(57)【要約】【課題】  熱硬化性接着層を有するチップ部品にダメージを与えることなくピックアップするとともに、ピックアップしたチップ部品を実装する迄のタクトタイム短縮を可能とする、チップ部品のピックアップ方法およびこれを用いた実装方法ならびに実装装置を提供すること。【解決手段】  チップトレイ内のチップ部品をアタッチメントツールで吸着保持してピックアップするチップ部品のピックアップ方法であって、前記チップ部品の上面と前記アタッチメントツールの先端面を密着させず、１０μｍ〜５０μｍの間隔を開けた状態で、前記アタッチメントの真空吸引機能により、前記チップトレイ内から前記チップ部品を浮遊させて、前記アタッチメントツールに吸着保持してからピックアップする、チップ部品のピックアップ方法およびこれを用いた実装方法ならびに実装装置を提供する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップトレイ内のチップ部品をアタッチメントツールで吸着保持してピックアップするチップ部品のピックアップ方法であって、
前記チップ部品の上面と前記アタッチメントツールの先端面を密着させず、１０μｍ〜５０μｍの間隔を開けた状態で、前記アタッチメントの真空吸引機能により、
前記チップトレイ内から前記チップ部品を浮遊させて、前記アタッチメントツールに吸着保持してからピックアップする、チップ部品のピックアップ方法。
【請求項２】
請求項１に記載のチップ部品のピックアップ方法であって、前記アタッチメントツールを５０℃以上に加熱した状態で前記チップ部品を吸着保持する、チップ部品のピックアップ方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のチップ部品のピックアップ方法でピックアップしたチップ部品を、前記アタッチメントツールを用いて配線基板に実装する実装方法。
【請求項４】
チップトレイ内のチップ部品をピックアップして配線基板に実装する実装装置であって、
チップトレイを配置し、面内方向に移動可能なピックアップテーブルと、
配線基板を保持し、前記ピックアップテーブルと同期して面内方向に移動可能な実装テーブルと、
前記チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールを有し、前記チップ部品をチップトレイからピックアップして前記配線基板に実装する実装ヘッドとを備え、
前記実装ヘッドが更に有する測長手段により、前記チップ部品の上面と前記アタッチメントツール先端面の間隔を求める機能を有し、
請求項３に記載の実装方法によりチップ部品を配線基板に実装する実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップトレイに収納されたチップ部品をピックアップして配線基板に実装する、チップ部品のピックアップ方法およびこれを用いた実装方法ならびに実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
未硬化の熱硬化性樹脂フィルムを用いてチップ部品を配線基板に実装する技術が良く知られている。
【０００３】
図６は、熱硬化性樹脂フィルムを用いて、バンプＢ側に熱硬化樹脂層Ｒを形成したチップ部品Ｃを、配線基板Ｓ上に配置する断面図を示している。図６（ａ）は、チップ部品ＣのバンプＢと配線基板Ｓの電極ＥＳの間を位置合わせする状態を示してあり、チップ部品Ｃはアタッチメントツール７１に吸着保持されている。位置合わせ後、アタッチメントツールを降下させて、チップ部品Ｃを配線基板Ｓに密着させる。この際、熱硬化性接着層Ｒは加熱されて軟化している。
【０００４】
この後、アタッチメントツール７１により更に加熱してから加圧してチップ部品Ｃを配線基板Ｓに実装する手法もあるが、未硬化の熱硬化性接着層Ｒで配線基板Ｓに仮固定したチップ部品Ｃを複数一括で熱圧着して実装する仮本分割方式が効率的であり、開発が進んでいる（例えば特許文献１）。
【０００５】
ところで、図６に示したように、アタッチメントツール７１がチップ部品Ｃを保持するのに際に、チップトレイに収納されたチップ部品Ｃをピックアップする形態がある。
【０００６】
図７には、チップトレイ５に収納されたチップ部品Ｃをアタッチメントツール７１がピックアップする例を示してある。すなわち、図７（ａ）のようにアタッチメントツール７１の直下にチップ部品Ｃが配置されるようアタッチメントツール７１とチップトレイ５の相対位置を合わせた後に、アタッチメントツール７１を降下してチップ部品Ｃに密着させてから（図７（ｂ））、図７（ｃ）のようにチップ部品Ｃを吸着保持した状態でアタッチメントツール７１を上昇させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−９８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７（ｂ）のように、アタッチメントツール７１がチップ部品Ｃを保持する際に、アタッチメントツール７１の下面とチップ部品Ｃの上面が密着した瞬間に、アタッチメントツール７１の下降を停止させるよう、チップ部品Ｃや熱硬化性接着層Ｒの厚みデータに基づいた制御を行なっている。
【０００９】
しかし、チップ部品Ｃや熱硬化性接着層Ｒに厚みにバラツキがあるため、アタッチメントツール７１がチップ部品Ｃに過度な押圧を加えて、図８のようにチップ部品Ｃを破損することがある。
【００１０】
ここで、過度の押圧が加わった際に熱硬化性接着層Ｒが適度な柔軟性を有すれば、チップ部品Ｃに加わる応力を緩和することが出来る。このため、熱硬化性樹脂Ｒを硬化開始温度以下に加熱して軟化させることは可能である。しかし、図９に示すように、加熱による粘度変化は大きく粘度を適切な範囲に制御することは難しく、熱硬化性樹脂Ｒ自体が柔軟性を持つことにより、図１０に示すようにチップ部品Ｃのピックアップが熱硬化性樹脂Ｒの変形により阻害されることもある。
【００１１】
また、アタッチメントツール７１がピックアップしたチップ部品Ｃを図６のように配線基板Ｓに実装するのに際して、熱硬化性接着層Ｒが軟化するような温度にアタッチメントツールを常時加熱しておけばタクトタイムの短縮が図れる。しかし、加熱状態のアタッチメントツール７１でチップ部品Ｃをピックアップすると、熱硬化性接着層Ｒが軟化して図１０のような状態になる。このため、アタッチメントツール７１の加熱はチップ部品Ｃをピックアップしてから行なっており、アタッチメントツールの昇温・冷却に要する時間により、クトタイム短縮が阻まれている。
【００１２】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、熱硬化性接着層を有するチップ部品にダメージを与えることなくピックアップするとともに、ピックアップしたチップ部品を実装する迄のタクトタイム短縮を可能とする、チップ部品のピックアップ方法およびこれを用いた実装方法ならびに実装装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、チップトレイ内のチップ部品をアタッチメントツールで吸着保持してピックアップするチップ部品のピックアップ方法であって、
前記チップ部品の上面と前記アタッチメントツールの先端面を密着させず、１０μｍ〜５０μｍの間隔を開けた状態で、前記アタッチメントの真空吸引機能により、前記チップトレイ内から前記チップ部品を浮遊させて、前記アタッチメントツールに吸着保持してからピックアップする、チップ部品のピックアップ方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載のチップ部品のピックアップ方法であって、前記アタッチメントツールを５０℃以上に加熱した状態で前記チップ部品を吸着保持する、チップ部品のピックアップ方法である。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のチップ部品のピックアップ方法でピックアップしたチップ部品を、前記アタッチメントツールを用いて配線基板に実装する実装方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、チップトレイ内のチップ部品をピックアップして配線基板に実装する実装装置であって、
チップトレイを配置し、面内方向に移動可能なピックアップテーブルと、配線基板を保持し、前記ピックアップテーブルと同期して面内方向に移動可能な実装テーブルと、前記チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールを有し、前記チップ部品をチップトレイからピックアップして前記配線基板に実装する実装ヘッドとを備え、
前記実装ヘッドが更に有する測長手段により、前記チップ部品の上面と前記アタッチメントツール先端面の間隔を求める機能を有し、請求項３に記載の実装方法によりチップ部品を配線基板に実装する実装装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、熱硬化性接着層を有するチップ部品にダメージを与えることなくピックアップするとともに、ピックアップしたチップ部品を実装する迄のタクトタイムの短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る実装装置を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る実装装置でチップ部品上面の高さを測定する状態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるチップ部品上面とアタッチメントツール下面（先端面）との距離について説明する図である。
【図４】本発明の実施形態においてチップ部品がアタッチメントツールに吸着する過程を説明するもので、（ａ）アタッチメントツール下面がチップ部品の上面に接近した状態を示す図であり、（ｂ）真空吸着機能によりチップ部品がチップトレイ底面から離れてアタッチメントツールに保持された状態を示す図である。
【図５】アタッチメントツールが吸着保持したチップ部品をピックアップしている状態を示す図である。
【図６】チップ部品を配線基板上に配置する過程を説明するもので、（ａ）チップ部品と配線基板の相対位置合わせを示す図であり、（ｂ）チップ部品を配線基板に密着させる状態を示す図である。
【図７】チップ部品のピックアップ方法を説明するもので、（ａ）チップトレイとアタッチメントツールの相対位置合わせ状態を示す図であり、（ｂ）アタッチメントツールがチップ部品に密着した状態を示す図であり、（ｃ）アタッチメントツールがチップ部品をピックアップした状態を示す図である。
【図８】チップ部品のピックアップにおいて、アタッチメントツールがチップ部品に過度な圧力を印加した状態を示す図である。
【図９】チップ部品にバンプ側の面に形成される熱硬化性接着層の温度と粘度の関係を示す一例である。
【図１０】バンプ側の面に熱硬化性接着層が形成されたチップ部品をピックアップする際の加熱によって生じる問題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る実装装置１を示すもので、チップトレイ５に収容されたチップ部品Ｃをピックアップして配線基板Ｓに実装するものである。
【００２０】
ここで、チップ部品Ｃは図６に示したようにバンプＢ側の面に熱硬化性接着層Ｒが形成されており、バンプＢと配線基板Ｓの電極ＥＳが接続されるように位置合わせして実装するものである。
【００２１】
チップトレイ５の断面図は図７と同様で、底面に熱硬化性接着層Ｒが接したチップ部品Ｃは、開放された上面からピックアップされる。なお、チップトレイ５は加熱されておらず、図９に示した特性の熱硬化性樹脂Ｒは軟化しておらず、チップトレイ５の底面との粘着性も殆どない。
【００２２】
図１の実装装置１は、基台２、支持フレーム３、ステージ４、圧着ユニット６、実装ヘッド７、画像認識手段８を構成要素としているが、基台２および支持フレーム３は他の構成要素を支持するものである。
【００２３】
ステージ４は、ステージ駆動ユニット４ａおよびステージ駆動ユニット４ｂにより、ピックアップテーブル４ｃおよび実装テーブル４ｄをＸＹ面内で移動可能としている。また、ピックアップテーブル４ｃと実装テーブル４ｄは連結しており、ＸＹ面内を同期して移動する。
【００２４】
また、ピックアップテーブル４ｃはチップトレイ５を保持し、実装テーブル４ｄは配線基板を吸着保持する機能を有している。
【００２５】
圧着ユニット６は実装ヘッド７を上下方向に駆動するものであり、上下駆動機能に加えて加圧力制御機能を有していてもよい。また、圧着ユニット６が、実装ヘッド７をＺ方向軸に対する回転方向制御する機能を有していてもよい。
【００２６】
実装ヘッド７は、チップ部品Ｃのピックアップと、配線基板Ｓへの実装に用いるものであり、実装ヘッド本体７０、アタッチメントツール７１、測長ツール７２およびヒータ７３（図示せず）を有している。
【００２７】
アタッチメントツール７１は下面（先端面）に穴が設けてあり、穴内は実装ヘッド本体７０を経由する排気経路に通じる減圧手段により減圧され、チップ部品Ｃを真空吸着する機能を有している。また、ヒータ７３の加熱機能によりアタッチメントツール７１を昇温することが可能である。
【００２８】
測長ツール７２は、チップ部品Ｃの上面までの距離を測定するものであり、アタッチメントツール７１に対する位置は固定されている。このため、図２のように、測長ツール７２が求めたチップ部品Ｃの上面迄の距離から、図３に示すチップ部品Ｃの上面とアタッチメントツール下面（先端面）迄の垂直距離である間隔ＤＡを求めることが出来る。測長ツール７２としては光学的測定ツールが望ましく、レーザー変位計が好適である。
【００２９】
なお、アタッチメントツール７１と測長ツール７２のＸＹ面内位置は異なるので、アタッチメントツール７１を下降してチップ部品Ｃに接近する段階で、測長ツール７２によるチップ部品Ｃの上面迄の距離を同時に測定することは困難である。このため、測長ツール７２によるチップ部品Ｃの上面迄の距離を測定した段階で間隔ＤＡを求めてから、アタッチメントツール７１の垂直移動量をエンコーダー等の別の測長手段で求めて、アタッチメントツール７１を下降してチップ部品Ｃに接近する際の間隔ＤＡを算出してもよい。
【００３０】
このような装置構成の実装装置１により、アタッチメントツール７１を、図３で示した状態より更に降下させた状態を図４（ａ）に示す。図４（ａ）に示す状態では、アタッチメントツール７１の下面はチップ部品Ｃの上面に接触していない（間隔ＤＡ＞０）。しかし、この段階においても、アタッチメントツール７１の真空吸着機能が働くことにより、チップ部品Ｃがチップトレイ５の底面から離れ浮遊した後に、図４（ｂ）のようにアタッチメントツール７１の下面に吸着させることが可能である。
【００３１】
ここで、間隔ＤＡが１００μｍ以下であればチップ部品Ｃを浮遊させ得るが、確実にアタッチメントツール７１が吸着保持するためには（間隔ＤＡは）５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
このように、チップ部品Ｃをチップトレイ５の下面から離す段階で、アタッチメントツール７１はチップ部品Ｃに接触していない。このため、アタッチメントツール７１を加熱していても、熱硬化性接着層Ｒを昇温せずにチップ部品Ｃを吸着することが可能である。このため、アタッチメントツール７１を５０℃以上の加熱状態に保持しておくことも可能であり、チップ部品Ｃのピックアップから配線基板Ｓに実装する段階での加熱に要する時間が削減でき、実装のタクトタイム短縮が図れる。
【００３３】
なお、アタッチメントツール７１を加熱する場合、間隔ＤＡが小さくなりすぎるとアタッチメントツール７１の輻射熱がチップ部品Ｃを加熱して熱硬化性接着層Ｒを軟化させる懸念がある。このため、間隔ＤＡは１０μｍ以上であることが望ましい。
【００３４】
ところで、アタッチメントツール７１による真空吸着機能は、チップ部品Ｃの上面とアタッチメントツール７１の下面が所定の距離（例えば５０μｍ）迄接近した段階で稼働させる方法が好ましいが、これより距離が離れた段階で開始していてもよい。
【００３５】
また、アタッチメントツール７１が下降する過程において、チップ部品Ｃはアタッチメントツール７１に加圧される前にチップトレイ５から離れてアタッチメントツール７１に吸着保持される。このため、チップトレイ５内のチップ部品Ｃに、アタッチメントツール７１が過度な圧力を加えることはない。このため、チップ部品Ｃはダメージを受けることなくピックアップされ、ピックアップ時の歩留まりは改善される。
【００３６】
アタッチメントツール７１に吸着保持されたチップ部品Ｃは図５に示すようにピックアップされる。この後、図１の実装装置１でステージ４が駆動して、アタッチメントツール７１の直下に配線基板Ｓの実装箇所が配置されるよう画像認識手段による位置合わせも行なわれ、圧着ユニット６による実装ヘッド７の降下により、チップ部品Ｃが配線基板Ｓに実装される。
【符号の説明】
【００３７】
１      実装装置
２      基台  
３      支持フレーム
４      ステージ
４ａ、４ｂ    ステージ駆動ユニット
４ｃ    ピックアップテーブル
４ｄ    実装テーブル  
５      チップトレイ
６      圧着ユニット
７      実装ヘッド
８      画像認識手段
５１      緩衝部材
７０      実装ヘッド本体
７１      アタッチメントツール
７２      測長ツール
Ｂ      バンプ
Ｃ      チップ部品
ＥＳ    配線基板の電極
Ｒ      熱硬化性接着層
Ｓ      配線基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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