JP2011096840A - Mounting apparatus and method for electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は実装ツールを用いて基板に半導体チップなどの電子部品を実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。 The present invention relates to an electronic component mounting apparatus and mounting method for mounting an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate using a mounting tool.
たとえば、携帯電話機や電子辞書などの小型電子機器には電子部品としての半導体チップが実装された基板が使用されている。最近、上記小型電子機器の薄型化が強く要望されており、それにともなって上記半導体チップは数十ミクロン単位の非常に薄いものが用いられるようになってきている。 For example, a substrate on which a semiconductor chip as an electronic component is mounted is used in a small electronic device such as a mobile phone or an electronic dictionary. Recently, there has been a strong demand for thinning of the above-mentioned small electronic devices, and along with this, the semiconductor chip has become very thin with a size of several tens of microns.
厚さが数十ミクロン単位の非常に薄い半導体チップを基板に実装する場合、実装時に半導体チップに欠けや割れなどの不良が発生するのを防止するためには、半導体チップに加わる実装荷重を精密に制御しなければならない。たとえば、半導体チップの厚さが50μmの場合、実装時に半導体チップに加わる実装荷重は0.1N(約10g)程度に制御することが要求される。 When mounting a very thin semiconductor chip with a thickness of several tens of microns on a substrate, the mounting load applied to the semiconductor chip must be precise to prevent defects such as chipping and cracking during mounting. Must be controlled. For example, when the thickness of the semiconductor chip is 50 μm, the mounting load applied to the semiconductor chip during mounting is required to be controlled to about 0.1 N (about 10 g).
一般に、半導体チップを実装する実装装置は実装ヘッドを有する。実装ヘッドには実装ツールが上下方向に駆動可能に設けられている。そして、上記実装ツールの下端に半導体チップが受け渡されると、上記実装ヘッドによって上記実装ツールに保持された半導体チップが基板に対して位置決めされる。ついで、上記実装ツールが下降方向に駆動されてこの実装ツールの下端に保持された半導体チップが基板に実装される。 Generally, a mounting apparatus for mounting a semiconductor chip has a mounting head. A mounting tool is provided on the mounting head so as to be driven in the vertical direction. When the semiconductor chip is delivered to the lower end of the mounting tool, the semiconductor chip held by the mounting tool is positioned with respect to the substrate by the mounting head. Next, the mounting tool is driven in the downward direction, and the semiconductor chip held at the lower end of the mounting tool is mounted on the substrate.
特許文献1に示された実装装置は、実装荷重を2〜3kg以下の低荷重加圧と、20〜30kgの高荷重加圧に切換えて制御できるようにしている。すなわち、この実装装置は低荷重での加圧制御可能な第1の加圧手段と、高荷重での加圧制御可能な第2の加圧制御手段を備え、どちらかの加圧制御手段によって実装ツールに実装荷重を与えるようにしている。 The mounting apparatus disclosed in Patent Document 1 can be controlled by switching the mounting load between a low load pressurization of 2 to 3 kg or less and a high load pressurization of 20 to 30 kg. That is, the mounting apparatus includes a first pressurizing unit capable of controlling the pressurization with a low load and a second pressurizing control unit capable of controlling the pressurizing with a high load. A mounting load is applied to the mounting tool.
上記実装装置では、低荷重での加圧制御を可能とするために、ボンディングヘッドの自重キャンセルシリンダを有するとともに、ボンディングツールにかかる荷重をツールホルダに設けられたロードセルで検出しながら、上記ボンディングツールを下降方向に駆動するZ軸モータの駆動を制御して、低荷重加圧での実装を行えるようにしている。 In the mounting apparatus, in order to enable pressurization control with a low load, the bonding tool has a self-weight canceling cylinder, and the bonding tool is detected while detecting a load applied to the bonding tool with a load cell provided in the tool holder. By controlling the driving of the Z-axis motor that drives the motor in the downward direction, mounting can be performed with low load pressure.
しかしながら、上記実装装置では、ボンディングツールにかかる荷重をツールホルダに設けられたロードセルで検出しているものの、ボンディングツールをZ軸モータの駆動を制御してその先端に保持された半導体チップを基板に実装するようにしている。 However, in the above mounting apparatus, although the load applied to the bonding tool is detected by the load cell provided in the tool holder, the bonding tool controls the drive of the Z-axis motor and the semiconductor chip held at the tip of the bonding tool is applied to the substrate. I am trying to implement it.
そのため、実装荷重が低荷重加圧で制御されるといっても、上述したように2〜3kg程度での範囲の制御であり、ロードセルの検出精度やZ軸モータの駆動精度によって厚さが50μm程度の半導体チップに対して実装荷重を数十グラム前後で制御して実装することができるという構成ではない。 Therefore, even if the mounting load is controlled by low load pressurization, as described above, it is in the range of about 2-3 kg, and the thickness is 50 μm depending on the load cell detection accuracy and the Z-axis motor drive accuracy. It is not a configuration that can be mounted on a semiconductor chip of about a degree by controlling the mounting load at around several tens of grams.
この発明は、非常に薄い半導体チップなどの電子部品を割れが生じることのない低荷重で実装することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide an electronic component mounting apparatus and mounting method that can mount an electronic component such as a very thin semiconductor chip with a low load without causing cracks.
この発明は、電子部品を実装する実装装置であって、
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を作用させる上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を作用させる下降流体供給手段と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が作用していない状態で、上記実装ヘッドを上記駆動手段によって下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を当接させたときにこの実装ツールの自重を検出する自重検出センサと、
この自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重がゼロとなるよう上記上昇流体供給手段による圧力流体の供給を制御した状態で、上記下降流体供給手段による圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる制御手段と
を具備したことを特徴とすする電子部品の実装装置にある。
The present invention is a mounting apparatus for mounting electronic components,
A mounting head driven in a vertical direction and a horizontal direction by a driving means;
A mounting tool provided on the mounting head so as to be movable in the vertical direction and holding the electronic component at the lower end;
Ascending fluid supply means for applying a pressure fluid that drives the mounting tool in the ascending direction to the mounting head;
A descending fluid supply means for applying a pressure fluid that drives the mounting tool in the descending direction to the mounting head;
When the mounting head is driven in the downward direction by the driving means and the tip of the mounting tool is brought into contact with the mounting tool in a state where the upward or downward pressure fluid is not acting, A dead weight detection sensor for detecting the dead weight;
The mounting tool is controlled by controlling the pressure fluid pressure by the descending fluid supply means in a state where the supply of the pressure fluid by the rising fluid supply means is controlled so that the weight of the mounting tool detected by the self-weight detection sensor becomes zero. And a control means for applying a mounting load for mounting the electronic component.
上記実装ヘッドはシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられるとともに、上記シリンダの内部空間を下部室と上部室に隔別するピストンを有し、
上記上昇流体供給手段は、上記下部室に接続された第1の圧力流体供給管及びこの第1の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記下部室への圧力流体の供給と排出を制御する第1の電空レギュレータによって構成され、
上記下降流体供給手段は、上記上部室に接続された第2の圧力流体供給管及びこの第2の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記上部室への圧力流体の供給と排出を制御する第2の電空レギュレータによって構成されていて、
上記制御手段は上記第1の電空レギュレータと第2の電空レギュレータによる上記上部室と下部室への圧力流体の供給と排出を制御することが好ましい。
The mounting head is a cylinder, and the mounting tool is provided in the cylinder so as to be movable in the vertical direction, and has a piston that separates the internal space of the cylinder into a lower chamber and an upper chamber,
The ascending fluid supply means is provided in a middle portion of the first pressure fluid supply pipe connected to the lower chamber and the first pressure fluid supply pipe, and controls supply and discharge of the pressure fluid to the lower chamber. Constituted by a first electropneumatic regulator;
The descending fluid supply means is provided in a middle portion of the second pressure fluid supply pipe connected to the upper chamber and the second pressure fluid supply pipe, and controls supply and discharge of the pressure fluid to the upper chamber. A second electropneumatic regulator,
Preferably, the control means controls supply and discharge of pressure fluid to and from the upper chamber and the lower chamber by the first electropneumatic regulator and the second electropneumatic regulator.
この発明は、上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が供給されていない状態で上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を自重検出センサに当接させてこの実装ツールの自重を検出する工程と、
上記実装ツールの先端が上記自重検出センサに当接した状態で上記実装ツールを下降方向に駆動する流体圧を与えて上記自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重をゼロにした状態で、上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる工程と
を具備したことを特徴とすする電子部品の実装方法にある。
The present invention is a mounting method in which a mounting tool is movably provided in a mounting head driven in the vertical direction and the horizontal direction, and an electronic component held on the lower end of the mounting head is mounted.
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in the upward direction to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in a downward direction to the mounting head;
When the mounting tool is not supplied with pressure fluid in the upward and downward directions, the mounting head is driven in the downward direction, and the tip of the mounting tool is brought into contact with the weight detection sensor to detect the weight of the mounting tool. And a process of
In a state in which the weight of the mounting tool detected by the self-weight detection sensor is zeroed by applying a fluid pressure that drives the mounting tool in a downward direction with the tip of the mounting tool in contact with the self-weight detection sensor. And a step of applying a mounting load for mounting the electronic component on the mounting tool by controlling the pressure of the pressure fluid that drives the mounting tool in the downward direction.
この発明は、電子部品を実装する実装装置であって、
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する位置検出手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する下降流体供給手段と、
上記上昇流体供給手段から上記実装ツールの下方に作用する重量をゼロにする圧力流体を供給した状態で、上記下降流体供給手段によって上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を上記実装ツールに加えて上記電子部品を実装させる制御手段と
を具備し、
上記上昇流体供給手段から供給された圧力流体によって上記実装ツールを上昇させたときにその圧力流体の変化と上記位置検出手段が検出する上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出することを特徴とする電子部品の実装装置にある。
The present invention is a mounting apparatus for mounting electronic components,
A mounting head driven in a vertical direction and a horizontal direction by a driving means;
A mounting tool provided on the mounting head so as to be movable in the vertical direction and holding the electronic component at the lower end;
Ascending fluid supply means for supplying pressure fluid for driving the mounting tool in the ascending direction to the mounting head;
Position detecting means for detecting a rising position of the mounting tool with respect to the mounting head;
A descending fluid supply means for supplying a pressure fluid for driving the mounting tool in the descending direction to the mounting head;
A pressure fluid corresponding to a mounting load for mounting the electronic component by the descending fluid supply means is supplied from the ascending fluid supply means in a state in which the pressure fluid that reduces the weight acting below the mounting tool is zero. And a control means for mounting the electronic component.
When the mounting tool is lifted by the pressure fluid supplied from the rising fluid supply means, the relationship between the change of the pressure fluid and the rising position of the mounting tool detected by the position detection means is below the mounting tool. An electronic component mounting apparatus is characterized in that the pressure of a pressure fluid with which the acting weight is zero is detected.
上記実装ヘッドは下端が開口したシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられ上記シリンダ内に空間部を形成するロッドを有し、
上記上昇流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され他端が減圧ポンプに接続されていて、中途部に上記減圧ポンプによって減圧される上記空間部に負圧力を制御する第1の電空レギュレータが設けられた吸引管を有し、
上記下降流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され中途部に上記空間部への圧力流体の供給を制御する第2の電空レギュレータが設けられた供給管を有することが好ましい。
The mounting head is a cylinder with an open bottom, and the mounting tool is provided in the cylinder so as to be movable in the vertical direction, and has a rod that forms a space in the cylinder.
The ascending fluid supply means has a first electropneumatic device that has one end connected to the space portion and the other end connected to a decompression pump, and controls negative pressure in the space portion that is decompressed by the decompression pump in the middle portion. Having a suction tube with a regulator,
Preferably, the descending fluid supply means has a supply pipe having one end connected to the space portion and a second electropneumatic regulator provided in the middle portion for controlling the supply of the pressure fluid to the space portion.
この発明は、上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールを上昇させる圧力流体を供給し、その圧力流体の変化と上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出する工程と、
上記シリンダに上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロになる圧力流体を供給した状態で、上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を加えて上記電子部品を実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。
The present invention is a mounting method in which a mounting tool is movably provided in a mounting head driven in the vertical direction and the horizontal direction, and an electronic component held on the lower end of the mounting head is mounted.
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in the upward direction to the mounting head;
Detecting the rising position of the mounting tool relative to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in a downward direction to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that raises the mounting tool, and detecting the pressure of the pressure fluid with a weight of zero acting below the mounting tool from the relationship between the change in the pressure fluid and the rising position of the mounting tool; ,
The electronic component is mounted by applying a pressure fluid corresponding to a mounting load for mounting the electronic component to the mounting tool in a state in which the pressure fluid that acts under the mounting tool to zero is supplied to the cylinder. An electronic component mounting method comprising the steps of:
この発明によれば、流体の圧力を制御して実装ツールの自重に影響されることのない実装荷重を電子部品に与えることができるため、電子部品をたとえば数十グラム程度の非常に小さな実装荷重で実装することが可能となる。 According to the present invention, since the mounting pressure that is not affected by the weight of the mounting tool can be applied to the electronic component by controlling the pressure of the fluid, the electronic component can be mounted with a very small mounting load of, for example, several tens of grams. Can be implemented.
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1乃至図3はこの発明の第1の実施の形態を示す。図1に示す実装装置はベース1を有する。このベース1上にはXレール2が同図に矢印で示すX方向に沿って設けられている。このXレール2にはX可動体3が図示せぬX駆動源によってX方向に沿って駆動可能に設けられている。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. The mounting apparatus shown in FIG. An X rail 2 is provided on the base 1 along the X direction indicated by an arrow in FIG. An X
上記X可動体3の前端面には水平方向に対して上記X方向と直交する方向に沿って上下一対のYレール4が設けられている。このYレール4には側面形状がアングル状の支持体5の垂直辺5aの背面に設けられた一対の受け部材6が移動可能に係合している。
A pair of upper and
そして、上記支持体5は図示しないY駆動源によって上記Yレール4に沿うY方向に駆動されるようになっている。すなわち、上記支持体5はX方向とY方向に駆動位置決め可能となっている。
The
上記支持体5の垂直辺5aの内面にはY方向に対して所定間隔で平行に離間した一対のZレール7(一方のみ図示)が上下方向であるZ方向に沿って設けられている。このZレール7にはZ可動体8の一側面に設けられた受け部材10が移動可能に係合している。
On the inner surface of the
上記支持体5の水平辺5bの上面にはZパルスモータ11が設けられている。このZパルスモータ11の回転軸11aは上記水平辺5bの下面側に突出し、その先端にはねじ軸12が連結されている。
A Z pulse motor 11 is provided on the upper surface of the horizontal side 5 b of the
上記ねじ軸12は上記Z可動体8の側面に設けられたナット体13に螺合している。したがって、上記Zパルスモータ11が駆動されれば、上記Z可動体8が上記Zレール7に沿う上下方向である、Z方向(矢印で示す)に駆動されるようになっている。
The
上記Z可動体8の下端面には連結部材8aを介して実装ヘッド14が取り付けられている。この実装ヘッド14は中空シリンダ状であって、内部にはピストン15が流体密の状態で移動可能に収容されている。それによって、上記実装ヘッド14の内部空間は上記ピストン15によって下部室15aと上部室15bとに隔別されている。
A mounting
上記ピストン15の下面にはロッド16の上端が連結されている。このロッド16は上記実装ヘッド14の下端面から流体密の状態で突出し、その先端には実装ツール17が設けられている。
The upper end of the
上記実装ツール17の先端面には吸引ポンプに接続されて吸引力が発生する吸引孔(ともに図示せず)が開口形成されていて、その吸引力によって図示しない受け渡しツールによって受け渡される電子部品としてのたとえば厚さが50μm程度の半導体チップTを吸着保持できるようになっている。
A suction hole (both not shown) that is connected to a suction pump to generate a suction force is formed in the tip surface of the mounting
上記実装ツール17の先端面に保持された半導体チップTは後述するよう数十グラムに制御される実装荷重によって載置テーブル18上に載置された基板19に実装されるようになっている。上記載置テーブル18のX方向の側方には自重測定テーブル21が設けられている。この自重測定テーブル21の上面には、上記ピストン15とロッド16の重量を含む上記実装ツール17の自重を検出するロードセルなどの自重検出センサ22が設けられている。
The semiconductor chip T held on the tip surface of the mounting
上記実装ヘッド14の下部室15aには、上記実装ツール17を上昇方向に付勢する加圧気体の供給を制御する上昇流体供給手段24が接続されている。この上昇流体供給手段24は上記下部室15aに一端が接続された第1の圧力流体供給管としての第1の給気管25を有する。この第1の給気管25には、中途部に第1の電空レギュレータ26が設けられ、他端は圧縮空気を供給する給気源27に接続されている。
Ascending fluid supply means 24 for controlling the supply of pressurized gas for urging the mounting
上記第1の電空レギュレータ26には上記下部室15aに供給する気体の圧力を設定する第1の設定部28が電気的に接続されている。この第1の設定部28は制御装置29によって制御される。それによって、上記下部室15aに供給する気体の圧力が制御されるようになっている。
The
上記実装ヘッド14の上部室15bには、上記実装ツール17を下降方向に付勢する加圧気体の供給を制御する下降流体供給手段31が接続されている。この下降流体供給手段31は上記上部室15bに一端が接続された第2の圧力流体供給管としての第2の給気管32を有する。この第2の給気管32には中途部に第2の電空レギュレータ33が設けられ、他端が圧縮空気を供給する上記給気源27に接続されている。
A descending fluid supply means 31 for controlling the supply of pressurized gas for urging the mounting
上記第2の電空レギュレータ33には上記上部室15bに供給する気体の圧力を設定する第2の設定部34が電気的に接続されている。この第2の設定部34は上記制御装置29によって制御される。それによって、上記上部室15bに供給する気体の圧力が制御されるようになっている。
The
上記第1、第2の電空レギュレータ26,33は、上記制御装置29によって上記第1、第2の設定部28,34を介して制御されることで、上記下部室15aと上部室15bとに供給される気体の圧力を制御するだけでなく、上記下部室15aと上部室15bとに供給され気体を排出させることもできるようになっている。
The first and second
つまり、上記下部室15aと上部室15bのどちらか一方の室に気体を供給するとき、他方の室を大気に連通させることができるようになっている。それによって、実装ヘッド14内のピストン15を上昇方向或いは下降方向に移動させることが可能となっている。
That is, when supplying gas to one of the
なお、上記Zパルスモータ11は上記制御装置29によって駆動が制御され、上記自重検出センサ22の検出信号は上記制御装置29に出力されるようになっている。
The driving of the Z pulse motor 11 is controlled by the
つぎに、上記構成の実装装置によって実装ツール17の先端面に供給保持される半導体チップTを基板19に実装する場合について説明する。
Next, a case where the semiconductor chip T supplied and held on the front end surface of the mounting
まず、半導体チップTを基板19に実装する前に、実装ツール17の自重(ピストン15及びロッド16の自重を含む)の検出を行う。すなわち、実装ツール17の自重測定は、実装ツール17が半導体チップTを保持していない状態で自重測定テーブル21の上方に位置決めする。
First, before mounting the semiconductor chip T on the
ついで、実装ヘッド14の下部室15aと上部室15bとに気体が供給されず、しかもこれらの各室15a,15bが第1、第2の電空レギュレータ26,33を通じて大気に連通した状態、すなわち実装ツール17が上下方向に移動可能な状態でZパルスモータ11を作動させて実装ヘッド14を下降方向に駆動する。この状態を図3(a)に示す。
Next, no gas is supplied to the
上記実装ヘッド14を下降させると、それに連動する実装ツール17の先端面が自重測定テーブル21上に設けられた自重検出センサ22に当接するから、この自重検出センサ22によって実装ツール17の自重が検出される。
When the mounting
実装ツール17の自重が検出されたならば、第1の給気管25を通じて上記実装ヘッド14の下部室15aに気体を供給し、その圧力を制御装置29によって第1の設定部28を介して第1の電空レギュレータ26を制御することで、徐々に高めてゆく。
If the weight of the mounting
図2の曲線Aは下部室15aに供給される気体の圧力と時間の関係を示し、曲線Bは下部室15aに供給される気体の圧力の変化に応じて自重検出センサ22が検出する実装ツール17の重量の変化と時間の関係を示している。
The curve A in FIG. 2 shows the relationship between the pressure of the gas supplied to the
同図の曲線A、Bから分かるように、下部室15aに供給する気体の圧力が上昇するにつれて自重検出センサ22が検出する実装ツール17の重量が低減してゆく。そして、時間tで下部室15aに供給される気体の圧力が一定になり、自重検出センサ22が検出する実装ツール17の垂直方向下方に作用する重量がゼロになる。つまり、実装ツール17の自重がキャンセルされることになる。このときの圧力をn1とする。
As can be seen from the curves A and B in the figure, as the pressure of the gas supplied to the
実装ツール17の自重がゼロになったときの実装ヘッド14の下部室15aに供給された気体の圧力n1が上記自重検出センサ22から制御装置29に出力され、この制御装置29に設けられた図示しない記憶部に格納される。
The pressure n1 of the gas supplied to the
上記実装ツール17の自重をキャンセルするために、上記実装ヘッド14の下部室15aに与える圧力n1を検出したならば、半導体チップTを微小な実装荷重である、たとえば0.1N(約10グラム)で実装荷重で実装するとき、上記実装ツール17の上部室15bに下降流体供給手段31によって付与する気体の圧力が上記制御装置29に設けられた図示しない演算処理部で算出される。このときの圧力を実装圧力(荷重)n2とする。実装荷重n2を図3(b)に矢印で示す。
If the pressure n1 applied to the
このようにして、上記圧力n1,n2が求められたならば、上記実装ヘッド14を半導体チップTの受け渡し位置に位置決めし、そこで実装ツール17の先端面に図示しない受け渡しツールによって半導体チップTが受け渡される。
When the pressures n1 and n2 are obtained in this way, the mounting
実装ツール17が半導体チップTを受けると、実装ヘッド14は上面に基板19が載置された載置テーブル18の上方に位置決めされる。ついで、制御装置29によってZパルスモータ11が駆動されて実装ヘッド14を下降方向に駆動し、実装ツール17の先端に保持された半導体チップTが基板19に当たる。
When the mounting
このとき、実装ツール17は実装ヘッド14の下部室15aに供給された圧力n1の気体によって自重がキャンセルされているから、半導体チップTに実装荷重を与えることなく上方へ変位する。
At this time, the mounting
上記実装ヘッド14が所定距離下降して半導体チップTが基板19に当接した時点で、下降流体供給手段31の第2の電空レギュレータ33が制御装置29に駆動され、図3(b)に示すように上記実装ヘッド14の上部室15bに実装荷重n2に対応する圧力の気体を供給する。
When the mounting
それによって、実装ツール17は実装荷重n2に対応する圧力の気体で下方へ加圧されるから、この実装ツール17の先端に設けられた半導体チップTが上記基板19に実装荷重n2、つまり数十グラムの圧力で実装されることになる。
As a result, the mounting
半導体チップTがたとえば50μm程度と非常に薄い場合であっても、この半導体チップTは実装荷重n2の圧力では破損したり、欠けが生じることがないから、上記半導体チップTを基板19に確実に実装することが可能となる。
Even if the semiconductor chip T is very thin, for example, about 50 μm, the semiconductor chip T is not damaged or chipped by the pressure of the mounting load n2, so that the semiconductor chip T is securely attached to the
以下、同じ厚さの半導体チップTを同一の実装装置を用いて実装する場合には、実装ツール17の自重がキャンセルされる圧力n1や実装荷重n2は同じ値であるから、これらの圧力と荷重n1、n2を求めることなく、実装を繰り返して行えばよい。
Hereinafter, when the semiconductor chip T having the same thickness is mounted using the same mounting apparatus, the pressure n1 and the mounting load n2 at which the weight of the mounting
以上のように、上記構成の実装装置によれば、実装ツール17にその自重をキャンセルする荷重n1を与えた状態で、上記実装ツール17に保持された半導体チップTを実装するに必要な実装荷重n2を上記実装ツール17に与えるようにした。
As described above, according to the mounting device having the above-described configuration, the mounting load necessary for mounting the semiconductor chip T held by the mounting
実装ツール17の自重をキャンセルする圧力n1は上昇流体供給手段24によって精密に制御可能であり、実装ツール17に与える実装荷重n2は下降流体供給手段31によって精密に制御することが可能である。
The pressure n1 for canceling the weight of the mounting
したがって、半導体チップTが数十μmの薄いものであって、その半導体チップTを実装する実装荷重n2を微小な値に設定する必要がある場合、その実装荷重n2を精密に設定して上記半導体チップTを実装することが可能となる。つまり、数十μmの薄い半導体チップTを、割れや欠けが生じることなく確実に実装することができる。 Therefore, when the semiconductor chip T is thin and has a thickness of several tens of μm, and it is necessary to set the mounting load n2 for mounting the semiconductor chip T to a very small value, the mounting load n2 is precisely set to the above semiconductor The chip T can be mounted. That is, a thin semiconductor chip T of several tens of μm can be reliably mounted without causing cracks or chips.
図4と図5はこの発明の第2の実施の形態の実装装置を示す。この実施の形態では実装ヘッド14Aは図4に示すように下端が開口したシリンダであって、実装ツール17Aは実装ヘッド14Aに移動可能に設けられたロッド41及びこのロッド41の下端に設けられた吸着部42からなり、この吸着部42の下端面によって半導体チップTが吸着保持される。
4 and 5 show a mounting apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the mounting
上記実装ヘッド14Aの内部には、上記ロッド41の上端側に空間部43が形成され、この空間部43に上昇流体供給手段24Aと下降流体供給手段31Aによって流体圧を制御して上記実装ツール17Aを上昇方向及び下降方向に駆動できるようになっている。
Inside the mounting
なお、この実施の形態では上記実装ヘッド14AをX方向とY方向に駆動する駆動機構は省略しているが、その駆動機構は第1の実施の形態の図1に示すものと同じ構成のものが用いられる。
In this embodiment, the drive mechanism for driving the mounting
上記上昇流体供給手段24Aは、一端が上記空間部43に接続された吸引管44を有し、この吸引管44の他端は減圧ポンプ45に接続されている。上記吸引管44の中途部には減圧用電空レギュレータ26Aが設けられ、この減圧用電空レギュレータ26Aは第1の設定部28を介して制御装置29に電気的に接続されている。
The rising fluid supply means 24 </ b> A has a
それによって、上記制御装置29は、上記減圧用電空レギュレータ26Aを制御して上記空間部43に作用する吸引力(負圧力)を設定できるようになっている。上記空間部43を負圧にすると、その圧力に応じて上記ロッド41が上記実装ヘッド14A内を上昇する。
Accordingly, the
上記ロッド41の下端部にはこのロッド41とともに上昇する上記実装ツール17Aの上昇位置を、上記実装ヘッド14Aの下端面を基準にして検出する位置検出手段としてのギャップセンサ46が設けられている。このギャップセンサ46が検出する上記実装ツール17Aの上昇位置は上記制御装置29に出力されるようになっている。
A
上記ギャップセンサ46は実装ヘッド14Aに対して実装ツール17Aの位置を測定することができる。たとえば、実装ツール17Aの吸着部42が基板19に対して接触した位置や、Zパルスモータ11で実装ツール17Aを下降させ、吸着部42に保持された半導体チップTが基板19に接触した後、その半導体チップTが基板19にどの程度押し付けられたか、つまりどの程度の荷重が加えられたかを測定することができる。
The
また、自重がキャンセルされる実装ツール17Aの位置、つまりギャップセンサ46が検出するギャップ(G1〜G0)も判別することができる。
Further, the position of the mounting
上記下降流体供給手段31Aは一端が上記空間部43に接続され他端に給気源27が接続されているとともに、中途部に加圧用電空レギュレータ33Aが設けられた圧力流体の供給管47を有する。
The descending fluid supply means 31A has one end connected to the
上記加圧用電空レギュレータ33Aは第2の設定部34を介して制御装置29により駆動が制御される。上記加圧用電空レギュレータ33Aを制御して上記空間部43に所定の圧力の気体を供給すれば、上記上昇流体供給手段24Aによる負圧によって所定の高さまで上昇方向に付勢された上記ロッド41を、上記所定の圧力に応じた距離で下降させことができるようになっている。
The driving of the pressurizing
上記構成の実装装置においては、まず、図5に曲線Dで示すように上昇流体供給手段24Aによって空間部43に作用する負圧力の変化と、上記ギャップセンサ46が検出するギャップ、つまり実装ツール17Aの上昇位置との関係を求める。
In the mounting apparatus having the above configuration, first, as shown by a curve D in FIG. 5, a change in the negative pressure acting on the
上記空間部43に作用する負圧力を同図の0から徐々に大きく(減圧)してゆくと、上記ロッド41が上昇することで、上記ギャップセンサ46が検出するギャップが減少してゆく。ギャップセンサ46が検出すギャップがG1からG0、つまりギャップセンサ46が実装ヘッド14Aの下端面に当たってギャップがゼロになると、その後、上記空間部43に作用する負圧力を増大させても、ギャップセンサ46が検出するギャップはG0で一定となり、それ以上減少しない。
When the negative pressure acting on the
ギャップセンサ46が検出するギャップがG0で一定になったときの、上記空間部43に作用した負圧力を−n1とすれば、その負圧力−n1を上記空間部43に与えることで、ロッド41を含む実装ツール17Aの重量がセロ、つまり実装ツール17Aの重量がキャンセルされる。
If the negative pressure applied to the
したがって、空間部43に−n1の負圧力を与えて実装ツール17Aをロッド41とともに上昇させた状態で、実装ヘッド14Aを基板19上に位置決めした後、上記実装ヘッド14Aを下降させながら、上記空間部43に数十μmの厚さの半導体チップTを実装する実装荷重n2に対応する正圧力の気体を下降流体供給手段31Aによって加える。
Therefore, after the mounting
−n1の負圧力が作用した上記空間部43に実装荷重n2を与えると、その実装荷重n2によって実装ツール17Aが下降するから、この実装ツール17Aの下端面に保持された半導体チップTを数十μmの厚さの半導体チップTを損傷させることのない実装荷重n2によって実装することができる。
When the mounting load n2 is applied to the
つまり、この第2の実施の形態においても、実装ツール17Aの下端面に保持された非常に薄くて割れやすい半導体チップTを実装する実装荷重n2を、実装ツール17Aの自重をキャンセルした状態で、実装ヘッド14Aの空間部43に供給する気体の圧力によって設定するようにしている。
That is, also in the second embodiment, the mounting load n2 for mounting the very thin and fragile semiconductor chip T held on the lower end surface of the mounting
そのため、上記半導体チップTを、割れや欠けが生じることのない微小な実装荷重n2、たとえば数十グラムの実装荷重n2によって実装することができる。 Therefore, the semiconductor chip T can be mounted with a small mounting load n2 that does not cause cracks or chipping, for example, a mounting load n2 of several tens of grams.
また、ギャップセンサ46で実装ヘッド14Aと実装ツール17Aの吸着部42の位置を測定できるようにしたので、吸着部42に保持された半導体チップTが基板19に接触すれば、ギャップセンサ46で測定されるギャップが小さくなるから、半導体チップTが基板19に接触したことを制御装置29によって知ることができる。
Further, since the position of the mounting
そして、半導体チップTが基板19に接触した時点から、ギャップセンサ46が検出するギャップをさらにどの程度減少させれば、半導体チップTに適した数十グラムの実装荷重を加えることができるのかを知ることができる。通常、半導体チップTの厚さが50μm程度の場合、その半導体チップTに数十グラムの実装荷重を加えるためには、半導体チップTが基板19に接触した時点から、ギャップを0.1〜0.2mm程度小さくすることになる。
Then, from the point of time when the semiconductor chip T contacts the
このように、ギャップセンサ46を設け、実装ツール17Aの自重がキャンセルされたギャップ(G0〜G1)を測定して制御装置29で確認し、その確認に基づいて実装荷重を加えるようにすれば、半導体チップTに割れや欠けの生じることのない実装を行なうことができる。
Thus, if the
この発明は上記各実施の形態に限定されず、たとえば第1の実施の形態において、実装ヘッドと実装ツール、及び上昇流体供給手段と下降流体供給手段を、第2の実施例に示された構成としてもよく、また第2の実施の形態において実装ヘッドと実装ツール、及び上昇流体供給手段と下降流体供給手段を、第1の実施の形態に示された構成としてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, in the first embodiment, the mounting head and the mounting tool, and the rising fluid supply means and the descending fluid supply means are configured as shown in the second embodiment. In the second embodiment, the mounting head and the mounting tool, and the rising fluid supply means and the descending fluid supply means may be configured as shown in the first embodiment.
14,14A…実装ヘッド、17,17A…実装ツール、19…基板、22…自重検出センサ、24…上昇流体供給手段、25…第1の給気管(第1の圧力流体供給管)、26…第1の電空レギュレータ、26A…減圧用電空レギュレータ、28…第1の設定部、29…制御装置、31…下降流体供給手段、32…第2の給気管(第2の圧力流体供給管)、33…第2の電空レギュレータ、33A…加圧用電空レギュレータ、34…第2の設定部、43…空間部、44…吸引管、45…減圧ポンプ、46…ギャップセンサ(位置検出手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を作用させる上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を作用させる下降流体供給手段と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が作用していない状態で、上記実装ヘッドを上記駆動手段によって下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を当接させたときにこの実装ツールの自重を検出する自重検出センサと、
この自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重がゼロとなるよう上記上昇流体供給手段による圧力流体の供給を制御した状態で、上記下降流体供給手段による圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる制御手段と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。 A mounting device for mounting electronic components,
A mounting head driven in a vertical direction and a horizontal direction by a driving means;
A mounting tool provided on the mounting head so as to be movable in the vertical direction and holding the electronic component at the lower end;
Ascending fluid supply means for applying a pressure fluid that drives the mounting tool in the ascending direction to the mounting head;
A descending fluid supply means for applying a pressure fluid that drives the mounting tool in the descending direction to the mounting head;
When the mounting head is driven in the downward direction by the driving means and the tip of the mounting tool is brought into contact with the mounting tool in a state where the upward or downward pressure fluid is not acting, A dead weight detection sensor for detecting the dead weight;
The mounting tool is controlled by controlling the pressure fluid pressure by the descending fluid supply means in a state where the supply of the pressure fluid by the rising fluid supply means is controlled so that the weight of the mounting tool detected by the self-weight detection sensor becomes zero. And a control means for applying a mounting load for mounting the electronic component to the electronic component mounting apparatus.
上記上昇流体供給手段は、上記下部室に接続された第1の圧力流体供給管及びこの第1の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記下部室への圧力流体の供給と排出を制御する第1の電空レギュレータによって構成され、
上記下降流体供給手段は、上記上部室に接続された第2の圧力流体供給管及びこの第2の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記上部室への圧力流体の供給と排出を制御する第2の電空レギュレータによって構成されていて、
上記制御手段は上記第1の電空レギュレータと第2の電空レギュレータによる上記上部室と下部室への圧力流体の供給と排出を制御することを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。 The mounting head is a cylinder, and the mounting tool is provided in the cylinder so as to be movable in the vertical direction, and has a piston that separates the internal space of the cylinder into a lower chamber and an upper chamber,
The ascending fluid supply means is provided in a middle portion of the first pressure fluid supply pipe connected to the lower chamber and the first pressure fluid supply pipe, and controls supply and discharge of the pressure fluid to the lower chamber. Constituted by a first electropneumatic regulator;
The descending fluid supply means is provided in a middle portion of the second pressure fluid supply pipe connected to the upper chamber and the second pressure fluid supply pipe, and controls supply and discharge of the pressure fluid to the upper chamber. A second electropneumatic regulator,
2. The electronic component mounting according to claim 1, wherein the control means controls supply and discharge of pressure fluid to and from the upper chamber and the lower chamber by the first electropneumatic regulator and the second electropneumatic regulator. apparatus.
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が供給されていない状態で上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を自重検出センサに当接させてこの実装ツールの自重を検出する工程と、
上記実装ツールの先端が上記自重検出センサに当接した状態で上記実装ツールを下降方向に駆動する流体圧を与えて上記自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重をゼロにした状態で、上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。 A mounting method in which a mounting tool is movably moved in a vertical direction on a mounting head driven in the vertical direction and the horizontal direction, and an electronic component held on the lower end of the mounting head is mounted.
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in the upward direction to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in a downward direction to the mounting head;
When the mounting tool is not supplied with pressure fluid in the upward and downward directions, the mounting head is driven in the downward direction, and the tip of the mounting tool is brought into contact with the weight detection sensor to detect the weight of the mounting tool. And a process of
In a state in which the weight of the mounting tool detected by the self-weight detection sensor is zeroed by applying a fluid pressure that drives the mounting tool in a downward direction with the tip of the mounting tool in contact with the self-weight detection sensor. And a step of controlling the pressure of the pressure fluid that drives the mounting tool in the downward direction to apply a mounting load for mounting the electronic component on the mounting tool.
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する位置検出手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する下降流体供給手段と、
上記上昇流体供給手段から上記実装ツールの下方に作用する重量をゼロにする圧力流体を供給した状態で、上記下降流体供給手段によって上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を上記実装ツールに加えて上記電子部品を実装させる制御手段と
を具備し、
上記上昇流体供給手段から供給された圧力流体によって上記実装ツールを上昇させたときにその圧力流体の変化と上記位置検出手段が検出する上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出することを特徴とする電子部品の実装装置。 A mounting device for mounting electronic components,
A mounting head driven in a vertical direction and a horizontal direction by a driving means;
A mounting tool provided on the mounting head so as to be movable in the vertical direction and holding the electronic component at the lower end;
Ascending fluid supply means for supplying pressure fluid for driving the mounting tool in the ascending direction to the mounting head;
Position detecting means for detecting a rising position of the mounting tool with respect to the mounting head;
A descending fluid supply means for supplying a pressure fluid for driving the mounting tool in the descending direction to the mounting head;
A pressure fluid corresponding to a mounting load for mounting the electronic component by the descending fluid supply means is supplied from the ascending fluid supply means in a state in which the pressure fluid that reduces the weight acting below the mounting tool is zero. And a control means for mounting the electronic component.
When the mounting tool is lifted by the pressure fluid supplied from the rising fluid supply means, the relationship between the change of the pressure fluid and the rising position of the mounting tool detected by the position detection means is below the mounting tool. An apparatus for mounting an electronic component, wherein the pressure of a pressure fluid with zero acting weight is detected.
上記上昇流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され他端が減圧ポンプに接続されていて、中途部に上記減圧ポンプによって減圧される上記空間部に負圧力を制御する第1の電空レギュレータが設けられた吸引管を有し、
上記下降流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され中途部に上記空間部への圧力流体の供給を制御する第2の電空レギュレータが設けられた供給管を有することを特徴とする請求項4記載の電子部品の実装装置。 The mounting head is a cylinder with an open bottom, and the mounting tool is provided in the cylinder so as to be movable in the vertical direction, and has a rod that forms a space in the cylinder.
The ascending fluid supply means has a first electropneumatic device that has one end connected to the space portion and the other end connected to a decompression pump, and controls negative pressure in the space portion that is decompressed by the decompression pump in the middle portion. Having a suction tube with a regulator,
The descending fluid supply means includes a supply pipe having one end connected to the space and a second electropneumatic regulator provided in the middle for controlling the supply of pressure fluid to the space. Item 5. The electronic component mounting apparatus according to Item 4.
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールを上昇させる圧力流体を供給し、その圧力流体の変化と上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出する工程と、
上記シリンダに上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロになる圧力流体を供給した状態で、上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を加えて上記電子部品を実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。 A mounting method in which a mounting tool is movably moved in a vertical direction on a mounting head driven in the vertical direction and the horizontal direction, and an electronic component held on the lower end of the mounting head is mounted.
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in the upward direction to the mounting head;
Detecting the rising position of the mounting tool relative to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that drives the mounting tool in a downward direction to the mounting head;
Supplying a pressure fluid that raises the mounting tool, and detecting the pressure of the pressure fluid with a weight of zero acting below the mounting tool from the relationship between the change in the pressure fluid and the rising position of the mounting tool; ,
The electronic component is mounted by applying a pressure fluid corresponding to a mounting load for mounting the electronic component to the mounting tool in a state in which the pressure fluid that acts under the mounting tool to zero is supplied to the cylinder. An electronic component mounting method comprising the steps of:
Priority Applications (1)
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- 2009-10-29 JP JP2009249124A patent/JP2011096840A/en not_active Withdrawn
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