JP2015084388A

JP2015084388A - 搭載部品収納治具、マルチ部品実装装置およびマルチ部品実装方法

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Publication number: JP2015084388A
Application number: JP2013222679A
Authority: JP
Inventors: 章夫下山; Akio Shimoyama
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2015-04-30

Abstract

【課題】多数チップの一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品や基板側の凹凸共に容易に適応する。【解決手段】所定の基板５上に搭載する複数の搭載部品（例えば複数のチップ部品２１，２２）を所定位置に配置するための搭載部品収納治具としてのチップ収納治具であって、チップ部品毎に位置決めが為される複数の部品収納ポケット３３が配列され、複数の部品収納ポケット３３内の底面部に段差吸収部材としての所定厚さの弾性体シート３２が配置されている。このように、チップ部品２１，２２毎の直下に段差吸収部材としての弾性体シート３２が配置されているため、多数のチップ部品２１，２２の一括搭載に対して、厚さや外形が異なるチップ部品２１，２２や基板５側の凹凸共に容易に吸収して適応する。【選択図】図１

Description

本発明は、所定の基板上に複数のチップ部品などの部品を一括接合するマルチチップ実装装置などのマルチ部品実装装置およびこれを用いたマルチチップ実装方法などのマルチ部品実装方法、これに用いるチップ部品などの搭載部品を位置決め収容する搭載部品収納治具に関する。

従来のチップ部品のフリップチップ実装方法としては、トレイまたはシート上に貼り付けられてトレイまたはシートと共に供給されたチップ部品を１個づつ、基板位置に合わせて接合するチップ実装装置が一般的である。

多量生産の場合、個片実装だと能力面から、多数台の設備を並べる必要がある。特に、近年の極小サイズ、多数チップの実装を要求される場合、実装設備を多数並べる必要があり、設備コストおよびクリーンルーム占有面積が問題となる。

さらに、基板上へ異種チップを混載する場合においても同様に、チップ実装設備を多数並べる必要が生じる。さらに、接合材料に熱硬化性ペーストを使用した場合、仮硬化に時間を要するため、チップの基板上への１個づつの接合ではチップ１個当りのタクトタイムが長くなるなどの課題が生じる。このような課題への対策として、複数のチップ部品を一括実装すればよいが、搭載精度などに問題が生じる。

このような搭載精度などの問題を解決するために、チップ部品の一括実装に関して特許文献１，２が提案されている。

図９は、特許文献１に開示されている従来のチップトレイの斜視図である。図１０は、図９のチップ挿入穴の拡大斜視図である。

図９において、従来のチップトレイ１００は、板状のカバープレート１０１に複数のチップ挿入穴１０２がマトリクス状に並んで配置されている。また、カバープレート１０１の４つの角部にそれぞれカバープレート接着位置決め穴１０３が配置されている。さらに、カバープレート１０１の対角位置に一対のカバープレートポスト穴１０４が配置されている。チップ挿入穴１０２毎に、チップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６が一方の角部に対して接近離間可能に配置されている。

さらに、図１０に示すように、チップ挿入穴１０２毎に、チップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６が、カバープレート１０１の直下の可動プレートのばね穴１０７から内側に突出して配置されている。カバープレートポスト穴１０４にピンを挿入することによりチップ挿入穴１０２内でチップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６を引っ込んだ状態にでき、チップ部品をチップ挿入穴１０２内に配置後、そのピンをカバープレートポスト穴１０４から抜き取ることにより、チップ挿入穴１０２内のチップ部品をチップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６で一方の角部側に押圧してチップ挿入穴１０２内の片隅にチップ部品を移動させてその片隅でチップ部品を位置決めすることができる。

このように、チップ部品をチップ挿入穴１０２内に入れた後に、チップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６でチップ挿入穴１０２内の片隅に押さえ込むため、チップ挿入穴１０２内でチップ部品の位置が精度よく安定して固定される。

図１１は、特許文献２に開示されている従来のチップトレイの要部縦断面図である。

図１１において、従来のチップトレイ２００は、基体２０１上で、位置決めブロック２０２に対して半導体チップ２０３を間に挟んで弾性的に押圧して、半導体チップ２０３を所定位置に位置決めした状態で保持する押圧機構２０４が設けられている。

押圧機構２０４は、コイルスプリング２０５によって付勢された押圧用部材２０６によって半導体チップ２０３の角部を位置決めブロック２０２に向かって押圧するよう構成されている。

半導体チップ２０３はこの導電性ゴムプレート２０７の上部に載置される。この導電性ゴムプレート２０７は、半導体チップ２０３の下面側に設けられた電極２０３aと接触し、この電極２０３aを電気的に半導体チップ２０３の周囲まで引き出して上側から図示しない検査端子により電気的な導通を得るためのものである。

また、導電性ゴムプレート２０７の下側には、金属プレート２０８が配置されており、導電性ゴムプレート２０７上に載置される半導体チップ２０３の高さを金属プレート２０８により調節している。

特許第４４０３４５８号特許第２７４７４４９号

特許文献１に開示されている上記従来の多数チップの一括搭載方法では、チップＸ軸押さえばね１０５およびチップＹ軸押さえばね１０６によるチップ部品の位置合わせ機構を有したチップトレイ１００が開示されているものの、異種チップが混在する基板への一括接合を安定に実現するためには、厚さや外形が異なるチップ部品に適応させる必要があるが、これらの適応に関しては開示されていない。

特許文献２に開示されている上記従来のチップ高さの調整方法として、チップ部品の下面に着脱自在な金属プレート２０８を設ける技術が開示されているものの、上記従来のチップ高さの調整方法では、チップ高さが異なるチップ部品に応じて厚さ調整のために金属プレート２０８を入れ替える必要があることと、チップ部品を実装する場合に、基板側の凹凸には金属プレート２０８では対応できないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、多数チップの一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品などの搭載部品や基板側の凹凸にもに容易に適応できるマルチ部品実装装置およびこれを用いたマルチ部品実装方法、これに用いる搭載部品収納治具を提供することを目的とする。

本発明の搭載部品収納治具は、所定の基板上に搭載する複数の搭載部品を所定位置に配置するための搭載部品収納治具であって、該搭載部品毎に位置決めが為される複数の部品収納ポケットが配列され、該複数の部品収納ポケット内の底面部に段差吸収部材が配置されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明のチップ搭載部品収納治具において、厚さが異なる前記複数の搭載部品に対して、前記段差吸収部材の硬度を複数に異ならせて前記基板に該複数の搭載部品を同圧で一括接合するように構成している。

さらに、好ましくは、本発明の搭載部品収納治具における搭載部品の配置が、接合時の基板との熱膨張率差を補正した配置となっている。

さらに、好ましくは、本発明の搭載部品収納治具において、外形および厚さの異なる複数の搭載部品を収納してそれぞれに対して前記位置決めが為されている。

さらに、好ましくは、本発明の搭載部品収納治具における搭載部品の配置が前記基板の部品搭載位置に対応して前記位置決めが為されている。

さらに、好ましくは、本発明の搭載部品収納治具において、前記部品収納ポケット毎に段差吸収部材を設けているかまたは、複数の部品収納ポケットに対して複数の搭載部品の直下に１枚の段差吸収部材を設けている。

本発明のマルチ部品実装装置は、基板上に複数の搭載部品を一括搭載するマルチ部品実装装置において、該複数の搭載部品を位置決め収納する本発明の上記搭載部品収納治具を所定位置にセット可能とする位置決め部と、該位置決め部にセットされた該搭載部品収納治具に対応する位置に該基板を供給する基板供給部と、該基板供給部に供給された該基板の部品搭載位置上に該搭載部品収納治具の複数の搭載部品を一括接合する接合部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明のマルチ部品実装装置において、前記基板供給部に供給された基板と前記搭載部品収納治具とを位置合わせする位置合わせ部を更に有し、該位置合わせ部は、該基板のアライメントマークと前記搭載部品収納治具のアライメントマークとを合せて、前記接合部が前記複数の搭載部品を該基板の部品搭載位置上に熱押圧して一括接合する。

本発明のマルチ部品実装方法は、本発明の上記マルチ部品実装装置を用いて、前記基板上に前記複数の搭載部品を一括搭載するマルチ部品実装方法であって、前記段差吸収部材により前記複数の搭載部品の厚さの差を吸収して、前記接合部が該複数の搭載部品を該基板の部品搭載位置上に一括接合するかまたは、該接合部が該複数の搭載部品上に該基板の部品搭載位置を一括接合するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

要するに、本発明のマルチ部品実装方法は、本発明の上記マルチ部品実装装置を用いて、前記基板上に前記複数の搭載部品を一括搭載するマルチ部品実装方法であって、前記段差吸収部材により前記複数の搭載部品の厚さの差を吸収して、前記接合部が該複数の搭載部品と該基板の部品搭載位置を一括接合するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、所定の基板上に搭載する複数の搭載部品を所定位置に配置するための搭載部品収納治具であって、搭載部品毎に位置決めが為される複数の部品収納ポケットが配列され、複数の部品収納ポケットの底面部に段差吸収部材が配置されている。

これによって、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケットの底面部に段差吸収部材が配置されているため、多数チップなどの複数部品の一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品などの搭載部品の段差や基板側の凹凸共に容易に吸収して適応可能とする。

以上により、本発明によれば、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケットの底面部に段差吸収部材が配置されているため、多数チップなどの複数部品の一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品などの搭載部品や基板側の凹凸共に容易に吸収して適応させることができる。

本発明の実施形態１に係るマルチチップ実装装置を模式的に示す要部構成図である。図１のチップ収納治具としてのチップ収納トレイを具体的に示す平面図である。図２のチップ収納トレイのＡＡ’線縦断面図である。図１のマルチチップ実装装置の動作を説明するための一括接合フローである。図１のチップ収納治具としてのチップ収納トレイの基板接合時を説明するための概略構成図である。本発明のマルチチップ実装装置に用いる本実施形態２に係るチップ収納トレイを具体的に示す平面図である。図６のチップ収納トレイ３１ＡのＢＢ’線縦断面図である。本発明のマルチチップ実装装置の本実施形態３に係るチップ収納トレイの基板接合時を説明するための概略構成図である。特許文献１に開示されている従来のチップトレイの斜視図である。図９のチップ挿入穴の拡大斜視図である。特許文献２に開示されている従来のチップトレイの要部縦断面図である。

以下に、本発明の搭載部品収納治具、これを用いるマルチ部品実装装置およびマルチ部品実装方法を、チップ収納治具、これを用いるマルチチップ実装装置およびマルチチップ実装方法の実施形態１〜４に適用した場合について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。また、一括搭載するチップ部品の個数も実際の個数（例えば２０個でもよいし、ＬＥＤなど小さいチップ部品では例えば１００個など）と一致していなくてもよく、図示および説明の便宜を考慮した個数としたものであり、図示する構成に限定されるものではない。さらに、本発明のマルチチップ実装装置に用いるチップ収納治具およびマルチチップ実装方法の実施形態１〜４は、本願請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。即ち、本願請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を更に組み合わせて得られる実施形態や各実施形態の組み合わせについても本発明の技術的範囲に含まれる。

図１は、本発明の実施形態１に係るマルチチップ実装装置を模式的に示す要部構成図である。

図１において、本実施形態１のマルチ部品実装装置としてのマルチチップ実装装置１は、複数の搭載部品としての複数のチップ部品２（例えば平面視サイズが大小の平面視４角形の複数個）を高精度に位置決め収納する搭載部品収納治具としてのチップ収納治具３と、チップ収納治具３を所定位置にセットして位置決めする位置決め部４と、チップ収納治具３の上方に基板５を供給する基板供給部６と、基板供給部６に設けられた基板５とチップ収納治具３との間を出退自在に設けられ、チップ部品２に対する基板供給部６上の基板５の位置を３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θを位置調整して、チップ収納治具３に対して基板５を位置決めする位置合わせ部７と、位置合わせ部７によるチップ収納治具３に対する基板５の位置合わせ後、チップ供給治具３に収納されて位置決めされた複数のチップ部品２に基板５を熱加圧して一括接合する接合部８とを有し、基板５上に対してフリップチップなどの複数のチップ部品２を一括搭載するようになっている。

複数の搭載部品（実装部品）としてのチップ部品２は、平面視サイズが比較的大きいＬＳＩ素子や平面視サイズが比較的小さいＬＥＤ素子であってもよいし、パワーデバイス部品であってもよいし、ディスクリート部品であってもよい。

チップ収納治具３としてのチップ収納トレイは、チップ部品の外形（例えば平面視４角形）に対して２方向から押圧手段で押圧してポケット一角部にチップ部品の角部を移動させて位置決めを行っている。ポケット一角部にチップ部品を位置決めする押圧手段としては、後述する部品収納ポケット３３毎（チップ部品２毎）に設けられ、板ばね手段や圧縮ばね手段、弾性体手段、空気圧発生手段、振動手段など各種の押圧部材が考えられる。後述する複数の部品収納ポケット３３に対してレバーなどを動かすことにより一括して、ポケット一角部にチップ部品を位置決めする押圧手段を構成することもできる。

基板供給部６は、基板５をリング６１に貼った比較的伸縮自在な粘着シート６２の中央部に貼り付けている。

位置合わせ部７は、上下両面を撮影可能なカメラ装置が配置された部材を、基板供給部６に設けられた上側の基板５と下側のチップ収納治具３との間に配置するかまたは、その間から退避する。本来同じ位置に配置された基板５とチップ収納治具３の各アライメントマークを撮像する。この撮像した各アライメントマークを画像認識してそれらが上下で一致するように、基板５の位置をリング６１と共に３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θを調整して基板５を位置決めする。

接合部８は、ヒータ部（例えば摂氏２００度）と、その下に基板５をチップ部品２に熱加圧する押圧手段（押圧力０．２メガパスカル、約２ｋｇ／ｃｍ^２）と、ヒータ部および押圧手段を下降または上昇させる駆動部とを有している。

ＬＥＤモジュールの場合は、マルチチップ実装装置１はチップ実装工程で用いられ、その後、樹脂封止工程および個片化工程などを経てＬＥＤモジュールが製造される。

図２は、図１のチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１を具体的に示す平面図である。図３は、図２のチップ収納トレイ３１のＡＡ’線縦断面図である。

図２および図３に示すように、チップ収納トレイ３１には、複数（ここでは１０個）の部品収納ポケット３３が設けられている。部品収納ポケット３３の個々のチップ収納面（底面）に弾性体シート３２からなる段差吸収部材が収容されている。基板５への接合位置に合わせた部品収納ポケット３３内の弾性体シート３２上の位置に、外形および厚さが異なるチップ部品２１，２２を位置決めして収容している。要するに、チップ部品２１，２２の配置が基板５の部品搭載位置に対応して位置決めが為されている。

また、チップ収納トレイ３１の部品収納ポケット３３内に収容されたチップ部品２１または２２の外形（平面視４角形）に対して２方向から押圧手段で押圧して一角部にチップ部品２１または２２の角部を移動させて位置決めを行うようになっている。

チップ部品２１，２２に対する部品収納ポケット３３の位置決めの位置は、基板５とチップ収納トレイ３１の材質に起因する熱膨張率による加熱接合時の位置ズレ量を考慮して補正した位置にチップ部品２１，２２を配置する構造になっている。要するに、チップ収納トレイ３１におけるチップ部品２１，２２の配置が、接合時の基板５との熱膨張率差を補正した配置となっている。

チップ収納トレイ３１において、部品収納ポケット３３の底面には弾性体シート３２からなる段差吸収部材が配置されており、チップ部品２１，２２の高さが異なっても、基板５への実装時には弾性体シート３２の弾性によりその段差が吸収されて基板５上への一括実装を可能にしている。

また、弾性体シート３２の更なる効果として、基板５側の凹凸もチップ側にて吸収できる効果を有する。即ち、チップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５に凹凸が存在しても、チップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５の凹凸を吸収して一括接合できるものである。

本実施形態１では、弾性体シート３２の材質は硬度５０°の例えばシリコーンゴムとし、厚さは１ｍｍとしたが、硬度は５°から８０°程度まで対応可能であり、厚さも製品（部品）の仕様に応じた厚さとすれば良いことは言うまでもない。

基板５は、ポリイミド製のテープ基材に銅配線からなる基板であり、場所により多少の段差を有するが、チップ収納治具３の弾性体シート３２によりその段差を吸収可能としている。

上記構成により、以下、その動作を説明する。

図４は、図１のマルチチップ実装装置１の動作を説明するための一括接合フローである。図５は、図１のチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１の基板接合を説明するための概略構成図である。

図４に示すように、まず、ステップＳ１でチップ収納トレイ３１の各部品収納ポケット３３毎の弾性体シート３２上にチップ部品２１，２２のいずれかをセットする。このとき、チップ部品２１，２２を一方の角部側に押し付けて固定する。このチップ収納治具３内のチップ部品２１，２２の位置決めの押し当て構造は、ばねや弾性体などによる押し当て構造が考えられるが、本実施形態１では弾性体による押し当て構造にて行う。

このように、チップ部品２１，２２は、チップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１の基準面（一角部）への押し当て構造とすることにより、±１０μｍ程度の高精度に基板５とチップ部品２１，２２との位置合わせが可能となる。このため、チップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１と基板５との各アライメントマークを位置合わせ部７が３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θを位置調整して位置を精密に合わせて、一括でマルチチップ実装を行うことができる。

次に、ステップＳ２でチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１を位置決め部４の凹部内に嵌合させたりピンに通したりして装置とチップ収納トレイ３１Ｂを位置決めする。

さらに、ステップＳ３で複数種類（ここでは２種類）の外形および厚さの異なるチップ部品２１，２２を基板レイアウトに合わせたチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１の複数の部品収納ポケット３３内へセットしたチップ部品２１，２２の電極上へ電気的接続用の金属ペースト（金ペーストや銀ペーストなど）やＡＣＦなどを塗布する。金属ペーストの塗布としては、ディスペンスでもよいし、印刷でもよいし、その他の方法でもよい。

続いて、ステップＳ４で基板５を基板供給部６のリング６１に貼られた粘着シート６２上に基板５をセットする。

その後、ステップＳ５で図５に示すように位置合わせ部７がチップ収納治具３に対して基板５を互いに接合位置が合うように位置決めする。即ち、基板供給部６に設けられた基板５とチップ収納治具３との位置関係を位置合わせ部７の画像認識により一致させるように３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θの位置調整を行って位置決めする。

さらに、ステップＳ６で図５に示すようにヒータを含む接合部８を降下させて基板５とチップ部品２１，２２の各端子とを加圧・加熱（摂氏２００度、０．２メガパスカルまたは２ｋｇ／ｃｍ^２）して一括接合する。

このとき、弾性体シート３２の弾性により、高さが異なるチップ部品２１，２２に段差があっても、その段差が吸収されて基板５上への複数のチップ部品２１，２２の一括実装を同時に可能としている。

この際、接合時の加熱を考慮して、接合時の位置関係は、予めチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１の設計値として、基板５の主材料であるポリイミドおよび銅、さらに、チップ収納トレイ３１の主材料であるステンレスの線膨張係数を加味して製作されている。

さらに、ステップＳ７でヒータを含む接合部８を粘着シート６２上の基板５と共に上昇させて、基板５の所定箇所のチップ搭載位置に各チップ部品２１，２２の各端子を接続固定した状態で、粘着シート６２上の基板５および各チップ部品２１，２２から接合部８が離れて上昇する。

その後、ステップＳ８で基板供給部６のリング６１に貼られた粘着シート６２上の、多数のチップ部品２１，２２が一括搭載された基板５を、リング６１および粘着シート６２と共に取り出した後に回収する。

以上により、本実施形態１によれば、所定の基板５上に搭載する複数の搭載部品（例えば複数のチップ部品２１，２２）を所定位置に配置するための搭載部品収納治具としてのチップ収納治具であって、チップ部品毎に位置決めが為される複数の部品収納ポケット３３が配列され、複数の部品収納ポケット３３内の底面部に段差吸収部材としての所定厚さの弾性体シート３２が配置されている。

このように、チップ部品２１，２２毎の直下に段差吸収部材としての弾性体シート３２が配置されているため、多数のチップ部品２１，２２の一括搭載に対して、厚さや外形が異なるチップ部品２１，２２や基板５側の凹凸共に容易に吸収して適応することができる。

本実施形態１のチップ収納トレイ３１を用いて、基板５に搭載する異なる複数のチップ部品２１，２２を一括接合可能とするため、１台の設備で基板５への部品搭載が実現できて、設備投資の低減、クリーンルーム内占有面積の低減、さらには接合時間の低減が実現可能なマルチチップ実装装置１を提供することができる。

なお、本実施形態１では、基板供給部６に設けられた基板５とチップ収納治具３との間に位置合わせ部７を設け、位置合わせ部７は、チップ部品２に対する基板供給部５上の基板５の位置を３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θを位置調整して位置決めするように構成したが、これに限らず、チップ位置決め治具３としてのチップ収納トレイ３１の外周部を、位置決め部４の基準面に合わせ、高精度に加工することにより±１００μｍ程度の精度であれば、チップ収納トレイ３１と基板５とのアライメント機構（位置合わせ部７）も不要となり、メカ的な位置合わせのみでも、安価なマルチチップ実装装置１Ａが実現可能である。

（実施形態２）
上記実施形態１では、チップ部品２毎に弾性体シート３２をその直下に設けた場合について説明したが、本実施形態２では、安定した弾性機能を得るように複数のチップ部品２の直下に１枚の弾性体シート３５を設けた場合について説明する。要するに、上記実施形態１では、部品収納ポケット３３毎に弾性体シート３２を設けているのに対して、本実施形態２では、複数の部品収納ポケット３４に対して複数のチップ部品２の直下に１枚の弾性体シート３５を設けている。

図６は、本発明のマルチチップ実装装置１に用いる本実施形態２に係るチップ収納トレイ３１Ａを具体的に示す平面図である。図７は、図６のチップ収納トレイ３１ＡのＢＢ’線縦断面図である。なお、図６および図７では、図１〜５と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。

図６および図７に示すように、マルチチップ実装装置１に用いる本実施形態２のチップ収納トレイ３１Ａの複数（ここでは３列で１５個）の全凹部領域の底面上に１枚の弾性体シート３５からなるシート状の段差吸収部材が収容されている。その弾性体シート３５上から、複数の窓部が例えばマトリクス状に形成された窓枠部３１ａが配置されて固定（外周部が嵌合）されている。窓枠部３１ａは、複数の窓部（４角形）に対応して複数の部品収納ポケット３４が例えばマトリクス状に設けられている。基板５へのチップ部品２１，２２の接合位置に合わせた窓部の位置（角部）に対してチップ部品２１，２２の外形および厚さに応じた複数（ここでは１５個）の窓部（４角形）により複数の平面視４角形で凹部の部品収納ポケット３４が設けられている。

チップ部品２１，２２に対する部品収納ポケット３４の位置決めの位置（部品収納ポケット３４の角部）は、基板５とチップ収納トレイ３１Ａの材質に起因する熱膨張率による加熱接合時の位置ズレ量を考慮して予め補正した位置にチップ部品２１，２２を配置する構造になっている。要するに、チップ収納トレイ３１Ａにおけるチップ部品２１，２２の配置が、接合時の基板５との熱膨張率差を補正した配置となっている。

チップ収納トレイ３１Ａにおいて、部品収納ポケット３４の底面には弾性体シート３５からなる１枚もののシート状の段差吸収部材が配置されており、チップ部品２１，２２の高さが異なっても、基板５への実装時に弾性体シート３５の弾性によりチップ部品２１，２２の段差が吸収されて同基板５上への一括実装を可能としている。チップ部品２１，２２に段差があっても均等な押圧力でチップ部品２１，２２の各電極に基板５を熱加圧して安定した一括接合をすることができる。

また、弾性体シート３５の更なる効果として、弾性体シート３５の弾性により基板５側の凹凸もチップ搭載側（弾性体シート３５側）にて吸収できる効果も有する。即ち、チップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５に凹凸が存在しても、チップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５の凹凸を弾性体シート３５の弾性により良好に吸収してチップ部品２１，２２の基板５上への一括接合を安定的に行うことができる。

本実施形態２では、弾性体シート３５の材質は硬度５０°の例えばシリコーンゴムとし、厚さは１ｍｍとしたが、硬度は５°から８０°程度まで対応可能であり、厚さも製品（部品）の仕様に応じた厚さとすればよいことは言うまでもない。

基板５は、ポリイミド製のテープ基材に銅配線からなる基板であり、場所により多少の段差を有するが、チップ収納治具３の弾性体シート３５によりその段差を吸収可能としている。

以上により、本実施形態２によれば、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケット３４の底面部の全領域を覆う１枚ものの弾性体シート３５が段差吸収部材として配置されているため、多数チップの一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品２１，２２や基板５側の凹凸に対して共に容易に適応することができる。

本実施形態２のチップ収納トレイ３１Ａを用いて、基板５へ搭載する高さが異なる複数のチップ部品２１，２２を一括接合可能とするため、１台の設備で基板５への複数のチップ部品２１，２２の搭載が実現できて、設備投資の低減、クリーンルーム内占有面積の低減、接合時間の低減が実現可能なマルチチップ実装装置１または１Ａを提供することができる。

なお、上記実施形態１では、チップ部品毎（部品収納ポケット３３毎）に１枚の弾性体シート３２をその直下に設けた場合について説明し、本実施形態２では、安定した弾性機能を得るように複数のチップ部品２１、２２（複数の部品収納ポケット３４）の直下に１枚の弾性体シート３５を設けた場合について説明したが、これらに限らず、１枚の弾性体シート３２、３５をそれぞれ複数枚重ねて構成してもよい。例えば材質硬度の高い１枚と、これに積層される材質硬度の低い１枚とで弾性体シートを構成してもよい。

（実施形態３）
上記実施形態１では、チップ部品毎（部品収納ポケット３３毎）に弾性体シート３２をその直下に設けた場合について説明し、上記実施形態２では、安定した弾性機能を得るように複数のチップ部品２１，２２（複数の部品収納ポケット３４）の直下に１枚の弾性体シート３５を設けた場合について説明したが、本実施形態３では、段差吸収距離が大きい場合であって、チップ部品毎に弾性体シートとその下のばね材（板ばねや圧縮ばねがあるが、ここでは圧縮ばねを用いている）との組み合わせでチップ部品の段差などを吸収する場合について説明する。

図８は、本発明のマルチチップ実装装置１の本実施形態３に係るチップ収納トレイ３１Ｂの基板接合時を説明するための概略構成図である。なお、図８では、図１〜５と同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付して説明する。

図８に示すように、マルチチップ実装装置１に用いる本実施形態３のチップ収納トレイ３１Ｂにマトリクス状に配列された複数（ここでは２列で１０個）の部品収納ポケット３８が設けられている。部品収納ポケット３８毎の個々のチップ収納面上に弾性体シート３６とその下のばね３７との上下の組み合わせからなる段差吸収部材が収容されている。

基板５への接合位置に合わせた位置に、チップ部品２１，２２の外形および厚さに応じた複数の部品収納ポケット３８がそれぞれ設けられている。要するに、チップ収納トレイ３１Ｂにおけるチップ部品２１，２２の配置が基板５の部品搭載位置に対応して位置決めが為されている。

チップ部品２１，２２に対する各部品収納ポケット３８毎の位置決めの位置（角部）は、基板５とチップ収納トレイ３１Ｂの材質に起因する熱膨張率による加熱接合時の位置ズレ量を考慮して補正した位置にチップ部品２１，２２を配置する構造になっている。要するに、チップ収納トレイ３１Ｂにおけるチップ部品２１，２２の配置が、接合時の基板５との熱膨張率差を補正した配置となっている。

チップ収納トレイ３１Ｂにおいて、チップ部品毎の部品収納ポケット３８の底面には弾性体シート３６とその下のばね３７との上下の組み合わせからなる段差吸収部材が配置されている。チップ部品２１，２２の高さが異なっても、基板５への実装時には弾性体シート３６の弾性とばね３７のばね性との組み合わせにより、チップ部品２１，２２の段差が吸収されて、基板５上への複数のチップ部品２１，２２の一括実装を同時に可能としている。

また、弾性体シート３６とその下のばね３７との組み合わせの更なる効果として、基板５側の凹凸もチップ側（弾性体シート３６とばね３７側）にてチップ部品２１，２２の段差を吸収できる効果も有する。即ち、チップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５に凹凸が共に存在しても、弾性体シート３６とばね３７の弾性によりチップ部品２１，２２の厚さの違いや基板５の凹凸を共に吸収して、基板５の所定位置に対して複数のチップ部品２１，２２を精度良く同時に一括接合できるものである。

本実施形態３では、弾性体シート３６の材質は硬度５０°の例えばシリコーンゴムとし、厚さは１ｍｍとしたが、硬度は５°から８０°程度まで対応可能であり、厚さも製品の仕様に応じた厚さとすればよいことは言うまでもない。その弾性体シート３６の下方位置にばね３７を所定間隔で配置すればよい。ばね３７は厚み方向に伸縮自在なケース内に配置されていてもよい。

基板５は、ポリイミド製のテープ基材に銅配線からなる基板であり、場所により多少の段差を有するが、チップ収納トレイ３１Ｂの各弾性体シート３６およびばね３７の組み合わせによりそのチップ部品２１，２２の段差を吸収可能としている。

上記構成により、以下、本実施形態３のチップ収納トレイ３１Ｂを用いたマルチチップ実装装置１の動作を説明する。

図４を用いて説明すると、まず、ステップＳ１でチップ収納トレイ３１Ｂの各部品収納ポケット３８毎の弾性体シート３６上に高さが異なるチップ部品２１，２２のいずれかをセットする。このとき、チップ部品２１，２２を一方の角部側にそれぞれ押し付けて固定する。このとき、チップ収納トレイ３１Ｂのチップ部品２１，２２の平面視位置決めの押し当て構造は、ばね材や弾性体による押し当て構造が考えられるが、本実施形態３においても弾性体による２方向の押し当て構造にて行う。

このように、チップ部品２１，２２は、チップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１Ｂの基準面（一方角部）への押し当て構造とすることにより、±１０μｍ程度の高精度に基板５とチップ部品２１，２２との平面視位置合わせが可能となる。このため、チップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１Ｂと基板５との各アライメントマークを位置合わせ部７が３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θを位置調整して一致させて一括でマルチチップ実装を同時に行う。

次に、ステップＳ２でチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１Ｂを位置決め部４の凹部に嵌合させたりピンに通したりして装置とチップ収納トレイ３１Ｂを位置決めする。

さらに、ステップＳ３で２種類の外形および厚さの異なるチップ部品２１，２２を基板レイアウトに合わせたチップ収納治具３としてのチップ収納トレイ３１Ｂの部品収納ポケット３８内にセットしたチップ部品２１，２２の電極上へ電気的接続用の金属ペースト（金ペーストや銀ペーストなど）やＡＣＦなどを塗布する。金属ペーストの塗布としては、ディスペンスでもよいし、印刷でもよいし、その他の方法でもよい。

その後、ステップＳ５で図８に示すように基板５とその下方のチップ収納トレイ３１Ｂとの位置関係を決める。位置合わせ部７により基板供給部６に設けられた基板５のチップ搭載位置とチップ収納トレイ３１Ｂの各チップ位置とが一致するように、基板供給部６が基板５の位置を３次元座標（Ｘ,Ｙ,Ｚ）および回転角度θの位置調整を行って精度良く上下で対応するように位置決めする。

さらに、ステップＳ６で図１に示すようにヒータを含む接合部８を基板５と共に降下させて基板５のチップ搭載位置と各チップ部品２１，２２の各端子とを加圧・加熱（摂氏２００度、０．２メガパスカルまたは２ｋｇ／ｃｍ^２）して同時に一括して接合する。

このとき、弾性体シート３２の弾性とばね３７の弾性との組み合わせにより、高さの異なるチップ部品２１，２２の段差が吸収されて基板５上への複数のチップ部品２１，２２の一括実装を同時に行うことができる。

この際、接合時の加熱を考慮して、接合時の位置関係は、予めチップ収納治具３の設計値として、基板５の主材料であるポリイミドおよび銅、チップ収納トレイ３１Ｂの主材料であるステンレスの線膨張係数を加味して製作されている。

以上により、本実施形態３によれば、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケット３６の底面部に段差吸収部材として弾性体シート３６とばね３７が配置されているため、多数のチップ部品２１，２２の一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品２１，２２や基板５側の凹凸に対して共に容易に適応することができる。この場合、弾性体シート３６とばね３７により段差吸収距離を稼ぐことができる。

本実施形態３のチップ収納トレイ３１Ｂを用いて、基板５へ搭載する高さが異なる複数のチップ部品２１，２２を一括接合可能とするため、１台の設備で基板５への複数のチップ部品２１，２２の搭載が実現できて、設備投資の低減、クリーンルーム内占有面積の低減、接合時間の低減が実現可能なマルチチップ実装装置１または１Ａを提供することができる。

なお、本実施形態３では、弾性体シート３５の弾性とばね３７のばね性との組み合わせによりチップ部品２１，２２の段差を吸収して基板５上への複数のチップ部品２１，２２の一括実装を実現する場合について説明したが、これに限らず、弾性体シート３２とばね３７の代わりに、またはばね３７の代わりに、厚み方向に伸縮自在なケース（中空シートなど）内に空気を封入したエアークッションを用いてもよい。エアー圧力を変えることで、高さの異なるチップ部品２１，２２の実装圧力を同一圧力とすることもできる。

なお、本実施形態１〜３で用いる例えばＬＳＩ素子やＬＥＤ素子のチップ部品２などではその段差としては２０μｍ〜１ｍｍであるが、ディスクリート部品であれば１ｍｍを超える段差のものも有り得る。１ｍｍオーダの段差吸収であれば弾性体シート３２、３５で吸収できるものの、それ以上のオーダの段差吸収であれば弾性体シート３６とばね３７またはエアークッションを組み合わせて段差吸収距離を稼ぐことが必要である。基板５に複数の実装部品（チップ部品）を安定化して一括接合するために、段差吸収距離を稼ぐ必要があるが、弾性体シートの厚さを厚くしたり、弾性体シートを二重、三重にしたり、弾性体シートの硬度を軟らかくしたり、さらに、弾性体シート３６とばね３７またはエアークッションを組み合わせたりすることができる。

なお、本実施形態１〜３で用いる弾性体シート３２、３５、３６は、材質がシリコンゴムなどであるから、実装部品（チップ部品）を一度位置決めすれば実装部品（チップ部品）は動きにくいというメリットがある。したがって、実装部品（チップ部品）の位置を一度合わせてやればずれにくく継続して押圧する必要はない。例えば、実装部品（チップ部品）の位置決め解除（押圧解除）をした後に基板５に複数の実装部品（チップ部品）を一括接合しても、実装部品（チップ部品）の位置がずれにくく、基板５と複数の実装部品（チップ部品）の一括接合後に装置が開放しても複数の実装部品（チップ部品）に基板５からの剥離圧力が加わらない。現在、基板５はリング６１に貼った伸縮自在な粘着シート６２に貼り付けているため、位置合わせ後に、接合部８の押圧部が降下して基板５を押し下げて基板５を複数の実装部品（チップ部品）に熱加圧することで一括接合する。その後、接合部８の押圧部が上がると、粘着テープ６２の収縮力により基板５が引っ張り上げられる。このとき、複数の実装部品（チップ部品）も基板５と共に上昇する。位置合わせのために複数の実装部品（チップ部品）に負荷がかかっていると、これが剥離負荷として作用する。したがって、負荷がかかっていないフリーな状態で基板５と共に複数の実装部品（チップ部品）を持ち上げるのがよい。

（実施形態４）
上記実施形態１〜３では、基板５に複数の実装部品（チップ部品）を同圧で一括接合するために、弾性が同じ段差吸収部材を用いてその弾性により部品段差を吸収するように構成する場合について説明したが、本実施形態４では、厚い実装部品（チップ部品）と薄い実装部品（チップ部品）に対して、弾性体シート３２または３６の硬度を異ならせて基板５に複数の実装部品（チップ部品）を同圧で安定的に一括接合する場合について説明する。本実施形態４では、部品厚さに応じて弾性体シートの硬度を設定している。

図５に示すように、基板５に複数の実装部品（チップ部品）を同圧で安定的に一括接合するために、チップ収納トレイ３１Ｃにおいて、厚い実装部品（チップ部品２１）に対しては、段差吸収距離を稼ぐために硬度の軟らかい弾性体シート３２を用い、薄い実装部品（チップ部品２２）に対しては、段差吸収距離を稼ぐ必要がないために硬度の硬い弾性体シート３２ａを用いる。

また、図８に示すように、基板５に複数の実装部品（チップ部品）を同圧で安定的に一括接合するために、チップ収納トレイ３１Ｄとして、厚い実装部品（チップ部品２１）に対しては、段差吸収距離を稼ぐために硬度の軟らかい弾性体シート３６を用い、薄い実装部品（チップ部品２２）に対しては、段差吸収距離を稼ぐ必要がないために硬度の硬い弾性体シート３６ａを用いる。または、チップ収納トレイ３１Ｄとして、厚い実装部品（チップ部品２１）に対しては、段差吸収距離を稼ぐためにばね性の軟らかいばね３７を用い、薄い実装部品（チップ部品２２）に対しては、段差吸収距離を稼ぐ必要がないためにばね性の硬いばね３７ａを用いてもよい。または、チップ収納トレイ３１Ｄとして、厚い実装部品（チップ部品２１）に対しては、段差吸収距離を稼ぐために硬度の軟らかい弾性体シート３６およびばね性の軟らかいばね３７を用い、薄い実装部品（チップ部品２２）に対しては、段差吸収距離を稼ぐ必要がないために硬度の硬い弾性体シート３６ａおよびばね性の硬いばね３７ａを用いてもよい。

この場合にも、チップ部品２１，２２に対する各部品収納ポケット３３または３８毎の位置決めの位置（角部）は、基板５とチップ収納トレイ３１Ｃまたは３１Ｄの材質に起因する熱膨張率による加熱接合時の位置ズレ量を考慮して補正した位置にチップ部品２１，２２を配置する構造になっている。要するに、チップ収納トレイ３１Ｃまたは３１Ｄにおけるチップ部品２１，２２の配置が、接合時の基板５との熱膨張率差を補正した配置となっている。

以上により、本実施形態４によれば、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケット３３、３６の底面部に段差吸収部材として、多数のチップ部品２１，２２の厚さに応じて、弾性の異なる弾性体シート３２、３２ａまたは、弾性の異なる弾性体シート３６、３６ａとばね３７，３７ａが配置されているため、多数のチップ部品２１，２２の一括搭載において、厚さや外形が異なるチップ部品２１，２２や基板５側の凹凸に対して共に、より容易かつより正確に適応させることができる。

本実施形態４のチップ収納トレイ３１Ｃまたは３１Ｄを用いて、基板５へ搭載する高さが異なる複数のチップ部品２１，２２を同圧で一括接合可能とするため、１台の設備で基板５への複数のチップ部品２１，２２の搭載が実現できて、設備投資の低減、クリーンルーム内占有面積の低減、接合時間の低減が実現可能なマルチチップ実装装置１または１Ａを提供することができる。

なお、本実施形態４では、厚い搭載部品（例えばチップ部品２１）と薄い搭載部品（例えばチップ部品２２）の厚さの異なる２種類に対して、段差吸収部材として、弾性体シート３２，３２ａの硬度または、弾性体シート３６，３６ａおよびばね３７，３７ａの各組み合わせの硬度を異ならせて基板５の実装位置に複数の搭載部品（実装部品；チップ部品）を同圧で安定的に一括接合する場合について説明したが、これに限らず、複数種類の厚さの実装部品（チップ部品）に対して、弾性体シートの硬度または、弾性体シートおよびばねの組み合わせの硬度を複数に異ならせて基板５に複数の実装部品（例えばチップ部品２１，２２）を同圧で安定的に一括接合するように構成することもできる。

要するに、本発明の搭載部品収納治具では、複数に厚さが異なる複数の搭載部品に対して、段差吸収部材の硬度を複数に異ならせて基板５に複数の搭載部品を同圧で安定的に一括接合するように構成する。

なお、上記実施形態１〜４において、本発明のマルチ部品実装方法は、マルチ部品実装装置１または１Ａを用いて、基板５上に複数の搭載部品（例えばチップ部品２１，２２）を一括搭載するマルチ部品実装方法であって、段差吸収部材として、弾性体シート３２，３２ａの弾性または、弾性体シート３６，３６ａおよびばね３７，３７ａの各組み合わせの弾性により複数の搭載部品（例えばチップ部品２１，２２）の厚さの差（段差）を吸収して、接合部８が複数の搭載部品（例えばチップ部品２１，２２）を基板５の部品搭載位置上に一括接合するかまたは、接合部８が複数の搭載部品（例えばチップ部品２１，２２）上に基板５の部品搭載位置を一括接合するものである。要するに、接合部８が複数の搭載部品（例えばチップ部品２１，２２）と基板５の部品搭載位置を一括接合するものである。

以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、所定の基板上に複数のチップ部品などの部品を一括接合するマルチチップ実装装置などのマルチ部品実装装置およびこれを用いたマルチチップ実装方法などのマルチ部品実装方法、これに用いるチップ部品などの搭載部品を位置決め収容する搭載部品収納治具の分野において、搭載部品毎に位置決めされる複数の部品収納ポケットの底面部に段差吸収部材が配置されているため、多数チップの一括搭載で、厚さや外形が異なるチップ部品や基板側の凹凸共に容易に適応することができる。

１、１Ａマルチチップ実装装置（マルチ部品実装装置）
２，２１，２２チップ部品（搭載部品；実装部品）
３チップ収納治具（搭載部品収納治具）
３１、３１Ａ〜３１Ｄチップ収納トレイ
３１ａ窓枠部
３２、３２ａ、３５、３６、３６ａ弾性体シート（段差吸収部材）
３３、３４，３８部品収納ポケット（凹部）
３７，３７ａばね（段差吸収部材）
４位置決め部
５基板
６基板供給部
６１リング
６２粘着シート
７位置合わせ部
８接合部

Claims

所定の基板上に搭載する複数の搭載部品を所定位置に配置するための搭載部品収納治具であって、該搭載部品毎に位置決めが為される複数の部品収納ポケットが配列され、該複数の部品収納ポケット内の底面部に段差吸収部材が配置されている搭載部品収納治具。
請求項１に記載の搭載部品収納治具において、厚さが異なる前記複数の搭載部品に対して、前記段差吸収部材の硬度を複数に異ならせて前記基板に該複数の搭載部品を同圧で安定的に一括接合するように構成している搭載部品収納治具。
請求項１または２に記載の搭載部品収納治具において、前記搭載部品の配置が、接合時の基板との熱膨張率差を補正した配置となっている搭載部品収納治具。
基板上に複数の搭載部品を一括搭載するマルチ部品実装装置において、該複数の搭載部品を位置決め収納する請求項１〜３のいずれかに記載の搭載部品収納治具を所定位置にセット可能とする位置決め部と、該位置決め部にセットされた該搭載部品収納治具に対応する位置に該基板を供給する基板供給部と、該基板供給部に供給された該基板の部品搭載位置上に該搭載部品収納治具の複数の搭載部品を一括接合する接合部とを有するマルチ部品実装装置。
請求項４に記載のマルチ部品実装装置を用いて、前記基板上に前記複数の搭載部品を一括搭載するマルチ部品実装方法であって、前記段差吸収部材により前記複数の搭載部品の厚さの差を吸収して、前記接合部が該複数の搭載部品と該基板の部品搭載位置を一括接合するマルチ部品実装方法。