部品実装装置および部品実装方法
【課題】汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【解決手段】部品供給ステージ３から取り出した半導体チップ６ａを基板７に実装する部品実装装置１において、半導体チップ６ａを基板７に搭載する搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１に加えて、基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して所定の作業を行う第２ヘッド１２を備えた構成とし、第２ヘッド１２に部品接着用のペーストを塗布ノズルから吐出する塗布ユニット２０のほか、ペーストを転写ツールによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能な構成とする。
【解決手段】部品供給ステージ３から取り出した半導体チップ６ａを基板７に実装する部品実装装置１において、半導体チップ６ａを基板７に搭載する搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１に加えて、基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して所定の作業を行う第２ヘッド１２を備えた構成とし、第２ヘッド１２に部品接着用のペーストを塗布ノズルから吐出する塗布ユニット２０のほか、ペーストを転写ツールによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能な構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品供給ステージから半導体チップなどの部品を取り出して基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどの部品は部品供給ステージから取り出され、リードフレームや樹脂基板などの基板に実装される。このような部品の実装の形態には、部品の搭載姿勢や部品を基板に接合する方法、さらには部品の特性によって要求される実装精度などの相違によって多様なバリエーションがある。このため部品を部品供給ステージから取り出して基板に実装する実装作業を実行する部品実装装置には、実装形態に応じて異なった機能が求められる。
【０００３】
例えば部品の搭載姿勢については、半導体チップはウェハ状態においては能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢でウェハシートに保持されているため、これらの半導体チップをフェイスダウン状態で基板に実装するには、半導体ウェハから取り出された半導体チップを上下反転する必要がある。このようなフェイスダウン姿勢の半導体チップを対象とする部品実装装置は、ウェハから取り出された半導体チップを上下反転する部品反転機構を備えている。また部品の接合方法として接着剤が用いられる場合には、接着剤を基板の実装位置に供給するための機能を備える必要がある。このため、このような実装形態の異なる複数種類の部品を対象とする場合には、各実装形態に対応した機能を備えた部品実装装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。ここではウェハステージから取り出したペレットを上下反転させる回転機構や、リードフレームに接着剤を塗布する塗布機構を備えた例が示されている。
【特許文献１】特開２００１−１５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで現今の電子機器製造分野においては、さらなる生産性および品質の向上を目的として、高い部品実装精度を要する高機能の部品を含む広い範囲の部品種を作業対象とすることができるよう、生産設備の汎用性の向上を計るとともに、生産性の向上のために設備数・占有面積の削減が併せて求められるようになってきている。しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術においては、このような要請に十分に応えることが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の部品実装装置は、部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備え、前記第２ヘッドは、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作
業ユニットを選択的に装着可能となっている。
【０００７】
本発明の部品実装方法は、部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備えた部品実装装置によって、複数の部品種の前記部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、前記第２ヘッドに、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを前記部品種に応じて選択的に装着して、前記所定の作業を行わせる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板保持ステージに保持された基板に部品を搭載する機能を有する第１ヘッドに加えて、基板もしくは第１ヘッドによって基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドを備えた構成とし、さらに第２ヘッドを、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して基板に供給するペースト塗布機能、ペーストを転写ツールによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能な構成とすることにより、単一の装置によって多様な実装形態に対応することができ、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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部品実装装置の全体斜視図、図２は本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分斜視図、図３は本発明の一実施の形態の部品実装装置の正面図、図４は本発明の一実施の形態の部品実装装置のユニット集合ステージの斜視図、図５は本発明の一実施の形態の部品実装装置の第２ヘッドに装着される作業ユニットの説明図、図６は本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図７，図８，図９，図１０，図１１は本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図、図１２，図１３，図１４は本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は基板に半導体チップなどの部品をボンディングによって実装する機能を有するものである。図１において基台２上には、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５がＹ方向に配列されている。部品供給ステージ３に備えられたウェハ保持テーブル３ａには、実装対象となる部品である複数の半導体チップ６ａが配列された半導体ウェハ６が保持されている。ユニット集合ステージ４は、直動機構（図４に示すＸ軸移動機構４０参照）によってＸ方向に往復動する移動テーブル４ａに、後述するツールストッカ１５、部品回収部１６，較正基準マーク１７，中継ステージ１８、部品認識カメラ２４などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。基板保持ステージ５は、基板７を保持する基板保持テーブル５ａをＸＹテーブル機構５３（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７には半導体チップ６ａが実装される。
【００１１】
部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５の上方には、基台２のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム８が支持ポスト８ａによって両端部を支
持されてＹ方向に架設されている。Ｙ軸フレーム８の前面には、以下に説明する第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動するヘッド移動機構９が組み込まれている。第１ヘッド１１には半導体チップ６ａを保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット１９が装着されており、第２ヘッド１２には基板７に電子部品接合用の接着剤を塗布する機能を有する塗布ユニット２０が装着されている。
【００１２】
部品供給ステージ３、中継ステージ１８および基板保持ステージ５の上方には、位置認識のために第１カメラ２１、第２カメラ２２、第３カメラ２３が配設されている。第１カメラ２１は部品供給ステージ３において取り出し対象の半導体チップ６ａを撮像する。第２カメラ２２は部品供給ステージ３から取り出されて中継ステージ１８に位置補正のために仮置きされた半導体チップ６ａを撮像する。また第３カメラ２３は、基板保持ステージ５に保持された基板７を撮像して部品実装点の位置を認識する。またユニット集合ステージ４に配設された部品認識カメラ２４は、部品供給ステージ３から取り出された半導体チップ６ａを下方から撮像する。
【００１３】
つぎに、図２，図３を参照して各部の構造を説明する。部品供給ステージ３はＸＹテーブル機構３１を備えており、ＸＹテーブル機構３１の上面に装着された水平な移動プレート３２には、複数の支持部材３３が立設されている。支持部材３３は、上面に半導体ウェハ６が装着保持される保持テーブル３ａを支持している。半導体ウェハ６はウェハシート６ｂに複数の半導体チップ６ａを所定配列で貼着した構成となっている。ウェハシート６ｂには、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で個片に分割された状態の複数の半導体チップ６ａが貼着保持されている。
【００１４】
部品供給ステージ３には、半導体ウェハ６から半導体チップ６ａをピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ２１の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａの位置が検出される。保持テーブル３ａの内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３４が配設されている。エジェクタ機構３４は、ウェハシート６ｂの下面側から半導体チップ６ａをピンで突き上げることにより、半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの剥離を促進する機能を有している。半導体チップ６ａの取り出し時にエジェクタ機構３４を昇降させてウェハシート６ｂの下面に当接させることにより、後述するピックアップヘッド１４による半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの取り出しを容易に行うことができる。
【００１５】
部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３１を駆動してウェハシート６ｂをＸＹ方向に水平移動させる（矢印ａ）ことにより、ウェハシート６ｂに貼着された複数の半導体チップ６ａのうち、取り出し対象となる所望の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。なおここでは、部品供給ステージ３として、ウェハシート６ｂに貼着されたウェハ状態の部品を供給する方式のウェハテーブルを用いる例を示したが、複数の部品を所定の平面配列で供給する部品トレイを、ウェハテーブルと交換自在に部品供給ステージ３に配置するようにしてもよい。
【００１６】
部品供給ステージ３の上方には、半導体チップ６ａを吸着して保持するピックアップノズル１４ａを備えたピックアップヘッド１４が配設されている。ピックアップヘッド１４はピックアップアーム１３ａによって保持されており、ピックアップアーム１３ａは、Ｙ軸フレーム８の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構１３から、部品供給ステージ３の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構１３を駆動することにより、ピックアップアーム１３ａはＸＹＺ方向に移動する（矢印ｂ）とともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する（矢印ｃ）。
【００１７】
これにより、ピックアップヘッド１４は部品供給ステージ３の上方とユニット集合ステージ４の上方との間でＹ方向に移動するとともに、Ｘ方向に進退する。これによりピックアップヘッド１４は、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップして、ユニット集合ステージ４に設けられた中継ステージ１８に移送する動作を行う。また必要時には、ピックアップヘッド１４をピックアップ作業位置［Ｐ１］の上方からＸ方向に退避させることが可能となっており、さらにピックアップアーム１３ａを回転させてピックアップヘッド１４を反転させることにより、ピックアップノズル１４ａに保持した半導体チップ６ａの姿勢を表裏反転させることが可能となっている（図１０参照）。
【００１８】
図３に示すように、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５は、ベースプレート５２の上面に設けられており、ベースプレート５２は基台２の上面に立設された複数の支持ポスト５１によって下方から支持されている。ここでユニット集合ステージ４の詳細構造について、図４を参照して説明する。図４においてＸ軸移動機構４０は、移動テーブル４ａをＸ方向に移動させる機能を有しており、ベース部４１に以下に説明する機構要素を配設して構成されている。ベース部４１の上面にはＸ方向にガイドレール４２ａが配設されており、ガイドレール４２ａにスライド自在に嵌合したスライダ４２ｂは、移動テーブル４ａの下面に固着されている。
【００１９】
ベース部４１の両端部に立設されたブラケット４３ａ、４３ｂには、送りねじ４５が軸支されており、送りねじ４５はブラケット４３ｂに保持されたモータ４４によって回転駆動される。送りねじ４５は移動テーブル４ａの下面に結合されたナット部材（図示省略）に螺合しており、モータ４４を正逆方向に回転駆動することにより、移動テーブル４ａはＸ方向に往復移動する（矢印ｇ）。これにより、移動テーブル４ａに配設された以下の機能ユニットを一体的にＸ方向に移動させることができ、これらの機能ユニットを第１ヘッド１１、第２ヘッド１２がアクセス可能な領域に位置させることが可能となっている。
【００２０】
移動テーブル４ａには、ツールストッカ１５、部品回収部１６、較正基準マーク１７、中継ステージ１８および部品認識カメラ２４が集合的に配設されている。ツールストッカ１５には、搭載ユニット１９に装着される部品保持ノズル１９ａなど、部品種に応じて交換されて使用される複数の作業ツールが各部品種毎に収納される。個々に収納される作業ツールには、ピックアップヘッド１４に装着されるピックアップノズル１４ａ、図５に示す転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７にそれぞれ装着される転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａが含まれる。そしてツールストッカ１５を第１ヘッド１１、第２ヘッド１２がアクセス可能な領域に移動した状態において、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をユニット集合ステージ４に移動させることにより、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを、対象とする部品種に応じたものに交換することができるようになっている。
【００２１】
すなわち、本実施の形態に示す部品実装装置１においては、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２がいずれもアクセス可能な位置に、対象となる部品の種類に応じて第１ヘッド１１の搭載ユニット１９に交換自在に装着される部品保持ノズル１９ａおよび対象となる部品の種類に応じて第２ヘッド１２に選択的に装着される作業ユニット、すなわち転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に交換自在に装着される転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを収納したツールストッカ１５が配置された構成となっている。このような構成を採用することにより、複数の部品種を対象として交換用のツール類が多数必要とされる場合にあっても、ツール交換機能に要する機構部の占有面積を極力小さくして、装置のコンパクト化を図ることが可能となっている。
【００２２】
部品回収部１６は、部品供給ステージ３から取り出された後に、不良部品や混入した異種部品など基板７への実装が不適と判断された部品を廃棄回収する機能を有している。較正基準マーク１７は、Ｘ軸移動機構４０を継続して駆動する際に熱伸縮によって生じる機構的な位置誤差を、上方に配設された第２カメラ２２によって撮像して較正するために設けられた基準マークである。
【００２３】
中継ステージ１８は、部品供給ステージ３と基板保持ステージ５との間に配置されてツールストッカ１５と一体的に設けられた形態となっており、中継ステージ１８には、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によって取り出された半導体チップ６ａが位置補正のために載置される。中継ステージ１８には中継位置［Ｐ２］が設定されており、第２カメラ２２は中継位置［Ｐ２］に対応して配置されている。Ｘ軸移動機構４０によって中継ステージ１８を移動させることにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に位置させて第２カメラ２２によって撮像することができ、これにより中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａの位置が検出される。
【００２４】
部品認識カメラ２４は撮像面２４ａを中継ステージ１８に隣接させて配置されており、同様にＸ軸移動機構４０を駆動することにより、撮像面２４ａを部品認識位置［Ｐ３］に位置させることができる。部品認識カメラ２４は、部品供給ステージ３から第１ヘッド１１によって直接半導体チップ６ａを取り出すダイレクトピックアップ（ＤＡＦ等）やフェイスダウン実装の場合に用いられる。通常のフェイスアップ実装においては、生産性を重視して第２カメラ２２による認識結果を用い、部品認識カメラ２４は使用しない。
【００２５】
さらに、ユニット集合ステージ４には、中継ステージ１８の表面をクリーニングするためのクリーニングユニット４６が配設されている。図４に示すように、クリーニングユニット４６は移動テーブル４ａを装置手前側（図２において左側）に移動させた状態において、水平な棒状のクリーニング部材４６ａが中継ステージ１８の上方に位置するように配置されている。クリーニング部材４６ａの下面には下方に延出したブラシ４６ｂが中継ステージ１８の上面に摺接するように設けられており、この状態でＸ軸移動機構４０を駆動して移動テーブル４ａを往復動させることにより、中継ステージ１８の表面に付着堆積した異物がブラシ４６ｂによって除去される。クリーニング部材４６ａの内部には吸引孔が設けられており、吸引配管４６ｃを介してクリーニング部材４６ａの内部を真空吸引する（矢印ｈ）ことにより、ブラシ４６ｂによって除去された微細な異物を吸引して排出することができる。
【００２６】
基板保持ステージ５は、ＸＹテーブル機構５３上に基板７を保持する基板保持テーブル５ａを設けた構成となっている。基板保持ステージ５には、半導体チップ６ａを基板保持テーブル５ａに保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ４］が設定されており、第３カメラ２３は実装作業位置［Ｐ４］に対応して配置されている。第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、基板７に設定された部品実装点７ａの位置が検出される。そしてＸＹテーブル機構５３を駆動することにより、基板保持テーブル５ａは基板７とともにＸＹ方向に水平移動し（矢印ｆ）、基板７に設定された任意の部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に位置させることができる。
【００２７】
次に、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２について説明する。図２においてＹ軸フレーム８に設けられたヘッド移動機構９の前面には、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をＹ方向にガイドするための２条のガイドレール９ａが設けられており、これらのガイドレール９ａの間には以下に説明する第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子９ｂが配設されている。ガイドレール９ａには図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダは垂直な移動プレート１１ａ、１２ａの背面に固着されている。
【００２８】
移動プレート１１ａ、１２ａの背面には、固定子９ｂに対向してリニアモータを構成するする可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２はガイドレール９ａによってガイドされて、それぞれＹ方向に移動する（矢印ｄ）。移動プレート１１ａ、１２ａの前面には、それぞれ昇降機構１１ｂ、１２ｂが配設されており、昇降機構１１ｂ、１２ｂの前面には昇降プレート１１ｃ、１２ｃが垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構１１ｂ、１２ｂを駆動することにより、昇降プレート１１ｃ、１２ｃはそれぞれ昇降する（矢印ｅ）。昇降プレート１１ｃには、下部に部品保持ノズル１９ａを備えた搭載ユニット１９が着脱自在に装着されており、昇降プレート１２ｃには、２基の塗布ユニット２０が着脱自在に装着されている。
【００２９】
搭載ユニット１９は部品保持ノズル１９ａによって実装対象の部品である半導体チップ６ａを保持する機能を有しており、第１ヘッド１１をＹ方向に水平移動させて昇降プレート１１ｃが昇降することにより、搭載ユニット１９は部品供給ステージ３から供給された半導体チップ６ａを、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する。ここでは、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１による実装形態として、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され中継ステージ１８上に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するプリセンタ実装形態（図７，図８参照）と、部品供給ステージ３の半導体チップ６ａを直接搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するダイレクト実装形態（図９参照）と、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され表裏反転状態でピックアップヘッド１４に保持された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するフェイスダウン実装形態（図１０参照）とを選択的に実行できるようになっている。
【００３０】
すなわち搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１は、部品供給ステージ３によって供給されピックアップヘッド１４によって中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを受け取って、もしくは部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップして、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する第１ヘッドとして機能する。
【００３１】
第２ヘッド１２に装着された塗布ユニット２０は、部品接着用の樹脂接着剤であるペーストを収納したシリンジ２０ａおよびペーストを吐出する塗布ノズル２０ｂを備えている。第２ヘッド１２を基板保持ステージ５に保持された基板７の上方に移動させて、塗布ユニット２０による塗布動作を行わせることにより、塗布ノズル２０ｂから吐出したペーストを基板７の部品実装点７ａに塗布する。なお第２ヘッド１２には、図２に示す塗布ユニット２０以外にも、以下に説明する転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７の２種類の作業ユニットが対象となる部品種の実装形態に応じて選択的に装着される。
【００３２】
次に図５を参照して、第２ヘッド１２に選択的に装着される作業ユニットについて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、第２ヘッド１２に転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７を装着した状態をそれぞれ示している。転写ユニット５４は基板７にペースト５６を転写により供給する機能を有するものであり、対象とする部品が小サイズで必要とされるペースト５６の供給量が少量であるような場合に選択的に第２ヘッド１２に装着される。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、転写ユニット５４は転写ツール５４ａを備えており、ペースト５６を転写膜の形態で供給する転写テーブル５５とともに用いられる。転写テーブル５５は、平滑な塗膜形成面５５ａを有する略円板形状の容器であり、塗膜形成面５５ａには部品接着用のペースト５６の塗膜が所定の膜厚で形成されている。転写ユニット５４によってペースト５６を転写により供給する際には、まず転写ツール５４ａを転写テーブル５５に対して下降させて転写ツール５４ａの下端部にペースト５６を付着させる。次いで第
２ヘッド１２を移動させて転写ユニット５４を基板保持テーブル５ａに保持された基板７の上方に移動させ、転写ツール５４ａを下降させてペースト５６を転写ツール５４ａによって基板７の上面に転写により供給する。
【００３４】
また加熱・押圧ユニット５７は、搭載ユニット１９によって基板７に搭載された後の半導体チップ６ａを加熱しながら所定の押圧力で加圧する機能を有するものであり、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）が予め貼着された半導体チップ６ａを実装対象とする場合に用いられる。加熱・押圧ユニット５７を第２ヘッド１２に装着しておくことにより、図５（ｂ）に示すように、第１ヘッド１１が搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に、第２ヘッド１２を直ちに基板７へ移動させて、加熱・押圧ツール５７ａを半導体チップ６ａに当接させて加熱・押圧を行うことができる。これにより、搭載ユニット１９は半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に直ちに次の半導体チップ６ａを搭載するための作業動作に移行することができ、搭載ユニット１９によって加熱・押圧を含めた全ての作業動作を行う場合と比較して、作業効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
すなわちここでは、第２ヘッド１２は基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して、ペースト塗布、ペースト転写、加熱・押圧などの所定の作業を行う機能を有しており、第１ヘッド１１と第２ヘッド１２とは交互に基板７上の作業位置にアクセスする。そして、Ｙ軸フレーム８に設けられたヘッド移動機構９、すなわち固定子９ｂと第１ヘッド１１、第２ヘッド１２に備えられた可動子とで構成されるリニアモータは、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２を移動させて交互に基板７上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構となっている。
【００３６】
なお上記構成例では、第２ヘッド１２に交換自在に装着される作業ユニットとして、それぞれ部品接合用のペースト５６を塗布ノズル２０ｂから吐出して基板７に供給するペースト塗布機能、ペースト５６を転写ツール５４ａによって転写して基板７に供給するペースト転写機能、基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能を、それぞれ個別に有する単一機能の塗布ユニット２０，転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７を用いる例を示したが、これらの機能のうち２つを兼ね備えた複数機能の作業ユニットを用いてもよい。
【００３７】
すなわち、本発明においては、第２ヘッド１２は、ペースト塗布機能、ペースト転写機能および加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に搭載可能となっている。そして、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に部品種に応じて着脱自在に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａは、前述のようにユニット集合ステージ４に配置されたツールストッカ１５に収納されており（図４参照）、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をツールストッカ１５にアクセスさせることにより、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを、対象とする部品種に応じたものに交換することができるようになっている。
【００３８】
次に、図６を参照して制御系の構成を説明する。図６において、制御部６０は、機構駆動部６１を介して以下の機構部を制御する。これにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出し、さらに取り出した半導体チップ６ａを基板保持ステージ５に保持された基板７に実装するための各動作が実行される。まず、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４、基板保持ステージ５を制御することにより、部品供給ステージ３におけるＸＹテーブル機構３１やエジェクタ機構３４による部品供給動作が制御され、またユニット集合ステージ４におけるＸ軸移動機構４０の動作が制御され、さらに基板保持ステージ５におけるＸＹテーブル機構５３の動作が制御される。
【００３９】
次いで、ヘッド移動機構９、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２、ピックアップヘッド移動機構１３を制御することにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出すピックアップ動作や、取り出された半導体チップ６ａを基板７に移送搭載してボンディングする実装動作が実行される。すなわちピックアップヘッド移動機構１３を制御することによりピックアップ動作が実行され、また搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１をヘッド移動機構９と併せて制御することにより、半導体チップ６ａを基板７に移送搭載する搭載動作が実行される。
【００４０】
また塗布ユニット２０、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７の３種類の作業ユニットが選択的に装着された第２ヘッド１２をヘッド移動機構９と併せて制御することにより、部品接着用のペーストを塗布ノズル２０ｂから吐出して基板に供給するペースト塗布機能、ペーストを転写ツール５４ａによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能のいずれかが実行される。なおペースト転写機能を実行する際には、転写テーブル５５が併せて制御される。
【００４１】
上述の各種動作制御に際しては、制御部６０が認識処理部６２を制御することにより、以下の各カメラによる撮像結果の認識処理が行われる。第１カメラ２１による撮像結果を認識処理することにより、部品供給ステージ３に保持された半導体ウェハ６における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構３１を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置合わせすることができる。また第２カメラ２２による撮像結果を認識処理することにより、中継ステージ１８に載置された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０が第１ヘッド１１およびＸ軸移動機構４０を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａに対して部品保持ノズル１９ａを正しく位置合わせすることができる。
【００４２】
さらに第３カメラ２３による撮像結果を認識処理することにより、基板保持テーブル５ａに保持された状態における基板７の部品実装点７ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に対して位置合わせして、部品保持ノズル１９ａに保持された半導体チップ６ａを部品実装点７ａに正しく搭載することができる。そして部品認識カメラ２４による撮像結果を認識処理することにより、部品保持ノズル１９ａに保持された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、搭載ユニット１９による搭載動作においては、この検出結果を加味して搭載時の位置補正が行われる。
【００４３】
この部品実装装置１は上記のように構成されており、以下部品実装装置１による部品実装作業について説明する。まず、図７を参照して、部品供給ステージ３から取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、位置補正のために中継ステージ１８を経由して基板保持ステージ５へ移送して実装するプリセンタ実装形態の作業動作例を説明する。この作業動作は、対象となる半導体チップ６ａが高い位置精度の実装を必要とする部品種である場合に選択されるものであり、第２ヘッド１２には基板７への部品実装用のペーストの供給を描画塗布によって行うために、塗布ユニット２０が装着される。
【００４４】
部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面には、エジェクタ機構３４が当接して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル機構５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００４５】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル機構３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めし、次いでピックアップヘッド１４によってこの半導体チップ６ａを取り出して、中継ステージ１８に載置する（矢印ｉ）。
【００４６】
そしてピックアップヘッド１４が退去した後の中継ステージ１８においては、半導体チップ６ａを第２カメラ２２によって撮像することにより、載置された半導体チップ６ａを認識して位置ずれを検出する。そしてこの認識結果に基づいてＸ軸移動機構４０を制御することにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に正しく位置決めする。なおここでは、Ｘ軸移動機構４０によってＸ方向のみの位置補正が行われ、Ｙ方向の位置補正は搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを保持する際に行われる。
【００４７】
また実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。次いで基板保持ステージ５においては第２ヘッド１２を基板７上に移動させ、塗布ユニット２０を基板７に対して下降させて（矢印ｋ）、塗布ノズル２０ｂからペーストを吐出させて基板７に描画塗布する。そしてこの後、塗布ユニット２０を基板７から退避させて、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、基板７におけるペーストの塗布状態の良否を判定するための検査が行われる。なおこの塗布状態の検査は必須ではなく省略してもよい。
【００４８】
次いで第１ヘッド１１を中継ステージ１８に移動させて、載置された半導体チップ６ａに対して搭載ユニット１９を下降させ、部品保持ノズル１９ａによって半導体チップ６ａを保持する。そして半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９を基板保持ステージ５の上方へ移動させ、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させて（矢印ｊ）、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する。この動作を交互に行うことにより、特に速乾性ペーストを用いる場合に効率よく生産できるが、基板７上の全ての実装位置にペーストを塗布した後に順次半導体チップ６ａを実装していくようにしてもよい。
【００４９】
図８は、上述の中継ステージ１８経由の搭載動作を、部品接着のために必要とされるペースト量が少ない小サイズの半導体チップ６ａを対象として行う場合の例を示している。ここでは、第２ヘッド１２には塗布ユニット２０に替えて図５（ａ）に示す転写ユニット５４を装着し、転写ツール５４ａによって転写により基板７にペーストを供給する。この場合には、転写テーブル５５（図５（ａ）参照）を第２ヘッド１２の下方に装着しておき、まず転写ツール５４ａを転写ユニット５４に対して下降させて、転写ツール５４ａの下端部にペースト５６を付着させる。次いで第２ヘッド１２を基板７の上方に移動させ、転写ユニット５４を下降させて（矢印ｌ）、転写ツール５４ａに付着したペースト５６を基板７に転写により供給する。
【００５０】
次に、図９を参照して、部品供給ステージ３から第１ヘッド１１の搭載ユニット１９によって取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、中継ステージ１８を経由せずに基板保持ステージ５へ直接移送して搭載するダイレクト実装形態の作業動作例を説明する。図９において、部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］において、ウェハシート６ｂの下面にはエジェクタ機構３４が当接
して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００５１】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識し、この認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めする。これとともに、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。
【００５２】
次に搭載ユニット１９を部品供給ステージ３の上方まで移動させてピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させ、次いで半導体ウェハ６に対して下降させ、部品保持ノズル１９ａによって取り出し対象の半導体チップ６ａを保持して、ウェハシート６ｂから剥離させる。また基板保持ステージ５においては、塗布ユニット２０が実装作業位置［Ｐ４］へ移動して、基板７に対して下降することにより（矢印ｎ）、塗布ノズル２０ｂを基板７の部品実装点７ａに接近させてペーストの描画塗布動作を行う。これにより基板７の部品実装点７ａには部品実装用のペーストが塗布され、この後塗布ユニット２０は待機位置に移動する。
【００５３】
そして部品保持ノズル１９ａに半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９は、ピックアップ作業位置［Ｐ１］から基板保持ステージ５の上方へ向かって移動し、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させることにより、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する（矢印ｍ）。なお、半導体チップ６ａのサイズが小さく、必要とされるペースト量が少量である場合には、上述の塗布ユニット２０による描画塗布に替えて、図８に示す作業動作例と同様に、第２ヘッド１２に転写ユニット５４を装着して転写によるペーストの供給を行うようにしてもよい。この場合は特にＤＡＦ実装のときなど半導体チップ６ａを中継ステージ１８に載置したくない場合に好適である。
【００５４】
次に、図１０を参照して、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によって取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、上下反転させてフェイスダウン姿勢にした後に、基板保持ステージ５へ移送して実装するフェイスダウン実装形態の作業動作例を説明する。図１０において、部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされており、ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面にはエジェクタ機構３４が当接している。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００５５】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１のカメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めする。これとともに、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。
【００５６】
次にピックアップヘッド１４を部品供給ステージ３の上方まで移動させてピックアップ
作業位置［Ｐ１］に位置させ、次いで半導体ウェハ６に対して下降させてピックアップノズル１４ａによって、取り出し対象の半導体チップ６ａを保持して、半導体ウェハ６から剥離させる。この後、ピックアップヘッド６は半導体チップ６ａを保持した状態でユニット集合ステージ４の上方へ移動し（矢印ｏ）、ここでピックアップヘッド移動機構１３に内蔵された反転駆動部（図示省略）を作動させることにより、ピックアップヘッド１４をピックアップアーム１３ａ廻りに１８０度回転させる。
【００５７】
これにより、半導体チップ６ａを保持したピックアップノズル１４ａが上向きとなって、半導体チップ６ａは能動面を下向きにしたフェイスダウン姿勢となる。また基板保持ステージ５においては、塗布ユニット２０が実装作業位置［Ｐ４］へ移動して基板７に対して下降することにより（矢印ｑ）、塗布ノズル２０ｂを基板７の部品実装点７ａに接近させて塗布動作を行う。これにより、基板７の部品実装点７ａにはアンダーフィル用のペーストが塗布され、この後塗布ユニット２０は待機位置に移動する。また搭載ユニット１９はユニット集合ステージ４の上方へ移動してピックアップヘッド１４の直上に位置し、次いでピックアップヘッド１４に対して下降することにより、ピックアップノズル１４ａに保持されたフェイスダウン姿勢の半導体チップ６ａを部品保持ノズル１９ａによって受け取る。
【００５８】
この後、部品認識位置［Ｐ３］にて部品認識カメラ２４によって部品保持ノズル１９ａに保持された半導体チップ６ａを撮像することにより、搭載ユニット１９に保持された状態における半導体チップ６ａの位置ずれを認識する。次いで第１ヘッド１１を基板７上へ移動させて搭載ユニット１９を実装作業位置［Ｐ４］にて下降させることにより、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する（矢印ｐ）。このとき、部品認識カメラ２４による部品認識によって検出された位置ずれが補正される。
【００５９】
次に図１１を参照して、実装対象の半導体チップ６ａが、裏面に部品接合用のＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）が予め貼着されたチップである場合の実装作業例について説明する。この場合には、第２ヘッド１２には図５（ｂ）に示す加熱・押圧ユニット５７が装着され、第２ヘッド１２は第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能を有するものとなる。
【００６０】
部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがＤＡＦ層を介してウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面には、エジェクタ機構３４が当接して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００６１】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めし、次いでピックアップヘッド１４によってこの半導体チップ６ａをＤＡＦ層とともにピックアップし（部品ピックアップ工程）、中継ステージ１８に部品供給ステージ３からピックアップされた部品を載置する（部品載置工程）（矢印ｒ）。
【００６２】
そしてピックアップヘッド１４が退去した後の中継ステージ１８においては、半導体チップ６ａを第２カメラ２２によって撮像することにより、載置された半導体チップ６ａを認識して位置ずれを検出する。そしてこの認識結果に基づいてＸ軸移動機構４０を制御することにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に正
しく位置決めする。なおここでは、Ｘ軸移動機構４０によってＸ方向のみの位置補正が行われ、Ｙ方向の位置補正は搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを保持する際に行われる。
【００６３】
また実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。次いで第１ヘッド１１を中継ステージ１８に移動させて、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって受け取って、基板保持ステージ５に保持された基板７に位置合わせして搭載する（部品搭載工程）。すなわち、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａに対して搭載ユニット１９を下降させ、部品保持ノズル１９ａによって半導体チップ６ａを保持する。そして半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９を基板保持ステージ５の上方へ移動させ、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させて（矢印ｓ）、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する。
【００６４】
そしてこの後、搭載ユニット１９が上昇して第１ヘッド１１が基板７上から退去したならば、第２ヘッド１２が第１ヘッド１１と共通のヘッド移動機構９によって移動し、第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａを、加熱・押圧機能を有する加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２によって加熱しながら、基板７に対して押圧する（加熱・押圧工程）。すなわち、加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２を基板７上に移動させ、次いで加熱・押圧ユニット５７を下降させて、加熱・押圧ツール５７ａによって半導体チップ６ａを加熱・押圧する本圧着動作を行う（図５（ｂ）参照）。そしてこの状態を所定時間継続することにより、半導体チップ６ａはＤＡＦ層が熱硬化した接着層によって基板７に固着され、実装が完了する。
【００６５】
この実装作業動作において、搭載ユニット１９は半導体チップ６ａを加熱・押圧する動作を行う必要がないことから、半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に直ちに中継ステージ１８に移動して、次の半導体チップ６ａを受け取る動作に移行することができる。そして半導体チップ６ａを受け取った搭載ユニット１９は、加熱・押圧ユニット５７による本圧着動作が完了するまで至近位置で待機し、本圧着動作が完了後に直ちに半導体チップ６ａを基板７に搭載する。これにより、ＤＡＦ層の熱硬化のための本圧着動作に時間を要するタイプの部品を対象とする場合にあっても、高い生産効率を実現することが可能となっている。
【００６６】
なお、上述例ではピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３からピックアップされ中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって受け取るプリセンタ実装形態の例を示しているが、部品供給ステージ３の上方に第１ヘッド１１を移動させて搭載ユニット１９によって直接部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップするダイレクト実装形態を採用してもよい。この場合には、上述の部品ピックアップ工程、部品載置工程、部品搭載工程を、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを第１ヘッド１１によってピックアップする部品ピックアップ工程と、ピックアップされた半導体チップ６ａを第１ヘッド１１によって基板保持ステージ５に保持された基板７に位置合わせして搭載する部品搭載工程とによって置き換えた形態となる。
【００６７】
上述の図７〜図１１に示すように、複数の部品種の半導体チップ６ａなどの部品を同一の部品実装装置１によって基板７に実装する部品実装方法においては、第２ヘッド１２に、部品接合用のペースト５６を塗布ノズル２０ｂから吐出して基板７に供給するペースト塗布機能、ペースト５６を転写ツール５４ａによって転写して基板７に供給するペースト転写機能および基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧
する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを、部品種に応じて選択的に搭載して所定の作業を行わせる形態となっている。
【００６８】
次に、図１２，図１３，図１４を参照して、上述の部品実装作業を継続して実行する過程において行われるツール交換動作について説明する。このツール交換動作は、実装作業の対象となる部品種が切り換えられる度に、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２に装着された作業ユニットにおいて部品種に対応した作業ツールに交換するものである。
【００６９】
まず図１２は、図７、図１０に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４および搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４および搭載ユニット１９にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９のいずれかまたは双方には、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａが装着される。
【００７０】
図１３は、図８に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａに加えて、転写ユニット５４の転写ツール５４ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１、および転写ユニット５４が装着された第２ヘッド１２を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９、転写ユニット５４にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９および転写ユニット５４のいずれかまたは全てには、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａが装着される。
【００７１】
そして図１４は、図８に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａに加えて、加熱・押圧ユニット５７の加熱・押圧ツール５７ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１、および加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、加熱・押圧ツール５７ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９、加熱・押圧ユニット５７にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９および加熱・押圧ユニット５７のいずれかまたは全てには、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、加熱・押圧ツール５７ａが装着される。
【００７２】
すなわち上記動作例においては、半導体チップ６ａの部品種が変更されたならば、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２がいずれもアクセス可能な位置に中継ステージ１８と一体的に設けられ対象となる半導体チップ６ａの種類に応じて第１ヘッド１１に交換自在に装着される部品保持ノズル１９ａおよび対象となる半導体チップ６ａの種類に応じて第２ヘッド１２に交換自在に装着される加熱・押圧ツール５７ａを収納したツールストッカ１５に、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をアクセスさせて、部品保持ノズル１９ａおよびまたは加熱・押圧ツール５７ａを交換するようにしている。
【００７３】
上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置１は、基板保持ステージ５に保持された基板７に半導体チップ６ａを搭載する機能を有する第１ヘッド１１に加えて、基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して所定の作業を行う第２ヘッド１２を備えた構成とし、さらに第２ヘッド１２を、ペースト塗布機能、ペースト転写機能および加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に搭載可能な構成としている。これにより、単一の装置によって多様な実装形態に対応することができ、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の部品実装装置は、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができるという特徴を有し、リードフレームや樹脂基板などに部品を実装する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態の部品実装装置の全体斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の部品実装装置の正面図
【図４】本発明の一実施の形態の部品実装装置のユニット集合ステージの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の部品実装装置の第２ヘッドに装着される作業ユニットの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図９】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１０】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１１】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１２】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【図１３】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【図１４】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【符号の説明】
【００７６】
１ 部品実装装置
３ 部品供給ステージ
４ ユニット集合ステージ
４ａ 移動テーブル
５ 基板保持ステージ
５ａ 基板保持テーブル
６ 半導体ウェハ
６ａ 半導体チップ
７ 基板
７ａ 部品実装点
８ Ｙ軸フレーム
９ ヘッド移動機構
１１ 第１ヘッド
１２ 第２ヘッド
１３ ピックアップヘッド移動機構
１４ ピックアップヘッド
１５ ツールストッカ
１８ 中継ステージ
１９ 搭載ユニット
１９ａ 部品保持ノズル
２０ 塗布ユニット
２０ｂ 塗布ノズル
２１ 第１カメラ
２２ 第２カメラ
２３ 第３カメラ
２４ 部品認識カメラ
３１ ＸＹテーブル機構
４０ Ｘ軸移動機構
５３ ＸＹテーブル機構
５４ 転写ユニット
５４ａ 転写ツール
５５ 転写テーブル
５６ ペースト
５７ 加熱・押圧ユニット
５７ａ 加熱・押圧ツール
［Ｐ１］ ピックアップ作業位置
［Ｐ２］ 中継位置
［Ｐ３］ 部品認識位置
［Ｐ４］ 実装作業位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品供給ステージから半導体チップなどの部品を取り出して基板に実装する部品実装装置および部品実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップなどの部品は部品供給ステージから取り出され、リードフレームや樹脂基板などの基板に実装される。このような部品の実装の形態には、部品の搭載姿勢や部品を基板に接合する方法、さらには部品の特性によって要求される実装精度などの相違によって多様なバリエーションがある。このため部品を部品供給ステージから取り出して基板に実装する実装作業を実行する部品実装装置には、実装形態に応じて異なった機能が求められる。
【０００３】
例えば部品の搭載姿勢については、半導体チップはウェハ状態においては能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢でウェハシートに保持されているため、これらの半導体チップをフェイスダウン状態で基板に実装するには、半導体ウェハから取り出された半導体チップを上下反転する必要がある。このようなフェイスダウン姿勢の半導体チップを対象とする部品実装装置は、ウェハから取り出された半導体チップを上下反転する部品反転機構を備えている。また部品の接合方法として接着剤が用いられる場合には、接着剤を基板の実装位置に供給するための機能を備える必要がある。このため、このような実装形態の異なる複数種類の部品を対象とする場合には、各実装形態に対応した機能を備えた部品実装装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。ここではウェハステージから取り出したペレットを上下反転させる回転機構や、リードフレームに接着剤を塗布する塗布機構を備えた例が示されている。
【特許文献１】特開２００１−１５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで現今の電子機器製造分野においては、さらなる生産性および品質の向上を目的として、高い部品実装精度を要する高機能の部品を含む広い範囲の部品種を作業対象とすることができるよう、生産設備の汎用性の向上を計るとともに、生産性の向上のために設備数・占有面積の削減が併せて求められるようになってきている。しかしながら上述の特許文献例に示す先行技術においては、このような要請に十分に応えることが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる部品実装装置および部品実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の部品実装装置は、部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備え、前記第２ヘッドは、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作
業ユニットを選択的に装着可能となっている。
【０００７】
本発明の部品実装方法は、部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備えた部品実装装置によって、複数の部品種の前記部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、前記第２ヘッドに、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを前記部品種に応じて選択的に装着して、前記所定の作業を行わせる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板保持ステージに保持された基板に部品を搭載する機能を有する第１ヘッドに加えて、基板もしくは第１ヘッドによって基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドを備えた構成とし、さらに第２ヘッドを、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して基板に供給するペースト塗布機能、ペーストを転写ツールによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能な構成とすることにより、単一の装置によって多様な実装形態に対応することができ、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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部品実装装置の全体斜視図、図２は本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分斜視図、図３は本発明の一実施の形態の部品実装装置の正面図、図４は本発明の一実施の形態の部品実装装置のユニット集合ステージの斜視図、図５は本発明の一実施の形態の部品実装装置の第２ヘッドに装着される作業ユニットの説明図、図６は本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図、図７，図８，図９，図１０，図１１は本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図、図１２，図１３，図１４は本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、部品実装装置１の全体構成を説明する。部品実装装置１は基板に半導体チップなどの部品をボンディングによって実装する機能を有するものである。図１において基台２上には、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５がＹ方向に配列されている。部品供給ステージ３に備えられたウェハ保持テーブル３ａには、実装対象となる部品である複数の半導体チップ６ａが配列された半導体ウェハ６が保持されている。ユニット集合ステージ４は、直動機構（図４に示すＸ軸移動機構４０参照）によってＸ方向に往復動する移動テーブル４ａに、後述するツールストッカ１５、部品回収部１６，較正基準マーク１７，中継ステージ１８、部品認識カメラ２４などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。基板保持ステージ５は、基板７を保持する基板保持テーブル５ａをＸＹテーブル機構５３（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７には半導体チップ６ａが実装される。
【００１１】
部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５の上方には、基台２のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム８が支持ポスト８ａによって両端部を支
持されてＹ方向に架設されている。Ｙ軸フレーム８の前面には、以下に説明する第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動するヘッド移動機構９が組み込まれている。第１ヘッド１１には半導体チップ６ａを保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット１９が装着されており、第２ヘッド１２には基板７に電子部品接合用の接着剤を塗布する機能を有する塗布ユニット２０が装着されている。
【００１２】
部品供給ステージ３、中継ステージ１８および基板保持ステージ５の上方には、位置認識のために第１カメラ２１、第２カメラ２２、第３カメラ２３が配設されている。第１カメラ２１は部品供給ステージ３において取り出し対象の半導体チップ６ａを撮像する。第２カメラ２２は部品供給ステージ３から取り出されて中継ステージ１８に位置補正のために仮置きされた半導体チップ６ａを撮像する。また第３カメラ２３は、基板保持ステージ５に保持された基板７を撮像して部品実装点の位置を認識する。またユニット集合ステージ４に配設された部品認識カメラ２４は、部品供給ステージ３から取り出された半導体チップ６ａを下方から撮像する。
【００１３】
つぎに、図２，図３を参照して各部の構造を説明する。部品供給ステージ３はＸＹテーブル機構３１を備えており、ＸＹテーブル機構３１の上面に装着された水平な移動プレート３２には、複数の支持部材３３が立設されている。支持部材３３は、上面に半導体ウェハ６が装着保持される保持テーブル３ａを支持している。半導体ウェハ６はウェハシート６ｂに複数の半導体チップ６ａを所定配列で貼着した構成となっている。ウェハシート６ｂには、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で個片に分割された状態の複数の半導体チップ６ａが貼着保持されている。
【００１４】
部品供給ステージ３には、半導体ウェハ６から半導体チップ６ａをピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ２１の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａの位置が検出される。保持テーブル３ａの内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３４が配設されている。エジェクタ機構３４は、ウェハシート６ｂの下面側から半導体チップ６ａをピンで突き上げることにより、半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの剥離を促進する機能を有している。半導体チップ６ａの取り出し時にエジェクタ機構３４を昇降させてウェハシート６ｂの下面に当接させることにより、後述するピックアップヘッド１４による半導体チップ６ａのウェハシート６ｂからの取り出しを容易に行うことができる。
【００１５】
部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３１を駆動してウェハシート６ｂをＸＹ方向に水平移動させる（矢印ａ）ことにより、ウェハシート６ｂに貼着された複数の半導体チップ６ａのうち、取り出し対象となる所望の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。なおここでは、部品供給ステージ３として、ウェハシート６ｂに貼着されたウェハ状態の部品を供給する方式のウェハテーブルを用いる例を示したが、複数の部品を所定の平面配列で供給する部品トレイを、ウェハテーブルと交換自在に部品供給ステージ３に配置するようにしてもよい。
【００１６】
部品供給ステージ３の上方には、半導体チップ６ａを吸着して保持するピックアップノズル１４ａを備えたピックアップヘッド１４が配設されている。ピックアップヘッド１４はピックアップアーム１３ａによって保持されており、ピックアップアーム１３ａは、Ｙ軸フレーム８の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構１３から、部品供給ステージ３の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構１３を駆動することにより、ピックアップアーム１３ａはＸＹＺ方向に移動する（矢印ｂ）とともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する（矢印ｃ）。
【００１７】
これにより、ピックアップヘッド１４は部品供給ステージ３の上方とユニット集合ステージ４の上方との間でＹ方向に移動するとともに、Ｘ方向に進退する。これによりピックアップヘッド１４は、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップして、ユニット集合ステージ４に設けられた中継ステージ１８に移送する動作を行う。また必要時には、ピックアップヘッド１４をピックアップ作業位置［Ｐ１］の上方からＸ方向に退避させることが可能となっており、さらにピックアップアーム１３ａを回転させてピックアップヘッド１４を反転させることにより、ピックアップノズル１４ａに保持した半導体チップ６ａの姿勢を表裏反転させることが可能となっている（図１０参照）。
【００１８】
図３に示すように、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５は、ベースプレート５２の上面に設けられており、ベースプレート５２は基台２の上面に立設された複数の支持ポスト５１によって下方から支持されている。ここでユニット集合ステージ４の詳細構造について、図４を参照して説明する。図４においてＸ軸移動機構４０は、移動テーブル４ａをＸ方向に移動させる機能を有しており、ベース部４１に以下に説明する機構要素を配設して構成されている。ベース部４１の上面にはＸ方向にガイドレール４２ａが配設されており、ガイドレール４２ａにスライド自在に嵌合したスライダ４２ｂは、移動テーブル４ａの下面に固着されている。
【００１９】
ベース部４１の両端部に立設されたブラケット４３ａ、４３ｂには、送りねじ４５が軸支されており、送りねじ４５はブラケット４３ｂに保持されたモータ４４によって回転駆動される。送りねじ４５は移動テーブル４ａの下面に結合されたナット部材（図示省略）に螺合しており、モータ４４を正逆方向に回転駆動することにより、移動テーブル４ａはＸ方向に往復移動する（矢印ｇ）。これにより、移動テーブル４ａに配設された以下の機能ユニットを一体的にＸ方向に移動させることができ、これらの機能ユニットを第１ヘッド１１、第２ヘッド１２がアクセス可能な領域に位置させることが可能となっている。
【００２０】
移動テーブル４ａには、ツールストッカ１５、部品回収部１６、較正基準マーク１７、中継ステージ１８および部品認識カメラ２４が集合的に配設されている。ツールストッカ１５には、搭載ユニット１９に装着される部品保持ノズル１９ａなど、部品種に応じて交換されて使用される複数の作業ツールが各部品種毎に収納される。個々に収納される作業ツールには、ピックアップヘッド１４に装着されるピックアップノズル１４ａ、図５に示す転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７にそれぞれ装着される転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａが含まれる。そしてツールストッカ１５を第１ヘッド１１、第２ヘッド１２がアクセス可能な領域に移動した状態において、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をユニット集合ステージ４に移動させることにより、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを、対象とする部品種に応じたものに交換することができるようになっている。
【００２１】
すなわち、本実施の形態に示す部品実装装置１においては、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２がいずれもアクセス可能な位置に、対象となる部品の種類に応じて第１ヘッド１１の搭載ユニット１９に交換自在に装着される部品保持ノズル１９ａおよび対象となる部品の種類に応じて第２ヘッド１２に選択的に装着される作業ユニット、すなわち転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に交換自在に装着される転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを収納したツールストッカ１５が配置された構成となっている。このような構成を採用することにより、複数の部品種を対象として交換用のツール類が多数必要とされる場合にあっても、ツール交換機能に要する機構部の占有面積を極力小さくして、装置のコンパクト化を図ることが可能となっている。
【００２２】
部品回収部１６は、部品供給ステージ３から取り出された後に、不良部品や混入した異種部品など基板７への実装が不適と判断された部品を廃棄回収する機能を有している。較正基準マーク１７は、Ｘ軸移動機構４０を継続して駆動する際に熱伸縮によって生じる機構的な位置誤差を、上方に配設された第２カメラ２２によって撮像して較正するために設けられた基準マークである。
【００２３】
中継ステージ１８は、部品供給ステージ３と基板保持ステージ５との間に配置されてツールストッカ１５と一体的に設けられた形態となっており、中継ステージ１８には、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によって取り出された半導体チップ６ａが位置補正のために載置される。中継ステージ１８には中継位置［Ｐ２］が設定されており、第２カメラ２２は中継位置［Ｐ２］に対応して配置されている。Ｘ軸移動機構４０によって中継ステージ１８を移動させることにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に位置させて第２カメラ２２によって撮像することができ、これにより中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａの位置が検出される。
【００２４】
部品認識カメラ２４は撮像面２４ａを中継ステージ１８に隣接させて配置されており、同様にＸ軸移動機構４０を駆動することにより、撮像面２４ａを部品認識位置［Ｐ３］に位置させることができる。部品認識カメラ２４は、部品供給ステージ３から第１ヘッド１１によって直接半導体チップ６ａを取り出すダイレクトピックアップ（ＤＡＦ等）やフェイスダウン実装の場合に用いられる。通常のフェイスアップ実装においては、生産性を重視して第２カメラ２２による認識結果を用い、部品認識カメラ２４は使用しない。
【００２５】
さらに、ユニット集合ステージ４には、中継ステージ１８の表面をクリーニングするためのクリーニングユニット４６が配設されている。図４に示すように、クリーニングユニット４６は移動テーブル４ａを装置手前側（図２において左側）に移動させた状態において、水平な棒状のクリーニング部材４６ａが中継ステージ１８の上方に位置するように配置されている。クリーニング部材４６ａの下面には下方に延出したブラシ４６ｂが中継ステージ１８の上面に摺接するように設けられており、この状態でＸ軸移動機構４０を駆動して移動テーブル４ａを往復動させることにより、中継ステージ１８の表面に付着堆積した異物がブラシ４６ｂによって除去される。クリーニング部材４６ａの内部には吸引孔が設けられており、吸引配管４６ｃを介してクリーニング部材４６ａの内部を真空吸引する（矢印ｈ）ことにより、ブラシ４６ｂによって除去された微細な異物を吸引して排出することができる。
【００２６】
基板保持ステージ５は、ＸＹテーブル機構５３上に基板７を保持する基板保持テーブル５ａを設けた構成となっている。基板保持ステージ５には、半導体チップ６ａを基板保持テーブル５ａに保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ４］が設定されており、第３カメラ２３は実装作業位置［Ｐ４］に対応して配置されている。第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、基板７に設定された部品実装点７ａの位置が検出される。そしてＸＹテーブル機構５３を駆動することにより、基板保持テーブル５ａは基板７とともにＸＹ方向に水平移動し（矢印ｆ）、基板７に設定された任意の部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に位置させることができる。
【００２７】
次に、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２について説明する。図２においてＹ軸フレーム８に設けられたヘッド移動機構９の前面には、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をＹ方向にガイドするための２条のガイドレール９ａが設けられており、これらのガイドレール９ａの間には以下に説明する第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子９ｂが配設されている。ガイドレール９ａには図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダは垂直な移動プレート１１ａ、１２ａの背面に固着されている。
【００２８】
移動プレート１１ａ、１２ａの背面には、固定子９ｂに対向してリニアモータを構成するする可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２はガイドレール９ａによってガイドされて、それぞれＹ方向に移動する（矢印ｄ）。移動プレート１１ａ、１２ａの前面には、それぞれ昇降機構１１ｂ、１２ｂが配設されており、昇降機構１１ｂ、１２ｂの前面には昇降プレート１１ｃ、１２ｃが垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構１１ｂ、１２ｂを駆動することにより、昇降プレート１１ｃ、１２ｃはそれぞれ昇降する（矢印ｅ）。昇降プレート１１ｃには、下部に部品保持ノズル１９ａを備えた搭載ユニット１９が着脱自在に装着されており、昇降プレート１２ｃには、２基の塗布ユニット２０が着脱自在に装着されている。
【００２９】
搭載ユニット１９は部品保持ノズル１９ａによって実装対象の部品である半導体チップ６ａを保持する機能を有しており、第１ヘッド１１をＹ方向に水平移動させて昇降プレート１１ｃが昇降することにより、搭載ユニット１９は部品供給ステージ３から供給された半導体チップ６ａを、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する。ここでは、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１による実装形態として、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され中継ステージ１８上に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するプリセンタ実装形態（図７，図８参照）と、部品供給ステージ３の半導体チップ６ａを直接搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するダイレクト実装形態（図９参照）と、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され表裏反転状態でピックアップヘッド１４に保持された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するフェイスダウン実装形態（図１０参照）とを選択的に実行できるようになっている。
【００３０】
すなわち搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１は、部品供給ステージ３によって供給されピックアップヘッド１４によって中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを受け取って、もしくは部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップして、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する第１ヘッドとして機能する。
【００３１】
第２ヘッド１２に装着された塗布ユニット２０は、部品接着用の樹脂接着剤であるペーストを収納したシリンジ２０ａおよびペーストを吐出する塗布ノズル２０ｂを備えている。第２ヘッド１２を基板保持ステージ５に保持された基板７の上方に移動させて、塗布ユニット２０による塗布動作を行わせることにより、塗布ノズル２０ｂから吐出したペーストを基板７の部品実装点７ａに塗布する。なお第２ヘッド１２には、図２に示す塗布ユニット２０以外にも、以下に説明する転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７の２種類の作業ユニットが対象となる部品種の実装形態に応じて選択的に装着される。
【００３２】
次に図５を参照して、第２ヘッド１２に選択的に装着される作業ユニットについて説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、第２ヘッド１２に転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７を装着した状態をそれぞれ示している。転写ユニット５４は基板７にペースト５６を転写により供給する機能を有するものであり、対象とする部品が小サイズで必要とされるペースト５６の供給量が少量であるような場合に選択的に第２ヘッド１２に装着される。
【００３３】
図５（ａ）に示すように、転写ユニット５４は転写ツール５４ａを備えており、ペースト５６を転写膜の形態で供給する転写テーブル５５とともに用いられる。転写テーブル５５は、平滑な塗膜形成面５５ａを有する略円板形状の容器であり、塗膜形成面５５ａには部品接着用のペースト５６の塗膜が所定の膜厚で形成されている。転写ユニット５４によってペースト５６を転写により供給する際には、まず転写ツール５４ａを転写テーブル５５に対して下降させて転写ツール５４ａの下端部にペースト５６を付着させる。次いで第
２ヘッド１２を移動させて転写ユニット５４を基板保持テーブル５ａに保持された基板７の上方に移動させ、転写ツール５４ａを下降させてペースト５６を転写ツール５４ａによって基板７の上面に転写により供給する。
【００３４】
また加熱・押圧ユニット５７は、搭載ユニット１９によって基板７に搭載された後の半導体チップ６ａを加熱しながら所定の押圧力で加圧する機能を有するものであり、ＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）が予め貼着された半導体チップ６ａを実装対象とする場合に用いられる。加熱・押圧ユニット５７を第２ヘッド１２に装着しておくことにより、図５（ｂ）に示すように、第１ヘッド１１が搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に、第２ヘッド１２を直ちに基板７へ移動させて、加熱・押圧ツール５７ａを半導体チップ６ａに当接させて加熱・押圧を行うことができる。これにより、搭載ユニット１９は半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に直ちに次の半導体チップ６ａを搭載するための作業動作に移行することができ、搭載ユニット１９によって加熱・押圧を含めた全ての作業動作を行う場合と比較して、作業効率を大幅に向上させることができる。
【００３５】
すなわちここでは、第２ヘッド１２は基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して、ペースト塗布、ペースト転写、加熱・押圧などの所定の作業を行う機能を有しており、第１ヘッド１１と第２ヘッド１２とは交互に基板７上の作業位置にアクセスする。そして、Ｙ軸フレーム８に設けられたヘッド移動機構９、すなわち固定子９ｂと第１ヘッド１１、第２ヘッド１２に備えられた可動子とで構成されるリニアモータは、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２を移動させて交互に基板７上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構となっている。
【００３６】
なお上記構成例では、第２ヘッド１２に交換自在に装着される作業ユニットとして、それぞれ部品接合用のペースト５６を塗布ノズル２０ｂから吐出して基板７に供給するペースト塗布機能、ペースト５６を転写ツール５４ａによって転写して基板７に供給するペースト転写機能、基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能を、それぞれ個別に有する単一機能の塗布ユニット２０，転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７を用いる例を示したが、これらの機能のうち２つを兼ね備えた複数機能の作業ユニットを用いてもよい。
【００３７】
すなわち、本発明においては、第２ヘッド１２は、ペースト塗布機能、ペースト転写機能および加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に搭載可能となっている。そして、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に部品種に応じて着脱自在に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａは、前述のようにユニット集合ステージ４に配置されたツールストッカ１５に収納されており（図４参照）、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２をツールストッカ１５にアクセスさせることにより、搭載ユニット１９、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７に装着される部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａ、加熱・押圧ツール５７ａを、対象とする部品種に応じたものに交換することができるようになっている。
【００３８】
次に、図６を参照して制御系の構成を説明する。図６において、制御部６０は、機構駆動部６１を介して以下の機構部を制御する。これにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出し、さらに取り出した半導体チップ６ａを基板保持ステージ５に保持された基板７に実装するための各動作が実行される。まず、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４、基板保持ステージ５を制御することにより、部品供給ステージ３におけるＸＹテーブル機構３１やエジェクタ機構３４による部品供給動作が制御され、またユニット集合ステージ４におけるＸ軸移動機構４０の動作が制御され、さらに基板保持ステージ５におけるＸＹテーブル機構５３の動作が制御される。
【００３９】
次いで、ヘッド移動機構９、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２、ピックアップヘッド移動機構１３を制御することにより、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを取り出すピックアップ動作や、取り出された半導体チップ６ａを基板７に移送搭載してボンディングする実装動作が実行される。すなわちピックアップヘッド移動機構１３を制御することによりピックアップ動作が実行され、また搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１をヘッド移動機構９と併せて制御することにより、半導体チップ６ａを基板７に移送搭載する搭載動作が実行される。
【００４０】
また塗布ユニット２０、転写ユニット５４、加熱・押圧ユニット５７の３種類の作業ユニットが選択的に装着された第２ヘッド１２をヘッド移動機構９と併せて制御することにより、部品接着用のペーストを塗布ノズル２０ｂから吐出して基板に供給するペースト塗布機能、ペーストを転写ツール５４ａによって転写して基板に供給するペースト転写機能および基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能のいずれかが実行される。なおペースト転写機能を実行する際には、転写テーブル５５が併せて制御される。
【００４１】
上述の各種動作制御に際しては、制御部６０が認識処理部６２を制御することにより、以下の各カメラによる撮像結果の認識処理が行われる。第１カメラ２１による撮像結果を認識処理することにより、部品供給ステージ３に保持された半導体ウェハ６における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構３１を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置合わせすることができる。また第２カメラ２２による撮像結果を認識処理することにより、中継ステージ１８に載置された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０が第１ヘッド１１およびＸ軸移動機構４０を制御することにより、ピックアップ対象の半導体チップ６ａに対して部品保持ノズル１９ａを正しく位置合わせすることができる。
【００４２】
さらに第３カメラ２３による撮像結果を認識処理することにより、基板保持テーブル５ａに保持された状態における基板７の部品実装点７ａの位置が検出され、この検出結果に基づいて制御部６０がＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に対して位置合わせして、部品保持ノズル１９ａに保持された半導体チップ６ａを部品実装点７ａに正しく搭載することができる。そして部品認識カメラ２４による撮像結果を認識処理することにより、部品保持ノズル１９ａに保持された状態における半導体チップ６ａの位置が検出され、搭載ユニット１９による搭載動作においては、この検出結果を加味して搭載時の位置補正が行われる。
【００４３】
この部品実装装置１は上記のように構成されており、以下部品実装装置１による部品実装作業について説明する。まず、図７を参照して、部品供給ステージ３から取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、位置補正のために中継ステージ１８を経由して基板保持ステージ５へ移送して実装するプリセンタ実装形態の作業動作例を説明する。この作業動作は、対象となる半導体チップ６ａが高い位置精度の実装を必要とする部品種である場合に選択されるものであり、第２ヘッド１２には基板７への部品実装用のペーストの供給を描画塗布によって行うために、塗布ユニット２０が装着される。
【００４４】
部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面には、エジェクタ機構３４が当接して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル機構５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００４５】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル機構３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めし、次いでピックアップヘッド１４によってこの半導体チップ６ａを取り出して、中継ステージ１８に載置する（矢印ｉ）。
【００４６】
そしてピックアップヘッド１４が退去した後の中継ステージ１８においては、半導体チップ６ａを第２カメラ２２によって撮像することにより、載置された半導体チップ６ａを認識して位置ずれを検出する。そしてこの認識結果に基づいてＸ軸移動機構４０を制御することにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に正しく位置決めする。なおここでは、Ｘ軸移動機構４０によってＸ方向のみの位置補正が行われ、Ｙ方向の位置補正は搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを保持する際に行われる。
【００４７】
また実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。次いで基板保持ステージ５においては第２ヘッド１２を基板７上に移動させ、塗布ユニット２０を基板７に対して下降させて（矢印ｋ）、塗布ノズル２０ｂからペーストを吐出させて基板７に描画塗布する。そしてこの後、塗布ユニット２０を基板７から退避させて、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、基板７におけるペーストの塗布状態の良否を判定するための検査が行われる。なおこの塗布状態の検査は必須ではなく省略してもよい。
【００４８】
次いで第１ヘッド１１を中継ステージ１８に移動させて、載置された半導体チップ６ａに対して搭載ユニット１９を下降させ、部品保持ノズル１９ａによって半導体チップ６ａを保持する。そして半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９を基板保持ステージ５の上方へ移動させ、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させて（矢印ｊ）、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する。この動作を交互に行うことにより、特に速乾性ペーストを用いる場合に効率よく生産できるが、基板７上の全ての実装位置にペーストを塗布した後に順次半導体チップ６ａを実装していくようにしてもよい。
【００４９】
図８は、上述の中継ステージ１８経由の搭載動作を、部品接着のために必要とされるペースト量が少ない小サイズの半導体チップ６ａを対象として行う場合の例を示している。ここでは、第２ヘッド１２には塗布ユニット２０に替えて図５（ａ）に示す転写ユニット５４を装着し、転写ツール５４ａによって転写により基板７にペーストを供給する。この場合には、転写テーブル５５（図５（ａ）参照）を第２ヘッド１２の下方に装着しておき、まず転写ツール５４ａを転写ユニット５４に対して下降させて、転写ツール５４ａの下端部にペースト５６を付着させる。次いで第２ヘッド１２を基板７の上方に移動させ、転写ユニット５４を下降させて（矢印ｌ）、転写ツール５４ａに付着したペースト５６を基板７に転写により供給する。
【００５０】
次に、図９を参照して、部品供給ステージ３から第１ヘッド１１の搭載ユニット１９によって取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、中継ステージ１８を経由せずに基板保持ステージ５へ直接移送して搭載するダイレクト実装形態の作業動作例を説明する。図９において、部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］において、ウェハシート６ｂの下面にはエジェクタ機構３４が当接
して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００５１】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識し、この認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めする。これとともに、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル機構５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。
【００５２】
次に搭載ユニット１９を部品供給ステージ３の上方まで移動させてピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させ、次いで半導体ウェハ６に対して下降させ、部品保持ノズル１９ａによって取り出し対象の半導体チップ６ａを保持して、ウェハシート６ｂから剥離させる。また基板保持ステージ５においては、塗布ユニット２０が実装作業位置［Ｐ４］へ移動して、基板７に対して下降することにより（矢印ｎ）、塗布ノズル２０ｂを基板７の部品実装点７ａに接近させてペーストの描画塗布動作を行う。これにより基板７の部品実装点７ａには部品実装用のペーストが塗布され、この後塗布ユニット２０は待機位置に移動する。
【００５３】
そして部品保持ノズル１９ａに半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９は、ピックアップ作業位置［Ｐ１］から基板保持ステージ５の上方へ向かって移動し、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させることにより、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する（矢印ｍ）。なお、半導体チップ６ａのサイズが小さく、必要とされるペースト量が少量である場合には、上述の塗布ユニット２０による描画塗布に替えて、図８に示す作業動作例と同様に、第２ヘッド１２に転写ユニット５４を装着して転写によるペーストの供給を行うようにしてもよい。この場合は特にＤＡＦ実装のときなど半導体チップ６ａを中継ステージ１８に載置したくない場合に好適である。
【００５４】
次に、図１０を参照して、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によって取り出したフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａを、上下反転させてフェイスダウン姿勢にした後に、基板保持ステージ５へ移送して実装するフェイスダウン実装形態の作業動作例を説明する。図１０において、部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされており、ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面にはエジェクタ機構３４が当接している。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００５５】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１のカメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めする。これとともに、実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。
【００５６】
次にピックアップヘッド１４を部品供給ステージ３の上方まで移動させてピックアップ
作業位置［Ｐ１］に位置させ、次いで半導体ウェハ６に対して下降させてピックアップノズル１４ａによって、取り出し対象の半導体チップ６ａを保持して、半導体ウェハ６から剥離させる。この後、ピックアップヘッド６は半導体チップ６ａを保持した状態でユニット集合ステージ４の上方へ移動し（矢印ｏ）、ここでピックアップヘッド移動機構１３に内蔵された反転駆動部（図示省略）を作動させることにより、ピックアップヘッド１４をピックアップアーム１３ａ廻りに１８０度回転させる。
【００５７】
これにより、半導体チップ６ａを保持したピックアップノズル１４ａが上向きとなって、半導体チップ６ａは能動面を下向きにしたフェイスダウン姿勢となる。また基板保持ステージ５においては、塗布ユニット２０が実装作業位置［Ｐ４］へ移動して基板７に対して下降することにより（矢印ｑ）、塗布ノズル２０ｂを基板７の部品実装点７ａに接近させて塗布動作を行う。これにより、基板７の部品実装点７ａにはアンダーフィル用のペーストが塗布され、この後塗布ユニット２０は待機位置に移動する。また搭載ユニット１９はユニット集合ステージ４の上方へ移動してピックアップヘッド１４の直上に位置し、次いでピックアップヘッド１４に対して下降することにより、ピックアップノズル１４ａに保持されたフェイスダウン姿勢の半導体チップ６ａを部品保持ノズル１９ａによって受け取る。
【００５８】
この後、部品認識位置［Ｐ３］にて部品認識カメラ２４によって部品保持ノズル１９ａに保持された半導体チップ６ａを撮像することにより、搭載ユニット１９に保持された状態における半導体チップ６ａの位置ずれを認識する。次いで第１ヘッド１１を基板７上へ移動させて搭載ユニット１９を実装作業位置［Ｐ４］にて下降させることにより、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する（矢印ｐ）。このとき、部品認識カメラ２４による部品認識によって検出された位置ずれが補正される。
【００５９】
次に図１１を参照して、実装対象の半導体チップ６ａが、裏面に部品接合用のＤＡＦ（ダイアタッチフィルム）が予め貼着されたチップである場合の実装作業例について説明する。この場合には、第２ヘッド１２には図５（ｂ）に示す加熱・押圧ユニット５７が装着され、第２ヘッド１２は第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧する加熱・押圧機能を有するものとなる。
【００６０】
部品供給ステージ３にはフェイスアップ姿勢の半導体チップ６ａがＤＡＦ層を介してウェハシート６ｂに複数貼着された構成の半導体ウェハ６がセットされている。ピックアップ作業位置［Ｐ１］においてウェハシート６ｂの下面には、エジェクタ機構３４が当接して、ピックアップ動作が可能な状態となっている。また基板保持ステージ５においては、ＸＹテーブル５３上に設けられた基板保持テーブル５ａに実装対象の基板７が保持されている。
【００６１】
部品実装作業が開始されると、まずピックアップ作業位置［Ｐ１］にて第１カメラ２１によって半導体ウェハ６を撮像することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａを認識する。そしてこの認識結果に基づいて部品供給ステージ３のＸＹテーブル３１を制御することにより、取り出し対象の半導体チップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に正しく位置決めし、次いでピックアップヘッド１４によってこの半導体チップ６ａをＤＡＦ層とともにピックアップし（部品ピックアップ工程）、中継ステージ１８に部品供給ステージ３からピックアップされた部品を載置する（部品載置工程）（矢印ｒ）。
【００６２】
そしてピックアップヘッド１４が退去した後の中継ステージ１８においては、半導体チップ６ａを第２カメラ２２によって撮像することにより、載置された半導体チップ６ａを認識して位置ずれを検出する。そしてこの認識結果に基づいてＸ軸移動機構４０を制御することにより、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを中継位置［Ｐ２］に正
しく位置決めする。なおここでは、Ｘ軸移動機構４０によってＸ方向のみの位置補正が行われ、Ｙ方向の位置補正は搭載ユニット１９によって半導体チップ６ａを保持する際に行われる。
【００６３】
また実装作業位置［Ｐ４］にて第３カメラ２３によって基板７を撮像することにより、実装対象の部品実装点７ａを認識し、この認識結果に基づいて基板保持ステージ５のＸＹテーブル５３を制御することにより、部品実装点７ａを実装作業位置［Ｐ４］に正しく位置決めする。次いで第１ヘッド１１を中継ステージ１８に移動させて、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって受け取って、基板保持ステージ５に保持された基板７に位置合わせして搭載する（部品搭載工程）。すなわち、中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａに対して搭載ユニット１９を下降させ、部品保持ノズル１９ａによって半導体チップ６ａを保持する。そして半導体チップ６ａを保持した搭載ユニット１９を基板保持ステージ５の上方へ移動させ、実装作業位置［Ｐ４］にて搭載ユニット１９を下降させて（矢印ｓ）、保持した半導体チップ６ａを基板７に搭載する。
【００６４】
そしてこの後、搭載ユニット１９が上昇して第１ヘッド１１が基板７上から退去したならば、第２ヘッド１２が第１ヘッド１１と共通のヘッド移動機構９によって移動し、第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａを、加熱・押圧機能を有する加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２によって加熱しながら、基板７に対して押圧する（加熱・押圧工程）。すなわち、加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２を基板７上に移動させ、次いで加熱・押圧ユニット５７を下降させて、加熱・押圧ツール５７ａによって半導体チップ６ａを加熱・押圧する本圧着動作を行う（図５（ｂ）参照）。そしてこの状態を所定時間継続することにより、半導体チップ６ａはＤＡＦ層が熱硬化した接着層によって基板７に固着され、実装が完了する。
【００６５】
この実装作業動作において、搭載ユニット１９は半導体チップ６ａを加熱・押圧する動作を行う必要がないことから、半導体チップ６ａを基板７に搭載した後に直ちに中継ステージ１８に移動して、次の半導体チップ６ａを受け取る動作に移行することができる。そして半導体チップ６ａを受け取った搭載ユニット１９は、加熱・押圧ユニット５７による本圧着動作が完了するまで至近位置で待機し、本圧着動作が完了後に直ちに半導体チップ６ａを基板７に搭載する。これにより、ＤＡＦ層の熱硬化のための本圧着動作に時間を要するタイプの部品を対象とする場合にあっても、高い生産効率を実現することが可能となっている。
【００６６】
なお、上述例ではピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３からピックアップされ中継ステージ１８に載置された半導体チップ６ａを搭載ユニット１９によって受け取るプリセンタ実装形態の例を示しているが、部品供給ステージ３の上方に第１ヘッド１１を移動させて搭載ユニット１９によって直接部品供給ステージ３から半導体チップ６ａをピックアップするダイレクト実装形態を採用してもよい。この場合には、上述の部品ピックアップ工程、部品載置工程、部品搭載工程を、部品供給ステージ３から半導体チップ６ａを第１ヘッド１１によってピックアップする部品ピックアップ工程と、ピックアップされた半導体チップ６ａを第１ヘッド１１によって基板保持ステージ５に保持された基板７に位置合わせして搭載する部品搭載工程とによって置き換えた形態となる。
【００６７】
上述の図７〜図１１に示すように、複数の部品種の半導体チップ６ａなどの部品を同一の部品実装装置１によって基板７に実装する部品実装方法においては、第２ヘッド１２に、部品接合用のペースト５６を塗布ノズル２０ｂから吐出して基板７に供給するペースト塗布機能、ペースト５６を転写ツール５４ａによって転写して基板７に供給するペースト転写機能および基板７に搭載された半導体チップ６ａを加熱しながら基板７に対して押圧
する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを、部品種に応じて選択的に搭載して所定の作業を行わせる形態となっている。
【００６８】
次に、図１２，図１３，図１４を参照して、上述の部品実装作業を継続して実行する過程において行われるツール交換動作について説明する。このツール交換動作は、実装作業の対象となる部品種が切り換えられる度に、第１ヘッド１１、第２ヘッド１２に装着された作業ユニットにおいて部品種に対応した作業ツールに交換するものである。
【００６９】
まず図１２は、図７、図１０に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４および搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４および搭載ユニット１９にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９のいずれかまたは双方には、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａが装着される。
【００７０】
図１３は、図８に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａに加えて、転写ユニット５４の転写ツール５４ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１、および転写ユニット５４が装着された第２ヘッド１２を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９、転写ユニット５４にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９および転写ユニット５４のいずれかまたは全てには、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、転写ツール５４ａが装着される。
【００７１】
そして図１４は、図８に示す実装作業例において、ピックアップヘッド１４のピックアップノズル１４ａ、搭載ユニット１９の部品保持ノズル１９ａに加えて、加熱・押圧ユニット５７の加熱・押圧ツール５７ａを交換するツール交換動作を示している。すなわち、実装作業において部品種が変更されたならば、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９が装着された第１ヘッド１１、および加熱・押圧ユニット５７が装着された第２ヘッド１２を、ピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、加熱・押圧ツール５７ａが収納されたツールストッカ１５に順次アクセスさせる。そしてピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９、加熱・押圧ユニット５７にツール交換動作を行わせることにより、ピックアップヘッド１４、搭載ユニット１９および加熱・押圧ユニット５７のいずれかまたは全てには、必要に応じて新たな部品種に対応したピックアップノズル１４ａ、部品保持ノズル１９ａ、加熱・押圧ツール５７ａが装着される。
【００７２】
すなわち上記動作例においては、半導体チップ６ａの部品種が変更されたならば、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２がいずれもアクセス可能な位置に中継ステージ１８と一体的に設けられ対象となる半導体チップ６ａの種類に応じて第１ヘッド１１に交換自在に装着される部品保持ノズル１９ａおよび対象となる半導体チップ６ａの種類に応じて第２ヘッド１２に交換自在に装着される加熱・押圧ツール５７ａを収納したツールストッカ１５に、第１ヘッド１１および第２ヘッド１２をアクセスさせて、部品保持ノズル１９ａおよびまたは加熱・押圧ツール５７ａを交換するようにしている。
【００７３】
上記説明したように、本実施の形態に示す部品実装装置１は、基板保持ステージ５に保持された基板７に半導体チップ６ａを搭載する機能を有する第１ヘッド１１に加えて、基板７もしくは第１ヘッド１１によって基板７に搭載された半導体チップ６ａに対して所定の作業を行う第２ヘッド１２を備えた構成とし、さらに第２ヘッド１２を、ペースト塗布機能、ペースト転写機能および加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に搭載可能な構成としている。これにより、単一の装置によって多様な実装形態に対応することができ、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の部品実装装置は、汎用性を向上させるとともに生産性を向上させることができるという特徴を有し、リードフレームや樹脂基板などに部品を実装する分野に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態の部品実装装置の全体斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の部品実装装置の部分斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の部品実装装置の正面図
【図４】本発明の一実施の形態の部品実装装置のユニット集合ステージの斜視図
【図５】本発明の一実施の形態の部品実装装置の第２ヘッドに装着される作業ユニットの説明図
【図６】本発明の一実施の形態の部品実装装置の制御系の構成を示すブロック図
【図７】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図９】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１０】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１１】本発明の一実施の形態の部品実装方法を示す工程説明図
【図１２】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【図１３】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【図１４】本発明の一実施の形態の部品実装方法におけるツール交換動作の動作説明図
【符号の説明】
【００７６】
１ 部品実装装置
３ 部品供給ステージ
４ ユニット集合ステージ
４ａ 移動テーブル
５ 基板保持ステージ
５ａ 基板保持テーブル
６ 半導体ウェハ
６ａ 半導体チップ
７ 基板
７ａ 部品実装点
８ Ｙ軸フレーム
９ ヘッド移動機構
１１ 第１ヘッド
１２ 第２ヘッド
１３ ピックアップヘッド移動機構
１４ ピックアップヘッド
１５ ツールストッカ
１８ 中継ステージ
１９ 搭載ユニット
１９ａ 部品保持ノズル
２０ 塗布ユニット
２０ｂ 塗布ノズル
２１ 第１カメラ
２２ 第２カメラ
２３ 第３カメラ
２４ 部品認識カメラ
３１ ＸＹテーブル機構
４０ Ｘ軸移動機構
５３ ＸＹテーブル機構
５４ 転写ユニット
５４ａ 転写ツール
５５ 転写テーブル
５６ ペースト
５７ 加熱・押圧ユニット
５７ａ 加熱・押圧ツール
［Ｐ１］ ピックアップ作業位置
［Ｐ２］ 中継位置
［Ｐ３］ 部品認識位置
［Ｐ４］ 実装作業位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、
前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、
前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、
前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備え、
前記第２ヘッドは、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能となっていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記第１ヘッドおよび第２ヘッドがいずれもアクセス可能な位置に、対象となる部品の種類に応じて前記第１ヘッドに交換自在に装着される部品保持ツールおよび対象となる部品の種類に応じて前記作業ユニットに交換自在に装着される作業ツールを収納したツールストッカが配置されていることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置され前記部品供給ステージから取り出された部品が載置される中継ステージと、
前記部品供給ステージから前記部品をピックアップして前記中継ステージに移送するピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドを前記部品供給ステージの上方と前記中継ステージの上方との間で移動させるピックアップヘッド移動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記ツールストッカは、前記中継ステージと一体的に設けられていることを特徴とする請求項３記載の部品実装装置。
【請求項５】
部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備えた部品実装装置によって、複数の部品種の前記部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、
前記第２ヘッドに、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを前記部品種に応じて選択的に装着して、前記所定の作業を行わせることを特徴とする部品実装方法。
【請求項１】
部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、
前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、
前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、
前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備え、
前記第２ヘッドは、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを選択的に装着可能となっていることを特徴とする部品実装装置。
【請求項２】
前記第１ヘッドおよび第２ヘッドがいずれもアクセス可能な位置に、対象となる部品の種類に応じて前記第１ヘッドに交換自在に装着される部品保持ツールおよび対象となる部品の種類に応じて前記作業ユニットに交換自在に装着される作業ツールを収納したツールストッカが配置されていることを特徴とする請求項１記載の部品実装装置。
【請求項３】
前記基板保持ステージと前記部品供給ステージとの間に配置され前記部品供給ステージから取り出された部品が載置される中継ステージと、
前記部品供給ステージから前記部品をピックアップして前記中継ステージに移送するピックアップヘッドと、
前記ピックアップヘッドを前記部品供給ステージの上方と前記中継ステージの上方との間で移動させるピックアップヘッド移動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の部品実装装置。
【請求項４】
前記ツールストッカは、前記中継ステージと一体的に設けられていることを特徴とする請求項３記載の部品実装装置。
【請求項５】
部品を供給する部品供給ステージと、基板を保持する基板保持ステージと、前記部品供給ステージによって供給された前記部品を受け取って前記基板保持ステージに保持された基板に搭載する第１ヘッドと、前記前記基板もしくは前記第１ヘッドによって前記基板に搭載された部品に対して所定の作業を行う第２ヘッドと、前記第１ヘッドおよび第２ヘッドを移動させて交互に前記基板上の作業位置にアクセスさせる共通のヘッド移動機構とを備えた部品実装装置によって、複数の部品種の前記部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、
前記第２ヘッドに、部品接合用のペーストを塗布ノズルから吐出して前記基板に供給するペースト塗布機能、前記ペーストを転写ツールによって転写して前記基板に供給するペースト転写機能および前記基板に搭載された部品を加熱しながら基板に対して押圧する加熱・押圧機能のうち少なくともいずれか１つの機能を有する作業ユニットを前記部品種に応じて選択的に装着して、前記所定の作業を行わせることを特徴とする部品実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１２３７７０（Ｐ２０１０−１２３７７０Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９６３５０（Ｐ２００８−２９６３５０）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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