JP2000195905A - 部品実装方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の種類に係わらず部品を取り扱う吸着ノ
ズルの動きを部品に効率よく伝達して、摩擦接合を伴う
部品の実装を安定して達成できるようにする。 【解決手段】 吸着ノズル１４の動きを、互いにほぼ合
った表面粗さとされかつ加圧状態にある、吸着ノズル１
４の吸着面１４ａとこの吸着面１４ａに吸着される部品
３の背面３ｂとの間の滑りのない噛み合い状態での高い
摩擦係数にて伝達して、前記部品３と実装対象物４との
金属接合部５、６どうしを摩擦させて接合し、部品３を
実装対象物４に実装するようにして、上記のような目的
を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品を実装対象物
に金属接合部どうしの相対移動や超音波振動による摩擦
接合を伴い実装する部品実装方法と装置に関するもので
あり、例えば、ベアＩＣチップなどの電子部品をプリン
ト配線された回路基板などに、金属接合部どうしの摩擦
接合による電気接合を伴って実装し、電子回路基板を製
造するような場合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】ベアＩＣチップなどのＩＣチップは、回
路基板にプリント配線などして形成された導体ランドに
電気接合するための電極が接合面に形成され、この接合
面を回路基板の導体ランドを持った接合面に対向させ
て、導体ランドおよび電極間の電気接合を図った状態で
固定するいわゆる面実装が行われる。

【０００３】このような実装を行うのに本出願人は、図
１１に示すように、ＩＣチップａの電極ｂの上に金属製
のバンプｃをワイヤボンディングなどによって形成し、
このＩＣチップａを吸着ノズルｆによって吸着、保持し
て取り扱い、位置決めされた回路基板ｄの上の所定位置
に対向させて、前記バンプｃを回路基板ｄの導体ランド
ｅに押し当てた状態で、吸着ノズルｆに超音波振動手段
ｈにより超音波振動を与えてＩＣチップａを振動させる
ことにより、バンプｃおよび導体ランドｅどうしを摩擦
溶融させて超音波接合し、ＩＣチップａを回路基板ｄに
実装する方法を先に提案している。

【０００４】これにより、ＩＣチップａなどの部品を金
属の溶融を伴う接合により、確実な電気接合と高い実装
強度を満足して、しかも迅速に回路基板ｄに実装するこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の超音波
接合による部品実装において、接合が不良に終わった
り、接合できてもそれに長い時間が掛かったりすること
がときとしてある。これにつき本発明者らが種々に実験
を繰り返し検討を重ねた結果、ＩＣチップａなどの部品
の種類によって前記のような問題が生じることが判明し
た。これは、吸着ノズルｆの吸着面ｇの表面粗さと、Ｉ
Ｃチップａなどの部品の吸着面ｇによって吸着される背
面ｊとの表面粗さとの違いに起因している。

【０００６】部品の背面の表面粗さは素材や形成条件に
よって異なる。一方、櫛歯状のパターンが形成されるＳ
ＡＷフィルタなど特殊なＩＣチップａの背面ｊなどは、
外部からのノイズを遮断し、または外部にノイズを発散
させないために、それらの特性に対応した所定の表面粗
さに設定されるため、従来通りにしか製作されない吸着
ノズルｆの吸着面ｇの表面粗さとは、図１１に示すよう
に合っていないことが多々ある。図１１では吸着面ｇの
表面粗さがＩＣチップａの背面ｊの表面粗さのほぼ１／
２程度と小さい場合を模式的に例示している。

【０００７】吸着ノズルの吸着面と部品の背面との表面
粗さがある程度合っていないと、吸着ノズル側から部品
に超音波振動を与えるときに、吸着面と部品の背面との
表面粗さによる凹凸の噛み合わせが図１１に示すように
甘くなり、双方の間の摩擦係数が小さくなり滑りが生じ
やすくなるので、吸着ノズルの側の超音波振動などの動
きを部品の側に十分に伝達することができず、前記のよ
うに接合不良を招いたり、接合に時間が掛かったりす
る。

【０００８】また、近時での電子機器の高性能化や高機
能化のために、ＣＰＵのクロック周波数が勢い高くな
り、取り扱う情報量の増大を図ったり、音声の適用バン
ド数の増大を図ったりすることが行われ、水晶発振器を
搭載したＩＣチップでは使用周波数が１ギガＨｚにも達
して、ノイズの影響が大きく、これを防止するのにＩＣ
チップ背面の表面粗さを粗くする処理が施されている。

【０００９】本発明の目的は、部品を実装対象物にそれ
らの金属接合部どうしを摩擦接合して実装するのに、部
品の種類に係わらず部品を取り扱う吸着ノズルの動きを
部品に効率よく伝達して、摩擦接合を伴う部品の実装を
安定して達成できる部品実装方法と装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の部品実装方法は、吸着ノズルの吸着
面で吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合
部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルにより部品を
超音波振動を含み実装対象物に対し相対移動させて、部
品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させて
溶融あるいは電子間結合を伴い接合し、部品を実装対象
物に実装するのに、吸着ノズルの動きを、互いにほぼ合
った表面粗さとされかつ前記加圧状態にある、吸着ノズ
ルの吸着面とこの吸着面に吸着される部品の背面との間
で、部品に伝達して、前記部品と実装対象物との金属接
合部どうしを摩擦させて接合し、部品を実装対象物に実
装することを主たる特徴としている。

【００１１】これにより、吸着ノズルの吸着面で吸着し
た部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向さ
せて加圧しながら、吸着ノズルにより部品を超音波振動
を含み実装対象物に対し相対移動させるのに、吸着ノズ
ルの吸着面とこの吸着面で吸着される部品の背面とが、
互いの表面粗さがほぼ合っていることにより、双方の表
面粗さによる凹凸が前記加圧の下に噛み合いやすく吸着
面と背面との間で十分な摩擦係数を発揮し、前記吸着ノ
ズル側の動きを部品の側に効率よく伝達し、部品と実装
対象物との金属接合部どうしを滑りなく十分に摩擦接合
させ、部品をその種類にかかわらず実装対象物に安定し
て実装することができる。

【００１２】前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも軽
く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の加圧、
摩擦状態にして前記接合を行うと、予備摩擦状態での軽
い加圧、摩擦状態によって、吸着面と部品の背面との表
面粗さによる双方の凹凸どうしを早期に噛み合わせてそ
の状態に落ちつかせてから、所定の加圧、摩擦状態にす
るので、吸着面と部品の背面との間の摩擦接合開始時の
初期滑りを回避して、部品と実装対象物との金属接合部
どうしをタイムラグ少なくより効率よく摩擦接合させ
て、より短時間により安定して部品を実装対象物に実装
することができる。

【００１３】吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を実装
対象物に実装することを繰り返しながら、所定の時期
に、吸着面を研磨材に接触させた状態で吸着ノズルによ
り前記同様な動きを与えて、吸着面と研磨材とを摩擦接
触させ、吸着面を所定の表面粗さに再生する再生処理を
行うと、通常、部品の実装の繰り返しにより吸着ノズル
の吸着面は部品との摩擦によって徐々に摩耗して、部品
の背面との間に上記のような十分な摩擦係数が得られな
くなるが、上記所定の時期に吸着面の表面粗さを研磨に
よって再生することにより、摩耗による接合不良などの
問題を回避しながら、研磨代がなくなるまで吸着ノズル
を使用し続けられるし、前記再生のための研磨が超音波
振動による動きであるときは特に、振動的摩擦で効率よ
く短時間で達成できる。

【００１４】前記研磨の再生処理に代えて、吸着面を洗
浄液に浸漬させた状態で吸着ノズルに前記同様に超音波
振動を与えて洗浄することにより、吸着面に部品の接合
で詰まった付着物を効率よく除去することができ、これ
だけでも、吸着面を所定の面粗度に再生する再生処理に
なり、研磨しないで再生できるし、この洗浄を、吸着面
を研磨した後に行うと、吸着面の研磨により再生された
粗面に付着し、詰まっている研磨粉などを除去して、振
動などの吸着ノズルの動きを部品に伝達する特性に影響
するのを防止できる。洗浄の後、吸着面をブローするこ
とにより、洗浄液を早期に乾燥させられるので、洗浄後
早期に再使用することができ、部品実装作業中に吸着ノ
ズルを交換しないで再生処理を行うのに有効である。ブ
ローは冷風によるのが熱の影響や消費がなく好適であ
る。

【００１５】上記のような部品実装方法を達成する装置
としては、部品を所定位置に供給する部品供給部と、部
品を実装する実装対象物を取り扱い所定位置に位置決め
して部品の実装に供した後、他へ移す実装対象物取り扱
い手段と、供給される部品を吸着ノズルの吸着面に吸
着、保持して取り扱い、所定位置に位置決めされた実装
対象物との間で金属接合部どうしを対向させて加圧しな
がら摩擦させて接合し部品を実装対象物に実装する部品
取り扱い手段と、吸着ノズルに前記接合のための超音波
振動を与える超音波振動手段と、吸着面がそれにより吸
着する部品の背面とほぼ合った表面粗さを持っているこ
とを条件に、部品実装位置にて、実装対象物取り扱い手
段が取り扱う実装対象物の金属接合部に、部品取り扱い
手段が取り扱う部品の金属接合部を対向させてから、双
方を圧接させるとともに超音波振動手段を働かせて前記
部品と実装対象物との金属接合部どうしを加圧しながら
摩擦させて超音波接合させる制御手段とを備えれば足
り、所定のプログラムに従って自動的に安定して達成す
ることができる。

【００１６】その際、制御手段は、上記方法のように、
金属接合部どうしの摩擦接合のための摩擦を、所定の加
圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦する予備摩擦を行っ
た後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行うよう
にすることができるし、複数装備された吸着面の表面粗
さが異なる吸着ノズルをそのときどきに実装する部品に
対応するものを選択して用いるようにもでき、吸着ノズ
ルの選択使用によって異なった種類の部品に１つの装置
で適正に対応することができる。

【００１７】制御手段はまた、部品を実装対象物に超音
波接合を伴い実装するのに併せ、所定の時期に、吸着ノ
ズルの吸着面を装備された研磨手段の研磨材に接触させ
ながら超音波振動手段を働かせて、吸着面と研磨材を摩
擦させるようにすることもできる。

【００１８】これにより、１つの装置で、吸着ノズルを
装備して金属接合部どうしの摩擦接合を伴って部品を実
装対象物に実装することを繰り返しながら、制御手段が
予め定められるなどした所定の時期において、吸着ノズ
ルの吸着面を研磨材に接触させながら超音波振動を与え
て摩擦させ、研磨による再生処理を自動的に効率よく行
うことができ、吸着ノズルが再生処理の繰り返しにより
研磨代が無くなって寿命に達するまで使用し続け、吸着
ノズルを再生処理する都度いちいち着脱するような手間
を省き、装置が長く休止して生産性が低下するのを防止
することができる。

【００１９】超音波接合時の吸着面と部品との間の滑り
状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑り検
出手段の検出結果に応じて所定の時期を設定し研磨を行
うようにすると、所定の時期が予め定めた一定の時期で
ある場合に比し、必要の都度対応できるので、再生処理
が遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎて研
磨代の無駄な減少を招いて吸着ノズルの寿命を徒に短く
するようなことを防止することができる。

【００２０】洗浄液を貯留した洗浄槽を備え、制御手段
は吸着ノズルの吸着面を研磨した後、吸着ノズルの吸着
面を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させるとともに、超音波振
動手段を働かせて、研磨後の吸着面を洗浄するようにす
れば、研磨と洗浄による再生処理が部品実装を行う１つ
の装置で自動的に効率よく行えるし、ブロー手段を備
え、制御手段は洗浄後の吸着面をブロー手段によりブロ
ーして乾燥させるようにすれば、研磨、洗浄および乾燥
による再生処理が部品実装を行う１つの装置で自動的に
効率よく行える。

【００２１】本発明のそれ以上の目的および特徴は以下
の詳細な説明と図面の記載によって明らかになる。本発
明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、ある
いは種々な組み合わせで複合して用いることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の部品実装方法と装
置の実施の形態について、実施例とともに図１〜図１０
を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

【００２３】本実施の形態は、図４に示すように半導体
ウエハ１がダイシングシート２上で個々のベアＩＣチッ
プ３にダイシングされたものを部品として吸着ノズル１
４により吸着して取り扱い、図１に示すようにプリント
配線板などの回路基板４を実装対象物とし、双方の金属
接合部５、６の超音波接合による電気接合を伴ってベア
ＩＣチップ３を回路基板４に実装する場合の一例であ
り、１つの実施例としてベアＩＣチップ３の金属接合部
５は半導体ウエハ１の上に薄膜技術によって形成された
電極７にワイヤボンディング技術で形成した金属製のバ
ンプ８とし、回路基板４の金属接合部６はその表面に形
成された導体ランド９としてある。もっとも、本発明は
これに限られることはなく、他の電子部品や電子部品以
外の種々な部品を種々な金属部分の摩擦接合を伴って、
回路基板や回路基板以外の板状物、他の形態のものを含
む種々な実装対象物に各種に部品実装する全ての場合に
適用でき、摩擦接合は、基本的には部品および実装対象
物の相対移動によって得られ金属接合部どうしの摩擦で
あればよく、それら少なくとも一方に超音波振動を与え
て金属接合部どうしの摩擦状態を得る場合を含む。

【００２４】本実施の形態の部品実装方法は図１に示す
ように、吸着ノズル１４の吸着面１４ａで吸着したベア
ＩＣチップ３を、回路基板４に対し互いの金属接合部
５、６を対向させて加圧しながら、少なくとも吸着ノズ
ル１４の側からベアＩＣチップ３を回路基板４に対し超
音波振動を含み相対移動させて、ベアＩＣチップ３と回
路基板４との前記金属接合部５、６どうしを摩擦させて
溶融あるいは電子間結合を伴い接合し、ベアＩＣチップ
３を回路基板４に実装するのに、吸着ノズル１４の動き
を、図１の（ｂ）に模式的に示すように互いにほぼ合っ
た表面粗さとされ前記加圧状態にある、吸着ノズル１４
の吸着面１４ａとこの吸着面１４ａに吸着されるベアＩ
Ｃチップ３の背面３ｂとの間で、ベアＩＣチップ３に伝
達して、前記ベアＩＣチップ３と回路基板４との金属接
合部５、６どうしを摩擦させて溶融あるいは電子間結合
を伴い接合し、ベアＩＣチップ３を回路基板４に実装す
る。

【００２５】このように、吸着ノズル１４の吸着面１４
ａで吸着したベアＩＣチップ３を、回路基板４に対し互
いの金属接合部５、６を対向させて加圧しながら、吸着
ノズル１４の側からベアＩＣチップ３を回路基板４に対
し相対移動させ、あるいは吸着ノズル１４の側に超音波
振動を与えてベアＩＣチップ３に伝達するのに、吸着ノ
ズル１４の吸着面１４ａの表面粗さが、吸着面１４ａで
吸着するベアＩＣチップ３の背面３ｂの表面粗さとほぼ
合っていることにより、吸着面１４ａおよび背面３ｂ双
方が、前記加圧の下にそれらの表面粗さによる凹凸にて
図１の（ｂ）に示すように噛み合いやすく、吸着面１４
ａと背面３ｂとの間で十分な摩擦係数を発揮し、前記吸
着ノズル１４の動きをベアＩＣチップ３に滑りなく効率
よく伝達して、ベアＩＣチップ３と回路基板４との金属
接合部５、６どうしを十分に摩擦接合させ、ベアＩＣチ
ップ３をその種類にかかわらず安定して回路基板４に実
装することができる。

【００２６】例えば、一般に鏡面と言われる金属表面
は、♯１０００程度のラッピング材で研磨して得られ
る。これに対しＳＡＷフィルタであるベアＩＣチップ３
では、ノイズカットのために背面３ｂを♯１２００程度
のラッピング材で研磨して表面粗さを粗くする処理を行
っている。これを、従来通りの鏡面に近い吸着面１４ａ
を持った吸着ノズル１４で摩擦接合を行おうとすると、
吸着面１４ａと背面３ｂとの間に図１１に示す従来例の
場合のような滑りが生じて接合不良や、接合に長い時間
掛かる問題が生じる。しかし、吸着面１４ａを前記♯１
２００のラッピング材で研磨して表面粗さをほぼ合わせ
ることにより、良好な接合状態が短時間で得られた。

【００２７】なお、ベアＩＣチップ３を取り扱う本実施
の形態では、ベアＩＣチップ３がパッケージを施されて
いないものであるに対応して、電気接合部５、６を金属
の溶融あるいは電子間結合を伴った溶接接合部１０を持
って超音波接合するのに併せ、バンプ８を回路基板４の
導体ランド９に圧接させるときのベアＩＣチップ３と回
路基板４との近づきによって、それらの一方または双方
に予め供与してある例えばシリカと樹脂バインダなどか
らなる図１に仮想線で示すような封止材１１を双方で圧
迫しながらそれらの間の必要範囲、例えば図１に示すよ
うに双方の対向し合う接合面３ａおよび４ａの間の周囲
から外回りに適度なぬれ広がり部１３を持つような範囲
に充満させることにより、電気接合部５、６およびベア
ＩＣチップ３の接合面３ａなどをまわりから封止する封
止処理をするようにしている。しかし、ベアＩＣチップ
３などのようにパッケージを施されない電子部品以外で
は、電気接合部５、６の接合部を回りから封止するだけ
でもよいし、そのような封止処理を省略することもでき
るなど、封止処理は電子部品の種類に応じて必ずしも必
須ではない。

【００２８】本実施の形態では特に、前記摩擦を所定の
加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を
行った後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行
う。このようにすると、予備摩擦状態での軽い加圧、摩
擦状態によって、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３の背
面３ｂとの表面粗さによる双方の凹凸どうしを早期に噛
み合わせてその状態に落ちつかせて所定の加圧、摩擦状
態にすることで、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３の背
面３ｂとの接合開始時の初期滑りを回避して、ベアＩＣ
チップ３と回路基板４との金属接合部５、６どうしをタ
イムラグ少なく効率よく摩擦接合させて、より短時間に
より安定してベアＩＣチップ３などの部品を回路基板４
などの実装対象物に実装することができる。

【００２９】通常、ベアＩＣチップ３の実装を繰り返し
ながら吸着ノズル１４の吸着面１４ａはベアＩＣチップ
３の背面３ｂとの摩擦によって徐々に摩耗して、ベアＩ
Ｃチップ３の背面３ｂとの間に上記のような十分な摩擦
係数が得られなくなる。しかし、本実施の形態ではさら
に、吸着ノズル１４の吸着面１４ａで吸着したベアＩＣ
チップ３を回路基板４に実装する上記の操作を繰り返し
ながら、所定の時期に、吸着面１４ａを図２の（ａ）、
図３に示すように、研磨材１０１に接触させた状態で吸
着ノズル１４に前記同様に超音波振動などの動きを与え
て、吸着面１４ａと研磨材１０１とを摩擦させ、吸着面
１４ａを所定の表面粗さに再生する再生処理を行う。

【００３０】これにより、所定の時期に吸着面１４ａの
表面粗さを所定の時期に研磨によって再生することによ
り、摩耗による接合不良などの問題を回避しながら、研
磨代がなくなるまで吸着ノズル１４を使用し続けられ
る。また、前記再生のための研磨が超音波振動による振
動的摩擦で行うと、作業効率がよく短時間で達成するこ
とができ、吸着ノズル１４に超音波振動を与えながらベ
アＩＣチップ３を回路基板４に実装する部品実装作業中
に吸着ノズル１４を交換しないでこの再生処理を行う
と、超音波振動手段２４を共用できるので特に有効であ
る。

【００３１】研磨材１０１に、図２の（ａ）、図３に示
すラッピングテープのように連続したものを用い、供給
ローラ１０２と巻取りローラ１０３との間で吸着面１４
ａとの接触位置を更新するように搬送するなどして移動
させると、研磨材１０１をいちいち交換せずに前記特徴
ある再生処理を安定して繰り返し行える。移動は１回あ
るいは必要回数再生処理を終える都度行ってもよいし、
研磨中に間欠に、あるいは連続して行ってもよい。

【００３２】具体的には、図５に示す装置では、吸着ノ
ズル１４を昇降させるボイスコイルモータ１５による荷
重５００ｇ〜５Ｋｇ程度の磁気加圧力で前記圧接を行
い、吸着ノズル１４に圧電素子１６からの振動を受ける
ホーン１７を接続して、吸着ノズル１４に、振動数６０
ＫＨｚ、振幅１〜２μｍ程度の超音波振動を与えて、前
記圧接されているバンプ８と導体ランド９とに摩擦を生
じさせて、双方の溶融あるいは電子間結合を伴い超音波
接合し、また、吸着ノズル１４の吸着面１４ａを研磨材
１０１に摩擦接触させて前記研磨を行うようにしてい
る。吸着ノズル１４は図５に示すように上記超音波振動
が与えられたときに折損しないように、これの支持軸８
１に弾性チューブ８２を介して接続され、弾性チューブ
８２を通じて支持軸８１側からの吸引作用も吸着ノズル
１４に及ぶようにしている。しかし、そのための具体的
な構成は特に問うものではなく種々に設計することがで
きる。

【００３３】ここで、実施例データを示すと、摩擦接触
させるときの荷重が３００〜５００ｇで、超音波振動は
周波数が６０ＫＨｚ、振動の振幅を１〜２μｍ、粗さの
番手が♯８０００の研磨材１０１を１０〜５０ｍｍ／ｓ
ｅｃの速度で１０〜２０ｍｍ移動させた場合において、
約３０秒の短い時間で十分な上面粗さに再生することが
できた。

【００３４】前記研磨の再生処理に代えて、吸着面１４
ａを図２の（ｂ）に示すように洗浄液１１２に浸漬させ
た状態で吸着ノズル１４に前記同様に超音波振動を与え
て洗浄することにより、吸着面１４ａにベアＩＣチップ
３の接合で詰まった付着物を効率よく除去することがで
き、これだけでも、吸着面１４ａを所定の表面粗さに再
生する再生処理になり、研磨しないで再生できるし、こ
の洗浄を、吸着面１４ａを研磨した後に行うと、吸着面
１４ａの研磨により所定の表面粗さに再生された粗面に
付着し、詰まっている研磨粉などを除去して、それらに
よる振動など吸着ノズル１４の動きをベアＩＣチップ３
などの部品に伝達する特性に影響するのを防止し、研磨
後直ぐから所定の摩擦係数による接合操作が発揮され
る。洗浄の後、吸着面１４ａを図２の（ｃ）に示すよう
に送風手段１１３によりブローすることにより、洗浄液
１１２を早期に乾燥させられるので、洗浄後早期に再使
用することができ、部品実装作業中に吸着ノズル１４を
交換しないで再生処理を行うのに有効である。ブローは
冷風によるのが熱の影響や消費がなく好適である。

【００３５】上記のような方法を達成する部品の実装装
置としては、図４に示すように、ベアＩＣチップ３など
の部品を所定位置Ａに供給する部品供給部２１と、部品
を電気接合を伴って実装する回路基板４などの実装対象
物を部品実装位置Ｂに供給して部品の実装に供した後、
これを他へ移す実装対象物取り扱い手段２２と、部品供
給部２１で供給される部品を吸着ノズル１４などの部品
取り扱いツールで保持して取り扱い、ベアＩＣチップ３
などの部品のバンプ８などの金属接合部５を有した接合
面３ａを回路基板４などの実装対象物の導体ランド９な
どの金属接合部６を有した接合面４ａに対向させて、双
方の金属接合部５、６どうしを圧接させて加圧しながら
摩擦させ接合する部品取り扱い手段２３と、吸着ノズル
１４に前記接合のための超音波振動を与える超音波振動
手段２４と、部品実装位置Ｂにて、実装対象物取り扱い
手段２２が取り扱う回路基板４などの実装対象物の金属
接合部６である導体ランド９などに、部品取り扱い手段
２３が取り扱うベアＩＣチップ３などの部品の金属接合
部５であるバンプ８などを対向させてから、双方を圧接
させるとともに超音波振動手段２４を働かせ、バンプ８
および導体ランド９などの金属接合部５、６どうしを加
圧しながら摩擦させて超音波接合させる制御手段２５と
を備えれば足り、図１のａに示す所定のプログラムデー
タ２６に従った制御手段２５による動作制御で、上記の
ような方法を自動的に安定して高速度で達成することが
できる。

【００３６】制御手段２５にはＣＰＵやマイクロコンピ
ュータを用いるのが好適であるが、これに限られること
はなく、種々な構成および制御形式を採用することがで
きる。プログラムデータ２６は制御手段２５の内部また
は外部のメモリに記憶されたもの、あるいはハード回路
で構成されたシーケンス制御によるものなど、どの様な
形態および構成のものでもよい。

【００３７】図４に示す実施例では、基台３１の前部に
実装対象物取り扱い手段２２が設けられ、回路基板４を
そのベアＩＣチップ３との接合面４ａが上向きとなるよ
うに取り扱い、上方から簡易に実装されるようにしてい
る。実装対象物取り扱い手段２２はレール３２に沿って
回路基板４を一端のローダ部３３から他端のアンローダ
部３４までＸ方向に搬送する搬送手段をなしている。し
かし、回路基板４が小さいなど実装対象物の大きさや形
状、形態などによっては、これを把持して持ち運ぶなど
別のタイプの手段とすることもできる。レール３２はロ
ーダ部３３の下流側直ぐに設定された部品実装位置Ｂの
範囲の部分が、図４に示すように独立したレール３２ａ
とされ、図４、図６に示すように、このレール３２ａ
と、このレール３２ａに受け入れた回路基板４を下方か
ら吸着保持するボンディングステージ３５とを、前記Ｘ
方向と直行するＹ方向に移動させるＹ方向テーブル３６
で支持して設け、レール３２と並ぶ回路基板４の受け渡
し位置Ｂ１と、これよりも後方の部品の実装作業を行う
図４に示す実装作業位置Ｂ２との間で往復移動させる。

【００３８】これにより、ローダ部３３から部品実装位
置Ｂのレール３２ａ上に回路基板４が到達する都度、ボ
ンディングステージ３５ではその回路基板４をストッパ
３０ａが所定位置に受止めた後、受け止めた回路基板４
を押圧子３０ｂによりレール３２ａの一方に押圧して位
置規正する。位置規正後の回路基板４はボンディングス
テージ３５で吸着保持する。これに併せ、ボンディング
ステージ３５を前記実装作業位置Ｂ２に移動して位置決
めし、吸着保持している回路基板４への部品の実装に供
する。実装作業位置Ｂ２で部品の実装が終了する都度ボ
ンディングステージ３５はレール３２と並ぶ受け渡し位
置Ｂ１に移動されて、回路基板４の吸着を解除するとと
もに部品実装後の回路基板４をレール３２ａからレール
３２の下流側に送りだしてアンローダ部３４まで搬送し
他への搬出を図る。以上で多数の回路基板４を順次にベ
アＩＣチップ３などの部品の実装に供して電子回路基板
を連続的に製造することができる。

【００３９】レール３２の部品実装位置Ｂの下流側でレ
ール３２の後方に部品供給部２１が設けられ、ダイシン
グシート２上で半導体ウエハ１が個々のベアＩＣチップ
３にダイシングされた部品をストックする部品マガジン
３８を装着して昇降させるマガジンリフタ４１と、部品
マガジン３８にストックされた所定の種類のベアＩＣチ
ップ３が、マガジンリフタ４１による部品マガジン３８
の高さ設定によって図示しない出し入れ手段に対向させ
ることで、ダイシングシート２ごと押し出され、または
引き出されるのを保持し、ダイシングシート２をエキス
パンドして各ベアＩＣチップ３の間隔を広げてピックア
ップされやすくするエキスパンド台３７とを設置してい
る。

【００４０】エキスパンド台３７はＸ方向テーブル４２
によりＸ方向に、Ｙ方向テーブル４３によりＹ方向に移
動されて、ダイシングシート２上のベアＩＣチップ３の
うちの供給するものをダイシングシート２の下方から突
き上げられる突き上げ棒４４のある部品供給位置Ａに順
次に位置決めして、必要なだけ供給できるようにする。
ベアＩＣチップ３の供給を終えるか、供給するベアＩＣ
チップ３の種類を変えるような場合、エキスパンド台３
７上のダイシングシート２を必要なものと交換する。こ
れにより、各種のベアＩＣチップ３を必要に応じて順次
自動的に供給して実装されるようにすることができる。
もっとも、部品供給部２１は実装する部品の種類や形態
に応じた構成にすればよいし、各種の構成の部品供給部
２１を併設することができる。

【００４１】上記のように、回路基板４をその接合面４
ａが上向きとなるようにしてベアＩＣチップ３などの部
品の実装に供し、部品供給部２１が接合面３ａを上にし
たベアＩＣチップ３を供給して前記上向きの回路基板４
への実装に供するものであるのに対応して、本実施の形
態では部品取り扱い手段２３を、接合面３ａが上向きと
なったこのベアＩＣチップ３などの部品を部品取り扱い
ツールの１例である吸着ノズル４５などによって上方か
ら保持してピックアップした後、それを反転させるよう
に、具体的には部品取り扱い側の、部品取り扱い端であ
る吸着面４５ａ上、あるいは図７に示すように吸着面４
５ａから離れた位置Ｃを中心に旋回させて接合面３ａを
下向きに反転させるようにベアＩＣチップ３などの部品
を取り扱う図４、図７に示すような部品反転手段２３ａ
と、吸着ノズル１４および超音波振動手段２４を装備
し、部品反転手段２３ａにより接合面３ａを下にされた
ベアＩＣチップ３などの部品を図５に示す吸着ノズル１
４により上方から保持してピックアップした後、実装対
象物取り扱い手段２２によって部品実装位置Ｂで接合面
４ａが上向きにされている回路基板４などの実装対象物
との超音波接合に供するように部品を取り扱う図４、図
５、図８に示すような接合手段２３ｂとで構成してい
る。

【００４２】これにより、半導体ウエハ１が、ダイシン
グシート２上でダイシングされて接合面３ａが上に向い
たベアＩＣチップ３などで、所定位置にてエキスパンド
台３７によりダイシングシート２をエキスパンドした荷
姿状態で供給され、それを図の実施例のように専用し
て、あるいは別の荷姿の部品と複合して供給される場合
でも多数を繰り返し用いて、繰り返し実装するようなと
きに、ダイシングシート２上のベアＩＣチップ３などを
反転手段２３ａによって上方からピックアップして接合
面３ａが下向きとなるように反転させた後、これを接合
手段２３ｂにより上方からピックアップして、実装対象
物取り扱い手段２２によって取り扱われ部品実装位置Ｂ
で接合面４ａが上向きにされている回路基板４などの実
装対象物に上方から圧接させて双方の電気接合部５、６
であるバンプ８および導体ランド９どうしを超音波接合
する。このように、反転手段２３ａと接合手段２３ｂと
が協働したベアＩＣチップ３などの部品の取り扱いによ
って、ベアＩＣチップ３などの上向きで供給される部品
を上向きで取り扱われる回路基板４などの実装対象に順
次混乱なく多数繰り返し実装することができる。

【００４３】図４、図７に示す実施例では、反転手段２
３ａは供給されるベアＩＣチップ３などの部品をピック
アップする部品供給位置Ａと、ピックアップしたベアＩ
Ｃチップ３の接合面３ａが下向きとなるように反転させ
た後、接合手段２３ｂによる接合のためのピックアップ
に供する受け渡し位置Ｄとの間をＸ方向テーブル５６に
より往復移動される基台５７に、モータ５１およびこれ
によって回転駆動される横軸５２を設け、この横軸５２
のまわりに部品取り扱いツールの一例である吸着ノズル
４５が１本、あるいは複数本放射状方向に装備した部品
反転ヘッド５４を持ち、吸着ノズル４５は部品反転ヘッ
ド５４上でエアシリンダ５５により軸線方向に進退させ
られる。

【００４４】これにより、反転手段２３ａは下向きにさ
れた吸着ノズル４５が部品供給位置Ａにて昇降して、そ
こに供給されているベアＩＣチップ３を吸着してピック
アップした後、吸着ノズル４５を前記位置Ｃの回りに回
動させて上向きにすることで、前記ピックアップしたベ
アＩＣチップ３の接合面３ａを上向きから下向きに反転
させて、受け渡し位置Ｄに移動して接合手段２３ｂによ
るピックアップに供する。

【００４５】接合手段２３ｂは図４、図５に示すよう
に、上記吸着ノズル１４を持ったもので、Ｘ方向テーブ
ル５８により受け渡し位置Ｄと実装位置Ｂとの間を往復
移動して、受け渡し位置Ｄで接合面３ａが下向きにされ
たベアＩＣチップ３を吸着してピックアップし、これを
実装位置Ｂの実装位置Ｂ１へ移動されて、そこに位置決
めされている回路基板４の所定位置に圧接させ、上記の
ように超音波接合を行うことを繰り返す。従って、反転
手段２３ａと接合手段２３ｂの協働により、部品供給部
２１で接合面３ａが上向きで供給されるベアＩＣチップ
３を回路基板４の上に必要なだけ実装することができ
る。もっともこれには、反転手段２３ａの側はＸ方向に
移動せず部品供給位置Ａに定置されていても、接合手段
２３ｂが部品供給位置Ａと実装位置Ｂとの間を往復移動
できればよい。また、逆であってもよい。

【００４６】接合手段２３ｂのＸ方向の移動と、前記ボ
ンディングステージ３５のＹ方向の移動との複合で、回
路基板４のどの位置にもベアＩＣチップ３などの部品を
実装できる。しかし、そのための移動方式も必要に応じ
て種々に変更することができる。

【００４７】もっとも、これら反転手段２３ａや接合手
段２３ｂは、直線往復移動されるものに限らず、非直線
移動を含む各種の移動を複合した動きをするものとする
ことができるし、多関節ロボットによれば１つの動作手
段によって達成することもできる。

【００４８】さらに、本実施の形態の装置は、実装対象
物取り扱い手段２２が取り扱う回路基板４などの実装対
象物と、部品取り扱い手段２３が取り扱うベアＩＣチッ
プ３などの部品との接合面３ａ、４ａの少なくとも一方
に、それらが前記位置合わせされるまでの段階で制御手
段２５により働かされて封止材１１を供与する封止材供
与手段６１を備えている。これにより、ベアＩＣチップ
３などの部品および回路基板４などの実装対象物の少な
くとも一方への封止材１１の供与も含めて、１つの装置
でベアＩＣチップ３などの部品の実装を自動的に達成す
ることができる。

【００４９】図に示す実施例では、図４に示すようにＸ
方向テーブル５８により、接合手段２３ｂとともにＸ方
向に移動されるように封止材供与手段６１を装備し、例
えば実装位置Ｂに移動してディスペンサ６２をシリンダ
６３で下降させて回路基板４の接合面４ａの側に図１の
（ａ）に仮想線で示すように封止材１１を供与し、供与
が終了すればディスペンサ６２を上動させて封止材供与
手段６１を側方に退避させるのと同時に、接合手段２３
ｂを部品実装位置Ｂに移動させて吸着ノズル１４が保持
しているベアＩＣチップ３などの部品を供与された封止
材１１の上から回路基板４に圧接させて超音波接合を行
うようにしてある。

【００５０】一方、ローダ部３３およびボンディングス
テージ３５にはヒータを埋蔵するなどした予備加熱部３
３ａおよび本加熱部３５ａが設けられ、部品の実装に供
される回路基板４をそれぞれの位置にある間予備加熱、
および本加熱して、回路基板４とベアＩＣチップ３との
間に充満される封止材１１を２５℃程度に加熱できるよ
うにする。比較的低温な加熱であるのでベアＩＣチップ
３を回路基板４に超音波接合する作業のうちに封止材１
１をほぼ硬化させることができ予備加熱を省略すること
はできる。しかし、予備加熱を行えばより無理なく加熱
できる。もっとも、封止材１１を硬化させるのに紫外線
など光を用いることもできる。

【００５１】このように低温の加熱でよいのは、本実施
の形態の場合、封止材１１は回路基板４の上に図１の
（ａ）に仮想線で示すように予め供与しておき、前記ベ
アＩＣチップ３を回路基板４に実装する際のベアＩＣチ
ップ３が回路基板４に近づく過程で、双方の接合面３
ａ、４ａで圧迫して双方間に拡充させ図１の（ａ）に実
戦で示すように充満させていくので、通常の流し込みの
場合のような低粘度の封止材を用いる場合のような、６
５℃前後と云った高温に加熱する必要がない。

【００５２】図４に示す部品の実装装置では、吸着ノズ
ル１４を昇降させるボイスコイルモータ１５による荷重
５００ｇ〜５Ｋｇ程度の磁気加圧力で前記加圧を行い、
吸着ノズル１４に圧電素子１６での発振により超音波振
動するホーン１７を接続して、吸着ノズル１４に、振動
数６０ＫＨｚ、振幅１〜２μｍ程度の超音波振動を与え
て、前記圧接されているバンプ８と導体ランド９とに摩
擦を生じさせて、双方の溶融あるいは電子間結合を伴い
超音波接合するようにしている。吸着ノズル１４は図５
に示すように上記超音波振動が与えられたときに折損し
ないように、これの支持軸８１に弾性チューブ８２を介
して接続され揺動できる支持点Ｑをなしている。しか
し、吸着ノズル１４の揺動できるように支持する支持構
造や支持位置は種々に変更することができる。吸着ノズ
ル１４には弾性チューブ８２を通じて支持軸８１側から
の吸引作用が吸着ノズル１４に及ぶようにしている。し
かし、そのための具体的な構成は特に問うものではなく
種々に設計することができる。

【００５３】図１の（ａ）、（ｂ）に示す実施例の電極
７上のバンプ８に代えて、あるいは別に回路基板４の導
体ランド９にバンプを形成してもよく、ベアＩＣチップ
３などの部品や回路基板４などの実装対象物の金属接合
部の少なくとも一方にバンプを用いると、ベアＩＣチッ
プ３などの部品と回路基板４などの実装対象物との局部
的な金属接合部での超音波接合が、十分な量の金属部分
で確実に、また、他の部分での干渉や損傷なしに容易に
達成できる。

【００５４】本実施の形態の部品実装装置は、この研磨
材１０１による再生を行うのに、前記研磨材１０１を担
持して吸着面１４ａの研磨による再生に供する研磨手段
１０４が部品実装位置Ｂ２の横に設けられ、制御手段２
５はベアＩＣチップ３などの部品を回路基板４などの実
装対象物に超音波接合する部品実装動作に併せ、所定の
時期に、吸着ノズル１４の吸着面１４ａを研磨手段１０
４の研磨材１０１に接触させながら超音波振動手段２４
を働かせて、吸着面１４ａと研磨材１０１を摩擦させ、
吸着面１４ａを研磨する。

【００５５】このようにすると、１つの装置で、上記の
ような吸着ノズル１４を装着して部品実装することを繰
り返しながら、制御手段２５が所定の時期において、吸
着ノズル１４の吸着面１４ａと研磨材１０１を接触させ
ながら超音波振動手段２４を働かせて吸着ノズル１４に
超音波振動を与えて摩擦させ、研磨による再生処理を自
動的に行うので、吸着ノズル１４が再生処理の繰り返し
により使用限界まで短くなって寿命に達するまで 使用
し続け、吸着ノズル１４を再生処理する都度いちいち着
脱するような手間を省き、装置が長く休止して生産性が
低下するのを防止することができる。

【００５６】研磨手段１０４は、研磨材１０１を担持す
るのに、図２、図３に示すような研磨材１０１を担持す
る担持面１０６ａの水平状態を調整する水平調整手段１
０５を備えたものとしている。水平調整手段１０５はス
テンレス鋼よりなる定盤１０６をスタンド１０６ｅによ
って支持して設けてある。定盤１０６はその途中部分に
まわりからのくびれ部による首振り部１０６ｂを有し、
くびれ部で上下に２分された担持面１０６ａを持った上
部盤１０６ｃが、下部盤１０６ｄに対し前記首振り部１
０６ｂを中心に若干首振りでき、首振りの向きおよび量
によって担持面１０６ａの水平調整ができる。

【００５７】そこで、上部盤１０６ｃおよび下部盤１０
６ｄの一方、図の実施例では下部盤１０６ｄに下方から
螺合させて、他方の上部盤１０６ｃに下方から当接させ
た調節ボルト１０７を、首振り部１０６ｂのまわり３ケ
所あるいは図の実施例のように４ケ所設け、これら各部
分の調節ボルト１０７のねじ込みやねじ戻しにより、下
部盤１０６ｄに対する上部盤１０６ｃの間隔を首振り部
１０６ｂのまわりで調整することにより、担持面１０６
ａが装置上設定された吸着ノズル１４の軸線に対して直
角となる水平状態が得られるように水平調整ができる。
しかし、このような水平状態の具体的な調整方法や調整
手段は種々に変更することができる。

【００５８】このように、吸着ノズル１４を部品取り扱
い手段２３が取り扱うときの装置上の吸着ノズル１４の
軸線に対し直角となる水平状態が得られると、吸着面１
４ａを吸着ノズル１４の軸線に対し直角な向きに研磨す
ることができ、吸着面１４ａを自動的に研磨して再生処
理をすることによって吸着面１４ａの向きに狂いが生じ
るようなことを防止することができる。

【００５９】さらに、研磨手段１０４が、水平調整され
る上部盤１０６ｃの上に図４の（ａ）に示すように吸着
保持されたガラス板１０８にて担持面１０６ａを形成し
ていると、研磨材１０１に超音波振動する吸着ノズル１
４が押しつけられて研磨するときに研磨材１０１の担持
面１０６ａに金属部材の場合のような弾性変形による逃
げが生じないので、研磨材１０１の担持面１０６ａを水
平調整した正しい向きのまま吸着面１４ａを研磨するこ
とができる。もっとも、ガラス板１０８は磨きガラスで
平面度の高いものを用いるのが好適であるし、必ずしも
ガラス板に限られることはなく同様な効果が得られる他
のものと代替することができる。

【００６０】なお、制御手段２５が研磨手段１０４によ
る研磨を行うのに、研磨材１０１を移動させる供給ロー
ラ１０２や巻取りローラ１０３よりなる送り手段１１１
を適宜働かせるようにする。これにより、１回あるいは
必要回数研磨による再生処理を終える都度、搬送した
り、研磨中に間欠に、あるいは連続して搬送したりし
て、研磨材１０１の吸着面１４ａを研磨している部分を
順次更新していくことが自動的に達成できる。

【００６１】本実施の形態の部品実装装置は、これら、
洗浄およびブローを研磨手段１０４による研磨に併せ行
うのに、洗浄液１１２を貯留しておく洗浄槽１１４、お
よび前記送風手段１１３を研磨手段１０４に併置してお
り、制御手段２５は研磨手段１０４による研磨の後、上
記洗浄槽１１４による洗浄およびブロー手段１１３によ
るブローを所定時間ずつ行う。いずれも数秒程度でよ
い。ブローは冷風で行うと、熱の影響や熱の消費がない
ので有利である。本実施の形態の部品実装装置による
と、研磨、洗浄および乾燥による再生処理が部品実装を
行う１つの装置で自動的に行える。

【００６２】本実施の形態の部品実装装置は、さらに、
図１の（ａ）に示すように、超音波接合時の吸着面１４
ａとベアＩＣチップ３などの部品との間の滑り状態を検
出する滑り検出手段１１５を備え、制御手段２５は滑り
検出手段１１５の検出結果に応じて研磨を行うようにし
ている。これにより、所定の時期が予め定めた一定の時
期である場合に比し、必要の都度対応できるので、再生
処理が遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎ
て吸着ノズル１４の研磨回数が無駄に多くなり寿命を徒
に短くするようなことを防止することができる。滑り検
出手段１１５は超音波振動源である圧電素子１６の発振
により超音波振動するホーン１７の振動状態をモニタし
て検出する。具体的には、吸着面１４ａとベアＩＣチッ
プ３などの部品との摩擦が大きいほどホーン１７の超音
波振動が大きく、摩擦が小さいほど超音波振動が小さく
なる違いで判定すればよく、これが電流の変化としてモ
ニタでき、滑り検出ができる。また、そのような変化は
オシロスコープ１１６などを用いると目視もできる。

【００６３】また、制御手段２５は、前記ベアＩＣチッ
プ３などの部品と回路基板４などの実装対象物との金属
接合部５、６どうしの摩擦接合を図って部品を実装対象
物に実装するのに、部品を取り扱う吸着ノズル１４が実
装する部品の背面の表面粗さにほぼ合った表面粗さの吸
着面１４ａを持っていることを条件に、前記摩擦接合に
よる部品の実装動作を行うように制御することができ
る。これにより、部品に対し不適切な吸着ノズル１４を
用いて部品の実装を行い、実装不良を招くようなことを
防止することができる。

【００６４】この場合、部品実装装置に、吸着面１４ａ
の表面粗さの違う複数種類の吸着ノズル１４を装備して
おいて、部品取り扱い手段２３の側で、あるいは適当な
吸着ノズル交換手段などで、その都度実装する部品の種
類に合ったものを、部品取り扱い手段２３、図の実施例
では接合手段２３ｂに、装着または交換して選択使用で
きるようにできる。この選択使用は、前記プログラムデ
ータによる実装部品のデータ、あるいは制御手段２５の
内部あるいは外部のメモリ２５ａに記憶された各種部品
のデータ、あるいは、部品供給部２１で供給される部品
の部品供給部２１側での供給部品に係るデータ、部品供
給部２１での部品供給用部材や部品自体に設けられる光
学的、磁気的、電気的な部品データからの認識データな
どから、その時々に実装する部品の種類情報を得て対応
すればよい。もっとも、使用する吸着ノズル１４が適切
か不適切の判定には、装着される吸着ノズル１４の情報
も部品のデータ同様に得られるようにすればよいが、装
着された吸着ノズル１４に付された光学的、時期的、電
気的なデータを読取るようにすると使用する吸着ノズル
１４の種類を正確に判断できさらに好適である。

【００６５】上記本実施の形態の吸着ノズル１４は、ス
テンレス鋼よりなり、図９の（ａ）（ｂ）に示すように
吸着面１４ａに硬化処理層１４ｂを有するものとし、あ
るいは、図１０に示すように吸着ノズル１４の先端の一
部に設ける吸着面１４ａを持った吸着ヘッド部１４ｃだ
けを超硬金属製とするのに併せ、表面粗さがＩＣチップ
の種類に対応して、例えば３μｍ〜５μｍ程度の表面粗
さを持つ粗面に形成され、少なくとも吸着面１４ａが硬
化処理されている。これにより、吸着面１４ａの耐摩耗
性を数倍に向上し、実装する部品に応じた表面粗さを長
期に保てるようにしている。

【００６６】硬化処理には大別して、表面に超硬金属や
超硬物質をコーティングするコーティング処理と、表面
層を改質する改質処理とがある。コーティング処理に
は、超硬質クロームメッキ、ニボクロンといわれる硬質
クローム＋各種セラミック含浸メッキといった高機能メ
ッキ、金属セラミックなどの溶射による耐摩耗溶射、ダ
ダイヤモンド状カーボン皮膜などを形成するダイヤモン
ドコーティングで代表される真空中での各種薄膜処理な
どがある。改質処理には、特殊ガス室化による特殊硬化
法であるカナック処理またはニューカナック処理などが
ある。

【００６７】セラミックハードコーティングでは、コー
ティング材料が例えばＴｉＮの場合、硬度が２，３００
ＨＶ、膜厚が２〜３μｍ、耐熱温度６００℃、摩擦係数
０．４、処理温度３００〜５００℃、ＴｉＣＮの場合、
硬度が３，３００ＨＶ、膜厚が３〜５μｍ、耐熱温度４
００℃、摩擦係数０．３、処理温度４５０〜５００℃で
あり、いずれも耐摩耗性が向上する。

【００６８】カナック処理は、真空窒化処理法の一種
で、高真空中のろないにＮＨ₃ を主成分とした窒化促進
ガスを送り、持続剤、窒素発生剤、粘着防止剤を含む活
性物質の働きにより、母材に拡散させて表面改質を行
い、その硬度を著しく上げていく。これによると、優れ
た耐摩耗性を有し、ステンレス鋼の表面についてはマイ
クロビッカーズＨＶ１５００までに上げられる。拡散層
は２０μｍ〜８０μｍである。脆弱層がないので、拡散
硬化層の欠損、剥離やピンホールもなく安定している。
処理温度は５００℃〜５４０℃であるが、反り、膨張な
どの寸法変化は極少である。

【００６９】これら表面処理は、基本的に吸着面１４ａ
にだけ施せばよいが、処理層の万一の剥離を防止するた
めに、吸着ノズル１４の吸着面１４ａに続く側周面にも
連続して及んでいるのが好適である。しかし、振動特性
に影響しないように吸着ノズル１４の先端部範囲に止め
ておくのが好適である。

【００７０】また、図９、図１０に示すいずれのタイプ
の吸着ノズル１４も、ステンレス鋼部分は前記ＳＵＳ４
２０Ｊ２で焼き入れ、焼き戻しを行ったものを基本体と
し、吸着ヘッド部１４ｃは超硬合金製で、ステンレス鋼
製の基本体１４ｄに図１０に示すような嵌め合いを行っ
て銀ろうなどによるろう接接合したものとしてある。

【００７１】超硬合金にはＷＣ−Ｃｏ系とＷＣ−Ｔｉ
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系がある。

【００７２】これら図９、図１０に示す吸着ノズル１４
を用いて、上記したような金属接合部５、６どうしの摩
擦接合を行うと、硬化処理層１４ｂや一端部だけの超硬
金属よりなる吸着ヘッド部１４ｃの影響なく、ステンレ
ス鋼材料による好適な振動特性と、ベアＩＣチップ３へ
の好適な振動伝達特性とを発揮して、前記超音波接合を
短時間で高品質に達成することができ、しかも、硬化処
理や超硬金属により、吸着面１４ａの所定の表面粗さが
超音波接合時の摩耗や、電気化学反応、異物などの影響
により低下するのを従来の数分の１程度に抑えて前記良
好な接合特性を従来の数倍長い時間安定して発揮させ、
再生処理の必要頻度を数分の１程度に低くすることがで
きる。従って、吸着ノズル１４の寿命が長くなるととも
に、再生処理の手間が軽減し、金属接合部の超音波接合
を伴い部品を実装する作業の休止時間が短くなって生産
性が向上する。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、吸着ノズルの吸着面で
吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を
対向させて加圧しながら、吸着ノズルにより部品を超音
波振動を含み実装対象物に対し相対移動させるのに、吸
着面と背面との間で十分な摩擦係数を発揮させて、前記
吸着ノズル側の動きを部品の側に効率よく伝達し、部品
と実装対象物との金属接合部どうしを滑りなく十分に摩
擦接合させ、部品をその種類にかかわらず実装対象物に
安定して実装することができる。

【００７４】また、予備摩擦状態での軽い加圧、摩擦状
態によって、吸着面と部品の背面との表面粗さによる双
方の凹凸どうしを早期に噛み合わせて落ちつかせ、吸着
面と部品の背面との間の摩擦接合開始時の初期滑りを回
避して、部品と実装対象物との金属接合部どうしをタイ
ムラグ少なくより効率よく摩擦接合させて、より短時間
により安定して部品を実装対象物に実装することができ
る。

【００７５】さらに、通常、部品の実装の繰り返しによ
り吸着ノズルの吸着面は部品との摩擦によって徐々に摩
耗して、部品の背面との間に上記のような十分な摩擦係
数が得られなくなるのに対し、所定の時期に吸着面の表
面粗さを研磨によって再生して摩耗による接合不良など
の問題を回避しながら、研磨代がなくなるまで吸着ノズ
ルを使用し続けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における部品実装方法の１
つの実施例を示し、その（ａ）は要部で見た全体構成
図、その（ｂ）は吸着ノズルの吸着面とこの吸着面に吸
着される部品の背面との凹凸の噛み合い状態を模式的に
示す説明図である。

【図２】図１に示す実装操作に併せ行う再生処理の状態
を示し、その（ａ）は吸着ノズルの吸着面の研磨、その
（ｂ）は洗浄、その（ｃ）はブローの各操作の状態の説
明図である。

【図３】図２の（ａ）の研磨を行う研磨手段を示す斜視
図である。

【図４】本発明の図１の実装操作と、図２の（ａ）〜
（ｃ）の再生処理操作とを行う、代表的な実施の形態と
しての部品実装装置の全体の概略構成を示す斜視図であ
る。

【図５】図４の装置の部品取り扱い手段の一部である接
合手段の断面図である。

【図６】図４の装置の部品実装位置にあるボンディング
ステージの斜視図である。

【図７】図４の装置の部品取り扱い手段における反転手
段を示す斜視図である。

【図８】図４の装置の部品取り扱い手段における接合手
段を示す斜視図である。

【図９】図４の装置の吸着ノズルの１つの実施例を示
し、その（ａ）は先端部を断面して見た全体の正面図、
その（ｂ）は先端部の断面図である。

【図１０】図４の装置の吸着ノズルの別の実施例を示す
要部を断面して見た一部の正面図である。

【図１１】従来の部品実装方法および装置を示す要部で
見た構成図図である。

【符号の説明】

３ ベアＩＣチップ ３ｂ 背面 ４ 回路基板 ３ａ、４ａ 接合面 ５、６ 金属接合部 ７ 電極 ８ バンプ ９ 導体ランド １０ 溶接接合部 １４ 吸着ノズル １４ａ 吸着面 １５ ボイスコイルモータ ２１ 部品供給部 ２２ 実装対象物取り扱い手段 ２３ 部品取り扱い手段 ２３ａ 反転手段 ２３ｂ 接合手段 ２４ 超音波振動手段 ２５ 制御手段 ２６ プログラムデータ ３３ ローダ部 ３５ ボンディングステージ ３７ エキスパンド台 １０１ 研磨材 １０４ 研磨手段 １１２ 洗浄液 １１３ ブロー手段 １１４ 洗浄槽 １１５ 滑り検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南谷 昌三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 金山 真司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高橋 健治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5E313 AA03 AA11 CD01 EE38 EE50 5E319 AA03 AB05 CC11 CD01 CD02 5F044 LL04 PP16 QQ01 5F047 FA08 FA39 FA41 FA48

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、
   実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧し
   ながら、吸着ノズルにより部品を実装対象物に対し相対
   移動させて、部品と実装対象物との前記金属接合部どう
   しを摩擦させて溶融を伴い接合し、部品を実装対象物に
   実装する部品実装方法であって、 吸着ノズルの動きを、互いにほぼ合った表面粗さとされ
   かつ前記加圧状態にある、吸着ノズルの吸着面とこの吸
   着面に吸着される部品の背面との間で、部品に伝達し
   て、前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを摩擦
   させて接合し、部品を実装対象物に実装することを特徴
   とする部品実装方法。
2. 【請求項２】 吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、
   実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧し
   ながら、吸着ノズルに超音波振動を与えることにより、
   部品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させ
   て溶融あるいは電子間結合を伴い接合し、部品を実装対
   象物に実装する部品実装方法であって、 吸着ノズルの動きを、互いにほぼ合った表面粗さとされ
   かつ前記加圧状態にある、吸着ノズルの吸着面とこの吸
   着面に吸着される部品の背面との間で、部品に伝達し
   て、前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを摩擦
   させて接合し、部品を実装対象物に実装することを特徴
   とする部品実装方法。
3. 【請求項３】 前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも
   軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の加
   圧、摩擦状態にして前記接合を行う請求項１、２のいず
   れか一項に記載の部品実装方法。
4. 【請求項４】 吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を実
   装対象物に実装することを繰り返しながら、所定の時期
   に、吸着面を研磨材に接触させた状態で吸着ノズルに前
   記同様に超音波振動を含む実装対象物との相対移動を与
   えて、吸着面と研磨材とを摩擦させ、吸着面を所定の表
   面粗さに再生する再生処理を行うことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか一項に記載の部品実装方法。
5. 【請求項５】 吸着面を研磨した後に洗浄して再生処理
   する請求項４に記載の部品実装方法。
6. 【請求項６】 洗浄の後、吸着面をブローして再生処理
   する請求項５に記載の部品実装方法。
7. 【請求項７】 部品を所定位置に供給する部品供給部
   と、部品を実装する実装対象物を取り扱い所定位置に位
   置決めして部品の実装に供した後、他へ移す実装対象物
   取り扱い手段と、供給される部品を吸着ノズルの吸着面
   に吸着、保持して取り扱い、所定位置に位置決めされた
   実装対象物との間で金属接合部どうしを対向させて加圧
   しながら摩擦させて接合し部品を実装対象物に実装する
   部品取り扱い手段と、吸着ノズルに前記接合のための超
   音波振動を与える超音波振動手段と、吸着面がそれによ
   り吸着する部品の背面とほぼ合った表面粗さを持ってい
   ることを条件に、部品実装位置にて、実装対象物取り扱
   い手段が取り扱う実装対象物の金属接合部に、部品取り
   扱い手段が取り扱う部品の金属接合部を対向させてか
   ら、双方を圧接させるとともに超音波振動手段を働かせ
   て前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを加圧し
   ながら摩擦させて超音波接合させる制御手段とを備えた
   ことを特徴とする部品の実装装置。
8. 【請求項８】 制御手段は、前記摩擦を所定の加圧、摩
   擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った
   後、所定の摩擦状態にして前記接合を行う請求項７に記
   載の部品実装装置。
9. 【請求項９】 吸着ノズルは吸着面の表面粗さが異なる
   ものを複数装備し、制御手段は、実装する部品に対応す
   る吸着ノズルを選択して用いる請求項７、８のいずれか
   一項に記載の部品実装装置。
10. 【請求項１０】 研磨材を担持して吸着面との摩擦接触
    にて吸着面を所定の表面粗さに研磨する研磨手段を備
    え、制御手段は、部品を実装対象物に超音波接合を伴い
    実装するのに併せ、所定の時期に、吸着ノズルの吸着面
    を研磨手段の研磨材に接触させながら超音波振動手段を
    働かせて、吸着面と研磨材を摩擦させる請求項７〜９の
    いずれか一項に記載の部品実装装置。
11. 【請求項１１】 超音波接合時の吸着面と部品との間の
    滑り状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑
    り検出手段の検出結果に応じて研磨を行う請求項１０に
    記載の部品実装装置。
12. 【請求項１２】 洗浄液を貯留した洗浄槽を備え、制御
    手段は吸着ノズルの吸着面を研磨した後、吸着ノズルの
    吸着面を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させるとともに、超音
    波振動手段を働かせて、研磨後の吸着面を洗浄する請求
    項１１に記載の部品実装装置。
13. 【請求項１３】 ブロー手段を備え、制御手段は洗浄後
    の吸着面をブロー手段によりブローして乾燥させる請求
    項１２に記載の部品実装装置。