CN101513140A - 电子部件安装设备和电子部件安装方法 - Google Patents

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CN101513140A CNA2007800324117A CN200780032411A CN101513140A CN 101513140 A CN101513140 A CN 101513140A CN A2007800324117 A CNA2007800324117 A CN A2007800324117A CN 200780032411 A CN200780032411 A CN 200780032411A CN 101513140 A CN101513140 A CN 101513140A
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Abstract

一种自动设定膏膜厚度的电子部件安装设备及电子部件安装方法。该电子部件安装设备包含：膏转印单元(10)，通过彼此相对地水平地移动刮刀(11b)和转印面(13)，以将厚度与由刮刀(11b)和转印面(13)之间的余隙形成的刮刀间隙(c)的高度相当的膏膜(3)铺展在转印面(13)上；存储单元(18)，存储一数据库，该数据库指定凸块高度以及膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系；计算单元(20)，用于基于该数据库导出与待转印的膏的类型(P2)相对应的待安装电子部件的凸块高度(H1)和刮刀间隙高度(G21)；以及垂直移动机构(16b)，用于将由刮刀(11b)和转印面(13)之间的余隙形成的刮刀间隙(c)的高度调整到所导出的刮刀间隙高度。

Description

电子部件安装设备和电子部件安装方法
技术领域
本发明涉及电子部件安装设备以及用于将凸块具有转印膏的电子部件安装在基板上的电子部件安装方法。
背景技术
在将电子部件安装在基板上的领域中，通过将设置在电子部件上的凸块连接到铺设在基板上的电极来电学和物理连接基板上的电子部件的方法已被广泛使用。由于含有焊剂或焊料作为成份的膏用于将凸块连接到电极，膏预先供应到尚待连接的凸块。转印方法经常用于将膏供应到凸块，以及通过将尚待连接的凸块浸到在转印面上而铺展至预定厚度的膏中，膏被转印到凸块(见专利文献1)。
专利文献1：JP-A-2000-22394
发明内容
本发明解决的问题
顺便提及，当转印到凸块的膏的量远大于合适量时，桥接故障很可能发生，其中该桥接故障是在回流焊接操作过程中由于相邻凸块焊接在一起而形成。相反，膏的量远小于合适量时，短路故障很可能发生，其中该短路故障是由于电子部件未恰当地连接到基板而形成。待安装在基板上的电子部件包含具有不同尺寸和形状的各种部件，且就凸块高度而言彼此不同。膏还包含各种各样的膏，例如PbSn焊膏和SnAgCu焊膏，且它们具有不同性能。相应地，为了保持连接质量恒定，膏膜的厚度必须按照待转印到凸块的膏的量是适当的方式设定，而不考虑待安装的电子部件的性质以及待转印膏的性质。
然而，由于膏膜的厚度迄今为止是根据操作人员的经验和直觉来设定，熟练程度经常决定该厚度。个体操作人员之间的差异有时引起连接质量的变动。再者，对于个人因素例如经验和直觉的依赖为例如先入之见和误解的疏忽的发生提供了更大余地，并导致不利的质量控制。
相应地，本发明旨在提供一种执行膏膜厚度的自动设定的电子部件安装设备及电子部件安装方法。
解决问题的手段
权利要求1中界定的发明提供了一种电子部件安装设备，该电子部件安装设备将具有凸块的电子部件安装在基板上，铺展在转印面上的膏转印到该凸块，该电子部件安装设备包含：膏转印单元，彼此相对地水平地移动刮刀和该转印面，以将厚度与由该刮刀和该转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度相当的膏膜铺展在该转印面上；存储单元，存储一数据库，该数据库定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系；刮刀间隙高度导出单元，从该数据库导出与待安装电子部件的凸块的高度和待转印的膏的类型相对应的刮刀间隙高度；以及刮刀间隙高度调整单元，将由该刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度调整到所导出的刮刀间隙高度。
与权利要求1中界定的发明相关联，权利要求2中界定的发明还包含彼此相对地垂直地移动该刮刀和转印面的垂直移动单元。
与权利要求1中界定的发明相关联，权利要求3中界定的发明其特征在于该转印面划分为高度不同的多个表面。
权利要求4中界定的发明提供了一种电子部件安装方法，该电子部件安装方法将具有凸块的电子部件安装在基板上，通过刮刀铺展在转印面上的膏转印到该凸块，该电子部件安装方法包含：从定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系的数据库导出与待安装电子部件的凸块的高度和待转印的膏的类型相对应的刮刀间隙高度的步骤；将由刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙调整到所导出的刮刀间隙高度的步骤；通过彼此相对地水平地移动该刮刀和转印面，将厚度与由该刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度相当的膏铺展在该转印面上的步骤；以及将铺展在该转印面上的膏转印到该凸块和将该电子部件安装到该基板的步骤。
本发明的优点
凸块的高度、膏的类型和刮刀间隙高度之间的相互关系定义为数据库，且刮刀间隙的高度响应于待安装电子部件的凸块的高度和待转印膏的类型而自动地导出。相应地，合适且精确的量的膏可以转印到凸块，使得可以确保特定的连接质量。
附图说明
图1是本发明实施例的电子部件安装设备的侧视图。
图2是包含本发明实施例的膏转印单元的控制系统的框图。
图3为用于描述本发明实施例的膏转印单元的膏铺展操作的视图。
图4为用于描述本发明另一实施例的膏转印单元的膏铺展操作的视图。
图5为示出本发明实施例的电子部件安装设备的安装过程的流程图。
参考符号说明
1a、1b   电子部件
2a、2b   凸块
3        膏膜
4        基板
10       膏转印单元
11b      刮刀
13       转印面
15       水平移动机构
16b      垂直移动机构
18       存储单元
20       计算单元
c        刮刀间隙
具体实施方式
参考图1至5描述本发明的实施例。图1是本发明实施例的电子部件安装设备的侧视图；图2是包含本发明实施例的膏转印单元的控制系统的框图；图3为用于描述本发明实施例的膏转印单元的膏铺展操作的视图；图4为用于描述本发明另一实施例的膏转印单元的膏铺展操作的视图；以及图5为示出本发明实施例的电子部件安装设备的安装过程的流程图。
首先，参考图1和2描述本发明实施例的电子部件安装设备。在图1中，电子部件安装设备具有将膏膜3转印到在电子部件1例如半导体封装上形成的凸块2以及将电子部件安装在基板4上的功能。电子部件1以其凸块2朝下的方式收纳在部件供应单元5中。具有不同凸块高度的各种电子部件准备用于电子部件1。具有比较小球尺寸的凸块2a的电子部件1a和具有比较大球尺寸的凸块2b的电子部件1b被示出。基板4以两端由导轨6支持的方式保持在预定位置。基板4可以沿导轨6移动。当已进行安装的基板4沿着导轨6从电子部件安装设备取出时，尚未进行安装的基板沿着导轨6送入电子部件安装设备并保持在预定位置。基板4的上表面用作安装面，且多个焊盘(未示出)形成于该安装面上。焊盘当作基板4的电极端子；凸块2当作电子部件1的电极端子；且这两种电极端子电学且机械连接在一起。转印头7配置成通过正交移动机构8在部件供应单元5和基板4上沿水平方向可自由地移动。转印头7装备有沿垂直方向自由地移动的嘴部9，且嘴部9通过吸着来拾取电子部件1并将如此拾取的电子部件1安装在基板4上。嘴部9被使用，但是根据需要使用从尺寸和形状方面而言与目标电子部件1兼容的嘴部来替换。与具有比较小凸块尺寸的电子部件1a兼容的嘴部9a和与具有比较大凸块尺寸的电子部件1b兼容的嘴部9b被示出。膏转印单元10定位在转印头7的移动路径中，并具有将膏3供应到通过吸着而附着到嘴部9的电子部件1的凸块2。膏转印单元10由刮刀单元12和转印台14构成，其中刮刀单元12包含以具有预定间隔而平行地布置的一对刮刀11，转印台14具有形成为上表面且面下一对刮刀11的下端的转印面13。转印台14配置成通过水平移动机构15沿与一对刮刀11布置方向相同的方向可水平地自由移动。
在图2中，设置在刮刀单元12中的一对刮刀11a和11b配置成通过垂直移动机构16a和16b沿垂直方向可独立地移动。垂直移动机构16a和16b由控制单元17驱动和控制，使得可以任意地设定相应刮刀11的下端和转印面13之间的距离。当转印台14水平移动，一个刮刀11a的下端保持与转印面13接触而另一刮刀11b的下端从转印面13向上移动任意距离时，厚度与刮刀间隙“c”的高度相当的膏膜3铺展在转印面13上，该刮刀间隙是由刮刀11b的下端与转印面13之间的余隙形成。刮刀间隙“c”的高度可以通过使刮刀11a的下端与转印面13紧密接触或者分离来调整，使得铺展在转印面13上的膏膜3的厚度可以自由地设定。膏膜3的厚度和待转印到凸块2的膏的量相互关联。通过使膜厚大，凸块2更深地浸入膏3，且待转印的膏的量增加。通过使膜厚小，待转印的膏的量减小。在图1中，当通过吸着而附着到嘴部9的电子部件1与转印面13接触时，凸块2浸入膏膜3，使得与该膜厚相当的膏的量转印到凸块2。
在图2中，控制单元17的存储单元18存储一数据库，该数据库定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系。在该电子部件安装设备中，从凸块高度角度而言互不相同的各种电子部件成为待安装对象，且与转印到凸块作为辅助连接剂的膏有关的许多类型的膏也作为待转印对象。当凸块高度改变时，在将电子部件安装在基板上时基板和电子部件主体之间的余隙发生改变。因此，为了确保特定的连接质量，待转印到凸块的膏的量必须与凸块高度相一致地设置。此外，由于各种类型的膏的特性相异，待转印到凸块的膏的量必须与膏类型相一致地设置，从而确保特定的连接质量。由于这些原因，基于理论值和实验值针对每一凸块高度H1、H2、H3...和膏类型P1、P2、P3...来设定膏的最佳膜厚，并形成一存储膏的膜厚度和相应刮刀间隙高度G11、G12、G13...之间对应关系的数据库。
控制单元17装备有输入单元19和计算单元20。输入单元19用作输入装置，其输入待安装电子部件上的凸块的高度以及待转印的膏的类型。计算单元20用作刮刀间隙高度导出装置，其从该数据库导出与输入凸块高度和输入膏类型相对应的刮刀间隙的高度。例如，如果作为电子部件安置设备的安装对象的电子部件具有凸块高度H1且转印对象为膏类型P2，当凸块高度H1和膏类型P2通过输入单元19输入时，计算单元20从存储于存储单元18中的数据库导出与凸块高度H1和膏类型P2相对应的刮刀间隙高度G21。垂直移动机构16a和16b用作刮刀间隙高度调整装置。一个刮刀11a的下端与转印面13接触，且另一刮刀11b的下端从转印面13向上移动与刮刀间隙高度G21相对应的距离，由此将由刮刀11b下端与转印面13之间的余隙形成的刮刀间隙“c”的高度调整为刮刀间隙高度G21。这样，具有对于待安装的凸块的高度和待转印的膏的类型而言最佳膜厚度的膏膜3可以铺展在转印面13上。
通过作为沿垂直方向相对地移动刮刀11b和转印面13的垂直移动装置的垂直移动机构16b(见图2)的致动，刮刀间隙“c”可以调整为任意高度，因此具有不同膜厚度的膏膜3可以铺展在转印面13上。在图3(a)中，当转印台14沿箭头“a”方向水平移动且刮刀间隙“c”的高度调整为c1时，厚度与刮刀间隙高度c1相当的膏膜3a铺展在转印面13上，如图3(b)所示。接着，转印台14的水平移动暂时停止，如图3(c)所示，且刮刀11b沿箭头“b”方向垂直移动。刮刀间隙高度c1由此改变为c2。在图3(d)中，当转印台14沿箭头“a”方向进一步水平移动时，厚度与刮刀间隙高度c2相当的膏膜3b连续地铺展在转印面13上，从而接着膏膜3a。由于厚度不同的膏膜3a和3b连续地铺展在转印面13上，合适量的膏可以同时转印到通过吸着而附着到多个嘴部9a和9b的不同类型电子部件1a和1b的凸块2a和2b，如图1所示。
厚度不同的膏膜也可以铺展在转印面上而不沿垂直方向相对地移动刮刀11b和转印面13。在图4(a)中，使用一转印台，该转印台的转印面13划分为高度不同的多个表面13a、13b和13c，且刮刀间隙c3形成在划分于最高位置的表面13a与刮刀11b之间的余隙。当转印台14在这种状态下沿箭头“a”方向水平移动时，厚度与刮刀间隙高度c1相当的膏膜3c铺展在表面13a上，且厚度更大的膏膜3d和3c铺展在划分于较低位置的表面13b和13c上。
接着，现在参考图1、2并结合图5所示流程图描述本实施例的电子部件安装方法。首先，通过输入单元19输入电子部件安装设备中待安装电子部件1的凸块的高度和待转印的膏的类型(ST1)。接着，基于定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系且存储于存储单元18中的数据库，导出与输入凸块高度和膏类型相对应的刮刀间隙高度(ST2)。将由刮刀11b和转印面13之间的余隙形成的刮刀间隙“c”调整到所导出的刮刀间隙高度(ST3)。沿水平方向相对地移动刮刀11b和转印面13，由此将膏膜3铺展在转印面13上，其中该膏膜3的厚度与由刮刀11b和转印面13之间形成的刮刀间隙“c”的高度相当(ST4)。接着，通过吸着而附着到嘴部9的电子部件1与转印面13接触，且膏转印到凸块2(ST5)。电子部件1安装在基板4上，使得电子部件1的凸块2与基板4的焊盘接触(ST6)。随后，通过回流焊工艺执行熔融凸块2的处理。
如上所述，根据本发明的电子部件安装设备和电子部件安装方法，凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系定义为数据库，且刮刀间隙的高度响应于待安装电子部件的凸块的高度和待转印膏的类型而自动地导出。相应地，合适且精确的量的膏可以转印到凸块，使得可以确保特定的连接质量。
已经详细地或者参考具体实施例描述了本发明，不过本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明中所述的技术范围的情况下可以进行各种变更和调整。
本申请是基于2006年9月1日于日本提交的日本专利申请(JP-A-2006-237245)，其全部内容引用结合于此。
工业应用性
根据本发明，凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系定义为数据库，且刮刀间隙的高度响应于待安装电子部件的凸块的高度和待转印膏的类型而自动地导出。相应地，合适且精确的量的膏可以转印到凸块，且产生了可以确保特定的连接质量的优点。在凸块具有转印膏的电子部件安装在基板上的电子部件安装领域中，本发明是有用的。

Claims (4)

1.一种电子部件安装设备，所述电子部件安装设备将具有凸块的电子部件安装在基板上，铺展在转印面上的膏转印到所述凸块，所述电子部件安装设备包含：
膏转印单元，彼此相对地水平地移动刮刀和所述转印面，以将厚度与由所述刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度相当的膏膜铺展在所述转印面上；
存储单元，存储一数据库，所述数据库定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系；
刮刀间隙高度导出单元，从所述数据库导出与待安装电子部件的凸块的高度和待转印的膏的类型相对应的刮刀间隙高度；以及
刮刀间隙高度调整单元，将由所述刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度调整到所导出的刮刀间隙高度。
2.如权利要求1所述的电子部件安装设备，还包含彼此相对地垂直地移动所述刮刀和转印面的垂直移动单元。
3.如权利要求1或2所述的电子部件安装设备，其中所述转印面划分为高度不同的多个表面。
4.一种电子部件安装方法，所述电子部件安装方法将具有凸块的电子部件安装在基板上，通过刮刀铺展在转印面上的膏转印到所述凸块，所述电子部件安装方法包含：
从定义凸块高度、膏类型和刮刀间隙高度之间的相互关系的数据库导出与待安装电子部件的凸块的高度和待转印的膏的类型相对应的刮刀间隙高度的步骤；
将由刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙调整到所导出的刮刀间隙高度的步骤；
通过彼此相对地水平地移动所述刮刀和转印面，将厚度与由所述刮刀和转印面之间的余隙形成的刮刀间隙的高度相当的膏铺展在所述转印面上的步骤；以及
将铺展在所述转印面上的膏转印到所述凸块和将所述电子部件安装到所述基板的步骤。
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