(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ状態の電子部品を移載ヘッドにより取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記移載ヘッドを前記ウェハ保持部と基板位置決め部との間で移動させるとともに、ウェハ保持部における電子部品の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の搭載時に前記移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動手段と、吸着ノズルによる電子部品取り出し時に取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる突き上げ部材を複数備えこれらの突き上げ部材の平面位置を個別に調整可能な部品突き上げ機構と、前記ウェハ保持部に対して進退可能に配設されウェハ保持部上に進出した時に前記ウェハ状態の電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像により得られた画像データに基づいて前記電子部品の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出結果に基づいて前記ヘッド移動手段および部品突き上げ機構を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記移載ヘッドにおける複数の吸着ノズルの平面位置が個別に調整可能であることを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
吸着ノズルを複数備えた移載ヘッドによってウェハ状態の電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部に対して進退可能に配設された撮像手段をウェハ保持部上に進出させて前記ウェハ状態の複数の電子部品を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた画像データに基づいて前記複数の電子部品の位置を検出する位置検出工程と、ウェハ保持部に個別に平面位置が調整可能に配設され取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる複数の突き上げ部材を、前記位置検出結果に基づいて前記複数の電子部品に対して個別に位置合わせする突き上げ部材位置合わせ工程と、前記突き上げ部材を上昇させて複数の電子部品を下方から突き上げる部品突き上げ工程と、前記位置検出結果に基づいて前記移載ヘッドの複数の吸着ノズルによって前記複数の電子部品を取り出す部品取り出し工程と、この移載ヘッドを基板位置決め部に位置決めされた基板上に移動させて電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項４】
前記移載ヘッドにおける複数の吸着ノズルの平面位置が個別に調整可能であり、部品取り出し工程に先だって前記位置検出結果に基づいてこれらの吸着ノズルの位置を複数の電子部品の位置に合わせ、これらの電子部品を複数の吸着ノズルによって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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップなどのウェハ状態の電子部品を取り出してリードフレームなどの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。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に用いられる電子部品のうち、半導体チップなどウェハ状態で切り出されるものは、従来より専用の取り出し装置を備えた実装装置によって取り出され、リードフレームなどの基板に実装されていた。この専用装置では、半導体チップを取り出す移載ヘッドは固定の取り出し位置において上下動し、半導体ウェハはこの移載ヘッドに対して相対的に水平移動自在に保持される構成となっていた。
【０００３】
移載ヘッドによる部品取り出しにおいては、下方に配置されたエジェクタのニードルによって半導体ウェハを下方から突き上げた状態で、移載ヘッドによって半導体ウェハをピックアップする。そして半導体ウェハを順次移動させることにより移載ヘッドによって１個づつ半導体チップを取り出すようにしていた。取り出し対象の半導体チップの移載ヘッドへの位置合わせは、ウェハ保持部上に固定配置されたカメラによってウェハ状態の電子部品を撮像して位置認識することにより行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の実装装置では、移載ヘッドがウェハ保持部とリードフレームとの間を往復する１実装ターンにおいて１個の半導体チップしか実装されないことから、またウェハ保持部におけるカメラによる撮像動作と移載ヘッドによる実装動作とを同一サイクル内で行うことによるタクトタイムの遅延から、実装効率の向上には限界があった。
【０００５】
そこで本発明は、ウェハ状態の電子部品を効率よく取り出して基板に実装す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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、ウェハ状態の電子部品を移載ヘッドにより取り出して基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部と、前記基板を位置決めする基板位置決め部と、前記電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えた前記移載ヘッドを前記ウェハ保持部と基板位置決め部との間で移動させるとともに、ウェハ保持部における電子部品の取り出し時および基板位置決め部における電子部品の搭載時に前記移載ヘッドの位置合わせ動作を行うヘッド移動手段と、吸着ノズルによる電子部品取り出し時に取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる突き上げ部材を複数備えこれらの突き上げ部材の平面位置を個別に調整可能な部品突き上げ機構と、前記ウェハ保持部に対して進退可能に配設されウェハ保持部上に進出した時に前記ウェハ状態の電子部品を撮像する撮像手段と、この撮像により得られた画像データに基づいて前記電子部品の位置を検出する位置検出手段と、この位置検出結果に基づいて前記ヘッド移動手段および部品突き上げ機構を制御する制御部とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記移載ヘッドにおける複数の吸着ノズルの平面位置が個別に調整可能である。
【０００８】
請求項３記載の電子部品実装方法は、吸着ノズルを複数備えた移載ヘッドによってウェハ状態の電子部品を取り出して基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、前記ウェハ状態の電子部品を保持するウェハ保持部に対して進退可能に配設された撮像手段をウェハ保持部上に進出させて前記ウェハ状態の複数の電子部品を撮像する撮像工程と、この撮像により得られた画像データに基づいて前記複数の電子部品の位置を検出する位置検出工程と、ウェハ保持部に個別に平面位置が調整可能に配設され取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる複数の突き上げ部材を、前記位置検出結果に基づいて前記複数の電子部品に対して個別に位置合わせする突き上げ部材位置合わせ工程と、前記突き上げ部材を上昇させて複数の電子部品を下方から突き上げる部品突き上げ工程と、前記位置検出結果に基づいて前記移載ヘッドの複数の吸着ノズルによって前記複数の電子部品を取り出す部品取り出し工程と、この移載ヘッドを基板位置決め部に位置決めされた基板上に移動させて電子部品を基板に搭載する部品搭載工程とを含む。
【０００９】
請求項４記載の電子部品実装方法は、請求項３記載の電子部品実装方法であって、前記移載ヘッドにおける複数の吸着ノズルの平面位置が個別に調整可能であり、部品取り出し工程に先だって前記位置検出結果に基づいてこれらの吸着ノズルの位置を複数の電子部品の位置に合わせ、これらの電子部品を複数の吸着ノズルによって一括して取り出す。
【００１０】
本発明によれば、移載ヘッドに電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えるとともに、吸着ノズルによる電子部品取り出し時に取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる突き上げ部材を複数備えこれらの突き上げ部材の平面位置を個別に調整可能な部品突き上げ機構を備えることにより、位置認識された複数の電子部品に対して突き上げ部材を個別に位置合わせすることができ、同一実装ターンにおいて複数の電子部品を効率よく取り出すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の平面図、図２は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の断面図、図３は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の部分断面図、図４は本発明の実施の形態１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は本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図である。
【００１２】
まず図１、図２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１において電子部品実装装置には、２条の搬送路１ａを備えた基板搬送部１がＸ方向に配設されている。基板搬送部１は基板２を搬送し、以下に説明するペースト塗布や電子部品実装などの各作業位置に位置決めする。基板搬送部１の上流側（図１において左側）には、基板供給部３，ペースト塗布部４が配設されている。基板供給部３は、電子部品が実装される基板２を基板搬送部１を介して下流側に供給する。ペースト塗布部４は、供給された基板２上の部品実装位置に、電子部品接着用のペーストを塗布する。
【００１３】
ペースト塗布部４の下流側には、Ｙ軸テーブル５Ａ，Ｙ軸テーブル５Ｂが基板搬送部１と直交する方向に配設されている。Ｙ軸テーブル５Ａ，Ｙ軸テーブル５Ｂの間の基板搬送部１は、基板２を位置決めする基板位置決め部となっており、ここで基板２に対して電子部品が実装される。
【００１４】
この基板位置決め部に隣接して、ウェハ保持部１２が配設されている。ウェハ保持部１２は、保持テーブル１２ａ上に電子部品である半導体チップ１４ａが多数個片状態で貼着されたウェハシート１３を保持している。すなわち、ウェハ保持部１２はウェハ状態の半導体チップ１４ａを保持している。またウェハ保持部１２に隣接して、待機中の新たな半導体ウェハ１４を保持するウェハストック部１９が配置されている。
【００１５】
図２に示すように、ウェハ保持部１２の下方には、エジェクタ機構（部品突き上げ機構）１５が配設されている。図３に示すようにエジェクタ機構１５は、Ｘテーブル１６Ｘ、Ｙテーブル１６Ｙよりなる全体移動テーブル１６を備えており、全体移動テーブル１６上には個別位置調整用の微動テーブル１７が複数個配置されている。各微動テーブル１７には、ピン１８ａ（突き上げ部材）を昇降させるピン昇降機構１８が装着されている。ピン１８ａは、吸着ノズル８による半導体チップ１４ａの取り出し時に、取り出し対象の半導体チップ１４ａを下方から突き上げる。
【００１６】
全体移動テーブル１６を駆動することにより、複数のピン昇降機構１８はウェハ保持部１２に保持された半導体ウェハ１４の任意部位の下方に移動する。そしてここで微動テーブル１７を個別に駆動することにより、ピン昇降機構１８の平面位置を個別に調整可能となっており、各ピン１８ａを当該部位に位置する複数の半導体チップ１４ａに個別に位置あわせすることができるようになっている。
【００１７】
そしてピン１８ａが任意の半導体チップ１４ａの下方に位置合わせされた状態でピン昇降機構１８を駆動することにより、複数のピン１８ａはウェハシート１３の下面側からそれぞれ半導体チップ１４ａを突き上げる。ここでピン昇降機構１８の配列は、後述する移載ヘッド７における吸着ノズル８の配列に対応しており、ウェハシート１３に保持された複数の半導体チップをピン１８ａで突き上げた状態で、移載ヘッド７の複数の吸着ノズル８によってピックアップできるようになっている。移載ヘッド７の複数の吸着ノズル８によって半導体チップ１４ａの上面を順次吸着し上昇することにより、移載ヘッド７の１実装ターンごとにウェハ保持部１２から複数の半導体チップ１４ａが取り出される。
【００１８】
Ｙ軸テーブル５Ａ，Ｙ軸テーブル５Ｂには、第１のＸ軸テーブル６，第２のＸ軸テーブル１０が架設されている。第１のＸ軸テーブル６には、複数の吸着ノズル８を備えた移載ヘッド７が装着されており、これらの吸着ノズル８に隣接して、基板認識カメラ９が移載ヘッド７と一体的に移動可能に配設されている。Ｙ軸テーブル５Ａ及び第１のＸ軸テーブル６を駆動することにより、移載ヘッド７および基板認識カメラ９は一体的に移動する。Ｙ軸テーブル５Ａ及び第１のＸ軸テーブル６は、移載ヘッド７を移動させるヘッド移動機構となっている。
【００１９】
また第２のＸ軸テーブル１０には、部品認識カメラ１１が装着されている。Ｙ軸テーブル５Ｂ及び第２のＸ軸テーブル１０を駆動することにより、部品認識カメラ１１はＸＹ方向に水平移動し、ウェハ保持部１２上方の水平面内でウェハ保持部１２に対して進退する。ウェハ保持部１２の上方の任意位置に位置した部品認識カメラ１１によって下方を撮像することにより、半導体ウェハ１４の任意位置が撮像される。そしてこの撮像により得られた画像データを認識処理することにより、任意の半導体チップ１４ａの位置が検出される。このとき、部品認識カメラ１１を移動させることにより、複数の半導体チップ１４ａを順次撮像してこれらの位置を検出することができる。
【００２０】
そしてこの位置検出結果に基づいて、移載ヘッド７を取り出し対象の半導体チップ１４ａに位置合わせするとともに、全体移動テーブル１６および微動テーブル１７を駆動してピン１８ａを同様に当該半導体チップ１４ａに位置合わせすることにより、移載ヘッド７の吸着ノズル８によってウェハ保持部１２から半導体チップ１４ａをピックアップする。このとき移載ヘッド７の複数の吸着ノズル８によって複数の半導体チップ１４ａをピックアップすることにより、移載ヘッド７が基板２とウェハ保持部１２との間を１往復する１実装ターンにおいて、複数の半導体チップ１４ａを取り出すことができるようになっている。
【００２１】
次に図４を参照して、制御系の構成について説明する。図４において、ＣＰＵ２０は制御部であり、以下に説明する各部を統括して制御する。プログラム記憶部２１は、移載ヘッド７による実装動作を実行するための動作プログラムや基板認識・部品認識などの認識処理のための処理プログラムなど各種のプログラムを記憶する。データ記憶部２２は、実装データなどの各種データを記憶する。画像認識部２３は、部品認識カメラ１１や基板認識カメラ９の撮像によって得られた画像データを認識処理することにより、基板搬送部１における基板２や、ウェハ保持部１２における半導体チップ１４ａを認識して位置を検出する。したがって画像認識部２３は位置検出手段となっている。
【００２２】
機構駆動部２４は、ＣＰＵ２０によって制御され以下の各機構を駆動する。基板搬送機構２５は、基板搬送部１における搬送機構を駆動する機構である。ヘッド移動機構２６（ヘッド移動手段）は、Ｙ軸テーブル５Ａ及び第１のＸ軸テーブル６によって移載ヘッド７を移動させる。カメラ移動機構２７は、Ｙ軸テーブル５Ｂ及び第２のＸ軸テーブル１０によって部品認識カメラ１１を移動させる。エジェクタ駆動機構２８は、全体移動テーブル１６、微動テーブル１７及びピン昇降機構１８を駆動して、ピン１８ａにチップ突き上げ動作を行わせる。ＣＰＵ２０がヘッド移動手段を制御する際には、画像認識部２３による位置検出結果に基づいて、移載ヘッド７をウェハ保持部１２に対して位置合わせするとともに、ピン１８ａをウェハ保持部１２に対して位置合わせする。
【００２３】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、実装動作について図５〜図８を参照して説明する。図５（ａ）において、基板搬送部１には基板供給部３によって基板２が供給される。基板２はペースト塗布部４にて電子部品接着用のペーストが塗布された後、Ｙ軸テーブル５Ａ，５Ｂの間の基板位置決め部まで搬送され位置決めされる。この後、第１のＸ軸テーブル６によって移載ヘッド７が基板２上に移動し、基板認識カメラ９によって基板２を撮像する。この撮像によって得られた画像データを画像認識部２３によって認識処理することにより、基板２の位置が認識される。
【００２４】
このとき第２のＸ軸テーブル１０によって移動する部品認識カメラ１１はウェハ保持部１２上に進出しており、基板認識カメラ９による基板２の撮像と同時並行的に、部品認識カメラ１１は図７（ａ）に示すようにウェハシート１３に貼着された次回取り出し予定の複数の半導体チップ１４ａを順次撮像する（撮像工程）。そしてこの撮像によって得られた画像データを画像認識部２３によって認識処理することにより、移載ヘッド７によって次回取り出し予定の複数個の半導体チップ１４ａの位置が検出される（位置検出工程）。そして、この位置検出結果に基づいて、図７（ｂ）に示すように、ピン１８ａを半導体チップ１４ａに位置合わせする（突き上げ部材位置合わせ工程）。次いで図７（ｃ）に示すように、ピン１８ａを上昇させ、ウェハシート１３を介して半導体チップ１４ａを下方から突き上げる（部品突き上げ工程）。
【００２５】
この後、図５（ｂ）に示すように、部品認識カメラ１１がウェハ保持部１２上から手前側に退避すると共に、移載ヘッド７がウェハ保持部１２上に移動する。そして半導体チップ１４ａの位置認識結果に基づいて、図８（ａ）に示すように、ピン１８ａによって下方から突き上げられた状態の半導体チップ１４ａを移載ヘッド７の吸着ノズル８によって取り出す（部品取り出し工程）。上述の突き上げ部材位置合わせ工程、部品突き上げ工程、部品取り出し工程は、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、移載ヘッドの吸着ノズル８，エジェクタ機構１５のピン１８ａのそれぞれについて、順次反復される。これにより、ウェハ保持部１２から複数個の半導体チップ１４ａが順次取り出される。
【００２６】
そして複数個の半導体チップ１４ａを各吸着ノズル８に保持した移載ヘッド７は、図６（ａ）に示すように基板搬送部１上に位置決めされた基板２の上方に移動する。次いで各吸着ノズル８を基板２の各実装点に対して順次下降させることにより、半導体チップ１４ａを基板２に搭載する（部品搭載工程）。この搭載において、移載ヘッド７は基板２の位置認識結果に基づき基板２に対して位置合わせされる。
【００２７】
部品搭載工程と並行して、部品認識カメラ１１はウェハ保持部１２上に進出し、部品認識カメラ１１によって次回取り出し予定の半導体チップ１４ａの撮像が行われる。すなわち、ここでは移載ヘッド７による基板２への部品搭載工程と、次回取り出し予定の電子部品を対象としたウェハ保持部１２における部品認識カメラ１１による撮像工程とを同時並行的に行う形態となっている。そして図６（ｂ）において、図５（ｂ）と同様に部品認識カメラ１１がウェハ保持部１２上から手前側に退避すると共に、移載ヘッド７が部品取り出しのためにウェハ保持部１２上に移動し、前述と同様の部品取り出し工程、部品搭載工程が反復される。
【００２８】
このように、移載ヘッド７に複数の吸着ノズル８を備えるとともに、部品取り出し時に半導体チップ１４ａを下方から突き上げるピン１８ａを吸着ノズル８に対応して複数備え、これらのピン１８ａの平面位置を個別に調整可能とすることにより、位置認識された複数の半導体チップ１４ａに対してピン１８ａを個別に位置合わせすることができる。従って、部品認識カメラ１１によって撮像され位置が検出された複数の半導体チップ１４ａを位置ずれなく正確に突き上げることができ、同一実装ターンにおいて複数の半導体チップ１４ａを、ピックアップミスや姿勢不良を生じることなく効率よく取り出すことができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の移載ヘッドの正面図、図１０は本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図である。図９において、移載ヘッド７’は微動テーブル７ａを備えており、それぞれの微動テーブル７ａには、半導体チップ１４ａを吸着して保持する吸着ノズル８が装着されている。微動テーブル７ａを駆動することにより、移載ヘッド７’における複数の吸着ノズル８の平面位置が個別に調整可能となっており、ウェハ保持部１２から半導体チップ１４ａを取り出す際に、各吸着ノズル８を複数の半導体チップ１４ａに個別に位置あわせできるようになっている。
【００３０】
電子部品実装動作においては、まず図１０（ａ）に示すように、ウェハ保持部１２において、実施の形態１と同様に部品認識カメラ１１によってウェハシート１３上の半導体チップ１４ａを順次撮像し、それぞれの半導体チップ１４ａの位置を検出する。そしてこの位置検出結果に基づいて、図１０（ｂ）に示すように、複数のピン１８ａを半導体チップ１４ａにそれぞれ位置あわせするとともに、位置検出結果に基づいて微動テーブル７ａを駆動することにより、部品取り出しに先立って移載ヘッド７’の各吸着ノズル８の位置を半導体チップ１４ａにそれぞれ位置合わせする。
【００３１】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、ピン１８ａを上昇させて複数の半導体チップ１４ａを突き上げた状態で、複数の吸着ノズル８を半導体チップ１４ａに対して昇降させ、これらの複数の半導体チップ１４ａを複数の吸着ノズル８によって同時に一括して取り出す。これにより、実施の形態１に示す例と同様に複数の半導体チップ１４ａを位置ずれなく正確に突き上げることができるとともに、部品取り出しにおいて、単一の取り出し動作によって複数の半導体チップ１４ａを位置ずれなくピックアップすることができ、電子部品実装作業をさらに効率化することが可能となっている。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、移載ヘッドに電子部品を吸着して保持する吸着ノズルを複数備えるとともに、吸着ノズルによる電子部品取り出し時に取り出し対象の電子部品を下方から突き上げる突き上げ部材を複数備えこれらの突き上げ部材の平面位置を個別に調整可能な部品突き上げ機構を備えたので、位置認識された複数の電子部品に対して突き上げ部材を個別に位置合わせして複数の電子部品を同時に一括して突き上げることができ、同一実装ターンにおいて複数の電子部品を効率よく取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の平面図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の部分断面図
【図４】本発明の実施の形態１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】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図６】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図７】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図８】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図９】本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の移載ヘッドの正面図
【図１０】本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
１  基板搬送部
２  基板
７  移載ヘッド
８  吸着ノズル
９  基板認識カメラ
１１  部品認識カメラ
１２  ウェハ保持部
１４ａ  半導体チップ
１５  エジェクタ機構
１６  全体移動テーブル
１７  微動テーブル
１８  ピン昇降機構
１８ａ  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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