JP3757900B2 - 電子部品実装装置の電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品収容部に収容された状態の半導体チップなど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。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数の個片チップより成るウェハから切り出され、切り出された個片の半導体チップはウェハシートから剥ぎ取られてピックアップされる。このピックアップ工程では、ウェハシートの上方に配置されたカメラによって各半導体チップを認識することにより各半導体の位置が検出される。そして半導体チップを移載ヘッドによって取り出して基板に搭載する際には、この位置検出結果に基づいて移載ヘッドの位置合わせを行うようにしていた。
【０００３】
ところで、半導体チップの外形の中心と回路パターンなどの能動面の中心とは、半導体ウェハを個片に切断するダイシング時の位置誤差などの要因によって必ずしも一致せず、位置ずれを生じている場合がある。基板上における半導体チップの実装位置精度は能動面が基準となるため、前述の半導体チップの位置認識の際には能動面の位置を検出して機能上の素子中心位置を求め、この素子中心位置をねらって移載ヘッドの吸着ノズルを位置合わせすることが望ましい。
【０００４】
しかしながら、吸着ノズルによって半導体素子の上面を真空吸着し取り出すピックアップ動作時には、吸着ノズルに対して半導体素子の位置ずれが生じ易く、検出された素子中心位置をねらって吸着ノズルを位置合わせしても、ピックアップ後においては半導体素子が位置ずれ状態となる場合が多い。そしてピックアップ後には半導体素子の能動面は吸着ノズルによって隠された状態になることから、素子中心位置を改めて検出することができない。このため従来の電子部品実装装置においては、半導体素子などの電子部品の外形と回路パターンなどの能動面との相対位置が位置ずれを生じている場合には、この位置ずれがそのまま実装位置精度を低下させる要因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この位置ずれの問題は、ウェハシート上で半導体チップを撮像・認識して半導体チップの外形位置と能動面位置との相対位置を求めておき、移載ヘッドによってウェハシートから取り出した状態の半導体チップを下方から撮像・認識して半導体チップの外形位置を再び検出し、この外形位置と予め求めた相対関係とに基づいて移載ヘッドの駆動機構を制御することにより解決することが可能である。
【０００６】
しかし上述の方法では、部品供給部におけるウェハシート上での認識動作時に部品供給部に生じる振動が静定するまでの安定時間が少なからず必要となり、高速実装の実現を妨げる場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決して部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記電子部品をウェハシートとともに保持する部品保持部と、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを含む部品マップデータを予め記憶する記憶部と、前記移載ヘッドを移動させる移載ヘッド駆動機構と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドに前記能動面側を保持された電子部品を裏面側から撮像するカメラと、このカメラの撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識部と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび前記認識部による位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッド駆動機構を制御する制御部とを備えた。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装方法は、ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装方法であって、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め記憶させる工程と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドによって能動面側を保持された電子部品をカメラによって裏面側から撮像する撮像工程と、この撮像工程の撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識工程と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび認識工程の位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御することにより、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を前記基板に位置合わせした上で基板に搭載する搭載工程とを含む。
【００１１】
本発明によれば、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め準備して記憶させておき、電子部品の搭載時には、記憶された位置データおよび移載ヘッドに保持された状態における電子部品を認識して得られる位置検出結果とに基づいて、移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御して、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を前記基板に位置合わせした上で基板に搭載することにより、部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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単位移載ヘッドの断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品のマッピング装置の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品マップデータの説明図、図６、図７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。
【００１３】
まず図１、図２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。部品供給部２は保持テーブル３を備えており、保持テーブル３は電子部品である半導体チップ５（以下、単に「チップ５」と略記。）が多数個片状態で貼着（収容）された部品収容部としてのウェハシート４を保持している。ウェハシート４には、個体識別用のバーコードラベル４ａおよび位置認識用の認識マーク４ｂが設けられている。保持テーブル３は、チップ５をウェハシート４とともに保持する部品保持部としてのウェハ保持部となっている。
【００１４】
なお、ここでは部品収容部がウェハシートである例を説明しているが、部品収容部は例えばトレイ、ゲルパック等でも構わない。但し、部品収容部がウェハシートであると、部品収容部に多数の電子部品を収容（貼着）できるため望ましい。
【００１５】
図２に示すように、保持テーブル３の下方にはエジェクタ機構６が配設されている。エジェクタ機構６は可動テーブル６ａを備えており、可動テーブル６ａには半導体チップ突き上げ用のエジェクタピンを昇降させるピン昇降機構７が装着されている。可動テーブル６ａを駆動することにより、ピン昇降機構７はウェハシート４の下方でＸＹ方向に移動する。
【００１６】
部品供給部２の側方には、基板搬入コンベア８Ａ、基板振り分け部９、基板位置決め部１０、基板取り出し部１２および基板搬出コンベア８ＢがＸ方向に直列に配列されている。基板搬入コンベア８Ａは、チップ５が実装される基板１１を上流側から受け取って搬入する。基板振り分け部９は、搬送コンベア９ａをスライド機構９ｂによってＹ方向にスライド可能に配設した構成となっており、基板搬入コンベア８Ａから受け取った基板１１を以下に説明する基板位置決め部の２つの実装ステージに選択的に振り分ける。
【００１７】
基板位置決め部１０は、２つの実装ステージ１０Ａ，１０Ｂを備えており、基板振り分け部９によって振り分けられた基板１１を実装位置に位置決めする。基板取り出し部１２は、基板振り分け部９と同様に搬送コンベア１２ａをスライド機構１２ｂによってＹ方向にスライド可能に配設した構成となっており、２つの実装ステージ１０Ａ，１０Ｂから実装済みの基板１１を選択的に受け取り、基板搬出コンベア８Ｂに渡す。基板搬出コンベア８Ｂは、渡された実装済みの基板１１を下流側に搬出する。
【００１８】
基台１の上面の両端部には、第１のＹ軸テーブル１４Ａ，第２のＹ軸テーブル１４Ｂが基板搬送方向（Ｘ方向）と直交する方向に配設されている。第１のＹ軸テーブル１４Ａ，第２のＹ軸テーブル１４Ｂには、第１のＸ軸テーブル１５Ａ，第２のＸ軸テーブル１５Ｂが架設されている。第１のＸ軸テーブル１５Ａには、後述する単位移載ヘッドを複数備えた多連型の移載ヘッド１６が装着されており、移載ヘッド１６に隣接して、基板認識カメラ１７が移載ヘッド１６と一体的に移動可能に配設されている。
【００１９】
第１のＹ軸テーブル１４Ａ及び第１のＸ軸テーブル１５Ａを駆動することにより、移載ヘッド１６および基板認識カメラ１７は一体的に移動する。第１のＹ軸テーブル１４Ａ及び第１のＸ軸テーブル１５Ａは、移載ヘッド１６を移動させる移載ヘッド駆動機構４２を構成する。移載ヘッド駆動機構４２は制御部４０によって制御される。移載ヘッド１６の上部には、後述する単位移載ヘッドに供給される空圧の圧力制御を行う電空レギュレータ１９が配置されている。電空レギュレータ１９は、制御部４０に制御されることにより後述するように空圧供給部から供給される空圧の圧力を調整する。
【００２０】
また第２のＸ軸テーブル１５Ｂには、部品認識カメラ１８およびバーコード読み取りヘッド４４が装着されており、部品認識カメラ１８の撮像データは第１の認識部４１に、バーコード読み取りヘッド４４の読み取りデータはバーコード読み取りデータ処理部４５へそれぞれ送られる。
【００２１】
第２のＹ軸テーブル１４Ｂ及び第２のＸ軸テーブル１５Ｂを駆動することにより、部品認識カメラ１８およびバーコード読み取りヘッド４４はＸＹ方向に水平移動する。部品供給部２の上方に位置した部品認識カメラ１８によってウェハシート４の認識マーク形成位置を撮像することにより、ウェハ位置認識用の認識マーク４ｂが撮像される。そしてこの撮像により得られた画像データを第１の認識部４１によって認識処理することにより、保持テーブル３上におけるウェハシート４の位置が検出され、位置検出結果は制御部４０に伝達される。なお、認識マーク４ｂは必ずしも必要でなく、機械的な突き当て等の手段により、保持テーブル３上におけるウェハシート４の位置が一定の精度内で確保できていれば、なくても構わない。
【００２２】
またバーコード印加位置の上方にバーコード読み取りヘッド４４を位置させることにより、ウェハシート４に印加されたバーコードラベル４ａの情報が読み取られる。そして読み取られた情報をバーコード読取データ処理部４５によって処理することにより、ウェハシートの個体識別が行われる。識別結果は、制御部４０に伝達される。
【００２３】
制御部４０には、記憶部４６および通信部４７が接続されている。記憶部４６は、ウェハシート４に貼着された状態におけるチップ５の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを含む部品マップデータを記憶する。部品マップデータは、通信部４７を介してオンライン接続されているマッピング装置（後述）によって作成され、記憶部４６に記憶される。
【００２４】
次に図３を参照して、移載ヘッド１６に装着された単位移載ヘッド２０の構造について説明する。図３において、水平な共通のベース部１６ａには、複数の単位移載ヘッド２０が並列に配置されている。ここでは、隣接した２つの単位移載ヘッド２０のみを示している。ベース部１６ａの下面には、軸保持部２２が固着されており、軸保持部２２にはスライド軸受け２５が装着されている。
【００２５】
スライド軸受け２５に上下方向にスライド自在に嵌合した昇降軸２６には、ナット部材２４が結合されている。ナット部材２４には、ベース部１６ａの上面に垂直に配設されたモータ２１によって回転駆動される送りねじ２３が螺合している。モータ２１を回転駆動することにより、昇降軸２６は昇降する。
【００２６】
昇降軸２６の下端部には、連結ブロック２７を介してノズル保持部３０が結合されている。ノズル保持部３０にはスライド軸受け３１が装着されており、スライド軸受け３１にはノズル軸３２がスライド自在に嵌合している。ノズル軸３２の頭部３２ａの上面には、ノズル保持部３０の上部に装着されたダイヤフラム弁２９が当接している。
【００２７】
ダイヤフラム弁２９の気室２９ａは、連結ブロック２７に設けられた内孔２７ａを介して継ぎ手２８に連通しており、継ぎ手２８は電空レギュレータ１９を介して空圧供給部３７に接続されている。空圧供給部３７によって気室２９ａ内に空圧を供給することにより、ダイヤフラム弁２９は頭部３２ａに対して供給された空圧に応じた下向きの荷重を作用させる。
【００２８】
このとき、図３に示す右側の単位移載ヘッド２０のように、ノズル軸３２の下端部がチップ５の上面に当接した状態において、頭部３２ａの下面とスライド軸受け３１の上面との間にわずかな隙間Ｃが生じるようにノズル保持部３０を下降させることにより、ダイヤフラム弁２９が発生した下向きの荷重はノズル軸３２にそのまま伝達され、チップ５を基板１１に対して押圧する。
【００２９】
ノズル軸３２の下部は吸着ノズル３２ｂとなっており、吸着ノズル３２ｂの内部には吸着孔３２ｃが形成されている。吸着孔３２ｃは継ぎ手３３および真空バルブ３４を介して真空ポンプ３５に接続されており、吸着ノズル３２ｂの下端部をチップ５に当接させて真空ポンプ３５によって吸着孔３２ｃから真空吸引することにより、吸着ノズル３２ｂはチップ５を吸着保持する。真空バルブ３４は、真空吸引回路を断接することにより、吸着ノズル３２ｂによる真空吸着・吸着解除をの切り替えを行う。
【００３０】
上記構成において、モータ２１，送りねじ２３およびナット部材２４は、吸着ノズル３２ｂが設けられたノズル軸３２を保持するノズル保持部３０を昇降させる昇降手段となっている。またノズル保持部３０に設けられたダイヤフラム弁２９は、吸着ノズル３２ｂに対して空圧による下向きの荷重を作用させることにより、チップ５の搭載時に吸着ノズル３２ｂを介してチップ５を基板１１に対して押圧する押圧手段となっている。
【００３１】
そして、複数の単位移載ヘッド２０の各押圧手段には、共通の空圧供給部３７によって空圧が供給される。ここで、制御部４０により制御される電空レギュレータ１９によって空圧供給部３７から各単位移載ヘッド２０に対して供給される空圧の圧力を制御することにより、チップ５を基板１１へ搭載する際の実装荷重を変えることができるようになっている。
【００３２】
そして、複数の単位移載ヘッド２０の各押圧手段には、共通の空圧供給部３７によって空圧が供給される。ここで、電空レギュレータ１９によって空圧供給部３７から各単位移載ヘッド２０に対して供給される空圧の圧力を制御することにより、チップ５を基板１１へ搭載する際の実装荷重を変えることができるようになっている。
【００３３】
次に図４，図５を参照して、電子部品のマッピング装置および部品マップデータについて説明する。このマッピング装置は、上述の電子部品実装装置の部品供給部２に使用されるウェハシート４を対象として、電子部品搭載時に必要とされる位置データを予め別装置で作成するものである。
【００３４】
図４において、ウェハ保持部５１はＸＹテーブル５２によって水平移動する保持テーブル５３を備えており、保持テーブル５３はマップ作成処理対象のウェハシート４を保持する。ウェハ保持部５１の上方には、撮像手段であるカメラ５４およびバーコード読み取りヘッド５６が配設されている。
【００３５】
カメラ５４は、ウェハシート４に貼着されたチップ５を撮像し、バーコード読み取りヘッド５６はウェハシート４に印加された個体識別用のバーコードを読み取る。これらの撮像動作や読み取り動作は、機構制御部５８によってＸＹテーブル５２の動作を制御し、カメラ５４やバーコード読み取りヘッド５６に対して、ウェハシート４を相対移動させることによって行われる。
【００３６】
画像認識部５５は、撮像により得られた画像データを認識処理することにより、ウェハシート４に貼着された状態におけるチップ５の配列、外形位置および能動面位置を検出する。画像認識部５５は、カメラ５４による撮像結果を認識処理することにより、チップ５の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを求める認識手段となっている。
【００３７】
バーコード読み取りヘッド５６の読み取りデータをバーコード読み取りデータ処理部５７によって処理することにより、ウェハシート４の個体識別が行われる。すなわち、バーコード読み取りヘッド５６およびバーコード読み取りデータ処理部５７は、ウェハ保持部５１に保持されたウェハシート４を個体識別する識別手段となっている。
【００３８】
これらの配列データ、外形位置データ、能動面位置データは、および個体識別結果はマッピング制御部５９に送られる。そしてマッピング制御部５９は、配列データ、外形位置データ、能動面位置データを、個体識別結果と対応させることにより、個別のウェハシート４におけるチップ５の配列状態や、各チップ５の外形位置、さらには各チップ５における能動面位置を含む部品マップデータを作成する。すなわち、マッピング制御部５９は、識別手段による個体識別結果と前記認識手段による認識結果とに基づいて部品マップデータを作成するマップデータ作成処理手段となっている。作成された部品マップデータは、記憶装置６０に記憶される。
【００３９】
記憶装置６０は、マップデータ作成処理のための処理プログラムや、作成され部品マップデータなどの各種プログラム、データを記憶する。表示モニター６１は、データ入力時の操作画面や、カメラ５４によって撮像された画像を表示する。キー入力部６２はキーボードや表示画面上のポインティングデバイスであり、操作時やティーチング時の入力を行う。通信部６３は、作成された部品マップデータを電子部品実装装置の通信部にオンライン手段を介して伝送する。なお、部品マップデータの伝送の際は、必ずしもオンライン手段を介する必要はなく、記憶媒体を介して、もしくは電子部品実装装置への手入力という手段でも構わない。
【００４０】
次に図５を参照して、部品マップデータについて説明する。図５（ａ）は、ウェハシート４に貼着されたチップ５の配列および位置を示している。ウェハシート４には多数のチップ５が格子配列で貼着されているが、ウェハシート４におけるチップ５の位置は必ずしも正確に規則配列されているとは限らない。すなわち、チップ５はウェハシート４の位置基準（ここでは認識マーク４ｂ）に対して全体的にずれていたり、またウェハシート４の部分的な伸び変形によって特定部位のチップが局部的に不規則な位置ずれを生じている場合などがある。このため、チップ５の取り出し時においては、ウェハシート４においてチップ５の存在を確認するためのデータ（配列データ）が必要とされる。
【００４１】
本実施の形態では、カメラ５４によってウェハシート４を撮像し、撮像によって得られた画像上でチップ５を検出することにより、チップ５の存否および存在位置情報を示す配列データを取得するようにしている。そして存在が確認されたチップ５については、各チップ５（ｉ）の外形中心Ｃ１（ｉ）のウェハシート４上における位置を示す外形位置データ（ここでは、１つの認識マーク４ｂに対する位置座標（ｘｉ，ｙｉ））が求められる。
【００４２】
さらに各チップ５について能動面位置データが求められる。すなわち図５（ｂ）示すように、画像上でチップ５の能動面中心Ｃ２が検出され、この検出結果に基づいて、外形中心Ｃ１と能動面中心Ｃ２との位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）が求められる。この位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）は、半導体ウェハのダイシングにおける位置合わせ誤差などによって生じるものである。
【００４３】
そして、これらの配列データ、外形位置データ、能動位置データが、バーコードラベル４ａに示されるウェハシート４の個体識別結果とリンクされることにより、部品マップデータが作成される。したがって、ウェハシート４を電子部品実装装置に供給する際に、この部品マップデータが添付されることにより、部品供給部２に装着した後に新たにチップ位置検出のための位置認識を行う必要がない。なお、ウェハシート４と部品マップデータの対応関係さえ判れば、必ずしもバーコード読みとりヘッド５６等の識別手段は必要ないが、識別手段を備えていると両者の対応関係が明確になるため好ましい。
【００４４】
すなわち、移載ヘッド１６による部品取り出し時には、記憶部４６から当該ウェハシート４についての部品マップデータを読み出す。そしてこの部品マップデータに基づいて移載ヘッド１６を取り出し対象のチップ５に位置合わせし、単位移載ヘッド２０によってチップ５をピックアップする。このピックアップ時には、エジェクタ機構６の可動テーブル６ａを駆動してピン昇降機構７を同様に当該チップ５に位置合わせし、ピン昇降機構７によってエジェクタピンを上昇させてチップ５を下方から突き上げる。これにより、チップ５はウェハシート４から剥離される。
【００４５】
このとき移載ヘッド１６の複数の単位移載ヘッドによって複数のチップ５をピックアップすることにより、移載ヘッド１６が基板１１と部品供給部２との間を１往復する１実装ターンにおいて、複数のチップ５を取り出して、基板位置決め部１０の基板１１へ移送搭載することができるようになっている。
【００４６】
基板位置決め部１０と部品供給部２との間にはラインカメラ１３が配設されており、部品供給部２から取り出したチップを保持した移載ヘッド１６がラインカメラ１３の上方でＸ方向に移動してスキャン動作を行うことにより、移載ヘッド１６に能動面側を保持されたチップ５が裏側から撮像される。ラインカメラ１３は移載ヘッド１６に能動面側を保持されたチップ５を裏面側から撮像する第２のカメラとなっている。ラインカメラ１３の撮像データは第２の認識部４３に送られ、第２の認識部４３によってこの撮像データを認識処理することにより、これらのチップ５の外形位置が検出され、この位置検出結果は、制御部４０に伝達される。
【００４７】
基板１１の上方に移動した移載ヘッド１６が、基板１１に対して昇降してチップ５を搭載する実装動作を行う際には、この第２の認識部４３による外形位置の検出結果と、記憶部４６に記憶されたチップ５の外形位置データおよび能動面位置データに基づいて搭載位置が補正される。
【００４８】
制御部４０は第１のＸ軸テーブル、第１のＹ軸テーブル、エジェクタ機構６および基板位置決め部１０を制御し、第１の認識部４１および第２の認識部４３によるチップ５の位置検出結果に基づいて、制御部４０が移載ヘッド駆動機構４２，エジェクタ機構６および基板位置決め部１０を制御することにより、後述するように、電子部品実装動作においてチップ５の位置合わせを行う。
【００４９】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について説明する。この電子部品実装方法においては、上述のマッピング装置によって、部品マップデータを予め記憶させる処理を終えたウェハシート４が対象となる。図６（ａ）において、部品供給部２の保持テーブル３に保持されたウェハシート４は、上方の部品認識カメラ１８によって認識マーク４ｂが撮像され位置が検出されるとともに、バーコード読み取りヘッド４４によってバーコード４ａが読み取られ個体識別される。そしてこの個体識別結果に基づいて、当該ウェハシート４の部品マップデータが記憶部４６から読み出される。これにより、当該ウェハシート４におけるチップ５の配列データ、外形位置データ、および能動位置データが読み込まれる。
【００５０】
次いでチップ５の配列位置データおよび能動面位置データに基づいて制御部４０が移載ヘッド駆動機構４２、エジェクタ機構６を制御することにより、移載ヘッド１６の各単位移載ヘッド２０が備えた吸着ノズル３２ｂによってチップ５を吸着して取り出す。このとき、図６（ｂ）に示すように、制御部４０は移載ヘッド１６のノズルセンタをチップ５の能動面中心Ｃ２に位置合わせするように制御する。
【００５１】
そして吸着ノズル３２ｂによってチップ５の上面を吸着したならば、図６（ｃ）に示すように、吸着ノズル３２ｂを上昇させてチップ５をウェハシート４から剥離させる。この取り出し動作において、チップ５は吸着ノズル３２ｂに対して位置ずれを発生しやすく、吸着ノズル３２ｂを上昇させた後の状態では、能動面中心Ｃ２と吸着ノズル３２ｂのノズルセンタとは必ずしも一致しない。
【００５２】
次いで吸着ノズル３２ｂによってチップ５を保持した移載ヘッド１６は、基板位置決め部１０の上方に移動する。この移動経路において、図７（ａ）に示すように、吸着ノズル３２ｂに保持された状態のチップ５は、ラインカメラ１３によって裏面側から撮像される（撮像工程）。この撮像結果を第２の認識部４３によって認識処理することにより、チップ５の外形位置が検出される（認識工程）。
【００５３】
この後、基板１１へのチップ５の実装が行われる。すなわち図７（ｂ）に示すように、実装位置に予め樹脂接着材が塗布された基板１１へ吸着ノズル３２ｂを下降させ、チップ５を基板１１の樹脂接着材上に搭載する（搭載工程）。この搭載動作においては、第２の認識部４３による外形位置検出結果と、図５（ｂ）において検出された外形中心Ｃ１と能動面中心Ｃ２との位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）とに基づいて、すなわち記憶部４６に記憶されたチップ５の外形位置データ、能動面位置データと認識工程の位置検出結果とに基づいて、吸着ノズル３２ｂに保持されているチップ５の能動面の正確な位置を制御部４０が計算し、移載ヘッド駆動機構４２を制御する。
【００５４】
これにより、吸着ノズル３２ｂのノズルセンタとチップ５の能動面中心Ｃ２が位置ずれを生じている場合にあっても、図７（ｃ）に示すように、ノズルセンタと能動面位置との位置ずれ誤差を補正した上で、能動面５ａの中心位置を正しく基板１１の実装位置に位置合わせしてチップ５を実装することができる。
【００５５】
上記実施の形態においては、部品供給部２におけるウェハシート４上での電子部品の認識動作を必要としないことから、部品取り出し動作を反復する過程において部品供給部２に生じる機械的な振動が静定するまでの安定時間を必要とせず、直ちに移載ヘッド１６によるピックアップを実行することができ、動作タクトタイムを短縮することが可能となっている。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め準備して記憶させておき、電子部品の搭載時には、記憶された位置データおよび移載ヘッドに保持された状態における電子部品を認識して得られる位置検出結果とに基づいて、移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御して、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を基板に位置合わせした上で基板に搭載するようにしたので、部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の単位移載ヘッドの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品のマッピング装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品マップデータの説明図
【図６】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
【図７】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
５ チップ
１０ 基板位置決め部
１０Ａ、１０Ｂ 実装ステージ
１１ 基板
１３ ラインカメラ
１６ 移載ヘッド
１８ 部品認識カメラ
２０ 単位移載ヘッド
４０ 制御部
４１ 第１の認識部
４２ 移載ヘッド駆動機構
４３ 第２の認識部
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品収容部に収容された状態の半導体チップなど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。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体チップは多数の個片チップより成るウェハから切り出され、切り出された個片の半導体チップはウェハシートから剥ぎ取られてピックアップされる。このピックアップ工程では、ウェハシートの上方に配置されたカメラによって各半導体チップを認識することにより各半導体の位置が検出される。そして半導体チップを移載ヘッドによって取り出して基板に搭載する際には、この位置検出結果に基づいて移載ヘッドの位置合わせを行うようにしていた。
【０００３】
ところで、半導体チップの外形の中心と回路パターンなどの能動面の中心とは、半導体ウェハを個片に切断するダイシング時の位置誤差などの要因によって必ずしも一致せず、位置ずれを生じている場合がある。基板上における半導体チップの実装位置精度は能動面が基準となるため、前述の半導体チップの位置認識の際には能動面の位置を検出して機能上の素子中心位置を求め、この素子中心位置をねらって移載ヘッドの吸着ノズルを位置合わせすることが望ましい。
【０００４】
しかしながら、吸着ノズルによって半導体素子の上面を真空吸着し取り出すピックアップ動作時には、吸着ノズルに対して半導体素子の位置ずれが生じ易く、検出された素子中心位置をねらって吸着ノズルを位置合わせしても、ピックアップ後においては半導体素子が位置ずれ状態となる場合が多い。そしてピックアップ後には半導体素子の能動面は吸着ノズルによって隠された状態になることから、素子中心位置を改めて検出することができない。このため従来の電子部品実装装置においては、半導体素子などの電子部品の外形と回路パターンなどの能動面との相対位置が位置ずれを生じている場合には、この位置ずれがそのまま実装位置精度を低下させる要因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この位置ずれの問題は、ウェハシート上で半導体チップを撮像・認識して半導体チップの外形位置と能動面位置との相対位置を求めておき、移載ヘッドによってウェハシートから取り出した状態の半導体チップを下方から撮像・認識して半導体チップの外形位置を再び検出し、この外形位置と予め求めた相対関係とに基づいて移載ヘッドの駆動機構を制御することにより解決することが可能である。
【０００６】
しかし上述の方法では、部品供給部におけるウェハシート上での認識動作時に部品供給部に生じる振動が静定するまでの安定時間が少なからず必要となり、高速実装の実現を妨げる場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決して部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現す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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記電子部品をウェハシートとともに保持する部品保持部と、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを含む部品マップデータを予め記憶する記憶部と、前記移載ヘッドを移動させる移載ヘッド駆動機構と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドに前記能動面側を保持された電子部品を裏面側から撮像するカメラと、このカメラの撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識部と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび前記認識部による位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッド駆動機構を制御する制御部とを備えた。
【０００９】
請求項２記載の電子部品実装方法は、ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装方法であって、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め記憶させる工程と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドによって能動面側を保持された電子部品をカメラによって裏面側から撮像する撮像工程と、この撮像工程の撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識工程と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび認識工程の位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御することにより、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を前記基板に位置合わせした上で基板に搭載する搭載工程とを含む。
【００１１】
本発明によれば、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め準備して記憶させておき、電子部品の搭載時には、記憶された位置データおよび移載ヘッドに保持された状態における電子部品を認識して得られる位置検出結果とに基づいて、移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御して、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を前記基板に位置合わせした上で基板に搭載することにより、部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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単位移載ヘッドの断面図、図４は本発明の一実施の形態の電子部品のマッピング装置の構成を示すブロック図、図５は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品マップデータの説明図、図６、図７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。
【００１３】
まず図１、図２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。部品供給部２は保持テーブル３を備えており、保持テーブル３は電子部品である半導体チップ５（以下、単に「チップ５」と略記。）が多数個片状態で貼着（収容）された部品収容部としてのウェハシート４を保持している。ウェハシート４には、個体識別用のバーコードラベル４ａおよび位置認識用の認識マーク４ｂが設けられている。保持テーブル３は、チップ５をウェハシート４とともに保持する部品保持部としてのウェハ保持部となっている。
【００１４】
なお、ここでは部品収容部がウェハシートである例を説明しているが、部品収容部は例えばトレイ、ゲルパック等でも構わない。但し、部品収容部がウェハシートであると、部品収容部に多数の電子部品を収容（貼着）できるため望ましい。
【００１５】
図２に示すように、保持テーブル３の下方にはエジェクタ機構６が配設されている。エジェクタ機構６は可動テーブル６ａを備えており、可動テーブル６ａには半導体チップ突き上げ用のエジェクタピンを昇降させるピン昇降機構７が装着されている。可動テーブル６ａを駆動することにより、ピン昇降機構７はウェハシート４の下方でＸＹ方向に移動する。
【００１６】
部品供給部２の側方には、基板搬入コンベア８Ａ、基板振り分け部９、基板位置決め部１０、基板取り出し部１２および基板搬出コンベア８ＢがＸ方向に直列に配列されている。基板搬入コンベア８Ａは、チップ５が実装される基板１１を上流側から受け取って搬入する。基板振り分け部９は、搬送コンベア９ａをスライド機構９ｂによってＹ方向にスライド可能に配設した構成となっており、基板搬入コンベア８Ａから受け取った基板１１を以下に説明する基板位置決め部の２つの実装ステージに選択的に振り分ける。
【００１７】
基板位置決め部１０は、２つの実装ステージ１０Ａ，１０Ｂを備えており、基板振り分け部９によって振り分けられた基板１１を実装位置に位置決めする。基板取り出し部１２は、基板振り分け部９と同様に搬送コンベア１２ａをスライド機構１２ｂによってＹ方向にスライド可能に配設した構成となっており、２つの実装ステージ１０Ａ，１０Ｂから実装済みの基板１１を選択的に受け取り、基板搬出コンベア８Ｂに渡す。基板搬出コンベア８Ｂは、渡された実装済みの基板１１を下流側に搬出する。
【００１８】
基台１の上面の両端部には、第１のＹ軸テーブル１４Ａ，第２のＹ軸テーブル１４Ｂが基板搬送方向（Ｘ方向）と直交する方向に配設されている。第１のＹ軸テーブル１４Ａ，第２のＹ軸テーブル１４Ｂには、第１のＸ軸テーブル１５Ａ，第２のＸ軸テーブル１５Ｂが架設されている。第１のＸ軸テーブル１５Ａには、後述する単位移載ヘッドを複数備えた多連型の移載ヘッド１６が装着されており、移載ヘッド１６に隣接して、基板認識カメラ１７が移載ヘッド１６と一体的に移動可能に配設されている。
【００１９】
第１のＹ軸テーブル１４Ａ及び第１のＸ軸テーブル１５Ａを駆動することにより、移載ヘッド１６および基板認識カメラ１７は一体的に移動する。第１のＹ軸テーブル１４Ａ及び第１のＸ軸テーブル１５Ａは、移載ヘッド１６を移動させる移載ヘッド駆動機構４２を構成する。移載ヘッド駆動機構４２は制御部４０によって制御される。移載ヘッド１６の上部には、後述する単位移載ヘッドに供給される空圧の圧力制御を行う電空レギュレータ１９が配置されている。電空レギュレータ１９は、制御部４０に制御されることにより後述するように空圧供給部から供給される空圧の圧力を調整する。
【００２０】
また第２のＸ軸テーブル１５Ｂには、部品認識カメラ１８およびバーコード読み取りヘッド４４が装着されており、部品認識カメラ１８の撮像データは第１の認識部４１に、バーコード読み取りヘッド４４の読み取りデータはバーコード読み取りデータ処理部４５へそれぞれ送られる。
【００２１】
第２のＹ軸テーブル１４Ｂ及び第２のＸ軸テーブル１５Ｂを駆動することにより、部品認識カメラ１８およびバーコード読み取りヘッド４４はＸＹ方向に水平移動する。部品供給部２の上方に位置した部品認識カメラ１８によってウェハシート４の認識マーク形成位置を撮像することにより、ウェハ位置認識用の認識マーク４ｂが撮像される。そしてこの撮像により得られた画像データを第１の認識部４１によって認識処理することにより、保持テーブル３上におけるウェハシート４の位置が検出され、位置検出結果は制御部４０に伝達される。なお、認識マーク４ｂは必ずしも必要でなく、機械的な突き当て等の手段により、保持テーブル３上におけるウェハシート４の位置が一定の精度内で確保できていれば、なくても構わない。
【００２２】
またバーコード印加位置の上方にバーコード読み取りヘッド４４を位置させることにより、ウェハシート４に印加されたバーコードラベル４ａの情報が読み取られる。そして読み取られた情報をバーコード読取データ処理部４５によって処理することにより、ウェハシートの個体識別が行われる。識別結果は、制御部４０に伝達される。
【００２３】
制御部４０には、記憶部４６および通信部４７が接続されている。記憶部４６は、ウェハシート４に貼着された状態におけるチップ５の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを含む部品マップデータを記憶する。部品マップデータは、通信部４７を介してオンライン接続されているマッピング装置（後述）によって作成され、記憶部４６に記憶される。
【００２４】
次に図３を参照して、移載ヘッド１６に装着された単位移載ヘッド２０の構造について説明する。図３において、水平な共通のベース部１６ａには、複数の単位移載ヘッド２０が並列に配置されている。ここでは、隣接した２つの単位移載ヘッド２０のみを示している。ベース部１６ａの下面には、軸保持部２２が固着されており、軸保持部２２にはスライド軸受け２５が装着されている。
【００２５】
スライド軸受け２５に上下方向にスライド自在に嵌合した昇降軸２６には、ナット部材２４が結合されている。ナット部材２４には、ベース部１６ａの上面に垂直に配設されたモータ２１によって回転駆動される送りねじ２３が螺合している。モータ２１を回転駆動することにより、昇降軸２６は昇降する。
【００２６】
昇降軸２６の下端部には、連結ブロック２７を介してノズル保持部３０が結合されている。ノズル保持部３０にはスライド軸受け３１が装着されており、スライド軸受け３１にはノズル軸３２がスライド自在に嵌合している。ノズル軸３２の頭部３２ａの上面には、ノズル保持部３０の上部に装着されたダイヤフラム弁２９が当接している。
【００２７】
ダイヤフラム弁２９の気室２９ａは、連結ブロック２７に設けられた内孔２７ａを介して継ぎ手２８に連通しており、継ぎ手２８は電空レギュレータ１９を介して空圧供給部３７に接続されている。空圧供給部３７によって気室２９ａ内に空圧を供給することにより、ダイヤフラム弁２９は頭部３２ａに対して供給された空圧に応じた下向きの荷重を作用させる。
【００２８】
このとき、図３に示す右側の単位移載ヘッド２０のように、ノズル軸３２の下端部がチップ５の上面に当接した状態において、頭部３２ａの下面とスライド軸受け３１の上面との間にわずかな隙間Ｃが生じるようにノズル保持部３０を下降させることにより、ダイヤフラム弁２９が発生した下向きの荷重はノズル軸３２にそのまま伝達され、チップ５を基板１１に対して押圧する。
【００２９】
ノズル軸３２の下部は吸着ノズル３２ｂとなっており、吸着ノズル３２ｂの内部には吸着孔３２ｃが形成されている。吸着孔３２ｃは継ぎ手３３および真空バルブ３４を介して真空ポンプ３５に接続されており、吸着ノズル３２ｂの下端部をチップ５に当接させて真空ポンプ３５によって吸着孔３２ｃから真空吸引することにより、吸着ノズル３２ｂはチップ５を吸着保持する。真空バルブ３４は、真空吸引回路を断接することにより、吸着ノズル３２ｂによる真空吸着・吸着解除をの切り替えを行う。
【００３０】
上記構成において、モータ２１，送りねじ２３およびナット部材２４は、吸着ノズル３２ｂが設けられたノズル軸３２を保持するノズル保持部３０を昇降させる昇降手段となっている。またノズル保持部３０に設けられたダイヤフラム弁２９は、吸着ノズル３２ｂに対して空圧による下向きの荷重を作用させることにより、チップ５の搭載時に吸着ノズル３２ｂを介してチップ５を基板１１に対して押圧する押圧手段となっている。
【００３１】
そして、複数の単位移載ヘッド２０の各押圧手段には、共通の空圧供給部３７によって空圧が供給される。ここで、制御部４０により制御される電空レギュレータ１９によって空圧供給部３７から各単位移載ヘッド２０に対して供給される空圧の圧力を制御することにより、チップ５を基板１１へ搭載する際の実装荷重を変えることができるようになっている。
【００３２】
そして、複数の単位移載ヘッド２０の各押圧手段には、共通の空圧供給部３７によって空圧が供給される。ここで、電空レギュレータ１９によって空圧供給部３７から各単位移載ヘッド２０に対して供給される空圧の圧力を制御することにより、チップ５を基板１１へ搭載する際の実装荷重を変えることができるようになっている。
【００３３】
次に図４，図５を参照して、電子部品のマッピング装置および部品マップデータについて説明する。このマッピング装置は、上述の電子部品実装装置の部品供給部２に使用されるウェハシート４を対象として、電子部品搭載時に必要とされる位置データを予め別装置で作成するものである。
【００３４】
図４において、ウェハ保持部５１はＸＹテーブル５２によって水平移動する保持テーブル５３を備えており、保持テーブル５３はマップ作成処理対象のウェハシート４を保持する。ウェハ保持部５１の上方には、撮像手段であるカメラ５４およびバーコード読み取りヘッド５６が配設されている。
【００３５】
カメラ５４は、ウェハシート４に貼着されたチップ５を撮像し、バーコード読み取りヘッド５６はウェハシート４に印加された個体識別用のバーコードを読み取る。これらの撮像動作や読み取り動作は、機構制御部５８によってＸＹテーブル５２の動作を制御し、カメラ５４やバーコード読み取りヘッド５６に対して、ウェハシート４を相対移動させることによって行われる。
【００３６】
画像認識部５５は、撮像により得られた画像データを認識処理することにより、ウェハシート４に貼着された状態におけるチップ５の配列、外形位置および能動面位置を検出する。画像認識部５５は、カメラ５４による撮像結果を認識処理することにより、チップ５の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを求める認識手段となっている。
【００３７】
バーコード読み取りヘッド５６の読み取りデータをバーコード読み取りデータ処理部５７によって処理することにより、ウェハシート４の個体識別が行われる。すなわち、バーコード読み取りヘッド５６およびバーコード読み取りデータ処理部５７は、ウェハ保持部５１に保持されたウェハシート４を個体識別する識別手段となっている。
【００３８】
これらの配列データ、外形位置データ、能動面位置データは、および個体識別結果はマッピング制御部５９に送られる。そしてマッピング制御部５９は、配列データ、外形位置データ、能動面位置データを、個体識別結果と対応させることにより、個別のウェハシート４におけるチップ５の配列状態や、各チップ５の外形位置、さらには各チップ５における能動面位置を含む部品マップデータを作成する。すなわち、マッピング制御部５９は、識別手段による個体識別結果と前記認識手段による認識結果とに基づいて部品マップデータを作成するマップデータ作成処理手段となっている。作成された部品マップデータは、記憶装置６０に記憶される。
【００３９】
記憶装置６０は、マップデータ作成処理のための処理プログラムや、作成され部品マップデータなどの各種プログラム、データを記憶する。表示モニター６１は、データ入力時の操作画面や、カメラ５４によって撮像された画像を表示する。キー入力部６２はキーボードや表示画面上のポインティングデバイスであり、操作時やティーチング時の入力を行う。通信部６３は、作成された部品マップデータを電子部品実装装置の通信部にオンライン手段を介して伝送する。なお、部品マップデータの伝送の際は、必ずしもオンライン手段を介する必要はなく、記憶媒体を介して、もしくは電子部品実装装置への手入力という手段でも構わない。
【００４０】
次に図５を参照して、部品マップデータについて説明する。図５（ａ）は、ウェハシート４に貼着されたチップ５の配列および位置を示している。ウェハシート４には多数のチップ５が格子配列で貼着されているが、ウェハシート４におけるチップ５の位置は必ずしも正確に規則配列されているとは限らない。すなわち、チップ５はウェハシート４の位置基準（ここでは認識マーク４ｂ）に対して全体的にずれていたり、またウェハシート４の部分的な伸び変形によって特定部位のチップが局部的に不規則な位置ずれを生じている場合などがある。このため、チップ５の取り出し時においては、ウェハシート４においてチップ５の存在を確認するためのデータ（配列データ）が必要とされる。
【００４１】
本実施の形態では、カメラ５４によってウェハシート４を撮像し、撮像によって得られた画像上でチップ５を検出することにより、チップ５の存否および存在位置情報を示す配列データを取得するようにしている。そして存在が確認されたチップ５については、各チップ５（ｉ）の外形中心Ｃ１（ｉ）のウェハシート４上における位置を示す外形位置データ（ここでは、１つの認識マーク４ｂに対する位置座標（ｘｉ，ｙｉ））が求められる。
【００４２】
さらに各チップ５について能動面位置データが求められる。すなわち図５（ｂ）示すように、画像上でチップ５の能動面中心Ｃ２が検出され、この検出結果に基づいて、外形中心Ｃ１と能動面中心Ｃ２との位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）が求められる。この位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）は、半導体ウェハのダイシングにおける位置合わせ誤差などによって生じるものである。
【００４３】
そして、これらの配列データ、外形位置データ、能動位置データが、バーコードラベル４ａに示されるウェハシート４の個体識別結果とリンクされることにより、部品マップデータが作成される。したがって、ウェハシート４を電子部品実装装置に供給する際に、この部品マップデータが添付されることにより、部品供給部２に装着した後に新たにチップ位置検出のための位置認識を行う必要がない。なお、ウェハシート４と部品マップデータの対応関係さえ判れば、必ずしもバーコード読みとりヘッド５６等の識別手段は必要ないが、識別手段を備えていると両者の対応関係が明確になるため好ましい。
【００４４】
すなわち、移載ヘッド１６による部品取り出し時には、記憶部４６から当該ウェハシート４についての部品マップデータを読み出す。そしてこの部品マップデータに基づいて移載ヘッド１６を取り出し対象のチップ５に位置合わせし、単位移載ヘッド２０によってチップ５をピックアップする。このピックアップ時には、エジェクタ機構６の可動テーブル６ａを駆動してピン昇降機構７を同様に当該チップ５に位置合わせし、ピン昇降機構７によってエジェクタピンを上昇させてチップ５を下方から突き上げる。これにより、チップ５はウェハシート４から剥離される。
【００４５】
このとき移載ヘッド１６の複数の単位移載ヘッドによって複数のチップ５をピックアップすることにより、移載ヘッド１６が基板１１と部品供給部２との間を１往復する１実装ターンにおいて、複数のチップ５を取り出して、基板位置決め部１０の基板１１へ移送搭載することができるようになっている。
【００４６】
基板位置決め部１０と部品供給部２との間にはラインカメラ１３が配設されており、部品供給部２から取り出したチップを保持した移載ヘッド１６がラインカメラ１３の上方でＸ方向に移動してスキャン動作を行うことにより、移載ヘッド１６に能動面側を保持されたチップ５が裏側から撮像される。ラインカメラ１３は移載ヘッド１６に能動面側を保持されたチップ５を裏面側から撮像する第２のカメラとなっている。ラインカメラ１３の撮像データは第２の認識部４３に送られ、第２の認識部４３によってこの撮像データを認識処理することにより、これらのチップ５の外形位置が検出され、この位置検出結果は、制御部４０に伝達される。
【００４７】
基板１１の上方に移動した移載ヘッド１６が、基板１１に対して昇降してチップ５を搭載する実装動作を行う際には、この第２の認識部４３による外形位置の検出結果と、記憶部４６に記憶されたチップ５の外形位置データおよび能動面位置データに基づいて搭載位置が補正される。
【００４８】
制御部４０は第１のＸ軸テーブル、第１のＹ軸テーブル、エジェクタ機構６および基板位置決め部１０を制御し、第１の認識部４１および第２の認識部４３によるチップ５の位置検出結果に基づいて、制御部４０が移載ヘッド駆動機構４２，エジェクタ機構６および基板位置決め部１０を制御することにより、後述するように、電子部品実装動作においてチップ５の位置合わせを行う。
【００４９】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下電子部品実装方法について説明する。この電子部品実装方法においては、上述のマッピング装置によって、部品マップデータを予め記憶させる処理を終えたウェハシート４が対象となる。図６（ａ）において、部品供給部２の保持テーブル３に保持されたウェハシート４は、上方の部品認識カメラ１８によって認識マーク４ｂが撮像され位置が検出されるとともに、バーコード読み取りヘッド４４によってバーコード４ａが読み取られ個体識別される。そしてこの個体識別結果に基づいて、当該ウェハシート４の部品マップデータが記憶部４６から読み出される。これにより、当該ウェハシート４におけるチップ５の配列データ、外形位置データ、および能動位置データが読み込まれる。
【００５０】
次いでチップ５の配列位置データおよび能動面位置データに基づいて制御部４０が移載ヘッド駆動機構４２、エジェクタ機構６を制御することにより、移載ヘッド１６の各単位移載ヘッド２０が備えた吸着ノズル３２ｂによってチップ５を吸着して取り出す。このとき、図６（ｂ）に示すように、制御部４０は移載ヘッド１６のノズルセンタをチップ５の能動面中心Ｃ２に位置合わせするように制御する。
【００５１】
そして吸着ノズル３２ｂによってチップ５の上面を吸着したならば、図６（ｃ）に示すように、吸着ノズル３２ｂを上昇させてチップ５をウェハシート４から剥離させる。この取り出し動作において、チップ５は吸着ノズル３２ｂに対して位置ずれを発生しやすく、吸着ノズル３２ｂを上昇させた後の状態では、能動面中心Ｃ２と吸着ノズル３２ｂのノズルセンタとは必ずしも一致しない。
【００５２】
次いで吸着ノズル３２ｂによってチップ５を保持した移載ヘッド１６は、基板位置決め部１０の上方に移動する。この移動経路において、図７（ａ）に示すように、吸着ノズル３２ｂに保持された状態のチップ５は、ラインカメラ１３によって裏面側から撮像される（撮像工程）。この撮像結果を第２の認識部４３によって認識処理することにより、チップ５の外形位置が検出される（認識工程）。
【００５３】
この後、基板１１へのチップ５の実装が行われる。すなわち図７（ｂ）に示すように、実装位置に予め樹脂接着材が塗布された基板１１へ吸着ノズル３２ｂを下降させ、チップ５を基板１１の樹脂接着材上に搭載する（搭載工程）。この搭載動作においては、第２の認識部４３による外形位置検出結果と、図５（ｂ）において検出された外形中心Ｃ１と能動面中心Ｃ２との位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）とに基づいて、すなわち記憶部４６に記憶されたチップ５の外形位置データ、能動面位置データと認識工程の位置検出結果とに基づいて、吸着ノズル３２ｂに保持されているチップ５の能動面の正確な位置を制御部４０が計算し、移載ヘッド駆動機構４２を制御する。
【００５４】
これにより、吸着ノズル３２ｂのノズルセンタとチップ５の能動面中心Ｃ２が位置ずれを生じている場合にあっても、図７（ｃ）に示すように、ノズルセンタと能動面位置との位置ずれ誤差を補正した上で、能動面５ａの中心位置を正しく基板１１の実装位置に位置合わせしてチップ５を実装することができる。
【００５５】
上記実施の形態においては、部品供給部２におけるウェハシート４上での電子部品の認識動作を必要としないことから、部品取り出し動作を反復する過程において部品供給部２に生じる機械的な振動が静定するまでの安定時間を必要とせず、直ちに移載ヘッド１６によるピックアップを実行することができ、動作タクトタイムを短縮することが可能となっている。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め準備して記憶させておき、電子部品の搭載時には、記憶された位置データおよび移載ヘッドに保持された状態における電子部品を認識して得られる位置検出結果とに基づいて、移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御して、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を基板に位置合わせした上で基板に搭載するようにしたので、部品供給部における認識動作時の安定のための待ち時間を排除して、高速実装を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の断面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の単位移載ヘッドの断面図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品のマッピング装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置における部品マップデータの説明図
【図６】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
【図７】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
５ チップ
１０ 基板位置決め部
１０Ａ、１０Ｂ 実装ステージ
１１ 基板
１３ ラインカメラ
１６ 移載ヘッド
１８ 部品認識カメラ
２０ 単位移載ヘッド
４０ 制御部
４１ 第１の認識部
４２ 移載ヘッド駆動機構
４３ 第２の認識部
Claims (2)
- ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装装置であって、前記電子部品をウェハシートとともに保持する部品保持部と、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを含む部品マップデータを予め記憶する記憶部と、前記移載ヘッドを移動させる移載ヘッド駆動機構と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドに前記能動面側を保持された電子部品を裏面側から撮像するカメラと、このカメラの撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識部と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび前記認識部による位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッド駆動機構を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子部品実装装置。
- ウェハシートに貼着された電子部品を移載ヘッドによって取り出して基板に実装する電子部品実装方法であって、ウェハシートに貼着された状態における電子部品の配列データ、外形位置データおよび能動面位置データを予め記憶させる工程と、前記配列データに基づいて移動する移載ヘッドによって前記ウェハシートから認識動作を行わずに取り出され移載ヘッドによって能動面側を保持された電子部品をカメラによって裏面側から撮像する撮像工程と、この撮像工程の撮像結果を認識することにより電子部品の外形位置を検出する認識工程と、前記記憶部に記憶された前記電子部品の外形位置データ、能動面位置データおよび認識工程の位置検出結果とに基づいて前記移載ヘッドを駆動する移載ヘッド駆動機構を制御することにより、移載ヘッドに保持された電子部品の能動面を前記基板に位置合わせした上で基板に搭載する搭載工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134185A JP3757900B2 (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 電子部品実装装置の電子部品実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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