JP7451259B2 - 電子部品の実装装置 - Google Patents
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Description
り、前記モータに電力を供給するケーブルが、前記アーム部に内蔵されていることを特徴とする。
まず、本実施形態の実装対象となる電子部品Cは、例えば、ICやLSI等の半導体素子を挙げることができる。
上記のような電子部品Cが実装される基板Sは、図2に示すように、プリント配線等が形成された樹脂製等の板状部材、或いは、回路パターンが形成されたシリコン基板等である。基板Sには、基板Sが実装される領域である実装領域Bが設けられ、実装領域Bの外側に、位置決めのための複数のマークMが設けられている。本実施形態では、2つのマークMが、実装領域Bの外側の位置であって電子部品Cのマークmに対応する位置に形成されている。
本実施形態の実装装置1は、高精度、例えば、±0.2μm以下の実装精度の実装を実現可能とする実装装置1で、図1及び図3に示すように、基板支持機構2、実装機構3、第1の撮像部4、第2の撮像部5、供給部6、移送部7、制御装置8を有する。図3(A)は実装装置1の平面図、図3(B)は実装ヘッド31を透過したマークMを示す平面図である。
図1及び図3(A)に示すように、基板支持機構2は、支持台11に配置され、ステージ21、駆動機構22を有する。ステージ21は、基板Sを載置する板状の部材である。駆動機構22は、例えば、X軸方向のガイドレール22a、Y軸方向のガイドレール22bを有し、図示しないモータを駆動源としてベルト又はボールねじによりステージ21を水平面内で移動させる2軸移動機構である。この駆動機構22は、基板Sを位置決めする位置決め機構として機能する。なお、駆動機構22は、図示を省略しているが、ステージ21を水平面内で回転移動させるθ駆動機構を備える。
実装機構3は、実装ヘッド31、駆動機構32を有する。実装ヘッド31は、概略、直方体形状であり、透過部としての、中空部31a及び保持部31bを有する。中空部31aは、Z軸方向を軸として形成された円柱形状の貫通孔である。保持部31bは、撮像のための光を透過可能な板状部材であり、中空部31aにおける基板Sに向かう側の開口を塞ぐように取り付けられている。例えば、透明なガラス板を保持部31bとして用いる。保持部31bは、所謂、実装ツールであり、電子部品Cを保持する。
第1の撮像部4は、カメラ、レンズ、鏡筒、光源等を有し、支持台11に設けられた収容孔11aに固定されている。第1の撮像部4は、カメラの光軸が、実装ヘッド31に保持された電子部品Cのマークmを、撮像可能となる方向で配置されている。具体的には、光軸が垂直方向となるように配置されている。第1の撮像部4は、電子部品Cの実装位置OAに対して不動である。本実施形態において、第1の撮像部4は、基板支持機構2の下側の位置である支持台11の収容孔11a内に、カメラの光軸を実装位置OAに一致させた状態で、上向きで配置されている。第1の撮像部4は、電子部品Cが位置決めのために最大限移動したとしても、2つのマークmが撮像視野から外れることのない大きさと位置関係で支持台11に固定されている。つまり、第1の撮像部4の撮像視野は、光軸を実装位置OAに一致させて固定した状態で、位置決めのために電子部品Cの2つのマークmが最大限移動し得る範囲を考慮して設定される。
第2の撮像部5は、カメラ、レンズ、鏡筒、光源等を有し、支持台11の上方、より具体的には、実装ヘッド31の上方の位置に、図示しないフレーム等により支持されて固定されている。第2の撮像部5は、カメラの光軸が、実装ヘッド31の保持部31bを透過して、基板Sの実装領域Bの周囲のマークMを、撮像可能となる方向で配置されている。すなわち、本実施形態において、第2の撮像部5は、実装ヘッド31の直上の位置に、カメラの光軸を実装位置OAに一致させた状態で、下向きで配置されている。第2の撮像部5は、第1の撮像部4と同様に、電子部品Cの実装位置OAに対して不動である。つまり、第2の撮像部5の撮像視野は、基板Sの実装領域Bに対して付された2つのマークが、位置決めのために最大限移動し得る範囲を考慮して設定されている。このため、実装ヘッド31の透過部の大きさは、第2の撮像部5の撮像視野に合わせて設定する。
供給部6は、支持機構61、駆動機構62を有する。支持機構61は、電子部品Cが貼り付けられたウエーハシートWSを支持する装置である。駆動機構62は、支持機構61をX軸方向およびY軸方向に沿って移動させる。電子部品Cは、ダイシングにより個片に分割されている。供給部6において、電子部品Cが搭載された面を載置面Fと呼ぶ。本実施形態では、ウエーハシートWSの電子部品Cが貼り付けられた面が、載置面Fである。ウエーハシートWSは、図示しないウエーハリングに貼り付けられている。支持機構61は、ウエーハリングを装着するリングホルダ61aを有する。つまり、支持機構61におけるウエーハシートWSを支持する面が載置面Fとも言える。
移送部7は、移送ヘッド71、アーム部72、移送機構73を有する。移送ヘッド71は、図4の拡大図に示すように、吸着ノズル71a、反転駆動部71bを有する。吸着ノズル71aは、図示しない空気圧回路にチューブを介して接続され、負圧により先端に電子部品Cを吸着し、負圧の解除又は正圧により電子部品Cを解放する。反転駆動部71bは、図4(A)、(B)に示すように、吸着ノズル71aが吸着した電子部品Cを上下方向に反転させる。つまり、吸着ノズル71aは、反転駆動部71bによって、ウエーハシートWSに向く方向と、実装ヘッド31に向く方向との間で回動可能に設けられている。反転駆動部71bは、例えばモータである。
本実施形態では、図1に示すように、移送ヘッド71が実装位置OAに移動するために、基板Sの退避が必要となるように、実装位置OAにある基板Sと実装ヘッド31との対向間隔が設定されている。言い換えれば、移送ヘッド71が実装位置OAに移動するために、基板Sの退避が必要となるほどに、基板支持機構2に支持された基板Sの上面の高さ位置に近接して、実装位置OAにおいて電子部品Cを受け取る際の実装ヘッド31の高さ位置が設定されている。より具体的には、実装位置OAにある基板支持機構2のステージ21に載置された基板Sの上面の高さ位置と、電子部品Cを受け取る際の実装ヘッド31の下端面とが対向したときの間隔hが、アーム部72の先端の移送ヘッド71の高さ方向の寸法Hよりも短い(h<H)。ここで、上記のように、保持部31bの下端面から基板Sの上面の高さ位置までの距離は、例えば、数mmである。
アーム部72の延出部72aは、図1、図3(A)、図4(A)に示すように、Y軸方向に直線状に延びた部材の幅w、X軸方向に直線状に延びた部材の幅dが、いずれもZ軸方向の厚さtよりも長くなっている(w>t、d>t)。これにより、アーム部72の高さ方向の寸法の拡大を抑えつつ、比較的長くなるアーム部72の剛性を確保して、移送ヘッド71によって移送される電子部品Cの位置を安定させることができる。アーム部72の高さ方向の寸法の拡大を抑えることにより、実装ヘッド31の受取位置を高くする必要がなくなる。
制御装置8は、第1の撮像部4及び第2の撮像部5により撮像されたマークm、Mに基づいて、基板Sと電子部品Cとが位置決めされるように、位置決め機構を制御する。つまり、制御装置8には、電子部品Cが正確に実装されるべき位置に対応して、電子部品CのマークmのXY座標上の位置、基板SのマークMのXY座標上の位置が、基準位置として記憶装置に記憶されている。
以上のような本実施形態の動作を、図4~図7の説明図、図8及び図9のフローチャートを参照して説明する。なお、初期状態において、基板Sはローダから基板支持機構2のステージ21に渡されているが、実装ヘッド31に対向する位置、つまり、実装位置OAからはステージ21とともに退避している。
電子部品Cの移送動作を、図4~図6の説明図、図8のフローチャートを参照して説明する。供給部6における支持機構61のリングホルダ61aには、オートローダによって、ウエーハシートWSが貼り付けられたウエーハリングが装着されている。このウエーハシートWSには、ダイシングにより個片に分割された電子部品Cが貼り付けられている。なお、図5においては、ピックアップされる電子部品C以外は図示を省略している。
次に、電子部品Cの実装動作を、図7の説明図、図9のフローチャートを参照して説明する。ここで、図7(A)に示すように、上記のように電子部品Cを保持した実装ヘッド31の保持部31bは、第2の撮像部5の直下に位置している。第1の撮像部4は、実装ヘッド31に保持された電子部品Cのマークmを撮像する(ステップS201)。制御装置8は、第1の撮像部4により撮像されたマークmの位置と、基準位置との位置のずれ量を求め、ずれ量が解消されるように、駆動機構32を動作させることにより、電子部品Cを位置決めする(ステップS202)。
(1)本実施形態の電子部品Cの実装装置1は、電子部品Cを保持する実装ヘッド31が、実装位置ОAにおいて電子部品Cを基板Sに実装する実装機構3と、電子部品Cが実装される基板Sを支持する基板支持機構2と、電子部品Cを供給する供給部6と、電子部品Cを供給部6から実装位置ОAに移送する移送部7と、を有する。
供給部6は、ウエーハシートWSに貼り付けられた電子部品Cを供給する装置には限定されない。例えば、トレイ上に配列された電子部品Cを供給する装置であってもよい。また、移送機構73の構成についても、供給部6から電子部品Cを個別にピックアップして移送できればよい。このため、アーム部72がX軸及びY軸方向に移動する構成であっても、支持機構61がX軸及びY軸方向に移動する構成であってもよい。
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。
2 基板支持機構
3 実装機構
4 第1の撮像部
5 第2の撮像部
6 供給部
7 移送部
8 制御装置
11 支持台
11a 収容孔
21 ステージ
22 駆動機構
22a、22b、33a、34a、35a、62a、62b ガイドレール
23 移動板
23a 貫通孔
31 実装ヘッド
31a 中空部
31b 保持部
32 駆動機構
33、34、35 移動体
61 支持機構
61a リングホルダ
62 駆動機構
71 移送ヘッド
71a 吸着ノズル
71b 反転駆動部
72 アーム部
72a 延出部
72b 基体部
73 移送機構
731 固定体
732 第1の駆動部
732a 第1の駆動源
732b 第1の摺動部
733 移動体
734 第2の駆動部
734a 第2の駆動源
734b 第2の摺動部
Claims (5)
- 電子部品を保持する実装ヘッドが、実装位置において前記電子部品を基板に実装する実装機構と、
前記電子部品が実装される前記基板を支持する基板支持機構と、
前記電子部品を供給する供給部と、
前記電子部品を前記供給部から前記実装位置に移送する移送部と、
を有し、
前記移送部は、
前記供給部における前記電子部品の載置面から前記電子部品をピックアップし、前記実装ヘッドへ渡す移送ヘッドと、
一端に前記移送ヘッドが設けられたアーム部と、
平面視で前記載置面に重なりの無い位置に設けられた摺動部を有し、前記摺動部の摺動に従って前記アーム部を駆動することにより、前記供給部と前記実装位置との間で前記移送ヘッドを移動させる移送機構と、を有し、
前記移送ヘッドは、モータにより駆動され、前記電子部品を反転させる反転ヘッドであ
り、
前記モータに電力を供給するケーブルが、前記アーム部に内蔵されていることを特徴とする電子部品の実装装置。 - 前記摺動部は、前記載置面の高さ位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電子部品の実装装置。
- 前記移送ヘッドは、負圧により前記電子部品を吸着する吸着ノズルを有し、
前記吸着ノズルに負圧を供給するチューブが、前記アーム部に内蔵されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電子部品の実装装置。 - 前記摺動部は、
直交する2軸に沿って直線状にスライド移動する第1の摺動部及び第2の摺動部を有し、
前記第1の摺動部及び前記第2の摺動部は、共通の移動体の2側面に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子部品の実装装置。 - 前記実装ヘッドは、前記実装機構に設けられ、前記電子部品を保持した状態で、前記基板のマークを透過して認識可能とする透過部を有し、
前記実装ヘッドが前記電子部品を前記基板に実装する実装位置において前記基板支持機構よりも下側に配置され、前記基板が前記実装位置から退避された状態で、前記実装ヘッドに保持された前記電子部品のマークを撮像する第1の撮像部と、
前記実装位置において前記実装ヘッドよりも上側に配置され、前記基板のマークを、前記透過部を通して撮像する第2の撮像部と、
前記第1の撮像部及び前記第2の撮像部により撮像されたマークの画像から求められた前記基板と前記電子部品の位置に基づいて、前記基板と前記電子部品との位置決めを行う位置決め機構と、
を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子部品の実装装置。
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