電子部品の実装装置及び実装方法
【課題】基板に半導体チップを実装ヘッドに設けられた加圧体によって実装する際、基板を支持する実装ステージに対して加圧体を平行に傾動させることができるようにする。
【解決手段】上下方向に駆動される実装ヘッド１１と、実装ヘッドの下面側に弾性支持手段１３によって弾性的に変位可能に設けられ吸着部２５ｂに半導体チップを吸着保持する加圧体１４と、実装ヘッドを下降方向に駆動して加圧体の吸着部に吸着保持された半導体チップを基板に実装させ加圧用駆動源を具備し、
弾性支持手段は、平行に対向する２組の側面を有し、実装ヘッドと加圧体の間に配置される可動ブロック体１６と、可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた一対の連結ばね体１７の他端を実装ヘッドに連結した第１の連結体２１と、可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた一対の連結ばね体の他端を加圧体に連結した第２の連結体２２とによって構成されている。
【解決手段】上下方向に駆動される実装ヘッド１１と、実装ヘッドの下面側に弾性支持手段１３によって弾性的に変位可能に設けられ吸着部２５ｂに半導体チップを吸着保持する加圧体１４と、実装ヘッドを下降方向に駆動して加圧体の吸着部に吸着保持された半導体チップを基板に実装させ加圧用駆動源を具備し、
弾性支持手段は、平行に対向する２組の側面を有し、実装ヘッドと加圧体の間に配置される可動ブロック体１６と、可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた一対の連結ばね体１７の他端を実装ヘッドに連結した第１の連結体２１と、可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた一対の連結ばね体の他端を加圧体に連結した第２の連結体２２とによって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板が載置される実装ステージの上面面と電子部品を保持する加圧体の下端面とを平行にして基板に電子部品を実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、電子部品としての半導体チップを回路基板やキヤリアテープなどの基板に実装する実装装置は、上面が上記基板を載置する載置面となった実装ステージを備えている。この実装ステージの上方には上下方向に駆動される実装ヘッドが配置されている。この実装ヘッドの下端面は上記半導体チップを吸着保持する保持面となっている。
【０００３】
そして、上記保持面に半導体チップを吸着保持した上記実装ヘッドは下降方向に駆動され、上記載置面に載置された基板に半導体チップを所定の圧力で加圧して実装するようになっている。
【０００４】
このような実装装置において、上記実装ステージの載置面と、上記実装ヘッドの保持面とが平行度でないと、半導体チップが上記基板に均一な圧力で加圧されなくなるため、半導体チップに欠けや割れが生じるという実装不良の発生原因となる。
【０００５】
そこで、従来は特許文献１に示されるように、表裏面を互いに平行な平面に仕上げた加圧ツールを煽りシャフトによって回動自在に支持する。そして、上記加圧ツールに傾きが生じたとき、この加圧ツールの裏面に対向した配置された複数の平面度検出センサによって検出する。
【０００６】
各検出センサからの検出出力はコントローラによって処理され、このコントローラからの出力情報に基いて上記加圧ツールの傾きをマイクロメータによって調整するようにしている。上記マイクロメータは手動或いは自動で作動させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３４０５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の構成によると、加圧ツールに傾きが生じたか否かを複数の平面度検出センサによって検出し、各検出センサからの検出出力をコントローラによって処理しなければならない。そのため、構成の複雑化やコストの大幅な上昇を招くということがある。
【０００９】
しかも、平面度検出センサによって検出された検出出力によって加圧ツールの傾きをマイクロメータによって調整する場合、そのマイクロメータの調整を手動で行なうようにしたのでは熟練を要するばかりか、時間が掛かるということがあり、自動で行なうようにしたのでは構成の大幅な複雑化を招くということもある。
【００１０】
さらに、加圧ツールの傾きを平面度検出センサによって検出してマイクロメータによって調整しても、電子部品を基板に実装する際、基板が支持される実装ステージの支持面に対して上記加圧ツールの表面（下端の加圧面）の平行度が精密に確保できないことがある。
【００１１】
その場合、電子部品が薄くて脆い半導体チップであると、上記加圧ツールの加圧面に吸着保持された半導体チップを基板に加圧して実装するとき、半導体チップに割れや欠けが生じるなどして実装不良の発生原因なるということがある。
【００１２】
この発明は、実装ヘッドに設けられる加圧体の加圧面の傾きを検出したり、その検出に基いて加圧面の傾きを調整するということなく、電子部品を基板に実装するときには上記加圧面が実装ステージの基板を支持する支持面に対して平行になるよう変位させて電子部品を基板に実装することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上下方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドの下面側に弾性支持手段によって弾性的に変位可能に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、
上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備し、
上記弾性支持手段は、
平行に対向する２組の側面を有し、上記実装ヘッドと上記加圧体の間に配置される可動ブロック体と、
上記可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記実装ヘッドに連結した第１の連結体と、
上記可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記加圧体に連結した第２の連結体と
によって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１４】
上記可動ブロック体の各側面には、それぞれ２つの上記連結ばね体の一端が上下方向に平行に取付けられていて、それぞれ上下２つの連結ばね体の他端は上記一対の第１の連結体と一対の第２の連結体に取付けられることが好ましい。
【００１５】
上記連結ばね体は、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性変形可能な構造であることが好ましい。
【００１６】
上記連結ばね体は、一端に上記可動ブロック体の側面に取付けられる第１の取付け部が形成され、他端に上記第１の連結体又は第２の連結体に取付けられる第２の取付け部が形成されていて、上記第１の取付け部と第２の取付け部との間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記加圧体は、下面が平坦な吸着面に形成された基部と、この基部の吸着面に上面が吸着保持されるとともに、下面が上記電子部品を吸着保持する吸着部に形成された加圧ツールとを有することが好ましい。
【００１８】
この発明は、上下方向に駆動される実装ヘッドと、この実装ヘッドの下面側に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備した実装装置によって、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品を上記基板に実装する際、上記実装ステージの支持面と上記加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、電子部品を基板に実装する際、実装ステージの支持面と実装ヘッドに設けられた加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することができる。
【００２０】
そのため、加圧体の加圧面の傾斜を検出したり、その検出に基いて加圧体の傾きを調整するなどのことをせずにすむから、簡単な構成であるにも係らず、電子部品を損傷させることなく確実に基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の構成図。
【図２】上記実装装置の実装ヘッドの高さを調整する構造を示す拡大図。
【図３】上記実装装置の制御系統を示すブロック図。
【図４】実装ヘッドとこの下面側に設けられた加圧体との連結構造を示す側面図。
【図５】実装ヘッドと加圧体との連結構造を示す正面図。
【図６】可動ブロック体と第１、第２の連結体との連結構造を示す平面図。
【図７】実装ヘッドと加圧体を連結する弾性支持手段を示す拡大断面図。
【図８】実装ステージの支持面と加圧ツールの加圧面とが平行な状態で半導体チップを基板に実装するときの説明図。
【図９】実装ステージの支持面と加圧ツールの加圧面とが平行でない状態で半導体チップを基板に実装するときの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１に示す実装装置は搬送手段としての平行に離間対向して配置された一対のガイドレール１を備えている。このガイドレール１に沿って搬送されるリードフレームなどの基板Ｗは実装位置Ｂに位置決めされる。実装位置Ｂに位置決めされた上記基板Ｗには電子部品としてのたとえば半導体チップ２が実装される。
【００２４】
上記実装位置Ｂに位置決めされた上記基板Ｗの下方には図１と図３に示すＺ駆動源３によって上下方向に駆動される実装ステージ４が設けられている。この実装ステージ４は、上記基板Ｗに上記半導体チップ２を実装するとき、上昇方向に駆動されてその上面の支持面４ａによって上記基板Ｗの下面を支持するようになっている。
【００２５】
上記実装位置Ｂの上記実装ステージ４と対向する上記ガイドレール１の上方には実装手段５が設けられている。この実装手段５の上方には駆動手段６が配設され、この駆動手段６は上記実装手段５を後述するように作動させるようになっている。
【００２６】
上記実装手段５は第１の支持体８を有する。この第１の支持体８は図１と図３に示すＸ・Ｙ駆動源７によって水平方向であるＸ・Ｙ方向に駆動される。このＸ・Ｙ駆動源７は後述する制御装置２９（図３に示す）によって駆動が制御されるようになっている。
【００２７】
上記第１の支持体８の一側面には一対のリニアガイド９（一方のみ図示）が上下方向に沿って設けられ、このリニアガイド９には実装ヘッド１１に設けられた受け部１０が移動可能に支持されている。この実装ヘッド１１の下端側には弾性支持手段１３によって加圧体１４が弾性的に変位可能に設けられている。
【００２８】
図４乃至図７に示すように、上記弾性支持手段１３は立方体状の可動ブロック体１６を有する。この可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄには、１つの側面に対してそれぞれ上下方向に平行に位置する２つの連結ばね体１７の一端が連結されている。
【００２９】
上記連結ばね体１７は図７に示すように帯板状のばね材によって一端と他端にそれぞれ第１の取付け部１７ａと第２の取付け部１７ｂが垂直に形成されていて、これら第１、第２の取付け部１７ａ，１７ｂの間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部１７ｃに形成されている。そして、上記可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄには、上記連結ばね体１７の第１の取付け部１７ａが取り付け固定されている。
【００３０】
上記実装ヘッド１１の下面には平板状の水平調整ブロック体１９が水平方向の角度調整可能に取付けられている。図４に示すように、上記水平調整ブロック体１９の下面の所定方向の両端部には、それぞれ第１の連結体２１が取付けられている。そして、一対の第１の連結体２１の互いに対向する側面には、上記可動ブロック体１６の平行に対向する２つの側面１６ａ、１６ｃに第１の取付け部１７ａを連結した各一対の連結ばね体１７の第２の取付け部１７ｂが取り付け固定されている。
【００３１】
それによって、上記可動ブロック体１６は上記実装ヘッド１１に合計で４つの上記連結ばね体１７によって弾性的に変位可能に取付けられている。
【００３２】
図５に示すように、上記可動ブロック体１６の他の２つの側面１６ｂ，１６ｄに一端を連結した各一対の連結ばね体１７の他端はそれぞれ第２の連結体２２の側面に取付け固定されている。一対の第２の連結体２２は、上記加圧体１４の上面の所定方向の両端部に連結固定される。
【００３３】
つまり、上記加圧体１４は、上記第２の連結体２２及び上記可動ブロック体１６の一対の側面１６ｂ，１６ｄに一端を連結したそれぞれ２つの連結ばね体１７を介して上記可動ブロック体１６に弾性的に変位可能に連結されている。
【００３４】
上記連結ばね体１７は一端が上記可動ブロック体１６の側面１６ａ〜１６ｄに連結される第１取付け部１７ａに形成され、他端が第１の連結体２１又は第２の連結体２２に取り付けられる第２の取付け部１７ｂに形成され、中途部が水平方向に蛇行した蛇行部１７ｃに形成されている。
【００３５】
すなわち、連結ばね体１７は蛇行部１７ｃを有するから、単体では上下方向及び長手方向に弾性変形可能であり、長手方向と交差する方向には変形できない。
【００３６】
しかしながら、図６に示すように、可動ロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄに水平方向に対して９０度の間隔で、しかも上下方向に２つの連結ばね体１７の一端を連結し、これら連結ばね体１７の他端にそれぞれ２つの第１の連結体２１及び第２の連結体２２を連結するようにしている。
【００３７】
そのため、上記連結ばね体１７の長手方向の弾性変形は上記可動ブロック体１６を上記連結ばね体１７の長手方向と交差する方向、すなわち垂直方向に変換されることになるので、結果的に上記可動ブロック体１６を上下方向に対して弾性的に変位させることになる。
【００３８】
また、連結ばね体１７は帯板上の部材によって形成されているため、長手方向に対して交差する方向、つまりねじれ方向に対しても弾性的に変形可能である。
【００３９】
そのため、一端の第１取付け部１７ａと他端の第２の取付け部１７ｂがそれぞれ所定の箇所に連結された上記連結ばね体１７は、中途部の上記蛇行部１７ｃが垂直方向及び捩じれ方向に対して弾性的に変位可能となっている。
【００４０】
それによって、上記加圧体１４は、上記実装ヘッド１１に対して上記連結ばね体１７を介して下面が水平方向に対して弾性的に傾動可能となっている。
【００４１】
図７に示すように、上記加圧体１４の下面は平坦面に形成されていて、この下面の周辺部には複数の第１の吸引孔２４が開口形成されている。上記加圧体１４の下面には四角形状の平板からなる加圧ツール２５の基部２５ａの下面が上記第１の吸引孔２４に生じる吸引力によって吸着保持されている。
【００４２】
上記加圧ツール２５の基部２５ａの下面には同じく四角形状の平板からなる加圧面としての吸着部２５ｂが設けられている。この吸着部２５ｂの中心部には第２の吸引孔２７が開口形成され、この吸引孔２７に生じる吸引力によって電子部品である上記半導体チップ２が吸着保持されるようになっている。
【００４３】
上記第１の吸引孔２４と第２の吸引孔２７は上記加圧体１４に形成された第１、第２の吸引路２８ａ，２８ｂを介してそれぞれ吸引ポンプ（図示せず）に連通している。それによって、上記第１、第２の吸引孔２４，２７に上述した吸引力を発生させることができるようになっている。
【００４４】
上記加圧ツール２５は第１の吸引孔２４に生じる吸引力によって上記加圧体１４の下面に着脱可能に取付けられている。そのため、半導体チップ２に品種変更などによって吸着部２５ｂを異なる大きさのものに交換しなければならないような場合、上記加圧ツール２５を容易に交換することができる。
【００４５】
なお、上記加圧ツール２５は上記加圧体１４の下面にフック２８によって係脱可能に保持されるようになっていて、上記第１の吸引孔２４に吸引力が生じていないときに上記加圧体１４の下面から取り外すことができるようになっている。
【００４６】
図１に示すように、上記第１の支持体８の上端には逆Ｌ字状のフック部材３２が設けられている。このフック部材３２と上記実装ヘッド１１の上下方向の中途部の間には、この実装ヘッド１１を弾性的に保持するばね３３が張設されている。
【００４７】
図２に示すように、上記第１の支持体８の上端部には第１の取付け部材３４が設けられている。この第１の取り付け部材３４にはパルスモータなどの高さ調整駆動源３８が設けられている。この高さ調整駆動源３８の回転軸３８ａには駆動ねじ３５が連結されている。この駆動ねじ３５は下端面が凸曲面３７ａに形成された押圧体３７に螺合されている。
【００４８】
この押圧体３７は、上記第１の支持体８の板面に水平に突設された第２の取付け部材３９に、たとえば図示しないキーとキー溝などの手段によって回転不能な状態で上下方向に移動可能に保持されている。
【００４９】
図３に示す上記高さ調整駆動源３８は上記制御装置２９によって駆動が制御される。高さ調整駆動源３８が作動して上記駆動ねじ３５が回転駆動されれば、その回転によって上記押圧体３７が上下方向に変位する。
【００５０】
上記押圧体３７が下降方向に駆動されれば、上記実装ヘッド１１がばね３３の復元力に抗して下降し、上昇方向に駆動されれば、上記実装ヘッド１１はばね３３の復元力によって上昇するようになっている。
【００５１】
つまり、高さ調整駆動源３８によって駆動ねじ３５を回転させると、その回転方向に応じて上記ばね３３は復元力に抗して引き伸ばされたり、復元力によって縮小するから、上記実装ヘッド１１を第１の支持体８に設けられたリニアガイド９に沿って上昇方向或いは下降方向に弾性的に変位させ、所定の高さ位置で位置決めできるようになっている。
【００５２】
図１に示すように、上記実装ヘッド１１の上端部には軸部１１ｂが設けられ、この軸部１１ｂには軸線を水平にした支軸４３によってラジアル軸受４４が径方向の一部を上記軸部１１ｂの上端面から上方に突出させて取付けられている。
【００５３】
上記駆動手段６は、上記実装位置Ｂの上方に固定的に配置された第２の支持体４６を有する。この第２の支持体４６は、板面を上記第１の支持体８に対して垂直軸線を中心にする回転方向に９０度位置をずらして設けられていて、その板面には所定間隔で離間した一対のリニアガイド４７が上下方向に沿って設けられている。
【００５４】
上記リニアガイド４７には可動体４８が移動可能に設けられている。この可動体４８にはＬ字状の押圧部材４９が下端部を上記可動体４８の下端よりも下方に突出させて取付けられている。
【００５５】
上記押圧部材４９の下端面は上記実装ヘッド１１の上端面である、上記軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４の外周面の上端を後述するように押圧する押圧面４９ａとなっている。この押圧面４９ａは上記ラジアル軸受４４よりもＸ、Ｙ方向に対して大きな面積に形成されている。
【００５６】
上記第２の支持体４６の上部には保持部材５１が設けられ、この保持部材５１には上記制御装置２９によって駆動が制御される、たとえばサーボモータからなる駆動手段としての加圧用駆動源５２が軸線を垂直にして設けられている。この加圧用駆動源５２の駆動軸５２ａは上記可動体４８に継ぎ手５３を介して連結されている。
【００５７】
したがって、上記加圧用駆動源５２が作動してその駆動軸５２ａが下降方向に駆動されれば、この駆動軸５２ａに連動して上記可動体４８が下降するから、この可動体４８に設けられた押圧部材４９の押圧面４９ａによって上記実装ヘッド１１の軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４の外周面の上端が押圧され、上記押圧部材４９が下降方向に駆動されることになる。
【００５８】
上記加圧用駆動源５２によって上記押圧部材４９は基準位置に位置決めされている。上記実装ヘッド１１が高さ調整駆動源３８によって同じく基準位置に位置決めされたとき、上記押圧部材４９の押圧面４９ａと実装ヘッド１１の軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４との間には図１に示すように所定の隙間が形成されるようになっている。
【００５９】
なお、押圧部材４９と実装ヘッド１１の基準位置は図３に示す加圧用駆動源５２と高さ調整駆動源３８に制御装置２９から駆動信号が出力されていない状態であって、これらの基準位置はたとえば加圧用駆動源５２の駆動軸５２ａや押圧体３７を手動で軸方向に位置決めすることで、設定可能となっている。
【００６０】
基板Ｗに半導体チップ２を実装する前に、半導体チップ２は基板Ｗに対して以下のようにＸ、Ｙ方向に対して位置決めされる。すなわち、図１と図３に示すように、実装位置Ｂに位置決めされた上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２と、ガイドレール１に沿って搬送されて上記実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗとの間には上下両面を同時に撮像することができる撮像手段としての撮像カメラ５５が挿入される。
【００６１】
上記撮像カメラ５５には上方向を撮像する上側撮像光学系と、下方向を撮像する下側撮像光学系（ともに図示せず）が収容された扁平箱型状の筐体５６を有する。この筐体５６の上面と下面にはそれぞれ撮像窓５７ａ，５７ｂが形成されている。この筐体５６は図１と図３に示すＸ・Ｙ・Ｚ駆動源５８によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるようになっている。このＸ・Ｙ・Ｚ駆動源５８は上記制御装置２９によって駆動が制御されるようになっている。
【００６２】
上記撮像カメラ５５の上側撮像光学系と下側撮像光学系によって撮像された画像は上記制御装置２９に接続されたモニタ５９（図３に示す）に表示されるようになっている。上記撮像カメラ５５は上記Ｘ・Ｙ・Ｚ駆動源５８によって下側撮像光学系の焦点位置が上記ガイドレール１を搬送される基板Ｗの上面に一致するＺ方向に位置決めされている。
【００６３】
実装ヘッド１１と押圧部材４９が基準位置にある状態で、上記撮像カメラ５５はＸ、Ｙ方向に駆動されて上記基板Ｗと、加圧ツール２５の吸着部２６に吸着保持された上記半導体チップ２との間に入り込み、上記基板Ｗの上面と半導体チップ２の下面とに設けられた図示しない位置合わせマークを同時に撮像する。
【００６４】
それによって、上記制御装置２９は基板Ｗと半導体チップ２のＸ、Ｙ方向の相対的な位置ずれ量を算出し、算出されたそれぞれのＸ、Ｙ座標に基いて上記実装ヘッド１１がＸ・Ｙ駆動源７によってＸ、Ｙ方向に駆動され、半導体チップ２が基板Ｗの実装位置に位置決めされる。
【００６５】
つぎに、上記構成の実装装置によって基板Ｗに半導体チップ２を実装するときの動作を説明する。
【００６６】
撮像カメラ５５の撮像に基いて実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗに設けられた位置合わせマークと、半導体チップ２に設けられた位置合わせマークを撮像し、その撮像に基いて上記加圧ツール２５をＸ、Ｙ方向に駆動して基板Ｗの実装位置に半導体チップ２を位置決めしたならば、加圧用駆動源５２を作動させて押圧部材４９を下降させ、その押圧面４９ａによって実装ヘッド１１の軸１１ｂに設けられたラジアル軸受４４を押圧する。
【００６７】
それによって、上記実装ヘッド１１がばね３３の復元力に抗して下降方向に駆動されるから、上記実装ヘッド１１の下面側に弾性支持手段１３を介して弾性的に変位可能に設けられた加圧体１４の加圧ツール２５の吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２が実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗの上面に加圧されて実装される。
【００６８】
このとき、上記基板Ｗの下面はＺ駆動源３によって上昇方向に駆動された実装ステージ４の支持面４ａによって支持される。したがって、上記基板Ｗは下方へ撓むことなく、その上面に半導体チップ２が実装されることになる。
【００６９】
基板Ｗの上面に半導体チップ２を実装する際、上記加圧体１４の半導体チップ２を吸着保持した加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、基板Ｗの下面を支持する実装ステージ４の支持面４ａとが平行である場合、図８に示すように半導体チップ２が基板Ｗに押圧されると、その押圧力によって可動ブロック体１６はその４つの側面１６ａ〜１６ｄに一端が連結されたそれぞれ２つの連結ばね体１７を同等に弾性変形させながら水平な状態、つまり実装ステージ４の支持面４ａに対して平行な状態を維持しつつ上昇し、上記連結ばね体１７の復元力によって半導体チップ２を基板Ｗに実装することになる。
【００７０】
したがって、そのような場合、半導体チップ２は上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂによって基板Ｗに均等に押圧されるから、欠けや割れが生じることなく、実装されることになる。
【００７１】
上記加圧体１４の半導体チップ２を吸着保持した加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、基板Ｗの下面を支持する実装ステージ４の支持面４ａとが平行でないことがある。そのような場合には、上記吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２が上記基板Ｗに対して均一に加圧されないため、半導体チップ２に欠けが生じたり、割れが生じるということがある。
【００７２】
しかしながら、図９に示すように、実装ステージ４の支持面４ａが水平面に対してθで示す角度で傾いていて、上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、上記実装ステージ４の支持面４ａとが平行でない場合、半導体チップ２が基板Ｗに傾いて押圧されると、上記加圧ツール２５が設けられた加圧体１４は、上記実装ステージ４の支持面４ａとの傾き状態に応じて上記弾性支持手段１３を弾性変形させながら傾動する。
【００７３】
そのため、上記吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２は、基板Ｗに部分的に強く押圧されることなく、ほぼ均等に押圧されるから、割れや欠けが生じることなく、基板Ｗに実装されることになる。
【００７４】
すなわち、上記可動ブロック体１６の４つの側面には、それぞれ上下方向に対して平行に離間した２つの連結ばね体１７を設け、これら連結ばね体１７を介して上記加圧体１４を上記実装ヘッド１１に弾性的に連結するようにした。
【００７５】
上記連結ばね体１７は水平方向に蛇行した蛇行部１７ｃを有するから、蛇行方向と交差する上下方向に対して弾性的に変形可能である。なお、上記連結ばね体１７は蛇行部１７ｃを有することによって、単体では水平方向に対しても弾性的に変形可能であるが、可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄに連結されているから、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性的に変位可能となり、水平方向に対しては弾性的に変形することがほとんどない。
【００７６】
したがって、加圧ツール２５の吸着部２５ｂと実装ステージ４の支持面４ａとが平行でないため、上記吸着部２５ｂ吸着保持された半導体チップ２が基板Ｗに傾いて押圧されると、その傾きに応じて上記可動ブロック体１６の各一対の側面１６ａ，１６ｃと１６ｂ，１６ｄに連結されたそれぞれの連結ばね体１７が異なる撓み量で上下方向に弾性変形する。その結果、上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂが上記実装ステージ４の支持面４ａと平行になるよう弾性的に傾斜するから、半導体チップ２を欠けや割れが生じることなく、基板Ｗに実装することができる。
【００７７】
上記可動ブロック体１６の対向する一対の側面１６ａ，１６ｃと第１の連結体２１及び一対の側面１６ｂ，１６ｄと第２の連結体２２との連結は、上記可動ブロック体１６の各側面に上下方向に設けられたそれぞれ２つの連結ばね体１７によって連結されているため、その連結状態は平行リンクによって連結されている状態とほぼ同じである。
【００７８】
そのため、上記可動ブロック体１６に連結ばね体１７からなる弾性支持手段１３を介して連結された加圧体１４は水平方向に対してずれ動き難いため、半導体チップ２を基板Ｗに実装する際、半導体チップ２が水平方向にずれ動いて基板Ｗに擦られて損傷したり、実装精度が低下するなどのことを防止することができる。
【００７９】
すなわち、上記構成の実装装置によれば、加圧体１４を弾性支持手段１３によって実装ヘッド１１に対して弾性的に傾動可能に取り付けるようにした。そのため、加圧体１４の傾斜状態を検出したり、その検出に基いて傾斜状態を修正するなど、複雑な構成や調整作業を要することなく、加圧体１４を実装ステージ４の支持面４ａに対して平行になるよう傾動させて半導体チップ２を基板Ｗに実装することができる。
【００８０】
また、半導体チップ２を吸着保持する吸着部２５ｂを有する加圧ツール２５を、加圧体１４の下面に着脱可能に吸着保持するようにした。
【００８１】
そのため、半導体チップ２の品種変更に伴って吸着部２５ｂを異なる大きさのもなどに変更しなければならないとき、上記加圧ツール２５の交換を容易に、しかも迅速に行なうことができる。
【００８２】
上記連結ばね体１７の蛇行部１７ｃは弾性的に変位可能である。そのため、加圧ツール２５の吸着部２５ｂが吸着保持した半導体チップ２を基板Ｗに実装する際、上記連結ばね体１７の弾性力によって実装時に必要となる実装荷重を確実に付加することができる。
【００８３】
上記連結ばね体１７は帯板状の部材によって形成され、その蛇行部１７ｃは水平方向に蛇行した形状となっている。そのため、水平方向の変位に対しては剛性体であり、垂直方向とねじれ方向に対しては弾性的に変位する。
【００８４】
したがって、実装ステージ４が傾斜している場合、加圧ツール２５の吸着部２５ｂが吸着保持した半導体チップ２を、上記実装ステージ４の傾斜に応じて垂直方向と傾斜方向に弾性的に変位させて上記実装ステージ４の傾斜に倣わすことができる。その結果、半導体チップ２に欠けや割れが生じるのを防止することができる。
【００８５】
上記一実施の形態では一端に第１の取付け部、他端に第２の取付け部を有し、中途部に蛇行部が形成された形状の連結ばね体を可動ブロックの４つの側面に連結したが、連結ばね体の形状はそれだけに限定されるものではなく、要は加圧体が非平行な状態で変位するときに、その変位に応じて弾性的に変形する形状であればよい。
【００８６】
また、加圧体の下面に吸着部を有する加圧ツールを着脱可能に吸着するようにしたが、加圧体の下面に上記吸着部を直接形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
２…半導体チップ、４…実装ステージ、４ａ…支持面、５…実装ステージ、１１…実装ヘッド、１３…弾性支持手段、１４…加圧体、１６…可動ブロック体、１７…連結ばね体、２１…第１の連結体、２２…第２の連結体、２５…加圧ツール、２６…吸着部（加圧面）、５２…加圧用駆動源。
【技術分野】
【０００１】
この発明は基板が載置される実装ステージの上面面と電子部品を保持する加圧体の下端面とを平行にして基板に電子部品を実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、電子部品としての半導体チップを回路基板やキヤリアテープなどの基板に実装する実装装置は、上面が上記基板を載置する載置面となった実装ステージを備えている。この実装ステージの上方には上下方向に駆動される実装ヘッドが配置されている。この実装ヘッドの下端面は上記半導体チップを吸着保持する保持面となっている。
【０００３】
そして、上記保持面に半導体チップを吸着保持した上記実装ヘッドは下降方向に駆動され、上記載置面に載置された基板に半導体チップを所定の圧力で加圧して実装するようになっている。
【０００４】
このような実装装置において、上記実装ステージの載置面と、上記実装ヘッドの保持面とが平行度でないと、半導体チップが上記基板に均一な圧力で加圧されなくなるため、半導体チップに欠けや割れが生じるという実装不良の発生原因となる。
【０００５】
そこで、従来は特許文献１に示されるように、表裏面を互いに平行な平面に仕上げた加圧ツールを煽りシャフトによって回動自在に支持する。そして、上記加圧ツールに傾きが生じたとき、この加圧ツールの裏面に対向した配置された複数の平面度検出センサによって検出する。
【０００６】
各検出センサからの検出出力はコントローラによって処理され、このコントローラからの出力情報に基いて上記加圧ツールの傾きをマイクロメータによって調整するようにしている。上記マイクロメータは手動或いは自動で作動させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３４０５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の構成によると、加圧ツールに傾きが生じたか否かを複数の平面度検出センサによって検出し、各検出センサからの検出出力をコントローラによって処理しなければならない。そのため、構成の複雑化やコストの大幅な上昇を招くということがある。
【０００９】
しかも、平面度検出センサによって検出された検出出力によって加圧ツールの傾きをマイクロメータによって調整する場合、そのマイクロメータの調整を手動で行なうようにしたのでは熟練を要するばかりか、時間が掛かるということがあり、自動で行なうようにしたのでは構成の大幅な複雑化を招くということもある。
【００１０】
さらに、加圧ツールの傾きを平面度検出センサによって検出してマイクロメータによって調整しても、電子部品を基板に実装する際、基板が支持される実装ステージの支持面に対して上記加圧ツールの表面（下端の加圧面）の平行度が精密に確保できないことがある。
【００１１】
その場合、電子部品が薄くて脆い半導体チップであると、上記加圧ツールの加圧面に吸着保持された半導体チップを基板に加圧して実装するとき、半導体チップに割れや欠けが生じるなどして実装不良の発生原因なるということがある。
【００１２】
この発明は、実装ヘッドに設けられる加圧体の加圧面の傾きを検出したり、その検出に基いて加圧面の傾きを調整するということなく、電子部品を基板に実装するときには上記加圧面が実装ステージの基板を支持する支持面に対して平行になるよう変位させて電子部品を基板に実装することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上下方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドの下面側に弾性支持手段によって弾性的に変位可能に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、
上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備し、
上記弾性支持手段は、
平行に対向する２組の側面を有し、上記実装ヘッドと上記加圧体の間に配置される可動ブロック体と、
上記可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記実装ヘッドに連結した第１の連結体と、
上記可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記加圧体に連結した第２の連結体と
によって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置にある。
【００１４】
上記可動ブロック体の各側面には、それぞれ２つの上記連結ばね体の一端が上下方向に平行に取付けられていて、それぞれ上下２つの連結ばね体の他端は上記一対の第１の連結体と一対の第２の連結体に取付けられることが好ましい。
【００１５】
上記連結ばね体は、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性変形可能な構造であることが好ましい。
【００１６】
上記連結ばね体は、一端に上記可動ブロック体の側面に取付けられる第１の取付け部が形成され、他端に上記第１の連結体又は第２の連結体に取付けられる第２の取付け部が形成されていて、上記第１の取付け部と第２の取付け部との間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記加圧体は、下面が平坦な吸着面に形成された基部と、この基部の吸着面に上面が吸着保持されるとともに、下面が上記電子部品を吸着保持する吸着部に形成された加圧ツールとを有することが好ましい。
【００１８】
この発明は、上下方向に駆動される実装ヘッドと、この実装ヘッドの下面側に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備した実装装置によって、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品を上記基板に実装する際、上記実装ステージの支持面と上記加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、電子部品を基板に実装する際、実装ステージの支持面と実装ヘッドに設けられた加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することができる。
【００２０】
そのため、加圧体の加圧面の傾斜を検出したり、その検出に基いて加圧体の傾きを調整するなどのことをせずにすむから、簡単な構成であるにも係らず、電子部品を損傷させることなく確実に基板に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施の形態を示す実装装置の構成図。
【図２】上記実装装置の実装ヘッドの高さを調整する構造を示す拡大図。
【図３】上記実装装置の制御系統を示すブロック図。
【図４】実装ヘッドとこの下面側に設けられた加圧体との連結構造を示す側面図。
【図５】実装ヘッドと加圧体との連結構造を示す正面図。
【図６】可動ブロック体と第１、第２の連結体との連結構造を示す平面図。
【図７】実装ヘッドと加圧体を連結する弾性支持手段を示す拡大断面図。
【図８】実装ステージの支持面と加圧ツールの加圧面とが平行な状態で半導体チップを基板に実装するときの説明図。
【図９】実装ステージの支持面と加圧ツールの加圧面とが平行でない状態で半導体チップを基板に実装するときの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１に示す実装装置は搬送手段としての平行に離間対向して配置された一対のガイドレール１を備えている。このガイドレール１に沿って搬送されるリードフレームなどの基板Ｗは実装位置Ｂに位置決めされる。実装位置Ｂに位置決めされた上記基板Ｗには電子部品としてのたとえば半導体チップ２が実装される。
【００２４】
上記実装位置Ｂに位置決めされた上記基板Ｗの下方には図１と図３に示すＺ駆動源３によって上下方向に駆動される実装ステージ４が設けられている。この実装ステージ４は、上記基板Ｗに上記半導体チップ２を実装するとき、上昇方向に駆動されてその上面の支持面４ａによって上記基板Ｗの下面を支持するようになっている。
【００２５】
上記実装位置Ｂの上記実装ステージ４と対向する上記ガイドレール１の上方には実装手段５が設けられている。この実装手段５の上方には駆動手段６が配設され、この駆動手段６は上記実装手段５を後述するように作動させるようになっている。
【００２６】
上記実装手段５は第１の支持体８を有する。この第１の支持体８は図１と図３に示すＸ・Ｙ駆動源７によって水平方向であるＸ・Ｙ方向に駆動される。このＸ・Ｙ駆動源７は後述する制御装置２９（図３に示す）によって駆動が制御されるようになっている。
【００２７】
上記第１の支持体８の一側面には一対のリニアガイド９（一方のみ図示）が上下方向に沿って設けられ、このリニアガイド９には実装ヘッド１１に設けられた受け部１０が移動可能に支持されている。この実装ヘッド１１の下端側には弾性支持手段１３によって加圧体１４が弾性的に変位可能に設けられている。
【００２８】
図４乃至図７に示すように、上記弾性支持手段１３は立方体状の可動ブロック体１６を有する。この可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄには、１つの側面に対してそれぞれ上下方向に平行に位置する２つの連結ばね体１７の一端が連結されている。
【００２９】
上記連結ばね体１７は図７に示すように帯板状のばね材によって一端と他端にそれぞれ第１の取付け部１７ａと第２の取付け部１７ｂが垂直に形成されていて、これら第１、第２の取付け部１７ａ，１７ｂの間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部１７ｃに形成されている。そして、上記可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄには、上記連結ばね体１７の第１の取付け部１７ａが取り付け固定されている。
【００３０】
上記実装ヘッド１１の下面には平板状の水平調整ブロック体１９が水平方向の角度調整可能に取付けられている。図４に示すように、上記水平調整ブロック体１９の下面の所定方向の両端部には、それぞれ第１の連結体２１が取付けられている。そして、一対の第１の連結体２１の互いに対向する側面には、上記可動ブロック体１６の平行に対向する２つの側面１６ａ、１６ｃに第１の取付け部１７ａを連結した各一対の連結ばね体１７の第２の取付け部１７ｂが取り付け固定されている。
【００３１】
それによって、上記可動ブロック体１６は上記実装ヘッド１１に合計で４つの上記連結ばね体１７によって弾性的に変位可能に取付けられている。
【００３２】
図５に示すように、上記可動ブロック体１６の他の２つの側面１６ｂ，１６ｄに一端を連結した各一対の連結ばね体１７の他端はそれぞれ第２の連結体２２の側面に取付け固定されている。一対の第２の連結体２２は、上記加圧体１４の上面の所定方向の両端部に連結固定される。
【００３３】
つまり、上記加圧体１４は、上記第２の連結体２２及び上記可動ブロック体１６の一対の側面１６ｂ，１６ｄに一端を連結したそれぞれ２つの連結ばね体１７を介して上記可動ブロック体１６に弾性的に変位可能に連結されている。
【００３４】
上記連結ばね体１７は一端が上記可動ブロック体１６の側面１６ａ〜１６ｄに連結される第１取付け部１７ａに形成され、他端が第１の連結体２１又は第２の連結体２２に取り付けられる第２の取付け部１７ｂに形成され、中途部が水平方向に蛇行した蛇行部１７ｃに形成されている。
【００３５】
すなわち、連結ばね体１７は蛇行部１７ｃを有するから、単体では上下方向及び長手方向に弾性変形可能であり、長手方向と交差する方向には変形できない。
【００３６】
しかしながら、図６に示すように、可動ロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄに水平方向に対して９０度の間隔で、しかも上下方向に２つの連結ばね体１７の一端を連結し、これら連結ばね体１７の他端にそれぞれ２つの第１の連結体２１及び第２の連結体２２を連結するようにしている。
【００３７】
そのため、上記連結ばね体１７の長手方向の弾性変形は上記可動ブロック体１６を上記連結ばね体１７の長手方向と交差する方向、すなわち垂直方向に変換されることになるので、結果的に上記可動ブロック体１６を上下方向に対して弾性的に変位させることになる。
【００３８】
また、連結ばね体１７は帯板上の部材によって形成されているため、長手方向に対して交差する方向、つまりねじれ方向に対しても弾性的に変形可能である。
【００３９】
そのため、一端の第１取付け部１７ａと他端の第２の取付け部１７ｂがそれぞれ所定の箇所に連結された上記連結ばね体１７は、中途部の上記蛇行部１７ｃが垂直方向及び捩じれ方向に対して弾性的に変位可能となっている。
【００４０】
それによって、上記加圧体１４は、上記実装ヘッド１１に対して上記連結ばね体１７を介して下面が水平方向に対して弾性的に傾動可能となっている。
【００４１】
図７に示すように、上記加圧体１４の下面は平坦面に形成されていて、この下面の周辺部には複数の第１の吸引孔２４が開口形成されている。上記加圧体１４の下面には四角形状の平板からなる加圧ツール２５の基部２５ａの下面が上記第１の吸引孔２４に生じる吸引力によって吸着保持されている。
【００４２】
上記加圧ツール２５の基部２５ａの下面には同じく四角形状の平板からなる加圧面としての吸着部２５ｂが設けられている。この吸着部２５ｂの中心部には第２の吸引孔２７が開口形成され、この吸引孔２７に生じる吸引力によって電子部品である上記半導体チップ２が吸着保持されるようになっている。
【００４３】
上記第１の吸引孔２４と第２の吸引孔２７は上記加圧体１４に形成された第１、第２の吸引路２８ａ，２８ｂを介してそれぞれ吸引ポンプ（図示せず）に連通している。それによって、上記第１、第２の吸引孔２４，２７に上述した吸引力を発生させることができるようになっている。
【００４４】
上記加圧ツール２５は第１の吸引孔２４に生じる吸引力によって上記加圧体１４の下面に着脱可能に取付けられている。そのため、半導体チップ２に品種変更などによって吸着部２５ｂを異なる大きさのものに交換しなければならないような場合、上記加圧ツール２５を容易に交換することができる。
【００４５】
なお、上記加圧ツール２５は上記加圧体１４の下面にフック２８によって係脱可能に保持されるようになっていて、上記第１の吸引孔２４に吸引力が生じていないときに上記加圧体１４の下面から取り外すことができるようになっている。
【００４６】
図１に示すように、上記第１の支持体８の上端には逆Ｌ字状のフック部材３２が設けられている。このフック部材３２と上記実装ヘッド１１の上下方向の中途部の間には、この実装ヘッド１１を弾性的に保持するばね３３が張設されている。
【００４７】
図２に示すように、上記第１の支持体８の上端部には第１の取付け部材３４が設けられている。この第１の取り付け部材３４にはパルスモータなどの高さ調整駆動源３８が設けられている。この高さ調整駆動源３８の回転軸３８ａには駆動ねじ３５が連結されている。この駆動ねじ３５は下端面が凸曲面３７ａに形成された押圧体３７に螺合されている。
【００４８】
この押圧体３７は、上記第１の支持体８の板面に水平に突設された第２の取付け部材３９に、たとえば図示しないキーとキー溝などの手段によって回転不能な状態で上下方向に移動可能に保持されている。
【００４９】
図３に示す上記高さ調整駆動源３８は上記制御装置２９によって駆動が制御される。高さ調整駆動源３８が作動して上記駆動ねじ３５が回転駆動されれば、その回転によって上記押圧体３７が上下方向に変位する。
【００５０】
上記押圧体３７が下降方向に駆動されれば、上記実装ヘッド１１がばね３３の復元力に抗して下降し、上昇方向に駆動されれば、上記実装ヘッド１１はばね３３の復元力によって上昇するようになっている。
【００５１】
つまり、高さ調整駆動源３８によって駆動ねじ３５を回転させると、その回転方向に応じて上記ばね３３は復元力に抗して引き伸ばされたり、復元力によって縮小するから、上記実装ヘッド１１を第１の支持体８に設けられたリニアガイド９に沿って上昇方向或いは下降方向に弾性的に変位させ、所定の高さ位置で位置決めできるようになっている。
【００５２】
図１に示すように、上記実装ヘッド１１の上端部には軸部１１ｂが設けられ、この軸部１１ｂには軸線を水平にした支軸４３によってラジアル軸受４４が径方向の一部を上記軸部１１ｂの上端面から上方に突出させて取付けられている。
【００５３】
上記駆動手段６は、上記実装位置Ｂの上方に固定的に配置された第２の支持体４６を有する。この第２の支持体４６は、板面を上記第１の支持体８に対して垂直軸線を中心にする回転方向に９０度位置をずらして設けられていて、その板面には所定間隔で離間した一対のリニアガイド４７が上下方向に沿って設けられている。
【００５４】
上記リニアガイド４７には可動体４８が移動可能に設けられている。この可動体４８にはＬ字状の押圧部材４９が下端部を上記可動体４８の下端よりも下方に突出させて取付けられている。
【００５５】
上記押圧部材４９の下端面は上記実装ヘッド１１の上端面である、上記軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４の外周面の上端を後述するように押圧する押圧面４９ａとなっている。この押圧面４９ａは上記ラジアル軸受４４よりもＸ、Ｙ方向に対して大きな面積に形成されている。
【００５６】
上記第２の支持体４６の上部には保持部材５１が設けられ、この保持部材５１には上記制御装置２９によって駆動が制御される、たとえばサーボモータからなる駆動手段としての加圧用駆動源５２が軸線を垂直にして設けられている。この加圧用駆動源５２の駆動軸５２ａは上記可動体４８に継ぎ手５３を介して連結されている。
【００５７】
したがって、上記加圧用駆動源５２が作動してその駆動軸５２ａが下降方向に駆動されれば、この駆動軸５２ａに連動して上記可動体４８が下降するから、この可動体４８に設けられた押圧部材４９の押圧面４９ａによって上記実装ヘッド１１の軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４の外周面の上端が押圧され、上記押圧部材４９が下降方向に駆動されることになる。
【００５８】
上記加圧用駆動源５２によって上記押圧部材４９は基準位置に位置決めされている。上記実装ヘッド１１が高さ調整駆動源３８によって同じく基準位置に位置決めされたとき、上記押圧部材４９の押圧面４９ａと実装ヘッド１１の軸部１１ｂの上端に設けられたラジアル軸受４４との間には図１に示すように所定の隙間が形成されるようになっている。
【００５９】
なお、押圧部材４９と実装ヘッド１１の基準位置は図３に示す加圧用駆動源５２と高さ調整駆動源３８に制御装置２９から駆動信号が出力されていない状態であって、これらの基準位置はたとえば加圧用駆動源５２の駆動軸５２ａや押圧体３７を手動で軸方向に位置決めすることで、設定可能となっている。
【００６０】
基板Ｗに半導体チップ２を実装する前に、半導体チップ２は基板Ｗに対して以下のようにＸ、Ｙ方向に対して位置決めされる。すなわち、図１と図３に示すように、実装位置Ｂに位置決めされた上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２と、ガイドレール１に沿って搬送されて上記実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗとの間には上下両面を同時に撮像することができる撮像手段としての撮像カメラ５５が挿入される。
【００６１】
上記撮像カメラ５５には上方向を撮像する上側撮像光学系と、下方向を撮像する下側撮像光学系（ともに図示せず）が収容された扁平箱型状の筐体５６を有する。この筐体５６の上面と下面にはそれぞれ撮像窓５７ａ，５７ｂが形成されている。この筐体５６は図１と図３に示すＸ・Ｙ・Ｚ駆動源５８によってＸ、Ｙ及びＺ方向に駆動されるようになっている。このＸ・Ｙ・Ｚ駆動源５８は上記制御装置２９によって駆動が制御されるようになっている。
【００６２】
上記撮像カメラ５５の上側撮像光学系と下側撮像光学系によって撮像された画像は上記制御装置２９に接続されたモニタ５９（図３に示す）に表示されるようになっている。上記撮像カメラ５５は上記Ｘ・Ｙ・Ｚ駆動源５８によって下側撮像光学系の焦点位置が上記ガイドレール１を搬送される基板Ｗの上面に一致するＺ方向に位置決めされている。
【００６３】
実装ヘッド１１と押圧部材４９が基準位置にある状態で、上記撮像カメラ５５はＸ、Ｙ方向に駆動されて上記基板Ｗと、加圧ツール２５の吸着部２６に吸着保持された上記半導体チップ２との間に入り込み、上記基板Ｗの上面と半導体チップ２の下面とに設けられた図示しない位置合わせマークを同時に撮像する。
【００６４】
それによって、上記制御装置２９は基板Ｗと半導体チップ２のＸ、Ｙ方向の相対的な位置ずれ量を算出し、算出されたそれぞれのＸ、Ｙ座標に基いて上記実装ヘッド１１がＸ・Ｙ駆動源７によってＸ、Ｙ方向に駆動され、半導体チップ２が基板Ｗの実装位置に位置決めされる。
【００６５】
つぎに、上記構成の実装装置によって基板Ｗに半導体チップ２を実装するときの動作を説明する。
【００６６】
撮像カメラ５５の撮像に基いて実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗに設けられた位置合わせマークと、半導体チップ２に設けられた位置合わせマークを撮像し、その撮像に基いて上記加圧ツール２５をＸ、Ｙ方向に駆動して基板Ｗの実装位置に半導体チップ２を位置決めしたならば、加圧用駆動源５２を作動させて押圧部材４９を下降させ、その押圧面４９ａによって実装ヘッド１１の軸１１ｂに設けられたラジアル軸受４４を押圧する。
【００６７】
それによって、上記実装ヘッド１１がばね３３の復元力に抗して下降方向に駆動されるから、上記実装ヘッド１１の下面側に弾性支持手段１３を介して弾性的に変位可能に設けられた加圧体１４の加圧ツール２５の吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２が実装位置Ｂに位置決めされた基板Ｗの上面に加圧されて実装される。
【００６８】
このとき、上記基板Ｗの下面はＺ駆動源３によって上昇方向に駆動された実装ステージ４の支持面４ａによって支持される。したがって、上記基板Ｗは下方へ撓むことなく、その上面に半導体チップ２が実装されることになる。
【００６９】
基板Ｗの上面に半導体チップ２を実装する際、上記加圧体１４の半導体チップ２を吸着保持した加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、基板Ｗの下面を支持する実装ステージ４の支持面４ａとが平行である場合、図８に示すように半導体チップ２が基板Ｗに押圧されると、その押圧力によって可動ブロック体１６はその４つの側面１６ａ〜１６ｄに一端が連結されたそれぞれ２つの連結ばね体１７を同等に弾性変形させながら水平な状態、つまり実装ステージ４の支持面４ａに対して平行な状態を維持しつつ上昇し、上記連結ばね体１７の復元力によって半導体チップ２を基板Ｗに実装することになる。
【００７０】
したがって、そのような場合、半導体チップ２は上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂによって基板Ｗに均等に押圧されるから、欠けや割れが生じることなく、実装されることになる。
【００７１】
上記加圧体１４の半導体チップ２を吸着保持した加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、基板Ｗの下面を支持する実装ステージ４の支持面４ａとが平行でないことがある。そのような場合には、上記吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２が上記基板Ｗに対して均一に加圧されないため、半導体チップ２に欠けが生じたり、割れが生じるということがある。
【００７２】
しかしながら、図９に示すように、実装ステージ４の支持面４ａが水平面に対してθで示す角度で傾いていて、上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂと、上記実装ステージ４の支持面４ａとが平行でない場合、半導体チップ２が基板Ｗに傾いて押圧されると、上記加圧ツール２５が設けられた加圧体１４は、上記実装ステージ４の支持面４ａとの傾き状態に応じて上記弾性支持手段１３を弾性変形させながら傾動する。
【００７３】
そのため、上記吸着部２５ｂに吸着保持された半導体チップ２は、基板Ｗに部分的に強く押圧されることなく、ほぼ均等に押圧されるから、割れや欠けが生じることなく、基板Ｗに実装されることになる。
【００７４】
すなわち、上記可動ブロック体１６の４つの側面には、それぞれ上下方向に対して平行に離間した２つの連結ばね体１７を設け、これら連結ばね体１７を介して上記加圧体１４を上記実装ヘッド１１に弾性的に連結するようにした。
【００７５】
上記連結ばね体１７は水平方向に蛇行した蛇行部１７ｃを有するから、蛇行方向と交差する上下方向に対して弾性的に変形可能である。なお、上記連結ばね体１７は蛇行部１７ｃを有することによって、単体では水平方向に対しても弾性的に変形可能であるが、可動ブロック体１６の４つの側面１６ａ〜１６ｄに連結されているから、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性的に変位可能となり、水平方向に対しては弾性的に変形することがほとんどない。
【００７６】
したがって、加圧ツール２５の吸着部２５ｂと実装ステージ４の支持面４ａとが平行でないため、上記吸着部２５ｂ吸着保持された半導体チップ２が基板Ｗに傾いて押圧されると、その傾きに応じて上記可動ブロック体１６の各一対の側面１６ａ，１６ｃと１６ｂ，１６ｄに連結されたそれぞれの連結ばね体１７が異なる撓み量で上下方向に弾性変形する。その結果、上記加圧ツール２５の吸着部２５ｂが上記実装ステージ４の支持面４ａと平行になるよう弾性的に傾斜するから、半導体チップ２を欠けや割れが生じることなく、基板Ｗに実装することができる。
【００７７】
上記可動ブロック体１６の対向する一対の側面１６ａ，１６ｃと第１の連結体２１及び一対の側面１６ｂ，１６ｄと第２の連結体２２との連結は、上記可動ブロック体１６の各側面に上下方向に設けられたそれぞれ２つの連結ばね体１７によって連結されているため、その連結状態は平行リンクによって連結されている状態とほぼ同じである。
【００７８】
そのため、上記可動ブロック体１６に連結ばね体１７からなる弾性支持手段１３を介して連結された加圧体１４は水平方向に対してずれ動き難いため、半導体チップ２を基板Ｗに実装する際、半導体チップ２が水平方向にずれ動いて基板Ｗに擦られて損傷したり、実装精度が低下するなどのことを防止することができる。
【００７９】
すなわち、上記構成の実装装置によれば、加圧体１４を弾性支持手段１３によって実装ヘッド１１に対して弾性的に傾動可能に取り付けるようにした。そのため、加圧体１４の傾斜状態を検出したり、その検出に基いて傾斜状態を修正するなど、複雑な構成や調整作業を要することなく、加圧体１４を実装ステージ４の支持面４ａに対して平行になるよう傾動させて半導体チップ２を基板Ｗに実装することができる。
【００８０】
また、半導体チップ２を吸着保持する吸着部２５ｂを有する加圧ツール２５を、加圧体１４の下面に着脱可能に吸着保持するようにした。
【００８１】
そのため、半導体チップ２の品種変更に伴って吸着部２５ｂを異なる大きさのもなどに変更しなければならないとき、上記加圧ツール２５の交換を容易に、しかも迅速に行なうことができる。
【００８２】
上記連結ばね体１７の蛇行部１７ｃは弾性的に変位可能である。そのため、加圧ツール２５の吸着部２５ｂが吸着保持した半導体チップ２を基板Ｗに実装する際、上記連結ばね体１７の弾性力によって実装時に必要となる実装荷重を確実に付加することができる。
【００８３】
上記連結ばね体１７は帯板状の部材によって形成され、その蛇行部１７ｃは水平方向に蛇行した形状となっている。そのため、水平方向の変位に対しては剛性体であり、垂直方向とねじれ方向に対しては弾性的に変位する。
【００８４】
したがって、実装ステージ４が傾斜している場合、加圧ツール２５の吸着部２５ｂが吸着保持した半導体チップ２を、上記実装ステージ４の傾斜に応じて垂直方向と傾斜方向に弾性的に変位させて上記実装ステージ４の傾斜に倣わすことができる。その結果、半導体チップ２に欠けや割れが生じるのを防止することができる。
【００８５】
上記一実施の形態では一端に第１の取付け部、他端に第２の取付け部を有し、中途部に蛇行部が形成された形状の連結ばね体を可動ブロックの４つの側面に連結したが、連結ばね体の形状はそれだけに限定されるものではなく、要は加圧体が非平行な状態で変位するときに、その変位に応じて弾性的に変形する形状であればよい。
【００８６】
また、加圧体の下面に吸着部を有する加圧ツールを着脱可能に吸着するようにしたが、加圧体の下面に上記吸着部を直接形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
２…半導体チップ、４…実装ステージ、４ａ…支持面、５…実装ステージ、１１…実装ヘッド、１３…弾性支持手段、１４…加圧体、１６…可動ブロック体、１７…連結ばね体、２１…第１の連結体、２２…第２の連結体、２５…加圧ツール、２６…吸着部（加圧面）、５２…加圧用駆動源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上下方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドの下面側に弾性支持手段によって弾性的に変位可能に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、
上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備し、
上記弾性支持手段は、
平行に対向する２組の側面を有し、上記実装ヘッドと上記加圧体の間に配置される可動ブロック体と、
上記可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記実装ヘッドに連結した第１の連結体と、
上記可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記加圧体に連結した第２の連結体と
によって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
上記可動ブロック体の各側面には、それぞれ２つの上記連結ばね体の一端が上下方向に平行に取付けられていて、それぞれ上下２つの連結ばね体の他端は上記一対の第１の連結体と一対の第２の連結体に取付けられることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項３】
上記連結ばね体は、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性変形可能な構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品の実装装置。
【請求項４】
上記連結ばね体は、一端に上記可動ブロック体の側面に取付けられる第１の取付け部が形成され、他端に上記第１の連結体又は第２の連結体に取付けられる第２の取付け部が形成されていて、上記第１の取付け部と第２の取付け部との間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子部品の実装装置。
【請求項５】
上記加圧体は、下面が平坦な吸着面に形成された基部と、この基部の吸着面に上面が吸着保持されるとともに、下面が上記電子部品を吸着保持する吸着部に形成された加圧ツールとを有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項６】
上下方向に駆動される実装ヘッドと、この実装ヘッドの下面側に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備した実装装置によって、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品を上記基板に実装する際、上記実装ステージの支持面と上記加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項１】
実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装装置であって、
上下方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドの下面側に弾性支持手段によって弾性的に変位可能に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、
上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備し、
上記弾性支持手段は、
平行に対向する２組の側面を有し、上記実装ヘッドと上記加圧体の間に配置される可動ブロック体と、
上記可動ブロック体の一方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記実装ヘッドに連結した第１の連結体と、
上記可動ブロック体の他方の組の一対の側面に一端が取付けられた連結ばね体の他端を上記加圧体に連結した第２の連結体と
によって構成されていることを特徴とする電子部品の実装装置。
【請求項２】
上記可動ブロック体の各側面には、それぞれ２つの上記連結ばね体の一端が上下方向に平行に取付けられていて、それぞれ上下２つの連結ばね体の他端は上記一対の第１の連結体と一対の第２の連結体に取付けられることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項３】
上記連結ばね体は、上下方向及び捩じれ方向に対して弾性変形可能な構造であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子部品の実装装置。
【請求項４】
上記連結ばね体は、一端に上記可動ブロック体の側面に取付けられる第１の取付け部が形成され、他端に上記第１の連結体又は第２の連結体に取付けられる第２の取付け部が形成されていて、上記第１の取付け部と第２の取付け部との間の部分は水平方向に対して蛇行した蛇行部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子部品の実装装置。
【請求項５】
上記加圧体は、下面が平坦な吸着面に形成された基部と、この基部の吸着面に上面が吸着保持されるとともに、下面が上記電子部品を吸着保持する吸着部に形成された加圧ツールとを有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
【請求項６】
上下方向に駆動される実装ヘッドと、この実装ヘッドの下面側に設けられ加圧面に上記電子部品を吸着保持する加圧体と、上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記加圧体の加圧面に吸着保持された上記電子部品を上記基板に実装させる駆動手段を具備した実装装置によって、実装ステージの支持面に支持された基板に電子部品を実装する実装方法であって、
上記電子部品を上記基板に実装する際、上記実装ステージの支持面と上記加圧体の加圧面が平行でないときには、上記加圧体の加圧面が上記実装ステージの支持面に平行になるよう上記加圧体を弾性的に変位させて上記基板に上記電子部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２６３７０（Ｐ２０１３−２６３７０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８７４４（Ｐ２０１１−１５８７４４）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００２４２８）芝浦メカトロニクス株式会社 (907)
【Ｆターム（参考）】
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