JP4811073B2 - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

Description

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。

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）。

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いる間に、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。
特開２００５−１２９７５４号公報

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換機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。

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ヘッドを移動させ、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い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。

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。

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いて前記基板保持部、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して前記後続基板を対象とする。

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が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。

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いて、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い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。

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ブロック図、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。

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ェハリング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にウェハリング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。

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、エジェクタ８がエジェクタＸＹテーブル７によって水平移動可能に配設されている。エジェクタ８はチップ突き上げ用のエジェクタピン（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、エジェクタピンによってウェハリング５の下方からチップ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。エジェクタ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。

なお、シート剥離機構はここで示したエジェクタ８に限定されるものではなく、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。

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１ａ上に跨って配置されており、サブ基台１ａ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１２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。

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、基板搬出コンベア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。

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っている。

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。

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、後述する治具交換機構４９のチャック部４９ａによっ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において全てのチップ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、治具交換機構４９に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。

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軸ベース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っている。

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つのビーム部材が、それぞれＹ方向にスライド自在に架設されている。センタービーム部材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２３ｂ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。

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。

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３３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。

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、搭載ヘッド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１１ｂに移送搭載する。

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から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。さらに、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い。

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が配設されている。部品供給部２においてチップ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、ノズル交換機構１６が配設されている。ノズル交換機構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っている。

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。

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が結合されている。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。

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。

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２１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。

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４７ｂ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。

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。

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２１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のカメラ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。

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。

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によってウェハリング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、治具交換機構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っている。

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。

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。

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、エジェクタ８の昇降シリンダおよびエジェクタ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）。

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、搭載ヘッド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。

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いる。

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１１ｂ（図１０参照）の位置を求める。部品実装位置１１ｂ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。

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。

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、ウェハリング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１０Ａ、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おいては、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１１ｂに順次搭載する。

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、ピックアップしようとする複数（４個）のチップ６Ａを第２のカメラ３５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の上方から退避させる。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。

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によって、複数のチップ６を順次ピックアップして取り出す。

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１１ｂ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１１ｂ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の上方から退避させる。

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１１ｂ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。

次い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１１ｂの位置、第３の認識処理部５７で求めたチップ６の位置に基づいて搭載ヘッド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。

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。

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に保持されたウェハリング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とともに治具交換機構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。

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を治具交換機構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３５とともに治具交換機構４９を部品供給部２に向かって移動させ、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。

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をノズル交換機構１６の上方に移動させ、ここで搭載ヘッド３３をノズル交換機構１６に対して昇降させるとともに、ノズル交換機構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がノズル交換機構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。

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／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。

Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３・・・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いる。すなわち基板実装過程Ｍ１は基板実装過程Ｍ２に対して先行基板実装過程の関係にあり、基板実装過程Ｍ２は基板実装過程Ｍ１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についてみれば同様の関係が成立する。

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１１ｂ、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１１ｂ（Ａ）、１１ｂ（Ｂ）、１１ｂ（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によって搭載される。

次いで、１番目の基板実装過程Ｍ１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１１ｂ（Ａ）に対して順次チップ６Ａが搭載される。

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からＢ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１１ｂ（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。

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１１ａの部品実装位置１１ｂ（Ｂ）に対して順次チップ６Ｂが搭載される。

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からＣ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１１ｂ（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Ｍ１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。

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１１ｂ（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いて、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っていれば、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１１ｂ（Ｃ）に対して順次チップ６Ｃが搭載される。

そしてこの後、図９に示すように、部品種をＣから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。

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、特定品種チップについ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。

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っている。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、ウェハのマガジンから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。

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ェハリングが、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。

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いう効果を有し、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。

本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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

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 ウェハ供給部
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）

Claims (4)

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換機構と、
   前記実装可否判断手段の判断結果に基づいて前記基板保持部、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が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ことを特徴とする電子部品実装方法。
4. 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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