JP4736355B2 - 部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を実装対象物とする基板にフリップチップ実装工法により実装する実装方法及び装置に関し、特に薄型化されたＩＣチップや狭ピッチで多数の電極が形成されたＩＣチップなどの電子部品を基板に精度よく実装することを可能とした部品実装方法に関するものである。

ノートパソコンや携帯電話機などの携帯情報機器の軽量化、薄型化、高機能化の著しい進展を支える技術の１つとして高密度実装技術を挙げることができる。ＩＣチップは高密度集積化の進展と共に外部接続端子となる電極の数が増加し微細な配列間隔で形成され、このＩＣチップを基板上に形成された電極に短絡や接続不良を発生させることなく実装するために高密度実装技術が不可欠であり、その代表的工法としてフリップチップ実装工法が知られており、その中でも半田接合工法がＩＣチップの接合に多用されている。

この半田接合工法を用いた電子部品の部品実装方法及びその装置により電極の配列間隔が狭ピッチに形成されたＩＣチップを基板に実装する従来技術が知られている（特許文献１参照）。

上記従来技術に係る部品実装装置は、図８に示すように、昇降駆動手段１２１により昇降動作する装着ヘッド１０３の先端に設けられた吸着ノズル１１１によりＩＣチップ１０１を吸着保持し、装着ヘッド１０３を下降させてＩＣチップを基板上に装着し、吸着ノズル１１１の背面に設けられたセラミックヒータ１１７によりＩＣチップ１０１を加熱し、ＩＣチップ１０１に半田バンプとして形成された突起電極を溶融させて基板上に形成された基板電極に溶融接合させた後、ブローノズル１１９から冷却風を吹き付けて接合された突起電極を固化させ、吸着ノズル１１１による吸着を解除して装着ヘッド１０３を上昇させることによりＩＣチップを基板に実装するように構成されている。

図９は、上記構成になる部品実装装置によりＩＣチップ１０１を基板１０４に実装する手順を順を追って示すものである。図９（ａ）に示すように、複数の電極１０１ａにそれぞれ半田バンプ１０１ｂが形成されたＩＣチップ１０１を吸着ノズル１１１により吸着保持し、装着ヘッド１０３を基板１０４上に移動させ、ＩＣチップ１０１が基板１０４上の所定位置に位置するように位置決めする。次いで、図９（ｂ）に示すように、装着ヘッド１０３を下降動作させてＩＣチップ１０１に形成された各半田バンプ１０１ｂを基板１０４に形成された各パッド（基板電極）１０４ａ上に予め供給されている予備半田１０２に当接させる。次に、図９（ｃ）に示すように、セラミックヒータ１１７により吸着ノズル１１１を介してＩＣチップ１０１を半田バンプ１０１ｂ及び予備半田１０２を形成する半田の融点以上の温度に加熱して、半田バンプ１０１ｂ及び予備半田１０２を溶融させる。次に、図９（ｄ）に示すように、セラミックヒータ１１７による加熱を停止し、溶融状態の半田にブローノズル１１９から冷却風を吹き付けて強制冷却して半田を固化させることにより、ＩＣチップ１０１の電極１０１ａと基板１０４のパッド１０４ａとを接合する。その後に、吸着ノズル１１１によるＩＣチップ１０１の吸着を解除し、装着ヘッド１０３を上昇動作させることにより、図９（ｅ）に示すように、ＩＣチップ１０１は基板１０４上に実装される。

上記実装方法は、それまで実施されていた半田バンプを用いた接合方法において、半田の溶融中に吸着ノズル１１１によるＩＣチップ１０１の吸着を解除することにより、溶融した半田の表面張力によるセルフアライメントによってチップ電極と基板電極との接合位置を一致させる方法では、吸着保持を解除する際の真空破壊ブローによる接合位置のずれが問題となるような位置精度が要求される狭ピッチに電極が配列されている場合に対応できなくなる課題を解決している。チップ電極と基板電極との間の接合位置の一致は、装着ヘッド１０３による位置決めによってなされ、半田の溶融中でなく半田を固化させた後に吸着を解除するので、真空破壊ブローにより接合位置に位置ずれを発生させることがなく、狭ピッチに配列形成されている電極間の短絡や接続不良等の接合不良を発生させることなく狭ピッチに電極配列されたＩＣチップ１０１を安定して実装することができる。
特開２００３−００８１９６号公報（第４〜６頁、図２）

しかしながら、ＩＣチップは薄型化される傾向にあり、ウエハからダイシングされてＩＣチップに加工されるまでの加工段階においてＩＣチップに加工歪みが残りやすく、ＩＣチップの平面性が損なわれた状態が発生しやすくなる。また、薄型化されたＩＣチップを吸着ノズルによって吸着保持すると、吸着保持する負圧はＩＣチップの中央部分に集中するので、中央部分が持ち上がって反りが発生しやすくなる。

このように加工歪みによる波打ちや吸着保持による反りが発生しやすい薄型化されたＩＣチップを上記従来技術に係る実装方法によって基板に実装しようとしても、ＩＣチップに形成された複数の突起電極が基板に形成された複数の基板電極にそれぞれ当接する状態が部位によって異なり、突起電極と基板電極との間を精度よく接合することができない課題があった。

また、ヒータによる加熱は吸着ノズル及びヒータが取り付けられた装着ヘッドに伝熱して熱膨張を生じさせ、突起電極の基板電極に対する接触圧に変化を及ぼすことになるため、加熱に応じて装着ヘッドを上昇させて熱膨張を補正する制御がなされている。しかし、ヒータによる加熱は吸着ノズル及びＩＣチップを介して基板を保持するステージ側にも伝熱し、ステージ側に熱膨張が生じることが考慮されていない課題があった。しかもステージ側の熱膨張は装着ヘッド側の熱膨張から遅れて発生するため、それを補正する制御がなされていなかった。

同様に、加熱を停止して冷却がなされると、装着ヘッド側に収縮が生じるので、それを補正するために装着ヘッドを下降動作させる制御がなされているが、実装ステージ側の収縮が考慮されていない課題があった。

また、冷却時に収縮を補正する下降動作を行った後に、冷却が遅れているステージにより固化する途上にある溶融部に引き剥がし方向の力が作用し、接合部に界面や、クラックによるオープンが発生して、電気抵抗の増加や導通不良などの接合不良が生じる課題があった。

本発明が目的とするところは、薄型化されて平面性が損なわれやすいＩＣチップや狭ピッチで多数の電極が形成されているＩＣチップなどの電子部品であっても精度よく基板に実装することを可能にする部品実装方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、複数の突起電極が形成された電子部品を昇降動作制御される装着ヘッドに設けられた吸着ノズルの吸着面に吸着保持し、複数の基板電極が形成された基板を実装ステージ上に保持し、装着ヘッドの下降動作により基板電極に突起電極を当接させ、加熱により突起電極を溶融させて両電極間を接合して電子部品を基板に実装する部品実装方法において、前記装着ヘッドを下降動作させて突起電極が基板電極に接触したときの荷重を荷重測定手段により検出するようにし、装着ヘッドに下降動作をさせて吸着ノズルに吸着保持された電子部品を基板上に押さえ込み、所定の接触荷重が検出されると装着ヘッドの下降動作を停止させて変形が生じた電子部品を吸着ノズルの吸着面に沿った平面度に矯正し、且つ押さえ込んだ状態が維持されるように装着ヘッドの昇降高さ位置を保持してセラミックヒータにより吸着ノズルの温度を上昇させ、次いで加熱に伴う装着ヘッド側及び実装ステージ側の予めわかっているあるいは予め測定された熱膨張量を補正する上昇量で装着ヘッドを上昇動作させ、所定温度の加熱により突起電極を溶融させて基板電極に接合させ、加熱を停止して冷却により溶融部を固化させ、溶融部を固化させた後、吸着ノズルによる電子部品の吸着を解除して装着ヘッドを上昇動作させることを特徴とする部品実装方法である。

上記部品実装方法によれば、所定の接触荷重値が検出されるまで装着ヘッドを下降動作させて電子部品を基板上に押し付ける制御がなされるので、電子部品に波打ち変形や吸着による反り変形が生じて平面性が損なわれている場合でも吸着ノズルの平坦な吸着面に加圧されて所定の平面度が得られる状態に矯正されるので、変形に伴う接合不良の発生を防止することができる。更に、加熱に伴う装着ヘッド側及び実装ステージ側の熱膨張により装着ヘッドの下降位置が下がった状態になることを装着ヘッドの上昇動作制御により補正することができるので、溶融した突起電極に過度な荷重が加えられて溶融部が横方向に膨出して隣り合った電極間で短絡を生じさせることが防止できる。

また、溶融部の固化に際して凝固点以下の温度を所定時間維持した後、所定の固化判定荷重が検出されたとき、吸着ノズルによる電子部品の吸着を解除するように制御することにより、基板を保持する実装ステージからの熱伝導により吸着ノズル側に再び熱膨張が生じて電子部品と基板との対向間隔が短縮したとき、溶融部が固化していると固化判定荷重が検出されるので、これが検出されたときには固化完了として吸着ノズルによる電子部品の吸着を解除することができ、実装時間の短縮を図ることができる。

上記部品実装装置によれば、加熱に伴う装着ヘッド側及び実装ステージ側の熱膨張により装着ヘッドの下降停止位置が下がった状態になることを装着ヘッドの上昇動作制御により補正する制御動作がなされるので、溶融した突起電極に過度な荷重が加えられて溶融部が横方向に膨出して隣り合った電極間で短絡を生じさせることが防止できる。特に、狭ピッチで多数の電極が配列されているＩＣチップでは溶融部の膨出により短絡が生じやすいが、装着ヘッドの上昇動作が制御されることにより溶融部の膨出による短絡を防止することができる。更に、突起電極が溶融して基板電極に溶融接合した後、加熱を停止して冷却がなされることにより、熱膨張していた装着ヘッド側及び実装ステージ側が収縮するのに応じて装着ヘッドが下降動作するように制御されるので、収縮に伴って接合面に引き剥がし方向に作用する力が発生せず、引き剥がし作用によって接合面に界面やオープンが生じて接合抵抗の増加や接合不良が発生する状態を防止することができる。

また、吸着ノズルの電子部品を吸着保持する吸着面に、電子部品の面積に対応する領域に吸気口に連通する吸気溝を所定密度で列設形成することにより、電子部品は吸気口だけでなく吸気溝からの吸気によっても吸着されるので、吸着部位が１箇所に集中することがなくされてなる全面で均等に吸着される。薄型化された電子部品では吸着箇所が１箇所に集中していると、吸引力により変形が生じやすいが、全面で均等に吸着することにより変形しやすい電子部品であっても変形を発生させることなく吸着保持することが可能となる。

本発明によれば、薄型化されて変形が生じやすい電子部品であっても、変形を矯正する制御動作が実行され、接合のための加熱に伴って発生する装着ヘッド側及び実装ステージ側の熱膨張及び加熱を停止して冷却がなされたときに生じる収縮を補正する制御動作が実行されるので、薄型化された電子部品や高集積化により狭ピッチで多数の電極が列設形成されている電子部品であっても、基板に精度よく接合することができる。

本実施形態は、電子部品の一例であるＩＣチップの電極に突起電極として形成された半田バンプを基板の電極に基板電極として形成されたパッドに溶融接合することによりＩＣチップを基板に実装する部品実装方法及び部品実装装置について示すものである。特に、薄型化されて平面性が損なわれやすいＩＣチップや、狭ピッチで多数の電極が列設形成されているＩＣチップであっても精度よく実装することを可能にする実装制御方法及びその装置を設けたものである。尚、ＩＣチップを実装する対象物を基板としているが、それは回路基板だけでなく、ＩＣチップ上にＩＣチップを実装するチップオンチップの場合では実装対象となるＩＣチップを基板とする。

図１は、実施形態に係る実装装置の要部構成を示すもので、吸着ノズル１１によりＩＣチップ１を吸着保持して実装ステージ７上に保持された基板４に実装する装着ヘッド３の構成部分を示している。この装着ヘッド３は図示しないＸＹロボットにより部品供給位置から部品装着位置に自在移動できるように構成され、昇降駆動部２１により昇降動作ができるように構成されている。

実装ヘッド３の先端部には実装ツール３ａが取り付けられており、実装ツール３ａは、吸着保持するＩＣチップ１に対応する形状寸法に形成された吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１の吸着面１１ｂ（図２（ａ）を参照）に吸着保持されたＩＣチップ１を加熱するセラミックヒータ１２と、このセラミックヒータ１２の熱が装着ヘッド本体３ｂに伝熱しないように熱遮断する断熱部１３と、加熱されたＩＣチップ１に冷却風を吹き付けるブローノズル１９と、これらの構成物を支持する支持軸１７とを備えて構成されている。

前記装着ヘッド本体３ｂは、実装ツール３ａを垂下状態に支持するフレーム１６と、吸着ノズル１１によって吸着保持されたＩＣチップ１の基板４に対する接触荷重を検出するロードセル１４とを備え、前記フレーム１６に設けられた上部フレーム１６ａと支持軸１７の上下動を案内する下部フレーム１６ｂとをつなぐ中間フレーム１６ｃには、その上下にナット部２１ｂが設けられており、それに螺合するボールネジ軸２１ａが嵌挿されて昇降駆動部２１が構成されており、前記ボールネジ軸２１ａが昇降駆動モータ２１ｃによって回転駆動されることにより、装着ヘッド３を昇降移動させることができる。このボールネジを用いた昇降駆動構造により、装着ヘッド３を微小量で昇降移動させる制御が容易となる。実装ツール３ａの中心軸は昇降駆動部２１による昇降動作軸と平行になっているので、実装ツール３ａは昇降駆動部２１により自在に昇降移動制御することができる。

前記ロードセル１４は、抵抗線歪み計を利用した荷重測定器の一種であって、装着ヘッド３の下降動作により、その先端部に取り付けられた吸着ノズル１１が吸着保持するＩＣチップ１の半田バンプ１ａが基板４の基板電極４ａに接触したとき、実装ツール３ａを構成する支持軸１７の上端がロードセル１４の荷重検出面を押し上げるので、荷重はロードセル１４を構成する弾性体の歪みとして検出され、それを抵抗線歪み計の歪み量として電気的変換することにより、電気信号としての荷重が出力されるように構成されている。

上記構成になる装着ヘッド３は図示しないＸＹロボットにより水平方向に自在移動できるので、部品供給位置に移動して昇降動作により部品供給位置に供給されているＩＣチップ１を吸着ノズル１１によって吸着保持し、水平移動により部品実装位置に移動し、部品実装位置に設けられている実装ステージ２５上に供給されている基板４にＩＣチップ１を実装する実装動作を行うことができる。前記実装ステージ２５には、基板４を吸着保持する基板保持ノズル２５ａと、基板４を予備加熱するヒータ２５ｂとが設けられている。

上記構成になる装着ヘッド３を用いてＩＣチップ１を基板４に実装する実装制御方法について、図２〜図４を参照して説明する。以下に示す制御動作は、部品実装装置に設けられた制御部６によって実行される。

図３は、制御部６による制御手順を示すフローチャートで、この制御手順に基づいて制御動作について説明する。尚、図中に示す番号Ｓ１、Ｓ２…は制御手順を示すステップ番号であって本文中に添記する番号と一致する。

図示しないＸＹロボットにより部品供給位置に移動して吸着ノズル１１によりＩＣチップ１を吸着保持した装着ヘッド３は、ＸＹロボットにより部品実装位置に移動して実装ステージ２５上に保持された基板４に対する実装位置の上方にＩＣチップ１が位置するように位置決めされ、昇降駆動部２１による昇降駆動動作により下降動作を開始する（Ｓ１）。前述したようにＩＣチップ１が薄型化されたものであるとき、吸着ノズル１１に吸着されると、図２（ａ）に示すように、吸気口１１ａに対面する中央部分が真空負圧により吸引されて周辺部が下がった反りが発生しやすい状態になる。また、薄型化されたＩＣチップ１はその加工途上で歪が生じやすく波打った状態になりやすい。そのため、装着ヘッド３を下降させると、吸着ノズル１１に吸着保持されたＩＣチップ１の実装面に形成された複数の半田バンプ（突起電極）１ａのうちＩＣチップ１の変形により最も下方に位置している半田バンプ１ａが基板４に形成された基板電極４ａに接触する。半田バンプ１ａの一部が基板電極４ａに接触したときの接触荷重はロードセル１４によって検出され（Ｓ２）、検出出力は制御部６に入力されるので、制御部６は所定の接触荷重値が検出されるまで装着ヘッド３を下降動作させてＩＣチップ１を基板４上に押さえ込み（Ｓ３）、ロードセル１４から所定の接触荷重値が入力されたとき（Ｓ４）、装着ヘッド３の下降動作を停止させてＩＣチップ１を押さえ込んだ位置を保持する（Ｓ５）。このＩＣチップ１を押さえ込む動作により、図２（ｂ）に示すように、ＩＣチップ１に変形が生じている場合でも吸着ノズル１１の吸着面１１ｂに沿った平面度に矯正される。

ＩＣチップ１を基板４に押さえ込んだ状態が維持されるように装着ヘッド３の昇降高さ位置を保持した状態にして、セラミックヒータ１２による加熱温度を上昇させる（Ｓ６）。尚、セラミックヒータ１２には吸着ノズル１１にＩＣチップ１を吸着保持した所定時間後から通電し、ＩＣチップ１に形成された半田バンプ１ａが溶融しない所定温度になるように予備加熱し、実装ステージ２５に保持された基板４に対しても基板ヒータ２５ｂにより予備加熱がなされ、基板電極４ａの表面に予め供給されている半田が溶融しない所定温度になるように予備加熱がなされる。

図４は、装着ヘッド３による吸着ノズル１１の高さ位置制御、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１の加熱制御などを（１）〜（１２）に示す各制御タイミング毎の変化として示すものである。セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１の温度上昇が開始されて吸着ノズル１１の温度が上昇すると、その熱影響により吸着ノズル１１などに熱膨張が生じ、熱膨張は装着ヘッド３による吸着ノズル１１の高さ位置に変化を来たすので、予めわかっている熱膨張量が補正されるように装着ヘッド３を上昇させる（Ｓ７）。この装着ヘッド３の上昇は、図４に示すように、セラミックヒータ１２による加熱が停止されて冷却ブローが開始されても温度は急低下しないので、加熱停止から所定時間後まで継続される。熱膨張は実装ツール３ａの側だけでなく、ＩＣチップ１及び基板４を介して実装ステージ２５に伝熱する加熱により実装ステージ２５にも熱膨張が生じ、それは実装ツール３ａ側の膨張に遅れて発生し、予め測定できる変化となるので、図４に示すように、装着ヘッド３の上昇はセラミックヒータ１２による加熱開始より遅れたタイミングで、実装ステージ２５の熱膨張量を計算した上昇量に制御される。

セラミックヒータ１２による加熱温度が半田バンプ１ａの溶融温度に達したとき（Ｓ８）、半田バンプ１ａ及び基板電極４ａ上の半田は溶融し、図２（ｃ）に示すように、半田バンプ１ａと基板電極４ａとは一体に融合するので、加熱を停止すると共に（Ｓ９）、冷却ブローを開始する（Ｓ１０）。冷却ブローは、実装ツール３ａに設けられたブローノズル１９からＩＣチップ１に冷風が吹き付けることによってなされる。冷却はブローノズル１９からの冷却風によらず、自然冷却であってもよい。

この冷却により熱膨張していた装着ヘッド３側及び実装ステージ２５側に収縮が生じ、ＩＣチップ１と基板４との間が所定間隔から離れるようになるので、それを補正するように、図４に示すように、加熱停止及び冷却ブロー開始後の所定時間後のタイミングで上昇移動していた装着ヘッド３は下降移動に切り替えられ（Ｓ１１）、図２（ｄ）に示すように、ＩＣチップ１と基板４とが所定間隔で対面する高さ位置まで下降する制御動作が実行される。

装着ヘッド３の下降動作がなされた後、半田バンプ１ａと基板電極４ａの半田とが融合した接合体１０が固化する凝固点以下の温度に所定時間保持され（Ｓ１２）、所定の待機時間を経過させることにより（Ｓ１３）、半田が固化する途上で引き剥がし方向の力が作用して接合部分に界面が発生したり、オープン状態が発生したりすることがなく、接合体１０は適正な形状に形成され、電気抵抗の増加や導通不良などが生じることが防止される。

接合が確実になされる所定時間が経過した後、吸着ノズル１１によるＩＣチップ１の吸着を解除し（Ｓ１４）、装着ヘッド３を上昇させることにより（Ｓ１５）、ＩＣチップ１は基板４に実装される。

上記実装制御方法により、溶融させた半田が固化するときの吸着ノズル１１の上下方向位置を適切に制御することにより、半田が固化するときの収縮に起因する引き剥がし作用によって接合面に界面やオープン状態が発生することを防止できるが、より確実に引き剥がし作用の発生を抑制する制御方法について、図５に示すフローチャートを参照して以下に説明する。尚、図５は、図３に示したフローチャートのステップＳ１２以降の制御手順を変更したものであり、ステップＳ１２までの制御手順は前述の制御方法と同一であり、その説明及び図示は省略する。

図５において、溶融させた半田を固化させるために凝固点以下の温度で温度保持する所定時間の経過を待機する途上において（Ｓ１３）、ロードセル１４による荷重検出値により荷重方向の判定を実行し（Ｓ１６）、荷重方向が接合面を引き剥がす方向、即ち熱膨張していた装着ヘッド３側及び実装ステージ２５側が冷却に伴って収縮するのに応じて装着ヘッド３を下降させた位置で停止させている状態での荷重が減少している荷重値が検出されたときには、装着ヘッド３の下降停止位置が収縮量に適合せず、接合面に引き剥がし作用が及んで界面やオープンが発生しやすい状態になっていると判断できるので、装着ヘッド３を下降させる（Ｓ１８）。逆に荷重方向が接合面を圧縮する方向、即ち溶融させた半田が固化する際の収縮に応じて装着ヘッド３を下降させた位置で停止させている状態での荷重が増加している荷重値が検出されたときには、装着ヘッド３の下降停止位置が収縮量を上回り、半田を圧縮させて横方向に延出した半田により隣り合った半田バンプ１ａの間を短絡させてしまう恐れがあるので、装着ヘッド３を上昇させる制御を実施する（Ｓ１９）。

ステップＳ１３における所定時間の経過が終了したときには、前述の制御方法の手順と同様に、吸着ノズル１１によるＩＣチップ１の吸着を解除し（Ｓ１４）、装着ヘッド３を上昇させることにより（Ｓ１５）、ＩＣチップ１は基板４に実装される。

上記制御動作の実行により、実装ツール３ａ及び実装ステージ２５の熱膨張に伴うＩＣチップ１と基板４との間の距離変化によってＩＣチップ１と基板４との間の離隔距離が適切になるので、半田に引き剥がし方向の力が作用することにより接合面に界面やオープンが発生することを防止でき、半田に圧縮方向の力が作用することにより横方向に膨出した半田によって隣り合った間に短絡が発生することが防止できる。

上記制御方法では、溶融させた半田が固化するまで所定時間の待機時間を設けているので、環境温度によっては半田が固化した後も待機時間が費やされて実装時間が徒に長くなることがあるので、半田の固化判定を行って実装時間の短縮を図ることができる。この半田の固化判定を行う制御方法について、図６を参照して説明する。尚、図６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１２以降の制御手順を変更したものであり、ステップＳ１２までの制御手順は前述の制御方法と同一であり、その説明及び図示は省略する。

図６において、ステップＳ１２における溶融させた半田を固化させるために凝固点以下の温度で温度保持する工程の後、ロードセル１４による荷重検出値から半田の固化を判定する（Ｓ２０）。半田の固化が進行する状態では実装ツール３ａ側の温度は低下していくが、実装ステージ２５側の温度低下は遅れるので、実装ステージ２５の熱が実装ツール３ａ側に伝熱し、実装ツール３ａに再び熱膨張が生じたとき、半田が固化しているとロードセル１４によって検出される荷重は増加する。この検出値から半田の固化状態が判定できるので、固化判定荷重が検出されたとき、接合完了と判断して吸着ノズル１１によるＩＣチップ１の吸着を解除し（Ｓ１４）、装着ヘッド３を上昇させることにより（Ｓ１５）、ＩＣチップ１は基板４に実装される。

以上説明した実装装置の構成及び実装方法において、実装ツール３ａの熱膨張は少ない方が望ましく、セラミックヒータ２の熱が不要部位に伝熱することを防止するためにセラミックヒータ１２と支持軸１７との間に配設される断熱部１３は熱膨張係数の小さいものを適用することが好適である。

また、吸着ノズル１１による吸着保持によりＩＣチップ１に生じる変形はより小さくなるようにすることが望ましく、吸着ノズル１１の吸着面１１ｂに、図７に示すように、吸気口１１ａに加えて吸気口１１ａに連通した吸気溝１１ｃを形成した吸着ノズル１１を適用することができる。ＩＣチップ１の厚さが薄くなるほどに真空負圧が部分的に作用すると平面性が損なわれ、ＩＣチップ１のサイズが大きくなるほどに変形度合いは大きくなるが、図７に示すように吸気溝１１ｃを吸着面１１ｂに形成することにより、ＩＣチップ１の全面に平均的な吸着力が作用するため、真空吸着によるＩＣチップ１の変形は改善される。前記吸気溝１１ｃの形成は、図示するような格子状だけでなく、ＩＣチップ１の全面に平均的な吸着力が及ぶパターンや、周辺部など特定部位に吸着力が重点的に及ぶパターンなどに自在に形成することができる。

以上説明した実装制御方法において、ＩＣチップ１の変形を矯正する制御動作、加熱に伴う熱膨張により発生する実装間隔の変化を補正する制御動作、溶融した半田が固化するのに伴う収縮により発生する実装間隔を補正する制御動作は、図３のフローチャートに示すように一括して適用することが望ましいが、要求される接合精度やＩＣチップ１の種類に応じていずれかを選択実施することができる。

以上説明した通り本発明によれば、薄型化される傾向にあるＩＣチップなど平面性が損なわれやすい電子部品を基板に実装するとき、変形を矯正して精度よく基板に実装することができる。また、半田を溶融させるための加熱に伴う熱膨張に対応する制御が適切になされるので、多数の突起電極を基板電極に接合不良を発生させることなく接合することが可能となる。また、熱膨張していた部位が冷却に伴って収縮するのに応じた制御が適切になされるので、溶融接合した半田に界面やオープンを発生させることがなく、多数の電極が狭ピッチで配列されている場合であっても膨出した半田により隣り合う電極間に短絡を発生させることがない。従って、薄型化され、高集積化が進展するＩＣチップを基板に正確に実装する実装方法及び実装装置を提供することができる。

実施形態に係る実装装置の要部構成を示す断面図。 同上装置によるＩＣチップの基板に対する実装工程を順を追って示す模式図。 同上装置による実装動作の制御手順を示すフローチャート。 同上制御手順における各部の動作タイミングを示すタイミングチャート。 制御手順の変形例を示すフローチャート。 同上 実施形態に係る吸着ノズルの構成例を示す平面図。 従来技術に係る部品実装装置の要部構成を示す断面図。 従来技術に係る実装手順を順を追って説明する模式図。

符号の説明

１ ＩＣチップ（電子部品）
１ａ 半田バンプ（突起電極）
３ 装着ヘッド
３ａ 実装ツール
３ｂ 装着ヘッド本体
４ 基板
４ａ 基板電極
６ 制御部
１１ 吸着ノズル
１１ａ 吸気口
１１ｂ 吸着面
１２ セラミックヒータ
１３ 断熱部
１４ ロードセル（荷重検出手段）
１９ ブローノズル
２１ 昇降駆動部
２５ 実装ステージ

Claims (2)

1. 複数の突起電極が形成された電子部品を昇降動作制御される装着ヘッドに設けられた吸着ノズルの吸着面に吸着保持し、複数の基板電極が形成された基板を実装ステージ上に保持し、装着ヘッドの下降動作により基板電極に突起電極を当接させ、加熱により突起電極を溶融させて両電極間を接合して電子部品を基板に実装する部品実装方法において、
   前記装着ヘッドを下降動作させて突起電極が基板電極に接触したときの荷重を荷重測定手段により検出するようにし、
   装着ヘッドに下降動作をさせて吸着ノズルに吸着保持された電子部品を基板上に押さえ込み、所定の接触荷重が検出されると装着ヘッドの下降動作を停止させて変形が生じた電子部品を吸着ノズルの吸着面に沿った平面度に矯正し、且つ押さえ込んだ状態が維持されるように装着ヘッドの昇降高さ位置を保持してセラミックヒータにより吸着ノズルの温度を上昇させ、次いで加熱に伴う装着ヘッド側及び実装ステージ側の予めわかっているあるいは予め測定された熱膨張量を補正する上昇量で装着ヘッドを上昇動作させ、所定温度の加熱により突起電極を溶融させて基板電極に接合させ、加熱を停止して冷却により溶融部を固化させ、溶融部を固化させた後、吸着ノズルによる電子部品の吸着を解除して装着ヘッドを上昇動作させることを特徴とする部品実装方法。
2. 溶融部の固化に際して凝固点以下の温度を所定時間維持した後、所定の固化判定荷重が検出されたとき、吸着ノズルによる電子部品の吸着を解除する請求項１記載の部品実装方法。

Images