(57)【要約】  【課題】  部品の重量に拘わらず、簡単な構成で部品を効率良く且つ制御性良く実装基板上を通過させると共に、部品を制御性良く循環させることにより自己整合による部品の実装効率を向上させることができるようにする。  【解決手段】  実装装置は、それぞれの上面に少なくとも１つの凹部を有する複数の基板における各凹部に部品を流体中で実装し、複数の基板１２０を上面に保持する基板保持部としてのボウル３３０と、該ボウル３３０の底部３３１に振動を印加する振動発生部を有する支持台３９０とを備えている。支持台３９０は、ボウル３３０の底部３３１に上下方向の振動を印加する上下振動発生器３８１と、該底部３３１に水平方向の円振動を発生する円振動発生器３８０とを有している。【選択図】      図５
2006135265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中で、それぞれの上面に少なくとも１つの凹部を有する複数の基板における前記各凹部に部品を実装する実装方法であって、
前記各基板に対して上下方向の振動と水平方向の振動とを合成した合成振動を印加しながら、前記部品を前記各基板の凹部に実装することを特徴とする部品の実装方法。
【請求項２】
前記複数の基板は同心円状に保持されており、
前記水平方向の振動は、前記複数の基板が保持された基板保持面に沿った円振動であることを特徴とする請求項１に記載の部品の実装方法。
【請求項３】
前記上下方向の振動における振幅は、前記部品の凹部の深さ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品の実装方法。
【請求項４】
前記基板に設けられる前記凹部の平面形状又は断面形状は、前記部品に対して回転対称性を持たない形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の実装方法。
【請求項５】
前記複数の基板は同心円状の帯状領域を有する保持部材の上に保持されており、
前記部品は、前記保持部材における前記帯状領域に囲まれた領域上に無作為に供給することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の部品の実装方法。
【請求項６】
前記複数の基板の上に、前記部品と前記流体との混合液を配すること特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の部品の実装方法。
【請求項７】
前記流体は、水、アセトン及びアルコールからなる群から選択される少なくとも１つの不活性液体であることを特徴とする請求項６に記載の部品の実装方法。
【請求項８】
流体中で、それぞれの上面に少なくとも１つの凹部を有する複数の基板における前記各凹部に部品を実装する実装装置であって、
前記複数の基板を上面に保持する基板保持部と、
前記基板保持部に振動を印加する振動発生部とを備え、
前記振動発生部は、前記基板保持部に対して上下方向の振動と水平方向の振動とが合成された合成振動を印加することを特徴とする部品の実装装置。
【請求項９】
前記複数の基板は、前記基板保持部の上に同心円状に形成された帯状領域に保持されており、
前記振動発生部が発生する水平方向の振動は、前記帯状領域に沿った円振動であることを特徴とする請求項８に記載の部品の実装装置。
【請求項１０】
前記部品は、前記基板保持部における前記帯状領域に囲まれた領域上に無作為に供給されることを特徴とする請求項９に記載の部品の実装装置。
【請求項１１】
前記基板保持部は、前記帯状領域の内側において前記各基板を保持する第１のホルダと、前記帯状領域の外側において前記各基板を保持する第２のホルダとを有し、
前記帯状領域は、前記第１のホルダと前記第２のホルダとの間に設けられていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の部品の実装装置。
【請求項１２】
前記第１のホルダの断面形状は、中央部がその周縁部よりも高い錐形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載の部品の実装装置。
【請求項１３】
前記上下方向の振動における振幅は、前記部品の凹部の深さ以下とすることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の部品の実装装置。
【請求項１４】
前記基板保持部は、上面に前記帯状領域が形成された底部と該底部を囲む側壁部とを含む鉢形状を有しており、
前記側壁部の内側には、前記底部の周縁部から前記側壁部の上部に向かう渦巻き状のトラックが設けられ、
前記トラックにおける前記側壁部の上部側の端部には、該端部から前記底部の中央部に向かってその上方を延び且つ前記部品を前記底部の中央部に搬送する搬送路が設けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の部品の実装装置。
【請求項１５】
前記帯状領域は複数の平面の集合体からなり、
前記帯状領域における前記各平面は、前記帯状領域の内側がその外側よりも低くなるように設けられていることを特徴とする請求項９〜１１、１３及び１４のいずれか１項に記載の部品の実装装置。
【請求項１６】
前記基板保持部に保持された前記各基板の上に、前記部品と前記流体との混合液を配すること特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載の部品の実装装置。
【請求項１７】
前記流体は、水、アセトン及びアルコールからなる群から選択される少なくとも１つの不活性液体であることを特徴とする請求項１６に記載の部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に設けられた凹部に部品を実装する部品の実装方法及びその実装装置に関し、特に、流体を利用して自己整合的に部品を実装する部品の実装方法及びその実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子部品の実装方法は、一般に、吸着機構を持った吸着ヘッドを用いて電子部品を１つ１つ基体又は基板に接合する方法が用いられている。具体的には、電子部品を吸着ヘッドにより吸着し、電子部品が実装される基体又は基板の所定の位置に電子部品をアライメントした後、半田等により接合させる。吸着ヘッドに電子部品を供給する方法には、例えば、抵抗器等の電子部品では、パーツフィーダ等を用いて電子部品を所定の位置に１つ１つ供給し、供給された所定の位置で電子部品を吸着ヘッドにより吸着する方法が用いられる。これに対し、半導体デバイス等の電子部品では、該電子部品を所定の接着シート上に配列して保持し、配列された電子部品の１つ１つを吸着ヘッドによって直接に吸着する方法が用いられる。
【０００３】
しかしながら、電子部品の１つ１つを吸着ヘッド等により吸着してアライメントを行なって接合する実装方法は、多大な労力と時間とコストとを必要とし、さらにアライメントの精度を確保し維持するのに大きな負担が掛かるため、その簡略化、特に自己整合プロセス化が強く望まれている。
【０００４】
電子部品を自己整合的に実装する方法としては、例えば特許文献１に挙げられるような実装方法が提案されている。
【０００５】
以下、図１３及び図１４を用いて従来の部品の実装方法を説明する。
【０００６】
図１３に示すように、従来の電子部品の実装方法は、例えば半導体チップからなる複数の部品１０が、主面に複数の凹部２１を有する基板２０の各凹部２１に実装される。凹部２１は部品１０の外形状に合わせて形成されており、各部品１０にはテーパ状の縁部が形成されている。この複数の部品１０と流体とを混合した混合液を、部品１０が基板２０の各凹部２１に嵌合する速度で基板２０の主面上に循環させることにより、各部品１０が基板２０に実装される。
【０００７】
図１４に流体を用いた従来の実装装置を示す。従来例に係る実装装置１は、実装用の基板２０と例えば水とからなり部品が混合された流体４０とを収納する容器３と、該容器３と接続され該容器３に窒素（Ｎ2 ）ガス等からなるバブリングガスを注入するポンプ５とにより構成されている。
【０００８】
容器３は、受容槽７と該受容槽７の漏斗状の底部３１と接続された導管９とからなり、導管９には、窒素ガスの流入部３３と流体４０を受容槽７に供給する流出部３５と、一端が流入部３３と連結され他端が流出部３５と連結されたコラム部３７とが接続されている。
【０００９】
基板２０は受容槽７の内部に設けられたホルダ３９により、流出部３５から供給される流体４０が基板２０の主面上を流れる位置に保持される。
【００１０】
ポンプ５は、コラム部３７の流入部３３側の端部と接続されており、コラム部３７に窒素ガスを供給する。この供給されるガス量を調整することにより、基板２０上を流れる部品１０の量が調整される。
【００１１】
より詳細には、基板２０の主面上に設けられた凹部（図示せず）に配置されなかった部品１０は、受容槽７の底部３１に到達し、さらに導管９を経由して流入部３３に達する。流入部３３にはポンプ５からの窒素ガスが注入されており、この注入されたガスがコラム部３７の流体４０中で気泡となり上昇することにより、部品１０をコラム部３７の上部に気泡の浮力によってその上部に搬送する。コラム部３７の上部に搬送された部品１０は、流出部３５から部品１０と流体４０の混合液として基板２０上に再度供給されることにより、部品１０は実装装置内を循環する。
【特許文献１】特開平９−１２０９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来の部品の実装方法及び実装装置は、部品１０の移動が該部品１０の重力による力でのみ生じるため、部品の移動を制御することが極めて困難である。さらに、従来の実装方法及び実装装置は、実装装置１の構造が複雑であると共に、部品１０が流体４０と循環する経路の一部にしか基板２０を配置できないため、実装効率が低下するという問題を有する。
【００１３】
実装装置１の構成において実装効率を向上させるには、複数の基板２０を受容槽７の内部に設けた斜台の上に配置する方法が考えられるが、このような場合には、受容槽７が極めて大きくなってしまう。また、部品１０を循環させる際に、流体４０に混入した部品１０を気泡の浮力を用いて上昇させるため、部品１０を循環させる速度の制御が難しいという問題をも有する。
【００１４】
さらには、部品１０の重量が大きくなった場合には、部品１０の上昇が不可能となる。さらには、気泡を発生させるガスを流体４０中に注入するためのポンプ５を用いているため、実装装置１の構成が複雑になるという問題がある。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題を解決し、部品の重量に拘わらず、簡単な構成で部品を効率良く且つ制御性良く実装基板上を通過させられると共に、部品を制御性良く循環させることにより、自己整合による実装効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するため、本発明は、部品を混合した流体を用いる部品の実装方法及び実装装置を、実装用の基板に対して該基板の上下方向及び水平方向の振動を合成した振動を印加する構成とする。
【００１７】
具体的に、本発明に係る部品の実装方法は、流体中でそれぞれの上面に少なくとも１つの凹部を有する複数の基板における各凹部に部品を実装する実装方法を対象とし、各基板に対して上下方向の振動と水平方向の振動とを合成した合成振動を印加しながら、部品を各基板の凹部に実装することを特徴とする。
【００１８】
本発明の部品の実装方法によると、実装用の複数の基板に対して上下方向の振動と水平方向の振動とを合成した合成振動を印加しながら部品を各基板の凹部に実装するため、合成振動の振幅及び周波数を調整することにより、複数の基板のそれぞれの上面に部品を制御性良く通過させることが可能となるので、自己整合による実装を効率良く行なうことができる。
【００１９】
本発明の部品の実装方法において、複数の基板は同心円状に保持されており、水平方向の振動は、複数の基板が保持された基板保持面に沿った円振動であることが好ましい。このようにすると、複数の部品を複数の基板の各主面上に効率良く通過させることが可能となる。
【００２０】
本発明の部品の実装方法において、上下方向の振動における振幅は、部品の凹部の深さ以下とすることが好ましい。このようにすると、基板の凹部に自己整合的に実装された部品が凹部から飛び出すことを防止できる。
【００２１】
本発明の部品の実装方法において、基板に設けられる凹部の平面形状又は断面形状は、部品に対して回転対称性を持たない形状であることが好ましい。このようにすると、各部品が方向性を有していても、基板の凹部に自己整合的に嵌合させることができる。
【００２２】
本発明の部品の実装方法において、複数の基板が同心円状に保持されている場合に、複数の基板は同心円状の帯状領域を有する保持部材の上に保持されており、部品は保持部材における帯状領域に囲まれた領域上に無作為に供給することが好ましい。このようにすると、複数の基板のそれぞれに複数の部品を全面的に通過させることができる。
【００２３】
本発明の部品の実装方法において、複数の基板の上に部品と流体との混合液を配することが好ましい。このようにすると、部品を複数の基板上にむらなく通過させることができる。
【００２４】
この場合に、流体は水、アセトン及びアルコールからなる群から選択される少なくとも１つの不活性液体であることが好ましい。このような不活性液体を用いると、部品に対して悪影響、例えば部品の形状を変化させることがない。
【００２５】
本発明に係る部品の実装装置は、流体中で、それぞれの上面に少なくとも１つの凹部を有する複数の基板における各凹部に部品を実装する実装装置を対象とし、複数の基板を上面に保持する基板保持部と、基板保持部に振動を印加する振動発生部とを備え、振動発生部は、基板保持部に対して上下方向の振動と水平方向の振動とが合成された合成振動を印加することを特徴とする。
【００２６】
本発明の部品の実装装置によると、各基板に対して上下方向の振動と水平方向の振動とを合成した合成振動を印加しながら部品を各基板の凹部に実装するため、合成振動の振幅及び周波数を調整することにより、複数の基板のそれぞれの上面に部品を制御性良く通過させることが可能となるので、自己整合による実装を効率良く行なうことができる。その上、実装装置の構成が簡単化されると共に、基板自体に合成振動を印加するため、部品をその重量に拘わらず印加された合成振動により容易に移動させることができる。
【００２７】
本発明の部品の実装装置において、複数の基板は基板保持部の上に同心円状に形成された帯状領域に保持されており、振動発生部が発生する水平方向の振動は、帯状領域に沿った円振動であることが好ましい。
【００２８】
この場合に、部品は基板保持部における帯状領域に囲まれた領域上に無作為に供給されることが好ましい。
【００２９】
また、この場合に、基板保持部は、帯状領域の内側において各基板を保持する第１のホルダと、帯状領域の外側において各基板を保持する第２のホルダとを有し、帯状領域は第１のホルダと第２のホルダとの間に設けられていることが好ましい。このようにすると、部品が第１のホルダと第２のホルダとの間に位置し、複数の基板が保持された帯状領域の上のみを移動するようになるため、部品が基板上を通過する確率が高くなる。
【００３０】
この場合に、第１のホルダの断面形状は、中央部がその周縁部よりも高い錐形状を有していることが好ましい。
【００３１】
本発明の部品の実装装置において、上下方向の振動における振幅は、部品の凹部の深さ以下とすることが好ましい。
【００３２】
本発明の部品の実装装置において、基板保持部は上面に帯状領域が形成された底部と該底部を囲む側壁部とを含む鉢形状を有しており、側壁部の内側には、底部の周縁部から側壁部の上部に向かう渦巻き状のトラックが設けられ、トラックにおける側壁部の上部側の端部には、該端部から底部の中央部に向かってその上方を延び且つ部品を底部の中央部に搬送する搬送路が設けられていることが好ましい。このようにすると、部品を効率良く循環させることができるようになる。
【００３３】
また、本発明の部品の実装装置において、帯状領域は複数の平面の集合体からなり、帯状領域における各平面は、帯状領域の内側がその外側よりも低くなるように設けられていることが好ましい。このようにすると、後述するように、部品を循環させる速度を制御することが可能となる。
【００３４】
また、本発明の部品の実装装置において、基板保持部に保持された各基板の上に、部品と流体との混合液を配することが好ましい。
【００３５】
この場合に、流体は水、アセトン及びアルコールからなる群から選択される少なくとも１つの不活性液体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る部品の実装方法及び実装装置によると、該実装装置に印加する合成振動の振幅及び周波数を調整することにより、複数の基板のそれぞれの上面に部品を制御性良く通過させることが可能となるため、自己整合による部品実装を効率良く行なうことができる。その上、実装装置の構成が簡単化される上に、基板自体に合成振動を印加するため、部品はその重量に拘わらず印加された合成振動により容易に移動するので、合成振動の強度を調整することにより、部品の搬送速度を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
【００３８】
図１は本発明の第１の実施形態に係る部品の実装装置の平面構成を示している。図１に示すように、第１の実施形態に係る実装装置は、鉢形状を有するボウル１３０の底部１３１の周縁部である帯状領域１３２の上に、それぞれ上面に複数の凹部１２１が設けられた実装用の例えばシリコンからなる８つの基板１２０を保持する。
【００３９】
ボウル１３０には、例えば水、アセトン又はエチルアルコール等の不活性液体に半導体チップからなる複数の部品１１０を混合（分散）した流体１４０が注入される。ここで、複数の部品１１０はボウル１３０の底部１３１の中央部１３３の上に無作為（任意の位置）に配置される。
【００４０】
さらに、図２に示すように、ボウル１３０の下側に設けられた図示しない振動発生部により水平方向の円振動１５２と上下振動１５１とが合成された合成振動が印加される。この合成振動により、底部１３１の中央部１３３の上に無作為に配置された複数の部品１１０は底部１３１の内周すなわちボウル１３０の壁面の接線方向１５０に押し出される。従って、合成振動を各部品１１０に継続的に印加することにより、各部品１１０は底部１３１の上を継続的に移動する。このとき、各部品１１０には、遠心力が働くため、ボウル１３０の外側の方向にも力が作用する。この遠心力によって、各部品１１０は底部１３１の中央部１３３付近から外側への渦巻き状の軌跡をたどり、８つの基板１２０の主面上をほぼ均等に移動する。各基板１２０の主面上を移動する際に、複数の部品１１０の一部は、基板１２０の主面に設けられた凹部１２１と形状的に合致することにより自己整合的に実装される。基板１２０の凹部１２１に実装されず底部１３１の内周部にまで到達した部品１１０は、図示しない取り出し部から取り出され、再度ボウル１３０の中央部１３３の上に無作為に配置される。これにより、部品１１０は無駄なく再利用される。
【００４１】
以下、ボウル１３０に印加される振動について好ましい形態を説明する。図２に示すように、ボウル１３０に印加される水平方向の円振動１５２と上下振動１５１とが合成された合成振動は、部品１１０を斜め上方向に速度ｖで押し出す。斜め上方向に押し出された部品１１０は所定の距離を移動した後、基板１２０の主面上に落下し、再度斜め上方向に押し出され、この動作を繰り返すことにより、基板１２０の主面上を円振動の接線方向１５０に移動する。
【００４２】
このとき、部品１１０は、速度ｖの上下方向の成分ｖy を用いて｛（ｖy2）／２｝／ｇだけ移動する。従って、上下方向の成分ｖy は凹部１２１の深さｄ１に対して、式（１）を満たすように設計する。
【００４３】
ｄ１≧｛（ｖy2）／２｝／ｇ  ………（１）
ここで、ｇは重力加速度である。
【００４４】
これにより、凹部１２１に一旦実装された部品１１０が凹部１２１の上部にまで押し出されて該凹部１２１から外れることがないため、部品１１０の実装効率が低下することがない。ここで、部品１１０の速度の上下方向の成分ｖy を制御できない場合は、基板１２０に印加される上下振動１５１を振動数ｆ及び振幅（Ｐｅａｋ  Ｔｏ  Ｐｅａｋ）Ａを用いて、式（２）を満たすように設定することにより上記と同じ設定が可能となる。
【００４５】
Ａ・ｆ≦｛√（２・ｇ・ｄ１）｝／π  ………（２）
ここで、ｇは重力加速度であり、πは円周率である。
【００４６】
一方、水平方向の振動１５２に対しては、基板１２０に形成された凹部１２１のピッチＬ１が、部品１１０が跳ねる距離よりも短い方が部品１１０と凹部１２１との形状が合致する確率が高くなるため、実装確率が高くなる。このような条件において実装を行なうには、基板１２０に印加される上下振動１５１を振動数ｆ及び振幅（Ｐｅａｋ  Ｔｏ  Ｐｅａｋ）Ａを用い、且つ水平方向の円振動１５２を振動数ｆ及び振幅（Ｐｅａｋ  Ｔｏ  Ｐｅａｋ）Ｂを用いて、式（３）を満たすように設定することにより実現可能となる。
【００４７】
Ｌ１≦２π2・Ａ・Ｂ・ｆ2／ｇ  ………（３）
ここで、ｇは重力加速度であり、πは円周率である。
【００４８】
第１の実施形態においては、各部品１１０は各基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら繰り返し移動する。従って、複数の部品１１０のそれぞれが各基板１２０の主面上に形成された複数の凹部１２１のいずれかの上を通過する確率が高くなる。すなわち、各部品１１０と各凹部１２１とが形状的に合致する確率が高くなるため、各部品１１０を基板１２０の各凹部１２１に自己整合的に且つ高効率に実装することができる。
【００４９】
実際には、上記の構成において、例えば振動数ｆを１００Ｈｚ〜４００Ｈｚ程度とすると、各部品１１０はスムーズに流体１４０中を移動して基板１２０の凹部１２１に嵌合される。特に、流体１４０にエチルアルコールを用い、振動数ｆを３００Ｈｚ程度とすると、流体１４０が合成振動と共振しないため、複数の部品１１０が流体１４０中をスムーズに移動する。
【００５０】
（第１の実施形態の一変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の一変形例について図３及び図４を用いて説明する。
【００５１】
本変形例は、実装対象である部品２１０の形状と該部品２１０を実装する基板２２０に設けた部品２１０を嵌合する凹部２２１との形状を、第１の実施形態の部品１１０及び基板１２０と変えている。
【００５２】
図３に示すように、本変形例に係る部品２１０は、部品本体２１１と該部品本体２１１の下側に設けられた凸部２１２とにより構成されている。凸部２１２は直方体の１つの角部を切り欠いて平面五角形状とすることにより、回転非対称の形状とされている。従って、基板２２０に設けられる複数の凹部２２１は、部品２１０の下部に設けられた凸部２１２とそれぞれ嵌合するように形成されている。
【００５３】
このように、部品２１０はその回転非対称性を持つ凸部２１２のみが基板２２０の凹部２２１と嵌合するため、各部品２１０は基板２２０の一方向にしか実装されない。このため、部品２１０が前後方向に方向性を有するような場合であっても、一意に実装が可能となる。
【００５４】
また、部品２１０の平面形状が正方形又は長方形等の回転対称性を持つ形状で、且つ部品２１０の性能に方向性を有し、実装する際にその方向を一意に決定する必要がある場合でも、部品２１０の下部に凸部２１２を形成することにより、本変形例に係る実装方法を用いることができる。
【００５５】
本変形例に係る部品２１０に凸部２１２を形成する方法として、例えば部品２１０が半導体チップである場合には、該部品２１０を所定の大きさに切断する前に、フォトリソグラフィ法により、ウェハ状の複数の半導体チップの裏面における各凸部２１２の形成領域を開口するレジストパターンを形成し、その後、めっき法等によりレジストパターンの各開口部にそれぞれ凸部２１２を形成する方法や、エッチング等により半導体チップの裏面側の周辺部を削ることにより各凸部２１２を形成する方法がある。
【００５６】
また、図４に示すように、基板２２０の主面に形成する各凹部２２１の形状及び寸法に関しては、深さｄ２及びピッチＬ２に対して、第１の実施形態と同様の設計がなされていることが好ましい。
【００５７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図５〜図７を用いて説明する。
【００５８】
図５は本発明の第２の実施形態に係る部品の実装装置の断面構成を示し、図６は図５のVI−VI線における断面構成を示し、図７は第２の実施形態に係る部品の実装装置の斜視図である。
【００５９】
図５及び図７に示すように、第２の実施形態に係る実装装置３００は、鉢形状を有するボウル３３０の底部３３１の周縁部である帯状領域３３２の上に、それぞれ上面に複数の凹部１２１が設けられた実装用の例えばシリコンからなる８つの基板１２０を保持する。
【００６０】
ボウル３３０には、例えば水又はエチルアルコール等の不活性液体に半導体チップからなる複数の部品１１０を混合（分散）した流体３４０が注入される。
【００６１】
ボウル３３０の底部３３１の上方には、部品１１０が混合された流体３４０を注入する注入部３６０が配されている。
【００６２】
図５に示すように、ボウル３３０はその底部３３１の下側を支持台３９０によって支持されており、該支持台３９０は、ボウル３３０の底部３３１を支持する垂直支持部３８４と該垂直支持部３８４の下端部を支持する水平支持部３８７とを含んでいる。
【００６３】
支持台３９０には、振動発生部としての、水平方向の円振動を発生する円振動発生器３８０と、上下振動を発生する上下振動発生器３８１とが設けられている。この振動発生器３８０と上下振動発生器３８１とによって、ボウル３３０の底部３３１に円振動と上下振動とを合成した合成振動が印加可能となる。
【００６４】
具体的には、図６に示すように、垂直支持部３８４には、該垂直支持部３８４を挟んで２つの第１のヨーク３８３が設けられており、各第１のヨーク３８３は支持台３９０に固持されている２つの第１のコイル３８２に対して所定の隙間を保つように保持されている。ここで、各第１のコイル３８２は、垂直支持部３８４を中心として互いに回転対象となるように配置され、各第１のコイル３８２に同一の交流信号を印加することにより、垂直指示部３８４を介してボウル３３０の底部３３１に円振動を印加することができる。
【００６５】
一方、図５に示すように、水平支持部３８７には、その中央部に第２のヨーク３８６が設けられており、第２のヨーク３８６は支持台３９０の底面上に配置された第２のコイル３８５に対して所定の間隔を保つように保持されている。第２のコイル３８５には、外部から交流信号が印加されることにより、水平支持部３８７及び垂直指示部３８４を介してボウル３３０の底部３３１に垂直振動を印加することができる。
【００６６】
また、図７に示すように、ボウル３３０の内壁上には、渦巻き（スパイラル）状のトラック３３４が形成されており、該トラック３３４の上端部には、該上端部にまで搬送されてきた部品１１０を再度ボウル３３０の中央部３３３にまで搬送するための、トラック３３４の上端部から底部３３１の中央部３３３の上に向かってその上方を延びるガイド付きの搬送路３９５が形成されている。トラック３３４は、ボウル３３０の底部３３１と搬送路３９５とを平坦な傾斜面で結ぶ機能を有しており、底部３３１の内周部にまで到達した部品１１０を搬送路３９５にまで運ぶために設けられている。
【００６７】
また、ボウル３３０の外壁には、基板１２０に実装されなかった部品１１０を一時的に保管する保管部３７５が開閉可能なゲート３３５を介在させて設けられている。
【００６８】
以下、前記のように構成された部品の実装装置の動作について説明する。
【００６９】
まず、注入部３６０から、複数の部品１１０が混合された流体３４０を注入することにより、複数の部品１１０をボウル３３０の底部３３１の中央部３３３に無作為に配置する。
【００７０】
続いて、円振動発生器３８０及び上下振動発生器３８１から、ボウル３３０の底部３３１に円振動と上下振動との合成振動が印加される。これにより、底部３３１の上に無作為に供給された複数の部品１１０は、合成振動によりボウル３３０の中央部３３３に対して回転方向に力が印加されて回転すると共に、遠心力により外側の方向に力が印加されるため、各部品１１０は渦巻き状の運動をしながら、ボウル３３０の底部３３１の外側すなわち内周部に移動する。このとき、各部品１１０は、底部３３１の周縁部に位置する帯状領域３３２に固定された複数の基板１２０のいずれかの主面上を通過する。このとき、複数の部品１１０の一部は、各基板１２０の主面に設けられた実装位置である凹部１２１の上を通過する。通過した部品１１０の形状と凹部１２１の形状とが合致した場合に、部品１１０が凹部１２１に嵌合して実装される。
【００７１】
さらに、このとき、各部品１１０は、基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら通過するため、一の基板１２０上だけでなく他の基板１２０の主面上をも繰り返し通過するようになる。このため、各基板１２０の複数の凹部１２１のいずれかの上を通過する確率が格段に向上するので部品１１０が凹部１２１に実装される実装確率が著しく高くなる。
【００７２】
以上の動作により、複数の部品１１０を複数の基板１２０のさらに複数の凹部１２１に効率良く実装させることが可能となる。
【００７３】
これに対し、ボウル３３０の底部３３１の内周部にまで到達した各部品１１０は、ボウル３３０の側壁上に形成されたスパイラル状のトラック３３４の上を移動して側壁の上部にまで搬送され、さらにガイド付きの搬送路３９５を通って再度ボウル３３０の中央部３３３に搬送される。ここで、トラック３３４の傾斜は、部品１１０が振動により押し出される、図２に示した角度θよりも小さくなるように設定される。これにより、部品１１０がトラック３３４を移動することが可能となる。
【００７４】
なお、搬送路３９５の上面は中央部３３３に向かって低くなるように傾斜させてあり、重力により中央部３３３に搬送されて、搬送路３９５の先端部から自由落下する。これにより、ボウル３３０の中央部３３３に配置された部品１１０は、再度ボウル３３０の底部３３１上を渦巻き状に移動する。
【００７５】
以上のような動作により、複数の基板１２０の主面にそれぞれ設けられた複数の凹部１２１に部品１１０がそれぞれ実装される。
【００７６】
各基板１２０の複数の凹部１２１に所定の割合以上に部品１１０が実装された場合の余剰の部品１１０又は凹部１２１に実装されなかった部品１１０は、ゲート３３５を開放することにより、排出部３７０を通って保管部３７５に保管することができる。続いて、部品１１０が実装された基板１２０を未実装状態の他の基板１２０に交換した後に、ボウル３３０の中央部３３３に無作為に配置されて、再度実装に供される。これにより、部品１１０は無駄なく利用される。
【００７７】
このように、第２の実施形態によると、例えば半導体チップからなる複数の部品１１０は、複数の基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら繰り返し移動する。これにより、複数の部品１１０のそれぞれが各基板１２０の主面上に形成された複数の凹部１２１のいずれかの上を通過する確率が高くなる。すなわち、各部品１１０と各凹部１２１とが形状的に合致する確率が高くなるため、各部品１１０を各凹部１２１に自己整合的に且つ高効率に実装することができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図８及び図９を用いて説明する。
【００７９】
図８は本発明の第３の実施形態に係る部品の実装装置の断面構成を示し、図９はその斜視図である。なお、図８において、図５に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８０】
第３の実施形態に係る実装装置４００は、ボウル４３０の底部４３１上に形成された、複数の基板１２０を配置するための帯状領域４３２に、該帯状領域４３２の内側で各基板１２０の上端部を保持する第１のホルダ４６０と、帯状領域４３２の外側で各基板１２０の上端部を保持する第２のホルダ４６１とを有している。底部４３１の側壁には、実装されなかった余剰の部品１１０を一時的に保管する保管部３７５との間を開閉するゲート４３５が設けられている。
【００８１】
ここで、第１のホルダ４６０の平面形状は例えば八角形であり、その断面形状は周縁部よりも中央部が高い多角錐形状、ここでは八角錐形状を有している。
【００８２】
また、第２のホルダ４６１の上部には、ボウル４３０の底部４３１の内周部にまで達した部品１２０を底部４３１の中央部４３３の上、すなわち第１のホルダ４６０の上に再度供給する搬送路４９５が設けられている。また、第２のホルダ４６１の内壁面上には、ボウル４３０の底部３４１から搬送路４９５に至る渦巻き状のトラック４３４が形成されている。なお、第１のホルダ４６０及び第２のホルダ４６１の両方が基板１２０を保持する構成でなくてもよく、第１のホルダ４６０及び第２のホルダ４６１の少なくとも一方が各基板１２０の上端部を保持する構成であってもよい。
【００８３】
以下、前記のように構成された部品の実装装置の動作について説明する。
【００８４】
まず、注入部３６０から、複数の部品１１０が混合された流体４４０を注入することにより、複数の部品１１０をボウル４３０の第１のホルダ４６０の上に無作為に配置する。
【００８５】
続いて、円振動発生器３８０及び上下振動発生器３８１から、ボウル４３０の底部４３１に円振動と上下振動との合成振動が印加される。これにより、第１のホルダ４６０の上に無作為に配置された複数の部品１１０は、合成振動により、まず第１のホルダ４６０の斜面に沿ってその周縁部に移動する。その後、各部品１１０は、複数の基板１２０が保持されている第１のホルダ４６０及び第２のホルダ４６１に挟まれた帯状領域４３２の上に移動する。帯状領域４３２の上に移動した各部品１１０は、上下方向の振動と円振動の接線方向の振動とが合成された合成振動により帯状領域４３２に保持された各基板１２０の主面上を渦巻き状に外側に向かって移動する。この渦巻き状の移動により、複数の部品１１０の一部は、基板１２０の主面に設けられた凹部１２１と形状が合致した場合に、該凹部１２０に嵌合して実装される。
【００８６】
このとき、各部品１１０は、基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら通過するため、一の基板１２０上だけでなく他の基板１２０の主面上をも繰り返し通過する。さらに、第３の実施形態においては、各部品１１０が移動する領域を複数の基板１２０が保持された帯状領域４３２の上に限定しているため、各部品１１０が基板１２０の主面に形成された複数の凹部１２１のいずれかの上を通過する確率をより一層高めることができるので、各部品１１０の基板１２０への実装効率を大きく向上することができる。
【００８７】
一方、ボウル４３０の底部４３１の内周部にまで到達した各部品１１０は、第２のホルダ４６１に設けられたスパイラル状のトラック４３４の上を移動して第２のホルダ４６１の上部に搬送され、さらにガイド付きの搬送路４９５を通ってボウル４３０の中央部４３３に配置された第１のホルダ４６０の上に搬送される。第１のホルダ４６０の上に搬送された各部品１１０は、帯状領域４３２の上に搬送され、帯状領域４３２の上を再度渦巻き状に移動する。なお、基板１２０の凹部１２１に実装されなかった部品１１０は、第２のホルダに設けられたゲート４３５を開放することにより、ボウル４３０から排出部３７０を通って保管部３７５に一旦保管され、その後、再利用される。
【００８８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。
【００８９】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る部品の実装装置の断面構成を示し、図１１はその斜視図である。なお、図１０において、図５に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００９０】
第４の実施形態に係る実装装置５００は、ボウル５３０の底部５３１の形状が、中央部５３３をその周縁部（帯状領域５３２）よりも低くなるように形成されている。従って、第４の実施形態においては、８つの基板１２０は内側に傾斜した帯状領域５３２の上に保持される。
【００９１】
ボウル５３０の側壁上にはスパイラル状のトラック５３４が形成されており、トラック５３４の上端部にはガイド付きの搬送路５９５が設けられている。底部５３１の側壁には、実装されなかった余剰の部品１１０を一時的に保管する保管部３７５との間を開閉するゲート５３５が設けられている。
【００９２】
以下、前記のように構成された部品の実装装置の動作について説明する。
【００９３】
まず、注入部３６０から、複数の部品１１０が混合された流体５４０を注入することにより、複数の部品１１０をボウル５３０の底部５３１の中央部５３３の上に無作為に配置する。
【００９４】
続いて、円振動発生器３８０及び上下振動発生器３８１から、ボウル５３０の底部５３１に円振動と上下振動との合成振動が印加される。これにより、底部５３１の中央部５３３の上に無作為に配置された複数の部品１１０は、合成振動により、ボウル５３０の底部５３１及び該底部５３１の周縁部に位置する帯状領域５３２の上に保持された各基板１２０の主面上を渦巻き状に外側に向かって移動する。この渦巻き状の移動により、複数の部品１１０の一部は、基板１２０の主面に設けられた凹部１２１と形状が合致した場合に、該凹部１２０に嵌合して実装される。
【００９５】
このとき、各部品１１０は、基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら通過するため、一の基板１２０上だけでなく他の基板１２０の主面上をも繰り返し通過することができ、複数の部品１１０を複数の基板１２０のそれぞれの主面に設けられた複数の凹部１２１に自己整合的に且つ効率良く実装される。
【００９６】
一方、ボウル５３０の底部５３１の内周部にまで到達した各部品１１０は、ボウル５３０の側壁上に設けられたスパイラル状のトラック５３４の上を移動して側壁の上部に搬送され、さらにガイド付きの搬送路５９５を通ってボウル５３０の中央部５３３の上に搬送される。中央部５３３の上に搬送された各部品１１０は、帯状領域５３２の上に搬送され、帯状領域５３２の上を再度渦巻き状に移動する。なお、基板１２０の凹部１２１に実装されなかった部品１１０は、側壁に設けられたゲート５３５を開放することにより、ボウル５３０から排出部３７０を通って保管部３７５に一旦保管され、その後、再利用される。
【００９７】
ここで、第４の実施形態の特徴であるボウル５３０の底部５３１に設けた傾斜面の機能について詳細に説明する。
【００９８】
各部品１１０をボウル５３０の底部５３１及び基板１２０の上を渦巻き状に移動させる際には、各部品１１０に印加される遠心力は部品１１０の速度により決定される。このため、各部品１１０に印加される周縁部方向への力を制御することは困難である。
【００９９】
しかしながら、第４の実施形態においては、ボウル５３０の底部５３１を内側に傾斜させることにより、各部品１１０に印加される外側方向への力を容易に制御することができるようになる。
【０１００】
具体的には、図１２に示すように、ボウル５３０に形成された傾斜した底部５３１に基板１２０が角度αで固定されているとすると、部品１１０には重力Ｇの余弦Ｆ２が基板１２０の主面に対して垂直な方向に印加されると共に、重力Ｇの正弦の分力Ｆ１は傾斜の下側方向に印加される。従って、部品１１０には、進行方向（図の手前から奥に向かう方向）５５０の速度で決定される遠心力Ｆと分力Ｆ１との差分の力（Ｆ−Ｆ１）が傾斜の上側方向に印加される。これにより、傾斜角度αを調整することにより、部品１１０に印加される傾斜の上側方向、すなわち外側方向へ向かう力を調整することが可能となる。
【０１０１】
このように、第４の実施形態によると、各部品１１０は複数の基板１２０の主面上をその位置を微小にずらしながら繰り返し移動することができる。さらに、第４の実施形態においては、各部品１１０が基板１２０の主面上を移動する位置を、傾斜角度αと円振動による遠心力Ｆとにより詳細に制御することが可能となる。このため、各部品１１０が複数のの基板１２０のそれぞれの主面に形成された複数の凹部１２１のいずれかの上を通過する確率が高くなる。その結果、各部品１１０と基板１２０に設けた凹部１２１とが形状的に合致する確率が高くなるため、部品１１０を凹部１２１に自己整合的に且つ効率良く実装させることができるようになる。
【０１０２】
なお、第１〜第４の各実施形態においては、部品１１０として例えば半導体チップを例に挙げ、実装用の凹部１２１を有する基板１２０として、例えばエッチングにより複数の凹部１２１を形成したシリコンからなる基板１２０を用いたが、部品及び基板はこれに限られない。
【０１０３】
例えば部品１１０としては、半導体チップの他に、マイクロレンズ、光ファイバ又はチップ受動部品等の他の電子部品を用いることができる。また、凹部１２１を有する基板１２０についても、シリコン基板に代えて、金属基板、セラミック基板等、用途に応じて選定すればよい。
【０１０４】
また、各実施形態において、一度に実装装置に保持する基板１２０の枚数を８枚としたが、これは一例であって、少なくとも２枚以上であれば実装効率の効率化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明に係る部品の実装方法及びその実装装置は、該実装装置に印加する合成振動の振幅及び周波数を調整することにより、複数の基板のそれぞれの上面に部品を制御性良く通過させることが可能となり、且つ簡単な装置で自己整合による部品実装を効率良く行なうことができるという効果を有し、特に、流体を利用して基板に自己整合的に部品を実装する部品の実装方法及びその実装装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る部品の実装装置を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る部品の実装装置における実装用の基板に部品が実装される様子を説明する断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る部品の実装装置における実装用の基板と部品とを示す部分的な斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の一変形例に係る部品の実装装置における実装用の基板に部品が実装される様子を説明する断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る部品の実装装置を示す断面図である。
【図６】図５のVI−VI線における断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る部品の実装装置を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る部品の実装装置を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る部品の実装装置を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る部品の実装装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る部品の実装装置を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る部品の実装装置における部品に働く力を説明する部分的な断面図である。
【図１３】従来の部品の実装装置における実装用の基板に部品が実装される様子を説明する断面図である。
【図１４】従来の部品の実装装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１１０    部品
１２０    基板
１３０    ボウル（基板保持部）
１３１    底部
１３２    帯状領域
１３３    中央部
１４０    流体
１５０    進行方向
１５１    上下振動
１５２    水平方向の円振動
２１０    部品
２１１    部品本体
２１２    凸部
２２０    基板
２２１    凹部
３００    実装装置
３３０    ボウル（基板保持部）
３３１    底部
３３２    帯状領域
３３３    中央部
３３４    トラック
３３５    ゲート
３４０    流体
３６０    注入部
３７０    排出部
３７５    保管部
３８０    円振動発生器
３８１    上下振動発生器
３８２    第１のコイル
３８３    第１のヨーク
３８４    垂直支持部
３８５    第２のコイル
３８６    第２のヨーク
３８７    水平持部
３９０    支持台
３９５    搬送路
４００    実装装置
４３０    ボウル
４３１    底部
４３２    帯状領域
４３３    中央部
４３４    トラック
４３５    ゲート
４４０    流体
４６０    第１のホルダ
４６１    第２のホルダ
４３４    トラック
４９５    搬送路
５００    実装装置
５３０    ボウル
５３１    底部
５３２    帯状領域
５３３    中央部
５３４    トラック
５３５    ゲート
５４０    流体
５９５    搬送路
【図１】
2006135265.tif 000003
【図２】
2006135265.tif 000004
【図３】
2006135265.tif 000005
【図４】
2006135265.tif 000006
【図５】
2006135265.tif 000007
【図６】
2006135265.tif 000008
【図７】
2006135265.tif 000009
【図８】
2006135265.tif 000010
【図９】
2006135265.tif 000011
【図１０】
2006135265.tif 000012
【図１１】
2006135265.tif 000013
【図１２】
2006135265.tif 000014
【図１３】
2006135265.tif 000015
【図１４】
2006135265.tif 000016