(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に接続するための端子であるバンプを有する部品を基板に実装する部品実装機であって、
部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段と、
前記反転手段により反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する装着手段とを備え、
前記装着手段は、吸着した部品を基板に装着するノズルであり、
前記反転手段は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで、前記部品のバンプ面を上向きにし、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させる
部品実装機。
【請求項２】
前記部品実装機は、２つの前記ノズルである第１のノズルと第２のノズルとを備え、
前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、前記反転手段により一方のノズルが上向きにされると同時に他方のノズルが下向きにされる位置関係にあり、
前記塗布手段は、前記第１のノズルに吸着されている第１の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布した後に、前記反転手段により上向きにされる前記第２のノズルに吸着されている第２の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布し、
前記反転手段は、前記第２の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第１のノズルにより前記第１の部品が基板に装着された後に、前記第２のノズルを下向きにする
請求項１記載の部品実装機。
【請求項３】
基板に接続するための端子であるバンプを有する部品を基板に実装する方法であって、
部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する第１塗布ステップと、
前記第１塗布ステップにおいて前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる第１反転ステップと、
前記第１反転ステップにおいて反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する第１装着ステップとを含み、
前記部品実装方法は、吸着した部品を基板に装着するノズルを備える部品実装機において実行されるものであり、
前記第１装着ステップでは、前記ノズルによって部品が基板に装着され、
前記部品実装方法は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで前記部品のバンプ面を上向きにする第２反転ステップを含み、
前記第１反転ステップでは、前記第２反転ステップにおいて上向きにされた前記バンプ面に、前記第１塗布ステップにおいて前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させる
部品実装方法。
【請求項４】
前記部品実装機は、前記ノズルである第１のノズルとは別の第２のノズルを備え、
前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、逆方向に向く位置関係にあり、
前記第１のノズルは、第１の部品を吸着し、前記第２のノズルは第２の部品を吸着し、
前記第１反転ステップでは、前記第１の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布された後に、前記第１の部品の上下を反転させるとともに、前記第２の部品を吸着している前記第２のノズルを上向きにすることで前記第２の部品のバンプ面を上向きにし、
前記部品実装方法は、さらに、
前記第１反転ステップにおいて上向きにされた前記第２の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布する第２塗布ステップと、
前記第２塗布ステップにおいて前記第２の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第１のノズルにより前記第１の部品が基板に装着された後に、前記第２のノズルを下向きにする第３反転ステップと、
前記第３反転ステップにおいて上下を反転された前記第２の部品を、前記第２のノズルが前記第２の部品の下に位置する基板に装着する第２装着ステップとを含む
請求項３記載の部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリップチップ実装方式により半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子等の部品の回路面を下にして、回路面の電極上に並べられたはんだや金等で形成されたバンプを基板の電極に接続し部品と基板との電気的な接続を行う実装方式がある。
【０００３】
この実装方式はフリップチップ実装方式と呼ばれ、フリップチップ実装方式を採用する工法として、例えばＣ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｃｈｉｐ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれる工法が存在する。
【０００４】
図１８は、Ｃ４工法の工程を示す工程図である。図１８に示すように、Ｃ４工法では、基板の電極上にプリコートされたはんだが形成され、部品にははんだのバンプが形成される。また、フラックスが塗布された基板の電極上のはんだとバンプとが仮接合されることで部品が基板に装着される。
【０００５】
さらに、リフローによりはんだが加熱され溶解することにより部品と基板とが接合され、その後、熱硬化性樹脂である接着剤が部品と基板との間に充填される。つまり、部品と基板との間が封止される。
【０００６】
この状態で再度熱が加えられ、接着剤が硬化することで部品が基板に固定され、部品と基板との接合信頼性が向上される。なお、この接着剤はアンダーフィル、またはアンダーフィル剤とも呼ばれる。
【０００７】
図１９は、接着剤が部品と基板との間に充填される様子を示す図である。
接着剤の充填は、部品の周縁部から流し込まれた接着剤が毛細管現象により部品と基板との間に浸透することにより行われる。そのため、基板に複数の部品を混載する場合、図１９（Ａ）に示すように、接着剤を充填する対象となる部品以外の部品（図ではドットが付された矩形で表現されている。）に接着剤が付着する可能性がある。
【０００８】
従って、Ｃ４工法においては、図１９（Ｂ）に示すように、接着剤の流し込みのための領域を確保するため、および、他の部品への接着剤の付着を防止するために各部品はある程度の間隔を置いて基板上に配置されることとなる。
【０００９】
また、部品ではなく基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法に関する技術も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
図２０は、基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。
【００１１】
この工法によれば、（１）接着剤が基板に塗布され、（２）部品のバンプの存在する面（以下、「バンプ面」という。）が下向きにされ、部品と基板とが圧着される。その後、加熱され部品が基板に固定される。
【００１２】
この工法においては、基板に塗布された状態の接着剤の表面に凹凸が存在する場合などに、図２１に示すように、接着剤と部品との間に気泡が発生する場合がある。また、発生した気泡が外部に逃げられずに数多く残存した状態で加熱される場合がある。
【００１３】
このような場合、気泡の熱膨張による部品の持ち上がりを防ぐために部品の上から力を加えながら加熱される。
【００１４】
また、この工法において、部品の基板への固定に適した量の接着剤を、例えば図２２（Ａ）に示すように、部品の幅と同等の幅（Ｗ１）で基板に塗布した場合、実装後の部品の周縁部に接着剤が行き渡らないことがある。
【００１５】
そのため、図２２（Ａ）の場合よりも少し多い量の接着剤を、図２２（Ｂ）に示すように、部品の幅より広い幅（Ｗ２）で基板に塗布することで、部品の周縁部まで接着剤を行き渡らせることができ、部品を基板により安定的に固定することができる。
【００１６】
また、バンプが形成されたウェハに接着剤を塗布し、そのウェハから切り出された部品を基板に実装する工法に関する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１７】
図２３は、接着剤が塗布されたウェハから切り出された部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。
【００１８】
この工法には、基板に実装する部品である半導体素子をウェハから切り出し、部品実装機まで移送する工程が存在するため、ウェハに塗布された接着剤は室温では固体である。
【００１９】
そこで、部品の基板への接合時に部品のバンプと基板との接合を確実なものとするために、（１）ウェハのバンプを有する面に接着剤が塗布される際、バンプの先端が接着剤に埋もれないように接着剤が塗布される。具体的には、ウェハ上の個々のバンプの高さにはばらつきがあるため、最も低いバンプの高さ（Ｈ）より低い高さ（ｈ）でほぼ一定に接着剤が塗布される。
【００２０】
このウェハを小片化して得られた部品は（２）バンプ面が基板に向けられ、（３）部品と基板とが圧着される。その後、加熱されることで部品が基板に固定される。
【００２１】
このような工程を有する工法によっても、部品の基板への実装が行われている。
【特許文献１】特許第２８３０８５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２２３６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上述の第１の従来技術であるＣ４工法においては、上述のようにはんだの溶解および接着剤の硬化のために、部品が装着された状態の基板に対し２回の加熱が必要である。この場合、熱により部品を損傷する可能性が高くなる。つまり、この２回の加熱が部品の信頼性を悪化させる原因になっている。
【００２３】
また、近年では、電子機器の小型化や機能向上などのために高密度の部品実装が望まれている。しかしながら、上述のＣ４工法においては、図１９（Ｂ）を用いて述べたように、部品間の間隔をある程度確保する必要があり、高密度な部品実装を実現することが難しい。
【００２４】
さらに、部品と基板との隙間の毛細管現象を利用して接着剤を浸透させるために、特にバンプの数が多い場合などにその浸透に時間が掛かるという問題もある。
【００２５】
また、接着剤内に気泡が残存しないように、部品の１辺または隣接する２辺から接着剤を流し込むため、接着剤が部品と基板との間に均等に浸透しないことがあるという問題もある。このため、接着剤による部品の基板への固定力が低下するだけでなく、例えば、接着剤の硬化のための加熱時に部品および基板の熱分布に偏りが生じ、熱応力による部品または基板の変形により部品が破壊される可能性も存在する。
【００２６】
また、上述の第２の従来技術である、接着剤が塗布された基板に部品を実装する工法においては、上述のように、加熱工程においては、単に加熱するのではなく、部品の上から加圧しながら加熱する必要がある。
【００２７】
さらに、図２１のように接着剤と部品との間に気泡が残った場合には、製造工程の加熱時や、半導体素子等の部品を実装した基板を商品や装置の中で使用し電圧を印加することで、半導体素子等の部品が急激に発熱した時は、気泡が熱膨張して部品の破壊や、部品が持ち上がることによる接続不良が発生する場合がある。
【００２８】
さらに、部品の基板への固定の確実性を高めるために、接着剤の基板への塗布幅を部品の幅に対してある程度広くする必要がある。そのため、Ｃ４工法と同様に、高密度な部品実装を実現することが難しいという問題もある。
【００２９】
また、上述の第３の従来技術である、ウェハの段階で接着剤を塗布しておく工法においては、上述のように、接着剤の厚みはほぼ一定であり、接着剤の表面と基板とはほぼ平行な状態で部品が基板に圧着される。従って、圧着の際に接着剤と基板との間に存在していた空気が逃げにくく、気泡が接着剤と基板との間に数多く残存した状態で接着剤が硬化されることがある。
【００３０】
そのため、製造工程の加熱時や、半導体素子等の部品を実装した基板を商品や装置の中で使用し電圧を印加することで、半導体素子等の部品が急激に発熱した時は、残存した多数の気泡が熱膨張を起こすことにより、部品の破壊や、部品が持ち上がることによる接続不良が発生する場合がある。
【００３１】
また、ウェハを個々の半導体素子に切り分ける際、つまりダイシングの際に、ダイシングの刃を水等により水冷するために、接着剤の中に異物が混入する可能性がある。
【００３２】
また、ウェハへの接着剤の塗布から、ウェハから切り出された半導体素子の基板への装着までにある程度の時間が掛かるため、接着剤の表面に異物が付着する可能性が高くなる。
【００３３】
これらの場合、異物が接着剤に混入または付着した状態で接着剤が硬化されることになり、例えば異物の周囲に隙間ができる。これにより、接着剤が加熱されたときにその隙間の周辺に熱応力が集中し、部品が熱破壊する等の問題が発生することがある。
【００３４】
また、異物の接着剤への混入により、接着剤による部品の基板に対する固定力が低下する可能性も高くなる。
【００３５】
さらには、接着剤の熱膨張率や熱伝導率の改善用として、接着剤の中に各種金属やシリカ等の無機物の粉体が入れられることがある。この場合、接着剤の流動性が悪くなり、部品のバンプの先端部と基板との間に隙間ができた状態で接着剤が硬化し、接続不良が発生することがある。
【００３６】
本発明は、上記課題を考慮し、フリップチップ実装方式を採用する部品実装機であって、効率のよい工程により、部品の基板への固定力を十分に確保しつつ高密度な部品実装を実現するための部品実装機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】
【００３７】
上記目的を達成するために、本発明の部品実装機は、基板に接続するための端子であるバンプを有する部品を基板に実装する部品実装機であって、部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段と、前記反転手段により反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する装着手段とを備える。
【００３８】
このように、本発明の部品実装機は、部品のバンプ面の上から接着剤を塗布し、反転して基板に装着する。つまり、接着剤のバンプ面への塗布時、および、部品の基板への装着時において、接着剤は、下に凸の形状でバンプ面および基板の表面に接触することで、バンプ面の中央付近から外側の方向へ空気を押し出しながら拡がっていく。この拡がりの際、接着剤に作用する重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と部品との間、および接着剤と基板との間の双方において気泡の残存を抑えることができる。
【００３９】
また、個々の部品に接着剤を塗布し、接着剤が塗布された部品を即座に基板に装着することができる。これにより、例えば、接着剤への異物の付着および混入の可能性を低くすることができる。
【００４０】
さらに、バンプ面に接着剤を塗布し、基板に装着するため、接着剤が部品よりも外側に拡がることを抑えることができる。また、基板上において、接着剤塗布のための部品間の領域を確保することが不要である。従って、部品の基板への固定に必要最小限の量で、部品を基板に安定的に固定することができ、かつ、高密度な部品実装が可能となる。
【００４１】
また、前記バンプ、および前記バンプと接合される基板の電極の少なくとも一方の素材ははんだであり、前記部品実装機は、さらに、前記装着手段により部品が基板に装着された後に前記接着剤および前記はんだを同時に加熱することで、前記接着剤の硬化、および、前記はんだが溶解することによる前記部品と前記基板との接合を行う加熱手段を備えるとしてもよい。
【００４２】
これにより、はんだのリフローと、接着剤の硬化とを別々の加熱工程で行う必要がなく、１回の加熱工程で行うことができる。
【００４３】
また、前記装着手段は、吸着した部品を基板に装着するノズルであり、前記反転手段は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで、前記部品のバンプ面を上向きにし、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させるとしてもよく、さらに、前記部品実装機は、２つの前記ノズルである第１のノズルと第２のノズルとを備え、前記第１のノズルと前記第２のノズルとは、前記反転手段により一方のノズルが上向きにされると同時に他方のノズルが下向きにされる位置関係にあり、前記塗布手段は、前記第１のノズルに吸着されている第１の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布した後に、前記反転手段により上向きにされる前記第２のノズルに吸着されている第２の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布し、前記反転手段は、前記第２の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第１のノズルにより前記第１の部品が基板に装着された後に、前記第２のノズルを下向きにするとしてもよい。
【００４４】
これにより、より効率的に複数の部品実装基板を順次生産することができる。
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記塗布手段により前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の形状が所定の形状になったことを検出する検出手段と前記検出手段により前記接着剤の形状が所定の形状になったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させる塗布量制御手段とを備えるとしてもよい。または、前記検出手段は、接着剤の高さが所定の高さになったことを検出し、前記塗布量制御手段は、前記検出手段により前記接着剤の高さが所定の高さになったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させるとしてもよい。
【００４５】
このように、部品への接着剤の塗布量を、塗布量自体で制御するのではなく、接着剤の塗布状態に基づいて制御することもできる。
【００４６】
また、前記バンプ面に塗布された接着剤は、前記バンプ面が下向きになった時点では、前記接着剤が前記バンプ面から落下しない粘度と前記バンプ面に対する濡れ性とを有するとしてもよく、前記粘度は、０．００１Ｐａ・ｓ〜２００Ｐａ・ｓの範囲に含まれる値であるとしてもよい。
【００４７】
これにより、各種の接着剤を使用することができ、例えば、特殊な接着剤や高価な接着剤を用意する必要がない。つまり、経済的に部品の基板への実装を行うことができる。
【００４８】
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記装着手段により前記部品が前記基板に装着される前に、前記接着剤を加熱することで前記接着剤の粘度を低下させる、または冷却することにより前記粘度を向上させる調整手段を備えるとしてもよい。
【００４９】
これにより、例えば、部品実装機の周囲の温度等に応じて、接着剤の粘度の調整を行うことが可能となる。つまり、周囲の温度等の環境が変化した場合であっても、接着剤の交換等をすることなく温度等の環境の変化を吸収しつつ部品実装機の稼動を継続することができる。
【００５０】
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布される前に、前記バンプ面に大気圧プラズマを照射することで前記バンプ面の前記接着剤に対する親和性を向上させるプラズマ処理手段を備えるとしてもよい。
【００５１】
これにより、バンプ面の接着剤に対する親和性を向上させることができ、接着剤をバンプ面に濡れ広がり易くさせることができる。つまり、プラズマ処理部は、部品の安定的な固定に寄与することができる。
【００５２】
更に、本発明は、本発明の部品実装機における特徴的な構成部が行う動作をステップとする方法として実現したり、それらのステップを含むプログラムとして実現したり、そのプログラムが格納されたＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体として実現したり、集積回路として実現することもできる。プログラムは、通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることもできる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明は、必要最小限の接着剤で部品を基板に安定的に固定することができる。また、部品間に接着剤塗布のための領域を確保することが不要であり、部品から接着剤が不要にはみ出すことがない。そのため、高密度な部品実装が可能となる。また、使用可能な接着剤の種類も多く、１回の加熱工程で、はんだのリフローと接着剤の硬化とを行うことができる。つまり、コスト的および時間的に効率のよい部品実装が可能となる。
【００５４】
このように、本発明は、効率のよい工程により、部品の基板への固定力を十分に確保しつつ高密度な部品実装を実現するための部品実装機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、図１および図２を用いて、実施の形態の部品実装機１の構成を説明する。
【００５６】
図１は、実施の形態の部品実装機１の概観を示す斜視図である。
図１に示す、部品実装機１は、フリップチップ実装方式により半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機である。
【００５７】
部品実装機１は、移載部２と、ビーム９と、部品供給部２２と、コンベア３０と、熱圧着ヘッド４０とを備える。
【００５８】
ビーム９は、自身がＸ軸方向に移動するとともに移載部２をＹ軸方向に移動させる構成部である。
【００５９】
移載部２は、部品の吸着および基板への装着等を行う構成部であり、ノズル３が２つ取り付けられたヘッド４と、移動台６と、塗布部５とタンク５ａとを有する。
【００６０】
ノズル３は、本発明の部品実装機における装着手段の一例であり、部品２０の吸着および吸着した部品２０の基板２３への装着を行う構成部である。
【００６１】
２つのノズル３は、互いに逆方向に向いてヘッド４に取り付けられており、一方のノズル３が上向きにされると同時に他方のノズル３が下向きにされる位置関係にある。また、交互に部品２０の吸着等の動作を行うことができる。なお、ノズル３はヘッド４に対しＺ軸方向に平行に移動することで、部品供給部２２からの部品２０の吸着と、基板２３への部品２０の装着を行う。
【００６２】
移動台６は、ビーム９にＹ軸方向に平行に移動可能にビーム９に取り付けられている。また、移動台６には、ヘッド４と、塗布部５と、タンク５ａとが取り付けられている。移動台６は、ヘッド４をθ軸を中心に反転させる機能を有している。
【００６３】
塗布部５は、ノズル３に吸着され反転された部品２０に接着剤を塗布する構成部である。接着剤はタンク５ａから補充される。
【００６４】
この構成により、ヘッド４はＸＹ平面を移動することができ、かつ、θ軸を中心に反転することができる。また、ノズル３は、ヘッド４の移動および反転に伴い移動し反転する。
【００６５】
部品供給部２２は、移載部２に部品２０を供給する構成部である。複数の部品２０が、それぞれバンプ面を下にして部品供給部２２に置かれている。
【００６６】
コンベア３０は、部品を実装する対象である基板２３を移送する構成部である。基板２３は、移載部２により部品２０が装着されると、コンベア３０により熱圧着ヘッド４０の下方に移送される。
【００６７】
熱圧着ヘッド４０は、基板２３に装着された部品２０に対して加圧および加熱する構成部である。なお、加熱は、具体的には接着剤と、部品２０のバンプ、および基板２３の電極上に形成されたプリコート部２４の少なくとも一方を構成するはんだとに対するものである。
【００６８】
この加圧および加熱により、はんだが溶解し部品２０上の電極とその電極に対応する基板２３上の電極とがはんだを通して接合される。
【００６９】
また、この接合とともに、後述する塗布部５により部品２０に塗布された接着剤が硬化し部品が基板に固定される。
【００７０】
なお、本実施の形態において塗布部５が部品に塗布する接着剤は、部品に塗布され反転された時点では、部品から落下しない粘度と濡れ性とを有している。
【００７１】
具体的に、本実施の形態の部品実装機１に使用する接着剤の粘度は、０．００１パスカルセカンド（Ｐａ・ｓ）〜２００Ｐａ・ｓの範囲に含まれる値であればよい。
【００７２】
さらに、粘度が０．１Ｐａ・ｓ〜３Ｐａ・ｓの範囲内であれば、部品実装機１に使用する接着剤として、より適している。さらに、０．５Ｐａ・ｓ〜１Ｐａ・ｓの範囲内であれば、部品実装機１に使用する接着剤として最適である。
【００７３】
また、接着剤の濡れ性については、接着剤がバンプ面に滴下された場合、接着剤とバンプ面との接触角が９０度以下となる濡れ性を有していればよい。
【００７４】
部品実装機１に使用する接着剤として最適な熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂等がある。
【００７５】
このように、少なくとも０．００１Ｐａ・ｓ〜２００Ｐａ・ｓの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であれば、部品を基板に固定する接着剤として部品実装機１で使用することが可能である。つまり、部品実装機１は、様々な種類の熱硬化性樹脂を接着剤として使用することが可能なことにより、無駄なコストの発生を抑えることができる。
【００７６】
図２は、部品実装機１の機能的な構成の概要を示す機能ブロック図である。なお、図２において上記の部品供給部２２等の部品実装機が本来備える構成については省略し、本発明の特徴的な構成について図示および説明を行う。また、２つのノズル３は機能的には同じであるため１つのノズル３についてのみ図示および説明を行う。
【００７７】
図２に示すように、ビーム９、塗布部５、移動台６、コンベア３０、および熱圧着ヘッド４０は、実装制御部１０により制御される。また、ノズル３の部品の吸着等の動作も、移動台６を介して実装制御部１０により制御される。
【００７８】
また、移動台６は、ヘッド４を反転させる反転部７を有している。反転部７は、実装制御部１０の制御に従い、２つのノズル３の一方が下向きに、他方が上向きになる位置にヘッド４を反転させる。
【００７９】
次に、図３〜図８を用いて、部品実装機１の動作について説明する。
図３は、部品実装機１における部品実装に係る工程の流れを示すフロー図である。また、図４は、図３に示す工程の概要を図示した工程図である。
【００８０】
なお、図３は、１つのノズル３に着目し、そのノズル３が部品を吸着し基板に装着する動作の流れを示すフロー図である。２つのノズル３が交互に部品の吸着等を行う動作については図１０を用いて後述する。
【００８１】
図３に示すように、まず、ノズル３が部品供給部２２に置かれた部品２０を吸着する（Ｓ１）。この状態では、ノズル３に吸着された部品２０のバンプ面は下を向いている。その後、反転部７がヘッド４を反転させることにより、部品を吸着した状態のノズルが上向にされ、部品の上下が反転される。つまり、バンプ面が上向きとなる（Ｓ２）。
【００８２】
塗布部５は、バンプ面の上方から接着剤を塗布する（Ｓ３）。接着剤の塗布量は、部品２０を基板２３に装着した状態の部品２０と基板２３との隙間の体積とほぼ同量である。塗布量の詳細については、図８を用いて後述する。
【００８３】
接着剤が塗布された部品２０は、反転部７がヘッド４を反転させることにより上下が反転し、接着剤が塗布されたバンプ面が下向きとなる（Ｓ４）。
【００８４】
バンプ面を下向きにされた部品２０は、ノズル３からの圧力により下方にある基板２３に装着される（Ｓ５）。これにより部品２０と基板２３とは仮接合された状態になる。
【００８５】
部品２０が装着された基板２３は、コンベア３０によって移送され、熱圧着ヘッド４０の下方に置かれる。更に、熱圧着ヘッド４０に加圧および加熱されることにより、はんだが溶解した後に固化することで部品２０と基板２３とが接合される。また、接着剤が硬化する。つまり、リフローと硬化とが同時に行われる（Ｓ６）。
【００８６】
なお、接着剤の硬化に必要な温度は接着剤の種類により異なるが、おおよそ１００℃〜２００℃程度である。
【００８７】
また、はんだのリフローに必要な温度ははんだの種類により異なるが、おおよそ１８０℃〜２３０℃程度である。つまり、はんだのリフローに必要な温度を加えることで、接着剤の硬化およびはんだのリフローが可能である。
【００８８】
上記工程を図４を用いて簡単に説明すると、図４に示すように、（１）部品２０のバンプ２１が存在するバンプ面を上向きにして接着剤を塗布する。この塗布は、バンプ面の中央の上方から行われ、図に示すように、接着剤は中央付近を頂点とする山型に形成される。
【００８９】
（２）部品を反転する。これにより、接着剤が塗布されたバンプ面は下向きとなり、基板２３の、電極上に形成されたプリコート部２４を有する面と対向する。（３）部品２０を吸着しているノズル３により、部品２０が基板２３に装着される。（４）加熱されることで、はんだのリフローと接着剤の硬化とが同時に行われる。
【００９０】
このように、本発明の実施の形態の部品実装機１は、部品のバンプ面を上向きにして接着剤を塗布する。これにより、接着剤と部品との間の気泡の発生を抑えることができる。
【００９１】
図５は、塗布部５から接着剤が吐出される際の接着剤の形状を示す図である。
図５に示すように、接着剤は、塗布部５の先端部から吐出されると、表面張力により球状になる。または、少なくとも接着剤の下端は下に凸の曲線状になる。
【００９２】
下に凸の曲線状となった接着剤は水平な平面上に垂らされると、最初に平面に接した点を中心に、図６に示すように外側に空気を押し出しながら当該平面へ拡がることになる。また、接着剤には重力（Ｇ）により鉛直下方向きに力が加えられる。つまり、接着剤の自重が、平面と接着剤との間の空気を外側に押し出す力として効果的に接着剤に作用することになる。従って、部品と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。
【００９３】
また、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤の形状は上述のように中央付近を頂点とする山型の形状となる。そのため、バンプ面を下向きにして部品を基板に装着する際、最初に山型の接着剤の頂点部分が基板に接触する。
【００９４】
ここで、接着剤の粘性が低い、または表面張力が弱い等の理由により、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤が平面に近いような状態になった場合を想定する。このような場合であっても、部品が反転されると、接着剤は、重力により中央付近を下向きの頂点とする山型となる。
【００９５】
つまり、部品が基板に近接してくるに従い、部品と基板との間の接着剤は、バンプ面中央の直下付近から図６に示すように外側に空気を押し出しながら拡がっていく。この接着剤の拡がりに対しても、当然に重力が影響することになる。
【００９６】
すなわち、部品２０と基板２３との間の接着剤が基板２３上に拡がる際、部品の重量およびノズル３から下向きに受ける装着時の力だけでなく、接着剤の自重が、基板２３と接着剤との間の空気を外側へ押し出す力として効果的に作用し、基板２３と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。
【００９７】
さらに、塗布量は、上述のように、部品２０と基板２３との隙間の体積とほぼ同じ量である。これにより、接着剤が部品２０の直下から不要にはみ出すことを防ぐことができる。
【００９８】
図７は、部品２０の基板２３への装着の際に接着剤が基板２３上を拡がる様子を示す図である。
【００９９】
図７に示すように、部品２０が基板２３へ接近するに伴い、接着剤は、部品２０の中央の直下付近から外側へ向かって拡がる。また、装着完了時には、接着剤の基板表面に対する濡れ性や塗布量等にも依存するが、基板２３上の接着剤の範囲は、接着剤の表面張力によりおおよそ部品２０の直下の領域程度の範囲となる。
【０１００】
また、図７に示すように、部品２０のバンプ面にその周縁部まで接着剤が塗布されている状態で部品２０を基板２３に装着した場合、接着剤の粘性によりバンプ面の周縁部から接着剤が垂れ落ちることなく、周縁部まで接着剤が行き渡ったままの状態で部品２０が基板２３に装着される。
【０１０１】
つまり、図２２（Ａ）に示したように、基板側に部品の幅と同等の幅に接着剤を塗布した場合と異なり、図７に示すように、部品２０の周縁部まで接着剤で固定できる。すなわち、部品２０の基板２３への固定に必要最小限の量の接着剤で、部品２０を基板２３に効率的かつ安定的に固定することが可能となる。
【０１０２】
また、図７に示すように、基板２３上の接着剤の範囲は、ほぼ部品２０の直下の領域程度に収めることが可能となる。また、部品を基板に装着した後に接着剤を流し込む手法ではない。そのため、１つの基板に複数の部品を実装する場合、図１９（Ｂ）に示すような、各部品の間に接着剤の流し込みのための領域を確保する必要がない。
【０１０３】
従って、本実施の形態の部品実装機１で１つの基板に複数の部品を実装する場合、または、他の部品が実装済みの基板に部品を実装する場合、基板上の各部品を従来より近接させることができる。つまり、高密度な部品実装が可能となる。
【０１０４】
このような状態を可能とするためには、接着剤の塗布量は、上述のように、部品２０を基板２３に装着した状態の部品２０と基板２３との隙間の体積とほぼ同量である必要がある。この量は、例えば、実測値の平均をとることで得ることができる。しかしながら、実際に部品２０を基板２３に装着することなく、例えば、バンプの高さとバンプ面の面積とを用いて決定することができる。
【０１０５】
図８（Ａ）は、バンプの高さ、および、部品２０を基板２３に装着した後の部品２０と基板２３との間の距離を示す図である。
【０１０６】
図８（Ａ）に示すように、部品２０のバンプ２１の高さをｈ１、部品２０を基板２３に装着した後の部品２０と基板２３との間の距離をｈ２とする。この場合、ｈ１がほぼｈ２と等しいとき、接着剤の塗布量は、ｈ１とバンプ面の面積との積を目安に決定することができる。
【０１０７】
図８（Ｂ）は、本実施の形態で１つの部品２０の固定に必要な接着剤の塗布量の目安を示す図である。
【０１０８】
このように、部品２０が直方体形状であれば、部品２０のバンプ面の面積は上面の面積Ｓと等しくなる。従って、Ｓ×ｈ１がおおよそ１つの部品２０の固定に必要な接着剤の塗布量の目安となる。
【０１０９】
また、部品２０のバンプの数が少ない場合は、部品２０と基板２３との隙間の体積に占めるバンプ、および基板２３の電極上に形成されたプリコート部の体積の割合が小さいため、Ｓ×ｈ１をこのまま塗布量としてもよい。また、部品２０のバンプの数が多い場合などは、１つの部品２０のバンプおよびプリコート部の体積の総計を求め、Ｓ×ｈ１から当該総計を引いた体積を塗布量としてもよい。
【０１１０】
このように決定された塗布量は、図２に示す実装制御部１０に設定され、塗布部５は、実装制御部１０の制御の下で、実装制御部１０に設定された塗布量の接着剤を部品２０に塗布する。
【０１１１】
なお、具体的な数値としては、部品が通常の２ｍｍ×２ｍｍ〜２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさのベアチップであれば、必要な接着剤の量は、０．４マイクロリットル（μｌ）〜１２０μｌ程度である。
【０１１２】
また、大きいもので、６０ｍｍ×６０ｍｍ程度の大きさのＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）であれば、３６００μｌ程度である。
【０１１３】
ここで、接着剤の粘度は、周囲の温度等の環境により変化する。そのため、ある部品に対して上述のようにして決定された量だけ接着剤を塗布した場合であっても、周囲の環境によってバンプ面上の接着剤の拡がり方にも変化が生じる。
【０１１４】
図９は、バンプ面に塗布された接着剤の状態の例を示す図である。
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は接着剤がバンプ面に塗布され拡がった状態の例を示す図であり、図９（Ｃ）はバンプ面の周縁部で接着剤が止まっている状態を示す図である。
【０１１５】
例えば、ある部品に対してその部品の固定に必要な量だけ接着剤を塗布した場合、図９（Ａ）に示すように、バンプ面の全域に接着剤が拡がることがある一方、図９（Ｂ）に示すように、バンプ面の全域には接着剤が拡がらないこともある。
【０１１６】
しかしながら、部品２０上の接着剤は、図９（Ｃ）に示すように、バンプ面の周縁部で表面張力により接着剤は止まることになる。もちろん、大量の接着剤を塗布すれば接着剤がバンプ面からこぼれることになるが、上述のように、接着剤の塗布量は、基板と部品との隙間の体積と同等の量とするため、バンプ面からこぼれ落ちるほどの量になることはない。
【０１１７】
また、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）および図２０に示すように、基板上に接着剤を塗布する場合には、部品の固定に必要な量だけ基板上に接着剤を塗布したとしても、周囲の環境によっては、必要以上に基板上に拡がることがある。
【０１１８】
しかしながら、本実施の形態の部品実装機１のように、部品に接着剤を塗布する場合は、接着剤の表面張力により、部品の周縁部で接着剤が止められる。また、その状態で、部品を反転して基板に装着した場合であっても、接着剤の塗布量は、上述のように、基板と部品との隙間の体積と同等の量であり、また、接着剤の表面張力の影響もあり、図７に示したように、部品から不要にはみ出すことはない。
【０１１９】
つまり、本実施の形態の部品実装機１は、１つの部品をコンパクトに基板に実装することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態の部品実装機１は、上述のように、リフローと硬化とを同時に行うことができる。つまり、部品が装着された状態の基板に対する加熱は１回だけ行えばよい。
【０１２１】
従って、例えば、図１８に示したＣ４工法と比較すると、部品実装に係る工程が少なくて済むとともに、熱による部品および基板の損傷の可能性が低くなることになる。
【０１２２】
また、バンプ面に接着剤が塗布された部品の上下を反転すると、バンプ面の接着剤は、中央付近を下向きの頂点とする山型となる。従って、部品が基板に装着される際、部品と基板とが平行を保ちながら近接していくと、接着剤は最初に基板上の部品の中央の直下付近に接触し、次第にその接触地点から外側へ拡がっていく。
【０１２３】
この接着剤の拡がりの際、接着剤の自重が、接着剤と基板との間の気泡を外側へ押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と基板との間に気泡が残存しにくくなる。
【０１２４】
また、部品と基板との隙間には、部品の中央付近の直下から周縁部に向かってほぼ均等に接着剤が行き渡るようにして拡がっていく。従って、図１９（Ａ）および、図１９（Ｂ）に示したような、部品の１辺または２辺から接着剤を流し込む場合に比べると、接着剤の偏りが起こり難くなる。
【０１２５】
また、部品実装機１は、部品ごとに接着剤を塗布し、接着剤を塗布した部品は即座に基板へ装着する。そのため、図２３に示したウェハの段階で接着剤を塗布した後に、個々の半導体素子に切り分ける工程を含む従来の工法とは異なり、接着剤への異物の付着および混入の可能性をほぼ無くすことが可能となる。
【０１２６】
また、室温では固形となるような接着剤を用いる必要がないので、例えば、部品の基板への装着を確実なものとするために、装着前に接着剤に熱を加えて溶かすといった工程を要しない。
【０１２７】
このように本実施の形態の部品実装機１は、接着剤の必要最小限の塗布量で効率的かつ安定的に部品を基板に固定できる。さらに、部品からの接着剤の不要なはみ出し量を少なくすることができ、基板への高密度な部品実装が可能となる。
【０１２８】
次に、図１０を用いて、部品実装機１が２つのノズル３を使用し、１つのノズル３のみを使用する場合より効率的な部品の基板への実装を行う場合について説明する。
【０１２９】
図１０は、本実施の形態の部品実装機１が２つのノズル３を使用して部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
【０１３０】
なお、２つのノズル３の一方をノズルＡとし、他方をノズルＢとする。また、ノズルＡにより吸着される部品を部品ａとし、ノズルＢにより吸着される部品を部品ｂとする。また、ノズルＡにより部品ａを装着される基板を基板αとし、ノズルＢにより部品ｂを装着される基板を基板βとする。これらは図中では、単に、Ａ、Ｂ、ａ、ｂ、α、およびβと表示されている。
【０１３１】
なお、ノズルＡは本発明の部品実装機における第１のノズルの一例であり、ノズルＢは第２のノズルの一例である。また、部品ａは第１の部品の一例であり、部品ｂは第２の部品の一例である。
【０１３２】
図１０に示すように、（１）ノズルＡが部品ａを吸着する。（２）ヘッド４が反転し、ノズルＢが下向きとなり、部品ｂを吸着する。（３）この状態では、部品ａのバンプ面が上向きであり、塗布部５により部品ａのバンプ面に接着剤が塗布される。
【０１３３】
（４）ヘッド４が反転し、部品ｂのバンプ面が上向きとなるとともに、部品ａの上下が反転し、バンプ面が基板αと対向する位置に来る。この状態で塗布部５により部品ｂのバンプ面に接着剤が塗布される。また、ノズルＡにより部品ａが基板αに装着される。
【０１３４】
（５）部品ａが装着された基板αは、コンベア３０によって熱圧着ヘッド４０の下方に移送され、熱圧着ヘッド４０によって加圧および加熱される。つまり、リフローおよび硬化の処理がなされる。これにより、基板αに対する部品ａの実装作業が終了する。また、部品ｂのバンプ面に接着剤が塗布され、かつノズルＡにより部品ａが基板αに装着された後に、ノズルＢが下向きにされる。さらに、ノズルＢにより部品ｂが基板βに装着される。
【０１３５】
（６）部品ｂが装着された基板βは、コンベア３０によって熱圧着ヘッド４０の下方に移送され、熱圧着ヘッド４０によってリフローおよび硬化の処理がなされる。これにより、基板βに対する部品ｂの実装作業が終了する。
【０１３６】
なお、この（６）の工程が行われる際、ノズルＡおよびノズルＢには部品が吸着されていない。そのため、実装制御部１０は、ノズルＡおよびノズルＢを備えるヘッド４を部品供給部２２へ移動させ、ノズルＡおよびノズルＢに次の部品の吸着を行わせる。
【０１３７】
部品実装機１は、上記の（１）〜（６）の工程を繰り返すことで、複数の基板に対する部品の実装を順次行うことができる。
【０１３８】
このように、２つのノズル３を用いた場合、１つのノズル３のみを使用する場合より効率的に部品の基板への実装を行うことができる。
【０１３９】
具体的には、１つのノズル３のみを使用する場合、例えば、ノズルＡのみを使用する場合、基板αに部品ａを実装するためには、上記説明および図１０に示す（１）部品ａの吸着、（３）部品ａへの接着剤の塗布、（４）部品ａの基板αへの装着、（５）リフローおよび硬化、の４つの工程を行う必要がある。つまり、ノズルＡだけで２つの部品のそれぞれを２つの基板に実装するためには、８つの工程を行う必要がある。
【０１４０】
しかし、２つのノズル３を用いた場合は、上記説明のように６つの工程で２つの部品のそれぞれを２つの基板に実装することができる。つまり、１つのノズル３のみを使用する場合よりも効率的に部品の基板への実装を行うことができる。
【０１４１】
なお、上記説明において、（２）と（３）の工程は同時に行ってもよい。つまり、ノズルＢが部品ｂを吸着する際に、反転されバンプ面が上向きとなっている部品ａに接着剤を塗布してもよい。
【０１４２】
図１に示すように、本実施の形態の部品実装機１において、ヘッド４と塗布部５とはともに、移動台６に取り付けられており移動台６の移動に伴って移動する。
【０１４３】
従って、ノズルＢが部品ｂを吸着する際に、塗布部５は部品ａに接着剤を塗布することができる。
【０１４４】
また、この場合、部品ａに接着剤が塗布された後に、ヘッドは基板の上方の位置に移動するが、移動しながら部品ａのバンプ面を下向きにするための反転を行ってもよい。または、移動しながら部品ａへの接着剤の塗布を行い、塗布の完了後に反転させてもよい。
【０１４５】
ここで、部品への接着剤の塗布後、または、部品へ接着剤を塗布しながらの当該部品の移動は、接着剤の塗布状態に影響を与えると考えられる。しかしながら、接着剤の粘性が低い等の理由により、接着剤が部品からこぼれる等の実質的な問題がなければ、このように、さらに、工程を圧縮することができ、より効率的に部品の基板への実装を行うことができる。
【０１４６】
このように、本実施の形態の部品実装機１は、部品の吸着および部品の基板への装着を行うノズルを２つ使用することにより、部品の基板への実装をさらに効率的に行うことができる。
【０１４７】
さらに、部品実装機１は、３つ以上のノズル３を使用してもよい。例えば、ヘッド４が、図１に示すθ軸回りに放射上に３つ以上のノズル３が取り付けられる形状であればよい。また、実装制御部１０が、各構成部に対し、部品の吸着および接着剤の塗布等を部品ごとに順次行うように制御すればよい。
【０１４８】
なお、本実施の形態において、部品への接着剤の塗布量は、予め実装制御部１０に設定され、塗布部５は、実装制御部１０の制御の下で、実装制御部１０に設定された塗布量の接着剤を部品２０に塗布するとした。
【０１４９】
しかしながら、部品への接着剤の塗布量を、接着剤の塗布状態に基づいて制御してもよい。
【０１５０】
図１１は、部品上に山型に形成された接着剤の高さに基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。
【０１５１】
図１１（Ａ）は、当該構成をＸ軸方向から見た場合の概要図であり、図１１（Ｂ）は、当該構成をＹ軸方向から見た場合の概要図である。
【０１５２】
図１１（Ａ）に示すように、移動台６に、光電管２６を有する検出部２５が備えられている。また、光電管２６の正面の位置に光線を光電管２６に向けて照射する照射部２６ａが設置されている。
【０１５３】
光電管２６は、光センサの一種であり、検出部２５は、照射部２６ａから照射される光線が接着剤の頂点付近に遮断され、途切れることで部品２０上に山型に形成されている接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
【０１５４】
つまり、検出部２５は、実際に山型の頂点の高さを計測しているのではないが、その頂点の近傍の高さを接着剤の高さとして扱うことで、塗布部５から継続的に吐出され、山型に形成される接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
【０１５５】
光電管２６のＸ軸方向の位置は、図１１（Ｂ）に示すように、塗布部５の先端部の中心を通るＺ軸方向に平行な直線上からずらした位置にする。また、光電管２６のＺ軸方向の位置は、部品２０に適した塗布量となる接着剤の山の高さと同等な位置にする。この部品２０に最適な塗布量となる接着剤の山の高さをＨｐとする。
【０１５６】
このＨｐは、図８を用いて説明した部品２０に適した塗布量の接着剤を部品２０に塗布し、その接着剤の山の高さを実測することで求めてもよい。また、当該塗布量と、接着剤の部品２０への塗布時の形状とから計算により求めてもよい。
【０１５７】
この構成により、部品２０に塗布されている接着剤の山の高さがＨｐに達すると、照射部２６ａから照射される光線２６ｂは接着剤に遮られ、光電管２６は、光線２６ｂを受けることができなくなる。検出部２５は、これにより、部品２０に塗布されている接着剤の山の高さがＨｐに達したことを検出することができる。
【０１５８】
そのため、この検出の時点で塗布部５からの接着剤の吐出を止めれば、部品２０上の接着剤の山の高さはほぼＨｐとなる。従って、部品２０に適した接着剤の塗布量となる。
【０１５９】
部品実装機１は、さらに、光電管２６と照射部２６ａとの組をＺ軸方向に複数備えることにより、大きさの異なる複数種の部品に対応して、それぞれの部品に適した量の接着剤を塗布することができる。
【０１６０】
また、部品に塗布されている山型の接着剤の高さではなく、接着剤の形状に基づいて、部品への接着剤の塗布量を制御してもよい。
【０１６１】
図１２は、部品上の接着剤の形状に基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。
【０１６２】
図１２（Ａ）は、当該構成をＸ軸方向から見た場合の概要図であり、図１２（Ｂ）は、当該構成をＹ軸方向から見た場合の概要図である。
【０１６３】
図１２（Ａ）に示すように、移動台６に、カメラ２７を有する検出部２５が備えられている。具体的には、部品２０に塗布されている接着剤の山の形状を撮像することができる位置にカメラ２７を設置する。
【０１６４】
検出部２５は、部品２０に塗布されている接着剤の山型の形状をカメラ２７に撮像させることにより、当該形状が所定の形状に達したことを検出することができる。
【０１６５】
例えば、図８を用いて説明した部品２０に適した塗布量の接着剤を部品２０に塗布し、その形状を測定することで、部品２０に適した塗布量となる接着剤の形状を特定することができる。
【０１６６】
このようにして特定された形状が、例えば、図１２（Ｂ）に点線で示される形状２７ａであると想定する。この場合、塗布部５から吐出される接着剤の形状は、徐々に形状２７ａに近づいてくる。
【０１６７】
検出部２５は、カメラ２７によって撮像された接着剤の山型の形状の底辺以外の輪郭線と、形状２７ａの点線部分とを比較する。この比較により、例えば、形状２７ａの点線部分の長さの９０％において当該輪郭線の方が点線よりも外側に位置した場合、又は、カメラ２７によって撮像された接着剤の山型の形状の面積が、部品２０のバンプ面と形状２７ａの点線部分とで囲まれた部分の面積の９０％になった場合、検出部２５は、塗布中の接着剤の形状が形状２７ａに達したと検出する。
【０１６８】
そのため、この検出の時点で塗布部５からの接着剤の吐出を止めれば、部品２０上の接着剤の形状は形状２７ａとほぼ同じになる。従って、部品２０に適した接着剤の塗布量となる。
【０１６９】
なお、部品２０に適した接着剤の塗布量に対応する形状は、接着剤の部品への塗布時の温度等に応じて接着剤の粘度が変化することにより、異なってくる。そのため、温度に応じた複数の形状を部品実装機１が記憶しておき、その温度に応じて、検出部２５が、部品２０に適した接着剤の塗布量に対応する形状を選択してもよい。
【０１７０】
このように、本実施の形態の部品実装機１は、部品に塗布されている接着剤の山の高さや形状等の接着剤の塗布状態を検出する検出部２５を備えることにより、部品への接着剤の塗布量を塗布状態に基づいて制御することができる。
【０１７１】
図１３は、接着剤の塗布状態を検出する検出部２５を備える部品実装機１の機能的な構成の概要を示すブロック図である。
【０１７２】
図１３に示す部品実装機１は、図２に示す部品実装機１が備える各構成部に加え、検出部２５と、塗布量制御部２８とを備える。
【０１７３】
検出部２５は、上述のように、光電管２６またはカメラ２７を有しており、部品に塗布されている接着剤の高さが所定の高さに達したこと、または、接着剤の形状が所定の形状の近傍に達したことを検出することができる。つまり、部品に塗布中の接着剤の量が部品に適した量になったことを検出することができる。
【０１７４】
塗布量制御部２８は、検出部２５から、部品に適した塗布量になったことを示す信号を受け取り、塗布部５に対し接着剤の吐出を止める制御を行う。なお、塗布の開始のタイミングは、実装制御部１０によって制御される。
【０１７５】
このような構成により、部品実装機１は、部品への接着剤の塗布量を塗布状態に基づいて制御することが可能となる。
【０１７６】
また、本実施の形態において、塗布部５が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方から行われるとした。
【０１７７】
しかしながら、塗布部５が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方からでなくてもよく、中央付近の上方からであればよい。
【０１７８】
図１４は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の例を示す図である。
図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）の各図において、点線の円はバンプ面の中央付近の領域を表し、その領域内にある斜線が付された円は接着剤の塗布位置を表している。また、その領域の周囲にある８つの白丸はバンプを表現している。
【０１７９】
図１４（Ａ）に示すように、バンプ面の中央上方から接着剤の塗布を行った場合、バンプ面の中央から均等に接着剤が拡がる。また、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）に示すように、バンプ面の中央からややずれた位置の上方から接着剤の塗布を行った場合、塗布位置に最も近いに辺に接着剤が到達した後に、残りの辺に接着剤が到達することになる。
【０１８０】
このように、拡がり方に違いはあるものの、いずれの場合も、図８を用いて説明したように、接着剤の塗布量は、部品を基板に装着した際の部品と基板との隙間の体積と同程度であり、かつ接着剤の表面張力の影響もあり、バンプ面から接着剤がこぼれ落ちることはない。
【０１８１】
また、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）に示すように正確にはバンプ面の中央ではない位置にから接着剤を塗布した場合であっても、バンプ面上に形成される接着剤の山の形状は、中央付近を頂点とする山型となる。
【０１８２】
また、バンプ面が上向きの状態では、接着剤の形状が平面に近いような、つまり、盛り上がりが明確に分からないような状態であっても、部品の基板への装着時には部品は反転され、接着剤は重力の影響を受け、中央付近を下向きの頂点とする山型の形状となる。
【０１８３】
そのため、上述のように、部品を基板に装着する際には、部品の中央直下付近から基板と部品との隙間に存在する空気を外側に押し出しながら接着剤が拡がっていくことになる。また、重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。
【０１８４】
なお、図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に示すバンプ面の中央付近の領域の形状およびバンプ面に対する大きさの比率は一例であり、これら形状および比率は部品のバンプ面の形状、濡れ性、および接着剤の粘度等により変わってくる。つまり、接着剤の塗布位置の許容範囲は実験値、理論値等により決定すればよい。
【０１８５】
また、本実施の形態の部品実装機１は、図３および図４を用いて説明したように、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという機能上および工法上の特徴を有する。この部品実装機１の特徴は、様々な工法に適用することができる。
【０１８６】
例えば、図２３を用いて説明したＣ４工法に上記工法上の特徴を適用することもできる。
【０１８７】
図１５は、Ｃ４工法に部品実装機１の工法上の特徴を適用した例を示す工程図である。
図１５に示すように、（１）部品２０のバンプ面に接着剤が塗布される。また、基板２３の電極上に形成されているプリコート部にフラックスが塗布される。なお、バンプ面に塗布された接着剤にフラックスと同じ機能がある場合は、フラックスの塗布は不要である。（２）部品２０は反転され、基板２３に装着される（３）加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
【０１８８】
このような工程によっても、効率的かつ安定的に部品２０が基板２３に固定される。
同様に、半導体素子に形成された金バンプと、基板の電極上に形成された金部とを超音波により加振しながら金属接合する、いわゆる金−金接合に上記工法上の特徴を適用することができる。
【０１８９】
つまり、部品実装機１は、超音波を発生する超音波発生器を備えることで超音波を利用した部品実装を行うことができる。
【０１９０】
図１６は、部品実装機１が超音波発生器３５を備え、金−金接合を行う工程を示す工程図である。
【０１９１】
図１６に示すように、（１）半導体素子である部品２０上には金バンプ２１ａが形成されており、塗布部５によりバンプ面に接着剤が塗布される。（２）部品２０は反転され、電極上に金部２４ａが形成された基板と対向する位置に来る。（３）部品２０は超音波発生器３５により振動を加えられながら加圧され、金バンプ２１ａと金部２４ａとが接合される。（４）加熱により接着剤が硬化する。
【０１９２】
このように、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機１が実施する工法上の特徴を適用することができる。
【０１９３】
なお、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法を実施する場合、基板の電極上に金部２４ａを形成する代わりに、電極自身を金で形成してもよい。
【０１９４】
また、本実施の形態の部品実装機１は、部品のバンプ面に大気圧プラズマを照射するプラズマ発生器を備えてもよい。部品のバンプ面にプラズマ処理を行うことで、バンプ面の接着剤に対する親和性が向上し、接着剤が濡れ拡がり易くなる。
【０１９５】
図１７は、部品実装機１がプラズマ発生器を備え、部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
【０１９６】
図１７に示すように、（１）ノズル３に吸着された部品２０のバンプ面が、プラズマ発生器３６によりプラズマ処理される。（２）部品２０は反転され、塗布部５によりバンプ面に接着剤が塗布される。（３）部品２０は反転され、基板２３に装着される（４）加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
【０１９７】
なお、プラズマ発生器３６により発生させるプラズマは、少なくとも酸素ガスを含むガスにより発生させたプラズマであれば好適である。
【０１９８】
このように、Ｃ４工法、超音波を利用した実装工法、および、プラズマを利用した実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機１が実施する工法上の特徴を適用することができる。
【０１９９】
また、例えば、上述のように、部品の電極上のバンプの素材、およびプリコート部の素材またはプリコートがされない場合の電極自身の素材がともに金である場合のみならず、バンプの素材がはんだであり、かつ、基板上にプリコート部がなく電極上に直接プリフラックスされる場合、バンプおよびプリコート部がともにはんだである場合、バンプが金ワイヤバンプまたは金メッキバンプであり、基板の電極上に形成されたプリコート部の素材が鉛（Ｐｂ）フリーはんだである場合など、各種組み合わせにおいて、上記工程の実施ができる。
【０２００】
なお、はんだの種類は上記のＰｂフリーのほか、共晶、高Ｐｂ等があるが、これらはんだの種類がどのようなものであっても、上記工程の実施が妨げられることはない。
【０２０１】
つまり、部品実装機１が実施する工法上の特徴である、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという工程の適用の可否は、実装工法、部品と基板との接合態様、接着剤の種類、および付加的な処理内容等に依存せず、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工程を含む全ての工法に適用できる。
【０２０２】
すなわち、これら全ての工法において、効率的かつ安定的に部品を基板に固定するという効果が発揮される。また、部品からの接着剤の不要なはみ出しを無くすことが可能となるため、上記特徴を備える部品実装機において基板への高密度な部品実装が可能となる。
【０２０３】
また、本実施の形態において用いた接着剤は、少なくとも０．００１Ｐａ・ｓ〜２００Ｐａ・ｓの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であるとした。
【０２０４】
しかしながら、接着剤の粘度が上記範囲に含まれているか否かに関わらず、部品実装機１が接着剤の粘度に応じた処理を行ってもよく、その処理のための構成部を備えても良い。
【０２０５】
例えば、部品へ接着剤を塗布した後に部品を反転させる際、接着剤の粘度が低いため、慣性または遠心力により接着剤が部品からこぼれる可能性がある場合、粘度を向上させるために接着剤を冷却する構成部を有しても良い。また、反転部７が反転の速度を遅くしてもよい。
【０２０６】
また、上記冷却を行う構成部は、冷風等により積極的に冷却してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に低下するまで部品を反転させないことにより冷却してもよい。
【０２０７】
また、例えば、粘度が高く、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりが悪い場合、粘度を低下させるために接着剤を加熱する構成部を有してもよい。この加熱を行う構成部は、温風等により積極的に加熱してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に上昇するまで部品を反転させないことにより加熱してもよい。
【０２０８】
これら、接着剤を冷却または加熱する構成部のそれぞれは、本発明の部品実装機における調整手段の一例である。なお、接着剤を冷却または加熱する場合、接着剤が塗布された部品が反転されるまでに冷却または加熱を行えばよい。
【０２０９】
さらに、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりを良くするために、塗布部５が移動しながら接着剤を吐出することで、部品のバンプ面の形状に合わせた描画塗布を行ってもよい。
【０２１０】
描画塗布の例としては、「×」、「＊」等である。またその他の形状であっても、バンプ面に塗布した際に接着剤に囲まれた領域がない形状であればよい。つまり、接着剤が基板の表面を拡がる際に、バンプ面の中央付近から外側に向かって空気を押し出し易い形状であればよい。
【０２１１】
また、部品実装機１は、機能的な構成として移動台６に反転部７を備え、反転部７がヘッド４を反転させ、部品を吸着しているノズル３の上下を反転させることにより、部品の上下を反転させるとした。しかしながら、他の手段により部品を反転させてもよい。
【０２１２】
例えば、ヘッド４が反転するためのモータ等を備えることでヘッド４自体が反転する機能を有しても良い。つまり、接着剤が塗布された部品を基板に装着する際に部品の上下を反転させる機能を部品実装機１が有していればよい。
【０２１３】
また、部品実装機１は、熱圧着ヘッド４０を備え、基板２３に装着された部品２０に対し加圧および加熱するとした。しかしながら、熱圧着ヘッド４０を無くし、実装工程で使用しているリフロー装置や加熱装置を使用してもよい。つまり、接着剤を加熱することにより硬化させることのみを行ってもよい。
【０２１４】
さらにまた、ノズル３に加熱機能を持たせ、ノズル３による熱圧着を可能とすることにより、熱圧着ヘッド４０を無くしても良い。
【０２１５】
つまり、部品実装機１は、図６を用いて説明したように、加熱前の段階の部品と基板との間の接着剤に残存する気泡を少なくすることができる。従って、加熱時の気泡の熱膨張を押さえるための部品に対する加圧は必要はない。
【０２１６】
また、塗布部５およびタンク５ａは移動台６に取り付けられており、移動台６の移動に伴って移動するとした。この構成により、例えば、図１０を用いて述べたように、一方のノズル３が部品供給部２２から部品を吸着している際に、塗布部５は、他方のノズル３に吸着されている部品に接着剤を塗布することができる。しかしながら、移動台６に取り付けられていなくてもよい。
【０２１７】
塗布部５およびタンク５ａは、上向きにされた状態のバンプ面に接着剤を塗布することができれば、部品実装機１においてどのような位置に取り付けられていてもよい。
【０２１８】
また、部品供給部２２では、複数の部品２０は、それぞれバンプ面を下にして置かれているとした。しかしながら、複数の部品２０は、それぞれバンプ面を上にして置かれていてもよい。この場合、部品供給部２２から部品２０のバンプ面を吸着保持し、反転させるユニットを設け、そのユニットに反転させた部品２２の電極面でない面をノズル３により吸着してもよい。
【０２１９】
また、ノズル３が２つ取付けられたヘッド４において、ノズル３はヘッド４に対しＺ軸方向に平行に移動するように構成されているとした。しかしながら、ヘッド４に対してノズル３が移動できないように構成し、ヘッド４全体が移動台６に対してＺ軸方向に移動できるように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明は、半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機に適用できる。特に、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工法を採用する部品実装機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】実施の形態の部品実装機の概観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態の部品実装機の機能的な構成の概要を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態の部品実装機における部品実装に係る工程の流れを示すフロー図である。
【図４】図３に示す工程の概要を図示した工程図である。
【図５】塗布部から接着剤が吐出される際の接着剤の形状を示す図である。
【図６】接着剤が空気を押し出しながら面上を拡がる様子を示す模式図である。
【図７】部品の基板への装着の際に接着剤が基板上を拡がる様子を示す図である。
【図８】（Ａ）は、バンプの高さ、および、部品を基板に装着した後の部品と基板との間の距離を示す図であり、（Ｂ）は、１つの部品の固定に必要な接着剤の塗布量の目安を示す図である。
【図９】（Ａ）は、接着剤がバンプ面に拡がった状態の一例を示す図であり、（Ｂ）は、接着剤がバンプ面に拡がった状態の他の一例を示す図であり、（Ｃ）はバンプ面の周縁部で接着剤が止まっている状態を示す図である。
【図１０】本実施の形態の部品実装機が２つのノズルを使用して部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
【図１１】（Ａ）は、部品上に山型に形成された接着剤の高さに基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成をＸ軸方向から見た場合の概要図であり、（Ｂ）は、当該構成をＹ軸方向から見た場合の概要図である。
【図１２】（Ａ）は、部品上の接着剤の形状に基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成をＸ軸方向から見た場合の概要図であり、（Ｂ）は、当該構成をＹ軸方向から見た場合の概要図である。
【図１３】接着剤の塗布状態を検出する検出部を備える部品実装機の機能的な構成の概要を示すブロック図である。
【図１４】（Ａ）は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の第１の例を示す図であり、（Ｂ）は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の第２の例を示す図であり、（Ｃ）は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の第３の例を示す図である。
【図１５】Ｃ４工法に本実施の形態の部品実装機の工程上の特徴を適用した例を示す工程図である。
【図１６】本実施の形態の部品実装機が超音波発生器を備え、金−金接合を行う工程を示す工程図である。
【図１７】本実施の形態の部品実装機がプラズマ発生器を備え、部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
【図１８】Ｃ４工法の工程を示す工程図である。
【図１９】接着剤が部品と基板との間に充填される様子を示す図である。
【図２０】基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。
【図２１】図２０に示す工法において接着剤と部品との間に気泡が残存する状態を示す図である。
【図２２】（Ａ）は、図２０に示す工法における接着剤の塗布幅の一例を示す図であり、（Ｂ）は、図２０に示す工法における接着剤の塗布幅の他の一例を示す図である。
【図２３】接着剤が塗布されたウェハから切り出された部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【０２２２】
１    部品実装機
２    移載部
３    ノズル
４    ヘッド
５    塗布部
５ａ  タンク
６    移動台
７    反転部
９    ビーム
１０    実装制御部
２０    部品
２１    バンプ
２１ａ  金バンプ
２２    部品供給部
２３    基板
２４    プリコート部
２４ａ  金部
２５    検出部
２６    光電管
２６ａ  照射部
２７    カメラ
２８    塗布量制御部
３０    コンベア
３５    超音波発生器
３６    プラズマ発生器
４０    熱圧着ヘッド
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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