(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプ付電子部品を吸着する吸着ツールと、前記吸着ツールをチルト可能に支持する支持部と、前記支持部のチルトを禁止するロック機構とを備えた圧着ヘッドによるバンプ付電子部品の圧着方法であって、チルトを禁止して前記吸着ツールにバンプ付電子部品を吸着する吸着ステップと、チルトを禁止して前記吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品の位置を認識してこのバンプ付電子部品と基板との位置合わせを行うステップと、チルトを禁止して着地検出するステップと、チルトを許して前記吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品のバンプを基板に圧着する圧着ステップとを含むことを特徴とするバンプ付電子部品の圧着方法。
【請求項２】
前記認識ステップに先立ち、チルトを許して前記吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品のバンプを定盤に押し付けてバンプのレベリングを行い、次いでチルトを禁止して圧着ヘッドを上昇させることを特徴とする請求項１記載のバンプ付電子部品の圧着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付電子部品の圧着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バンプ付電子部品は、下面に多数のバンプを有し、これらのバンプの全てが基板の回路パターンに均等に圧着されることにより、正しく基板に実装できる。
【０００３】
ところが、一般にはバンプ付電子部品のバンプには高さのばらつきがあり、やわらかい基板を用いれば、バンプのばらつきを基板のたわみの大小で吸収することも可能であるが、基板には、ガラスエポキシ基板のように、硬くたわみにくいものがあり、基板のたわみでばらつきを吸引できないことも多い。
【０００４】
このため、バンプ付電子部品を上述のように正しく実装するためには全てのバンプを均等な力で基板の電極に押し付けながら圧着する必要がある。しかし実際にはバンプの高さのばらつきや圧着を行う吸着ツールの下面と基板の上面との平行度のばらつき等により一部のバンプに力が片寄るなどして圧着むらが生じやすい。このため圧着むらを少なくするために圧着ヘッドにチルト機構を備え、吸着ツールの下面（正確にはバンプの配列面）を基板の上面にならわせて平行度のばらつきを吸収するものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の圧着ヘッドによる圧着方法では、吸着ツールにバンプ付電子部品を保持させて基板とバンプ付電子部品を位置合わせを行う際に、チルト機構によって吸着ツールが振れてしまいこれにより基板の電極とバンプの相対位置に狂いを生じてしまう問題があった。とくに半導体ＩＣの電極にバンプが形成されたフリップチップを基板に実装する場合には、圧着むらが少ないことに加えて高精度実装が要求されるため特にこの問題が顕著になっている。
【０００６】
そこで本発明は、バンプをむらなく圧着でき、しかも基板に高精度で位置合わせができるバンプ付電子部品の圧着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圧着方法は、バンプ付電子部品を吸着する吸着ツールと、前記吸着ツールをチルト可能に支持する支持部と、前記支持部のチルトを禁止するロック機構とを備えた圧着ヘッドによるバンプ付電子部品の圧着方法であって、チルトを禁止して前記吸着ツールにバンプ付電子部品を吸着する吸着ステップと、チルトを禁止して前記吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品の位置を認識してこのバンプ付電子部品と基板との位置合わせを行うステップと、チルトを禁止して着地検出するステップと、チルトを許して前記吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品のバンプを基板に圧着する圧着ステップとを含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載のバンプ付電子部品の圧着方法は、バンプ付電子部品を吸着する吸着ツールと、吸着ツールをチルト可能に支持する支持部と、支持部のチルトを禁止するロック機構とを備えた圧着ヘッドによるバンプ付電子部品の圧着方法であって、チルトを禁止して吸着ツールにバンプ付電子部品を吸着する吸着ステップと、チルトを禁止して吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品の位置を認識してこのバンプ付電子部品と基板との位置合わせを行うステップと、チルトを禁止して着地検出するステップと、チルトを許して吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品のバンプを基板に圧着する圧着ステップとを含む。したがって、圧着ステップにおいて、当初、基板とバンプとが平行になっていなくとも、吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品をチルトさせ、基板にならわせることで、基板とバンプとを平行にすることができ、バンプが均等に圧着され、実装不良を抑制することができる。
【０００９】
また吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品の位置を認識してこのバンプ付電子部品と基板との位置合わせを行うときにはチルトをロック機構によって禁止して、高精度実装を行うことができる。
【００１０】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における部品実装装置のブロック図である。図１に示すように、基板１は基板ホルダ２上に保持され、ＸＹテーブル３によって位置決めされる。また基板ホルダ２上には、十分な水平度を有するように調整された定盤４が設置されている。
【００１１】
基板ホルダ２の上方には、昇降板６をＺモータ７によってＺ方向に昇降させるＺテーブル５が設けられ、昇降板６の前面にはヘッドホルダ８が固定されている。また、ロードセル９はヘッドホルダ８に作用する荷重を計測し、制御部Ｃに荷重信号を出力する。この荷重信号は、後述する着地検出のために用いられる。
【００１２】
ヘッドホルダ８には、圧着ヘッド１０の、プルスタッドボルト１２を備えたヘッダ１１が装着されており、圧着ヘッド１０は昇降板６と一体的に昇降する。また、圧着ヘッド１０には空気供給源１３が吐出する圧縮空気が配管１４を介して供給される。この圧縮空気は後述する円弧面の境目に吹出されるものである。なお、圧着ヘッド１０の詳細な構造は後述する。
【００１３】
圧着ヘッド１０の側方には、移動軸１６によって矢印Ｎ１方向に出退し、上下方を観察するカメラ部１７を備えた認識装置１５が設けられている。カメラ部１７は、図１の破線で示すように、圧着ヘッド１０に吸着されるバンプ付電子部品Ｐの真下に至って、バンプ付電子部品Ｐのバンプ及び基板１のパターンを観察するものである。
【００１４】
次に、図２、図３を用いて、圧着ヘッド１０の構造を説明する。ヘッダ１１の下部には、Ｙ円弧面１９を備えた第１固定ブロック１８が、ボルトＢ１によって固定されている。また第１固定ブロック１８のＹ円弧面１９には、第１可動ブロック２０が密接し、第１可動ブロック２０の下部には、Ｘ円弧面２２を有する第２可動ブロック２３がボルトＢ２によって固定されている。そして第２固定ブロック２１のＸ円弧面２２には第２可動ブロック２３が密接している。
【００１５】
ここで、第１可動ブロック２０は、Ｘ案内板２４によって第１固定ブロック１８に対してＸ方向にずれないように規制され、第２可動ブロック２３は、Ｙ案内板２５によって第２固定ブロック２１に対してＹ方向にずれないよう規制される。また、ヘッダ１１、第１固定ブロック１８、第１可動ブロック２０、第２固定ブロック２１、第２可動ブロック２３には、プルスタッドボルト１２と同軸的な貫通孔が形成され、その貫通孔内に引上棒２７がスライド自在に挿入されている。
【００１６】
また、第２可動ブロック２３内で貫通孔の下端部が拡径されて球座２６が形成してあり、この球座２６に、引上棒２７の下端部に設けられた球２８が位置している。そして、引上棒２７の上端部は、球２８によって上方へ付勢されている。これにより、Ｙ円弧面１９を挟む第１固定ブロック１８と第１可動ブロック２０、Ｘ円弧面２２を挟む第２固定ブロック２１と第２可動ブロック２３とが、互いに密接するようになっている。これら第１固定ブロック１８、第１可動ブロック２０、第２固定ブロック２１、第２可動ブロック２３は支持部に相当する。
【００１７】
ここで、配管１４から供給される圧縮空気は、Ｙ円弧面１９とＸ円弧面２２に吐出され得るものであり、吐出を行うと、Ｙ円弧面１９、Ｘ円弧面２２にわずかな隙間が形成される。このとき、第１可動ブロック２０は第１固定ブロック１８に対して矢印Ｍ１方向のチルトが許され、第２可動ブロック２３は第２固定ブロック２１に対して矢印Ｍ２方向のチルトが許される。逆に、吐出を止めると、球２８のばね力によって、上述した２方向のチルトが禁止され、チルトロックの状態となる。引上棒２７、球２８、スプリング２９はロック機構に相当する。
【００１８】
第２可動ブロック２３の下部には、ボルトＢ３により中間ブロック３０が固定され、中間ブロック３０の下部には、上から順に、多孔質板３１、断熱板３３、ヒータブロック３４が、ボルトＢ４により固定されている。中間ブロック３０内には、冷気が供給される第１流路３２が形成され、第１流路３２中の冷気は多孔質板３１の内部を通過して、多孔質板３１の側面から外部へ吐出される。これは、ヒータブロック３４がヒータ３５により高温となることで、ヒータブロック３４の熱が中間ブロック３０よりも上方へ伝達されないようにして、第１固定ブロック１８、第１可動ブロック２０、第２固定ブロック２１、第２可動ブロック２３等が熱歪を生じないようにしたものである。
【００１９】
そして、ヒータブロック３４の下部には、バンプ付電子部品Ｐを吸着する吸着ツール３６が固定され、バンプ付電子部品Ｐは、吸着ツール３６、ヒータブロック３４に形成された第２流路３７が負圧になることで吸着されるようになっている。なおＱはバンプ付電子部品Ｐのバンプである。
【００２０】
次に、図４を用いて、本形態のバンプ付電子部品の圧着方法の各過程を説明する。
【００２１】
まず、ステップ１にて、圧縮空気の吐出を止め、チルトロックの状態として、バンプ付電子部品Ｐを吸着ツール３６に吸着させる（ステップ２）。
【００２２】
次に、定盤４を圧着ヘッド１０の真下へセットし、圧縮空気の吐出を行い、チルトを許す状態で、圧着ヘッド１０を定盤４へ向けて下降させ、定盤４へバンプＱを押し付けてバンプＱを若干潰す（ステップ４）。これにより、バンプＱの高さにばらつきがあっても、高いバンプＱがより潰れることで、複数のバンプＱの下端部は１つの平面上に整列する。
【００２３】
次に、チルトロックを行い（ステップ５）、高さが均一になったバンプＱの姿勢をそのまま拘束し、圧着ヘッド１０を上昇させ、基板１が圧着ヘッド１０の真下に位置するように、ＸＹテーブル３を駆動する。そして、カメラ部１７を図１の破線で示すように、バンプＱの真下へ至らせ、バンプＱ及び基板１のパターンを観察して両者の位置をそれぞれ認識し、ＸＹテーブル３を駆動して両者の相対的な位置合わせを行う（ステップ６）。
【００２４】
位置合わせが終わるとチルトロックを維持したまま、圧着ヘッド１０を基板１へ向けて下降させ（ステップ７）、ロードセル９の荷重信号を監視する。
【００２５】
ここで、バンプＱが基板１に着地すると、荷重信号が示す荷重が急激に増加するので、この増加を検出したときに、バンプＱが着地したものとする（ステップ８）。
【００２６】
着地検出が行われたら、チルトロックを解除して（ステップ９）、バンプＱを基板１の回路パターンに圧着する（ステップ１０）。ここで、基板１の上面と複数のバンプＱの下端面が整列する平面とがが完全に平行になっていなくとも、上述した矢印Ｍ１，Ｍ２方向のチルトを行うことで、バンプＱが整列する平面を基板１にならわせ、両者を完全に平行にすることができる。
【００２７】
これにより、全てのバンプＱが均等に圧着されることとなり、実装不良を防止することができる。なお圧着時の荷重は制御部ｃがロードセル９の荷重信号を検出しながらＺモータ７を制御して調節する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、バンプをむらなく均一に圧着でき、実装不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装装置のブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における圧着ヘッドの断面図
【図３】本発明の一実施の形態における圧着ヘッドの断面図
【図４】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部品の圧着方法のフローチャート
【符号の説明】
１０  圧着ヘッド
３６  吸着ツール
Ｐ  バンプ付電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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