JP2010067764A - 部品供給装置および部品供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で部品をヘッドに効率よく供給できる技術を提供する。
【解決手段】複数の部品２０が載置されたチップトレイ６を移動するシャフトモータおよびＸＹステージ３が、ヘッド２への部品２０の供給時に、供給対象の部品２０が上方の待機位置ＷＰと下方の実装位置ＭＰとの間に予め設定された部品供給位置ＳＰに配置されるようにチップトレイ６を移動し、ヘッド２０への部品２０の非供給時に、少なくとも基板２２に部品２０を実装する際のヘッド２の待機位置ＷＰと実装位置ＭＰとの間における移動に干渉しないような位置にチップトレイ６を移動する。したがって、チップトレイ６の最短距離の移動により、ヘッド２へ部品２０を供給できるため非常に効率がよい。また、チップトレイ６を移動するシャフトモータおよびＸＹステージ３の簡易な構成のみでヘッド２へ部品２０を供給できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドに部品を効率よく供給する技術に関する。

従来、上下方向の移動により部品を基板の所定の位置に実装するヘッドに部品を供給する技術として、ステージに保持された基板側方のステージ上に複数の部品が載置されたチップトレイを配置する技術が知られている（例えば、特許文献１）。このような構成とすれば、ヘッドへの部品供給時に、チップトレイがヘッドの下方に配置されるようにステージを移動した後にヘッドを下降することで、部品をヘッドに供給できる。また、チップトレイから部品搬送ロボットを利用してヘッドに部品を供給する技術も知られている。

特開２００８−８５３２２号公報（［００５０］〜［００６０］、［００７５］〜［００８４］、図２，３，５，６参照）

ところで、上記した、ステージに保持された基板の側方にチップトレイを配置する構成では、部品のヘッドへの供給時毎に、ステージの位置が、ヘッドの下方に基板が配置される部品実装時の位置から、ヘッドの下方にチップトレイが配置される部品供給時の位置となるように、ステージを大きく移動する必要があり効率が悪い。また、近年、顧客ごとの要望に応じた製品を少量生産することが要求されている。ところが、部品搬送ロボットによりチップトレイからヘッドに部品を供給する構成では、部品をヘッドに供給する際に部品を反転する反転機構などが必要で、搬送ロボットの構成および動作が複雑であるとともに、製品ごとに搬送ロボットの部品保持機構を交換する必要があり効率が悪かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で部品をヘッドに効率よく供給できる技術を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明にかかる部品供給装置は、上方の待機位置と下方の実装位置との間における移動により、部品を基板の所定の位置に実装するヘッドに前記部品を供給する部品供給装置において、複数の前記部品が載置されたチップトレイを移動するチップトレイ移動手段と、前記ヘッドへの前記部品の供給時に、供給対象の前記部品が前記待機位置と前記実装位置との間に予め設定された部品供給位置に配置されるように前記チップトレイを移動し、前記ヘッドへの前記部品の非供給時に、少なくとも前記基板に前記部品を実装する際の前記ヘッドの移動に干渉しない位置に前記チップトレイを移動するように、前記チップトレイ移動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

また、前記チップトレイ移動手段に新たな前記チップトレイを供給するチップトレイ供給手段と、前記チップトレイ移動手段から前記部品の供給を終えた前記チップトレイを回収するチップトレイ回収手段とをさらに備える構成でもよい（請求項２）。

また、前記チップトレイ移動手段は、上面に前記基板が載置されて、前記ヘッドの下方に設けられて前記上下方向にほぼ直交する水平面内を移動するステージと、前記ステージ上の前記基板の両側にほぼ平行に設けられた２本のガイドと、前記両ガイドのそれぞれに、前記ガイドに沿って移動可能に設けられた移動部と、前記ステージ上の前記基板の上方に前記チップトレイを保持可能に前記両移動部に載架されたトレイホルダと、前記制御手段により制御されて前記両移動部を前記両ガイドに沿って移動する駆動部とを備える構成でもよい（請求項３）。

また、本発明にかかる部品供給方法は、上方の待機位置と下方の実装位置との間における移動により、部品を基板の所定の位置に実装するヘッドに前記部品を供給する部品供給方法において、前記ヘッドへの前記部品の供給時に、供給対象の前記部品が前記待機位置と前記実装位置との間に予め設定された部品供給位置に配置されるように複数の前記部品が載置されたチップトレイを移動し、前記ヘッドへの前記部品の非供給時に、少なくとも前記基板に前記部品を実装する際の前記ヘッドの移動に干渉しないように前記チップトレイを移動することを特徴としている（請求項４）。

請求項１、４に記載の発明によれば、複数の部品が載置されたチップトレイを移動するチップトレイ移動手段が、ヘッドへの部品の供給時に、供給対象の部品が上方の待機位置と下方の実装位置との間に予め設定された部品供給位置に配置されるようにチップトレイを移動し、ヘッドへの部品の非供給時に、基板に部品を実装する際のヘッドの待機位置と実装位置との間における移動と干渉しないような位置にチップトレイを移動する。したがって、チップトレイの最短距離の移動により、ヘッドへ部品を供給できるため非常に効率がよい。また、チップトレイを移動するチップトレイ移動手段の簡易な構成のみでヘッドへ部品を供給できる。

請求項２に記載の発明によれば、部品の供給を終えたチップトレイをチップトレイ回収手段により回収し、チップトレイ供給手段により新たなチップトレイをチップトレイ移動手段に供給することができる。したがって、例えば、顧客ごとの要望に応じた製品を少量生産するときに、種類の異なる部品が載置されたチップトレイを交換するのみで、顧客ごとの要望に応じた製品を生産できるため、非常に効率がよい。

請求項３に記載の発明によれば、ステージ上の基板の両側にほぼ平行に設けられた２本のガイドのそれぞれに、ガイドに沿って移動可能に移動部が設けられ、ステージ上の基板の上方にチップトレイを保持可能に両移動部にトレイホルダが載架される。したがって、ヘッドへの部品供給後に、駆動部が移動部をガイドに沿って移動してトレイホルダをガイドの長手方向に移動することで、容易に基板への部品実装時のヘッドの移動に干渉しない位置にチップトレイを移動できる。

この発明の一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１はこの発明の一実施形態たる部品供給装置１００を備える実装装置１を示す図である。図２は部品供給動作の一例を示す図であり、図１の実装装置の正面からの模式図である。図３は図１の実装装置１の他の状態を示す図である。図１に示す実装装置１は、部品供給装置１００によりチップトレイ６からヘッド２に供給された部品２０を、上方の待機位置ＷＰと下方の実装位置ＭＰとの間におけるヘッド２の移動により、基板２２の所定の位置に実装するように構成されている（図２参照）。

図１に示すように、実装装置１は、ヘッド２と、上面に基板２２が載置されて、ヘッド２の下方に設けられてヘッド２の上下への移動方向にほぼ直交する水平面内を移動するＸＹステージ３と、ヘッド２に部品２０を供給する部品供給装置１００とを備えている。
また、ヘッド２、ＸＹステージ３および部品供給装置１００を駆動制御する制御装置８（本発明の「制御手段」に相当）を備えている。また、ヘッド２は、図示省略した静電チャックや真空吸着機構などの部品保持機構を備えており、部品２０を保持可能に構成されている。また、ヘッド２は、制御装置８に駆動制御されることにより、矢印Ｚ方向（上下方向）に移動可能であって、矢印θ方向（回転方向）に回転可能に構成されている。

また、ＸＹステージ３は、Ｘ軸を有する基台３１と、Ｙ軸を有しＸ軸に沿って矢印Ｘの方向に移動可能な第１移動テーブル３２と、Ｙ軸に沿って矢印Ｙの方向に移動可能な第２移動テーブル３３とを備え、制御装置８により制御して、第２移動テーブル３３の上面に載置された基板２２をヘッド２の下方の水平面内でＸ−Ｙ方向に移動可能に構成されている。そして、制御装置８は、図示省略されたカメラなどにより構成されるアライメントマーク認識手段により認識したアライメントマーク２０ａ，２２ａの位置情報を照合し、この照合結果に基づいてヘッド２とＸＹステージ３とを移動して、部品２０と基板２２との相対位置調整を行なうように構成されている。

また、図１に示すように、実装装置１は、第２移動テーブル３３上の基板２２の両側に、ほぼ平行に２本のシャフトモータ１１０を備えている。シャフトモータ１１０は、マグネットモータシャフトからなる２本のガイド４と、２本のガイド４のそれぞれに、ガイド４に沿って移動可能に設けられた筒状のモータコイルからなる移動部５と、第２移動テーブル３３上の基板２２の上方にチップトレイ６を保持可能に両移動部５に載架されたトレイホルダ７とを備えている。

また、ガイド４は、円筒状のステンレス筒内に磁石が配設されて成り、移動部５のモータコイルに制御装置８の制御による３相交流が通電されることにより、両移動部５が両ガイド４に沿って移動するように構成されている。また、シャフトモータ１１０は、移動部５のガイド４に対する相対的な位置を検出する位置センサ（図示省略）を備え、制御装置８は、位置センサの検出信号に基づいて、移動部５のモータコイルに通電することによりシャフトモータ１１０を制御して移動部を矢印Ｙの方向に駆動するように構成されている。

このように構成すると、制御装置８によりＸＹステージ３およびシャフトモータ１１０を適宜駆動制御することにより、トレイホルダ７をヘッド２に対して相対的に移動してチップトレイ６を任意の位置に移動できる。以上のように、移動部５のモータコイルにより本発明の「駆動部」が構成されており、シャフトモータ１１０、トレイホルダ７およびＸＹステージ３により、複数の部品２０が載置されたチップトレイ６を移動する本発明の「チップトレイ移動手段」が構成されている。なお、シャフトモータ１１０に代えて、ボールねじを用いたサーボ機構などによりトレイホルダ７を移動する構成としてもよい。

また、実装装置１は、トレイホルダ７に新たなチップトレイ６を供給するチップトレイ供給手段９と、部品２０の供給を終えたチップトレイ６を回収するチップトレイ回収手段１０とを備えている。また、図１に示すように、チップトレイ供給手段９およびチップトレイ回収手段１０はＸＹステージ３に隣接して、矢印Ｙの方向に並設されている。したがって、シャフトモータ１１０を駆動制御してトレイホルダ７をチップトレイ供給手段９の開口９ａの正面に配置し、チップトレイ供給手段９内に格納されたチップトレイ６を図示省略した移動レールなどの移動手段により移動することで、トレイホルダ７に新たなチップトレイ６を供給できる（図１参照）。

また、シャフトモータ１１０を駆動制御することによりトレイホルダ７をチップトレイ回収手段１０の開口１０ａの正面に配置して、トレイホルダ７に載置された部品２０の供給を終えたチップトレイ６を図示省略した移動レールなどの移動手段により移動することで、チップトレイ回収手段１０にチップトレイ６を回収できる（図３参照）。

なお、実装装置１による基板２２への部品２０の実装が完了し、ヘッド２への部品２０の供給を終えたときにチップトレイ６に部品が２０が残っている状態であっても、このチップトレイ６をチップトレイ回収手段１０により回収し、チップトレイ供給手段９により新たなチップトレイ６をトレイホルダ７に供給することで、容易に基板２２に実装する部品２０の種類を変更できる。また、トレイホルダ７にチップトレイ６を供給する手段、およびトレイホルダ７からチップトレイ６を回収する手段については、上記したチップトレイ供給手段９およびチップトレイ回収手段１０に限られず、搬送ロボットなど、どのような手段であっても構わない。

以上のように構成された実装装置１において、制御装置８は、ヘッド２への部品２０の供給時に、供給対象の部品２０が待機位置ＷＰと実装位置ＭＰとの間に予め設定された部品供給位置ＳＰに配置されるようにチップトレイ６を移動するようにＸＹステージ３およびシャフトモータ１１０を制御する。そして、制御装置８は、ヘッド２への部品２０の非供給時に、基板２２に部品２０を実装する際のヘッド２の移動に干渉しない位置にチップトレイ６が移動するように、ＸＹステージ３およびシャフトモータ１１０を制御するように構成されている。

このとき、図１に示すように、チップトレイ６は部品２０を矢印Ｘの方向に並べて載置するように構成されている。したがって、制御装置８は、ヘッド２への部品２０の非供給時に、およそ部品２０の幅の分、矢印Ｙの方向にチップトレイ６を移動するだけで、基板２２に部品２０を実装する際のヘッド２の移動に干渉しない位置にチップトレイ６を移動できる。このように、チップトレイ６の移動方向（矢印Ｙの方向）とほぼ直交する方向（矢印Ｘの方向）に部品２０を載置するようにチップトレイ６を構成すれば、基板２２に部品２０を実装する際のヘッド２の移動に干渉しない位置にチップトレイ６を移動するためのチップトレイ６の矢印Ｙの方向への移動量を小さいものとすることができる。したがって、ヘッド２への部品２０の供給、および、ヘッド２による基板２２への部品２０の実装を効率よく行うことができ、基板２２への部品２０の実装時間の短縮を図ることができる。

また、トレイホルダ７に保持されたチップトレイ６に載置された部品２０をヘッド２に供給するように構成されているため、例えば、ダイシングされたウェハから直接チップをヘッド２に供給するダイマウンタなどの構成に比べ、ウェハからチップを分離するためにウェハの下方からダイシングされたチップを上方に突き上げする突上手段などが必要なく、非常に簡易な構成とすることができる。また、この突上手段などを設ける必要がないため、図１に示すように、チップトレイ６と基板２２とを重なる配置としても、部品２０の基板２２へ実装する際のヘッド２の矢印Ｚ方向への移動量を小さくすることができる。

次に、ヘッド２への部品２０の供給動作の一例について説明する。図１に示すように、制御装置８は、トレイホルダ７をチップトレイ供給手段９の開口９ａの正面に配置することにより、チップトレイ供給手段９から新たなチップトレイ６をトレイホルダ７に供給する（図２（ａ）参照）。次に、図２（ｂ）に示すように、制御装置８からの制御信号により、供給対象の部品２０が部品供給位置ＳＰに配置されるようにチップトレイ６を矢印ＬＲの方向に移動する。そして、ヘッド２を待機位置ＷＰから矢印ＤＷの方向に移動することで、部品供給位置ＳＰにおいてヘッド２に部品２０を供給する。

続いて、図２（ｃ）に示すように、部品２０の基板２２への実装時のヘッド２の移動に干渉しない位置にチップトレイ６を矢印ＭＲの方向に移動するとともに、ヘッド２を部品供給位置ＳＰから矢印ＵＰの方向の待機位置ＷＰへ移動する。そして、図示省略されたアライメントマーク認識手段により部品２０および基板２２のアライメントマーク２０ａ，２２ａを認識することで、認識したアライメントマーク２０ａ，２２ａの位置情報に基づいて、ヘッド２を矢印θ方向に回転し、ＸＹステージ３を矢印ＡＬ方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動して相対位置調整（アライメント）を実行し、部品２０と基板２２との相対位置調整を行なう。

次に、図２（ｄ）に示すように、ヘッド２を待機位置ＷＰから矢印ＤＷの方向の実装位置ＭＰに移動することにより、部品２０を基板２２の所定の位置に実装する。最後に、ヘッド２を矢印ＵＰの方向の待機位置ＷＰに移動することで、１回の実装処理が終了する。このような実装処理を繰返し実行することで、所定数の部品２０を基板２２の実装面の所定の位置に実装することができる。

そして、図３に示すように、制御装置８は、トレイホルダ７をチップトレイ回収手段１０の開口１０ａの正面に配置することにより、ヘッド２への部品２０の供給を終えたチップトレイ６を回収する。

なお、この実施形態では、熱硬化型接着剤を用いて、ＸＹステージ３に内蔵されたヒータ（図示省略）により基板を加熱した状態で部品を実装し、部品２０を基板２２に接着して仮固定するよにように構成されているが、光硬化型接着剤を用いて、図示省略された紫外線照射手段により紫外光を照射することにで部品２０を基板２２に接着して仮固定する構成としてもよい。また、はんだにより部品２０を基板２２に実装してもよいし、所謂、超音波振動接合により部品２０を基板２２に実装してもよく、部品２０の基板２２への実装（接合）方法についてはどのような方法であっても構わない。

以上のように、この実施形態では、複数の部品２０が載置されたチップトレイ６を移動するシャフトモータ１１０およびＸＹステージ３が、ヘッド２への部品２０の供給時に、供給対象の部品２０が上方の待機位置ＷＰと下方の実装位置ＭＰとの間に予め設定された部品供給位置ＳＰに配置されるようにチップトレイ６を移動し、ヘッド２への部品２０の非供給時に、少なくとも基板２２に部品２０を実装する際のヘッド２の待機位置ＷＰと実装位置ＭＰとの間における移動に干渉しないような位置にチップトレイ６を移動する。したがって、チップトレイ６の最短距離の移動により、ヘッド２へ部品２０を供給できるため非常に効率がよい。また、チップトレイ６を移動するシャフトモータ１１０およびＸＹステージ３の簡易な構成のみでヘッド２へ部品２０を供給できる。

また、部品２０供給を終えたチップトレイ６をチップトレイ回収手段１０により回収し、チップトレイ供給手段９により新たなチップトレイ６をトレイホルダ７に供給することができる。したがって、例えば、顧客ごとの要望に応じた製品を少量生産するときに、種類の異なる部品２０が載置されたチップトレイ６を交換するのみで、顧客ごとの要望に応じた製品を生産できるため、非常に効率がよい。

また、第２移動テーブル３３上の基板２２の両側にほぼ平行に設けられた２本のガイド４のそれぞれに、ガイドに沿って移動可能に移動部５が設けられ、第２移動テーブル３３上の基板２２の上方にチップトレイ６を保持可能に両移動部５にトレイホルダ７が載架されている。したがって、ヘッド２への部品供給後に、制御装置８が、モータコイルに通電することにより移動部５をガイド４に沿って移動してトレイホルダ７をガイド４の長手方向に移動することで、基板２２への部品２０の実装時のヘッド２の移動に干渉しない位置にチップトレイ６を容易に移動できる。

また、チップトレイ６の最短距離の移動により、ヘッド２への部品２０の供給と、ヘッド２による部品２０の基板２２への実装とを繰返し実行することができるため、従来の構成に比べ、ヘッド２への部品２０の供給に費やす時間を短縮することができ、基板２２への部品２０の実装処理の処理時間の短縮を図ることができる。

また、上記した実施形態では、部品２０をヘッド２へ、所謂、フェイスアップ供給しているが、チップトレイ供給手段９に格納されたチップトレイ６に部品２０をフェイスダウン状態で載置するだけで、容易に部品２０をヘッド２へフェイスダウン供給できる。

なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、ヘッド２とＸＹステージ３との回転方向における相対位置調整はヘッド２を回転することで実行したが、これをＸＹステージ３を回転可能に構成し、ＸＹステージ３を回転することで実行してもよい。もちろん、ヘッド２およびＸＹステージの両方を回転可能に構成することで、ヘッド２およびＸＹステージ３の両方を回転して回転方向の相対位置調整を行なってもよい。

また、ヘッド２が部品２０を保持し、ＸＹステージ３が基板２２を保持するように構成されているが、部品２０としては、電子部品、プリント基板、光素子、光学部品等、基板に実装（接合）されるものであればどのようなものであってもよい。

また、部品２０を基板２２に実装する際に、部品２０と基板２２とを接合する接合方法については、上記したような光硬化型接着剤を利用したり、部品２０および基板２２が有する金属電極をプラズマ等で処理し、これらの金属電極どうしを接触することで部品２０を基板２２に実装することができる。

また、部品２０および基板２２に設けられた配線パターンや金属電極などをアライメントマーク２０ａ，２２ａとして利用してもよく、カメラなどで構成されたアライメントマーク認識手段で認識して部品２０および基板２２の位置情報を得ることができるものであれば、アライメントマーク２０ａ，２２ａはどのようなものであってもよい。

この発明の一実施形態たる部品供給装置を備える実装装置を示す図である。 部品供給動作の一例を示す図である。 図１の実装装置の他の状態を示す図である。

符号の説明

１００…部品供給装置
１１０…シャフトモータ（チップトレイ移動手段）
２…ヘッド
２０…部品
２２…基板
３…ＸＹステージ（ステージ、チップトレイ移動手段）
４…ガイド
５…移動部（駆動部）
６…チップトレイ
７…トレイホルダ
８…制御装置（制御手段）
９…チップトレイ供給手段
１０…チップトレイ回収手段
ＷＰ…待機位置
ＭＰ…実装位置
ＳＰ…部品供給位置

Claims (4)

1. 上方の待機位置と下方の実装位置との間における移動により、部品を基板の所定の位置に実装するヘッドに前記部品を供給する部品供給装置において、
   複数の前記部品が載置されたチップトレイを移動するチップトレイ移動手段と、
   前記ヘッドへの前記部品の供給時に、供給対象の前記部品が前記待機位置と前記実装位置との間に予め設定された部品供給位置に配置されるように前記チップトレイを移動し、
   前記ヘッドへの前記部品の非供給時に、前記基板に前記部品を実装する際の前記ヘッドの移動に干渉しない位置に前記チップトレイを移動するように、前記チップトレイ移動手段を制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする部品供給装置。
2. 前記チップトレイ移動手段に新たな前記チップトレイを供給するチップトレイ供給手段と、
   前記チップトレイ移動手段から前記部品の供給を終えた前記チップトレイを回収するチップトレイ回収手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
3. 前記チップトレイ移動手段は、
   上面に前記基板が載置されて、前記ヘッドの下方に設けられて前記上下方向にほぼ直交する水平面内を移動するステージと、
   前記ステージ上の前記基板の両側にほぼ平行に設けられた２本のガイドと、
   前記両ガイドのそれぞれに、前記ガイドに沿って移動可能に設けられた移動部と、
   前記ステージ上の前記基板の上方に前記チップトレイを保持可能に前記両移動部に載架されたトレイホルダと、
   前記制御手段により制御されて前記両移動部を前記両ガイドに沿って移動する駆動部と
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の部品供給装置。
4. 上方の待機位置と下方の実装位置との間における移動により、部品を基板の所定の位置に実装するヘッドに前記部品を供給する部品供給方法において、
   前記ヘッドへの前記部品の供給時に、供給対象の前記部品が前記待機位置と前記実装位置との間に予め設定された部品供給位置に配置されるように複数の前記部品が載置されたチップトレイを移動し、
   前記ヘッドへの前記部品の非供給時に、前記基板に前記部品を実装する際の前記ヘッドの移動に干渉しないように前記チップトレイを移動する
   ことを特徴とする部品供給方法。

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