(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を回路基板上に昇降移動により装着動作するボンディングヘッドは、その昇降移動するボンディングヘッドの本体部と、その先端側から、前記電子部品を吸着保持するボンディングツールと、このボンディングツールに当接し、かつボンディングツールを加熱するセラミックヒータと、このセラミックヒータに当接し、かつセラミックヒータの熱が前記本体部に伝わらないように熱遮断する冷却部とを有し、この冷却部を前記セラミックヒータと前記本体部の間に配設するように、前記本体部に当接して、前記本体部の先端側に設けられてなり、前記ボンディングツールに吸着保持された電子部品を回路基板上に形成された電極部に前記電子部品のバンプを当接させ、前記セラミックヒータと隣接して設けられたセラミックヒータの電源接続部から加熱電力を供給してセラミックヒータの加熱により前記電子部品のバンプを電極部に熱接合して電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において、
前記電源接続部を耐熱温度以下に冷却するように、前記セラミックヒータと前記本体部の間に設けられた前記冷却部の筐体の一部を下向きに突出させて設け、前記電源接続部に当接させた電源接続部冷却手段が設けられてなることを特徴とする電子部品装着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の接続端子をバンプによって形成し、このバンプを回路基板上に形成された電極部に熱接合することにより、電子部品を回路基板上に装着する電子部品装着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板に対する電子部品の実装密度を向上させる実装技術として、ＩＣ等の電子部品に形成されたバンプを回路基板の電極部に熱接合する実装方式が知られている。このようなバンプ形成された電子部品を熱接合により回路基板上に装着するための電子部品装着装置は、電子部品を回路基板上の所定位置に装着するボンディングヘッドに加熱手段を備えて構成される。この電子部品装着装置は、図１に示すように構成されており、ボンディングヘッドＡは図示Ｘ軸方向への移動機構２１上に搭載され、電子部品１を供給するパーツトレー２から電子部品１を保持して回路基板４上に移動する。前記パーツトレー２及び回路基板４はＹ軸方向への移動機構２３上に搭載されたスライドベース６上に保持されており、ボンディングヘッドＡ及びスライドベース６それぞれのＸ−Ｙ軸方向の水平移動により装着位置の位置決めを行った後、ボンディングヘッドＡの下降により電子部品１に形成されたバンプを回路基板に形成された電極部に当接させ、ボンディングヘッドＡが具備する加熱手段により電子部品１を加熱してバンプと電極部との間を熱接合する。
【０００３】
上記ボンディングヘッドＡは、従来技術において図６に示すように構成されている。従来技術に係るボンディングヘッドＡ４は、その先端側からボンディングツール２３、セラミックヒータ２４、ウォータジャケット２７、本体部２８を備えて構成されている。前記本体部２８には、部品吸着用吸気路２５及びツール吸着用吸気路２６が設けられており、部品吸着用吸気路２５の先端は前記ボンディングツール２３の中央に開口して真空吸着により電子部品１を吸着する。また、ツール吸着用吸気路２６の先端は前記セラミックヒータ２４の下面で開口して真空吸着によりボンディングツール２３を吸着保持している。ボンディングヘッドＡ４はパーツトレー２上において部品吸着用吸気路２５からの真空排気によりボンディングツール２３で電子部品１を吸着して回路基板４上に移動し、セラミックヒータ２４によりボンディングツール２３を加熱することにより電子部品１を加熱して、バンプ３０を電極部３１に熱接合する。前記セラミックヒータ２４の加熱が本体部２８に及んで熱膨張による機械精度の低下を来すことがないように、セラミックヒータ２４と本体部２８との間に設けられたウォータジャケット２７には冷却水が循流するようにして、セラミックヒータ２４の熱が本体部２８に及ばないように熱遮断している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成において、バンプ３０を電極部３１に熱接合する接合温度は、バンプ３０として半田や異方性導電膜等を用いた場合では２５０℃以下であるため、セラミックヒータ２４の加熱最高温度も約２５０℃に設定される。しかしながら、バンプ３０として接合温度が高い材料が用いられた場合に、セラミックヒータ２４の加熱温度を上昇させる必要があり、このとき、セラミックヒータ２４に加熱電力を供給するために加熱電源に接続された電源接続部２９の温度が上昇して、電源接続部２９の耐熱温度を越えてしまうことになる。例えば、セラミックヒータ２４の加熱温度を５００℃に設定した場合には、図７に示すように、電源接続部２９の温度はセラミックヒータ２４の表面温度に近い４２０℃まで上昇する。電源接続部２９は電気的接続部分であり、このような高温下では熱影響による劣化が激しく、寿命低下を来すばかりでなく断線に至る恐れがある。従って、従来構成に係るボンディングヘッドＡ４では、電源接続部２９の耐熱温度以上にセラミックヒータ２４を加熱することができず、熱接合するバンプ３０の形成材料が制約されてしまうため、高機能を有するバンプ構造により実装密度、実装精度を向上させる電子部品装着装置を構成できない問題点があった。
【０００５】
本発明が目的とするところは、バンプの電極部への熱接合に高い接合温度が要求される場合にも対応できるように構成された電子部品装着装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、電子部品を回路基板上に昇降移動により装着動作するボンディングヘッドは、その昇降移動するボンディングヘッドの本体部と、その先端側から、前記電子部品を吸着保持するボンディングツールと、このボンディングツールに当接し、かつボンディングツールを加熱するセラミックヒータと、このセラミックヒータに当接し、かつセラミックヒータの熱が前記本体部に伝わらないように熱遮断する冷却部とを有し、この冷却部を前記セラミックヒータと前記本体部の間に配設するように、前記本体部に当接して、前記本体部の先端側に設けられてなり、前記ボンディングツールに吸着保持された電子部品を回路基板上に形成された電極部に前記電子部品のバンプを当接させ、前記セラミックヒータと隣接して設けられたセラミックヒータの電源接続部から加熱電力を供給してセラミックヒータの加熱により前記電子部品のバンプを電極部に熱接合して電子部品を回路基板に装着する電子部品装着装置において、前記電源接続部を耐熱温度以下に冷却するように、前記セラミックヒータと前記本体部の間に設けられた前記冷却部の筐体の一部を下向きに突出させて設け、前記電源接続部に当接させた電源接続部冷却手段が設けられてなることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、セラミックヒータの電源接続部は、セラミックヒータと本体部の間に設けられた前記冷却部の筐体の一部を下向きに突出させて設け、電源接続部に当接させた電源接続部冷却手段により冷却されるので、セラミックヒータによる加熱温度を高く設定してバンプと電極部との間の熱接合を行う場合においても、電源接続部の温度上昇による劣化や断線が防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
図１において、本実施形態に係る電子部品装着装置は、電子部品に形成されたバンプを回路基板の電極部に熱接合することによって電子部品を回路基板に装着するもので、高温加熱による熱接合を必要とするバンプが形成された電子部品を装着するために、高温による熱接合ができるように構成されている。電子部品の装着を行うボンディングヘッドＡは、図示Ｘ軸方向にボンディングヘッドＡを移動させるＸ軸移動機構２１上に搭載され、昇降機構２２を備えて構成されている。電子部品１はＹ軸移動機構２３によって図示Ｙ軸方向に移動するスライドベース６上に固定されたパーツトレー２に供給され、回路基板４は前記スライドベース６上に固定されたボンディングステージ７に位置決め固定される。前記ボンディングヘッドＡのＸ軸方向移動、スライドベース６のＹ軸方向移動、更にはボンディングヘッドＡの昇降移動により、パーツトレー２上から電子部品１を取り出す動作、回路基板４の位置決め動作、電子部品１を回路基板４上の所定位置に装着する動作が一連の動きとしてなされることによって電子部品装着が実行される。
【００１３】
この電子部品装着を電子部品１に形成されたバンプを回路基板４の電極部に熱接合するボンディングヘッドＡの第１〜第３の各実施形態について以下に説明する。
【００１４】
図２において、第１の実施形態に係るボンディングヘッドＡ１は、Ｘ軸移動機構２１及び昇降機構２２によってＸ軸方向移動及び昇降移動する本体部３に、ウォータジャケット５、セラミックヒータ８、ボンディングツール９を設けて構成されている。本体部３には部品吸着用吸気路１６及びツール吸着用吸気路１７が形成され、それぞれ図示しない真空排気手段に接続されると共に、前記ツール吸着用吸気路１７はセラミックヒータ８の下面に開口して、真空吸着によりセラミックヒータ８にボンディングツール９を吸着させるように構成されており、この吸着構造により、ボンディングツール９は電子部品１のサイズ形状に適合するものに交換することができる。また、前記部品吸着用吸気路１６はボンディングツール９の中央部に開口して、真空吸着によりボンディングツール９に電子部品１を吸着する。
【００１５】
前記ボンディングツール９に電子部品１を吸着したボンディングヘッドＡ１は、昇降機構２２により回路基板４上に下降して、図２に示すように、回路基板４上に形成された電極部１１に電子部品１に形成されたバンプ１０を当接させる。
【００１６】
ボンディングツール９はセラミックヒータ８によって加熱され、電子部品１をその上面から加熱することによりバンプ１０から電極部１１を通じて回路基板４に熱伝導され、この加熱によりバンプ１０と電極部１１との間は熱接合される。このセラミックヒータ８の加熱が本体部３側に熱伝導されると、熱膨張により位置決め精度等に誤差が発生するので、セラミックヒータ８と本体部３との間にはウォータジャケット５が配設され、冷却水の循環により本体部３への熱伝導を遮断している。
【００１７】
バンプ１０と電極部１１との間の熱接合は、半田や異方性導電膜等を用いる場合には接合温度は２５０℃以下であるため、セラミックヒータ８の最高加熱温度も約２５０℃に設定される。しかし、接合材料としてＡｕ（金）を使用するような場合には、熱接合の温度は約５００℃にまで加熱することを要する場合があり、このような高温加熱を行う場合に、セラミックヒータ８に加熱電力を供給するための電源接続部１２も温度上昇して熱による損傷や断線が発生する。そこで、本構成では、電源接続部１２の温度上昇を抑える冷却手段が設けられている。この冷却手段は、図２に示すように、ウォータジャケット５にその筐体の一部を下向きに突出させて設けられた冷却用突出部（電源接続部冷却手段）５ａであって、これを電源接続部１２に当接させることにより、冷却水の循環により冷却されているウォータジャケット５の筐体により電源接続部１２が冷却されるので、図５に示すように、セラミックヒータ８の表面温度が５００℃に加熱されている状態でも、電源接続部１２は２４０℃以下に維持される。この冷却手段の構成により電源接続部１２は耐熱温度以下に冷却されるので、高温による熱接合を行う場合にも電源接続部１２がその温度上昇により劣化し断線に至るような問題は解消される。
【００１８】
電源接続部１２の温度上昇を抑制する構成は、以下に示す第２、第３の実施形態のように構成することもできる。
【００１９】
図３は、第２の実施形態に係るボンディングヘッドＡ２の構成を示しており、セラミックヒータ８の電源接続部１２上にウォータジャケット５に当接する熱伝導部（電源接続部冷却手段）８ａを設けて構成されている。この構成により電源接続部１２の温度は熱伝導部８ａからウォータジャケット５に伝導して冷却されるので、図５に示したような温度上昇の抑制がなされる。
【００２０】
また、電源接続部１２の温度上昇を抑制するために、図４に示す第３の実施形態のように構成することもできる。この構成では、図示するように、電源接続部１２に空冷ノズル（電源接続部冷却手段）１３から空気を吹きつけることにより電源接続部１２の温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、熱接合の加熱源となるセラミックヒータの電源接続部に、前記セラミックヒータと前記本体部の間に設けられた前記冷却部の筐体の一部を下向きに突出させて設けて当接させた冷却手段が設けられるので、熱接合温度が高い場合においても電源接続部の温度上昇が抑制され、電源接続部が高温になることによる損傷や断線等をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る電子部品装着装置の構成を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態に係るボンディングヘッドの構成を示す断面構造図。
【図３】第２の実施形態に係るボンディングヘッドの構成を示す断面構造図。
【図４】第３の実施形態に係るボンディングヘッドの構成を示す断面構造図。
【図５】電源接続部の温度抑制の効果を示す温度グラフ。
【図６】従来技術に係るボンディングヘッドの構成を示す断面構造図。
【図７】電源接続部の温度上昇を示す温度グラフ。
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３  ボンディングヘッド
１  電子部品
３  本体部
４  回路基板
５  ウォータジャケット（冷却部）
５ａ  冷却用突出部（電源接続部冷却手段）
８  セラミックヒータ（ヒータ）
８ａ  熱伝導部（電源接続部冷却手段）
９  ボンディングツール
１０  バンプ
１１  電極部
１２  電源接続部
１３  空冷ノズル（電源接続部冷却手段）
【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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【図７】
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