JP4720901B2 - Component mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば携帯電話に用いられるSAWフィルタなどの製造過程において、ICチップなどの部品を基板に超音波接合にて実装する部品実装方法に関するものである。 The present invention relates to a component mounting method in which a component such as an IC chip is mounted on a substrate by ultrasonic bonding in the manufacturing process of a SAW filter used for a mobile phone, for example.
近年、携帯電話などの小型情報端末を始めとする電気製品の高周波化、小型軽量化に対応すべく、その中に組み込まれるSAWフィルタなどの電子部品の高周波化、小型軽量化が望まれている。 In recent years, there has been a demand for higher frequency, smaller size and lighter electronic components such as SAW filters incorporated therein, in order to cope with higher frequency and smaller size and weight of electric products such as small information terminals such as mobile phones. .
それを実現するためには、基板上の電極と部品側の電極を直接接続するフリップチップという部品実装方法が有力であり、その中でも装着後の回路の高周波対応、装着工程削減によるコスト削減の観点から、基板上の金等の電極に対して部品側の金等の電極を位置決めして接触させた上で超音波振動を加えることにより、電極同士を原子間結合させる超音波接合が有力である。 In order to achieve this, a component mounting method called flip chip that directly connects the electrode on the substrate and the electrode on the component side is promising. Among them, the high frequency response of the circuit after mounting and the viewpoint of cost reduction by reducing the mounting process Therefore, ultrasonic bonding that bonds the electrodes to each other by applying ultrasonic vibration after positioning and contacting the gold electrode on the component side with respect to the gold electrode on the substrate is promising. .
従来の上記フリップチップによる部品実装方法においては、図5、図6に示すように、まず工程(a)で部品(ICチップ)41を所定位置に供給する部品供給部42の上方に実装ヘッド43が移動するとともに、上下視野光学認識装置44が基板45上に移動して基板45上の2点を認識して基板45の位置を認識する基板位置認識を開始し、次に工程(b)で実装ヘッド43に部品41を受け渡し、基板45の位置認識の完了を待ち、次に工程(c)で実装ヘッド43が基板45上の装着位置の上方に移動し、上下視野光学認識装置44にて実装ヘッド43にて保持された部品41の2点を認識して部品41の位置認識を行い、次に工程(d)で上下視野光学認識装置44を退避移動させた後実装ヘッド43を下降させて部品41の電極と基板45の電極を位置決めして接触させ、実装ヘッド43に超音波(US)を印加して基板45に部品41を接合していた。
In the conventional component mounting method using the flip chip, as shown in FIGS. 5 and 6, first, in the step (a), the
以上の実装工程のサイクルタイムは、例えば図6に示すように、工程(a)〜(c)に2.4secを要し、工程(d)の部品装着に0.9sec(その内、超音波接合に0.5sec)を要するため、全体で3.3secに1個の割合で基板45に部品41を実装するものであった。
For example, as shown in FIG. 6, the cycle time of the above mounting process requires 2.4 sec for the steps (a) to (c), and 0.9 sec for the component mounting in the step (d) (including ultrasonic waves). Therefore, the
ところが、上記実装方法では、実装ヘッド43が実装位置に移動した後部品41を光学認識し、その後上下視野光学認識装置44の退避移動が完了した後でないと、実装ヘッド43が実装動作に移れないため、動作上の時間ロスが大きく、1つの部品41を実装するのにかなりの時間を要することになるため、高速化することが望まれている。
However, in the above-described mounting method, the
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、高速で部品を実装できる部品実装方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide a component mounting method capable of mounting components at high speed.
本発明の部品実装方法は、実装ヘッドを部品供給位置に移動させて供給された部品を保持する部品保持工程と、この部品保持工程の間に部品認識手段と基板認識手段を有する認識ヘッドを基板位置決め部に保持された基板上に移動させて基板認識手段にて基板の位置を認識する基板認識工程と、基板認識工程後に、部品供給位置と基板位置決め部上の基板との間の基板位置決め部よりも上流位置である当該基板の上よりも、水平移動方向でみて部品供給位置側に設定された部品認識位置に実装ヘッドと認識ヘッドを移動させて部品認識手段にて停止又は移動しながら実装ヘッドに保持された部品を認識する部品認識工程と、認識ヘッドを退避移動させるとともに実装ヘッドを基板上に移動させて部品を基板に実装する工程とを有するものであり、部品供給位置で部品を保持した後、基板上へ移動する間に部品認識手段にて部品のパターン面を認識することにより、その後実装ヘッドが実装位置まで移動する間に認識ヘッドを部品供給位置側に退避移動させることができるともに、その間に部品認識データの処理を行うことができ、そのまま実装ヘッドにて部品を基板上に位置決めして超音波接合することができ、1つの部品の実装のサイクルタイムを短縮して部品の高速実装を実現することができる。 The component mounting method according to the present invention includes a component holding step of holding a supplied component by moving the mounting head to a component supply position, and a recognition head having a component recognition unit and a substrate recognition unit between the component holding steps. recognizing the board recognition step the position of the substrate at a substrate recognition means is moved onto the substrate held on the positioning unit, after the substrate recognition process, a substrate positioned between the substrate of the component supply position and the board positioning section While moving the mounting head and the recognition head to the component recognition position set on the component supply position side in the horizontal movement direction from above the substrate that is upstream from the part, while stopping or moving by the component recognition means A component recognition step of recognizing a component held by the mounting head; and a step of retracting and moving the recognition head and mounting the component on the substrate by moving the mounting head onto the substrate. After holding the component at the component feed position, component by recognizing the pattern surface of the component by the recognition means, the component supply position recognition head while the subsequent mounting head moves to the mounting position while moving the substrate The component recognition data can be processed in the meantime, the component can be positioned on the substrate with the mounting head as it is, and can be ultrasonically bonded. The cycle time can be shortened and high-speed component mounting can be realized.
また、上記工程で部品を基板に仮接合した後、基板を次の本接合手段に搬送して本接合し、若しくは基板上に部品を位置決め配置し仮接合し、その後基板上の部品を基板に本接合すると、仮接合時間は例えば0.1sec程度でよく、一度に本接合する場合には0.5〜1.0sec必要とするのに比して接合時間を格段に短くでき、本接合を別途に平行して行うことにより1つの部品の実装のサイクルタイムを大幅に短縮することができる。 In addition, after the component is temporarily bonded to the substrate in the above process, the substrate is transported to the next main bonding means and finally bonded, or the component is positioned on the substrate and temporarily bonded, and then the component on the substrate is bonded to the substrate. When the main bonding is performed, the temporary bonding time may be, for example, about 0.1 sec. When the main bonding is performed at once, the bonding time can be remarkably shortened as compared with the case where 0.5 to 1.0 sec is required. By separately performing in parallel, the cycle time for mounting one component can be greatly shortened.
本発明よれば、以上のように部品供給位置で部品を保持した後、基板上へ移動する間に部品認識手段にて部品のパターン面を認識することにより、その後実装ヘッドが実装位置まで移動する間に認識ヘッドを退避移動させることができるとともに、その間に部品認識データの処理を行うことができ、そのまま実装ヘッドにて部品を基板上に位置決めして超音波接合することができ、1つの部品の実装のサイクルタイムを短縮して部品の高速実装を実現することができる。 According to the present invention, after the component is held at the component supply position as described above, the component recognition unit recognizes the pattern surface of the component while moving to the substrate, and then the mounting head moves to the mounting position. it is possible to avoid moving retreat recognition head while, it is possible to perform processing of parts recognition data therebetween, parts of the can be ultrasonically bonded to position on the substrate by directly mounting head, one It is possible to shorten the cycle time of component mounting and realize high-speed component mounting.
以下、本発明の部品実装方法の一実施形態について図1〜図4を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a component mounting method of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本実施形態の部品実装装置の要部構成を図1を参照して説明する。1は部品取出部であり、実装すべき部品2である個々のICチップにダイシングされ、エキスパンドされた状態のエキスパンドウエハ3が配置されている。この部品取出部1はX方向及びY方向に移動可能なXYテーブル4上に設置され、エキスパンドウエハ3の任意の部品2を所定の部品取出位置Aに位置決め可能に構成されている。部品取出位置Aの下部には部品2を突き上げる突き上げ手段5が配設され、上部には部品2を認識するための認識カメラ6が配設されている。
First, the configuration of the main part of the component mounting apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Reference numeral 1 denotes a component take-out unit, on which an expanded
7は部品取出位置Aの上部とその側方の部品供給位置Bとの間でX方向に往復移動可能な部品供給反転手段であり、X軸方向に移動可能な移動台8に昇降可能に昇降台9が設けられ、この昇降台9に水平軸芯回りに鉛直方向下向きと上向きに180°反転回動可能な部品保持ノズル10が配設されている。この部品供給反転手段7にて、部品取出位置Aで突き上げられた部品2が部品供給位置Bに搬送されるとともに上下に180°反転されて電極(金バンプ)を形成したパターン面が下向きにされた状態で供給される。
7 is a component supply reversing means which can reciprocate in the X direction between the upper part of the component extraction position A and the component supply position B on its side, and can be moved up and down to a movable table 8 movable in the X axis direction. A base 9 is provided, and a
11は実装ヘッドであり、X軸ロボット12にてX軸方向に往復移動可能に構成されて
いる。X軸ロボット12の一端部は部品供給位置Bの後部に配設され、このX軸ロボット12の他端部の前部にY軸ロボット13が配設されている。Y軸ロボット13には基板位置決め部14がY軸方向に移動可能に搭載され、部品2を実装する基板15を保持するように構成されている。基板位置決め部14は、ヒータを内蔵したヒータブロックを備え、その上に基板15を吸着固定するとともに、超音波接合に適した温度に加熱するように構成されている。
A
実装ヘッド11は、図1及び図2に示すように、X軸ロボット12の可動台16に装着され、送りねじ機構による昇降機構部17と、吸引機構部18と、部品2を吸着するボンディングツール20と、ボンディングツール20に超音波振動を印加する超音波ホーン19を備えており、部品供給位置Bと部品実装位置Cの間でX軸方向に移動するとともにH軸方向に昇降動作し、部品供給位置Bでボンディングツール20の下面に部品2を吸着保持し、部品実装位置Cで基板15に超音波接合するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
21は認識ヘッドであり、X軸ロボット12の下部に配設されたX軸ガイド22に沿って部品供給位置とY軸ロボット13の間に設定された原点位置とY軸ロボット13上との間で往復移動可能な可動ブロック23に、実装ヘッド11に保持された部品2を下方から光学的に認識する部品認識手段24と基板15の部品実装位置を上方から光学的に認識する基板認識手段25とがX軸方向に適当間隔あけて並列して配設されている。
以上の構成において、基板15に部品2を超音波接合する際には、部品取出部1においてXYテーブル4にてエキスパンドウエハ3の各部品2を順次認識カメラ6で認識しつつ部品取出位置Aに位置決めし、突き上げ手段5にて突き上げ、部品供給反転手段7の部品保持ノズル10にて吸着保持して取り出し、部品供給位置Bに搬送するとともに部品保持ノズル10を180°反転させて部品2をその電極形成面を下向きにして部品供給位置Bに順次供給する。一方、基板位置決め部14上には図示しない搬送手段にて順次基板15が供給され、部品2を実装後に排出される。
In the above configuration, when the
これらの工程の間において、部品供給位置Bに供給された部品2を実装位置Cで基板15に実装する動作の詳細を、図3の工程(a)〜(e)及び図4のタイミングチャートを参照して説明する。
Details of the operation of mounting the
まず、工程(a)で実装ヘッド11が部品供給位置Bに向けて移動して位置決めされ、部品2の受け渡しのために下降する。その間に、認識ヘッド21が原点位置からその基板認識手段25が基板15上の第1の認識位置に対向するように移動し、基板15の第1の認識位置の認識を行う。次に、工程(b)で実装ヘッド11によって部品供給反転手段7にて部品供給位置Bに供給された部品2を保持した後上昇する。この間に、認識ヘッド21がその基板認識手段25が基板15上の第2の認識位置に対向するように移動するとともに、第1の認識位置の認識データの処理を行い、基板15の第2の認識位置の認識を行う。このようにして基板15の位置の認識をした後、次に、工程(c)で実装ヘッド11が部品供給位置Bと部品実装位置Cとの間の基板位置決め部14よりも上流位置である当該基板15の上よりも、水平移動方向でみて部品供給位置B側に設定された部品認識位置Dに移動させて位置決めされ、それと同時に第2の認識位置の認識データの処理を行うとともに、認識ヘッド21がその部品認識手段24が部品認識位置Dに位置するように移動して位置決めされ、実装ヘッド11に保持された部品2が部品認識手段24にて一括して認識される。次に、工程(d)で部品2の認識データの処理を行うとともに認識ヘッド21を原点位置に向けて部品供給位置B側に退避移動させ、それと同時に実装ヘッド11を部品実装位置Cに向けて移動させる。その際に、実装ヘッド11と認識ヘッド21が相互に干渉しない位置まで移動すると、実装ヘッド11を基板15に向けて下降移動を開始させる。次に、工程(e)で実装ヘッド11にて部品2を基板15に圧接させた状態で超音波ホーン19にて超音波振動を0.5sec印加することにより部品2を基板15に超音波接合する。
First, in step (a), the
以上のように本実施形態によれば、部品供給位置Bで部品2を保持した後、基板15上へ移動する間に部品認識位置Dで部品認識手段25にて部品2のパターン面を認識することにより、その後実装ヘッド11が部品実装位置Cまで移動する間に認識ヘッド21を退避移動させることができるとともに、その間に部品認識データの処理を行うことができ、そのまま実装ヘッド11にて部品2を基板15上に位置決めして超音波接合することができ、1つの部品2の実装のサイクルタイムを短縮して部品の高速実装を実現することができる。また、部品2を一括認識しているので、部品の認識動作時間を短縮でき、一層の高速実装を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, after the
また、部品2の認識後に実装ヘッド11を基板15上に向けて水平移動させつつ認識ヘッド21と干渉しない位置で基板15に向けて下降動作させているので、実装ヘッド11が接合位置に向けて斜めに移動することによって移動経路長が短くなるとともに、加速度変化も緩やかになるため高速移動できてさらに高速実装を実現することができる。
Further, after the
かくして、本実施形態によれば図4に示すように1つの部品2の実装サイクルタイムを2.0secとすることができ、従来の3.3secに比して格段の生産性向上を達成できる。
Thus, according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the mounting cycle time of one
なお、上記実施形態では、実装ヘッド11及び認識ヘッド21を部品認識位置Dに停止させて部品2の認識を行うようにしたが、実装ヘッド11が部品供給位置Bから部品実装位置Cに向けて移動する間に認識ヘッド21を同期して移動させて部品2を認識するようにしてもよく、そうすると停止時間がないので一層高速実装を実現することができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、基板位置決め部14上で部品2に実装ヘッド11にて0.5sec超音波振動を印加して基板15に一度に本接合する例を示したが、例えば0.1secだけ超音波振動を印加することによって仮接合し、図1に仮想線で示すように、部品実装位置Cの側方に本接合手段30を配設した本接合位置Eを配設し、移載手段31にて部品2を仮接合した基板15を本接合位置Eに移載して、上記実装工程と平行して本接合を行うようにしてもよい。そうすると、上記実装工程における接合時間を格段に短くでき、本接合を別途に平行して行うことにより1つの部品2の実装のサイクルタイムを大幅に短縮できる。
Moreover, in the said embodiment, although the example which applied 0.5 sec ultrasonic vibration to the
2 部品
11 実装ヘッド
14 基板位置決め部
15 基板
21 認識ヘッド
24 部品認識手段
25 基板認識手段
30 本接合手段
31 移載手段
B 部品供給位置
C 部品実装位置
D 部品認識位置
2
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