JP4969977B2 - 部品実装装置 - Google Patents

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本発明は、実装ヘッドによりウェハーなどの部品供給部である保持され搬送されて来る部品を被実装部材上に実装する部品実装装置に関する。
この種の部品実装装置は、例えば特許文献1などに開示されているが、ベアチップなどの部品を吸着保持するボンディングノズルを複数有する実装ヘッドを備え、X軸方向移動、Y軸方向移動及びθ回転する載置台上の部品供給手段であるウェハーから実装ヘッドのボンディングノズルが部品をピックアップし、搬送されてきた被実装部材である実装基板或いはリードフレーム上に部品を実装する。
特開2004−363607号公報
しかしながら、このような従来の部品実装装置では、部品供給手段である機種が異なる複数のウェハーから部品を供給し、それぞれのウェハーから例えば2つの実装ヘッドがノズルによって直接チップを吸着し、基板上に実装するとき、例えば1枚のテーブルに複数のウェハーを載置支持させ、供給する部品種に応じてテーブルを移動させていたが、供給するウェハーが異なったときに2つの実装ヘッドがそれぞれウェハーから同時に部品をピックアップすることができなく、また、各実装ヘッドが吸着動作(保持動作)を行なうときのテーブル、即ちウェハーの移動時間が長くなり、この結果、実装時間が長くなるという問題があった。
そこで本発明は、異なる2つのヘッドが部品を吸着するときのウェハーの移動時間を極力短することができ、また、異なる2つのヘッドが同時に部品をピックアップすることもできる部品実装装置を提供することを目的とする。
このため第1の発明は、支持アームに摺動自在に保持され部品供給部から部品を保持し被実装部材上に実装する複数の実装ヘッドと、前記支持アームと交差する方向に沿い並んで設けられそれぞれが前記部品供給部を支持して搬送する複数の第1の搬送手段と、前記被実装部材を搬送する第2の搬送手段と、前記複数の第1の搬送手段及び前記実装ヘッドを制御する制御装置とを備え、前記第2の搬送手段の搬送方向と交差する方向の前記第2の搬送手段の一方の側にのみ複数の前記第1の搬送手段は位置し、前記制御装置は一方の実装ヘッドによる一方の第1の搬送手段の前記部品供給部からの部品保持と他方の実装ヘッドによる他方の第1の搬送手段の前記部品供給部からの部品保持とを交互に行わせることを特徴とする。
第2の発明は、支持アームに摺動自在に保持され部品供給部から部品を保持し被実装部材上に実装する複数の実装ヘッドと、前記支持アームと交差する方向に沿い並んで設けられた複数の第1の搬送手段と、これらの第1の搬送手段により移動可能に設けられそれぞれが複数の前記部品供給部を前記支持アームと交差する方向に並べて支持する複数の第1のテーブルと、前記被実装部材を搬送する第2の搬送手段と、前記複数の第1の搬送手段及び前記実装ヘッドを制御し、一方の第1の搬送手段の第1のテーブルに支持された前記部品供給部からの部品供給と他方の第1の搬送手段の第1のテーブルに支持された前記部品供給部からの部品供給とを平行して行わせる制御装置とを備えたことを特徴とする。
本発明は、支持アームに摺動自在に保持され部品供給部から部品を保持し被実装部材上に実装する異なる複数のヘッドが部品を吸着するときのウェハーの移動時間を極力短することができるので、実装時間を短縮することができまた、異なる複数のヘッドが異なる部品供給部から同時に部品をピックアップすることもできる。
以下、添付図面を参照して、本願発明に係る作業ヘッドである接着剤等の塗布ヘッドと、実装ヘッドとを備えた部品実装装置の実施形態について説明する。この部品実装装置は、各種電子部品をプリント基板或いはリードフレームなどに実装する。
図1は部品実装装置の平面図であり、部品実装装置本体1には、図示しない供給ストッカから供給され、各部品が実装される基板(被作業部材又は被実装部材)2、3(図2及び図5参照)を載置する第1、第2の作業用テーブル(以下、テーブルという。)4、5を塗布実装部6にX軸方向に搬送し、塗布作業及び実装作業が終了した実装基板2、3を塗布実装部6から搬送する搬送手段である第1及び第2の搬送機構7、8が設けられている。
第1及び第2の搬送機構7、8は、それぞれ第1及び第2のモータ11、12により回転駆動される第1及び第2のボールネジ13、14、第1及び第2のテーブル4、5それぞれの下面に設けられ第1及び第2のボールネジ13、14と螺合する図示しないナット、及び第1及び第2のボールネジ13、14に沿って設けられ、第1及び第2のテーブル4、5を案内する複数のガイド16とを備えている。
また、第1のテーブル4、5には、治具(図示せず)を介して被実装部材である基板2が載置される。
また、20、21は多数の部品が集合した部品群(部品供給部)であるダイシングされた半導体ウェハー(以下、ウェハーといい、ウェハーから取出されるベアチップなどの部品を以下部品という。)であり、22はウェハー20、21を■軸方向に間隔を存して載置支持し■軸方向に移動可能なウェハーテーブルであ
る第1の載置台である。また、23は第1の載置台21をX軸方向に移動させる移動機構であり、移動機構23は、第3のモータ24により回転駆動される第3のボールネジ25、第1の載置台21の下面に設けられ第3のボールネジ25と螺合する図示しないナット、及び第3のボールネジ25に沿って設けられ、第1の載置台21を案内する複数のレール29とを備えている。
また、26、27はウェハー20、21とは異なる機種のウェハーであり、28は第1の載置台22と並列に設けられ、ウェハー26、27を■軸方向に間隔
を存して載置支持し■軸方向に移動可能な第2の載置台(ウェハーテーブル)で
ある。また、30は第2の載置台28をX軸方向に移動させる移動機構であり、移動機構30は、第4のモータ31により回転駆動される第4のボールネジ32、第2の載置台28の下面に設けられ第4のボールネジ32と螺合する図示しないナット、及び第4のボールネジ32に沿って設けられ、第2の載置台28を案内する複数のレール33とを備えている。
さらに、35は、部品実装装置本体1に支持され、Y軸方向、即ち、第1及び第2のテーブル4、5の搬送方向及び第1及び第2の載置台22、28の移動方向と直角に交差する方向に設けられた支持アームである。そして、支持アーム35の一方の側面には、作業ヘッドである第1の実装ヘッド36が駆動源である第1のリニアモータ37によりY軸方向にスライド自在に設けられ、また、支持アーム35の他方の側面には、第2の実装ヘッド(作業ヘッド)38が駆動源である第2のリニアモータ39によりY軸方向にスライド自在に設けられている。
第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38はそれぞれ複数のノズル41、42及びウェハー認識カメラ43、44を備えている。
また、51は、部品実装装置本体1に支持された塗布ヘッド支持アームであり、この塗布ヘッド支持アーム51は、塗布実装部6を備え、Y軸方向、即ち、支持アーム35と平行であり、第1及び第2のテーブル4、5の搬送方向及び第1及び第2の載置台22、28の移動方向と直角に交差(直交)する方向に設けられている。そして、塗布ヘッド支持アーム51の一方の側面には、作業ヘッドである塗布ヘッド53が第3のリニアモータ54によりY軸方向にスライド自在に設けられている。
塗布ヘッド53には、例えば粘性が高い接着剤を吐出する塗布ノズル55と、基板認識カメラ56とが設けられ、認識カメラ56は第1及び第2のテーブル4、5に載置されている基板2、3に設けられている図示しないマークなどを撮像する。
61は部品実装装置本体1の側部に設けられた電装ボックスであり、この電装ボックス61には、上述した第1及び第2のモータ11、12、第3及び第4のモータ24、31、第1のリニアモータ37、第2のリニアモータ39、第3のリニアモータ54などの運転を制御する制御装置100が設けられ、この制御装置には制御をつかさどるCPU(セントラルプロセッシングユニット)、上述したモータなどの運転を制御するためのプログラムなどを格納したROM(リードオンリーメモリ)及び搬送される基板の機種、ウェハーの機種などを格納するRAM(ランダムアクセスメモリ)などが搭載されている。
また、62及び63はそれぞれ部品実装装置本体1の上部であり、第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38の移動経路の下方に設けられた部品認識カメラである。
さらに、64は第1の載置台22の上面に設けられ、載置台と共にX軸方向に移動可能なノズルストッカであり、Y軸方向、即ち第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38に設けられているノズル41、42の配設方向と同様な方向に複数のノズル収納部が配設されている。ノズルストッカ64のノズル収納部は第1の実装ヘッド36のノズル取付部の個数(例えば4個)より多く、例えば8個であり、そのうち4個のノズル収納部に交換可能な複数種類のノズルが収納されている。
また、第2の載置台28の上面には、ノズルストッカ64と同様に構成されたノズルストッカ(図示せず)が設けられ、第2の実装ヘッド38のノズル取付部の個数(例えば4個)より多く、例えば8個であり、そのうち4個のノズル収納部に交換可能な複数種類のノズルが収納されている。
また、66はノズルストッカ64と同様に、第1の載置台22の上面に設けられ、第1の載置台22の移動に伴いX軸方向に移動可能な部品反転装置であり、この部品反転装置66と同様に構成された部品反転装置が第2の載置台28に設けられている。そして、第1及び第2の載置台22、28の各部品反転装置は、第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38に設けられているノズル41、42が吸着した電子部品をノズルから保持し、180°反転させた状態で再び第1及び第2の実装ヘッド36、38のノズルに受け渡す。
以下、上述した部品実装装置の運転について説明する。
図2は部品実装装置が運転を開始し、第1のテーブル4がX軸方向に移動し左端部に位置し、部品実装装置の上流に設けられた例えばマガジンから第1のテーブル4上に基板(以下、第1の基板という。)2が載置され、塗布ヘッド53が塗布ヘッド支持アーム(以下、第2の支持アームという)51に沿い第1のテーブル4上に向かい移動している状態を示している。
この塗布ヘッド53の移動工程において、第1及び第2の実装ヘッド36、38が例えばそれぞれ第2の載置台28上の左側のウェハー26及び第1の載置台22上の右側のウェハー21からチップ部品を吸着保持するために、支持アーム35に沿って移動する。
そして、図3に示したように塗布ヘッド31が第1の基板2上に到達すると、塗布ノズル35から接着剤を吐出し、所定の位置に接着剤が塗布される。
この塗布工程において、最初に、制御装置からの信号に基づいて第1のモータ11が運転し、第1のテーブル4がガイド16に案内され塗布実装部6の下方であり、第2の支持アーム51の一方の側(図2において左側)へ移動する。また、第3のリニアモータ51の運転により塗布ヘッド53が第1の基板2の上方に移動し、第1の基板2の位置決めマーク上方に位置した基板認識カメラ36が位置決めマークを撮像する。そして、撮像結果に基づいて制御装置のCPUが動作し、第1の基板2のパターン位置を認識する。その後、第1のモータ11が運転し、第1のテーブル4が■軸方向、即ち、図2において右方向に移動すると共に
、第3のリニアモータ54の運転により塗布ヘッド53が第1の基板2の上方へ移動する。そして、予め設定されている塗布位置と認識された第1の基板2のパターン位置とに基づいて第1のテーブル4が■方向に次第に移動すると共に、塗
布ヘッド31がY軸方向、即ち、図3において上下方向に移動して下降し、塗布ノズル35が接着剤を吐出し、第1の基板2上に塗布する。以後、第1の基板2上の各塗布位置に塗布ヘッド31及び塗布ノズル35が位置するように、第1のモータ11及び第3のリニアモータ54が運転され、第1の基板2が■軸方向に
次第に移動すると共に、塗布ヘッド31がY軸方向に移動し、塗布ノズル35が昇降して接着剤を第1の基板2の上面に順次塗布する。
また、第1の基板2への塗布作業中に、制御装置からの信号に基づいて第4のモータ31が運転し、第2の載置台28は、ガイド33に案内されて図1において次第に右方向に移動する。
また、制御装置は、ウェハー28から部品をピックアップするために必要なノズルが実装ヘッド33に取り付けられているか否かを判断し、取り付けられている場合には、第1の実装ヘッド36は制御装置からの信号に基づく第1のリニアモータ37の運転によりY軸方向、即ちウェハー28の上方へ向かい移動する。
また、ウェハー28から部品をピックアップするために必要なノズルが第1の実装ヘッド36に取り付けられていない場合には、第1の実装ヘッド36は第1のリニアモータ37の運転によりY軸方向に移動し、また、第2の載置台28はX方向に移動し、この結果、第1の実装ヘッド36が第2の載置台28上のノズルストッカの上方へ移動し、第1の実装ヘッド36とノズルストッカとの位置合わせが確実に行われる。そして、第1の実装ヘッド36に取り付けられているノズル41がノズルストッカに収められ、ウェハー26から部品をピックアップするために必要なノズルと交換され、その後、第1の実装ヘッド36は第1のリニアモータ37の運転によりY軸方向に移動すると共に、第2の載置台28はX軸方向に移動し、第1の実装ヘッド36はウェハー26の上方へ移動する。
そして、第1の基板2への塗布作業中に、制御装置からの信号に基づいて第4のモータ31が運転し、第2の載置台28は、ガイド33に案内されてX軸方向に移動する。そして、少なくともウェハー26においてピックアップされる部品が支持アーム35の他方の側に位置すると共に、第1のリニアモータ37の運転により、上述したように第1の実装ヘッド36がウェハー26の上方へ移動する。そして、第1の実装ヘッド36のY軸方向の移動、及びウェハー26のX軸方向の移動により、まず、認識カメラ43がウェハー26のピックアップする部品の上方に位置し、ピックアップする部品を撮像し、撮像結果に基づいて、制御装置がその部品の位置を認識する。認識結果に基づいて、第4のモータ31及び第1のリニアモータ37が運転し、ノズル41の下方にウェハー26のピックアップされる部品が位置し、第1の実装ヘッド36が昇降してノズル41が電子部品を吸着保持する。
以後、同様に第4のモータ31及び第1のリニアモータ37が運転し、ウェハー26がX軸方向に移動すると共に、第1の実装ヘッド36がY軸方向に移動し、他の複数のノズル41の下方に順次ピックアップされる部品が位置し、第1の実装ヘッド36が昇降して各ノズル41が電子部品を吸着保持しピックアップする。
また、制御装置からに信号に基づいて第2のリニアモータ39の運転により第2の実装ヘッド38がウェハー21上へ移動し、Y軸方向に移動すると共に、第1の載置台22が第2の載置台26から独立して第3のモータ24の運転によりX軸方向に移動し、第1の実装ヘッド36によるウェハー26からの部品の吸着時と同様に、各ノズル42と吸着保持する部品とが位置合わせされ、各ノズル42がウェハー21から順次部品を吸着保持する。
このように、第1の実装ヘッド36が吸着保持する部品を供給するウェハー26を載置する第2の載置台28と、第2の実装ヘッド38が吸着保持する部品を供給するウェハー21を載置する第1の載置台22とがX軸方向に独立して移動できるため、第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38がそれぞれウェハー26及びウェハー21上に位置して同時に各ウェハーから部品を吸着しピックアップすることができ、この結果、第1及び第2の実装ヘッド36、38により部品を吸着するときの待ち時間などを短縮或いは無くすことができ、部品実装装置の実装時間を短縮することができる。
次に、第1の基板2上への接着剤の塗布が終了すると、図4に示したように、第1のモータ11が運転して第1の作業用テーブル4がX軸方向に移動し、第1の基板2が支持アーム35の下方へ移動する。また、第1のリニアモータ37が運転し、例えば吸着保持する部品の数が第2の実装ヘッド38より少なく、早く吸着作業が終了した第1の実装ヘッド36が部品認識カメラ62の上方を通過し、第1の基板2の上方へ移動する。そして、第1の実装ヘッド36が部品認識カメラ62の上方を通過するときに部品認識カメラ62により撮像された各部品の撮像結果、即ち各ノズル41に吸着された部品の位置及び姿勢に基づいて制御装置が動作し、第1のモータ11及び第1のリニアモータ37が運転し、第1の基板2がX軸方向に移動すると共に、第1の実装ヘッド36がY軸方向に移動し、各ノズル41が順次実装位置の上方に位置し、その度にノズル41が昇降して第1の基板2の上に部品が実装される。
以後、第1の実装ヘッド36がウェハー26の上方と第1の基板2の上方との間を往復移動し、第1の基板2上に部品が実装される。この間、第4のモータ31の運転により、第2の載置台28はX軸方向にのみ移動する。
また、第2の実装ヘッド38の各ノズル42がウェハー21から順次部品を吸着保持し、各ノズル42の部品吸着動作が終了すると、第2の実装ヘッド38は第2のリニアモータ39の駆動によってY軸方向へ移動し、図5に示したように、第1の基板2上に到達する。その後、予め設定されているウェハー21の部品の第1の基板上への実装位置に基づいて、制御装置が信号を出力し、この信号に基づいて第1のモータ11及び第2のリニアモータ39が運転する。この結果、第1の基板2はX軸方向に移動すると共に、第2の実装ヘッド38がY軸方向に移動し、部品が第1の基板2上の所定の位置に実装される。
また、第1の実装ヘッド36は第1の基板2上への部品の実装が終了すると、第1のリニアモータ37の運転により、Y軸方向にウェハー26上へ移動する。そして、上述したように、第1の実装ヘッド36がY軸方向に移動すると共に、第2の載置台28がX軸方向に移動し、ウェハー26から部品を順次ピックアップする。
上述したように、第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38による部品の吸着及び実装が行われるが、第1の実装ヘッド36による部品実装と第2の実装ヘッド38による部品実装とが重ならないように、第1の実装ヘッド36による部品の吸着動作と第2の実装ヘッド38による部品の吸着動作とが交互に行われ、部品の実装動作も交互に行われるようにすることが好ましく、このように制御することによって、第1の実装ヘッド36及び第2の実装ヘッド38の部品実装動作時の待ち時間を極力無くすことができる。
また、図5に示したように、第2の作業用テーブル5上に上流の例えばマガジンから第2の基板3が載置される。このとき、第3のリニアモータ54の運転により、塗布ヘッド53が第2の支持アーム51に沿い第2の作業用テーブル5上に向かい移動する。
図6に示したように、塗布ヘッド53が第2の作業用テーブル5上に到達し、第2の基板上に位置すると、第1の基板2と同様に塗布ノズル35から接着剤を吐出し、所定の位置に接着剤が塗布される。
また、部品を吸着保持した第1の実装ヘッド36は第1のリニアモータ37により第1の基板2上に移動し、所定の位置に部品を実装する。
その後、図示してはいないが、第1の実装ヘッド36がウェハー20から、第2の実装ヘッド38がウェハー27から部品を吸着保持し、ピックアップするときには、第1及び第2の載置基板22、26が独立してX軸方向に移動するので、各実装ヘッドは各載置板22、26の各ウェハーから同時にピックアップすることができ、この結果、実装時間を短縮することができ、また、第1の実装ヘッド36がウェハー20から、第2の実装ヘッド38がウェハー27から部品を吸着保持し、ピックアップするときには、ウェハー20及びウェハー27をX軸方向にはほとんど動かさずに吸着動作を行うことができるので、ウェハー20及びウェハー27の移動時間を短縮することもができ、この結果、実装時間を短縮することができる。
そして、第1の基板2への部品実装が終了すると、図7に示したように、第1のモータ11の運転により、第1の作業テーブル4がX軸方向に移動し、第1の基板2は基板移載位置70に到達する。基板排出位置70に到達した第1の基板2は、図8に示したように図示しない移載装置により、基板搬送装置のテーブル71に移載され下流の作業装置に搬送される。
また、第1の実装ヘッド36が第2の基板3とウェハー26との間を連続して移動し、第2の実装ヘッド38が第2の基板3とウェハー21との間を連続して移動し、各ウェハーから吸着した部品を第2の基板3に実装する。このとき、ウェハー26を載置する第2の載置台22とウェハー21を載置する第1の載置台22とは独立してX軸方向に移動するため、第1及び第2の実装ヘッド36、38がウェハー26、21から同時に連続して部品を吸着しピックアップすることができ、また、ウェハー26、21の移動時間を短縮することができ、この結果、部品実装装置の実装時間を短縮することができる。
その後、同様に第1及び第2のテーブル4、5には順次第1及び第2の基板2、3が載置、搬出され、各基板への接着剤の塗布作業及び部品の実装作業が同様に順次行われる。
なお、上述した実施の形態において、被実装部材として基板について説明したが、被実装部材は基板に限定されるものではなく、リードフレームなどの被実装部材でもよい。
また、第1及び第2の実装ヘッド36、38は支持アーム35の左右側面に摺動自在に設けられているが、例えば2本の支持アームをY軸方向に間隔を存して並列に設け、第1及び第2の実装ヘッド36、38をそれぞれ各支持アームに摺動自在に設けてもよい。
さらに、第1及び第2のテーブル4、5に載置された第1及び第2の基板2、3を支持アーム35の下方に位置させることにより、第1及び第2の実装ヘッド36、38によって、第1及び第2の基板2、3にウェハー20及びウェハー27から、或いはウェハー26及び21から交互に部品を実装することが可能になる。
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
本願発明の実施形態の部品実装装置の平面図である。 第1の基板が移載され、塗布ヘッドが移動しているときの部品実装装置の平面図である。 第1の基板に塗布作業が行われると共に、第1の実装ヘッド及び第2の実装ヘッドが移動しているときの部品実装装置の平面図である。 第1の実装ヘッドにより第1の基板に部品実装作業が行われると共に、第2の実装ヘッドによる部品吸着動作が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第2の基板が前工程から移載されると共に、第1及び第2の実装ヘッドによる第1の基板への部品実装作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第2の基板への塗布作業が行われと共に、第1の基板への部品実装作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第1の基板が基板移載位置に到達すると共に、第2の基板への各実装ヘッドによる部品実装作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。 第1の基板の移載が行われると共に、第2の基板への部品実装作業が行われているときの部品実装装置の平面図である。
符号の説明
1 部品実装装置本体
2、3 第1及び第2の基板(被実装部材)
7、8 第1及び第2の搬送機構(第2の搬送手段)
20、21、26、27 ウェハー(部品供給部)
23、30 移動機構(第1の搬送手段)
35 支持アーム
36 第1の実装ヘッド
38 第2の実装ヘッド
100 制御装置

Claims (2)

  1. 支持アームに摺動自在に保持され部品供給部から部品を保持し被実装部材上に実装する複数の実装ヘッドと、前記支持アームと交差する方向に沿い並んで設けられそれぞれが前記部品供給部を支持して搬送する複数の第1の搬送手段と、前記被実装部材を搬送する第2の搬送手段と、前記複数の第1の搬送手段及び前記実装ヘッドを制御する制御装置とを備え、前記第2の搬送手段の搬送方向と交差する方向の前記第2の搬送手段の一方の側にのみ複数の前記第1の搬送手段は位置し、前記制御装置は一方の実装ヘッドによる一方の第1の搬送手段の前記部品供給部からの部品保持と他方の実装ヘッドによる他方の第1の搬送手段の前記部品供給部からの部品保持とを交互に行わせることを特徴とする部品実装装置。
  2. 支持アームに摺動自在に保持され部品供給部から部品を保持し被実装部材上に実装する複数の実装ヘッドと、前記支持アームと交差する方向に沿い並んで設けられた複数の第1の搬送手段と、これらの第1の搬送手段により移動可能に設けられそれぞれが複数の前記部品供給部を前記支持アームと交差する方向に並べて支持する複数の第1のテーブルと、前記被実装部材を搬送する第2の搬送手段と、前記複数の第1の搬送手段及び前記実装ヘッドを制御し、一方の第1の搬送手段の第1のテーブルに支持された前記部品供給部からの部品供給と他方の第1の搬送手段の第1のテーブルに支持された前記部品供給部からの部品供給とを平行して行わせる制御装置とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
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