JP4184993B2 - 部品実装方法及びその装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フリップチップ実装技術により電子部品を基板に実装する部品実装方法及びその装置に関するものである。
基板に所要数の電子部品を装着して回路基板を生産する装置として部品実装装置が用いられ、一般的には部品供給部から供給される電子部品を吸着ノズルにより真空吸着保持し、吸着ノズルを基板上に移動させて装着位置上に位置決めし、真空吸着を解除することにより電子部品を基板の所定位置に装着する。
電子機器の小型化、高機能化に伴って回路基板の小型化、高実装密度化が要求され、これに対応する技術として、狭ピッチ電極間隔のＬＳＩチップを基板に実装する半導体素子接続装置が知られている（特許文献１参照）。
この半導体素子接続装置は、図７（ａ）に示すように、アライメントロボット４は真空吸着によりＬＳＩチップ２６を保持してＵＶ樹脂供給ユニットに供給されたＵＶ樹脂２８をＬＳＩチップ２６の表面に付着させる動作を行った後、図７（ｂ）に示すように、ガラスステージ９上に位置決め保持された基板２９の装着位置上に移動する。アライメントカメラ１１によってモニタしながらバンプ電極２７と基板電極３０との位置合わせを行い、アライメントロボット４を下降させてＬＳＩチップ２６に形成されたバンプ電極２７が基板２９上に形成された基板電極３０に当接させ、アライメントロボット４は真空吸着を解除してＬＳＩチップ２６から離れて上昇する。図７（ｃ）に示すように、ＵＶ樹脂２８はＬＳＩチップ２６の周囲にまで広がり、その粘着性によりＬＳＩチップ２６は基板２９に仮固定される。この後、加圧によりバンプ電極２７は基板電極３０に接続され、ＵＶ照射によるＵＶ樹脂の硬化によりＬＳＩチップ２６は基板２９に固定される。
特許第１９４９７１０号公報（第３〜４頁、図２）
上記アライメントロボットのような装着ツールが電子部品を保持する手段として、上記従来技術のように真空吸着が一般に用いられ、その他にクランプや静電チャックなどの手段も用いられるが、真空吸着では微小な電子部品の場合に吸い込みが発生する問題や、減圧された雰囲気下で使用できない問題があり、その他の手段においても極薄の電子部品に対するダメージの発生や設備コストの問題などがあった。
本発明が目的とするところは、小型化、薄型化された電子部品や脆弱な電子部品を保持することができ、減圧された雰囲気下でも使用可能な電子部品保持手段を用いた部品実装方法及びその装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本願第１発明は、部品供給位置から突起バンプ電極を形成した電子部品を装着ツールによって保持し、装着ツールを基板上の部品装着位置に移動させて前記突起バンプ電極が基板電極上に位置するように位置決めし、突起バンプ電極を基板電極に加圧により接合して電子部品を基板に、減圧雰囲気又は真空中で実装する部品実装方法において、前記装着ツールの部品保持面に、その粘着力が、突起バンプ電極と基板電極との接合力より低く設定されたフッ素系グリス又はシリコーン系グリスからなる粘着性材料を付与し、この粘着性材料の粘着により装着ツールに前記部品保持面とほぼ同じ大きさの電子部品を保持させ実装することを特徴とする。
上記部品実装方法によれば、装着ツールは粘着により電子部品を保持するので、小型化、薄型化されて脆弱になった電子部品でも安定確実に保持することができ、小型化、高実装密度化された回路基板の生産に好適な部品実装方法が得られる。
上記部品実装方法において用いられる粘着性材料は、フッ素系グリスもしくはシリコーン系グリスであるので、その粘着力は、突起バンプ電極と基板電極との接合力より低く設定するのが好適である。
また、本願第２発明は、部品供給位置から突起バンプ電極を形成した電子部品を装着ツールによって保持し、装着ツールを基板上の部品装着位置に移動させて前記突起バンプ電極が基板電極上に位置するように位置決めし、減圧雰囲気又は真空中で、突起バンプ電極を基板電極に加圧により接合して電子部品を基板に実装する部品実装装置において、前記装着ツールの部品保持面に前記突起バンプ電極と基板電極との接合力より電子部品を粘着保持する粘着力を小さく設定した、フッ素系グリス又はシリコーン系グリスからなる粘着性材料を付与する粘着性材料付与手段が設けられ、この粘着性材料付与手段により部品保持面に粘着性材料が付与された装着ツールにより、前記部品保持面とほぼ同じ大きさの電子部品を粘着保持し実装することを特徴とする。
上記部品実装装置によれば、装着ツールはその部品保持面に粘着材料付与手段から粘着材料が付与されるので、粘着により保持した電子部品を基板上に装着することができ、装着後に装着ツールを基板から離れる方向に移動させると、電子部品を粘着保持する粘着力は突起バンプ電極と基板電極との接合力より小さく設定されているので、電子部品は装着ツールから離れて電子部品は基板に装着される。
本発明によれば、部品供給位置から電子部品を保持して部品装着位置に搬送し、基板に電子部品を装着する装着ツールは、粘着により電子部品を保持するので、小型化、薄型化されて脆弱になった電子部品でも安定確実に保持することができ、小型化、高実装密度化された回路基板の生産に好適な部品実装方法が得られる。
図１及び図２は、実施形態に係る部品実装装置１の構成を示すもので、トレイや部品保持テープなどから供給される電子部品１０１を反転コレット１２０により取り出して反転させ、装着ツール１０６に電子部品１０１を保持させ、装着ツール１０６を接合ステージ１０７上に保持されている基板１０４上に移動させ、装着ツール１０６により電子部品１０１を基板１０４の所定位置に装着する工程を実施できるように構成されている。
上記部品実装装置１を用いた電子部品１０１の基板１０４への装着において、装着ツール１０６は電子部品１０１を粘着により保持する。図２に示すように、電子部品１０１には突起バンプ電極１０２が設けられており、基板１０４に形成された基板電極１０３に前記突起バンプ電極１０２を接合して電子部品１０１を基板１０４に装着する。前記突起バンプ電極１０２及び基板電極１０３は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）のいずれかによって形成され、基板１０４はセラミック、樹脂、ガラスなどにより形成されている。
図３は、上記装着ツール１０６による電子部品１０１を基板１０４に装着する工程手順を示すもので、図３（ａ）に示すように、装着ツール１０６は粘着性材料１０５を収容した転写皿１０８上に移動して下降し、粘着性材料１０５に部品保持面を接触させた後に上昇する。この動作により部品保持面に粘着性材料１０５が付与される。部品保持面に転写された粘着性材料１０５の厚さは数十μｍ程度が望ましいが、数μｍから数ｍｍであっても部品保持効果が得られる。前記粘着性材料１０５として、フッ素系グリスを用いているが、シリコーン系グリスを用いることもできる。
図３（ｂ）に示すように、装着ツール１０６は部品トレイ１０９上に移動し、下降して部品保持面を電子部品１０１に当接させることにより、部品保持面に付与された粘着性材料１０５により電子部品１０１を粘着保持する。電子部品１０１を保持した装着ツール１０６は上昇して部品装着位置に移動する。
図３（ｃ）に示すように、部品装着位置には接合ステージ１０７に基板１０４が保持されており、電子部品１０１の突起バンプ電極１０２が基板１０４上に形成された基板電極１０３上に一致するように装着ツール１０６を位置決めする。
図３（ｄ）に示すように、装着ツール１０６を下降させて突起バンプ電極１０２を基板電極１０３に当接させ、加圧により突起バンプ電極１０２を基板電極１０３に接合させる。
図３（ｅ）に示すように、装着ツール１０６を上昇させると、突起バンプ電極１０２と基板電極１０３との接合力より粘着性材料１０５の粘着力は低く設定されているので、装着ツール１０６は電子部品１０１から離れ、電子部品１０１は基板１０４に装着される。
電子部品１０１には粘着性材料１０５の成分が残留しているので、図２に示すように、電子部品１０１が装着された基板１０４は搬送ツール１２２により洗浄槽１２３に搬送されて洗浄される。
上記工程において、電子部品１０１を部品トレイ１０９から装着ツール１０６により保持するものとしているが、反転コレット１２０から電子部品１０１を保持する工程、あるいは両方の保持方法を併用することもできる。
また、粘着性材料１０５による粘着力の設定は、電子部品１０１の質量と保持面積、突起バンプ電極１０２と基板電極１０３との接合力により決定される。粘着性材料１０５の単位面積当たりの粘着力をＮとすると、下記の条件を満たすように設定する。
（電子部品の質量／粘着性材料との接触面積）＜Ｎ＜（突起バンプ電極と基板電極との接合力／粘着性材料との接触面積）
上記部品実装装置１の実装部は、減圧雰囲気または真空中にあり、粘着性材料１０５として真空用のフッ素系グリス、シリコーン系グリスを用いている。
また、装着ツール１０６に対する粘着性材料１０５の付与は、上記実施形態に示した方法に限定されるものではなく、以下に示すような付与方法の適用が可能である。
図４に示すように、粘着性材料１０５を収容した転写皿１０８の上方所定位置に装着ツール１０６を移動させ、ローラ１１０を回転させながら装着ツール１０６の部品保持面と粘着性材料１０５との間を移動させると、粘着性材料１０５はローラ１１０を介して装着ツール１０６の部品保持面に付与される。この付与方法は、粘着性材料１０５を一定の厚さに部品保持面に付与するのに効果的である。
図５に示す粘着性材料１０５の付与方法は、噴霧手段１１１から粘着性材料１０５を霧状にして噴射するもので、粘着性材料１０５を薄く部品保持面に付与するのに好適な方法であり、噴霧時間により付与厚さを調整することができる。
図６に示す粘着性材料１０５の付与方法は、基材テープ上に粘着性材料１０５を載せたテープを送りリール１１２から巻取りリール１１３に送り出し、カッター１１４により切り込みを入れた粘着性材料１０５上に装着ツール１０６を下降させることにより、基材テープ上から所定幅に切り取られた粘着性材料１０５を装着ツール１０６の部品保持面に転写する。この付与方法では一定厚さの粘着性材料１０５を付与するのに好適である。
電子機器の小型化、高機能化の進展に伴って半導体部品が小型化、薄型化し、脆弱になって在来の保持手段により保持できない場合でも、本発明に係る部品実装方法及び装置により電子部品の保持が可能となり、減圧雰囲気下での実装も可能となる。
実施形態に係る部品実装装置を示す斜視図。 同上装置の要部構成を示す模式図。 実施形態に係る部品実装方法の工程手順を示す模式図。 粘着性材料の付与方法の別態様を示す模式図。 粘着性材料の付与方法の別態様を示す模式図。 粘着性材料の付与方法の別態様を示す模式図。 従来技術に係る部品実装方法の手順を示す模式図。
符号の説明
１ 部品実装装置
１０１ 電子部品
１０２ 突起バンプ電極
１０３ 基板電極
１０４ 基板
１０５ 粘着性材料
１０６ 装着ツール

Claims (2)

  1. 部品供給位置から突起バンプ電極を形成した電子部品を装着ツールによって保持し、装着ツールを基板上の部品装着位置に移動させて前記突起バンプ電極が基板電極上に位置するように位置決めし、突起バンプ電極を基板電極に加圧により接合して電子部品を基板に、減圧雰囲気又は真空中で実装する部品実装方法において、前記装着ツールの部品保持面に、その粘着力が、突起バンプ電極と基板電極との接合力より低く設定されたフッ素系グリス又はシリコーン系グリスからなる粘着性材料を付与し、この粘着性材料の粘着により装着ツールに前記部品保持面とほぼ同じ大きさの電子部品を保持させ実装することを特徴とする部品実装方法。
  2. 部品供給位置から突起バンプ電極を形成した電子部品を装着ツールによって保持し、装着ツールを基板上の部品装着位置に移動させて前記突起バンプ電極が基板電極上に位置するように位置決めし、減圧雰囲気又は真空中で、突起バンプ電極を基板電極に加圧により接合して電子部品を基板に実装する部品実装装置において、前記装着ツールの部品保持面に前記突起バンプ電極と基板電極との接合力より電子部品を粘着保持する粘着力を小さく設定した、フッ素系グリス又はシリコーン系グリスからなる粘着性材料を付与する粘着性材料付与手段が設けられ、この粘着性材料付与手段により部品保持面に粘着性材料が付与された装着ツールにより、前記部品保持面とほぼ同じ大きさの電子部品を粘着保持し実装することを特徴とする部品実装装置。
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