(57)【要約】【課題】この発明は半導体チップを反転させて実装するときのタクトタイムを短縮できるようにした電子部品の実装装置を提供することにある。【解決手段】半導体チップを基板に実装する実装装置であって、  部品供給部１１から半導体チップを取り出し、半導体チップを上下方向に１８０度反転させるピックアップノズル１６と、ピックアップノズルを水平方向に駆動して基板の半導体チップが実装される部位の上方に位置決めする水平可動体１９と、基板の上方で待機し水平可動体によって基板の半導体チップが実装される部位の上方に位置決めされたピックアップノズルから半導体チップを受けて下降して半導体チップを基板に実装する実装ツール７を具備する。【選択図】      図１
2008282915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に実装する実装装置であって、
部品供給部から上記電子部品を取り出し、この電子部品を上下方向に１８０度反転させるピックアップノズルと、
このピックアップノズルを水平方向に駆動して上記基板の上記電子部品が実装される部位の上方に位置決めする水平駆動手段と、
上記基板の上方で待機し上記水平駆動手段によって上記基板の上記電子部品が実装される部位の上方に位置決めされた上記ピックアップノズルから上記電子部品を受けて下降して上記電子部品を上記基板に実装する実装ツールと
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
上記水平駆動手段によって水平方向に駆動される水平可動体と、
この水平可動体に第１のＺ駆動源によって上記水平方向と交差する上下方向に駆動可能に設けられたＺ可動体と、
このＺ可動体の一端から上記水平方向に延出され先端に上記ピックアップノズルがθ駆動源によって上記水平方向と平行な軸線を中心とする回転方向に駆動可能に設けられ上記ピックアップノズルとともに上記基板とこの基板の上方で待機する上記実装ツールとの間に進入可能なアーム部と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項３】
上記ピックアップノズルは、上記アーム部の先端に第２のＺ駆動源によって上記第１のＺ駆動源よりも小さな距離でＺ方向に駆動可能に設けられ、
上記ピックアップノズルは上記電子部品を上記実装ツールに受け渡すときに上記第２のＺ駆動源によってＺ方向上方に駆動されることを特徴とする請求項２記載の電子部品の実装装置。
【請求項４】
部品供給部から電子部品をピックアップし、この電子部品を上下方向に１８０度反転させる反転ピックアップ装置であって、
水平方向に駆動される水平可動体と、
この水平可動体に上記水平方向と交差する上下方向に移動可能に設けられたＺ可動体と、
このＺ可動体を上記上下方向に駆動する第１のＺ駆動源と、
上記Ｚ可動体の一端から水平方向に延出され先端部に上記ピックアップノズルがθ駆動源によって水平方向と平行な軸線を中心とする回転方向に駆動可能に設けられたアーム部と
を具備したことを特徴とする電子部品の反転ピックアップ装置。
【請求項５】
上記ピックアップノズルは、上記アーム部の先端部に、第２の駆動源によって上記第１のＺ駆動源よりも小さな距離でＺ方向に駆動可能に設けられていることを特徴とする請求項４記載の電子部品の反転ピックアップ装置。
【請求項６】
電子部品を実装ツールによって基板に実装する実装方法であって、
上記電子部品を部品供給部から取り出して上下方向に１８０度反転させる工程と、
反転させた上記電子部品を上記基板の上方で待機する上記実装ツールの下方に搬送する工程と、
上記基板の上方に搬送された上記電子部品を上記実装ツールに受け渡す工程と、
上記電子部品を受けた上記実装ツールを下降させて上記電子部品を上記基板に実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体チップなどの電子部品をフィルム状テープやリードフレームなどの基板に実装するための実装装置、基板に実装される電子部品を部品供給部からピックアップするピックアップ装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キヤリアテープやリードフレームなどの基板に電子部品としての半導体チップを実装する実装方式には、この半導体チップに形成されたバンプを下向きにして上記基板の上面に実装するフリップチップ方式が知られている。
【０００３】
フリップチップ方式で半導体チップを基板に実装する実装装置は部品供給部を有する。この部品供給部は合成樹脂製のウエハシートが張設されたウエハステージが設けられている。上記ウエハシートには多数の半導体チップに分割された半導体ウエハが貼着されている。
【０００４】
上記ウエハステージが水平方向（Ｘ、Ｙ方向）に駆動されてピックアップされる半導体チップが所定の位置に位置決めされると、その半導体チップが突き上げピンによって突き上げられ、反転ピックアップ装置を構成するピックアップノズルによって吸着されてピックアップされる。
【０００５】
半導体チップをピックアップしたピックアップノズルは水平方向に軸線を中心にして１８０度回転駆動される。それによって、上記半導体チップは上下方向に反転させられる。つまり、ウエハステージで上方を向いていた半導体チップのバンプが形成された面が下方に向きを変換する。ついで、反転させた半導体チップを実装ツールに受け渡し、この半導体チップを上記実装ツールによって上記基板に実装する。
【０００６】
従来、上記ピックアップノズルによって反転させられた半導体チップを上記実装ツールに受け渡す場合、その受け渡しは上記基板を搬送する搬送手段と、上記半導体チップを供給する部品供給部との間の中間位置で行なうようにしていた。
【０００７】
なぜならば、半導体チップを基板に実装する実装ツールと、搬送手段によってピッチ送りされる上記基板の上面との間隔は、実装ツールによる半導体チップの実装タクトを考慮して可能な限り小さくすることが要求される。
【０００８】
一方で、反転ピックアップ装置を構成するピックアップノズルは、水平方向に駆動される可動体の先端部にθ駆動要素によってθ方向に駆動可能に設けるとともに、Ｚ駆動要素によってＺ方向に駆動可能に設ける必要がある。
【０００９】
そのため、上記可動体の先端部は小型化に限界が生じるから、実装ツールと基板との間隔を小さくすると、それらの間に上記ピックアップノズルが設けられた可動体の先端部を進入させることができないということがある。
【００１０】
その結果、ピックアップノズルによってピックアップされた半導体チップを実装ツールに受け渡す場合、その受け渡しを基板と実装ツールとの間のスペースから外れた位置である、基板を搬送する搬送手段と半導体チップを供給する部品供給部との間の位置で行なうようにしていた。このような従来技術は特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００２−２６０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
実装ツールに対する半導体チップの受け渡し位置を、基板と、この基板の上方で待機する実装ツールとの間から外れた位置である、基板を搬送する搬送手段と半導体チップを供給する部品供給部との間の位置で行なうようにすると、半導体チップを基板に実装する毎に、基板の上方で待機した上記実装ツールを、その受け渡し位置まで水平方向に駆動して半導体チップを受け取らなければならない。そして、半導体チップを受け取った後は再度、基板の上方の実装位置まで水平方向に駆動してから、その実装位置で下降方向へ駆動しなければならない。
【００１２】
実装ツールは実装時に実装荷重を半導体チップに加えなければならないから、実装ツールが設けられる実装ユニットは必然的に高剛性とする必要があり、それによって高重量化することが避けられない。
【００１３】
そのため、半導体チップを実装する毎に、高重量化した実装ユニットを半導体チップの受け渡し位置と実装位置との間で水平方向に往復駆動しなければならない。それによって、実装ユニットの往復駆動や駆動後に実装ユニットの振動が静定するまでに時間が掛かることになるから、タクトタイムが長くなったり、半導体チップの実装精度に影響を及ぼすなどのことがあった。
【００１４】
この発明は、タクトタイムの短縮や実装精度の向上を図ることができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。
【００１５】
この発明は、基板と、この基板の上方で待機する実装ツールとの間隔を小さくしても、その間隔にピックアップツールを進入させることができるよう小型化が可能な反転ピックアップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、電子部品を基板に実装する実装装置であって、
部品供給部から上記電子部品を取り出し、この電子部品を上下方向に１８０度反転させるピックアップノズルと、
このピックアップノズルを水平方向に駆動して上記基板の上記電子部品が実装される部位の上方に位置決めする水平駆動手段と、
上記基板の上方で待機し上記水平駆動手段によって上記基板の上記電子部品が実装される部位の上方に位置決めされた上記ピックアップノズルから上記電子部品を受けて下降して上記電子部品を上記基板に実装する実装ツールと
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１７】
上記水平駆動手段によって水平方向に駆動される水平可動体と、
この水平可動体に第１のＺ駆動源によって上記水平方向と交差する上下方向に駆動可能に設けられたＺ可動体と、
このＺ可動体の一端から上記水平方向に延出され先端に上記ピックアップノズルがθ駆動源によって上記水平方向と平行な軸線を中心とする回転方向に駆動可能に設けられ上記ピックアップノズルとともに上記基板とこの基板の上方で待機する上記実装ツールとの間に進入可能なアーム部と
を具備することが好ましい。
【００１８】
上記ピックアップノズルは、上記アーム部の先端に第２のＺ駆動源によって上記第１のＺ駆動源よりも小さな距離でＺ方向に駆動可能に設けられ、
上記ピックアップノズルは上記電子部品を上記実装ツールに受け渡すときに上記第２のＺ駆動源によってＺ方向上方に駆動されることが好ましい。
【００１９】
この発明は、部品供給部から電子部品をピックアップし、この電子部品を上下方向に１８０度反転させる反転ピックアップ装置であって、
水平方向に駆動される水平可動体と、
この水平可動体に上記水平方向と交差する上下方向に移動可能に設けられたＺ可動体と、
このＺ可動体を上記上下方向に駆動する第１のＺ駆動源と、
上記Ｚ可動体の一端から水平方向に延出され先端部に上記ピックアップノズルがθ駆動源によって水平方向と平行な軸線を中心とする回転方向に駆動可能に設けられたアーム部と
を具備したことを特徴とする電子部品の反転ピックアップ装置にある。
【００２０】
上記ピックアップノズルは、上記アーム部の先端部に、第２の駆動源によって上記第１のＺ駆動源よりも小さな距離でＺ方向に駆動可能に設けられていることが好ましい。
【００２１】
この発明は、電子部品を実装ツールによって基板に実装する実装方法であって、
上記電子部品を部品供給部から取り出して上下方向に１８０度反転させる工程と、
反転させた上記電子部品を上記基板の上方で待機する上記実装ツールの下方に搬送する工程と、
上記基板の上方に搬送された上記電子部品を上記実装ツールに受け渡す工程と、
上記電子部品を受けた上記実装ツールを下降させて上記電子部品を上記基板に実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、実装ツールが待機する基板の上方でピックアップノズルによって反転させられた電子部品を上記実装ツールに受け渡すため、実装ツールを水平方向に駆動せずに、電子部品を基板に実装することが可能となるから、タクトタイムの短縮や実装精度の向上を図ることができる。
【００２３】
この発明によれば、水平方向に駆動される水平可動体に第１のＺ駆動源によってＺ方向に駆動されるＺ可動体を設け、このＺ可動体の一端からアーム部を延出し、このアーム部の先端部にピックアップノズルを回転方向に駆動可能に設けたから、アーム部の先端部にＺ可動体をＺ方向に駆動する第１のＺ駆動源を設けずにすむ。
【００２４】
それによって、アーム部の先端部を小型化できるから、基板とこの基板の上方で待機する実装ツールとの間隔を狭くしても、その間隔にピックアップノズルを進入させて電子部品を実装ツールに受け渡すことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は実装装置を示し、この実装装置はフィルム状テープやリードフレームなどの基板１を所定方向に沿って搬送する搬送装置２を備えている。この搬送装置２は所定間隔で平行に配置された一対のガイドレール３を有し、これらのガイドレール３に沿って上記基板１が間欠的にピッチ送りされるようになっている。上記基板１はピッチ送りされる毎に、図示せぬクランパによって上記ガイドレール３に位置決め保持される。
【００２７】
上記基板１が搬送装置２によって実装位置に搬送されると、その実装位置には後述する部品供給部１１から供給される電子部品である半導体チップ４が実装される。上記実装位置には、上記基板１の下面を支持するステージツール５が図１に示す第１の駆動機構６によって水平方向であるＸ、Ｙ方向及び上下方向であるＺ方向に駆動可能に設けられている。
【００２８】
上記ステージツール５の上方には、上記基板１の上面に上記半導体チップ４を実装するための実装ツール７が第２の駆動機構８によってＺ方向に駆動可能に設けられている。
【００２９】
上記部品供給部１１は図示せぬ駆動源によってＸ、Ｙ方向に駆動されるウエハステージ１２を有する。このウエハステージ１２には多数の半導体チップ４に分割された半導体ウエハ１３がウエハシート１４に貼着保持されている。
【００３０】
上記ウエハシート１４に保持された半導体チップ４のうち、上記ウエハステージ１２がＸ、Ｙ方向に駆動されることで、所定の位置に位置決めされた半導体チップ４は図示せぬ突き上げピンによって突き上げられる。突き上げピンによって突き上げられた半導体チップ４は反転ピックアップ装置１５のピックアップノズル１６によって吸着されてピックアップされる。
【００３１】
上記反転ピックアップ装置１５は、上記搬送装置２と上記部品供給部１１との間に水平に設けられたガイド体１８に沿って水平方向に駆動される。すなわち、上記ガイド体１８には図２に示すように上記反転ピックアップ装置１５を構成する水平可動体１９の背面に設けられた案内体２１がスライド可能に設けられている。
【００３２】
上記案内体２１は、この案内体２１と上記ガイド体１８とに設けられた図示しないリニアモータによって上記ガイド体１８に沿って水平方向に駆動されるようになっている。上記ガイド体１８と上記水平可動体１９は、上記反転ピックアップ装置１５を水平方向に駆動する水平駆動手段を構成している。
【００３３】
上記水平可動体１９の前面の幅方向両端部には一対のＺガイドレール２２が上下方向に沿って設けられている。このＺガイドレール２２にはＺ可動体２３の背面に設けられた一対の受け部材２４がスライド可能に係合している。
【００３４】
図２に示すように、上記水平可動体１９の前面には平面形状がコ字状のケース２５が設けられている。このケース２５内には電磁コイル２６が設けられ、上記Ｚ可動体２３の背面には上記電磁コイル２６に対向する磁石２７が設けられている。電磁コイル２６と磁石２７とで第１のＺ駆動源としてのリニアモータ２８を構成している。上記電磁コイル２６に通電すれば、上記Ｚ可動体２３を上記Ｚガイドレール２２に沿う上昇方向或いは下降方向に選択的に駆動することができる。
【００３５】
上記水平可動体１９の前面とＺ可動体２３の背面との間には、このＺ可動体２３を弾性的に保持するばね２９が張設されている。それによって、上記Ｚ可動体２３が下降方向に駆動されるときには上記ばね２９の復元力に抗して駆動され、上昇方向に駆動されるときにはばね２９の復元力が作用する。つまり、Ｚ可動体２３は上記リニアモータ２８による上昇方向と下降方向の駆動が自重の影響を受けずにほぼ同じ駆動力で行なえるようになっている。
【００３６】
上記Ｚ可動体２３の上記搬送装置側に位置する幅方向の一側には、Ｚ可動体２３に比べて高さ寸法が十分に小さいアーム部３１が延出されている。このアーム部３１の先端部の一側面にはθ駆動源３２が軸線を水平にし、しかもその軸線を上記アーム部３１の延出方向と直交させて設けられている。
【００３７】
上記θ駆動源３２の回転軸３３には回転体３４が設けられ、この回転体３４の先端には矩形状の取付け板３５が設けられている。この取付け板３５の幅方向一端部には第２のＺ駆動源としてのボイスコイルモータ３６が設けられている。このボイスコイルモータ３６の可動部３７には上記ピックアップノズル１６が設けられている。
【００３８】
上記θ駆動源３２が作動すれば、上記取付け板３５が図３に示す上記回転軸３３の軸芯Ｏを中心にして矢印Ａで示す方向に１８０度回転駆動される。それによって、取付け板３５にボイスコイルモータ３６を介して設けられたピックアップノズル１６は、同図に実線で示す先端面が上を向いた状態から、鎖線で示す下を向いた状態に回転駆動されるようになっている。
【００３９】
つぎに、上記構成の実装装置によって基板１に半導体チップ４を実装するときの動作について説明する。  
図１に示すように、実装ツール７を基板１の半導体チップ４が実装される位置（実装位置）の上方で待機させた状態で、ピックアップノズル１６をウエハステージ１２によって位置決めされた、ピックアップされる半導体チップ４の上方に位置決めする。このとき、ピックアップノズル１６はθ駆動源３２によって先端の吸着面が下方を向く回転位置に位置決めされる。
【００４０】
ピックアップノズル１６をピックアップされる半導体チップ４の上方に位置決めしたならば、第１のＺ駆動源である、リニアモータ２８を作動させ、Ｚ可動体２３を図１に矢印Ｚで示す下降方向へ駆動する。それによって、ピックアップノズル１６はピックアップされる半導体チップ４の上面を吸着することができる。
【００４１】
ついで、上記Ｚ可動体２３を上記リニアモータ２８によって上昇方向に駆動してピックアップノズル１６が吸着した半導体チップ４をピックアップしたならば、θ駆動源３２を作動させて上記ピックアップノズル１６を１８０度回転させる。それによって、ピックアップノズル１６によってピックアップされた半導体チップ４は上下面が反転させられ、バンプ（図示せず）が設けられた面が下向きになる。
【００４２】
半導体チップ４を反転させたならば、上記Ｚ可動体２３が設けられた水平可動体１９、つまり反転ピックアップ装置１５を図１に実線で示す位置から鎖線で示す位置へガイド体１８に沿って水平駆動する。
【００４３】
そして、Ｚ可動体２３の幅方向一端から延出されたアーム部３１の先端部に設けられた上記ピックアップノズル１６を、搬送装置２に保持された基板１と、この基板１の上方で待機する実装ツール７との間に進入させる。それによって、ピックアップノズル１６に吸着保持された半導体チップ４を実装ツール７の下端面に対向位置決めする。
【００４４】
ついで、第２のＺ駆動源である、ボイスコイルモータ３６を作動させてその可動部３７をＺ方向上方へわずかに駆動し、上記ピックアップノズル１６の吸着面に吸着保持された半導体チップ４の上面を実装ツール７の先端面に押し当てる。そのとき、実装ツール７に吸引力を発生させ、ピックアップノズル１６に発生していた吸引力を解除する。それによって、半導体チップ４はピックアップノズル１６から実装ツール７に受け渡される。
【００４５】
実装ツール７に半導体チップ４が受け渡されたならば、ピックアップノズル１６をボイスコイルモータ３６によって下降方向に駆動し、ついで反転ピックアップ装置１５を部品供給部１１に向かう方向へ駆動する。つまり、ピックアップノズル１６が設けられたアーム部３１を基板１と実装ツール７との間から退避させる。
【００４６】
アーム部３１を退避させる過程で、ピックアップノズル１６をθ駆動源３２によって１８０度回転させる。それによって、ピックアップノズル１６は部品供給部１１の所定位置に位置決めされた、つぎにピックアップされる半導体チップ４の上方に先端の吸着面が対向するよう位置決めされる。
【００４７】
ピックアップノズル１６を基板１の上方から退避させると同時に、半導体チップ４を吸着保持した実装ツール７を、第２の駆動機構８によって下降方向に駆動する。それによって、実装ツール７に保持された半導体チップ４が基板１の実装位置に実装される。
【００４８】
このように、実装ツール７を基板1の上方で待機させ、反転ピックアップ装置１５のアーム部３１のピックアップノズル１６が設けられた先端部を基板１と実装ツール７との間に進入させてピックアップノズル１６に保持された半導体チップ４を実装ツール７に受け渡すようにした。
【００４９】
そのため、一般的に高重量となる実装ツール７が設けられた図示しない実装ユニットを、水平方向に往復駆動させずに、ピックアップノズル１６によってピックアップされた半導体チップ４を実装ツール７に受け渡すことができる。
【００５０】
つまり、実装ツール７を上下方向に駆動するだけで、半導体チップ４を基板１に実装することができるから、実装に要するタクトタイムを短縮することができる。しかも、実装ツール７を水平方向に駆動させずにすむから、実装ツール７に振動が発生し難い。
【００５１】
そのため、実装ツール７がピックアップノズル１６から半導体チップ４を受けた後、その実装ツール７の振動が静定するのを待つことなく、半導体チップ４を直ちに基板１に実装することができるから、そのことによってもタクトタイムを短縮することができ、さらには振動による実装精度の低下を招くようなこともない。
【００５２】
上記実装ツール７は、実装に要するタクトタイムを短くするため、半導体チップ４をピックアップノズル１６から受けた後、下降して基板１に実装するまでの時間が短くなるよう、基板１の上面との間隔が極力小さくなるよう、基板１の上面に対して低い位置で待機させるようにしている。
【００５３】
一方、反転ピックアップ装置１５のアーム部３１の上記基板１と実装ツール７との間に入り込む先端部には、ピックアップノズル１６を回転させるθ駆動源３２及びピックアップノズル１６をＺ方向にわずかに駆動するための第２のＺ駆動源としてのボイスコイルモータ３６が設けられているだけである。
【００５４】
そして、Ｚ可動体２３をＺ方向に駆動する第１のＺ駆動源としてのリニアモータ２８はアーム部３１に設けず、水平可動体１９とＺ可動体２３との間に設けるようにした。
【００５５】
そのため、アーム部３１にリニアモータ２８を設ける場合に比べてこのアーム部３１を小型化することが可能となるから、基板１の上方で待機する実装ツール７の高さを低くしても、上記アーム部３１の先端部を基板１と実装ツール７との間に進入させ、アーム部３１の先端部のピックアップノズル１６に保持された半導体チップ４を実装ツール７に受け渡すことが可能となる。
【００５６】
上記アーム部３１の先端部には第２のＺ駆動源としてのボイスコイルモータ３６を設けるようにした。ボイスコイルモータ３６は、ピックアップノズル１６に保持された半導体チップ４が実装ツール７の下方に位置決めされたときに、半導体チップ４を実装ツール７に受け渡すために、ピックアップノズル１６をわずかに上昇させるためのものである。
【００５７】
そのため、ボイスコイルモータ３６は小型のモータですむから、このボイスコイルモータ３６を設けることによってアーム部３１の先端部を大型化させることがない。  
しかも、半導体チップ４の受け渡し時に、ピックアップノズル１６をボイスコイルモータ３６によって上昇方向に駆動させるようにしている。そのため、ピックアップノズル１６に比べて高重量の実装ツール７を有する実装ユニット（図示せず）下降方向に駆動して半導体チップ４の受け渡しを行なう場合に比べ、その受け渡しを確実に、しかも短時間で行なうことが可能となる。
【００５８】
上記一実施の形態ではＺ可動体を水平可動体に対して上下方向に駆動する第１のＺ駆動源としてリニアモータを用いた例を挙げて説明したが、リニアモータに代わりねじ軸やラックとピニオンなどの他の駆動機構を用いるようにしても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施の形態の実装装置を示す概略的構成図。
【図２】反転ピックアップ装置の正面図。
【図３】同じく平面図。
【符号の説明】
【００６０】
１…基板、４…半導体チップ（電子部品）、７…実装ツール、１１…部品供給部、１５…反転ピックアップ装置、１６…ピックアップノズル、１８…ガイド体（水平駆動手段）、１９…水平可動体（水平駆動手段）、２３…Ｚ可動体、２８…リニアモータ（第１のＺ駆動源）、３２…θ駆動源、３６…ボイスコイルモータ（第２のＺ駆動源）。
【図１】
2008282915.tif 000003
【図２】
2008282915.tif 000004
【図３】
2008282915.tif 000005