JP4694928B2 - 電子部品の実装装置及び実装装置の清掃方法 - Google Patents

Description

この発明は基板に半導体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基板の上面から実装するフリップチップ実装や基板に形成されたインナリードに上記基板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、基板の一方の面を支持するステージツールと、基板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、上記基板に上記電子部品を実装する際、上記基板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基板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基板にチップを熱圧着する実装装置では、実装を行うことで基板に使用されている接着剤や基板に付着した汚れが実装ツールやステージツールの端面に付着するということがある。各ツールの端面に付着した汚れは、各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。

実装ツールやステージツールの端面に硬化した汚れが堆積すると、電子部品を基板に実装する際、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基板への熱伝導が悪くなり、基板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、基板に対する電子部品の実装を所定回数行ったならば、実装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。
特開平６−３１８６１９号公報

特許文献１に示された先行技術によれば、実装ツールの端面に付着した汚れを砥石によって研磨除去するようにしている。
しかしながら、砥石を実装ツールの端面に接触させ、これらを相対的に平面移動させて研磨加工を行うと、実装温度に加熱された実装ツールの熱が砥石を伝わって放散される。その結果、実装ツールの端面を研磨するクリーニングが終了すると、実装ツールの温度が著しく低下することになるから、クリーニング終了後に直ちに実装を行うようにすると、実装ツールによる圧着温度が低くなるために実装不良を招くということがある。

圧着不良の発生を防止するためには実装ツールのクリーニングが終了したならば、実装ツールの温度が元の温度に戻るまで、実装の開始を遅らせればよい。しかしながら、実装の開始を実装ツールの温度が戻るまで遅らせると、その間の待機時間によって生産性の低下を招くことになる。

特許文献１では実装ツールをクリーニングすることが示されているが、ステージツールの端面にも汚れが付着する。したがって、ステージツールの端面も砥石によってクリーニングしなければならないが、その場合にはステージツールの温度が低下するため、その温度が戻るのを待たなければならないことになる。

この発明は、ステージツールと実装ツールとを温度低下を招くことなく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、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を有し、位置決めされた基板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とともに、上記ステージツールと上記実装ツールとの端面をクリーニングするクリーニングユニットを有する実装装置であって、
上記クリーニングユニットは、
水平方向に駆動可能に設けられた可動部材と、
この可動部材の下面と上面に設けられ上記ステージツールと上記実装ツールの端面にそれぞれ当接して水平方向に相対的に駆動されることで上記ステージツールと上記実装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、
上記可動部材に設けられ上記ステージツールと上記実装ツールの端面をクリーニングするときに上記クリーニング部材を加熱して上記ステージツールと上記実装ツールの温度低下を防止する加熱手段と
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砥石であって、上記可動部材には、上記砥石によってクリーンニングされた上記ステージツールの端面と上記実装ツールの端面をブラッシングするブラシが設けられていることが好ましい。

この発明は、 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、位置決めされた基板の一方の面を保持するステージツール及びこのステージツールによって一方の面が保持された上記基板の他方の面に電子部品を実装する実装ツールを有し、上記ステージツールと上記実装ツールとの端面をクリーニング部材でクリーニングする実装装置の清掃方法であって、
上記クリーニング部材を上記ステージツールと実装ツールの両方の端面に接触させる工程と、
上記クリーニング部材を上記ステージツールと実装ツールに対して水平方向に相対的に駆動して上記ステージツールと実装ツールの端面を同時にクリーニングする工程と、
上記端面をクリーニングするときに上記クリーニング部材を加熱して上記ステージツールと実装ツールの温度が低下するのを阻止する工程と
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部材によってクリーニングする際、クリーニング部材を加熱するため、クリーニングによってステージツールと実装ツールの温度が低下するのを防止することができる。

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。

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としての半導体チップ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の上面に上記半導体チップ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には多数の半導体チップ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に保持された半導体チップ４のうち、所定の位置の半導体チップ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半導体チップ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から半導体チップ４を吸着した吸着ノズル１６は、図１に鎖線で示すように半導体チップ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に吸着された半導体チップ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に保持された半導体チップ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、それぞれこれらツール５，７を図示しないヒータによって約４００℃に加熱する図示しないヒータが設けられている。それによって、上記半導体チップ４と基板１の半導体チップ４が実装される部分が約４００℃に加熱されて、上記半導体チップ４が上記基板１に熱圧着される。

基板１に半導体チップ４を実装する実装位置の上方には基板１を撮像して半導体チップ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から半導体チップ４を受け取る受け渡し位置の上方には、吸着ノズル１６に保持された半導体チップ４の位置を認識する第２のカメラ２２が配置されている。半導体チップ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に保持された半導体チップ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半導体チップ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に上記半導体チップ４を精密に位置決めして実装す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ユニット２６が配設されている。このクリーニングユニット２６は第３の駆動機構２７によって水平方向であるＸ、Ｙ方向に駆動される取り付け部材２８を有する。

すなわち、上記第３の駆動機構２７はベース２７ａと、このベース２７ａ上にＸ方向に駆動可能に設けられたＸテーブル２７ｂと、このＸテーブル２７ｂにＹ方向に駆動可能に設けられた上記取り付け部材２８からなる。この取り付け部材２８は側面形状がほぼコ字状をなしていて、上端には可動部材としての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。したがって、クリーニングステージ２９はＸ、Ｙ方向に駆動可能となっている。

上記クリーニングステージ２９の先端部の下面には第１のクリーニング部材としての第１の砥石３１が設けられ、上面には第２のクリーニング部材としての第２の砥石３２が設けられている。さらに、クリーニングステージ２９の上下面には、上記各砥石３１，３２から所定間隔離間して第１のブラシ３３と第２のブラシ３４が設けられている。

第１、第２の砥石３１，３２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、第１、第２のブラシ３３，３４としてはワイヤブラシが用いられている。なお、砥石３１，３２とブラシ３３，３４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。

上記クリーニングステージ２９の上記砥石３１，３２が設けられた先端部には加熱手段としてたとえばカートリッジ式のヒータ３５が埋設されている。このヒータ３５はクリーニングステージ２９の上下面に設けられた砥石３１，３２を室温よりも高い温度、たとえば２００〜４００℃に加熱するようになっている。

上記構成の実装装置では、半導体チップ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が半導体チップ４をウエハステージ１２から吸着すると、１８０度回転して半導体チップ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が半導体チップ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下降する。それによって、半導体チップ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が半導体チップ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て上昇し、半導体チップ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。

半導体チップ４がステージツール５に受け渡されると、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、半導体チップ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、半導体チップ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半導体チップ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半導体チップ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半導体チップ４の実装と、インナリード方式による半導体チップ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。

クリーニング作業は、基板１に対する半導体チップ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って行われる。クリーニングモードになると、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ユニット２６のクリーニングステージ２９の下面に設けられた第１の砥石３１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第２の砥石３２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は端面が下側の第１の砥石３１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は端面が上側の第２の砥石３２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が第１、第２の砥石３１，３２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との端面を第１、第２の砥石３１，３２にそれぞれ当接させたならば、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の端面が第１、第２の砥石３１，３２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。なお、ステージツール５と実装ツール７のクリーニングは、これらのツール５，７をクリーニングステージ２９に対して水平方向に駆動して行うようにしてもよい。

第１、第２の砥石３１，３２によって各ツール５，７の端面を研磨する際、第１、第２の砥石３１，３２はクリーニングステージ２９に設けられたヒータ３５によって加熱されている。そのため、約４００℃に加熱された各ツール５，７の熱が砥石３１，３２に伝わって放散されるのを防ぐことができるから、各ツール５，７は温度低下することなく、端面が砥石３１，３２によって研磨される。

第１、第２の砥石３１、３２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に設けられた第１、第２のブラシ３３，３４に接触する位置まで水平移動させる。

なお、第１、第２の砥石３１，３２の研磨面よりも第１、第２のブラシ３３，３４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３３，３４に所定の圧力で接触させることができる。

各ツール５，７を第１、第２のブラシ３３，３４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３１，３２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の端面から研磨粉を除去する際、それらの端面に第１、第２のブラシ３３，３４が接触する。しかしながら、第１、第２のブラシ３３，３４は砥石３１，３２に比べて各ツール５，７の熱が伝わり難いから、第１、第２のブラシ３３，３４によるブラッシングによって各ツール５，７の温度が低下するということはほとんどない。

各ツール５，７の端面を研磨及び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、クリーニングユニット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３１，３２とブラシ３３，３４を設けた。そのため、各砥石３１，３２及び各ブラシ３３，３４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。そのような場合、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、第１、第２の砥石３１，３２によってステージツール５と実装ツール７の端面を研磨する際、第１、第２の砥石３１，３２がクリーニングステージ２９に設けられたヒータ３５によって加熱されているため、上記各ツール５，７の温度が低下するのを防止できる。

それによって、各ツール５，７のクリーニング作業が終了したならば、従来のようにこれらツール５，７の温度上昇を待つことなく、実装作業を行えるから、生産性の向上を図ることが可能となる。

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、各一対の砥石とブラシをクリーニングステージの上下面に設け、ステージツールと実装ツールの端面を同時にクリーニングするようにしたが、ステージツールの端面をクリーニングするクリーニングステージと、実装ツールの端面をクリーニングするクリーニングステージが別であっても差し支えなく、さらにステージツールと実装ツールの端面を同時でなく、別々にクリーニングするようにしてもよい。

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。

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。 クリーニングユニットの側面図。 図４（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、図４（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、４…半導体チップ（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、２６…クリーニングユニット、２９…クリーニングステージ、３１…第１の砥石（第１のクリーニング部材）、３２…第２の砥石（第２のクリーニング部材）、３３…第１のブラシ、３４…第２のブラシ、３５…ヒータ。

Claims (4)

1. 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を有し、位置決めされた基板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とともに、上記ステージツールと上記実装ツールとの端面をクリーニングするクリーニングユニットを有する実装装置であって、
   上記クリーニングユニットは、
   水平方向に駆動可能に設けられた可動部材と、
   この可動部材の下面と上面に設けられ上記ステージツールと上記実装ツールの端面にそれぞれ当接して水平方向に相対的に駆動されることで上記ステージツールと上記実装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、
   上記可動部材に設けられ上記ステージツールと上記実装ツールの端面をクリーニングするときに上記クリーニング部材を加熱して上記ステージツールと上記実装ツールの温度低下を防止する加熱手段と
   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砥石であって、上記可動部材には、上記砥石によってクリーンニングされた上記ステージツールの端面と上記実装ツールの端面をブラッシングするブラシが設けられてい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. 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、位置決めされた基板の一方の面を保持するステージツール及びこのステージツールによって一方の面が保持された上記基板の他方の面に電子部品を実装する実装ツールを有し、上記ステージツールと上記実装ツールとの端面をクリーニング部材でクリーニングする実装装置の清掃方法であって、
   上記クリーニング部材を上記ステージツールと実装ツールの両方の端面に接触させる工程と、
   上記クリーニング部材を上記ステージツールと実装ツールに対して水平方向に相対的に駆動して上記ステージツールと実装ツールの端面を同時にクリーニングする工程と、
   上記端面をクリーニングするときに上記クリーニング部材を加熱して上記ステージツールと実装ツールの温度が低下するのを阻止する工程と
   を具備したことを特徴とする実装装置の清掃方法。
4. 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３記載の実装装置の清掃方法。

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