(57)【要約】【課題】  微小化されたバンプ（接合部材）を有するＩＣチップのような電子部品の基板への実装において、熱的な影響を除去しながら確実かつ高精度な実装を可能とする。【解決手段】  部品保持部材にて保持された電子部品における複数の電極を、基板保持部材にて保持された基板における複数の電極に接合部材を介在させて当接させて、上記電子部品を上記基板に実装する電子部品の実装において、上記それぞれの接合部材の加熱及び冷却の際に、部品保持部材及び基板保持部材の伸び又は縮みに伴って生じる当該部品保持部材と基板保持部材との間の距離の変位量のデータを実装準備工程にて取得し、当該データに基づいて、当該変位量を除去するように上記基板保持部材に対する上記部品保持部材の相対的な位置制御を行い、上記電子部品を上記基板に実装する。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品保持部材にて保持された電子部品における複数の電極を、基板保持部材にて保持された基板における複数の電極に接合部材を介在させて当接させながら、上記それぞれの接合部材を加熱して溶融させ、当該溶融されたそれぞれの接合部材を冷却して固化させた後、上記部品保持部材による上記電子部品の保持を解除して、上記電子部品を上記基板に実装する電子部品の実装方法において、
上記それぞれの接合部材の加熱及び冷却の際に生じ得る上記部品保持部材及び上記基板保持部材の伸び又は縮みに伴って生じる当該部品保持部材と基板保持部材との間の距離の変位量のデータを取得して、
上記それぞれの接合部材の加熱及び冷却の際に、当該取得された上記距離の変位量のデータに基づいて、当該変位量を除去するように上記基板保持部材に対する上記部品保持部材の相対的な位置制御を行い、上記電子部品を上記基板に実装することを特徴とする電子部品の実装方法。
【請求項２】
上記距離の変位量のデータは、上記加熱又は冷却により上記部品保持部材及び上記基板保持部材に伝達される熱量変化により生じる上記伸び又は縮みに伴う上記部品保持部材の部品保持面と上記基板保持部材の基板保持面との間の上記距離の変位量を除去するように、上記基板保持面に対して上記部品保持面を近接又は離間させるための当該部品保持部材の移動位置の位置データである請求項１に記載の電子部品の実装方法。
【請求項３】
上記距離の変位量データには、上記それぞれの接合部材の加熱又は冷却の際に、上記部品保持面に直交する方向において上記基板及び上記電子部品に生じる伸び又は縮みに伴う上記距離の変位量のデータが含まれ、
上記基板及び上記電子部品の伸び及び縮みをさらに除去するように上記部品保持部材の移動を行う請求項２に記載の電子部品の実装方法。
【請求項４】
上記電子部品と略同じ材質にて形成されたデータ取得用電子部品を上記部品保持部材にて保持して、上記基板保持部材により保持された上記基板の表面に、当該データ取得用電子部品を直接的に当接させながら、上記それぞれの接合部材に対する加熱及び冷却における温度プロファイルと同じ温度プロファイルに基づいて、上記データ取得用電子部品に対して上記加熱及び冷却を行うとともに、当該加熱及び冷却の際における上記部品保持部材と上記基板保持部材との間の上記距離の変位量のデータとして、上記加熱及び冷却の際において、上記部品保持部材に保持された上記データ取得用電子部品に付加される荷重が略一定となるように、上記部品保持部材の位置制御を行った場合における当該部品保持部材の位置データを取得し、
上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際に、当該取得された部品保持部材の位置データに基づいて、上記部品保持部材の位置制御を行うことで、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量を除去する請求項１から３のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法。
【請求項５】
上記荷重が略一定となるような上記部品保持部材の位置制御において、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量の発生から、当該変位量の発生により生じる上記荷重の変化量の除去が完了するまでに要する制御時間差データを取得し、
上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際に、当該取得された位置データと上記制御時間差データとに基づいて、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量を除去するように、上記部品保持部材の位置制御を行う請求項４に記載の電子部品の実装方法。
【請求項６】
上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際において、
上記溶融された接合部材が冷却固化される過程において、上記電子部品に付加される荷重の変化量の検出を行い、
当該検出される荷重の変化量に応じて、当該荷重の変化量が除去されるように、上記部品保持部材の位置データを補正し、
当該補正された位置データに基づいて上記部品保持部材の位置制御を行う請求項４に記載の電子部品の実装方法。
【請求項７】
上記電子部品の上記基板への当接から、上記それぞれの接合部材の固化までの間において、上記部品保持部材より上記電子部品に付加される荷重を観察し、
当該観察された荷重が荷重プロファイルに対して超過又は不足していることを検出した場合に、当該超過又は不足の発生を抑制するように上記部品保持部材の位置データの補正を行い、
当該補正された位置データに基づいて、上記部品保持部材の位置制御を行う請求項４に記載の電子部品の実装方法。
【請求項８】
上記接合部材は、上記電子部品の上記それぞれの電極上に形成されたバンプであって、
上記データ取得用電子部品は、上記それぞれのバンプが形成されていない状態の電子部品である請求項４から７のいずれか１つに記載の電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板に実装する方法に関するものであり、特にステージ上に載置された基板上における部品実装位置に、微小化されたバンプを有するＩＣチップのような電子部品を実装する電子部品の実装方法に関する。
【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。例えば、ステージ上に載置された基板に対して、バンプを有するＩＣチップのような電子部品を実装するような電子部品に実装方法がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
具体的には、ステージ上に載置された基板における部品実装位置に形成された複数のパッド（基板電極）上に、クリーム半田を印刷等の手段により供給して、それぞれの半田部の形成を行う。次に、その実装側表面に配置されている複数の電極上にバンプが形成されている電子部品を、上記実装側表面とは反対側の表面にてヘッドツールにより吸着保持し、上記基板における部品実装位置と電子部品との位置合わせを行う。その後、ヘッドツールを下降させて、吸着保持されている電子部品のそれぞれのバンプと半田部を介して基板のパッドに当接させる。その後、ヘッドツール及びステージよりの加熱でもってそれぞれのバンプ及び半田部を加熱溶融させて、さらにその後、冷却固化させることで、電子部品のそれぞれの電極と基板のそれぞれのパッドとを、それぞれのバンプ及び半田部を介して接合することができ、その結果として、基板の部品実装位置に電子部品が実装されることとなる。
【０００４】
また、上記電子部品のバンプと上記基板の半田部との当接から、上記それぞれのバンプ及び半田部が冷却固化されるまで、ヘッドツールにより電子部品は吸着保持されたままの状態とされているため、上記当接から冷却固化まで基板に対する電子部品の相対的な位置を確実かつ高精度に保持することができ、そのバンプピッチが狭小化されているような電子部品の実装を行うような場合であっても、確実に対応することができる。
【０００５】
さらに、ヘッドツールにロードセルを備えさせて、上記当接の際における荷重を所定の値に保つように荷重一定制御を行うことで、加熱の際におけるヘッドツールの伸び量を実質的に除去するような制御（伸び量のキャンセル制御）を行うことができ、当該ヘッドツールの熱による伸びが発生することで、バンプつぶれ等が発生することを抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８１９６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、電子部品におけるバンプピッチの狭小化が益々進行し、それに伴って、形成されるバンプ自体の微小化も進行しており、このように微小化されたバンプを有する電子部品に実装に対応することが望まれている。
【０００８】
このようにバンプピッチの狭小化及びバンプの微小化が進行すると、上記当接から冷却固化まで、電子部品の実装側表面と基板の表面と間の距離を、所定の距離に確実に保持する必要がある。すなわち、このように当該距離を保持することで、微小化されたバンプのつぶれや引き剥がれを確実に防止する必要がある。
【０００９】
しかしながら、上述の従来の実装方法では、バンプや半田部が溶融を開始してその後固化されるまでの間は、バンプや半田部が溶融状態となることにより荷重抜けが発生するため、熱によるヘッドツールの伸び量等を除去するための荷重一定制御を行うことができないという問題がある。このような場合にあっては、熱によるヘッドツールの伸びや縮みの除去を行うことができず、電子部品の実装側表面と基板の表面との間の距離（あるいはヘッドツールの先端面とステージの基板保持面との間の距離）を保つことができないこととなり、バンプつぶれや引き剥がれが生じる可能性がある。
【００１０】
一方、このようにバンプや半田部が溶融状態にある間に、特別な測定器を用いてヘッドツールの伸び量や縮み量の測定を行い、当該測定結果に基づいて、伸び量／縮み量を除去するような制御を行うことが考えられる。しかしながら、上記加熱や冷却の際には、ヘッドツールだけでなく、ステージや電子部品自体にも伸びや縮みが生じることとなり、これら全ての状態を測定することは困難であり、例え測定が可能となっても測定器の構成の複雑化や設備コストの高騰化を招くこととなり、現実的には困難であるという問題もある。
【００１１】
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、微小化されたバンプ（接合部材）を有するＩＣチップのような電子部品の基板への実装において、熱的な影響を除去しながら確実かつ高精度な実装を可能とする電子部品の実装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
本発明の第１態様によれば、部品保持部材にて保持された電子部品における複数の電極を、基板保持部材にて保持された基板における複数の電極に接合部材を介在させて当接させながら、上記それぞれの接合部材を加熱して溶融させ、当該溶融されたそれぞれの接合部材を冷却して固化させた後、上記部品保持部材による上記電子部品の保持を解除して、上記電子部品を上記基板に実装する電子部品の実装方法において、
上記それぞれの接合部材の加熱及び冷却の際に生じ得る上記部品保持部材及び上記基板保持部材の伸び又は縮みに伴って生じる当該部品保持部材と基板保持部材との間の距離の変位量のデータを取得して、
上記それぞれの接合部材の加熱及び冷却の際に、当該取得された上記距離の変位量のデータに基づいて、当該変位量を除去するように上記基板保持部材に対する上記部品保持部材の相対的な位置制御を行い、上記電子部品を上記基板に実装することを特徴とする電子部品の実装方法を提供する。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、上記距離の変位量のデータは、上記加熱又は冷却により上記部品保持部材及び上記基板保持部材に伝達される熱量変化により生じる上記伸び又は縮みに伴う上記部品保持部材の部品保持面と上記基板保持部材の基板保持面との間の上記距離の変位量を除去するように、上記基板保持面に対して上記部品保持面を近接又は離間させるための当該部品保持部材の移動位置の位置データである第１態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００１５】
本発明の第３態様によれば、上記距離の変位量データには、上記それぞれの接合部材の加熱又は冷却の際に、上記部品保持面に直交する方向において上記基板及び上記電子部品に生じる伸び又は縮みに伴う上記距離の変位量のデータが含まれ、
上記基板及び上記電子部品の伸び及び縮みをさらに除去するように上記部品保持部材の移動を行う第２態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、上記電子部品と略同じ材質にて形成されたデータ取得用電子部品を上記部品保持部材にて保持して、上記基板保持部材により保持された上記基板の表面に、当該データ取得用電子部品を直接的に当接させながら、上記それぞれの接合部材に対する加熱及び冷却における温度プロファイルと同じ温度プロファイルに基づいて、上記データ取得用電子部品に対して上記加熱及び冷却を行うとともに、当該加熱及び冷却の際における上記部品保持部材と上記基板保持部材との間の上記距離の変位量のデータとして、上記加熱及び冷却の際において、上記部品保持部材に保持された上記データ取得用電子部品に付加される荷重が略一定となるように、上記部品保持部材の位置制御を行った場合における当該部品保持部材の位置データを取得し、
上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際に、当該取得された部品保持部材の位置データに基づいて、上記部品保持部材の位置制御を行うことで、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量を除去する第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。
【００１７】
本発明の第５態様によれば、上記荷重が略一定となるような上記部品保持部材の位置制御において、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量の発生から、当該変位量の発生により生じる上記荷重の変化量の除去が完了するまでに要する制御時間差データを取得し、
上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際に、当該取得された位置データと上記制御時間差データとに基づいて、上記基板保持部材と上記部品保持部材との間の距離の上記変位量を除去するように、上記部品保持部材の位置制御を行う第４態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００１８】
本発明の第６態様によれば、上記それぞれの接合部材を用いて上記電子部品を上記基板に実装する際において、
上記溶融された接合部材が冷却固化される過程において、上記電子部品に付加される荷重の変化量の検出を行い、
当該検出される荷重の変化量に応じて、当該荷重の変化量が除去されるように、上記部品保持部材の位置データを補正し、
当該補正された位置データに基づいて上記部品保持部材の位置制御を行う第４態様に記載の電子部品の実装方法を提供する。
【００１９】
本発明の第７態様によれば、上記電子部品の上記基板への当接から、上記それぞれの接合部材の固化までの間において、上記部品保持部材より上記電子部品に付加される荷重を観察し、
当該観察された荷重が荷重プロファイルに対して超過又は不足していることを検出した場合に、当該超過又は不足の発生を抑制するように上記部品保持部材の位置データの補正を行い、
当該補正された位置データに基づいて、上記部品保持部材の位置制御を行う第４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８態様によれば、上記接合部材は、上記電子部品の上記それぞれの電極上に形成されたバンプであって、
上記データ取得用電子部品は、上記それぞれのバンプが形成されていない状態の電子部品である第４態様から第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。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電子部品を基板に実装する際に、部品保持部材や基板保持部材、そして上記電子部品自体や上記基板自体に熱による伸び／縮みが生じることにより発生する上記部品保持部材の部品保持面と上記基板保持部材の基板保持面との間の距離の変位量を、当該変位量のデータに基づいて上記基板保持部材に対する上記部品保持部材の相対的な位置制御を行うことで、確実に除去することができる。
【００２２】
特に、このようなそれぞれの部材の伸び／縮みにより複合的あるいは総合的に生じる上記変位量は、実際の実装過程では、上記部品保持面と上記基板保持面との間に上記電子部品が配置されていることにより、例えば変位量測定器を用いて測定することが困難であることや、接合部材の加熱溶融によりロードセル等にて検出される荷重に荷重抜けが生じることにより測定することが困難であるものの、本発明のようにデータ取得用電子部品を用いることで、予め実装準備工程として当該変位量を測定し、当該変位量のデータを作成することができる。
【００２３】
すなわち、実装時の加熱により溶融される材料が含まれていないバンプ無しの電子部品を上記データ取得用電子部品として、当該データ取得用電子部品に対して、実装時の温度プロファイルを用いて加熱／冷却制御を施しながら、荷重一定制御を行った場合における上記部品保持部材の高さ位置の移動軌跡をプロファイルデータ（位置データ）として取得し、当該取得されたプロファイルデータに基づいて上記部品保持部材の移動制御を行いながら、実際の上記電子部品を上記基板に実装させることで、上記熱による各部材の伸び／縮みに伴う影響を除去することができる。
【００２４】
従って、特に、そのバンプピッチが狭小化され、さらにその径が微小化されたバンプを有するような上記電子部品を、熱による各部材の伸び／縮みの影響を排除しながら、確実かつ高精度に実装することができる。特に、このような実装方法は、当該電子部品を上記基板に実装するような場合のみに限られず、上記電子部品に形成されたそれぞれのバンプと、他の電子部品に形成されたそれぞれのバンプとを接合するようなチップ・オン・チップという実装方法にも効果的に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
本発明にかかる電子部品の実装方法は、電子部品の複数の電極を基板の複数の電極上に接合部材を介在させて当接させ、各接合部材を溶融し固化させて、各接合部材を介在させて電子部品を基板に接合する電子部品の実装方法に関しており、本発明の一の実施形態にかかる電子部品の実装方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２７】
まず、本実施形態の電子部品の実装方法において用いられる電子部品実装装置の構成を示す模式斜視図を図１に示す。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方向移動装置２２のナット部に固定されており、Ｘ方向移動装置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。
【００２８】
また、ヘッドツール３の模式断面図（断面図を用いた模式構成図）である図２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装置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装置の一例である冷却ブローノズル１９を備えている。ここで、上記加熱装置は、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、電子部品及び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。
【００２９】
図１において、スライドベース６はＹ方向移動装置２３のナット部に固定されており、Ｙ方向移動装置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、基板４はスライドベース６上に固定された基板保持部材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。また、上述の説明においては、電子部品実装装置２０１における加熱装置として、ヘッドツール３にセラミックヒータ１２が備えられているような場合について説明しているが、このような場合に代えて、ステージ７にも加熱装置が内蔵されているような場合であってもよい。
【００３０】
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装置である制御装置９を備えており、昇降部２１の移動動作、Ｘ方向移動装置２２の移動動作、Ｙ方向移動装置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、制御装置９により動作制御される。
【００３１】
図３は、本実施形態の電子部品の実装方法について、電子部品１及び基板４の模式断面図を用いて説明するための図である。図３（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には接合部材の一例であるバンプ１ｂが金属材料、例えば半田材料により予め形成されている。また、図３（Ａ）に示すように、四角形プレート状の基板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上に接合部材の一例である半田部２が、例えば印刷等の手段を用いてクリーム半田が予め供給されることで形成されている。また、電子部品１の各電極１ａと基板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に形成された各バンプ１ｂの間隔ピッチであるバンプピッチが例えば７０μｍ以下であるとともに、そのバンプ径が３０μｍ、形成高さが２０μｍであるような狭小化かつ微小化されたバンプを有するハイエンド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電子部品である。
【００３２】
次に、電子部品実装装置２０１を用いて電子部品１を基板４上に実装する方法についてその手順の概略を説明する。なお、詳細な実装手順については後述するものとする。
【００３３】
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方向移動装置２３により、Ｙ１又はＹ２方向に移動させるとともに、Ｘ方向移動装置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。
【００３４】
次に、図１において、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方向移動装置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方向移動装置２２によりＸ１又はＸ２方向に移動させ、図３（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バンプ１ｂが基板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と基板４の位置合わせを行う。
【００３５】
その後、図３（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の各バンプ１ｂを、ステージ７に固定されている基板４の各半田部２に当接させる。
【００３６】
この当接の後、図３（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の各バンプ１ｂとこの各バンプ１ｂに当接されている基板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、各バンプ１ｂと各半田部２が溶融される。
【００３７】
その後、図３（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と基板４の各パッド４ａが半田を介在して状態で接合される。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。
【００３８】
その後、図３（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を基板４に実装する場合には、各々の電子部品１毎にこれらの作業を繰り返して行い、各電子部品１を基板４に個別に実装を行う。
【００３９】
なお、上記においては、接合部材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各バンプ１ｂ、及び基板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、接合部材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各バンプ１ｂのみであってもよい。
【００４０】
さらに、電子部品１の各電極１ａ上、又は基板４の各パッド４ａ上、又は接合部材である各バンプ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。
【００４１】
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２を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図２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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、制御装置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装置９に出力されるように構成されている。
【００５３】
ここで、電子部品実装装置２０１に備えられている制御装置９の構成を示すブロック図を図４に示す。図４に示すように、制御装置９は、電子部品実装装置２０１における駆動系である昇降部２１、Ｘ方向移動装置２２、及びＹ方向移動装置２３の動作制御（すなわちモータの制御）を行うモータ制御部９４と、ロードセル１４による荷重検出の動作制御を行う荷重制御部９５と、セラミックヒータ１２による加熱動作の制御を行う温度制御部９６とを備えている。なお、セラミックヒータ１２の近傍には温度検出部である熱電対１２ａが備えられており、この熱電対１２ａによる温度検出結果が、温度制御部９６に入力されるように構成されている。なお、ここで説明するのは、制御装置９が備える主な制御部についてだけであり、これら以外にも、例えば、冷却ブローノズル１９の動作制御を行う制御部や、吸着ノズル１１による吸着保持動作の制御を行う制御部などが備えられている。
【００５４】
また、図４に示すように、制御装置９には、これらの複数の制御部９４、９５、及び９６における制御動作を互いに関連付けながら統括的に制御する処理部９１が備えられている。さらに、制御装置９には、これらの制御動作の基本となる制御プログラムや制御データ、あるいは検出・測定されたデータを読み出し可能に保管する記憶部の一例であるメモリ部９３と、制御動作に必要な操作や運転情報などを表示するための操作・表示部９２が備えられている。
【００５５】
また、制御装置９におけるメモリ部９３には、例えば、それぞれの駆動装置の駆動量やタイミングを決定する実装プログラムや、後述する予め設定された当接荷重データや、加熱又は冷却温度の温度プロファイル等が読み出し可能に保持されている。また、モータ制御部９４により昇降部２１が制御されて、ヘッドツール先端部３ａの装備されている吸着ノズル１１が上昇又は下降された場合における当該吸着ノズル１１の先端部の高さ位置のデータを取得されて、メモリ部９３に記憶させることが可能となっている。
【００５６】
次に、制御装置９の荷重制御部９５によりロードセル１４が制御されて、電子部品１と基板４の当接時に発生する当接荷重を検出する制御方法について説明する。
【００５７】
電子部品１と基板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の各バンプ１ｂが基板４の各半田部２に当接する。このとき、電子部品１の各バンプ１ｂと基板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。
【００５８】
このように検出された荷重データは、制御装置９の荷重制御部９５に入力されるとともに、メモリ部９３に保持されている予め設定された当接荷重データが処理部９１により読み出されて荷重制御部９５に入力され、荷重制御部９５において、検出された荷重データと予め設定された当接荷重データとの比較が行われる。この比較結果に基づいて、処理部９１を介してモータ制御部９４により昇降部２１が制御されて、予め設定された当接荷重となるように、昇降部２１によりヘッドツール３を微小量だけ下降又は上昇させる。これにより、ロードセル１４により検出される当接荷重を予め設定された当接荷重とすることができる。なお、このような検出される荷重の制御方法は、荷重一定制御方法ということができる。
【００５９】
次に、このような構成の電子部品実装装置２０１を用いて、熱によるヘッドツール３やステージ７等の伸び量及び縮み量を考慮しながら、微小化されたバンプ１ｂを有する電子部品１を基板４に高い実装位置精度でもって実装する実装方法について以下に具体的に説明する。
【００６０】
本実施形態の電子部品の実装方法においては、実際に電子部品の基板への実装を行う前に実装準備工程として、ヘッドツール３、ステージ７、そして電子部品１自体の熱による伸び量及び縮み量のデータの取得を行う。しかしながら、このような熱による伸び量及び縮み量のデータを、各々の構成部材毎に個別に測定することは現実的には困難を伴うものであるため、これらの伸び量及び縮み量が集約されたデータとして、当該伸び又は縮みに伴う吸着ノズル１１における部品保持面とステージ７における基板保持面との間の距離の変位量のデータの取得を行うものである。
【００６１】
さらに具体的に説明すると、電子部品１と略同じ材質にて形成されたデータ取得用電子部品２０として、それぞれの電極２０ａ上にバンプ１ｂが形成されていない電子部品を用いて、当該データ取得用電子部品２０をヘッドツール３により吸着保持して基板４に対して当接させながら、電子部品１を基板４に実装する場合と同じ温度プロファイルでもって、データ取得用電子部品に対して加熱・冷却の各プロセスを施して、当該それぞれのプロセスの間に、ヘッドツール３のロードセル１４により検出される当接荷重が所定の荷重（例えば、一定の当接荷重）となるようにした場合における吸着ノズル１１の部品保持面の高さ位置の変位状態（軌跡）を測定することで、上記変位量のデータを取得するものである。また、データ取得用電子部品２０として、それぞれのバンプ１ｂが形成されていない電子部品１を用いるのは、バンプ１ｂが存在するような場合には、上記加熱によるバンプ１ｂの溶融により、ロードセル１４により検出される荷重の荷重抜けが生じるため、上記荷重一定制御を継続することが困難となるからである。このようなデータ取得用電子部品２０を用いた上記変位量データの取得方法について、図５に示す模式説明図及び図６に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００６２】
まず、図５（Ａ）の模式説明図に示すように、電子部品実装装置２０１におけるステージ７の基板保持面７ａに基板４を載置して保持させる。なお、基板４としては、実際の電子部品実装において用いられる基板４をそのまま用いることが好ましいが、同様な形状及び同様な材質にて構成されるようなデータ取得用基板が用いられるような場合であってもよい。本実施形態においては、実際の基板４をそのまま用いている。なお、基板４の図示上面には複数のパッド４ａが形成されているものの、半田部２が形成されていない基板４が用いられる。
【００６３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、ヘッドツール３の吸着ノズル１１によりデータ取得用電子部品２０の吸着保持が行われる（図６のステップＳ１）。その後、電子部品実装装置２０１において、Ｘ軸方向移動装置２２によりヘッドツール３が図示Ｘ１方向又はＸ２方向に移動されるとともに、Ｙ軸方向移動装置２３によりステージ７が図示Ｙ１方向又はＹ２方向に移動されて、データ取得用電子部品２０の実装側表面に形成されているそれぞれの電極２０ａと、基板４に形成されているそれぞれのパッド４ａとの位置合わせが行われる。
【００６４】
このような位置合わせが完了すると、図６のステップＳ２において、昇降部２１によりヘッドツール３の下降が開始される。当該下降により、図５（Ｃ）に示すように、吸着ノズル１１により吸着保持された状態のデータ取得用電子部品２０の実装側表面（図示下面）と基板４の表面（図示上面）とが互いに接触する。当該接触が行われると、ヘッドツール３においてロードセル１４により荷重が検出される。このように検出された荷重が、制御装置９の荷重制御部９５に入力され、荷重制御部９５においてメモリ部９３より読み出された予め設定されている当接荷重と当該入力された荷重との比較が行われ、検出される荷重が当接荷重に達するまで荷重監視が行われて、ヘッドツール３の下降が継続される（ステップＳ３）。なお、このステップＳ３において、検出された荷重が上記予め設定された当接荷重に達したものと判断された場合には、ステップＳ４において、ヘッドツール３の下降が停止される。この状態がデータ取得用電子部品２０と基板４との当接状態である。
【００６５】
その後、このような当接状態をより確実なものとするために、さらにヘッドツール３を微小に下降させて、部品押さえ込みを行う（ステップＳ５）。この部品押さえ込みのためのヘッドツール３の下降は、上記当接荷重よりも大きな荷重である予め設定されている部品押さえ込みのための所定荷重に、ロードセル１４により検出される荷重が到達するまで荷重監視が行われながら継続される（ステップＳ６）。ステップＳ６において、検出される荷重が上記所定の荷重に到達したことが確認されると、ヘッドツール３の下降が停止されて、当該状態が保持される（ステップＳ７）。
【００６６】
その後、制御装置９のメモリ部９３に保持されている電子部品１の基板４への実装のための温度プロファイルデータが読み出されて、温度制御部９６により当該温度プロファイルデータに基づく加熱／冷却制御が開始される（ステップＳ１０）。このような温度プロファイルデータは、例えば、時間区分毎の温度変化データとして作成され、当該それぞれの時間区分毎に、第１の加熱／冷却ステップ、第２の加熱／冷却ステップ、第３の加熱／冷却ステップ、・・・、第ｎの加熱／冷却ステップ（ただし、ｎは整数）として、細分化されたステップにより構成されている。一例を挙げれば、第２の加熱／冷却ステップにおいて、所要時間８秒、開始温度２４０℃、終了温度３８０℃というようなそれぞれのステップにより構成されている。従って、このような温度プロファイルデータに基づく加熱／冷却制御は、第１の加熱／冷却ステップから順次行われ、最終の第ｎの加熱／冷却ステップが完了するまで行われる。具体的には、当該加熱／冷却ステップが温度上昇（あるいは加温された状態の保持）を要求するものであれば、セラミックヒータ１２による加熱が行われ、データ取得用電子部品２０及び基板４の加熱が行われる（図５（Ｄ）参照）。逆に当該加熱／冷却ステップが温度下降を要求するものであれば、セラミックヒータ１２による加熱を停止して、冷却ブローノズル１９による冷却が行われる（図５（Ｅ）参照）。
【００６７】
また、このようなステップＳ１０における加熱／冷却制御の際に、ヘッドツール３による荷重一定制御が行われる。具体的には、ステップＳ８において、ヘッドツール３の下降及び上昇が停止された状態において、ロードセル１４により検出される荷重が、上記所定の荷重の範囲内にあるかどうかが判断される。所定の荷重の範囲内にあると判断される場合には、ステップＳ１０において実施される全ての加熱／冷却ステップが完了したかどうかが判断され（ステップＳ１２）、全てが完了するまで、ステップＳ８における所定荷重の確認動作が繰り返される。
【００６８】
一方、ヘッドツール３による加熱又は冷却が行われると、これらの熱の出入りに伴ってヘッドツール３やステージ７、そしてデータ取得用電子部品２０や基板４自体に、当該熱による伸びや縮みが生じることとなる。このようなそれぞれの伸び及び縮みの発生により、ヘッドツール３の吸着ノズル１１の部品保持面１１ａと、ステージ７の基板保持面７ａとの間の距離に変位量が生じることとなるが、現実的には、部品保持面１１ａと基板保持面７ａとの間には、データ取得用電子部品２０が配置されているため、当該距離の変位量はロードセル１４にて検出される荷重の変化量となって現れることとなる。従って、このような伸びや縮みが生じると、ステップＳ８において、ロードセル１４により検出される荷重が増加又は減少することとなり、その度合いによっては、検出される荷重が上記所定の荷重の範囲内を超過するような場合も生じる。当該超過が生じる場合には、ステップＳ９において、上記超過した荷重（すなわち過重差分）に応じて、昇降部２１によりヘッドツール３の上昇又は下降が行われる。この上昇又は下降によりロードセル１４にて検出される荷重が、上記所定の範囲内に保たれる。すなわち、上記伸び又は縮みにより生じた上記変位量がヘッドツール３の移動により除去されることとなる。
【００６９】
また、このようなステップＳ１０における加熱／冷却制御が行われている間は、ヘッドツール３の昇降高さ位置として、例えば吸着ノズル１１の部品保持面１１ａの高さ位置の位置座標（位置データ）が、昇降部２１を通してモータ制御部９４に入力され、処理部９１によりメモリ部９３に記憶される（ステップＳ１１）。すなわち、ヘッドツール３の高さ位置の移動軌跡のデータが記憶されることとなる。このような位置データが、上記変位量データであり、上記熱による伸び量又は縮み量を除去するためのデータとなる。
【００７０】
その後、ステップＳ１２において、全ての加熱／冷却ステップが完了したものと判断されると、図５（Ｆ）に示すように、ヘッドツール３の吸着ノズル１１によるデータ取得用電子部品２０の吸着保持が解除され（ステップＳ１３）、昇降部２１によりヘッドツール３の上昇が行われる（ステップＳ１４）。これにより、上記熱による各部材等の伸び量や縮み量を除去するためのデータの取得、すなわち、吸着ノズル１１の位置データの取得が完了する。
【００７１】
ここで、本明細書における加熱又は冷却に伴う吸着ノズル１１の部品保持面１１ａとステージ７の基板保持面７ａとの間の距離の「変位量」について詳細に説明する。当該説明にあたって、図７〜図９に模式説明図を示す。
【００７２】
まず、図７（Ａ）に示すように、部品保持面１１ａと基板保持面７ａの間の距離がｄ０に保たれた状態の吸着ノズル１１及びステージ７（図示実線にて示す）が加熱されると、両部材に熱による伸びが発生し、当該距離がｄ１に縮められる（図示２点鎖線にて示す）。従って、当該加熱に伴う距離の変位量は、Δｄ１＝ｄ０−ｄ１となり、当該変位量を除去するためには、図７（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１１をΔｄ１だけ上昇させればよい。なお、上記変位量は、減少する方向を便宜上、負で表している。また、図７（Ａ）において、両部材の間に、例えばデータ取得用電子部品２０が配置されているような場合には、現実的には上記距離の変位量が現れることなく、それに代わって、ロードセル１４にて検出される荷重の増加として現れることとなる。なお、上記変位量としては、部品保持面１１ａと基板保持面７ａとの間の距離を対象としているが、このような場合に代えて、電子部品１における実装側表面と基板の表面との間の距離を対象とするような場合であってもよい。
【００７３】
また、図８（Ａ）に示すように、冷却に伴って両部材に縮みが発生した場合には、当該距離が、ｄ０からｄ２に拡大される（図示２点鎖線にて示す）。この場合、当該冷却に伴う距離の変位量は、Δｄ２＝ｄ０−ｄ２となり、当該変位量を除去するためには、図８（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１１をΔｄ２だけ下降させればよい。
【００７４】
さらに、図９（Ａ）に示すように、加熱に伴ってデータ取得用電子部品２０に伸びが発生した場合には、電子部品２０の高さ寸法がｄ０からｄ３に拡大される（図示２点鎖線にて示す）。この場合、当該加熱に伴う距離の変位量は、Δｄ３＝ｄ３−ｄ０となり、当該変位量を除去するためｎには、図９（Ｂ）に示すように、吸着ノズル１１をΔｄ３だけ上昇させればよい。実際には、図９（Ａ）に示すように、吸着ノズル１１とステージ７との間の距離が、電子部品２０への伸びの発生にも拘わらず、距離ｄ０に保持されているため、上記変位量は、実際の距離の変位量として現れるのではなく、ロードセル１４にて検出される荷重の増加として検出されることとなる。図９（Ｂ）のように、吸着ノズル１１の上昇を行うことで、荷重増加として現れる当該距離の変位量を除去することができる。
【００７５】
ここで、上述のデータ取得用電子部品２０を用いて取得されたそれぞれの部材の熱による伸び及び縮みに伴う上記距離の変位量を除去するための吸着ノズル１１の部品保持面１１ａの位置データのプロファイル８１を、ロードセル１４にて検出される荷重プロファイル８２と、加熱／冷却制御に用いられる温度プロファイル８３との関係で、模式的に示す模式説明図を図１０に示す。なお、図１０においては、それぞれのプロファイルの関係を分かり易くするために、同じグラフ上にそれぞれのプロファイルをプロットしている。そのため、縦軸座標（ノズル高さ位置、荷重、温度）は、個々のプロファイルにおける相対的な変化量を表しており、これに対して、横軸は、全てのプロファイルに共通の時間を表している。
【００７６】
図１０のプロファイル８１、８２、及び８３に示すように、時間Ｔ１において、データ取得用電子部品２０と基板４との当接が検出され、時間Ｔ２において、部品押さえ込みのための所定の荷重に到達される。その後、時間Ｔ２からＴ３にかけて、セラミックヒータ１２による加熱が行われる。この加熱に伴って、各部材に熱による伸びが発生することとなるが、吸着ノズル１１の高さ位置を上昇させることで、検出される荷重が一定に保たれる。時間Ｔ３にて温度上昇は停止され、定温制御が開始されるが、その後しばらくは各部材の伸びが続くため、時間Ｔ４にかけて吸着ノズル１１の高さ位置をさらに上昇させることで、荷重が一定に保たれる。
【００７７】
時間Ｔ４からＴ５にかけては、吸着ノズル１１の高さ位置、荷重、及び温度が安定された状態とされる。時間Ｔ５に到達すると、冷却が開始され、それに伴って各部材に縮みが発生するが、時間Ｔ６にかけて吸着ノズル１１の高さ位置を下降させることで、検出される荷重が一定に保たれる。その後、時間Ｔ７にて吸着ノズル１１による電子部品２０の吸着保持が解除される。
【００７８】
次に、このように取得された熱による各部材の伸び／縮みに伴う吸着ノズル１１とステージ７との間の距離の変位量を除去するためのデータである吸着ノズル１１の高さ位置データを用いて、実際に電子部品１を基板４に実装する手順について説明する。当該説明にあたって、実装手順を説明するフローチャートを図１１に示し、図３（Ａ）〜（Ｆ）の模式説明図を参照しながら以下に説明を行う。
【００７９】
まず、電子部品１の実装動作を開始する前の準備動作として、制御装置９において、メモリ部９３に保持されているノズル高さ位置のプロファイルデータが読み出されてモータ制御部９４に入力されるとともに、温度プロファイルデータが読み出されて温度制御部９６に入力される。また、メモリ部９３に保持されている荷重プロファイルデータ（例えば、予め設定された当接荷重のデータや部品押さえ込みのための所定荷重のデータ）が読み出されて荷重制御部９５に入力される。これにより、実装前の準備動作が完了する。
【００８０】
次に、図３（Ａ）に示すように、ステージ７の基板保持面７ａに基板４を保持させるとともに、ヘッドツール３の吸着ノズル１１の部品保持面１１ａに電子部品１を吸着保持させる（ステップＳ２１）。なお、基板４のそれぞれのパッド４ａ上には、半田部２が形成されている。その後、図３（Ｂ）に示すように、吸着保持された電子部品１と、基板４との位置合わせが行われる。当該位置合わせの後、昇降部２１によるヘッドツール３の下降が開始され（ステップＳ２２）、予め設定された当接荷重が、ロードセル１４において検出するまで、当該下降が継続される（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、上記当接荷重が検出されるとヘッドツール３の下降が停止される（ステップＳ２４）。さらにその後、部品押さえ込みのための所定荷重が検出されるまで、ヘッドツール３が下降される（ステップＳ２５、Ｓ２６）。当該所定の荷重か検出されるとヘッドツール３の下降が停止され（ステップＳ２７）、図３（Ｃ）に示すように、電子部品１のそれぞれの電極１ａ上に形成されたバンプ１ｂと、基板４のそれぞれの半田部２とが確実に当接された状態とされる。
【００８１】
このように電子部品１と基板４とが当接された状態とされると、ステップＳ２９において、温度制御部９６によりセラミックヒータ１２の加熱が開始され、温度プロファイルデータに基づく、それぞれのバンプ１ｂ及び半田部２の温度制御が開始される（図３（Ｄ）参照）。具体的には、温度プロファイルデータに基づく第１の加熱／冷却ステップが実施され、順次第２の加熱／冷却ステップ、第３の加熱／冷却ステップ、・・・、第ｎの加熱／冷却ステップが実施される。
【００８２】
一方、このような温度プロファイルデータに基づく、加熱／冷却制御の開始とともに、ステップＳ２８において、モータ制御部９４により昇降部２１の制御が開始され、ノズル高さ位置のプロファイルデータに基づく、吸着ノズル１１の部品保持面１１ａの高さ位置の移動制御が開始される。具体的には、上記当接状態の高さ位置を基点として、上記ノズル高さ位置のプロファイルデータに基づく第１の加熱／冷却ステップに対応する高さ位置への移動制御が実施され、順次第２のステップ、第３のステップ、そして第ｎのステップに対応する移動制御が行われる。これにより、加熱による各部材の伸び量及び冷却による各部材の縮み量を除去することができる。なお、これらの加熱／冷却制御及びノズル高さ位置制御が行われている間は、温度、ノズル高さ位置、及び荷重の変化状態の監視（プロセスモニタリング）が行われる（ステップＳ３０）。
【００８３】
その後、ステップＳ２９において全ての加熱／冷却ステップの実施が完了すると、吸着ノズル１１による電子部品１の吸着保持が解除されて（ステップＳ３１）、昇降部２１によりヘッドツール３が上昇される（ステップＳ３２）。これにより、図３（Ｆ）に示すように、電子部品１のそれぞれの電極１ａが、基板４のそれぞれのパッド４ａに、溶融されてその後固化されたバンプ１ｂ及び半田部２を介して接合された状態となり、電子部品１が基板４に実装されることとなる。
【００８４】
ここでこのような動作手順に基づいて行われる電子部品１の基板４への実装の際に、プロセスモニタリングにより得られた実際の吸着ノズル１１の高さ位置のデータ７１、検出された荷重データ７２、及び温度データ７３の変化状態を図１２のグラフに模式的に示す。なお、図１２のグラフにおいて、縦軸には、ノズル高さ位置、荷重、及び温度を個々のデータ毎に相対的に示し、横軸には時間を示す。なお、これらの時間Ｔ１〜Ｔ７は、図１０に示す時間と対応している。
【００８５】
図１２に示すそれぞれのデータの変化状態は、基本的には、図１０に示すそれぞれのプロファイル８１〜８３と略同じ波形を有している。ただし、図１２に示すように、時間Ｔ２からＴ３の間における時間Ｔ２’における荷重データ７２において、荷重Ｗ２からＷ１へと急激に減少している点において、図１０に示すプロファイルデータと異なっている。これは、加熱によりそれぞれのバンプ１ｂと半田部２とが溶融状態へと移行することにより生じる荷重抜け現象であり、バンプ１ｂを有さないデータ取得用電子部品２０が用いられる場合では生じない現象である。
【００８６】
しかしながら、ノズル高さ位置データに基づく、電子部品１の実装においては、図１１のフローチャートに示すように、ステップＳ２７において当接状態とされた後は、荷重制御からノズル高さ位置制御（ステップＳ２８）へと切り換えられるため、このように荷重抜け現象が発生するような場合であっても影響されることなく、熱による各部材の伸びや縮みを確実に除去しながら、実装動作を継続することができる。
【００８７】
次に、上述のような本実施形態において、応用的に行うことができるいくつかのオプション制御について、本実施形態の変形例とし以下に説明する。
【００８８】
まず、第１の変形例にかかる電子部品の実装方法を説明するための図として、図１２に対応する図であるノズル高さ位置データ、荷重データ、及び温度データの関係を示す模式的なグラフを図１３に示す。図１２に示したノズル高さ位置データは、データ取得用電子部品２０を用いて取得されたプロファイルデータに基づくものである。ところが、データ取得用電子部品２０はそれぞれのバンプ１ｂを備えていないため、実際の電子部品１とは多少異なる熱的な特性を有している場合がある。このような場合にあっては、上記プロファイルデータに基づいて吸着ノズル１１の高さ位置制御を行ったとしても、熱による伸び／縮みのよる影響を完全に排除できない場合も生じ得る。
【００８９】
このような場合、例えば、図１３の荷重データにおける時間Ｔ５’において、本来検出されないはずの荷重Ｗ３が検出されるような場合、すなわち、プロファイルデータにおいて想定している場合よりも、各部材の縮み量が大きい（あるいは縮み速度が速い）ような場合にあっては、冷却固化されるそれぞれのバンプ１ｂや半田部２が電極１ａやパッド４ａから引き剥がされる恐れがある。このような場合には、図１３のノズル高さ位置データに示すように、当該荷重Ｗ３をＷ１に戻すように、吸着ノズル１１の高さ位置をΔＨだけ下降させて、その後はもとのプロファイルデータにおける軌跡と同じ軌跡を用いて、ノズル高さ位置の制御を行う。すなわち、検出された荷重の変化量に基づいて、ノズル高さ位置を変化させることで、当該荷重の変化量を除去するようなフィードバック制御を行うことができる。
【００９０】
このようなフィードバック制御は、図１３を用いて説明したように、荷重の減少が検出されるような場合の他にも、荷重の増加が検出されるような場合にも適用することができ、加熱の際及び冷却の際の双方において適用することができる。特に、溶融されたバンプ１ｂや半田部２の冷却固化の際には、加熱の場合と比較して、温度プロファイルに再現性が乏しくなるため（すなわち、冷却ブローによる冷却であるため）、このような荷重の変化が検出される可能性があるが、このようなフィードバック制御を行うことで、バンプつぶれや引き剥がれの発生を確実に防止することができる。
【００９１】
また、一の電子部品１の実装動作の過程にてこのような荷重変化が検出された場合には、当該荷重変化に基づいて、ノズル高さ位置のプロファイルデータの補正を行い、当該補正されたプロファイルデータに基づいて、次の電子部品１の実装動作を行うような場合であってもよい。
【００９２】
次に本実施形態の第２の変形例にかかる電子部品の実装方法について以下に説明する。本第２の変形例の実装方法は、データ取得用電子部品２０を用いて、各部材の熱による伸び量等を除去するための吸着ノズル１１の高さ位置データを取得する際に、当該取得されたデータに含まれる制御時間差データ（タイムラグ）の除去を行うものである。このような制御時間差データについて、図１４に示す模式説明図を用いて説明する。
【００９３】
図１４においては、ヘッドツール３の高さ方向における昇降位置の座標データ、吸着ノズル１１の先端である部品保持面１１ａの実際の高さ位置、ロードセル１４により検出される荷重、そして、温度変化の関係を、微小な時間にて見た場合の相対的な関係を示している。なお、縦軸には、それぞれのデータの時間による変化を示し、横軸には時間を示す。
【００９４】
図１４に示すように、時間Ｔａにおいて温度Ｔ１だけ温度上昇が開始されると、それより僅かに遅れて、時間Ｔｂにおいて吸着ノズル１１の熱による伸びが発生して、時間Ｔｄにかけて伸び量Ｈ１だけ部品保持面１１ａの高さ位置が下がることとなる。
【００９５】
これに対して、時間Ｔｂよりも僅かに遅れて時間Ｔｃにて荷重の増加が開始するとともに、荷重Ｗ０の増加が時間Ｔｅにおいてロードセル１４にて検出される。このように荷重の増加が検出されると、荷重を一定に保つべく、昇降部２１によるヘッドツール３の上昇が時間Ｔｆにおいて開始される。ヘッドツール３がＨ１だけ上昇されると、吸着ノズル１１の部品保持面１１ａもＨ１だけ上昇され、吸着ノズル１１の伸び量が除去される（時間Ｔｇ）。また、それとともに、ロードセル１４にて検出される荷重も減少されて、時間Ｔｈにおいて荷重の増加分が除去される。
【００９６】
このような荷重一定制御においては、時間Ｔｂにて吸着ノズル１１の伸びが発生してから、時間Ｔｆにてヘッドツール３の上昇のより当該伸びの除去が開始されるまで、制御的な時間差（制御時間差）ΔＴが生じることとなる。このような制御時間差データを、ノズル高さ位置のプロファイルデータとともに取得して、実際の電子部品の実装を行う場合に、上記制御時間差データ分だけ早くノズル高さ位置の制御を行うようにプロファイルデータを補正することで、より高精度かつ確実な制御を行うことができる。
【００９７】
なお、上述において説明した場合の他にも、データ取得用電子部品２０を用いて取得されたノズル高さ位置のプロファイルデータを、さらに加工することで、様々な実装方法にも対応することができる。例えば、吸着ノズル１１によるそれぞれのバンプ１ｂの押し込み量を増加させることで、バンプ押し込み制御を行うことができ、また、バンプ１ｂの溶融中に吸着ノズル１１の高さ位置を微小に上昇させることで、バンプの引き延ばし制御を行うことができる。
【００９８】
また、上述においては、バンプ１ｂが形成されていない電子部品１であるデータ取得用電子部品２０を用いて、上記プロファイルデータを取得するような場合について説明したが、このような場合に代えて、電子部品１と同じ形状を有するような専用のジグ部品を用いるような場合であってもよい。
【００９９】
上記実施形態によれば、電子部品１を基板４に実装する際に、ヘッドツール３やステージ７、そして電子部品１自体や基板４自体に熱による伸び／縮みが生じることにより発生する吸着ノズル１１の部品保持面１１ａとステージ７の基板保持面７ａとの間の距離の変位量を、確実に除去することができる。
【０１００】
特に、このようなそれぞれの部材の伸び／縮みにより複合的に生じる変位量は、実際の実装過程では、部品保持面１１ａと基板保持面７ａとの間に電子部品１が配置されていることにより変位量測定器を用いて測定することが困難であることや、バンプ１ｂの加熱溶融によりロードセル１４にて検出される荷重に荷重抜けが生じることにより測定することが困難であるものの、上記実施形態のようにデータ取得用電子部品２０を用いることで、当該変位量を測定することができる。
【０１０１】
すなわち、実装時の加熱により溶融される材料が含まれていないバンプ１ｂ無しの電子部品１をデータ取得用電子部品２０として、当該電子部品２０に対して、実装時の温度プロファイルを用いて加熱／冷却制御を施しながら、荷重一定制御を行った場合におけるヘッドツール３の高さ位置の移動軌跡をプロファイルデータとして取得し、当該取得されたプロファイルデータに基づいてヘッドツール３の移動制御を行いながら、実際の電子部品１を基板４に実装させることで、上記熱による各部材の伸び／縮みに伴う影響を除去することができる。
【０１０２】
従って、特に、そのバンプピッチが狭小化され、さらにその径が微小化されたバンプ１ｂを有する電子部品１を、熱による各部材の伸び／縮みの影響を排除しながら、確実かつ高精度に実装することができる。特に、このような実装方法は、電子部品１を基板４に実装するような場合のみに限られず、電子部品１に形成されたそれぞれのバンプ１ｂと、他の電子部品に形成されたそれぞれのバンプとを接合するようなチップ・オン・チップという実装方法にも効果的に適用することができる。
【０１０３】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一の実施形態にかかる電子部品の実装方法が行われる電子部品実装装置の模式斜視図である。
【図２】上記電子部品実装装置が備えるヘッドツールの構造を示す模式構成図である。
【図３】上記実施形態にかかる電子部品の実装方法の手順を説明するための模式説明図であって、（Ａ）は基板上に半田部が形成された状態を示す図であり、（Ｂ）は電子部品と基板との位置合わせが行われている状態を示す図であり、（Ｃ）はそれぞれのバンプと半田部との当接状態を示す図であり、（Ｄ）はそれぞれのバンプ及び半田部が加熱溶融されている状態を示す図であり、（Ｅ）はそれぞれのバンプ及び半田部が冷却固化されている状態を示す図であり、（Ｆ）は電子部品が基板に実装された状態を示す図である。
【図４】上記電子部品実装装置が備える制御装置の構成を示す制御ブロック図である。
【図５】上記実施形態の電子部品の実装方法において、実装準備処理として、データ取得用電子部品を用いてノズル高さ位置のプロファイルデータを取得する手順を示す模式説明図であって、（Ａ）はステージ上に基板が保持された状態を示す図であり、（Ｂ）はデータ取得用電子部品と基板との位置合わせが行われている状態を示す図であり、（Ｃ）はデータ取得用電子部品を基板との当接状態を示す図であり、（Ｄ）はデータ取得用電子部品が加熱されている状態を示す図であり、（Ｅ）はデータ取得用電子部品が冷却されている状態を示す図であり、（Ｆ）は実装動作が完了した状態を示す図である。
【図６】図５のノズル高さ位置のプロファイルデータを取得する手順を示すフローチャートである。
【図７】加熱による各部材の伸びに伴う吸着ノズルとステージとの間の距離の変位量を説明するための模式説明図であって、（Ａ）は当該距離の変位量を示す図であり、（Ｂ）は当該変位量の除去を行った状態を示す図である。
【図８】冷却による各部材の縮みに伴う吸着ノズルとステージとの間の距離の変位量を説明するための模式説明図であって、（Ａ）は当該距離の変位量を示す図であり、（Ｂ）は当該変位量の除去を行った状態を示す図である。
【図９】加熱による電子部品自体の伸びに伴う吸着ノズルとステージとの間の距離の変位量を説明するための模式説明図であって、（Ａ）は当該距離の変位量を示す図であり、（Ｂ）は当該変位量の除去を行った状態を示す図である。
【図１０】図６の手順により取得されたノズル高さ位置のプロファイルデータと、荷重プロファイルデータと温度プロファイルデータとの関係を示すグラフ形式の模式説明図である。
【図１１】図６の手順により得られたノズル高さ位置のプロファイルデータを用いて、電子部品の実装を行う手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の電子部品の実装動作においてプロセスモニタリングされたノズル高さ位置のデータと荷重データと温度データとの関係を示すグラフ形式の模式説明図である。
【図１３】上記実施形態の第１の変形例にかかる電子部品の実装方法を示す図であって、荷重変化検出によるフィードバック制御を説明するための模式説明図である。
【図１４】上記実施形態の第２の変形例にかかる電子部品の実装方法を示す図であって、ノズル高さ位置のプロファイルデータを取得の際に、制御時間差が生じることを説明するための模式説明図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  電子部品
１ａ  電極
１ｂ  バンプ
２  半田部
３  ヘッドツール
４  基板
４ａ  パッド
７  ステージ
７ａ  基板保持面
９  制御装置
１１  吸着ノズル
１１ａ  部品保持面
１２  セラミックヒータ
１４  ロードセル
２０  データ取得用電子部品
２１  昇降部
９１  処理部
９２  操作・表示部
９３  メモリ部
９４  モータ制御部
９５  荷重制御部
９６  温度制御部
２０１  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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