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KR20200123182A - 실장 장치 - Google Patents

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KR20200123182A
KR20200123182A KR1020207026812A KR20207026812A KR20200123182A KR 20200123182 A KR20200123182 A KR 20200123182A KR 1020207026812 A KR1020207026812 A KR 1020207026812A KR 20207026812 A KR20207026812 A KR 20207026812A KR 20200123182 A KR20200123182 A KR 20200123182A
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mounting
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chip component
stage
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가츠미 데라다
다카시 하레
겐 기타무라
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토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

칩 부품을 기판의 외주 근방까지 실장하는 경우에 있어서도, 기판 반송을 확실하게 행하는 것이 가능한 실장 장치를 제공하는 것. 구체적으로는, 기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 상기 기판에 칩 부품을 실장하고 나서, 칩 부품이 실장된 실장 완료 기판을 상기 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치이며, 기판 스테이지와 실장 헤드를 갖고, 상기 기판 스테이지 상에 배치한 상기 기판에, 상기 실장 헤드에 의해 상기 칩 부품을 실장하는 실장부와, 상기 기판 매거진 랙 내의 수용 위치에 있는 상기 기판을, 상기 기판의 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 스테이지 상으로 반송하는 기능과, 상기 실장 완료 기판을 상기 기판 스테이지 상으로부터 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 매거진 랙의 수용 위치까지 반송하는 기능을 갖는 기판 반송 기구를 구비한 실장 장치를 제공한다.

Description

실장 장치
본 발명은 반도체 칩 등의 칩 부품을 기판에 실장하는 실장 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 칩 부품을 실장하고 나서 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치에 관한 것이다.
플립 칩 실장 등을 행하는 실장 장치는 도 20에 도시한 바와 같이, 실장부(3)에 있어서, 기판 스테이지(4)가 보유 지지한 기판 PB에, 실장 헤드(5)가 반도체 칩 등의 칩 부품 C를 실장하는 것이며, 기판 스테이지(4)가 기판 위치를 이동시키면서 칩 부품 공급 기구(6)로부터 순차적으로 공급되는 칩 부품 C를 기판 PB 상의 소정 개소에 실장하는 기능을 갖고 있다.
또한, 종래의 실장 장치는, 도 20에 도시한 실장 장치(301)와 같이, 기판 PB를 수용하는 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 1매씩 압출하는 기능을 가진 로더(211)와, 칩 부품 C를 소정 개소에 실장한 후의 기판(이후, 실장 완료 기판 MB로 기재함)을 기판 매거진 랙 M1과는 다른 기판 매거진 랙(이후, 실장 기판 매거진 랙 M2로 기재함)에 1매씩 수용하는 기능을 가진 언로더(212)를 구비하고 있고, 기판 매거진 랙 M1로부터 취출된 기판 PB는 백색 바탕 화살표와 같이 이동하여 실장 완료 기판 MB로서 실장 기판 매거진 랙 M2에 수용된다.
또한, 최근에는 생산성 향상의 관점에서 도 21에 도시한 실장 장치(302)와 같은 구성의 실장 장치도 실용화되고 있다. 실장 장치(302)에서는, 2개의 실장부(실장부(3A)와 실장부(3B))가 칩 부품 공급 기구(6), 로더(211) 및 언로더(212)를 공유하고 있어, 코스트 퍼포먼스가 우수하다(특허문헌 1).
그런데, 종래, 도 20 및 도 21의 백색 바탕 화살표로 나타낸 바와 같이 기판 PB 및 실장 완료 기판 MB를 이동시킬 때에 있어서, 기판 상면의 4코너를 흡착하여 매다는 방법이 사용되어 왔다. 즉, 도 22에 도시한 바와 같은 선단부에 진공 패드(291)를 갖는 매달기 상부 암(290)을 사용하여, 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)를 매단 상태에서 레일 등에 의해 소정 개소로 반송하고 나서 강하하여 흡착 해제한다는 방법이 사용되고 있다(예를 들어 특허문헌 2).
일본 특허 출원 제2017-022275호 일본 특허 공개 제2005-243703호 공보
도 23의 (a)에 기판 PB에 칩 부품 C를 실장한 실장 완료 기판 MB의 상면도를 도시하지만, 기판 PB 내에 있어서 칩 부품 C를 실장하는 실장 에어리어 AM에 대하여 실장 에어리어의 주위에 비실장 에어리어 AF가 존재하고, 도 22의 진공 패드(291)를 흡착할 수 있는 것이 비실장 에어리어에 한정됨을 알 수 있다. 여기서, 도 23의 (a)와 같이, 기판 PB의 사이즈에 대하여 비실장 에어리어의 비율이 비교적 큰 경우에는, 기판 PB를 매다는 데 충분한 흡착력이 얻어지는 흡착 패드(291)의 사이즈를 선정할 수 있다.
그런데, 최근에는, 1매의 기판 PB에 최대한 많은 칩 부품 C를 실장할 것이 요구되고 있어, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이 비실장 에어리어 AF가 좁아져, 진공 패드(291)도 작게 하지 않을 수 없게 되어 있다. 이 때문에, 기판 PB를 매다는 데 충분한 흡착력을 얻는 것이 곤란해지고 있다.
또한, 실장 과정에 있어서 기판 PB가 가열되는 경우에 있어서는, 도 24와 같이 기판 PB가 만곡되어, 진공 패드(291)와 기판 PB 사이에 공극 VG가 발생하여 진공 흡착 자체가 곤란해지는 경우도 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 칩 부품을 기판의 외주 근방까지 실장하는 경우에 있어서도, 기판 반송을 확실하게 행하는 것이 가능한 실장 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은,
기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 상기 기판에 칩 부품을 실장하고 나서, 칩 부품이 실장된 실장 완료 기판을 상기 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치이며,
기판 스테이지와 실장 헤드를 갖고, 상기 기판 스테이지 상에 배치한 상기 기판에, 상기 실장 헤드에 의해 상기 칩 부품을 실장하는 실장부와, 상기 기판 매거진 랙 내의 수용 위치에 있는 상기 기판을, 상기 기판의 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 스테이지 상으로 반송하는 기능과, 상기 실장 완료 기판을 상기 기판 스테이지 상으로부터 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 매거진 랙의 수용 위치까지 반송하는 기능을 갖는 기판 반송 기구를 구비한 실장 장치이다.
청구항 2에 기재된 발명은,
기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 상기 기판에 칩 부품을 실장하고 나서, 칩 부품이 실장된 실장 완료 기판을 실장 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치이며,
상기 기판 매거진 랙의 기판 취출면과, 상기 실장 기판 매거진 랙의 실장 완료 기판 수용면을 동일면 상의 동일 방향으로 하여 나열한 상태로 배치하여, 상기 기판 매거진 랙과 상기 실장 기판 매거진 랙을 나열한 방향으로 이동시키는 매거진 랙 이동 기구와,
기판 스테이지와 실장 헤드를 갖고, 상기 기판 스테이지 상에 배치한 상기 기판에, 상기 실장 헤드에 의해 상기 칩 부품을 실장하는 실장부와, 상기 기판 매거진 랙 내의 수용 위치에 있는 상기 기판을, 상기 기판의 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 스테이지 상으로 반송하는 기능과, 상기 실장 완료 기판을 상기 기판 스테이지 상으로부터 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 매거진 랙의 수용 위치까지 반송하는 기능을 갖는 기판 반송 기구를 구비한 실장 장치이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 실장 장치이며,
상기 기판 반송 기구는, 상기 기판을, 상기 기판 매거진 랙으로부터 상기 기판 스테이지 상까지, 상기 기판 매거진 랙의 기판 취출면에 대하여 직각 방향으로 직선 반송하는 기능을 갖는 실장 장치이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 청구항에 기재된 실장 장치이며,
상기 실장 헤드에 상기 칩 부품을 공급하는 칩 부품 공급 기구를 더 구비한 실장 장치이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 기재된 실장 장치이며,
상기 실장부를 2개 구비하고, 상기 실장부 각각과 일대일로 대응하는 상기 기판 반송 수단을 구비하고,
상기 칩 부품 공급 기구는, 상기 2개의 실장부의 사이에 배치되며, 2개의 상기 실장부 각각에 칩 부품을 공급하는 기능을 갖는 실장 장치이다.
본 발명에 의해, 칩 부품을 기판의 외주 근방까지 실장하는 경우에 있어서도, 기판 반송을 확실하게 행하는 것이 가능한 실장 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 기판 매거진 랙에 대하여 설명하는 단면도이며, (a) 기판이 들어 있지 않은 상태, (b) 기판이 넣어진 상태에서 기판 출입 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판과 기판 매거진 랙의 관계를 설명하는 단면도이며, (a) 기판 매거진 랙으로부터 기판이 취출되는 상태, (b) 실장 완료 기판이 기판 매거진 랙에 수용되는 상태, (c) 실장 완료 기판을 수용 후에 다른 기판이 기판 매거진 랙으로부터 취출되는 상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치의 기판 클램프의 동작을 설명하는 도면이며, (a) 기판 반송시, (b) 기판 고정시, (c) 실장 완료 기판 반송시의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치에 있어서의 기판 클램프 개량 예에 대하여 설명하는 도면이며, (a) 상면도, (b) 단면도를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치에 있어서의 기판 클램프 개량 예의 동작에 대하여 설명하는 단면도이며, (a) 기판 반송시의 상태, (b) 기판 고정시의 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치의 기판 반송 방향을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의, (a) 스테이지측 보유 지지부 주변, (b) 매거진 랙측 보유 지지부 주변을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 동작을 설명하는 도면이며, (a) 기판 매거진 랙으로부터 기판을 인출하는 상태, (b) 기판을 스테이지측으로 끌어당겨 반송하는 상태, (c) 기판을 끌어당겨 일부가 흡착 테이블 상에 도달한 상태, (d) 기판을 흡착 테이블 상의 소정 위치로 밀어 가는 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 동작을 설명하는 도면이며, (e) 기판을 밀어 흡착 테이블 상의 소정 위치에 배치한 상태, (f) 기판을 흡착 테이블 상에 고정한 상태, (g) 기판 상으로의 칩 부품의 실장이 완료된 상태, (h) 실장 완료 기판을 흡착 테이블 상으로부터 기판 매거진 랙측으로 인출하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 동작을 설명하는 도면이며, (i) 실장 완료 기판을 기판 매거진 랙측으로 끌어당겨 반송하는 상태, (j) 실장 완료 기판을 기판 매거진 랙측으로 밀어 반송하는 상태, (k) 실장 완료 기판을 기판 매거진 랙에 압입하는 상태, (l) 실장 완료 기판을 기판 매거진 랙에 수용한 상태를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 관한 것이며, 기판의 스테이지측만을 보유 지지하는 장치 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 변형예를 설명하는 도면이며, (a) 기판 매거진 랙으로부터 기판을 인출하는 상태, (b) 기판을 스테이지측으로 끌어당겨 반송하는 상태, (c) 기판을 끌어당겨 일부가 흡착 테이블 상에 도달한 상태, (d) 기판을 흡착 테이블 상의 소정 위치로 밀어 가는 상태를 도시하는 도면이다.
도 14는 실장 완료 기판을 원래의 기판 매거진 랙과는 다른 실장 기판 매거진 랙에 수용하는 경우의 장치 구성의 일례이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실장 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 동작을 설명하는 도면이며, (a) 기판 매거진 랙으로부터 기판을 인출하는 상태, (b) 기판을 스테이지측으로 끌어당겨 반송하는 상태, (c) 실장 완료 기판을 매거진 랙측으로 밀어 반송하는 상태, (d) 실장 완료 기판을 실장 기판 매거진 랙에 압입하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 기판 반송 기구의 동작을 설명하는 도면이며, (e) 기판 매거진으로부터 기판을 인출하는 준비 단계, (f) 기판 매거진 랙으로부터 기판을 인출하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 관한 것이며, 복수의 실장부를 구비한 장치 구성을 도시하는 개략도이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 것이며, 복수의 실장부를 구비한 장치 구성을 도시하는 개략도이다.
도 20은 종래의 실장 장치의 장치 구성을 도시하는 개략도이다.
도 21은 종래의 실장 장치에서 복수의 실장부를 구비한 장치 구성을 도시하는 개략도이다.
도 22는 종래의 실장 장치에서 기판을 반송하는 데 사용하는 기판 매달기 방법을 설명하는 도면이다.
도 23의 (a)는 실장 완료 기판의 실장 에어리어와 비실장 에어리어에 대하여 설명하는 도면이며, (b)는 비실장 에어리어가 좁아져 있는 상황을 설명하는 도면이다.
도 24는 비실장 에어리어가 좁아진 실장 완료 기판의 표면을 흡착하여 매달 때의 문제점을 설명하는 도면이다.
본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 실장 장치의 일례를 도시하는 개략도이다. 도 1의 실장 장치(1)는, 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 취출하고, 기판 PB에 반도체 칩 등의 칩 부품 C를 실장하고, 기판 PB의 소정 개소에 칩 부품 C를 실장한 실장 완료 기판 MB를 기판 매거진 랙 M1에 수용하는 것이다.
여기서, 기판 매거진 랙 M1은, 기판 PB끼리를 적당한 간극을 두고 적층 수용하는 것이며, 도 2의 (a)에 기판 PB가 들어 있지 않은 단면도를 도시하고, 도 2의 (b)에는 기판 PB가 수용된 단면도를 도시하고 있다. 또한, 기판 PB의 취출은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판 PB를 1매씩 면방향으로 이동시켜 행하기 때문에, 기판 매거진 랙 M1의 4측면 중 한 면은, 기판 PB의 출납을 행하는 개구를 갖고 있다(이하, 기판 PB를 취출하는 개구를 갖는 면을 기판 취출면이라 기재한다).
도 3은 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 취출하고(도 3의 (a), 실장 완료 기판 MB를 수용하는(도 3의 (b)) 양태를 도시한 것이지만, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 순차적으로 새로운 기판 PB를 취출할 수 있도록 되어 있다.
도 1의 실장 장치(1)는, 가대(2), 기판 스테이지(4)와 실장 헤드(5)를 갖는 실장부(3), 칩 부품 픽업 수단(7)과 칩 부품 반송 수단(8)을 갖는 칩 부품 공급 기구(6), 및 기판 반송 기구(9)를 구비하고 있다.
가대(2)는 실장 장치(1)의 구조체이며, 기판 스테이지(4), 실장 헤드(5), 칩 부품 픽업 수단(7), 칩 부품 반송 수단(8) 및 기판 반송 기구(9)를 지지하는 기초구조체로 되어 있다.
기판 스테이지(4)는, 흡착 테이블(41), XY 구동 기구(42), 기판 클램프(43)를 갖고, 기판 PB를 보유 지지함과 함께, 기판 PB를 면내 방향으로 이동시켜, 칩 부품 C를 실장해야 할 위치를 이동시키는 기능을 갖고 있다. 흡착 테이블(41)은 기판 PB를 흡착 보유 지지하는 기능을 갖고, XY 구동 기구(42)는 기판 PB의 면내 방향(XY 방향)으로 흡착 테이블(41)을 이동시켜 위치 조정하는 기능을 갖고, 기판 클램프(43)는 기판 PB를 흡착 테이블(41)로 반송할 때의 가이드로서 기능함과 함께, 기판 PB의 측변을 클램프하여 고정하는 기능도 갖고 있다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 기판 클램프(43)는, 기판 레일(430)과 기판 가이드(431)를 구성 요소로 하고 있다. 기판 레일(430) 및 기판 가이드(431)는 흡착 테이블(41)에 대하여 XY 방향으로는 고정되어 있지만, 상하 방향(Z 방향)으로는 위치 조정 가능하게 되어 있다. 즉, 기판 레일(430) 상면을 흡착 테이블(41)의 상면보다 높게 하면, 기판 PB를 흡착 테이블(41)과 접촉시키지 않고 반송할 수 있고, 기판 레일(430) 상면을 흡착 테이블(41) 상면과 동일 높이로 하면, 기판 가이드(431)에 의해 기판 PB의 측변을 흡착 테이블 상에 고정할 수 있다.
단, 기판 레일(430)의 상면과 흡착 테이블(41) 상면의 높이를 동일하게 할 때 오차가 발생하면, 기판 PB의 측변부가 꺾여 구부러진 상태로 될 우려가 있다. 그 대책을 담은 개량예를 도시한 것이 도 5이며, 도 5의 (a)가 상면도이고, 도 5의 (b)가 단면도이지만, 기판 레일(430)과 흡착 테이블(41)의 단부를 빗살상으로 맞물리는 형상으로 하고 있다. 이와 같이 함으로써, 도 6의 (a)와 같은 기판 PB 반송 상태로부터, 도 6의 (b)와 같은 기판 PB 고정 상태로 할 때, 기판 레일(430) 상면이 흡착 테이블(41)보다 낮아져도, 흡착 테이블(41) 양단의 볼록부와 기판 가이드(431)에 의해 기판 PB의 측변부를 고정할 수 있다. 이 때문에, 기판 PB의 측변부가 꺾여 구부러지는 일은 없어, 기판 PB 측변의 비실장 에어리어가 좁은 경우에도 적합하다.
실장 헤드(5)는, 선단부에서 보유 지지한 칩 부품 C를 강하시켜, 기판 PB에 가압하여 실장하는 기능을 갖고 있고, 가압과 동시에 칩 부품을 가열하는 기능이나, 가압면 내의 방향으로 초음파 진동을 부여하는 기능 등을 갖고 있어도 된다. 또한, 선단부에 보유 지지한 칩 부품 C를, Z 방향을 축으로 하여 회전하여 각도 조정하는 기능을 갖고 있어도 된다.
또한, 본 명세서의 설명에 있어서, 칩 부품을 기판 C에 열이나 초음파와 함께 압착하여 고정하는 것을 상정하여 실장이라는 단어를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 미경화의 열경화성 접착재를 통해, 기판 PB 상에 칩 부품 C를 임시 고정하는 케이스도 본 발명에 있어서의 실장에 포함된다.
칩 부품 픽업 수단(7)은, 칩 부품 C를 픽업하여, 칩 부품 반송 수단(8)에 전달하는 것이다. 도 1의 실장 장치(1)에서는, 칩 부품 픽업 수단(7)은, 다이싱된 웨이퍼 기판 W로부터 칩 부품을 픽업하는 예를 나타내고 있지만, 픽업원은 이것에 한정되는 것은 아니고, 용기에 수용된 칩 부품 C를 픽업하는 구성이어도 된다.
칩 부품 반송 수단(8)은, 칩 부품 픽업 수단(7)에 의해 전달된 칩 부품 C를 실장 헤드(5)까지 반송하고, 칩 부품 C를 실장 헤드(5)에 전달하는 것이다.
기판 반송 기구(9)는, 도 7에 도시한 바와 같이 기판 PB를 기판 매거진 랙 M1로부터 취출하여 기판 스테이지(4)로 반송하는 기능과, 실장 완료 기판 MB를 기판 스테이지(4)로부터 반송하여 기판 매거진 랙 M1에 수용하는 기능의 양쪽 기능을 갖는 것이다.
도 1 및 도 7에 있어서는, 기판 반송 기구(9)를 구성하는 반송 레일(90)만을 표시하고 있지만, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판 PB의 단부를 보유 지지하여 반송하는 기능을 갖고 있다.
도 8의 (a)에 있어서, 스테이지측 보유 지지부(91)는, 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)의 기판 스테이지(4)측의 에지를 보유 지지(및 해제)하는 기능을 갖고 있고, 스테이지측 보유 지지부(91)는 Z암(92)에 마련되어 있어, Z암(92)의 동작에 의해 상하(Z 방향) 이동이 가능하다. 도 8의 (b)에 있어서, 매거진 랙측 보유 지지부(96)는, 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)의 기판 매거진 랙 M1측(기판 스테이지(4)측의 반대)의 에지를 보유 지지(및 해제)하는 기능을 갖고 있고, 매거진 랙측 보유 지지부(96)는 Z암(97)에 마련되어 있어, Z암(97)의 동작에 의해 상하(Z 방향) 이동이 가능하다.
여기서, 스테이지측 보유 지지부(91) 및 매거진 랙측 보유 지지부(96)가 보유 지지하는 것은, 외연으로부터 1㎜ 이상인 것이 바람직하고, 기판 PB의 비실장 에어리어를 따라서 깊게 보유 지지하는 것이 바람직하지만 최대로도 8㎜이면 충분하다.
또한, Z암(92)은 스테이지측 보유 지지부(91)가 보유 지지한 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)의 에지를 수평 방향으로 밀고 당기는 것이 가능한 가동 범위를 갖고 있고, 마찬가지로 Z암(97)은 매거진 랙측 보유 지지부(96)가 보유 지지한 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)의 에지를 수평 방향으로 밀고 당기는 것이 가능한 가동 범위를 갖고 있다. 그 구체예가, 도 9의 (a)에 상면도를 도시한 실시 형태이다.
도 9의 (a)에서 설명하면, Z암(92)은 X암(93)을 통해 슬라이드 레일(94)을 따라서 Y 방향으로 가동 범위를 갖고 있고, Z암(97)도 X암(98)을 통해 슬라이드 레일(99)을 따라서 가동 범위를 갖고 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 기판 반송 기구(9)는, 반송 레일(90), 스테이지측 보유 지지부(91), Z암(92), X암(93), 슬라이드 레일(94), 매거진 랙측 보유 지지부(96), Z암(97), X암(98) 및 슬라이드 레일(99)을 구성 요소로서 갖고 있다.
이하, 도 9의 (a)에 도시한 기판 반송 기구(9)를 구비한 실장 장치(1)에 대하여, 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 취출하고 나서, 실장 완료 기판 MB로서 기판 매거진 랙 M1에 수용할 때까지의 동작을, 도 9 내지 도 11을 사용하여 설명한다.
도 9의 (a)는 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 취출하는 상태를 도시한 것이다. 여기서, 기판 매거진 랙 M1의 기판 취출면은, 흡착 테이블(41)쪽을 향하고 있으며, 흡착 테이블(41)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에 (취출해야 할) 기판 PB가 배치되어 있다.
이 상태에서, 기판 반송 기구(9)는 스테이지측 보유 지지부(91)가, 기판 매거진 랙 M1 내의 수용 위치에 있는 기판 PB의 스테이지측(도면의 상측)의 에지를 보유 지지하도록 동작한다.
이후, 기판 반송 기구(9)는 기판 PB를 보유 지지한 상태에서, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 스테이지측으로 끌어당겨 이동시킨다. 그때, 기판 PB는 반송 레일(90) 상에 실린 상태로 이동하므로, 한쪽의 에지만을 보유 지지한 상태여도 수평으로 이동시킬 수 있다.
또한 기판 PB를 이동시키면, 도 9의 (c)와 같이, 기판 PB의 일부가 흡착 테이블(41) 상에 도달한다. 이 상태에 있어서, 도 4의 (a)와 같이, 기판 클램프(43)를 구성하는 기판 레일(430)의 상면은 흡착 테이블(41)보다 높고, 반송 레일(90)의 상면과 동일하게 함으로써, 기판 PB를 원활하게 반송할 수 있다. 또한, 기판 가이드(431)는 기판 PB를 통과시키면서, 기판 PB의 휨 등의 변형을 규제할 정도로, 기판 레일(430)과의 사이에 간극을 형성하고 있다. 또한, 기판 가이드(431)는 기판 PB의 폭을 규제하는 역할도 갖고 있다. 이 때문에, 기판 PB의 X 방향 위치가 어긋난 상태에서 반송되면, 기판 PB는 기판 가이드(431) 사이를 통과할 수 없다. 그래서, 도 9의 (b)의 단계에서, 기판의 X 방향 위치를 수정할 수 있도록, X암의 길이를 조정할 수 있는 기구를 갖고 있어도 된다.
그런데, 도 9의 (c)의 상태로부터, 스테이지측 보유 지지부(91)가 기판 PB를 보유 지지한 상태 그대로, 기판 PB를 흡착 테이블(41)의 소정 위치까지 반송하는 구성으로 하는 것은 가능하다. 그러나, 그와 같은 구성으로 하는 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 흡착 테이블(41)을 초과한 위치(도 12에 있어서의 흡착 테이블의 상측)까지 스테이지측 보유 지지부(91)를 이동시킬 필요가 있다. 도 12와 같이, 흡착 테이블(41)을 초과한 부분에 스페이스를 마련한 장치 구성으로 해도 되지만, 본 발명에서는 스테이지측 보유 지지부(91)와는 별도로, 매거진 랙측 보유 지지부(96)를 마련한 구성으로 하여 장치 스페이스의 삭감을 도모하고 있다.
도 9의 (c)와 같이 스테이지측 보유 지지부(91)를 사용하여 기판 PB의 일부를 흡착 테이블(41) 방향으로 끌어당긴 상태로부터, 도 9의 (d)와 같이 매거진 랙측 보유 지지부(96)가 기판 PB의 매거진 랙측의 에지를 보유 지지하고, 스테이지측 보유 지지부(91)는 보유 지지를 해제하여 대기 위치로 이동한다. 그 후는 도 10의 (e)와 같이 매거진 랙측 보유 지지부(96)가 보유 지지한 기판 PB를 흡착 테이블(41) 상의 소정 위치까지 밀어 간다.
기판 PB가 흡착 테이블(41) 상의 소정 위치에 배치되었다면, 도 10의 (f)와 같이 매거진 랙측 보유 지지부(96)는 보유 지지를 해제하여 흡착 테이블(41) 상으로부터 이격된다. 그 후, 기판 클램프(43)를 구성하는 기판 레일(430)은, 도 4의 (b)와 같이, 상면이 흡착 테이블(41) 상면과 동일한 높이가 되도록 하강시킨다(혹은 흡착 테이블(41)을 상승시킨다). 이 상태로부터, 흡착 테이블(41)은 기판 PB를 흡착함과 함께, 기판 가이드(431)가 하강하여, 기판 레일(430)과 함께 기판 PB의 측변을 사이에 끼워 넣어, 기판 PB를 흡착 테이블(41) 상에 고정한다. 이와 같이, 기판 레일(430)과 기판 가이드(431)에 의해, 기판 PB의 측변을 고정한 상태에서, 흡착 테이블(41)이 흡착 동작함으로써, 기판 PB에 약간의 휨 등의 변형이 있었다고 해도, 확실하게 전체면 흡착된다.
이후, 기판 스테이지(4)를 구성하는 XY 구동 기구(42)에 의해, 흡착 테이블(41)과 함께 기판 PB를 이동시키면서, 칩 부품 공급 기구(6)에 의해 공급된 칩 부품 C를 자주 헤드(5)가 기판 PB 상에 순차적으로 실장하여, 도 10의 (g)와 같이 실장 완료 기판 MB가 얻어진다.
이후, 실장 완료 기판 MB를 흡착 테이블(41) 상으로부터 반송하여, 기판 매거진 랙 M1에 수용하는 공정으로 된다.
먼저, 기판 PB로의 칩 부품 C의 실장이 완료되어, 실장 완료 기판 MB가 얻어지면, 흡착 스테이지(41)에 의한 흡착을 해제하고, 기판 레일(430)을 상승(혹은 흡착 테이블(41)을 하강)시킴과 함께, 기판 가이드(431)를 기판 레일(430)에 대하여 상승시켜, 도 4의 (c)와 같이 실장 완료 기판 MB가 기판 레일(430) 상에서 슬라이드할 수 있는 상태로 한다. 이 상태에 있어서, 기판 레일(430)의 상면은 반송 레일(90)의 상면과 동일하게 한다.
이 상태로부터, 도 10의 (h)와 같이, 매거진 랙측 보유 지지부(96)가 실장 완료 기판 MB의 기판 매거진 랙측의 에지를 보유 지지하고, 도 11의 (i)와 같이 매거진 랙측으로 끌어당긴다.
그런데, 매거진 랙측 보유 지지부(96)는, 실장 완료 기판 MB를 기판 매거진 랙 M1의 기판 취출면의 내측까지 이동시킬 수는 없다. 그래서, 도 11의 (j)와 같이, 스테이지측 보유 지지부(91)가 실장 완료 기판 MB의 스테이지측의 에지를 보유 지지하고, 매거진 랙측 보유 지지부(96)는 보유 지지를 해제하여 대기 위치로 되돌아간다.
그 후, 스테이지측 보유 지지부(91)가 실장 완료 기판 MB를 보유 지지한 상태에서, 매거진 랙측으로 밀어 가서(도 11의 (k)), 실장 완료 기판 MB를, 기판 매거진 랙 M1의 수용 위치까지 반송한다(도 11의 (l)).
그 후는, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 기판 매거진 랙 M1로부터 새로운 기판 PB를 취출하고, 실장 완료 기판 MB로서 수용하는 동작을 반복하여, 기판 매거진 랙 M1 내의 기판 PB 모두를 실장 완료 기판 MB로 한다.
이상과 같이, 본 발명의 기판 반송 기구(9)는, 기판 PB(및 실장 완료 기판 MB)를 레일 상에서 직선적으로 이동시키는 기구이며, 기판 PB(실장 완료 기판 MB)의 에지의 한정된 범위를 보유 지지한 것만으로도 확실하게 반송하는 것이 가능하다. 이 때문에, 기판 PB의 외주 부근까지 칩 부품이 실장되어 있었다고 해도 기판 반송을 확실하게 실시할 수 있다.
그런데, 도 12에 있어서, 스테이지측 보유 지지부(91)만으로 기판 PB(또는 실장 완료 기판 MB)를 반송하는 장치 구성에서는, 장치 스페이스적으로 불리하다는 취지를 이미 기재하였지만, 도 13에 도시한 바와 같이 스테이지측 보유 지지부(91)를 설치한 Z암(92)에 매거진 랙측 보유 지지부(96)도 설치하는 구성으로 하는 것은 가능하다. 그 구성을 본 실시 형태의 변형예로서, 도 13에 도시한다. 도 13의 (a) 내지 도 13의 (d)는, 도 9의 (a) 내지 도 9의 (d)에 도시한 상태를, 변형예로 실시한 상태를 나타낸 것이며, 마찬가지로, 도 10의 (e)부터 도 11의 (l)까지의 동작도 변형예로 실시 가능하다.
이상의 실시 형태에 있어서, 기판 매거진 랙 M1에 수용된 기판 PB를 실장 완료 기판 MB로서 원래의 기판 매거진 랙 M1로 되돌리고 있지만, 실장 완료 기판 MB를 기판 매거진 랙 M1과는 다른 매거진 랙에 수용하는 것이 바람직한 케이스도 있다.
예를 들어, 일반적인 기판 매거진 랙은 수지제인 경우가 많지만, 실장 완료 기판 MB의 후공정에 있어서 열처리 등을 행하는 경우에는, 기판 매거진 랙째로 오븐에 넣는 경우도 있다. 이 때문에, 실장 완료 기판 MB를 수용하는 기판 매거진 랙을 금속제로 하는 경우도 있어, 기판 매거진 랙 M1과는 별도로 실장 완료 기판 MB를 수용하기 위한 실장 기판 매거진 랙 M2를 별도로 마련하는 경우가 있다.
기판 매거진 랙 M1과는 별도로 실장 기판 매거진 랙 M2를 마련하는 경우, 도 14와 같이, 기판 매거진 랙 M1, 흡착 테이블(41), 실장 기판 매거진 랙 M2를 직선상으로 배치하는 구성이 있다. 그러나, 도 14의 구성에서는, 기판 매거진 랙 M1로부터 흡착 테이블(41)까지와, 흡착 테이블(41)로부터 실장 기판 매거진 랙 M2까지의, 2개의 기판 반송 기구가 별도로 필요해져, 그 만큼의 스페이스도 필요해진다.
그래서, 이하에, 기판 매거진 랙 M1과는 다른 실장 기판 매거진 랙 M2가 필요한 경우에도 대응한, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 실장 장치(101)의 해략도이다. 도 15에 있어서, 도 1의 실장 장치(1)와 공통의 기호에 대해서는 동일한 기능을 갖는 것이지만, 실장 장치(101)에는 실장 기판 매거진 랙 M2와 매거진 랙 이동 기구(10)가 부가되어 있다.
실장 장치(101)는, 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 취출하고, 기판 PB에 반도체 칩 등의 칩 부품 C를 실장하고, 기판 PB의 소정 개소에 칩 부품 C를 실장한 실장 완료 기판 MB를 실장 기판 매거진 랙 M2에 수용하는 것이다. 실장 기판 매거진 랙 M2도, 기판 매거진 랙 M1과 동일하게 4측면 중 한 면은, 실장 완료 기판 MB의 수용을 행하는 개구를 갖고 있다(이하, 실장 완료 기판 MB의 수용을 행하는 개구를 갖는 면을 실장 기판 수용면이라 기재한다).
도 15의 실장 장치(101)에 있어서, 기판 매거진 랙 M1의 기판 취출면과, 실장 기판 매거진 랙 M2의 실장 기판 수용면은, 동일면 상에서 동일 방향을 향하여 나열되도록 배치되어 있다. 또한, 매거진 랙 이동 기구(10)는, 실장 스테이지(4)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에, 기판 매거진 랙 M1의 기판 취출면이나, 실장 기판 매거진 랙 M2의 실장 기판 수용면 중 어느 것이 배치되도록, 기판 매거진 랙 M1과 실장 기판 매거진 랙 M2를 나열한 방향으로, 기판 매거진 랙 M1 및 실장 기판 매거진 랙 M2를 이동시키는 것이다.
도 16의 (a) 내지 도 16의 (d), 도 17의 (e) 및 도 17의 (f)는 실장 장치(101)에 의한 기판 PB의 반송 및 실장 기판 MB의 반송 동작을 설명하는 상면도이다. 도 16의 (a)와 도 16의 (b)는 기판 매거진 M1로부터 기판 PB를 인출하는 상태를 도시한 것이며, 기판 반송 기구(9)의 동작으로서는 도 9의 (a)와 도 9의 (b)에 도시한 실장 장치(1)와 동일하다. 이 단계에서, 매거진 랙 이동 기구(10)는, 실장 스테이지(4)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에 기판 매거진 랙 M1을 배치하고 있다.
이후, 실장 장치(101)의 기판 반송 기구(9)도, 실장 장치(1)와 마찬가지로 도 9의 (c) 내지 도 10의 (f)에 도시한 바와 같이, 기판 PB를 흡착 테이블(41) 상에 배치하고, 반도체 칩 C를 실장한 실장 완료 기판 MB를 흡착 테이블(41)로부터 반출하도록 동작한다. 그때, 매거진 랙 이동 기구(10)는, 실장 완료 기판 매거진 랙 M2를 실장 스테이지(4)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에 배치하도록 동작한다. 즉, 기판 PB의 매거진 랙측이 기판 매거진 랙 M1로부터 반출되고 나서, 실장 완료 기판 MB의 매거진 랙측이 반송 레일(90) 상에 존재하고 있는 동안에, 매거진 랙 이동 기구(10)는, 실장 완료 기판 매거진 랙 M2를 실장 스테이지(4)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에 배치한다. 이와 같이 함으로써, 도 16의 (c), (d)에 도시한 바와 같이, 기판 반송 기구(9)는 실장 기판 매거진 랙 M2의 수용 위치에 실장 완료 기판 MB를 반송하게 된다. 또한, 실장 기판 매거진 랙 M2의 수용 위치로의 실장 완료 기판 MB의 수용이 완료되면, 다시, 실장 스테이지(4)로부터 기판 반송 기구(9)로 이어지는 직선 상에 기판 매거진 랙 M1을 배치하고(도 17의 (e)), 기판 매거진 랙 M1로부터 기판 PB를 인출하는 상태(도 16의 (a)와 동일함)가 된다. 이상의 동작을, 기판 매거진 랙 M1 내의 기판 PB가 없어지거나, 실장 기판 매거진 랙 M2 내가 실장 완료 기판 MB로 채워질 때까지 계속하게 된다.
이상과 같이, 제2 실시 형태는, 기판 매거진 랙 M1과는 다른 실장 기판 매거진 랙 M2가 필요한 경우에 있어서도, 기판 매거진 랙 M1로부터 흡착 테이블(41)까지의 반송과, 흡착 테이블(41)로부터 실장 기판 매거진 랙 M2까지의 반송을 하나의 반송 기구에서 겸용하기 때문에 스페이스 효율적으로 우수하다.
특히, 실장 기판 PB가 직사각형인 경우, 기판의 긴 쪽 방향을 기판 반송 방향(도 15에 있어서의 Y 방향)으로 하면, 매거진 랙 이동 기구(10)에 의한 기판 매거진 랙 M1 및 실장 기판 매거진 랙 M2의 이동 방향은, 기판의 짧은 쪽 방향이기 때문에, 이동 거리가 짧아 스페이스적으로도 장치 부하적으로도 우수하다.
그런데, 본 발명은, 도 20에 도시한 바와 같은 실장 장치(301)에 비해, 로더(211)도 언로더도 불필요하며, 기판 반송에 필요한 스페이스도 얼마 되지 않는다. 이 때문에, 복수의 실장부를 갖는 실장 장치에 있어서, 도 18에 도시한 실장 장치(101)나, 도 19에 도시한 실장 장치(202)와 같은 구성으로 해도 본 발명은 유효하다. 즉, 도 19의 실장 장치(202)에 있어서도, 실장부마다 매거진 랙 이동 기구(10A, 동 10B)를 필요로 하지만, 기판 PB(및 실장 완료 기판 MB)의 반송 거리가 짧기 때문에, 도 21에 도시한 실장 장치(302)에 비해, 장치의 콤팩트화가 도모된다.
또한, 도 21과 같은 실장 장치(302)의 경우, 실장부(3A)에서 얻은 실장 완료 기판 MB와, 실장부(3B)에서 얻은 실장 완료 기판 MB가 동일한 실장 기판 매거진 랙 M2에 수용되기 때문에, 실장부(3A)와 실장부(3B)의 기기 차의 영향을 후공정에서 고려할 필요가 발생하는 경우가 있다. 구체적으로는, 실장 기판 매거진 랙 M2에 수용된 실장 완료 기판 MB가 어느 실장부에서 실장된 것인지를 추적하면서, 필요에 따라 후공정에서, 실장부마다 조건 변경하는 경우가 있다. 이에 반해, 도 18에 도시한 실장 장치(101) 및 도 19에 도시한 실장 장치(202)에서는, 실장 기판 매거진 랙 M2(도 18의 실장 장치(201)에서는 기판 매거진 랙 M1)에 수용되어 있는 실장 완료 기판 MB 모두가 어느 실장부(실장부(3A) 또는 실장부(3B))에 한정되므로, 실장 완료 기판 MB 단위로 후공정의 조건 변경을 하는 일이 불필요해진다.
또한, 여기까지의 설명에서, 칩 부품 C는 반도체 칩이며, 기판 PB는 사각 형상인 예에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 PB가 웨이퍼 기판과 같은 원형의 것이어도 되고, 소재도 수지, 세라믹스, 실리콘 등의 반도체의 소재 및 이들 복합재로부터 선택해도 된다. 또한, 칩 부품 C도, 반도체 칩에 한정되는 것은 아니고, 저항이나 커패시턴스와 같은 수동 소자의 칩이어도 된다.
1: 실장 장치
2: 가대
3: 실장부
4: 기판 스테이지
5: 실장 헤드
6: 칩 부품 공급 기구
7: 칩 부품 픽업 수단
8: 칩 부품 반송 수단
9: 기판 반송 기구
10: 매거진 랙 이동 기구
41: 흡착 테이블
42: XY 구동 기구
43: 기판 클램프
101: 실장 장치
201: 실장 장치
202: 실장 장치
430: 기판 레일
431: 기판 가이드
90: 반송 레일
91: 스테이지측 보유 지지부
92: Z암
93: X암
94: 슬라이드 레일
96: 매거진 랙측 보유 지지부
97: Z암
98: X암
99: 슬라이드 레일
C: 칩 부품
M1: 기판 매거진 랙
M2: 실장 기판 매거진 랙
MB: 실장 완료 기판
PB: 기판

Claims (5)

  1. 기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 상기 기판에 칩 부품을 실장하고 나서, 칩 부품이 실장된 실장 완료 기판을 상기 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치이며,
    기판 스테이지와 실장 헤드를 갖고, 상기 기판 스테이지 상에 배치한 상기 기판에, 상기 실장 헤드에 의해 상기 칩 부품을 실장하는 실장부와,
    상기 기판 매거진 랙 내의 수용 위치에 있는 상기 기판을, 상기 기판의 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 스테이지 상으로 반송하는 기능과, 상기 실장 완료 기판을 상기 기판 스테이지 상으로부터 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 매거진 랙의 수용 위치까지 반송하는 기능을 갖는 기판 반송 기구를 구비한, 실장 장치.
  2. 기판 매거진 랙에 수용된 기판을 취출하고, 상기 기판에 칩 부품을 실장하고 나서, 칩 부품이 실장된 실장 완료 기판을 실장 기판 매거진 랙에 수용하는 실장 장치이며,
    상기 기판 매거진 랙의 기판 취출면과, 상기 실장 기판 매거진 랙의 실장 완료 기판 수용면을 동일면 상의 동일 방향으로 하여 나열한 상태로 배치하여, 상기 기판 매거진 랙과 상기 실장 기판 매거진 랙을 나열한 방향으로 이동시키는 매거진 랙 이동 기구와,
    기판 스테이지와 실장 헤드를 갖고, 상기 기판 스테이지 상에 배치한 상기 기판에, 상기 실장 헤드에 의해 상기 칩 부품을 실장하는 실장부와,
    상기 기판 매거진 랙 내의 수용 위치에 있는 상기 기판을, 상기 기판의 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 스테이지 상으로 반송하는 기능과, 상기 실장 완료 기판을 상기 기판 스테이지 상으로부터 외연부를 보유 지지하여 상기 기판 매거진 랙의 수용 위치까지 반송하는 기능을 갖는 기판 반송 기구를 구비한, 실장 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 반송 기구는,
    상기 기판을, 상기 기판 매거진 랙으로부터 상기 기판 스테이지 상까지, 상기 기판 매거진 랙의 기판 취출면에 대하여 직각 방향으로 직선 반송하는 기능을 갖는, 실장 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실장 헤드에 상기 칩 부품을 공급하는 칩 부품 공급 기구를 더 구비한, 실장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실장부를 2개 구비하고,
    상기 실장부 각각과 일대일로 대응하는 상기 기판 반송 수단을 구비하고,
    상기 칩 부품 공급 기구는, 상기 2개의 실장부의 사이에 배치되며, 2개의 상기 실장부 각각에 칩 부품을 공급하는 기능을 갖는, 실장 장치.
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