JP2529414B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、QFPのようなリードを有するチップを高速
度・高精度で基板に実装する電子部品実装装置および電
子部品実装方法に関するものである。

（従来の技術） ICチップ,LSIチップのような電子部品（以下チップと
いう）を基板に実装する電子部品実装装置は、例えばト
レイ等のチップ供給部のチップを、移載ヘッドのノズル
に吸着してテイクアップし、XYθ方向の位置ずれを補正
したうえで、位置決め部に位置決めされた基板に搭載す
るようになっている。

XYθ方向の位置ずれ補正手段としては、従来、第９図
に示すように、トレイなどのチップ供給部101と基板102
の位置決め部103の間に、チップＰの位置ずれ観察テー
ブル104を設けたものが知られている。

その動作を説明すると、まずサブ移載ヘッド105がXY
方向に移動してチップ供給部101のチップＰをテーブル1
04に移載し、このテーブル104に設けられたCCDカメラ10
6により、チップＰのXYθ方向の位置ずれを検出する。
次いで移載ヘッド107のノズル108がチップＰのセンター
に着地してこのチップＰをテイクアップし、基板102に
移送搭載する。その際、チップＰのXY方向の位置ずれ
は、移載ヘッド107のXY方向ストロークに、上記のよう
にして検出されたXY方向の位置ずれに基く補正値を加え
ることにより補正し、またθ方向の位置ずれは、移載ヘ
ッド107に装備されたモータ109により、ノズル108をθ
方向（ノズル108の軸心を中心とする回転方向）に回転
させることにより補正する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来手段は、次のような問題があっ
た。

（１）QFPのようなリードを有するチップＰにあって
は、リードを基板に印刷された回路パターンのランド
（電極部）に一致させて実装するものであるが、近年は
リードの本数は益々増加する傾向にあって、極細のリー
ドが小ピッチで多数本突設されているので、リードの位
置ずれを正確に検出する必要がある。しかしながら上記
CCDカメラ106による観察手段では、リードの位置ずれを
正確に検出することは困難であった。

（２）サブ移載ヘッド105が観察テーブル104上に到来し
て、チップＰをテーブル104上に搭載している時に、移
載ヘッド107がチップＰをテイクアップする為にテーブ
ル104上に到来すると、サブ移載ヘッド105と移載ヘッド
107は衝突してしまう。したがって両ヘッド105,107がテ
ーブル104上に到来するタイミングをずらさねばなら
ず、それだけデッドタイムを生じて作業能率が低下す
る。

（３）またリードには浮きや曲りがあり、これがあると
リードを回路パターンのランドに正確に着地させること
はできないので、かかるチップは不良品として除去され
ねばならない。しかしながら上記CCDカメラでは、リー
ドの浮きや曲がりを検出することは困難若しくは不可能
であった。

したがって本発明は、QFPのようなリードを有するチ
ップを高速度・高精度で基板に実装する電子部品実装装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） このために本発明は、チップ供給部と、基板の位置決
め部と、このチップ供給部とこの基板の位置決め部の間
に配設されてチップ移送搭載される水平テーブルおよび
この水平テーブル上に設けられてこの水平テーブル上に
移送搭載されたチップから突出するリードの先端部が押
当されてチップの位置ずれを荒補正する位置規制部材と
から成る荒補正装置と、チップのリードの位置ずれを精
密に計測する微細計測装置と、前記チップ供給部のチッ
プを前記水平テーブル上へ移送搭載するサブ移載ヘッド
と、前記水平テーブル上で位置ずれが荒補正されたチッ
プを前記微細計測装置を経由して前記位置決め部に位置
決めされた基板に移送搭載する移載ヘッドとから電子部
品実装装置を構成し、さらに前記荒補正装置が、前記サ
ブ移載ヘッドにより前記水平テーブルに移送搭載された
チップを前記移載ヘッドによるテイクアップ位置へ向っ
て移送することにより前記基板に接近させるチップの移
送手段を兼務し、かつリードの先端部が押当する前記位
置規制部材の押当部の側面をテーパ面とした。

またチップ供給部のチップをサブ移載ヘッドがテイク
アップして、チップの位置ずれの荒補正装置の水平テー
ブル上へ移送搭載する工程と、荒補正装置を駆動して前
記水平テーブル上に移送搭載されたチップを移載ヘッド
のテイクアップ位置へ向って移送することにより、チッ
プを位置決め部に位置決めされた基板に接近させるとと
もに、チップから突出するリードの先端部を前記位置規
制部材の押当部の側面に押当させてチップの位置ずれを
荒補正する工程と、荒補正され且つ前記基板に接近させ
られたチップを移載ヘッドがテイクアップして微細計測
装置の上方へ移送する工程と、前記移載ヘッドを前記微
細計測装置の上方でチップの各辺から突出するリードを
横断する方向へ前記微細計測装置に対して移動させなが
らリードの位置ずれを精密に計測する工程と、前記移載
ヘッドが前記位置決め部に位置決めされた基板の上方へ
移動し、かつ前記微細計測装置で計測された計測結果に
基づいてチップの位置ずれを補正したうえで、前記基板
に搭載する工程とから電子部品実装方法を構成した。

（作用） 上記構成において、チップ供給部のチップは、サブ移
載ヘッドにより水平テーブル上に移送搭載される。次い
で、チップは移載ヘッドのテイクアップ位置へ向って移
送されて位置決め部に位置決めされた基板に接近すると
ともに、チップのリードの先端部に位置規制部材を押当
させて、チップのXYθ方向の位置ずれの荒補正がなされ
る。次いで荒補正がなされたチップは、移載ヘッドにテ
イクアップされて微細計測装置の上方へ移送され、リー
ドの位置ずれや浮き等を精密に計測した後、この位置ず
れを補正して基板に搭載される。

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。

第１図は電子部品実装装置の斜視図、第２図は同平面
図であって、本装置は、チップ供給部Ａと、荒補正装置
Ｂと、微細計測装置としてのレーザ装置Ｃと、基板１の
位置決め部Ｄから成っている。チップ供給部Ａにはトレ
イ２が設けられており、そのポケットにはQFPのような
リードを有するチップＰが収納されている。チップ供給
部としては、トレイ２以外にも、テープフィーダやチュ
ーブフィーダ等が多用される。

荒補正装置Ｂは、チップ供給部Ａと基板１の位置決め
部Ｄの間に配設されており、レーザ装置Ｃによるリード
の精密な計測に先立ち、リードが確実にレーザ装置Ｃの
計測エリアに入るように、チップＰの位置ずれを荒補正
するものであり、その詳細は後述する。３は、XY方向に
移動して、チップ供給部ＡのチップＰをノズル４に吸着
してテイクアップし、荒補正装置Ｂに移送搭載するサブ
移載ヘッドである。

レーザ装置Ｃは、荒補正装置Ｂから位置決め部Ｄへの
チップＰの移送路に配設されている。レーザ装置Ｃの上
面はＶ字形に切欠されており、その斜面に、レーザ発光
部５と受光部６が設けられている。７は移載ヘッドであ
って、XY方向に移動して、荒補正装置Ｂにおいて荒補正
が終了したチップＰをノズル８に吸着してテイクアップ
し、レーザ装置Ｃの上方に移送して、そこでXY方向に移
動することにより、レーザ発光部５から照射されたレー
ザ光を、チップＰの各辺から多数突出するリードを横断
する方向に照射し、その反射光を受光部６に受光するこ
とにより、リードの位置ずれ，浮き，有無等を精密に計
測するものである。

位置決め部Ｄは、基板１を両側部からクランプして固
定するクランプ部材9,9を備えている。10は基板１を位
置決め部Ｄに搬入し、またここから搬出するコンベヤで
ある。なお移載ヘッド3,7のXY方向移動手段などの周知
機構は説明を省略する。次に荒補正装置Ｂの詳細な構造
を説明する。

第１図及び第２図において、11はベース板であり、そ
の上面一側部にはシリンダ12が、また他側部にはＹレー
ル13が配設されている。14はシリンダ12上に、ヒンジ15
を中心に水平回転自在に設けられた回転アーム、16はそ
の先端部に装着されたロール、17,18はエアチューブで
ある。チューブ17,18からエアを出入させると、回転ア
ーム14はヒンジ部15を中心に水平方向N1,N2に回転す
る。

第１図及び第３図において、21はスライダ22を介して
上記Ｙレール13上に摺動自在に配設されたＹテーブル、
23はＹテーブル21上に設けられたＸレール、24はスライ
ダ25を介してＸレール23上に摺動自在に配設されたＸテ
ーブルである。Ｘテーブル24は、コイルばね材26によ
り、シリンダ12側へ付勢されている。

27はＹテーブル21の側面に装着されたブラケットであ
って、上記シリンダ12の上方まで延出している。このブ
ラケット27は長孔28が開孔されており、この長孔28に上
記ロール16が嵌合している。したがって上述のように回
転アーム14が水平回転して、ロール16がN1方向に回転す
ると、Ｙテーブル21はＹレール13に沿ってY1方向に摺動
し、またロール16がN2方向に回転すると、Ｙテーブル21
はY2方向に摺動する。

31は上記ベース板11の後縁部に設けられたブラケット
であり、ピン32に略Ｌ字形のレバー33が水平回転自在に
軸着されている（第４図も参照）、レバー33の先端部に
はロール34,35が軸着されている。36はこのレバー33
を、第４図において反時計方向に付勢するコイルばね
材、49はストッパーである。Ｙテーブル21の先端角部に
は切欠部37が形成されており、後述するように、ロール
34はこの切欠部37に押当する。またＸテーブル24の側面
には、側板38が装着されており、上記ロール35はこの側
板38に押当する。第２図において、39はＸテーブル24に
開孔された小孔、40はＸテーブル24に連結された吸引チ
ューブであり、その吸引力により、Ｘテーブル24上のチ
ップＰががたつかないように吸着する。

第１図において、41,42は上記ベース材11に立設され
た支柱であり、上部にはカギ型の位置規制部材43が設け
られている。この位置規制部材43は、Ｘテーブル24の直
上にあって、その直交する内面には、Ｘ方向押当部44と
Ｙ方向押当部45が設けられている。また押当部44,45の
側面Ｓは、テーパ面となっている。

本装置は上記のような構成より成り、次に全体の動作
を説明する。

当初、ロール16,XYテーブル21,24等は、第１図で示す
位置（第４図において、それぞれ添付符号ａで示す位
置、また第２図では実線位置）にある。この状態でサブ
移載ヘッド３はチップ供給部ＡのチップＰを吸着し、Ｘ
テーブル24上に搭載する。なおサブ移載ヘッド３は、チ
ップＰの大小にかかわらず、位置規制部材43に対向する
エッジｅ（第２図参照）が同一地点に着地するように、
Ｘテーブル24上にチップＰを搭載する。

次いでシリンダ12が作動し、第４図において、ロール
16はN1方向に回動して、符号16aから16bで示す位置まで
回動する。このロール16の回動によりＹテーブル21及び
このＹテーブル21上のＸテーブル24は、Ｙレール13に沿
ってY1方向に距離y1摺動し、符号21a,24aで示す位置か
ら21b,24bで示す位置まで摺動する。このY1方向は位置
決め部Ｄに位置決めされた基板１に接近する方向であ
り、このようにＸテーブル24とＹテーブル21をY1方向へ
移動させることにより、サブ移載ヘッド３および移載ヘ
ッド７だけでなく、荒補正装置Ｂによっても、基板１に
対するチップＰの移送ストロークを稼ぐことができる。
更に詳しくは、第２図において、実線にて示すチップＰ
は、サブ移載ヘッド３が軌跡Q1で移動することによりＸ
テーブル24上に移送搭載したものであり、次いでチップ
Ｐを移載ヘッド７によるテイクアップ位置（第２図にお
いて、鎖線で示すチップＰの位置）へ向って荒補正装置
Ｂにより軌跡Q2で移送することにより、チップＰを基板
１に接近させるものである。このようにサブ移載ヘッド
３がチップＰをＸテーブル24に搭載する位置と、移載ヘ
ッド７がチップＰをテイクアップする位置を切り離すこ
とにより、軌跡Q1で移動するサブ移載ヘッド３と軌跡Q3
で移動する移載ヘッド７が互いに相手方に無関係にＸ方
向やＹ方向へ自由に水平移動しても、サブ移載ヘッド３
と移載ヘッド７が衝突することはなく、したがってサブ
移載ヘッド３と移載ヘッド７の運転の自由度を大きくし
てチップＰを基板１に高速実装できる。

この位置で、上記ロール34はＹテーブル21の切欠部37
に押当するが、ロール16が16bから16cで示す位置へなお
も回動して、Ｙテーブル21が21bから21cで示す位置まで
距離y2摺動することにより、ロール34は切欠部37に押さ
れて、第４図において実線位置ｍから鎖線位置ｎへ時計
方向にわずかに回動する。するとレバー33は時計方向に
若干回転して、もう一方のロール35はＸテーブル24の側
板38に押当し、Ｘテーブル21をX1方向に距離x1摺動させ
る。第４図において符号16c,21c,24c,28cは、このよう
にしてx1,y1摺動した各部材の最終位置を示している。

このようにしてＸテーブル21がXY方向に距離x1,y1摺
動することにより、チップＰのリードＬの先端部は、上
記押当部44,45に当って、XYθ方向の位置ずれが補正さ
れる。ところでこのような補正手段によっては、要求さ
れる実装精度を満足するように、チップＰの位置ずれを
精密に補正することは困難である。したがってこの補正
は、リードＬをレーザ装置Ｃの計測エリアに確実に位置
させるために行われる荒補正であり、精密な補正は、こ
の荒補正に引き続いてレーザ装置Ｃにより行われる。

このようにしてチップＰの荒補正がなされたならば、
移載ヘッド７はチップＰの上方に到来し、このチップＰ
をテイクアップして上記レーザ装置Ｃの直上へ移送し、
そこで第６図に示すように、XY方向に移動して、レーザ
光をモールド体Ｍの４辺a,b,c,dから突出するリードＬ
を横断する方向Ｓにスキャニングさせることにより、リ
ードＬの精密な位置ずれや、浮き，有無等を計測し、チ
ップＰのXYθ方向の位置ずれを補正したうえで、基板１
に搭載する。この位置ずれ補正は、移載ヘッド７のXY方
向ストロークの補正や、ノズル８のθ回転等による周知
補正手段により行われる。レーザ装置Ｃのレーザ光の光
束は極細であり、対象物に反射された反射光の受光部６
へ入射位置から、対象物の位置をきわめて高精度で計測
できるものであり、したがってレーザ装置Ｃを使用する
ことにより、リードＬの位置ずれや浮き等を精密に計測
することができる。

また第２図において、Q1,Q2,Q3は、それぞれサブ移載
ヘッド３、XYテーブル21,24、移載ヘッド７の軌跡であ
り、トレイ２から基板１までのチップＰの移送は、これ
らの３者3,21,24,7により分担されている。すなわちチ
ップＰの移送は両ヘッド3,7だけでなく、XYテーブル21,
24によっても分担されており、その分担距離は、上記距
離y1に略等しい。このようにXYテーブル21,24によって
も、チップＰの移送を分担することにより、両ヘッド3,
7のストロークはそれだけ短くなり、より高速でトレイ
２のチップＰを基板１に移送搭載することができる。

また第２図から明らかなように、サブ移載ヘッド３の
移動路と移載ヘッド７の移動路の間には、軌跡Q2で示す
ようにチップＰを移送するXYテーブル21、22が介在して
いるので、サブ移載ヘッド３の軌跡Q1と移載ヘッドQ2の
軌跡Q3は交差しない。したがってサブ移載ヘッド３と移
載ヘッド７が衝突するおそれはなく、サブ移載ヘッド３
と移載ヘッド７は互いに相手方に関係なく自由にXY方向
に移動することができる。

なお、要求される実装精度が低く、精密な補正を必要
としないものについては、荒補正装置Ｂで荒補正がなさ
れたチップを、移載ヘッド７によりテイクアップして、
精密な補正をすることなく、そのまま基板１に移送搭載
して実装速度を上げるようにしてもよく、この場合、レ
ーザ装置Ｃは不要である。また微細計測装置としては、
レーザ装置Ｃに限らず、例えばリニヤイメージセンサー
装置でもよい。

（実施例２） 第７図はXYテーブルの駆動手段の他の実施例を示すも
のであって、51,52はXYテーブル、53はＹレール、54,55
はＸテーブル51とＹテーブル52の間に設けられたＸレー
ルとスライダ、63はＸテーブル51を右方に付勢するばね
材である。Ｙテーブル52にはナット部56が結合されてお
り、このナット部56はベルト57等を介してモータ58に駆
動されて回転する。59はナット部56に螺合する送りねじ
であり、Ｙ方向に配設されている。60はＸテーブル51の
側部に設けられたロール、61はこのロール60を案内する
ガイド部材である。このガイド部材61はＹ方向に配設さ
れており、Ｙ方向の直線部61aと、その先端部のテーパ
部61bを有している。62は位置規制部材である。

したがって本装置は、モータ58が駆動すると、XYテー
ブル51,52はガイド部材61の直線部61aに沿ってＹ方向に
直進し、ローラ60がテーパ部61bに達すると、Ｘテーブ
ルはＸ方向にわずかに移動し、チップＰのリードの先端
部は位置規制部材62に押当して、位置ずれは補正され
る。

第８図は速度図であって、直線部61aにおいては、XY
テーブル51,52は高速でＹ方向に移動し、リードの先端
部が位置規制部材62に押当するテーパ部61bでは低速で
移動する。このようにすれば、直線部61aに沿っては高
速移動するので作業速度が上り、またテーパ部61bに沿
っては低速移動するので、チップＰに衝撃を与えること
なく、その位置ずれの補正を行える利点がある。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、まず荒補正装置でチッ
プの位置ずれを荒補正したうえで、このチップのリード
を微細計測装置により計測するようにしているので、リ
ードを確実に微細計測装置の計測エリアに位置させて、
その精密な計測を行って、位置ずれや浮き等を精密に検
出できるものであり、したがってQFPのような要求され
る実装精度の高いチップを、きわめて精度よく基板に実
装することができる。またサブ移載ヘッドと移載ヘッド
の間には、水平テーブルが介在しているので、両ヘッド
は衝突する虞れはなく、両ヘッドは互いに相手方に関係
なく自由に水平方向に移動して、高速実装することがで
きる。またチップをチップ供給部から位置決め部に位置
決めされた基板まで移送する手段は、サブ移載ヘッドと
移載ヘッドだけでなく、荒補正装置の水平テーブルによ
っても分担しているので、サブ移載ヘッドと移載ヘッド
が負担する移送ストロークはそれだけ短くなり、チップ
を高速度で基板に移送搭載することができる。また位置
規制部材の押当部の側面をテーパ面としたことにより、
荒補正済のチップを移載ヘッドがテイクアップする際
に、リードの先端部がこの側面にひっかかってチップが
脱落したり位置ずれしたりすることはなく、移載ヘッド
により確実にテイクアップできる。

また移載ヘッドをリードを横断する方向へ移動させな
がらリードの位置ずれを計測することにより、チップの
各辺から多数本延出するリードの位置ずれを高速度で計
測できる。更には精密な補正を必要としないチップは、
荒補正装置で荒補正した後、そのまま基板に移送搭載す
ることにより、実装速度をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図は電子
部品実装装置の斜視図、第２図は同平面図、第３図は部
分正面図、第４図は動作を示す平面図、第５図は部分断
面図、第６図はレーザ装置でリードを計測中の斜視図、
第７図はXYテーブルの他の実施例の平面図、第８図は速
度図、第９図は従来装置の平面図である。 Ａ……チップ供給部 Ｂ……荒補正装置 Ｃ……微細計測装置 Ｄ……位置決め部 Ｐ……チップ Ｌ……リード １……基板 ３……サブ移載ヘッド ７……移載ヘッド 21,24,51,52……XYテーブル 43,62……位置規制部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チップ供給部と、基板の位置決め部と、こ
   のチップ供給部とこの基板の位置決め部の間に配設され
   てチップが移送搭載される水平テーブルおよびこの水平
   テーブル上に設けられてこの水平テーブル上に移送搭載
   されたチップから突出するリードの先端部が押当されて
   このチップの位置ずれを荒補正する位置規制部材とから
   成る荒補正装置と、チップのリードの位置ずれを精密に
   計測する微細計測装置と、前記チップ供給部のチップを
   前記水平テーブル上へ移送搭載するサブ移載ヘッドと、
   前記水平テーブル上で位置ずれが荒補正されたチップを
   前記微細計測装置を経由して前記位置決め部に位置決め
   された基板に移送搭載する移載ヘッドとを備え、 前記荒補正装置が、前記サブ移載ヘッドにより前記水平
   テーブルに移送搭載されたチップを前記移載ヘッドによ
   るテイクアップ位置へ向って移送することにより前記基
   板に接近させるチップの移送手段を兼務し、かつ前記リ
   ードの先端部が押当する前記位置規制部材の押当部の側
   面をテーパ面としたことを特徴とする電子部品実装装
   置。
2. 【請求項２】チップ供給部のチップをサブ移載ヘッドが
   テイクアップし、水平テーブルとこの水平テーブル上の
   位置規制部材を備えたチップの位置ずれの荒補正装置の
   前記水平テーブル上へ移送搭載する工程と、前記荒補正
   装置を駆動して前記水平テーブル上に移送搭載されたチ
   ップを移載ヘッドのテイクアップ位置へ向って移送する
   ことにより、チップを位置決め部に位置決めされた基板
   に接近させるとともに、チップから突出するリードの先
   端部を前記位置規制部材の押当部の側面に押当させてチ
   ップの位置ずれを荒補正する工程と、荒補正され且つ前
   記基板に接近させられたチップを移載ヘッドがテイクア
   ップして微細計測装置の上方へ移送する工程と、前記移
   載ヘッドを前記微細計測装置の上方でチップの各辺から
   突出するリードを横断する方向へ前記微細計測装置に対
   して移動させながらリードの位置ずれを精密に計測する
   工程と、前記移載ヘッドが前記位置決め部に位置決めさ
   れた基板の上方へ移動し、かつ前記微細計測装置で計測
   された計測結果に基づいてチップの位置ずれを補正した
   うえで、前記基板に搭載する工程と、を含むことを特徴
   とする電子部品実装方法。