(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージの所定位置に配置されている回路基板の複数箇所に仮圧着された複数のチップ部品を同時に加熱および加圧して接続する実装装置であって、
ステージに配置されている回路基板におけるチップ部品と重複する部分に、前記チップ部品毎の加圧力を受ける凸面を有するとともに前記複数のチップ部品と重複しない部分であって隣り合う前記チップ部品の間に空間が構成され、前記凸面で前記回路基板を支持する断熱部材が前記ステージに設けられ、
前記空間内を冷却する冷却手段が設けられる実装装置。
【請求項２】
前記断熱部材の前記回路基板または前記ステージと接触する面のうち少なくとも一方の面に凹凸が形成される請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
前記断熱部材を介して前記回路基板を吸引可能に構成される請求項１または請求項２に記載の実装装置。
【請求項４】
ステージの所定位置に配置されている回路基板の複数箇所にチップ部品を加熱および加圧して接続する実装方法であって、
回路基板とチップ部品との間に配置された接着剤が所定の仮圧着温度になるように加熱するとともに、チップ部品を所定の仮圧着荷重で回路基板に向かって加圧し、回路基板の複数箇所にチップ部品を仮圧着する仮圧着工程と、
前記回路基板のうち前記チップ部品が仮圧着された部分を前記チップ部品毎の加圧力を受ける凸面を有する断熱部材で支持する断熱支持工程と、
接着剤とチップ部品とを所定の本圧着温度以上に加熱するとともに、前記複数のチップ部品を所定の本圧着荷重で回路基板に向かって同時に加圧する本圧着工程と、
を含むチップ部品の実装方法。
【請求項５】
前記仮圧着工程において前記回路基板に接続された前記チップ部品にさらにチップ部品を重ねて仮圧着する積層工程を含む請求項４に記載の実装方法。
【請求項６】
前記接着材が熱硬化性接着剤フィルムであり、前記仮圧着工程において接着剤が所定の粘度になる仮圧着温度まで加熱し、前記本圧着工程において接着剤の硬化温度以上である本圧着温度まで加熱する請求項４または請求項５に記載の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装装置および実装方法に関する。詳しくは、チップ部品等を回路基板に実装する実装装置および実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、銅配線等の導電体からなる回路を有する回路基板のパターンの高精度化、微細化に対応するため、半導体素子からなるチップ部品を回路基板に接着剤によって仮固定する仮圧着工程と、仮固定されたチップ部品を回路基板に接続させる本圧着工程とから構成される半導体装置の製造方法が知られている。例えば特許文献１の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体装置の製造方法（実装方法）は、半導体チップ（チップ部品）を基板（回路基板）に加熱および加圧により仮圧着して仮圧着積層体とする工程と、仮圧着積層体をさらに加圧および加熱してはんだを溶融させるとともに熱硬化性接着剤フィルムを硬化させる本圧着工程とを含む。このような実装方法において、回路基板は、実装装置のステージに接触しているため、本圧着時にチップ部品に供給された熱がステージに伝導する。このため、半導体装置は、ステージに熱が伝導することで生じる温度降下を考慮してチップ部品を加熱する必要があった。また、仮圧着されたチップ部品が隣接している場合、本圧着のため加熱されているチップ部品の熱が隣接するチップ部品に伝導して接着剤が硬化してしまう可能性があった。さらに、多段に積層されたチップ部品を本圧着する場合、チップ部品は、ステージに熱が伝導することでヒートツール側とステージ側（回路基板側）との温度差が大きくなり各チップ部品間の接着状態が不均一になる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６０２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる実装装置および実装方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、本発明は、ステージの所定位置に配置されている回路基板の複数箇所に仮圧着された複数のチップ部品を同時に加熱および加圧して接続する実装装置であって、ステージに配置されている回路基板におけるチップ部品と重複する部分に、前記チップ部品毎の加圧力を受ける凸面を有するとともに前記複数のチップ部品と重複しない部分であって隣り合う前記チップ部品の間に空間が構成され、前記凸面で前記回路基板を支持する断熱部材が前記ステージに設けられ、前記空間内を冷却する冷却手段が設けられるものである。
【００１０】
本発明は、前記断熱部材の前記回路基板または前記ステージと接触する面のうち少なくとも一方の面に凹凸が形成されるものである。
【００１１】
本発明は、前記断熱部材を介して前記回路基板を吸引可能に構成されるものである。
【００１２】
本発明は、ステージの所定位置に配置されている回路基板の複数箇所にチップ部品を加熱および加圧して接続する実装方法であって、回路基板とチップ部品との間に配置された接着剤が所定の仮圧着温度になるように加熱するとともに、チップ部品を所定の仮圧着荷重で回路基板に向かって加圧し、回路基板の複数箇所にチップ部品を仮圧着する仮圧着工程と、前記回路基板のうち前記チップ部品が仮圧着された部分を前記チップ部品毎の加圧力を受ける凸面を有する断熱部材で支持する断熱支持工程と、接着剤とチップ部品とを所定の本圧着温度以上に加熱するとともに、前記複数のチップ部品を所定の本圧着荷重で回路基板に向かって同時に加圧する本圧着工程と、を含むものである。
【００１３】
本発明は、前記仮圧着工程において前記回路基板に接続された前記チップ部品にさらにチップ部品を重ねて仮圧着する積層工程を含むものである。
【００１４】
本発明は、前記接着材が熱硬化性接着剤フィルムであり、前記仮圧着工程において接着剤が所定の粘度になる仮圧着温度まで加熱し、前記本圧着工程において接着剤の硬化温度以上である本圧着温度まで加熱するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
本発明においては、回路基板をステージに接触させることなく回路基板に仮圧着されたチップ部品が加圧、および加熱される。これにより、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる。
また、本発明においては、断熱部材を介する熱の伝導が少なくなるとともに空間に熱が放熱される。これにより、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる。
さらに、本発明においては、構成された空間に放熱される熱量が増大する。これにより、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる。
【００１９】
本発明においては、回路基板から断熱部材への熱伝導路が小さくなる。これにより、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる。
【００２０】
本発明においては、回路基板が断熱部材のみで支持され、かつ保持される。これにより、加熱されたチップ部品から外部への熱の伝導を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る実装装置の全体構成を示す概略図。
【図２】（ａ）本発明の一実施形態に係る実装装置の仮圧着用ヘッドの構成を示す概略図（ｂ）本発明の一実施形態に係る実装装置の本圧着用ヘッドの構成を示す概略図。
【図３】（ａ）本発明の一実施形態に係る実装装置の本圧着用ステージの拡大部分断面図（ｂ）同じく本圧着用ステージに設けられる断熱部材の拡大斜視図。
【図４】（ａ）本発明の一実施形態に係る実装装置の本圧着用ステージに回路基板が配置された状態の平面図（ｂ）同じく本圧着用ステージの冷却通路を示す平面図。
【図５】本発明の一実施形態に係る実装装置の制御構成を表すブロック図。
【図６】（ａ）本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着工程におけるチップ部品の仮固定の態様を示す概略図（ｂ）同じく本圧着工程におけるチップ部品の固定の態様を示す概略図。
【図７】本発明の一実施形態に係る実装装置の加圧時の温度状態を表すグラフを示す図。
【図８】本発明の一実施形態に係る実装装置の制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図９】本発明の一実施形態に係る実装装置の仮圧着工程における制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る実装装置の断熱支持工程における制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図１１】本発明の一実施形態に係る実装装置の本圧着工程における制御態様を表すフローチャートを示す図。
【図１２】本発明の第一実施形態に係る実装装置の本圧着工程における回路基板とチップ部品との熱の伝導を示す概略図。
【図１３】（ａ）本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着工程においてチップ部品を積層して仮固定する態様を示す概略図（ｂ）同じく本圧着工程においてチップ部品を積層して固定する態様を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、図１から図５を用いて、本発明に係る実装装置における一実施形態である実装装置１について説明する。
【００２３】
実装装置１によって回路基板Ｃに接続されるチップ部品Ｄには、そのはんだＤａを覆うように熱硬化性樹脂からなる非導電性フィルム（以下、単に「ＮＣＦ」と記す）が接着剤として貼り付けられているものとする。ＮＣＦは、その温度に応じて粘度が変動する特性を有し、その特性から定まる基準温度Ｔｓ未満の温度域においては硬化することなく、可逆的に温度上昇に伴って粘度が低くなる性質を示す。一方、ＮＣＦは、基準温度Ｔｓ以上の温度域においては硬化し、不可逆的に温度上昇に伴って粘度が高くなる性質を示す。なお、本実施形態において、ＮＣＦは、予めチップ部品ＤのはんだＤａ（図６参照）を覆うように貼り付けられているものとするがこれに限定されるものではなく、回路基板Ｃ側に貼り付けられていてもよい。回路基板Ｃは、紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板、セラミックス基板等に加え、シリコン基板でもよい。
【００２４】
図１に示すように、実装装置１は、回路基板Ｃにチップ部品Ｄを実装するものである。実装装置１は、仮圧着装置２、本圧着装置１２、搬送装置２３（図５参照）および制御装置２４（図５参照）を具備している。以下の説明では仮圧着装置２から本圧着装置１２へ回路基板Ｃを搬送する方向をＸ軸方向、これに直交するＹ軸方向、仮圧着用ヘッド７および本圧着用ヘッド１９の回路基板Ｃに垂直な移動方向をＺ軸方向、Ｚ軸を中心として回転する方向をθ方向として説明する。なお、本実施形態においては、実装装置１の一実施形態として仮圧着装置２と本圧着装置１２とがそれぞれ構成されているが、これに限定されるものではない。
【００２５】
仮圧着装置２は、接着剤であるＮＣＦによって回路基板Ｃにチップ部品Ｄを仮固定するものである。仮圧着装置２は、仮圧着用基台３、仮圧着用ステージ４、仮圧着用支持フレーム５、仮圧着用ユニット６、仮圧着用ヘッド７、仮圧着用ヒーター８（図２参照）、仮圧着用アタッチメント９および距離測定手段である変位センサ１０、仮圧着用画像認識装置１１（図５参照）を具備している。
【００２６】
仮圧着用基台３は、仮圧着装置２を構成する主な構造体である。仮圧着用基台３は、十分な剛性を有するようにパイプ材等を組み合わせて構成されている。仮圧着用基台３は、仮圧着用ステージ４と仮圧着用支持フレーム５とを支持している。
【００２７】
仮圧着用ステージ４は、回路基板Ｃを保持しつつ、任意の位置に移動させるものである。仮圧着用ステージ４は、駆動ユニット４ａに回路基板Ｃを吸着保持できる吸着テーブル４ｂが取り付けられて構成されている。仮圧着用ステージ４は、仮圧着用基台３に取り付けられ、駆動ユニット４ａによって吸着テーブル４ｂをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動できるように構成されている。すなわち、仮圧着用ステージ４は、仮圧着用基台３上において吸着テーブル４ｂに吸着された回路基板ＣをＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向に移動できるように構成されている。また、吸着テーブル４ｂは、仮圧着時に回路基板Ｃやチップ部品Ｄとの温度差を小さくして熱の伝導を抑制するために所定温度に加熱されている。なお、本実施形態において仮圧着用ステージ４は、吸着により回路基板Ｃを保持しているがこれに限定されるものではない。
【００２８】
仮圧着用支持フレーム５は、仮圧着用ユニット６を支持するものである。仮圧着用支持フレーム５は、板状に形成され、仮圧着用基台３の仮圧着用ステージ４の近傍からＺ軸方向にむかって延びるように構成されている。
【００２９】
加圧ユニットである仮圧着用ユニット６は、仮圧着用ヘッド７を移動させるものである。仮圧着用ユニット６は、図示しないサーボモータとボールねじとから構成される。仮圧着用ユニット６は、サーボモータによってボールねじを回転させることによりボールねじの軸方向の駆動力を発生するように構成されている。仮圧着用ユニット６は、仮圧着用ヘッド７の移動方向が回路基板Ｃに対して垂直なＺ軸方向になるように仮圧着用支持フレーム５に取り付けられている。つまり、仮圧着用ユニット６は、Ｚ軸方向の駆動力（加圧力）を発生するように構成されている。仮圧着用ユニット６は、サーボモータの出力を制御することによりＺ軸方向の加圧力である仮圧着荷重Ｆｔを任意に設定できるように構成されている。なお、本実施形態において、仮圧着用ユニット６は、サーボモータとボールねじとの構成としたがこれに限定されるものではなく、空圧アクチュエータや油圧アクチュエータから構成してもよい。
【００３０】
仮圧着用ヘッド７は、仮圧着用ユニット６の駆動力をチップ部品Ｄに伝達するものである。仮圧着用ヘッド７は、仮圧着用ユニット６を構成している図示しないボールねじナットに取り付けられている。また、仮圧着用ユニット６は、仮圧着用ステージ４と対向するように配置されている。つまり、仮圧着用ヘッド７は、仮圧着用ユニット６によってＺ軸方向に移動されることで仮圧着用ステージ４に近接できるように構成されている。図２に示すように、仮圧着用ヘッド７には、仮圧着用ヒーター８、仮圧着用アタッチメント９および変位センサ１０が設けられている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、仮圧着用ヒーター８は、チップ部品Ｄを加熱するためのものである。仮圧着用ヒーター８は、カートリッジヒータから構成され、仮圧着用ヘッド７に形成された孔等に組み込まれている。本実施形態において、仮圧着用ヒーター８は、カートリッジヒータから構成されているがこれに限定されるものではなく、ラバーヒーター等、チップ部品Ｄを加熱することができるものであればよい。また、仮圧着用ヒーター８は、仮圧着用ヘッド７に組み込まれているがこれに限定されるものではない。
【００３２】
仮圧着用アタッチメント９は、チップ部品Ｄを保持するものである。仮圧着用アタッチメント９は、仮圧着用ヘッド７に仮圧着用ステージ４と対向するように設けられている。仮圧着用アタッチメント９は、チップ部品Ｄを位置決めしながら吸着保持できるように構成されている。また、仮圧着用アタッチメント９は、仮圧着用ヒーター８によって加熱されるように構成されている。つまり、仮圧着用アタッチメント９は、チップ部品Ｄを位置決め保持するとともに、仮圧着用ヒーター８からの伝熱によってチップ部品Ｄに貼り付けられているＮＣＦを加熱できるように構成されている。
【００３３】
変位センサ１０は、任意の基準位置からの仮圧着用ヘッド７のＺ軸方向の距離を測定するものである。変位センサ１０は、各種レーザー光を利用した変位センサ１０から構成される。変位センサ１０は仮圧着完了時の仮圧着用ヘッド７のＺ軸方向の任意の基準位置からの距離Ｌ（図６（ａ）参照）を測定できるように構成されている。なお、本実施形態において、変位センサ１０はレーザー光を利用したものから構成されているがこれに限定されるものではなく、超音波を利用したものや、リニアスケール、サーボモータのエンコーダから算出するものから構成されていてもよい。
【００３４】
図５に示すように、仮圧着用画像認識装置１１は、画像によってチップ部品Ｄと回路基板Ｃとの位置情報を取得するものである。仮圧着用画像認識装置１１は、仮圧着用ステージ４に吸着保持されている回路基板Ｃの位置合わせマークと仮圧着用アタッチメント９に保持されているチップ部品Ｄの位置合わせマークとを画像認識して、回路基板Ｃとチップ部品Ｄとの位置情報を取得するように構成されている。
【００３５】
図１に示すように、本圧着装置１２は、チップ部品ＤのはんだＤａの溶着によってチップ部品Ｄを回路基板Ｃに固定するものである。本圧着装置１２は、本圧着用基台１３、本圧着用ステージ１４、断熱部材１５、冷却装置１６、本圧着用支持フレーム１７、本圧着用ユニット１８、本圧着用ヘッド１９、本圧着用ヒーター２０、本圧着用アタッチメント２１および本圧着用画像認識装置２２（図５参照）を具備している。
【００３６】
本圧着用基台１３は、本圧着装置１２を構成する主な構造体である。本圧着用基台１３は、十分な剛性を有するようにパイプ材等を組み合わせて構成されている。本圧着用基台１３は、本圧着用ステージ１４と本圧着用支持フレーム１７とを支持している。
【００３７】
本圧着用ステージ１４は、回路基板Ｃを保持しつつ、任意の位置に移動させるものである。本圧着用ステージ１４は、断熱部材１５を介して回路基板Ｃを吸着保持できる吸着テーブル１４ｂが駆動ユニット１４ａに取り付けられて構成されている。本圧着用ステージ１４は、本圧着用基台１３に取り付けられ、駆動ユニット１４ａによって吸着テーブル１４ｂをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびθ方向に移動できるように構成されている。すなわち、本圧着用ステージ１４は、本圧着用基台１３上において断熱部材１５を介して吸着テーブル１４ｂに吸着された回路基板ＣをＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向に移動できるように構成されている。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、吸着テーブル１４ｂには、複数の吸引通路１４ｃが形成されている。吸引通路１４ｃには、図示しない吸引装置が接続されている。また、吸引通路１４ｃは、吸着テーブル１４ｂに設けられている断熱部材１５に重複する吸着テーブル１４ｂの上面において外部に連通されている。また、吸着テーブル１４ｂは、本圧着時に回路基板Ｃやチップ部品Ｄとの温度差を小さくして熱の伝導を抑制するために所定温度に加熱されている。なお、本実施形態において本圧着用ステージ１４は、吸着により回路基板Ｃを保持しているがこれに限定されるものではない。
【００３９】
断熱部材１５は、回路基板Ｃと吸着テーブル１４ｂとの間の熱の伝導を抑制するものである。断熱部材１５は、熱伝導率が所定値以下（例えば、１Ｗ／ｍＫ以下）の材料であり、本圧着用ヘッド１９の加圧力を受けることができる耐荷重を有する材料から構成されている。断熱部材１５は、吸着テーブル１４ｂに図示しない位置決めピン等によって所定位置に着脱可能な状態で設けられている。
【００４０】
図３に示すように、断熱部材１５は、多孔質構造を有し、非晶質シリカ粒子やアルミナ等の金属酸化物から構成されている。断熱部材１５は、吸着テーブル１４ｂの吸引通路１４ｃに重複するように吸着テーブル１４ｂに配置されている。従って、断熱部材１５は、吸着テーブル１４ｂの吸引通路１４ｃに発生した吸引力が多孔質構造の断熱部材１５を通じて断熱部材１５と回路基板Ｃとの接触面に発生する（図３（ａ）の矢印参照）。なお、本実施形態において、断熱部材１５は、多孔質構造を有するものとしたがこれに限定されるものではなく、断熱部材１５において吸引通路１４ｃと重複する位置に吸引孔を形成して回路基板Ｃを吸引する構成でもよい。
【００４１】
図３と図４（ａ）とに示すように、断熱部材１５は、吸着テーブル１４ｂの所定位置に配置された回路基板Ｃに接続されるチップ部品Ｄと重複する吸着テーブル１４ｂの部分にそれぞれ設けられている。つまり、複数の断熱部材１５が吸着テーブル１４ｂに設けられている。さらに、断熱部材１５は、回路基板Ｃのうち対応するチップ部品Ｄが接続される部分と重複する部分と略同一の形状にそれぞれ形成されている。すなわち、断熱部材１５は、その大部分が回路基板Ｃのうち対応するチップ部品Ｄが接続される部分にのみ接触する形状に形成されている。従って、複数の断熱部材１５は、回路基板Ｃのうち対応するチップ部品Ｄが接続される部分と重複する部分に接触した状態で回路基板Ｃを吸着テーブル１４ｂに接触させることなく支持する。すなわち、複数の断熱部材１５は、回路基板Ｃに接続されるチップ部品Ｄの位置に応じて、間隔をあけて吸着テーブル１４ｂに設けられる。従って、複数の断熱部材１５は、回路基板Ｃのうちチップ部品Ｄが接続されない部分と吸着テーブル１４ｂとの間に空間を構成するように設けられる。
【００４２】
図３（ｂ）に示すように、断熱部材１５は、回路基板Ｃとの接触面に凹凸が形成されている。断熱部材１５の凹凸を構成する凸面１５ａ（図における薄墨部分）は、対応するチップ部品Ｄと重複する部分における凸面１５ａの総面積で本圧着用ヘッド１９の加圧力を受けることができる大きさ、かつその総面積ができるだけ小さくなるように形成される。従って、断熱部材１５は、回路基板Ｃから断熱部材１５への熱伝導路が小さくなる。なお、本実施形態において、断熱部材１５の凸面１５ａは、回路基板Ｃとの接触面に形成されているものとしたがこれに限定されるものではなく、回路基板Ｃとの接触面と、吸着テーブル１４ｂとの接触面とのうち少なくともいずれか一方に形成されていればよい。
【００４３】
図５に示すように、冷却装置１６は、隣接するチップ部品Ｄの未硬化ＮＣＦが硬化しないように断熱部材１５と回路基板Ｃとを冷却するものである。冷却装置１６は、本実施形態において空気噴射装置から構成される。図４（ｂ）に示すように、冷却装置１６は、複数の断熱部材１５と回路基板Ｃのうちチップ部品Ｄが接続されない部分と吸着テーブル１４ｂとから構成されている空間内に空気を供給するように構成されている。具体的には、冷却装置１６は、吸着テーブル１４ｂに形成された冷却通路１４ｄを通じて図示しない送風装置から空気を供給する。すなわち、冷却装置１６は、複数の断熱部材１５と回路基板Ｃのうちチップ部品Ｄが接続されない部分と吸着テーブル１４ｂとに空気を吹き付けるように構成されている（図４（ｂ）における白塗矢印参照）。従って、冷却装置１６は、複数の断熱部材１５と回路基板Ｃと吸着テーブル１４ｂとから構成される空間に放熱される熱量を増大させる。
【００４４】
図１に示すように、本圧着用支持フレーム１７は、本圧着用ユニット１８を支持するものである。本圧着用支持フレーム１７は、略板状に形成され、本圧着用基台１３の本圧着用ステージ１４の近傍からＺ軸方向にむかって延びるように構成されている。
【００４５】
加圧ユニットである本圧着用ユニット１８は、本圧着用ヘッド１９を移動させるものである。本圧着用ユニット１８は、図示しないサーボモータとボールねじとから構成される。本圧着用ユニット１８は、サーボモータによってボールねじを回転させることによりボールねじの軸方向の駆動力を発生するように構成されている。本圧着用ユニット１８は、本圧着用ヘッド１９の移動方向が回路基板Ｃに対して垂直なＺ軸方向になるように本圧着用支持フレーム１７に取り付けられている。つまり、本圧着用ユニット１８は、Ｚ軸方向の駆動力（加圧力）を発生できるように構成されている。本圧着用ユニット１８は、サーボモータの出力を制御することによりＺ軸方向の加圧力である本圧着荷重Ｆｐを任意に設定できるように構成されている。なお、本実施形態において、本圧着用ユニット１８は、サーボモータとボールねじとの構成としたがこれに限定されるものではなく、空圧アクチュエータや油圧アクチュエータから構成してもよい。
【００４６】
本圧着用ヘッド１９は、本圧着用ユニット１８の駆動力をチップ部品Ｄに伝達するものである。本圧着用ヘッド１９は、本圧着用ユニット１８を構成している図示しないボールねじナットに取り付けられている。また、本圧着用ヘッド１９は、本圧着用ステージ１４と対向するように配置されている。つまり、本圧着用ヘッド１９は、本圧着用ユニット１８によってＺ軸方向に移動されることで本圧着用ステージ１４に近接できるように構成されている。本圧着用ヘッド１９には、本圧着用ヒーター２０および複数の本圧着用アタッチメント２１が設けられている。
【００４７】
図２（ｂ）に示すように、本圧着用ヒーター２０は、チップ部品Ｄを加熱するためのものである。本圧着用ヒーター２０は、カートリッジヒータから構成され、本圧着用ヘッド１９に形成された孔等に組み込まれている。本実施形態において、本圧着用ヒーター２０は、カートリッジヒータから構成されているがこれに限定されるものではなく、ラバーヒーター等、チップ部品Ｄを加熱することができるものであればよい。
【００４８】
本圧着用アタッチメント２１は、チップ部品Ｄを加圧するものである。本圧着用アタッチメント２１は、本圧着用ヘッド１９に本圧着用ステージ１４と対向するように複数設けられている。この際、本圧着用アタッチメント２１は、仮圧着されたチップ部品ＤのＺ軸方向のばらつきを吸収するための弾性部材であるゴム部材２１ａを介して本圧着用ヘッド１９に取り付けられている。さらに、本圧着用アタッチメント２１は、本圧着用ヒーター２０によって加熱されるように構成されている。つまり、本圧着用アタッチメント２１は、複数のチップ部品ＤのＺ軸方向のばらつきをゴム部材２１ａで吸収するとともに、複数のチップ部品Ｄを同時に本圧着用ヒーター２０からの伝熱によって加熱できるように構成されている。
【００４９】
図５に示すように、本圧着用画像認識装置２２は、画像によってチップ部品Ｄと回路基板Ｃとの位置情報を取得するものである。本圧着用画像認識装置２２は、回路基板Ｃの位置合わせマークと本圧着用ステージ１４に吸着保持されている回路基板Ｃに仮固定されたチップ部品Ｄの位置合わせマークとを画像認識して、回路基板Ｃとチップ部品Ｄとの位置情報を取得するように構成されている。
【００５０】
搬送装置２３は、仮圧着装置２と本圧着装置１２との間で回路基板Ｃの受け渡しを行うものである。搬送装置２３は、仮圧着装置２の仮圧着用ステージ４で複数のチップ部品Ｄが仮圧着された回路基板Ｃを本圧着装置１２の本圧着用ステージ１４に搬送できるように構成されている。この際、搬送装置２３は、回路基板Ｃのうちチップ部品Ｄが接続される部分と重複する部分に本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂに設けられている断熱部材１５がそれぞれ接触するように配置する（図４（ａ）参照）。
【００５１】
制御装置２４は、仮圧着装置２、本圧着装置１２および搬送装置２３等を制御するものである。制御装置２４は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置２４は、仮圧着装置２、本圧着装置１２および搬送装置２３等を制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。
【００５２】
制御装置２４は、仮圧着用ステージ４と本圧着用ステージ１４とに接続され、仮圧着用ステージ４と本圧着用ステージ１４とのＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の移動量をそれぞれ制御することができる。
【００５３】
制御装置２４は、仮圧着用ヒーター８と本圧着用ヒーター２０とに接続され、仮圧着用ヒーター８と本圧着用ヒーター２０との温度をそれぞれ制御することができる。特に、制御装置２４は、本圧着用ヘッド１９の加圧時における平均温度をＮＣＦの硬化温度（後述の基準温度Ｔｓ）以上かつはんだＤａの融点以上の温度からなる一定範囲内に維持することができる。
【００５４】
制御装置２４は、仮圧着用ユニット６と本圧着用ユニット１８とに接続され、仮圧着用ユニット６と本圧着用ユニット１８とのＺ軸方向の加圧力をそれぞれ制御することができる。
【００５５】
制御装置２４は、仮圧着用アタッチメント９に接続され、仮圧着用アタッチメント９の吸着状態を制御することができる。
【００５６】
制御装置２４は、仮圧着用画像認識装置１１と本圧着用画像認識装置２２とに接続され、仮圧着用画像認識装置１１と本圧着用画像認識装置２２とをそれぞれ制御し、チップ部品Ｄと回路基板Ｃとの位置情報を取得することができる。
【００５７】
制御装置２４は、冷却装置１６に接続され、冷却装置１６を制御することができる。
【００５８】
制御装置２４は、搬送装置２３に接続され、搬送装置２３を制御することができる。
【００５９】
制御装置２４は、変位センサ１０に接続され、変位センサ１０から仮圧着完了時のＺ軸方向の距離を取得することができる。特に、制御装置２４は、仮固定時のチップ部品ＤのＺ軸方向ばらつきが所定範囲（後述の基準範囲Ｌｓ）外か否か判定することができる。
【００６０】
次に、図４から図７を用いて、本発明に係る実装装置１によって回路基板Ｃにチップ部品Ｄを接続する実装方法について説明する。本発明に係る実装方法は、仮圧着工程、断熱支持工程および本圧着工程を含む。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、仮圧着工程において、実装装置１は、仮圧着装置２の仮圧着用ステージ４に回路基板Ｃを所定位置で吸着保持する。そして、実装装置１は、チップ部品Ｄを仮圧着用ユニット６によって仮圧着温度Ｔｔ（図７参照）に加熱する。仮圧着温度Ｔｔは、基準温度Ｔｓよりも低く設定されている。すなわち、実装装置１は、ＮＣＦが硬化しない温度域においてＮＣＦが所定の粘度になるように仮圧着用ヒーター８の温度を制御している。さらに、実装装置１は、仮圧着荷重Ｆｔで回路基板Ｃに加圧して回路基板Ｃに仮固定する。チップ部品Ｄは、仮圧着用ヒーター８によって加熱されることでチップ部品ＤのはんだＤａとの間に挟まれたＮＣＦが所定の粘度になり、仮圧着用ユニット６によって回路基板Ｃに向かって加圧されることでＮＣＦが回路基板Ｃに密着する。このようにして、実装装置１は、回路基板Ｃに複数のチップ部品Ｄを仮固定する。
【００６２】
次に、図４（ａ）と図５に示すように、断熱支持工程において、実装装置１は、搬送装置２３によって回路基板Ｃを仮圧着装置２の仮圧着用ステージ４から本圧着装置１２の本圧着用ステージ１４に搬送する。実装装置１は、回路基板Ｃを本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂに設けられている断熱部材１５が支持するように配置する。次に、実装装置１は、本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂに断熱部材１５を介して回路基板Ｃを吸着保持する。そして、図４（ｂ）に示すように、実装装置１は、冷却装置１６によって回路基板Ｃと吸着テーブル１４ｂとの間の空間に空気を供給する。
【００６３】
次に、図６（ｂ）に示すように、本圧着工程において、実装装置１は、複数のチップ部品Ｄを同時に本圧着用ユニット１８によって本圧着温度Ｔｐ（図７参照）に加熱する。本圧着温度Ｔｐは、基準温度Ｔｓ以上かつはんだＤａの融点以上の一定範囲内に設定されている。すなわち、実装装置１は、ＮＣＦが硬化する温度域であってＮＣＦが所定の本圧粘度（硬度）になるとともに、はんだＤａが溶融するように本圧着用ヒーター２０の温度を制御している。さらに、実装装置１は、本圧着荷重Ｆｐで加圧して回路基板Ｃに固定する。この際、実装装置１は、回路基板Ｃに仮固定された複数のチップ部品ＤのＺ軸方向の位置のばらつきを本圧着アタッチメントのゴム部材２１ａで吸収する。チップ部品ＤのＮＣＦは、基準温度Ｔｓ以上に加熱されているため硬化が始まる。実装装置１は、チップ部品ＤのＮＣＦが完全に硬化するまでに回路基板ＣのパッドＣａとチップ部品ＤのはんだＤａとを接触させて回路基板Ｃとチップ部品Ｄとを接続させる。
【００６４】
以下では、図８から図１２を用いて、本発明に係る実装装置１の制御態様について具体的に説明する。なお、以下の制御態様において、仮圧着用ヒーター８は、チップ部品Ｄを仮圧着温度Ｔｔに加熱するために必要な温度に予め維持され、本圧着用ヒーター２０は、チップ部品Ｄを本圧着温度Ｔｐに加熱するために必要な温度に予め維持されているものとする。
【００６５】
図８に示すように、ステップＳ１００において、制御装置２４は、仮圧着工程制御Ａを開始し、ステップをステップ１１０に移行させる（図９参照）。そして、仮圧着工程制御Ａが終了するとステップをステップＳ２００に移行させる。
【００６６】
ステップＳ２００において、制御装置２４は、取得した同時に本圧着されるｎ個のチップ部品Ｄを回路基板Ｃに仮固定した際の距離Ｌ（１）から距離Ｌ（ｎ）のうち、最大である距離Ｌｍａｘと最小であるＬｍｉｎとの差（仮固定時のチップ部品ＤのＺ軸方向ばらつき）が基準範囲Ｌｓ以下か否か判断する。
その結果、仮固定されたｎ個のチップ部品ＤのＺ軸方向ばらつきが基準範囲Ｌｓ以下であると判定した場合、制御装置２４はステップをステップＳ３００に移行させる。
一方、仮固定されたｎ個のチップ部品ＤのＺ軸方向ばらつきが基準範囲Ｌｓ以下でないと判定した場合、すなわち、仮固定不良と判定した場合、制御装置２４はステップを終了する。
【００６７】
ステップＳ３００において、制御装置２４は、断熱支持工程制御Ｂを開始し、ステップをステップ３１０に移行させる（図１０参照）。そして、断熱支持工程制御Ｂが終了するとステップをステップＳ４００に移行させる。
【００６８】
ステップＳ４００において、制御装置２４は、本圧着工程制御Ｃを開始し、ステップをステップＳ４１０に移行させる（図１１参照）。そして、本圧着工程制御Ｃが終了するとステップを終了する。
【００６９】
図９に示すように、ステップＳ１１０において、制御装置２４は、搬送装置２３によって図示しない上流工程から搬送された回路基板Ｃを仮圧着用ステージ４の吸着テーブル４ｂによって吸着保持し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００７０】
ステップＳ１２０において、制御装置２４は、チップ部品Ｄを仮圧着用ヘッド７の仮圧着用アタッチメント９によって吸着保持し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
【００７１】
ステップＳ１３０において、制御装置２４は、仮圧着用画像認識装置１１によって仮圧着用ヘッド７の仮圧着用アタッチメント９に吸着保持されているチップ部品Ｄの位置合わせマークと仮圧着用ステージ４に吸着保持されている回路基板Ｃの位置合わせマークとの画像情報を取得し、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
【００７２】
ステップＳ１４０において、制御装置２４は、取得した回路基板Ｃとチップ部品Ｄとの画像情報に基づいて、回路基板Ｃとチップ部品Ｄとの位置合わせのための仮圧着用ステージ４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の座標位置を算出するとともに、仮圧着用ステージ４の吸着テーブル４ｂを駆動ユニット４ａによって移動させ、ステップをステップＳ１５０に移行させる。
【００７３】
ステップＳ１５０において、制御装置２４は、仮圧着用アタッチメント９に吸着保持させているチップ部品Ｄを仮圧着用ステージ４に吸着保持されている回路基板Ｃに仮圧着用ユニット６によって仮圧着荷重Ｆｔで所定時間加圧して仮固定し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
【００７４】
ステップＳ１６０において、制御装置２４は、変位センサ１０によって回路基板Ｃに仮固定されたチップ部品Ｄ（仮圧着用ヘッド７）のＺ軸方向の距離Ｌ（ｎ）を取得し、ステップをステップＳ１７０に移行させる。
【００７５】
ステップＳ１７０において、制御装置２４は、仮圧着用ユニット６によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの仮固定が全て終了したか否か判断する。
その結果、仮圧着用ユニット６によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの仮固定が全て終了したと判定した場合、制御装置２４は仮圧着工程制御Ａを終了してステップをステップＳ２００に移行させる（図８参照）。
一方、仮圧着用ユニット６によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの仮固定が全て終了していないと判定した場合、制御装置２４はステップをステップＳ１２０に移行させる。
【００７６】
図１０に示すように、ステップＳ３１０において、制御装置２４は、搬送装置２３によって仮圧着用ステージ４から搬送された回路基板Ｃを本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂに設けられている断熱部材１５に搬送し、ステップをステップＳ３２０に移行させる。
【００７７】
ステップＳ３２０において、制御装置２４は、搬送装置２３によって仮圧着用ステージ４から搬送された回路基板Ｃを本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂによって断熱部材１５を介して吸着保持する。すなわち、制御装置２４は、回路基板Ｃのうちチップ部品Ｄと重複する部分を断熱部材１５で支持しながら吸着テーブル１４ｂによって吸着保持し、ステップをステップＳ３３０に移行させる。
【００７８】
ステップＳ３３０において、制御装置２４は、搬送装置２３によって仮圧着用ステージ４から搬送された回路基板Ｃと断熱部材１５と吸着テーブル１４ｂとによって構成されている空間に冷却装置１６によって空気を供給する。すなわち、制御装置２４は、冷却装置１６による回路基板Ｃと断熱部材１５と吸着テーブル１４ｂとへの空気の吹き付けを開始し、断熱支持工程制御Ｂを終了してステップをステップＳ４００に移行させる（図８参照）。
【００７９】
図１１に示すように、ステップＳ４１０において、制御装置２４は、本圧着用画像認識装置２２によって本圧着用ステージ１４に吸着保持されている回路基板Ｃの位置合わせマークの画像情報を取得し、ステップをステップＳ４２０に移行させる。
【００８０】
ステップＳ４２０において、制御装置２４は、回路基板Ｃの画像情報に基づいて、回路基板Ｃの位置合わせのための本圧着用ステージ１４のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の座標位置を算出するとともに、本圧着用ステージ１４の吸着テーブル１４ｂを駆動ユニット１４ａによって移動させ、ステップをステップＳ４３０に移行させる。
【００８１】
ステップＳ４３０において、制御装置２４は、回路基板Ｃに仮固定されている複数のチップ部品Ｄを本圧着用ユニット１８によって本圧着荷重Ｆｐで所定時間加圧して固定し、ステップをステップＳ４４０に移行させる。
【００８２】
ステップＳ４４０において、制御装置２４は、本圧着用ユニット１８によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの固定が全て終了したか否か判断する。
その結果、本圧着用ユニット１８によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの固定が全て終了したと判定した場合、制御装置２４は本圧着工程制御Ｃを終了してステップを終了する。
一方、本圧着用ユニット１８によるチップ部品Ｄの回路基板Ｃへの固定が全て終了していないと判定した場合、制御装置２４はステップをステップＳ４１０に移行させる。
【００８３】
このように構成されることで、実装装置１は、断熱支持工程において、回路基板Ｃのチップ部品Ｄが仮圧着されている部分の吸着テーブル１４ｂ側を断熱部材１５で支持しつつ冷却装置１６で冷却する。つまり、回路基板Ｃは、本圧着装置１２で加熱および加圧される部分を断熱部材１５の凸面１５ａのみで支持され、かつ空気の吹き付けにより冷却されている（図４参照）。これにより、実装装置１は、断熱部材１５による断熱効果により回路基板Ｃから吸着テーブル１４ｂへの熱の伝導が減少するとともに、回路基板Ｃから断熱部材１５への熱伝導路が減少する。さらに、実装装置１は、冷却装置１６による空気の吹き付けにより回路基板Ｃや断熱部材１５から空間に放熱される熱量が増大する。回路基板Ｃが熱伝導率の高いシリコン基板である場合、冷却装置１６による冷却は、特に有効に作用する。従って、図１２に示すように、実装装置１は、本圧着工程において、チップ部品Ｄを本圧着温度Ｔｐで加熱しても外部への熱の伝導を抑制することができる（黒塗矢印参照）。つまり、実装装置１は、本圧着工程において、隣接するチップ部品Ｄへの熱の伝導による接続不良を低減することができる。
【００８４】
次に、図１３を用いて、本発明に係る実装装置１を用いて多段に積層して実装（以下、単に「積層実装」と記す）を行う実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００８５】
図１３（ａ）に示すように、積層実装とは、回路基板Ｃ上にチップ部品Ｄを複数重ねて実装することを言う。積層実装に用いられるチップ部品Ｄは、貫通電極Ｄｂが形成され、貫通電極の一方または両方の端部にはんだＤａが設けられている。さらに、チップ部品ＤのはんだＤａを覆うようにＮＣＦが貼り付けられている。
【００８６】
実装装置１は、仮圧着工程において、位置決めされた回路基板Ｃ上に第１チップ部品Ｄ１を仮固定する。さらに、実装装置１は、第１チップ部品Ｄ１上に第２チップ部品Ｄ２を積層させ仮固定し、第２チップ部品Ｄ２上に第３チップ部品Ｄ３を積層させて仮固定する。このようにして、実装装置１は、仮圧着工程において、複数のチップ部品Ｄ（ｎ）を回路基板Ｃ上に積層して仮固定する。
【００８７】
実装装置１は、仮圧着用画像認識装置１１によって回路基板Ｃ上に仮固定された第（ｎ−１）チップ部品Ｄ（ｎ−１）の位置合わせマークと仮圧着用アタッチメント９に吸着保持されている第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）の位置合わせマークとの画像情報を取得するとともに第（ｎ−１）チップ部品Ｄ（ｎ−１）のはんだＤａまたは貫通電極Ｄｂと第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）のはんだＤａまたは貫通電極Ｄｂとが重複するように回路基板Ｃ（第（ｎ−１）チップ部品Ｄ（ｎ−１））のＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の位置合わせを行う。そして、実装装置１は、第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）を仮圧着用ユニット６によって仮圧着荷重Ｆｔで加圧する。このようにして、実装装置１は、仮圧着装置２において、回路基板Ｃ上に第１チップ部品Ｄ１から第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）を積層させて仮固定する。
【００８８】
次に、図１３（ｂ）に示すように、実装装置１は、本圧着工程において、位置決めされた回路基板Ｃ上に積層して仮固定された第１チップ部品Ｄ１から第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）を固定する。
【００８９】
実装装置１は、本圧着用画像認識装置２２によって回路基板Ｃの位置合わせマークの画像情報を取得するとともに本圧着用ヘッド１９の本圧着用アタッチメント２１と積層された第１チップ部品Ｄ１から第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）とが重複するように回路基板ＣのＸ軸方向、Ｙ軸方向、θ方向の位置合わせを行う。そして、実装装置１は、積層された第１チップ部品Ｄ１から第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）を同時に本圧着用ユニット１８によって本圧着荷重Ｆｐで加圧する。このようにして、実装装置１は、本圧着装置１２において、回路基板Ｃ上に積層して仮固定されている第１チップ部品Ｄ１から第ｎチップ部品Ｄ（ｎ）を同時に固定して積層実装する。なお、本実施形態において、チップ部品Ｄを３層積層したものを示しているがこれに限定されるものではなく４層以上積層してもよい。
【００９０】
回路基板Ｃに積層実装されたチップ部品Ｄは、チップ部品Ｄ自身からの放熱量が増大することから本圧着用ヘッド１９側と吸着テーブル１４ｂ側（回路基板Ｃ側）との温度差が大きくなる傾向がある。しかし、実装装置１は、回路基板Ｃを断熱部材１５で支持し、加熱されたチップ部品Ｄから吸着テーブル１４ｂへの熱の伝導を抑制しているので本圧着用ヘッド１９側と回路基板Ｃ側との温度差を小さくすることができる。
【００９１】
なお、本実施形態においては、仮圧着装置２における仮圧着用ヒーター８の仮圧着温度Ｔｔは一定値となるよう制御されているが、チップ部品Ｄの加圧前に仮圧着用ヒーター８の温度を上昇させてＮＣＦの粘度を変化させる構成としてもよい。また、本圧着装置１２には位置情報取得用の本圧着用画像認識装置２２を有しているが、回路基板Ｃ上のチップサイズよりも大きな本圧着用アタッチメント２１を用いることにより本圧着用画像認識装置２２を用いた位置合わせの必要がない構成とすることもできる。本実施形態では本圧着用ステージ１４による移動機構を有しているが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００９２】
１    実装装置
２    仮圧着装置
７    仮圧着用ヘッド
１４    本圧着用ステージ
１５    断熱部材
Ｃ    回路基板
Ｄ    チップ部品
【図１】
0006518461.tif 000002
【図２】
0006518461.tif 000003
【図３】
0006518461.tif 000004
【図４】
0006518461.tif 000005
【図５】
0006518461.tif 000006
【図６】
0006518461.tif 000007
【図７】
0006518461.tif 000008
【図８】
0006518461.tif 000009
【図９】
0006518461.tif 000010
【図１０】
0006518461.tif 000011
【図１１】
0006518461.tif 000012
【図１２】
0006518461.tif 000013
【図１３】
0006518461.tif 000014