JP2005243703A - 基板搬送機及び基板搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の種類に依らず同じステージ構造を取れると共に、レール搬送でありながらステージ上において基板を全面加熱できると共に、基板の裏面を擦らずに搬送することが可能な基板搬送機を提供する。
【解決手段】基板搬送機３００は、基板がピン部３０４上の所定位置に搬送されると、ステージ３０２の下方に備えられているカムの形状に沿って斜め下方向に移動するレール３０１、基板３０３に部品の実装処理を行うためのステージ３０２、及び基板３０３のレール３０１側の端部が載置されると共に、基板３０３をステージ３０２上に載置するため下方向に下降するピン部３０４を備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、部品を基板に実装する部品実装機等に用いる基板搬送機及び基板搬送方法に関し、特に、基板をステージ上に載置する技術に関する。

従来、基板に部品を実装するダイボンダ、ワイヤボンダ、フリップチップボンダ等の部品実装機に備えられている基板搬送機においては、基板をステージ上に移動してから部品の実装処理を行うため、様々な基板のステージ上への搬送構造が存在している。

図８は、基板吸着搬送構造を有する基板搬送機の斜視図である。
この基板搬送機では、基板８０２をステージ８０１上に載置する場合には、バキュームパット８０３を備える搬送部８０４を用いて、基板８０２の四隅部８０５を吸い上げて、ステージ８０１上に搬送する。従って、この基板搬送機においては、基板８０２の全面をステージ８０１上に載置して、基板８０２の全面加熱を行うことができる。また、基板８０２のステージ８０１上への搬送においては基板８０２の裏面を擦らないで済む。

また、図９を用いて他の基板搬送機の斜視図を示す。図９は、レール搬送機能を有する基板搬送機の斜視図を示す。
この基板搬送機では、搬送部９０４は、レール９０２上に基板９０３を滑らせてステージ９０１の位置まで搬送する。次に、レール９０２を矢印で示す下方向に下降させることにより基板９０３がステージ９０１上に載置される。従って、この基板搬送機においては、基板９０３は裏面を擦らないでステージ９０１まで搬送される。

さらに、図１０を用いて他の基板搬送機の斜視図を示す。図１０は、ステージ上搬送構造を有する基板搬送機の斜視図を示す。
この基板搬送機は、基板１００３の搬送部１００４は、レール１００２に沿って基板１００３を滑らせて部品を実装するステージ１００１の位置まで搬送する。従って、この基板搬送機においては基板搬送部分の構造を簡単にすることができ、また、基板１００３をステージ１００１に全面設置して全面加熱することができる。

ところで、基板を下側から保持して搬送することにより、基板のダメージの発生を防止でき、かつメンテナンス性を向上させた基板搬送機及び基板搬送方法が提供されている（例えば、特許文献１参照）。また、設置対象の機器や装置の小型化を図り設置スペース確保の問題を軽減し得る基板搬送機が提供されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−２２８４５２号公報 特開平５−２２８７７６号公報

しかしながら、前記図８に示す基板搬送機においては、基板の四隅部８０５に搬送部８０４のバキュームパット８０３が吸着する領域が必要なために、四隅部８０５に部品を実装することできないという問題がある。
また、前記図９に示す基板搬送機においては、レール９０２の下降後にステージ９０１上からはみ出す基板端面９０５の領域が存在するために、ステージ９０１において基板９０３の全面を加熱することができないという問題が生じている。特にセラミック基板等の熱勾配が生じやすい基板においては基板自体が反ったり、割れたりするという問題が生じている。

さらに、前記図１０に示す基板搬送機においては、基板１００３は裏面１００５を擦りながらステージ１００１上に搬送されるために、裏面１００５に実装面を有する基板は使用することができないという問題がある。

またさらに、従来の基板搬送機においては、例えば基板裏面に実装面を有する基板においては前記図１０に示す基板搬送機を用いることができず、基板の種類や品種に応じてレール等の基板搬送形態を統一できず、ユーザにおいて基板搬送形態を実装する基板毎に選択する必要が生じている。このように、従来の基板搬送機においては、基板の搬送構造を簡単構造にできず、レールの構造をデバイスに依存せず共通にできていない。

本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、第一に、レール搬送でありながらレール搬送中に基板の裏面を擦ることなく、第二に、ステージ上において基板の全面加熱ができ、第三に、基板の種類によらず基板載置部の構造を一定に保ったまま基板をステージ上に搬送することが可能な基板搬送機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る基板搬送機は、［請求項１］、［請求項２］。より好ましくは［請求項３］。
従って、本発明に係る基板搬送機において、搬送手段は、前記載置部上の位置に基板を搬送し、基板搬送後に前記レール移動手段は、前記レールを前記ステージから離れる斜め下方向に移動させ、前記位置調節手段は前記載置部を下方向に移動する。このため、前記載置部上に載置されている基板を前記載置部と共に下降させて、基板の全面がステージ上に載置される。また、レールを用いて基板を搬送手段により搬送するために基板の裏面を擦らないで搬送できる基板搬送機とすることができる。

尚、前記目的を達成するために、本発明は、当該基板搬送機の特徴的な構成手段をステップとする基板搬送方法としたり、この基板搬送機を備えるフリップチップボンダ等の部品実装機とすることもできる。

本発明に係る基板搬送機によれば、基板をレール搬送でありながら部品実装を行うステージ上で全面加熱をすることができ、また、基板の搬送中に実装等を行なった基板の裏面を擦ることなく、さらに、基板の種類や品種によらず基板をステージ上への載置の際におけるステージ構造を一定にすることができる。

（実施の形態）
以下、本発明に係る基板搬送機の実施の形態について図面を参照しながら説明を行う。
図１は、半導体チップ等の部品を実装するために基板をステージ上に搬送する基板搬送機２００を備えるフリップチップボンダ１００の外観図を示す。
フリップチップボンダ１００は、半導体チップ等の部品を基板に実装及び熱圧着する装置であり、本発明においては、基板のステージ上への搬送形態に特徴を有する基板搬送機２００を備えている。尚、本実施の形態の部品実装機としてフリップチップボンダ以外にもダイボンダやワイヤボンダ等の部品実装機においても同様の本発明に係る基板搬送機を用いることができる。

図２は、本実施の形態に係る基板搬送機２００の基板搬送における動作を説明するための説明図である。
基板搬送機２００は、レール３０１、ステージ３０２、基板３０３、ウエハ載置部２０４、吸着ノズル２０５、実装ヘッド２０６、位置認識用カメラ２０７、及び基板搬送用レール２０８を備える。

基板搬送部（図示せず）は、搬送用アーム等であり、レール２０８上の基板３０３を基板搬送方向として矢印で示す方向に搬送する。
レール３０１は、後述の図３において説明するように、基板の搬送後にステージ３０２から離れる斜め下方向に移動する。
ステージ３０２は、基板に半導体チップ等の部品を実装する処理を行うためのステージであり、実装時には基板に半田等の接着処理を容易にするために加熱処理が行われる。また、ステージ３０２はＸＹテーブルを用いて基板搬送用レール２０８と実装ヘッド２０６側の間を矢印で示す方向に移動を繰り返すことにより基板に部品を実装する。尚、ステージ３０２は、実装時において基板３０３を固定するために、基板に合わせた溝部や、基板を固定するために基板を吸着する部分を有する。

基板３０３は、レール上を搬送されると共に、ステージ３０２上で部品の実装が行われる。この基板３０３の種類としては、例えば、ガラエポ基板、フレキ基板、セラミック基板等がある。また、基板の大きさに応じてレール幅を変更することが可能であり、例えば３０ミリから１５０ミリまでレール幅を変更することが可能となる。
ウエハ載置部２０４には、半導体チップ等の部品が集合してなるウエハが載置される。ウエハは、例えば直径４，５，６，８，１２インチの大きさであり、また、基板上に実装される半導体チップの大きさには幅があり、約０．３〜１０ｍｍ角の大きさがある。

吸着ノズル２０５は、ウエハ２０４から部品を吸着して、反転ヘッド部において接着面を反転させて実装ヘッド２０６に受け渡す。
実装ヘッド２０６は、吸着ノズル２０５から受け渡された部品を取り込み、この部品を基板の所定の回路位置に実装する。
位置認識用カメラ２０７は、実装ヘッド２０６が吸着した部品と、ＸＹステージ３０２上の基板３０３との間に移動し、それぞれ対応する上方の部品パターン及び下方の基板パターンを２視野により画像認識し、ずれ量を測定して、この画像認識に基づいてＸＹステージ上の基板をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置決めし、これによって基板上の所定の回路位置に部品を実装する。
基板搬送用レール２０８は、ボックスから取り出された基板をステージ３０２に搬送する。

図３は、本発明に係る基板搬送機３００が、基板３０３をステージ３０２上に載置する場合の動作を説明するための斜視図である。
基板搬送機３００は、レール３０１、ステージ３０２、基板３０３、及びピン部３０４を備える。

最初に、（１）の矢印に示すように、搬送部は実装を行う基板をステージ３０２の位置に搬送する。この際、基板３０３の端部はピン部３０４の上に載置される。この際、基板３０３の端部はステージ３０２のレール３０１側の側面と並行状に配置された複数のピン部３０４の上面に接触している状態となる。

次に、（２）の矢印に示すように、レール３０１はステージ３０２の下方に備えられているカムの形状に沿ってステージ３０２から離れる斜め下方向に移動する。尚、レール３０１の下降方向を図３に示す斜め下の矢印方向に限定されるものではなく、レール３０１を真横方向、真下方向に下降させた後に斜め下方向に移動することもでき、ピン部３０４上に基板３０３が載置される方向であれば良い。

そして、カム３０５とレール３０１の間にはレール３０１の斜め下方向への移動を容易化するためにカムフォロワー３０６が備えられている。また、カム３０５の形状は三角形状に限定されるものではなく、レール３０１が斜め下方向に移動するような台形形状等であれば良い。

最後に、（３）の矢印で示すように、ピン部３０４が下方向に下降することによりピン部３０４の上面に載置されている基板３０３がステージ３０２の上に載置される。

図４は、図３に示す基板搬送機３００の基板３０３のステージ３０２上への載置動作を説明するための矢視図である。
図４（ａ）で示すように、最初に、搬送された基板３０３は、基板３０３のレール３０１側の端部がピン部３０４に載せられる位置に搬送される。
そして、基板３０３がピン部３０４上に設置されると、レール３０１は図４（ｂ）の矢印で示す斜め下方向に下降する。尚、レール３０１は基板３０３上への部品の実装処理の完了後においては、再度のカム３０５の形状に沿って自動的に元の位置に戻る構成となっている。

そして、レール３０１が斜め下方向に下降した後に、図４（ｃ）で示すように、ピン部３０４が下方向に下降して基板３０３がステージ３０２上に設置される。このように、基板搬送機は、ステージ幅と基板のステージ幅方向の長さとが同一とでき、基板３０３のレールの乗り上げ代分がステージ３０２上からはみ出すことがない。

図５は、本発明に係る基板搬送機３００の上面図である。
図５に示すように、レール３０１のステージ３０２側の側面、及びステージ３０２のレール３０１側の側面には、ピン部３０４が貫通するための円弧形状の切欠き部５０１が設けられている。そして、ピン部３０４の上面の高さと基板３０３が載置されるレール３０１の載置面の高さとは同一である。従って、基板３０３がピン部３０４の位置に搬入された後において、レール３０１がステージ３０２から離れる斜め下方向に移動して、その後、切欠き部５０１を貫通しているピン部３０４が下方向に下降することにより基板３０３の全面がステージ３０２上に載置される。

尚、レール３０１及びステージ３０２に設けられている切欠き部５０１の形状を略円弧形状として図示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピン部３０４が貫通できるような形状であれば良い。また、ピン部３０４も図５において示す断面円形状に限定されるものではなく、例えばピン部３０４の代わりに特定形状の部材を用いて基板３０３を上下方向に移動させる等、基板３０３をピン部３０４の上面に載置できる構造であれば良い。

図６は、本実施の形態に係る基板搬送機のステージ６００及びＸＹテーブル６０１から構成されるステージ構造を説明するための斜視図である。
ステージ６００は、レール３０１、ピン部３０４等を備えており、基板３０３が矢印の方向から搬入される。ＸＹテーブル部６０１は、ステージ６００の位置をＸ軸方向及びＹ軸方向に位置決めする。

以上説明したように、本実施の形態に係る基板搬送機のステージ３０２上への基板３０３の載置における動作手順は、第一に、基板搬送部により基板３０３がステージ３０２上のピン部３０４に載置される位置に搬送され、第二に、レール３０１がカム形状に沿って斜め下方向に下降する。そして、第三に、ピン部３０４が下方向に下降して基板３０３がステージ３０２上に載置される。

従って、本発明に係る基板搬送機においては、レール搬送でありながら基板３０３の全面をステージ３０２上に載置することができ、部品の基板３０３への実装時において全面加熱できる。また、レール搬送であるために、基板３０３の裏面を搬送時に擦らない構造とすることができる。さらに、バキュームパットによる吸着部や搬送時に裏面を擦ることがないために、どのような種類の基板３０３に対しても同一のステージ／基板搬送構造とすることができるので、顧客の基板３０３の設計時等において、基板搬送構造、基板のステージへの載置構造を考慮する必要がなく、顧客の新製品の基板設計における負担を軽減することができる。

（変形例）
図７は、本変形例に係る押さえ込み用部材７０１を備える基板搬送機のステージ構造を示す斜視図である。本変形例においては、ステージ３０２上での部品実装時においてステージ３０２を加熱するために基板に熱勾配ができ基板が反ったり、割れたりすることを防止することを特徴とする。

基板搬送機は、一対のコの字形状の押さえ込み用部材７０１がレール４０１の上側に配置され、上述した実施の形態と同様の基板のステージ上への載置後に、さらにピン部３０４を下方向に移動させることにより押さえ込み用部材７０１を一体的に下降させて、基板の四隅の端部を押さえ込む。このため、ステージ３０２上で基板の全面加熱を行う際の問題である基板の加熱処理による変形を確実に防止することができる。

本発明に係る基板搬送機は、基板上に半導体チップ等の部品の実装を行う部品実装機に備わる基板搬送機として用いることができ、この部品実装機としては、例えば、ダイボンダ、ワイヤボンダ、フリップチップボンダがある。

半導体チップ等の部品を実装するために基板をステージ上に搬送する基板搬送機を備えるフリップチップボンダの外観図を示す。 本実施の形態に係る基板搬送機の基板搬送における動作を説明するための説明図である。 本発明に係る基板搬送機が、基板をステージ上に載置する場合の動作を説明するための斜視図である。 図３に示す基板搬送機の基板のステージ上への載置動作を説明するための矢視図である。 本発明に係る基板搬送機の上面図である。 本実施の形態に係る基板搬送機のステージ及びＸＹテーブルから構成されるステージ構造を説明するための斜視図である。 本変形例に係る押さえ込み用部材を備える基板搬送機のステージ構造を示す斜視図である。 基板吸着搬送構造を有する基板搬送機の斜視図である。 レール搬送機能を有する基板搬送機の斜視図を示す。 ステージ上搬送構造を有する基板搬送機の斜視図を示す。

符号の説明

１００ フリップチップボンダ
２００ 基板搬送機
２０４ ウエハ載置部
２０５ 吸着ノズル
２０６ 実装ヘッド
２０７ 位置認識用カメラ
２０８ 基板搬送用レール
３００ 基板搬送機
３０１ レール
３０２ ステージ
３０３ 基板
３０４ ピン部
３０５ カム
３０６ カムフォロワー
５０１ 切欠き部
６００ ステージ
６０１ ＸＹテーブル
７０１ 押さえ込み部材

Claims (10)

1. 部品の実装を行うステージの上に基板を載置するために、前記基板を搬送する基板搬送機であって、
   前記ステージの前記基板の搬送方向と並行する両端側に配置され、前記基板の端部が載置される載置面を有するレールと、
   前記レールに載置されている前記基板を前記ステージの上位置まで搬送する搬送手段と、
   前記レールを前記ステージから離れる方向に移動させるレール移動手段と、
   前記レールが移動した後でも上面に前記基板の端部を載置した状態となる載置部と、
   前記レールの移動後に、前記載置部を下方向に移動させる載置部移動手段とを備える
   ことを特徴とする基板搬送機。
2. 前記レール移動手段は、前記レールを前記ステージから離れる斜め下方向に移動する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板搬送機。
3. 前記ステージの両端には、前記載置部が上下方向に貫通する第一の切欠き部が形成され、
   前記レールの前記第一の切欠き部の上位置には、前記載置部が上下方向に貫通する第二の切欠き部が形成され、
   前記載置部は、前記第一及び第二の切欠き部を上下方向に貫通して前記基板の端部を上面に載置するピン部である
   ことを特徴とする請求項１記載の基板搬送機。
4. 前記第一及び第二の切欠き部の形状は、略円弧形状であり、
   前記ピン部の断面形状は、円形状である
   ことを特徴とする請求項３記載の基板搬送機。
5. 前記レール移動手段は、前記レールを前記ステージから離れる真横方向に移動する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板搬送機。
6. 前記基板搬送機は、さらに、前記ステージの下方に三角形状又は台形形状のカムを備え、
   前記レール移動手段は、前記カムの形状に沿って前記レールを前記ステージから離れる方向に移動させる
   ことを特徴とする請求項１記載の基板搬送機。
7. 前記基板搬送機は、さらに、前記載置部の移動に伴って上下方向に移動すると共に、前記基板の前記ステージ上への載置後に、前記基板の端部を押さえ込むため、前記レール上に設けられる押さえ込み部材を備え、
   前記位置調整手段は、前記載置部を下方向に移動させて前記基板を前記ステージ上に載置した後に、さらに下方向に前記載置部を移動することにより前記押さえ込み部材を前記基板の端部上に載置する
   ことを特徴とする請求項１記載の基板搬送機。
8. 前記押さえ込み部材は、四角形状の基板の端部の半部を押さえるコの字形状である
   ことを特徴とする請求項７記載の基板搬送機。
9. 部品の実装を行うステージの上に基板を載置するために、前記基板を搬送する基板搬送機に用いる基板搬送方法であって、
   前記基板搬送機は、
   前記ステージの前記基板の搬送方向と並行する両端側に配置され、前記基板の端部が載置される載置面を有するレールと、
   前記ステージ及び前記レールが隣接する側面に、前記ステージ及び前記レールを貫通して配置され、上面に前記基板の端部を載置するための載置部とを備え、
   前記レールに載置されている前記基板を前記ステージの上位置まで搬送する搬送ステップと、
   前記レールを前記ステージから離れる方向に移動させるレール移動ステップと、
   前記レールの移動後に、前記載置部を下方向に移動させる載置部移動ステップとを含む
   ことを特徴とする基板搬送方法。
10. 基板をステージ上に搬送するために基板搬送機を備える部品実装機であって、
    前記基板搬送機は、
    前記ステージの前記基板の搬送方向と並行する両端側に配置され、前記基板の端部が載置される載置面を有するレールと、
    前記レールに載置されている前記基板を前記ステージの上位置まで搬送する搬送手段と、
    前記レールを前記ステージから離れる方向に移動させるレール移動手段と、
    前記レールが移動した後でも上面に前記基板の端部を載置した状態となる載置部と、
    前記レールの移動後に、前記載置部を下方向に移動させる載置部移動手段とを備える
    ことを特徴とする部品実装機。

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