(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送し位置決めする基板搬送機構と、この基板搬送機構に位置決めされた基板よりも段差を確保して低い位置に配設されたチップ供給部と、チップ供給部のチップをピックアップして前記基板に移送搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドを前記基板搬送部とチップ供給部との間で移動させる移動機構と、前記基板搬送部の上方に対応する第１水平部とチップ供給部の上方に対応する第２水平部とこの第１水平部と第２水平部との間にあって前記チップ供給部へ向かって下り勾配の傾斜部を備えたカム曲面を有するカム部材と、前記移載ヘッドとともに上下動しかつ前記移動機構による移載ヘッドの移動に伴って前記カム曲面に沿って移動するカムフォロアとを備え、前記移動機構が前記チップ供給部へ向かって下り勾配に配設されていることを特徴とする電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェハから切り出され粘着シートに貼着された状態の電子部品を取り出して基板に実装する電子部品実装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数のチップより成るウェハから切り出される。このチップの切り出しは、粘着シートにウェハを貼着した状態で行われ、切り出された個片チップは電子部品実装装置の移載ヘッドによってウェハを保持したチップ供給部からピックアップされ、基板搬送機構に位置決めされた基板に搭載される。
【０００３】
このような電子部品実装装置として、移載ヘッドによる移動ストロークを短縮する目的で、基板搬送機構の下側にチップ供給部を部分的に上下方向に重ねて配置した装置が知られている。このような配置の電子部品実装装置では、チップ供給部におけるピックアップ面と、基板搬送機構に位置決めされた基板における搭載面との間には段差が生じるため、チップを移載する移載ヘッドはこれらの間を移動する度に、上下方向の移動を反復する必要がある。
【０００４】
この上下移動動作を効率よく行う機構として、カム機構が用いられる場合がある。この機構は、移載ヘッドと一体的に移動するカムフォロアを段差を有するカム曲面に沿って移動させることにより所定の上下動を行わせるものであり、移載ヘッドを水平方向に移動させる移動機構を駆動源として移載ヘッドの上下動をも併せて行うことができるため、機構の簡略化が実現されるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のカム機構を用いた移載ヘッドの移動機構では、基板搬送機構の構成上搬送機構の厚さ寸法を大きくする必要がある場合には、基板搬送機構とチップ供給部との段差が大きくなり、これに従ってカム曲面の傾斜や水平部と傾斜部の遷移部の曲率を大きくする必要がある。ところが、カム曲面の傾斜や曲率が大きくなると、水平方向の駆動によってカムフォロアがカム曲面に沿って転動する際にカジリを生じやすく、高速で安定した動作を実現することが難しい。このため動作上許容される段差には限度があり、この制限によって基板搬送機構の寸法が制約されるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、基板搬送機構の許容寸法の制約を緩和し、かつ移載ヘッドの移動動作を高速で安定して行わせることができる電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、基板を搬送し位置決めする基板搬送機構と、この基板搬送機構に位置決めされた基板よりも段差を確保して低い位置に配設されたチップ供給部と、チップ供給部のチップをピックアップして前記基板に移送搭載する移載ヘッドと、この移載ヘッドを前記基板搬送部とチップ供給部との間で移動させる移動機構と、前記基板搬送部の上方に対応する第１水平部とチップ供給部の上方に対応する第２水平部とこの第１水平部と第２水平部との間にあって前記チップ供給部へ向かって下り勾配の傾斜部を備えたカム曲面を有するカム部材と、前記移載ヘッドとともに上下動しかつ前記移動機構による移載ヘッドの移動に伴って前記カム曲面に沿って移動するカムフォロアとを備え、前記移動機構が前記チップ供給部へ向かって下り勾配に配設されている。
【０００８】
本発明によれば、チップ供給部へ向かって下り勾配のカム曲面に沿って移動する移載ヘッドを移動させる移動機構を、チップ供給部へ向かって下り勾配に配設することにより、移動機構による駆動方向に対するカム曲面の傾斜を大きくすることなく移載ヘッドの上下動ストロークを確保することができ、基板搬送機構の許容寸法の制約を緩和し、かつ移載ヘッドの移動動作を高速で安定して行わせることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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正面図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分正面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分拡大図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分正面図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分正面図、図４、図５、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のチップ搭載動作の説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して電子部品実装装置の全体構造を説明する。図１において、チップ供給部１のウェハ保持テーブル２の上面には、粘着シート（図示せず）に貼り付けられたチップ３が保持されている。ウェハ保持テーブル２は、テーブル移動機構（図示せず）によって矢印ａ方向に水平移動可能となっている。チップ供給部１の側方には、基板搬送機構４が配設されている。基板搬送機構４は上面に載置された基板５を搬送し位置決めする。
【００１１】
ウェハ保持テーブル２は、基板搬送機構４に位置決めされた基板５よりも段差Ｈを確保して低い位置に配設されており、ウェハ保持テーブル２が水平移動する際に、ウェハ保持テーブル２が部分的に基板搬送機構４の下方に入り込むことが可能となっている。
【００１２】
ウェハ保持テーブル２、基板搬送機構４の上方には、カム機構６がカム上下動機構７によって上下動可能に配設されている。カム機構６はカム曲面によって移載ヘッド９の水平動および上下動を案内する。移載ヘッド９はヘッド移動機構８によって駆動されることにより、カム機構６に案内されてチップ供給部１と基板搬送機構４との間を往復動する。そしてこの往復動により、移載ヘッド９はチップ供給部１からチップ３をピックアップして基板５に移送搭載する。ヘッド移動機構８は、移載ヘッド９を基板搬送機構４とチップ供給部１との間で移動させる移動機構となっている。
【００１３】
カム機構６、移載ヘッド９およびカム上下動機構７について説明する。垂直に配設されたカムプレート１０の下端部には、リブカム１１（カム部材）が後述するカム形状で設けられている。リブカム１１は、ブロック１５に結合されたカムフォロア１８によって上下から挟み込まれており、カムフォロア１８は移載ヘッド９とともに上下動し、かつヘッド移動機構８による移載ヘッド９の移動に伴ってリブカム１１のカム曲面に沿って移動する。
【００１４】
ブロック１５を上下に挿通して固着されたシャフト１７の下端部には、吸着ノズル１６が装着されている。吸着ノズル１６はチップ３を吸着して保持する。カムプレート１０の一方側の端部は、カム上下動機構７と結合されている。カム上下動機構７は、モータ１２によって回転駆動される送りねじ１３と、送りねじ１３が螺合するナット１４によって構成される。モータ１２が回転することにより、ナット１４に結合されたカムプレート１０が上下動する。これにより、カム機構６全体が移載ヘッド９とともに上下動する。
【００１５】
次にヘッド移動機構８について説明する。シャフト１７の上部は、移動ブロック２０によって上下方向のスライドを許容された状態で保持されている。移動ブロック２０の下部にはスライダ１９が結合されており、スライダ１９は段差Ｈに応じて傾斜して配設されたスライドレール２１にガイドされて移動する。したがって移動ブロック２０は、スライドレール２１に沿って斜め方向に往復動するようになっており、これにより、移載ヘッド９はシャフト１７、移動ブロック２０とともに矢印ｂで示す下り勾配方向に移動する。すなわちヘッド移動機構８は、チップ供給部１へ向かって下り勾配に配設されている。
【００１６】
スライドレール２１の上側には、駆動プーリ２２と従動プーリ２５に調帯されたベルト２４がスライドレール２１に平行に配設されており、モータ２３によって駆動プーリ２２を回転駆動することにより、ベルト２４は矢印ｃ方向に往復動する。したがって、モータ２３を回転駆動することにより、移載ヘッド９はカム機構６によって案内されて移動する。この移載ヘッド９の移動において、カムフォロア１８がリブカム１１に沿って移動することにより、移載ヘッド９はリブカム１１のカム曲面にならった移動軌跡で移動する。
【００１７】
次に図２を参照して、リブカム１１のカム形状について説明する。図２（ａ）に示すように、リブカム１１のカム曲面は、基板搬送機構４の上方に対応する第１水平部１１ａと、チップ供給部１の上方に対応する第２水平部１１ｃと、この第１水平部１１ａと第２水平部１１ｃとの間にあってチップ供給部１へ向かって下り勾配の傾斜部１１ｂとで構成されている。ここで、傾斜部１１ｂの範囲のリブ幅Ｂは、軸間距離Ｄ（図２（ｂ）参照）が固定された２つのカムフォロア１８の間に傾斜したリブカム１１が隙間なく嵌合するよう、リブカム１１の傾斜状態に応じて設定されている。
【００１８】
ヘッド移動機構８を駆動することにより、スライダ１９はスライドレール２１の傾斜に沿って往復動するが、このときカムフォロア１８がリブカム１１を上下から挟み込んだ状態で移動することから、移載ヘッド９は、スライダ１９が基板搬送機構４またはチップ供給部１の上方を移動するときは、第１水平部１１ａ、第２水平部１１ｃに沿って水平移動する。そしてスライダ１９がチップ供給部１と基板搬送機構４の間を往復する過程では、移載ヘッド９は傾斜部１１ｂに沿って斜め方向に移動する。
【００１９】
この移載ヘッド９の斜め方向の移動において、カムフォロア１８によってリブカム１１に作用する外力について説明する。図２（ｂ）に示すように、上下２つのカムフォロア１８には、ヘッド移動機構８による下り勾配方向（図１に示す矢印ｂ参照）の駆動力Ｆが作用する。この駆動力Ｆは、リブカム１１の配設方向に平行な分力Ｆ１と、配設方向に垂直な分力Ｆ２の分力に分けられる。このとき、駆動力Ｆは常にヘッド移動機構８の下り勾配方向を示す矢印ｂ方向だけ傾いていることから、駆動力が常に水平方向に作用する従来の移動機構と比較して、分力Ｆ２は小さくなる。
【００２０】
カムフォロア１８をリブカム１１に沿って移動させる際の抗力は上記垂直方向の分力Ｆ２に依存することから、分力Ｆ２が小さいほど、カムフォロア１８の移動はスムーズに行われる。したがって分力Ｆ２を小さくするほど、移載ヘッド９のチップ供給部１と基板搬送機構４との間の往復動を高速で安定して行うことができる。この分力Ｆ２を小さくするためには、図３（ａ）に示す段差Ｈ２、すなわちリブカム１１のヘッド移動機構８による下り勾配方向（矢印ｂ）に対して垂直な方向の段差Ｈ２を小さくすればよい。
【００２１】
本実施の形態に示す構成では、このリブカム１１の段差Ｈ２に比較して、水平面に対して垂直方向の段差Ｈ１、すなわち移載ヘッド９の移動における上下方向の段差Ｈ１を大きく設定することが可能となっている。したがって、基板搬送機構４をチップ供給部１のウェハ保持テーブル２に対して十分な段差Ｈ１で配置することができ、基板搬送機構４の厚み寸法Ｔの許容寸法の制約が緩和される。
【００２２】
次に図４、図５、図６を参照して、電子部品実装装置のチップ実装動作を説明する。まず図４に示すように、ヘッド移動機構８のモータ２３を駆動して移動ブロック２０を矢印方向に移動させ、移載ヘッド９をチップ供給部１の上方に位置させる。これにより、移載ヘッド９は水平移動するとともに、カム曲面にしたがって下降する。次いで、カム上下動機構７のモータ１２を駆動して、カム機構６全体を下降させ、移載ヘッド９の吸着ノズル１６をウェハ保持テーブル２上のチップ３に当接させる。
【００２３】
次に吸着ノズル１６によってチップ３を吸着保持したならば、図５に示すように、カム上下動機構７によってカム機構６全体を移載ヘッド９とともに上昇させる。これにより、吸着ノズル１６に保持されたチップ３はウェハ保持テーブル２から取り出される。そして、ヘッド移動機構８のモータ２３を駆動して移動ブロック２０を矢印方向に移動させる。これにより、移載ヘッド９は水平移動するとともに、カム曲面にしたがって上昇する。
【００２４】
そして図６に示すように、移動ブロック２０がさらに矢印方向に移動して、移載ヘッド９が基板搬送機構４上に載置された基板５の所定の実装点上に位置合わせされたならば、カム上下動機構７によってカム機構６全体を下降させる。これにより、移載ヘッド９もともに下降し、吸着ノズル１６の保持されたチップ３は基板５に搭載される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、チップ供給部へ向かって下り勾配のカム曲面に沿って移動する移載ヘッドを移動させる移動機構を、チップ供給部へ向かって下り勾配に配設したので、移動機構による駆動方向に対するカム曲面の傾斜を大きくすることなく移載ヘッドの上下動ストロークを確保することができ、基板搬送機構の許容寸法の制約を緩和し、かつ移載ヘッドの移動動作を高速で安定して行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の正面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分正面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分拡大図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のカム機構の部分正面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分正面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のチップ搭載動作の説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のチップ搭載動作の説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のチップ搭載動作の説明図
【符号の説明】
１  チップ供給部
３  チップ
４  基板搬送機構
５  基板
６  カム機構
８  ヘッド移動機構
９  移載ヘッド
１１  リブカム
１６  吸着ノズル
１８  カムフォロア
【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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