(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
コイル及びマグネットを有し、上記実装ツールを直線方向に駆動して上記電子部品を上記基板に実装させるリニア駆動手段と、
このリニア駆動手段のコイルの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記コイルの温度によって上記コイルに加わる負荷を低減させる制御手段を具備し、
上記制御手段は、上記温度検出手段が検出する上記コイルの温度が設定値以上になったときに上記実装ツールによる上記電子部品の単位時間当たりの実装回数を低減させることを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
コイル及びマグネットを有し、上記実装ツールを直線方向に駆動して上記電子部品を上記基板に実装させるリニア駆動手段と、
このリニア駆動手段のコイルの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記コイルの温度によって上記コイルに加わる負荷を低減させる制御手段を具備し、
上記コイルはノズルから噴射される空気によって冷却されるようになっていて、
上記制御手段は、上記温度検出手段が検出する上記コイルの温度が設定値以上になったときに上記ノズルから噴射される空気の単位時間当たりの噴射量を増大させることを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項３】
基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品をコイル及びマグネットを有するリニア駆動手段によって駆動される実装ツールによって実装する工程と、
上記コイルの温度を検出する工程と、
検出されるコイルの温度が設定値以上になったときに上記実装ツールによる上記電子部品の単位時間当たりの実装回数を低減させて上記コイルに加わる負荷を低減させる工程と
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】
この発明は基板に電子部品を実装する実装ツールを備えた実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどの電子部品を基板に実装するフリップチップボンダ、ダイボンダ或いはインナリードボンダなどの実装装置においては、搬送手段によって位置決めされた基板に上記電子部品を実装する実装ツールを備えている。
【０００３】
上記実装ツールは上下方向、つまりＺ方向に駆動されるようになっている。フリップチップボンダの場合、上記実装ツールはウエハリングから突き上げピンによって突き上げられ、反転ツールによってピックアップされて上下面が反転させられた上記電子部品を受け取る。そして、Ｚ方向下方に駆動されて上記搬送手段によって位置決めされた上記基板に実装するようになっている。
【０００４】
上記実装ツールをＺ方向に駆動する場合、その駆動速度の高速化及び高精度化を図るため、リニア駆動手段としてのリニアモータが用いられる傾向にある。リニアモータは上記実装ツールに一体的に設けられたコイル及びこのコイルを囲むように設けられたマグネットを有し、上記コイルへ通電して磁界を発生させることで、このコイルとともに上記実装ツールをＺ方向に駆動するようになっている。  
実装ツールをリニアモータによってＺ方向に駆動する実装装置は特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００４−３１９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実装ツールをリニアモータによって駆動する実装装置の場合、実装速度を速くしてタクトタイムを短縮し、生産性の向上を図るためには、リニアモータのコイルに印加する電圧を高くしたり、印加の繰返し速度を速くするなどのことが行なわれる。つまり、コイルに加える負荷を増大させることによって実装速度を速くするようにしている。
【０００６】
しかしながら、コイルに加える負荷を増大させると、コイルの発熱量が増大して温度上昇し、その熱によって上記実装ツールのＺ方向の動きをガイドする部分に熱歪みが発生する。その結果、上記実装ツールによる電子部品の位置決め精度が低下し、実装不良を招くという虞がある。
【０００７】
この発明は、コイルの発熱量が増大して温度上昇した場合、コイルに加わる負荷を低減させて温度上昇を抑制することで、実装不良の発生を防止す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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
コイル及びマグネットを有し、上記実装ツールを直線方向に駆動して上記電子部品を上記基板に実装させるリニア駆動手段と、
このリニア駆動手段のコイルの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記コイルの温度によって上記コイルに加わる負荷を低減させる制御手段を具備し、
上記制御手段は、上記温度検出手段が検出する上記コイルの温度が設定値以上になったときに上記実装ツールによる上記電子部品の単位時間当たりの実装回数を低減させることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１０】
この発明は、基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
コイル及びマグネットを有し、上記実装ツールを直線方向に駆動して上記電子部品を上記基板に実装させるリニア駆動手段と、
このリニア駆動手段のコイルの温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段が検出する上記コイルの温度によって上記コイルに加わる負荷を低減させる制御手段を具備し、
上記コイルはノズルから噴射される空気によって冷却されるようになっていて、
上記制御手段は、上記温度検出手段が検出する上記コイルの温度が設定値以上になったときに上記ノズルから噴射される空気の単位時間当たりの噴射量を増大させることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１１】
この発明は、基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品をコイル及びマグネットを有するリニア駆動手段によって駆動される実装ツールによって実装する工程と、
上記コイルの温度を検出する工程と、
検出されるコイルの温度が設定値以上になったときに上記実装ツールによる上記電子部品の単位時間当たりの実装回数を低減させて上記コイルに加わる負荷を低減させる工程と
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】
【００１３】
この発明によれば、コイルの温度を検出し、その温度によってコイルに加わる負荷を低減させるため、上記コイルが温度上昇し過ぎ、その熱影響によって電子部品の実装精度が低下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】
【００１４】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。  
図１は実装装置としてのフリップチップボンダの側面図、図２は平面図であって、このフリップチップボンダは横断面形状が前後方向に沿って細長い矩形状をなした箱型状の装置本体１を備えている。この装置本体１の前後方向中途部の所定の高さ位置には、所定間隔で平行に離間した搬送手段としての一対のガイドレール２が幅方向に沿って配置されている。
【００１５】
一対のガイドレール２にはリードフレームや樹脂製テープなどの基板Ｗが移動可能に支持される。ガイドレール２に支持された基板Ｗは、図示しない送り機構によって上記ガイドレール２に沿ってピッチ送りされるようになっている。
【００１６】
図１に示すように上記装置本体１には、カセット３と供給テーブル４とが上記ガイドレール２の配置方向に対して直交する、装置本体１の前後方向に沿って配置されている。つまり、カセット３は装置本体１の前端側に設置され、供給テーブル４はガイドレール２よりも装置本体１の前端側で、上記カセット３と上記ガイドレール２との間に設置されている。
【００１７】
上記カセット３は第１の上下駆動機構６によって上下駆動されるカセットテーブル７上に載置されていて、内部には図２に示すように複数（１つのみ図示）のウエハリング８が上下方向に所定間隔で収納保持されている。上記カセット３に収納されたウエハリング８はこのカセット３の一側面から出し入れ可能となっている。
【００１８】
上記ウエハリング８には図示しない樹脂シートが張設されている。この樹脂シートには半導体ウエハ１１が貼着されている。この半導体ウエハ１１は賽の目状に分断されて電子部品としての多数の半導体チップ１２となっている。
【００１９】
上記供給テーブル４は図１に示すように第２の上下駆動機構１３と、水平駆動機構１４とによってＺ方向（上下方向）及びＸ、Ｙ方向（水平方向）に駆動されるようになっている。なお、供給テーブル４をθ方向に駆動できるようにしてもよい。
【００２０】
上記供給テーブル４は側面形状がＬ字状であって、その垂直な一辺の一側面の幅方向の両端部（一端部のみ図示）には上下方向に所定間隔で離間したそれぞれ一対の受け部１５が設けられ、他側面の幅方向の中央部にはめねじ体１６が設けられている。このめねじ体１６にはねじ軸１７が軸線を垂直にして螺合されている。このねじ軸１７の下端には従動プーリ１８が嵌着されている。
【００２１】
上記水平駆動機構１４はＸ、Ｙ方向に駆動される設置テーブル２１を有し、この設置テーブル２１には上記第２の上下駆動機構１３を構成するガイド体２２が立設されている。このガイド体２２の垂直部の一側面には上記供給テーブル４に設けられた上記受け部１５がスライド可能に係合する一対のガイドレール２４（一方のみ図示）が上下方向に沿って設けられている。それによって、上記供給テーブル４はガイドレール２４に沿って上下方向に移動可能になっている。
【００２２】
上記ガイドレール２４の他側面には駆動源２５が設けられている。この駆動源２５の出力軸２５ａには駆動プーリ２５ｂが設けられている。この駆動プーリ２５ｂと上記ねじ軸１７に設けられた従動プーリ１８とにはベルト２６が張設されている。それによって、上記駆動源２５が作動して上記ねじ軸１７が回転すれば、その回転方向に応じて上記供給テーブル４が上昇方向或いは下降方向に駆動されるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、上記装置本体１内の幅方向一側には上記カセット３に対してウエハリング８を出し入れするための出し入れ装置３１が設けられている。この出し入れ装置３１は上記装置本体１内の幅方向一側に前後方向に沿って設けられたレール３２を有する。このレール３２には可動体３３が移動可能に設けられている。図示せぬ駆動機構によって上記レール３２に沿って駆動されるようになっている。
【００２４】
上記可動体３３には支柱（図示しない）が立設され、この支柱の上端にはアーム３５が基端を固定して水平に設けられている。このアーム３５の先端は上記装置本体１の幅方向中央に延出されていて、その先端にはチャック３６が設けられている。それによって、上記チャック３６は装置本体１の幅方向中央部を前後方向に沿って駆動されるようになっている。
【００２５】
上記チャック３６は上記ガイドレール２の下面を通過する高さに設けられ、前進方向である、装置本体１の前方に駆動されると、上記カセット３内に入り込んで、チャック３６と同じ高さに位置決めされたウエハリング８を挟持できるようになっている。ウエハリング８を挟持したチャック３６は後退方向に駆動され、そのウエハリング８を上記供給テーブル４の上面に供給する。
【００２６】
このとき、供給テーブル４の上面の高さは、上記ガイドレール２の下面を通過する上記チャック３６の下端よりもわずかに低い位置に設定される。つまり、チャック３６を前後方向に駆動できる高さに位置決めされる。
【００２７】
上記供給テーブル４には図１に鎖線で示す開口部３７が形成されていて、この開口部３７と対向する上記供給テーブル４の下面側には突き上げピン３８を有する突き上げ装置３９が配置されている。
【００２８】
上記突き上げピン３８は上下方向に駆動される。それによって、供給テーブル４に上記ウエハリング８を供給載置した状態で、上記突き上げピン３８を上昇方向に駆動すれば、上記ウエハリング８に樹脂シートによって貼着保持された多数の半導体チップ１２のうちの１つが上記突き上げピン３８によって樹脂シートを弾性変形させながら突き上げられる。
【００２９】
上記突き上げ装置３９は固定的に設けられ、この突き上げ装置３９に対して上記供給テーブル４、つまりピックアップされる半導体チップ１２がＸ、Ｙ方向に位置決めされる。供給テーブル４のＸ、Ｙ方向の位置決めは、この供給テーブル４の上方に配置された撮像カメラ４１の撮像に基いて行なわれる。
【００３０】
すなわち、上記撮像カメラ４１は供給テーブル４に供給されたウエハリング８を撮像する。撮像カメラ４１の撮像信号は図５に示す画像処理部４０に出力され、ここでデジタル信号に変換されて制御装置４２に出力される。制御装置４２が撮像カメラ４１からの撮像信号を処理し、その撮像信号に基いて供給テーブル４をＸ、Ｙ方向に駆動し、上記突き上げピン３８で突き上げられる半導体チップ１２、つまりピックアップされる半導体チップ１２を所定の位置に位置決めする。
【００３１】
それによって、上記突き上げピン３８によって位置決めされた半導体チップ１２が突き上げられることになる。なお、突き上げピン３８によって突き上げられる半導体チップ１２の位置は一定である。
【００３２】
突き上げピン３８によって突き上げられるとともにピックアップ位置に位置決めされた半導体チップ１２は、ピックアップツール４３によって吸着保持（ピックアップ）される。このピックアップツール４３は支軸４４を支点とする回転方向及びＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動可能となっている。
【００３３】
そして、上記突き上げピン３８によって突き上げられた半導体チップ１２が上記ピックアップツール４３によって吸着されると、このピックアップツール４３は支軸４４を支点として図１に矢印θで示す方向に１８０度回転する。
【００３４】
それによって、ピックアップツール４３に保持された半導体チップ１２は上下方向の向きが逆になるよう反転させられる。つまり、半導体チップ１２はピックアップツール４３によって吸着された面である、回路パターン及びバンプ（ともに図示せず）が形成された面が下向きになる。
【００３５】
ピックアップツール４３によって反転された半導体チップ１２は実装ツール４５に受け渡される。この実装ツール４５はＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動可能となっている。すなわち、実装ツール４５は図３と図４に示すようにＺテーブル４７の前面に軸線を垂直にして取付けられている。このＺテーブル４７の背面の幅方向両端部には図４に示すように受け部５１が設けられている。この受け部５１は、断面Ｕ字状の垂直ガイド体４９の前端面に上下方向に沿って設けられた一対のリニアガイド５２に移動可能に係合している。
【００３６】
上記Ｚテーブル４７、つまり実装ツール４５は、後述するリニア駆動手段としてのリニアモータ５３によってＺ方向に駆動されるようになっている。上記垂直ガイド体４９は水平ガイド体４６に沿う水平方向（Ｘ、Ｙ方向）のうち、この実施の形態では装置本体１の前後方向に沿うＸ方向（図１に矢印で示す）に沿って駆動されるようになっている。
【００３７】
そして、上記実装ツール４５がピックアップツール４３から半導体チップ１２を受け取ると、この半導体チップ１２を上記ガイドレール２に保持された上記基板Ｗの実装位置の上方に位置決めする。
【００３８】
ついで、ピックアップツール４３は上記リニアモータ５３によって下降方向に駆動される。それによって、上記実装ツール４５に吸着保持された半導体チップ１２が上記基板Ｗに実装される。このとき、基板Ｗの半導体チップ１２が実装される部位の下面はＺ方向に駆動される実装ステージ４８によって支持される。
【００３９】
上記リニアモータ５３はコイル５５を有する。このコイル５５は上記Ｚテーブル４７の背面に平面形状がＬ字状の取付け部材５４によって取付けられている。このコイル５５への通電は上記制御装置４２によって制御される。上記垂直ガイド体４９の凹状の内部にはＬ字状の保持部材５７に取付けられ、この保持部材５７には上記コイル５５の両側面に対向する帯板状の一対のマグネット５６が設けられている。
【００４０】
したがって、上記制御装置４２によって上記コイル５５に電圧を印加すれば、その電圧の方向に応じて上記Ｚテーブル４７を上記実装ツール４５とともに上昇方向或いは下降方向に駆動できるようになっている。
【００４１】
なお、Ｚテーブル４７は図示しないばねによって上下方向の中立位置に弾性的に保持されている。そして、上記Ｚテーブル４７は上記コイル５５とマグネット５６の間に発生する磁気力によって上記ばねの復元力或いは付勢力に抗して上昇方向或いは下降方向に駆動されるようになっている。
【００４２】
上記実装ツール４５による実装速度を高速化する場合、実装ツール４５の上下方向の駆動速度を高速化することが要求される。その場合、上記コイル５５に印加する電圧を大きくする。コイル５５に印加する電圧を大きくすれば、コイル５５の発熱量が増大し、それに伴ってコイル５５の温度が上昇する。
【００４３】
コイル５５の温度が上昇すると、Ｚテーブル４７、受け部５１、リニアガイド５２或いは垂直ガイド体４９などが熱影響を受けて歪みが発生し、上記実装ツール４５の位置決め精度が低下することがある。
【００４４】
そこで、上記コイル５５の温度が所定以上に上昇するのを以下のように防止するようにしている。すなわち、上記コイル５５の温度は温度検出手段としての、たとえば先端を上記コイル５５の側面に接触させて設けられた熱電対５８（図３と図５に示す）によって検出される。この熱電対５８の検出信号は上記制御装置４２に出力され、ここでデジタル信号に変換されて制御装置４２に設けられた図示せぬ比較部に設定された設定値（設定温度）と比較される。
【００４５】
熱電対５８が検出する温度の値が設定値よりも大きくなると、制御装置４２はコイル５５に加わる負荷を低減させる。たとえば、コイル５５に印加する電圧を低くして実装ツール４５の上下駆動の速度を遅くしたり、コイル５５に繰り返して印加する電圧の繰返し速度を低減して実装ツール４５による実装間隔を長くするなどして、半導体チップ１２の単位時間当たりの実装回数を低減させるということが行なわれる。すなわち、コイル５５に加わる負荷を軽減させる。
【００４６】
このように、コイル５５に加わる負荷を軽減させる制御を所定時間継続して行うと、熱電対５８によって検出される上記コイル５５の温度が設定値よりも低くなる。コイル５５の温度が低くなると、制御装置４２は半導体チップ１２の単位時間当たりの実装回数を元の状態に戻す。
【００４７】
さらに、コイル５５に加わる負荷を軽減させる手段として、上記Ｚテーブル４７に連結された取付け部材５４には、上記コイル５５に冷却用の空気を所定の圧力で噴射するノズル５９が設けられている。このノズル５９に接続された図示しない空気の供給管には、上記ノズル５９から噴射される空気の単位時間当たりの噴射量を制御する流量制御弁６１（図５に示す）が設けられている。
【００４８】
そして、上記コイル５５の温度が設定値以上に上昇したことが上記熱電対５８によって検出されたとき、その検出信号によって上記制御装置４２は、流量制御弁６１の開度を制御して上記ノズル５９から噴射される空気の単位時間当たりの噴射量を増大させる。それによって、コイル５５の温度を低下させることができる。つまり、コイル５５に加わる温度の負荷を低減させることができる。
【００４９】
半導体チップ１２の単位時間当たりの実装回数を低減させる制御と、ノズル５９から噴射する空気の単位時間当たりの噴射量の制御とは一緒に行なうようにしてもよいが、どちらか一方だけを行うようにしてもよい。両方の制御を同時に行うようにすれば、コイル５５の温度上昇を短時間で低下させることができる。
【００５０】
このような構成の実装装置によれば、実装ツール４５をリニアモータ５３によって上下方向に駆動して基板Ｗに対する半導体チップ１２の実装を高速度で繰り返して行うと、上記リニアモータ５３のコイル５５が発熱し、その熱影響によってＺテーブル４７、垂直ガイド体４９或いはリニアガイド５２などにひずみが生じ、上記実装ツール４５による半導体チップ１２の実装精度が低下する虞がある。
【００５１】
しかしながら、この実施の形態では上記コイル５５の温度を熱電対５８によって検出し、その温度を制御装置４２の制御装置４２の比較部に設定された設定値と比較し、設定値以上となったならば、半導体チップ１２の単位時間当たりの実装回数を低減させる制御と、ノズル５９から噴射する空気の単位時間当たりの噴射量の制御とのうちの、少なくともどちらか一方の制御を行うようにした。
【００５２】
そのため、その制御によってコイル５５の温度が設定値に比べて大きく上昇するのを防止すると同時に、上記コイル５５の温度を低下させることができるから、コイル５５の温度上昇によって半導体チップ１２の実装精度が低下するのを防止することができる。
【００５３】
コイル５５が予め定められた温度まで低下したならば、上記制御装置４２によって半導体チップ１２の単位時間当たりの実装速度を元の速度に戻したり、ノズル５９から噴射される単位時間当たりの空気の噴射量が元の状態に戻される。
【００５４】
なお、半導体チップ１２の単位時間当たりの実装速度を元の速度に戻すことは生産性を向上させるために必要なことであるが、ノズル５９から噴射される空気の噴射量は元の状態に戻さなくてもよく、単位時間当たりに噴射される噴射量を増大させた状態を維持すれば、コイル５５が設定値の温度に上昇するまでに時間を長くすることができる。
【００５５】
上記一実施の形態では実装装置としてフリップチップボンダを例に挙げたが、実装装置はフリップチップボンダに限定されず、ダイボンダやインナリードボンダであってもこの発明を適用することができる。
【００５６】
コイルの温度を検出する手段は熱電対に限られず、赤外線を利用した温度検出器など他の検出手段であってもよい。  
コイルに空気を噴射するノズルを、コイルをＺテーブルに取付けた取付け部材に設けたが、Ｚテーブルや垂直ガイドに設けるようにしてもよく、要はコイルに空気を噴射できるように設ければよい。
【００５７】
また、リニアモータは上記一実施例に挙げた構造だけに限定されず、コイルとマグネットを有し、これらの間に磁力を発生させることで、対象物となる可動側の部材を駆動できる構造であればよい。
【００５８】
また、上記一実施の形態ではコイルの温度を測定して実装速度の減速やエアブローを行うようにしたが、温度測定する測定はコイルに限られず、マグネット、取付け部材或いは保持部材などから上記コイルの温度を間接的に測定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の側面図。
【図２】図１に示す実装装置の概略的構成を示す平面図。
【図３】Ｚテーブルを駆動するリニアモータが設けられた部分の縦断面図。
【図４】Ｚテーブルを駆動するリニアモータが設けられた部分の横断面図。
【図５】制御装置による制御系統を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
４…供給テーブル、１１…半導体ウエハ、１２…半導体チップ（電子部品）、４２…制御装置、４５…実装ツール、５３…リニアモータ（リニア駆動手段）、５５…コイル、５６…マグネット、５８…熱電対、５９…ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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