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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宏 土師
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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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