JP5109924B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写ツールを用いてペースト接着剤を基板に転写する電子部品実装装置に関する。

電子部品実装分野において、転写ヘッドで基板にフラックスや接着剤等のペーストを転写し、これに実装ヘッドで電子部品を搭載する実装装置がある（特許文献１参照）。転写ヘッドは、貯留されたペーストと基板の間を移動し、転写ピン（転写ツール）に一旦転写したペーストを基板に再度転写する。転写ツールは基板に搭載する電子部品の種類に応じた大きさや形状のものが用意され、必要に応じて専用のものに交換して使用される。
特開２００２−２８５６８号公報

一般的な転写ヘッドは下降動作によって転写ツールに荷重を付与し、転写ツールを基板に押し付けてペーストを転写する。この転写荷重は転写すべきペーストの量や形状に応じて変更することが可能であるが、特に微小部品を取り扱う場合の転写ツールは非常に微細であるため、転写荷重が過大にならないように設計されている。このような転写ヘッドを用いて吸着ノズルの自動交換を行う実装ヘッドと同様に転写ヘッドの自動交換を実現しようとする場合、転写用に調整された荷重では転写ツールの着脱には不十分であるので、そのまま転用することはできない。

本発明は、ペーストの転写に必要な荷重と転写ツールの自動交換に必要な荷重を使い分けることができる転写ヘッドを備えた電子部品実装装置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、電子部品を接着するためのペーストを基板に転写する転写ツールと、転写ツール保持部を下部に備えた転写ヘッドと、転写ツール保持部の下部に装着する転写ツールを保管する転写ツール保管部を備え、前記転写ヘッドが、下方に向けて作用する荷重を前記転写ツール保持部に付与する手段を備え、ペースト転写時には弱い荷重を付与し、転写ツール交換時には強い荷重を付与する。

請求項２に記載の電子部品実装装置は請求項１に記載の電子部品実装装置であって、前記転写ツール保持部の上方にダイアフラムを配置し、前記ダイアフラムの内圧の変更によって前記ツール保持部に付与する荷重の強弱を調整する。

ペースト転写時には転写ツール保持部に弱い荷重を付与し、転写ツール交換時には強い荷重を付与することで、転写ツールの自動交換を実現するとともに転写ツールおよび基板の変形や破損等の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は電子部品実装装置の斜視図、図２は転写ヘッドの側面図（一部断面図）、図３はダイアフラムに供給する圧縮空気の調圧システムのブロック図、図４は転写ツールの装着方法の説明図である。

最初に電子部品実装装置について図１を参照して説明する。電子部品実装装置１は、ウ
ェハシートホルダ２と、ウェハシートホルダ２に保持されたウェハシート３からチップ４（電子部品）を取り出すピックアップヘッド５と、ウェハシート３から取り出したチップ４を仮置きするチップ中継テーブル６と、ウェハシート３から取り出したチップ４をピックアップヘッド５もしくはチップ中継テーブル６から受け取る実装ヘッド７と、基板８を支持する基板支持テーブル９と、ペースト貯留部１０と、ペースト貯留部１０に貯留されたペースト接着剤を基板８に転写して供給する転写ヘッド１１と、転写ヘッド１１に装着する転写ツール１２を保管する転写ツール保管部１３と、ウェハシート３に貼着されたチップ４の位置や向きを確認するための第１カメラ１４と、チップ中継テーブル６に仮置きされたチップ４の位置や向きを確認するための第２カメラ１５と、基板８に設定されたペースト接着剤の塗布位置を確認するための第３カメラ１６と、実装ヘッド７が受け取ったチップ４の位置や向きを確認するための第４カメラ１７を備えている。

ピックアップヘッド５および実装ヘッド７、転写ヘッド１１は、それぞれ独立して鉛直方向および水平方向（第１方向）に移動することができる。これに対しウェハシートホルダ２および基板支持テーブル９は、それぞれ独立して第１方向と、第１方向と水平面内で直交する第２方向に移動することができる。また、チップ中継テーブル６とツール保管部１３は第２方向に移動することができる。さらにピックアップヘッド５は水平軸周りに反転し、チップ４を吸着したツール１８の姿勢を下向きまたは上向きに変更することができる。

次に転写ヘッド１１について図２を参照して説明する。転写ヘッド１１は本体部２０と転写ツール１２を着脱可能に保持する転写ツール保持部２１とで構成されている。転写ツール保持部２１は本体部２０の下方に配置されている。転写ツール保持部２１の下端部近くには、転写ツール１２の上端部近くに形成されている溝２２と係合する爪２３が軸２４によって枢支されている。爪２３は転写ツール１２を両側から挟んだ位置に対配置されており、弾性部材２５によって互いに接近する方向に付勢されている。

本体部２０の下端部には軸受け２６が装着されている。軸受け２６は回転部材２７を中心軸２８回りに回転自在に軸受けしている。回転部材２７には直動部材２９が鉛直方向に移動自在に装着されている。転写ツール保持部２１は直動部材２９の下端に連結されている。従って転写ツール保持部２１に装着されている転写ツール１２は中心軸２８回りに回転自在である。

本体部２０の内部にはダイアフラム３０が装着されている。ダイアフラム３０は外部の圧縮気体発生装置３１から供給される圧縮気体によって内圧が上昇し、これにより直動部材２９を押し下げる役割を担っている。直動部材２９が押し下げられることで転写ツール保持部２１には鉛直下方に向けて作用する荷重が付与される。

図３に示すように、圧縮気体発生装置で発生した圧縮気体は２つのレギュレータ３２、３３によって減圧されてダイアフラム３０に送られる。このうち転写用レギュレータ３２は比較的低圧に調圧し、転写ツール装着用レギュレータ３３はこれより高い圧力に調圧する。転写ヘッド１１の本体部２０には圧力切替バルブ３４と大気開放バルブ３５が内蔵されており、転写時には転写用レギュレータ３２で調圧された低圧の圧縮気体をダイアフラム３０に供給し、転写ツール装着時には転写ツール装着用レギュレータで調圧され高圧の圧縮気体をダイアフラム３０に供給する。転写ヘッド１１はダイアフラム３０に供給する圧縮気体の圧力を低圧または高圧に切り替えることで転写ツール保持部２１に付与する荷重を強弱の２通りに調整することができる。

ペースト接着剤の転写時には、直動装置４０の駆動によって転写ヘッド１１を鉛直下方に移動させ、最下端に装着されている転写ツール１２の先端部（下端部）を基板８に当接
させることで転写ツール１２の先端部に付着しているペースト接着剤を基板８に転写する。このときダイアフラム３０には低圧の圧縮空気が供給されており、転写ツール保持部２１には弱い荷重しか付与されていないので、転写ツール１２が基板８に接触したときに生じる衝撃荷重は大幅に緩和される。これにより転写ツール１２や基板８の変形や破損等の発生を防止することができ、転写ツール１２の寿命が延びるとともに転写の品質も向上する。

転写ツール１２の装着時には、装着しようとする転写ツール１２の鉛直上方に転写ツール保持部２１を位置合わせし（図４ａ）、直動装置４０の駆動によって転写ヘッド１１を鉛直下方に移動させ、転写ツール保持部２１の爪２３を転写ツール１２の溝２２に係合させる（図４ｂ）ことで転写ツール１２は転写ツール保持部２１に自動的に装着される。爪２３を溝２２に係合させるためには一対の爪２３の間を転写ツール１２の上端部の径の大きさになるまで広げる必要がある。一対の爪２３は転写ツール１２の上端部に押し付けられると自ずと間隔が広がるように設計されているが、弾性部材２５によって互いに近接する方向に付勢されているので、この付勢力に抗するだけの荷重を転写ツール保持部２１に付与しなければならない。この付勢力は転写ヘッド１１が高速で動作する際の慣性によって転写ツール１２が脱落することなく確実に保持されるように設定されており、これに抗する荷重は転写時に必要な荷重より大きいので、転写ツール装着時には転写時の圧力より高圧の圧縮気体をダイアフラム３０に供給しなければならない。

通常の転写作業時には転写用レギュレータ３２で調圧された圧縮気体がダイアフラム３０に供給されているので、転写ツール１２を交換する際には転写ツール装着用レギュレータ３３で調圧された圧縮気体がダイアフラム３０に供給されるように圧力切替バルブ３４の切り替えを行う。転写ツール１２の交換作業が終了したら、ダイアフラム３０内の高圧の圧縮気体を大気開放した後に圧力切替バルブ３４の切り替えによって低圧の圧縮気体がダイアフラム３０に供給されるようにした後に転写作業を再開する。

以上説明したように本実施の形態の電子部品実装装置１は、ダイアフラム３０に供給する圧縮気体の圧力の変化によって転写ツール保持部２１に作用する荷重の強弱の調整ができるように構成されているので、転写時と転写ツール装着時で異なる荷重の調整を圧力切替バルブ３４のみの操作によって簡単かつ確実に行うことができる。

本発明は、転写ツールを用いてペースト接着剤を基板に転写する場合に有用である。

電子部品実装装置の斜視図 転写ヘッドの側面図（一部断面図） ダイアフラムに供給する圧縮空気の調圧システムのブロック図 転写ツールの装着方法の説明図

符号の説明

１ 電子部品実装装置
４ チップ
１１ 転写ヘッド
１２ 転写ツール
１３ 転写ツール保管部
２１ 転写ツール保持部
３０ ダイアフラム

Claims (2)

1. 電子部品を接着するためのペーストを基板に転写する転写ツールと、転写ツール保持部を下部に備えた転写ヘッドと、転写ツール保持部の下部に装着する転写ツールを保管する転写ツール保管部を備え、
   前記転写ヘッドが、下方に向けて作用する荷重を前記転写ツール保持部に付与する手段を備え、ペースト転写時には弱い荷重を付与し、転写ツール交換時には強い荷重を付与することを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記転写ツール保持部の上方にダイアフラムを配置し、前記ダイアフラムの内圧の変更によって前記ツール保持部に付与する荷重の強弱を調整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。

Images