JP4544173B2 - 電子部品移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、治具に収納された電子部品をピックアップして基板に移載する電子部品移載装置に関するものである。

従来、電子部品の移載分野においては、複数の電子部品を収納した治具を用いて電子部品の供給が行われており、平板状のホルダに電子部品を規則配列して収納した治具が広く用いられている。治具には大別して２つの形態があり、一つはトレイ状のホルダに電子部品を規則配列して載置したワッフルトレイと呼ばれるものであり、一つはホルダにより周囲を保持されたウェハシートに電子部品を規則配列して貼着したものであって、ウェハシートに予めテンションを加えたパレットと、ピックアップの際にテンションを加えるフラットリングと呼ばれるものである。また、それぞれの形態において収納される電子部品の品種に対応して複数の品種がある。

これらの治具から電子部品をピックアップするピックアップ機構は治具の品種によって異なっている。例えば、トレイ状の治具に載置された電子部品をピックアップする場合は、トレイの上方に備えられた吸着ノズルにより電子部品を吸着してピックアップを行い、ウェハシートに貼着された電子部品をピックアップする場合は、上方から吸着ノズルにより吸着する機構に加え、下方から電子部品を吸着ノズル側に突き上げるエジェクタ機構により電子部品のウェハシートからの剥離を促進するようになっている（特許文献１参照）。
特開２００３−１７４２９１号公報

ところで、一つの移載装置において複数の品種の治具を交換しながら電子部品の移載を行う場合に治具の取り違えが発生すると、異なる品種の治具に対応した動作を行うピックアップ機構が取り違えられた治具と干渉し、治具やエジェクタ機構等が破損するおそれがある。

そこで本発明は、治具の取り違えによる治具やピックアップ機構の破損等の不具合の発生を未然に防止する電子部品移載装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の電子部品収納用の治具を格納するマガジンと、前記治具を装着する治具装着具を交換可能に装着する電子部品供給ステージと、前記マガジンと前記電子部品供給ステージとの間で前記治具を移動させて前記電子部品供給ステージに前記治具を装着するとともに前記電子部品供給ステージに装着された前記治具を他の治具に交換する治具移動手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具から電子部品をピックアップして基板に移載する移載手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具の品種を識別する治具識別手段と、前記マガジンに格納された前記治具の品種を記憶する記憶手段と、前記治具識別手段により識別された前記治具の品種が前記記憶手段に記憶された前記治具の品種と異なる場合にエラー処理を行うエラー処理手段とを備え、前記電子部品供給ステージ側に設けられた認識部が複数のセンサから構成されるとともに、前記治具側に設けられた被認識部が前記治具の品種毎に異なる形態に形成され、前記被認識部の形態を検知した前記センサの組み合わせにより前記治具の品種を識別する。

請求項２記載の発明は、ウェハシートの上面に電子部品を貼着して保持する治具と、複数の前記治具を格納するマガジンと、前記治具を装着する治具装着具を交換可能に装着する電子部品供給ステージと、前記マガジンと前記電子部品供給ステージとの間で前記治具を移動させて前記電子部品供給ステージに前記治具を装着するとともに前記電子部品供給ステージに装着された前記治具を他の治具に交換する治具移動手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具から電子部品をピックアップして基板に移載する移載手段と、前記移載手段によりピックアップされる電子部品の下方から前記ウェハシートからの電子部品の剥離を促進する剥離促進手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具または前記治具装着具の品種を識別する治具識別手段と、前記マガジンに格納された前記治具及び前記治具装着具の品種を記憶する記憶手段と、前記治具識別手段により識別された前記治具または前記治具装着具の品種が前記記憶手段に記憶された前記治具または前記治具装着具の品種と異なる場合にエラー処理を行うエラー処理手段とを備え、前記電子部品供給ステージ側に設けられた認識部が複数のセンサから構成されるとともに、前記治具装着具側に設けられた被認識部が前記治具装着具の品種毎に異なる形態に形成され、前記被認識部の形態を検知した前記センサの組み合わせにより前記治具装着具の品種を識別する。

本発明によれば、治具の品種の取り違えが発生した場合にエラー処理を行うようにしているので、治具やピックアップ機構の破損等の不具合の発生を未然に防止することができる。

本発明の一実施の形態について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移載装置の全体構成図、図２は本発明の一実施の形態の治具装着具を示す側面図、図３（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態の治具装着具を示す側面図、図４は本発明の一実施の形態の認識部及び被認識部を示す斜視図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品移載装置における治具の品種識別に関するセンサ論理を示す説明図である。

図１において、本発明の一実施の形態の電子部品移載装置には、治具１を格納するマガジン２と、治具１を装着する治具装着具２０を交換可能に装着する電子部品供給ステージ３と、マガジン２と電子部品供給ステージ３との間で治具１を移動させて電子部品供給ステージ３に治具１を装着するとともに電子部品供給ステージ３に装着された治具装着具２０に装着された治具１をマガジン２に格納された他の治具１に交換する治具移動手段４と、電子部品供給ステージ３に装着された治具１から電子部品をピックアップして基板５に移載する移載ヘッド６と、移載ヘッド６によりピックアップされる電子部品の下方に移動して治具からの電子部品の剥離を促進するエジェクタ１１と、電子部品供給ステージ３に装着された治具１の品種を識別する治具識別手段７と、マガジン２に格納された治具１の品種及びこの品種に対応したエジェクタ１１の移動範囲等の各種データや制御プログラムを記憶する記憶手段としての記憶部８と、治具識別手段７により識別された治具１の品種が記憶部８に記憶された治具１の品種と異なる場合にエラー処理を行うエラー処理手段と
、記憶部８に記憶された制御プログラムに従って電子部品移載装置全体の動作制御を行う制御部１０が備えられている。

治具１は、複数の電子部品を規則配列して収納するホルダであり、本実施の形態の電子部品移載装置においては３つの形態のホルダが使用される。第１の形態の治具は、トレイ状のホルダに電子部品を規則配列して載置したワッフルトレイと呼ばれる治具であり、移載ヘッド６により上方から電子部品をピックアップする形態のものである。第２の形態の治具は、ホルダ枠により周囲を保持されたウェハシートの上面に電子部品を規則配列して貼着したものであって、ウェハシートに予めテンションを加えたパレットと呼ばれる治具である。第３の形態の治具は、第２の形態の治具と同様にホルダ枠により周囲を保持されたウェハシートの上面に電子部品を規則配列して貼着したものであるが、電子部品供給ステージ３に装着した際に初めてウェハシートにテンションを加えるフラットリングと呼ばれる治具である。パレットとフラットリングでは、移載ヘッド６により上方から電子部品をピックアップする際にエジェクタ１１の図示しないニードルにより下方から電子部品を突き上げてピックアップの補助を行う形態になっている。

上記の各形態の治具は、収納する電子部品の品種や数量等に応じて電子部品収納エリアのサイズが異なっている。ワッフルトレイにおいては電子部品の収納エリアは正方形であり、品種毎に辺の長さが異なっている。またパレットとフラットリングにおいては電子部品の収納エリアは円形であり、品種毎に直径が異なっている。このように治具１には多品種のものがあり、適宜選択されてマガジン２内に上下に段積みして格納される。各段に格納された治具１の品種は記憶部８に記憶される。

マガジン２はマガジン載置部１３に載置されており、マガジン昇降駆動部１４により電子部品供給ステージ３に対して相対的に上下方向に昇降可能になっている。これにより、電子部品供給ステージ３とマガジン２内の任意の治具１とのレベル合わせが行われる。

治具移動手段４は、治具移動手段駆動部１５によりマガジン２と電子部品供給ステージ３の間で水平移動可能になっている。治具移動手段４には、接離自在の一対の治具挟持部４ａが備えられており、互いに近接した状態で治具１を挟持し、離反した状態で挟持を解除する。治具移動手段４は、レベル合わせされたマガジン２と電子部品供給ステージ３に装着された治具装着具２０との間で治具１を移動させて電子部品供給ステージ３に治具１を装着するとともに電子部品供給ステージ３に装着された治具１をマガジン２に格納された他の治具１に交換する動作を行う。

電子部品供給ステージ３上には昇降機構３ａが配設されており、昇降機構３ａの上部には治具装着具２０が装着されている。昇降機構３ａは昇降機構駆動部１６により上下動可能に構成されており、治具装着具２０は電子部品供給ステージ３に対して昇降するようになっている。治具装着具２０は、装着される治具１の品種に対応して専用のものに交換して装着されるようになっている。なお、図１では治具１がワッフルトレイである場合の治具装着具２０を示している。

図２は、治具がパレットである場合の治具装着具３０の構成を示している。パレット３１は、ホルダリング３１ｃに周囲を保持されたウェハシート３１ｄにパレット基部３１ａ上に備えられた中空のエキスパンドリング３１ｂによりテンションを加えた状態で形成されている。ウェハシート３１ｄの上面でエキスパンドリング３１ｂの内側には、複数の電子部品Ｐが規則配列した状態で貼着されている。治具装着具３０は、パレット３１を水平に保持するパレット保持部３２と基台３３により構成されており、電子部品供給ステージ３上に装着される。パレット保持部３２は昇降機構３ａにより上下動可能に構成されており、パレット保持部３２に保持された治具１は電子部品供給ステージ３に対して昇降する
ようになっている。基台３３上にはパレット３１の支持高さを確定する載置部３４が備えられており、載置部３４の上部にはパレット３１の位置決め用の凸部３５が形成されている。パレット基部３１ａの下面には凸部３５と対向する位置に凹部３６が形成されており、パレット３１が基台３３に対して下降する際に凸部３５と係合してパレット３１の高さを含む位置決めが行われる。基台３３のパレット３１の下方の位置には開口部３７が形成されており、エジェクタ１１がウェハシート３１ｄの下方で移動し、ニードルにより任意の電子部品Ｐを突き上げることができるようになっている。

図３（ａ）は、治具がフラットリングである場合の治具装着具４０の構成を示している。フラットリング４１は、ウェハシート４１ａの周囲をホルダリング４１ｂにより保持して形成されている。治具装着具４０は、フラットリング４１を水平に保持するフラットリング保持部４２と基台４３により構成されており、電子部品供給ステージ３上に装着される。フラットリング保持部４２は昇降機構３ａにより上下動可能に構成されており、フラットリング保持部４２に保持された治具１は電子部品供給ステージ３に対して昇降可能になっている。なお、フラットリング保持部４２のウェハシート４１ａの上方となる位置には中空部４２ａが形成されており、基台４３上のウェハシート４１ａの下方となる位置に備えられた中空のエキスパンドリング４５が挿通できるようになっている。フラットリング保持部４２の中空部４２ａとエキスパンドリング４５は、フラットリング４１のリングサイズ（直径）に対応したサイズに形成されたものが予め用意されており、装着されるフラットリング４１の品種に対応した品種の治具装着具４０と適宜交換されて電子部品供給ステージ３に装着される。フラットリング４１の品種に対応する治具装着具４０の品種は予め記憶部８に記憶されている。

図３（ｂ）において、フラットリング４１が基台４３に対して下降すると、エキスパンドリング４５の上端がフラットリング保持部４２の中空部４２ａに挿通し、ウェハシート４１ａがエキスパンドリング４５により上方に押し上げられた状態となってウェハシート４１ａにテンションが加わる。フラットリング４１の下降量を調整してウェハシート４１ａに加わるテンションを調節することによってウェハシート４１ａの上面に貼着された複数の電子部品Ｐ間の距離が調節され、所定の配置に規則配列されるようになっている。基台４３のエキスパンドリング４５の内側の位置には開口部４６が形成されており、エジェクタ１１がウェハシート４１ａの下方で移動し、ニードルにより任意の電子部品Ｐを突き上げることができるようになっている。

図１において、エジェクタ１１は、エジェクタ駆動部１２により電子部品供給ステージ３に対して昇降及び水平移動可能になっている。エジェクタ１１は、治具１がパレット３１又はフラットリング４１である場合に電子部品の下方に移動し、ニードルにより電子部品を下方から突き上げることなどによりウェハシート３１ｄ、４１ａからの剥離を促進してピックアップを容易にする剥離促進手段として機能する。エジェクタ１１の上昇時の水平方向における移動範囲は、エキスパンドリング３１ｂ、４５に干渉することのないようにウェハシート３１ｄ、４１ａの直径に対応して規制されており、パレット３１及びフラットリング４１の品種毎に設定された移動範囲が記憶部８に記憶されている。これにより、上昇時のエジェクタ１１は、パレット３１及びフラットリング４１の品種毎に設定された移動範囲内でのみ移動して剥離促進動作を行うように制御され、エキスパンドリング３１ｂ、４５に干渉してこれを破損したり自らが破損したりするといった事故を未然に防止している。

移載ヘッド６は、移載ヘッド駆動部１７により昇降及び水平移動可能になっており、電子部品供給ステージ３に装着された治具１から電子部品Ｐをピックアップし、基板５上の所定の搭載位置に電子部品Ｐを移載する動作を行う。電子部品供給ステージ３に装着される治具１がパレット又はフラットリングである場合、ピックアップのために任意の電子部
品の上方に移動する移載ヘッド６に連動してエジェクタ１１が電子部品の下方に移動し、ニードルにより電子部品を上方に突き上げるなどの剥離促進動作を行う。

制御部１０は、記憶部８に記憶された制御プログラムや各種データ等に基づいて電子部品移載装置全体の動作制御を行う。入力部１８は、ドライバやキーボード等により構成され、記憶部８に記憶させる制御プログラムや各種データ等の入力を行う。また、制御部１０に制御指令を入力して電子部品移載装置を操作することもできる。出力部１９は、ＣＲＴや液晶パネル等の表示手段、ドライバやプリンタ等のデータ出力手段等から構成され、電子部品移載装置における動作状況を外部に出力する。また出力部１９はエラー処理手段の機能の一部を実行することも可能であり、表示手段に警告メッセージや警告灯を表示したり音声により警告を行ったり、電子部品移載装置から離れた場所にいるオペレータに通信により警告を行うように構成することもできる。

治具識別手段７は、電子部品供給ステージ３に装着された治具１の品種及び治具装着具４０の品種の識別を行う。治具１の品種の識別は、電子部品供給ステージ３側に設けられた認識部により治具１側に設けられた被認識部を認識することによって行われ、治具装着具４０の品種の識別は、電子部品供給ステージ３側に設けられた認識部により治具装着具４０側に設けられた被認識部を認識することによって行われる。

図４は、認識部としてのセンサと被認識部としてのドグを例示している。治具１がワッフルトレイ若しくはパレットである場合、ドグ２２は治具１側に設けられ、治具１がフラットリングである場合、ドグ２２は治具装着具４０側に設けられる。センサ２１は電子部品供給ステージ３側に設けられており、ワッフルトレイ若しくはパレットである治具１を電子部品供給ステージ３に装着された治具装着具２０、３０に装着すると、治具装着具２０、３０が下降した際に、センサ２１によりドグ２２が検出されるようになっている。また、フラットリングである治具１を装着するため治具装着具４０を電子部品供給ステージ３に装着すると、センサ２１によりドグ２２が検出されるようになっている。

センサ２１は、例えば４個のセンサ２１ａ〜２１ｄを並設して形成されており、各センサ２１ａ〜２１ｄはＯＮ／ＯＦＦ信号を治具識別手段７に送信するようになっている。各センサ２１ａ〜２１ｄはドグ２２を検出すると治具識別手段７に個別にＯＮ信号を送信する。ドグ２２は、治具１の品種毎に異なる形態に形成されており、各センサ２１ａ〜２１ｄから送信されるＯＮ／ＯＦＦ信号の組み合わせにより治具１の品種の識別を行うことができるようになっている。図４において、ドグ２２は第２のセンサ２１ｂと対応する位置に形成されており、第２のセンサ２１ｂからのみＯＮ信号が送信され、他のセンサ２１ａ、２１ｃ、２１ｄからはＯＦＦ信号が送信される。なお、認識部としては、透過型または反射型、金属検出型等のセンサを使用することができ、また、被認識部としては、ドグ２２を４個のセンサ２１に対応する位置に異なる組み合わせで形成するほか、光が通過する孔の位置や、センサ２１からの離間距離、反射面の輝度等を治具１や治具装着具４０の品種毎に異なる組み合わせで設定したものを使用することもできる。

図５は、治具の品種識別に関するセンサ論理を図式化して示している。第１のセンサ２１ａと第２のセンサ２１ｂは、ウェハシート３１ｄ、４１ａのリングサイズ（直径）検出用のセンサであり、各センサ２１ａ、２１ｂから送信されるＯＮ／ＯＦＦ信号の組み合わせによりリングサイズを４種類に識別する。

第３のセンサ２１ｃは、治具１がパレットであるかフラットリングであるかを検出するためのセンサであり、第４のセンサ２１ｄは、治具１がワッフルトレイであるか否かを検出するためのセンサである。なお、治具１がワッフルトレイであると認識された場合、すなわち第４のセンサ２１ｄからＯＦＦ信号が送信された場合、第１のセンサ２１ａと第２
のセンサ２１ｂから送信されるＯＮ／ＯＦＦ信号の組み合わせによりワッフルトレイのサイズを認識するようにセンサ論理を変換する。

このように構成される電子部品移載装置においては、制御プログラムに基づいた順序で電子部品が基板５に移載される。移載される電子部品を収納した治具１は電子部品供給ステージ３に交換されながら装着され、治具１の品種毎に最適な動作を行うように各駆動部の制御が行われる。移載動作の途中でマガジン２内の格納された全ての治具１に部品切れが生じた場合、電子部品を収納した新たな治具１を格納した新たなマガジン２と交換されてマガジン載置部１３に載置される。

このマガジン２の交換作業はオペレータによって行われるが、部品切れが生じた治具１と異なる品種の治具１を格納したマガジン２を誤って交換して載置すると、交換前の治具１の品種に対応して制御が行われていた電子部品移載装置において不具合が生じる場合がある。例えば、交換前の治具１がリングサイズの大きいパレットであった場合に交換後の治具１がリングサイズの小さいパレットであると、大きいリングサイズに適合して移動範囲が規制されていたエジェクタ１１が交換後のリングサイズの小さいエキスパンドリングと干渉して破損するおそれがある。

また、交換前の治具１がパレットやフラットリングであった場合に交換後の治具１がワッフルトレイであると、ピックアップに必要のないエジェクタ１１が移載ヘッド６と連動して剥離促進動作を行い、ワッフルトレイの底部に接触して破損するおそれがある。このような場合であっても、電子部品供給ステージ３に装着される治具１の品種を治具識別手段７において予め認識し、記憶部８に記憶された交換前の治具１の品種と異なる場合には、警告を行ったり移載動作を中断したりする等のエラー処理を行って不具合の発生を未然に防止することができる。

また、電子部品供給ステージ３に装着される治具１がフラットリングである場合、オペレータにより治具装着具４０が電子部品供給ステージ３に装着されるが、マガジン２に格納されたフラットリングの品種と異なる品種に対応した治具装着具４０が装着された場合も同様に不具合が生じる場合がある。このような場合であっても、電子部品供給ステージ３に装着される治具装着具４０の品種を治具識別手段７において予め認識し、記憶部８に記憶された治具装着具４０の品種と異なる場合には、警告を行ったり移載動作を中断したりする等のエラー処理を行って不具合の発生を未然に防止することができる。

本発明の電子部品移載装置によれば、治具の品種の取り違えによる治具やピックアップ機構の破損等の不具合の発生を未然に防止できるので、治具に収納された電子部品をピックアップして基板に移載する分野において有用である。

本発明の一実施の形態の電子部品移載装置の全体構成図 本発明の一実施の形態の治具装着具を示す側面図 （ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態の治具装着具を示す側面図 本発明の一実施の形態の認識部及び被認識部を示す斜視図 本発明の一実施の形態の電子部品移載装置における治具の品種識別に関するセンサ論理を示す説明図

符号の説明

１ 治具
２ マガジン
３ 電子部品供給ステージ
４ 治具移動手段
５ 基板
６ 移載ヘッド
７ 治具識別手段
８ 記憶部
１０ 制御部
１１ エジェクタ
２０、３０、４０ 治具装着具
２１ センサ
２２ ドグ
３１ｄ、４１ａ ウェハシート

Claims (2)

1. 複数の電子部品収納用の治具を格納するマガジンと、前記治具を装着する治具装着具を交換可能に装着する電子部品供給ステージと、前記マガジンと前記電子部品供給ステージとの間で前記治具を移動させて前記電子部品供給ステージに前記治具を装着するとともに前記電子部品供給ステージに装着された前記治具を他の治具に交換する治具移動手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具から電子部品をピックアップして基板に移載する移載手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具の品種を識別する治具識別手段と、前記マガジンに格納された前記治具の品種を記憶する記憶手段と、前記治具識別手段により識別された前記治具の品種が前記記憶手段に記憶された前記治具の品種と異なる場合にエラー処理を行うエラー処理手段とを備え、
   前記電子部品供給ステージ側に設けられた認識部が複数のセンサから構成されるとともに、前記治具側に設けられた被認識部が前記治具の品種毎に異なる形態に形成され、前記被認識部の形態を検知した前記センサの組み合わせにより前記治具の品種を識別することを特徴とする電子部品移載装置。
2. ウェハシートの上面に電子部品を貼着して保持する治具と、複数の前記治具を格納するマガジンと、前記治具を装着する治具装着具を交換可能に装着する電子部品供給ステージと、前記マガジンと前記電子部品供給ステージとの間で前記治具を移動させて前記電子部品供給ステージに前記治具を装着するとともに前記電子部品供給ステージに装着された前記治具を他の治具に交換する治具移動手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具から電子部品をピックアップして基板に移載する移載手段と、前記移載手段によりピックアップされる電子部品の下方から前記ウェハシートからの電子部品の剥離を促進する剥離促進手段と、前記電子部品供給ステージに装着された前記治具または前記治具装着具の品種を識別する治具識別手段と、前記マガジンに格納された前記治具及び前記治具装着具の品種を記憶する記憶手段と、前記治具識別手段により識別された前記治具または前記治具装着具の品種が前記記憶手段に記憶された前記治具または前記治具装着具の品種と異なる場合にエラー処理を行うエラー処理手段とを備え、
   前記電子部品供給ステージ側に設けられた認識部が複数のセンサから構成されるとともに、前記治具装着具側に設けられた被認識部が前記治具装着具の品種毎に異なる形態に形成され、前記被認識部の形態を検知した前記センサの組み合わせにより前記治具装着具の品種を識別することを特徴とする電子部品移載装置。

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