(57)【要約】【課題】狭ピッチのバンプを有するハイエンド電子部品を実装可能な電子部品の実装方法及び実装装置を提供する。【解決手段】ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持された電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接を検出した後、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２を加熱により溶融させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持の解除のタイミングを、半田の溶融中に解除するのではなく、半田が溶融後冷却されて固化した後に解除を行う。【選択図】図２
2010157764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突起電極を有する電子部品を部品保持部材にて吸着保持し、複数の基板電極を有する基板を実装ステージ上に保持する工程と、部品保持部材を移動させて突起電極と基板電極の位置合わせを行った後、部品保持部材を下降動作させて突起電極を基板電極に当接させる工程と、電子部品を加熱して突起電極を溶融させる工程と、突起電極の溶融後冷却して両電極を接合する工程とを有する電子部品実装方法において、
突起電極を基板電極に当接させた後、突起電極の加熱溶融工程で、予め設定された部品保持部材の熱による伸び量の変化データに基づいて、部品保持部材の熱膨張量を補正するように、部品保持部材の高さを位置制御し、加熱停止後の冷却工程で、予め設定された部品保持部材の熱による縮み量の変化データに基づいて、部品保持部材の熱収縮量を補正するように、部品保持部材の高さを位置制御するとともに、突起電極の加熱溶融工程にて、突起電極の溶融開始を当接荷重の減少として検出し、その後、電子部品を吸着保持している部品保持部材を微小に振動動作させることを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
突起電極と基板電極がともに半田により形成されている、請求項１に記載の電子部品実装方法。
【請求項３】
複数の突起電極を有する電子部品を部品保持部材にて吸着保持し、複数の基板電極を有する基板を実装ステージ上に保持し、部品保持部材を移動させて突起電極と基板電極の位置合わせを行った後、部品保持部材を下降動作させて突起電極を基板電極に当接させ、電子部品を加熱して突起電極を溶融させた後、冷却して両電極を接合する電子部品実装装置において、
部品保持部材を昇降動作させてその高さ位置を調整する高さ位置調整手段と、
突起電極と基板電極の当接荷重を検出する荷重検出手段と、
電子部品を吸着保持している部品保持部材を上下方向又は横方向に微小に振動動作をさせる振動動作付与手段と、
加熱後の溶融による当接荷重の減少を荷重検出手段により検出した後、振動動作付与手段を動作させる制御手段とを備え、
制御手段は、予め設定された部品保持部材の熱による伸び量の変化データおよび縮み量の変化データを保持しており、荷重検出手段による所定の当接荷重の検出にて突起電極と基板電極の当接状態を検出し、突起電極と基板電極との当接状態の検出後、突起電極の加熱溶融を行う際に、予め設定された部品保持部材の熱による伸び量の変化データに基づいて、部品保持部材の熱膨張量を補正するように、部品保持部材の高さ位置を高さ位置調整手段にて位置制御するとともに、加熱停止後の冷却を行う際に、予め設定された部品保持部材の熱による縮み量の変化データに基づいて、部品保持部材の熱収縮量を補正するように、部品保持部材の高さ位置を高さ位置調整手段にて位置制御することを特徴とする電子部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を回路基板に実装する方法及び装置に関するものであり、特に狭ピッチのバンプを有するＩＣチップのような電子部品をフリップチップ接合方法により回路基板に実装可能とする電子部品の実装方法及び実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子部品の実装方法は種々の方法のものが知られている。従来のフリップチップ接合方法による電子部品の実装方法の例として、複数の電子部品を回路基板上に仮接合した後、一括して半田をリフローして電子部品を実装する方法（以降、一括リフロー実装方法と述べる）を、図２２に示す。
【０００３】
図２２（ａ）に示すように、プレート状の回路基板８４の上面における複数の電極であるパッド８４ａ上にクリーム半田を印刷等により供給し、回路基板８４の各パッド８４ａ上に半田部８２を形成する。
【０００４】
次に、図２２（ｂ）において、接合面の複数の電極８１ａに半田バンプ８１ｂが接合されている電子部品８１が、各電極８１ａを有さない面である背面をツール８３により吸着保持され、電子部品８１の各半田バンプ８１ｂを回路基板８４上の各半田部８２に接合可能なように位置合わせした後、電子部品８１の各半田バンプ８１ｂを回路基板８４の各半田部８２に加圧して仮接合を行う。複数の電子部品８１を回路基板８４に実装する場合には、これらの作業を繰り返して行い、各電子部品８１を回路基板８４に実装する。なお、ここで仮接合とは、電子部品８１又は回路基板８４に外力を加えることにより、電子部品８１及び回路基板８４を破壊することなく、電子部品８１と回路基板８４の接合を解除することが可能な接合を示す。
【０００５】
その後、各電子部品８１が仮接合された回路基板８４は、半田リフロー作業部へ搬送される。図２２（ｃ）に示すように、半田リフロー作業部において、各電子部品８１及び回路基板８４は熱源により加熱され、各半田部８２及び各半田バンプ８１ｂが溶融される。複数の電子部品８１が回路基板８４上に仮接合されている場合は、この半田リフロー作業部において、一括して半田の溶融が行われる。
【０００６】
その後、図２２（ｄ）に示すように、半田リフロー作業部より取り出された回路基板８４は、溶融された半田が冷却され固化することにより、各電子部品８１の各電極８１ａは回路基板８４の各パッド８４ａに半田を介して本接合され、一括して各電子部品８１が回路基板８４に実装される。なお、ここで本接合とは、上記仮接合の状態にある電子部品８１と回路基板８４に熱を加え、半田を溶融後、固化させることにより行う接合であり、かつ電子部品８１又は回路基板８４に外力を加えることにより、その接合状態を容易に解除することが困難な接合を示す。
【０００７】
このような一括リフロー実装方法においては、多数の電子部品８１を仮接合した後、一括して半田を溶融して各電子部品８１を回路基板８４に本接合して実装することができ、電子部品の実装作業を効率的に行うことができるため、各電子部品８１の回路基板８４への実装コストを抑えることができた。
【０００８】
しかし、このような方法においては、各電子部品８１を回路基板８４に仮接合した後、半田を溶融して本接合を施すため、各電子部品８１が仮接合された回路基板８４を半田リフロー作業部まで搬送する必要があり、この搬送中に搬送により発生する振動等により、回路基板８４に対する各電子部品８１の接合位置ずれが発生し、そのまま半田をリフローさせると各電子部品８１の回路基板８４への接合不良となる場合があった。汎用の電子部品のように高い接合位置精度が要求されない電子部品においては、上記一括リフロー実装方法において発生するような接合位置ずれが問題とはならなかったが、特に高い接合位置精度が要求されるＩＣチップ等の電子部品においては、問題となる場合があった。
【０００９】
このような一括リフロー実装方法における問題点を解決する従来のフリップチップ接合方法による電子部品の実装方法の例として、電子部品を回路基板上に加熱しながら加圧することにより、個別に半田をリフローして電子部品を実装する方法（以降、従来のローカルリフロー実装方法と述べる）を、図２３に示す。
【００１０】
図２３（ａ）に示すように、プレート状の回路基板９４の上面における複数の電極であるパッド９４ａ上にクリーム半田を印刷等により供給し、回路基板９４の各パッド９４ａ上に半田部９２を形成する。
【００１１】
次に、図２３（ｂ）に示すように、接合面の複数の電極９１ａに半田バンプ９１ｂが接合されている電子部品９１が、各電極９１ａを有さない面である背面をツール９３により吸着保持され、電子部品９１の各半田バンプ９１ｂが回路基板９４上の各半田部９２に接合可能なように位置合わせした後、電子部品９１の各半田バンプ９１ｂを回路基板９４の各半田部９２に加熱しながら加圧して各半田部９２及び各半田バンプ９１ｂを溶融させる。
【００１２】
次に、図２３（ｃ）に示すように、半田が溶融状態である間に、ツール９３による電子部品９１の吸着保持を解除する。これにより、溶融半田の表面張力によるセルフアライメント効果が得られることとなる。
【００１３】
その後、図２３（ｄ）に示すように、溶融された半田が固化することにより、電子部品９１の各電極９１ａは回路基板９４の各パッド９４ａに半田を介して接合され、電子部品９１が回路基板９４に個別に実装される。なお、複数の電子部品９１を回路基板９４に実装する場合には、これらの作業を繰り返して行い、各電子部品９１を回路基板９４に個別に実装する。
【００１４】
このようなローカルリフロー実装方法においては、電子部品９１をツール９３により吸着保持し、ツール９３により電子部品９１の各半田バンプ９１ｂを回路基板９４の各半田部９２に加熱しながら加圧した後、半田の溶融状態の間にツール９３による電子部品９１への吸着保持を解除するため、溶融半田の表面張力によるセルフアライメント効果が得られ、ツール９３による電子部品９１の接合位置精度がある程度悪くても、セルフアライメント効果により、結果的に接合不良とならない接合位置精度を得ることができていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＩＣチップのような電子部品の中でバンプピッチが狭ピッチ化したハイエンド電子部品においては、バンプピッチが例えば１５０μｍ以下の狭ピッチとなり、このような狭ピッチのバンプを有する電子部品においては、上記のローカルリフロー実装方法におけるセルフアライメント効果よりも、半田の溶融中に電子部品への吸着保持の解除を行う際に発生する真空破壊ブローによる電子部品の接合位置のずれ量が問題となるような高い接合位置精度、例えば、±５μｍ以下といった接合位置精度が要求される。そのため、半田の溶融状態の間にツールによる電子部品への吸着保持を解除するような上記のローカルリフロー実装方法による電子部品の実装方法では、このような狭ピッチのバンプを有し、高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品の実装には対応できないという問題があった。
【００１６】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、狭ピッチのバンプを有するハイエンド電子部品を実装可能な電子部品の実装方法及び実装装置を提供し、かつ汎用電子部品とハイエンド電子部品が混載して実装される回路基板への電子部品の実装方法及び実装装置において、各電子部品に要求される接合位置精度により各電子部品の実装方法を使い分け、生産性と品質を両立させた電子部品の実装方法及び実装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１８】
本発明の第１態様によれば、複数の電極を有する電子部品を部品保持部材で吸着保持し、
上記電子部品の上記各電極と回路基板の複数の電極とを接合材を介在させて接合可能なように位置合わせし、
上記電子部品を吸着保持したまま上記部品保持部材を下降させ、
接合材を介在させての上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との当接を検出し、
上記当接の検出後に、上記接合材を加熱して溶融させ、
冷却して固化させることを特徴とする電子部品の実装方法を提供する。
【００１９】
本発明の第２態様によれば、上記当接の検出は、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接時に実際に発生する荷重が、上記当接時において発生することが予測される当接荷重を超えることにより検出される第１態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２０】
本発明の第３態様によれば、上記当接の検出は、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接時に実際に発生する荷重に応じて、上記部品保持部材を微小に下降させるように制御し、上記当接時に実際に発生する荷重が、上記当接時において発生することが予測される当接荷重を超えるように制御されることにより検出される第１態様又は第２態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２１】
本発明の第４態様によれば、上記接合材の固化後、上記部品保持部材による上記電子部品への吸着保持を解除する第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２２】
本発明の第５態様によれば、上記接合材は、上記電子部品の上記各電極上、又は上記回路基板の上記各電極上の少なくともいずれか一方に予め供給されている第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、上記接合材が半田である第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２４】
本発明の第７態様によれば、上記電子部品の上記各電極上、又は上記回路基板の上記各電極上、又は上記接合材に予めフラックスが供給されている第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２５】
本発明の第８態様によれば、上記接合材が、上記電子部品の各電極に形成された半田バンプ、又は、上記電子部品の上記各電極に形成された半田バンプ及び上記回路基板の上記各電極に形成された半田部である第１態様から第４態様又は第７態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２６】
本発明の第９態様によれば、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接を検出し、
上記加熱による上記部品保持部材の伸び量の補正を実施するかどうかの判断を行い、
上記部品保持部材の上記伸び量の補正を実施する場合は、上記加熱による上記部品保持部材の伸び量変化データに基づき、上記部品保持部材を上昇させながら、上記電子部品の各電極と上記回路基板の上記各電極との間の各接合材を上記加熱により溶融させる一方、上記部品保持部材の上記伸び量の補正を実施しない場合は、上記電子部品の各電極と上記回路基板の上記各電極との間の接合材を加熱により溶融させ、
上記溶融された接合材の冷却開始の後、
上記冷却による上記部品保持部材の縮み量の補正を実施するかどうかの判断を行い、
上記部品保持部材の上記縮み量の補正を実施する場合は、上記冷却による上記部品保持部材の縮み量変化データに基づき、上記部品保持部材を下降させながら、上記電子部品の各電極と上記回路基板の上記各電極との間の各接合材を上記冷却により固化させる一方、上記部品保持部材の上記縮み量の補正を実施しない場合は、上記電子部品の各電極と上記回路基板の各電極との間の接合材を冷却により固化させる第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２７】
本発明の第１０態様によれば、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接を検出し、
上記加熱による上記部品保持部材の伸び量変化データに基づき、上記部品保持部材を上昇させながら、上記電子部品の各電極と上記回路基板の上記各電極との間の各接合材を上記加熱により溶融させる第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２８】
本発明の第１１態様によれば、上記溶融された接合材の冷却開始の後、
上記冷却による上記部品保持部材の縮み量変化データに基づき、上記部品保持部材を下降させながら、上記電子部品の各電極と上記回路基板の上記各電極との間の各接合材を上記冷却により固化させる第１態様から第８態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１２態様によれば、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接の検出後、
上記当接により上記各電極間に実際に発生する荷重を略一定に維持し、
加熱による上記接合材の溶融の開始後、
上記実際に発生する荷重の維持を解除し、上記電子部品の上記回路基板への当接高さ位置を略一定に維持する第１態様から第１１態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１３態様によれば、上記当接により上記各電極間に発生する上記荷重の減少を検出したときを、上記接合材の溶融の開始とする第１２態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１４態様によれば、上記電子部品を上記部品保持部材で吸着保持した後、
上記電子部品の上記各電極上に予め供給された上記接合材の供給高さを均一的にさせた後、
上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記電極を接合可能なように、上記電子部品と上記回路基板を位置合わせする第１態様から第１３態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１５態様によれば、第１電子部品と第２電子部品の２つの種類の電子部品を回路基板へ実装する電子部品の実装方法において、上記第２電子部品は上記第１電子部品よりも高い接合位置精度でもって上記回路基板へ実装することが要求される場合であって、
上記第１電子部品を部品保持部材で吸着保持し、
上記第１電子部品の複数の電極と上記回路基板の複数の電極とを接合材を介在させて接合可能なように位置合わせし、
上記第１電子部品を吸着保持したまま上記部品保持部材を下降させて、上記第１電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極を上記接合材を介在させて加圧して仮接合を行った後、
上記仮接合された上記各第１電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との間の上記接合材を加熱して溶融し、冷却して固化させることにより本接合を行い、上記第１電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極を上記接合材を介在させて実装し、
その後、上記第２電子部品を第１態様に記載の上記電子部品として、上記第２電子部品の上記各電極と接合可能な複数の電極を有し、かつ上記第１電子部品が実装された上記回路基板に実装する第１態様から第１４態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１６態様によれば、電子部品を部品保持部材で吸着保持し、上記電子部品の複数の電極と回路基板の複数の電極を接合材を介在させて当接させ、上記接合材を加熱して溶融させ、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極を上記接合材を介在させて接合する電子部品の実装装置において、
上記部品保持部材に上記電子部品を吸着保持させる吸着保持機構と、
上記部品保持部材を下降又は上昇させる昇降機構と、
上記吸着保持機構により上記電子部品を吸着保持した上記部品保持部材を、上記昇降機構により下降させ、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板上の上記各電極の上記接合材を介在させての当接時において、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の間に発生する当接荷重を検出する荷重検出部と、
上記接合材を加熱する加熱機構と、
上記加熱機構により加熱された上記接合材を冷却する冷却機構と、
上記吸着保持機構、上記昇降機構、上記荷重検出部、上記加熱機構、及び、上記冷却機構を制御する制御部を備え、
上記制御部は、上記荷重検出部による上記当接荷重の検出の後に、上記加熱機構による加熱により上記接合材を溶融させ、その後、上記冷却機構により上記接合材を冷却して固化させ、かつ、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記接合材を介在させての当接から上記接合材が溶融するまでの間、上記荷重検出部により検出された当接荷重に応じ、上記昇降機構による上記部品保持部材の昇降動作を制御するように構成されることを特徴とする電子部品の実装装置を提供する。
【００３４】
本発明の第１７態様によれば、上記当接荷重の検出は、上記荷重検出部において検出される上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接時に実際に発生する荷重が、上記当接時に発生すると予測される当接荷重を超えることにより、上記制御部において検出される第１６態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００３５】
本発明の第１８態様によれば、上記当接荷重の検出は、上記荷重検出部において検出される上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接時に実際に発生する荷重に応じて、上記昇降機構により上記部品保持部材が微小に下降動作され、上記当接時に実際に発生する荷重が上記当接時に発生すると予測される当接荷重を超えることにより、上記制御部において検出される第１６態様又は第１７態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００３６】
本発明の第１９態様によれば、上記制御部は、上記加熱機構による上記接合材の溶融中も上記吸着保持機構による上記部品保持部材への上記電子部品の吸着保持を維持し、上記冷却機構による上記接合材への冷却による固化後に、上記吸着保持機構による上記部品保持部材への上記電子部品の吸着保持を解除するように制御する第１６態様から第１８態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００３７】
本発明の第２０態様によれば、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての位置合わせの後、上記電子部品を吸着保持している上記部品保持部材の下降までの間において、
上記制御部は、上記荷重検出部において検出される荷重を、上記荷重検出部における荷重ゼロ点と設定する第１６態様から第１９態様のいずれか１つに記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００３８】
本発明の第２１態様によれば、電子部品を部品保持部材で吸着保持し、上記電子部品の複数の電極と回路基板の複数の電極を接合材を介在させて当接させ、上記接合材を加熱して溶融させ、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極を上記接合材を介在させて接合する電子部品の実装装置において、
上記部品保持部材に上記電子部品を吸着保持させる吸着保持機構と、
上記部品保持部材を下降又は上昇させる昇降機構と、
上記吸着保持機構により上記電子部品を吸着保持した上記部品保持部材を、上記昇降機構により下降させ、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板上の上記各電極の上記接合材を介在させての当接時において、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の間に発生する当接荷重を検出する荷重検出部と、
上記接合材を加熱する加熱機構と、
上記加熱機構により加熱された上記接合材を冷却する冷却機構を備え、
上記部品保持部材において、
上記部品保持部材は、部品保持部材先端部と部品保持部材本体部とを備え、
上記部品保持部材先端部は、上記吸着保持機構と、上記加熱機構と、上記冷却機構及び軸部とを備え、
上記部品保持部材本体部は、上記部品保持部材先端部を支える支持部、及び上記支持部に取り付けられた上記荷重検出部とを備え、
上記吸着保持機構、上記加熱機構、上記軸部、及び上記荷重検出部の各中心は同軸上に配置され、かつ上記同軸は上記昇降機構による上記部品保持部材の昇降動作軸と平行に配置され、
上記荷重検出部は、上記部品保持部材先端部における上記軸部の端部が、上記支持部に取り付けられ上記軸部を支える弾性体により、上記荷重検出部の荷重検出面に押圧されていることにより、上記荷重検出部により上記部品保持部材先端部の上記同軸の方向に働く荷重が検出可能となっていることを特徴とする電子部品の実装装置を提供する。
【００３９】
本発明の第２２態様によれば、上記部品保持部材が上記電子部品を上記回路基板に加圧する加圧機構をさらに備え、
上記加圧機構は、内径の異なる２つの空圧シリンダを備え、
上記各空圧シリンダのうち、１つの空圧シリンダは上記部品保持部材本体部に備えられ、別の空圧シリンダは上記部品保持部材先端部に備えられ、
上記当接荷重に適した内径の空圧シリンダを上記各空圧シリンダの中から選択して動作させることにより、上記部品保持部材先端部を上記同軸上において下降させ、上記吸着保持機構に吸着保持された上記電子部品の上記各電極を上記回路基板の上記各電極に上記接合材を介在させて加圧する加圧機能を備えるように、上記部品保持部材が構成され、
さらに、上記各空圧シリンダのうち少なくとも１つの空圧シリンダは、上記１つの空圧シリンダの動作を機械的に制限する制限機構を備え、
上記制限機構は、上記制限機構を備える空圧シリンダが上記制限機構を備えない空圧シリンダを押圧して上記制限機構を備えない空圧シリンダの動作を制限した状態において、上記制限機構を備える空圧シリンダの動作を制限することにより、上記各空圧シリンダの動作が制限され、上記部品保持部材の上記加圧機能が制限された状態とする第２１態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００４０】
本発明の第２３態様によれば、円筒状のガイドと、上記ガイドの内側に配置される円柱状のロッドとを備える上記空圧シリンダが備えている上記制限機構は、
上記ロッドの円柱状の側面の外周に形成された溝状の凹部と、
上記ガイドの円筒状の側面に上記ロッドの上記凹部と合致可能な位置に形成された孔と、
上記ガイドの上記孔を貫通し、上記ロッドの上記凹部の内側にはめ込み可能な棒体とを備え、
上記制限機構において、上記棒体を上記ガイドの外側より上記ガイドの上記孔を貫通させ、上記棒体を上記ロッドの上記凹部の内側にはめ込むことにより、上記空圧シリンダへの動作制限を行う第２２態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
【００４１】
本発明の第２４態様によれば、上記加圧機構における上記内径の異なる２つの空圧シリンダのうち、内径が大である大シリンダが上記部品保持部材本体部に備えられ、内径が小である小シリンダが上記部品保持部材先端部に備えられ、
上記大シリンダ及び上記小シリンダの各中心は、上記同軸上に配置され、
上記大シリンダが上記制限機構を備え、
上記部品保持部材本体部において、上記大シリンダのガイドが上記支持部の端部に取り付けられ、上記大シリンダのロッドが上記荷重検出部に取り付けられ、
上記部品保持部材先端部において、上記小シリンダのガイドが上記軸部の上記端部に取り付けられ、上記小シリンダのロッドが上記荷重検出部の上記荷重検出面に当接可能となっている第２２態様又は第２３態様に記載の電子部品の実装装置を提供する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の上記第１態様から第３態様によれば、部品保持部材により吸着保持された電子部品の各電極と回路基板の各電極を接合材を介在させて当接させ、上記接合材を加熱により溶融させる際に、従来のローカルリフロー実装方法のように、単に、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極を上記接合材を介在させて押圧して上記接合材を溶融する、又は上記接合材の加熱による溶融後に上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極とを上記接合材を介在させて押圧するのではなく、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記接合材を介在させての当接の後に、上記接合材を加熱により溶融させているため、この上記当接の際には、上記接合材はまだ溶融状態になっていないため、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の間に実際に発生する荷重を検出することができ、さらに、この上記当接において、検出された上記実際に発生する荷重を、上記当接時において発生することが予測される当接荷重を超えるように制御することができる。よって、複数の電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に上記当接時において発生することが予測される当接荷重を超えるように実際に発生する荷重を正確に制御することができ、各電子部品の回路基板に対する当接の際の当接位置をより均一的とすることができ、電子部品の各電極間の間隔ピッチが狭ピッチ化し、回路基板への高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品のような電子部品に対し、回路基板への接合位置をより安定化させて、回路基板に実装を行うことが可能となる。
【００４３】
本発明の上記第４態様によれば、部品保持部材により吸着保持された電子部品の各電極と回路基板の各電極との接合材を介在させての当接の検出後、この上記当接状態において、上記各電極間の上記各接合材を加熱により溶融させ、上記部品保持部材による上記電子部品への吸着保持の解除のタイミングを、従来のローカルリフロー実装方法のように上記接合材の溶融中に解除するのではなく、上記接合材が溶融後冷却されて固化した後に解除を行う。つまり、従来のローカルリフロー実装方法のように溶融状態の接合材の表面張力によるセルフアライメント効果を得て電子部品を実装するのではなく、上記部品保持部材により位置決めされた当接位置にて上記電子部品の上記回路基板への実装を行う。これにより、上記部品保持部材による上記電子部品への吸着保持の解除を行なう際に発生する真空破壊ブローにより、上記電子部品の接合位置ずれをなくすことができる。従って、上記セルフアライメント効果を得ることよりも、上記部品保持部材における上記真空破壊ブローによる電子部品の接合位置ずれが問題となるような、電子部品の各電極間の間隔ピッチが狭ピッチ化した電子部品の回路基板への実装を行なうことが可能となる。
【００４４】
本発明の上記第５態様から第８態様によれば、従来の電子部品の実装方法において用いられている接合材の供給方法、接合材の構成材料、又はフラックスの供給方法を適用することができ、汎用性のある電子部品の実装方法を提供することが可能となる。
【００４５】
本発明の上記第９態様によれば、上記各態様による効果に付け加えて、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての上記当接の検出の後に、上記加熱による上記部品保持部材の伸び量の補正の実施の判断を行い、さらに、上記溶融された各接合材の冷却開始の後、上記冷却による上記部品保持部材の縮み量の補正の実施の判断を行い、上記電子部品の上記各電極の数や、上記電子部品に要求される接合精度に応じて、上記部品保持部材の伸び量及び縮み量の補正を共に実施するか、伸び量又は縮み量の補正のいずれか一方のみを実施するか、又は伸び量及び縮み量の補正をいずれも実施しないかにより、要求される電子部品の接合品質を得ることが可能となる。
【００４６】
本発明の上記第１０態様又は第１１態様によれば、伸び量又は縮み量の補正のいずれか一方のみを実施することにより、上記第９態様による効果と同様に、要求される電子部品の接合品質を得ることが可能となる。
【００４７】
本発明の上記第１２態様又は第１３態様によれば、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接の検出後、上記当接により上記各電極間に実際に発生する荷重を略一定に維持し、その後、上記荷重の減少を検出したときを上記接合材の溶融開始と判断して、上記荷重を略一定に維持する制御方式から、上記電子部品の上記回路基板への当接高さ位置を略一定に維持する制御方式に切替えることにより、上記接合材の溶融時においても、上記電子部品の上記当接高さ位置を略一定に維持することができる。これにより、上記接合材が溶融されたとき、上記電子部品の上記当接高さ位置が下がることにより、溶融状態にある上記接合材がつぶれてしまうことを防止することができ、上記接合材の溶融中においても電子部品の上記当接高さ位置の管理を確実に行うことが可能となる。
【００４８】
さらに、上記荷重を略一定に維持する制御方式において、上記荷重を、当接検出時における当接荷重以上の荷重として、この当該荷重を略一定に維持して上記電子部品と上記回路基板にかけることにより、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記接合材を介在させての当接が検出されたとき、上記接合材のの形成高さのばらつきにより、上記各電極間の上記接合材を介在させての当接が部分的に行われていないような場合であっても、当該荷重を略一定に維持してかけることにより、上記各電極と上記接合材の接触性を高めることができ、電子部品と回路基板の接合の信頼性を高めることが可能となる。
【００４９】
本発明の上記第１４態様によれば、上記電子部品を上記回路基板に当接させる前に、上記電子部品の上記各電極上に予め供給された上記各接合材の供給高さを均一的にさせるレベリング動作を行うことにより、上記電子部品の上記各電極上における上記各接合材の上記供給高さにばらつきがあった場合でも、このばらつきをなくし、上記各接合材の上記供給高さを均一的にすることができる。これにより、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記接合材を介在させての当接時において、上記各接合材の上記供給高さのばらつきによる当接荷重制御への影響を無くすことができ、当接荷重の制御性を良好とすることができ、上記各接合材に当接荷重をより均等的にかけることができる。よって、電子部品の各電極と回路基板の各電極を接合材を介在させて、より均一的な当接荷重で確実に当接させることができ、電子部品と回路基板の接合品質を安定化させることが可能となる。
【００５０】
本発明の上記第１５態様によれば、第１電子部品と第２電子部品の２つの種類の電子部品を回路基板へ実装する電子部品の実装方法において、上記第２電子部品が上記第１電子部品よりも高い接合位置精度でもって上記回路基板へ実装することが要求されるような場合において、上記第１電子部品を、従来の一括リフロー実装方法により、上記回路基板に仮接合し、上記仮接合された上記第１電子部品と上記回路基板を加熱して実装した後、上記第２電子部品を上記各態様の電子部品の実装方法により、上記第１電子部品が実装されている上記回路基板上に実装することになる。
【００５１】
これにより、上記第１電子部品は、上記回路基板上に個別に仮接合された後、加熱して上記接合材を溶融し、上記第１電子部品を上記回路基板に本接合して実装することができ、実装作業を効率的に行うことができるため、上記第１電子部品の上記回路基板への実装コストを抑えることができる。
【００５２】
それとともに、上記第２電子部品は、上記第２電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記接合材を介在しての当接から、上記接合材の溶融後の固化まで、上記第２電子部品を上記部品保持部材により吸着保持することにより、上記第２電子部品と上記回路基板の接合位置ずれが発生せず、上記第２電子部品を上記回路基板に高い接合位置精度をもって実装することができる。
【００５３】
従って、上記第１電子部品と上記第２電子部品のように接合位置精度が異なる複数の電子部品を混載して回路基板に実装するような場合における電子部品の実装方法において、要求される各電子部品の接合位置精度に応じて、各電子部品の実装方法を使い分けることにより、生産性と接合品質を両立させることが可能となる。
【００５４】
本発明の上記第１６態様から第１８態様によれば、上記第１態様から第３態様による効果を得ることができる電子部品の実装装置を提供することが可能となる。
【００５５】
本発明の上記第１９態様によれば、上記第４態様による効果を得ることができる電子部品の実装装置を提供することが可能となる。
【００５６】
本発明の上記第２０態様によれば、上記部品保持部材の吸着保持機構により吸着保持された上記電子部品の上記各電極を上記回路基板の上記各電極と接合可能なように位置合わせした後、上記部品保持部材先端部の上記軸部を上記弾性体により上記荷重検出部の荷重検出面に押圧している押圧荷重を、上記荷重検出部において検出し、この上記検出された押圧荷重を上記制御部に出力し、上記制御部においてこの上記押圧荷重を上記荷重検出部における荷重ゼロ点と設定することにより、上記弾性体が熱などの影響を受けその弾性の特性が変化し、上記荷重検出部において上記部品保持部材先端部による上記押圧荷重が変化する場合であっても、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記各接合材を介在させての当接時における実際の当接荷重と、上記荷重検出部において検出される当接荷重検出値の間の差異がなくなり、予め設定された当接荷重どおりに実際の当接荷重を制御することができる。よって、複数の電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に予め設定された当接荷重において各電子部品を回路基板に当接させることができ、電子部品の回路基板への接合品質を安定化させることが可能となる。
【００５７】
本発明の上記２１態様によれば、部品保持部材における吸着保持機構、軸部、及び荷重検出部の各中心が同軸上に配置され、かつ上記同軸が昇降機構による上記部品保持部材の昇降動作軸と平行に配置されていることにより、上記吸着保持機構、上記軸部、及び上記荷重検出部は上記同軸上において昇降動作され、さらに、上記部品保持部材において、部品保持部材先端部における上記軸部の端部が、支持部に取り付けられ上記軸部を支える弾性体により、上記荷重検出部の荷重検出面に押圧されていることにより、上記荷重検出部において上記部品保持部材先端部の上記同軸の方向に働く荷重が検出可能となり、上記部品保持部材の上記吸着保持機構に吸着保持された電子部品の各電極と回路基板の各電極が各接合材を介在させて当接したときに両者の間に発生する当接荷重によって、上記部品保持部材先端部の上記軸部の上記端部が上記荷重検出部の上記荷重検出面に押圧され、この上記当接荷重を上記荷重検出部にて確実に検出することが可能となる。
【００５８】
従って、上記荷重検出部における上記当接荷重の検出により、上記電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極との上記各接合材を介在させての当接を検出することができるとともに、上記昇降機構により上記部品保持部材が微小に下降され、予め設定された当接荷重となるように実際の当接荷重をより正確に制御することができる。よって、複数の電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に予め設定された当接荷重となるように実際の当接荷重を正確に制御することができ、各電子部品の回路基板に対する当接の際の当接位置をより均一的とすることができ、電子部品の各電極間の間隔ピッチが狭ピッチ化し、回路基板への高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品のような電子部品に対し、回路基板への接合位置をより安定化させることにより、回路基板に実装を行うことが可能となる。
【００５９】
本発明の上記第２２態様によれば、上記部品保持部材が、内径の異なる２つの空圧シリンダを備える加圧機構を、さらに備えることにより、例えば、電子部品が高い接合精度が要求されないような汎用電子部品であり、上記汎用電子部品を回路基板へ実装する場合は、上記各空圧シリンダの中から使用荷重に適した内径の空圧シリンダを選択して、上記空圧シリンダに圧縮空気を給気することにより、給気された圧縮空気の圧力を利用して、上記空圧シリンダを動作させることにより、上記部品保持部材先端部が下降され、上記吸着保持機構に吸着保持された上記汎用電子部品の各電極を上記回路基板の各電極に接合材を介在させて加圧することができる。よって、上記圧縮空気の圧力により上記空圧シリンダを動作し、高い実装速度でもって、従来のローカルリフロー実装方法により、汎用電子部品を実装することが可能となる。
【００６０】
それとともに、上記内径の異なる２つの空圧シリンダのうち少なくとも１つの空圧シリンダが、この上記１つのシリンダの動作を制限する制限機構を備えることにより、例えば、電子部品が高い接合精度が要求されるようなハイエンド電子部品であり、上記ハイエンド電子部品を上記回路基板へ実装する場合は、上記各空圧シリンダにおいて、上記制限機構を備える空圧シリンダに圧縮空気を供給し、上記空圧シリンダを動作させることにより、別の空圧シリンダを押圧し、上記別の空圧シリンダの動作を制限し、さらに、この状態において上記制限機構を備える空圧シリンダの動作を上記制限機構により制限することにより、上記２つの空圧シリンダの各動作が制限された状態となり、上記部品保持部材における上記部品保持部材先端部及び上記部品保持部材本体部をそれぞれ一体構造の状態とさせることができる。これにより、上記部品保持部材は、上記第２１態様における上記部品保持部材と同様な構造状態とすることができ、上記第２１態様における効果と同様に、上記荷重検出部における上記当接荷重の検出により、上記ハイエンド電子部品の上記各電極と上記回路基板の上記各電極の上記各接合材を介在させての当接を検出することができるとともに、上記昇降機構により上記部品保持部材が微小に下降され、予め設定された当接荷重となるように実際の当接荷重をより正確に制御することができる。よって、複数の上記ハイエンド電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に予め設定された当接荷重となるように実際の当接荷重を正確に制御することができ、上記各ハイエンド電子部品の回路基板に対する当接の際の当接位置をより均一的とすることができ、電子部品の各電極間の間隔ピッチが狭ピッチ化し、回路基板への高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品のような電子部品に対し、回路基板への接合位置をより安定化させることにより、回路基板に実装を行うことが可能となる。
【００６１】
本発明の上記第２３態様によれば、上記制限機構が、上記制限機構を備える空圧シリンダのロッドの凹部と、ガイドの孔、及び上記孔を貫通して上記凹部にはめ込み可能な棒体とを備えることにより、上記棒体を上記孔を貫通させて上記凹部にはめ込むことにより、より簡易的な機構でもって、機械的に上記制限機構を備える空圧シリンダの動作を制限することが可能となる。
【００６２】
本発明の上記第２４態様によれば、上記部品保持部材本体部に大シリンダを、上記部品保持部材先端部に小シリンダを備えることにより、上記弾性体を介して上記部品保持部材本体部に支えられている上記部品保持部材先端部の空圧シリンダ設置による重量の増加を抑えることができ、これにより、より微小な当接荷重を検出することができ、実際の当接荷重を予め設定された当接荷重となるように高い制御性でもって制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる電子部品実装装置の全体斜視図である。
【図２】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法を示す図であり、（ａ）は回路基板の断面図、（ｂ）は電子部品を回路基板に位置合わせした状態における電子部品と回路基板の断面図、（ｃ）は電子部品と回路基板の当接状態における電子部品と回路基板の断面図、（ｄ）は電子部品の各半田バンプと回路基板の各半田部を加熱溶融している状態における電子部品と回路基板の断面図、（ｅ）は溶融された半田を冷却している状態における電子部品と回路基板の断面図、（ｆ）は電子部品が実装された状態における回路基板の断面図である。
【図３】上記第１実施形態にかかる電子部品実装装置におけるヘッドツールの構造を模式的に示したヘッドツールの断面図である。
【図４】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法における実装手順を示したフローチャートである。
【図５】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールの伸び量及び縮み量の補正を行う場合の手順を示したフローチャートである。
【図６】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールの荷重一定制御、及び吸着ノズルの先端位置制御を行う場合の手順を示したフローチャートである。
【図７】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールによる当接荷重制御動作の手順を示したフローチャートである。
【図８】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールによる当接荷重制御動作の手順を示したフローチャートである。
【図９】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールによる整形動作の振動動作パターン図である。
【図１０】上記第１実施形態にかかる電子部品の実装方法におけるヘッドツールの各動作を示すタイムチャートであり、（ａ）はヘッドツールの制御高さ、（ｂ）は吸着ノズルの先端高さ、（ｃ）は吸着ノズルの温度のそれぞれの時間による変化状態を示すタイムチャートである。
【図１１】上記第１実施形態にかかる電子部品実装装置における制御系統図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる電子部品の実装方法を示した図であり、（ａ）は回路基板にフラックス部を形成している状態における回路基板の断面図、（ｂ）は汎用電子部品を仮接合している状態における回路基板の断面図、（ｃ）は回路基板に仮接合された汎用電子部品を一括リフローしている状態における回路基板の断面図、（ｄ）は汎用電子部品が実装された状態における回路基板の断面図である。
【図１３】上記第２実施形態にかかる電子部品の実装方法を示した図であり、（ｅ）は回路基板にフラックス部を形成している状態における回路基板の断面図、（ｆ）はハイエンド電子部品を回路基板に位置合わせしている状態におけるハイエンド電子部品と回路基板の断面図、（ｇ）はハイエンド電子部品を回路基板に当接させ、半田を加熱溶融している状態における回路基板の断面図、（ｈ）は汎用電子部品とハイエンド電子部品が実装された状態における回路基板の断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態にかかる電子部品実装装置におけるヘッドツールの構造を模式的に示したヘッドツールの断面図である。
【図１５】上記第３実施形態にかかる電子部品実装装置におけるヘッドツールの構造を模式的に示したヘッドツールの断面図である。
【図１６】本発明の第４実施形態にかかる電子部品実装装置であるデュアルステージ仕様の電子部品実装装置の全体斜視図である。
【図１７】本発明の第５実施形態にかかる電子部品実装装置の全体斜視図である。
【図１８】本発明の第５実施形態にかかる電子部品の実装方法における第１実施例の電子部品の実装方法を示した図である。
【図１９】上記第５実施形態にかかる電子部品の実装方法における上記第１実施例の電子部品の実装方法を示した図である。
【図２０】本発明の第５実施形態にかかる電子部品の実装方法における第３実施例の電子部品の実装方法を示した図である。
【図２１】上記第５実施形態にかかる電子部品の実装方法における上記第３実施例の電子部品の実装方法を示した図である。
【図２２】従来の一括リフロー実装方法による電子部品の実装方法を示した図である。
【図２３】従来のローカルリフロー実装方法による電子部品の実装方法を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００６５】
本発明にかかる電子部品の実装方法及び実装装置は、電子部品の複数の電極を回路基板の複数の電極上に接合材を介在させて当接させ、各接合材を溶融し固化させて、各接合材を介在させて電子部品を回路基板に接合する電子部品の実装方法及び実装装置に関しており、本発明の第１の実施形態にかかる電子部品の実装方法及び実装装置について、図面を用いて詳細に説明する。
【００６６】
図１に示すように、電子部品実装装置２０１において、電子部品の実装を行う部品保持部材の一例であるヘッドツール３は、Ｘ方向移動機構２２のナット部に固定されており、Ｘ方向移動機構２２はモータによりボールねじ軸を回転させることにより、ボールねじ軸に螺合したナット部に固定されたヘッドツール３を図示Ｘ方向右向きのＸ１方向又は左向きのＸ２方向に移動させる。また、ヘッドツール３の模式断面図である図３に示すように、電子部品実装装置２０１は、ヘッドツール３を下降又は上昇させる昇降機構の一例である昇降部２１を備えて構成されている。さらに、ヘッドツール３は、その先端部に電子部品を吸着保持させる吸着保持機構の一例である吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１を加熱させて吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品を加熱する加熱機構の一例であるセラミックヒータ１２、及び、セラミックヒータ１２により加熱された電子部品を冷却する冷却機構の一例である冷却ブローノズル１９を備えている。ここで、上記加熱機構は、一例として、ヘッドツール３に備えられたセラミックヒータ１２である場合としたが、セラミックヒータ１２に代えて、回路基板を配置する架台部が備える加熱部、又は、電子部品及び回路基板に熱風を吹き付けることにより加熱を行うような加熱部を電子部品実装装置が備える場合であってもよい。なお、ヘッドツール３の構造の詳細な説明については後述する。
【００６７】
図１において、スライドベース６はＹ方向移動機構２３のナット部に固定されており、Ｙ方向移動機構２３はモータによりボールねじ軸を回転させることにより、ボールねじ軸に螺合したナット部に固定されたスライドベース６を図示Ｙ方向右向きのＹ１方向又は左向きのＹ２方向に移動させる。スライドベース６上に固定されたパーツトレー５に、複数の電子部品１が供給されており、回路基板４はスライドベース６上に固定された架台部の一例であるステージ７に位置決めされて固定されている。なお、図１におけるＸ方向とＹ方向は直交している。
【００６８】
さらに、電子部品実装装置２０１は、電子部品実装装置２０１における各構成部の制御を行う制御部である制御部９を備えており、昇降部２１の移動動作、Ｘ方向移動機構２２の移動動作、Ｙ方向移動機構２３の移動動作、ヘッドツール３の吸着ノズル１１の吸着保持動作、及びヘッドツール３のセラミックヒータ１２の加熱動作は、制御部９により動作制御される。
【００６９】
図２は、上記第１の実施形態にかかる電子部品の実装方法について模式的に示す電子部品１及び回路基板４の断面図である。図２（ｂ）に示すように、四角形プレート状の電子部品１は接合面に多数の電極１ａを有しており、その各電極１ａには接合材である半田バンプ１ｂが予め形成されている。また、図２（ａ）に示すように、四角形プレート状の回路基板４は上面に多数の電極であるパッド４ａを有しており、その各パッド４ａ上に接合材である半田が印刷等により予め供給され半田部２が形成されている。また、電子部品１の各電極１ａと回路基板４の各パッド４ａが接合可能なように、電子部品１の各電極１ａに対応した位置に回路基板４の各パッド４ａが配置されている。ここで、電子部品１は、例えば、その各電極１ａに形成された各半田バンプ１ｂの間隔ピッチであるバンプピッチが１５０μｍ以下であるようなハイエンドＩＣチップのように高い接合位置精度が要求されるようなハイエンド電子部品である。
【００７０】
次に、電子部品実装装置２０１を用いて電子部品１を回路基板４上に実装する方法について説明する。
【００７１】
まず、図１において、複数の電子部品１が供給され配置されているパーツトレー５が固定されているスライドベース６をＹ方向移動機構２３により、Ｙ１又はＹ２方向に移動させるとともに、Ｘ方向移動機構２２により、ヘッドツール３をＸ１又はＸ２方向に移動させ、パーツトレー５の中に配置されている１つの電子部品１が、ヘッドツール３の先端部の吸着ノズル１１により吸着可能なように、ヘッドツール３をその電子部品１に対し位置合わせを行う。その後、昇降部２１によりヘッドツール３を下降させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により電子部品１の各電極１ａを有さない面である背面を吸着保持し、昇降部２１によりヘッドツール３を上昇させ、パーツトレー５より電子部品１を取り出す。ここで、電子部品１はパーツトレー５に背面を上にして配置されている場合について説明したが、電子部品１が背面を下にして配置されている場合であっても、電子部品１のヘッドツール３の吸着ノズル１１への吸着保持の前に、電子部品１を反転させるような反転機構を設けることにより、吸着ノズル１１による電子部品１の背面の吸着保持は可能である。なお、パーツトレー５よりの各電子部品１の供給に代えて、ウェハ供給部を設けることにより、ウェハより各電子部品１を供給する場合であってもよい。
【００７２】
次に、図１において、回路基板４が固定されているステージ７を固定しているスライドベース６を、Ｙ方向移動機構２３によりＹ１又はＹ２方向に移動させるとともに、電子部品１を吸着保持しているヘッドツール３をＸ方向移動機構２２によりＸ１又はＸ２方向に移動させ、図２（ｂ）に示すように、電子部品１の各電極１ａに形成されている各半田バンプ１ｂが回路基板４の各パッド４ａ上の各半田部２に接合可能なように、電子部品１と回路基板４の位置合わせを行う。
【００７３】
その後、図２（ｃ）に示すように、ヘッドツール３を昇降部２１により下降させ、吸着ノズル１１に吸着保持されている電子部品１の各半田バンプ１ｂを、ステージ７に固定されている回路基板４の各半田部２に当接させる。
【００７４】
この当接の後、図２（ｄ）に示すように、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により吸着ノズル１１への加熱が行われ、吸着ノズル１１に吸着保持されている電子部品１の各半田バンプ１ｂとこの各半田バンプに当接されている回路基板４の各半田部２が加熱される。さらに、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度が、各半田バンプ１ｂを形成している半田の融点以上かつ各半田部２を形成している半田の融点以上の温度に昇温され、各半田バンプ１ｂと各半田部２が溶融される。
【００７５】
その後、図２（ｅ）に示すように、セラミックヒータ１２による加熱を停止した後、溶融状態の半田に冷却ブローノズル１９からのブローによる冷却を施すことにより、半田が固化され、電子部品１の各電極１ａと回路基板４の各パッド４ａが半田を介在させて接合される。なお、溶融状態の半田への冷却ブローノズル１９による強制的な冷却に代えて、溶融された半田を自然冷却することにより半田を固化させてもよい。
【００７６】
その後、図２（ｆ）に示すように、ヘッドツール３の先端部の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持を解除し、ヘッドツール３を昇降部２１により上昇させる。なお、複数の電子部品１を回路基板４に実装する場合には、各電子部品１毎にこれらの作業を繰り返して行い、各電子部品１を回路基板４に個別に実装を行う。
【００７７】
なお、上記においては、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ１ｂ、及び回路基板４の各パッド４ａ上に予め形成された各半田部２である場合について説明したが、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ１ｂのみであってもよい。
【００７８】
さらに、電子部品１の各電極１ａ上、又は回路基板４の各パッド４ａ上、又は接合材である各半田バンプ１ｂ若しくは各半田部２に、各接合部分における表面の酸化膜を除去し、溶融半田の濡れ性を良好とさせることができるフラックスを予め塗布により、供給してもよい。なお、塗布供給されたフラックスの種類により、電子部品１を回路基板４に実装後、塗布供給されたフラックスを洗浄による除去を行う場合もある。
【００７９】
次に、電子部品実装装置２０１におけるヘッドツール３の構造について、ヘッドツール３の構造を模式的に示す断面図である図３を用いて詳細に説明する。
【００８０】
図３において、ヘッドツール３は、電子部品１への吸着保持、加熱等の動作を施すヘッドツール先端部３ａと、ヘッドツール先端部３ａを支持し、ヘッドツール３に対する昇降動作が施されるヘッドツール本体部３ｂにより構成されている。
【００８１】
ヘッドツール先端部３ａは、その先端側より、電子部品１を吸着保持可能な吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１を加熱するセラミックヒータ１２と、このセラミックヒータ１２よりの熱がヘッドツール本体部３ｂへ伝わらない様に熱遮断を行う冷却部であるウォータージャケット１３、及びこのウォータージャケット１３の上部に取り付けられた軸部の一例である軸１７により構成され、さらに、セラミックヒータ１２により加熱された電子部品１をブローにより冷却する冷却ブローノズル１９が軸１７の下部周囲に取り付けられている。
【００８２】
また、ヘッドツール本体部３ｂは、ヘッドツール先端部３ａを支える支持部の一例であるフレーム１６と、フレーム１６に取り付けられた荷重検出部の一例であるロードセル１４により構成されている。
【００８３】
フレーム１６は剛体により形成された概略コ字状の形状となっており、ロードセル１４を支える上部フレーム１６ａと、ヘッドツール先端部３ａの軸１７を、その軸１７の側部に設けられた円環突起状のスプリング受部１８の下部に軸１７の外周を巻くように取りつけられた弾性体の一例である自重相殺スプリング１５を介して支え、かつ軸１７の上下動を案内する下部フレーム１６ｂと、上部フレーム１６ａ及び下部フレーム１６ｂを支える円筒形状の中間フレーム１６ｃにより構成されている。
【００８４】
軸１７は、その軸方向における中間付近に段部１７ｃを有しており、この段部１７ｃを境として、軸１７の軸下部１７ｂは軸上部１７ａよりも小径の軸となっている。さらに、この軸下部１７ｂは、軸１７を自重相殺スプリング１５を介して支えている下部フレーム１６ｂに形成された孔１６ｄを貫通しており、この下部フレーム１６ｂの孔１６ｄが、軸１７の上下動を案内可能に、かつ軸１７の軸上部１７ａの径よりも小径となるように形成されている。これにより、軸１７は、自重相殺スプリング１５を介して下部フレーム１６ｂに支えられながら、下部フレーム１６ｂの孔１６ｄに案内されて上下動が可能であり、また、自重相殺スプリング１５が破損等により軸１７を支持することができなくなったような場合においても、下部フレーム１６ｂの孔１６ｄの周囲部が軸１７の段部１７ｃで軸１７を支えることができ、軸１７が落下しないようになっている。
【００８５】
さらに、軸下部１７ｂがボールスプラインの外輪と軸を備え、下部フレーム１６ｂが孔１６ｄの内側にベアリングを備え、上記ベアリングの内側に上記ボールスプラインの外輪が取り付けられることにより、軸１７は、下部フレーム１６ｂに支持されながら軸を中心として回転可能であり、かつ軸方向に上下動可能とすることもできる。
【００８６】
また、中間フレーム１６ｃは、その円筒形状の両端を昇降部２１のナット部２１ｂに固定されており、昇降部２１においてナット部２１ｂに螺合したボールねじ軸２１ａをモータ２１ｍにより回転させることにより、中間フレーム１６ｃが昇降動作され、これによりフレーム１６が昇降動作され、ヘッドツール３全体が昇降動作されるように構成されている。
【００８７】
また、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、軸１７、及びロードセル１４の各中心は同軸上に配置されており、この軸は昇降部２１の昇降動作軸と平行となるように配置されているため、昇降部２１による昇降動作により、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、軸１７、及びロードセル１４は、上記同軸上において、昇降動作可能となっている。
【００８８】
さらに、ロードセル１４の荷重検出面である下面に、ヘッドツール先端部３ａにおける軸１７の上端が、下部フレーム１６ｂに取り付けられ軸１７をスプリング受部１８を介して支えている自重相殺スプリング１５により、押圧されて接しており、ロードセル１４によりヘッドツール先端部３ａの軸１７の上方向に働く荷重が検出可能となっている。
【００８９】
また、軸１７の下部周囲である軸下部１７ｂの周囲に取り付けられている冷却ブローノズル１９は、軸１７の下に位置するウォータージャケット１３及びセラミックヒータ１２の両側を回り込むように形成され、さらに、冷却ブローノズル１９の先端は吸着ノズル１１の下面である電子部品吸着保持面に向けられており、冷却ブローノズル１９よりのブローが吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１を冷却可能となっている。
【００９０】
また、制御部９は、吸着ノズル１１の吸着動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、及び昇降部２１の移動動作を制御し、ロードセル１４にて検出された荷重が制御部９に出力されるように構成されている。
【００９１】
ここで、電子部品実装装置２０１における制御系統図を図１１に示す。電子部品実装装置２０１において、制御部９は、電子部品実装装置２０１の各構成部の動作である昇降部２１のモータ２１ｍによる昇降動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、冷却ブローノズル１９の冷却動作、吸着ノズル１１の吸着動作、Ｘ方向移動機構２２のモータによる移動動作、及びＹ方向移動機構２３のモータによる移動動作を制御し、さらに、ロードセル１４にて検出された荷重が制御部９に出力される。これにより、制御部９の被制御部である上記各構成部が、制御部９により相互に関連されながら制御されることにより、電子部品実装装置２０１において、電子部品１の回路基板４への実装が施される。
【００９２】
次に、ヘッドツール３におけるロードセル１４により、電子部品１と回路基板４の当接時に発生する当接荷重を検出する方法について説明する。
【００９３】
電子部品１と回路基板４の位置合わせの後、電子部品１を吸着ノズル１１により吸着保持したままヘッドツール３が昇降部２１により下降され、電子部品１の各半田バンプ１ｂが回路基板４の各半田部２に当接する。このとき、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の間に当接荷重が発生し、この当接荷重により、ヘッドツール３のロードセル１４の荷重検出面に接した状態にあるヘッドツール先端部３ａの軸１７の上端が、ロードセル１４の荷重検出面を押し上げ、この当接荷重がロードセル１４にて検出される。
【００９４】
このようにしてロードセル１４において当接荷重を検出することにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接したことを検出するとともに、ロードセル１４より検出された当接荷重が制御部９に出力され、制御部９において予め設定された当接荷重となるように、制御部９により昇降部２１が制御され、昇降部２１によりヘッドツール３を微小量だけ下降させ、ロードセル１４により検出される当接荷重が予め設定された当接荷重となるように昇降部２１が制御される。
【００９５】
以上のような実装手順により構成され、実施される上記第１の実施形態にかかる電子部品の実装方法（以降、電子部品毎に個別に溶融即ちリフローを行うことから、これを上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法と述べる）について、実装手順を図４に示すフローチャートにまとめる。なお、各ステップにおける動作指示は制御部９にて行われる。
【００９６】
図４におけるステップＳＰ１において、電子部品１がヘッドツール３により吸着保持され、ステップＳＰ２において、電子部品１の各電極１ａに形成された各半田バンプ１ｂと回路基板４の各パッド４ａ上に形成された各半田部２が接合可能なように電子部品１と回路基板４の位置合わせを行う。その後、ステップＳＰ３において、電子部品１を吸着保持したままヘッドツール３を下降させ、ステップＳＰ４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接を、ヘッドツール３のロードセル１４にて検出する。さらに、ステップＳＰ５において、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２による電子部品１の加熱により、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２を溶融させる。その後、ステップＳＰ６において、溶融された半田に冷却ブローノズル１９のブローによる冷却を開始し、ステップＳＰ７において、溶融された半田を固化させ、電子部品１の各電極１ａを回路基板４の各パッド４ｂに半田を介在させて接合する。その後、ステップＳＰ８において、ヘッドツール３による電子部品１への吸着保持を解除する。なお、複数の電子部品１を回路基板４に実装する場合は、各電子部品１毎に、これらの上記ステップＳＰ１からＳＰ８までを繰り返して行い、各電子部品１の実装を行う。なお、ステップＳＰ６における溶融された半田の冷却は、冷却ブローノズル１９のブローによる冷却に代えて、自然冷却による場合であってもよい。
【００９７】
次に、ヘッドツール３の熱による伸び縮み量の補正を行う場合における、この補正動作について説明する。
【００９８】
電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接された後、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により吸着ノズル１１が加熱され、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２を溶融するとき、ヘッドツール３において、少なくともヘッドツール先端部３ａはセラミックヒータ１２よりの熱の影響を受け、上下方向に伸び、また、セラミックヒータ１２の加熱停止により、熱の影響が無くなり、ヘッドツール先端部３ａが上下方向に縮む。このようなヘッドツール先端部３ａの上下方向への伸び縮みにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接から接合までの間において、回路基板４の各電極４ａに各半田部２及び各半田バンプ１ｂを介在させて各電極１ａが当接されている電子部品１の背面高さをほぼ一定に保つことが困難となり、場合によりバンプつぶれ等が発生し、要求される接合精度によっては、電子部品の接合品質を安定化させることが困難となる場合がある。
【００９９】
このように電子部品１の背面高さ管理を確実に行うことを目的として、予めヘッドツール先端部３ａの熱による伸び量及び縮み量の変化のデータを制御部９内のメモリに設定し、制御部９により、セラミックヒータ１２、昇降部２１、及び冷却ブローノズル１９が制御され、セラミックヒータ１２による加熱中に、加熱によるヘッドツール先端部３ａの伸び量の変化のデータに基づき、昇降部２１によりヘッドツール３を徐々に上昇させ、セラミックヒータ１２による加熱停止後、冷却ブローノズル１９による冷却中に、冷却によるヘッドツール先端部３ａの縮み量の変化のデータに基づき、昇降部２１によりヘッドツール３を徐々に下降させることにより、熱によるヘッドツール先端部３ａの伸び量及び縮み量の補正を行う。これにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接から接合までの間において、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１の背面高さを一定に保つことができる。なお、このヘッドツール３の熱による伸び量の補正又は縮み量の補正は、要求される電子部品１の回路基板４への接合精度や電子部品１の各電極１ａに形成される各半田バンプ１ｂの数により実施するかしないかを決定し、伸び量の補正又は縮み量の補正のいずれかのみを行う場合であってもよい。
【０１００】
上記のように構成される熱によるヘッドツール３の伸び量及び縮み量の補正動作の手順を、図５に示すようにまとめる。図５は、図４における上記実施形態にかかる電子部品の実装方法の実装手順を示すフローチャートにおいて、ステップＳＰ４からＳＰ７までの間に、熱によるヘッドツール３の伸び量及び縮み量の補正動作に関するステップを追加した補正動作の手順を示すフローチャートである。なお、各ステップにおける動作指示及び判断は制御部９にて行われる。
【０１０１】
図５におけるステップＳＰ４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接が検出された後、ステップＳＰ１０において、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度上昇が開始される。次に、ステップＳＰ１１において、熱によるヘッドツール３の伸び量補正を実施するかどうかが判断される。伸び量補正を行う場合は、ステップＳＰ１２において、ヘッドツール３の伸び量補正開始待ちを行うかどうかが判断され、伸び量補正開始待ちを行う場合は、ステップＳＰ１３において、設定時間だけヘッドツール３の伸び量補正開始を待機状態とさせ、また、伸び量補正開始待ちを行わない場合は、ステップＳＰ１３を行わず、次に、ステップＳＰ１４において、熱によるヘッドツール３の伸び量変化データに基づき、ヘッドツール３を徐々に上昇させながら、ステップＳＰ５において、セラミックヒータ１２の加熱により電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２を溶融させる。なお、ステップＳＰ１３におけるヘッドツール３の伸び量補正開始の待機動作は、上記のように設定時間だけ待機させる場合に代えて、セラミックヒータ１２により加熱されている吸着ノズル１１の温度が設定温度を超えるまで待機させる場合であってもよい。
【０１０２】
一方、ステップＳＰ１１において、伸び量補正を行わない場合は、ステップＳＰ１２からＳＰ１４までの各ステップを実施することなく、ステップＳＰ５が実施される。
【０１０３】
その後、ステップＳＰ６において、溶融された半田の冷却が開始される。次に、ステップＳＰ１５において、冷却によるヘッドツール３の縮み量補正を実施するかどうかが判断される。縮み量補正を行う場合は、ステップＳＰ１６において、ヘッドツール３の縮み量補正開始待ちを行うかどうかが判断され、縮み量補正開始待ちを行う場合は、ステップＳＰ１７において、設定時間だけヘッドツール３の縮み量補正開始を待機状態とさせ、また、縮み量補正開始待ちを行わない場合は、ステップＳＰ１７を行わず、次にステップＳＰ１８において、冷却によるヘッドツール３の縮み量変化データに基づき、ヘッドツール３を徐々に下降させながら、ステップＳＰ７において、冷却により溶融された半田を固化させる。なお、ステップＳＰ１７におけるヘッドツール３の縮み量補正開始の待機動作は、上記のように設定時間だけ待機させる場合に代えて、セラミックヒータ１２により加熱されている吸着ノズル１１の温度が設定温度より下がるまで待機させる場合であってもよい。
【０１０４】
一方、ステップＳＰ１５において、縮み量補正を行わない場合は、ステップＳＰ１６からＳＰ１８までの各ステップを実施することなく、ステップＳＰ７が実施される。
【０１０５】
次に、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接検出後にヘッドツール３による当接荷重の一定制御を、また、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２の溶融後に吸着ノズル１１の先端位置制御を行う場合について説明する。
【０１０６】
電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接検出の後、ロードセル１４により検出される当接荷重が予め設定された当接荷重となるように昇降部２１が制御部９により制御され、ヘッドツール３により電子部品１と回路基板４に一定の荷重がかけられ、ヘッドツール３による一定荷重制御の状態となる。しかし、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１が加熱され、電子部品１の各半田バンプ１ｂ及び回路基板４の各半田部２が溶融されたとき、上記のようにヘッドツール３が荷重一定制御の状態のままであれば、吸着ノズル１１の先端位置が下がり、溶融状態にある各半田バンプ１ｂ及び各半田部２が過度につぶれてしまうという問題が発生する。
【０１０７】
このような問題を解決するため、各半田の溶融後の電子部品１の背面高さ管理、つまり、電子部品１の回路基板４への当接高さ位置の管理を確実に行うことを目的として、セラミックヒータ１２により加熱されて吸着ノズル１１の温度が上昇開始した後、ヘッドツール３による上記荷重一定制御の状態とし、ロードセル１４により荷重の検出を行い、この検出荷重の減少を検出したときを各半田の溶融開始と判断して、ヘッドツール３の上記荷重一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする位置制御に切替えることにより、各半田の溶融時においても、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とし、電子部品１の背面高さ管理を確実に行うことができる。
【０１０８】
上記のように構成されるヘッドツール３の荷重一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を図６のようにまとめる。図６は、図４における上記実施形態にかかる電子部品の実装方法の実装手順を示すフローチャートにおいて、ステップＳＰ４からＳＰ６までの間に、ヘッドツール３の荷重一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を示すフローチャートである。なお、各ステップにおける動作指示及び判断は制御部９にて行われる。
【０１０９】
まず、図６におけるステップＳＰ４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接が検出された後、ステップＳＰ１０において、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度上昇が開始される。次に、ステップＳＰ５ａにおいて、昇降機部２１の下降動作が微小に制御されることにより、ヘッドツール３の荷重一定制御が行われ、ヘッドツール３により電子部品１及び回路基板４に対し、一定の荷重がかけられた状態となる。この荷重一定制御の間、ロードセル１４において実際に発生する荷重が検出されることとなるが、ステップＳＰ５ｂにおいて、ロードセル１４において検出される荷重が減少することにより、検出荷重の減少が検出された場合は、各半田の溶融が開始されたものと判断され、ステップＳＰ５ｃにおいて、ヘッドツール３の上記荷重一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられ、ステップＳＰ５ｄにおいて、昇降部２１の昇降動作を制限することにより、先端高さ位置が一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１の背面高さが一定となり、ステップＳＰ５ｅにおいて、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了するまで、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御が行われる。ステップＳＰ５ｅにおいて、吸着ノズル１１の温度上昇が完了した場合、ステップＳＰ６において、溶融された各半田の冷却が開始される。
【０１１０】
また、ステップＳＰ５ｂにおいて、ロードセル１４において検出される荷重の減少が検出されない場合は、各半田の溶融がまだ開始されていないものと判断され、ステップＳＰ５ｆにおいて、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了したかどうかが判断され、完了していない場合は、再び、ステップＳＰ５ａに戻り、ヘッドツール３の上記荷重一定制御が継続される。ステップＳＰ５ｆにおいて、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了した場合は、ステップＳＰ５ｇにおいて、ヘッドツール３の上記荷重一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられ、ステップＳＰ５ｈにおいて、先端高さ位置が一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１の背面高さが一定となり、ステップＳＰ６において、溶融された各半田の冷却が開始される。
【０１１１】
なお、ステップＳＰ４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部との当接が検出されたとき、各半田バンプ１ｂと各半田部２の形成高さのばらつきにより、各半田バンプ１ｂと各半田２の中において、一部当接が行われていないものがある場合がある。例えば、電子部品１が１０００バンプ以上の多数のバンプが形成されているような場合である。このような場合、このまま電子部品１が加熱されると、上記当接されていない各半田部２は、各半田バンプ１ｂより熱伝導されないため、溶融されないという問題が発生する。
【０１１２】
このような問題に対して、ステップＳＰ５ａにおけるヘッドツール３の荷重一定制御の際に、この一定の荷重を、当接検出時における当接荷重以上の荷重として、この荷重を一定制御して電子部品１と回路基板４にかけることにより、上記のように、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部との当接が検出されたとき、各半田バンプ１ｂと各半田部２の形成高さのばらつきにより、各半田バンプ１ｂと各半田２の中において、一部当接が行われていないものがあるような場合であっても、上記一定荷重をかけることにより、各半田バンプ１ｂと各半田部２の接触性を高めることができ、全ての半田を確実に溶融させることができる。
【０１１３】
次に、ヘッドツール３のロードセル１４の荷重ゼロ点設定を行う場合について説明する。
【０１１４】
ヘッドツール３のセラミックヒータ１２の加熱による熱が、ヘッドツール３の各構成部よりの伝熱やヘッドツール３の周囲空気を通じての伝熱により、ヘッドツール先端部３ａにおける軸１７のスプリング受部１８に取り付けられている自重相殺スプリング１５が熱の影響を受けてそのばね特性が変化する。これにより、このばね特性が変化した自重相殺スプリング１５が軸１７をロードセル１４の荷重検出面に押圧することにより発生するロードセル１４における押圧荷重が変化する。また、ヘッドツール３の使用期間により、自重相殺スプリング１５のばね特性が経年変化することによっても、ロードセル１４におけるこの自重相殺スプリング１５による押圧荷重が変化する。この自重相殺スプリング１５のばね特性の変化によるロードセル１４における押圧荷重の変化により、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接時における実際の当接荷重と、ロードセル１４により検出された当接荷重検出値の間に差異が生じ、予め設定された当接荷重どおりに実際の当接荷重を制御できないという問題点がある。
【０１１５】
このような場合、ヘッドツール３により吸着保持された電子部品１を回路基板４に接合可能なように位置合わせした後、電子部品１と回路基板４の非当接状態において、ヘッドツール先端部３ａにおける軸１７を自重相殺スプリング１５によりロードセル１４の荷重検出面に押圧している押圧荷重を、ロードセル１４により検出し、この検出された押圧荷重を制御部９に出力し、制御部９においてこの押圧荷重をロードセル１４における荷重ゼロ点と設定する。その後、ヘッドツール３を下降させ電子部品１の回路基板４への実装を行い、これら全ての動作が制御部９により制御されて行われる。
【０１１６】
これにより、自重相殺スプリング１５が熱の影響又は経年変化によりそのばね特性が変化することにより、ロードセル１４においてヘッドツール先端部３ａにおける軸１７による押圧荷重が変化する場合であっても、電子部品１と回路基板４の位置合わせを行う度に、制御部９において検出されるこの押圧荷重をロードセル１４における荷重ゼロ点と設定することにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接時における実際の当接荷重と、ロードセル１４により検出される当接荷重検出値の間の差異がなくなり、予め設定された当接荷重どおりに実際の当接荷重を制御することができる。
【０１１７】
次に、ヘッドツール３による電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接時における当接荷重をヘッドツール３のロードセル１４により検出することにより、ヘッドツール３の昇降動作を制御し、予め設定された当接荷重に制御する方法について、実施例を基として、図７及び図８に示す当接荷重制御動作フローチャートに基づいて説明する。なお、各ステップにおける動作指示及び判断は制御部９にて行われる。
【０１１８】
電子部品１と回路基板４の位置合わせ実施後、ステップＳＰ３において、電子部品１を吸着保持しているヘッドツール３が昇降部２１により下降動作を開始する。このヘッドツール３の下降中に、ステップＳＰ２１において、予め設定された当接荷重が４５０ｇを超えるかどうかが判断され、４５０ｇを超える場合は、ステップＳＰ２２において、当接による初期検出荷重が２００ｇに設定され、４５０ｇ以下である場合は、ステップＳＰ２３において、当接による初期検出荷重が１００ｇに設定される。次に、ステップＳＰ２４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接し、設定された初期検出荷重がロードセル１４により検出されると、ステップＳＰ２５において、下降動作を行っていたヘッドツール３が停止され、ヘッドツール３を２００ｍｓ間動作待機状態とさせ、ヘッドツール３の停止動作後の微小オーバーシュート、つまり、制御部９によるヘッドツール３への下降動作の停止指示後、ヘッドツール３が下降速度を減速されて停止するまでの間に微小量だけ下降することによるロードセル１４の検出荷重への影響をなくすために静定状態とさせる。
【０１１９】
次に、ステップＳＰ２６において、ロードセル１４にて検出される現在荷重が、予め設定された当接荷重−１００ｇを超えるかどうかが判断され、現在荷重が予め設定された当接荷重にどの程度近づいているかが判断される。
【０１２０】
ステップＳＰ２６において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−１００ｇを超えていた場合は、ステップＳＰ２７において、２００ｍｓ間のヘッドツール３の静定状態を経た後、さらに、ステップＳＰ２８において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−５０ｇ以上かどうかが判断され、現在荷重が予め設定された当接荷重−５０ｇ未満であった場合には、ステップ２９において、ヘッドツール３を昇降部２１により１μｍ下降させた後、ステップＳＰ２７において、２００ｍｓ間のヘッドツール３の静定状態を経た後、再び、ステップＳＰ２８において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−５０ｇ以上かどうかが判断され、現在荷重が、予め設定された当接荷重−５０ｇ以上となるまで、この動作ループが繰り返して行われる。
【０１２１】
ステップＳＰ２８において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−５０ｇ以上であった場合には、ステップＳＰ３０において、予め設定された時間だけヘッドツール３の静定状態が保持され、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の間の当接荷重の予め設定された当接荷重への制御が完了し、ステップＳＰ４において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接が検出されたこととなる。ここで、ステップＳＰ２８においての判断基準である予め設定された当接荷重−５０ｇは、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２との当接時において発生することが予測される当接荷重であり、上記当接時に実際に発生する荷重である現在荷重が、上記当接時において発生することが予測される当接荷重以上となることにより、電子部品１の略全ての半田バンプ１ｂと回路基板４の略全ての半田部２が当接状態となり、上記当接が検出されることとなる。
【０１２２】
また、ステップＳＰ２６において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−１００ｇ以下であった場合には、さらに、ステップＳＰ３１において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−５００ｇを超えているかどうかが判断され、超えていない場合には、さらに、ステップＳＰ３２において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−１０００ｇを超えているかどうかが段階的に判断される。ステップＳＰ３２において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−１０００ｇ以下であった場合には、ステップＳＰ３３において、現在荷重と、予め設定された当接荷重との荷重差分をヘッドツール３の移動距離に変換される。また、現在荷重がステップＳＰ３１における条件を満たしていた場合は、ステップＳＰ３４において、ヘッドツール３の移動距離が１μｍ、現在荷重がステップＳＰ３２における条件を満たしていた場合は、ステップＳＰ３５において、ヘッドツール３の移動距離が２μｍとそれぞれ設定される。その後、ステップＳＰ３６において、上記それぞれの場合においてのヘッドツール３の移動距離分だけ、ヘッドツール３が昇降部２１により下降され、ステップＳＰ３７において、ヘッドツール３が停止され、５０ｍｓ間の静定状態が保たれる。その後、再びステップＳＰ２６において、現在荷重が、予め設定された当接荷重−１００ｇを超えるかどうかが判断され、このステップＳＰ２６の条件を満たすまで、これらの動作ループが繰り返して行われる。
【０１２３】
以上のような各動作により実施される当接荷重制御方法において、ヘッドツール３は微小な下降動作の制御が行われることとなるが、各動作条件におけるヘッドツール３の各移動距離は、ヘッドツール３の昇降部２１による上下方向における最小移動可能距離と、この最小移動可能距離により発生可能なヘッドツール単位移動当り荷重の関係によって設定されている。上記実施例の場合、最小移動可能距離が１μｍであり、ヘッドツール単位移動当り荷重が１００ｇ／μｍである。従って、例えば、ステップＳＰ２６における条件である予め設定された当接荷重と現在荷重の差である１００ｇは、ヘッドツール単位移動当り荷重より設定されている。また、ステップＳＰ２９、ステップＳＰ３４及びステップＳＰ３５においても、ヘッドツール３の移動距離である１μｍ及び２μｍは、それぞれ、最小移動可能距離より設定されている。
【０１２４】
なお、上記における、荷重、時間、及び距離等の各数値は本実施形態における一例としての数値であり、本実施形態はこれらの各数値に限定されるものではない。
【０１２５】
次に、ヘッドツール３による電子部品１の各半田バンプ１ｂの整形動作を行う場合について説明する。
【０１２６】
電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接された後、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により吸着ノズル１１が加熱され、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２を溶融させたとき、電子部品１を吸着保持しているヘッドツール３を上下方向又は横方向に微小に振動動作をさせることにより、この溶融させられた各半田バンプ１ｂと各半田部２の互いの半田の濡れ性を向上させ、電子部品１と回路基板４の接合品質を良好とさせることができる。このヘッドツール３による整形動作の振動動作パターンには、図９に示すように、従来の電子部品の実装方法に用いられているような十字型、Ｏ型、及び８字型等のパターンがある。さらに、このヘッドツール３による整形動作における各振動動作のパラメータとしては、整形動作でヘッドツール３を上下させる整形動作上下回数が一例として０〜２０回、整形動作でヘッドツール３を上下させるときの動作速度が一例として０．１〜９．９ｓｅｃ、整形動作でヘッドツール３を上下させる移動量である動作量が一例として−９９〜９９μｍ、整形動作でヘッドツール３をＸＹ方向に振動させる整形振動動作回数が一例として０〜２００回が用いられる。
【０１２７】
次に、以上のように説明したヘッドツール３の各動作を複合的に行い電子部品を回路基板に実装する場合において、図１０（ａ）にヘッドツール３の制御高さ、図１０（ｂ）にヘッドツール３の吸着ノズル１１の先端高さ、及び図１０（ｃ）にヘッドツール３の吸着ノズル１１の温度のそれぞれの時間による変化状態を示すタイムチャートを示す。ここで、ヘッドツール３の制御高さとは、昇降部２１によるヘッドツール３の相対的な昇降制御高さ位置であり、ヘッドツール３の吸着ノズル１１の先端高さは、吸着ノズル１１の相対的な先端高さ位置を示している。また、図１０（ａ）〜（ｃ）における各横軸である時間軸は上記各変化状態を比較可能なように同一の時間軸となっている。
【０１２８】
まず、図１０（ａ）〜（ｃ）における時間起点ｔ０からｔ１において、昇降部２１によるヘッドツール３の下降により、ヘッドツール３の制御高さ、及び吸着
ノズル１１の先端高さは、同様な変化状態で下降する。このとき、セラミックヒータ１２による加熱はまだ開始されていないため、吸着ノズル１１の温度は一定状態を保っている。
【０１２９】
次に、時間ｔ１からｔ２において、時間ｔ１にて電子部品１と回路基板４が当接するとともに、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１の加熱が開始され、吸着ノズル１１の温度が昇温される。この昇温によるヘッドツール３の伸び量の補正動作が行われるため、ヘッドツール３の制御高さは予め設定された通り上昇され、伸び量の補正動作を施されたヘッドツール３は吸着ノズル１１の先端高さが一定となる。この時間ｔ１からｔ２の区間に半田の溶融が開始されることとなる。
【０１３０】
次に、時間ｔ２からｔ４において、吸着ノズル１１の温度は、セラミックヒータ１２の加熱により制御され、一定の温度に保たれる。また、ヘッドツール３の制御高さ、及び吸着ノズル１１の先端高さはともに一定の高さに保たれる。ただし、時間ｔ２からｔ３において、ヘッドツール３による電子部品１の各半田バンプ１ｂの整形動作が行われるため、ヘッドツール３は微小な振動動作を行い、ヘッドツール３の制御高さ、及びヘッドツール３の吸着ノズル１１の先端高さはともに微小に昇降する。
【０１３１】
次に、時間ｔ４からｔ５において、溶融半田の冷却が開始され、吸着ノズル１１の温度が下降する。この冷却によるヘッドツール３の縮み量の補正動作が行われるため、ヘッドツール３の制御高さは予め設定された通り下降され、縮み量の補正動作を施されたヘッドツール３は吸着ノズル１１の先端高さが一定となる。この時間ｔ４からｔ５の区間に溶融半田が固化されることとなる。
【０１３２】
最後に、時間ｔ５において、ヘッドツール３の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持が解除され、その後、ヘッドツール３が昇降部２１により上昇されるため、ヘッドツール３の制御高さ、及び吸着ノズル１１の先端高さは、同様な変化状態で上昇する。
【０１３３】
次に、電子部品１を回路基板４に当接させる前に、電子部品１の各半田バンプ１ｂの高さを揃えるレベリング動作を行う場合について説明する。
【０１３４】
電子部品１の各電極１ａに接合された各半田バンプ１ｂの高さにばらつきがあると、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２を当接させるとき、各半田バンプ１ｂの高さのばらつきにより、当接荷重制御が影響を受け、ヘッドツール３により予め決められている電子部品１の背面高さに吸着保持することができず、そのままの状態で半田を溶融させ、電子部品１を回路基板４に接合すると、各回路基板４の各電子部品１の背面高さを一定とすることができないという問題点がある。
【０１３５】
このような問題に対応するために、ヘッドツール３による電子部品１の回路基板４への実装作業の前に、電子部品１の各半田バンプ１ｂの高さを揃えるレベリング動作を実施し、その後、電子部品１の回路基板４への実装作業を行う。
【０１３６】
図１における電子部品実装装置２０１において、Ｙ方向移動機構２３によって図示Ｙ１又はＹ２方向に移動可能なスライドベース６には、レベリングステージ８が固定されている。電子部品１をヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持した後、電子部品１の各半田バンプ１ｂを回路基板４の各半田部２に接合可能なように位置合わせする前に、レベリングステージ８が固定されているスライドベース６をＹ方向移動機構２３によりＹ１又はＹ２方向に移動させるとともに、Ｘ方向移動機構２２によりヘッドツール３をＸ１又はＸ２方向に移動させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１に吸着保持されている電子部品１をレベリングステージ８の上面に位置合わせを行う。その後、昇降部２１によりヘッドツール３を下降させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１に吸着保持されている電子部品１の各半田バンプ１ｂをレベリングステージ８の上面に当接させる。なお、このレベリングステージ８の上面は、滑らかな平面を有するガラス板等で構成されている。このとき、この当接により発生する当接荷重をヘッドツール３のロードセル１４により検出するとともに、検出された当接荷重により、昇降部２１が制御され、昇降部２１によりヘッドツール３を微小に下降させ、予め設定されている当接荷重となるように当接荷重が制御される。この制御された当接荷重にてレベリングステージ８の上面に電子部品１の各半田バンプ１ｂが押圧されることにより、各半田バンプ１ｂの高さが一定とされる。その後、昇降部２１によりヘッドツール３を上昇させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１に吸着保持されている電子部品１の各半田バンプ１ｂを回路基板４の各半田部２に接合可能なように電子部品１と回路基板４の位置合わせを行い、電子部品１の回路基板４への実装動作が行われる。
【０１３７】
上記第１の実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【０１３８】
まず、上記第１の実施形態によれば、電子部品１の各半田バンプ１ｂを回路基板４の各半田部２に当接させた後、その当接させたままの状態で各半田バンプ１ｂ及び各半田部２を加熱により溶融し、その後、冷却により固化させて電子部品１の各電極１ａと回路基板４の各パッド４ａを半田を介在させて接合を行う。つまり、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接から接合までを同じ場所で作業が施されることとなり、従来の一括リフロー実装方法のように、回路基板に電子部品を仮接合してから、一括して各半田バンプ及び各半田部を溶融し、電子部品を回路基板に本接合を施すまでの間に施されていた工程である、電子部品を仮接合した状態での回路基板の半田リフロー作業部までの搬送工程を不要とすることができる。よって、この搬送中に発生していた電子部品の回路基板への接合位置ずれの発生をなくすことができ、電子部品の回路基板への接合品質を高めることが可能となる。
【０１３９】
また、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持された電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２を当接させた後、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２を加熱により溶融させ、ヘッドツール３の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持の解除のタイミングを、従来のローカルリフロー実装方法のように半田の溶融中に解除するのではなく、半田が溶融後、冷却されて固化した後に解除を行う。つまり、従来のローカルリフロー実装方法のように溶融半田の表面張力によるセルフアライメント効果を得て電子部品を実装するのではなく、ヘッドツール３により位置決めされた当接位置にて電子部品１の回路基板４への実装を行う。これにより、ヘッドツール３の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持の解除を行なう際に吸着ノズル１１において発生する真空破壊ブローにより、電子部品１の接合位置ずれをなくすことができる。従って、セルフアライメント効果を得ることよりも、吸着ノズルにおける真空破壊ブローによる電子部品の接合位置ずれが問題となるような、例えばバンプピッチが１５０μｍ以下と狭ピッチ化したハイエンドＩＣチップのような電子部品の回路基板への実装を行なうことが可能となる。
【０１４０】
また、ヘッドツール３において、ロードセル１４の荷重検出面である下面に、ヘッドツール先端部３ａにおける軸１７の上端が、下部フレーム１６ｂと軸１７のスプリング受部１８に取り付けられて軸１７を支えている自重相殺スプリング１５により、押圧されて接していることにより、ロードセル１４においてヘッドツール先端部３ａの上方向に働く荷重を検出することが可能となっている。
【０１４１】
これにより、ヘッドツール３に吸着保持された電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接したときに両者の間に発生する当接荷重により、ヘッドツール先端部３ａの軸１７の上端がロードセル１４の荷重検出面を押し上げることにより、この当接荷重をロードセル１４にて確実に検出することが可能となる。
【０１４２】
従って、この当接荷重の検出により、制御部９において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接したことを検出することができるとともに、検出された当接荷重により、昇降部２１が制御され、昇降部２１によりヘッドツール３が微小に下降され、予め設定された当接荷重となるように実際の当接荷重をより正確に制御することができる。よって、複数の電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に予め設定された当接荷重において各電子部品を回路基板に当接させることができ、電子部品の回路基板への接合品質を安定化させることが可能となる。
【０１４３】
また、ここでヘッドツール３の伸び量及び縮み量の補正を共に実施する場合、伸び量又は縮み量の補正のいずれか一方のみを実施する場合、さらに、伸び量及び縮み量の補正を共に実施しない場合の実施形態に基づく効果について説明する。
【０１４４】
電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接された後、ヘッドツール先端部３ａがセラミックヒータ１２よりの熱の影響を受け、上下方向に伸ばされることにより、電子部品１と回路基板４の間に発生する当接荷重が影響を受ける。このヘッドツール先端部３ａの伸びによる当接荷重への影響荷重は約３ｋｇ程度である。この影響荷重をもとにしてヘッドツール先端部３ａの伸び及び縮み量それぞれの補正の上記の様々な組み合わせによる効果を以下に説明する。
【０１４５】
まず、電子部品１が１０００バンプ以上の各電極１ａを有するＩＣチップであり、ヘッドツール３の伸び量補正及び縮み量補正を行わない場合において、例えば、電子部品１が２０００バンプの電極１ａを有するＩＣチップであれば、ヘッドツール先端部３ａの伸びによる影響荷重約３ｋｇは１バンプあたり約１．５ｇとなる。電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接後、ヘッドツール先端部３ａの伸び量を利用して、ヘッドツール先端部３ａの伸びによる影響荷重を当接荷重とすることにより、１バンプあたり約１．５ｇの適切な当接荷重を発生させることができ、各半田バンプ１ｂ及び各半田部２の溶融高さのばらつきを少なくさせることが可能となる。
【０１４６】
次に、電子部品１が各電極１ａに形成された隣接する各半田バンプ１ｂ間の空隙幅が５０μｍ以下と狭いようなＩＣチップであり、ヘッドツール先端部３ａの伸び量補正のみを行い、縮み量補正は行わない場合において、ヘッドツール先端部３ａの伸び量が補正され、予め設定された適切な当接荷重にて押圧された状態で互いに当接している電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２は溶融された後、冷却によりヘッドツール３が縮みながらこれら溶融された半田が固化される。つまり、溶融された半田が、冷却によるヘッドツール先端部３ａの縮み量分だけ引き伸ばされて固化されることとなる。このため、溶融固化後の各半田バンプ１ｂ及び各半田部２は、その形状を鼓形状とすることができ、これにより隣接する各半田バンプ同士の接触を防止することが可能となる。
【０１４７】
次に、電子部品１が１０００バンプ以上の各電極１ａを有するＩＣチップであり、ヘッドツール先端部３ａの伸び量補正を行わず、縮み量補正のみを行う場合において、例えば、電子部品１が２０００バンプの電極１ａを有するＩＣチップであれば、ヘッドツール先端部３ａの伸びによる影響荷重約３ｋｇは１バンプあたり約１．５ｇとなり、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接後、ヘッドツール先端部３ａの伸び量を利用して、ヘッドツール先端部３ａの伸びによる影響荷重を当接荷重とすることにより、１バンプあたり約１．５ｇの適切な当接荷重を発生させることができる。この当接荷重によりＩＣチップを所定量押し込み、さらに、ヘッドツール３の縮み量補正を行うことで、ヘッドツール３の吸着ノズル１１の先端位置を一定とさせた状態でＩＣチップの半田を固化させることができ、半田冷却後の最終ＩＣチップ背面高さの管理精度を高めることが可能となる。
【０１４８】
さらに、電子部品１が１０００バンプ未満の各電極１ａを有するＩＣチップであり、ヘッドツール先端部３ａの伸び量及び縮み量補正をともに行う場合において、例えば、電子部品１が１００バンプの電極１ａを有するＩＣチップであれば、ヘッドツール先端部３ａの伸びによる影響荷重約３ｋｇは１バンプあたり約３０ｇとなり、伸び量補正を行わないと、過剰な荷重が各半田バンプ１ｂにかかりバンプつぶれが発生するため、ヘッドツール先端部３ａの伸び量及び縮み量補正を行い、バンプつぶれのない接合を可能とする。
【０１４９】
従って、これらの上記各ケースより、実装される電子部品１の各電極１ａに形成される各半田バンプ１ｂ数や、電子部品１に要求される接合精度に応じて、ヘッドツール先端部３ａの伸び量及び縮み量の補正を共に実施するか、伸び量又は縮み量の補正のいずれか一方のみを実施するか、又は伸び量及び縮み量の補正をいずれも実施しないかにより、要求される電子部品の接合品質を得ることが可能となる。
【０１５０】
また、ステップＳＰ１０における吸着ノズル１１の温度上昇開始から、ステップＳＰ１４におけるヘッドツール３の伸び量補正の動作開始までの間において、
伸び量補正の動作開始の待機動作を行うことにより、例えば、吸着ノズル１１への加熱開始初期における不均一な熱伝達又は熱的な外乱等により、ヘッドツール３の伸び量が影響を受けるような場合であっても、上記待機動作により、加熱開始初期における上記影響を排除し、その後、ヘッドツール３の伸び量補正の動作を行うことが可能となる。なお、ヘッドツール３の縮み量補正についても、上記同様な効果を得ることができる。
【０１５１】
なお、上記における各荷重の数値は本実施形態における一例としての数値であり、本実施形態はこれらの各数値に限定されるものではない。
【０１５２】
また、セラミックヒータ１２により加熱されて吸着ノズル１１の温度が上昇開始した後、ヘッドツール３による荷重一定制御の状態として、ロードセル１４により荷重の検出を行い、この検出荷重の減少を検出したときを各半田の溶融開始と判断して、ヘッドツール３の上記荷重一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする位置制御に切替えることにより、各半田の溶融時においても、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とすることができる。これにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂ及び回路基板４の各半田部２が溶融されたとき、吸着ノズル１１の先端位置が下がることにより、溶融状態にある各半田バンプ１ｂ及び各半田部２がつぶれてしまうことを防止することができ、各半田の溶融中においても電子部品の背面高さ管理を確実に行うことが可能となる。
【０１５３】
さらに、上記におけるヘッドツール３の荷重一定制御の際に、この一定の荷重を、当接検出時における当接荷重以上の荷重として、この荷重を一定制御して電子部品１と回路基板４にかけることにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部との当接が検出されたとき、各半田バンプ１ｂと各半田部２の形成高さのばらつきにより、各半田バンプ１ｂと各半田２の中において、一部当接が行われていないものがあるような場合であっても、上記一定荷重をかけることにより、各半田バンプ１ｂと各半田部２の接触性を高めることができ、全ての半田を確実に溶融させることができ、電子部品と回路基板の接合の信頼性を高めることが可能となる。
【０１５４】
また、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持された電子部品１を回路基板４に接合可能なように位置合わせした後、ヘッドツール先端部３ａの軸１７を自重相殺スプリング１５によりロードセル１４の荷重検出面に押圧している押圧荷重を、ロードセル１４において検出し、この検出された押圧荷重を制御部９に出力し、制御部９においてこの押圧荷重をロードセル１４における荷重ゼロ点と設定することにより、自重相殺スプリング１５が熱などの影響を受けそのばね特性が変化し、ロードセル１４においてヘッドツール先端部３ａによる押圧荷重が変化する場合であっても、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接時における実際の当接荷重と、ロードセル１４において検出される当接荷重検出値の間の差異がなくなり、予め設定された当接荷重どおりに実際の当接荷重を制御することができる。よって、複数の電子部品に対し繰り返し回路基板への実装を行う際に、常に予め設定された当接荷重において各電子部品を回路基板に当接させることができ、電子部品の回路基板への接合品質を安定化させることが可能となる。
【０１５５】
さらに、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接後、各半田バンプ１ｂと各半田部２の溶融中に、ヘッドツール３が電子部品１の各半田バンプ１ｂの整形動作を行うことにより、溶融状態にある電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の互いの濡れ性を向上させることができる。従って、電子部品１の各電極１ａ上と回路基板４の各パッド４ａ上への半田の付着性を良好なものとすることができ、電子部品と回路基板の接合の信頼性を高めることが可能となる。
【０１５６】
また、電子部品１を回路基板４に当接させる前に、電子部品１の各半田バンプ１ｂの高さを揃えるレベリング動作を行うことにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂの形成高さにばらつきがあった場合でも、このばらつきをなくし、各半田バンプ１ｂの高さを均一化することができる。これにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２の当接時において、各半田バンプ１ｂの形成高さのばらつきによる当接荷重制御への影響を無くすことができ、当接荷重の制御性を良好とすることができ、各半田バンプ１ｂに当接荷重をより均等にかけることができる。よって、電子部品１の各電極１ａと回路基板４の各パッド４ａを半田を介在させて、より均一な当接荷重で確実に接合することができ、電子部品と回路基板の接合品質を安定化させることが可能となる。
【０１５７】
また、電子部品１の回路基板４への接合後の電子部品１の背面高さ精度が要求されるような場合において、レベリング動作を行い、電子部品１の各半田バンプ１ｂの形成高さを均一化することにより、回路基板４へ実装後の電子部品１の背面高さを安定化させることが可能となる。なお、このレベリング動作は、例えば各半田バンプ１ｂを１０００バンプ以上有する電子部品１に対して施すことにより、より接合品質を安定化させることができ効果的である。
【０１５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる電子部品の実装方法は、複数の種類の電子部品を回路基板に異なる方法で混載実装する電子部品の実装方法である。
【０１５９】
これら複数の種類の電子部品のうちの１つの種類の電子部品である第１電子部品は、従来の一括リフロー実装方法において、電子部品が仮接合された回路基板を半田リフロー作業部に搬送する際に回路基板に対する電子部品の接合位置ずれが発生した場合であっても、電子部品の各電極に形成された各半田バンプはバンプピッチが大きく形成されているため、この接合位置ずれが電子部品の回路基板への接合不良となり難いような汎用電子部品であり、例えば、汎用電子部品の各電極に形成されたバンプのバンプピッチが１５０μｍより大きいような汎用電子部品３１である。さらに、別の種類の電子部品である第２電子部品は、上記従来の一括リフロー実装方法においては、上記接合位置ずれが電子部品の回路基板への接合不良となるような高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品であり、例えば、±５μｍ以下といった接合位置精度が要求されるようなバンプピッチが１５０μｍ以下のハイエンドＩＣチップのようなハイエンド電子部品４１である。これら各電子部品に対して、従来の一括リフロー実装方法により、複数の汎用電子部品３１を回路基板上に実装し、その後、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、ハイエンド電子部品４１を回路基板上に実装する。
【０１６０】
以下に、本発明の第２の実施形態にかかる電子部品の実装方法について、図１２及び図１３を用いて詳細に説明する。
【０１６１】
図１２（ａ）に示すように、四角形プレート状の回路基板３４は上面に複数の電極であるパッド３４ａ及び３４ｂを有しており、各パッド３４ａは各汎用電子部品３１に接合可能であり、各パッド３４ｂはハイエンド電子部品４１に接合可能となっている。各汎用電子部品３１に接合可能な回路基板３４の各パッド３４ａ上にフラックスを供給ノズル３５より供給し、フラックス部３２を各パッド３４ａ上に形成する。
【０１６２】
次に、図１２（ｂ）において、四角形プレート状の汎用電子部品３１の複数の電極３１ａ上に接合材である半田バンプ３１ｂが形成されており、汎用電子部品３１の各電極を有さない面である背面を、部品保持部材の一例であるツール３３により吸着保持し、汎用電子部品３１の各半田バンプ３１ｂを回路基板３４の各パッド３４ａ上に形成された各フラックス部３２に接合可能なように、汎用電子部品３１を回路基板３４に対して位置合わせする。その後、汎用電子部品３１を吸着保持しているツール３３を下降させ、汎用電子部品３１の各半田バンプ３１ｂを回路基板３４の各パッド３４ａに各フラックス部３２を介して押圧し、仮接合する。各汎用電子部品３１に対して、これら上記の作業を繰り返して行い、各汎用電子部品３１を回路基板３４に仮接合する。
【０１６３】
次に、各汎用電子部品３１が仮接合された回路基板３４を、半田リフロー作業部に搬送し、図１２（ｃ）に示すように、半田リフロー作業部において各汎用電子部品３１と回路基板３４が熱源により加熱され、各汎用電子部品３１の各半田バンプ３１ｂが溶融される。
【０１６４】
その後、図１２（ｄ）に示すように、加熱された各汎用電子部品３１及び回路基板３４が冷却され、溶融された各汎用電子部品３１の各半田バンプ３１ｂが固化し、各汎用電子部品３１の各電極３１ａを回路基板３４の各パッド３４ａに各半田バンプ３１ｂを介在させて本接合され、一括して各汎用電子部品３１が回路基板３４に実装される。
【０１６５】
次に、図１３（ｅ）に示すように、各汎用電子部品３１が実装された回路基板３４におけるハイエンド電子部品４１に接合可能な各パッド３４ｂ上に、フラックスを供給ノズル４５より供給し、フラックス部４２を各パッド３４ｂ上に形成する。
【０１６６】
次に、図１３（ｆ）において、四角形プレート状のハイエンド電子部品４１の複数の電極４１ａ上に半田バンプ４１ｂが形成されており、ハイエンド電子部品４１の各電極４１ａを有さない面である背面を、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持し、ハイエンド電子部品４１の各半田バンプ４１ｂを回路基板３４の各パッド３４ｂ上に各フラックス部４２を介して接合可能なように、ハイエンド電子部品４１を回路基板３４に対して位置合わせする。
【０１６７】
その後、図１３（ｇ）に示すように、ハイエンド電子部品４１を吸着保持しているヘッドツール３の吸着ノズル１１を下降させながら、ハイエンド電子部品４１の各半田バンプ４１ｂを回路基板３４の各パッド３４ｂに各フラックス部４２を介して当接させる。この当接の後、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により回路基板３４の各フラックス部４２に当接しているハイエンド電子部品４１の各半田バンプ４１ｂが加熱されて溶融する。その後、セラミックヒータ１２による加熱を停止した後、溶融状態の半田に冷却ブローノズル１９からのブローによる冷却を施すことにより、溶融された各半田バンプ４１ｂが固化され、ハイエンド電子部品４１の各電極４１ａと回路基板３４の各パッド３４ｂが、各半田バンプ４１ｂに接合される。なお、溶融状態の半田への冷却ブローノズル１９による強制的な冷却に代えて、溶融された半田を自然冷却することにより半田を固化させてもよい。
【０１６８】
その後、図１３（ｈ）に示すように、ヘッドツール３の吸着ノズル１１によるハイエンド電子部品４１への吸着保持を解除し、ヘッドツール３を上昇させる。
【０１６９】
以上のような電子部品の実装方法により、各汎用電子部品３１とハイエンド電子部品４１は、回路基板３４に混載して実装されることとなる。
【０１７０】
なお、上記においては、接合材が汎用電子部品３１の各電極３１ａに予め形成された各半田バンプ３１ｂ、及びハイエンド電子部品４１の各電極４１ａに予め形成された各半田バンプ４１ｂである場合について説明したが、接合材が汎用電子部品３１の各電極３１ａに予め形成された各半田バンプ及びハイエンド電子部品４１の各電極４１ａに予め形成された各半田バンプ及び回路基板３４の各パッド３４ａ及び３４ｂ上に予め形成された各半田部であってもよい。
【０１７１】
さらに、フラックスの供給場所は汎用電子部品３１の各電極３１ａ上、ハイエンド電子部品４１の各電極４１ａ上、回路基板３４の各パッド３４ａ及び３４ｂ上、又は接合材である各半田バンプ若しくは各半田部のいずれの場合であってもよいし、フラックスを供給しない場合であってもよい。なお、塗布供給されたフラックスの種類により、汎用電子部品３１及びハイエンド電子部品４１を回路基板３４に実装後、塗布供給されたフラックスを洗浄による除去を行う場合もある。
【０１７２】
上記第２の実施形態によれば、電子部品の各電極に形成されたバンプのバンプピッチが１５０μｍより大きいような汎用電子部品３１と、バンプのピッチが１５０μｍ以下のハイエンドＩＣチップのようなハイエンド電子部品４１を混載して回路基板３４上に実装するような場合において、高い接合位置精度が要求されない各汎用電子部品３１を従来の一括リフロー実装方法により回路基板３４に実装した後、高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品４１を上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、汎用電子部品３１が実装されている回路基板３４上に実装する。
【０１７３】
各汎用電子部品３１の回路基板３４への実装方法において、各汎用電子部品３１が仮接合された回路基板３４を半田リフロー作業部に搬送する際に回路基板３４に対する各汎用電子部品３１の接合位置ずれが発生した場合であっても、汎用電子部品３１の各電極３１ａに形成された各半田バンプ３１ｂはバンプピッチが１５０μｍより大きく形成されているため、この接合位置ずれが各汎用電子部品３１の回路基板３４への接合不良となり難く、また、各汎用電子部品３１の回路基板３４への実装方法においては、接合位置精度を高めることではなく、実装コストを抑えることが要求されている。
【０１７４】
よって、各汎用電子部品３１は、回路基板３４上に個別に仮接合された後、一括して半田を溶融して各汎用電子部品３１を回路基板３４に本接合して実装することができ、実装作業を効率的に行うことができるため、各汎用電子部品３１の回路基板３４への実装コストを抑えることができる。
【０１７５】
一方、ハイエンド電子部品４１は、ハイエンド電子部品４１の各半田バンプ４１ｂと回路基板３４の各フラックス部４２の当接から、半田溶融後の固化まで、ハイエンド電子部品４１をヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持することにより、接合位置ずれが発生せず、ハイエンド電子部品４１を回路基板３４に高い接合位置精度を持って実装することができる。
【０１７６】
従って、汎用電子部品３１とハイエンド電子部品４１を混載して回路基板３４に実装する場合における電子部品の実装方法において、要求される各電子部品の接合位置精度に応じて、各電子部品の実装方法を使い分けることにより、生産性と接合品質を両立させることが可能となる。
【０１７７】
さらに、本発明の第３の実施形態にかかる電子部品の実装方法に用いられる実装装置は、電子部品を回路基板に加圧する加圧機構をヘッドツールがさらに備え、この加圧機構の一例である大小２つの空圧シリンダをヘッドツールが有するようなローカルリフロー実装装置にも使用可能なヘッドツールを用い、このヘッドツールを有する電子部品の実装装置にて上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により電子部品の実装が行なえ、かつローカルリフロー実装方法にも対応可能な電子部品の実装装置である。
【０１７８】
このヘッドツールの構造を詳細に説明すると、図１４において、ヘッドツール５０は、電子部品１への吸着保持、加熱等の動作を施すヘッドツール先端部５０ａと、ヘッドツール先端部５０ａを支持し、ヘッドツール５０に対する昇降動作が施されるヘッドツール本体部５０ｂにより構成され、ヘッドツール先端部５０ａは小シリンダ５８、ヘッドツール本体部５０ｂは大シリンダ６１をそれぞれ同軸上に有している。
【０１７９】
図１４において、ヘッドツール先端部５０ａは、先端側より、電子部品１を吸着保持可能な吸着ノズル５１と、この吸着ノズル５１に吸着保持された電子部品１を加熱するセラミックヒータ５２と、このセラミックヒータ５２よりの熱がヘッドツール本体部５０ｂへ伝わらない様に熱遮断を行うウォータージャケット５３と、このウォータージャケット５３の上端に取り付けられた軸５７、及び軸５７の上部に設けられた小シリンダ５８とにより構成され、さらに、セラミックヒータ５２により加熱された電子部品１をブローにより冷却する冷却ブローノズル７０が軸５７の下部周囲に取り付けられている。
【０１８０】
また、図１４において、ヘッドツール本体部５０ｂは、ヘッドツール先端部５０ａを支えるフレーム５６と、フレーム５６の上部に設けられた大シリンダ６１と、大シリンダ６１の下部に取り付けられたロードセル５４とにより構成されている。
【０１８１】
フレーム５６は剛体により形成された概略コ字状の形状となっており、大シリンダ６１が設けられた上部フレーム５６ａと、ヘッドツール先端部５０ａの軸５７を、その軸５７の側部に設けられた円環突起状のスプリング受部６８の下部に軸５７の外周を巻くように取り付けられた弾性体である自重相殺スプリング５５を介して支え、かつ軸５７の上下動を案内する下部フレーム５６ｂと、上部フレーム５６ａ及び下部フレーム５６ｂを支える円筒形状の中間フレーム５６ｃにより構成されている。
【０１８２】
軸５７は、その軸方向における中間付近に段部５７ｃを有しており、この段部５７ｃを境として、軸５７の軸下部５７ｂは軸上部５７ａよりも小径の軸となっている。さらに、この軸下部５７ｂは、軸５７を自重相殺スプリング５５を介して支えている下部フレーム５６ｂに形成された孔５６ｄを貫通しており、この下部フレーム５６ｂの孔５６ｄが、軸５７の上下動を案内可能に、かつ軸５７の軸上部５７ａの径よりも小径となるように形成されている。これにより、軸５７は、自重相殺スプリング５５を介して下部フレーム５６ｂの孔５６ｄに案内されて上下動が可能であり、また、自重相殺スプリング５５が破損等により軸５７を支持することができなくなったような場合においても、下部フレーム５６ｂの孔５６ｄの周囲部が軸５７の段部５７ｃで軸５７を支えることができ、軸５７が落下しないようになっている。
【０１８３】
さらに、軸下部５７ｂがボールスプラインの外輪と軸を備え、下部フレーム５６ｂが孔５６ｄの内側にベアリングを備え、上記ベアリングの内側に上記ボールスプラインの外輪が取り付けられていることにより、軸５７は、下部フレーム５６ｂに支持されながら軸を中心として回転可能であり、かつ軸方向に上下動可能とすることもできる。
【０１８４】
また、中間フレーム５６ｃは、その円筒形状の両端を昇降部２１のナット部２１ｂに固定されており、昇降部２１においてナット部２１ｂに螺合したボールねじ軸２１ａをモータ２１ｍにより回転させることにより、中間フレーム５６ｃが昇降動作され、これによりフレーム５６が昇降動作され、ヘッドツール５０全体が昇降動作されるように構成されている。
【０１８５】
また、小シリンダ５８は、軸５７の軸上部５７ａに形成されている小シリンダ５８の円筒状のガイド６０と、このガイド６０の内側に配置されかつガイド６０の内側に案内されてガイド６０内で上下に動く円柱状のロッド５９を備えており、ガイド６０の内面とロッド５９の下面で囲まれた加圧空気供給室６５に対して圧縮空気が給排気可能に構成されている。
【０１８６】
また、大シリンダ６１は、上部フレーム５６ａの端部に形成されている大シリンダ６１の円筒状のガイド６３と、このガイド６３の内側に配置されかつガイド６３の内側に案内されてガイド６３内で上下に動く円柱状のロッド６２を備えており、さらに、ロッド６２はその下部である細首部６２ｂの下端をロードセル５４の上面に取り付けられている。さらに、大シリンダ６１はガイド６３の内面とロッド６２の上面で囲まれた加圧空気供給室６６を備えており、この加圧空気供給室６６に対して圧縮空気が給排気可能と構成されている。
【０１８７】
また、吸着ノズル５１、セラミックヒータ５２、ウォータージャケット５３、軸５７、小シリンダ５８のガイド６０、ロッド５９、ロードセル５４、大シリンダ６１のガイド６３、及びロッド６２は同軸上に配置されており、この同軸上にて大シリンダ６１のロッド６２及び小シリンダ５８のロッド５９は上下動を行い、さらに、この軸は、昇降部２１の昇降動作軸と平行となるように配置されているため、昇降部２１による昇降動作により、上記同軸上に配置されているヘッドツール５０を構成する各部は、上記同軸上において、昇降動作可能となっている。
【０１８８】
また、下部フレーム５６ｂに自重相殺スプリング５５を介して支えられているヘッドツール先端部３ａにおいて、小シリンダ５８のロッド５９がその上端をロードセル５４の荷重検出面である下面に当接可能となっており、小シリンダ５８のロッド５９の上端がロードセル５４に当接することにより、ロードセル５４において、ロードセル５４の荷重検出面である下面に上方向に働く荷重が検出可能となっている。
【０１８９】
さらに、大シリンダ６１において、ロッド６２は、軸方向の中央部である円柱状の側面の外周に溝状の凹部６２ａを有しており、ガイド６３は、その円筒状の側面にロッド６２の凹部６２ａと合致可能な位置に孔６３ａを有している。さらに、このガイド６３の孔６３ａを貫通可能な棒体の一例である棒状のストッパー６４が、ガイド６３の外側に設けられた棒体駆動機構の一例であるストッパー駆動シリンダ６７により、ガイド６３の外側からガイド６３の孔６３ａを貫通し、ロッド６２の凹部６２ａにはめ込み可能に形成されており、ストッパー駆動シリンダ６７によりストッパー６４をガイド６３の孔６３ａを貫通させてロッド６２の凹部６２ａの内側にはめ込むことにより、大シリンダ６１のロッド６２の上下動を制限可能としており、大シリンダ６１のロッド６２の動作の制限を行う制限機構の一例が上記の様に構成されている。なお、ロッド６２の凹部６２ａの内側の軸方向の幅は、ストッパー６４の上記軸方向の幅よりも少し大きくなっており、この凹部６２ａの内側にストッパー６４がはめ込まれた状態、つまり、ロッド６２の上下動が制限された状態において、凹部６２ａの内側の幅が大きい分だけ、凹部６２ａを有するロッド６２は多少上下動可能となっている。
【０１９０】
また、大シリンダ６１、小シリンダ５８、及びストッパー駆動シリンダ６７はそれぞれ圧縮空気給排気機構の一例である圧縮空気給排気部６９Ａ、６９Ｂ、及び６９Ｃに接続されており、各圧縮空気給排気部６９Ａ、６９Ｂ、及び６９Ｃは、圧縮空気の給気を行う給気部と、圧縮空気の排気を行う排気部と、上記給気部よりの給気と上記排気部よりの排気を切り替える切替弁、及び上記切替弁より各シリンダに接続されている圧縮空気の給排気ラインとにより構成されている。
【０１９１】
また、軸５７の下部周囲である軸下部５７ｂの周囲に取り付けられている冷却ブローノズル７０は、軸５７の下に位置するウォータージャケット５３及びセラミックヒータ５２の両側を回り込むように形成され、さらに、冷却ブローノズル７０の先端は吸着ノズル５１の下面である電子部品吸着保持面に向けられており、冷却ブローノズル７０よりのブローが吸着ノズル５１に吸着保持された電子部品１を冷却可能となっている。
【０１９２】
また、制御部９は、吸着ノズル５１の吸着動作、セラミックヒータ５２の加熱動作、大シリンダ６１及び小シリンダ５８及びストッパー駆動シリンダ６７に接続されている各圧縮空気給排気部６９Ａから６９Ｃの給排気動作、及び昇降部２１の移動動作を制御し、また、ロードセル５４にて検出された荷重が制御部９に出力されるように構成されている。
【０１９３】
次に、上記第３の実施形態におけるヘッドツール３の動作について、図１４及び図１５を用いて説明する。
【０１９４】
まず、ヘッドツール３を上記第１の実施形態におけるローカルリフロー実装方法において用いる場合は、図１４において、小シリンダ５８における加圧空気供給室６５に圧縮空気給排気部６９Ａにより圧縮空気を給気して、この給気された圧縮空気の圧力によりガイド６０内でロッド５９をガイド６０の内面に沿って上方向に移動させ、ロッド５９の上端をロードセル５４の下面に当接させ、さらに、ロードセル５４を介して大シリンダ６１におけるロッド６２を押し上げ、ガイド６３内でロッド６２をガイド６３の内面に沿って上方向に移動させる。このとき、大シリンダ６１のロッド６２の上下動制限用のストッパー６４は、ロッド６２の凹部６２ａの内側にはめ込まれておらず、ストッパー６４がオフの状態となっており、ロッド６２はガイド６３の内面に沿ってガイド６３内で自由に上下動可能な状態となっている。
【０１９５】
次に、押し上げられ上方向に移動させられた大シリンダ６１のロッド６２の上面がガイド６３の内側上面に当接し、ロッド６２がガイド６３の内面に沿ったロッド６２の上下動の上端まで到達した後、図１５に示すように、オフ状態となっている大シリンダ６１のロッド６２の上下動制限用のストッパー６４を、圧縮空気給排気部６９Ｃによりストッパー駆動シリンダ６７に圧縮空気を供給することにより、ガイド６３の孔６３ａを貫通させながらロッド６２の凹部６２ａの内側にはめ込み、ストッパー６４をオンの状態とさせる。
【０１９６】
その後、小シリンダ５８における加圧空気供給室６５への圧縮空気給排気部６９Ａによる圧縮空気の給気を停止し、大シリンダ６１における加圧空気供給室６６に圧縮空気給排気部６９Ｂにより圧縮空気を給気しながら、小シリンダ５８における加圧空気供給室６５から圧縮空気給排気部６９Ａにより圧縮空気を排気し、加圧空気供給室６６に給気された圧縮空気の圧力により、大シリンダ６１のロッド６２が押し下げられ、ロッド６２の下部である細首部６２ｂの下端に取り付けられたロードセル５４が下方へ移動され、これによりロードセル５４の下面に上端を当接している小シリンダ５８のロッド５９がロードセル５４を介して押し下げられ、下方に移動される。
【０１９７】
その後、小シリンダ５８のロッド５９の下端が、ガイド６０の内側下端に当接し、この当接によりロッド５９はガイド６０を形成している軸５７と一体構造となる。さらに、ロッド５９が下方に押圧されることで、自重相殺スプリング５５を介して下部フレーム５６ｂに支えられているヘッドツール先端部５０ａ全体が押し下げられ、自重相殺スプリング５５がこの押し下げられる荷重により縮んだ状態となる。その後、大シリンダ６１において、押し下げられたロッド６２の凹部６２ａの内側上面が、ストッパー６４の上部に当接し、この当接した位置にて、加圧空気供給室６６に給気された圧縮空気の圧力により、ロッド６２は下方へ押圧され固定された状態となる。なお、ロッド６２とストッパー６４の当接時の衝撃緩和のために、ロードセル５４にて検出される荷重により、圧縮空気給排気部６９Ｂにおいて加圧空気供給室６６への圧縮空気の給気量が段階的に制御される。
【０１９８】
なお、ここで、ロッド６２の凹部６２ａの内側の軸方向の幅と、ストッパー６４の上記軸方向の幅の関係をさらに詳細に説明すると、両者の幅の関係は、小シリンダ５８のロッド５９が押し上げられ、ロッド５９がガイド６０の内面に沿ってガイド６０内で上方向に移動され、これにより大シリンダ６１のロッド６２がロードセル５４を介して押し上げられ、ガイド６３の内面に沿ってガイド６３内で上方向に移動された後、ロッド６２がロッド６２の上面をガイド６３の内側上面に当接するまで移動されたときに、ロッド６２の凹部６２ａの内側にストッパー６４をはめ込むことが可能であり、かつ、その後、大シリンダ６１のロッド６２が押し下げられ、ガイド６３の内面に沿ってガイド６３内で下方へ移動され、これにより小シリンダ５８のロッド５９がロードセル５４を介して押し下げられ、ガイド６０の内面に沿ってガイド６０内で下方に移動され、ロッド５９の下端がガイド６０の内側下端に当接し、さらにロッド５９が押圧されることにより、自重相殺スプリング５５がこの押圧される力で縮められた状態とすることができ、この状態において、ロッド６２の凹部６２ａの内側上面がストッパー６４の上部に当接するように構成されている。
【０１９９】
上記のような状態におけるヘッドツール５０において、吸着ノズル５１に電子部品１を吸着保持し、電子部品１と回路基板４の位置合わせの後、電子部品１を吸着ノズル５１により吸着保持したままヘッドツール５０が昇降部２１により下降され、電子部品１の各半田バンプ１ｂが回路基板４の各半田部２に当接する。このとき、発生する当接荷重により、ヘッドツール先端部５０ａの上部における軸５７と一体構造となっている小シリンダ５８のロッド５９の上端が、ロードセル５４の荷重検出面を押圧することにより、ロードセル５４において当接荷重が検出可能となる。
【０２００】
このようにしてロードセル５４において当接荷重を検出することにより、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部２が当接したことを検出するとともに、ロードセル５４より検出された当接荷重が制御部９に出力され、制御部９において予め設定された当接荷重となるように、制御部９により昇降部２１が制御され、ロードセル５４により検出される当接荷重が予め設定された当接荷重となるように昇降部２１が制御される。
【０２０１】
次に、ヘッドツール５０を従来のローカルリフロー実装方法において用いる場合は、図１５において、上記第１の実施形態におけるローカルリフロー実装方法において用いられていた状態にあるヘッドツール５０は、ストッパー６４がオンされており、大シリンダ６１における加圧空気供給室６６に圧縮空気給排気部６９Ｂにより圧縮空気が給気されている。
【０２０２】
まず、この加圧空気供給室６６への圧縮空気給気量を圧縮空気給排気部６９Ｂにより段階的に減らして圧縮空気の給気を停止させた後、小シリンダ５８における加圧空気供給室６５に圧縮空気給排気部６９Ａにより圧縮空気の給気を開始する。これにより、図１４に示すように、小シリンダ５８のロッド５９が押し上げられ、ガイド６０内でロッド５９がガイド６０の内面に沿って上方向に移動され、ロッド５９の上端がロードセル５４の下面に当接し、さらに、ロードセル５４を介して大シリンダ６１におけるロッド６２が押し上げられ、ガイド６３内でロッド６２がガイド６３の内面に沿って上方向に移動する。
【０２０３】
その後、ロッド６２の凹部６２ａの内側にはめ込まれているストッパー６４を、圧縮空気給排気部６９Ｃによりストッパー駆動シリンダ６７に供給されていた圧縮空気を排気することにより、ロッド６２の凹部６２ａの内側から抜き取り、オンされているストッパー６４をオフとする。
【０２０４】
上記のような状態におけるヘッドツール５０において、吸着ノズル５１に電子部品１を吸着保持し、電子部品１と回路基板４の位置合わせの後、電子部品１を吸着ノズル５１により吸着保持したままヘッドツール５０が昇降部２１により下降され、大シリンダ６１の加圧空気供給室６６、又は小シリンダ５８の加圧空気供給室６５に圧縮空気給排気部６９Ａ又は６９Ｂにより圧縮空気が給気されることにより、ヘッドツール先端部５０ａが押し下げられ、電子部品１の各半田バンプ１ｂが回路基板４の各半田部２に押圧される。このとき、電子部品１を吸着保持している吸着ノズル５１が回路基板４を押圧する荷重は、大シリンダ６１における加圧用空気供給室６６、又は小シリンダ５８における加圧用空気供給室６５に圧縮空気給排気部６９Ａ又は６９Ｂにより給気された圧縮空気の圧力により、ロッド６２、又はロッド５９を介してロードセル５４によって検出される押圧荷重が軸５７を介して吸着ノズル５１に伝わることにより発生される。なお、この場合、圧縮空気の圧力とロッド６２、又はロッド５９の上面の面積の積が押圧荷重となる。大きな押圧荷重を必要とする場合は大シリンダ６１を用い、小さな押圧荷重を必要とする場合は小シリンダ５８を用いる。
【０２０５】
また、上記においてはヘッドツール５０が大小２つのシリンダを有する場合について説明したが、要求される押圧荷重がある程度の範囲に限定される場合は、１つのシリンダのみを有するヘッドツールにより、上記同様に電子部品の実装を行うことができる。
【０２０６】
上記第３の実施形態によれば、ローカルリフロー実装装置にて用いられているタイプの空圧シリンダを有するヘッドツール３が、空圧シリンダを固定するための手段、例えば上記のように大シリンダ６１のロッド６２の凹部６２ａとストッパー６４を有し、電子部品の実装装置がこのようなヘッドツール３を備えることにより、従来のローカルリフロー実装方法、及び上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法の両方の実装方法により、電子部品１を回路基板４に実装することが可能となる。
【０２０７】
これにより、例えば、電子部品１が高い接合精度が要求されないような汎用電子部品であり、この汎用電子部品を回路基板４へ実装する場合は、大シリンダ６１のロッド６２にストッパー６４をオフとし、ガイド６３内でロッド６２が自由に上下動可能な状態とさせる。その後、大シリンダ６１の加圧空気供給室６６、又は小シリンダ５８の加圧空気供給室６５に圧縮空気を給気することにより、給気された圧縮空気の圧力を利用して、ロッド６２、又はロッド５９を介してロードセル５４によって検出される押圧荷重が軸５７を介して吸着ノズル５１に伝わり、吸着ノズル５１が押し下げられることにより、高い実装速度でもって、従来のローカルリフロー実装方法により、電子部品を実装することが可能となる。
【０２０８】
それとともに、例えば、電子部品１が高い接合精度が要求されるようなハイエンド電子部品であり、このハイエンド電子部品を回路基板４へ実装する場合は、大シリンダ６１におけるロッド６２の凹部６２ａの内側にストッパー６４をオンさせ、大シリンダ６１の加圧空気供給室６６に圧縮空気を供給することにより、ロッド６２を下方に押し下げ、押し下げられたロッド６２の凹部６２ａの内側上面を、ストッパー６４の上部に当接させることにより、ロードセル５４、ロッド６２、ガイド６３、及び上部フレーム５６ａを一体構造の状態とさせるとともに、大シリンダ６１のロッド６２によりロードセル５４を介して小シリンダ５８のロッド５９が押し下げられることにより、ロッド５９の下端がガイド６０の内側下端に当接され、ヘッドツール先端部５０ａ全体が一体構造の状態とされ、さらに押し下げられることで、自重相殺スプリング５５を介して、ヘッドツール先端部５０ａ全体が押し下げられた状態とさせることにより、上記ヘッドツール５０を上記第１の実施形態におけるヘッドツール３と同様な構造状態のヘッドツールとさせることができる。このような状態のヘッドツール５０において、昇降部２１によるヘッドツール５０の下降動作により、電子部品と回路基板の当接をロードセル５４にて検出し、検出された当接荷重が予め設定された当接荷重となるように制御部９にて昇降部２１が制御されることにより、高い接合精度でもって、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、電子部品を実装することが可能となる。従って、電子部品に要求される回路基板への接合精度により実装方法を使い分けることができ、生産性と接合品質を両立させることが可能となる。
【０２０９】
さらに、ヘッドツール５０を上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法に対応可能な状態にあるストッパー６４がオンされたヘッドツール５０において、自重相殺スプリング５５の縮み高さを一定の高さに管理することにより、吸着ノズル５１の先端高さを一定に保つことができ、これにより電子部品１を回路基板４に当接させる際に、当接荷重制御を安定して行うことができ、電子部品の接合品質を安定させることが可能となる。
【０２１０】
このため、上記第３の実施形態においては、ヘッドツール５０において、大シリンダ６１を構成している各構成部品の寸法精度とは別に、大シリンダ６１のロッド６２に設けた凹部６２ａとストッパー６４の寸法精度を高め、さらに、ストッパー６４のロッド６２の凹部６２ａの内側へのはめ込み位置を大シリンダ６１のガイド６３の外側にて調整可能とすることにより、上記の自重スプリング５５の縮み高さを一定の高さに管理することを可能としている。
【０２１１】
さらに、本発明の第４の実施形態にかかる電子部品の実装方法に用いられる実装装置は、図１６に示すように、電子部品を吸着保持し回路基板上に実装する上記第３の実施形態におけるヘッドツール５０を備え、上記第１の実施形態の電子部品実装装置２０１における電子部品が実装される回路基板を固定するステージ７を２つ備えるデュアルステージ仕様の電子部品実装装置２０２である。
【０２１２】
図１６に示すように、電子部品実装装置２０２において、ウェハに格子状に形成された複数のＩＣチップ７３がＩＣチップ供給部７３に、複数のハイエンド電子部品７１がパーツトレー５Ａに、複数の汎用電子部品７２がパーツトレー５Ｂにそれぞれ供給されて配置されている。また、パーツトレー５Ａ及びパーツトレー５Ｂは、ステージ７Ａ及びステージ７Ｂが固定されているスライドベース６Ａ及び６Ｂ上に固定されている。なお、ハイエンド電子部品７１及び汎用電子部品７２は、上記第２の実施形態におけるハイエンド電子部品４１及び汎用電子部品３１と同様であり、ＩＣチップ７３は、ハイエンド電子部品７１と同様に高い接合位置精度が要求される電子部品の一例である。
【０２１３】
また、ＩＣチップ７３、ハイエンド電子部品７１、及び汎用電子部品７２が実装される複数の回路基板４Ａが、回路基板供給部７６に供給されており、回路基板４Ａの吸着保持による移動動作を行うローダー７７により、この回路基板供給部７６からの回路基板４Ａの取出し及び各ステージ７Ａ及び７Ｂへの回路基板４Ａの供給が可能となっており、さらに、各電子部品が実装された回路基板４Ａの各ステージ７Ａ及び７Ｂからの取出し及び回路基板排出部７８への回路基板４Ａの排出も可能となっている。
【０２１４】
また、上記第１の実施形態における電子部品実装装置２０１と同様に、ヘッドツール５０はＸ方向移動機構２２及び昇降部２１により、各スライドベース６Ａ及び６Ｂは各Ｙ方向移動機構２３により、それぞれ移動動作が可能となっている。
【０２１５】
また、ＩＣチップ供給部７４に供給されているＩＣチップ７３は、各電極を有する面を上面に配置されており、反転機構の一例である吸着反転部７５により各電極を有する面が吸着保持され、ＩＣチップ７３を吸着保持したままの状態で吸着反転部７５が回転され、ＩＣチップ７３の各電極を有さない面である背面を上面とすることにより、このＩＣチップ７３の背面をヘッドツール５０により吸着保持可能となる。
【０２１６】
次に、このような構成の電子部品実装装置２０２において、ＩＣチップ７３、ハイエンド電子部品７１、及び汎用電子部品７２を回路基板４Ａに実装する場合について説明する。
【０２１７】
まず、回路基板供給部７６より、ローダー７７により回路基板４Ａを吸着保持して取り出し、各回路基板４Ａを各ステージ７Ａ及び７Ｂに供給し、固定する。次に、吸着反転部７５を移動させ、ＩＣチップ供給部７４の中に配置されている１つのＩＣチップ７３を、吸着反転部７５により吸着保持可能なように、吸着反転部７５をそのＩＣチップ７３に対し位置合わせを行い、吸着反転部７５を下降させ、ＩＣチップ７３を吸着保持し、上昇させて、ＩＣチップ供給部７４よりＩＣチップ７３を取り出す。それとともに、ヘッドツール５０によりパーツトレー５Ａにてハイエンド電子部品７１を吸着保持して取り出し、ステージ７Ａに固定されている回路基板４Ａ上にハイエンド電子部品７１を実装する。このとき、ヘッドツール５０の大シリンダ６１におけるロッド６２の凹部６２ａの内側にストッパー６４がオンされており、ヘッドツール本対部５０ｂ及びヘッドツール先端部５０ａがそれぞれ一体構造の状態となっており、ヘッドツール５０は上記第３の実施形態における上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法に対応可能な状態となっている。
【０２１８】
その後、吸着反転部７５により吸着保持されているＩＣチップ７３を、吸着反転部７５を回転させることにより、ＩＣチップ７３の背面を上面とさせる。それとともに、ヘッドツール５０によりパーツトレー５Ａにてハイエンド電子部品７１を吸着保持して取り出し、ステージ７Ｂに固定されている回路基板４Ａ上にハイエンド電子部品７１を実装する。その後、ヘッドツール５０を吸着反転部７５の上方に移動させ、吸着反転部７５により吸着保持されているＩＣチップ７３の背面をヘッドツール５０により吸着保持するとともに、吸着反転部７５によるＩＣチップ７３への吸着保持を解除し、ＩＣチップ７３の吸着反転部７５からヘッドツール５０への受け渡しを行う。その後、ヘッドツール５０により、ステージ７Ａに固定されている回路基板４ＡにＩＣチップを実装する。
【０２１９】
さらに、その後、ヘッドツール５０によりパーツトレー５Ｂにて汎用電子部品７２を吸着保持して取り出し、ステージ７Ａに固定されている回路基板４Ａ上に汎用電子部品７２を実装する。それとともに、ＩＣチップ供給部７３から吸着反転部７５によりＩＣチップ７３を吸着保持して取り出す。このとき、ヘッドツール５０の大シリンダ６１におけるロッド６２の凹部６２ａの内側にはストッパー６４がオフの状態となっており、ヘッドツール５０は上記第３の実施形態における従来のローカルリフロー実装方法に対応可能な状態となっている。
【０２２０】
その後、ヘッドツール５０によりパーツトレー５Ｂにて汎用電子部品７２を吸着保持して取り出し、ステージ７Ｂに固定されている回路基板４Ａ上に汎用電子部品７２を実装する。それとともに、吸着反転部７５により吸着保持されているＩＣチップ７３を、吸着反転部７５を回転させることにより、ＩＣチップ７３の背面を上面とさせる。その後、上記と同様に、ヘッドツール５０を吸着反転部７５の上方に移動させ、吸着反転部７５により吸着保持されているＩＣチップ７３の背面をヘッドツール５０により吸着保持するとともに、吸着反転部７５によるＩＣチップ７３への吸着保持を解除し、ＩＣチップ７３の吸着反転部７５からヘッドツール５０への受け渡しを行う。その後、ヘッドツール５０により、ステージ７Ｂに固定されている回路基板４ＡにＩＣチップを実装する。このヘッドツール５０によるＩＣチップ７３の回路基板４Ａへの実装とき、ヘッドツール５０の大シリンダ６１におけるロッド６２の凹部６２ａの内側にストッパー６４が再びオンされた状態となり、ヘッドツール５０は上記第３の実施形態における上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法に対応可能な状態となっている。
【０２２１】
さらに、その後、各ＩＣチップ７３、各ハイエンド電子部品７１、及び各汎用電子部品７２が実装された各回路基板４Ａを、ローダー７７により、各ステージ７Ａ及び７Ｂより取り出し、回路基板排出部７８へ排出する。
【０２２２】
複数の回路基板４Ａに対して、各回路基板４Ａ毎に、これら上記の作業を繰り返して行い、各回路基板４Ａ上に、ＩＣチップ７３、ハイエンド電子部品７１、及び汎用電子部品７２が実装される。
【０２２３】
上記第４の実施形態によれば、回路基板４Ａに実装される電子部品が、例えば、ＩＣチップ７３、ハイエンド電子部品７１、及び汎用電子部品７２のように、多種の電子部品である場合においても、電子部品実装装置２０２が上記第３の実施形態のヘッドツール５０を備えていることにより、この電子部品実装装置２０２のみで、従来のローカルリフロー実装方法、及び上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法の両方に対応することができるため、高い接合精度が要求されるハイエンド電子部品７１及びＩＣチップ７３に対しては、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により高い接合精度をもって、また、高い接合精度が要求されない汎用電子部品７２に対しては、従来のローカルリフロー実装方法により高い実装速度でもって、各電子部品を回路基板４Ａに実装することができる。従って、要求される各電子部品の接合精度に応じて、各電子部品の実装方法を使い分け、生産性と接合品質を両立可能な電子部品の実装装置を提供することが可能となる。
【０２２４】
さらに、電子部品実装装置２０２が各回路基板４Ａを固定するステージを複数、例えば、２つのステージ７Ａ及び７Ｂを備えることにより、同じ実装方法が要求される各電子部品に対して、各回路基板４Ａ上へ上記各電子部品を実装した後、別の実装方法が要求される別の各電子部品に対して、各回路基板４Ａ上へ上記別の各電子部品を実装することができるため、各電子部品に要求される実装方法を切替えるために必要な動作であるヘッドツール５０のロッド６２の凹部６２ａへのストッパー６４のオン及びオフの動作回数を少なくすることができ、このストッパー６４のオン及びオフの動作による電子部品の実装作業に対する時間ロスを少なくすることができ、電子部品の実装作業に要する時間を短縮化することが可能となる。
【０２２５】
次に、本発明の第５の実施形態は、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法と従来の電子部品の実装方法である超音波実装方法を様々な順序で混在させることにより、様々な種類の電子部品の実装を行うものである。ここで超音波実装方法とは、接合母材の表面、つまり電子部品の各電極や回路基板の各電極等の各表面に超音波振動を付与することによって、電子部品の各電極と回路基板の各電極との接触面に摩擦を起こさせ、その摩擦熱で接合する電子部品の実装方法である。上記本発明の第５の実施形態について、以下の各実施例をもとに説明する。
【０２２６】
まず、本発明の第５の実施形態における第１の実施例は、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により回路基板上にハイエンド電子部品の実装を行った後、上記ハイエンド電子部品が実装された上記回路基板に超音波実装方法により、電子部品の実装を行うものである。
【０２２７】
まず、上記第１の実施例における電子部品の実装方法を行う電子部品実装装置２０３について説明する。
【０２２８】
図１７に示すように、電子部品実装装置２０３は、ハイエンド電子部品を吸着保持し回路基板に実装する上記第１の実施形態におけるヘッドツール３と、超音波実装方法により電子部品を実装する超音波ツール１１３を備え、回路基板１０４はスライドベース６上に固定されたステージ７に固定されている。また、ハイエンド電子部品の一例であるウェハに格子状に形成された複数のＩＣチップ１０１がＩＣチップ供給部７３に供給されており、超音波実装方法により回路基板１０４に実装される複数の電子部品１１１がパーツトレー５に供給されて配置されている。
【０２２９】
また、ＩＣチップ１０１、及び電子部品１１１が実装される複数の回路基板１０４が、回路基板供給部７６に供給されており、回路基板１０４の吸着保持による移動動作を行うローダー７７によりこの回路基板供給部７６からの回路基板１０４の取出し及びステージ７への回路基板１０４の供給が可能となっており、さらに、各電子部品が実装された回路基板１０４のステージ７からの取出し及び回路基板排出部７８への回路基板１０４の排出も可能となっている。
【０２３０】
また、上記第１の実施形態における電子部品実装装置２０１と同様に、ヘッドツール３はＸ方向移動機構２２及び昇降部２１により、超音波ツール１１３もこのＸ方向移動機構２２及び昇降部２１Ａにより、さらに、各スライドベース６はＹ方向移動機構２３により、それぞれ移動動作が可能となっている。
【０２３１】
また、ＩＣチップ供給部７４に供給されているＩＣチップ１０１は、各電極を有する面を上面に配置されており、吸着反転部７５により各電極を有する面が吸着保持され、ＩＣチップ１０１を吸着保持したままの状態で吸着反転部７５が回転され、ＩＣチップ１０１の各電極を有さない面である背面を上面とすることにより、このＩＣチップ１０１の背面をヘッドツール３により吸着保持可能となる。
【０２３２】
次に、このような構成の電子部品実装装置２０３において、ＩＣチップ１０１、及び電子部品１１１を回路基板１０４に実装する場合における上記第１実施例の電子部品の実装方法について、詳細に説明する。
【０２３３】
図１８（ａ）に示すように、四角形プレート状の回路基板１０４は上面に複数の電極であるパッド１０４ａ及び１０４ｂを有しており、各パッド１０４ａはＩＣチップ１０１の複数の電極１０１ａに接合可能であり、各パッド１０４ｂは電子部品１１１の複数の電極１１１ａに接合可能となっている。
【０２３４】
図１７において、このような回路基板１０４が複数供給されている回路基板供給部７６より、ローダー７７により回路基板１０４を吸着保持により取り出し、ステージ７に供給し、固定する。
【０２３５】
次に、図１７において、吸着反転部７５を移動させ、ＩＣチップ供給部７４の中に配置されている四角形プレート状の１つのＩＣチップ１０１を、吸着反転部７５により吸着保持可能なように、吸着反転部７５をそのＩＣチップ７３に対し位置合わせを行い、吸着反転部７５を下降させ、ＩＣチップ１０１を吸着保持した後、上昇させて、ＩＣチップ供給部よりＩＣチップ１０１を取り出す。その後、吸着反転部７５により吸着保持されているＩＣチップ１０１を、吸着反転部７５を回転させることにより、ＩＣチップ１０１の背面を上面とさせ、ヘッドツール３を吸着反転部７５の上方に移動させ、吸着反転部７５に吸着保持されているＩＣチップ１０１の背面をヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持するとともに、吸着反転部７５によるＩＣチップ１０１への吸着保持を解除し、ＩＣチップ１０１の吸着反転部７５からヘッドツール３への受け渡しを行う。
【０２３６】
次に、図１８（ｂ）において、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持されているＩＣチップ１０１の各電極１０１ａ上に半田バンプ１０１ｂが形成されており、ＩＣチップ１０１の各半田バンプ１０１ｂを回路基板１０４の各パッド１０４ａに接合可能なように、ＩＣチップ１０１を回路基板１０４に対して位置合わせする。
【０２３７】
その後、図１８（ｃ）に示すように、ＩＣチップ１０１を吸着保持しているヘッドツール３の吸着ノズル１１を下降させながら、ＩＣチップ１０１の各半田バンプ１０１ｂを回路基板１０４の各パッド１０４ａに当接させる。この当接の後、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により回路基板１０４の各パッド１０４ａに当接しているＩＣチップ１０１の各半田バンプ１０１ｂが加熱されて溶融する。その後、セラミックヒータ１２による加熱を停止し、溶融状態の半田に冷却ブローノズル１９からのブローによる冷却を施すことにより、溶融された各半田バンプ１０１ｂが固化され、ＩＣチップ１０１の各電極１０１ａと回路基板１０４の各パッド１０４ａが、各半田バンプ１０１ｂを介在させて接合される。なお、溶融状態の半田への冷却ブローノズル１９による強制的な冷却に代えて、溶融された半田を自然冷却することにより半田を固化させてもよい。
【０２３８】
その後、図１８（ｄ）に示すように、ヘッドツール３の吸着ノズル１１によるＩＣチップ１０１への吸着保持を解除し、ヘッドツール３を上昇させ、ＩＣチップ１０１が回路基板１０４に実装される。
【０２３９】
ここで、例えば、ＩＣチップ１０１の各半田バンプ１０１ｂの表面、又は回路基板１０４の各パッド１０４ａ上にフラックスが供給されている場合には、フラックスを除去するためのフラックス洗浄を施す。このフラックス洗浄は、供給されたフラックスの種類により、必要ない場合もある。
【０２４０】
次に、図１７において、超音波ツール１１３を移動させ、パーツトレー５の中に配置されている四角形プレート状の１つの電子部品１１１を、超音波ツール１１３により吸着保持可能なように、超音波ツール１１３をその電子部品１１１に対して位置合わせを行い、超音波ツール１１３を下降させ、電子部品１１１を吸着保持した後、上昇させて、パーツトレー５より電子部品１１１を取り出す。
【０２４１】
次に、図１９（ｅ）に示すように、超音波ツール１１３により吸着保持されている電子部品１１１の各電極１１１ａ上に半田バンプ１１１ｂが形成されており、電子部品１１１の各半田バンプ１１１ｂを、ＩＣチップ１０１が実装された回路基板１０４の各パッド１０４ｂに接合可能なように、電子部品１１１を回路基板１０４に対して位置合わせする。
【０２４２】
その後、図１９（ｆ）に示すように、電子部品１１１を吸着保持している超音波ツール１１３を下降させながら、電子部品１１１の各半田バンプ１１１ｂを回路基板１０４の各パッド１０４ｂに押圧しながら、互いに当接状態となっている電子部品１１１の各半田バンプ１１１ｂの表面と回路基板１０４の各パッド１０４ｂの表面に、超音波ツール１１３により、超音波振動を付与し、これらの各当接表面に摩擦を起こさせる。この摩擦により発生する摩擦熱により、電子部品１１１の各半田バンプ１１１ｂと回路基板１０４の各パッド１０４ｂが接合される。
【０２４３】
その後、図１９（ｇ）に示すように、超音波ツール１１３による電子部品１１１への吸着保持を解除し、超音波ツール１１３を上昇させ、電子部品１１１が回路基板１０４に実装される。
【０２４４】
以上のような電子部品の実装方法により、ＩＣチップ１０１と電子部品１１１は、回路基板１０４に実装されることとなる。
【０２４５】
さらに、その後、ＩＣチップ１０１、及び電子部品１１１が実装された回路基板１０４を、ローダー７７により吸着保持することにより、回路基板１０４をステージ７より取り出し、回路基板排出部７８へ排出する。
【０２４６】
複数の回路基板１０４に対して、各回路基板１０４毎に、これら上記の作業を繰り返して行い、各回路基板１０４上に、ＩＣチップ１０１及び電子部品１１１が実装される。
【０２４７】
上記第５の実施形態における上記第１実施例によれば、電子部品実装装置２０３が上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法を実施可能なヘッドツール３と、超音波実装方法を実施可能な超音波ツール１１３を備えていることにより、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により回路基板１０４上にＩＣチップ１０１の実装を行った後、超音波実装方法により電子部品１１１の実装を行うことができるため、例えば、電子部品１１１が熱による影響を防止することが要求されるような電子部品である場合に、ＩＣチップ１０１の実装時における半田溶融加熱による影響を電子部品１１１に対して与えることがないため、熱による影響を受けることなく電子部品１１１を回路基板１０４に実装することができる。また、例えば、ＩＣチップ１０１の各半田バンプ１０１ｂ上、又は回路基板１０４の各パッド１０４ａ上に、フラックスを供給する場合であり、かつそのフラックスをＩＣチップ１０１実装後に除去する必要がある場合は、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により回路基板１０４上にＩＣチップ１０１の実装を行った後、フラックス洗浄により供給されたフラックスを除去し、その後、超音波実装方法により電子部品１１１の実装を行うことができるため、フラックス洗浄時において、超音波実装方法により実装される電子部品１１１に対するフラックス洗浄液による影響、又はフラックス洗浄時に洗い落とされる微細な破片等の電子部品１１１への再付着等による影響を考慮する必要をなくすことができる。従って、上記のような影響の考慮を行う必要がある電子部品１１１、例えば、その実装時に防熱環境又は防水環境等が要求されるような電子部品を超音波実装方法により、高い接合位置精度が要求されるＩＣチップのようなハイエンド電子部品とともに、回路基板へ混載して実装することが可能となる。
【０２４８】
次に、本発明の第５の実施形態における第２実施例は、まず、超音波実装方法により回路基板１０４上に電子部品１１１の実装を行った後に、電子部品１１１が実装された回路基板１０４に上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、ハイエンド電子部品の一例であるＩＣチップ１０１の実装を行うものである。つまり、超音波実装方法と上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法の順序を上記第５の実施形態における第１実施例に対して逆の順序とさせたものである。
【０２４９】
上記第５の実施形態における上記第２実施例によれば、超音波実装方法により回路基板上１０４に電子部品１１１の実装を行った後に、電子部品１１１が実装された回路基板１０４に上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、ＩＣチップ１０１の実装を行うため、超音波実装時に発生する超音波振動によるＩＣチップ１０１に対する影響を考慮する必要をなくすことができる。従って、高い接合位置精度が要求されるＩＣチップのようなハイエンド電子部品が、さらに振動に対する影響を考慮する必要があるような電子部品である場合に、超音波実装方法により実装される電子部品とともに、混載して回路基板への実装を行うことが可能となる。
【０２５０】
さらに、本発明の第５の実施形態における第３実施例は、まず、超音波実装方法により、電子部品と回路基板の接合部分の封止のための封止材を介して、上記回路基板上に上記電子部品を実装した後、一括リフロー実装方法により、上記電子部品が実装された上記回路基板上に汎用電子部品を半田を介しての仮接合を行い、その後、上記電子部品、上記汎用電子部品、及び上記回路基板に一括して熱を加えることにより、上記電子部品と上記回路基板の接合部分の上記封止材による封止を行うとともに、上記半田を介して仮接合されている上記汎用電子部品の上記半田を溶融することによる本接合が行われ実装される。その後、上記第１の実施形態のローカルリフロー実装方法により、上記電子部品と上記汎用電子部品が実装された上記回路基板に、ハイエンド電子部品の実装を行うものである。以下に、上記第３実施例の電子部品の実装方法について、詳細に説明する。
【０２５１】
図２０（ａ）に示すように、四角形プレート状の回路基板１２４は上面に複数の電極であるパッド１２４ａ、１２４ｂ及び１２４ｃを有しており、各パッド１２４ａは超音波実装方法により回路基板１２４に実装される電子部品１２１の複数の電極１２１ａに接合可能であり、各パッド１２４ｂは汎用電子部品１３１の複数の電極１３１ａに接合可能であり、各パッド１２４ｃはハイエンド電子部品１４１の複数の電極１４１ａに接合可能となっている。回路基板１２４の各パッド１２４ａ上及びその近傍を含む、回路基板１２４上の四角形プレート状の電子部品１２１が実装される部分に、非導電性の樹脂材料である封止材１２２が供給されており、また、電子部品１２１の各電極１２１ａ上にはＡｕバンプ１２１ｂが形成されている。まず、電子部品１２１の各電極１２１ａを有さない面である背面を、超音波ツール１２３により吸着保持し、電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ａに接合可能なように、電子部品１２１を回路基板１２４に対して位置合わせする。
【０２５２】
その後、図２０（ｂ）に示すように、電子部品１２１を吸着保持している超音波ツール１２３を下降させながら、電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ａに封止材１２２を介して押圧する。これにより、電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂと回路基板１２４の各パッド１２４ａの間の封止材１２２が押し退けられ、電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ａに当接させて押圧し、互いに当接状態となっている電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂの表面と回路基板１２４の各パッド１２４ａの表面に、超音波ツール１２３により、超音波振動を付与し、これらの各当接表面に摩擦を起こさせる。この摩擦により発生する摩擦熱により、電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂと回路基板１２４の各パッド１２４ａが接合され、これらの接合部分は電子部品１２１と回路基板１２４の間に供給されている封止材１２２で覆われた状態となる。
【０２５３】
その後、超音波ツール１２３による電子部品１２１への吸着保持を解除し、超音波ツール１２３を上昇させ、電子部品１２１が回路基板１２４に実装される。
【０２５４】
次に、図２０（ｃ）に示すように、四角形プレート状の汎用電子部品１３１の各電極１３１ａ上に半田バンプ１３１ｂが形成されており、汎用電子部品１３１の各電極１３１ａを有さない面である背面を、ツール１３３により吸着保持し、汎用電子部品１３１の各半田バンプ１３１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ｂに接合可能なように、汎用電子部品１３１を回路基板１２４に対して位置合わせする。
【０２５５】
その後、図２０（ｄ）に示すように、汎用電子部品１３１を吸着保持しているツール１３３を下降させ、汎用電子部品１３１の各半田バンプ１３１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ｂに押圧して仮接合を行う。回路基板１２４に複数の汎用電子部品１３１を実装する場合は、各汎用電子部品１３１に対して、各汎用電子部品１３１ごとに上記の作業を繰り返して行い、各汎用電子部品１３１を回路基板１２４に仮接合する。
【０２５６】
次に、図２１（ｅ）に示すように、接合部分が封止材１２２で覆われた状態で電子部品１２１が実装され、かつ汎用電子部品１３１が仮接合された回路基板１２４を、半田リフロー作業部に搬送し、半田リフロー作業部において、電子部品１２１、汎用電子部品１３１及び回路基板１２４が熱源により加熱され、汎用電子部品１３１の各半田バンプ１３１ｂが溶融されるとともに、電子部品１２１の封止材料１２２も加熱される。その後、加熱された電子部品１２１、汎用電子部品１３１及び回路基板１２４が冷却され、溶融された汎用電子部品１３１の各半田バンプ１３１ｂが固化し、汎用電子部品１３１の各電極１３１ａを回路基板１２４の各パッド１２４ｂに各半田バンプ１３１ｂを介して本接合され、実装されるとともに、加熱された電子部品１２１の封止材１２２が固化し、電子部品１２１と回路基板１２４の接合部分である電子部品１２１の各Ａｕバンプ１２１ｂと回路基板１２４の各パッド１２４ａが封止材１２２により封止される。
【０２５７】
次に、図２１（ｆ）において、四角形プレート状のハイエンド電子部品１４１の各電極１４１ａ上に半田バンプ１４１ｂが形成されており、ハイエンド電子部品１４１の各電極１４１ａを有さない面である背面を、ヘッドツール３の吸着ノズル１１により吸着保持し、ハイエンド電子部品１４１の各半田バンプ１４１ｂを、電子部品１２１と汎用電子部品１３１が実装された回路基板１２４の各パッド１２４ｃに接合可能なように、ハイエンド電子部品１４１を回路基板１２４に対して位置合わせする。
【０２５８】
その後、図２１（ｇ）に示すように、ハイエンド電子部品１４１を吸着保持しているヘッドツール３の吸着ノズル１１を下降させながら、ハイエンド電子部品１４１の各半田バンプ１４１ｂを回路基板１２４の各パッド１２４ｃに当接させる。この当接の後、ヘッドツール３のセラミックヒータ１２により回路基板１２４の各パッド１２４ｃに当接しているハイエンド電子部品１４１の各半田バンプ１４１ｂが加熱されて溶融する。その後、セラミックヒータ１２による加熱を停止した後、溶融状態の各半田バンプ１４１ｂに冷却ブローノズル１９からのブローによる冷却を施すことにより、溶融された各半田バンプ１４１ｂが固化され、ハイエンド電子部品１４１の各電極１４１ａと回路基板１２４の各パッド１２４ｃが、各半田バンプ１４１ｂを介在させて接合される。なお、溶融状態の各半田バンプ１４１ｂへの冷却ブローノズル１９による強制的な冷却に代えて、溶融された各半田バンプ１４１ｂを自然冷却することにより固化させてもよい。
【０２５９】
その後、図２１（ｈ）に示すように、ヘッドツール３の吸着ノズル１１によるハイエンド電子部品１４１への吸着保持を解除し、ヘッドツール３を上昇させ、ハイエンド電子部品１４１が回路基板１２４に実装される。
【０２６０】
以上のような電子部品の実装方法により、電子部品１２１と汎用電子部品１３１及びハイエンド電子部品１４１は、回路基板１２４に実装されることとなる。
【０２６１】
上記第５の実施形態における上記第３実施例によれば、上記第２実施例による効果に加えて、さらに、超音波実装方法により回路基板１２４に接合された電子部品１２１の接合部分への封止材１２２による封止と、回路基板１２４へ仮接合された汎用電子部品１３１の一括リフローによる本接合を、一括して各電子部品と回路基板を熱源により加熱することにより、同時的に行うことができるため、回路基板に混載される各電子部品が、汎用電子部品、超音波実装方法により実装されかつ接合部分の封止が必要な電子部品、及び高い接合位置精度が要求されるハイエンド電子部品である場合に、各電子部品の回路基板への実装時間を短縮化することが可能となる。
【０２６２】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【０２６３】
１…電子部品、１ａ…電極、１ｂ…半田バンプ、２…半田部、３…ヘッドツール、３ａ…ヘッドツール先端部、３ｂ…ヘッドツール本体部、４…回路基板、４Ａ…回路基板、４ａ…パッド、５…パーツトレー、５Ａ…パーツトレー、５Ｂ…パーツトレー、６…スライドベース、６Ａ…スライドベース、６Ｂ…スライドベース、７…ステージ、７Ａ…ステージ、７Ｂ…ステージ、８…レベリングステージ、９…制御部、１１…吸着ノズル、１２…セラミックヒータ、１３…ウォータージャケット、１４…ロードセル、１５…自重相殺スプリング、１６…フレーム、１６ａ…上部フレーム、１６ｂ…下部フレーム、１６ｃ…中間フレーム、１６ｄ…孔、１７…軸、１７ａ…軸上部、１７ｂ…軸下部、１７ｃ…段部、１８…スプリング受部、１９…冷却ブローノズル、２１…昇降部、２１Ａ…昇降部、２１ａ…ボールねじ軸、２１ｂ…ナット部、２１ｍ…モータ、２２…Ｘ方向移動機構、２３…Ｙ方向移動機構、３１…汎用電子部品、３１ａ…電極、３１ｂ…半田バンプ、３２…フラックス部、３３…ツール、３４…回路基板、３４ａ…パッド、３４ｂ…パッド、３５…供給ノズル、４１…ハイエンド電子部品、４１ａ…電極、４１ｂ…半田バンプ、４２…フラックス部、４５…供給ノズル、５１…吸着ノズル、５２…セラミックヒータ、５３…ウォータージャケット、５４…ロードセル、５５…自重相殺スプリング、５６…フレーム、５６ａ…上部フレーム、５６ｂ…下部フレーム、５６ｃ…中間フレーム、５６ｄ…孔、５７…軸、５７ａ…軸上部、５７ｂ…軸下部、５７ｃ…段部、５８…小シリンダ、５９…ロッド、６０…ガイド、６１…大シリンダ、６２…ロッド、６２ａ…凹部、６２ｂ…細首部、６３…ガイド、６３ａ…孔、６４…ストッパー、６５…加圧空気供給室、６６…加圧空気供給室、６７…ストッパー駆動シリンダ、６８…スプリング受部、６９Ａ〜Ｃ…圧縮空気給排気部、７０…冷却ブローノズル、７１…ハイエンド電子部品、７２…汎用電子部品、７３…ＩＣチップ、７４…ＩＣチップ供給部、７５…吸着反転部、７６…回路基板供給部、７７…ローダー、７８…回路基板排出部、８１…電子部品、８１ａ…電極、８１ｂ…半田バンプ、８２…半田部、８３…ヘッドツール、８４…回路基板、８４ａ…パッド、９１…電子部品、９１ａ…電極、９１ｂ…半田バンプ、９２…半田部、９３…ツール、９４…回路基板、９４ａ…パッド、１０１…ＩＣチップ、１０１ａ…電極、１０１ｂ…半田バンプ、１０４…回路基板、１０４ａ…パッド、１０４ｂ…パッド、１１１…電子部品、１１１ａ…電極、１１１ｂ…半田バンプ、１１３…超音波ツール、１２１…電子部品、１２１ａ…電極、１２１ｂ…Ａｕバンプ、１２２…封止材、１２３…超音波ツール、１２４…回路基板、１２４ａ…パッド、１２４ｂ…パッド、１２４ｃ…パッド、１３１…汎用電子部品、１３１ａ…電極、１３１ｂ…半田バンプ、１３３…ツール、１４１…ハイエンド電子部品、１４１ａ…電極、１４１ｂ…半田バンプ、２０１…電子部品実装装置、２０２…電子部品実装装置、２０３…電子部品実装装置。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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