JP2000332495A - 部品装着装置及び部品装着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の基板に対する装着精度を常に高精度に
維持することができる部品装着装置及び部品装着方法を
提供すること。 【解決手段】 部品を取出して搬送し、基板に対して傾
斜角度及び回転角度が調整可能な装着手段に前記部品を
受け渡して前記基板に装着する場合、予め前記装着手段
を回転角度０度にて傾斜角度０度に調整する。その後に
前記装着手段を前記部品の装着回転角度＋ｎ度に対し逆
方向の回転角度−ｎ度に調整しておく。そして、前記部
品を装着する際に、前記装着手段を＋ｎ度回転させて回
転角度０度に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品を基板に装着
する部品装着装置及び部品装着方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ウエハから分割されたパッケー
ジ前のＩＣであるベアチップ（以下、単にチップと呼
ぶ）をプリント基板に装着する際は、フリップチップボ
ンダー（Ｆ／Ｃボンダー）が使用されている。このＦ／
Ｃボンダーは、チップを供給するためのユニット、チッ
プを供給位置から装着位置へ移動するためのユニット、
チップを装着するためのへッド、プリント基板の位置を
画像認識するためのユニット及び画像処理結果に基づい
てチップの装着位置を補正するためのユニットで大略構
成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｆ／Ｃボンダーによる
チップの装着工程では、任意の角度にチップを装着する
際に、その任意の角度分ヘッドを回転させるとチップの
バンプがプリント基板に片当たりし、バンプが不当に変
形して装着の信頼性がとれない場合がある。このような
場合、従来はチップを予め装着する方向にそろえて対応
していたが、チップの装着工数が掛かり過ぎるという問
題があった。

【０００４】本発明は、上記課題を解消し、部品の基板
に対する装着精度を常に高精度に維持することができる
部品装着装置及び部品装着方法を提供することを目的と
している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、部品を基板に装着する部品装着装置において、
直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前
記基板を載置する載置手段と、Ｙ方向に移動可能であ
り、複数の前記部品を収納する収納手段と、Ｘ方向に移
動可能であり、前記収納手段から前記部品を取り出して
搬送する搬送手段と、直交２軸に直交する方向（Ｚ方
向）に移動可能であり、前記搬送手段から前記部品を受
け取って前記載置手段に載置された前記基板に装着する
装着手段であって、前記基板に対する傾斜角度及び回転
角度を調整可能な装着手段と、前記各手段を制御する制
御手段とを備え、前記制御手段は、前記部品の装着制御
前に、前記装着手段を回転角度０度にて傾斜角度０度に
調整した後、前記装着手段を前記部品の装着回転角度＋
ｎ度に対し逆方向の回転角度−ｎ度に調整しておき、前
記部品を装着する際に、前記装着手段を＋ｎ度回転させ
て回転角度０度に戻すことにより達成される。

【０００６】また、上記目的は、本発明にあっては、部
品を取出して搬送し、基板に対して傾斜角度及び回転角
度が調整可能な装着手段に前記部品を受け渡して前記基
板に装着する部品装着方法において、予め前記装着手段
を回転角度０度にて傾斜角度０度に調整し、その後に前
記装着手段を前記部品の装着回転角度＋ｎ度に対し逆方
向の回転角度−ｎ度に調整しておき、前記部品を装着す
る際に、前記装着手段を＋ｎ度回転させて回転角度０度
に戻すことにより達成される。

【０００７】上記構成によれば、任意の角度に部品を装
着する場合、予め装着手段をその任意の角度分だけ逆方
向に回転させておいて部品を受渡し、その後に装着手段
をその任意の角度分だけ戻しているので、部品装着時に
は装着手段を常に同方向で使用することになる。従っ
て、部品の基板に対する装着精度を常に高精度に維持す
ることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００９】図１、図２及び図３は、本発明の部品装着
装置の実施形態を示す平面図、側面図及び正面図であ
る。この部品装着装置１００は、プリント基板１０１に
チップ１０２を装着するフリップチップボンダー（Ｆ／
Ｃボンダー）であり、架台１０４のベース１０５に対
し、フレーム（装着手段）１０６、基板Ｘ−Ｙステージ
（載置手段）１１１、チップ反転Ｘステージ（搬送手
段）１１８、トレイＹステージ（収納手段）１１９が取
り付けられている。

【００１０】フレーム１０６には、ツールＺリニアガイ
ド（装着手段）１０７、ツールＺモータ（装着手段）１
０８、ツールＺステージ（装着手段）１０９及びツール
（装着手段）２００が取り付けられている。ツールＺス
テージ１０９に取り付けられているツール２００は、ツ
ールＺモータ１０８の駆動によりツールＺリニアガイド
１０７に沿ってＺ方向に移動するようになっている。

【００１１】さらに、フレーム１０６には、カメラベー
ス１１４、カメラＺモータ１１５、カメラ１１６及びカ
メラＺステージ１１７が取り付けられている。カメラＺ
ステージ１１７に取り付けられているカメラ１１６は、
カメラＺモータ１１５の駆動によりＺ方向に移動するよ
うになっている。尚、図示していないが、カメラ１１６
は、カメラＸ−Ｙモータ及びカメラＸ−Ｙステージで成
るＸ−Ｙ方向移動機能も持っている。

【００１２】基板Ｘ−Ｙステージ１１１には、基板Ｘモ
ータ（載置手段）１１２及び基板Ｙモータ（載置手段）
１１３が取り付けられており、さらに、基板Ｘ−Ｙステ
ージ１１１の上面には、プリント基板１０１を所定の位
置に位置決めする機構（図示せず）が取り付けられてい
る。基板Ｘ−Ｙステージ１１１は、基板Ｘモータ１１２
及び基板Ｙモータ１１３の駆動によりＸ−Ｙ方向に移動
するようになっている。

【００１３】チップ反転Ｘステージ１１８には、チップ
反転Ｘモータ（搬送手段）１２１、チップ反転シリンダ
（搬送手段）１２２、チップ反転アーム（搬送手段）１
２３及びチップ反転リニアガイド（搬送手段）１２４が
取り付けられている。チップ反転Ｘステージ１１８は、
チップ反転Ｘモータ１２１の駆動によりチップ反転リニ
アガイド１２４に沿ってＸ方向に移動するようになって
いる。さらに、チップ反転アーム１２３は、チップ反転
シリンダ１２２の駆動によりＸ方向に旋回するようにな
っている。

【００１４】トレイＹステージ１１９には、トレイＹモ
ータ（収納手段）１２０が取り付けられている。さら
に、トレイＹステージ１１９の上面には、複数のチップ
１０２が収納されたチップ収納用トレイ（収納手段）１
０３を所定の位置に保持する機構（図示せず）が取り付
けられている。トレイＹステージ１１９は、トレイＹモ
ータ１２０の駆動によりＹ方向に移動するようになって
いる。そして、これらを制御する図４に示すような制御
ユニット（制御手段）１３０及び操作パネル（制御手
段）１４０が、例えば架台１０４に内蔵あるいは外付け
されている。

【００１５】図５（Ａ）は、上述したツール２００の詳
細を示す断面側面図である。このツール２００は、チッ
プ１０２を真空吸着する装着ヘッド部２１０、装着ヘッ
ド部２１０を保持して傾きを調整する装着ヘッド傾き調
整部２２０及び装着ヘッド部２１０を回転させる装着ヘ
ッド回転部２３０で大略構成されている。装着ヘッド部
２１０は、下面にチップ１０２を真空吸着する装着ヘッ
ド２１１と、この装着ヘッド２１１を支持する装着ヘッ
ドシャフト２１２を備えている。

【００１６】装着ヘッドシャフト２１２は、一端が装着
ヘッド２１１の上面に固定されている。装着ヘッドシャ
フト２１２の装着ヘッド２１１寄りの部分２１２ａは、
球状に形成されている。そして、チップ１０２を真空吸
着するための吸着孔２１３が、装着ヘッド２１１の下面
から装着ヘッドシャフト２１２の他端まで貫通するよう
に設けられている。このような構成によれば、吸着孔２
１３に真空ポンプ等を接続して真空吸引することによ
り、装着ヘッド２１１の下面にチップ１０２を真空吸着
させてプリント基板１０１へ搬送することができる。

【００１７】装着ヘッド傾き調整部２２０は、装着ヘッ
ドシャフト２１２が挿入される中空円筒状の装着ヘッド
ホルダ２２１と、装着ヘッド部２１０を保持するための
装着ヘッド保持スプリング２２２及び２つのストッパ２
２３、２２４と、装着ヘッド部２１０の傾きを調整する
ための装着ヘッド傾き調整マイクロ２２５及び装着ヘッ
ド傾き調整スプリング２２６を備えている。

【００１８】ストッパ２２３、装着ヘッド保持スプリン
グ２２２及びストッパ２２４が、この順で装着ヘッドシ
ャフト２１２の他端から挿入され、球状部分２１２ａと
他端近傍の間に配置されている。そして、これらが装着
ヘッドホルダ２２１内に挿入され、ストッパ２２３が装
着ヘッドホルダ２２１の一端に固定されている。装着ヘ
ッド傾き調整マイクロ２２５及び装着ヘッド傾き調整ス
プリング２２６は、装着ヘッドシャフト２１２の他端側
面を両側から押し付け可能なように、装着ヘッドホルダ
２２１の側面に固定されている。

【００１９】このような構成によれば、装着ヘッド傾き
調整マイクロ２２５を回転させて先端を押出し・引入れ
することにより、装着ヘッド傾き調整スプリング２２６
が追従して伸縮すると共に、装着ヘッド保持スプリング
２２２が装着ヘッドシャフト２１２を略垂直に保持しよ
うとする。このため、装着ヘッドシャフト２１２は球状
部分２１２ａを中心に一方向（図示Ｐ方向）に精度良く
揺動することになり、装着ヘッド部２１０の傾きを一方
向（図示Ｐ方向）に調整することができる。即ち、装着
ヘッド２１１の下面に真空吸着されたチップ１０２と、
基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面に位置決めされたプリ
ント基板１０１との平行度を調整することができる。

【００２０】装着ヘッド回転部２３０は、装着ヘッド部
２１０を回転させる装着ヘッド回転軸２３１と、この装
着ヘッド回転軸２３１が軸受２３２を介して挿入される
中空円筒状の回転軸ホルダ２３３を備えている。装着ヘ
ッド回転軸２３１は、一端が装着ヘッドホルダ２２１の
他端に固定され、他端がツールＺモータ１０８の回転軸
に固定されている。回転軸ホルダ２３３は、ツールＺス
テージ１０９に固定されている。このような構成によれ
ば、装着ヘッド回転軸２３１の回転により装着ヘッド傾
き調整部２２０と共に装着ヘッド部２１０を回転させる
ことができる。即ち、装着ヘッド２１１の下面に真空吸
着されたチップ１０２の回転角度を調整することができ
る。

【００２１】このような構成において、その動作例につ
いて図６のフローチャートを参照して説明する。ここ
で、上述したツール２００では、装着ヘッド部２１０の
みの傾きを調整している。従って、チップ１０２を一定
方向でプリント基板１０１に装着する場合は有効であ
る。例えば、図５（Ａ）に示すように、装着ヘッド回転
部２３０の回転軸ａに角度γの傾きがある場合は、装着
ヘッド傾き調整マイクロ２２５を調整して装着ヘッド部
２１０の軸ｂを垂直にし、装着ヘッド２１１の吸着面と
プリント基板１０１の装着面とを平行にする。これによ
り、チップ１０２のバンプ１１のプリント基板１０１へ
の片当たりを防止して、チップ１０２をプリント基板１
０１に確実に装着することができる。

【００２２】ところが、チップ１０２を任意の回転角度
でプリント基板１０１に装着する場合、傾き調整してあ
る状態で、装着のためにチップ１０２を例えば１８０度
回転させたとき、図５（Ｂ）に示すように、装着ヘッド
部２１０の軸ｂに角度２γの傾きが生じてしまい、装着
ヘッド２１１の吸着面とプリント基板１０１の装着面と
が平行にならなくなる。従って、チップ１０２のバンプ
１１のプリント基板１０１への片当たりが発生し、バン
プ１１が不当に変形して装着の信頼性がとれないことに
なる。

【００２３】そこで、チップ１０２を＋ｎ度回転させて
プリント基板１０１に装着する場合は、予めツール２０
０を回転角度０度にて傾斜角度０度に調整し、その後に
ツール２００をチップ１０２の装着回転角度＋ｎ度に対
し逆方向の回転角度−ｎ度に調整しておく。即ち、制御
ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動し、装
着ヘッド回転部２３０の回転軸ａを回転角度０度に調整
したら、装着ヘッド傾き調整マイクロ２２５を操作し、
装着ヘッド部２１０の軸ｂを垂直に調整する。その後、
制御ユニット１３０は、ツールＺモータ１０８を駆動
し、装着ヘッド回転部２３０の回転軸ａを回転角度−ｎ
度に調整する（ＳＴＰ１）。

【００２４】次に、作業者は、プリント基板１０１を基
板Ｘ−Ｙステージ１１１の上面に固定すると共に、チッ
プ１０２が収納されているチップ収納用トレイ１０３を
トレイＹステージ１１９の上面に固定する。続いて、制
御ユニット１３０は、基板Ｘモータ１１２及び基板Ｙモ
ータ１１３を駆動して、基板Ｘ−Ｙステージ１１１の上
面に固定されているプリント基板１０１をＸ−Ｙ方向に
移動させて位置決めする。さらに、トレイＹモータ１２
０を駆動して、トレイＹステージ１１９の上面に固定さ
れているチップ収納用トレイ１０３をＹ方向に移動させ
て位置決めすると共に、チップ反転Ｘモータ１２１を駆
動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、即ちチ
ップ収納用トレイ１０３側に移動させて位置決めする。

【００２５】そして、制御ユニット１３０は、チップ反
転シリンダ１２２を駆動して、チップ反転Ｘステージ１
１８上のチップ反転アーム１２３をチップ収納用トレイ
１０３側に旋回させて、チップ反転アーム１２３の先端
部に取り付けられているチップ吸着ノズル（図示せず）
で、チップ収納用トレイ１０３内の所定のチップ１０２
を吸着させる。その後、チップ反転Ｘモータ１２１を先
程とは逆に駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ
方向、即ちプリント基板１０１側に移動させて位置決め
すると共に、チップ反転シリンダ１２２を先程とは逆に
駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８上のチップ反転
アーム１２３をプリント基板１０１側に１８０度反転旋
回させる。

【００２６】そして、制御ユニット１３０は、チップ反
転アーム１２３のチップ吸着ノズルからツール１１０に
チップ１０２を受け渡した後、チップ反転Ｘモータ１２
１を駆動して、チップ反転Ｘステージ１１８をＸ方向、
即ちチップ収納用トレイ１０３側に移動させて退避させ
る（ＳＴＰ２）。続いて、制御ユニット１３０は、カメ
ラＸ−Ｙモータを駆動して、カメラＸ−ＹステージをＸ
−Ｙ方向に移動させ、カメラ１１６をツール１１０側に
移動させ、カメラＺモータ１１５を駆動して、カメラＺ
ステージ１１７をＺ方向に移動させ、プリント基板１０
１とチップ１０２の画像を同時に認識させる。（ＳＴＰ
３）。

【００２７】そして、制御ユニット１３０は、取り込ん
だ画像に基づいて、予定しているチップ１０２のプリン
ト基板１０１への装着位置のずれ（Ｘ−Ｙ方向のずれ及
びＺ周りの回転方向のずれ）を測定する。そして、基板
Ｘモータ１１２と基板Ｙモータ１１３を駆動し、基板Ｘ
−Ｙステージ１１１の上面に固定されているプリント基
板１０１を上記Ｘ−Ｙ方向のずれ量分だけＸ−Ｙ方向に
移動させてチップ１０２の装着位置を補正する（ＳＴＰ
４）。

【００２８】さらに、制御ユニット１３０は、ツールＺ
モータ１０８を駆動し、装着ヘッド回転部２３０の回転
軸ａを＋ｎ度回転させて回転角度０度に調整すると共
に、上記Ｚ周りの回転方向のずれ量分だけ回転させてチ
ップ１０２の装着位置を補正する（ＳＴＰ５）。このＺ
周りの回転方向のずれ量分は、微小角度であるので、装
着ヘッド部２１０は、軸ｂを垂直に調整した位置、即ち
チップ１０２とプリント基板１０１の平行度を調整した
回転角度０度の近辺に戻ることになる。従って、チップ
１０２のバンプ１１のプリント基板１０１への片当たり
を防止し、装着の信頼性を高めることができる。

【００２９】そして、制御ユニット１３０は、ツールＺ
モータ１０８を駆動してツールＺステージ１０９をツー
ルＺリニアガイド１０７に沿ってＺ方向、即ちプリント
基板１０１側に移動させ、ツール１１０に保持されてい
るチップ１０２をプリント基板１０１上の目的の位置に
装着させて熱圧着させる（ＳＴＰ６）。これにより、チ
ップ１０２をチップ収納用トレイ１０３内で予め装着す
る方向にそろえておく必要はなく、チップ１０２の装着
工数を低減させることができると共に、チップ１０２を
任意の回転角度で回転させてもプリント基板１０１に精
度良く装着することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
部品の基板に対する装着精度を常に高精度に維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部品装着装置の実施形態を示す平面
図。

【図２】図１の部品装着装置の側面図。

【図３】図１の部品装着装置の正面図。

【図４】図１の部品装着装置の制御ユニット及び操作パ
ネルの関係を示すブロック図。

【図５】図１の部品装着装置のツールの詳細を示す断面
側面図。

【図６】図１の部品装着装置の動作例を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１００・・・部品装着装置、１０１・・・プリント基
板、１０２・・・チップ、１０３・・・チップ収納用ト
レイ、１０４・・・架台、１０５・・・ベース、１０６
・・・フレーム、１０７・・・ツールＺリニアガイド、
１０８・・・ツールＺモータ、１０９・・・ツールＺス
テージ、１１０・・・ツール、１１１・・・基板Ｘ−Ｙ
ステージ、１１２・・・基板Ｘモータ、１１３・・・基
板Ｙモータ、１１４・・・カメラベース、１１５・・・
カメラＺモータ、１１６・・・カメラ、１１７・・・カ
メラ上下機構、１１８・・・チップ反転Ｘステージ、１
１９・・・トレイＹステージ、１２０・・・トレイＹモ
ータ、１２１・・・チップ反転Ｘモータ、１２２・・・
チップ反転シリンダ、１２３・・・チップ反転アーム、
１２４・・・チップ反転リニアガイド、１３０・・・制
御ユニット、１４０・・・操作パネル、２００・・・ツ
ール、２１０・・・装着ヘッド部、２１１・・・装着ヘ
ッド、２１２・・・装着ヘッドシャフト、２１３・・・
吸着孔、２２０・・・装着ヘッド傾き調整部、２２１・
・・装着ヘッドホルダ、２２２・・・装着ヘッド保持ス
プリング、２２３、２２４・・・ストッパ、２２５・・
・装着ヘッド傾き調整マイクロ、２２６・・・装着ヘッ
ド傾き調整スプリング、２３０・・・装着ヘッド回転
部、２３１・・・装着ヘッド回転軸、２３２・・・軸
受、２３３・・・回転軸ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昭彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA03 EE02 EE03 EE24 FF24 FF28 FF29

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を基板に装着する部品装着装置にお
   いて、 直交２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能であり、前
   記基板を載置する載置手段と、 Ｙ方向に移動可能であり、複数の前記部品を収納する収
   納手段と、 Ｘ方向に移動可能であり、前記収納手段から前記部品を
   取り出して搬送する搬送手段と、 直交２軸に直交する方向（Ｚ方向）に移動可能であり、
   前記搬送手段から前記部品を受け取って前記載置手段に
   載置された前記基板に装着する装着手段であって、前記
   基板に対する傾斜角度及び回転角度を調整可能な装着手
   段と、 前記各手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記部品の装着制御前に、前記装着手
   段を回転角度０度にて傾斜角度０度に調整した後、前記
   装着手段を前記部品の装着回転角度＋ｎ度に対し逆方向
   の回転角度−ｎ度に調整しておき、前記部品を装着する
   際に、前記装着手段を＋ｎ度回転させて回転角度０度に
   戻すことを特徴とする部品装着装置。
2. 【請求項２】 部品を取出して搬送し、基板に対して傾
   斜角度及び回転角度が調整可能な装着手段に前記部品を
   受け渡して前記基板に装着する部品装着方法において、 予め前記装着手段を回転角度０度にて傾斜角度０度に調
   整し、 その後に前記装着手段を前記部品の装着回転角度＋ｎ度
   に対し逆方向の回転角度−ｎ度に調整しておき、 前記部品を装着する際に、前記装着手段を＋ｎ度回転さ
   せて回転角度０度に戻すことを特徴とする部品装着方
   法。