JP2006156483A - 部品実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】 リードフレームなどの帯状ワークのワーク幅方向に離隔する複数の被マウント箇所にテープ状部品をマウントする部品実装システムのインデックス向上を図る。
【解決手段】 ワーク１の任意の被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２に、ワーク搬送機構２の上方に配置された部品供給ユニット４０とピックアップユニット５０でテープ状部品１３を単品ずつマウントするシステムで、両ユニット４０、５０をワーク搬送装置２の上方の所定の高さ位置でワーク幅方向に定ストロークＳ４で往復移動させ、この移動にオーバーラップさせて部品供給ユニット４０でピックアップ箇所Ｐに単品のテープ状部品１３を供給し、この部品をピックアップユニット５０の作業ヘッド５１で吸着してワーク１上へとマウントする。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームなどのワーク上にＴＡＢテープなどのテープ状部品を単品ずつ順にマウントする部品実装システムに関する。

ＴＡＢ（Ttape Automated Bonding）テープを用いた半導体製造装置として、長尺なＴＡＢテープを所定の長さで切断してワーク上にマウントする部品実装システムがある（例えば、特許文献１参照）。この部品実装システムの概要を、図５の平面図と図６の部分断面図に示し説明する。

リードフレームなどの帯状のワーク１は、ワーク搬送機構２の搬送台３上に水平に保持された状態で、ワーク長手方向に定ピッチずつ間欠送りされる。ワーク１上のワーク幅方向に並ぶ複数箇所、例えばワーク幅方向両端部の被マウント箇所Ｑｍ、Ｑｎが図示の所定の作業ポジションに間欠送りされると、各被マウント箇所Ｑｍ、Ｑｎにテープ状部品１３が単品ずつ順にマウントされる。作業ポジションにおけるワーク搬送機構２の側方に部品供給ユニット１０が配備され、ワーク搬送機構２の上方にピックアップユニット２０が配備される。

部品供給ユニット１０は、長尺なＴＡＢテープ（以下、テープ本体と称する）を巻回したテープロール１１と、テープロール１１から繰り出されたテープ本体１２の先端部を保持するテープレール１５と、テープ本体１２の先端部を所定の長さで切断するテープ切断手段１６を備える。テープレール１５はワーク１より少し高い定位置にあり、テープレール１５の先端部上にテープロール１１からテープ本体１２の先端部が繰り出されると、テープ切断手段１６が上下動してテープ本体１２の先端部を所定の長さで切断する。切断されたテープ本体１２の先端部が、単品のテープ状部品１３としてテープレール１５の先端部上のピックアップ箇所Ｐｍに残る。このテープ状部品１３が、ピックアップユニット２０の作業ヘッド２１でピックアップされて、ワーク１へと移送される。

ピックアップユニット２０は、ピックアップ箇所Ｐｍとワーク１の各被マウント箇所Ｑｍ、Ｑｎの間を適宜に移動する作業ヘッド２１を備える。作業ヘッド２１は、ピックアップ箇所Ｐｍの真上の定位置から下降してピックアップ箇所Ｐｍのテープ状部品１３を真空吸着すると、上昇してピックアップ箇所Ｐｍから単品のテープ状部品１３をピックアップする。テープ状部品１３をピックアップした作業ヘッド２１は、ワーク１の上方へとワーク幅方向に平行移動し、ワーク１上の例えば一方の被マウント箇所Ｑｍの真上に移動すると下降して、単品のテープ状部品１３を被マウント箇所Ｑｍにマウントする。このマウントが終了すると、作業ヘッド２１が上昇動と水平移動をして、ピックアップ箇所Ｐｍの真上の定位置まで自動復帰する。自動復帰した作業ヘッド２１は、ピックアップ箇所Ｐｍに新たに供給された単品のテープ状部品１３をピックアップする。テープ状部品１３をピックアップした作業ヘッド２１は、ワーク１上の別の１箇所の被マウント箇所Ｑｎへとワーク幅方向に移動して、ピックアップしたテープ状部品１３を被マウント箇所Ｑｎにマウントする。

ワーク上の２箇所の被マウント箇所Ｑｍ、Ｑｎにテープ状部品１３が単品ずつマウントされると、ワーク１が図５で上方向に定ピッチで間欠送りされて、次の２箇所の被マウント箇所が作業ポジションの部位に移動し、この新しい２箇所の被マウント箇所への部品マウント動作が繰り返し行われる。
特許第４５０６３６号（特開平１０−２６１８９６号公報）

部品供給ユニット１０におけるピックアップ箇所Ｐｍへの部品供給速度は、任意に調整可能であり、部品供給ユニット１０においてはインデックスアップを図ることが容易である。しかし、ピックアップユニット２０のインデックスアップは、作業ヘッド２１の上下動ストロークを最小限に抑制しても、ワーク幅方向の往復移動ストロークのために難しい。すなわち、図５において、ピックアップ箇所Ｐｍと一方の被マウント箇所Ｑｍの間の水平移動ストロークを最短距離になるよう設定しても、ピックアップ箇所Ｐｍと他の被マウント箇所Ｑｎの間の水平移動ストロークが長大となり、ここで往復移動する作業ヘッド２１の動作時間が長くなり、インデックスダウンの要因となる。このようなインデックスダウンは、ワーク１上のワーク幅方向で離隔させた複数の被マウント箇所の数が多くなるほど顕著である。また、ワーク幅方向で離隔させた被マウント箇所の数が少なくても、ワーク幅方向の被マウント箇所の配列ピッチが大きければ、この配列ピッチに対応して作業ヘッド２１の水平移動ストロークが長くなり、インデックスダウンの要因となる。

また、ピックアップ箇所Ｐｍとワーク幅方向複数箇所の被マウント箇所の間を往復移動する作業ヘッド２１の水平移動ストロークが大小相違して、作業ヘッド２１を上下左右に駆動させる機構が複雑となる。そのため、１つのピックアップユニット２０には複雑で特定の動作をする専用の作業ヘッド２１を取り付けており、他の種類のヘッドとの共用や切替が難しい。例えば、図示しないが、ワーク上に接着剤を塗布して、塗布した接着剤の上にテープ状部品をマウントするディスペンサー様式のヘッドや、ピックアップしたテープ状部品の裏面に接着剤をスタンプ式に塗布してワークにマウントするヘッドを上記作業ヘッド２１と切り替えることが難しい。

本発明の目的は、帯状ワークの幅方向に設けた複数の被マウント箇所にテープ状部品を高インデックスでマウントする部品実装システムを提供することにある。

本発明は、帯状ワークを同ワークの長手方向に搬送するワーク搬送機構と、所定の作業ポジションでワーク上のワーク幅方向で離隔する複数箇所にテープ状部品を単品ずつ順にマウントするマウント機構を有する部品実装システムであって、

マウント機構は、ワークの上方にワーク幅方向に往復移動可能に配置され、テープ状部品をピックアップする所定のピックアップ箇所にテープ状部品を単品ずつ供給する部品供給ユニットと、ワークの上方にワーク幅方向に往復移動可能に配置され、部品供給ユニットのピックアップ箇所のテープ状部品をピックアップしてワーク上にマウントする作業ヘッドをワーク長手方向と上下方向に往復移動可能に有するピックアップユニットとを具備した構成にて、上記目的を達成するものである。

ここで、帯状ワークは、半導体装置製造に使用されるリードフレーム、プリント基板などの帯板状部材で、ワーク搬送機構の搬送台などに略水平に保持されて、帯状ワークの長手方向に間欠的に搬送される。ワーク上のテープ状部品がマウントされる被マウント箇所が所定の作業ポジションに搬送されると、作業ポジションでマウント機構が動作してテープ状部品のマウントが開始される。テープ状部品は、所定サイズのＴＡＢテープや半導体チップ、電子部品などの単品である。マウント機構の部品供給ユニットは、所定の略水平なピックアップ箇所にテープ状部品を単品ずつ給送するもので、既存の部品供給ユニットを適用することができる。本発明の場合は部品供給ユニットを、ワーク搬送機構で搬送されるワークの上方にワーク幅方向に往復移動可能に配置する。また、マウント機構のピックアップユニットは、テープ状部品を真空吸着してピックアップする作業ヘッドを、鉛直な上下方向とワーク搬送方向であるワーク長手方向に往復移動させる。ピックアップユニットの全体をワーク幅方向に往復移動させることで、作業ヘッドをワーク幅方向に往復移動させる。

したがって、ピックアップユニットに対する作業ヘッドの相対的な動きは、上下動とワーク搬送方向での往復移動のみの単純な動きであり、この単純な動きをピックアップユニットのワーク幅方向の動きとオーバーラップさせて行うことができ、このようにすることでピックアップユニットに対して作業ヘッドをワーク幅方向に相対移動させることなく、ワーク上のワーク幅方向で離隔する複数の被マウント箇所にテープ状部品を順次にマウントすることができ、部品実装システム全体のインデックスアップが図れる。また、ピックアップユニットに対して作業ヘッドは、上下動とワーク搬送方向の往復移動の単純な動きをするのみであるため、作業ヘッドを他の単純な動きをする種類のディスペンサー式ヘッドやスタンプ式ヘッドに切り替えることが容易にでき、１つのピックアップユニットを他の複数種類のヘッドと共用させることが容易にできるようになる。

また、本発明においては、マウント機構の部品供給ユニットとピックアップユニットを、ワーク上方でワーク幅方向に往復移動可能に配置した移動ユニットで、ワーク幅方向に同期させて往復移動させることができる。ここでの移動ユニットは、部品供給ユニットとピックアップユニットを保持する移動台、移動フレームが適用できる。１つの移動ユニットで部品供給ユニットとピックアップユニットを同期させて同方向に移動させることで、部品供給ユニットとピックアップユニットの両ユニット間の相対位置関係が安定し、両ユニット間で連携して行われる部品マウント動作が安定する。

また、部品供給ユニットは、複数のテープ状部品を一体に連ねた形状の長尺なテープ本体の先端部がピックアップ箇所に給送されると、テープ本体先端から所定の長さで切断して単品のテープ状部品とするテープ切断手段を有する構造とすることができる。ここで、長尺なテープ本体は、長大な一枚をロール状に巻回したものが適用できる。長尺なテープ本体をその先端から所定の長さの箇所で幅方向に切断することで、単品のテープ状部品が得られる。テープ本体を切断するテープ切断手段は、上下動するカッターが適用できる。長尺なテープ本体の先端部をピックアップ箇所に送り込んで、切断してテープ状部品とすることで、ピックアップ箇所へのテープ状部品の連続した給送が容易になり、給送速度の調整が容易になる。

また、部品供給ユニットは、長尺なテープ本体を巻回したテープロールを作業ポジションのワーク上方にワーク長手方向と平行に配備し、このテープロールからテープ本体をワーク長手方向に繰り出してピックアップ箇所に給送することができる。このようにすると、ワークの上方でワーク長手方向にテープロールと繰り出されるテープ本体が並び、ワークやワーク搬送機構の側方が空スペースとなる。つまり、ワーク搬送機構の上方空間に部品供給ユニットが配置されることになって、ワーク搬送機構の上方空間の有効利用と、部品実装システムの床上での設置スペースの縮小化が図れる。

本発明の部品実装システムによれば、ピックアップユニットの作業ヘッドをピックアップユニットに対して上下動とワーク搬送方向に往復移動させるのみの単純な動きをさせ、この動きをピックアップユニットのワーク幅方向の動きとオーバーラップさせて行うことで、ワーク上のワーク幅方向で離隔する複数の被マウント箇所にテープ状部品を順次にマウントすることができて、部品実装システム全体のインデックスアップが図れる。また、ピックアップユニットに対する作業ヘッドの動きが単純であり、定ストローク化できるために、作業ヘッドの他の単純な動きをする種類の作業ヘッドとの切り替えが容易になり、ピックアップユニットの他の複数種類の作業ヘッドとの共用化が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）に示される部品実装システムは、図５及び図６のマウント装置におけるワーク搬送機構２に適用したもので、帯状ワーク１とこれをワーク長手方向に間欠送りするワーク搬送機構２は同一であり、同一符号を付している。ワーク１にマウントされるテープ状部品１３は図５及び図６と同一であり、テープ状部品１３の原材となる長尺なテープ本体１２とそのテープロール１１も同一であり、同一符号を付している。

なお、必要に応じてワーク１が搬送される水平方向をＸ方向、このＸ方向と直交する水平方向をＹ方向、Ｘ方向とＹ方向と直交する鉛直な上下方向をＺ方向とする。また、ワーク１上のワーク幅方向で離隔する複数箇所、例えば２箇所の被マウント箇所をＱ１、Ｑ２とする。この被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２は、Ｙ方向に並ぶ。

ワーク搬送装置２でワーク１の任意の被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２が所定の作業ポジションに間欠送りされると、作業ポジションに配置されたマウント機構３０で各被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２にテープ状部品１３が単品ずつ順にマウントされる。マウント機構３０は、ワーク搬送機構２の上方にワーク搬送方向前後に配置された部品供給ユニット４０とピックアップユニット５０を備え、この両ユニット４０、５０が共通の移動ユニット６０に支持される。移動ユニット６０は、ワーク搬送装置２の上方の所定の高さ位置でＹ方向に定ストロークで往復移動する移動フレームである。移動ユニット６０に支持された部品供給ユニット４０とピックアップユニット５０が、移動ユニット６０と一体となって同期して同方向、同速度、定ストロークで往復移動する。

部品供給ユニット４０は、長尺なテープ本体１２を巻回したテープロール１１をＸ方向に平行にして垂直に立てた状態で保持し、テープロール１１の外周下部からワーク搬送方向に向けてテープ本体１２を水平に繰り出す。テープ本体１２は、ワーク１から所定の高さ位置でＸ方向に延在する水平なテープレール４１上を摺動して繰り出される。テープレール４１の先端部上が平坦なピックアップ箇所Ｐで、このピックアップ箇所Ｐにテープ本体１２の先端部が繰り出されると、テープ切断手段４２で切断されて、ピックアップ箇所Ｐに単品のテープ状部品１３が残る。テープ切断手段４２は、上下動するテープ幅の切断刃である。

ピックアップ箇所Ｐに残った単品のテープ状部品１３が、ピックアップユニット５０の作業ヘッド５１でピックアップされて、ワーク１上にマウントされる。ピックアップユニット５０は、作業ヘッド５１をＸ方向とＺ方向に往復移動させるヘッド駆動手段（図示せず）を備える。作業ヘッド５１は、下端で適宜にテープ状部品１３を真空吸着する。ヘッド駆動手段は、図１（Ａ）に示すように、作業ヘッド５１をＸ方向に所定のストロークＳ２で往復移動させ、Ｚ方向に異なる２種のストロークＳ１、Ｓ３で上下動させる。

ピックアップユニット５０は、ワーク１の搬送方向に対して部品供給ユニット４０の前方に配置される。図１（Ｂ）に示すように、部品供給ユニット４０のピックアップ箇所Ｐは、ワーク１上のワーク幅方向両端部にある２箇所の被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２のいずれかの後方で、ワーク１から所定の高さに位置する。図１（Ｂ）は、一方の被マウント箇所Ｑ１から作業ヘッド５１のＸ方向ストロークＳ２の距離の後方にピックアップ箇所Ｐが位置する。このときの状態を、図２に示す。図２の鎖線は部品認識カメラ７０で、ピックアップ箇所Ｐのテープ状部品１３を撮像する。部品認識カメラ７０で撮像した画像データを図示しない画像処理装置で演算処理して、ピックアップ箇所Ｐのテープ状部品１３の位置ずれや方向性を検知する。

次に、上記マウント機構３０によるチップ状部品マウント動作を説明する。

図１及び図２の状態において、部品供給ユニット４０のテープ切断手段４２が１回上下動してテープ本体１２を切断し、ピックアップ箇所Ｐに単品のテープ状部品１３が供給される。このときのピックアップ箇所Ｐを、図４（Ａ）に示すようにＰ１とすると、ピックアップ箇所Ｐ１はワーク１上の一方の被マウント箇所Ｑ１より定ストロークＳ２だけ後方にあり、ピックアップ箇所Ｐ１のテープ状部品１３が部品認識カメラ７０で撮像される。ピックアップ箇所Ｐ１の真上に作業ヘッド５１が移動して、定ストロークＳ１で上下動してテープ状部品１３をピックアップする。このピックアップ時に部品認識カメラ７０の画像処理装置からの制御信号で作業ヘッド５１の位置補正が行われる。ピックアップ箇所Ｐ１で作業ヘッド５１がテープ本体１２をピックアップして上昇すると、図２と図４（Ｂ）に示すように、作業ヘッド５１はＸ方向に定ストロークＳ２で前方移動し、Ｚ方向に定ストロークＳ３で下降して、ワーク１の被マウント箇所Ｑ１にテープ状部品１３をマウントする。

次に、被マウント箇所Ｑ１にテープ状部品１３をマウントした作業ヘッド５１をＺ方向に上昇させる動作にオーバーラップさせて、図１（Ｂ）に示すように、移動ユニット６０をＹ方向に定ストロークＳ４で横移動させる。この横移動で部品供給ユニット４０とピックアップユニット５０の両ユニットが、一体的に同期してＹ方向に定ストロークＳ４で横移動し、部品供給ユニット４０のピックアップ箇所Ｐがワーク１上の他方の被マウント箇所Ｑ２より定ストロークＳ２後方に移動する。このときのピックアップ箇所Ｐを、図４（Ｃ）に示すようにＰ２とする。移動ユニット６０のＹ方向の横移動の動作にオーバーラップさせて、作業ヘッド５１を被マウント箇所Ｑ１でＺ方向に定ストロークＳ３で上昇させ、Ｘ方向に定ストロークＳ２で後方移動させると、移動ユニット６０の横移動終了の時点で作業ヘッド５１がピックアップ箇所Ｐ２の真上に移動して、次の部品ピックアップに待機する。また、移動ユニット６０のＹ方向の横移動とオーバーラップさせて、部品供給ユニット４０のテープロール１１でテープ本体１２を定ピッチで繰り出し、テープ切断手段４２を１回上下動させて、ピックアップ箇所Ｐ２に次のテープ状部品１３を供給する。

移動ユニット６０が横移動し、作業ヘッド５１がピックアップ箇所Ｐ２の真上に移動すると、作業ヘッド５１を定ストロークＳ１で下降させて、ピックアップ箇所Ｐ２のテープ状部品１３をピックアップする。このときの状態が、図３の実線に示される。作業ヘッド５１は、ピックアップ箇所Ｐ２のテープ状部品１３をピックアップすると、定ストロークＳ１で上昇し、定ストロークＳ２で前方移動し、定ストロークＳ３で下降して、テープ状部品１３をワーク１の被マウント箇所Ｑ２にマウントする。このときの状態が、図４（Ｄ）に示される。

ワーク１の幅方向両端部２箇所の被マウント箇所Ｑ１、Ｑ２にテープ状部品１３が単品ずつ順にマウントされると、ワーク１が定ピッチ送りされ、ピックアップ箇所Ｐ２の前方にワーク１上の新しい一方の被マウント箇所Ｑ２が移動する。この間にピックアップ箇所Ｐ２に新しいテープ状部品１３が供給され、このテープ状部品１３が被マウント箇所Ｑ２にマウントされる。その後で、移動ユニット６０が定ストロークＳ４で横移動して図４（Ｄ）の元の位置に戻り、ワーク１上の新しい他方の被マウント箇所Ｑ１への部品マウントが行われる。

また、図４（Ｄ）の状態において、作業ヘッド５１を上昇させ、移動ユニット６０を図４（Ａ）の元の位置へと定ストロークＳ４で横移動させると共に、ワーク１を定ピッチ送りして、次の新しい被マウント箇所Ｑ１とＱ２への部品マウント動作を順に行うこともできる。

作業ヘッド５１は、移動ユニット６０の横移動にオーバーラップさせた動作でもって、図２の鎖線に示すワーク１上の一方の被マウント箇所Ｑ１から、図２の実線に示すピックアップ箇所Ｐ２の真上へと円弧軌跡を描いて移動する。また、作業ヘッド５１は、被マウント箇所Ｑ１で定ストロークＳ３で上昇させてから、移動ユニット６０をＹ方向に横移動させる動作にオーバーラップさせて作業ヘッド５１をＸ方向に定ストロークＳ２で後方移動させてピックアップ箇所Ｐ２の真上へと移動させるようにしてもよい。このような作業ヘッド５１のＺ方向とＸ方向の移動軌跡は、ワーク１やテープ状部品１３の種類、形状、マウント状況に応じて適宜に選択できる。このように作業ヘッド５１の移動軌跡は多種多様に選択できるが、ピックアップユニット５０に対してはストロークの決まった上下動とＸ方向の前後動のみの単純軌跡であり、特に前後の往復移動ストロークＳ２が一定しているので、ピックアップユニット５０に設置するヘッド移動手段は、作業ヘッド５１を決まった単純な動きをさせる構造簡単なものが適用できる。

なお、本発明の部品実装システムは、上記した実施の形態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において種々変更を加え得ることは勿論である。

（Ａ）は本発明に係る部品実装システムの概要を示す側面図、（Ｂ）は平面図である。 図１の部品実装システムの要部の斜視図である。 図２の部品実装システムの動作途中の斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は図１の部品実装システムの４段階の動作を説明するための平面図である。 従来の部品実装システムであるマウント装置の要部の平面図である。 図５Ｔ−Ｔ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ ワーク
２ ワーク搬送機構
１１ テープロール
１２ テープ本体
１３ テープ状部品
３０ マウント機構
４０ 部品供給ユニット
４１ テープレール
４２ テープ切断手段
５０ ピックアップユニット
５１ 作業ヘッド
６０ 移動ユニット
７０ 部品認識カメラ
Ｐ ピックアップ箇所
Ｑ１ 被マウント箇所
Ｑ２ 被マウント箇所
Ｓ 移動ストローク

Claims (4)

1. 帯状ワークをワーク長手方向に搬送するワーク搬送機構と、所定の作業ポジションで略水平な前記ワーク上のワーク幅方向で離隔する複数箇所にテープ状部品を単品ずつ順にマウントするマウント機構を有する部品実装システムであって、
   前記マウント機構は、
   前記ワークの上方にワーク幅方向に往復移動可能に配置され、前記テープ状部品をピックアップする所定のピックアップ箇所にテープ状部品を単品ずつ供給する部品供給ユニットと、
   前記ワークの上方にワーク幅方向に往復移動可能に配置され、前記ピックアップ箇所のテープ状部品をピックアップしてワーク上にマウントする作業ヘッドをワーク長手方向に往復移動可能および上下方向に往復移動可能に有するピックアップユニットと、
   を具備したことを特徴とする部品実装システム。
2. 前記マウント機構の部品供給ユニットとピックアップユニットを、前記作業ポジションのワーク上方でワーク幅方向に往復移動可能に配置した移動ユニットでワーク幅方向に往復移動させることを特徴とする請求項１に記載の部品実装システム。
3. 前記部品供給ユニットは、複数の前記テープ状部品を一体に連ねた形状の長尺なテープ本体と、このテープ本体の先端部が前記ピックアップ箇所に給送されると所定の長さで切断して単品のテープ状部品とするテープ切断手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の部品実装システム。
4. 前記部品供給ユニットは、前記テープ本体を巻回したテープロールを前記作業ポジションのワーク上方にワーク長手方向と平行に配備し、このテープロールからテープ本体をワーク長手方向に繰り出して前記ピックアップ箇所に給送することを特徴とする請求項３に記載の部品実装システム。

Images