JP2011258626A - 部品実装装置および部品実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装位置の清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】搭載ユニット２０を備えた第１ヘッド１３が部品供給ステージ３から取り出され中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを受け取っている間に、ブローユニット２２および吸引ユニット２３を備えた第２ヘッド１４を基板保持ステージ５にアクセスさせて、基板７の部品実装位置７ａに対して清浄気体を吹き付けるブロー工程を実行し、共通のヘッド移動機構１２によって同軸に移動する第１ヘッド１３、第２ヘッド１４を交互に基板保持ステージ５に対してアクセスさせるように構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、部品供給ステージから半導体チップなどの部品を取り出して基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。

半導体チップなどの部品は部品供給ステージから取り出され、リードフレームや樹脂基板などの基板に実装される。このような部品の実装の形態には、部品の搭載姿勢や部品を基板に接合する方法、さらには部品の特性によって要求される実装精度などの相違によって多様なバリエーションがある。このため部品を部品供給ステージから取り出して基板に実装する実装作業を実行する部品実装装置には、実装形態に応じて異なった機能が求められる。

例えば部品の接合形態として接着剤を用いたボンディングが採用される場合には、基板における部品実装位置の表面が清浄で基板と部品との良好な接合を妨げる異物が存在しないことが求められる。このため、このような部品を対象とする部品実装装置では、基板表面の異物を除去するための気体ブロー機能を備えたものが用いられる（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術においては、半導体ウェハを供給するウェハテーブルに対して清浄エアを吹き付けるノズル体を備え、半導体チップを取り出すときに付着した塵埃を除去するようにしている。

特開２００１−１５５３３号公報

基板における部品実装位置や部品自体に付着する異物は微細で浮遊状態にあるものが多く、ブロー動作によって一旦基板や部品から除去されても時間が経過すると再付着することが避けられない。このため、上述の先行技術のように、ウェハテーブルにある状態でブロー動作を行っても、半導体チップを取り出して基板に移送搭載するまでに異物が再付着する場合があり、良好な接合に必要とされる清浄度が確保される保証はなかった。このような時間遅れに起因する異物の再付着を防止するために、基板保持テーブルの直近にブローノズルを配置することも考えられるが、この場合には部品搭載ヘッドの基板に対するアクセスの障害となり、効率的な部品搭載動作の最適化やメンテナンス時の作業性が阻害されて生産性の低下を招くという難点がある。このように、従来の先行技術においては、部品実装位置の清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することが困難であるという課題があった。

そこで本発明は、部品実装位置の清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装装置は、部品を供給する部品供給ステージと、前記部品供給ステージから前記部品をピックアップするピックアップヘッドと、前記部品が実装される基板を保持する基板保持ステージと、前記基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置され前記部品供給ステージからピックアップされた前記部品が載置される中継ステージと、前記中継ステージに載置された前記部品を受け取って、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップして、前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記第１ヘッドと同軸上で交互に動作して、前記基板の表面もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブローノズルが装着された第２ヘッドと、前記第１ヘッドが前記部品を受け取っている間に、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップしている間に、前記第２ヘッドを前記基板保持ステージにアクセスさせ、保持された基板に清浄気体を吹き付けるブロー動作を実行させる制御部とを備えた。

本発明の部品実装方法は、部品供給ステージから部品をピックアップヘッドによってピックアップする部品ピックアップ工程と、前記部品が実装される基板を保持する基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置された中継ステージに前記部品供給ステージからピックアップされた部品を載置する部品載置工程と、前記中継ステージに載置された前記部品を第１ヘッドによって受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に位置合わせして搭載する部品搭載工程と、前記第１ヘッドと共通のヘッド移動機構によって移動し、前記第１ヘッドと同軸上で交互に動作する第２ヘッドによって、前記基板の表面もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブロー工程とを含み、前記第１ヘッドが前記部品を受け取っている間に、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップしている間に、前記第２ヘッドを前記基板保持ステージにアクセスさせ、前記ブロー工程を実行する。

本発明によれば、第１ヘッドが中継ステージから部品を受け取っている間に、もしくは部品供給ステージから部品をピックアップしている間に、ブローノズルを備えた第２ヘッドを基板保持ステージにアクセスさせて清浄気体を吹き付けるブロー工程を実行することにより、部品実装位置の清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装装置の全体斜視図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の正面図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の第２ヘッドに装着される作業ユニットの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図 本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は基板に半導体チップなどの部品をボンディングによって実装する機能を有するものである。図１において基台２上には、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５がＹ方向に配列されている。部品供給ステージ３に備えられたウェハ保持テーブル３ａには、実装対象となる部品である複数の半導体チップ６ａが配列された半導体ウェハ６が保持されている。

ユニット集合ステージ４は、直動機構（図３に示すＸ軸移動機構４０参照）によってＸ方向に往復動する移動テーブル４ａに、後述するツールストッカ１７、中継ステージ１８、部品認識カメラ１９などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。基板保持ステージ５は、基板７を保持する基板保持テーブル５ａをＸＹテーブル機構５３（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７には半導体チップ６ａが実装される。図２に示すように、基板保持ステージ５には、基板７を搬送レール５ｂに沿って移動させるための搬送駆動機構（図示省略）が付設されており、搬送駆動機構を駆動することにより、上流側から基板保持ステージ５へ基板７が搬送される。

部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５の上方には、基台２のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム１１が支持ポスト１１ａによって両端部を支持されてＹ方向に架設されている。Ｙ軸フレーム１１の前面には、以下に説明する第１ヘッド１３、第２ヘッド１４をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動するヘッド移動機構１２が組み込まれている。第１ヘッド１３には半導体チップ６ａを保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット２０が装着されている。また第２ヘッド１４には、基板７に電子部品接合用の接着剤を塗布する機能を有する塗布ユニット２１、基板７の表面に気体を吹き付ける機能を有するブローユニット２２、吹き付けられた気体を吸引する機能を有する吸引ユニット２３が装着されている。

部品供給ステージ３、中継ステージ１８および基板保持ステージ５の上方には、位置認識のために第１カメラ２４、第２カメラ２５、第３カメラ２６が配設されている。第１カメラ２４は部品供給ステージ３において取り出し対象の半導体チップ６ａを撮像する。第２カメラ２５は部品供給ステージ３から取り出されて中継ステージ１８に位置補正のために仮置きされた半導体チップ６ａを撮像する。また第３カメラ２６は、基板保持ステージ５に保持された基板７を撮像して部品実装点の位置を認識する。またユニット集合ステージ４に配設された部品認識カメラ１９は、部品供給ステージ３から取り出された半導体チップ６ａを下方から撮像する。

図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を示している。部品供給ステージ３はＸＹテーブル機構３１を備えており、ＸＹテーブル機構３１の上面に装着された水平な移動プレート３２には、複数の支持部材３３が立設されている。支持部材３３は、上面に半導体ウェハ６が装着保持されるウェハ保持テーブル３ａを支持している。半導体ウェハ６はウェハシート６ｂに複数の半導体チップ６ａを所定配列で貼着した構成となっている。ウェハシート６ｂには、個片に分割された状態の複数の半導体チップ６ａが、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で貼着保持されている。

部品供給ステージ３には、半導体ウェハ６から半導体チップ６ａをピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ２４の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ２４によって半導体ウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａの位置が検出される。ウェハ保持テーブル３ａの内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３４が配設されている。エジェクタ機構３４は、ウェハシート６ｂの下面側から半導体チップ６ａをピンで突き上げることにより、半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの剥離を促進する機能を有している。半導体チップ６ａの取り出し時にエジェクタ機構３４を昇降させてウェハシート６ｂの下面に当接させることにより、後述するピックアップヘッド１６による半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの取り出しを容易に行うことができる。

部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３１を駆動してウェハシート６ｂをＸＹ方向に水平移動させることにより、ウェハシート６ｂに貼着された複数の半導体チップ６ａのうち、取り出し対象となる所望の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。なおここでは、部品供給ステージ３として、ウェハシート６ｂに貼着されたウェハ状態の部品を供給する方式のウェハテーブルを用いる例を示したが、複数の部品を所定の平面配列で供給する部品トレイを、ウェハテーブルと交換自在に部品供給ステージ３に配置するようにしてもよい。

部品供給ステージ３の上方には、半導体チップ６ａを吸着して保持するピックアップノズル１６ａを備えたピックアップヘッド１６が配設されている。ピックアップヘッド１６はピックアップアーム１５ａによって保持されており、ピックアップアーム１５ａは、Ｙ軸フレーム１１の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構１５から、部品供給ステージ３の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構１５を駆動することにより、ピックアップアーム１５ａはＸＹＺ方向に移動するとともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する。

これによりピックアップヘッド１６は、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップして、ユニット集合ステージ４に設けられた中継ステージ１８に移送する動作を行う。また必要時には、ピックアップヘッド１６をピックアップ作業位置［Ｐ１］の上方からＸ方向に退避させることが可能となっており、さらにピックアップアーム１５ａを回転させてピックアップヘッド１６を反転させることにより、ピックアップノズル１６ａに保持した半導体チップ６ａの姿勢を表裏反転させることが可能となっている。

図３に示すように、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５は、ベースプレート５２の上面に設けられており、ベースプレート５２は基台２の上面に立設された複数の支持ポスト５１によって下方から支持されている。ベースプレート５２の上面に配置された移動プレート４１には、Ｘ軸移動機構４０を介して移動テーブル４ａがＸ方向に移動自在に設けられている。移動テーブル４ａ上には、図１に示すツールストッカ１７、中継ステージ１８および部品認識カメラ１９が集合的に配設されている。ツールストッカ１７には、搭載ユニット２０に装着される部品保持ノズル２０ａなど、部品種に応じて交換されて使用される複数の作業ツールが各部品種毎に収納される。

中継ステージ１８は、部品供給ステージ３と基板保持ステージ５との間に配置されて、ツールストッカ１７と一体的に設けられた形態となっており、中継ステージ１８には、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１６によって取り出された半導体チップ６ａが位置補正のために載置される。中継ステージ１８には中継位置［Ｐ２］が設定されており、第２カメラ２５は中継位置［Ｐ２］に対応して配置されている。Ｘ軸移動機構４０によって中継ステージ１８を移動させることにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に位置させて第２カメラ２５によって撮像することができ、これにより中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａの位置が検出される。部品認識カメラ１９は中継ステージ１８に隣接させて配置されており、同様にＸ軸移動機構４０を駆動することにより、撮像位置を部品認識位置［Ｐ３］に位置させることができる。

基板保持ステージ５は、ＸＹテーブル機構５３上に基板７を保持する基板保持テーブル５ａを設けた構成となっている。基板保持ステージ５には、半導体チップ６ａを基板保持テーブル５ａに保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ４］が設定されており、第３カメラ２６は実装作業位置［Ｐ４］に対応して配置されている。第３カメラ２６によって基板７を撮像することにより、基板７に設定された部品実装位置７ａの位置が検出される。そしてＸＹテーブル機構５３を駆動することにより、基板保持テーブル５ａは基板７とともにＸＹ方向に水平移動し、基板７に設定された任意の部品実装位置７ａを実装作業位置［Ｐ４］に位置させることができる。

次に、第１ヘッド１３、第２ヘッド１４について説明する。図３においてＹ軸フレーム１１に設けられたヘッド移動機構１２の前面には、第１ヘッド１３および第２ヘッド１４をＹ方向にガイドするための２条のガイドレール１２ａが設けられており、これらのガイドレール１２ａの間には以下に説明する第１ヘッド１３および第２ヘッド１４をＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子１２ｂが配設されている。ガイドレール１２ａには図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダは垂直な移動プレート１３ａ、１４ａの背面に固着されている。

移動プレート１３ａ、１４ａの背面には、固定子１２ｂに対向してリニアモータを構成する可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、第１ヘッド１３および第２ヘッド１４はガイドレール１２ａによってガイドされて、同軸上でそれぞれＹ方向に移動する。移動プレート１３ａ、１４ａの前面には、それぞれ昇降機構１３ｂ、１４ｂが配設されており、昇降機構１３ｂ、１４ｂの前面には昇降プレート１３ｃ、１４ｃが垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構１３ｂ、１４ｂを駆動することにより、昇降プレート１３ｃ、１４ｃはそれぞれ昇降する。第１ヘッド１３の昇降プレート１３ｃには、下部に部品保持ノズル２０ａを備えた搭載ユニット２０が着脱自在に装着されている。搭載ユニット２０は部品保持ノズル２０ａによって実装対象の部品である半導体チップ６ａを保持する機能を有しており、部品供給ステージ３から供給された半導体チップ６ａを、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する。

第２ヘッド１４の昇降プレート１４ｃには、図４に示すように、２基の塗布ユニット２１を挟んだ両側に、ブローユニット２２、吸引ユニット２３が着脱自在に装着されている。塗布ユニット２１は、部品接着用の接着剤を収納したシリンジ２１ａおよび接着剤を吐出する塗布ノズル２１ｂを備えており、塗布ノズル２１ｂから吐出した接着剤を基板７の部品実装位置７ａに塗布する（図８参照）。ブローユニット２２は、下方斜め方向に噴射方向が設定されたブローノズル２２ａを備えており、ブローユニット２２を駆動することによりブローノズル２２ａからはオイルミストや水分が除去されたドライエアーなどの清浄気体が噴出される。吸引ユニット２３は、下方斜め方向に開口した吸引ノズル２３ａを備えており、吸引ユニット２３を駆動することにより、吸引ノズル２３ａの開口部近傍の気体が吸引される。

部品実装動作に際しては、塗布ユニット２１による樹脂塗布に先立って、基板７の表面に設定された部品実装位置７ａ（もしくはスタック実装における実装済みの部品の上面の部品実装位置）に対して、清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブロー動作が実行される。そしてブローノズル２２ａから部品実装位置７ａに対して吹き付けられ、基板表面に塵埃を含む空気は、吸引ユニット２３の吸引ノズル２３ａによって吸引される。これにより、ブローユニット２２によってブローされた気体が塵埃とともに周囲に飛散して汚染が拡散するのを防止する。

すなわち本実施の形態において、第２ヘッド１４には、基板７の表面もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブローノズル２２ａが装着された形態となっている。そして基板保持ステージ５に保持された基板７を対象とする部品搭載作業においては、搭載ユニット２０による部品搭載動作のための第１ヘッド１３の基板保持ステージ５へのアクセスと、塗布ユニット２１による樹脂塗布動作、ブローユニット２２、吸引ユニット２３によるブロー動作のための第２ヘッド１４の基板保持ステージ５へのアクセスは、ヘッド移動機構１２によるＹ方向への同軸上の移動により、交互に実行される。

次に、図５を参照して制御系の構成を説明する。図５において、制御部６０は、機構駆動部６１を介して以下の機構部を制御する。これにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出し、さらに取り出した半導体チップ６ａを基板保持ステージ５に保持された基板７に実装するための各動作が実行される。まず、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４、基板保持ステージ５を制御することにより、部品供給ステージ３におけるＸＹテーブル機構３１やエジェクタ機構３４による部品供給動作が制御され、またユニット集合ステージ４におけるＸ軸移動機構４０の動作が制御され、さらに基板保持ステージ５におけるＸＹテーブル機構５３の動作が制御される。

次いで、ヘッド移動機構１２、第１ヘッド１３、第２ヘッド１４、ピックアップヘッド移動機構１５を制御することにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出すピックアップ動作や、取り出された半導体チップ６ａを基板７に移送搭載してボンディングする実装動作が実行される。すなわちピックアップヘッド移動機構１５を制御することによりピックアップ動作が実行され、また搭載ユニット２０が装着された第１ヘッド１３をヘッド移動機構１２と併せて制御することにより、半導体チップ６ａを基板７に移送搭載する搭載動作が実行される。

また塗布ユニット２１、ブローユニット２２、吸引ユニット２３が装着された第２ヘッド１４をヘッド移動機構１２と併せて制御することにより、部品接着用のペーストを塗布ノズル２１ｂから吐出して基板に供給するペースト塗布機能、基板保持ステージ５に保持された基板７にブローユニット２２によって清浄気体を吹き付けるブロー動作機能およびブローユニット２２によって吹き付けられた清浄空気を吸引する気体吸引機能が実行される。

この構成においては、ブローユニット２２、吸引ユニット２３は基板保持ステージ５に対してアクセス自在となっていることから、ブローユニット２２、吸引ユニット２３を基板保持ステージ５の近傍に固定配置する従来構成と比較して、以下のような利点がある。すなわち、基板保持ステージ５の直近にブローノズルを配置した場合には、搭載ユニット２０の基板７に対するアクセスの障害となりやすく、効率的な部品搭載動作の最適化やメンテナンス時の作業性が阻害されるという難点があるが、本実施の形態に示す構成を採用することにより、以下に説明するように、このような課題が解決され、部品実装位置７ａの清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することが可能となっている。

すなわち本実施の形態に示す部品実装装置１においては、制御部６０が上述各部を制御することにより、第１ヘッド１３が半導体チップ６ａを中継ステージ１８から受け取っている間に、もしくは部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップしている間に、第２ヘッド１４を基板保持ステージ５にアクセスさせ、保持された基板７に清浄気体を吹き付けるブロー動作を実行させるようにしている。換言すれば、第２ヘッド１４は、部品実装位置７ａに部品接合用の接着剤２７を供給するためのヘッドを兼ねた構成となっている。なお接着剤の供給形態としては、塗布ノズル２１ｂによる塗布以外のも、転写ピンに付着させた接着剤を転写によって部品実装位置に供給するようにしてもよい。そして制御部６０は、ブローユニット２２によるブロー動作を実行させた後に塗布ユニット２１による接着剤２７の供給を行わせるように各部を制御する。これにより、清浄気体による部品実装位置の清掃動作、清掃後の樹脂塗布動作、樹脂塗布後の部品搭載動作を、余分なタイムラグを生じることなく効率よく行うことが可能となっている。さらに清浄気体のブローによる清掃効果が損なわれないタイミングにおいて、後続の接着剤塗布動作、部品搭載動作が実行されることから、部品実装位置の清浄度が確実に確保される。

また上述の各種動作制御に際しては、制御部６０が認識処理部６２を制御することにより、以下の各カメラによる撮像結果の認識処理が行われる。第１カメラ２４による撮像結果を認識処理することにより、部品供給ステージ３に保持された半導体ウェハ６における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構３１を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置合わせすることができる。また第２カメラ２５による撮像結果を認識処理することにより、中継ステージ１８に載置された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０が第１ヘッド１３およびＸ軸移動機構４０を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａに対して部品保持ノズル２０ａを正しく位置合わせすることができる。

さらに第３カメラ２６による撮像結果を認識処理することにより、基板保持テーブル５ａに保持された状態における基板７の部品実装位置７ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装位置７ａを実装作業位置［Ｐ４］に対して位置合わせして、部品保持ノズル２０ａに保持された半導体チップ６ａを部品実装位置７ａに正しく搭載することができる。そして部品認識カメラ１９による撮像結果を認識処理することにより、部品保持ノズル２０ａに保持された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、搭載ユニット２０による搭載動作においては、この検出結果を加味して搭載時の位置補正が行われる。

この部品実装装置１は上記のように構成されており、以下部品実装装置１による部品実装作業について、図６〜図９を参照して説明する。まず、図６を参照して、部品供給ステージ３から取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、位置補正のために中継ステージ１８を経由して基板保持ステージ５へ移送して実装するプリセンタ実装形態の作業動作例の概要を説明する。この作業動作は、対象となる半導体チップ６ａが高い位置精度の実装を必要とする部品種である場合に選択されるものであり、第２ヘッド１４には基板７への部品実装用のペーストの供給を描画塗布によって行うために、塗布ユニット２１およびブローユニット２２、吸引ユニット２３が装着される。

なお本実施の形態に示す部品実装装置１においては、プリセンタ実装形態以外にも、部品供給ステージ３から第１ヘッド１３の搭載ユニット２０によって取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、中継ステージ１８を経由せずに基板保持ステージ５へ直接移送して搭載するダイレクト実装形態を採用することも可能であり、この場合においても本発明を適用することができる。

部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面には、エジェクタ機構３４が当接して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル機構５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。

部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２４によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル機構３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めし、次いでピックアップヘッド１６によってこの半導体チップ６ａを部品供給ステージ３からピックアップする（ピックアップ工程）。次いで、基板保持ステージ５と部品供給ステージ３との間に配置された中継ステージ１８に、部品供給ステージ３からピックアップされた半導体チップ６ａを載置する（矢印ａ）（部品載置工程）。

そしてピックアップヘッド１６が退去した後の中継ステージ１８においては、半導体チップ６ａを第２カメラ２５によって撮像することにより、載置された半導体チップ６ａを認識して位置ずれを検出する。そしてこの認識結果に基づいてＸ軸移動機構４０を制御することにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に正しく位置決めする。なおここでは、Ｘ軸移動機構４０によってＸ方向のみの位置補正が行われ、Ｙ方向の位置補正は搭載ユニット２０によって半導体チップ６ａを保持する際に行われる。

また実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２６によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装位置７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装位置７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。次いで基板保持ステージ５においては第２ヘッド１４を、ブロー動作による清掃および接着剤塗布のために基板７上に移動させる（矢印ｂ）。すなわちここでは、第１ヘッド１３と共通のヘッド移動機構１２によって移動し、第１ヘッド１３と同軸上で交互に動作する第２ヘッド１４によって、基板７の表面の部品実装位置７ａ（もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置）に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去する（ブロー工程）。次いで、塵埃除去後の部品実装位置７ａに、塗布ユニット２１によって接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。

そしてこの動作が完了した後に、中継ステージ１８から半導体チップ６ａを搭載ユニット２０によって保持した第１ヘッド１３は実装作業位置［Ｐ４］へ移動し（矢印ｃ）、保持した半導体チップ６ａを接着剤塗布後の基板７に搭載する。すなわち、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを第１ヘッド１３によって受け取って、基板保持ステージ５に保持された基板７に位置合わせして搭載する（部品搭載工程）。

第１ヘッド１３、第２ヘッド１４の移動を伴う上述のブロー工程、接着剤塗布工程、部品搭載工程における作業動作の詳細について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、第１ヘッド１３を中継ステージ１８に移動させて（矢印ｅ）、載置された半導体チップ６ａに対して搭載ユニット２０を下降させ、部品保持ノズル２０ａによって半導体チップ６ａを保持した状態を示している。このとき、第２ヘッド１４は基板保持テーブル５ａに保持された基板７の上方に移動し、まずブローユニット２２による清浄気体のブロー動作を行う。

すなわち、ブローユニット２２からドライエアなどの清浄気体を噴出させて基板７の部品実装位置７ａに吹き付け、塵埃など半導体チップ６ａの清浄な接合の妨げとなる異物を除去する。これとともに、吸引ユニット２３を作動させて、吸引ノズル２３ａから空気を吸引することにより、塵埃の飛散による周囲の汚染を防止する。すなわち、本実施の形態に示す部品実装方法においては、第１ヘッド１３が半導体チップ６ａを中継ステージ１８から受け取っている間に、第２ヘッド１４を基板保持ステージ５にアクセスさせ、上述のブロー工程を実行するようにしている。なお、前述のダイレクト実装形態を採用する場合には、第１ヘッド１３が直接部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップしている間に、上述のブロー工程を実行する。

ブロー工程が完了したならば、接着剤塗布工程が実行される。すなわち図８に示すように、第２ヘッド１４において塗布ユニット２１を下降させて（矢印ｈ）、塗布ノズル２１ｂから接着剤２７を吐出して部品実装位置７ａに所定形状で描画塗布する。そしてこの後、塗布ユニット２０を基板７から退避させて、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２６によって基板７を撮像することにより、基板７におけるペーストの塗布状態の良否を判定するための検査が行われる。なおこの塗布状態の検査は必須ではなく省略してもよい。このとき、半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット２０は部品認識位置［Ｐ３］にあり、部品保持ノズル２０ａに保持された状態の半導体チップ６ａが部品認識カメラ１９によって撮像され、位置が認識される。この部品認識カメラ１９による位置認識も必須ではなく、必要に応じてのみ実行すればよい。

この後、図９に示すように、第２ヘッド１４を基板保持テーブル５ａの上方から退避させ（矢印ｉ）、次いで第１ヘッド１３を実装作業位置［Ｐ４］へ移動させて（矢印ｊ）、部品保持ノズル２０ａに保持した半導体チップ６ａを部品実装位置７ａに位置合わせして搭載ユニット２０を下降させ（矢印ｋ）、半導体チップ６ａを部品実装位置７ａに搭載する。

上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置および部品実装方法は、半導体チップ６ａを受け取って基板７に搭載する搭載ユニット２０を備えた第１ヘッド１３が中継ステージ１８から半導体チップ６ａを受け取っている間に、もしくは部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップしている間に、ブローユニット２２を備えた第２ヘッド１４を基板保持ステージ５にアクセスさせて清浄気体を吹き付けるブロー工程を実行するように構成したものである。したがって、ブロー工程によって塵埃などの異物を除去した直後に樹脂塗布および部品搭載が行われることとなり、部品実装位置の清浄度を確実に確保することができる。さらに、共通のヘッド移動機構によって同軸に移動する第１ヘッド１３第２ヘッド１４に交互動作を行わせる構成を採用することにより、機構の簡便化、実装動作効率や保守作業性の向上が実現され、生産性の低下を防止することができる。

本発明の部品実装装置および部品実装方法は、部品実装位置の清浄度を確保しつつ、生産性の低下を防止することができるという効果を有し、部品供給ステージから半導体チップなどの部品を取り出して基板に実装する分野において有用である。

１ 部品実装装置
３ 部品供給ステージ
４ ユニット集合ステージ
４ａ 移動テーブル
５ 基板保持ステージ
５ａ 基板保持テーブル
６ 半導体ウェハ
６ａ 半導体チップ
７ 基板
７ａ 部品実装位置
１１ Ｙ軸フレーム
１２ ヘッド移動機構
１３ 第１ヘッド
１４ 第２ヘッド
１５ ピックアップヘッド移動機構
１６ ピックアップヘッド
１８ 中継ステージ
１９ 部品認識カメラ
２０ 搭載ユニット
２０ａ 部品保持ノズル
２１ 塗布ユニット
２２ ブローユニット
２３ 吸引ユニット
２４ 第１カメラ
２５ 第２カメラ
２６ 第３カメラ
３１ ＸＹテーブル機構
４０ Ｘ軸移動機構
５３ ＸＹテーブル機構
［Ｐ１］ ピックアップ作業位置
［Ｐ２］ 中継位置
［Ｐ３］ 部品認識位置
［Ｐ４］ 実装作業位置

Claims (4)

1. 部品を供給する部品供給ステージと、前記部品供給ステージから前記部品をピックアップするピックアップヘッドと、前記部品が実装される基板を保持する基板保持ステージと、前記基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置され前記部品供給ステージからピックアップされた前記部品が載置される中継ステージと、
   前記中継ステージに載置された前記部品を受け取って、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップして、前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、
   前記第１ヘッドと同軸上で交互に動作して、前記基板の表面もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブローノズルが装着された第２ヘッドと、
   前記第１ヘッドが前記部品を受け取っている間に、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップしている間に、前記第２ヘッドを前記基板保持ステージにアクセスさせ、保持された基板に清浄気体を吹き付けるブロー動作を実行させる制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記第２ヘッドは、前記部品実装位置に部品接合用の接着剤を転写または塗布により供給するためのヘッドを兼ね、前記制御部は、前記ブロー動作を実行させた後に接着剤の供給を行わせることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 部品供給ステージから部品をピックアップヘッドによってピックアップする部品ピックアップ工程と、
   前記部品が実装される基板を保持する基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置された中継ステージに前記部品供給ステージからピックアップされた部品を載置する部品載置工程と、
   前記中継ステージに載置された前記部品を第１ヘッドによって受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に位置合わせして搭載する部品搭載工程と、
   前記第１ヘッドと共通のヘッド移動機構によって移動し、前記第１ヘッドと同軸上で交互に動作する第２ヘッドによって、前記基板の表面もしくは実装済みの部品の上面の部品実装位置に対して清浄気体を吹き付けて塵埃を除去するブロー工程とを含み、
   前記第１ヘッドが前記部品を受け取っている間に、もしくは前記部品供給ステージから前記部品をピックアップしている間に、前記第２ヘッドを前記基板保持ステージにアクセスさせ、前記ブロー工程を実行することを特徴とする電子部品実装方法。
4. 前記第２ヘッドは、前記部品実装位置に部品接合用の接着剤を転写または塗布により供給するためのヘッドを兼ね、前記ブロー工程を終了した後に接着剤を供給することを特徴とする請求項３記載の電子部品実装方法。

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