JP2002326177A

JP2002326177A - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP2002326177A
Application number: JP2001133630A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Hisataka; 将文久高
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】作業時間を短縮しつつ、電子部品支持部材か
らの電子部品のピックアップを正確に行うとともに、不
良品の発生を未然に防止できる電子部品実装装置を提供
する。【解決手段】電子部品実装装置１０は、電子部品支持
部材３に配列された電子部品１を吸着仮保持するととも
に、該電子部品１を上下反転する第１の吸着保持部５ａ
と、前記第１の吸着保持部５ａに仮保持した前記電子部
品１を吸着するとともに、前記電子部品１を被実装体７
に実装する第２の吸着保持部５ｂとを具備する。前記第
１及び第２の吸着保持部５ａ、５ｂは、先端に吸着手段
５２を有し、且つ４つの傾斜面５１を有する角錐形コレ
ットであるとともに、前記第１の吸着保持部５ａの前記
傾斜面５１がなす頂点角度θ₁は80〜100゜であり、且つ
前記第２の吸着保持部５ｂの前記傾斜面５１がなす頂点
角度θ₂は110〜130゜である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ等の
半導体素子、ＳＡＷデバイスなどの圧電体素子、薄膜抵
抗部品、薄膜コンデンサ等の電子部品を、プリントボー
ド、回路基板、容器などの被実装体に実装する電子部品
実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、民生用電子機器の小型軽量化に伴
い、電子機器内に実装される半導体装置の小型化・薄型
化が強く要求されるようになってきているが、通常、半
導体装置は、電子部品をリードフレーム上や基板上等に
搭載し、チップの電極とリードあるいは配線部を電気的
に接続し、樹脂等にて封止することで製造される。そし
て、半導体装置の小型薄型化するため、ワイヤボンディ
ングを用いた実装方式に代えて、電子部品の表面にバン
プを形成してなる電子部品を用い、バンプを被実装体で
あるプリント基板等の回路パターンの電極に、ボンディ
ングする実装方法が多用されるようになってきている。

【０００３】上述の実装装置としては、電子部品の実装
面と反対の面を吸着する保持部を有する電子部品実装装
置にて、電子部品が配列された電子部品支持部材などの
粘着シートから電子部品を剥がして、電子部品の実装面
と反対面で吸着を行い、プリトボードなどの被実装体に
実装していた（特開平１１―４５９０５６号公報、特開
平１１―１３５５７４号公報など）。

【０００４】図３は、従来の電子部品実装装置の動作過
程を示す図である。

【０００５】図において、電子部品支持部材である粘着
シート３には、電子部品１が粘着材により仮保持されて
いる。尚、電子部品１はバンプ１ａが形成された実装面
１ｂが下を向くように、実装面と反対の面に粘着シート
３に仮保持されている。そして、粘着シート３の上方に
は、電子部品１を下方に突き下げ、粘着シート３から剥
がす突下針３４が配置されている。電子部品１の下方に
は、位置決めステージ３１が配置されている。また、電
子部品１を被実装体に移動、実装する吸着保持部５を有
している。

【０００６】次に動作を説明する。まず、突下針３４で
電子部品１の実装面１ｂと反対面側から押して、粘着シ
ート３から電子部品１を引き剥がす。この時、電子部品
１は、位置決めステージ３１上に落下されることにな
る。即ち、位置決めステージ３１上では、電子部品１の
実装面１ｂが下側となり、実装面と反対面が上側とな
る。尚、電子部品１を所定位置で仮保持させるために、
この位置決めステージには、吸着手段を設けておいても
よい。

【０００７】次に、位置決めステージ３１を、吸着保持
部５が吸着しえる位置に移動する。また、吸着保持部５
で確実に吸着できるように、位置調整を同時に行なう。

【０００８】その後、吸着保持部５で位置ステージ３１
上の電子部品１を吸着して、被実装体７に電子部品１の
実装を行う。

【０００９】

【発明が解決しょうとする課題】上記電子部品実装装置
を用いた実装方法において、粘着シート３の下面に電子
部品１を架設するように配列させるために、粘着シート
３の粘着力を高めていた。しかし、この電子部品１を粘
着シート３から簡単に引き剥がすようにするため、ＵＶ
照射や加熱により粘着力を低下させる必要があった。

【００１０】一方、粘着シート３の粘着力が低下しすぎ
ると、粘着シート３に配列した他の電子部品１までもが
位置決めステージ３１に落ちてしまうという問題点があ
った。

【００１１】また、突下針３４で電子部品１を落とすた
め、電子部品１に当接位置がずれてしまうと、位置決め
ステージ３１に正しい位置で配置することができないと
いう問題があった。

【００１２】また、バンプの高さバラツキがあると、位
置決めステージ３１上に電子部品１が傾いて配置されて
しまうため、吸着保持部内に電子部品が傾いてしまい、
結果として所定位置に安定して実装することが困難とな
る。

【００１３】これは、粘着シート３に実装面１ｂが表面
に現れるように配例された電子部品１を、最終的に被実
装体７に実装する吸着保持部で、電子部品１の実装面１
ｂが下面側に現れるようにしなくてはならない場合、位
置決めステージ３１に粘着シート３から電子部品１を落
下させることに起因した問題である。

【００１４】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、作業時間を短縮しつつ、電
子部品支持部材からの電子部品のピックアップを正確に
行うとともに、不良実装の発生を未然に防止できる電子
部品実装装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品実装装
置は、電子部品支持部材に配列された電子部品を吸着仮
保持するとともに、該電子部品を上下反転する第１の吸
着保持部と、前記第１の吸着保持部に仮保持した前記電
子部品を吸着するとともに、前記電子部品を被実装体に
実装する第２の吸着保持部とを具備する電子部品実装装
置であって、前記第１及び第２の吸着保持部は、先端に
吸着手段を有し、且つ４つの傾斜面を有する角錐形コレ
ットであるとともに、前記第１の吸着保持部の前記傾斜
面がなす頂点角度は８０〜１００゜であり、且つ前記第
２の吸着保持部の前記傾斜面がなす頂点角度は１１０〜
１３０゜であることを特徴とする電子部品実装装置であ
る。

【００１６】また、前記第２の吸着保持部で吸着した状
態を画像認識する手段を備えている。

【作用】上述の電子部品実装装置では、以下の工程を実
施する。まず、電子部品支持部材などの粘着シートに仮
保持された電子部品を、その実装面側から第１の吸着保
持部で吸着してピックアップする工程と、この第１の吸
着保持部自身を反転し、第１の吸着保持部内に保持され
た電子部品の実装面を上方に変位させる工程と、第１の
吸着保持部内の前記電子部品を実装面と反対の面側から
第２の吸着保持部で吸着保持する工程と、第２の吸着保
持部を移動させて、電子部品をプリントボードなどの被
実装体の所定位置に実装する工程とからなる。

【００１７】以上のように、電子部品を電子部品支持部
材から第１の吸着保持部でピックアップし、直接第２の
吸着保持部で受けわたしすることができるため、非常に
短時間で安定した実装が可能となる。

【００１８】特に、前記第１の吸着保持部の前記傾斜面
がなす頂点角度θ₁は８０〜１００゜であり、比較的狭
い開口角度であるため、傾斜面で形成される空間の奥行
きが深くなり、電子部品の実装面に形成したバンプなど
が存在しても、バンプを損傷されることがない。

【００１９】前記第２の吸着保持部の前記傾斜面がなす
頂点角度θ₂は１１０〜１３０゜であり、比較的開口角
度が浅くなる。第１の吸着保持部から第２の吸着保持部
への受け渡しの際の電子部品の移動距離が短くなり、所
定位置に安定して受け渡しが可能となる。また、この第
２の吸着保持部内に保持された状態の電子部品を画面認
識手段で確認する場合でも、浅く電子部品が保持されて
いるため、確実な認識が可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電子部品実装装置
を図面に基づいて詳説する。

【００２１】図１は、本発明の電子部品実装装置の動作
を示す図である。図２は、図１の吸着保持部の吸着先端
部の断面図である。なお、既に説明した部分と同等部分
には同一符号を付す。

【００２２】図において、１は電子部品、１ａはバン
プ、１ｂは実装面であり、３は複数の電子部品１が配列
された電子部品支持部材であり、例えば、粘着シートで
ある。７はプリントポードなどの被実装体である。

【００２３】また、１０は電子部品実装装置、４は突上
針、５ａは第１の吸着保持部、５ｂは第２の吸着保持
部、８ａは第１の画像認識手段、８ｂは第２の画像認識
手段、例えばカメラである。

【００２４】電子部品１の実装面１ｂには電極が形成さ
れており、この電極上にＡｕバンプ１ａが形成される。

【００２５】粘着シート３には、電子部品１が粘着材に
より粘着仮保持されており、該電子部品１はバンプ１ａ
が形成された実装面１ｂが上を向くように配置されてい
る。

【００２６】粘着シート３の下方部分には、電子部品１
を上方に突き上げる突上針４が配置されている。また、
吸着シート３上の電子部品１の上方には第１の画像認識
手段であるカメラ８ａが配置されている。

【００２７】第１の吸着保持部５ａは、該吸着保持部５
ａ自身を１８０°反転（上下反転）させる機構を備えて
いる。また、第２の吸着保持部５ｂは、第１の吸着保持
部５ａから電子部品１が受けわたしするものである。ま
た、第２の吸着保持部５ｂの下方には、第２の吸着保持
部５ｂに保持された電子部品１の実装面１ｂを撮影でき
るように、第２の画像認識手段、例えば第２のカメラ８
ｂが配置されている。なお、第１、第２の画像認識手段
は、ＣＣＤカメラ等が用いられる。

【００２８】粘着シート３の表面には、紫外線硬化型あ
るいは熱硬化型接着剤が塗布されており、第１の吸着保
持部５ａによりピックアップするにあたり、粘着シート
３の表面にＵＶ照射や加熱により、粘着力を低下させ、
電子部品１を剥離しやすい状態にする。

【００２９】図２に示すように、第１及び第２の吸着保
持部５ａ、５ｂの先端部は、角錘コレットであり、中央
に真空引きを行うための吸着穴５２が開設されており、
先端内側に４つの傾斜面５１を有している。

【００３０】第１及び第２の吸着保持部５ａ、５ｂの先
端部は、電子部品１の稜線部分に接する傾斜面５１が形
成されており、各稜線部分が４方向で電子部品１を囲ん
でいる。例えば、第１の吸着保持部５ａにおいては、電
子部品１の実装面１ｂ側から吸着するため、第１の吸着
保持部５ａの傾斜面５１は、電子部品１の実装面１ｂ側
の稜線に接する。また、第２の吸着保持部５ｂにおいて
は、電子部品１の実装面１ｂの反対の面側から吸着する
ため、第２の吸着保持部５ｂの傾斜面５１は、電子部品
１の実装面１ｂと反対の面の稜線に接する。

【００３１】また、第１の吸着保持部５ａの傾斜面５１
がなす頂点角度θ₁は８０〜１００゜に設定さられてい
る。また、第２の吸着保持部５ｂの傾斜面５１がなす頂
点角度θ₂は１１０〜１３０゜されている。

【００３２】以下、本発明の電子部品実装装置１０の動
作を説明する。

【００３３】電子部品１はバンプ１ａが形成された実装
面１ｂが上方を向くように、粘着シート３表面に配列さ
れている。そして、粘着シート３を移動させてピックア
ップしようとする電子部品１の真下に突上針４が位置す
るようにする。

【００３４】次に、第１の吸着保持部５ａを、粘着仮保
持された電子部品１に位置を合わせし、近接させながら
吸着動作を行なう。同時に、突上針４を上昇させる。即
ち、電子部品１は突上針４先端により突上られると、電
子部品１が粘着シート３から剥がされる応力が加わる。
さらに、第１の吸着保持部５ａによって吸着されている
ため、突き上げる応力とあいまって、電子部品１が第１
の吸着保持部５ａに吸着されることになる。これによ
り、電子部品１は、粘着シート３より、第１の吸着保持
部５ａに移動されることになる。尚、この状態では、電
子部品１の実装面１ｂ側は、第１の吸着保持部５ａの傾
斜面５１で構成される空間側に位置し、第１の吸着保持
部５ａの下方には、電子部品１の実装面１ｂと反対の面
が現れる。

【００３５】次に、電子部品１を保持した第１の吸着保
持部５ａは、上昇移動し、さらに、１８０°反転機構
（図示せず）によって反転する。これにより、第１の吸
着保持部５ａの先端部は上方を向き、電子部品１の実装
面１ｂと反対の面が上方に現れる。

【００３６】次に、第１の吸着保持部５ａに保持された
電子部品１を、第２の吸着保持部５ｂの吸着により受け
わたしを行う。即ち、電子部品１は、第２の吸着保持部
５ｂの吸着力で吸引される。そして、第２の吸着保持部
５ｂの傾斜面５１と電子部品１の実装面１ｂの反対面の
稜線部分が接触して、電子部品１に保持されることにな
る。即ち、第２の吸着保持部５ｂの下方には、電子部品
１の実装面１ｂが現れる。

【００３７】また、安定した受けわたしを可能とするた
めに、第２の吸着保持部５ｂの吸引が開始されると同時
に、第１の吸着保持部５ａの吸引が停止される。このこ
とにより、第１の吸着保持部５ａから第２の吸着保持部
５ｂに電子部品１が安定して受け渡し供給されることに
なる。

【００３８】なお、このときに、第２の吸着保持部５ｂ
の傾斜面51が、電子部品１のバンプ１ａと接触すること
なく、電子部品１の第２の吸着保持部５ｂに対する位置
を矯正することができる。

【００３９】次いで、電子部品１を吸着保持した第２の
吸着保持部５ｂは、上昇し、被実装体７であるプリント
ボードの所定位置に移動し、その後、降下して、電子部
品１が被実装物７の所定位置に実装されることになる。

【００４０】すなわち、第２の吸着保持部５ｂを通し
て、超音波振動を印加して、電子部品１を被実装物７の
所定位置にバンプ１ａを介してバンプ接合する。

【００４１】このような電子部品実装装置１０によれ
ば、電子部品１が粘着仮保持された粘着シート３から、
第１の吸着保持部５ａにて、電子部品１を吸着保持し、
第１の吸着保持部５ａで上下反転動作後に、電子部品１
を第２の吸着保持部５ｂに移動させ（受け渡し）、第２
の吸着保持部５ｂで電子部品１を被実装物７に実装して
いる。すなわち、これらの作業を連続的に行うことがで
きるため、タクト時間を短縮できるため、作業時間を短
縮できる。

【００４２】また、電子部品１を粘着シート３から直接
第１の吸着保持部５ａで吸着するため、ピッチアップの
対象該の外の電子部品１がシート３から脱落したり、位
置ずれしたりすることが全くない。

【００４３】本発明の第１、第２の吸着保持部５ａ、５
ｂには、その中央に吸着を行う吸着穴５２を有するとと
もに、先端内面側に４つの傾斜面５１を有する角錐形コ
レットである。そして、第１の吸着保持部５ａの傾斜面
５１のなす頂点角度θ₁は８０〜１００゜の範囲であ
る。また、第２の吸着保持部５ｂの傾斜面５１のなす頂
点角度θ₂は１１０〜１３０゜の範囲である。

【００４４】すなわち、図４（ｂ）に示すように、電子
部品１のバンプ１ａは、被実装体７との配線引き回しを
正確にするために、電子部品１の周辺付近に形成されて
いる（ｍ＝７０〜１５０μｍ）。第１の吸着保持部５ａ
において、図４（ａ）に示すように、第１の吸着コレッ
ト５ａの傾斜面５１のなす角度θ₁（例えば１００°）
を越えると、電子部品１の周辺付近に形成されたバンプ
１ａが損傷する恐れがある。例えば、傾斜面５１のなす
角度θ₁を１２０°にした場合、電子部品１の全数にお
いて、周辺付近に形成されたバンプ１ａと傾斜面５１と
が接触してバンプ１ａの一部が損傷してしまう。同時に
安定した状態で第１の吸着保持部５ａ内に電子部品１を
保持できない。また、角度θ₁が８０°を下まわると、
吸着時、吸引が及ぼす範囲が狭くなり、電子部品１を粘
着シート３から安定して吸着保持することが困難とな
る。

【００４５】また、第２の吸着保持部５ｂにおいて、図
５に示すように、第２の吸着保持部５ｂの傾斜面５１の
角度により、電子部品１の吸着位置が相違する。例え
ば、傾斜面５１のなす角度θ₂が１１０°を下回ると、
電子部品１の垂直方向の移動距離ｔが大きくなり、ま
た、電子部品１が吸着保持部５ｂの奥方向にまで、電子
部品１が入り込み、第２の画像認識手段、例えばカメラ
８ｂで撮影した際に、第２の吸着保持部５ｂ内の電子部
品１を認識できない恐れがある。例えば、傾斜面５１の
なす角度θ₂を９０°にした場合、第２の吸着保持部５
ｂ内に電子部品１が存在するにもかかわらず、存在しな
いと認識する検査ミスが約５％発生する。

【００４６】また、角度θ₂が１３０°を越えると、吸
着時、吸引が及ぼす範囲が広がりすぎて、第１の吸着保
持部５ａに保持された電子部品１を吸着する際、電子部
品１を落下させたりするなどしてしまい、電子部品１を
安定して受け渡しができない。

【００４７】これらのことから、本発明者が鋭意検討し
た結果、第１の吸着保持部５ａの傾斜面５１のなす頂点
角度θ₁は８０〜１００゜の範囲にあり、第２の吸着保
持部５ｂの傾斜面５１のなす頂点角度θ₂は１１０〜１
３０゜の範囲にあることが望ましい。

【００４８】また、第１の画像認識手段８ａは、突上針
４で電子部品１を突き上げる際に、電子部品１の位置決
めを行う画像処理である。一方、第２の画像認識手段８
ｂは、電子部品１の実装面１ｂを確認し、第２の吸着保
持部５ｂ内に電子部品１が存在するか、あるいはバンプ
１ａの形成の有無、電子部品１の欠け・割れ、電子部品
１表面の異物付着・インク付着・汚れ等を確認する。

【００４９】これらの画像認識手段８ａ、８ｂにより、
不良品を実装することなく、リアルタイムで除去するこ
とができる。また、検査工程をボンディング工程におい
て行うので、検査のために別工程を設ける必要がなく、
生産性が向上する。

【００５０】なお、本発明は上記の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。

【００５１】例えば、本実施の形態では、電子部品１を
実装する装置の場合について説明したが、電子部品１と
して、ＩＣチップ以外に、ＳＡＷデバイスなどの圧電部
品、表面実装可能な抵抗器、薄膜コンデンサ、小型回路
基板からなるハイブリッド部品なとでもよく、被実装体
７としては、プリントボード以外に、キャビティを有す
る容器体、回路基板などであってもよい。

【００５２】また、本実施の形態では、第２のカメラ８
ｂを第２の吸着コレット５ｂの下側に配置していたが、
上側に配置しても良い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子部品が保持された電子部品支持部材から、第１の吸
着保持部にて電子部品をピックアップし、反転処理後、
電子部品を第２の吸着保持部に受け渡しし、第２の吸着
保持部から電子部品を被実装体に実装している。即ち、
電子部品を２つの吸着保持部で直接反転受け渡しするた
め、作業時間を短縮しつつ、電子部品支持部材からの電
子部品のピックアップを正確に行うことができ、被実装
体の所定位置に簡単に実装することができる。

【００５４】また、第１及び第２の吸着保持部が４つの
傾斜面を有する角錐形コレットであり、第１の吸着保持
部の傾斜面のなす頂点角度は８０〜１００゜であるた
め、電子部品の周辺付近に形成されたバンプが損傷する
ことがなく、また、安定した吸着が可能となる。一方、
第２の吸着保持部５ｂの傾斜面のなす頂点角度は１１０
〜１３０゜の範囲であるため、第２の吸着保持部の傾斜
面が、電子部品の垂直方向の移動距離が小さくなり、画
像認識手段により電子部品の実装面を確実に認識するこ
とができ、且つ第１の吸着保持部に保持した電子部品を
安定して吸着できる。

【００５５】従って、作業時間を短縮しつつ、電子部品
支持部材からの電子部品のピックアップを正確に行うと
ともに、不良実装の発生を未然に防止できる電子部品実
装装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品実装装置及びその動作を示す
図である。

【図２】本発明の吸着保持部を示す、（ａ）は、先端部
の断面図及び（ｂ）は、その平面図である。

【図３】従来の電子部品実装装置の動作を示す図であ
る。

【図４】（ａ）は、第１の吸着保持部が電子部品を吸着
した状態を示す断面図であり、（ｂ）は電子部品の実装
面側の平面図である。

【図５】第２の吸着コレットが電子部品を吸着した状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０電子部品実装装置１電子部品１ａバンプ１ｂ実装面３電子部品支持部材４突上針５ａ第１の吸着保持部５ｂ第２の吸着保持部５１傾斜面５２吸着穴７被実装体８ａ第１の画像認識手段８ｂ第２の画像認識手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品支持部材に配列された電子部品
を吸着仮保持するとともに、該電子部品を吸着した状態
で上下反転する第１の吸着保持部と、前記第１の吸着保持部に仮保持した前記電子部品を吸着
するとともに、前記電子部品を被実装体に実装する第２
の吸着保持部とを具備する電子部品実装装置であって、前記第１及び第２の吸着保持部は、先端に吸着手段を有
し、且つ４つの傾斜面を有する角錐形コレットであると
ともに、前記第１の吸着保持部の前記傾斜面がなす頂点角度は８
０〜１００゜であり、且つ前記第２の吸着保持部の前記傾斜面がなす頂点角度
は１１０〜１３０゜であることを特徴とする電子部品実
装装置。
【請求項２】前記第２の吸着保持部で吸着した状態を
画像認識する手段を備えたことを特徴とする請求項１記
載の電子部品実装装置。