JP2007258319A - 電子部品実装装置および電子部品実装方法 - Google Patents

電子部品実装装置および電子部品実装方法 Download PDF

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Abstract

【課題】部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供すること。
【解決手段】部品種A,B,Cのチップを部品供給部から単一の搭載ヘッドによって取り出し、第1レーン、第2レーンに保持された2枚の基板に実装する部品実装作業において、複数の基板のうち先行して搬入された先行基板を対象として部品実装動作を実行する先行基板実装過程にて、後続して搬入された後続基板が先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて先行基板への部品実装動作の対象となっているチップを実装開始部品として後続基板実装過程を開始させるとともに、実装が未完了の先行基板実装過程を継続実行させる。これにより、ノズル交換など部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させることができる。
【選択図】図9

Description

本発明は、半導体ウェハなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
半導体チップなどの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置は、電子部品を供給する部品供給部および基板を位置決めして保持する基板保持部を備えており、部品実装作業は搭載ヘッドによって電子部品をノズルによって取り出して基板保持部に位置決めされた基板へ移送搭載することによって行われる。この部品実装作業における生産性を向上させることを目的として、複数の基板保持部を設けた構成の実装装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
この特許文献例においては、搭載ヘッドによって部品実装動作が行われる実装ステージとしての基板保持部を2列設け、これらの基板保持部に保持された2枚の基板に対して順次実装作業を行うようにしている。これにより、一方の基板を対象として実装作業を実行している間に、他方の基板の搬入・搬出を実装作業と同時並行的に行うことができ、搭載ヘッドの無駄な待機時間を排除して、実装作業の効率化を図ることができるという利点がある。
特開2005−129754号公報
ところで、1つの基板に実装される電子部品の種類は単一であるとは限らず、1つの部品実装作業工程において複数種類の電子部品を実装することが求められる場合がある。このような場合には、部品供給部にこれらの複数種類の電子部品を収納するとともに、搭載ヘッドに装着されるノズルを実装対象の電子部品に対応したものに交換するためのノズル交換機構を備えることが求められる。そして実装作業において実装対象の電子部品が切り替わるたびに、搭載ヘッドのノズルを交換するノズル交換動作を実行する必要がある。
このノズル交換動作は、予め複数種類のノズルを収納したノズル収納部まで搭載ヘッドを移動させ、そこで搭載ヘッドにノズル着脱のための動作を行わせるものであり、この間は実装動作の中断が余儀なくされる。また部品供給部においても供給対象の部品種の切替を行うための作業動作を必要とする。そしてこのようなノズル交換や部品の切替を必要とする種類の基板を上述の先行技術例に示すような実装装置の実装対象とする場合には、個別の基板を対象とした実装作業毎にノズル交換や部品種の切替えを高頻度で反復実行する必要があり、実装動作の中断時間が増大して生産性の向上を妨げる要因となっていた。
そこで本発明は、部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
本発明の電子部品実装装置は、複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、複数の基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、前記複数の基板を個別に位置決めして保持する基板保持部と、前記基板保持部へ前記複数の基板を順次搬入し実装後の基板をこの基板保持部から順次搬出する基板搬送機構と、前記基板保持部における基板の状態を個別に検出
することにより当該基板を対象とした部品実装動作の実行可否を判断する実装可否判断手段と、前記単一の搭載ヘッドを前記部品供給部と基板保持部との間で移動させるヘッド移動機構と、前記複数種類の電子部品のそれぞれに対応した前記ノズルを前記搭載ヘッドに交換自在に装着させるノズル交換機構と、前記実装可否判断手段の判断結果に基づいて前記基板保持部、基板搬送機構、ヘッド移動機構、ノズル交換機構を制御することにより、実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに、前記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行わせる実装制御手段とを備え、前記実装制御手段は、前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて前記先行基板への部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品として前記後続基板を対象とする。
本発明の電子部品実装方法は、複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、基板保持部に保持された複数の基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに前記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行い、前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作が実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて前記先行基板への部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品とする。
本発明によれば、複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象として部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、先行基板に後続して搬入された後続基板が先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作が実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて先行基板への部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品とすることにより、ノズル交換など部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができる。
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図2は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図、図3は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図図、4は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図5,図6、図7,図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図、図9は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品実装動作の実行順序を示すタイムチャート、図10,図11,図12は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図である。
まず図1、図2、図3を参照して電子部品実装装置の全体構造について説明する。図2は図1におけるA−A矢視を示している。図1において、基台1上には部品供給部2が配設されている。図2に示すように、部品供給部2はウェハ保持テーブル3を備えており、ウェハ保持テーブル3は部品保持治具であるウェハリング5を着脱自在に保持する。ウェハリング5に展張されたシート(図示省略)には、電子部品である半導体チップ6(以下、単に「チップ6」と略記。)が個片に分離された状態で貼着されており、ウェハ保持テ
ーブル3にウェハリング5が保持された状態では、部品供給部2は部品保持治具に平面状に複数個並べて保持されたチップ6を供給する。
図2に示すように、ウェハ保持テーブル3に保持されたウェハリング5の下方には、エジェクタ8がエジェクタXYテーブル7によって水平移動可能に配設されている。エジェクタ8はチップ突き上げ用のエジェクタピン(図示省略)を昇降させるピン昇降機構を備えており、後述する搭載ヘッドによってウェハリング5からチップ6をピックアップする際には、エジェクタピンによってウェハリング5の下方からチップ6を突き上げることにより、チップ6はウェハリング5に展張されたシートから剥離される。エジェクタ8は、チップ6をウェハリング5に展張されたシートから剥離するシート剥離機構となっている。
なお、シート剥離機構はここで示したエジェクタ8に限定されるものではなく、チップをシートから剥離できる機構であれば足りる。例えば、チップが剥離されたシートを下方から吸引して、吸引力によってチップをシートから剥離するような機構でもよい。
図1,図3に示すように、基台1の上面の部品供給部2からY方向へ離れた位置には、基板保持部10が配置されている。基板保持部10の上流側、下流側にはそれぞれ基板搬入コンベア12、基板振分部13A、基板保持部10、基板受渡部13Bおよび基板搬出コンベア14がX方向に直列に配列されている。基板搬入コンベア12は、基台1と連結されたサブ基台1a上に跨って配置されており、サブ基台1a上には接着剤塗布装置9が配設されている。接着剤塗布装置9は、上流側から基板搬入コンベア12に搬入された基板11に対して、塗布ヘッド9aによってチップ接着用の接着剤を塗布する。基板11は複数の単位基板11aが1枚に作り込まれた多面取り基板であり(図10参照)、各単位基板11aには、種類の異なる3つのチップ6(チップ6A、チップ6B、チップ6C)が実装される。
接着剤塗布後の基板11は基板振分部13Aに渡され、基板振分部13Aは渡された基板11を以下に説明する基板保持部10の2つの基板保持機構に選択的に振り分ける。基板保持部10は、第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bを備えた複数レーン形となっており、基板振分部13Aによって振り分けられた2枚の基板を個別に位置決めして保持する。基板受渡部13Bは、実装済みの基板11を第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bから選択的に受け取り、基板搬出コンベア14に渡す。基板搬出コンベア14は、渡された実装済みの基板11を下流側に搬出する。すなわち、基板搬入コンベア12、基板振分部13A、基板受渡部13B、基板搬出コンベア14は、基板保持部10へ複数の基板を順次搬入し、実装後の基板11を基板保持部10から順次搬出する基板搬送機構となっている。
図3に示すように、第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bはそれぞれ基板センサSA、SBを備えており、基板振分部13Aから振り分けられた基板11が正規の実装位置に正しく位置決めされて、部品実装動作が実行可能な状態にあるか否かを第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10B毎に個別に検出できるようになっている。
基台1の上面の部品供給部2からY方向へ基板保持部10と反対側に離れた位置には、ウェハ供給部17が配設されている。ウェハ供給部17は、マガジン保持部17aおよびマガジン保持部17a内でマガジンを昇降させるリフタ機構18を備えている。マガジン保持部17aは、複数種類のチップ6A、6B、6Cをそれぞれ保持したウェハリング5A,5B,5Cを積層状態で収納したマガジンを保持して昇降させる。
リフタ機構18によってマガジンを昇降させることにより、図2に示すように、ウェハ
リング5A、5B、5Cのいずれかを部品供給部2との間で交換するための搬送レベルに位置させることができる。搬送レベルに位置したウェハリング5A,5B,5Cは、押出し機構19によって右方向に押し出され、後述する治具交換機構49のチャック部49aによって把持されて部品供給部2に搬送される。すなわち、部品供給部2は複数種類の電子部品を供給する。そして部品供給部2において全てのチップ6が取り出されて空になった場合や実装対象の部品種が切り替えられた場合には、治具交換機構49によるウェハ交換動作、すなわち部品供給部2とウェハ供給部17との間でのウェハリング5の出し入れが行われる。
図1において、基台1の上面の両端部には、第1のY軸ベース20A,第2のY軸ベース20Bが基板搬送方向(X方向)と直交するY方向(第1方向)に長手方向を向けて配設されている。第1のY軸ベース20A,第2のY軸ベース20Bの上面には、長手方向(Y方向)に略全長にわたって第1方向ガイド21が配設されており、1対の第1方向ガイド21を平行に且つ部品供給部2及び基板保持部10を挟むように配設した形態となっている。
これらの1対の第1方向ガイド21には、両端部を第1方向ガイド21によって支持された両持ち支持型の第1ビーム部材31,センタービーム部材30および第2ビーム部材32の3つのビーム部材が、それぞれY方向にスライド自在に架設されている。センタービーム部材30の右側の側端部にはナット部材23bが突設されており、ナット部材23bに螺合した送りねじ23aは、第1のY軸ベース20A上に水平方向で配設されたY軸モータ22によって回転駆動される。Y軸モータ22を駆動することにより、センタービーム部材30は第1方向ガイド21に沿ってY方向に水平移動する。
また、第1ビーム部材31,第2ビーム部材32の左側の側端部にはそれぞれナット部材25b、27bが突設されており、ナット部材25b、27bに螺合した送りねじ25a、27aは、それぞれ第2のY軸ベース20B上に水平方向で配設されたY軸モータ24,26によって回転駆動される。Y軸モータ24,26を駆動することにより、第1ビーム部材31,第2ビーム部材32は第1方向ガイド21に沿ってY方向に水平移動する。
センタービーム部材30には、単一の搭載ヘッド33が装着されており、搭載ヘッド33に結合されたナット部材41bに螺合した送りねじ41aは、X軸モータ40によって回転駆動される。X軸モータ40を駆動することにより、搭載ヘッド33はセンタービーム部材30の側面にX方向(第2方向)に設けられた第2方向ガイド42(図2参照)に案内されてX方向に移動する。
搭載ヘッド33は、1個のチップ6を吸着によって保持するノズル33aが複数(ここでは4つ)着脱自在に装着されており、部品実装動作において同一種類の複数のチップ6を一括して取り出して、各ノズル33aにそれぞれチップ6を保持した状態で移動可能となっている。Y軸モータ22およびX軸モータ40を駆動することにより、搭載ヘッド33はX方向、Y方向に水平移動し、部品供給部2のチップ6をピックアップして保持し、保持したチップ6を基板保持部10の第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bに保持された複数の基板11の部品実装位置11bに移送搭載する。
なお、別途、チップのピックアップ機構を設け、このピックアップ機構から搭載ヘッドがチップを受け取って保持するような構成を採用してもよい。さらに、このピックアップ機構にチップ反転機構を備えると、チップを表裏反転して基板に実装するフリップチップ実装にも対応できるので望ましい。
図2,図3に示すように、部品供給部2と基板保持部10との間には、第3のカメラ15が配設されている。部品供給部2においてチップ6をピックアップした搭載ヘッド33が第3のカメラ15の上方をX方向に移動することにより、第3のカメラ15は搭載ヘッド33に保持されたチップ6を撮像する。また基板保持部10と部品供給部2との間には、第3のカメラ15に隣接して、ノズル交換機構16が配設されている。ノズル交換機構16は搭載ヘッド33に装着されるノズル33aを、複数種類のチップ6のそれぞれに対応した種類と数量だけ収納保持する。搭載ヘッド33がノズル交換機構16にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、搭載ヘッド33に既装着のノズル33aを、新たに実装対象となる電子部品に対応した他のノズル33aと交換できるようになっている。
1対の第1方向ガイド21,センタービーム部材30,センタービーム部材30を第1方向ガイド21に沿って移動させる第1方向駆動機構(Y軸モータ22,送りねじ23aおよびナット部材23b)と、搭載ヘッド33を第2方向ガイド42に沿って移動させる第2方向駆動機構(X軸モータ40,送りねじ41aおよびナット部材41b)とは、搭載ヘッド33を部品供給部2と基板保持部10との間で移動させるヘッド移動機構を構成する。
第1ビーム部材31には、第1のカメラ34が装着されており、第1のカメラ34を保持するブラケット34aにはナット部材44bが結合されている。ナット部材44bに螺合した送りねじ44aは、X軸モータ43によって回転駆動され、X軸モータ43を駆動することにより、第1のカメラ34は第1ビーム部材31の側面に設けられた第2方向ガイド45(図2参照)に案内されてX方向に移動する。
Y軸モータ24およびX軸モータ43を駆動することにより、第1のカメラ34はX方向、Y方向に水平移動する。これにより、第1のカメラ34は基板保持部10の第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bに保持された基板11を撮像するための基板保持部10の上方での移動と、基板保持部10上からの退避のための移動とを行うことができる。
1対の第1方向ガイド21,第1ビーム部材31,第1ビーム部材31を第1方向ガイド21に沿って移動させる第1方向駆動機構(Y軸モータ24,送りねじ25aおよびナット部材25b)と、第1のカメラ34を第2ガイド45に沿って移動させる第2方向駆動機構(X軸モータ43,送りねじ44aおよびナット部材44b)とは、第1のカメラ34を基板保持部10の上方で移動させる第1のカメラ移動機構を構成する。
第2ビーム部材32(移動ビーム)には、第2のカメラ35が装着されており、第2のカメラ35を保持するブラケット35aには、ナット部材47bが結合されている。ナット部材47bに螺合した送りねじ47aは、X軸モータ46によって回転駆動され、X軸モータ46を駆動することにより、第2のカメラ35は第2ビーム部材32の側面に設けられた第2方向ガイド48(図2参照)に案内されてX方向に移動する。
Y軸モータ26およびX軸モータ46を駆動することにより、第2のカメラ35はX方向、Y方向に水平移動する。これにより、第2のカメラ35は部品供給部2に保持されたチップ6の撮像のための部品供給部2の上方での移動と、部品供給部2上からの退避のための移動とを行うことができる。
1対の第1方向ガイド21,第2ビーム部材32,第2ビーム部材32を第1方向ガイド21に沿って移動させる第1方向駆動機構(Y軸モータ26,送りねじ27aおよびナット部材27b)と、第2のカメラ35を第2ガイド48に沿って移動させる第2方向駆動機構(X軸モータ46,送りねじ47aおよびナット部材47b)とは、部品撮像カメ
ラである第2のカメラ35を移動させる部品撮像カメラ移動機構を構成する。したがって、第2ビーム部材32は、部品撮像カメラ移動機構によって部品供給部2の上方で第1方向に移動する。
第2ビーム部材32において第2のカメラ35が装着された側面の反対側には、治具交換機構49が装着されている。治具交換機構49はウェハリング5の一方側の端部を挟み込んで把持するチャック爪を備えたチャック部49aと、チャック部49aを昇降させるチャック部昇降機構49bより構成される。チャック爪は、チャック爪開閉機構49c(図4参照)によって開閉駆動される。
第2ビーム部材32を駆動して、治具交換機構49をウェハリング5の端部に移動させることにより、チャック部49aによってウェハリング5を把持することができ、この状態で第2ビーム部材32を駆動することにより、治具交換機構49によってウェハリング5を把持してY方向に移動させることができる。これにより、部品実装動作を反復実行する過程において、実装対象の部品種に対応して部品供給部2のウェハリング5をウェハ供給部17に収容されたウェハリング5と交換するウェハ交換動作を行うことが可能となっている。
次に図4を参照して、電子部品実装装置の制御系の構成について説明する。機構駆動部50は、以下に示す各機構のモータを電気的に駆動するモータドライバや、各機構のエアシリンダに対して供給される空圧を制御する制御機器などより成り、制御部54によって機構駆動部50を制御することにより、以下の各駆動要素が駆動される。
X軸モータ40,Y軸モータ22は、搭載ヘッド33を移動させる搭載ヘッド移動機構を駆動する。X軸モータ43,Y軸モータ24は、第1のカメラ34を移動させる第1のカメラ移動機構を、X軸モータ46,Y軸モータ26は、第2のカメラ35を移動させる第2のカメラ移動機構をそれぞれ駆動する。
また機構駆動部50は、搭載ヘッド33の昇降機構、ノズル33a(図2参照)による部品吸着機構やノズル交換機構16を駆動し、エジェクタ8の昇降シリンダおよびエジェクタXYテーブル7の駆動モータを駆動する。さらに機構駆動部50は、基板搬入コンベア12,基板搬出コンベア14,基板振分部13A、基板受渡部13B、第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10B、治具交換機構49のチャック部昇降機構49b、チャック爪開閉機構49cを駆動する。第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bに備えられた基板センサSA、SBによる検出信号は、制御部54に取り込まれる(取込経路図示省略)。
実装可否判断部54aは、基板センサSA、SBの基板検出信号に基づき、当該基板を対象とした実装動作実行可否を判断する。したがって、基板センサSA、SBおよび実装可否判断部54aは、基板保持部10における基板11の状態を個別に検出することにより、当該基板を対象とした部品実装動作の実行可否を判断する実装可否判断手段となっている。本実施の形態においては、後述するように、基板保持部10に保持された2枚の基板11を対象とする部品実装過程において、この実装可否判断手段の判断結果に基づいて、制御部54が上述の各部を制御することにより、搭載ヘッド33によって2枚の基板11を対象として行われる部品実装動作を制御するようにしている。
すなわち、上記構成において、制御部54は、実装可否判断手段の判断結果に基づいて基板保持部10、基板搬送機構、ヘッド移動機構、ノズル交換機構を制御することにより、実装対象となる電子部品の種類に対応させてノズル33aを交換しながら、基板保持部10に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板11のそれぞれに、搭載ヘ
ッド33によって複数種類のチップを順次実装する部品実装動作を行わせる実装制御手段となっている。
第1の認識処理部55は、第1のカメラ34で撮像した画像を処理して基板保持部10に保持された基板11の部品実装位置11b(図10参照)の位置を求める。部品実装位置11bは、基板11におけるチップ6の実装位置を示すものであり、画像認識により位置検出が可能となっている。部品認識処理部としての第2の認識処理部56は、第2のカメラ35で撮像した画像を処理して部品供給部2のチップ6の位置を求める。第3の認識処理部57は、第3のカメラ15で撮像した画像を処理して搭載ヘッド33に保持されたチップ6の位置を求める。
第1の認識処理部55、第2の認識処理部56、第3の認識処理部57による認識結果は、制御部54に送られる。データ記憶部53は、実装データや部品データなどの各種のデータを記憶する。操作部51は、キーボードやマウスなどの入力装置であり、データ入力や制御コマンドの入力を行う。表示部52は、第1のカメラ34、第2のカメラ35、第3のカメラ15による撮像画面の表示や、操作部51による入力時の案内画面の表示を行う。
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下この電子部品実装装置の動作について、図5,図6、図7,図8を参照して説明する。図5において、部品供給部2のウェハ保持テーブル3に保持されたウェハリング5A(または5B,5C)には、多数のチップ6A(または6B、6C)が貼着されている。以下の説明においては、ウェハリング5A、チップ6Aのみを図示する。基板保持部10では、第1基板保持機構10A、第2基板保持機構10Bにそれぞれ基板11が位置決めされている。ここで示す電子部品実装においては、複数のチップ6Aを搭載ヘッド33に備えられた4つのノズル33aによって順次吸着保持し、これらの4個のチップ6Aを各単位基板11aの部品実装位置11bに順次搭載する。
まず、図5(a)に示すように第2のカメラ35を第2のカメラ移動機構により部品供給部2の上方に移動させ、ピックアップしようとする複数(4個)のチップ6Aを第2のカメラ35によって撮像する。その後、図5(b)に示すように第2のカメラ35をこれらのチップ6の上方から退避させる。そして第2のカメラ35で撮像した画像を第2の認識処理部56で認識処理して複数のチップ6の位置を求める。
次いで搭載ヘッド33を部品供給部2の上方に移動させる。そして求めた複数のチップ6の位置に基づいて搭載ヘッド33をこれらのチップ6に順次位置決めする位置決め動作を搭載ヘッド移動機構に行わせながら、搭載ヘッド33の4つのノズル33aによって、複数のチップ6を順次ピックアップして取り出す。
このピックアップ動作と並行して、第1のカメラ移動機構により第1のカメラ34を基板保持部10の第1基板保持機構10Aに保持された基板11上に移動させる。そして基板11に設定された部品実装位置のうち、左側の4つの部品実装位置11bを画像取り込み対象として第1のカメラ34を順次移動させて、複数の部品実装位置11bを撮像して画像を取り込み、その後第1のカメラ34をこの基板11の上方から退避させる。
そして第1のカメラ34で撮像した画像を第1の認識処理部55で処理して、基板11の部品実装位置11bの位置を求める。次いで図6(a)に示すように、各ノズル33aに4つのチップを保持した搭載ヘッド33は、第3のカメラ15の上方を移動するスキャン動作を行う。これにより、各ノズル33aに保持されたチップ6の画像が第3のカメラに取り込まれ、この画像を第3の認識処理部57で認識処理することにより、チップ6の
位置が検出される。
次いで部品実装動作に移行する。搭載ヘッド33は、図6(b)に示すように基板保持部10の上方に移動する。そしてここで第1の認識処理部55で求めた部品実装位置11bの位置、第3の認識処理部57で求めたチップ6の位置に基づいて搭載ヘッド33を搭載ヘッド移動機構によって移動させながら、搭載ヘッド33に保持されているチップ6を基板保持部10に保持された基板11に順次搭載する部品実装動作を行う。
そして搭載ヘッド33によるチップ6の搭載中に、第2のカメラ35を部品供給部2において次にピックアップされる複数のチップ6の上方に移動させ、複数のチップ6を第2のカメラ35で撮像する。そしてこの後、上述と同様の各ステップが反復実行され、これらの各ステップを実行する過程において、部品供給部2に保持されているウェハリング5の交換動作が実行される。
すなわち、実装対象のチップの種類が切り替わり、部品供給部2に保持されたウェハリング5を他の種類のチップを保持したウェハリングと交換する必要がある場合には、図7(a)に示すように、治具交換機構49のチャック部49aによって既装着のウェハリング5を把持する。そして第2のビーム部材32を駆動して、第2のカメラ35とともに治具交換機構49を移動させ、部品供給部2から当該ウェハリング5をウェハ供給部17(図1,図2)に搬出する。
そしてウェハ供給部17において、このウェハリング5をマガジン内に収容し、次いで新たに実装対象となるチップを保持したウェハリング5を治具交換機構49によって把持する。その後、第2ビーム部材32を駆動して、図7(b)に示すように、第2のカメラ35とともに治具交換機構49を部品供給部2に向かって移動させ、ウェハ保持テーブル3に当該ウェハリング5を保持させる。
また実装対象のチップが切り替えられる場合には、上述のウェハ交換動作とともに、ノズル交換動作が実行される。すなわち、図8に示すように、搭載ヘッド33をノズル交換機構16の上方に移動させ、ここで搭載ヘッド33をノズル交換機構16に対して昇降させるとともに、ノズル交換機構16に備えられたノズル形式鋼を作動させる。これにより、搭載ヘッド33に既装着のノズル33aがノズル交換機構16に戻し入れられるとともに、次の実装対象となるチップに対応したノズル33aが搭載ヘッド33に装着される。
次に、本実施の形態に示す電子部品実装装置による電子部品実装方法について、図9のタイムチャートおよび図10,図11,図12を参照して説明する。図9は、基板振分部13Aによって基板保持部10に順次搬入される複数の基板11に対して、第1レーン(第1基板保持機構10A)および第2レーン(第2基板保持機構10B)において実行される部品種A,B,Cごとの部品実装動作の順序を、ウェハ交換/ノズル交換など部品種切替えに伴って行われる作業動作との関連で示すものである。
M1,M2,M3・・・は、基板保持部10において実行される部品実装動作を基板単位で括った基板実装過程であり、付されたインデックスは、基板振分部13Aから基板保持部10に搬入される順に基板11に付される追番に対応している。すなわち基板実装過程M1は基板実装過程M2に対して先行基板実装過程の関係にあり、基板実装過程M2は基板実装過程M1に対して後続基板実装過程の関係にある。そして、これ以降搬入される基板11を対象とする基板実装過程においても、直近の先行後続関係を有する2つの基板11についてみれば同様の関係が成立する。
まず、図10(a)に示すように、第1レーン(第1基板保持機構10A)に1番目の
基板11(1)が搬入され、実装位置に位置決めされると、基板センサSAによってこの状態が検出され、実装可否判断部54aによって基板11(1)に対する実装動作開始可能が判断される。これにより、基板11を構成する各単位基板11aの部品実装位置11b、ここでは3つの部品種A,B,Cにそれぞれ対応した部品実装位置11b(A)、11b(B)、11b(C)に対して、チップ6A、チップ6B、チップ6Cが順次搭載ヘッド33によって搭載される。
次いで、1番目の基板実装過程M1が開始され、予め設定された部品搭載順序A−B−Cにしたがって各部品種毎の実装動作が行われる。まず部品種Aを対象とする部品実装動作が行われ、部品供給部2から同一種類のチップ6Aを一括して取り出した搭載ヘッド33によって、図10(b)に示すように、基板11(1)の各単位基板11aの部品実装位置11b(A)に対して順次チップ6Aが搭載される。
この実装動作が完了すると、図9に示すように、部品種をAからBに切り替えるための部品切替作業動作が実行され、次いで部品種Bを対象とする部品実装動作が行われる。すなわち図10(c)に示すように、基板11(1)の各単位基板11aの部品実装位置11b(B)に対して順次チップ6Bが搭載される。この第1基板保持機構10Aにおける部品実装動作と並行して、第2基板保持機構10Bには2番目の基板11(2)が搬入される。実装位置への位置決めが完了すると、基板センサSBによってこの状態が検出され、実装可否判断部54aによって基板11(1)に対する部品実装動作の実行可能が判断される。
そして図11(a)に示すように、基板11(1)を対象とするチップ6Aの部品実装動作が完了したタイミングにおいて、第2基板保持機構10Bの基板11(2)への部品実装動作が実行可能な状態となっていれば、2番目の基板実装過程M2が部品種Bを実装開始部品として開始される。すなわち搭載ヘッド33は引き続き部品種Bを対象として、第2基板保持機構10Bの基板11(2)への部品実装動作に移行する。すなわちチップ6Bが第2のカメラ35によって撮像され、第2の認識処理部56で認識処理され、ノズル33aなどによってピックアップされた後、図11(b)に示すように、基板11(2)の各単位基板11aの部品実装位置11b(B)に対して順次チップ6Bが搭載される。
この実装動作が完了すると、図9に示すように、部品種をBからCに切り替えるための部品切替作業動作が実行され、次いで部品種Cを対象とする実装動作が行われる。すなわち図11(c)に示すように、未だ部品実装作業が未完了の基板11(1)を対象として部品実装過程が継続して実行され、各単位基板11aの部品実装位置11b(C)に対して順次チップ6Cが搭載される。チップ6Cの搭載が終了することにより、基板11(1)を対象とした1番目の基板実装動作M1が完了する。この後図12(a)に示すように、基板11(1)は第1基板保持機構10Aから搬出されて、新たな基板11(3)が第1基板保持機構10Aに搬入され、次の実装動作のために実装位置へ位置決めされる。
この第1基板保持機構10Aにおける基板入換え・位置決め動作と並行して、図12(a)に示すように、第2基板保持機構10Bにおいては、基板11(2)の各単位基板11aの部品実装位置11b(C)に対して順次チップ6Cが搭載される。そして図12(b)に示すように、基板11(2)を対象とするチップ6Cの実装動作が完了したタイミングにおいて、第1基板保持機構10Aの基板11(3)への部品実装動作が実行可能な状態となっていれば、搭載ヘッド33は引き続き部品種Cを対象として、第1基板保持機構10Aの基板11(3)への部品実装動作に移行する。すなわち図12(c)に示すように、基板11(3)の各単位基板11aの部品実装位置11b(C)に対して順次チップ6Cが搭載される。
そしてこの後、図9に示すように、部品種をCからAに切り替えるための部品切替作業動作が実行され、次いで部品種Aを対象とする部品実装動作が、基板11(2)、基板11(3)、基板11(4)について連続して実行される。そしてこれ以降、同様の部品実装動作が部品種A,B,Cを対象としてサイクリックに反復実行される。
すなわち上述の電子部品実装方法は、実装制御手段である制御部54の制御機能により、複数の基板11のうち先行して基板保持部10に搬入された先行基板を対象として部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、複数の基板11のうち先行基板に後続して基板保持部10に搬入された後続基板が先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて先行基板への部品実装動作の対象となっているチップ6を当該後続基板における実装開始部品とするようにしている。そして、未だ実装動作が未完了の先行基板を対象とした先行基板実装過程を継続実行させ、特定品種チップについてこの先行基板実装過程が完了した後、後続基板を対象とする後続基板実装過程を開始させるようにしている。
これにより、各基板11毎に部品種切替作業をその都度反復しながら複数種類のチップを同一の基板に搭載する従来方法と比較して、ノズル交換やウェハ交換など、部品種の切替に伴って必要とされる作業の実行頻度を大幅に低減することが可能となっている。これにより、部品実装動作の中断を極力少なくして、生産性を向上させることができる。特に本実施の形態に示す例のように、部品種の切り替えに際して、ウェハのマガジンからの出し入れを必要として部品種切替作業の時間を要するような場合には、特に顕著な効果を有する。
なお本実施の形態においては、ウェハ状態の半導体チップが保持されたウェハリングが、電子部品を平面状に複数個並べて保持する部品保持治具となっているが、部品保持治具の形態はウェハシートが展張されたウェハリングには限定されず、電子部品を並べて載置するトレイなど電子部品を平面状に配置して収容するものであれば本発明の適用対象となる。
本発明の電子部品実装装置および電子部品実装方法は、ノズル交換など部品種切替えに伴って必要とされる作業の頻度を低減させて生産性を向上させることができるという効果を有し、半導体チップなど半導体ウェハの状態で供給される電子部品を対象とした電子部品搭載の分野に利用可能である。
本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の側断面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の部分平面図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の動作説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における部品実装動作の実行順序を示すタイムチャート 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
符号の説明
2 部品供給部
3 ウェハ保持テーブル
5 ウェハリング
6 チップ
10 基板保持部
11 基板
12 基板搬入コンベア
14 基板搬出コンベア
17 ウェハ供給部
33 搭載ヘッド
54 制御部(実装制御手段)
54a 実装可否判断部(実装可否判断手段)

Claims (4)

  1. 複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、複数の基板に移送搭載する電子部品実装装置であって、
    前記複数の基板を個別に位置決めして保持する基板保持部と、前記基板保持部へ前記複数の基板を順次搬入し実装後の基板をこの基板保持部から順次搬出する基板搬送機構と、前記基板保持部における基板の状態を個別に検出することにより当該基板を対象とした部品実装動作の実行可否を判断する実装可否判断手段と、前記単一の搭載ヘッドを前記部品供給部と基板保持部との間で移動させるヘッド移動機構と、前記複数種類の電子部品のそれぞれに対応した前記ノズルを前記搭載ヘッドに交換自在に装着させるノズル交換機構と、
    前記実装可否判断手段の判断結果に基づいて前記基板保持部、基板搬送機構、ヘッド移動機構、ノズル交換機構を制御することにより、実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに、前記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行わせる実装制御手段とを備え、
    前記実装制御手段は、前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作を実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて前記先行基板への部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品とすることを特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記搭載ヘッドには複数の前記ノズルが装着されており、前記部品実装動作において同一種類の複数の電子部品を一括して取り出すことを特徴とする請求項1記載の電子部品実装装置。
  3. 複数種類の電子部品を供給する部品供給部から単一の搭載ヘッドに着脱自在に装着されたノズルによって前記電子部品を取り出し、基板保持部に保持された複数の基板に移送搭載する電子部品実装方法であって、
    実装対象となる電子部品の種類に対応させて前記ノズルを交換しながら、前記基板保持部に保持されて部品実装動作が実行可能となった複数の基板のそれぞれに前記搭載ヘッドによって前記複数種類の電子部品を順次実装する部品実装動作を行い、
    前記複数の基板のうち先行して前記基板保持部に搬入された先行基板を対象として前記部品実装動作を実行する先行基板実装過程において、前記複数の基板のうち前記先行基板に後続して前記基板保持部に搬入された後続基板が前記先行基板実装過程が完了する前に部品実装動作が実行可能な状態となったならば、このタイミングにおいて前記先行基板への部品実装動作の対象となっている電子部品を当該後続基板における実装開始部品として前記後続基板を対象とすることを特徴とする電子部品実装方法。
  4. 前記搭載ヘッドには複数の前記ノズルが装着されており、前記部品実装動作において同一種類の複数の電子部品を一括して取り出すことを特徴とする請求項3記載の電子部品実装方法。
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