JP2003023036A - バンプ付電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品へのダメージを生じることなく信頼
性の高い実装を行うことができるバンプ付電子部品の実
装方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 バンプ付電子部品４を基板に実装するバ
ンプ付電子部品の実装方法において、移載ヘッド１０に
保持されたバンプ付電子部品４をフラックス供給部５の
平坦面１３ａに所定膜厚で塗布されたフラックス塗膜１
９ａに対して下降させた後再び上昇させることにより半
田バンプ４ａにフラックスを転写する転写工程におい
て、移載ヘッド１０によって半田バンプ４ａを耐摩耗性
の材質より成る被覆材１３の表面の平坦面１３ａに対し
て押圧するとともに移載ヘッド１０を押圧面に対して水
平往復動させて研磨し、半田バンプ４ａ下面の高さをそ
ろえるフラットニングを行う。これによりフラットニン
グに必要とされる荷重を小さくして電子部品へのダメー
ジを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップな
どのバンプ付電子部品を基板に実装するバンプ付電子部
品の実装方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付電子部品
の基板への実装においては、電子部品の下面に突設され
た半田バンプなどの金属バンプを基板の回路電極に接合
して導通させることが行われる。この金属バンプと回路
電極との接合の方法として、半田接合や導電性ペースト
による熱圧着が用いられるが、いずれの方法においても
実装品質を確保するためには、電子部品搭載時に全ての
バンプが基板の回路電極と均一に当接することが必須で
あることから、基板への搭載に先立って各バンプ下面の
高さをそろえるフラットニングが行われる。従来このフ
ラットニングは、保持ヘッドに保持された電子部品を平
坦面を有するフラットニングステージに対して下降さ
せ、保持ヘッドによって荷重を加えてバンプ下面を押し
つぶすことによって行われていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、フラットニ
ングの対象となる電子部品のバンプ数が多い場合や、バ
ンプ高さのばらつきが大きい場合などには、バンプを押
しつぶすのに必要な荷重が大きくなり、電子部品に対し
てダメージを与える不具合が生じていた。また近年環境
保護の要請から、電子部品実装分野においては鉛フリー
半田の使用が増加している。そして鉛フリー半田の半田
バンプが形成されたバンプ付電子部品の場合には、半田
接合性を確保して実装信頼性を高める目的でこのフラッ
トニングによってバンプ表面の酸化膜を破壊することが
同時に求められるようになっており、これによりフラッ
トニング荷重はさらに増大する傾向にあることから、こ
の場合においては殊に電子部品へのダメージが懸念され
る。 【０００４】そこで本発明は、電子部品へのダメージを
生じることなく信頼性の高い実装を行うことができるバ
ンプ付電子部品の実装方法を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】請求項１記載のバンプ付
電子部品の実装方法は、バンプ付電子部品のバンプにペ
ーストを転写し基板に実装するバンプ付電子部品の実装
方法であって、バンプ付電子部品を保持した保持ヘッド
をペースト供給部の平坦面に所定膜厚で塗布されたペー
ストの塗膜に対して下降させた後再び上昇させることに
よりバンプにペーストを転写するペースト転写工程と、
前記ペーストが転写されたバンプ付電子部品を基板に搭
載する部品搭載工程とを含み、前記ペースト転写工程に
おいて保持ヘッドによってバンプを前記平坦面に対して
押圧するとともに保持ヘッドを押圧面に対して相対的に
水平移動させることによりバンプ下面の高さをそろえる
フラットニングを行う。 【０００６】本発明によれば、ペースト転写工程におい
て保持ヘッドによってバンプをペースト供給部の平坦面
に対して押圧するとともに保持ヘッドを押圧面に対して
相対的に水平移動させることにより、バンプ下面の高さ
をそろえるフラットニングにおいてバンプ下面を研磨す
ることができ、これによりフラットニングに必要とされ
る荷重を小さくして電子部品へのダメージを低減するこ
とができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の電子
部品実装装置の正面図、図２（ａ）は本発明の一実施の
形態の電子部品実装装置のフラックス供給部の断面図、
図２（ｂ）、（ｃ）は本発明の一実施の形態の電子部品
実装装置のフラックス供給部の部分断面図、図３，図４
は本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実装方法
の工程説明図である。 【０００８】まず図１を参照して電子部品実装装置の構
成について説明する。図１において、基台１上には、部
品供給部２、フラックス供給部（ペースト供給部）５、
カメラ６および基板保持部７が配設されており、基台１
の上方には前記各部を移動範囲として、移載ヘッド１０
（保持ヘッド）が移動テーブル９によって水平移動可能
に配設されている。部品供給部２はトレイ３を備えてお
り、トレイ３内には半田バンプ４ａ（図３（ａ）参照）
が形成されたバンプ付電子部品４が多数収納されてい
る。 【０００９】バンプ付電子部品４は移載ヘッド１０によ
って吸着され、トレイ３から取り出される。バンプ付電
子部品４を取り出した移載ヘッド１０は、ペーストであ
るフラックスを膜状で供給するフラックス供給部５上に
移動し、ここで移載ヘッド１０が上下動することによ
り、バンプ付電子部品４の半田バンプ４ａには、フラッ
クスが転写により塗布される。このフラックス転写動作
においては、後述するように半田バンプ４ａの高さを均
一にするフラットニングが同時に行われる。 【００１０】そしてフラックス塗布後に移載ヘッド１０
が基板８を保持した基板保持部７へ向かって移動する際
に、カメラ６は下方からバンプ付電子部品４を撮像す
る。これにより、バンプ付電子部品４が認識され、部品
の正誤や位置ずれが検出される。基板保持部７上に到達
した移載ヘッド１０が基板８に対して上下動することに
より、バンプ付電子部品４は基板８に搭載される。この
とき、前述の位置ずれ検出結果に基づき移載ヘッド１０
の動作を制御することにより、バンプ付電子部品４は正
しい位置に搭載される。 【００１１】次に図２を参照して、フラックス供給部５
の構成について説明する。図２（ａ）に示すように、フ
ラックス供給部５はフラックス容器１１とスキージヘッ
ド１５を備えている。フラックス容器１１は水平な底部
１２を備えた凹状容器であり、底部１２の両側端部は中
央部分よりも低い溝部１２ａとなっている。底部１２の
上面には、セラミックなどの耐摩耗性に富む材質の被覆
材１３が装着されており、被覆材１３の上面は高精度の
平面に加工された平坦面１３ａとなっている。 【００１２】フラックス容器１１の上方には、スキージ
ヘッド１５が移動テーブル１４によって水平移動可能に
配設されており、スキージヘッド１５には、第１のスキ
ージ１７、第２のスキージ１８がそれぞれシリンダ１６
によって上下動可能に配設されている。第１のスキージ
１７、第２のスキージ１８の間の空間は、転写されるフ
ラックス１９を貯溜するフラックス貯溜空間となってい
る。 【００１３】ここで第１のスキージ１７、第２のスキー
ジ１８の形状および機能について説明する。図２（ｂ）
に示すように、第１のスキージ１７の下面は両端部１７
ａが部分的に下方に突出した形状となっている。第１の
スキージ１７を下降させた状態では、両端部１７ａが平
坦面１３ａに当接することにより、寸法ｔの隙間部１７
ｂが形成される。そしてこの状態でフラックス１９が供
給された平坦面１３ａ上において第１のスキージ１７を
矢印ａ方向へ移動させることにより、平坦面１３ａの上
面に厚さｔのフラックス膜が形成される。 【００１４】これに対し第２のスキージ１８は、図２
（ｃ）に示すように下端部が平坦面１３ａの全範囲に当
接する形状となっており、第２のスキージ１８を下降さ
せて下端部を平坦面１３ａに押し当てた状態で第２のス
キージ１８を矢印ｂ方向へ水平移動させることにより、
平坦面１３ａの上面のフラックス１９が掻き取られる。 【００１５】すなわち、平坦面１３ａ上において、第１
のスキージ１７、第２のスキージ１８によって交互にス
キージング動作を行わせることにより、平坦面１３ａに
膜厚ｔのフラックス膜を形成する成膜動作と、平坦面１
３ａ上に付着したフラックス１９を掻き取って溝部１２
ａに掻き出す膜除去動作とが反復される。 【００１６】次に図３、図４を参照して、バンプ付電子
部品の実装方法について説明する。まず図３（ａ）に示
すように、移載ヘッド１０を部品供給部２へ移動させ、
トレイ３内に収納されたバンプ付電子部品４を移載ヘッ
ド１０によって取り出す。一般にバンプ付電子部品４の
半田バンプ４ａの大きさは必ずしも均一ではなく、ここ
に示す例では中央部の半田バンプ４ａが他よりも大きく
形成されている。 【００１７】次に図３（ｂ）に示すように、バンプ付電
子部品４を保持した移載ヘッド１０をフラックス供給部
５の上方へ移動させる。このとき、フラックス供給部５
の平坦面１３ａには、予め第１のスキージ１７をスキー
ジングさせる成膜動作によって所定膜厚のフラックスの
塗膜１９ａが形成されている。そして移載ヘッド１０を
下降させてバンプ付電子部品４を塗膜１９ａに対して下
降させる。 【００１８】これにより、図３（ｃ）に示すように、バ
ンプ付電子部品４の半田バンプ４ａは平坦面１３ａに当
接する。この後、移載ヘッド１０によってバンプ付電子
部品４を所定の押圧荷重で平坦面１３ａに対して押圧す
るとともに、移載ヘッド１０に所定振幅で水平往復動を
行わせる。このとき、半田バンプ４ａの下端部が押圧さ
れる平坦面１３ａは、セラミックなど硬質の対摩耗性に
富む材質であることから、この水平往復動によって半田
バンプ４ａの下端部が平坦面１３ａとの摺動によって研
磨される。なおここでは、移載ヘッド１０を水平往復動
させることにより平坦面１３ａに対して相対的に水平移
動させるようにしているが、往復動以外にも垂直軸廻り
の回転運動や円運動、あるいはこれらを組み合わせた運
動を行わせるようにしてもよい。 【００１９】そして移載ヘッド１０をフラックス供給部
５から再び上昇させることにより、図４（ａ）に示すよ
うに、半田バンプ４ａの下端部にはフラックス１９が転
写により塗布される。この状態において、半田バンプ４
ａの平坦面１３ａに対する押圧と平坦面１３ａによる下
端部の研磨により、半田バンプ４ａの大きさがばらつい
ている場合にあっても、フラックス転写後には全ての半
田バンプ４ａの高さは所定のバンプ高さｈに保たれる。 【００２０】このフラットニングにおいて、従来のよう
に単に半田バンプ４ａを上方から押圧して半田バンプ４
ａを押しつぶすことのみによって半田バンプ４ａの高さ
を揃える方法と異なり、半田バンプ４ａの下端部自体を
研磨によって除去する方法を併用していることから、従
来と比較して小さな押圧荷重でフラットニングを行うこ
とが可能となっている。したがって、過大な押圧力を作
用させることによる電子部品のダメージを大幅に低減す
ることができる。また、研磨によって半田バンプ４ａの
下端部には表面の酸化膜が除去された半田合金の新生面
が形成される。 【００２１】なおフラットニング動作後のフラックス供
給部５においては、フラックス膜除去動作が行われる。
すなわち、第２のスキージ１８によって平坦面１３ａ上
のフラックスを完全に掻き取って溝部１２ａ内に掻き落
とす。このとき、半田バンプ４ａの下端部から削り落と
され平坦面１３ａの表面に付着した微細な半田粉もフラ
ックス１９とともに除去される。これにより、研磨面と
して機能する平坦面１３ａが微細な半田粉によって目詰
まり状態となることがなく、長期間にわたって良好な研
磨状態を保つことができる。 【００２２】この後、移載ヘッド１０は基板保持部７の
上方へ移動する。そして基板８に形成された電極８ａに
対して半田バンプ４ａを位置合わせし、移載ヘッド１０
を下降させることによりバンプ付電子部品４を基板８に
搭載する。そしてバンプ付電子部品４が搭載された基板
８はリフロー工程に送られ、ここで加熱されることによ
り半田バンプ４ａが溶融し、電極８ａに半田接合され
る。 【００２３】すなわち上記バンプ付電子部品の実装方法
は、バンプ付電子部品４を保持した移載ヘッド１０をフ
ラックス供給部５の平坦面１３ａに所定膜厚で塗布され
たフラックス１９の塗膜１９ａに対して下降させた後再
び上昇させることにより半田バンプ４ａにフラックス１
９を転写するフラックス転写工程と、フラックス１９が
転写されたバンプ付電子部品４を基板８に搭載する部品
搭載工程とを含み、フラックス転写工程において移載ヘ
ッド１０によってバンプを平坦面１３ａに対して押圧す
るとともに移載ヘッド１０を押圧面に対して相対的に水
平移動させることによりバンプ下面の高さをそろえるフ
ラットニングを行う形態となっている。 【００２４】これにより、部品搭載状態において、半田
バンプ４ａは電極８ａに均一に当接し、この状態でリフ
ローが行われることから、接合不良のない良好な実装品
質が得られる。また、前述のフラットニングにおいて
は、半田バンプ４ａの下端部を研磨するようにしている
ことから、半田バンプ４ａの下端部は常に研磨によって
半田合金の新生面が形成される。 【００２５】そして形成後の新生面はフラックス１９の
塗膜によって被覆された状態にあることから、新生面は
搭載に至るまで大気曝露によって酸化することなく保持
され、リフロー時における半田接合性が良好に確保され
る。この効果は、半田接合性確保のために酸化膜除去が
求められる鉛フリー型の半田合金を用いた半田バンプの
場合に特に顕著となる。 【００２６】また、上記実施の形態に示す電子部品実装
装置においては、半田バンプ４ａへのフラックスの塗布
を行う転写ステージと、半田バンプ４ａの高さを揃える
フラットニングステージを共用した形態となっているこ
とから、従来の電子部品実装装置のように個別にこれら
のステージを設ける場合と比較して、省スペースで簡略
化された機構の電子部品実装装置が実現されている。 【００２７】なお上記実施の形態では、金属バンプとし
て半田バンプを用い、ペーストとしてのフラックスを半
田バンプに塗布した後に、リフローによって半田バンプ
を基板の電極に半田接合する例を示しているが、本発明
はこれに限定されず、金属バンプとしては半田以外の金
属を用いる場合であっても、またペーストとして導電性
ペーストを用いる場合であってもよい。この場合には、
金属バンプに導電性ペーストを転写する際に金属バンプ
のフラットニングを行い、この後導電性ペーストが塗布
された金属バンプを基板の電極に押圧して、熱と荷重に
よって熱圧着する。 【００２８】 【発明の効果】本発明によれば、ペースト転写工程にお
いて保持ヘッドによってバンプをペースト供給部の平坦
面に対して押圧するとともに保持ヘッドを押圧面に対し
て相対的に水平移動させるようにしたので、バンプ下面
の高さをそろえるフラットニングにおいてバンプ下面を
研磨することができ、これによりフラットニングに必要
とされる荷重を小さくして電子部品へのダメージを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施の形態の電子部品実装装置の正
面図 【図２】（ａ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装
置のフラックス供給部の断面図 （ｂ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のフラ
ックス供給部の部分断面図 （ｃ）本発明の一実施の形態の電子部品実装装置のフラ
ックス供給部の部分断面図 【図３】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実
装方法の工程説明図 【図４】本発明の一実施の形態のバンプ付電子部品の実
装方法の工程説明図 【符号の説明】 ２ 部品供給部 ４ バンプ付電子部品 ４ａ 半田バンプ ５ フラックス供給部 ７ 基板保持部 ８ 基板 １０ 移載ヘッド １１ フラックス容器 １３ａ 平坦面 １９ フラックス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】バンプ付電子部品のバンプにペーストを転
   写し基板に実装するバンプ付電子部品の実装方法であっ
   て、バンプ付電子部品を保持した保持ヘッドをペースト
   供給部の平坦面に所定膜厚で塗布されたペーストの塗膜
   に対して下降させた後再び上昇させることによりバンプ
   にペーストを転写するペースト転写工程と、前記ペース
   トが転写されたバンプ付電子部品を基板に搭載する部品
   搭載工程とを含み、前記ペースト転写工程において保持
   ヘッドによってバンプを前記平坦面に対して押圧すると
   ともに保持ヘッドを押圧面に対して相対的に水平移動さ
   せることによりバンプ下面の高さをそろえるフラットニ
   ングを行うことを特徴とするバンプ付電子部品の実装方
   法。