JP3697663B2

JP3697663B2 - 微小ワーク搭載装置

Info

Publication number: JP3697663B2
Application number: JP2002048186A
Authority: JP
Inventors: 良久梶井; 圭池田
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP2003249519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被搭載物の搭載面に微小ワークを搭載する装置の改良に関するもので、微小半田ボールマウント装置における吸着ノズルのボール搭載位置への適正下降量を検出することを主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
微小半田ボールマウント装置において、半田ボールの搭載される被搭載物であるウエハ１は、反り等のない平坦に形成されたものでなければならず、且つ水平に載置されなければならない。そして、このウエハ１は、図１に示すように、Ｘ軸駆動テーブル２及びＹ軸駆動テーブル３を有するＸ−Ｙテーブル４上に載置されている。
【０００３】
しかし、このＸ−Ｙテーブル４は、移動状態により微妙に水平度が変化してしまうことがあり、更には、ウエハ１自体も製作精度により水平でない場合も存在する。従って、ウエハ１の水平度を保ったＸ−Ｙテーブルへの載置は難しい作業であった。
【０００４】
ところが、ウエハ１の平坦度や水平度が確保されないと、半田ボール５を吸着した吸着ノズル６を昇降装置９の機械原点となる高さから一定量下降させても、厳密にはＸ−Ｙテーブル４に載置されているウエハ１中の位置によっては、下降量に過不足が生じる。この下降量の過不足は、半田ボール５が微小（例えば直径０．１ｍｍの半田ボール）である場合、以下のような悪影響を生じる。
【０００５】
第１に、図３の右側の吸着ノズル６のように下降量が必要以上に多い場合、吸着ノズル６のノズル穴に半田ボール５が食い込み、ウエハ１上に半田ボール５を搭載せずに持ち帰ってしまうことや、吸着ノズル６の先端がウエハ１に塗布してあるフラックスに接触し、フラックスを付着させてしまうという問題点が発生していた。
【０００６】
第２に、図３の左側の吸着ノズル６のように下降量が必要量より少ない場合、半田ボール５は、吸着ノズル６からウエハ１まで落下して搭載されることになる。そして、半田ボール５を離す際のエアーの吹き出し方によって、半田ボール５は、真っ直ぐに落下せず転がってしまい所定位置への搭載ができない場合が生じる。
【０００７】
又、あるときは吸着ノズル６に吸着された半田ボール５が、ウエハ１に塗布されたフラックスに接触しないため、フラックスの粘着力が作用せず、半田ボール５が吸着ノズル６のノズル穴から離れず半田ボール５を持ち帰ってしまうこともあった。
【０００８】
このためレーザ変位計等を用いて搭載面の高さを正確に計測することが考えられているが、レーザ変位計等は高価である上、取付機構が複雑で、取付誤差が生じやすい。従って、取付誤差により実際の吸着ノズル６の下降量に反映されるとは限らない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、レーザ変位計等の高価な装置を用いずに吸着ノズルの適正な下降量を求め、微小ワークを被搭載物上に確実に搭載することのできる微小ワーク搭載装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、第一の発明として、微小ワークを被搭載物の搭載面に搭載する微小ワーク搭載装置に次の手段を採用する。
第１に、微小ワークを吸引して保持する吸着ノズルを設ける。
第２に、吸着ノズルの内部圧力の変化を検出する圧力検出手段を設ける。
第３に、吸着ノズルを被搭載物の搭載面に接近隔離させる移動手段を設ける。
第４に、移動手段を制御する制御手段を設ける。
第５に、微小ワークを保持しない状態で吸着ノズルに負圧若しくは正圧をかけながら、吸着ノズルを上記搭載面に接近させて吸着ノズルの内部圧力の変化を検出する。
第６に、予め設定した所定圧力となる位置への吸着ノズルの移動量を求める。第７に、この移動量に基づいて吸着ノズルの移動を上記制御手段により制御して、微小ワークを搭載する。
【００１１】
更に、第二の発明として、第一の発明に次の手段を追加する。
第１に、前記搭載面の複数箇所で、前記移動量を求めて、搭載面の傾きを演算する。
第２に、演算結果に基づき制御手段により吸着ノズルの移動を制御する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、一実施例にかかる微小半田ボール搭載装置の全体を示す斜視説明図であり、実施例では、本発明の微小ワークとして半田ボール５、被搭載物としてウエハ１が選択されている。勿論、本発明における微小ワーク及び被搭載物はこれに限定されるものではない。
【００１３】
該微小半田ボール搭載装置には、半田ボール５を真空吸引して保持する吸着ノズル６と、ウエハ１を載置するＸ−Ｙテーブル４、及び半田ボール５を一個ずつ繰り出すボール供給装置８が設けられている。尚、Ｘ−Ｙテーブル４は、Ｘ軸駆動テーブル２及びＹ軸駆動テーブル３上に設置されており、平面移動可能に構成されている。
【００１４】
吸着ノズル６には、図示されていないバキューム源と、吸着ノズル６の内部圧力の変化を検出する圧力検出装置７とが接続されている。尚、図中１２は、バキューム源と吸着ノズル６を接続するエアーチューブである。該バキューム源が半田ボール５の吸引保持の負圧源と、圧力検出のため吸着ノズル６内の内部圧力発生の負圧源となる。
【００１５】
吸着ノズル６の移動装置として、吸着ノズル６をウエハ１の搭載面に接近隔離させる昇降装置９及び水平移動装置１０が存在し、この昇降装置９及び水平移動装置１０は、制御装置１１により制御されている。
【００１６】
実施例で吸着ノズル６をウエハ１に接近するためには、昇降装置９を用いている。従って、ウエハ１への接近離隔の方向は実施例では上下方向であるが、本発明おいてこれに限定されるものではない。尚、水平移動装置１０は、吸着ノズル６がボール供給装置８へ半田ボール５を取りに行くために用いられるもので、Ｙ軸方向のみの移動装置である。
【００１７】
次に、本実施例におけるボール搭載高さまでの移動量の検出方法について説明する。半田ボール５の直径が０．１ｍｍであり、該半田ボール５が吸着ノズル６に吸着された状態で、吸着ノズル６の先端より０．０７ｍｍ突出する場合、半田ボール５を保持した吸着ノズル６の先端の適切な高さ（適正搭載高さ）は、ウエハ１上の電極の位置より０．０７ｍｍ上方の位置となる。従って、昇降装置９の機械原点からその位置までの吸着ノズル６の下降量が適切な移動量である。この移動量を検出するため吸着ノズル６の内部圧力に着目する。
【００１８】
先ず、半田ボール５を保持しない状態で吸着ノズル６にバキューム源からの負圧をかけながら、吸着ノズル６をウエハ１中の搭載箇所に接近させる。実施例で吸着ノズル６がウエハ１から十分離れた状態（ウエハ１の影響を受けない位置）での吸着ノズル６内の圧力は−６．４Ｋｐａ（単位キロパスカル）であり、接近により、吸着ノズル６の内部圧力には変化が生じる。
【００１９】
吸着ノズル６のウエハ１への接近のスピードは、Ｘ−Ｙテーブル４上から２ｍｍ（ウエハ１上からは約１．５ｍｍ）の位置までは高スピードで下降し、それ以下では極低スピード（０．２４ｍｍ／ｓｅｃ）で下降させて、吸着ノズル６内の内部圧力の検出を開始する。
【００２０】
実施例でウエハ１からの高さ０．０２０ｍｍからの吸着ノズル６の内部圧力をグラフで表示すると図２に示すように変化する。ウエハ１からの高さ０．０２２ｍｍで吸着ノズル６の内部圧力−７．０Ｋｐａ、ウエハ１からの高さ０．０１８ｍｍで吸着ノズル６の内部圧力−８．０Ｋｐａ、ウエハ１からの高さ０．０１４ｍｍで吸着ノズル６の内部圧力−９．０Ｋｐａ、ウエハ１からの高さ０．００５ｍｍで吸着ノズル６の内部圧力−１０．０Ｋｐａ、ウエハ１に接する位置で吸着ノズル６の内部圧力−１１．０Ｋｐａである。
【００２１】
検出開始後、予め設定した所定圧力（実施例では−０．８Ｋｐａをしきい値とする。）となったとき、吸着ノズル６の昇降装置９の機械原点から、吸着ノズル６の内部圧力−０．８Ｋｐａを検出したときの下降位置までの移動量を求める。この移動量は吸着ノズル６の先端がウエハ１より０．０１８ｍｍ上方の位置であるので、この移動量に基づいてウエハ１上の電極の位置より０．０７ｍｍ上方の位置（適正搭載高さ）までの必要移動量を求めておくのである。
【００２２】
圧力検出は、ウエハ１が反っている等ウエハ１の平坦度が保たれていない場合には、半田ボール搭載毎に行う。ウエハ１の平坦度が保たれているが傾いている場合には、タクトタイムを短縮するためにウエハ１上の少なくとも３点について圧力検出を行う。各点では、吸着ノズル６の機械原点からの下降量により、各点の平面位置（Ｘ，Ｙ）及び高さ（Ｚ）を求め、平面方程式（ＡＸ＋ＢＹ＋ＣＺ）により理想水平面に対する搭載面の傾きを導き、搭載位置（Ｘ，Ｙ）毎に、高さ（Ｚ）を演算して下降量を決定する方法が用いられている。
【００２３】
上記下降量の決定に従い、制御装置が１１が昇降装置９を制御し、吸着ノズル６を搭載位置に応じた下降量で下降させ、搭載位置に正確に搭載させるものである。尚、実施例での搭載位置（Ｘ，Ｙ）への移動は、Ｘ軸駆動テーブル２及びＹ軸駆動テーブル３の駆動により行われる。
【００２４】
尚、実施例は圧力検出を、吸着ノズル６に負圧を与えて行ったが、正圧であっても良いことは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、微小ワークを保持しない状態で吸着ノズルに負圧若しくは正圧をかけながら、吸着ノズルを上記搭載面に接近させて吸着ノズルの内部圧力の変化を検出し、予め設定した所定圧力となる位置への吸着ノズルの移動量を求め、この移動量に基づいて吸着ノズルの移動を上記制御手段により制御し、微小ワークを被搭載物の搭載面に搭載するものであるので、微小ワークの搭載に必要な下降量を搭載地点毎に求めることができ、微小ワークが適正に被搭載物上に載置されるように吸着ノズルを図４に示すように搭載箇所に適応した下降量で正確に下降させることができる。
【００２６】
請求項２記載の発明の効果ではあるが、搭載面の複数箇所で、移動量を求めて、搭載面の傾きを演算し、この演算結果に基づき制御手段により吸着ノズルの移動を制御するものとすれば、少ないタクトタイムで、搭載箇所に適応した正確な下降量で下降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る微小半田ボール搭載装置の全体を示す斜視説明図
【図２】内部圧力の変化を示すグラフ図
【図３】均等下降量によるウエハと半田ボールの不具合を示す説明図
【図４】本発明によるウエハと半田ボールの関係を示す説明図
【符号の説明】
１．．．．．．ウエハ
２．．．．．．Ｘ軸駆動テーブル
３．．．．．．Ｙ軸駆動テーブル
４．．．．．．Ｘ−Ｙテーブル
５．．．．．．半田ボール
６．．．．．．吸着ノズル
７．．．．．．圧力検出装置
８．．．．．．ボール供給装置
９．．．．．．昇降装置
１０．．．．．水平移動装置
１１．．．．．制御装置
１２．．．．．エアーチューブ

Claims

微小ワークを被搭載物の搭載面に搭載する微小ワーク搭載装置において、微小ワークを吸引して保持する吸着ノズルと、吸着ノズルの内部圧力の変化を検出する圧力検出手段と、吸着ノズルを被搭載物の搭載面に接近隔離させる移動手段と、移動手段を制御する制御手段とを備え、微小ワークを保持しない状態で吸着ノズルに負圧若しくは正圧をかけながら、吸着ノズルを上記搭載面に接近させて吸着ノズルの内部圧力の変化を検出し、予め設定した所定圧力となる位置への吸着ノズルの移動量を求め、この移動量に基づいて吸着ノズルの移動を上記制御手段により制御して微小ワークを搭載することを特徴とする微小ワーク搭載装置。
上記搭載面の複数箇所で、上記移動量を求めて、搭載面の傾きを演算し、この演算結果に基づき制御手段により吸着ノズルの移動を制御することを特徴とする請求項１記載の微小ワーク搭載装置。