JP4364755B2 - 電子部品の実装装置及び実装装置の清掃方法 - Google Patents

Description

この発明は被実装部材に半導体からなるチップなどの電子部品を実装するための実装装置及びこの実装装置を清掃するための清掃方法に関する。

キヤリアテープやリードフレームなどの基板としての被実装部材にチップなどの電子部品を実装する実装方式には、この電子部品に形成されたバンプを下向きにして上記被実装部材の上面から実装するフリップチップ実装や被実装部材に形成されたインナリードに上記被実装部材の下面から上記電子部品を実装するインナリード実装などが知られている。

どちらの実装方式を行う実装装置であっても、被実装部材の一方の面を支持するステージツールと、被実装部材の他方の面に実装される電子部品を加圧する実装ツールを備えている。そして、上記被実装部材に上記電子部品を実装する際、上記被実装部材はステージツールに設けられたヒータによって加熱され、上記電子部品は上記実装ツールに設けられたヒータによって加熱される。それによって、上記電子部品は上記被実装部材に熱圧着されることになる。最近では、上記フリップチップ実装と、上記インナリード実装との両方を選択的に行うことができる実装装置も開発されている。

上記実装ツールとステージツールとで被実装部材にチップを熱圧着する実装装置では、実装を行うことで被実装部材に使用されている接着剤や被実装部材に付着した汚れがステージルーツの端面に付着するということがある。ステージツールの端面に付着した汚れは、ステージツールが高温度に加熱されるため、早期に硬化するばかりか、実装を繰り返すことで堆積するということがある。

ステージツールの端面に硬化した汚れが堆積すると、実装ツールによって電子部品を被実装部材に実装する際、上記実装ツールによって上記電子部品を均一に押圧することができなくなるため、実装不良を招くということがある。しかも、ステージツールに堆積した汚れによってステージツールから被実装部材への熱伝導が悪くなり、被実装部材と電子部品との圧着状態が損なわれるということもある。

そこで、従来は、被実装部材に対する電子部品の実装を所定回数、たとえば２００回程度行ったならば、ステージツールに堆積した汚れを砥石によって研磨除去するということが行われている。このような先行技術は特許文献１に示されている。

すなわち、特許文献１に示された実装装置には、インナリードボンダの実装ツール取り付け部に、砥石からなるステージツールクリーニング用ツールがＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能に設けられている。

そして、キヤリアテープ（被実装部材）に形成されたステージツールクリーニング用の孔が実装位置に到達し、そのことが検出されると、ステージツールにチップを載せず、ステージツールだけをボンディング位置に移動させて上昇させる。そして、上記実装ツールを上記キヤリアテープの孔から下降させ、ステージツールの端面（上面）をクリーニングするようにしている。
特開平６−１４０４６８号公報

特許文献１に示された先行技術によれば、実装形態がチップを被実装部材の上面側から実装する、インナリード実装の場合には適用可能である。しかしながら、最近では実装装置を製造ラインに組み込んで使用する場合、被実装部材に対してチップを上向きに実装（被実装部材の下面側から実装）するインナリード実装だけでなく、下向きに実装（被実装部材の上面側から実装）するフリップチップ実装が行われることがある。つまり、１台の実装装置でフリップチップ実装と、インナリード実装との両方が選択的に行われる。

フリップチップ実装と、インナリード実装とのどちらか一方だけの実装が行われる場合には、特許文献１に示された清掃手段を用いて、ステージツールと実装ツールのうち、汚れが生じ易い一方のツールだけを清掃することで、ある程度は対応することができる。

しかしながら、フリップチップ実装と、インナリード実装との両方の実装が行われる場合には、ステージツールと実装ツールの両方が汚れるため、そのような実装装置では両方のツールを定期的に清掃する必要がある。

また、フリップチップ実装と、インナリード実装のどちらか一方だけの実装が行われる場合であっても、ステージツールと実装ツールとの一方のツールだけでなく、他方のツールにも汚れが生じることが避けられない。

しかしながら、特許文献１に示された清掃手段では、ステージツールと実装ツールのうちの一方しか清掃できないため、長期の使用によって他方のツールに汚れが堆積し、実装不良を招く虞があった。

そこで、ステージツールと実装ツールとの両方を定期的に清掃することが考えられている。しかしながら、その場合、ステージツール用と、実装ツール用との２つの清掃手段を設け、各清掃手段によってステージツールと実装ツールとの清掃を別々に行わなければならないから、清掃に要する時間が長くなったり、実装装置全体の構造が複雑化するなどのことがある。

この発明は、ステージツールと実装ツールとを同時にクリーニングすることができるようにした電子部品の実装装置及び実装装置の清掃方法を提供することにある。

この発明は、それぞれが水平方向及びこの水平方向に対して直交する垂直方向に駆動されるステージツールと実装ツールとを有し、位置決めされた被実装部材の一方の面を上記ステージツールで保持し、他方の面に上記実装ツールによって電子部品を実装する実装装置であって、
水平方向に駆動可能に設けられたクリーニングステージと、
このクリーニングステージの一方の面と他方の面とにそれぞれ設けられ上記ステージツールと上記実装ツールとの端面を当接させてこれらツールに対して相対的に水平方向に駆動することで各ツールの端面を同時にクリーニングする一対のクリーニング部材と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記クリーニング部材は、上記ステージツールの端面と上記実装ツールの端面とを研磨する砥石と、砥石によって研磨された各ツールの端面をブラッシングするブラシとからなることが好ましい。

上記被実装部材の上面側から上記電子部品を実装する第１の実装形態と、上記被実装部材の下面側から上記電子部品を実装する第２の実装形態との両方の実装形態に使用されることが好ましい。

この発明は、それぞれが水平方向及びこの水平方向に対して直交する垂直方向に駆動されるステージツールと実装ツールとを有し、位置決めされた被実装部材の一方の面を上記ステージツールで保持し、他方の面に上記実装ツールによって電子部品を実装する実装装置の清掃方法であって、
上面と下面とにそれぞれクリーニング部材が設けられて位置決めされたクリーニングステージの一方の面の上記クリーニング部材にステージツールの端面を当接させるとともに、他方の面の上記クリーニング部材に実装ツールの端面を当接させる工程と、
ステージツールの端面と実装ツールの端面とを上記クリーニングステージの各クリーニング部材に当接させた状態で上記クリーニングステージに対して上記ステージツールと実装ツールとを相対的に水平方向に移動させる工程と
を具備したことを特徴とする実装装置の清掃方法にある。

上記ステージツールと実装ツールとの端面を同時に研磨加工する工程と、研磨加工されたステージツールと実装ツールとの端面を同時にブラッシングする工程とを有することが好ましい。

この発明によれば、ステージツールと実装ツールとの端面をクリーニングステージの上面と下面とにそれぞれ設けられたクリーニング部材に当接させ、上記各ツールを上記クリーニングステージに対して相対的に水平方向に移動させれば、ステージツールと実装ツールとの端面を同時にクリーニングすることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１と図２はこの発明の一実施の形態の実装装置を示し、この実装装置は被実装部材である、リードフレームなどの基板１を所定方向に沿って搬送する搬送装置２を備えている。この搬送装置２は所定間隔で平行に配置された一対のガイドレール３を有し、これらのガイドレール３に沿って上記基板１が間欠的にピッチ送りされるようになっている。上記基板１はピッチ送りされるごとに、図示せぬクランパによって上記ガイドレール３に位置決め保持されるようになっている。

上記基板１が搬送装置２によって実装位置に搬送されると、その実装位置には後述する部品供給部１１から供給された電子部品であるチップ４が実装される。この実装位置には、上記基板１の下面を支持するステージツール５が図１に示す第１の駆動機構６によって水平方向であるＸ、Ｙ及び上下方向であるＺ方向に駆動可能に設けられている。

上記ステージツール５の上方には、上記基板１の上面に上記チップ４を実装するための実装ツール７が第２の駆動機構８によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能に設けられている。

上記部品供給部１１は図示せぬ駆動源によってＸ、Ｙ方向に駆動されるウエハステージ１２を有する。このウエハステージ１２には多数のチップ４に分割された半導体ウエハ１３がウエハシート１４に保持されている。

上記ウエハシート１４に保持されたチップ４のうち、所定の位置のチップ４は図示せぬ突き上げピンによって突き上げられる。突き上げピンによって突き上げられたチップ４は吸着ノズル１６によって吸着される。この吸着ノズル１６は反転ユニット１７に設けられた回転ヘッド１８に取り付けられている。この回転ヘッド１８は回転駆動される。それによって、上記吸着ノズル１６は、吸着面１６ａが下を向いた位置と、その位置から１８０度回転して上方を向いた位置とに位置決めされる。

上記反転ユニット１７はガイドロッド１９に沿って駆動されるようになっている。このガイドロッド１９は上記ウエハステージ１２から上記搬送装置２の実装位置に向かって水平に架設されている。それによって、上記ウエハシート１４からチップ４を吸着した吸着ノズル１６は、図１に鎖線で示すようにチップ４を吸着した吸着面１６ａを上にして搬送装置２の側方に駆動されて位置決めされる。この位置を受け渡し位置とする。

吸着ノズル１６が受け渡し位置に位置決めされると、同図に鎖線で示すように実装ツール７が駆動され、上記吸着ノズル１６の吸着面１６ａに吸着されたチップ４を受け取る。ついで、この実装ツール７が実線で示すように基板１の上方の実装位置に位置決めされる。

それと同時に、上記ステージツール５が上昇方向に駆動されて基板１の下面を支持する。そして、上記実装ツール７が下降方向に駆動されることで、上記基板１の上記ステージツール５によって支持された部分に、上記実装ツール７に保持されたチップ4が実装されることになる。

なお、上記ステージツール５と実装ツール７とには、それぞれ図示しないヒータが設けられている。それによって、上記チップ４や基板１のチップ４が実装される部分を加熱し、上記チップ４を基板１に熱圧着するようになっている。

基板１にチップ４を実装する実装位置の上方には基板１を撮像してチップ４の実装位置を認識する第１のカメラ２１が配置されている。上記実装ツール７が上記吸着ノズル１６からチップ４を受け取る受け渡し位置の上方には、吸着ノズル１６に保持されたチップ４の位置を認識する第２のカメラ２２は配置されている。チップ４を受けた上記実装ツール７が通過する位置の下方には、この実装ツール７に保持されたチップ４の位置を認識する第３のカメラ２３が配置されている。

第１乃至第３のカメラ２１〜２３の撮像信号は図示しない制御装置に設けられた画像処理部に入力される。そして、制御装置は上記画像処理部で処理されたチップ４の座標信号に基づいて上記実装ツール７を基板１に対して位置決めし、この基板１に上記チップ４を精密に位置決めして実装させるようになっている。

図２と図３に示すように、上記搬送装置２の実装位置の一側にはクリーニング装置２６が配設されている。このクリーニング装置２６は第３の駆動機構２７によって水平方向であるＸ、Ｙ方向に駆動される可動体２８を有する。この可動体２８は側面形状がほぼコ字状をなしていて、下端が上記第３の駆動機構２７に連結され、上端には矩形板状のクリーニングステージ２９の長手方向の一端が連結されている。

上記クリーニングステージ２９の下面には第１のクリーニング部材３１が設けられ、上面には第２のクリーニング部材３２が設けられている。第１、第２のクリーニング部材３１，３２は、上記クリーニングステージ２９の長手方向に沿って所定間隔で設けられた砥石３３ａ，３３ｂとブラシ３４ａ，３４ｂとからなる。砥石３３ａ，３３ｂとしてはセラミックスのような粒度が細かく、硬いものが用いられ、ブラシ３４ａ，３４ｂとしてはワイヤブラシが用いされている。なお、砥石３３ａ，３３ｂとブラシ３４ａ，３４ｂは上述したものに限定されず、他の材料によって形成されたものであってもよい。

上記構成の実装装置では、チップ４は基板１の上面側から実装するフリップチップ方式あるいは基板１の下面側から実装するインナリード方式の２つの実装形態のうち、どちらか一方の実装方式が選択されて基板１に実装される。

フリップチップ方式による実装の場合、上述したように吸着ノズル１６がチップ４をウエハステージ１２から吸着すると、１８０度回転してチップ４を吸着した吸着面１６ａを上に向ける。その状態で、ガイドロッド１９に沿って移動した後、実装ツール７がチップ４を吸着ノズル１６から受け取り、基板１の上方に移動して位置決めされてから、下降する。それによって、チップ４は基板１の上面に実装される。

インナリード方式による実装の場合、吸着ノズル１６がチップ４をウエハステージ１２から吸着すると、この吸着ノズル１６は反転せずにガイドロッド１９に沿って移動する。ついで、ステージツール５が図１に鎖線で示すように吸着ノズル１６が待機する受け渡し位置まで駆動され、その状態でステージツール５が上昇し、チップ４が吸着ノズル１６からステージツール５に受け渡される。その後、ステージツール５は基板１の下方に移動し、実装位置に位置決めされてから上昇し、チップ４を基板１の下面に接触させる。それと同時に、実装ツール７が下降する。それによって、チップ４が基板１の下面に実装される。

フリップチップ方式によってチップ４を基板１の上面に実装する場合、ステージツール５よりも実装ツール７の方が高温度に加熱される。そのため、実装ツール７の端面よりも、基板１の下面を保持するステージツール５の端面に汚れが付着し易い。

インナリード方式によってチップ４を基板１の下面に実装する場合、実装ツール７よりもステージツール５の方が高温度に加熱される。そのため、ステージツール５の端面よりも、基板１の上面を保持する実装ツール７の端面に汚れが付着し易い。

フリップチップ方式によるチップ４の実装と、インナリード方式によるチップ４の実装、或いはいずれか一方の方式による実装が所定回数繰り返して行われると、上記ステージツール５と実装ツール７との端面に汚れが付着して硬化するから、その汚れを除去するクリーニング作業が自動的に行われる。

クリーニング作業を行う場合、まず、基板１に対するチップ４の実装が規定回数行われると、実装モードからクリーニングモードになり、ステージツール５と実装ツール７とが互いに離れる上下方向にそれぞれ駆動される。

つぎに、ステージツール５が水平方向に駆動されてクリーニング装置２６のクリーニングステージ２９の下面に設けられた砥石３３ａに対向する位置に駆動される。それと同時に、実装ツール７が水平方向に駆動されてクリーニングステージ２９の上面に設けられた砥石３３ｂに対向する位置に駆動される。

クリーニングステージ２９の下方と上方に上記ステージツール５と実装ツール７とがそれぞれ位置決めされたならば、ステージツール５は端面が下側の砥石３３ａに所定の圧力で当接するよう上昇方向に駆動される。また、実装ツール７は端面が上側の砥石３３ｂに所定の圧力で当接するよう下降方向に駆動される。各ツール５，７が砥石３３ａ，３３ｂに当接した状態を図４（ａ）に示す。

このように、ステージツール５と実装ツール７との端面を砥石３３ａ，３３ｂに当接させたならば、上記クリーニングステージ２９をＸ、Ｙ方向、つまり水平方向に往復駆動する。それによって、各ツール５，７の端面が砥石３３ａ，３３ｂによって研磨されるから、これらの端面に付着して硬化した汚れを除去することができる。

砥石３３ａ、３３ｂによって各ツール５，７の端面に付着した汚れを研磨除去したならば、図４（ｂ）に示すように各ツール５，７をクリーニングステージ２９に設けられたブラシ３４ａ，３４ｂに接触する位置まで水平移動させる。

なお、砥石３３ａ，３３ｂの研磨面よりもブラシ３４ａ，３４ｂのブラシ毛の先端の方が高くなっている。それによって、研磨面で研磨された各ツール５，７を水平移動させることで、これらツール５，７の端面を各ブラシ３４ａ，３４ｂに所定の圧力で接触させることができる。

各ツール５，７をブラシ３４ａ，３４ｂに接触させたならば、上記クリーニングステージ２９を水平方向に往復駆動する。それによって、砥石３３ａ，３３ｂによって研磨されることで、各ツール５，７の端面に付着残留する研磨粉を除去することができる。

各ツール５，７の端面を研磨した後、ブラッシングしてクリーニング作業が終了したならば、ステージツール５を下降させるとともに実装ツール７を上昇させる。ついで、ステージツール５と実装ツール７とをＸ、Ｙ方向に駆動して搬送装置２によって搬送される基板１の下面と上面に対向する実装位置に戻すことで、クリーニング作業が終了する。

このように、クリーニング装置２６のクリーニングステージ２９の上下両面に、それぞれ砥石３３ａ，３３ｂとブラシ３４ａ，３４ｂからなる第１のクリーニング部材３１と第２のクリーニング部材３２とを設けた。

そのため、第１のクリーニング部材３１と第２のクリーニング部材３２との砥石３３ａ，３３ｂ及びブラシ３４ａ，３４ｂによってステージツール５と実装ツール７との端面を同時にクリーニングすることが可能となる。

つまり、フリップチップ方式とインナリード方式との実装が選択的に行われる実装装置の場合、ステージツール５と実装ツール７との両方の端面に汚れが堆積する。しかしながら、そのような場合であっても、これら両方のツール５，７の端面のクリーニング作業を同時に行うことができるから、そのクリーニング作業を、各ツール５，７毎に別々に行う場合に比べて能率よく行うことができる。

しかも、１つのクリーニング装置２６によって各ツール５，７の端面をクリーニングできるから、各ツール５，７を別々のクリーニング装置でクリーニングする場合に比べて構成の簡略化やコストの低減などを図ることもできる。

この発明は上述した実施の形態に限定されるものでなく、たとえば各ツールの端面を砥石で研磨したり、ブラシでブラッシングする際、これら砥石やブラシが設けられたクリーニングステージをＸ、Ｙ方向に駆動したが、クリーニングステージに代わり各ツールをＸ、Ｙ方向に駆動してもよく、或いはツールとクリーニングステージとの両方を駆動してもよい。

また、砥石とブラシとの少なくとも一方を、クリーニングステージにモータなどの駆動源によって回転駆動できるように設け、各ツールの端面に接触させた状態で回転させながらＸ、Ｙ方向に駆動してもよい。砥石とブラシとを回転駆動すれば、クリーニングステージと各ツールとを相対的にＸ，Ｙ方向に駆動するだけの場合に比べ、クリーニング作業を効率よく確実に行うことが可能となる。

また、図示しないが、クリーニングステージの外周を枠状部材で囲み、この枠状部材の周壁のクリーニングステージの上面側と下面側とに対応する部分にそれぞれ吸引チューブを接続する。そして、各ツールを砥石によって研磨するときと、ブラシによってブラッシングするとき、各吸引チューブに吸引力を作用させる。それによって、研磨時やブラッシング時に生じる塵埃を周囲に飛散させずに吸引除去することが可能となる。

また、各ツールの端面をクリーニングする際、各ツールを水平方向に駆動してクリーニングステージの下面と上面に設けられたクリーニング部材に対向させるようにしたが、クリーニングステージを水平方向に駆動し、このクリーニングステージをステージツールと実装ツールとの間に進入させてこれらを位置決めするようにしてもよく、要は各ツールとステージツールとを相対的に水平方向に駆動して位置決めすればよい。

この発明の一実施の形態の実装装置の概略的構成を示す側面図。 同じく平面図。 クリーニング装置の側面図。 （ａ）は各ツールの端面を砥石によって研磨する状態の説明図、（ｂ）は各ヘッドの端面をブラシによってブラッシングする状態の説明図。

符号の説明

１…基板（被実装部材）、４…チップ（電子部品）、５…ステージツール、６…第１の駆動機構、７…実装ツール、８…第２の駆動機構、１１…部品供給部、２６…クリーニング装置、２９…クリーニングステージ、３１…第１のクリーニング部材、３２…第２のクリーニング部材、３３ａ，３３ｂ…砥石、３４ａ，３４ｂ…ブラシ。

Claims (5)

1. それぞれが水平方向及びこの水平方向に対して直交する垂直方向に駆動されるステージツールと実装ツールとを有し、位置決めされた被実装部材の一方の面を上記ステージツールで保持し、他方の面に上記実装ツールによって電子部品を実装する実装装置であって、
   水平方向に駆動可能に設けられたクリーニングステージと、
   このクリーニングステージの一方の面と他方の面とにそれぞれ設けられ上記ステージツールと上記実装ツールとの端面を当接させてこれらツールに対して相対的に水平方向に駆動することで各ツールの端面を同時にクリーニングする一対のクリーニング部材と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記クリーニング部材は、上記ステージツールの端面と上記実装ツールの端面とを研磨する砥石と、砥石によって研磨された各ツールの端面をブラッシングするブラシとからなることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
3. 上記被実装部材の上面側から上記電子部品を実装する第１の実装形態と、上記被実装部材の下面側から上記電子部品を実装する第２の実装形態との両方の実装形態に使用されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
4. それぞれが水平方向及びこの水平方向に対して直交する垂直方向に駆動されるステージツールと実装ツールとを有し、位置決めされた被実装部材の一方の面を上記ステージツールで保持し、他方の面に上記実装ツールによって電子部品を実装する実装装置の清掃方法であって、
   上面と下面とにそれぞれクリーニング部材が設けられて位置決めされたクリーニングステージの一方の面の上記クリーニング部材にステージツールの端面を当接させるとともに、他方の面の上記クリーニング部材に実装ツールの端面を当接させる工程と、
   ステージツールの端面と実装ツールの端面とを上記クリーニングステージの各クリーニング部材に当接させた状態で上記クリーニングステージに対して上記ステージツールと実装ツールとを相対的に水平方向に移動させる工程と
   を具備したことを特徴とする実装装置の清掃方法。
5. 上記ステージツールと実装ツールとの端面を同時に研磨加工する工程と、研磨加工されたステージツールと実装ツールとの端面を同時にブラッシングする工程とを有することを特徴とする請求項４記載の実装装置の清掃方法。

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