KR100878540B1

KR100878540B1 - 전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법

Info

Publication number: KR100878540B1
Application number: KR1020057012542A
Authority: KR
Inventors: 카주히코 노다; 히토시 무코지마; 야수리로 나리키요; 토시로 히라카와; 히로미 카나키; 아키라 니시무라; 오사무 우치다; 타카토시 이시카와
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2009-01-14
Also published as: US20040163243A1; US7007377B2; US20050132567A1; KR20050100604A; WO2004077910A1; TW200419640A; US7191511B2

Abstract

전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법이 개시된다. 로터리식 칩 취출이송 기구에 설치된 취출이송헤드가 공급부로부터 칩을 취출하여 반전시킨다. 탑재헤드는 반전된 칩을 수취하고 그것을 기판에 탑재한다. 프리센터 인식위치에서 칩은 수취 위치에서 탑재헤드로 취출이송헤드가 칩을 이송하는 취출 이송 동작동안 촬상되어 위치를 인식한다. 위치인식 결과를 기초로, 칩과 탑재헤드는 탑재헤드구동기구를 제어하여 위치된다. 또한, 취출이송헤드는 탑재위치결정을 위한 전자부품의 촬상을 방해하지 않는 위치로 회전이동한다.

전자부품, 탑재, 칩

Description

전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법{ELECTRONIC COMPONENT PLACEMENT MACHINE AND ELECTRONIC COMPONENT PLACEMENT METHOD}

본 발명은 플립 칩 등의 전자부품을 기판에 탑재하는 전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법에 관한 것이다.

전자부품을 기판에 탑재할 때 요구되는 위치 정밀도의 고도화에 따라, 탑재시 전자부품과 기판의 위치 편차를 화상인식으로 보정하는 방법이 널리 이용되고 있다. 이러한 전자부품 탑재장치가 일본 특개평 H2-56945와 H2-56944에 개시되어 있다.

일본 특개평 제 H2-56945에 개시되어 있는 장치는 공급부로부터 전자부품을 취출하고 전자부품을 반전시켜 소정의 이송위치로 이송시키는 반전수단과, 반전된 전자부품을 수취 유지하여 기판으로 이송하여 탑재하는 탑재헤드를 구비하고 있다.

탑재헤드에 의해 유지된 전자부품은 부품의 위치를 결정하기 위하여 카메라에 의해 인식된다. 이 기술에 의해 범프로 전자부품의 고속 탑재가 가능하며, 운용도와 위치 정밀도 또한 높다.

하지만, 전자부품 산업의 급속한 생산기술의 발달로 생산성의 향상이 요구되고 있다.

종래기술에서는 전자부품을 수취한 후에 카메라가 인식할 수 있도록 탑재헤드가 일시 정지하여야 한다.

그 결과, 기판으로의 진행중에 탑재헤드의 속도가 정지하여 시간 손실이 종종 발생한다. 이것은 주기 시간의 저감에 장벽이 되고 있다.

또한, 일본특개평 H2-56944호에 개시되어 있는 장치는 공급부로부터 전자부품을 취출하여 전자부품을 반전시켜 소정의 이송위치로 이송시키는 반전수단과, 반전된 전자부품을 수취 유지하여 기판에 탑재하는 탑재 헤드를 구비한다. 이 장치는 반전된 전자부품을 카메라로 인식한 후에 탑재헤드가 전자부품을 수취하도록 프리센터(pre-centering) 인식 기능을 갖는다. 이 기술에 의해 전자부품의 반전후에 고 위치정밀도로 기판상에 범프로 전자부품을 탑재할 수 있다.

하지만, 상술한 종래기술에서, 탑재헤드는 프리센터 인식이 이송위치에서 실행되기 때문에 대기중인 이송위치로 원위치될 필요가 있다. 이송 위치중에 탑재헤드의 속도감소 또는 정지로 인하여 시간 손실이 발생한다. 이것에 의해, 주기시간의 저감이 제한되므로 고성능 전자부품 탑재장치에 대한 요구가 있다.

또한, 플립 칩(이하 "칩")을 위한 종래의 전자부품 탑재장치는 장치 설계시 다양한 제약으로 인하여 탑재헤드로, 공급부로부터 취출된 전자부품의 이송을 위한 부품 이송 레벨보다 현저히 높은 기판에 대한 부품탑재 레벨을 제공할 필요가 있다. 이 레벨간의 차이가 전적으로 탑재헤드의 수직 이동에 의해 산출되면, 통상 탑재헤드의 승강을 위한 z 축 구동기구의 연장된 스트로크는 샤프트의 편향을 유발시켜 낮은 실장정밀도를 초래한다. z 축 구동기구의 강성이 개선되어 이러한 유형의 문제를 방지하면, 탑재헤드의 증가된 질량으로 인해 고속동작과 일시정지에 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 탑재 정밀도를 확보하면서 주기시간의 감소에 의해 생산성을 개선시키는 전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 취출이송헤드를 이용하여 전자부품을 취출하고 탑재헤드를 이용하여 기판에 수취하여 탑재하는 전자부품 탑재장치를 제공한다. 이 전자부품 탑재장치는 취출이송헤드에 소정의 공급 위치에서 전자부품을 공급하는 공급부; 상기 전자부품이 탑재되는 기판을 유지하는 기판유지부; 상기 전자부품을 상기 공급부에서 촬상하는 공급부 촬상수단; 상기 공급부 촬상수단에 의한 촬상인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과에 기초하여 상기 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 취출 위치결정 수단; 상기 취출이송헤드가 상기 공급부로부터 상기 전자부품을 상기 공급 위치에서 취출하도록 하고 상기 전자부품을 수취 위치로 전달하면서 상기 전자부품을 반전시키는 취출 이송 수단; 상기 취출 이송헤드로부터 상기 전자부품을 상기 수취 위치에서 수취하고 상기 전자부품을 상기 기판에 탑재하는 탑재헤드; 상기 탑재헤드 아래에서 상기 수취 위치의 상기 탑재헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품을 촬상하는 탑재헤드 촬상수단; 및 상기 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상인식으로 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판에 대하여 상기 탑재헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품을 위치결정하는 탑재 위치결정 수단을 포함한다.

또한, 본 발명은 취출이송헤드가 공급위치에서 공급부로부터 전자부품을 취출하여 전자부품을 이송위치로 이송하며 탑재헤드는 이 전자부품을 수취하여 기판에 탑재하는 전자부품 탑재방법을 제공한다. 이 방법은 공급부에서 공급부 촬상수단을 통해 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 공급부 인식 단계; 상기 공급부 인식단계 동안 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 취출 위치결정하는 단계; 상기 취출이송헤드를 이용하여 상기 전자부품을 공급위치에서 취출하여 상기 전자부품을 이송 위치로 이송하는 단계; 탑재헤드를 이용하여 상기 취출이송헤드로부터 상기 이송위치에서 상기 전자부품을 수취하는 단계; 상기 전자부품이 상기 탑재헤드에 의해 유지된채로 탑재헤드 촬상수단을 통해 상기 탑재헤드 아래에서 상기 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 단계; 및 상기 탑재헤드의 인식단계동안 얻은 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 기판 유지부에 의해 유지되는 기판에 대하여 상기 전자부품을 위치결정한 후에 기판에 탑재헤드에 의해 유지된 전자부품을 탑재하는 단계를 포함한다. 또한, 탑재헤드 인식단계동안, 취출이송헤드는 이송위치에서 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상이 방해되지 않는 위치로 이동된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 정면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 측면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 부분사시도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 구동계의 부분사시도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 취출 이송 헤드 승강기구의 캠 기구부의 부분사시도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 처리기능을 나타낸 기능블록도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치에 의한 칩 탑재동작의 흐름도.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치에 따른 칩 취출 동작의 흐름도.

도 10a 내지 10f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치에 따른 칩 취출 동작의 동작설명도.

도 11a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치의 칩 취출 이송기구의 부분정면도.

도 11b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자부품 탑재장치에 따른 프리센터 동작의 설명도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

2: 공급부 3: 칩 유지부 이동 테이블

4: 칩 유지부 5: 웨이퍼 시트

6: 칩 7: 기대

8: 기판 유지부 이동 테이블 9: 기판유지부

10: 기판 12: 탑재기구

14: 탑재헤드 15: 칩 취출 이송기구

16: 취출이송헤드 17: 부품촬상부

18: 취출이송헤드 베이스 회전기구 20: 취출이동헤드 베이스

21: 공급부 인식카메라 21a: 공급부 촬상 광학계

22: 탑재헤드 인식카메라 22a: 탑재헤드 촬상 광학계

23: 프리센터 인식카메라 24: 기판인식 카메라

50: 모터 150: 칩 얼라이먼트 기구

151: 얼라이먼트 툴 152: 진퇴 기구

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

이 도면들은 도식적으로 나타내었기 때문에 정확한 치수 위치를 나타내지는 않는다. 본 발명은 전자부품의 예로서 칩을 참조한다. 먼저, 도 1 및 2를 참조하여 전자부품 탑재장치의 구성을 설명한다. 도 1에서, 베이스부(1)의 상면에는 공급부(2)가 배설되어 있다. 공급부(2)는 직동 테이블을 조합한 구조의 칩 유지부 이동 테이블(3)의 상면에 칩 유지부(4)를 장착하여 구성되어 있다. 칩 유지부(4)에는 전자부품인 칩(6)이 다수 부착된 웨이퍼 시트(5)가 부품공급 레벨의 높이에 유지되어 있다. 칩(6)은 외부접속용 범프가 형성된 범프 부착 칩으로, 범프형성면을 상향으로 한 자세로 하면측이 웨이퍼 시트(5)에 부착되어 있다. 칩 유지부 이동 테이블 (3)을 구동함으로써 칩 유지부(4)는 웨이퍼 시트(5)에 부착된 칩(6)과 함께 수평면내에서 이동한다.

베이스부(1)상의 공급부(2)에 인접한 위치에는 기대(7)가 배치되어 있고, 기대(7)의 탑 플레이트(7a)상에는 기판유지부 이동 테이블(8)이 배설되어 있다. 기판유지부 이동테이블(8)은 직동 테이블을 조합한 구성으로 되어 있으며, 상면에는 칩(6)이 탑재되는 기판(10)을 기판유지 레벨의 높이에서 유지하는 기판유지부(9)가 장착되어 있다. 여기서 기판유지 레벨은 전술한 부품공급 레벨보다도 높게 설정되어 있다. 기판유지부 이동 테이블(8)을 구동함으로써 기판유지부(9)는 유지한 기판(10)과 함께 수평면내에서 이동한다.

공급부(2)의 상방에는 탑 플레이트(7a)에 유지된 칩 취출 이송기구(15)가 칩 유지부(4)의 상방에 장출형으로 배설되어 있다. 칩 취출 이송기구(15)는 복수(여기에서는 3개)의 취출 이송헤드(16)를 수평 회동축 주변에 방사형으로 배열하여 회동가능하게 한 로터리식의 칩 취출 유닛이다. 공급부(2)는 소정의 공급 위치에서 이들 취출이송헤드(16)에 범프 형성면을 상향으로 한 자세의 칩(6)을 공급한다.

즉, 칩 취출 이송기구(15)는 하방향 자세의 취출이송헤드(16)에 의해 공급부(2)의 공급위치에서 취출된 칩(6)을 탑재헤드(14)에 의한 이송 위치, 즉 부품공급 레벨보다도 높은 부품이송 레벨의 높이로 설정된 이송 위치까지 이송하고, 또한 이 이송과정에서 취출이송헤드(16)가 수평 회동축 주위로 회동함으로써 칩(6)의 자세를 표리반전하여 범프형성면을 하방향으로 한다. 칩 취출 이송기구(15)는 공급위치에서 칩(6)을 취출이송헤드(16)에 의해 취출하여 이송 위치까지 이송함으로써, 이 이송과정에서 칩(6)을 표리반전하는 이송반전 수단으로서 칩 취출 이송기구(15)가 기능한다.

공급부(2)의 배후측 및 기대(7)상에는 측 프레임(11a,11b)이 각각 입설되어 있으며, 측 프레임(11a,11b)의 상부는 천판(11c)에 의해 연결되어 있다. 측 프레임(11a 및 11b)의 사이에는, 탑재헤드(14)를 구비한 탑재기구(12)가 설치되어 있고, 탑재헤드(14)는 측 프레임(11a,11b)의 사이에 가설된 탑재헤드 이동 테이블(13)에 의해 수평이동하고, 탑재헤드 회전기구(14a)에 의해 수직축 근방 방향으로 회전한다. 탑재헤드 이동 테이블(13) 및 탑재헤드 회전기구(14a)는 탑재헤드 이동기구를 구성한다.

공급부(2)로부터 취출이송헤드(16)에 의해 취출되고, 전술한 이송 위치까지 이송되고 또한 표리반전된 칩(6)은 범프형성면을 하방향으로 한 페이스 다운 자세로 탑재헤드(14)로 전달된다. 그리고, 칩(6)을 수취한 탑재헤드(14)가 기판유지부(9)에 유지된 기판(10)상으로 이동하고, 거기서 탑재헤드(14)가 탑재동작을 행함으로써 칩(6)은 기판(10)에 페이스 다운 자세로 탑재된다. 즉, 상술한 탑재헤드 이동기구는 이송위치에서 취출하여 이송헤드(16)로부터 수취된 반전된 칩(6)을 탑재헤드(14)에서 기판유지부로 이동시킨다.

측 프레임(11a)에는 부품촬상부(17)가 칩 취출 이송기구(15)의 측면까지 연장하여 설치되어 있고, 후술하는 바와 같이 공급부(2)로부터 취출이송헤드(16)에 의해 칩(6)을 취출할 때에는 또한 취출된 칩(6)이 탑재헤드(14)에 의해 수취된 후에는 부품촬상부(17)에 의해 각각 칩(6)을 촬상하여 그 위치를 인식한다.

다음, 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 각 부분의 상세 구조를 설명한다. 먼저, 칩 취출 이송기구(15)의 구조를 설명한다. 도 3에 도시한 것과 같이, 탑 플레이트(7a)의 상면에는 브라켓(19)을 통하여 취출이송헤드 베이스(20)가 회전축(20a) 주변에서 회전가능하게 유지되어 있다. 취출이송헤드 베이스(20)는 후술하는 취출이송헤드 베이스 회전기구에 의해 소정 위치에서의 정지나 회전정지 위치의 미세 조정을 포함하는 임의의 동작패턴으로 회전가능하게 되어 있다.

취출이송헤드 베이스(20)에는 3개의 취출이송헤드(16)가 회전축(20a)을 중심으로 하여 방사형으로 3 등배 위치에 배치되어 있다.

취출이송헤드(16)는 취출이송헤드 승강기구 (또는 헤드 유지부)(16a)에 의해 각각의 헤드축 방향(취출이송헤드 베이스(20)의 법선방향)으로 진퇴가능하게 유지되고, 헤드축 주변에서 회전할 수도 있다.

각각의 취출이송헤드(16)는 선단부에 흡착 노즐을 구비하고, 이 흡착노즐에 의해 칩(6)을 흡착하여 유지한다.

취출이송헤드(16)를 회전시키는 기구는 필수적이지는 않다.

도 2, 도 3에 도시한 것과 같이, 취출이송헤드(16)가 수직 하방향으로 위치한 상태에서는 취출이송헤드(16)는 공급부(2)에 설정된 소정의 공급위치[A]에 위치하고, 이 상태에서 후술하는 취출승강수단에 의해 취출이송헤드(16)를 하강시키고 또한, 흡착노즐에서 진공흡인함으로써 취출이송헤드(16)는 웨이퍼 시트(5)상의 칩(6)의 범프형성면을 진공흡착으로 유지한다. 그리고, 이 상태에서 취출이송헤드(16)를 상승시킴으로써 칩(6)은 공급부(2)로부터 취출된다. 이렇게 하여 칩(6)을 유지한 취출이송헤드(16)를 반시계 방향으로 60도 회동시킴으로써, 취출이송헤드(16)는 칩 유무 검출위치[B]로 이동한다. 칩 유무 검출위치[B]의 외측에는 칩 유무 검출센서(26)가 배설되어 있고, 칩 유무검출 센서(26)는 취출이송헤드(16)의 흡착 노즐에서 칩(6)의 유무를 검출한다. 칩 유무 검출위치[B]에서 더 60도 반시계 방향으로 회동한 위치는 프리센터 인식위치[C]로 되어 있다.

도 4에 도시한 것과 같이, 프리센터 인식위치[C]의 외측에는 프리센터 인식카메라(23)가 배설되어 있고, 프리센터 인식카메라(23)는 취출이송헤드(16)에 의해 유지된 칩(6)을 촬상한다. 즉, 프리센터 인식 카메라(23)는 취출 이송동작의 도중에 취출헤드(16)에 의해 유지된 칩(6)을 촬상하는 취출헤드 촬상수단으로 되어 있다. 그리고, 이 촬상결과를 인식 처리함으로써, 취출이송헤드(16)에 유지된 상태의 칩(6)의 위치가 인식된다.

프리센터 인식위치[C]에서 더 반시계 방향으로 60도 회동한 위치, 즉 수직 상방향의 위치는 취출이송헤드(16)에서 칩(6)을 탑재헤드(14)로 수용한 위치[D](취출이송헤드(16)가 탑재헤드(14)로 칩(6)을 전달하는 경우 이송위치[D]와 동일)로 되어 있고, 칩(6)을 유지하면서 취출이송헤드(16)가 상방으로 위치한 상태에서 후술하는 이송 승강수단에 의해 취출이송헤드(16)를 승강시킴으로써, 취출이송헤드(16)는 유지한 칩(6)을 페이스 다운자세로 탑재헤드(14)로 전달한다. 이 칩(6)은 수직으로 이동하는 탑재헤드(14)에 의해서 이송될 수도 있다.

이 탑재헤드(14)로의 칩 이송(탑재헤드(14)로의 칩 이송) 동작에서는 프리센터 인식위치[C]에서의 칩(6)의 위치 인식결과에 기초하여 칩 취출 이송기구(15) 및 탑재헤드 구동기구(탑재헤드 이동 테이블(13) 및 탑재헤드 회전기구(14a))를 제어함으로써, 칩(6)과 탑재헤드(14)의 상대적인 위치결정이 행해진다.

즉, X 방향에 대해서는 취출이송헤드 베이스(20)의 회전 정지 위치의 미세 조정에 의해, Y 방향에 대해서는 탑재헤드 이동테이블(13)에 의한 탑재헤드(14)의 이동에 의해, 또한 `e 방향에 대해서는 탑재헤드 회전기구(14a)에 의해 각각의 방향에 대한 위치결정이 행해진다.

다음, 부품촬상부(17)에 대하여 설명한다. 도 4에 도시한 것과 같이, 부품촬상부(17)에는 공급부 인식카메라(21) 및 탑재헤드 인식카메라(22)가 촬상광축을 수평으로 한 자세로 배치되어 있고, 공급부 인식카메라(21) 및 탑재헤드 인식카메라(22)는 각각 취출이송헤드 베이스(20)의 측면까지 수평방향으로 연장된 공급부 촬상광학계(21a) 및 탑재헤드 촬상광학계(22a)를 구비하고 있다. 공급부 촬상광학계(21a)와 탑재헤드 촬상광학계(22a)는 함께 촬상구로부터의 촬상 광축을 직각으로 굴절시키는 기능을 갖는 L형 촬상 광학계이다.

공급부 촬상광학계(21a)의 촬상구(공급구(21b)는 공급 위치[A]의 수직방향에 위치하여 공급위치[A]로부터의 촬상광을 공급부 인식 카메라(21)에 입사시킨다. 이것에 의해, 공급부 인식카메라(21)는 공급부(2)의 웨이퍼 시트(5)에서 공급위치[A]에 위치한 칩(6)을 상방에서 촬상한다. 공급부 인식 카메라(21) 및 공급부 촬상광학계(21a)는 공급부(2)의 칩(6)을 촬상하는 공급부 촬상수단을 구성한다. 그리고, 이 공급부 촬상수단에 의한 공급위치[A]의 칩(6)의 촬상은 3개의 취출이송헤드(16)가 공급위치[A]에서 위치를 회동하고 있는 상태, 즉 공급부 촬상수단에 의한 촬상 을 방해하지 않는 위치로 이동한 상태로 행한다. 또한, 탑재헤드구(22b)(탑재헤드 촬상광학계(22a)의 촬상구)는 수취 위치[D]의 수직하방에 위치하여 수취 위치[D]로부터의 촬상광을 탑재헤드 인식카메라(22)로 입사시킨다. 이것에 의해 탑재헤드 인식카메라(22)는 수취 위치[D]에서 탑재헤드(14)에 의해 유지된 상태의 칩(6)을 촬상한다. 탑재헤드 인식카메라(22) 및 탑재헤드 촬상광학계(22a)는 탑재헤드 촬상수단을 구성한다. 그리고, 이 탑재헤드 촬상수단에 의한 칩(6)의 촬상은 3개의 취출 이송헤드(16)가 수취위치[D]로부터 위치를 회동하고 있는 상태, 즉 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상을 방해하지 않는 위치로 이동한 상태로 행한다.

그리고, 상기 구성에서 공급부 촬상광학계(21a)는 공급위치[A]와 이송 위치[D]가 동일 수직선상에 위치하고 있기 때문에 이들 위치와 상하에 겹쳐진 위치에 있다. 즉, 공급부 촬상수단의 촬상구(21b)는 공급위치[A]와 이송 위치[D]와 상하방향에 겹쳐진 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 공급부 촬상수단의 촬상구(21b)는 공급위치[A]와 이송위치[D]의 사이에 배치되어 있다. 이것에 의해, 공급부 촬상수단의 촬상구를 이송 위치의 상방에 배치하는 경우와 비교하여 장치의 컴팩트화가 실현된다.

또한, 상기 구성에서, 공급부 촬상광학계(21a) 및 탑재헤드 촬상광학계(22a)는 공급위치[A]와 이송위치[D]가 동일 수직선상에 위치하고 있기 때문에, 상하로 겹쳐진 위치에 있다. 즉, 공급부 촬상수단 및 탑재헤드 촬상수단은 각각의 촬상구가 상하방향으로 겹치도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 칩(6)을 2개의 다른 위치에서 인식하기 위한 2개의 인식수단을 상하로 겹쳐 배치하는 것이 가능하여 2개의 인식수단을 병렬배치하는 경우와 비교하여 장치의 컴팩트화가 실현된다.

다음, 탑재헤드(14)에 대하여 설명한다. 도 4에 도시한 것과 같이, 탑재헤드 이동테이블(13)에 의해 수평이동하는 이동베이스(13a)에는 탑재헤드(14) 및 기판인식 카메라(24)가 일체로 이동가능하게 배치되어 있다. 탑재헤드(14)는 탑재헤드 회전기구(14a)에 의해 헤드축 주변에서 회전가능하다. 또한, 탑재헤드 회전기구(14a)에 설치된 가이드(도시하지 않음)를 따라 설치된 스프링(도시하지 않음)에 의해 탑재헤드(14)에 상승력이 인가된다.

또한, 탑재헤드(14)는 후술되는 탑재헤드 누름기구(25)에 의해 상방에서 누름으로써 낮아진다. 이것에 의해, 탑재헤드(14)는 탑재헤드 회전기구(14a)에 설치된 스프링과 탑재헤드 누름기구(25)에 의해 수직 헤드축을 따라 수직으로 이동가능하다. 탑재헤드(14)를 수직으로 이동시키는 기구가 탑재헤드 회전기구(14a)에 배치될 수도 있다. 수취 위치[D]에서 취출이송헤드(16)로부터 칩(6)을 수취한 후 탑재헤드(14)는 탑재헤드 이동테이블(13)에 의해 기판유지부(9)에 의해 유지된 기판(10)상에 이동하고, 여기서 유지된 칩(6)을 기판(10)에 탑재한다.

이동베이스(13a)에 배설된 기판인식 카메라(24)는 수평방향으로 연장된 기판촬상광학계(24a)를 구비하고, 탑재헤드(14)가 수취 위치[D]에 위치한 상태에서 기판촬상 광학계(24a)는 기판(10)상에 위차하도록 되어 있다. 이 상태에서 기판인식카메라(24)에 의해 기판(10)을 촬상함으로써, 기판(10)에서의 칩(6)의 탑재점[E]이 촬상되고, 이 촬상결과를 인식처리함으로써 탑재점[E]의 위치가 인식된다. 또한, 기판인식 카메라(24)를 고정배치하고, 기판유지부 이동테이블(8)에 의해 기판(10) 을 기판인식 카메라(24)로 촬상위치까지 이동시키도록 하여도 무방하다.

탑재헤드(14)에 의한 칩(6)의 기판(10)으로의 탑재동작에서는 이렇게 하여 구한 기판(10)의 탑재점[E]의 위치인식 결과와, 탑재헤드 인식 카메라(22)에 의해 칩(6)을 촬상하여 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 칩(6)이 기판(10)에 대하여 상대적으로 위치결정된다.

이 위치결정은 XY 방향에 대해서는 기판유지부 이동 테이블(8)에 의해 기판(10)을 이동시켜 탑재점[E]을 탑재헤드(14)에 의한 탑재 위치의 바로 아래까지 이동시킴으로써, 또한 `e 방향에 대해서는 탑재헤드 회전기구(14a)에 의해 탑재헤드(10)를 `e 회전시킴으로써 행한다.

그리고, 탑재헤드(14)를 하강시켜 유지한 칩(6)을 기판(10)에 착지시켜 탑재할 때에는 천판(11c)의 하면측의 고정위치에 배설된 탑재헤드 누름기구(25)에 의해 탑재헤드(14)에 하방향의 하중을 전달하여 칩(6)을 탑재헤드(14)를 통하여 기판(10)에 대하여 누른다. 이렇게 탑재헤드 누름기구(25)를 탑재헤드(14)로부터 분리하여 고정배치함으로써 탑재헤드(14)를 경량화하여 고속동작이 가능하고, 또한 탑재헤드 누름기구(25)를, 대상으로 하는 칩의 실장하중에 따라 교환할 수 있는 이점이 있다.

다음, 도 5, 도 6을 참조하여 전자부품 탑재장치의 취출 이송헤드 회전베이스 구동기구(18) 및 취출 이송헤드 승강기구(48)에 대하여 설명한다. 도 5에서, (52)는 취출이송헤드 베이스(20)(도 2 내지 도 4 참조)의 회전축(20a)(도 3 참조)과 동축으로 결합된 제 1 풀리로, 이것에 의해 취출이송헤드 베이스(20)는 결합기 구(도시생략)를 통하여 제 1 풀리(52)와 일체로 회전한다. 제 1 풀리(52)는 모터(50)에 의해 벨트(51)를 통하여 회전구동된다. 모터(50)의 회전패턴을 제어함으로써 취출이송헤드 베이스(20)를 소정 위치에서의 정지나 회전정지 위치의 미세 조정을 포함하는 임의의 동작패턴으로 회전시킬 수 있다.

다음, 취출이송헤드 승강기구(48)에 대하여 설명한다. 도 5에서, 제 1 풀리(52)의 하방에는 제 2 풀리(55), 제 3 풀리(56), 및 제 1 원판캠(57)이 동축결합으로 배설되어 있고, 제 1 풀리(52)의 상방에는 제 4 풀리(59) 및 제 2 원판캠(60)이 동축결합으로 배설되어 있다. 제 1 원판캠(57) 및 제 2 원판캠(60)의 위치는 도 6에 도시한 것과 같이 공급위치[A] 및 이송위치[D]의 위치에 대응하고 있다. 제 1 원판캠(57) 및 제 2 원판캠(60)은 특정 위상에서 소정 스트로크로 왕복운동하는 캠 특성을 갖는다.

제 2 풀리(55)는 벨트(54)를 통하여 모터(53)에 의해 회전구동된다. 제 3 풀리(56) 및 제 4 풀리(59)에는 벨트(58)가 제 1 풀리(52)를 우회함으로써, 모터(53)를 구동하여 제 1 원판캠(57) 및 제 2 원판캠(60)이 동시회전한다.

도 6에 도시한 것과 같이, 취출 이송헤드(16)는 취출이송헤드 베이스(20)에 장착된 헤드유지부(16a)에 축부(16b)를 삽통시켜 진퇴가능하게 유지되어 있다. 축부(16b)의 내측(취출이송헤드 회전 베이스(20)의 내경측)의 단부에는 캠 폴로어(16d)가 장착된 플레이트(16c)가 결합되어 있다. 캠 폴로어(16d)의 회전축(20a)을 중심으로 하는 경방향 위치는 제 1 원판캠(57)의 하단면 및 제 2 원판캠(60)의 상단면과 당접하는 위치로 되어 있다.

취출이송헤드(16)는 회전축(20a) 방향으로 회동하고, 공급위치[A] 및 이송 위치[D]에 도달하면 일단 정지한다. 이 정지상태에서 캠 폴로어(16d)는 제 1 원판캠(57) 및 제 2 원판캠(60)에 각각 당접하는 위치에 있다.

이 상태에서 모터(53)가 회전함으로써 제 1 원판캠(57) 및 제 2 원판캠(60)이 각각 회전하고, 이것에 의해 캠 폴로어(16d)는 캠 특성에 따른 소정 시간으로 소정 스트로크의 상하방향의 왕복운동을 행한다. 따라서, 플레이트(16c) 및 축부(16d)를 통하여 캠 폴로어(16d)에 결합된 취출이송헤드(16)는 소정 스트로크로 승강동작을 행한다.

즉, 캠 폴로어(16d), 제 1 원판캠(57), 및 모터(53)는 공급위치[A]에서 취출 이송헤드(16)를 승강시키는 취출 승강수단으로 되어 있고, 이 승강에 의해 취출이송헤드(16)는 공급부(2)로부터 칩(6)을 취출한다. 또한, 캠 폴로어(16d), 제 2 원판캠(60), 및 모터(53)는 이송 위치[D]에서 취출이송헤드(16)를 승강시키는 이송 승강수단으로 되어 있고, 이 승강에 의해 취출이송헤드(16)는 유지한 칩(6)을 탑재헤드(14)로 이송한다.

그리고, 이러한 취출 승강수단 및 이송 승강수단은 동일한 구동원인 모터(53)에 의해 구동된다.

취출이송헤드 베이스 회전기구(18)는 반드시 상기와 같이 구성될 필요는 없다. 취출이송헤드 베이스(20)는 직접 회전을 위하여 모터와 같은 회전기구에 직접 결합될 수 있다.

또한, 취출 승강 수단과 이송승강 수단은 반드시 상기와 같이 구성될 필요는 없다. 예를 들면, 이러한 수단은 모터와 볼 스크류를 결합한 직동 기구를 이용하여 개별적으로 수직 이동될 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여 전자부품 탑재장치의 제어계의 처리기능에 대하여 설명한다. 공급부 인식카메라(21), 프리센터 인식카메라(23), 탑재헤드 인식카메라(22), 및 기판인식 카메라(24)는 각각 제 1 부품인식부(31), 제 2 부품인식부(32), 제 3 부품인식부(33), 및 기판인식부(34)에 접속되어 있다. 제 1 부품인식부(31), 제 2 부품인식부(32), 제 3 부품인식부(33), 및 기판인식부(34)는 각각 공급부 인식카메라(21), 프리센터 인식카메라(23), 탑재헤드 인식카메라(22), 및 기판인식 카메라(24)에 의해 얻은 촬상데이터를 화상처리함으로써 촬상대상의 위치를 인식한다.

제 1 부품인식부(31), 제 2 부품인식부(32), 제 3 부품인식부(33), 및 기판인식부(34)에 의해 얻은 인식결과는 제어부(30)로 전달된다. 제어부(30)에는 이들 인식결과를 받아 각 구동기구에 필요한 위치결정 지령을 출력하기 위한 제어 프로그램이 구비되어 있으며, 이들 제어 프로그램을 실행함으로써 이하에 설명하는 위치결정 제어가 행해진다.

이하 인식대상 항목마다 개별적으로 설명한다. 제 1 부품인식부(31)에 의한 웨이퍼 시트(5)상의 칩(6)의 인식결과는 제 1 위치결정 제어수단(35)으로 전달된다. 제 1 위치결정 제어수단(35)은 공급위치[A]에 있는 칩(6)의 인식결과에 기초하여 칩(6)을 취출이송헤드(16)에 대하여 상대적인 위치결정할 때의 이동량(X1), (Y1), 및 (`e1)을 산출한다.

이들 이동량중 (X1),(Y1)은 구동회로(41)로 출력된다. 그리고, 구동회로(41)가 이 이동량(X1),(Y1)과 제어부(30)로부터의 제어지령에 기초하여 칩 유지부 이동테이블(3)을 구동함으로써 XY 방향의 위치결정이 행해진다. 그리고, 구동회로(42)가 제어부(30)로부터의 제어지령에 기초하여 취출이송헤드 승강기구(48)를 구동함으로써 취출이송헤드(16)의 승강동작이 행해진다. 이동거리(`e1)는 구동회로(42)로 출력된다. 구동회로(42)는 이동거리(`e1)와 제어부(30)로부터의 제어지령을 기초로 취출이송헤드 승강 회전기구(16a)를 구동하여 필요한 만큼 칩(6)을 `e 방향으로 위치결정할 수 있다. `e 방향에서의 위치결정은 칩 유지부 이동 테이블(3)을 구동함으로써 행해지거나 혹은 행해질 필요가 없다.

즉, 제 1 위치결정 제어수단(35) 및 칩 유지부 이동테이블(3)은 공급부 인식 카메라(21)의 촬상결과를 인식처리하여 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 취출이송헤드(16)에 대하여 칩(6)을 상대적으로 위치결정하는 취출 위치결정 수단을 구성한다.

제 2 부품인식부(32)에 의한 인식결과는 제 2 위치결정 제어수단(36)으로 전달된다. 제 2 위치결정 제어수단(36)은 프리센터 인식위치[C]에서의 취출이송헤드(16)에 의해 유지된 칩(6)의 위치 편차를 나타낸 데이터에 기초하여 수용위치[D]에서 취출이송헤드(16)에 의해 유지된 상태에 있는 칩(6)을 탑재헤드(14)에 상대적으로 위치결정할 때의 이동량(X2),(Y2),(`e2)을 나타낸 데이터를 출력한다.

이들 데이터중 이동량(X2)은 구동회로(43)로 전달되고, 이동량(Y2)은 구동회로(45)로 출력되고, 또한 이동량(`e2)은 구동회로(46)로 출력된다. 구동회로(43)가 이동량(X2)과 제어부(30)로부터의 제어지령에 기초하여 취출이송헤드 베이스 회전기구(18)를 구동함으로써, 취출이송헤드 베이스(20)의 회전정지 위치가 위치 편차량에 따라 미세 조정되고, 이것에 의해 X 방향의 위치결정이 행해진다. 그리고, 구동회로(45,46)가 각각 이동량(Y2),(`e2)에 기초하여 탑재헤드 이동테이블(13) 및 탑재헤드 회전기구(14a)를 구동함으로써, Y 방향 및 `e 방향의 위치결정이 행해진다.

따라서, 제 2 위치결정 제어수단(36), 취출이송헤드 베이스 회전기구(18), 탑재헤드 이동테이블(13), 및 탑재헤드 회전기구(14a)는 탑재헤드 인식카메라(22)에 의해 촬상처리로 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 탑재헤드 구동기구 및 취출 이송수단중 적어도 하나를 제어함으로써 수용 위치[D]에서 탑재헤드(14)를 취출헤드(16)에 의해 유지된 칩(6)에 대하여 상대적으로 위치결정을 하는 프리센터 위치결정수단을 구성한다.

다음, 제 3 부품인식부(33)의 인식결과는 제 3 위치결정 제어수단(38)으로 전달된다. 제 3 위치결정 제어수단(38)에는 기판인식부(34)로부터도 기판(10)의 탑재점[E]의 인식결과가 보내진다.

제 3 위치결정 제어수단(38)에서는 탑재헤드(14)에 대한 칩(6)의 위치편차와, 기판(10)의 탑재점[E]의 위치편차를 합하여 탑재헤드(14)가 칩(6)을 기판(10)에 탑재할 때의 이동량(X3),(Y3),(`e3)의 데이터를 출력한다.

X 방향, Y 방향의 이동량(X3),(Y3)는 구동회로(44)로 전달되고, 이 이동량(X3),(Y3)의 데이터와 제어부(30)로부터의 제어지령에 기초하여 기판유지부 이동테 이블(8)이 구동된다.

또한, `e 방향의 이동량(`e3)은 구동회로(46)로 출력되고, 이 이동량(`e3)의 데이터와 제어부(30)로부터의 제어지령에 기초하여 탑재헤드 회전기구(14a)가 구동된다.

따라서, 제 3 위치결정 제어수단(38), 기판유지부 이동테이블(8), 및 탑재헤드 회전기구(14a)는 탑재헤드 인식카메라(22)의 촬상결과를 인식처리하여 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 탑재헤드(14)에 의해 유지된 칩(6)을 기판유지부(9)에 의해 유지된 기판(10)에 대하여 상대적으로 위치결정하는 탑재위치 결정수단을 구성한다.

탑재헤드 인식카메라(22)는 탑재헤드(14)에 의해 유지된 칩(6)의 하면의 화상 데이터를 범프 검사부(37)로 출력한다.

범프 검사부(37)는 이 화상데이터를 화상처리함으로써 칩(6)의 범프형성면에서의 범프의 유무, 범프 사이즈, 범프의 기스 등의 검사를 행할 수 있다. 또한, 제어부(30)로부터의 제어지령은 구동회로(47)로 출력되고, 이 구동지령에 따라 탑재헤드 누름기구(25)가 구동됨으로써, 탑재헤드(14)에 의한 칩(6)의 탑재동작시에 탑재헤드(14)에는 칩(6)의 실장하중에 따른 누름 하중이 전달된다.

이 전자부품 탑재장치는 상기와 같이 구성되어 있고, 이하 동작에 대하여 도 8, 도 9, 및 도 10a-10f를 참조하여 설명한다. 먼저, 도 8을 참조하여 칩(6)을 공급부(2)로부터 취출하여 기판(10)에 탑재하는 탑재동작에 대하여 설명한다. 여기에 나타낸 일련의 동작은 공급부(2)의 공급위치[A]에서 취출이송헤드(16)에 의해 칩 (6)을 취출하여 수용 위치[D]까지 이송하고, 이 칩(6)을 탑재헤드(14)에 의해 기판(10)에 탑재하는 전자부품 탑재방법을 나타낸다. 즉, 여기에 기술된 일련의 동작은 공급부(2)의 부품 공급레벨의 높이로 설정된 공급위치[A]에서 취출이송 헤드(16)에 의해 칩(6)을 취출하여 부품 공급 레벨보다 높은 부품 이동 레벨의 높이로 설정된 수용 위치[D]까지 이송하고, 이 칩(6)을 부품 공급 레벨보다 높은 기판 유지 레벨에 유지된 기판(10)에 탑재하는 전자부품 탑재방법을 나타낸다.

먼저, 최초로 웨이퍼 시트(5)에 부착되어 있는 칩(6)중, 해당 탑재동작에서 탑재대상이 되는 칩(6)을 공급위치[A]로 이동한다(단계1).

다음, 공급부 인식 카메라(21)에서 공급위치[A]의 칩(6)을 촬상하고, 제 1 부품 인식부(31)에 의해 칩(6)의 위치를 인식한다(단계2)(공급부 인식공정). 이 공급부 인식공정에서는 공급부 인식 카메라(21)에 의한 촬상은 취출이송헤드(16)를 공급위치[A]로부터 공급부 촬상수단에 의한 촬상을 방해하지 않는 위치로 이동시킨 상태에서 행해진다.

다음, 해당 동작에서 이용되는 취출이송헤드(16)를 공급위치[A]에 대응한 칩 취출 위치로 회전이동시킨다(단계3).

이 때, 공급부 인식공정에서 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 칩 유지부 이동테이블(3)을 구동함으로써 칩(6)을 공급위치[A]에서 취출이송헤드(16)에 대하여 상대적으로 위치결정한다(취출 위치결정 공정).

취출 위치결정 공정은 제 1 위치결정 공정이라고 한다.

이후의 공정에서, '부품'은 예로서 칩을 나타낸다.

그리고, 취출이송헤드(16)에 의해 칩(6)을 취출하고(단계4, 부품 취출공정), 수취 위치[D]까지 이 칩(6)을 이송하는 취출 이송공정이 행해진다. 즉, 취출이송헤드 베이스(20)를 60도(1/6 회전) 회전시킴으로써 먼저 칩(6)을 유지한 취출이송헤드(16)를 칩 유무 검출위치[B]로 회전이동시켜(단계5), 칩 유무 검출센서(26)에 의해 칩(6)의 유무를 검출한다(단계6, 부품 유무 검출공정).

여기서 칩(6)이 검출되지 않은 경우에는 해당 취출이송헤드(16)에 대해서는 이하에 설명하는 동작을 행하지 않고 다음 취출이송헤드(16)를 대상으로 하여 칩 유무검출 및 이하의 동작을 계속한다.

이 후, 칩(6)을 유지한 취출이송헤드(16)는 프리센터 인식위치[C]로 회전이동한다(단계7). 그리고, 여기서 프리센터 인식 카메라(23)에 의해 칩(6)을 촬상하여 제 2 부품인식부(32)에 의해 칩(6)의 위치를 인식하여 탑재헤드(14)와 칩(6)을 상대적으로 위치결정하는 준비를 행한다(단계8, 프리센터 준비공정).

그리고, 취출이송헤드(16)를 수취 위치[D]로 회전이동시켜 탑재헤드(14)와 칩(6)을 상대적으로 위치결정하고(단계9, 프리센터 위치결정공정), 탑재헤드(14)에서 칩(6)을 수취한다(단계10, 부품 수취공정).

취출된 칩(6)이 취출이송헤드(16)에 의해 이송위치[D]로 이동되며, 칩(6)은 이송동안 반전된다. 이 공정을 부품이송 공정이라 한다.

이 제 2 위치결정공정(프리센터 위치결정 공정)에서는 전술한 바와 같이 취출이송헤드 촬상수단인 프리센터 인식카메라(23)의 촬상결과를 인식처리하여 구한 칩(6)의 위치인식 결과에 기초하여 탑재헤드 구동기구 및 취출 이송수단중 적어도 하나를 제어함으로써, 수취위치[D]에서 탑재헤드(14)를 취출 이송헤드(16)에 의해 유지된 칩(6)에 대하여 상대적으로 위치결정한다. 부품 이송인 (단계10)동안의 칩 수취는 전술한 이송 승강 수단에 의해 칩(6)을 유지하는 취출이송헤드(16)를 수직으로 이동시켜 행한다.

이와 같이, 수취위치[D]까지 이송되는 도중에 미리 칩(6)의 위치인식을 행함으로써, 종래 장치와 같이 수취위치[D]에서 프리센터 인식을 행할 필요가 없다.

따라서, 탑재헤드(14)는 프리센터 인식을 위하여 수취 위치[D]에서 진퇴할 필요가 없고, 취출이송헤드(16)가 수취위치[D]에 도달하자마다 칩(6)을 수취할 수 있다.

탑재헤드(14)가 칩(6)을 수취하면, 이 칩(6)을 탑재헤드 인식카메라(22)에 의해 촬상하고, 제 3 부품인식부(33)에 의해 칩(6)의 위치를 인식한다(단계11, 탑재헤드 인식공정).

이 탑재헤드 인식공정에서의 탑재헤드 인식카메라(22)에 의한 촬상은 취출 이송헤드(16)를 회동시켜 수취위치[D]에서 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상을 방해하지 않는 위치로 이동시킨 상태로 행한다. 이 칩(6)의 위치인식과 병행하여 기판인식 카메라(24)에 의해 기판(10)을 촬상하여 기판인식부(34)에 의해 탑재점[E]의 위치를 인식한다(단계12).

칩(6)을 수취한 탑재헤드(14)는 칩(6)의 촬상을 종료하면 기판(10)상의 탑재위치까지 정지하지 않고 직행한다.

그리고, 칩(6)의 위치인식결과와, 탑재점[E]의 위치인식 결과에 기초하여 칩 (6)과 기판(10)을 상대적으로 위치결정하고(단계13, 제 3 위치결정 공정), 탑재헤드(14)를 하강시켜 탑재헤드 누름기구(25)에 의해 누름으로써 칩(6)을 기판(10)에 탑재한다(부품 탑재공정).

상술한 흐름은 1개의 취출 이송헤드(16)에 의해 행해지는 칩(6)의 취출 동작을 순서를 따라 나타낸 것으로, 실제 장치 동작 상태에서는 칩 취출 이송기구(15)에 구비된 3개의 취출 이송헤드(16)에 의해 공급부(2)로부터의 칩(6)의 취출 및 탑재헤드(14)에 의한 칩(6)의 수취가 연속적으로 실행된다.

이 연속동작에 대하여 도 9 및 도 10a-10f를 참조하여 설명한다.

도 9는 3개의 취출이송헤드(16)를 제 1 취출이송헤드(16A), 제 2 취출 이송헤드(16B), 및 제 3 취출 이송헤드(16C)로서 구별하고, 각 취출이송헤드에서 실행되는 공정 동작을 병렬로 나타낸다. 이하, 각 타이밍(A)-(F)마다 설명한다. 도 10a 내지 10f는 도 9의 타이밍(A) 내지 (F)에서의 각 취출이송헤드의 동작을 나타낸다.

도 10a의 타이밍(A)에서는 제 1 취출이송헤드(16A), 제 2 취출이송헤드(16B), 및 제 3 취출이송헤드(16C)의 각각에 대하여 이하의 각 공정동작이 실행된다. 즉, 제 1 취출이송헤드(16A)에 대해서는 공급부(2)의 칩(6)을 공급부 인식카메라(21)에 의해 촬상하여 위치인식하는 공급부 인식공정이 실행되고, 제 2 취출이송헤드(16B)에 대해서는 칩(6)의 유무를 칩 유무검출 센서(26)에 의해 검출하는 칩 유무검출공정이, 또한 제 3 취출이송헤드(16C)에 대해서는 유지된 칩(6)을 탑재헤드(14)로 이송하는 칩 수취 공정이 실행된다.

그리고, 취출이송헤드 베이스(20)가 반시계 방향으로 1/6 회전한 후의 타이 밍(B)에서는 제 1 취출이송헤드(16A), 제 2 취출이송헤드(16B), 및 제 3 취출이송헤드(16C)의 각각에 대하여 이하의 각 공정동작이 실행된다.

즉, 제 1 취출이송헤드(16A)에 대해서는 공급부(2)의 칩(6)을 취출하는 칩 취출 공정이 실행되고, 제 2 취출이송헤드(16B)에 대해서는 프리센터 인식카메라(23)에 의해 칩(6)을 촬상하여 위치를 인식하는 프리센터 준비공정이, 또한 제 3 취출이송헤드(16C)에 대해서는 탑재헤드(14)에 의해 유지된 칩(6)을 탑재헤드 인식카메라(22)로 촬상하여 위치를 인식하는 탑재헤드 인식공정이 실행된다.

그리고, 후속 타이밍(C),(D),(E),(F)에서는 상술한 타이밍(A),(B)와 같은 공정동작이 제 1 취출이송헤드(16A), 제 2 취출이송헤드(16B), 제 3 취출이송헤드(16C)에 대하여 대상 헤드를 반시계 방향을 시프트하여 순차 실행된다.

이것에 의해, 3개의 취출이송헤드(16)를 등배 위치에 방사형으로 배치한 로터리식의 칩 취출 이송기구(15)에 의해 공급부(2)로부터의 칩(6)을 취출하고, 칩(6)의 표리반전 및 탑재헤드(14)에 의한 수취위치[D]까지의 이송의 각 동작이 칩(6)의 전달을 행하지 않고 취출이송헤드(16)만의 동작에 의해 연속 동작으로 효율적으로 행한다.

그리고, 로터리식의 칩 취출 이송기구(15)에서, (이송 위치[D]와 동일한) 수취 위치[D]의 바로 아래에 탑재헤드 촬상수단을 배치하는 구성을 채용하고 있기 때문에, 탑재헤드(14)가 칩(6)을 수취한 후, 취출이송헤드(16)가 수취위치[D]에서 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상을 방해하지 않는 위치로 이동하면, 곧바로 칩(6)의 인식을 행할 수 있다. 이것에 의해, 전술한 바와 같이 칩 수취후(칩 이송후)의 탑 재헤드(14)의 일단 정지가 불필요하여 주기 시간의 단축을 가능하게 한다.

또한, 공급위치[A]에서 칩(6)을 인식하기 위한 공급부 촬상수단의 촬상시야와, 탑재헤드 촬상수단의 촬상시야가 상하로 겹쳐진 배치를 채용함으로써, 탑재헤드 촬상수단 및 공급부 촬상수단의 2 종류의 수단을 취출 이송기구(15)에 매우 컴팩트하게 조립하는 것이 가능해진다. 또한, 취출이송헤드(16)가 공급위치[A]에서 취출위치[D]로 회전이동하는 회동 경로에 설정되는 다수의 회전정지 위치를 칩 유무 검출위치[B], 프리센터 인식위치[C]로서 이용함으로써, 컴팩트하고 고기능의 전자부품 탑재장치가 실현된다.

또한, 상기 부품 이송 공정에서, 칩(6)을 유지하는 취출이송헤드(16)는 수직으로 이동한다. 이것에 의해 탑재헤드(14)의 승강 스트로크를 최소화하여 탑재헤드(14)의 중량을 저감시킴으로써 탑재헤드(14)가 고속동작 및 고속 정지를 수행할 수 있다. 그 결과, 취출이송헤드가 수직으로 이동하지 않는 종래기술에서는 어려웠던 실장 정밀도를 확보하면서 주기 시간을 저감시키고 생산성을 개선시킬 수 있다.

또한, 등배 위치로 3개의 취출이송헤드(16)가 배치된 로터리식 칩 취출이송 기구(15)는 공급부(2)로부터의 칩(6)의 취출, 칩(6)의 반전, 및 탑재헤드(14)로의 이송의 연속적인 공정을 칩(6)의 전달없이 취출이송헤드(16)를 이용해서만 효율적으로 실행할 수 있다.

또한, 본 발명은 칩(6)을 공급부 위치[A]에서 인식하는 공급부 촬상수단 및 탑재헤드 촬상수단의 시야가 그 촬상구가 수직으로 겹치도록 적용된다. 이것에 의해 탑재헤드 촬상수단 및 공급부 촬상수단의 2 종류의 수단을 취출 이송기구(15)에 매우 컴팩트하게 조립하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 실시예에서는 탑재헤드(14)가 취출이송헤드(16)에서 칩(6)을 수취할 때의 프리세트 위치결정 혹은 칩(6)과 탑재헤드(14)의 상대적인 위치결정을 프리센터 인식위치[C]에서 칩(6)을 촬상하여 얻은 위치인식 결과에 기초하여 취출 이송수단과 탑재헤드 구동기구를 제어함으로써 행한 예를 나타내었지만, 도 11a 및 11b에 도시한 기계적인 얼라이언트 방법에 의해 프리센터 위치결정을 행하도록 하여도 무방하다. 또한, 도 11a 및 11b에서 칩(6)의 범프의 도시는 생략한다.

도 11a에서, 칩 취출 이송기구(15)의 취출이송헤드 베이스(20)에 설정된 프리센터 위치[C'](도 3, 도 4에 도시한 프리센터 인식위치[C]와 같은 위치)의 외주측에는 프리센터 수단인 칩 얼라이먼트 기구(150)가 배설되어 있다. 칩 얼라이먼트 기구(150)는 내측 테이퍼형의 얼라이먼트면(151a)을 구비한 얼라이먼트 툴(151)을 진퇴기구(152)에 의해 법선방향으로 진퇴가능하게 한 구성으로 되어 있고, 프리센터 위치[C']에서의 취출 이송헤드(16)의 축선 L1에 얼라이먼트 툴(151)의 얼라이먼트 중심선 L2이 일치하도록 배치되어 있다.

칩(6)을 유지한 취출이송헤드(16)가 프리센터 위치[C']에 정지하면, 얼라이먼트 툴(151)이 진퇴기구(152)에 의해 취출이송헤드(16)에 대하여 진출하여 얼라이먼트면(151a)이 칩(6)의 단면에 접촉한다. 이것에 의해, 칩(6)은 취출이송헤드(16)에 의해 유지된 채로 얼라이먼트면(151a)으로 이동한다. 그 결과, 칩(6)이 취출이송헤드(16)에 대하여 위치적으로 벗어나는 경우에도 칩(6)의 중심이 얼라이먼트 중심선 L2에 일치하여 칩(6)은 취출이송헤드(16)의 축선 L1, 즉 정규위치에 위치결정 된다.

따라서, 이 칩(6)을 유지한 취출이송헤드(16)가 수취위치[D]로 이동하여 칩(6)을 탑재헤드(14)로 전달할 때에는 탑재헤드(14)는 언제나 일정한 정규위치에서 칩(6)을 수취할 수 있다. 즉, 도 11a 및 11b에 도시한 예에서는 칩(6)의 취출 이송동작의 도중에 취출이송헤드(16)에 유지된 칩(6)을 정규위치에 위치결정하는 칩 얼라이먼트 기구(150)(프리센터 수단)가 칩(6)을 탑재헤드(14)에 대하여 상대적으로 위치결정하는 제 2 위치결정 수단이 된다.

이 예에서도 수취위치[D]까지 이송되는 도중에 미리 칩(6)을 취출 이송헤드(16)의 정규위치에 위치결정하는 프리센터 동작을 행함으로써, 취출이송헤드(16)가 수취위치[D]에 도달하지 않고 곧바로 탑재헤드(14)에 의해 정규위치에 위치결정된 상태의 칩(6)을 수취할 수 있다.

상술한 본 발명은 다음의 효과를 갖고 있다.

탑재헤드에 의해 유지된 전자부품을 촬상하는 탑재헤드 촬상수단은 탑재헤드가 취출이송헤드로부터 전자부품을 수취하는 수취위치 아래에 배치되며, 취출이송헤드는 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상을 방해하지 않는 위치로 이동가능하다. 이것에 의해, 부품을 인식하기 위하여 전자부품을 유지한 탑재헤드를 정지시킬 필요가 없어 본 발명은 주기시간을 저감시켜 생산성을 개선시킨다.

취출이송헤드에 의해 유지된 전자부품은 수취위치로 취출이송헤드에 의해 이동되는 전자부품의 이송동안 촬상되므로 탑재헤드에 의해 전자부품을 수취하는 위치를 미리 인식할 수 있다. 혹은 법선 위치에 대하여 취출이송헤드에 의해 유지된 전자부품을 위치결정하는 프리센터가 진퇴 이송동안 실행된다. 이러한 동작에 의해 프리센터 인식을 위한 수취위치에서 탑재헤드를 취출할 필요가 없어 주기시간을 저감시키고 생산성을 개선시킨다.

또한, 본 발명은 취출이송헤드에서 이송위치의 탑재위치로 전자부품을 전달하는 승강 취출이송헤드로 구성된다. 이것에 의해 탑재헤드에 대한 승강 스트로크를 짧게 설정할 수 있다. 따라서, 탑재헤드의 중량감소로 위치 정밀도와 고속 동작이 가능하다. 이것에 의해, 실장 정밀도를 확보하면서 주기 시간을 저감시킴으로써 생산성을 개선시킬 수 있다.

본 발명은 2003년 2월 25일 출원한 일본특허 출원 제 2003-47313호와 제 2003-47314호, 그리고 2003년 4월 23일 출원한 일본특허 출원 제2003-118274호를 기초한 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

본 발명은 실장 정밀도를 확보하면서 주기 시간을 저감시킴으로써 생산성을 개선시키는 전자부품 탑재장치 및 전자부품 탑재방법을 제공한다.

Claims

취출이송헤드;

공급 위치에서 상기 취출이송헤드에 전자부품을 공급하는 공급부;

상기 전자부품이 탑재되는 기판을 유지하는 기판 유지부;

상기 전자부품을 상기 공급부에서 촬상하는 공급부 촬상수단;

상기 공급부 촬상수단에 의한 촬상인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과에 기초하여 상기 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 취출 위치결정 수단;

상기 취출이송헤드가 상기 공급부로부터 상기 전자부품을 상기 공급 위치에서 취출하도록 하고 상기 전자부품을 반전시켜 수취 위치로 전달하는 취출 이송 수단;

상기 취출이송헤드로부터 상기 전자부품을 상기 수취 위치에서 수취하고 상기 전자부품을 상기 기판에 탑재하는 탑재헤드;

상기 탑재헤드에 유지된 전자부품을 상기 수취 위치의 하방에서 촬상하는 탑재헤드 촬상수단; 및

상기 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상인식으로 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판에 대하여 상기 탑재헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품을 위치결정하는 탑재 위치결정 수단을 포함하는 전자부품 탑재장치.
제 1항에 있어서, 상기 공급부 촬상수단은 상기 공급부상에서 상기 전자부품을 촬상하고,

상기 취출이송헤드는 상기 공급부 촬상수단에 의한 촬상이 방해되지 않는 위치로 이동가능한 전자부품 탑재장치.
제 2항에 있어서, 상기 공급부 촬상수단과 상기 탑재헤드 촬상수단은 각 촬상구가 서로 수직으로 겹치도록 배치된 전자부품 탑재장치.
공급부에서 공급부 촬상수단을 통해 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 단계;

상기 공급부에서 상기 전자부품의 상기 위치의 인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

상기 취출이송헤드를 이용하여 상기 전자부품을 상기 공급부로부터 공급위치에서 취출하여 상기 전자부품을 수취 위치로 이송하는 단계;

탑재헤드를 이용하여 상기 취출이송헤드로부터 상기 수취위치에서 상기 전자부품을 수취하는 단계;

상기 전자부품이 상기 탑재헤드에 의해 유지된채로 탑재헤드 촬상수단을 통해 상기 탑재헤드 아래에서 상기 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인 식하는 단계;

상기 탑재헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품의 상기 위치를 인식하여 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 기판 유지부에 의해 유지되는 기판에 대하여 상기 탑재헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

상기 전자부품을 상기 기판에 탑재하는 단계; 및

상기 탑재헤드 촬상수단을 통한 상기 전자부품의 촬상 이전에, 상기 수취 위치에서 상기 탑재헤드 촬상수단의 촬상이 방해되지 않는 수취 위치로 상기 취출이송헤드를 이동시키는 단계를 포함하는 전자부품 탑재방법.
제 4항에 있어서, 상기 공급부 촬상수단을 통한 상기 전자부품의 촬상 단계는 상기 공급부상에 배치된 공급부 촬상수단을 통해 상기 전자부품을 촬상하는 단계를 포함하고,

상기 공급부 촬상수단을 통한 상기 전자부품의 촬상 단계 이전에, 상기 공급 위치에서 상기 공급부 촬상수단을 통한 상기 촬상이 방해되지 않는 위치로 상기 취출이송헤드를 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
취출이송헤드;

탑재헤드;

공급 위치에서 상기 취출이송헤드에 전자부품을 공급하는 공급부;

상기 전자부품이 탑재되는 기판을 유지하는 기판 유지부;

상기 전자부품을 상기 공급부에서 촬상하는 공급부 촬상수단;

상기 공급부 촬상수단에 의한 촬상인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과에 기초하여 상기 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 제 1 위치결정 수단;

상기 취출이송헤드가 상기 전자부품을 상기 공급 위치에서 취출하도록 하고 상기 취출이송헤드가 상기 전자부품을 반전시켜 수취 위치로 전달하도록 하는 취출 이송 수단;

상기 탑재헤드가 상기 수취 위치에서 상기 취출이송헤드로부터 상대적인 위치에서 전자부품을 수취하고 상기 탑재헤드에 대하여 상기 공급 위치에서 취출된 후 상기 전자부품을 상기 기판에 탑재하는 위치를 결정하는 제 2 위치결정 수단;

상기 탑재헤드 아래에서 상기 탑재헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품을 촬상하는 탑재헤드 촬상수단; 및

상기 탑재헤드 촬상수단에 의한 촬상인식으로 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 상기 기판 유지부에 의해 유지되는 상기 기판에 대하여 상기 탑재헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품을 위치결정하는 제 3 위치결정 수단을 포함하는 전자부품 탑재장치.
제 6항에 있어서, 상기 탑재헤드를 이동시키는 탑재헤드 구동기구를 더 포함하고, 상기 제 2 위치결정 수단은,

(ⅰ) 상기 공급 위치에서 상기 전자부품의 취출동안 상기 취출이송헤드에 의 해 유지되면서 상기 전자부품을 촬상하고 상기 전자부품을 상기 수취 위치로 이송하는 취출이송헤드, 및

(ⅱ) 상기 취출이송헤드 촬상수단에 의한 촬상을 기초로 상기 취출이송수단과 상기 탑재헤드 구동기구중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 수취위치에서 상기 취출이송헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품에 대하여 상기 탑재헤드를 위치결정하는 위치결정 제어수단을 포함하는 전자부품 탑재장치.
제 6항에 있어서, 상기 제 2 위치결정 수단은 상기 공급위치에서 상기 전자부품의 취출동안 정상위치로 상기 취출이송헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품을 위치결정하고 상기 전자부품을 상기 수취위치로 이송하는 프리센터 수단을 포함하는 전자부품 탑재장치.
공급부에서 공급부 촬상수단을 통해 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 단계;

상기 공급부에서 상기 전자부품의 상기 위치 인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

상기 취출이송헤드를 이용하여 상기 전자부품을 상기 공급부로부터 공급위치에서 취출하여 상기 전자부품을 수취 위치로 이송하면서 상기 전자부품을 반전시키는 단계;

탑재헤드에 대하여 상기 공급부에서 취출된 후에 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

상기 탑재헤드를 이용하여 상기 수취 위치에서 상기 취출이송 헤드로부터 상기 탑재헤드에 대하여 위치결정된 후에 상기 전자부품을 수취하는 단계;

상기 전자부품이 상기 탑재헤드에 의해 유지된채로 탑재헤드 촬상수단을 통해 상기 탑재헤드 아래에서 상기 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 단계;

상기 탑재헤드에 의해 유지하면서 상기 전자부품의 상기 위치를 인식하여 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 기판 유지부에 의해 유지되는 기판에 대하여 상기 탑재헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

상기 전자부품이 상기 기판에 대하여 위치결정된 후에 상기 전자부품을 상기 기판에 탑재하는 단계를 포함하는 전자부품 탑재방법.
제 9항에 있어서, 상기 공급부로부터의 상기 전자부품의 취출동안 상기 취출이송헤드에 의해 유지되면서 취출이송헤드 촬상부를 통해 상기 전자부품을 촬상하고 상기 전자부품을 상기 수취 위치로 이송하는 단계; 및

상기 취출이송헤드 촬상부를 통한 촬상을 기초로, 상기 취출이송헤드의 이동을 제어하는 취출이송수단과 상기 탑재헤드의 이동을 제어하는 탑재헤드 구동기구중 적어도 하나를 제어함으로써 상기 수취 위치에서 상기 취출이송헤드에 의해 유지되는 상기 전자부품에 대하여 상기 탑재헤드를 위치결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제 9항에 있어서, 상기 탑재헤드에 대한 상기 전자부품의 위치결정 단계는 상기 공급부로부터의 상기 전자부품의 취출동안 상기 취출이송헤드에 의해 유지되면서 상기 전자부품을 위치결정하고 프리센터 수단을 이용하여 상기 수취위치인 정상 위치로 상기 전자부품을 이송하는 단계를 포함하는 방법.
취출이송헤드;

탑재헤드;

부품 공급 레벨의 높이로 설정된 공급 위치에서 상기 취출이송헤드에 전자부품을 공급하는 공급부;

상기 취출이송헤드를 상기 공급 위치에서 수직으로 이동시키는 취출승강수단;

상기 부품공급 레벨보다 높은 기판유지 레벨에서 상기 전자부품이 탑재되는 기판을 유지하는 기판 유지부;

상기 전자부품을 상기 공급부에서 촬상하는 공급부 촬상수단;

상기 공급부 촬상수단에 의한 촬상인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과에 기초하여 상기 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 취출 위치결정 수단;

상기 취출이송헤드가 상기 공급위치에서 상기 공급부로부터 상기 전자부품을 취출하도록 하고 상기 부품공급 레벨보다 높은 부품이동 레벨에 설정된 이송위치로 상기 전자부품을 이송시키면서 상기 전자부품을 반전시키는 이송반전수단;

상기 이송위치에서 상기 취출이송헤드를 수직으로 이동시키는 이송승강 수단; 및

상기 탑재헤드를 상기 기판 유지부에 대하여 이동시키며, 상기 이송위치에서 상기 취출이송헤드로부터 반전된 후에 상기 탑재헤드가 상기 전자부품을 수취하는 탑재헤드 이송기구를 포함하는 전자부품 탑재장치.
제 12항에 있어서, 상기 취출이송수단과 상기 이송승강수단을 구동시키는 공통 구동원을 더 포함하는 전자부품 탑재장치.
제 12항에 있어서, 상기 공급부 촬상수단은 상기 공급위치와 상기 이송위치를 수직으로 겹치는 위치에 설치된 촬상구를 포함하는 전자부품 탑재장치.
공급부에서 공급부 촬상수단을 통해 상기 전자부품을 촬상하여 상기 전자부품의 위치를 인식하는 단계;

상기 공급부에서 상기 전자부품의 상기 위치의 인식에 의해 얻은 상기 전자부품의 위치 인식결과를 기초로 취출이송헤드에 대하여 상기 전자부품을 위치결정하는 단계;

공급위치에서 상기 취출이송헤드를 수직으로 이동시켜 부품 공급 레벨에서 상기 공급부로부터 상기 전자부품을 취출하는 단계;

상기 취출이송헤드를 이용하여 상기 부품공급 레벨보다 높은 부품이송 레벨에서 이송 위치로 상기 공급부로부터 취출된 후에 상기 전자부품을 이송하면서 상기 전자부품을 반전시키는 단계;

상기 이송위치에서 상기 취출이송헤드를 수직으로 이동시킴으로써 상기 취출이송헤드에서 탑재헤드로 상기 전자부품을 이송하는 단계; 및

상기 탑재헤드를 이동시킴으로써 상기 부품공급 레벨보다 높은 기판 유지레벨에서 기판으로 상기 탑재헤드에 의해 유지하면서 상기 전자부품을 탑재하는 단계를 포함하는 전자부품 탑재방법.
제 15항에 있어서, 상기 공급부로부터 상기 전자부품의 취출동안 그리고 상기 이송위치로의 상기 전자부품의 이송동안 동일한 구동원에 의해 상기 취출이송헤드를 구동하는 단계를 더 포함하는 방법.