KR20170041859A - 전자부품의 실장 장치 - Google Patents

Abstract

실장 장치는 실장 툴(14)과, 연직 방향으로 이동 가능하며 실장 툴이 연결된 이동체(24) 등으로 구성되어 있는 지지 기구와, 지지 기구마다 실장 툴을 연직 방향으로 이동시킴으로써, 전자부품에 제1 하중을 부여하는 Z축 모터(18)를 구동원으로 하는 제1 가압 기구와, 지지 기구와 실장 툴 사이에 설치되어, 실장 툴을 지지 기구에 대하여 연직 방향으로 이동시켜, 전자부품에 제2 하중을 부여하는 VCM(30)을 구동원으로 하는 제2 가압 기구와, 실장 툴에 직접적 또는 간접적으로 접속된 로드 셀(38)과, 제1, 제2 가압 기구의 구동을 제어하는 제어부이며, 제1 가압 기구로 제1 하중을 부여할 때는, 미리, 제2 가압 기구를 구동하여, 로드 셀을 지지 기구에 맞닿게 하여 예압을 발생시키는 제어부를 구비한다. 이것에 의해, 보다 간이한 구성으로, 전자부품에 저하중도 고하중도 정밀도 좋게 부여할 수 있는 전자부품의 실장 장치를 제공한다.

Description

전자부품의 실장 장치{ELECTRONIC­COMPONENT­MOUNTING DEVICE}

본 발명은 반도체칩 등의 전자부품을 기판에 실장하는 전자부품의 실장 장치에 관한 것이다.

반도체칩 등의 전자부품을 기판에 실장하는 전자부품의 실장 장치가 종래부터 널리 알려져 있다. 이러한 실장 장치에서는, 접속 부재를 통하여 전자부품을 기판에 압착하고 있다. 이때 전자부품에 부여되는 하중은 접속 부재의 재질이나 반도체칩의 종류 등에 따라 결정된다. 예를 들면, 접속 부재가 페이스트 형상의 접착제인 경우, 부여되는 하중은 0.1N∼50N 정도의 비교적 낮은 압착 하중(저하중)이다. 접속 부재가 이방성 도전 시트나 땜납 범프 등인 경우, 10N∼500N 정도의 비교적 높은 압착 하중(고하중)이다. 또한 압착 하중은 실장 공정의 진행 정도에 따라서도 상이한 경우가 있어, 예를 들면, 전자부품을 기판에 압착할 때, 압착 초기의 단계에서는, 전자부품에 저하중을 부여하여 가실장하고, 그 후, 전자부품에 고하중을 부여하여 본 실장하는 경우도 있다. 이와 같이, 압착시에 필요하게 되는 하중 레인지는 대단히 넓다.

그래서, 압착 하중을 전환 가능한 본딩 장치가 종래부터 제안되었다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 고하중을 부가하기 위한 압착 블록을 누르는 제1 누름력 부여 수단과, 저하중을 부여하기 위한 제2 누름력 부여 수단을 구비하고, 고하중 부여 시에는 압착 툴을 압착 블록에 고정하고, 저하중 부여 시에는 압착 툴을 압착 블록에 고정하지 않는 장치가 개시되어 있다.

또한 특허문헌 2에는, 저하중을 부여하는 제1 가압 수단과, 고하중을 부여하는 제2 가압 수단을 설치하고, 제1 가압 수단은, 본딩 헤드와 함께 이동하도록 구성하고, 제2 가압 수단은 본딩 헤드와는 분리하고, 본딩 스테이지의 상방에 위치시킨 장치가 개시되어 있다. 또한 특허문헌 2의 장치에는, 또한, 저하중 제어 시에는, 제1 가압 수단으로부터 부여되는 가압력을 본딩 툴에 전달하고, 고하중 제어 시에는 제1 가압 수단으로부터 부여되는 가압력을 본딩 툴에 전달하지 않는 가압원 전환 수단도 설치하고 있다.

일본 특허 제4367740호 공보 일본 특개 2009-27105호 공보

(발명의 개요)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

이러한 종래의 기술에 의하면, 단일의 실장 헤드로, 저하중 및 고하중을 부여하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 특허문헌 1의 기술에서는, 압착 툴을 압착 블록에 고정/고정 해제하기 위하여 복잡한 기구가 필요하며, 장치 전체의 복잡화, 비용 증가와 같은 문제를 초래하고 있었다. 또한 특허문헌 2의 기술에서는, 고하중을 부여하는 제2 가압 수단을 본딩 헤드와 분리하여 설치하고 있기 때문에, 고하중을 부여 할 수 있는 위치가 한정된다고 하는 문제가 있었다. 또한 특허문헌 2에서도, 가압력의 전달 경로를 전환하기 위한 기구가 필요하며, 역시, 장치 전체의 복잡화, 비용 증가와 같은 문제를 초래하고 있었다.

그래서, 본 발명에서는, 보다 간이한 구성으로, 전자부품에 저하중도 고하중도 정밀도 좋게 부여할 수 있는 전자부품의 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전자부품의 실장 장치는 전자부품을 기판 위에 실장하는 전자부품의 실장 장치로서, 그 선단에 전자부품을 유지하는 실장 툴과, 연직 방향으로 이동 가능하며, 실장 툴이 연결된 지지 기구와, 지지 기구마다 실장 툴을 연직 방향으로 이동시킴으로써 전자부품에 제1 하중을 부여하는 제1 가압 기구와, 지지 기구와 실장 툴 간에 설치되어, 실장 툴을 지지 기구에 대하여 연직 방향으로 이동시켜, 전자부품에 제2 하중을 부여하는 제2 가압 기구와, 실장 툴에 직접적 또는 간접적으로 접속된 하중 검출기와, 제1, 제2 가압 기구의 구동을 제어하는 제어부로서, 제1 가압 기구로 제1 하중을 부여할 때는, 미리, 제2 가압 기구를 구동하여, 하중 검출기를 지지 기구에 맞닿게 하여 예압을 발생시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

적합한 양태에서는, 하중 검출기는 지지 기구와 제2 가압 기구 사이에 배치된다. 다른 적합한 양태에서는, 또한, 실장 툴의 지지 기구에 대한 연직 방향으로의 이동을 가이드하는 가이드 기구를 구비하고, 가이드 기구는 실장 툴과 지지 기구를 연결하고, 수평 방향으로의 변위가 규제됨과 아울러 연직 방향으로의 변위가 허용된 탄성체로 형성되어 있다. 이 경우, 탄성체는 판 스프링인 것이 바람직하다.

다른 적합한 양태에서는, 제어부는 제1 가압 기구에 의한 가압 시에는, 하중 검출기에서의 검출 하중에 따라 제1 가압 기구를 피드백 제어하고, 제2 가압 기구에 의한 가압 시에는, 제2 가압 기구를 피드포워드 제어한다.

본 발명에 의하면, 간이한 구성으로, 전자 부품에 저하중도 고하중도 정밀도 좋게 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태인 전자부품의 실장 장치의 사시도이다.
도 2는 전자부품의 실장 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 실장 헤드의 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 단면도이다.
도 5는 실장 헤드의 개략 구성도이다.
도 6은 판 스프링에 의한 가이드 기구 채용시에, 실장 툴을 1N의 추력 토크로 왕복 승강시켰을 때의 위치 및 오차의 그래프이다.
도 7은 판 스프링에 의한 가이드 기구 채용시에, 실장 툴을 0.3N의 추력 토크로 왕복 승강시켰을 때의 위치 및 오차의 그래프이다.
도 8은 가이드 레일 채용시에, 실장 툴을 1N의 추력 토크로 왕복 승강시켰을 때의 위치 및 오차의 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태인 전자부품의 실장 장치(10)의 사시도이다. 또한 도 2는 실장 장치(10)의 개략 구성도이며, 도 3은 실장 헤드(12)의 정면도, 도 4는 도 3의 A-A 단면도, 도 5는 실장 헤드(12)의 개략 구성도이다.

실장 장치(10)는 전자부품인 반도체칩을 페이스 다운의 상태에서 기판(100) 위에 실장하는 장치이며, 예를 들면, 플립 칩 실장 장치(10)이다. 실장 장치(10)는 실장 툴(14)을 구비한 실장 헤드(12)나, 반도체칩을 실장 툴(14)에 공급하는 칩 공급 수단(도시 생략), 기판(100)이 재치되어 있는 기판 스테이지(50), 기판 스테이지(50)를 XY 방향(수평 방향)으로 이동시키는 XY 스테이지(52) 등을 구비하고 있다.

반도체칩은 칩 공급 수단에 의해 실장 툴(14)에 공급된다. 칩 공급 수단의 구성으로서는 여러 가지 생각할 수 있지만, 예를 들면, 웨이퍼 스테이지에 재치된 웨이퍼로부터 반도체칩을 중계 암으로 픽업하여, 중계 스테이지로 이송하는 것과 같은 구성을 생각할 수 있다. 이 경우, XY 스테이지(52)는 중계 스테이지를 실장 툴(14)의 바로 아래로 이송하고, 실장 툴(14)은 바로 아래에 위치하는 중계 스테이지로부터 반도체칩을 픽업한다.

실장 툴(14)에서 반도체칩이 픽업되면, 계속해서, XY 스테이지(52)에 의해, 기판(100)이 실장 툴(14)의 바로 아래로 이송된다. 이 상태가 되면, 실장 툴(14)은 기판(100)을 향하여 하강하고, 선단에 흡인 유지한 반도체칩을 기판(100)에 압착하여, 실장한다.

실장 헤드(12)는 실장 장치(10)의 베이스(11)로부터 다리가 세워진 프레임(54)에 고착되어 있고, 그 수평 위치는 고정으로 되어 있다. 실장 헤드(12)와의 대향 위치에는, 기판(100)을 유지하는 기판 스테이지(50)가 설치되어 있다. 이 기판 스테이지(50)에는, 기판(100)을 가열하는 가열 장치 등이 구비되어 있다. 기판 스테이지(50)는 XY 스테이지(52) 위에 설치되어 있고, 제어부(60)로부터 지시에 따라 적당하게 수평 방향으로 이동한다.

실장 헤드(12)에는, 반도체칩을 흡착하여 지지하는 실장 툴(14) 이외에, 당해 실장 툴(14)을 연직 방향으로 이동시켜 반도체칩에 하중을 부여하는 제1, 제2 가압 기구나, 실장 툴(14)을 승강하도록 지지하는 지지 기구, 프레임(54)에 고착된 베이스 부재(16) 등을 구비하고 있다.

베이스 부재(16)는 프레임(54)에 고착되어, 그 수평·수직 위치가 고정된 부재이다. 이 베이스 부재(16)에는, 제1 가압 기구를 구성하는 Z축 모터(18)나, 지지 기구의 승강을 가이드하는 Z축 가이드 레일(17) 등이 부착되어 있다.

지지 기구는 실장 툴(14)이나 제2 가압 기구를 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 지지하는 것이다. 지지 기구는 Z축 가이드 레일(17)에 조립된 이동체(24)나, 모터 홀더(26), 이동 블록(28) 등을 구비하고 있다. 이 이동체(24)나 모터 홀더(26), 이동 블록(28)은 서로 연결되어 있고, 함께 연직 방향으로 슬라이드 이동한다. 모터 홀더(26)는 제2 가압 기구를 구성하는 보이스 코일 모터(이하 「VCM」이라고 함)(30)를 유지하는 부재이다. 이 모터 홀더(26)의 상측에는, 제1 가압 기구를 구성하는 리드 스크루(22)가 나사결합 되는 이동 블록(28)이 설치되어 있다. 리드 스크루(22)의 회전에 따라, 이 이동 블록(28)이 승강하고, 나아가서는, 이동 블록(28)에 연결된 모터 홀더(26)와, 이동체(24), VCM(30), 실장 툴(14)이 승강한다.

제1 가압 기구는 지지 기구마다 실장 툴(14)을 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구이며, 반도체칩에 비교적 큰 제1 하중을 부여하는 기구이다. 제1 가압 기구에 의해, 실장 툴(14)이 기판(100)을 향하여 하강하여, 당해 실장 툴(14)의 선단에 흡인 유지된 반도체칩이 기판(100) 위에 눌려진다. 이 때, 반도체칩에 부여되는 하중은 비교적 큰 값, 예를 들면, 10∼500N이다.

제1 가압 기구는 베이스 부재(16)에 연결된 Z축 모터(18)와, 당해 Z축 모터(18)의 출력축에 커플링(20)을 통하여 연결된 리드 스크루(22)를 구비하고 있다. Z축 모터(18)의 구동에 따라, 리드 스크루(22)가 회전함으로써, 이동 블록(28), 나아가서는, 제2 가압 기구나 실장 툴(14)이 승강한다. 제어부(60)는 후술하는 로드 셀(38)에서 검출된 검출 압력에 기초하여, Z축 모터(18)의 구동을 피드백 제어한다. 또한, 여기에서 설명한 제1 가압 기구의 구성은 일례이며, 제1 가압 기구는 실장 툴(14)이나 제2 가압 기구, 지지 기구를 함께 연직 방향으로 이동시킬 수 있는 것이면, 그 구성은 한정되지 않는다. 예를 들면, 가압 기구의 구동원으로서 모터가 아니라, 에어 실린더나 유압 실린더 등을 채용할 수도 있다.

제2 가압 기구는 지지 기구와 실장 툴(14) 사이에 개재되어, 실장 툴(14)을 지지 기구에 대하여 이동시키는 이동 기구이다. 제2 가압 기구는 제1 가압 기구에 비해, 비교적 작은 제2 하중을 반도체칩에 부여한다. 제2 가압 기구에 의해 실장 툴(14)이 기판(100)을 향하여 하강하여, 당해 실장 툴(14)의 선단에 흡인 유지된 반도체칩이 기판(100) 위에 눌려진다. 이 때, 반도체칩에 부여되는 하중은 비교적 작은 값, 예를 들면, 0.1∼50N이다.

제2 가압 기구는 VCM(30)을 구동원으로 한다. VCM(30)은 그 내주면에 영구자석이 배치된 대략 원통형의 고정자(32)와, 당해 고정자(32)의 내측에 당해 고정자(32)와 동심으로 배치된 가동자(34)를 포함하여 구성되어 있다. 고정자(32)는 모터 홀더(26)에 유지되어 있다. 가동자(34)는 그 주위에 코일이 권회된 대략 원통형 부재이며, 코일에의 통전에 의해 고정자(32)에 대하여 축 방향으로 진퇴한다. 제어부(60)는 원하는 추력(압착 하중)이 얻어지도록, 이 코일의 전류 또는 전압을 피드포워드 제어하고 있다. 또한, 여기에서 설명한 제2 가압 기구의 구성은 일례이며, 제2 가압 기구는, 실장 툴(14)을 지지 기구에 대하여 연직 방향으로 이동시킬 수 있는 것이라면, 그 구성은 한정되지 않는다. 단, 제2 가압 기구는 피드포워드 제어로 정밀도 좋게 제어할 수 있는 기구가 바람직하다.

VCM(30)의 가동자(34)에는 슬라이드 축(36)이 연결되어 있다. 이 슬라이드 축(36)은 가동자(34)와 실장 툴(14) 사이에 개재하는 부재이며, 가동자(34)와 함께 연직 방향으로 이동한다. 지지 기구에는 이 슬라이드 축(36)의 주위를 덮는 보호 부재(44)가 고착되어 있다. 보호 부재(44)에는 슬라이드 축(36)보다 약간 큰 직경의 관통구멍이 형성되어 있고, 슬라이드 축(36)은 이 관통구멍 내를 진퇴한다. 슬라이드 축(36)의 선단에는 반도체칩을 흡인 유지하는 실장 툴(14)이 부착되어 있다. 이 실장 툴(14)의 구성은 공지의 구성을 사용할 수 있기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.

도 4나 도 5로부터 명확한 바와 같이, 슬라이드 축(36)의 일부는 보호 부재(44)에 의해 덮여 있지만, 그 나머지 부분은 외부에 노출된 상태로 되어 있다. 이 슬라이드 축(36) 중 외부에 노출된 부분에는 판 스프링(40)이 부착되어 있다. 이 판 스프링(40)은 슬라이드 축(36)의 연직 방향으로의 이동을 가이드하는 가이드 기구로서 기능한다. 즉, 판 스프링(40)은 대략 수평으로 설치된 강판으로 이루어지고, 그 일단은, 슬라이드 축(36)의 둘레면에, 타단은 지지 기구의 이동체(24)에 연결되어 있다. 판 스프링(40)은 연직 방향으로 휨으로써 연직 방향으로 변위한다. 이 판 스프링(40)의 일단을 슬라이드 축(36)에 연결함으로써 제2 가압 기구에 의한, 슬라이드 축(36), 나아가서는, 실장 툴(14)의 수평 방향으로의 이동이 규제되고, 연직 방향으로의 이동만이 허용된다. 또한, 본 실시형태에서는, 판 스프링(40)을 사용했지만, 수평 방향으로의 이동이 실질적으로 규제됨과 아울러 연직 방향으로의 이동이 허용된 탄성체이면, 판 스프링(40)에 한하지 않고, 다른 탄성체, 예를 들면, 코일스프링 등을 사용할 수도 있다. 이와 같이, 실장 툴(14)을, 이동 방향을 탄성체로 가이드 함으로써, 실장 툴(14)의 위치 제어 정밀도를 보다 향상시킬 수 있는데, 이것에 대해서는, 후에 상세히 설명한다.

VCM(30)의 가동자(34)와 모터 홀더(26) 사이에는, 로드 셀(38)이 설치되어 있다. 로드 셀(38)은 실장 툴(14)을 통하여 반도체칩에 부여되는 하중을 검출하기 위한 압력 검출기이다. VCM(30)의 가동 범위는, 적어도, 로드 셀(38)과 모터 홀더(26) 사이에 간극이 생기는 제1 상태(도 5(a)의 상태)와, 이 로드 셀(38)이 모터 홀더(26)(지지 기구)에 접촉하는 제2 상태(도 5(b)의 상태)를 취할 수 있도록 설정되어 있다. 후에 상세히 설명하는 바와 같이, 제1 가압 기구를 사용하여, 비교적 높은 하중을 부여할 때는, 제2 상태로 하여, 로드 셀(38)에 예압을 발생시킨다. 또한 제2 가압 기구를 사용하여, 비교적 낮은 하중을 부여할 때는, 제1 상태로 하여, 로드 셀(38)을 무부하 상태로 한다. 또한, 본 실시형태에서는, 로드 셀(38)을 다른 부재(슬라이드 축(36))를 통하여 실장 툴(14)에 접속하고 있지만, 로드 셀(38)은 실장 툴(14)에 직접 접속되어도 된다.

지지 기구에는 또한 리니어 스케일(42)도 고착되어 있다. 이 리니어 스케일(42)은 슬라이드 축(36), 나아가서는, 실장 툴(14)의 지지 기구에 대한 변위량을 측정한다. 그리고, 이 변위량에 기초하여 실장 툴(14)의 Z축 방향 위치를 검출한다.

제어부(60)는 각종 연산 처리를 행하는 CPU(62)나, 각종 데이터나 프로그램을 기억하는 메모리(64), 및 데이터의 입출력을 관리하는 데이터 인터페이스(66) 등을 구비하고 있다. 메모리(64)는 실장 제어를 행하기 위한 프로그램이나, 각종 데이터가 기록된다. 또한 CPU(62)는 로드 셀(38)이나 리니어 스케일(42) 등의 센서에서 검출된 값에 기초하여 각종 연산을 실행함과 아울러, 메모리(64)에 기억된 프로그램에 따라, 가압 기구나 XY 스테이지(52), 기판 스테이지(50)에 탑재된 히터 등을 구동하기 위한 제어 신호를 데이터 인터페이스(66)를 통하여 출력한다.

이상의 구성의 실장 툴(14)로 반도체칩을 기판(100)에 실장하는 경우의 흐름에 대하여 설명한다. 반도체칩을 기판(100)에 실장할 때는, 당연하지만, 실장 툴(14)의 선단에 반도체칩을 흡인 유지하고, 그 상태에서, 반도체칩을 기판(100) 위에 누른다. 이 때, 반도체칩에 부여하는 하중은 반도체칩의 종류나, 실장 공정의 진행 정도 등에 따라 다르다. 예를 들면, 반도체칩은 접속 부재를 통하여 기판(100)에 압착되지만, 그 접속 부재가 페이스트 형상의 접착제인 경우, 압착 하중은 0.1N∼50N의 비교적 낮은 값으로 충분하다. 한편, 접속 부재가 이방성 도전 시트나 땜납 범프 등인 경우, 10N∼500N이라고 하는, 비교적 높은 압착 하중이 필요하게 된다. 또한 반도체칩이나 기판(100)의 종류에 따라서는, 실장의 과정에서, 하중을 변화시키는 경우도 있다. 예를 들면, 최초에, 반도체칩을, 비교적 작은 하중으로 기판(100)에 눌러 가실장한 후에, 비교적 큰 하중을 부여하는 본실장을 행하는 경우도 있다.

이와 같이, 반도체칩을 실장할 때에 반도체칩에 부여되는 하중의 레인지는 대단히 넓다(예를 들면, 0.1N∼500N). 이 넓은 하중 레인지를 단일의 가압 기구로 커버하려고 한 경우, 출력 토크의 레인지가 넓어, 고정밀도로 제어 가능한 구동원이 필요하다. 그러나, 이러한 구동원은, 통상, 대단히 고액이며, 또한 사이즈도 큰 것이 많아, 채용하기는 어렵다. 그 때문에 종래에는 고하중 부여시와 저하중 부여시에, 부품을 교환하여, 폭넓은 하중 레인지에 대응하는 경우가 많았지만, 이것은 번거로운 일이었다. 그래서, 본 실시형태에서는, 넓은 하중 레인지를 커버하기 위해, 고하중을 부여하기 위한 제1 가압 기구와, 저하중을 부여하기 위한 제2 가압 기구를 설치하고 있다.

보다 구체적으로 설명하면 저하중으로 반도체칩을 실장하고 싶은 경우에는, VCM(30)을 구동원으로 하는 제2 가압 기구로 하중을 발생시킨다. 즉, 제2 가압 기구의 VCM(30)을 구동하여, 실장 툴(14)을 기판(100)을 향하여 하강시킨다. 이 때, 로드 셀(38)은 모터 홀더(26)로부터 이간되어 무부하 상태가 되어, 하중을 검지할 수는 없다. 그러나, 제2 가압 기구는, 앞에 기술한 바와 같이, 원하는 추력(하중)을 얻을 수 있도록, VCM(30)의 전류 또는 전압을 피드포워드 제어하고 있다. 따라서, 로드 셀(38)이 무부하 상태로 되어도 문제없다.

실장 툴(14)을 하강시킬 때, 제어부(60)는 리니어 스케일(42)에서 검출된 변위량에 기초하여 실장 툴(14)의 Z축 방향 위치를 모니터링 하고, 이 모니터링 결과에 기초하여 실장 툴(14)에 유지된 반도체칩이 기판(100)에 접촉한 타이밍을 검지한다. 반도체칩이 기판(100)에 접촉하면, 제어부(60)는 규정의 하중이 반도체칩에 부여되기 위해, VCM(30)의 전류 또는 전압을 구동 제어한다. 그리고, 소정의 누름 시간이 경과한 후에, 실장 툴(14)의 흡인력을 해제함과 아울러, VCM(30)을 역방향으로 구동하여, 실장 툴(14)을 기판(100)으로부터 이간한 대기 위치로 이동시킨다. 또한, 최종적인 하중 발생을 제2 가압 기구로 발생시키는 것이라면, 하중 발생 전(즉, 반도체칩이 기판(100)에 맞닿기 전)에, 제1 가압 기구를 구동하여 실장 툴(14)을 기판(100)에 근접시킬 수도 있다.

한편, 고하중으로 반도체칩을 실장하고 싶은 경우에는, Z축 모터(18)를 구동원으로 하는 제1 가압 기구로 하중을 발생시킨다. 여기에서, 제1 가압 기구의 Z축 모터(18)는 로드 셀(38)에서의 검출 압력값에 기초하여 피드백 제어된다. 따라서, 고하중으로 반도체칩을 실장할 때는, 미리, VCM(30)을 구동하여, 로드 셀(38)을 지지 기구(모터 홀더(26))에 접촉시켜, 로드 셀(38)에 예압을 부여해 둔다. 즉, 제어부(60)는 VCM(30)을 Z축 방향 상측으로 구동하고, 로드 셀(38)로부터 보내지는 검출 압력값이 규정의 예압값에 도달하면, 그 위치에서 VCM(30)을 정지시킨다.

로드 셀(38)에 예압이 발생하면, 계속해서, 제어부(60)는 Z축 모터(18)를 구동하여, 지지 기구마다 실장 툴(14)을 하강시킨다. 실장 툴(14)에 유지되어 있는 반도체칩이 기판(100)에 맞닿으면, 로드 셀(38)로부터 보내지는 검출 압력값이 변화된다. 제어부(60)는 이 변화를 검출하면, 그 후는, 로드 셀(38)의 출력값에 기초하여 지정 하중이 얻어지도록, Z축 모터(18)의 출력 토크를 피드백 제어한다. 그리고, 원하는 누름 시간이 경과한 후에, 실장 툴(14)의 흡인력을 해제함과 아울러, Z축 모터(18)를 역방향으로 구동하여, 실장 툴(14)을 기판(100)으로부터 이간한 대기 위치로 이동시킨다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 부품의 교환 등을 하지 않아도, 넓은 레인지의 하중에 대응하는 것이 가능하게 된다. 결과적으로, 실장 장치(10)의 범용성을 높일 수 있다. 또한 지금까지의 설명에서 명확한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 하중을 부여할 때에 구동하는 구동원(Z축 모터(18) 또는 VCM(30))을 전환함과 아울러, VCM(30)을 구동하여 로드 셀(38)을 지지 기구에 맞닿음/맞닿음 해제하는 것만으로, 저하중과 고하중을 전환할 수 있다. 바꾸어 말하면, 저하중과 고하중을 전환함에 있어서, 복잡한 기구를 설치할 필요가 없어, 장치 전체의 소형화, 비용 저감이 가능하게 된다.

또한 본 실시형태에서는, 제2 가압 기구로 실장 툴(14)을 이동시킬 때, 실장 툴(14)의 이동 방향을 판 스프링(40)으로 가이드하고 있다. 이것에 의해, 이동에 수반되는 마찰을 저감할 수 있어, 실장 툴(14)의 위치 제어 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

즉, 일반적으로, 직선 이동시킬 때는, 회전자(전동체)를 내장한 슬라이드 가이드 등으로 가이드하는 경우가 많다. 그러나, 이러한 전동체를 이용한 가이드 기구는 기구의 덜걱거림이나, 윤활유의 유체 저항 등에 기인하여, 순간적으로 슬라이딩 저항이 증가하는 경우가 있다. 슬라이딩 저항의 순간적인 증가는 순간적인 위치 어긋남을 초래한다. 이러한 슬라이딩 저항의 순간적인 증가는, 특히, 추진 토크가 작은 경우에 발생하기 쉽다.

그래서, 본 실시형태에서는, 출력 토크가 작은 VCM(30)으로 실장 툴(14)을 이동시킬 때의 가이드 기구로서 판 스프링(40)을 이용하고 있다. 즉, 판 스프링(40)으로 슬라이드 축(36)과 지지 기구를 연결함으로써, 슬라이드 축(36)의 지지 기구에 대한 이동 방향이 판 스프링(40)의 변위 방향 즉 연직 방향에 한정된다. 이 결과, 슬라이드 축(36), 나아가서는, 실장 툴(14)의 이동 방향이 연직 방향으로 가이드 되게 된다. 또한 판 스프링(40)의 경우, 전동체를 이용한 가이드 기구와 같이, 덜걱거림이나 윤활유의 유체 저항 등은 없기 때문에, 이것들에 기인하는 슬라이딩 저항의 순간적인 증가는 발생하지 않는다. 결과적으로, 판 스프링(40)에 의한 가이드 기구를 채용함으로써 실장 툴(14)을 VCM(30)으로, 순간적인 위치 어긋남을 발생시키지 않고, 원활하게 이동시킬 수 있다.

도 6∼도 8은 VCM(30)으로 실장 툴(14)을 왕복 승강시켰을 때의 실장 툴(14)의 실척 위치(그래프 상단)와 위치 오차량(그래프 하단)을 나타내는 그래프이며, 도 6, 도 7은 가이드 기구로서 판 스프링(40)을, 도 8은 가이드 기구로서 가이드 레일을 채용했을 때의 실험결과를 나타내고 있다. 또한 도 6, 도 8에서 추력 토크는 1N이며, 도 7에서는 추력 토크는 0.3N이다.

도 8로부터 명확한 바와 같이, 가이드 레일을 채용한 경우에는, 순간적으로, 위치가 크게 어긋나는 경우가 많다. 한편, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 판 스프링(40)을 채용한 경우에는, 순간적으로 크게 위치 어긋나는 경우가 없어, 안정하게 왕복 승강하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 추력 토크가 작은(0.3N) 경우에도 동일하다.

즉, 본 실시형태와 같이, 제2 가압 기구에서의 이동의 가이드 기구로서 판 스프링(40)과 같은 탄성 부재를 채용함으로써 실장 툴(14)의 위치 어긋남을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 지금까지 설명한 구성은 일례이며, 본원 청구항 1에 기재된 구성을 구비하는 것이라면, 그 밖의 구성은 적당히 변경하는 것도 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태에서는, 제2 가압 기구에 의한 이동의 가이드 부재로서 판 스프링(40)을 채용하고 있지만, 전술한 바와 같은 순간적인 위치 어긋남을 방지할 수 있는 것이라면, 다른 가이드 부재를 채용할 수도 있다. 또한 본 실시형태에서는, 실장 헤드(12)는 수평 방향으로 이동하지 않는 구성으로 하고 있지만, 당연히, 실장 헤드(12)를 수평 이동하는 구성으로 할 수도 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 또는 본질로부터 일탈하지 않는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.

10 실장 장치 11 베이스
12 실장 헤드 14 실장 툴
16 베이스 부재 17 축 가이드 레일
18 축 모터 20 커플링
22 리드 스크루 24 이동체
26 모터 홀더 28 이동 블록
32 고정자 34 가동자
36 슬라이드 축 38 로드 셀
40 판 스프링 42 리니어 스케일
44 보호 부재 50 기판 스테이지
52 XY 스테이지 54 프레임
100 기판

Claims (5)

1. 전자부품을 기판 위에 실장하는 전자부품의 실장 장치로서,
   그 선단에 전자부품을 유지하는 실장 툴;
   연직 방향으로 이동 가능하며, 상기 실장 툴이 연결된 지지 기구;
   상기 지지 기구마다 상기 실장 툴을 연직 방향으로 이동시킴으로써, 상기 전자부품에 제1 하중을 부여하는 제1 가압 기구;
   상기 지지 기구와 상기 실장 툴 사이에 설치되고, 상기 실장 툴을 상기 지지 기구에 대하여 연직 방향으로 이동시켜, 상기 전자부품에 제2 하중을 부여하는 제2 가압 기구;
   상기 실장 툴에 직접적 또는 간접적으로 접속된 하중 검출기; 및
   상기 제1, 제2 가압 기구의 구동을 제어하는 제어부이며, 상기 제1 가압 기구로 상기 제1 하중을 부여할 때는, 미리, 상기 제2 가압 기구를 구동하여, 상기 하중 검출기를 상기 지지 기구에 맞닿게 하여 예압을 발생시키는 제어부;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 하중 검출기는 상기 지지 기구와 상기 제2 가압 기구 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장 장치.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 실장 툴의 상기 지지 기구에 대한 연직 방향으로의 이동을 가이드하는 가이드 기구를 더 구비하고,
   상기 가이드 기구는 상기 실장 툴과 상기 지지 기구를 연결하고, 수평 방향으로의 변위가 규제됨과 아울러 연직 방향으로의 변위가 허용된 탄성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 탄성체는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1 가압 기구에 의한 가압 시에는, 상기 하중 검출기에서의 검출 하중에 따라 상기 제1 가압 기구를 피드백 제어하고, 상기 제2 가압 기구에 의한 가압 시에는, 상기 제2 가압 기구를 피드포워드 제어하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장 장치.
   

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