より実際に即した、部品の品種に応じた平行度調整が行える。
【００３０】
上記傾動調整機構は、マイクロメータを使用したものに限らず、ボルトなどの前後調整用ねじ軸（前後調整用マイクロメータ３２に対応）と、該前後調整用ねじ軸の先端に連結された上記楔３８とを備えて、上記前後調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する上記支持ブロック３７に対して出し入れして上記ツールを前後方向に傾動調整するとともに、ボルトなどの左右調整用ねじ軸（左右調整用マイクロメータ３１に対応）と、該左右調整用ねじ軸の先端に連結された上記楔３９とを備えて、上記左右調整用ねじ軸を正逆方向に回転させて上記楔を上記ツールを支持する上記支持ブロック４０に対して出し入れして上記ツールを左右方向に傾動調整するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
上記したように、本発明にかかる電子部品実装装置及びその方法の平行度調整によれば、作業者が干渉縞を目視により見ながら、傾動調整機構により例えばボルト又はマイクロメータのヘッドを正逆回転させてツールの傾動調整を行うことができるため、従来の電子部品のバンプのつぶれ具合の結果により平行度を調整する場合と比べて、非常に簡単に平行度の調整が可能である。すなわち、従来の場合には、平行度を調整したのち、一旦、電子部品実装を実際に行わなければ、平行度調整の結果が判断できないといった問題がある。しかしながら、本発明では、実際に電子部品実装を行わずとも平行度調整を行うことができ、平行度調整は、低荷重（例えば５kgf）で実装ヘッドを上下動させてなじませながら平行度を調整し、その後、高荷重（例えば３０kgf）で最終の平行度の微調整を行うのがよい。なお、逆に高荷重で平行度調整したのち、低荷重で平行度調整を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる電子部品実装装置の概略斜視図である。
【図２】電子部品を液晶パネルのガラス基板に実装する状態の説明図である。
【図３】図１の電子部品実装装置の部分拡大斜視図である。
【図４】図１の電子部品実装装置の照明装置とカメラとの関係を示す説明図である。
【図５】図１の電子部品実装装置の１つの実装ヘッドの拡大斜視図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図１の電子部品実装装置のツールの傾動調整機構のマイクロメータと楔などを示す説明図、前後調整用マイクロメータの斜視図、上記楔の拡大斜視図である。
【図７】図１の電子部品実装装置のツールの傾動調整機構の前後調整を説明する説明図である。
【図８】図１の電子部品実装装置のツールの傾動調整機構の左右調整を説明する説明図である。
【図９】図１の電子部品実装装置の平行度調整においてツール下面とステージのガラス基板載置面との間で発生するニュートン干渉縞についての説明図であって、（Ａ）は部材の配置関係を示す概略側面図、（Ｂ）はその配置関係状態で形成されるニュートン干渉縞の図、（Ｃ）は位置関係の説明図である。
【図１０】（Ａ）は上記ニュートン干渉縞の中心がツールの中心に位置しており、前後左右方向に均等に位置する理想状態の図、（Ｂ）は上記ニュートン干渉縞の中心が左側に偏った状態の図、（Ｃ）は上記ニュートン干渉縞の中心が上側（装置の奥側）に偏った状態の図である。
【図１１】（Ａ）は図１の装置においてツールとステージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明するため、ツールとステージとの関係を示す概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）とは異なるツールとステージとの関係を示す概略側面図、（Ｃ）は（Ａ）のツールとステージとの関係状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、（Ｄ）は（Ｂ）のツールとステージとの関係状態でのカメラの視野内の干渉縞の図である。
【図１２】（Ａ）は図１の装置においてツールとステージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明するため、ツールとステージとのさらに別の関係を示す概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）のツールとステージとの関係状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、（Ｃ）は（Ａ）とは異なるツールとステージとの関係を示す概略側面図である。
【図１３】（Ａ）は図１の装置においてツールとステージとの間でのニュートン干渉縞のできる原理を説明するため、ツールとステージとのさらに別の関係を示す概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）のツールとステージとの関係状態でのカメラの視野内の干渉縞の図、（Ｃ）は（Ａ）とは異なるツールとステージとの関係を示す概略側面図である。
【図１４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図１の装置のカメラの視野内の干渉縞における面精度（平行度）の読み取り方についての説明図である。
【図１５】上記実施形態の変形例にかかる図３に対応する電子部品実装装置の部分拡大斜視図である。
【図１６】上記実施形態の変形例にかかる図３に対応する電子部品実装装置の部分拡大斜視図である。
【図１７】図１６の説明図である。
【図１８】上記実施形態の変形例にかかる図１に対応する電子部品実装装置の斜視図である。
【図１９】図１８の装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】図１８の装置の制御駆動部分を示すブロック図である。
【符号の説明】
２２…ボルト、２７…皿バネ、２８，２９…支持ブロック、２８ａ，２９ａ…支点ピン、３０…実装ヘッド、３１…左右方向調整用マイクロメータ、３２…前後方向調整用マイクロメータ、３５…ツール、３７，４０…Ｃ字状調整ブロック、３７ａ，４０ａ…切欠き、３７ｂ，４０ｂ…座ぐり部、３８，３９…楔、３８ａ，３９ａ…凹部、３８ｂ，３９ｂ…長穴、４１…ツール下降位置調整用空気シリンダ、４２…レバー、４３…軸、４４…実装ヘッド本体、４５…ツール側ブロック、４６…引っ張りバネ、５０…駆動モータ、５９…支持体、６０…可動板、６１…横ガイド部材、６１ａ…溝、６２…レール、６３…上下ガイド部材、６３ａ…溝、６４…レール、６５…駆動板、８０…カメラ、８５，２８５…カメラ支持体、９０，２９０…照明装置、９１，２９１…拡散板、９３，２９３…照明装置支持部材、９４，２９４…軸、９５，２９５…照明装置支持体、９７…レール、１０２…平凸レンズ、１０２ａ…球面、１０２ｂ，１０３…平面、１０４…干渉縞の明るい部分、１０５…干渉縞の暗い部分、１０６…空気層、１１０…干渉縞、１２１…ＬＣＤパネル保持機構部、１８１…ステージ、１８１ａ…ガラス基板載置面、４００…ガラス基板、４０１…電子部品、４５０…傾動調整機構、７０３…連結部材、７２０…設備用ベースプレート。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tape-like member on which an electronic component such as an IC such as an IC or the like is mounted on an object such as a glass substrate such as a liquid crystal display device. The present invention relates to an electronic component mounting apparatus and method for adjusting the parallelism between a tool and a stage required when mounting a TCP (Tape Carrier Package) mounted on an object such as the above.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various COG (Chip On Glass) mounting methods for mounting electronic components on a glass substrate such as a liquid crystal display device are known. For example, after placing a glass substrate of a liquid crystal display device on a stage and holding an electronic component to be mounted on the glass substrate by vacuum suction with a tool, the electrodes of the electronic component held on the tool and the glass substrate on the stage After temporarily pressing the electrode via an ACF (anisotropic conductive film), the heated tool is further pressed toward the stage, whereby the electronic component is finally pressed against the glass substrate and the electrode of the electronic component COG (Chip On Glass) mounting is performed in which the electrodes of the glass substrate are mounted so as to be electrically connected.
In such a case, when electronic parts are pressed and mounted on a glass substrate, if the parallelism of both the tool and the stage is greatly different, the electrical connection between the two electrodes is not performed well, and the mounting accuracy is reduced. Before mounting, it is necessary to accurately adjust and manage the parallelism of both the tool and the stage. For this reason, conventionally, an actual object determination is performed based on the degree of bump discoloration of the electronic component chip. In other words, the electronic component is held by the tool, pressed against the glass substrate placed on the stage and actually pressed, and the fact that the color differs depending on the collapse of the bump of the electronic component makes it possible to parallel both the tool and the stage. The degree is adjusted and managed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above structure, since the mounting is actually performed using the electronic component and the glass substrate and the parallelism is adjusted, whether or not the parallelism is adjusted to a desired system unless the mounting is once performed. There is a problem that it cannot be determined, it takes time to adjust the parallelism, and the determination based on the degree of discoloration makes it impossible to perform quantitative evaluation.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and electronic component mounting that can adjust the parallelism between a tool and a stage required for crimping such as COG mounting and TCP mounting in a short time. It is to provide an apparatus and a method thereof.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
  According to the first aspect of the present invention, a tool arranged at the lower end of the mounting head and capable of pressing an electronic component;
  A tilt adjustment mechanism located above the tool at the lower end of the mounting head and capable of tilting the tool back and forth and left and right; and
  Place the object on which the electronic component is to be mountedHad a flat mounting surfaceA transparent stage,
  For the mounting surface of the object on the stageThrough the stage and against the part pressing surface of the toolAn illumination device that emits light;
  An imaging device for detecting Newton interference fringes generated by light illuminated from the illumination device in a state where the tool is in contact with the object placement surface of the stage;e,
  After adjusting the parallelism of the tool with respect to the stage by the tilt adjustment mechanism so that the Newton interference fringes are evenly positioned in the front / rear and left / right directions with respect to the center of the tool, the electronic component is placed on the stage by the tool. An electronic component mounting apparatus characterized by being mounted by being pressed against the object.
  According to the second aspect of the present invention, the tilt adjustment mechanism includes a front / rear adjustment screw shaft and a wedge connected to a tip of the front / rear adjustment screw shaft, and the front / rear adjustment screw shaft is forward / reverse. The tool is rotated in the direction to move the wedge in and out of the support block that supports the tool to adjust the tilt of the tool in the front-rear direction, and is connected to the left and right adjustment screw shaft and the tip of the left and right adjustment screw shaft. A first aspect of adjusting the tilting of the tool in the left-right direction by rotating the screw shaft for left-right adjustment in the forward and reverse directions and moving the wedge in and out of a support block that supports the tool. An electronic component mounting apparatus as described is provided.
  According to the third aspect of the present invention, the tilt adjustment mechanism includes a front / rear adjustment micrometer and a wedge connected to the tip of the micrometer, and rotates the front / rear adjustment micrometer in the forward / reverse direction. The wedge is inserted into and removed from the support block that supports the tool to adjust the tilt of the tool in the front-rear direction, and includes a left-right adjustment micrometer and a wedge connected to the tip of the micrometer. The electronic component mounting apparatus according to the first aspect, wherein the left / right adjustment micrometer is rotated in the forward / reverse direction so that the wedge is moved in and out of a support block supporting the tool to adjust the tilt of the tool in the left / right direction. I will provide a.
  According to a fourth aspect of the present invention, a drive device that moves the tool up and down;
  A front-rear adjustment driving device for rotating the front-rear adjustment micrometer in the forward and reverse directions;
  A left-right adjustment drive device for rotating the left-right adjustment micrometer in the forward and reverse directions;
  The Newton interference from the imaging device is detected after the Newton interference fringes generated by the light illuminated from the illumination device are detected by the imaging device in a state where the tool is in contact with the object placement surface of the stage. An image processing unit for obtaining the number and center position of the interference fringes after capturing the fringe image;
  A determination unit that determines whether the number and the center position of the obtained interference fringes match a predetermined number and position;
  Based on the determination result in the determination unit, drive one or both of the front-rear adjustment driving device and the left-right adjustment driving device, and tilt-adjust the tool in the front-rear and left-right or front-rear left-right direction, Adjust the parallelismThird aspectThe electronic component mounting apparatus described in 1. is provided.
  According to the fifth aspect of the present invention, the tool that is placed on the lower end of the mounting head and can press the electronic component is placed on the object on which the electronic component is to be mounted.Had a flat mounting surfaceTransparent stageuponFrom the lighting device in contact with the object placement surfaceThrough the stage and against the part pressing surface of the toolNewton interference fringes generated by illuminating light are detected, and the Newton interference fringes are positioned evenly in front, back, left, and right with respect to the center of the tool.,in frontAdjust the parallelism of the tool with respect to the stage by using a tilt adjustment mechanism that can be tilted back and right.
  Thereafter, the electronic component mounting method is provided, wherein the electronic component is pressed and mounted on the object on the stage by the tool.
  According to a sixth aspect of the present invention,When adjusting the parallelism of the tool with respect to the stage based on the Newton fringes,After capturing the image of Newton interference fringes generated by the light illuminated from the illumination device in a state where the tool is in contact with the object placement surface of the stage, the number and center position of the interference fringes are obtained. Determining whether the number and center position of the obtained interference fringes match a predetermined number and position, and adjusting the tilt of the tool in the front-rear and left-right or front-back left-right direction based on the determination result, An electronic component mounting method according to a fifth aspect for performing parallelism adjustment is provided.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0006]
As shown in FIGS. 1 and 3, the electronic component mounting apparatus and method according to the first embodiment of the present invention includes a parallelism measurement system for the tool 35 of the mounting head 30 and the stage 181. A tool 35 that presses an electronic component 401 such as a tape-like member that is disposed at the lower end of each mounting head 30 and has already been mounted with an electronic component such as an IC or IC, and the tool 35 at the lower end of the mounting head 30. And a tilt adjustment mechanism 450 that can adjust the tilt of the tool 35 in the front-rear and left-right directions, and an object on which the electronic component 401 is to be mounted, such as quartz on which a glass substrate 400 such as a liquid crystal display device is mounted. A transparent stage 181 comprising: a lighting device 90 that irradiates light onto the mounting surface 181a of the glass substrate 400 of the stage 181; The Newton interference fringes generated on the glass substrate placement surface 181a of the stage 181 by the light illuminated from the illumination device 90 in a state where one tool 35 is in contact with the glass substrate placement surface 181a of the stage 181. An imaging device for detection, for example, a camera 80 is provided. Therefore, the camera 80 is provided at 85, and the stage is adjusted by the tilt adjustment mechanism 450 so that the Newton interference fringes imaged by the camera 80 are evenly positioned in the front-rear and left-right directions with respect to the center of the tool 35. After adjusting the parallelism of the tool 35 with respect to 181, the electronic component 401 is mounted on the glass substrate 400 on the stage 181 with the tool 35 as shown in FIG. In addition, 10 is a heater for heating the tool 35 to a predetermined temperature at the time of final press-fitting of the electronic component. In FIG. 2, reference numeral 430 denotes a temporary crimping tool.
[0007]
As shown in FIG. 4, it is necessary to arrange the stage 181 so that the irradiation direction of the irradiation light of the illumination device 90 and the light receiving direction of the camera 80 are equiangular. That is, an angle θ formed between the irradiation direction of the irradiation light of the illumination device 90 with respect to the stage 181 and the vertical direction of the stage 181.₂And the angle θ formed by the light receiving direction of the camera 80 with respect to the stage 181 and the vertical direction of the stage 181.₁Are equal. For this reason, the lighting device 90 is rotatably adjustable with respect to the U-shaped lighting device support member 93 whose both end faces are fixed to the lighting device support 95 by the shafts 94. As shown in FIG. 3, for example, while the operator manually moves the illumination device 90 and the camera 80 integrally from the front side to the back side, or while moving and appropriately stopping at the detection position, Newton interference fringes are generated and detected one by one from the tool 35 on the front side.
Since the illumination device 90 only needs to be able to detect light and shade, it is close to monochromatic light and is inexpensive and has high illuminance. Therefore, a large number of LEDs are arranged in accordance with the target tool 35 and the diffusion plate 91 is provided on the surface of the illumination device. It is preferable to illuminate as scattered light. Note that it is not preferable to place the camera 80 vertically (below the tool 35) because interference fringes cannot be observed. Further, it is preferable that the camera 80 is provided with a diaphragm or provided with a light amount adjusting mechanism on the lighting device side so as to obtain an optimum light amount.
In addition, a stage 181 is disposed immediately below the tool 35 of the mounting head 30, and the bottom surface of the stage 181 is supported by the equipment base plate 120 of the electronic component mounting apparatus so as to ensure sufficient rigidity.
[0008]
Further, the four mounting heads 30 are each provided with a vertical guide member 63 having a U-shaped cross section on the back surface of the following four mounting head main bodies 44 and the tool side block 45, and in the vertical direction on the surface of the four movable plates 60. The four rails 64 extending and fixed to the upper and lower guide members 63 are movably fitted in the grooves 63a, so that the four mounting heads 30 are fixed to the four movable plates 60. Guide along the rail 64 so as to be movable in the vertical direction. The drive motor 50 rotates a ball screw (not shown), and is connected to a drive plate 65 and four mounting head main bodies 44 that are screwed into the ball screw and connected to a nut portion that moves up and down. Therefore, when the drive plate 65 is lowered by the drive of the drive motor 50, the four mounting head bodies 44 are lowered while being guided integrally by the four rails 61, while the drive plate 65 is raised by the reverse drive of the drive motor 50. Then, the four mounting head bodies 44 are raised while being guided integrally by the four rails 61. In addition, two horizontal guide members 61 each having a U-shaped cross section extending in the horizontal direction perpendicular to the vertical direction are provided on the back surface of each movable plate 60, and are fixed by extending in the horizontal direction on the surface of the support 59. The four rails 62 are movably fitted in the grooves 61 a of the lateral guide member 61, and the four mounting heads 30 are moved laterally along the four rails 62 with respect to the support body 59 together with the movable plate 60. Guide to move to. When the operator moves the four movable plates 60 to predetermined positions in the lateral direction corresponding to the mounting positions of the electronic components, the four mounting head bodies 44 are moved via the four movable plates 60. Each moves while being guided by four rails 62.
[0009]
On the other hand, as shown in FIG. 5, each mounting head 30 includes a tool lowering position adjusting air cylinder 41 at the upper end of the mounting head main body 44, the upper end being connected to the tip of the piston rod of the air cylinder 41, and a bent portion. Includes a lever 42 rotatably supported on the mounting head main body 44 by a shaft 43 and having a lower end connected to the upper surface of the tool side block 45, and a tool 35 supported by the lower end of the tool side block 45. Reference numeral 46 denotes two tension springs that always urge the mounting head main body 44 in the direction of raising the tool side block 45. Therefore, by driving the air cylinder 41 and projecting its piston rod toward the mounting head main body 44 side, the lever 42 rotates about the shaft 43 and resists the biasing force of the two springs 46. The tool side block 45 can be moved downward with respect to the mounting head main body 44 to adjust the position of the lower surface of the tool 35, or only the necessary tool 35 can be selectively lowered and used for the crimping operation. To.
[0010]
The tool side block 45 is provided with a tilt adjusting mechanism 450 capable of adjusting the tilt of the tool 35 in the front-rear and left-right directions. The tilt adjustment mechanism 450 is configured to tilt the tool 35 in the front-rear direction and the left-right direction of the electronic component mounting apparatus in FIG.
[0011]
Specifically, the wedge is fixed to the tip of the micrometer, and the wedge is inserted into and removed from the cutout portion of the C-shaped adjustment block. In FIG. 1, tilt adjustment is performed in the front-rear direction and the left-right direction of the electronic component mounting apparatus.
[0012]
That is, as shown in FIGS. 5, 6, and 8, the left and right inclination adjustment is performed by dividing the left and right sides of the C-shaped adjustment block 40 on the upper side of the tool side block 45 of the mounting head 30 in half and hollowing out the left side thereof. A wedge 39 is inserted into the right notch 40a. By rotating the head of the micrometer 31 attached to the wedge 39 forward and backward, the wedge 39 is moved back and forth to adjust the right / left inclination. As shown in FIGS. 6 (A), 6 (B), and 6 (C), the wedge 39 is moved so as to suppress the sliding resistance of the tapered portions of the upper and lower surfaces of the wedge 39 for easy adjustment. In the sectional shape in the direction, as shown in FIG. 6C, a recess 39 b is formed to reduce the sliding surface between the wedge 39 and the adjustment block 40. A long hole 39b is formed in the center of the wedge 39, and the tip 22a of the bolt 22 is screwed into the counterbore 40b formed in the notch 40a portion of the adjustment block 40 via the disc spring 27. The adjusting block 40 always tightens the wedge 39 by the biasing force of, for example, about 80 kgf of the disc spring 27 disposed between the counterbore surface of the portion 40 b and the head of the bolt 22. This is because when the wedge 39 is moved in the pulling direction with respect to the adjustment block 40, it is necessary to apply a constant tension with the disc spring 27 in order to prevent the rigidity of the entire tool from being lost. In the case of adjustment in the horizontal direction, as shown in FIG. 6 (B), the tip of the horizontal adjustment micrometer 31 is connected to the side surface of the horizontal adjustment wedge 39, and the micrometer 31 is supported. The block 28 is supported by the support pin 28a so as not to move in the axial direction. As shown in FIG. 8, the head of the micrometer 31 is rotated forward and backward so that the wedge 39 is moved back and forth as indicated by the arrow C. And the adjustment block 40 is elastically deformed in the direction of the arrow D to adjust the tilting in the left-right direction.
[0013]
On the other hand, as shown in FIGS. 5, 6, and 8, the front and rear inclination adjustment is performed by dividing the front and rear of the C-shaped adjustment block 37 below the tool side block 45 of the mounting head 30 in half and hollowing out the rear side. A wedge 38 is inserted into the front notch 37a. By rotating the head of the front-rear direction adjusting micrometer 32 attached to the wedge 38 forward and backward, the wedge 38 is moved back and forth to adjust the front-rear inclination. As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (C), the wedge 38 has a wedge 38 in order to reduce the sliding resistance of the tapered portions of the upper and lower surfaces of the wedge 38 in order to facilitate adjustment. In the cross-sectional shape in the moving direction, a recess 38b is formed as shown in FIG. 6C to reduce the sliding surface between the wedge 38 and the adjustment block 37. A long hole 38b is formed in the center of the wedge 38, and the tip 22a of the bolt 22 is screwed into the counterbore 37b formed in the notch 37a portion of the adjustment block 37 via the disc spring 27. The adjusting block 37 always tightens the wedge 38 by the biasing force of, for example, about 80 kgf of the disc spring 27 disposed between the counterbore surface of the portion 37b and the head of the bolt 22. This is because when the wedge 38 is moved in the pulling direction with respect to the adjustment block 37, it is necessary to apply a constant tension with the disc spring 27 in order to prevent the rigidity of the entire tool from being lost. In the case of the front-rear direction adjustment, as shown in FIG. 6A, the front-end of the front-rear direction adjustment micrometer 32 is connected to the front surface of the front-rear direction adjustment wedge 38, and the micrometer 32 is supported. The block 29 is supported by the support pin 29a so as not to move in the axial direction. As shown in FIG. 7, by rotating the head of the micrometer 32 forward and backward, the wedge 38 is moved back and forth as indicated by the arrow A. And the adjustment block 37 is elastically deformed in the direction of the arrow B to perform tilt adjustment in the front-rear direction.
[0014]
When the angle is small, the taper angle of each wedge 39, 38 is small, but the vertical rigidity is large. On the other hand, when the angle is large, the adjustment margin is large but the vertical rigidity is small. Considering the stability of the lower surface of the tool 35, it is preferable to set the angle to, for example, about 2 °.
[0015]
In the present embodiment, the inner surface of the transparent stage 181 is pressed in a state where the lower surface of the tool 35 of the mounting head 30 is pressed directly against the glass substrate mounting surface 181a of the stage 181 before switching electronic devices or periodically mounting electronic components. The illumination device 90 is irradiated with light rays to generate interference fringes on the contact surface between the glass substrate placement surface 181a of the stage 181 and the lower surface of the tool 35, and the interference fringes are detected by the camera 80 and detected. The micrometers 31 and 32 are appropriately rotated in the forward and reverse directions with respect to the mounting head 30 so that the interference fringes are evenly positioned with respect to the center of the tool 35, so that the wedges 39 with respect to the adjustment blocks 40 and 37 are obtained. , 38, and by adjusting the inclination of the front and rear and the left and right, or the front and rear or the left and right direction, below the glass substrate placement surface 181a of the stage 181 and the tool 35. Performing parallelism adjustment and management of the.
[0016]
Here, Newton interference fringes are generally known as a method of measuring a precise spherical surface or plane using the light interference phenomenon caused by the oil film floating on the water surface or the back surface of the transparent thin film. The state of a plane or a spherical surface is observed from the pattern shape of the ring. Hereinafter, this Newton interference fringe will be described.
[0017]
As shown in FIG. 9A, when the convex surface 102a of the plano-convex lens 102 having the spherical surface 102a and the flat surface 102b, which are convex surfaces having no large curvature, is placed on the glass flat plate 103, a wedge between the convex surface 102a and the flat surface 103 is obtained. As shown in FIG. 9B, concentric interference fringes 110 are obtained by the air layer 106 having a shape. When the projection light is monochromatic light, the bright portions 104 and the dark portions 105 become circular interference fringes 110 in which the light and darkness are alternately changed. The longer the wavelength of the projection light, the wider the interval. In the case of white light, it becomes a colored concentric ring. This is called Newton interference fringes.
[0018]
Then, the principle by which this Newton interference fringe can be observed will be further described.
In FIG. 9A, it is assumed that the monochromatic light IP is incident on the surface AB perpendicularly. The air layer 106 between the BCEs is a wedge-shaped thin layer, and the reflected light at the Q point interferes with the reflected light at the R point. The thickness of the air layer 106 (the thickness of the air layer 106 between the lens 102 and the flat plate 103) QR = d increases with the radius (the distance from the center of the lens 102 to the incident point C of the light source) x. Since the reflection at the point Q is accompanied by a phase change λ / W, the optical path difference Δ of the reflected light at both points is Δ = 2d− (λ / 2). As can be seen from FIG. 9C, (2R−d) / x = x / d. This is transformed to (2R-d) d = x²It becomes. Here, since d is sufficiently smaller than R, 2Rd≈x²Then 2d = x²/ R. Therefore, the phase difference Δ is x in the bright ring 104.²/ R = {(2m + 1) λ} / 2, and in the dark ring 105, x²/ R = 2mλ / 2. Due to this relationship, the center of the interference fringe 110 becomes a dark spot, and a bright and dark concentric ring is seen around it. In the transmitted wave, the center of the interference fringe 110 is a bright point, and the reflected wave and light and dark are opposite.
In this way, Newton interference fringes generated on the contact surface between the glass substrate placement surface 181a of the stage 181 and the lower surface of the tool 35 are detected and used for adjusting the parallelism.
[0019]
Next, how to read the Newton interference fringes will be described.
(I) When the lower surface of the tool 35 is flat
When the lower surface of the tool 35 is relatively flat, the Newton interference fringes 220 are striped as shown in FIGS. Furthermore, if the surface is good, the color becomes one color. In FIG. 11A, it is assumed that a gap of 2λ is formed between the lower surface of the tool 35 and the glass substrate placement surface 181a of the stage 181. In this case, stripes can be seen by the principle of thin film interference in the thin air layer 206 between the lower surface of the tool 35 and the glass substrate mounting surface 181a of the stage 181. Parallel stripes 220 appear every λ / 2. As shown in FIG. 11B, when there is a gap of λ / 2 or more (red ≈ 650 nm, λ / 2 = 0.33 μm), the stripe 220 appears where there is a gap of λ / 2, which can be observed. . In FIG. 11B, when the gap between the lower surface of the tool 35 and the glass substrate placement surface 181a of the stage 181 is smaller than λ, the stripe appears to move to the left.
(II) When the lower surface of the tool 35 is convex or concave
When the lower surface of the tool 35 is a convex surface or a concave surface, in FIGS. 12 and 13, the ABCD that is the glass substrate placement surface 181 a of the stage 181 or the EFGH that is the lower surface of the tool 35 are both C and G. Is in contact with each other, a thin air layer 216 is formed between the A and E portions, and vertical stripes 212 curved every λ / 2 are generated. As shown in FIG. 12, when the lower surface of the tool 35 is a convex surface, the stripes appear to have a convex shape when viewed from the CG side serving as a contact point. As shown in FIG. 13, when the lower surface of the tool 35 is a concave surface, it appears to be a concave shape when viewed from the CG side serving as a contact.
[0020]
Further, how to read the surface accuracy (parallelism) will be described.
Although many interference fringes are shown in FIG. 14, this reading method can quantitatively read the parallelism from the interference fringes even when the number of interference fringes is small (when the parallelism is good). That is, in the drawing, the circular frame indicates the field of view of the camera 80, and attention is paid to the relationship between the two stripes a and b at the center of the field of view and the dotted lines A and B connecting both ends of the stripe a. . In FIG. 14A, since the dotted lines A and B are in contact with the stripe b, (λ / 2) * 1 = λ / 2, and the number of stripes is one. In FIG. 14B, since the dotted lines A and B are located at the center of the stripes a and b, (λ / 2) * (1/2) = λ / 4, and the number of stripes is 0.5. In FIG. 14C, the dotted lines A and B are located at a position 1/3 between the stripe a and the stripe b, so (λ / 2) * (1/3) = λ / 6. And the number of stripes is 0.3. In either case, the contact is on the low side if it is on the left side, and is high if it is on the right side.
[0021]
Next, specific steps of the method of adjusting the parallelism between the tool and the stage in the electronic component mounting apparatus according to the first embodiment of the present invention having the above-described configuration are as follows.
First, rough adjustment will be described. The rough adjustment is performed so that the parallelism between the tool 35 and the stage 181 is substantially parallel before the main adjustment for accurately adjusting the parallelism between the tool 35 and the stage 181. It is not necessary if parallelism is present.
First, the LED power supply of the illuminating device 90 is turned ON, and the illuminating device 90 comprised from LED is lighted.
Next, the camera 80 is set at a predetermined position.
Next, when the parallelism is measured with extremely high accuracy, the upper surface of the quartz stage 181 on which the glass substrate is placed and the lower surface of the tool 35 that presses the electronic component are cleaned to confirm that they are clean. It is preferable that the upper surface of the quartz stage 181 and the lower surface of the tool 35 are free of dust, Si, glass fragments, etc. If there is any dust, Si, glass fragments, etc. on the upper surface of the quartz stage 181 or the lower surface of the tool 35, etc. This is not preferable because an error may occur in the parallelism adjustment. In addition, the adhesion of organic matter to the lower surface of the tool 35 is not preferable because it may cause the parallelism to be lost. However, in a normal electronic component mounting process, although it depends on the accuracy of the required parallelism, it is not necessary to clean up to this point.
Next, with the tool 35 kept at room temperature, the load on the tool 35 is set to 1 to 2 kgf, and the drive motor 50 is driven to lower the mounting head 30 and the cylinder 41 to drive the lower surface of the tool 35 to quartz. The quartz stage 181 is pressed in direct contact with the glass substrate placement surface 181a of the stage 181.
As shown in FIG. 10A, the operator can adjust the left / right adjustment micrometer 31 or the front / rear adjustment micro so that the central black spot 211 of the interference fringe 210 is the center of the lower surface of the tool 35 in the front / rear / left / right direction of the mounting head 30. The meter 32 or both are rotated forward and backward, and the wedges 39 and 38 are moved in and out of the adjustment blocks 40 and 37, respectively, to adjust the tilt.
For example, as shown in FIG. 10B, when the center of the interference fringe 210 is biased to the left side, the right side of the tool 35 needs to be lowered, so the head of the micrometer 31 is rotated in FIG. The wedge 39 is moved to the back in the C direction with respect to the adjustment block 40, and the center black spot 211 of the interference fringe 210 is the center of the lower surface of the tool 35 in the front / rear / left / right direction of the mounting head 30 as shown in FIG. To be. Further, as shown in FIG. 10C, when the center of the interference fringe 210 is biased to the upper side (actually the back side of the apparatus), the lower side (front side) of the tool 35 needs to be lowered. Therefore, the head of the micrometer 32 is rotated, and the wedge 38 is moved to the back side in the direction A with respect to the adjustment block 37 in FIG. 7, and as shown in FIG. 211 is set to the center of the lower surface of the tool 35 in the front-rear and left-right directions of the mounting head 30.
Here, when the tool 35 is, for example, a CVD diamond coating tool (for example, an SF tool manufactured by Sumitomo Electric), the parallelism of the tool at room temperature is about 1.5 to 2 μm, so the number of interference fringes 210 is approximately six. Adjust so that: A central black point (dark ring) 211 is a point where the 0th order, that is, the tool 35 and the stage 181 are in contact with each other. The number of interference fringes 210 is the number of bright rings (white patterns) 212. Here, since the wavelength of the illumination light from the LED, which is the illumination device, is 660 nm, one interference fringe is λ / 2 = 0.33 μm, so the gap between the tool 35 and the stage 181 for one interference fringe is 0.33 μm is generated.
Next, the load is set so as to increase to the main pressure bonding load (for example, 36.2 kgf), and the drive motor 50 is driven to lower the mounting head 30 and the cylinder 41 to drive the lower surface of the tool 35 to quartz. The quartz stage 181 is pressed in direct contact with the glass substrate placement surface 181a of the stage 181.
Then, the operator visually confirms the interference fringes again, confirms that the front-rear and left-right directions are substantially equal, and ends the coarse adjustment. However, although the left and right directions of the screen are the same, the front and rear direction is opposite to the actual direction within the field of view of the camera 80, so care must be taken by the operator during the front and rear adjustment.
[0022]
Next, this adjustment will be described.
The tool 10 is heated by the heater 10 to a predetermined main press-bonding temperature (for example, 250 ° C.).
Next, the LED power supply of the lighting device 90 is turned on to turn on the LED lighting device 90.
Next, the camera 80 is set at a predetermined position.
Next, the upper surface of the quartz stage 181 on which the glass substrate is placed and the lower surface of the tool 35 that presses the electronic component are cleaned to confirm that they are clean. However, in a normal electronic component mounting process, although it depends on the accuracy of the required parallelism, it seems that it is not necessary to perform cleaning or the like so far.
Next, the tool load is set to 1 to 2 kgf, the drive motor 50 is driven to lower the mounting head 30 and the cylinder 41 is driven, whereby the lower surface of the tool 35 is placed on the glass substrate placement surface 181a of the quartz stage 181. The quartz stage 181 is pressed by bringing it into direct contact.
As shown in FIG. 10A, the center black spot 211 of the interference fringe 210 is the center of the lower surface of the tool 35 in the front-rear and left-right directions of the mounting head 30, and the stripe pattern is completely uniform in the front-rear and left-right directions. The operator adjusts forward / reverse rotation of the left / right adjustment micrometer 31 and / or the front / rear adjustment micrometer 32. The adjustment operation is the same as in the coarse adjustment.
Next, the load is set so as to increase to a main press-bonding load (for example, 36.2 kgf), and the drive motor 50 is driven to lower the mounting head 30 and the cylinder 41 to drive the lower surface of the tool 35. The quartz stage 181 is pressed by making direct contact with the glass substrate mounting surface 181a of the quartz stage 181. The operator visually confirms the interference fringes 210 again to confirm that the front and rear, right and left directions are completely equal. Here, in the case where the tool 35 is the CVD diamond coating tool, the tool parallelism when heated at 250 ° C. during the main pressure bonding is 1 μm or less, so the number of the interference fringes 210 of the tool 35 is three or less. Adjust as follows. A central black point (dark ring) 211 is a point where the 0th order, that is, the tool 35 and the stage 181 are in contact with each other. The number of interference fringes 210 is the number of bright rings (white patterns) 212. Here, since the wavelength of the illumination light from the LED, which is the illumination device, is 660 nm, one interference fringe is λ / 2 = 0.33 μm, and therefore the gap between the tool 35 and the stage 181 for one interference fringe is 0.33 μm is generated. Actually, it is possible to adjust to one or less by slightly modifying the stage 181 and the tool 35.
After this adjustment is completed, it is necessary to check, for example, both at a low load of 2 kgf and a high load of 40 kgf at the time of checking for aging and dust adhesion. This is because, even when the number of interference fringes is small under high load, if the center (dark ring) 211 is shifted, the conventional bump collapse visual evaluation may be NG level. Therefore, it is always necessary to measure interference fringes with a low load (about 2 kgf).
Note that the smaller the number of interference fringes, the higher the accuracy of the parallelism.
[0023]
Next, a more specific example of the parallel adjustment in the electronic component mounting apparatus according to the embodiment will be described.
First, as a specific adjustment procedure of the parallelism, the tilt adjustment mechanism 450 adjusts the dark ring at the center of the interference fringe at the center of the tool with a low load of about 2 kgf and is symmetrical in the front-rear and left-right directions. In this state, the number of interference fringes is set to 3 or less in order to ensure high-precision parallelism. Here, since the wavelength of the illumination light from the LED as the illumination device is 660 nm, one interference fringe is λ / 2 = 0.33 μm.
The evaluation method using interference fringes is almost the same as the result of observation of interference fringes in a low load region of 1 to 2 kgf and the result of evaluation by conventional spot evaluation. However, even if the number of interference fringes is 3 or less (1 μm or less), it is necessary to adjust so that the dark ring at the center of the interference fringes, that is, the contact point between the tool and the stage is at the center of the tool. This is because, when the stage is pressed with a high load of 30 to 40 kgf, the stage and the head are deformed even if there are one or less interference fringes, and there is a case where the stage and the head are not necessarily in agreement with the conventional spot evaluation. Because.
By using the parallelism adjustment procedure using the interference fringes, the parallelism evaluation using the interference fringes can be replaced with a conventional spot evaluation method.
[0024]
As described above, according to the parallelism adjustment of the electronic component mounting apparatus and method according to the present embodiment, the operator rotates the heads of the micrometers 31 and 32 forward and backward while visually checking the interference fringes. Since the tilt adjustment of 35 can be performed, the parallelism can be adjusted very easily compared to the case where the parallelism is adjusted based on the result of the collapse state of the bumps of the conventional electronic component. That is, in the conventional case, after adjusting the parallelism, there is a problem that the result of the parallelism adjustment cannot be determined unless the electronic component is actually mounted once. However, in the present embodiment, the parallelism can be adjusted without actually mounting electronic components, and the parallelism is adjusted by moving the mounting head 30 up and down with a low load (for example, 5 kgf). After that, it is preferable to finely adjust the final parallelism with a high load (for example, 30 kgf). Conversely, after adjusting the parallelism with a high load, the parallelism may be adjusted with a low load.
[0025]
In addition, according to the parallelism adjustment of the electronic component mounting apparatus and method according to the present embodiment, since the micrometers 31 and 32 are used, quantitative management can be performed.
Further, according to the tilt adjustment mechanism, a force is required to rotate the micrometers 31 and 32. However, the taper angle of each wedge 39 and 38 is reduced, and a preload is applied by the disc spring 27 when the tilt adjustment mechanism is assembled. By performing the torque management of the bolt 22, it can be adjusted with a small force.
[0026]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with another various aspect.
[0027]
For example, the illumination device 290 is not limited to illuminating the tools 35 one by one with the illumination device 90, but a plurality of, for example, three tools 35 are collectively illuminated by the illumination device 90 as shown in FIG. A large number of LEDs (light emitting diodes) are arranged according to the number of tools 35, a diffusion plate 291 is attached to the surface of the lighting device, and a camera 80 is arranged according to the number of tools 35, so that three tools 35 are arranged. At the same time, Newton interference fringes may be detected. In this case, it is not necessary to move the illumination device and the camera with respect to the tool 35. In FIG. 15, reference numeral 285 denotes a camera support that fixedly supports three cameras 80. The illuminating device 290 is rotatably adjustable with respect to a U-shaped illuminating device support member 293 that is fixed to the illuminating device support 295 by shafts 294 on both side surfaces.
[0028]
In addition, as shown in FIG. 16, in a state where the camera 80 and the illumination device 90 are integrally coupled by the connecting member 703, the ball screw 701 is rotated forward and backward by the forward and reverse rotation driving of the drive motor 700, and the ball screw 701. By moving the connecting member 703 fixed to the threaded portion 702 screwed in and out along the ball screw axis direction, the camera 80 and the illumination device 90 are moved with respect to the tool 35 for adjusting the parallelism. Also good. In this way, parallelism adjustment can be performed without increasing the number of cameras 80 and lighting devices 90. In FIG. 16, reference numeral 97 denotes a rail for guiding the movement of each support member of the camera 80 and the illumination device 90. At this time, as shown in FIG. 17, since it is necessary to bring the LCD panel holding mechanism 121 holding the LCD panel 400 close to the stage 181 of the electronic component mounting apparatus, the stage 181 and the LCD panel holding mechanism 121 It is necessary to provide a moving mechanism so as to reduce the distance L between the two.
Since the stage 181 receives a large load from the tool 35 and does not want to provide a cavity below the stage 181, the stage 181 is not actually cut out as shown in FIG. It is better to connect with the connecting member 703 under the electronic component mounting apparatus installation base plate 720 that is arranged.
[0029]
A modification of the present embodiment including an automatic adjustment mechanism that automatically performs the parallelism adjustment will be described below with reference to FIGS.
First, information necessary for adjusting the parallelism such as the set value of the load and the required parallelism (in other words, the required number of interference fringes) is input from the input device 600 such as a keyboard to the control device 601. A parallelism automatic adjustment program or the like is stored in a memory 662. In this state, in step S <b> 1, the drive motor 50 is driven based on the control from the control device 601 to lower the mounting head 30, and selectively driven via the motor driver 606 based on the control from the control device 601. The desired mounting head 30 is further lowered by the air cylinder 41 to press the lower surface of the tool 35 against the glass substrate placement surface 181a of the stage 181.
Thereafter, in step S 2, based on the control from the control device 601, the illumination device 90 illuminates the glass substrate placement surface of the stage 181, that is, the tool pressing surface 181 a, and the image of the Newton interference fringes is input to the image capturing unit 602 by the camera 80. take in.
Next, in step S4, based on control from the control device 601, image processing such as calculating and obtaining the center position of interference fringes and the number of fringes by the image processing unit 603 with respect to the image captured by the image capturing unit 602. I do. Immediately after image capture in step S2 or during this image processing, in step S3, the drive motor 50 and the like are reversely driven based on control from the control device 601, and the mounting head 30 is raised to the original position. Prepare for the next pressing action.
Thereafter, in step S5, based on the control from the control device 601, based on the image processing result in the image processing unit 603, in the determination unit 604, whether or not the center position of the interference fringe is positioned at the center of the tool 35, And it is determined whether the number of interference fringes is the number corresponding to the required parallelism.
In step S5, if the determination unit 604 determines that the center position of the interference fringe is located at the center of the tool 35 and the number of interference fringes is a desired number, the process returns to step S1. Based on the control from the control device 601, the parallelism for a load different from the above is measured. That is, for example, when the parallelism adjustment with a low load is completed, the parallelism adjustment with a high load is similarly performed.
In step S5, if the determination unit 604 determines that the center position of the interference fringes is deviated from the center of the tool 35 or the number of interference fringes is not the desired number, the controller 601 in step S6. Based on the control from, the calculation unit 605 calculates the shift amount and shift direction of the center position, or the difference from the desired number. Next, in step S6, based on the control from the control device 601, based on the calculation result in the calculation unit 605, the motor driver 607 selects the motor 650 that rotates the micrometers 31 and 32 forward and backward, and rotates the motor 650. Then, the wedges 39 and / or 38 are both moved in and out of the adjusting block 40 and / or 37 to adjust the tilt of the tool 35. Then, it returns to step S1 and the parallelism about the load different from the above is measured based on the control from the control device 601.
Therefore, according to this example, the parallelism adjustment can be performed quantitatively and automatically with high accuracy.
In the adjustment of the center position of the interference fringes, in reality, there are cases where warpage and bending of the electronic component, unevenness of the bump arrangement on the electronic component, and the like are taken into consideration, and the position is completely symmetrical in the front and rear, right and left. There is little alignment, and an offset may be given in advance within a range of 0.3 to 0.9 μm, for example, so that it is slightly tilted back and forth or left and right. In order to cope with such a case, as a further modification of the above embodiment, as shown in FIG. 20, in addition to process data such as temperature and pressure at the time of main press bonding, data for each type such as thickness of electronic parts is used. A library 663 is provided, and based on the data in the component library 663, the offset amount calculation unit 661 can calculate an offset amount for each type of component and store it in the component library 663. When the model is switched, the control unit 661 controls the parallelism so that the center position of the interference fringes is aligned with the offset center positions of front, rear, left and right in consideration of the offset amount in the parallelism determination by the determination unit 604. By adjusting the degree of parallelism, the degree of parallelism can be adjusted according to the type of parts, which is more practical.
[0030]
The tilt adjustment mechanism is not limited to the one using a micrometer, but the front and rear adjustment screw shaft such as a bolt (corresponding to the front and rear adjustment micrometer 32) and the wedge connected to the tip of the front and rear adjustment screw shaft. 38, the front and rear adjustment screw shafts are rotated in forward and reverse directions, and the wedge is moved in and out of the support block 37 supporting the tool to adjust the tilt of the tool in the front and rear direction, and a bolt Left and right adjustment screw shaft (corresponding to the left and right adjustment micrometer 31) and the wedge 39 connected to the tip of the left and right adjustment screw shaft, the left and right adjustment screw shaft in the forward and reverse directions The tool may be rotated so that the tool is tilted in the left-right direction by moving the wedge in and out of the support block 40 that supports the tool.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the parallelism adjustment of the electronic component mounting apparatus and method according to the present invention, the operator rotates the forward or reverse direction of, for example, a bolt or a micrometer head by the tilt adjustment mechanism while visually checking the interference fringes. Therefore, since the tilt adjustment of the tool can be performed, the parallelism can be adjusted very easily compared to the case where the parallelism is adjusted based on the result of the bump collapse of the conventional electronic component. That is, in the conventional case, after adjusting the parallelism, there is a problem that the result of the parallelism adjustment cannot be determined unless the electronic component is actually mounted once. However, according to the present invention, the parallelism can be adjusted without actually mounting electronic components. The parallelism is adjusted by moving the mounting head up and down with a low load (for example, 5 kgf) and adjusting the parallelism. Then, it is preferable to finely adjust the final parallelism with a high load (for example, 30 kgf). Conversely, after adjusting the parallelism with a high load, the parallelism may be adjusted with a low load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state where electronic components are mounted on a glass substrate of a liquid crystal panel.
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
4 is an explanatory diagram showing a relationship between a lighting device and a camera of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
FIG. 5 is an enlarged perspective view of one mounting head of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
6A is an explanatory view showing a micrometer and a wedge of a tool tilt adjustment mechanism of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1, and FIG. 6B is a perspective view of a front and rear adjustment micrometer; It is an expansion perspective view of the said wedge.
7 is an explanatory diagram for explaining front-rear adjustment of a tool tilt adjustment mechanism of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining left-right adjustment of a tool tilt adjustment mechanism of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1;
FIG. 9 is an explanatory diagram of Newton interference fringes generated between the lower surface of the tool and the glass substrate mounting surface of the stage in the parallelism adjustment of the electronic component mounting apparatus of FIG. 1, wherein FIG. The schematic side view which shows a relationship, (B) is a figure of the Newton interference fringe formed in the arrangement | positioning relationship state, (C) is explanatory drawing of a positional relationship.
10A is a diagram of an ideal state in which the center of the Newton interference fringe is located at the center of the tool and is equally located in the front-rear and left-right directions, and FIG. 10B is the center of the Newton interference fringe on the left side. FIG. 6C is a diagram showing a biased state, and FIG. 8C is a diagram showing a state where the center of the Newton interference fringes is biased upward (the back side of the apparatus).
11A is a schematic side view showing the relationship between the tool and the stage in order to explain the principle of Newton interference fringes between the tool and the stage in the apparatus of FIG. 1, and FIG. ) Is a schematic side view showing the relationship between the tool and the stage different from (), (C) is a diagram of interference fringes in the field of view of the camera in the relationship between the tool and stage of (A), and (D) is (B). It is a figure of the interference fringe in the visual field of a camera in the state of the relationship between the tool and stage.
12A is a schematic side view showing still another relationship between the tool and the stage in order to explain the principle of Newton interference fringes between the tool and the stage in the apparatus of FIG. 1; FIG. (A) is the figure of the interference fringe in the visual field of the camera in the relationship state of the tool and stage of (A), (C) is a schematic side view which shows the relationship between the tool and stage different from (A).
13A is a schematic side view showing still another relationship between the tool and the stage in order to explain the principle of creating Newton interference fringes between the tool and the stage in the apparatus of FIG. 1, and FIG. (A) is the figure of the interference fringe in the visual field of the camera in the relationship state of the tool and stage of (A), (C) is a schematic side view which shows the relationship between the tool and stage different from (A).
FIGS. 14A, 14B, and 14C are diagrams illustrating how to read the surface accuracy (parallelism) in the interference fringes in the field of view of the camera of the apparatus of FIG.
FIG. 15 is a partially enlarged perspective view of the electronic component mounting apparatus corresponding to FIG. 3 according to a modification of the embodiment.
16 is a partially enlarged perspective view of the electronic component mounting apparatus corresponding to FIG. 3 according to a modification of the embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram of FIG. 16;
FIG. 18 is a perspective view of the electronic component mounting apparatus corresponding to FIG. 1 according to a modification of the embodiment.
19 is a flowchart showing the operation of the apparatus shown in FIG.
20 is a block diagram showing a control drive portion of the apparatus of FIG. 18;
[Explanation of symbols]
22 ... bolt, 27 ... disc spring, 28, 29 ... support block, 28a, 29a ... fulcrum pin, 30 ... mounting head, 31 ... left-right adjustment micrometer, 32 ... front-rear adjustment micrometer, 35 ... tool, 37, 40 ... C-shaped adjustment block, 37a, 40a ... Notch, 37b, 40b ... Counterbore, 38, 39 ... Wedge, 38a, 39a ... Recess, 38b, 39b ... Slot, 41 ... Tool lowering position adjustment Air cylinder, 42 ... lever, 43 ... shaft, 44 ... mounting head body, 45 ... tool side block, 46 ... tension spring, 50 ... drive motor, 59 ... support, 60 ... movable plate, 61 ... lateral guide member, 61a ... groove, 62 ... rail, 63 ... vertical guide member, 63a ... groove, 64 ... rail, 65 ... drive plate, 80 ... camera, 85, 285 ... camera support, 90, 290 ... Bright device, 91, 291 ... Diffuser, 93, 293 ... Illuminating device support member, 94, 294 ... Shaft, 95, 295 ... Illuminating device support, 97 ... Rail, 102 ... Plano-convex lens, 102a ... Spherical surface, 102b, 103 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Plane, 104 ... Bright part of interference fringe, 105 ... Dark part of interference fringe, 106 ... Air layer, 110 ... Interference fringe, 121 ... LCD panel holding mechanism part, 181 ... Stage, 181a ... Glass substrate mounting surface, 400 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Glass substrate, 401 ... Electronic component, 450 ... Tilt adjustment mechanism, 703 ... Connection member, 720 ... Base plate for equipment.

Claims

A tool arranged at the lower end of the mounting head and capable of pressing an electronic component;
A tilt adjustment mechanism located above the tool at the lower end of the mounting head and capable of tilting the tool back and forth and left and right; and
A transparent stage having a flat placement surface for placing an object on which the electronic component is to be mounted;
An illumination device that irradiates light to the component pressing surface of the tool through the stage with respect to the mounting surface of the object of the stage;
An imaging device that detects Newton interference fringes generated by light illuminated from the illumination device in a state where the tool is in contact with the object placement surface of the stage ;
The Newton interference from the imaging device is detected after the Newton interference fringes generated by the light illuminated from the illumination device are detected by the imaging device in a state where the tool is in contact with the object placement surface of the stage. An image processing unit for obtaining the number and center position of the interference fringes after capturing the fringe image;
A determination unit that determines whether or not the obtained number and center position of the interference fringes match a predetermined number and position;
After adjusting the parallelism of the tool with respect to the stage by the tilt adjustment mechanism so that the Newton interference fringes are evenly positioned in the front / rear and left / right directions with respect to the center of the tool, the electronic component is placed on the stage by the tool. An electronic component mounting apparatus, wherein the electronic component is mounted by being pressed against the object.

The tilt adjustment mechanism includes a front / rear adjustment screw shaft and a wedge connected to a front end of the front / rear adjustment screw shaft, and rotates the front / rear adjustment screw shaft in a forward / reverse direction so that the wedge is moved to the tool. The tool is tilted and adjusted in the front-rear direction by moving it in and out of the support block that supports the left-right adjustment screw shaft, and a wedge connected to the tip of the left-right adjustment screw shaft. The electronic component mounting apparatus according to claim 1, wherein the screw shaft is rotated in forward and reverse directions, and the wedge is moved in and out of a support block that supports the tool to adjust the tilt of the tool in the left-right direction.

The tilt adjustment mechanism includes a front / rear adjustment micrometer and a wedge connected to a tip of the micrometer, and rotates the front / rear adjustment micrometer in the forward and reverse directions to support the wedge with the tool. The tool is tilted in and out of the support block to adjust the tilt in the front-rear direction, and includes a left-right adjustment micrometer and a wedge connected to the tip of the micrometer. 2. The electronic component mounting apparatus according to claim 1, wherein the tool is tilted and adjusted in the left-right direction by rotating in a direction and moving the wedge in and out of a support block that supports the tool.

A driving device for moving the tool up and down;
A front-rear adjustment driving device for rotating the front-rear adjustment micrometer in the forward and reverse directions;
A left-right adjustment drive device for rotating the left-right adjustment micrometer in the forward and reverse directions ;
Based on the determination result in the determination unit, drive one or both of the front-rear adjustment driving device and the left-right adjustment driving device, and tilt-adjust the tool in the front-rear and left-right or front-rear left-right direction, The electronic component mounting apparatus according to claim 3, wherein the parallelism adjustment is performed.

A tool arranged at the lower end of the mounting head and capable of pressing the electronic component is placed on the object mounting surface of the transparent stage having a flat mounting surface for mounting the object on which the electronic component is to be mounted. In the state of contact, Newton interference fringes generated by illuminating light on the component pressing surface of the tool through the stage from the illumination device are detected, and the Newton interference fringes are detected with respect to the center of the tool. Adjust the parallelism of the tool with respect to the stage with a tilt adjustment mechanism that can be tilted back and forth and left and right so that it is equally positioned in the front and rear and left and right
Thereafter, the electronic component is pressed by the tool against the object on the stage and mounted.

When adjusting the parallelism of the tool with respect to the stage based on the Newton interference fringes, the tool is brought into contact with the object placement surface of the stage and is generated by light illuminated from the illumination device. After acquiring the Newton interference fringe image, the number and the center position of the interference fringes are obtained, and it is determined whether or not the obtained number and the center position of the interference fringes match a predetermined number and position. 6. The electronic component mounting method according to claim 5, wherein the parallelism is adjusted by tilting the tool in the front-rear and left-right or front-back left-right direction based on the determination result.