(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定軸を中心にして回転可能な回転体と、
前記回転体の外周部から放射状に複数体立設され、実装基板上に実装する部品を保持する保持手段と、
前記固定軸の一部に形成された切欠き部を介して摺動可能な前記保持手段の一端部に当接することで当該保持手段の加圧力を調整する調整機構とを具備したことを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記調整機構は、前記保持手段の一端部に当接する当接部と、当該当接部に連結される加圧力調整可能なボイスコイルモータとで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記調整機構は、前記保持手段の一端部に当接する当接部と、当該当接部に連結される加圧力調整可能な加圧力調整機構と、当該加圧力調整機構による加圧力を検出する検出機構とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記加圧力調整機構がボイスコイルモータであり、前記検出機構がロードセルであることを特徴とする請求項３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、部品実装装置に関し、更に言えば、各種部品を実装基板に実装する際の加圧力を調整する調整機構に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の部品実装装置について説明する。
【０００３】
実装基板に各種部品を実装する部品実装装置において、多品種な部品に対応可能に、しかも高速性、汎用性を高めるべく実装条件に対する高精度な制御が要求されていた。
【０００４】
また、部品実装時における加圧力制御も重要な要素の一つであり、従来、多品種な部品に対応するため、固定軸を中心にして回転可能な回転体の外周部に放射状に複数体の保持手段が構成された多軸実装ノズルに対して、個々に加圧力調整を行う方式は、種々開発されてはいたが、高速性、コンパクト化及び高精度化という点で、今だ有効な手段がなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、多機種対応可能な上記多軸実装ノズルを回転制御し、その中心部に当該多軸実装ノズルの加圧力を調整する加圧力調整ユニットを組み込んだ部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の部品実装装置は上記課題に鑑みなされたもので、固定軸２３を中心にして回転可能な回転体２４と、前記回転体２４の外周部から放射状に複数体立設され、実装基板２上に実装するベアチップを吸着するボンディングノズル２６と、前記固定軸２３の一部に形成された切欠き部２５を介して摺動可能な前記ボンディングノズル２６の一端部に当接することで当該ボンディングノズル２６の加圧力を調整する調整機構３０とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
更に、前記調整機構３０は、前記ボンディングノズル２６の一端部に当接する当接レバー３１と、当該当接レバー３１に連結される加圧力調整可能なボイスコイルモータ３３とで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記調整機構３０は、前記ボンディングノズル２６の一端部に当接する当接レバー３１と、当該当接レバー３１に連結される加圧力調整可能な加圧力調整機構３３（ボイスコイルモータ）と、当該調整機構３０による加圧力を検出する当接部３７（ロードセル）とで構成されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品実装装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明が適用される部品実装装置の平面図で、図２はその一部分である部品実装ユニットを拡大した側面図であり、また図３及び図４はその部品実装部を示す拡大断面図である。
【００１４】
図１において、１は部品実装装置本体で、この本体１には不図示の供給ストッカから供給され、各種部品が実装される実装基板２を載置した作業用パレット３を実装ステーションに搬送し、実装作業が終了した実装基板２を下流に搬送する搬送機構４が構成されている。尚、前記作業用パレット３に載置される実装基板２は１枚でも、また複数枚でも構わない。
【００１５】
また、前記搬送機構４の構成としては、種々の構成が考えられるが、本実施形態では前記作業用パレット３を載置した状態で、搬送ガイド５にガイドされながら水平移動可能なスライド機構６を有する構成を採用しているが、その他に例えば、コンベアによる搬送方式、あるいは竿送り方式等でも良い。
【００１６】
更に、本実施形態では部品実装効率の向上を図るため、後述する部品供給ユニットを複数（例えば、２体）用意し、これに対応する作業用パレット３（実装基板２）を複数個（２個）ずつ実装ステーションに搬送している。
【００１７】
１０は多数の部品を収納した部品群（本実施形態ではダイシングされた半導体ウエハで、以下ウエハと称し、このウエハ１１から取出される部品をベアチップと称す。）１１を複数個（例えば、４個）載置し、Ｘ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転可能な載置台で、隣り合う形で２体配置されている。尚、図１に載置台１０外周部を取り囲むように二点鎖線で示した範囲が、中心Ｔを基準にした当該載置台１０の移動範囲である。
【００１８】
１５は前記載置台１０上のウエハ１１内から所望のベアチップを取出し、検査台１６上に移載する取出し機構で、９０°水平回転及び上下移動可能なピックアップアーム１７を有し、当該ピックアップアーム１７で前記ウエハ１１上のベアチップを吸着取出した後に、支点を介してピックアップアーム１７を９０°回転させて、前記検査台１６上にベアチップを移載する。
【００１９】
２０は前記検査台１６上に移載されたベアチップの状態（姿勢及び欠け等）を検査する検査機構で、当該検査台１６上方に位置させた不図示の認識カメラにより当該ベアチップの姿勢及び欠け状態等を認識する。
【００２０】
２１は前記部品実装装置本体に支持され、検査終了後のベアチップを取出し、実装基板２上に実装する実装機構で、前記検査機構２０による検査ステーションから実装ステーションまで水平移動及び上下移動可能並びにθ回転可能なボンディングヘッド２２を有し、当該ボンディングヘッド２２で前記検査台１６上のベアチップを吸着取出した後に、実装基板２上の実装ポイントまで水平移動して行き、そのポイントで下動して当該ベアチップをボンディングする。
【００２１】
以下、図２乃至図４に基づいて、実装機構２１（部品実装ユニット）の構成について説明する。
【００２２】
２３は部品実装ユニットを構成する固定軸で、２４は当該固定軸２３を中心にして回転可能な回転体で、前記ボンディングヘッド２２は当該回転体２４の外周部から放射状に複数体（本実施形態では６本）立設されている。更に言えば、当該ボンディングヘッド２２は、図４に示すように前記固定軸２３の一部に形成された切欠き部２５（ベアチップの取出し及び実装作業方向に対応）を介して実装基板２に対して接離方向（図４に示す矢印方向）に摺動可能なボンディングノズル２６（多軸実装ノズルに相当）が搭載されている。
【００２３】
前記ボンディングノズル２６は図示しないスプリングにより実装基板側に付勢される。また、２８は前記ボンディングノズル２６の先端部に金具２９を介して取り付けられた一対のベアリングで、当該ベアリング２８が前記切欠き部２５を介して固定軸２３の中心部に入り込む構成となっている。
【００２４】
３０は前記ボンディングノズル２６によるベアチップ実装作業中の加圧力を調整可能にする調整機構で、以下、当該調整機構３０の構成について説明する。
【００２５】
３１は前記ベアリング２８に当接する当接レバーで、当該当接レバー３１は連結レバー３２を介して加圧力調整可能なボイスコイルモータ３３に接続されている。尚、ボイスコイルモータ３３は周知な通り、磁力調整してその可動部３４が所定量移動する（例えば、溝部３５内に深く入り込ませる）ことで、連結レバー３２が軸３６を支点にして回動し、当該連結レバー３２が当接する当接部３７を介して前記当接レバー３１が前記ベアリング２８に当接しながらボンディングノズル２６を実装基板２側に押し付ける。また、磁力調整して前記可動部３４を所定量逆方向に移動させる（溝部３５内に浅く入り込ませる）ことで、連結レバー３２，当接部３７及び当接レバー３１による前記ベアリング２８を介したボンディングノズル２６の実装基板２側への押し付け力は、前述した場合に比して減少する。
【００２６】
また、前記当接部３７として、本実施形態ではロードセルを用いており、これにより前記ボイスコイルモータ３３による加圧力制御を監視しながら実装作業を施すことが可能になり、高精度な実装作業が可能になる。尚、監視作業を必要としない場合には、直接、前記ボイスコイルモータ３３の可動部３４に接続され、かつ前記ボンディングノズル２６上のベアリング２８に当接する当接レバー３１を設けるだけで良く、部品点数を削減できる。
【００２７】
４０は前記回転体２４を回転駆動させて、複数本（多軸）のボンディングノズル２６を選択する回転機構で、モータ４１の回転軸４２に嵌合したプーリ４３と前記回転体２４を構成するプーリとに係合する無端ベルト４４とで構成され、モータ４１の回転により当該回転体２４が固定軸２３を中心にして回転駆動される。
【００２８】
４６は前記ノズル２６をθ回転駆動させる回転機構で、モータ４７の回転軸４８に嵌合したプーリ４９と前記部品実装部全体を支持する支持部材（前記固定軸２３を支持する支持体５１と、当該支持体５１が固定され回転体５２とで構成される。）を構成するプーリとに係合する無端ベルト５３とで構成され、モータ４７の回転により当該回転体５２を回転駆動することで、前記ノズル２６に吸着されたベアチップの実装向きが調整可能となる。
【００２９】
図２において、５４は前記部品実装ユニットを上下動（実装基板２及び検査台１６に対して接離方向へ移動）可能にする上下動機構で、モータ５５の回転軸５６に連結レバー５７を介して嵌合するボールネジ軸５８の回転駆動により前記部品実装部を支持するスライド機構５９がガイド体６０に案内されて上下動することで、前記部品実装部が上下動可能となる。
【００３０】
また、６２は前記部品実装ユニットを水平移動（図１に示す検査台１６と実装基板２との間の往復移動）可能にする移動機構で、不図示のモータの回転によるボールネジ軸６３の回転駆動により前記部品実装部に連結された前記ガイド体６０がガイド体６４に案内されて水平移動することで、前記部品実装部が検査台１６と実装基板２との間で往復移動可能となる。
【００３１】
以下、部品実装動作について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
先ず、部品実装作業を開始させる前に、作業者は、図４等に示すボンディングヘッド２２の先端部に実装作業中に扱う各種ベアチップに対応した各種ボンディングノズル２６を装着する。尚、扱うベアチップが１種類であれば、ボンディングノズル２６も１タイプ装着すれば良い。
【００３３】
そして、準備が完了したら作業者は、部品実装作業を開始させる。
【００３４】
先ず、載置台１０がＸ方向移動及びＹ方向移動並びにθ回転（載置台１０外周部を取り囲むように二点鎖線で示した範囲が、中心Ｔを基準にした当該載置台１０の移動範囲である。）して、所望のベアチップ上方に取出し機構１５のピックアップアーム１７が位置される（図１参照）。
【００３５】
次に、当該ピックアップアーム１７が所定量下動して所望のベアチップを吸着取出しする。尚、この吸着取出し時には、図示しないがウエハ裏面からベアチップを突き上げて吸着取出しし易くする突き上げ機構が準備されている。
【００３６】
続いて、ピックアップアーム１７で前記ウエハ１１上のベアチップを吸着取出した後に、支点を介して当該ピックアップアーム１７を９０°回転させて、前記検査台１６上にベアチップを移載する。このとき、ウエハ１１上のベアチップ向きと検査台１６上のベアチップ向きとが同じ向きになる。ここで、前記検査台１６上に移載されたベアチップ状態（姿勢及び欠け等）が、検査機構２０により認識される。
【００３７】
最後に、検査終了後のベアチップを実装機構２１のボンディングヘッド２２（ボンディングノズル２６）で取出し、当該ボンディングノズル２６を介してベアチップを実装基板２上の実装ポイントにボンディングする。
【００３８】
以下、このボンディング動作について図２乃至図４を参照しながら説明する。
【００３９】
先ず、検査台１６上のベアチップを取出すため、ボンディングヘッド２２を搭載した部品実装部が、移動機構６２のモータの回転によるボールネジ軸６３の回転駆動によりガイド体６４に案内されて水平移動されて前記検査台１６上に位置される。
【００４０】
そして、検査終了後のベアチップ上面に上下動機構５４のモータ５５の回転によるボールネジ軸５８の回転駆動によりスライド機構５９がガイド体６０に案内されて下動されることで、前記ボンディングノズル２６がある所望の加圧力で前記検査台１６上のベアチップ上面に当接され、不図示の吸引機構を介して当該ベアチップがボンディングノズル２６に吸着される。
【００４１】
このときのボンディングノズル２６の加圧力調整方式は、前述したように固定軸２３に形成した切欠き部２５位置に到達したボンディングノズル２６が、その切欠き部２５を介して固定軸２３の中心部に摺動し、このボンディングノズル２６の上方に位置したベアリング２８にボイスコイルモータ３３に連結レバー３２を介して接続された当接レバー３１が当接することで、ボンディングノズル２６の加圧力制御が行われる。
【００４２】
即ち、前記ボイスコイルモータ３３の磁力調整をプログラム制御することで、その可動部３４を所定量移動させる。例えば、当該可動部３４を溝部３５内に深く入り込ませることで、連結レバー３２が軸３６を支点にして回動し、当該連結レバー３２が当接する当接部３７を介して前記当接レバー３１が前記ベアリング２８に当接しながらボンディングノズル２６を前記スプリングの付勢力に抗して前記可動部３４の移動量に応じて実装基板２側に押し付ける。
【００４３】
これにより、ボンディングノズル２６でのベアチップの実装作業は、所望の加圧力に調整された状態で実装作業される。このようにボイスコイルモータ３３をプログラム制御することで、高精度な加圧力制御が可能になる。また、本構成では、前記回転体２３の回転により実装基板２上に位置された所望のボンディングノズル２６にのみ、調整機構３０による加圧力調整が施されるため、例えば、各ボンディングノズル２６毎に調整機構を備えた構成のものに比して装置構成のコンパクト化が可能である。
【００４４】
尚、前記当接部３７として、本実施形態ではロードセルを用いているため、前記ボイスコイルモータ３３による加圧力制御を監視しながら実装作業を施すことができ、実装作業時に設定された所望の加圧力でないと判定された場合には、例えば、一旦実装作業を中断し、作業者に異常報知する。このように加圧力調整制御をロードセルにより監視しながら実装作業が行えるため、実装精度が向上する。
【００４５】
次に、ベアチップを吸着したボンディングノズル２６は、前記上下動機構５４により上動し、移動機構６２により前記検査台１６上から実装基板２上の実装ポイントに水平移動し、更に上下動機構５４により下動して実装基板２上にベアチップを実装する。
【００４６】
以下、同様の作業が繰り返されることになるが、次に吸着するベアチップの種類が同じであれば前記ノズル２６により検査台１６上のベアチップの吸着取出し、そして実装基板２への実装作業が行われる。この場合には、前述した通りの加圧力で実装作業が行われることになる。
【００４７】
また、別の種類のベアチップ（例えば、前記ベアチップよりも背が高い等）を扱う場合には、例えば、同じ種類のボンディングノズル２６を使うとしても加圧力を変更する必要がある。
【００４８】
即ち、前述と同様の加圧力で実装作業が行われた場合には、ベアチップの背が高くなった分、同じ加圧力ではベアチップが破損してしまうからである。従って、前記ボイスコイルモータ３３を磁力調整し、その可動部３４を溝部３５内に浅く入り込ませることで、連結レバー３２，当接部３７及び当接レバー３１による前記ベアリング２８を介したボンディングノズル２６の実装基板２側への押し付け力が、前述の実装作業時に比して減少する。
【００４９】
以上の説明では、同じタイプのボンディングノズル２６を用いた一例を紹介しているが、以下に、例えば異なるタイプのボンディングノズル２６を用いたベアチップの吸着取出し、そして実装基板２への実装作業について説明する。
【００５０】
この場合には、先ず検査台１６上のベアチップに対応したボンディングノズル２６が選択される。
【００５１】
即ち、回転機構４０のモータ４１の回転により前記回転体２４が回転駆動されて、所望のボンディングノズル２６が選択される。この選択動作は、前記検査台１６上への水平移動動作時に行うように制御すれば作業性が良い。
【００５２】
その後、上述したように上下動機構５４により前記ボンディングノズル２６が検査終了後のベアチップ上面に下動され、当該ノズル２６がある所望の加圧力で前記検査台１６上のベアチップ上面に当接され、ベアチップを吸着取出しする。
【００５３】
このときのボンディングノズル２６の加圧力も、前述したようにプログラム制御された所望の加圧力である。
【００５４】
以下、同様にベアチップを吸着したボンディングノズル２６は実装基板２上の実装ポイントに移動し、当該ベアチップを実装基板２上に装する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、多品種の部品に対応可能な多軸実装ノズル方式の部品実装装置において、各ノズルに対する加圧力調整が可能となる。
【００５６】
また、固定軸を中心にして回転可能な回転体と、前記回転体の外周部から放射状に複数体立設され、実装基板上に実装する部品を保持する保持手段と、前記固定軸の一部に形成された切欠き部を介して摺動可能な前記保持手段の一端部に当接することで当該保持手段の加圧力を調整する調整機構とを具備したので、前記回転体の回転により実装基板上に位置された所望の保持手段にのみ、調整機構による加圧力調整が施されるため、各保持手段毎に調整機構を具備する必要がなく、装置構成のコンパクト化が図れる。
【００５７】
更に、前記調整機構は、前記保持手段の一端部に当接する当接部と、当該当接部に連結される加圧力調整可能なボイスコイルモータとで構成されているため、当該ボイスコイルモータをプログラム制御することで、高精度な加圧力制御が可能になる。
【００５８】
また、前記加圧力調整制御をロードセルにより監視しながら実装作業が行えるため、更なる実装精度向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される部品実装装置を示す平面図である。
【図２】本発明が適用される部品実装ユニットを示す側面図である。
【図３】本発明が適用される部品実装部を示す一部断面図である。
【図４】本発明が適用される部品実装部のボンディングヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１      部品実装装置本体
２      実装基板
４      搬送機構
２１    実装機構
２２    ボンディングヘッド
２３    固定軸
２４    回転体
２６    ボンディングノズル
３１    当接レバー
３３    ボイスコイルモータ
３７    ロードセル
【図１】
0003749054.tif 000002
【図２】
0003749054.tif 000003
【図３】
0003749054.tif 000004
【図４】
0003749054.tif 000005