(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペースト状の接合材料を用いて部品と基板とを接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装する部品の実装方法において、
部品の実装面側に供給した接合材料によって、部品と基板とを接合して部品と基板の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、部品と基板との接合材料による接合に際し接合材料を硬化させる硬化操作を行い、１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておき加熱源とすることを特徴とする部品の実装方法。
【請求項２】
ペースト状の接合材料を用いて部品と基板とを接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装する部品の実装方法において、
部品の実装面側に供給した接合材料によって、部品と基板とを接合して部品と基板の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、部品の下向きの実装面に接合材料を供給し、部品と基板との接合材料による接合に際し接合材料を硬化させる硬化操作を行い、１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておき加熱源とすることを特徴とする部品の実装方法。
【請求項３】
ペースト状の接合材料を用いて部品と基板とを接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装する部品の実装方法において、
部品の実装面側に供給した接合材料によって、部品と基板とを接合して部品と基板の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、部品の下向きの実装面と貯留された接合材料の表面とを近づけていって接合材料を部品の実装面に付着させた後、双方を引き離して接合材料の供給を終え、部品と基板との接合材料による接合に際し接合材料を硬化させる硬化操作を行い、１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておき加熱源とすることを特徴とする部品の実装方法。
【請求項４】
部品を供給する部品供給部と、ペースト状の接合材料を貯留する貯留部と、基板を部品との接合位置に位置決め保持して接合作業に供する基板保持手段と、部品供給部で供給される部品を部品取り扱いツールにより保持して貯留部の接合材料上に持ち運んで、その表面に部品の実装面を上方から近づけて行って接合材料を付着させた後双方を引き離し、その部品を基板保持手段によって接合位置に位置決め保持されている基板の上に持ち運んでその所定位置に実装面を当てがい、部品と基板とを接合することを繰り返し行う部品実装ヘッドと、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする部品の実装装置。
【請求項５】
部品を供給する部品供給部と、ペースト状の接合材料を貯留する貯留部と、基板を部品との接合位置に位置決め保持して接合作業に供する基板保持手段と、部品供給部で供給される部品を部品取り扱いツールにより保持して貯留部の接合材料上に持ち運んで、その表面に部品の実装面を上方から近づけて行って接合材料を付着させた後双方を引き離し、その部品を基板保持手段によって接合位置に位置決め保持されている基板の上に持ち運んでその所定位置に実装面を当てがい、部品と基板とを接合することを繰り返し行う部品実装ヘッドと、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段と、部品と基板とを接合した接合材料を光または／および熱によって硬化させる硬化手段を備えたことを特徴とする部品の実装装置。
【請求項６】
部品を供給する部品供給部と、ペースト状の接合材料を貯留する貯留部と、基板を部品との接合位置に位置決め保持して接合作業に供する基板保持手段と、部品供給部で供給される部品を部品取り扱いツールにより保持して貯留部の接合材料上に持ち運んで、その表面に部品の実装面を上方から近づけて行って接合材料を付着させた後双方を引き離し、その部品を基板保持手段によって接合位置に位置決め保持されている基板の上に持ち運んでその所定位置に実装面を当てがい、部品と基板とを接合することを繰り返し行う部品実装ヘッドと、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段と、部品と基板とを接合した接合材料を光または／および熱によって硬化させる硬化手段を備え、硬化手段は実装位置に位置決めされた基板を加熱する加熱手段を少なくとも含むことを特徴とする部品の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品の実装方法およびその装置に関し、特に、ペースト状の接合材料を用いて部品と基板とを接合して双方を電気接続するフリップチップ実装方式を採用した部品の実装方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ベアＩＣチップを回路基板上にフリップチップ実装するのに、接合材料は基板の側に供給している。例えば図５の（ａ）に示すように、専用の塗布装置ａを用いて、基板ｂのベアＩＣチップｃを実装する位置に、接合材料ｄをディスペンサｅなどによって供給する。接合材料ｄを塗布した基板ｂは図５の（ｂ）に示す各種の搬送過程を経て図５の（ｃ）に示す部品実装装置ｆへ移される。部品実装装置ｆでは部品供給部で供給されるＩＣチップｃを吸着ノズルｊにより吸着保持して、実装位置に位置決めされる基板ｂの上に持ち運び、ＩＣチップｃの実装面ｃ１を基板ｂの接合材料ｄが供給されている所定位置に当てがって、ＩＣチップｃと基板ｂとを接合材料ｄにより接合して双方を電気接続状態とし、通常接合材料ｄは加熱や光照射によって硬化される。
【０００３】
基板ｂにはＩＣチップｃとの電気接続を行う図６の（ｂ）に示すような電極パターンｇなどがあり、接合材料ｄを介した接合によってＩＣチップｃの実装面ｃ１に設けた金属バンプｈとの接触が図られる。
【０００４】
ところで、基板ｂには多数のＩＣチップｃをフリップチップ実装するのが普通で、前記塗布装置ａでは基板ｂのＩＣチップｃを実装する多数の位置に接合材料ｄを予め供給しておくことになる。
【０００５】
しかし、硬化前の接合材料ｄに十分な接合力はなく、ＩＣチップｃを基板ｂに押し当てたまま接合材料ｄを硬化しないと、ＩＣチップｃに浮きが生じ電気接続が不良となる。
【０００６】
そこで、部品実装装置ｆでは基板ｂの接合材料ｄが供給されている複数の位置にＩＣチップｃを前記のように接合材料ｄの硬化操作を伴い順次にフリップチップ実装していくのに、未実装位置の接合材料ｄが、雰囲気温度やＩＣを実装している位置での硬化操作の影響を受けてＩＣチップｃが当てがわれる前に硬化してしまうようなことがないように配慮される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近時では電子部品の小型化および実装の高密度化の要求が強くなってきている。これに対応するのに、上記従来のフリップチップ実装方法では、接合材料ｄが図６の（ａ）（ｂ）に示すようにＩＣチップｃのまわりに拡がることが問題となってきた。接合材料ｄがＩＣチップｃまわりに拡がると、高密度実装のためにＩＣチップｃの実装間隔を例えば１ｍｍ程度まで小さくしようとすると、図６の（ａ）（ｂ）に示すＩＣチップｃの実装において、ＩＣチップｃのまわりに拡がる接合材料ｄが隣接する仮想線で示すＩＣチップｃの実装位置にある電極パターンｇの上に被さって硬化されてしまう。従って、その隣接位置に次のＩＣチップｃを実装するとき、電極パターンｇとＩＣチップｃの金属バンプｈとの接触を妨げ、電気接続が不安定になったり、接続不良を招いたりし、製品の品質や歩留りが低下する。
【０００８】
接合材料ｄはディスペンサｅにより基板ｂの上に図５の（ａ）に示すように供給するが、供給後にディスペンサｅを基板ｂから引き離したとき、基板ｂ上に供給された接合材料ｄは最初、図５の（ａ）に仮想線で示すように盛り上がっているが、その後基板ｂとのぬれ性や自身の表面張力などの関係で図５の（ｂ）に示すようにまわりに拡がりかさ低くなる。
【０００９】
図５の（ａ）に仮想線で示す接合材料ｄの大きさと、図５の（ｂ）に示す接合材料ｄの大きさとの間には一定の関係があり、接合材料ｄの拡がり後の大きさは制御できる。しかし、拡がり後の接合材料ｄのかさが低すぎると、基板ｂの接合材料ｄが供給された上にＩＣチップｃを当てがうとき、ＩＣチップｃの実装面ｃ１に金属バンプｈなどの電気接続を行う突起があって、実装面ｃ１と基板ｂとの間に浮きができる場合は特に、実装面ｃ１と基板ｂとの間が接合材料ｄで埋まり切らず接合不良となって、電気接続に溶融固化する半田バンプを用いない場合は特に、電気接続の不良、不能状態、ＩＣチップｃのガタツキや脱落などを招きやすい。
【００１０】
接合材料ｄの粘度を上げて拡がりを抑えようとすると、基板ｂに接合材料ｄをディスペンサｅで供給して後、これを基板ｂから引き離すときの糸引きによって基板ｂを汚損し不良品化してしまうという問題が生じるので、これも、接合材料ｄの拡がりを規制するには限界があって十分には抑え切れない。
【００１１】
従って、従来、接合材料ｄをディスペンサｅにより基板ｂの上に供給するのに、接合不良を回避できるだけの接合材料ｄの供給かさを確保することを第１として、先ずこれに留意し、接合材料ｄの拡がりは二の次になっている。この結果、使用する接合材料ｄの粘度を狭い範囲に抑えながらも、接合材料ｄのＩＣチップｃまわりへの拡がりの問題は解決できていない。
【００１２】
本発明者らは、接合材料の新たな供給方式につき、種々に実験をしたところ、部品の実装面に接合材料を供給して基板との接合を行うと、接合材料の部品まわりへの拡がりを抑制できることを知見した。
【００１３】
本発明の目的は、このような新たな知見に基づき、高密度化に対応できる部品の実装方法およびその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、本発明の請求項１に係る部品の実装方法は、第１に、ペースト状の接合材料を用いて部品と基板とを接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、部品の実装面側に供給した接合材料によって、部品と基板とを接合して部品と基板の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、部品と基板との接合材料による接合に際し接合材料を硬化させる硬化操作を行い、１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておき加熱源とすることを特徴としている。
【００１５】
このように、部品の実装面側に接合材料を供給すると、供給した接合材料は実装面が上に向いていても部品の側周面にまわり込みにくく、接合材料のかさを十分な自由度で設定でき、実装面が下向きであると供給した接合材料は部品の側周面にさらにまわり込みにくく、接合材料の供給かさの十分な設定自由度が幅広い粘度域にて達成することができる。このように部品の側周面へのまわり込み防止と供給かさの適正な設定をもって接合材料を供給した部品の実装面を基板に当てがって部品と基板とを接合すると、実装面に金属バンプなどの電気接続突起がある場合でも、部品と基板との間を接合材料で十分に埋め切って確実な接合およびそれによる電気接続を図りながら、接合材料が部品のまわりに拡がる量および大きさを所定範囲内に規制することができ、各種の電子部品をフリップチップ実装して電子回路基板などを製造するときの高密度実装の要求に対応することができる。
また、部品と基板との接合材料による接合に際し、接合材料を加熱または／および光によって硬化させる硬化操作を行うと、部品を基板に当てがって電気接続させた状態に固定することができ、電気接続不良が接合のあと事後的に発生するのを防止できる。１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておいて加熱源とすると、接合材料が供給された部品を基板に当てがった時点から、基板が所定温度での加熱源となって即時に加熱が開始されるので、加熱源の温度の立ち上がりのための時間が不要となり硬化操作が短時間に達成され、作業能率が向上する。採用できる接合材料には導電粒子を含まないものや、導電粒子を均一に分散させた異方性導電ペーストがある。後者のものは接合材料自体に導電粒子による導電性はないが、部品を基板に当てがったときの双方の電気接続部間に接合材料中の導電粒子が介在して双方の電気接続を補助するので、部品と基板との接合による電気接続性を向上することができ、製品の品質の安定を図ることができる。
【００１７】
この場合、部品の実装面と貯留された接合材料の表面とを近づけていって接合材料を部品の実装面に付着させた後、双方を引き離して接合材料の供給を終えるようにすると、接合材料の供給操作が簡単で容易かつ短時間に達成できる利点があるし、部品の実装面と接合材料表面との近づけ状態や接合材料の粘度によって接合材料の供給かさを十分な自由度で設定することができるので、上記の方法をより有利に達成することができる。
【００１９】
上記のような部品を一連に取り扱っての基板への実装方法は、部品を供給する部品供給部と、ペースト状の接合材料を貯留する貯留部と、基板を部品との接合位置に位置決め保持し接合作業に供する基板保持手段と、部品供給部で供給される部品を部品取り扱いツールにより保持して貯留部の接合材料上に持ち運んで、その表面に部品の実装面を近づけて行って接合材料を付着させた後双方を引き離し、その部品を基板保持手段により接合位置に位置決めされている基板の上に持ち運んでその所定位置に実装面を当てがい、部品と基板とを接合することを繰り返し行う部品実装ヘッドと、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段とを備えた部品の実装装置によって、部品の供給をも含めて、一定のプログラムに従い自動的に確実に能率よく達成することができる。
【００２０】
特に、この装置に備える、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段とによって、貯留している接合材料の表面位置を一定に保たなくても、部品の実装面を接合材料の表面に近づける作業の都度、接合材料の表面と部品取り扱いツールや部品との間の距離の計測手段による計測情報に基づき、制御手段が部品の実装面を接合材料の表面に近づける位置を制御するので、部品の実装面への接合材料の付着域および付着かさを設定通りに制御することができ、接合材料の部品まわりへの拡がりを所定範囲内に規制しての確実な部品のフリップチップ実装を安定して達成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る部品の実装方法およびその装置の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００２２】
本実施の形態の部品の実装方法は、図１に示すようにペースト状の接合材料１５を用いてチップ形の電子部品、特にベアＩＣなどであるＩＣチップ１２を実装対象部品とし、部品を実装する基板の一例としての回路基板１６にそのＩＣチップ１２をフリップ実装する場合の一例である。図１に示す部品実装装置を参照しながら説明すると、ＩＣチップ１２と回路基板１６とを図１の（ｃ）、図３の（ｂ）に示すように接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装するのに、図１の（ｂ）（ｃ′）に示すようにＩＣチップ１２の実装面１２ａ側に供給した接合材料１５によって、ＩＣチップ１２と回路基板１６とを図１の（ｃ）に示すように接合してＩＣチップ１２と回路基板１６の図３の（ｂ）に示すような電気接続を行いフリップチップ実装する。
【００２３】
このようなフリップチップ実装のために、ＩＣチップ１２の実装面１２ａと回路基板１６とには、それぞれが担持している回路パターンなどを接続し合う電気接続部が設けられている。電気接続部は通常、回路基板１６側が回路パターンなどの一部である図３の（ｂ）に示すような電極パターン１６ａとされ、ＩＣチップ１２側は回路パターンなどの電極部に設けたバンプ１２ｂとされる。バンプ１２ｂはそれ自身の溶融硬化によってＩＣチップ１２と回路基板１６との電気接続を行う半田バンプと、溶融を伴わずＩＣチップ１２と回路基板１６との電気接続を行う金などよりなる金属バンプとがある。本発明の部品実装方法はそのいずれにも適用できる。しかし、前記接合材料１５の部品まわりへの拡がりが問題になりやすい金属バンプの場合に、本発明は特に有効であり、この場合についてだけ以下述べる。
【００２４】
上記のように、ＩＣチップ１２の実装面１２ａ側に接合材料１５を供給すると、供給した接合材料１５は実装面１２ａが上に向いていても自身の表面張力やぬれ性などによってＩＣチップ１２の側周面１２ｃにまわり込みにくく、接合材料１５の供給かさを十分な自由度で設定できるが、特に、実装面１２ａが図１、図２に示すように下向きであると、供給した接合材料１５は重力の作用も手伝ってＩＣチップ１２の側周面１２ｃにさらにまわり込みにくくなり、実装面１２ａの中央部に接合材料１５が安息角一杯に集まって垂れ下がる現象から、接合材料１５の供給かさの設定が十分な自由度で、かつ幅広い粘度域にて達成することができる。このような特徴は、接合材料１５をディスペンサなどにより手動であるいは自動で供給するいずれの場合も同様であるし、接合材料１５の供給方法の違いによらずほぼ共通している。
【００２５】
このように接合材料１５のＩＣチップ１２の側周面１２ｃへのまわり込み防止と供給かさの適正な設定をもって、接合材料１５を供給したＩＣチップ１２の実装面１２ａを図１の（ｃ）に示すように回路基板１６に当てがってＩＣチップ１２と回路基板１６とを接合すると、実装面１２ａにバンプ１２ｂなどの電気接続用の突起がある場合でも、ＩＣチップ１２と回路基板１６との間を図３の（ｂ）に示すように接合材料１５で十分に埋め切って確実な接合およびそれによる電気接続を図りながら、接合材料１５がＩＣチップ１２のまわりに拡がる量および大きさを図３の（ａ）（ｂ）に示すような所定範囲内に規制することができる。
【００２６】
これによって、図３の（ｂ）に実線で示すＩＣチップ１２のフリップチップ実装に当たって用いた接合材料１５が、高密度実装したい仮想線で示す他のＩＣチップ１２のフリップチップ実装によって電気接続すべき電極パターン１６ａを覆うことはなく、実線のＩＣチップ１２のフリップチップ実装に用いた接合材料１５が前記仮想線の隣接ＩＣチップ１２のフリップチップ実装の前に硬化されても、隣接ＩＣチップ１２のフリップチップ実装を妨げることはない。従って、各種の電子部品をフリップチップ実装して電子回路基板などを製造するときの高密度実装の要求に対応することができる。
【００２７】
ＩＣチップ１２と回路基板１６との接合材料１５による接合に際し、通常、接合材料１５は硬化させるが、これは加熱または／および光による硬化操作で行われ、ＩＣチップ１２を回路基板１６に当てがって接合し電気接続させた状態を固定することができ、電気接続不良が事後的に発生するのを防止できる。１つの硬化操作として、本実施の形態では回路基板１６を、ＩＣチップ１２を当てがう前からヒータ１８などで加熱しておいて加熱源としている。これにより、図１の（ｃ′）に示すように接合材料１５が供給されたＩＣチップ１２を、図１の（ｃ）に示すように回路基板１６に当てがった時点から、回路基板１６が所定温度の加熱源となって即時に加熱が開始されるので、加熱源の温度の立ち上がりのための時間が不要となり硬化操作が短時間に達成され、作業能率が向上する。
【００２８】
ペースト状の接合材料は、一般には加熱併用紫外線硬化形先着材が用いられる。これには液状のエポキシアクリレート樹脂を主成分とするものがある。増粘剤の添加割合によって粘度が自由に設定できる。もっとも、本発明の方法を達成できるものであれば、他の既に知られ、また、新しく提供されるどのような接着剤、接合材料を用いることもできる。
【００２９】
接合材料１５にはさらに、導電粒子を含まないものや、導電粒子を均一に分散させた異方性導電ペーストがあり、そのいずれをも採用することはできる。しかし、特に後者のもは接合材料１５自体に導電粒子による導電性はないが、ＩＣチップ１２を図１の（ｃ）に示すように回路基板１６に当てがったときの双方の電気接続部である図３の（ｂ）に示すバンプ１２ｂおよび電極パターン１６ａ間に接合材料１５中の図示しない導電粒子が介在して双方の電気接続を補助するので、ＩＣチップ１２と回路基板１６との接合による電気接続性を向上することができ、ＩＣチップ１２などの電子部品を実装して製造される電子回路基板などの製品の品質の安定を図ることができる。
【００３０】
本実施の形態の部品の実装方法は特に、ＩＣチップ１２の実装面１２ａと、接着剤槽１４に貯留されるなどした接合材料１５の表面１５ａとを、図１の（ｂ′）から図１の（ｂ）に示すように近づけていって、接合材料１５をＩＣチップ１２の実装面１２ａに付着させた後、双方を引き離して接合材料１５の実装面１２ａへの供給を終えるようにする。これにより、接合材料１５の供給操作が簡単で容易かつ短時間に達成できる利点があるし、ＩＣチップ１２の実装面１２ａと接合材料表面１５ａとの近づけ状態や接合材料１５の粘度によって接合材料１５の供給かさを十分な自由度で設定することができ、上記の部品の実装方法をより有利に達成することができる。
【００３１】
しかも、このような部品の実装方法を採用するのに、本実施の形態では図１に示すように、部品供給部１１のＩＣチップ１２を部品取り扱いツールの一例としての吸着ノズル１３により吸着して保持し、貯留された接合材料１５上に持ち運び、ＩＣチップ１２の実装面１２ａを近づけていって接合材料１５を付着させた後双方を引き離して接合材料１５をＩＣチップ１２の実装面１２ａ付着させるのに続き、接合材料１５付着後のＩＣチップ１２を回路基板１６上に持ち運んでその実装面１２ａを回路基板１６の所定位置に当てがいＩＣチップ１２と回路基板１６とを接合して相互の電気接続を行いフリップチップ実装するようにする。
【００３２】
これにより、ＩＣチップ１２を部品取り扱いツールである吸着ノズル１３によって保持したままの一連の取り扱いにより、そのＩＣチップ１２の実装面１２ａへの接合材料１５の供給と、この供給した接合材料１５によるＩＣチップ１２と回路基板１６との接合およびそれによる電気接続を達成することができ、実装作業の全体が簡単になり容易かつ短時間で達成される利点がある。
【００３３】
上記のようにＩＣチップ１２などの各種部品を一連に取り扱い、回路基板１６などの基板に実装する方法を実現するのに、図１に示す部品の実装装置は、前記した、ＩＣチップ１２などの部品を部品供給位置２０に供給する部品供給部１１、ペースト状の接合材料１５を接合材料供給位置２１に貯留しておく貯留部の一例としての接着剤槽１４、ＩＣチップ１２を保持して各種に取り扱う部品取り扱いツールの一例としての吸着ノズル１３などの他に、回路基板１６をＩＣチップ１２との図１に示す接合位置２２に位置決め保持して前記接合、接続作業に供する基板保持手段１７と、部品供給位置２０にて部品供給部１１から供給されるＩＣチップ１２を吸着ノズル１３により保持して、接合材料供給位置２１に移動し接着剤槽１４に貯留されている接着剤槽１４上にＩＣチップ１２を持ち運んで、その表面１５ａにＩＣチップ１２の実装面１２ａを近づけていって接合材料１５を付着させた後、双方を引き離し、この接合材料１５付着後のＩＣチップ１２を、接合位置２２に位置決めされている回路基板１６の上に持ち運んでその所定位置に実装面１２ａを当てがい、ＩＣチップ１２と回路基板１６とを接合して電気接続を行うことを繰り返し行う部品実装ヘッド２３とを備え、それらの各手段をマイクロコンピュータや他の電気回路などを用いた制御装置２４により、内部のあるいは外部の各種記憶手段２４ａに記憶された一定のプログラムに従って動作制御し、前記のようにＩＣチップ１２を吸着ノズル１３によって一連に取り扱って回路基板１６にフリップチップ実装する方法を、ＩＣチップ１２などの部品の供給をも含めて、自動的に確実に能率よく達成することができる。
【００３４】
部品供給部１１はフリップチップ実装する各種のＩＣチップ１２、あるいは他の方式を複合して実装される電子部品を含め、その都度必要とされるものを供給するために、例えばトレー２５に収納した部品を取り扱う。必要な部品を収納したトレー２５をトレー搬送手段２７のモータ２８による正転駆動にて部品供給位置２０に移動させて、そのトレー２５に収納しているＩＣチップ１２などの部品を実装に供する。次に供給すべきＩＣチップ１２などが別のものであると、部品供給位置２０にあるトレー２５をトレー搬送手段２７のモータ２８の逆転駆動により基に戻して格納した後、次に必要なＩＣチップ１２などを収納したトレー２５を部品供給位置２０に移動させて部品を供給することを繰り返す。しかし、ＩＣチップ１２などの各種の部品を供給するのに、その部品の種類に応じた既に知られる各種の方式を採用することができる。
【００３５】
部品取り扱いツールは吸着ノズル１３に限られることはなく、部品を挟み持つチャックタイプのもの、部品と接続される接続タイプのものなど、取り扱う部品の種類に応じた各種のものを採用でき、場合によっては同種のものを複数、あるいは異種のものを複合して装備し、選択使用するようにもできる。
【００３６】
基板保持手段１７はこれに対して回路基板１６をモータ３３の正転駆動により搬入してＩＣチップ１２などの実装に供し、必要な部品の実装が終了した回路基板１６をモータ３３のさらなる正転駆動により先へ搬出する搬送手段２９と組合せ用いられる。基板保持手段１７は、搬入された回路基板１６を例えば図のＸ方向と紙面に直角なＹ方向とのＸＹ２方向に位置決めするためのＸ方向移動テーブル２６ａ、およびＹ方向移動テーブル２６ｂを持ち、それらをモータ３１、３２によって正逆駆動することにより回路基板１６を水平面上のどの位置にも位置決めできるようにしている。
【００３７】
しかし、部品実装ヘッド２３に設定される移動方向との関係により、例えば、部品実装ヘッド２３がＸＹ２方向の一方にだけ移動される場合を考えると、基板保持手段１７は水平面上の部品実装ヘッド２３が移動できない今１つの方向で回路基板１６を移動させて位置決めできれば、回路基板１６および部品実装ヘッド２３の相対移動によって、回路基板１６の上のどの位置にもＩＣチップ１２などの部品を実装することができると言うように、基板保持手段１７での回路基板１６などの基板の位置決め方向は自由に設定できる。前記接合材料１５の硬化操作を行うヒータ１８は回路基板１６を直接受載する本実施の形態ではＸ方向移動テーブル２６ａに設けてあり、回路基板１６を受載すると同時にこれを加熱するようにしてある。回路基板１６の加熱温度はセンサ４１によりモニタしてその温度情報を制御装置２４に入力し、制御装置２４はこの入力を基にヒータ１８への通電を制御し、回路基板１６を一定温度に保持できるようにする。しかし、加熱方法は種々の方法を採用することができる。
【００３８】
部品供給位置２０、接合材料供給位置２１、および接合位置２２は図１に示すＸ方向に一列に並ぶように設定されているので、部品実装ヘッド２３は少なくともこのＸ方向に往復移動できれば、吸着ノズル１３をそれらの位置に順次に移動させてＩＣチップ１２などを回路基板１６の所定位置に実装することはできる。
【００３９】
本実施の形態では部品実装ヘッド２３もＸＹ２方向に位置決めできるようにしてあり、モータ３４によるＸ方向テーブル３５の正逆駆動により部品実装ヘッド２３をＸ方向に移動させ、モータ３６によるＹ方向テーブル３７の正逆駆動により部品実装ヘッド２３をＹ方向に移動させる。これによって、部品供給位置２０に移動されたトレー２５にマトリックス状に配列して収納されたＩＣチップ１２などの部品をトレー２５の移動なしに吸着保持してピックアップすることができるし、ＸＹ２方向に回路基板１６を位置決めする基板保持手段１７との間で、回路基板１６の所定位置に実装する際に、どちらか有利になる側の移動を採用するとよいし、双方の移動を複合して行うこともできる。
【００４０】
また、部品実装ヘッド２３はモータ３８の正逆駆動により吸着ノズル１３を昇降させることができ、トレー２５によって供給されるＩＣチップ１２などの部品を吸着保持してピックアップし、これを接着剤槽１４内の接合材料１５の表面１５ａに近づけ、または接触させ、あるいは押し入れて後、ＩＣチップ１２を持ち上げて接合材料１５の表面１５ａから引き離して、接合材料１５の実装面１２ａへの前記のような供給を行い、接合材料１５を供給した後のＩＣチップ１２や、ピックアップしたままの他の電子部品などの各種の部品を、位置決めされた回路基板１６の上に上方から当てがってフリップチップ実装し、あるいは他の方式の実装を行うことを繰り返し行える。
【００４１】
しかし、部品実装ヘッド２３の移動方式や移動方向は必要に応じて自由に設定できるし、そのための部品実装ヘッド２３の移動、および位置決めの機構も種々なものを採用することができる。例えば、図１に示す部品実装ヘッド２３は３軸ロボットによって移動される構造となっているが、４軸以上のロボットによって移動されるようにすると、部品供給位置２０、接合材料供給位置２１、および接合位置２２のどのような配置にも対応できるようになるし、より短く、かつ、吸着ノズル１３による各種作業にもより無理のない、合理的な経路でＩＣチップ１２などの部品を取り扱えるようになる。
【００４２】
本実施の形態の図１に示す部品の実装装置はさらに、吸着ノズル１３または吸着ノズル１３が保持し、実装面１２ａに接合材料１５を供給すべきＩＣチップ１２と貯留された接合材料１５の表面１５ａとの間の距離を計測する計測手段４２と、この計測手段４２により計測された計測情報を基に吸着ノズル１３が保持しているＩＣチップ１２などの部品を接合材料１５に近づける位置を制御する制御手段４３とを備えている。
【００４３】
これにより、接着剤槽１４に貯留している接合材料１５の表面１５ａの位置を一定に保たなくても、ＩＣチップ１２の実装面１２ａを接合材料１５の表面１５ａに近づける作業の都度、接合材料１５の表面１５ａと吸着ノズル１３やＩＣチップ１２との間の距離に関し、計測手段４２による計測情報に基づき、制御手段４３がＩＣチップ１２の実装面１２ａを接合材料１５の表面１５ａに近づける位置を制御するので、ＩＣチップ１２の実装面１２ａへの接合材料１５の付着域および付着かさを設定通りに制御することができ、接合材料１５のＩＣチップ１２まわりへの拡がりを所定範囲内に規制しての、ＩＣチップ１２の確実なフリップチップ実装を安定して達成することができ、接合材料１５に揮発性があるなどして表面１５ａのレベルを一定に保てないか、保ち難い現状では特に有効である。
【００４４】
１つの実施例として制御手段４３は、制御装置２４の内部機能としてあるが、これに限られることはなく、制御装置２４とは別の外部装置とすることもできる。制御手段４３は計測手段４２からの、ＩＣチップ１２の実装面１２ａが接合材料１５の表面１５ａと所定位置まで近接し、あるいは接触し、あるいは表面１５ａに押し沈めれたかどうかを示す、吸着ノズル１３と表面１５ａとの間の位置、あるいは距離の情報であってもよいし、ＩＣチップ１２が表面に所定位置まで近づき、あるいは接触したことを計測手段４２と接合材料１５の表面１５ａとの間の距離情報を与えて判別させるものでもよい。これらには、光学的な反射を用いたいわゆる三角測距方式のものを採用することができるし、発進信号の表面１５ａからの反射の時間を採用したものでもよい。いずれにしても、表面１５ａとの非接触な方式によるのが好適である。非接触であると接合材料１５の付着による影響を受けない利点がある。
【００４５】
実施例について説明すると、ＩＣチップ１２の実装面１２ａを接合材料１５の表面１５ａに接触させた後、直ぐにＩＣチップ１２を引き上げて表面１５ａから引き離すことによって、実装面１２ａに接合材料１５を１ｍｍ間隔での高密度実装に十分対応できる状態に供給することができた。これを満足する接合材料１５の粘度は５〜２００Ｐａ・Ｓｅｃの範囲であり、ｃＰに換算すると５０〜２０００ｃＰと広範囲に適応できた。
【００４６】
従来の供給方法と、本発明の供給方法とで、同じ接合材料１５を供給したときの、ＩＣチップ１２の実装面１２ａサイズと、実装面１２ａの面積を１００としたときの実装後の接合材料１５の拡がり面積比との関係を比較したところ、図４に示すグラフのようになった。図４で△線は従来の供給方法を示し、○線は本発明の場合を示している。図４で分かるように、従来の供給方法に比し本発明の供給方法では全体に接合材料１５の拡がりを小さく抑えられている上、実装面１２ａのサイズ、つまりＩＣチップ１２のサイズが小さくなると、従来の供給方法ではＩＣチップ１２に対する接合材料１５の拡がり量が目立って大きくなるのに対し、本発明の供給方法では接合材料１５の拡がり量がほとんど大きくならない。
【００４７】
これは、本発明の供給方法がＩＣチップ１２の微小化、実装のさらなる高密度化に対応できることを示している。
【００４８】
なお、接合材料１５の粘度にもよるが、実装面１２ａにバンプ１２ｂがあるようなものでは、これが接合材料１５の表面１５ａ内に入り込むことで接合材料１５をＩＣチップ１２の側に幾分引き上げていけるような場合は、実装面１２ａが表面１５ａに接する位置まで必ずしも近づけられなくても接合材料１５は供給できたし、実装面１２ａを接合材料１５の表面１５ａよりも下に押し沈められても接合材料１５がＩＣチップ１２の側周面１２ｃにまわり込ませずに、実装面１２ａにだけ接合材料１５を供給することもできた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の部品の実装方法およびその装置によれば、実装面に供給した接合材料は実装面が上に向いても、下に向いていても、部品の側周面にまわり込みにくく、接合材料の供給かさの設定が十分な自由度で、かつ幅広い粘度域にて達成されて、実装面に金属バンプなどの電気接続突起がある場合でも、部品と基板とを当てがって接合する際に双方の間を接合材料で十分に埋め切って確実な接合およびそれによる電気接続を図りながら、接合材料が部品のまわりに拡がる量および大きさを所定範囲内に規制することができるので、各種の電子部品をフリップチップ実装して電子回路基板などを製造するときの高密度実装の要求に対応することができる。また、部品と基板との接合材料による接合に際し、接合材料を硬化させる硬化操作を行うことにより、部品を基板に当てがって電気接続させた状態に固定することができ、電気接続不良が接合のあと事後的に発生するのを防止できる。特に、接合材料の１つの硬化操作として、基板を、部品を当てがう前から加熱しておいて加熱源とすることで、接合材料が供給された部品を基板に当てがった時点から即時に接合材料の所定温度での加熱が開始されるので、加熱源の温度の立ち上がりのための時間が不要となり硬化操作が短時間に達成され、作業能率が向上する。
【００５１】
この場合、部品の実装面と貯留された接合材料の表面とを近づけていって接合材料を部品の実装面に付着させた後、双方を引き離して接合材料の供給を終えるようにすることで、接合材料の供給操作が簡単で容易かつ短時間に達成できる利点があるし、部品の実装面と接合材料表面との近づけ状態や接合材料の粘度によって接合材料の供給かさを十分な自由度で設定することができる。
【００５３】
本発明の部品実装装置は、部品を供給する部品供給部と、ペースト状の接合材料を貯留する貯留部と、基板を部品との接合位置に位置決め保持し接合作業に供する基板保持手段と、部品供給部で供給される部品を部品取り扱いツールにより保持して貯留部の接合材料上に持ち運んで、その表面に部品の実装面を近づけて行って接合材料を付着させた後双方を引き離し、その部品を基板保持手段により接合位置に位置決めされている基板の上に持ち運んでその所定位置に実装面を当てがい、部品と基板とを接合して電気接続することを繰り返し行う部品実装ヘッドと、部品取り扱いツールまたは部品取り扱いツールが保持している部品と貯留された接合材料の表面との間の距離を計測する計測手段と、この計測手段により計測された計測情報を基に取り扱いツールが保持している部品を接合材料に近づける位置を制御する制御手段とを備えたことを特徴としており、部品の供給をも含めて、一定のプログラムに従い自動的に確実に能率よく達成することができる。また、部品の実装面を接合材料の表面に近づける作業の都度、接合材料の表面と部品取り扱いツールや部品との間の距離の計測手段による計測情報に基づき、制御手段が部品の実装面を接合材料の表面に近づける位置を制御するようにすると、貯留している接合材料の表面位置を一定に保たなくても、部品の実装面への接合材料の付着域および付着かさを設定通りに制御することができ、接合材料の部品まわりへの拡がりを所定範囲内に規制しての確実な部品のフリップチップ実装を安定して達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る部品の実装方法およびそれを実現する部品の実装装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す方法および装置で行ったＩＣチップの実装面に供給した接合材料の状態を示す側面図である。
【図３】図１に示す方法および装置で実装したＩＣチップの状態を示し、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は回路基板とＩＣチップとの接合、電気接続の状態を示す断面図である。
【図４】従来の供給方法と本発明の供給方法との、接合材料の拡がりの違いを比較するグラフである。
【図５】従来のベアＩＣチップの実装方法を示す側面図である。
【図６】図５に示す方法で実装したＩＣチップの状態を示し、その（ａ）は平面図、その（ｂ）は回路基板とＩＣチップとの接合、電気接続の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１  部品供給部
１２  ＩＣチップ
１２ａ  実装面
１２ｂ  バンプ
１３  吸着ノズル
１４  接着剤槽
１５  接合材料
１６  回路基板
１６ａ  電極パターン
１７  基板保持手段
１８  ヒータ
２０  部品供給位置
２１  接合材料供給位置
２２  接合位置
２３  部品実装ヘッド
２４  制御装置
２４ａ  記憶手段
４２  計測手段
４３  制御手段
【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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