JP2008207217A

JP2008207217A - フラックス転写装置

Info

Publication number: JP2008207217A
Application number: JP2007046755A
Authority: JP
Inventors: Masaki Yamaguchi; 正樹山口; Akio Watanabe; 昭夫渡邊; Masaharu Yoshida; 正晴吉田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】複数種の膜厚が必要な場合にも対処できるフラックス転写装置の提供。
【解決手段】装着ヘッド７、８が装着データのステップ番号０００２の配置番号で示す所望の部品供給装置１６の吸着位置まで移動して行き、吸着ノズル２４を下降させて吸着位置まで供給された部品ＩＤがＢＢＢＢＢの上側パッケージ部品２２Ｂを取り出す。この部品２２Ｂはフラックスの塗布が必要で、装着ヘッド７、８は部品認識カメラ２１上方からフラックス転写装置３０のフラックス転写位置まで移動して行き、そこでフラックスに吸着ノズル２４に吸着保持された部品２２Ｂを下降させる。この場合、この部品２２Ｂは膜厚が薄いので、選択切替装置５６により高さ調整装置５４を選択するようにＣＰＵ６０が制御し、回転ディスク４０を回転させて薄い厚さにスキージ５０がならしておき、突起電極２２Ｃに薄い厚さのフラックスＦが転写される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転ディスクに供給されたフラックスを駆動源により前記回転ディスクを回転させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置に関する。

下側パッケージ部品をプリント基板上に装着し、この装着された下側パッケージ部品上に上側パッケージ部品を装着するＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ−ｏｎ−Ｐａｃｋａｇｅ）構造の半導体装置は、例えば特許文献１などに開示されている。このＰＯＰ構造の半導体装置は、プリント基板上に装着された下側パッケージ部品上に上側パッケージ部品を装着する際、上側パッケージ部品の底面の突起電極にフラックスを転写する必要がある。そして、この上側パッケージ部品の底面の突起電極にフラックスを転写するフラックス転写装置は、マイクロゲージを用いてスキージの高さを調整し、任意の膜厚のフラックスを転写できる構成である。
特開２００５−７２１９０号公報

しかし、生産中では、１種類の膜厚しか設定できず、２種類の膜厚が必要な場合には、２機種のフラックス転写装置を準備しなければならず、設置場所が広くなるという問題がある。

そこで本発明は、複数種の膜厚が必要な場合にも対処できるフラックス転写装置を提供することを目的とする。

このため第１の発明は、平面板に供給されたフラックスを駆動源により前記平面板とスキージとを相対的に移動させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記スキージの高さレベルを調整するための複数の高さ調整装置と、この高さ調整装置のいずれかを選択するための選択装置とを備え、前記選択装置により選択された高さ調整装置により高さが調整された前記スキージにより前記平面板に供給されたフラックスをならすことを特徴とする。

また第２の発明は、平面板に供給されたフラックスを駆動源により前記平面板とスキージとを相対的に移動させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記スキージの高さレベルを調整するための複数の高さ調整装置と、この高さ調整装置のいずれかを選択するための選択装置と、電子部品の種類に対応してフラックスの塗布厚さに関するデータを格納する記憶装置と、電子部品の装着毎に前記記憶装置に格納された当該電子部品のフラックスの塗布厚さに関するデータに基づいて前記選択切替装置を制御して選択された高さ調整装置により高さを調整して前記スキージにより前記平面板に供給されたフラックスをならすように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

本発明は、複数種の膜厚が必要な場合にも対処できるフラックス転写装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係るフラックス転写装置を電子部品装着装置に適用した例について、図面を参照しながら説明する。図１は電子部品装着装置の平面図であり、図２はＰＯＰ構造の半導体装置の側面図であり、図３及び図４は前記電子部品装着装置に搭載されるフラックス転写装置の側面図及び平面図である。

図１において、電子部品装着装置１の基台２上にＡビーム３及びＢビーム４のＹ方向への移動を案内する一対のレール５が配置されている。前記Ａビーム３及びＢビーム４はＸ方向に長く、この長手方向に沿って装着ヘッド７、８がＸ軸モータ１３、１５によりそれぞれ移動可能に配設されている。従って、前記装着ヘッド７、８は、ＸＹ方向に移動可能になされている。

また、Ａビーム側のＹ軸モータ１０により回動されるボールネジ軸１１がＡビーム３に固定された図示しないナットに螺合しており、このＡビーム３はボールネジ軸１１の回動によりレール５に沿って移動可能である。Ｂビーム４は同様な構造のボールネジ軸１２がＢ側のＹ軸モータ１４により回動されることで、レール５に沿って移動する。

更に、前記基台２の図１における上下位置には、それぞれ部品供給台６が形成され、この部品供給台６上には種々の電子部品を供給する部品供給装置１６が着脱可能に搭載されている。尚、部品供給装置１６には、いわゆるテープ供給方式の部品供給装置や、スティック供給方式の部品供給装置や、トレイ供給方式の部品供給装置等がある。

また、３０は前記部品供給台６上に着脱可能に搭載されるフラックス転写装置で、詳しくは後述するが、ある部品供給装置１６から供給された突起電極（半田バンプ）を有する電子部品、例えばＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、プリント基板１８上に突起電極２２Ｃを介して装着された下側パッケージ部品２２Ａ上に上側パッケージ部品２２Ｂを装着するＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ−ｏｎ−Ｐａｃｋａｇｅ）構造の半導体装置２２等に対して、上側パッケージ部品２２Ｂの突起電極２２Ｃにフラックスを転写するものである。下側パッケージ部品２２Ａの上面周縁部にはランド２２Ｄが設けられており、このランド２２Ｄ上に上側パッケージ部品２２ＢのフラックスＦが転写された突起電極２２Ｃを装着するものである（図２参照）。

そして、前記装着ヘッド７、８は、各部品供給装置１６から真空吸着により取り出した電子部品をプリント基板１８の所望の位置に搬送して実装するものである。また、前記プリント基板１８は、基台２上に設置された搬送コンベア２０により搬送され、所定の作業ステージ位置で図示しない固定機構により位置決め固定される。

更に、前記部品供給装置１６から装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４により取り出された電子部品は部品認識カメラ２１により、その吸着ノズル２４に対する吸着位置ずれ状況、部品落下状況、更には後述するフラックス転写状況等が撮像され認識処理装置１９により認識処理される。１７は基板認識カメラで、前記プリント基板１８に付された位置決めマーク（図示せず）を撮像し、前記認識処理装置１９により認識処理される。

以下、前記フラックス転写装置３０について説明する。図３及び図４において、フラックス転写装置３０の基台３１上には、大きく分けてフラックス供給部３２と、フラックス貯溜部３３とが搭載されている。

前記フラックス供給部３２は、前記基台３１に支持台３４を介して固定されたシリンジ３５内にフラックスＦを貯蔵し、ネジ３６を所定回転させると所定量のフラックスＦがホース３７及びこれに接続された先端に下方に向けた吐出口を備えた供給パイプ３８を通じて、前記フラックス貯溜部３３に供給される。

前記フラックス貯溜部３３は、基台３１に回転可能に設けられ、前記フラックス供給部３２から供給されたフラックスＦを貯溜してフラックスＦが外側に排出（流出）されないようにするための外縁４１を備えた円盤状の回転ディスク４０を有し、この回転ディスク４０の基軸体４６は駆動モータ４２の出力軸の回動がプーリ４３、ベルト４４、プーリ４５を介して伝えられ、ベアリング４７を介して一定方向に回転させられる。前記外縁４１は回転ディスク４０の平面部よりも高く形成され、フラックスＦが回転ディスク４０の回転に伴って後述のスキージ５０にならされる際に外側に排出（流出）されないようにするために形成される。

また、５０は表面をテフロン（登録商標）コーティングした合成樹脂製のスキージで、前記回転ディスク４０上に塗布されたフラックスＦをならして所定塗布厚に調整するためのもので、対向する垂直片５０Ａ、５０Ｂと、該一対の垂直片５０Ａ、５０Ｂを連結する対向する一対の水平片５０Ｃ、５０Ｄとから構成され、一方の垂直片５０Ａに固定された支持体５１に固定されたスライダ５２が案内レール５３に沿って昇降可能である。

そして、同じく前記一方の垂直片５０Ａに固定された垂直支持体４８には水平方向（図３の左右方向）に伸びたナット体４９が固定されている。更には、前記スキージ５０の高さレベルを調整するための複数の高さ調整装置５４、５５と、この高さ調整装置５４、５５のいずれかを選択するための選択切替装置５６とが設けられる。

前記高さ調整装置５４、５５について詳述すると、作業者が目盛（図示せず）を見ながらマイクロゲージ５４Ａ、５５Ａを回動させると、それぞれネジ軸５４Ｂ、５５Ｂが回動し、スキージ５０、支持体５１、前記スライダ５２及び垂直支持体４８と一体化されたナット体４９がスライダ５２と共に昇降することとなり、結果として前記スキージ５０が昇降することとなる。

前記選択切替装置５６は、前記基台３１に固定された取付台５７と、この取付台５７に固定されたエアシリンダ５８と、このエアシリンダ５８のロッド５８Ａに固定された作動部材５９とから構成される。そして、図３に示すように、選択切替装置５６のエアシリンダ５８がロッド５８Ａを引き込んでいる状態では、作動部材５９がネジ軸５５Ｂの下端部と離れた位置にあって、スキージ５０が低い位置にあり、前記高さ調整装置５４が選択されたことを意味し、回転ディスク４０の回転に伴って、前記回転ディスク４０上のフラックスＦを薄い厚さにスキージ５０がならせることとなる。

また、図４に示すように、選択切替装置５６のエアシリンダ５８がロッド５８Ａを伸張させると、上昇する作動部材５９がネジ軸５５Ｂに当接して押し上げ、スライダ５２が案内レール５３に沿って上昇することとなり、結果として、スキージ５０が高い位置になり、前記高さ調整装置５５が選択されたことを意味し、前記回転ディスク４０上のフラックスＦを前記高さ調整装置５４が選択された場合よりも厚い厚さにスキージ５０がならせることとなる。

次に、図５の制御ブロック図に基づいて、以下説明する。６０は本装着装置１を統括制御する制御部としてのＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット）で、該ＣＰＵ６０にはバスライン６１を介して、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）６２及びＲＯＭ（リ−ド・オンリー・メモリ）６３が接続されている。そして、ＣＰＵ６０は前記ＲＡＭ６２に記憶されたデータに基づいて、前記ＲＯＭ６３に格納されたプログラムに従い、電子部品装着装置１の部品装着動作に係る動作を統括制御する。即ち、ＣＰＵ６０は、インターフェース６４及び駆動回路６５を介して装着ヘッド７、８をＸ方向に移動させるＸ軸モータ１３、１５、前記Ａビーム３、Ｂビーム４をＹ方向に移動させるＹ軸モータ１０、１４、吸着ノズル２４を昇降させる上下軸モータ６６、吸着ノズル２４を回転させるθ軸モータ６７、回転ディスク４０を回転させる駆動モータ４２、選択切替装置５６のエアシリンダ５８などの駆動を制御している。

前記ＲＡＭ６２には、部品装着に係る装着データ（図７参照）が記憶されており、その装着順序毎（ステップ番号毎）に、プリント基板内でのＸ座標、Ｙ座標及び角度情報や、各部品供給ユニット３の配置番号情報等が記憶されている。また、前記ＲＡＭ６２には、前記各部品供給装置１６の配置番号に対応した各電子部品の種類（部品ＩＤ）に関する部品配置データ（図８参照）が記憶されている。更には、各電子部品（部品ＩＤ）毎に動作モード、塗布確認の有無、フラックス膜厚などに関するフラックス塗布データ（図９参照）、また各電子部品毎にＸ方向のサイズ、Ｙ方向のサイズ、厚さ方向のサイズ、フラックス塗布の有無等から構成される部品ライブラリデータも格納されており、この部品ライブラリデータでフラックスの塗布が「有り」の電子部品にあっては、電子部品毎にフラックスの２種類のいずれかの膜厚に関する膜厚データ（図１０参照）が格納されている。

１９はインターフェース６４を介して前記ＣＰＵ６０に接続される認識処理装置で、部品認識カメラ２１により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なうと共に基板認識カメラ１７により撮像して取込まれた画像の認識処理を行なう。尚、前記部品認識カメラ２１や基板認識カメラ１７により撮像された画像は表示装置としてのモニタ６８に表示される。そして、前記モニタ６８には種々のタッチパネルスイッチ６９が設けられ、作業者がタッチパネルスイッチ６９を操作することにより、電子部品装着に係る種々の設定を行うことができる。

次に、電子部品装着装置１の動作について、説明する。先ず、電子部品装着装置１の作業テーブル位置に前記プリント基板１８が搬送コンベア２０により搬送され、位置決め機構により位置決め固定される。続いて、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、基板認識カメラ１７が前記プリント基板１８の位置決めマーク上方に来るように前記装着ヘッド７、８を移動させて、前記位置決めマークを撮像し、認識処理装置１９が認識処理しプリント基板１８の位置を把握する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、前記装着ヘッド７、８が図７に示す装着データのステップ番号０００１の配置番号（「７０１」）で示す所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させて吸着位置まで供給された部品ＩＤがＡＡＡＡＡの下側パッケージ部品２２Ａを吸着して取り出す。

続いて、装着ヘッド７、８が再び部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して行き、そこで、部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持された下側パッケージ部品２２Ａを撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４に対する下側パッケージ部品２２Ａの吸着位置ずれ状況、部品落下状況を認識する。

そして、認識異常がない場合には、前記装着ヘッド７、８が半田ペーストが印刷されたプリント基板１８の所望の電極パッド上までＸＹ移動し、ステップ番号０００１に示すＸ座標、Ｙ座標、角度情報に基づき、電極パッド上に下側パッケージ部品２２Ａの突起電極２２Ｃを実装させる。この場合、ＣＰＵ６０は認識処理装置１９による認識処理結果に基づいて、プリント基板１８の位置ズレ及び下側パッケージ部品２２Ａの位置ズレを補正すべく、ＣＰＵ６０はＸ軸駆動モータ１３、１５、Ｙ軸モータ１０、１４及びθ軸モータ６７を制御する。即ち、前記吸着ノズル２４を所定距離下降移動させると共に、平面方向及び角度方向において補正移動させ、位置ズレ無く、プリント基板１８上に下側パッケージ部品２２Ａを装着する。

次いで、ＣＰＵ６０がＸ軸モータ１３、１５及びＹ軸モータ１０、１４を制御することにより、前記装着ヘッド７、８が図７に示す装着データのステップ番号０００２の配置番号（「７０３」）で示す所望の部品供給装置１６の電子部品取り出し位置までＸＹ移動して行き、そこで上下軸モータ６６を制御することにより吸着ノズル２４を下降させて吸着位置まで供給された部品ＩＤがＢＢＢＢＢの上側パッケージ部品２２Ｂを吸着して取り出す。

そして、当該部品ＩＤがＢＢＢＢＢの上側パッケージ部品２２Ｂの部品ライブラリデータによれば、フラックスの塗布が必要で、しかもこの上側パッケージ部品２２Ｂは膜厚が「Ａ」であるので（図１０参照）、装着ヘッド７、８は部品認識カメラ２１上方から前記フラックス転写装置３０のフラックス転写位置まで、ＸＹ移動して行き、そこでフラックスに吸着ノズル２４に吸着保持された上側パッケージ部品２２Ｂの突起電極（半田バンプ）２２Ｃが浸るまで下降させる。

この場合、この上側パッケージ部品２２Ｂは膜厚が「Ａ」であるので、前記選択切替装置５６により前記高さ調整装置５４を選択するように、ＣＰＵ６０は制御する。即ち、ロッド５８Ａを引き込んでいる状態ではそのままの状態とし（図３参照）、引き込んでいない状態では引き込むように（図４参照）エアシリンダ５８を制御し、作動部材５９がネジ軸５５Ｂの下端部と離れた位置とし、スキージ５０を低い位置となるように制御する。従って、駆動モータ４２を駆動させて、回転ディスク４０を回転させ、前記回転ディスク４０上のフラックスＦを薄い厚さにスキージ５０がならしておくので、回転ディスク４０上のフラックスＦは塗布前に薄い膜厚となるように調整されてあり、吸着ノズル２４が下降して、上側パッケージ部品２２Ｂの突起電極２２ＣにフラックスＦを転写する際には、薄い厚さのフラックスＦが転写される。

次に、この転写後に、装着ヘッド７、８が再び部品認識カメラ２１上方までＸＹ移動して、部品認識カメラ２１が吸着ノズル２４に吸着保持された上側パッケージ部品２２Ｂを撮像し、この撮像された画像を認識処理装置１９が認識処理して、その装着ヘッド７、８の吸着ノズル２４に対する上側パッケージ部品２２Ａの吸着位置ずれ状況、部品落下状況、そしてフラックス転写状況を認識する。

そして、認識異常がない場合には、前記装着ヘッド７、８が下側パッケージ部品２２Ａ上方までＸＹ移動し、そこで下降して下側パッケージ部品２２Ａのランド２２Ｄ上に上側パッケージ部品２２Ｂの突起電極２２Ｃを実装させる。この場合、ＣＰＵ６０は下側パッケージ部品２２Ａの厚さデータを考慮して上下動モータ６６を制御すると共に、認識処理装置１９による認識処理結果に基づいて、プリント基板１８上に装着された下側パッケージ部品２２Ａの位置ズレ及び上側パッケージ部品２２Ｂの位置ズレを補正すべく、ＣＰＵ６０はＸ軸駆動モータ１３、１５、Ｙ軸モータ１０、１４及びθ軸モータ６７を制御する。

以下、同様にプリント基板１８上に必要な電子部品が装着されるが、ＣＰＵ６０はＲＡＭ６２に格納された電子部品の装着毎に装着データ（図７参照）の配置番号から部品配置データ（図８参照）の部品ＩＤをサーチし、この部品ＩＤの部品ライブラリデータからフラックス塗布の有無を判断し、「無し」の場合にはフラックスを塗布することなく、有りの場合には部品毎の膜厚データ（図１０参照）に従って、塗布厚さの異なる一方の高さ調整装置５４又は５５を選択するように選択切替装置５６を制御し、選択された一方の高さ調整装置５４又は５５により高さが調整されたスキージ５０により前記回転ディスク４０に供給されたフラックスＦをならし、電子部品に所定厚さのフラックスＦを塗布することができ、半田をリフローすることで、プリント基板１８上に各電子部品が固定される。

なお、以上の実施形態は、塗布されるフラックスを調整する高さ調整装置を２つ設けて、選択切替装置でいずれかを選択できるように構成したが、これに限らず、３つ以上の高さ調整装置のいずれかを選択できるようにしてもよい。

更には、１つの高さ調整装置で、電子部品の種類に応じてスキージの高さを調整するように制御してもよい。

また、本発明は、回転ディスクとスキージを備えたフラックス転写装置に限定されるものではなく、フラックスが供給される平面を備えた平面板とスキージとが相対的に移動、例えば平行往復移動するフラックス転写装置にも適用できる。

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。

本発明フラックス転写装置が適用される電子部品装着装置の平面面図である。ＰＯＰ構造の半導体装置の側面図である。一方の高さ調整装置が選択された状態のフラックス転写装置の側面図である。一方の高さ調整装置が選択された状態のフラックス転写装置の平面図である。

他方の高さ調整装置が選択された状態のフラックス転写装置の側面図である。制御ブロック図である。装着データを示す図である。部品配置データを示す図である。フラックス塗布データを示す図である。膜厚データを示す図である。

符号の説明

１電子部品装着装置
１８プリント基板
２２Ａ下側パッケージ部品
２２Ｂ上側パッケージ部品
２２Ｃ突起電極
２２Ｄランド
２４吸着ノズル
３０フラックス転写装置
５４、５５高さ調整装置
５６選択切替装置
６０ＣＰＵ
６２ＲＡＭ

Claims

平面板に供給されたフラックスを駆動源により前記平面板とスキージとを相対的に移動させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記スキージの高さレベルを調整するための複数の高さ調整装置と、この高さ調整装置のいずれかを選択するための選択装置とを備え、前記選択装置により選択された高さ調整装置により高さが調整された前記スキージにより前記平面板に供給されたフラックスをならすことを特徴とするフラックス転写装置。
平面板に供給されたフラックスを駆動源により前記平面板とスキージとを相対的に移動させることによりスキージによりならして、所定の塗布厚さに調整されたフラックスを電子部品の突起電極に転写するためのフラックス転写装置において、前記スキージの高さレベルを調整するための複数の高さ調整装置と、この高さ調整装置のいずれかを選択するための選択装置と、電子部品の種類に対応してフラックスの塗布厚さに関するデータを格納する記憶装置と、電子部品の装着毎に前記記憶装置に格納された当該電子部品のフラックスの塗布厚さに関するデータに基づいて前記選択切替装置を制御して選択された高さ調整装置により高さを調整して前記スキージにより前記平面板に供給されたフラックスをならすように制御する制御装置とを設けたことを特徴とするフラックス転写装置。