JP2003282632A - 電子部品実装方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の一面に多数の突起電極が設けられ
ていても確実に高い信頼性をもって超音波接合すること
ができるようにする。 【解決手段】 電子部品を突起電極配設面を下向きにし
て供給する部品供給手段と、電子部品を基板に実装する
実装ヘッドと、基板を固定支持する支持台と、電子部品
と基板の位置合わせを行う位置決め手段とを備えた部品
実装装置において、実装ヘッド５に、超音波振動発生手
段２４と、超音波振動発生手段２４から出力された超音
波振動を電子部品２を保持する作用面３３にその表面と
平行な振動として伝播する超音波振動伝達手段３４と、
超音波振動伝達手段３４の作用面３３の直上位置から垂
直方向に荷重を負荷する荷重負荷手段と、作用面３３の
近傍を加熱する加熱手段３２とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一面に複数の突起
電極を有する電子部品を基板などの実装対象物に超音波
振動にて実装する電子部品実装方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超音波振動による電子部品実装装
置としては、例えば特開２０００−６８３２７号公報に
開示されているように、ボイスコイルモータ等の移動手
段にて昇降可能に支持された支持ブラケットに水平姿勢
で固定支持された超音波振動発生手段の出力端にホーン
を結合するとともにそのホーンの先端に電子部品を吸着
保持する吸着ノズルを装着して成る実装ヘッドと、実装
ヘッドに電子部品を供給する手段と、基板などの実装対
象物を固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を水
平方向に相対移動させて電子部品と実装対象物の位置合
わせを行う位置決め手段とを備えたものが知られてい
る。

【０００３】この種の電子部品実装装置は、電子部品の
一面に突設された複数の突起電極を実装対象物に形成さ
れた電極に超音波接合して実装する場合に好適に適用さ
れ、部品供給手段にて突起電極を下向きにして供給され
た電子部品の上面を実装ヘッドの吸着ノズルにて吸着保
持し、支持台上に実装対象物を供給して固定支持し、電
子部品が実装対象物の実装位置の上方に位置するように
実装ヘッドと支持台を相対移動させて位置決めし、実装
ヘッドの移動手段にて電子部品の突起電極を実装対象物
の電極に当接させ、さらに所定の押圧力を作用させた状
態で超音波振動発生手段を作動させてホーンを介して吸
着ノズルを水平方向に超音波振動させることで、電子部
品と実装対象物の接合面に超音波振動エネルギーを付与
して拡散溶融接合している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年は電子
回路の小型化を図るために、電子回路を構成する電子部
品（チップ）の数を少なくすることが求められ、それに
伴って各電子部品の高機能化・高集積化が進められる結
果、単一の電子部品は逆に大型化・多電極化が進行しつ
つある。例えば、従来は電子部品（ベアＩＣチップ）の
大きさは、０．３ｍｍ角〜５ｍｍ角程度で、突起電極の
数は２〜３０個程度であったが、近い将来に１０ｍｍ角
から２０ｍｍ角の大きさで、突起電極の数が５０個〜１
００個から１０００以上のものまでが実用されることが
予想されるに至っている。

【０００５】このような電子部品を上記した従来の電子
部品実装装置で実装する場合、多数の突起電極を実装対
象物の電極に一度に超音波接合する必要があるため、吸
着ノズルに負荷する押圧荷重を大きくする必要があると
ともに、吸着ノズル下面の部品保持面と実装対象物の接
合面との平行度を極めて高く保たないと、全ての突起電
極を実装対象物の電極に確実に接合することができな
い。例えば、上記のような大型のベアＩＣチップを実装
する場合には、吸着ノズルの部品保持面と実装対象物の
接合面の超音波振動の振動方向に対する平行度を全体に
わたって５μｍ以内に納める必要がある。

【０００６】しかるに、上記のような構成では、支持ブ
ラケットから超音波振動発生手段とホーンの結合箇所近
傍に大きな押圧荷重を負荷すると、ホーンの先端に吸着
ノズルが固定されているので、吸着ノズル下面の位置と
押圧荷重の負荷位置との間に距離があるためホーンに曲
げモーメントが作用し、ホーンの押圧荷重による撓みに
よって吸着ノズル下面の部品保持面が傾斜し、精度の高
い平行度を得ることはできず、信頼性の高い接合が確保
することができないという問題がある。これに対して、
ホーンと吸着ノズルの部品保持面との間に可撓部を設け
て平行度を確保することも考えられるが、そうすると超
音波振動の伝播効率が一挙に低下し、接合効率が低下し
て信頼性の高い接合ができないという問題が発生する。

【０００７】また、突起電極の数が多い場合には、部品
保持面と実装対象物の接合面の平行度をある程度確保し
つつ大きな押圧荷重を負荷して超音波振動を付与して
も、その超音波振動によって付与できる接合エネルギー
が不足し易く、十分に信頼性の高い接合状態を得るのが
困難な場合があるという問題がある。

【０００８】また、従来は電子部品の接合を行った後、
実装対象物の間に封止材を充填し、封止材を加熱硬化さ
せて封止する工程を後工程として別途に行っていたの
で、工程数が多く、コスト高となるという問題があっ
た。

【０００９】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電子
部品の一面に設けられた突起電極の数が多くても確実に
高い信頼性をもって超音波接合することができる電子部
品実装方法及び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】本発明の電子部品実装方
法は、一面に複数の突起電極を有する電子部品を実装対
象物の電極に接合して実装する電子部品の実装方法にお
いて、電子部品の突起電極配設面とは反対側の背面を保
持し、支持台上に配置固定した実装対象物と位置合わせ
を行い、電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に
接触させる工程と、電子部品の背面にその垂直方向の直
上位置から押圧荷重を負荷しつつその表面と略平行な振
動方向の超音波振動を付与する工程とを有するものであ
る。

【００１１】このような構成によると、電子部品の背面
にその垂直方向の直上位置から押圧荷重を負荷するの
で、大きな押圧荷重を作用させても電子部品の複数の突
起電極の端面と実装対象物の接合面の平行度を高精度に
維持することができ、従って大きな押圧荷重を負荷する
ことによって電子部品の突起電極の数が多い場合にも各
突起電極に均等に所要の押圧荷重を負荷した状態で超音
波振動を印加することができ、全ての突起電極を確実に
高い信頼性をもって接合することができる。

【００１２】また、別の本発明の電子部品実装方法は、
電子部品の突起電極配設面とは反対側の背面を保持し、
支持台上に配置固定した実装対象物と位置合わせを行
い、電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に接触
させる工程と、電子部品の背面に押圧荷重を負荷しつつ
その表面と略平行な振動方向の超音波振動を付与すると
ともに、電子部品と実装対象物の接合部に熱エネルギー
を付与する工程とを有するものである。

【００１３】このような構成によると、電子部品の背面
に押圧荷重を負荷しつつその表面と略平行な振動方向の
超音波振動を付与するとともに電子部品と実装対象物の
接合部に熱エネルギーを付与するので、電子部品の突起
電極の数が多い場合にも全ての突起電極を確実に生産効
率良く接合することができる。また、実装対象物の実装
位置に予め封止材を塗布しておくことにより、電子部品
を接合する工程で封止材が電子部品と実装対象物の隙間
に充填されるとともに、接合時に熱を付与されて封止材
が硬化されて封止工程も完了するので、別途の封止工程
を削減できてコスト低下を図ることができる。

【００１４】さらに、電子部品の背面に対する押圧荷重
を、背面の垂直方向の直上位置から負荷すると、上記の
ように大きな押圧荷重を作用させても電子部品の突起電
極端面と実装対象物の接合面の平行度を高精度に維持す
ることができ、従って大きな押圧荷重を負荷することに
よって電子部品の突起電極の数が多い場合にも各突起電
極に均等に所要の押圧荷重を負荷した状態で超音波振動
を印加することができ、全ての突起電極を確実に高い信
頼性をもって接合することができる。

【００１５】また、熱エネルギーを付与する工程で、電
子部品をその背面から加熱すると、電子部品の各突起電
極に対して効率的に熱エネルギーを付与できて、電子部
品の突起電極の数が多い場合にも全ての突起電極を確実
に生産効率良く接合することができる。

【００１６】また、以上の電子部品実装方法において、
超音波振動の電子部品の背面と平行な方向の成分に対し
て垂直な方向の成分は１０％未満、より好適には５％未
満、さらに好適には３％未満にするのが好ましく、そう
することで大きな押圧荷重を負荷しながら超音波接合す
る過程で突起電極が破損したり、大きく変形したりする
のを防止して、適正な接合状態を確保することができ
る。

【００１７】また、電子部品の１つの突起電極当たり３
０〜２００ｇとしてそれに突起電極の数を掛けた荷重を
押圧荷重として負荷することにより、各突起電極に過大
な荷重を作用せず、突起電極を大きく変形したりするこ
となく、効率的に超音波接合することができる。

【００１８】また、電子部品が、その一面に５０個以上
の突起電極を有する場合に、以上の構成を適用すること
でその効果が顕著に発揮される。

【００１９】また、本発明の電子部品実装装置は、一面
に複数の突起電極を有する電子部品を実装対象物の電極
に接合して実装する電子部品の実装装置であって、電子
部品を突起電極配設面を下向きにして供給する部品供給
手段と、供給された電子部品を保持して実装対象物に実
装する実装ヘッドと、実装対象物を固定支持する支持台
と、実装ヘッドと支持台を相対移動させて電子部品と実
装対象物の位置合わせを行う位置決め手段とを備え、実
装ヘッドは、超音波振動発生手段と、超音波振動発生手
段から出力された超音波振動を電子部品を保持する作用
面にその表面と平行な振動として伝播する超音波振動伝
達手段と、超音波振動伝達手段の作用面の直上位置から
垂直方向に荷重を負荷する荷重負荷手段とを有するもの
であり、上記のように電子部品の突起電極の数が多い場
合にも各突起電極に均等に所要の押圧荷重を負荷した状
態で超音波振動を印加することができ、全ての突起電極
を確実に高い信頼性をもって接合することができる。

【００２０】また、電子部品を突起電極配設面を下向き
にして供給する部品供給手段と、供給された電子部品を
保持して実装対象物に実装する実装ヘッドと、実装対象
物を固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を相対
移動させて電子部品と実装対象物の位置合わせを行う位
置決め手段とを備え、実装ヘッドは、超音波振動発生手
段と、超音波振動発生手段から出力された超音波振動を
電子部品を保持する作用面にその表面と平行な振動とし
て伝播する超音波振動伝達手段と、超音波振動伝達手段
の作用面に荷重を負荷する荷重負荷手段と、作用面の近
傍を加熱する加熱手段とを有する構成とすると、上記の
ように電子部品の突起電極の数が多い場合にも全ての突
起電極を確実に生産効率良く接合することができる。

【００２１】さらに、荷重負荷手段にて、超音波振動伝
達手段の作用面の直上位置から垂直方向に荷重を負荷す
るように構成することにより、電子部品の突起電極の数
が多い場合にも各突起電極に均等に所要の押圧荷重を負
荷した状態で超音波振動を印加することができ、全ての
突起電極を確実に高い信頼性をもって接合することがで
きる。

【００２２】また、加熱手段が超音波振動伝達手段に接
触して配設されていると、効率的にかつ精度良く加熱す
ることができる。

【００２３】また、加熱手段は、超音波振動伝達手段に
対して非接触方式であると、振動系に影響を与えずに加
熱でき、信頼性の高い超音波接合を容易に確保すること
ができる。

【００２４】また、超音波振動発生手段の冷却部又は保
温部を設けると、加熱手段にて超音波振動伝達手段を介
して超音波振動発生手段に熱が伝達され、超音波振動発
生手段の温度が上昇してその性能が低下したり、損傷し
たりするのを確実に防止することができる。

【００２５】また、超音波振動発生手段若しくはその近
傍に温度監視部を設けると、知らずに超音波振動発生手
段の温度が上昇して性能が低下し、接合不良が大量に発
生してしまうというような事態の発生を未然に防止する
ことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の部品実装方法及び
装置の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明
する。

【００２７】まず、本実施形態の部品実装装置における
従来例と共通の全体構成について、図１、図２を参照し
て説明する。１は、ベアＩＣチップからなる電子部品２
を実装対象物の基板３（図３参照）に実装する電子部品
実装装置で、電子部品２はその一面に複数の突起電極２
ａが配列されており、基板３の部品実装位置には各突起
電極２ａを接合する電極が形成されている。電子部品２
は、例えば１０ｍｍ角〜２０ｍｍ角の大きさで、突起電
極２ａは５０〜１００個以上、特に大型の電子部品２に
おいては１０００個以上設けられている。

【００２８】電子部品実装装置１の基台４上の後部に
は、電子部品２を保持して基板３に実装する実装ヘッド
５をＸ軸方向に移動可能に支持するＸ方向テーブル６が
配設されている。Ｘ方向テーブル６の所定箇所の下部と
その前部の間にわたってＹ軸方向に移動可能なＹ方向テ
ーブル７が配設され、このＹ方向テーブル７上に基板３
を載置固定する支持台８が設けられている。Ｘ方向テー
ブル６の前部には基板３を基台４の一側からＹ方向テー
ブル７まで搬入するローダ９と、Ｙ方向テーブル７から
基台４の他側に搬出するアンローダ１０が配設されてい
る。ローダ９やアンローダ１０は基板３の両側を支持す
る一対のレールを有し、支持台８の前後両側にはこれら
一対のレールに接続可能でかつ昇降可能な部分レール１
１が設けられて基板３をこの部分レール１１上に受けた
後、支持台８上に載置固定するように構成されている。

【００２９】基台４の他側のＸ方向テーブル６より前方
位置に、多数の電子部品２を形成され、エキスパンドシ
ート上でダイシングされた半導体ウエハ１２を収容した
部品マガジン１３を設置されて、所望の半導体ウエハ１
２を所定の供給高さ位置に位置決めするマガジンリフタ
１４が配設され、マカジンリフタ１４とＹ方向テーブル
７との間に、マガジンリフタ１４から導入された半導体
ウエハ１２のエキスパンドシートを拡張させ、各部品２
を間隔をあけて分離させるエキスパンド台１５が、任意
の部品２を所定の第１の部品供給位置に位置決めするＸ
Ｙテーブル１６上に設置して配設されている。１７は第
１の部品供給位置の部品２を認識する認識カメラであ
る。

【００３０】１８は、エキスパンド台１５上の第１の部
品供給位置で電子部品２を吸着し、Ｘ方向に移動して第
２の部品供給位置まで移載するとともに吸着した電子部
品２を１８０度上向きに旋回させる部品反転手段で、Ｘ
方向テーブル６とは別に設けられたＸ方向テーブルにて
移動可能に構成されている。半導体ウエハ１２の状態で
は、各電子部品２の突起電極２ａは上面に形成されてお
り、部品反転手段１８にて各電子部品２の突起電極２ａ
が形成された面を吸着した後上向きに１８０度旋回する
ことによって、電子部品２の突起電極２ａが形成された
面が下向き、反対側の面が上向きとなり、その状態で第
２の部品供給位置で実装ヘッド５に受け渡すように構成
されている。以上のマガジンリフタ１４、エキスパンド
台１５、部品反転手段１８にて電子部品２を実装ヘッド
５に供給する部品供給手段２０が構成されている。尚、
１９は基板３の電子部品２の実装位置又は電子部品２に
封止材を塗布するディスペンサである。

【００３１】実装ヘッド５は、ボイスコイルモータなど
の移動手段２２にて軸芯方向に昇降駆動可能なスプライ
ン軸（図示せず）の下部に超音波ヘッド２１が取付けら
れている。超音波ヘッド２１は、支持ブラケット２３に
超音波振動発生手段２４と共振体２５を取付けて構成さ
れ、その共振体２５又はそれに取付固定された吸着ノズ
ルにて部品２を保持するように構成されている。

【００３２】以上の全体構成における部品実装動作を説
明すると、部品供給手段２０にて電子部品２をその突起
電極２ａを下向きにした状態で第２の部品供給位置に供
給した後、実装ヘッド５の共振体２５又はそれに取付固
定された吸着ノズルにて電子部品２を保持し、次いで実
装ヘッド５がＸ方向テーブル６にて基板３における電子
部品２の実装位置のＸ方向位置まで移動する。一方、ロ
ーダ９にて供給された基板３はＹ方向テーブル７に設け
られた部分レール１１上に受け渡された後、部分レール
１１が所定高さ位置まで下降してこの基板３が支持台８
上に載置固定され、次いでＹ方向テーブル７が基板３に
おける電子部品２の実装位置のＹ方向位置が実装ヘッド
５のＹ方向位置に一致するように移動する。次に、必要
に応じてディスペンサ１９にて実装位置に封止材を塗布
した後、実装ヘッド５の移動手段２２を作動させて電子
部品２を下降させ、その突起電極２ａを基板３の実装位
置の電極に当接させるとともに、移動手段２２にて所定
の押圧荷重を負荷しながら超音波振動発生手段２４を作
動させることで、突起電極２ａと基板３の電極の接合面
に超音波エネルギーを供給して拡散及び溶融させて接合
し、またディスペンサ１９にて塗布された封止材が基板
３と電子部品２の隙間に充填されて、電子部品２の基板
３に対する実装が終了する。電子部品２の実装が終了す
ると、部分レール１１が上昇して基板３が部分レール１
１上に受け渡されるとともに、部分レール１１がアンロ
ーダ１０に接続され、基板３がアンローダ１０にて搬出
される。

【００３３】次に、本実施形態における実装ヘッド５の
要部である超音波ヘッド２１の構成について、図３を参
照して説明する。図３において、支持ブラケット２３に
共振体２５を支持する一対の支持ブロック２６ａ、２６
ｂがそれらの軸芯を水平にして取付けられ、共振体２５
の一端に振幅を拡大するホーン２７の出力端面２７ａが
同芯状に結合され、ホーン２７の他端側に超音波振動発
生手段２４が結合されている。共振体２５は、共振モー
ドＭの波長をλとして、（１＋３／４）λの長さを有す
る軸体２８から成り、一端からλ／４の位置と他端の振
動モードの節の位置に支持部２９ａ、２９ｂが設けられ
て支持ブロック２６ａ、２６ｂにて支持され、支持部２
９ａ、２９ｂ間の中央の振動モードの腹となる位置に吸
着ノズル３０が垂直に貫通させて配設されている。３０
ａは吸着ノズル３０の軸芯部に形成された吸引通路であ
る。吸着ノズル３０の下端部には吸着保持すべき電子部
品２の大きさに対応する平面形状の作用部３１が形成さ
れ、この作用部３１にカートリッジヒータなどの加熱手
段３２が埋設されるとともに、下面が電子部品２を保持
する作用面３３とされている。共振体２５を構成する軸
体２８及び吸着ノズル３０にて、超音波振動発生手段２
４にて発生された超音波振動を作用面３３に伝播する超
音波振動伝達手段３４を構成している。

【００３４】なお、実装ヘッド５には、作用面３３と支
持台８の上面との平行度が５μｍ以下となるように調整
するための調整機構（図示せず）が設けられている。ま
た、超音波振動発生手段２４にて発生され、超音波振動
伝達手段３４を介して作用面３３に伝播された超音波振
動は、作用面３３においてその面に平行な水平方向の振
動成分に対して垂直成分は３％未満となるように設定調
整されている。また、ボイスコイルモータやシリンダな
どの荷重負荷手段としての移動手段２２により作用面３
３に負荷される押圧荷重は、電子部品２に設けられた各
突起電極２ａの直径やその数によって調整できるように
構成されている。突起電極２ａの径によるが、通常は１
個の突起電極２ａ当たり３０〜５０ｇとして、それに突
起電極２ａの数を乗じた荷重を負荷するように構成され
ている。なお、１個の突起電極２ａ当たり３０〜２００
ｇとして、それに突起電極２ａの数を乗じた荷重が負荷
される場合もある。

【００３５】以上の構成において、支持台８上に実装対
象物の基板３を載置固定し、電子部品２を超音波ヘッド
２１の作用面３３にて保持した状態で、移動手段２２に
て支持ブラケット２３を下降移動させて吸着ノズル３０
を支持台８に向けて下降させ、その作用面３３と支持台
８の上面との間で基板３と電子部品２を挟圧し、さらに
支持ブラケット２３、一対の支持ブロック２６ａ、２６
ｂ、共振体２５を構成する軸体２８、及び吸着ノズル３
０を介して作用面３３に上記した所定の押圧荷重を作用
させる。この時、押圧荷重は作用面３３に対して垂直な
軸芯の直上位置から負荷されることになる。その状態
で、超音波振動発生手段２４から超音波振動を出力し、
さらに加熱手段３２を作動させて加熱する。

【００３６】すると、電子部品２の背面にその垂直方向
の直上位置から押圧荷重が負荷されるので、大きな押圧
荷重を作用させても電子部品２の多数の突起電極２ａの
端面と基板３の接合面との平行度を高精度に維持するこ
とができ、従って電子部品２の突起電極２ａの数が多
く、負荷する押圧荷重が大きくても各突起電極２ａに均
等に所要の押圧荷重を負荷した状態で超音波振動を印加
することができ、全ての突起電極２ａを確実に高い信頼
性をもって接合することができる。

【００３７】また、上記のようにして電子部品２の突起
電極２ａと基板３の電極の間に超音波エネルギーを付与
しながら、さらに加熱手段３２にて電子部品２をその背
面から加熱して熱エネルギーを付与することにより、電
子部品２の突起電極２ａの数が多い場合にも全ての突起
電極２ａを確実に生産効率良く接合することができる。

【００３８】その際、支持台８側にも加熱手段（図示せ
ず）を配設して基板３側からも熱エネルギーを付与する
ように構成するのが好適である。しかし、支持台８側に
は必ずしも加熱手段を設けなくても良く、逆に場合によ
っては支持台８側にのみ加熱手段を設けて熱エネルギー
を付与するようにしてもよい。

【００３９】また、基板３の実装位置にディスペンサ１
９にて塗布され、電子部品２の実装によって電子部品２
と基板３の間の隙間に充填された封止材が同時に加熱に
よって硬化され、電子部品２の接合と同時に封止も完了
する。これによって、後続の封止工程が削減され、コス
ト低下が図られる。

【００４０】また、上記したように作用面３３における
超音波振動のその面と平行な方向の成分に対して垂直な
方向の成分が３％未満となるようにしているので、大き
な押圧荷重を負荷しながら超音波接合する過程で突起電
極２ａが破損したり、大きく変形したりするのを防止し
て、適正な接合状態を確保することができる。なお、超
音波振動エネルギーの水平方向成分に対して垂直方向成
分が１０％未満であれば、突起電極２ａの数がかなり多
い場合でも適正な接合状態を得ることができるが、垂直
方向成分が１０％以上になると、突起電極２ａの数が多
く、押圧荷重が大きい場合には突起電極２ａの一部が大
きく変形して適正な接合状態が得られない恐れが発生す
る。

【００４１】また、上記したように電子部品は、一面に
５０個以上の突起電極２ａを有する電子部品２の場合、
１つの突起電極２ａ当たり３０〜５０ｇとしてそれに突
起電極２ａの数を掛けた荷重を押圧荷重として負荷する
ことにより、各突起電極２ａに過大な荷重を作用せず、
突起電極２ａを大きく変形したりすることなく、効率的
に超音波接合することができる。

【００４２】次に、本発明の電子部品実装装置の他の実
施形態について、図４を参照して説明する。なお、以下
の実施形態の説明では、先行する実施形態と同一の構成
要素については同一参照符号を付して説明を省略し、相
違点のみを説明する。

【００４３】上記実施形態では、軸体２８から共振体２
５の両側部を支持ブロック２６ａ、２６ｂにて支持した
状態で押圧荷重を負荷することにより、押圧荷重を作用
面３３の垂直方向直上から負荷するように構成した例を
示したが、本実施形態では超音波振動発生手段２４が比
較的剛性の大きなホーン２７を有しており、このホーン
２７の入力端面からλ／２の位置に吸着ノズル３０を垂
直に貫通させて配設している。

【００４４】このように構成しても、作用部３１に内蔵
させた加熱手段３２にて熱エネルギーを付与すること
で、その分付与すべき超音波エネルギーを小さくできて
押圧荷重を低減でき、それによって押圧荷重を負荷した
状態で作用面３３と支持台８の平行度を所望の範囲に納
め、また作用面３３における超音波振動エネルギーの水
平成分に対して垂直成分を１０％未満に納めることが可
能であり、全ての突起電極２ａを適正に接合することが
できる。

【００４５】次に、本発明の電子部品実装装置のさらに
別の実施形態について、図５を参照して説明する。

【００４６】上記実施形態では、吸着ノズル３０の作用
部３１に加熱手段３２を埋設した例を示したが、本実施
形態では作用面３３の近傍に配設した部材に加熱手段を
配設して、熱輻射にて加熱するようにしている。図５に
おいて、細長いブロック状の共振体３５の一端の基端面
３６に連結軸３７を介して超音波振動発生手段２４が結
合され、共振体３５の他端部一側に作用面３３が斜めに
形成されている。共振体３５及び連結軸３７、超音波振
動発生手段２４は作用面３３が水平になるように斜め上
方に傾斜した姿勢で配設され、かつ共振体３５の共振モ
ードの節の位置に設けられた取付部３５ａを支持ブラケ
ット２３に固定して取付けられている。

【００４７】支持ブラケット２３には、共振体３５の両
側に対向するように対向板部３８が設けられ、この対向
板部３８の下部の作用面３３の近傍に対向する部分にカ
ートリッジヒータなどの間接加熱用の加熱手段３９が埋
設され、加熱手段３９で対向板部３８の下部を加熱し、
その輻射熱で共振体３５の作用面３３近傍を加熱するよ
うに構成されている。

【００４８】また、超音波振動発生手段２４の外周と連
結軸３７の外周の少なくとも一部を取り囲むように、冷
却部若しくは保温部としての冷却チャンバ４０が配設さ
れ、その流入口４０ａから冷却エアを導入し、流出口４
０ｂから排出することで、連結軸３７や超音波振動発生
手段２４を冷却し、共振体３５の加熱により伝わってく
る熱を放熱させて超音波振動発生手段２４の温度上昇を
防止するように構成されている。また、連結軸３７に温
度監視部としての熱電対４１を埋め込み配置し、その温
度を監視できるように構成されている。

【００４９】本実施形態では、共振体３５を間接加熱す
るようにしているので、超音波振動接合の振動系に影響
を与えずに加熱することができるので、信頼性の高い超
音波接合を容易に確保することができる。また、冷却部
又は保温部として冷却チャンバ４０を設けたことで、加
熱手段３９にて加熱した共振体３５の熱が超音波振動発
生手段２４に熱が伝達され、超音波振動発生手段２４の
温度が上昇してその性能が低下したり、損傷したりする
のを確実に防止することができる。また、超音波振動発
生手段２４の近傍に配設した熱電対４１にて温度を監視
するようにしているので、知らずに超音波振動発生手段
２４の温度が上昇して性能が低下し、接合不良が大量に
発生してしまうというような事態の発生を未然に防止す
ることができる。

【００５０】なお、上記実施形態の説明では、非接触間
接加熱として、輻射熱で作用面３３近傍を加熱するよう
にした例を示したが、熱風を吹き付けて加熱したり、レ
ーザ光などの熱線を照射して加熱したり、電磁誘導加熱
したりする手段を配設してもよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明の電子部品実装方法及び装置によ
れば、電子部品の突起電極配設面とは反対側の背面を保
持し、支持台上に配置固定した実装対象物と位置合わせ
を行い、電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に
接触させ、電子部品の背面にその垂直方向の直上位置か
ら押圧荷重を負荷しつつその表面と略平行な振動方向の
超音波振動を付与するように構成したので、大きな押圧
荷重を作用させても電子部品の突起電極端面と実装対象
物の接合面の平行度を高精度に維持することができ、従
って大きな押圧荷重を負荷することによって電子部品の
突起電極の数が多い場合にも各突起電極に均等に所要の
押圧荷重を負荷した状態で超音波振動を印加することが
でき、全ての突起電極を確実に高い信頼性をもって接合
することができる。

【００５２】また、電子部品の突起電極配設面とは反対
側の背面を保持し、支持台上に配置固定した実装対象物
と位置合わせを行い、電子部品の各突起電極を実装対象
物の各電極に接触させ、電子部品の背面に押圧荷重を負
荷しつつその表面と略平行な振動方向の超音波振動を付
与するとともに、電子部品をその背面から加熱して熱エ
ネルギーを付与するように構成すると、電子部品の背面
に押圧荷重を負荷しつつその表面と略平行な振動方向の
超音波振動を付与するとともに、電子部品をその背面か
ら加熱して熱エネルギーを付与するので、電子部品の突
起電極の数が多い場合にも全ての突起電極を確実に生産
効率良く接合することができる。さらに電子部品の背面
に対する押圧荷重を、背面の垂直方向の直上位置から負
荷すると、上記のように大きな押圧荷重を作用させても
電子部品の突起電極端面と実装対象物の接合面の平行度
を高精度に維持することができ、従って大きな押圧荷重
を負荷することによって電子部品の突起電極の数が多い
場合にも各突起電極に均等に所要の押圧荷重を負荷した
状態で超音波振動を印加することができ、全ての突起電
極を確実に高い信頼性をもって接合することができる。

【００５３】また、超音波振動の電子部品の背面と平行
な方向の成分に対して垂直な方向の成分を１０％未満、
好適には５％未満、さらに好適には３％未満にするのが
好ましく、そうすることで大きな押圧荷重を負荷しなが
ら超音波接合する過程で突起電極が破損したり、大きく
変形したりするのを防止して、適正な接合状態を確保す
ることができる。

【００５４】また、電子部品の１つの突起電極当たり３
０〜２００ｇとしてそれに突起電極の数を掛けた荷重を
押圧荷重として負荷することにより、各突起電極に過大
な荷重を作用せず、突起電極を大きく変形したりするこ
となく、効率的に超音波接合することができる。

【００５５】また、加熱手段が超音波振動伝達手段に接
触して配設されていると、効率的にかつ精度良く加熱す
ることができる。

【００５６】また、加熱手段は、超音波振動伝達手段に
対して非接触方式であると、振動系に影響を与えずに加
熱でき、信頼性の高い超音波接合を容易に確保すること
ができる。

【００５７】また、超音波振動発生手段の冷却部又は保
温部を設けると、加熱手段にて超音波振動伝達手段を介
して超音波振動発生手段に熱が伝達され、超音波振動発
生手段の温度が上昇してその性能が低下したり、損傷し
たりするのを確実に防止することができる。

【００５８】また、超音波振動発生手段若しくはその近
傍に温度監視部を設けると、知らずに超音波振動発生手
段の温度が上昇して性能が低下し、接合不良が大量に発
生してしまうというような事態の発生を未然に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態及び従来例に共通する電子
部品実装装置における全体概略構成を示す斜視図であ
る。

【図２】図１における実装ヘッドの構成を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態における実装ヘッドの要部
構成を示す部分断面正面図である。

【図４】本発明の他の実施形態における実装ヘッドの要
部構成を示す部分断面正面図である。

【図５】本発明のさらに別の実施形態における実装ヘッ
ドの要部構成を示す部分断面正面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視図である。

【符号の説明】

１ 電子部品実装装置 ２ 電子部品 ２ａ 突起電極 ３ 基板（実装対象物） ５ 実装ヘッド ６ Ｘ方向テーブル（位置決め手段） ７ Ｙ方向テーブル（位置決め手段） ８ 支持台 ２０ 部品供給手段 ２２ 移動手段（荷重負荷手段） ２４ 超音波振動発生手段 ３２ 加熱手段 ３３ 作用面 ３４ 超音波振動伝達手段 ３９ 加熱手段 ４０ 冷却チャンバ（冷却部） ４１ 熱電対（温度監視部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 康晴 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 山田 晃 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 毛利 晃 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 渡辺 展久 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 秋田 誠 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） 5F044 KK01 LL11 PP15 PP19 RR16

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に複数の突起電極を有する電子部品
   を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装
   方法であって、電子部品の突起電極配設面とは反対側の
   背面を保持し、支持台上に配置固定した実装対象物と位
   置合わせを行い、電子部品の各突起電極を実装対象物の
   各電極に接触させる工程と、電子部品の背面にその垂直
   方向の直上位置から押圧荷重を負荷しつつその表面と略
   平行な振動方向の超音波振動を付与する工程とを有する
   ことを特徴とする電子部品実装方法。
2. 【請求項２】 一面に複数の突起電極を有する電子部品
   を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装
   方法であって、電子部品の突起電極配設面とは反対側の
   背面を保持し、支持台上に配置固定した実装対象物と位
   置合わせを行い、電子部品の各突起電極を実装対象物の
   各電極に接触させる工程と、電子部品の背面に押圧荷重
   を負荷しつつその表面と略平行な振動方向の超音波振動
   を付与するとともに、電子部品と実装対象物の接合部に
   熱エネルギーを付与する工程とを有することを特徴とす
   る電子部品実装方法。
3. 【請求項３】 電子部品の背面に対する押圧荷重を、背
   面の垂直方向の直上位置から負荷することを特徴とする
   請求項２記載の電子部品実装方法。
4. 【請求項４】 熱エネルギーを付与する工程で、電子部
   品をその背面から加熱することを特徴とする請求項２記
   載の電子部品実装方法。
5. 【請求項５】 超音波振動の電子部品の背面と平行な方
   向の成分に対して垂直な方向の成分は１０％未満である
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子部
   品実装方法。
6. 【請求項６】 電子部品の１つの突起電極当たり３０〜
   ２００ｇとしてそれに突起電極の数を掛けた荷重を押圧
   荷重として負荷することを特徴とする請求項１〜４の何
   れかに記載の電子部品実装方法。
7. 【請求項７】 電子部品は、その一面に５０個以上の突
   起電極を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか
   に記載の電子部品実装方法。
8. 【請求項８】 一面に複数の突起電極を有する電子部品
   を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装
   装置であって、電子部品を突起電極配設面を下向きにし
   て供給する部品供給手段と、供給された電子部品を保持
   して実装対象物に実装する実装ヘッドと、実装対象物を
   固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を相対移動
   させて電子部品と実装対象物の位置合わせを行う位置決
   め手段とを備え、実装ヘッドは、超音波振動発生手段
   と、超音波振動発生手段から出力された超音波振動を電
   子部品を保持する作用面にその表面と平行な振動として
   伝播する超音波振動伝達手段と、超音波振動伝達手段の
   作用面の直上位置から垂直方向に荷重を負荷する荷重負
   荷手段とを有することを特徴とする電子部品実装装置。
9. 【請求項９】 一面に複数の突起電極を有する電子部品
   を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装
   装置であって、電子部品を突起電極配設面を下向きにし
   て供給する部品供給手段と、供給された電子部品を保持
   して実装対象物に実装する実装ヘッドと、実装対象物を
   固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を相対移動
   させて電子部品と実装対象物の位置合わせを行う位置決
   め手段とを備え、実装ヘッドは、超音波振動発生手段
   と、超音波振動発生手段から出力された超音波振動を電
   子部品を保持する作用面にその表面と平行な振動として
   伝播する超音波振動伝達手段と、超音波振動伝達手段の
   作用面に荷重を負荷する荷重負荷手段と、作用面の近傍
   を加熱する加熱手段とを有することを特徴とする電子部
   品実装装置。
10. 【請求項１０】 荷重負荷手段にて、超音波振動伝達手
    段の作用面の直上位置から垂直方向に荷重を負荷するよ
    うに構成したことを特徴とする請求項９記載の電子部品
    実装装置。
11. 【請求項１１】 加熱手段は超音波振動伝達手段に接触
    して配設されていることを特徴とする請求項９又は１０
    記載の電子部品実装装置。
12. 【請求項１２】 加熱手段は、超音波振動伝達手段に対
    して非接触方式であることを特徴とする請求項９又は１
    ０記載の電子部品実装装置。
13. 【請求項１３】 超音波振動発生手段の冷却部又は保温
    部を設けたことを特徴とする請求項９〜１２の何れかに
    記載の電子部品実装装置。
14. 【請求項１４】 超音波振動発生手段若しくはその近傍
    に温度監視部を設けたことを特徴とする請求項９〜１２
    の何れかに記載の電子部品実装装置。