JP5293868B2 - 保持具、搭載装置、基板装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、保持具、搭載装置、基板装置の製造方法に関する。

特許文献１には、シャンク部の下部に吸着部を形成して成るダイコレットにおいて、吸着部の下面に凹設された矩形の凹入部の４辺のうち、３辺の縁部にのみテーパ面を形成し、この３つのテーパ面に電子部品の稜線を当接させて吸着する構成が開示されている。

特許文献２には、半導体チップを吸着する半導体吸着用コレットにおいて、半導体チップの吸着時において少なくとも半導体チップの上面及び側面に当接させて前記半導体チップの向きを整える基準面を設けた構成が開示されている。

実公平７−２３９９７号公報 特開２０１０−１４１１７９号公報

本発明は、半導体素子を安定した姿勢で保持できるようにすることを課題とする。

請求項１の発明は、半導体素子の側面に突き当たる第１面と、前記半導体素子における前記側面と対向する対向面と上面との稜線に突き当たることで前記半導体素子に対して線接触する第２面と、前記側面が前記第１面に突き当たり、且つ、前記稜線が前記第２面に突き当たった状態に前記半導体素子が保持されるように、当該半導体素子に対して吸引力を作用させる吸引部とを備え、前記対向面及び前記上面に対して非接触とされた保持具。

請求項２の発明は、前記吸引部は、前記第１面の一部に開口して形成され、前記第１面が突き当たった状態の前記側面の一部が非接触となる空間と、前記空間から前記第２面が突き当たった状態の前記稜線までの間を負圧にする吸引口と、を備えた請求項１に記載の保持具。

請求項３の発明は、前記第２面における前記稜線に沿った長さは、前記第１面における前記稜線に沿った長さよりも短い請求項１又は２に記載の保持具。

請求項４の発明は、半導体素子を位置決めする素子位置決め部と、基板を位置決めする基板位置決め部と、前記素子位置決め部で位置決めされた前記半導体素子を保持する請求項１〜３のいずれか１項に記載の保持具と、前記保持具を移動して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に前記半導体素子を搭載する移動機構と、を備えた搭載装置。

請求項５の発明は、前記移動機構は、前記第２面に沿って斜め上方へ前記保持具を移動させて、前記基板に搭載された半導体素子から前記保持具を退避させる請求項４に記載の搭載装置。

請求項６の発明は、前記保持具を上下方向へ変位可能に支持する支持部と、前記保持具を弾性力によって前記支持部に対して押し下げる弾性部材と、前記保持具の前記支持部に対する変位量を測定する測定部と、を備え、前記移動機構は、前記支持部を前記基板に対して降下させ、前記保持具に保持された半導体素子を前記弾性部材の弾性力によって前記基板に対して押し込んで前記基板に搭載し、前記測定部が測定した変位量に基づき、前記保持具を前記第２面に沿って斜め上方へ移動させる移動開始タイミングを決定する請求項５に記載の搭載装置。

請求項７の発明は、前記測定部は、前記測定部の上方へ配置され前記保持具と一体に変位する変位部材との距離に基づき、前記変位量を測定し、前記変位部材と前記測定部との間には、前記変位部材の下方への変位を規制する規制部材が設けられている請求項６に記載の搭載装置。

請求項８の発明は、半導体素子を位置決めする素子位置決め工程と、基板を位置決めする基板位置決め工程と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の保持具により、前記素子位置決め工程で位置決めされた前記半導体素子を保持し、前記基板位置決め工程で位置決めされた基板に当該半導体素子を搭載する搭載工程と、を備えた基板装置の製造方法。

本発明の請求項１の構成によれば、第１面及び第２面に半導体素子の稜線を突き当てて保持する場合に比べ、半導体素子を安定した姿勢で保持することができる。

本発明の請求項２の構成によれば、本構成を備えない場合に比べ、半導体素子の側面が第１面に突き当たり、且つ、半導体素子の稜線が第２面に突き当たった状態が、良好に維持される。

本発明の請求項３の構成によれば、第２面における稜線に沿った長さと、第１面における稜線に沿った長さとが同じである場合に比べ、半導体素子が傾いて基板に搭載されることを抑制できる。

本発明の請求項４の構成によれば、本構成を備えない場合に比べ、半導体素子を安定した姿勢で基板に搭載することができる。

本発明の請求項５の構成によれば、保持具が第２面に沿って斜め上方へ退避しない場合に比べ、基板に搭載された半導体素子の倒れを抑制できる。

本発明の請求項６の構成によれば、予め定められた移動開始タイミングで保持部を移動させる場合に比べ、基板に搭載された半導体素子の倒れを抑制できる。

本発明の請求項７の構成によれば、規制部材を備えない場合に比べ、測定部に対する変位部材の衝突による測定部の損傷を抑制できる。

本発明の請求項８の製造方法によれば、本製造方法を備えない場合に比べ、製造される基板装置の歩留まりを向上させることができる。

本実施形態に係るプリント配線基板装置の製造装置の構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る素子位置決め部のプレートの構成を示す平面図である。 本実施形態に係る位置決め部材の構成を一部拡大して示す平面図である。 本実施形態に係る位置決め部材の構成を一部拡大して示す斜視図である。 本実施形態に係るコレットの構成を示す斜視図である。 本実施形態に係るコレットの構成を示す分解斜視図である。 本実施形態に係るコレットの構成を示す斜視図である。 本実施形態に係るコレットの構成を一部拡大して示す断面図である。 比較例に係るコレットの構成を一部拡大して示す断面図である。 本実施形態に係るコレットの試験結果を示すグラフである。 比較例に係るコレットの試験結果を示すグラフである。 第１変形例に係るコレットの構成を示す斜視図である。 第２変形例に係るコレットの構成を示す斜視図である。 第２変形例に係るコレットで保持された半導体素子の長手方向一端部が上方への外力を受けた場合を示す側面図である。 比較例に係るコレットを用いて半導体素子を基板に搭載する動作を示す側面図である。 比較例に係るコレットで保持された半導体素子の長手方向一端部が上方への外力を受けた場合を示す側面図である。 比較例に係るコレットで保持された半導体素子の長手方向他端部がコレットに対して離れている状態を示す側面図である。 基板に搭載された半導体素子を示す平面図である。 比較例に係るコレットを用いて基板に搭載された半導体素子の傾き（θずれ）を測定した結果を示すグラフである。 第２変形例に係るコレットを用いて基板に搭載された半導体素子の傾き（θずれ）を測定した結果を示すグラフである。 変形例に係る保持装置の構成を示す概略図である。 変形例に係る保持装置を用いて、半導体素子を基板に搭載する動作を示す動作図である。 変形例に係る保持装置において、保持具を横方向へ移動させる位置（タイミング）を示すグラフである。 変形例に係る保持装置においてカムを有する構成を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
（本実施形態に係るプリント配線基板装置の製造装置１０の構成）
まず、本実施形態に係るプリント配線基板装置の製造装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態に係るプリント配線基板装置の製造装置１０の構成を示す斜視図である。なお、下記のＸ方向、−Ｘ方向、Ｙ方向、−Ｙ方向、Ｚ方向（上方）及び−Ｚ方向（下方）は、図中に示す矢印方向である。また、図中の「○」の中に「×」が記載されたものは、紙面の手前から奥へ向かう矢印を意味し、図中の「○」の中に「・」が記載されたものは、紙面の奥から手前へ向かう矢印を意味する。

プリント配線基板装置の製造装置１０は、基板装置の一例としてのプリント配線基板装置を製造する製造装置であり、図１に示されるように、半導体素子１２を供給する供給部１３と、半導体素子１２を位置決めする素子位置決め部２０と、基板の一例としてのプリント配線基板４４を位置決めする基板位置決め部４０と、供給部１３から素子位置決め部２０へ半導体素子１２を移送する移送装置５０と、素子位置決め部２０で位置決めされた半導体素子１２を保持して基板位置決め部４０に位置決めされたプリント配線基板４４に半導体素子１２を搭載する保持装置６０と、を備えている。製造装置１０では、半導体素子１２をプリント配線基板４４に搭載する搭載装置が、素子位置決め部２０と、基板位置決め部４０と、保持装置６０と、を有して構成されている。

（半導体素子１２）
プリント配線基板４４に搭載される半導体素子１２としては、例えば、長尺に形成された断面四角形状の半導体素子（例えば、ＬＥＤチップ）が用いられる。具体的には、半導体素子１２は、例えば、幅（Ｙ方向長さ）１２５μｍ、長さ（Ｘ方向長さ）６ｍｍ、高さ（Ｚ方向長さ）３００μｍとされている。また、半導体素子１２の上面１２Ｃ（図８参照）には、回路パターンや発光素子等の機能部が設けられている。

（供給部１３）
図１に示されるように、供給部１３は、ウエハ１４を保持する保持部１５と、保持部１５をＸ方向（−Ｘ方向）及びＹ方向（−Ｙ方向）へ移動させる移動機構１７と、を備えている。ウエハ１４が切断されることにより、ウエハ１４から複数の半導体素子１２が切り出されるようになっている。供給部１３では、移動機構１７が保持部１５をＸ方向（−Ｘ方向）及びＹ方向（−Ｙ方向）へ移動させることで、搭載対象の半導体素子１２を予め定められた移送装置５０によるピックアップ位置に位置させるようになっている。

（素子位置決め部２０）
素子位置決め部２０は、半導体素子１２が載せられる位置決め台３０と、位置決め台３０に載せられた半導体素子１２を予め定められた位置に位置決めする位置決め部材２２と、位置決め部材２２をＸ方向（−Ｘ方向）及びＹ方向（−Ｙ方向）へ移動させる移動機構２９と、を備えている。

位置決め台３０は、上部に開口部３３を有する円筒部３２と、円筒部３２の開口部３３に設けられたプレート３４と、円筒部３２の内部空間を負圧にする吸引装置３６と、を備えている。

図２に示されるように、プレート３４には、複数の吸引孔３８が高密度に形成された高密度領域３４Ａと、高密度領域３４Ａよりも複数の吸引孔３８が低密度に形成された低密度領域３４Ｂと、を有している。複数の吸引孔３８は、プレート３４を貫通しており、円筒部３２の内部空間と通じている。

低密度領域３４Ｂは、高密度領域３４Ａを間に挟むように、高密度領域３４ＡのＹ方向及び−Ｙ方向側に配置されている。高密度領域３４Ａは、半導体素子１２が載せられる領域となっており、高密度領域３４Ａに載せられた半導体素子１２の底面１２Ｄ（図８参照）は、複数の吸引孔３８を通じて吸引されるようになっている。一方、低密度領域３４Ｂは、位置決め部材２２がプレート３４と非接触な状態を保って移動する領域となっている。

位置決め部材２２は、図１に示されるように、板状をしており、本体部２２Ａと、本体部２２Ａから−Ｘ方向に突出する一対の突出部２２Ｂと、を備えて構成されている。一対の突出部２２Ｂは、その間に半導体素子１２を配置可能にＹ方向に離れて設けられている。位置決め部材２２は、一対の突出部２２Ｂと本体部２２Ａとによって、平面視（−Ｚ方向視）にてコの字状（Ｕの字状）に構成されている。

図３に示されるように、各突出部２２Ｂにおける他方の突出部２２Ｂに対向する対向側には、他方の突出部２２Ｂへ凸状とされ半導体素子１２の側面１２Ａに突き当てる突き当て部２２Ｃが形成されている。突き当て部２２Ｃは、各突出部２２ＢにおいてＸ方向に離れて配置された一対で構成されている。

位置決め部材２２では、一対の突き当て部２２Ｃに半導体素子１２の側面１２Ａを突き当てて、半導体素子１２を移動させ、予め定められた位置に半導体素子１２を位置決め（位置出し）するようになっている。位置決め部材２２によって移動される半導体素子１２は、その底面１２Ｄが高密度領域３４Ａの吸引孔３８を通じて吸引されるため、適度な移動抵抗が付与される。なお、本実施形態では、一対の突出部２２Ｂのいずれか一方を選択して半導体素子１２の位置決めを行うようになっている。従って、位置決め部材２２としては、一対の突出部２２Ｂの一方を有さない構成であってもよい。

図３に示されるように、各突出部２２Ｂには、平面視（−Ｚ方向視）にてコの字状（Ｕの字状）に構成された吸引路２３が形成されている。各吸引路２３は、一対の突き当て部２２Ｃの先端部のそれぞれで開口された吸引孔２３Ａを有している。図４に示されるように、各吸引路２３は、具体的には、一対の突き当て部２２Ｃ及び突出部２２Ｂにおけるプレート３４の低密度領域３４Ｂに対向する対向面（−Ｚ方向側の面）に形成された溝で構成されており、各吸引路２３は、プレート３４側（−Ｚ方向側）に開放されている。

これにより、位置決め部材２２では、低密度領域３４Ｂの吸引力が吸引路２３を通じて、高密度領域３４Ａの上方（Ｚ方向）に作用し、一対の突き当て部２２Ｃの先端部に突き当てられた半導体素子１２の側面１２Ａが、一対の突き当て部２２Ｃの先端部へ吸引されるようになっている。すなわち、素子位置決め部２０では、半導体素子１２の底面１２Ｄが、高密度領域３４Ａの吸引孔３８で吸引されると共に、半導体素子１２の側面１２Ａが、底面１２Ｄに対する吸引力よりも弱い吸引力によって、突き当て部２２Ｃの吸引孔２３Ａで吸引されるようになっている。

（基板位置決め部４０）
図１に示されるように、基板位置決め部４０は、プリント配線基板４４をＸ方向に搬送する一対の搬送部材（例えば、コンベア）４２を備えている。一対の搬送部材４２は、その間にプリント配線基板４４が導入可能にＹ方向に離れて配置されている。基板位置決め部４０では、一対の搬送部材４２の間に導入されたプリント配線基板４４を一対の搬送部材４２が搬送し、一対の搬送部材４２によって、プリント配線基板４４がＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向において位置決めされるようになっている。

（移送装置５０）
移送装置５０は、吸着ノズル５４で半導体素子１２を吸着する吸引器５２と、吸引器５２を移動させる移動機構５３と、を備えている。移送装置５０では、吸引器５２が、ピックアップ位置に位置する半導体素子１２を吸引して半導体素子１２を吸着ノズル５４に吸着する。そして、移送装置５０では、半導体素子１２を吸着ノズル５４に吸着した状態で、移動機構５３によって吸引器５２が矢印Ａ方向に移動することで、半導体素子１２を位置決め台３０の高密度領域３４Ａに移送するようになっている。尚、移動機構５３は、具体的には、Ｘ方向（−Ｘ方向）、Ｙ方向（−Ｙ方向）およびＺ方向（−Ｚ方向）に移動可能な三軸ロボットを例示することができる。

（保持装置６０）
保持装置６０は、吸着ノズル６４を有する吸引器６２と、吸着ノズル６４に設けられた保持具の一例としてのコレット７０と、吸引器６２を移動させる移動機構６３と、を備えている。保持装置６０では、吸引器６２が、素子位置決め部２０で位置決めされた半導体素子１２を吸引して半導体素子１２をコレット７０で吸着保持する。そして、保持装置６０では、半導体素子１２をコレット７０で保持した状態において、移動機構６３によって、コレット７０を含む吸引器６２が矢印Ｂ方向に移動することで、基板位置決め部４０で位置決めされたプリント配線基板４４に半導体素子１２を搭載するようになっている。尚、移動機構６３は、具体的には、Ｘ方向（−Ｘ方向）、Ｙ方向（−Ｙ方向）およびＺ方向（−Ｚ方向）に移動可能な三軸ロボットを例示することができる。

（コレット７０）
図５に示されるように、コレット７０は、コレット本体７２と、コレット本体７２に設けられ半導体素子１２の側面１２Ａに突き当たる第１面８１（図８参照）が形成された形成部材８６と、を備えている。

コレット本体７２は、吸着ノズル６４と接続される接続部７４と、形成部材８６が取り付けられる取付部７６と、略直方体状に形成され接続部７４と取付部７６とを連結する連結部７８と、を有している。コレット本体７２は、一部品で構成されており、接続部７４、取付部７６及び連結部７８は、一体に形成されている。接続部７４は、円筒状に形成されており、円筒状の吸着ノズル６４に挿し込まれることで接続されるようになっている。

図６に示されるように、取付部７６の−Ｙ方向側部分には、形成部材８６が取り付けられ−Ｙ方向を向く取付面７６Ａと、形成部材８６が取り付けられ−Ｚ方向を向く取付面７６Ｂと、を有している。また、取付部７６は、−Ｘ方向視にて、−Ｚ方向側にいくに連れて細くなるテーパ状（くさび状）をしている。

形成部材８６のＺ方向側部分（上部）には、取付部７６の取付面７６Ｂに取り付けられＺ方向を向く被取付面８６Ｂが形成されている。図７に示されるように、形成部材８６のＹ方向側部分には、取付部７６の取付面７６Ａに取り付けられＹ方向を向く被取付面８６Ａが形成されている。形成部材８６は、被取付面８６Ａが取付面７６Ａに突き当てられることで、取付部７６に対するＹ方向の位置決めがなされ、被取付面８６Ｂが取付面７６Ｂに突き当てられることで、形成部材８６の取付部７６に対するＺ方向の位置決めがなされる。また、形成部材８６は、−Ｘ方向視にて、−Ｚ方向側にいくに連れて細くなるテーパ状（くさび状）をしている。形成部材８６は、取付部７６に対してネジ止め等により取り付けられている。

図８に示されるように、形成部材８６が有する第１面８１は、具体的には、形成部材８６の先端側（−Ｚ方向側）に形成されている。第１面８１は、半導体素子１２の側面１２Ａに対して面接触で突き当たるようになっており、−Ｘ方向視にて、Ｚ方向（鉛直方向）に対して斜めに傾斜した平面で構成されている。具体的には、第１面８１は、Ｚ方向（鉛直方向）に対する角度θ１が、例えば、５°とされている。これは、半導体素子１２の底面１２Ｄが水平方向（Ｙ方向）に沿うように、底面１２Ｄに対する角度θが８５°とされた側面１２Ａを第１面８１に突き当てるためである。従って、半導体素子１２の側面１２Ａの底面１２Ｄに対する角度θが９０°とされている場合には、第１面８１は、−Ｘ方向視にて、Ｚ方向（鉛直方向）に沿った平面とされる。

コレット本体７２の取付部７６の先端側（−Ｚ方向側）には、半導体素子１２の側面１２Ａと対向する対向面１２Ｂの稜線１２Ｅに突き当たる第２面８２が形成されている。第２面８２は、半導体素子１２の対向面１２Ｂと上面１２Ｃの稜線１２Ｅに対して線接触で突き当たるようになっている。また、第２面８２は、−Ｘ方向視にて、Ｚ方向（鉛直方向）に対して斜めに傾斜した平面で構成されている。具体的には、第２面８２は、Ｚ方向（鉛直方向）に対する角度θ２が、例えば、３０°以上８０°以下とされている。

半導体素子１２の側面１２Ａが第１面８１に突き当たり、且つ、半導体素子１２の稜線１２Ｅが第２面８２に突き当たった状態（以下、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態という）において、半導体素子１２の下部（−Ｚ方向側部分）がコレット本体７２の先端よりも下方（−Ｚ方向）へはみ出すように、第２面８２のＺ方向長さが設定されている。また、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、半導体素子１２の下部（−Ｚ方向側部分）が形成部材８６の先端よりも下方（−Ｚ方向）へはみ出すように、第１面８１のＺ方向の長さが設定されている。

コレット本体７２の取付部７６の先端側（−Ｚ方向側）には、−Ｘ方向視にて、第２面８２の上端（Ｚ方向端）から−Ｙ方向へ形成された第３面８３が形成されている。第３面８３は、第２面８２と第１面８１との間で下方（−Ｚ方向）側を向く平面で構成されている。第３面８３のＹ方向長さは、半導体素子１２の上面１２ＣのＹ方向長さよりも短くされている。これにより、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、半導体素子１２の上面１２Ｃと第３面８３との間に隙間ができるようになっている。すなわち、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、回路パターン等の機能部が設けられた半導体素子１２の上面１２Ｃに対して、コレット７０は非接触となっている。このため、機能部にキズがつくことはない。

さらに、図５に示されるように、コレット本体７２の連結部７８の下部には、半導体素子１２をＸ方向で位置決めする位置決め爪８０が設けられている。位置決め爪８０は、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、半導体素子１２の長手方向一端面に突き当たって、半導体素子１２をＸ方向で位置決めするようになっている。なお、図６及び図７では、位置決め爪８０の図示を省略している。

本実施形態では、側面１２Ａが第１面８１に突き当たり、且つ、稜線１２Ｅが第２面８２に突き当たることにより、半導体素子１２がＹ方向及びＺ方向で位置決めされるようになっている。本実施形態では、連結部７８の上面７８Ａ（図６参照）が、Ｚ方向の基準面となっており、Ｚ方向の基準面から、コレット７０に対する突き当て状態の半導体素子１２の底面１２Ｄまでの距離が、予め定められた距離に設定されている。

また、コレット７０は、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態に半導体素子１２が保持されるように、その半導体素子１２に対して吸引力を作用させる吸引部９０を有している。吸引部９０は、具体的には、第１面８１の一部に開口して形成され、第１面８１が突き当たった状態の側面１２Ａの一部が非接触となる空間９２と、空間９２から第２面８２が突き当たった状態の稜線１２Ｅまでの間を負圧にする吸引口７４Ａと、を有している。

吸引口７４Ａは、円筒状の接続部７４の上端部（Ｙ方向端部）に形成されている。また、吸引口７４Ａは、接続部７４、取付部７６及び連結部７８に形成された吸引路９５と、取付部７６の取付面７６Ａに形成された接続口９４とを介して、形成部材８６の空間９２と通じている。

これにより、吸引器６２（図１参照）の吸引により、吸引口７４Ａから接続口９４までの吸引路９５（図６参照）と、空間９２（図８参照）と、半導体素子１２の上面１２Ｃ、第１面８１、第２面８２、第３面８３によって囲まれた空隙９７（図８参照）とが負圧になる。すなわち、本実施形態では、吸引器６２（図１参照）の吸引力が、吸引口７４Ａと吸引路９５（図６参照）と接続口９４と空間９２（図８参照）と空隙９７とを通じ、半導体素子１２に対し、上方（Ｚ方向）及び−Ｙ方向に吸い寄せる吸引力として作用するようになっている。そして、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、半導体素子１２へ当該吸引力が作用することで半導体素子１２がコレット７０に保持される。

（プリント配線基板装置の製造工程）
本実施形態に係るプリント配線基板装置の製造工程では、図１に示されるように、まず、供給部１３において、移動機構１７が保持部１５をＸ方向（−Ｘ方向）及びＹ方向（−Ｙ方向）へ移動させることで、搭載対象の半導体素子１２を予め定められたピックアップ位置に位置させる（位置調整工程）。

次に、供給部１３のピックアップ位置に位置する半導体素子１２を、移送装置５０が素子位置決め部２０の位置決め台３０の高密度領域３４Ａ上に移送する（移送工程）。

次に、高密度領域３４Ａ上に移送された半導体素子１２に対して、位置決め部材２２の一対の突き当て部２２Ｃを突き当てて、半導体素子１２を移動させ、予め定められた位置に位置決め（位置出し）する（素子位置決め工程）。素子位置決め工程では、位置決め部材２２によって移動される半導体素子１２は、その底面１２Ｄが、高密度領域３４Ａの複数の吸引孔３８を通じて吸引されるため、適度な移動抵抗が付与される。また、低密度領域３４Ｂの吸引力が吸引路２３を通じて、高密度領域３４Ａの上方（Ｚ方向）に伝達され、一対の突き当て部２２Ｃの先端部に突き当てられた半導体素子１２の側面１２Ａが、一対の突き当て部２２Ｃの先端部へ吸引され、半導体素子１２の突き当て状態が維持される。

次に、基板位置決め部４０において、一対の搬送部材４２がプリント配線基板４４を位置決めする（基板位置決め工程）。なお、この基板位置決め工程は、素子位置決め工程の後に行う必要は無く、素子位置決め工程の前又は同時に行っても良い。

次に、保持装置６０のコレット７０によって、素子位置決め工程で位置決めされた半導体素子１２を保持する（保持工程）。保持工程では、まず、半導体素子１２の稜線１２Ｅが第２面８２に突き当たってから（図８の二点鎖線参照）、第２面８２によって稜線１２Ｅが押されることにより、半導体素子１２が−Ｙ方向へ移動して、側面１２Ａが第１面８１に突き当たる。これにより、稜線１２Ｅが第２面８２に突き当たると共に、側面１２Ａが第１面８１に突き当たった状態となる。この状態で、吸引器６２によって吸引されることによって、半導体素子１２がコレット７０に保持される。

次に、コレット７０を含む吸引器６２を移動機構６３で移動させることで、保持装置６０で保持された半導体素子１２を、基板位置決め工程で位置決めされたプリント配線基板４４に搭載する（搭載工程）。具体的には、半導体素子１２は、プリント配線基板４４のパッドまたはパターンに塗布または印刷された銀エポキシ接着剤等の接着剤の上に位置決めして載せられる。なお、吸引器６２を移動機構６３で移動させる際には、位置決め台３０における吸引動作は停止する。

（本実施形態の作用）
本実施形態では、位置決め部材２２によって位置決めされる半導体素子１２は、その底面１２Ｄが、高密度領域３４Ａの複数の吸引孔３８を通じて吸引されることで、適度な移動抵抗が付与される。また、低密度領域３４Ｂの吸引力が吸引路２３を通じて、一対の突き当て部２２Ｃの先端部に突き当てられた半導体素子１２の側面１２Ａが吸引されることで、半導体素子１２の突き当て状態が維持される。これにより、半導体素子１２が正確に位置決めされる。

また、本実施形態では、第１面８１に半導体素子１２の側面１２Ａを突き当てると共に、第２面８２に半導体素子１２の稜線１２Ｅを突き当てて、半導体素子１２を保持するので、第１面８１にも半導体素子１２の稜線Ｇを突き当てて保持する比較例に係るコレット１７０（図９参照）に比べ、半導体素子１２が安定した姿勢で保持される。

なお、図９に示すように、比較例に係るコレット１７０は、半導体素子１２の稜線１２Ｇに突き当たる第１面１７１と、半導体素子１２の稜線１２Ｅに突き当たる第２面１７２と、稜線１２Ｇが第１面１７１に突き当たり、且つ、稜線１２Ｅが第２面１７２に突き当たった状態の半導体素子１２を吸引する吸引部１７４と、を有して構成されている。

また、本実施形態では、吸引器６２の吸引により、吸引口７４Ａから接続口９４までの吸引路９５と、空間９２と、空隙９７とが負圧になり、半導体素子１２を上方（Ｚ方向）及び−Ｙ方向に吸い寄せる吸引力が作用する。このため、上方（Ｚ方向）及び−Ｙ方向の一方のみに吸い寄せる吸引力が作用する場合に比べ、半導体素子１２の側面１２Ａが第１面８１に突き当たり、且つ、半導体素子１２の稜線１２Ｅが第２面８２に突き当たった状態が、良好に維持される。

以上のように、本実施形態では、半導体素子１２が安定した姿勢で保持されるので、半導体素子１２を安定した姿勢でプリント配線基板４４に搭載される。この結果として、製造されるプリント配線基板装置の歩留まりが向上する。

（効果の確認試験）
本実施形態に係るコレット７０と、比較例に係るコレット１７０とにおいて、半導体素子１２を保持して、当該半導体素子１２に対して、下方よりニードルにて半導体素子１２を傾かせる力を作用させて、確認試験を行った。本実施形態に係るコレット７０の試験結果が、図１０のグラフに示され、比較例に係るコレット１７０の試験結果が、図１１のグラフに示されている。

各グラフの縦軸は、半導体素子１２に対するＺ方向荷重（突き上げ荷重）を示し、各グラフの横軸は、半導体素子１２における−Ｙ方向側のエッジ１２Ｆ（図８及び図９参照）を基準としたニードルの突き上げ位置を示す。本試験では、本実施形態の構成及び比較例の構成において、エッジ１２ＦからＹ方向側に２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、８０μｍの距離で突き上げて効果を確認した。

本実施形態の構成では、いずれの突き上げ位置においても、０．１５Ｎの荷重では、半導体素子１２の傾きが生じなかった。

比較例の構成では、２０μｍ、４０μｍ、６０μｍ、の突き上げ位置において、０．１Ｎ未満の荷重で、半導体素子１２の傾きが生じた。８０μｍの突き上げ位置では、０．１Ｎ未満の荷重で、半導体素子１２の傾きが生じる場合と、０．１５Ｎの荷重でも、半導体素子１２の傾きが生じない場合があった。

以上のように、本実施形態の構成では、比較例の構成に比べて、半導体素子１２の重心から離れた位置に荷重が加わった場合を含めて傾きが生じにくい。具体的には、コレット７０を用いて半導体素子１２をプリント配線基板４４の接着剤の上に搭載する際、半導体素子１２を接着剤に押し付けることになるが、接着剤から受ける外力によって半導体素子１２に傾きが生じにくい。

（第１変形例に係るコレット７００）
次に、第１変形例に係るコレット７００について説明する。図１２は、第１変形例に係るコレット７００の構成を示す斜視図である。なお、コレット７０と同一の機能を有する部分については、同一符号を付して説明を適宜省略する。

図１２に示されるように、第１変形例に係るコレット７００は、半導体素子１２をＸ方向で位置決めする位置決め爪８０を有さない構成とされている。コレット７００は、具体的には、コレット本体７０２と、コレット本体７０２に設けられ、半導体素子１２の側面１２Ａに突き当たる第１面８１が形成された形成部材８６と、を有している。

コレット本体７０２は、吸着ノズル６４と接続される接続部７４と、形成部材８６が取り付けられる取付部７６と、略直方体状に形成され接続部７４と取付部７６とを連結する連結部７０８と、を有している。

連結部７０８は、Ｚ方向に長さを有しており、接続部７４、連結部７０８、取付部７６がこの順で下方（−Ｚ方向）に向かって並ぶように、接続部７４と取付部７６とを連結している。これにより、コレット７０全体のＸ方向長さは、半導体素子１２のＸ方向長さよりも短くされており、コレット７０に保持された状態の半導体素子１２がコレット７０の−Ｘ方向及びＸ方向の両側で、コレット７０からはみ出すようになっている。

変形例に係るコレット７００では、半導体素子１２の上面１２Ｃに付された認識マークを撮影カメラ等によって参照することで、半導体素子１２のＸ方向の位置が把握されるようになっている。

（第２変形例に係るコレット８００）
次に、第２変形例に係るコレット８００について説明する。図１３は、第２変形例に係るコレット８００の構成を示す斜視図である。ここでは、コレット７００と異なる部分を説明し、コレット７００と同一の機能を有する部分については、同一符号を付して説明を適宜省略する。

図１３に示されるように、第２変形例に係るコレット８００では、取付部７６の先端部（下端部）におけるＸ方向側及び−Ｘ方向側に対して、切欠部８０２が形成されている。これにより、図１４（Ａ）（Ｂ）に示されるように、取付部７６に形成された第２面８２は、形成部材８６の第１面８１よりもＸ方向長さ（半導体素子１２の稜線１２Ｅに沿った長さ）が短くなっている。具体的には、第２面８２のＸ方向両端部は、側面視（−Ｙ方向視）にて、第１面８１のＸ方向幅内に納まっている。すなわち、第１面８１は、第２面８２に対して、Ｘ方向及び−Ｘ方向に張り出している。

（第２変形例に係るコレット８００の作用）
次に、第２変形例に係るコレット８００の作用、及び、当該コレット８００に対する比較例としてのコレット９００の作用について説明する。

比較例に係るコレット９００は、図１６（Ｂ）に示されるように、取付部７６に形成された第２面８２が、形成部材８６の第１面８１と、Ｘ方向長さ（半導体素子１２の稜線１２Ｅに沿った長さ）が同じとされている。

図１５（Ａ）に示されるように、比較例に係るコレット９００で半導体素子１２を保持して、プリント配線基板４４に搭載する際に、例えば、プリント配線基板４４のうねりによってプリント配線基板４４に部分的に傾斜があると、図１５（Ｂ）に示されるように、半導体素子１２の長手方向一端部にプリント配線基板４４が接触する（当たる）場合がある。

この場合では、図１６（Ａ）に示されるように、半導体素子１２の長手方向一端部（−Ｘ方向端部）に対して上方（Ｚ方向）への力が作用する。このように上方への力が作用すると、Ｘ方向長さが同じとされた第１面８１及び第２面８２の−Ｘ方向端を結んだＹ方向に延びる線Ｌ１（図１６（Ｂ）参照）を回転軸にして、半導体素子１２が回転する。半導体素子１２が回転すると、図１７に示されるように、半導体素子１２の長手方向他端部（Ｘ方向端部）が、第１面８１及び第２面８２から下方（−Ｚ方向）に離れる。半導体素子１２の長手方向他端部（Ｘ方向端部）が、第１面８１及び第２面８２から離れると、−Ｙ方向又はＹ方向の外力を受けた場合に、−Ｙ方向又はＹ方向に位置ずれを生じる。これにより、図１８（Ａ）に示されるように、プリント配線基板４４に搭載された半導体素子１２の長手方向の一端部が他端部に対してＹ方向へのずれ（θずれ）を生じる。なお、上記の−Ｙ方向又はＹ方向の外力としては、プリント配線基板４４に塗布された銀エポキシ接着剤等の接着剤から受ける外力や、プリント配線基板４４の短手方向の傾きによって受ける外力が考えられる。

これに対して、第２変形例に係るコレット８００では、第２面８２のＸ方向長さが、第１面８１よりもＸ方向長さよりも短いので、第１面８１及び第２面８２の−Ｘ方向端を結んだ線Ｌ２は、図１４（Ｂ）に示すように、Ｙ方向に対して傾斜する。

このため、第２変形例に係るコレット８００において、図１４（Ａ）に示されるように、半導体素子１２の長手方向一端部（−Ｘ方向端部）に対して上方（Ｚ方向）への力が作用した場合では、Ｙ方向に対して傾斜した線Ｌ２を回転軸にして、半導体素子１２が回転する。このため、半導体素子１２の長手方向他端部（Ｘ方向端部）には、Ｙ方向の力も作用し、半導体素子１２の側面１２Ａが第１面８１に対して突き当たった状態で維持される。

これにより、半導体素子１２の長手方向他端部（Ｘ方向端部）が、−Ｙ方向又はＹ方向の外力を受けても、図１８（Ｂ）に示されるように、−Ｙ方向又はＹ方向への位置ずれが抑制される。

図１９には、比較例に係るコレット９００におけるθずれを測定したグラフが図示されている。図２０には、第２変形例に係るコレット８００におけるθずれを測定したグラフが図示されている。なお、図１９（Ａ）及び図２０（Ａ）は、千鳥配置される複数の半導体素子１２において、プリント配線基板４４の長手方向一端から数えて奇数番目（奇数列）の半導体素子１２のθずれを示し、図１９（Ｂ）及び図２０（Ｂ）は、千鳥配置される複数の半導体素子１２において、プリント配線基板４４の長手方向一端から数えて偶数番目（偶数列）の半導体素子１２のθずれを示している。図１９（Ａ）（Ｂ）及び図２０（Ａ）（Ｂ）の縦軸は、半導体素子１２の長手方向の一端部の他端部に対するずれ量、すなわち、θずれ量（μｍ）を示すものであり、横軸は、プリント配線基板４４の長手方向一端から数えて、何番目の半導体素子１２かを示すものである。

図１９（Ａ）（Ｂ）に示されるように、比較例に係るコレット９００では、要求される規格の範囲外となるθずれが発生している箇所（プリント配線基板４４の長手方向一端から数えて７番目及び２０番目）があるのに対して、図２０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、第２変形例に係るコレット８００では、要求される規格の範囲内にθずれがおさまっている。従って、第２変形例に係るコレット８００によれば、要求される規格の範囲が厳しい場合でも、比較例に係るコレット９００に比べ、規格範囲内にθずれがおさまる。

（変形例に係る保持装置３００）
次に、変形例に係る保持装置３００の構成について説明する。ここでは、保持装置６０と異なる部分を説明し、保持装置６０と同一の機能を有する部分については、同一符号を付して説明を適宜省略する。図２１は、変形例に係る保持装置３００の構成を示す概略図である。なお、図２１では、各部の構成を簡略化して示している。

保持装置３００は、保持装置６０と同様に、素子位置決め部２０で位置決めされた半導体素子１２を保持して、基板位置決め部４０に位置決めされたプリント配線基板４４に当該半導体素子１２を搭載する装置である。具体的には、保持装置３００は、図２１（Ａ）（Ｂ）に示されるように、移動機構６３によって上下方向（−Ｚ、Ｚ方向）に移動可能な上下移動部３１０と、管状のシャフト（軸部）３２０と、保持具の一例としてのコレット７００と、を備えている。

上下移動部３１０は、具体的には、移動機構６３によって−Ｘ、Ｘ方向及び−Ｙ、Ｙ方向にも移動可能となっている。移動機構６３としては、例えば、−Ｘ、Ｘ方向、−Ｙ、Ｙ方向及び−Ｚ、Ｚ方向に移動可能にする三軸ロボットが用いられる。上下移動部３１０は、本体部３１２と、シャフト（軸部）３２０を上下方向に変位（移動）可能に支持する支持部３１４と、を有している。

管状のシャフト３２０は、その下端部が吸着ノズル６４となっており、この吸着ノズル６４にコレット７００が設けられている。また、シャフト３２０の上端部には、管状のシャフト３２０の内部空間を通じて吸引する吸引部（図示省略）が接続されている。この吸引部が、素子位置決め部２０で位置決めされた半導体素子１２を吸引して、半導体素子１２をコレット７００で保持するようになっている。

シャフト３２０における支持部３１４とコレット７００との間には、弾性部材の一例としての圧縮バネ３３０が装着されている。圧縮バネ３３０は、コレット７００を支持部３１４に対して下方へ押し下げる作用を有している。シャフト３２０の上部（支持部３１４よりも上側の部分）には、シャフト３２０の径方向へ張り出した円盤状のフランジ部３２２が設けられている。フランジ部３２２は、シャフト３２０及びコレット７００と一体に変位する変位部材の一例として機能するようになっている。

上下移動部３１０の支持部３１４には、支持部３１４に対するコレット７０（シャフト３２０）の変位量を測定する測定部の一例としての変位センサ３４０が設けられている。変位センサ３４０は、具体的には、渦電流センサで構成されており、フランジ部３２２の下面３２４（ターゲット）との間隔を測定可能となっている。

（保持装置３００における搭載工程）
次に、保持装置３００で保持された半導体素子１２を、基板位置決め工程で位置決めされたプリント配線基板４４に搭載する搭載工程について説明する。プリント配線基板装置の製造工程における搭載工程以外の工程については、前述の製造工程における各工程と同様であるので、ここでは、説明を省略する。図２２は、本搭載工程における保持装置３００の動作を示す動作図である。

保持装置３００では、図２１（Ｂ）に示されるように、初期状態において、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との間隔が、例えば、距離ａとされている。

図２２（Ａ）に示されるように、コレット７００が半導体素子１２を保持した状態で、上下移動部３１０が下降して、半導体素子１２がプリント配線基板４４に接触を開始する。さらに、上下移動部３１０が下降することで圧縮バネ３３０が圧縮変形し、圧縮バネ３３０の弾性力によって半導体素子１２がプリント配線基板４４に対して押し込まれる。
上下移動部３１０が予め定められた量下降すると、その降下（移動）が停止し、半導体素子１２のプリント配線基板４４に対する押し込みが終了する。このとき、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との間隔は、例えば、距離ｂとされる。この距離ｂは、変位センサ３４０によって測定される。なお、この距離ｂは、プリント配線基板４４のうねり等により部分的に傾斜していることや、プリント配線基板４４の厚みが部分的に異なっていることによって、変動する。

次に、図２２（Ｂ）に示されるように、上下移動部３１０が上昇する。上下移動部３１０が、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との間隔が、距離ｂから距離ａになったことが、変位センサ３４０によって測定されると、図２２（Ｃ）に示されるように、上下移動部３１０は、上昇に加えて、−Ｙ方向へも移動する。すなわち、上下移動部３１０が、図２３に示されるように、半導体素子１２のプリント配線基板４４に対する押し込みが終了してから、距離ｃ（距離ｂ−距離ａ）上昇した時点で（図２３における破線参照）、−Ｙ方向への移動を開始し、上昇し続けると共に−Ｙ方向へも移動する。これにより、第２面８２に沿った斜め上方（矢印Ｃ方向）へコレット７００が移動して、半導体素子１２から退避し、本搭載工程が終了する。なお、第２面８２に沿った斜め上方への移動とは、第２面８２と平行に斜め上方へ移動する場合に限られず、上方への移動成分と横方向（−Ｙ方向）への移動成分とを含む移動であればよい。

本搭載工程では、第２面８２に沿った斜め上方（矢印Ｃ方向）へコレット７００が移動して、半導体素子１２から退避する。このため、コレット７００が単に上昇する（Ｚ方向へ移動する）場合に比べ、コレット７００が半導体素子１２を押すことが抑制され、半導体素子１２の傾きや倒れが抑制される。特に、第１面８１が半導体素子１２の側面１２Ａを押すことが抑制される。

また、本搭載工程では、第２面８２に沿った斜め上方へコレット７００を移動させる際に、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との間隔を変位センサ３４０によって測定した測定結果に基づき、コレット７００の−Ｙ方向への移動開始タイミング（移動開始位置）を決定するので、プリント配線基板４４のうねり等により部分的に傾斜している場合、プリント配線基板４４の厚みが部分的に異なっている場合でも、コレット７００の−Ｙ方向への移動開始位置が一定となる。これにより、効果的に、半導体素子１２の傾きや倒れが抑制される。

なお、本搭載工程では、半導体素子１２をプリント配線基板４４に対して押し込む際に、上下移動部３１０を予め定められた量下降させて停止していたが、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との間隔を変位センサ３４０によって測定した測定結果に基づき、上下移動部３１０の停止位置を決定するようにしてもよい。この方法によれば、プリント配線基板４４のうねり等により部分的に傾斜している場合や、プリント配線基板４４の厚みが部分的に異なっている場合でも、半導体素子１２のプリント配線基板４４に対する押し込み量が、一定となる。

また、保持装置３００としては、図２４に示されるように、フランジ部３２２の下面３２４に接触してフランジ部３２２（シャフト３２０）の下方への変位を規制する規制部材としてのカム３６０を備えていてもよい。カム３６０は、具体的には、フランジ部３２２の下面３２４と変位センサ３４０との間に配置されており、偏心カムで構成されている。

カム３６０は、さらに具体的には、このカム３６０と一体回転する回転軸３６２は、一端部が上下移動部３１０の本体部３１２に支持され、他端部が、本体部３１２に固定されたブラケット３６４に支持されている。カム３６０は、回転して、フランジ部３２２の下面３２４に接触する位置が変化することで、変位センサ３４０とフランジ部３２２の下面３２４との距離を調整するようになっている。

この構成によれば、カム３６０によって、シャフト３２０の下方への移動が規制されるので、フランジ部３２２が変位センサ３４０に衝突せず、変位センサ３４０の破損が抑制される。

なお、変位センサ３４０は、上下移動部３１０の支持部３１４に設けられていたが、図２４（Ｂ）に示されるように、ブラケット３６４に対して変位センサ３４０を設けても良い。この場合では、ブラケット３６４におけるフランジ部３２２の下面３２４に接触する接触面よりも下方側部分に、変位センサ３４０が配置される。

（他の変形例）
本実施形態では、コレット７０（コレット７００）は、コレット本体７２（コレット本体７０２）と形成部材８６との２部品で構成されていたが、１部品で構成されていてもよく、また、３部品以上で構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、半導体素子１２のコレット７０に対する突き当て状態において、その半導体素子１２に対して、上方（Ｚ方向）及び−Ｙ方向に吸い寄せる吸引力を作用させる構成であったが、半導体素子１２をコレット７０で保持できる限りにおいて、上方（Ｚ方向）及び−Ｙ方向に一方のみへ吸い寄せる吸引力を作用させる構成であってもよい。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成しても良い。

１２Ａ 側面
１２Ｂ 対向面
１２ 半導体素子
１２Ｅ 稜線
２０ 素子位置決め部
４０ 基板位置決め部
７０ コレット（保持具の一例）
７４Ａ 吸引口
８１ 第１面
８２ 第２面
９０ 吸引部
９２ 空間
３１４ 支持部
３２２ フランジ部（変位部材の一例）
３３０ 圧縮バネ（弾性部材の一例）
３４０ 変位センサ（測定部の一例）
３６０ カム（規制部材の一例）
３６２ 回転軸

Claims (8)

1. 半導体素子の側面に突き当たる第１面と、
   前記半導体素子における前記側面と対向する対向面と上面との稜線に突き当たることで前記半導体素子に対して線接触する第２面と、
   前記側面が前記第１面に突き当たり、且つ、前記稜線が前記第２面に突き当たった状態に前記半導体素子が保持されるように、当該半導体素子に対して吸引力を作用させる吸引部と、
   を備え、
   前記対向面及び前記上面に対して非接触とされた保持具。
2. 前記吸引部は、
   前記第１面の一部に開口して形成され、前記第１面が突き当たった状態の前記側面の一部が非接触となる空間と、
   前記空間から前記第２面が突き当たった状態の前記稜線までの間を負圧にする吸引口と、
   を備えた請求項１に記載の保持具。
3. 前記第２面における前記稜線に沿った長さは、前記第１面における前記稜線に沿った長さよりも短い請求項１又は２に記載の保持具。
4. 半導体素子を位置決めする素子位置決め部と、
   基板を位置決めする基板位置決め部と、
   前記素子位置決め部で位置決めされた前記半導体素子を保持する請求項１〜３のいずれか１項に記載の保持具と、
   前記保持具を移動して前記基板位置決め部に位置決めされた基板に前記半導体素子を搭載する移動機構と、
   を備えた搭載装置。
5. 前記移動機構は、前記第２面に沿って斜め上方へ前記保持具を移動させて、前記基板に搭載された半導体素子から前記保持具を退避させる請求項４に記載の搭載装置。
6. 前記保持具を上下方向へ変位可能に支持する支持部と、
   前記保持具を弾性力によって前記支持部に対して押し下げる弾性部材と、
   前記保持具の前記支持部に対する変位量を測定する測定部と、
   を備え、
   前記移動機構は、前記支持部を前記基板に対して降下させ、前記保持具に保持された半導体素子を前記弾性部材の弾性力によって前記基板に対して押し込んで前記基板に搭載し、前記測定部が測定した変位量に基づき、前記保持具を前記第２面に沿って斜め上方へ移動させる移動開始タイミングを決定する請求項５に記載の搭載装置。
7. 前記測定部は、前記測定部の上方へ配置され前記保持具と一体に変位する変位部材との距離に基づき、前記変位量を測定し、
   前記変位部材と前記測定部との間には、前記変位部材の下方への変位を規制する規制部材が設けられている請求項６に記載の搭載装置。
8. 半導体素子を位置決めする素子位置決め工程と、
   基板を位置決めする基板位置決め工程と、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の保持具により、前記素子位置決め工程で位置決めされた前記半導体素子を保持し、前記基板位置決め工程で位置決めされた基板に当該半導体素子を搭載する搭載工程と、
   を備えた基板装置の製造方法。

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