JP3610941B2

JP3610941B2 - 電子部品実装装置

Info

Publication number: JP3610941B2
Application number: JP2001309622A
Authority: JP
Inventors: 一雄有門
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003115502A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハから切り出され粘着シートに貼着された状態の電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数のチップより成るウェハから切り出される。このチップの切り出しは、粘着シートにウェハを貼着した状態で行われ、切り出された個片チップは粘着シートから剥ぎ取られてピックアップされる。このピックアップ工程では、個片チップは粘着シートの下面側からエジェクタによって突き上げられた状態でピックアップノズルによってピックアップされる。
【０００３】
このとき、粘着シートを保持した保持テーブルが水平移動することにより、チップを順次固定位置に配置されたエジェクタの上方に位置させるようになっている。従来よりこの保持テーブルとして、基板搬送方向およびこれと直交する方向の２軸方向に水平移動可能なＸＹテーブルが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年半導体ウェハのサイズの大型化に伴い、半導体ウェハを保持する保持テーブルのサイズも大型のものが求められるようになっている。しかしながら、大型ウェハを対象とした保持テーブルに上記従来の構造を適用すると、保持テーブルが基板搬送方向にも移動することから装置の長さ寸法が増大し、装置のコンパクト化が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、大型の半導体ウェハを対象として装置のコンパクト化を実現できる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、粘着シート上に貼り付けられた状態で供給されたチップを基板に搭載する電子部品実装装置であって、基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、前記粘着シートを保持し前記第１方向と直交する第２方向に移動するウェハ保持テーブルと、前記第１方向および第２方向に移動可能に配設され前記ウェハ保持テーブルからチップをピックアップしこのチップを基板に搭載する移載ヘッドと、ウェハ保持テーブルの下方に前記第１方向に移動して前記移載ヘッドによってピックアップされるチップの下方に位置し、このチップから前記粘着シートを剥離する粘着シート剥離機構と、前記第１方向に移動して前記ウェハ保持テーブル上のチップを撮像するカメラとを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記カメラは、さらに前記第２方向に移動して前記基板搬送機構によって位置決めされた基板を撮像する。
【０００８】
請求項３記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記第１方向および第２方向に移動して前記基板搬送機構によって位置決めされた基板を撮像する第２のカメラを備えた。
【０００９】
本発明によれば、粘着シートを保持するウェハ保持テーブルを基板搬送機構による基板搬送方向と直交する方向のみに移動させ、移載ヘッドによってピックアップされるチップから粘着シートを剥離する粘着シート剥離機構を基板搬送方向に移動可能に配設することにより、ウェハ保持テーブルの基板搬送方向の占有エリアを小さくして、装置のコンパクト化が実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次の本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の部分断面図、図３、図４、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の動作説明図、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図、図７は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図、図８は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図である。
【００１１】
まず図１を参照して、電子部品実装装置の全体構造を説明する。図１において、電子部品実装装置１の基台１ａ上にはＸ方向に基板搬送機構２が配設されており、基板搬送機構２は上流側から供給される基板３を、Ｘ方向（第１方向）に搬送する。基台１ａ上には、基板搬送機構２に沿ってペースト塗布部４、部品搭載部５が配置されており、基板搬送機構２の側方には、ウェハ位置決め部１０および治具供給部１１が配置されている。
【００１２】
ペースト塗布部４について説明する。基台１ａのＸ方向の両端部には、縦フレーム１ｂ、１ｃが立設されている。上流側に位置する縦フレーム１ｂの内側面には、２つのＹテーブル６Ａ，６Ｂが上下２段に水平方向に配設されている。下段のＹテーブル６Ａには、Ｘテーブル７Ａが水平方向に延出して結合されており、Ｘテーブル７Ａには塗布ヘッド８Ａが装着されている。Ｙテーブル６Ａ、Ｘテーブル７Ａを駆動することにより、塗布ヘッド８Ａは基板搬送機構２上に位置決めされた基板３を含むヘッド移動範囲内において移動する。Ｙテーブル６Ａ、Ｘテーブル７Ａは塗布ヘッド移動機構を構成し、この移動により塗布ヘッド８Ａは、基板３の電子部品実装位置に電子部品接合用の粘性体であるペーストを塗布する。
【００１３】
上段のＹテーブル６Ｂには、Ｘテーブル７Ｂが水平方向に延出して結合されており、Ｘテーブル７Ｂにはカメラ９Ａが装着されている。Ｙテーブル６Ｂ、Ｘテーブル７Ｂを駆動することにより、カメラ９Ａは、基板搬送機構２上に位置決めされた基板３を含むカメラ移動範囲内において移動する。この移動により、カメラ９Ａは、基板３上面の任意位置を撮像することができるようになっている。
【００１４】
そしてこの撮像結果を認識処理部（図示省略）で認識処理することにより、基板３の全体位置や基板３上の実装点の位置が検出され、塗布ヘッド８Ａによるペースト塗布においては、この位置検出結果に基づいて、塗布ヘッド移動機構の動作が制御部（図示省略）で制御される。この塗布ヘッド８Ａ、カメラ９Ａの移動において、カメラ９Ａは塗布ヘッド８Ａよりも高い移動高さで移動することから、相互に位置的な干渉が生じないようになっている。
【００１５】
部品搭載部５について説明する。下流側に位置する縦フレーム１ｃの内側面には、２つのＹテーブル６Ｃ，６Ｄが上下２段に水平方向に配設されている。下段のＹテーブル６Ｃ、上段のＹテーブル６Ｄには、それぞれＸテーブル７Ｃ，７Ｄが水平方向に延出して結合されている。Ｘテーブル７Ｃには移載ヘッド８Ｂが、またＸテーブル７Ｄにはカメラ９Ｂが装着されている。
【００１６】
Ｙテーブル６Ｃ、Ｘテーブル７Ｃは移載ヘッド移動機構を構成し、この移動により移載ヘッド８Ｂは、ウェハ位置決め部１０からピックアップされた電子部品である半導体チップ（以下、単に「チップ」と略称する。）が基板３上に移送され、ペーストが塗布された実装点にチップが搭載される。
【００１７】
ウェハ位置決め部１０に隣接して治具供給部１１が配設されており、治具供給部１１は個片のチップ１７が分割されて貼り付けられた粘着シート１６（図３〜図５参照）が取り付けられた治具１５を、ウェハ位置決め部１０の治具ホルダ２０に供給する。治具１５はマガジン１４内に多段に収納されており、マガジン１４はマガジン保持部１３に保持されている。マガジン保持部１３はマガジン昇降部１２によって昇降自在となっており、マガジン保持部１３を昇降させることにより、マガジン１４内に収納された複数の治具１５を順次ウェハ位置決め部１０に供給するようになっている。治具ホルダ２０は、チップ１７が貼り付けられた粘着シート１６を保持するウェハ保持テーブルとなっている。
【００１８】
Ｙテーブル６Ｄ、Ｘテーブル７Ｄはカメラ移動機構を構成する。Ｙテーブル６Ｄ、Ｘテーブル７Ｄを駆動することによりカメラ９Ｂはウェハ位置決め部１０および基板搬送機構２上の基板３を含む移動範囲内で移動し、ウェハ位置決め部１０の粘着シートに貼り付けられたチップおよび基板３上面の任意位置を撮像することができるようになっている。そしてこの撮像結果を認識処理部（図示省略）で認識処理することにより、基板３の全体位置や基板３上の実装点の位置が検出され、また粘着シート１６上のチップ１７の位置が検出される。
【００１９】
そして移載ヘッド８Ｂが粘着シートからチップを取り出す際、ウェハ位置決め部１０からチップをピックアップした移載ヘッド８Ｂが、チップを基板３上に移送搭載する際には、前述の位置検出結果に基づいて、Ｙテーブル６Ｃ、Ｘテーブル７Ｃよりなる移載ヘッド移動機構を制御部（図示省略）で制御する。すなわち、検出したチップ１７の位置に基づいて移載ヘッド８Ｂをこのチップ１７上に移動・位置決めし、検出した実装点の位置に基づいて、チップ１７をピックアップした移載ヘッド８Ｂを実装点に移動・位置決めする。この移載ヘッド８Ｂ、カメラ９Ｂの移動においても同様に、カメラ９Ｂは移載ヘッド８Ｂの移動高さよりも高い移動高さで移動可能に配置されていることから、相互に位置的な干渉が生じないようになっている（図６参照）。
【００２０】
図２に示すように、ウェハ位置決め部１０は、基台１ａ上でＹ方向に移動する移動テーブル２１の上部に治具ホルダ２０を配設した構造となっている。移動テーブル２１の中央部は円形に切り欠かれて開口部２１ａとなっており、開口部２１ａの内縁部には中抜き構造の環状部材２１ｂが上方に突出して設けられている。
【００２１】
基台１ａの上面には、ガイドレール２８およびモノキャリア２９が平行にＹ方向に並列配置されており、ガイドレール２８にスライド自在に嵌合したスライダ２７およびモノキャリア２９のスライダ２９ｄは、移動テーブル２１の下面に設けられたブロック２６に固着されている。モノキャリア２９は、送りねじ２９ｂ、スライダ２９ｄに結合されたナット２９ｃを、ガイドレールを兼ねた本体部２９ａ内に組み込んだものである。送りねじ２９ｂは一方側の端部に配置されたモータ（図示省略）によって回転駆動され、これにより移動テーブル２１はＹ方向に水平移動する。
【００２２】
次にシート剥離部３０について説明する。図２に示すように、基台１ａのガイドレール２８とモノキャリア２９の中間には、移動テーブル３１がＸ方向に配設されており、移動テーブル３１の上面には昇降部３２が立設されている。昇降部３２には粘着シート剥離機構３３が昇降自在に装着されている。移動テーブル３１を駆動することにより、粘着シート剥離機構３３は移動テーブル２１の開口部２１ａ内でＸ方向に水平移動する。
【００２３】
粘着シート剥離機構３３は、上部に粘着シート１６に当接する頭部３３ａを備えており、チップ１７の取り出し時に粘着シート剥離機構３３を上昇させて頭部３３ａを粘着シート１６の下面に当接させ、真空吸引やニードルによるチップの突き上げ等により、移載ヘッド８Ｂによってピックアップされるチップ１７から粘着シート１６を剥離する。
【００２４】
移動テーブル２１の上面の４隅部には、送りねじ２２が回転自在に立設されており、送りねじ２２が螺合したナット２４は、移動テーブル２１の上に配設された治具ホルダ２０に結合されている。送りねじ２２にはそれぞれプーリ２３が結合されており、プーリ２３および駆動プーリ（図示省略）にはベルト２５が調帯されている。駆動プーリをモータ（図示省略）によって回転駆動することにより送りねじ２２が回転し、これにより治具ホルダ２０は移動テーブル２１に対して上下動する。
【００２５】
治具ホルダ２０は略正方形の板状部材であり、厚み方向（上下方向）の中間部分には、粘着シート１６を保持した治具１５が挿通可能なスリット２０ｃが、Ｘ方向に貫通して設けられている。治具ホルダ２０の中央部には、円形の開口部２０ａが上下に貫通して設けられており、開口部２０ａのサイズは、移動テーブル２１に設けられた環状部材２１ｂを挿入可能な開口径となっている。
【００２６】
後述するように、治具１５を保持した状態の治具ホルダ２０を下降させて環状部材２１ｂを開口部２０ａ内に挿入し、粘着シート１６の裏面に環状部材２１ｂを当接させて粘着シート１６を面外方向に変位させることにより、粘着シート１６はシート面方向に延伸される。
【００２７】
モノキャリア２９を駆動することによる治具ホルダ２０のＹ方向の移動と、移動テーブル３１による粘着シート剥離機構３３のＸ方向の移動とを組み合わせることにより、治具ホルダ２０に保持され開口部２０ａ内に露呈された治具１５の粘着シート１６の任意位置を、粘着シート剥離機構３３に対して位置決めすることができ、したがって粘着シート１６に貼り付けられた任意のチップ１７を、粘着シート剥離機構３３の上方に位置させることができる。また、治具１５の供給時には、治具ホルダ２０をＹ方向に移動させてマガジン１４との位置合わせを行う。
【００２８】
次に図３〜図５を参照して、ウェハ位置決め部１０における動作を説明する。図３は、ウェハ保持部１０へ治具１５を供給する動作を示している。マガジン供給時には、マガジン１４内に収納された治具１５は、治具搬送アーム３６のクランプ部３７によって端部をクランプされ、マガジン１４から引き出される。治具ホルダ２０の上面には、開口部２０ａからＸ方向に両端面まで連続した切り欠き部２０ｂ（図７参照）が設けられており、治具搬送アーム３６が切り欠き部２０ｂ内を矢印方向に移動することにより、治具１５は治具ホルダ２０のスリット２０ｃ内に引き込まれ、そして図４に示すように、チップ１７が貼り付けられた粘着シート１６が開口部２０ａ内に露呈した状態となる。次に粘着シート１６を延伸する延伸動作をおこなう。
【００２９】
図５は、粘着シート１６の延伸動作とシート剥離動作を示している。まず治具ホルダ２０に備えられた昇降機構（図２参照）によって、治具ホルダ２０を移動テーブル２１に対して下降させる。これにより開口部２０ａ内に環状部材２１ｂが嵌入し、次いで環状部材２１ｂの上端部が粘着シート１６の下面に当接し、治具１５をスリット２０ｃ内で上方に持ち上げる。
【００３０】
そして治具ホルダ２０をさらに下降させると、治具１５がスリット２０ｃ内に保持されたままの状態で、粘着シート１６は治具ホルダ２０に対して相対的に上方に変位する。すなわち、粘着シート１６は、当初の状態から治具１５による保持面の面外方向に変位し、これにより粘着シート１６はシート面方向に延伸される。
【００３１】
そしてこの状態で、治具ホルダ２０の上方に移動したカメラ９Ｂによってピックアップ対象のチップ１７を撮像する。これにより、当該チップ１７の位置が認識される。この後、位置認識結果に基づいて移動テーブル２１をＹ方向に移動させるとともに、移動テーブル３１によってシート剥離機構３３をＸ方向に移動させて、粘着シート１６に貼着されたチップ１７のうちの剥離対象のチップ１７を、粘着シート剥離機構３３の頭部３３ａに対して位置決めする。ここでは、粘着シート１６の中央に位置するチップ１７が位置決めの対象となっている。
【００３２】
この後、前述の位置認識結果に基づいて移載ヘッド８Ｂを移動させ、チップ１７のピックアップを行う。移載ヘッド８Ｂによるピックアップに際しては、粘着シート剥離機構３３の頭部３３ａが上昇し、粘着シート１６の下面に当接して保持する。そしてこの状態で、移載ヘッド８Ｂが頭部３３ａの上方のチップ１７を吸着してピックアップすることにより、チップ１７は粘着シート１６から剥離されて取り出される。
【００３３】
ここで、部品搭載部５における基板搬送機構２、ウェハ位置決め部１０、移載ヘッド８Ｂ、カメラ９Ｂの配置および移動方向について、図６，図７を参照して説明する。図６において、基板搬送機構２は基板３をＸ方向（第１方向）に搬送し、ウェハ位置決め部１０の治具ホルダ２０は、粘着シート１６を保持する治具１５をＹ方向（第２方向）に移動させる。
【００３４】
ここで、ウェハ位置決め部１０は部分的に基板搬送機構２と上下に高低差を付けて配置され、Ｙ方向に移動することによりウェハ位置決め部１０の一部が基板搬送機構２の下方に入り込む形態となっている（図７参照）。そしてウェハ位置決め部１０の下方に配置された粘着シート剥離機構３３はＸ方向に可動となっており、Ｙ方向にのみ移動するウェハ位置決め部１０の移動と組み合わせることにより、粘着シート１６の任意位置に粘着シート剥離機構３３を位置決め可能となっている。
【００３５】
また、カメラ９ＢはＸ方向およびＹ方向に移動可能となっており、ウェハ位置決め部１０においてチップ１７が貼り付けられた粘着シート１６を撮像範囲に含むとともに、基板搬送機構２上の基板３を撮像範囲に含む配置となっている。そして、ウェハ位置決め部１０からチップ１７をピックアップする移載ヘッド８ＢはＸ方向およびＹ方向に移動可能となっており、この移動により基板３の任意位置にチップ１７を搭載することができるようになっている。ここで、移載ヘッド８Ｂとカメラ９Ｂの移動において、カメラ９Ｂの移動高さＨ２は、移載ヘッド８Ｂの移動高さＨ１よりも高く設定されており、移載ヘッド８Ｂとカメラ９Ｂの位置的な干渉が生じないようになっている。
【００３６】
上記構成を採用することにより、図７に示すように、ウェハ位置決め部１０はＹ方向のみに移動することから、機内配置においてウェハ位置決め部１０がＸ方向へ移動するための占有エリアを考慮する必要がなく、部品搭載部５全体の装置長さＬを小さくすることが可能となり、大型の半導体ウェハを対象とする場合にあっても装置のコンパクト化が実現される。
【００３７】
なお上記構成において、基板３の位置認識を行う必要がない場合には、治具ホルダ２０の上方においてカメラ９Ｂを、Ｘ方向のみに移動させるようにカメラ移動機構を構成し、カメラ９Ｂで粘着シート１６上のチップ１７を撮像するようにしてもよい。この構成によっても、ウェハ位置決め部１０において治具ホルダ２０に保持された粘着シート１６はＹ方向に移動可能となっていることから、粘着シート１６の全範囲を撮像することができる。
【００３８】
また、反対に基板３の位置認識を高頻度で行う必要があるような場合には、図８に示すような構成を採用してもよい。この場合には、治具ホルダ２０の上方においてＸ方向のみにカメラ９Ｂを移動させるカメラ移動機構に加えて、基板３の撮像専用のカメラ９Ｂ’（第２のカメラ）を第２のカメラ移動機構（図示省略）によってＸ方向およびＹ方向に移動可能に設ける。
【００３９】
この場合においても、カメラ９Ｂ’の移動高さは、移載ヘッド８Ｂの移動高さよりも高くする。このような構成を採用することにより、ウェハ位置決め部１０におけるチップ１７の位置認識または基板３の実装点の位置認識を移載ヘッド８Ｂの移動と同時並行的に行うことができ、高効率の実装動作が実現される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、粘着シートを保持するウェハ保持テーブルを基板搬送機構による基板搬送方向と直交する方向のみに移動させ、移載ヘッドによってピックアップされるチップから粘着シートを剥離する粘着シート剥離機構を基板搬送方向に移動可能に配設したので、ウェハ保持テーブルの基板搬送方向の占有エリアを小さくして、大型の半導体ウェハを対象とする場合にあっても装置のコンパクト化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の部分断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の動作説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の動作説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のウェハ位置決め部の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図
【図７】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図
【図８】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分斜視図
【符号の説明】
１電子部品実装装置
２基板搬送機構
３基板
５部品搭載部
８Ｂ移載ヘッド
９Ｂカメラ
９Ｂ’ 第２のカメラ
１０ウェハ位置決め部
１５治具
１６粘着シート
１７チップ
２０治具ホルダ
２１移動テーブル
３１移動テーブル
３３粘着シート剥離機構

Claims

粘着シート上に貼り付けられた状態で供給されたチップを基板に搭載する電子部品実装装置であって、基板を第１方向に搬送する基板搬送機構と、前記粘着シートを保持し前記第１方向と直交する第２方向に移動するウェハ保持テーブルと、前記第１方向および第２方向に移動可能に配設され前記ウェハ保持テーブルからチップをピックアップしこのチップを基板に搭載する移載ヘッドと、ウェハ保持テーブルの下方に前記第１方向に移動して前記移載ヘッドによってピックアップされるチップの下方に位置し、このチップから前記粘着シートを剥離する粘着シート剥離機構と、前記第１方向に移動して前記ウェハ保持テーブル上のチップを撮像するカメラとを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
前記カメラは、さらに前記第２方向に移動して前記基板搬送機構によって位置決めされた基板を撮像することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
前記第１方向および第２方向に移動して前記基板搬送機構によって位置決めされた基板を撮像する第２のカメラを備えたことを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。