JP2007000972A - 電子部品の吸着装置および電子部品の搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気の際にフィルタに捕集された異物等が真空破壊の際に飛散して電子部品に付着しにくい電子部品の吸着装置および電子部品の搭載装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子部品７の吸着ノズル４０ａと吸排気源４３を接続する吸気経路５４と排気経路５３とを並列に設け、吸気経路５４に吸着ノズル４０ａに電子部品７を真空吸着させる吸気を許容する吸気弁６２とフィルタ６３とを直列に設け、排気経路５３に電子部品７の真空吸着を破壊する排気を許容する排気弁６１を設けたので、吸気の際にフィルタ６４に捕集された異物等が真空破壊の際の排気に混入することがない。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子部品の真空吸着及び真空吸着の破壊を行う吸着装置および電子部品を基板に搭載する電子部品の搭載装置に関するものである。

電子部品の搭載装置において、フリップチップ等の電子部品をピックアップする方法として、吸着ノズルに電子部品を真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は、吸着ノズルの下端部に設けられた吸着孔をポンプ等の吸排気源により吸気して電子部品を真空吸着するものである。吸着ノズルに真空吸着された電子部品を他の移載ヘッド等に受け渡す際には、排気動作を行って吸着孔に圧縮空気を送り、これにより電子部品の真空吸着状態を破壊する。

電子部品にはウェハをダイシングする際に発生する切削屑が付着していたり、大気中には微細な異物等が存在しているため、これらが搭載装置内の配管に付着すると目詰まりの原因となる。そのため、吸着ノズルにはフィルタが備えられており、吸着孔から吸引された異物等を捕集する（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−１３３７９４号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された装置のように、吸着孔とこの吸着孔に対し吸気及び排気を行うポンプ等の吸排気源が１つの経路で接続されていると、吸気の際にフィルタに捕集された異物等が、真空破壊の際の排気により吸着孔側に飛散して電子部品に付着するといった品質管理上の問題があった。

そこで本発明は、吸気の際にフィルタに捕集された異物等が真空破壊の際に飛散して電子部品に付着することがない電子部品の吸着装置および電子部品の搭載装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、電子部品の吸着ノズルと吸排気源を接続する吸気経路と排気経路とを並列に設け、前記吸気経路に前記吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を許容する吸気弁とフィルタとを直列に設け、前記排気経路に電子部品の真空吸着を破壊する排気を許容する排気弁を設けた。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸着ノズルが、電子部品を真空吸着する吸気孔と真空破壊する排気孔とを独立して別個に備え、前記吸気孔が前記吸気経路と連通するとともに前記排気孔が前記排気経路と連通する。

請求項３記載の発明は、電子部品を真空吸着してピックアップする吸着ノズルを備えた転送ヘッドと、前記転送ヘッドから電子部品を受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記転送ヘッドを、電子部品をピックアップする姿勢とピックアップした電子部品を前記搭載ヘッドに受け渡す姿勢とに姿勢変更させる姿勢変更手段と、前記吸着ノズルに吸排気する吸排気源と、前記吸着ノズルと前記吸排気源を接続する吸排経路とを備え、前記吸排経路が吸気経路と排気経路に分岐され、前記吸気経路に前記吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を許容する吸気弁とフィルタとを直列に設け、前記排気経路に電子部品の真空吸着を破壊する排気を許容する排気弁を設けた。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記吸着ノズルが、電子部品を真空吸着する吸気孔と真空破壊する排気孔とを独立して別個に備え、前記吸気孔が前記吸気経路と連通するとともに前記排気孔が前記排気経路と連通する。

本発明によれば、吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を行う吸気経路と、電子部品の真空吸着を破壊する排気を行う排気経路とを並列に設けているので、吸気の際にフィルタに捕集された異物等が真空破壊の際に飛散して電子部品に付着しにくい。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の斜視図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の正面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の側面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の部分正面図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の部分縦断面図、図４は本発明の一実施の形態における吸着ノズルの吸排気系の配管図、図５は本発明の一実施の形態における電子部品の搭載動作のフローチャートである。

まず、電子部品の搭載装置の全体構成について説明する。図１において、基台１上に電子部品供給部２が配設されている。電子部品供給部２は、Ｙテーブル３とＸテーブル４の上方に電子部品保持テーブル５を積層して構成されている。電子部品保持テーブル５の上面にはウェハシート６が載置されている。ウェハシート６には複数個の電子部品７がバンプ形成面を上向きにした姿勢で貼着されている。Ｘテーブル４及びＹテーブル３の駆動により電子部品保持テーブル５はＸ方向及びＹ方向に水平移動し、これにより電子部品７の位置決めが行われる。

図１において、電子部品供給部２の側方には架台８が配設されている。架台８上にはプレート９が載置されており、このプレート９上に基板保持部１０が配設されている。基板保持部１０は、Ｙテーブル１１とＸテーブル１２の上方に基板保持テーブル１３を積層して構成されている。基板保持テーブル１３の上面には基板１４が載置されている。Ｘテーブル１２及びＹテーブル１１の駆動により基板保持テーブル１３はＸ方向及びＹ方向に水平移動し、これにより基板１４の位置決めが行われる。

図１において、基台１上に門型フレーム１５が設けられている。門型フレーム１５には、電子部品供給部２及び基板保持部１０の上方になる位置にＹテーブル１６が備えられており、Ｙテーブル１６の側部には電子部品搭載部１７が配設されている。電子部品搭載部１７は、電子部品の搭載ヘッド１８と基板認識部１９から構成されている。搭載ヘッド１８は、Ｚ方向（上下方向）に昇降するとともにＺ軸周りに回転する。基板認識部１９は下方の基板１４を認識する。Ｙテーブル１６の駆動により、電子部品搭載部１７は電子部品供給部２の上方と基板保持部１０の上方の間をＹ方向に水平移動する。

図１において、門型フレーム１５には、電子部品供給部２と電子部品搭載部１７の間に突出する認識部保持体２０が形成されている。認識部保持体２０には電子部品認識部２１と搭載ヘッド認識部２２が取り付けられており、電子部品認識部２１は下方の電子部品供給部２の電子部品７の位置を認識し、搭載ヘッド認識部２２は上方の電子部品搭載部１７の搭載ヘッド１８に保持された電子部品７の位置を認識する。

図１において、プレート９の上面にはブラケット２３が取り付けられている。このブラ
ケット２３には電子部品の姿勢変更機構３０が装着されており、上方の電子部品搭載部１７と下方の電子部品供給部２の間に配設されている。

次に、電子部品の姿勢変更手段としての姿勢変更機構３０について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は姿勢変更機構３０の正面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。図２（ｂ）において、ブラケット２３の上部にはモータ３１が横向きに装着されている。モータ３１の回転軸３１ａの先端部には円板状のヘッド保持体３２が取り付けられている。ヘッド保持体３２はモータ３１の駆動により回転軸３１ａを中心に鉛直面内で回転する。ヘッド保持体３２のモータ３１側にはジョイント部３３が配設されており、ヘッド保持体３２の裏面３２ａと当接している。ジョイント部３３の中央部には回転軸３１ａを挿通する挿通孔３３’が形成されている。ジョイント部３３はブラケット３４によりブラケット２３に取り付けられて固定されている。

図２（ａ）において、ヘッド保持体３２の表面３２ｂの外周部には、第１の転送ヘッド４０、第２の転送ヘッド４１、第３の転送ヘッド４２が、回転軸３１ａを中心に放射状に等間隔で装着されている。各転送ヘッド４０、４１、４２の先端部は吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａとなっており、ヘッド保持体３２の径方向に進退する（矢印ｃ）。

ヘッド保持体３２のインデックス回転動作（矢印Ｎ）により、第１の転送ヘッド４０、第２の転送ヘッド４１、第３の転送ヘッド４２は、下方の電子部品供給部２の電子部品７を吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａに真空吸着してピックアップする。ピックアップされた電子部品７は、ヘッド保持体３２のインデックス回転動作（矢印Ｎ）により上方の搭載ヘッド１８と対向し、バンプ形成面を下向きにして搭載ヘッド１８に受け渡される（図２（ａ）の一点鎖線は、吸着ノズル４０ａに真空吸着された電子部品７を搭載ヘッド１８に受け渡す様子を示す）。

図２（ａ）、（ｂ）において、ヘッド保持体３２には、表面３２ｂから裏面３２ａに貫通する３個の貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃが形成されている。各転送ヘッド４０、４１、４２の吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａは、それぞれ吸排気管４７ａ、４７ｂ、４７ｃにより貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃに接続されている。図２（ｂ）において、ジョイント部３３には、第１の吸排気源４３、第２の吸排気源４４、第３の吸排気源４５がそれぞれ通気管４６ａ、４６ｂ、４６ｃにより接続されている。

次に、ジョイント部３３について、図３を参照して説明する。図３（ａ）はジョイント部３３の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）、（ｂ）において、ジョイント部３３のヘッド保持部３２側には、３個の環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃが形成されている。環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、回転軸３１ａを中心に径の異なる同心円状に配置されている。環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、ヘッド保持体３２の裏面３２ａに当接してそれぞれ独立した通気路を形成している。

図３（ａ）において、ヘッド保持体３２に形成された貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、それぞれ環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃと連通している。図３（ｂ）において、ジョイント部３３には通気路３５ａ、３５ｂ、３５ｃが形成されており、環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃと通気管４６ａ、４６ｂ、４６ｃを連通させている。貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、それぞれ環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃを介して通気路３５ａ、３５ｂ、３５ｃと連通し、これにより、図２（ａ）、（ｂ）において、第１の転送ヘッド４０の吸着ノズル４０ａと第１の吸排気源４３が連通し、第２の転送ヘッド４１の吸着ノズル４０ｂと第２の吸排気源４４が連通し、第３の転送ヘッド４２の吸着ノズル４２ａと第３の吸排気源４５が連通する。

図３（ａ）において、ヘッド保持体３２のインデックス回転動作（矢印Ｎ）に伴って貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃは周方向に回動し、固定されたジョイント部３３に形成された通気路３５ａ、３５ｂ、３５ｃとの相対位置が変化する。しかし、貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃの径方向の位置は変化しないので、貫通孔４８ａ、４８ｂ、４８ｃは何れの位置に回動しても環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃと連通した状態にあり、通気路３５ａ、３５ｂ、３５ｃとの連通状態は保たれる。従って、図２（ａ）、（ｂ）において、ヘッド保持体３２のインデックス回転動作（矢印Ｎ）に伴って各転送ヘッド４０、４１、４２が何れの位置に回動した場合であっても、それぞれ第１の吸排気源４３、第２の吸排気源４４、第３の吸排気源４５の吸排気動作によって常に吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａへの吸排気を制御することができる。

また、環状溝３３ａ、３３ｂ、３３ｃはそれぞれ独立した通気路であり相互の干渉がないので、吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａへの吸排気を独立して制御することができる。これにより、例えば、吸着ノズル４０ａにおいては真空破壊を行いながら、他の吸着ノズル４１ａ、４２ａにおいては電子部品７を真空吸着した状態を維持することができる。

次に、吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａについて、図４を参照して説明する。なお、各吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａは同一構造であるので、以下、吸着ノズル４０ａを例にとって説明する。図４において、吸着ノズル４０ａの下面には電子部品の吸着部５０が凹状に形成されている。吸着ノズル４０ａには排気孔５１及び吸気孔５２が形成されており、それぞれ吸着部５０の内側に開口している。排気孔５１及び吸気孔５２は、それぞれ排気管５３及び吸気管５４と連通し、排気管５３及び吸気管５４は吸排気切替部６０を介して吸排気管４７ａと連通している。吸排気管４７ａは第１の吸排気源４３と連通している。

吸排気切替部６０において、吸排気管４７ａの一部が分岐して並列の排気管５３と吸気管５４となっている。排気管５３には排気弁６１が介設されており、排気の場合にのみ吸排気管４７ａと連通してエアを矢印ａ方向に流し吸着部５０内に排気する。一方、吸気管５４には吸気弁６２が介設されており、吸気の場合にのみ吸排気管４７ａと連通してエアを矢印ｂ方向に流し吸着部５０内を吸気する。吸気弁６２の吸着部５０側にはフィルタ６３が直列に介設されており、吸着部５０から吸引されたエアに混入する微細な異物等を捕集して吸排気管４７ａ側に進入しないようにしている。

すなわち、図４において、第１の吸排気源４３が吸気動作を行う際には、排気弁６１により排気管５３側が遮断され、吸排気管４７ａは吸気管５４のみと連通して吸気経路を形成する（矢印ｂ）。また、第１の吸排気源４３が排気動作を行う際には、吸気弁６２により吸気管５４側が遮断され、吸排気管４７ａは排気管５３のみと連通して排気経路を形成する（矢印ａ）。これにより、吸排気管４７ａから排気されてきたエアは排気経路にのみ流れ、吸気弁６２に遮断されて吸気経路側に流れることはない。従って、吸気の際にフィルタ６３に捕集された微細な異物が排気されるエアに混入して吸着部５０側に飛散して電子部品等に付着することがない。

このように、一つの吸排気管４７ａの一部を並列の吸気経路と排気経路に分岐し、それぞれに排気弁６１、吸気弁６２を備える簡単な構造によりエアの流れを制御しているので、既設の搭載装置にも容易に適用できる。

電子部品の搭載装置は以上のように構成され、以下その動作について、図５を参照して説明する。まず、電子部品供給部２上の電子部品７と転送ヘッド４０の位置合わせを行う（ＳＴ１）。次に、位置合わせされた電子部品７に転送ヘッド４０の吸着ノズル４０ａを当接させた状態で第１の吸排気源４３を吸気動作させ、電子部品７を吸着ノズル４０ａに
真空吸着してピックアップする（ＳＴ２）。転送ヘッド４１、４２についても上記ＳＴ１〜ＳＴ３の動作を繰り返し、位置合わせされた電子部品７を吸着ノズル４１ａ、４２ａに真空吸着してピックアップする。

次に、ヘッド保持体３２を矢印Ｎ方向（図２（ａ）参照）にインデックス回転させ、図２（ａ）に一点鎖線で示すように吸着ノズル４０ａに真空吸着された電子部品７を搭載ヘッド１８に対向させる（ＳＴ３）。次に、電子部品７を搭載ヘッド１８に受け渡す（ＳＴ４）。

このとき、第１の吸排気源４３の吸気動作を停止させるとともに排気動作を行い、電子部品７を真空吸着した吸着ノズル４０ａの真空破壊を行う。これにより電子部品７の真空吸着状態が解除され、電子部品７を搭載ヘッド１８にスムーズに受け渡すことができる。吸着ノズル４１ａ、４２ａに真空吸着された電子部品７についても、上記ＳＴ３、ＳＴ４の動作を繰り返し行って搭載ヘッド１８に順次受け渡す。

電子部品を受け取った搭載ヘッド１８は、基板１４の上方に移動して基板１４との位置合わせが行われ（ＳＴ５）、搭載ヘッド１８を基板１４に対して下降させて基板１４上の所定位置に電子部品７を搭載する（ＳＴ６）。

このように、電子部品７をピックアップして基板１４に搭載する一連の動作において、吸着ノズル４０ａ、４１ａ、４２ａに真空吸着された電子部品７の真空破壊の際、フィルタ６３に捕集された異物等が電子部品７に付着することがないので、電子部品７の品質を維持することができ、基板１４との接合において両者の接合部に異物等が混入して接合不良等が発生する等の不具合を防止することができる。

本発明の電子部品の吸着装置および電子部品の搭載装置は、吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を行う吸気経路と、電子部品の真空吸着を破壊する排気を行う排気経路とを並列に設けているので、吸気の際にフィルタに捕集された異物等が真空破壊の際に飛散して電子部品に付着することがなく、吸着ノズルから電子部品を受け取って基板に搭載する電子部品の搭載する分野に有用である。

本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の斜視図 （ａ）本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の正面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の側面図 （ａ）本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の部分正面図（ｂ）本発明の一実施の形態における電子部品の搭載装置の姿勢変更機構の部分縦断面図 本発明の一実施の形態における吸着ノズルの吸排気系の配管図 本発明の一実施の形態における電子部品の搭載動作のフローチャート

符号の説明

７ 電子部品
１４ 基板
１８ 搭載ヘッド
３０ 姿勢変更機構
４０、４１、４２ 転送ヘッド
４０ａ、４１ａ、４２ａ 吸着ノズル
４３、４４、４５ 吸排気源
４７ａ、４７ｂ、４７ｃ 吸排気管
５１ 排気孔
５２ 吸気孔
５３ 排気管
５４ 吸気管
６１ 排気弁
６２ 吸気弁
６３ フィルタ

Claims (4)

1. 電子部品の吸着ノズルと吸排気源を接続する吸気経路と排気経路とを並列に設け、前記吸気経路に前記吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を許容する吸気弁とフィルタとを直列に設け、前記排気経路に電子部品の真空吸着を破壊する排気を許容する排気弁を設けたことを特徴とする電子部品の吸着装置。
2. 前記吸着ノズルが、電子部品を真空吸着する吸気孔と真空破壊する排気孔とを独立して別個に備え、前記吸気孔が前記吸気経路と連通するとともに前記排気孔が前記排気経路と連通することを特徴とする請求項１記載の電子部品の吸着装置。
3. 電子部品を真空吸着してピックアップする吸着ノズルを備えた転送ヘッドと、前記転送ヘッドから電子部品を受け取って基板に搭載する搭載ヘッドと、前記転送ヘッドを、電子部品をピックアップする姿勢とピックアップした電子部品を前記搭載ヘッドに受け渡す姿勢とに姿勢変更させる姿勢変更手段と、前記吸着ノズルに吸排気する吸排気源と、前記吸着ノズルと前記吸排気源を接続する吸排経路とを備え、
   前記吸排経路が吸気経路と排気経路に分岐され、前記吸気経路に前記吸着ノズルに電子部品を真空吸着させる吸気を許容する吸気弁とフィルタとを直列に設け、前記排気経路に電子部品の真空吸着を破壊する排気を許容する排気弁を設けたことを特徴とする電子部品の搭載装置。
4. 前記吸着ノズルが、電子部品を真空吸着する吸気孔と真空破壊する排気孔とを独立して別個に備え、前記吸気孔が前記吸気経路と連通するとともに前記排気孔が前記排気経路と連通することを特徴とする請求項３記載の電子部品の搭載装置。

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