(57)【要約】【課題】  接合時間を短縮して生産性を向上させると共に、広範囲に亘る加圧力を正確に制御でき、かつ、接合の信頼性を向上させた電子部品接合装置を提供する。【解決手段】  超音波ホーン１と超音波振動発生器３を回転自在に支持し、角度調整用モータ９を有する軸受ブロック７と、この上部に配設された滑動ブロック１４と、これを包持するように加圧ばね１３を介して配設され、圧力検出器を介して上下動自在に支持され、軸受ブロック７の下部に係合するストッパーＳを有する可動コラム１１と、これをボールねじ機構２１で直線駆動させる加圧用モータ１９とを備え、各ブロック７、１４、１１が一対のガイドレール１０に沿って支持されると共に、可動コラム１１を下降させ、加圧ばね１３と滑動ブロック１４を介して軸受ブロック７に、圧力検出器３５の出力信号に基きクローズドフィードバック制御により加圧力を付与した。【選択図】図１
2005252138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、
前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、上下動自在に支持された滑動ブロックと、この滑動ブロックを包持するように配設され、圧力検出器を介して上下動自在に支持され可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータとを備え、
前記軸受ブロックと滑動ブロックと可動コラムが一対のガイドレールに沿ってスライド自在に支持されると共に、前記可動コラムを下降させ、この可動コラムと前記滑動ブロック間に架設された加圧ばねによって、前記滑動ブロックを介して前記軸受ブロックを加圧したことを特徴とする電子部品接合装置。
【請求項２】
前記可動コラムに、前記軸受ブロックの下部に係合するストッパー部が設けられている請求項１に記載の電子部品接合装置。
【請求項３】
前記圧力検出器により検出された出力信号を、予め指令データが入力されている荷重制御ユニットにて読み込み、荷重信号として前記加圧用モータを駆動するクローズドフィードバック制御により、前記圧力検出器への加圧力を調整した請求項１または２に記載の電子部品接合装置。
【請求項４】
前記軸受ブロックと滑動ブロックが予圧ばねによって一体に連結されている請求項１乃至３いずれかに記載の電子部品接合装置。
【請求項５】
前記予圧ばねによって前記加圧ばねのばね圧が０になるように調整されている請求項１乃至４いずれかに記載の電子部品接合装置。
【請求項６】
前記軸受ブロックと滑動ブロックが前記可動コラムに対して自重相殺ばねによって支持されている請求項１乃至５いずれかに記載の電子部品接合装置。
【請求項７】
前記軸受ブロックが前記可動コラムに対して自重相殺ばねによって支持されている請求項１乃至５いずれかに記載の電子部品接合装置。
【請求項８】
前記可動コラムと軸受ブロックが、静圧軸受からなる直動軸受によってスライド自在に支持されている請求項１乃至７いずれかに記載の電子部品接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、集積回路のベアチップのバンプを直接プリント基板のランド部に加圧させ、超音波振動等で接合する電子部品接合装置、詳しくは、その駆動機構の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品接合装置としてクリーンで高生産性を有する超音波振動接合装置が知られている。この超音波振動接合装置の超音波ホーンとしては、縦振動方式、横振動方式、捻じり振動方式等のものがある。例えば、回路基板のランド部にチップ部品のバンプを超音波接合する超音波ホーンとして、横振動方式の超音波ホーンが使用されている。
【０００３】
この横振動方式の超音波ホーンは、ホーンの軸長手方向に超音波振動が発生することを利用し、超音波ホーンを水平向きの姿勢にしてチップ部品を加圧した状態でバンプに横振動を与えることにより、回路基板のランド部との間に発生する摩擦熱で溶融させて超音波接合が行われる。
【０００４】
こうした超音波振動接合装置の代表的なものとして、図７に示すようにものが知られている。この超音波振動接合装置において、横振動方式の超音波ホーン５１は、チタン合金からなり、先端側に二股状に傾斜する上下対称形状のチップ部品７１の吸着支持面５２、５２を備えている。超音波ホーン５１の中心軸上に超音波振動発生器５３が接続され、この超音波振動発生器５３で発生する所定の周波数により超音波ホーン５１に横振動が発生するようにされている。
【０００５】
超音波振動発生器５３はブラケット５４により保持され、超音波ホーン５１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック５５に支持されている。超音波ホーン５１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面５２が垂線に対して直交する水平向きになるよう、例えば１０〜１５°に設定されている。
【０００６】
超音波ホーン５１および超音波振動発生器５３を保持している固定ブロック５５は、回転角調整ブロック５６に固定されている。この回転角調整ブロック５６は、軸受ブロック５７に垂直向きに回転自在に支承されたモータ軸５８の下端部に設けられている。また、モータ軸５８の上端部はステッピングモータ等の回転角調整用モータ５９の出力軸に直結している。
【０００７】
軸受ブロック５７は、垂直なガイドレール６０に沿って上下動する可動枠６１に支持され、この可動枠６１によってガイドレール６０の上方部分に加圧ブロック６２が支持されている。そして、加圧ブロック６２に一体に設けられたねじブロック６３に圧力調整用モータ６４の出力軸となるねじ軸６５がねじ結合されている。
【０００８】
また、可動枠６１と加圧ブロック６２との間には圧力検出器（ロードセル）６６が配置されている。この圧力検出器６６により検出された出力信号はパソコン６７から指令データが入力されている荷重制御ユニット６８にて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニット６８から指令データに基いた荷重信号として圧力調整用モータ６４が駆動され、圧力検出器６６への加圧力を調整する、所謂クローズドフィードバック制御が行われる。
【０００９】
すなわち、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９上に位置決めされた回路基板７０に対し、超音波ホーン５１に吸着された状態でチップ部品７１が押し付けられて振動される圧力値は、圧力調整用モータ６４と圧力検出器６６と荷重制御ユニット６８とのクローズドフィードバック制御によって一定にできるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１９０５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
こうした従来の超音波振動接合装置において、可動枠６１を緩い速度で下降させ、圧力検出器６６が回路基板７０とチップ部品７１との接触を検出できた位置で停止させる訳であるが、接触時の衝撃で回路基板７０やチップ部品７１を損傷させないよう、極低速度で下降させると共に、回路基板７０やチップ部品７１の厚み寸法のバラツキを見込んだ安全位置、例えば物理的衝突の危険のない０．３ｍｍ程度手前で停止させる必要がある。これでは、少なくとも２〜３秒の時間ロスが生じ、生産性を上げて低コスト化を図る上で障害となってしまう。
【００１１】
また、所定の加圧力の調整は、圧力検出器６６からの出力信号を検出して圧力調整用モータ６４を駆動し、圧力検出器６６への加圧力を調整して行う訳であるが、Ｘ−Ｙ移動テーブル６９から回路基板７０およびチップ部品７１を含めてＺ軸全体の剛性が影響し、小さなチップと大きなチップとでは必要加圧力が異なる。例えば、その加圧力は２Ｎ〜５００Ｎの広範囲に亘り、全領域を正確に確保するのが難しい。さらに、ロードセルからなる圧力検出器６６の分解能は低くて正確な位置決め制御が難しいため、回路基板７０およびチップ部品７１を損傷させる恐れがあり、接合における信頼性向上が望まれていた。
【００１２】
本発明は、こうした従来の問題に鑑みこれを解決するためになされたもので、接合時間を短縮して生産性を向上させると共に、広範囲に亘る加圧力を正確に制御でき、かつ、接合の信頼性を向上させた超音波振動接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
係る目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、上下動自在に支持された滑動ブロックと、この滑動ブロックを包持するように配設され、圧力検出器を介して上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータとを備え、前記軸受ブロックと滑動ブロックと可動コラムが一対のガイドレールに沿ってスライド自在に支持されると共に、前記可動コラムを下降させ、この可動コラムと前記滑動ブロック間に架設された加圧ばねによって、前記滑動ブロックを介して前記軸受ブロックを加圧する構成を採用した。
【００１４】
このように、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、それぞれ垂直方向に積層された軸受ブロックと滑動ブロックと可動コラムが一対のガイドレールに沿ってスライド自在に支持されると共に、可動コラムを下降させ、この可動コラムと滑動ブロック間に架設された加圧ばねによって、滑動ブロックを介して軸受ブロックを加圧するようにしたので、従来のように、接触時の衝撃で回路基板やチップ部品等を損傷させないよう、可動コラムを極低速度で下降させる必要はなくなり、高速で運転でき接合作業時間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記可動コラムに前記軸受ブロックの下部に係合するストッパー部が設けられているので、可動コラムに対して軸受ブロックが単独でオーバーシュートし、チップ部品が回路基板に衝突するのを確実に防止することができる。したがって、接触時の衝撃で回路基板やチップ部品を損傷させないための複雑な制御機構等は不要となり、簡単な構成で確実な接合作業ができ、生産性を向上させことができる電子部品接合装置を提供することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記圧力検出器により検出された出力信号を、予め指令データが入力されている荷重制御ユニットにて読み込み、荷重信号として前記加圧用モータを駆動するクローズドフィードバック制御により加圧力を付与したので、この時加圧される圧力値は正確かつ一定になるように設定することができ、接合部の接合強度等の信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記軸受ブロックと滑動ブロックが予圧ばねによって一体に連結されているので、可動コラムと滑動ブロックとの上下方向のすきま（ガタ）がなくなり、常に加圧ばねのばね圧が０の状態になるように調整することができ、接合強度等の信頼性を一層図ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明のように、前記予圧ばねによって前記加圧ばねのばね圧が０になるように調整されているので、回路基板やチップ部品等の厚み寸法のバラツキを見込んだ手前の安全位置で停止させる必要がないため、時間ロスを排除して生産性を上げることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明のように、前記軸受ブロックと滑動ブロックが前記可動コラムに対して自重相殺ばねによって支持されていても良いし、また、請求項７に記載の発明のように、前記軸受ブロックが前記可動コラムに対して自重相殺ばねによって支持されていても良い。これにより、軸受ブロックに配設された角度調整用モータをはじめ回転角調整ブロックおよび固定ブロック、接合ヘッド等の可動部重量を実質的に相殺することができ、位置決め制御が容易となるばかりでなく、位置決め精度を向上させることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、前記可動コラムと軸受ブロックが静圧軸受からなる直動軸受によってスライド自在に支持されているので、摩擦係数が極めて小さく、スティックスリップを可及的に抑制することができる。したがって、スライド抵抗を抑制して滑らかで精度の高い上下動を得ることができる。さらに、潤滑油が不要で、使用環境をクリーンに維持できると共に、メンテナンスフリーが実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電子部品接合装置は、電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に、前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、上下動自在に支持された滑動ブロックと、この滑動ブロックを包持するように配設され、圧力検出器を介して上下動自在に支持された可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータとを備え、前記軸受ブロックと滑動ブロックと可動コラムを一対のガイドレールに沿ってスライド自在に支持すると共に、前記可動コラムを下降させて前記滑動ブロックを加圧ばねを介して加圧する構成を採用したので、以下に挙げるような格別の効果を有している。
１．従来のように、接触時の衝撃で回路基板やチップ部品等を損傷させないよう、可動コラムを極低速度で下降させる必要はなくなり、高速で運転でき接合作業時間を大幅に短縮することができる。
２．回路基板やチップ部品等の厚み寸法のバラツキを見込んだ手前の安全位置で停止させる必要がないため、時間ロスを排除して生産性を上げることができる。
３．加圧用モータの駆動力が可動コラムから加圧ばねを介して滑動ブロックに伝達されるため、如何に加圧用モータを高速で駆動させても、加圧ばねのばね圧が０の状態から徐々に最大荷重までリニアに増大させることができ、過大荷重により回路基板やチップ部品等を損傷させることはない。
４．加圧用モータを駆動することにより、回路基板とチップ部品とを超音波振動等で接合するのに必要な押圧力である、例えば２Ｎ〜５００Ｎからなる広範囲な荷重を、指令通り正確に、かつ任意に付与することができるため、ＬＥＤやＳＡＷフィルタのように、ピン数が２０ピン前後でＩＣサイズが非常に小さいデバイスから、ＭＰＵのような大きいデバイス、すなわち、最小チップから最大チップまでを信頼性高く接合することができる。
５．チップ部品等のバンプの急激な変形を抑制することができると共に、荷重制御のフィードバックを高速化することができ、バンプ変形への追従が可能となる。したがって、超音波振動を効率良く伝達させることができ、種々な材質からなる回路基板やバンプ形状に柔軟に対応することができる。
６．さらに、加圧用モータの高速運転が可能となるため、大きなストロークを駆動させても生産能率を損なうことない。したがって、チップ部品等を接合する前の姿勢制御で、回路基板の位置と姿勢検出に高精度大型カメラを挿入することも可能となり、回路基板に対してチップ部品をズレなく正確に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
電子部品のバンプを基板のランド部に加圧、接合し実装する電子部品接合装置において、前記電子部品を吸着する吸着支持面を有する接合ヘッドと、前記吸着支持面に保持された電子部品と共に前記接合ヘッドを回転自在に支持し、当該接合ヘッドを回転駆動する角度調整用モータを保持する軸受ブロックと、この軸受ブロックの上部に配設され、上下動自在に支持された滑動ブロックと、この滑動ブロックを包持するように配設され、圧力検出器を介して上下動自在に支持され、前記軸受ブロックの下部に係合するストッパーが突設された可動コラムと、この可動コラムに配設されたボールねじ機構と、このボールねじ機構によって前記可動コラムを直線駆動させる加圧用モータとを備え、前記軸受ブロックと滑動ブロックと可動コラムが一対のガイドレールに沿ってスライド自在に支持されると共に、前記可動コラムを下降させ、この可動コラムと前記滑動ブロック間に架設された加圧ばねによって、前記滑動ブロックを介して前記軸受ブロックに、前記圧力検出器により検出された出力信号に基き、クローズドフィードバック制御により加圧力を付与した。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子部品接合装置の実施形態を示す要部を断面した正面図、図２は、図１の側面図である。この電子部品接合装置において、横振動方式の超音波ホーンを利用して電子部品に水平方向の超音波振動を付与することで溶融接合し実装する超音波振動接合装置を例に挙げて説明する。
【００２４】
この超音波振動接合装置において、横振動方式の超音波ホーン１は、先端側に二股状に傾斜する上下対称形状の吸着支持面２、２を備えている。超音波ホーン１の中心軸上に超音波振動発生器３が接続され、この超音波振動発生器３で発生する所定の周波数により超音波ホーン（接合ヘッド）１に横振動が発生するようになっている。超音波振動発生器３はブラケット４により保持され、超音波ホーン１が斜め上方に傾斜するように固定ブロック５に支持されている。超音波ホーン１の傾斜角度は、下向きの吸着支持面２が垂線に対して直交する水平向きになるよう１０〜１５°に設定されている。この吸着支持面２の表面には、図示しない超硬材を接合材として介在するようにダイヤ合金等の耐摩耗性を有する硬化層が形成されている。
【００２５】
超音波ホーン１および超音波振動発生器３を保持している固定ブロック５は、回転角調整ブロック６に固定されている。この回転角調整ブロック６は、軸受ブロック７に垂直向きに回転自在に支承されたモータ軸８の下端部に設けられ、ステッピングモータ等の角度調整用モータ９に連結されている。
【００２６】
駆動機構には一対のガイドレール１０、１０が垂下され、このガイドレール１０、１０に沿って可動コラム１１がスライド自在に支持されている。この可動コラム１１の上部には一対の支持軸１２、１２が垂下され、これら支持軸１２、１２にそれぞれ外挿された加圧ばね１３、１３を介して滑動ブロック１４が配設されている。また、可動コラム１１の下部には一対の支持軸１５、１５が立設され、これら支持軸１５、１５にそれぞれ外挿された自重相殺ばね１６、１６を介して滑動ブロックが支持されている。ガイドレール１０、１０は、上下一対の固定枠１７、１７を介して基台１８に固定され、上部の固定枠１７には加圧用モータ１９が配設されている。そして、この加圧用モータ１９のモータ軸２０にボールねじ２１を構成するねじ軸２２が連結され、加圧用モータ１９の回転を直線運動に変換して可動コラム１１を上下動させる。
【００２７】
ボールねじ２１は、前記ねじ軸２２と、このねじ軸２２に図示しないボールを介して外嵌され、可動コラム１１に回転不可に支持されたナット２３とからなる。ここで、ボールは、ねじ軸２２の外周とナット２３の内周にそれぞれ螺旋状に形成されたねじ溝（図示せず）間に多数収容されている。また、ねじ軸２２は、固定枠１７と基台１８に転がり軸受２４、２５を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されている。なお、ねじ軸２２はモータ軸１９にカップリング２６を介して調心自在に連結されている。
【００２８】
軸受ブロック７は、前記可動コラム１１の下方に配設され、一対のガイドレール１０、１０に沿ってスライド自在に支持されている。軸受ブロック７の上部には一対の支持軸２７、２７が立設され、これら支持軸２７、２７にそれぞれ外挿された予圧ばね２８、２８を介して滑動ブロック１４が連結されている。この予圧ばね２８、２８によって可動コラム１１と滑動ブロック１４との上下方向のすきま（ガタ）がなくなり、常に加圧ばね１３のばね圧が０の状態になるように調整されている。また、軸受ブロック７の下部には回転角調整ブロック６が配設され、回転軸２９に支持されている。この回転軸２９は、前記角度調整用モータ９のモータ軸８に連結されている。ここで、回転軸２９は、軸受ブロック７に対して転がり軸受３０を介して回転自在に支持されている。なお、３６は、モータ軸８と回転軸２９の連結部材３７に固着されたエンコーダで、回転軸２９の位相を検出し、それを出力信号として角度調整用モータ９に送信している。
【００２９】
前記軸受ブロック７および可動コラム１１は、一対のガイドレール１０、１０に直動軸受３１を介してスライド自在に支持されている。これら直動軸受３１は、多孔質燒結合金等からなる静圧軸受からなる。静圧軸受は摩擦係数が極めて小さく、スティックスリップを可及的に抑制することができるので、スライド抵抗を抑制して滑らかで精度の高い上下動を得ることができる。また、潤滑油が不要で、使用環境をクリーンに維持できると共に、メンテナンスフリーが実現できる特徴を有している。なお、直動軸受３１は例示した静圧軸受に限らず、オリフィス絞りや表面絞りあるいは自成絞り形式の静圧軸受であっても良い。
【００３０】
一方、Ｘ−Ｙ移動テーブル３２上には回路基板３３が位置決め載置され、可動コラム１１の下降に伴い、滑動ブロック１４および軸受ブロック７が下降する。そして、超音波ホーン１に吸着された状態でベアチップ等のチップ部品３４が回路基板３３に押し付けられて振動が付与される。後述する圧力検出器（ロードセル）３５により検出された出力信号はパソコン（図示せず）から指令データが入力されている荷重制御ユニットにて読み込まれて荷重制御される。この荷重制御ユニットから指令データに基いた荷重信号として加圧用モータ１９が駆動され、圧力検出器３５への加圧力を調整する。この時加圧される圧力値は、加圧用モータ１９と圧力検出器３５と荷重制御ユニット（図示せず）とのクローズドフィードバック制御によって正確かつ一定になるように設定することができ、接合部の接合強度等の信頼性を高めることができる。
【００３１】
ベアチップ用カメラ（図示せず）は、例えばＣＣＤカメラ等の上下２視野小型カメラからなり、Ｘ−Ｙ移動テーブル３２の上方で進退自在に配設されている。荷重制御ユニットはＣＲＴを備えた制御用コンピュータを備え、ＣＲＴの表示画面を見ながらキーボードから入力されるチップ部品３４の種類等の情報パラメータと、その制御用コンピュータに内蔵されたプログラムにしたがって、超音波振動接合装置の各部の動作を制御する。また、ベアチップ用カメラの撮影画像を画像処理し、その結果から超音波ホーン１で移送中のチップ部品３４と回路基板３３との相対位置を確認する。
【００３２】
図３は、本発明に係る電子部品接合装置における駆動機構の実施形態を示す概念図である。この図面を用いて、駆動機構の構造およびその作用を説明する。なお、前述した部品および部位には同じ符号を付けてその重複した説明を省略する。
【００３３】
軸受ブロック７の上部には圧力検出器３５が配設され、可動コラム１１の下降に伴って加圧ばね１３を介して滑動ブロック１４が下降する。ここで、この滑動ブロック１４と軸受ブロック７とは予圧ばね２８によって予め僅かな予圧が付与された状態で連結され、圧力検出器３５の検出圧力が０となるように調整されている。これにより、滑動ブロック１４と軸受ブロック７との間にはすきまが存在せず、常に安定した検出圧力を出力することができる。
【００３４】
滑動ブロック１４は、自重相殺ばね１６を介して可動コラム１１の下部に支持されている。すなわち、滑動ブロック１４と、この滑動ブロック１４に連結された軸受ブロック７の重量が自重相殺ばね１６と予圧ばね２８によって支持されている。したがって、この自重相殺ばね１６と予圧ばね２８により、軸受ブロック７に配設された角度調整用モータ９をはじめ回転角調整ブロック６および図示しない固定ブロック、超音波ホーン等の可動部全重量を実質的に相殺することができ、位置決め制御が容易となるばかりでなく、位置決め精度を向上させることができる。
【００３５】
加圧用モータ１９の回転はボールねじ２１によって直線運動に変換され、可動コラム１１を上下動させる。この可動コラム１１の下降に伴って加圧ばね１３が圧縮され、このばね力が滑動ブロック１４に負荷される。したがって、従来のように、接触時の衝撃で回路基板３３やチップ部品３４を損傷させないよう、可動コラム１１を極低速度で下降させる必要はなくなり、高速で運転でき接合作業時間を大幅に短縮することができる。また、回路基板３３やチップ部品３４の厚み寸法のバラツキを見込んだ手前の安全位置で停止させる必要がないため、時間ロスを排除して生産性を上げることができる。
【００３６】
このように、可動コラム１１の下降に伴って滑動ブロック１４が加圧ばね１３を介して一体となって下降する訳であるが、本実施形態では、可動コラム１１の内方にストッパーＳが突設され、軸受ブロック７の下部に係合している。これにより、可動コラム１１に対して軸受ブロック７が単独でオーバーシュートし、チップ部品３４が回路基板３３に衝突するのを確実に防止することができると共に、当接時の負荷をこの加圧ばね１３あるいは予圧ばね２８によって緩衝することができる。なお、ストッパーＳは軸受ブロック７側に突設させても良い。一方、チップ部品３４が回路基板３３に当接した後は、可動コラム１１の下降に伴い、ストッパーＳと軸受ブロック７との係合が解かれ、加圧ばね１３のばね力によって回路基板３３に所定の加圧力でもってチップ部品３４が押付けられる。このような構成を採用することにより、接触時の衝撃で回路基板やチップ部品を損傷させないための複雑な制御機構等は不要となり、簡単な構成で確実な接合作業ができ、生産性を向上させことができる電子部品接合装置を提供することができる。さらに、ストッパーＳの表面にウレタンゴム等の弾性部材を貼り付けることにより、一層軸受ブロック７の単独の動きを抑制することができる。
【００３７】
図４は、回路基板３３にチップ部品３４を圧接させる時の荷重とボールねじ２１の送り量との関係を示したグラフであるが、本発明に係る駆動機構は、加圧用モータ１９の駆動力が可動コラム１１から加圧ばね１３を介して滑動ブロック１４に伝達されるため、如何に加圧用モータ１９を高速で駆動させても、加圧ばね１３のばね圧が０の状態から徐々に最大荷重までリニアに増大させることができ、過大荷重により回路基板３３やチップ部品３４を損傷させることはない。
【００３８】
また、数値制御されるサーボモータ等からなる加圧用モータ１９を駆動することにより、回路基板３３とチップ部品３４とを超音波接合するのに必要な押圧力である、例えば２Ｎ〜５００Ｎからなる広範囲な荷重を、指令通り正確かつ任意に付与することができるため、ＬＥＤやＳＡＷフィルタのように、ピン数が２０ピン前後でＩＣサイズが非常に小さいデバイスから、ＭＰＵのような大きいデバイス、すなわち、最小チップから最大チップまでを信頼性高く接合することができる。
【００３９】
前述した駆動機構により、チップ部品３４におけるバンプの急激な変形を抑制することができると共に、荷重制御のフィードバックを高速化することができ、バンプ変形への追従が可能となる。したがって、超音波振動を効率良く伝達させることができ、種々な材質からなる回路基板やバンプ形状に柔軟に対応することができる。例えば、回路基板３３が、硬いシリコン基板をはじめ柔らかい樹脂基板、あるいはフレキ基板への実装も、加圧力と加圧パターンを調整することにより可能となり、超音波接合特性を向上させる多段加圧特性を容易に実現することができる。
【００４０】
さらに、加圧用モータ１９の高速運転が可能となるため、大きなストロークを駆動させても生産能率を損なうことない。したがって、チップ部品３４を接合する前の姿勢制御で、回路基板３３の位置と姿勢検出に高精度大型カメラを挿入することも可能となり、回路基板３３に対してチップ部品３４をズレなく正確に接合することができる。
【００４１】
図５は、圧接荷重と超音波プロファイル制御の一例を示した図であるが、回路基板３３にチップ部品３４を接合する動作について説明する（図１、図２参照）。
１．チップ部品３４が真空吸着により超音波ホーン１の吸着支持面２に装着される。
２．可動コラム１１が加圧用モータ１９によって駆動され、回路基板３３とチップ部品３４が接触する寸前まで早送りで下降される。
３．超音波振動発生器３を駆動させると同時にチップ部品３４のサイズによって回路基板３３と超音波接合される所定の押圧力および作用パターンにしたがって、圧力検出器３５から出力される荷重値を検出して加圧用モータ１９が高速駆動される。なお、前記２および３の動作を連続して行っても良い。
４．接合が完了する所定時間、例えば略０．５Ｓが経過後、加圧用モータ１９が駆動され、可動コラム１１を高速で上昇させる。
【００４２】
図６は、本発明に係る駆動機構の他の実施形態を示す概念図である。本実施形態は前述したものと自重相殺ばねの配置が異なるだけで、前述した部品および部位には同じ符号を付けてその重複した説明を省略する。
【００４３】
軸受ブロック７は、自重相殺ばね１６を介して可動コラム１１の下部に支持されている。すなわち、軸受ブロック７の重量が自重相殺ばね１６によって支持されている。したがって、この自重相殺ばね１６のみで、軸受ブロック７に配設された角度調整用モータ９をはじめ回転角調整ブロック６および図示しない固定ブロック、超音波ホーン等の可動部重量を実質的に相殺することができる。これにより、自重相殺ばね１６のばね力調整が前述した実施形態に比べ容易になる。
【００４４】
本実施形態では、接合部材を使用しない超音波振動接合装置を例に挙げて説明したが、本発明に係る電子部品接合装置はこれに限らず、例えば、接合部材に異方性導電膜ＡＣＦ（ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｆｉｌｍ）等、あるいはペースト類を使用し、電子部品を基板に熱圧着させて実装する電子部品接合装置であっても良い。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る電子部品接合装置は、フリップチップ等のチップ部品接合に限らず、例えばギャングボンダーやその他端子接合等、半導体部品一般の電子部品接合装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る電子部品接合装置の実施形態を示す要部を断面した正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明に係る電子部品接合装置における駆動機構の実施形態を示す概念図である。
【図４】回路基板にチップ部品を圧接させる時の荷重と送り量との関係を示したグラフである。
【図５】圧接荷重と超音波プロファイル制御の一例を示したパターン図である。
【図６】本発明に係る電子部品接合装置における駆動機構の他の実施形態を示す概念図である。
【図７】従来の電子部品接合装置の全体の構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
２・・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
３・・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
４・・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
５・・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
６・・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
７・・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
８、２０・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
９・・・・・・・・・・・・・・・・・角度調整用モータ
１０・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
１１・・・・・・・・・・・・・・・・可動コラム
１２、１５、２７・・・・・・・・・・支持軸
１３・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ばね
１４・・・・・・・・・・・・・・・・滑動ブロック
１６・・・・・・・・・・・・・・・・自重相殺ばね
１７・・・・・・・・・・・・・・・・固定枠
１８・・・・・・・・・・・・・・・・基台
１９・・・・・・・・・・・・・・・・加圧用モータ
２１・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
２２・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
２３・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
２４、２５、３０・・・・・・・・・・転がり軸受
２６・・・・・・・・・・・・・・・・カップリング
２８・・・・・・・・・・・・・・・・予圧ばね
２９・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
３１・・・・・・・・・・・・・・・・直動軸受
３２・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
３３・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
３４・・・・・・・・・・・・・・・・チップ部品
３５・・・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
３６・・・・・・・・・・・・・・・・エンコーダ
３７・・・・・・・・・・・・・・・・連結部材
５１・・・・・・・・・・・・・・・・超音波ホーン
５２・・・・・・・・・・・・・・・・吸着支持面
５３・・・・・・・・・・・・・・・・超音波振動発生器
５４・・・・・・・・・・・・・・・・ブラケット
５５・・・・・・・・・・・・・・・・固定ブロック
５６・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整ブロック
５７・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ブロック
５８・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
５９・・・・・・・・・・・・・・・・回転角調整用モータ
６０・・・・・・・・・・・・・・・・ガイドレール
６１・・・・・・・・・・・・・・・・可動枠
６２・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ブロック
６３・・・・・・・・・・・・・・・・ねじブロック
６４・・・・・・・・・・・・・・・・圧力調整用モータ
６５・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
６６・・・・・・・・・・・・・・・・圧力検出器
６７・・・・・・・・・・・・・・・・パソコン
６８・・・・・・・・・・・・・・・・荷重制御ユニット
６９・・・・・・・・・・・・・・・・Ｘ−Ｙ移動テーブル
７０・・・・・・・・・・・・・・・・回路基板
７１・・・・・・・・・・・・・・・・チップ部品
Ｓ・・・・・・・・・・・・・・・・・ストッパー
【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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