CN1578600B - 部件接合装置及方法与部件安装装置 - Google Patents
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Abstract
一种部件接合装置,将具有向基板的电极接合的接合部和其耐热温度比相互接合上述基板的电极和上述接合部用的接合材料熔点低的弱耐热部的部件通过在上述基板的电极和上述接合部之间夹着上述接合材料,而接合到上述基板时,加热与载置部件接触的上述基板,从而边加热上述接合材料,边使冷却部件接触上述弱耐热部或其附近,使经上述基板传递到上述弱耐热部的热量由上述冷却部件传递而减少,防止上述弱耐热部的热损伤的产生,同时进行上述接合材料的熔融。
Description
技术领域
本发明涉及通过加热装置将部件接合到基板的部件接合装置及方法、与包括上述部件接合装置的部件安装装置,尤其涉及将上述部件的一部分中具有耐热性低的弱耐热部的小型、薄型的部件接合到基板上用的部件接合装置及方法、与部件安装装置。
背景技术
现有的部件安装中,在电路基板(基板)上安装的电子部件(部件)具有作为向电路基板的电极部接合的接合部分的接合电极部和承担作为其电子部件功能的部件主体部。这种电子部件中,在电路基板的电极部和电子部件的接合电极部之间通过作为接合材料的焊锡等形成焊锡部来配置,并经该焊锡部,使电子部件装载到电路基板上后,使焊锡部加热熔融,之后,通过冷却固化,从而将电子部件安装到电路基板上。
但是,通常,电子部件的部件主体部其耐热性多数比上述接合电极部低,上述焊锡部的加热熔融时的热量还传递到部件主体部,在该部件主体部的温度为其耐热温度以上的情况中,该部件主体部受到热损伤,从而电子部件有热损伤。
为防止这种问题发生,现有的部件安装中,例如,研究出通过热风喷嘴向电子部件的接合电极部及其附近喷射热风,使焊锡部加热熔融,同时,通过冷风喷嘴向该电子部件的部件主体部及其附近喷射冷风,从而除去上述传递的热量,来抑制该部件主体部的温度升高(例如,参照特开平10-51133号公报,特开平6-151032号公报,特开平9-283913号公报或特开2002-16352号公报)。
另外,现有技术中,用于便携设备等的液晶模块中,为进行液晶显示的显示控制且进行该液晶模块与主(mother)基板的电连接,而将电子部 件安装到软性基板(FPC(Flexible Printed Circuit Board))上。将上述显示控制用的驱动IC和电容等的芯片部件安装到该FPC上。上述驱动IC的连接部是窄节距,由于该连接部的污损是该液晶模块的可靠性降低的原因,所以通常在上述芯片部件安装前安装上述驱动IC。
安装上述驱动IC后,如图28所示,由将焊锡供给上述FPC的焊锡印刷装置501将焊锡供给到FPC上,由部件安装设备502将上述芯片部件装载在上述FPC上。并且,搬入到具有使焊锡熔融的热源的软溶装置503中,而使上述焊锡熔融,从而使上述芯片部件接合到FPC。这时,若是厚度为1mm左右、有刚性的电路基板,也可通过传递装置进行带式传递,在为挠性的薄膜状的电路基板,例如为上述FPC的情况下,如图29所示,采用在平板架(pallet)504上排列、固定FPC505后,输送FPC505,而向软溶装置503搬入的方法。这时软溶装置503是加热炉内气氛的软溶装置,而成批焊锡接合平板架504上的FPC505。
另外,在生产不同种类的FPC505的情况下,虽然输送安装了对应于各种部件的各个FPC505,但是这时,加热炉内气氛的软溶装置中生产率差,而仅加热需要的位置效率很好。因此,图30所示的由光束方式进行局部加热形成的软溶装置很有效。尤其为了防止将光照射到需要位置之外,而将从光照射部511照射的光通过掩膜512的开口513仅向需要位置照射光的结构是有效的。另外,图30中,符号506表示上述芯片部件,符号507表示上述IC,符号508表示焊锡。
在大量生产同种FPC505的情况下,在尽可能大的平板架504上排列FPC505,统一进行焊锡粘接的情况生产率很高。但是,最近,因商品寿命缩短、品种多、而且因高性能化带来的设计上的复杂化、市场动向的流动性,很多情况下不会有太多从电路基板规格的决定到生产的时间,在由大平板架504进行的大量生产方法中,生产效率无法提高。
另外,由于图28所示的生产设备以处理大型基板为前提,所以装置本身很大,尤其在加热炉内气氛的软溶装置中,为均匀加热,通常长度是3~5m,从2~30mm左右的电路基板的大小来看,设备过于巨大,采取随机应变的措施是困难的。另外,在图28所示的包括焊锡印刷装置501、部件安装设备502和软溶装置503的系统中,其全长例如达到了7m。
另外,上述光束方式虽然在同一部件或少量部件的情况下是有效的,但是随着液晶模块的高功能化,最近有FPC505上的芯片部件506的数量和种类增加的倾向,当在FPC505上存在光吸收率不同的部件时,照射条件等的设定是困难的。例如,虽然对黑色的电子部件和弱热性的电子部件,由上述掩膜512进行的操作条件还是一种方法,但是相邻焊锡为半熔融状态等、仅通过掩膜512来对应每个部件有一定限度。
另一方面,为应对这种问题,研究出不加热电路基板周围的气氛,而使装载上述电路基板的台架上具有加热装置,经上述台架加热上述电路基板,从而进行焊锡的加热熔融的装置(例如,参照特开2002-151553号公报)。这种装置中,由于不加热上述电路基板周围的气氛,而直接加热电路基板,所以通过上述焊锡的加热熔融可更有效地使用来自上述装置的加热所需要的能量。
在日益实现实施部件安装的部件的多样化、高功能化、以及微型化·薄形化的现状中,因电子部件形成材料的开发进步而可使作为部件主体部的耐热性提高,同时,另一方面,还存在为实现多样化、高功能化的功能,在部件主体部中的一部分使用特殊材料,该部分是耐热性更一步低的弱耐热部的情况。例如,作为这种电子部件,有内置有CCD的电子部件,作为上述弱耐热部有在上述内置的CCD上配置的滤色器等。
但是,还存在这种弱耐热部靠近上述接合电极部配置的情况,在这种情况中,现有的方法中,还存在即使作为部件主体部整体大致冷却,也不能充分冷却位于加热了的上述接合电极部附近的上述弱耐热部的情况。这种情况中,有对上述弱电极部产生热损坏,而不能够作为电极部件发挥功能的问题。另外,这种问题随着电子部件的微型化和薄形化的发展有越来越显著的倾向。
因此,向电路基板进行这种电子部件的安装时,为防止对上述弱耐热部产生的热损坏,由操作人员的手工操作来焊锡,而将该电子部件安装到电路基板上是实际情况。当然,这种手段中不能进行高效的部件安装,另外,还存在自动化困难的问题。
进一步,电路基板和在上述电路基板上安装的电子部件的多样化日益发展,尤其对于处于薄形化不断发展的倾向的上述电路基板,上述电路基板自身容易产生翘起或弯曲等,在经上述台架向上述电路基板传热的方法中,还存在发生上述台架和上述电路基板的接触不充分的情况,上述传热不充分,从而引起不能可靠且高效地进行上述焊锡的加热熔融的情况的问题。
发明内容
因此,本发明的目的是解决上述问题,提供一种将具有向基板的电极接合的接合部和其耐热温度比相互接合上述基板的电极和上述接合部用的接合材料的熔点低的弱耐热部的部件,通过在上述基板的电极和上述接合部间夹隔上述接合材料,接合到上述基板时,能够防止对上述弱耐热部的热损伤的产生,同时进行上述接合材料的熔融,将上述部件可靠接合到基板,并可以实现高生产率的部件接合装置和方法、和部件安装装置。
为实现上述目的,本发明如下构成。
根据本发明的第一形态,提供一种部件接合装置,包括:具有与基板的下面局部接触而载置上述基板的载置面的载置部件,具有向基板的电极接合的接合部和其耐热温度比相互接合上述基板的电极和上述接合部用的接合材料的熔点低的弱耐热部(尤其是配置在上述接合部附近的那样的上述弱耐热部)的部件通过在上述基板的电极和上述接合部之间夹隔上述接合材料而装载在上述基板上;
加热装置,通过接触传热来加热上述载置部件,以加热与上述载置部件接触的上述基板,使上述接合材料熔融;和
弱耐热部冷却装置,与上述基板的下面局部接触,通过接触传热来冷却上述弱耐热部或其附近,以使从上述加热装置经上述基板(上述载置部件、上述接合部)传递到上述弱耐热部的热量减少,防止向上述弱耐热部的热影响;
边通过上述弱耐热部冷却装置进行上述冷却,边通过上述加热装置使上述接合材料熔融,通过固化该熔融后的接合材料,而使该接合材料为中介材料将上述部件接合到上述基板。
根据本发明的第二形态,提供了一种第一形态所记载的部件接合装置,其中上述弱耐热部冷却装置包括冷却部件,该冷却部件通过接触上述弱耐热部或其附近,从上述部件传递上述热量,而进行上述冷却。
根据本发明的第三形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,其中在由上述加热装置进行的上述接合材料的熔融时,由上述冷却部件进行的冷却使上述弱耐热部的温度为其耐热温度以下。
根据本发明的第四形态,提供了一种第二或第三形态所记载的部件接合装置,其中将上述弱耐热部配置在上述部件的内部,上述冷却部件经上述弱耐热部的附近(的上述部件的外面),间接接触上述弱耐热部。
根据本发明的第五形态,提供了一种第二或第三形态所记载的部件接合装置,其中上述冷却部件经上述基板与上述弱耐热部间接接触。
根据本发明的第六形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,其中上述载置面在上述基板的上述电极的形成位置附近(即,对应于上述基板的一个面的上述电极的形成位置(区域)的另一个面的位置上(区域)),接触上述基板的一部分。
根据本发明的第七形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,进而具有吸引装置,该吸引装置连接到上述载置部件,而使上述载置部件吸附保持上述基板。
根据本发明的第八形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,其中上述冷却部件具有可在其内部通过冷却流体的冷却流体用通路,通过使上述冷却流体通过该冷却流体用通路,从而可去除从上述部件传递到上述冷却部件的热量。
根据本发明的第九形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,其中上述弱耐热部冷却装置进而包括在上述冷却部件的上述接触的位置与可解除该接触的位置间使上述冷却部件移动的冷却部件移动装置。
根据本发明的第十形态,提供了一种第九形态所记载的部件接合装置,其中上述弱耐热部冷却装置将上述冷却部件与上述载置部件对向设置,通过上述冷却部件移动装置使上述冷却部件位于上述接触的位置上,从而将装载了上述部件的上述基板保持在上述载置部件的载置位置上。
根据本发明的第十一形态,提供了一种第二形态所记载的部件接合装置,其中上述冷却部件由热传导率比上述部件的形成材料高的材料形成。
根据本发明的第十二形态,提供了一种第二形态记载的部件接合装置,进而具有控制装置,该控制装置可将基于上述加热装置的上述载置部件的温度控制为一定温度,通过分别控制控制为上述一定温度的上述载置 部件与上述基板的接触时间和上述冷却部件与上述部件的接触时间,而控制上述接合材料的加热温度分布与上述弱耐热部的温度分布。
根据本发明的第十三形态,提供了一种第一形态所记载的部件接合装置,其中上述加热装置包括加热上述载置部件的加热部件,部件接合装置还具有加压装置,该加压装置将上述基板按压到上述加热部件上,而使该基板紧贴到上述载置部件上,同时,使该载置部件紧贴到该加热部件上。
根据本发明的第十四形态,提供了一种第十三形态所记载的部件接合装置,上述加压装置包括多个突起部或凹凸部,经上述各个突起部或凹凸部,向上述加热部件按压上述基板。
根据本发明的第十五形态,提供了一种部件安装装置,包括第二形态所记载的部件接合装置;和部件装载装置,在上述基板上夹着上述接合材料而装载上述部件。
根据本发明的第十六形态,提供了一种部件接合方法,其特征在于,包括以下步骤:在载置部件上以与基板的下面局部接触的方式载置上述基板,具有向基板的电极接合的接合部和其耐热温度比相互接合上述基板的电极和上述接合部用的接合材料的熔点低的弱耐热部(特别是接近上述基板的电极配置的上述弱耐热部)的部件通过在上述基板的电极和上述接合部之间夹隔上述接合材料而装载在上述基板上;
通过接触传热来加热下面与上述载置部件的上述基板,边加热上述接合材料,边使冷却部件在上述弱耐热部或其附近局部接触到上述基板的下面,而通过接触将经上述基板(上述载置部件、上述接合部)传递到上述弱耐热部的热量传递到上述冷却部件而减少,将上述弱耐热部的温度保持在其耐热温度以下,同时使上述接合部件熔融;
之后,通过固化上述接合材料,而夹着上述接合材料,将上述部件接合到上述基板。
根据本发明的第十七形态,提供了一种第十六形态所记载的部件接合方法,其中在上述部件的内部配置上述弱耐热部,上述冷却部件经上述弱耐热部的附近,间接接触上述弱耐热部。
根据本发明的第十八形态,提供了一种第十六形态或第十七形态所记载的部件接合方法,其中在通过上述基板的加热将上述接合材料的温度保持在其熔点以上的温度且该接合材料的熔融完成之前,抑制上述弱耐热部的温度升高,使得该弱耐热部的温度为上述耐热温度以下的温度。
根据本发明的第十九形态,提供了一种第十六形态所记载的部件接合方法,其中将上述载置部件保持在一定的加热温度,通过分别控制该载置部件与上述基板的接触时间和上述冷却部件与上述部件的接触时间,来控制上述接合材料的加热温度的分布和上述弱耐热部的温度分布。
根据本发明的第二十形态,提供了一种第十六形态所记载的部件接合方法,其中向上述载置部件按压在上述载置部件上载置的上述基板,使该基板紧贴到该载置部件上,而经该载置部件来加热上述基板。
根据本发明的其他形态,使用如下的电子部件接合装置,该装置包括载置装载了电子部件的电路基板的载置部件、由上述加热部件加热上述载置部件而加热与上述载置部件接触的上述电路基板,而使接合上述电子部件和上述电路基板的接合材料熔融的加热装置、将上述载置部件和上述电路基板压到加热装置的加压装置。
另外,也可使用上述加压装置保持突起部,由上述突起部使上述电路基板和上述载置部件紧贴到上述加热装置上的电子部件接合装置。
另外,也可使用上述加压装置保持凹凸部,由上述凹凸部使上述电路基板和上述载置部件紧贴到上述加热装置上的电子部件接合装置。
另外,也可使用上述加压装置保持突起部和凹凸部,经上述中间部件,使上述电路基板和上述载置部件紧贴到上述加热装置的电子部件接合装置。
进而,也可使用上述电子部件接合装置中具有热风装置的电子部件接合装置。
另外,也可使用电子部件接合方法,其特征在于:在载置部件上载置装载了由接合材料接合的电子部件的电路基板,通过从上部按压对应于装载了上述电子部件的上述电路基板的电子部件装载面的上述接合材料的配置区域的、与上述载置部件接触的上述电路基板的载置部件接触面的接合材料配置区域,边使上述接合材料配置区域与上述载置部件接触,边进行由上述接触进行的上述接合材料配置区域的上述电路基板的加热,使上述接合材料熔融,而使上述电子部件接合到上述电路基板上。
根据本发明的上述第一形态,使载置部件载置具有向基板的电极接合 的接合部和其耐热温度比接合材料的熔点低的弱耐热部的部件通过夹着上述接合材料来装载的上述基板,通过加热装置加热该载置部件,来加热与上述载置部件接触的上述基板,而在熔融上述接合材料时,通过弱耐热部冷却装置冷却上述弱耐热部或其附近,使其减少通过该加热传递到上述弱耐热部的热量,并防止上述弱耐热部的热损伤。因此,可以边进行上述接合部件的由加热产生的可靠熔融,边预先防止由该加热引起的上述弱耐热部的热损伤的发生。
例如,上述部件中,在通过上述接合材料的加热而经上述接合部等传递的热量为根据上述弱耐热部的耐热性(即,其耐热温度比上述接合材料的熔点低的耐热性)会对该弱耐热部造成热损伤的程度,且接近上述接合部配置上述弱耐热部的情况下,在现有的软溶装置(部件接合装置)中,若边加热上述接合材料边冷却上述弱耐热部,因上述接近配置对另一方产生了各自加热或冷却的影响,兼顾上述接合材料的可靠加热熔融和上述弱耐热部的保护是困难的。
在这种情况下,根据上述第一形态,通过由上述加热装置加热上述载置部件,加热与上述加热装置接触的上述基板,可以进行在上述基板的电极上配置的上述接合材料的加热熔融,而可降低传递到上述部件主体上的热量本身。另外,由于在上述弱耐热部或其附近局部进行由上述弱耐热部冷却装置进行的冷却,所以通过该冷却可以可靠降低传递到上述弱耐热部的热量,而可最小限度地抑制由该冷却给上述加热带来的影响。因此,可提供一种可兼有上述接合材料的可靠加热熔融和上述弱耐热部的保护的部件接合装置。
根据本发明的上述第二形态,上述弱耐热部冷却装置通过设置与上述弱耐热部或其附近接触,从上述部件传递上述热量的冷却部件,而可实现通过由该冷却部件与上述部件的接触来实现上述弱耐热部的局部冷却。另外,通过接触而同时进行上述加热和上述冷却,也可进一步降低对各个接触部分之外的热影响。因此,即使在彼此接近配置的情况下,也可以可靠地兼顾上述接合材料的可靠加热熔融和上述弱耐热部的保护。
根据本发明的上述第三形态,在由上述加热装置经上述载置部件和上述基板熔融上述接合材料时,由上述冷却部件进行的冷却通过使上述弱耐 热部的温度为其耐热温度以下,而可以预先防止由上述加热引起的上述弱耐热部的热损伤的发生。
根据本发明的上述第四形态,即使在上述部件内部配置上述弱耐热部的情况下,通过上述冷却部件经上述弱耐热部的附近的上述部件外围,间接接触上述弱耐热部,从而可进行上述弱耐热部的局部且可靠的冷却。尤其,这样,在上述弱耐热部不露出上述部件的外面,而配置在其内部的情况下,例如,如现有技术那样,通过仅向上述部件主体喷射冷风,有在上述内部配置的上述弱耐热部的局部且可靠冷却困难的情况,在这种情况下,虽然有上述弱耐热部发生热损伤的可能性高的问题,但是根据上述第三形态,可以解决这种问题的发生。
根据本发明的第五形态,不仅在上述冷却部件经上述部件的外面间接接触上述弱耐热部的情况下,即使在经上述基板间接接触上述弱耐热部的情况下,也可以进行上述弱耐热部的局部且可靠的冷却。
根据本发明的上述第六形态,上述载置部件在上述基板的上述电极的形成位置附近具有载置上述基板的载置面,使其与上述基板部分接触,从而可通过该载置面和上述基板的接触部分来局部加热上述基板,可使上述接合材料的加热熔融用的向上述基板传送的加热的热量为需要的最小限度,可以进行高效的加热熔融,同时可降低传递到上述弱耐热部的热量。
根据本发明的上述第七形态,通过进一步包括连接到上述载置部件,使上述载置部件吸附保持上述基板的吸引装置,从而可使在上述载置部件上载置的上述基板紧贴到上述载置部件上。因此,可以提高从上述载置部件向上述基板的热传导性,可以进行高效的加热,可以缩短上述接合材料的熔融用的上述加热所需要的时间,可降低通过上述加热在上述弱耐热部上的热量的累加量,可以更可靠地防止上述弱耐热部的热损伤的发生。
根据本发明的上述第八形态,上述冷却部件具有其内部可通过冷却流体的冷却流体用通路,通过使上述冷却流体通过该冷却流体用通路,通过可去除从上述部件传递到上述冷却部件的热量,从而可持续地稳定进行由上述冷却部件的上述接触进行的上述弱耐热部的冷却。
根据本发明的上述第九形态,上述弱耐热部冷却装置在上述冷却部件的上述接触的位置和可解除该接触的位置之间进一步具有使上述冷却部 件移动的冷却部件移动装置,从而可根据上述冷却的必要性,来进行上述冷却。
根据本发明的上述第十形态,上述弱耐热部冷却装置与上述载置部件对向设置上述冷却部件,通过上述冷却部件移动装置使上述冷却部件位于上述接触的位置,将装载了上述部件的上述基板保持在上述载置部件上的载置位置,从而可使上述基板紧贴到上述载置部件上,可使上述加热效率提高,而可缩短上述加热所需要的时间。
根据本发明的上述第十一形态,通过由热传导率比上述部件的形成材料高的材料形成上述冷却部件,而可更高效地将传递到上述弱耐热部或其附近的热量传递到上述冷却部件,而可实现可靠且高效的冷却。
根据本发明的上述第十二形态,通过由上述基板和上述载置部件的接触时间和上述冷却部件和上述部件的接触时间的控制进行上述接合材料的加热熔融用所需要的上述温度分布和防止上述弱耐热部的热损伤用的上述温度分布,所以可使控制装置的结构变得简单,同时可以兼有预先防止上述弱耐热部的热损伤的发生和上述接合材料的可靠熔融。
根据本发明的上述第十三形态或第十四形态,包括载置部件和加热装置,通过使上述电路基板接触与一个电路基板大致相同大小的载置部件而由上述加热装置加热,对于小型的电路基板可降低损耗的发生,且可分别进行对应于各种电路基板的加热。因此,与现有技术相比,对于少量、多品种的电路基板,可以高生产率制造。
根据本发明的上述第十五形态,通过采用与部件装载装置一体的结构,可以提供一种可得到上述各个形态的效果的部件安装装置。
根据本发明的上述第十六形态,在载置部件上载置具有向基板的电极接合的接合部和其耐热温度比接合材料的熔点低的弱耐热部的部件夹着上述接合材料来装载的上述基板,通过加热装置加热该载置部件,而加热与上述载置部件接触的上述基板,从而可边熔融上述接合材料,边使冷却部件接触上述弱耐热部或其附近,可通过传递到上述冷却部件而减少通过该加热传递到上述弱耐热部的热量。另外,由于通过向该冷却部件的热量传递,将上述弱耐热部的温度保持在其耐热温度以下,所以不使上述弱耐热部发生热损伤。因此,可以提供一种边进行由上述接合材料的加热进行 的可靠熔融,边预先防止由该加热引起的上述弱耐热部的热损伤的发生的部件接合方法。
另外,根据本发明的其他形态,在通过上述基板的加热使上述接合材料的温度保持在其熔点以上且该接合材料的熔融完成之前,抑制该弱耐热部的温度升高,而使上述弱耐热部的温度为上述耐热温度以下的温度,从而可边可靠防止由上述加热带来的上述弱耐热部的热损伤的发生,边进行上述接合材料的可靠熔融。
另外,通过设置使上述电路基板保持在上述载置部件上的按压单元,可使电路基板紧贴到载置部件上,而可以更高精度地进行电路基板的温度控制。
由此,即使在上述电路基板产生翘起或弯曲的情况下,不限于上述接合材料配置区域之外的区域的状态,而可以可靠地使上述接合材料配置区域接触上述载置部件的上述传热部。因此,可以可靠且高效地进行上述电子部件向上述电路基板的接合。
另外,由厚度为0.2mm到1mm范围的电路基板或由软性基板构成的电路基板中,由于基板对于由上述加热装置进行的加热控制的温度响应性很好,所以可以对每种电路基板,通过适当的温度控制进行加热。
另外,可以提供一种包括可得到由上述各种形态带来的效果的电子部件接合装置的电子部件安装装置,另外,可以提供一种可得到由上述各种形态带来的效果的电子部件向电路基板的接合方法。
另外,作为安装系统装置,可以是小型化的安装系统。为不占用场所,能量效率高的安装系统。
附图说明
可以从附图的与最佳实施形态相关的下面描述中明白本发明的这些和其他目的与特征。该附图中,
图1是表示本发明的第一实施形态的电子部件接合装置的模式结构的立体图;
图2是表示用图1的电子部件接合装置进行接合的CCD内置部件和FPC的模式结构的模式截面图;
图3是表示对图2的CCD内置部件和FPC实施上述接合动作的状态的模式截面图;
图4是表示台架、加热装置及下方侧散热器的配置关系的模式立体图;
图5是上方侧散热器的模式立体图;
图6是上方侧散热器升降装置的模式立体图;
图7A、图7B、图7C、图7D和图7E分别是表示电子部件接合装置中将CCD内置部件向FPC接合的动作的步骤的模式说明图,图7A是将FPC供给到台架上方的状态,图7B是将FPC载置在台架上的状态,图7C是进行将CCD内置部件向FPC接合的动作的状态,图7D是解除FPC向台架的载置后的状态,图7E是输送输送平板架的状态;
图8A、图8B、图8C、图8D分别是表示上方侧散热器的各种形态的模式立体图,图8A是具有平板接触部的形态,图8B是具有大致口字形状的接触部的形态,图8C是四个角上分别具有接触部的形态,图8D是图8C的接触部的变形形态;
图9是表示在上方侧散热器中形成的冷风通路的模式立体图;
图10是表示上方侧散热器中具有的仿形机构的结构的模式截面图;
图11是表示本发明的第二实施形态的电子部件接合装置中,对CCD内置部件和FPC实施上述接合动作的状态的模式截面图;
图12A、图12B、图12C、图12D和图12E分别是表示电子部件接合装置的将CCD内置部件向FPC接合的动作的步骤的模式说明图,图12A是将FPC供给台架上方的状态,图12B是将FPC载置在台架上的状态,图12C是进行将CCD内置部件向FPC接合的动作的状态,图12D是解除FPC向台架的载置后的状态,图12E是输送输送平板架的状态;
图13是表示本发明的实施例的接合方法中,焊锡部、粘接部和滤色器的温度变化状态的图;
图14是本发明的第三实施形态的电子部件接合装置的构造的模式说明图;
图15是适合于用图14所示的电子部件接合装置进行加热的电路基板的立体图;
图16是图14所示的电子部件接合装置具有的载置部件的立体图;
图17是图14所示的电子部件接合装置具有的针的立体图;
图18是表示图14所示的电子部件接合装置执行的由温度控制使用的温度分布(profile)的一例的曲线;
图19是表示图14所示的电子部件接合装置执行的由温度控制使用的温度分布的另一例的曲线;
图20是表示图14所示的电子部件接合装置执行的由温度控制使用的温度分布的又一例的曲线;
图21是表示图14所示的电子部件接合装置的变形例的立体图;
图22是表示图14所示的电子部件接合装置的另一变形例的立体图;
图23是表示图14所示的电子部件接合装置的又一变形例的立体图;
图24A和图24B是表示图1所示的电子部件接合装置的又一变形例的图,图24A是表示通过按压部件按压基板及部件的情况的变形例,图24B是表示用针按压部件情况的变形例;
图25是表示加入了图21所示的电子部件接合装置的安装系统的模式图;
图26是表示加入了图21所示的电子部件接合装置的另一安装系统的模式图;
图27是表示加入了图21所示的电子部件接合装置的又一安装系统的模式图;
图28是表示现有的安装系统的模式图;
图29是表示现有的基板的模式图;
图30是表示现有基板的加热方法的模式图。
具体实施方式
在继续本发明的记述前,在附图中对于同一部件添加相同的附图标记。
下面,参照附图,详细说明本发明的第一实施形态。
(第一实施形态)
图1表示本发明的第一实施形态的部件接合装置的一例即电子部件接合装置101的模式外观立体图。
如图1所示,电子部件接合装置101是使在作为基板的一例的软性电路基板(下面,为FPC(Flexible Printed Circuit Board))3的上面夹着接合材料装载的部件通过加热熔融(即,软溶)该接合材料,而接合(即,安装)到FPC3上的装置。并且,此处所谓“接合”,是指通过将上述接合材料加热熔融,然后使该接合材料固化而进行的安装,并且,在该安装状态(即接合状态)下,即使在上述部件或者上述电路基板上施加外力,也很难容易地解除该接合状态。而且,在该接合状态下,为上述部件和上述电路基板的配置固定的状态。在说明该电子部件接合装置101的具体结构之前,下面,用作为装载了上述部件的状态下的FPC3的模式截面图的图2说明由这种电子部件接合装置101处理的FPC和上述部件的结构。
(CCD内置部件、FPC的结构)
如图2所示,在FPC3的上面,作为上述部件,装载着其内部内置了CCD(Charge Coupled Device)2的作为电子部件的一例的CCD内置部件1。CCD内置部件1包括具有大致长方体外形的有底体的封装部4和与封装部4上部的开口部吻合,密合封装部4的内部空间的作为盖部的水晶盖部5。另外,在封装部4内侧的内底部配置CCD2,该CCD2用由粘接材料形成的粘接部6固定该配置。另外,在封装部4的内侧沿其内表面,形成作为两个台阶部的下侧台阶部4b和上侧台阶部4c。在下侧台阶部4b上形成与CCD2电连接的CCD用电极部7,经引线8,电连接CCD2和CCD用电极部7。另外,在上侧台阶部4c的上面,经由粘接材料形成的粘接部9粘接水晶盖部5下面侧的周围部。另外,在CCD2的上面配置着滤色器10。另外,由于配置了CCD2的封装部4的内侧空间因CCD2和滤色器10的功能特性,要求气密性,所以封装部4的上侧台阶部4c和水晶盖部5之间配置的粘接部9使用有柔韧性的粘接材料。
另外,在封装部4的下部端部形成与在FPC3上面形成的作为电极的一例的多个电极部3a接合的、作为接合部一例的多个接合电极部11。另外,决定各种配置,使得FPC3的各个电极部3a和CCD内置部件1的各个接合电极部11彼此各自对应,夹着在各个接合电极部11和各个电极部3a之间配置的作为接合部件的一例的焊锡部12,而在FPC3的上面装载CCD内置部件1。另外,如图2所示,在这种装载状态中,成为在FPC3 的上面紧贴封装部4的底部的状态。由此,成为通过FPC3的上面大致整体支撑CCD内置部件1的状态,而可在稳定的状态下将CCD内置部件1安装到FPC3。
另外,本实施形态中,水晶盖部5的粘接部9、滤色器10和CCD2的粘接部6为其耐热性比焊锡部12或接合电极部11和封装部4低的弱耐热部的一例。例如,粘接部9的耐热温度(条件)在200℃以下,滤色器10的耐热温度(条件)在180℃以下,粘接部6的耐热温度(条件)在180℃以下。另外,焊锡部12的熔点是206℃。
另外,CCD内置部件1中,作为上述各个弱耐电部的粘接部9、粘接部6和滤色器10接近经各个焊锡部12接合到FPC3的各个电极部3a的各个粘接电极部11配置。这里,所谓“接近配置”是指以各个接合电极部11和电极部3a的夹着各个焊锡部12进行接合时,虽然各个焊锡部12的熔融用的热量也传递到各个接合电极部11,但是这种热量还传递到上述各个弱耐热部,以通过该传递而上述各个弱耐热部受到热损坏的距离来配置。这种距离受夹在接合电极部11和上述各个弱耐热部之间的部位的构成材料和各个焊锡部12的加热温度影响。
另外,FPC3是具有挠性的薄形薄膜状的软性基板。另外,供给电子部件接合装置101的FPC3是已经在其上面装载了CCD内置部件1的状态,这种装载例如在邻接电子部件接合装置101设置的、或在其他场所设置的电子部件装载装置等中进行。
(电子部件接合装置的结构)
另外,如图1所示,电子部件接合装置101包括把将三个FPC3作为一组并在其上面配置保持的、作为输送用支撑部件的输送平板架13沿作为图示右向的平板架输送方向A输送的输送装置14,和在由该输送装置14输送到电子部件接合装置101的大致中央附近的输送平板架13上保持的各个FPC3载置于其上面、进行各个FPC3的加热的作为载置部件的一例的台架16。另外,通过在该台架16上载置各个FPC3,进行后述中说明的CCD内置部件1和FPC3的接合。另外,输送装置14将供给电子部件接合装置101的FPC3(保持在输送平板架13上的各个FPC3)可载置地输送供给到台架16上,同时,在由台架16进行上述安装动作的各个FPC3 仍保持在输送平板架13上的状态下,可沿平板架输送方向A输送,而从电子部件接合装置101排出。另外,例如,比FPC3的外部稍微小地形成输送平板架13,且具有各自对应于所保持的各个FPC3的开口部13a,例如,如图2所示,在FPC3的下面由端部形成开口部13a,通过由端部支撑,而可以保持各个FPC3。即,如图2所示,在输送平板架13上保持的状态下,成为各个FPC3除了其下面侧的端部之外,不接触输送平板架13,而在上述各个开口部13a中露出的状态。另外,代替输送平板架13的开口部13a比FPC3的外形稍小地形成的情况,相反也可稍大地形成。但是,在这种情况下,需要设置通过输送平板架13可靠保持FPC3的装置(机构等)。
接着,使用图3所示的模式截面说明图说明电子部件接合装置101的进行将CCD内置部件1向FPC3安装的动作(接合动作,下面相同)的台架16附近的结构。
如图3所示,电子部件接合装置101包括装载上述FPC3的台架16、接触该台架16的下面设置、通过加热台架16,而加热与台架16接触的FPC3的加热装置18。
台架16兼有载置FPC3并保持的功能和将热传递到FPC3的功能,可以容易地更换加热装置18,使其可对应于各种基板。另外,台架16最好是由铝、铜、镁、陶瓷等热传导性好的材料构成,尤其,若使用铝材,在实现低价和热均匀方面是最佳的。这里,所谓“热均匀”是指通过接触传热将热量提供给物体的情况下,该接触部分的物体表面温度分布均匀。另外,如图4的模式立体图所示,台架16具有大致コ字状的平面形状。
另外,如图3和图4所示,在FPC3的里面接触的作为台架16的上面的载置面16上开口形成吸附FPC3用的多个吸附孔20。本实施形态中,为对应于所载置的FPC3的各个电极部3a而配置台架16的各个载置面16a。另外,吸附孔20的数目和形成位置可以对应所载置的FPC3来决定。
另外,形成各个吸附孔20,使其向台架16的下方端部贯通,将该贯通部分连接到设置在台架16的外部的图中未示的真空吸引装置上,并通过使上述真空吸引装置工作,而用可各个吸附孔20吸附FPC30。另外,在上述真空吸引装置或上述真空吸引装置与上述贯通部分之间的路径上 设置测量其吸引压力的图中未示的压力计,而可以可控制地或人为确认由各个吸附孔20产生的吸附压力,来保证可靠的吸附动作。
另外,加热装置18例如由所谓的陶瓷加热器构成,将该陶瓷加热器紧贴配置在台架16的下面。由于这种陶瓷加热器其控制响应性可在1秒以下,所以可以对应于各种温度分布。在陶瓷加热器之外的所谓恒定热量的加热器的情况下,对于升温、降温的响应性需要几十秒到几分钟,这样,在请求升温、降温的使用形态中,虽然其生产率降低,但是在大致没有上述升温、降温的使用形态,即将加热器的温度保持为一定的使用形态中,可以用作比较低价的加热器。
另外,加热装置18包括图中未示的电源部和温度传感器,根据由上述温度检测器检测出的温度控制从电源部向上述陶瓷加热器供给的电流量,而可将其加热温度控制为希望的温度。另外,在加热装置18的与台架16接触的接触面之外的表面由图中未示的隔热材料覆盖。由此,可以抑制从上述接触面之外的表面放热,可以高效地将加热装置18的热传递到台架16上。
进一步,如图1所示,电子部件接合装置101中,在通过输送装置14位于台架16的上方的FPC3的下面,在各个载置面16a接触的位置和可解除该接触的位置之间具有驱动台架16和加热装置18的一体升降动作的作为载置部件升降装置的一例的台架升降机17。由此,可以可靠地载置在其上方配置的FPC3,同时,通过其下降动作解除该载置,而可通过输送装置14从台架16的上方输送排出FPC3。
另外,如图3和图4所示,电子部件接合装置101包括冷却CCD内置部件1内的上述各个弱耐热部用的弱耐热部冷却装置22。弱耐热部冷却装置22包括通过接触CCD内置部件1的上部的水晶盖部5的上面,而可通过热传递冷却上述弱耐热部的作为冷却部件的一例的上方侧散热器24和通过从FPC3的下方侧接触FPC3的CCD内置部件1的装载部分,而可通过热传递冷却上述弱耐热部的作为冷却部件的一例的下方侧散热器26。
如图3和图5所示,上方侧散热器24在其下面侧的彼此相对的端部具有凸状隆起的形状,各个凸状部分的下方侧前端面成为与CCD内置部件1的水晶盖部5的上面接触的接触部24a。另外,形成为上方侧散热器 24的下方侧的外形大小与水晶盖部5的外形大致相同,各个接触部24a可接触水晶盖部5的彼此相对的端部。这样,通过形成上方侧散热器24,而至少可以使具有大致长方形的平面形状的水晶盖部5的四个角的部分可靠地与任一个接触部24a接触。
这样,形成上方侧散热器24是因为由于在水晶盖部5的下面侧周围配置的粘接部9是上述弱耐热部,所以将使通过FPC3、焊锡部12、接合电极部11和封装部4,传递到粘接部9的伴随着加热装置18的加热得到的热量在粘接部9的附近,经水晶盖部5,传递到各个接触部24a,从而使该热量减少作为目的。另外,这样,由于具有如下的特征,且已经经实验验证,即传递到粘接部9的上述热量很容易以在水晶盖部5的四个角上配置的各个粘接部9集中的方式传递,所以至少通过使接触部24a接触这四个角部的粘接部9的附近,而可以可靠抑制上述四个角部的温度升高。另外,为了可有效实现上方侧散热器24的这种功能,上方侧散热器24例如由具有高的热传导率的铝(热传导率为209W/m·k)等形成。
另外,如图6的模式说明图所示,弱耐热部冷却装置22在上方侧散热器的与CCD内置部件1的上述接触的高度位置和可解除该接触的高度位置之间具有驱动上方侧散热器24的升降动作的作为冷却部件移动装置的一例的上方侧散热器升降装置28。该上方侧散热器升降装置28例如可使用具有防止上方侧散热器24沿FPC3的大致表面旋转的功能的带旋转防止功能的气缸等。
另外,如图3和图4所示,下方侧散热器26具有大致长方体状的形状,其上面为与在台架16上载置的状态下的与FPC3的下面大致中央部接触的接触部26a。另外,在该接触部26a上形成与台架16的吸附孔20有同样功能的吸附孔30,可通过该吸附孔30吸引而使FPC3的上述下面与接触面26a贴紧。另外,将该吸附孔30连接到上述的未图示的真空吸引装置上。
另外,下方侧散热器26的接触面26a的平面外形与CCD2的平面外形大致相同,可将下方侧散热器26的接触面26a与FPC3接触,使其与CCD内置部件1的CCD2的配置位置对应。
这样,形成下方侧散热器26是因为由于将CCD2固定在封装部4的 内底部4a的粘接部6和在CCD2的上面配置的滤色器10是上述弱耐热部,所以将使通过FPC3和封装部4等,传递到粘接部6和滤色器10的伴随加热装置18的加热的热量在粘接部6和滤色器10的附近经FPC3传递到接触部26a,从而以使该热量减小作为目的。另外,由于下方侧散热器26通过吸附孔30的吸引,而贴紧在FPC3的下面,所以可以使这种热传递的效率提高,可进行高效的热传递。因此,可以高效且可靠地抑制粘接部6和滤色器10的温度升高。另外,为了可高效实现下方侧散热器26的这种功能,下方侧散热器26也与上方侧散热器24相同,例如由热传导率高的铝等形成。
另外,如图3所示,在下方侧散热器26的内部形成作为冷却流体的一例的可通过冷却用空气的多个冷风通路31(冷却流体用通路的一例)。另外,将该冷风通路31连接到图中未示的冷风供给装置上,通过在各个冷风通路31内供给冷风,而可由冷风去除传递到下方侧散热器26的上述热量。因此,即使上述热量传递到下方侧散热器26,也可通过上述冷风去除该热量,所以可以抑制下方侧散热器26的温度升高,可以在高效的状态下维持上述热传递。
另外,如图4所示,弱耐热部冷却装置22在FPC3的下面大致中央部分和下方侧散热器26的上述接触位置与比该接触位置位于图示前侧的位置上、可解除该接触,且与台架16的内侧分离的位置之间具有驱动下方侧散热器26的移动动作的作为移动装置的一例的下方侧散热器移动装置32。通过利用该下方侧散热器移动装置32,以使下方侧散热器26插入台架16的内侧的方式移动,而可位于上述可接触位置上,相反,通过以从台架16的内侧脱离的方式拔出移动,而可位于不受台架16的热影响的位置上。通过移动到这种脱离的位置上,而可将通过与FPC3的接触传递并贮存的热量有效放出,以备下次的通过与FPC3的接触进行的传热。
另外,这种下方侧散热器26和下方侧散热器移动装置32可与台架16和加热装置18一起一体地可通过台架升降机17升降,位于台架16的内侧的下方侧散热器26在FPC3的下面载置到台架16的各个载置面16a的同时,与该FPC3的下面接触。即,形成为台架16的各个载置面16a和下方侧散热器26的接触面26a处于大致相同的高度。
另外,如图1所示,电子部件接合装置101包括进行上述各个构成部的动作控制的控制装置90。该控制装置90边使各个动作相关联,边统一控制由输送装置14进行的各个输送平板架13的输送动作、由加热装置18进行的台架16的加热动作、由台架升降机17进行的台架16等的升降动作、由上方侧散热器升降装置28进行的上方侧散热器24的升降动作和由下方侧散热器移动装置32进行的下方侧散热器26的移动动作等各个动作。
另外,控制装置90具有根据预先输入设定的加热温度的分布数据来控制基于加热装置18的台架16的加热温度的功能。进一步,通过根据这种加热温度的分布数据,综合控制各个FPC3和台架16的接触时间、上方侧散热器24和CCD内置部件1的接触定时和接触时间、下方侧散热器26和FPC3的接触时间等,而可进行与上述预先设定的加热温度的分布一致的焊锡部12的加热熔融。
(部件接合动作)
接着,下面使用图7A到图7E分别表示的模式说明图说明在具有上述构成和功能的电子部件接合装置101中,对于装载了CCD内置部件1状态下的FPC3,实施各个焊锡部12的加热熔融,之后,使其冷却固化,从而将CCD内置部件1安装到FPC3上的具体动作。另外,下面说明的各个动作通过电子部件接合装置101的控制装置90边使各个动作相关联,边进行统一控制。
如图7A所示,在输送平板架13上保持了三个FPC3,该输送平板架13通过输送装置14沿平板架输送方向A输送,在其中的一个FPC3(位于图示右端的FPC3)位于台架16的上方的状态下,停止该输送。之后,通过位置规定销15a和止动器15b将输送平板架13固定在该位置上。另外,成为通过加热装置18将台架16加热到预先设定的温度并保持的状态。另外,与此同时,移动通过下方侧散热器移动装置32而位于与台架16分离的位置上的状态下的下方侧散热器26,使其插入台架16的内侧。
之后,如图7B所示,通过台架升降机17与台架16一起一体升高加热装置18和下方侧散热器26,在FPC3的下面,接触台架16的载置面16a和下方侧散热器26的接触部26a。另外,在该接触的同时,通过各个吸附 孔20和30进行FPC3的下面的吸附。与此同时,通过上方侧散热器升降装置28,将位于上述接触的解除位置状态下的上方侧散热器24下降到上述接触的位置上,而使其接触面24a接触CCD内置部件1的水晶盖部5的上面。另外,与由台架升降机17进行的台架16的上升移动同步,如图7B所示,也可下降按压保持FPC3的上面端部的FPC按压部件16b。在这种情况下,具有与通过来自其下面侧的吸附而保持在台架16上的情况相比,能够更可靠地保持作为具有挠性的薄膜状基板的FPC3的优点。
如图7C所示,通过台架16的载置面16a和FPC3的接触,从通过加热装置18加热的状态下的台架16经FPC3将热量传递到各个焊锡部12,而开始各个焊锡部12的加热。这时,由基于加热装置18的台架16的加热温度为上述预先设定的一定温度,通过控制台架16的载置面16a和FPC3的接触时间(即,控制从上述接触到解除上述接触的时间),而控制各个焊锡部12的升温状态。
另一方面,为经上述FPC3向各个焊锡部12加热而传递的热量还传递到CCD内置部件1内的粘接部6和9与滤色器10上。但是,通过上方侧散热器24的各个接触部24a与水晶盖部5的端部的接触,传递到粘接部9的热量的一部分或几乎全部通过水晶盖部5传递到各个接触部24a。同样,通过下方侧散热器26的接触部26a和FPC3的下面的接触,将传递到粘接部6和滤色器10的热量的一部分和几乎全部通过封装部4的内底部4a的附近传递到接触部26a。通过可将这种上述分别传递的热量的一部分和几乎全部传递到上方侧散热器24或下方侧散热器26,而可抑制粘接部6、粘接部9和滤色器10的温度升高。
之后,如图7D所示,各个焊锡部12升温到其熔点,例如215℃以上的温度,在该温度下保持预先设定的规定时间后,通过台架升降机17,一体下降台架16、下方侧散热器26和加热装置18,而解除台架16和下方侧散热器26与FPC3的接触。另外,与该下降动作同时,还升高各个FPC按压部件16b,而解除FPC3在台架16上的保持。进一步,与这些动作一起,通过上方侧散热器升降装置28,使上方侧散热器24升高,而解除上方侧散热器24和水晶盖部5的接触。
进一步,之后,通过下方侧散热器移动装置32,使下方侧散热器26 移动到与台架16的内侧脱离的位置上,将传递到下方侧散热器26并贮存的热量放热,以备下面的操作。另外,也可代替这样由下方侧散热器移动装置32进行的下方侧散热器26向上述脱离位置的移动,而不进行该移动。是否需要这种移动根据在下方侧散热器26内形成的各个冷风通路31的冷却能力和到下一FPC3的加热为止的待机时间等来决定。另外,使加热装置18的加热温度为仍保持在上述一定温度的状态,使得对于下一FPC3的加热可以迅速对应。
之后,如图7E所示,下降定位输送平板架13的各个定位销15a和止动器15b,而解除该定位。该解除后,通过输送装置14沿平板架输送方向A输送输送平板架13,而使得相邻配置的下一FPC3位于台架16的上方。
另外,在上述动作顺序的说明中,虽然说明了基于加热装置18的加热温度保持为一定的情况,但是并不仅限于该情况。代替这种情况,例如,也可以在台架16和FPC3接触期间,根据预先设定的条件来升高基于加热装置18的台架16的加热温度。例如,也可以在解除台架16和FPC3的接触后,降温由加热装置18形成的台架16的加热温度。在这种情况下,由于仅在需要时进行需要的加热,所以可以降低加热装置18的耗电。另外,这种情况下,为在下一FPC3移动到台架16的上方而定位之前,根据预定的条件来再次升高加热装置18的加热温度的状态。
另外,上面说明的上方侧散热器24的形状并不仅限于图5所示的形状,也可以是各种形态。例如,如图8A所示,可采用上方侧散热器24的下面整体为平整的状态,形成接触部24a,使其与CCD内置部件1的水晶盖部5的上面整体贴紧的状态。在这种状态下,可以使上方侧散热器24的制作加工变得简单。
另外,如图8B所示,也可将上方侧散热器24的接触部24a形成为口字状。在这种情况下,由于仅使需要去除热量的粘接部9的附近接触接触部24a,所以可以有效地通过热传递散去热量,可进行粘接部9的冷却。
另外,如图8C所示,也分别在上方侧散热器24下面的四个角部分形成接触部24a。在这种情况下,如上所述,在这种情况下,由于可使接触部24a接触其温度升高较容易的粘接部9的四个角部附近,所以可以进行由更有效的热传递进行的冷却。另外,形成各个接触部24a,使其例如具 有大致正方形的平面,形成其一边的尺寸d,使其为上方侧散热器24的下面平面的一条边尺寸的大致1/3。
另外,如图8D所示,也可以成为合并图5形态和图8形态的形态。
另外,也可代替由彼此相同的材料形成上方侧散热器24的具有凸状形状的各个接触部24a的形成材料和上方侧散热器24的主体的形成材料的情况,而由彼此不同的材料形成。在这种情况下,通过接触部24a使用热传导性高的材料,而可提高来自水晶盖部5的热传导性。另外,虽然这种热传导性高的材料多为较高价的材料,但是在这种情况下,由于该材料仅用于接触部24a,所以可以抑制上方侧散热器24的制作成本的提高。另外,在由上述其他材料形成接触部24a的情况下,可在上方侧散热器24的下面通过钎焊等来粘接各个接触部24a而形成。
另外,如图9所示,也可在上方侧散热器24的内部形成与下方侧散热器26中形成的冷风通路31同样的冷风通路34(冷却流体用通路的一例)。例如,在上方侧散热器24的图示上面形成冷风供给孔34a,在图示的各个侧面形成冷风排出孔34b,而形成冷风通路34,使其从冷风供给孔34a通过各个冷风排出孔34b。进一步,将图中未示的冷风供给装置连接到冷风供给孔34a上,使该供给的冷风通过冷风通路34内,并利用该通过来去除上方侧散热器24中贮存的热量,并可利用各个冷风排出孔34b排出冷风。这时,由于将各个冷风排出孔34b设置在上方侧散热器24的各个侧面上,所以所排出的冷风部不向CCD内置部件1喷射,而不会阻碍各个焊锡部12的加热熔融。
另外,如图10所示,也可在上方侧散热器24上设置仿形机构。在这种情况下,在作为精密部件的CCD内置部件1的水晶盖部5接触上方侧散热器24的接触面24a时,可以缓和该接触时的冲击,同时,即使在接触面24a和水晶盖部5的上面不相互完全平行,而稍微倾斜的情况下,也可使接触面24a侧与水晶盖部5一致,可彼此贴紧,而可进行高效的热传递。
具体的,如图10所示,上方侧散热器24上包括具有支撑上方侧散热器24的支撑部38a,使上方侧散热器24沿其里面可在上下方向上滑动的引导的滑轨部38、在上方侧散热器24的上面设置的作为弹性体的一例的 弹簧部40和经该弹簧部40将上方侧散热器24一直向下方侧施加弹簧力的弹力部件36。通过这种结构,即使上方侧散热器24的接触面24a与水晶盖部5接触,上方侧散热器24也可将弹簧部40作为阻滞部件来缓和其冲击。另外,无论接触面是多少角度都可以自由倾斜。另外,如图10所示,也可在弹力部件36内设置冷却通路36a,来冷却上方侧散热器24。另外,也可代替使用弹簧部40来作为上述弹性体的情况,而使用缓冲橡胶等的橡胶系的部件。
另外,作为由设置这种仿形机构带来的其他效果,例如,在上方侧散热器24在其下面具有多个接触面24a的情况下,各个接触面24a和水晶盖部5的接触中彼此的接触力(按压力)可以为大致均匀的状态。因此,在这种情况下,可以使各个热传递的状态为大致均匀的状态,可以进行良好的热传递。
另外,在本第一实施形态中,虽然说明了弱耐热部冷却装置22中具有上方侧散热器24和下方侧散热器26两者的情况,但是并不仅限于这种情况。也可仅具有上方侧散热器24和下方侧散热器26中的其中一个。例如,在仅通过由上方侧散热器24进行的冷却,也可去除传递到粘接部6和滤色器10的热量的情况下,可以不必要设置下方侧散热器26。另外,还可有其相反情况。除此之外,根据分别用于粘接部6、粘接部9和滤色器10的材料的耐热性,可以有选择地决定是否需要各个散热器。
另外,在本第一实施形态中,虽然说明了形成各个接合电极部11,使得在CCD内置部件1的下面形成的各个接合电极部11经各个焊锡部12与在FPC3的上面形成的各个电极部3a接合的状态下,封装部4的下面整体与FPC3的上面密合的情况,但是各个接合电极部11的形态并不仅限于这种情况。也可以代替这种情况,例如CCD内置部件1的各个接合电极部11是引线,该各个引线经各个焊锡部12与各个电极部3a接合的情况。由于这种上述引线从封装部4的下面突出,所以在上述接合状态中,封装部4的下面和FPC3的上面之间产生空隙,通过具有该空隙,还可减少向粘接部6和滤色器10传递的热量。
另外,通过上方侧散热器升降装置28使上方侧散热器24位于与CCD内置部件1接触的高度的位置上,从而可以将在装载了CCD内置部件1 的状态下的FPC3保持在台架16的载置位置上。通过使用这种功能,例如可不需要台架16的吸附功能。
另外,也可以代替具有上述构成和功能的电子部件接合装置101为单独装置而构成的情况,例如与将CCD内置部件1装载到FPC3的作为部件装载装置的一例的电子部件装载装置集中为一台装置,构成电子部件安装装置。
根据上述第一实施形态,可以得到下面的各种效果。
首先,电子部件接合装置101中,为加热FPC3而载置的台架16不支撑FPC3的下面整体,而使其对应于需要加热熔融的各个焊锡部12的配置位置来部分地设置载置面16a,从而可通过加热装置18经台架16的各个载置面16a仅进行必要部分的局部加热。因此,在可实现向各个焊锡部12的高效加热的同时,可以降低向不要求该加热的部分,例如,作为弱耐热部的粘接部6、粘接部9和滤色器10传递的热量,而可降低上述弱耐热部的热损伤的发生可能性。
另外,通过在台架16的各个载置面16a上设置吸附孔20,而通过各个吸附孔20吸附在台架16上载置的FPC3的下面,而可使FPC3紧贴到各个载置面16a上。由此,可以提高从各个载置面16a向FPC3的热传递效率,可进行高效的加热。
另外,在通过这种方式进行向各个焊锡部12的加热的情况下,向各个焊锡部12传递的热量的一部分通过FPC3、各个接合电极部11、封装部4等,传递到作为上述弱耐热部的粘接部6、粘接部9和滤色器10,但是通过上方侧散热器24的各个接触面24a接触水晶盖部5的上面,以及下方侧散热器26的接触面26a接触FPC3的下面,而可进行传递,使得该传递的热量散到各个散热器中。因此,可以抑制各个焊锡部12在加热中上述弱耐热部的温度升高,可以抑制上述弱耐热部的因温度升高引起的热损伤。因此,可使内部具有CCD内置部件1这样的弱耐热部的部件防止上述弱耐热部的热损伤的发生,同时可以可靠地安装到FPC3上。
另外,上方侧散热器24的各个接触面24a的配置至少可以与水晶盖部5的四角部分接触地配置,从而可以更有效地将通过上述热量的传递传递到粘接其温度很容易升高的上述四角部分的粘接部9的热量散到上方侧 散热器24中。因此,可以可靠防止粘接部9的热损伤的产生。
另外,下方侧散热器26的接触面26a的形状和配置,通过与CCD内置部件1的CCD2对于封装部4的形状和配置大致对应,而可以更有效地将传递到将CCD2粘接到封装部4的内底面4a的粘接部6和滤色器10的上述热量散到下方侧散热器26中。因此,可以可靠防止粘接部6和滤色器10的热损伤的产生。
另外,通过分别将上方侧散热器24和下方侧散热器26与CCD内置部件1的上述弱耐热部的附近局部接触,而使上述热量散发传递到各个散热器上,即使冷却了该接触部分及其附近,也不影响向要求可靠加热的各个焊锡部的加热。因此,可以兼有向需要部分的局部加热和向需要部分的局部冷却。
(第二实施形态)
另外,本发明并不限于上述实施形态,也可由各种形态实施。例如,本发明的第二实施形态的电子部件接合装置具有与上述第一实施形态的电子部件接合装置101的构成不同的弱耐热部冷却装置122。图11表示表示该弱耐热部冷却装置122的模式结构的模式截面图。另外,在下面的说明中,对于具有与上述第一实施形态同样构成的部分,为容易理解该说明,而使用同一符号。
如图11所示,弱耐热部冷却装置122与上述第一实施形态的弱耐热部冷却装置22同样具有下方侧散热器26,但是代替上方侧散热器24,具有可从其上方向CCD内置部件1喷射冷风的冷风供给喷嘴124。
这种冷风供给喷嘴124可主要向CCD内置部件1的水晶盖部5的上面喷射冷风,尤其至少可向水晶盖部5的四个角部喷射冷风。另外,比CCD内置部件1的形成宽度小地形成冷风供给喷嘴124的形成宽度。这是为了防止从冷风供给喷嘴124供给的冷风直接喷射到各个焊锡部12,使得不会阻碍各个焊锡部12的加热熔融。另外,若防止了向各个焊锡部12的直接冷风喷射,则冷风供给喷嘴124的配置并不限于如上这样的配置。
这样,从冷风供给喷嘴124供给的冷风喷射到水晶盖部5上,从而可通过冷风从水晶盖部5的表面去除传递到粘接部9的热量,而可抑制粘接部9的温度升高。
另外,由冷风供给喷嘴124进行的冷风供给动作的控制可以通过控制装置90边与其他各个动作相关联,边统一控制。
分别使用从图12A到图12E表示的模式说明图具体说明在具有这种结构的电子部件接合装置中进行的CCD内置部件1向FPC3的安装动作的顺序。另外,下面说明的各个动作通过控制装置90边与彼此的动作相关联,边统一控制。
如图12A所示,在输送平板架13上保持三个FPC3,该输送平板架13通过输送装置14沿平板架输送方向A(图示向左的方向)输送,在其中一个FPC3(位于图中左端的FPC3)位于台架16的上方的状态下,停止该输送。之后,通过位置规定销15a和止动器15b将输送平板架13固定在该位置上。另外,台架16为通过加热装置18加热为预先设定的温度并保持的状态。另外,与此同时,位于离开台架16的位置状态下的下方侧散热器26通过下方侧散热器移动装置32移动,使其插入台架16的内侧。
之后,如图12B所示,通过台架升降机17,与台架16一起,一体升高加热装置18和下方侧散热器26,而在FPC3的下面,接触台架16的载置面16a和下方侧散热器26的接触部26a。另外,在该接触的同时,通过各个吸附孔20和30,进行FPC3的下面的吸附。另外,与此同时,开始从冷风供给喷嘴124向CCD内置部件1的上面的冷风供给。另外,与台架升降机17进行的台架16的上升移动同步,如图12B所示,也可下降按压保持FPC3的上面端部的FPC按压部件16b。
如图12C所示,通过台架16的载置面16a和FPC3的接触,从由加热装置18加热的状态下的台架16经FPC3向各个焊锡部12传递热量,而开始各个焊锡部12的加热。这时,由加热装置18得到的台架16的加热温度为上述预先设定的一定温度,通过控制台架16的载置面16a和FPC3的接触时间,而可进行各个焊锡部12的升温状态的控制。
另一方面,为经上述FPC3向各个焊锡部12加热而传递的热量还传递到CCD内置部件1内的粘接部6和9与滤色器10。但是,通过来自冷风供给喷嘴124的冷风喷射,传递到粘接部9的热量的一部分和几乎全部通过水晶盖部5而由该喷射的冷风去除。另外,通过下方侧散热器26的接 触部26a和FPC3下面的接触,传递到粘接部6和滤色器10的热量的一部分或几乎全部通过封装部4的内底部4a的附近传递到接触部26a。通过上述喷射的冷风或向下方侧散热器26的传递而可冷却上述所传递的热量的一部分和几乎全部,而可抑制粘接部6、粘接部9和滤色器10的温度升高。
之后,如图12D所示,将各个焊锡部12升温到其熔点,例如,215℃以上的温度,而在该温度下保持预先设定的预定时间后,通过台架升降机17,使台架16、下方侧散热器26和加热装置18一体下降,而解除台架16和下方侧散热器26与FPC3的接触。另外,与该下降动作同时,还升高各个FPC按压部件16b,而解除FPC3在台架16上的保持。进一步,与这些动作一起,停止由冷风供给喷嘴124进行的冷风供给。
之后,如图12E所示,下降定位输送平板架13的各个定位销15a和止动器15b,而解除该定位。该解除后,通过输送装置14沿平板架输送方向A输送输送平板架13,使得相邻配置的下一FPC3位于台架16的上方。
根据上述第二实施形态,代替上述第一实施形态的弱耐热部冷却装置22的上方侧散热器24,使用冷风供给喷嘴124,也可进行上述弱耐热部的局部冷却,而可得到与由上述第一实施形态相同的效果。
另外,可不接触CCD内置部件1,而进行上述局部的冷却,从而尤其在难于进行该接触的情况下很有效。例如,可考虑到水晶盖部5的上面有凹凸的形状的情况。
(实施例)
接着,作为本发明的实施例,图13表示通过电子部件接合装置101将CCD内置部件1安装(接合)到FPC3情况下的各个焊锡部12的加热温度的变化状态和粘接部9或CCD2的表面温度的变化状态。
本实施例中,由加热装置18进行的台架16的加热条件是加热温度为350℃,加热时间为20秒,具有图8A所示形状的上方侧散热器24和图3和图4所示形状的下方侧散热器26。另外,各个焊锡部12的目标加热温度是215℃以上,CCD2上面的温度上限值(即,滤色器10的温度上限值)是180℃以下,粘接部6的温度上限值是200℃以下。在这些上限中,通过进行上述接合,而可检测出图13所示的温度变化状态。另外,图13中,纵轴表示温度(℃),横轴表示时间(秒),表示焊锡部12、粘接部6和 CCD2的表面(下面,为滤色器10)的各个温度变化状态。另外,将FPC3与台架16的各个载置面16a接触的时刻作为基准时间,而设为时间0秒。
如图13所示,在上述基准时间的时间0秒之前(即,加热开始前),焊锡部12、粘接部6和滤色器10的各个温度大致为25℃左右。之后,在时间0秒之后,由于FPC3的加热开始,所以焊锡部12、粘接部6和滤色器10各自的温度升高。这时,由于接近各个焊锡部配置各个载置面16a,所以可以使焊锡部12的温度急速升高。另一方面,在CCD2的附近,即,粘接部6和滤色器10的附近,经FPC3接触下方侧散热器26,所以传递到粘接部6和滤色器10的热量的一部分可传递到下方侧散热器26而去除,所以与焊锡部12的温度升高相比,可以抑制粘接部6和滤色器10的温度升高程度。
之后,在时间18秒的时刻附近,焊锡部12的温度超过(或达到)作为上述目标加热温度的215℃,各个焊锡部12的熔融开始。之后,在时间18秒~20秒的区间中,维持焊锡部12的温度保持在215℃左右或其以上的状态,熔融各个焊锡部12。另一方面,在该区间中,粘接部6的温度为197℃以下,而没有超过作为上述温度上限值的200℃。同样,在同一区间中,滤色器10的温度为174℃以下,而没有超过作为上述温度上限值的180℃。
之后,在时间20秒的时刻,解除各个载置面16a和FPC3的接触,进一步,解除上方侧散热器24和CCD内置部件1的接触,以及下方侧散热器26和FPC3的接触,而成为停止FPC3的加热和伴随上述加热的粘接部6和滤色器10的冷却的状态。之后,下降各个焊锡部12、粘接部6和滤色器10的温度,而固化处于熔融状态的各个焊锡部12,而将CCD内置部件1与FPC3接合。
在这种接合方法中,由于可将作为弱耐热部的粘接部6和滤色器10的温度保持在其上限值以下,同时急速加热各个焊锡部12,所以可以防止上述弱耐热部的热损伤的产生,且缩短上述接合所需要的时间。
另外,通过由控制装置90控制台架16和FPC3的接触时间、上方侧散热器24和CCD内置部件1的接触时间、以及下方侧散热器26和FPC3的接触时间,而可实现如图13所示的焊锡部12的加热温度分布,作为上 述弱耐热部的粘接部6和滤色器10的温度分布。
(第三实施形态)
另外,本发明并不限于上述实施形态,还可由其他各种形态实施。下面,参照附图说明例如,在通过传热来加热在加热台架上载置的基板的情况下,可实现高效且可靠的加热的电子部件接合装置及方法。这里,上述电子部件接合方法是由上述电子部件接合装置实行的方法。另外,各图中,对于同一构成部分赋予同一符号。
另外,在下面的实施形态中,电子部件是在电路基板上进行表面安装,并通过接合材料接合到上述电路基板上的部件,相当于如图15所示的例如芯片部件206和IC207。另外,作为上述接合材料,在下面的实施形态中,示例采用了焊锡、即从操作性来看采用胶状焊锡,但是并不限于此,例如,也可以是银浆或导电性粘接剂等。例如,在下面的实施形态中,电路基板为具有挠性的软性基板,例如,示例采用薄膜状的软性基板,即FPC(Flexible Printed Circuit Board)。这种软性基板,由于具有挠性的功能特性,故在其保持时,具有容易产生翘起、弯曲和松弛,难于进行可靠的保持的特征。但是,并不这样限于软性基板,也可以是例如其厚度是1mm以下的基板,例如0.02mm到1mm范围内的基板。而不管有无挠性。总之,相当于不是如现有技术那样,同一种类大量生产的基板,而是种类不同,各种类型均少量生产的电路基板。或者,上述电路基板也可以是按带状连接多个软性基板而形成的带状基板。这时,可以是在从上述带状基板大量形成同一种的基板的情况,也可以是均少量生产不同种类的基板的情况中的其中一个情况。
图14到图17表示本第三实施形态的电子部件接合装置316。另外,图15表示相当于由电子部件接合装置316处理的电路基板FPC205。FPC205例如是进行液晶模块和主基板的连接用的基板,是单面安装基板,在FPC205的部件安装面205a上除了IC207之外,在涂敷了未硬化的胶状焊锡208的位置上载置(即,装载)了多个芯片部件206。另外,本实施形态中,在搬入电子部件接合装置316之前,将IC207安装到FPC205上。
电子部件接合装置316包括载置上述的FPC205的载置部件305、加热载置部件305而加热与载置部件305接触的FPC205,由此使将电子部 件206接合到FPC205上的胶状焊锡208熔融的加热台架306和将FPC205和该载置部件305按压在加热台架306上的按压单元300。
载置部件305兼有载置FPC205并保持的功能,和将热量传递到FPC205上的功能,可相对于加热台架306而容易替换,使其对应于各种电路基板。该载置部件305厚度为0.5mm到5mm左右,最好由铝、铜、镁、陶瓷等热传导性好的材料。尤其,若使用2mm左右厚度的铝材,实现了低价和均匀热性,最佳。本实施形态中,载置部件305对应于所处理的FPC205的大小,由35mm×35mm的正方形构成。另外,这里,所谓“热均匀性”,是指例如将热施加给物体的情况下所变化的该物体的表面温度分布均匀,例如,其表面温度分别具有±5℃以内的大致均匀的温度分布的特性。
进一步,如作为图14的放大图的图16所示,按压单元300用具有的针301,将FPC205和载置部件305压到加热台架306。如图所示,本实施形态中,虽然配置了多个针301,使其压住FPC205的部件304的周围部分,但是对应于所保持的电路基板决定针301的数目和位置。例如,还存在仅在FPC205的周围四个部位设置的情况。另外,将针301固定在按压板302的下面。进一步,通过由臂303下降按压板302,使各个针301下降,而可加压FPC205。在载置部件305的下部配置着作为加热机构的加热台架306。
通过利用加压机构320使臂303下降移动,针301可施加可以可靠按压的适当压力,而不伤到FPC205和该FPC205上的各种图案。另外,也可代替臂303,在按压板302上载放重物。在使用重物的情况下,有机构和控制变简单,空间变小的效果。
加热台架306包括加热台架306、冷却台架307和电源部310,在该加热台架306上设置载置部件305。
另外,加热台架306由所谓的陶瓷加热器构成,可通过从电源部310向上述陶瓷加热器的加热线供给电流而发热。另外,在陶瓷加热器之外的所谓的恒定加热的加热器的情况下,对应于升、降温的响应性需要几十秒到几分钟,生产率差,没有实用性,但是在为陶瓷加热器的情况下,即使1秒以下也可响应,所以可如下这样设定温度分布。加热方法并不限于这 种加热器,也可采用各种方法。
由温度传感器,例如加热台架306内设置的热电偶测量加热台架306的温度,而送到控制部308。将电源部310连接到控制部308,控制部308根据从热电偶供给的温度信息和用作电路基板的温度控制而预先设定的温度分布来反馈控制加热台架306的温度。
接着,图17表示针301的详细构造。针301夹着弹性体的弹簧312,与该弹簧312一起由支撑体311来支撑。弹簧312以当针301的前端与配置在其下方的FPC205接触时收缩的方式配置,具有通过针301均匀调整按压FPC205的力的功能。另外,最好选择弹簧112的弹簧常数,使其不伤到FPC205。另外,也可代替这种使用弹簧的情况,而使用其他形态的弹性体。另外,根据FPC205的部件304的配置来决定各个针301的配置。即,决定各个针301的配置,使其可按压在FPC205上装载的部件304周围的FPC205的表面。另外,设定各个针301的配置,使其不接触FPC205和部件304的接触部件的焊锡、粘接材料。
另外,最好在各个针301的前端部配置隔热部件,或在两者间配置保护片,使得可减小通过各个针301和FPC205的接触,从所加热的FPC205向各个针301传递的热量。或者,也可在各个针301和按压板302之间配置隔热材料,使得不传递上述热量。这样,通过减小上述传递的热量,而可以可靠且高效地进行FPC205的加热。另外,作为这种隔热材料,也可使用耐热性的材料、硅橡胶或氟系橡胶。尤其,氟系的材料具有很难污损的优点。但是,需要定期更换或清洗。另外,也可在FPC205上的一个面上覆盖薄片状的物体,通过按压单元300来按压。这时,若该薄片在每一次或所决定的次数后更换,则没有清洗的问题。另外,可更换按压单元300,更换后清洗,则可以重复使用。清洗可以用滚筒式的机器,而也可是超声波清洗机。也可由不更换的机构来清洗。
进一步,在加热台架306的下部,为进行沿图18~图20所示的温度分布的温度控制,而设置冷却台架307,使其可强制进行加热台架306的冷却。作为冷却方法可以是水冷,也可以是空气冷却。或者,也可在加热时,使加热台架306和冷却台架307分离,使得不由冷却台架307阻碍由加热台架306进行的加热,另一方面,在冷却时使两者接触。
分别将按压单元300、加热台架306和冷却台架307连接到控制部308,而彼此关联各自的动作来进行控制。
另外,作为上述温度分布,考虑例如图18到图20所示的形态,例如,根据接合材料的种类、在电路基板上接合的电子部件的种类和个数、以及电路基板的材质和厚度等各个参数,来选择最佳的温度分布。作为选择方法,在控制部308内的存储部309中对应上述各个参数来存储各种温度的分布,通过输入与应处理的电路基板和电子部件相关的信息,而采用由控制部308自动抽出最佳的温度分布的方法、和输入操作者所选择的温度分布的方法等本领域内普通技术人员可以想到的方法。
另外,在图18到图20所示的温度分布的曲线中,纵轴表示温度,横轴表示时间,作为一例,各个曲线中的各值,a0是室温,a1是接合材料的熔点,由于本实施形态中接合材料为共晶焊锡,故为183℃,a2为230℃,b1是150℃,b2是220℃,t1是1秒,t2是3秒,t3是4秒,t4是10秒,t5是6秒。
尤其,在有电子部件206、207的加热温度的制约的情况下,也可将该制约的加热温度设为a2,将加热上限温度b2的温度设定为该a2以下。另外,FPC205由于仅从没有安装部件的里面205b加热,所以电子部件206、207最后加热。该点在有上述加热制约时很有效。
另外,在需要抑制焊锡熔融时焊球的产生的情况下,如图18所示,最好设置从时间t1到时间t2维持同一温度的预热动作。另一方面,在电子部件比较大、可以忽略的焊球的影响的情况下,如图19所示,也可不设置上述预热动作,而一下子熔融焊锡。另外,在希望缩短焊锡的熔融和向电路基板接合电子部件所需时间的情况下,如图20所示,也可以是预先从预热温度b1开始,在焊锡接合终止后还维持温度b1的方法。
下面说明如上这样构成的电子部件接合装置316的动作,即,电子部件接合方法。该电子部件接合方法,换而言之,软溶方法是对厚度薄的电路基板尤其有效的方法,作为目标最好是1mm以下厚度的基板。尤其,如本实施形态那样,薄膜状的电路基板,即FPC205对于温度控制的跟踪性很好,更有效果。作为电路基板的材质,在1mm以下的电路基板中,最好是玻璃环氧树脂和纸苯酚树脂,在薄膜状的电路基板中最好使用聚亚 酰胺树脂。这是因为若为0.01到0.1mm左右,是非常薄的电路基板,同时兼有强度和耐热性。
首先,将载放电路基板,本例中为FPC205的载置部件305放置载加热台架306上。并且,使按压单元300动作,而经按压单元300将载置部件305压到加热台架306上,而使载置部件305紧贴在加热台架306上固定。该FPC205的紧贴固定用的压力最好为不损伤FPC205的按压力。由此,将载置部件305紧贴固定在加热台架306上,且在载置部件305的表面上紧贴保持FPC205,而高效地将加热台架306的热量传递到FPC205。根据上述的温度分布,由控制部308控制由加热台架306进行的加热动作,焊锡208熔融,而借助焊锡将电子部件206接合到FPC205上。该接合后,停止按压单元300的动作而停止加压,而从载置部件305中取出FPC205。
根据上述的电子部件接合装置316,使与加热的一个电路基板大致相同大小构成的载置部件305与上述电路基板接触,而由加热台架306加热,从而对小型的电路基板可以减小损耗的产生,且可分别进行对应于各种电路基板的加热。因此,与现有技术相比,对于少量、多品种的电路基板可以以很高的生产率来制造。
具体的,在现有的软溶炉中,作为上述加热所需要的预定数量的每一电路基板的单位能量,需要20kW左右,而本第三实施形态的电子部件接合装置316中,作为上述单位能量,可减少到1kW左右。
另外,使与加热的一个电路基板为大致相同大小的载置部件305与上述电路基板接触而由加热台架306加热,从而不需要现有技术那样的气氛循环型的软溶装置。并且,在使用例如由35mm×35mm大小构成的FPC205的情况下,各电子部件接合装置316也可由例如35mm×35mm的大小构成。由此,与现有技术相比,可提供非常紧凑的电路基板的加热接合装置。
另外,在上述第三实施形态的电子部件接合装置316中,在载置部件305的表面上载置了一个FPC205,载置部件305的大小与FPC205的大小相同,或稍大。但是,电路基板相对载置部件305的大小并不限于这种上述第三实施形态的例子,例如如图21所示的电子部件接合装置309那样,沿横向排列设置两个加热台架306-1、306-2,在其上面配置的载置部件305上载置一个电路基板。另外,排列的方向并不限于上述横向,也可以 是纵向,进而也可以为纵、横两个方向。另外,也可配置多个载置部件305,在其表面载置多个FPC205。
根据这种结构,可适用本实施形态的电子部件接合装置316,而与电路基板的大小无关。另外,鉴于现状是陶瓷加热器本身很少存在大型的装置,而大型的陶瓷加热器的开发费用大,上述的排列设置构造是有效的手段。
另外,通过采用上述排列设置构造,可对一个电路基板的加热区域的整体进行一个加热控制,或,在一个电路基板的加热区域内的多个部位中进行彼此不同的加热控制,可以进一步具有通用性。
另外,在需要更局部地变化电路基板的加热条件的情况下,如图22所示的电子部件接合装置391那样,也可构成为从FPC205侧面配置的热源313照射光束、激光或热气等。另外,图21、图22和图23中,电源部310、按压单元300、加热台架306、冷却台架307和控制部308的图示与图14同样,而省略其一部分。
进一步,如图23所示的电子部件接合装置392那样,也可代替针,由模具314来按压FPC205。该模具314在其下面形成凹凸部,这些凹凸部配合FPC205的图案,即,各个部件304的配置而形成,可通过上述凹凸部的凸部分来按没有搭载部件304等的FPC205的表面。在模具314和FPC205接触的部分使用具有隔热性的材料,例如,硅橡胶,而不从FPC205的表面散去热量。另外,如模具314本身的中间在中空的真空状态下作成,则可进一步提高隔热效果,更好。另外,也可在模具314的内部使用加热器,从其上面加热FPC205。这时,有FPC205的上面和下面可进行不同的温度设定的特征。但是,最好设置散去所产生的气体成份的路径。
进一步,如图24所示的电子部件接合装置393那样,可使用各个针301和按压部件315,同时按压FPC205和部件304。其与图22、图23的情况相比,对FPC205上的部件安装密度高的基板有效。在各个针301不直接按压FPC205的地方,按压部件304。另外,在部件304没有耐热性的情况下,为夺去该部分的热量,也可接触按压部件315。对于这种耐热性弱的部件的接合方法可适用上述第一实施形态和第二实施形态说明的接合方法。
作为其他变形例,如图24B所示的电子部件接合装置394那样,使用其下方前端的高度位置彼此不同的两种针301-1、301-2,由各个针301-1来按压FPC205的没有配置部件304的表面,而由各个针301-2来按压各个部件304。这时,各个针301-1和针301-2的配置、高度需要配合在FPC205上装载的各个部件304的配置。随着部件304等在FPC205上的安装密度提高,该方法越来越有效。
(第四实施形态)
接着,下面说明使用具有上述第三实施形态的电子部件接合装置316的构成和功能的电子部件接合装置409构成的电子部件安装装置(还记载为“安装系统”)来作为本发明的第四实施形态的电子部件安装装置。另外,图26表示了表示本第四实施形态的安装系统401的结构。另外,作为电路基板的一例,以FPC205为例。
如图26所示,安装系统401包括在FPC205上涂敷胶状焊锡208的焊锡供给装置410、将芯片部件206装载到FPC205上的作为电子部件装载装置的一例的部件装载装置420和使胶状焊锡208熔融、将芯片部件206接合到FPC205上的电子部件接合装置409,分别进行排列,使其以焊锡供给装置410、部件装载装置420、电子部件接合装置490的顺序输送各个FPC205。另外,将预先安装了IC207的各个FPC205供给焊锡供给装置410。另外,焊锡供给装置410也可以是焊锡印刷装置或焊锡分配(dispense)装置的其中之一。
另外,如上述第三实施形态中关于电子部件接合装置316的说明所述,具有大致相同构成和功能的电子部件接合装置490将基板按压在载置部件上,并在该按压状态下进行加热,进一步,由于一个载置部件的大小对应于基板的大小,所以电子部件接合装置490所占的面积与现有的软溶装置相比,格外小。由此,可将安装系统401的全长I缩短为例如约2.5m左右。
这里,图25表示表示安装系统401具有的电子部件接合装置490的结构的模式图,参照图25,说明电子部件接合装置490。
如图25所示,电子部件接合装置490包括加热部435、将FPC205从与安装系统401的上游侧(前一工序侧)邻接配置的部件装载装置420搬 入到电子部件接合装置490用的搬入装置431、将FPC205从电子部件接合装置490向安装系统401的下游侧(后一工序侧)搬出用的搬出装置433、从搬入装置431向加热部435和从加热部435向搬出装置433进行FPC205的输送的输送装置432、和进行这些构成部分的动作控制的控制装置436。
搬入装置431包括吸附保持FPC205,通过驱动装置4311向作为输送方向的图示X轴方向往复运动的搬入台4312,由控制装置436控制搬入装置431的动作。搬出装置433包括吸附保持FPC205,由驱动装置4331向图示X轴方向往复运动的搬出台4332,由控制装置436来控制搬出装置433的动作。
加热部435由第一台架435-1和第二台架435-2两个台架构成,第一台架435-1和第二台架435-2为分别沿纵方向、即图25所示的Y轴方向排列两台图14所示的上述第三实施形态的电子部件接合装置316的构成。由此,加热部435使用总共四台的电子部件接合装置316。这是因为,由安装系统401处理的一个FPC205相当于沿Y轴方向排列两个电子部件接合装置316的载置部件305的大小。另外,由安装系统401处理的FPC205的具体大小例如是35mm×70mm。这样,上述台架的大小并不限于安装系统401的形态,也可根据处理的电路基板的大小来决定。另外,在加热部435中设置的上述台架的数目并不限于本例,是一个以上即可,其根据对安装系统要求的处理能力来决定。
另外,图25中,由于构成各个台架435-1、435-2的各个电子部件接合装置具有的电源部、按压单元、加压机构和冷却台架的图示与图14相同,说明省略。另外,可通过控制装置436的动作控制来执行各个第一台架435-1和第二台架435-2的与上述第三实施形态中所说明的温度控制相同的温度控制。
输送装置432包括从搬入装置431的搬入台4312向加热部435的第一台架435-1和第二台架435-2输送FPC205的搬入吸附装置4321、从第一台架435-1和第二台架435-2向搬出装置433的搬出台4332进行FPC205的输送的搬出吸附装置4322、将固定搬入吸附装置4321和搬出吸附装置4322的输送臂4323向FPC205的厚度方向,即与X轴方向和Y轴方向正交方向的Z轴方向移动的Z轴一驱动装置4324、使Z轴一驱动装 置4324向Y轴方向移动的Y轴一驱动装置4325、使Y轴一驱动装置4325向X轴方向移动的X轴一驱动装置4326。另外,搬入吸附装置4321和搬出吸附装置4322中具有图中未示的吸引装置。由控制装置436对具有这种构成的输送装置432进行动作控制。
进一步,电子部件接合装置490包括具有吸引从正在利用加热部435加热的FPC205产生的烟气的管道(duct)4341的吸引装置434。
下面,以电子部件接合装置490的动作为中心,说明具有上述构成的安装系统401的动作。
安装系统401中,将从部件装载装置420输送的FPC205供给到电子部件接合装置490具有的搬入装置431的搬入台4312上。分别驱动输送装置432具有的X轴一驱动装置4326、Y轴一驱动装置4325、Z轴一驱动装置4324和搬入吸附装置4321,FPC205由搬入吸附装置4321吸附保持而载置在加热部435的第一台架435-1上,并被吸附保持。并且,FPC205保持在第一台架435-1上的同时,由加热台架306根据上述温度分布来加热,即进行软溶动作。由吸引装置434的管道4341吸引该加热中产生的烟气。
接着,搬入到电子部件接合装置490的第二个FPC205也与上述第一个FPC205同样处理,但是将该第二个FPC205供给到现在空着的第二台架435-2,进行加热、温度控制,而进行FPC205与芯片部件206的接合。进一步,对于下一第三个FPC205,由搬入吸附431吸附,在最初输送的第一个FPC205在第一台架435-1上的加热终止且由输送装置432的搬出吸附装置4322从第一台架435-1向输送装置433的搬出台4332取出后,直接供给到第一台架435-1后加热。
保持在搬出台4332上载置并吸附的FPC205,而向下一工序搬出。通过重复上面的动作,依次处理各个FPC205。
根据具有上述电子部件接合装置409的安装系统401,如上所述,电子部件接合装置490与现有技术相比,非常紧凑,所以与现有技术相比,可以小型化安装系统401的整体尺寸。
另外,上述的安装系统401如图26所示,虽然为沿基板的输送方向、即沿上述X轴方向按列状配置焊锡供给装置410、部件装载装置420和电 子部件接合装置490的结构,但是,安装系统的整体结构并不限于上述形态,例如,还可构成图27所示的旋转型的安装系统450。
如图27所示,在安装系统450中,在安装系统450的中央部分可间歇旋转地装备着圆形且在周边部以一定间隔设置有操作部458的旋转台457,在环绕旋转台457且对应于操作部458的停止位置,配置着向基板供给焊锡的焊锡供给装置461、向供给了焊锡的基板装载芯片部件206的部件装载装置462、和加热上述焊锡,而使芯片部件206接合到基板上的电子部件接合装置463,进一步具有进行安装系统450整体的动作控制的控制装置456。进一步,还包括从前一工序向安装系统450搬入基板用的搬入装置451、从安装系统450向后一工序搬出基板的搬出装置453和将基板输送到操作部458的输送装置452。另外,还设置了吸引基板的加热中产生的烟雾的吸引装置。
这样构成的安装系统450如下动作。
图27所示的安装系统450中,通过输送装置452经搬入装置451将基板载置在操作部458上,通过旋转台457的旋转而向焊锡供给装置461输送。在焊锡供给装置461中,向基板供给焊锡。并且,再次旋转旋转台457,而将基板输送到部件装载装置462上。在部件装载装置462中,对供给了焊锡的基板进行各个芯片部件206的装载。并且,再次旋转旋转台457,将基板输送到电子部件接合装置463中。在电子部件接着装置463中,进行基板的加热、进而将部件接合到基板上。之后,通过输送装置452将基板载置到搬出装置453上,搬出装置453将基板向下一工序搬出。
另外,例如,由电子部件接合装置463加热第一个基板时,由部件装载装置462在第二个基板上进行部件装载,在第三个基板上由焊锡供给装置461进行焊锡的供给。这样,在安装系统450中,可同时对多个基板进行彼此不同的处理。
进一步,如安装系统450那样,通过采用设置旋转台457的形态,可进一步减少安装系统450的横向宽度。
另外,若将旋转台457的停止位置进行8分割,则可在焊锡供给装置461和部件装载装置462之间进一步设置检查向基板供给焊锡的状态用的识别相机和向焊锡供给不完全部分追加焊锡用的装置,而可进行有效利 用。另外,可将电子部件接合装置463设置在操作部458内、搬出装置453中、或旋转台457与搬出装置453之间。
另外,通过适当组合上述各种实施形态中的任意实施形态,可实现各自具有的效果。
本发明虽然参照附图,并与最佳实施形态相关联进行了充分记载,但是本领域内的普通技术人员可明白其各种变形和修正。这些变形和修正只要不脱离所附的权利要求所限定的本发明的范围,即应理解为包含在其中。
这里结合日本专利申请2003-275941(申请日为2003年7月17日)和2004-031778(申请日为2004年2月9日)包含的具体实施例、附图和权利要求的公开内容来参考其全文。
Claims (16)
1.一种部件接合装置,其特征在于,包括:
具有与基板的下面局部接触而载置上述基板的载置面的载置部件,其中,具有与基板的电极接合的接合部和弱耐热部的部件通过在上述基板的电极和上述接合部之间夹隔接合材料而装载在上述基板上;上述弱耐热部的耐热温度比用于相互接合上述基板的电极和上述接合部的上述接合材料的熔点低;
加热装置,通过接触传热来加热上述载置部件,以加热与上述载置部件接触的上述基板,使上述接合材料熔融;和
弱耐热部冷却装置,具有与上述基板的下面局部接触,通过接触传热来冷却上述弱耐热部或其附近的冷却部件,以使从上述加热装置经上述基板传递到上述弱耐热部的热量减少,防止上述弱耐热部的热损伤;
上述载置部件在俯视状态下截面呈大致コ字状,并在大致コ字状的载置面上形成有吸附保持上述基板的下面的多个吸附孔,
上述弱耐热部冷却装置进而包括冷却部件移动装置,该冷却部件移动装置在截面呈大致コ字状的上述载置部件的内侧的与上述基板的下面接触的位置、和与上述载置部件的内侧分离的解除与上述基板的下面接触的位置间使上述冷却部件移动,
在通过上述冷却部件移动装置使上述冷却部件位于上述接触的位置的状态下,通过上述弱耐热部冷却装置的上述冷却部件与上述基板的下面接触而对上述弱耐热部或其附近进行冷却,并且,一边利用上述载置部件的上述载置面上的上述多个吸附孔吸附保持上述基板的下面,一边通过上述加热装置加热上述载置部件利用接触传热使上述接合材料熔融,然后固化上述熔融后的接合材料,从而使该接合材料作为中介材料而将上述部件接合到上述基板。
2.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:在由上述加热装置进行的上述接合材料的熔融时,由上述冷却部件进行的冷却使上述弱耐热部的温度为其耐热温度以下。
3.根据权利要求1或2所述的部件接合装置,其特征在于:将上述弱耐热部配置在上述部件的内部,上述冷却部件经上述弱耐热部的附近,间接接触上述弱耐热部。
4.根据权利要求1或2所述的部件接合装置,其特征在于:上述冷却部件经上述基板与上述弱耐热部间接接触。
5.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:上述载置面在上述基板的上述电极的形成位置附近接触上述基板的一部分。
6.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:上述冷却部件具有可在其内部通过冷却流体的冷却流体用通路,通过使上述冷却流体通过该冷却流体用通路,而可去除从上述部件传递到上述冷却部件的热量。
7.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:上述冷却部件由热传导率比上述部件的形成材料高的材料形成。
8.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:进而具有控制装置,该控制装置可将基于上述加热装置的上述载置部件的温度控制为一定温度,通过分别控制控制为上述一定温度的上述载置部件与上述基板的接触时间、和上述冷却部件与上述部件的接触时间,而控制上述接合材料的加热温度分布与上述弱耐热部的温度分布。
9.根据权利要求1所述的部件接合装置,其特征在于:上述加热装置包括加热上述载置部件的加热部件,上述部件接合装置还具有加压装置,该加压装置将上述基板按压到上述加热部件上,使得该基板紧贴到上述载置部件上,同时,使该载置部件紧贴到该加热部件上。
10.根据权利要求9所述的部件接合装置,其特征在于:上述加压装置包括多个突起部或凹凸部,经上述各个突起部或凹凸部,将上述基板按压到上述加热部件上。
11.一种部件安装装置,其特征在于,包括:
权利要求1所述的部件接合装置;和
部件装载装置,在上述基板上夹着上述接合材料而装载上述部件。
12.一种部件接合方法,其特征在于,包括以下步骤:
在俯视状态下截面呈大致コ字状的载置部件上以与基板的下面局部接触的方式载置上述基板,并通过在上述载置部件的载置面上形成的多个吸附孔吸附保持上述基板,其中,具有与基板的电极接合的接合部和弱耐热部的部件通过在上述基板的电极和上述接合部之间夹隔接合材料而装载在上述基板上;上述弱耐热部的耐热温度比相互接合上述基板的电极和上述接合部用的上述接合材料的熔点低;
使冷却部件从与截面呈大致コ字状的上述载置部件的内侧分离的位置移动到上述载置部件的内侧位置,而在上述弱耐热部或其附近使冷却部件与上述基板的下面局部接触,
通过接触传热来加热下面与上述载置部件接触且被吸附保持的上述基板,一边加热上述接合材料,一边使上述冷却部件在上述弱耐热部或其附近局部接触到上述基板的下面,通过接触而将经上述基板传递到上述弱耐热部的热量传递到上述冷却部件而减少,将上述弱耐热部的温度保持在其耐热温度以下,同时使上述接合材料熔融;
之后,通过固化,夹着上述接合材料,而将上述部件接合到上述基板。
13.根据权利要求12所述的部件接合方法,其特征在于:在上述部
件的内部配置上述弱耐热部,上述冷却部件经上述弱耐热部的附近,间接接触上述弱耐热部。
14.根据权利要求12或13所述的部件接合方法,其特征在于:在通过上述基板的加热,上述接合材料的温度保持在其熔点以上的温度、且该接合材料的熔融完成之前,抑制上述弱耐热部的温度升高,使得该弱耐热部的温度为上述耐热温度以下的温度。
15.根据权利要求12所述的部件接合方法,其特征在于:将上述载置部件保持在一定的加热温度,通过分别控制该载置部件与上述基板的接触时间、和上述冷却部件与上述部件的接触时间,来控制上述接合材料的加热温度的分布和上述弱耐热部的温度分布。
16.根据权利要求12所述的部件接合方法,其特征在于:向上述载置部件按压在该载置部件上载置的上述基板,使该基板紧贴到该载置部件上,而经该载置部件来加热上述基板。
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