(57)【要約】【課題】保持面と電子部品との実質的な接触面積を増加させることにより電子部品をより確実に回路基板に装着する。【解決手段】電子部品装着装置において電子部品を保持する保持ツール３３１は、略円筒状のツール本体、および、ツール本体の下端部から突出するツール突出部３３５を備え、ツール突出部３３５の先端面は、電子部品を吸着保持する保持面３３５１となる。ツール突出部３３５では、保持面３３５１の外周縁よりも内側に４つの凹部３３５２が形成されている。このため、保持ツール３３１では、保持面３３５１における開口３３５３のエッジの合計長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の合計面積を増加することができる。これにより、電子部品をより確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。【選択図】図５
2007005336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置であって、
電子部品を保持する保持ツールと、
前記保持ツールを介して前記電子部品を回路基板に対して押圧する押圧機構と、
前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与する超音波振動子と、
を備え、
前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されてい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、
前記柱状部の前記保持面が所定の中心軸を中心とする円形であり、前記複数の凹部の個数が３以上であり、
前記複数の凹部が、前記中心軸を中心に所定の凹部を回転させつつ等間隔にて配置したものであることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子部品装着装置であって、
前記複数の凹部のそれぞれの開口が円形であることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、
前記複数の凹部のうち少なくとも１つが、前記柱状部内に設けられて前記電子部品の吸引吸着に利用される吸引路に連絡することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項５】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置であって、
電子部品を保持する保持ツールと、
前記保持ツールを介して前記電子部品を回路基板に対して押圧する押圧機構と、
前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与する超音波振動子と、
を備え、
前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されてい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、
前記凹部が、溝状であることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子部品装着装置であって、
前記凹部が直線状であり、前記凹部の長手方向の長さが、前記長手方向に垂直な幅方向の幅の２倍以上であることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の電子部品装着装置であって、
前記柱状部の前記保持面に溝状のもう１つの凹部が形成されていることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項９】
請求項５に記載の電子部品装着装置であって、
前記凹部が、前記柱状部の中心軸上にて複数の溝を交差させた形状であることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項１０】
請求項５ないし９のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、
前記凹部が、前記柱状部内に設けられて前記電子部品の吸引吸着に利用される吸引路に連絡することを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子部品装着装置であって、
前記吸引路の吸引口が、前記凹部の底面内に形成されることを特徴とする電子部品装着装置。
【請求項１２】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着方法であって、
ａ）電子部品を保持ツールにて保持する工程と、
ｂ）前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与しつつ回路基板に対して押圧する工程と、
を備え、
前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されていることを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項１３】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着方法であって、
ａ）電子部品を保持ツールにて保持する工程と、
ｂ）前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与しつつ回路基板に対して押圧する工程と、
を備え、
前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されていることを特徴とする電子部品装着方法。
【請求項１４】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において電子部品を吸着保持する保持ツールであって、
ツール本体と、
前記ツール本体から突出するとともに先端面が電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部と、
を備え、
前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されていることを特徴とする保持ツール。
【請求項１５】
電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において電子部品を吸着保持する保持ツールであって、
ツール本体と、
前記ツール本体から突出するとともに先端面が電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部と、
を備え、
前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されていることを特徴とする保持ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板に電子部品を装着する技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プリント基板等の回路基板に電子部品を装着する装置では、電子部品の電極と回路基板の電極とを接合する様々な方法が利用されており、電子部品を短時間で、かつ、比較的低温にて接合することができる方法の１つとして超音波を利用する接合方法（以下、「超音波接合」という。）が知られている。超音波接合では、超音波振動により回路基板に押圧された電子部品を振動させ、電子部品の電極（例えば、バンプが形成されている。）と回路基板の電極とを電気的に接合する。
【０００３】
このような超音波接合を行う電子部品の装着装置では、電子部品を保持するツールの先端部の形状を工夫することにより、電子部品の接合の質を向上する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、フリップチップ型の半導体発光素子を吸着保持するとともに超音波振動を付与するボンディングツールにおいて、ボンディングツールの先端部に半導体発光素子の外周全体を包囲する四角形状の保持環を設け、半導体発光素子をボンディングツールの先端に嵌め込むように保持することにより、超音波振動による電子部品の位置ずれや回転を防止する技術が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献２では、フィルム基板のＡｌ配線リード先端部をＬＳＩチップの電極パッドに超音波接合するボンディング用ツールにおいて、ツール先端面のほぼ中央部に円形の穴が形成されている。これにより、接合時に押圧されたＡｌ配線リードが変形し、ツール先端部の穴の内部へと入り込むため、Ａｌ配線リードが押しつぶされて外側に広がるように変形することが抑制される。また、特許文献２では、ボンディング用ツールの先端面に、直交しつつ先端面を横切る十字型の溝を形成することによっても同様の効果を奏する旨が記載されている。
【０００５】
特許文献３のボンディングツールでも、ツールの先端面に十字型の溝が形成されており、接合時に接続リードの上部が変形して溝に入り込むことにより、接続リードとボンディングツールとが噛み合って接続リードの位置ずれが防止されるとともにボンディングツールの接続リードに対するグリップ力が向上される。また、特許文献４では、半導体素子の接続用端子に小穴を形成し、超音波振動伝達用ツールに小穴に挿入される小突起を設けることにより、接続用端子への超音波の伝達を効率化する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１６４６３６号公報
【特許文献２】特開平５−２９４０４号公報
【特許文献３】実開平６−５２１４５号公報
【特許文献４】特開平５−２３５１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電子部品の装着装置では、電子部品を保持するツールの１つとして、流路に垂直な断面が円形の（すなわち、円柱状の）吸引路を内部に有するとともに先端面の中央部に円形の吸引口が１つだけ設けられ、当該先端面において電子部品を吸引吸着して保持するものが利用されている。このようなツールにより電子部品を超音波接合した場合、ツールの先端面における吸引口の周囲の領域のうち、吸引口のエッジ近傍においてエッジに沿う円環状の領域が他の領域に比べて強く電子部品に押圧される。すなわち、吸引口のエッジに沿う当該円環状の領域が、電子部品に実質的に接触する接触領域となる。
【０００７】
一方、電子部品の基板に対する接合の質の更なる向上が求められており、電子部品の位置ずれ等を防止してより確実に回路基板に装着するために、ツールの先端面（以下、「保持面」という。）と電子部品との接触領域の面積を大きくする必要がある。ここで、吸引路の径を単に大きくすることにより、吸引口の周囲の接触領域の長さを長くすることができるが、吸引路の径を過剰に大きくするとツールの肉厚が薄くなってしまい、電子部品に対して超音波振動を適切に伝達することが困難になる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、保持面と電子部品との実質的な接触面積を増加させることにより電子部品をより確実に回路基板に装着することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置であって、電子部品を保持する保持ツールと、前記保持ツールを介して前記電子部品を回路基板に対して押圧する押圧機構と、前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与する超音波振動子とを備え、前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されている。
【００１０】
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、前記柱状部の前記保持面が所定の中心軸を中心とする円形であり、前記複数の凹部の個数が３以上であり、前記複数の凹部が、前記中心軸を中心に所定の凹部を回転させつつ等間隔にて配置したものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電子部品装着装置であって、前記複数の凹部のそれぞれの開口が円形である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記複数の凹部のうち少なくとも１つが、前記柱状部内に設けられて前記電子部品の吸引吸着に利用される吸引路に連絡する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置であって、電子部品を保持する保持ツールと、前記保持ツールを介して前記電子部品を回路基板に対して押圧する押圧機構と、前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与する超音波振動子とを備え、前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されている。
【００１４】
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、前記凹部が、溝状である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の電子部品装着装置であって、前記凹部が直線状であり、前記凹部の長手方向の長さが、前記長手方向に垂直な幅方向の幅の２倍以上である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の電子部品装着装置であって、前記柱状部の前記保持面に溝状のもう１つの凹部が形成されている。
【００１７】
請求項９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、前記凹部が、前記柱状部の中心軸上にて複数の溝を交差させた形状である。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、請求項５ないし９のいずれかに記載の電子部品装着装置であって、前記凹部が、前記柱状部内に設けられて前記電子部品の吸引吸着に利用される吸引路に連絡する。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の電子部品装着装置であって、前記吸引路の吸引口が、前記凹部の底面内に形成される。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着方法であって、ａ）電子部品を保持ツールにて保持する工程と、ｂ）前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与しつつ回路基板に対して押圧する工程とを備え、前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されている。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着方法であって、ａ）電子部品を保持ツールにて保持する工程と、ｂ）前記保持ツールを介して前記電子部品に超音波振動を付与しつつ回路基板に対して押圧する工程とを備え、前記保持ツールが、先端面が前記電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部を備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されている。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において電子部品を吸着保持する保持ツールであって、ツール本体と、前記ツール本体から突出するとともに先端面が電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部とを備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に複数の凹部が形成されている。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において電子部品を吸着保持する保持ツールであって、ツール本体と、前記ツール本体から突出するとともに先端面が電子部品を吸着保持する保持面とされた略柱状の柱状部とを備え、前記柱状部の前記保持面の外周縁よりも内側に非円形の開口を有する凹部が形成されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、保持面と電子部品との接触面積を増加させることにより電子部品をより確実に回路基板に装着することができる。
【００２５】
請求項２の発明では、中心軸を中心とする柱状部の向きに関わらず、電子部品に対して超音波振動による力をほぼ同様に付与することができる。請求項６の発明では、開口のエッジの長い凹部を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電子部品装着装置１の構成を示す正面図であり、図２は電子部品装着装置１の平面図である。電子部品装着装置１は、微細な電子部品を反転した後に、プリント基板等の回路基板９上への電子部品の装着と電極の接合（すなわち、実装）とを同時に行う、いわゆる、フリップチップ実装装置である。
【００２７】
図１および図２に示すように、電子部品装着装置１は、回路基板９を保持する基板保持部２を備え、基板保持部２の（＋Ｚ）側には、基板保持部２に保持された回路基板９に電子部品を装着する装着機構３が設けられ、基板保持部２の（−Ｘ）側には、装着機構３に電子部品を供給する部品供給部４が設けられる。また、基板保持部２と部品供給部４との間には、部品供給部４により装着機構３に供給された電子部品を撮像する撮像部５、並びに、電子部品を回収する部品回収機構６１および６２が設けられ、回路基板９の（＋Ｘ）側には、電子部品を保持する装着機構３の部品保持部３３（図１参照）の先端を研磨する研磨部７が設けられる。電子部品装着装置１では、これらの機構が制御部１０により制御されることにより、回路基板９に対する電子部品の装着が行われる。
【００２８】
基板保持部２は、回路基板９を保持するステージ２１、および、ステージ２１を図１中のＹ方向に移動するステージ移動機構２２を備える。研磨部７はステージ２１の（＋Ｘ）側に取り付けられており、ステージ移動機構２２によりステージ２１と一体的にＹ方向に移動する。研磨部７は、平らで水平な研磨面７１１を有するシート状の研磨部材７１、および、研磨部材７１を保持する研磨部材保持部７２を備える。
【００２９】
装着機構３は、装着ヘッド３１および装着ヘッド３１をＸ方向に移動する装着ヘッド移動機構３２を備え、装着ヘッド３１は、吸着により電子部品を保持する部品保持部３３を備える。装着ヘッド３１には、部品保持部３３を昇降する昇降機構３４（図１参照）が設けられる。
【００３０】
図３は、部品保持部３３近傍を拡大して示す図である。図３に示すように、部品保持部３３は、電子部品を吸着保持する保持ツール３３１、および、保持ツール３３１が取り付けられるホーン３３２を備え、ホーン３３２には、超音波振動を付与する発振部である超音波振動子３５が取り付けられる。ホーン３３２はブロック３６１を介してシャフト３６２に取り付けられ、昇降機構３４（図１参照）によりシャフト３６２がＺ方向に移動することにより、部品保持部３３が回路基板９や研磨面７１１（図１参照）に対して相対的に昇降する。保持ツール３３１は、電子部品の装着において好適な振動特性および振動伝達特性を有するステンレス鋼により形成されており、中心部に電子部品の吸引吸着に利用される真空吸引用の吸引路３３３を備える。吸引路３３３は、保持ツール３３１の（＋Ｚ）側の端部（すなわち、上端部）において、チューブ３６３を介してブロック３６１およびシャフト３６２に形成された吸引路３６４に接続され、さらに、バルブ等を介して真空発生装置に接続される。
【００３１】
図４は、保持ツール３３１の（−Ｚ）側の端部（すなわち、下端部）をさらに拡大して示す図である。図４に示すように、保持ツール３３１は、略円筒状であってホーン３３２（図３参照）に取り付けられるツール本体３３４、および、ツール本体３３４よりも細い略円筒状（すなわち、ツール本体３３４よりも小さい外径を有するとともに内部に吸引路３３３の一部が形成された略柱状）の柱状部であるとともにツール本体３３４の下端部から突出するツール突出部３３５を備える。ツール突出部３３５の（−Ｚ）側の先端面は、電子部品を吸着保持する保持面３３５１となる。なお、ツール突出部３３５は、ツール本体３３４に比べて非常に微小であるが、図４では実際よりも大きく描いている（図３においても同様）。
【００３２】
図５は、保持ツール３３１のツール突出部３３５を示す底面図である。図４および図５に示すように、ツール突出部３３５では、保持面３３５１がツール突出部３３５の中心軸３３５０を中心とする円形であり、保持面３３５１の外周縁よりも内側に４つの凹部３３５２が形成されている。４つの凹部３３５２は、中心軸３３５０を中心に所定の凹部（すなわち、Ｚ方向に垂直な断面が円形である凹部３３５２と同形状の凹部）を回転させつつ互いに重なり合わないように等間隔にて配置したものとなっており、各凹部３３５２の保持面３３５１における開口３３５３は円形とされる。換言すれば、ツール突出部３３５では、中心軸３３５０を中心として所定の凹部を回転させつつ互いの一部を共有することなく等間隔（すなわち、９０°毎）にて配置するように、４つの凹部３３５２が中心軸３３５０周りに均等に配置されている。
【００３３】
４つの凹部３３５２はそれぞれ、ツール突出部３３５の内部に設けられた吸引路３３３に連絡しており、４つの開口３３５３から吸引を行うことにより、保持面３３５１に電子部品が吸着保持される。すなわち、４つの開口３３５３は、電子部品を吸引吸着する吸引口となる。吸引路３３３は圧縮エアの供給源にも接続されており、開口３３５３からエアをブローすることも可能とされる。保持ツール３３１のツール突出部３３５の外径は、例えば、１ｍｍ程度であり、ツール突出部３３５のＺ方向の長さは、約０．５〜１ｍｍである。
【００３４】
図１および図２に示すように、部品供給部４は、所定の位置に電子部品を配置する部品配置部４１、部品配置部４１から電子部品を取り出して保持する供給ヘッド４２、供給ヘッド４２をＸ方向に移動する供給ヘッド移動機構４３、並びに、供給ヘッド４２を回動および僅かに昇降する回動機構４４を備える。部品配置部４１は、多数の電子部品が載置される部品トレイ４１１、部品トレイ４１１を保持するステージ４１２、並びに、部品トレイ４１１をステージ４１２と共にＸ方向およびＹ方向に移動するトレイ移動機構４１３を備える。
【００３５】
供給ヘッド４２は、吸着により保持した電子部品を装着ヘッド３１の部品保持部３３に供給する供給コレット４２１（図１参照）を備える。供給コレット４２１は、中心部に真空吸引用の吸引路を備え、先端に形成された吸引口から吸引を行うことによって電子部品を吸着して保持する。
【００３６】
部品供給部４では、回路基板９に装着される予定の多数の電子部品が、回路基板９に接合される電極部が形成された側の面（実装後の状態における下面であり、以下、「接合面」という。）を（＋Ｚ）側に向けて（すなわち、回路基板９に装着される向きとは反対向きに）部品トレイ４１１上に載置されている。なお、本実施の形態では電子部品の電極部は、電極パターン上に金（Ａｕ）で形成された突起バンプであるが、実装方法、あるいは、実装される電子部品によっては電極部はメッキバンプ等であってもよく、電極パターン自体であってもよい。また、バンプは、電子部品の電極パターン上に設けられる代わりに、回路基板９の電極上に設けられてもよい。
【００３７】
撮像部５は、装着ヘッド移動機構３２による装着ヘッド３１（特に、部品保持部３３）の移動経路上であって装着ヘッド３１の移動と干渉しない位置（本実施の形態では移動経路の真下）に設けられ、部品保持部３３に保持された電子部品を（−Ｚ）側から撮像する。基板保持部２と撮像部５との間に設けられる部品回収機構６１も、装着ヘッド３１（特に、部品保持部３３）の移動経路上であって装着ヘッド３１の移動と干渉しない位置に配置され、必要に応じて部品保持部３３が保持する電子部品を回収する。また、ステージ４１２の（＋Ｘ）側に取り付けられる部品回収機構６２は、トレイ移動機構４１３によりステージ４１２と一体的にＸ方向およびＹ方向に移動され、必要に応じて供給コレット４２１が保持する電子部品を回収する。
【００３８】
図６は、電子部品装着装置１による電子部品の装着の流れを示す図である。電子部品装着装置１により回路基板９に電子部品が装着される際には、まず、多数の電子部品が接合面を（＋Ｚ）側に向けて載置された部品トレイ４１１が、予め図１中の（−Ｘ）側に位置している供給ヘッド４２の下方にてトレイ移動機構４１３により移動し、電子部品の接合面が供給コレット４２１により吸着保持される（ステップＳ１１）。次に、供給ヘッド４２が反転しつつ供給ヘッド移動機構４３により（＋Ｘ）方向へと移動し、図１中に二点鎖線にて示す受渡位置に位置する（ステップＳ１２）。このとき、供給コレット４２１と装着ヘッド３１の部品保持部３３とが対向する。
【００３９】
続いて、昇降機構３４により部品保持部３３が僅かに下降し、電子部品の上面が部品保持部３３により吸引吸着されるとともに供給コレット４２１による吸引が停止され、部品保持部３３が供給コレット４２１から電子部品を受け取って保持ツール３３１の保持面３３５１（図４参照）にて吸着保持する（ステップＳ１３）。電子部品の供給が完了すると、昇降機構３４により部品保持部３３が僅かに上昇し、供給ヘッド４２が、元の位置へと退避する。供給ヘッド４２の退避と並行して、装着ヘッド３１が撮像部５の真上へと移動し、撮像部５により部品保持部３３に保持される電子部品が撮像される（ステップＳ１４）。
【００４０】
撮像部５からの出力である画像データは制御部１０に送られ、取得された電子部品の画像データと、予め記憶されている電子部品の画像データとが比較されて電子部品の姿勢（すなわち、電子部品の位置および向き）が検出される。装着機構３では、検出された電子部品の姿勢に基づいて装着ヘッド３１が制御され、部品保持部３３がＺ方向に伸びる軸を中心に回動して電子部品の姿勢が補正される（ステップＳ１５）。なお、制御部１０により、電子部品の姿勢が補正不可能な状態である（すなわち、吸着エラーが生じている）と判断された場合には、電子部品の装着動作が中止されて装着ヘッド３１が部品回収機構６１の上方へと移動し、部品保持部３３からのエアのブロー等により部品保持部３３から分離された電子部品が部品回収機構６１により回収される。
【００４１】
続いて、装着ヘッド３１が、装着ヘッド移動機構３２により（＋Ｘ）方向へと移動し、回路基板９上の電子部品の装着予定位置の上方（以下、「装着位置」と呼ぶ。）に位置する（ステップＳ１６）。そして、部品保持部３３が回路基板９に向けて下降して接合面に形成された電極部と回路基板９上の電極とが接触し、昇降機構３４により電子部品が、基板保持部２に保持される回路基板９に対して押圧される。この状態で、超音波振動子３５により超音波振動が部品保持部３３に付与され、保持ツール３３１に保持された電子部品に保持ツール３３１を介して超音波振動が付与されることにより、電子部品が回路基板９に対して電気的に接合され、電子部品の装着と同時に電気的接合（すなわち、実装）が行われる（ステップＳ１７）。その後、吸引を停止した部品保持部３３が昇降機構３４により電子部品から離れて上昇し、電子部品の装着が完了する。電子部品装着装置１では、昇降機構３４が、保持ツール３３１を介して電子部品を回路基板９に対して押圧する押圧機構の役割を果たす。
【００４２】
電子部品の装着が完了すると、装着ヘッド３１が受渡位置へと戻り、取り出された電子部品を部品保持部３３の保持ツール３３１により吸着保持し、装着位置へと移動した後に超音波振動を付与しつつ回路基板９に対して電子部品を押圧して装着する動作（ステップＳ１１〜Ｓ１７）が繰り返される。そして、電子部品の装着が多数回繰り返されたために保持面３３５１の研磨が必要となった場合には、部品保持部３３が研磨部７の上方へと移動し、保持面３３５１が研磨部材７１に押圧されつつ超音波振動子３５により振動が付与されることにより、保持面３３５１の研磨が行われる。
【００４３】
図５に示すように、電子部品装着装置１では、電子部品を吸着保持する保持ツール３３１の保持面３３５１において、凹部３３５２の開口３３５３のエッジ近傍であり、かつ、当該エッジに沿う円環状の４つの領域（図５中に二点鎖線にて描く同心円にて挟まれる領域）３３５４が、電子部品の接合時（すなわち、電子部品に対する超音波振動の付与時）に他の領域に比べて強く電子部品に押圧される。すなわち、領域３３５４は、保持面３３５１のうち電子部品に実質的に接触する領域ということができ、以下、「接触領域３３５４」という（以下の実施の形態においても同様）。
【００４４】
電子部品装着装置１では、保持ツール３３１のツール突出部３３５において、保持面３３５１の外周縁よりも内側に複数の凹部３３５２の開口３３５３が形成されており、（実用的な範囲内で通常形成される大きさの）円形の吸引口（すなわち、開口）が保持面に１つだけ形成されている通常の保持ツールに比べて、保持面３３５１における開口３３５３のエッジの合計長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の合計面積を増加することができる。これにより、電子部品をより確実に安定した接合強度にて回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。
【００４５】
また、保持ツール３３１では、同じ形状を有する複数の凹部３３５２が中心軸３３５０を中心として周方向に等間隔にて配置されているため、中心軸３３５０を中心とするツール突出部３３５の向きに関わらず、すなわち、超音波振動の電子部品に対する相対的な振動方向に関わらず、電子部品に対して超音波振動の力をほぼ同様に付与することができる。その結果、所望の接合の質を安定して得ることができる。また、各凹部３３５２が吸引路３３３に連絡されているため、中心軸３３５０を中心とする周方向において電子部品を軸対称な力で吸着保持することができる。
【００４６】
なお、保持ツール３３１の保持面３３５１に形成される複数の凹部３３５２の個数は４つには限定されず、３つ以上の凹部３３５２が中心軸３３５０を中心として等間隔に形成されることにより、超音波振動の振動方向に関わらず、電子部品に対して超音波振動の力をほぼ同様に付与することができる。また、電子部品を吸着保持するという観点のみからは、複数の凹部３３５２のうち少なくとも１つが吸引路３３３に連絡されていればよい。
【００４７】
保持ツール３３１では、複数の凹部３３５２のそれぞれのＺ方向に垂直な断面が円形（すなわち、凹部３３５２が円柱状）であり、各凹部３３５２の開口３３５３が円形とされる。このため、ドリル等の工具により複数の凹部３３５２を保持面３３５１側から容易に形成することができ、開口３３５３のエッジの合計長さが通常の保持ツールよりも長い保持ツール３３１を容易に製造することができる。
【００４８】
次に、電子部品装着装置に設けられる保持ツールの他の好ましい例について説明する。図７は、他の保持ツール３３１ａのツール突出部３３５を示す底面図である。図７に示すように、保持ツール３３１ａの保持面３３５１には、中心軸３３５０を中心とする１つの円形の開口３３５３ａ、および、開口３３５３ａの周囲に中心軸３３５０を中心として等間隔にて配置されるとともに開口３３５３ａと径が等しい３つの円形の開口３３５３ｂが形成される。開口３３５３ａは、ツール突出部３３５の内部に形成された吸引路３３３（保持面３３５１の外周縁よりも内側に形成された凹部といえる。）の保持面３３５１における開口である。また、３つの開口３３５３ｂは、保持面３３５１の外周縁よりも内側に吸引路３３３とは独立して形成された３つの凹部３３５２ａの開口であり、これらの凹部３３５２ａは、中心軸３３５０を中心として所定の凹部を回転させつつ互いに重なり合わないように等間隔にて配置したものである。３つの凹部３３５２ａは互いに独立しており、吸引路３３３とも連絡していないため、保持ツール３３１ａでは、開口３３５３ａのみが電子部品を吸引吸着する吸引口となる。
【００４９】
保持ツール３３１ａが設けられる電子部品装着装置では、図１に示す電子部品装着装置１と同様に、４つの凹部の開口（すなわち、凹部とみなすことができる吸引路３３３の開口３３５３ａ、および、３つの凹部３３５２ａの開口３３５３ｂ）が保持面３３５１の外周縁よりも内側に形成されることにより、実用的な範囲内で通常形成される大きさの円形の吸引口（例えば、開口３３５３ａと同じ大きさの吸引口）が保持面に１つだけ形成されている通常の保持ツールに比べて、保持面３３５１における開口のエッジの合計長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の合計面積を増加することができる。これにより、電子部品をより確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。
【００５０】
また、保持ツール３３１ａでは、吸引路３３３の開口３３５３ａが中心軸３３５０を中心として形成され、さらに、同じ形状を有する３つの凹部３３５２ａの開口３３５３ｂが中心軸３３５０を中心として周方向に等間隔にて配置されているため、中心軸３３５０を中心とするツール突出部３３５の向きに関わらず、電子部品に対して超音波振動の力をほぼ同様に付与することができる。その結果、所望の接合の質を安定して得ることができる。
【００５１】
なお、図７の例では、開口３３５３ａと開口３３５３ｂとが同じ形状とされるが、開口３３５３ａの径は、開口３３５３ｂよりも大きくてもよく、あるいは、小さくてもよい。また、保持面３３５１では、吸引路３３３の開口３３５３ａの周囲に、中心軸３３５０を中心として等間隔にて配置された４つ以上の凹部３３５２ａの開口３３５３ｂが形成されてもよい。逆に、１つの開口３３５３ａのみが設けられる場合に比べて電子部品をより確実に回路基板に装着するという観点のみからは、開口３３５３ｂが吸引路３３３の開口３３５３ａを中心として対称な位置（すなわち、開口３３５３ａを挟んで互いに反対側）に配置される２つの凹部３３５２ａが、保持面３３５１に形成されてもよい。
【００５２】
図８は、さらに他の好ましい保持ツール３３１ｂのツール突出部３３５を示す底面図である。図８に示すように、保持ツール３３１ｂの保持面３３５１では、吸引路３３３の開口３３５３ａ、および、開口３３５３ａの周囲に中心軸３３５０を中心として等間隔にて配置される３つの凹部３３５２ａの開口３３５３ｂが形成されている。これにより、図７に示す保持ツール３３１ａと同様に、電子部品をより確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。また、中心軸３３５０を中心とするツール突出部３３５の向きに関わらず、電子部品に対して超音波振動の力をほぼ同様に付与することができる。
【００５３】
保持ツール３３１ｂでは、さらに、３つの凹部３３５２ａのそれぞれと吸引路３３３とを連絡する細長い溝状の３つの連絡路３３５６が保持面３３５１に形成される。これにより、開口３３５３ａのみならず、３つの開口３３５３ｂも電子部品を吸引吸着する吸引口となるため、電子部品をより強い力で吸着してより確実に保持することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質をさらに向上することができる。
【００５４】
なお、３つの凹部３３５２ａのうち１つまたは２つの凹部３３５２ａのみが吸引路３３３に連絡されてもよい。また、２つの凹部３３５２ａが、吸引路３３３を中心として対称な位置（すなわち、吸引路３３３を挟んで互いに反対側）に配置され、凹部３３５２ａのいずれか一方または両方が吸引路３３３に連絡されてもよい。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子部品装着装置について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る電子部品装着装置の保持ツール３３１ｃのツール突出部３３５を示す底面図である。図９に示すように、第２の実施の形態に係る電子部品装着装置では、ツール突出部３３５の保持面３３５１に、図５に示す４つの凹部３３５２とは形状が異なる１つの溝状の凹部３３５２ｂが形成される。電子部品装着装置のその他の構成は図１ないし図５と同様であり、以下の説明において同符号を付す。
【００５６】
第２の実施の形態に係る電子部品装着装置は、第１の実施の形態と同様に、電子部品を吸着保持する保持ツール３３１ｃ、保持ツール３３１ｃを介して保持ツール３３１ｃに保持された電子部品を回路基板９に対して押圧する押圧機構である昇降機構３４（図１参照）、および、保持ツール３３１ｃを介して電子部品に超音波振動を付与する超音波振動子３５（図３参照）を備え、保持ツール３３１ｃは、先端面が電子部品を吸着保持する保持面３３５１とされた略円筒状のツール突出部３３５を備える。
【００５７】
図９に示すように、保持ツール３３１ｃでは、ツール突出部３３５の保持面３３５１の外周縁よりも内側にＸ方向に伸びる直線状の凹部３３５２ｂが形成されており、凹部３３５２ｂの長手方向（すなわち、図９中のＸ方向）の長さは、長手方向に垂直な幅方向（すなわち、Ｙ方向）の幅の２倍以上とされる。凹部３３５２ｂは、保持面３３５１において非円形（図９の場合、直線状の長穴状）の開口３３５３ｃを有し、ツール突出部３３５内に設けられて電子部品の吸引吸着に利用される真空吸引用の吸引路３３３に連絡している。凹部３３５２ｂの底面３３５５（すなわち、凹部３３５２ｂを形成する（＋Ｚ）側の面）内の中央には、中心軸３３５０を中心とする吸引路３３３の吸引口３３３１が形成される。
【００５８】
第２の実施の形態に係る電子部品装着装置による電子部品の装着動作は、第１の実施の形態と同様であり、まず、部品トレイ４１１上に載置された電子部品が供給コレット４２１（図１参照）により吸着保持され、部品保持部３３に渡され（図６：ステップＳ１１〜Ｓ１３）、電子部品の撮像および電子部品の姿勢の補正が行われた後、装着ヘッド３１が装着位置に移動される（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。その後、部品保持部３３が回路基板９に向けて下降して電子部品が回路基板９に対して押圧され、この状態で、電子部品に超音波振動が付与されることにより、電子部品が回路基板に装着されると同時に電気的に接合（すなわち、実装）される（ステップＳ１７）。吸引を停止した部品保持部３３は電子部品から離れて上昇し、電子部品の装着が完了する。
【００５９】
図９に示すように、第２の実施の形態に係る電子部品装着装置では、保持ツール３３１ｃのツール突出部３３５において、保持面３３５１の外周縁よりも内側に長穴状の開口３３５３ｃが形成されており、実用的な範囲内で通常形成される大きさの円形の吸引口（例えば、吸引口３３３１と同じ大きさの吸引口）が保持面に１つだけ形成されている通常の保持ツールに比べて、保持面３３５１における開口３３５３ｃのエッジの長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の面積を増加することができる。これにより、電子部品をより確実に安定した接合強度にて回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。
【００６０】
保持ツール３３１ｃでは、凹部３３５２ｂが溝状とされるため、開口３３５３ｃのエッジの長さが長い凹部３３５２ｂを容易に形成することができる。また、凹部３３５２ｂが吸引路３３３に連絡しているため、電子部品の上面において凹部３３５２ｂの開口３３５３ｃに対応する広い領域が保持ツール３３１ｃにより吸引される。これにより、保持ツール３３１ｃでは、電子部品をより強い力で吸着してより確実に保持することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質をさらに向上することができる。
【００６１】
なお、電子部品をより確実に回路基板に装着するという観点のみからは、凹部３３５２ｂは、直線状の溝状以外の他の形状（例えば、直線を２箇所にて折り曲げたＺ字型の溝状や吸引路３３３を中心として吸引路３３３の周囲を囲む円環状の溝状）とされてもよく、また、溝状以外の他の非円形の形状（例えば、楕円形や矩形、複数の円形や楕円形等の一部を重ね合わせた形状の開口を有する形状）とされてもよい。また、凹部３３５２ｂは、必ずしも吸引路３３３の吸引口３３３１と重なる位置に設けられる必要はなく、吸引路３３３とは独立して（すなわち、吸引路３３３に連絡することなく）設けられてもよい。
【００６２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る電子部品装着装置について説明する。図１０は、第３の実施の形態に係る電子部品装着装置の保持ツール３３１ｄのツール突出部３３５を示す底面図である。図１０に示すように、保持ツール３３１ｄの保持面３３５１には、図９に示す保持ツール３３１ｃと同様の溝状の凹部３３５２ｂに加えて、凹部３３５２ｂよりも長手方向（すなわち、図１０中のＸ方向）の長さが短い２つの溝状の凹部３３５２ｃが、凹部３３５２ｂの幅方向両側に隣接して形成される。第３の実施の形態に係る電子部品装着装置による電子部品の装着動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
保持ツール３３１ｄでは、保持面３３５１の外周縁よりも内側に、凹部３３５２ｂの開口３３５３ｃに加えて、２つの凹部３３５２ｃの開口３３５３ｄが形成されているため、保持面３３５１における開口（開口３３５３ｃおよび開口３３５３ｄ）のエッジの合計長さをさらに長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の合計面積を増加することができる。これにより、電子部品をさらに確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質をより向上することができる。
【００６４】
なお、溝状の凹部３３５２ｃの数は１つであってもよく、３以上でもよく、これにより、電子部品の回路基板への接合の質を向上することが可能である。
【００６５】
図１１は、他の好ましい保持ツール３３１ｅのツール突出部３３５を示す底面図である。保持ツール３３１ｅでは、３つの溝状の凹部３３５２ｄが中心軸３３５０を中心とする吸引路３３３の周囲に形成されており、３つの凹部３３５２ｄは、中心軸３３５０を中心に所定の凹部を回転させつつ等間隔にて配置したものとなっている。３つの凹部３３５２ｄはそれぞれ、保持面３３５１に形成された細長い溝状の連絡路３３５６により吸引路３３３に連絡する。
【００６６】
保持ツール３３１ｅでは、保持面３３５１に吸引路３３３の開口３３５３ａ、および、３つの凹部３３５２ｄの開口３３５３ｅが形成されることにより、保持面３３５１における開口のエッジの合計長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域の合計面積を増加させることができる。これにより、電子部品をより確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。
【００６７】
また、保持ツール３３１ｅでは、開口３３５３ａおよび３つの開口３３５３ｅが電子部品を吸引吸着する吸引口となるため、電子部品をより強い力で吸着してより確実に保持することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質をさらに向上することができる。
【００６８】
保持ツール３３１ｅでは、吸引路３３３の開口３３５３ａが中心軸３３５０を中心として形成され、さらに、同じ形状を有する３つの凹部３３５２ｄの開口３３５３ｅが中心軸３３５０を中心として周方向に等間隔にて配置されているため、中心軸３３５０を中心とするツール突出部３３５の向きに関わらず、電子部品に対して超音波振動の力をほぼ同様に付与することができる。その結果、所望の接合の質を安定して得ることができる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る電子部品装着装置について説明する。図１２は、第４の実施の形態に係る電子部品装着装置の保持ツール３３１ｆのツール突出部３３５を示す底面図である。図１２に示すように、保持ツール３３１ｆでは、保持面３３５１の外周縁よりも内側に、ツール突出部３３５の中心軸３３５０上にて２本の溝を交差させた形状を有する凹部３３５２ｅが形成される。凹部３３５２ｅは、保持面３３５１において非円形（図１２の場合、十字状）の開口３３５３ｆを有し、ツール突出部３３５内に設けられて電子部品の吸引吸着に利用される真空吸引用の吸引路３３３に連絡している。凹部３３５２ｅの底面３３５５内の中央には、中心軸３３５０を中心とする吸引路３３３の吸引口３３３１が形成される。第４の実施の形態に係る電子部品装着装置による電子部品の装着動作も、第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
保持ツール３３１ｆでも、第２および第３の実施の形態と同様に、保持面３３５１に非円形の開口３３５３ｆを有する凹部３３５２ｅが形成されることにより、保持面３３５１における開口のエッジの長さを長くして保持面３３５１と電子部品との接触領域３３５４の面積を増加させることができる。これにより、電子部品をより確実に回路基板に装着することができ、その結果、電子部品の回路基板への接合の質を向上することができる。なお、凹部３３５２ｅの形状は、必ずしも中心軸３３５０上で２本の溝が交差した形状とされる必要はなく、３本以上の溝が中心軸３３５０上で交差した形状とされてもよい。また、交差する溝の長さおよび幅は互いに異なっていてもよい。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００７２】
上記実施の形態にて例示した保持ツールの形状は、発光ダイオードのベアチップ等の微小な電子部品の実装が行われる際のものであり、より大きな電子部品や他の電子部品が実装される場合にはツール突出部３３５の形状、外径、長さ等は適宜変更される。例えば、ツール突出部３３５は、内部に吸引路３３３が設けられた略八角柱状とされてもよく、ツール突出部３３５の外径および長さは１ｍｍ以上とされてもよい。
【００７３】
また、ツール本体３３４が取り付けられるホーン３３２も、図３に示す形状には限定されず、様々な形状とされてよい。例えば、ホーン３３２が図３中のＸ方向に長いブロック状とされ、ホーン３３２の（−Ｘ）側の端部に略直方体のツール本体３３４が取り付けられてもよい。この場合、ツール突出部３３５は、ツール本体３３４の（−Ｘ）側において（−Ｚ）側の端面から基板保持部２に保持された回路基板９に向けて突出するように設けられる。
【００７４】
上記実施の形態に係る電子部品装着装置では、保持ツールによる電子部品の保持は、吸引吸着には限定されず、電気的あるいは磁気的な吸着により保持されてもよい。この場合、保持ツールの内部に吸引路は形成されず、保持面３３５１上の凹部が吸引路に連絡することもない。
【００７５】
電子部品装着装置は、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子の装着に適しており、また、半導体発光素子以外の様々な種類の電子部品、例えば、半導体のベアチップ部品やＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：表面弾性波）フィルタ等の装着にも適している。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、超音波を利用して電子部品を回路基板に装着する様々な技術に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１の実施の形態に係る電子部品装着装置の正面図
【図２】電子部品装着装置の平面図
【図３】部品保持部近傍の拡大図
【図４】保持ツールの下端部の拡大図
【図５】ツール突出部の底面図
【図６】電子部品の装着の流れを示す図
【図７】他の好ましい保持ツールのツール突出部の底面図
【図８】他の好ましい保持ツールのツール突出部の底面図
【図９】第２の実施の形態に係る保持ツールのツール突出部の底面図
【図１０】第３の実施の形態に係る保持ツールのツール突出部の底面図
【図１１】他の好ましい保持ツールのツール突出部の底面図
【図１２】第４の実施の形態に係る保持ツールのツール突出部の底面図
【符号の説明】
【００７８】
１    電子部品装着装置
９    回路基板
３４    昇降機構
３５    超音波振動子
３３１，３３１ａ〜３３１ｆ    保持ツール
３３３    吸引路
３３４    ツール本体
３３５    ツール突出部
３３３１    吸引口
３３５０    中心軸
３３５１    保持面
３３５２，３３５２ａ〜３３５２ｅ    凹部
３３５３，３３５３ａ〜３３５３ｆ    開口
３３５５    底面
Ｓ１１〜Ｓ１７    ステップ
【図１】
2007005336.tif 000003
【図２】
2007005336.tif 000004
【図３】
2007005336.tif 000005
【図４】
2007005336.tif 000006
【図５】
2007005336.tif 000007
【図６】
2007005336.tif 000008
【図７】
2007005336.tif 000009
【図８】
2007005336.tif 000010
【図９】
2007005336.tif 000011
【図１０】
2007005336.tif 000012
【図１１】
2007005336.tif 000013
【図１２】
2007005336.tif 000014