(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプ付きの部品を電極が形成された基板に実装する部品実装方法であって、基板上に前記電極を避けて熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された基板を加熱して基板上の熱硬化性樹脂を半硬化させる樹脂半硬化工程と、上面の熱硬化性樹脂が半硬化された基板の電極をプラズマ処理することにより、前記樹脂半硬化工程にて飛散して電極に付着した熱硬化性樹脂に含まれる有機物を除去するプラズマ処理工程と、半硬化させた熱硬化性樹脂を部品で押し広げながらバンプを電極に接合させて部品を基板に搭載する部品搭載工程と、部品を搭載した基板を加熱して基板と部品の間の熱硬化性樹脂を全硬化させる樹脂全硬化工程とを含むことを特徴とする部品実装方法。
【請求項２】
バンプ付きの部品を電極が形成された基板に実装する部品実装ラインであって、基板上に前記電極を避けて熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給機と、樹脂供給機により熱硬化性樹脂が供給された基板を加熱して基板上の熱硬化性樹脂を半硬化させる半硬化用加熱炉と、半硬化用加熱炉により熱硬化性樹脂が半硬化された基板の電極をプラズマ処理することにより、前記半硬化にて飛散して電極に付着した熱硬化性樹脂に含まれる有機物を除去するプラズマ処理機と、半硬化用加熱炉において半硬化された基板上の熱硬化性樹脂を部品で押し広げながらバンプを電極に接合させて部品を、プラズマ処理機により電極がプラズマ処理された基板に搭載する部品搭載機と、部品搭載機により部品が搭載された基板を加熱して基板と部品の間の熱硬化性樹脂を全硬化させる全硬化用加熱炉とを備えたことを特徴とする部品実装ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンプ付きの部品を電極が形成された基板に実装する部品実装方法及び部品実装ラインに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バンプ付きの部品をフェイスダウンで基板に実装する方法として、半田バンプを基板上の電極に熱圧着してバンプと電極を半田接合するもの、金バンプを基板の金電極に加熱押圧しながら超音波振動を印加してバンプと電極を接合するもの等が知られている。また、バンプと電極の接合後に部品と基板の材料の熱膨張係数に違いにより発生する熱応力がバンプと電極の接合部に集中してその接合部が破損するような事態を防止する目的等から、バンプと基板の接合後、或いは基板に部品を搭載する前に、部品と基板の間に熱硬化性樹脂を供給し、その熱硬化性樹脂の熱硬化物によってバンプと電極の接合部に作用する熱応力を吸収するようにしたものが知られている。部品を基板に搭載する前に予め熱硬化性樹脂を基板に供給しておく場合には、電極を含む基板上の一定領域（部品と上下方向に対向する領域）に十分な量の熱硬化性樹脂を供給しておき、バンプを電極に接合するときに部品の下面で基板上に押し広げるようにする（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３５６１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、部品を基板に搭載する前に基板上に熱硬化性樹脂を供給するようにすると、電極は基板上を流動した熱硬化性樹脂によって覆われてしまい、熱硬化性樹脂に含まれている有機物によって電極の表面が汚染されてバンプと電極の接合信頼性が低下する場合があった。
【０００４】
そこで本発明は、バンプと電極の接合信頼性を向上させることができる部品実装方法及び部品実装ラインを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の部品実装方法は、バンプ付きの部品を電極が形成された基板に実装する部品実装方法であって、基板上に前記電極を避けて熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給工程と、熱硬化性樹脂が供給された基板を加熱して基板上の熱硬化性樹脂を半硬化させる樹脂半硬化工程と、上面の熱硬化性樹脂が半硬化された基板の電極をプラズマ処理することにより、前記樹脂半硬化工程にて飛散して電極に付着した熱硬化性樹脂に含まれる有機物を除去するプラズマ処理工程と、半硬化させた熱硬化性樹脂を部品で押し広げながらバンプを電極に接合させて部品を基板に搭載する部品搭載工程と、部品を搭載した基板を加熱して基板と部品の間の熱硬化性樹脂を全硬化させる樹脂全硬化工程とを含む。
【０００７】
請求項２に記載の部品実装ラインは、バンプ付きの部品を電極が形成された基板に実装する部品実装ラインであって、基板上に前記電極を避けて熱硬化性樹脂を供給する樹脂供給機と、樹脂供給機により熱硬化性樹脂が供給された基板を加熱して基板上の熱硬化性樹脂を半硬化させる半硬化用加熱炉と、半硬化用加熱炉により熱硬化性樹脂が半硬化された基板の電極をプラズマ処理することにより、前記半硬化にて飛散して電極に付着した熱硬化性樹脂に含まれる有機物を除去するプラズマ処理機と、半硬化用加熱炉において半硬化された基板上の熱硬化性樹脂を部品で押し広げながらバンプを電極に接合させて部品を、プラズマ処理機により電極がプラズマ処理された基板に搭載する部品搭載機と、部品搭載機により部品が搭載された基板を加熱して基板と部品の間の熱硬化性樹脂を全硬化させる全硬化用加熱炉とを備えた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、基板上に基板上の電極を避けて熱硬化性樹脂を供給した後、更にその熱硬化性樹脂を半硬化させて基板上を流動しないようにしているので、電極が熱硬化性樹脂によって覆われることがない。このため電極の表面が熱硬化性樹脂に含まれる有機物によって汚染されにくく、バンプと電極の接合信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装ラインの構成図、図２は本発明の一実施の形態における部品実装方法の実行手順の流れを示すフローチャート、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施の形態における部品実装方法の工程説明図、図６（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態における基板の平面図である。
【００１１】
図１において、部品実装ライン１は上面に複数の電極２ａが形成された基板２に、下面に複数のバンプ３ａが形成された部品３（図４（ｂ）も参照）を実装するものであり、予備加熱用加熱炉４、樹脂供給機５、半硬化用加熱炉６、プラズマ処理機７、部品搭載機８及び全硬化用加熱炉９を備えている。ここではバンプ３ａ及び電極２ａはともに金製であるとする。
【００１２】
予備加熱用加熱炉４は上流側の装置から搬送コンベア４ａにより供給された基板２を受け取って内部に搬入し（図１中に示す矢印Ａ）、その基板２を予備加熱（プリベーキング）して予備加熱工程（図２のステップＳＴ１）を実行する（図３（ａ））。この基板２の予備加熱により、基板２の内部に含まれているボイドが除去される。予備加熱用加熱炉４は、基板２の予備加熱が終了したら、搬送コンベア４ａによって基板２を下流側の樹脂供給機５に搬出する。
【００１３】
樹脂供給機５は、予備加熱用加熱炉４から搬出された基板２を搬送コンベア５ａによって搬入し、ディスペンサ１１によって基板２の上面に熱硬化性樹脂（以下、単に樹脂と称する）１０を供給して樹脂供給工程（図２のステップＳＴ２）を実行する（図３（ｂ））。樹脂１０はディスペンサ１１に替え、スクリーン印刷やフィルム状の接着剤の貼り付け等によって供給するようにしてもよい。
【００１４】
ここで、樹脂供給機５は、基板２上に基板２上の電極２ａを避けて樹脂１０を供給する。図６（ａ）は、樹脂供給機５によって樹脂１０が供給された状態の基板２を示している。ここで、電極２ａを避けて樹脂１０を基板２上に供給するのは、基板２上に供給した樹脂１０が電極２ａに付着すると、樹脂１０に含まれている有機物が電極２ａの表面を汚染し、後述するように、電極２ａと部品３のバンプ３ａが接合されたときに、その接合部の接合信頼性が低下する場合があるからである。樹脂供給機５は、基板２への樹脂１０の供給が終了したら、搬送コンベア５ａによって基板２を下流側の半硬化用加熱炉６に搬出する。
【００１５】
半硬化用加熱炉６は、樹脂供給機５から搬出された基板２を搬送コンベア６ａによって搬入し、樹脂供給機５によって熱硬化性の樹脂１０が供給された基板２を加熱し、樹脂１
０を半硬化させて樹脂半硬化工程（図２のステップＳＴ３）を実行する（図３（ｃ））。ここで「半硬化」とは、樹脂１０が流動しない程度の熱硬化状態をいい、以下、半硬化状態の樹脂を半硬化樹脂１０ａと称する。半硬化用加熱炉６は、基板２を加熱して樹脂１０を半硬化させたら、搬送コンベア６ａによって上面に半硬化樹脂１０ａが形成された基板２を下流側のプラズマ処理機７に搬出する。
【００１６】
プラズマ処理機７は、半硬化用加熱炉６から搬出された基板２を搬送コンベア７ａによって搬入し、半硬化用加熱炉６によって上面の樹脂１０が半硬化された（上面に半硬化樹脂１０ａが形成された）基板２の電極２ａをプラズマ処理してプラズマ処理工程（図２のステップＳＴ４）を実行する（図４（ａ））。半硬化用加熱炉６内で基板２が加熱されると、基板２上の半硬化樹脂１０ａに含まれている有機物は周囲に飛散し、電極２ａの表面に付着することがあるが、ここで基板２をプラズマ洗浄処理することによって、電極２ａの表面に付着した有機物を除去し、電極２ａを洗浄することができる。
【００１７】
図４（ａ）において、プラズマ処理機７はチャンバ７ｂ内にテーブル状の下部電極７ｃ、下部電極７ｃの上方に設けられた上部電極７ｄ及び図示しない基板移載装置を備えて成り、基板移載装置によって基板２を搬送コンベア７ａから下部電極７ｃ上に移載した後、下部電極７ｃに高周波電圧を印加しつつ、上部電極７ｄを通してチャンバ７ｂ内に酸素系ガスやフッ素系ガス等のプロセスガスを供給する。これにより下部電極７ｃと上部電極７ｄの間にフッ素系ガスのプラズマ１２が発生し、電極２ａが洗浄される。プラズマ処理機７は、基板２の電極２ａのプラズマ処理が終了したら、基板移載装置によって基板２を下部電極７ｃ上から搬送コンベア７ａに移載し、その基板２を搬送コンベア７ａによって下流側の部品搭載機８に搬出する。
【００１８】
部品搭載機８は、プラズマ処理機７から搬出された基板２を搬送コンベア８ａによって搬入し、基板２上に部品３を搭載して部品搭載工程（図２のステップＳＴ５）を実行する（図４（ｂ）、図４（ｃ）及び図５（ａ））。
【００１９】
部品搭載機８は搬送コンベア８ａによって搬入し、所定位置に位置決めした基板２の上面にバンプ３ａ付きの部品３を搭載する。部品搭載機８は基板２に対して移動自在に設けられた搭載ツール１３によって部品３の上面を真空吸着し、そのピックアップした部品３を基板２の上方へ移動させて部品３のバンプ３ａと基板２の電極２ａとの位置合わせを行った後（図４（ｂ））、搭載ツール１３を下降させ、バンプ３ａを電極２ａに接触させる。そして、超音波振動印加装置１４から搭載ツール１３に超音波振動を印加し、部品３を介してバンプ３ａと電極２ａの接合部に超音波振動を与え、バンプ３ａと電極２ａを接合させる。これにより部品３が基板２上に搭載される（図４（ｃ））。
【００２０】
ここで、部品３が下降してバンプ３ａが電極２ａに接触するまでの間に、基板２上の半硬化樹脂１０ａは、部品Ｐの下面によって基板２上に押し広げられる（図４（ｃ））。図６（ｂ）は、部品実装機８により部品３を介して半硬化樹脂１０ａが押し広げられた状態の基板２を示している。
【００２１】
部品搭載機８は、部品３を基板２上に搭載させたら、搭載ツール１３による部品３の真空吸着を解除し、搭載ツール１３を上方に引き上げる。これにより、基板２と部品３が電極２ａとバンプ３ａを接触させ、間に介在する半硬化樹脂１０ａによって仮固定された仮固定状態の実装体１５が生成される（図５（ａ））。
【００２２】
部品搭載機８は、基板２への部品３の搭載が終了したら、生成された仮固定状態の実装体１５を搬送コンベア８ａによって下流側の全硬化用加熱炉９に搬出する。
【００２３】
全硬化用加熱炉９は、部品搭載機８から搬出された仮固定状態の実装体１５を搬送コンベア９ａによって搬入して加熱し、基板２と部品３の間の樹脂１０（半硬化樹脂１０ａ）を全硬化させて樹脂全硬化工程（図２のステップＳＴ６）を実行する（図５（ｂ））。
【００２４】
基板２と部品３の間に全硬化された樹脂１０（図５（ｃ）において符号を１０ｂとして示す）が形成されることによって基板２と部品３は互いに相対移動不能に固定され、基板２上に部品３が実装された実装体１６が得られる（図５（ｃ））。実装体１６が得られたら、全硬化用加熱炉９は搬送コンベア９ａによってその実装体１６を外部に搬出する（図１中に示す矢印Ｂ）。
【００２５】
このように、本実施の形態における部品実装方法では、バンプ３ａ付きの部品３を電極２ａが形成された基板２に実装するものであり、基板２上に基板２上の電極２ａを避けて熱硬化性樹脂１０を供給する樹脂供給工程（ステップＳＴ２）、熱硬化性樹脂１０が供給された基板２を加熱して基板２上の熱硬化性樹脂１０を半硬化させる樹脂半硬化工程（ステップＳＴ３）、半硬化させた熱硬化性樹脂１０（半硬化樹脂１０ａ）を部品３で押し広げながらバンプ３ａを電極２ａに接合させて部品３を基板２に搭載する部品搭載工程（ステップＳＴ５）及び部品３を搭載した基板２を加熱して基板２と部品３の間の熱硬化性樹脂１０（半硬化樹脂１０ａ）を全硬化させる樹脂全硬化工程（ステップＳＴ６）を含むものとなっている。
【００２６】
また、本実施の形態における部品実装ライン１は、バンプ３ａ付きの部品３を電極２ａが形成された基板２に実装するものであり、基板２上に基板２上の電極２ａを避けて熱硬化性樹脂１０を供給する樹脂供給機５、樹脂供給機５により熱硬化性樹脂１０が供給された基板２を加熱して基板２上の熱硬化性樹脂１０を半硬化させる半硬化用加熱炉６、半硬化用加熱炉６において半硬化された基板２上の熱硬化性樹脂１０（半硬化樹脂１０ａ）を部品３で押し広げながらバンプ３ａを電極２ａに接合させて部品３を基板２に搭載する部品搭載機８及び部品搭載機８により部品３が搭載された基板２を加熱して基板２と部品３の間の熱硬化性樹脂１０（半硬化樹脂１０ａ）を全硬化させる全硬化用加熱炉９を備えたものとなっている。
【００２７】
本実施の形態における部品実装方法及び部品実装ライン１では、基板２上に基板２上の電極２ａを避けて熱硬化性樹脂１０を供給した後、更にその熱硬化性樹脂１０を半硬化させて基板２上を流動しないようにしているので、電極２が熱硬化性樹脂１０によって覆われることがない。このため電極２ａの表面が熱硬化性樹脂１０に含まれる有機物によって汚染されにくく、バンプ３ａと電極２ａの接合信頼性を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、樹脂半硬化工程（ステップＳＴ３）の後、部品搭載工程（ステップＳＴ５）の前に、プラズマ処理機７によって基板２の電極２ａをプラズマ処理する工程（ステップＳＴ４のプラズマ処理工程）を有しており、電極２ａの表面が洗浄されて、樹脂半硬化工程（ステップＳＴ３）中に（樹脂１０が半硬化されている間に）電極２ａの表面に付着した有機物が除去されるようになっているので、バンプ３ａと電極２ａの接合信頼性は更に高いものとなっている。このように樹脂供給工程（ステップＳＴ２）の後に基板２のプラズマ処理する工程（ステップＳＴ４）をおくことが可能であるのは、樹脂供給工程（ステップＳＴ２）で電極２ａを避けて基板２に樹脂１０を供給し、かつ、その樹脂１０を樹脂半硬化工程（ステップＳＴ３）で半硬化させて樹脂１０の流動を防止しているからであり、本実施の形態における部品実装方法及び部品実装ライン１の特有の効果といえる。
【００２９】
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、部品３のバンプ３ａと基板２
の電極２ａはともに金製であるとし、これらバンプ３ａと電極２ａを超音波振動によって接合されるとしていたが、バンプ３ａと電極２ａの材料や接合形態は特に限定されない。したがって、金製のバンプ３ａと金製の電極２ａを半田ペーストにより半田接合するようにしてもよいし、半田製のバンプ３ａを電極２ａに熱圧着し、バンプ３ａの一部を溶融させてバンプ３ａと電極２ａを半田接合するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
基板に対する部品の結合力を低下させることなく、バンプと電極の接合信頼性を向上させることができる部品実装方法及び部品実装ラインを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における部品実装ラインの構成図
【図２】本発明の一実施の形態における部品実装方法の実行手順の流れを示すフローチャート
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装方法の工程説明図
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装方法の工程説明図
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装方法の工程説明図
【図６】（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における基板の平面図
【符号の説明】
【００３２】
１  部品実装ライン
２  基板
２ａ  電極
３  部品
３ａ  バンプ
５  樹脂供給機
６  半硬化用加熱炉
７  プラズマ処理機
８  部品搭載機
９  全硬化用加熱炉
１０  熱硬化性樹脂
【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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