JP4973686B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板にペーストを供給した後に電子部品を実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
ペースト状接着剤（以下ペーストと略称する）を用いて基板に電子部品を実装する方法として、実際に電子部品を基板に実装する位置より基板搬送方向に対して搬送元側でペーストを基板に供給し、ペーストが供給された基板を実装位置まで搬送することが行われている（特許文献１参照）。
特開２００１−１５５３３号公報
従来ペーストには、溶剤に接着剤樹脂と銀フィラーを混入した銀ペーストが多用されているが、近年の放熱性の向上を目的とした銀フィラー含有率の増大により、溶剤の量が相対的に減少してきている。そのため、従来のペースト供給方法では、基板が実装位置に到達するまでの間に溶剤が蒸発してしまうおそれがあり、乾燥したペーストを用いることによる実装品質の低下が懸念される。この問題の解決には、ペーストの供給と電子部品の実装を交互に行い、両者の間に時間差を設けないようにすることが効果的であるが、多数の電子部品を扱う場合には非常に時間を要することになるため、銀フィラーの含有率が低いペーストも用いられるような生産環境下においては徒に生産性を低下させることになり、合理的ではない。
本発明は、ペーストの性質に応じた供給方法を選択可能にすることにより、実装品質の維持と生産性の向上を実現した電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
請求項１に記載の電子部品実装装置は、基板搬送機構と、この基板搬送機構によって実装位置に搬入された基板に電子部品を実装するボンディングヘッドと、この実装位置において基板に速乾性のペーストを供給する第１の描画ヘッドと、前記基板搬送機構の搬送元側のプリペースト供給位置にあって前記実装位置への搬入を待機している基板に遅乾性のペーストを供給する第２の描画ヘッドとを備えた。
請求項２に記載の電子部品実装装置は、前記第１の描画ヘッドは基板に対し電子部品実装装置の一方の面側から接近し、描画作業後はこの一方の面側に退避するものであり、また前記ボンディングヘッドは電子部品実装装置の他方の面側から接近し、実装作業後はこの他方の面側に退避する。
請求項３に記載の電子部品実装方法は、一つの基板に速乾性のペーストと遅乾性のペーストを供給して電子部品を実装する電子部品実装方法であって、基板搬送機構により基板をプリペースト供給位置に搬入し、このプリペースト供給位置において第２の描画ヘッドにより基板に遅乾性のペーストを供給する工程と、基板を実装位置に搬入し、ボンディングヘッドにより前記遅乾性のペースト上に実装する工程と、この実装位置において第１の描画ヘッドにより基板に速乾性のペーストを供給し、かつこの速乾性のペースト上に前記ボンディングヘッドにより電子部品を実装する工程と、を有する。
請求項４に記載の電子部品実装方法は、前記第１の描画ヘッドは基板に対し電子部品実装装置の一方の面側から接近し、描画作業後はこの一方の面側に退避するものであり、また前記ボンディングヘッドは電子部品実装装置の他方の面側から接近し、実装作業後はこの他方の面側に退避する。
本発明によれば、実装位置とプリペースト供給位置という２つの位置でペーストの供給を行うことができるので、プリペースト位置で遅乾性のペーストを供給し、実装位置で速乾性のペーストを供給するようにすることで、待機時間を有効活用し、基板が実装位置に留まる時間を短縮することができる。
本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図 本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の実施の形態におけるペースト供給方法の説明図
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。電子部品実装装置１は、図１に示すように、ピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、第１の描画ヘッド４、第２の描画ヘッド５の４つの作業ヘッドと、部品供給テーブル６、部品中継テーブル７、実装テーブル８の３つの作業テーブルと、ピックアップヘッド２の移動を担う移動機構１０と、ボンディングヘッド３と第１の描画ヘッド４の移動を担う移動機構１１と、第２の描画ヘッド５の移動を担う移動機構１２と、基板１３の搬送を担う基板搬送機構１４と、５つのカメラ１５、１６、１７、１８、１９を主要部として構成されている。
ピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、第１の描画ヘッド４は、この順番で電子部品実装装置１の正面側から背面側に向けて奥行き方向（矢印ａ）に配置されている。第２の描画ヘッド５は、基板１３の搬送方向（矢印ｂ：矢印ａと水平面内において直交する）に対して実装テーブル８の搬送元側に配置されている。部品供給テーブル６、部品中継テーブル７、実装テーブル８は、この順番で電子部品実装装置１の正面側から背面側に向けて奥行き方向（矢印ａ）に配置されている。ピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、第１の描画ヘッド４は電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動可能であり、第２の描画ヘッド５は電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）およびこれと水平面内で直交する方向に移動可能である。
ピックアップヘッド２は、部品供給テーブル６から供給を受けたチップ２０を部品中継テーブル７まで運搬する。部品供給テーブル６にはウェハシート２１に貼り付けられた複数のチップ２０が保持されている。ピックアップヘッド２はノズル２２でチップ２０を吸着し、ウェハシート２１から剥ぎ取る。
第１カメラ１５はピックアップ前のチップ２０の位置認識用のカメラである。画像解析によって認識されたチップ２０の位置や向きに正規のもの対してずれがある場合には、ノズル２２の位置や角度、部品供給テーブル６の位置などを補正し、ノズル２２とチップ２０との位置合わせを行った後にノズル２２でチップ２０をピックアップする。
部品中継テーブル７は、移動テーブル２３の上にノズルストッカ２４や第２カメラ１８とともに配置されている。移動テーブル２３は直動装置２５によって基板搬送方向（矢印ｂ）に移動することができる。移動テーブル２３の移動経路にはクリーニングヘッド２６が配置されている。クリーニングヘッド２６は、移動テーブル２３が真下を移動するときに部品中継テーブル７の上面（チップ載置面）の清掃や不要チップの排除を行う。
ボンディングヘッド３は基板１３にチップ２０を実装する。基板１３は基板搬送機構１４によって実装テーブル８に搬入され、実装テーブル８の上に固定されている。ボンディングヘッド３は装着されたノズル２７によって部品供給テーブル６や部品中継テーブル７からチップ２０をピックアップする。フリップチップ実装の場合には、ノズル２２を上向きにしたピックアップヘッド２から反転したチップ２０を直接受け取る。
第３カメラ１６は部品中継テーブル７上のチップ２０の位置認識用のカメラである。画像解析によって認識されたチップ２０の位置や向きに正規のもの対してずれがある場合には、ノズル２７の位置や角度、部品中継テーブル７の位置などを補正し、ノズル２７とチップ２０との位置合わせを行った後にノズル２７でチップ２０をピックアップする。フリップチップ実装の場合は、ノズル２７に吸着された状態のチップ２０を第２カメラ１８によって撮影し、位置や向きの確認を行う。
第１の描画ヘッド４は、シリンジ３０に貯留するペースト状接着剤（以下ペーストと略称する）を下端に取り付けられたノズル３１から吐出することで、下方に置かれた基板１３にペーストを供給する。基板１３は基板搬送機構１４によって実装テーブル８に搬入され、実装テーブル８の上に固定されている。第１の描画ヘッド４と基板１３は互いに直交する方向に直線移動できるので、両者の位置を相対的に変化させながらペーストを吐出することで、任意の形状のペーストを基板１３に描画することができる。
実装テーブル８は、基板１３にペーストを供給するだけでなくチップ２０を実装する実装位置でもあり、第１の描画ヘッド４とボンディングヘッド３は、それぞれ異なる内容の作業を同じ場所で行うことになるので、一方の作業時には他方は作業を妨害することのない位置に退避しておく必要がある。そのため、第１の描画ヘッド４は基板１３に対し電子部品実装装置１の背面（一方の面）側から接近し、描画作業後は背面側に退避する。そしてボンディングヘッド３は正面（他方の面）側から接近し、実装作業後は正面側に退避する。
第４カメラ１７は基板１３に供給されたペーストの形状認識用のカメラであり、また基板１３上の実装位置認識および供給されたペースト上に実装されたチップ２０の位置認識のためのカメラでもあるので、異なる被写体に合わせて自動で焦点距離を調整する機能を備えている。
第２の描画ヘッド５は、第１の描画ヘッド４と同じくシリンジ４０に貯留するペーストを下端に取り付けられたノズル４１から吐出することで、下方に置かれた基板１３ａにペーストを供給する。基板１３ａは、プリペースト供給位置にあり、実装テーブル８への搬入を待機している基板である。第２の描画ヘッド５は移動機構１２によって水平移動しながらペーストを吐出することで、任意の形状のペーストを基板１３ａの任意の位置に描画することができる。基板１３ａ上のペースト供給位置および供給されたペーストの状態を確認するため、第２の描画ヘッド５の上方には第５カメラ１９が配置されている。
基板搬送機構１４は、図２に示すように、アーム６０の先端に設けられている爪６１を基板の後端に当て、アーム６０をガイド６２に沿って基板搬送方向（矢印ｂ）に移動させることによって基板搬送を行う。基板１３、１３ａは両側に配置されたレール６３によって搬送方向が規制されている。
実装位置にある基板１３には、第１の描画ヘッド４によって描画されたペーストだけではなく第２の描画ヘッド５によってプリペースト供給位置において先に供給されたペーストも描画された状態にあるので、ボンディングヘッド３は、プリペースト供給位置において先に供給されたペーストと、実装位置において後に供給されたペーストの両方にチップ２０を実装することになる。描画してから実装するまでの間に時間差が生じることを許容できる種類のペーストであれば、待機中にプリペースト供給位置で供給しておくことで、実装位置に搬入後すぐにチップ２０を実装することができるようになる。
一つの基板に速乾性と遅乾性の２種類のペーストを供給する場合のペースト供給方法について図３を参照して説明する。基板１３は最終的に４分割される多面取基板である。基
板１３には３種類のチップが実装される予定になっており、そのうち２つのチップ２０ａ、２０ｂについては遅乾性のペーストを用いて接する。残りの１つは高放熱性が要求されるチップ２０ｃであり、熱伝導率の高いＡｇを多く含有したペーストを用いて接合する。
図３（ａ）に示す基板１３がプリペースト供給位置に搬入され、実装位置に搬入されるのを待機している間に、図３（ｂ）に示すように、チップ２０ａ、２０ｂを実装することになる箇所に第２の描画ヘッド５によって遅乾性のペースト７０、７１を供給する。実装位置において新たな基板の搬入の準備が整ったら、基板１３を実装位置に搬入し、図３（ｃ）に示すようにボンディングヘッド３によりチップ２０ａ、２０ｂをそれぞれ遅乾性のペースト７０、７１の上から実装する。次に、チップ２０ｃを実装することになる箇所に第１の描画ヘッド４によりペースト７２を供給する。ペースト７２はＡｇを高い割合で含有する速乾性のペーストであるので、図３（ｄ）に示すように一箇所ずつ供給し、供給した速乾性のペースト７２上に、図３（ｅ）に示すようにチップ２０ｃを実装する。このペースト供給と実装という一連の動作を４回行うことで、図３（ｆ）に示すように全てのチップ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの実装が完了する。
このように電子部品実装装置１は、実装位置とプリペースト供給位置という２つの位置でペーストの供給を行うことができるので、電子部品実装装置１を用いれば、ペーストの種類や性質に応じて最も生産効率が高くなるような供給方法を選択することができる。特に１つの基板に遅乾性と速乾性のペーストを同時に用いる場合には、プリペースト位置で遅乾性のペーストを供給し、実装位置で速乾性のペーストを供給するようにすることで待機時間を有効活用し、基板が実装位置に留まる時間を短縮することができ、生産効率が大幅に向上する。
なお、基板にペーストを供給するペースト供給部としては、描画ヘッドの他に、転写ピンに付着させたペーストを基板に転写する転写ヘッドを用いることもできる。
本発明によれば、実装位置とプリペースト供給位置という２つの位置でペーストの供給を行うことで、ペーストの種類や性質に応じて最も生産効率が高くなるような供給方法を選択することができるので、基板にペーストを供給した後に電子部品を実装する分野において有用である。
１ 電子部品実装装置
３ ボンディングヘッド
４ 第１の描画ヘッド
５ 第２の描画ヘッド
８ 実装テーブル
１３、１３ａ 基板
１４ 基板搬送機構

Claims (4)

  1. 基板搬送機構と、この基板搬送機構によって実装位置に搬入された基板に電子部品を実装するボンディングヘッドと、この実装位置において基板に速乾性のペーストを供給する第１の描画ヘッドと、前記基板搬送機構の搬送元側のプリペースト供給位置にあって前記実装位置への搬入を待機している基板に遅乾性のペーストを供給する第２の描画ヘッドとを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記第１の描画ヘッドは基板に対し電子部品実装装置の一方の面側から接近し、描画作業後はこの一方の面側に退避するものであり、また前記ボンディングヘッドは電子部品実装装置の他方の面側から接近し、実装作業後はこの他方の面側に退避することを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装装置。
  3. 一つの基板に速乾性のペーストと遅乾性のペーストを供給して電子部品を実装する電子部品実装方法であって、
    基板搬送機構により基板をプリペースト供給位置に搬入し、このプリペースト供給位置において第２の描画ヘッドにより基板に遅乾性のペーストを供給する工程と、
    基板を実装位置に搬入し、ボンディングヘッドにより前記遅乾性のペースト上に実装する工程と、この実装位置において第１の描画ヘッドにより基板に速乾性のペーストを供給し、かつこの速乾性のペースト上に前記ボンディングヘッドにより電子部品を実装する工程と、を有することを特徴とする電子部品実装方法。
  4. 前記第１の描画ヘッドは基板に対し電子部品実装装置の一方の面側から接近し、描画作業後はこの一方の面側に退避するものであり、また前記ボンディングヘッドは電子部品実装装置の他方の面側から接近し、実装作業後はこの他方の面側に退避することを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装方法。
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