JP2003059955A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装装置および電子部品実装方法

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JP2003059955A
JP2003059955A JP2001240819A JP2001240819A JP2003059955A JP 2003059955 A JP2003059955 A JP 2003059955A JP 2001240819 A JP2001240819 A JP 2001240819A JP 2001240819 A JP2001240819 A JP 2001240819A JP 2003059955 A JP2003059955 A JP 2003059955A
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Hiroshi Haji
宏 土師
Wataru Hidese
渡 秀瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ状態の電子部品を効率よく取り出して
基板に実装することができる電子部品実装装置および電
子部品実装方法を提供すること。 【解決手段】 ウェハ保持部12に保持された半導体ウ
ェハ14から半導体チップ14aを複数の吸着ノズル8
を備えた移載ヘッド7により取り出して基板2に移送搭
載する電子部品実装装置において、ウェハ保持部12に
対して進退可能に配設され半導体ウェハ14を撮像する
部品認識カメラ11を備え、移載ヘッド7によって基板
2に複数の半導体チップ14aを搭載する部品搭載工程
と、部品認識カメラ11によって次回取り出し予定の複
数の半導体チップ14aを撮像する撮像工程とを同時並
行的に行うことにより、1実装ターンごとの電子部品の
数を増加させるとともにタクトタイムを短縮することが
でき、ウェハ状態の電子部品を効率よく取り出して基板
に実装することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップなど
のウェハ状態の電子部品を取り出してリードフレームな
どの基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実
装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器に用いられる電子部品のうち、
半導体チップなどウェハ状態で切り出されるものは、従
来より専用の取り出し装置を備えた実装装置によって取
り出されリードフレームなどの基板に実装されていた。
この専用装置では、半導体チップを取り出す移載ヘッド
は固定の取り出し位置において上下動し、半導体ウェハ
はこの移載ヘッドに対して相対的に水平移動自在に保持
される構成となっており、半導体ウェハを順次移動させ
ることにより移載ヘッドによって1つづつ半導体チップ
を取り出すようにしていた。取り出し対象の半導体チッ
プの移載ヘッドへの位置合わせは、ウェハ保持部上に固
定配置されたカメラによってウェハ状態の電子部品を撮
像して位置認識することにより行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の実装装置では、移載ヘッドがウェハ保持部とリード
フレームとの間を往復する1実装ターンにおいて1個の
半導体チップしか実装されないことから、またウェハ保
持部におけるカメラによる撮像動作と移載ヘッドによる
実装動作とを同一サイクル内で行うことによるタクトタ
イムの遅延から、実装効率の向上には限界があった。
【0004】そこで本発明は、ウェハ状態の電子部品を
効率よく取り出して基板に実装することができる電子部
品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子部品
実装装置は、ウェハ状態の電子部品を移載ヘッドにより
取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であっ
て、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部
と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電
子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記
移載ヘッドを前記ウェハ保持部と基板位置決め部との間
で移動させるとともに、ウェハ保持部における電子部品
の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の
搭載時に移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動
手段と、ウェハ保持部に対して進退可能に配設されウェ
ハ保持部上に進出した時に前記ウェハ状態の電子部品を
撮像する撮像手段と、この撮像により得られた画像デー
タに基づいて前記電子部品の位置を検出する位置検出手
段と、この位置検出結果に基づいて前記ヘッド移動手段
を制御する制御部とを備えた。
【0006】請求項2記載の電子部品実装方法は、吸着
ノズルを複数備えヘッド移動手段により移動する移載ヘ
ッドによってウェハ状態の電子部品を取り出して基板に
移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ウェハ状
態の電子部品を保持するウェハ保持部に対して進退可能
に配設された撮像手段をウェハ保持部上に進出させて前
記ウェハ状態の電子部品を撮像する撮像工程と、この撮
像により得られた画像データに基づいて前記電子部品の
位置を検出する位置検出工程と、この位置検出結果に基
づいて前記ヘッド移動手段を制御することにより移載ヘ
ッドによってウェハ保持部から複数の電子部品を順次取
り出す部品取り出し工程と、この移載ヘッドを基板位置
決め部に位置決めされた基板上に移動させて電子部品を
基板に搭載する部品搭載工程とを含み、この部品搭載工
程と次回取り出し予定の電子部品を対象とした前記撮像
工程とを同時並行的に行う。
【0007】本発明によれば、電子部品を取り出して基
板に移載する移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備え、基
板位置決め部における部品搭載工程とウェハ保持部にお
いて次回取り出し予定の電子部品を対象とした撮像工程
とを同時並行的に行うことにより、1実装ターンごとの
電子部品の数を増加させるとともにタクトタイムを短縮
することができ、ウェハ状態の電子部品を効率よく取り
出して基板に実装することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態の
電子部品実装装置の断面図、図3は本発明の一実施の形
態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック
図、図4、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装
方法の工程説明図である。
【0009】まず図1、図2を参照して電子部品実装装
置の全体構造について説明する。図1において電子部品
実装装置には、2条の搬送路1aを備えた基板搬送部1
がX方向に配設されている。1方側の搬送路1aには基
板2をチャックして保持するチャック機構1bが搬送方
向(X方向)に移動自在に配設されており、基板2の端
部を保持したチャック機構1bが搬送路1aに沿って移
動することにより、基板搬送部1は基板2を搬送し、以
下に説明するペースト塗布や電子部品実装などの各作業
位置に位置決めする。
【0010】基板搬送部1の上流側(図1において左
側)には、基板供給部3、ペースト塗布部4が配設され
ている。基板供給部3は、電子部品が実装される基板2
を基板搬送部1を介して下流側に供給する。ペースト塗
布部4は、供給された基板2上の部品実装位置に、電子
部品接着用のペーストを塗布する。
【0011】ペースト塗布部4の下流側には、Y軸テー
ブル5A、Y軸テーブル5Bが基板搬送部1と直交する
方向に配設されている。Y軸テーブル5A、Y軸テーブ
ル5Bの間の基板搬送部1は、基板2を位置決めする基
板位置決め部となっており、ここで基板2に対して電子
部品が実装される。
【0012】この基板位置決め部に隣接して、ウェハ保
持部12が配設されている。ウェハ保持部12は、保持
テーブル12a上に電子部品である半導体チップ14a
が多数個片状態で貼着されたウェハシート13を保持し
ている。すなわち、ウェハ保持部12はウェハ状態の半
導体チップ14aを保持している。またウェハ保持部1
2に隣接して、待機中の新たな半導体ウェハ14を保持
するウェハストック部18が配置されている。
【0013】図2に示すように、ウェハ保持部12の下
方には、エジェクタ機構15が配設されている。エジェ
クタ機構15は可動テーブル16を備えており、可動テ
ーブル16にはピン17aを昇降させるピン昇降機構1
7が装着されている。可動テーブル16を駆動すること
により、ピン昇降機構17は半導体ウェハ14の下方で
XY方向に移動する。
【0014】そしてピン17aが任意の半導体チップ1
4aの下方に位置合わせされた状態でピン昇降機構17
を駆動することにより、ピン17aはウェハシート13
の下面側から半導体チップ14aを突き上げる。そして
この状態で移載ヘッド7の吸着ノズル8が半導体チップ
14aの上面を吸着し上昇することにより、ウェハ保持
部12から半導体チップ14aが取り出される。
【0015】Y軸テーブル5A、Y軸テーブル5Bに
は、第1のX軸テーブル6、第2のX軸テーブル10が
架設されている。第1のX軸テーブル6には、複数の吸
着ノズル8を備えた移載ヘッド7が装着されており、こ
れらの吸着ノズル8に隣接して、基板認識カメラ9が移
載ヘッド7と一体的に移動可能に配設されている。Y軸
テーブル5A及び第1のX軸テーブル6を駆動すること
により、移載ヘッド7および基板認識カメラ9は一体的
に移動する。Y軸テーブル5A及び第1のX軸テーブル
6は、移載ヘッド7を移動させるヘッド移動機構となっ
ている。
【0016】また第2のX軸テーブル10には、部品認
識カメラ11が装着されている。Y軸テーブル5B及び
第2のX軸テーブル10を駆動することにより、部品認
識カメラ11はXY方向に水平移動し、ウェハ保持部1
2上方の水平面内でウェハ保持部12に対して進退す
る。ウェハ保持部12の上方の任意位置に位置した部品
認識カメラ11によって下方を撮像することにより、半
導体ウェハ14の任意位置が撮像される。そしてこの撮
像により得られた画像データを認識処理することによ
り、任意の半導体チップ14aの位置を認識することが
できる。
【0017】そしてこの位置認識結果に基づいて、移載
ヘッド7を取り出し対象の半導体チップ14aに位置合
わせするとともに、可動テーブル16を駆動してピン1
7aを同様に当該半導体チップ14aに位置合わせする
ことにより、移載ヘッド7の吸着ノズル8によってウェ
ハ保持部12から半導体チップ14aをピックアップす
る。このとき移載ヘッド7の複数の吸着ノズル8によっ
て複数の半導体チップ14aをピックアップすることに
より、移載ヘッド7が基板2とウェハ保持部12との間
を1往復する1実装ターンにおいて、複数の半導体チッ
プ14aを取り出すことができるようになっている。
【0018】次に図3を参照して、制御系の構成につい
て説明する。図3において、CPU20は制御部であ
り、以下に説明する各部を統括して制御する。プログラ
ム記憶部21は、移載ヘッド7による実装動作を実行す
るための動作プログラムや基板認識・部品認識などの認
識処理のための処理プログラムなど各種のプログラムを
記憶する。データ記憶部22は、実装データなどの各種
データを記憶する。画像認識部23は、部品認識カメラ
11や基板認識カメラ9の撮像によって得られた画像デ
ータを認識処理することにより、基板搬送部1における
基板2や、ウェハ保持部12における半導体チップ14
aを認識して位置を検出する。したがって画像認識部2
3は位置検出手段となっている。
【0019】機構駆動部24は、CPU20によって制
御され以下の各機構を駆動する。基板搬送機構25は、
基板搬送部1におけるチャック機構1bを駆動する機構
である。ヘッド移動機構26(ヘッド移動手段)は、Y
軸テーブル5A及び第1のX軸テーブル6によって移載
ヘッド7を移動させる。カメラ移動機構27は、Y軸テ
ーブル5B及び第2のX軸テーブル10によって部品認
識カメラ11を移動させる。エジェクタ駆動機構28
は、可動テーブル16及びピン昇降機構17を駆動し
て、ピン17aにチップ突き上げ動作を行わせる。CP
U20がヘッド移動手段を制御する際には、画像認識部
23による位置検出結果に基づいて、移載ヘッド7をウ
ェハ保持部12に対して位置合わせする。
【0020】この電子部品実装装置は上記のように構成
されており、実装動作について図4,図5を参照して説
明する。図4(a)において、基板搬送部1には基板供
給部3によって基板2が供給される。基板2はペースト
塗布部4にて電子部品接着用のペーストが塗布された
後、Y軸テーブル5A,5Bの間の基板位置決め部まで
搬送され位置決めされる。この後、第1のX軸テーブル
6によって移載ヘッド7が基板2上に移動し、基板認識
カメラ9によって基板2を撮像する。この撮像によって
得られた画像データを画像認識部23によって認識処理
することにより、基板2の位置が認識される。
【0021】このとき第2のX軸テーブル10によって
移動する部品認識カメラ11はウェハ保持部12上に位
置しており、基板認識カメラ9による基板2の撮像と同
時並行的に、部品認識カメラ11は次回取り出し予定の
複数個の半導体チップ14aを撮像する(撮像工程)。
この撮像によって得られた画像データを画像認識部23
によって認識処理することにより、移載ヘッド7によっ
て次回取り出し予定の複数個の半導体チップ14aの位
置が検出される(位置検出工程)。
【0022】この後図4(b)に示すように、部品認識
カメラ11がウェハ保持部12上から手前側に退避する
と共に、移載ヘッド7がウェハ保持部12上に移動す
る。そして、半導体チップ14aの位置認識結果に基づ
いて、移載ヘッド7の複数の吸着ノズル8によってウェ
ハ保持部12から複数個の半導体チップ14aを順次取
り出す(部品取り出し工程)。
【0023】そして複数個の半導体チップ14aを各吸
着ノズル8に保持した移載ヘッド7は、図5(a)に示
すように基板搬送部1上に位置決めされた基板2の上方
に移動する。次いで各吸着ノズル8を基板2の各実装点
に対して順次下降させることにより、半導体チップ14
aを基板2に搭載する(部品搭載工程)。この搭載にお
いて、移載ヘッド7は基板2の位置認識結果に基づき基
板2に対して位置合わせされる。
【0024】部品搭載工程と並行して、部品認識カメラ
11はウェハ保持部12上に進出し、部品認識カメラ1
1によって次回取り出し予定の半導体チップ14aの撮
像が行われる。すなわち、ここでは移載ヘッド7による
基板2への部品搭載工程と、次回取り出し予定の電子部
品を対象としたウェハ保持部12における部品認識カメ
ラ11による撮像工程とを同時並行的に行う形態となっ
ている。
【0025】そして図5(b)において、図4(b)と
同様に部品認識カメラ11がウェハ保持部12上から手
前側に退避すると共に、移載ヘッド7が部品取り出しの
ためにウェハ保持部12上に移動し、前述と同様の部品
取り出し工程、部品搭載工程が反復される。
【0026】上記説明したように、本実施の形態におい
ては複数の吸着ノズル8を備えた移載ヘッド7によっ
て、移載ヘッド7がウェハ保持部12と基板2との間を
往復する1実装ターンにおいて、同時に複数個の半導体
チップ14aを基板2へ移送し、これらの半導体チップ
14aを順次基板2に搭載するようにしている。さら
に、移載ヘッド7による基板2への搭載動作と、ウェハ
保持部12における次回取り出し予定の複数個の半導体
チップ14aの撮像動作とを同時並行的に重ね合わせて
行うようにしている。
【0027】これにより、1実装ターンで1つの半導体
チップ14aの移送搭載を行い、かつ移載ヘッドによる
実装動作とウェハ保持部における撮像動作とを同一サイ
クル内で行っていた従来のダイボンディング装置による
実装作業と比較して、実装効率を大幅に向上させること
が可能となっている。また、1実装ターンにおいて複数
個の半導体チップ14aを実装できることから、移載ヘ
ッド7の移動速度を過度に高速に設定することなく余裕
を持った安定速度に設定することができ、実装動作にお
ける移載ヘッド7の停止時の衝撃を緩和して、実装位置
ずれを防止し実装位置精度を確保できるという利点があ
る。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、電子部品を取り出して
基板に移載する移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備え、
基板位置決め部における部品搭載工程とウェハ保持部に
おいて次回取り出し予定の電子部品を対象とした撮像工
程とを同時並行的に行うようにしたので、1実装ターン
ごとの電子部品の数を増加させるとともに、タクトタイ
ムを短縮することができ、ウェハ状態の電子部品を効率
よく取り出して基板に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平
面図
【図2】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断
面図
【図3】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制
御系の構成を示すブロック図
【図4】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工
程説明図
【図5】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工
程説明図
【符号の説明】
1 基板搬送部 2 基板 5A,5B Y軸テーブル 6 第1のX軸テーブル 7 移載ヘッド 8 吸着ノズル 9 基板認識カメラ 10 第2のX軸テーブル 11 部品認識カメラ 12 ウェハ保持部 14 半導体ウェハ 14a 半導体チップ 23 画像認識部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E313 AA03 CC03 CC04 EE02 EE03 EE24 FF24 FF28 FG01 5F047 FA01 FA75

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウェハ状態の電子部品を移載ヘッドにより
    取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であっ
    て、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部
    と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電
    子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記
    移載ヘッドを前記ウェハ保持部と基板位置決め部との間
    で移動させるとともに、ウェハ保持部における電子部品
    の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の
    搭載時に移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動
    手段と、ウェハ保持部に対して進退可能に配設されウェ
    ハ保持部上に進出した時に前記ウェハ状態の電子部品を
    撮像する撮像手段と、この撮像により得られた画像デー
    タに基づいて前記電子部品の位置を検出する位置検出手
    段と、この位置検出結果に基づいて前記ヘッド移動手段
    を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子部品
    実装装置。
  2. 【請求項2】吸着ノズルを複数備えヘッド移動手段によ
    り移動する移載ヘッドによってウェハ状態の電子部品を
    取り出して基板に移送搭載する電子部品実装方法であっ
    て、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部
    に対して進退可能に配設された撮像手段をウェハ保持部
    上に進出させて前記ウェハ状態の電子部品を撮像する撮
    像工程と、この撮像により得られた画像データに基づい
    て前記電子部品の位置を検出する位置検出工程と、この
    位置検出結果に基づいて前記ヘッド移動手段を制御する
    ことにより移載ヘッドによってウェハ保持部から複数の
    電子部品を順次取り出す部品取り出し工程と、この移載
    ヘッドを基板位置決め部に位置決めされた基板上に移動
    させて電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含
    み、この部品搭載工程と次回取り出し予定の電子部品を
    対象とした前記撮像工程とを同時並行的に行うことを特
    徴とする電子部品実装方法。
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