(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の突起電極を有する電子部品を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の突起電極配設面と実装対象物の実装面の少なくとも一方に、その中央部で交差するとともに、中央部で高くかつ中央部から周囲に向けて放射状に延びるように封止材又は接着材を線状に描画塗布する工程と、電子部品と実装対象物の位置合わせを行って電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に接触させ、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材を高くなっている中央部から放射状に塗布された線に沿って周囲に流動させて、封止材又は接着材を電子部品と実装対象物の間の隙間に充填する工程と、電子部品に押圧荷重を負荷しつつ接合エネルギーを付与して突起電極と電極を接合する工程とを有することを特徴とする電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアＩＣなど、一面に複数の突起電極を有する電子部品を基板などの実装対象物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】
ベアＩＣなどの一面に複数の突起電極が設けられた電子部品を基板に実装する方法として、例えば特開２０００−６８３２７号公報においては、図７（ａ）に示すように、電子部品４１をその突起電極４１ａを下向きにして供給してその上面を吸着ノズルにて吸着保持し、支持台上に基板４２を供給して固定支持し、基板４２の電子部品実装箇所と電子部品４１の少なくとも一方に、１又は複数の山状に封止材４３を塗布し、その後電子部品４１が基板４２の実装位置の上方に位置するように吸着ノズルと支持台を位置決めし、図７（ｂ）に示すように、吸着ノズル又は支持台を互いに接近するように移動させて電子部品４１の突起電極４１ａを基板４２の電極４２ａに当接させ、さらに所定の押圧力を作用させた状態で吸着ノズルに超音波振動を付与することにより、突起電極４１ａを基板４２の電極４２ａに超音波振動エネルギーにて溶融接合して電子部品４１を基板４２に実装すると同時に封止材４３にて基板４２と電子部品４１の間の間隙を封止するようにしたものが開示されている。
【０００３】
このような実装方法によると、電子部品４１を超音波接合によって基板４２に実装した後、基板４２を斜めに配置して保持し、ディスペンサなどを用いて電子部品４１と基板４２の間の間隙に封止材４３を流し込んで充填し、その後封止材４３を加熱硬化させて封止処理する従来の実装方法に比して生産性が向上するとともに、設備コストを低減できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記方法では、電子部品４１又は基板４２の接合面に１又は複数の山状に所定量の封止材４３を塗布した状態で、電子部品４１を突起電極４１ａと電極４２ａが接合されるように基板４２に向けて押圧することで、塗布された山状の封止材４３をその頂部から押し潰して周囲に押し広げることで電子部品４１と基板４２の間隙の全体に充填するのであるが、図８に示すように、封止材４３が広がる際に突起電極４１ａの周辺で気泡４４を噛み込む恐れがあり、この気泡４４が温度変化によって膨張して突起電極４１ａと電極４２ａの接合部を剥離させるように作用し、接合不良発生の原因となるという問題が生じる可能性がある。
【０００５】
特に、近年は電子回路を構成する電子部品（チップ）の数を少なくすることが求められ、それに伴って各電子部品の高機能化・高集積化が進められる結果、単一の電子部品は逆に大型化・多電極化が進行し、例えば近い将来に１０ｍｍ角から２０ｍｍ角の大きさで、突起電極の数が５０個〜１００個から１０００個以上のものまでが実用されることが予想されるに至っており、このように電子部品が大型化し、突起電極の数が大量になることにより、上記のような問題が接合状態の信頼性に大きな影響を与えることになる。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電子部品の実装と同時に封止材を気泡を噛み込むことなく実装対象物との間に充填することができ、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現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】
本発明の電子部品実装方法は、一面に複数の突起電極を有する電子部品を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の突起電極配設面と実装対象物の実装面の少なくとも一方に、その中央部で交差するとともに、中央部で高くかつ中央部から周囲に向けて放射状に延びるように封止材又は接着材を線状に描画塗布する工程と、電子部品と実装対象物の位置合わせを行って電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に接触させ、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材を高くなっている中央部から放射状に塗布された線に沿って周囲に流動させて、封止材又は接着材を電子部品と実装対象物の間の隙間に充填する工程と、電子部品に押圧荷重を負荷しつつ接合エネルギーを付与して突起電極と電極を接合する工程とを有するものである。
【０００８】
このような構成によると、封止材又は接着材を山状に塗布するのではなく、線状に描画塗布するとともにそれを中央部で交差させることで中央部で高くかつ周囲に向けて放射状に塗布していることにより、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材が中央部から放射状に塗布された線に沿って円滑に周囲に流動するので、電子部品の面積が大きく、多数の突起電極が配設されている場合でも突起電極の周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品と実装対象物の間の隙間の全体に封止材又は接着材を充填することができ、電子部品の突起電極と実装対象物の電極との接合と同時に封止材又は接着材の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品実装方法の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００１１】
まず、本実施形態の部品実装装置における全体構成について、図１、図２を参照して説明する。１は、ベアＩＣチップからなる電子部品２を実装対象物の基板３（図３、図４参照）に実装する電子部品実装装置で、電子部品２はその一面に複数の突起電極２ａが配列されており、基板３の部品実装位置には各突起電極２ａを接合する電極３ａ（図３参照）が形成されている。電子部品２は、例えば１０ｍｍ角〜２０ｍｍ角の大きさで、突起電極２ａは５０〜１００個以上、特に大型の電子部品２においては１０００個以上設けられている。
【００１２】
電子部品実装装置１の基台４上の後部には、電子部品２を保持して基板３に実装する実装ヘッド５をＸ軸方向に移動可能に支持するＸ方向テーブル６が配設されている。Ｘ方向テーブル６の所定箇所の下部とその前部の間にわたってＹ軸方向に移動可能なＹ方向テーブル７が配設され、このＹ方向テーブル７上に基板３を載置固定する支持台８が昇降可能に設けられている。Ｘ方向テーブル６の前部には基板３を基台４の一側からＹ方向テーブル７まで搬入するローダ９と、Ｙ方向テーブル７から基台４の他側に搬出するアンローダ１０が配設されている。ローダ９やアンローダ１０は基板３の両側を支持する一対のレールを有し、支持台８の前後両側にはこれら一対のレールに接続可能な部分レール１１が設けられて基板３をこの部分レール１１上に受けた後、支持台８上に載置固定するように構成されている。
【００１３】
基台４の他側のＸ方向テーブル６より前方位置に、多数の電子部品２を形成されエキスパンドシート上でダイシングされた半導体ウエハ１２を収容した部品マガジン１３が設置されて、所望の半導体ウエハ１２を所定の供給高さ位置に位置決めするマガジンリフタ１４が配設され、マガジンリフタ１４とＹ方向テーブル７との間に、マガジンリフタ１４から導入された半導体ウエハ１２のエキスパンドシートを拡張させ、各部品２を間隔をあけて分離させるエキスパンド台１５が、任意の部品２を所定の第１の部品供給位置に位置決めするＸＹテーブル１６上に設置して配設されている。１７は第１の部品供給位置の部品２を認識する認識カメラである。
【００１４】
１８は、エキスパンド台１５上の第１の部品供給位置で電子部品２を吸着し、Ｘ方向テーブル６と同じＸ方向に移動して第２の部品供給位置まで移載するとともに吸着した電子部品２を１８０度上向きに旋回させる部品反転手段である。半導体ウエハ１２の状態では、各電子部品２の突起電極２ａは上面に形成されており、部品反転手段１８にて各電子部品２の突起電極２ａが形成された面を吸着した後上向きに１８０度旋回することによって、電子部品２の突起電極２ａが形成された面が下向き、反対側の面が上向きとなり、その状態で第２の部品供給位置で実装ヘッド５に受け渡すように構成されている。以上のマガジンリフタ１４、エキスパンド台１５、反転手段１８にて部品２を実装ヘッド５に供給する部品供給手段２０が構成されている。
【００１５】
１９は基板３の電子部品２の実装箇所に封止材を描画塗布するように吐出するディスペンサで、Ｘ方向テーブル６にてＸ方向に移動可能に構成されており、このディスペンサ１９とＸ方向テーブル６とＹ方向テーブル７にて描画塗布手段２１が構成されている。
【００１６】
実装ヘッド５は、図２に示すように、ボイスコイルモータなどの移動手段２２にて軸芯方向に昇降駆動可能なスプライン軸（図示せず）の下部に超音波ヘッド２３が取付けられている。超音波ヘッド２３は、支持ブラケット２４に超音波振動発生手段２５と共振体２６を取付けて構成され、その共振体２６又はそれに取付固定された吸着ノズルにて電子部品２を保持するように構成されている。
【００１７】
以上の全体構成における部品実装動作を説明すると、ローダ９にて供給された基板３をＹ方向テーブル７に設けられた部分レール１１上に受け渡した後、支持台８を所定高さ位置まで上昇させて基板３を支持台８上に載置固定する。次いで基板３の電子部品実装箇所に封止材３１を描画塗布する。この封止材３１の描画に際しては、図３に示すように、ディスペンサ１９から封止材３１を吐出しながら、基板３をＹ方向テーブル７にてＹ方向に移動させるとともにディスペンサ１９をＸ方向テーブル６にてＸ方向に移動させることによって線状に塗布して行う。
【００１８】
描画パターンは、図３（ａ）に示すように、基板３の電子部品実装箇所の中央部で交差しかつその中央部から周囲に向けて放射状に延びるように描画している。図３（ａ）の例では、基板３の電子部品実装箇所の中央部を方形に取り囲むように突起電極２ａを接合する複数の電極３ａが配設されており、その中央部で４５°の角度間隔で交差するように４本のライン３１ａ〜３１ｄを描画している。描画工程としては、図３（ｂ）に示すように、対辺の中央位置間を横断する２本のライン３１ａ、３１ｂを塗布した後、対角方向に横断する２本のライン３１ｃ、３１ｄを順次塗布している。
【００１９】
一方、電子部品２は部品供給手段２０にてその突起電極２ａを下向きにした状態で第２の部品供給位置に供給され、この電子部品２を実装ヘッド５の共振体２６又はそれに取付固定された吸着ノズルにて保持する。次いで、実装ヘッド５がＸ方向テーブル６にて基板３における電子部品２の実装位置のＸ方向位置まで移動し、またＹ方向テーブル７が基板３における電子部品２の実装位置のＹ方向位置が実装ヘッド５のＹ方向位置に一致するように移動し、図４（ａ）に示すように、電子部品２と基板３の実装箇所の位置合わせを行う。
【００２０】
次に、実装ヘッド５の移動手段２２を作動させて電子部品２を下降させ、図４（ｂ）に示すように、突起電極２ａを基板３の実装位置の電極に当接させる。この電子部品２を基板３に向けて下降させる過程で、図４（ａ）に示すように封止材３１を交差させて放射状に塗布した結果、封止材３１の山が高くなっている中央部から周囲に向けて放射状に塗布されたライン３１ａ〜３１ｄに沿って封止材３１が円滑に周囲に流動する。その結果、電子部品２の面積が大きく、多数の突起電極２ａが配設されている場合でも、図５に示すように、突起電極２ａの周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品２と基板３の間の隙間の全体に封止材３１が充填され、確実に封止される。
【００２１】
その後、移動手段２２にて所定の押圧荷重を負荷しながら超音波振動発生手段２５を作動させることで、突起電極２ａと基板３の電極３ａの接合面に超音波振動エネルギーを供給して溶融接合し、電子部品２の基板３に対する実装が終了する。電子部品２の実装が終了すると、支持台８が下降して基板３が部分レール１１上に受け渡されるとともに、部分レール１１がアンローダ１０に接続されてアンローダ１０にて搬出される。
【００２２】
本実施形態によれば、上記のように電子部品２と基板３の間に充填される封止材３１への気泡の噛み込みを効果的に防止できるので、温度変化等があっても、気泡の膨張で突起電極２ａと電極３ａの接合部を剥離させるように作用して接合不良発生するというような恐れを無くすことができる。従って、電子部品２の突起電極２ａと基板３の電極３ａの接合と同時に封止材３１の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【００２３】
上記実施形態の説明では、封止材３１の描画パターンとして、図６（ａ）に模式的に示すように、４本のラインを中央で交差させた例を示したが、図６（ｂ）に示すように３本のラインを中央で交差させたり、図６（ｃ）に示すように２本のラインを中央で交差させるだけでも良く、さらに電子部品２が大型で、中央部に単一の交差部を設けるだけでは封止材が全体に円滑に行き渡らない恐れがある場合には、図６（ｄ）に示すように、周辺部に複数の交差部ができるように井桁状の塗布ラインを付加した描画パターンとすることもできる。このように、電子部品２の大きさや突起電極２ａの配設状態に応じて描画パターンは任意に設定することができ、その場合中央部で交差するとともに中央部から周囲に向けて放射状に延びるという条件を満たした描画パターンを有することで上記効果を奏することができる。
【００２４】
上記実施形態の説明では、Ｘ方向テーブル６に配設したディスペンサ１９とＹ方向テーブル７から成る描画塗布手段２１にて封止材３１を基板３の電子部品実装箇所に描画塗布する例を示したが、独立した描画塗布手段を配設して電子部品２の突起電極２ａの配設面に封止材３１を塗布するようにしても良く、電子部品２と基板３の両方に封止材３１を塗布するようにしてもよい。
【００２５】
また、以上の説明では、電子部品２と基板３の隙間に封止材３１を充填する例を示したが、封止材３１に代えて接着材を塗布して電子部品２を基板３に接着固定するようにしてもよい。
【００２６】
また、上記実施形態の説明では、電子部品２の突起電極２ａと基板３の電極３ａの接合を、超音波振動エネルギーを付与して接合する例を示したが、超音波振動エネルギーに代えて熱エネルギーを付与して熱圧着にて接合する場合や、超音波ヘッド２３に加熱手段を設けて超音波振動エネルギーと熱エネルギーを併用して付与することによって接合する場合にも、本発明を適用してその効果を奏することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の電子部品実装方法によれば、以上のように封止材又は接着材を山状に塗布するのではなく、線状に描画塗布するとともに、それを中央部で交差させることで中央部で高くかつ周囲に向けて放射状に塗布することにより、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材が中央部から放射状に塗布された線に沿って円滑に周囲に流動し、そのため電子部品の面積が大きく、多数の突起電極が配設されている場合でも突起電極の周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品と実装対象物の間の隙間の全体に封止材又は接着材を充填することができ、電子部品の突起電極と実装対象物の電極との接合と同時に封止材又は接着材の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電子部品実装装置の全体概略構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態の実装ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】同実施形態における封止材の描画塗布状態を示し、（ａ）は描画パターンの平面図、（ｂ）は描画工程を示す斜視図である。
【図４】同実施形態における実装工程を示す断面図である。
【図５】同実施形態における接合部の部分拡大断面図である。
【図６】同実施形態における各種描画パターンを示す模式図である。
【図７】従来例の電子部品実装方法における実装工程を示す断面図である。
【図８】同従来例における接合部の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  電子部品実装装置
２  電子部品
２ａ  突起電極
３  基板（実装対象物）
３ａ  電極
５  実装ヘッド
６  Ｘ方向テーブル（位置決め手段）
７  Ｙ方向テーブル（位置決め手段）
８  支持台
２１  描画塗布手段
３１  封止材
３１ａ〜３１ｄ  封止材の塗布ライン
【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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