(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、搭載ヘッドにより部品供給部から電子部品を取り出し基板へ移送搭載する部品搭載工程と、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置する押付部材載置工程と、電子部品が搭載されさらにこの電子部品上に押付部材が載置された基板を加熱することにより電子部品の接続用電極と基板の回路電極との接合部の半田を溶融させて半田接合するリフロー工程と、リフロー工程後に、基板を傾斜させることにより押付部材を電子部品の上から落下させるか、またはエアブローによって押付部材を電子部品上から除去することにより電子部品の上から押付部材を回収する回収工程とを含み、回収された押付部材は再使用することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項２】
前記搭載ヘッドによる基板への電子部品の搭載に先立って、前記電子部品の接続用電極または基板の回路電極に半田の酸化膜除去能力を有する熱硬化性樹脂を供給することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を半田接合により基板に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品を基板に実装する方法として、半田接合が広く用いられている。この半田接合では、電子部品の接続用電極か基板の回路電極のいずれかに予め半田を供給しておき、電子部品を基板に搭載した後に基板を加熱することにより、基板に搭載された電子部品の半田接合を一括して行うリフロー方式が広く採用されている。このリフロー過程においては、半田接合部に供給された半田が溶融する際に電子部品が自重によってわずかに沈み込むことにより、良好な半田接合が確保される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子機器の小型化に伴って電子部品の部品サイズが微小化するに伴い、上記リフローによる半田接合において微小化に起因する接合不良が発生するようになっている。すなわち、電子部品は微小化によって自重が小さくなっていることから、半田溶融時に電子部品の沈み込みが発生せず、電子部品の接続用電極が基板の回路電極と良好に接合されない不具合の発生度合いが増大している。このような不具合は、接続用電極として形成された半田バンプを、活性作用を有する熱硬化性樹脂を介して搭載する実装工法において特に顕著である。
【０００４】
そこで本発明は、リフロー過程における接合不良を防止することができる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の電子部品実装方法は、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装方法であって、搭載ヘッドにより部品供給部から電子部品を取り出し基板へ移送搭載する部品搭載工程と、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置する押付部材載置工程と、電子部品が搭載されさらにこの電子部品上に押付部材が載置された基板を加熱することにより電子部品の接続用電極と基板の回路電極との接合部の半田を溶融させて半田接合するリフロー工程と、リフロー工程後に、基板を傾斜させることにより押付部材を電子部品の上から落下させるか、またはエアブローによって押付部材を電子部品上から除去することにより電子部品の上から押付部材を回収する回収工程とを含み、回収された押付部材は再使用する。
【０００８】
請求項２記載の電子部品実装方法は、請求項１記載の電子部品実装方法であって、前記搭載ヘッドによる基板への電子部品の搭載に先立って、前記電子部品の接続用電極または基板の回路電極に半田の酸化膜除去能力を有する熱硬化性樹脂を供給する。
【０００９】
本発明によれば、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置した状態でリフローを行うことにより、半田溶融時に電子部品を適正に沈み込ませることができ、接合不良を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成図、図２は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の押付部材供給部の機能説明図、図４、図５、図６は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図である。
【００１１】
まず図１を参照して、基板に電子部品を半田接合により実装して実装基板を製造する電子部品実装システムについて説明する。図１において電子部品実装システムは、電子部品実装装置Ｍ１、リフロー装置Ｍ２より構成される。電子部品実装装置Ｍ１は、回路電極が形成された基板を搬送路上で搬送し、搬送路に設けられた実装ステージにてこの基板に電子部品を搭載する。リフロー装置Ｍ２には電子部品実装装置Ｍ１の搬送路と連結された搬送機構が設けられており、リフロー炉内で電子部品が搭載された基板を搬送しながら加熱することにより、電子部品の接続用電極と基板の回路電極との接合部の半田を溶融させて半田接合する。
【００１２】
次に、図２を参照して電子部品実装装置Ｍ１について説明する。図２において、基台１の中央部にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は上流側装置（図示省略）から受け渡された基板３を装置内において搬送し、搬送路２の途中に設けられた実装ステージにこの基板３を位置決めする。搬送路２の両側には、上流側（図２において左側）から部品供給部４、押付部材供給部６がそれぞれ配設されている。
【００１３】
基台１のＸ方向の両端部には２つのＹ軸テーブル８が配設されており、Ｙ軸テーブル８にはＸ軸テーブル９が架設されている。Ｘ軸テーブル９には移載ヘッド１０が装着されており、Ｘ軸テーブル９およびＹ軸テーブル８を駆動することにより、移載ヘッド１０はＸ方向、Ｙ方向に水平移動する。
【００１４】
部品供給部４には複数のテープフィーダ５が並設されている。テープフィーダ５はテープに保持された電子部品を収納し、このテープをピッチ送りすることにより移載ヘッド１０によるピックアップ位置５ａに電子部品を供給する。電子部品１５には、下面に接続用電極としての半田バンプ１５ａが形成されており、移載ヘッド１０は吸着ノズル１０ａによりテープフィーダ５のピックアップ位置５ａから電子部品１５を真空吸着してピックアップし、基板３上に移送搭載する。Ｘ軸テーブル９、Ｙ軸テーブル８および移載ヘッド１０は、部品供給部４から電子部品を取り出して基板３へ移送搭載する部品搭載手段となっている。
【００１５】
部品供給部４の下流に配置された押付部材供給部６には、複数のバルクフィーダ７が並設されている。図３に示すように、バルクフィーダ７は、バルク状の押付部材１６をホッパー状の収納容器７ｂ内に収納し、これらの押付部材１６を搬送部７ｃによって順送りすることにより移載ヘッドによるピックアップ位置７ａに供給する。押付部材１６は後述するように、基板３に搭載された電子部品１５の上に載置して用いる重り部材であり、電子部品１５上に載置することによりこの電子部品１５を自重により基板３に対して押し付ける機能を有する。
【００１６】
移載ヘッド１０は、バルクフィーダ７のピックアップ位置７ａから吸着ノズル１０ａにより押付部材１６を真空吸着してピックアップし、基板３に搭載された電子部品１５上にこの押付部材１６を載置する。Ｘ軸テーブル９、Ｙ軸テーブル８および移載ヘッド１０は、押付部材供給部６から押付部材１６を取り出して、基板３に搭載された電子部品１５上に載置する押付部材載置手段となっている。
【００１７】
搬送路２と部品供給部４の間の移載ヘッド１０の移動経路には、ペースト供給部１１、部品認識カメラ１２が配設されている。ペースト供給部１１は、回転テーブル状のペースト貯溜容器を備えており、回転テーブルの底面に所定膜厚のペースト塗膜を形成する。ここで用いられるペーストは、熱硬化性樹脂中に活性成分を含有させ半田酸化膜の除去能力を付与したものが用いられる。このペースト塗膜に対して、移載ヘッド１０に保持された電子部品１５を下降させることにより、電子部品１５の半田バンプ１５ａにはペースト１４（図４参照）が転写塗布により供給される。
【００１８】
従って、ペースト供給部１１は、移載ヘッド１０による基板３への電子部品１５の搭載に先立って、電子部品１５の接続用電極である半田バンプ１５ａに半田の酸化膜除去能力を有する熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給手段となっている。なお、樹脂供給手段として、ペースト１４を吐出するディスペンサを用い、電子部品１５の搭載に先立って、基板３の回路電極３ａ上に予めペースト１４を供給するようにしても良い。
【００１９】
部品認識カメラ１２は、部品供給部４から電子部品１５をピックアップした移載ヘッド１０が上方を通過する際に、吸着ノズル１０ａに保持された状態の電子部品１５を下方から撮像する。そして撮像結果を認識処理することにより電子部品１５の識別や位置検出が行われる。
【００２０】
この電子部品実装装置は上記のように構成されており、以下この電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法について、図４、図５、図６を参照して説明する。移載ヘッド１０は部品供給部４から吸着ノズル１０ａによって電子部品１５をピックアップして取り出し、図４（ａ）に示すようにペースト供給部１１上に位置している。ペースト供給部１１のペースト貯溜容器１１ａの底面には、ペースト１４が貯溜されている。スキージ１１ｂに対してペースト貯溜容器１１ａが相対回転することにより、ペースト貯溜容器１１ａの底面には、ペースト１４の塗膜が形成されている。
【００２１】
吸着ノズル１０ａをペースト貯溜容器１１ａに対して上下動させることにより、図４（ｂ）に示すように、電子部品１５の半田バンプ１５ａの下面にはペースト１４が転写塗布により供給される（樹脂供給工程）。なお、この樹脂供給工程において、ペースト１４を吐出するディスペンサを用い、電子部品１５の搭載に先立って、基板３の回路電極３ａ上に予めペースト１４を供給するようにしても良い。
【００２２】
この後、ペースト塗布後の電子部品１５を基板３へ移送搭載する（部品搭載工程）。すなわち、移載ヘッド１０は部品認識カメラ１２の上方を通過してここで電子部品１５の認識を行った後、基板３上に移動する。そして図４（ｃ）に示すように、半田バンプ１５ａを基板３に形成された回路電極３ａに位置合わせした上で、基板３に対して吸着ノズル１０ａを昇降させる。これにより、半田バンプ１５ａは回路電極３ａに着地する。
【００２３】
このとき、半田バンプ１５ａはペースト１４を介して回路電極３ａ上に下降するため、図６（ａ）に示すように、半田バンプ１５ａの下端部が回路電極３ａの上面に接触せず、隙間ｄが生じたままの状態となる場合がある。このような隙間ｄは、ファインピッチ部品のようにサイズが微小で重量が軽い電子部品に生じやすく、このままリフローに送られると、半田接合不良を招きやすい。そこで、本実施の形態では、以下に説明する方法によってこの半田接合不良を防止するようにしている。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、基板３に搭載された電子部品１５の上方に、押付部材供給部６から吸着ノズル１０ａによって押付部材１６を取り出した移載ヘッド１０が移動する。そして吸着ノズル１０ａが昇降することにより、図５（ｂ）に示すように、電子部品１５上に押付部材１６を載置する（押付部材載置工程）。これにより、電子部品１５は押付部材１６の自重Ｗにより基板３に対して押し付けられる。この押し付けにより、図６（ａ）に示すように半田バンプ１５ａには、ペースト１４中に半田バンプ１５ａを沈み込ませる力ｆが作用し、半田バンプ１５ａの下端部が回路電極３ａの上面に接触する。
【００２５】
このようにして電子部品１５が搭載されさらにこの電子部品１５上に押付部材１６が載置された基板３は、リフロー装置Ｍ２に送られる。そしてこの基板３をを加熱することにより、図５（ｃ）に示すように、電子部品１５の半田バンプ１５ａと基板３の回路電極３ａとの接合部の半田を溶融させて半田接合する（リフロー工程）。
【００２６】
このリフロー工程においては、半田バンプ１５ａが溶融した後に冷却されて固化することにより、図６（ｃ）に示すように、回路電極３ａの上面と半田接合された半田接合部１５ａ＊が形成されるとともに、回路電極３ａとの接合部の周囲は、ペースト１４が熱硬化した補強樹脂部１４＊が形成される。このリフロー過程において、電子部品１５は押付部材１６の自重によって押し付けられていることから、半田バンプ１５ａが溶融する際の沈み込みが確保され、良好な半田接合が実現される。
【００２７】
この後、リフロー装置Ｍ２から排出されて常温に冷却された基板３は、押付部材回収部（図示省略）に送られ、ここで図５（ｄ）に示すように基板３を傾斜させることにより、押付部材１６を電子部品１５の上から落下させ回収する。回収された押付部材１６は、再び電子部品実装装置Ｍ１の押付部材供給部６に送られ、再使用される。これにより、押付部材１６の数に限りがある場合でもそれを有効利用することができ、経済的である。なお、押付部材回収部においては、基板３を傾斜させる代わりに、エアブローによって押付部材１６を電子部品１５上から除去する方法を用いても良い。
【００２８】
このように、電子部品の上に押付部材を載置し、電子部品を押付部材の自重により基板に対して押し付けた状態でリフローを行うことにより、微小サイズの電子部品を半田接合により実装する際に発生しやすい接合不良、すなわち、電子部品の接続用電極が基板の回路電極に対して直接着地せず、さらにリフロー過程の半田溶融時において電子部品の沈み込みが発生しないことに起因する接合不良を防止することができる。この効果は、上記実施の形態に示すように、接続用電極を活性作用を有する熱硬化性樹脂を介して搭載する実装工法において特に顕著である。
【００２９】
なお上記実施の形態では、接続用電極が電子部品の下面に形成された半田バンプである例を示したが、接続用電極の形態は半田バンプに限定されず、接続用電極と回路電極の接続部に予め供給された半田をリフロー過程において加熱溶融させる形態であれば、本発明を適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に搭載された電子部品の上にこの電子部品を自重により基板に対して押し付ける押付部材を載置した状態でリフローを行うようにしたので、半田溶融時に電子部品を適正に沈み込ませることができ、接合不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成図
【図２】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の押付部材供給部の機能説明図
【図４】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図
【符号の説明】
Ｍ１  電子部品実装装置
Ｍ２  リフロー装置
３  基板
４  部品供給部
６  押付部材供給部
１０  移載ヘッド
１１  ペースト供給部
１４  ペースト
１５  電子部品
１５ａ  半田バンプ
１６  押付部材
【図１】
0003925252.tif 000002
【図２】
0003925252.tif 000003
【図３】
0003925252.tif 000004
【図４】
0003925252.tif 000005
【図５】
0003925252.tif 000006
【図６】
0003925252.tif 000007