JP2014220313A - 吸着ツール及び部品実装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線された特定部分を表面に有する電子部品にダメージを与えたり変形等させたりすることなくその電子部品を安全に吸着することができる吸着ツール及び部品実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】部品実装装置１が備える部品移動用のヘッド部（反転ヘッド１６及び装着ヘッド１７）に取付けられ、配線された特定部分であるダイヤフラム３Ｄを表面に有する電子部品３を吸着対象として吸着する吸着ツール３０において、電子部品３と接触する接触部分３３に開口して設けられた吸引開口３４、接触部分３３を電子部品３に接触させた状態でダイヤフラム３Ｄと上下に対向する位置に設けられた凹部３５及び接触部分３３を電子部品３に接触させた状態で凹部３５を吸着ツール３０の外部と連通させる連通路３６を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、部品実装装置が備える部品移動用のヘッド部に取付けられ、配線された特定部分を表面に有する電子部品を吸着対象として吸着する吸着ツール及びこの吸着ツールを備えた部品実装装置に関するものである。

電子部品を吸着して基板に装着する部品実装装置としては、例えば、部品移動用の第１のヘッド部により電子部品を吸着して上下反転し、その上下反転した電子部品を部品移動用の第２のヘッド部によって受け取って基板に装着するものが知られている（例えば、特許文献１）。このような部品実装装置において、各ヘッド部は、吸引開口を有した吸着ツールを電子部品に接触させて吸引することでその電子部品を吸着するようになっている。

特開２００９−１３５３６４号公報

しかしながら、吸着ツールが吸着対象とする電子部品が、配線された特定部分を表面に有するもの（例えばダイヤフラムを有する小型マイクロフォン部品）である場合には、吸着ツールとの接触によって特定部分にダメージを与えてしまうだけでなく、吸引によって特定部分を変形・破損させてしまうおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、配線された特定部分を表面に有する電子部品にダメージを与えたり変形等させたりすることなくその電子部品を安全に吸着することができる吸着ツール及び部品実装装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の吸着ツールは、部品実装装置が備える部品移動用のヘッド部に取付けられ、配線された特定部分を表面に有する電子部品を吸着対象として吸着する吸着ツールであって、前記電子部品と接触する接触部分に開口して設けられた吸引開口と、前記接触部分を前記電子部品に接触させた状態で前記特定部分と上下に対向する位置に設けられた凹部と、前記接触部分を前記電子部品に接触させた状態で前記凹部を前記吸着ツールの外部と連通させる連通路とを備えた。

請求項２に記載の吸着ツールは、請求項１に記載の吸着ツールであって、前記電子部品は前記特定部分をダイヤフラムとするマイクロフォン部品から成る。

請求項３に記載の部品実装装置は、請求項１又は２に記載の吸着ツールを取付けた部品移動用のヘッド部により電子部品を吸着して基板に装着する。

本発明では、吸着ツールに電子部品の配線された特定部分との接触を避け得る凹部が設けられているため、特定部分にダメージを与えることなく電子部品を吸着できる。また、吸着ツールの吸引開口に与えた吸引圧が吸着状態にある電子部品と吸着ツールとの間からリークして凹部内に作用することがあっても、凹部は連通路によって吸着ツールの外部と連通しているため、特定部分に大きな吸引圧が作用することはなく、特定部分が変形・破損したりすることはない。このため本発明によれば、配線された特定部分を有する電子部品にダメージを与えたり変形等させたりすることなくその電子部品を安全に吸着することができる。

本発明の一実施の形態における部品実装装置の概略構成図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装装置が備える反転ヘッドの斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における反転ヘッドを電子部品とともに示す側断面図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における反転ヘッドの吸着ツールを電子部品とともに示す斜視図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における装着ヘッドを電子部品とともに示す断面図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装装置の反転ヘッドと装着ヘッドとの間で電子部品の受渡し過程を説明する図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示す部品実装装置１は、基板２にマイクロフォン部品から成る電子部品３を装着する装置であり、基台１０上に、基板２を保持する基板保持ステージ１１、基板保持ステージ１１に保持された基板２に接着剤等のペースト（図示せず）を塗布するペースト塗布シリンジ１２、半導体ウェハ３Ｗを保持するウェハ保持部１３、ウェハ保持部１３を水平面内で移動させるウェハ保持部移動機構１４、ウェハ保持部１３が保持する半導体ウェハ３Ｗが分割されて成る個々の電子部品３を下方から押上げる押上げピン１５、押上げピン１５が押し上げた電子部品３をピックアップして上下反転させる第１の部品移動用のヘッド部としての反転ヘッド１６及び反転ヘッド１６が上下反転させた電子部品３を受け取って基板２上のペースト塗布シリンジ１２がペーストを塗布した箇所に装着する第２の部品移動用のヘッド部としての装着ヘッド１７を備えている。

図１において、基板保持ステージ１１はステージ移動機構２１によって水平面内で移動され、押上げピン１５はピン駆動部２２によって上下方向に駆動される。ペースト塗布シリンジ１２はシリンジ移動機構２３ａの作動によって移動し、ペースト吐出機構２３ｂの作動によってペーストの吐出を行う。反転ヘッド１６は反転ヘッド移動機構２４ａの作動によって移動（水平軸Ｊ回りの回転も含む）され、反転ヘッド吸着機構２４ｂの作動によって吸着動作を行う。装着ヘッド１７は装着ヘッド移動機構２５ａの作動によって移動し、装着ヘッド吸着機構２５ｂの作動によって吸着動作を行う。上記ステージ移動機構２１、ピン駆動部２２、シリンジ移動機構２３ａ、ペースト吐出機構２３ｂ、反転ヘッド移動機構２４ａ、反転ヘッド吸着機構２４ｂ、装着ヘッド移動機構２５ａ及び装着ヘッド吸着機構２５ｂの作動制御は部品実装装置１が備える制御装置２８によってなされる。

図１及び図２（ａ），（ｂ）において、反転ヘッド１６は下方に延出したツール保持部１６Ｎの下端に吸着ツール３０が取付けられており、反転ヘッド１６は吸着ツール３０を介して電子部品３を吸着する。電子部品３は、本実施の形態では、図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）に示すように矩形平板形状の本体部３ａの中央部に配線された特定部分としてのダイヤフラム３Ｄを有するとともに四隅の部分にバンプ３Ｂを有しており、半導体ウェハ３Ｗにおいて、４つのバンプ３Ｂを上方に向けた姿勢で供給される。

図３（ａ），（ｂ）において、反転ヘッド１６はツール保持部１６Ｎの内部に設けられて部品実装装置１が備えるツール吸着機構１Ａから吸引圧（真空圧）が供給されるツール吸着用管路１６ａと、部品実装装置１が備える部品吸着機構１Ｂから吸引圧が供給される部品吸着用管路１６ｂを備えている。吸着ツール３０は吸着対象とする電子部品３と同程度の外形を有しており、その上面３１を反転ヘッド１６のツール保持部１６Ｎの下面１６Ｓに接触させた状態でツール吸着用管路１６ａ内に吸引圧が供給されることで、反転ヘッド１６に吸着取付けされる。

図３（ａ），（ｂ）及び図４（ａ），（ｂ）において、吸着ツール３０の内部にはツール内管路３２が設けられている。ツール内管路３２は吸着ツール３０が反転ヘッド１６に取付けられた状態で部品吸着用管路１６ｂと連通する水平な水平管路３２ａと水平管路３２ａから下方に延びた垂直管路３２ｂから成る。垂直管路３２ｂは、吸着ツール３０の上記四隅の部分を含んで電子部品３の上面と接触する部分（以下、接触部分３３と称する）に開口する吸引開口３４を有する（図２（ｂ）も参照）。吸着ツール３０が反転ヘッド１６に取付けられた状態で部品吸着用管路１６ｂ内に吸引圧が供給されると、吸引開口３４に電子部品３を吸引する部品吸引力が発生する。

また、吸着ツール３０には、下面の中央部に開口する凹部３５が設けられている。凹部３５は、吸着ツール３０の接触部分３３を電子部品３に接触させた状態で電子部品３のダイヤフラム３Ｄと上下に対向する位置に設けられており、凹部３５からは吸着ツール３０の外部に繋がる溝状の連通路３６が延びている（図２（ａ），（ｂ）も参照）。連通路３６は、吸着ツール３０の接触部分３３と電子部品３とが接触した状態において、凹部３５を吸着ツール３０の外部と連通させる機能を有する。

図１において、装着ヘッド１７は下方に延出したツール保持部１７Ｎの下端に前述の吸着ツール３０が取付けられており、装着ヘッド１７は吸着ツール３０を介して電子部品３を吸着する。

図５（ａ），（ｂ）において、装着ヘッド１７はツール保持部１７Ｎの内部に設けられて前述のツール吸着機構１Ａから吸引圧が供給されるツール吸着用管路１７ａと、前述の部品吸着機構１Ｂから吸引圧が供給される部品吸着用管路１７ｂを備えている。吸着ツール３０はその上面３１を装着ヘッド１７のツール保持部１７Ｎの下面１７Ｓに接触させた状態でツール吸着用管路１７ａ内に吸引圧が供給されることで、装着ヘッド１７に取付けられる。図５（ａ），（ｂ）において、吸着ツール３０の水平管路３２ａは吸着ツール３０が装着ヘッド１７に取付けられた状態で部品吸着用管路１７ｂと連通しており、吸着ツール３０が装着ヘッド１７に取付けられた状態で部品吸着用管路１７ｂ内に吸引圧が供給されると、吸引開口３４に電子部品３を吸引する部品吸引力が発生する。

このような構成の部品実装装置１によって基板２に電子部品３を装着するには、制御装置２８は、先ず、ステージ移動機構２１を作動させて基板保持ステージ１１に保持した基板２を所定の作業位置に位置させ、シリンジ移動機構２３ａ及びペースト吐出機構２３ｂの作動制御を行って、ペースト塗布シリンジ１２により基板２上の目標装着位置Ｐ１（図１）にペーストを塗布する。そして、吸着ツール３０を下方に向けた反転ヘッド１６を所定の押上げピン１５の直上位置（ピックアップ位置Ｐ２）の上方に位置させ、これから基板２に装着しようとする電子部品３（すなわち吸着対象とする電子部品３）がピックアップ位置Ｐ２に位置するようにウェハ保持部移動機構１４によってウェハ保持部１３を移動させるとともに、反転ヘッド１６を移動させて、反転ヘッド１６の吸着ツール３０の４つの吸引開口３４が吸着対象とする電子部品３の４つのバンプ３Ｂと上下に対向する（図２（ａ））。制御装置２８は、反転ヘッド１６の吸着ツール３０の４つの吸引開口３４が吸着対象とする電子部品３の４つのバンプ３Ｂと上下に対向したら、ピン駆動部２２を作動させて、押上げピン１５でピックアップ位置Ｐ２に位置した電子部品３を押上げつつ、反転ヘッド移動機構２４ａ及び反転ヘッド吸着機構２４ｂを作動させて、反転ヘッド１６に電子部品３を吸着させる（図３（ｂ））。

これにより電子部品３は、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、４つのバンプ３Ｂが吸着ツール３０の４つの吸引開口３４内に収まった状態で、４つの吸引開口３４に供給される吸引圧（真空圧）によって吸引され、電子部品３の全体が吸着ツール３０に吸着される。この状態では電子部品３のダイヤフラム３Ｄと上下に対向する位置に吸着ツール３０の凹部３５が設けられているためにダイヤフラム３Ｄは吸着ツール３０と接触せず、ダメージを受けない。また、吸着ツール３０の吸引開口３４に与えた吸引圧が吸着状態にある電子部品３と吸着ツール３０との間からリークして凹部３５内に作用することもあり得るが、凹部３５は連通路３６によって吸着ツール３０の外部と連通しているため、ダイヤフラム３Ｄに大きな吸引圧が作用することはなく、ダイヤフラム３Ｄが変形或いは破損したりすることはない。

制御装置２８は、反転ヘッド１６によって電子部品３を吸着したら、反転ヘッド移動機構２４ａを作動させて反転ヘッド１６を基板保持ステージ１１の側に移動させるとともに、反転ヘッド１６を水平軸Ｊ回りに１８０度回転させて、吸着ツール３０が上方を向くようにする。これにより反転ヘッド１６に吸着された電子部品３は上下反転される。そして、その反転させた電子部品３が所定の受渡し位置Ｐ３（図１）に位置するように反転ヘッド１６を移動させる一方、装着ヘッド移動機構２５ａを作動させて、装着ヘッド１７を受渡し位置Ｐ３の上方に位置させる（図６（ａ））。

制御装置２８は、電子部品３を受渡し位置Ｐ３に位置させるとともに、受渡し位置Ｐ３の上方に装着ヘッド１７を位置させたら、装着ヘッド移動機構２５ａと装着ヘッド吸着機構２５ｂを作動させ、装着ヘッド１７のツール保持部１７Ｎを下降させて（図６（ｂ）中に示す矢印Ａ１）、吸着ツール３０を上下反転させた電子部品３に接触させる（図６（ｂ））。そして、反転ヘッド１６による電子部品３の吸着を解除させたうえで装着ヘッド１７に電子部品３を吸着させ、装着ヘッド１７のツール保持部１７Ｎを上昇させる（図６（ｃ）中に示す矢印Ａ２）。これにより電子部品３が反転ヘッド１６から装着ヘッド１７に受け渡された状態となる（図６（ｃ））。

上記のように電子部品３が装着ヘッド１７に吸着された状態では、電子部品３は４つのバンプ３Ｂと反対側に位置する本体部３ａ上の四隅の部分（上下反転された電子部品３の本体部３ａの上面の四隅の部分）が、４つの吸引開口３４に供給される吸引圧（真空圧）によって吸引されている。この状態では電子部品３のダイヤフラム３Ｄと上下に対向する位置に吸着ツール３０の凹部３５が設けられているためにダイヤフラム３Ｄは吸着ツール３０と接触せず、ダメージを受けない。また、この場合も、吸着ツール３０の吸引開口３４に与えた吸引圧が吸着状態にある電子部品３と吸着ツール３０との間からリークして凹部３５内に作用することもあり得るが、凹部３５は連通路３６によって吸着ツール３０の外部と連通しているため、ダイヤフラム３Ｄに大きな吸引圧が作用することはなく、ダイヤフラム３Ｄが変形或いは破損したりすることはない。

制御装置２８は、電子部品３を装着ヘッド１７に受け渡したら、装着ヘッド１７を目標装着位置Ｐ１の上方に移動させ、装着ヘッド１７のツール保持部１７Ｎを下降させて、電子部品３を基板２上の目標装着位置Ｐ１に装着する。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装装置１では、吸着ツール３０に電子部品３の配線された特定部分（上述の例ではダイヤフラム３Ｄ）との接触を避け得る凹部３５が設けられているため、特定部分にダメージを与えることなく電子部品３を吸着できる。また、吸着ツール３０の吸引開口３４に与えた吸引圧が吸着状態にある電子部品３と吸着ツール３０との間からリークして凹部３５内に作用することがあっても、凹部３５は連通路３６によって吸着ツール３０の外部と連通しているため、特定部分に大きな吸引圧が作用することはなく、特定部分が変形・破損したりすることはない。このため本実施の形態における部品実装装置１によれば、配線された特定部分を有する電子部品３にダメージを与えたり変形等させたりすることなくその電子部品３を安全に吸着することができる。なお、上述の実施の形態では、吸着ツール３０による吸着対象の電子部品３が特定部分をダイヤフラム３Ｄとするマイクロフォン部品から成るものであったが、これは一例であり、電子部品３は特定部分がスイッチ部分等から成るもの等であってもよい。

また、上述の実施の形態において示した吸着ツール３０は、その外径が吸着対象となっている電子部品３の外形と同程度になっており、電子部品３との接触面が大きく、電子部品３を安定的に吸着保持できる。更には、このように電子部品３との接触面を大きくできることから、本実施の形態に示した吸着ツール３０は、電子部品３との接触面が大きいほど超音波の振動が伝わり易くなって良好な電子部品３の装着を行うことができる超音波ボンディング装置等において使用される場合に大きな効果を発揮する。上述の部品実装装置１が超音波ボンディング装置である場合、超音波振動子から装着ヘッド１７に取付けられた吸着ツール３０に超音波振動を伝達させて電子部品３を基板２に装着する構成のものとなる。

配線された特定部分を表面に有する電子部品にダメージを与えたり変形等させたりすることなくその電子部品を安全に吸着することができる吸着ツール及び部品実装装置を提供する。

１ 部品実装装置
２ 基板
３ 電子部品
３Ｄ ダイヤフラム（特定部分）
１６ 反転ヘッド（ヘッド部）
１７ 装着ヘッド（ヘッド部）
３０ 吸着ツール
３３ 接触部分
３４ 吸引開口
３５ 凹部
３６ 連通路

Claims (3)

1. 部品実装装置が備える部品移動用のヘッド部に取付けられ、配線された特定部分を表面に有する電子部品を吸着対象として吸着する吸着ツールであって、
   前記電子部品と接触する接触部分に開口して設けられた吸引開口と、
   前記接触部分を前記電子部品に接触させた状態で前記特定部分と上下に対向する位置に設けられた凹部と、
   前記接触部分を前記電子部品に接触させた状態で前記凹部を前記吸着ツールの外部と連通させる連通路とを備えたことを特徴とする吸着ツール。
2. 前記電子部品は前記特定部分をダイヤフラムとするマイクロフォン部品から成ることを特徴とする請求項１に記載の吸着ツール。
3. 請求項１又は２に記載の吸着ツールを取付けた部品移動用のヘッド部により電子部品を吸着して基板に装着することを特徴とする部品実装装置。

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