JP4985685B2 - 電子部品実装装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品接合用のペースト接着材が転写された基板に電子部品を搭載する電子部品実装装置に関するものである。

基板に電子部品を実装するために用いられるペースト接着材は、シリンジを用いて行う描画やピンを用いて行う転写等の手法により基板に供給されるが、ペースト接着材を孔から吐出する描画は少量への対応に限界があるため、微小部品の実装においては転写によるペースト接着材の供給が多用されている。

転写を行う電子部品実装装置として、基板の両側にペースト供給部と部品供給部を配し、転写ヘッドがペースト供給部と基板の間を移動してペースト接着材を基板に転写し、実装ヘッドが部品供給部と基板の間を移動して電子部品をペースト接着材が転写された基板に実装するものが知られている（特許文献１参照）。基板の搬入および搬出を行う基板搬送機構には、ベルトコンベアに載せるものやアームの先端を引っ掛けてスライドさせるもの等があるが、ボンディング装置のように基板の加熱を伴う場合には耐熱性の観点からアームを用いることが多い（特許文献２参照）。
特開２００２−２８５６８号公報 特開平１１−４０５９９号公報

特許文献１に開示された電子部品実装装置において転写効率を高めるためには、ペースト供給部と基板の間を何度も移動する転写ヘッドの移動距離を短縮することが望ましく、そのためにはペースト供給部と基板をできるだけ接近させて配置する必要がある。しかし、特許文献２に開示されたような基板搬送機構ではアームの移動空間を基板の上方に確保する必要があるため、転写の性質上、基板より高い位置にあることが望ましいペースト供給部は、アームとの干渉を避けるために配置が非常に制限されることになる。ペースト供給部がアームの移動経路より上方にあればアームとの干渉は避けられるが、基板との高低差が大きくなることで転写ヘッドの移動時間が長くなり、転写効率が低下するという問題が生じる。

本発明は、基板搬送用のアームとペースト供給部の干渉を回避しながらも転写効率を低下させることがない電子部品実装装置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、電子部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する実装ヘッドと、前記電子部品供給部の側方で基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を挟んで前記電子部品供給部の反対側に設けられ、上方から基板に接触させたアームの移動により基板を搬送する基板搬送機構と、ペースト接着材を基板に転写する転写ヘッドと、前記基板保持部を挟んで前記電子部品供給部の反対側に設けられ、前記転写ヘッドにペースト接着材を供給するペースト供給部と、前記ペースト供給部をペースト転写時には基板に接近させ、基板搬送時には前記アームの移動と干渉しない高さまで退避させるペースト供給部昇降機構とを備えた。

本発明によれば、基板搬送時にはペースト供給部を上昇させて基板との間にアームの移
動空間を形成し、ペースト転写時にはペースト供給部を下降させて基板との高低差を小さくすることが可能になり、電子部品実装装置の転写効率を低下させることなくアームとペースト供給部の干渉を回避することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図、図２は本発明の実施の形態におけるペースト供給部移動機構の斜視図、図３は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図、図４は本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図、図５は本発明の実施の形態におけるペースト供給テーブルと基板搬送機構の位置関係を示す側面図、図６は本発明の実施の形態における基板搬送機構の平面図、図７は本発明の実施の形態におけるペースト供給テーブルと基板の位置関係を示す側面図である。

電子部品実装装置１は、図１に示すように、ピックアップヘッド２、ボンディングヘッド３、転写ヘッド５の３つの作業ヘッドと、部品供給テーブル６、部品中継テーブル７、実装テーブル８、ペースト供給テーブル９の４つの作業テーブルと、４つのカメラ１０、１１、１２、１３を主要部として構成されている。作業テーブルは、電子部品実装装置１の奥行き方向に正面側から部品供給テーブル６、部品中継テーブル７、実装テーブル８、ペースト供給テーブル９の順に配列されている。

ピックアップヘッド２は、ピックアップヘッド移動装置１４によって鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ：基板２４の搬送方向（矢印ｂ）に対して直交関係にある方向）に移動可能であり、隣り合う部品供給テーブル６と部品中継テーブル７の間を移動し、ウェハシート１５に貼り付けられているチップ１６をピックアップして部品中継テーブル７に載置する。ウェハシート１５に貼り付けられているチップ１６の位置や向きは、鉛直上方に配置されたカメラ１０による撮像画像の解析によってピックアップ前に確認し、位置ずれが確認された場合は部品供給テーブル６を移動させてチップ１６の位置を修正し、チップ１６の向きに応じてピックアップノズル１７の角度を修正する。

部品中継テーブル７は移動テーブル１８の上部に配置されている。移動テーブル１８は直動装置１９によって基板搬送方向（矢印ｂ）に移動可能である。移動テーブル１８には、部品中継テーブル７の他にノズルストッカ２０やカメラ１３が配置されている。移動テーブル１８の移動経路にはクリーニングヘッド２１が配置されており、移動テーブル１８がクリーニングヘッド２１の下方を通過したときに部品中継テーブル７の上面（チップ載置面）の清掃や不要チップの排除を行う。

ボンディングヘッド３は、ボンディングヘッド移動装置２２、２３によって鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動可能であり、隣り合う部品中継テーブル７と実装テーブル８の間を移動し、部品中継テーブル７に載置されているチップ１６をピックアップして基板２４に搭載する。基板２４は、図示しない基板搬送装置によって電子部品実装装置１に搬入され、実装テーブル８の上部に固定されている。ボンディングヘッド３は、部品中継テーブル７からチップ１６をピックアップするだけではなく、部品供給テーブル６まで移動して直接ウェハシート１５からピックアップしたり、アーム２５の先端で上下に反転したピックアップヘッド２から受け取ることも可能である。この場合はピックアップヘッド２の反転に伴って上下反転したチップ１６を基板２４に実装するフリップチップ実装となる。

部品中継テーブル７に載置されているチップ１６の位置や向きは、鉛直上方に配置されたカメラ１１による撮像画像の解析によってピックアップ前に確認し、位置ずれが確認された場合は、ボンディングヘッド３の移動（矢印ａ）と部品中継テーブル７の移動（矢印
ｂ）によってボンディングノズル２６とチップ１６の位置関係を修正し、チップ１６の向きに応じてボンディングノズル２６の角度を修正する。またボンディングヘッド３によってピックアップされたチップ１６の位置や向きは、移動テーブル１８に配置されているカメラ１３によって鉛直下方から撮像され、基板２４に実装される前に確認、修正される。

転写ヘッド５は、転写ヘッド移動装置２７、２８によって鉛直方向および電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動可能である。ペースト供給テーブル９は、転写ヘッド５にペースト接着材を供給するペースト供給部である。ペースト供給テーブル９にはペースト接着材３２が貯留されている。転写ヘッド５は、下端の転写ピン３３をペースト接着材３２に浸し、その後に転写ピン３３を基板２４に押し当てることで、転写ピン３３に付着させた少量のペースト接着材を転写面に倣った形状３４で基板２４に転写する。ペースト接着材の転写量は、転写ピン３３を浸す部分のペースト接着材の膜厚を膜厚調節プレート３５によって調節することにより、もしくは転写ピン３３をペースト接着剤に浸す深さを調節することにより行う。

基板２４に転写されたペースト接着材の形状３４は、鉛直上方に配置されたカメラ１２による撮像画像の解析によって確認する。カメラ１２は、転写されたペースト接着剤の上に実装されたチップ１６の位置や向きの確認にも用いられる。

ペースト供給テーブル９は、図２および図３に示すペースト供給部移動機構４０によって水平方向に移動できるようになっている。ペースト供給部移動機構４０は、水平方向に延伸された水平レール４１とロッドレスシリンダ４２、水平レール４１に摺動自在に装着されたスライダ４３で構成され、スライダ４３にはペースト供給テーブル９が取り付けられている。ロッドレスシリンダ４２には、外部から供給される空圧によって水平移動するマグネット（図示せず）が内蔵されており、マグネットの動きに誘導されて磁性を備えたスライダ４３が水平移動する仕組みになっている。

ペースト供給テーブル９は、Ｌ型板４４と、Ｌ型板４４の水平部分に配された円形の貯留槽４５と、貯留槽４５を中心軸周りに回転させるモータ４６と、貯留槽４５に貯留されているペースト接着材３２の膜厚を調整する膜厚調整プレート３５とで構成されている。貯留槽４５を回転させると貯留されているペースト接着剤３２の大部分は膜厚調整プレート３５によって堰き止められ、貯留槽４５の底面との間の隙間に相当する厚さの膜状のペーストが膜厚調整プレート３５の下流側に出現する。転写ヘッド５はこの膜状の部分に転写ピン３３を浸すことになる。ペーストの膜厚はマイクロメータヘッド等を用いた調節機構４７によって膜厚調整プレート３５の高さを変えることで精密に調整することができる。

スライダ４３には鉛直方向に延伸された鉛直レール４８が取り付けられており、鉛直レール４８にはＬ型板４４の鉛直部分がスライダ４９を介して装着されている。水平レール４１の一端側にはシリンダ機構５０によって鉛直方向に移動可能なコ字型部材５１が配置されている。Ｌ型板４４にはコ字型部材５１と係合する突起部材５２が形成されており、ペースト供給テーブル９を水平レール４１の一端側に移動させたときに突起部材５２とコ字型部材５１が係合するようになっている。突起部材５２とコ字型部材５１が係合した状態でシリンダ機構５０を駆動させると、ペースト供給テーブル９が鉛直方向に移動する。

ペースト供給テーブル９は、ペースト供給部移動機構４０によって電子部品実装装置１の奥行き方向（矢印ａ）に移動可能である。ペースト供給テーブル９の位置は電子部品実装装置１の稼働状況によって定まり、実装時には、図１に示すように実装テーブル８を挟んで部品供給テーブル６と反対側の位置（実装位置）に位置し、メンテナンス時は、図４に示すように実装テーブル８を越えて部品供給テーブル６側の位置（メンテナンス位置）
に位置する。このメンテナンス位置は作業者のいる装置正面側により近いため、作業者はペースト接着材の補充や清掃などのペースト供給テーブル９のメンテナンス作業を容易に行うことができる。

ペースト供給テーブル９は実装テーブル８と部品中継テーブル７の上方を移動するため、ペースト供給テーブル９の移動時には各ヘッドは移動経路から退避する。例えば、転写ヘッド５は移動経路の上方に退避し、ボンディングヘッド３は装置正面側に退避して移動中のペースト供給テーブル９と接触しないようになっている。

転写ピン３３は、図３に示すようにペースト受け位置Ｐ１もしくはＰ２で貯留槽４５のペーストを付着させて基板２４の上方に移動し、ペーストを転写する。貯留槽４５は同心円状に２つの領域に分割されており、それぞれに別の種類のペーストが貯留されている。ピックアップノズル１７と部品中継テーブル７とボンディングノズル２６は、転写ピン３３と同一直線上に配置されている。

電子部品実装装置１には、基板２４の搬送を行う基板搬送機構６０が図３および図５に示すようにペースト供給部移動機構４０の下方に配置されている。基板搬送機構６０は、基板２４の搬送方向（ｂ方向）に伸びる送りねじ６１に螺合するナット６２にアーム６３を取り付けた構成となっており、アーム６３の先端に下向きに取り付けられている搬送爪６４を基板２４の後端に引っ掛けて基板２４を搬送する。アーム６３は２組備わっており、図６に示すように、搬送先側のアーム６３は待機位置６５にある基板２４を実装テーブル８に搬送し、搬送元側のアーム６３は電子部品実装装置１に搬入されてきた基板２４を待機位置６５に搬送する。

アーム６３は基板２４を搬送した後、次に搬送するべき基板２４の搬送に備えて搬送開始位置に復帰する必要があり、その際に搬送爪６４が基板２４と接触しない高さまで上昇する必要があるので、ペースト供給テーブル９は上昇時のアーム（図５において破線で表している）と接触しない高さまで上昇し、アーム６３との干渉を回避している。ペースト供給テーブル９は、基板２４にペースト接着材を転写するときは図７に示すように下降し、貯留槽４５と基板２４の高低差を小さくする。これにより転写ヘッド５の鉛直方向における移動距離が短くなり、転写にかかる時間を短縮することができる。

本発明は、基板搬送時にはペースト供給部を上昇させて基板との間にアームの移動空間を形成し、ペースト転写時にはペースト供給部を下降させて基板との高低差を小さくすることが可能になり、電子部品実装装置の転写効率を低下させることなくアームとペースト供給部の干渉を回避することができるという利点があり、基板にペーストを転写して電子部品を実装する分野において有用である。

本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図 本発明の実施の形態におけるペースト供給部移動機構の斜視図 本発明の実施の形態における電子部品実装装置の平面図 本発明の実施の形態における電子部品実装装置の斜視図 本発明の実施の形態におけるペースト供給テーブルと基板搬送機構の位置関係を示す側面図 本発明の実施の形態における基板搬送機構の平面図 本発明の実施の形態におけるペースト供給テーブルと基板の位置関係を示す側面図

１ 電子部品実装装置
２ ピックアップヘッド
３ ボンディングヘッド
５ 転写ヘッド
６ 部品供給テーブル
７ 部品中継テーブル
８ 実装テーブル
９ ペースト供給テーブル
２４ 基板
５０ シリンダ機構（ペースト供給部昇降機構）
６０ 基板搬送機構
６３ アーム

Claims (1)

1. 電子部品供給部から取り出した電子部品を基板に実装する実装ヘッドと、
   前記電子部品供給部の側方で基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部を挟んで前記電子部品供給部の反対側に設けられ、上方から基板に接触させたアームの移動により基板を搬送する基板搬送機構と、
   ペースト接着材を基板に転写する転写ヘッドと、
   前記基板保持部を挟んで前記電子部品供給部の反対側に設けられ、前記転写ヘッドにペースト接着材を供給するペースト供給部と、
   前記ペースト供給部をペースト転写時には基板に接近させ、基板搬送時には前記アームの移動と干渉しない高さまで退避させるペースト供給部昇降機構と、
   を備えたことを特徴とする電子部品実装装置。

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