KR100738769B1 - 전자부품 장착장치 및 전자부품 장착방법 - Google Patents

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Abstract

전자부품(6)을 기판(13)에 장착하는 전자부품 장착 처리에 있어서, 기판(13)에 접착될 표면에 접착층을 가지는 각 전자부품(6)이 히터(49)가 개별적으로 제공된 흡착노즐(33a)에 의해 픽업되고, 흡착노즐(33a)이 전자부품(6)에 접촉하여 픽업하는 순간부터 기판(13)에의 장착 동작을 시작하기 직전의 순간까지의 기간인 제 1 가열시간(T1)이 흡착노즐(33a)이 장착 동작을 시작하는 순간부터 기판(13)에 장착된 전자부품(6)을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간(T2)보다 길게 장착 동작을 위한 시간이 배분된다.

Description

전자부품 장착장치 및 전자부품 장착방법{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING APPARATUS AND METHOD OF MOUNTING ELECTRONIC COMPONENTS}
본 발명은 장착 대상인 기판에 접착될 표면에 접착층을 갖는 전자부품을 장착하는 전자부품 장착장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전자부품 장착방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서, 반도체 웨이퍼로부터 개별 조각으로 분할된 반도체 소자가 리드 프레임과 같은 기판에 접착제로 장착된다. 지금까지 채택된 반도체 소자를 기판에 장착하는 방법은 반도체 소자가 기판에 미리 도포된 접착재에 장착되는 방식이다. 그러나, 최근 반도체 소자의 박형화(low-profiling) 때문에, 종래의 방법을 그대로 사용하기가 어렵게 되었다.
즉, 반도체 소자를 기판에 적절히 접착하기 위해서 기판과 반도체 소자 사이에 균일하게 형성된 얇은 접착제층을 필요로 한다. 그러나, 얇은 반도체 소자를 접착제 표면에 장착할 때, 반도체 소자들은 매우 플렉시블하고 강성이 낮으므로 반도체 소자 자체의 강성을 사용하여 미리 도포된 접착제를 가압하여 펼치기가 어렵다. 또한, 얇은 반도체 소자가 접착제에 가압되면 접착제가 반도체 소자의 상면을 향해 위쪽으로 흘러서 장착도구에 달라붙는 경향이 있으므로, 소자를 유지하는 장착도구 의 정상적인 기능을 방해하는 문제점을 일으킨다.
상기의 이유 때문에, 예를 들어, 일본국 특허출원 공개번호 2001-185563호에 개시된 바와 같이, 반도체 소자를 개별 조각으로 분할하기 전에 필름 형태의 반경화 접착 수지로 만들어진 다이 접착 필름을 반도체 웨이퍼에 접착하여 반도체 소자 자신의 표면에 접착층을 미리 형성하는 방법을 채택하는 경향이 있다. 이러한 기술은, 수지층에 의해 얇고 플렉시블한 반도체 소자를 보강하여 취급하기 용이하게 하고, 반소체 소자를 기판에 장착하는 동안 접착제가 위쪽으로 흐르는 등의 결점을 피할 수 있다.
또한, 예를 들어, 일본국 특허출원 공개번호 H11-135563 및 H11-121508호에 개시된 바와 같이, 접착층을 사용하여 반도체 소자와 같은 부품을 기판에 고착시킬 때에는 접착층을 경화하기 위한 열과 전자부품을 기판에 가압하기 위한 압력이 필요하다. 따라서, 반도체 소자를 기판에 장착할 목적으로 사용된 전자부품 장착장치에는 반도체 소자를 가열 및 가압하기 위한 열-압력 접착기구가 구비된다.
그러나, 반도체 소자를 장착하기 위한 상기 인용된 문헌에서 설명된 모든 기술에서는, 열-압착 접착의 처리에서 소정 기간 동안 열-압착 도구를 사용하여 반도체 소자를 기판에 대해 누른 상태로 유지할 필요가 있다. 이러한 유지시간의 기간은 접착 수지를 어느 정도 경화시키기 위해 통상 수초 정도(order of seconds)의 시간을 필요로 하므로 대폭적으로 단축하기 쉽지 않다. 그래서 이것은 장착 작업을 위한 시간을 단축하는데 주된 곤란의 요인이고, 반도체 디바이스 제조시 장착 처리의 생산성 향상을 방해한다.
본 발명의 전자부품 장착장치는, 각각 기판에 접착될 표면에 접착층을 갖는 전자부품들을 가열하면서 전자부품을 기판에 장착하는 장치로서, 상기 전자부품을 공급하는 전자부품 공급기, 상기 기판을 유지하는 기판 유지기, 상기 전자부품을 개별로 유지하는 복수의 유지도구와 이 유지도구에 의해 유지된 복수의 전자부품을 가열하는 전자부품 가열장치가 제공된 장착헤드, 상기 장착헤드를 상기 전자부품 공급기에서 상기 기판 유지기로 이송하고 상기 복수의 유지도구를 사용하여 복수의 전자부품을 상기 기판에 장착하는 장착기구, 및 상기 장착기구를 제어하는 제어기를 포함한다.
여기에 개시된 전자부품 가열장치는, 상기 유지도구가 전자부품 공급기에서 전자부품을 픽업하는 순간부터 상기 유지도구가 전자부품을 기판에 장착한 후 해제하는 순간까지 전자부품을 가열한다. 상기 제어기는, 상기 유지도구가 전자부품을 픽업하기 위해 전자부품에 접촉하는 순간부터 상기 유지도구가 기판에 장착 동작을 시작하기 직전의 순간까지의 기간인 제1 가열시간이, 상기 유지도구가 장착 동작을 시작하는 순간부터 상기 유지도구가 기판에 장착된 전자부품을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간보다 길게 되도록, 상기 장착기구를 제어한다.
이러한 구성에 따르면, 본 발명의 전자부품 장착장치는 전자부품 장착 동작의 효율을 개선하여 장착 단계에서 높은 생산성을 실현할 수 있다.
본 발명의 전자부품 장착방법은 기판에 접착될 표면에 접착층을 갖는 전자부품을 가열하면서 기판에 장착하는 기술로서, 전자부품 공급기에 의해 공급된 전자부품을 장착헤드에 제공된 복수의 각 유지도구로 픽업하는 픽업 동작을 연속하여 차례로 반복하는 전자부품 유지단계, 상기 전자부품 유지단계 이후, 상기 장착 헤드를 상기 기판을 유지하는 기판 유지기 위의 위치로 이동시키는 장착헤드 이송단계, 상기 장착헤드 이송단계 이후, 상기 복수의 유지도구를 수직 이동시켜서 상기 전자부품을 상기 기판에 장착하는 장착 동작을 연속하여 차례로 반복하는 전자부품 장착단계, 상기 유지도구가 상기 전자부품 공급기에서 전자부품에 접촉하여 픽업하는 순간부터 상기 유지도구가 전자부품을 상기 기판 유지기에 유지된 기판에 장착한 후 전자부품을 해제하고 떠나는 순간까지 전자부품을 가열하는 전자부품 가열단계를 포함한다.
여기서 상기 전자부품 가열단계는 상기 유지도구가 전자부품을 픽업하기 위해 전자부품에 접촉하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에의 장착 동작을 시작하기 직전 순간까지의 기간인 제 1 가열시간과, 상기 유지도구가 장착 동작을 시작하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에 장착된 전자부품을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간을 포함하고, 상기 제 1 가열시간은 상기 제 2 가열시간보다 길게 설정된다.
이러한 본 발명의 전자부품 장착방법에 따르면, 복수의 유지도구로 연속하여 차례로 기판에 전자부품을 유지 및 장착하는 전자부품 장착단계와 상기 유지도구에 의해 전자부품을 가열하는 전자부품 가열단계가 동시에 수행되고, 상기 전자부품 가열단계에서 상기 유지도구가 전자부품을 픽업하기 위해 전자부품에 접촉하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에의 장착 동작을 시작하기 직전 순간까지의 기간인 제 1 가열시간이, 상기 유지도구가 장착 동작을 시작하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에 장착된 전자부품을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간보다 길게 설정된다. 이러한 방법은 전자부품을 기판에 가압하면서 가열하는 시간을 충분히 감소시킬 수 있어서, 전자부품 장착 동작의 효율을 향상시키고 장착단계에서 높은 생산성을 실현한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자부품 장착장치의 평면도,
도 2는 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 측단면도,
도 3은 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 평단면도,
도 4는 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 장착 동작을 도시한 타이밍도,
도 6A, 도 6B 및 도 6C는 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 개략도,
도 7은 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 다른 개략도,
도 8은 본 발명의 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 또 다른 개략도,
도 9A 및 도 9B는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전자부품 장착장치의 부 품 이송 및 장착 동작을 설명하는 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전자부품 장착장치의 평면도, 도 2는 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 측단면도, 도 3은 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 평단면도, 도 4는 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도, 도 5는 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 장착 동작을 도시한 타이밍도, 도 6A, 6B 및 6C는 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 개략도, 도 7은 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 다른 개략도, 도 8은 동 실시형태의 전자부품 장착장치의 부품 이송 및 장착 동작을 설명하는 또 다른 개략도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조로, 전자부품 장착장치의 전체 구조에 대해 먼저 설명한다. 도 2 및 도 3은 도 1에서 2-2 선을 따른 단면도, 도 2에서 3-3 선을 따른 단면도를 각각 도시한다.
도 1에서, 전자부품 공급기(200)는 베이스(1)에 배치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전자부품 공급기(200)에는 지그 홀더(300)가 구비된다. 지그 홀더(300)는 접착 시트(5)를 갖는 지그(4)를 분리 가능하게 유지한다. 개별 조각으로 분할된 다수의 전자부품(6)이 접착 시트(5)에 접착 고정된다. 전자부품 공급기(200)는 지그(4)가 지그 홀더(300)상의 적소에 유지될 때 접착 시트(5)에 평면배열로 접착된 상태로 전자부품(6)을 공급한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이젝터(8)는 이젝터 X-Y 테이블(7)에 의해 수평 이동 가능한 방식으로 지그 홀더(300)에 유지된 접착 시트(5) 아래에 배치된다. 이젝터(8)는 부품 칩을 밀어 올릴 목적으로 이젝터 핀(도면에는 도시되지 않음)을 상승 및 하강시키기 위한 핀 승강 기구를 갖는다. 후술되는 바와 같이, 이젝터 핀은 장착 헤드가 접착 시트(5)로부터 전자부품(6)을 픽업할 때 접착 시트(5)의 밑면에서 전자부품(6)을 밀어 올려 접착 시트(5)로부터 전자부품(6)을 떼어낸다. 이젝터(8)는 접착 시트(5)로부터 전자부품(6)을 떼어내기 위한 접착 시트 박리 기구로서 기능을 한다.
여기서 각 전자부품(6)은 도면의 확대 부분에 도시된 바와 같이, 반도체 칩(6a)의 하면, 또는 기판(13)에 접착될 표면에 형성된 접착층(6b)을 갖는다. 접착층(6b)은 반경화 접착 수지를 포함하고, 반도체 칩(6a)의 개별 조각으로 분할되기 전에 반도체 웨이퍼상에 필름 형태로 반경화 수지로 만들어진 다이-어태치 필름(die-attach film)을 접착하여 형성된다. 전자부품(6)을 기판(13)에 장착할 때, 접착층(6b)을 기판(13)에 가압하면서 가열하여 접착된다. 따라서, 본 실시형태의 전자부품 장착장치는 기판(13)에 접착될 표면에 제공된 접착층(6b)을 가열하면서 전자부품(6)을 기판(13)에 장착한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전자부품(6)이 장착되는 기판(13)을 유지하기 위해, Y방향을 따라 전자부품 공급기(200)로부터 떨어진 위치에서 베이스(1)의 상면에 기판 유지기(10)가 위치된다. X방향을 따라 기판 유지기(10)의 상류 및 하류에 기판 반입 컨베이어(11) 및 기판 반출 컨베이어(12)가 각각 배열된다. 기판 반입 컨베이어(11)에 의해 상류로부터 운반된 기판(13)은 전자부품이 장착되는 기판 유지기(10)로 이송되고, 기판 반출 컨베이어(12)에 의해 하류로 반출된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판 유지기(10)에는 내장형 기판 히터(500)를 갖는 기판 홀더(10a)가 구비된다. 기판 유지기(10)에 의해 반입 및 유지된 기판(13)은 히터(500)에 의해 아래측으로부터 가열된다. 즉, 기판 유지기(10)는 기판을 가열하는 히터(500)를 구비한 구조를 가지므로, 접착층(6b)의 열경화를 촉진시키기 위해 전자부품을 장착하기 전에 기판(13)을 예열할 수 있다.
도 1에서, 제 1 Y축 베이스(20A) 및 제 2 Y축 베이스(20B)가 기판이 이송되는 방향(즉, X방향)에 직교하는 Y방향을 따라 길이방향으로 베이스(1)의 상면에 그 양측에서 배치된다. 제 1 Y축 베이스(20A) 및 제 2 Y축 베이스(20B)는 길이방향(즉, Y방향)을 따라 대략 그들의 전체 길이에 걸쳐서 그들의 상면에 위치된 Y축 가이드(21)를 각각 하나씩 갖는다. 그래서 한 쌍의 Y축 가이드(21)는 서로 평행하고 그들 사이에 전자부품 공급기(200) 및 기판 유지기(10)가 위치된다.
한 쌍의 Y축 가이드(21)는 3개의 빔부재, 즉 제 1 빔부재(31), 중앙 빔부재(30) 및 제 2 빔부재(32)를 Y방향으로 자유롭게 슬라이딩 가능하도록 그 양단에서 지지한다. 중앙 빔부재(30)에는 그 우측단으로부터 돌출하는 너트부재(23b)가 구비된다. 너트부재(23b)와 맞물린 피드 스크류(23a)는 제 1 Y축 베이스(20A)에 수평으로 배치된 Y축 모터(22)에 의해 구동된다. Y축 모터(22)에 의해 구동될 때, 중앙 빔부재(30)는 Y축 가이드(21)를 따라 Y방향으로 수평 이동한다.
또한, 제 1 빔부재(31) 및 제 2 빔부재(32) 모두에는 그들의 좌측단으로부터 돌출하는 식으로 너트 부재(25b, 27b)가 각각 제공된다. 너트 부재(25b, 27b)와 맞물린 피드 스크류(25a, 27a)는 제 2 Y축 베이스(20B)에 수평으로 배치된 Y축 모터(24, 26)에 의해 구동된다. Y축 모터(24, 26)에 의해 구동되면, 제 1 빔부재(31) 및 제 2 빔부재(32)는 또한 Y축 가이드(21)를 따라 Y방향으로 수평 이동한다.
중앙 빔부재(30)에는 장착 헤드(33)가 구비된다. 장착 헤드(33)에 고정된 너트 부재(41b)는 X축 모터(40)에 의해 구동되는 피드 스크류(41a)와 맞물려 있다. X축 모터(40)에 의해 구동되면, 장착 헤드(33)는 중앙 빔부재(30)의 일측에 제공된 X축 가이드(42)(도 2 참조)를 따라 가이드되어 X방향으로 이동한다.
장착 헤드(33)에는 전자부품(6) 1개씩을 개별적으로 흡착 유지하는 복수의 흡착노즐(33a)(본 실시형태에서는 4 유닛이 각 2열로 총 8 유닛)이 구비된다. 각 흡착노즐(33a)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전자부품을 가열하기 위한 그 자신의 히터(49)를 개별로 가진다. 흡착노즐(33a)에 유지된 전자부품(6)은 그들의 접촉면을 통해 전도된 열에 의해 가열된다. 흡착노즐(33a)은 전자부품(6)을 개별로 유지하기 위한 유지도구로서 기능을 한다. 그래서 장착 헤드(33)는 전자부품(6)을 개별적으로 유지하는 복수의 유지도구와, 이들 유지도구에 유지된 복수의 전자부품(6)을 가열하는 전자부품 가열장치를 포함하는 구조를 가진다.
후술되는 바와 같이, 장착 헤드(33)가 전자부품(6)의 이송 및 장착 동작을 하고 있는 동안 히터(49)가 작동 모드로 유지되어서, 전자부품(6)이 흡착노즐(33a)과 접촉되는 동안 계속해서 전자부품(6)을 가열한다. 즉, 전자부품 가열장치(즉, 히터(49))는 흡착노즐(33a)이 전자부품 공급기(200)에서 전자부품(6)을 픽업하는 순간부터 흡착노즐(33a)이 전자부품(6)을 기판(13)에 장착한 후 전자부품(6)을 해제하는 순간까지 전자부품(6)을 가열하도록 설계된다.
장착 헤드(33)에는 흡착노즐(33a)를 개별로 수직 이동 가능하게 할 뿐만 아니라 그들의 축 둘레를 수평 회전 가능하게 하는 노즐 승강기구와 노즐 회전기구가 구비된다(도 4 참조). 장착 헤드(33)는 또한 흡착노즐(33a)에 개별로 유지되는 복수의 전자부품(6)을 가진 상태로 이동 가능하다. Y축 모터(22) 및 X축 모터(40)가 동작하면, 장착 헤드(33)는 X 및 Y방향으로 수평 이동하여 전자부품 공급기(200)에서 흡착노즐(33a)로 전자부품(6)을 흡착 및 유지하고, 그에 유지되는 전자부품(6)을 기판(13)의 각 장착 위치에 장착한다.
한 쌍의 Y축 가이드(21), 중앙 빔부재(30), Y축 가이드(21)를 따라 중앙 빔부재(30)를 이동시키는 Y축 구동기구(Y축 모터(22), 피드 스크류(23a) 및 너트부재(23b)로 구성됨), 및 X축 가이드(42)를 따라 장착 헤드(33)를 이동시키는 X축 구동기구(X축 모터(40), 피드 스크류(41a) 및 너트부재(41b)로 구성됨)가 전자부품 공급기(200) 및 기판 유지기(10) 위의 2개 위치 사이에서 장착 헤드(33)를 이동시키는 장착 헤드 이동기구를 구성한다. 장착 헤드 이동기구 및 장착 헤드(33)는 전자부품 공급기(200)로부터 기판 유지기(10)로 장착 헤드(33)를 이동시켜서 복수의 유지도구(33a)에 의해 복수의 전자부품(6)을 기판(13)에 장착하는 장착기구를 구성한다.
제 1 빔부재(31)에는 또한 기판 관찰 카메라(34)가 구비된다. 기판 관찰 카메라(34)를 유지하는 브라켓(34a)은 그와 연결된 너트부재(44b)를 가진다. 너트부 재(44b)와 맞물리는 피드 스크류(44a)는 X축 모터(43)에 의해 구동된다. X축 모터(43)에 의해 구동되면, 기판 관찰 카메라(34)는 제 1 빔부재(31)의 측면에 제공된 X축 가이드(45)(도 2 참조)를 따라 가이드되어 X방향으로 이동한다. 그래서 기판 관찰 카메라(34)는 Y축 모터(24)와 X축 모터(43)에 의해 구동되면 X 및 Y방향 모두에서 수평 이동한다. 따라서, 기판 관찰 카메라(34)는 상기 기판 유지기(10)를 향하여 이동되어 기판 유지기(10)에 의해 유지되는 기판(13)을 촬영하고, 상기 기판 유지기(10)로부터 되돌아올 수 있다.
한 쌍의 Y축 가이드(21), 제 1 빔부재(31), Y축 가이드(21)를 따라 제 1 빔부재(31)를 이동시키는 Y축 구동기구(Y축 모터(24), 피드 스크류(25a) 및 너트부재(25b)로 구성됨), 및 X축 가이드(45)를 따라 기판 관찰 카메라(34)를 이동시키는 X축 구동기구(X축 모터(43), 피드 스크류(44a) 및 너트 부재(44b)로 구성됨)가 기판 관찰 카메라(34)를 이동시키는 기판 관찰 카메라 이동기구를 구성한다.
제 2 빔부재(32)에는 웨이퍼 관찰 카메라(35)가 구비된다. 웨이퍼 관찰 카메라(35)를 유지하는 브라켓(35a)은 그에 연결된 너트부재(47b)를 가진다. 너트부재(47b)와 맞물린 피드 스크류(47a)는 X축 모터(46)에 의해 구동된다. X축 모터(46)에 의해 구동되면, 웨이퍼 관찰 카메라(35)가 제 2 빔부재(32)의 측면에 제공된 X축 가이드(48)(도 2 참조)를 따라 가이드되어 X방향으로 이동한다. 그래서 웨이퍼 관찰 카메라(35)는 Y축 모터(26)와 X축 모터(46)에 의해 구동되면 X 및 Y방향 모두에서 수평 이동한다. 따라서, 웨이퍼 관찰 카메라(35)가 상기 전자부품 공급기(200)를 향하여 이동되어 전자부품 공급기(200)에 유지된 전자부품(6)을 촬영하고 상기 전자부품 공급기(200)로부터 되돌아 올 수 있다.
한 쌍의 Y축 가이드(21), 제 2 빔부재(32), Y축 가이드(21)를 따라 제 2 빔부재(32)를 이동시키는 Y축 구동기구(Y축 모터(26), 피드 스크류(27a) 및 너트 부재(27b)로 구성됨), 및 X축 가이드(48)를 따라 웨이퍼 관찰 카메라(35)를 이동시키는 X축 구동기구(X축 모터(46), 피드 스크류(47a) 및 너트부재(47b)로 구성됨)가 웨이퍼 관찰 카메라(35)를 이동시키는 웨이퍼 관찰 카메라 이동기구를 구성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전자부품 인식 유닛으로서 동작하는 전자부품 관찰 카메라(15)는 장착 헤드(33)가 장착 헤드 이동기구에 의해 이동되는 전자부품 공급기(200)와 기판 유지기(10) 사이의 범위에 배치된다. 전자부품 관찰 카메라(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 Y방향으로 배치된 선형 광검출기(15b)를 갖는 선형 카메라이다. 전자부품 공급기(200)에서 픽업된 전자부품(6)을 이송하는 장착 헤드(33)가 상면에 배치된 조명기(15a)에 의해 조광되면서 전자부품 관찰 카메라(15) 위에서 X방향으로 이동하고, 전자부품 관찰 카메라(15)는 장착 헤드(33)의 흡착노즐(33a)에 유지된 전자부품(6)을 아래로부터 검출하고, 전자부품(6)을 촬영한다.
도 4를 참조로, 전자부품 장착장치의 제어 시스템의 구성에 대해 다음에 설명한다. 도 4에서, 제어기(50)는 이젝터기구(80)(이젝터(8), 이젝터 X-Y 테이블(7) 및 핀 승강기구로 구성됨), 장착 헤드(33)에서 노즐 승강기구를 구동하는 노즐 승강모터(33b), 노즐 수평 회전기구용 구동모터(33c), 장착 헤드 이동기구(51)용 X축 모터(40), Y축 모터(22), 기판 관찰 카메라 이동기구(52) 및 웨이퍼 관찰 카메라 이동기구(43)를 제어한다. 즉, 제어기(50)는 장착 헤드(33)와 장착 헤드 이동기구 (51)를 포함하는 장착기구(400)를 제어한다.
전자부품 인식 처리기(54)는 전자부품 관찰 카메라(15)에 의해 얻어진 관찰 결과(즉, 이미지)를 인식 처리함으로써, 장착 헤드(33)에 의해 유지된 상태에서 전자부품(6)의 위치를 검출한다. 즉, 전자부품 관찰 카메라(15) 및 전자부품 인식 처리기(54)는 유지도구에 의해 유지된 복수의 전자부품(6)의 이미지를 촬영하여 이들 전자부품(6)의 위치를 인식하는 전자부품 인식 유닛으로서 기능을 한다. 기판 인식 처리기(55)는 기판 관찰 카메라(34)에 의해 얻어진 관찰 결과(이미지)를 인식 처리함으로써 기판 유지기(10)의 기판(13)의 위치를 검출한다. 웨이퍼 인식 처리기(56)는 웨이퍼 관찰 카메라(35)에 의해 얻어진 관찰 결과(이미지)를 인식 처리함으로써 전자부품 공급기(200)의 전자부품(6)의 위치를 검출한다.
전자부품 인식 처리기(54), 기판 인식 처리기(55) 및 웨이퍼 인식 처리기(56)에 의한 인식 결과는 제어기(50)로 전해진다. 제어기(50)는 상술한 부품 이송 및 장착 동작의 처리에서 이들 인식 결과에 의거하여 그 제어 기능을 수행한다. 즉, 제어기(50)는 전자부품 공급기(200)로부터 전자부품(6)을 픽업할 때, 웨이퍼 인식 처리기(56)에 의해 검출된 전자부품(6)의 위치 데이터에 따라 장착 헤드(33)와 장착 헤드 이동기구(51)로 구성된 장착기구를 제어한다. 제어기(50)는 또한 전자부품(6)을 기판(13)에 장착할 때, 전자부품 인식 처리기(54)에 의해 검출된 전자부품(6)의 위치 데이터 및 기판 인식 처리기(55)에 의해 검출된 기판(13)의 위치 데이터에 따라 장착기구를 제어한다.
여기서 제어기(50)는 장착기구에 의해 수행되는 개별 동작을 미리 설정된 시 간 배분에 따라서 수행하는 기능을 가진다. 제어기(50)는 도 7의 동작 도면에 도시된 바와 같이 제 1 가열시간(T1)이 제 2 가열시간(T2) 보다 길어지고, 후술하는 바와 같이, 전자부품 관찰 카메라(15)가 제 1 가열시간(T1)내에 복수의 전자부품(6)을 촬영하는 방식으로 장착 기구 및 전자부품 관찰 카메라(15)를 제어한다.
상기와 같이 전자부품 장착장치가 구성되고, 장착 헤드(33)는 도면을 참조로 다음에 설명되는 방식으로 전자부품(6)의 이송 및 장착 동작을 수행한다. 도 5는 전자부품(6)을 이송 및 장착하는 전체 동작과 장착 헤드(33)의 각 흡착노즐(33a)에 의해 수행되는 동작을 도시한 타이밍도이다. 도 6A, 6B, 및 6C는 전자부품 유지 단계, 장착 헤드 이동 단계 및 전자부품 장착 단계에서 장착 헤드(33)의 동작 모드를 도시한다. 도 7 및 도 8은 각 흡착노즐(33a)을 사용하여 전자부품을 픽업하여 부품을 이송 및 장착하는 동작의 상세를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이송 및 장착 동작은, 복수의 흡착노즐(33a)(즉, 제 1 내지 제 8 노즐) 각각을 사용하여 연속하여 차례로 전자부품 공급기(200)에 의해 공급된 전자부품(6)을 픽업하는 픽업 동작 "P"을 반복하는 전자부품 유지 단계 "A", 전자부품 유지 단계 "A" 이후, 장착 헤드(33)를 기판(13)을 유지하는 기판 유지기(10) 위의 위치로 이동시키는 장착 헤드 이송 단계 "B", 및 장착 헤드 이송 단계 "B" 이후, 연속하여 차례로 복수의 흡착노즐(33a)(즉, 제 1 내지 제 8 노즐)을 수직으로 이동시켜서 전자부품(6)을 기판(13)에 장착하는 장착 동작 "M"을 반복하는 전자부품 장착 단계 "C"를 포함한다.
전자부품 유지 단계 "A"에서는, 도 6A에 도시된 바와 같이, 복수의 흡착노즐 (33a)이 접착 시트(5)에 부착된 전자부품(6)과 정렬되도록 연속 이동되어, 흡착노즐(33a)이 픽업 동작 "P"을 개별적으로 수행함으로써 각 흡착노즐(33a)이 전자부품(6)을 차례로 유지하게 한다. 이러한 처리시의 픽업 동작 "P"에 대해 도 7을 참조로 설명한다. 먼저 흡착노즐(33a)이 픽업될 전자부품(6) 위의 위치로 이동되고, 흡착노즐(33a) 중 하나가 하강하여 전자부품(6) 중 하나의 상면에 접촉한다.
이 시점에 히터(49)가 이미 동작하고 있어 흡착노즐(33a)이 전자부품(6)에 접촉하는 순간에 전자부품(6)의 가열이 시작된다. 다음에, 흡착노즐(33a)이 저속에서 고속으로 상승을 시작하여, 이 흡착노즐(33a)에 대한 픽업 동작 "P"를 완료한다. 하나의 흡착노즐(33a)에 대한 픽업 동작 "P"를 완료한 후, 다음 흡착노즐(33a)에 대해 동일하게 픽업 동작 "P"가 수행되고, 인접하는 전자부품(6)에 흡착노즐(33a)의 위치 정렬을 하는 수평 이동과 "θ" 방위를 보정하는 회전 이동(즉, 수평 회전 각도의 방위 보정)을 포함하는 노즐 동작 "Q"이 이어진다. 동일한 픽업 동작 "P"와 노즐 동작 "Q"가 다음의 흡착노즐(33a)에 대해 계속해서 수행된다.
장착 헤드 이송 단계 "B"에서는, 장착 헤드(33)가 부품 공급기(200) 위의 위치로부터 기판 유지기(10)로 수평 이동하고, 이때 도 6B에 도시된 바와 같이 전자부품(6)을 모든 흡착노즐(33a)에 유지한다. 이 단계 동안에 전자부품(6)은 흡착노즐(33a)을 통해 히터(49)에 의해 연속적으로 가열된다. 이러한 장착 헤드 이송 단계 "B" 동안에, 장착 헤드(33)는 모든 흡착노즐(33a)에 전자부품(6)을 유지하면서, 전자부품 관찰 카메라(15)의 좌측점으로 이동한다(즉, 도 5에 도시된 이동 거리 "D1").
여기서, 장착 헤드(33)가 그 이동 방향을 X방향으로 변환한 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 선형 광검출기(15b)를 가로지르는 방향으로 전자부품 관찰 카메라(15) 위를 직선 이동한다(즉, 도 5에 도시된 이동거리 "D2"). 따라서, 전자부품 관찰 카메라(15)가 흡착노즐(33a)에 유지된 전자부품(6)을 촬영한다. 다음에 장착 헤드(33)가 기판 유지기(10)를 향하여 수평 이동한다(즉, 도 5에 도시된 이동거리 "D3").
전자부품 장착 단계 "C"에서는, 도 6C에 도시된 바와 같이, 복수의 흡착노즐(33a)이 기판(13)의 부품 장착 위치에 연속하여 하나씩 정렬되고, 흡착노즐(33a)이 장착 동작 "M"을 차례로 수행함으로써 각 흡착노즐(33a)에 유지된 전자부품(6)을 장착시킨다. 이 시점까지 기판(13)은 기판 유지기(10a)에 내장된 기판 히터(500)에 의해 이미 예열되고 있어 전자부품(6)의 접착층(6b)의 열경화를 더욱 촉진시킬 수 있다. 즉, 전자부품 장착 단계에서 전자부품(6)은 예열된 기판(13)에 장착된다.
도 7을 참조로, 상기 처리에서 장착 동작 "M"에 대해 설명한다. 먼저, 전자부품(6)을 유지하는 흡착노즐(33a) 중 하나가 전자부품(6)이 장착될 기판(13) 위치 위로 이동되어, 하강되며, 그 하강 속도를 감소시킨 후, 유지한 전자부품(6)을 기판(13)에 착지시킨다. 이러한 흡착노즐(33a)은 전자부품(6)이 해제되고 흡착노즐(33a)이 상승되면 그 장착 동작 "M"을 완료한다. 하나의 흡착노즐(33a)에 대한 장착 동작 "M"이 완료된 후, 다음 흡착노즐(33a)에 대해 동일한 방법으로 장착 동작 "M"이 수행되고, 인접하는 전자부품(6)에 흡착노즐(33a)의 위치 정렬을 하는 수평 이동과, "θ" 각도 방위의 보정을 하는 회전 이동을 포함하는 노즐 동작 "N"이 이 어진다. 그 후, 다음의 흡착노즐(33a)에 대해 동일한 장착 동작 "M"과 노즐 동작 "N"이 계속해서 수행된다.
상기한 부품 이송 및 장착 동작시에 히터(49)는 동작 상태이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전자부품 가열 단계 "E"가 각 흡착노즐(33a)에 대해 수행되고, 흡착노즐(33a)이 전자부품 공급기(200)의 전자부품(6)에 접촉하여 유지하는 순간부터 흡착노즐(33a)이 기판 유지기(10)에 유지된 기판(13)에 전자부품(6)을 장착한 후 전자부품(6)을 해제하는 순간까지 전자부품(6)이 가열된다.
이러한 전자부품 가열 단계 "E"에서 가열시간은 흡착노즐(33a)이 전자부품(6)을 유지하기 위해 접촉하는 순간부터 장착 동작 "M"을 시작하기 직전까지의 기간인 제 1 가열시간(T1)과, 흡착노즐(33a)이 장착 동작 "M"을 시작하는 순간부터 기판(13)에 장착된 전자부품(6)을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간(T2)으로 분할될 수 있다.
이러한 실시형태의 전자부품 이송 및 장착 동작에서는, 제 1 가열시간(T1)이 제 2 가열시간(T2)보다 길게 되도록 제어기(50)에 의해 장착기구가 제어된다. 이러한 제 1 가열시간(T1) 동안에 전자부품 관찰 카메라(15)에 의해 전자부품의 촬영 및 인식 처리가 수행된다.
상기 시간 분배의 상태에 따라 장착기구의 동작이 제어되므로, 본 실시형태는 각 흡착노즐(33a)이 그들의 장착 동작 "M"을 시작하기 전에 전자부품(6)을 가열하기에 충분한 가열시간을 허락한다. 따라서, 장착 동작 "M" 동안에 전자부품(6)을 가열하기 위해서 하부 위치에서 흡착노즐(33a)이 서 있을 필요가 없다. 본 발명을 채택시, 장착 동작에 필요한 시간을 0.2초 이하로 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명은 전자부품(6)을 기판에 가압하면서 가열하는 종래의 방법에 비해, 전자부품 장착 작업의 전체 동작 사이클 타임을 충분히 단축할 수 있다. 따라서, 전자부품 장착 동작의 효율을 향상시켜 부품 장착 단계에서 높은 생산성을 실현할 수 있다.
또한 본 발명은 도 6에 도시된 장착 동작 동안에 흡착노즐(33a)이 하부 위치에서 짧은 기간 동안만 서 있으므로, 흡착노즐(33a)의 축이 인접하는 흡착노즐(33a)의 히터(49)로부터 방사되는 열에 의해 가열되는 시간이 매우 단축된다. 그래서 본 발명은 흡착노즐(33a)로부터 기구로 전도되는 열에 의한 온도 상승 때문에 장착 헤드(33)에서의 기구의 각 부분의 열 팽창 및 수축에 기인하는 문제점들을 피할 수 있다.
제 2 실시형태
상기한 제 1 실시형태에서는, 흡착노즐(33a)에 각각 제공된 히터(49)를 사용하여 전자부품 가열 단계가 수행되지만, 도 9A 및 도 9B에 도시된 구조가 택일적으로 사용될 수 있다. 도 9A 및 도 9B는 제 2 실시형태에 따른 전자부품 장착장치에 의한 부품 이송 및 장착 동작을 도시한 개략도이다.
제 2 실시형태는 다음의 점에서 상기한 제 1 실시형태와 다르다. 즉, 제 2 실시형태에서는, 비접촉식 가열 장치를 포함하는 히터(491)가, 히터(491)의 방사 열에 의해 접촉하지 않고 복수의 흡착노즐(33a)을 가열하도록 장착 헤드(33)의 아래측 표면에 복수의 흡착노즐(33a)을 감싸는 방식으로 배치된다. 제 2 실시형태에 서는, 또한 상술한 제 1 실시형태와 동일한 효과가 기대된다.
본 발명의 전자부품 장착장치는 전자부품의 장착 동작에서 효율을 향상시켜 부품 장착 단계의 높은 생산성을 실현하는 이점을 가지며, 박형(low-profile)의 전자부품을 기판에 장착하는데 특히 유용하다.

Claims (10)

  1. 각각 기판에 접착될 표면에 접착층을 갖는 전자부품들을 가열하면서 전자부품을 기판에 장착하는 전자부품 장착장치로서,
    상기 전자부품을 공급하는 전자부품 공급기;
    상기 기판을 유지하는 기판 유지기;
    상기 전자부품을 개별적으로 유지하는 복수의 유지도구와, 이 유지도구에 의해 유지된 복수의 전자부품을 가열하는 전자부품 가열장치가 제공된 장착 헤드로서, 상기 전자부품 가열장치는 상기 유지도구가 상기 전자부품 공급기에서 전자부품을 픽업하는 순간부터 상기 유지도구가 전자부품을 상기 기판에 장착한 후 전자부품을 해제하는 순간까지 전자부품을 지속적으로 가열하는, 장착 헤드;
    상기 장착헤드를 상기 전자부품 공급기에서 상기 기판 유지기로 이송하여, 상기 복수의 유지도구를 사용하여 복수의 전자부품을 상기 기판에 장착하는 장착기구; 및
    상기 장착기구를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 유지도구가 전자부품을 픽업하기 위해 전자부품에 접촉하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에의 장착 동작을 시작하기 직전의 순간까지의 기간인 제 1 가열시간이, 상기 유지도구가 장착 동작을 시작하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에 장착된 전자부품을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간보다 길게 되도록 상기 장착기구를 제어하는, 전자부품 장착장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자부품 가열장치는 상기 유지도구에 개별적으로 배치된 히터를 포함하는, 전자부품 장착장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자부품 가열장치는 상기 복수의 유지도구를 접촉하지 않고 가열하는 비접촉식 가열장치를 포함하는, 전자부품 장착장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지기에는 상기 기판을 가열하기 위한 기판 히터가 더 제공되는, 전자부품 장착장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지도구에 의해 유지된 복수의 전자부품을 촬영하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 전자부품 인식유닛을 더 포함하고, 상기 전자부품 인식유닛은 상기 제 1 가열시간의 기간 내에 상기 복수의 전자부품을 촬영하는, 전자부품 장착장치.
  6. 각각 기판에 접착될 표면에 접착층을 갖는 전자부품들을 가열하면서 전자부 품을 기판에 장착하는 전자부품 장착방법으로서,
    전자부품 공급기에 의해 공급된 전자부품을 장착헤드에 제공된 복수의 각 유지도구로 픽업하는 픽업 동작을 연속하여 차례로 반복하는 전자부품 유지단계;
    상기 전자부품 유지단계 이후, 상기 장착 헤드를 상기 기판을 유지하는 기판 유지기 위의 위치로 이동시키는 장착헤드 이송단계;
    상기 장착헤드 이송단계 이후, 상기 복수의 유지도구를 수직 이동시켜서 상기 전자부품을 상기 기판에 장착하는 장착 동작을 연속하여 차례로 반복하는 전자부품 장착단계; 및
    상기 유지도구가 상기 전자부품 공급기에서 전자부품에 접촉하여 픽업하는 순간부터 상기 유지도구가 전자부품을 상기 기판 유지기에 유지된 기판에 장착한 후 전자부품을 해제하고 떠나는 순간까지 전자부품을 가열하는 전자부품 가열단계를 포함하고,
    상기 전자부품 가열단계는, 상기 유지도구가 전자부품을 픽업하기 위해 전자부품에 접촉하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에의 장착 동작을 시작하기 직전의 순간까지의 기간인 제 1 가열시간과, 상기 유지도구가 장착 동작을 시작하는 순간부터 상기 유지도구가 상기 기판에 장착된 전자부품을 떠나는 순간까지의 기간인 제 2 가열시간을 포함하고, 상기 제 1 가열시간은 상기 제 2 가열시간보다 길게 설정된, 전자부품 장착방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자부품 가열단계는 상기 유지도구에 개별적으로 배치된 히터에 의해 수행되는, 전자부품 장착방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자부품 가열단계는 상기 복수의 유지도구를 접촉하지 않고 가열하는 비접촉식 가열장치에 의해 수행되는, 전자부품 장착방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자부품 장착단계에서 상기 전자부품이 미리 가열된 기판에 장착되는, 전자부품 장착방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    전자부품 인식유닛으로 상기 유지도구에 의해 유지된 복수의 전자부품을 촬영하여 전자부품의 위치를 인식하는 전자부품 인식단계를 더 포함하고, 상기 제 1 가열시간의 기간 내에 상기 전자부품 인식유닛에 의해 상기 복수의 전자부품이 촬영되는, 전자부품 장착방법.
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