JP4265425B2 - 基板搬送装置および基板搬送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイボンディング装置やフリップチップボンディング装置などにおいて上流側から搬入された基板を下流側に搬出する基板搬送装置および基板搬送方法に関するものである。

ダイボンディング装置においては、リードフレームなどの基板を対象として半導体チップを実装するボンディング作業が、多数の基板を対象として反復実行される。このため、ダイボンディング装置は、上流側から供給される基板をボンディング位置に順次搬入し、またボンディング後の基板を下流側へ搬出する基板搬送機構を備えている（例えば特許文献１参照）。この特許文献例では、基板搬入用の搬送機構と、基板搬出用の搬送機構とを個別に備えた構成となっている。
特許第３２８７２６５号公報

しかしながら上記先行技術例においては、搬送機構として機構コストが高価なボールねじによる直動機構を採用し、さらにこのような高価な機構コストが高い搬送機構を複数備えた構成となっているため、ダイボンディング装置全体の設備コストの低減が困難であるという問題点があった。

そこで本発明は、簡易な機構を用い設備コストを低減させることができる基板搬送装置および基板搬送方法を提供することを目的とする。

本発明の基板搬送装置は、上流側から搬入された基板を直線状の搬送経路に沿って移動させ前記搬送経路上の作業位置を経て下流側に搬出する基板搬送装置であって、前記搬送経路上に配置されそれぞれ上面に上流側から搬入された基板を載置する搬入部および下流側へ搬出される基板を載置する搬出部と、前記搬入部と搬出部との間に前記搬送経路に沿って移動自在に配設され上面に載置した基板を前記作業位置に位置させる作業部と、この作業部を移動させて前記搬入部または搬出部と連結させる作業部移動機構と、前記搬送経路に沿って移動することにより搬入部上の基板を下流側へ搬送する第１基板搬送部と、前記搬送経路に沿って移動することにより上流側から前記搬出部へ基板を搬送する第２基板搬送部と、同一の駆動源によって駆動され前記第１基板搬送部と第２基板搬送部とを相互に逆方向に前記搬送経路に沿って往復移動させる基板搬送部移動機構と、前記作業部移動機構、第１基板搬送部、第２基板搬送部および基板搬送部移動機構を制御することにより、前記搬入部上の基板を前記作業部へ搬送するとともに前記作業部上の基板を前記搬出部へ搬送する基板搬送動作を実行させる搬送制御手段とを備え、前記基板搬送部移動機構は、一方が前記駆動源であるモータによって回転駆動される１対のプーリと、これらのプーリに前記搬送経路に沿って水平方向に調帯され、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部が相互に逆方向に移動するように、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部に結合されたベルトより成る。

本発明の基板搬送方法は、直線状の搬送経路上に配置されそれぞれ上面に上流側から搬入された基板を載置する搬入部および下流側へ搬出される基板を載置する搬出部と、前記搬入部と搬出部との間に前記搬送経路に沿って移動自在に配設され上面に載置した基板を前記作業位置に位置させる作業部と、この作業部を移動させて前記搬入部または搬出部と連結させる作業部移動機構と、前記搬送経路に沿って移動することにより搬入部上の基板を下流側へ搬送する第１基板搬送部と、前記搬送経路に沿って移動することにより上流側から前記搬出部へ基板を搬送する第２基板搬送部と、同一の駆動源によって駆動され前記第１基板搬送部と第２基板搬送部とを相互に逆方向に前記搬送経路に沿って往復移動させる基板搬送部移動機構とを備え、前記基板搬送部移動機構は、一方が前記駆動源であるモータによって回転駆動される１対のプーリと、これらのプーリに前記搬送経路に沿って水平方向に調帯され、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部が相互に逆方向に移動するように、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部に結合されたベルトより成る基板搬送装置を用い、上流側から搬入された基板を前記搬送経路に沿って移動させ前記搬
送経路上の作業位置を経て下流側に搬出する基板搬送方法であって、前記作業部移動機構、第１基板搬送部、第２基板搬送部および基板搬送部移動機構を制御することにより、前記搬入部上の基板を前記作業部へ搬送するとともに前記作業部上の基板を前記搬出部へ搬送する基板搬送動作を実行させる。

本発明によれば、同一の駆動源によって第１基板搬送部と第２基板搬送部とを往復移動させて、搬入部上の基板を作業部へ搬送するとともに作業部上の基板を搬出部へ搬送する基板搬送動作を実行させる構成を採用することにより、簡易な機構を用い設備コストを低減させることができる。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図２は本発明の一実施の形態の基板搬送装置の斜視図、図３は本発明の一実施の形態の基板搬送装置の部分平面図、図４は本発明の一実施の形態の基板搬送装置の部分断面図、図５は本発明の一実施の形態の基板搬送装置の制御系の構成を示すブロック図、図６，図７は本発明の一実施の形態の基板搬送装置の動作説明図である。

まず図１、図２を参照して基板搬送装置の構造を説明する。この基板搬送装置は、リードフレームなどの基板に半導体チップを搭載するダイボンディング装置やフリップチップボンディング装置において、上流側から搬入された基板を直線状の搬送経路に沿って移動させ、搬送経路上の作業位置を経て下流側に搬出する機能を有している。なお、基板として、複数の個片基板を載置したキャリアなどの搬送用治具を採用することもできる。

図１において、基台１上面の手前側には移動テーブル２が配設されている。移動テーブル２はＸテーブル２Ｘ、Ｙテーブル２Ｙを積層して構成されており、Ｙテーブル２Ｙ上には作業ステージ３が載置されている。移動テーブル２を駆動することにより、作業ステージ３はＸ方向に直線状に設定された搬送経路Ｌ上で移動可能となっている。

移動テーブル２の上流側（図１において左側）および下流側には、搬送経路Ｌ上に位置して、搬入ステージ４、搬出ステージ６がそれぞれブラケット４ａ、ブラケット６ａによって基台１に固着されている。すなわち、搬入ステージ４、搬出ステージ６は、直線状の搬送経路Ｌ上に配置され、それぞれ上面に上流側から搬入された基板を載置する搬入部および下流側へ搬出される基板を載置する搬出部となっている。

搬入ステージ４には上流側装置から基板５が搬入される。そして作業ステージ３を移動テーブル２によって移動させて搬入ステージ４と連結させた状態で、後述する第１基板搬送部１１を駆動することにより、搬入された基板５は作業ステージ３に搬送される。そして作業ステージ３に基板５を保持した移動テーブル２が移動することにより、基板５はボンディングヘッドによるボンディング位置（作業位置）に移動し、ここで基板５上に半導体チップを実装するボンディング作業が行われる。

図２に示すようにボンディング後の基板５を保持した作業ステージ３を移動テーブル２によって移動させて搬出ステージ６と連結させた状態で、後述する第２基板搬送部１２を駆動することにより、作業ステージ３上の基板５は搬出ステージ６に搬送され、さらに搬出ステージ６上の基板５は下流側装置に搬出される。

すなわち上記構成において、作業ステージ３は、搬入部である搬入ステージ４と搬出部
である搬出ステージ６との間に搬送経路Ｌに沿って移動自在に配設され、上面に載置した基板５を作業位置に位置させる作業部であり、移動テーブル２はこの作業部を移動させて搬入部または搬出部と連結させる作業部移動機構を構成する。

図１に示すように、基台１において搬送経路Ｌの背後側にはサブ基台１ａが配置されており、サブ基台１ａ上には第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２がＸ方向に移動可能に配設されている。第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２はいずれもサブ基台１ａ上にＸ方向に設けられたガイドレール１３に沿って移動し、それぞれシリンダ１７Ａ、シリンダ１７Ｂによって昇降する搬送爪１８Ａ、搬送爪１８Ｂを備えている。第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２の移動は、モータ９によってベルト１０を水平往復動させることによって行われる。

図３、図４を参照して、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２の構造を説明する。第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２はほぼ同一構造であり、ここでは第１基板搬送部１１のみについて説明する。図４に示すように、サブ基台１ａ上のガイドレール１３には、Ｌ字形状のブラケット１５Ａの下面に固着されたスライダ１４ＡがＸ方向にスライド自在に嵌着されている。ブラケット１５Ａの立側面に垂直に配設されたガイドレール２０には、スライダ２１が上下方向にスライド自在に嵌着されている。

スライダ２１にはＬ字形状のアーム部材１９が固着されており、アーム部材１９には先端部が下垂した形状の搬送爪１８Ａが装着されている。アーム部材１９にはシリンダ１７Ａのロッド１７ａが結合されており、シリンダ１７Ａを駆動することにより搬送爪１８Ａが搬送経路Ｌ上において昇降する。

図３に示すように、ガイドレール１３の背後側にはブラケット７Ａ、７Ｂが立設されている。ブラケット７Ａにはモータ９が横姿勢で配設されており、モータ９の回転軸にはプーリ８Ａが結合されている。またブラケット７Ｂにはプーリ８Ｂが軸支されており、プーリ８Ａとプーリ８Ｂにはベルト１０が水平方向に調帯されている。

上下２条のベルト１０のうち上側を走行するベルト１０は、第１基板搬送部１１のブラケット１５Ａに結合された連結ブロック１６Ａに固着されており、下側を走行するベルト１０は、第２基板搬送部１２のブラケット１５Ｂに結合された連結ブロック１６Ｂに固着されている。モータ９を回転駆動することにより、ベルト１０は水平方向に駆動される。

このときベルト１０の上側と下側とは反対方向に移動し、これにより、ベルト１０によって水平方向に駆動される第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２は常に図３に示す中心線ＣＬについて対称の逆方向に移動する。すなわち、モータ９をモータ９の筐体側から回転軸側を見て時計回りに回転させることにより、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２は相互に遠ざかる方向に移動する。またこれとは逆に、モータ９を反時計回りに回転させることにより、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２は相互に接近する方向に移動する。

搬送爪１８Ａ、搬送爪１８Ｂは搬入ステージ４、作業ステージ３、搬出ステージ６を結んで構成される搬送経路Ｌ上に延出して設けられており、搬送爪１８Ａ、搬送爪１８Ｂが下降した状態では、下垂部の先端は搬入ステージ４、作業ステージ３、搬出ステージ６上に載置された基板５の端面と同じ高さに位置する。したがって、図１に示すように、作業ステージ３が基板５を載置した搬入ステージ４の下流側に連結した状態で、搬送爪１８Ａを基板５の上流側の端面に当接させ、モータ９を駆動して第１基板搬送部１１を下流側へ移動させることにより、搬入ステージ４上の基板５は搬送爪１８Ａに押送されて作業ステージ３上に移動する。すなわち第１基板搬送部１１は、搬送経路Ｌに沿って移動すること
により搬入ステージ４上の基板５を下流側へ搬送する。

また図２に示すように、基板５を載置した作業ステージ３が搬出ステージ６の上流側に連結した状態で、搬送爪１８Ｂを基板５の上流側の端面に当接させ、モータ９を駆動して第２基板搬送部１２を下流側へ移動させることにより、作業ステージ３上の基板５は搬送爪１８Ｂに押圧されて搬出ステージ６上に移動する。すなわち第２基板搬送部１２は、搬送経路Ｌに沿って移動することにより上流側から搬出ステージ６へ基板５を搬送する。そして、モータ９、プーリ８Ａ、プーリ８Ｂ、ベルト１０は、同一の駆動源であるモータ９によって駆動され第１基板搬送部１１と第２基板搬送部１２とを相互に移動中心である中心線ＣＬについて対称方向に、搬送経路Ｌに沿って往復移動させる基板搬送部移動機構を構成する。

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２２はボンディング装置の制御装置の機能のうち基板搬送動作を制御処理する機能部分である。ボンディング作業において、制御部２２は以下に説明する各部を制御する。すなわち制御部２２は移動テーブル２のＸテーブル２Ｘ、Ｙテーブル２Ｙの動作を制御し、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２のシリンダ１７Ａ、シリンダ１７Ｂおよび基板搬送部移動機構２３のモータ９を制御して、後述する基板搬送動作を行わせる。

したがって、制御部２２は作業部移動機構である移動テーブル２３、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２および基板搬送部移動機構２３を制御することにより、搬入ステージ４上の基板５を作業ステージ３へ搬送するとともに、作業ステージ３上の基板５を搬出ステージ６へ搬送する基板搬送動作を実行させる搬送制御手段となっている。

この基板搬送装置は上記のように構成されており、次に図６、図７を参照して基板搬送動作について説明する。図６（ａ）は初期状態を示しており、搬送爪１８Ａ、搬送爪１８Ｂはそれぞれ搬入ステージ４、搬出ステージ６の上流側に位置して、上昇状態にある。次に図６（ｂ）に示すように、上流側の基板供給装置から搬入ステージ４上に基板５が供給される。そして搬送爪１８Ａを下降させた状態で、モータ９を駆動して搬送爪１８Ａを下流側へ移動させる。これにより、図６（ｃ）に示すように、基板５は搬送爪１８Ａによって押送されて、搬入ステージ４から作業ステージ３へ搬送される。このとき、搬送爪１８Ｂも同時に上流側へ移動する。

この後、ボンディング動作に移行する。すなわち移動テーブル２によって図６（ｄ）に示すように、作業ステージ３を下流側の作業位置に移動させ、ここで基板５にボンディングヘッド（図示省略）によって半導体チップが実装される。ボンディング動作が完了したならば、図７（ａ）に示すように、作業ステージ３を下流側に移動させて搬出ステージ６の上流側に連結する。これにより、搬送爪１８Ｂは作業ステージ３の上流側に位置する。

次いで搬送爪１８Ｂを下降させて、図７（ｂ）に示すように、搬送爪１８Ｂを下流側へ移動させる。これにより基板５は搬送爪１８Ｂによって押送されて作業ステージ３から搬出ステージ６へ搬送される。このとき搬送爪１８Ａは同時に上流側へ移動する。この後、図７（ｃ）に示すように搬入ステージ４には上流側位置から新たな基板５が供給され、また搬出ステージ６上のボンディング後の基板５は下流側へ搬出される。

ボンディング装置への基板の搬入搬出動作を行う基板搬送装置として上記構成を採用することにより、基板の搬入と搬出とを同一の駆動源によって行わせることができ、簡易な機構を用いて設備コストを低減させることが可能となっている。また、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２が連係して効率よく移動するので、基板の搬送タクトタイムを短縮することも可能となっている。

なお、第１基板搬送部１１、第２基板搬送部１２の移動ストロークを大きく設定することにより、上流側装置からの基板５の搬入ステージ４上への搬入および搬出ステージ６からの基板５の下流側への搬出を搬送爪１８Ａ、搬送爪１８Ｂによって行わせることも可能である。また、本実施の形態では、ベルト１０を上下２条に走行させるレイアウトを示したが、これに限られるものではなく、ベルト１０を前後２条に走行させるレイアウトを採用してもよい。

本発明の基板搬送装置は、簡易な機構を用い設備コストを低減させることができるという効果を有し、ダイボンディング装置やフリップチップボンディング装置などにおいて、直線状の搬送経路に沿って上流側から搬入された基板を下流側に搬出する形態の搬送用途に有用である。

本発明の一実施の形態の基板搬送装置の斜視図 本発明の一実施の形態の基板搬送装置の斜視図 本発明の一実施の形態の基板搬送装置の部分平面図 本発明の一実施の形態の基板搬送装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の基板搬送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基板搬送装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の基板搬送装置の動作説明図

符号の説明

２ 移動テーブル
３ 作業ステージ
４ 搬入ステージ
５ 基板
６ 搬出ステージ
９ モータ
１０ ベルト
１１ 第１基板搬送部
１２ 第２基板搬送部
１８Ａ、１８Ｂ 搬送爪
２２ 制御部

Claims (2)

1. 上流側から搬入された基板を直線状の搬送経路に沿って移動させ前記搬送経路上の作業位置を経て下流側に搬出する基板搬送装置であって、前記搬送経路上に配置されそれぞれ上面に上流側から搬入された基板を載置する搬入部および下流側へ搬出される基板を載置する搬出部と、前記搬入部と搬出部との間に前記搬送経路に沿って移動自在に配設され上面に載置した基板を前記作業位置に位置させる作業部と、この作業部を移動させて前記搬入部または搬出部と連結させる作業部移動機構と、前記搬送経路に沿って移動することにより搬入部上の基板を下流側へ搬送する第１基板搬送部と、前記搬送経路に沿って移動することにより上流側から前記搬出部へ基板を搬送する第２基板搬送部と、同一の駆動源によって駆動され前記第１基板搬送部と第２基板搬送部とを相互に逆方向に前記搬送経路に沿って往復移動させる基板搬送部移動機構と、前記作業部移動機構、第１基板搬送部、第２基板搬送部および基板搬送部移動機構を制御することにより、前記搬入部上の基板を前記作業部へ搬送するとともに前記作業部上の基板を前記搬出部へ搬送する基板搬送動作を実行させる搬送制御手段とを備え、
   前記基板搬送部移動機構は、一方が前記駆動源であるモータによって回転駆動される１対のプーリと、これらのプーリに前記搬送経路に沿って水平方向に調帯され、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部が相互に逆方向に移動するように、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部に結合されたベルトより成ることを特徴とする基板搬送装置。
2. 直線状の搬送経路上に配置されそれぞれ上面に上流側から搬入された基板を載置する搬入部および下流側へ搬出される基板を載置する搬出部と、前記搬入部と搬出部との間に前記搬送経路に沿って移動自在に配設され上面に載置した基板を前記作業位置に位置させる作業部と、この作業部を移動させて前記搬入部または搬出部と連結させる作業部移動機構と、前記搬送経路に沿って移動することにより搬入部上の基板を下流側へ搬送する第１基板搬送部と、前記搬送経路に沿って移動することにより上流側から前記搬出部へ基板を搬送する第２基板搬送部と、同一の駆動源によって駆動され前記第１基板搬送部と第２基板搬送部とを相互に逆方向に前記搬送経路に沿って往復移動させる基板搬送部移動機構とを備え、
   前記基板搬送部移動機構は、一方が前記駆動源であるモータによって回転駆動される１
   対のプーリと、これらのプーリに前記搬送経路に沿って水平方向に調帯され、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部が相互に逆方向に移動するように、前記第１基板搬送部および前記第２基板搬送部に結合されたベルトより成る基板搬送装置を用い、上流側から搬入された基板を前記搬送経路に沿って移動させ前記搬送経路上の作業位置を経て下流側に搬出する基板搬送方法であって、前記作業部移動機構、第１基板搬送部、第２基板搬送部および基板搬送部移動機構を制御することにより、前記搬入部上の基板を前記作業部へ搬送するとともに前記作業部上の基板を前記搬出部へ搬送する基板搬送動作を実行させることを特徴とする基板搬送方法。

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