(57)【要約】【課題】本発明は部品移載装置の部品吸着手段を反転或いは旋回１軸で構成し、制御装置で制御することにより、部品供給手段からの部品の拾い上げ、受け渡しの一連の動作を行わせる部品実装方法及び部品実装装置を得ること。【解決手段】本発明の一実施形態の部品実装装置１Ａは、部品Ｓがフェイスアップで収容されているトレーＴからフェイスダウンで受け取り、基板Ｐに実装するボンディング装置１４０の近傍まで水平状態で延在するＸ軸レール１２４上をスライドする部品移載装置１３０の部品反転装置１３３に組み込んだ部品吸着アーム１３３１が、トレーＴの部品Ｓを吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、その部品Ｓを吸着する時は水平状態となり、その部品Ｓを吸着すると部品吸着アーム１３３１を反転させ、ボンディング装置１４０に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、ボンディング装置１４０に受け渡す時は水平状態となるように制御する制御装置１８０を備えて構成されている。【選択図】　　　　図１
2004055584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、該部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、前記部品供給手段からフェイスアップ状態にある部品を吸着し、反転しながら前記部品実装手段に吸着した部品をフェイスダウンで受け渡す部品吸着手段を備えた部品実装装置において、
前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着して反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御されて前記所定の部品を移載すること
を特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、
該部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、
前記部品供給手段から前記基板載置手段の近傍まで水平状態で延在するガイド手段、
該基板載置手段の上方に位置し、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、
前記ガイド手段にガイドされ、前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着し、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す部品吸着手段、
前記ガイド手段にガイドされた前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御する制御手段と
を備えて構成されていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項３】
前記部品吸着手段は、
回動軸と、
該回動軸の先端部にオフセットして取り付けられている部品吸着アームと、
前記部品吸着アームを回動させる回動モータと
を備えていることを特徴とする請求項２に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記部品吸着手段には更にフローティング機構が組み込まれていることを特徴とする請求項３に記載の部品実装装置。
【請求項５】
基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、
該部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、
該基板載置手段の上方に位置し、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、
前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着し、前記部品を吸着すると、前記部品吸着手段を旋回させると同時に反転させ、前記部品実装手段に受け渡す部品吸着手段、
前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御する制御手段と
を備えて構成されていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項６】
前記部品吸着手段は、
旋回アームと、
該旋回アームの先端部に取り付けられた部品吸着手段と、
前記旋回アームを旋回させる旋回モータと、
前記部品吸着手段を回動させる回動モータと
を備え、
前記旋回モータが前記旋回アームから十分に下方の位置に配設されている
ことを特徴とする請求項５に記載の部品実装装置。
【請求項７】
前記部品吸着手段には更にフローティング機構が組み込まれていることを特徴とする請求項６に記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品供給装置の一部であるトレイに配列されている半導体チップなどのような微小な各種チップ状部品（以下、単に「部品」と記す）を画像処理して半導体ウェーハや電子回路基板などの基板（以下、単に「基板」と記す）の所定の搭載位置に位置合わせして載置し、固定するための部品実装方法及び部品実装装置、特にその部品移載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、本出願人が現在特許出願している先願の一態様の部品実装装置を採り上げ、その構成、動作を図を用いて説明する。
【０００３】
図１１は本出願人が現在特許出願している先願の一態様の部品実装装置を上方から見た上面図、図１２は図１１に示した部品実装装置の矢印Ａ側から見た側面図、図１３は図１１に示した部品実装装置の矢印Ｂ側から見た側面図、そして図１４は部品移載装置における部品吸着ノズルの動作原理図である。
【０００４】
なお、実装する部品としては半導体チップＳを採り上げて説明する。その半導体チップＳは所定の配列で同一の集積回路が多数形成されている半導体ウェーハから分割されたパッケージ前のチップ状のもので、いわゆるＩＣチップと呼ばれているものである。
【０００５】
図において、符号１Ｃは全体として従来の部品実装装置を指す。図示のものは、通常、フリップチップボンダーと称されており、基板Ｐ上に接着材料を介して各種部品Ｓを決められたパターンで実装する装置であって、一般に、部品Ｓの位置合わせ機能、搭載機能、加熱、加圧機能を備えている。
【０００６】
その部品実装装置１Ｃは、図１１乃至図１３に示したように、以下のものから構成されている。即ち、基台１０、トレイ装置２０、部品移載装置３０、ボンディング装置４０、作業ステージ装置５０、カメラ装置６０、制御装置７０などとから構成されている。
【０００７】
基台１０は基準面となる水平な定盤１１を備え、内部に制御装置７０や各種機構が組み込まれている。しかし、制御装置７０は基台１０の外部に設けて構成されているものもある。
【０００８】
トレイ装置２０は、Ｙ軸２１方向に位置調整できるＹテーブル２２を備え、そのＹテープ２２上に所定の配列で部品Ｓを整列、収容したトレイ２３を固定する機能を備えている。部品Ｓはその電極側が上向きにして収容されている。収容する部品Ｓの種類は１種類であってもよく、異なる複数種のものであってもよい。
【０００９】
部品移載装置３０は、駆動装置３１部分と部品吸着ノズル３２部分とから構成されている。駆動装置３１は定盤１１上に固定された定盤３３上に構成されている。定盤３３にはレール３４（図１１）が敷設されており、そのレール３４上を、トレイ装置２０及びボンディング装置４０が存在するＸ軸方向に移動できるように駆動装置３１が搭載されている。また、この駆動装置３１には、更に、図１４に簡略的に示したように、部品吸着ノズル３２が矢印Ｚで示した上下方向に移動できる昇降機構と矢印θで示したように部品吸着ノズル３２部分を反転させる反転機構（不図示）が組み込まれている。
【００１０】
部品吸着ノズル３２は反転アーム３５と、その基端部が駆動装置３１に連結され、先端部に部品Ｓを吸着するノズル３７が取り付けられているスピンドル３６とから構成されている（図１２、図１３）。
【００１１】
部品吸着ノズル３２は、反転アーム３５が反転することにより、ノズル３７でトレイ２３から吸着して取り出した部品Ｓの表裏面を反転し、後記するボンディング装置４０のボンディングヘッド部４３のボンディングヘッド４５に受け渡す機能を備えている。
【００１２】
ボンディング装置４０は、定盤１１に垂直に取り付けられた支持板４１とこれに支持されたＺ軸テーブル４２とボンディングヘッド部４３などとから構成されていて、ボンディングヘッド部４３はＺ軸テーブル４２上を昇降し、そのボンディングヘッド部４３は回動軸４４とこの下方に交換可能で固定されているボンディングヘッド４５とから構成されている（図１２）。
【００１３】
ボンディングヘッド部４３は、部品移載装置３０により反転した部品Ｓを、上方位置に在る場合のボンディングヘッド４５で吸引して受け取る機能と、そのボンディングヘッド４５を下降させて、吸着、保持している部品Ｓを後記する作業ステージ装置５０上の基板Ｐの所定の位置に接着剤などを介して載置し、加圧、過熱して固定、実装する機能を備えている。
【００１４】
作業ステージ装置５０は、Ｘ軸５１、Ｙ軸５２方向に位置調整できるＸＹテーブル５３を備え、そのＸＹテーブル５３上に部品Ｓを実装しようとする基板Ｐを固定する機能を備えている。
【００１５】
カメラ装置６０は、ボンディングヘッド４５とＸＹテーブル５３上の基板Ｐとの間に出入りでき、部品Ｓの電極面を認識するカメラ６１と、部品Ｓを実装しようとする基板Ｐの位置を認識し、それらの位置情報データを制御装置７０にフィードバックしてカメラ６１を回動させ、或いは作業ステージ装置５０のＸＹテーブル５３をＸ軸方向及び或いはＹ軸方向に移動、制御するために用いられる。
【００１６】
制御装置７０は、マイクロコンピュータを備えており、前記の機能の他、部品Ｓを実装するシーケンスに従ってトレイ装置２０のＸＹテーブル２３、部品移載装置３０、ボンディング装置４０、作業ステージ装置５０、カメラ装置６０など部品実装装置１Ｃの一部分或いは全体を制御する機能を備えている。
【００１７】
前記のように構成されている部品実装装置１Ｃは、図１４に示したように一般的な動作として、部品移載装置３０がトレイ２３の方に移動し、部品吸着ノズル３２が降下して、その先端部に取り付けられているノズル３７でトレイ２３から所定の部品Ｓの電極面側を吸着し、その後、上昇させ、反転アーム３５を反転機構で反転させ、その部品吸着ノズル３２を回動、反転させ、部品Ｓの表裏面を反転させる。部品移載装置３０は、その状態でボンディング装置４０のボンディングヘッド部４２の方に移動させ、ノズル３７で真空吸引されている部品Ｓをボンディングヘッド部４３のボンディングヘッド４５の下方に持ち来す。この移動が完了すると、部品吸着ノズル３２、従って、ノズル３７が、矢印Ｚで示したように、ボンディングヘッド４５の方へ上昇し、そのボンディングヘッド４５の下面に、その真空吸引力で反転した状態の部品Ｓを真空吸引させ、一方、ノズル３７の部品の真空吸引を止めて、その部品Ｓをボンディングヘッド４５に受け渡す。
【００１８】
部品移載装置３０をＸ軸方向に移動させ、ボンディング装置４０の領域外へ移動したことを確認した後、カメラ装置６０のカメラ６１がボンディングヘッド４５と作業ステージ装置５０に固定されている基板Ｐとの間に移動する。
【００１９】
そのカメラ６１はボンディングヘッド４５に保持されている部品Ｓの電極パターンと基板Ｐ上の電極ランドパターンとを画像認識し、それらの位置が一致しているか否かの位置情報（ずれ情報）を制御装置７０内に組み込まれているコンピュータで計算し、その結果をフィードバックデーターとして作業ステージ装置５０に出力する。このデーターにより、その部品Ｓの電極が基板Ｐの所定の位置の電極パッド位置と合致するように、作業ステージ装置５０のＸＹテーブル５３が微細に移動制御され、位置決めされる。
【００２０】
次に、部品Ｓを吸着しているボンディングヘッド４５を下降し、その部品Ｓは基板Ｐの所定の位置に精密に位置決めされた状態で実装される。
【００２１】
前記の部品実装装置１Ｃの動作は、一般的な動作として記したが、部品Ｓの種類においては様々なものがあり、その大きさ、形状も大小様々なものがあって、そのため部品移載装置３０のノズル３７は部品Ｓの種類、大きさ、形状に応じて切換えられる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記のように構成されている従来の部品実装装置１Ｃにおける部品移載装置３０は、部品反転θ軸、部品吸引・受け渡し用Ｚ軸及び直進Ｘ軸の計３軸で構成されている。
【００２３】
また、図示していないが、部品Ｓを吸着、実装する時の緩衝用のガイド１軸と予圧用スプリングで構成されているアームフローティング機構がＺ軸内に内蔵されて構成されている。その結果、
１．駆動軸が増えて制御が煩雑になり、そして同時にコストアップになる
２．可動部が増加する分ガタも増え、部品受け渡し精度を悪化させることになる３．ダストを嫌う部品をハンドリングするために、部品吸着ノズル３２をカバーで覆う必要が発生した場合、完全にカバーして、部品を吸引することが困難な
構造になる
などという課題がある。
【００２４】
本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、部品移載装置の部品吸着手段を反転或いは旋回１軸で構成し、制御装置で制御することにより、部品供給手段からの部品の拾い上げ、受け渡しの一連の動作を行わせることができる部品実装方法及び部品実装装置を得ることを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
それ故、前記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の部品実装方法では、基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、その部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、前記部品供給手段からフェイスアップ状態にある部品を吸着し、反転しながら前記部品実装手段に吸着した部品をフェイスダウンで受け渡す部品吸着手段を備えた部品実装装置において、前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着して反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御されて前記所定の部品を移載することを特徴とする。
【００２６】
そして請求項２に記載の本発明の部品実装装置では、基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、その部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、前記部品供給手段から前記基板載置手段の近傍まで水平状態で延在するガイド手段、その基板載置手段の上方に位置し、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、前記ガイド手段にガイドされ、前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着し、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す部品吸着手段、前記ガイド手段にガイドされた前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御する制御手段とを備えて構成されている。
【００２７】
その部品吸着手段は、回動軸と、その回動軸の先端部にオフセットして取り付けられている部品吸着アームと、前記部品吸着アームを回動させる回動モータとを備えていることを特徴とする。
【００２８】
更に、前記部品吸着手段にはフローティング機構が組み込まれていることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項５に記載の部品実装装置は、基板に実装しようとする部品がフェイスアップで収容される部品供給手段、その部品供給手段からの部品を所定の位置に実装される基板を支持する基板載置手段、その基板載置手段の上方に位置し、前記部品供給手段からの部品をフェイスダウンで受け取り、前記基板載置手段に支持されている基板上の所定の位置に実装する部品実装手段、前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着し、前記部品を吸着すると、前記部品吸着手段を旋回させると同時に反転させ、前記部品実装手段に受け渡す部品吸着手段、前記部品吸着手段が前記部品供給手段にフェイスアップ状態で収容されている部品を吸着する直前までは水平状態よりはやや上向き状態で接近し、前記部品を吸着する時は水平状態となり、前記部品を吸着すると前記部品吸着手段を反転させ、前記部品実装手段に受け渡す直前までは水平状態よりはやや下向き状態で接近し、前記部品実装手段に受け渡す時は水平状態となるように制御する制御手段とを備えて構成されている。
【００３０】
その部品吸着手段は、旋回アームと、その旋回アームの先端部に取り付けられた部品吸着手段と、前記旋回アームを旋回させる旋回モータと、前記部品吸着手段を回動させる回動モータとを備え、前記旋回モータが前記旋回アームから十分に下方の位置に配設されていることを特徴とする。
【００３１】
更に、前記部品吸着手段にはフローティング機構が組み込まれていることを特徴とする。
【００３２】
従って、本発明の部品実装方法及び部品実装装置によれば、部品吸着手段が部品供給手段及びこれに収容されている部品に接触することなく吸着により拾い上げ、そして吸着した部品を部品実装手段に接触することなく、その部品実装手段に受け渡すことができる。
【００３３】
そして部品実装装置の部品吸着手段を反転１軸で構成し、制御装置によってコントロールすることにより、部品供給手段からの部品の吸着、拾い上げ、受け渡しの一連の動作を行わせることができる。
【００３４】
更に、部品吸着手段にフローティング機構を組み込んだことにより、部品に損傷を与えることなく基板に実装することができる。
【００３５】
そして更に、フローティング機構を反転用回動軸と同軸上に内蔵したことにより、ガタの少ない状態での部品吸着アームのフローティングが実現し、部品の受け渡しが高精度に行うことができる。部品の受け渡し精度が良いことは、その後プロセスの実装位置補正に向けた画像の処理を行う際に、収差などの影響を受けない処理エリアのセンター付近での処理が可能になるため、ひいては部品実装精度向上につながる。
【００３６】
更にまた、ガタが少ないことは、イメージャー等の接触禁止エリアを持つ部品を位置精度よく拾い上げることが可能となり、コレット接触による傷、チッビングを防ぐことができる。
【００３７】
そして更にまた、反転アームの反転方向を直進動作の移載軸の方向と一致させることにより、反転アーム長の２倍分、移載距離を短縮でき、移載時間の短縮を図ることができる。移載軸の旋回角度を９０°にした場合でも、反転アーム長分だけ旋回半径を小さくでき、動作点での剛性アップを図ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態の部品実装装置を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に記す実施の形態は、本発明の好適な具体例であることから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではないことを予め断っておく。
【００３９】
図１は本発明の第１実施形態の部品実装装置の一部構成の側面図、図２は図１に示した部品実装装置における部品移載装置部分の上面図、図３は図２に示した部品移載装置における部品反転装置を示していて、同図Ａはその側面図、同図Ｂは同図ＡのＢ−Ｂ線上における一部断面側面図、図４は図３に示した部品反転装置に組み込まれている矢印Ｃから見たフローティング機構の拡大断面図、図５は図１に示した部品実装装置の動作説明図、図６は本発明の第２実施形態の部品実装装置における部品移載装置の上面図、図７は図６に示した部品移載装置のＢ−Ｂ線上における一部断面側面図、図８は図７に示した矢印Ｃから見た正面図、図９は旋回アーム部に組み込まれているアームフローティング機構の断面側面図、そして図１０は本発明の第２実施形態の部品実装装置における部品移載装置の動作説明図である。
【００４０】
先ず、図１乃至図５を用いて本発明の第１実施形態の部品実装装置を説明する。そして先ず、図１乃至図４を用いて第１実施形態の部品実装装置を説明する。
【００４１】
図１において、符号１Ａは本発明の第１実施形態の部品実装装置を指す。この部品実装装置１Ａは、いわゆる超音波フリップチップボンダーとして構成されており、そして図２に示したように、後記の部品反転装置１３３が直進式のものであって、部品反転装置１３３とＸ軸（移載用）モータ１３５は、通常良く使われるガイドされたボールネジをモータで駆動する方式である。
【００４２】
そして本部品実装装置１Ａは、従来技術の部品実装装置１Ｃと同様に、基台１１０、トレイ装置１２０、部品移載装置１３０、ボンディング装置１４０、作業ステージ装置１５０、第１カメラ装置１６０、第２カメラ装置１７０、制御装置１８０などとから構成されている。
【００４３】
基台１１０は基準面となる水平な定盤１１１を備え、内部に制御装置１８０や各種機構が組み込まれている。しかし、制御装置１８０は基台１１０の外部に設けて構成してもよい。
【００４４】
トレイ装置１２０は、下方から定盤１１１に据え付けられたθモータ１２１で回動するθテーブル１２２、その上に組み立てられたＸ軸モータ１２３で駆動される水平なＸ軸レール１２４、更にその側面に組み立てられたＹ軸モータ１２５で駆動されるＹ軸レール１２６、Ｘ軸レール１２４に取り付けられているサドル１２７、このサドル１２７に垂直に固定された支柱１２８、そしてこの支柱１２８に水平に取り付けられているステージ１２９などから構成され、そのステージ１２９はＸ軸方向、Ｙ軸方向に可動できる他に回動できるように構成されている。
【００４５】
実装しようとする複数個の部品Ｓが所定の配列で収納されているトレイＴは、ステージ１２９上に水平に載置され、固定される。
【００４６】
部品移載装置１３０は、図２にも示したように、基台１１０に垂直に取り付けられている複数の支柱（不図示）で水平に支持されたＸ軸レール１３１、このＸ軸レール１３１上をスライドするＬ字型のスライダー１３２、このスライダー１３２の下方に取り付けられ、本発明の特徴である部品反転装置１３３、Ｘ軸レール１３１を覆うカバー１３４などから構成されている。部品反転装置１３３の構成、構造については、図３及び図４を用いて後記する。
【００４７】
ボンディング装置１４０は超音波を接合手段とするボンディングヘッド１４１、リニアガイド１４２などから構成されており、このリニアガイド１４２は基台１１０に垂直に不図示の支持部材で支持されており、ボンディングヘッド１４１はこのリニアガイド１４２にガイドされてＺ軸方向に昇降する。また、ボンディングヘッド１４１の下面には吸着ノズル（不図示）が設けられていて、部品反転装置１３３からの部品Ｓを吸着により受け取り、保持する。更にまた、ボンディングヘッド１４１には不図示の超音波発振電源を内蔵し、基板Ｐ上の電極ランドへの接合はその超音波発振電源により発振した高周波で振動するホーン１４３によって超音波エネルギーを接合エネルギーに変換し、その接合エネルギーで行われる。
【００４８】
作業ステージ装置１５０は、下方から定盤１１１に据え付けられたθモータ１５１で回動するθテーブル１５２、その上に組み立てられたＸ軸モータ１５３で駆動される水平なＸ軸レール（不図示）にガイドされるＸ軸テーブル１５４、更にその上面に組み立てられたＹ軸モータ１５５で駆動されるＹ軸レール１５６、Ｙ軸レール１５６に水平に組み立てられたＹ軸テーブル１５７、そのＹ軸テーブル１５７上に固定されたステージ１５８などから構成され、そのステージ１５８はＸ軸方向、Ｙ軸方向に可動できる他に回動できるように構成されている。
【００４９】
このステージ１５８の水平面には、複数個の部品Ｓが所定の配列で実装される基板Ｐが載置、固定される。基板Ｐには実装しようとする部品Ｓの電極に対応した配列で電極ランド（不図示）などが形成されているものである。
【００５０】
第２カメラ装置１７０は、図示していない水平方向に動作するＸ軸、Ｙ軸から構成されており、カメラ１７１はＸ軸モータ１７３の駆動によりＸ軸レール１７２にガイドされて、ボンディングヘッド１４１と部品Ｓを実装しようとする基板Ｐとの間に出入りし、両者間に入った場合に、ボンディングヘッド１４１に吸着されている部品Ｓの電極と基板Ｐ上のその実装位置の電極ランドとを画像認識し、それらの位置が一致しているか否かの位置情報（ずれ情報）を制御装置１８０内に組み込まれているコンピュータで計算し、その結果をフィードバックデーターとして作業ステージ装置１５０に出力する。このデーターにより、その部品Ｓの電極が基板Ｐの所定の位置の電極ランド位置と合致するように、作業ステージ装置１５０のθテーブル１５２、Ｘ軸テーブル１５４及びＹ軸テーブル１５７が微細に移動制御され、位置決めされる。
【００５１】
次に、図２乃至図４をも加味して、部品反転装置１３３を説明する。この部品反転装置１３３は、スライダー１３２に支持されてＸ軸レール１３１上をトレイ装置１２０の方へ、そしてボンディング装置１４０の方へと矢印Ｘで示したＸ軸線上を移動する。この移動はＸ軸モータ１３５で行われる。なお、符号１３６ａはスライダー１３２用の原点センサを、符号１３６ｂはスライダー１３２用の（＋）側リミットセンサを、そして１３６ｃは同（−）側リミットセンサを指すが、本発明の要点では無いので、それらの説明を省略する。
【００５２】
部品反転装置１３３は、図２、図３及び図４に拡大して示したように、反転軸１３３１の外周部の接線方向に基端部が取り付けられている部品吸着アーム１３３２、スライダー１３２に固定され、エンコーダを内蔵し、減速機１３３３で回転数が減速される反転用モータ１３３４、この反転用モータ１３３４のスピンドル１３３５にビス１３３６により固定され、スピンドル１３３５と一体的に回動する回動軸１３３７、この回動軸１３３７と反転軸１３３１との間に、軸方向に所定の間隔を開けてはめ込まれている２個の回転ベアリング１３３８、前記回動軸１３３７の外周部に取り付けられているストッパーピン１３３９、前記反転軸１３３１の下方に配設されたストッパーピン１３３９が当接するストッパーブロック１３４０、反転軸１３３１と回動軸１３３７とに掛け渡された引っ張りコイルバネ１３４２、反転軸１３３１側のバネ用フック１３４１、前記ストッパーブロック１３４０の下方に配設されているリミットセンサ１３４３などから構成されている。
【００５３】
部品吸着アーム１３３２の先端部には部品吸着ノズルＮが交換可能に取り付けられており、更に、部品吸着アーム１３３２の中心部に孔開け加工により部品吸着経路１３４４が形成されて（図３Ａ）、回動軸１３４５の中心部に形成されている部品吸着経路の開口１３４６に装着、接続されている。その回動軸１３４５の部品吸着経路は配管を内蔵した回動可能な継ぎ手１３４７を介して外部のエアー管１３４８に接続される。
【００５４】
前記の部品反転装置１３３の構成において、２個の回転ベアリング１３３８、引っ張りコイルバネ１３４２、ストッパーピン１３３９及びストッパーブロック１３４０はアームフローティング機構を構成する部材である。
【００５５】
次に、図５を用いて、本発明の第１実施形態の部品実装装置１Ａの動作を説明する。
【００５６】
先ず、半導体チップのような部品Ｓはフェイスアップで、つまり電極を上向きにしてトレイＴに収納され、ＸＹθの動作軸を内蔵したトレイ装置１２０のステージ１２９に載置、固定される。この場合、部品Ｓは第１カメラ装置１６０によってラフに位置補正されて供給される。
【００５７】
次に、部品移載装置１３０の部品反転装置１３３は、ステージ１２９上に固定されたトレイＴのフェイスアップされた部品Ｓを吸着し、反転、旋回させて、超音波を接合手段とするボンディング装置１４０のボンディングヘッド１４１にフェイスダウン、つまり電極側を下側にして受け渡す。
【００５８】
ボンディングヘッド１４１にフェイスダウンで受け渡された部品Ｓは、ＸＹθの動作軸を内蔵する作業ステージ装置１５０上にある基板Ｐの所定の位置に、上下の視野を持つ第２カメラ装置１７０によって精度よく位置補正されて実装される。なお位置補正は作業ステージ装置１５０のＸＹθ軸で行い、部品実装はボンディング装置１４０に内蔵されたＺ軸で行う。
【００５９】
更に部品Ｓの基板Ｐへの接合、実装は、ボンディング装置１４０に内蔵された、図示しない超音波発振電源により駆動されて発生する高周波で振動するホーン１４３によって超音波エネルギーを接合エネルギーに変換して行われる。
【００６０】
図５に、本部品実装装置１Ａの実際の運転時に、部品反転装置１３３における部品吸着アーム１３３２の先端部に取り付けられている部品吸着ノズルＮの取り得る４つの姿勢を示した。それぞれの状態をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。部品吸着ノズルＮの角度がＡの状態を０°とすると、Ｂの状態の角度は約２°、Ｃの状態の角度は１８２°で反転し、Ｄの状態の角度は約１８０°となり、それぞれＡの状態が部品供給ステージ１４上のトレイＴからフェイスアップで部品Ｓを拾い上げる姿勢、Ｂの状態が本発明の一大特徴であって、部品吸着ノズルＮが部品供給ステージ１２９の機構やトレイＴとの干渉を避ける姿勢を示し、部品供給ステージ１４に近づく、または遠ざかる姿勢であり、Ｃの状態も本発明の一大特徴であって、ボンディングヘッド１４１との干渉を避ける姿勢を示し、ボンディングヘッド１４１に近づく、または遠ざかる姿勢であり、そしてＤの状態がフェイスダウンで部品Ｓをボンディングヘッド１４１に受け渡す姿勢である。
【００６１】
Ｂの状態の角度２°、Ｃの状態の角度１８２°は、部品吸着ノズルＮが部品Ｓを吸着した状態で他の機構との干渉を避ける最低限の角度であってもかまわない。これらの角度が小さければ小さいほど、部品Ｓの移載時間を短縮することができるからである。
【００６２】
また、本発明においては、前記のようなフローティング機構を内蔵していることから、何らかの過度の回動力が反転軸１３３１に掛かったとしても、回動軸１３３７と同軸な引っ張りコイルバネ１３４２の弾力が緩衝部材とより、部品受け渡し時においては、トレイＴと部品吸着ノズルＮとの挟み込みによる部品に対する衝撃を防止でき、従って、部品Ｓがスクラッチ、チッビングなどの損傷を受けることがなく、また、部品吸着ノズルＮとボンディングヘッド１４１との挟み込みによる部品に対する衝撃も防止でき、従って同様に、部品Ｓがスクラッチ、チッビングなどの損傷を受けることを防いでいる。
【００６３】
なお、ストッパーピン１３３９とストッパーブロック１３４０との間隔は引っ張りコイルバネ１３４２の伸びを規制する機構である。
【００６４】
更に、前記フローティング機構は反転軸１３３１と回動軸１３３７とを回転ベアリング１３３８を介して同軸に構成されていることから、ガタの少ない状態で反転軸１３３１のフローティングが実現でき、高精度な部品Ｓの受け渡しが可能となる。部品受け渡し精度が高いことは、その後のプロセスの実装位置補正に向けた画像処理を行う際に、収差などの影響を受けない処理エリアのセンター付近での処理が可能となり、ひいては部品実装精度の向上につながるものである。
【００６５】
また、前記のガタが少ないことは、イメージャーなどの接触禁止エリアを持つ部品を位置精度よくピックアップすることが可能となり、コレット接触による傷、チッビングを防ぐこともできる。
【００６６】
以上記したように、本発明における部品反転装置１３３は、制御装置８０に内蔵されているコンピュータに前記一連の動作をティーチングしておくことによって、反転軸１３３１の一軸で、部品吸着アーム１３３２をコントロールすることができ、部品ＳのトレイＴからの拾い上げ、ボンディングヘッド１４１への受け渡しの一連の動作を実現することができる。
【００６７】
前記第１実施形態の部品実装装置１Ａにおいては、部品移載装置１３０のＸ軸モータ１３５や駆動機構はダスト発生源の一つであって、これらがトレイ装置１２０の上方に取り付けられていることからトレイＴに収容されている部品がそのダストで汚染される機会が増大する。特にイメージャ等の接触禁止エリアを持つ部品の前記接触禁止エリアにダストが付着すると、これが不良品になる。従って、この部品へのダストの付着は、どの部品を基板Ｐに実装するにしても、極力抑えることが好ましい。
【００６８】
図６乃至図１０に示した本発明の第２実施形態の部品実装装置１Ｂは、この部品へのダストの付着を極力抑えるように構成した装置の一例である。
【００６９】
以下、図６乃至図１０を用いて、本発明の第２実施形態の部品実装装置１Ｂを説明する。なお、部品実装装置としての全体の構成は、これらの図面には示しておれず、部品移載装置２３０のみを示したものであるが、第１実施形態の部品実装装置１Ａの架台１１０上の定盤１１１の表面に取り付けられているトレイ装置１２０、ボンディング装置１４０、作業ステージ装置１５０、第１カメラ装置１６０、第２カメラ装置１７０、そして架台１１０内に収容されている制御装置１８０に相当する装置を備えていることには変わりなく、従って、便宜上、符号１Ｂを付して、第１実施形態の部品実装装置１Ａと区別する。
【００７０】
先ず、部品実装装置１Ｂの部品移載装置２３０構成を説明する。この部品移載装置２３０は、トレイＴに収容されている部品ＳやトレイＴからピックアップされた部品Ｓにダストができるだけ付着しないように、そしてまた、作業ステージ装置１５０上の基板Ｐにもダストが付着しないようにクリーン化を図っていて、図６乃至図８に示したように、旋回モータ部２３１により旋回アーム部２３２が水平状態でトレイＴと基板Ｐとの間の所定の角範囲にわたって旋回、反転できるように構成されているものである。そして、この部品移載装置２３０は旋回モータ部２３１と旋回アーム部２３２とが分離されており、旋回モータ部２３１はトレイ装置１２０のＸＹθ軸テーブル部分、作業ステージ装置１５０のＸＹθテーブル部分などとほぼ同一レベルの下方位置に、旋回軸２３１３を介して旋回アーム部２３２の下方に、そしてトレイＴや基板Ｐの遙か下方に配設されて構成されている。
【００７１】
旋回モータ部２３１の旋回モータ２３１１はエンコーダと回転数を減速する減速機を内蔵し、フレーム２３１２に支持されており、旋回モータ２３１１の旋回軸２３１３はフレーム２３１２の上面に垂直に固定されているスリーブ２３１４内に回動自在に納められていて、その上端は旋回アーム部２３２の回動モータ２３３用のブラケット２３４に固定され、その旋回アーム部２３２を水平状態で旋回できるように支持している。
【００７２】
旋回アーム部２３２は、前記回動モータ２３３、この回動モータ２３３が一側面で固定される前記ブラケット２３４、このブラケット２３４の他方の側面に固定されているスリーブ２３５、このスリーブ２３５内で一端が回動自在に支持された回動軸２３６、その他方の先端部に連結されている部品吸着部２３７とから構成されている。
【００７３】
回動モータ２３３の回動軸２３３１の中心部には中空経路２３３２が形成され、その回動軸２３６はブラケット２３４の中央部よりスリーブ２３５に寄った部分で中空経路２３６１が形成されている回動軸２３６と連結されている。この回動軸２３６の一端は、スリーブ２３５の内部の両端で回転ベアリング２３５１により回動自在に支持されている。
【００７４】
ブラケット２３４寄りのスリーブ２３５の両側にはそれぞれ貫通孔２３５２（図６、図７）が開けられており、これらの貫通孔２３５２にそれぞれ排出管２３５３（図６）が接続されていて、回転ベアリング２３５１及び後記する部品吸着部２３７内に形成されているフローティング機構から発生した場合のダストを吸引、排出できる構造になっていて、クリーン化が図られている。
【００７５】
また、回動モータ２３３の外端部には、その中空経路２３３２に通じる吸引管が接続されている。この吸引管の他端は真空源（不図示）に接続されいて、吸引することにより中空経路２３３２、中空経路２３６１を通じてノズルＮで所定の部品Ｓを吸着できるように構成されている。この吸引時、回動モータ２３３の軸受けなどから発生するダストも吸引管２３３３から外部に排出され、クリーン化が図られている。
【００７６】
なお、記すまでもなく、回動モータ２３３の回動軸２３３１及びその中空経路２３３２と回動軸２３６及びその中空経路２３６１と図９を用いて後記する部品吸着部２３７内の回動軸２３８１及びその中空経路２３８４とは一直線状にネジなどで一体的に連結された構造で構成されている。符号２３３４は回動モータ２３３用の電源コードである。
【００７７】
次に、図７に示した前記部品吸着部２３７を拡大図示した図９をも加味して前記部品吸着部２３７の構成、構造を説明する。
【００７８】
この部品吸着部２３７は、部品吸着ノズル２３８と、これを回動自在に軸支するノズル軸受け部２３９とから構成されている。
【００７９】
部品吸着ノズル２３８は、回動軸２３８１とその先端部に形成された円盤状のノズル装着反転部２３８２からなる一体構造のものであり、ノズル装着反転部２３８２の１ヶ所にノズル装着部２３８３が形成されている。回動軸２３８１の中心部に、その軸方向に、一端が回動軸２３６の中空経路２３６１に接続されている中空経路２３８４が形成されており、他端がノズル装着反転部２３８２の中心中央部まで延在していて、その先端部の一ヶ所から半径方向に、前記ノズル装着部２３８３に通じる中空経路２３８５に導出されている。ノズル装着部２３８３には、吸着しようとする部品Ｓに適したノズルＮ（図１０）が交換可能に取り付けられている。
【００８０】
回動軸２３８１は所定の間隔を開けてノズル軸受け部２３９内に配設されている２個の回転ベアリング２３９１で軸支されている。
【００８１】
そして、第１実施形態の部品実装装置１Ａにおけるアームフローティング機構に相当するアームフローティング機構も本第２実施形態の部品実装装置１Ｂにも設けられている。それは、図９に示したように、２個の回転ベアリング２３９１と、回動軸２３８１の一端面に形成されている回動側フック２４１と、ノズル軸受け部２３９の同一側端面に形成されている固定側フック２４２と、これら回動側フック２４１と固定側フック２４２とに掛け渡した引っ張りコイルバネ２４３と、この引っ張りコイルバネ２４３側と対向する側のノズル軸受け部２３９の内周面に所定の幅で形成されている凹状ストッパー２３９２（図９Ａ）と、回動軸２３８１に外周部に形成されており、前記凹状ストッパー２３９２内に挿入され、所定の移動量で移動するストッパーピン２３８６（図９Ａ）とから構成されている。
【００８２】
このアームフローティング機構も第１実施形態の部品実装装置１Ａにおけるアームフローティング機構と同様の機能を果たすものであって、その機能は回動軸２３８１に圧入したストッパーピン２３８６を引っ張りコイルバネ２４３でノズル軸受け部２３９の凹状ストッパー２３９２の内壁に押し当てることによって、回動軸２３８１とノズル軸受け部２３９の無負荷時の相対位置を保つよう組み立てられており、部品吸着ノズル２３８の作用点に負荷がかかると、引っ張りコイルバネ２４３がたわみ、アームフローティング機能が作動する。フローティングの圧力は引っ張りコイルバネ２４３の選定によって自由に設定できる。
【００８３】
次に、第２実施形態の部品実装装置１Ｂの動作を、図１０を参照しながら説明する。
【００８４】
図１０に示したように、旋回モータ部２３１が作動すると、回動軸２３１３を中心にして旋回アーム部２３２が矢印Ｒで示したように一水平面内で反時計方向に、そして時計方向に旋回する。ノズルＮが図示の状態にあって、トレイＴが存在する位置まで矢印Ｒで示したように反時計方向に旋回し、トレイＴからフェイスアップの状態で収容されている１個の部品Ｓを吸着し、次に、ノズルＮが反転して基板Ｐが存在する位置まで矢印Ｒで示したように時計方向に旋回して、超音波を接合手段とするボンディング装置１４０のボンディングヘッド１４１にフェイスダウン受け渡す。以下、基板Ｐへの部品Ｓの実装は第１実施形態の部品実装装置１Ａと同様であるので省略するも、ノズルＮが部品Ｓを吸着する角度、ノズルＮがトレイＴに接近するまでの角度、或いはトレイＴから遠ざかり、ボンディングヘッド１４１に接近するまでのノズルＮの角度、そして部品ＳをノズルＮからボンディングヘッド１４１に受け渡す際の角度は、回動モータ２３３が作動して図５に示したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの状態を取ることは同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００８５】
以上記したように、本実施形態の部品実装装置１Ｂも、制御装置８０に内蔵されているコンピュータに前記一連の動作をティーチングしておくことによって、旋回モータ部２３１で旋回アーム部２３２をコントロールし、更に、回動モータ２３３で部品吸着ノズル２３８の反転をコントロールすることができ、部品ＳのトレイＴからの拾い上げ、ボンディングヘッド１４１への受け渡しの一連の動作を実現することができる。
【００８６】
以上の説明から明らかなように、回動軸１軸で、制御部によってコントロールすることにより部品Ｓの拾い上げ、受け渡しの一連の動作を実現することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の部品実装装置は、
１．軸数が少ない分だけ制御が簡単になり、装置も安価に製作できる
２．動作時のガタが少なくなり、部品吸着部（ピックアップノズル）の精度が向上し、イメージヤーなどの接触不可エリアを有する部品のハンドリング時のダ
スト、チッピングを防止することができる
３．動作時のガタが少なくなり、部品受け渡し精度が向上することにより、その後のプロセスのカメラによる位置補正の画像処理の際に、収差の少ない画角の
中心での処理が可能となり、部品の接合位置精度の向上が図れる
４．旋回アーム部の旋回方向を部品移載方向と一致させることにより、旋回半径の２倍の距離を移動距離から差し引くことが可能となり、結果的に移動距離を短縮することができ、旋回と移動を同時に行うことから部品受け渡し動作の時
間を短縮できる
５．本発明の旋回式反転軸に回動式移動軸を組み合わせることにより、ダスト発生個所がそれぞれの回動摺動部のみとなり、ダストの吸引が容易で、装置のク
リーン化を行うことができる
など、数々の優れた効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の部品実装装置の一部構成の上面図である。
【図２】図１に示した部品実装装置における部品移載装置部分の上面図である。
【図３】図２に示した部品移載装置における部品反転装置を示していて、同図Ａはその正面図、同図Ｂは同図ＡのＢ−Ｂ線上における一部断面側面図である。
【図４】図３に示した部品反転装置に組み込まれている矢印Ｃから見たフローティング機構の拡大断面図である。
【図５】図１に示した部品実装装置の動作説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態の部品実装装置における部品移載装置の上面図である。
【図７】図６に示した部品移載装置のＢ−Ｂ線上における一部断面側面図である。
【図８】図７に示した矢印Ｃから見た正面図である。
【図９】旋回アーム部に組み込まれているアームフローティング機構の断面側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の部品実装装置における部品移載装置の動作説明図である。
【図１１】本出願人が現在特許出願している先願の一態様のの部品実装装置を上方から見た上面図である。
【図１２】図１１に示した部品実装装置の矢印Ａ側から見た側面図である。
【図１３】図１１に示した部品実装装置の矢印Ｂ側から見た側面図である。
【図１４】部品移載装置における部品吸着ノズルの動作原理図である。
【符号の説明】
１Ａ…本発明の第１実施形態の部品実装装置、１１０…基台、１２０…トレイ装置、１２９…ステージ、１３０…部品移載装置、１３１…Ｘ軸レール、１３３…部品反転装置、１３５…Ｘ軸モータ、１３３１…反転軸、１３３２…部品吸着アーム、１３３４…反転用モータ、１３３５…スピンドル、１３３７…回動軸、１３３８…回転ベアリング、１３４２，２４３…引っ張りコイルバネ、１３４３…リミットセンサ、１４０…ボンディング装置、１４１…ボンディングヘッド、１５０…作業ステージ装置、１５８…ステージ、１６０…第１カメラ装置、１７０…第２カメラ装置、２３０…本発明の第２実施形態の部品実装装置における部品移載装置、２３１…旋回モータ部、２３１１…旋回モータ、２３１２…フレーム、２３１３…回動軸、２３１４…スリーブ、２３２…旋回アーム部、２３３…回動モータ、２３３２，２３６１，２３８４…中空経路、２３４…ブラケット、２３５…スリーブ、２３６…回動軸、２３７…部品吸着部、２３８…部品吸着ノズル、２３８１…回動軸、２３８２…ノズル装着反転部、２３９…ノズル軸受け部、２３９１…回転ベアリング、Ｎ…ノズル、Ｐ…基板、Ｓ…部品、Ｔ…トレイ
【図１】
2004055584.tif 000003
【図２】
2004055584.tif 000004
【図３】
2004055584.tif 000005
【図４】
2004055584.tif 000006
【図５】
2004055584.tif 000007
【図６】
2004055584.tif 000008
【図７】
2004055584.tif 000009
【図８】
2004055584.tif 000010
【図９】
2004055584.tif 000011
【図１０】
2004055584.tif 000012
【図１１】
2004055584.tif 000013
【図１２】
2004055584.tif 000014
【図１３】
2004055584.tif 000015
【図１４】
2004055584.tif 000016