JP2010056442A

JP2010056442A - 部品実装装置

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Publication number: JP2010056442A
Application number: JP2008222252A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Komatsu; 龍一小松; Kazuhiro Hineno; 一弘日根野
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP5185739B2

Abstract

【課題】部品実装装置をコンパクト化し、また実装時間を極力短くして、部品の取出しに供する部品実装装置を提供すること。
【解決手段】セラミック基板２上に各ウエハリング８から部品を取出して実装するが、セラミック基板２の搬送方向にそれぞれ並設された各ウエハテーブル９に支持された各ウエハリング８の内側半分の領域の部品、即ち各ウエハリング８の他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域の部品を初めに取出し、この内側半分の領域の部品の取出しを終えたら、そのウエハテーブル９を時計周りに１８０度回転させて、当初外側半分の領域の部品を内側寄りに位置させて、部品を取出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装ヘッドにより部品供給部から部品を取り出して、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として、ベアチップなどの部品を吸着保持するボンディングノズルを有してＸ及びＹ方向に移動可能な実装ヘッドと、４個のウエハを同時載置してロードする回転式のインデックステーブルとを備え、インデックステーブルから複数のチップを取出して被実装部材であるモジュール上に実装する技術が、例えば特許文献１などに開示されている。
特開２００２−９３８２６号公報

しかしながら、ウエハのサイズ（例えば、直径が３００ｍｍ）の増大に伴い、インデックステーブルのサイズは大きくなり、また４個のウエハからチップを取出すのにインデックステーブルを回転しなければならず、その回転のためのスペースが必要であって部品実装装置のコンパクト化には不向きであり、さらにインデックステーブルは高速で回転させることは難しく、実装時間が長くなるという問題が発生する。

そこで本発明は、部品実装装置をコンパクト化し、また実装時間を極力短くして、部品の取出しに供する部品実装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、ウエハテーブルに支持されたウエハリング上のダイを装着ヘッドに備えられた吸着ノズルにより取出して被実装部材上に実装する部品実装装置において、前記ウエハテーブルを前記装着ヘッドの移動方向に２つ並設し、このウエハテーブルの並設方向における各ウエハリングの他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域のダイを初めに取出し、この近い領域のダイの取出しを終えたら、そのウエハテーブルを平面方向において回転させて、残りの領域のダイを取出すようにしたことを特徴とする。

また第２の発明は、ウエハテーブルに支持されたウエハリング上のダイを装着ヘッドに備えられた吸着ノズルにより取出して被実装部材上に実装する部品実装装置において、前記ウエハテーブルを前記被実装部材の搬送方向に複数並設し、このウエハテーブルの並設方向における両外方に位置する各ウエハリングにあっては他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域のダイを初めに取出し、この近い領域のダイの取出しを終えたら、そのウエハテーブルを平面方向において回転させて、残りの領域のダイを取出すようにしたことを特徴とする。

本発明は、部品実装装置をコンパクト化し、また実装時間を極力短くして、部品の取出しに供する部品実装装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、電子部品を被実装部材であるセラミック基板やリードフレーム等に実装する部品実装装置について説明する。図１は部品実装装置の概略平面図であり、部品実装装置本体１には、各部品が実装される被実装部材であるセラミック基板２を載せられた搬送用治具３Ａ、３Ｂ及び３Ｃを独立してＸ軸方向に搬送する３つの搬送手段である第１、第２及び第３搬送機構（搬送手段）４、５及び６が設けられている。なお、この第１、第２及び第３搬送機構４、５及び６は、図１における左から右へ、また左から右へ、即ち後述する第１の作業ステージ（Ａ）と第３の作業ステージ（Ｃ）との間において、搬送用治具３Ａ、３Ｂ及び３Ｃを正逆搬送することができる。また、セラミック基板２に代えて、その他のプリント基板や、リードフレームを搬送してもよい。

そして、第１、第２及び第３搬送機構（搬送手段）４、５及び６は、セラミック基板２を移載する移載部及びそれぞれ移載されたセラミック基板２上に接着剤を塗布する塗布部である第１の作業ステージ（Ａ）、部品実装部である第２の作業ステージ（Ｂ）、移載するための第３の作業ステージ（Ｃ）を備えている。

また、多数の部品が集合した部品群であるダイシングされた手前側及び奥側に夫々左右に配置された半導体ウエハ（以下、「ウエハ」といい、このウエハから取出されるダイなどの部品を以下「部品」という。）から部品が取出され、セラミック基板２上に装着される。即ち、第１、第２及び第３搬送機構（搬送手段）４、５及び６の手前側及び奥側に、ウエハが貼付されたシートが取付けられたウエハリング８（部品保持冶具である）を支持するウエハテーブル９が２つずつ後述する装着ヘッドの移動方向であるＸ方向に左右に配設され、最高４種類の部品がセラミック基板２上に装着されることとなる。

なお、ウエハテーブル９は回転機構により平面方向において、１８０度回転される。この回転機構は、図２に示すように、駆動モータ７Ａと、この駆動モータ７Ａの出力軸７Ｂと前記ウエハリング８を固定したウエハテーブル９との間に巻かれた伝達ベルト７Ｃとから構成され、前記駆動モータ７Ａを運転することにより、伝達ベルト７Ｃを介してウエハテーブル９を平面方向において、１８０度回転させるが、この回転機構はこれらの構成に限らず、その他の回転機構でもよい。

そして、１０及び１１は第１及び第２ガイドであり、この第１及び第２ガイド１０、１１は長手方向がセラミック基板２の搬送方向と直角に交差する方向（Ｙ方向）に延びて部品実装装置本体１に支持されている。そして、この第１及び第２ガイド１０、１１に沿ってビーム１２Ａ、１２Ｂがリニアモータの運転により移動可能に設けられ、また各ビーム１２Ａ、１２Ｂに沿って各装着ヘッド１３Ａ、１３Ｂがリニアモータの運転によりＸ方向に移動可能に設けられる。

各装着ヘッド１３Ａ、１３Ｂは夫々複数本の吸着ノズル１４を備えると共に、前記セラミック基板２に付されたマーク、ウエハリング８又はウエハに付されたアライメントマーク、各ウエハリング８上の個々の部品等を撮像する認識カメラ１５Ａ、１５Ｂを備えている。

そして、１７は第３ガイドであり、この第３ガイド１７は長手方向がセラミック基板２の搬送方向と直角に交差する方向に延びている。この第３ガイド１７には、真空吸着パッドを備えた移載ヘッド１９がこの第３ガイド１７に沿ってリニアモータの運転により移動可能に設けられる。即ち、第１の作業ステージ（Ａ）において、第３ガイド１７に沿ってリニアモータの運転により移載ヘッド１９が移動することにより、上流装置に連結される搬送機構２０から搬送されるセラミック基板２を第１、第２及び第３搬送機構４、５及び６により搬送される搬送用治具３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ上に移載する。

１８は第１ガイド１０に取り付けられる第４ガイドであり、この第４ガイド１８は長手方向がセラミック基板２の搬送方向と直角に交差する方向に延びている。この第４ガイド１８には、塗布ヘッド２１がこの第４ガイド１８に沿ってリニアモータの運転により移動可能に設けられる。この塗布ヘッド２１には、例えば粘性が高い接着剤を吐出する塗布ノズル２２と、基板認識カメラ２３とが設けられている。この基板認識カメラ２３は第１、第２及び第３搬送機構４、５及び６に搬送される各セラミック基板２に設けられているマークを撮像する。

また、２５は第２ガイド１１に取り付けられる第５ガイドであり、この第５ガイド２５は長手方向がセラミック基板２の搬送方向と直角に交差する方向に延びている。

この第５ガイド２５には、真空吸着パッドを備えた移載ヘッド２６がこの第５ガイド２５に沿ってリニアモータの運転により移動可能に設けられる。即ち、第３の作業ステージ（Ｃ）において、第５ガイド２５に沿ってリニアモータの運転により移載ヘッド２６が移動することにより、第１、第２及び第３搬送機構４、５及び６で搬送される搬送用治具３Ａ、３Ｂ及び３Ｃ上のセラミック基板２を下流装置に連結される搬送機構２７に移載する。

３０Ａ、３０Ｂは部品認識カメラで、各装着ヘッド１３Ａ、１３Ｂの吸着ノズル１４に吸着保持された部品を撮像する。３２及び３３は各ウエハテーブル９に対応してその外方に設けられる各２つのウエハ供給装置で、ウエハリング８を複数段出し入れ可能に収納するマガジンと、ウエハテーブル９上のウエハリング８とマガジン内のウエハリングとを後述する交換機構により交換するために、鉛直方向に移動可能とするエレベータ機構とを備えている。

次に、上述した部品実装装置の運転について説明する。第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかにより、搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃのいずれかが第１の作業ステージ（Ａ）に移動して待機していると、移載ヘッド１９が第３ガイド１７に沿ってＹ方向に移動することにより、上流装置に連結される搬送機構２０から搬送されるセラミック基板２を待機しているいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上に移載する。

そして、塗布ヘッド２１がリニアモータの運転により第４ガイド１８に沿って移動することにより、塗布ヘッド２１の下方に位置したセラミック基板２上に、塗布ノズル２２から接着剤を吐出して塗布する。

この塗布工程において、セラミック基板２が移載されたいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃを搬送する第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかが、作動してセラミック基板２をＸ軸方向に移動させる。また、塗布ヘッド２１がＹ軸方向に移動することによりセラミック基板２の上方に移動し、このセラミック基板２のマーク上方に移動した基板認識カメラ２３がこのマークを撮像する。そして、撮像結果に基づいて認識処理装置が認識処理し、制御装置がこのセラミック基板２を認識する。その後、このセラミック基板２に対応する第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかがＸ方向に移動すると共に、塗布ヘッド２１がＹ軸方向に移動して下降し、塗布ノズル２２が接着剤を吐出し、セラミック基板２上の任意の位置に塗布する。即ち、第１、第２、第３搬送機構４、５、６はリニアモータでＸ軸方向に移動でき、塗布ヘッド２１はＹ軸方向に移動するので、セラミック基板２上の任意の位置に接着剤を塗布することができる。以後、同様にセラミック基板２上に接着剤が順次塗布される。

このセラミック基板２が移載されたいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃは対応する第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかにより、第２の作業ステージ（Ｂ）に移動して、第２の作業ステージ（Ｂ）において、装着ヘッド１３Ａ、１３Ｂの吸着ノズル１４により部品が装着される。

即ち、ビーム１２Ａ又１２ＢがＹ軸方向に移動すると共に、装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂがビーム１２Ａ又１２Ｂに沿ってＸ軸方向に移動し、先ず認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂがいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃに搬送されたセラミック基板２に付されたマークを撮像し、その撮像及び認識結果に基づいて、制御装置がこのセラミック基板２の位置を認識する。次に、各ウエハテーブル９に支持されたウエハリング８又はウエハに付されたアライメントマークを認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが撮像し、その撮像及び認識結果に基づいて、制御装置が各ウエハリング８の位置を認識する。

そして、前記アライメントマークとウエハリング８における各部品との位置関係情報、各部品の位置情報などから成るウエハマップデータが記憶手段（図示せず）に格納されているので、このウエハリング８の位置を認識するとウエハマップデータに基づいてウエハリング８における取出すべき先頭の部品の位置が把握できるので、ウエハマップデータにおける取出すべき先頭の部品上方に装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂを位置させるように、ビーム１２Ａ又は１２Ｂ、及び装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを移動させ、この認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが先頭の部品及び次順位の部品を撮像し、認識処理装置が認識処理をし、制御装置はこの認識処理結果に基づき、取出すべき先頭の部品の位置を把握する。

次いで、制御装置はこの認識処理結果に基づき、ビーム１２Ａ又は１２Ｂ、及び装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを補正移動させ、ウエハリング８から先頭の部品を吸着ノズル１４で吸着して取出す。以下、同様にウエハマップデータに基づいて、ビーム１２Ａ又は１２Ｂや装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを移動させ、この認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが２番目の順位及び３番目の部品を撮像し、認識処理装置が認識処理をし、制御装置はこの認識処理結果に基づき、取出すべき２番目の部品の位置を把握し、ビーム１２Ａ又は１２Ｂや装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを補正移動させ、ウエハリング８から２番目の部品を吸着ノズル１４で吸着して取出す。以下、同様であり、他のウエハリング８についても同様である。

次に、ビーム１２Ａ又は１２Ｂ、及び装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂが移動し、この装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂが部品認識カメラ２０Ａ又は２０Ｂの上方を通過し、部品を撮像する。そして、部品を実装すべきセラミック基板２の上方へ移動して、認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂがこのセラミック基板２のマークを撮像する。

そして、前記部品認識カメラ２０Ａ又は２０Ｂにより部品を撮像して認識処理した結果及び認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが前記セラミック基板２のマークを撮像して認識処理した結果に基づいて、第２の作業ステージ（Ｂ）において、制御装置はビーム１２Ａ又は１２Ｂ、装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの駆動源を制御し補正移動させて、前記セラミック基板２上に部品を順次実装する。

以後、装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂが各ウエハリング８の上方とセラミック基板２の上方との間を往復移動し、順次セラミック基板２上に部品が実装される。この場合、第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかにより搬送される搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上のセラミック基板２上に部品を実装しているときに、異なる他の搬送機構により搬送される他の搬送用治具上のセラミック基板２上に接着剤を塗布することが並行して行われる。

そして、前記セラミック基板２上に実装すべき部品が全て実装されると、第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかにより第３の作業ステージ（Ｃ）へ当該セラミック基板２を載置した搬送用治具が搬送され、第５ガイド２５に沿って移載ヘッド２６が移動することにより、第１、第２、第３搬送機構４、５、６のいずれかで搬送されるいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃ上のセラミック基板２を下流装置に連結される搬送機構２７に移載する。

すると、前記搬送機構２７への移載によりセラミック基板２が無くなったいずれかの搬送用治具３Ａ、３Ｂ、３Ｃを、対応する搬送機構により第３の作業ステージ（Ｃ）から第１の作業ステージ（Ａ）へと戻し、前述したように、この第１の作業ステージ（Ａ）において、セラミック基板２を当該搬送用治具上に移載して、前述した動作を繰り返す。

そして、このような動作を繰り返して、セラミック基板２上に各ウエハリング８から部品を取出して実装するが、セラミック基板２の搬送方向であり、ビーム１２Ａ又は１２Ｂに沿った装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの移動方向（Ｘ方向）、即ち図１の左右方向にそれぞれ並設された各ウエハテーブル９に支持された各ウエハリング８の内側半分の領域の部品、即ち各ウエハリング８の他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域の部品を初めに取出し、この内側半分の領域の部品の取出しを終えたら、残りの外側半分の領域の部品を取出する。この場合、内側半分の領域の部品の取出しを終えたら、そのウエハテーブル９を回転機構により平面方向における時計周りに１８０度回転させて、当初外側半分の領域の部品を内側寄りに位置させて、部品を取出す。なお、以上のように、各ウエハテーブル９の並設方向において遠近二分するが、必ずしも半分ずつでなくともよく、一部重複してオーバーラップさせて二分してもよい。

このようにすることにより、ウエハテーブル９をセラミック基板２の搬送方向であり、ビーム１２Ａ又は１２Ｂに沿った装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの移動方向（Ｘ方向）に複数並設しても、装着ヘッド１３Ａ、１３ＢがＸ方向に移動する範囲を小さくできるので、部品実装装置のコンパクト化を図ることができ、部品を移載するための時間を短くできる。また、４枚のウエハリングを１つのインデックステーブルに載置して、インデックステーブルを回転させ、供給する部品を切換える実装装置と比較して、部品を取出すために装着ヘッドが異なるウエハリングの間を高速で移動することができるので、セラミック基板に部品を移載するための時間（実装時間）を極力短くすることができる。

特に、各装着ヘッド１３Ａ、1３Ｂにおいて、複数の吸着ノズル１４がＸ方向に設けられ、更に認識カメラ１５Ａ、１５ＢがＸ方向に並んで設けられているとき、例えば、装着ヘッド１３Ａの吸着ノズル１４が奥の左側のウエハの外側（左側）の部品を吸着するとき、及び認識カメラ１５Ａで撮像するとき、装着ヘッド１５Ａの移動距離は長くなるが、本発明によれば、極力距離を短く抑えて、移動範囲を小さくできる。

また、セラミック基板２の搬送方向に沿って、ウエハテーブル９を３つ以上並設した場合には、左右の両外方のウエハテーブル９の間に位置するウエハテーブル９は回転させないが、左右の両外方に位置するウエハテーブル９上に支持された各ウエハリング８から部品を取出す場合には、前述したような両外方に位置するウエハリング８の内側半分の領域の部品を初めに取出し、この内側半分の領域の部品の取出しを終えたら、回転させて残りの半分の領域の部品を取出すようにすればよく、このようにすることにより、ウエハテーブル９をセラミック基板２の搬送方向であり、ビーム１２Ａ又は１２Ｂに沿った装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの移動方向（Ｘ方向）に複数並設しても、装着ヘッド１３Ａ、１３ＢがＸ方向に移動する範囲を小さくできるので、部品実装装置のコンパクト化を図ることができる。

この場合、この１８０度回転させた後に初めて部品を取出す際には、再度この回転させたウエハテーブル９に支持されたウエハリング８又はウエハに付されたアライメントマークを認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが撮像し、その撮像及び認識結果に基づいて、制御装置が各ウエハリング８の位置を認識する。そして、このアライメントマークとウエハリング８における各部品との位置関係情報、各部品の位置情報などから成るウエハマップデータが記憶手段に格納されているので、このウエハリング８の位置を認識するとウエハマップデータに基づいて回転されたウエハリング８における取出すべき先頭の部品の位置が把握できるので、取出すべき先頭の部品上方に装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂの認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂを位置させるように、ビーム１２Ａ又は１２Ｂ、及び装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを移動させ、この認識カメラ１５Ａ又は１５Ｂが先頭の部品及び次順位の部品を撮像し、認識処理装置が認識処理をし、制御装置はこの認識処理結果に基づき、取出すべき先頭の部品の位置を把握し、次いで制御装置はこの認識処理結果に基づき、ビーム１２Ａ又は１２Ｂ、及び装着ヘッド１３Ａ又は１３Ｂを補正移動させ、回転させたウエハリング８から先頭の部品を吸着ノズル１４で吸着して取出す。以下の動作は、前述した通りである。

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。

部品実装装置の平面図である。ウエハテーブルの機能を説明するための概略平面図である。

符号の説明

１部品実装装置本体
２セラミック基板
３Ａ〜３Ｃ搬送用治具
４、５、６第１、第２、第３搬送機構
６ウエハテーブル
８ウエハリング
９ウエハテーブル

Claims

ウエハテーブルに支持されたウエハリング上のダイを装着ヘッドに備えられた吸着ノズルにより取出して被実装部材上に実装する部品実装装置において、前記ウエハテーブルを前記装着ヘッドの移動方向に２つ並設し、このウエハテーブルの並設方向における各ウエハリングの他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域のダイを初めに取出し、この近い領域のダイの取出しを終えたら、そのウエハテーブルを平面方向において回転させて、残りの領域のダイを取出すようにしたことを特徴とする部品実装装置。
ウエハテーブルに支持されたウエハリング上のダイを装着ヘッドに備えられた吸着ノズルにより取出して被実装部材上に実装する部品実装装置において、前記ウエハテーブルを前記被実装部材の搬送方向に複数並設し、このウエハテーブルの並設方向における両外方に位置する各ウエハリングにあっては他方との間での距離関係において遠近二分した近い領域のダイを初めに取出し、この近い領域のダイの取出しを終えたら、そのウエハテーブルを平面方向において回転させて、残りの領域のダイを取出すようにしたことを特徴とする部品実装装置。