(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリップチップをパッケージに押圧するシリンダと、前記シリンダに接続され前記フリップチップの高さ方向の位置を制御するモータと、前記モータと前記フリップチップとの間に配設されるエアスライダと、前記フリップチップの回転角度を制御するθ軸モータと、前記パッケージを固定するステージとを備えたフリップチップ実装装置であって、
前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとが前記フリップチップに向かってこの順に直線状に配置され、
前記エアスライダが、中心軸方向に上下に滑動する円筒状のスライダシャフトと、前記スライダシャフト内面に当接するベアリングと、前記ベアリングを介して自在に回動するプッシャとを含み、前記エアスライダの前記中心軸と前記シリンダの駆動軸とが相重なり、前記プッシャを押し下げることを特徴とするフリップチップ実装装置。
【請求項２】
前記フリップチップの高さ方向の位置を制御する前記モータが、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）からなることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ実装装置。
【請求項３】
フリップチップをパッケージに押圧するシリンダと、前記シリンダに接続され前記フリップチップの高さ方向の位置を制御するモータと、前記モータと前記フリップチップとの間に配設されるエアスライダと、前記フリップチップの回転角度を制御するθ軸モータと、前記パッケージを固定するステージとを備え、前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとが前記フリップチップに向かってこの順に直線状に配置されたフリップチップ実装装置を用いたフリップチップ実装方法であって、
前記エアスライダが、中心軸方向に上下に滑動する円筒状のスライダシャフトと、前記スライダシャフト内面に当接するベアリングと、前記ベアリングを介して自在に回動するプッシャとを含み、前記エアスライダの前記中心軸と前記シリンダの駆動軸とが相重なり、前記プッシャを押し下げるように前記シリンダを駆動し、
前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとの配列方向に、前記フリップチップを押圧することを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項４】
前記フリップチップの高さ方向の位置の制御をＶＣＭを用いて行うことを特徴とする請求項３に記載のフリップチップ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップ実装装置及び実装方法に関し、特に、高精度搭載、高精度加圧、低衝撃搭載を行うフリップチップ実装装置及び実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフリップチップ実装装置及び実装方法について、図２を参照して説明する。図２は、従来のフリップチップ実装装置の構造を模式的に示す側面図である。図２に示すように、従来のフリップチップ実装装置は、フリップチップを上下に稼働する上下位置制御部と、フリップチップを加圧する加圧部とからなり、上下位置制御部と加圧部との間にはリニアガイド１７が設けられ、リニアガイド１７に沿って加圧部が上下動する。
【０００３】
また、上下位置制御部は、モータ１５とモータ１５の回転運動をネジによって上下運動に変換するボールネジ１６とからなり、加圧部は、フリップチップ１１を加圧する加圧シリンダ１４と、フリップチップ１１のθ方向の位置を制御するθ軸モータ７及びタイミングベルト８と、パッケージ１２とフリップチップ１１との平行度を維持する球面軸受け９と、フリップチップ１１を加熱するヒータ１０とにより構成されている。
【０００４】
このような構造のフリップチップ実装装置を用いて実装する場合には、まず、フリップチップ１１をヒータ１０により加熱し、θ軸モータ７及びタイミングベルト８により位置合わせを行った後、モータ１５を回転させる。モータ１５が回転すると、その回転運動がボールネジ１６で上下運動に変換され、この上下運動によって加圧部がリニアガイド１７に沿って下降する。そして、フリップチップ１１とパッケージ１２とを接触させた後、加圧シリンダ１４により、フリップチップ１１に荷重を負荷することにより、フリップチップ１１の実装を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のフリップチップ実装装置では、加圧シリンダ１４によりフリップチップ１１を加圧する際にリニアガイド１７に荷重がかかり、その荷重の大きさによってはリニアガイド１７内の軸受けにたわみが発生し、加圧シリンダ１４の押圧方向が変化してしまう。そして、この押圧方向の変化により、パッケージ１２のフリップチップ搭載面の法線方向と異なる方向に力が作用してしまい、この力によりフリップチップ１１に位置ずれが生じてしまうという問題がある。
【０００６】
また、従来のフリップチップ実装装置では、ボールネジ１６やリニアガイド１７等の転がり軸受けを使用するため、フリップチップ１１をパッケージ１２に接触させる際に、リニアガイド１７内のボールの転がりによって摩擦力が発生し、その摩擦力が進行中一定にならないために、接触時の荷重を軽微にすることができず、搭載時の荷重を高精度に制御することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、フリップチップを加圧する際の位置ずれを防止し、フリップチップを高精度に搭載することができ、また、フリップチップとパッケージ接触時の荷重を軽微にし、搭載時の荷重を高精度に制御することができるフリップチップ実装装置及び実装方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、フリップチップをパッケージに押圧するシリンダと、前記シリンダに接続され前記フリップチップの高さ方向の位置を制御するモータと、前記モータと前記フリップチップとの間に配設されるエアスライダと、前記フリップチップの回転角度を制御するθ軸モータと、前記パッケージを固定するステージとを備えたフリップチップ実装装置であって、前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとが前記フリップチップに向かってこの順に直線状に配置され、前記エアスライダが、中心軸方向に上下に滑動する円筒状のスライダシャフトと、前記スライダシャフト内面に当接するベアリングと、前記ベアリングを介して自在に回動するプッシャとを含み、前記エアスライダの前記中心軸と前記シリンダの駆動軸とが相重なり、前記プッシャを押し下げるものである。
【００１０】
また、本発明においては、前記フリップチップの高さ方向の位置を制御する前記モータが、ＶＣＭからなることが好ましい。
【００１１】
また、本発明のフリップチップ実装方法は、フリップチップをパッケージに押圧するシリンダと、前記シリンダに接続され前記フリップチップの高さ方向の位置を制御するモータと、前記モータと前記フリップチップとの間に配設されるエアスライダと、前記フリップチップの回転角度を制御するθ軸モータと、前記パッケージを固定するステージとを備え、前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとが前記フリップチップに向かってこの順に直線状に配置されたフリップチップ実装装置を用いたフリップチップ実装方法であって、前記エアスライダが、中心軸方向に上下に滑動する円筒状のスライダシャフトと、前記スライダシャフト内面に当接するベアリングと、前記ベアリングを介して自在に回動するプッシャとを含み、前記エアスライダの前記中心軸と前記シリンダの駆動軸とが相重なり、前記プッシャを押し下げるように前記シリンダを駆動し、前記シリンダと前記モータと前記エアスライダとの配列方向に、前記フリップチップを押圧するものである。
【００１２】
このように、本発明は加圧するシリンダと他の機構部品が同一直線状に配置されているためにフリップチップを高い位置精度でパッケージに搭載することができ、また、エアスライダによりフリップチップ接触時の荷重を軽微にすることができ、搭載時の荷重を高精度に制御することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフリップチップ実装装置は、その好ましい一実施の形態において、フリップチップ１１をパッケージ１２に押圧する低摩擦シリンダ１と、フリップチップの高さ方向の位置を制御するＶＣＭ２と、フリップチップに加わる荷重の制御を行うエアスライダ３と、フリップチップのθ方向の位置を制御するθ軸モータ７及びタイミングベルト８と、パッケージとフリップチップとの平行度を保持する球面軸受け９と、フリップチップを加熱するヒータ１０とを備え、低摩擦シリンダ１とＶＣＭ２とエアスライダ３とが直線状に配置され、かつ、エアスライダ３の中心軸と低摩擦シリンダ１の駆動軸とを相重なるように配置することにより、フリップチップに衝撃を与えることなく、高い位置精度でパッケージに搭載するものである。
【００１４】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例について図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るフリップチップ実装装置の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はエアスライダの拡大断面図である。
【００１５】
図１を参照すると、本実施例のフリップチップ実装装置は、フリップチップを加圧するための低摩擦シリンダ１と、低摩擦シリンダ１の駆動軸上に配置され、高さ位置の制御及び低荷重搭載を実現するＶＣＭ（ボイスコイルモータ）２と、同じく低摩擦シリンダ１の駆動軸上に配置され、荷重制御を高精度で行うためのエアスライダ３と、θ方向の位置制御を行うθ軸モータ７及びタイミングベルト８と、フリップチップ１１の搭載面が自在に可動し、パッケージ１２とフリップチップ１１との平行度を維持する球面軸受け９と、フリップチップ１１を加熱するヒータ１０と、フリップチップ１１と、搭載パッケージ１２と、搭載パッケージを固定する搭載ステージ１３とから構成されている。
【００１６】
また、エアスライダ３は、図１（ｂ）に示すように、エアスライダ３内を上下に滑動する中空形状のスライダシャフト４と、スライダシャフト４内に配置されるベアリング６と、スライダシャフト４内部にベアリング６を介して回動可能に配設されるプッシャ５とにより構成される。
【００１７】
このようなフリップチップ実装装置を用いて実装する場合には、まず、フリップチップ１１をヒータ１０により加熱し、θ軸モータ７及びタイミングベルト８によりθ方向の位置合わせを行う。次に、ＶＣＭ２を駆動させてエアスライダ３内のプッシャ５を押し下げてフリップチップ１１を下降させ、パッケージ１２にフリップチップ１１を搭載する。このとき、ＶＣＭ２は最初は高速で動かし、パッケージ１２とフリップチップ１１が接触する直前に低速で移動させることにより、接触時の衝撃を緩和することができる。
【００１８】
ここで、ＶＣＭ２及びエアスライダ３は非接触運動を行うために摩擦力はきわめて小さく、また転がり摩擦による摩擦変動もないことから、低速度運動を安定して行うことができる。従って、パッケージ１２とフリップチップ１１とを衝撃を加えることなく接触させることが可能となる。さらに、球面軸受け９を接触時に自由な状態にしておくためフリップチップ１１の下面とパッケージ１２の上面が互いに平行になるように接触させることができる。
【００１９】
次に、フリップチップ１１を加圧するために、低摩擦シリンダ１に圧縮空気を送り込む。この時、低摩擦シリンダ１の加圧位置と、上下方向移動のためのＶＣＭ２およびエアスライダ３は低摩擦シリンダ１の駆動軸上に直線状に配置されているために、フリップチップ１１に押圧方向と異なる方向成分の荷重が負荷されることはなく、加圧時にフリップチップ１１の位置ずれが生じることを防止することができる。
【００２０】
また、自在に可動する球面軸受け９の働きによって、フリップチップ１１の下面とパッケージ１２の上面を互いに平行に保つことができるため、フリップチップ１１に搭載面の法線方向のみから加重を負荷することができる。従って、加圧時にフリップチップ１１が加圧方向と垂直な方向に変動することを防ぐことができる。
【００２１】
また、シリンダ１として低摩擦のシリンダを用いているため、シリンダ内の摩擦力を小さくすることができ、また、エアスライダ３の摩擦力が極小であるため、加圧力を空気圧力に正確に対応させることができ、フリップチップ１１を高精度に加圧することが可能になる。
【００２２】
さらに、フリップチップ１１加圧時に、スライダシャフト４内のプッシャ５を加圧しているため、セラミック等で構成されるエアスライダ３とスライダシャフト４に負荷を直接かけることがないため、エアスライダ３とスライダシャフト４の破壊を防止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフリップチップ実装装置によれば下記記載の効果を奏する。
【００２４】
第１の効果はフリップチップを高い位置精度でパッケージに搭載することができるということである。
【００２５】
その理由は、加圧するシリンダとＶＣＭやエアシリンダ等の他の機構部品とが同一直線状に配置され、およびフリップチップとパッケージの表面が互いに平行に保持される球面軸受けを使用しているため、フリップチップに横方向の荷重が負荷されることがなく、加圧時に位置ずれが発生しないからである。
【００２６】
また、第２の効果は、フリップチップ接触時の荷重を軽微にすることができ、搭載時の荷重を高精度に制御することができるということである。
【００２７】
その理由は、低摩擦のシリンダ、ＶＣＭやエアスライダを使用することにより、シリンダに印加する圧力を正確にフリップチップに伝達することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るフリップチップ実装装置の構造を模式的に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）はエアスライダの拡大断面図である。
【図２】従来のフリップチップ実装装置の構造を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１  低摩擦シリンダ
２  ＶＣＭ
３  エアスライダ
４  スライダシャフト
５  プッシャ
６  ベアリング
７  θ軸モータ
８  タイミングベルト
９  球面軸受け
１０  ヒータ
１１  フリップチップ
１２  パッケージ
１３  搭載ステージ
１４  加圧シリンダ
１５  モータ
１６  ボールネジ
１７  リニアガイド
【図１】
0004501093.tif 000002
【図２】
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