(57)【要約】【課題】  部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる実装方法、実装装置、および実装治具を提供する。【解決手段】  実装方法は、部品の重心からずれた位置を保持しつつ、ロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付ける第１工程と、前記第１工程後に、前記部品の重心に対して前記第１工程で保持した位置と反対側の位置に対して前記基板実装面に向けて押圧力を加える第２工程と、を含む。実装装置は、部品の重心からずれた位置を保持する保持部材と、前記部品の重心に対して前記保持部材が保持する位置と反対側の位置に対して押圧力を加える補助部材と、を備え、前記補助部材は、前記保持部材が前記部品を保持しつつロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付けた後に、前記基板実装面に向けて前記部品に押圧力を加えるものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の重心からずれた位置を保持しつつ、ロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付ける第１工程と、
前記第１工程後に、前記部品の重心に対して前記第１工程で保持した位置と反対側の位置に対して前記基板実装面に向けて押圧力を加える第２工程と、を含むことを特徴とする実装方法。
【請求項２】
前記第１工程において、前記部品の互いに対向するいずれかの２側面を保持することを特徴とする請求項１記載の実装方法。
【請求項３】
前記第１工程において、吸着によって前記部品を保持することを特徴とする請求項１記載の実装方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記部品の上面角部に対して押圧力を加えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の実装方法。
【請求項５】
部品の重心からずれた位置を保持する保持部材と、
前記部品の重心に対して前記保持部材が保持する位置と反対側の位置に対して押圧力を加える補助部材と、を備え、
前記補助部材は、前記保持部材が前記部品を保持しつつロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付けた後に、前記基板実装面に向けて前記部品に押圧力を加えることを特徴とする実装装置。
【請求項６】
前記保持部材は、前記部品の互いに対向するいずれかの２側面を保持することを特徴とする請求項５記載の実装装置。
【請求項７】
前記保持部材は、吸着によって前記部品を保持することを特徴とする請求項５記載の実装装置。
【請求項８】
前記補助部材は、前記部品の上面角部に対して押圧力を加えることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の実装装置。
【請求項９】
部品の互いに対向する２側面を保持する２本の主要腕と、
前記２本の腕の可動方向と垂直方向に可動する補助腕と、を備えることを特徴とする実装治具。
【請求項１０】
前記補助腕は、前記２本の主要腕よりも長いことを特徴とする請求項９記載の実装治具。
【請求項１１】
前記補助腕の先端と、前記２本の主要腕の先端との相対位置を調整するための位置調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の実装治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装方法、実装装置、および実装治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップ等の部品の基板上への実装時に、着実な固定および平行出しのために、当該部品を基板に押さえつける必要がある。特許文献１では、電子部品を上方向から押さえつけるための突部が配接された部品実装用ピンセットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６１９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、ロウ材を用いた実装の際に、ロウ材の圧力に起因して部品が基板に対して傾斜することがある。これに対して部品を基板に対して平行にしようとすると、部品にかかる負荷によって部品がダメージを受けるおそれがある。また、実装に手間がかかると、ロウ材の酸化や過反応等の支障をきたす場合が起こり得る。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる実装方法、実装装置、および実装治具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】
【０００６】
本発明に係る実装方法は、部品の重心からずれた位置を保持しつつ、ロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付ける第１工程と、前記第１工程後に、前記部品の重心に対して前記第１工程で保持した位置と反対側の位置に対して前記基板実装面に向けて押圧力を加える第２工程と、を含むことを特徴とするものである。本発明に係る実装方法においては、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる。
【０００７】
前記第１工程において、前記部品の互いに対向するいずれかの２側面を保持してもよい。前記第１工程において、吸着によって前記部品を保持してもよい。前記第２工程において、前記部品の上面角部に対して押圧力を加えてもよい。
【０００８】
本発明に係る実装装置は、部品の重心からずれた位置を保持する保持部材と、前記部品の重心に対して前記保持部材が保持する位置と反対側の位置に対して押圧力を加える補助部材と、を備え、前記補助部材は、前記保持部材が前記部品を保持しつつロウ材を介して前記部品を基板実装面に押し付けた後に、前記基板実装面に向けて前記部品に押圧力を加えることを特徴とするものである。本発明に係る実装装置においては、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる。
【０００９】
前記保持部材は、前記部品の互いに対向するいずれかの２側面を保持してもよい。前記保持部材は、吸着によって前記部品を保持してもよい。前記補助部材は、前記部品の上面角部に対して押圧力を加えてもよい。
【００１０】
本発明に係る実装治具は、部品の互いに対向する２側面を保持する２本の主要腕と、前記２本の腕の可動方向と垂直方向に可動する補助腕と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る実装治具を用いることによって、２本の主要腕が保持する箇所と補助腕が押圧力を加える箇所とが部品の重心を挟んで反対側になるように部品を保持することができる。したがって、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる。
【００１１】
前記補助腕は、前記２本の主要腕よりも長くてもよい。前記補助腕の先端と、前記２本の主要腕の先端との相対位置を調整するための位置調整部をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる実装方法、実装装置、および実装治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は比較例に係るピンセットの斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は部品の傾斜を示す図である。
【図２】（ａ）は実施例１に係る実装治具の斜視図であり、（ｂ）は部品の保持箇所を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は部品の実装方法の具体的手順を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は実装治具の変形例を示す図である。
【図５】（ａ）は実施例２に係る実装装置の斜視図であり、（ｂ）は実装装置の使用例を示す図である。
【図６】（ａ）は実装装置の制御系を表すブロック図であり、（ｂ）はコントローラによる制御の一例を表すフローチャートである。
【図７】（ａ）および（ｂ）は変形例に係る実装装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（比較例）
まず、比較例として、二股のピンセット２００について説明する。図１（ａ）は、ピンセット２００の斜視図である。ピンセット２００の２本の腕を用いて直方体形状の部品２０１を保持する場合、いずれかの対向する２面を挟むことになる。図１（ａ）の例では、部品２０１の互いに対向する側面が保持されている。このピンセット２００を用いて部品２０１を基板に実装することを検討する。なお、対象とする部品は、半導体チップなどである。たとえば半導体受光チップの場合、一辺５００μｍの正方形、厚みが１４０〜１５０μｍ、重量は１７０〜１８０μｇ程度である。このような微小な半導体チップを取り扱う場合、以下のような問題がある。
【００１５】
基板に部品２０１を実装する際には、ロウ材２０２を基板上に塗布してから部品２０１を基板上に配置する。この場合、図１（ｂ）に示すように、ロウ材２０２の圧力に起因して、部品２０１に対して浮力が生じる。ピンセット２００を用いた場合、側面を挟んだ状態で基板実装面に対して垂直方向に部品２０１を押し付けるため、部品２０１の側面の保持部が滑りやすく、部品２０１が傾斜しやすくなる。ロウ材２０２の量を減らすことによって部品２０１の傾斜を抑制することができるが、この場合、部品２０１の接着強度が低下する。
【００１６】
部品の姿勢を修正するため、ピンセット２００を部品２０１から一旦離して、図１（ｃ）に示すように、部品２０１の上面の浮き上がった角部分（辺）を押さえることによって部品２０１を基板に対して平行することが考えられる。しかしながら、この場合、部品２０１が反対側に傾斜してしまう。また、部品２０１に対して集中して力がかかるため、部品２０１にダメージを与えるおそれがある。
【００１７】
さらに、部品２０１は基板実装面に対する平行方向にも動きやすいため、部品２０１の位置調整も行う必要がある。すなわち、図１（ｂ）および図１（ｃ）のような部品の姿勢調整に加えて、位置調整を別に行う必要がある。この場合、調整に手間がかかるため、ロウ材の酸化や過反応等の支障をきたす場合が起こり得る。
【００１８】
これに対して、以下の実施例では、部品に対するダメージを抑制しつつ効率よく部品を基板に対して平行に実装することができる実装治具、実装装置、および実装方法について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図２（ａ）は、実施例１に係る実装治具１０の斜視図である。図２（ａ）に示すように、実装治具１０は、２本の主要腕２１，２２を備えるアーム部２０と、主要腕２１，２２が部品４０を挟む方向と垂直方向に可動する補助腕３０と、を備える。補助腕３０は、アーム部２０において主要腕２１，２２が互いに接続される箇所に対して、接続部３１を介して接続されている。接続部３１は、アーム部２０に対して、固定ピン３２を用いて固定されている。２本の主要腕２１，２２を用いて部品４０の互いに対向する側面を保持することができる。補助腕３０は、主要腕２１，２２が部品４０を挟む方向と垂直方向に可動することから、主要腕２１，２２が保持する側面と異なる箇所に押圧力を加えることができる。図２（ａ）の例では、補助腕３０は、主要腕２１，２２が保持する側面と異なる側面の角部に対して押圧力を加えることができる。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、２本の主要腕２１，２２が部品４０を保持する箇所と補助腕３０が部品４０に対して押圧力を加える箇所とが部品４０の重心を挟んで互いに反対側になるようにすることによって、部品４０に対して安定的に押圧力を加えることができる。なお、「重心を挟んで反対側」とは、主要腕２１，２２が部品４０を保持する点を結んだ線と、補助腕３０が部品４０に対して押圧力を加える箇所とが、部品４０の重心を挟んで反対側になることをいう。
【００２１】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、部品４０の実装方法の具体的手順を示す図である。まず、図３（ａ）に示すように、基板実装面に、ロウ材５０を塗布する。その後、実装治具１０のアーム部２０を用いて部品４０を保持した上で、部品４０を基板実装面に押し付ける。この場合、図３（ｂ）に示すように、アーム部２０が部品４０の重心からずらした位置を保持していること、およびロウ材５０の圧力に起因して、部品４０が基板実装面に対して傾斜する。具体的には、２本の主要腕２１，２２が保持する箇所に対して重心と反対側が浮き上がる。
【００２２】
そこで、図３（ｃ）に示すように、補助腕３０を用いて、主要腕２１，２２が保持する側面と異なる側面の角部に押圧力を加える。この場合、図２（ｂ）のように、２本の主要腕２１，２２が保持する箇所と補助腕３０が押圧力を加える箇所とが部品４０の重心を挟んで反対側になるように部品４０を保持する。この場合、部品４０の浮き上がりが抑制される。それにより、部品４０を基板実装面に対して平行に実装することができる。
【００２３】
本実施例によれば、部品４０を保持するための主要部分（主要腕２１，２２）と、角度調整のために押圧力を加える補助部分（補助腕３０）とに、役割を分離することができる。主要部分で部品４０を保持したまま動かす必要がないため、基板実装面に対する部品４０の位置が固定される。それにより、部品４０の位置調整を別に行う必要がない。
【００２４】
また、主要部分により部品４０を保持する際に、重心に対し補助部分と反対側にずらした位置を保持することにより、ロウ材５０に押し付けた際に補助部分側が浮き上がる。これにより、部品４０が傾く向きを一定方向にすることが可能となり、浮き上がろうとする部分を補助部分で押さえ込む事で、平行出しが可能となる。また、補助部分と主要部分とを独立して操作することができることから、平行出しのような精密な制御が可能となる。平行出しが可能となることによって、部品４０に対してボンディングワイヤを接続する際の精度が向上する。また、十分な量のロウ材５０を用いても部品４０の姿勢を容易に調整することができるので、部品４０の姿勢変動を防止するためにロウ材５０を減らすことによる部品４０の接着強度低下を防止することができる。
【００２５】
また、実装治具１０を部品４０から一旦離さなくても位置調整と姿勢調整とを行うことができるため、位置調整および姿勢調整に要する手間を抑制することができる。したがって、部品４０を効率よく実装することができる。また、部品４０の重心を挟んで部品４０を保持することから、部品４０に過度な負荷がかかることが抑制される。その結果、部品４０に対するダメージを抑制することができる。
【００２６】
なお、補助腕３０は、２本の主要腕２１，２２よりも長いことが好ましい。この場合、実装治具１０の２本の主要腕２１，２２を斜めに傾けた状態で対象物を基板実装面に平行に保持することが可能になる。それにより、視野をさえぎらず、かつ操作性の良い作業が可能になる。
【００２７】
（変形例）
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実装治具１０の変形例を示す図である。図４（ａ）に示すように、接続部３１にスライド式の可動機構が備わっている。具体的には、接続部３１に、接続部３１をアーム部２０に対してスライドさせるための孔３３が形成されている。この孔３３にネジ３４が配置されている。孔３３を用いて補助腕３０とアーム部２０との相対位置を調整した後にネジ３４を締めることによって、補助腕３０がアーム部２０に固定される。このような可動機構が備わっていることによって、２本の主要腕２１，２２が部品４０を保持する位置と、補助腕３０が部品４０に対して押圧力を加える位置とを変更することができる。すなわち、本変形例に係る可動機構は、位置調整部として機能する。
【００２８】
例えば、図４（ａ）に示すように、部品４０が大きい場合には、補助腕３０が側面角部に対して押圧力を加えることができなくなる。そこで、図４（ｂ）の点線に示すように、２本の主要腕２１，２２の先端と補助腕３０の先端とを遠ざける。この場合、補助腕３０が側面角部に対して押圧力を加えることができるようになる。それにより、部品４０に過度な負荷がかかることを抑制することができる。このように、補助腕３０を可動とすることにより、種々の部品サイズに対応することができる。
【実施例２】
【００２９】
図５（ａ）は、実施例２に係る実装装置１００の斜視図である。図５（ａ）に示すように、実装装置１００は、２本の主要腕２１ａ，２２ａを含むアーム部２０ａ、補助腕３０ａ、複数の距離センサ６１，６２などを備える。本実施例においては、主要腕２１ａ，２２ａは、部品４０の互いに対向する側面を保持可能に設けられている。本実施例においては、主要腕２１ａ，２２ａは、アクチュエータなどの動力を用いて互いに近づくことにより、部品４０を保持する。
【００３０】
補助腕３０ａは、部品４０に対して略垂直方向に可動するように設けられている。補助腕３０ａが部品４０に対して押圧力を加える箇所は、部品４０の重心を挟んで、主要腕２１ａ，２２ａが保持する箇所と反対側の箇所である。本実施例においては、補助腕３０ａは、先端が傾斜しており、当該傾斜面が部品４０の側面角部に対して押圧力を加えることができるように配置されている。
【００３１】
距離センサ６１，６２は、それぞれ、部品４０の実装面の反対面までの距離を検出する。複数の距離センサの検出結果を用いて、部品４０の傾斜角度を検出することができる。例えば、複数の距離センサが検出する距離が互いに等しい場合には、部品４０が基板実装面に対して平行であると判断することができる。なお、距離センサの代わりに、光学的に傾斜を検出するセンサなどを用いてもよい。
【００３２】
図５（ｂ）は、実装装置１００の使用例を示す図である。実装装置１００は、台座７０上に配置された基板８０に部品４０を実装する際に用いられる。実装装置１００は、溶解したロウ材を介して基板８０に部品４０を押し付けることによって、基板８０に部品４０を実装することができる。
【００３３】
図６（ａ）は、実装装置１００の制御系を表すブロック図である。実装装置１００は、コントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）などを含む。コントローラ９０は、距離センサ６１，６２の検出結果を受信し、主要腕２１ａ，２２ａおよび補助腕３０ａを制御する。
【００３４】
図６（ｂ）は、コントローラ９０による制御の一例を表すフローチャートである。図６（ｂ）に示すように、コントローラ９０は、部品４０の互いに対向する側面を保持するように、主要腕２１ａ，２２ａに指示する（ステップＳ１）。次に、コントローラ９０は、基板８０上の溶解したロウ材を介して、部品４０を基板８０の実装面に押し付けるように、主要腕２１ａ，２２ａに指示する（ステップＳ２）。この場合、ロウ材の圧力に起因して、部品４０が基板８０の実装面に対して傾斜する。具体的には、２本の主要腕２１ａ，２２ａが保持する箇所に対して重心と反対側が浮き上がる。次に、コントローラ９０は、距離センサ６１，６２の検出結果に基づいて、部品４０が傾斜しているか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００３５】
ステップＳ３において「Ｎｏ」と判定された場合、コントローラ９０は、ステップＳ３を再度実行する。ステップＳ３において「Ｙｅｓ」と判定された場合、コントローラ９０は、部品４０の重心を挟んで、主要腕２１ａ，２２ａが保持する箇所と反対側の箇所に対して押圧力を加えるように、補助腕３０ａに指示する（ステップＳ４）。それにより、部品４０を基板実装面に対して平行に実装することができる。その後、フローチャートの実行が終了する。
【００３６】
なお、図６（ｂ）のフローチャートにおいて、部品４０の傾斜角度または、浮きがあり量を算出してもよい。傾斜角度および浮き上がり量は、距離センサ６１，６２の検出結果を用いて算出することができる。傾斜角度または浮き上がり量が算出されれば、部品４０を基板８０の実装面に対して平行にするために部品４０を押し付ける量（距離）が求まる。したがって、補助腕３０ａの操作量（操作距離）が求まる。
【００３７】
（変形例）
図７（ａ）は、変形例に係る実装装置１００ａの斜視図である。図７（ａ）に示すように、実装装置１００ａは、２本の主要腕２１ａ，２２ａを含むアーム部２０ａの代わりに、アーム部２０ｂを備えている。アーム部２０ｂは、吸着コレットである。具体的には、アーム部２０ｂは、管状に形成され、管内部の負圧を利用して部品４０を吸着することによって部品４０を保持する。
【００３８】
本変形例のように、部品４０を２本の腕で保持する必要はなく、１点で部品４０を保持してもよい。ただし、補助腕３０ａが部品４０に対して押圧力を加える箇所は、部品４０の重心を挟んで、アーム部２０ｂが保持する箇所と反対側の箇所である。
【００３９】
なお、実施例１または実施例２のような部品４０を挟み込む方法では、部品４０が傾斜する方向は１方向に限定されるが、本変形例の場合には保持位置をずらしていても傾く方向が定まりにくい。そこで、より確実に部品４０を基板実装面に対して平行に維持するために、他の補助腕を設けてもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、部品４０の上面において、補助腕３０ａが押圧力を加える側面と異なる側面に接触するように補助腕２１ｂ〜２３ｂを設けてもよい。この場合、部品４０のピックアップをアーム部２０ｂで行い、アーム部２０ｂおよび補助腕２１ｂ〜２３ｂを用いて部品４０の位置調整を行い、補助腕３０ａを用いて部品４０の姿勢調整を行う。
【００４０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  実装治具
２０  アーム部
２１，２２  主要腕
３０  補助腕
３１  接続部
３２  固定ピン
３３  孔
３４  ネジ
４０  部品
５０  ロウ材
６１，６２  距離センサ
７０  台座
８０  基板
９０  コントローラ
１００  実装装置
【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】
2013010156.tif 000009