(57)【要約】【課題】減圧環境下にて電子部品を基板に装着する際に基板を適切に加熱する。【解決手段】基板９１および電子部品９２が搬入されるチャンバ１１と、ステージ上の基板９１および装着ヘッド１４に保持された電子部品９２にＦＡＢを照射するＦＡＢ照射装置１６１，１６４とを備えた電子部品装着装置において、基板９１にレーザ光を照射するレーザユニット１６２をさらに設ける。レーザユニット１６２からのレーザ光は、減圧されたチャンバ１１内において基板９１および電子部品９２にＦＡＢが照射される際に行われる。これにより、減圧環境下にて基板９１を十分かつ速やかに加熱することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板に装着する電子部品装着装置であって、
基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内にて電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、
前記チャンバ内の基板または電子部品に向けて光を照射する光照射部と、
を備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品装着装置であって、
前記チャンバ内の基板または電子部品に対してプラズマ洗浄を行う洗浄部をさらに備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電子部品装着装置であって、
前記洗浄部が、高速原子ビームを基板または電子部品に照射することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電子部品装着装置であって、
前記洗浄部により洗浄が行われる際の基板または電子部品の配置位置と光が照射される位置とが一致することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、
前記洗浄部が基板および電子部品を洗浄する２つの洗浄ユニットを有し、前記光照射部が前記基板に光を照射することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子部品装着装置であって、
電子部品を洗浄する洗浄ユニットに向かって前記装着部を移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記光照射部が前記チャンバ外に位置し、
前記チャンバが前記光照射部からの光を透過する透光部材を有することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項８】
電子部品を基板に装着する電子部品装着方法であって、
チャンバに基板および電子部品を搬入する工程と、
前記チャンバの内部空間を減圧する工程と、
前記基板または前記電子部品に向けて光を照射する工程と、
前記基板に前記電子部品を装着する工程と、
を有することを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項９】
請求項８に記載の電子部品装着方法であって、
前記光を照射する工程と並行して前記基板または前記電子部品にプラズマ洗浄を行う工程をさらに有することを特徴とする電子部品装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧環境下にて電子部品を基板に装着する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリント配線基板に電子部品を実装する際には、基板にペースト状のはんだが塗布されて電子部品が装着され、その後、基板を加熱および冷却することにより電子部品が基板に固着される。近年では、電子部品の電極ピッチの微細化に伴い、電子部品を基板に接着するために導電性の樹脂を利用する手法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、携帯型の情報端末に代表されるように情報機器のさらなる小型化が進むと、従来の実装手法では電子部品や基板の電極のピッチの微細化に対応することが困難となり、新たな実装手法が必要となる。新たな実装手法には減圧環境あるいは高真空環境下にて行われるものも想定され、このような手法では常圧下における実装とは異なる装置構造が必要となる。
【０００４】
例えば、装着前に基板や電子部品を減圧環境下にて加熱しようとした場合、従来のように基板や電子部品を加熱された部材に当接させるのみでは十分な加熱を行うことができない。なぜならば、加熱された部材と加熱対象とが実際に当接する面積は微小であり、両者の間には熱を伝達する空気も存在しないからである。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、減圧環境下にて電子部品を基板に装着する際に基板または電子部品を適切に加熱する手法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、電子部品を基板に装着する電子部品装着装置であって、基板が載置される内部空間が減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内にて電子部品を保持するとともに前記電子部品を基板に装着する装着部と、前記チャンバ内の基板または電子部品に向けて光を照射する光照射部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子部品装着装置であって、前記チャンバ内の基板または電子部品に対してプラズマ洗浄を行う洗浄部をさらに備える。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電子部品装着装置であって、前記洗浄部が、高速原子ビームを基板または電子部品に照射する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の電子部品装着装置であって、前記洗浄部により洗浄が行われる際の基板または電子部品の配置位置と光が照射される位置とが一致する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記洗浄部が基板および電子部品を洗浄する２つの洗浄ユニットを有し、前記光照射部が前記基板に光を照射する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の電子部品装着装置であって、電子部品を洗浄する洗浄ユニットに向かって前記装着部を移動させる移動機構をさらに備える。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記光照射部が前記チャンバ外に位置し、前記チャンバが前記光照射部からの光を透過する透光部材を有する。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、電子部品を基板に装着する電子部品装着方法であって、チャンバに基板および電子部品を搬入する工程と、前記チャンバの内部空間を減圧する工程と、前記基板または前記電子部品に向けて光を照射する工程と、前記基板に前記電子部品を装着する工程とを有する。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の電子部品装着方法であって、前記光を照射する工程と並行して前記基板または前記電子部品にプラズマ洗浄を行う工程をさらに有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は電子部品装着装置１の構成を示す正面図であり、図２は図１中の矢印Ａ−Ａにおける横断面図である。図１では構成の一部を断面にて図示している。電子部品装着装置１は、減圧下にてセラミックの基板にＩＣベアチップである電子部品を装着する装置であり、中央にチャンバ１１を有する。チャンバ１１は図１に示す排気管１１１を介してロータリーポンプ１１２およびターボ分子ポンプ１１３に接続され、ロータリーポンプ１１２にて急速排気を行った後にターボ分子ポンプ１１３によりチャンバ１１の内部空間を高真空の状態とすることが可能となっている。
【００１６】
図１および図２に示すように、チャンバ１１内の下部には基板が載置されるステージ１２が配置され、ステージ１２は、ステージ移動機構１３により水平面内で移動可能とされる。チャンバ１１内の上部には図１に示すように電子部品を保持する装着ヘッド１４が配置され、装着ヘッド１４はチャンバ１１の挿入口に挿入されるシャフト１４１に取り付けられ、シャフト１４１はヘッド回動機構１４３に接続される。シャフト１４１はチャンバ１１外において、一端がシャフト１４１側に、他端がチャンバ１１側に取り付けられたベローズ１４２に覆われ、シャフト１４１が挿入される挿入口が外部から隔離される。ヘッド回動機構１４３はヘッド昇降機構１４４により昇降し、ヘッド回動機構１４３およびヘッド昇降機構１４４により、装着ヘッド１４はシャフト１４１を中心とする回動および昇降を行う。
【００１７】
チャンバ１１内の側方には、カメラユニット１５１が配置され、カメラユニット１５１はチャンバ１１の側壁の開口に挿入されるハウジング１５２に収納される。カメラユニット１５１およびハウジング１５２はチャンバ１１の外部にてカメラ移動機構１５３に接続され、チャンバ１１の中央へ向かう方向に対して進退可能とされる。ハウジング１５２はチャンバ１１外においてベローズ１５４に覆われ、チャンバ１１の側壁の開口が外部から隔離される。
【００１８】
チャンバ１１の上部には、チャンバ１１内へとアルゴンの高速原子ビーム（Ｆａｓｔ　Ａｔｏｍ　Ｂｅａｍ、以下「ＦＡＢ」という。）を基板に向けて照射するＦＡＢ照射装置１６１が取り付けられ、チャンバ１１の外部にはＦＡＢ照射装置１６１に隣接してレーザユニット１６２が配置される。レーザユニット１６２の光源としては、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等が用いられる。
【００１９】
チャンバ１１の上面にはレーザユニット１６２からのレーザ光を透過する石英の透光部材１６３が取り付けられ、レーザユニット１６２からのレーザ光は透光部材１６３を透過してチャンバ１１内の基板へと照射される。チャンバ１１の下部にも装着ヘッド１４に保持された電子部品に向けてＦＡＢを照射するＦＡＢ照射装置１６４が設けられる。
【００２０】
図２に示すようにチャンバ１１の側面には開閉自在なゲート１１５が設けられており、基板９１および電子部品９２はそれぞれアーム９５１，９５２により保持されてチャンバ１１内へと搬入される。基板９１はアーム９５１の下面に吸引吸着され、電子部品９２はアーム９５２の上面に吸引吸着される。
【００２１】
図３はチャンバ１１の内部を拡大して示す図である。ステージ移動機構１３は、２つの移動テーブル１３１１，１３１２を有し、両移動テーブル１３１１，１３１２はモータ１３２１（図２参照）、ガイドレールおよびボールネジ機構により図３において紙面に垂直な方向に移動する。また、上側の移動テーブル１３１２は、モータ１３２２、ガイドレールおよびボールネジ機構により左右方向に移動する。ステージ移動機構１３によりステージ１２が水平面内にて自在に移動可能とされる。なお、上側の移動テーブル１３１２には開口１３３が形成されており、図３に示す状態において装着ヘッド１４とＦＡＢ照射装置１６４とが開口１３３を介して対向する。
【００２２】
図４は電子部品装着装置１の動作の流れを示す図である。電子部品装着装置１では、まず、図５に示すようにチャンバ１１のゲート１１５から開かれ、アーム９５１，９５２により基板９１および電子部品９２がチャンバ１１内へと搬入される。このとき、図３に示すように、基板９１はステージ１２と対向するように上方に位置し、電子部品９２は装着ヘッド１４と対向するように下方に位置する。
【００２３】
その後、図６に示すようにアーム９５１が下降して基板９１をステージ１２に当接させる。ステージ１２は静電チャックとなっており、ステージ１２が基板９１を静電吸着により保持するとアーム９５１が吸引吸着を解除してチャンバ１１外へと待避する。一方、アーム９５２は上昇して電子部品９２を装着ヘッド１４近傍まで移動し、装着ヘッド１４がヘッド昇降機構１４４により下降するとともに電子部品９２を吸引吸着する（ステップＳ１１）。
【００２４】
ここで、装着ヘッド１４は吸着保持およびメカニカルチャックによる保持が可能とされており、アーム９５２が電子部品９２の吸着を解除してチャンバ１１外へと待避する際に、装着ヘッド１４では電子部品９２の保持が吸引吸着からメカニカルチャックによる保持へと切り替えられる（ステップＳ１２）。
【００２５】
基板９１および電子部品９２がチャンバ１１内に保持されると、ゲート１１５が閉じられ、ロータリーポンプ１１２によりチャンバ１１内が減圧され、ターボ分子ポンプ１１３によりチャンバ１１内（すなわち、電子部品９２の周囲）が高真空状態とされる（ステップＳ１３、図１参照）。その後、装着ヘッド１４が下降し、図７に示すように電子部品９２とＦＡＢ照射装置１６４との間の距離が基板９１とＦＡＢ照射装置１６１との間の距離におよそ等しくされる（ステップＳ１４）。これにより、構造上の理由によりＦＡＢ照射装置１６４が装着ヘッド１４の近くに配置することができない場合であっても、電子部品９２にＦＡＢを十分照射することができる。
【００２６】
図７に示す状態において、ＦＡＢ照射装置１６１から基板９１に向けてＦＡＢが照射され、ＦＡＢ照射装置１６４から電子部品９２に向けてＦＡＢが照射される。これにより、基板９１および電子部品９２の電極の表面が洗浄される（すなわち、表面の不要な物質の除去および表面の活性化が行われる）。なお、ＦＡＢ照射装置１６４からのＦＡＢは、図３に示す移動テーブル１３１２の開口１３３を介して行われる。
【００２７】
レーザユニット１６２は洗浄が行われる際の基板９１の配置位置とレーザ光の照射位置とが一致するように配置されており、ＦＡＢの照射と並行してレーザユニット１６２からのレーザ光が透光部材１６３を介して基板９１に照射され、基板９１が１５０〜２００℃まで加熱される（ステップＳ１５）。
【００２８】
ＦＡＢおよびレーザ光の照射が完了すると、図８に示すように装着ヘッド１４が上昇し、ステージ１２が装着ヘッド１４の下方へと移動する。さらに、カメラ移動機構１５３によりカメラユニット１５１がハウジング１５２と共に装着ヘッド１４とステージ１２との間へと進入し、電子部品９２および基板９１を撮像する位置へと移動する（ステップＳ１６）。
【００２９】
カメラユニット１５１は２つの撮像デバイスと、ハウジング１５２の上方および下方からの光をそれぞれ撮像デバイスへと導く光学系とを有し、図８に示す状態でカメラユニット１５１は上方の電子部品９２の画像および下方の基板９１の画像を同時に取得する。なお、カメラユニット１５１には別途設けられた光源ユニットから照明光が導入される。そして、取得された両画像に基づいて、ヘッド回動機構１４３が電子部品９２の向きを調整し、ステージ移動機構１３が電子部品９２の中心と基板９１上の装着位置の中心とを合わせる。これにより、電子部品９２と基板９１とのアライメント（位置合わせ）が完了する（ステップＳ１７）。
【００３０】
アライメントが完了すると図９に示すようにカメラユニット１５１がチャンバ１１の側壁へと待避し（ステップＳ１８）、ヘッド昇降機構１４４が装着ヘッド１４を下降させて電子部品９２を基板９１に装着する（ステップＳ１９）。これにより、電子部品９２の電極と基板９１の電極とが原子間の強い結合力により結合し、電子部品９２が基板９１上に固着する。なお、高真空中に基板９１が配置されるため、レーザ光により加熱された基板９１は電子部品９２の装着時においても高温状態が維持される。また、装着ヘッド１４の平行度は装着ヘッド１４の上方に設けられた調整機構１４５により予め調整されており、電子部品９２が基板９１に装着される際には電子部品９２を基板９１へと付勢する力が制御される。
【００３１】
装着が完了すると装着ヘッド１４が上昇し、チャンバ１１内が大気圧に戻され、ゲート１１５が開放される。装着済みの基板９１は他のアームによりチャンバ１１外へと搬出される（ステップＳ２０）。
【００３２】
以上のように、電子部品装着装置１では高真空中において装着が行われ、接着材料を用いることなく電子部品９２が基板９１に実装される。その結果、微細電極同士の接合の信頼性が高められる。
【００３３】
また、装着の際にレーザ光により基板９１の加熱を行うことにより、減圧環境下であっても基板９１の加熱を適切に（すなわち、十分かつ速やかに）行うことが実現される。さらに、基板９１のみが加熱されることから、装置に熱歪みがほとんど生じず、電子部品９２と基板９１との位置合わせ精度も向上される。
【００３４】
なお、レーザ光の照射は基板９１へのＦＡＢの照射と並行して行われるため、レーザ光を照射するために基板９１を別途移動する必要がなく、レーザ光を照射するために電子部品装着装置１の生産能力が低下することもない。
【００３５】
以上、本発明の一の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００３６】
上記実施の形態では、基板９１はセラミック基板であるが、半導体基板やフィルム基板等の他の基板に電子部品９２を装着する際にも上記電子部品装着装置１を利用することができる。
【００３７】
上記実施の形態では基板９１にレーザ光が照射されるが、基板９１を加熱するために用いられる光はレーザ光には限定されない。例えば、ハロゲンランプからの光が基板９１に照射されてもよい。なお、基板９１全体に光が照射されてもよく、スポットとして光が照射されてもよい。スポットとして光を照射することにより、電子部品９２の装着領域のみを効率よく加熱することができる。
【００３８】
また、上記実施の形態のように基板９１を加熱する場合は加熱温度を正確に制御する必要はないが、耐熱性に優れた電子部品９２の場合には、電子部品９２（または、基板９１および電子部品９２）に光を照射して加熱が行われてもよい。
【００３９】
上記実施の形態では、ＦＡＢにより基板９１および電子部品９２の洗浄が行われるが、ＦＡＢによる洗浄はプラズマ洗浄の一種であり、他の種類のプラズマ洗浄が電子部品装着装置１に利用されてもよい。また、洗浄は基板９１および電子部品９２のいずれか一方のみに行われてもよい。
【００４０】
上記実施の形態ではレーザユニット１６２の取扱を容易とするためにチャンバ１１外にレーザユニット１６２が設けられるが、チャンバ１１内にレーザユニット１６２が配置され、透光部材１６３が省かれてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧環境下にて基板または電子部品を適切に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子部品装着装置の構成を示す正面図。
【図２】電子部品装着装置の構成を示す横断面図。
【図３】チャンバの内部を拡大して示す図。
【図４】電子部品装着装置の動作の流れを示す図。
【図５】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図６】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図７】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図８】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【図９】動作途上の電子部品装着装置を示す図。
【符号の説明】
１　電子部品装着装置
１１　チャンバ
１４　装着部
９１　基板
９２　電子部品
１４４　ヘッド昇降機構
１６１，１６４　ＦＡＢ照射装置
１６２　レーザユニット
１６３　透光部材
Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１９　ステップ。
【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】
2004063998.tif 000008
【図７】
2004063998.tif 000009
【図８】
2004063998.tif 000010
【図９】
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