JP6209607B2 - 部品実装システム及び部品実装方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ダイシングシート上に貼着されたウエハをダイシングして形成したダイを供給するダイ供給装置と、該ダイと組み合わされる受動部品を供給する複数のフィーダとを部品実装機に混載し、該部品実装機で前記ダイと前記受動部品を回路基板に実装する部品実装システム及び部品実装方法に関する発明である。
近年、特許文献1(特開2010−129949号公報)に記載されているように、ダイシングシート上に貼着したウエハをダイシングして形成したダイを供給するダイ供給装置を部品実装機にセットし、該ダイ供給装置から供給されるダイを部品実装機で回路基板に実装するようにしたものがある。
特開2010−129949号公報
ところで、ダイは、能動部品(例えばトランジスタ、ダイオード、LED、IC、オペアンプ等)であり、電気的な特性にばらつきがある場合がある。特性ばらつきの小さいダイを生産するには生産コストが高くなるため、低コスト化のために、特性ばらつきの大きい低価格のダイを使用する場合がある。一般に、ダイの特性は、受動部品(例えば抵抗、コイル、コンデンサ等)と組み合わせることで調整できるため、回路基板に実装するダイの特性毎に最適な特性の受動部品を組み合わせて回路基板に実装することで、ダイの特性のばらつきを吸収することができる。
従来、特性ばらつきの大きいダイを使用する場合は、事前にダイシングシートに貼着したウエハの各ダイの特性を測定して、ダイシングシートから各ダイを剥離して、特性の測定値でランク分けして、各ランク毎にダイを部品供給テープに収容するテーピング作業を行って、各ランクの部品供給テープを別々のフィーダにセットし、そのフィーダを部品実装機にセットしてダイを部品実装機に供給するようにしている。
しかし、この方法では、作業者が事前にダイシングシートから各ダイを剥離してランク分けして部品供給テープに収容するという、手間のかかるランク分け・テーピング作業を行わなければならず、非常に面倒である。また、このランク分け・テーピング作業をダイの製造・販売元で行う場合もあるが、この場合は、ダイの販売価格が高くなってしまう。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、手間のかかるランク分け・テーピング作業を不要とし、ダイ供給装置から供給されるダイを部品実装機で適した特性の受動部品と組み合わせて回路基板に実装できる部品実装システムを提供することである。
上記課題を解決するために、本発明は、ダイシングシート上に貼着されたウエハをダイシングして形成したダイを供給するダイ供給装置と、該ダイと組み合わされる受動部品を供給する複数のフィーダとを部品実装機に混載し、該部品実装機で前記ダイと前記受動部品を回路基板に実装する部品実装システム及び部品実装方法において、前記ウエハの各ダイの特性をランク付けしたウエハマップデータと、ダイのランク毎に複数の異なる特性の受動部品の中から適した特性の受動部品の組み合わせを指定する受動部品組み合わせデータを取得する手段を備え、前記複数のフィーダは、前記複数の異なる特性の受動部品を前記部品実装機に供給し、前記ダイ供給装置は、前記ウエハの各ダイを順次前記部品実装機に供給し、前記部品実装機は、前記ダイ供給装置から供給されるダイと組み合わせる受動部品を前記ウエハマップデータと前記受動部品組み合わせデータに基づいて前記複数の異なる特性の受動部品の中から選択して回路基板に実装することを第1の特徴とし、更に、1枚の回路基板に複数のダイを実装する場合に、その複数のダイを2以上のグループに分類し、各グループ毎に同じランクのダイを並べて実装することを第2の特徴とするものである。
この場合、部品実装機は、ウエハマップデータを参照することで各ダイの特性のランクが分かると共に、受動部品組み合わせデータを参照することで各ダイと組み合わせる適した特性の受動部品が分かるため、ダイ供給装置から供給されるダイと組み合わせる適した特性の受動部品を複数の異なる特性の受動部品の中から選択して回路基板に実装して、各ダイの特性のばらつきを吸収することができる。これにより、手間のかかるランク分け・テーピング作業が不要となり、生産性を向上できる。
ところで、ウエハマップデータを参照すれば、ウエハの各ダイの中から同じランクのダイのみを選択して部品実装機に供給することは可能であるが、ウエハのダイの並びは、異なるランクのダイがランダムに並ぶため、同じランクのダイのみを選択して部品実装機に供給しようとすると、ウエハのダイを飛び飛びにピックアップする必要がある。しかし、ウエハのダイを飛び飛びにピックアップする場合、ピックアップするダイの間隔が長くなるほど、ダイの並びの位置ずれの影響が大きくなってピックアップを失敗しやすくなる。その点、本発明のように、ウエハの各ダイを順次実装機に供給するようにすれば、ダイの並びの位置ずれの影響が小さくなり、ピックアップの失敗を防止することができる。
本発明の第2の特徴のように、1枚の回路基板に複数のダイを実装する場合に、その複数のダイを2以上のグループに分類し、各グループ毎に同じランクのダイを並べて実装するようにすれば、各グループのダイの特性ばらつきを少なくすることができ、例えば、ダイがLEDの場合は各グループのLEDの特性ばらつきによるLEDの輝度や色合いのばらつきを少なくして各グループのLEDの輝度や色合いを均一化することができる。
また、本発明は、グループに属する同じランクの複数のダイに対して1個の受動部品を組み合わせて実装するようにしても良い。このようにすれば、回路基板に実装する受動部品の数を大幅に削減することができ、生産性とコスト性を向上できる。
また、ウエハマップデータに、ウエハの各ダイの良否を示すデータを含ませ、前記ダイ供給装置は、ウエハマップデータに基づいて不良品と判定したダイを飛び越して良品と判定したダイのみを部品実装機に供給するようにすると良い。このようにすれば、不良ダイ実装基板の生産を未然に防止できる。
本発明は、受動部品組み合わせデータを作成するデータ作成装置を備え、前記データ作成装置は、作成した受動部品組み合わせデータを部品実装機に伝送するようにしても良い。このようにすれば、受動部品組み合わせデータを機外で作成しなくても、データ作成装置によって受動部品組み合わせデータを作成することができる。
図1は本発明の一実施例の部品実装機にダイ供給装置をセットした状態を示す平面図である。 図2は部品実装機にダイ供給装置をセットした状態を示す外観斜視図である。 図3は部品実装機にセットしたときのダイ供給装置と部品実装機の実装ヘッドとの位置関係を示す側面図である。 図4はダイ供給装置のステージを上昇させたときの供給ヘッドと部品実装機の実装ヘッドの高さ位置関係を示す側面図である。 図5はダイ供給装置のステージを下降させたときの供給ヘッドと部品実装機の実装ヘッドの高さ位置関係を示す側面図である。 図6はダイ供給装置のステージ上のウエハパレットのダイを供給ヘッドで吸着するときの状態を示す側面図である。 図7は上下反転させた供給ヘッド上のダイを部品実装機の実装ヘッドで吸着するときの状態を示す側面図である。 図8はダイ供給装置のステージ上のウエハパレットのダイを部品実装機の実装ヘッドで直接吸着するときの状態を示す側面図である。 図9はダイ供給装置の供給ヘッドを斜め下方から見た外観斜視図である。 図10はダイ供給装置のマガジンからウエハパレットがステージ上に引き出されていない状態を斜め上方から見た外観斜視図である。 図11はダイ供給装置のマガジンからウエハパレットがステージ上に引き出された状態を斜め上方から見た外観斜視図である。 図12はダイのランクのデータと受動部品組み合わせデータの一例を示す図である。 図13はウエハマップデータの一例を示す図である。 図14は回路基板にダイと受動部品を組み合わせて実装する実装例(その1)を示す図である。 図15は回路基板にダイと受動部品を組み合わせて実装する実装例(その2)を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
図1及び図2に示すように、部品実装機11には、ダイ供給装置12が着脱可能にセットされる。部品実装機11には、ダイ供給装置12のセット位置に隣接してフィーダセット台13が設けられ、このフィーダセット台13上にテープフィーダ等のフィーダ(図示せず)が着脱可能にセットされる。フィーダセット台13上にセットするフィーダは、テープフィーダに限定されず、バルクフィーダ、スティックフィーダ等であっても良く、これらのフィーダの中から複数種のフィーダをフィーダセット台13上にセットするようにしても良い。
部品実装機11には、実装ヘッド15をXY方向(左右前後方向)に移動させるXY移動機構16(XYロボット)が設けられている。このXY移動機構16は、Y方向(回路基板17の搬送方向と直角な方向)にスライド移動するYスライド18と、該Yスライド18に、X方向(回路基板17の搬送方向)にスライド可能に支持されたXスライド19とを備え、該Xスライド19に実装ヘッド15が支持されている。
部品実装機11の実装ヘッド15には、ダイ供給装置12から供給されるダイ22やフィーダから供給される電子部品(以下「フィーダ部品」という)を吸着する1本又は複数本の吸着ノズル23(図3乃至図8参照)と、回路基板17の基準マーク等の撮像対象物を上方から撮像するマークカメラ(図示せず)等が設けられている。
部品実装機11には、回路基板17を搬送するコンベア25が2台並設され、コンベア25とダイ供給装置12(又はフィーダ)との間の位置に、実装ヘッド15の吸着ノズル23に吸着したダイ22やフィーダ部品を下方から撮像するパーツカメラ26(図4乃至図8参照)が上向きに設けられている。
一方、ダイ供給装置12には、ウエハパレット27を複数段に収容するマガジン28が設けられている。図10、図11に示すように、ウエハパレット27は、多数のダイ22に分割するようにダイシングされたウエハが貼着された伸縮可能なダイシングシート29を、円形の開口部を有するダイシングフレーム30にエキスパンドした状態で装着し、該ダイシングフレーム30をパレット本体31にねじ止め等により取り付けた構成となっている。ダイ供給装置12には、マガジン28からウエハパレット27をステージ32上に引き出す引き出し機構35が設けられている。
また、ダイ供給装置12には、供給ヘッド33をXY方向(左右前後方向)に移動させるヘッド移動機構34(XYロボット)が設けられている。このヘッド移動機構34は、Y方向にスライド移動するYスライド36と、該Yスライド36に、X方向にスライド可能に支持されたXスライド37とを備え、該Xスライド37に設けたヘッド保持ユニット40に供給ヘッド33が着脱可能に保持され、該供給ヘッド33には1本又は複数本の吸着ノズル38(図9参照)が上下動可能に保持されている。このダイ供給装置12の供給ヘッド33は、ウエハパレット27のダイシングシート29上にダイ22が実装面を上向きにして貼着されている場合に使用され、該供給ヘッド33の吸着ノズル38にダイ22を吸着した後、上下反転機構39(図9参照)により該供給ヘッド33が上下反転してダイ22を上下反転させて、部品実装機11の実装ヘッド15の吸着ノズル23に吸着させるように構成されている。
この場合、上下反転させた供給ヘッド33上のダイ22の高さ位置を部品実装機11の実装ヘッド15の吸着高さ位置に合わせる必要があるため、ダイ供給装置12の供給ヘッド33をウエハパレット27がセットされたステージ32と一体的に上下動させる上下動機構(図示せず)が設けられ、ダイ22を上下反転させて回路基板17に実装する場合は、図7に示すように、供給ヘッド33及びステージ32を上下動機構により下降させた位置で上下反転させた供給ヘッド33上のダイ22を部品実装機11の実装ヘッド15に吸着させるようにしている。
一方、ウエハパレット27のダイシングシート29上にダイ22が実装面を下向きにして貼着されている場合は、ダイ22を上下反転させずに回路基板17に実装する。この場合は、図8に示すように、供給ヘッド33及びステージ32を上下動機構により上昇させた位置でステージ32上のウエハパレット27のダイ22を部品実装機11の実装ヘッド15の吸着ノズル23に吸着させる。
ダイ供給装置12の供給ヘッド33には、供給ヘッド33の吸着ノズル38にダイ22を吸着する前に当該ダイ22を撮像するカメラ41(図9参照)が設けられ、このカメラ41の撮像画像を処理してダイ22の位置を認識して供給ヘッド33の吸着ノズル38にダイ22を吸着するようになっている。更に、カメラ41の撮像画像の処理結果に基づいてダイ22の位置を認識する際に、当該ダイ22が不良品であるか否かを後述するウエハマップデータに基づいて判定し、不良品と判定した場合は、吸着せずに隣のダイ22の画像処理に進む。
また、ダイ供給装置12には、供給ヘッド33の吸着ノズル38にダイ22を吸着する際に、ダイシングシート29のうちの吸着ノズル38に吸着しようとする部分をその下方から突き上げる突き上げ機構42(図10参照)が設けられている。この突き上げ機構42は、ステージ32の上下動に連動して上下動するようになっている。
部品実装機11の稼働中は、制御装置(図示せず)によって、生産ジョブ(生産プログラム)に従って、部品実装機11、ダイ供給装置12及びフィーダの動作を制御して、ダイ供給装置12から供給されるダイ22とフィーダから供給されるフィーダ部品のいずれかを吸着して回路基板17に実装する。この際、ダイ22を上下反転させて回路基板17に実装する場合は、図5に示すように、ダイ供給装置12の供給ヘッド33とステージ32を下降させると共に、図6に示すように、供給ヘッド33をウエハパレット27の上方へ移動させ、供給ヘッド33でダイ22を吸着する前に、カメラ41で当該ダイ22を撮像して当該ダイ22の位置を認識した上で、供給ヘッド33の吸着ノズル38で当該ダイ22を吸着する。この後、図7に示すように、ダイ供給装置12の供給ヘッド33を上下反転させて、吸着ノズル38に吸着したダイ22を上下反転させると共に、部品実装機11の実装ヘッド15を供給ヘッド33の上方に移動させて、供給ヘッド33の吸着ノズル38上のダイ22を実装ヘッド15の吸着ノズル23に吸着して回路基板17に実装する。
ところで、ダイは、能動部品(例えばトランジスタ、ダイオード、LED、IC、オペアンプ等)であり、電気的な特性(例えば電圧V、静電容量C、インダクタンスL、周波数F等)にばらつきがある場合がある。特性ばらつきの小さいダイを生産するには生産コストが高くなるため、低コスト化のために、特性ばらつきの大きい低価格のダイを使用する場合がある。一般に、ダイの特性は、受動部品(例えば抵抗、コイル、コンデンサ等)と組み合わせることで調整できるため、回路基板17に実装するダイの特性毎に適した特性の受動部品を組み合わせて回路基板17に実装することで、ダイの特性のばらつきを吸収することができる。
そこで、本実施例では、ウエハの各ダイの位置の座標と各ダイの良否を示すウエハマップデータに、図12、図13に示すように、ウエハの各ダイの特性(例えば電圧V、静電容量C、インダクタンスL、周波数F等)をランク付けしたデータが追加されている。図12、図13の例では、ダイの特性を3種類のランクA,B,Cに分類している。例えば、ランクAは0.50〜0.55(V)、ランクBは0.56〜0.59(V)、ランクCは0.60〜0.62(V)である。更に、ダイのランク毎に複数の異なる特性の受動部品の中から最適な特性の受動部品の組み合わせを指定する受動部品組み合わせデータが追加されている。各ランクA,B,Cのダイに組み合わせる最適な特性の受動部品は、それぞれ、50(Ω)、52(Ω)、54(Ω)の受動部品である。受動部品組み合わせデータには、各特性の受動部品を供給するフィーダの番号1〜3が設定されている。
ウエハマップデータと受動部品組み合わせデータは、ダイの製造・販売元で作成したものを使用しても良いし、部品実装機11の使用者が、部品実装機11の制御装置、該部品実装機11が配置された部品実装ラインの生産管理コンピュータ、或はこれらと通信可能なパーソナルコンピュータのいずれかをデータ作成装置として用いて、ウエハマップデータと受動部品組み合わせデータを作成して部品実装機11とダイ供給装置12に伝送するようにしても良い。この際、ウエハマップデータのうち、ダイの良否や座標を示すデータは、ダイの製造・販売元から供給されるデータを使用し、各ダイのランクのデータを付加するようにしても良い。
部品実装機11で回路基板17にダイ22を実装する場合は、部品実装機11にダイ供給装置12をセットすると共に、該ダイ供給装置12で供給する各ランクのダイ22に組み合わせる最適な特性の受動部品24(図14参照)を供給する複数のフィーダを部品実装機11のフィーダセット台13上にセットする。生産開始前に、ウエハマップデータと受動部品組み合わせデータを部品実装機11とダイ供給装置12に伝送(又はデータ登録)する。生産開始後は、図13に矢印で示すように、ダイ供給装置12は、ウエハの各ダイ22をその並びの順番に部品実装機11に供給すると共に、供給するダイ22のランク情報を部品実装機11に転送する。図14に示すように、部品実装機11は、ダイ供給装置12から供給されるダイ22と組み合わせる最適な特性の受動部品24を該ダイ22のランク情報と受動部品組み合わせデータに基づいて複数の異なる特性の受動部品(複数のフィーダ)の中から選択して回路基板17に実装して、各ダイ22の特性のばらつきを吸収する。この際、ランクAのダイ22には、フィーダ番号1のフィーダで供給する50(Ω)の受動部品24を実装し、ランクBのダイ22には、フィーダ番号2のフィーダで供給する52(Ω)の受動部品24を実装し、ランクCのダイ22には、フィーダ番号3のフィーダで供給する54(Ω)の受動部品24を実装する。
ウエハマップデータには、ウエハの各ダイ22のランク情報の他に、各ダイ22の良否を示すデータが含まれているため、ダイ供給装置12は、ウエハマップデータに基づいて不良品と判定したダイ22を飛び越して良品と判定したダイ22のみを部品実装機11に供給する。これにより、不良ダイ実装基板の生産を未然に防止できる。
以上説明した本実施例では、部品実装機11は、ダイ供給装置12から転送されてくる各ダイ22のランク情報(ウエハマップデータ)を参照することで各ダイ22の特性のランクが分かると共に、受動部品組み合わせデータを参照することで各ダイ22と組み合わせる最適な特性の受動部品24が分かるため、ダイ供給装置12から供給されるダイ22と組み合わせる最適な特性の受動部品24を複数の異なる特性の受動部品(複数のフィーダ)の中から選択して回路基板17に実装して、ダイ22の特性のばらつきを吸収することができる。これにより、手間のかかるランク分け・テーピング作業が不要となり、生産性を向上できる。
ところで、ウエハマップデータを参照すれば、ウエハの各ダイの中から同じランクのダイのみを選択して部品実装機11に供給することは可能であるが、ウエハのダイの並びは、異なるランクのダイがランダムに並ぶため、同じランクのダイのみを選択して部品実装機11に供給しようとすると、ウエハのダイを飛び飛びにピックアップする必要がある。しかし、ウエハのダイを飛び飛びにピックアップする場合、ピックアップするダイの間隔が長くなるほど、ダイの並びの位置ずれの影響が大きくなってピックアップを失敗しやすくなる。その点、本実施例のように、ウエハの各ダイをその並びの順番に部品実装機11に供給するようにすれば、ダイの並びの位置ずれの影響が小さくなり、ピックアップの失敗を防止することができる。
図14の実装例(その1)では、各ダイ22にそれぞれ最適な特性の受動部品24を1個ずつ組み合わせることで、各ダイ22の特性のばらつきを吸収するようにしているが、図15の実装例(その2)では、1枚の回路基板17に複数のダイ22を実装する場合に、その複数のダイ22を2以上のグループに分類し、各グループ毎に同じランクのダイ22を並べて実装すると共に、各グループに属する同じランクの複数のダイ22に対して1個の受動部品24を組み合わせて実装するようにしている。図15の例では、3種類のランクA,B,Cのダイ22を3つのグループa,b,cに分類し、グループaには、フィーダ番号1のフィーダで供給する受動部品24を実装し、グループbには、フィーダ番号2のフィーダで供給する受動部品24を実装し、グループcには、フィーダ番号3のフィーダで供給する受動部品24を実装する。
このようにすれば、各グループのダイ22の特性ばらつきを少なくすることができ、例えば、ダイ22がLEDの場合は各グループのLEDの特性ばらつきによるLEDの輝度や色合いのばらつきを少なくして各グループのLEDの輝度や色合いを均一化することができる。
また、図15のように、グループに属する同じランクの複数のダイ22に対して1個の受動部品24を組み合わせて実装するようにすれば、回路基板17に実装する受動部品24の数を大幅に削減することができ、生産性とコスト性を向上できる。
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、部品実装機11やダイ供給装置12の構成を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。
11…部品実装機、12…ダイ供給装置、13…フィーダセット台、15…実装ヘッド、16…XY移動機構、17…回路基板、22…ダイ、23…吸着ノズル、24…受動部品、25…コンベア、26…パーツカメラ、27…ウエハパレット、28…マガジン、29…ダイシングシート、32…ステージ、33…供給ヘッド、34…ヘッド移動機構、35…引き出し機構、38…吸着ノズル、39…上下反転機構、40…ヘッド保持ユニット、41…カメラ、42…突き上げ機構

Claims (5)

  1. ダイシングシート上に貼着されたウエハをダイシングして形成したダイを供給するダイ供給装置と、該ダイと組み合わされる受動部品を供給する複数のフィーダとを部品実装機に混載し、該部品実装機で前記ダイと前記受動部品を回路基板に実装する部品実装システムにおいて、
    前記ウエハの各ダイの特性をランク付けしたウエハマップデータと、ダイのランク毎に複数の異なる特性の受動部品の中から適した特性の受動部品の組み合わせを指定する受動部品組み合わせデータを取得する手段を備え、
    前記複数のフィーダは、前記複数の異なる特性の受動部品を前記部品実装機に供給し、 前記ダイ供給装置は、前記ウエハの各ダイを順次前記部品実装機に供給し、
    前記部品実装機は、前記ダイ供給装置から供給されるダイと組み合わせる受動部品を前記ウエハマップデータと前記受動部品組み合わせデータに基づいて前記複数の異なる特性の受動部品の中から選択して回路基板に実装する部品実装システムであって、
    前記部品実装機は、1枚の回路基板に複数のダイを実装する場合に、前記複数のダイを2以上のグループに分類し、各グループ毎に同じランクのダイを並べて実装することを特徴とする部品実装システム。
  2. 前記部品実装機は、各グループに属する同じランクの複数のダイに対して1個の受動部品を組み合わせて実装することを特徴とする請求項に記載の部品実装システム。
  3. 前記ウエハマップデータには、前記ウエハの各ダイの良否を示すデータが含まれ、
    前記ダイ供給装置は、前記ウエハマップデータに基づいて不良品と判定したダイを飛び越して良品と判定したダイのみを前記部品実装機に供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の部品実装システム。
  4. 前記受動部品組み合わせデータを作成するデータ作成装置を備え、
    前記データ作成装置は、作成した前記受動部品組み合わせデータを前記部品実装機に伝送することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の部品実装システム。
  5. ダイシングシート上に貼着されたウエハをダイシングして形成したダイを供給するダイ供給装置と、該ダイと組み合わされる受動部品を供給する複数のフィーダとを部品実装機に混載し、該部品実装機で前記ダイと前記受動部品を回路基板に実装する部品実装方法において、
    前記ウエハの各ダイの特性をランク付けしたウエハマップデータと、ダイのランク毎に複数の異なる特性の受動部品の中から適した特性の受動部品の組み合わせを指定する受動部品組み合わせデータを取得し、
    前記複数のフィーダは、前記複数の異なる特性の受動部品を前記部品実装機に供給し、 前記ダイ供給装置は、前記ウエハの各ダイを順次前記部品実装機に供給し、
    前記部品実装機は、前記ダイ供給装置から供給されるダイと組み合わせる受動部品を前記ウエハマップデータと前記受動部品組み合わせデータに基づいて前記複数の異なる特性の受動部品の中から選択して回路基板に実装する部品実装方法であって、
    前記部品実装機は、1枚の回路基板に複数のダイを実装する場合に、前記複数のダイを2以上のグループに分類し、各グループ毎に同じランクのダイを並べて実装することを特徴とする部品実装方法。
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