JP4958655B2 - 電子部品実装装置および電子装置の製造方法 - Google Patents

電子部品実装装置および電子装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子部品実装装置および電子装置の製造方法に関し、さらに詳細には、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する電子部品実装装置、および該電子部品実装装置を用いて実装基板に電子部品が実装されて構成される電子装置の製造方法に関する。
実装基板に電子部品が実装される例として、実装用の配線基板に半導体チップをフリップチップ接続する電子装置が挙げられる。当該電子装置においては、実装基板と該実装基板に実装された電子部品との間の空間部がアンダーフィル樹脂で充填される構成が一般的である。なお、実際の製造工程の例では、広い面積を備える一つの実装基板に、複数の電子部品を一つずつマトリックス状に接続して、最終的に各電子装置として切り分けを行う方法が採用されている。
しかしながら、近年、実装基板の薄デバイス化等が進行しており、該実装基板に反りが発生することは必至である。後述するように、反りは実装基板と電子部品接続部分との破壊・破断の原因となり得るため、その対策が各種検討されている。
ここで、本願出願人が上記反りの解消を目的として従来より実施をしている電子部品の実装方法の例を図１５に示す。まず、反りが生じている実装基板１０２（図１５（ａ）参照）を一括吸着固定ステージ１１２によって減圧吸着を行うことで、反りの無い状態に矯正する。その状態で、一括吸着固定ステージ１１２に内蔵されるヒータ（不図示）によって、実装基板１０２を所定温度に加熱し、ボンディングヘッド（不図示）に保持された電子部品１０３を実装基板１０２に圧着して、フリップチップ接続を行う（図１５（ｂ）参照）。複数の電子部品１０３が順次マトリックス状に接続された後、一括吸着固定ステージ１１２による実装基板１０２の減圧吸着が解除されて、当該実装工程が完了する。このとき、電子部品１０３が実装された電子装置１１０には、実装基板１０２が元の反っていた状態に戻ろうとする作用（以下「反り戻し」という）が生じる（図１５（ｃ）参照）。
一方、反りの小さいフリップチップ接続を可能とする実装装置の従来例として、特許文献１に示す電子部品実装装置２００がある（図１６参照）。この電子部品実装装置２００は、加熱手段２０２を内蔵したチップ吸着ブロック２０１と、基板吸着手段２２７及び基板冷却手段２２５を備えたステージ２２３とを具備し、加熱手段２０２、基板吸着手段２２７、及び基板冷却手段２２５が同時に動作するように構成される。その作用として、ステージ２２３上に基板２０５を吸着保持し、チップ吸着ブロック２０１に吸着保持したフリップチップ２０３を加熱しながら基板２０５上にプランジャ２０４で加圧し、同時に基板２０５をステージ２２３側から強制冷却するというものである。
特開２００４−４７６７０号公報
しかしながら、前述のように、実装基板を一括して減圧吸着を行った場合には、減圧吸着解放時に基板変形の戻りすなわち反り戻しが生じるため、例えば図１５（ｃ）中のクラック１１１等のように、フリップチップ接続部分の破壊・破断の原因となり得る。
また、通常の製造工程として、フリップチップ接続工程とアンダーフィル樹脂充填工程との間に電子装置の移動・搬送が行われるが、その間にも、温度低下およびそれに伴う実装基板の変形が生じ得るため、それに起因する接続部分の破壊・破断が発生するといった問題も顕在化しつつある。
さらに、従来の実装基板全体を加熱して行う電子部品の実装工程では、実装基板が高温となっているため、同時にアンダーフィル樹脂を充填した場合、アンダーフィル樹脂の硬化による充填不良等の問題が生じていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する場合に、吸着等により実装基板の反りを矯正することなく、反ったままの状態で電子部品を実装することを可能とし、それにより、吸着解放時の反り戻しに起因して生じていたフリップチップ接続部分の破壊・破断を防止することが可能な電子部品実装装置および該電子部品実装装置を用いた電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
さらに、電子部品の実装基板への加熱圧着を行なった直後に、空間部への樹脂充填を行うことにより実装基板の移動・搬送工程の解消を可能とし、それにより、移動・搬送に起因して生じていた実装基板の温度低下および変形、電子部品接続部分の破壊・破断を防止することが可能な電子部品実装装置および該電子部品実装装置を用いた電子装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
本発明に係る電子部品実装装置は、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する電子部品実装装置において、前記実装基板を固定する固定機構と、前記電子部品を保持して、前記実装基板への圧着を行うボンディングヘッドと、前記電子部品の実装面と略同一もしくは若干広い面積に形成される支持面が設けられ、該支持面で前記圧着力を前記実装基板の反実装面から支える局所ステージと、前記ボンディングヘッドと前記実装基板との距離を測定して、該実装基板上の所定の実装位置における仮想平面を算出する測長機構と、前記ボンディングヘッドおよび前記局所ステージを傾斜および移動させて、前記実装位置における前記仮想平面の法線と前記圧着力の作用線とを一致させる傾斜移動機構とを備え、前記法線に沿って、前記圧着が行われることを特徴とする。
また、前記ボンディングヘッドに設けられる前記電子部品加熱用のヒータ、および前記局所ステージに設けられる前記実装基板加熱用のヒータの少なくとも一方のヒータを備えることを特徴とする。
さらに、前記実装基板と、該実装基板に実装された前記電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填機構を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る電子部品実装装置は、内部雰囲気の温度調節が可能な閉塞空間を備え、該閉塞空間内に設置されることを特徴とする。なお、前記閉塞空間は、内部を減圧する減圧機構を備えることが好適であり、さらに内部に不活性ガスを供給するガス供給機構を備えることが好適である。
本発明に係る電子装置の製造方法は、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する電子装置の製造方法において、前記電子部品を保持して前記実装基板への圧着を行うボンディングヘッドと、前記実装基板との距離を測定して、該実装基板上の所定の実装位置における仮想平面を算出する工程と、次いで、前記ボンディングヘッドと、前記電子部品の実装面と略同一もしくは若干広い面積に形成される支持面が設けられ、該支持面で前記圧着力を前記実装基板の反実装面から支える局所ステージとを傾斜および移動させて、前記実装位置における前記仮想平面の法線と前記圧着力の作用線とを一致させる工程と、次いで、前記法線に沿って、前記圧着が行われる工程とを備えることを特徴とする。
また、前記圧着が行われる工程は、前記ボンディングヘッドによって前記電子部品が加熱された状態、および前記局所ステージによって前記実装基板が加熱された状態の少なくとも一方の状態の下で実施されることを特徴とする。
さらに、内部雰囲気が所定の温度に調節された閉塞空間内において、前記圧着が行われる工程に次いで、前記実装基板と、該実装基板に実装された前記電子部品との間の空間部に樹脂を充填する工程が行われることを特徴とする。なお、当該樹脂を充填する工程は、前記閉塞空間の内部が減圧された状態で実施されることが好適である。
本発明によれば、従来の電子部品実装装置が備える実装基板の減圧吸着もしくは静電吸着の機構を省略することが可能となる。すなわち、吸着による実装基板の反りの矯正が不要であって、反りが生じている場合であっても、反った状態に応じて、実装位置の中心における仮想平面の法線に沿って、電子部品と実装基板との圧着が可能となる。したがって、実装基板の吸着解放時における反り戻しに起因するフリップチップ接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
また、本発明によれば、電子部品の実装基板への加熱圧着を行なった直後に、樹脂充填機構により空間部への樹脂充填を行うことが可能となり、実装基板の移動・搬送工程を解消することが可能となる。それにより、工程間の移動・搬送に起因する実装基板の温度低下および変形、電子部品接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
また、本発明によれば、閉塞空間を設けて、その内部で電子部品を実装基板に加熱圧着することが可能となる。特に、実装基板と電子部品との間の空間部に樹脂を充填するに際し、局所ステージのヒータではなく、温度調節機構によって閉塞空間内全体を加熱することが可能となり、充填箇所ごとに個別の加熱制御を行う必要がなくなり、樹脂充填の安定化を図ることが可能となる。
また、本発明によれば、閉塞空間内を減圧した状態で、実装基板と電子部品との間の空間部に樹脂を充填することが可能となる。その結果、充填される樹脂内にボイドが含まれることを防止でき、ボイドに起因する接続部破壊などの損傷発生を防止して、電子装置の品質の安定化を図ることが可能となる。
さらに、前記減圧と共に、閉塞空間内に不活性ガスを供給しながら、電子部品と実装基板とを圧着することにより、実装基板あるいは電子部品における半田の表面が酸化されることを防止でき、確実な接続を行うことが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図２は、図１の電子部品実装装置１の作用を説明するための説明図である。図３は、図１の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図４は、本発明の第二の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図５は、図４の電子部品実装装置１の作用を説明するための説明図である。図６は、図４の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図７は、本発明の第三の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図８は、図７の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図９は、本発明の第四の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図１０は、図９の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図１１は、本発明の第五の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図１２は、図１１の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。図１３は、本発明の第六の実施の形態に係る電子部品実装装置１の例を示す概略図である。図１４は、図１３の電子部品実装装置１を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。なお、図面の符号に関して、符号１４は符号１４ａ、１４ｂ、・・・の総称として用いる（他の符号について同じ）。
電子部品実装装置１は、一つの実装基板２に複数の電子部品３を順次実装する装置である。そのような実装の例として、実装基板２（実装用の配線基板）に、電子部品３（半導体チップ）を一つずつマトリックス状にフリップチップ接続していく場合等が挙げられる。一例として、実装基板２は１５０ｍｍ×２００ｍｍの面積で、厚さ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。また、電子部品３は１２ｍｍ×１２ｍｍの面積で、厚さ０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度である。
図１に示すように、電子部品実装装置１は、ボンディングヘッド１１、局所ステージ１２、測長機構１４、および傾斜移動機構１５を備えて構成される。
ボンディングヘッド１１は、電子部品３を保持可能な部品保持部１１ａを備える。なお、保持するための機構としては、クリップ機構、減圧吸着機構等が考えられる。
局所ステージ１２は、実装基板２側の先端部に支持面１２ａが設けられる。支持面１２ａは、電子部品３を実装基板２へ圧着する際に、その圧着力を実装基板２の反実装面２ｂから、ちょうどその圧着力が作用する面積とほぼ同一面積の領域をその作用位置において局所的に支えるものである（図２（ｄ）参照）。したがって、支持面１２ａは、電子部品３の実装面３ａと略同一もしくは若干広い面積に形成される。
ここで、本発明に特徴的な構成である測長機構１４および傾斜移動機構１５について説明する。例えば、実装基板２が反ったままの状態で、通常の方法、すなわち単に垂直方向の圧着作用によって電子部品３を実装基板２に圧着しようとした場合には、図２（ａ）に示すように、電子部品３の端部のみに荷重が集中し、実装基板２の変形・破損あるいは接続不良等を生じさせる原因となり得る。そこで、本発明においては、以下に記載の通り、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示す作用を生じさせ、その問題の解決を図っている。
まず、ボンディングヘッド１１には、ボンディングヘッド１１と実装基板２との距離を測定して、実装基板上の所定の実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５を算出する測長機構１４が設けられる（図２（ｂ）参照）。一例として、測長機構１４は３個もしくは４個のレーザー式側長器１４ａ、１４ｂ、・・・により構成される。なお、接触式側長器を用いても構わない。
さらに、傾斜移動機構１５は、実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の法線６と圧着力の作用線１９とを一致させるために（図２（ｃ）参照）、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２の傾斜および移動を行う。傾斜移動機構１５は、回転機構１６と垂直移動機構１７と水平移動機構１８とによって構成される。一例として、回転機構１６は直交する二つの回転軸を備えて、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２をｘ−ｚ平面内およびｙ−ｚ平面内で回転させて傾斜させることを可能とする。また、垂直移動機構１７は、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２を垂直方向（ｚ軸方向）に移動させる作用を生じ、水平移動機構１８は、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２を水平方向（ｙ軸方向）に移動させる作用を生じる。移動の機構には、例えば、サーボモータ１８ａとボールねじ１８ｂの組合せを用いる構成等が考えられる。なお、直線（ｙ軸）移動のみならず平面（ｘ−ｙ平面）移動を可能とする構成としてもよい。
その状態で、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２が、クランプ機構１０（１０ａおよび１０ｂ）により、相互に接近するように作動することによって、電子部品３と実装基板２との圧着が行われる（図２（ｄ）参照）。クランプ機構１０は、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２を圧着力の作用線１９上において、それぞれ独立して、もしくは相関して作動する機構に構成される。
このようにして、実装基板２に反りが生じている場合であっても、その反りの状態に応じて、実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の法線６に沿って、電子部品３と実装基板２との圧着が可能となる。
ここで、実装基板２（実装用の配線基板）に、電子部品３（半導体チップ）をフリップチップ接続する場合には、実装基板２もしくは電子部品３の少なくとも一方を加熱する必要がある。そのため、電子部品実装装置１は、ボンディングヘッド１１に設けられる電子部品加熱用のヒータ、および局所ステージ１２に設けられる実装基板加熱用のヒータの少なくとも一方のヒータを備える構成とする。本実施例においては、局所ステージ１２にヒータ２２を備える構成とした。なお、ヒータ２２は一例として電熱線ヒータである。
以上のように、本発明に係る電子部品実装装置１によれば、従来装置が備えていた実装基板の減圧吸着もしくは静電吸着の機構を省略することが可能となる。すなわち、吸着による実装基板の反りの矯正が不要であって、反りが生じている場合であっても、反った状態に応じて、実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の法線６に沿って、電子部品３と実装基板２との圧着が可能となる。したがって、実装基板の吸着解放時における反り戻しに起因するフリップチップ接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
続いて、電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の手順について説明する。図３は、そのフローチャートである。なお、電子装置９は、個片に切り分ける前の状態として図示している（図２（ｄ）等参照）。
まず、図３に示すように、ステップＳ１で、実装基板２を電子部品実装装置１の固定機構（不図示）により所定位置に固定する。
次いで、ステップＳ２で、ボンディングヘッド１１により電子部品３を保持する。その際の動作は、一例として、収納ラック（不図示）に収納されている電子部品３をボンディングヘッド１１先端部の部品保持部１１ａで減圧吸着することによって行う。
次いで、ステップＳ３で、測長機構１４により、ボンディングヘッド１１と実装基板２との距離を複数個所で測定して、実装基板２上の所定の実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の算出を行う（図２（ｂ）参照）。
次いで、ステップＳ４で、実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の法線６と次ステップで圧着力を作用させる作用線１９とを一致させる（図２（ｃ）参照）。その動作は、傾斜移動機構１５すなわち回転機構１６と垂直移動機構１７と水平移動機構１８とによって、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２を傾斜および移動させて行う。なお、一例として、回転機構１６はボンディングヘッド１１および局所ステージ１２をｙ−ｚ平面内で回転させることが可能な第一の回転機構１６ａと、ｘ−ｚ平面内で回転させることが可能な第二の回転機構１６ｂとを備えて構成される。
次いで、ステップＳ５で、法線６に沿って、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２が、クランプ機構１０により、相互に接近するように作動することによって、電子部品３と実装基板２との圧着が行われる（図２（ｄ）参照）。なお、圧着動作は、本実施例では、局所ステージ１２に設けられた実装基板加熱用のヒータ２２によって実装基板３が加熱された状態の下で行なわれる。一例として、６０〜１５０℃程度の加熱温度とし、所定時間、圧着状態を維持することによって、加熱圧着を行なう。ここで、電子部品３を実装基板２へ圧着する際に、ボンディングヘッド１１により電子部品３が実装基板２の実装面２ａを押圧する圧着力を、局所ステージ１２の実装基板２側の先端部の支持面１２ａによって、実装基板２の反実装面２ｂ側の対応位置で支えるように、ボンディングヘッド１１および局所ステージ１２位置と動作を制御する。
最後に、ステップＳ６で、ボンディングヘッド１１による電子部品３の保持を解放することによって、電子部品３の実装基板２への実装が完了し、これに続く製造工程へ移行される。
このように、本発明に係る電子装置の製造方法によれば、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する場合に、実装基板２が薄板状のプリント板として形成されていることに起因して、反りが生じている場合であっても、その反りの状態に応じて、実装位置４の中心４ａにおける仮想平面５の法線６に沿って、電子部品３と実装基板２との圧着が可能となる。これにより、従来の課題であった、実装基板の吸着解放時における反り戻しに起因するフリップチップ接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。その結果、製造される電子装置の不良品率を低下させて、品質を高度に保つことが可能となる。
続いて、本発明に係る電子部品実装装置１の第二の実施形態について説明する。
図４および図５に示すように、電子部品実装装置１は、実装基板２と、実装基板２に実装された電子部品３との間の空間部８にアンダーフィル樹脂（以下「樹脂」という）２５を充填する樹脂充填機構２４を備える。
樹脂充填機構２４は、実装基板２上に電子部品３が加熱圧着された状態で形成される空間部８に外周部から樹脂２５を充填する塗布ヘッド２６を備える。塗布ヘッド２６は、一例としてニードル、シリンジ等であり、図５（ａ）に示すように、実装基板２上の電子部品３の外周辺の近傍部に、塗布ヘッド２６の先端部２６ａが配置可能に構成される。
さらに、樹脂充填機構２４は、電子部品実装装置１に設けられる昇降機構（不図示）および平面スライド機構（不図示）に接続されて、実装基板２上にマトリックス状に配設される電子部品３に対して、所望の位置に塗布ヘッド２６を移動させることが可能である。
上記構成により、実装基板２上の電子部品３の外周辺の近傍部に、塗布ヘッド２６から樹脂５を供給することが可能となる。このとき、前記の通り、実装基板２と電子部品３との間隔は非常に狭いため、いわゆる毛細管現象により、樹脂２５は空間部８内を自然に充填していく。なお、自然充填ではなく、樹脂に圧力をかけて空間部に充填する方法でもよい。ここで、樹脂充填は、実装基板２および電子部品３の少なくとも一方を加熱した状態の下で行われる。樹脂充填機構２４による空間部８への樹脂充填が完了した状態を図５（ｂ）に示す。
上記の構成により、従来技術ではフリップチップ接続を行う工程と樹脂充填を行う工程との間に電子部品実装済み基板の移動・搬送が発生し、それに起因する実装基板の温度低下および変形が発生し、電子部品接続部分の破壊・破断が発生していたのに対し、本発明に係る電子部品実装装置１によれば、電子部品３の実装基板２への加熱圧着を行なった直後に、樹脂充填機構２４により空間部８への樹脂充填を行うことが可能となり、実装基板の移動・搬送工程を解消することが可能となる。その結果、移動・搬送に起因する実装基板の温度低下および変形、電子部品接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
続いて、上記第二の実施形態に係る電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の他の実施例の手順について説明する。図６は、そのフローチャートである。
図６のステップＳ１からステップＳ６までは、図３に示す工程と同様である。これに続くステップＳ７として、ボンディングヘッド１１による電子部品３の保持が解放され、電子部品３の実装基板２への実装が完了した状態において、樹脂充填機構２４により実装基板２と電子部品３との間の空間部８に樹脂２５を充填する。樹脂２５の充填に際し、一例として、充填箇所の雰囲気を６０〜１５０℃程度に温度調節する。樹脂充填完了後は、これに続く製造工程へ移行される。
ここで、第二の実施形態に係る電子部品実装装置１は、局所ステージ１２に設けられた実装基板加熱用のヒータ２２によって実装基板２の加熱が可能であり、さらに樹脂充填機構２４が併設されていることによって、電子部品３の実装基板２への加熱圧着を行なった直後に、樹脂充填機構２４により空間部８への樹脂充填を行うことが可能である。それにより、従来のように、電子部品が実装された実装基板を別工程に搬送した後、再加熱して樹脂充填をする必要がなくなり、移動・搬送に伴う温度低下が防止され、熱効率の向上を図ることが可能となる。さらに、移動・搬送に伴う基板変位・損傷を防止することも可能となる。
続いて、本発明に係る電子部品実装装置１の第三の実施形態について説明する。
電子部品実装装置１は、内部雰囲気の温度調節が可能な閉塞空間３１を備え、図７に示すように、当該閉塞空間３１内に配設される構成を備える。ここで、温度調節は、例えば、サーモスタット付電熱線ヒータ等を用いた温度調節機構３２により行うことが考えられる。また、熱効率を向上させる観点から、閉塞空間３１は断熱構造を備えることが好適である。
上記構成により、閉塞空間３１内で、電子部品３の実装基板２への加熱圧着を行なうことが可能となる。その結果、局所ステージ１２に設けられたヒータ２２による実装基板２の加熱と共に、もしくはそれに代えて、温度調節機構３２により閉塞空間３１内を所定温度に加熱することによって、電子部品３を実装基板２へ圧着する際に必要な加熱環境とすることが可能となる。
なお、上記第三の実施形態に係る電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の手順を、図８のフローチャートに示す。図中、ステップＳ１１が、閉塞空間３１内を所定温度に加熱する工程である。その他のステップについては前記同様であり、説明を省略する。
さらに、本発明に係る電子部品実装装置１の第四の実施形態として、図９に示すように、温度調節機構３２を備えて内部雰囲気の温度調節が可能な閉塞空間３１を設け、その空間内に、前記第二の実施形態に係る電子部品実装装置１を配設する構成が考えられる。
これにより、空間部８への樹脂２５の充填に際し、局所ステージ１２のヒータ２２によって実装基板２を加熱するのではなく、温度調節機構３２によって加熱することが可能となる。その結果、樹脂硬化を促進させることが可能となるという効果のみならず、充填箇所（実装基板２および電子部品３）ごとに個別の加熱制御を行う必要がなくなり、樹脂充填の安定化すなわち製造される電子装置９の品質の安定化を図ることが可能となる。
なお、上記第四の実施形態に係る電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の手順を、図１０のフローチャートに示す。図中の各ステップについては前記同様であり、説明を省略する。
また、本発明に係る電子部品実装装置１の第五の実施形態として、図１１に示すように、前記第四の実施形態に係る電子部品実装装置１における閉塞空間３１に、内部を減圧する減圧機構３４を備える構成が考えられる。
上記構成により、閉塞空間３１の内部を減圧した状態としたうえで、樹脂充填機構２４により実装基板２と電子部品３との間の空間部８に樹脂２５を充填することが可能となる。その結果、空間部８に充填される樹脂２５内にボイドが含まれることを防止でき、ボイドに起因する接続部破壊などの損傷発生を防止して、電子装置９の品質の安定化を図ることが可能となる。
なお、上記第五の実施形態に係る電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の手順を、図１２のフローチャートに示す。図中、ステップＳ２１が、閉塞空間３１の内部を減圧する工程である。その他のステップについては前記同様であり、説明を省略する。
また、本発明に係る電子部品実装装置１の第六の実施形態として、図１３に示すように、前記第五の実施形態に係る電子部品実装装置１における閉塞空間３１に、内部に不活性ガスを供給するガス供給機構３６を備える構成が考えられる。この不活性ガスとしては、Ｎ２、Ａｒ、Ｎｅ等が用いられる。
上記構成により、閉塞空間３１の内部を減圧し、内部に不活性ガスを供給しながら、電子部品３と実装基板２とを圧着することが可能となる。その結果、実装基板２の半田パッド、あるいは電子部品３の半田ボール等、フリップチップ接続される半田の表面が酸化されることを防止でき、半田の濡れ性を確保して、確実な接続を行うことによって、電子装置の品質の安定化を図ることが可能となる。
なお、上記第五の実施形態に係る電子部品実装装置１を用いて実施される本発明に係る電子装置の製造方法の手順を、図１４のフローチャートに示す。図中、ステップＳ３１が、閉塞空間３１の内部に不活性ガスを供給する工程である。その他のステップについては前記同様であり、説明を省略する。
以上、各実施例について説明したが、それらの変形例として、電子部品実装装置１あるいは配設される各機構部を複数個備える構成とすることで、単位時間当たりの実装数（製造数）を向上させることが可能となる。
以上の説明の通り、本願発明に係る電子部品実装装置および電子装置の製造方法によれば、一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する場合に、実装基板に反りが生じている場合であっても、吸着等により実装基板の反りを矯正することなく、実装基板が反ったままの状態で、電子部品の実装面と、対応する実装基板の実装面とが略平行となるように保ちながら圧着して実装することが可能となる。その結果、実装基板の吸着解放時における反り戻しに起因するフリップチップ接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
さらに、樹脂充填機構を備える構成により、電子部品の実装基板への加熱圧着を行なった直後に、樹脂充填機構により空間部への樹脂充填を行うことが可能となり、実装基板の移動・搬送工程を解消することが可能となる。その結果、移動・搬送に起因する実装基板の温度低下および変形、電子部品接続部分の破壊・破断を防止することが可能となる。
併せて、従来の実装基板全体を加熱して行う電子部品の実装工程では、実装基板が高温となっているため、同時にアンダーフィル樹脂を充填した場合、アンダーフィル樹脂の硬化による充填不良等の問題が生じていたのに対し、本願発明においては、実装基板全体を加熱することなく局所的に加熱して電子部品を接続することによって、その問題が発生することなく、アンダーフィル樹脂の充填工程を電子部品の実装工程と同時に行うことが可能となる。
このように、本発明は、製造される電子装置の不良品率を低下させて、品質を高度に保つことを可能とするものである。
なお、フリップチップ接続による電子装置を例にとり説明をしたが、本発明に係る技術的思想を他の電子装置等に応用することももちろん可能である。
本発明の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図１の電子部品実装装置の作用を説明するための説明図である。 図１の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図４の電子部品実装装置の作用を説明するための説明図である。 図４の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図７の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第四の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図９の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第五の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図１１の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第六の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。 図１３の電子部品実装装置を用いる電子装置の製造方法の手順を示すフローチャートである。 従来の実施の形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 従来の実施の形態に係る電子部品実装装置の例を示す概略図である。
符号の説明
１ 電子部品実装装置
２ 実装基板
３ 電子部品
４ 実装基板上の電子部品実装位置
５ 実装位置中心における仮想平面
６ 実装位置中心における仮想平面の法線
８ 空間部
９ 電子装置
１０、１０ａ、１０ｂ クランプ機構
１１ ボンディングヘッド
１２ 局所ステージ
１４、１４ａ、１４ｂ、・・・ 側長機構
１５ 傾斜移動機構
１６、１６ａ、１６ｂ 回転機構
１７ 垂直移動機構
１８ 水平移動機構
１９ 圧着力の作用線
２２ 実装基板加熱用のヒータ
２４ 樹脂充填機構
２５ アンダーフィル樹脂
３１ 閉塞空間
３２ 温度調節機構
３４ 減圧機構
３６ ガス供給機構

Claims (10)

  1. 一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する電子部品実装装置において、
    前記電子部品を保持して、前記実装基板への圧着を行うボンディングヘッドと、
    前記電子部品の実装面と略同一もしくは若干広い面積に形成される支持面が設けられ、該支持面で前記圧着力を前記実装基板の反実装面から支える局所ステージと、
    前記ボンディングヘッドと前記実装基板との距離を測定して、該実装基板上の所定の実装位置における仮想平面を算出する測長機構と、
    前記ボンディングヘッドおよび前記局所ステージを傾斜および移動させて、前記実装位置における前記仮想平面の法線と前記圧着力の作用線とを一致させる傾斜移動機構とを備え、
    前記法線に沿って、前記圧着が行われること
    を特徴とする電子部品実装装置。
  2. 前記ボンディングヘッドに設けられる前記電子部品加熱用のヒータ、および前記局所ステージに設けられる前記実装基板加熱用のヒータの少なくとも一方のヒータを備えること
    を特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
  3. 前記実装基板と、該実装基板に実装された前記電子部品との間の空間部に樹脂を充填する樹脂充填機構を備えること
    を特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品実装装置。
  4. 内部雰囲気の温度調節が可能な閉塞空間を備え、該閉塞空間内に設置されること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子部品実装装置。
  5. 前記閉塞空間は、内部を減圧する減圧機構を備えること
    を特徴とする請求項４記載の電子部品実装装置。
  6. 前記閉塞空間は、内部に不活性ガスを供給するガス供給機構を備えること
    を特徴とする請求項５記載の電子部品実装装置。
  7. 一つの実装基板に複数の電子部品を順次実装する電子装置の製造方法において、
    前記電子部品を保持して前記実装基板への圧着を行うボンディングヘッドと、前記実装基板との距離を測定して、該実装基板上の所定の実装位置における仮想平面を算出する工程と、
    次いで、前記ボンディングヘッドと、前記電子部品の実装面と略同一もしくは若干広い面積に形成される支持面が設けられ、該支持面で前記圧着力を前記実装基板の反実装面から支える局所ステージとを傾斜および移動させて、前記実装位置における前記仮想平面の法線と前記圧着力の作用線とを一致させる工程と、
    次いで、前記法線に沿って、前記圧着が行われる工程とを備えること
    を特徴とする電子装置の製造方法。
  8. 前記圧着が行われる工程は、前記ボンディングヘッドによって前記電子部品が加熱された状態、および前記局所ステージによって前記実装基板が加熱された状態の少なくとも一方の状態の下で実施されること
    を特徴とする請求項７記載の電子装置の製造方法。
  9. 内部雰囲気が所定の温度に調節された閉塞空間内において、
    前記圧着が行われる工程に次いで、
    前記実装基板と、該実装基板に実装された前記電子部品との間の空間部に樹脂を充填する工程が行われること
    を特徴とする請求項７または請求項８記載の電子装置の製造方法。
  10. 前記閉塞空間の内部が減圧された状態で実施されること
    を特徴とする請求項９記載の電子装置の製造方法。
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