JP4693458B2 - 電子部品の実装方法および電子部品実装機 - Google Patents

Description

本発明は、半導体基板上に電子部品を実装する実装方法およびその実装機に関するものである。

通常、電子部品、例えばＩＣチップを電極パターンが形成された基板上に実装する方法は種々あるが、この中には、基板に形成された電極パターン上に、非導電性の樹脂フィルムを配置し、この上から、バンプが形成されたＩＣチップを電極パターン上に載置して仮付けを行い、その後、熱を加えながらＩＣチップを基板に押圧し本圧着する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

この本圧着を行うに際しては、ＩＣチップが１個ずつ、例えば押圧に際し、その反力を支持する押圧支持用ステージ上に案内されて、ＩＣチップ全面に亘って均一な力でもって押圧されていた。

そして、この押圧時においては、従来、電極パターンに対するＩＣチップの位置ずれを防止するために、例えば基板を押圧支持用ステージ上に吸着させて、すなわち密着させて固定していた。または、基準ブロックへＩＣチップを押し当てていた。
特開２００１−１１８８８５

ところで、上述した従来の実装方法によると、ＩＣチップの押圧時には、基板が押圧支持用ステージ上に密着されるが、どこかが浮いた状態になると吸着されなくなり、エラーとなって、作業が続行できないようにされていた。

そして、近年の電子機器の薄型化により、基板についても薄型化が要求され、この薄型化と、基板の片面に塗布されるソルダーレジストとの相乗作用により、基板に反りが発生し、したがってＩＣチップの本圧着工程で、押圧支持用ステージとの間に隙間が発生して、吸着できなくなるという問題が発生してしまう。

そこで、上記課題を解決するため、本発明は、電子部品を基板上に圧着させる際に、基板に反りが発生している場合でも、その圧着時に、押圧支持用ステージとの間に隙間が発生することがない電子部品の実装方法および電子部品実装機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る電子部品の実装方法は、基板の表面に形成された配線パターン上に電子部品を押圧して実装する方法であって、
開口部が形成されている案内テーブルの吸引穴により前記基板の裏面縁部を吸着して保持した後、前記基板の電子部品が実装される実装位置の下方に、前記基板の裏面を吸引するための吸引穴が形成された支持用ステージが位置するように前記案内テーブルを移動させ、
前記支持用ステージの両側に配置された一対の吸引ユニットにより、前記案内テーブルの開口部を通じて前記基板の裏面を吸引して前記支持用ステージ側に付勢し、
前記支持用ステージにより、前記案内テーブルの開口部を通じて前記基板の裏面を吸引して前記支持用ステージに吸着させ、
前記支持用ステージの両側位置で且つ上方に配置された一対の押さえ具により、前記基板を上方から前記支持用ステージ側に押さえ、
前記基板の前記実装位置に前記電子部品を実装する方法である。

また、請求項２に係る電子部品の実装方法は、請求項１に記載の実装方法において、前記案内テーブルが前記基板を吸引する位置、前記吸引ユニットが前記基板を吸引する位置、前記押さえ具が前記基板を押さえる位置、前記支持用ステージが前記基板を吸引する位置がこの順に前記基板の前記実装位置に近づく方法である。

さらに、本発明の請求項３に係る電子部品実装機は、基板の表面に形成された配線パターン上に電子部品を押圧して実装する電子部品実装機であって、
吸引穴により基板の裏面縁部を吸着して保持し、その保持した基板を案内する案内テーブルと、
基板の裏面を吸引するための吸引穴が形成されており、前記案内テーブルによって案内された基板の裏面を、前記案内テーブルに形成されている開口部を通じて吸着する支持用ステージと、
前記支持用ステージの両側に配置されて、前記案内テーブルによって案内された基板の裏面を、前記案内テーブルに形成されている開口部を通じて吸引して前記支持用ステージ側に付勢する一対の吸引ユニットと、
前記支持用ステージの両側位置で且つ上方に配置されて、前記案内テーブルによって案内された基板を上方から前記支持用ステージ側に押さえる一対の押さえ具と、
を備え、前記案内テーブルに保持された基板を、当該基板の電子部品が実装される実装位置の下方に前記支持用テーブルが位置するように案内するものである。

また、請求項４に係る電子部品実装機は、請求項３に記載の実装機において、前記案内テーブルが基板を吸引する位置、前記吸引ユニットが基板を吸引する位置、前記押さえ具が基板を押さえる位置、前記支持用ステージが基板を吸引する位置がこの順に基板の実装位置に近づくものである。

また、請求項５に係る電子部品実装機は、請求項３に記載の実装機において、前記一対の押さえ具の間隔を調整し得るように構成したものである。

上記電子部品の実装方法および実装機によると、基板を押圧支持用ステージに案内して電子部品の圧着を行う際に、基板を保持する案内テーブルと押圧支持用ステージとで基板を吸引し固定する際に、その中間に配置された吸引ユニットにより基板を吸引するようにしたので、さらには、基板の上方に配置された押さえ具により、基板を押圧支持用ステージ側に付勢するようにしたので、たとえ基板が上方に反っている場合でも、押圧支持用ステージとの間の隙間を殆どなくした状態で、押圧支持用ステージ側に吸着することができ、したがって従来のように、吸引エラーが発生することもなく、すなわち反りが発生している場合でも、確実に、基板を押圧支持用ステージ側に吸着させて固定することができ、延いては、電子部品の圧着時において、基板の配線パターンに対する電子部品の位置がずれるのを防止し得る。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る電子部品実装機および電子部品の実装方法について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態においては、電子部品として、例えばＩＣチップを基板上に多数形成された電極パターン（配線パターンの一例である）に、１個ずつ接合させて実装する場合について説明する。

より具体的に説明すると、図１（ａ）に示すように、この基板１としては、例えば高強度アラミド繊維にエポキシを含浸させてなる多層基板（例えば、４層）であり、その表面には、規則正しく同一の電極パターン２が多数形成されるとともに、裏面にはソルダーレジストが塗布されたものである。

また、この基板１の厚さは、０．２５〜０．３５ｍｍ程度と非常に薄いものであり、ソルダーレジストが裏面（片面）に塗布されているために、図１（ｂ）の仮想線にて示すように、その中央が上面に突出するように反った形状になっている。

そして、本発明の要旨は、この上方に反った基板１を、ＩＣチップをフリップチップ法を用いて接合するためのステージ上に、隙間ができないように保持することにある。
以下、ＩＣチップが電極パターン２上に例えば非導電性の接着用フィルムを介して載置された仮付け状態の基板１を導くとともに、接着用フィルムを加熱しＩＣチップを基板１上に押圧して、ＩＣチップを電極パターン２に接合する、所謂、本圧着するための実装機および実装方法（作業内容からして、押圧機および押圧方法ともいえる）について説明する。

まず、電子部品実装機を、図２〜図４に基づき、概略的に説明する。
図２は実装機の要部の正面図であり、図３は実装機の要部の側面図であり、図４は実装機の要部の平面図である。

この電子部品実装機１１は、例えば基台１２側に支持部材１３を介して設けられて、基板１の周縁部を載置するとともに吸引により当該基板１を保持して、各電極パターン２を順次所定の押圧位置（圧着位置ともいう）（イ）に案内する案内テーブル（基板ステージともいう）１４と、押圧位置（イ）に配置されて基板１を下面から支持するとともに、同じく吸引により当該基板１を保持して固定するための石英ガラスからなる押圧支持用ステージ（石英ステージともいう）１５と、この押圧支持用ステージ１５上で昇降自在に設けられるとともにヒータが内蔵されて当該押圧支持用ステージ１５上の基板１に仮付けされたＩＣチップを押圧して電極パターン２に本圧着するための押圧具（装着ヘッドともいう）１６と、上記押圧支持用ステージ１５の少なくとも左右に配置されて基板１の裏面（下面）を吸引して当該基板１を下方に付勢する一対の吸引ユニット（吸着ユニットともいう）１７と、上記押圧支持用ステージ１５の上方で且つ押圧具１６の左右位置で昇降自在に配置されて基板１の表面（上面）を下方に押さえるための一対の押さえ具１８とが具備されている。

ここで、上記押圧具１６を押圧させるための構成について簡単に説明しておく。
上記基台１２上には、前面側に上下方向のガイド部２２が形成された支柱体２１が立設されるとともに、その上部および後方には、押圧具１６を下方に押圧するための押圧機構２３が設けられている。

この押圧機構２３は、支柱体２１の後方位置で配置された下方への付勢手段（図示しないが、例えばボールねじ機構、シリンダ装置などが用いられたもの）と、この付勢手段の上端から前方に突設された押圧片２４と、この押圧片２４の先端部に上下一対のローラ材２５，２６を介して鉛直面内で揺動可能に保持された保持部材２７とから構成されている。

また、この保持部材２７は、上側のローラ材２５が設けられた押さえ片２８と、下側のローラ材２６が設けられた支え片２９と、押さえ片２８方向に支え片２９を付勢することにより当該保持部材２７を両ローラ材２５，２６を介して押圧片２４側に保持させるための引張ばね３０とから構成されている。

そして、上記押圧具１６には、ガイド部２２に案内されるスライド部３１が設けられるとともに、その下端には、基板１上に配置されたＩＣチップを押圧し得る押さえ部３２が設けられており、さらに上記スライド部３１が保持部材２７の支え片２９に引張ばね３３を介して保持されている。なお、上記押さえ部３２に、上述した接着用フィルムを加熱するためのヒータが設けられている。

これら押圧具１６および押圧機構２３によると、付勢手段により押圧片２４が下方に付勢されると、保持部材２７を介して押圧具１６が下方に付勢され、したがってＩＣチップが基板１上に押圧されることになる。この押圧時に、保持部材２７は、一対のローラ材２５，２６を介して、押圧片２４より下方への付勢力が伝達されるため、付勢手段側での変形に起因する曲げモーメントが保持部材２７側に伝達されず、したがって押圧具１６下端の押さえ部３２での僅かな位置ずれを防止することができる。

また、上記案内テーブル１４は、図３および図５に示すように、基板１の周縁部（縁部）を支持するとともに中央に基板１の裏面にアクセスし得る開口部４１ａが設けられた矩形の枠状板材４１と、この枠状板材４１を水平面内で移動させる移動機構（例えば、Ｘ−Ｙテーブルと同様の機構が用いられ、ボールねじ機構、シリンダ装置などが用いられる）４２とから構成されており、この移動機構４２を介して支持部材１３側に支持されている。また、上記枠状板材４１の所定位置には、基板１の周縁部を吸引するための吸引穴４１ｂが形成されている。図示しないが、これら各吸引穴４１ｂには、真空ポンプなどの吸引装置が接続されて、当該枠状板材４１上に載置された基板１を吸着し保持するようにされている。

上記押圧支持用ステージ１５は、吸引により基板１を固定して支持するもので、図６および図７に示すように、その支持本体部１５ａの外周形状は例えば正方形状にされるとともにＩＣチップの載置面は円形状にされ、さらにその上面の中央（周囲４箇所に設けてもよい）には、表面に開口する吸引穴１５ｂが形成されるとともに、この吸引穴１５ｂには、当然に、真空ポンプなどの吸引装置（図示せず）が接続されている。

また、上記各吸引ユニット１７は、押圧支持用ステージ１５の両側方位置で昇降自在に配置されるとともに上面に開口する吸引穴４６ａが形成された昇降体４６と、これら各昇降体４６を所定高さでもって昇降させる昇降機構４７とから構成されており、勿論、上記吸引穴４６ａには、上記と同様に、真空ポンプなどの吸引装置（図示せず）が接続されて、両側の昇降体４６により基板１の裏面を下方に付勢するようにされている。

さらに、上記各押さえ具１８は、図２および図３に示すように、押圧具１６の押さえ部３２側に設けられた取付板５１と、この取付板５１の両側部に水平方向で移動自在に取り付けられた移動部材（例えば、ボールねじ機構、シリンダ装置などにより移動されるもの）５２と、これら各移動部材５２にそれぞれ昇降機構（例えば、ボールねじ機構、シリンダ装置などが用いられる）５３を介して昇降自在に設けられた側面視が例えばＬ字形状の押さえ片５４とから構成されている。

そして、これら押さえ具１８は、例えば電極パターン２が形成されていない部分、すなわち電極パターン２間のダイシングラインに一致するように水平方向で移動される。
なお、ＩＣチップを押圧具１６の押さえ部３２にて基板１上に本圧着する際に、ＩＣチップの表面を保護するための保護用テープ６１が、押さえ部３２との間に介在されている。

すなわち、図２に示すように、支柱体２１の一側方に設けられた取付部材６２には、保護用テープ６１が巻き取られた実リール６３が配置されるとともに、同じく他側方に設けられた取付部材６４には、保護用テープ６１を引き込むための引込み具（例えば、一対の巻き込みローラが用いられている）６５が配置されており、ＩＣチップの本圧着時ごとに、保護用テープ６１が順次繰り出されるように構成されている。

また、上記保護用テープ６１を各押さえ具１８の押さえ片５４とＩＣチップとの間に案内するために、各押さえ片５４の下面には、当該保護用テープ６１の移動を許すための切欠部５４ａ（図８参照）が形成されている。

なお、上記押圧支持用ステージ１５の支持本体部１５ａは、上述したように、石英ガラスで構成されており、図７に示すように、その一方に配置された照明具７１から支持本体部１５ａに光を照射するとともに、この反射光を他方に配置されたＣＣＤカメラ７２に入射させて、ＩＣチップの表面を撮影し得るようにされている。

次に、電子部品すなわちＩＣチップの実装方法を図８に基づき説明する。
まず、各電極パターン２上に樹脂フィルムを介してＩＣチップが仮付けされてなる基板１を案内テーブル１４上に載置するとともに、板状枠材４１に設けられた吸引穴４１ｂにて吸引して当該基板１を案内テーブル１４上に保持する（ａ動作）。

次に、板状枠材４１を水平面内で移動させて、所定のＩＣチップを押圧位置（イ）に移動させる（ｂ動作）。
次に、吸引ユニット１７を少し上昇させて吸引動作を行い、本圧着すべきＩＣチップの両側近傍の基板１を下方に付勢して、基板１の表面を押圧支持用ステージ１５上に載置させた後（ｃ動作）、押圧支持用ステージ１５の支持本体部１５ａに設けられた吸引穴１５ｂから吸引して、基板１を支持本体部１５ａの表面に密着して保持させる（ｄ動作）。

次に、両押さえ具１８における各押さえ片５４をＩＣチップにおけるダイシングラインの位置にくるように移動させた後、下降させて基板１の表面を押圧支持用ステージ１５上に押さえ（ｅ動作）、そして押圧具１６を下降させ、保護シート６１を介して基板１を確実に固定する（ｆ動作）。

すなわち、基板１に仮付けされたＩＣチップを本圧着する際に、案内テーブル１４すなわち枠状板材４１にてその周縁部を保持した後、両吸引ユニット１７により吸着して下方に付勢し、そして押圧支持用ステージ１５側に設けられた吸引穴１５ｂにて基板１を吸引した後、両押さえ具１８により上方からダイシングラインの箇所を下方に押さえるようにしたので、例えば基板１の中央が上方に反っている場合でも、基板１を押圧支持用ステージ１５に確実に密着させた状態で固定することができる。

このように、案内テーブル１４、吸引ユニット１７、押さえ具１８により、基板１を押圧支持用ステージ１５側に付勢して、たとえ基板１が上方に反っている場合でも、基板１を押圧支持用ステージ１５の吸引穴１５ｂにて確実に吸引させて吸着することができ、したがって従来のように、吸引エラーが発生することもなく、すなわち反りが発生している場合でも、確実に、基板１を押圧支持用ステージ１５側に吸着させて固定することができ、延いては、ＩＣチップの本圧着時において、電極パターン２に対するＩＣチップの位置がずれるのを防止することができる。

ところで、上記実施の形態においては、基板を押圧支持用ステージ上に吸着にて固定する際に、案内テーブルすなわち枠状板材による基板の外側位置、吸引ユニットによるその内側位置、さらに押さえ具による吸引ユニットよりも内側位置にて、基板を押圧支持用ステージに押さえるように説明したが、場合によっては、押さえ具を設けなくてもよい。

本発明の電子部品の実装方法および実装機は、基板を、少なくとも、周縁部、中間部、および押圧位置の順番で吸引させて、基板を押圧支持用テーブルに確実に吸着させることができるので、例えば厚さが非常に薄くしかも上方に反っているような基板に、ＩＣチップを実装する場合に特に有効である。

本発明の実施の形態に係る実装方法で適用される半導体基板の概略構成を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施の形態に係る電子部品実装機の概略構成を示す正面図である。 同電子部品実装機の概略構成を示す側面図である。 同電子部品実装機の概略構成を示す平面図である。 同電子部品実装機における案内テーブルの概略構成を示す斜視図である。 同電子部品実装機の要部構成を示す正面図である。 同電子部品実装機の要部構成を示す平面図である。 同電子部品実装機による実装方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 基板
２ 電極パターン
１１ 電子部品実装機
１２ 基台
１４ 案内テーブル
１５ 押圧支持用ステージ
１５ａ 支持本体部
１５ｂ 吸引穴
１６ 押圧具
１７ 吸引ユニット
１８ 押さえ具
２１ 支柱体
２２ ガイド部
２３ 押圧機構
４１ 枠状板材
４１ａ 開口部
４１ｂ 吸引穴
４６ 昇降体
４６ａ 吸引穴
４７ 昇降機構
５４ 押さえ片
５４ａ 切欠部
６１ 保護用テープ

Claims (5)

1. 基板の表面に形成された配線パターン上に電子部品を押圧して実装する方法であって、
   開口部が形成されている案内テーブルの吸引穴により前記基板の裏面縁部を吸着して保持した後、前記基板の電子部品が実装される実装位置の下方に、前記基板の裏面を吸引するための吸引穴が形成された支持用ステージが位置するように前記案内テーブルを移動させ、
   前記支持用ステージの両側に配置された一対の吸引ユニットにより、前記案内テーブルの開口部を通じて前記基板の裏面を吸引して前記支持用ステージ側に付勢し、
   前記支持用ステージにより、前記案内テーブルの開口部を通じて前記基板の裏面を吸引して前記支持用ステージに吸着させ、
   前記支持用ステージの両側位置で且つ上方に配置された一対の押さえ具により、前記基板を上方から前記支持用ステージ側に押さえ、
   前記基板の前記実装位置に前記電子部品を実装する
   ことを特徴とする電子部品の実装方法。
2. 前記案内テーブルが前記基板を吸引する位置、前記吸引ユニットが前記基板を吸引する位置、前記押さえ具が前記基板を押さえる位置、前記支持用ステージが前記基板を吸引する位置がこの順に前記基板の前記実装位置に近づくことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の実装方法。
3. 基板の表面に形成された配線パターン上に電子部品を押圧して実装する電子部品実装機であって、
   吸引穴により基板の裏面縁部を吸着して保持し、その保持した基板を案内する案内テーブルと、
   基板の裏面を吸引するための吸引穴が形成されており、前記案内テーブルによって案内された基板の裏面を、前記案内テーブルに形成されている開口部を通じて吸着する支持用ステージと、
   前記支持用ステージの両側に配置されて、前記案内テーブルによって案内された基板の裏面を、前記案内テーブルに形成されている開口部を通じて吸引して前記支持用ステージ側に付勢する一対の吸引ユニットと、
   前記支持用ステージの両側位置で且つ上方に配置されて、前記案内テーブルによって案内された基板を上方から前記支持用ステージ側に押さえる一対の押さえ具と、
   を備え、前記案内テーブルに保持された基板を、当該基板の電子部品が実装される実装位置の下方に前記支持用テーブルが位置するように案内することを特徴とする電子部品実装機。
4. 前記案内テーブルが基板を吸引する位置、前記吸引ユニットが基板を吸引する位置、前記押さえ具が基板を押さえる位置、前記支持用ステージが基板を吸引する位置がこの順に基板の実装位置に近づくことを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装機。
5. 前記一対の押さえ具の間隔を調整し得るように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電子部品実装機。

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