JP2003007771A - 実装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被実装部品を耐熱性の保護シート１８を介
して基板上に熱圧着するための熱圧着ツール１４を有す
る実装装置において、被実装部品を基板上に熱圧着する
ための熱圧着ツールを熱圧着時の接着剤等による付着か
ら防止するため被う保護シートにエアー通孔を穿孔する
作業の省力化、作業性の向上を図る。 【解決手段】熱圧着ツール１４に、被実装部品を吸引吸
着するための吸着孔１４Ｂを形成し、被実装部品を保護
シート１８を介して熱圧着ツール１４に吸引吸着するた
めに、保護シート１８の吸着孔１４Ｂと対向する位置に
エアー通孔を自動的に穿孔する穿孔手段２０を設ける。
例えば、穿孔手段２０として孔開け治具を用い、保護シ
ート１８で覆われた熱圧着ツール１４を孔開け治具の設
置位置まで移動し、熱圧着ツール１４を孔開け治具上に
降下させて自動的に保護シート１８にエアー通孔を穿孔
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、フリップチップ熱
圧着装置等の実装装置、特に、被実装部品を吸引吸着し
てこの被実装部品を基板上に熱圧着する熱圧着ツール
に、接着剤等の付着防止用の耐熱性の保護シートを被せ
る実装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５（Ａ）、（Ｂ）は従来の実装装置で
ある例えばフリップチップ熱圧着装置のヒータヘッドの
一構成例を示す構造図であり、図５（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は底面図である。

【０００３】このフリップチップ熱圧着装置のヒータヘ
ッドは、水平方向及び垂直方向に移動可能な圧着ベース
１を有し、この圧着ベース１の裏面側に固定部材２、３
を介して熱圧着ツール４が取り付けられている。該熱圧
着ツール４は、電流の供給によってジュール熱が発生し
て温度が上昇し、電流を切ることによってジュール熱の
発生が停止し温度が低下する（冷える）ようになってお
り、このほぼ中央の押圧部４Ａに吸着孔４Ｂが形成され
ている。該吸着孔４Ｂには、吸引パイプ５がこの孔と該
吸着孔４Ｂとが連通するように取り付けられている。

【０００４】上記圧着ベース１の裏面側において、固定
部材２、３の近傍には、リール６、７が取り付けられて
いる。リール６、７の一方には耐熱性の保護シート８が
巻装され、この保護シート８が押圧部４Ａに接触して他
方のリールに巻き取られるようになっている。保護シー
ト８は押圧部４Ａと接触する面が変わる度に、吸着孔４
Ｂと対向する保護シート８の箇所に、エアー通孔用の孔
を開ける。このような構成のフリップチップ熱圧着装置
を用いて、被実装部品である半導体集積回路等のチップ
を基板上に実装する場合の動作を説明する。

【０００５】例えば、複数のチップが収容されたトレイ
上に、ヒータヘッドを水平方向に移動させた後、このヒ
ータヘッドを降下させ、保護シート８を介して熱圧着ツ
ール４の押圧部４Ａをチップ上に接触させる。吸引パイ
プ５によってエアーを吸引し、保護シート８を介して押
圧部４Ａにチップを吸着させ、ヒータヘッドを上昇させ
た後、該ヒータヘッドを水平方向に基板の位置まで移動
させる。基板の表面には、銅、アルミニウム等の配線パ
ターンが形成されており、この配線パターンの所定位置
に導電性樹脂等の接着剤が塗布されている。

【０００６】ヒータヘッドを、接着剤上に位置するよう
に位置決めし、このヒータヘッドを降下させ、保護シー
ト８を介して押圧部４Ａに吸着されたチップを接着剤上
に押圧すると共に、該押圧部４Ａによりチップを介して
接着剤を加熱する。これにより、チップが基板上に熱圧
着されるので、熱圧着ツール４に流す電流を切ると共
に、吸引パイプ５によるエアーの吸引を止め、チップか
らヒータヘッドを引き離して原位置に復帰させる。

【０００７】押圧部４Ａによる熱圧着の際に、接着剤が
食み出して押圧部４Ａを汚すおそれがあるので、この押
圧部４Ａを保護シート８で保護するようになっている。
押圧部４Ａには吸着孔４Ｂが形成されており、この吸着
孔４Ｂが保護シート８で塞がれてしまうため、保護シー
ト８の新しい面を使う度に、該保護シート８にエアー通
孔を開けるようにしているのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ヒータヘッドでは、押圧部４Ａへの接着剤の付着を防止
するために、この押圧部４Ａを保護シート８で覆うよう
になっているが、この保護シート８の新しい面を使う度
に、吸着孔４Ｂに対向する保護シート箇所にエアー通孔
用の孔を手作業で開けなければならず、この孔開け作業
の著しく作業性が悪いという課題があった。

【０００９】本発明は、このような課題を解決すべく成
されたものであり、保護シートへのエアー通孔の孔開け
を自動化して作業性を向上させ、省力化を図った実装装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の実装装置は、
被実装部品を耐熱性の保護シートを介して加熱すると共
に押圧して基板上に実装するための熱圧着ツールを有
し、この熱圧着ツールには、被実装部品を吸引吸着する
ための吸着孔が設けられ、保護シートの所定位置（上記
吸着孔と対応する位置）にエアー通孔を穿孔する穿孔手
段を有し、この保護シートを介して被実装部品を熱圧着
ツールに吸引吸着するようにしてなることを特徴とす
る。

【００１１】従って、請求項１の実装装置によれば、熱
圧着ツールを覆う保護シートの所定位置に、穿孔手段に
よって自動的にエアー通孔を穿孔できるので、人手によ
る孔開け作業が必要ではなくなる。従って、作業性を良
くすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、基本的には、穿孔手段
により、熱圧着ツールの吸着孔を覆う保護シートの所定
位置に、エアー通孔を自動的に穿孔する穿孔手段を設け
たものであるが、その穿孔手段としては、穿孔用の針を
有する孔開け治具を用いたものや、吸着孔内に穿孔用の
針を収容したもの等が典型例として挙げられる。

【００１３】穿孔用の針を有する孔開け治具を有するも
のでは、孔開け治具上に熱圧着ツールを移動し、この熱
圧着ツールの吸着孔を針上に降下させることにより、保
護シートに自動的にエアー通孔を穿孔するようにしてい
る。

【００１４】また、吸着孔内に穿孔用の針を収容したも
のでは、穿孔用の針をスプリング力で付勢し、吸着孔か
らエアーを噴き出すと、このエアーにより針がスプリン
グ力に抗して突出し、保護シートにエアー通孔を自動的
に穿孔するようにしている。そして、その後、吸着孔か
らエアーを吸引すると、このエアー及びスプリング力に
よって針が吸着孔内に後退し、この吸着孔によって被実
装部品を吸着できる。保護シートの典型例として、ポリ
−テトラ−フルオロ−エチレン樹脂であるテフロン（登
録商標）のシートが挙げられるが、耐熱性を有するシー
トであれば、必ずしもテフロンシートに限定されない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説
明する。図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２（Ａ）〜（Ｃ）
は、本発明の実装装置をフリップチップ熱圧着装置に適
用した第１の実施例を示すものであり、図１（Ａ）はフ
リップチップ熱圧着装置におけるヒータヘッドの正面
図、（Ｂ）はヒータヘッドの底面図、図２（Ａ）はフリ
ップチップ熱圧着装置に用いられる孔開け治具の正面
図、（Ｂ）は孔開け治具の平面図、（Ｃ）は孔開け治具
を用いたエアー通孔形成方法を示す図である。

【００１６】図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、この第
１の実施例におけるフリップチップ熱圧着装置のヒータ
ヘッドは、圧着ベース１１を有し、この圧着ベース１１
の裏面側に、絶縁性の固定部材１２、１３を介して熱圧
着ツール１４が取り付けられている。この熱圧着ツール
１４には、被実装部品である半導体集積回路等のチップ
を吸着すると共にこのチップを押圧するための押圧部１
４Ａが形成されている。この押圧部１４Ａは、圧着ベー
ス１１に対して高い精度で平行に配置され、この押圧部
１４Ａのほぼ中央に吸着孔１４Ｂが形成されている。こ
の熱圧着ツール１４は、電流の供給により速やかに温度
が十分に上昇し、また電流を切ることにより速やかに冷
えることが必要であるので、熱容量が小さい材料で形成
されている。

【００１７】圧着ベース１１の裏面側において、固定部
材１２、１３の外側にリール１６、１７が取り付けられ
ている。リール１６、１７の一方には、テープ状の耐熱
性保護シート（例えば、テフロンシート）１８が巻装さ
れ、該保護シート１８が他方のリールによって巻き取ら
れるようになっている。保護シート１８は、熱圧着時に
食み出した接着剤等が押圧部１４Ａに付着することを防
ぐものであり、リール１６、１７を回転させることによ
り、常に新しくきれいな保護シート１８の圧着面を確保
することができるようになっている。

【００１８】吸着孔１４Ｂには吸引パイプ１５が取り付
けられ、真空ポンプ等によって吸引パイプ１５からエア
ーを吸引することにより、実装用のチップを吸着孔１４
Ｂで吸着するようになっている。熱圧着ツール１４の押
圧部１４Ａには、温度検出用の温度センサ１９が取り付
けられ、この温度センサ１９に接続された図示しないコ
ントロール装置により、圧着する部材に合わせて圧着温
度プロファイルをコントロールするようになっている。

【００１９】熱圧着ツール１４の吸着孔１４Ｂには保護
シート１８が被せてあるため、これにエアー通孔用の孔
を開けないとチップを吸着することができないので、穿
孔手段２０によってエアー通孔を自動的に穿孔するよう
になっている。穿孔手段２０として、例えば、図２
（Ａ）〜（Ｃ）に示す孔開け治具３０が用いられる。

【００２０】この孔開け治具３０は、圧着ベース１１の
移動の邪魔にならない位置であって熱圧着ツール１４が
移動する範囲内に設置されている。孔開け治具３０は、
治具ベース３１を有し、この治具ベース３１上に針３２
が突設されている。針３２は、保護シート１８にエアー
通孔用の孔を開けるものであり、この針３２の周辺の治
具ベース３１上に、位置決め用のアライメントマーク３
３、３４が形成されている。アライメントマーク３３、
３４は、ＣＣＤカメラ等により、針３２に対する熱圧着
ツール１４の吸着孔１４Ｂの中心位置の位置関係を正確
に認識し、正確な位置合わせができるようにするために
用いられる。

【００２１】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図１及び図２のフ
リップチップ熱圧着装置を用いたチップの実装工程を示
す図である。以下、図２（Ｃ）及び図３（Ａ）〜（Ｃ）
を参照しつつ、本実施例による実装工程の一例を説明す
る。図１のヒータヘッドは、水平方向及び垂直方向に移
動可能なようになっており、この水平方向の移動範囲内
において、複数のチップ３５が収容されたトレイ３６
と、孔開け治具３０と、チップ３５を実装するための基
板３７とが、所定位置に配置されている。基板３７の表
面には、銅、アルミニウム等による配線パターンが形成
され、この配線パターンの所定位置に、導電性樹脂等の
接着剤３８が塗布されている。

【００２２】まず、図２（Ｃ）に示すように、図１のヒ
ータヘッドを水平方向に孔開け治具３０上に移動させ、
ＣＣＤカメラ等でアライメントマーク３３、３４をモニ
タしつつ、針３２の中心に熱圧着ツール１４の吸着孔１
４Ｂを正確に合わせ、その針３２の上にヒータヘッドを
降下させ、保護シート１８にエアー通孔用の孔を開け
る。孔を開けた後、ヒータヘッドを上昇させる。

【００２３】図３（Ａ）に示すように、ヒータヘッドを
水平方向にトレイ３６上に移動させ、熱圧着ツール１４
の押圧部１４Ａをチップ３５上に降下させる。真空ポン
プ等によって吸引パイプ１５からエアーを吸引し、吸着
孔１４Ｂにより保護シート１８を介してチップ３５を吸
着する。チップ３５を吸着した後、ヒータヘッドを上昇
させる。

【００２４】図３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ヒータ
ヘッドを水平方向に基板３７上に移動させ、ＣＣＤカメ
ラ等でモニタしながら、接着剤３８上にチップ３５を正
確に合わせ、ヒータヘッドを降下させる。熱圧着ツール
１４の押圧部１４Ａでチップ３５を押圧しつつ、該熱圧
着ツール１４に電流を供給して温度を上昇させ、チップ
３５を介して接着剤３８を加熱する。これにより、チッ
プ３５が接着剤３８によって基板３７上に熱圧着される
ので、吸引パイプ１５のエアーの吸引を止め、ヒータヘ
ッドを上昇させ、水平方向に移動させて原位置に復帰さ
せる。

【００２５】以上のように、この第１の実施例では、次
のような効果がある。この第１の実施例では、１つのヒ
ータヘッドによってチップ３５の吸着と基板３７への熱
圧着とを連続して行い、ヒータヘッドとワークとの間に
双方に向いたＣＣＤカメラ等でモニタしながらアライメ
ントを取り、熱圧着ツール１４の押圧部１４Ａには接着
剤３８等がはみ出して該押圧部１４Ａを汚してしまわな
いように保護シート１８が被せてあり、リール１６、１
７により常に新しい面を使用することができるようにし
たフリップチップ熱圧着装置において、孔開け治具３０
の針３２上にヒータヘッドを位置合わせして降下させる
ようにしている。これにより、保護シート１８にエアー
通孔用の孔を自動的に開けることができ、実装工程の作
業性を向上できる。

【００２６】ところで、第１の実施例では、保護シート
１８にエアー通孔用の孔を開けるために、ヒータヘッド
を孔開け治具３０上に移動させなければならないので、
タクトを考えると若干不利になる。そこで、本発明の第
２の実施例では、穿孔手段２０として、吸引パイプ１５
内にエアー通孔用の孔を開ける機構を設けるようにして
いる。図４（Ａ）〜（Ｃ）はその第２の実施例を示す断
面図である。

【００２７】以下、図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照しつつ、
第２の実施例を説明する。本実施例は、図４に示すよう
に、図２の孔開け治具３０に代えて、図１の吸引パイプ
１５内に設けられた孔開け機構を有している。

【００２８】熱圧着ツール１４の押圧部１４Ａに略垂直
方向に取り付けられた吸引パイプ１５内には、下端側に
口径の小さなスプリング収容孔４１が形成され、この上
方に口径の大きなスプリング収容孔４２が形成されてい
る。下端側のスプリング収容孔４１内には、コイル状の
スプリング４３が収容され、このスプリング４３の上端
にエアー通孔形成用の針４４が載置されている。針４４
は、この本体がスプリング４３内に収容され、この本体
の上端に設けられたフランジ部４４Ａがスプリング４３
の上端に載置されている。口径の大きなスプリング収容
孔４２内には、コイル状のスプリング４５が収容され、
このスプリング４５の下端側と上端側が、スプリング収
容孔４２の下端側の段差部と上端側の段差部との間に係
止するようになっている。

【００２９】この第２の実施例では、第１の実施例と異
なり、吸引パイプ１５に、エアーの吸引と噴き出しの両
方ができるような吸引／噴き出し兼用の機器が取り付け
られている。この第２の実施例の孔開け機構では、エア
ーの吸引や噴き出しを行わない場合、図４（Ａ）に示す
ように、スプリング４３上に単に針４４のフランジ部４
４Ａが載置された状態で、この針４４の先端がスプリン
グ収容孔４１内に引っ込んでいる。

【００３０】そして、図４（Ｂ）に示すように、吸引パ
イプ１５の上端から矢印Ｚ１方向にエアーを噴き出す
と、針４４のフランジ部４４Ａが風圧によってＺ１方向
に押圧され、スプリング４３が縮んで針４４の先端が押
圧部１４Ａの吸着孔１４Ｂから飛び出し、保護シート１
８を突き破り、エアー通孔用の孔を開ける。エアーの噴
き出しを停止すると、図４（Ａ）に示すように、スプリ
ング４３の力により針４４の先端がスプリング収容孔４
１内に戻る。

【００３１】図４（Ｃ）に示すように、吸引パイプ１５
の矢印Ｚ２方向にエアーを吸引すると、この吸引力によ
って針４４のフランジ部４４ＡがＺ２方向へ持ち上が
り、フランジ部４４Ａとスプリング収容孔４２との間に
エアーの通り道ができる。これにより、チップ３５を保
護シート１８を介して吸着孔１４Ｂに吸着することがで
きる。

【００３２】以上のように、この第２の実施例では、次
のような効果がある。吸引パイプ１５内に孔開け機構を
設けたので、押圧部１４Ａを覆う保護シート１８にエア
ー通孔用の孔を自動的に開けることができる。しかも、
第１の実施例のように、ヒータヘッドを孔開け治具３０
の配置位置へ移動させる必要がないので、実装工程の作
業性をより向上できる。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。この変形例としては、例え
ば、次の（１）〜（３）のようなものがある。 （１）図１の保護シート１８としては、テフロンシート
以外の種々の耐熱性のシートを用いることができる。ま
た、保護シート１８において、接着剤３８等の付着によ
る汚れをセンサ等で検出し、この検出信号に基づきモー
タ等でリール１６、１７を回転させ、保護シート１８の
新しい面で押圧部１４Ａを覆うようにすることも可能で
ある。さらに、リール１６、１７の回転が終了すると、
この終了信号により、図４（Ｂ）に示すように、針４４
を飛び出させてエアー通孔用の孔を保護シート１８に開
けるような、自動制御機構にすれば、孔開けをより効率
良く行える。

【００３４】（２）図１のヒータヘッド及び図２の孔開
け治具３０は、図示以外の構造や形状に変更することが
可能である。また、図４の孔開け機構は、図示以外の他
の構造に変更することも可能である。 （３）実施例では、本発明の実装装置をフリップチップ
熱圧着装置に適用した例を説明したが、本発明はこれ以
外の種々の被実装部品の実装装置に適用可能である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の実装装置によれば、熱圧着ツ
ールの吸着孔に対向する保護シートにエアー通孔を自動
的に穿孔する穿孔手段を設けたので、該穿孔手段によっ
て保護シートの所定位置に自動的にエアー通孔を穿孔で
き、これによって実装工程の省力化、作業性を向上を図
ることができる。

【００３６】請求項２の実装装置によれば、穿孔用の針
を有する孔開け治具によって穿孔手段を構成したので、
熱圧着ツールを移動して吸着孔を孔開け治具の針上に降
下させるだけで、保護シートの所定位置にエアー通孔を
簡単に形成できる。これにより、エアー通孔を自動的に
穿孔でき、実装工程の作業性を向上できる。

【００３７】請求項３の実装装置によれば、吸着孔内に
収容した穿孔用の針及びスプリングによって穿孔手段を
構成したので、吸着孔からエアーを噴き出すことによ
り、保護シートの所定位置にエアー通孔を自動的に穿孔
できる。さらに、吸着孔からエアーを吸引すれば、針が
吸着孔内に後退し、この吸着孔によって被実装部品を吸
着できる。これにより、自動的にエアー通孔を穿孔で
き、実装工程の作業性をより向上できる。

【００３８】請求項４の実装装置によれば、保護シート
をテフロンシートで形成したので、耐熱性に優れ、熱圧
着時において熱圧着ツールの接着剤等の付着による汚染
を的確に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実装装置をフリップ
チップ熱圧着装置に適用した第１の実施例を示すもので
あり、（Ａ）はヒータヘッドの正面図、（Ｂ）はヒータ
ヘッドの底面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は図１のフリップチップ熱圧着
装置に用いられる孔開け治具の説明図であり、（Ａ）は
孔開け治具の正面図、（Ｂ）は孔開け治具の平面図、
（Ｃ）は実装装置のエアー通孔形成時における正面図で
ある。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１及び図２のフリップチッ
プ熱圧着装置を用いた実装工程を順に示す正面図であ
る。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の第２の実施
例の要部を成す、吸引パイプ内に設けた孔開け機構の変
化を示すの断面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は従来のフリップチップ熱圧着
装置のヒータヘッドを示す構造図であり、（Ａ）は正面
図、（Ｂ）は底面図である。

【符号の説明】

１４・・・熱圧着ツール、１４Ｂ・・・吸着孔、１５・
・・吸引パイプ、２０・・・穿孔手段、３０・・・孔開
け治具、３５・・・被実装部品（チップ）、３７・・・
基板、３８・・・接着剤、４４・・・針、４３、４５・
・・スプリング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被実装部品を耐熱性の保護シートを介し
   て加熱すると共に押圧して基板上に実装するための熱圧
   着ツールを有する実装装置において、 上記熱圧着ツールは、上記被実装部品を吸引吸着するた
   めの吸着孔を有し、 上記被実装部品を上記保護シートを介して上記熱圧着ツ
   ールに吸引吸着するエアー通孔を該保護シートの上記吸
   着孔に対向する位置に形成する穿孔手段を設けたことを
   特徴とする実装装置。
2. 【請求項２】 前記穿孔手段は、穿孔用の針を有する孔
   開け治具上に、前記熱圧着ツールを移動し、該熱圧着ツ
   ールの吸着孔を該穿孔用の針上に降下させて保護シート
   にエアー通孔を穿孔するようにしてなることを特徴とす
   る請求項１記載の実装装置。
3. 【請求項３】 前記穿孔手段は、前記穿孔用の針がスプ
   リング力で付勢されて熱圧着ツールの吸着孔内に収容さ
   れ、上記吸着孔からのエアー噴き出し時に、このエアー
   により上記針が上記スプリング力に抗して突出して保護
   シートにエアー通孔を穿孔し、上記吸着孔のエアー吸引
   時に、このエアー及び上記スプリング力により上記針が
   該吸着孔内に後退して被実装部品の吸着を可能にするよ
   うにしてなることを特徴とする請求項１記載の実装装
   置。
4. 【請求項４】 保護シートは、ポリ−テトラ−フルオロ
   −エチレン樹脂で形成されたことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の実装装置。