(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電子部品を実装する電子部品の実装装置であって、
上記電子部品の供給部と、
この供給部の電子部品をピックアップしてから反転させる反転ピックアップユニットと、
この反転ピックアップユニットで反転された上記電子部品を受け取って上記基板に実装する実装ツールを具備し、
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、
このベースに上下方向に移動可能に設けられたＺテーブルと、
上記ベースに設けられ上記Ｚテーブルを上下方向に駆動する第１のＺ駆動手段と、
上記Ｚテーブルに設けられ回転駆動される回転部材を有する回転駆動機構と、
上記回転部材の先端に設けられ上記電子部品を上記供給部からピックアップする吸着ノズルによって構成され、
上記回転部材の先端には上記吸着ノズルをＺ方向に移動可能にガイドするガイド部材が設けられていて、このガイド部材には上記吸着ノズルが上記供給部の電子部品をピックアップするときに上記吸着ノズルを下降方向に駆動して上記電子部品に所定の圧力で圧接させる第２のＺ駆動手段が設けら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】
上記第２のＺ駆動手段を制御する配線と、上記吸着ノズルに吸引力を生じさせる配管を有し、
上記回転部材の先端には上記ガイド部材を取り付ける取り付け部材が設けられていて、
上記回転部材の周壁部には、上記回転駆動機構によって回転駆動されたときに上記配線と配管とに干渉することのないよう断面形状が周方向に１８０度以下の円弧状に形成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。
【請求項３】
上記回転駆動機構はモータと減速機とが一体的に結合されていて、この減速機の出力軸に上記回転部材の基端が連結固定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】
この発明は基板に半導体チップなどの電子部品を反転ピックアップユニットによって反転させて実装する実装装置に関する。
【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。このベースには回転駆動される回転軸を有する回転駆動機構が設けられている。この回転軸にはＺ駆動機構が設けられている。このＺ駆動機構はＺ駆動源によって上下方向に駆動される上下方向に駆動されるＺテーブルが設けられ、このＺテーブルに上記吸着ノズルが設けられている。
【０００７】
そして、上記ベースを水平方向に駆動し、上記供給部に対して上記反転ピックアップユニットを位置決めしたならば、上記Ｚ駆動機構によって上記Ｚテーブルを下降させ、このＺテーブルに設けられた吸着ノズルを半導体チップに圧接させる。ついで、吸着ノズルによって半導体チップを吸着した後、この吸着ノズルを上昇させることで、上記半導体チップをピックアップするようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の反転ピックアップユニットは、回転駆動機構の回転軸にＺ駆動機構と吸着ノズルが設けられていた。そのため、吸着ノズルによってピックアップされた半導体チップを反転させる際、上記回転軸を、この回転軸に設けられたＺ駆動機構とともに回転させなければならない。
【０００９】
回転軸にＺ駆動機構を設けると、この回転軸は重量が大きくなる。そのため、回転軸を高速度で回転させるためには、回転軸に大きな動力を伝達しなければならない。回転軸に大きな動力を伝達するためにはモータの回転力をプーリ及びベルトを介して増幅して回転軸に伝達しなければならない。
【００１０】
しかしながら、モータの回転をプーリやベルトを介して回転軸に伝達する構成によると、部品点数の増大による構成の複雑化を招くということがある。しかも、回転軸にＺ駆動機構を設けると、吸着ノズルによって半導体チップをピックアップする際、吸着ノズルとともにＺ駆動機構が供給部の上方に位置することになる。その状態で、吸着ノズルを下降させるために上記Ｚ駆動機構を作動させると、このＺ駆動機構の摺動部分で発生する塵埃が供給部の半導体チップのバンプが設けられた面に付着し、実装不良を招く要因になるということがある。
【００１１】
この発明は、吸着ノズルが設けられた回転駆動機構の回転駆動される回転部材の高重量化やピックアップ時に電子部品に塵埃が付着するのを防止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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、基板に電子部品を実装する電子部品の実装装置であって、
上記電子部品の供給部と、
この供給部の電子部品をピックアップしてから反転させる反転ピックアップユニットと、
この反転ピックアップユニットで反転された上記電子部品を受け取って上記基板に実装する実装ツールを具備し、
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、
このベースに上下方向に移動可能に設けられたＺテーブルと、
上記ベースに設けられ上記Ｚテーブルを上下方向に駆動する第１のＺ駆動手段と、
上記Ｚテーブルに設けられ回転駆動される回転部材を有する回転駆動機構と、
上記回転部材の先端に設けられ上記電子部品を上記供給部からピックアップする吸着ノズルによって構成され、
上記回転部材の先端には上記吸着ノズルをＺ方向に移動可能にガイドするガイド部材が設けられていて、このガイド部材には上記吸着ノズルが上記供給部の電子部品をピックアップするときに上記吸着ノズルを下降方向に駆動して上記電子部品に所定の圧力で圧接させる第２のＺ駆動手段が設けられていることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１４】
上記第２のＺ駆動手段を制御する配線と、上記吸着ノズルに吸引力を生じさせる配管を有し、
上記回転部材の先端には上記ガイド部材を取り付ける取り付け部材が設けられていて、
上記回転部材の周壁部には、上記回転駆動機構によって回転駆動されたときに上記配線と配管とに干渉することのないよう断面形状が周方向に１８０度以下の円弧状に形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記回転駆動機構はモータと減速機とが一体的に結合されていて、この減速機の出力軸に上記回転部材の基端が連結固定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、反転ピックアップユニットのベースにＺ駆動機構によって上下方向に駆動されるＺテーブルを設け、このＺテーブルに回転駆動機構及びこの回転駆動機構の回転駆動される回転部材に吸着ノズルを設けるようにした。そのため、回転部材にはＺ駆動機構を設けずにすむから、この回転部材が高重量化す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】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
上記ベース１８の前面には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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
上記減速機３４の出力軸３６は上記アーム部３１の背面から前面側に突出し、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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が接続されている。
【００３２】
上記配線４７と配管４８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を通されて上記アーム部３１の基端部に向かって屈曲され、このアーム部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の基端部前面にはブラケット５２が設けられ、このブラケット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。
【００３３】
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に干渉することがない。
【００３４】
つぎに、上記構成の実装装置によって半導体チップ４を基板１に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。
【００３５】
ついで、第１のＺ駆動源２６を作動させ、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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の方向へ駆動させ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。
【００３８】
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。
【００３９】
上記反転ピックアップユニット１５のＺテーブル２３は、吸着ノズル１６が設けられた回転部材３７に設けずに、ガイドロッド１９に沿ってＸ方向に駆動されるベース１８に設けるようにした。つまり、Ｚテーブル２３は回転部材３７には設けられていない。
【００４０】
そのため、Ｚテーブル２３が設けられていない上記回転部材３７は、Ｚテーブル２３を設けた場合に比べて軽量化することができるから、回転駆動機構３２の回転駆動源３５による回転力を増大させることなく、上記回転部材３７を高速回転させることが可能となる。
【００４１】
すなわち、回転部材３７を高速回転させるために、回転駆動源３５の回転力をプーリやベルトなどを用いて増幅するということをせずにすむから、備品点数の増大や構成の複雑化などを招くということがない。
【００４２】
Ｚテーブル２３に回転部材３７を設けているため、回転部材３７にＺテーブル２３を設けた場合に比べて上記Ｚテーブル２３の上下方向の駆動をガイドするＺテーブル２３の受け部材２４を、吸着ノズル１６が設けられた回転部材３７から離れた位置に設けることができる。
【００４３】
そのため、上記Ｚテーブル２３を上下駆動して上記吸着ノズル１６によって半導体チップ４をピックアップする際、Ｚテーブル２３と受け部材２４との可動部分で塵埃が発生しても、その塵埃が吸着ノズル１６によってピックアップされる半導体チップ４の上に落下して付着するのを防止することができる。
【００４４】
しかも、回転部材３７が円弧状であるため、ピックアップ時に回転部材３７が１８０度回転しても、加圧用の第２のＺ駆動源４６に給電する配線４７や吸着ノズル１６に吸引力を生じさせる配管４８が回転部材３７の側壁部４１と干渉するのを防止できる。それによって、配線４７や配管４８が早期に損傷するのを防止することができる。
【００４５】
上記吸着ノズル１６は、半導体チップ４をピックアップするとき、第１のＺ駆動源２６によって先端が半導体チップ４に接触若しくは接近する位置まで下降された後、第２のＺ駆動源４６によってＺ方向に駆動されて半導体チップ４を加圧吸着する。その際、吸着ノズル１６が設けられた可動部材４５がガイド部材４４に沿って移動するため、その移動によってピックアップされる半導体チップ４の上方で塵埃が発生する虞がある。
【００４６】
しかしながら、半導体チップ４を加圧吸着する際の吸着ノズル１６のストロークはＺテーブル２３の移動量に比べて極めてわずかである。そのため、可動部材４５とガイド部材４４との摺動部分から塵埃が生じて半導体チップ４を汚染するということはほとんどない。
【００４７】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、たとえば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。
【００４８】
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行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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。
【符号の説明】
【００５０】
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、１８…ベース、２６…第１のＺ駆動源（第１のＺ駆動手段）、３１…アーム部、３５…回転駆動源、３７…回転部材、４２…取り付け部材、４４…ガイド部材、４６…第２のＺ駆動源（第２のＺ駆動手段）、４７…配線、４８…配管。
【図１】
0004585442.tif 000002
【図２】
0004585442.tif 000003
【図３】
0004585442.tif 000004