JPH0538833A - 電子部品のボンデイング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子部品の配線パターンの平行位置決めを自
動化できるようにし、しかも、平行位置決めを正確に行
なうようにして、溶着不良の低減を図る。 【構成】 くし歯状に列設された配線パターンを有する
２つの電子部品１，２同士を、配線パターンが重なり合
うよう位置合せをして溶着する装置において、一方の電
子部品を支持する第一の支持台１１と、他方の電子部品
を支持する第二の支持台１２と、第一及び第二の支持台
の少なくともいずれか一方を電子部品１，２の支持面に
直交する軸を中心として回転させる回転部１４と、いず
れか一方の電子部品に設けられた配線パターンに平行な
基準線を撮像するカメラ装置２０と、カメラ装置２０が
撮像した基準線と両電子部品のパターン同士が平行にな
る標準線との成す角度を算出する角度算出部６１と、角
度算出部６１が算出した角度に基づいて上記回転部１４
を駆動する回転制御部６２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子部品のボンディン
グ装置に係り、特に、くし歯状に列設された配線パター
ンを有する２つの電子部品同士を、互いに対応する配線
パターンにおいて溶着する電子部品のボンディング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の互いに溶着される電子部品とし
ては、例えば、熱転写プリンタに用いられる電子部品で
説明すると、図１０に示すように、発熱体を備えたヘッ
ド１とヘッドデコーダ等を搭載したフィルムキャリア２
とがあり、夫々、くし歯状に列設された配線パターン
３，４を有している。この配線パターン３，４は、例え
ば、２０ｍｍの範囲に１４４本設けられ、そのピッチが
０．１ｍｍになっている。尚、符号５は配線パターン４
に接続されるコモンパターンである。そして、この２つ
の電子部品同士は、互いに対応する配線パターン３，４
において溶着される。

【０００３】従来、このヘッド１とフィルムキャリア２
とを溶着するときは、作業台上等で、２つの電子部品の
配線パターン３，４部を重なり合わせ、この重なり合っ
た部分を顕微鏡で目視し、ヘッド１もしくはフィルムキ
ャリア２を手作業で回転させて互いの配線パターン３，
４の平行度をだすとともに、位相を一致させて位置合せ
をし、その後、この位置合せをした電子部品の配線パタ
ーン３，４同士を溶着するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の溶着作業においては、配線パターン３，４の重
なり合った部分を顕微鏡で目視し、手作業で回転させて
互いの配線パターン３，４の平行度をだす用にしている
ので、作業が煩雑になっているとともに、平行度の精度
が悪く、溶着不良が生じ易くなって、完成品の歩留まり
が悪くなっているという問題があった。

【０００５】例えば、図１１に示すように、上記のよう
なピッチが極小さい配線パターン３，４では、角度θが
僅か（例えば０．０８°以上）ずれただけでも、隣の配
線パターン３，４に干渉してしまう。

【０００６】そこで、本発明の課題は、電子部品の配線
パターンの平行位置決めを自動化できるようにし、しか
も、平行位置決めを正確に行なうようにして、溶着不良
の低減を図る点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の技術的手段は、

【０００８】くし歯状に列設された配線パターンを有す
る２つの電子部品同士を、互いに対応する配線パターン
が重なり合うよう位置合せをし、その後、この位置合せ
をした電子部品の配線パターン同士を溶着する電子部品
のボンディング装置において、

【０００９】一方の電子部品を支持する第一の支持台
と、第一の支持台に近接して設けられ他方の電子部品を
支持する第二の支持台と、第一及び第二の支持台の少な
くともいずれか一方を電子部品の支持面に直交する軸を
中心として回転させる回転部と、いずれか一方の電子部
品に設けられた配線パターンに平行な基準線を撮像する
カメラ装置と、カメラ装置が撮像した基準線と両電子部
品のパターン同士が平行になる標準線との成す角度を算
出する角度算出部と、角度算出部が算出した角度に基づ
いて上記回転部を駆動する回転制御部とを備えたもので
ある。

【００１０】

【作用】上記構成からなる電子部品のボンディング装置
によれば、第一の支持台に一方の電子部品が支持され、
第二の支持台に他方の電子部品が支持された状態で、カ
メラ装置により、いずれか一方の電子部品に設けられた
配線パターンに平行な基準線が撮像される。この状態に
おいて、角度算出部によりカメラ装置が撮像した基準線
と両電子部品のパターン同士が平行になる標準線との成
す角度が算出される。そして、角度算出部が算出した角
度に基づいて回転制御部により回転部が回転され、これ
により、電子部品の配線パターン同士が平行に位置決め
される。その後、この位置合せをした電子部品の配線パ
ターン同士が溶着させられる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例に
係る電子部品のボンディング装置について説明する。実
施例に係る電子部品のボンディング装置は、図１０に示
すように、上述したと同様、熱転写プリンタに用いられ
る電子部品としてのヘッド１とフィルムキャリア２とを
溶着する装置である。ヘッド１及びフィルムキャリア２
は、夫々、くし歯状に列設された配線パターン３，４を
有している。この配線パターン３，４は、例えば、各部
品の一辺部に１４４本設けられ、そのピッチが０．１ｍ
ｍになっている。また、フィルムキャリア２には各配線
パターン３，４に接続され、配線パターン３，４に平行
なコモンパターン５を有している。このコモンパターン
５のエッジを後述の基準線Ｋとしている。

【００１２】実施例に係る電子部品のボンディング装置
の基本的構成は、図１に示すように、ヘッド１及びフィ
ルムキャリア２を支持する支持装置１０、支持装置１０
を移動させる移動装置１７、支持装置１０の移動始端が
わに設けられるカメラ装置２０、支持装置１０の移動中
間に設けられる顕微鏡装置５０、支持装置１０の移動終
端がわに設けられる溶着装置５２、及び、各装置を制御
する制御装置６０から構成されている。

【００１３】支持装置１０は、図１に示すように、ベー
ス１３に立設されヘッド１をその配線パターン３が所定
方向に沿う（図中左右方向であって、後述の標準線Ｈに
沿う）ようにかつ該配線パターン３が後側から突出する
ように支持する第一の支持台１１と、第一の支持台１１
に近接して設けられフィルムキャリア２をその配線パタ
ーン４が前側から突出するように支持する第二の支持台
１２とを備えている。第一の支持台１１と第二の支持台
１２との間には、各電子部品のパターン部が臨むととも
に、後述の溶着装置の電極が挿通される間隙が設けられ
ている。

【００１４】また、第二の支持台１２は電子部品の支持
面に直交する軸を中心として回転させる回転部１４に取
付けられている。この回転部１４は第二の支持台１２を
支持する回転テーブル１４ａ及びこの回転テーブル１４
ａを回転させるモータ１４ｂを備えている。

【００１５】更に、上記回転部１４は該回転部１４を介
して第二の支持台１２を一方向（図中紙面に直角な方向
であって、後述の標準線Ｈに直角な方向）に移動させる
Ｙ方向移動部１５に支持されている。このＹ方向移動部
１５は該Ｙ方向移動部１５及び回転部１４を介して第二
の支持台１２を他方向（図中左右方向であって、後述の
標準線Ｈに沿う方向）に移動させるＸ方向移動部１６に
支持されている。このＸ方向移動部１６は上記ベース１
３に取付けられている。

【００１６】移動装置１７は、図１に示すように、支持
装置１０のベース１３を移動可能に支持するレール１８
を備え、図示外の駆動装置で上記ベース１３をレール１
８に沿って移動させるものである。

【００１７】カメラ装置２０は、図２及び図３に示すよ
うに、第二の支持台１２上のフィルムキャリア２のコモ
ンパターン５を拡大して結像面２３に結像させる撮像レ
ンズ２４と、フィルムキャリア２のコモンパターン５の
一端部側が結像した結像面２３に例えばＣＣＤ素子等の
撮像素子２１ａを有する第一のカメラ２１と、フィルム
キャリア２の他端部側が結像した結像面２３に例えばＣ
ＣＤ素子等の撮像素子２２ａを有する第二のカメラ２２
とを備えている。

【００１８】撮像レンズ２４は、ケース体２５に収納さ
れてベース板２６の先端部に固定されている。また、第
一のカメラ２１及び第二のカメラ２２はベース板２６に
並列に固定されている。カメラ２１，２２の前面には、
各カメラ２１，２２の撮像素子２１ａ，２２ａに至る像
のみを通過させる透窓部材２７が設けられている。ま
た、撮像レンズ２４及びその光路は、カバー２８で覆わ
れている。撮像レンズ２４の前側にはカバー２８に取付
けられた透光ガラス２９が設けられているとともに、撮
像レンズ２４の後側にはフィルタガラス３０が設けられ
ている。このフィルタガラス３０は、光路上に通過孔を
有しベース板２６に固定された透光部材３１，３２間に
介装され、一方の透光部材３１に設けたボール弾接型の
押え部材３３によって他方の透光部材３２に押圧支持さ
れている。

【００１９】また、このカメラ装置２０は、図４に示す
ように、第一のカメラ２１からの画像信号及び第二のカ
メラ２２からの画像信号を画像処理して画面表示する表
示部３５を備えている。この表示部３５は、図６に示す
ように、５１２×５１２画素の画面構成になっている。
更に、このカメラ装置２０は、切替信号があったとき第
一のカメラ２１からの画像信号及び第二のカメラ２２か
らの画像信号を切替えて表示部３５がわへ送出する切替
回路３６と、水平走査の１／２（２５６画素）が走査さ
れる毎に切替信号を送出する切替信号送出回路４０とを
備えている。

【００２０】上記切替信号送出回路４０は、起動信号が
あったときタイミングを調整して切替回路３６に切替信
号を発信する切替信号発信回路４１と、所定周期のパル
ス信号を送出する発振回路４２と、発振回路４２が送出
するパルス信号を計数するとともにその計数値が画面の
水平画素数の１／２になったとき上記起動信号を送出す
るカウンタ回路４３と、画面更新時にカウンタ回路４３
を初期化する初期化回路４４とを備えている。

【００２１】上記切替信号発信回路４１は、起動信号が
あってから所定時間遅れて出力するマルチバイブレータ
４５と、マルチバイブレータ４５の出力により切替信号
を送出する送出部４６とを備えている。

【００２２】初期化回路４４は、走査画像の水平同期信
号及び垂直同期信号を送出する同期信号発生回路４７
と、水平同期信号及び垂直同期信号が同時にあったとき
初期化信号を送出するアンド回路４８とを備えている。

【００２３】図１に示すように、顕微鏡装置５０は、ヘ
ッド１とフィルムキャリア２のパターン部を拡大する顕
微鏡部５１とこれを撮像する図示外のＣＣＤカメラとか
ら構成されている。

【００２４】溶着装置５２は、スタンド５３と、スタン
ド５３に互いに近接離間可能に設けられた一対の電極５
４，５５とを備えている。上記下側の電極５５は、第一
の支持台１１と第二の支持台１２との間の間隙に挿通さ
れ、ヘッド１とフィルムキャリア２のパターン部を上側
の電極５４と共に挾持して、パターン部同士の溶着を行
なうものである。

【００２５】制御装置６０は、図１及び図５に示すよう
に、上記カメラ装置２０が撮像した基準線Ｋと両電子部
品のパターン同士が平行になる標準線Ｈとの成す角度θ
を算出する角度算出部６１と、角度算出部６１が算出し
た角度に基づいて上記回転部１４を駆動する回転制御部
６２とを備えている。

【００２６】上記角度算出部６１は、図５に示すよう
に、コモンパターン５の画像における輝度の変化に着目
し、基準線Ｋの撮像画面であって標準線Ｈの傾きをゼロ
とした画素座標系において標準線Ｈに直交する方向の画
素の輝度を読み取る輝度読取部６３と、隣接する画素の
輝度の輝度差を算出する輝度差算出部６４と、輝度差算
出部６４が算出した輝度差が最大となる画素座標（画素
番地）を読み出す画素座標読出部６５と、画素座標読出
部６５が読み出した画素座標を上記輝度差を用いて補正
し基準線Ｋの座標の演算を行なう座標演算部６６と、座
標演算部６６が演算した座標に基づいて基準線Ｋの上記
角度を演算する角度演算部６７とを備えている。上記輝
度及び輝度差はＸ軸方向の多数の点において求める。

【００２７】座標演算部６６は、以下の数式によって座
標を算出する。

【００２８】

【数１】

【００２９】数式１において、Ｇn は輝度差が最大とな
る画素座標（実施例では座標の小さい側を選択）、Ｓm
は輝度差の最大値、Ｓm+1 は輝度差の最大値よりも１つ
座標の大きい側の輝度差、Ｓm+2 は輝度差の最大値より
も２つ座標の大きい側の輝度差、Ｓm-1 は輝度差の最大
値よりも１つ座標の小さい側の輝度差、Ｓm-2 は輝度差
の最大値よりも１つ座標の小さい側の輝度差である。

【００３０】また、角度演算部６７は、上記演算によっ
て演算された多数の座標（Ｘ軸方向の多数の点における
各Ｙ座標）により、最小二乗法を用いて角度を算出す
る。

【００３１】更にまた、制御装置６０は、顕微鏡装置５
０のＣＣＤカメラの画像データに基づいて、ヘッド１の
配線パターン３とフィルムキャリア２の配線パターン４
との位相のずれ（標準線Ｈに直角な方向のずれ）を算出
し、この算出結果に基づいて上記Ｙ方向移動部１５を位
相ずれの分移動させる制御を行なう。また、標準線Ｈに
平行な方向のずれも算出し、この算出結果に基づいてＸ
方向移動部１６をずれの分移動させる制御を行なう。更
に、制御装置６０は、ベース１３をレール１８に沿って
移動させ、所定位置に停止させるよう移動装置１７の駆
動制御も行なう。

【００３２】従って、この実施例に係る電子部品のボン
ディング装置は、以下のように作用する。ベース１３
は、移動装置１７により、始端から終端に向けてレール
１８に沿って移動させられ、その間、所定位置に停止さ
せられる。先ず、始端位置では、第一の支持台１１にヘ
ッド１が支持される。この場合、ヘッド１の配線パター
ン３は、標準線Ｈに沿うようにかつ配線パターン３が後
側に突出するように位置決めされる。また、第二の支持
台１２にはフィルムキャリア２が支持される。この場
合、フィルムキャリア２の配線パターン４が前側に突出
してヘッド１の配線パターン３に重なるようになる。

【００３３】次に、ベース１３が移動装置１７により移
動させられ、カメラ装置２０のある所定位置で停止させ
られる。そしてこの位置で、カメラ装置２０による撮像
が行なわれる。

【００３４】カメラ装置２０は、以下のように作用す
る。フィルムキャリア２のコモンパターン５は、撮像レ
ンズ２４によって拡大されて結像面２３に結像させられ
る。そしてこの拡大した像のうちフィルムキャリア２の
コモンパターン５の一端部側が第一のカメラ２１で撮像
され、フィルムキャリア２のコモンパターン５の他端部
側が第二のカメラ２２で撮像される。

【００３５】そして、切替信号送出回路４０から、水平
走査の１／２（２５６画素）が走査される毎に切替信号
が送出され、第一のカメラ２１からの画像信号及び第二
のカメラ２２からの画像信号が２５６画素毎に切替えら
れて表示部３５がわへ送出される。そのため、図６及び
図７に示すように、各カメラの撮像画面が半分ずつ一つ
の表示部３５に表示される。また、切替信号送出回路４
０においては、画面更新毎にカウンタ回路４３が初期化
されるので、ずれのない切替信号が送出され、そのた
め、表示部３５の正規の位置に画像が出力される。

【００３６】そのため、一台のカメラで基準線の両端部
を２か所を撮像する場合に比較して、カメラを固定させ
て撮像できるとともに、各カメラが撮像した像を、１／
２ずつではあるが、同一画面に表示することができ、そ
のため、操作性が向上するとともに、画面処理効率が向
上する。

【００３７】この状態において、制御装置６０の角度算
出部６１は以下のように機能する。先ず、図７に示す基
準線Ｋの上記撮像画面であって標準線Ｈの傾きをゼロと
した画素座標系において、輝度読取部６３によって、Ｘ
座標のいくつかの点の標準線Ｈに直交する方向の画素の
輝度が読み取られる。その読み取り結果を図８に示す。
次に、輝度差算出部６４によって、隣接する画素の輝度
の輝度差が算出される。その結果も図８に示す。その
後、画素座標読出部６５によって、輝度差算出部６４が
算出した輝度差が最大となる画素座標が読み出される。

【００３８】そして、座標演算部６６によって、画素座
標読出部６５が読み出した画素座標を上記輝度差を用い
て補正し基準線Ｋの座標の演算が行なわれる。今、図中
Ｘ4の点における場合について説明すると、輝度差が最
大となる画素座標Ｇn は１１５となり、その算出結果
は、以下のとおりである。

【００３９】

【数２】

【００４０】このようにしてＸ座標のいくつかの点にお
ける補正されたＹ座標が求められる。この場合、この座
標は、上下の輝度の重みを考慮して補正されているの
で、精度が高いものになる。また、単に画素座標の読み
取りデータからの算出では、プラスマイナス１画素の量
子化誤差の発生が避けられないが、実施例においては、
量子化誤差を１画素以下（プラスマイナス０．２画素程
度）にすることができ、それだけ、精度の高い座標を得
ることができる。

【００４１】このように、Ｘ軸方向の多数の点において
基準線Ｋの座標が補正されて求められると、これら演算
した座標に基づいて角度演算部６７により基準線Ｋの角
度が演算される。

【００４２】この場合、図７に示すように、カメラ装置
２０は基準線Ｋの両端部を撮像し、この両端部の基準線
Ｋの座標により基準線Ｋの角度を求めているので、基準
線Ｋ全体について座標を求めたと略同等の精度で角度の
算出が行なわれるとともに、カメラ装置２０による画像
の画素密度が、１台のカメラで全体を撮像したとき（図
７中例えばＡ範囲）に比較して、大きく（例えば約８
倍）、それだけ、上記演算される座標の精度が高くなっ
ている。実験によれば、上記のパターン間隔が０．１ｍ
ｍの場合、０．０３°程度の誤差範囲に収めることがで
き、０．０８°以下の条件を十分満足できた。

【００４３】そして、角度算出部６１が算出した角度分
だけ、回転制御部６２が上記回転部１４を駆動する。こ
れにより、フィルムキャリア２の配線パターン４がヘッ
ド１の配線パターン３に対して平行になる。この場合、
上記算出された角度の精度が高いので、フィルムキャリ
ア２の配線パターン４が傾いてヘッド１の別の配線パタ
ーン３に交差してしまう事態が防止される。

【００４４】次に、ベース１３は、移動装置１７によ
り、顕微鏡装置５０のところに移動させられる。ここで
は、顕微鏡装置５０のＣＣＤカメラの画像データに基づ
いて、ヘッド１の配線パターン３とフィルムキャリア２
の配線パターン４との位相のずれが算出され、この算出
結果に基づいて上記Ｙ方向移動部１５が位相ずれの分だ
け移動させられ、ヘッド１の配線パターン３とフィルム
キャリア２の配線パターン４との位相が合わせられる。

【００４５】また、標準線Ｈ方向のずれも算出され、こ
の算出結果に基づいてＸ方向移動部１６がずれの分だけ
移動させられる。これにより、ヘッド１の配線パターン
３とフィルムキャリア２の配線パターン４との接合長さ
が所定のものになる。

【００４６】その後、ベース１３は、移動装置１７によ
り、溶着装置５２のところに移動させられる。ここで
は、溶着装置５２の電極５４，５５がヘッド１の配線パ
ターン３とフィルムキャリア２の配線パターン４とを溶
着する。この場合、図９に示すように、ヘッド１の配線
パターン３とフィルムキャリア２の配線パターン４と
は、互いに傾いて他と交差することなく、しかも位相も
接合長さも所定のものになっているので、対応するパタ
ーン同士が接合していることになり、異なるパターンと
の溶着が防止され、その結果、歩留まりが向上する。

【００４７】尚、上記実施例において、基準線Ｋをコモ
ンパターン５のエッジに設定したが必ずしもこれに限定
されるものではなく、配線パターン４自身あるいは配線
パターン４と平行な関係にある部分であればどのような
ものでも良い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子部品
のボンディング装置によれば、カメラ装置が撮像した基
準線と両電子部品の配線パターン同士が平行になる標準
線との成す角度を算出し、算出した角度に基づいて回転
部を駆動するので、自動で電子部品の配線パターンを位
置決めすることができ、そのため、作業効率が大幅に向
上する。

【００４９】また、基準線の座標を輝度差を用いて補正
して求めるようにすれば、座標の精度が高いものにな
り、それだけ、基準線の算出角度の精度も高いものにな
る。そのため、位置合せさせられた配線パターンのずれ
がほとんどなくなり、傾いて別の配線パターンに交差し
てしまう事態を防止することができる。その結果、溶着
不良が防止され、完成品の歩留まりを大幅に向上させる
ことができる。特に、配線パターンのピッチが０．１ｍ
ｍ以下と極めて小さい電子部品に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子部品のボンディング
装置を示す図である。

【図２】本発明の実施例に係るカメラ装置を示す正面断
面図である。

【図３】本発明の実施例に係るカメラ装置を示す側面断
面図である。

【図４】本発明の実施例に係るカメラ装置を示すブロッ
ク図である。

【図５】本発明の実施例に係る制御装置の角度算出部を
示すブロック図である。

【図６】本発明の実施例に係るカメラ装置の作用を模式
的に示す図である。

【図７】本発明の実施例に係るカメラ装置が撮像する画
素座標系を示す図である。

【図８】本発明の実施例に係る角度算出部の読取り及び
算出データを示す図である。

【図９】電子部品の配線パターンが正常に重なり合った
状態を示す図である。

【図１０】本発明の実施例に係る電子部品のボンディン
グ装置が溶着する電子部品の一例を示す図である。

【図１１】電子部品の配線パターンの位置合せ不良状態
を示す図である。

【符号の説明】

１ ヘッド ２ フィルムキャリア ３ 配線パターン ４ 配線パターン ５ コモンパターン Ｋ 基準線 Ｈ 標準線 １０ 支持装置 １１ 第一の支持台 １２ 第二の支持台 １４ 回転部 ２０ カメラ装置 ２１ 第一のカメラ ２２ 第二のカメラ ３５ 表示部 ３６ 切替回路 ５０ 顕微鏡装置 ５２ 溶着装置 ６０ 制御装置 ６１ 角度検出部 ６２ 回転制御部 ６３ 輝度読取部 ６４ 輝度差算出部 ６５ 画素座標読出部 ６６ 座標演算部 ６７ 角度演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 くし歯状に列設された配線パターンを有
   する２つの電子部品同士を、互いに対応する配線パター
   ンが重なり合うよう位置合せをし、その後、この位置合
   せをした電子部品の配線パターン同士を溶着する電子部
   品のボンディング装置において、一方の電子部品を支持
   する第一の支持台と、第一の支持台に近接して設けられ
   他方の電子部品を支持する第二の支持台と、第一及び第
   二の支持台の少なくともいずれか一方を電子部品の支持
   面に直交する軸を中心として回転させる回転部と、いず
   れか一方の電子部品に設けられた配線パターンに平行な
   基準線を撮像するカメラ装置と、カメラ装置が撮像した
   基準線と両電子部品のパターン同士が平行になる標準線
   との成す角度を算出する角度算出部と、角度算出部が算
   出した角度に基づいて上記回転部を駆動する回転制御部
   とを備えたことを特徴とする電子部品のボンディング装
   置。