(57)【要約】【課題】電子部品を損傷させることなく吸着して実装し得る電子部品実装方法を提供する。【解決手段】供給部材上に配置されたＩＣチップを吸着し保持してプリント基板上に実装する際に、吸着ノズル１の下部に設けられた円柱状空間室４に開口された空気吹出穴１１からその外周縁に空気を吹き出すことにより、ＩＣチップＷを供給部材から浮上させて当該吸着ノズル１に対して非接触状態で保持させた後、吸着ノズル１の円柱状空間室４に開口された空気吸出穴１２から空気を吸い出すことにより、浮上したＩＣチップＷを吸着ノズル１の下端面に吸着させる方法である。【選択図】      図２
2006179536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の供給部材上に配置された電子部品を吸着して保持するとともに被実装部材上に載置して実装を行う電子部品実装機であって、
下面中央に凹状部が形成されるとともに当該凹状部内に空気を吹き出すための空気吹出穴が形成された吸着ノズルの、上記空気吹出穴とは異なる位置で上記凹状部内の空気を吸い出すための空気吸出穴を形成したことを特徴とする電子部品実装機。
【請求項２】
空気吹出穴に空気を供給する空気供給装置を接続するとともに、空気吸出穴に空気を吸い出すための空気吸引装置を接続し、
これら空気供給装置および空気吸引装置を制御する制御装置を具備するとともに、
この制御装置により、上記空気供給装置を作動させて空気吹出穴から空気を吹き出して電子部品を吸着ノズル側に且つ当該吸着ノズルに対して非接触状態で浮上させた後、上記空気吸引装置を作動させて浮上した電子部品を吸着ノズルに吸着させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装機。
【請求項３】
吸着ノズルの周縁部の下端に弾性材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装機。
【請求項４】
吸着ノズルの周縁部の下端面を電子部品の吸着面に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装機。
【請求項５】
吸着ノズルの周縁部の外側に、吸着する電子部品を吸着位置に案内する案内部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装機。
【請求項６】
吸着ノズルの周縁部の外側に、吸着する電子部品を吸着位置に案内するための空気吹出口を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装機。
【請求項７】
吸着ノズルの凹状部内に、当該吸着された電子部品をその実装時に被実装部材側に押圧可能な押し部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装機。
【請求項８】
供給部材上に配置された電子部品を吸着ノズルにて吸着し保持して被実装部材上に実装する際に、
吸着ノズルの凹状部に開口された空気吹出穴から外周に空気を吹き出すことにより、電子部品を供給部材から浮上させた後、上記吸着ノズルの凹状部に開口された空気吸出穴から空気を吸い出すことにより、浮上した電子部品を吸着ノズルに吸着させることを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品実装機および電子部品実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化が進み、この電子機器に実装される電子部品についても、急速に、小型化、特に薄型化が進んでいる。
一般に、電子部品実装機においては、非常に小型の電子部品がプリント基板に高速でもって実装されており、電子部品が１個ずつ吸着ノズルにより吸着されて、プリント基板上の所定位置に載置された後、ボンディングにより実装されていた。
【０００３】
従来、この吸着ノズルとしては、中心に穴状の内部空間が形成された円筒状のものが用いられるとともにこの内部空間に真空装置が接続されて、当該内部空間が真空状態にされることにより、ノズル先端面に電子部品を吸着し保持するものであった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２６４８１１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の吸着ノズルの構成によると、その中心に形成された内部空間から空気が吸引されて電子部品例えばＩＣチップを吸着して保持するものであるが、図１２に示すように、ＩＣチップＷの吸着時において、当該ＩＣチップＷがどうしても傾いた状態で吸着ノズル５１に吸着されてしまい、片当たりして損傷する場合があった。特に、最近の電子部品の薄型化につれて、損傷の虞が高まっている。
【０００５】
なお、電子部品の搬送用として、吸着ノズルに吸着させずにただ浮上させて非接触状態でもって電子部品を保持するものが存在するが、電子部品の基板への実装に際しては位置決め精度を確保することができないものである。
【０００６】
そこで、本発明は、電子部品を損傷させることなく吸着して実装し得る電子部品実装機および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の電子部品実装機は、電子部品の供給部材上に配置された電子部品を吸着して保持するとともに被実装部材上に載置して実装を行う電子部品実装機であって、
下面中央に凹状部が形成されるとともに当該凹状部内に空気を吹き出すための空気吹出穴が形成された吸着ノズルの、上記空気吹出穴とは異なる位置で上記凹状部内の空気を吸い出すための空気吸出穴を形成したものである。
【０００８】
また、本発明の他の電子部品実装機は、上述した電子部品実装機における空気吹出穴に空気を供給する空気供給装置を接続するとともに、上記空気吸出穴に空気を吸い出すための空気吸引装置を接続し、
これら空気供給装置および空気吸引装置を制御する制御装置を具備するとともに、
この制御装置により、上記空気供給装置を作動させて空気吹出穴から空気を吹き出して電子部品を吸着ノズル側に且つ当該吸着ノズルに対して非接触状態で浮上させた後、上記空気吸引装置を作動させて浮上した電子部品を吸着ノズルに吸着させるようにしたものである。
【０００９】
さらに、上記各電子部品実装機における吸着ノズルの周縁部の下端に弾性材を設けたものであり、またその周縁部の下端面を電子部品の吸着面に対して傾斜させたものであり、また周縁部の外側に、吸着する電子部品を吸着位置に案内する案内部材を設けたものであり、また吸着ノズルの凹状部内に、当該吸着された電子部品をその実装時に被実装部材側に押圧可能な押し部材を設けたものである。
【００１０】
また、本発明の電子部品実装方法は、供給部材上に配置された電子部品を吸着ノズルにて吸着し保持して被実装部材上に実装する際に、
吸着ノズルの凹状部に開口された空気吹出穴から外周に空気を吹き出すことにより、電子部品を供給部材から浮上させた後、上記吸着ノズルの凹状部に開口された空気吸出穴から空気を吸い出すことにより、浮上した電子部品を吸着ノズルに吸着させる方法である。
【発明の効果】
【００１１】
上記の各構成によると、電子部品を被実装部材に実装する際に、まず吸着ノズルの凹状部内に空気を吹き出しそのエゼクタ作用により電子部品を一旦浮上させて非接触状態で保持した後、空気吸引装置により、電子部品を吸着ノズルに吸着させるようにしたので、いきなり電子部品を吸着ノズルに吸着させる場合に比べて、電子部品が片当たりするのを回避することができ、しかも実装時には、電子部品が吸着ノズルに吸着された状態であるため、被実装部材の所定位置に精度良く実装することができる。
【００１２】
また、吸着ノズルに弾性材または案内部材などを設けることにより、電子部品の吸着時または実装時においては、電子部品が損傷するのを防止し得るとともに、電子部品の位置決めをより正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態］
以下、本発明の電子部品実装機および電子部品実装方法を、図１および図２に基づき説明する。
【００１４】
本実施の形態においては、電子部品として、例えば電子回路が形成されたウエハをダイシングして得られたベアＩＣチップのように非常に薄いものである場合（勿論、薄い電子部品に限定されるものでもない）について説明するとともに、このＩＣチップを例えばプリント基板上にフリップチップボンディングを行う実装機について説明する。
【００１５】
この電子部品実装機は、ＩＣチップの供給部材（例えば、ＩＣチップが所定間隔置きに配置された部品供給用シート）から、装着ヘッドに設けられた吸着ノズルにて電子部品であるバンプ付きＩＣチップを１個ずつ保持するとともに、プリント基板（被実装部材の一例）上に載置してリフローによりボンディングを行うものである。
【００１６】
ところで、図１に示すように、上記吸着ノズル１は、装着ヘッド（図示せず）側に保持される取付軸部２と、この取付軸部２の下部に延設されるとともに中央下面に円柱状空間室（凹状部の一例）４を有する椀状の、正確には取付軸部２に接続する環状水平部３ａと当該環状水平部３ａの外周から垂下された円筒状鉛直部（吸着ノズルの周縁部に相当する）３ｂとからなる有蓋円筒状の吸着部３とから構成されている。
【００１７】
そして、この吸着ノズル１の取付軸部２には、その円柱状空間室４内に空気を吹き出すための空気吹出穴１１および当該円柱状空間室４内の空気を吸い出すための空気吸出穴１２が形成されている。言い換えれば、上記空気吹出穴１１および空気吸出穴１２が円柱状空間室４の内面に開口されていることになる。なお、少なくとも、空気吹出穴１１については、円柱状空間室４の中心位置に形成されており、空気を吸着部３の外周縁に均等に導くようにされている。さらに、当該電子部品実装機には、上記空気吹出穴１１に空気を供給するための空気供給装置２１および空気吸出穴１２から空気を吸い出すための言い換えれば吸引するための空気吸引装置２２並びに少なくともこれら両装置２１，２２を制御する制御装置２３が具備されている。なお、空気を吸引するという意味では、空気吸出穴１２を空気吸引穴と称してもよい。
【００１８】
次に、上記電子部品実装機により、電子部品であるＩＣチップをプリント基板上に実装する方法について説明する。
供給部材に配置されたＩＣチップ上で且つ所定高さ位置に吸着ノズル１を移動させるとともに、制御装置２３により空気供給装置２１を作動させて、所定の空気量を空気吹出穴１１から円柱状空間室４内に吹き出す。
【００１９】
すると、図２の矢印ａにて示すように、空気は中央から外側に移動してその外周縁から流出するが、このとき、中央近傍が負圧（大気圧より低い圧力）となり、供給部材上のＩＣチップＷが吸引される（エゼクタ作用による）。
【００２０】
この吸引により、ＩＣチップＷは吸着ノズル１の下端面に近づくが、近づき過ぎると、逆に、その外周縁から流出する空気圧（空気流）により下方に押圧されることになり（クッション作用ともいえる）、したがって吸着ノズル１の下端面（円筒状鉛直部の下端面）から所定距離α離れた位置で浮上されて、すなわち非接触状態でしかも略水平姿勢（水平状態）でもって保持される（図２の実線にて示す）。なお、ＩＣチップＷが非接触状態で浮上された場合には、空気が均等に外周縁に導かれるため、ＩＣチップＷが略水平姿勢に維持されることになる。
【００２１】
そして、この非接触状態でしかも水平姿勢で保持された後（極めて僅かな時間ではあるが）、制御装置２３により空気吸引装置２２が作動されて円柱状空間室４内の空気が吸引され、したがってＩＣチップＷが吸着ノズル１の下端面に吸着し保持される（図２の仮想線にて示す）。
【００２２】
すなわち、ＩＣチップＷは供給部材上で一旦浮上されて所定のギャップを有するように非接触状態でしかも水平姿勢にされた後、吸着ノズル１に吸着されて保持されるため、ＩＣチップＷの吸着部３への片当たりが防止され、したがってＩＣチップＷに傷を付けることなく、ＩＣチップＷを吸着し保持することができる。
【００２３】
次に、ＩＣチップＷを吸着した状態で、当該ＩＣチップＷが認識カメラ等で認識され、そしてその認識結果に基づき、吸着ノズル１をプリント基板上の所定位置に移動させた後、ＩＣチップＷをプリント基板上の所定位置に載置し、リフローにより固定される。
【００２４】
このように、ＩＣチップＷをプリント基板上に実装する際に、まず吸着ノズル１にてＩＣチップＷを一旦浮上させてその下端面に対して非接触状態でしかも略水平姿勢でもって保持した後、空気吸引装置２２にて、ＩＣチップＷを吸着ノズル１に吸着させるようにしたので、従来のように、いきなり、ＩＣチップを吸着ノズルに吸着させる場合に比べて、片当たりの状態を回避することができ、しかも実装時には、ＩＣチップＷが吸着ノズル１に吸着された状態であるため、プリント基板上の所定位置に精度良く導いて実装することができる。
【００２５】
ところで、上記実施の形態においては、吸着ノズル１の周縁部に相当する吸着部３の円筒状鉛直部３ｂの下端面にはなにも設けなかったが、図３に示すように、その下端面に所定厚さの環状弾性材３１を設けて、ＩＣチップの吸着時および実装時に、ＩＣチップが損傷するのを防止するようにしてもよい。なお、この弾性材３１としては、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などのように、接触により、塵埃が発生しないものが用いられるとともに、コーティングにて形成される。
【００２６】
また、図４に示すように、円筒状鉛直部３ｂの下端面の全面に亘って弾性材を設ける替わりに、片側（例えば、半円周分）にだけ弾性材３２を設けることもできる。この場合、ＩＣチップの吸着時および実装時においては、弾性材が設けられていない片側を基準にして、ＩＣチップに対する吸着動作および実装動作が行われる。
【００２７】
また、上記実施の形態においては、吸着ノズル１の周縁部に相当する吸着部３の円筒状鉛直部３ｂの下端面を水平に、すなわちＩＣチップの吸着面と平行になるようにしたが、図５に示すように、ＩＣチップＷの表面である吸着面Ｗｓに対して所定角度（例えば、０．１〜１度の範囲）θでもって傾斜させるようにしてもよい。
【００２８】
この構成によると、ＩＣチップＷを傾斜した状態で吸着して搬送することになるため、水平方向のずれに対して抗力が発生し、したがって安定した状態で搬送することができる。また、吸着ノズル１の下端面が左右対称（水平）であると、ＩＣチップがずれる方向が定まらないが、下端面を傾斜させておくと、いつも、同じ方向にずれるため、ＩＣチップをいつも同じ位置で吸着し得るとともに、認識領域についても偏ることなく一定であり、したがってＩＣチップの実装を容易且つ正確に行うことができる。
【００２９】
また、図６に示すように、吸着ノズル１の吸着部３′の外形を、ＩＣチップＷの外形に合わせて矩形状にするとともに、その環状水平部３′ａから垂下された矩形状鉛直部３′ｂの外側四方に、ＩＣチップＷの吸着時にその周囲を案内して、当該ＩＣチップＷの吸着時における位置（吸着位置である）を一定にするためのＬ字形状で且つ棒状の案内部材３３をそれぞれ設けてもよい。なお、この案内部材３３としては弾性材料（例えば、ばね材）が用いられて、ＩＣチップＷの実装時に、自然に上方に曲がるようにされている。
【００３０】
なお、図７に示すように、取付軸部２の外側に昇降部材３４を設けるとともに、この昇降部材３４に上述したと同様の案内部材、すなわちＩＣチップＷの吸着時にその外側四方を案内して当該ＩＣチップＷの吸着位置を一定にするためのＬ字形状で且つ棒状の案内部材３５を４本保持させて、当該案内部材３５を昇降し得るように構成してもよい。
【００３１】
例えば、ＩＣチップＷの吸着時には案内部材３５が下降されて、ＩＣチップＷの周囲を案内し得るようにされるとともに、ＩＣチップＷの実装時には案内部材３５が上昇されて、ＩＣチップＷの押圧に邪魔にならないようにされている。
【００３２】
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、水平断面が矩形状にされた吸着部３′の外側四方（外周四方）に、空気吹出口３６ａを有する案内部材３６をそれぞれ配置してもよい。
【００３３】
この構成によると、ＩＣチップＷの吸着時に、外側四方にて空気を下方に向って吹き出すことにより、ＩＣチップを吸着部３の中央の吸着位置に案内することができる。勿論、空気吹出口３６ａは、吸着するＩＣチップＷの外周より少しだけ外側に位置するようにされるとともに、例えば取付軸部２内に設けられた空気供給穴（図示せず）を介して空気が供給される。
【００３４】
また、図９に示すように、吸着部３に形成される凹状部である円筒状空間室４に、ＩＣチップの表面を押圧可能な複数本の棒状の押し部材（押し棒ともいう）３７を設けてもよい。なお、押し部材３７は吸着部３の環状水平部３ａから垂下して設けられるとともにその先端（下端）は、ＩＣチップに損傷を与えないように、また空気の流れを妨げないように、丸くされている。
【００３５】
この構成によると、ＩＣチップを基板に実装する際に、押し部材３７にて、ＩＣチップをその全面に亘って押さえることができるとともに、ＩＣチップが大きい場合に、平面度を維持し得るため、実装時に有利となる。
【００３６】
なお、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、当然、水平断面形状が矩形状にされた吸着部３′の矩形状空間室４′にも、上記と同様の押し部材（押し棒）３８を複数本設けることができる。
【００３７】
また、上記実施の形態においては、空気吹出穴１１および空気吸出穴１２を吸着ノズル１の取付軸部２に形成したが、空気吹出穴１１および／または空気吸出穴１２を吸着部３側（より具体的には、環状水平部３ａに）形成してもよい。この場合、少なくとも、空気吹出穴１１は、できるだけ、円柱状空間室４の中心に近い位置に設けられる。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、吸着ノズル１の吸着部３の下端部を円筒状鉛直部３ｂのまま、すなわち真っ直ぐであるとして説明（図示）したが、例えば円柱状空間室４内に吹き出された空気が外方に流出し易いようにその下端部を外側に折り曲げたような形状にしてもよい。具体的には、メキシコのソンブレロ（帽子）の縁部のように、円筒状鉛直部の下端部断面形状が下方に膨らむような湾曲状に形成したものであってもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、吸着ノズル１の円柱状空間室４内に、吹き出される空気を強制的に外周に向わせる部材を設けなかったが、図１１に示すように、円柱状空間室４の下面中央に空気吹出穴１１から吹き出された空気ｂを、円筒状鉛直部３ｂの外周縁に強制的に導くための方向転換用として、円板状のガイド部材４１を、放射状に３本または４本設けられた板状の取付部４２を介して配置させるようにしてもよい。
【００４０】
このように、ガイド部材４１を配置することにより空気を迅速に吸着部３の外周縁に導くことができ、したがってより速く負圧を発生させて、ＩＣチップＷを迅速に浮上させることができる。
【００４１】
また、上記実施の形態における吸着ノズルに、加熱源、冷却源または超音波振動機構を設けることもできる。
さらに、上記実施の形態においては、電子部品実装機として、フリップチップボンディングを行うものについて説明したが、他の形式の実装機、例えばダイボンディング用の実装機にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の電子部品実装機および電子部品実装方法は、電子部品を吸着ノズルで吸着して保持する際に、一旦、吸着ノズルにて非接触状態で浮上させて当該電子部品をその下端面に対して略水平姿勢にした後、当該吸着ノズルに吸着させるものであり、したがって電子部品を損傷することなく、吸着し保持することができ、特に、電子部品が薄いものである場合に有効であり、フリップチップボンディング、ダイボンディングなどにより実装を行う場合に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子部品実装機における装着ノズルの概略構成を示す要部断面図である。
【図２】同実施の形態に係る電子部品実装方法を説明するための要部側面図である。
【図３】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略断面図である。
【図４】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略断面図である。
【図５】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略断面図である。
【図６】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略斜視図である。
【図７】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略斜視図である。
【図８】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例における吸着ノズルの概略構成を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図９】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略断面図である。
【図１０】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例における吸着ノズルの概略構成を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。
【図１１】同実施の形態に係る電子部品実装機の変形例を示す吸着ノズルの概略断面図である。
【図１２】従来例の電子部品実装機での電子部品の吸着時の動作を説明するための概略側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      吸着ノズル
２      取付軸部
３      吸着部
３ａ    環状水平部
３ｂ    円筒状鉛直部
４      円柱状空間室
１１      空気吹出穴
１２      空気吸出穴
２１      空気供給装置
２２      空気吸引装置
２３      制御装置
３１      弾性材
３２      弾性材
３３      案内部材
３５      案内部材
３６      案内部材
３６ａ    空気吹出口
３７      押し部材
３８      押し部材
４１      ガイド部材
【図１】
2006179536.tif 000003
【図２】
2006179536.tif 000004
【図３】
2006179536.tif 000005
【図４】
2006179536.tif 000006
【図５】
2006179536.tif 000007
【図６】
2006179536.tif 000008
【図７】
2006179536.tif 000009
【図８】
2006179536.tif 000010
【図９】
2006179536.tif 000011
【図１０】
2006179536.tif 000012
【図１１】
2006179536.tif 000013
【図１２】
2006179536.tif 000014