JP2008034758A - 部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 部品実装装置での部品供給部であるウェハの載置台の移動のためのスペースを極力抑え、部品実装装置のコンパクト化を図ること。
【解決手段】 実装ヘッド３３が昇降してノズル４０が電子部品を吸着保持するときには、第３のモータ２３及び第２のリニアモータ３４が運転し、ウェハ２０がＸ軸方向に移動すると共に、実装ヘッド３３がＹ軸方向に移動し、複数のノズル４０の下方に順次ピックアップされる部品が位置し、実装ヘッド３３が昇降して各ノズル４０が電子部品を吸着保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、実装ヘッドによりウェハから保持され搬送されて来る部品を被実装部材上に実装する部品実装装置に関する。

この種の部品実装装置は、例えば特許文献１などに開示されているが、ベアチップなどの部品を吸着するボンディングノズルを複数有する実装ヘッドを備え、Ｘ軸方向移動、Ｙ軸方向移動及びθ回転する載置台上のウェハから実装ヘッドのボンディングノズルが部品をピックアップし、部品を実装基板上に実装する。
特開２００４−３６３６０７号公報

しかしながら、このような従来の部品実装装置では、実装ヘッドが載置台上のウェハから部品をピックアップするとき、載置台をＸ軸方向に移動させ、さらにＹ軸方向に移動させ、部品をボンディングノズルに対して位置合わせする必要があった。このため、載置台をＸ軸方向に移動させると共にＹ軸方向に移動させるためのスペースが部品実装装置に必要であり、部品実装装置をコンパクトに構成することができないという問題があった。

そこで本発明は、部品実装装置での部品供給部であるウェハの載置台の移動のためのスペースを極力抑え、部品実装装置のコンパクト化を図ることを目的とする。

このため第１の発明は、搬送手段によりＸ軸方向に移動可能に設けられウェハを支持するウェハテーブルと、前記ウェハテーブルのウェハ移動方向と直交するように設けられた支持アームと、この支持アームに設けられこの支持アームに沿って移動して被実装部材上に前記部品を実装する実装ヘッドとを備えたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の搬送手段によりＸ軸方向に移動可能に設けられウェハを支持するウェハテーブルと、前記ウェハテーブルのウェハ移動方向と直交するように設けられた支持アームと、前記支持アームと交差する方向に設けられた第２の搬送手段により移動可能に設けられ被実装部材を載置する載置部材と、前記支持アームに設けられ前記支持アームに沿って移動し前記ウェハから部品を保持し前記被実装部材上に実装する実装ヘッドとを備えたことを特徴とする部品供給装置。

第３の発明は、第２の発明において、前記支持アームの一方の側には前記支持アームに沿って移動し、前記実装ヘッドによる実装作業前に前記被実装部材上に作業を行う作業ヘッドが設けられ、前記実装ヘッドは前記支持アームの他方の側に設けられたことを特徴とする。

本発明は、部品供給部であるウェハの載置台の移動のためのスペースを極力抑え、部品実装装置のコンパクト化を図ることができる。

以下、添付図面を参照して、作業ヘッドである接着剤等の塗布ヘッドと、実装ヘッドとを備えた部品実装装置について説明する。この部品実装装置は、各種電子部品をプリント基板或いはリードフレームなどに実装する。

図１は部品実装装置の平面図であり、部品実装装置本体１には、図示しない供給ストッカから供給され、各部品が実装される基板（被実装部材）２、３を載置した第１、第２の作業用テーブル（以下、テーブルという。）４、５を塗布実装部６にＸ軸方向に搬送し、塗布作業及び実装作業が終了した実装基板２、３を塗布実装部６から搬送する搬送手段である第１及び第２の搬送機構７、８が設けられている。

第１及び第２の搬送機構７、８は、それぞれ第１及び第２のモータ１１、１２により回転駆動される第１及び第２のボールネジ１３、１４、第１及び第２のテーブル４、５それぞれの下面に設けられ第１及び第２のボールネジ１３、１４と螺合する図示しないナット、及び第１及び第２のボールネジ１３、１４に沿って設けられ、第１及び第２のテーブル４、５を案内する複数のガイド１６とを備えている。

また、第１のテーブル４には、図６に示したように治具１７を介して被実装部材である基板２が載置されている。治具１７の上面には所定の間隔で２本のガイドピンＰが上方へ突出して設けられ、基板２にはガイドピンＰに対応してガイド穴１９が形成され、ガイドピンＰがガイド穴１９に挿通し、基板２が治具１７上に位置決めされて載置される。また、第２のテーブル５にも第１のテーブル４と同様に治具を介して基板３が載置されている。

また、２０は多数の部品が集合した部品群であるダイシングされた半導体ウェハ（以下、ウェハといい、ウェハから取出されるベアチップなどの部品を以下部品という。）であり、２１はウェハ２０を載置支持しＸ軸方向に移動可能なウェ
ハテーブルである載置台である。２２は載置台２１をＸ軸方向に移動させる移動機構であり、移動機構２２は、第３のモータ２３により回転駆動される第３のボールネジ２４、載置台２１の下面に設けられ第３のボールネジ２４と螺合する図示しないナット、及び第３のボールネジ２４に沿って設けられ、載置台２１を案内する複数のレール２５とを備えている。

さらに、３０は、部品実装装置本体１に支持され、塗布実装部６にＹ軸方向、即ち、第１及び第２のテーブル４、５の搬送方向及びウェハ２０の移動方向と直角に交差する方向に設けられた支持アームである。そして、支持アーム３０の一方の側面には、作業ヘッドである塗布ヘッド３１が第１のリニアモータ３２によりＹ軸方向にスライド自在に設けられ、また、支持アーム３０の他方の側面には、実装ヘッド３３が第２のリニアモータ３４によりＹ軸方向にスライド自在に設けられている。

塗布ヘッド３１には、例えば粘性が高い接着剤を吐出する塗布ノズル３５と、基板認識カメラ３６とが設けられ、認識カメラ３６は第１及び第２のテーブル４、５に載置されている基板２、３に設けられている図示しないマークを撮像する。また、実装ヘッド３３には、ウェハ２０から部品を吸着し保持する複数のノズル４０が実装ヘッド３３の移動方向、即ち、Ｙ軸方向に間隔を存して設けられ、また、ノズル４０の並び方向の延長線上には、実装ヘッド３３の端部にウェハ２０に設けられた図示しないマークを撮像するウェハ認識カメラ４１が設けられている。

さらに、４２は部品実装装置本体１の上面に設けられ、Ｘ軸方向に移動可能なノズルストッカであり、実装ヘッド３３に設けられているノズル４０と交換可能な複数種類のノズルが収納されている。

４３は部品実装装置本体１の側部に設けられた電装ボックスであり、この電装ボックス４３には、上述した第１及び第２のモータ１１、１２、第３のモータ２３、第１のリニアモータ３２及び第２のリニアモータ３４などの運転を制御する図示しない制御装置が設けられ、この制御装置には制御をつかさどるＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット）、上述したモータなどの運転を制御するためのプログラムなどを格納したＲＯＭ（リードオンリーメモリ）及び搬送される基板の機種、ウェハの機種などを格納するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などが搭載されている。

また、４４は部品実装装置本体１の上部であり、実装ヘッド３３の移動経路の下方に設けられた部品認識カメラである。

以下、上述した部品実装装置の運転について説明する。

図１は部品実装装置が運転を開始し、第１のテーブル４がＸ軸方向に移動し、第１のテーブル４上の基板（以下、第１の基板という。）２に、塗布ヘッド３１の塗布ノズル３５から接着剤を吐出し、塗布している状態を示している。

この塗布工程において、最初に、制御装置からの信号に基づいて第１のモータ１１が運転し、第１のテーブル４がガイド１６に案内され塗布実装部６の下方であり、支持アーム３０の一方の側（図１において左側）へ移動する。また、第１のリニアモータ３２の運転により塗布ヘッド３１が第１の基板２の上方に移動し、第１の基板２の位置決めマーク上方に位置した基板認識カメラ３６が位置決めマークを撮像する。そして、撮像結果に基づいて制御装置のＣＰＵが動作し、第１の基板２のパターン位置を認識する。その後、第１のモータ１１が運転し、第１のテーブル４がＸ軸方向、即ち、図１において右方向に移動すると共に、
第１のリニアモータ３２の運転により塗布ヘッド３１が第１の基板２の上方に移動する。そして、予め設定されている塗布位置と認識された第１の基板２のパターン位置とに基づいて第１のテーブル４がＸ方向に次第に移動すると共に、塗布
ヘッド３１がＹ軸方向、即ち、図１において上下方向に移動して下降し、塗布ノズル３５が接着剤を吐出し、第１の基板２上に塗布する。以後、第１の基板２上の各塗布位置に塗布ヘッド３１及び塗布ノズル３５が位置するように、第１のモータ１１及び第１のリニアモータ３２が運転され、第１の基板２がＸ軸方向に次
第に移動すると共に、塗布ヘッド３１がＹ軸方向に移動し、塗布ノズル３５が昇降して接着剤を第１の基板２の上面に順次塗布する。

また、第１の基板２への塗布作業中に、制御装置からの信号に基づいて第３のモータ２３が運転し、載置台２１は、ガイド２５に案内されて図１において右方向に移動する。

また、制御装置は、ウェハ２０から部品をピックアップするために必要なノズルが実装ヘッド３３に取り付けられているか否かを判断し、取り付けられている場合には、実装ヘッド３３は制御装置からの信号に基づく第２のリニアモータ３４の運転によりＹ軸方向、即ちウェハ２０の上方へ向かい移動する。また、ウェハ２０から部品をピックアップするために必要なノズルが実装ヘッド３３に取り付けられていない場合には、実装ヘッド３３は第１のリニアモータ３２の運転によりノズルストッカ４２の上方へ移動し、実装ヘッド３３に取り付けられているノズル４０がノズルストッカ４２に収められウェハ２０から部品をピックアップするために必要なノズルと交換され、その後、実装ヘッド３３は第２のリニアモータ３４の運転によりウェハ２０の上方へ向かい移動する。

さらに、第１の基板２への塗布作業中、例えば塗布作業の終了が近づくと、制御装置からの信号に基づいて第２のモータ１２が運転し、第２の基板３がガイド１６に案内され塗布実装部６の下方であり、支持アーム３０の一方の側へ移動する（図２参照）。

また、第１の基板２への塗布作業中に、制御装置からの信号に基づいて第３のモータ２３が運転し、載置台２１は、ガイド２５に案内されて図１において右方向に移動する。そして、少なくともウェハ２０においてピックアップされる部品が支持アーム３０の他方の側に位置すると共に、第２のリニアモータ３４の運転により、上述したように実装ヘッド３３がウェハ２の上方へ移動する。そして、実装ヘッド３３のＹ軸方向の移動、及びウェハ２０のＸ軸方向の移動により、まず、認識カメラ４１がウェハ２のピックアップする部品の上方に位置し、ピックアップする部品を撮像し、撮像結果に基づいて、制御装置がその部品の位置を認識する。認識結果に基づいて、第３のモータ２３及び第２のリニアモータ３４が運転し、ノズル４０の下方にウェハ２０のピックアップされる部品が位置し、実装ヘッド３３が昇降してノズル４０が電子部品を吸着保持する。以後、同様に第３のモータ２３及び第２のリニアモータ３４が運転し、ウェハ２０がＸ軸方向に移動すると共に、実装ヘッド３３がＹ軸方向に移動し、他の複数のノズル４０の下方に順次ピックアップされる部品が位置し、実装ヘッド３３が昇降して各ノズル４０が電子部品を吸着保持する。

次に、第１の基板２上への接着剤の塗布が終了すると、第１のモータ１１が運転して第１の基板２が支持アーム３０の他方の側（図２における右側）へ移動する。また、第２のリニアモータ３４が運転し、実装ヘッド３３が部品認識カメラ４４の上方を通過し、第１の基板２の上方へ移動する。そして、実装ヘッド３３が部品認識カメラ４４の上方を通過するときに部品認識カメラ４４により撮像された各部品の撮像結果、即ち各ノズル４０に吸着された部品の位置及び姿勢に基づいて制御装置が動作し、第１のモータ１１及び第２のリニアモータ３４が運転し、第１の基板２がＸ軸方向に移動すると共に、実装ヘッド３３がＹ軸方向に移動し、各ノズル４０が順次実装位置の上方に位置し、その度にノズル４０が昇降して第１の基板２の上に部品が実装される（図２参照）。以後、実装ヘッド３３がウェハ２０の上方と第１の基板２の上方との間を往復移動し、第１の基板２上に部品が実装される。この間、第３のモータ２３の運転により、ウェハの載置台２１はＸ軸方向にのみ移動する。

また、第１のリニアモータ３２の運転により塗布ヘッド３１が第２の基板３の上方へ移動する（図２参照）。そして、第２のテーブル５がＸ軸方向、即ち、図
２において、右方向に次第に移動すると共に、塗布ヘッド３１が、図２において上下方向に移動して昇降し、上述した第１の基板２の上面への接着剤の塗布作業時と同様に、接着剤を第２の基板３の上面に順次塗布する。

その後、第１の基板２への部品の実装作業が終了すると、第１のモータ１１が連続して運転され、第１のテーブル４が移動し第１の基板２が第１の搬送機構７の右端部である基板引渡し位置４５まで移動すると共に、第２のリニアモータ３４が運転を開始し、実装ヘッド３３がＹ軸方向、即ち、図３において下方向に移動を開始する。また、第２の基板３の上面への接着剤の塗布作業は継続して行われる（図３参照）。

次に、基板引渡し位置４５にて第１の基板２が後の工程に引き渡され、また、実装ヘッド３３はＹ軸方向に移動し（図４参照）、ウェハ２０の上方へ到達し、各ノズル４０が部品を吸着した後、部品認識カメラ４４の上方を通過し、第２の搬送機構８の上方に到達する。また、この間も第２の基板３の上面への接着剤の塗布作業は継続して行われる（図４参照）。

そして、第１のモータ１１の運転により、第１のテーブル４は第１の搬送機構７の左端部である基板取込み位置４６まで移動し、この位置にて前工程から次の基板２が第１のテーブル４上に載置される（図５参照）。

また、第２のモータ１２の運転により、第２のテーブル５はＸ軸方向に移動し、支持アーム３０の他方の側（図５における右側）へ移動する。そして、第１の基板２への部品の実装作業時と同様に、第２のリニアモータ３４が運転し、ウェハ２０から各ノズル４０が部品を吸着している実装ヘッド３３が部品認識カメラ４４の上方を通過し、第２の基板３の上方へ移動する。そして、部品認識カメラ４４による各部品の撮像結果、即ち各ノズル４０に吸着された部品の位置及び姿勢に基づいて制御装置が動作し、第２のモータ１２及び第２のリニアモータ３４が運転し、第２の基板３がＸ軸方向に移動すると共に、実装ヘッド３３がＹ軸方向に移動し、各のノズル４０が順次実装位置の上方に位置し、その度にノズル４０が昇降して第１の基板２上に部品が実装される（図５参照）。以後、実装ヘッド３３がウェハ２０の上方と第１の基板２の上方との間を往復移動し、第１の基板２上に部品が実装される。この間、第３のモータ２３の運転により、ウェハの載置台２１はＸ軸方向にのみ移動する。

その後、同様に第１及び第２のテーブル４、５に載置された第１及び第２の基板２、３への接着剤の塗布作業及び部品の実装作業が同様に順次行われる。

そして、実装ヘッド３３が載置台２１上のウェハ２０から部品を順次吸着するとき、実装ヘッド３３はＹ軸方向に移動し、載置台２１はＸ軸方行にのみ移動すればよく、ウェハ２０の載置台２１をＹ軸方向に移動させる必要がないため、部品実装装置での載置台２１の移動のためのスペースを極力抑えることができ、この結果、部品実装装置のコンパクト化を図ることができ、また、実装ヘッド３３はＹ軸方向に移動し、載置台２１はＸ軸方行にのみ移動すればよいので、部品実装装置の剛性を向上させることができ、また、基板への部品の実装精度を向上させることもできる。

また、支持アーム３０の一方の側に塗布ヘッド３１を移動可能に設け、他方の側に実装ヘッド３３を移動可能に設けることにより、塗布ヘッド３１及び実装ヘッド３３の移動機構の簡素化を図ることができる。

なお、上述した実施の形態において、被実装部材として基板について説明したが、被実装部材は基板に限定されるものではなく、リードフレームなどの被実装部材でもよい。

また、支持アームを例えば平行に複数本設け、それぞれの支持アームに塗布ヘッド３１と実装ヘッド３０とを別に設けてもよい。

以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

第１の基板への塗布作業時の部品実装装置の平面図である。 第１の基板への部品実装時の部品実装装置の平面図である。 第１の基板が基板引渡し位置に到達すると共に、第２の基板へ塗布作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第１の基板が後工程に引渡されると共に、第２の基板へ塗布作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第１の基板が前工程から引き渡されると共に、第２の基板への部品実装作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 治具上の基板支持状態を示す治具及び基板の斜視図である。

符号の説明

１ 部品実装装置本体
２、３ 第１及び第２の基板（被実装部材）
７、８ 第１及び第２の搬送機構
２０ ウェハ
２１ 載置台（ウェハテーブル）
２２ 移動機構（搬送機構）
３０ 支持アーム
３１ 塗布ヘッド（作業ヘッド）
３３ 実装ヘッド

Claims (3)

1. 搬送手段によりＸ軸方向に移動可能に設けられウェハを支持するウェハテーブルと、前記ウェハテーブルのウェハ移動方向と直交するように設けられた支持アームと、この支持アームに設けられこの支持アームに沿って移動して被実装部材上に前記部品を実装する実装ヘッドとを備えたことを特徴とする部品実装装置。
2. 第１の搬送手段によりＸ軸方向に移動可能に設けられウェハを支持するウェハテーブルと、前記ウェハテーブルのウェハ移動方向と直交するように設けられた支持アームと、前記支持アームと交差する方向に設けられた第２の搬送手段により移動可能に設けられ被実装部材を載置する載置部材と、前記支持アームに設けられ前記支持アームに沿って移動し前記ウェハから部品を保持し前記被実装部材上に実装する実装ヘッドとを備えたことを特徴とする部品実装装置。
3. 前記支持アームの一方の側には前記支持アームに沿って移動し、前記実装ヘッドによる実装作業前に前記被実装部材上に作業を行う作業ヘッドが設けられ、前記実装ヘッドは前記支持アームの他方の側に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
   
   

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