(57)【要約】【課題】  急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることで、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる電子部品ボンディングヘッドを提供する。【解決手段】  電子部品ボンディングヘッドは、電子部品８を加熱する加熱電極部５１２を有するガラスツール部５１と、ガラスツール部を冷却する冷却ブロック部５２とを備える電子部品ボンディングヘッド５であって、ガラスツール部は、加熱電極部に対し、電子部品を保持する側の第１のガラス部５１３と、加熱電極部に対し、電子部品を保持する側とは反対側に配置して冷却ブロック部と接続される第２のガラス部５１１とを有し、第１のガラス部の厚みＴ１が０．２〜２ｍｍであり、第２のガラス部の厚みＴ２が、第１のガラス部の厚みの１．２〜２５倍である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を加熱する加熱電極部を有するガラスツール部と、
前記ガラスツール部を冷却する冷却ブロック部とを備える電子部品ボンディングヘッドであって、
前記ガラスツール部は、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側の第１のガラス部と、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側とは反対側に配置して冷却ブロック部と接続される第２のガラス部とを有し、
前記第１のガラス部の厚みが０．２〜２ｍｍであり、
前記第２のガラス部の厚みが、前記第１のガラス部の前記厚みの１．２〜２５倍である、
電子部品ボンディングヘッド。
【請求項２】
前記ガラスツール部に構成されている前記加熱電極部の配線パターンが、前記電子部品を吸着する吸着穴を回避するように配置されている、
請求項１に記載の電子部品ボンディングヘッド。
【請求項３】
前記加熱電極部の配線面積が、前記第１のガラス部と前記第２のガラス部とを焼結接合させる接合部の面積以下である、請求項１又は２に記載の電子部品ボンディングヘッド。
【請求項４】
前記ガラスツール部と前記冷却ブロック部の接触する面に吸着溝を設け、前記ガラスツール部の面が吸着されることによって、前記冷却ブロック部に固定されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子部品ボンディングヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を回路基板に装着し、接合する際に用いられる電子部品ボンディングヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、部品保持部に保持された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いる。電子部品を短時間で接合することができる方法の１つとして、ヘッド加熱を利用し、はんだに代表される金属材料を溶融し、接合させる方法が知られている。
【０００３】
近年、フリップチップ実装に代表される電子部品の電極パッド面を回路基板に直接実装させる工法がある。このような工法の中でも、はんだ接合は、接合時の応力が緩和でき、低コスト化が望めるため、狭ピッチ化に対応した微細バンプの接合技術確立が求められている。フリップチップ接合工法では、回路基板に押圧された電子部品を加熱することにより、はんだを溶融させ、はんだ自身の自己集合の特性を活かし、電子部品の電極パッドと回路基板の電極パッドとを電気的に接合することが可能となる。
【０００４】
この接合工法にて良好な接合を保持するためには、はんだ材の酸化を抑制するために、はんだ溶融点まで急速に加熱を行い、急速に冷却するプロセスが必要になってくる。
【０００５】
このため、加熱を行う電子部品ボンディングヘッドにおいては、電子部品を急速に加熱し、冷却するための機構が不可欠になってくる。
【０００６】
従来の急速加熱及び急速冷却を実現する方法として、セラミックヒーターを用い、実装を行う方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図１０に示す、前記特許文献１によれば、セラミックヒーター加熱部９３とセラミックヒーター配線部９４とにてセラミックヒーター９２を構成する。このような構成のセラミックヒーター９２を用い、セラミックヒーター加熱部９３を急速に加熱させ、電子部品８を短時間で加熱する機構を設けている。セラミックヒーター９２を急速に冷却する場合においては、セラミックヒーター９２を取り付け、近接する冷却ブロック部９１の内部に水を流し、冷却する機構を備えることで、前記プロセスを確立する構造を提供している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−５０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１などにおいて構成されたボンディングヘッドは、小型化が難しく、セラミックヒーター部の容量が大きくなってしてしまう課題があった。以下に、この要因を説明する。
【００１０】
まず、要因として挙げられるのは、セラミック自体の急速加熱時の熱膨張と冷却ブロックへの熱伝達とである。
【００１１】
急速加熱時においては、セラミックヒーター９２そのものの熱膨張を緩和し、構成されているセラミックヒーター加熱部９３とセラミックヒーター配線部９４の内部に構成される配線との連結部に発生する熱膨張の繰り返し応力による破断を防止するため、セラミックヒーター配線部９４の根本までセラミックで覆うなどの対策が必要となり、セラミックヒーター９２の形状が大型化してしまう。
【００１２】
また、本来、冷却性能を上げるために設けられた冷却ブロック部９１の温度が低温かつ熱容量を持っているため、熱伝導性の良いセラミックを用いると、加熱昇温時に冷却ブロック部９１へ熱の逃げが発生する。そのため、昇温特性を維持するためには、セラミックヒーター９２に十分な厚みを持たせなければならなくなってしまう。
【００１３】
このようにセラミックヒーター９２に十分な厚みを持たせるとセラミックヒーター９２の容量が大きくなることによって、加熱及び冷却時のセラミックヒーター９２の大きな熱膨張変化が生じ、接合プロセス中に微細なはんだバンプのつぶれが発生し、良好な接合を行うことが困難な場合があった。
【００１４】
また、ヘッドの大型化は、設備そのものの稼働性能を大きく損なってしまうため、生産性が悪化してしまう。また、メンテナンス性などにおいても、水などを使用しているため、ヘッド故障時などにおけるメンテナンス性が悪くなり、ここでも大きく生産性を悪化させる要因となっている。
【００１５】
以上より、加熱効率を損なわず、熱膨張変動を抑えることが可能なボンディングヘッドが不可欠となる。
【００１６】
本発明の目的は、前記従来の課題に鑑みなされたものであり、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることで、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる電子部品ボンディングヘッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる電子部品ボンディングヘッドは、電子部品を加熱する加熱電極部を有するガラスツール部と、
前記ガラスツール部を冷却する冷却ブロック部とを備える電子部品ボンディングヘッドであって、
前記ガラスツール部は、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側の第１のガラス部と、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側とは反対側に配置して冷却ブロック部と接続される第２のガラス部とを有し、
前記第１のガラス部の厚みが０．２〜２ｍｍであり、
前記第２のガラス部の厚みが、前記第１のガラス部の前記厚みの１．２〜２５倍である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の前記態様に示すように、加熱電極部に対して熱伝導性及び熱膨張率の低いガラス材料でかつ前記厚みの第１のガラス部と第２のガラス部とでガラスツール部を構成することで、ガラスツール部の熱膨張及び冷却ブロックへの熱の逃げを抑制することが可能になる。すなわち、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることができて、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる。
【００１９】
また、本発明の前記態様のボンディングヘッドを用いれば、電子部品の接合時のバンプつぶれを抑制し、良好な接合を提供することが可能になり、同時にボンディングヘッドの軽量化による生産性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品装着装置の概略構成を示す正面図
【図２】本実施形態におけるボンディングヘッド近傍の拡大図
【図３】本実施形態におけるガラスツール部近傍の立体図
【図４】本実施形態におけるガラスツール部近傍の拡大図
【図５】本実施形態におけるガラスツール部の加熱電極配線を示す立体構成図
【図６】本実施形態のおける加熱電極部の接触平面図
【図７】本実施形態におけるボンディングヘッド先端部の組立立体図
【図８】本実施形態のおける冷却ブロック部の冷却流路の立体図
【図９】本実施形態のおけるガラスツール部を保持する吸着流路の立体図
【図１０】従来のボンディングヘッドとセラミックヒーターの概略的な立体図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
始めに、図１を主として参照しながら、本実施の形態における電子部品ボンディングヘッド５を有する電子部品装着装置１の構成について説明する。
【００２３】
なお、図１は、本発明にかかる実施の形態における電子部品ボンディングヘッド５を有する電子部品装着装置１の概略的な正面図である。
【００２４】
電子部品装着装置１は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などに利用される微細な電子部品を、対象物であるプリント基板などの回路基板６に、電子部品の装着と接合とを同時に行う、いわゆるフリップチップ実装装置である。
【００２５】
電子部品装着装置１は、基板保持部２と、電子部品ボンディングヘッド５を有する部品装着ユニット３と、部品供給部４と、撮像部１１と、を備えている。ここで、ＸＹＺ方向は互いに直交する位置関係にある。
【００２６】
基板保持部２の（＋Ｚ）方向側、すなわち図１の上方側には、基板保持部２に保持された回路基板６に電子部品８を装着するための部品装着ユニット３が設けられている。基板保持部２の（−Ｘ）方向側、すなわち図１の左側には、部品装着ユニット３に電子部品８を供給する部品供給部４が設けられている。基板保持部２と部品供給部４との間には、部品供給部４により部品装着ユニット３に供給された電子部品８を撮像する撮像部１１が設けられている。
【００２７】
これらの部又はユニットで構成される機構が制御部１０により動作制御され、回路基板６に対する電子部品８の装着が行われることで実装動作を完了し、モジュール化が可能となる。
【００２８】
ここで、基板保持部２、部品装着ユニット３、部品供給部４、及び撮像部１１の構成について、この順で詳細に説明する。
【００２９】
まず、基板保持部２は、回路基板６を保持するユニットである。基板保持部２は、回路基板６を上面に保持するステージ２１と、ステージ２１をＹ方向に進退移動するステージ移動機構２２と、を備えている。
【００３０】
次に、部品装着ユニット３は、基板保持部２に保持された回路基板６に、部品装着ユニット３に供給された電子部品８を装着するユニットである。部品装着ユニット３は、昇降機構３３、及び、電子部品ボンディングヘッド５を有する部品装着部３１と、部品装着ユニット３をＸ方向に進退移動させる装着部移動機構３２と、を備えている。
【００３１】
昇降機構３３は、ボンディングヘッド５を介し、回路基板６に対して電子部品８を押圧するユニットである。昇降機構３３は、モータ（図示省略）を利用してＺ方向に進退移動させられ、その下端にヘッド支持部３４が固定されたシャフト３５を有している。
【００３２】
ボンディングヘッド５の構成については、後に、より詳細に説明する。
【００３３】
次に、部品供給部４は、電子部品８を供給するユニットである。部品供給部４は、電子部品供給トレイ４５内の所定の位置に多数の電子部品８を配置する部品配置部４１と、部品配置部４１から電子部品８を１つずつ取り出して保持する供給ヘッド４２と、供給ヘッド４２をＸ方向に進退移動する供給ヘッド移動機構４３と、供給ヘッド４２を回転及び僅かに昇降する回転機構４４と、を備えている。
【００３４】
電子部品供給トレイ４５には、回路基板６に装着される予定の多数の電子部品８が、実装後の状態における下面、すなわち回路基板６に接合される電極部が形成された接合面を上側に向けて、回路基板６に装着される向きとは反対向きで載置されている。
【００３５】
供給ヘッド４２は、供給コレット４２１を、備えている。供給コレット４２１は、先端部に形成された吸引口を利用する吸着により電子部品８を保持して、保持した電子部品８をボンディングヘッド５に供給する。
【００３６】
なお、電子部品８は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）チップ、半導体レーザなどの半導体発光素子、パッケージされたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、抵抗、コンデンサ、微細な半導体ベアチップなどの半導体、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）フィルタ、又は、カメラモジュールなどの半導体以外の電子部品、の何れであってもよい。また、電子部品の電極部は、電子部品の電極パターンに金（Ａｕ）で形成された突起バンプがあってもよいし、電子部品によってはメッキバンプなどであってもよいし、電極パターン自体であってもよい。また、電子部品８の電極パターン及び回路基板６の電極パターンのどちらか一方に接合材のはんだ材が設けられていてもよい。また、回路基板６は、樹脂により形成された回路基板、又は、及びガラス及び半導体などの樹脂以外のシリコン又はセラミックの材料により形成された回路基板、の何れであってもよい。
【００３７】
そして、撮像部１１は、装着部移動機構３２によって移動される部品装着部３１、特にボンディングヘッド５、の移動経路の真下に設置されている。撮像部１１は、ボンディングヘッド５に保持された電子部品を（−Ｚ）方向側から撮像し、撮像した情報を基に回路基板６に配置されている電極パターン位置に高精度に実装することが可能になる。
【００３８】
ここで、本発明の前記実施形態におけるボンディングヘッド５を、図２を参照しながらの全体構成について概略を説明する。
【００３９】
なお、図２は、本発明にかかる実施形態におけるボンディングヘッド５の概略的な正面図である。
【００４０】
ヘッド昇降機構３３の最下端にはシャフト３５が位置し、シャフト３５の下端にはヘッド支持部３４が固定されている。ボンディングヘッド５は、ヘッド支持部３４の下端に連結されている。ボンディングヘッド５は、図２のように、ボルト６１によりヘッド支持部３４の下部に固定されることにより、昇降機構３３を介して上部の装着部移動機構３２に取り付けられている。ボンディングヘッド５は、電子部品８を吸着し、加熱が可能な加熱電極を備えた矩形板状のガラスツール部５１と、矩形冷却ブロック部５２とによって構成されている。冷却ブロック部５２は、上面がヘッド支持部３４の下部に固定されており、上下方向に貫通して電子部品吸着流路５２１が中央部に設けられている。電子部品吸着流路５２１は、図示しない吸引装置と接続されている。ガラスツール部５１は、冷却ブロック部５２の下端面に固定されており、電子部品吸着流路５２１に連通しかつ上下方向に貫通して電子部品吸着穴５１４が中央部に設けられている。
【００４１】
ガラスツール部５１と、冷却ブロック部５２との連結については、接着層を用いるか、又は、ガラスツール部５１の平坦性を利用した真空吸着を用いてもよい。
【００４２】
前記構成を用い、冷却ブロック部５２の電子部品吸着流路５２１につながるガラスツール部５１の電子部品吸着穴５１４によって電子部品８を吸引し、電子部品８を吸引したボンディングヘッド５が、回路基板６に対して昇降機構３３により相対的に昇降される。
【００４３】
図３にガラスツール部５１と冷却ブロック部５２との立体図を示す。
【００４４】
冷却ブロック部５２には、横方向に空気を流すことで冷却する冷却ブロック冷却流路５２２と、ガラスツール部５１を吸着保持するための上下方向沿いのガラスツール吸着流路５２３とが設けられており、上部のユニットであるヘッド支持部３４と接続可能なように、複数のひ取付ネジ穴部５２４が設けられている。
【００４５】
ガラスツール部５１の形状及び冷却ブロック部５２に施されている電子部品吸着流路５２１、冷却ブロック冷却流路５２２、そして、ガラスツール吸着流路５２３については、後述にて最良の形態を例示しながら、詳細に説明する。
【００４６】
次に、図４を用い、本発明にかかる実施形態におけるガラスツール部５１の詳細な説明を行う。
【００４７】
ガラスツール部５１は、電子部品８を保持する側とは反対側に配置されかつ冷却ブロック部５２と接触される側の冷却ブロック接触部５１１と、加熱電極部５１２と、電子部品接触部５１３とが、上から下に積み重ねて構成されている。加熱電極部５１２は、冷却ブロック接触部５１１と電子部品接触部５１３とにて挟み込むように構成されている。電子部品接触部５１３の下面には、電子部品８を保持する。電子部品接触部５１３は第１のガラス部の一例として機能し、冷却ブロック接触部５１１は第２のガラス部の一例として機能する。
【００４８】
また、電子部品接触部５１３の厚みＴ１及び冷却ブロック接触部５１１の厚みＴ２とし、以下に、特徴を示しながら、説明する。
【００４９】
ガラスツール部５１を構成する材料としては、たとえば、電子部品８を加熱する際に生じる熱膨張を抑えることができる石英ガラスを用いることができる。石英ガラスの熱膨張率は、セラミックで主要に用いられるアルミナ系のセラミックと比較すると、８．０×１０−６／Ｋに対し、０．６５×１０−６／Ｋとなるため、膨張率は１／１２となり、熱影響を極小化が可能である。実際、セラミックヒーター９２を用いる場合は、セラミックヒーター厚み５ｍｍに対し、加熱３００℃時に約１０μｍほど伸びることから、同じ厚みで構成されたガラスツール部５１を用いると、１μｍ以下の変動に抑えることが可能となる。
【００５０】
しかし、一方で、熱伝導性が悪いため、加熱電極部５１２の発熱を輻射することで電子部品８を加熱しなければならない課題があった。
【００５１】
そのため、本発明にかかる実施形態にかかる電子部品装着装置は、以下のような構造を用いることで、前記課題を解決する。
【００５２】
図４に示す構成図を用い、電子部品接触部５１３の厚みＴ１及び冷却ブロック接触部５１１の厚みＴ２について、最良の形態を以下に説明する。
【００５３】
電子部品接触部５１３の厚みＴ１は、電子部品８の加熱時の性能に最も重要な因子となる。
【００５４】
ガラス材を用いる場合、加熱電極部５１２が発熱することによる熱膨張時の応力と加熱特性とを大きく損失しないように設計しなければならない。ガラスのヤング率を考慮し、３００℃までの加熱昇温時の応力で電子部品接触部５１３が破損しないように電子部品接触部５１３の厚みＴ１を算出すると、０．２ｍｍ以上の厚みが必要になる。
【００５５】
また、電子部品接触部５１３の厚みＴ１を厚くし過ぎると昇温性を大きく損なうため、本実施形態であるはんだ接合においては、１ｓ以下で３００℃程度の昇温性が不可欠になるため、２ｍｍ以下になるように構成されることが望ましい。このように、電子部品８を吸引する側の電子部品接触部５１３を薄く構成することで、加熱電極部５１２の輻射熱で電子部品８に対する高速昇温を行うことができる。
【００５６】
また、冷却ブロック接触部５１１の厚みＴ２については、電子部品接触部５１３の厚みＴ１に対し、１．２倍以上の構成にすることが望ましい。これは、電子部品接触部５１３が加熱時に受ける応力を緩和するためであり、上部の冷却ブロック部５２にて熱を奪われる速度が前記した１ｓで３００℃に達するよう構成した場合を考慮し、熱膨張率からガラスの熱衝撃性を考慮して求めることができる。
【００５７】
また、冷却ブロック接触部５１１の厚みＴ２を増す場合おいては、電子部品接触部５１３の応力に対し、十分な強度を確保できるが、冷却ブロック部の冷却性能を最大限に活かすためには、ガラス自体の熱伝導性が、１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるため、電子部品接触部５１３の厚みＴ１の２５倍以下であれば、冷却ブロック接触部５１１の冷却性能を確保できることになる。
【００５８】
次に、図５を用いて、加熱電極部５１２の配線パターンについて立体図を用いて全体を説明する。
【００５９】
ガラスツール部５１を構成する加熱電極部５１２の配線パターンについては、図５に示すように、加熱時に電子部品８を吸着しながら実装することが可能なように電子部品吸着穴５１４を回避するように構成されている。言い換えれば、ガラスツール部５１は、電子部品８を吸着する吸着穴５１４が配置された第１領域と、第１領域とは異なる領域でありかつ加熱電極部５１２の配線パターンが配置された第２領域とを有する。第１領域は、図６の冷却ブロック接触部５１１と電子部品接触部５１３のガラス接合部５１２１の面積Ｂの部分に相当する。また、第２領域は、図６の加熱電極部５１２自体、すなわち加熱電極部５１２の配線面積Ａの部分に相当する。このように構成すれば、電子部品接触部５１３と冷却ブロック接触部５１１とのガラス材同士の接合強度が保てるように、十分な面積を確保できる形状が望ましい。
【００６０】
次に、図６を用いて、加熱電極部５１２の配線面積Ａと、冷却ブロック接触部５１１と電子部品接触部５１３とのガラス接合部５１２１の面積Ｂとの関係について説明する。
【００６１】
熱衝撃性を強く保つためには、加熱電極部５１２の配線面積Ａが電子部品接触部５１３と冷却ブロック接触部５１１が焼結によって接合されているガラス接合部５１２１の断面積Ｂ以下になるように設計されるように構成するのが望ましい。すなわち、面積Ａ≦面積Ｂとなるように構成されるのが望ましい。
【００６２】
加熱電極部５１２は、加熱時に配線パターンの長手方向に伸びるようになる。この伸びに対するガラスツール部５１への応力を緩和するためには、一方向に電極が伸びる構造を採り、十分な応力緩和を行うために、前記したように面積を考慮することが望ましい。よって、前記構造を採ることで、加熱による破損は大きく抑制され、熱衝撃性を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００６３】
また、冷却ブロック接触部５１１と電子部品接触部５１３とのガラス接合部５１２１については、真空下で行う加熱焼結にて接合されている焼結構造になっているのが望ましい。これは、同種材料を高強度に接合可能なためであり、形状加工に対し、残留的な応力を残しにくいためである。
【００６４】
以下、図７〜図９を用いながら、本発明の実施形態における最も有効なボンディングヘッド５の形状と詳細構造とを説明する。
【００６５】
図７に示すのは、前述した立体図である。ガラスツール部５１は、たとえば上方向に先細りの形状の雄型嵌合部５１５を上部に有している。冷却ブロック部５２には、雄型嵌合部５１５の形状に応じた雌型嵌合部５２５がその下部に形成されている。すなわち、雄型嵌合部５１５は、Ｘ方向の中央部に、＋Ｚ方向（上方向）に突出した嵌合凸部５１５ａをＹ方向沿いに延在して設ける一方、雌型嵌合部５２５には、Ｘ方向の中央部に、＋Ｚ方向（上方向）にくぼんだ嵌合凹部５２５ａをＹ方向沿いに延在して設けている。嵌合凸部５１５ａは嵌合凹部５２５ａに嵌合可能で、かつ、嵌合状態でＺ方向及びＹ方向沿いには移動可能であるが、Ｘ方向沿いには移動不可となっている。雄型嵌合部５１５は、雌型嵌合部５２５に設けられた吸着溝５２６（後述する図９参照）などで真空吸引され、雌型嵌合部５２５に固定されている。また、雄型嵌合部５１５と雌型嵌合部５２５との連結においては、真空吸着に代えて、接着層などを用いた構造でも良い。
【００６６】
このような形状を採ることによって、熱膨張差がガラスツール部５１に起きても、加熱電極部５１２の上部に位置する冷却ブロック接触部５１１のガラス厚みＴ２が厚いため、熱膨張が極力少なくなり、さらに、Ｚ方向（上下方向）に逃げることが可能となるため、ガラスツール部５１自体の熱膨張によるＺ方向の応力に対して、加熱温度を高温に設定しても、破損しない構造を提供することができる。
【００６７】
また、図７に示すように、嵌合凸部５１５ａと嵌合凹部５２５ａとの嵌合状態で、Ｙ方向沿いには移動可能であるが、Ｘ方向沿いには移動不可となっている。このような構成のため、加熱電極部５１２の配線パターンの長手方向をＹ方向とすると、冷却ブロック部５２にて、Ｙ方向に規制されないようにすることができる。従って、加熱時にＹ方向にかかるガラスツール部５１の伸びに対する応力が発生しにくくすることができて、ガラスツール部５１が破損しない構造となる。
【００６８】
図８においては、冷却ブロック部５２に構成されている冷却ブロック冷却流路５２２及び電子部品吸着流路５２１を立体的に図示したものである。電子部品吸着流路５２１は、ガラスツール部５１の電子部品吸着穴５１４と流路連結されることを示している。
【００６９】
図８に示すように、冷却ブロック冷却流路５２２は、中央部の電子部品吸着流路５２１の三方を囲むようにＣ字状に横方向にを配置している。このように構成することで、冷却ブロック部５２の内部体積を減らし、冷却ブロック冷却流路５２２を長く確保できるため、冷却ブロック部５２を全体的に冷却することが可能となり、より効率的に冷却できるようになる。前記した構造を採ることで、冷却ブロック部５２をより小型にする構成が可能となる。
【００７０】
また、図９においては、ガラスツール部５１を吸着させる矩形の吸着溝５２６とガラスツール吸着流路５２３との経路を示し、ガラスツール部５１に設けられた電子部品吸着穴５１４との相対的な位置を示している。矩形の吸着溝５２６は、雌型嵌合部５２５の下端面、すなわち嵌合凹部５２５ａの底面に設けられて、ガラスツール吸着流路５２３を介して図示しない吸着装置と連結されている。
【００７１】
ガラスツール部５１については、図９のように、冷却ブロック部５２と接触する面５１ａを嵌合凸部５１５ａの上面とすることで、冷却ブロック部５２とガラスツール部５１との合わさる面が研磨加工できる。このような構成のため、冷却ブロック部５２と接触する面（嵌合凸部５１５ａの上面）５１ａの平坦性を高い精度で保つことが可能となり、冷却ブロック部５２とガラスツール部５１との吸着力を向上する構造が可能となる。
【００７２】
この平坦性を有する面５１ａに対向する嵌合凹部５２５ａの底面に、吸着溝５２６を細くかつ矩形枠状（ロの字）に設けることで、ガラスツール部５１の保持力を保つことが可能となる。
【００７３】
また、冷却ブロック部５２に吸着溝５２６などを設け、冷却ブロック部５２とガラスツール部５１とを吸着保持する構造の場合においては、電子部品８のサイズ又は品種に応じて、大きさ又は電子部品吸着穴５１４の位置又は個数などが異なるガラスツール部５１と交換する構造とすることが可能となり、交換の際の位置合わせなどを簡単にすることができる。
【００７４】
以上が、ボンディングヘッド５の詳細構成となる。
【００７５】
以上のような実装動作を含め、必要な全ての電子部品８が回路基板６に装着されると、装着動作は終了する。
【００７６】
なお、前記の平行などの数学的用語は、厳密に平行な場合以外に、それらの機能を達成する上で支障のない限りでほぼ平行などの場合も含む。
【００７７】
もちろん、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７８】
本発明の実施形態によれば、ボンディングヘッド５の先端に加熱電極部５１２を有するガラスツール部５１を設け、電子部品８を吸引する側の電子部品接触部５１３を薄く構成することで、加熱電極部５１２の輻射熱で高速昇温を行うことができる。一方、冷却ブロック部５２と連結する面を持つ冷却ブロック接触部５１１の厚みＴ２を、電子部品８を吸引する電子部品接触部５１３の厚みＴ１よりも厚くすることで、冷却性能及びガラスの熱衝撃性を向上させる構造を備えることができる。
【００７９】
このように構成すれば、ガラスツール部５１の熱膨張及び冷却ブロックへの熱の逃げを抑制することが可能になる。すなわち、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることができて、接合の安定化を図ると共に、ボンディングヘッド５の小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる。
【００８０】
すなわち、前記した構成により、ツール先端部の熱膨張を抑え、高速加熱及び冷却による熱衝撃性の向上と機構の単純化によるボンディングヘッド５の小型化を両立し、生産性向上を提供することができる。
【００８１】
また、前記構成のボンディングヘッド５を用いれば、電子部品８の接合時のバンプつぶれを抑制し、良好な接合を提供することが可能になり、同時にボンディングヘッド５の軽量化による生産性の向上を図ることが可能となる。
【００８２】
言い換えれば、加熱電極部５１２を用いた前記構成のガラスツール部５１を有する電子部品ボンディングヘッド５を提供することで、電子部品８の大きさなどに依存せず、接合時のヘッド加熱の熱膨張を極小化することが可能となり、非常に長く品質を保持しながら安定的な接合を提供することができる。
【００８３】
従って、本発明の実施形態にかかるボンディングヘッド、電子部品装着装置、及びボンディングヘッドの製造方法は、より質の高い接合を行うことが可能であり、たとえば電子部品を回路基板に装着するために有用である。
【００８４】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明にかかる電子部品ボンディングヘッドは、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができて、半導体発光素子、他の半導体ベアチップ、さらには他の種類の電子部品において、はんだを溶融することにより接合することが可能なため、回路基板に装着する電子部品装着装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１  電子部品装着装置
２  基板保持部
２１  ステージ
２２  ステージ移動機構
３  部品装着ユニット
３１  部品装着部
３２  装着部移動機構
３３  昇降機構
３４  ヘッド支持部
３５  シャフト
４  部品供給部
４１  部品配置部
４２  供給ヘッド
４２１  供給コレット
４３  供給ヘッド移動機構
４４  回転機構
４５  電子部品供給トレイ
５  ボンディングヘッド
５１  ガラスツール部
５１ａ  冷却ブロック部と接触する面
５１１  冷却ブロック接触部
５１２  加熱電極部
５１２１  ガラス接合部
５１３  電子部品接触部
５１４  電子部品吸着穴
５１５  雄型嵌合部
５１５ａ  嵌合凸部
５２  冷却ブロック部
５２１  電子部品吸着流路
５２２  冷却ブロック冷却流路
５２３  ガラスツール吸着流路
５２４  取付ネジ穴部
５２５  雌型嵌合部
５２５ａ  嵌合凹部
５２６  吸着溝
６  回路基板
６１  ボルト
８  電子部品
９１  冷却ブロック部
９２  セラミックヒーター
９３  セラミックヒーター加熱部
９４  セラミックヒーター配線部
１０  制御部
１１  撮像部
【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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【図９】
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【図１０】
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