(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の供給部から上記電子部品をピックアップして反転させ、その電子部品を基板に実装するための実装ツールに受け渡す反転ピックアップユニットを有する電子部品の実装装置であって、
上記反転ピックアップユニットは、
水平方向に駆動されるベースと、
このベースに板面を垂直にして第１のＺ駆動手段によって上下方向に駆動可能に設けられたＺテーブルと、
上記Ｚテーブルに出力軸の回転軸線を上記Ｚテーブルの板面に対して直交させて設けられた回転駆動機構と、
上記出力軸の先端に第２のＺ駆動手段によって上記回転軸線と直交する上下方向に駆動可能に設けられ上記供給部から上記電子部品をピックアップした後、上記出力軸とともに回転駆動されることで上記電子部品を上下方向が逆向きになるよう反転させる吸着ノズルと、
一端が上記第２のＺ駆動手段及び上記吸着ノズルにそれぞれ接続され他端が上記ベース側に導出された配線及び配管と、
上記Ｚテーブルの板面に設けられ上記配線及び配管の中途部を回転可能に支持し上記吸着ノズルが回転駆動されたときに上記配線及び配管の中途部が上記Ｚテーブルの板面から離れる方向に変形するのを阻止する支持手段を具備し、
上記支持手段は、上記Ｚテーブルの板面に取付けられたブラケットと、このブラケットに保持された外輪と、この外輪に回転可能に支持され上記配線及び配管の中途部を支持した内輪とによって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
上記配線及び配管の中途部には弾性チューブが装着され、この弾性チューブが上記内輪に圧入されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板に実装される半導体チップなどの電子部品を反転させる反転ピックアップユニットを有する電子部品の実装装置に関する。
【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から実装するフリップチップ実装が知られている。
【０００３】
フリップチップ実装を行なうための実装装置は半導体チップの供給部となるウエハステージを備えている。このウエハステージには粘着シートに貼られた半導体ウエハが保持されている。この半導体ウエハはさいの目状の多数の半導体チップに切断されている。
【０００４】
上記ウエハステージからは反転ピックアップユニットに設けられた吸着ノズルによって半導体チップが１つずつ取り出される。吸着ノズルは半導体チップを取り出してから上下方向に１８０度回転して上記半導体チップを反転させる。つまり、バンプが形成された面を下に向ける。
【０００５】
反転されてバンプが形成された面を下にした半導体チップはＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動される実装ツールに受け渡される。半導体チップを受けた実装ツールは搬送手段によって位置決めされた基板の上方に移動する。そして、上記実装ツールはＸ、Ｙ方向に位置決めされた後、下降方向に駆動され、先端に保持した半導体チップを上記基板に実装することになる。
【０００６】
上記構成の実装装置は特許文献１に示されている。すなわち、上記反転ピックアップユニットは水平方向に駆動されるベースを有する。このベースには第１のＺ駆動源によって上下方向に駆動されるＺテーブルが設けられている。このＺテーブルには回転駆動される出力軸を有する回転駆動機構が、その出力軸の軸線を上記Ｚテーブルの板面に対して直交させて設けられている。
【０００７】
上記出力軸には上記吸着ノズルが設けられている。この吸着ノズルは第２のＺ駆動源によって上下方向に駆動されるようになっている。すなわち、上記吸着ノズルは、Ｚ方向に対して大きなストロークで駆動されるときには上記第１のＺ駆動源によって駆動され、Ｚ方向に対して精密に位置決めするときには第２のＺ駆動源によって駆動されるようになっている。
【０００８】
ところで、上記第２の駆動源には電気信号を供給する配線の一端が接続され、上記吸着ノズルには半導体チップを吸着するための吸引力を発生させる吸引用の配管の一端が接続されている。上記配線と配管は中途部が上記Ｚテーブルの板面に沿うよう屈曲され、他端が上記ベース側から導出されている。
【特許文献１】特開２００７−１６５７８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記構成の反転ピックアップユニットにおいては、上述したように吸着ノズルはウエハステージから半導体チップを取り出すと、回転駆動機構によってその出力軸とともに半導体チップの上下方向の向きが逆になるよう１８０度回転駆動される。
【００１０】
吸着ノズルが１８０度回転駆動されると、一端が第２のＺ駆動源及び吸着ノズルに接続され他端がベース側に導出された配線と配管の中途部に回転力が加わって捩じられることになる。
【００１１】
配線と配管が捩じられると、その捩じり力によって配線と配管の中途部がＺテーブルの板面から大きく離れる方向に変形するということがある。そのような状態で、ベースとともにＺテーブルが水平方向に駆動されると、配線や配管がばたついたり、これらの中途部が上記ベースの移動領域に設けられた他の部材にぶつかったり、他の部材に引っ掛かって損傷するということがある。
【００１２】
しかも、配線や配管がばたつくと、上記吸着ノズルを第２のＺ駆動源によってＺ方向に対して円滑に駆動することができなくなり、その結果、Ｚ方向の位置決め精度が低下し、半導体チップの吸着が確実に行えなくなるということがある。
【００１３】
この発明は、電子部品を吸着した吸着ノズルが１８０度回転させられたときに、第２のＺ駆動源と吸着ノズルに一端が接続された配線と配管の中途部がＺテーブルの板面から離れる方向に変形するのを阻止することができ、さらには吸着ノズルをＺ方向に精密に位置決めできる電子部品の実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、電子部品の供給部から上記電子部品をピックアップして反転させ、その電子部品を基板に実装するための実装ツールに受け渡す反転ピックアップユニットを有する電子部品の実装装置であって、
上記反転ピックアップユニットは、
水平方向に駆動されるベースと、
このベースに板面を垂直にして第１のＺ駆動手段によって上下方向に駆動可能に設けられたＺテーブルと、
上記Ｚテーブルに出力軸の回転軸線を上記Ｚテーブルの板面に対して直交させて設けられた回転駆動機構と、
上記出力軸の先端に第２のＺ駆動手段によって上記回転軸線と直交する上下方向に駆動可能に設けられ上記供給部から上記電子部品をピックアップした後、上記出力軸とともに回転駆動されることで上記電子部品を上下方向が逆向きになるよう反転させる吸着ノズルと、
一端が上記第２のＺ駆動手段及び上記吸着ノズルにそれぞれ接続され他端が上記ベース側に導出された配線及び配管と、
上記Ｚテーブルの板面に設けられ上記配線及び配管の中途部を回転可能に支持し上記吸着ノズルが回転駆動されたときに上記配線及び配管の中途部が上記Ｚテーブルの板面から離れる方向に変形するのを阻止する支持手段を具備し、
上記支持手段は、上記Ｚテーブルの板面に取付けられたブラケットと、このブラケットに保持された外輪と、この外輪に回転可能に支持され上記配線及び配管の中途部を支持した内輪とによって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１６】
上記配線及び配管の中途部には弾性チューブが装着され、この弾性チューブが上記内輪に圧入されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、配線と配管の中途部を支持手段によって回転可能に支持するようにした。そのため、吸着ノズルを駆動して配線と配管が捩じられたとき、配線と配管は支持手段に対して回転して捩じれが吸収されるためにばたついたり、変形するのが阻止されることになる。配線や配管がばたついて吸着ノズルの精密な駆動が阻害されたり、配線や配管が他の部材に引っ掛かったり、ぶつかるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１はこの発明の一実施の形態の実装装置の概略的構成を示し、この実装装置は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ごとに、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。
【００２１】
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から供給された電子部品としての半導体チップ４が実装される。この実装位置には、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。
【００２２】
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Ｘ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能に設けられている。
【００２３】
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に保持されている。
【００２４】
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、所定の位置の半導体チップ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ユニット１５に設けられた吸着ノズル１６によってピックアップされるようになっている。
【００２５】
上記反転ピックアップユニット１５は図２と図３に示すようにベース１８を備えている。このベース１８は、上記部品供給部１１から上記搬送装置２に向かって水平に配置されたガイドロッド１９に沿うＸ方向に移動可能に支持されていて、図示しない駆動源、たとえばリニアモータなどによって上記ガイドロッド１９に沿って駆動されるようになっている。なお、Ｘ、Ｙ及びＺ方向を図１に示す。
【００２６】
上記ベース１８の前面にはＺ方向である上下方向に沿う一対の支持部２１が幅方向に所定間隔で突設されている。これら支持部２１の端面にはそれぞれＺレール２２が設けられている。上記ベース１８の前面にはＺテーブル２３が板面を垂直にし、かつ背面に設けられた一対の受け部材２４を上記Ｚレール２２に移動可能に係合させて設けられている。
【００２７】
上記Ｚテーブル２３はボイスコイルモータからなる第１のＺ駆動源２６によって上記ベース１８の前面で、上記Ｚレール２２に沿って上下方向に駆動される。上記第１のＺ駆動源２６は、上記ベース１８の前面に設けられたコイル２７と、上記Ｚテーブル２３の背面の上記コイル２７と対向する位置に設けられた磁石２８とによって構成されていて、上記コイル２７に通電することで、その電圧の向きに応じて上記Ｚテーブル２３を上昇方向或いは下降方向に駆動させることができるようになっている。
【００２８】
なお、上記Ｚテーブル２３はばね２９によって上昇方向に付勢されていて、このばね２９の付勢力に抗して上記第１のＺ駆動源２６によって下降方向に駆動されるようになっている。
【００２９】
図３に示すように、上記Ｚテーブル２３の一側下端部にはアーム部３１が側方に向かって突設されている。このアーム部３１の先端部には図２に示すように回転駆動機構３２が設けられている。この回転駆動機構３２はモータ３３と減速機３４とが直列に接続された回転駆動源３５を有し、この回転駆動源３５が上記アーム部３１の先端部の背面に設けられている。
【００３０】
上記減速機３４の出力軸３６は軸線を上記Ｚテーブル２３の板面に直交させて上記アーム部３１の背面から前面側に突出させている。この出力軸３６の先端には回転部材３７の基端がねじ３８（図３に示す）によって固定されている。この回転部材３７は上記出力軸３６に上記ねじ３８によって取付け固定される円盤部３９と、周方向の角度が１８０度よりも小さな円弧状の側壁部４１とが一体形成されている。
【００３１】
上記側壁部４１の先端には、図２に示す取り付け部材４２が取り付け固定されている。この取り付け部材４２の前面には突出部４３が前方に向かって突設されていて、この突出部４３の側面には上記回転部材３７の回転軸線に対して直交する方向に沿ってガイド部材４４が設けられている。
【００３２】
上記ガイド部材４４には可動部材４５が移動可能に支持されている。この可動部材４５の先端には上記吸着ノズル１６が設けられている。図２は吸着ノズル１６が上方を向いた状態を示しており、上記可動部材４５の端部（吸着ノズル１６が下方を向いたときの上端）にはこの可動部材４５を上記ガイド部材４４に沿って上下駆動するボイスコイルモータからなる第２のＺ駆動源４６が設けられている。
【００３３】
上記第２のＺ駆動源４６には、この第２のＺ駆動源４６に直流電圧を印加する２本の配線４７の一端が接続され、上記吸着ノズル１６にはこの吸着ノズル１６が半導体チップ４を吸着するときに吸引力を生じさせるために配管４８の一端が接続されている。
【００３４】
上記配線４７と配管４８の一端部は、上記取り付け部材４２の径方向中心部に設けられたスリーブ４９を通され、中途部は上記アーム部３１の基端部に向かって図２に示すように平面形状がＬ字状となるよう９０度に屈曲されて上記Ｚテーブル２３のアーム部３１の板面（前面）に対向し、他端部は上記アーム部３１の基端部に形成された切り欠き部５１を通して上記ベース１８側に導出される。上記アーム部３１の基端部前面には第１のブラケット５２が設けられ、この第１のブラケット５２に上記配線４７と配管４８とが図示しないバンドなどによって保持される。
【００３５】
上記吸着ノズル１６は、図２に示す上方を向いた状態から下方を向く状態の間の１８０度の範囲で図３に矢印で示すように回転部材３７とともに回転駆動される。回転部材３７の側壁部４１は周方向に１８０度以下の円弧状に形成されている。そのため、上記吸着ノズル１６を１８０度の範囲で回転させても、上記側壁部４１が上記配線４７や配管４８の一端部に干渉することがない。
【００３６】
上記配線４７と配管４８との中途部は図４に示す軸受５５によって支持されている。この軸受５５は、上記アーム部３１の前面にねじ５３によって取付けられた第２のブラケット５４に保持されている。上記軸受５５は、上記第２のブラケット５４によって保持固定された外輪５６と、この外輪５６に複数の鋼球５７によって回転可能に支持された内輪５８を有する。
【００３７】
上記配線４７と配管４８の中途部にはウレタン樹脂やゴムなどの弾性材料で作られた弾性チューブ５９が装着され、この弾性チューブ５９が上記内輪５８に圧入されている。それによって、上記配線４７と配管４８の中途部は上記第２のブラケット５４に回転可能に支持されている。すなわち、上記軸受５５と上記第２のブラケット５４とで上記配線４７と配管４８の中途部を支持する支持手段を構成している。
【００３８】
なお、弾性チューブ５９の長さは内輪５８の軸方向の長さ（厚さ）よりも長く設定され、両端部が内輪５８の両端面から突出している。それによって、配線４７と配管４８が内輪５８の内周縁に当たって損傷するのを防止している。
【００３９】
上記構成の実装装置によれば、図１に示すように吸着ノズル１６が下方を向いた状態で、ウエハステージ１２をＸ、Ｙ方向に駆動し、ピックアップする半導体チップ４を上記吸着ノズル１６の下方に位置決めする。
【００４０】
ついで、第１のＺ駆動源２６を作動させてＺテーブル２３を、このＺテーブル２３に設けられた吸着ノズル１６の先端面が半導体チップ４に接触する位置或いは近接する位置まで下降させる。Ｚテーブル２３を下降させたならば、第２のＺ駆動源４６を作動させ、吸着ノズル１６の先端面を半導体チップ４に所定の圧力で圧接させる。それと同時に、配管４８に吸引力を生じさせて上記半導体チップ４を吸着ノズル１６の先端面に吸着する。
【００４１】
吸着ノズル１６に半導体チップ４を吸着させたならば、第１のＺ駆動源２６によってＺテーブル２３を上昇させ、ついで回転駆動機構３２の回転駆動源３５を作動させて回転部材３７を１８０度回転させる。それによって、吸着ノズル１６の先端面に吸着保持された半導体チップ４はバンプが形成された面が下側になるよう反転する。
【００４２】
半導体チップ４を反転させたならば、反転ピックアップユニット１５をガイドロッド１９に沿って搬送装置２の方向へ駆動して受け渡し位置に位置決めする。図１に受け渡し位置に位置決めされた吸着ノズル１６を鎖線で示す。
【００４３】
受け渡し位置に位置決めされた吸着ノズル１６の上方に実装ツール７が駆動されて位置決めされ、ついで実装ツール７が下降して上記吸着ノズル１６から半導体チップ４を受け取る。その後、実装ツール７は基板１の上方に移動して、この基板１に半導体チップ４を実装する。
【００４４】
上記実装ツール７が上記吸着ノズル１６から半導体チップ４を受け取ると、上記吸着ノズル１６は上記回転駆動源３５によって先程とは逆方向に１８０度回転させられて下方を向くことになる。
【００４５】
このようにして、上記吸着ノズル１６を左方向或いは右方向に１８０度回転させると、そのときの回転が第２のＺ駆動源４６に一端を接続した配線４７と、吸着ノズル１６に一端を接続した配管４８に伝わり、これら配線４７と配管４８にねじりが生じる。
【００４６】
配線４７と配管４８が捩じられると、その中途部がＺテーブル２３の板面から離れる方向に変形するため、その状態でＺテーブル２３がベース１８とともにガイドロッド１９に沿うＸ方向に駆動されたり、第１のＺ駆動源２６によってＺ方向に駆動されると、変形した配線４７や配管４８がばたついたり、Ｘ方向やＺ方向の駆動領域に配置された種々の部材に上記配線４７と配管４８の中途部がぶつかったり、引っ掛かる虞がある。
【００４７】
しかしながら、上記配線４７と配管４８の中途部は第２のブラケット５４に保持された軸受５５の内輪５８に回転可能に支持されている。そのため、吸着ノズル１６が回転して配線４７と配管４８が捩じられると、上記内輪５８は配線４７と配管４８の捩じれを吸収しながら一体的に回転し、しかも上記配線４７と配管４８の中途部がＺテーブル２３の板面から離れる方向に変形するのを阻止する。
【００４８】
したがって、Ｚテーブル２３がＸ方向やＺ方向に駆動されても、配線４７や配管４８がばたついたり、これらの中途部がＺテーブル２３の駆動領域に配置された種々の部材にぶつかったり、引っ掛かるなどして損傷するのを防止することができる。
【００４９】
すなわち、一端がそれぞれ第２のＺ駆動源４６と吸着ノズル１６に接続され、他端が第１のブラケット５２に固定された配線４７と配管４８の中途部の一部を第２のブラケット５４に設けられた軸受５５によって回転可能に支持するようにした。
【００５０】
そのため、吸着ノズル１６がＺ方向や回転方向に駆動されたときに、その吸着ノズル１６の動きに対して配線４７や配管４８の一端部側がばたついたり、大きく変形することなく円滑に連動して変形及び回転するから、上記吸着ノズル１６をＺ方向や回転方向に対して精密に駆動位置決めすることが可能となる。
【００５１】
上記配線４７と配管４８の中途部には弾性チューブ５９が装着され、この弾性チューブ５９が軸受５５の内輪５８に圧入されている。そのため、配線４７と配管４８は、内輪５８に弾性チューブ５９によって確実に保持されるばかりか、弾性チューブ５９が弾性変形し、配線４７や配管４８が変形することがないから、配線４７や配管４８が損傷することがないよう保護される。
【００５２】
しかも弾性チューブ５９は軸受５５の軸方向の長さ（厚さ）よりも長く形成され、両端部が軸受５５の両方の端面から突出している。そのため、吸着ノズル１６を回転させたときに、配線４７や配管４８が内輪５８の内周縁に当たって損傷するのを防止することができる。
【００５３】
上記一実施の形態では反転ピックアップユニットをガイドロッドに沿って水平面上の一方向に駆動する構成の例で説明しているが、上記反転ピックアップユニットは水平面上の上記一方向及びその一方向と交差する方向、つまりＸ，Ｙ方向に駆動可能に設けるようにしてもよい。
【００５４】
ベースに設けられたＺテーブルを駆動するＺ駆動源はボイスコイルモータに限定されず、回転駆動されるねじ軸であってもよい。
【００５５】
また、上記一実施の形態では反転ピックアップユニットに適用した例について説明したが、この発明は半導体チップを実装するための吸着ノズルに対しても適用することが可能である。すなわち、吸着ノズルが実装ヘッドを兼ねている場合であっても適用することができる。
【００５６】
たとえば、ダイボンダやインナリードボンダのように吸着ノズルによって供給部から吸着してピックアップした半導体チップを実装位置に搬送し、その位置で上記吸着ヘッドをＸ、Ｙ、Ｚ及びθ方向のうち、少なくともＺ方向に駆動して上記半導体チップを基板に実装する場合であっても、上記吸着ヘッドに一端が接続された配線及び配管に対してこの発明の支持手段を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の一実施の形態の実装装置の概略的構成を示す側面図。
【図２】反転ピックアップユニットの平面図。
【図３】回転部材を断面した反転ピックアップユニットの正面図。
【図４】Ｚテーブルの板面に設けられた配線と配管の中途部を支持する第２のブラケットに設けられた軸受の拡大断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１…基板、４…半導体チップ（電子部品）、７…実装ツール、１５…反転ピックアップユニット、１６…吸着ノズル、１８…ベース、２３…Ｚテーブル、２６…第１のＺ駆動源（第１のＺ駆動手段）、３１…アーム部、３２…回転駆動機構、３７…回転部材、４６…第２のＺ駆動源（第２のＺ駆動手段）、４７…配線、４８…配管、５４…第２のブラケット、５５…軸受、５６…外輪、５８…内輪、５９…弾性チューブ。
【図１】
0005148301.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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