(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプ付電子部品のバンプに導電性ペーストもしくはフラックスを転写し基板に実装するバンプ付電子部品の実装方法であって、バンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを平坦面を備えたフラットニングステージに対して下降させてバンプ付電子部品のバンプを前記平坦面に押圧することによりバンプ下面の高さをそろえるフラットニングを行う工程と、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置を記憶させる工程と、スキージを水平移動させて導電性ペーストもしくはフラックスを延展することにより供給部に所定膜厚の導電性ペーストもしくはフラックスの塗膜を形成する工程と、前記平坦面からバンプの下面までの距離である高さオフセット値を入力する工程と、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置と前記高さオフセット値とに基づいて導電性ペーストもしくはフラックス転写時の吸着ヘッドの高さ位置を示す転写高さ位置を求める工程と、フラットニング後のバンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを前記塗膜に対して前記転写高さ位置まで下降させた後再び上昇させることによりバンプに導電性ペーストもしくはフラックスを転写する工程と、導電性ペーストもしくはフラックスが転写されたバンプ付電子部品を基板に実装する工程とを含むことを特徴とするバンプ付電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどのバンプ付電子部品を基板に実装するバンプ付電子部品の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップなどのバンプ付電子部品を基板にボンディングする方法として、導電性ペーストを用いる方法が知られている。この方法は電子部品の下面に設けられたバンプを、樹脂接着剤中に導電粒子を含有させた導電性ペーストを用いて基板に接着するものであり、この方法によれば、樹脂接着剤によって電子部品本体を基板に固着するとともに、導電粒子によってバンプと基板の接続用電極とを導通させることができる。
【０００３】
この方法では、全てのバンプを基板の接続用電極に均一に当接させることが求められるため、各バンプ下面の高さをそろえるフラットニングが行われる。そしてフラットニング後に各バンプの下面に導電性ペーストを塗布する。この塗布は予め導電性ペースト供給部の平坦面に所定膜厚の導電性ペーストの塗膜を形成しておき、この塗膜に対してバンプ付電子部品を下降させてバンプを導電性ペーストに接触させることによって行われる。従来、この導電性ペーストの転写時には、前記平坦面にバンプの下面が当接するまでバンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを下降させることが行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の導電性ペーストの転写においては、バンプに転写される塗布量の調整を行おうとすれば、予め形成される導電性ペースト塗膜の膜厚自体を調整する必要があった。この膜厚調整は導電性ペーストを延展するスキージの位置を微妙に調整する複雑な作業を必要とすることから、従来は塗布量の調整を簡便に行うことができなかった。このような問題は、半田バンプにフラックスを塗布する場合にも同様に生じていた。
【０００５】
そこで本発明は、バンプへの導電性ペーストやフラックスの塗布量を簡便に調整することができるバンプ付電子部品の実装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のバンプ付電子部品の実装方法は、バンプ付電子部品のバンプに導電性ペーストもしくはフラックスを転写し基板に実装するバンプ付電子部品の実装方法であって、バンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを平坦面を備えたフラットニングステージに対して下降させてバンプ付電子部品のバンプを前記平坦面に押圧することによりバンプ下面の高さをそろえるフラットニングを行う工程と、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置を記憶させる工程と、スキージを水平移動させて導電性ペーストもしくはフラックスを延展することにより供給部に所定膜厚の導電性ペーストもしくはフラックスの塗膜を形成する工程と、前記平坦面からバンプの下面までの距離である高さオフセット値を入力する工程と、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置と前記高さオフセット値とに基づいて導電性ペーストもしくはフラックス転写時の吸着ヘッドの高さ位置を示す転写高さ位置を求める工程と、フラットニング後のバンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを前記塗膜に対して前記転写高さ位置まで下降させた後再び上昇させることによりバンプに導電性ペーストもしくはフラックスを転写する工程と、導電性ペーストもしくはフラックスが転写されたバンプ付電子部品を基板に実装する工程とを含む。
【０００８】
本発明によれば、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置と予め入力された高さオフセット値とに基づいて導電性ペーストもしくはフラックス転写時の吸着ヘッドの高さ位置を示す転写高さ位置を算出し、転写時にはフラットニング後のバンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを供給部に対して転写高さ位置まで下降させて転写を行うことにより、高さオフセット値を変更するのみで簡便に導電性ペーストやフラックスの塗布量を調整することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装装置の側面図、図２、図３は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法のフロー図、図４、図５は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の工程説明図、図６は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の説明図、図７（ａ）は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の部分側面図、図７（ｂ）は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の説明図である。
【００１０】
まず図１を参照してバンプ付電子部品の実装装置の構成について説明する。図１において、位置決めテーブル１上には基板保持部２が配設されている。基板保持部２はホルダ３を備えており、ホルダ３上にはバンプ付電子部品２０が実装される基板４が保持される。位置決めテーブル１を駆動することにより、ホルダ３に保持された基板４は水平移動し位置決めされる。
【００１１】
位置決めテーブル１上の基板保持部２の側方には導電性ペースト供給部５（供給部）が配設されている。導電性ペースト供給部５は平坦な底面６ａを有する容器６を備えており、容器６内には導電性ペースト７が貯溜されている。フラックスを塗布する場合には、導電性ペーストに代えてフラックスが貯溜される。導電性ペースト７は樹脂接着剤中に導電粒子を含有させて、電子部品の接合及び導通を同時に行うものである。容器６の底面６ａは、後述するようにバンプ付電子部品２０のバンプ２１の下面を押圧して、下面の高さを揃えるためのフラットニングステージの平坦面を兼ねている。
【００１２】
容器６の上方には移動テーブル８が水平方向に配設されており、移動テーブル８にはスキージ１０を備えたスキージヘッド９が装着されている。スキージ１０を容器６内に下降させ、スキージヘッド９を移動テーブル８によって水平移動させることにより、底面６ａ上の導電性ペースト７はスキージ１０によって延展され、底面６ａ上に導電性ペースト７の塗膜を形成する。このとき、底面６ａとスキージ１０の下端部との隙間を調整することにより、所定膜厚ｔの導電性ペースト７の塗膜を形成することができる。この膜厚ｔは、フラットニングによって平坦化されたバンプの突出寸法よりも大きくなるように設定される。すなわち、導電性ペースト供給部５は、導電性ペースト７を所定膜厚で塗布された状態で供給する。
【００１３】
位置決めテーブル１の上方には、実装部１１が配設されている。実装部１１に固設された逆Ｌ字状のフレーム１２には、垂直方向にガイドレール１３が配設されている。ガイドレール１３に対して垂直方向にスライド自在に嵌着されたスライダ１４は、昇降ブロック１７に固着されている。またフレーム１２の上部の水平部にはモータ１６が垂直に配設されており、モータ１６は送りねじ１５と結合されている。送りねじ１５は昇降ブロック１７内に設けられた図示しないナット部材に螺合しており、モータ１６を正逆駆動することにより、昇降ブロック１７は上下動する。
【００１４】
昇降ブロック１７の下端部には、荷重センサ１８を介して吸着ヘッド１９が装着されている。吸着ヘッド１９は下面にバンプ２１が形成されたバンプ付電子部品２０を真空吸着により保持する。モータ１６、送りねじ１５および図示しないナットは吸着ヘッド１９を上下動させる上下動手段となっている。モータ１６はエンコーダ１６ａを備えており、エンコーダ１６ａからの信号を高さ位置検出部２８によって検出することにより、上下同方向の駆動軸（Ｚ軸）の座標位置を特定することができ、したがって吸着ヘッド１９の高さ位置を検出することができる。エンコーダ１６ａおよび高さ位置検出部２８は、吸着ヘッド１９の高さ位置を検出する高さ位置検出手段となっている。なお、エンコーダ１６ａを用いる替わりに、昇降ブロック１７の上下位置をリニアスケールなどの直動検出手段によって直接検出するようにしてもよい。
【００１５】
位置決めテーブル１を駆動することにより、基板保持部２および容器６をバンプ付電子部品２０を保持した吸着ヘッド１９に対して相対的に水平移動させることができる。したがって、位置決めテーブル１は、基板保持部２、導電性ペースト供給部５およびフラットニングステージ（底面６ａ）に対して相対的に水平移動させる移動手段となっている。
【００１６】
次に制御系について説明する。制御部２５はＣＰＵであり、記憶部２６に記憶された実装動作プログラムなどの各種プログラムやデータに基づいて各種の処理・演算を行い、以下に説明する各部の動作を制御する。記憶部２６には、実装動作などの各種動作・処理プログラムや、各種動作・処理に用いられるデータ（吸着ヘッド１９の高さ位置データ、高さオフセット値（後述）、押圧荷重データなど）が記憶される。すなわち、記憶部２６は、吸着ヘッドの高さ位置を記憶する高さ位置記憶手段となっている。
【００１７】
操作・入力部２７はキーボードやマウスなどの入力手段であり、制御コマンドや吸着ヘッド１９の高さ位置データなどの入力を行う。高さ位置検出部２８はエンコーダ６ａからの信号に基づいて吸着ヘッド１９の高さ位置を検出する。荷重検出部２９は荷重センサ１８からの信号に基づいて、吸着ヘッド１９によってバンプ付電子部品２０を押圧面に押圧する際の押圧荷重値を検出する。機構駆動部３０は、吸着ヘッド１９を上下動させるモータ１６、スキージヘッド９を水平移動させる移動テーブル８および位置決めテーブル１を駆動する。
【００１８】
このバンプ付電子部品の実装装置は上記の様に構成されており、以下実装動作について図２、図３のフロー図および図４、図５を参照して説明する。まず吸着ヘッド１９でバンプ付電子部品２０を吸着保持する（ＳＴ１）。次に図４（ａ）に示すように吸着ヘッド１９を導電性ペースト供給部５の容器６の底面６ａに対して、即ちフラットニングステージへ向かって高速下降させる（ＳＴ２）。この下降過程において吸着ヘッド１９が変速指定高さ位置Ｚｃに到達したか否かを判断し（ＳＴ３）、到着したならば低速下降に切り換える（ＳＴ４）。これにより、図４（ａ）に示す変速指定高さ位置Ｚｃから下降する際には、吸着ヘッド１９は低速で下降し、この低速下降過程においてバンプ付電子部品２０のバンプ２１は図４（ｂ）に示すように底面６ａに当接する。
【００１９】
そしてさらに低速下降を継続するとバンプ２１が底面６ａに押圧され、これにより、荷重センサ１８から荷重信号が出力される。そしてこの荷重信号に基づいて荷重検出部２９によって押圧荷重が検出される。この押圧時には、押圧荷重が記憶部２６に記憶されている所定値になったか否かを判断し（ＳＴ５）、所定値に到達したならばフラットニング完了と判断して吸着ヘッド１９の下降を停止する。そしてこの時点で高さ位置検出部２８によって検出された吸着ヘッド１９の高さ位置Ｚ０を記憶部２６に記憶する（ＳＴ６）。
【００２０】
次に、フラットニング後には図４（ｃ）に示すように吸着ヘッド１９は容器６から上昇する（ＳＴ７）。次いで図４（ｄ）に示すように、容器６内でスキージ１０を水平移動させて導電性ペースト７を延展することにより、所定膜厚ｔの導電性ペースト７の塗膜をフラットニングステージ（底面６ａ）上に形成する（ＳＴ８）。また（ＳＴ６）にて記憶された高さ位置Ｚ０より、導電性ペースト転写時の吸着ヘッド１９の高さ位置Ｚ１（転写高さ位置）を求める（ＳＴ９）。
【００２１】
この転写高さ位置Ｚ１は、図６に示すように高さ位置Ｚ０から予め設定された高さオフセット値ΔＺだけ上方の位置に設定される。すなわち、高さ位置検出結果と、予め操作・入力部２７によって入力され記憶部２６に記憶された高さオフセット値に基づいて転写高さ位置Ｚ１を求め、転写動作時には制御部２５によって機構駆動部３０を制御することによりこの転写高さ位置Ｚ１まで吸着ヘッド１９を下降させる。
【００２２】
この高さオフセット値ΔＺは、転写対象のバンプへの導電性ペースト７の転写量（塗布量）を決定するパラメータとなるものである。すなわち、導電性ペースト７の塗布量はバンプが導電性ペースト７に接触する範囲、言い換えればバンプが塗膜表面から沈入する沈入深さｈによって決定される。具体的な塗布量と沈入深さｈとの相関は、実際の試行結果によって求めることができる。
【００２３】
したがって、導電性ペースト７の膜厚ｔが一定ならば、容器６の底面６ａからバンプ２１の下面までの距離を変えることにより、沈入深さｈを所望値に設定することができる。前述の高さオフセット値ΔＺは、底面６ａからバンプ２１の下面までの距離を表すものである。すなわち、膜厚ｔを実際に必要とされる最大の沈入深さよりも厚めに設定しておけば、高さオフセット値ΔＺを入力によって変更することにより、底面６ａ上に形成される導電性ペースト７の膜厚をその都度変更することなく、バンプ２１に転写塗布される塗布量を変更することができるようになっている。
【００２４】
この後、図４（ｅ）に示すように吸着ヘッド１９を容器６に対して転写高さ位置Ｚ１まで高速下降させる（ＳＴ１０）。そして図５（ａ）に示すように吸着ヘッド１９を転写高さ位置Ｚ１で停止させた後、図５（ｂ）に示すように吸着ヘッド１９を上昇させる（ＳＴ１１）。これにより、バンプ２１の下面には、高さオフセット値ΔＺに対応した所望の塗布量の導電性ペースト７が転写により塗布される。
【００２５】
従来はバンプ２１を容器６の底面６ａに当接させて転写を行うようにしていたため、吸着ヘッド１９の下降速度を低速にしてバンプ２１が底面６ａに当接する際の衝撃を小さくする必要があった。しかし本案では、バンプ２１を底面６ａに当接させないので吸着ヘッド１９の下降を高速にすることが可能となり、その分作業時間を短縮することができる。
【００２６】
この後図５（ｃ）に示すように位置決めテーブル１を駆動して基板保持部２を吸着ヘッド１９の下方へ移動させ、基板４とバンプ付電子部品２０を位置合わせする（ＳＴ１２）。そして吸着ヘッド１９を下降させてバンプ２１の下面を基板４の電極に押圧してボンディングを行い（ＳＴ１３）、バンプ付電子部品の実装を完了する。
【００２７】
このとき、バンプ２１には適正塗布量の導電性ペースト７が塗布されているため、ばらつきのない実装品質が確保される。そしてこの塗布量の調整においては、スキージ１０による塗膜の膜厚調整などの複雑な作業を必要とすることなく、単に高さオフセット値ΔＺの変更のみできわめて容易に行うことができる。
【００２８】
なお、上記実装の形態では、導電性ペースト７の塗膜を形成するための容器６の底面６ａをフラットニングステージとして用いる例を示したが、図７（ａ）に示すように、位置決めテーブル１’上の基板保持部２と導電性ペースト供給部５’との間にフラットニングステージ３１を別個に設けるようにしてもよい。
【００２９】
この例においては、図７（ｂ）に示すようにフラットニングステージ３１の上面にバンプ２１を押圧してフラットニングが終了した時点での高さ位置Ｚ２を記憶させておき、この高さ位置Ｚ２と予め設定された高さオフセット値ΔＺ’とに基づいてペースト転写時の転写高さ位置Ｚ３が求められる。ここで用いられる高さオフセット値ΔＺ’は、前述の実施の形態における高さオフセット値ΔＺに、容器６の底面６ａとフラットニングステージ３１の上面とのレベル差Δｈを加味したものとなっている。
【００３０】
そして転写動作時には、容器６の導電性ペースト７に対してこの転写高さ位置Ｚ３まで吸着ヘッド１９を下降させることにより、前述の場合と同様にバンプ２１に高さオフセット値ΔＺ’に応じた所望の塗布量の導電性ペースト７を塗布することができる。
【００３１】
以上、バンプに導電性ペーストを転写する場合を例に本発明の実施の形態を説明したが、バンプにフラックスを転写する場合も同様に実施することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、フラットニング終了時の吸着ヘッドの高さ位置と予め入力された高さオフセット値とに基づいて導電性ペーストまたはフラックス転写時の吸着ヘッドの高さ位置を示す転写高さ位置を算出し、転写時にはフラットニング後のバンプ付電子部品を保持した吸着ヘッドを導電性ペーストが所定膜厚で塗布された供給部に対して転写高さ位置まで下降させて転写を行うようにしたので、高さオフセット値を変更するのみで容易に導電性ペーストまたはフラックスの塗布量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法のフロー図
【図３】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法のフロー図
【図４】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の説明図
【図７】（ａ）本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の部分側面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法の説明図
【符号の説明】
１  位置決めテーブル
２  基板保持部
４  基板
５  導電性ペースト供給部
６  容器
６ａ  底面
７  導電性ペースト
１６  モータ
１６ａ  エンコーダ
２５  制御部
２６  記憶部
２７  操作・入力部
２８  高さ位置検出部
【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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