(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ部品を部品供給装置より複数の吸着ノズルにより吸着して取出し、基板上に装着するチップ部品装着装置において、前記チップ部品の基板への装着荷重を掛けるための装着荷重可変機構と、この装着荷重可変機構による装着荷重をどの吸着ノズルを介して掛けるかを切り替え選択する選択機構と、前記装着荷重可変機構を支持する支持部材を備え、前記基板への前記チップ部品の装着の際に前記支持部材の下降により前記装着荷重可変機構による前記チップ部品への加重を許容する荷重印加許容機構とを備え、
前記装着荷重可変機構をボイスコイルモータによって構成すると共に、前記選択機構を駆動するモータを前記ボイスコイルモータと回転軸を共通にして上下関係に設けたことを特徴とするチップ部品装着装置。
【請求項２】
チップ部品を部品供給装置より複数の吸着ノズルにより吸着して取出し、基板上に装着するチップ部品装着装置において、前記チップ部品の基板への装着荷重を掛けるための装着荷重可変機構と、この装着荷重可変機構による装着荷重をどの吸着ノズルを介して掛けるかを切り替え選択する選択機構と、前記装着荷重可変機構を支持する支持部材を備え、前記基板への前記チップ部品の装着の際に前記支持部材の下降により前記装着荷重可変機構による前記チップ部品への加重を許容する荷重印加許容機構とを備え、
前記装着荷重可変機構はロータの中心を回転軸が回転自在に貫通してこの回転軸に荷重を加えるボイスコイルモータによって構成すると共に、前記選択機構は前記ボイスコイルモータと上下関係に設けられ、前記回転軸がロータの中心を昇降自在に貫通して前記回転軸を回転駆動する回転モータと、前記回転軸が接続され前記回転モータによって回転して前記吸着ノズルを選択する選択アームとを備えたことを特徴とするチップ部品装着装置。
【請求項３】
前記ボイスコイルモータと前記回転モータとを一体化したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップ部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ部品を部品供給装置より吸着ノズルにより吸着して取出し、基板上に装着するチップ部品装着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のチップ部品装着装置は、例えば、特許文献１などに開示されているが、装着荷重を任意に可変したい場合には、吸着ノズル毎に行わなければならず、多数の吸着ノズルを持つチップ部品装着装置には適したものが無かった。
【特許文献１】特開２００６−２８６７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明はチップ部品の基板への装着荷重を簡単に可変でき、また、複数の吸着ノズルのうちで装着荷重をかける吸着ノズルを選択的に切り換える機構を設けたときに、切り換えの応答性を向上することができ、また、コンパクト化を図ることもできるチップ部品装着装置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】
【０００４】
請求の範囲が確定してから記載
このため第１の発明は、チップ部品を部品供給装置より複数の吸着ノズルにより吸着して取出し、基板上に装着するチップ部品装着装置において、前記チップ部品の基板への装着荷重を掛けるための装着荷重可変機構と、この装着荷重可変機構による装着荷重をどの吸着ノズルを介して掛けるかを切り替え選択する選択機構と、前記装着荷重可変機構を支持する支持部材を備え、前記基板への前記チップ部品の装着の際に前記支持部材の下降により前記装着荷重可変機構による前記チップ部品への加重を許容する荷重印加許容機構とを備え、前記装着荷重可変機構をボイスコイルモータによって構成すると共に、前記選択機構を駆動するモータを前記ボイスコイルモータと回転軸を共通にして上下関係に設けたことを特徴とする。
【０００５】
第２の発明は、チップ部品を部品供給装置より複数の吸着ノズルにより吸着して取出し、基板上に装着するチップ部品装着装置において、前記チップ部品の基板への装着荷重を掛けるための装着荷重可変機構と、この装着荷重可変機構による装着荷重をどの吸着ノズルを介して掛けるかを切り替え選択する選択機構と、前記装着荷重可変機構を支持する支持部材を備え、前記基板への前記チップ部品の装着の際に前記支持部材の下降により前記装着荷重可変機構による前記チップ部品への加重を許容する荷重印加許容機構とを備え、前記装着荷重可変機構はロータの中心を回転軸が回転自在に貫通してこの回転軸に荷重を加えるボイスコイルモータによって構成すると共に、前記選択機構は前記ボイスコイルモータと上下関係に設けられ、前記回転軸がロータの中心を昇降自在に貫通して前記回転軸を回転駆動する回転モータと、前記回転軸が接続され前記回転モータによって回転して前記吸着ノズルを選択する選択アームとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
第３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のチップ部品装着装置において、ボイスコイルモータと回転モータとを一体化したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、チップ部品の基板への装着荷重を簡単に可変でき、また、複数の吸着ノズルのうちで装着荷重をどの吸着ノズルにかけるかを切り換える選択機構による切り換えの応答性を向上することができ、また、コンパクト化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づき、電子部品装着装置の実施形態を説明する。図１はダイなどのチップ部品を基板Ｐなどにボンディングするチップ部品装着装置（ダイボンダー）１の平面図で、このチップ部品装着装置１の機台（装置本体）２上の手前には部品供給装置としてのダイ供給テーブル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが左右のステージＳ１、Ｓ２にそれぞれ前後に設けられている。この各ダイ供給テーブル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ上にはシートに貼付されたウエハがダイシングされて個々のチップ部品（ダイ）に分割された状態で固定するもので、このチップ部品は裏面より突き上げピン（図示せず）により突き上げられながら、取出されるものである。左右の各ステージＳ１、Ｓ２の各ダイ供給テーブル３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄのチップ部品は、例えば厚さ、材質、硬さなど種類が異なるが、同じものでもよい。
【０００９】
そして、該装着装置１の中間部には、左右に延びた基板搬送装置４が設けられている。また、上流側には接着剤塗布ユニット５及び接着剤転写ユニット６が設けられている。そして、前記各ステージＳ１、Ｓ２において、各基板Ｐは位置決めされチップ部品が装着されるが、ステージＳ１で装着された基板はステージＳ２に搬送され、このステージＳ２においても装着される。
【００１０】
８Ａ、８ＢはＸ方向に長い一対のビームであり、各Ｙ軸駆動モータの駆動により左右一対のガイドに沿ってＹ方向に移動可能であり、このビーム８Ａ、８Ｂに沿って装着ヘッド９Ａ、９Ｂが各Ｘ軸駆動モータの駆動によりＸ方向に移動可能である。１０Ａ、１０Ｂは部品認識カメラで、各装着ヘッド９Ａ、９Ｂに設けられた縦２列の一方の列の吸着ノズル１１に吸着保持されたチップ部品は移動しながら、撮像される（フライ・ビュー方式）。尚、チップ部品の移動を一旦停止させ、部品認識カメラ１０Ａ、１０Ｂによりチップ部品を撮像してもよい。
【００１１】
前記装着ヘッド９Ａ、９Ｂはそれぞれ左右の２列に２本の計４本の吸着ノズル１１が設けられて同様な構造であり、図２及び図３に基づいて一方の装着ヘッド９Ａについて説明する。
【００１２】
吸着ノズル１１の上部にはブッシュ１２の中央を貫通して上下可能であると共にベアリング１４内を回動するブッシュ１２と共に回動するスプライン軸１３が設けられる。２０は前記スプライン軸１３に接続されるロータリジョイント２０で、前記スプライン軸１３が回動しても絡まないように構成される。
【００１３】
そして、図３に示すように、前記ブッシュ１２上部に固定されてこの各ブッシュ１２と共に回動する各プーリ１５とノズル回転駆動モータ１６の出力軸に設けられたプーリ１７との間にはタイミングベルト１８が張架されている。従って、前記ノズル回転駆動モータ１６が駆動すると、各プーリ１５、プーリ１７及びタイミングベルト１８を介して、各ブッシュ１２、各スプライン軸１３及び各吸着ノズル１１が回転することとなる。即ち、ノズル回転駆動モータ１６が駆動すると、左右の列の各１本の計２本の吸着ノズル１１が回転することとなる。
【００１４】
また、ヘッド本体９Ｈ側である前記プーリ１５とスプライン軸１３上部に固定された係止片２１との間には、スプライン軸１３の回りにコイルスプリング２２が巻装張架され、係止片２１とプーリ１５とが離反するように付勢しており、吸着ノズル１１を吊り上げ付勢している。
【００１５】
３０は荷重可変機構であり、以下、詳細に説明する。３１は駆動電流の大きさを調整することにより推力の大きさを調整可能なボイスコイルモータで、ロータ３２の中央を貫通して上下動すると共に回動可能なボイスコイルモータ３１の出力軸をスプライン軸（回転軸）３３とする。また、３４はボイスコイルモータ３１のコイルである。
【００１６】
３５は選択機構であり、選択機構３５は、ボイスコイルモータ３１の下にボイスコイルモータ３１と一体的に設けられ、スプライン軸３３の下部がその中央を貫通する回転モータであるパルスモータ３６と、切換体４１を備えている。スプライン軸３３はブッシュ３７により上下可能であると共にベアリング４０内を回動するロータ３８及びブッシュ３７と共に回動する。また、スプライン軸３３の下端には各吸着ノズル１１を切換え選択する切換体４１が設けられ、切換体４１はスプライン軸３３の下端に固定されたアーム４２と、このアーム４２の先端に設けられ各吸着ノズル１１に対応した前記係止片２１を上方から押圧する押圧部４３と、スプライン軸３３の下端に対向しアーム４２の下面に設けられた被支承部４４とを備えている。
【００１７】
即ち、パルスモータ３６が駆動してロータ３８が回転すると、ブッシュ３８及びスプライン軸３３が回転し、前記切換体４１のアーム４２が回動し、使用する吸着ノズル１１に対応する係止片２１に押圧部４３が上方から仮止めして押圧可能とする。
【００１８】
上述したように、荷重可変機構３０のボイスコイルモータ３１の下に選択機構３５のパルスモータ３６が設けられ、各モータが上下に配置されているので、ヘッド９Ａ、９Ｂの水平方向の寸法を極力小さくすることができ、ヘッド９Ａ、９Ｂのコンパクト化を図ることができる。更に、ボイスコイルモータ３１とパルスモータ３６が一体化されているので、水平方向は勿論、上下方向の寸法を極力小さくすることができ、ヘッド９Ａ、９Ｂを一層コンパクト化することができる。
【００１９】
また、選択機構３５の駆動源であるパルスモータ３６をボイスコイルモータ３１の例えば横方向に設け、パルスモータ３６の回転力をこの回転軸に設けられたプーリ、スプライン軸３３に設けられたプーリ及び各プーリ間に渡されたタイミングベルトを介してスプライン軸３３に伝達するような構成と比較し、部品点数を大幅に削減することができる。更に、このようの構成の場合には、スプライン軸とヘッド本体９との間にスプライン軸３３の回転を許容するようにベアリングを設ける必要があるが、このようなベアリングを設ける必要も無くなり、機構の簡略化を図ることもできる。
【００２０】
５０は前記基板Ｐへのチップ部品の装着の際に前記装着荷重可変機構３０による装着荷重が掛かるようにするために吸着ノズル１１を昇降させる昇降機構で、基板Ｐへのチップ部品Ｂの装着の際には荷重可変機構３０による装着荷重が掛かるようにする荷重印加許容機構でもあり、被支承部４４に当接する支承部５８を上端に備えた支持部材としてのネジ軸５７はナット５６の回転により昇降し、前記ナット５６上部に固定されてこのナット５６と共に回動するプーリ５３と回転駆動モータ５１の出力軸に設けられたプーリ５２との間にはタイミングベルト５４が張架されている。
【００２１】
従って、回転駆動モータ５１が駆動すると、プーリ５２、５３及びタイミングベルト５４を介して、ベアリング５５内をナット５６が回転することにより、ネジ軸５７が回転せずに昇降する構成である。なお、このネジ軸５７は、図示しない回転止め機構を備えている。
【００２２】
以上の構成により、動作について説明するが、図３に示すように、使用する吸着ノズル１１は装着ヘッド９Ａに設けられた縦２列の左方の列の吸着ノズル１１のうち、手前（図３における下部）の吸着ノズル１１を使用するように、切換体４１が切り換わっているものとして、以下説明する。
【００２３】
先ず、接着剤塗布ユニット５か接着剤転写ユニット６により、各基板Ｐに接着剤が塗布された状態で、基板搬送装置４により搬送されて左のステージＳ１において位置決めされる。そして、ビーム８Ａ及び装着ヘッド９Ａを移動させて、前記一番手前の吸着ノズル１１が装着すべきチップ部品Ｂを奥方のダイ供給テーブル３Ａから吸着して取出す。
【００２４】
この場合、回転駆動モータ５１を駆動させて、プーリ５２、５３及びタイミングベルト５４を介して、ナット５６を回転させ、ネジ軸５７を下降させる。同時に、チップ部品の吸着のため吸着ノズル１１を下降するためにボイスコイルモータ３１を駆動させ、所定の推力によりネジ軸５７の下降に伴いスプライン軸３３を下降させ、押圧部４３がコイルスプリング２２の付勢力に抗して係止片２１を介してスプライン軸１３を下降させ、奥方のダイ供給テーブル３Ａよりチップ部品Ｂを吸着して取出す。
【００２５】
そして、この吸着後は、ボイスコイルモータ３１の駆動を継続すると共に回転駆動モータ５１を逆転させて、プーリ５２、５３及びタイミングベルト５４を介して、ベアリング５５内でナット５６を回転させ、ネジ軸５７を上昇させる。すると、前記ネジ軸５７の上昇に伴い、コイルスプリング２２の付勢力と相俟ってスプライン軸３２が上昇するので、スプライン軸１３及び手前の吸着ノズル１１を上昇させる。この上昇限位置で、ボイスコイルモータ３１を非通電としてもよい。
【００２６】
そして、次にパルスモータ３６を駆動させて、ブッシュ３７を介してスプライン軸３３を回転させ、切換体４１を回動させ、次に使用する奥方の吸着ノズル１１に対応する係止片２１に上方から係止して押圧可能とする。
【００２７】
従って、ビーム８Ａ及び装着ヘッド９Ａを移動させて、奥方の吸着ノズル１１が装着すべきチップ部品Ｂを奥方のダイ供給テーブル３Ａから吸着して取出す。この場合、前述したように、回転駆動モータ５１を駆動させて、ナット５６を回転させてネジ軸５７を下降させ、同時にチップ部品の吸着のため吸着ノズル１１を下降すべくボイスコイルモータ３１を駆動させ、所定の推力により前記ネジ軸５７の下降に伴いスプライン軸３３を下降させ、押圧部４３がコイルスプリング２２の付勢力に抗して係止片２１を介してスプライン軸１３を下降させ、チップ部品Ｂを吸着して取出す。
【００２８】
そして、この吸着後は、ボイスコイルモータ３１の駆動を継続すると共に回転駆動モータ５１を逆転させて、ナット５６を回転させてネジ軸５７を上昇させ、コイルスプリング２２の付勢力と相俟ってスプライン軸３２が上昇するので、スプライン軸１３及び奥方の吸着ノズル１１を上昇させる。この上昇限位置で、ボイスコイルモータ３１を非通電としてもよい。
【００２９】
この取出した後は、各ビーム８Ａ及び装着ヘッド９Ａを移動させて、部品認識カメラ１０Ａ上を通過しながら、両吸着ノズル１１に吸着保持された各チップ部品Ｂを撮像するが、この撮像の前に予め基板Ｐへチップ部品Ｂを装着するときの装着角度となるように、各吸着ノズル１１を各ノズル回転駆動モータ１６により回転させておく。そして、この撮像した画像を認識処理装置（図示せず）が認識処理し、その結果に基づき、装着データの装着座標に部品認識結果を加味して位置ずれを補正しつつ、ビーム８ＡをＹ方向に、装着ヘッド９ＡをＸ方向に移動させると共に吸着ノズル１１をノズル回転駆動モータ１６により回転させてそれぞれチップ部品Ｂを各基板Ｐ上に装着する（図２参照）。
【００３０】
この場合、この撮像の前に予め装着角度となるように、各吸着ノズル１１を各ノズル回転駆動モータ１６により回転させておいたので、その補正量は僅かなものであり、吸着ノズル１１の偏芯の影響を極力受けないようにできる。また、図３に示すように、各ノズル回転駆動モータ１６により左右の列の各１本の計２本ずつ、吸着ノズル１１を回転させることとなるが、右の列の各吸着ノズル１１はチップ部品Ｂを吸着保持していないので、回転しても影響は無い。
【００３１】
この装着の際、前述したように、切換体４１は奥方の吸着ノズル１１に対応する係止片２１に上方から係止して押圧可能となっているので、奥方の吸着ノズル１１に吸着保持されたチップ部品Ｂを初めに装着させる。即ち、図示しない制御装置が動作し、回転駆動モータ５１を駆動させて、プーリ５２、５３及びタイミングベルト５４を介して、ナット５６を回転させてネジ軸５７を予め設定され図示しない記憶手段に記憶された吸着ノズルのストローク分下降させ、ボイスコイルモータ３１にこの奥方の吸着ノズル１１に対応する所定の推力となるように調整された駆動電流を印加して所定の推力により前記ネジ軸５７の下降に伴いスプライン軸３３が下降する。この結果、押圧部４３がコイルスプリング２２の付勢力に抗して選択された吸着ノズル１１に対応する係止片２１を介してスプライン軸１３を上述したストローク分下降させ、基板Ｐ上に吸着ノズル１１に吸着保持されたチップ部品Ｂを所定の装着荷重を掛けて装着する（図２参照）。
【００３２】
即ち、ネジ軸５７の下降に伴う吸着ノズル１１の下降により、チップ部品Ｂが基板Ｐに当接し、更にネジ軸５７が下降すると、ネジ軸５７上端の支承部５８と被支承部４０とが離間し、コイルスプリング２２の付勢力に抗して装着荷重可変機構３０によりチップ部品Ｂの基板Ｐへの所定の装着荷重が掛けられる。この吸着ノズル１１の下降動作は昇降機構５０により制御され、チップ部品Ｂが基板Ｐに当たる直前には当接の衝撃が少なくなるように減速される。
【００３３】
なお、この装着荷重は、前記ボイスコイルモータ３１による荷重（推力）からコイルスプリング２２の付勢力を引いた値であり、例えばチップ部品Ｂの種類に応じて変更できる。この制御は、図示しないマイクロコンピュータのＣＰＵがそのＲＡＭに格納された装着荷重に係るデータに従い行う。
【００３４】
次に、ボイスコイルモータ３１の駆動を継続すると共に回転駆動モータ５１を逆転させて、ネジ軸５７を上昇させてコイルスプリング２２の付勢力と相俟ってスプライン軸３３を上昇させ、スプライン軸１３及び奥方の吸着ノズル１１を上昇させる。この上昇限位置で、ボイスコイルモータ３１を非通電としてもよい。
【００３５】
そして、装着荷重を手前の吸着ノズル１１を介して電子部品に掛けるかに切り替え選択するために、パルスモータ３６を駆動させ、ブッシュ３７及びスプライン軸３３を回転させて切換体４１を回動させ、使用する手前の吸着ノズル１１に対応する係止片２１に押圧部４３を上方から係止して押圧可能とする。そして、前述したように、回転駆動モータ５１を駆動させて、ネジ軸５７を下降させ、ボイスコイルモータ３１にこの奥方の吸着ノズル１１に対応する所定の推力となるように調整された駆動電流を印加して所定の推力によりネジ軸５７の下降に伴いスプライン軸３３が下降するので、押圧部４３がコイルスプリング２２の付勢力に抗して選択された吸着ノズル１１に対応する係止片２１を介してスプライン軸１３を下降させ、基板Ｐ上に吸着ノズル１１に吸着保持されたチップ部品Ｂを所定の装着荷重を掛けて装着する。
【００３６】
次に、装着ヘッド９Ａに設けられた縦２列の右方の列の吸着ノズル１１を使用して、手前のダイ供給テーブル３Ｂよりチップ部品Ｂを吸着して取出し、基板Ｐ上に装着するが、チップ部品Ｂの吸着及び装着に際しては、装着荷重を手前又は奥方のいずれの吸着ノズル１１を介して掛けるかに切り替え選択するために、パルスモータ３６を駆動させ、スプライン軸３３を回動させ、切換体４１を回動させ、使用する吸着ノズル１１に対応する係止片２１に上方から係止して押圧可能とする。また、装着荷重については、装着荷重可変機構３０のボイスコイルモータ３１の駆動電流を制御することにより行う。
【００３７】
上述したように、吸着ノズル１１を切り替え選択するとき、ボイスコイルモータ３１と一体化したパルスモータ３６を駆動させ、直接スプライン軸３３を回動させることができ、プーリ、タイミングベルトなどを介してスプライン軸を回動させる機構と比較して選択機構３５の慣性負荷を低減することができ、この結果、応答性を向上することができる。
【００３８】
そして、この左のステージＳ１で基板Ｐ上にチップ部品Ｂを装着した後は、ステージＳ２に当該基板Ｐを搬送し、前述したようにチップ部品Ｂを装着し、全てのチップ部品Ｂの装着後に下流側装置に搬送する。
【００３９】
以上のように本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】チップ部品装着装置の平面図である。
【図２】チップ部品を取出した状態のチップ部品装着装置の一部破断せる正面図である。
【図３】チップ部品装着装置の要部の概略平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１                  チップ部品装着装置
３                  ダイ供給テーブル
８Ａ、８Ｂ          ビーム
９Ａ、９Ｂ          装着ヘッド
１１                吸着ノズル
１３                スプライン軸
２１                係止片
２２                コイルスリング
３０                荷重可変機構
３１                ボイルコイルモータ
３３                スプライン軸
３５                選択機構
３６                パルスモータ
４１                切替体
５０                昇降機構
５１                回転駆動モータ
５７                ネジ部材（支持部材）
Ｐ                  プリント基板
【図１】
0004846704.tif 000002
【図２】
0004846704.tif 000003
【図３】
0004846704.tif 000004