(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の回路電極に電子部品の接続用電極を液状接合材を介して着地させることによりこの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、電子部品を供給する部品供給部と、この部品供給部から電子部品を取り出し前記基板へ移送搭載する部品搭載手段と、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置する押付部材搭載手段と、この押付部材搭載手段に押付部材を供給する押付部材供給部とを備え、押付部材供給部が、前記押圧部材を収容する収容容器と、この収容容器から前記押圧部材を順送りすることにより前記部品搭載手段によるピックアップ位置に供給する搬送部から成ることを特徴とする電子部品実装装置。
【請求項２】
前記部品搭載手段が前記押付部材搭載手段を兼務することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
【請求項３】
基板の回路電極に電子部品の接続用電極を液状接合材を介して着地させることによりこの電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、部品搭載手段によって部品供給部から電子部品を取り出し基板へ移送搭載する部品搭載工程と、部品搭載に引き続いて基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を前記部品搭載手段によって載置する押付部材載置工程とを含むことを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項４】
前記接続用電極が半田バンプであり、前記液状接合材が、熱硬化性樹脂中に活性成分を含有させて半田酸化膜の除去能力を付与したペーストであることを特徴とする請求項３記載の電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の回路電極に電子部品の接続用電極を液状接合材を介して着地させることによりこの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置および電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品を基板に実装する方法として、電子部品の接続用電極と基板の回路電極を半田接合や導電性接着材によって接合する方法が広く用いられている。これらの実装方法においては、いずれも電子部品の接続用電極と基板の回路電極との接合部にクリーム半田、フラックス、導電性樹脂などの液状接合材が供給される。これらの液状接合材の供給は電子部品の基板への搭載に先立って予め行われ、例えば基板の回路電極に予め液状接合材を塗布しておく方法や、電子部品の接続用電極に液状接合材を転写する方法などが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子機器の小型化に伴って電子部品の部品サイズが微小化するに伴い、上記電子部品の実装において部品位置ずれの不具合が多発するようになっている。すなわち、部品搭載動作においては電子部品の接続用電極は液状接合材を介して着地することから、着地直後の電子部品はフローティング状態にあり、横方向の滑りを生じやすい。
【０００４】
このとき、液状接合材の塗布が不均一で塗布量が部分的に偏っているような場合には、電子部品には液状接合材の表面張力によって横方向の力が作用する。そして、この力が電子部品の自重による移動抵抗よりも大きい場合には、電子部品が搭載時の着地位置から横方向へスライド移動することによる位置ずれが生じる。前述のように近年電子部品の微細化によって部品の自重が小さくなっていることから、搭載時の位置認識などの方法によって搭載位置精度を向上させても、液状接合材の塗布状態のばらつきに起因する電子部品の位置ずれによって搭載後の部品位置精度が確保されず、リフローなどの後工程において接合不良などの不具合を誘発する要因となっていた。
【０００５】
そこで本発明は、搭載後の部品位置精度を確保することができる電子部品実装装置および電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装装置は、基板の回路電極に電子部品の接続用電極を液状接合材を介して着地させることによりこの電子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、電子部品を供給する部品供給部と、この部品供給部から電子部品を取り出し前記基板へ移送搭載する部品搭載手段と、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置する押付部材搭載手段と、この押付部材搭載手段に押付部材を供給する押付部材供給部とを備え、押付部材供給部が、前記押圧部材を収容する収容容器と、この収容容器から前記押圧部材を順送りすることにより前記部品搭載手段によるピックアップ位置に供給する搬送部から成る。
【０００７】
請求項２記載の電子部品実装装置は、請求項１記載の電子部品実装装置であって、前記部品搭載手段が前記押付部材搭載手段を兼務する。
【０００９】
請求項３記載の電子部品実装方法は、基板の回路電極に電子部品の接続用電極を液状接合材を介して着地させることによりこの電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、部品搭載手段によって部品供給部から電子部品を取り出し基板へ移送搭載する部品搭載工程と、部品搭載に引き続いて基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を前記部品搭載手段によって載置する押付部材載置工程とを含む。
【００１０】
請求項４記載の電子部品実装方法は、請求項３記載の電子部品実装方法であって、前記接続用電極が半田バンプであり、前記液状接合材が、熱硬化性樹脂中に活性成分を含有させて半田酸化膜の除去能力を付与したペーストである。
【００１２】
本発明によれば、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置することにより、液状接合材の塗布状態の不均一に起因する位置ずれを防止して、搭載後の部品位置精度を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電子部品実装システムの構成図、図２は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の平面図、図３は本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の押付部材供給部の機能説明図、図４、図５、図６は本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図である。
【００１４】
まず図１を参照して、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システムは、電子部品実装装置Ｍ１、リフロー装置Ｍ２より構成される。電子部品実装装置Ｍ１は、回路電極が形成された基板を搬送路上で搬送し、搬送路に設けられた実装ステージにてこの基板に電子部品を搭載する。リフロー装置Ｍ２には電子部品実装装置Ｍ１の搬送路と連結された搬送機構が設けられており、リフロー炉内で電子部品が搭載された基板を搬送しながら加熱することにより、電子部品の接続用電極と基板の回路電極との接合部の半田を溶融させて半田接合する。
【００１５】
次に、図２を参照して電子部品実装装置Ｍ１について説明する。図２において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側装置（図示省略）から受け渡された基板３を装置内において搬送し、搬送路２の途中に設けられた実装ステージにこの基板３を位置決めする。搬送路２の両側には、上流側（図２において左側）から部品供給部４、押付部材供給部６がそれぞれ配設されている。
【００１６】
基台１のＸ方向の両端部には２つのＹ軸テーブル８が配設されており、Ｙ軸テーブル８にはＸ軸テーブル９が架設されている。Ｘ軸テーブル９には移載ヘッド１０が装着されており、Ｘ軸テーブル９およびＹ軸テーブル８を駆動することにより、移載ヘッド１０はＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。
【００１７】
部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより移載ヘッド１０によるピックアップ位置５ａに電子部品を供給する。電子部品１５には、下面に接続用電極としての半田バンプ１５ａが形成されており、移載ヘッド１０は吸着ノズル１０ａによりテープフィーダ５のピックアップ位置５ａから電子部品１５を真空吸着してピックアップし、基板３上に移載搭載する。Ｘ軸テーブル９、Ｙ軸テーブル８および移載ヘッド１０は、部品供給部４から電子部品を取り出して基板３へ移送搭載する部品搭載手段となっている。
【００１８】
部品供給部４の下流に配置された押付部材供給部６には、複数のバルクフィーダ７が並設されている。図３に示すように、バルクフィーダ７は、バルク状の押付部材１６をホッパー状の収納容器７ｂ内に収納し、これらの押付部材１６を搬送部７ｃによって順送りすることにより移載ヘッドによるピックアップ位置７ａに供給する。押付部材１６は後述するように、基板３に搭載された電子部品１５の上に載置して用いる重り部材であり、電子部品１５上に載置することによりこの電子部品１５を自重により基板３に対して押し付ける機能を有する。
【００１９】
移載ヘッド１０はバルクフィーダ７のピックアップ位置７ａから吸着ノズル１０ａによりこの押付部材１６を真空吸着してピックアップし、基板３に搭載された電子部品１５上に押付部材１６を載置する。Ｘ軸テーブル９、Ｙ軸テーブル８および移載ヘッド１０は、押付部材供給部６から押付部材１６を取り出して、基板３に搭載された電子部品１５上に載置する押付部材載置手段となっている。
【００２０】
搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド１０の移動経路には、ペースト供給部１１、部品認識カメラ１２が配設されている。ペースト供給部１１は、回転テーブル状のペースト貯溜容器を備えており、回転テーブルの底面に所定膜厚のペースト塗膜を形成する。ここで用いられる液状接合材であるペーストは、熱硬化性樹脂中に活性成分を含有させ、半田酸化膜の除去能力を付与したものが用いられる。このペースト塗膜に対して、移載ヘッド１０に保持された電子部品１５を下降させることにより、電子部品１５の半田バンプ１５ａにはペースト１４（図４参照）が転写塗布により供給される。
【００２１】
従って、ペースト供給部１１は、移載ヘッド１０による基板３への電子部品１５の搭載に先立って、電子部品１５の接続用電極である半田バンプ１５ａに液状接合材であるペースト１４を転写により供給する液状接合材転写手段となっている。なお、半田バンプ１５ａと基板３の回路電極３ａとの接合部にペースト１４を供給する方法として、ペースト１４を吐出するディスペンサ（図示省略）を用い、電子部品１５の搭載に先立って基板３の回路電極３ａ上に予めペースト１４を塗布するようにしても良い。この場合には、ディスペンサが液状接合材塗布手段となる。
【００２２】
部品認識カメラ１２は、部品供給部４から電子部品１５をピックアップした移載ヘッド１０が上方を通過する際に、吸着ノズル１０ａに保持された状態の電子部品１５を下方から撮像する。そして撮像結果を認識処理することにより電子部品１５の識別や位置検出が行われる。
【００２３】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下この電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法について、図４、図５、図６を参照して説明する。移載ヘッド１０は部品供給部４から吸着ノズル１０ａによって電子部品１５をピックアップして取り出し、図４（ａ）に示すように、ペースト供給部１１上に位置している。ペースト供給部１１のペースト貯溜容器１１ａの底面には、ペースト１４が貯溜されている。スキージ１１ｂに対してペースト貯溜容器１１ａが相対回転することにより、ペースト貯溜容器１１ａの底面には、ペースト１４の塗膜が形成されている。
【００２４】
吸着ノズル１０ａをペースト貯溜容器１１ａに対して上下動させることにより、図４（ｂ）に示すように、電子部品１５の半田バンプ１５ａの下面には液状接合材であるペースト１４が転写塗布により供給される（液状接合材供給工程）。なお、ペースト１４の供給において、ペースト１４を吐出するディスペンサを用い、電子部品１５の搭載に先立って、基板３の回路電極３ａ上に予めペースト１４を供給するようにしても良い。
【００２５】
この後、ペースト塗布後の電子部品１５を基板３へ移送搭載する（部品搭載工程）。すなわち、移載ヘッド１０は部品認識カメラ１２の上方を通過してここで電子部品１５の認識を行った後、基板３上に移動する。そして図４（ｃ）に示すように、半田バンプ１５ａを基板３に形成された回路電極３ａに位置合わせした上で、基板３に対して吸着ノズル１０ａを昇降させる。これにより、半田バンプ１５ａは回路電極３ａに着地する。
【００２６】
液状接合材供給工程における半田バンプ１５ａへのペースト１４の供給状態は、必ずしも半田バンプ１５ａの下端部にペースト１４が均一に付着するとは限らない。このため図６（ａ）に示すように、半田バンプ１５ａが回路電極３ａの上面に着地した状態におけるペースト１４の量が片側に偏る場合がある。このようにペースト１４が偏在している場合には、半田バンプ１５ａに対して作用する表面張力が均一とはならず、半田バンプ１５ａに対して水平方向の力が働く。そしてファインピッチ部品のようにサイズが微小で重量が軽い電子部品の場合には、この水平方向の力によって電子部品の位置ずれが発生しやすい。そこで、本実施の形態では、以下に説明する方法によってこの電子部品の位置ずれを防止するようにしている。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、基板３に搭載された電子部品１５の上方には、搭載後速やかに押付部材供給部６から吸着ノズル１０ａによって押付部材１６を取り出した移載ヘッド１０が移動する。そして吸着ノズル１０ａが昇降することにより、図５（ｂ）に示すように、電子部品１５上に押付部材１６を載置する（押付部材載置工程）。この押付部材載置は、部品搭載後極力速やかに（例えば６０秒以内）行われる。
【００２８】
これにより、電子部品１５は押付部材１６の自重Ｗにより基板３に対して押し付けられる。この押し付けにより、図６（ｂ）に示すように半田バンプ１５ａには、回路電極３ａの表面に対して押し付ける力ｆが作用し、ペースト１４の偏在によって水平方向の力が働いている場合にあっても、この押し付け力ｆにより半田バンプ１５ａの位置ずれが防止される。
【００２９】
このようにして電子部品１５が搭載されさらにこの電子部品１５上に押付部材１６が載置された基板３は、リフロー装置Ｍ２に送られる。そしてこの基板３をを加熱することにより、図５（ｃ）に示すように、電子部品１５の半田バンプ１５ａと基板３の回路電極３ａとの接合部の半田を溶融させて半田接合する（リフロー工程）。
【００３０】
このリフロー工程においては、半田バンプ１５ａが溶融した後に冷却されて固化することにより、図６（ｃ）に示すように、回路電極３ａの上面と半田接合された半田接合部１５ａ＊が形成されるとともに、回路電極３ａとの接合部の周囲は、ペースト１４が熱硬化した補強樹脂部１４＊が形成される。このリフロー過程において、電子部品１５は押付部材１６の自重によって押し付けられていることから、半田バンプ１５ａの位置ずれが防止され、良好な半田接合が実現される。
【００３１】
この後、リフロー装置Ｍ２から排出されて常温に冷却された基板３は、押付部材回収部（図示省略）に送られ、ここで図５（ｄ）に示すように基板３を傾斜させることにより、押付部材１６を電子部品１５の上から落下させ回収する。回収された押付部材１６は、再び電子部品実装装置Ｍ１の押付部材供給部６に送られ、再使用される。これにより、押付部材１６の数に限りがある場合でもそれを有効利用することができ、経済的である。なお、押付部材回収部においては、基板３を傾斜させる代わりに、エアブローによって押付部材１６を電子部品１５上から除去する方法を用いても良い。
【００３２】
（実施の形態２）
図７（ａ）は本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の部分平面図、図７（ｂ）は本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の樹脂塗布部の正面図、図８は本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１に示す電子部品実装装置Ｍ１の上流側に、樹脂塗布部を付設し、電子部品の搭載に先立って基板に補強樹脂を塗布するようにしたものである。
【００３３】
図７（ａ）、（ｂ）において、電子部品実装装置Ｍ１の上流には、基板３に補強樹脂を塗布する樹脂塗布部２０が連結されている。樹脂塗布部２０の基台２１上には、基板３を搬送する搬送路２２が設けられており、搬送路２２は電子部品実装装置Ｍ１の搬送路２と連結されている。基台２１上にはＹ軸テーブル２４およびＸ軸テーブル２５が設けられており、Ｘ軸テーブル２５にはディスペンサ２６が装着されている。Ｙ軸テーブル２４およびＸ軸テーブル２５を駆動することにより、ディスペンサ２６は水平移動し、内部に貯留された補強樹脂を基板３上に塗布する。
【００３４】
次に図８を参照して、本発明の一実施の形態の電子部品実装方法について説明する。図８（ａ）において、基板３は実施の形態１に示す基板３と同様であり、上面には回路電極３ａが形成されている。基板３には、回路電極３ａを覆って樹脂塗布部２０のディスペンサ２６によって液状接合材である補強樹脂２７が塗布される。本実施の形態２においては、樹脂塗布部２０が基板３の回路電極３ａに液状接合材を塗布する液状接合材塗布手段となっている。この樹脂塗布において、基板３に塗布された補強樹脂２７の分布は必ずしも均一とはならず、ここに示す例では、矢印ａ側に偏って塗布されている。
【００３５】
この後、図８（ｂ）に示すように、補強樹脂２７が塗布された基板３には、実施の形態１と同様の方法（図４（ａ）、（ｂ）参照）で半田バンプ１５ａにペースト１４が塗布された電子部品１５が搭載され、図８（ｃ）に示すように、半田バンプ１５ａが回路電極３ａ上に着地する。このとき上述のように、基板３上の補強樹脂２７の塗布量は矢印ａ側に偏っていることから、図８（ｄ）に示すように、電子部品１５には補強樹脂２７の表面張力によって水平方向の力が作用する。
【００３６】
このような場合にあっても、実施の形態１と同様に、搭載後の電子部品１５の上面には、押付部材１６が速やかに載置されることから、電子部品１５は押付部材１６の自重Ｗにより基板３に対して押し付けられる。そしてこの押し付けにより、電子部品１５の位置ずれが防止される。なお上記実施の形態２においては、ペースト１４の供給を省略してもよい。
【００３７】
このように、上記実施の形態１，２によれば、自重の小さい微小部品を液状接合材を介して搭載する場合において、液状接合材の塗布状態が不均一であっても、押付部材の押し付け力によって横方向の位置ずれを防止することができ、搭載後の部品位置精度を確保して、リフローなどの後工程における不具合を防止することができる。
【００３８】
なお上記実施の形態では、接続用電極が電子部品の下面に形成された半田バンプである例を示したが、接続用電極の形態は半田バンプに限定されず、接続用電極を液状接合材を介して搭載する形態であれば本発明を適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置することにより、液状接合材の塗布状態の不均一に起因する位置ずれを防止して、搭載後の部品位置精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品実装システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の平面図
【図３】本発明の実施の形態１の電子部品実装装置の押付部材供給部の機能説明図
【図４】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図５】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図６】本発明の実施の形態１の電子部品実装方法の工程説明図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の部分平面図（ｂ）本発明の実施の形態２の電子部品実装装置の樹脂塗布部の正面図
【図８】本発明の実施の形態２の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
Ｍ１  電子部品実装装置
Ｍ２  リフロー装置
３  基板
４  部品供給部
６  押付部材供給部
１０  移載ヘッド
１１  ペースト供給部
１４  ペースト
１５  電子部品
１５ａ  半田バンプ
１６  押付部材
２０  樹脂塗布部
【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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【図８】
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