JP2011096840A - 電子部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップを微小な実装荷重で実装することができる実装装置を提供する。
【解決手段】上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッド１４に、上下方向に移動可能に設けられた実装ツール１７と、実装ヘッドに対して実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を作用させる上昇流体供給手段２４と、実装ヘッドに対して実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を作用させる下降流体供給手段３１と、実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が作用していない状態で、実装ヘッドを下降方向に駆動してその先端を当接させたときに実装ツールの自重を検出する自重検出センサ２２と、自重検出センサが検出する実装ツールの自重がゼロとなるよう上昇流体供給手段による圧力流体の供給を制御した状態で、下降流体供給手段による圧力流体の圧力を制御して実装ツールに半導体チップＴを実装する実装荷重を作用させる制御装置２９を具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は実装ツールを用いて基板に半導体チップなどの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。

たとえば、携帯電話機や電子辞書などの小型電子機器には電子部品としての半導体チップが実装された基板が使用されている。最近、上記小型電子機器の薄型化が強く要望されており、それにともなって上記半導体チップは数十ミクロン単位の非常に薄いものが用いられるようになってきている。

厚さが数十ミクロン単位の非常に薄い半導体チップを基板に実装する場合、実装時に半導体チップに欠けや割れなどの不良が発生するのを防止するためには、半導体チップに加わる実装荷重を精密に制御しなければならない。たとえば、半導体チップの厚さが５０μｍの場合、実装時に半導体チップに加わる実装荷重は０．１Ｎ（約１０ｇ）程度に制御することが要求される。

一般に、半導体チップを実装する実装装置は実装ヘッドを有する。実装ヘッドには実装ツールが上下方向に駆動可能に設けられている。そして、上記実装ツールの下端に半導体チップが受け渡されると、上記実装ヘッドによって上記実装ツールに保持された半導体チップが基板に対して位置決めされる。ついで、上記実装ツールが下降方向に駆動されてこの実装ツールの下端に保持された半導体チップが基板に実装される。

特許文献１に示された実装装置は、実装荷重を２〜３ｋｇ以下の低荷重加圧と、２０〜３０ｋｇの高荷重加圧に切換えて制御できるようにしている。すなわち、この実装装置は低荷重での加圧制御可能な第１の加圧手段と、高荷重での加圧制御可能な第２の加圧制御手段を備え、どちらかの加圧制御手段によって実装ツールに実装荷重を与えるようにしている。

上記実装装置では、低荷重での加圧制御を可能とするために、ボンディングヘッドの自重キャンセルシリンダを有するとともに、ボンディングツールにかかる荷重をツールホルダに設けられたロードセルで検出しながら、上記ボンディングツールを下降方向に駆動するＺ軸モータの駆動を制御して、低荷重加圧での実装を行えるようにしている。

特開２００９−２７１０５号公報

しかしながら、上記実装装置では、ボンディングツールにかかる荷重をツールホルダに設けられたロードセルで検出しているものの、ボンディングツールをＺ軸モータの駆動を制御してその先端に保持された半導体チップを基板に実装するようにしている。

そのため、実装荷重が低荷重加圧で制御されるといっても、上述したように２〜３ｋｇ程度での範囲の制御であり、ロードセルの検出精度やＺ軸モータの駆動精度によって厚さが５０μｍ程度の半導体チップに対して実装荷重を数十グラム前後で制御して実装することができるという構成ではない。

この発明は、非常に薄い半導体チップなどの電子部品を割れが生じることのない低荷重で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。

この発明は、電子部品を実装する実装装置であって、
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を作用させる上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を作用させる下降流体供給手段と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が作用していない状態で、上記実装ヘッドを上記駆動手段によって下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を当接させたときにこの実装ツールの自重を検出する自重検出センサと、
この自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重がゼロとなるよう上記上昇流体供給手段による圧力流体の供給を制御した状態で、上記下降流体供給手段による圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる制御手段と
を具備したことを特徴とすする電子部品の実装装置にある。

上記実装ヘッドはシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられるとともに、上記シリンダの内部空間を下部室と上部室に隔別するピストンを有し、
上記上昇流体供給手段は、上記下部室に接続された第１の圧力流体供給管及びこの第１の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記下部室への圧力流体の供給と排出を制御する第１の電空レギュレータによって構成され、
上記下降流体供給手段は、上記上部室に接続された第２の圧力流体供給管及びこの第２の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記上部室への圧力流体の供給と排出を制御する第２の電空レギュレータによって構成されていて、
上記制御手段は上記第１の電空レギュレータと第２の電空レギュレータによる上記上部室と下部室への圧力流体の供給と排出を制御することが好ましい。

この発明は、上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が供給されていない状態で上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を自重検出センサに当接させてこの実装ツールの自重を検出する工程と、
上記実装ツールの先端が上記自重検出センサに当接した状態で上記実装ツールを下降方向に駆動する流体圧を与えて上記自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重をゼロにした状態で、上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる工程と
を具備したことを特徴とすする電子部品の実装方法にある。

この発明は、電子部品を実装する実装装置であって、
駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する上昇流体供給手段と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する位置検出手段と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する下降流体供給手段と、
上記上昇流体供給手段から上記実装ツールの下方に作用する重量をゼロにする圧力流体を供給した状態で、上記下降流体供給手段によって上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を上記実装ツールに加えて上記電子部品を実装させる制御手段と
を具備し、
上記上昇流体供給手段から供給された圧力流体によって上記実装ツールを上昇させたときにその圧力流体の変化と上記位置検出手段が検出する上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出することを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記実装ヘッドは下端が開口したシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられ上記シリンダ内に空間部を形成するロッドを有し、
上記上昇流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され他端が減圧ポンプに接続されていて、中途部に上記減圧ポンプによって減圧される上記空間部に負圧力を制御する第１の電空レギュレータが設けられた吸引管を有し、
上記下降流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され中途部に上記空間部への圧力流体の供給を制御する第２の電空レギュレータが設けられた供給管を有することが好ましい。

この発明は、上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する工程と、
上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
上記実装ツールを上昇させる圧力流体を供給し、その圧力流体の変化と上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出する工程と、
上記シリンダに上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロになる圧力流体を供給した状態で、上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を加えて上記電子部品を実装する工程と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、流体の圧力を制御して実装ツールの自重に影響されることのない実装荷重を電子部品に与えることができるため、電子部品をたとえば数十グラム程度の非常に小さな実装荷重で実装することが可能となる。

この発明の第１の実施の形態の実装装置を示す構成図。 実装ツールの自重をキャンセルする圧力と、自重検出センサが検出する実装ツールの自重との関係を測定したグラフ。 （ａ）は実装ツールの自重を測定する工程を示した説明図、（ｂ）は実装ツールに保持された半導体チップを最適な実装荷重で実装する工程を示した説明図。 この発明の第２の実施の形態の実装装置を一部省略して示す構成図。 実装ヘッドの空間部に作用させる負圧力と、ギャップセンサが検出するギャップとの関係を示したグラフ。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１乃至図３はこの発明の第１の実施の形態を示す。図１に示す実装装置はベース１を有する。このベース１上にはＸレール２が同図に矢印で示すＸ方向に沿って設けられている。このＸレール２にはＸ可動体３が図示せぬＸ駆動源によってＸ方向に沿って駆動可能に設けられている。

上記Ｘ可動体３の前端面には水平方向に対して上記Ｘ方向と直交する方向に沿って上下一対のＹレール４が設けられている。このＹレール４には側面形状がアングル状の支持体５の垂直辺５ａの背面に設けられた一対の受け部材６が移動可能に係合している。

そして、上記支持体５は図示しないＹ駆動源によって上記Ｙレール４に沿うＹ方向に駆動されるようになっている。すなわち、上記支持体５はＸ方向とＹ方向に駆動位置決め可能となっている。

上記支持体５の垂直辺５ａの内面にはＹ方向に対して所定間隔で平行に離間した一対のＺレール７（一方のみ図示）が上下方向であるＺ方向に沿って設けられている。このＺレール７にはＺ可動体８の一側面に設けられた受け部材１０が移動可能に係合している。

上記支持体５の水平辺５ｂの上面にはＺパルスモータ１１が設けられている。このＺパルスモータ１１の回転軸１１ａは上記水平辺５ｂの下面側に突出し、その先端にはねじ軸１２が連結されている。

上記ねじ軸１２は上記Ｚ可動体８の側面に設けられたナット体１３に螺合している。したがって、上記Ｚパルスモータ１１が駆動されれば、上記Ｚ可動体８が上記Ｚレール７に沿う上下方向である、Ｚ方向（矢印で示す）に駆動されるようになっている。

上記Ｚ可動体８の下端面には連結部材８ａを介して実装ヘッド１４が取り付けられている。この実装ヘッド１４は中空シリンダ状であって、内部にはピストン１５が流体密の状態で移動可能に収容されている。それによって、上記実装ヘッド１４の内部空間は上記ピストン１５によって下部室１５ａと上部室１５ｂとに隔別されている。

上記ピストン１５の下面にはロッド１６の上端が連結されている。このロッド１６は上記実装ヘッド１４の下端面から流体密の状態で突出し、その先端には実装ツール１７が設けられている。

上記実装ツール１７の先端面には吸引ポンプに接続されて吸引力が発生する吸引孔（ともに図示せず）が開口形成されていて、その吸引力によって図示しない受け渡しツールによって受け渡される電子部品としてのたとえば厚さが５０μｍ程度の半導体チップＴを吸着保持できるようになっている。

上記実装ツール１７の先端面に保持された半導体チップＴは後述するよう数十グラムに制御される実装荷重によって載置テーブル１８上に載置された基板１９に実装されるようになっている。上記載置テーブル１８のＸ方向の側方には自重測定テーブル２１が設けられている。この自重測定テーブル２１の上面には、上記ピストン１５とロッド１６の重量を含む上記実装ツール１７の自重を検出するロードセルなどの自重検出センサ２２が設けられている。

上記実装ヘッド１４の下部室１５ａには、上記実装ツール１７を上昇方向に付勢する加圧気体の供給を制御する上昇流体供給手段２４が接続されている。この上昇流体供給手段２４は上記下部室１５ａに一端が接続された第１の圧力流体供給管としての第１の給気管２５を有する。この第１の給気管２５には、中途部に第１の電空レギュレータ２６が設けられ、他端は圧縮空気を供給する給気源２７に接続されている。

上記第１の電空レギュレータ２６には上記下部室１５ａに供給する気体の圧力を設定する第１の設定部２８が電気的に接続されている。この第１の設定部２８は制御装置２９によって制御される。それによって、上記下部室１５ａに供給する気体の圧力が制御されるようになっている。

上記実装ヘッド１４の上部室１５ｂには、上記実装ツール１７を下降方向に付勢する加圧気体の供給を制御する下降流体供給手段３１が接続されている。この下降流体供給手段３１は上記上部室１５ｂに一端が接続された第２の圧力流体供給管としての第２の給気管３２を有する。この第２の給気管３２には中途部に第２の電空レギュレータ３３が設けられ、他端が圧縮空気を供給する上記給気源２７に接続されている。

上記第２の電空レギュレータ３３には上記上部室１５ｂに供給する気体の圧力を設定する第２の設定部３４が電気的に接続されている。この第２の設定部３４は上記制御装置２９によって制御される。それによって、上記上部室１５ｂに供給する気体の圧力が制御されるようになっている。

上記第１、第２の電空レギュレータ２６，３３は、上記制御装置２９によって上記第１、第２の設定部２８，３４を介して制御されることで、上記下部室１５ａと上部室１５ｂとに供給される気体の圧力を制御するだけでなく、上記下部室１５ａと上部室１５ｂとに供給され気体を排出させることもできるようになっている。

つまり、上記下部室１５ａと上部室１５ｂのどちらか一方の室に気体を供給するとき、他方の室を大気に連通させることができるようになっている。それによって、実装ヘッド１４内のピストン１５を上昇方向或いは下降方向に移動させることが可能となっている。

なお、上記Ｚパルスモータ１１は上記制御装置２９によって駆動が制御され、上記自重検出センサ２２の検出信号は上記制御装置２９に出力されるようになっている。

つぎに、上記構成の実装装置によって実装ツール１７の先端面に供給保持される半導体チップＴを基板１９に実装する場合について説明する。

まず、半導体チップＴを基板１９に実装する前に、実装ツール１７の自重（ピストン１５及びロッド１６の自重を含む）の検出を行う。すなわち、実装ツール１７の自重測定は、実装ツール１７が半導体チップＴを保持していない状態で自重測定テーブル２１の上方に位置決めする。

ついで、実装ヘッド１４の下部室１５ａと上部室１５ｂとに気体が供給されず、しかもこれらの各室１５ａ，１５ｂが第１、第２の電空レギュレータ２６，３３を通じて大気に連通した状態、すなわち実装ツール１７が上下方向に移動可能な状態でＺパルスモータ１１を作動させて実装ヘッド１４を下降方向に駆動する。この状態を図３（ａ）に示す。

上記実装ヘッド１４を下降させると、それに連動する実装ツール１７の先端面が自重測定テーブル２１上に設けられた自重検出センサ２２に当接するから、この自重検出センサ２２によって実装ツール１７の自重が検出される。

実装ツール１７の自重が検出されたならば、第１の給気管２５を通じて上記実装ヘッド１４の下部室１５ａに気体を供給し、その圧力を制御装置２９によって第１の設定部２８を介して第１の電空レギュレータ２６を制御することで、徐々に高めてゆく。

図２の曲線Ａは下部室１５ａに供給される気体の圧力と時間の関係を示し、曲線Ｂは下部室１５ａに供給される気体の圧力の変化に応じて自重検出センサ２２が検出する実装ツール１７の重量の変化と時間の関係を示している。

同図の曲線Ａ、Ｂから分かるように、下部室１５ａに供給する気体の圧力が上昇するにつれて自重検出センサ２２が検出する実装ツール１７の重量が低減してゆく。そして、時間ｔで下部室１５ａに供給される気体の圧力が一定になり、自重検出センサ２２が検出する実装ツール１７の垂直方向下方に作用する重量がゼロになる。つまり、実装ツール１７の自重がキャンセルされることになる。このときの圧力をｎ１とする。

実装ツール１７の自重がゼロになったときの実装ヘッド１４の下部室１５ａに供給された気体の圧力ｎ１が上記自重検出センサ２２から制御装置２９に出力され、この制御装置２９に設けられた図示しない記憶部に格納される。

上記実装ツール１７の自重をキャンセルするために、上記実装ヘッド１４の下部室１５ａに与える圧力ｎ１を検出したならば、半導体チップＴを微小な実装荷重である、たとえば０．１Ｎ（約１０グラム）で実装荷重で実装するとき、上記実装ツール１７の上部室１５ｂに下降流体供給手段３１によって付与する気体の圧力が上記制御装置２９に設けられた図示しない演算処理部で算出される。このときの圧力を実装圧力（荷重）ｎ２とする。実装荷重ｎ２を図３（ｂ）に矢印で示す。

このようにして、上記圧力ｎ１，ｎ２が求められたならば、上記実装ヘッド１４を半導体チップＴの受け渡し位置に位置決めし、そこで実装ツール１７の先端面に図示しない受け渡しツールによって半導体チップＴが受け渡される。

実装ツール１７が半導体チップＴを受けると、実装ヘッド１４は上面に基板１９が載置された載置テーブル１８の上方に位置決めされる。ついで、制御装置２９によってＺパルスモータ１１が駆動されて実装ヘッド１４を下降方向に駆動し、実装ツール１７の先端に保持された半導体チップＴが基板１９に当たる。

このとき、実装ツール１７は実装ヘッド１４の下部室１５ａに供給された圧力ｎ１の気体によって自重がキャンセルされているから、半導体チップＴに実装荷重を与えることなく上方へ変位する。

上記実装ヘッド１４が所定距離下降して半導体チップＴが基板１９に当接した時点で、下降流体供給手段３１の第２の電空レギュレータ３３が制御装置２９に駆動され、図３（ｂ）に示すように上記実装ヘッド１４の上部室１５ｂに実装荷重ｎ２に対応する圧力の気体を供給する。

それによって、実装ツール１７は実装荷重ｎ２に対応する圧力の気体で下方へ加圧されるから、この実装ツール１７の先端に設けられた半導体チップＴが上記基板１９に実装荷重ｎ２、つまり数十グラムの圧力で実装されることになる。

半導体チップＴがたとえば５０μｍ程度と非常に薄い場合であっても、この半導体チップＴは実装荷重ｎ２の圧力では破損したり、欠けが生じることがないから、上記半導体チップＴを基板１９に確実に実装することが可能となる。

以下、同じ厚さの半導体チップＴを同一の実装装置を用いて実装する場合には、実装ツール１７の自重がキャンセルされる圧力ｎ１や実装荷重ｎ２は同じ値であるから、これらの圧力と荷重ｎ１、ｎ２を求めることなく、実装を繰り返して行えばよい。

以上のように、上記構成の実装装置によれば、実装ツール１７にその自重をキャンセルする荷重ｎ１を与えた状態で、上記実装ツール１７に保持された半導体チップＴを実装するに必要な実装荷重ｎ２を上記実装ツール１７に与えるようにした。

実装ツール１７の自重をキャンセルする圧力ｎ１は上昇流体供給手段２４によって精密に制御可能であり、実装ツール１７に与える実装荷重ｎ２は下降流体供給手段３１によって精密に制御することが可能である。

したがって、半導体チップＴが数十μｍの薄いものであって、その半導体チップＴを実装する実装荷重ｎ２を微小な値に設定する必要がある場合、その実装荷重ｎ２を精密に設定して上記半導体チップＴを実装することが可能となる。つまり、数十μｍの薄い半導体チップＴを、割れや欠けが生じることなく確実に実装することができる。

図４と図５はこの発明の第２の実施の形態の実装装置を示す。この実施の形態では実装ヘッド１４Ａは図４に示すように下端が開口したシリンダであって、実装ツール１７Ａは実装ヘッド１４Ａに移動可能に設けられたロッド４１及びこのロッド４１の下端に設けられた吸着部４２からなり、この吸着部４２の下端面によって半導体チップＴが吸着保持される。

上記実装ヘッド１４Ａの内部には、上記ロッド４１の上端側に空間部４３が形成され、この空間部４３に上昇流体供給手段２４Ａと下降流体供給手段３１Ａによって流体圧を制御して上記実装ツール１７Ａを上昇方向及び下降方向に駆動できるようになっている。

なお、この実施の形態では上記実装ヘッド１４ＡをＸ方向とＹ方向に駆動する駆動機構は省略しているが、その駆動機構は第１の実施の形態の図１に示すものと同じ構成のものが用いられる。

上記上昇流体供給手段２４Ａは、一端が上記空間部４３に接続された吸引管４４を有し、この吸引管４４の他端は減圧ポンプ４５に接続されている。上記吸引管４４の中途部には減圧用電空レギュレータ２６Ａが設けられ、この減圧用電空レギュレータ２６Ａは第１の設定部２８を介して制御装置２９に電気的に接続されている。

それによって、上記制御装置２９は、上記減圧用電空レギュレータ２６Ａを制御して上記空間部４３に作用する吸引力（負圧力）を設定できるようになっている。上記空間部４３を負圧にすると、その圧力に応じて上記ロッド４１が上記実装ヘッド１４Ａ内を上昇する。

上記ロッド４１の下端部にはこのロッド４１とともに上昇する上記実装ツール１７Ａの上昇位置を、上記実装ヘッド１４Ａの下端面を基準にして検出する位置検出手段としてのギャップセンサ４６が設けられている。このギャップセンサ４６が検出する上記実装ツール１７Ａの上昇位置は上記制御装置２９に出力されるようになっている。

上記ギャップセンサ４６は実装ヘッド１４Ａに対して実装ツール１７Ａの位置を測定することができる。たとえば、実装ツール１７Ａの吸着部４２が基板１９に対して接触した位置や、Ｚパルスモータ１１で実装ツール１７Ａを下降させ、吸着部４２に保持された半導体チップＴが基板１９に接触した後、その半導体チップＴが基板１９にどの程度押し付けられたか、つまりどの程度の荷重が加えられたかを測定することができる。

また、自重がキャンセルされる実装ツール１７Ａの位置、つまりギャップセンサ４６が検出するギャップ（Ｇ１〜Ｇ０）も判別することができる。

上記下降流体供給手段３１Ａは一端が上記空間部４３に接続され他端に給気源２７が接続されているとともに、中途部に加圧用電空レギュレータ３３Ａが設けられた圧力流体の供給管４７を有する。

上記加圧用電空レギュレータ３３Ａは第２の設定部３４を介して制御装置２９により駆動が制御される。上記加圧用電空レギュレータ３３Ａを制御して上記空間部４３に所定の圧力の気体を供給すれば、上記上昇流体供給手段２４Ａによる負圧によって所定の高さまで上昇方向に付勢された上記ロッド４１を、上記所定の圧力に応じた距離で下降させことができるようになっている。

上記構成の実装装置においては、まず、図５に曲線Ｄで示すように上昇流体供給手段２４Ａによって空間部４３に作用する負圧力の変化と、上記ギャップセンサ４６が検出するギャップ、つまり実装ツール１７Ａの上昇位置との関係を求める。

上記空間部４３に作用する負圧力を同図の０から徐々に大きく（減圧）してゆくと、上記ロッド４１が上昇することで、上記ギャップセンサ４６が検出するギャップが減少してゆく。ギャップセンサ４６が検出すギャップがＧ１からＧ０、つまりギャップセンサ４６が実装ヘッド１４Ａの下端面に当たってギャップがゼロになると、その後、上記空間部４３に作用する負圧力を増大させても、ギャップセンサ４６が検出するギャップはＧ０で一定となり、それ以上減少しない。

ギャップセンサ４６が検出するギャップがＧ０で一定になったときの、上記空間部４３に作用した負圧力を−ｎ１とすれば、その負圧力−ｎ１を上記空間部４３に与えることで、ロッド４１を含む実装ツール１７Ａの重量がセロ、つまり実装ツール１７Ａの重量がキャンセルされる。

したがって、空間部４３に−ｎ１の負圧力を与えて実装ツール１７Ａをロッド４１とともに上昇させた状態で、実装ヘッド１４Ａを基板１９上に位置決めした後、上記実装ヘッド１４Ａを下降させながら、上記空間部４３に数十μｍの厚さの半導体チップＴを実装する実装荷重ｎ２に対応する正圧力の気体を下降流体供給手段３１Ａによって加える。

−ｎ１の負圧力が作用した上記空間部４３に実装荷重ｎ２を与えると、その実装荷重ｎ２によって実装ツール１７Ａが下降するから、この実装ツール１７Ａの下端面に保持された半導体チップＴを数十μｍの厚さの半導体チップＴを損傷させることのない実装荷重ｎ２によって実装することができる。

つまり、この第２の実施の形態においても、実装ツール１７Ａの下端面に保持された非常に薄くて割れやすい半導体チップＴを実装する実装荷重ｎ２を、実装ツール１７Ａの自重をキャンセルした状態で、実装ヘッド１４Ａの空間部４３に供給する気体の圧力によって設定するようにしている。

そのため、上記半導体チップＴを、割れや欠けが生じることのない微小な実装荷重ｎ２、たとえば数十グラムの実装荷重ｎ２によって実装することができる。

また、ギャップセンサ４６で実装ヘッド１４Ａと実装ツール１７Ａの吸着部４２の位置を測定できるようにしたので、吸着部４２に保持された半導体チップＴが基板１９に接触すれば、ギャップセンサ４６で測定されるギャップが小さくなるから、半導体チップＴが基板１９に接触したことを制御装置２９によって知ることができる。

そして、半導体チップＴが基板１９に接触した時点から、ギャップセンサ４６が検出するギャップをさらにどの程度減少させれば、半導体チップＴに適した数十グラムの実装荷重を加えることができるのかを知ることができる。通常、半導体チップＴの厚さが５０μｍ程度の場合、その半導体チップＴに数十グラムの実装荷重を加えるためには、半導体チップＴが基板１９に接触した時点から、ギャップを０．１〜０．２ｍｍ程度小さくすることになる。

このように、ギャップセンサ４６を設け、実装ツール１７Ａの自重がキャンセルされたギャップ（Ｇ０〜Ｇ１）を測定して制御装置２９で確認し、その確認に基づいて実装荷重を加えるようにすれば、半導体チップＴに割れや欠けの生じることのない実装を行なうことができる。

この発明は上記各実施の形態に限定されず、たとえば第１の実施の形態において、実装ヘッドと実装ツール、及び上昇流体供給手段と下降流体供給手段を、第２の実施例に示された構成としてもよく、また第２の実施の形態において実装ヘッドと実装ツール、及び上昇流体供給手段と下降流体供給手段を、第１の実施の形態に示された構成としてもよい。

１４，１４Ａ…実装ヘッド、１７，１７Ａ…実装ツール、１９…基板、２２…自重検出センサ、２４…上昇流体供給手段、２５…第１の給気管（第１の圧力流体供給管）、２６…第１の電空レギュレータ、２６Ａ…減圧用電空レギュレータ、２８…第１の設定部、２９…制御装置、３１…下降流体供給手段、３２…第２の給気管（第２の圧力流体供給管）、３３…第２の電空レギュレータ、３３Ａ…加圧用電空レギュレータ、３４…第２の設定部、４３…空間部、４４…吸引管、４５…減圧ポンプ、４６…ギャップセンサ（位置検出手段）。

Claims (6)

1. 電子部品を実装する実装装置であって、
   駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
   この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を作用させる上昇流体供給手段と、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を作用させる下降流体供給手段と、
   上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が作用していない状態で、上記実装ヘッドを上記駆動手段によって下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を当接させたときにこの実装ツールの自重を検出する自重検出センサと、
   この自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重がゼロとなるよう上記上昇流体供給手段による圧力流体の供給を制御した状態で、上記下降流体供給手段による圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる制御手段と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記実装ヘッドはシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられるとともに、上記シリンダの内部空間を下部室と上部室に隔別するピストンを有し、
   上記上昇流体供給手段は、上記下部室に接続された第１の圧力流体供給管及びこの第１の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記下部室への圧力流体の供給と排出を制御する第１の電空レギュレータによって構成され、
   上記下降流体供給手段は、上記上部室に接続された第２の圧力流体供給管及びこの第２の圧力流体供給管の中途部に設けられ上記上部室への圧力流体の供給と排出を制御する第２の電空レギュレータによって構成されていて、
   上記制御手段は上記第１の電空レギュレータと第２の電空レギュレータによる上記上部室と下部室への圧力流体の供給と排出を制御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。
3. 上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
   上記実装ツールに上昇方向及び下降方向の圧力流体が供給されていない状態で上記実装ヘッドを下降方向に駆動して上記実装ツールの先端を自重検出センサに当接させてこの実装ツールの自重を検出する工程と、
   上記実装ツールの先端が上記自重検出センサに当接した状態で上記実装ツールを下降方向に駆動する流体圧を与えて上記自重検出センサが検出する上記実装ツールの自重をゼロにした状態で、上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体の圧力を制御して上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重を作用させる工程と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。
4. 電子部品を実装する実装装置であって、
   駆動手段によって上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドと、
   この実装ヘッドに上下方向に移動可能に設けられ下端に上記電子部品が保持される実装ツールと、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する上昇流体供給手段と、
   上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する位置検出手段と、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する下降流体供給手段と、
   上記上昇流体供給手段から上記実装ツールの下方に作用する重量をゼロにする圧力流体を供給した状態で、上記下降流体供給手段によって上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を上記実装ツールに加えて上記電子部品を実装させる制御手段と
   を具備し、
   上記上昇流体供給手段から供給された圧力流体によって上記実装ツールを上昇させたときにその圧力流体の変化と上記位置検出手段が検出する上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出することを特徴とする電子部品の実装装置。
5. 上記実装ヘッドは下端が開口したシリンダで、上記実装ツールはこのシリンダ内に上下方向に移動可能に設けられ上記シリンダ内に空間部を形成するロッドを有し、
   上記上昇流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され他端が減圧ポンプに接続されていて、中途部に上記減圧ポンプによって減圧される上記空間部に負圧力を制御する第１の電空レギュレータが設けられた吸引管を有し、
   上記下降流体供給手段は、上記空間部に一端が接続され中途部に上記空間部への圧力流体の供給を制御する第２の電空レギュレータが設けられた供給管を有することを特徴とする請求項４記載の電子部品の実装装置。
6. 上下方向及び水平方向に駆動される実装ヘッドに実装ツールを上下方向に移動可能に設け、この実装ヘッドの下端に保持された電子部品を実装する実装方法であって、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを上昇方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
   上記実装ヘッドに対する上記実装ツールの上昇位置を検出する工程と、
   上記実装ヘッドに対して上記実装ツールを下降方向に駆動する圧力流体を供給する工程と、
   上記実装ツールを上昇させる圧力流体を供給し、その圧力流体の変化と上記実装ツールの上昇位置との関係から上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロとなる圧力流体の圧力を検出する工程と、
   上記シリンダに上記実装ツールの下方に作用する重量がゼロになる圧力流体を供給した状態で、上記実装ツールに上記電子部品を実装する実装荷重に相当する圧力流体を加えて上記電子部品を実装する工程と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。

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