JP2022036802A - Mounting head - Google Patents

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Yoichiro Sugimoto
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Abstract

To make it possible to selectively supply positive pressure and negative pressure to a suction tool without hindering a rotation operation of the suction tool and a copying operation of a copying mechanism in a mounting head including the suction tool for vacuum sucking a semiconductor chip and a copying mechanism for making a suction face (lower face) of the suction tool to be in parallel to a substrate face.SOLUTION: In a mounting head 1, a spindle 30 is attached to a vertically movable head body 10 so that the spindle can rotate around a Z axis, and a suction tool 60 for vacuum sucking a semiconductor chip is attached to a lower end of the spindle 30 via a copying mechanism 50. The mounting head includes: a housing 80 for retaining the copying mechanism 50 in a state that the copying mechanism is rotatable around the Z axis; and a whirl-stop mechanism interposed between the housing 80 and the head body 10 for restricting rotation of the housing 80 around the Z axis with respect to the head body 10. The housing is provided with an air supply/exhaust port for supplying positive pressure or negative pressure, and the air supply/exhaust port communicates to the suction tool 60 through an air channel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体チップを基板に実装する実装装置の実装ヘッドに関する。
なお、本明細書において「半導体チップ」とは、ダイシングされた半導体素子、パッケージ化された電子部品等を総称するものである。また、本明細書において「基板」とは、ダイシングされた半導体素子をボンディングする支持体、パッケージ化された電子部品を搭載するプリント基板等を総称するものである。 The present invention relates to a mounting head of a mounting device for mounting a semiconductor chip on a substrate.
In addition, in this specification, a "semiconductor chip" is a generic term for a diced semiconductor element, a packaged electronic component, and the like. Further, in the present specification, the "board" is a general term for a support for bonding a diced semiconductor element, a printed circuit board on which a packaged electronic component is mounted, and the like.

従来一般的に実装装置の実装ヘッドは、上下方向に移動可能なヘッド本体に、スピンドルがその上下方向軸であるＺ軸周りに回転可能に取り付けられ、このスピンドルの下端部に半導体チップを真空吸着するためのコレットやノズルなどの吸着具が取り付けられる構成となっている。このような実装ヘッドにおいて高品質の実装を実現するには、半導体チップを真空吸着する吸着具の吸着面（下面）と基板面とを常に平行に保つ必要がある。そこで、吸着具の吸着面（下面）と基板面とが平行でない場合に、吸着具の吸着面（下面）を基板面と平行にするために、例えば特許文献１～３に開示されているような倣い機構を、スピンドルと吸着具との間に介在させることが考えられる。 Conventionally, in general, the mounting head of a mounting device has a spindle rotatably attached to a head body that can move in the vertical direction around the Z axis, which is the vertical axis thereof, and a semiconductor chip is vacuum-sucked to the lower end of the spindle. It is configured so that a suction tool such as a collet or a nozzle can be attached. In order to realize high-quality mounting in such a mounting head, it is necessary to keep the suction surface (lower surface) of the suction tool that vacuum sucks the semiconductor chip and the substrate surface always parallel. Therefore, in order to make the suction surface (lower surface) of the suction tool parallel to the substrate surface when the suction surface (lower surface) of the suction tool is not parallel to the substrate surface, for example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3. It is conceivable that a similar copying mechanism is interposed between the spindle and the suction tool.

しかし、半導体チップを真空吸着する吸着具を備える実装ヘッドにおいては、吸着具に対して正圧と負圧を選択的に供給する必要があるところ、そのための構成は特許文献１～３には開示されていない。単純には、正圧又は負圧を供給するためのエア給排ポートを吸着具に設ければよいが、吸着具はＺ軸周りに回転することから、吸着具にエア給排ポートを設けると、そのエア給排ポートに接続されるエア配管が吸着具の回転に伴い引きずられて連れ回りするなどして、吸着具の回転動作に支障を来すことになる。また、吸着具は倣い機構の下部ブロック（搖動体）の下面側に取り付けられることになるが、吸着具にエア給排ポートを設けた場合、そのエア給排ポートに接続されるエア配管の分も含めて吸着具の重量や配管抵抗が大きくなり、下部ブロック（搖動体）の搖動による倣い動作に支障を来すことになる。さらに、エア給排ポートを倣い機構に設けた場合も同様に、倣い機構の回転動作や倣い動作に支障を来すことになる。 However, in a mounting head provided with a suction tool that vacuum sucks a semiconductor chip, it is necessary to selectively supply positive pressure and negative pressure to the suction tool, and the configurations for that purpose are disclosed in Patent Documents 1 to 3. It has not been. Simply, an air supply / exhaust port for supplying positive pressure or negative pressure may be provided on the suction tool, but since the suction tool rotates around the Z axis, if an air supply / discharge port is provided on the suction tool, the suction tool may be provided. , The air pipe connected to the air supply / discharge port is dragged and rotated with the rotation of the suction tool, which hinders the rotation operation of the suction tool. In addition, the suction tool will be attached to the lower surface side of the lower block (swivel body) of the copying mechanism, but if the suction tool is provided with an air supply / discharge port, the amount of air piping connected to that air supply / discharge port Including this, the weight of the suction tool and the piping resistance will increase, which will hinder the copying operation due to the movement of the lower block (swinging body). Further, when the air supply / discharge port is provided in the copying mechanism, the rotation operation and the copying operation of the copying mechanism are similarly hindered.

特開２００２－１４１３６１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-141361 特開２０１０－２７９８８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-27988 特開２０１６－５１８５７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-51857

本発明が解決しようとする課題は、半導体チップを真空吸着する吸着具と、この吸着具の吸着面（下面）を基板面と平行にするための倣い機構とを備える実装ヘッドにおいて、吸着具の回転動作や倣い機構の倣い動作に支障を来すことなく、吸着具に対して正圧と負圧を選択的に供給できるようにすることにある。 The problem to be solved by the present invention is in a mounting head provided with a suction tool for vacuum-sucking a semiconductor chip and a copying mechanism for making the suction surface (lower surface) of the suction tool parallel to the substrate surface. The purpose is to be able to selectively supply positive pressure and negative pressure to the suction tool without disturbing the rotation operation and the copying operation of the copying mechanism.

本発明の一観点によれば、次の１～５の実装ヘッドが提供される。
１．
上下方向に移動可能なヘッド本体に、スピンドルがその上下方向軸であるＺ軸周りに回転可能に取り付けられ、前記スピンドルの下端部に、倣い機構を介して、半導体チップを真空吸着する吸着具が取り付けられている実装ヘッドであって、
前記倣い機構をＺ軸周りに回転可能に保持するハウジングを備えると共に、前記ハウジングと前記ヘッド本体との間に介在し、前記ヘッド本体に対する前記ハウジングのＺ軸周りの回転を規制する回り止め機構を備え、
前記ハウジングには正圧又は負圧を供給するためのエア給排ポートが設けられており、
前記エア給排ポートは、エア通路を通じて前記吸着具に連通している、実装ヘッド。
２．
前記回り止め機構は、前記ヘッド本体に対する前記ハウジングのＺ軸方向の移動を許容する、前記１に記載の実装ヘッド。
３．
前記倣い機構は、下面部に凹状半球面及び凸状半球面のいずれか一方である第１倣い面を有する上部ブロックと、上面部に凹状半球面及び凸状半球面のいずれか他方である第２倣い面を有する下部ブロックとを備え、前記第１倣い面に対して前記第２倣い面が倣うことにより、前記上部ブロックに対して前記下部ブロックが搖動可能となっており、前記下部ブロックの下面側に前記吸着具が取り付けられる、前記１又は２に記載の実装ヘッド。
４．
前記上部ブロックは、前記エア通路から分岐して前記第１倣い面に通じる分岐エア通路を有し、前記エア給排ポートに供給される正圧が、前記エア通路及び前記分岐エア通路を通じて前記第１倣い面から前記第２倣い面に向けて供給される、前記３に記載の実装ヘッド。
５．
前記倣い機構は、ピストンシリンダと、前記ピストンシリンダ内にＺ軸方向に移動可能に配置されたピストンロッドとをさらに備え、
前記ピストンシリンダは、前記ハウジングに対してＺ軸周りに回転可能かつＺ軸方向に移動不能に装着され、前記ピストンシリンダの上端部には前記スピンドルの下端部が固定され、前記ピストンシリンダの下端部には前記上部ブロックが固定され、
前記ピストンロッドの下端部には前記下部ブロックが搖動可能に支持され、
前記ハウジングには正圧を供給するためのエア供給ポートが設けられており、前記エア供給ポートに供給される正圧が前記ピストンシリンダ内に供給され、この正圧によって前記ピストンロッドがＺ軸方向上方に付勢される、前記４に記載の実装ヘッド。 According to one aspect of the present invention, the following mounting heads 1 to 5 are provided.
1. 1.
A spindle is rotatably attached to the head body that can move in the vertical direction around the Z axis, which is the vertical axis thereof, and a suction tool that vacuum sucks the semiconductor chip via a copying mechanism is attached to the lower end of the spindle. It is a mounted mounting head,
A housing that rotatably holds the copying mechanism around the Z axis is provided, and a detent mechanism that is interposed between the housing and the head body and regulates the rotation of the housing with respect to the head body around the Z axis is provided. Prepare,
The housing is provided with an air supply / exhaust port for supplying positive pressure or negative pressure.
The air supply / discharge port is a mounting head that communicates with the suction tool through an air passage.
2. 2.
The mounting head according to 1 above, wherein the detent mechanism allows the housing to move in the Z-axis direction with respect to the head body.
3. 3.
The copying mechanism has an upper block having a first copying surface having either a concave hemisphere or a convex hemisphere on the lower surface portion, and a first one having either a concave hemisphere or a convex hemisphere on the upper surface portion. A lower block having two copying surfaces is provided, and the second copying surface follows the first copying surface, so that the lower block can swing with respect to the upper block, and the lower block can be swung. The mounting head according to 1 or 2, wherein the suction tool is attached to the lower surface side.
4.
The upper block has a branch air passage that branches from the air passage and leads to the first copying surface, and the positive pressure supplied to the air supply / discharge port is the first through the air passage and the branch air passage. 3. The mounting head according to 3 above, which is supplied from the 1st copying surface toward the 2nd copying surface.
5.
The copying mechanism further includes a piston cylinder and a piston rod movably arranged in the piston cylinder in the Z-axis direction.
The piston cylinder is mounted with respect to the housing so as to be rotatable around the Z axis and immovable in the Z axis direction, the lower end portion of the spindle is fixed to the upper end portion of the piston cylinder, and the lower end portion of the piston cylinder. The upper block is fixed to the
The lower block is oscillatingly supported at the lower end of the piston rod.
The housing is provided with an air supply port for supplying positive pressure, and the positive pressure supplied to the air supply port is supplied into the piston cylinder, and the positive pressure causes the piston rod to move in the Z-axis direction. The mounting head according to 4 above, which is urged upward.

本発明によれば、吸着具の回転動作や倣い機構の倣い動作に支障を来すことなく、吸着具に対して正圧と負圧を選択的に供給できる。 According to the present invention, positive pressure and negative pressure can be selectively supplied to the adsorbent without disturbing the rotational operation of the adsorbent and the imitation operation of the copying mechanism.

本発明の一実施形態である実装ヘッドの全体構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the whole structure of the mounting head which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における倣い機構をハウジングに保持した状態の斜視図。The perspective view of the state which held the copying mechanism in one Embodiment of this invention in a housing. 図２の分解斜視図。The exploded perspective view of FIG. 図２のＡ－Ａ断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 回り止め機構を示す正面図。Front view showing the detent mechanism.

図１に、本発明の一実施形態である実装ヘッドの全体構成を概念的に示している。
同図に示す実装ヘッド１は上下方向に移動可能なヘッド本体１０を備えている。ヘッド本体１０は、モータ２０によってボールねじ機構２１を回転駆動させることにより上下方向に移動する。そして、このヘッド本体１０に、スピンドル３０がその上下方向軸であるＺ軸周りに回転可能に取り付けられている。スピンドル３０は、モータ４０によってベルト機構４１を回転駆動させることによりＺ軸周りに回転する。 FIG. 1 conceptually shows the overall configuration of a mounting head according to an embodiment of the present invention.
The mounting head 1 shown in the figure includes a head body 10 that can be moved in the vertical direction. The head body 10 moves in the vertical direction by rotationally driving the ball screw mechanism 21 by the motor 20. A spindle 30 is rotatably attached to the head body 10 around the Z axis, which is the vertical axis thereof. The spindle 30 rotates about the Z axis by rotationally driving the belt mechanism 41 by the motor 40.

スピンドル３０の下端部には、倣い機構５０を介して、半導体チップを真空吸着する吸着具としてコレット６０が取り付けられている。また、スピンドル３０の上端は、エアシリンダ機構７０のシリンダロッド７１に接続されている。エアシリンダ機構７０には所定圧のエアが充填されており、空気ばねとしての機能を有する。なお、詳細は後述するが、倣い機構５０による倣い動作の際、モータ２０の駆動によりヘッド本体１０と一緒にスピンドル３０を下降させてコレット６０の下面を基板面２にタッチさせた後さらに所定量（０．５ｍｍ程度）下降させる。このとき、スピンドル３０は、エアシリンダ機構７０の空気ばね機能によりヘッド本体１０に対して相対的に上方向に移動する。また、倣い動作完了後、ヘッド本体１０と一緒にスピンドル３０を上昇させると、スピンドル３０はエアシリンダ機構７０の空気ばね機能によりヘッド本体１０に対して相対的に下方向に移動して初期位置（原点位置）に復帰する。 A collet 60 is attached to the lower end of the spindle 30 as a suction tool for vacuum sucking a semiconductor chip via a copying mechanism 50. Further, the upper end of the spindle 30 is connected to the cylinder rod 71 of the air cylinder mechanism 70. The air cylinder mechanism 70 is filled with air of a predetermined pressure and has a function as an air spring. Although the details will be described later, when the copying operation is performed by the copying mechanism 50, the spindle 30 is lowered together with the head body 10 by driving the motor 20 to touch the lower surface of the collet 60 to the substrate surface 2, and then a predetermined amount is further determined. Lower (about 0.5 mm). At this time, the spindle 30 moves upward relative to the head body 10 due to the air spring function of the air cylinder mechanism 70. Further, when the spindle 30 is raised together with the head main body 10 after the copying operation is completed, the spindle 30 moves downward relative to the head main body 10 due to the air spring function of the air cylinder mechanism 70, and the initial position ( Return to the origin position).

このように、本実施形態においてスピンドル３０は、ヘッド本体１０に対してＺ軸周りに回転可能かつＺ軸方向に移動可能である。なお、本実施形態においてスピンドル３０は、回転あるいは移動の際、スピンドルガイド３１によってガイドされることで、円滑に回転あるいは移動することができる。 As described above, in the present embodiment, the spindle 30 is rotatable about the Z axis and movable in the Z axis direction with respect to the head main body 10. In this embodiment, the spindle 30 can be smoothly rotated or moved by being guided by the spindle guide 31 when rotating or moving.

倣い機構５０は、ハウジング８０に、Ｚ軸周りに回転可能に保持されている。そして、ヘッド本体１０とハウジング８０との間には回り止め機構９０が介在している。 The copying mechanism 50 is rotatably held around the Z axis in the housing 80. A detent mechanism 90 is interposed between the head body 10 and the housing 80.

次に、倣い機構５０の詳細について説明する。
図２は倣い機構５０をハウジング８０に保持した状態の斜視図、図３はその分解斜視図、図４は図２のＡ－Ａ断面図である。なお、図４にはコレット６０を追加で示している。
倣い機構５０は、ピストンシリンダ５１と、ピストンロッド５２と、上部ブロック５３と、下部ブロック５４とを有する。 Next, the details of the copying mechanism 50 will be described.
FIG. 2 is a perspective view of the copying mechanism 50 held in the housing 80, FIG. 3 is an exploded perspective view thereof, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. Note that FIG. 4 additionally shows a collet 60.
The copying mechanism 50 includes a piston cylinder 51, a piston rod 52, an upper block 53, and a lower block 54.

ピストンシリンダ５１は本体部５１ａと蓋部５１ｂとを組み合わせてなり、上下２箇所に配置されるベアリング５５ａ，５５ｂを介してハウジング８０に対してＺ軸周りに回転可能に装着されている。ピストンシリンダ５１の上端部である蓋部５１ｂには、スピンドル３０の下端部が固定されている。このため、スピンドル３０がＺ軸周りに回転すると、ピストンシリンダ５１もＺ軸周りに回転する。なお、ピストンシリンダ５１はハウジング８０に対してＺ軸方向には移動不能に装着されている。
ピストンロッド５２は、上部ロッド５２ａと下部ロッド５２ｂとを一体化してなり、ピストンシリンダ５１内にＺ軸方向に移動可能に配置されている。
ハウジング８０には正圧（加圧エア）を供給するためのエア供給ポート８１が設けられている。そして、このエア供給ポート８１に供給される正圧（例えば０．５ＭＰａ程度）が正圧通路８２を通じてピストンシリンダ５１内に供給され、この正圧によってピストンロッド５２がＺ軸方向上方に付勢される。なお、この正圧によるＺ軸方向上方への付勢力を十分に確保するため、ピストンシリンダ５１及びピストンロッド５２の上端部はフランジ状に拡大されている。 The piston cylinder 51 is formed by combining a main body portion 51a and a lid portion 51b, and is rotatably mounted around the Z axis with respect to the housing 80 via bearings 55a and 55b arranged at two upper and lower positions. The lower end of the spindle 30 is fixed to the lid 51b, which is the upper end of the piston cylinder 51. Therefore, when the spindle 30 rotates around the Z axis, the piston cylinder 51 also rotates around the Z axis. The piston cylinder 51 is immovably mounted in the Z-axis direction with respect to the housing 80.
The piston rod 52 is formed by integrating the upper rod 52a and the lower rod 52b, and is arranged in the piston cylinder 51 so as to be movable in the Z-axis direction.
The housing 80 is provided with an air supply port 81 for supplying positive pressure (pressurized air). Then, the positive pressure (for example, about 0.5 MPa) supplied to the air supply port 81 is supplied into the piston cylinder 51 through the positive pressure passage 82, and the positive pressure urges the piston rod 52 upward in the Z-axis direction. To. The upper ends of the piston cylinder 51 and the piston rod 52 are expanded in a flange shape in order to sufficiently secure the urging force upward in the Z-axis direction due to this positive pressure.

上部ブロック５３は、その下面部に凹状半球面をなす第１倣い面５３ａを有しており、ピストンシリンダ５１の本体部５１ａの下端部に固定されている。
下部ブロック５４は、その上面部に凸状半球面をなす第２倣い面５４ａを有しており、ピストンロッド５２の下部ロッド５２ｂの下端部に形成されたフランジ状の支持部５２ｂ－１に搖動可能に支持されている。そして、上部ブロック５３の第１倣い面５３ａに対して下部ブロック５４の第２倣い面５４ａが倣うことにより、上部ブロック５３に対して下部ブロック５４が搖動可能となっている。
コレット６０は、図４に示すように、下部ブロック５４の下面側にコレットホルダ６１を介して取り付けられている。 The upper block 53 has a first copying surface 53a forming a concave hemisphere on the lower surface portion thereof, and is fixed to the lower end portion of the main body portion 51a of the piston cylinder 51.
The lower block 54 has a second copying surface 54a forming a convex hemisphere on the upper surface thereof, and is oscillated by a flange-shaped support portion 52b-1 formed at the lower end of the lower rod 52b of the piston rod 52. It is supported as much as possible. Then, the second copying surface 54a of the lower block 54 follows the first copying surface 53a of the upper block 53, so that the lower block 54 can swing with respect to the upper block 53.
As shown in FIG. 4, the collet 60 is attached to the lower surface side of the lower block 54 via the collet holder 61.

ハウジング８０には正圧又は負圧を供給するためのエア給排ポート８３が設けられている。このエア給排ポート８３は図４に示すように、エア通路１００を通じてコレット６０の吸着孔６０ａに連通している。したがって、エア給排ポート８３から負圧（例えば－０．１ＭＰａ程度）を供給するとエア通路１００を通じてコレット６０の吸着孔６０ａに負圧が供給され、これによりコレット６０に半導体チップが真空吸着される。その後、エア給排ポート８３から正圧（例えば０．２ＭＰａ程度）を供給するとエア通路１００を通じてコレット６０の吸着孔６０ａに正圧が供給され、これによりコレット６０から半導体チップが離脱して基板に実装される。
なお、この一連の実装動作の際には、常にエア供給ポート８１から正圧が正圧通路８２を通じてピストンシリンダ５１内に供給され、この正圧によってピストンロッド５２がＺ軸方向上方に付勢されることにより、下部ブロック５４が上部ブロック５３に対して圧接されて搖動不能なロック状態となっている。 The housing 80 is provided with an air supply / discharge port 83 for supplying positive pressure or negative pressure. As shown in FIG. 4, the air supply / discharge port 83 communicates with the suction hole 60a of the collet 60 through the air passage 100. Therefore, when a negative pressure (for example, about −0.1 MPa) is supplied from the air supply / discharge port 83, a negative pressure is supplied to the suction hole 60a of the collet 60 through the air passage 100, whereby the semiconductor chip is vacuum sucked into the collet 60. .. After that, when a positive pressure (for example, about 0.2 MPa) is supplied from the air supply / discharge port 83, the positive pressure is supplied to the suction hole 60a of the collet 60 through the air passage 100, whereby the semiconductor chip is separated from the collet 60 and attached to the substrate. Will be implemented.
During this series of mounting operations, positive pressure is always supplied from the air supply port 81 into the piston cylinder 51 through the positive pressure passage 82, and the positive pressure urges the piston rod 52 upward in the Z-axis direction. As a result, the lower block 54 is pressed against the upper block 53 and is in an immovable locked state.

本実施形態においてエア通路１００は、ピストンロッド５２（下部ロッド５２ａ）の上下方向中心軸（Ｚ軸）上を通ってコレット６０の吸着孔６０ａに連通している。そして、本実施形態において上部ブロック５３は、このエア通路１００から分岐して第１倣い面５３ａに通じる分岐エア通路１０１を有する。詳細は後述するが、倣い機構５０の倣い動作の際に、エア給排ポート８３から正圧を供給するとエア通路１００及び分岐エア通路１０１を通じて第１倣い面５３ａから第２倣い面５４ａに向けて放射状に正圧が噴出される。これにより、上述のロック状態が解除されて下部ブロック５４が上部ブロック５３に対して搖動可能なロック解除状態となる。 In the present embodiment, the air passage 100 passes over the vertical central axis (Z axis) of the piston rod 52 (lower rod 52a) and communicates with the suction hole 60a of the collet 60. Then, in the present embodiment, the upper block 53 has a branched air passage 101 that branches from the air passage 100 and leads to the first copying surface 53a. Although the details will be described later, when positive pressure is supplied from the air supply / discharge port 83 during the copying operation of the copying mechanism 50, the first copying surface 53a to the second copying surface 54a are directed through the air passage 100 and the branch air passage 101. Positive pressure is ejected radially. As a result, the above-mentioned locked state is released, and the lower block 54 becomes an unlocked state in which the lower block 54 can be swung with respect to the upper block 53.

次に、回り止め機構９０について説明する。
図５に示すように、回り止め機構９０は、ヘッド本体１０とハウジング８０との間に介在し、ヘッド本体１０に対するハウジング８０のＺ軸周りの回転を規制する。本実施形態において回り止め機構９０は回り止めプレート９１を含む。回り止めプレート９１の一端はヘッド本体１０に固定されている。一方、回り止めプレート９１の他端には、上下方向に長い長孔（貫通孔）９１ａが形成されており、この長孔９１ａに、ハウジング８０に設けたベアリング８４が、Ｚ軸方向に移動可能に嵌まり込んでいる。これにより、ヘッド本体１０に対するハウジング８０のＺ軸周りの回転は規制され、ヘッド本体１０に対するハウジング８０のＺ軸方向の移動は許容される。 Next, the detent mechanism 90 will be described.
As shown in FIG. 5, the detent mechanism 90 is interposed between the head body 10 and the housing 80 to regulate the rotation of the housing 80 with respect to the head body 10 around the Z axis. In this embodiment, the detent mechanism 90 includes a detent plate 91. One end of the detent plate 91 is fixed to the head body 10. On the other hand, a long hole (through hole) 91a long in the vertical direction is formed at the other end of the detent plate 91, and the bearing 84 provided in the housing 80 can move in the Z-axis direction in the long hole 91a. It is stuck in. As a result, the rotation of the housing 80 with respect to the head body 10 around the Z axis is restricted, and the movement of the housing 80 with respect to the head body 10 in the Z axis direction is permitted.

次に、倣い機構５０による倣い動作について説明する。本実施形態では倣い動作の準備として、コレット６０に通じるエア通路１００の下端部又は吸着孔６０ａを閉塞する。例えばエア通路１００の下端部を閉塞するためには、コレット６０をダミーコレット（図示省略）に交換することができる。ダミーコレットとはコレット６０と同じ外形形状を有し、エア通路１００の下端部を閉塞するものである。なお、このようなダミーコレットを使用せずに、コレット６０を使用したままで何らかの手段でエア通路１００の下端部又は吸着孔６０ａを閉塞するようにしてもよい。そのため以下の説明では、コレット６０を使用したままとして説明する。 Next, the copying operation by the copying mechanism 50 will be described. In the present embodiment, in preparation for the copying operation, the lower end of the air passage 100 leading to the collet 60 or the suction hole 60a is closed. For example, in order to block the lower end of the air passage 100, the collet 60 can be replaced with a dummy collet (not shown). The dummy collet has the same outer shape as the collet 60 and closes the lower end portion of the air passage 100. Instead of using such a dummy collet, the lower end portion of the air passage 100 or the suction hole 60a may be closed by some means while using the collet 60. Therefore, in the following description, the collet 60 will be described as being used.

倣い動作の実施前、コレット６０の下面の高さ位置は図１に示すようにＺ０位置（ホーム位置）にある。倣い動作に際しては、コレット６０の下面の高さ位置がＺ１位置になるまで、ヘッド本体１０を高速（例えば６００ｍｍ／ｓ程度）で下降させる。コレット６０の下面の高さ位置がＺ１位置になったら、エア供給ポート８１からの正圧の供給を停止すると共に正圧通路８２を大気開放状態にする。これによりピストンロッド５２がＺ軸方向上方に付勢されなくなり、下部ブロック５４が上部ブロック５３に対して圧接されなくなる。その後、エア給排ポート８３から正圧を一時的に（例えば０．５秒間程度）供給する。この正圧は、正圧エア通路１００及び分岐エア通路１０１を通じて第１倣い面５３ａから第２倣い面５４ａに向けて下方に放射状に噴出される。これにより、下部ブロック５４が上部ブロック５３に対して搖動可能なロック解除状態となる。 Before the copying operation is performed, the height position of the lower surface of the collet 60 is the Z 0 position (home position) as shown in FIG. In the copying operation, the head body 10 is lowered at a high speed (for example, about 600 mm / s) until the height position of the lower surface of the collet 60 reaches the Z1 position. When the height position of the lower surface of the collet 60 reaches the Z1 position, the supply of positive pressure from the air supply port 81 is stopped and the positive pressure passage 82 is opened to the atmosphere. As a result, the piston rod 52 is not urged upward in the Z-axis direction, and the lower block 54 is not pressed against the upper block 53. After that, positive pressure is temporarily supplied (for example, about 0.5 seconds) from the air supply / discharge port 83. This positive pressure is radially ejected downward from the first copying surface 53a toward the second copying surface 54a through the positive pressure air passage 100 and the branch air passage 101. As a result, the lower block 54 is in an unlocked state in which the lower block 54 can be swung with respect to the upper block 53.

続いて、コレット６０の下面が基板面２にタッチするまで、ヘッド本体１０を低速（例えば２ｍｍ／ｓ程度）で下降させる。コレット６０の下面が基板面２にタッチしたか否かは周知のタッチセンサで検知することができる。コレット６０の下面を基板面２にタッチタッチさせた後、さらにヘッド本体１０を所定量（０．５ｍｍ程度）下降させて、コレット６０を基板面２に所定時間（例えば２秒間程度）押し込む。これにより、コレット６０を保持している倣い機構５０の下部ブロック５４が基板面２に倣うように搖動し、コレット６０の下面（吸着面）と基板面２とが平行になる。 Subsequently, the head body 10 is lowered at a low speed (for example, about 2 mm / s) until the lower surface of the collet 60 touches the substrate surface 2. Whether or not the lower surface of the collet 60 touches the substrate surface 2 can be detected by a well-known touch sensor. After the lower surface of the collet 60 is touch-touched on the substrate surface 2, the head body 10 is further lowered by a predetermined amount (about 0.5 mm), and the collet 60 is pushed into the substrate surface 2 for a predetermined time (for example, about 2 seconds). As a result, the lower block 54 of the copying mechanism 50 holding the collet 60 oscillates to imitate the substrate surface 2, and the lower surface (suction surface) of the collet 60 and the substrate surface 2 become parallel.

その後、エア給排ポート８３から負圧を一時的に（例えば２秒間程度）供給する。この負圧により、倣い機構５０の下部ブロック５４が上部ブロック５３に引き付けられて仮ロック状態となる。さらにその後、エア供給ポート８１から正圧を供給する。この正圧によってピストンロッド５２がＺ軸方向上方に付勢され、下部ブロック５４が上部ブロック５３に対して圧接されて搖動不能なロック状態となる。最後に、コレット６０の下面の高さ位置がＺ０位置になるまで、ヘッド本体１０を上昇させる。 After that, the negative pressure is temporarily supplied (for example, about 2 seconds) from the air supply / discharge port 83. Due to this negative pressure, the lower block 54 of the copying mechanism 50 is attracted to the upper block 53 and becomes a temporary lock state. After that, positive pressure is supplied from the air supply port 81. By this positive pressure, the piston rod 52 is urged upward in the Z-axis direction, and the lower block 54 is pressed against the upper block 53, resulting in an immovable locked state. Finally, the head body 10 is raised until the height position of the lower surface of the collet 60 reaches the Z0 position.

以上のとおり本実施形態では、倣い機構５０をＺ軸周りに回転可能に保持するハウジング８０に、エア供給ポート８１及びエア給排ポート８３を設けている。そしてハウジング８０は、回り止め機構９０によってヘッド本体１０に対するＺ軸周りの回転が規制されている。したがって、スピンドル３０の回転に伴い倣い機構５０及びコレット６０がＺ軸周りに回転してもハウジング８０は回転しないから、エア供給ポート８１及びエア給排ポート８３に接続されるエア配管８１ａ，８３ａが連れ回りすることもない。このように本実施形態によれば、コレット６０の回転動作や倣い機構５０の倣い動作に支障を来すことなく、コレットに対して正圧と負圧を選択的に供給できる。また、本実施形態では倣い機構５０やコレット６０にエア供給ポート８１やエア給排ポート８３を設けていないから、これらを小型化・軽量化することができ、コレット６０の回転動作や倣い機構５０の倣い動作をスムーズに行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the air supply port 81 and the air supply / discharge port 83 are provided in the housing 80 that rotatably holds the copying mechanism 50 around the Z axis. The rotation of the housing 80 about the Z axis with respect to the head body 10 is restricted by the detent mechanism 90. Therefore, even if the copying mechanism 50 and the collet 60 rotate around the Z axis with the rotation of the spindle 30, the housing 80 does not rotate, so that the air pipes 81a and 83a connected to the air supply port 81 and the air supply / discharge port 83 are provided. I don't even go around. As described above, according to the present embodiment, positive pressure and negative pressure can be selectively supplied to the collet without disturbing the rotational operation of the collet 60 and the copying operation of the copying mechanism 50. Further, in the present embodiment, since the copying mechanism 50 and the collet 60 are not provided with the air supply port 81 and the air supply / discharging port 83, these can be made smaller and lighter, and the rotation operation of the collet 60 and the copying mechanism 50 can be performed. The imitation operation of can be performed smoothly.

本実施形態では 上部ブロック５３下面部の第１倣い面５３ａを凹状半球面、下部ブロック５４上面部の第２倣い面５４ａを凸状半球面としたが、これとは逆に上部ブロック５３下面部の第１倣い面５３ａを凸状半球面、下部ブロック５４上面部の第２倣い面５４ａを凹状半球面とすることもできる。また、吸着具としてはコレット６０に替えて吸着ノズルを使用することもできる。 In the present embodiment, the first copying surface 53a on the lower surface of the upper block 53 is a concave hemisphere, and the second copying surface 54a on the upper surface of the lower block 54 is a convex hemisphere. The first copying surface 53a may be a convex hemisphere, and the second copying surface 54a on the upper surface of the lower block 54 may be a concave hemisphere. Further, as the suction tool, a suction nozzle can be used instead of the collet 60.

１ 実装ヘッド
２ 基板面
１０ ヘッド本体
２０ モータ
２１ ボールねじ機構
３０ スピンドル
３１ スピンドルガイド
４０ モータ
４１ ベルト機構
５０ 倣い機構
５１ ピストンシリンダ
５１ａ 本体部
５１ｂ 蓋部
５２ ピストンロッド
５２ａ 上部ロッド
５２ｂ 下部ロッド
５２ｂ－１ 支持部
５３ 上部ブロック
５３ａ 第１倣い面
５４ 下部ブロック
５４ａ 第２倣い面
５５ａ，５５ｂ ベアリング
６０ コレット（吸着具）
６０ａ 吸着孔
６１ コレットホルダ
７０ エアシリンダ機構
７１ シリンダロッド
８０ ハウジング
８１ エア供給ポート
８１ａ エア配管
８２ 正圧経路
８３ エア給排ポート
８３ａ エア配管
９０ 回り止め機構
９１ 回り止めプレート
９１ａ 長孔（貫通孔）
１００ エア通路
１０１ 分岐エア通路 1 Mounting head 2 Board surface 10 Head body 20 Motor 21 Ball screw mechanism 30 Spindle 31 Spindle guide 40 Motor 41 Belt mechanism 50 Copying mechanism 51 Piston cylinder 51a Main body 51b Lid 52 Piston rod 52a Upper rod 52b Lower rod 52b-1 Support Part 53 Upper block 53a First copying surface 54 Lower block 54a Second copying surface 55a, 55b Bearing 60 Collet (adsorbent)
60a Suction hole 61 Collet holder 70 Air cylinder mechanism 71 Cylinder rod 80 Housing 81 Air supply port 81a Air piping 82 Positive pressure path 83 Air supply / discharge port 83a Air piping 90 Anti-rotation mechanism 91 Anti-rotation plate 91a Long hole (through hole)
100 Air passage 101 Branch air passage

Claims (5)

上下方向に移動可能なヘッド本体に、スピンドルがその上下方向軸であるＺ軸周りに回転可能に取り付けられ、前記スピンドルの下端部に、倣い機構を介して、半導体チップを真空吸着する吸着具が取り付けられている実装ヘッドであって、
前記倣い機構をＺ軸周りに回転可能に保持するハウジングを備えると共に、前記ハウジングと前記ヘッド本体との間に介在し、前記ヘッド本体に対する前記ハウジングのＺ軸周りの回転を規制する回り止め機構を備え、
前記ハウジングには正圧又は負圧を供給するためのエア給排ポートが設けられており、
前記エア給排ポートは、エア通路を通じて前記吸着具に連通している、実装ヘッド。 A spindle is rotatably attached to the head body that can move in the vertical direction around the Z axis, which is the vertical axis thereof, and a suction tool that vacuum sucks the semiconductor chip via a copying mechanism is attached to the lower end of the spindle. It is a mounted mounting head,
A housing that rotatably holds the copying mechanism around the Z axis is provided, and a detent mechanism that is interposed between the housing and the head body and regulates the rotation of the housing with respect to the head body around the Z axis is provided. Prepare,
The housing is provided with an air supply / exhaust port for supplying positive pressure or negative pressure.
The air supply / discharge port is a mounting head that communicates with the suction tool through an air passage. 前記回り止め機構は、前記ヘッド本体に対する前記ハウジングのＺ軸方向の移動を許容する、請求項１に記載の実装ヘッド。 The mounting head according to claim 1, wherein the detent mechanism allows the housing to move in the Z-axis direction with respect to the head body. 前記倣い機構は、下面部に凹状半球面及び凸状半球面のいずれか一方である第１倣い面を有する上部ブロックと、上面部に凹状半球面及び凸状半球面のいずれか他方である第２倣い面を有する下部ブロックとを備え、前記第１倣い面に対して前記第２倣い面が倣うことにより、前記上部ブロックに対して前記下部ブロックが搖動可能となっており、前記下部ブロックの下面側に前記吸着具が取り付けられる、請求項１又は２に記載の実装ヘッド。 The copying mechanism has an upper block having a first copying surface having either a concave hemisphere or a convex hemisphere on the lower surface portion, and a first one having either a concave hemisphere or a convex hemisphere on the upper surface portion. A lower block having two copying surfaces is provided, and the second copying surface follows the first copying surface, so that the lower block can swing with respect to the upper block, and the lower block can be swung. The mounting head according to claim 1 or 2, wherein the suction tool is attached to the lower surface side. 前記上部ブロックは、前記エア通路から分岐して前記第１倣い面に通じる分岐エア通路を有し、前記エア給排ポートに供給される正圧が、前記エア通路及び前記分岐エア通路を通じて前記第１倣い面から前記第２倣い面に向けて供給される、請求項３に記載の実装ヘッド。 The upper block has a branch air passage that branches from the air passage and leads to the first copying surface, and the positive pressure supplied to the air supply / discharge port is the first through the air passage and the branch air passage. The mounting head according to claim 3, which is supplied from the 1st copying surface toward the 2nd copying surface. 前記倣い機構は、ピストンシリンダと、前記ピストンシリンダ内にＺ軸方向に移動可能に配置されたピストンロッドとをさらに備え、
前記ピストンシリンダは、前記ハウジングに対してＺ軸周りに回転可能かつＺ軸方向に移動不能に装着され、前記ピストンシリンダの上端部には前記スピンドルの下端部が固定され、前記ピストンシリンダの下端部には前記上部ブロックが固定され、
前記ピストンロッドの下端部には前記下部ブロックが搖動可能に支持され、
前記ハウジングには正圧を供給するためのエア供給ポートが設けられており、前記エア供給ポートに供給される正圧が前記ピストンシリンダ内に供給され、この正圧によって前記ピストンロッドがＺ軸方向上方に付勢される、請求項４に記載の実装ヘッド。 The copying mechanism further includes a piston cylinder and a piston rod movably arranged in the piston cylinder in the Z-axis direction.
The piston cylinder is mounted with respect to the housing so as to be rotatable around the Z axis and immovable in the Z axis direction, the lower end portion of the spindle is fixed to the upper end portion of the piston cylinder, and the lower end portion of the piston cylinder. The upper block is fixed to the
The lower block is oscillatingly supported at the lower end of the piston rod.
The housing is provided with an air supply port for supplying positive pressure, and the positive pressure supplied to the air supply port is supplied into the piston cylinder, and the positive pressure causes the piston rod to move in the Z-axis direction. The mounting head according to claim 4, which is urged upward.
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