JP4291387B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベアＩＣチップなどの接続面を上向きにして供給される電子部品を基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。

電子部品を基板に実装する電子部品実装方法としては、間欠回転する回転体の外周部にその間欠回転角間隔で複数の実装ヘッドを配設して各実装ヘッドが供給位置と実装位置との間で移動するようにし、供給位置に所定の電子部品を部品供給部を移動させて供給し、基板の所定の実装位置を実装位置に位置決めし、実装ヘッドにて基板の所定位置に電子部品を実装する方式や、基板を位置決め固定し、ＸＹ方向に移動可能な実装ヘッドにて、部品供給部から所定の電子部品を取り出し、基板の所定の実装位置に移動して実装する方式など、種々の方式のものが知られている。

また、ベアＩＣチップを基板に実装する電子部品実装方法として、ダイシングされたウエハの状態でベアＩＣチップをＸＹテーブル上に供給し、このＸＹテーブルにて所定のベアＩＣチップを第１の供給位置に位置決めし、反転移送手段にて第１の供給位置で所定のベアＩＣチップを保持して上下を反転して第２の供給位置に移送し、第２の供給位置で実装ヘッドにて保持し、一方、基板をＹ方向テーブルにてＹ方向に移動可能な支持台上に載置固定し、実装ヘッドをＸ方向テーブルにて基板における実装位置のＸ方向位置まで移動させるとともに基板における実装位置のＹ方向位置が実装ヘッドのＹ方向位置に一致するようにＹ方向テーブルにて基板を移動し、ベアＩＣチップと基板の実装箇所の位置合わせを行った後、実装ヘッドにてベアＩＣチップを実装するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−６８３２７号公報

ところで、上記のようなベアＩＣ部品を実装する電子部品実装方法においては、実装ヘッドを第２の部品供給位置と実装位置との間でＸ方向に移動及び位置決めし、基板をＸ方向と直交するＹ方向に移動及び位置決めすることで、高精度で高速の実装を実現するようにしているが、一層の高速化を図るためには、第２の部品供給位置を基板の近傍に配設し、この第２部品供給位置にベアＩＣ部品を高速にて供給位置決めする必要がある。

しかし、上記電子部品実装方法では、反転移送手段にて第１の供給位置でベアＩＣチップを保持し、上下反転しつつ移動し、第２部品供給位置に位置決めする工程に多くの時間を要し、特に近年はＩＣウエハが大型化しているために、第１の供給位置と第２の供給位置までの移動距離が大きく、高速実装の実現を困難にしている。

本発明は、このような状況に鑑み、ベアＩＣチップなどの接続面を上向きにして供給される電子部品を基板に高精度かつ高速にて実装することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。

本発明の電子部品実装方法は、基板を位置決めする工程と、接続面が上向きの電子部品を供給する部品供給部から電子部品を取り出す工程と、部品供給部から取り出した複数の電子部品を第１のシャトルにてＸ方向に一列状に保持し、受け渡し位置までＸ方向に移動する工程と、受け渡し位置で第１のシャトルから第２のシャトルに複数の電子部品を一括して受け取り、第２のシャトルを、Ｘ方向を回転軸方向として回転し、Ｘ方向に一列状に保持した複数の電子部品を上下反転するとともにＸ方向に移動して各電子部品を部品供給位置に位置決めする工程と、部品供給位置で実装ヘッドにて第２のシャトルから電子部品を受け取りＸ方向に移動して実装位置で位置決めされた基板に実装する工程とを有するものである。

この構成によると、電子部品を取り出して第１のシャトルに移載する動作は単純動作であるため高速にて第１のシャトルに移載することができ、受け渡し位置で第１のシャトルから第２のシャトルに複数の電子部品を一括して受け渡し、第２のシャトルがＸ方向を回転軸方向として回転することで、Ｘ方向に一列状に保持した複数の電子部品を一括して上下反転して各電子部品を順次部品供給位置に供給することができるので、部品供給位置に対する電子部品の供給の高速化を図ることができ、電子部品高速実装を実現することができる。

なお、第１及び第２のシャトルは、往復移動させてもよいが、複数のシャトルを循環移動させるようにすると、一層の高速化を実現できる。また、基板の位置決め工程で、基板をＸＹ方向の２方向に位置決めすると、基板の位置決めが高速で行える場合には実装ヘッドによる実装位置を固定することができて一層高速にて高精度に実装でき、また基板をＹ方向の一方向に位置決めすると、基板の位置決めを高速化できて高速にて実装することができる。

また、第２のシャトルに代えて一定軸芯回りに回転可能な回転テーブルに装着されて部品供給位置まで旋回移動可能な旋回シャトルにて、受け渡し位置で第１のシャトルから複数の電子部品を一括して受け取り、旋回シャトルを上下反転するとともに旋回して各電子部品を部品供給位置に位置決めすると、第２のシャトルを往復動作させたり循環させたりするよりも簡単な構成によって高速化を実現できる。

また、部品供給位置で複数の実装ヘッドにて電子部品を受け取り、実装位置で各実装ヘッドにて基板に実装すると、実装ヘッドによる実装工程のタクトタイムを短縮できて一層の高速実装を実現することができる。

また、基板を位置決めする工程は、実装ヘッドの移動方向と直交するＹ方向に移動及び位置決めすると、実装ヘッドと基板をそれぞれ１軸方向に移動及び位置決めするので、簡単な構成にて高速にて高精度に実装することができる。

また、実装する工程で、実装ヘッドによる実装位置と退避位置との間で移動可能な認識手段にて電子部品と基板の実装位置の両方を認識すると、高精度の実装を実現できる。

本発明の電子部品実装方法によれば、電子部品を取り出して第１のシャトルに移載する動作は単純動作であるため高速にて第１のシャトルに移載することができ、受け渡し位置で第１のシャトルから第２のシャトルに複数の電子部品を一括して受け渡し、第２のシャトルがＸ方向を回転軸方向として回転することで、Ｘ方向に一列状に保持した複数の電子部品を一括して上下反転して各電子部品を順次部品供給位置に供給することができるので、部品供給位置に対する電子部品の供給の高速化を図ることができ、接続面が上向きで供給される電子部品の高速実装を実現することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の電子部品実装方法の第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

本実施形態の電子部品実装方法を実施する電子部品実装装置１は、ベアＩＣチップなど、接続面を上向きにした状態で供給される電子部品２を基板３に実装するものであり、本体部４と部品供給部５にて構成されている。本体部４において、基板３を左右方向（Ｘ方向）の一側（右側）から他側（左側）に向けて搬送するように、本体部４のＸ方向の一側部に搬入手段６が、中央部に基板位置決め手段７が、他側部に搬出手段８が配設され、さらに部品供給部５に基板３をＸ方向に貫通して搬送する搬送手段９が配設されている。

基板位置決め手段７は、基板３の電子部品２を実装すべき位置を、Ｘ方向及びそれに直交するＹ方向の所定位置に設定された実装位置Ａ（図３参照）に位置決めするように構成されている。そのため、Ｘ方向及びＹ方向に移動及び位置決め可能なＸＹテーブル１０上に基板３を固定支持する支持台１１が配設され、その前後両側に搬入手段６及び搬出手段８に接続可能な移載レール１２が上下移動可能に配設され、かつＸＹテーブル１０を昇降動作させる昇降手段（図示せず）が設けられている。かくして、昇降手段にてＸＹテーブル１０が下降し、移載レール１２が上方位置に移動して搬入手段６と移載レール１２が接続された状態で基板３が移載レール１２に受け渡され、その後ＸＹテーブル１０が上昇するとともに移載レール１２が下方位置に移動することで基板３が支持台１１にて固定支持され、ＸＹテーブル１０にてＸＹ方向に位置決めされる。

基板位置決め手段７の上方には実装手段１３が配設されている。実装手段１３は、上記実装位置ＡのＹ方向位置においてＸ方向テーブル１４にて実装ヘッド１５をＸ方向に移動させ、後述の部品供給位置Ｂ（図３参照）と上記実装位置Ａとの間で往復移動するように構成されている。実装ヘッド１５は、電子部品２を吸着保持する吸着ノズルとその昇降手段と所定の加圧力を負荷する加圧手段とを有し、さらに必要に応じて加熱手段を備えている。

また、実装ヘッド１５と支持台１１との間に、上側で実装ヘッド１５に保持された電子部品２を認識し下側で基板３の電子部品を実装すべき位置を認識できるように構成された同時認識手段１６が配設されている。なお、同時認識手段１６は、実装位置に位置決めされた状態でプリズム等で光路を切り換えて順次電子部品２と基板３の実装位置を認識するように構成され、字義通りに完全に同時に認識するのではない。勿論、字義通り同時に認識するようにしても良いが、構成が複雑になったり、コスト高になったりして好ましくない場合が多い。

１７は、実装ヘッド１５の移動経路における基板位置決め手段１７の一側部の下部に配設された転写ステーションで、実装ヘッド１５にて保持された電子部品２に接着剤や封止剤などを転写付与するように構成されている。

部品供給部５の前側と後側には部品供給手段１８、１９が配設され、それぞれ交換可能に結合されている。前側の部品供給手段１８は、多数の電子部品２が配列して形成されるとともに個片にダイシングされた状態でエキスパンドシート上に支持されている半導体ウエハを複数枚収容した部品マガジン２０と、所望の半導体ウエハを所定の供給高さ位置に位置決めするマガジンリフタ２１にて構成されている。また、後側の部品供給手段１９は、多数の電子部品２を収容して成るテープ状部品集合体が装着された複数の部品供給カセット２２が並列して搭載されており、部品供給カセット２２の部品取り出し位置を所定のＹ方向位置に位置決めできるように構成されている。

部品供給部５の前部には、エキスパンド台２３（図３参照）がＹ方向テーブル（図示せず）上に上下移動可能に設置され、ウエハ引き出し手段（図示せず）にて部品供給手段１８の部品マガジン２０から半導体ウエハをエキスパンド台２３（図３参照）に導入するように構成され、エキスパンド台２３にてそのエキスパンドシートを拡張させて各電子部品２を間隔をあけて分離させ、さらにＹ方向テーブルにて所望の電子部品２を所定のＹ方向位置に位置決めするように構成されている。

２４は、所定のＹ方向位置に位置決めされたエキスパンド台２３上や部品供給カセット２２の電子部品２を認識する認識カメラであり、Ｘ方向に移動可能に配設され、所定のＹ方向位置に位置決めされた任意の電子部品２を認識するように構成されている。

部品供給部５と実装ヘッド１５に対する部品供給位置Ｂとの間には、部品供給部５において接続面が上向きで供給された電子部品２を取り出し、その接続面を下向きにして部品供給位置Ｂに供給する部品反転移送手段２５が配設されている。

部品反転移送手段２５は、図３（ａ）、（ｂ）に詳細に示すように、部品供給部５から各電子部品２を取り出して移載する移載手段２６と、移載手段２６にて移載された複数の電子部品２をＸ方向に一列状に保持して受け渡し位置までＸ方向に移動可能な第１のシャトル２７と、第１のシャトル２７から複数の電子部品２を一括して保持して上下反転するとともにＸ方向に移動して各電子部品２を部品供給位置Ｂに位置決めする第２のシャトル２８にて構成されている。

図示例では、移載手段２６は、４つの吸着ノズル２９が放射状に配設されるとともにその中心の水平軸芯回りに回転可能に構成され、部品供給部５で４つの電子部品２を順次保持して第１のシャトル２７に対する受け渡し位置に移動し、ここで第１のシャトル２７に順次受け渡し、次に第１のシャトル２７が第２のシャトル２８に対する受け渡し位置に移動し、ここで４つの電子部品２を一括して第２のシャトル２８に受け渡し、この第２のシャトル２８にて各電子部品２を上下反転させてその接続面を下向きにし、部品供給位置Ｂに順次供給するように構成されている。

次に、以上の構成における基板３に対する電子部品２の実装動作を説明すると、搬入手段６にて供給された基板３は、ＸＹテーブル１０に設けられた移載レール１２上に受け渡された後、移載レール１２が下降することで支持台１１上に載置固定される。その後、ＸＹテーブル１０にて基板３における電子部品３を実装すべき位置が実装位置Ａに一致するように位置決めされる。

一方、部品供給手段１８にて供給され、エキスパンド台２３上に導入された半導体ウエハは、エキスパンド台２３でエキスパンドシートが拡大されて各電子部品２が分離された後、Ｙ方向テーブルが作動されて実装すべき電子部品２が部品反転移送手段２５の移載手段２６の吸着ノズル２９の移動経路の直下に位置するように位置決めされる。部品供給手段１９にて電子部品２が供給される場合も同様である。次に、認識カメラ２４が実装すべき電子部品２の直上に位置決めされ、電子部品２の適否とその位置が認識され、その認識結果によってＹ方向テーブルの位置補正が成されるとともに、移載手段２６における吸着ノズル２５の位置決めすべき位置が求められる。

次いで、移載手段２６の吸着ノズル２９が実装すべき電子部品２の位置に位置決めされ、吸着ノズル２９にてその電子部品２が吸着保持されて持ち上げられ、その後上記のように第１のシャトル２７に対する受け渡し位置に移動して順次第１のシャトル２７に受け渡され、この第１のシャトル２７から第２のシャトル２８に一括して受け渡され、第２のシャトル２８にて複数の電子部品２が一括して上下反転されて接続面を下向きにして部品供給位置Ｂに順次供給される。

その時には、実装手段１３の実装ヘッド１５が部品供給位置Ｂに移動してきており、実装ヘッド１５にて電子部品２が保持された後、Ｘ方向テーブル１４が作動されて実装ヘッド１５が実装位置Ａに位置決めされる。

それと同時に、同時認識手段１６が基板３の実装位置Ａに位置決めされ、その状態で基板３の実装位置に設けられている位置マークが認識されるとともに、実装ヘッド１５に保持されている電子部品２が認識され、所定の位置決め精度が確保されるようにＸＹデーブル１０又はＸ方向テーブル１４による位置補正が成され、基板３の実装位置に電子部品２の位置が高精度に位置決めされる。

その後、実装ヘッド１５の吸着ノズルが昇降手段にて下降されるとともに加圧手段にて加圧されて電子部品２が実装される。なお、必要に応じて実装ヘッド１５に設けられた加熱手段にて電子部品２が加熱され、加熱加圧によって電子部品２の電極と基板２の電極の接合が行われる。また、必要に応じて実装ヘッド１５は実装前に転写ステーション１７に移動して接着剤や封止剤などを転写付与され、その場合実装時に加熱手段で加熱することで接着剤や封止剤の硬化工程まで含めた実装が完了される。

以上の実装動作が適宜繰り返されて、基板３に対して所要数の電子部品２の実装が完了すると、基板３は搬出手段８及び搬送手段９にて次工程に向けて搬出され、次の基板２が搬入手段６にて搬入され、支持台１１上に設置される。

本実施形態によれば、部品反転移送手段２５において、移載手段２６にて電子部品２を取り出して移載する工程が単純動作であるため高速にて第１のシャトル２７に移載することができ、この第１のシャトル２７から第２のシャトル２８に複数の電子部品２を一括して受け渡すことで、複数の電子部品２を一括して上下反転して各電子部品２を順次実装位置Ａの近傍に設定された部品供給位置Ｂに供給することができ、したがって部品供給位置Ｂに対する電子部品２の供給の高速化を図ることができ、実装ヘッド１５による実装工程も高速化できるため、接続面が上向きで供給される電子部品２の高速実装を実現することができる。

また、実装ヘッド１５による実装位置Ａと実装ヘッド１５との干渉を避けた退避位置との間で移動可能な同時認識手段１６にて、電子部品２と基板３の実装位置の両方を認識するようにしていることで、高精度の実装を実現できる。

なお、図３（ａ）は実装手段１３に単一の実装ヘッド１５が配設され、図３（ｂ）は複数の実装ヘッド１５が配設されている例を示しており、図３（ｂ）に示すように複数の実装ヘッド１５を配設すると、実装ヘッド１５が部品供給位置Ｂと実装位置Ａとの間で往復移動する回数を低減できるため、その分実装速度を向上することができる。

また、以上の実施施形態の説明では、基板位置決め手段７としてＸＹテーブル１０を備え、実装位置を一定位置に固定したものを例示したが、基板位置決め手段７を基板３をＹ方向にのみ位置決めするＹテーブルにて構成し、実装位置を実装ヘッド１５のＸ方向位置と組み合わせ、基板３のＸ方向幅の範囲内の任意位置を実装位置とするように構成しても良く、そうするとそれぞれ一方向に位置決めすればよいので、簡単な構成にて高精度で高速実装を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の電子部品実装方法の第２の実施形態について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態の説明においては、先行する実施形態と同一の構成要素については説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

本実施形態においては、第１の実施形態における第２のシャトル２８に代えて、受け渡し位置で複数の電子部品２を一括して保持し上下反転するとともに、一定軸芯回りに回転可能な回転テーブル３５に装着されて部品供給位置Ｂまで旋回して移動可能な旋回シャトル３６を備えている。

本実施形態によれば、第２のシャトル２８を往復動作させたり循環させたりするよりも簡単な構成によって高速化を実現できる。

本発明の電子部品実装方法によれば、部品供給部から電子部品を取り出して高速にて第１のシャトルに移載し、第１のシャトルから第２のシャトルに複数の電子部品を一括して受け渡し、複数の電子部品を一括して上下反転して部品供給位置に順次各電子部品を供給することにより、部品供給位置に対する電子部品の供給の高速化を図ることができるので、接続面を上向きにして供給される電子部品を実装する部品実装装置に好適に利用することができる。

本発明の電子部品実装方法の第１の実施形態における全体概略構成を示す透視斜視図。 同実施形態におおける要部の概略構成を示す斜視図。 同実施形態における部品供給工程を示し、（ａ）は実装ヘッドが１つの場合の動作説明図、（ｂ）は実装ヘッドが１つの場合の動作説明図。 本発明の電子部品実装方法の第２の実施形態における部品供給工程を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は動作説明図。

符号の説明

１ 電子部品実装装置
２ 電子部品
３ 基板
５ 部品供給部
７ 基板位置決め手段
１３ 実装手段
１５ 実装ヘッド
１６ 同時認識手段
２５ 部品反転移送手段
２６ 移載手段
２７ 第１のシャトル
２８ 第２のシャトル
３５ 回転テーブル
３６ 旋回シャトル
Ａ 実装位置
Ｂ 部品供給位置

Claims (5)

1. 基板を位置決めする工程と、
   接続面が上向きの電子部品を供給する部品供給部から電子部品を取り出す工程と、
   部品供給部から取り出した複数の電子部品を第１のシャトルにてＸ方向に一列状に保持し、受け渡し位置までＸ方向に移動する工程と、
   受け渡し位置で第１のシャトルから第２のシャトルに複数の電子部品を一括して受け取り、第２のシャトルを、Ｘ方向を回転軸方向として回転し、Ｘ方向に一列状に保持した複数の電子部品を上下反転するとともにＸ方向に移動して各電子部品を部品供給位置に位置決めする工程と、
   部品供給位置で実装ヘッドにて第２のシャトルから電子部品を受け取りＸ方向に移動して実装位置で位置決めされた基板に実装する工程と
   を有することを特徴とする電子部品実装方法。
2. 第２のシャトルに代えて一定軸芯回りに回転可能な回転テーブルに装着されて部品供給位置まで旋回移動可能な旋回シャトルにて、受け渡し位置で第１のシャトルから複数の電子部品を一括して受け取り、旋回シャトルを上下反転するとともに旋回して各電子部品を部品供給位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
3. 部品供給位置で複数の実装ヘッドにて電子部品を受け取り、実装位置で各実装ヘッドにて基板に実装することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品実装方法。
4. 基板を位置決めする工程は、実装ヘッドの移動方向と直交するＹ方向に移動及び位置決めすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の電子部品実装方法。
5. 実装する工程で、実装ヘッドによる実装位置と退避位置との間で移動可能な認識手段にて電子部品と基板の実装位置の両方を認識することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の電子部品実装方法。

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