JPWO2019207858A1 - 実装装置およびフィルム供給装置 - Google Patents

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Abstract

実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置（１０）は、送出リールから巻取リール（２６）に架け渡されたフィルムを、巻取リール（２６）を回転させて巻き取るフィルム巻取機構（１８）であって、実装のたびに、新たなフィルムが実装ヘッドの底面に配置されるように巻き取るフィルム巻取機構（１８）と、フィルム巻取機構（１８）による巻き取り後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部（３８）と、張力検出部（３８）により検出された張力に基づいて、巻取モータ（３０）により巻取リール（２６）を回転させて張力を調整する制御部（２０）と、を備える。これにより実装ヘッドの底面のフィルムに所望の張力を発生させることができる。

Description

本発明は、実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置、およびフィルム供給装置に関する。
従来から、半導体チップ（電子部品）を、ワイヤを介することなく、基板に実装するフリップチップボンダ技術が広く知られている。かかるフリップチップボンダでは、基板に、予め、熱硬化性樹脂からなる接着材料を塗布しておき、この接着材料を介して、半導体チップを基板に固着することがある。この場合、実装ヘッドで半導体チップを加熱および加圧する際に、半導体チップで押し出された接着材料が、上方に這い上がり、実装ヘッドに付着することがあった。また、実装ヘッドに付着しない場合であっても、加熱された接着材料から生じるヒュームガスが、実装ヘッド内に侵入することがあった。
特許文献１には、こうした接着材料の熱圧着ツール（実装ヘッド）への付着を防止するために、熱圧着ツールの底面を、フィルム部材（フィルム）で覆った実装装置が開示されている。すなわち、特許文献１の実装装置では、実装ヘッドの底面とチップ部品（電子部品）との間に介在させるフィルムを順次供給するフィルム部材搬送機構（フィルム供給装置）を設けている。チップ部品の実装のたびに、新たなフィルム部材が熱圧着ツールの底面に供給される。かかる実装装置によれば、熱圧着ツールへの接着材料の付着が効果的に防止される。
特開２０１５−３５４９３号公報
従来技術において、電子部品は実装ヘッドの底面に吸引保持される。この吸引面は、フィルムで覆われるため、電子部品の吸引に先立って、針を用いてフィルムに吸引用の孔を形成する。
従来、フィルムの張力が小さい場合には、実装ヘッドの底面のフィルムに弛みができ、フィルムに針が刺さり難い問題がある。また、実装ヘッドの底面のフィルムに弛みがあると、実装ヘッドにフィルムを介して電子部品を吸着した際に、実装ヘッドと電子部品との密着度が悪くなる。一方で、フィルムの張力が大きい場合には、実装ヘッドの底面のフィルムにしわができ、この場合にも、実装ヘッドに電子部品を吸着した際に、実装ヘッドと電子部品との密着度が悪くなる。
本発明の目的は、実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置、およびフィルム供給装置において、フィルムに所望の張力を発生させることにある。
本発明の実装装置は、実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置であって、送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構であって、実装のたびに、新たなフィルムが実装ヘッドの底面に配置されるように巻き取るフィルム巻取機構と、フィルム巻取機構による巻き取り後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、張力検出部により検出された張力に基づいて、巻取モータにより巻取リールを回転させて張力を調整する制御部と、を備える、ことを特徴とする。
本発明の実装装置において、フィルム巻取機構は、巻取モータの回転軸に直接又は間接的に接続されて一定方向に延びたモータ腕と、巻取リールの回転軸に直接又は間接的に接続されてモータ腕に対応する方向に延び、モータ腕と同一中心で回転するリール腕と、一端がモータ腕に連結され、他端がリール腕に連結されて、モータ腕にリール腕を追従させる弾性部材と、を備え、張力検出部は、モータ腕とリール腕との回転方向における間隔に基づいて張力を検出する、としても好適である。
本発明の実装装置において、張力検出部は、上記間隔が第１所定値未満である場合には張力が過小であると検出し、上記間隔が第１所定値よりも大きい第２所定値を超える場合には張力が過大であると検出する、としても好適である。
本発明の実装装置において、モータ腕又はリール腕の一方には、他方に向かって延び、他方又は他方に連結された被検出体の少なくとも１つを跨ぐように配置された一対の検出腕が直接又は間接的に連結されており、一対の検出腕は、検出腕の間の上記他方又は被検出体を検知可能な第１センサと第２センサとを備え、第１センサは、一対の検出腕の上記一方側に配置され、第２センサは、一対の検出腕において第１センサと所定間隔をあけて上記他方側に配置されており、張力検出部は、第１センサが上記他方又は被検出体を検知した場合には張力が過小であると検出し、第１センサが上記他方及び被検出体を検知せず、かつ、第２センサが上記他方及び被検出体を検知しない場合には張力が過大であると検出する、としても好適である。
本発明の実装装置において、制御部は、張力が過小であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向に回転させ、張力が過大であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向とは逆方向に回転させる、としても好適である。
本発明の実装装置において、制御部は、張力が過小又は過大であると検出された際に、第１センサが上記他方及び被検出体を検知せず、かつ、第２センサが上記他方又は被検出体を検知するまで、巻取モータを介して巻取リールを回転させる、としても好適である。
本発明のフィルム供給装置は、送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構と、フィルム巻取機構によりフィルムを所定量巻き取った後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、張力検出部により検出された張力に基づいて、巻取モータにより巻取リールを回転させて張力を調整する制御部と、を備え、フィルム巻取機構は、巻取モータの回転軸に直接又は間接的に接続されて一定方向に延びたモータ腕と、巻取リールの回転軸に直接又は間接的に接続されてモータ腕に対応する方向に延び、モータ腕と同一中心で回転するリール腕と、一端がモータ腕に連結され、他端がリール腕に連結されて、モータ腕にリール腕を追従させる弾性部材と、を備え、張力検出部は、モータ腕とリール腕との回転方向における間隔が第１所定値未満である場合には張力が過小であると検出し、上記間隔が第１所定値よりも大きい第２所定値を超える場合には張力が過大であると検出し、制御部は、張力が過小であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向に回転させ、張力が過大であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向とは逆方向に回転させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、フィルムに所望の張力を発生させることができる。
実装装置の構成を示す図である。 実装の様子を示す側面図である。 実装装置の処理の流れを示すフローチャートである。 フィルム供給装置の概略構成を示すブロック図である。 フィルム巻取機構の斜視図である。 フィルムの張力が適正である場合の補助腕に対するリール腕の位置を示す図である。 フィルムの張力が過小である場合の補助腕に対するリール腕の位置を示す図である。 フィルムの張力が過大である場合の補助腕に対するリール腕の位置を示す図である。
＜実装の概略＞
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の実装装置１０の構成を示す図である。図１における矢印Ｘは装置左右方向、矢印Ｙは装置前後方向、矢印Ｚは装置上下方向を示しており、以降説明する図においても同様である。
実装装置１０は、複数の半導体チップ１００（電子部品）を、基板１０４に実装することで半導体装置を製造する装置である。半導体チップ１００は、フリップチップボンダ技術で、基板１０４に実装される。具体的には、各半導体チップ１００の底面には、バンプ１０２と呼ばれる導電性材料からなる突起が形成されており、このバンプ１０２を、基板１０４の表面に形成された電極１０６に接合することで、半導体チップ１００と基板１０４とが電気的に接続される。
基板１０４には、半導体チップ１００の実装位置に、あらかじめ、非導電性ペースト（ＮＣＰ）または非導電性フィルム（ＮＣＦ）と呼ばれる接着材料１０８が塗布されている。接着材料１０８は、絶縁性を有するとともに熱硬化性を有する熱硬化性樹脂からなる。図２に示すように、この接着材料１０８の上に半導体チップ１００を載置して、基板１０４に押し付けると共に半導体チップ１００を加熱する。それにより、接着材料１０８が硬化して半導体チップ１００が基板１０４に機械的に固定される。半導体チップ１００への加熱によりバンプ１０２が溶融し、半導体チップ１００への加熱が止まると、溶融したバンプ１０２が凝固して基板１０４（回路基板）の電極１０６に電気的に接合される。
＜実装装置の構成＞
図１に示すように、実装装置１０は、ボンディングステージ１４と、基台１６と、実装ヘッド１２と、フィルム供給装置９０とを備える。
ボンディングステージ１４は、基板１０４が載置されるステージである。このボンディングステージ１４には、例えば、基板１０４を吸引保持する吸引孔（図示せず）や、基板１０４を加熱するためのヒータ（図示せず）などが設けられている。このボンディングステージ１４は、基台１６によって支えられている。基台１６には、実装ヘッド１２の底面を覆うフィルム１１０（後述）に吸引用の孔を形成するための針８８が設けられている。基台１６は、ＸＹ方向（水平方向）に移動可能となっている。
実装ヘッド１２は、ボンディングステージ１４と対向して設けられており、Ｚ方向（垂直方向）に移動可能となっている。実装ヘッド１２の底面には、半導体チップ１００を吸引保持するための吸引孔２２が形成されている。この吸引孔２２は、図示しない吸引ポンプに連通されており、当該吸引ポンプによって発生する負圧により、半導体チップ１００が、実装ヘッド１２の底面にフィルム１１０を介して吸引保持される。また、実装ヘッド１２には、実装の際に半導体チップ１００を加熱するために、ヒータ（図示せず）が内蔵されている。
フィルム供給装置９０は、一方向に長尺な帯状のフィルム１１０を実装ヘッド１２の底面に供給する。このフィルム１１０は、実装ヘッド１２の底面で加熱され、接着材料１０８と接しえるので、フィルム１１０の素材としては、耐熱性に優れ、接着材料１０８の剥離性が高い素材が適している。したがって、フィルム１１０の素材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を用いることができる。
フィルム供給装置９０は、フレーム３７と、実装ヘッド１２を挟んで設けられた送出リール２４および巻取リール２６と、フィルム１１０を送出リール２４から巻取リール２６に向かって送るローラ３２，３４を回転させる送出モータ２８と、巻取リール２６を回転させる巻取モータ３０とを備える。フィルム供給装置９０は、実装ヘッド１２と一体化されており、実装ヘッド１２とともに移動する。
送出リール２４および巻取リール２６は、フレーム３７に回転可能に保持されている。送出リール２４の外周には、使用前（実装ヘッド１２の底面に配置前）のフィルム１１０が巻かれており、同様に、巻取リール２６の外周には、使用済み（実装ヘッド１２の底面に配置後）のフィルム１１０が巻かれている。なお、送出リール２４、巻取リール２６のそれぞれにフィルム１１０が直接巻かれていてもよいが、本実施形態では、円環状のコア材を介して送出リール２４、巻取リール２６のそれぞれにフィルム１１０が巻かれている。フィルム１１０が巻かれた２つのコア材のそれぞれが送出リール２４、巻取リール２６のそれぞれの外周に圧入された構成である。
送出モータ２８は、ステッピングモータであり、その回転力は、ベルト３６を介してローラ３２に伝えられている。ローラ３２と対向してローラ３４が設けられており、ローラ３２，３４の間にフィルム１１０が挟み込まれている。送出モータ２８が駆動しローラ３２が回転することでローラ３４も回転し、それらの間からフィルム１１０を送り出す。巻取モータ３０は、ステッピングモータであり、巻取リール２６の裏側（実装装置１０の後側）に配置されている。なお、本実施形態では、送出リール２４を回転駆動させるモータを設けていないが、それを設けた構成であってもよい。
＜実装動作＞
ここで、実装装置１０の実装動作について説明する。図３は、実装装置１０による処理の流れを示すフローチャートである。まず、Ｓ１００で、フィルム供給装置９０の送出モータ２８と巻取モータ３０を回転させてフィルム１１０を所定量送り、Ｓ１０２で、送出モータ２８と巻取モータ３０を停止させる。なお、送出リール２４を回転駆動させるモータを設けている場合には、そのモータも同じように回転させ、その後、停止させる。これにより、新たなフィルム１１０が実装ヘッド１２の底面に配置される。そして、Ｓ１０４で、フィルム１１０の張力調整を行われる。本実施形態では、この張力調整に特徴を有し、この詳細については後述する。
Ｓ１０４の張力調整後、Ｓ１０６で、針８８を用いて、実装ヘッド１２の底面に位置するフィルム１１０に吸引用の孔を形成する。これは、図１に示すボンディングステージ１４の基台１６が水平移動して、実装ヘッド１２の真下に針８８をセットし、その後、実装ヘッド１２が針８８に向かって下降（垂直移動）することで行われる。そして、実装ヘッド１２を上昇させる。
次に、Ｓ１０８で、半導体チップ１００を基板１０４に実装する。具体的には、次のように行われる。半導体チップ１００が置かれた台座（図示せず）が水平移動してきて、実装ヘッド１２は、実装ヘッド１２を下降させて、そこから半導体チップ１００をピックアップする。そして、実装ヘッド１２を上昇させた後、ボンディングステージ１４の基台１６が水平移動してきて、実装ヘッド１２の真下に基板１０４上の半導体チップ１００の実装位置がセットされる。なお、この実装位置には、図１に示すとおり接着材料１０８が塗布されている。そして、実装ヘッド１２は、基板１０４に向かって下降し、半導体チップ１００を基板１０４上の実装位置（接着材料１０８）に載置したうえで加熱および加圧して実装する。
このとき、実装ヘッド１２が半導体チップ１００を加圧することで、図２に示すように、半導体チップ１００により外側に押し出された接着材料１０８の一部が、はみ出て、這い上がることがある。この這い上がった接着材料１０８が実装ヘッド１２に付着すると、その後の実装処理が適切に行えないおそれがある。また、実装ヘッド１２に接着材料１０８が付着しない場合であっても、加熱された接着材料１０８から生じるヒュームガスが、実装ヘッド１２の吸引孔２２に入り込み、これにより実装ヘッド１２が汚染される場合がある。
本実施形態では、実装ヘッド１２と半導体チップ１００との間にフィルム１１０を介在させているため、図２に示すとおり、実装ヘッド１２への接着材料１０８の付着、および、実装ヘッド１２の吸引孔２２へのヒュームガスの侵入が防止されている。
半導体チップ１００の実装後、実装ヘッド１２を上昇させて、一連の処理が終了する。以上説明した実装処理を、半導体チップ１００ごとに行う。半導体チップ１００の実装のたびに、フィルム１１０が巻取リール２６に巻き取られ、新たなフィルム１１０が実装ヘッド１２の底面に配置される。
＜張力調整の概略＞
次に、フィルム１１０の張力調整について説明する。フィルム１１０の張力が小さい場合には、実装ヘッドの底面のフィルム１１０に弛みができる。その場合には、吸引用の孔を形成するための針８８が刺さり難くなり、所望形状の孔を形成できなくなる。また、実装ヘッドの底面のフィルム１１０の弛みにより、実装ヘッド１２の底面に半導体チップ１００を吸着した際に、実装ヘッド１２と半導体チップ１００の密着度が悪くなる。また、一方で、フィルム１１０の張力が大きい場合には、実装ヘッド１２の底面のフィルム１１０にしわができ、この場合にも実装ヘッド１２と半導体チップ１００の密着度が悪くなる。
そこで、本実施形態の実装装置１０は、フィルム１１０の張力調整を行い、それらを効果的に抑制する。実装装置１０のフィルム供給装置９０は、フィルム１１０の張力を検出し、検出された張力に基づいて、巻取モータ３０により巻取リール２６を回転させてフィルム１１０の張力を調整する。
＜フィルム供給装置の概略構成＞
図４は、フィルム供給装置９０の概略構成を示すブロック図である。フィルム供給装置９０は、実装のたびに新たなフィルム１１０が実装ヘッド１２の底面に配置されるように巻き取るフィルム巻取機構１８と、フィルム巻取機構１８による巻き取り後におけるフィルム１１０の張力を検出する張力検出部３８と、張力検出部３８により検出された張力に基づいて、巻取モータ３０により巻取リール２６を回転させて張力を調整する制御部２０とを備える。
フィルム巻取機構１８は、前述した送出モータ２８、巻取モータ３０および巻取リール２６を含む。フィルム巻取機構１８は、フィルム１１０の張力検出および調整のための特徴的な構造を有しており、この詳細については後述する。
張力検出部３８は、第１光電センサ４０（第１センサ）、第２光電センサ４２（第２センサ）および制御部２０の一部である判定部３９を含む。第１光電センサ４０、第２光電センサ４２のそれぞれの検出信号が判定部３９に入力されており、判定部３９は、入力された検出信号から、フィルム１１０の張力の過大、過小、或いは適正を判定する。具体的な第１光電センサ４０、第２光電センサ４２の配置や機能、および、それらセンサの検出信号に基づく判定部３９の判定方法については後述する。
制御部２０は、プロセッサを含み、記憶部２１に記憶されているプログラムに従って処理を実行することで、フィルム巻取機構１８を制御して、半導体チップ１００の実装後のフィルム１１０の巻き取りを行い、巻き取り後のフィルム１１０の張力調整を行い、さらに、張力検出部３８の判定部３９としても機能する。なお、このフィルム供給装置９０の制御部２０は、実装装置１０の制御部（実装ヘッド１２やボンディングステージ１４などを制御する制御部）と同じものであってもよいし、別のものであってもよい。別のものである場合には、実装装置１０の制御部の指令に従って動作する。
＜フィルム巻取機構＞
次に、フィルム巻取機構１８の構造について説明する。図５は、フィルム巻取機構１８の斜視図である。図５に示すように、フィルム巻取機構１８は、巻取モータ３０の回転軸５０に接続されて巻取リール２６の半径方向（一定方向）に延びたモータ腕５２と、巻取リール２６の回転軸６４に接続されて巻取リール２６の半径方向（モータ腕５２に対応する方向）に延びたリール腕６２と、引きバネ５６（弾性部材）と、を備える。
巻取モータ３０は、巻取リール２６の後側に配置され、フレームに固定されており、電力供給線等の配線４４が接続されている。巻取モータ３０の回転軸５０は、前方に向かって延び、その先端にモータ腕５２が連結されている。
巻取リール２６には、コア材６６を介して使用済みフィルム１１０が巻かれている。なお、図５の太線の黒矢印が、フィルム１１０の巻き取り方向である。巻取リール２６には、後側開口を塞ぐ円形蓋６８が固着されている。巻取リール２６の回転軸６４は、円形蓋６８の後側表面から後側に向かって突出しており、フレームに固定された不図示の軸受けに回転可能に支持されている。巻取リール２６の回転軸６４の先端に、リール腕６２が連結されている。
巻取モータ３０の回転軸５０と、巻取リール２６の回転軸６４とは、同一直線上に配置されている。すなわち、モータ腕５２とリール腕６２とは、同一中心Ｃで回転するように配置されている。引きバネ５６は、一端がモータ腕５２の先端近傍に連結されており、他端がリール腕６２の先端近傍に連結されている。
なお、図５に示すように、フィルム巻取機構１８は、さらに、モータ腕５２の先端近傍に連結された補助腕５４と、補助腕５４に連結された一対の検出腕５８と、リール腕６２に連結された被検出体６０とを備えるが、これらの部材の詳細は後述する。なお、図５において、補助腕５４とリール腕６２とは結合されておらず、モータ腕５２とリール腕６２は引きバネ５６のみで繋がった構造である。
また、本実施形態では、巻取モータ３０の回転軸５０にモータ腕５２が直接接続されているが、それらは、ギヤや補助腕等を介して間接的に接続されてもよい。同様に、巻取リール２６の回転軸６４にリール腕６２が直接接続されているが、それらは、ギヤや補助腕等を介して間接的に接続されてもよい。そして、モータ腕５２が一定方向に延び、リール腕６２がモータ腕５２に対応する方向に延び、それらが同一中心Ｃで回転するように構成され、モータ腕５２とリール腕６２が引きバネ５６等の弾性部材で繋がっていればよい。
図５において、巻取モータ３０の回転軸５０が反時計回りに回転すると、モータ腕５２が回転して引きバネ５６を介してリール腕６２を引っ張り、巻取リール２６の回転軸６４が反時計回り（太線の黒矢印方向）に回転して、巻取リール２６にフィルム１１０が巻き取られる。このように、モータ腕５２にリール腕６２を追従させる構成である。
＜張力検出部＞
次に、張力検出部３８について説明する。フィルム１１０を巻き取った後、図１に示す送出側のローラ３２，３４はロックして、ローラ３２，３４の間のフィルム１１０は固定される。それらのローラから巻取リール２６までのフィルム１１０には、所定の張力が働く。
フィルム１１０の張力が大きい場合には、図５に示す引きバネ５６が大きく伸びて、モータ腕５２とリール腕６２の回転方向における間隔αが大きくなる。一方、フィルム１１０の張力が小さい場合には、引きバネ５６が小さく伸びるか、或いは、伸びずに、モータ腕５２とリール腕６２の回転方向における間隔αが小さくなる。この間隔αを検出することで、フィルム１１０の張力を検出することが可能である。この間隔αは、モータ腕５２とリール腕６２との間の距離に限らず、モータ腕５２とリール腕６２がなす角度、又は、それらの一方、或いは、両方に補助腕などが連結されている場合には補助腕などからモータ腕５２、リール腕６２、或いは他の補助腕などまでの距離、角度であり得る。張力検出部３８として、間隔αを検出できる適切なセンサを設けることで、例えば、間隔αが第１所定値（予め定めた値）未満である場合には張力が過小であると検出でき、間隔αが第１所定値よりも大きい第２所定値（予め定めた値）を超える場合には張力が過大であると検出することができる。
ここで、具体的な、本実施形態の張力検出部３８について説明する。図５に示すように、リール腕６２の先端近傍でありモータ腕５２とは反対側の側面には、棒状の被検出体６０が固着されている。一方、モータ腕５２の先端近傍には補助腕５４が連結されており、補助腕５４は、モータ腕５２の前側側面から突出し、途中で屈曲してリール腕６２側に延びている。補助腕５４の前後側面には、一対の検出腕５８が連結されている。一対の検出腕５８は、リール腕６２と被検出体６０を跨ぐように配置されている。
図６Ａには、補助腕５４、一対の検出腕５８、リール腕６２、および被検出体６０を上側から見た図が示されている。図６Ａに示すように、一対の検出腕５８は、発光部４０ａおよび受光部４０ｂを有する第１光電センサ４０と、発光部４２ａおよび受光部４２ｂを有する第２光電センサ４２とを備える。発光部４０ａ，４２ａのそれぞれは、検出腕５８ａの内面に配置されており、受光部４０ｂ，４２ｂのそれぞれは、発光部４０ａ，４２ａのそれぞれと対向して設けられ、検出腕５８ｂの内面に配置されている。第１光電センサ４０は、一対の検出腕５８の補助腕５４側（モータ腕側）に配置され、第２光電センサ４２は、一対の検出腕５８において第１光電センサ４０と所定間隔をあけてリール腕６２側に配置されている。
第１光電センサ４０は、発光部４０ａから受光部４０ｂに至る光の遮り（遮光）を検知可能であり、第２光電センサ４２は、発光部４２ａから受光部４２ｂに至る光の遮り（遮光）を検知可能である。第１光電センサ４０と第２光電センサ４２は、それぞれの位置における一対の検出腕５８の間にリール腕６２又は被検出体６０が入り込むと遮光を検知し、それらの存在を検知する。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、第１光電センサ４０と第２光電センサ４２のそれぞれの遮光有無の組合せによって、補助腕５４（モータ腕）に対するリール腕６２（被検出体６０）の位置が３段階で検知できるようになっている。すなわち、上記した間隔αが３段階で検知できるようになっている。判定部３９（図４参照）に第１光電センサ４０と第２光電センサ４２の検知信号（検知結果）が入力され、判定部３９は、検知結果である遮光有無の組合せに基づいて、フィルム１１０の張力の過大、過小、或いは適正を判定する。
なお、第１光電センサ４０と第２光電センサ４２は、図５に示すモータ腕５２が回転することで回転する検出腕５８ａ、５８ｂ（回転体）に配置されているため、第１光電センサ４０と第２光電センサ４２へ外部から電力供給し、また、それらからの検知信号を外部へ伝えるための配線を工夫する必要がある。本実施形態では、図５に示す検出腕５８ａ、５８ｂ、補助腕５４、モータ腕５２、および巻取モータ３０の回転軸５０が中空の構造となっており、第１光電センサ４０と第２光電センサ４２の配線が、それらの中に配置されて、検出腕５８ａ、５８ｂから巻取モータ３０の回転軸５０まで導かれている。そして、回転軸５０にスリップリング４６と呼ばれる回転軸の中の配線と外部の配線４８（固定された配線）とを電気的に接続可能な部材を設けている。これにより、回転する第１光電センサ４０と第２光電センサ４２へ外部から電力供給を可能にし、それらからの検知信号を外部へ伝えることを可能にしている。
＜張力調整＞
次に、本実施形態の張力調整について説明する。図３のフローのＳ１０４が張力調整のステップである。前述したようにＳ１００，Ｓ１０２で、実装ヘッド１２の底面に新たなフィルム１１０を配置するためにフィルム１１０を巻き取り、Ｓ１０４で、フィルム１１０の張力調整を行う。
まず、図３のＳ２００で、張力検出部３８の判定部３９は、第１光電センサ４０（第１センサ）の遮光（リール腕６２又は被検出体６０の検知）の有無を確認する。遮光が有る場合（Ｓ２００：Ｎｏ）にはＳ２０８に進む。この状態が、図６Ｂに示す状態であり、補助腕５４（モータ腕）に対するリール腕６２の位置が近い状態、すなわち、引きバネ５６が小さく伸びているか、或いは、伸びずにいる状態である。この場合、図３のＳ２０８で、判定部３９は、フィルム１１０の張力が過小であると判定する。そして、Ｓ２１２で、制御部２０は、巻取モータ３０をフィルム１１０を巻き取る方向（順方向）に回転させ、巻取リール２６を巻き取る方向（図５の太線黒矢印の方向）に回転させる。これにより、引きバネ５６が以前より伸びた状態になるとともに、フィルム１１０の張力が増加する。
一方、図３のＳ２００で、遮光なしの場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）にはＳ２０２に進む。Ｓ２０２で、判定部３９は、第２光電センサ４２（第２センサ）の遮光（リール腕６２又は被検出体６０の検知）の有無を確認する。遮光が有る場合（Ｓ２０２：Ｎｏ）にはＳ２０６に進む。この状態が、図６Ａに示す状態であり、補助腕５４（モータ腕）に対するリール腕６２の位置が適正な状態、すなわち、引きバネ５６の伸びが所望の状態である。この場合、図３のＳ２０６で、判定部３９は、フィルム１１０の張力が適正であると判定し、張力調整の処理を終了し、Ｓ１０６へ進む。
一方、Ｓ２０２で、遮光なしの場合（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）にはＳ２０４に進む。この状態が、図６Ｃに示す状態であり、補助腕５４（モータ腕）に対するリール腕６２の位置が遠い状態、すなわち、引きバネ５６が大きく伸びている状態である。この場合、図３のＳ２０４で、判定部３９は、フィルム１１０の張力が過大であると判定する。そして、Ｓ２１０で、制御部２０は、巻取モータ３０をフィルム１１０を巻き取る方向とは逆方向に回転させることで、巻取リール２６を逆方向（図５の太線の破線黒矢印の方向）に回転させる。これにより、引きバネ５６が以前より縮んだ状態になるとともに、フィルム１１０の張力が減少する。
制御部２０は、張力が過小または過大と判定（Ｓ２０８またはＳ２０４）され、張力の調整（Ｓ２１２またはＳ２１０）を行った際には、再び、Ｓ２００に戻り、張力適正となったかを確認し、張力適正と判定（Ｓ２０６）されるまで張力の調整を継続する。具体的には、制御部２０は、第１光電センサの遮光（リール腕６２又は被検出体６０の検知）なし、かつ、第２光電センサの遮光（リール腕６２又は被検出体６０の検知）ありになるまで、巻取モータ３０を介して巻取リール２６を回転させて、張力調整を行う。このように、フィードバック制御を行う。
＜作用効果＞
次に、本実施形態の実装装置１０の作用効果について説明する。本実施形態の実装装置１０は、フィルム１１０の張力を検出し、その検出結果に基づいて、フィルム１１０の張力を調整する。そのため、実装ヘッド１２の底面に配置されたフィルム１１０に所望の張力を発生させることができる。これにより、吸引用の孔を形成するための針８８がフィルム１１０に円滑に刺さるようになり、所望形状の孔を形成することができる。また、実装ヘッド１２の底面にフィルム１１０を介して半導体チップ１００を吸着した際の実装ヘッド１２と半導体チップ１００の密着度を向上させることができる。これにより、密着度が悪く、実装ヘッド１２から半導体チップ１００が落ちてしまうような事態を的確に防ぐことができる。
また、本実施形態は、送出モータ２８と巻取モータ３０にステッピングモータを用いているため、それらの回転軸を小さい回転角度の単位で回転させることができ、フィルム１１０の巻き取り量の微調整が可能である。特に、張力調整の際に、巻取モータ３０の回転軸を小さい回転角度の単位で回転させることができるので、フィルム１１０の張力の微調整が可能である。また、ステッピングモータを用いることで、巻取モータ３０の逆回転が可能となっている。
＜その他＞
以上説明した実施形態では、張力検出部３８として２つの光電センサを用いたが、図５に示すモータ腕５２とリール腕６２の間隔αを直接、又は、間接的に検出できる限り、どのようなセンサが用いられてもよい。また、センサの位置についても限定されるものではない。例えば、モータ腕５２又はリール腕６２の一方にレーザ距離センサを設け、他方に向かってレーザ照射することで、間隔αを検出することができる。また、間隔αとして引きバネ５６自体の長さをセンサで検出してもよい。
また、以上説明した実施形態のように一対の検出腕５８に光電センサを設ける場合には、光電センサの数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。一対の検出腕５８に、３つ以上の光電センサのそれぞれを所定間隔をおいて配置すれば、モータ腕５２に対するリール腕６２の位置がより細く把握できるようになり、張力調整における巻取モータ３０の回転量をより細かく調整できるようになる。
また、以上説明した実施形態では、モータ腕５２に補助腕５４を介して間接的に一対の検出腕５８が連結されていたが、モータ腕５２に直接、一対の検出腕５８が連結されていてもよい。また、以上説明した実施形態では、モータ腕５２に（間接的に）一対の検出腕５８が連結され、リール腕６２に被検出体６０が固着された構成であった。しかし、リール腕６２に直接、または、間接的に一対の検出腕５８が連結されて、モータ腕５２に被検出体６０が固着された構成であってもよい。
また、以上説明した実施形態では、一対の検出腕５８が、リール腕６２と被検出体６０を跨ぐ構成であったが、一対の検出腕５８は、リール腕６２と被検出体６０の少なくとも１つを跨ぐ構成であればよい。すなわち、リール腕６２が回転方向に大きな幅をもって形成されていれば、リール腕６２が被検出体６０を兼ねることができるため、被検出体６０が不要になり、一対の検出腕５８はリール腕６２のみを跨ぐことになる。一方、例えば、被検出体６０が、リール腕６２の前側（図５の右側）側面から突出し、途中で屈曲してモータ腕５２側に延びた形状（図５に示す補助腕５４と同様の形状）であれば、一対の検出腕５８は、リール腕６２ではなく、被検出体６０のみを跨ぐように構成することができる。
また、以上説明した実施形態では、フィルム１１０の巻き取り後、送出側のローラ３２，３４をロックして、ローラ３２，３４の間のフィルム１１０を固定していた。そして、その状態でフィルム１１０の張力検出と張力調整を行った。しかし、ローラ３２，３４のロックは必須ではない。例えば、送出側に多数のローラを備え、それらがフィルム１１０を曲がりくねって送出するように配置されている場合には、ローラが完全にロックしていなくても、送出側においてフィルム１１０は固定した状態になりえる。
また、以上説明した実施形態では、モータ腕５２とリール腕６２との間に、弾性部材として引きバネ５６を設けた。しかし、弾性部材として、ゴムなどを設けてもよい。
また、上述したように、張力検出部３８として、モータ腕５２とリール腕６２との間隔αを検出できる適切なセンサを設ければ、間隔αが第１所定値（予め定めた値）未満である場合に張力が過小であると検出し、間隔αが第１所定値よりも大きい第２所定値（予め定めた値）を超える場合には張力が過大であると検出することができる。この第１所定値と第２所定値は、巻取リール２６にフィルム１１０が巻かれている量に応じて変化させてもよい。巻取リール２６に巻かれているフィルム１１０の量が多い場合には、巻取リール２６のフィルム１１０を合わせた半径が大きくなるため、フィルム１１０の張力が同じであっても、リール腕６２には、より大きなトルクが発生する。それにより、実際にはフィルム１１０の張力が過小であっても張力が適正であると検出し、実際にはフィルム１１０の張力が適正であっても張力が過大であると検出してしまう可能性がある。そこで、巻かれているフィルム１１０の量が多くなるほど、第１所定値と第２所定値とをより大きな値にしてもよい。
また、同様に、巻取リール２６に巻かれているフィルム１１０の量に応じて、張力調整する際の巻取モータ３０の回転量を変化させてもよい。巻取リール２６に巻かれているフィルム１１０の量が多いほど、巻取リール２６の巻き取り方向への回転で、より多くのフィルム１１０が巻き取られ、フィルム１１０の張力がより大きくなる。同様に、巻取リール２６に巻かれているフィルム１１０の量が多いほど、巻取リール２６の逆方向への回転で、より多くのフィルム１１０が巻取リール２６から送出され、フィルム１１０の張力がより小さくなる。そこで、巻かれているフィルム１１０の量が多くなるほど、張力調整する際の巻取モータ３０の巻き取り方向、又は、逆方向への回転量をより小さくするようにしてもよい。
また、以上説明した実施形態の実装装置１０は、フリップチップボンディングを行う装置（フリップチップボンダ）であったが、実装装置１０は、半導体ダイの基板への電気的接続はせず、半導体ダイを基板へ接着材料により固着する装置（ダイボンダ）等であってもよい。また、以上説明した実施形態の実装装置１０は、基板１０４に予め接着材料を塗布しておく方式（先塗布方式）であったが、基板１０４に接着材料を塗布しておくのではなく、半導体チップ１００の裏面にＮＣＦ等の接着材料を貼り付けておき、このＮＣＦ等を加熱硬化させて半導体チップ１００を基板１０４に実装するものであってもよい。
また、以上説明した実施形態の実装装置１０は、半導体チップ１００を基板１０４へ実装したが、半導体チップ１００以外の電子部品（例えばトランジスタやコンデンサ等）を、基板１０４又は基板１０４以外の被実装部材（ウェーハ、ガラス、樹脂等）に実装するものであってもよい。
以上説明した実施形態のフィルム供給装置９０は、実装装置１０以外の用途にも使用できるものである。上記した張力検出および張力調整の技術は、フィルム、ひも、糸などを送出リールから巻取リールに巻き取るあらゆる装置に適用することが可能である。
以上、本発明について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
１０ 実装装置、１２ 実装ヘッド、１４ ボンディングステージ、１６ 基台、１８ フィルム巻取機構、２０ 制御部、２１ 記憶部、２２ 吸引孔、２４ 送出リール、２６ 巻取リール、２８ 送出モータ、３０ 巻取モータ、３２，３４ ローラ、３６ ベルト、３７ フレーム、３８ 張力検出部、３９ 判定部、４０ 第１光電センサ（第１センサ）、４０ａ 発光部、４０ｂ 受光部、４２ 第２光電センサ（第２センサ）、４２ａ 発光部、４２ｂ 受光部、４４ 配線、４６ スリップリング、４８ 配線、５０ 回転軸、５２ モータ腕、５４ 補助腕、５６ 引きバネ（弾性部材）、５８ 一対の検出腕、５８ａ，５８ｂ 検出腕、６０ 被検出体、６２ リール腕、６４ 回転軸、６６ コア材、６８ 円形蓋、８８ 針、９０ フィルム供給装置、１００ 半導体チップ（電子部品）、１０２ バンプ、１０４ 基板、１０６ 電極、１０８ 接着材料、１１０ フィルム。
【０００２】
発明が解決しようとする課題
［０００５］
従来技術において、電子部品は実装ヘッドの底面に吸引保持される。この吸引面は、フィルムで覆われるため、電子部品の吸引に先立って、針を用いてフィルムに吸引用の孔を形成する。
［０００６］
従来、フィルムの張力が小さい場合には、実装ヘッドの底面のフィルムに弛みができ、フィルムに針が刺さり難い問題がある。また、実装ヘッドの底面のフィルムに弛みがあると、実装ヘッドにフィルムを介して電子部品を吸着した際に、実装ヘッドと電子部品との密着度が悪くなる。一方で、フィルムの張力が大きい場合には、実装ヘッドの底面のフィルムにしわができ、この場合にも、実装ヘッドに電子部品を吸着した際に、実装ヘッドと電子部品との密着度が悪くなる。
［０００７］
本発明の目的は、実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置、およびフィルム供給装置において、フィルムに所望の張力を発生させることにある。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明の実装装置は、実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて電子部品の実装を行う実装装置であって、送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構であって、実装のたびに、新たなフィルムが実装ヘッドの底面に配置されるように巻き取るフィルム巻取機構と、フィルム巻取機構による巻き取り後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、張力検出部により検出された張力に基づいて、巻取モータにより巻取リールを回転させて張力を調整する制御部と、を備え、フィルム巻取機構は、巻取モータの回転軸の回転に巻取リールを追従させるように巻取モータの回転軸と巻取リールとの間に配置された弾性部材を備え、張力検出部は、弾性部材の変形量に基づいてフィルムの張力を検出する、ことを特徴とする。
［０００９］
本発明の実装装置において、フィルム巻取機構は、巻取モータの回転軸に
【０００３】
直接又は間接的に接続されて一定方向に延びたモータ腕と、巻取リールの回転軸に直接又は間接的に接続されてモータ腕に対応する方向に延び、モータ腕と同一中心で回転するリール腕と、をさらに備え、弾性部材の一端はモータ腕に連結され、弾性部材の他端はリール腕に連結されて、弾性部材はモータ腕にリール腕を追従させ、張力検出部は、弾性部材の変形によって生じるモータ腕とリール腕との回転方向における間隔に基づいて張力を検出する、としても好適である。
［００１０］
本発明の実装装置において、張力検出部は、上記間隔が第１所定値未満である場合には張力が過小であると検出し、上記間隔が第１所定値よりも大きい第２所定値を超える場合には張力が過大であると検出する、としても好適である。
［００１１］
本発明の実装装置において、モータ腕又はリール腕の一方である第１腕には、他方である第２腕に向かって延び、第２腕又は第２腕に連結された被検出体の少なくとも１つを跨ぐように配置された一対の検出腕が直接又は間接的に連結されており、一対の検出腕は、検出腕の間の第２腕又は被検出体の少なくとも１つを検知可能な第１センサと第２センサとを備え、第１センサは、一対の検出腕の第１腕側に配置され、第２センサは、一対の検出腕において第１センサに対して第１腕から離れる方向に所定間隔をあけて配置されており、張力検出部は、第１センサが第２腕又は被検出体の少なくとも１つを検知した場合には張力が過小であると検出し、第１センサが第２腕及び被検出体を検知せず、かつ、第２センサが第２腕及び被検出体を検知しない場合には張力が過大であると検出する、としても好適である。
［００１２］
本発明の実装装置において、制御部は、張力が過小であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向に回転させ、張力が過大であると検出された際には、巻取モータを介して巻取リールを巻き取る方向とは逆方向に回転させる、としても好適である。
［００１３］
本発明の実装装置において、制御部は、張力が過小又は過大であると検出された際に、第１センサが第２腕及び被検出体を検知せず、かつ、第２センサが第２腕又は被検出体の少なくとも１つを検知するまで、巻取モータを介して巻取リールを回転させる、としても好適である。
［００１４］
本発明のフィルム供給装置は、送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構と、フィルム巻取機構によりフィルムを所定量巻き取った後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、張力検出部により検出された張力に基づいて、巻取

Claims (7)

  1. 実装ヘッドの底面と電子部品との間にフィルムを介在させて前記電子部品の実装を行う実装装置であって、
    送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、前記巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構であって、前記実装のたびに、新たなフィルムが前記実装ヘッドの底面に配置されるように巻き取るフィルム巻取機構と、
    前記フィルム巻取機構による巻き取り後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、
    前記張力検出部により検出された前記張力に基づいて、巻取モータにより前記巻取リールを回転させて前記張力を調整する制御部と、を備える、
    ことを特徴とする実装装置。
  2. 請求項１に記載の実装装置において、
    前記フィルム巻取機構は、
    前記巻取モータの回転軸に直接又は間接的に接続されて一定方向に延びたモータ腕と、
    前記巻取リールの回転軸に直接又は間接的に接続されて前記モータ腕に対応する方向に延び、前記モータ腕と同一中心で回転するリール腕と、
    一端が前記モータ腕に連結され、他端が前記リール腕に連結されて、前記モータ腕に前記リール腕を追従させる弾性部材と、を備え、
    前記張力検出部は、
    前記モータ腕と前記リール腕との回転方向における間隔に基づいて前記張力を検出する、
    ことを特徴とする実装装置。
  3. 請求項２に記載の実装装置において、
    前記張力検出部は、
    前記間隔が第１所定値未満である場合には前記張力が過小であると検出し、
    前記間隔が前記第１所定値よりも大きい第２所定値を超える場合には前記張力が過大であると検出する、
    ことを特徴とする実装装置。
  4. 請求項２又は３に記載の実装装置において、
    前記モータ腕又は前記リール腕の一方には、他方に向かって延び、他方又は他方に連結された被検出体の少なくとも１つを跨ぐように配置された一対の検出腕が直接又は間接的に連結されており、
    前記一対の検出腕は、検出腕の間の前記他方又は前記被検出体を検知可能な第１センサと第２センサとを備え、
    前記第１センサは、前記一対の検出腕の前記一方側に配置され、前記第２センサは、前記一対の検出腕において前記第１センサと所定間隔をあけて前記他方側に配置されており、
    前記張力検出部は、
    前記第１センサが前記他方又は前記被検出体を検知した場合には前記張力が過小であると検出し、
    前記第１センサが前記他方及び前記被検出体を検知せず、かつ、前記第２センサが前記他方及び前記被検出体を検知しない場合には前記張力が過大であると検出する、
    ことを特徴とする実装装置。
  5. 請求項３に記載の実装装置において、
    前記制御部は、
    前記張力が過小であると検出された際には、前記巻取モータを介して前記巻取リールを巻き取る方向に回転させ、
    前記張力が過大であると検出された際には、前記巻取モータを介して前記巻取リールを前記巻き取る方向とは逆方向に回転させる、
    ことを特徴とする実装装置。
  6. 請求項４に記載の実装装置において、
    前記制御部は、
    前記張力が過小又は過大であると検出された際に、前記第１センサが前記他方及び前記被検出体を検知せず、かつ、前記第２センサが前記他方又は前記被検出体を検知するまで、前記巻取モータを介して前記巻取リールを回転させる、
    ことを特徴とする実装装置。
  7. フィルム供給装置であって、
    送出リールから巻取リールに架け渡されたフィルムを、前記巻取リールを回転させて巻き取るフィルム巻取機構と、
    前記フィルム巻取機構によりフィルムを所定量巻き取った後におけるフィルムの張力を検出する張力検出部と、
    前記張力検出部により検出された前記張力に基づいて、巻取モータにより前記巻取リールを回転させて前記張力を調整する制御部と、を備え、
    前記フィルム巻取機構は、
    前記巻取モータの回転軸に直接又は間接的に接続されて一定方向に延びたモータ腕と、
    前記巻取リールの回転軸に直接又は間接的に接続されて前記モータ腕に対応する方向に延び、前記モータ腕と同一中心で回転するリール腕と、
    一端が前記モータ腕に連結され、他端が前記リール腕に連結されて、前記モータ腕に前記リール腕を追従させる弾性部材と、を備え、
    前記張力検出部は、
    前記モータ腕と前記リール腕との回転方向における間隔が第１所定値未満である場合には前記張力が過小であると検出し、
    前記間隔が前記第１所定値よりも大きい第２所定値を超える場合には前記張力が過大であると検出し、
    前記制御部は、
    前記張力が過小であると検出された際には、前記巻取モータを介して前記巻取リールを巻き取る方向に回転させ、
    前記張力が過大であると検出された際には、前記巻取モータを介して前記巻取リールを前記巻き取る方向とは逆方向に回転させる、
    ことを特徴とするフィルム供給装置。
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