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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer
Bauteile und ein Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile,
mit denen ein elektronisches Bauteil mit daran ausgebildeten Löthöckern
auf eine Platte aufgesetzt und mittels Löten montiert wird.
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Technischer Hintergrund
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Ein
Verfahren zum Montieren eines elektronischen Bauteils, wie beispielsweise
einer Halbleitervorrichtung, auf einer Leiterplatte, wird in Form
des Montierens einer Halbleiterbaugruppe angewendet, bei dem die
Halbleitervorrichtung über Löthöcker
an der Leiterplatte mittels Löten auf einer Kunststoffplatte
montiert wird. Bei der Lötverbindung zum Verbinden des
elektronischen Bauteils über Löthöcker
mit der Platte werden die Löthöcker auf die Elektroden der
Platte in einem Zustand aufgesetzt, in dem ein Lötverbindungs-Hilfsstoff,
wie beispielsweise ein Flussmittel oder Lötpaste, den Löthöckern
zugeführt wird. Daher ist eine Vorrichtung zum Übertragen
des Flussmittels oder der Lötpaste in der Vorrichtung zum Aufsetzen
elektronischer Bauteile angeordnet (siehe beispielsweise Patentdokument
1).
- [Patentdokument 1] JP-A-2005-305806
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Mit
der Entwicklung elektronischer Geräte geringerer Größe
und mit mehr Funktionen in den letzten Jahren wurde versucht, die
Montagedichte des elektronischen Bauteils zu erhöhen, das
in das elektronische Gerät eingebaut wird, und es ist kleiner und
dünner geworden. Daher weist die Leiterplatte oder die
Halbleiterbaugruppe, die auf dieser Leiterplatte aufgesetzt wird,
eine höhere Steifigkeit auf, und es ist wahrscheinlich,
dass es durch Erhitzen zu Wölbungsverformung kommt. Daher
neigt bei einem Aufschmelzverfahren nach dem Aufsetzen der Halbleiterbaugruppe
mit an der Unterseite ausgebildeten Löthöckern
auf der Platte der Löthöcker in einem Abschnitt,
in dem es zu der Wölbungsverformung kommt, dazu, sich zu
lösen, so dass ein Abstand zu der Elektrode der Platte
entsteht.
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Das
Zusetzen von Lötpaste wirkt dem Lösen des Löthöckers
entgegen. Doch wird bei einer Pastenschicht-Ausbildungsvorrichtung
in einem Beispiel des oben erwähnten Patentdokuments die
Lötpaste als eine Schicht mit gleichmäßiger
Dicke allen Löthöckern zugeführt, so
dass der Zwischenraum zwischen dem Löthöcker und
der Elektrode selbst durch das Übertragen der Paste nicht
geschlossen werden kann, wobei dies vom Ausmaß des Lösens
aufgrund von Wölbungsverformung abhängt. Dadurch
werden die Löthöcker nicht normal durch Löten
mit den Verbindungselektroden an der Platte verbunden, so dass eine
Kaltlötstelle beispielsweise mit fehlendem elektrischen
Durchgang oder unzureichender Verbindungsfestigkeit entsteht.
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Offenbarung der Erfindung
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Daher
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Aufsetzen
eines elektronischen Bauteils sowie eine Vorrichtung zum Montieren
eines elektronischen Bauteils zu schaffen, mit denen das Auftreten
einer Kaltlötstelle vermieden werden kann, wenn ein elektronisches
Bauteil, bei dem die Wahrscheinlichkeit besteht, dass Wölbungsverformung
auftritt, mittels Löten montiert wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer
Bauteile geschaffen, mit der ein elektronisches Bauteil mit einer
Vielzahl an einer Unterseite einer Platte ausgebildeter Löthöcker
auf eine Platte aufgesetzt wird, wobei die Vorrichtung einen Bauteil-Zuführabschnitt zum
Zuführen des elektronischen Bauteils, einen Platten-Halteabschnitt
zum Halten und Aufsetzender Platte, einen Aufsetzkopf zum Entnehmen
des elektronischen Bauteils aus dem Bauteil-Zuführabschnitt und
zum Aufsetzen des elektronischen Bauteils auf die in dem Platten-Halteabschnitt
gehaltene Platte, eine Kopf-Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Aufsetzkopfes
zwischen dem Bauteil-Zuführabschnitt und dem Platten-Halteabschnitt,
einen Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt zum
Speichern der Bauteil-Wölbungsinformationen, die einen Zustand
von Wölbungsverformung des elektronischen Bauteils in einem
Aufschmelzprozess anzeigen, eine Pasten-Übertragungseinheit,
die auf einem Bewegungsweg des Aufsetzkopfes angeordnet ist und
mit der die Lötpaste auf eine Vielzahl von Löthöckern übertragen
wird, indem eine Schicht aus Lötpaste, die auf die Löthöcker übertragen
werden soll, auf einer Schichtausbildungsfläche ausgebildet
wird und das elektronische Bauteil, das in dem Aufsetzkopf gehalten
wird, auf die Schichtausbildungsfläche abgesenkt wird,
sowie einen Steuerabschnitt zum Steuern der Pasten-Übertragungseinheit
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Pasten-Übertragungseinheit
eine Rakel aufweist, die von einem Rakel-Antriebsabschnitt ange trieben
wird, um einen Schichtausbildungsvorgang, bei dem die horizontale Bewegung
und die vertikale Bewegung kombiniert werden, auf der Schichtausbildungsfläche
durchzuführen, der Steuerabschnitt den Rakel-Antriebsabschnitt
auf Basis der Bauteil-Wölbungsinformationen so steuert,
dass die Schicht mit einer Schichtdickenverteilung ausgebildet wird,
durch die eine gewünschte Übertragungsmenge an
Lötpaste entsprechend dem Zustand der Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils auf jeden der Vielzahl von Löthöckern übertragen
wird.
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Des
Weiteren wird gemäß der Erfindung ein Verfahren
zum Montieren elektronischer Bauteile, mit dem ein elektronisches
Bauteil mit einer Vielzahl an einer Unterseite ausgebildeter Löthöcker
auf eine Platte aufgesetzt und darauf montiert wird, zur Anwendung
in einer Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile geschaffen,
die einen Bauteil-Zuführabschnitt zum Zuführen
des elektronische Bauteil, einen Platten-Halteabschnitt zum Halten
und Positionieren der Platte, einen Aufsetzkopf zum Entnehmen des
elektronischen Bauteils aus dem Bauteil-Zuführabschnitt
und zum Aufsetzen des elektronischen Bauteils auf die in dem Platten-Halteabschnitt
gehaltene Platte, eine Kopf-Bewegungseinrichtung zum Bewegen des
Aufsetzkopfes zwischen dem Bauteil-Zuführabschnitt und
dem Platten-Halteabschnitt, einen Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt
zum Speichern der Bauteil-Wölbungsinformationen, die einen
Zustand von Wölbungsverformung des elektronischen Bauteils
in einem Aufschmelzprozess anzeigen, eine Pasten-Übertragungseinheit,
die auf einem Bewegungsweg des Aufsetzkopfes angeordnet ist und
mit der eine Schicht aus Lötpaste, die auf die Löthöcker übertragen
werden soll, auf einer Schichtausbildungsfläche mit einer Rakel
ausgebildet wird, die einen Schichtausbildungsvorgang, bei dem die
horizontale Bewegung und die vertikale Bewegung kombiniert werden,
auf der Schichtaus bildungsfläche durchführt,
sowie einen Steuerabschnitt zum Steuern der Pasten-Übertragungseinheit
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt
des Entnehmens des elektronischen Bauteils aus dem Bauteil-Zuführabschnitt
mit dem Aufsetzkopf, einen Pasten-Übertragungsschritt,
mit dem die Lötpaste auf die Löthöcker übertragen
wird, indem das in dem Aufsetzkopf gehaltene elektronische Bauteil
auf die Schichtausbildungsfläche der Pasten-Übertragungseinheit
abgesenkt wird, und einen Bauteil-Aufsetzschritt einschließt,
in dem das elektronische Bauteil so auf die Platte aufgesetzt wird,
dass die Löthöcker über die Lötpaste
auf den Elektroden der Platte aufsetzen, wobei in dem Schichtausbildungsvorgang, der
vor dem Pastenübertragungsschritt durchgeführt wird,
der Steuerabschnitt einen Rakel-Antriebsabschnitt, mit dem die Rakel
angetrieben wird, auf Basis der Bauteil-Wölbungsinformationen
so steuert, dass die Schicht mit einer Schichtdi ckenverteilung ausgebildet
wird, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils auf jeden der Vielzahl von Löthöckern übertragen wird.
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Bei
der Erfindung ist es in dem Schichtausbildungsvorgang, der vor dem
Pastenübertragungsschritt des Zuführens der Lötpaste
zu den Löthöckern durchgeführt wird,
möglich, zu verhindern, dass eine Kaltlötstelle
auftritt, wenn das elektronische Bauteil, bei dem die Wahrscheinlichkeit
von Wölbungsverformung besteht, mittels Löten
montiert wird, indem eine Schicht mit einer Schichtdickenverteilung
ausgebildet wird, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils bei dem Aufschmelzprozess auf jeden
der Vielzahl von Löthöckern übertragen
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Systems zum Montieren
elektronischer Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine erläuternde Ansicht, die der Erklärung des
Aufdruckens von Lötmittel in dem System zum Montieren elektronischer
Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dient.
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3 ist
eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer
Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
eine erläuternde Ansicht, die der Erklärung des
Aufbaus einer Pasten-Übertragungseinheit in der Vorrichtung
zum Aufsetzen elektronischer Bauteile gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung dient.
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5A bis 5D sind
erläuternde Ansichten, die der Erklärung der Funktion
der Pasten-Übertragungseinheit in der Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer
Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dienen.
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6 ist
ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Steuerungssystems
in der Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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7A und 7B sind
erläuternde Ansichten, die der Erklärung der Bauteil-Wölbungsinformationen
und Rakel-Bewegungsdaten bei einem Verfahren zum Montieren elektronischer
Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dienen.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Montieren elektronischer
Bauteile gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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9A bis 9C sind
erläuternde Ansichten, die jeweils den Ablauf des Verfahrens
zum Montieren elektronischer Bauteile gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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10A bis 10C sind
erläuternde Ansichten, die jeweils den Ablauf des Verfahrens
zum Montieren elektronischer Bauteile gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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11A und 11B sind
erläuternde Ansichten, die jeweils die Beziehung zwischen
der Übertragungsmenge an Lötpaste und der Kaltlötstelle
bei dem Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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12 ist
ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Steuerungssystems
in einer Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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13A und 13B sind
Ansichten, die jeweils die Datenstruktur einer Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek
in der Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung zeigen.
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14 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Montieren elektronischer
Bauteile gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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Beste Ausführungsweise
der Erfindung
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Die
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst
wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 ein System
zum Montieren elektronischer Bauteile beschrieben. In 1 weist
das System zum Montieren elektronischer Bauteile eine Montagestraße 1 für
elektronische Bauteile auf, die über ein Kommunikationsnetz 2 verbunden
ist, wobei die elektronische Montagestraße aus einer Druckvorrichtung
M1, einer Druck-Prüfvorrichtung M2, einer Vorrichtung M3
zum Aufsetzen elektronischer Bauteile und einer Aufschmelzvorrichtung
M4 besteht, die jeweils eine Vorrichtung zum Montieren elektronischer
Bauteile bilden, und es wird insgesamt durch einen Verwaltungscomputer 3 gesteuert
wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird mit dieser
Vielzahl von Vorrichtungen zum Montieren elektronischer Bauteile
ein elektronisches Bauteil mit einer Vielzahl an einer Unterseite
ausgebildeter Löthöcker zur Verbindung mit der
Außenseite mittels Löten auf einer Platte montiert,
um eine bestückte Platte herzustellen. Die Vorrichtungen
zum Montieren elektronischer Bauteile können ohne Einsatz
des Verwaltungscomputers 3 über das Kommunikationsnetz 2 verbunden sein.
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Die
Druckvorrichtung M1 druckt im Siebdruck die Lötpaste zum
Verbinden des elektronischen Bauteils mit den Elektroden, die einer
Anordnung von Löthöckern des elektronischen Bauteils entsprechend
ausgebildet sind, auf die Platte auf, die bestückt werden
soll. Die Druck-Prüfvorrichtung M2 prüft einen
Druckzustand, indem sie die Ebenenposition aufgedruckter Lötmittel
durch Aufnehmen eines Bildes der Platte nach dem Aufdrucken von
Lötpaste erkennt. Die Vorrichtung M3 zum Aufsetzen elektronischer
Bauteile setzt das elektronische Bauteil unter Verwendung eines
Aufsetzkopfes dort auf die Platte auf, wo die Lötpaste
aufgedruckt ist. Die Aufschmelzvorrichtung M4 lötet das
elektronische Bauteil durch Erhitzen der Platte, auf die das elektronische
Bauteil aufgesetzt ist, sowie durch Verschmelzen der Löthöcker
und der Lötpaste aufgrund von Wärme an der Platte
an.
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2 zeigt
das in der Druckvorrichtung M1 aufgedruckte Lötmittel.
Die Druckvorrichtung M1 umfasst eine Siebmaske 6 sowie
einen Rakelmechanismus 8. Die Platte 5, auf der
das elektronische Bauteil montiert wird, wird von einem Platten-Halteabschnitt (nicht
dargestellt) unter der Siebmaske 6 positioniert und gehalten.
Die Elektroden 5a und 5b, mit denen das elektronische
zu montierende Bauteil verbunden wird, sind an der Oberseite der
Platte 5 vorhanden. Der Rakelmechanismus 8, in
dem zwei Druckrakeln 9 mittels des Hebemechanismus 10 nach
oben oder nach unten bewegt werden können, ist über
der Siebmaske 6 angeordnet. Der Rakelmechanismus 8 kann durch
einen Horizontalbewegungsmechanismus (nicht dargestellt) horizontal
bewegt werden. Die Lötpaste 7 wird über
die Löcher des Musters (nicht dargestellt), die in die
Siebmaske 6 gestanzt sind, auf die Elektroden 5a und 5b gedruckt,
indem der Rakelmechanismus 8 horizontal bewegt wird, während
gleichzeitig die Druckrakel 9 verschoben wird und sich
die Oberseite der Siebmaske 6 in einem Zustand befindet,
in dem die Platte 5 mit der Unterseite der Siebmaske 6 in
Kontakt ist und die Lötpaste der Oberseite der Siebmaske 6 zugeführt
wird.
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird im Folgenden der Aufbau
der Vorrichtung M3 zum Aufsetzen elektronischer Bauteile beschrieben.
In 3 verlaufen die Transportwege 12 im Mittelabschnitt
eines Untersatzes 11 in der X-Richtung (Platten-Transportrichtung).
Die Transportwege 12 transportieren die Platte 5,
auf der das elektronische Bauteil montiert ist, und halten und positionieren
die Platte 5 an der Position zum Montieren elektronischer
Bauteile. Dementsprechend dienen die Transportwege 12 als der
Platten-Halteabschnitt zum Halten und Positionieren der Platte 5.
Ein erster Bauteil-Zuführabschnitt 13A und ein
zweiter Bauteil-Zuführabschnitt 13B, die das elektronische
Bauteil zuführen, sind an beiden Seiten der Transportwege 12 angeordnet.
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Eine
Vielzahl von Bandzuführeinrichtungen 14, sogenannte
Tape-Feeder, sind in dem ersten Bauteil-Zuführabschnitt 13A angeordnet.
Die Tape-Feeder transportieren schrittweise ein Band, das das elektronische
Bauteil, wie beispielsweise ein Anschlusschip-Bauteil, hält,
und führen das elektronische Bauteil einer Aufnahmeposition
des Aufsetzkopfes zu, wie dies im Folgenden beschrieben wird. Zwei
Mulden-Zuführeinrichtungen 15 sind parallel in dem
zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B angeordnet.
Die zwei Mulden-Zuführeinrichtungen 15 führen die
elektronischen Bauteile 16 unterschiedlicher Typen den
Aufnahmepositionen des Aufsetzkopfes in Gitteranordnung zu. Zu den
elektronischen Bauteilen 16 gehören eine Halbleiter-Baueinheit,
in der die Halbleitervorrichtung auf der dünnen Kunststoffplatte,
beispielsweise als BGA-Anordnung, montiert ist, sowie ein kleines
Bauteil mit Löthöcker. Bei vorliegender Ausführungsform
wird das elektronische Bauteil 16 mit der Platte über
eine Vielzahl von Löthöckern verbunden, die an
der Unterseite ausgebildet sind, wie beispielsweise bei der Halbleiterbaugruppe.
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Ein
Y-Achsen-Tisch 17A und eine Y-Achsen-Führung 17B sind
an beiden Endabschnitten des Untersatzes 11 in der X-Richtung
angeordnet. Ein X-Achsen-Tisch 18 ist zwischen dem Y-Achsen-Tisch 17A und
der Y-Achsen-Führung 17B installiert. Des Weiteren
ist ein Aufsetzkopf 19 an dem X-Achsen-Tisch 18 angebracht.
Der Aufsetzkopf 19 ist vom Mehrfachtyp, weist eine Vielzahl
einzelner Aufsetzköpfe 20 auf und wird integral
mit einer Plattenerkennungskamera 21 bewegt.
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Der
Aufsetzkopf 19 wird in der XY-Richtung bewegt, indem der
X-Achsen-Tisch 18 und der Y-Achsen-Tisch 17A angetrieben
werden. Das elektronische Bauteil wird aus dem ersten Bauteil-Zuführabschnitt 13A und
dem zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B durch
eine Saugdüse 20A (siehe 9)
des Einzel-Aufsetzkopfes 20 entnommen und auf die Platte 5.
aufgesetzt, die auf den Transportwegen 12 positioniert
und gehalten wird. Der X-Achsen-Tisch 18 und der Y-Achsen-Tisch 17A bilden eine
Kopf-Bewegungseinrichtung, mit der der Aufsetzkopf 19 zwischen
dem ersten Bauteil-Zuführabschnitt 13A und dem
zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B und den Transportwegen 12 bewegt
wird.
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Eine
Montagestraßen-Kamera 23, ein Düsenmagazin 22 und
eine Pasten-Übertragungseinheit 24 sind auf dem
Bewegungsweg des Aufsetzkopfes 19 zwischen den Transportwegen 12 und
dem zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B angeordnet. Wenn
der Aufsetzkopf 19, der das elektronische Bauteil aus jedem
Bauteil-Zuführabschnitt aufnimmt, auf dem Weg zu der Platte 5 oberhalb
der Montagenstraßen-Kamera 23 durchläuft,
wird das in dem Aufsetzkopf 19 aufgenommene elektronische
Bauteil erkannt.
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Das
Düsenmagazin 22 nimmt mehrere Typen von Ansaugdüsen
auf, die dem Typ des auf die Platte 5 aufgesetzten elektronischen
Bauteils entsprechen. Wenn der Aufsetzkopf 19 auf das Düsenmagazin 22 zugreift,
wird die Ansaugdüse, die dem aufzusetzenden elektronischen
Bauteils entspricht, ausgewählt und angebracht. Die Funktion
der Pasten-Übertragungseinheit 24 besteht darin,
eine dünne Schicht aus Lötpaste, die durch Mischen
von Lötmittelkomponenten in Flussmittel viskos gemacht wird,
auf der Schichtausbildungsfläche auszubilden. Indem das
in dem Aufsetzkopf 19 gehaltene elektronische Bauteil auf
die Schichtausbildungsfläche der Pasten-Übertragungseinheit 24 abgesenkt
wird, wird die Lötpaste auf mehrere an der Unterseite des
elektronischen Bauteils ausgebildeten Löthöcker übertragen
und ihnen zugeführt. Die Übertragung und Zufuhr
der Lötpaste dienen dazu, die Zuverlässigkeit
einer Lötverbindung zu verbessern, indem die Menge an Lötmittel
beim Verlöten der Löthöcker mit den Elektroden
der Platte 5 hinzugefügt wird.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird im Folgenden der Aufbau
der Pasten-Übertragungseinheit 24 beschrieben,
die in der Vorrichtung M3 zum Aufsetzen elektronischer Bauteile
vorhanden ist. In 4 ist eine glatte Schichtausbildungsfläche 25a an
der Oberseite eines Basisabschnitts 25 vorhanden. Eine
Schicht 7a der Lötpaste 7, die auf die
an dem elektronischen Bauteil 16 ausgebildeten Löthöcker 16a übertragen
und ihnen zugeführt werden soll, wird auf der Schichtausbildungsfläche 25a über
einen Schichtausbildungsvorgang zum Verteilen der Lötpaste 7 mit
einer Rakel 28 ausgebildet.
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Der
Basisabschnitt 25 ist mit einem Vertikalbewegungsabschnitt 26 und
einem Horizontalbewegungsabschnitt 27 versehen, die ermöglichen,
dass die Rakel 28 den Schichtausbildungsvorgang ausführt.
Die Rakel 28 ist an dem Horizontalbewegungsmechanismus 27 vorhanden.
Der Vertikalbewegungsmechanismus 26, der Horizontalbewegungsmechanismus 27 und
die Rakel 28 werden von einem Rakel-Antriebsabschnitt 35 (siehe 6)
angetrieben. Das heißt, die Rakel 28 wird horizontal
bewegt, indem der Horizontalbewegungsabschnitt 27 angetrieben
wird, und des Weiteren integral mit dem Horizontalbewegungsabschnitt 27 nach
oben oder nach unten bewegt, indem der Vertikalbewegungsmechanismus 26 angetrieben
wird. Dementsprechend wird die Rakel 28 durch den Rakel-Antriebsabschnitt 35 angetrieben,
um den Schichtausbildungsvorgang, in dem die horizontale Bewegung
und die vertikale Bewegung kombiniert werden, auf der Schichtausbildungsfläche 25a durchzuführen.
So wird die Schicht aus Lötpaste 7 auf der Schichtausbildungsfläche 25a ausgebildet.
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5A bis 5D zeigen
ein Musterbeispiel des Filmausbildungsvorgangs mit der Rakel 28. 5A zeigt
einen Zustand, in dem die Schicht 7a mit gleichmäßiger
Schichtdicke auf der Schichtausbildungsfläche 25a ausgebildet
wird, indem die Lötpaste 7 mit der Rakel 28 in
einer anfänglichen Schichtdicke t1 auf der Oberseite der
Filmschichtausbildungsfläche 25a verteilt wird.
Anschließend wird der Schichtausbildungsvorgang zum Erzeugen einer
gewünschten Schichtdickenverteilung in Gang gesetzt. Das
heißt, ein Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b in
der Form, in der die Lötpaste 7 in einem gewünschten
Querschnitt geschabt wird, wird in einem vorgegebenen Bereich der
Schicht 7a ausgebildet, indem die Rakel 28 veranlasst
wird, den Schichtausbildungsvorgang durchzuführen, bei
dem die horizontale Bewegung und die vertikale Bewegung mit dem
Vertikalbewegungsmechanismus 26 und dem Horizontalbewegungsmechanismus 27 in
einem vorgegebenen Muster kombiniert werden, wie dies in 5B und 5C dargestellt
ist. Dieser Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b weist
eine Schichtdickenverteilung auf, in der die Schichtdicke in dem Mittelabschnitt
t2 ist und die Schichtdicke in dem Randabschnitt in einem in 5D gezeigten
Beispiel t1 ist. Die Pasten-Übertragungseinheit 24 kann
die Schicht 7a mit jeder beliebigen Schichtdickenverteilung
ausbilden, indem das Muster des Schichtausbildungsvorgangs mit der
Rakel 28 geändert wird.
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird im Folgenden die Konfiguration
des Steuerungssystems beschrieben. Der Steuerabschnitt 30 ist
der Gesamt-Steuerabschnitt, der eine CPU aufweist und die Funktion
bzw. den Prozess jedes Abschnitts wie unten beschrieben steuert.
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Ein
Aufsetzdaten-Speicherabschnitt 31 speichert Daten, die
zum Steuern des Aufsetzvorgangs mit dem Aufsetzkopf 19 erforderlich
sind, wie beispielsweise Montagedaten. Ein Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt 32 speichert
Daten bezüglich eines Zustandes der Wirkungsverformung
in dem Aufschmelzprozess des betreffenden elektronischen Bauteils.
Ein Rakel-Bewegungsdaten-Speicherabschnitt 33 speichert
das Muster des Schichtausbildungsvorgangs, der durch Bewegen der
Rakel 28 entsprechend den Bauteil Wölbungsinformationen durchgeführt
wird, d. h., das Ablaufmuster, bei dem die horizontale und vertikale
Bewegung der Rakel 28 kombiniert werden. Ein Kopf-Antriebsabschnitt 34 treibt
einen Aufsetzkopf-Antriebsmotor 19M zum Bewegen des Aufsetzkopfes 19 an.
Ein Rakel-Antriebsabschnitt 35 treibt einen Vertikalrichtungs-Antriebsmotor 26M und
einen Horizontalrichtungs-Antriebsmotor 27M an, die Antriebsquellen
des Vertikalbewegungsmechanismus 26 und des Horizontalbewegungsmechanismus 27 sind.
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Die
Bauteil-Wölbungsinformationen und die Rakel-Bewegungsdaten
werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 7A und 7B beschrieben. Die
Halbleiterbaueinheit, die im Wesentlichen aus einer dünnen
Kunststoffplatte, beispielsweise vom BGA-Typ, besteht, wie das elektronische
Bauteil 16 der vorliegenden Ausführungsform, weist
eine Eigenschaft dahingehend auf, dass sie sich wahrscheinlich verformt
und besonders leicht Wölbungsverformung aufgrund von Erwärmung
beim Aufschmelzprozess ausgesetzt ist. Das heißt, das elektronische
Bauteil 16 ist bei den normalen Temperaturen insgesamt flach,
wie dies in (I) in 7A dargestellt ist, kann jedoch
durch Erwärmung an beiden Endabschnitten Wölbungsverformung
nach oben ausgesetzt sein. Dabei können verschiedene Verformungsverhalten
in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise
der Ebenengröße, der Dicke und des Plattenaufbaus
des elektronischen Bauteils 16, d. h., Kunststoffmaterial
und Art der internen Verdrahtung, auftreten, wie dies in (I), (III)
und (IV) in 7 dargestellt ist.
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Das
elektronische Bauteil 16A, wie es in (II) dargestellt ist,
weist eine Verformung auf, die dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Wölbungsverformung relativ gering ist und beide Endabschnitte
nur um ein geringes Verformungsmaß d1 nach oben verformt
werden, und das elektronische Bauteil 16B, wie es in (III)
dargestellt ist, weist eine Verformung auf, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Wölbungsverformung ausgeprägt ist
und beide Endabschnitte um ein Verformungsmaß d2, das größer
ist als d1, nach oben verformt werden. Des Weiteren weist das elektronische
Bauteil 16C, wie es in (IV) dargestellt ist, eine Verformung
auf, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verformung in dem
Mittelabschnitt ge ring ist und nur beide Endabschnitte um ein Verformungsmaß d3
lokal begrenzt angehoben werden.
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Diese
Wölbungsverformung unterscheidet sich auf verschiedene
Weise in Abhängigkeit von dem Bauteil, wie dies bereits
beschrieben wurde. Die Wölbungsrichtung kann entgegengesetzt
zu der in 7A gezeigten Richtung sein.
Das heißt, in einigen Fälle liegt ein Verformungsverhalten
vor, bei dem das elektronische Bauteil in dem Mittelabschnitt relativ
zu beiden Endabschnitten angehoben wird, und als Ganzes konvex nach
oben. Die Bauteil-Wölbungsinformationen werden ermittelt,
indem das Verformungsmaß bei jeder Erwärmung des
betreffenden elektronischen Bauteils unter den gleichen Erwärmungsbedingungen
wie bei dem Aufschmelzprozess gemessen wird, und werden in den Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt 32 geschrieben
wird. Wenn diese Informationen bereits als bekannte Daten gewonnen
werden, werden sie durch den Verwaltungscomputer 3 über
das Kommunikationsnetzwerk 2 in den Komponenten-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt 32 geschrieben.
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So
werden, wenn das elektronische Bauteil das Wölbungsverformungsverhalten
bei dem Aufschmelzprozess aufweist, die an der Unterseite ausgebildeten
Löthöcker in der Richtung von den Elektroden der
Platte weg verschoben, so dass das geschmolzene Lötmittel,
in dem die auf die Elektrode der Platte aufgedruckte Lötpaste
verschmolzen ist, und das geschmolzene Lötmittel, in dem
der Löthöcker verschmolzen ist, während
des Schmelzens des Lötmittels in dem Aufschmelzprozess
nicht vereinigt werden, so dass eine sogenannte "Löt-Offenstelle" (solder
open) entsteht, die in einigen Fällen die normale Lötverbindung
behindert.
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Um
eine derartige Kaltlötstelle zu vermeiden, wird in dieser
Ausführungsform die Lötpaste 7 in Abhängigkeit
von dem Grad der Wölbungsverformung des Bauteils aufgrund
von Erwärmung bei dem Aufschmelzprozess, d. h. dem Grad,
in dem die Löthöcker 16a in der Richtung
von den Elektroden 5a weg verschoben werden, zusätzlich
auf die Löthöcker 16a übertragen
und ihnen zugeführt, um das Auftreten der "Löt-Offenstelle"
verhindern. Diese zusätzliche Zufuhr der Lötpaste 7 wird
durchgeführt, indem das in dem Einzel-Aufsetzkopf 20 aufgenommene
elektronische Bauteil auf die Schicht 7a abgesenkt wird,
die durch die Pasten-Übertragungseinheit 24 ausgebildet
wird, so dass die Löthöcker 16a mit der
Schicht 7a in Kontakt kommen.
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Dabei
wird eine geeignete Menge der Lötpaste 7, die
erforderlich ist, um die "Löt-Offenstelle" zu verhindern,
auf jeden Löthöcker 7a übertragen und
ihm zugeführt. Das heißt, eine Schichtdickenverteilung
der Schicht 7a, die auf der Schichtausbildungsfläche 25a ausgebildet
ist, wird durch den Schichtausbildungsvorgang der Rakel 28 entsprechend
einer Höhendifferenz Δh zwischen dem Löthöcker 16a*,
der durch Wölbungsverformung verschoben ist, und dem durchschnittlichen
Löthöcker 16 festgelegt, wie dies in 7B gezeigt
ist. Die Rakel-Bewegungsdaten stellen ein Muster des durch die Rakel 28 ausgebildeten
Schichtausbildungsvorgangs, zum Ausbilden der Schicht 7a mit
einer derartigen Schichtdickenverteilung dar. Wenn die Bauteil-Wölbungsinformationen
in den Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt 32 geschrieben
werden, werden sie auch gleichzeitig in den Rakel-Bewegungsdaten-Speicherabschnitt 33 geschrieben.
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Beispielsweise
wird das elektronische Bauteil 16, das geringere Wölbungsverformung
aufweist, wie z. B. das elektronische Bauteil 16, wie es
in (I) in 7A gezeigt ist, mit der gleichmäßigen
Schicht 7a versehen, die die Gesamt-Schichtdicke t0 hat,
wie dies in 7B in (I) gezeigt ist, so dass
eine gewünschte Zuführmenge der Lötpaste 7 gleichmäßig auf
jeden Löthöcker 16a übertragen
werden kann. Hingegen wird das elektronische Bauteil, das Wölbungsverformung
in einem vollständig gekrümmten Zustand aufweist,
wie beispielsweise die elektronischen Bauteile 16A und 16B,
die in (II) und (III) in 7A gezeigt
sind, zunächst mit der Schicht 7a mit der Gesamt-Schichtdicke
t1, t2 entsprechend dem Grad der Wölbung, d. h., dem Verschiebungsmaß d1, d2,
an beiden Endabschnitten versehen, und dann mit dem Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b entsprechend
dem vollständig gekrümmten Zustand versehen, wie
er in (II) und (III) in 7B gezeigt
ist, so dass die Schichtdickenverteilung der Höhendifferenz Δh
zwischen jedem Löthöcker 16a entsprechen kann.
Des Weiteren wird das elektronische Bauteil, das geringe Verformung
in dem Mittelabschnitt und lokale Wölbungsverformung nur
an beiden Endabschnitten aufweist, wie das elektronische Bauteil 16C,
das in (IV) in 7A gezeigt ist, mit der Schicht 7a,
die die Gesamt-Schichtdicke t3 entsprechend dem Verschiebungsmaß d3
hat, versehen und dann entsprechend dem Verformungszustand, wie
in (IV) in 7B gezeigt, mit dem Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7B versehen.
-
Unter
Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 8 wird im
Folgenden ein Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile zum
Einsatz in diesem System zum Montieren elektronischer Bauteile beschrieben.
Dieses Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile schließt
ein, dass das elektronische Bauteil 16, das mit einer Vielzahl
von Löthöckern 16a an der Unterseite
versehen ist, auf die Platte 5 aufgesetzt und darauf montiert
wird. Zunächst wird das elektronische Bauteil 16 durch
den Aufsetzkopf 19 aus dem zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B entnommen
(ST1).
-
Die
Lötpaste 7 wird auf die Löthöcker 16a übertragen,
indem das elektronische Bauteil 16, das in dem Aufsetzkopf 19 gehalten
wird, auf die Schichtausbildungsfläche 25a der
Pasten-Übertragungseinheit 24 (Pasten-Übertragungsprozess)
abgesenkt wird (ST2), wie dies in 9A gezeigt
ist. Das heißt, jeder Löthöcker 16a wird
mit der Schicht 7a in Kontakt gebracht, indem das in dem
Einzel-Aufsetzkopf 20 gehaltene elektronische Bauteil 16 auf
die Schicht 7a abgesenkt wird, wie dies in 9B gezeigt
ist, so dass eine gewünschte Übertragungsmenge
der Lötpaste 7 auf jeden Löthöcker 16a des
elektronischen Bauteils 16 übertragen wird, wie
dies in 9C gezeigt ist.
-
Bei
dem Schichtausbildungsvorgang, der vor diesem Pasten-Übertragungsvorgang
durchgeführt wird, werden die Bauteil-Wölbungsinformationen,
die in dem Bauteil-Wölbungsinformations-Speicherabschnitt 32 gespeichert
sind, entsprechend dem Typ des zu montierenden elektronischen Bauteils
gelesen, und die Rakel-Bewegungsdaten, die diesen Bauteil-Wölbungsinformationen
entsprechen, werden des Weiteren aus dem Rakel-Bewegungsdaten-Speicherabschnitt 33 gelesen.
Dann steuert der Steuerabschnitt 30 den Rakel-Antriebsabschnitt 35 auf
Basis dieser Rakel-Bewegungsinformationen so, dass er die Rakel 32 antreibt,
um den Schichtausbildungsvorgang zum Ausbilden der Schicht mit einer Schichtdickenverteilung
durchzuführen, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
der Lötpaste 7 entsprechend der Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils auf jeden der mehreren Löthöcker 16a übertragen
wird (siehe 5).
-
So
wird der Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b in
der auf den Bauteil-Wölbungsinformationen des elektronischen
Bauteils 16 basierenden Form auf der Schicht 7a ausgebildet.
Das heißt, der Steuerabschnitt 30 steuert den
Rakel-Antriebsabschnitt 35 auf Basis der Bauteil-Wölbungsinformationen
so, dass er die Rakel 28 antreibt, um die Schicht 7a mit
einer Schichtdickenverteilung auszubilden, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils auf jeden von mehreren Löthöckern 16a übertragen
wird.
-
Das
elektronische Bauteil 16 wird auf die Platte 5 aufgesetzt
(ST3). Das heißt, der Aufsetzkopf 19 wird so bewegt,
dass der Einzel-Aufsetzkopf 20, der das elektronische Bauteil 16 nach Übertragung der
Lötpaste 7 aufnimmt, auf der Platte 5 so
aufgesetzt wird, dass die Löthöcker 16a auf
die Elektroden 5a auf der Platte 5 ausgerichtet
sind, wie dies in 10A gezeigt ist. Dann wird das
elektronische Bauteil 16 abgesenkt und auf die Platte 5 aufgesetzt, so
dass die Löthöcker 16a über
die Lötpaste 7 auf den Elektroden 5a der
Platte 5 aufsetzen, wie dies in 10B gezeigt
ist (Bauteil-Aufsetzprozess).
-
Anschließend
wird die Platte 5 mit dem aufgesetzten elektronischen Bauteil 16 in
die Aufschmelzvorrichtung M4 transportiert. Die Platte 5 wird
zusammen mit dem elektronischen Bauteil 16 bis auf die
Schmelztemperatur des Lötmittels oder darüber
erhitzt, um die Lötmittelbestandteile in den Löthöckern 16a und
der Lötpaste 7 zum Schmelzen zu bringen und durch
Löten das elektronische Bauteil 16 mit der Platte 5 zu
verbinden, wie dies in 10C dargestellt
ist (Aufschmelzprozess) (ST4). Dabei durchläuft das elektronische
Bauteil 16 eine Wärmeverformung und weist insofern
Verformungsverhalten auf, als dass es in äußeren
Randabschnitt nach oben gewölbt wird, so dass die an dem äußeren Randabschnitt
befindlichen Löthöcker 16a zusammen mit
dem elektronischen Bauteil 16 verschoben werden, wodurch
der Abstand zu den Elektroden 5a zunimmt.
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Selbst
in diesem Fall wird die gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste 7 auf Basis der Bauteil-Wölbungsinformationen
des elektronischen Bauteils 16 zusätzlich auf
jeden Löthöcker 16a übertragen
und ihm zugeführt, so dass die Lötmittelmenge
zum Verlöten der Löthöcker 16a und
der Elektroden 5a in dem Abschnitt, in dem sich der Zwischenraum
zwischen den Elektroden 5a und den Löthöckern
aufgrund von Wölbungsverformung vergrößert, weniger
mangelhaft ist. Das heißt, die Lötmittelkomponente,
in der die Löthöcker 16a des elektronischen Bauteils
verschmolzen sind, verbindet zusammen mit der Lötmittelkomponente,
in der das Lötmittel in der Lötmittelpaste 7 verschmolzen
ist, normalerweise alle Löthöcker 16a mit
den Elektroden 5a, so dass die Lötverbindungen 16b,
die das elektronische Bauteil 16 mit den Elektroden 5a elektrisch
verbinden, hervorragend ausgebildet werden, ohne dass eine Kaltlötstelle,
wie fehlerhafter Stromdurchgang oder ein Mangel an Verbindungsstärke,
entstehen, wie dies in 10C gezeigt
ist.
-
11A und 11B zeigen
ein Beispiel einer Kaltlötstelle, deren Auftreten wahrscheinlich
ist, wenn die Halbleiterbaueinheit vom dünnen Typ mittels
Löten montiert wird. 11A zeigt
ein Beispiel zum Aufsetzen des elektronischen Bauteils 16,
das sich bei diesem Aufschmelzprozess wahrscheinlich an beiden Endabschnitten
nach oben wölbt, ohne die Lötpaste 7 zusätzlich
zuzuführen. In diesem Fall werden, wenn eine Wölbungsverformung
bei dem Aufschmelzprozess stattfindet, die in dem Mittelabschnitt
befindlichen Löthöcker 16a ausgezeichnet
mit den Elektroden 5a der Platte 5 verlötet,
jedoch reicht möglicherweise die Menge an Lötpaste 7 an
den Positionen der Löthöcker 16a in der
Nähe beider Endabschnitte nicht aus. Dadurch werden die
Lötverbindungen 16b zum vollständigen
Verbinden des elektronischen Bauteils 16 und der Elektroden 5a nicht
sicher ausgebildet, so dass eine Kaltlötstelle mit nicht verbundenen
Abschnitten C entsteht.
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Des
Weiteren zeigt 11B ein Beispiel, bei dem die
gleiche Übertragungsmenge an Lötpaste 7 jedem
Löthöcker 16a für dieses elektronische
Bauteil 16 zusätzlich zugeführt wird.
In diesem Fall werden, wenn es beim Aufschmelzprozess zu Wölbungsverformung
kommt, die Lötverbindungen an den Positionen der Löthöcker 16a in
der Nähe beider Endabschnitte ausgezeichnet hergestellt,
da die Menge an Lötpaste 7 durch das Hinzufügen
richtig ist, wobei jedoch die Menge an Lötpaste 7 für
die in dem Mittelabschnitt befindlichen Löthöcker 16a größer
ist als die geeignete Menge. Dadurch fließt in geschmolzenen
Zustand überschüssiges Lötmittel in diesem
Bereich, wodurch eine Lötmittelbrücke B entsteht,
durch die benachbarte Elektroden 11a durch Lötmittel
miteinander verbunden sind. Hingegen wird, wie bereits beschrieben,
bei dem Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile dieser Ausführungsform
die gewünschte Übertragungsmenge an Lötpaste 7 entsprechend
dem Zustand von Wölbungsverformung des elektronischen Bauteils
auf jeden von mehreren Löthöckern auf Basis der
entsprechend dem Typ des elektronischen Bauteils gespeicherten Bauteil-Wölbungsinformationen übertragen,
so dass die Menge an Lötpaste 7 bei dem Aufschmelzprozess
für jeden Löthöcker 16a gerade
ausreicht. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass
die Kaltlötstelle entsteht, wenn die Halbleiterbaueinheit
vom dünnen Typ, bei dem beim Aufschmelzprozess wahrscheinlich
Wölbungsverformung auftritt, mittels Löten an
der Platte montiert wird.
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Im
Folgenden wird eine andere Ausführungsform der Erfindung
beschrieben. Unter Bezugnahme auf 12 wird
die Konfiguration eines Steuerungssystems beschrieben. Der Steuerabschnitt 130 ist
der Gesamt-Steuerabschnitt, der eine CPU aufweist und, wie unten
beschrieben, die Funktion oder den Ablauf jedes Abschnitts steuert.
Ein Aufsetzdaten-Speicherabschnitt 131 speichert Daten, die
zum Steuern des Aufsetzvorgangs mit dem Aufsetzkopf 19 benötigt
werden, wie beispielsweise Montagedaten. Ein Bauteildaten-Speicherabschnitt 133 und
ein Rakel-Bewegungsdaten-Speicherabschnitt 134 erzeugen
eine Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 132 zum
Speichern der Pasten-Übertragungsinformationen, mit denen
der Schichtausbildungsvorgang gesteuert wird, der in der Pasten-Übertragungseinheit 24 für
jeden Typ von elektronischem Bauteil durchgeführt wird.
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Ein
Kopf-Antriebsabschnitt 135 treibt einen Aufsetzkopf-Antriebsmotor 119M zum
Bewegen des Aufsetzkopfes 19 an. Ein Rakel-Antriebsabschnitt 136 treibt
einen Vertikalrichtungs-Antriebsmotor 126M und einen Horizontalrichtungs-Antriebsmotor 127M an,
die Antriebsquellen eines Vertikalbewegungsmechanismus 126 und
eine Horizontalbewegungsmechanismus 127 sind. Ein Erkennungsabschnitt 137 führt
die Erkennungsverarbeitung für Bilddaten aus, die mit einer
Platten-Erkennungskamera 121 und einer Bauteil-Erkennungskamera 123 erfasst
werden, um die Position der Platte 5 zu erkennen und das
elektronische Bauteil 16 zu identifizieren sowie die Position
des elektronischen Bauteils in einem Zustand zu erfassen, in dem
es in dem Aufsetzkopf 19 gehalten wird.
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Unter
Bezugnahme auf 13A und 13B wird
im Folgenden die Datenstruktur der Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 132 beschrieben. 13A zeigt die Bauteildaten, die in dem Bauteildaten-Speicherabschnitt 133 gespeichert werden,
in dem die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a und
ein Pasten-Übertragungsmuster 133b für jeden
Bauteil-Typ A, B, C, D, ... gespeichert werden. Die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a zeigen
den Zustand von Wölbungsverformung des elektronischen Bauteils
bei dem Aufschmelzprozess an, und das Pasten-Übertragungsmuster 133b zeigt
eine Schichtdickenverteilung an, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
von Lötpaste entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung auf
eine Vielzahl von Löthöckern übertragen
wird.
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Der
Rakel-Bewegungsdaten-Speicherabschnitt 134 speichert ein
Rakel-Bewegungsmuster 134a, das mit dem Pasten-Übertragungsmuster 133b verknüpft
ist, wie dies in 13B gezeigt ist. Das Rakel-Bewegungsmuster 134a besteht
aus Daten eines Ablaufmusters, mit dem die Rakel 28 veranlasst
wird, den Schichtausbildungsvorgang, bei dem die horizontale Bewegung
und die vertikale Bewegung kombiniert werden, an der Schichtausbildungsfläche 25a in
der Pasten-Übertragungseinheit 24 durchzuführen,
um die durch das Pasten-Übertragungsmuster 133b angezeigte
Schichtdickenverteilung zu realisieren. Die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a,
das Pasten-Übertragungsmuster 133b und das Rakel-Bewegungsmuster 134a bilden
die Pasten-Übertragungsinformationen.
-
Unter
Bezugnahme auf 8 wird im Folgenden ein spezielles
Beispiel der Bauteil-Wölbungsinformationen 133a beschrieben.
Die Halbleiterbaueinheit, die im Wesentlichen aus einer dünnen
Kunststoffplatte, beispielsweise vom BGA-Typ, besteht, wie das elektronische
Bauteil 16 dieser Ausführungsform, ist dadurch
gekennzeichnet, dass sie sich wahrscheinlich verformt und sehr leicht
Wölbungsverformung aufgrund von Erwärmung bei
dem Aufschmelzprozess ausgesetzt ist. Diese Tendenz zur Wölbungsverformung
ist jedoch nicht einheitlich, sondern es können unterschiedliche
Verformungsverhalten in Abhängigkeit von verschiedenen
Faktoren, wie beispielsweise Ebenengröße, Dicke
und Plattenaufbau des elektronischen Bauteils 16, d. h., Kunststoffmaterial
und Zustand der internen Verdrahtung, auftreten, wie dies im Folgenden
dargestellt ist.
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Das
heißt, das elektronische Bauteil 16a (Bauteil
Typ A) ist, wie in (I) in 8A gezeigt,
dadurch gekennzeichnet, dass es als Ganzes nahezu flach ist und
keine Wölbungsverformung auftritt, so dass die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a als "keine
Wölbung" spezifiziert sind.
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Das
elektronische Bauteil 16B (Bauteil-Typ B) ist, wie in (II)
in 8A gezeigt, dadurch gekennzeichnet,
dass es Wölbungsverformung in nahezu vollständig
gekrümmter Form in der Art ausgesetzt ist, dass die Wölbungsverformung
relativ gering ist und beide Endabschnitte um lediglich ein geringes Verformungsmaß d1
nach oben verschoben werden, und das elektronische Bauteil 16C (Bauteil-Typ
C) ist, wie in (III) in 8A gezeigt,
dadurch gekennzeichnet, dass es gleichfalls Wölbungsverformung
in der nahezu vollständig gekrümmten Form in der
Art ausgesetzt ist, dass die Wölbungsverformung groß ist und
beide Endabschnitte um ein Verformungsmaß d2, das größer
ist als d1, an beiden Endabschnitten nach oben verschoben werden.
Die Bauteil-Verformungsinformationen 133a dieser Bauteil-Typen
B und C sind als "aufwärts gekrümmte Wölbung
(gering)" bzw. "aufwärts gekrümmte Wölbung
(stark)" spezifiziert. Des Weiteren weist das in (IV) in 8A gezeigte elektronische Bauteil 16D eine
Verformungscharakteristik dahingehend auf, dass die Verformung in
dem Mittelabschnitt gering ist und nur beide Endabschnitte lokal
begrenzt um ein Verformungsmaß d3 angehoben werden, so
dass die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a als
"Endabschnitt-Aufwärtswölbung" spezifiziert werden.
-
Diese
Wölbungsverformung unterscheidet sich, wie dies bereits
beschrieben wurde, auf verschiedene Weise in Abhängigkeit
von dem Bauteil. Die Wölbungsrichtung kann entgegengesetzt
zu der in 8A gezeigten Richtung sein.
Das heißt, es tritt in einigen Fällen ein Verformungsverhalten
auf, bei dem das elektronische Bauteil in dem Mittelabschnitt relativ
zu beiden Endabschnitten angehoben ist und als Ganzes nach oben
konvex ist. Die Bauteil-Wölbungsinformationen werden ermittelt,
indem das Verformungsmaß gemessen wird, wenn eine Vielzahl betreffender
elektronischer Bauteile unter der gleichen Erwärmungsbedingung
wie beim Aufschmelzprozess erhitzt werden. Die ermittelten Daten
werden als Bibliotheksdaten gesammelt und direkt über das Bedienfeld
durch die Vorrichtung M3 zum Aufsetzen elektronischer Bauteile oder über
das Kommunikationsnetz 2 durch den Verwaltungs-Computer 3 in
die Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek geschrieben.
-
Das
Pasten-Übertragungsmuster 133b, das gespeichert
und mit den Bauteil-Wölbungsinformationen 133a verknüpft
ist, wird im Folgenden beschrieben. Wenn das elektronische Bauteil
das Wölbungsverformungsverhalten in dem Aufschmelzprozess aufweist,
werden die an der Unterseite ausgebildeten Löthöcker
in einer Richtung von den Elektroden der Platte weg verschoben,
so dass das geschmolzene Lötmittel, in dem die auf die
Elektrode der Platte gedruckte Lötpaste verschmolzen ist,
und das geschmolzene Lötmittel, in dem der Löthöcker
verschmolzen ist, während des Lötmittelschmelzens
in dem Aufschmelzprozess nicht vereinigt werden, wodurch in einigen
Fällen eine sogenannte "Lötmittel-Offenstelle"
entsteht, die die normale Lötverbindung beeinträchtigt.
-
Um
eine derartige Kaltlötstelle zu verhindern, wird bei der
vorliegenden Ausführungsform die Lötpaste 7 in
Abhängigkeit von dem Grad der Bauteil-Wölbungsverformung
durch Erhitzen in dem Aufschmelzprozess, d. h., dem Grad, um den
die Löthöcker 16a in der Richtung von
den Elektroden 5a weg verschoben werden, zusätzlich
auf die Löthöcker 16a übertragen
und ihnen zugeführt, um das Auftreten der "Lötmittel-Offenstelle"
zu verhindern. Diese zusätzliche Zufuhr der Lötpaste 7 wird
durchgeführt, indem das in dem Einzel-Aufsetzkopf 20 gehaltene elektronische
Bauteil 16 auf die Schicht 7a abgesenkt wird,
die durch die Pasten-Übertragungseinheit 24 ausgebildet
wird, so dass die Löthöcker 16a mit der Schicht 7a in
Kontakt kommen.
-
Dabei
wird eine geeignete Menge der Lötpaste 7, die
erforderlich ist, um die "Lötmittel-Offenstelle" zu verhindern,
auf jeden Löthöcker 16a übertragen
und ihm zugeführt. Das heißt, eine Schichtdickenverteilung
der Schicht 7a, die auf der Schichtausbildungsfläche 25a ausgebildet
wird, wird entsprechend einer Höhendifferenz Δh
zwischen dem durch Wölbungsverformung verschobenen Löthöcker 16a* und
dem durchschnittlichen Löthöcker 16, wie
in 8B gezeigt, festgelegt. Das Pasten-Übertragungsmuster 33b spezifiziert
ein derartiges Muster der Schichtausbildungsverteilung.
-
Beispielsweise überträgt
das elektronische Bauteil 16 mit geringerer Wölbungsverformung,
wie z. B. das in (I) in 8A gezeigte
elektronische Bauteil 16A, eine gewünschte Zufuhrmenge
an Lötpaste 7 gleichmäßig auf
die Löthöcker 16a. Das heißt,
das Pasten-Übertragungsmuster P1 (gleichmäßiges Schichtmuster)
zum Übertragen der Paste mit der gleichmäßigen
Schicht 7a, die die Gesamt-Schichtdicke t0 hat, wird eingerichtet,
wie in (I) in
-
8B gezeigt, und in dem Baugruppenteil-Datenspeicherabschnitt 33 gespeichert
und mit dem Bauteil-Typ A verknüpft.
-
Hingegen
wird das elektronische Bauteil, das Wölbungsverformung
in einem vollständig gekrümmten Zustand aufweist,
wie beispielsweise die elektronischen Bauteile 16a und 16c,
die in (III) und (III) in 8A gezeigt
sind, zunächst mit der Schicht 7a versehen, die
die Gesamt-Schichtdicke t1, t2 entsprechend dem Grad der Wölbung,
d. h. dem Maß der Verschiebung d1, d2 an beiden Endabschnitten
aufweist, und dann mit dem Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b entsprechend
dem vollständig gekrümmten Zustand versehen, wie
in (II) und (III) in 8B gezeigt, so
dass die Schichtdickenverteilung mit der Höhendifferenz Δh
zwischen jedem Löthöcker 16a übereinstimmen
kann, und wird die Paste so übertragen. In diesen Fällen
werden das Pasten-Übertragungsmuster P2 (Muster geringfügiger Krümmung)
und das Pasten-Übertragungsmuster P3 (Muster starker Krümmung)
eingerichtet und in dem Bauteil-Datenspeicherabschnitt 133 gespeichert
und mit den Bauteil-Typen B und C verknüpft.
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Des
Weiteren wird das elektronische Bauteil, das geringe Verformung
in dem Mittelabschnitt und lokal begrenzte Wölbungsverformung
nur an beiden Endabschnitten aufweist, wie beispielsweise das elektronische
Bauteil 16D, das in (IV) in 8A gezeigt
wird, mit der Schicht 7a versehen, die die Gesamt-Schichtdicke
t3 entsprechend dem Verschiebungsmaß d3 aufweist, und dann
mit dem Schichtdicken-Änderungsabschnitt 7b entsprechend
dem Verformungszustand versehen, und wird die Paste so übertragen,
wie dies in (IV) in 8B gezeigt ist.
In diesem Fall wird das Pasten-Übertragungsmuster P4 (Muster
größerer Dicke am Endabschnitt) eingerichtet und
in dem Bauteil-Datenspeicherabschnitt 133 gespeichert und
mit dem Bauteil-Typ D verknüpft.
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Die
Rakel-Bewegungsmuster S1, S2, S3, S4, ... werden auf Basis der Pasten-Übertragungsmuster
P1, P2, P3, P4, ... erzeugt, die auf die oben beschriebene Weise
eingerichtet werden. Das heißt, die Steuerdaten, mit denen
die Rakel 28 so gesteuert wird, dass sie die Schicht mit
der Schichtdickenverteilung ausbildet, die in jedem der oben aufgeführten Pasten-Übertragungsmuster
dargestellt ist, indem mit dem Vertikalantriebsmechanismus 26 und
den Horizontalantriebsmechanismus 27 angetrieben wird,
werden durch den Steuerabschnitt 130 erzeugt. Diese Steuerdaten
werden in dem Rakelbewegungs-Datenspeicherabschnitt 134 gespeichert
und mit den Pasten-Übertragungsmustern P1, P2, P3, P4,
... verknüpft.
-
Um
alle Daten in der Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 132 in
den oben aufgeführten Beispielen zu verknüpfen,
werden die Bauteil-Wölbungsinformationen 133a und
das Pasten-Übertragungsmuster 133b mit dem Bauteil-Typ
in dem Bauteil-Datenspeicherabschnitt 133 verknüpft,
und das Rakel-Bewegungsmuster 134a wird mit dem Pasten-Übertragungsmuster 133b in
dem Rakelbewegungs-Datenspeicherabschnitt 134 verknüpft.
Jedoch kann ein beliebiges Verfahren zum Verknüpfen aller
Daten angewendet werden, bei dem das Rakel-Bewegungsmuster direkt
mit dem Bauteil-Typ verknüpft werden kann.
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In
der vorliegenden Ausführungsform steuert der Steuerabschnitt 130 den
Rakel-Antriebsabschnitt 135 auf Basis des Erkennungsergebnisses
des elektronischen Bauteils von dem Erkennungsabschnitt 137 und
der aus der Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 132 gelesenen
Pasten-Übertragungsinformationen, so dass die Rakel 28 den
Schichtausbildungsvorgang durchführen kann und die Schicht 7a mit
der Schichtdickenverteilung durch die die gewünschte Menge
an Lötpaste 7 entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils übertragen wird, auf jedem
von mehreren Löthöckern 16a in der Pasten-Übertragungseinheit 24 ausgebildet
wird, wie dies weiter unten beschrieben ist.
-
Unter
Bezugnahme auf ein Flussdiagramm in 14 wird
im Folgenden ein Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile
zur Anwendung in dem System zum Montieren elektronischer Bauteile
beschrieben. Dieses Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile
schließt das Aufsetzen des elektronischen Bauteils 16 mit
mehreren an der Unterseite ausgebildeten Löthöckern 16a auf
die Platte 5 und Montieren desselben ein. Zunächst
wird das elektronische Bauteil durch den Aufsetzkopf 19 aus
dem zweiten Bauteil-Zuführabschnitt 13B entnommen (ST11).
-
Dann
wird der Typ des elektronischen Bauteils identifiziert (ST12). Das
heißt, das Bild des elektronischen Bauteils 16,
das an dem Aufsetzkopf 19 gehalten wird, wird von einer
Bauteil-Erkennungskamera 123 aufgenommen, wenn es über
der Bauteil-Erkennungskamera 123 den Bewegungsweg durchläuft,
auf dem der Aufsetzkopf 19 zu der Platte 5 bewegt
wird. Des Weiteren führt ein Erkennungsabschnitt 137 den
Erkennungsprozess für das erfasste Bild durch, um den Typ
des elektronischen Bauteils 16 zu identifizieren. Wenn
der Ablauf der Montage beim Bauteil-Montagevorgang unveränderlich
voreingestellt ist und der Typ des elektronischen Bauteils bei jedem
Montagevorgang in dem Ablaufprogramm vorgegeben ist, kann der hier
angegebene Typ des elektronischen Bauteils als das Ergebnis der Identifizierung
betrachtet werden.
-
Der
Steuerabschnitt 130 erfasst das Pasten-Übertragungsmuster
entsprechend dem Bauteil-Typ durch Lesen der Daten aus dem Bauteil-Datenspeicherabschnitt 133 auf
Basis des Identifizierungsergebnisses (ST13). Dann erfasst der Steuerabschnitt 130 das
Rakel-Bewegungsmuster, das dem Pasten-Übertragungsmuster
entspricht, durch Lesen der Daten aus dem Rakelbewegungs-Datenspeicherabschnitt 134 (ST14).
Anschließend steuert der Steuerabschnitt 130 den
Rakelantriebsabschnitt 136 auf Basis dieses Rakel-Bewegungsmusters,
so dass die Rakel 28 den Schichtausbildungsvorgang entsprechend
dem Pasten-Übertragungsmuster durchführen kann
(ST15). Das heißt, bei diesem Schichtausbildungsvorgang,
der vor dem Pasten-Übertragungsprozess durchgeführt
wird, wie dies oben beschrieben ist, steuert der Steuerabschnitt 130 den
Rakel-Antriebsabschnitt 136 auf Basis des Identifizierungsergebnisses
des elektronischen Bauteils 16 und der aus der Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 132 gelesenen
Pasten-Übertragungsinformationen, so dass die Schicht 7a mit
der Schichtdickenverteilung, durch die die gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste 7 entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils übertragen wird, auf jedem
der mehreren Löthöcker 16a ausgebildet
wird.
-
Dann
wird die Lötpaste 7 auf die Löthöcker 16a übertragen,
indem das in dem Aufsetzkopf 19 gehaltene elektronische
Bauteil 16 auf die Schichtausbildungsfläche 25a der
Pasten-Übertragungseinheit 24 (Pasten-Übertragungsprozess)
abgesenkt wird (ST16), wie dies in 9A gezeigt
ist. Das heißt, das elektronische Bauteil 16,
das in dem Einzel-Aufsetzkopf 20 gehalten wird, wird auf
die Schicht 7a abgesenkt, so dass jeder Löthöcker 16a mit
der Schicht 7a in Kontakt kommt, wie dies in 9B gezeigt
ist, und die gewünschte Übertragungsmenge der
Lötpaste auf jeden Löthöcker 16a des
elektronischen Bauteils 16 übertragen wird, wie
dies in 9C gezeigt ist.
-
Dann
wird das elektronische Bauteil 16 auf die Platte 5 aufgesetzt
(ST17). Das heißt, der Einzel-Aufsetzkopf 20,
der das elektronische Bauteil 16 nach Übertragung
der Lötpaste 7 hält, wird durch Bewegen
des Aufsetzkopfes 20 über der Platte 5 angeordnet,
um die Löthöcker 16a auf die Elektroden 5a der
Platte 5 auszurichten, wie dies in 10A gezeigt
wird. Dann wird das elektronische Bauteil 16 abgesenkt
und auf die Platte 5 aufgesetzt, so dass die Löthöcker 16a über
die Lötpaste 7 auf den Elektroden 5a der
Platte 5 aufsetzen, wie dies in 10B gezeigt
wird (Bauteil-Aufsetzprozess).
-
Anschließend
wird die Platte 5 mit dem aufgesetzten elektronischen Bauteil 16 in
die Aufschmelzvorrichtung M4 transportiert. Dann wird die Platte 5 zusammen
mit dem elektroni schen Bauteil 16 bis zu der Lötmittel-Schmelztemperatur
oder darüber erhitzt, um die Lötmittelbestandteile
in den Löthöckern 16a und der Lötpaste 7 zum
Schmelzen zu bringen und das elektronische Bauteil 16 durch
Löten mit der Platte 5 zu verbinden, wie dies
in 10C gezeigt ist (Aufschmelzprozess) (ST18). Dabei
durchläuft das elektronische Bauteil 16 eine Wärmeverformung
und weist ein Verformungsverhalten auf, bei dem es an dem äußeren
Randabschnitt nach oben gewölbt wird, so dass die Löthöcker 16a,
die sich an dem äußeren Randabschnitt befinden,
zusammen mit dem elektronischen Bauteil 16 verschoben werden
und Abstand zu den Elektroden 5a vergrößert wird.
-
Selbst
in diesem Fall wird auf Basis der Bauteil-Wölbungsinformation
des elektronischen Bauteils 16 die gewünschte Übertragungsmenge
an Lötpaste 7 zusätzlich auf jeden Löthöcker 16a übertragen
und ihm zugeführt, so dass die Lötmittelmenge
zum Verlöten der Löthöcker 16a und
der Elektroden 5a in dem Abschnitt weniger unzureichend
ist, in dem sich der Zwischenraum zwischen den Elektroden 5a und den
Löthöckern aufgrund von Wölbungsverformung vergrößert.
Das heißt, die Lötmittelkomponente, in der die
Löthöcker 16a des elektronischen Bauteils 16 verschmolzen
sind, verbindet normalerweise integral mit der Lötmittelkomponente,
in der das Lötmittel in der Lötpaste 7 geschmolzen
ist, alle Löthöcker 16a mit den Elektroden,
so dass die Löthöcker 16b, die das elektronische
Bauteil 16 mit den Elektroden 5a verbinden, hervorragend
ausgebildet werden, ohne dass eine Kaltlötstelle, wie beispielsweise
fehlerhafter elektrischer Durchgang oder mangelhafte Verbindungsfestigkeit
entstehen, wie dies in 10C gezeigt
ist.
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So
wird bei dem Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile gemäß der
vorliegenden Ausführungsform die gewünschte Übertragungsmenge an
Lötpaste 7 entsprechend dem Zustand von Wölbungsverformung
des elektronischen Bauteils auf Basis der Pasten-Übertragungsinformationen,
die, wie bereits beschrieben, für jeden Typ des elektronischen
Bauteils in der Pasten-Übertragungsinformationsbibliothek 32 gespeichert
sind, auf jeden der mehreren Löthöcker 16a übertragen,
so dass die Lötpaste 7 bei dem Aufschmelzprozess
für jeden Löthöcker 16a genau
ausreicht. Somit kann das Auftreten der Kaltlötstelle verhindert
werden, wenn die dünne Halbleiter-Baueinheit, bei der die
Wahrscheinlichkeit besteht, dass es bei dem Aufschmelzprozess zu
Wölbungsverformung kommt, mittels Löten an der
Platte montiert wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Der
Effekt der Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile und
des Verfahrens zum Montieren elektronischer Bauteile gemäß der
Erfindung besteht darin, dass sie es ermöglichen, das Auftreten
der Kaltlötstelle zu verhindern, wenn das elektronische
Bauteil, bei dem die Wahrscheinlichkeit besteht, dass Wölbungsverformung
auftritt, mittels Löten montiert wird, und sie werden dann
wirksam, wenn die dünne Halbleiter-Baueinheit, die mit
den Löthöckern versehen ist, mittels Löten
auf der Platte montiert wird.
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Zusammenfassung
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Vorrichtung zum Aufsetzen
elektronischer Bauteile und Verfahren zum Montieren elektronischer
Bauteile
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Geschaffen
werden eine Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile sowie
ein Verfahren zum Montieren elektronischer Bauteile, mit denen das
Auftreten einer Kaltlötstelle verhindert werden kann, wenn
ein elektronisches Bauteil, bei dem die Wahrscheinlichkeit besteht,
dass Wölbungsverformung auftritt, mittels Löten
montiert wird.
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In
der Vorrichtung zum Aufsetzen elektronischer Bauteile, mit der das
elektronische Bauteil 16 mit einer Vielzahl an einer Unterseite
ausgebildeter Löthöcker 16a auf eine
Platte aufgesetzt wird, wird eine Schicht 7a mit einer
Schichtdickenverteilung, durch die eine gewünschte Übertragungsmenge
von Lötpaste entsprechend einem Zustand von Wölbungsverformung
auf jeden der Vielzahl von Löthöckern übertragen
wird, in einer Pasten-Übertragungseinheit 24 auf
Basis der Bauteil-Wölbungsinformationen ausgebildet, die
den Zustand von Wölbungsverformung des elektronischen Bauteils
in einem Aufschmelzprozess anzeigen. Damit ist es möglich,
das Auftreten einer Kaltlötstelle zu verhindern, wenn das
elektronische Bauteil, bei dem die Wahrscheinlichkeit besteht, dass
Wölbungsverformung auftritt, mittels Löten montiert
wird, indem jedem Löthöcker 16a zusätzlich
eine genau ausreichende Menge an Lötmittel zugeführt
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-305806
A [0002]