WO2007108352A1 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装装置および電子部品実装方法 Download PDF

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WO2007108352A1
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component mounting
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Takashi Uchino
Tadashi Shinozaki
Norifumi Eguchi
Naoki Yamauchi
Masao Hidaka
Toru Nakazono
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method for mounting an electronic component such as a semiconductor wafer on a substrate.
  • a mounting apparatus having a configuration in which a plurality of board holding portions are provided is known (see, for example, Patent Document 1).
  • two rows of substrate holding portions are provided as mounting stages in which a component mounting operation is performed by a mounting head, and the substrate is sequentially mounted on two substrates held by these substrate holding portions. I do work. This makes it possible to load and unload the other board in parallel with the mounting work while performing the mounting work for one board! There is an advantage that time can be eliminated and the mounting work can be made more efficient.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-129754
  • the types of electronic components mounted on one board are not necessarily single, and there are cases where it is required to mount a plurality of types of electronic components in one component mounting operation process.
  • a plurality of types of electronic components are housed in the component supply unit, and a nozzle structure for replacing the nozzle mounted on the mounting head with one corresponding to the electronic component to be mounted is provided. It is required to prepare.
  • the nozzle replacement replaces the nozzle of the mounting head each time the mounting target electronic component is switched. The action needs to be performed.
  • the mounting head In this nozzle replacement operation, the mounting head is moved to a nozzle storage portion that stores a plurality of types of nozzles in advance, and the mounting head performs an operation for attaching and detaching the nozzle there. Will be interrupted.
  • the parts supply unit also requires a work operation to switch the type of parts to be supplied.
  • each mounting operation for an individual board should be performed.
  • an object of the present invention is to provide an electronic component mounting apparatus and an electronic component mounting method capable of improving the productivity by reducing the frequency of work required in association with component type switching. To do.
  • the electronic component mounting apparatus takes out the electronic component from a component supply unit that supplies a plurality of types of electronic components by a nozzle that is detachably mounted on a single mounting head, and transfers and mounts the electronic component on a plurality of substrates.
  • An electronic component mounting apparatus wherein the plurality of substrates are individually positioned and held, and the plurality of substrates are sequentially carried into the substrate holding unit, and the substrate after mounting is mounted from the substrate holding unit.
  • a head moving mechanism that moves the component between the component supply unit and the substrate holding unit, and the nozzles corresponding to each of the plurality of types of electronic components are interchangeably mounted on the mounting head. Based on the determination result of the nozzle replacement mechanism and the mountability determination means, the substrate holding part, the substrate transport mechanism, the head moving mechanism, and the nozzle structure are controlled to control the electronic components to be mounted.
  • the plurality of types of electronic components are sequentially mounted by the mounting head on each of the plurality of substrates held by the substrate holding unit and capable of performing the component mounting operation while replacing the nozzles corresponding to the types.
  • Mounting control means for performing a component mounting operation to be performed wherein the mounting control means precedes the front of the plurality of boards.
  • the subsequent board carried into the board holding section following the preceding board among the plurality of boards If the board becomes ready for component mounting operation before the preceding board mounting process is completed, the electronic component that is the target of the component mounting operation on the preceding board is selected at this timing.
  • the subsequent substrate is targeted as a mounting start component on the subsequent substrate.
  • the electronic component is taken out from a component supply unit that supplies a plurality of types of electronic components by a nozzle that is detachably mounted on a single mounting head, and is held by a substrate holding unit.
  • An electronic component mounting method that transfers and mounts on a plurality of substrates, and the component mounting operation can be performed while being held by the substrate holder while exchanging the nozzle corresponding to the type of electronic component to be mounted.
  • a component mounting operation is performed in which the plurality of types of electronic components are sequentially mounted on each of the plurality of substrates formed by the mounting head, and the preceding substrate carried into the substrate holding unit in advance among the plurality of substrates.
  • the succeeding board carried into the board holding section subsequent to the preceding board is the preceding board. If the component mounting operation becomes executable before the mounting process is completed, the electronic component that is the target of the component mounting operation on the preceding board is added to the succeeding board at this timing.
  • the component mounting operation on the previous board will be subject to this timing.
  • productivity required can be improved by reducing the frequency of work required for component type switching such as nozzle replacement.
  • FIG. 1 is a plan view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partial plan view of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control system of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a time chart showing the execution order of component mounting operations in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side sectional view of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a partial plan view of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention
  • FIGS. 5, 6, 7, and 8 are the electronic component mounting according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of the apparatus
  • FIG. 9 is a time chart showing the execution order of the component mounting operation in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention
  • FIGS. 10, 11 and 12 are diagrams of the embodiment of the present invention. It is process explanatory drawing of the electronic component mounting method.
  • FIG. 2 shows the A—A arrow view in Figure 1.
  • a component supply unit 2 is disposed on a base 1.
  • the component supply unit 2 includes a wafer holding table 3, and the wafer holding table 3 detachably holds a wafer and a ring 5 that are component holding jigs.
  • a semiconductor chip 6 (hereinafter simply referred to as “chip 6”), which is an electronic component, is attached to a sheet (not shown) spread on the wafer ring 5 in a state of being separated into individual pieces.
  • the component supply unit 2 supplies a plurality of chips 6 that are arranged and held in a plane on the component holding jig.
  • an ejector 8 is disposed below the wafer ring 5 held by the wafer holding table 3 so as to be horizontally movable by the ejector XY table 7.
  • the ejector 8 is provided with a pin lifting mechanism that lifts and lowers an ejector pin (not shown) for pushing up the chip.
  • the ejector pin causes the wafer ring 5 to be picked up. Downward force By pushing up the chip 6, the chip 6 is peeled from the sheet stretched on the wafer ring 5.
  • the ejector 8 has a sheet peeling mechanism for peeling the chip 6 from the sheet spread on the wafer ring 5.
  • the sheet peeling mechanism is not limited to the ejector 8 shown here, and any mechanism capable of peeling the chip from the sheet is sufficient.
  • a mechanism may be used in which the sheet from which the chips have been peeled is sucked from below and the chips are peeled from the sheet by suction force.
  • a board holding unit 10 is arranged at a position away from the component supply unit 2 on the upper surface of the base 1 in the Y direction.
  • the upstream and downstream sides of the substrate holder 10 are respectively
  • the substrate carry-in conveyor 12, the substrate sorting unit 13A, the substrate holding unit 10, the substrate delivery unit 13B, and the substrate carry-out conveyor 14 are arranged in series in the X direction.
  • the substrate carry-in conveyor 12 is disposed across the sub-base la connected to the base 1, and an adhesive application device 9 is provided on the sub-base la.
  • the adhesive application device 9 applies an adhesive for chip bonding to the substrate 11 carried into the substrate carry-in conveyor 12 from the upstream side by the application head 9a.
  • the substrate 11 is a multi-sided substrate in which a plurality of unit substrates 11a are formed in one piece (see FIG. 10), and each unit substrate 11a includes three different types of chips 6 (chip 6A, chip 6B, chip 6C). ) Is implemented.
  • the substrate 11 after application of the adhesive is transferred to the substrate distributing unit 13A, and the substrate distributing unit 13A selectively uses the transferred substrate 11 for two substrate holding mechanisms of the substrate holding unit 10 described below.
  • the substrate holding unit 10 has a multi-lane shape including a first substrate holding mechanism 10A and a second substrate holding mechanism 10B, and individually positions the two substrates distributed by the substrate distributing unit 13A.
  • the board delivery section 13B selectively receives the mounted board 11 from the first board holding mechanism 10A and the second board holding mechanism 10B and passes it to the board carry-out conveyor 14.
  • the board carry-out conveyor 14 carries the delivered mounted board 11 to the downstream side.
  • the substrate carry-in conveyor 12, the substrate sorting unit 13A, the substrate transfer unit 13B, and the substrate carry-out compare 14 sequentially carry a plurality of substrates into the substrate holding unit 10 and mount the mounted substrate 11 on the substrate holding unit 10 It becomes the board
  • each of the first substrate holding mechanism 10A and the second substrate holding mechanism 10B includes substrate sensors SA and SB, and the substrate 11 distributed from the substrate distribution unit 13A is a regular one. Whether or not the component is correctly positioned at the mounting position and the component mounting operation can be performed can be individually detected for each of the first board holding mechanism 10A and the second board holding mechanism 10B.
  • a wafer supply unit 17 is disposed at a position away from the component supply unit 2 on the upper surface of the base 1 in the Y direction on the side opposite to the substrate holding unit 10.
  • the wafer supply unit 17 includes a magazine holding unit 17a and a lifter mechanism 18 that raises and lowers the magazine in the magazine holding unit 17a.
  • the magazine holding unit 17a holds and raises and lowers a magazine that stores wafer rings 5A, 5B, and 5C that hold a plurality of types of chips 6A, 6B, and 6C in a stacked state.
  • the lifter mechanism 18 By lifting and lowering the magazine by the lifter mechanism 18, as shown in FIG. 2, one of the wafer rings 5A, 5B, and 5C is positioned at a transfer level for exchanging with the component supply unit 2.
  • Wafer rings 5A, 5B, and 5C positioned at the transfer level are pushed rightward by the extrusion mechanism 19, are gripped by the chuck portion 49a of the jig assembly 49 described later, and are transferred to the component supply portion 2. . That is, the component supply unit 2 supplies a plurality of types of electronic components. When all of the chips 6 are taken out by the component supply unit 2 and are emptied or when the component type to be mounted is switched, the wafer replacement operation by the jig assembly 49, that is, the component The wafer ring 5 is taken in and out between the supply unit 2 and the wafer supply unit 17.
  • the first Y-axis base 20A and the second Y-axis base 20B are disposed at both ends of the upper surface of the base 1 in the Y direction (first direction) orthogonal to the substrate transport direction (X direction). 1 direction) with the longitudinal direction facing.
  • a first direction guide 21 is disposed over the entire length in the longitudinal direction (Y direction), and a pair of first direction guides 21 is arranged in parallel and sandwiching the component supply unit 2 and the board holding unit 10.
  • the pair of first direction guides 21 includes a first beam member 31, a center beam member 30, and a second beam member 32 that are supported at both ends by the first direction guide 21.
  • Three beam member forces are slidable in the Y direction.
  • a nut member 23b protrudes from the right side end of the center single beam member 30, and a feed screw 23a screwed into the nut member 23b is disposed horizontally on the first Y-axis base 20A.
  • the Y-axis motor 22 is rotated. By driving the Y-axis motor 22, the center beam member 30 moves horizontally in the Y direction along the first direction guide 21.
  • nut members 25b and 27b project from the left side end portions of the first beam member 31 and the second beam member 32, respectively, and a feed screw 25a screwed into the nut members 25b and 27b.
  • 27a are driven to rotate by Y-axis motors 24, 26 disposed horizontally on the second Y-axis base 20B.
  • Y-axis motors 24, 26 By driving the Y-axis motors 24, 26, the first beam member 31 and the second beam member 32 move horizontally in the Y direction along the first direction guide 21.
  • a single mounting head 33 is mounted on the center beam member 30, and the mounting head 3
  • the feed screw 41a screwed to the nut member 41b coupled to 3 is rotated by the X-axis motor 40.
  • the mounting head 33 is guided by a second direction guide 42 (see FIG. 2) provided in the X direction (second direction) on the side surface of the center beam member 30 and moved in the X direction. To do.
  • the mounting head 33 is detachably mounted with a plurality of nozzles 33a (four in this case) for holding one chip 6 by suction, and a plurality of the same types of chips 6 are mounted in the component mounting operation. It can be taken out in a lump and moved with each tip 33 held in each nozzle 33a.
  • the mounting head 33 moves horizontally in the X and Y directions, picks up and holds the chip 6 of the component supply unit 2, and holds the held chip 6
  • the board holding unit 10 is transported and mounted on the component mounting positions l ib of the plurality of boards 11 held by the first board holding mechanism 10A and the second board holding mechanism 10B.
  • a third camera 15 is disposed between the component supply unit 2 and the board holding unit 10.
  • the mounting head 33 picking up the chip 6 in the component supply unit 2 moves in the X direction above the third camera 15, so that the third camera 15 takes an image of the chip 6 held by the mounting head 33.
  • a nozzle exchange mechanism 16 is disposed between the substrate holding unit 10 and the component supply unit 2 adjacent to the third camera 15.
  • the nozzle exchange structure 16 stores and holds the nozzles 33a attached to the mounting head 33 in the types and quantities corresponding to the plurality of types of chips 6, respectively.
  • the mounting head 33 accesses the nozzle replacement mechanism 16 to perform the nozzle replacement operation, so that the nozzle 33a already mounted on the mounting head 33 can be replaced with another nozzle 33a corresponding to the electronic component to be newly mounted. It has become.
  • a pair of first direction guides 21, a center beam member 30, a center beam member 30 are moved along the first direction guide 21 in a first direction drive mechanism (Y-axis motor 22, feed screw 23a and The nut member 23b) and the second direction drive mechanism (the X-axis motor 40, the feed screw 41a, and the nut member 41b) that move the mounting head 33 along the second direction guide 42 include the mounting head 33.
  • a head moving mechanism is configured to move between the component supply unit 2 and the substrate holding unit 10.
  • a first camera 34 is mounted on the first beam member 31, and a nut member 44 b is coupled to a bracket 34 a that holds the first camera 34.
  • the feed screw 44a screwed into the nut member 44b is rotationally driven by the X-axis motor 43.
  • the first camera 34 is provided on the side surface of the first beam member 31. Move in the X direction, guided by direction guide 45 (see Fig. 2).
  • the first camera 34 moves horizontally in the X direction and the Y direction.
  • the first camera 34 moves the substrate holding unit 10 above the substrate holding unit 10 for imaging the substrate 11 held by the first substrate holding mechanism 10A and the second substrate holding mechanism 10B, and the substrate.
  • the holding unit 10 can be moved away from the top.
  • a first direction drive mechanism (a Y-axis motor 24, a feed screw 25a, and a first direction drive mechanism 21 that moves the pair of first direction guides 21, first beam member 31, first beam member 31 along the first direction guide 21)
  • the nut member 25b) and the second direction drive mechanism (the X-axis motor 43, the feed screw 44a, and the nut member 44b) that move the first camera 34 along the second guide 45 are used to move the first camera 34.
  • a first camera moving mechanism that moves above the substrate holding unit 10 is configured.
  • a second camera 35 is mounted on the second beam member 32 (moving beam), and a nut member 47b is coupled to a bracket 35a that holds the second camera 35.
  • the feed screw 47a screwed to the nut member 47b is rotationally driven by the X-axis motor 46.
  • the second camera 35 is provided on the side surface of the second beam member 32. Move in the X direction, guided by a 2-way guide 48 (see Figure 2).
  • the second camera 35 moves horizontally in the X direction and the Y direction. As a result, the second camera 35 is moved above the component supply unit 2 for imaging the chip 6 held by the component supply unit 2 and moved to retreat from the component supply unit 2. It can be performed.
  • a first direction drive mechanism (Y-axis motor 26, feed screw 27a, and second beam member 32, a second beam member 32, and a second beam member 32 are moved along the first direction guide 21).
  • Nut member 27b) and a second direction drive mechanism (X for moving the second camera 35 along the second guide 48)
  • the shaft motor 46, the feed screw 47a, and the nut member 47b) constitute a component imaging camera moving mechanism that moves the second force lens 35 that is a component imaging camera. Therefore, the second beam member 32 moves in the first direction above the component supply unit 2 by the component imaging camera moving mechanism.
  • a jig exchanging mechanism 49 is mounted on the opposite side of the side surface of the second beam member 32 where the second camera 35 is mounted.
  • the jig exchanging mechanism 49 includes a chuck part 49a having a chuck claw for sandwiching and gripping one end of the wafer ring 5, and a chuck part raising / lowering mechanism 49b for raising and lowering the chuck part 49a.
  • the chuck claw is driven to open and close by a chuck claw opening / closing mechanism 49c (see FIG. 4).
  • the mechanism drive unit 50 includes a motor driver that electrically drives the motor of each mechanism shown below, a control device that controls the pneumatic pressure supplied to the air cylinder of each mechanism, and the like. By controlling the driving unit 50, the following driving elements are driven.
  • the X-axis motor 40 and the Y-axis motor 22 drive a mounting head moving mechanism that moves the mounting head 33.
  • the X-axis motor 43 and the Y-axis motor 24 are the first camera moving mechanism for moving the first camera 34, and the X-axis motor 46 and the Y-axis motor 26 are the second camera for moving the second camera 35.
  • Each driving mechanism is driven.
  • the mechanism drive unit 50 drives the lifting mechanism of the mounting head 33, the component suction mechanism by the nozzle 33a (see Fig. 2) and the nozzle replacement mechanism 16, and the lifting cylinder of the ejector 8 and the ejector XY table 7 Drive the drive motor. Furthermore, the mechanism drive unit 50 is provided with a substrate carrying Bare 12, substrate unloading conveyor 14, substrate sorting unit 13A, substrate transfer unit 13B, first substrate holding mechanism 10A, second substrate holding mechanism 10B, jig exchanging mechanism 49 chuck part lifting mechanism 49b, chuck claw opening / closing mechanism Drive 49c. Detection signals from the substrate sensors SA and SB provided in the first substrate holding mechanism 10A and the second substrate holding mechanism 10B are taken into the control unit 54 (taken path is not shown).
  • the mountability determination unit 54a determines whether or not a mounting operation can be performed on the substrate. Therefore, the board sensors SA and SB and the mountability determination unit 54a individually detect the state of the board 11 in the board holding unit 10 to determine whether or not the component mounting operation for the board can be performed. It is a judgment tool.
  • the control section is based on the determination result of the mounting availability determination means. The component mounting operation performed on the two boards 11 by the mounting head 33 is controlled by controlling the above-described parts by the 54.
  • the control unit 54 controls the substrate holding unit 10, the substrate transport mechanism, the head moving mechanism, and the nozzle replacement mechanism on the basis of the determination result of the mountability determination unit. While replacing the nozzle 33a according to the type of electronic component to be mounted, each of the plurality of substrates 11 held by the substrate holding unit 10 and capable of executing the component mounting operation is changed to a plurality of types by the mounting head 33.
  • the first recognition processing unit 55 processes the image captured by the first camera 34 to obtain the position of the component mounting position l ib (see FIG. 10) of the board 11 held by the board holding unit 10. .
  • the component mounting position l ib indicates the mounting position of the chip 6 on the board 11, and the position can be detected by image recognition.
  • the second recognition processing unit 56 as the component recognition processing unit processes the image captured by the second camera 35 and obtains the position of the chip 6 of the component supply unit 2.
  • the third recognition processing unit 57 processes the image captured by the third camera 15 and obtains the position of the chip 6 held by the mounting head 33.
  • Recognition results by the first recognition processing unit 55, the second recognition processing unit 56, and the third recognition processing unit 57 Is sent to the control unit 54.
  • the data storage unit 53 stores various data such as mounting data and component data.
  • the operation unit 51 is an input device such as a keyboard and a mouse, and inputs data and control commands.
  • the display unit 52 displays an imaging screen by the first camera 34, the second camera 35, and the third camera 15, and displays a guidance screen at the time of input by the operation unit 51.
  • FIG. 5 a large number of chips 6A (or 6B, 6C) are attached to the wafer ring 5A (or 5B, 5C) held on the wafer holding table 3 of the component supply unit 2.
  • the substrate holding unit 10 the substrate 11 is positioned on each of the first substrate holding mechanism 10A and the second substrate holding mechanism 10B.
  • a plurality of chips 6A are sequentially sucked and held by the four nozzles 33a provided in the mounting head 33, and these four chips 6A are mounted on the component substrates 11a. Mount sequentially at the mounting position l ib.
  • the second camera 35 is moved above the component supply unit 2 by the second camera moving mechanism, and a plurality of (four) chips 6A to be picked up are mounted. Images are taken by the second camera 35. Thereafter, as shown in FIG. 5 (b), the second camera 35 also retracts the upward force of these chips 6. Then, the image picked up by the second camera 35 is recognized by the second recognition processing unit 56 and the positions of the plurality of chips 6 are obtained.
  • the mounting head 33 is moved above the component supply unit 2. Based on the obtained positions of the plurality of tips 6, the positioning operation for positioning the mounting head 33 on these chips 6 sequentially is performed by the mounting head moving mechanism, and the four nozzles 33a of the mounting head 33 are used. Then, the plurality of chips 6 are sequentially picked up and taken out.
  • the first camera 34 is moved onto the substrate 11 held by the first substrate holding mechanism 10A of the substrate holding unit 10 by the first camera moving mechanism. Then, among the component mounting positions set on the board 11, the left four component mounting positions 1 lb are sequentially moved to capture the image, and the first camera 34 is sequentially moved to image a plurality of component mounting positions 1 lb. Then, the first camera 34 is also retracted by the upward force of the substrate 11. [0048] Then, the image captured by the first camera 34 is processed by the first recognition processing unit 55, and the position of the component mounting position l ib on the board 11 is obtained. Next, as shown in FIG.
  • the mounting head 33 holding the four chips in each nozzle 33a performs a scanning operation that moves above the third camera 15.
  • the image of the chip 6 held by each nozzle 33a is captured by the third camera, and the position of the chip 6 is detected by performing recognition processing on this image by the third recognition processing unit 57.
  • the mounting head 33 moves above the substrate holding unit 10 as shown in FIG. 6 (b).
  • the mounting head 33 is moved by the mounting head moving mechanism based on the position of the component mounting position 1 lb obtained by the first recognition processing unit 55 and the position of the chip 6 obtained by the third recognition processing unit 57.
  • a component mounting operation for sequentially mounting the chips 6 held by the mounting head 33 on the board 11 held by the board holding unit 10 is performed.
  • the second camera 35 is moved above the plurality of chips 6 to be picked up next in the component supply unit 2, and the plurality of chips 6 are moved to the second state. Take a picture with the camera 35. Thereafter, the same steps as described above are repeatedly executed, and in the process of executing these steps, the exchange operation of the wafer ring 5 held in the component supply unit 2 is executed.
  • FIG. 7 As shown in (a), the wafer ring 5 already mounted is held by the chuck portion 49a of the jig changing mechanism 49. Then, the second beam member 32 is driven to move the jig assembly 49 together with the second camera 35, and the wafer ring 5 is unloaded from the component supply unit 2 to the wafer supply unit 17 (FIGS. 1 and 2). To do.
  • the wafer ring 5 is accommodated in the magazine, and then the wafer ring 5 that newly holds a chip to be mounted is held by the jig assembly 49. Thereafter, the second beam member 32 is driven to move the jig assembly 49 together with the second camera 35 toward the component supply unit 2 as shown in FIG. Hold the wafer ring 5 on 3.
  • a nozzle replacement operation is performed. That is, as shown in FIG. 8, the mounting head 33 is moved above the nozzle structure 16, and the mounting head 33 is moved up and down with respect to the nozzle structure 16. Actuated nozzle type steel. As a result, the nozzle 33a already mounted on the mounting head 33 is returned to the nozzle exchange mechanism 16, and the nozzle 33a corresponding to the chip to be mounted next is mounted on the mounting head 33.
  • FIG. 9 shows the first lane (first substrate holding mechanism 10A) and the second lane (second substrate holding mechanism 10B) for a plurality of substrates 11 sequentially loaded into the substrate holding unit 10 by the substrate distributing unit 13A.
  • the order of component mounting operations for each component type A, B, and C performed in Fig. 2 is shown in relation to work operations performed in conjunction with component type switching such as wafer replacement and Z nozzle replacement.
  • Ml, M2, ⁇ 3 ⁇ is a board mounting process in which component mounting operations executed in the board holding unit 10 are grouped in units of boards, and the index assigned is from the board distributing unit 13A to the board.
  • the board mounting process ⁇ 1 is related to the board mounting process ⁇ 2 in the preceding board mounting process
  • the board mounting process ⁇ 2 is related to the board mounting process Ml in the subsequent board mounting process. In the board mounting process for the board 11 to be carried in thereafter, the same relation is established for the two boards 11 having the latest preceding-succession relation.
  • each component type is mounted according to -BC.
  • target part type A As shown in Fig. 10 (b), each unit board 11a of board 11 (1) is mounted by the mounting head 33 that takes out the same type of chip 6A from the parts supply section 2 at once. Chips 6A are sequentially mounted on the component mounting position 1 lb (A).
  • a component switching work operation for switching the component type to A force B is executed, and then the component mounting operation for component type B is performed. Is called. That is, as shown in FIG. 10 (c), chips 6B are sequentially mounted on the component mounting positions l ib (B) of the unit boards 11a of the board 11 (1). In parallel with the component mounting operation in the first board holding mechanism 10A, the second board 11 (2) is carried into the second board holding mechanism 10B. When the positioning to the mounting position is completed, this state is detected by the board sensor SB, and the mountability determination unit 54a determines whether the component mounting operation can be performed on the board 11 (1).
  • the second board mounting process M2 starts with component type B as the mounting start component. That is, the mounting head 33 continues the component mounting operation on the substrate 11 (2) of the second substrate holding mechanism 10B for the component type B. That is, after the chip 6B is imaged by the second camera 35, recognized by the second recognition processing unit 56, picked up by the nozzle 33a, etc., as shown in FIG. 11 (b), the substrate 11 (2) Chips 6B are sequentially mounted on component mounting positions 1 lb (B) of each unit board 1 la.
  • a component switching work operation for switching the component type to B force C is executed, and then a mounting operation for the component type C is performed.
  • the component mounting process is continuously executed for the board 11 (1) for which component mounting work has not yet been completed, and the component mounting position l ib (C ) Chip 6C will be mounted sequentially.
  • the first board mounting operation Ml for the board 11 (1) is completed.
  • the substrate 11 (1) is unloaded from the first substrate holding mechanism 10A, and a new substrate 11 (3) is loaded into the first substrate holding mechanism 10A. Positioned to the mounting position for mounting operation.
  • each unit substrate of the substrate 11 (2) Chips 6C are sequentially mounted on the component mounting position l lb (C) of 11a. Then, as shown in FIG. 12 (b), at the timing when the mounting operation of the chip 6C targeting the board 11 (2) is completed, the components to the board 11 (3) of the first board holding mechanism 10A are completed. If the mounting operation can be performed, the mounting head 33 continues the component mounting operation for the component type C on the substrate 11 (3) of the first substrate holding mechanism 10A. That is, as shown in FIG. 12 (c), the chips 6C are sequentially mounted on the component mounting positions l ib (C) of the unit boards 11a of the board 11 (3).
  • a component switching operation for switching the component type to C force A is also executed, and then a component mounting operation for the component type A is performed on the board 11 (2 ), Substrate 11 (3), and substrate 11 (4). From then on, similar component mounting operations are cyclically repeated for component types A, B, and C.
  • the component board operation is performed before the preceding board mounting process is completed for the succeeding board that is loaded into the board holding unit 10 following the preceding board among the plurality of boards 11. If it becomes possible, at this timing, the chip 6 that is the target of the component mounting operation on the preceding board is set as the mounting start component on the subsequent board. Then, the preceding board mounting process for the preceding board for which the mounting operation has not been completed is continuously executed, and after the preceding board mounting process is completed for the specific chip, the subsequent board for the subsequent board is targeted. The implementation process is started.
  • the wafer and the ring on which the semiconductor chip in the wafer state is held serve as a component holding jig for holding a plurality of electronic components side by side.
  • the form of the jig is not limited to the wafer ring on which the wafer sheet is stretched, and any electronic component such as a tray on which electronic components are placed side by side can be arranged and accommodated. Become.
  • the electronic component mounting apparatus and the electronic component mounting method of the present invention can improve productivity by reducing the frequency of work required for component type switching such as nozzle replacement. It can be used in the field of electronic component mounting for electronic components supplied in the form of semiconductor wafers such as semiconductor chips.

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Abstract

　本発明の課題は、部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することである。 　部品種Ａ，Ｂ，Ｃのチップを部品供給部から単一の搭載ヘッドによって取り出し、第１レーン、第２レーンに保持された２枚の基板に実装する部品実装作業において、複数の基板のうち先行して搬入された先行基板を対象として部品実装動作を実行する先行基板実装過程にて、後続して搬入された後続基板が先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて先行基板への部品実装動作の対象となっているチップを実装開始部品として後続基板実装過程を開始させるとともに、実装が未完了の先行基板実装過程を継続実行させる。これにより、ノズル交換など部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させることができる。

Description

明 細 書
電子部品実装装置および電子部品実装方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体ウェハなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置およ び電子部品実装方法に関するものである。
背景技術
[0002] 半導体チップなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置は、電子部品 を供給する部品供給部および基板を位置決めして保持する基板保持部を備えてお り、部品実装作業は搭載ヘッドによって電子部品をノズルによって取り出して基板保 持部に位置決めされた基板へ移送搭載することによって行われる。この部品実装作 業における生産性を向上させることを目的として、複数の基板保持部を設けた構成 の実装装置が知られている (例えば特許文献 1参照)。
[0003] この特許文献例においては、搭載ヘッドによって部品実装動作が行われる実装ス テージとしての基板保持部を 2列設け、これらの基板保持部に保持された 2枚の基板 に対して順次実装作業を行うようにしている。これにより、一方の基板を対象として実 装作業を実行して!/、る間に、他方の基板の搬入 ·搬出を実装作業と同時並行的に行 うことができ、搭載ヘッドの無駄な待機時間を排除して、実装作業の効率化を図るこ とができるという利点がある。
特許文献 1 :特開 2005— 129754号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、 1つの基板に実装される電子部品の種類は単一であるとは限らず、 1つの 部品実装作業工程において複数種類の電子部品を実装することが求められる場合 がある。このような場合には、部品供給部にこれらの複数種類の電子部品を収納する とともに、搭載ヘッドに装着されるノズルを実装対象の電子部品に対応したものに交 換するためのノズル交 構を備えることが求められる。そして実装作業において実 装対象の電子部品が切り替わるたびに、搭載ヘッドのノズルを交換するノズル交換 動作を実行する必要がある。
[0005] このノズル交換動作は、予め複数種類のノズルを収納したノズル収納部まで搭載へ ッドを移動させ、そこで搭載ヘッドにノズル着脱のための動作を行わせるものであり、 この間は実装動作の中断が余儀なくされる。また部品供給部にお 、ても供給対象の 部品種の切替を行うための作業動作を必要とする。そしてこのようなノズル交換や部 品の切替を必要とする種類の基板を上述の先行技術例に示すような実装装置の実 装対象とする場合には、個別の基板を対象とした実装作業毎にノズル交換や部品種 の切替えを高頻度で反復実行する必要があり、実装動作の中断時間が増大して生 産性の向上を妨げる要因となっていた。
[0006] そこで本発明は、部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生 産性を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供 することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明の電子部品実装装置は、複数種類の電子部品を供給する部品供給部から 単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、 複数の基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記複数の基板を個別に 位置決めして保持する基板保持部と、前記基板保持部へ前記複数の基板を順次搬 入し実装後の基板をこの基板保持部から順次搬出する基板搬送機構と、前記基板 保持部における基板の状態を個別に検出することにより当該基板を対象とした部品 実装動作の実行可否を判断する実装可否判断手段と、前記単一の搭載ヘッドを前 記部品供給部と基板保持部との間で移動させるヘッド移動機構と、前記複数種類の 電子部品のそれぞれに対応した前記ノズルを前記搭載ヘッドに交換自在に装着させ るノズル交換機構と、前記実装可否判断手段の判断結果に基づ!ヽて前記基板保持 部、基板搬送機構、ヘッド移動機構、ノズル交 構を制御することにより、実装対 象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部 に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに、前記搭 載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行わせ る実装制御手段とを備え、前記実装制御手段は、前記複数の基板のうち先行して前 記基板保持部に搬入された先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先 行基板実装過程において、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基 板保持部に搬入された後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実 装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにお 、て前記先行基板への 部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品 として前記後続基板を対象とする。
[0008] 本発明の電子部品実装方法は、複数種類の電子部品を供給する部品供給部から 単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、 基板保持部に保持された複数の基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、 実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板 保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに前 記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行 い、前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象と して前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程にお!、て、前記複数の基板の うち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基 板実装過程が完了する前に部品実装動作が実行可能な状態となったならば、このタ イミングにお 、て前記先行基板への部品実装動作の対象となって 、る電子部品を当 該後続基板における実装開始部品とする。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基 板を対象として部品実装動作を実行する先行基板実装過程にお!ヽて、先行基板に 後続して搬入された後続基板が先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作が 実行可能な状態となったならば、このタイミングにお 、て先行基板への部品実装動 作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品とすることに より、ノズル交換など部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生 産性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 [図 2]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図
[図 3]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図
[図 4]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック 図
[図 5]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
[図 6]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
[図 7]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
[図 8]本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図
[図 9]本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品実装動作の実行順 序を示すタイムチャート
[図 10]本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
[図 11]本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
[図 12]本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
符号の説明
[0011] 2 部品供給部
3 ウェハ保持テーブル
5 ウェハリング
6 チップ
10 基板保持部
11 基板
12 基板搬入コンベア
14 基板搬出コンベア
17 ゥ ハ供給部
33 搭載ヘッド
54 制御部 (実装制御手段）
54a 実装可否判断部 (実装可否判断手段）
発明を実施するための最良の形態
[0012] 次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図 1は本発明の一実施の形 態の電子部品実装装置の平面図、図 2は本発明の一実施の形態の電子部品実装 装置の側断面図、図 3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面 図図、 4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すプロ ック図、図 5,図 6、図 7,図 8は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作 説明図、図 9は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品実装動作 の実行順序を示すタイムチャート、図 10,図 11,図 12は本発明の一実施の形態の 電子部品実装方法の工程説明図である。
[0013] まず図 1、図 2、図 3を参照して電子部品実装装置の全体構造について説明する。
図 2は図 1における A— A矢視を示している。図 1において、基台 1上には部品供給 部 2が配設されている。図 2に示すように、部品供給部 2はウェハ保持テーブル 3を備 えており、ウェハ保持テーブル 3は部品保持治具であるウエノ、リング 5を着脱自在に 保持する。ウェハリング 5に展張されたシート（図示省略）には、電子部品である半導 体チップ 6 (以下、単に「チップ 6」と略記。）が個片に分離された状態で貼着されてお り、ウェハ保持テーブル 3にウエノ、リング 5が保持された状態では、部品供給部 2は部 品保持治具に平面状に複数個並べて保持されたチップ 6を供給する。
[0014] 図 2に示すように、ウェハ保持テーブル 3に保持されたウェハリング 5の下方には、ェ ジェクタ 8がェジェクタ XYテーブル 7によって水平移動可能に配設されている。ェジ ェクタ 8はチップ突き上げ用のェジェクタピン（図示省略)を昇降させるピン昇降機構 を備えており、後述する搭載ヘッドによってウェハリング 5からチップ 6をピックアップす る際には、ェジェクタピンによってウェハリング 5の下方力 チップ 6を突き上げること により、チップ 6はウェハリング 5に展張されたシートから剥離される。ェジェクタ 8は、 チップ 6をウェハリング 5に展張されたシートから剥離するシート剥離機構となっている
[0015] なお、シート剥離機構はここで示したェジェクタ 8に限定されるものではなぐチップ をシートから剥離できる機構であれば足りる。例えば、チップが剥離されたシートを下 方から吸引して、吸引力によってチップをシートから剥離するような機構でもよい。
[0016] 図 1,図 3に示すように、基台 1の上面の部品供給部 2から Y方向へ離れた位置に は、基板保持部 10が配置されている。基板保持部 10の上流側、下流側にはそれぞ れ基板搬入コンベア 12、基板振分部 13A、基板保持部 10、基板受渡部 13Bおよび 基板搬出コンベア 14が X方向に直列に配列されている。基板搬入コンベア 12は、基 台 1と連結されたサブ基台 la上に跨って配置されており、サブ基台 la上には接着剤 塗布装置 9が配設されている。接着剤塗布装置 9は、上流側から基板搬入コンベア 1 2に搬入された基板 11に対して、塗布ヘッド 9aによってチップ接着用の接着剤を塗 布する。基板 11は複数の単位基板 11aが 1枚に作り込まれた多面取り基板であり（図 10参照）、各単位基板 11aには、種類の異なる 3つのチップ 6 (チップ 6A、チップ 6B 、チップ 6C)が実装される。
[0017] 接着剤塗布後の基板 11は基板振分部 13Aに渡され、基板振分部 13Aは渡された 基板 11を以下に説明する基板保持部 10の 2つの基板保持機構に選択的に振り分 ける。基板保持部 10は、第 1基板保持機構 10A、第 2基板保持機構 10Bを備えた複 数レーン形となっており、基板振分部 13Aによって振り分けられた 2枚の基板を個別 に位置決めして保持する。基板受渡部 13Bは、実装済みの基板 11を第 1基板保持 機構 10A、第 2基板保持機構 10Bから選択的に受け取り、基板搬出コンベア 14に渡 す。基板搬出コンベア 14は、渡された実装済みの基板 11を下流側に搬出する。す なわち、基板搬入コンベア 12、基板振分部 13A、基板受渡部 13B、基板搬出コンペ ァ 14は、基板保持部 10へ複数の基板を順次搬入し、実装後の基板 11を基板保持 部 10から順次搬出する基板搬送機構となっている。
[0018] 図 3に示すように、第 1基板保持機構 10A、第 2基板保持機構 10Bはそれぞれ基 板センサ SA、 SBを備えており、基板振分部 13Aから振り分けられた基板 11が正規 の実装位置に正しく位置決めされて、部品実装動作が実行可能な状態にあるか否か を第 1基板保持機構 10A、第 2基板保持機構 10B毎に個別に検出できるようになつ ている。
[0019] 基台 1の上面の部品供給部 2から Y方向へ基板保持部 10と反対側に離れた位置 には、ウェハ供給部 17が配設されている。ウェハ供給部 17は、マガジン保持部 17a およびマガジン保持部 17a内でマガジンを昇降させるリフタ機構 18を備えている。マ ガジン保持部 17aは、複数種類のチップ 6A、 6B、 6Cをそれぞれ保持したウェハリン グ 5A, 5B, 5Cを積層状態で収納したマガジンを保持して昇降させる。 [0020] リフタ機構 18によってマガジンを昇降させることにより、図 2に示すように、ウェハリン グ 5A、 5B、 5Cのいずれかを部品供給部 2との間で交換するための搬送レベルに位 置させることができる。搬送レベルに位置したウェハリング 5A, 5B, 5Cは、押出し機 構 19によって右方向に押し出され、後述する治具交 構 49のチャック部 49aによ つて把持されて部品供給部 2に搬送される。すなわち、部品供給部 2は複数種類の 電子部品を供給する。そして部品供給部 2にお 、て全てのチップ 6が取り出されて空 になった場合や実装対象の部品種が切り替えられた場合には、治具交 構 49〖こ よるウェハ交換動作、すなわち部品供給部 2とウェハ供給部 17との間でのウェハリン グ 5の出し入れが行われる。
[0021] 図 1において、基台 1の上面の両端部には、第 1の Y軸ベース 20A,第 2の Y軸べ ース 20Bが基板搬送方向 (X方向）と直交する Y方向（第 1方向）に長手方向を向け て配設されている。第 1の Y軸ベース 20A,第 2の Y軸ベース 20Bの上面には、長手 方向 (Y方向）に略全長にわたって第 1方向ガイド 21が配設されており、 1対の第 1方 向ガイド 21を平行に且つ部品供給部 2及び基板保持部 10を挟むように配設した形 態となつている。
[0022] これらの 1対の第 1方向ガイド 21には、両端部を第 1方向ガイド 21によって支持され た両持ち支持型の第 1ビーム部材 31,センタービーム部材 30および第 2ビーム部材 32の 3つのビーム部材力 それぞれ Y方向にスライド自在に架設されている。センタ 一ビーム部材 30の右側の側端部にはナット部材 23bが突設されており、ナット部材 2 3bに螺合した送りねじ 23aは、第 1の Y軸ベース 20A上に水平方向で配設された Y 軸モータ 22によって回転駆動される。 Y軸モータ 22を駆動することにより、センター ビーム部材 30は第 1方向ガイド 21に沿って Y方向に水平移動する。
[0023] また、第 1ビーム部材 31,第 2ビーム部材 32の左側の側端部にはそれぞれナット部 材 25b、 27bが突設されており、ナット部材 25b、 27bに螺合した送りねじ 25a、 27a は、それぞれ第 2の Y軸ベース 20B上に水平方向で配設された Y軸モータ 24, 26に よって回転駆動される。 Y軸モータ 24, 26を駆動することにより、第 1ビーム部材 31, 第 2ビーム部材 32は第 1方向ガイド 21に沿って Y方向に水平移動する。
[0024] センタービーム部材 30には、単一の搭載ヘッド 33が装着されており、搭載ヘッド 3 3に結合されたナット部材 41bに螺合した送りねじ 41aは、 X軸モータ 40によって回 転駆動される。 X軸モータ 40を駆動することにより、搭載ヘッド 33はセンタービーム 部材 30の側面に X方向（第 2方向）に設けられた第 2方向ガイド 42 (図 2参照）に案内 されて X方向に移動する。
[0025] 搭載ヘッド 33は、 1個のチップ 6を吸着によって保持するノズル 33aが複数（ここで は 4つ)着脱自在に装着されており、部品実装動作において同一種類の複数のチッ プ 6を一括して取り出して、各ノズル 33aにそれぞれチップ 6を保持した状態で移動 可能となっている。 Y軸モータ 22および X軸モータ 40を駆動することにより、搭載へッ ド 33は X方向、 Y方向に水平移動し、部品供給部 2のチップ 6をピックアップして保持 し、保持したチップ 6を基板保持部 10の第 1基板保持機構 10A、第 2基板保持機構 10Bに保持された複数の基板 11の部品実装位置 l ibに移送搭載する。
[0026] なお、別途、チップのピックアップ機構を設け、このピックアップ機構力 搭載ヘッド がチップを受け取って保持するような構成を採用してもよい。さら〖こ、このピックアップ 機構にチップ反転機構を備えると、チップを表裏反転して基板に実装するフリップチ ップ実装にも対応できるので望まし 、。
[0027] 図 2,図 3に示すように、部品供給部 2と基板保持部 10との間には、第 3のカメラ 15 が配設されて 、る。部品供給部 2にお 、てチップ 6をピックアップした搭載ヘッド 33が 第 3のカメラ 15の上方を X方向に移動することにより、第 3のカメラ 15は搭載ヘッド 33 に保持されたチップ 6を撮像する。また基板保持部 10と部品供給部 2との間には、第 3のカメラ 15に隣接して、ノズル交 «構 16が配設されている。ノズル交 «構 16 は搭載ヘッド 33に装着されるノズル 33aを、複数種類のチップ 6のそれぞれに対応し た種類と数量だけ収納保持する。搭載ヘッド 33がノズル交換機構 16にアクセスして ノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド 33に既装着のノズル 33aを、新たに実装 対象となる電子部品に対応した他のノズル 33aと交換できるようになつている。
[0028] 1対の第 1方向ガイド 21,センタービーム部材 30,センタービーム部材 30を第 1方 向ガイド 21に沿って移動させる第 1方向駆動機構 (Y軸モータ 22,送りねじ 23aおよ びナット部材 23b)と、搭載ヘッド 33を第 2方向ガイド 42に沿って移動させる第 2方向 駆動機構 (X軸モータ 40,送りねじ 41aおよびナット部材 41b)とは、搭載ヘッド 33を 部品供給部 2と基板保持部 10との間で移動させるヘッド移動機構を構成する。
[0029] 第 1ビーム部材 31には、第 1のカメラ 34が装着されており、第 1のカメラ 34を保持す るブラケット 34aにはナット部材 44bが結合されて 、る。ナット部材 44bに螺合した送り ねじ 44aは、 X軸モータ 43によって回転駆動され、 X軸モータ 43を駆動することにより 、第 1のカメラ 34は第 1ビーム部材 31の側面に設けられた第 2方向ガイド 45 (図 2参 照）に案内されて X方向に移動する。
[0030] Y軸モータ 24および X軸モータ 43を駆動することにより、第 1のカメラ 34は X方向、 Y方向に水平移動する。これにより、第 1のカメラ 34は基板保持部 10の第 1基板保持 機構 10A、第 2基板保持機構 10Bに保持された基板 11を撮像するための基板保持 部 10の上方での移動と、基板保持部 10上からの退避のための移動とを行うことがで きる。
[0031] 1対の第 1方向ガイド 21,第 1ビーム部材 31,第 1ビーム部材 31を第 1方向ガイド 2 1に沿って移動させる第 1方向駆動機構 (Y軸モータ 24,送りねじ 25aおよびナット部 材 25b)と、第 1のカメラ 34を第 2ガイド 45に沿って移動させる第 2方向駆動機構 (X 軸モータ 43,送りねじ 44aおよびナット部材 44b)とは、第 1のカメラ 34を基板保持部 10の上方で移動させる第 1のカメラ移動機構を構成する。
[0032] 第 2ビーム部材 32 (移動ビーム）には、第 2のカメラ 35が装着されており、第 2のカメ ラ 35を保持するブラケット 35aには、ナット部材 47bが結合されている。ナット部材 47 bに螺合した送りねじ 47aは、 X軸モータ 46によって回転駆動され、 X軸モータ 46を 駆動することにより、第 2のカメラ 35は第 2ビーム部材 32の側面に設けられた第 2方 向ガイド 48 (図 2参照）に案内されて X方向に移動する。
[0033] Y軸モータ 26および X軸モータ 46を駆動することにより、第 2のカメラ 35は X方向、 Y方向に水平移動する。これにより、第 2のカメラ 35は部品供給部 2に保持されたチ ップ 6の撮像のための部品供給部 2の上方での移動と、部品供給部 2上からの退避 のための移動とを行うことができる。
[0034] 1対の第 1方向ガイド 21,第 2ビーム部材 32,第 2ビーム部材 32を第 1方向ガイド 2 1に沿って移動させる第 1方向駆動機構 (Y軸モータ 26,送りねじ 27aおよびナット部 材 27b)と、第 2のカメラ 35を第 2ガイド 48に沿って移動させる第 2方向駆動機構 (X 軸モータ 46,送りねじ 47aおよびナット部材 47b)とは、部品撮像カメラである第 2の力 メラ 35を移動させる部品撮像カメラ移動機構を構成する。したがって、第 2ビーム部 材 32は、部品撮像カメラ移動機構によって部品供給部 2の上方で第 1方向に移動す る。
[0035] 第 2ビーム部材 32において第 2のカメラ 35が装着された側面の反対側には、治具 交換機構 49が装着されている。治具交換機構 49はウェハリング 5の一方側の端部を 挟み込んで把持するチャック爪を備えたチャック部 49aと、チャック部 49aを昇降させ るチャック部昇降機構 49bより構成される。チャック爪は、チャック爪開閉機構 49c (図 4参照）によって開閉駆動される。
[0036] 第 2ビーム部材 32を駆動して、治具交換機構 49をウェハリング 5の端部に移動させ ることにより、チャック部 49aによってウエノ、リング 5を把持することができ、この状態で 第 2ビーム部材 32を駆動することにより、治具交浦構 49によってウェハリング 5を把 持して Y方向に移動させることができる。これにより、部品実装動作を反復実行する 過程において、実装対象の部品種に対応して部品供給部 2のウェハリング 5をウェハ 供給部 17に収容されたウェハリング 5と交換するウェハ交換動作を行うことが可能とな つている。
[0037] 次に図 4を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成について説明する。機構 駆動部 50は、以下に示す各機構のモータを電気的に駆動するモータドライバや、各 機構のエアシリンダに対して供給される空圧を制御する制御機器などより成り、制御 部 54によって機構駆動部 50を制御することにより、以下の各駆動要素が駆動される
[0038] X軸モータ 40, Y軸モータ 22は、搭載ヘッド 33を移動させる搭載ヘッド移動機構を 駆動する。 X軸モータ 43, Y軸モータ 24は、第 1のカメラ 34を移動させる第 1のカメラ 移動機構を、 X軸モータ 46, Y軸モータ 26は、第 2のカメラ 35を移動させる第 2のカメ ラ移動機構をそれぞれ駆動する。
[0039] また機構駆動部 50は、搭載ヘッド 33の昇降機構、ノズル 33a (図 2参照）による部 品吸着機構やノズル交換機構 16を駆動し、ェジェクタ 8の昇降シリンダおよびェジェ クタ XYテーブル 7の駆動モータを駆動する。さらに機構駆動部 50は、基板搬入コン ベア 12,基板搬出コンベア 14,基板振分部 13A、基板受渡部 13B、第 1基板保持 機構 10A、第 2基板保持機構 10B、治具交換機構 49のチャック部昇降機構 49b、チ ャック爪開閉機構 49cを駆動する。第 1基板保持機構 10A、第 2基板保持機構 10B に備えられた基板センサ SA、 SBによる検出信号は、制御部 54に取り込まれる（取込 経路図示省略)。
[0040] 実装可否判断部 54aは、基板センサ SA、 SBの基板検出信号に基づき、当該基板 を対象とした実装動作実行可否を判断する。したがって、基板センサ SA、 SBおよび 実装可否判断部 54aは、基板保持部 10における基板 11の状態を個別に検出するこ とにより、当該基板を対象とした部品実装動作の実行可否を判断する実装可否判断 手段となっている。本実施の形態においては、後述するように、基板保持部 10に保 持された 2枚の基板 11を対象とする部品実装過程において、この実装可否判断手 段の判断結果に基づいて、制御部 54が上述の各部を制御することにより、搭載へッ ド 33によって 2枚の基板 11を対象として行われる部品実装動作を制御するようにして いる。
[0041] すなわち、上記構成において、制御部 54は、実装可否判断手段の判断結果に基 づいて基板保持部 10、基板搬送機構、ヘッド移動機構、ノズル交換機構を制御する ことにより、実装対象となる電子部品の種類に対応させてノズル 33aを交換しながら、 基板保持部 10に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板 11のそ れぞれに、搭載ヘッド 33によって複数種類のチップを順次実装する部品実装動作を 行わせる実装制御手段となって 、る。
[0042] 第 1の認識処理部 55は、第 1のカメラ 34で撮像した画像を処理して基板保持部 10 に保持された基板 11の部品実装位置 l ib (図 10参照)の位置を求める。部品実装 位置 l ibは、基板 11におけるチップ 6の実装位置を示すものであり、画像認識により 位置検出が可能となっている。部品認識処理部としての第 2の認識処理部 56は、第 2のカメラ 35で撮像した画像を処理して部品供給部 2のチップ 6の位置を求める。第 3 の認識処理部 57は、第 3のカメラ 15で撮像した画像を処理して搭載ヘッド 33に保持 されたチップ 6の位置を求める。
[0043] 第 1の認識処理部 55、第 2の認識処理部 56、第 3の認識処理部 57による認識結果 は、制御部 54に送られる。データ記憶部 53は、実装データや部品データなどの各種 のデータを記憶する。操作部 51は、キーボードやマウスなどの入力装置であり、デー タ入力や制御コマンドの入力を行う。表示部 52は、第 1のカメラ 34、第 2のカメラ 35、 第 3のカメラ 15による撮像画面の表示や、操作部 51による入力時の案内画面の表示 を行う。
[0044] この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下この電子部品実装装 置の動作について、図 5,図 6、図 7,図 8を参照して説明する。図 5において、部品 供給部 2のウェハ保持テーブル 3に保持されたウェハリング 5A (または 5B, 5C)には 、多数のチップ 6A (または 6B、 6C)が貼着されている。以下の説明においては、ゥェ ノ、リング 5A、チップ 6Aのみを図示する。基板保持部 10では、第 1基板保持機構 10 A、第 2基板保持機構 10Bにそれぞれ基板 11が位置決めされている。ここで示す電 子部品実装にぉ 、ては、複数のチップ 6Aを搭載ヘッド 33に備えられた 4つのノズル 33aによって順次吸着保持し、これらの 4個のチップ 6Aを各単位基板 11aの部品実 装位置 l ibに順次搭載する。
[0045] まず、図 5 (a)に示すように第 2のカメラ 35を第 2のカメラ移動機構により部品供給部 2の上方に移動させ、ピックアップしょうとする複数 (4個）のチップ 6Aを第 2のカメラ 3 5によって撮像する。その後、図 5 (b)に示すように第 2のカメラ 35をこれらのチップ 6 の上方力も退避させる。そして第 2のカメラ 35で撮像した画像を第 2の認識処理部 56 で認識処理して複数のチップ 6の位置を求める。
[0046] 次いで搭載ヘッド 33を部品供給部 2の上方に移動させる。そして求めた複数のチッ プ 6の位置に基づいて搭載ヘッド 33をこれらのチップ 6に順次位置決めする位置決 め動作を搭載ヘッド移動機構に行わせながら、搭載ヘッド 33の 4つのノズル 33aによ つて、複数のチップ 6を順次ピックアップして取り出す。
[0047] このピックアップ動作と並行して、第 1のカメラ移動機構により第 1のカメラ 34を基板 保持部 10の第 1基板保持機構 10Aに保持された基板 11上に移動させる。そして基 板 11に設定された部品実装位置のうち、左側の 4つの部品実装位置 1 lbを画像取り 込み対象として第 1のカメラ 34を順次移動させて、複数の部品実装位置 1 lbを撮像 して画像を取り込み、その後第 1のカメラ 34をこの基板 11の上方力も退避させる。 [0048] そして第 1のカメラ 34で撮像した画像を第 1の認識処理部 55で処理して、基板 11 の部品実装位置 l ibの位置を求める。次いで図 6 (a)に示すように、各ノズル 33aに 4 つのチップを保持した搭載ヘッド 33は、第 3のカメラ 15の上方を移動するスキャン動 作を行う。これにより、各ノズル 33aに保持されたチップ 6の画像が第 3のカメラに取り 込まれ、この画像を第 3の認識処理部 57で認識処理することにより、チップ 6の位置 が検出される。
[0049] 次 、で部品実装動作に移行する。搭載ヘッド 33は、図 6 (b)に示すように基板保持 部 10の上方に移動する。そしてここで第 1の認識処理部 55で求めた部品実装位置 1 lbの位置、第 3の認識処理部 57で求めたチップ 6の位置に基づ 、て搭載ヘッド 33 を搭載ヘッド移動機構によって移動させながら、搭載ヘッド 33に保持されているチッ プ 6を基板保持部 10に保持された基板 11に順次搭載する部品実装動作を行う。
[0050] そして搭載ヘッド 33によるチップ 6の搭載中に、第 2のカメラ 35を部品供給部 2にお いて次にピックアップされる複数のチップ 6の上方に移動させ、複数のチップ 6を第 2 のカメラ 35で撮像する。そしてこの後、上述と同様の各ステップが反復実行され、こ れらの各ステップを実行する過程において、部品供給部 2に保持されているウェハリ ング 5の交換動作が実行される。
[0051] すなわち、実装対象のチップの種類が切り替わり、部品供給部 2に保持されたゥェ ノ、リング 5を他の種類のチップを保持したウェハリングと交換する必要がある場合には 、図 7 (a)に示すように、治具交換機構 49のチャック部 49aによって既装着のウェハリ ング 5を把持する。そして第 2のビーム部材 32を駆動して、第 2のカメラ 35とともに治 具交 構 49を移動させ、部品供給部 2から当該ウェハリング 5をウェハ供給部 17 ( 図 1,図 2)に搬出する。
[0052] そしてウェハ供給部 17において、このウェハリング 5をマガジン内に収容し、次いで 新たに実装対象となるチップを保持したウェハリング 5を治具交 構 49によって把 持する。その後、第 2ビーム部材 32を駆動して、図 7 (b)に示すように、第 2のカメラ 3 5とともに治具交 構 49を部品供給部 2に向カゝつて移動させ、ウェハ保持テーブル 3に当該ウェハリング 5を保持させる。
[0053] また実装対象のチップが切り替えられる場合には、上述のウェハ交換動作とともに、 ノズル交換動作が実行される。すなわち、図 8に示すように、搭載ヘッド 33をノズル交 構 16の上方に移動させ、ここで搭載ヘッド 33をノズル交 構 16に対して昇 降させるととも〖こ、ノズル交 構 16に備えられたノズル形式鋼を作動させる。これ により、搭載ヘッド 33に既装着のノズル 33aがノズル交 «構 16に戻し入れられると ともに、次の実装対象となるチップに対応したノズル 33aが搭載ヘッド 33に装着され る。
[0054] 次に、本実施の形態に示す電子部品実装装置による電子部品実装方法について 、図 9のタイムチャートおよび図 10,図 11,図 12を参照して説明する。図 9は、基板 振分部 13Aによって基板保持部 10に順次搬入される複数の基板 11に対して、第 1 レーン (第 1基板保持機構 10A)および第 2レーン (第 2基板保持機構 10B)において 実行される部品種 A, B, Cごとの部品実装動作の順序を、ウェハ交換 Zノズル交換 など部品種切替えに伴って行われる作業動作との関連で示すものである。
[0055] Ml, M2, Μ3 · · ·は、基板保持部 10において実行される部品実装動作を基板単 位で括った基板実装過程であり、付されたインデックスは、基板振分部 13Aから基板 保持部 10に搬入される順に基板 11に付される追番に対応して ヽる。すなわち基板 実装過程 Μ 1は基板実装過程 Μ2に対して先行基板実装過程の関係にあり、基板実 装過程 Μ2は基板実装過程 Mlに対して後続基板実装過程の関係にある。そして、 これ以降搬入される基板 11を対象とする基板実装過程においても、直近の先行後 続関係を有する 2つの基板 11につ 、てみれば同様の関係が成立する。
[0056] まず、図 10 (a)に示すように、第 1レーン (第 1基板保持機構 10A)に 1番目の基板 11 (1)が搬入され、実装位置に位置決めされると、基板センサ SAによってこの状態 が検出され、実装可否判断部 54aによって基板 11 (1)に対する実装動作開始可能 が判断される。これにより、基板 11を構成する各単位基板 11aの部品実装位置 l ib 、ここでは 3つの部品種 A, B, Cにそれぞれ対応した部品実装位置 l ib (A)、 l lb ( B)、 l lb (C)に対して、チップ 6A、チップ 6B、チップ 6Cが順次搭載ヘッド 33によつ て搭載される。
[0057] 次いで、 1番目の基板実装過程 Mlが開始され、予め設定された部品搭載順序 A
-B-Cにしたがって各部品種毎の実装動作が行われる。まず部品種 Aを対象とす る部品実装動作が行われ、部品供給部 2から同一種類のチップ 6Aを一括して取り出 した搭載ヘッド 33によって、図 10 (b)に示すように、基板 11 (1)の各単位基板 11aの 部品実装位置 1 lb (A)に対して順次チップ 6Aが搭載される。
[0058] この実装動作が完了すると、図 9に示すように、部品種を A力 Bに切り替えるため の部品切替作業動作が実行され、次 、で部品種 Bを対象とする部品実装動作が行 われる。すなわち図 10 (c)に示すように、基板 11 (1)の各単位基板 11aの部品実装 位置 l ib (B)に対して順次チップ 6Bが搭載される。この第 1基板保持機構 10Aにお ける部品実装動作と並行して、第 2基板保持機構 10Bには 2番目の基板 11 (2)が搬 入される。実装位置への位置決めが完了すると、基板センサ SBによってこの状態が 検出され、実装可否判断部 54aによって基板 11 (1)に対する部品実装動作の実行 可能が判断される。
[0059] そして図 11 (a)に示すように、基板 11 (1)を対象とするチップ 6Aの部品実装動作 が完了したタイミングにおいて、第 2基板保持機構 10Bの基板 11 (2)への部品実装 動作が実行可能な状態となっていれば、 2番目の基板実装過程 M2が部品種 Bを実 装開始部品として開始される。すなわち搭載ヘッド 33は引き続き部品種 Bを対象とし て、第 2基板保持機構 10Bの基板 11 (2)への部品実装動作に移行する。すなわち チップ 6Bが第 2のカメラ 35によって撮像され、第 2の認識処理部 56で認識処理され 、ノズル 33aなどによってピックアップされた後、図 11 (b)に示すように、基板 11 (2) の各単位基板 1 laの部品実装位置 1 lb (B)に対して順次チップ 6Bが搭載される。
[0060] この実装動作が完了すると、図 9に示すように、部品種を B力 Cに切り替えるため の部品切替作業動作が実行され、次 、で部品種 Cを対象とする実装動作が行われ る。すなわち図 11 (c)に示すように、未だ部品実装作業が未完了の基板 11 (1)を対 象として部品実装過程が継続して実行され、各単位基板 11aの部品実装位置 l ib ( C)に対して順次チップ 6Cが搭載される。チップ 6Cの搭載が終了することにより、基 板 11 (1)を対象とした 1番目の基板実装動作 Mlが完了する。この後図 12 (a)に示 すように、基板 11 (1)は第 1基板保持機構 10Aから搬出されて、新たな基板 11 (3) が第 1基板保持機構 10Aに搬入され、次の実装動作のために実装位置へ位置決め される。 [0061] この第 1基板保持機構 10Aにおける基板入換え'位置決め動作と並行して、図 12 ( a)に示すように、第 2基板保持機構 10Bにおいては、基板 11 (2)の各単位基板 11a の部品実装位置 l lb (C)に対して順次チップ 6Cが搭載される。そして図 12 (b)に示 すように、基板 11 (2)を対象とするチップ 6Cの実装動作が完了したタイミングにお ヽ て、第 1基板保持機構 10Aの基板 11 (3)への部品実装動作が実行可能な状態とな つていれば、搭載ヘッド 33は引き続き部品種 Cを対象として、第 1基板保持機構 10A の基板 11 (3)への部品実装動作に移行する。すなわち図 12 (c)に示すように、基板 11 (3)の各単位基板 11aの部品実装位置 l ib (C)に対して順次チップ 6Cが搭載さ れる。
[0062] そしてこの後、図 9に示すように、部品種を C力も Aに切り替えるための部品切替作 業動作が実行され、次いで部品種 Aを対象とする部品実装動作が、基板 11 (2)、基 板 11 (3)、基板 11 (4)について連続して実行される。そしてこれ以降、同様の部品 実装動作が部品種 A, B, Cを対象としてサイクリックに反復実行される。
[0063] すなわち上述の電子部品実装方法は、実装制御手段である制御部 54の制御機能 により、複数の基板 11のうち先行して基板保持部 10に搬入された先行基板を対象と して部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、複数の基板 11のうち先 行基板に後続して基板保持部 10に搬入された後続基板が先行基板実装過程が完 了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて 先行基板への部品実装動作の対象となっているチップ 6を当該後続基板における実 装開始部品とするようにしている。そして、未だ実装動作が未完了の先行基板を対象 とした先行基板実装過程を継続実行させ、特定品種チップにっ ヽてこの先行基板実 装過程が完了した後、後続基板を対象とする後続基板実装過程を開始させるように している。
[0064] これにより、各基板 11毎に部品種切替作業をその都度反復しながら複数種類のチ ップを同一の基板に搭載する従来方法と比較して、ノズル交換やウェハ交換など、部 品種の切替に伴って必要とされる作業の実行頻度を大幅に低減することが可能とな つている。これにより、部品実装動作の中断を極力少なくして、生産性を向上させるこ とができる。特に本実施の形態に示す例のように、部品種の切り替えに際して、ゥェ ハのマガジン力 の出し入れを必要として部品種切替作業の時間を要するような場 合には、特に顕著な効果を有する。
[0065] なお本実施の形態においては、ウェハ状態の半導体チップが保持されたウエノ、リン グが、電子部品を平面状に複数個並べて保持する部品保持治具となっているが、部 品保持治具の形態はウェハシートが展張されたウェハリングには限定されず、電子部 品を並べて載置するトレイなど電子部品を平面状に配置して収容するものであれば 本発明の適用対象となる。
[0066] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。
本出願は、 2006年 3月 22日出願の日本特許出願'出願番号 2006-078447に基づく ものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
産業上の利用可能性
[0067] 本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、ノズル交換など部品種 切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができ ると 、う効果を有し、半導体チップなど半導体ウェハの状態で供給される電子部品を 対象とした電子部品搭載の分野に利用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に 装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、複数の基板に移送搭載する電 子部品実装装置であって、
前記複数の基板を個別に位置決めして保持する基板保持部と、前記基板保持部 へ前記複数の基板を順次搬入し実装後の基板をこの基板保持部から順次搬出する 基板搬送機構と、前記基板保持部における基板の状態を個別に検出することにより 当該基板を対象とした部品実装動作の実行可否を判断する実装可否判断手段と、 前記単一の搭載ヘッドを前記部品供給部と基板保持部との間で移動させるヘッド移 動機構と、前記複数種類の電子部品のそれぞれに対応した前記ノズルを前記搭載 ヘッドに交換自在に装着させるノズル交 構と、
前記実装可否判断手段の判断結果に基づ!/ヽて前記基板保持部、基板搬送機構、 ヘッド移動機構、ノズル交 構を制御することにより、実装対象となる電子部品の 種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部に保持されて部品実 装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに、前記搭載ヘッドによって前記 複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行わせる実装制御手段とを備 え、
前記実装制御手段は、前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入さ れた先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程におい て、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された 後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状 態となつたならば、このタイミングにおいて前記先行基板への部品実装動作の対象と なっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品とすることを特徴とする 電子部品実装装置。
[2] 前記搭載ヘッドには複数の前記ノズルが装着されており、前記部品実装動作にお いて同一種類の複数の電子部品を一括して取り出すことを特徴とする請求項 1記載 の電子部品実装装置。
[3] 複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に 装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、基板保持部に保持された複数 の基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、
実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基 板保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに 前記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を 行い、
前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象とし て前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程にお!、て、前記複数の基板のう ち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基 板実装過程が完了する前に部品実装動作が実行可能な状態となったならば、このタ
Figure imgf000021_0001
、て前記先行基板への部品実装動作の対象となって 、る電子部品を当 該後続基板における実装開始部品として前記後続基板を対象とすることを特徴とす る電子部品実装方法。
前記搭載ヘッドには複数の前記ノズルが装着されており、前記部品実装動作にお いて同一種類の複数の電子部品を一括して取り出すことを特徴とする請求項 3記載 の電子部品実装方法。
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