(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それぞれ保持する複数のウェハ保持部と、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、前記複数の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】
前記撮像手段を複数備え、前記複数のウェハ保持部のそれぞれに１つの撮像手段が個別に対応してい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複数の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電子部品の位置を認識する位置認識工程と、この位置認識結果に基づいて前記移載ヘッドによって複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部から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み、前記複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部における移載ヘッドによる部品取り出し工程と、前記複数のウェハ保持部のうちの他のウェハ保持部における次回取り出し予定の電子部品を対象とした前記撮像手段による撮像工程とを同時並行的に行うことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項４】
前記撮像工程において、前記複数のウェハ保持部のそれぞれに個別に対応した撮像手段によって撮像を行う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おり、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。
【０００３】
【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。
【０００４】
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。
【０００５】
【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それぞれ保持する複数のウェハ保持部と、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、前記複数の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を制御する制御部とを備えた。
【０００６】
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方法であって、前記撮像手段を複数備え、前記複数のウェハ保持部のそれぞれに１つの撮像手段が個別に対応している。
【０００７】
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複数の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電子部品の位置を認識する位置認識工程と、この位置認識結果に基づいて前記移載ヘッドによって複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部から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み、前記複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部における移載ヘッドによる部品取り出し工程と、前記複数のウェハ保持部のうちの他のウェハ保持部における次回取り出し予定の電子部品を対象とした前記撮像手段による撮像工程とを同時並行的に行う。
【０００８】
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、前記撮像工程において、前記複数のウェハ保持部のそれぞれに個別に対応した撮像手段によって撮像を行う。
【０００９】
本発明によれば、電子部品を取り出して基板に移載する移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備えるとともに、ウェハ状態の電子部品を供給するウェハ保持部を複数備え、これらの複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部における移載ヘッドによる部品取り出し工程と、他のウェハ保持部における次回取り出し予定の電子部品を対象とした撮像手段による撮像工程とを同時並行的に行うことにより、１ターンごとの電子部品の数を増加させるとともに撮像によって位置が検出された状態の電子部品を位置ずれによるピックアップミスなく確実に取り出すことができ、ウェハ状態の電子部品を効率よく確実に基板に実装することができる。
【００１０】
【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制御系の構成を示すブロック図、図４、図５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。
【００１１】
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、電子部品実装位置に位置決めする。基板搬送部１と直交して、Ｙ軸テーブル３Ａ，Ｙ軸テーブル３Ｂが配設されており、Ｙ軸テーブル３Ａ，Ｙ軸テーブル３Ｂの間の基板搬送部１は、基板２に対して電子部品が実装される電子部品実装位置となっている。
【００１２】
基板搬送部１の電子部品実装位置に隣接して、２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂが配設されている。ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ保持テーブル１０ａ上に、電子部品である半導体チップ１２ａ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１０Ａ，１０Ｂはウェハ状態の半導体チップ１２ａを保持している。またウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂに隣接して、待機中の新たな半導体ウェハ１２を保持するウェハストック部１１Ａ，１１Ｂが配置されている。
【００１３】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ電子部品実装装置のＹ方向、Ｘ方向の断面を示している。図２（ａ）に示すように、ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂの下方には、エジェクタ機構１４が配設されている。エジェクタ機構１４は、可動テーブル１５を備えており、可動テーブル１５にはピン１６ａを昇降させるピン昇降機構１６が装着されている。可動テーブル１５を駆動することにより、ピン昇降機構１６は半導体ウェハ１２の下方でＸＹ方向に移動する。
【００１４】
ピン１６ａが任意の半導体チップ１２ａの下方に位置合わせされた状態でピン昇降機構１６を駆動することにより、ピン１６ａはウェハシート１３の下面側から半導体チップ１２ａを突き上げる。そしてこの状態で移載ヘッド５の吸着ノズル６が半導体チップ１２ａの上面を吸着し上昇することにより、ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂから半導体チップ１２ａが取り出される。
【００１５】
Ｙ軸テーブル３Ａ、Ｙ軸テーブル３Ｂには、第１のＸ軸テーブル４、第２のＸ軸テーブル８が架設されている。第１のＸ軸テーブル４には、複数の吸着ノズル６を備えた移載ヘッド５が装着されており、これらの吸着ノズル６に隣接して、基板認識カメラ７が移載ヘッド５と一体的に移動可能に配設されている。Ｙ軸テーブル３Ａ及び第１のＸ軸テーブル４を駆動することにより、移載ヘッド５および基板認識カメラ７は一体的に移動する。Ｙ軸テーブル３Ａ及び第１のＸ軸テーブル４は、移載ヘッド５を移動させるヘッド移動機構となっている。
【００１６】
また第２のＸ軸テーブル８には、部品認識カメラ９が装着されている。Ｙ軸テーブル３Ｂ及び第２のＸ軸テーブル８を駆動することにより、部品認識カメラ９はウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂ上方の水平面内でウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂに対して進退する。部品認識カメラ９がウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂの上方に位置した状態で、部品認識カメラ９によって下方を撮像することにより、半導体ウェハ１２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、個片の半導体チップ１２ａの位置を認識することができる。
【００１７】
そしてこの位置認識結果に基づいて、移載ヘッド５を取り出し対象の半導体チップ１２ａに位置合わせするとともに、可動テーブル１５を駆動してピン１６ａを同様に当該半導体チップ１２ａに位置合わせすることにより、ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂから移載ヘッド５によって半導体チップ１２ａを取り出すことができるようになっている。
【００１８】
次に図３を参照して、制御系の構成について説明する。図３において、ＣＰＵ２０は全体制御部であり、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５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９や基板認識カメラ７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の位置や、ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂにおける半導体チップ１２ａの位置を認識する。
【００１９】
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における基板２の搬送機構を駆動する機構である。ヘッド移動機構２６は、Ｙ軸テーブル３Ａ及び第１のＸ軸テーブル４によって移載ヘッド５を移動させる。カメラ移動機構２７は、Ｙ軸テーブル３Ｂ及び第２のＸ軸テーブル８によって部品認識カメラ９を移動させる。エジェクタ駆動機構２８は、可動テーブル１５及びピン昇降機構１６を駆動して、ピン１６ａにチップ突き上げ動作を行わせる。
【００２０】
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４，図５を参照して説明する。図４（ａ）において、基板搬送部１の部品実装位置には、上流側から基板２が搬送され位置決めされる。次いで基板認識カメラ７が基板２の上方へ移動し、ここで基板２を撮像することにより基板２の位置が認識される。この基板認識動作と同時並行して、部品認識カメラ９はウェハ保持部１０Ａ上にあり、次回取り出し予定の半導体チップ１２ａを撮像する。これにより、半導体チップ１２ａの位置が認識される。
【００２１】
この後図４（ｂ）に示すように、部品認識カメラ９がウェハ保持部１０Ｂの上方へ移動したならば、移載ヘッド５はウェハ保持部１０Ａ上へ移動する。そして位置認識された取り出し予定の半導体チップ１２ａに吸着ノズル６およびピン１６ａを位置合わせし、吸着ノズル６が上下動することにより、ウェハシート１３に貼着された状態の半導体チップ１２ａを吸着して取り出す。このとき、部品認識カメラ９はウェハ保持部１０Ｂにて次回取り出し予定の半導体チップ１２ａの撮像を行っている。これにより、同様に半導体チップ１２ａの位置が認識される。
【００２２】
この後図４（ｃ）に示すように、移載ヘッド５と部品認識カメラ９は相互に位置を入れ換え、部品認識カメラ９がウェハ保持部１０Ａに、移載ヘッド５はウェハ保持部１０Ｂへ移動する。そして移載ヘッド５は同様に吸着ノズル６によって前回の撮像によって位置認識された半導体チップ１２ａを吸着して取り出す。このとき、部品認識カメラ９はウェハ保持部１０Ａにて次回取り出し予定の半導体チップ１２ａを撮像する。
【００２３】
この後、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、移載ヘッド５と部品認識カメラ９は２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂの間で交互に位置を入れ換え、２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂのうちの一のウェハ保持部における移載ヘッド５による半導体チップ１２ａの取り出しと、他のウェハ保持部における部品認識カメラ９による次回取り出し予定の半導体チップ１２ａを対象とした撮像を同時並行的に行う。これらの動作は、移載ヘッド５が備えた全ての吸着ノズル６によって半導体チップ１２ａを取り出すまで反復して行われる。
【００２４】
そして移載ヘッド５の全ての吸着ノズル６が半導体チップ１２ａを保持したならば、図５（ｃ）に示すように移載ヘッド５は基板搬送部１上の基板２の上方へ移動する。そしてここで基板２の各実装点にて吸着ノズル６を上下動させることにより、保持した複数の半導体チップ１２ａを順次基板２へ搭載する。
【００２５】
上記説明したように、本実施の形態の電子部品実装装置は、移載ヘッド５に複数の吸着ノズル６を備えるとともに、半導体チップを供給するウェハ保持部を複数備え、複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部における移載ヘッドによる部品取り出しと、他のウェハ保持部における次回取り出し予定の電子部品を対象とした撮像とを同時並行的に行うようにしたものである。
【００２６】
これにより、１実装ターンによって取り出され搭載される半導体チップの数量を増大させて、実装効率を向上させることができる。また、ウェハ保持部における半導体チップの取り出しは、取り出し対象の半導体チップを個別に撮像して位置を検出した直後に、半導体チップの取り出し動作、すなわちピンによる突き上げおよび吸着ノズルによる吸着を行うようにしている。したがって複数の半導体チップを一括認識した後に複数の吸着ノズルによって順次個別に取り出す場合に生じるウェハシートの延び等に起因する位置ずれが生じることはなく、常に半導体チップを正しい姿勢で取り出して、実装位置精度を向上させることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の平面図、図７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。本実施の形態２は、実施の形態１では１つのみであった部品認識カメラ９を複数備えるようにしたものである。
【００２８】
図６において、基板搬送部１、Ｙ軸テーブル３Ａ、Ｙ軸テーブル３Ｂ、第１のＸ軸テーブル４、移載ヘッド５、ウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂおよびウェハストック部１１Ａ，１１Ｂは、実施の形態１の図１に示すものと同様である。Ｙ軸テーブル３Ａ、Ｙ軸テーブル３Ｂには、Ｘ軸テーブル８Ａ，８Ｂが片持ち支持状態で装着されており、Ｘ軸テーブル８Ａ，８Ｂにはそれぞれ部品認識カメラ９Ａ，９Ｂが装着されている。
【００２９】
Ｙ軸テーブル３Ａ、Ｘ軸テーブル８Ａを駆動することにより、部品認識カメラ９Ａはウェハ保持部１０Ａに対して進退し、またＹ軸テーブル３Ｂ，Ｘ軸テーブル８Ｂを駆動することにより、部品認識カメラ９Ｂはウェハ保持部１０Ｂに対して進退する。すなわち本実施の形態２においては、撮像手段としての部品認識カメラを２つ備え、２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに１つの部品認識カメラが個別に対応した形態となっている。
【００３０】
この電子部品実装装置による実装動作について説明する。本実施の形態２においても、２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂにおいては、部品認識カメラ９Ａ，９Ｂによる半導体チップの撮像と移載ヘッド５による部品の取り出しが交互に行われる。すなわち、図７（ａ）に示すように、ウェハ保持部１０Ａにおいて移載ヘッド５が部品取り出しを行っているときには、ウェハ保持部１０Ｂにおいては部品認識カメラ９Ｂによる撮像が同時並行的に行われている。
【００３１】
そして図７（ｂ）に示すように、ウェハ保持部１０Ｂにおいて移載ヘッド５が部品取り出しを行っているときには、ウェハ保持部１０Ａにおいては部品認識カメラ９Ａによる撮像が同時並行的に行われている。すなわち、本実施の形態２では、撮像工程において２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに個別に対応した部品認識カメラ９Ａ，９Ｂによって撮像を行う。
【００３２】
このような構成を採用することにより、部品認識カメラ９Ａ，９ＢはＹ方向に移動することによってウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂの上方から退避することができ、部品取り出し工程と撮像工程を反復するための２つのウェハ保持部１０Ａ，１０Ｂの間の移動動作において、移載ヘッド５は主にＸ方向の移動だけでよく、第１のＸ軸テーブル４のＹ方向の移動をほとんど必要としない。これにより多数回反復される前記移動動作の動作時間を大幅に短縮することが可能となっている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品を取り出して基板に移載する移載ヘッドに複数の吸着ノズルを備えるとともに、ウェハ状態の電子部品を供給するウェハ保持部を複数備え、これらの複数のウェハ保持部のうちの一のウェハ保持部における移載ヘッドによる部品取り出し工程と、他のウェハ保持部における次回取り出し予定の電子部品を対象とした撮像手段による撮像工程とを同時並行的に行うようにしたので、１ターンごとの電子部品の数を増加させるとともに撮像によって位置が検出された状態の電子部品をピックアップミスなく確実に取り出すことができ、ウェハ状態の電子部品を効率よく確実に基板に実装することができる。
【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制御系の構成を示すブロック図
【図４】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２の電子部品実装装置の平面図
【図７】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
３Ａ，３Ｂ  Ｙ軸テーブル
４  第１のＸ軸テーブル
５  移載ヘッド
６  吸着ノズル
７  基板認識カメラ
８  第２のＸ軸テーブル
９  部品認識カメラ
１０Ａ，１０Ｂ  ウェハ保持部
１２  半導体ウェハ
１２ａ  半導体チップ
【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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