JP4537974B2 - Component mounter - Google Patents
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Description
本発明は、フリップチップ実装方式により半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機に関する。 The present invention relates to a component mounter for mounting components such as semiconductor elements on a substrate by a flip chip mounting method.
従来、半導体素子等の部品の回路面を下にして、回路面の電極上に並べられたはんだや金等で形成されたバンプを基板の電極に接続し部品と基板との電気的な接続を行う実装方式がある。 Conventionally, with the circuit surface of a component such as a semiconductor element facing down, bumps formed of solder, gold, etc. arranged on the electrode on the circuit surface are connected to the electrode of the substrate, and the electrical connection between the component and the substrate is made There are implementation methods to do.
この実装方式はフリップチップ実装方式と呼ばれ、フリップチップ実装方式を採用する工法として、例えばC4(Controlled Collapse Chip Connection)と呼ばれる工法が存在する。 This mounting method is called a flip chip mounting method, and as a method of adopting the flip chip mounting method, for example, there is a method called C4 (Controlled Collapse Chip Connection).
図18は、C4工法の工程を示す工程図である。図18に示すように、C4工法では、基板の電極上にプリコートされたはんだが形成され、部品にははんだのバンプが形成される。また、フラックスが塗布された基板の電極上のはんだとバンプとが仮接合されることで部品が基板に装着される。 FIG. 18 is a process diagram showing a process of the C4 method. As shown in FIG. 18, in the C4 method, precoated solder is formed on the electrodes of the substrate, and solder bumps are formed on the components. Also, the component is mounted on the substrate by temporarily bonding the solder and the bump on the electrode of the substrate to which the flux is applied.
さらに、リフローによりはんだが加熱され溶解することにより部品と基板とが接合され、その後、熱硬化性樹脂である接着剤が部品と基板との間に充填される。つまり、部品と基板との間が封止される。 Further, the component and the substrate are joined by heating and melting the solder by reflow, and thereafter, an adhesive that is a thermosetting resin is filled between the component and the substrate. That is, the space between the component and the substrate is sealed.
この状態で再度熱が加えられ、接着剤が硬化することで部品が基板に固定され、部品と基板との接合信頼性が向上される。なお、この接着剤はアンダーフィル、またはアンダーフィル剤とも呼ばれる。 In this state, heat is applied again, and the adhesive is cured, so that the component is fixed to the substrate, and the bonding reliability between the component and the substrate is improved. This adhesive is also referred to as underfill or underfill agent.
図19は、接着剤が部品と基板との間に充填される様子を示す図である。
接着剤の充填は、部品の周縁部から流し込まれた接着剤が毛細管現象により部品と基板との間に浸透することにより行われる。そのため、基板に複数の部品を混載する場合、図19(A)に示すように、接着剤を充填する対象となる部品以外の部品(図ではドットが付された矩形で表現されている。)に接着剤が付着する可能性がある。
FIG. 19 is a diagram illustrating a state where the adhesive is filled between the component and the substrate.
The filling of the adhesive is performed by allowing the adhesive poured from the peripheral edge of the component to permeate between the component and the substrate by capillary action. Therefore, when a plurality of components are mixedly mounted on the substrate, as shown in FIG. 19A, components other than the components to be filled with the adhesive (in the drawing, represented by a rectangle with dots) There is a possibility that the adhesive will adhere to the surface.
従って、C4工法においては、図19(B)に示すように、接着剤の流し込みのための領域を確保するため、および、他の部品への接着剤の付着を防止するために各部品はある程度の間隔を置いて基板上に配置されることとなる。 Therefore, in the C4 construction method, as shown in FIG. 19B, each part has a certain degree to secure an area for pouring the adhesive and to prevent adhesion of the adhesive to other parts. It will be arrange | positioned on a board | substrate at intervals of.
また、部品ではなく基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法に関する技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a technique related to a construction method in which an adhesive is applied to a substrate instead of a component and the component is mounted on the substrate is also disclosed (for example, see Patent Document 1).
図20は、基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。 FIG. 20 is a process diagram showing a process of a method of applying an adhesive to a substrate and mounting a component on the substrate.
この工法によれば、(1)接着剤が基板に塗布され、(2)部品のバンプの存在する面(以下、「バンプ面」という。)が下向きにされ、部品と基板とが圧着される。その後、加熱され部品が基板に固定される。 According to this construction method, (1) an adhesive is applied to a substrate, (2) a surface on which a bump of a component exists (hereinafter referred to as “bump surface”) is directed downward, and the component and the substrate are pressure-bonded. . Thereafter, the component is heated and fixed to the substrate.
この工法においては、基板に塗布された状態の接着剤の表面に凹凸が存在する場合などに、図21に示すように、接着剤と部品との間に気泡が発生する場合がある。また、発生した気泡が外部に逃げられずに数多く残存した状態で加熱される場合がある。 In this construction method, when unevenness exists on the surface of the adhesive applied to the substrate, bubbles may be generated between the adhesive and the component as shown in FIG. In addition, there are cases where the generated bubbles are heated in a state where many bubbles remain without being escaped to the outside.
このような場合、気泡の熱膨張による部品の持ち上がりを防ぐために部品の上から力を加えながら加熱される。 In such a case, heating is performed while applying a force from above the component in order to prevent the component from being lifted due to thermal expansion of bubbles.
また、この工法において、部品の基板への固定に適した量の接着剤を、例えば図22(A)に示すように、部品の幅と同等の幅(W1)で基板に塗布した場合、実装後の部品の周縁部に接着剤が行き渡らないことがある。 Also, in this construction method, when an amount of adhesive suitable for fixing the component to the substrate is applied to the substrate with a width (W1) equivalent to the width of the component, for example, as shown in FIG. The adhesive may not spread to the peripheral part of the later part.
そのため、図22(A)の場合よりも少し多い量の接着剤を、図22(B)に示すように、部品の幅より広い幅(W2)で基板に塗布することで、部品の周縁部まで接着剤を行き渡らせることができ、部品を基板により安定的に固定することができる。 Therefore, by applying a slightly larger amount of adhesive to the substrate with a width (W2) wider than the width of the component, as shown in FIG. It is possible to spread the adhesive until the component is stably fixed to the substrate.
また、バンプが形成されたウェハに接着剤を塗布し、そのウェハから切り出された部品を基板に実装する工法に関する技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a technique related to a method of applying an adhesive to a wafer on which bumps are formed and mounting a component cut out from the wafer on a substrate is also disclosed (for example, see Patent Document 2).
図23は、接着剤が塗布されたウェハから切り出された部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。 FIG. 23 is a process diagram showing a process of a method of mounting a component cut out from a wafer coated with an adhesive on a substrate.
この工法には、基板に実装する部品である半導体素子をウェハから切り出し、部品実装機まで移送する工程が存在するため、ウェハに塗布された接着剤は室温では固体である。 In this construction method, there is a step of cutting a semiconductor element, which is a component to be mounted on a substrate, from the wafer and transferring it to a component mounting machine, so that the adhesive applied to the wafer is solid at room temperature.
そこで、部品の基板への接合時に部品のバンプと基板との接合を確実なものとするために、(1)ウェハのバンプを有する面に接着剤が塗布される際、バンプの先端が接着剤に埋もれないように接着剤が塗布される。具体的には、ウェハ上の個々のバンプの高さにはばらつきがあるため、最も低いバンプの高さ(H)より低い高さ(h)でほぼ一定に接着剤が塗布される。 Therefore, in order to ensure the bonding between the component bump and the substrate when the component is bonded to the substrate, (1) when the adhesive is applied to the surface of the wafer having the bump, the tip of the bump is the adhesive. Adhesive is applied so that it will not be buried. Specifically, since the height of individual bumps on the wafer varies, the adhesive is applied almost uniformly at a height (h) lower than the lowest bump height (H).
このウェハを小片化して得られた部品は(2)バンプ面が基板に向けられ、(3)部品と基板とが圧着される。その後、加熱されることで部品が基板に固定される。 The component obtained by making the wafer smaller is (2) the bump surface is directed to the substrate, and (3) the component and the substrate are pressure-bonded. Thereafter, the component is fixed to the substrate by heating.
このような工程を有する工法によっても、部品の基板への実装が行われている。
上述の第1の従来技術であるC4工法においては、上述のようにはんだの溶解および接着剤の硬化のために、部品が装着された状態の基板に対し2回の加熱が必要である。この場合、熱により部品を損傷する可能性が高くなる。つまり、この2回の加熱が部品の信頼性を悪化させる原因になっている。 In the C4 method, which is the first prior art described above, the substrate on which the components are mounted needs to be heated twice in order to dissolve the solder and cure the adhesive as described above. In this case, there is a high possibility that the parts are damaged by heat. That is, these two heatings cause the reliability of the parts to deteriorate.
また、近年では、電子機器の小型化や機能向上などのために高密度の部品実装が望まれている。しかしながら、上述のC4工法においては、図19(B)を用いて述べたように、部品間の間隔をある程度確保する必要があり、高密度な部品実装を実現することが難しい。 In recent years, high-density component mounting is desired in order to reduce the size and improve the functions of electronic devices. However, in the above-described C4 method, as described with reference to FIG. 19B, it is necessary to secure a certain interval between components, and it is difficult to realize high-density component mounting.
さらに、部品と基板との隙間の毛細管現象を利用して接着剤を浸透させるために、特にバンプの数が多い場合などにその浸透に時間が掛かるという問題もある。 Furthermore, since the adhesive is infiltrated using the capillary phenomenon in the gap between the component and the substrate, there is also a problem that it takes time to infiltrate, especially when the number of bumps is large.
また、接着剤内に気泡が残存しないように、部品の1辺または隣接する2辺から接着剤を流し込むため、接着剤が部品と基板との間に均等に浸透しないことがあるという問題もある。このため、接着剤による部品の基板への固定力が低下するだけでなく、例えば、接着剤の硬化のための加熱時に部品および基板の熱分布に偏りが生じ、熱応力による部品または基板の変形により部品が破壊される可能性も存在する。 In addition, since the adhesive is poured from one side or two adjacent sides so that no bubbles remain in the adhesive, there is a problem that the adhesive may not evenly permeate between the component and the substrate. . For this reason, not only the fixing force of the component to the substrate by the adhesive decreases, but also, for example, the heat distribution of the component and the substrate is biased during heating for curing the adhesive, and the component or the substrate is deformed by thermal stress. There is also the possibility that the parts will be destroyed by
また、上述の第2の従来技術である、接着剤が塗布された基板に部品を実装する工法においては、上述のように、加熱工程においては、単に加熱するのではなく、部品の上から加圧しながら加熱する必要がある。 Further, in the second conventional technique, which is a method of mounting a component on a substrate coated with an adhesive, as described above, in the heating process, heating is not performed but the component is applied from above. It is necessary to heat with pressure.
さらに、図21のように接着剤と部品との間に気泡が残った場合には、製造工程の加熱時や、半導体素子等の部品を実装した基板を商品や装置の中で使用し電圧を印加することで、半導体素子等の部品が急激に発熱した時は、気泡が熱膨張して部品の破壊や、部品が持ち上がることによる接続不良が発生する場合がある。 Furthermore, when air bubbles remain between the adhesive and the component as shown in FIG. 21, a voltage is applied by using a substrate on which a component such as a semiconductor element is mounted in a product or an apparatus during heating in the manufacturing process. When a component such as a semiconductor element suddenly generates heat by application, bubbles may be thermally expanded, resulting in destruction of the component or connection failure due to lifting of the component.
さらに、部品の基板への固定の確実性を高めるために、接着剤の基板への塗布幅を部品の幅に対してある程度広くする必要がある。そのため、C4工法と同様に、高密度な部品実装を実現することが難しいという問題もある。 Furthermore, in order to increase the certainty of fixing the component to the substrate, it is necessary to make the width of application of the adhesive to the substrate somewhat wider than the width of the component. Therefore, similarly to the C4 method, there is a problem that it is difficult to realize high-density component mounting.
また、上述の第3の従来技術である、ウェハの段階で接着剤を塗布しておく工法においては、上述のように、接着剤の厚みはほぼ一定であり、接着剤の表面と基板とはほぼ平行な状態で部品が基板に圧着される。従って、圧着の際に接着剤と基板との間に存在していた空気が逃げにくく、気泡が接着剤と基板との間に数多く残存した状態で接着剤が硬化されることがある。 Further, in the above-described third conventional technique, in which the adhesive is applied at the wafer stage, as described above, the thickness of the adhesive is substantially constant, and the surface of the adhesive and the substrate are The components are pressed onto the substrate in a substantially parallel state. Therefore, the air that existed between the adhesive and the substrate at the time of pressure bonding is difficult to escape, and the adhesive may be cured in a state in which many bubbles remain between the adhesive and the substrate.
そのため、製造工程の加熱時や、半導体素子等の部品を実装した基板を商品や装置の中で使用し電圧を印加することで、半導体素子等の部品が急激に発熱した時は、残存した多数の気泡が熱膨張を起こすことにより、部品の破壊や、部品が持ち上がることによる接続不良が発生する場合がある。 For this reason, when a component such as a semiconductor element is heated in a manufacturing process or when a voltage is applied using a substrate on which a component such as a semiconductor element is mounted in a product or apparatus, a large number of remaining components As a result of the thermal expansion of the bubbles, there is a case where the parts are broken or the connection is poor due to the parts being lifted.
また、ウェハを個々の半導体素子に切り分ける際、つまりダイシングの際に、ダイシングの刃を水等により水冷するために、接着剤の中に異物が混入する可能性がある。 Further, when the wafer is cut into individual semiconductor elements, that is, when dicing, the dicing blade is water-cooled with water or the like, so that foreign matter may be mixed in the adhesive.
また、ウェハへの接着剤の塗布から、ウェハから切り出された半導体素子の基板への装着までにある程度の時間が掛かるため、接着剤の表面に異物が付着する可能性が高くなる。 In addition, since it takes a certain amount of time from the application of the adhesive to the wafer to the mounting of the semiconductor element cut out from the wafer to the substrate, there is a high possibility that foreign matter will adhere to the surface of the adhesive.
これらの場合、異物が接着剤に混入または付着した状態で接着剤が硬化されることになり、例えば異物の周囲に隙間ができる。これにより、接着剤が加熱されたときにその隙間の周辺に熱応力が集中し、部品が熱破壊する等の問題が発生することがある。 In these cases, the adhesive is cured in a state where the foreign matter is mixed or adhered to the adhesive, and for example, a gap is formed around the foreign matter. As a result, when the adhesive is heated, thermal stress concentrates around the gap, and problems such as thermal breakdown of the parts may occur.
また、異物の接着剤への混入により、接着剤による部品の基板に対する固定力が低下する可能性も高くなる。 Further, the possibility that the fixing force of the component to the substrate by the adhesive is reduced due to the mixing of the foreign substance into the adhesive is increased.
さらには、接着剤の熱膨張率や熱伝導率の改善用として、接着剤の中に各種金属やシリカ等の無機物の粉体が入れられることがある。この場合、接着剤の流動性が悪くなり、部品のバンプの先端部と基板との間に隙間ができた状態で接着剤が硬化し、接続不良が発生することがある。 Furthermore, in order to improve the thermal expansion coefficient and thermal conductivity of the adhesive, inorganic powders such as various metals and silica may be put into the adhesive. In this case, the fluidity of the adhesive is deteriorated, and the adhesive is hardened in a state where a gap is formed between the tip end of the bump of the component and the substrate, and connection failure may occur.
本発明は、上記課題を考慮し、フリップチップ実装方式を採用する部品実装機であって、効率のよい工程により、部品の基板への固定力を十分に確保しつつ高密度な部品実装を実現するための部品実装機を提供することを目的とする。 In consideration of the above problems, the present invention is a component mounter that adopts a flip chip mounting method, and realizes high-density component mounting while ensuring sufficient fixing force of the component to the substrate through an efficient process. An object of the present invention is to provide a component mounting machine.
上記目的を達成するために、本発明の部品実装機は、基板に接続するための端子であるバンプを有する部品を基板に実装する部品実装機であって、部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段と、前記反転手段により反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する装着手段とを備える。 In order to achieve the above object, a component mounter of the present invention is a component mounter that mounts a component having a bump as a terminal for connecting to a substrate on the substrate, and is a bump that is a surface having the bump of the component. With the surface facing upward, an application means for applying an adhesive to the bump surface for each component from above, an inversion means for inverting the component applied with the adhesive by the application means, and an inversion means Mounting means for mounting the inverted component on a substrate located under the component.
このように、本発明の部品実装機は、部品のバンプ面の上から接着剤を塗布し、反転して基板に装着する。つまり、接着剤のバンプ面への塗布時、および、部品の基板への装着時において、接着剤は、下に凸の形状でバンプ面および基板の表面に接触することで、バンプ面の中央付近から外側の方向へ空気を押し出しながら拡がっていく。この拡がりの際、接着剤に作用する重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と部品との間、および接着剤と基板との間の双方において気泡の残存を抑えることができる。 As described above, the component mounter of the present invention applies the adhesive from the bump surface of the component, reverses it, and mounts it on the substrate. In other words, when the adhesive is applied to the bump surface and when the component is mounted on the substrate, the adhesive contacts the bump surface and the surface of the substrate in a convex downward shape, so that the vicinity of the center of the bump surface It spreads while extruding air in the outward direction. During this expansion, the gravity acting on the adhesive effectively acts as a force that pushes air outward. Therefore, the remaining of bubbles can be suppressed both between the adhesive and the component and between the adhesive and the substrate.
また、個々の部品に接着剤を塗布し、接着剤が塗布された部品を即座に基板に装着することができる。これにより、例えば、接着剤への異物の付着および混入の可能性を低くすることができる。 Further, an adhesive can be applied to each component, and the component to which the adhesive has been applied can be immediately mounted on the substrate. Thereby, for example, the possibility of adhesion and mixing of foreign matters to the adhesive can be reduced.
さらに、バンプ面に接着剤を塗布し、基板に装着するため、接着剤が部品よりも外側に拡がることを抑えることができる。また、基板上において、接着剤塗布のための部品間の領域を確保することが不要である。従って、部品の基板への固定に必要最小限の量で、部品を基板に安定的に固定することができ、かつ、高密度な部品実装が可能となる。 Furthermore, since the adhesive is applied to the bump surface and mounted on the substrate, it is possible to prevent the adhesive from spreading outside the component. Further, it is not necessary to secure an area between components for applying the adhesive on the substrate. Therefore, the component can be stably fixed to the substrate with a minimum amount necessary for fixing the component to the substrate, and high-density component mounting is possible.
また、前記バンプ、および前記バンプと接合される基板の電極の少なくとも一方の素材ははんだであり、前記部品実装機は、さらに、前記装着手段により部品が基板に装着された後に前記接着剤および前記はんだを同時に加熱することで、前記接着剤の硬化、および、前記はんだが溶解することによる前記部品と前記基板との接合を行う加熱手段を備えるとしてもよい。 Further, the material of at least one of the bump and the electrode of the substrate bonded to the bump is solder, and the component mounter further includes the adhesive and the adhesive after the component is mounted on the substrate by the mounting means. It is good also as providing the heating means which joins the said components and the said board | substrate by hardening the said adhesive agent and melt | dissolving the said solder by heating a solder simultaneously.
これにより、はんだのリフローと、接着剤の硬化とを別々の加熱工程で行う必要がなく、1回の加熱工程で行うことができる。 Thereby, it is not necessary to perform reflow of a solder and hardening of an adhesive agent by a separate heating process, and it can carry out by one heating process.
また、前記装着手段は、吸着した部品を基板に装着するノズルであり、前記反転手段は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで、前記部品のバンプ面を上向きにし、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させるとしてもよく、さらに、前記部品実装機は、2つの前記ノズルである第1のノズルと第2のノズルとを備え、前記第1のノズルと前記第2のノズルとは、前記反転手段により一方のノズルが上向きにされると同時に他方のノズルが下向きにされる位置関係にあり、前記塗布手段は、前記第1のノズルに吸着されている第1の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布した後に、前記反転手段により上向きにされる前記第2のノズルに吸着されている第2の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布し、前記反転手段は、前記第2の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第1のノズルにより前記第1の部品が基板に装着された後に、前記第2のノズルを下向きにするとしてもよい。 Further, the mounting means is a nozzle for mounting the sucked component on the substrate, and the reversing means further makes the bump surface of the component upward by turning the nozzle sucking the component upward, After the adhesive is applied to the bump surface by the applying unit, the component may be turned upside down by turning the nozzle downward, and the component mounter includes two nozzles. The first nozzle and the second nozzle have a positional relationship in which one of the nozzles is directed upward by the reversing means and the other nozzle is directed downwards. The application means applies the adhesive to the bump surface of the first component adsorbed by the first nozzle, and then applies the second nozzle that is turned upward by the inversion means. The adhesive is applied to the bump surface of the second component that is attached, and the reversing means applies the adhesive to the bump surface of the second component, and the first nozzle causes the first nozzle to apply the adhesive. After the first component is mounted on the substrate, the second nozzle may be directed downward.
これにより、より効率的に複数の部品実装基板を順次生産することができる。
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記塗布手段により前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の形状が所定の形状になったことを検出する検出手段と前記検出手段により前記接着剤の形状が所定の形状になったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させる塗布量制御手段とを備えるとしてもよい。または、前記検出手段は、接着剤の高さが所定の高さになったことを検出し、前記塗布量制御手段は、前記検出手段により前記接着剤の高さが所定の高さになったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させるとしてもよい。
Thereby, a plurality of component mounting boards can be sequentially produced more efficiently.
In addition, the component mounter of the present invention further detects that the shape of the adhesive applied to the bump surface has become a predetermined shape after the application of the adhesive is started by the application means. When it is detected by the detection means and the detection means that the shape of the adhesive has a predetermined shape, the application means may include an application amount control means for stopping the application of the adhesive. Alternatively, the detection means detects that the height of the adhesive has reached a predetermined height, and the application amount control means causes the height of the adhesive to reach a predetermined height by the detection means. When this is detected, the application means may stop the application of the adhesive.
このように、部品への接着剤の塗布量を、塗布量自体で制御するのではなく、接着剤の塗布状態に基づいて制御することもできる。 As described above, the amount of the adhesive applied to the component can be controlled based on the state of application of the adhesive, not by the amount of application itself.
また、前記バンプ面に塗布された接着剤は、前記バンプ面が下向きになった時点では、前記接着剤が前記バンプ面から落下しない粘度と前記バンプ面に対する濡れ性とを有するとしてもよく、前記粘度は、0.001Pa・s〜200Pa・sの範囲に含まれる値であるとしてもよい。 Further, the adhesive applied to the bump surface may have a viscosity that prevents the adhesive from dropping from the bump surface and wettability to the bump surface when the bump surface faces downward, The viscosity may be a value included in the range of 0.001 Pa · s to 200 Pa · s.
これにより、各種の接着剤を使用することができ、例えば、特殊な接着剤や高価な接着剤を用意する必要がない。つまり、経済的に部品の基板への実装を行うことができる。 Thereby, various adhesives can be used, for example, it is not necessary to prepare a special adhesive and an expensive adhesive. That is, it is possible to economically mount the component on the board.
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記装着手段により前記部品が前記基板に装着される前に、前記接着剤を加熱することで前記接着剤の粘度を低下させる、または冷却することにより前記粘度を向上させる調整手段を備えるとしてもよい。 In addition, the component mounting machine of the present invention further reduces the viscosity of the adhesive or cools the adhesive by heating the adhesive before the component is mounted on the substrate by the mounting means. Adjustment means for improving the viscosity may be provided.
これにより、例えば、部品実装機の周囲の温度等に応じて、接着剤の粘度の調整を行うことが可能となる。つまり、周囲の温度等の環境が変化した場合であっても、接着剤の交換等をすることなく温度等の環境の変化を吸収しつつ部品実装機の稼動を継続することができる。 Thereby, for example, the viscosity of the adhesive can be adjusted in accordance with the temperature around the component mounting machine. That is, even when the environment such as the ambient temperature changes, the operation of the component mounting machine can be continued while absorbing the change in the environment such as the temperature without replacing the adhesive.
また、本発明の部品実装機は、さらに、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布される前に、前記バンプ面に大気圧プラズマを照射することで前記バンプ面の前記接着剤に対する親和性を向上させるプラズマ処理手段を備えるとしてもよい。 In addition, the component mounting machine of the present invention further applies atmospheric pressure plasma to the bump surface before the adhesive is applied to the bump surface by the applying means, so that the bump surface is applied to the adhesive. Plasma processing means for improving the affinity may be provided.
これにより、バンプ面の接着剤に対する親和性を向上させることができ、接着剤をバンプ面に濡れ広がり易くさせることができる。つまり、プラズマ処理部は、部品の安定的な固定に寄与することができる。 Thereby, the affinity with respect to the adhesive agent of a bump surface can be improved, and an adhesive agent can be made to spread easily on a bump surface. That is, the plasma processing unit can contribute to stable fixing of components.
更に、本発明は、本発明の部品実装機における特徴的な構成部が行う動作をステップとする方法として実現したり、それらのステップを含むプログラムとして実現したり、そのプログラムが格納されたCD−ROM等の記憶媒体として実現したり、集積回路として実現することもできる。プログラムは、通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることもできる。 Furthermore, the present invention can be realized as a method in which the operations performed by the characteristic components in the component mounter of the present invention are steps, or can be realized as a program including those steps, or a CD- on which the program is stored. It can be realized as a storage medium such as a ROM or an integrated circuit. The program can also be distributed via a transmission medium such as a communication network.
本発明は、必要最小限の接着剤で部品を基板に安定的に固定することができる。また、部品間に接着剤塗布のための領域を確保することが不要であり、部品から接着剤が不要にはみ出すことがない。そのため、高密度な部品実装が可能となる。また、使用可能な接着剤の種類も多く、1回の加熱工程で、はんだのリフローと接着剤の硬化とを行うことができる。つまり、コスト的および時間的に効率のよい部品実装が可能となる。 According to the present invention, a component can be stably fixed to a substrate with a minimum amount of adhesive. Further, it is not necessary to secure an area for applying the adhesive between the components, and the adhesive does not unnecessarily protrude from the components. Therefore, high-density component mounting is possible. Moreover, there are many types of adhesives that can be used, and solder reflow and adhesive curing can be performed in a single heating step. That is, it is possible to mount components efficiently in terms of cost and time.
このように、本発明は、効率のよい工程により、部品の基板への固定力を十分に確保しつつ高密度な部品実装を実現するための部品実装機を提供することができる。 As described above, the present invention can provide a component mounting machine for realizing high-density component mounting while sufficiently securing the fixing force of the component to the substrate by an efficient process.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、図1および図2を用いて、実施の形態の部品実装機1の構成を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the
図1は、実施の形態の部品実装機1の概観を示す斜視図である。
図1に示す、部品実装機1は、フリップチップ実装方式により半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overview of a
A
部品実装機1は、移載部2と、ビーム9と、部品供給部22と、コンベア30と、熱圧着ヘッド40とを備える。
The
ビーム9は、自身がX軸方向に移動するとともに移載部2をY軸方向に移動させる構成部である。
The
移載部2は、部品の吸着および基板への装着等を行う構成部であり、ノズル3が2つ取り付けられたヘッド4と、移動台6と、塗布部5とタンク5aとを有する。
The
ノズル3は、本発明の部品実装機における装着手段の一例であり、部品20の吸着および吸着した部品20の基板23への装着を行う構成部である。
The
2つのノズル3は、互いに逆方向に向いてヘッド4に取り付けられており、一方のノズル3が上向きにされると同時に他方のノズル3が下向きにされる位置関係にある。また、交互に部品20の吸着等の動作を行うことができる。なお、ノズル3はヘッド4に対しZ軸方向に平行に移動することで、部品供給部22からの部品20の吸着と、基板23への部品20の装着を行う。
The two
移動台6は、ビーム9にY軸方向に平行に移動可能にビーム9に取り付けられている。また、移動台6には、ヘッド4と、塗布部5と、タンク5aとが取り付けられている。移動台6は、ヘッド4をθ軸を中心に反転させる機能を有している。
The moving table 6 is attached to the
塗布部5は、ノズル3に吸着され反転された部品20に接着剤を塗布する構成部である。接着剤はタンク5aから補充される。
The
この構成により、ヘッド4はXY平面を移動することができ、かつ、θ軸を中心に反転することができる。また、ノズル3は、ヘッド4の移動および反転に伴い移動し反転する。
With this configuration, the
部品供給部22は、移載部2に部品20を供給する構成部である。複数の部品20が、それぞれバンプ面を下にして部品供給部22に置かれている。
The component supply unit 22 is a component that supplies the
コンベア30は、部品を実装する対象である基板23を移送する構成部である。基板23は、移載部2により部品20が装着されると、コンベア30により熱圧着ヘッド40の下方に移送される。
The
熱圧着ヘッド40は、基板23に装着された部品20に対して加圧および加熱する構成部である。なお、加熱は、具体的には接着剤と、部品20のバンプ、および基板23の電極上に形成されたプリコート部24の少なくとも一方を構成するはんだとに対するものである。
The
この加圧および加熱により、はんだが溶解し部品20上の電極とその電極に対応する基板23上の電極とがはんだを通して接合される。
By this pressurization and heating, the solder is melted, and the electrode on the
また、この接合とともに、後述する塗布部5により部品20に塗布された接着剤が硬化し部品が基板に固定される。
Further, along with this bonding, the adhesive applied to the
なお、本実施の形態において塗布部5が部品に塗布する接着剤は、部品に塗布され反転された時点では、部品から落下しない粘度と濡れ性とを有している。
In the present embodiment, the adhesive applied to the component by the
具体的に、本実施の形態の部品実装機1に使用する接着剤の粘度は、0.001パスカルセカンド(Pa・s)〜200Pa・sの範囲に含まれる値であればよい。
Specifically, the viscosity of the adhesive used in the
さらに、粘度が0.1Pa・s〜3Pa・sの範囲内であれば、部品実装機1に使用する接着剤として、より適している。さらに、0.5Pa・s〜1Pa・sの範囲内であれば、部品実装機1に使用する接着剤として最適である。
Furthermore, if the viscosity is in the range of 0.1 Pa · s to 3 Pa · s, it is more suitable as an adhesive used for the
また、接着剤の濡れ性については、接着剤がバンプ面に滴下された場合、接着剤とバンプ面との接触角が90度以下となる濡れ性を有していればよい。 As for the wettability of the adhesive, it suffices if the contact angle between the adhesive and the bump surface is 90 degrees or less when the adhesive is dropped on the bump surface.
部品実装機1に使用する接着剤として最適な熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂等がある。
Examples of the thermosetting resin that is optimal as an adhesive used in the
このように、少なくとも0.001Pa・s〜200Pa・sの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であれば、部品を基板に固定する接着剤として部品実装機1で使用することが可能である。つまり、部品実装機1は、様々な種類の熱硬化性樹脂を接着剤として使用することが可能なことにより、無駄なコストの発生を抑えることができる。
Thus, if it is a thermosetting resin having a viscosity within the range of at least 0.001 Pa · s to 200 Pa · s, it can be used in the
図2は、部品実装機1の機能的な構成の概要を示す機能ブロック図である。なお、図2において上記の部品供給部22等の部品実装機が本来備える構成については省略し、本発明の特徴的な構成について図示および説明を行う。また、2つのノズル3は機能的には同じであるため1つのノズル3についてのみ図示および説明を行う。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an outline of a functional configuration of the
図2に示すように、ビーム9、塗布部5、移動台6、コンベア30、および熱圧着ヘッド40は、実装制御部10により制御される。また、ノズル3の部品の吸着等の動作も、移動台6を介して実装制御部10により制御される。
As shown in FIG. 2, the
また、移動台6は、ヘッド4を反転させる反転部7を有している。反転部7は、実装制御部10の制御に従い、2つのノズル3の一方が下向きに、他方が上向きになる位置にヘッド4を反転させる。
In addition, the movable table 6 includes a reversing
次に、図3〜図8を用いて、部品実装機1の動作について説明する。
図3は、部品実装機1における部品実装に係る工程の流れを示すフロー図である。また、図4は、図3に示す工程の概要を図示した工程図である。
Next, the operation of the
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processes related to component mounting in the
なお、図3は、1つのノズル3に着目し、そのノズル3が部品を吸着し基板に装着する動作の流れを示すフロー図である。2つのノズル3が交互に部品の吸着等を行う動作については図10を用いて後述する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of an operation in which one
図3に示すように、まず、ノズル3が部品供給部22に置かれた部品20を吸着する(S1)。この状態では、ノズル3に吸着された部品20のバンプ面は下を向いている。その後、反転部7がヘッド4を反転させることにより、部品を吸着した状態のノズルが上向にされ、部品の上下が反転される。つまり、バンプ面が上向きとなる(S2)。
As shown in FIG. 3, first, the
塗布部5は、バンプ面の上方から接着剤を塗布する(S3)。接着剤の塗布量は、部品20を基板23に装着した状態の部品20と基板23との隙間の体積とほぼ同量である。塗布量の詳細については、図8を用いて後述する。
The
接着剤が塗布された部品20は、反転部7がヘッド4を反転させることにより上下が反転し、接着剤が塗布されたバンプ面が下向きとなる(S4)。
The
バンプ面を下向きにされた部品20は、ノズル3からの圧力により下方にある基板23に装着される(S5)。これにより部品20と基板23とは仮接合された状態になる。
The
部品20が装着された基板23は、コンベア30によって移送され、熱圧着ヘッド40の下方に置かれる。更に、熱圧着ヘッド40に加圧および加熱されることにより、はんだが溶解した後に固化することで部品20と基板23とが接合される。また、接着剤が硬化する。つまり、リフローと硬化とが同時に行われる(S6)。
The
なお、接着剤の硬化に必要な温度は接着剤の種類により異なるが、おおよそ100℃〜200℃程度である。 In addition, although the temperature required for hardening of an adhesive agent changes with kinds of adhesive agent, it is about 100 degreeC-200 degreeC grade.
また、はんだのリフローに必要な温度ははんだの種類により異なるが、おおよそ180℃〜230℃程度である。つまり、はんだのリフローに必要な温度を加えることで、接着剤の硬化およびはんだのリフローが可能である。 Moreover, although the temperature required for solder reflow differs depending on the type of solder, it is about 180 ° C to 230 ° C. That is, the adhesive can be cured and the solder can be reflowed by applying a temperature necessary for the solder reflow.
上記工程を図4を用いて簡単に説明すると、図4に示すように、(1)部品20のバンプ21が存在するバンプ面を上向きにして接着剤を塗布する。この塗布は、バンプ面の中央の上方から行われ、図に示すように、接着剤は中央付近を頂点とする山型に形成される。
The above process will be briefly described with reference to FIG. 4. As shown in FIG. 4, (1) the adhesive is applied with the bump surface on which the
(2)部品を反転する。これにより、接着剤が塗布されたバンプ面は下向きとなり、基板23の、電極上に形成されたプリコート部24を有する面と対向する。(3)部品20を吸着しているノズル3により、部品20が基板23に装着される。(4)加熱されることで、はんだのリフローと接着剤の硬化とが同時に行われる。
(2) Invert the part. As a result, the bump surface to which the adhesive is applied faces downward and opposes the surface of the
このように、本発明の実施の形態の部品実装機1は、部品のバンプ面を上向きにして接着剤を塗布する。これにより、接着剤と部品との間の気泡の発生を抑えることができる。
Thus, the
図5は、塗布部5から接着剤が吐出される際の接着剤の形状を示す図である。
図5に示すように、接着剤は、塗布部5の先端部から吐出されると、表面張力により球状になる。または、少なくとも接着剤の下端は下に凸の曲線状になる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the shape of the adhesive when the adhesive is discharged from the
As shown in FIG. 5, when the adhesive is discharged from the tip of the
下に凸の曲線状となった接着剤は水平な平面上に垂らされると、最初に平面に接した点を中心に、図6に示すように外側に空気を押し出しながら当該平面へ拡がることになる。また、接着剤には重力(G)により鉛直下方向きに力が加えられる。つまり、接着剤の自重が、平面と接着剤との間の空気を外側に押し出す力として効果的に接着剤に作用することになる。従って、部品と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。 When the downwardly convex curved adhesive is hung on a horizontal plane, the adhesive first spreads to the plane while pushing air outward as shown in FIG. Become. Moreover, force is applied to the adhesive vertically downward by gravity (G). That is, the dead weight of the adhesive effectively acts on the adhesive as a force that pushes air between the flat surface and the adhesive outward. Therefore, it is possible to make it difficult for bubbles to remain between the component and the adhesive.
また、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤の形状は上述のように中央付近を頂点とする山型の形状となる。そのため、バンプ面を下向きにして部品を基板に装着する際、最初に山型の接着剤の頂点部分が基板に接触する。 In addition, the shape of the adhesive on the bump surface after the application is completed is a mountain shape having a vertex near the center as described above. Therefore, when the component is mounted on the substrate with the bump surface facing downward, the apex portion of the mountain-shaped adhesive first comes into contact with the substrate.
ここで、接着剤の粘性が低い、または表面張力が弱い等の理由により、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤が平面に近いような状態になった場合を想定する。このような場合であっても、部品が反転されると、接着剤は、重力により中央付近を下向きの頂点とする山型となる。 Here, it is assumed that the adhesive on the bump surface after application is completed is in a state close to a flat surface due to reasons such as low viscosity of the adhesive or low surface tension. Even in such a case, when the component is reversed, the adhesive becomes a mountain shape having a downward apex near the center due to gravity.
つまり、部品が基板に近接してくるに従い、部品と基板との間の接着剤は、バンプ面中央の直下付近から図6に示すように外側に空気を押し出しながら拡がっていく。この接着剤の拡がりに対しても、当然に重力が影響することになる。 That is, as the component comes closer to the substrate, the adhesive between the component and the substrate spreads while pushing air outward from just below the center of the bump surface as shown in FIG. Naturally, gravity also affects the spread of the adhesive.
すなわち、部品20と基板23との間の接着剤が基板23上に拡がる際、部品の重量およびノズル3から下向きに受ける装着時の力だけでなく、接着剤の自重が、基板23と接着剤との間の空気を外側へ押し出す力として効果的に作用し、基板23と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。
That is, when the adhesive between the
さらに、塗布量は、上述のように、部品20と基板23との隙間の体積とほぼ同じ量である。これにより、接着剤が部品20の直下から不要にはみ出すことを防ぐことができる。
Further, as described above, the application amount is substantially the same as the volume of the gap between the
図7は、部品20の基板23への装着の際に接着剤が基板23上を拡がる様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating how the adhesive spreads on the
図7に示すように、部品20が基板23へ接近するに伴い、接着剤は、部品20の中央の直下付近から外側へ向かって拡がる。また、装着完了時には、接着剤の基板表面に対する濡れ性や塗布量等にも依存するが、基板23上の接着剤の範囲は、接着剤の表面張力によりおおよそ部品20の直下の領域程度の範囲となる。
As shown in FIG. 7, as the
また、図7に示すように、部品20のバンプ面にその周縁部まで接着剤が塗布されている状態で部品20を基板23に装着した場合、接着剤の粘性によりバンプ面の周縁部から接着剤が垂れ落ちることなく、周縁部まで接着剤が行き渡ったままの状態で部品20が基板23に装着される。
In addition, as shown in FIG. 7, when the
つまり、図22(A)に示したように、基板側に部品の幅と同等の幅に接着剤を塗布した場合と異なり、図7に示すように、部品20の周縁部まで接着剤で固定できる。すなわち、部品20の基板23への固定に必要最小限の量の接着剤で、部品20を基板23に効率的かつ安定的に固定することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 22A, unlike the case where the adhesive is applied to the board side to the width equivalent to the width of the component, as shown in FIG. it can. That is, the
また、図7に示すように、基板23上の接着剤の範囲は、ほぼ部品20の直下の領域程度に収めることが可能となる。また、部品を基板に装着した後に接着剤を流し込む手法ではない。そのため、1つの基板に複数の部品を実装する場合、図19(B)に示すような、各部品の間に接着剤の流し込みのための領域を確保する必要がない。
Further, as shown in FIG. 7, the range of the adhesive on the
従って、本実施の形態の部品実装機1で1つの基板に複数の部品を実装する場合、または、他の部品が実装済みの基板に部品を実装する場合、基板上の各部品を従来より近接させることができる。つまり、高密度な部品実装が可能となる。
Therefore, when mounting a plurality of components on one board with the
このような状態を可能とするためには、接着剤の塗布量は、上述のように、部品20を基板23に装着した状態の部品20と基板23との隙間の体積とほぼ同量である必要がある。この量は、例えば、実測値の平均をとることで得ることができる。しかしながら、実際に部品20を基板23に装着することなく、例えば、バンプの高さとバンプ面の面積とを用いて決定することができる。
In order to enable such a state, the application amount of the adhesive is substantially the same as the volume of the gap between the
図8(A)は、バンプの高さ、および、部品20を基板23に装着した後の部品20と基板23との間の距離を示す図である。
FIG. 8A shows the height of the bumps and the distance between the
図8(A)に示すように、部品20のバンプ21の高さをh1、部品20を基板23に装着した後の部品20と基板23との間の距離をh2とする。この場合、h1がほぼh2と等しいとき、接着剤の塗布量は、h1とバンプ面の面積との積を目安に決定することができる。
As shown in FIG. 8A, the height of the
図8(B)は、本実施の形態で1つの部品20の固定に必要な接着剤の塗布量の目安を示す図である。
FIG. 8B is a diagram showing an indication of the amount of adhesive applied to fix one
このように、部品20が直方体形状であれば、部品20のバンプ面の面積は上面の面積Sと等しくなる。従って、S×h1がおおよそ1つの部品20の固定に必要な接着剤の塗布量の目安となる。
Thus, if the
また、部品20のバンプの数が少ない場合は、部品20と基板23との隙間の体積に占めるバンプ、および基板23の電極上に形成されたプリコート部の体積の割合が小さいため、S×h1をこのまま塗布量としてもよい。また、部品20のバンプの数が多い場合などは、1つの部品20のバンプおよびプリコート部の体積の総計を求め、S×h1から当該総計を引いた体積を塗布量としてもよい。
Further, when the number of bumps of the
このように決定された塗布量は、図2に示す実装制御部10に設定され、塗布部5は、実装制御部10の制御の下で、実装制御部10に設定された塗布量の接着剤を部品20に塗布する。
The coating amount determined in this way is set in the mounting
なお、具体的な数値としては、部品が通常の2mm×2mm〜20mm×20mm程度の大きさのベアチップであれば、必要な接着剤の量は、0.4マイクロリットル(μl)〜120μl程度である。 In addition, as a specific numerical value, if the part is a normal bare chip of about 2 mm × 2 mm to 20 mm × 20 mm, the amount of adhesive required is about 0.4 microliter (μl) to about 120 μl. is there.
また、大きいもので、60mm×60mm程度の大きさのBGA(Ball Grid Array)であれば、3600μl程度である。 Further, if it is a large BGA (Ball Grid Array) having a size of about 60 mm × 60 mm, it is about 3600 μl.
ここで、接着剤の粘度は、周囲の温度等の環境により変化する。そのため、ある部品に対して上述のようにして決定された量だけ接着剤を塗布した場合であっても、周囲の環境によってバンプ面上の接着剤の拡がり方にも変化が生じる。 Here, the viscosity of the adhesive varies depending on the environment such as ambient temperature. Therefore, even when the adhesive is applied to a certain part by the amount determined as described above, the manner in which the adhesive spreads on the bump surface varies depending on the surrounding environment.
図9は、バンプ面に塗布された接着剤の状態の例を示す図である。
図9(A)および図9(B)は接着剤がバンプ面に塗布され拡がった状態の例を示す図であり、図9(C)はバンプ面の周縁部で接着剤が止まっている状態を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the state of the adhesive applied to the bump surface.
9 (A) and 9 (B) are diagrams showing an example of a state where the adhesive is applied to the bump surface and spreads, and FIG. 9 (C) is a state where the adhesive is stopped at the peripheral portion of the bump surface. FIG.
例えば、ある部品に対してその部品の固定に必要な量だけ接着剤を塗布した場合、図9(A)に示すように、バンプ面の全域に接着剤が拡がることがある一方、図9(B)に示すように、バンプ面の全域には接着剤が拡がらないこともある。 For example, when an adhesive is applied to a part in an amount necessary for fixing the part, the adhesive may spread over the entire bump surface as shown in FIG. As shown in B), the adhesive may not spread over the entire bump surface.
しかしながら、部品20上の接着剤は、図9(C)に示すように、バンプ面の周縁部で表面張力により接着剤は止まることになる。もちろん、大量の接着剤を塗布すれば接着剤がバンプ面からこぼれることになるが、上述のように、接着剤の塗布量は、基板と部品との隙間の体積と同等の量とするため、バンプ面からこぼれ落ちるほどの量になることはない。
However, as shown in FIG. 9C, the adhesive on the
また、図19(A)、図19(B)および図20に示すように、基板上に接着剤を塗布する場合には、部品の固定に必要な量だけ基板上に接着剤を塗布したとしても、周囲の環境によっては、必要以上に基板上に拡がることがある。 Further, as shown in FIGS. 19A, 19B, and 20, when applying an adhesive on the substrate, it is assumed that the adhesive is applied on the substrate in an amount necessary for fixing the components. However, depending on the surrounding environment, it may spread on the substrate more than necessary.
しかしながら、本実施の形態の部品実装機1のように、部品に接着剤を塗布する場合は、接着剤の表面張力により、部品の周縁部で接着剤が止められる。また、その状態で、部品を反転して基板に装着した場合であっても、接着剤の塗布量は、上述のように、基板と部品との隙間の体積と同等の量であり、また、接着剤の表面張力の影響もあり、図7に示したように、部品から不要にはみ出すことはない。
However, when the adhesive is applied to the component as in the
つまり、本実施の形態の部品実装機1は、1つの部品をコンパクトに基板に実装することができる。
That is, the
また、本実施の形態の部品実装機1は、上述のように、リフローと硬化とを同時に行うことができる。つまり、部品が装着された状態の基板に対する加熱は1回だけ行えばよい。
Moreover, the
従って、例えば、図18に示したC4工法と比較すると、部品実装に係る工程が少なくて済むとともに、熱による部品および基板の損傷の可能性が低くなることになる。 Therefore, for example, as compared with the C4 method shown in FIG. 18, the number of steps related to component mounting is reduced, and the possibility of damage to components and boards due to heat is reduced.
また、バンプ面に接着剤が塗布された部品の上下を反転すると、バンプ面の接着剤は、中央付近を下向きの頂点とする山型となる。従って、部品が基板に装着される際、部品と基板とが平行を保ちながら近接していくと、接着剤は最初に基板上の部品の中央の直下付近に接触し、次第にその接触地点から外側へ拡がっていく。 Further, when the upper and lower parts of the component with the adhesive applied to the bump surface are turned upside down, the adhesive on the bump surface becomes a mountain shape with the center near the downward apex. Therefore, when the component is mounted on the board, if the component and the board come close to each other while keeping them parallel, the adhesive will first contact the immediate vicinity of the center of the component on the board, and gradually outside the contact point. To expand.
この接着剤の拡がりの際、接着剤の自重が、接着剤と基板との間の気泡を外側へ押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と基板との間に気泡が残存しにくくなる。 When the adhesive spreads, the weight of the adhesive acts effectively as a force that pushes out bubbles between the adhesive and the substrate. Therefore, it is difficult for bubbles to remain between the adhesive and the substrate.
また、部品と基板との隙間には、部品の中央付近の直下から周縁部に向かってほぼ均等に接着剤が行き渡るようにして拡がっていく。従って、図19(A)および、図19(B)に示したような、部品の1辺または2辺から接着剤を流し込む場合に比べると、接着剤の偏りが起こり難くなる。 In addition, the adhesive spreads in the gap between the component and the substrate so that the adhesive spreads almost evenly from directly under the center of the component toward the peripheral edge. Therefore, compared to the case where the adhesive is poured from one side or two sides of the component as shown in FIGS. 19A and 19B, the bias of the adhesive is less likely to occur.
また、部品実装機1は、部品ごとに接着剤を塗布し、接着剤を塗布した部品は即座に基板へ装着する。そのため、図23に示したウェハの段階で接着剤を塗布した後に、個々の半導体素子に切り分ける工程を含む従来の工法とは異なり、接着剤への異物の付着および混入の可能性をほぼ無くすことが可能となる。
Further, the
また、室温では固形となるような接着剤を用いる必要がないので、例えば、部品の基板への装着を確実なものとするために、装着前に接着剤に熱を加えて溶かすといった工程を要しない。 In addition, since it is not necessary to use an adhesive that becomes solid at room temperature, for example, in order to ensure that the component is mounted on the substrate, a process of heating the adhesive and dissolving it before mounting is required. do not do.
このように本実施の形態の部品実装機1は、接着剤の必要最小限の塗布量で効率的かつ安定的に部品を基板に固定できる。さらに、部品からの接着剤の不要なはみ出し量を少なくすることができ、基板への高密度な部品実装が可能となる。
As described above, the
次に、図10を用いて、部品実装機1が2つのノズル3を使用し、1つのノズル3のみを使用する場合より効率的な部品の基板への実装を行う場合について説明する。
Next, the case where the
図10は、本実施の形態の部品実装機1が2つのノズル3を使用して部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
FIG. 10 is a process diagram illustrating a process in which the
なお、2つのノズル3の一方をノズルAとし、他方をノズルBとする。また、ノズルAにより吸着される部品を部品aとし、ノズルBにより吸着される部品を部品bとする。また、ノズルAにより部品aを装着される基板を基板αとし、ノズルBにより部品bを装着される基板を基板βとする。これらは図中では、単に、A、B、a、b、α、およびβと表示されている。
One of the two
なお、ノズルAは本発明の部品実装機における第1のノズルの一例であり、ノズルBは第2のノズルの一例である。また、部品aは第1の部品の一例であり、部品bは第2の部品の一例である。 The nozzle A is an example of a first nozzle in the component mounter of the present invention, and the nozzle B is an example of a second nozzle. In addition, the part a is an example of a first part, and the part b is an example of a second part.
図10に示すように、(1)ノズルAが部品aを吸着する。(2)ヘッド4が反転し、ノズルBが下向きとなり、部品bを吸着する。(3)この状態では、部品aのバンプ面が上向きであり、塗布部5により部品aのバンプ面に接着剤が塗布される。
As shown in FIG. 10, (1) the nozzle A sucks the component a. (2) The
(4)ヘッド4が反転し、部品bのバンプ面が上向きとなるとともに、部品aの上下が反転し、バンプ面が基板αと対向する位置に来る。この状態で塗布部5により部品bのバンプ面に接着剤が塗布される。また、ノズルAにより部品aが基板αに装着される。
(4) The
(5)部品aが装着された基板αは、コンベア30によって熱圧着ヘッド40の下方に移送され、熱圧着ヘッド40によって加圧および加熱される。つまり、リフローおよび硬化の処理がなされる。これにより、基板αに対する部品aの実装作業が終了する。また、部品bのバンプ面に接着剤が塗布され、かつノズルAにより部品aが基板αに装着された後に、ノズルBが下向きにされる。さらに、ノズルBにより部品bが基板βに装着される。
(5) The board α on which the component a is mounted is transferred to the lower side of the
(6)部品bが装着された基板βは、コンベア30によって熱圧着ヘッド40の下方に移送され、熱圧着ヘッド40によってリフローおよび硬化の処理がなされる。これにより、基板βに対する部品bの実装作業が終了する。
(6) The substrate β on which the component b is mounted is transferred to the lower side of the
なお、この(6)の工程が行われる際、ノズルAおよびノズルBには部品が吸着されていない。そのため、実装制御部10は、ノズルAおよびノズルBを備えるヘッド4を部品供給部22へ移動させ、ノズルAおよびノズルBに次の部品の吸着を行わせる。
It should be noted that when this step (6) is performed, no components are adsorbed to the nozzle A and the nozzle B. Therefore, the mounting
部品実装機1は、上記の(1)〜(6)の工程を繰り返すことで、複数の基板に対する部品の実装を順次行うことができる。
The
このように、2つのノズル3を用いた場合、1つのノズル3のみを使用する場合より効率的に部品の基板への実装を行うことができる。
As described above, when two
具体的には、1つのノズル3のみを使用する場合、例えば、ノズルAのみを使用する場合、基板αに部品aを実装するためには、上記説明および図10に示す(1)部品aの吸着、(3)部品aへの接着剤の塗布、(4)部品aの基板αへの装着、(5)リフローおよび硬化、の4つの工程を行う必要がある。つまり、ノズルAだけで2つの部品のそれぞれを2つの基板に実装するためには、8つの工程を行う必要がある。
Specifically, when only one
しかし、2つのノズル3を用いた場合は、上記説明のように6つの工程で2つの部品のそれぞれを2つの基板に実装することができる。つまり、1つのノズル3のみを使用する場合よりも効率的に部品の基板への実装を行うことができる。
However, when two
なお、上記説明において、(2)と(3)の工程は同時に行ってもよい。つまり、ノズルBが部品bを吸着する際に、反転されバンプ面が上向きとなっている部品aに接着剤を塗布してもよい。 In the above description, the steps (2) and (3) may be performed simultaneously. That is, when the nozzle B adsorbs the component b, the adhesive may be applied to the component a that is inverted and has a bump surface facing upward.
図1に示すように、本実施の形態の部品実装機1において、ヘッド4と塗布部5とはともに、移動台6に取り付けられており移動台6の移動に伴って移動する。
As shown in FIG. 1, in the
従って、ノズルBが部品bを吸着する際に、塗布部5は部品aに接着剤を塗布することができる。
Therefore, when the nozzle B adsorbs the component b, the
また、この場合、部品aに接着剤が塗布された後に、ヘッドは基板の上方の位置に移動するが、移動しながら部品aのバンプ面を下向きにするための反転を行ってもよい。または、移動しながら部品aへの接着剤の塗布を行い、塗布の完了後に反転させてもよい。 Further, in this case, after the adhesive is applied to the component a, the head moves to a position above the substrate, but reversal may be performed so that the bump surface of the component a faces downward while moving. Alternatively, the adhesive may be applied to the component “a” while moving and reversed after the application is completed.
ここで、部品への接着剤の塗布後、または、部品へ接着剤を塗布しながらの当該部品の移動は、接着剤の塗布状態に影響を与えると考えられる。しかしながら、接着剤の粘性が低い等の理由により、接着剤が部品からこぼれる等の実質的な問題がなければ、このように、さらに、工程を圧縮することができ、より効率的に部品の基板への実装を行うことができる。 Here, it is considered that movement of the part after application of the adhesive to the part or while applying the adhesive to the part affects the application state of the adhesive. However, if there is no substantial problem such as the adhesive spilling from the component due to the low viscosity of the adhesive, the process can be further compressed in this way, and the substrate of the component can be more efficiently Can be implemented.
このように、本実施の形態の部品実装機1は、部品の吸着および部品の基板への装着を行うノズルを2つ使用することにより、部品の基板への実装をさらに効率的に行うことができる。
As described above, the
さらに、部品実装機1は、3つ以上のノズル3を使用してもよい。例えば、ヘッド4が、図1に示すθ軸回りに放射上に3つ以上のノズル3が取り付けられる形状であればよい。また、実装制御部10が、各構成部に対し、部品の吸着および接着剤の塗布等を部品ごとに順次行うように制御すればよい。
Further, the
なお、本実施の形態において、部品への接着剤の塗布量は、予め実装制御部10に設定され、塗布部5は、実装制御部10の制御の下で、実装制御部10に設定された塗布量の接着剤を部品20に塗布するとした。
In the present embodiment, the amount of adhesive applied to the component is set in advance in the mounting
しかしながら、部品への接着剤の塗布量を、接着剤の塗布状態に基づいて制御してもよい。 However, you may control the application quantity of the adhesive agent to components based on the application state of an adhesive agent.
図11は、部品上に山型に形成された接着剤の高さに基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。 FIG. 11 is a schematic diagram showing an outline of a configuration for controlling the amount of adhesive applied to a component based on the height of the adhesive formed in a mountain shape on the component.
図11(A)は、当該構成をX軸方向から見た場合の概要図であり、図11(B)は、当該構成をY軸方向から見た場合の概要図である。 FIG. 11A is a schematic diagram when the configuration is viewed from the X-axis direction, and FIG. 11B is a schematic diagram when the configuration is viewed from the Y-axis direction.
図11(A)に示すように、移動台6に、光電管26を有する検出部25が備えられている。また、光電管26の正面の位置に光線を光電管26に向けて照射する照射部26aが設置されている。
As shown in FIG. 11A, the moving table 6 is provided with a
光電管26は、光センサの一種であり、検出部25は、照射部26aから照射される光線が接着剤の頂点付近に遮断され、途切れることで部品20上に山型に形成されている接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
The
つまり、検出部25は、実際に山型の頂点の高さを計測しているのではないが、その頂点の近傍の高さを接着剤の高さとして扱うことで、塗布部5から継続的に吐出され、山型に形成される接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
That is, the
光電管26のX軸方向の位置は、図11(B)に示すように、塗布部5の先端部の中心を通るZ軸方向に平行な直線上からずらした位置にする。また、光電管26のZ軸方向の位置は、部品20に適した塗布量となる接着剤の山の高さと同等な位置にする。この部品20に最適な塗布量となる接着剤の山の高さをHpとする。
The position of the
このHpは、図8を用いて説明した部品20に適した塗布量の接着剤を部品20に塗布し、その接着剤の山の高さを実測することで求めてもよい。また、当該塗布量と、接着剤の部品20への塗布時の形状とから計算により求めてもよい。
The Hp may be obtained by applying an adhesive having an application amount suitable for the
この構成により、部品20に塗布されている接着剤の山の高さがHpに達すると、照射部26aから照射される光線26bは接着剤に遮られ、光電管26は、光線26bを受けることができなくなる。検出部25は、これにより、部品20に塗布されている接着剤の山の高さがHpに達したことを検出することができる。
With this configuration, when the height of the adhesive crest applied to the
そのため、この検出の時点で塗布部5からの接着剤の吐出を止めれば、部品20上の接着剤の山の高さはほぼHpとなる。従って、部品20に適した接着剤の塗布量となる。
Therefore, if the discharge of the adhesive from the
部品実装機1は、さらに、光電管26と照射部26aとの組をZ軸方向に複数備えることにより、大きさの異なる複数種の部品に対応して、それぞれの部品に適した量の接着剤を塗布することができる。
The
また、部品に塗布されている山型の接着剤の高さではなく、接着剤の形状に基づいて、部品への接着剤の塗布量を制御してもよい。 Further, the amount of the adhesive applied to the part may be controlled based on the shape of the adhesive instead of the height of the mountain-shaped adhesive applied to the part.
図12は、部品上の接着剤の形状に基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of a configuration for controlling the amount of adhesive applied to a component based on the shape of the adhesive on the component.
図12(A)は、当該構成をX軸方向から見た場合の概要図であり、図12(B)は、当該構成をY軸方向から見た場合の概要図である。 FIG. 12A is a schematic diagram when the configuration is viewed from the X-axis direction, and FIG. 12B is a schematic diagram when the configuration is viewed from the Y-axis direction.
図12(A)に示すように、移動台6に、カメラ27を有する検出部25が備えられている。具体的には、部品20に塗布されている接着剤の山の形状を撮像することができる位置にカメラ27を設置する。
As shown in FIG. 12A, the moving table 6 is provided with a
検出部25は、部品20に塗布されている接着剤の山型の形状をカメラ27に撮像させることにより、当該形状が所定の形状に達したことを検出することができる。
The
例えば、図8を用いて説明した部品20に適した塗布量の接着剤を部品20に塗布し、その形状を測定することで、部品20に適した塗布量となる接着剤の形状を特定することができる。
For example, the adhesive amount suitable for the
このようにして特定された形状が、例えば、図12(B)に点線で示される形状27aであると想定する。この場合、塗布部5から吐出される接着剤の形状は、徐々に形状27aに近づいてくる。
It is assumed that the shape thus identified is, for example, a
検出部25は、カメラ27によって撮像された接着剤の山型の形状の底辺以外の輪郭線と、形状27aの点線部分とを比較する。この比較により、例えば、形状27aの点線部分の長さの90%において当該輪郭線の方が点線よりも外側に位置した場合、又は、カメラ27によって撮像された接着剤の山型の形状の面積が、部品20のバンプ面と形状27aの点線部分とで囲まれた部分の面積の90%になった場合、検出部25は、塗布中の接着剤の形状が形状27aに達したと検出する。
The
そのため、この検出の時点で塗布部5からの接着剤の吐出を止めれば、部品20上の接着剤の形状は形状27aとほぼ同じになる。従って、部品20に適した接着剤の塗布量となる。
Therefore, if the discharge of the adhesive from the
なお、部品20に適した接着剤の塗布量に対応する形状は、接着剤の部品への塗布時の温度等に応じて接着剤の粘度が変化することにより、異なってくる。そのため、温度に応じた複数の形状を部品実装機1が記憶しておき、その温度に応じて、検出部25が、部品20に適した接着剤の塗布量に対応する形状を選択してもよい。
In addition, the shape corresponding to the application amount of the adhesive suitable for the
このように、本実施の形態の部品実装機1は、部品に塗布されている接着剤の山の高さや形状等の接着剤の塗布状態を検出する検出部25を備えることにより、部品への接着剤の塗布量を塗布状態に基づいて制御することができる。
As described above, the
図13は、接着剤の塗布状態を検出する検出部25を備える部品実装機1の機能的な構成の概要を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram illustrating an outline of a functional configuration of the
図13に示す部品実装機1は、図2に示す部品実装機1が備える各構成部に加え、検出部25と、塗布量制御部28とを備える。
The
検出部25は、上述のように、光電管26またはカメラ27を有しており、部品に塗布されている接着剤の高さが所定の高さに達したこと、または、接着剤の形状が所定の形状の近傍に達したことを検出することができる。つまり、部品に塗布中の接着剤の量が部品に適した量になったことを検出することができる。
As described above, the
塗布量制御部28は、検出部25から、部品に適した塗布量になったことを示す信号を受け取り、塗布部5に対し接着剤の吐出を止める制御を行う。なお、塗布の開始のタイミングは、実装制御部10によって制御される。
The application
このような構成により、部品実装機1は、部品への接着剤の塗布量を塗布状態に基づいて制御することが可能となる。
With this configuration, the
また、本実施の形態において、塗布部5が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方から行われるとした。
Further, in the present embodiment, the application of the adhesive to the component performed by the
しかしながら、塗布部5が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方からでなくてもよく、中央付近の上方からであればよい。
However, the application of the adhesive to the component performed by the
図14は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の例を示す図である。
図14(A)〜図14(C)の各図において、点線の円はバンプ面の中央付近の領域を表し、その領域内にある斜線が付された円は接着剤の塗布位置を表している。また、その領域の周囲にある8つの白丸はバンプを表現している。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the application position of the adhesive on the bump surface of the component.
In each of FIGS. 14A to 14C, a dotted circle represents an area near the center of the bump surface, and a hatched circle in the area represents an adhesive application position. Yes. In addition, eight white circles around the area represent bumps.
図14(A)に示すように、バンプ面の中央上方から接着剤の塗布を行った場合、バンプ面の中央から均等に接着剤が拡がる。また、図14(B)および図14(C)に示すように、バンプ面の中央からややずれた位置の上方から接着剤の塗布を行った場合、塗布位置に最も近いに辺に接着剤が到達した後に、残りの辺に接着剤が到達することになる。 As shown in FIG. 14A, when the adhesive is applied from above the center of the bump surface, the adhesive spreads evenly from the center of the bump surface. As shown in FIGS. 14B and 14C, when the adhesive is applied from above the position slightly deviated from the center of the bump surface, the adhesive is applied to the side closest to the application position. After reaching, the adhesive will reach the remaining sides.
このように、拡がり方に違いはあるものの、いずれの場合も、図8を用いて説明したように、接着剤の塗布量は、部品を基板に装着した際の部品と基板との隙間の体積と同程度であり、かつ接着剤の表面張力の影響もあり、バンプ面から接着剤がこぼれ落ちることはない。 Thus, although there is a difference in the spreading method, in any case, as described with reference to FIG. 8, the amount of adhesive applied is the volume of the gap between the component and the substrate when the component is mounted on the substrate. And the influence of the surface tension of the adhesive does not spill from the bump surface.
また、図14(B)および図14(C)に示すように正確にはバンプ面の中央ではない位置にから接着剤を塗布した場合であっても、バンプ面上に形成される接着剤の山の形状は、中央付近を頂点とする山型となる。 Further, as shown in FIGS. 14 (B) and 14 (C), even when the adhesive is applied from a position that is not precisely at the center of the bump surface, the adhesive formed on the bump surface The shape of the mountain is a mountain shape with a vertex near the center.
また、バンプ面が上向きの状態では、接着剤の形状が平面に近いような、つまり、盛り上がりが明確に分からないような状態であっても、部品の基板への装着時には部品は反転され、接着剤は重力の影響を受け、中央付近を下向きの頂点とする山型の形状となる。 In addition, when the bump surface is facing upward, even when the shape of the adhesive is close to a flat surface, that is, when the swell is not clearly understood, the component is reversed and bonded when the component is mounted on the board. The agent is affected by gravity, and has a mountain shape with a downward apex near the center.
そのため、上述のように、部品を基板に装着する際には、部品の中央直下付近から基板と部品との隙間に存在する空気を外側に押し出しながら接着剤が拡がっていくことになる。また、重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。 For this reason, as described above, when the component is mounted on the substrate, the adhesive spreads while pushing air existing in the gap between the substrate and the component from near the center of the component to the outside. Moreover, gravity acts effectively as a force that pushes air outward.
なお、図14(A)〜図14(C)に示すバンプ面の中央付近の領域の形状およびバンプ面に対する大きさの比率は一例であり、これら形状および比率は部品のバンプ面の形状、濡れ性、および接着剤の粘度等により変わってくる。つまり、接着剤の塗布位置の許容範囲は実験値、理論値等により決定すればよい。 Note that the shape of the region near the center of the bump surface and the ratio of the size to the bump surface shown in FIGS. 14A to 14C are examples, and these shapes and ratios are the shape of the bump surface of the component and the wetness. It depends on the properties and the viscosity of the adhesive. That is, the allowable range of the adhesive application position may be determined based on experimental values, theoretical values, and the like.
また、本実施の形態の部品実装機1は、図3および図4を用いて説明したように、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという機能上および工法上の特徴を有する。この部品実装機1の特徴は、様々な工法に適用することができる。
In addition, as described with reference to FIGS. 3 and 4, the
例えば、図23を用いて説明したC4工法に上記工法上の特徴を適用することもできる。 For example, the above construction method features can be applied to the C4 construction method described with reference to FIG.
図15は、C4工法に部品実装機1の工法上の特徴を適用した例を示す工程図である。
図15に示すように、(1)部品20のバンプ面に接着剤が塗布される。また、基板23の電極上に形成されているプリコート部にフラックスが塗布される。なお、バンプ面に塗布された接着剤にフラックスと同じ機能がある場合は、フラックスの塗布は不要である。(2)部品20は反転され、基板23に装着される(3)加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
FIG. 15 is a process diagram showing an example in which the construction method features of the
As shown in FIG. 15, (1) an adhesive is applied to the bump surface of the
このような工程によっても、効率的かつ安定的に部品20が基板23に固定される。
同様に、半導体素子に形成された金バンプと、基板の電極上に形成された金部とを超音波により加振しながら金属接合する、いわゆる金−金接合に上記工法上の特徴を適用することができる。
Also by such a process, the
Similarly, the above-mentioned characteristics of the construction method are applied to so-called gold-gold bonding, in which a gold bump formed on a semiconductor element and a gold portion formed on an electrode of a substrate are metal-bonded while being vibrated by ultrasonic waves. be able to.
つまり、部品実装機1は、超音波を発生する超音波発生器を備えることで超音波を利用した部品実装を行うことができる。
That is, the
図16は、部品実装機1が超音波発生器35を備え、金−金接合を行う工程を示す工程図である。
FIG. 16 is a process diagram illustrating a process in which the
図16に示すように、(1)半導体素子である部品20上には金バンプ21aが形成されており、塗布部5によりバンプ面に接着剤が塗布される。(2)部品20は反転され、電極上に金部24aが形成された基板と対向する位置に来る。(3)部品20は超音波発生器35により振動を加えられながら加圧され、金バンプ21aと金部24aとが接合される。(4)加熱により接着剤が硬化する。
As shown in FIG. 16, (1) gold bumps 21 a are formed on a
このように、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機1が実施する工法上の特徴を適用することができる。
As described above, the mounting method in which the gold-gold bonding is performed using the vibration caused by the ultrasonic wave is characterized by the mounting method performed by the
なお、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法を実施する場合、基板の電極上に金部24aを形成する代わりに、電極自身を金で形成してもよい。
In addition, when implementing the mounting method which performs gold-gold joining using the vibration by an ultrasonic wave, you may form the electrode itself with gold instead of forming the gold |
また、本実施の形態の部品実装機1は、部品のバンプ面に大気圧プラズマを照射するプラズマ発生器を備えてもよい。部品のバンプ面にプラズマ処理を行うことで、バンプ面の接着剤に対する親和性が向上し、接着剤が濡れ拡がり易くなる。
Moreover, the
図17は、部品実装機1がプラズマ発生器を備え、部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
FIG. 17 is a process diagram showing a process in which the
図17に示すように、(1)ノズル3に吸着された部品20のバンプ面が、プラズマ発生器36によりプラズマ処理される。(2)部品20は反転され、塗布部5によりバンプ面に接着剤が塗布される。(3)部品20は反転され、基板23に装着される(4)加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
As shown in FIG. 17, (1) the bump surface of the
なお、プラズマ発生器36により発生させるプラズマは、少なくとも酸素ガスを含むガスにより発生させたプラズマであれば好適である。 The plasma generated by the plasma generator 36 is preferably a plasma generated by a gas containing at least oxygen gas.
このように、C4工法、超音波を利用した実装工法、および、プラズマを利用した実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機1が実施する工法上の特徴を適用することができる。
In this way, the C4 method, the mounting method using ultrasonic waves, and the mounting method using plasma are applied by the
また、例えば、上述のように、部品の電極上のバンプの素材、およびプリコート部の素材またはプリコートがされない場合の電極自身の素材がともに金である場合のみならず、バンプの素材がはんだであり、かつ、基板上にプリコート部がなく電極上に直接プリフラックスされる場合、バンプおよびプリコート部がともにはんだである場合、バンプが金ワイヤバンプまたは金メッキバンプであり、基板の電極上に形成されたプリコート部の素材が鉛(Pb)フリーはんだである場合など、各種組み合わせにおいて、上記工程の実施ができる。 In addition, for example, as described above, the material of the bump on the part electrode and the material of the pre-coating part or the electrode itself when not pre-coating are both gold, but the material of the bump is solder. And when there is no precoat part on the substrate and it is prefluxed directly on the electrode, when both the bump and the precoat part are solder, the bump is a gold wire bump or a gold plated bump, and the precoat formed on the electrode of the substrate The above process can be performed in various combinations, such as when the material of the part is lead (Pb) -free solder.
なお、はんだの種類は上記のPbフリーのほか、共晶、高Pb等があるが、これらはんだの種類がどのようなものであっても、上記工程の実施が妨げられることはない。 In addition to the Pb-free solder, there are eutectic, high Pb, and the like. However, any type of solder does not hinder the implementation of the above process.
つまり、部品実装機1が実施する工法上の特徴である、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという工程の適用の可否は、実装工法、部品と基板との接合態様、接着剤の種類、および付加的な処理内容等に依存せず、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工程を含む全ての工法に適用できる。
In other words, whether or not to apply the process of applying the adhesive to the component, inverting it, and mounting it on the board, which is a feature on the construction method implemented by the
すなわち、これら全ての工法において、効率的かつ安定的に部品を基板に固定するという効果が発揮される。また、部品からの接着剤の不要なはみ出しを無くすことが可能となるため、上記特徴を備える部品実装機において基板への高密度な部品実装が可能となる。 That is, in all these methods, the effect of fixing the component to the substrate efficiently and stably is exhibited. In addition, since it is possible to eliminate unnecessary protrusion of the adhesive from the component, it is possible to mount the component at a high density on the substrate in the component mounter having the above-described features.
また、本実施の形態において用いた接着剤は、少なくとも0.001Pa・s〜200Pa・sの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であるとした。 In addition, the adhesive used in the present embodiment is a thermosetting resin having a viscosity included in a range of at least 0.001 Pa · s to 200 Pa · s.
しかしながら、接着剤の粘度が上記範囲に含まれているか否かに関わらず、部品実装機1が接着剤の粘度に応じた処理を行ってもよく、その処理のための構成部を備えても良い。
However, regardless of whether or not the viscosity of the adhesive is included in the above range, the
例えば、部品へ接着剤を塗布した後に部品を反転させる際、接着剤の粘度が低いため、慣性または遠心力により接着剤が部品からこぼれる可能性がある場合、粘度を向上させるために接着剤を冷却する構成部を有しても良い。また、反転部7が反転の速度を遅くしてもよい。
For example, when reversing the part after applying the adhesive to the part, the viscosity of the adhesive is low, so if there is a possibility that the adhesive may spill from the part due to inertia or centrifugal force, the adhesive should be added to improve the viscosity. You may have the structure part to cool. Further, the reversing
また、上記冷却を行う構成部は、冷風等により積極的に冷却してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に低下するまで部品を反転させないことにより冷却してもよい。 The component that performs the cooling may be actively cooled by cold air or the like, or may be cooled by not inverting the component until the adhesive on the component is lowered to a predetermined temperature at room temperature.
また、例えば、粘度が高く、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりが悪い場合、粘度を低下させるために接着剤を加熱する構成部を有してもよい。この加熱を行う構成部は、温風等により積極的に加熱してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に上昇するまで部品を反転させないことにより加熱してもよい。 Further, for example, when the viscosity is high and the wet spread on the bump surface or the substrate of the component is poor, a component that heats the adhesive may be included to reduce the viscosity. The component that performs the heating may be positively heated by warm air or the like, or may be heated by not inverting the part until the adhesive on the part rises to a predetermined temperature at room temperature.
これら、接着剤を冷却または加熱する構成部のそれぞれは、本発明の部品実装機における調整手段の一例である。なお、接着剤を冷却または加熱する場合、接着剤が塗布された部品が反転されるまでに冷却または加熱を行えばよい。 Each of these components that cool or heat the adhesive is an example of the adjusting means in the component mounting machine of the present invention. In the case where the adhesive is cooled or heated, the cooling or heating may be performed until the part to which the adhesive is applied is reversed.
さらに、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりを良くするために、塗布部5が移動しながら接着剤を吐出することで、部品のバンプ面の形状に合わせた描画塗布を行ってもよい。
Furthermore, in order to improve the wetting and spreading on the bump surface of the component or on the substrate, the drawing portion may be applied in accordance with the shape of the bump surface of the component by discharging the adhesive while the
描画塗布の例としては、「×」、「*」等である。またその他の形状であっても、バンプ面に塗布した際に接着剤に囲まれた領域がない形状であればよい。つまり、接着剤が基板の表面を拡がる際に、バンプ面の中央付近から外側に向かって空気を押し出し易い形状であればよい。 Examples of drawing application are “×”, “*”, and the like. Also, other shapes may be used as long as there is no region surrounded by the adhesive when applied to the bump surface. That is, it is sufficient if the adhesive spreads the surface of the substrate so that air can be easily pushed outward from the vicinity of the center of the bump surface.
また、部品実装機1は、機能的な構成として移動台6に反転部7を備え、反転部7がヘッド4を反転させ、部品を吸着しているノズル3の上下を反転させることにより、部品の上下を反転させるとした。しかしながら、他の手段により部品を反転させてもよい。
In addition, the
例えば、ヘッド4が反転するためのモータ等を備えることでヘッド4自体が反転する機能を有しても良い。つまり、接着剤が塗布された部品を基板に装着する際に部品の上下を反転させる機能を部品実装機1が有していればよい。
For example, the
また、部品実装機1は、熱圧着ヘッド40を備え、基板23に装着された部品20に対し加圧および加熱するとした。しかしながら、熱圧着ヘッド40を無くし、実装工程で使用しているリフロー装置や加熱装置を使用してもよい。つまり、接着剤を加熱することにより硬化させることのみを行ってもよい。
The
さらにまた、ノズル3に加熱機能を持たせ、ノズル3による熱圧着を可能とすることにより、熱圧着ヘッド40を無くしても良い。
Furthermore, the
つまり、部品実装機1は、図6を用いて説明したように、加熱前の段階の部品と基板との間の接着剤に残存する気泡を少なくすることができる。従って、加熱時の気泡の熱膨張を押さえるための部品に対する加圧は必要はない。
That is, as described with reference to FIG. 6, the
また、塗布部5およびタンク5aは移動台6に取り付けられており、移動台6の移動に伴って移動するとした。この構成により、例えば、図10を用いて述べたように、一方のノズル3が部品供給部22から部品を吸着している際に、塗布部5は、他方のノズル3に吸着されている部品に接着剤を塗布することができる。しかしながら、移動台6に取り付けられていなくてもよい。
Further, the
塗布部5およびタンク5aは、上向きにされた状態のバンプ面に接着剤を塗布することができれば、部品実装機1においてどのような位置に取り付けられていてもよい。
The
また、部品供給部22では、複数の部品20は、それぞれバンプ面を下にして置かれているとした。しかしながら、複数の部品20は、それぞれバンプ面を上にして置かれていてもよい。この場合、部品供給部22から部品20のバンプ面を吸着保持し、反転させるユニットを設け、そのユニットに反転させた部品22の電極面でない面をノズル3により吸着してもよい。
In the component supply unit 22, the plurality of
また、ノズル3が2つ取付けられたヘッド4において、ノズル3はヘッド4に対しZ軸方向に平行に移動するように構成されているとした。しかしながら、ヘッド4に対してノズル3が移動できないように構成し、ヘッド4全体が移動台6に対してZ軸方向に移動できるように構成してもよい。
Further, in the
本発明は、半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機に適用できる。特に、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工法を採用する部品実装機として有用である。 The present invention can be applied to a component mounter for mounting components such as semiconductor elements on a substrate. In particular, it is useful as a component mounter that employs a method of fixing a component to a substrate by curing an adhesive between the component and the substrate.
1 部品実装機
2 移載部
3 ノズル
4 ヘッド
5 塗布部
5a タンク
6 移動台
7 反転部
9 ビーム
10 実装制御部
20 部品
21 バンプ
21a 金バンプ
22 部品供給部
23 基板
24 プリコート部
24a 金部
25 検出部
26 光電管
26a 照射部
27 カメラ
28 塗布量制御部
30 コンベア
35 超音波発生器
36 プラズマ発生器
40 熱圧着ヘッド
DESCRIPTION OF
Claims (4)
部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段と、
前記反転手段により反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する装着手段とを備え、
前記装着手段は、吸着した部品を基板に装着するノズルであり、
前記反転手段は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで、前記部品のバンプ面を上向きにし、前記塗布手段により前記バンプ面に前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させる
部品実装機。 A component mounter for mounting a component having a bump as a terminal for connecting to a substrate on the substrate,
Application means for applying an adhesive from above to the bump surface for each component, with the bump surface being the surface having the bumps of the component facing upward,
Reversing means for reversing the top and bottom of the part to which the adhesive is applied by the application means;
Mounting means for mounting the component reversed by the reversing means on a substrate located under the component;
The mounting means is a nozzle for mounting the adsorbed component on the substrate;
The reversing means further turns the nozzle adsorbing the component upward so that the bump surface of the component faces upward, and after the adhesive is applied to the bump surface by the applying unit, the nozzle is Invert the top and bottom of the part by facing down
Component mounter.
前記第1のノズルと前記第2のノズルとは、前記反転手段により一方のノズルが上向きにされると同時に他方のノズルが下向きにされる位置関係にあり、
前記塗布手段は、前記第1のノズルに吸着されている第1の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布した後に、前記反転手段により上向きにされる前記第2のノズルに吸着されている第2の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布し、
前記反転手段は、前記第2の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第1のノズルにより前記第1の部品が基板に装着された後に、前記第2のノズルを下向きにする
請求項1記載の部品実装機。 The component mounter includes two nozzles, a first nozzle and a second nozzle,
The first nozzle and the second nozzle are in a positional relationship in which one of the nozzles is directed upward by the reversing unit and the other nozzle is directed downward,
The applying means applies the adhesive to the bump surface of the first component adsorbed by the first nozzle, and then adsorbs the second nozzle that is directed upward by the reversing means. The adhesive is applied to the bump surface of the part 2
The inversion means applies the adhesive to the bump surface of the second component, and after the first component is mounted on the substrate by the first nozzle, the second nozzle faces downward. The component mounting machine according to claim 1 .
部品のバンプを有する面であるバンプ面が上向きの状態で、部品ごとにバンプ面に上方から接着剤を塗布する第1塗布ステップと、
前記第1塗布ステップにおいて前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる第1反転ステップと、
前記第1反転ステップにおいて反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着する第1装着ステップとを含み、
前記部品実装方法は、吸着した部品を基板に装着するノズルを備える部品実装機において実行されるものであり、
前記第1装着ステップでは、前記ノズルによって部品が基板に装着され、
前記部品実装方法は、さらに、部品を吸着している前記ノズルを上向きにすることで前記部品のバンプ面を上向きにする第2反転ステップを含み、
前記第1反転ステップでは、前記第2反転ステップにおいて上向きにされた前記バンプ面に、前記第1塗布ステップにおいて前記接着剤が塗布された後に前記ノズルを下向きにすることで前記部品の上下を反転させる
部品実装方法。 A method of mounting a component having a bump, which is a terminal for connecting to a substrate, on the substrate,
A first application step of applying an adhesive from above to the bump surface for each component, with the bump surface being the surface having the bumps of the component facing upward;
A first reversing step of reversing the top and bottom of the component to which the adhesive has been applied in the first applying step;
A first mounting step of mounting the component inverted in the first reversing step on a substrate located under the component;
The component mounting method is executed in a component mounter including a nozzle for mounting a sucked component on a substrate,
In the first mounting step, the component is mounted on the substrate by the nozzle,
The component mounting method further includes a second reversing step in which a bump surface of the component is directed upward by making the nozzle adsorbing the component upward.
In the first inversion step, the upper and lower sides of the component are inverted by turning the nozzle downward after the adhesive is applied in the first application step on the bump surface that has been directed upward in the second inversion step. Make
Component mounting method.
前記第1のノズルと前記第2のノズルとは、逆方向に向く位置関係にあり、
前記第1のノズルは、第1の部品を吸着し、前記第2のノズルは第2の部品を吸着し、
前記第1反転ステップでは、前記第1の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布された後に、前記第1の部品の上下を反転させるとともに、前記第2の部品を吸着している前記第2のノズルを上向きにすることで前記第2の部品のバンプ面を上向きにし、
前記部品実装方法は、さらに、
前記第1反転ステップにおいて上向きにされた前記第2の部品のバンプ面に前記接着剤を塗布する第2塗布ステップと、
前記第2塗布ステップにおいて前記第2の部品のバンプ面に前記接着剤が塗布され、かつ、前記第1のノズルにより前記第1の部品が基板に装着された後に、前記第2のノズルを下向きにする第3反転ステップと、
前記第3反転ステップにおいて上下を反転された前記第2の部品を、前記第2のノズルが前記第2の部品の下に位置する基板に装着する第2装着ステップとを含む
請求項3記載の部品実装方法。 The component mounter includes a second nozzle different from the first nozzle that is the nozzle,
The first nozzle and the second nozzle are in a positional relationship facing in opposite directions,
The first nozzle adsorbs a first component, the second nozzle adsorbs a second component;
In the first reversing step, after the adhesive is applied to the bump surface of the first component, the first component is turned upside down and the second component is adsorbed. The bump surface of the second component is turned upward by making the nozzle of
The component mounting method further includes:
A second application step of applying the adhesive to the bump surface of the second component turned upward in the first inversion step;
After the adhesive is applied to the bump surface of the second component in the second application step and the first component is mounted on the substrate by the first nozzle, the second nozzle faces downward. A third inversion step to
Inverted the second part of the upper and lower in the third reversing step, according to claim 3, wherein said second nozzle and a second mounting step of mounting the substrate positioned under the second component Component mounting method.
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