JP2022157318A - ピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置 - Google Patents

ピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電子部品を非接触でピックアップすることができるピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置を提供する。【解決手段】実施形態のピックアップコレット２００は、電子部品２を吸引保持してピックアップするピックアップコレット２００であって、通気性を有し、内部に供給された気体を、電子部品２に対向する対向面２０１ａの細孔を介して供給する多孔質部材２０１を有し、多孔質部材２０１には、対向面２０１ａに、負圧により電子部品２を対向面２０１ａに吸引する開口２０１ｄを有する吸引孔２０１ｃが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置に関する。
ロジック、メモリ、画像センサなどの半導体素子である電子部品を、基板に実装する際には、半導体素子が形成されたウエーハを、切断することにより個片化したチップとする。そして、このチップを一つずつピックアップし、基板へ移送して実装することが行われている。
チップの一方の面である表面は、微細な回路が形成された機能面となっている。このチップをウエーハからピックアップする際に、ピックアップする部材が機能面に直接接触すると、回路等が破損する虞があるため、接触を避けたいという要求がある。
また、チップの表面の接続端子と、基板の接続端子とを対向させて接合することも行われている。この時、接続端子同士の接合性を確保、向上させるため、チップの表面に対して、プラズマ処理や表面活性化処理などの表面処理が行われる場合がある。このような処理をされたチップの表面の状態を維持するためにも、ピックアップする部材がチップの表面に直接接触することを避けたいという要求がある。
チップの表面に、部材を接触させないという要求に対応するため、従来、チップをピックアップする部材であるコレットにおいて、チップを保持する面をテーパー面として、チップの表面ではなく周縁部のみが、コレットのテーパー面に接触した状態で保持されるようにしていた（特許文献１参照）。
実開昭６３－１２４７４６号公報
しかしながら、上記のような従来技術においても、チップの周辺部において、コレットとの接触が存在する。このため、チップの表面の周縁部に接触することによって、チップの欠け、割れが生じる可能性がある。また、そもそもチップとコレットとの接触が生じることが、パーティクルの発生につながる。このため、チップの表面の周縁部に対しても、非接触で保持できるコレットが求められている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電子部品を非接触でピックアップすることができるピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置を提供することにある。
本発明は、電子部品を吸引保持してピックアップするピックアップコレットであって、通気性を有し、内部に供給された気体を、電子部品に対向する対向面の細孔を介して供給する多孔質部材を有し、前記多孔質部材には、負圧により前記電子部品を前記対向面に吸引する開口を有する吸引孔が設けられている。
また、本発明のピックアップ装置は、前記電子部品が貼り付けられたシートから、前記電子部品をピックアップするピックアップ装置であって、前記ピックアップコレットと、前記ピックアップコレットを、前記シートにおける前記電子部品を吸引保持可能な位置まで接近させ、吸引保持した前記電子部品を前記シートから引き剥がして移送可能とするコレット移動機構と、を有する。
また、本発明の実装装置は、前記ピックアップ装置と、前記ピックアップコレットに対して相対的に移動可能に設けられ、前記ピックアップコレットから前記電子部品を受け取るボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドに保持された前記電子部品を、基板に移送して実装する実装部と、を有する。
本発明のピックアップコレット、ピックアップ装置及び実装装置によれば、電子部品を非接触でピックアップすることができる。
実施形態の移送装置及び実装装置を示す正面図である。 実施形態の移送装置及び実装装置を示す平面図である。 ピックアップコレットによる電子部品の保持原理を示す断面模式図（Ａ）、ベースを示す底面側斜視図（Ｂ）である。 ピックアップコレット及び着脱部を示す底面側斜視図である。 ピックアップコレット及び着脱部を示す上面側斜視図である。 移送装置及び実装装置の制御装置を示すブロック図である。 実施形態によるピックアップ動作の手順を示すフローチャートである。 実施形態によるピックアップ動作を示す説明である。 電子部品の縁部に非接触で重なる位置に設けられた開口の変形例を示す底面図である。 図９の変形例における電子部品の位置合わせの原理を示す説明図である。 電子部品の縁部に非接触で重なる位置に設けられた開口の他の変形例を示す底面図である。 開口の配置の変形例を示す底面図である。 ベースを含む開口の変形例を示す底面側斜視図である。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式図であって、各部のサイズ、比率等は、理解を容易にするために誇張している部分を含んでいる。図１及び図２に示すように、本実施形態のピックアップコレット２００は、電子部品２の移送装置１に使用される。移送装置１は、ピックアップ装置２０、搭載装置３０、及び制御装置５０を備え、電子部品２をピックアップ装置２０によって搭載装置３０へと受け渡す装置である。
電子部品２は、例えば、チップ状の部品である。本実施形態では、電子部品２は、ウエーハを個片に分割した半導体チップである。また、実装装置１００は、供給装置１０から供給された電子部品２を移送装置１による移送を介して基板に実装する装置である。すなわち、実装装置１００は、移送装置１の構成に加え、供給装置１０、基板を支持する基板ステージ６０を備える。
供給装置１０は、電子部品２をピックアップ装置２０へと供給する装置である。供給装置１０は、ピックアップ対象の電子部品２を供給位置Ｐ１に移動させる。供給位置Ｐ１とは、ピックアップ装置２０が、ピックアップ対象となる電子部品２をピックアップする位置である。供給装置１０は、電子部品２が貼り付けられたシート１１を支持する供給ステージ１２、供給ステージ１２を移動させるステージ移動機構１３を備える。このステージ移動機構１３は、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構である。
電子部品２が貼り付けられシート１１は、ここでは、図示しないウエーハリングに貼り付けられた粘着性を有するウエーハシートである。シート１１上には電子部品２がマトリクス（行列）状に配置されている。本実施形態では、電子部品２は、機能面が上方に露出したフェイスアップ状態で配置されているものとする。
供給ステージ１２は、シート１１が貼り付けられたウエーハリングを水平に支持する台である。つまり、供給ステージ１２は、電子部品２が貼り付けられたシート１１を、ウエーハリングを介して支持する。供給ステージ１２は、ステージ移動機構１３によって、水平方向に移動可能に設けられている。シート１１は、供給ステージ１２とともにステージ移動機構１３に水平に支持されているため、シート１１及び当該シート１１に載せられた電子部品２もまた、水平方向に移動可能に設けられている。
なお、図１に示すように、水平方向のうち、供給装置１０と搭載装置３０が並ぶ方向をＸ軸方向、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸方向という。また、シート１１の平面に直交する方向をＺ軸方向または上下方向という。上方向とは、シート１１の平面を境界として電子部品２が載せられている側の方向であり、下方向とは、シート１１の平面を境界として電子部品２が載せられていない側の方向である。
［ピックアップ装置］
ピックアップ装置２０は、供給装置１０から電子部品２をピックアップし、ピックアップした電子部品２を搭載装置３０に受け渡す装置である。このピックアップ装置２０は、ピックアップコレット２００と、コレット移動機構２２と、方向転換部２３と、突き上げピン２４とを備える。
ピックアップコレット２００は、図３～図５に示すように、電子部品２を吸引保持し、また吸引保持を解除して電子部品２を解放する部材である。ピックアップコレット２００は、多孔質部材２０１、ベース２０２を有する。
多孔質部材２０１は、通気性を有し、内部に供給された気体を、電子部品２に対向する対向面２０１ａの細孔を介して供給する部材である。本実施形態の多孔質部材２０１は、直方体の板形状であり、全体として連通する微細な空間が緻密にほぼ均一に形成されている。多孔質部材２０１は、この構造によって通気性を有するが、そのコンダクタンスは非常に小さい。多孔質部材２０１は、いずれか一つの面が対向面２０１ａとなり、対向面２０１ａと反対側の背面２０１ｂから内部に気体が供給されると、対向面２０１ａの緻密で均等に存在する細孔から気体が噴出する。この噴出は、噴き出した対向面２０１ａの全面に広がった実質的に面状の噴出となる。この噴出は極めて緩やかなもので、いわばにじみ出てくるような感じであり、指を近づけてわずかに気流を感じる程度のものである。なお、対向面２０１ａと背面２０１ｂ以外の面は、細孔が塞がっていてもよい。
多孔質部材２０１は、前述のように内部の微細な空間である細孔が互いに連通しており、気体が細孔間を通過可能な連続構造体である。このような多孔質部材２０１としては、焼結金属、セラミック、樹脂などを用いることができる。内部の粒子が分離して流出し難いという観点からは、焼結金属とすることが好ましい。
さらに、多孔質部材２０１には、図３及び図４に示すように、対向面２０１ａに開口２０１ｄを有し、負圧により電子部品２を吸引する貫通孔である吸引孔２０１ｃが設けられている。本実施形態の吸引孔２０１ｃは、背面２０１ｂの中央から対向面２０１ａの中央に直線状に貫通している。
ベース２０２は、対向面２０１ａ以外の多孔質部材２０１の面を覆う部材である。本実施形態のベース２０２は、下方が開口した直方体形状の箱である。多孔質部材２０１は、ベース２０２の開口から、底面が対向面２０１ａとなって露出するように挿入され、ベース２０２内に組み付けられて固定されている。
ベース２０２の天面には、図３及び図５に示すように、給気孔２０２ａ、排気孔２０２ｂ、取付穴２０２ｃが設けられている。給気孔２０２ａは、多孔質部材２０１に給気するための貫通孔である。給気孔２０２ａは、給気孔２０２ａに接続される配管のためにベース２０２の外縁に寄った位置に形成されている。排気孔２０２ｂは、吸引孔２０１ｃを介して開口２０１ｄに負圧を発生させるための貫通孔である。排気孔２０２ｂは下方に延びて、多孔質部材２０１の吸引孔２０１ｃに合うように形成されている。排気孔２０２ｂの周囲におけるベース２０２の内面と多孔質部材２０１との間には、気体溜まりの空間が形成されている。なお、排気孔２０２ｂは、吸引孔２０１ｃを貫通して、対向面２０１ａに達していてもよい。この場合、多孔質部材２０１の吸引孔２０１ｃ、開口２０１ｄは、多孔質部材２０１の対向面２０１ａに達した排気孔２０２ｂの外側に密着するように設けられる。取付穴２０２ｃは、コレット移動機構２２との接続時に、ずれを防止するための一対の窪み穴である。
給気孔２０２ａは、図示しない配管を介して気体の供給回路に接続されている。供給回路は気体の供給源、ポンプ、バルブ等を含み構成されている。ここで、給気孔２０２ａを介して多孔質部材２０１に供給される気体は、不活性ガスとする。排気孔２０２ｂは、図示しない配管を介して、真空ポンプ、バルブ等を含む負圧発生回路と連通している。
コレット移動機構２２は、供給位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間でピックアップコレット２００を装着したピックアップヘッド２１を往復移動させ、また、供給位置Ｐ１及び受け渡し位置Ｐ２で昇降させる機構である。なお、受け渡し位置Ｐ２とは、ピックアップ装置２０が、供給位置Ｐ１でピックアップした電子部品２を後述する受取部として機能するボンディングヘッド３１に受け渡す位置である。供給位置Ｐ１及び受け渡し位置Ｐ２は、主にＸＹ方向の位置を意味し、必ずしもＺ軸方向の位置を意味するものではない。
また、Ｚ軸方向の位置（高さ）を意味する場合であっても、その高さには所定の幅があるものとする。所定の幅には、電子部品２の受け渡しの際の、電子部品２の厚み、電子部品２を突き上げる距離、電子部品２を吸着可能な距離などが含まれる。特にＺ軸方向の位置（高さ）を意味する場合、供給位置Ｐ１において、接近位置における高さをＨ１、引剥位置における高さをＨ２とする（図８参照）。
コレット移動機構２２は、ピックアップヘッド２１が取り付けられたアーム２２２ａを有し、アーム２２２ａを移動させることにより、ピックアップヘッド２１に装着されたピックアップコレット２００を移動させる。ピックアップヘッド２１の先端には、着脱部２２２ｂが設けられている、着脱部２２２ｂは、内部に磁石を備え、磁石の吸引力によってピックアップコレット２００のベース２０２を吸着保持する。図４及び図５に示すように、着脱部２２２ｂのベース２０２との接触面には、一対のピン２２２ｃが設けられている。ピン２２２ｃが、ベース２０２に設けられた取付穴２０２ｃに嵌ることにより、着脱部２２２ｂに対するピックアップコレット２００のずれが防止される。なお、図示はしないが、排気孔２０２ｂに接続される配管は着脱部２２２ｂ内を通り、給気孔２０２ａに接続される配管は着脱部２２２ｂに支持されている。
コレット移動機構２２は、スライド機構２２１、昇降機構２２２を備える。スライド機構２２１は、ピックアップヘッド２１が取り付けられたアーム２２２ａを移動させることにより、ピックアップコレット２００を供給位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間で往復移動させる。ここでは、スライド機構２２１は、Ｘ軸方向と平行に延び、支持フレーム２２１ａに固定されたレール２２１ｂと、レール２２１ｂ上を走行するスライダ２２１ｃとを有する。
昇降機構２２２は、ピックアップヘッド２１が取り付けられたアーム２２２ａを移動させることにより、ピックアップコレット２００を上下方向に移動させる。具体的には、昇降機構２２２は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、ピックアップコレット２００がＺ軸方向に沿って昇降する。なお、ピックアップコレット２００は、着脱部２２２ｂを介してピックアップヘッド２１に弾性支持されるとともに、上下にピックアップヘッド２１に対してＺ軸方向にスライド移動可能に設けられている。そして、ピックアップヘッド２１は、このスライド移動を検知するセンサを有している。
方向転換部２３は、ピックアップコレット２００とコレット移動機構２２の間に設けられている。方向転換部２３は、ここでは、ピックアップコレット２００の向きを変更するモータ等の駆動源を含んでなるアクチュエータである。ピックアップコレット２００の向きとは、ピックアップコレット２００のベース２０２側から、対向面２０１ａへと向かう向きとする。向きを変更するとは、上下方向に０°～１８０°回転させることである。例えば、対向面２０１ａを供給ステージ１２へと向けたピックアップコレット２００が供給位置Ｐ１で電子部品２を吸着保持する。その後、方向転換部２３は、吸着面が上に向くようにピックアップコレット２００の向きを変更する。この時、回転角度は１８０°である。
突き上げピン２４は、供給装置１０のシート１１の下方に設けられている。突き上げピン２４は、先端の尖った針状の部材である。突き上げピン２４は、長さ方向がＺ軸方向に平行になるようにバックアップ体２４１の内部に設けられている。
バックアップ体２４１は、突き上げピン２４をその内部から進出またはその内部へと退避させる駆動機構を有する。この進出または退避は、上下方向に行われる。この駆動機構は、例えば、エアシリンダやカム機構によって駆動される。
［搭載装置］
搭載装置３０は、ピックアップ装置２０から受け取った電子部品２を実装位置Ｐ３まで搬送し、基板に搭載する装置である。実装位置Ｐ３とは、電子部品２を基板に実装する位置である。搭載装置３０は、ボンディングヘッド３１、ヘッド移動機構３２を有する。
ボンディングヘッド３１は、受け渡し位置Ｐ２でピックアップコレット２００から電子部品２を受け取る受取部としての機能を有し、また当該電子部品２を実装位置Ｐ３で基板に実装する装置である。ボンディングヘッド３１は、電子部品２を保持し、また実装後は保持状態を解除して電子部品２を解放する。
具体的には、ボンディングヘッド３１は、ノズル３１ａを備える。ノズル３１ａは、電子部品２を保持し、また保持状態を解除して電子部品２を解放する。ノズル３１ａは、ノズル孔を備える。ノズル孔は、ノズル３１ａの先端の吸着面に開口する。ノズル孔は真空ポンプ等の負圧発生回路（図示せず）と連通しており、当該回路が負圧を発生させることによって、ノズル３１ａの吸着面に電子部品２を吸着保持する。また、負圧を解除することで吸着面から電子部品２の保持状態を解除する。
ヘッド移動機構３２は、ボンディングヘッド３１を、受け渡し位置Ｐ２と実装位置Ｐ３との間で往復移動させ、また、受け渡し位置Ｐ２及び実装位置Ｐ３で昇降させる機構である。具体的には、ヘッド移動機構３２は、スライド機構３２１、昇降機構３２２を備える。
スライド機構３２１は、ボンディングヘッド３１を受け渡し位置Ｐ２と実装位置Ｐ３との間で往復移動させる。ここでは、スライド機構３２１は、Ｘ軸方向と平行に延び、支持フレーム３２１ａに固定された２本のレール３２１ｂと、レール３２１ｂ上を走行するスライダ３２１ｃとを有する。
なお、図示はしないが、スライド機構３２１は、ボンディングヘッド３１をＹ軸方向にスライド移動させるスライド機構を有している。このスライド機構も、Ｙ軸方向のレールとレールを走行するスライダによって構成できる。昇降機構３２２は、ボンディングヘッド３１を上下方向に移動させる。具体的には、昇降機構３２２は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、ボンディングヘッド３１がＺ軸方向に沿って昇降する。
基板ステージ６０は、電子部品２を実装するための基板を支持する台である。基板ステージ６０は、ステージ移動機構６１に設けられている。ステージ移動機構６１は、基板ステージ６０をＸＹ平面上でスライド移動させ、基板における電子部品２の実装予定位置を実装位置Ｐ３に合わせる移動機構である。ステージ移動機構６１は、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構である。
［制御装置］
制御装置５０は、供給装置１０、ピックアップ装置２０、搭載装置３０、基板ステージ６０の起動、停止、速度、動作タイミング等を制御する。すなわち、制御装置５０は、移送装置１及び実装装置１００の制御装置である。制御装置５０は、例えば、専用の電子回路又は所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。制御装置５０には、オペレータが制御に必要な指示や情報を入力する入力装置、装置の状態を確認するための出力装置が接続されている。入力装置は、スイッチ、タッチパネル、キーボード、マウスなどを用いることができる。出力装置は、液晶、有機ＥＬなどの表示部を用いることができる。
図６は、制御装置５０の機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置５０は、供給装置制御部５１、突き上げピン制御部５２、ピックアップ制御部５３、ボンディングヘッド制御部５４、基板ステージ制御部５６、記憶部５７を有している。
供給装置制御部５１は、供給ステージ１２の移動を制御する。すなわち、シート１１に載せられたピックアップ対象となる電子部品２の移動を制御する。突き上げピン制御部５２は、突き上げピン２４の移動、すなわちバックアップ体２４１の動作を制御する。
ピックアップ制御部５３は、ピックアップコレット２００の移動を制御する。すなわちピックアップ制御部５３は、コレット移動機構２２及び方向転換部２３の動作を制御する。また、ピックアップ制御部５３は、給気孔２０２ａと連通した供給回路、排気孔２０２ｂと連通した負圧発生回路を制御し、電子部品２の保持及び解放を制御する。
ボンディングヘッド制御部５４は、ボンディングヘッド３１の移動、すなわちヘッド移動機構３２の動作を制御する。また、ボンディングヘッド制御部５４は、ボンディングヘッド３１のノズル孔と連通した負圧発生回路を制御し、電子部品２の保持及び解放を制御する。基板ステージ制御部５６は、基板ステージ６０の移動、すなわちステージ移動機構６１の動作を制御する。
記憶部５７は、各種メモリ、ＨＤＤまたはＳＳＤなどを含む記録媒体である。記憶部５７には、移送装置１の動作に必要なデータ、プログラムが予め記憶され、また、移送装置１の動作に必要なデータを記憶する。この必要なデータとは、例えば、気体の供給量、排気圧力、供給位置Ｐ１、受け渡し位置Ｐ２、実装位置Ｐ３の位置座標、各移動機構の位置座標である。上述の各移動機構は、これらの座標に基づいて各構成の移動制御を行う。
［ピックアップコレットによる吸引保持の原理］
次に、上記のようなピックアップコレット２００によって、電子部品２を吸引保持できる原理を説明する。図３（Ａ）に示すように、給気孔２０２ａから供給される気体Ｇは、対向面２０１ａの細孔から面状に噴出することによって、電子部品２との間に気体の層が形成される。この層は、例えば、２～１０μｍとなる。そして、負圧発生回路により吸引孔２０１ｃに負圧を作用させた状態で、対向面２０１ａを電子部品２に接近させることにより、電子部品２が吸引保持される。このとき、対向面２０１ａと電子部品２との間には、気体の層が形成されているので、対向面２０１ａと電子部品２とは非接触な状態が維持される。また、負圧発生回路による負圧を解除することで、吸引孔２０１ｃに負圧が作用しなくなるので、ピックアップコレット２００から電子部品２が解放される。
［動作］
以上のような移送装置１において、ピックアップ装置２０により供給装置１０から電子部品２をピックアップし、当該電子部品２を搭載装置３０に受け渡す動作を、図１～図６に加えて、図７のフローチャート、図８の説明図を参照しつつ、以下に説明する。
まず、ピックアップ装置２０及び供給装置１０によって、ピックアップコレット２００を突き上げピン２４が位置する供給位置Ｐ１に移動させ、ピックアップコレット２００の対向面２０１ａと突き上げピン２４を対向させる（ステップＳ０１）。このとき、多孔質部材２０１には給気孔２０２ａを介して、加圧された気体が供給されており、対向面２０１ａから気体が吹き出している。またこのとき、排気孔２０２ｂから排気しておらず、開口２０１ｄからの吸引はしていない。
一方、供給装置１０は、供給ステージ１２を移動させ、図８（Ａ）に示すように、供給位置Ｐ１にピックアップ対象の電子部品２を位置させる（ステップＳ０２）。この後、対向面２０１ａから気体Ｇが供給されているピックアップコレット２００が、ピックアップヘッド２１とともに降下して、電子部品２に接近して行く。ピックアップコレット２００が電子部品２に近接すると、対向面２０１ａの気体Ｇが、対向面２０１ａと電子部品２とに挟持されて、気体層を形成する。この時の挟持された気体層は、粘性流層になっていると考えられる。そして、図８（Ｂ）に示すように、ピックアップコレット２００は、それ以上圧縮されない気体層によって電子部品２に対する下降が停止する（ステップＳ０３）。
ここで、ピックアップコレット２００が電子部品２に接触すると、ピックアップコレット２００自体は停止する。但し、ピックアップコレット２００は、ピックアップヘッド２１に弾性支持されているため、ピックアップコレット２００が停止しても、ピックアップヘッド２１は下降を続けて、ピックアップコレット２００に対してピックアップヘッド２１がスライド移動する。このスライドをセンサで検知すると、ピックアップ制御部５３は、ピックアップコレット２００が電子部品２に接触したと認識して、ピックアップヘッド２１の下降を停止する。このとき、ピックアップコレット２００は、電子部品２とは接触していない。しかし、対向面２０１ａと電子部品２との間に気体層が形成されるので、対向面２０１ａは電子部品２にそれ以上近づけなくなり停止する。このときのピックアップコレット２００の高さ位置が、接近位置Ｈ１となる。つまり、接近位置Ｈ１は、あらかじめ特定の停止位置として設定されているわけではない。
このように、気体層を介してピックアップコレット２００が停止し、さらにピックアップヘッド２１が停止した状態で、排気孔２０２ｂからの排気によって、吸引孔２０１ｃによる吸引を開始する（ステップＳ０４）。つまり、ピックアップコレット２００が気体層を介して電子部品２を、バックアップ体２４１に支持されたシート１１に押し付けている状態、つまりバックアップ体２４１との間でシート１１及び電子部品２を挟持している状態で、吸引を開始する。
この状態で、図８（Ｃ）に示すように、ピックアップコレット２００が上昇するとともに、これと同期して突き上げピン２４の上昇による突き上げが開始する（ステップＳ０５）。これにより、電子部品２の裏面から、シート１１が剥離を開始する。さらに、図８（Ｄ）に示すように、突き上げピン２４は、あらかじめ設定された所定量上昇すると停止する。そして、さらに上昇するピックアップコレット２００によって、ピックアップコレット２００に、気体の層による隙間を維持した状態で負圧により吸引された電子部品２が、シート１１から引き剥がされることにより、ピックアップされる（ステップＳ０６）。このように電子部品２が完全に引き剥がされる高さ位置が引剥位置Ｈ２ではあるが、あらかじめ特定の停止位置として設定されているわけではない。
ピックアップ装置２０は、方向転換部２３によって、ピックアップコレット２００を反転させる（ステップＳ０７）。すなわち、ピックアップコレット２００の向きを上下方向に１８０°回転させ、ピックアップコレット２００の対向面２０１ａを上方へ向ける。なお、ここではステップＳ０７の反転動作は電子部品２をピックアップした直後に行われるが、供給位置Ｐ１から受け渡し位置Ｐ２までの間のどの地点で行われてもよい。
ピックアップ装置２０は、コレット移動機構２２によって、受け渡し位置Ｐ２にピックアップした電子部品２を移動させる（ステップＳ０８）。受け渡し位置Ｐ２では、搭載装置３０のボンディングヘッド３１が待機しており、電子部品２を介してピックアップコレット２００の対向面２０１ａと対向する。
受け渡し位置Ｐ２に位置したピックアップコレット２００に向けてボンディングヘッド３１を下降させ、ボンディングヘッド３１で電子部品２を保持した後、ピックアップコレット２００が負圧を解除することにより、ピックアップコレット２００からボンディングヘッド３１へと電子部品２を受け渡す（ステップＳ０９）。なお、この後、ボンディングヘッド３１は、ピックアップコレット２００から離間するように上昇、実装位置Ｐ３へと移動し、電子部品２を基板に実装する。
［効果］
（１）本実施形態のピックアップコレット２００は、電子部品２を吸引保持してピックアップするピックアップコレット２００であって、通気性を有し、内部に供給された気体を、電子部品２に対向する対向面２０１ａの細孔を介して供給する多孔質部材２０１を有し、多孔質部材２０１には、対向面２０１ａに、負圧により電子部品２を対向面２０１ａに吸引する開口２０１ｄを有する吸引孔２０１ｃが設けられている。
また、本実施形態のピックアップ装置２０は、ピックアップコレット２００を、シート１１における電子部品２を吸引保持可能な位置まで接近させ、吸引保持した電子部品２をシート１１から引き剥がして移送可能とするコレット移動機構２２を有する。
さらに、本実施形態の実装装置１００は、ピックアップコレット２００に対して相対的に移動可能に設けられ、ピックアップコレット２００の先端から電子部品２を受け取るボンディングヘッド３１と、ボンディングヘッド３１に保持された電子部品２を、基板に移送して実装する実装部とを有する。
このため、吸引孔２０１ｃからの吸引によって電子部品２をピックアップする際に、多孔質部材２０１の細孔から排出される気体の層によって、電子部品２と対向面２０１ａとを非接触にすることができ、電子部品２にダメージが加わることが抑制される。また、電子部品２の移送時においても、対向面２０１ａに接触して電子部品２にダメージが加わる可能性を低減しつつ、電子部品２を保持して落下等を防止できる。
ここで、電子部品２と、電子部品２と対向する面との間に、この空間から排出される気体を流すことにより、大量の気流により生じる負圧を利用して吸引力を生起させるベルヌーイチャックによって、電子部品２を保持する場合を考える。この場合、吸引力が非常に弱く、コレットと一定距離離れた状態で電子部品２を保持できたとしても、シート１１に粘着されている電子部品２を引き剥がす吸着力を得ることができない。また、ベルヌーイ効果を得るためには、単位時間当たりの気体の流量を非常に多くする必要があるため、非接触を維持しつつ、保持するための吸引力の調整が非常に困難である。さらに、大量の気体がピックアップ箇所の周囲に吹き出されることにより、パーティクルを発生させるおそれがある。
また、コレットの電子部品２と対向する面に、多孔質部材２０１のような細孔でなく、吸引孔同等のサイズの気体の噴出孔を設け、電子部品２に向かって気体を噴射して電子部品２を浮遊させ、この噴射による電子部品２の浮遊力に抗して電子部品２を吸引孔により吸引しようとする場合も、上述同様に非接触（浮遊）を維持しつつ、保持するための吸引力の調整が非常に困難であり、大量の気体がピックアップ箇所の周囲に吹き出されることにより、パーティクルを発生させるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、対向面２０１ａの微細な孔を介して、対向面２０１ａの全体から面状に吹き出される気体の流量は、極めて僅かである。このため、パーティクルを発生させるおそれはない。対向面２０１ａからの吹き出しは積極的に電子部品２を浮遊させるものでなく、対向面２０１ａと電子部品２とが近接した時に粘性流の気体の層を形成するものである。したがって、対向面２０１ａと電子部品２とを非接触状態に保つことは、吸引力が強いほど容易であり、吸引孔２０１ｃからの負圧による吸引力を、電子部品２をシート１１から引き剥がすために十分な力としても、対向面２０１ａと電子部品２との間の気体の層により接触を防止できるので、強い吸引力を得ることも、吸引力の調整も容易となる。
本願の発明者による検討の結果、例えば、以下の条件であると、ピックアップコレット２００により、電子部品２との非接触を維持しつつ、吸引保持できるという結果が得られた。まず、多孔質部材２０１としては、通気率が、例えば、供給圧力が０.３ＭＰａの時に、多孔質部材２０１から流出する気体の流量が０.７Ｌ/ｍｉｎ程度のものを用いた。多孔質部材２０１に供給するガス（窒素ガス）の圧力は、０.１～０.７ＭＰａ程度の範囲で良く、この時に、多孔質部材２０１を介して流れるガスの流量は０.３～１.５Ｌ／ｍｉｎ程度の範囲で、確実に、ピックアップコレット２００と電子部品２の非接触を維持できた。また、吸引の圧力としては、－１０～－９０ｋＰａの範囲で、確実に、電子部品２をシート１１からピックアップすることができた。この時、電子部品２と対向面２０１ａとの間の気体層での圧力は０.１～０.５ＭＰａが得られた。
比較例として、上記のピックアップコレット２００と同サイズで、素材として細孔を有しないステンレス（ＳＵＳ）製のコレットを用いた。このコレットに、直径０.３ｍｍの孔５０個を行列に配設して、孔から０.０２ＭＰａの圧力で供給したガスを噴き出させた場合、吸引の圧力が－５０ｋＰａで、電子部品２と対向面２０１ａとが非接触を維持できる電子部品２と対向面２０１ａの間の圧力は、０.０２５～０.０３５ＭＰａと極めて小さく、その幅も狭いものであった。つまり、多孔質部材２０１の細孔とは異なり、コレットに形成した複数の孔によるガスの吹き出しでは、僅かな押圧力あるいは吸引力であっても、また僅かでも押圧力あるいは吸引力が変化してしまうと、電子部品２が容易に対向面と接触してしまうことが判明した。さらに、電子部品２と対向面２０１ａとの間での圧力を増やすために、供給圧力を増やすと、容易に電子部品２が脱落してしまった。
（２）電子部品２に対向面２０１ａが対向している状態で、開口２０１ｄが電子部品２の投影面内、つまり電子部品２に重なる位置に設けられている。本実施形態では、対向面２０１ａの中央に、吸引孔２０１ｃに連通した１つの開口２０１ｄが設けられている。このため、電子部品２の外縁からの気体の流入がなく、大気圧を利用して強い吸引力を確保することができる。なお、開口２０１ｄは複数であってもよく、その位置は、対向面２０１ａが電子部品２に重なる位置であれば、中央には限定されない。
［変形例］
本発明は、上記の実施形態には限定されず、上記の実施形態と基本的な構成は同様として、以下のような変形例も適用可能である。
（１）吸引孔２０１ｃ及び開口２０１ｄの数やサイズは、上記の態様には限定されない。多孔質部材２０１の対向面２０１ａにおいて、電子部品２が気体の層に支持される面積と開口２０１ｄの総面積とのバランスによって、吸引保持状態と非接触状態の維持を実現できる。
（２）吸引孔２０１ｃ及び開口２０１ｄの位置や形状も、上記の態様には限定されない。矩形の電子部品２に対向面２０１ａが対向している状態で、複数の開口２０１ｄを、電子部品２の複数の縁部のそれぞれに重なる位置に設けてもよい。例えば、開口２０１ｄを、電子部品２の対向する縁部に間隔を空けて重なる位置に設けてもよい。より具体的には、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、点線で表す電子部品２の４つの角部のうちの少なくとも１つの角部に重なる位置（図９では４つ）に、開口２０１ｄを設けてもよい。図９（Ａ）は円形の開口２０１ｄ、（Ｂ）は矩形の開口２０１ｄの例である。
このように、開口２０１ｄを、電子部品２の複数の縁部に間隔を空けて重なる位置とすることにより、電子部品２の位置ずれを抑制することができる。図１０は、その作用を説明する模式図であり、図９（Ａ）の対向する２隅の開口２０１ｄを含む対角線の断面となっている。図１０（Ａ）に示すように、電子部品２の縁部に重なる開口からの吸気によって、電子部品２の縁部を通過する気流が発生していて、電子部品２の外側に負圧領域が発生する。図１０（Ｂ）に示すように、電子部品２が一方（例えば、図の左側）にずれると、電子部品２の一方の縁部を通過する気流が減り、他方（例えば、図の右側）の縁部を通過する気流が増加することにより、電子部品２の他方の外側における負圧領域が、一方の負圧領域よりも拡大する。すると、一方の外側に向かう力が減り、他方の外側に向かう力が大きくなるので、電子部品２が他方に移動して、力が釣り合うところで止まり、ずれが修正される。
図９の例では、４つの角に設けられた開口２０１ｄの近傍により発生する負圧領域によって、電子部品２が対向面２０１ａの中心に対して点対称に引っ張られるので、ピックアップコレット２００の中心に電子部品２が位置決めされる。
このように、ピックアップコレット２００からの電子部品２のずれが修正されるので、電子部品２の反転時、移送時、受け渡し時等に位置ずれが生じ難くなる。また、加減速の速度を速くしても、ずれが生じ難いので、タクトタイムを短縮できる。
開口２０１ｄの形状は、上記のように、円形、矩形であってもよく、その他の楕円形、多角形、角丸多角形、星形等であってもよい。また、後述のように電子部品２の外縁を囲むように溝形状としてもよい。
上記のように、開口２０１ｄは、対向面２０１ａが電子部品２に対向している状態で、電子部品２の複数の縁部に間隔を空けて重なる位置に設けられている場合に、電子部品の４つの角部のうち、少なくとも１つの角部に間隔を空けて重なる位置に設けられていてもよい。このため、矩形の電子部品２の４辺のうち、対向する２辺、隣接する２辺、３辺、４辺に重なる位置に設けてもよく（図１１（Ａ）参照）、１つの角部に重なる位置に設けても、２つの角部、３つの角部に重なる位置に設けてもよい。複数設けることによって、ずれを修正する力を大きくすることができる。少なくとも１つの角部であれば、同時に２辺に力を作用させることができる。さらに、電子部品２の外縁を囲み、重なる位置に設けられていてもよい（図１１（Ｂ）参照）。この場合、開口２０１ｄは溝であって、この溝の奥に連通した吸引孔２０１ｃから吸引する。
以上のような電子部品２の外縁に重なる位置となる開口２０１ｄは、前述の中央部に設けた開口２０１ｄのように、開口２０１ｄが電子部品２の投影面内にある開口２０１ｄと併設しても、併設しなくてもよい。例えば、電子部品２の投影面内にある開口２０１ｄは、電子部品２を保持してシート１１から引き剥がすのに必要な吸引力、電子部品２の外縁に重なる位置となる周辺の開口２０１ｄは、ずれ抑制のために必要な吸引力となるように設定する。この場合、電子部品２の投影面内にある開口２０１ｄと周辺の開口２０１ｄは、互いに独立した吸引孔２０１ｃとしてもよいし、共通の吸引孔２０１ｃから分岐させて、別個の開口２０１ｄとなるようにして、構造の簡略化を図ってもよい。
また、中央の開口２０１ｄを設けなくてもよい。例えば、上記のように電子部品２の外縁に重なる位置となる開口２０１ｄのみであってもよい。この場合、シート１１から引き剥がすために必要な吸引力を、外縁に重なる開口２０１ｄに与えることによって、電子部品２の吸引ができるとともに、位置決めが可能となる。
さらに、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電子部品２の投影面内となる開口２０１ｄを、中央でない位置に配置してもよいし、その配置も適宜決定することができる。例えば、図１２（Ａ）に示すように、電子部品２の角部に対応するように配置してもよい。また、例えば、図１２（Ｂ）に示すように、電子部品２の各辺に対応するように、開口２０１ｄを配置してもよい。電子部品２が吸引できれば良いため、開口２０１ｄの配置位置と数は適宜決定できる。なお、図１２（Ｂ）では、電子部品２の外縁に重なる開口２０１ｄが、異なる形状と配置で示しているが、これは様々な形状の開口２０１ｄとの組み合わせであってもよいという意味であり、必ずしも図示された全ての形状を含める必要はない。
さらに、吸引孔２０１ｃ、開口２０１ｄは、多孔質部材２０１の貫通孔により形成されている場合には限定されない。吸引孔２０１ｃ、開口２０１ｄの一部が、ベース２０２の内壁のような他の部材の一部によって構成されていてもよい。例えば、図１３（Ａ）に示すように、吸引孔２０１ｃの１側面及び開口２０１ｄの１辺が、ベース２０２の内壁となっていてもよいし、図１３（Ｂ）に示すように、吸引孔２０１ｃの直交する２側面及び開口２０１ｄの直交する２辺が、ベース２０２の内隅となっていてもよい。この場合、多孔質部材２０１には溝が形成されるが、多孔質部材２０１に形成される吸引孔２０１ｃとは、このようにピックアップコレット２００が吸引孔２０１ｃを有する態様も含む。
（３）ピックアップコレット２００は交換可能に設けることにより、電子部品２の形状、サイズに応じて交換することができる。この交換可能とする構成としては、磁石によって吸引保持できる構造が簡単であり、交換作業も容易となる。但し、ピックアップコレット２００を交換可能な構成であれば良い。例えば、負圧を使った吸着保持でも良いし、機械的に保持する構造でも良い。
［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、下記に示す他の実施形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び下記の他の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。
１ 移送装置
２ 電子部品
１０ 供給装置
１１ シート
１２ 供給ステージ
１３ ステージ移動機構
２０ ピックアップ装置
２１ ピックアップヘッド
２２ コレット移動機構
２３ 方向転換部
２４ 突き上げピン
３０ 搭載装置
３１ ボンディングヘッド
３１ａ ノズル
３２ ヘッド移動機構
５０ 制御装置
５１ 供給装置制御部
５２ 突き上げピン制御部
５３ ピックアップ制御部
５４ ボンディングヘッド制御部
５６ 基板ステージ制御部
５７ 記憶部
６０ 基板ステージ
６１ ステージ移動機構
１００ 実装装置
２００ ピックアップコレット
２０１ 多孔質部材
２０１ａ 対向面
２０１ｂ 背面
２０１ｃ 吸引孔
２０１ｄ 開口
２０２ ベース
２０２ａ 給気孔
２０２ｂ 排気孔
２０２ｃ 取付穴
２２１ スライド機構
２２１ａ 支持フレーム
２２１ｂ レール
２２１ｃ スライダ
２２２ 昇降機構
２２２ａ アーム
２２２ｂ 着脱部
２２２ｃ ピン
２４１ バックアップ体
３２１ スライド機構
３２１ａ 支持フレーム
３２１ｂ レール
３２１ｃ スライダ
３２２ 昇降機構

Claims (8)

  1. 電子部品を吸引保持してピックアップするピックアップコレットであって、
    通気性を有し、内部に供給された気体を、電子部品に対向する対向面の細孔を介して供給する多孔質部材を有し、
    前記多孔質部材には、負圧により前記電子部品を前記対向面に吸引する開口を有する吸引孔が設けられていることを特徴とするピックアップコレット。
  2. 前記吸引孔が負圧となることにより、前記対向面から供給される気体により形成される気体層を介して、前記対向面に前記電子部品を保持することを特徴とする請求項１記載のピックアップコレット。
  3. 前記電子部品に前記対向面が対向している状態で、前記開口が、前記電子部品の投影面内にあることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のピックアップコレット。
  4. 矩形の前記電子部品に前記対向面が対向している状態で、前記開口が、前記電子部品の複数の縁部に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のピックアップコレット。
  5. 矩形の前記電子部品に前記対向面が対向している状態で、前記開口は、前記電子部品の４つの角部のうち、少なくとも１つの角部に重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のピックアップコレット。
  6. 矩形の前記電子部品に前記対向面が対向している状態で、前記開口は、前記電子部品の外縁を囲み、重なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のピックアップコレット。
  7. 前記電子部品が貼り付けられたシートから、前記電子部品をピックアップするピックアップ装置であって、
    請求項１乃至６のいずれかに記載のピックアップコレットと、
    前記ピックアップコレットを、前記シートにおける前記電子部品を吸引保持可能な位置まで接近させ、吸引保持した前記電子部品を前記シートから引き剥がして移送可能とするコレット移動機構と、
    を有することを特徴とするピックアップ装置。
  8. 請求項７記載のピックアップ装置と、
    前記ピックアップコレットに対して相対的に移動可能に設けられ、前記ピックアップコレットから前記電子部品を受け取るボンディングヘッドと、
    前記ボンディングヘッドに保持された前記電子部品を、基板に移送して実装する実装部と、
    を有することを特徴とする実装装置。
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