JP2010245372A - 電子部品実装装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性を低下させることなく転写ピンからペースト接着剤を除去することができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】同心円状に配置された２つの環状の貯留槽３２、３３を基板９に対して転写ヘッド４の移動方向に離れた位置に配置し、転写ヘッド４が貯留槽３２、３３と基板９の間を直線移動できるようにした。内側の貯留槽３２にはペーストが貯留され、外側の貯留槽３３はペーストと捨て打ち場になっており、転写ヘッド４は貯留槽３２に設定された位置Ｐ１と基板９との間を移動しながらペーストの転写作業を行う。貯留槽３３には捨て打ちを行う位置Ｐ２が転写ヘッド４の動線上に設定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ペースト接着剤を転写した基板に電子部品を実装する電子部品実装装置に関するものである。
基板に電子部品を実装する分野において、ペースト接着剤を基板に供給する方法として、転写ヘッドに備わる転写ピンに付着させたペースト接着剤を基板に転写するものが知られている。転写ピンにはペースト接着剤を付着させ、基板に転写する転写面が備わっており、転写面には転写したい形状に合わせて突起部が形成されている。突起部に付着したペースト接着剤は基板に転写されるが、転写回数を重ねる毎に突起部と突起部の間にペースト接着剤が堆積し、これが基板に付着するなどして転写品質を低下させる原因となっている。従来、ペースト接着剤の供給位置と転写位置との間にクリーニング装置を設け、転写面を不織布などのクリーニング材に接触させることで転写面の清掃や堆積したペースト接着剤の除去を行う装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００１−７１３６号公報
しかし、このクリーニング装置は場所を占有するとともに他の部材と干渉することのないような位置に配置されているため、必ずしも転写ヘッドの通常作業時の動線上には位置していない。そのため、転写ヘッドにクリーニングのために通常動作とは異なる動きが要求される結果として、転写ヘッドの移動に時間を要し、生産性が低下するという問題があった。
本発明は、生産性を低下させることなく転写ピンからペースト接着剤を除去することができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の電子部品実装装置は、電子部品を基板に接合するためのペーストを貯留するペースト貯留部と、前記ペースト貯留部のペーストを転写ピンに付着させて基板に転写する転写ヘッドと、ペーストが転写された基板に電子部品を実装する実装ヘッドを備え、前記ペースト貯留部は、同心円状に配置された少なくとも２つの環状の槽と、前記槽を前記同心円の中心軸周りに回転させる槽回転手段と、前記槽の断面を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板と前記槽の底壁との隙間を調節する隙間調節手段を備え、少なくとも１つの前記槽は、前記転写ピンに残留するペーストを底壁に捨て打ちするために用いられる。
請求項２に記載の電子部品実装装置は請求項１に記載の電子部品実装装置であって、前記底壁に捨て打ちされたペーストの形状を認識するためのカメラを備えた。
請求項３に記載の電子部品実装装置は請求項１または２に記載の電子部品実装装置であって、前記底壁に前記転写ピンを洗浄する洗浄材を配置した。
本発明によれば、ペーストの貯留槽を同心円状に配置された複数の環状の槽とし、その
うちの１つを捨て打ちの場として用いることで、専用の捨て打ちの場を設ける必要がなくなり、また、捨て打ちのために転写ヘッドが移動する距離を短縮することができる。
本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図 本発明の実施の形態におけるペースト供給部移動機構の斜視図 本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の実施の形態における電子部品実装装置の捨て打ち動作のフローチャート 本発明の実施の形態における貯留槽の斜視図
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態におけるペースト供給部移動機構の斜視図、図３は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図、図４は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の捨て打ち動作のフローチャート、図５は本発明の実施の形態における貯留槽の斜視図である。
電子部品実装装置１は、図１に示すように、ピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、転写ヘッド４の３つの作業ヘッドと、部品供給テーブル５、部品中継テーブル６、実装テーブル７、ペースト供給テーブル８の４つの作業テーブル主要部として構成されている。作業ヘッドは、電子部品実装装置１の正面側から背面側に向けて奥行き方向にピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、転写ヘッド４の順に配置され、作業テーブルは、同じく部品供給テーブル５、部品中継テーブル６、実装テーブル７、ペースト供給テーブル８の順に配置されている。そのほか電子部品実装装置１には、基板９の搬送を担う基板搬送機構１０と、各作業ヘッドの移動を担う直動機構１１と、ペースト供給テーブル８の移動を担う直動機構３０（図２参照）と、４つのカメラ１２、１３、１４、１５が備わっている。
ピックアップヘッド２は、鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ：基板９の搬送方向（矢印ｂ）に対して直交する方向）に移動し、チップ２０を運搬する。チップ２０は部品供給テーブル５のウェハシート２１の上に貼り付けられており、ピックアップヘッド２はノズル２２にチップ２０を吸着してウェハシート２１から剥ぎ取り、部品中継テーブル６にチップ２０を載置する。
ウェハシート２１上のチップ２０は第１カメラ１２によって位置や向きの確認がなされ、位置ずれが確認された場合には部品供給テーブル５を水平面内で動かしてチップ２０の位置を修正し、チップ２０の向きに応じてノズル２２の角度を修正する。
部品中継テーブル６は、移動テーブル２３の上にノズルストッカ２４や第２カメラ１５とともに配置されている。移動テーブル２３は直動装置２５によって基板搬送方向（矢印ｂ）に移動することができる。移動テーブル２３の移動経路にはクリーニングヘッド２６が配置されている。クリーニングヘッド２６は、移動テーブル２３が真下を移動するときに部品中継テーブル６の上面（チップ載置面）の清掃や不要チップの排除を行う。ノズルストッカ２４には交換用のノズルおよび転写ピンが保管されている。
ボンディングヘッド３は、鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動し、ノズル２７に吸着したチップ２０を基板９に実装する。ボンディングヘッド３は、部品中継テーブル６に載置されたチップ２０を吸着するほか、ウェハシート２１から直接チップ２０を吸着したり、ピックアップヘッド２に吸着されているチップ２０を吸着
したりすることもできる。ピックアップヘッド２から受け取る場合は、ピックアップヘッド２の反転に伴って上下反転したチップ２０を吸着し、反転したままの姿勢で実装するフリップチップ実装となる。
部品中継テーブル６上のチップ２０は第３カメラ１３によって位置や向きの確認がなされ、位置ずれが確認された場合にはボンディングヘッド３の移動（矢印ａ）と部品中継テーブルの移動（矢印ｂ）によってノズル２７とチップ２０の位置関係を修正し、チップ２０の向きに応じてノズル２７の角度を修正する。フリップチップ実装の場合は、ボンディングヘッド３のノズル２７に吸着されたチップ２０を第２カメラ１５によって撮像し、位置や向きの確認を行う。
転写ヘッド４は、鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動し、転写ピン２８に付着させたペーストを基板９に転写する。ペーストはペースト供給テーブル８に貯留されており、転写ヘッド４は転写ピン２８をペーストに浸すことで定量のペーストを転写ピン２８に付着させ、転写ピン２８を基板９に押し当てることでペーストを転写する。
基板９に転写されたペーストは第４カメラ１４によって位置や形状の確認をするようにしてもよい。正しい位置に所定の形状に転写されていることが確認されたら、ペーストの上からチップ２０を実装する。第４カメラ１４は実装されたチップ２０の位置や向きの確認にも用いられる。
電子部品実装装置１の側方から装置内に搬入され基板９は基板搬送機構１０によって実装テーブル７上に搬送される。基板搬送機構１０はアーム２９の先端を基板９の後部に引っ掛け、アーム２９の動きに基板９を伴わせる形態で基板９の搬送を行う。
ペースト供給テーブル８とその直動機構３０について図２を参照して説明する。ペースト供給テーブル８は、Ｌ型プレート３１を主体とし、その水平部分に同心円状に配置された２つの環状のペースト貯留槽３２、３３を配置している。第１貯留槽３２は第２貯留槽３３の内側に配置されており、第１貯留槽３２にはペースト状の接着材が貯留されている。第２貯留槽３３はペーストが存在しない空の貯留槽となっており、転写ピン２８に残留したペーストを除去するための捨て打ち場として使用される。第１貯留槽３２と第２貯留槽３３はモータ３４によって同心円の中心軸周りに回転するようになっている。
各槽３２、３３にはそれぞれの断面を遮蔽する遮蔽板３５が備わっている。２つの遮蔽板３５はマイクロメータヘッド等を用いた調節機構３６、３７によってそれぞれ独立して昇降できるようになっており、昇降位置によって遮蔽板３５と各槽３２、３３の底壁３８、３９との隙間を調節することができる。第１貯留槽３２に貯留されたペーストは、遮蔽板３５の下流側で遮蔽板３５と底壁３８の隙間に応じた厚さに均される。一方、第２貯留槽３３では、捨て打ちされたペーストが底壁３９に密着させた遮蔽板３５によってかきとられるため、遮蔽板３５の下流側の底壁３９はペーストが付着していない状態になる。そのため遮蔽板３５の下流側であればペーストが転写ピン２８に再付着するおそれはなくなるので、ペーストの貯留槽を転用した面積の小さい領域でも何回も捨て打ちを行うことができ、また常に同じ位置で捨て打ちを行うことができる。
図３に示すように、電子部品実装装置１は、同心円状に配置された２つの環状の貯留槽３２、３３を基板９に対して転写ヘッド４の移動方向に離れた位置に配置し、転写ヘッド４が貯留槽３２、３３と基板９の間を直線移動できるようになっている。内側の第１貯留槽３２にはペーストが貯留され、外側の第２貯留槽３３はペーストと捨て打ち場になっており、転写ヘッド４は第１貯留槽３２に設定された位置Ｐ１と基板９との間を移動しなが
らペーストの転写作業を行う。第２貯留槽３３には捨て打ちを行う位置Ｐ２が転写ヘッド４の動線上に設定されている。
転写ヘッド４は、ペースト受け位置Ｐ１で転写ピン２８を第１貯留槽３２のペーストに浸し、調節された厚さのペーストを転写ピン２８に付着させる。そして基板９の上方に移動し、位置決めを行った後に基板９にペーストを転写する。ペースト捨て打ち位置Ｐ２はペースト受け位置Ｐ１に対してａ方向（転写ヘッド４の移動方向）であって、転写作業のために第１貯留槽３２と基板９の間を移動する転写ヘッド４の動線上にあるので、転写ヘッド４は転写作業時の動線から離脱することなく捨て打ち動作を行うことができる。
なお、モータ３４の回転軸とペースト貯留槽３２、３３はＬ型プレート３１の裏面側において無端ベルト４０で連結されている。また、ピックアップヘッド２と部品中継テーブル６とボンディングヘッド３は、転写ヘッド４の動線上に配置されている。すなわちピックアップヘッド２とボンディングヘッド３と転写ヘッド４は同一直線上を移動するようになっている。このような配置により、各ヘッド間におけるチップの受け渡しや作業の引継ぎにおける位置合わせを容易に行うことができる。
直動機構３０は、水平に延伸されたレール４１とロッドレスシリンダ４２、そしてレール４１に摺動自在に装着されたスライダ４３で構成され、ロッドレスシリンダ４２に内蔵されたマグネットを空圧によって移動させることで、磁性を備えたスライダ４３がマグネットの動きに追随して移動する仕組みとなっている。スライダ４３には鉛直方向に延伸されたレール４４が取り付けられており、このレール４４にＬ型プレート３１の鉛直部分に取り付けられたスライダ４５が摺動自在に装着されている。
ペースト供給テーブル８は、レール４１の全長を行程として電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動することができる。基板９にペーストを転写するときには電子部品実装装置１の背面側に移動させ、基板９に接近させることで、転写ヘッド４の移動距離を短縮し、転写作業の効率化を図る。これに対し、貯留槽３２、３３の清掃やペーストの補充等のメンテナンスの際には逆に正面側に移動させ、正面に位置する作業者に接近させることで、メンテナンスにおける作業性の向上を図る。
ペースト供給テーブル８は、第２貯留槽３３に捨て打ちされたペーストの形状を第３カメラ１３によって確認する場合にも移動することになる。第４カメラは基板９に転写されたペーストの形状等を確認するためのものであるが、ペーストの転写位置と捨て打ち位置Ｐ２はペースト供給テーブル８の移動方向に並んでいるため、ペースト供給テーブル８を移動させることで、固定された第４カメラ１４の視野角内に捨て打ちされたペーストを移動させることができる。
直動機構３０にはペースト供給テーブル８を鉛直方向に動かすためのペースト供給テーブル昇降機構４６が備わっている。ペースト供給テーブル昇降機構４６は、Ｌ型プレート３１の側部に形成された凸部４７と係合する凹部４８をピストンロッドの先端に備えたシリンダ機構であり、ピストンロッドの伸縮によってペースト供給テーブル８を昇降させる。ペースト供給テーブル昇降機構４６は電子部品実装装置１の背面側に配置されており、ペーストの液面と基板９の上面との高低差が小さくなるようにペースト供給テーブル８の昇降位置を調節する。この場合、ペースト供給テーブル８は基板９近くまで下降することになり、移動中のアーム２９と干渉するおそれがあるので、基板搬送時にはペースト供給テーブル８を上昇させ、移動中のアーム２９と干渉しない高さまで退避させる。
電子部品実装装置１における捨て打ち動作について図４のフローチャートに従って説明する。電子部品実装装置１は稼動を開始（ＳＴ１）すると、最初に捨て打ち回数カウンタ
ーのゼロリセットを行う（ＳＴ２）。捨て打ち回数カウンターは電子部品実装装置１の制御系に備わっており、捨て打ちを行った回数をカウントアップする。捨て打ち回数カウンターには前回の稼動時に行われた捨て打ち回数がカウントアップされたままとなっている場合があるので、新たな稼動開始に際してはゼロリセットする必要がある。
稼動を開始した電子部品実装装置１は所定のタイミングで捨て打ち動作の実施を要求する（ＳＴ３）。ペーストは転写の際に転写ピン２８に押し付けられ、時間の経過とともに固着するので、この要求を行うタイミングは、一般的には稼動を開始してからの経過時間、ペースト転写回数によって決定される。そして、捨て打ち動作によって生産が中断することがないように、基板やチップの交換時や、各ノズルの交換時に合わせて一連の捨て打ち動作を行う。
一連の捨て打ち動作は、捨て打ち用の貯留槽である第２貯留槽３３の清掃（ＳＴ４）から始まる。第２貯留槽３３の清掃は、遮蔽板３５を底壁３９に密着させた状態で第２貯留槽３３を回転させることで行う。稼動開始後の最初の捨て打ち動作については未だ底壁３９にペーストが付着していない状況なので、清掃動作は省略してもよい。その後、転写ピン２８を底壁３９に押し付ける捨て打ち動作を行う（ＳＴ５）。この捨て打ち動作によって、転写ピン２８に残留するペーストのうち少なくとも底壁３９に接触した部分が底壁３９に付着し、転写ピン２８から除去される。
次に、底壁３９に捨て打ちされたペーストを第３カメラ１３で撮影し、ペーストの形状を確認する（ＳＴ６）。ペーストの形状は、転写ピン２８の種類によって異なるほか、転写ピン２８に残留するペーストの量や位置等によっても異なるため、予めペーストの形状パターンを電子データとして作成しておき、底壁３９に捨て打ちされたペーストの画像データと照合する。形状パターンとの照合によりペーストの形状が正常であることを確認したら（ＳＴ７）、捨て打ち動作を終了し（ＳＴ８）、捨て打ち回数をカウントアップし（ＳＴ９）、通常の実装動作に復帰する。
なお、正常なペーストの形状とは、転写ピン２８に残留していたペーストの大部分が捨て打ちによって転写ピン２８から除去され、底壁３９に付着したと考えられる形状またはこれと同視できる形状であり、底壁３９に付着しているペーストがこのような形状であれば、転写ピン２８はペーストが残留していない清浄化された状態にあると判断することができる。
照合の結果、ペーストの形状が正常でないことが確認されたら（ＳＴ７）、捨て打ち回数をカウントアップし（ＳＴ９）、再び一連の捨て打ち動作（ＳＴ４〜ＳＴ６）を繰り返す。この一連の捨て打ち動作（ＳＴ４〜ＳＴ６）はペーストの形状が正常であることが確認されるまで繰り返し行うが、捨て打ち回数が予め定めた許容値を超えたら、捨て打ちでは転写ピン２８の清浄化は不可能と判断し、エラー警告を行う（ＳＴ１０）。
作業者はエラー警告を受けると、電子部品実装装置１の稼動を一旦停止させ、転写ピン２８の状態を目視により確認する。洗浄等による清浄化が可能であれば、清浄化させた転写ピン２８をそのまま使用し、電子部品実装装置１の稼動を再開する。容易には清浄化できないと判断した場合には別の転写ピンと交換した後に電子部品実装装置１の稼動を再開する。
なお、エラー警告（ＳＴ１０）の代わりに、自動的に転写ピンの交換を行うようにしてもよい。この場合、転写ヘッド４がノズルストッカ２４のところまで移動し、ノズルストッカ２４に保管されている転写ピンと交換し、その後は交換した新たな転写ピンを用いて転写作業を継続する。
貯留槽３２、３３は金属や樹脂で形成されることが多いので、底壁３９自体には転写ピン２８を洗浄する能力はない。そこで、図５に示すように第２貯留槽３３の底壁の上にペーストを溶かす薬品等をフェルト等に含ませた洗浄材５０を配置し、転写ピン２８の洗浄を行うようにすることもできる。この場合、洗浄材５０は底壁の全てを覆うのではなく底壁の一部を表出させておくことで、捨て打ちと洗浄を併用して転写ピン２８の清浄化を行うことができる。例えば捨て打ちを数回繰り返してもペーストの形状が正常でない場合には転写ピン２８の洗浄を行うようなことも可能である。
前述した実施形態では第１貯留槽３２にペーストを貯留し、第２貯留槽３３で捨て打ちを行うようにしているが、第１貯留槽３２を捨て打ちに用い、第２貯留槽３３にペーストを貯留してもよい。この場合、図２に示す位置Ｐ２が転写位置となり、位置Ｐ１が捨て打ち位置となる。これにより転写位置Ｐ２と基板９との直線距離が短くなるため、転写ヘッド４の移動時間を短縮することができ、生産性が向上する。その反面、捨て打ち時の移動量は増加するが、捨て打ち動作は転写動作に比べるとはるかに少ない頻度で行われるため、生産性を低下させるものではない。
本発明は、ペーストの貯留槽を同心円状に配置された複数の環状の槽とし、そのうちの１つを捨て打ちの場として用いることで、専用の捨て打ちの場を設ける必要がなくなり、また、捨て打ちのために転写ヘッドが移動する距離を短縮することができるという利点があり、基板にペーストを転写して電子部品を実装する分野において有用である。
１ 電子部品実装装置
２ ピックアップヘッド
３ ボンディングヘッド
４ 転写ヘッド
５ 部品供給テーブル
６ 部品中継テーブル
７ 実装テーブル
８ ペースト供給テーブル
９ 基板
１４ 第４カメラ
２８ 転写ピン
３２ 第１貯留槽
３３ 第２貯留槽
３５ 遮蔽板
３８、３９ 底壁
５０ 洗浄材

Claims (3)

  1. 電子部品を基板に接合するためのペーストを貯留するペースト貯留部と、前記ペースト貯留部のペーストを転写ピンに付着させて基板に転写する転写ヘッドと、ペーストが転写された基板に電子部品を実装する実装ヘッドを備え、
    前記ペースト貯留部は、同心円状に配置された少なくとも２つの環状の槽と、前記槽を前記同心円の中心軸周りに回転させる槽回転手段と、前記槽の断面を遮蔽する遮蔽板と、前記遮蔽板と前記槽の底壁との隙間を調節する隙間調節手段を備え、少なくとも１つの前記槽は、前記転写ピンに残留するペーストを底壁に捨て打ちするために用いられることを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記底壁に捨て打ちされたペーストの形状を認識するためのカメラを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
  3. 前記底壁に前記転写ピンを洗浄する洗浄材を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装装置。
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