JP2004303797A - 電子部品の実装方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実装部品間のブリッジの防止、実装時における欠品発生の防止、基板のランド上での半田不濡れの防止が図られる電子部品の実装方法を提供する。
【解決手段】基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の電極への半田メッキ厚、電極長さに対する基板上のランド長さを規定する。また、ランドに凹部を形成する。さらに、電子部品の基板上への装着の際し、部品装着後の吸着ノズルの上昇する直前又は上昇途中で吸着ノズルへの正圧の供給を停止させる。さらには、固定された基板の反り量を測定して、得られた反り量に基づいて吸着ノズルの部品装着高さを補正する。
【選択図】 図１
【解決手段】基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の電極への半田メッキ厚、電極長さに対する基板上のランド長さを規定する。また、ランドに凹部を形成する。さらに、電子部品の基板上への装着の際し、部品装着後の吸着ノズルの上昇する直前又は上昇途中で吸着ノズルへの正圧の供給を停止させる。さらには、固定された基板の反り量を測定して、得られた反り量に基づいて吸着ノズルの部品装着高さを補正する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【説明の属する技術分野】
本発明は、基板上に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関し、特に、微小チップ部品を基板上に狭隣接距離で実装させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の電子機器は、近年急速に高機能化・高性能化・小型化されてきている。この進展を支えているのが電子回路基板の高密度実装技術であり、電子機器の高機能化・高性能・小型化のキーポイントになっている。そして、この技術が電子機器業界の発展に大きく寄与する基幹技術であると考えられる。この状況の下、抵抗・コンデンサー等のチップ部品は３２１６サイズ（３．２×１．６ｍｍ）から始まり、現在では０６０３サイズ（０．６×０．３ｍｍ）、更には０４０２サイズ（０．４×０．２ｍｍ）のように一層小型化され、またその実装部品間距離も縮小されるようになってきた。
【０００３】
このような電子機器の高機能化・小型化に伴い、電子回路基板はこれまで以上に高密度実装が要求されてきている。例えば、代表的な微小チップ部品である０６０３チップ部品には、部品間距離を０．０８ｍｍとした実装を可能にする実装技術が求められており、具体的には、ＶＣＯ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等のモジュラー部品等の実装に、この技術の適用が求められている。
【０００４】
この種の部品実装技術は、従前から種々の検討が進められており、例えば特許文献１に示すようなクリーム半田の基板への転写性を向上させる実装方法もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−６０２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような高密度実装においては、従来の実装技術では予想しがたい課題が発生し、その対応が必要になってきた。微小チップ部品の高密度実装の良品生産においては、以下の問題が特に大きな課題となっている。
【０００７】
（１）ブリッジの発生
チップ部品の狭隣接実装で最も大きな課題になる不良が部品間のブリッジである。これは当然のことながら、部品間距離が狭くなる程、部品間のブリッジが多発する。このブリッジを発生させない為に、印刷する半田量を減少させる必要があるが、この半田量とブリッジ発生率の相関を求め、実装可能な部品間距離を求める必要がある。
印刷する半田量は、後述する欠品、印刷の版離れ性、半田付け強度にも影響を与える因子であり、これらとの相関も考慮する必要がある。
【０００８】
また、微小チップ部品を高密度実装すると、微小チップ部品間の或いは他の電子部品との部品間距離が短くなり、ブリッジが発生する可能性が高くなる。このブリッジを防止するため、部品接合用のクリーム半田の基板への印刷量を減少させる対策が取られていた。しかし、半田量を減少させると、以下の不具合が発生することになる。
・タッキング力（基板との密着力）不足による欠品の発生
・印刷するクリーム半田量のばらつき増加
・接合信頼性の低下
【０００９】
（２）欠品の発生
チップ部品の欠品は実装品質上あってはならない致命欠陥である。上述したブリッジ不良を防止する為には印刷する半田量を減少させる必要があるが、半田量を減少させると部品のタッキング力が減少し、欠品が増加することになる。すなわち、ブリッジ不良と欠品不良とはクリーム半田量において、相反する相関になってくる（図２５参照）。つまり、部品間距離が狭くなるほどこの関係は強くなり、実装はさらに困難になってくる。また、印刷する半田量は部品間距離が狭くなるほど減少させる必要があるが、これに起因して、半田の不濡れ現象、微量半田が安定して印刷しにくくなる高アスペクト版離れ、微量半田におけるセルフアライメント効果の減少が発生する。
【００１０】
また、部品実装装置の実装プロセスにおいては、部品装着ヘッドのノズルに微小チップ部品を吸着させて、基板のクリーム半田上にチップ部品を装着する。その際、図２６に示すように、部品装着ヘッドは、ノズル下降時には部品吸着のためノズル内を負圧に維持し、ノズル上昇時には逆に正圧に切り替えてブローし続けることで、部品１０を基板１１上に装着する。ところが、ノズル上昇時にブローをし続けていると、このときに装着した部品１０ａ、或いは隣接する部品１０ｂがブローによって吹き飛ばされて、欠品状態となったり、位置ずれを生じたりすることになる。
【００１１】
さらに、部品装着装置では、基本的に、部品を装着する基板には反りが無いものとして部品装着ヘッドの吸着ノズルの押込み量を設定している。ところが、実際の基板には反りが発生している場合が多く、その反り量によって吸着ノズルの押込み量の最適値が変化している。微小チップ部品の装着に際しては、このような微小な反りであっても部品装着に失敗する可能性が高くなる。
部品装着ヘッドの部品吸着側の先端部には、図２７に示すように、吸着ノズル１５１がノズル収容穴１５３の中にバネ材１５５により突出方向に付勢されて収容される。また、吸着ノズル１５１には、抜け止めピン１５７が係合することで、ノズル収容穴１５３に摺動自在に取り付けられている。
【００１２】
上記構造の部品装着ヘッドにより、部品を基板上に実装するには、通常、ノズル先端に吸着した部品１０を、基板表面の高さから所定量下方の位置まで押し当てる。即ち、基板表面に部品が接触してから所定高さ部品装着ヘッドが押込まれることで、ノズルがバネ材１５５の付勢力に抗してノズル収容穴１５３内に押込まれ、バネ材１５５の反発力が部品１０の基板１１に対する押し当て力となって装着される。
【００１３】
ところが、基板が図２８（ａ），（ｂ）に示すように反りが生じていると、部品の装着に悪影響を及ぼすことになる。即ち、図２８（ａ）に示すように基板１１に凹状の反りがあった場合には、部品装着ヘッドを所定の高さ位置に下降させても、部品１０が基板１１に接触していない、或いは、接触しているが、所望の押し当て力が得られないことになる。すると、部品１０はクリーム半田との接着性が不十分となり、欠品や部品位置ずれ等の問題が発生する。また、図２８（ｂ）に示すように基板１１に凸状の反りがあった場合には、部品装着ヘッドを所定の高さ位置に下降させる途中で部品１０が基板１１に接触し、所望の押し当て力より大きな力で部品が押し当てられる。すると、基板上のクリーム半田が部品１０の押し当てにより潰れ過ぎて、部品下部の半田量が減少し、その結果、クリーム半田との接着性が不十分となり同様に欠品や部品位置ずれ等の問題が発生することになる。
【００１４】
（３）半田不濡れの発生
半田の不濡れ現象を図２９に示す。これは鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田）を狭隣接実装のように微量印刷した基板を大気中にてリフローした時に発生するものである。この現象は、０６０３チップ部品の狭隣接実装のように半田量が極めて少ない実装で発生し、従来の共晶半田（Ｓｎ−Ｐｂ系半田）や、狭隣接でない実装では発生しなかった現象であり、従来の実装技術では予想しがたい課題である。今後、鉛フリー対応が展開されていく過程において、半田不濡れによる半田ボールの多発、狭隣接実装における半田ボールによるブリッジの発生、接合強度の低下等、半田不濡れによる課題が発生する可能性があると考えられる。このため、半田不濡れ現象が発生する原因について推測し、実装面での対応策を探る必要がある。
【００１５】
微小チップ部品を狭隣接実装しようとすると、ブリッジの形成を防止するためにクリーム半田の印刷する際の半田量を微量にしなければならない。しかし、半田量を微量にすると、リフロー時において、クリーム半田に含まれるフラックスが基板上に流出し、半田表面の酸化が促進されてしまい、半田の濡れ広がり性の低下、不濡れが発生する。この不濡れを防止するために、ランド形状をオーバーレジスト構造にする方法がある。オーバーレジスト構造とは、図３０に示すように、基板１１の表面に形成したランド１３の縁部１３ａにレジスト層１５９がオーバーラップして形成されることで、ランド１３上にレジスト層１５９による内壁１６１を形成して、フラックスの基板上への流出を阻止する構造である。
【００１６】
しかし、このようなオーバーレジスト構造は、狭隣接実装には不適である。狭隣接実装では隣り合うランド間距離が短く、レジスト層による内壁の形成に限界があることと、仮に近接位置に内壁を形成しても、フラックスや溶融半田が隣接するランドへ流出してブリッジが発生しやすくなる。
【００１７】
また、前述の特許文献１記載の実装方法では、プレス工程によりランドを基板に埋設し、エッチングによりランドの表層部を除去することで、基板のランド位置に凹部を形成しているが、製造工程が煩雑なものとなる。また、狭隣接するランド間では、プレス工程によるランドの基板埋設深さが不十分となり、リフロー時にフラックスが凹部内で確実に留まらず、凹部外に流れ出すことがあった。そのため、半田の濡れ広がり性が低下する傾向にあった。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、以下の各課題を解決することを目的とする。
（Ａ）実装部品間のブリッジの防止
（Ｂ）実装時における欠品発生の防止
（Ｃ）基板のランド上での半田不濡れの防止
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の電極への半田メッキ厚を、１５μｍ以上の厚みに形成したことを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２０】
（２）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の部品長手方向の電極長さＬａと、該電極に対応する基板上のランドの対応する方向の長さＬｂとの関係を、Ｌａ≦Ｌｂ／１．３とすることを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２１】
（３）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の電極が接合される基板上のランドに凹部を形成するステップと、前記ランドの凹部にクリーム半田を塗布するステップと、前記凹部のクリーム半田に電極が接合されるように電子部品を基板上に装着するステップと、前記電子部品の装着された基板を加熱炉で加熱処理した後に冷却することで電子部品の電極を前記ランドに半田付けするステップとを有することを特徴とする部品実装方法。
【００２２】
（４）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、吸着ノズルに負圧を供給してノズル先端に電子部品を吸着保持するステップと、吸着ノズルを下降させて基板上に電子部品を押し付けるステップと、正圧の供給により吸着ノズルと電子部品との間に真空破壊を生じさせるステップと、吸着ノズルを上昇させて該吸着ノズルから電子部品を離反させるステップと、吸着ノズルの上昇する直前又は上昇途中で吸着ノズルへの正圧の供給を停止させるステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２３】
（５）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、基板を固定するステップと、固定された基板の反り量を測定するステップと、電子部品を吸着保持する吸着ノズルに保持された部品を、上方から下降させて基板面に押し当てる装着高さデータを、前記測定された基板の反り量に基づいて所定の一定高さとなるように補正するステップと、補正された装着高さに吸着ノズルを移動させて部品を基板上に装着するステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２４】
（６）前記電子部品が、０．６×０．３ｍｍ以下の微小チップ部品であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
【００２５】
（７）前記電子部品が、隣接する部品との距離が０．０６〜０．１５ｍｍであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
【００２６】
ここで、本発明の技術分野である狭隣接実装技術についての概要を以下に簡単に説明する。
（ａ）緒言
０６０３チップ部品がクリーム半田印刷後の評価用基板に実装された状態の写真を図３１、及び図３１の一部拡大写真である図３２に示す。これは０６０３Ｒ（抵抗器）を幅方向の部品間距離を０．０８ｍｍ、長手方向の部品間距離を０．１２５ｍｍで実装したものである。使用した評価用基板は、部品距離距離を０．０６〜０．１５ｍｍ、またフィレット形状もフィレットレス、フィレット寸法０．０８〜０．１５のパターンで作成している。チップ部品は部品メーカー数社が生産している０６０３Ｒ（抵抗器）、及び０６０３Ｃ（コンデンサー）を使用して評価した。部品実装装置はパナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社製のクリーム半田印刷機ＳＰＦ、高速装着機ＭＳＲ（実装タクト０．０８秒）を使用している。また、リフロー装置は後述するクリーム半田の不濡れ現象の関係で、大気リフローと窒素リフロー装置を使用している。
【００２７】
（ｂ）狭隣接実装の取組み
０６０３チップ部品の狭隣接実装における代表的な課題はブリッジと欠品であるが、前述したように、ブリッジ不良と欠品不良ははクリーム半田量において、相反する条件になってくる（図２５参照）。ブリッジ発生率と半田量は互いに正の相関があり、欠品発生率と半田量は互いに負の相関のあることが解っている。従って、ブリッジを発生させない半田量で、如何に欠品の発生率を低下させるか、すなわち如何に部品のタッキング力を確保することが出来るかが重要になってくる。
【００２８】
（ｃ）ブリッジ発生の防止
ブリッジの発生状況を図３３、図３４に示す。これらの図から解るようにスクリーンマスクの開口寸法が大きくなるに従って、リフロー前・後ともにブリッジ発生率が高くなっている。これにより、ブリッジ発生率と半田量は互いに正の相関のあることが解る。また、実装方向が部品幅方向狭隣接（９０度方向）と部品長手方向狭隣接（０度方向）で、ブリッジの発生率が大きく異なっている。これは部品幅方向の場合と部品長手方向の場合で互いに対面する部品電極の面積が異なっている為と考えられる。従って、図３３に示す部品長手方向狭隣接による部品実装は、図３４に示す部品幅方向狭隣接の場合より困難である。この実験の結果より、部品幅方向はスクリーンマスク開口径φ０．１７において、隣接部品間距離０．０８が可能であると判断できる。また、同様に部品長手方向はスクリーンマスク開口径φ０．１９以下において、隣接部品間距離０．１２５が可能であると判断できる。
【００２９】
（ｄ）欠品発生の防止
欠品は、チップ部品をクリーム半田によって保持するタッキング力よって影響を受けることから、この部品のタッキング力を測定することにより、欠品発生のプロセスを解析することができる。欠品発生と相関のある要因として半田量・半田粒子径・ノズル押込み量等がある。欠品の発生状況を図３５に示す。図３５からスクリーンマスクの開口寸法が大きくなるほど欠品の発生率は減少しており、欠品発生率と半田量は互いに負の相関のあることが解る。また、クリーム半田の粒子径との関係においては、半田粒子径が微小なほど欠品の発生率は減少している。従って、欠品防止の観点からは、スクリーンマスクの開口寸法を大きく、かつ微小な粒子径を持つクリーム半田が適していると考える。
【００３０】
図３６〜図３８は部品のクリーム半田によるタッキング力を測定したものである。上記実験を裏付けるように、粒子径の相違によるタッキング力の相違は微小な粒子径を持つクリーム半田のタッキング力が大きくなり、欠品の発生率も低減できる。また、スクリーンマスクの開口寸法についても、開口寸法が大きくなるほどタッキング力が大きくなり、欠品が発生しにくくなる。この半田量とタッキング力の相関についてはスクリーンマスクの開口面積と比例関係にあることも解っている。
【００３１】
しかし、前述したようにブリッジ発生率と欠品率はクリーム半田量において相反する関係になってくる為、実際の生産基板の実装においては、目標とするチップ部品の部品間距離、或いは半田付け強度によって、最適なクリーム半田量を決定しなければならない。また、装着時のノズル押込み量（基板上に部品実装する際に部品装着用ノズルが基板を押込む量であり、ノズルが上方に逃げる量のこと）とタッキング力の関係は、実験の範囲では、押込み量０．１５ｍｍが最適であると考えられる。押込み量０．０５ｍｍでは部品が基板に完全に押込まれず、半田の潰れ広がり量が少ない為に、充分なタッキング力が得られないと推定される。また、押込み０．２５では部品実装時の衝撃が大きく半田が潰れすぎて、部品下部の半田量が減少しタッキング力も減少したものと推定される。
なお、上記の取組み以外に部品吸着用ノズルからのブロータイミング、基板のサポート方法の変更も、欠品防効果があることが解明されている。
【００３２】
（ｅ）半田不濡れの防止
この半田不濡れの現象はリフロー中にクリーム半田に含まれるフラックスが流出し、クリーム半田粒子の表面に酸化膜が発生したため、半田の未溶融が発生したものと考えている。前述の図２９に示すように窒素雰囲気でリフローするとこの様な現象は発生しない。また、他の実験においてもクリーム半田に含まれるフラックスの流出によって、この様な半田不濡れが発生したと考えられる現象を観察できた。その一つとして基板ランドの構成をオーバーレジスト構造にしたものと、そうでないもので半田不濡れの発生状況の相違が確認されている。また、印刷するクリーム半田量による半田不濡れの発生状況の相違も確認されている。以上の現象から、図３９に示すようにリフロー過程においてクリーム半田に含まれるフラックス流出により、半田不濡れ現象が発生すると考えられる。
【００３３】
また、共晶半田（Ｓｎ−Ｐｂ系半田）では発生しない半田不濡れが、鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田）で発生する原因は、鉛フリー半田に多量に含有する錫（Ｓｎ）が、酸化を起こしやすくしているためと推測している。実装面での対応は、前述の通り窒素リフロー炉を使用することが有効である。なお、この不濡れ現象については、充分に解明されていない現象も多い。
【００３４】
（ｆ）高アスペクト比印刷における版離れ性の改善
狭隣接実装を実現する為に、高アスペクト比印刷が必要になり、クリーム半田の高アスペクト比版離れ制御技術が重要なポイントとなる。狭隣接実装においては、ブリッジを抑える為にクリーム半田量を抑制する必要がある。このクリーム半田量を抑制し、且つクリーム半田量のバラツキを抑えて安定した印刷を行う為、アスペクト比の高い印刷版離れ性を実現する必要がある。なお、このアスペクト比は印刷版離れ性の難易度を示す数値であって、次式によって計算される。
アスペクト比＝（マスク開口側面積）／（マスク開口面積）
【００３５】
微小チップ部品の狭隣接実装では、微量な印刷半田量のバラツキを減少させ安定した印刷をすることが重要である。印刷量が最適値より多くなると前述のようにブリッジやキャピラリーボール（チップ部品サイドに発生する大型の半田ボール）を発生させる原因になる。また、印刷量が最適値より少なくなると欠品の発生や半田付け強度の低下に繋がる。特に微量半田を印刷する場合スクリーンマスクの開口側面積と開口面積の比で表されるアスペクト比が非常に高くなるため印刷の版離れが困難になり、前述の部品欠品或いは半田付け強度の低下に繋がる。これを解決する為に、スクリーンマスクと印刷基板を版離れする際に版離れ速度を多段階に制御させる多段階版離れ機能を有した印刷機を開発した。この機能に加え、更にクリーム半田印刷を安定させる高アスペクト版離れを実現する為に、スクリーンマスク表面処理による効果を確認した。
【００３６】
スクリーンマスクの加工方法はフルアディティブとし、以下４種類の表面処理を施し、転写率の測定を実施した。
▲１▼未処理（フルアディティブ加工のみ）
▲２▼テフロンコーティング処理Ａ
▲３▼テフロンコーティング処理Ｂ
▲４▼特殊処理Ｃ
【００３７】
転写率測定の結果を表１に示す。この測定結果では、転写率、印刷量のバラツキ共に▲４▼特殊処理Ｃが最も良好な結果が得られた。
【００３８】
【表１】
【００３９】
このスクリーンマスクを使用することにより、微量半田を安定して印刷できるため、ブリッジ・欠品不良の低減が期待されるほか、更に半田量を減少させる必要がある０４０２チップ部品（０．４×０．２ｍｍ）の実装にも効果が期待される。
【００４０】
（ｇ）セルフアライメント
セルフアライメントとは、クリーム半田上に実装された電子部品がリフロー時に溶解した半田の表面張力により、多少の位置ズレであれば所定の位置に電子部品が戻る作用のことを言う。しかし狭隣接実装においては、クリーム半田の印刷量が極めて少量である為、従来のような位置ズレを補正するセルフアライメント効果が期待しにくいと考えられる。
そこで、クリーム半田の印刷量が極めて少量である時のセルフアライメント量を測定し、リフロー後の部品精度にどのように影響するのかを評価した。セルフアライメントを測定した結果を図４０、図４１に示す。横軸にクリーム半田上に実装された部品のズレ量、縦軸にセルフアライメントにより部品が移動した移動量を示している。図４０は半田量が多量の場合、図４１は半田量が少量の場合のアライメント量であって、各図において、部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した。
【００４１】
図４１，図４２からは下記の傾向が読み取れる。
▲１▼ 部品の長手方向は幅方向よりセルフアライメント効果が大きく、半田量が多量の場合ズレ量に対してセルフアライメント量はほぼ比例関係にある。
▲２▼ 半田量の相違によりセルフアライメント量は異なり、半田量が多いほどセルフアライメント量は増加する。
▲３▼ 半田量が少ない場合、幅方向のズレ量とセルフアライメント量の相関はほとんどない。
【００４２】
これらの測定結果は、セルフアライメント時に部品に加わる溶融半田の表面張力から計算した値とほぼ整合性のとれるものとなっている。
以上の結果から、印刷するクリーム半田量を少量にする必要がある狭隣接実装においては、装着機はこれまで以上にクリーム半田上での高い装着精度が要求され、特にチップ部品幅方向の精度が重要である。
【００４３】
（ｈ）今後の狭隣接実装動向
現在ＶＣＯ等で量産されている０６０３チップ部品の最小部品間距離は０．１ｍｍであるが、高密度実装が要求されるモジュラー部品では更に高密度実装が進み、最小部品間距離は更に狭隣接になってくると予測される。そして、今後の更なる高密度実装には０４０２チップ部品が使用され、装着機の更なる装着精度・信頼性の向上、及び高アスペクト比版離れ印刷の実現等が要望される。
【００４４】
（ｉ）まとめ
以上、微小チップ部品の狭隣接実装に必要な条件を述べてきたが、実装現場の仕様に適した条件を選定する必要がある。例えば、チップ部品の部品間距離、基板のランド形状、必要とする接合信頼性等の制約条件を考慮して条件を選定することが重要である。従って、本明細書に記載の実装例はあくまでも一例としての実装であり、本発明はこれに限定されることはない。
【００４５】
また、０６０３チップ部品の狭隣接実装において、良品生産する為の条件を半田量の相関において述べた。そしてこれを満足させる為に、半田量の選定と所定量の半田量を如何に安定して印刷するかが重要になってくる。部品実装装置で狭隣接実装するためには、部品の装着精度とともに半田上での実装評価が重要になってくる。試験的に行う両面テープ上への部品実装による評価では、抽出できない課題が数多く発生してくる。このため、単に装着精度とタクトだけではなく、実装プロセス工法を考慮した、実装現場での半田付け品質が向上できる部品実装装置の開発も重要となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に微小チップ部を基板上に狭隣接実装する様子を示す概念的な斜視図を示した。本発明は、このような電子部品としての微小チップ部品１０を狭隣接実装するにあたり、隣接部品とのブリッジ、欠品、ランド１３上での半田不濡れ、半田印刷版の高アスペクト比印刷における印刷版離れの不良、及びセルフアライメント効果の不足の問題を解決して、確実な部品実装を行い、もって信頼性の高い回路基板を作製することを可能にする。
【００４７】
まず、高密度実装時における微小チップ部品のブリッジを防止するための微小チップ部品の電極形状と基板ランド形状について説明する。
本実施形態においては、微小チップ部品に接合される半田量を最大限増加させて、ブリッジの発生を防止するようにした。その手法としては、次の方策が有効となる。
（Ｉ）微小チップ部品の電極部の厚み（基板面からの高さ方向の寸法）を大きくする。
（ＩＩ）微小チップ部品の部品長手方向に対する電極寸法を小さくする。基板接合側だけ電極寸法を小さくしてもよい。
（ＩＩＩ）基板のランド形状を微小チップ部品の電極寸法より大きくする。
【００４８】
まず、（Ｉ）電極部の厚みを大きくする場合を説明する。
図２に電極厚みの異なる微小チップ部品を実装後、クリーム半田を溶融させて固着した様子を示す断面図を示した。
図中左側の微小チップ部品１０の電極１５は、半田メッキ厚を１５μｍ以上としており、電極部の厚みｔ１（電極１５の厚みと半田メッキ厚の和）を大きく設定している。一方、図中右側の微小チップ部品１０の電極１５は、半田メッキ厚を５〜１０μｍの通常の厚みとしており、電極部の厚みを上記の厚みｔ１より薄いｔ２としている。
【００４９】
この場合の半田は、図中左側の電極厚みの厚い方では、半田１７のフィレット部１７ａの厚みが比較的大きく形成され、これに伴う体積増加が収容可能半田量として増大して、余剰な半田が生じた場合にも、このフィレット部１５ａ側に収容されて微小チップ部品１０の電極側面１５ａに回り込むことがない。一方、図中右側の電極厚みの薄い方では、半田のフィレット部の厚みが小さくなり、その結果、余剰半田が生じた場合には、電極側面１５ａにも余剰半田１７ｂが回り込み、これが、隣接する電子部品との間でブリッジの発生原因となる。従って、微小チップ部品の電極への半田メッキ厚を１５μｍ以上の厚みとすることで、ブリッジの発生が防止される。
【００５０】
次に、（ＩＩ）電極寸法を短くする場合を説明する。
図３に電極寸法の異なる微小チップ部品の実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図を示した。
部品実装後にクリーム半田を溶融させると、溶融半田の表面張力によって部品が基板１１側へと吸引される。このため、図中左側の電極寸法の長い方では、溶融半田と接触する電極１５の面積が大きくなり、基板１１側により強く吸引される。その結果、ランド１３と電極下面１５ｂとの隙間が小さくなり、半田１７の収容域が狭くなって、余剰半田が電極側面１５ａに回り込む。この回り込んだ半田がブリッジの発生原因となる。一方、図中右側の電極寸法の短い方では、溶融半田と接触する電極１５の面積が小さくなり、基板１１側への吸引力が小さくなる。従って、ランド１３と電極下面１５ｂとの隙間が広がり、半田１７の収容域が多く確保されて収容可能半田量が増加する。このため、余剰半田が生じても、フィレット部１７ａに収容されて、電極側面１５ａまで余剰半田が回り込むことはない。
【００５１】
電極寸法としては、例えば０６０３微小チップ部品の場合、通常の電極寸法がＬ１＝０．１５であるのに対して、短い電極寸法をＬ２＝０．１〜０．０５とすることで、上記のブリッジ防止効果が発揮される。
【００５２】
次に、（ＩＩＩ）ランド形状を大きくする場合を説明する。
図４に微小チップ部品の形状の異なるランド上へ実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図を示した。
クリーム半田はランド表面に濡れ広がため、ランド面積が大きいほど収容可能半田量が増加する。従って、図中左側のランド長さ（部品長手方向の長さ）の短い方では、ランド面積が狭くなり、収容可能半田量が少ないために、余剰半田が生じた場合に電極側面１５ａまで余剰半田１７ｂが回り込む。一方、図中右側のランド長さの長い方では、ランド面積が広くなり、余剰半田が生じても収容可能半田量が多いために電極側面１５ａに余剰半田が回り込むことはない。
【００５３】
上記の電極長さとランド長さとの関係は、図５に微小チップ部品の電極と基板上のランドとの関係を示すように、微小チップ部品１０の電極１５における部品長手方向の電極長さＬａと、その電極１５に対応するランド１３の長さＬｂとの関係は、Ｌａ≦Ｌｂ／１．３とすることが好ましい。
【００５４】
以上の（Ｉ〜ＩＩＩ）の各方法によれば、欠品の発生、クリーム半田量のバラツキの増加、接合信頼性の低下に繋がるようなクリーム半田の印刷量を減少させることなく、ブリッジを防止することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、半田濡れ広がり性の低下による半田不濡れを防止する半田不濡れの防止技術について説明する。
図６に半田濡れ広がり性を改善するランド形状を説明する（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図を示した。
本実施形態の基板構成は、基板１１上に、図３０に示すオーバーレジスト構造と同様のレジスト層１９を形成しており、レジスト層１９とランド１３の周縁部との間には、所定間隔の隙間２１が形成されている。そして、ランド１３に凹部１３ａを形成することで、ランド１３の周縁部に内壁１３ｂを形成している。
【００５６】
この基板構造によれば、図７に（ａ）クリーム半田印刷時と（ｂ）半田リフロー時の様子を示すように、クリーム半田２３をランド１３の凹部１３ａに印刷し、部品１０を実装した後にリフロー処理することで、クリーム半田２３が溶融してランド１３と部品１０の電極１５との間にフィレットが形成されて部品１０が基板１１に固着される。このリフロー処理時において、クリーム半田のフラックスが、ランド１３の凹部１３ａから流れ出すことなく、凹部１３ａ内に留まるようになる。このため、ランド１３上のフラックスにより半田表面の酸化が抑制されて、ランド１３に対する半田の不濡れが防止できる。
【００５７】
上記の基板構造とする基板の一加工方法を図８を用いて説明する。
まず、基板１１は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなる担体であり（図８（ａ））、この基板にランド形状に対応してレジスト２５を形成する（図８（ｂ））。次いで、銅メッキ手段等によりランド１３を形成し（図８（ｃ））、レジスト層２５を剥離することで、基板１１上にランド１３を形成する（図８（ｄ））。
【００５８】
次いで、全面にレジスト層１９を形成して（図８（ｅ））に示すように、ランド１３上とランド１３から所定距離の隙間２１を空けた領域のレジスト層１９を選択的に除去する（図８（ｆ））。そして、ランド１３の周縁部とオーバーラップさせて、レジスト２７をパターニングして設ける（図８（ｇ））。この状態でエッチング処理することで、ランド１３に凹部１３ａを形成する。最後にレジスト２７を除去することで、凹部１３ａを有するランド１３が、レジスト１９とは所定の隙間を空けて形成される。
【００５９】
このようにして形成されたランドにクリーム半田を印刷するには、例えば図９にクリーム半田印刷装置の印刷機構の要部を示すように、スキージ３１の取り付けられた印刷ヘッド３３を、基板１１に密着させたスクリーン３５上で移動させることで行う。即ち、スキージ３１を移動させることでスクリーン３５に形成されたランド等に対応するマスク孔へクリーム半田２３を充填し、その後、スクリーン３５を基板１１から剥離することで、基板１１上の所定位置にランド等に対応してクリーム半田をパターニングして印刷する。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、部品装着装置による基板上への微小チップ部品の装着工程の改善技術について説明する。
図１０にロータリーヘッド式の部品装着装置の外観斜視図、図１１に部品装着装置の部品装着動作の説明図を示した。
図１０に示すように、部品装着装置４０は、主に、電子部品を梱包したテーピングを収容したパーツカセット４１を複数搭載して電子部品を供給する部品供給部４３と、基板を保持して所定の装着位置にこの基板を移動させるＸＹテーブル４５と、電子部品を部品供給部４３から取り出してＸＹテーブル４５上の基板に装着するロータリーヘッド部４７とからなり、ローダ部４９から導入されてくる基板に部品を順次装着し、部品装着後の基板をアンローダ部５１へ搬出する。
【００６１】
ロータリーヘッド部４７は、図１１に示すように円筒形状の回転枠体の周面に複数の部品装着ヘッド４８を搭載して、インデックスユニットによって回転方向に間欠駆動される。即ち、ロータリーヘッド部４７には、詳細は後述するが、部品を保持する複数の部品装着ヘッド４８と、部品装着ヘッド４８を上下動させるカム面を周面に有して回転駆動される回転枠体と、回転枠体をインデックス回転駆動するインデックス回転駆動装置とが備えられている。
【００６２】
部品供給部４３は、多数の電子部品を収容したパーツカセットが並列して複数配置され、その並列方向に移動することで所望の電子部品を部品吸着位置５３に供給する。この移動は、部品供給部駆動モータ５５によりボールスクリュー５６を回転駆動することで行われる。
ＸＹテーブル４５は、Ｘ軸駆動モータ５７とＹ軸駆動モータ５８の駆動により、図１０に示すローダ部４９の基板搬送路に接続される位置に移動して部品装着前の基板を受け取り、基板を固定してロータリーヘッド部４７の部品装着位置５４に移動する。そして、各部品の実装位置に応じた基板の移動を繰り返し行い、部品装着を完了するとＸＹテーブル４５はアンローダ部５１に接続される位置まで移動し、基板をアンローダ部５１へ送り出す。
【００６３】
部品装着ヘッド４８は、回転枠体の回転により部品供給部４３の部品吸着位置５３からその反対側の部品装着位置５４を経て、元の部品吸着位置５３までを回転移動する。この動作の詳細を以下に説明する。
各部品装着ヘッド４８には複数（本実施形態では合計６個）の異なるサイズの電子部品を吸着保持可能とする吸着ノズル６１がそれぞれ収容されている。そして、部品装着ヘッド４８の自転により実装しようとする電子部品に応じた吸着ノズル６１を最外径位置６３に配置させ、この最外径位置６３の吸着ノズル６１により電子部品の保持、実装動作が行われる。このロータリーヘッド部４７は、部品装着ヘッド４８を時計回りにインデックス回転させることで、各ポジションで所定の処理を連続して行わせる。
【００６４】
次に、各ポジションにおける具体的な処理内容を説明する。まず、▲１▼は部品吸着位置５３であり、部品供給部４３の部品供給位置に一致して、部品供給部４３から電子部品を吸着ノズル６１に保持する。▲２▼は部品厚み検出位置であり、部品厚み計測センサ６５により吸着保持した部品の厚みΔｔを検出する。▲３▼は部品認識位置であり、エリアセンサ等の部品認識カメラ６６により部品厚みΔｔをもとに自動で焦点合わせを行いながら吸着保持した部品を撮像して、部品の吸着姿勢ΔＸ（ｘ方向ずれ量）、ΔＹ（ｙ方向ずれ量）、Δθ（回転方向ずれ量）を計測する。▲４▼は補正回転位置であり、回転方向ずれ量Δθを部品装着ヘッド４８の吸着ノズル６１の取付部位を回転させることで補正する。▲５▼は部品装着位置であり、予めＸＹテーブル４５を上記計測したΔｔ、ΔＸ、ΔＹの位置補正を行い、部品装着ヘッド４８を下方に押込み、最下点において部品を基板上の所定位置に実装する。
【００６５】
ここで、ロータリーヘッド部４７の駆動機構を説明する。
図１２はロータリーヘッド部のインデックス駆動と部品装着ヘッドの上下動作の機構を示す概念図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図１２（ａ）に示すように、主軸駆動モータ６７の回転はインデックスユニット６８に伝達され、主軸７１をインデックス駆動する。また、主軸駆動モータ６７の回転は、プーリ７３とタイミングベルト７４を介してカム軸７５に伝達されて、各板カム７７を回転駆動する。カム軸７５の回転角度は、ロータリーエンコーダ７８により検出される。
【００６６】
板カム７７が回転駆動されると、図１２（ｂ）に示すように、リンク機構７９が駆動され、ロータリーヘッドの回転枠体６９の外周に取り付けられるスライダ７６を上下方向に駆動する。これにより、部品装着ヘッド４８が上下方向に移動するようになる。
このように、部品供給部４３のパーツカセット４１から吸着ノズル６１を上下動させることで部品を吸着保持し、基板１１上の所定位置で吸着ノズル６１を上下動させることで部品を基板１１上に装着する。
【００６７】
上記構成を有する部品装着装置の制御ブロック図を図１３に示した。
本部品装着装置４０の制御は、メイン制御ボードから各機能別に構成されている各制御ボードにシステムバス８０を通じて指令を与える方式としている。ロータリーヘッド部４７の主軸７１を間欠移動させるインデックスユニット６８に取り付けられたロータリーエンコーダ７８から、主軸７１の回転位置信号をサイクルタイマ８１に送り、サイクルタイマ８１が、主軸７１の回転位置に応じた制御タイミング信号を発生し、そのタイミング信号をＳＣ（シーケンスコントロール）ボード８２が受信し、所定のシーケンスでＭＭＣ（メインマシンコントロール）ボード８３へ割り込みを発生する。ＭＭＣボード８３は、受信した割り込み毎に定められたタスクを起動し、各軸のモータ８４を、モータドライバ８５を介して制御するＮＣ（数値制御）ボード８６、部品の吸着姿勢の画像データを処理する認識ボード８７、バルブなどの逐次制御を行うＳＣボード８２に対して制御命令を発生する。
【００６８】
本実施形態の部品装着装置４０においては、部品装着時における欠品や部品位置ずれの発生を防止するために、吸着ノズル６１の部品吸着圧力の適正化を図っている。以下に具体的な制御内容と、その制御を実現するための装置構成を説明する。
図１４に吸着ノズルの部品吸着圧力の制御内容を簡単に示した。
微小チップ部品１０を吸着ノズル６１に吸着保持して基板面に装着する際に、吸着ノズル６１に吸着された微小チップ部品１０が、吸着ノズル６１の下降動作に伴って基板面に接触を開始したタイミングから、吸引圧を負圧から正圧として真空破壊を起こす。これにより、基板面に接した微小チップ部品１０が吸着ノズル６１からのブロー圧を受けて、吸着ノズル６１が上昇した際に、微小チップ部品１０は吸着ノズル６１から確実に離反される。
【００６９】
そして、吸着ノズル６１が微小チップ部品１０と離反された後には、吸着ノズル６１の吸引圧を正圧から大気圧に切り換えることで、装着した微小チップ部品１０や隣接位置に装着されていた部品をブローにより吹き飛ばすことなくなる。このような負圧→正圧→大気圧の圧力制御により、正圧ブローによる装着部品の欠品や部品位置ずれの発生を、確実に防止することができる。
【００７０】
図１５は本実施形態の部品装着装置における概略的な空圧配線図である。
吸着ノズル６１はフィルタ９１を介してメカバルブ９３に接続されており、メカバルブ９３によって負圧か正圧（場合により大気圧）に切り替えられる。メカバルブ９３には、真空ポンプ９５に接続された負圧回路と、ブローオン／オフ電磁弁９７と圧力レギュレータ９８と圧力源９９に接続された正圧（大気圧）回路が切り替え自在に接続されている。ブローオン／オフ電磁弁９７の一方の管路は圧力レギュレータ９８に接続されて正圧が供給され、他方の管路はサイレンサー１００が接続されて大気圧とされる。
【００７１】
次に、上記の圧力制御を行う具体的な一構成例を説明する。
図１６はロータリーヘッド部の回転枠体の外周に取り付けた部品装着ヘッドの構成図である。
回転枠体６９にはスライダ７６が取り付けられ、このスライダ７６は下側にカム面７６ａを有して、カムフォロア１０１を走行自在に収容している。カム面７６ａは、図１１に示す部品吸着位置５３で最も高くなり、部品装着位置５４で最も低くなる傾斜面で形成されており、回転枠体６９の回転に伴って、カムフォロア１０１が支持されるリニアガイド１０３を上下方向に駆動する。
【００７２】
リニアガイド１０３には部品装着ヘッド４８が固定される。部品装着ヘッド４８にはメカバルブ９３が搭載されて、メカバルブ９３の突出した回転バルブ片１０５を、圧力切り替えレバー１０７によって傾斜角を変化させることで、吸着ノズル６１への圧力を変更している。このメカバルブ９３には、前述の負圧回路と正圧（大気圧）回路とが接続される。
【００７３】
ここで、さらに詳細にメカバルブの圧力管路の接続構造を説明する。図１７に部品装着ヘッドの断面構成図、図１８に回転バルブ片の拡大図を示した。
吸着ノズル６１の圧力管路１０９は、フィルタ９１を通じて圧力管路１１１に接続されている。圧力管路１１１の上端部には、第１開口孔１１３が穿設されており、回転バルブ片１０５の圧力室１１５に接続されている。回転バルブ片１０５は支軸１１７を中心に回転自在に支持されており、圧力室１１５を、正圧（大気圧）回路と接続される第２開口孔１１９と、負圧回路に接続される第３開口孔１２１とのいずれか一方に選択的に接続する。
【００７４】
図１９は図１７のＢ方向矢視図である。回転バルブ片１０５には、正圧（大気圧）回路の配管１２３が第２開口孔１１９に接続され、負圧回路の配管１２５が第３開口孔１２１に接続されている。
【００７５】
次に、上記構成の部品装着ヘッド４８による吸着ノズル６１への圧力制御について説明する。
図２０に吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートを示した。
吸着ノズル６１の高さ設定は、部品装着位置で最も低くなり、且つ基板面から若干低く設定することで、吸着ノズル６１を基板に対して押し当てている（（ａ）参照）。部品吸着のための負圧はＰ１点において、メカバルブ９３を負圧回路から正圧回路に切り替えることで（（ｂ）参照）、正圧へと向かう（（ｃ）参照）。Ｐ１点における真空破壊の開始タイミングは、図１２に示す板カム７７のいずれかによって設定され、カム角度によってロータリーヘッドの回転位置が高精度で規定できる。ここではカム角度によって真空破壊の開始タイミングを決定している。このメカバルブ９３の切り替えは、圧力切り替えレバー１０７が部品装着ヘッド４８の下降と同時にカム駆動によりメカバルブ９３に接近し、部品装着ヘッド４８の下死点付近にて、圧力切り替えレバー１０７が回転バルブ片１０５に当接して、メカバルブ９３を正圧側から負圧側に切り替える（図１６参照）。
【００７６】
Ｐ１点の真空破壊開始タイミングの後、動作遅れ時間をおいて吸着ノズル６１の圧力管路１０９の圧力が減少し、基板接触区間（Ｐ３−Ｐ４間）において、負圧から正圧に達する。しかし、このままでは、基板接触期間終了後に正圧の残圧のために装着した部品が吹き飛ばされる不具合を生じる。そこで、残圧排気のため、Ｐ２点においてブローオン／オフ電磁弁９７を圧力レギュレータ９８との接続状態からサイレンサー１００との接続状態に切り替えて、管路を大気圧に設定する（（ｄ）参照）。この残圧排気タイミングも前記同様にカム角度により決定される。これにより、所定の動作遅れ期間をおいて吸着ノズル６１の圧力管路１０９の圧力が大気圧にいち早く戻り、残圧が解消される（（ｅ）参照）。そして、これら真空破壊と残圧排気のＯＮ動作は、部品装着後のノズル高さが一定となるＰ５点まで続けられる。
【００７７】
微小チップ部品を狭隣接実装する際に、ブリッジ回避等基板設計上の制約によりランドに印刷される半田量が減少したとき、微小チップ部品と半田とのタッキング力が小さくなり、部品が吹き飛ばされたり、位置ずれを発生せさせる要因となっていた。しかし、上記のように吸着ノズル６１の圧力を負圧から正圧に切り替え、さらにその後に大気圧へ切り替えることで、微小チップ部品を基板上へ確実に装着すると共に、狭隣接して装着されていた部品を、残圧によるブローによって吹き飛ばすことを防止できる。
【００７８】
ところで、図２１に部品サイズ残圧排気タイミングの関係を示すように、吸着ノズル６１の圧力管路の開口孔サイズによって開口孔を流通するエア流量が異なるため、圧力変化の応答性が変化する。このため、残圧排気タイミングは、部品サイズに応じて設定される吸着ノズル６１の開口孔サイズによって適宜調整する必要がある。
開口孔が小さい場合には、吸着ノズル先端のエア流量が少なく、応答が遅くなるため、残圧排気タイミングを通常より早くする必要がある。一方、開口孔が大きい場合には、吸着ノズル先端のエア流量が多くなり、応答が速くなるため、残圧排気タイミングを通常より遅くする必要がある。
【００７９】
このような残発排気タイミングの調整は、吸着ノズル６１の開口孔サイズの他にも、部品の装着速度の大小によっても同様に調整する必要がる。前述の図２０のタイムチャートは、部品装着速度が比較的速い場合を示しており、これに対して、図２２のタイムチャートは部品装着速度が比較的遅い場合を示している。
【００８０】
図２１（ｄ）に示す残圧排気タイミングは、（ａ）に示すＰ２からＰ２ａまで遅延させている。これにより、所定の動作遅れ時間後には、吸着ノズル６１の圧力管路は、残圧が解消されて大気圧となる。
【００８１】
（第４実施形態）
次に、部品装着装置による基板上への微小チップ部品の装着方法の改善技術について説明する。
図２３は基板の高さ検出と部品装着の様子を示す説明図である。本実施形態においては、部品装着装置として、例えば前述の図１０〜図１３に示すロータリーヘッド式の部品装着装置を適用することができる。また、これ以外にも、複数の吸着ノズルをＸＹロボットにより移動自在な移載ヘッドに搭載して、固定された基板上の所定位置に逐次部品を装着する部品装着装置であってもよい。
【００８２】
部品装着装置の部品を基板に装着するステージにおいて、基板１１は基板固定装置により、例えば基板両脇を狭持され、基板下方をピン等により支持された状態で固定される（例えば図１１に示すＸＹテーブル４５等）。この状態では、基板１１が外力や内部応力による歪みによって反りが生じていることがある。本実施形態では、この反りを部品装着前に予め測定して、得られた反り量を補正して部品を装着する。
【００８３】
図２４に基板の反り量を求めてから部品装着を行う手順を示した。
まず、基板をＸＹテーブル等の基板固定手段に搬入して固定する（Ｓ１１）。次いで、高さ検出手段としての接触式のプローブ１３１を基板上で走査して基板面の高さ情報を検出し（Ｓ１２）。得られた高さデータを記憶手段に登録する（Ｓ１３）。基板に装着する部品データは、予めＮＣプログラムとして登録されており、このＮＣプログラムに記録された部品高さに基板面の高さ情報を導入することで、部品装着時に下降動作させる吸着ノズルの補正された正しい高さを求める（Ｓ１４）。この補正後の高さ位置に吸着ノズルを下降させて基板への部品装着を行う（Ｓ１５）。これを全部品に対して行い（Ｓ１６）、部品装着工程を終了する。
【００８４】
本実施形態の部品装着方法によれば、部品を装着する基板が反りを有していても、吸着ノズルによる部品装着時の押込み量は常に一定にすることができ、半田量の少ない微小チップ部品に対して、タッキング力を極力大きくすることができ、また、タッキング力を一定にすることができ、部品脱落による欠品の発生や、外力による部品位置ずれの発生を防止することができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の電子部品の実装方法によれば、実装部品間のブリッジの防止、実装時における欠品発生の防止、基板のランド上での半田不濡れの防止が図られて、微小チップ部品を安定して基板上に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微小チップ部品を基板上に狭隣接実装する様子を示す概念的な斜視図である。
【図２】電極厚みの異なる微小チップ部品を実装後、クリーム半田を溶融させて固着した様子を示す断面図である。
【図３】電極寸法の異なる微小チップ部品の実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図である。
【図４】微小チップ部品の形状の異なるランド上へ実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図である。
【図５】微小チップ部品の電極と基板上のランドとの関係を示す説明図である。
【図６】半田濡れ広がり性を改善するランド形状を説明する（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。
【図７】（ａ）クリーム半田印刷時と（ｂ）半田リフロー時の様子を示す説明図である。
【図８】基板の加工方法の一例を示す説明図である。
【図９】クリーム半田印刷装置の印刷機構の要部を示す概念図である。
【図１０】ロータリーヘッド式の部品装着装置の外観斜視図である。
【図１１】部品装着装置の部品装着動作の説明図である。
【図１２】ロータリーヘッド部のインデックス駆動と部品装着ヘッドの上下動作の機構を示す概念図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】部品装着装置の制御ブロック図である。
【図１４】吸着ノズルの部品吸着圧力の制御内容を簡単に示す説明図である。
【図１５】部品装着装置の概略的な空圧配線図である。
【図１６】ロータリーヘッド部の回転枠体の外周に取り付けた部品装着ヘッドの構成図である。
【図１７】部品装着ヘッドの断面構成図である。
【図１８】回転バルブ片の拡大図を示した。
【図１９】図１７のＢ方向矢視図である。
【図２０】吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートである。
【図２１】部品サイズ残圧排気タイミングの関係を示すグラフである。
【図２２】部品装着速度が比較的遅い場合の吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートである。
【図２３】基板の高さ検出と部品装着の様子を示す説明図である。
【図２４】基板の反り量を求めてから部品装着を行う手順を示すフローチャートである。
【図２５】ブリッジ不良と欠品不良のクリーム半田量に対する関係を示す説明図である。
【図２６】従来の部品装着ヘッドによる微小チップ部品の装着の様子を示す説明図である。
【図２７】部品装着ヘッドの部品吸着側の先端部を示す構成図である。
【図２８】従来の基板に凹状の反り（ａ）と凸状の反り（ｂ）が生じた場合の部品実装の様子を示す説明図である。
【図２９】半田の不濡れ現象を示す写真である。
【図３０】オーバーレジスト構造を示す断面図である。
【図３１】０６０３チップ部品がクリーム半田印刷後の評価用基板に実装された状態の写真である。
【図３２】図３１の一部拡大写真である。
【図３３】部品長手方向橋隣接でのブリッジの発生状況を示すグラフである。
【図３４】部品幅方向橋隣接でのブリッジの発生状況を示すグラフである。
【図３５】欠品の発生状況を示すグラフである。
【図３６】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、粒子径の相違したものを比較したグラフである。
【図３７】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、マスク開口寸法の相違したものを比較したグラフである。
【図３８】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、ノズル押し込み量の相違したものを比較したグラフである。
【図３９】リフロー過程においてクリーム半田に含まれるフラックス流出により、半田不濡れ現象が発生することを示す説明図である。
【図４０】半田量が多量の場合のアライメント量であって、部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した結果のグラフである。
【図４１】半田量が少量の場合のアライメント量であって部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
１０ 微小チップ部品（電子部品）
１１ 基板
１３ ランド
１５ 電極
１７ 半田
１９ レジスト
２３ クリーム半田
４０ 部品装着装置
４５ ＸＹテーブル
４７ ロータリーヘッド部
４８ 部品装着ヘッド
６１ 吸着ノズル
９３ メカバルブ
９５ 真空ポンプ
９７ ブローオン／オフ電磁弁
９８ 圧力レギュレータ
９９ 圧力源
１０５ 回転バルブ片
１０７ レバー
１１９ 開口孔
１２１ 開口孔
１３１ プローブ
【説明の属する技術分野】
本発明は、基板上に部品を実装する部品実装方法及び部品実装装置に関し、特に、微小チップ部品を基板上に狭隣接距離で実装させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオ等の電子機器は、近年急速に高機能化・高性能化・小型化されてきている。この進展を支えているのが電子回路基板の高密度実装技術であり、電子機器の高機能化・高性能・小型化のキーポイントになっている。そして、この技術が電子機器業界の発展に大きく寄与する基幹技術であると考えられる。この状況の下、抵抗・コンデンサー等のチップ部品は３２１６サイズ（３．２×１．６ｍｍ）から始まり、現在では０６０３サイズ（０．６×０．３ｍｍ）、更には０４０２サイズ（０．４×０．２ｍｍ）のように一層小型化され、またその実装部品間距離も縮小されるようになってきた。
【０００３】
このような電子機器の高機能化・小型化に伴い、電子回路基板はこれまで以上に高密度実装が要求されてきている。例えば、代表的な微小チップ部品である０６０３チップ部品には、部品間距離を０．０８ｍｍとした実装を可能にする実装技術が求められており、具体的には、ＶＣＯ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等のモジュラー部品等の実装に、この技術の適用が求められている。
【０００４】
この種の部品実装技術は、従前から種々の検討が進められており、例えば特許文献１に示すようなクリーム半田の基板への転写性を向上させる実装方法もある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−６０２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような高密度実装においては、従来の実装技術では予想しがたい課題が発生し、その対応が必要になってきた。微小チップ部品の高密度実装の良品生産においては、以下の問題が特に大きな課題となっている。
【０００７】
（１）ブリッジの発生
チップ部品の狭隣接実装で最も大きな課題になる不良が部品間のブリッジである。これは当然のことながら、部品間距離が狭くなる程、部品間のブリッジが多発する。このブリッジを発生させない為に、印刷する半田量を減少させる必要があるが、この半田量とブリッジ発生率の相関を求め、実装可能な部品間距離を求める必要がある。
印刷する半田量は、後述する欠品、印刷の版離れ性、半田付け強度にも影響を与える因子であり、これらとの相関も考慮する必要がある。
【０００８】
また、微小チップ部品を高密度実装すると、微小チップ部品間の或いは他の電子部品との部品間距離が短くなり、ブリッジが発生する可能性が高くなる。このブリッジを防止するため、部品接合用のクリーム半田の基板への印刷量を減少させる対策が取られていた。しかし、半田量を減少させると、以下の不具合が発生することになる。
・タッキング力（基板との密着力）不足による欠品の発生
・印刷するクリーム半田量のばらつき増加
・接合信頼性の低下
【０００９】
（２）欠品の発生
チップ部品の欠品は実装品質上あってはならない致命欠陥である。上述したブリッジ不良を防止する為には印刷する半田量を減少させる必要があるが、半田量を減少させると部品のタッキング力が減少し、欠品が増加することになる。すなわち、ブリッジ不良と欠品不良とはクリーム半田量において、相反する相関になってくる（図２５参照）。つまり、部品間距離が狭くなるほどこの関係は強くなり、実装はさらに困難になってくる。また、印刷する半田量は部品間距離が狭くなるほど減少させる必要があるが、これに起因して、半田の不濡れ現象、微量半田が安定して印刷しにくくなる高アスペクト版離れ、微量半田におけるセルフアライメント効果の減少が発生する。
【００１０】
また、部品実装装置の実装プロセスにおいては、部品装着ヘッドのノズルに微小チップ部品を吸着させて、基板のクリーム半田上にチップ部品を装着する。その際、図２６に示すように、部品装着ヘッドは、ノズル下降時には部品吸着のためノズル内を負圧に維持し、ノズル上昇時には逆に正圧に切り替えてブローし続けることで、部品１０を基板１１上に装着する。ところが、ノズル上昇時にブローをし続けていると、このときに装着した部品１０ａ、或いは隣接する部品１０ｂがブローによって吹き飛ばされて、欠品状態となったり、位置ずれを生じたりすることになる。
【００１１】
さらに、部品装着装置では、基本的に、部品を装着する基板には反りが無いものとして部品装着ヘッドの吸着ノズルの押込み量を設定している。ところが、実際の基板には反りが発生している場合が多く、その反り量によって吸着ノズルの押込み量の最適値が変化している。微小チップ部品の装着に際しては、このような微小な反りであっても部品装着に失敗する可能性が高くなる。
部品装着ヘッドの部品吸着側の先端部には、図２７に示すように、吸着ノズル１５１がノズル収容穴１５３の中にバネ材１５５により突出方向に付勢されて収容される。また、吸着ノズル１５１には、抜け止めピン１５７が係合することで、ノズル収容穴１５３に摺動自在に取り付けられている。
【００１２】
上記構造の部品装着ヘッドにより、部品を基板上に実装するには、通常、ノズル先端に吸着した部品１０を、基板表面の高さから所定量下方の位置まで押し当てる。即ち、基板表面に部品が接触してから所定高さ部品装着ヘッドが押込まれることで、ノズルがバネ材１５５の付勢力に抗してノズル収容穴１５３内に押込まれ、バネ材１５５の反発力が部品１０の基板１１に対する押し当て力となって装着される。
【００１３】
ところが、基板が図２８（ａ），（ｂ）に示すように反りが生じていると、部品の装着に悪影響を及ぼすことになる。即ち、図２８（ａ）に示すように基板１１に凹状の反りがあった場合には、部品装着ヘッドを所定の高さ位置に下降させても、部品１０が基板１１に接触していない、或いは、接触しているが、所望の押し当て力が得られないことになる。すると、部品１０はクリーム半田との接着性が不十分となり、欠品や部品位置ずれ等の問題が発生する。また、図２８（ｂ）に示すように基板１１に凸状の反りがあった場合には、部品装着ヘッドを所定の高さ位置に下降させる途中で部品１０が基板１１に接触し、所望の押し当て力より大きな力で部品が押し当てられる。すると、基板上のクリーム半田が部品１０の押し当てにより潰れ過ぎて、部品下部の半田量が減少し、その結果、クリーム半田との接着性が不十分となり同様に欠品や部品位置ずれ等の問題が発生することになる。
【００１４】
（３）半田不濡れの発生
半田の不濡れ現象を図２９に示す。これは鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田）を狭隣接実装のように微量印刷した基板を大気中にてリフローした時に発生するものである。この現象は、０６０３チップ部品の狭隣接実装のように半田量が極めて少ない実装で発生し、従来の共晶半田（Ｓｎ−Ｐｂ系半田）や、狭隣接でない実装では発生しなかった現象であり、従来の実装技術では予想しがたい課題である。今後、鉛フリー対応が展開されていく過程において、半田不濡れによる半田ボールの多発、狭隣接実装における半田ボールによるブリッジの発生、接合強度の低下等、半田不濡れによる課題が発生する可能性があると考えられる。このため、半田不濡れ現象が発生する原因について推測し、実装面での対応策を探る必要がある。
【００１５】
微小チップ部品を狭隣接実装しようとすると、ブリッジの形成を防止するためにクリーム半田の印刷する際の半田量を微量にしなければならない。しかし、半田量を微量にすると、リフロー時において、クリーム半田に含まれるフラックスが基板上に流出し、半田表面の酸化が促進されてしまい、半田の濡れ広がり性の低下、不濡れが発生する。この不濡れを防止するために、ランド形状をオーバーレジスト構造にする方法がある。オーバーレジスト構造とは、図３０に示すように、基板１１の表面に形成したランド１３の縁部１３ａにレジスト層１５９がオーバーラップして形成されることで、ランド１３上にレジスト層１５９による内壁１６１を形成して、フラックスの基板上への流出を阻止する構造である。
【００１６】
しかし、このようなオーバーレジスト構造は、狭隣接実装には不適である。狭隣接実装では隣り合うランド間距離が短く、レジスト層による内壁の形成に限界があることと、仮に近接位置に内壁を形成しても、フラックスや溶融半田が隣接するランドへ流出してブリッジが発生しやすくなる。
【００１７】
また、前述の特許文献１記載の実装方法では、プレス工程によりランドを基板に埋設し、エッチングによりランドの表層部を除去することで、基板のランド位置に凹部を形成しているが、製造工程が煩雑なものとなる。また、狭隣接するランド間では、プレス工程によるランドの基板埋設深さが不十分となり、リフロー時にフラックスが凹部内で確実に留まらず、凹部外に流れ出すことがあった。そのため、半田の濡れ広がり性が低下する傾向にあった。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、以下の各課題を解決することを目的とする。
（Ａ）実装部品間のブリッジの防止
（Ｂ）実装時における欠品発生の防止
（Ｃ）基板のランド上での半田不濡れの防止
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の電極への半田メッキ厚を、１５μｍ以上の厚みに形成したことを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２０】
（２）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の部品長手方向の電極長さＬａと、該電極に対応する基板上のランドの対応する方向の長さＬｂとの関係を、Ｌａ≦Ｌｂ／１．３とすることを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２１】
（３）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、前記電子部品の電極が接合される基板上のランドに凹部を形成するステップと、前記ランドの凹部にクリーム半田を塗布するステップと、前記凹部のクリーム半田に電極が接合されるように電子部品を基板上に装着するステップと、前記電子部品の装着された基板を加熱炉で加熱処理した後に冷却することで電子部品の電極を前記ランドに半田付けするステップとを有することを特徴とする部品実装方法。
【００２２】
（４）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、吸着ノズルに負圧を供給してノズル先端に電子部品を吸着保持するステップと、吸着ノズルを下降させて基板上に電子部品を押し付けるステップと、正圧の供給により吸着ノズルと電子部品との間に真空破壊を生じさせるステップと、吸着ノズルを上昇させて該吸着ノズルから電子部品を離反させるステップと、吸着ノズルの上昇する直前又は上昇途中で吸着ノズルへの正圧の供給を停止させるステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２３】
（５）基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、基板を固定するステップと、固定された基板の反り量を測定するステップと、電子部品を吸着保持する吸着ノズルに保持された部品を、上方から下降させて基板面に押し当てる装着高さデータを、前記測定された基板の反り量に基づいて所定の一定高さとなるように補正するステップと、補正された装着高さに吸着ノズルを移動させて部品を基板上に装着するステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。
【００２４】
（６）前記電子部品が、０．６×０．３ｍｍ以下の微小チップ部品であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
【００２５】
（７）前記電子部品が、隣接する部品との距離が０．０６〜０．１５ｍｍであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
【００２６】
ここで、本発明の技術分野である狭隣接実装技術についての概要を以下に簡単に説明する。
（ａ）緒言
０６０３チップ部品がクリーム半田印刷後の評価用基板に実装された状態の写真を図３１、及び図３１の一部拡大写真である図３２に示す。これは０６０３Ｒ（抵抗器）を幅方向の部品間距離を０．０８ｍｍ、長手方向の部品間距離を０．１２５ｍｍで実装したものである。使用した評価用基板は、部品距離距離を０．０６〜０．１５ｍｍ、またフィレット形状もフィレットレス、フィレット寸法０．０８〜０．１５のパターンで作成している。チップ部品は部品メーカー数社が生産している０６０３Ｒ（抵抗器）、及び０６０３Ｃ（コンデンサー）を使用して評価した。部品実装装置はパナソニック ファクトリーソリューションズ株式会社製のクリーム半田印刷機ＳＰＦ、高速装着機ＭＳＲ（実装タクト０．０８秒）を使用している。また、リフロー装置は後述するクリーム半田の不濡れ現象の関係で、大気リフローと窒素リフロー装置を使用している。
【００２７】
（ｂ）狭隣接実装の取組み
０６０３チップ部品の狭隣接実装における代表的な課題はブリッジと欠品であるが、前述したように、ブリッジ不良と欠品不良ははクリーム半田量において、相反する条件になってくる（図２５参照）。ブリッジ発生率と半田量は互いに正の相関があり、欠品発生率と半田量は互いに負の相関のあることが解っている。従って、ブリッジを発生させない半田量で、如何に欠品の発生率を低下させるか、すなわち如何に部品のタッキング力を確保することが出来るかが重要になってくる。
【００２８】
（ｃ）ブリッジ発生の防止
ブリッジの発生状況を図３３、図３４に示す。これらの図から解るようにスクリーンマスクの開口寸法が大きくなるに従って、リフロー前・後ともにブリッジ発生率が高くなっている。これにより、ブリッジ発生率と半田量は互いに正の相関のあることが解る。また、実装方向が部品幅方向狭隣接（９０度方向）と部品長手方向狭隣接（０度方向）で、ブリッジの発生率が大きく異なっている。これは部品幅方向の場合と部品長手方向の場合で互いに対面する部品電極の面積が異なっている為と考えられる。従って、図３３に示す部品長手方向狭隣接による部品実装は、図３４に示す部品幅方向狭隣接の場合より困難である。この実験の結果より、部品幅方向はスクリーンマスク開口径φ０．１７において、隣接部品間距離０．０８が可能であると判断できる。また、同様に部品長手方向はスクリーンマスク開口径φ０．１９以下において、隣接部品間距離０．１２５が可能であると判断できる。
【００２９】
（ｄ）欠品発生の防止
欠品は、チップ部品をクリーム半田によって保持するタッキング力よって影響を受けることから、この部品のタッキング力を測定することにより、欠品発生のプロセスを解析することができる。欠品発生と相関のある要因として半田量・半田粒子径・ノズル押込み量等がある。欠品の発生状況を図３５に示す。図３５からスクリーンマスクの開口寸法が大きくなるほど欠品の発生率は減少しており、欠品発生率と半田量は互いに負の相関のあることが解る。また、クリーム半田の粒子径との関係においては、半田粒子径が微小なほど欠品の発生率は減少している。従って、欠品防止の観点からは、スクリーンマスクの開口寸法を大きく、かつ微小な粒子径を持つクリーム半田が適していると考える。
【００３０】
図３６〜図３８は部品のクリーム半田によるタッキング力を測定したものである。上記実験を裏付けるように、粒子径の相違によるタッキング力の相違は微小な粒子径を持つクリーム半田のタッキング力が大きくなり、欠品の発生率も低減できる。また、スクリーンマスクの開口寸法についても、開口寸法が大きくなるほどタッキング力が大きくなり、欠品が発生しにくくなる。この半田量とタッキング力の相関についてはスクリーンマスクの開口面積と比例関係にあることも解っている。
【００３１】
しかし、前述したようにブリッジ発生率と欠品率はクリーム半田量において相反する関係になってくる為、実際の生産基板の実装においては、目標とするチップ部品の部品間距離、或いは半田付け強度によって、最適なクリーム半田量を決定しなければならない。また、装着時のノズル押込み量（基板上に部品実装する際に部品装着用ノズルが基板を押込む量であり、ノズルが上方に逃げる量のこと）とタッキング力の関係は、実験の範囲では、押込み量０．１５ｍｍが最適であると考えられる。押込み量０．０５ｍｍでは部品が基板に完全に押込まれず、半田の潰れ広がり量が少ない為に、充分なタッキング力が得られないと推定される。また、押込み０．２５では部品実装時の衝撃が大きく半田が潰れすぎて、部品下部の半田量が減少しタッキング力も減少したものと推定される。
なお、上記の取組み以外に部品吸着用ノズルからのブロータイミング、基板のサポート方法の変更も、欠品防効果があることが解明されている。
【００３２】
（ｅ）半田不濡れの防止
この半田不濡れの現象はリフロー中にクリーム半田に含まれるフラックスが流出し、クリーム半田粒子の表面に酸化膜が発生したため、半田の未溶融が発生したものと考えている。前述の図２９に示すように窒素雰囲気でリフローするとこの様な現象は発生しない。また、他の実験においてもクリーム半田に含まれるフラックスの流出によって、この様な半田不濡れが発生したと考えられる現象を観察できた。その一つとして基板ランドの構成をオーバーレジスト構造にしたものと、そうでないもので半田不濡れの発生状況の相違が確認されている。また、印刷するクリーム半田量による半田不濡れの発生状況の相違も確認されている。以上の現象から、図３９に示すようにリフロー過程においてクリーム半田に含まれるフラックス流出により、半田不濡れ現象が発生すると考えられる。
【００３３】
また、共晶半田（Ｓｎ−Ｐｂ系半田）では発生しない半田不濡れが、鉛フリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田）で発生する原因は、鉛フリー半田に多量に含有する錫（Ｓｎ）が、酸化を起こしやすくしているためと推測している。実装面での対応は、前述の通り窒素リフロー炉を使用することが有効である。なお、この不濡れ現象については、充分に解明されていない現象も多い。
【００３４】
（ｆ）高アスペクト比印刷における版離れ性の改善
狭隣接実装を実現する為に、高アスペクト比印刷が必要になり、クリーム半田の高アスペクト比版離れ制御技術が重要なポイントとなる。狭隣接実装においては、ブリッジを抑える為にクリーム半田量を抑制する必要がある。このクリーム半田量を抑制し、且つクリーム半田量のバラツキを抑えて安定した印刷を行う為、アスペクト比の高い印刷版離れ性を実現する必要がある。なお、このアスペクト比は印刷版離れ性の難易度を示す数値であって、次式によって計算される。
アスペクト比＝（マスク開口側面積）／（マスク開口面積）
【００３５】
微小チップ部品の狭隣接実装では、微量な印刷半田量のバラツキを減少させ安定した印刷をすることが重要である。印刷量が最適値より多くなると前述のようにブリッジやキャピラリーボール（チップ部品サイドに発生する大型の半田ボール）を発生させる原因になる。また、印刷量が最適値より少なくなると欠品の発生や半田付け強度の低下に繋がる。特に微量半田を印刷する場合スクリーンマスクの開口側面積と開口面積の比で表されるアスペクト比が非常に高くなるため印刷の版離れが困難になり、前述の部品欠品或いは半田付け強度の低下に繋がる。これを解決する為に、スクリーンマスクと印刷基板を版離れする際に版離れ速度を多段階に制御させる多段階版離れ機能を有した印刷機を開発した。この機能に加え、更にクリーム半田印刷を安定させる高アスペクト版離れを実現する為に、スクリーンマスク表面処理による効果を確認した。
【００３６】
スクリーンマスクの加工方法はフルアディティブとし、以下４種類の表面処理を施し、転写率の測定を実施した。
▲１▼未処理（フルアディティブ加工のみ）
▲２▼テフロンコーティング処理Ａ
▲３▼テフロンコーティング処理Ｂ
▲４▼特殊処理Ｃ
【００３７】
転写率測定の結果を表１に示す。この測定結果では、転写率、印刷量のバラツキ共に▲４▼特殊処理Ｃが最も良好な結果が得られた。
【００３８】
【表１】
このスクリーンマスクを使用することにより、微量半田を安定して印刷できるため、ブリッジ・欠品不良の低減が期待されるほか、更に半田量を減少させる必要がある０４０２チップ部品（０．４×０．２ｍｍ）の実装にも効果が期待される。
【００４０】
（ｇ）セルフアライメント
セルフアライメントとは、クリーム半田上に実装された電子部品がリフロー時に溶解した半田の表面張力により、多少の位置ズレであれば所定の位置に電子部品が戻る作用のことを言う。しかし狭隣接実装においては、クリーム半田の印刷量が極めて少量である為、従来のような位置ズレを補正するセルフアライメント効果が期待しにくいと考えられる。
そこで、クリーム半田の印刷量が極めて少量である時のセルフアライメント量を測定し、リフロー後の部品精度にどのように影響するのかを評価した。セルフアライメントを測定した結果を図４０、図４１に示す。横軸にクリーム半田上に実装された部品のズレ量、縦軸にセルフアライメントにより部品が移動した移動量を示している。図４０は半田量が多量の場合、図４１は半田量が少量の場合のアライメント量であって、各図において、部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した。
【００４１】
図４１，図４２からは下記の傾向が読み取れる。
▲１▼ 部品の長手方向は幅方向よりセルフアライメント効果が大きく、半田量が多量の場合ズレ量に対してセルフアライメント量はほぼ比例関係にある。
▲２▼ 半田量の相違によりセルフアライメント量は異なり、半田量が多いほどセルフアライメント量は増加する。
▲３▼ 半田量が少ない場合、幅方向のズレ量とセルフアライメント量の相関はほとんどない。
【００４２】
これらの測定結果は、セルフアライメント時に部品に加わる溶融半田の表面張力から計算した値とほぼ整合性のとれるものとなっている。
以上の結果から、印刷するクリーム半田量を少量にする必要がある狭隣接実装においては、装着機はこれまで以上にクリーム半田上での高い装着精度が要求され、特にチップ部品幅方向の精度が重要である。
【００４３】
（ｈ）今後の狭隣接実装動向
現在ＶＣＯ等で量産されている０６０３チップ部品の最小部品間距離は０．１ｍｍであるが、高密度実装が要求されるモジュラー部品では更に高密度実装が進み、最小部品間距離は更に狭隣接になってくると予測される。そして、今後の更なる高密度実装には０４０２チップ部品が使用され、装着機の更なる装着精度・信頼性の向上、及び高アスペクト比版離れ印刷の実現等が要望される。
【００４４】
（ｉ）まとめ
以上、微小チップ部品の狭隣接実装に必要な条件を述べてきたが、実装現場の仕様に適した条件を選定する必要がある。例えば、チップ部品の部品間距離、基板のランド形状、必要とする接合信頼性等の制約条件を考慮して条件を選定することが重要である。従って、本明細書に記載の実装例はあくまでも一例としての実装であり、本発明はこれに限定されることはない。
【００４５】
また、０６０３チップ部品の狭隣接実装において、良品生産する為の条件を半田量の相関において述べた。そしてこれを満足させる為に、半田量の選定と所定量の半田量を如何に安定して印刷するかが重要になってくる。部品実装装置で狭隣接実装するためには、部品の装着精度とともに半田上での実装評価が重要になってくる。試験的に行う両面テープ上への部品実装による評価では、抽出できない課題が数多く発生してくる。このため、単に装着精度とタクトだけではなく、実装プロセス工法を考慮した、実装現場での半田付け品質が向上できる部品実装装置の開発も重要となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子部品の実装方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に微小チップ部を基板上に狭隣接実装する様子を示す概念的な斜視図を示した。本発明は、このような電子部品としての微小チップ部品１０を狭隣接実装するにあたり、隣接部品とのブリッジ、欠品、ランド１３上での半田不濡れ、半田印刷版の高アスペクト比印刷における印刷版離れの不良、及びセルフアライメント効果の不足の問題を解決して、確実な部品実装を行い、もって信頼性の高い回路基板を作製することを可能にする。
【００４７】
まず、高密度実装時における微小チップ部品のブリッジを防止するための微小チップ部品の電極形状と基板ランド形状について説明する。
本実施形態においては、微小チップ部品に接合される半田量を最大限増加させて、ブリッジの発生を防止するようにした。その手法としては、次の方策が有効となる。
（Ｉ）微小チップ部品の電極部の厚み（基板面からの高さ方向の寸法）を大きくする。
（ＩＩ）微小チップ部品の部品長手方向に対する電極寸法を小さくする。基板接合側だけ電極寸法を小さくしてもよい。
（ＩＩＩ）基板のランド形状を微小チップ部品の電極寸法より大きくする。
【００４８】
まず、（Ｉ）電極部の厚みを大きくする場合を説明する。
図２に電極厚みの異なる微小チップ部品を実装後、クリーム半田を溶融させて固着した様子を示す断面図を示した。
図中左側の微小チップ部品１０の電極１５は、半田メッキ厚を１５μｍ以上としており、電極部の厚みｔ１（電極１５の厚みと半田メッキ厚の和）を大きく設定している。一方、図中右側の微小チップ部品１０の電極１５は、半田メッキ厚を５〜１０μｍの通常の厚みとしており、電極部の厚みを上記の厚みｔ１より薄いｔ２としている。
【００４９】
この場合の半田は、図中左側の電極厚みの厚い方では、半田１７のフィレット部１７ａの厚みが比較的大きく形成され、これに伴う体積増加が収容可能半田量として増大して、余剰な半田が生じた場合にも、このフィレット部１５ａ側に収容されて微小チップ部品１０の電極側面１５ａに回り込むことがない。一方、図中右側の電極厚みの薄い方では、半田のフィレット部の厚みが小さくなり、その結果、余剰半田が生じた場合には、電極側面１５ａにも余剰半田１７ｂが回り込み、これが、隣接する電子部品との間でブリッジの発生原因となる。従って、微小チップ部品の電極への半田メッキ厚を１５μｍ以上の厚みとすることで、ブリッジの発生が防止される。
【００５０】
次に、（ＩＩ）電極寸法を短くする場合を説明する。
図３に電極寸法の異なる微小チップ部品の実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図を示した。
部品実装後にクリーム半田を溶融させると、溶融半田の表面張力によって部品が基板１１側へと吸引される。このため、図中左側の電極寸法の長い方では、溶融半田と接触する電極１５の面積が大きくなり、基板１１側により強く吸引される。その結果、ランド１３と電極下面１５ｂとの隙間が小さくなり、半田１７の収容域が狭くなって、余剰半田が電極側面１５ａに回り込む。この回り込んだ半田がブリッジの発生原因となる。一方、図中右側の電極寸法の短い方では、溶融半田と接触する電極１５の面積が小さくなり、基板１１側への吸引力が小さくなる。従って、ランド１３と電極下面１５ｂとの隙間が広がり、半田１７の収容域が多く確保されて収容可能半田量が増加する。このため、余剰半田が生じても、フィレット部１７ａに収容されて、電極側面１５ａまで余剰半田が回り込むことはない。
【００５１】
電極寸法としては、例えば０６０３微小チップ部品の場合、通常の電極寸法がＬ１＝０．１５であるのに対して、短い電極寸法をＬ２＝０．１〜０．０５とすることで、上記のブリッジ防止効果が発揮される。
【００５２】
次に、（ＩＩＩ）ランド形状を大きくする場合を説明する。
図４に微小チップ部品の形状の異なるランド上へ実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図を示した。
クリーム半田はランド表面に濡れ広がため、ランド面積が大きいほど収容可能半田量が増加する。従って、図中左側のランド長さ（部品長手方向の長さ）の短い方では、ランド面積が狭くなり、収容可能半田量が少ないために、余剰半田が生じた場合に電極側面１５ａまで余剰半田１７ｂが回り込む。一方、図中右側のランド長さの長い方では、ランド面積が広くなり、余剰半田が生じても収容可能半田量が多いために電極側面１５ａに余剰半田が回り込むことはない。
【００５３】
上記の電極長さとランド長さとの関係は、図５に微小チップ部品の電極と基板上のランドとの関係を示すように、微小チップ部品１０の電極１５における部品長手方向の電極長さＬａと、その電極１５に対応するランド１３の長さＬｂとの関係は、Ｌａ≦Ｌｂ／１．３とすることが好ましい。
【００５４】
以上の（Ｉ〜ＩＩＩ）の各方法によれば、欠品の発生、クリーム半田量のバラツキの増加、接合信頼性の低下に繋がるようなクリーム半田の印刷量を減少させることなく、ブリッジを防止することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、半田濡れ広がり性の低下による半田不濡れを防止する半田不濡れの防止技術について説明する。
図６に半田濡れ広がり性を改善するランド形状を説明する（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図を示した。
本実施形態の基板構成は、基板１１上に、図３０に示すオーバーレジスト構造と同様のレジスト層１９を形成しており、レジスト層１９とランド１３の周縁部との間には、所定間隔の隙間２１が形成されている。そして、ランド１３に凹部１３ａを形成することで、ランド１３の周縁部に内壁１３ｂを形成している。
【００５６】
この基板構造によれば、図７に（ａ）クリーム半田印刷時と（ｂ）半田リフロー時の様子を示すように、クリーム半田２３をランド１３の凹部１３ａに印刷し、部品１０を実装した後にリフロー処理することで、クリーム半田２３が溶融してランド１３と部品１０の電極１５との間にフィレットが形成されて部品１０が基板１１に固着される。このリフロー処理時において、クリーム半田のフラックスが、ランド１３の凹部１３ａから流れ出すことなく、凹部１３ａ内に留まるようになる。このため、ランド１３上のフラックスにより半田表面の酸化が抑制されて、ランド１３に対する半田の不濡れが防止できる。
【００５７】
上記の基板構造とする基板の一加工方法を図８を用いて説明する。
まず、基板１１は、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなる担体であり（図８（ａ））、この基板にランド形状に対応してレジスト２５を形成する（図８（ｂ））。次いで、銅メッキ手段等によりランド１３を形成し（図８（ｃ））、レジスト層２５を剥離することで、基板１１上にランド１３を形成する（図８（ｄ））。
【００５８】
次いで、全面にレジスト層１９を形成して（図８（ｅ））に示すように、ランド１３上とランド１３から所定距離の隙間２１を空けた領域のレジスト層１９を選択的に除去する（図８（ｆ））。そして、ランド１３の周縁部とオーバーラップさせて、レジスト２７をパターニングして設ける（図８（ｇ））。この状態でエッチング処理することで、ランド１３に凹部１３ａを形成する。最後にレジスト２７を除去することで、凹部１３ａを有するランド１３が、レジスト１９とは所定の隙間を空けて形成される。
【００５９】
このようにして形成されたランドにクリーム半田を印刷するには、例えば図９にクリーム半田印刷装置の印刷機構の要部を示すように、スキージ３１の取り付けられた印刷ヘッド３３を、基板１１に密着させたスクリーン３５上で移動させることで行う。即ち、スキージ３１を移動させることでスクリーン３５に形成されたランド等に対応するマスク孔へクリーム半田２３を充填し、その後、スクリーン３５を基板１１から剥離することで、基板１１上の所定位置にランド等に対応してクリーム半田をパターニングして印刷する。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、部品装着装置による基板上への微小チップ部品の装着工程の改善技術について説明する。
図１０にロータリーヘッド式の部品装着装置の外観斜視図、図１１に部品装着装置の部品装着動作の説明図を示した。
図１０に示すように、部品装着装置４０は、主に、電子部品を梱包したテーピングを収容したパーツカセット４１を複数搭載して電子部品を供給する部品供給部４３と、基板を保持して所定の装着位置にこの基板を移動させるＸＹテーブル４５と、電子部品を部品供給部４３から取り出してＸＹテーブル４５上の基板に装着するロータリーヘッド部４７とからなり、ローダ部４９から導入されてくる基板に部品を順次装着し、部品装着後の基板をアンローダ部５１へ搬出する。
【００６１】
ロータリーヘッド部４７は、図１１に示すように円筒形状の回転枠体の周面に複数の部品装着ヘッド４８を搭載して、インデックスユニットによって回転方向に間欠駆動される。即ち、ロータリーヘッド部４７には、詳細は後述するが、部品を保持する複数の部品装着ヘッド４８と、部品装着ヘッド４８を上下動させるカム面を周面に有して回転駆動される回転枠体と、回転枠体をインデックス回転駆動するインデックス回転駆動装置とが備えられている。
【００６２】
部品供給部４３は、多数の電子部品を収容したパーツカセットが並列して複数配置され、その並列方向に移動することで所望の電子部品を部品吸着位置５３に供給する。この移動は、部品供給部駆動モータ５５によりボールスクリュー５６を回転駆動することで行われる。
ＸＹテーブル４５は、Ｘ軸駆動モータ５７とＹ軸駆動モータ５８の駆動により、図１０に示すローダ部４９の基板搬送路に接続される位置に移動して部品装着前の基板を受け取り、基板を固定してロータリーヘッド部４７の部品装着位置５４に移動する。そして、各部品の実装位置に応じた基板の移動を繰り返し行い、部品装着を完了するとＸＹテーブル４５はアンローダ部５１に接続される位置まで移動し、基板をアンローダ部５１へ送り出す。
【００６３】
部品装着ヘッド４８は、回転枠体の回転により部品供給部４３の部品吸着位置５３からその反対側の部品装着位置５４を経て、元の部品吸着位置５３までを回転移動する。この動作の詳細を以下に説明する。
各部品装着ヘッド４８には複数（本実施形態では合計６個）の異なるサイズの電子部品を吸着保持可能とする吸着ノズル６１がそれぞれ収容されている。そして、部品装着ヘッド４８の自転により実装しようとする電子部品に応じた吸着ノズル６１を最外径位置６３に配置させ、この最外径位置６３の吸着ノズル６１により電子部品の保持、実装動作が行われる。このロータリーヘッド部４７は、部品装着ヘッド４８を時計回りにインデックス回転させることで、各ポジションで所定の処理を連続して行わせる。
【００６４】
次に、各ポジションにおける具体的な処理内容を説明する。まず、▲１▼は部品吸着位置５３であり、部品供給部４３の部品供給位置に一致して、部品供給部４３から電子部品を吸着ノズル６１に保持する。▲２▼は部品厚み検出位置であり、部品厚み計測センサ６５により吸着保持した部品の厚みΔｔを検出する。▲３▼は部品認識位置であり、エリアセンサ等の部品認識カメラ６６により部品厚みΔｔをもとに自動で焦点合わせを行いながら吸着保持した部品を撮像して、部品の吸着姿勢ΔＸ（ｘ方向ずれ量）、ΔＹ（ｙ方向ずれ量）、Δθ（回転方向ずれ量）を計測する。▲４▼は補正回転位置であり、回転方向ずれ量Δθを部品装着ヘッド４８の吸着ノズル６１の取付部位を回転させることで補正する。▲５▼は部品装着位置であり、予めＸＹテーブル４５を上記計測したΔｔ、ΔＸ、ΔＹの位置補正を行い、部品装着ヘッド４８を下方に押込み、最下点において部品を基板上の所定位置に実装する。
【００６５】
ここで、ロータリーヘッド部４７の駆動機構を説明する。
図１２はロータリーヘッド部のインデックス駆動と部品装着ヘッドの上下動作の機構を示す概念図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図１２（ａ）に示すように、主軸駆動モータ６７の回転はインデックスユニット６８に伝達され、主軸７１をインデックス駆動する。また、主軸駆動モータ６７の回転は、プーリ７３とタイミングベルト７４を介してカム軸７５に伝達されて、各板カム７７を回転駆動する。カム軸７５の回転角度は、ロータリーエンコーダ７８により検出される。
【００６６】
板カム７７が回転駆動されると、図１２（ｂ）に示すように、リンク機構７９が駆動され、ロータリーヘッドの回転枠体６９の外周に取り付けられるスライダ７６を上下方向に駆動する。これにより、部品装着ヘッド４８が上下方向に移動するようになる。
このように、部品供給部４３のパーツカセット４１から吸着ノズル６１を上下動させることで部品を吸着保持し、基板１１上の所定位置で吸着ノズル６１を上下動させることで部品を基板１１上に装着する。
【００６７】
上記構成を有する部品装着装置の制御ブロック図を図１３に示した。
本部品装着装置４０の制御は、メイン制御ボードから各機能別に構成されている各制御ボードにシステムバス８０を通じて指令を与える方式としている。ロータリーヘッド部４７の主軸７１を間欠移動させるインデックスユニット６８に取り付けられたロータリーエンコーダ７８から、主軸７１の回転位置信号をサイクルタイマ８１に送り、サイクルタイマ８１が、主軸７１の回転位置に応じた制御タイミング信号を発生し、そのタイミング信号をＳＣ（シーケンスコントロール）ボード８２が受信し、所定のシーケンスでＭＭＣ（メインマシンコントロール）ボード８３へ割り込みを発生する。ＭＭＣボード８３は、受信した割り込み毎に定められたタスクを起動し、各軸のモータ８４を、モータドライバ８５を介して制御するＮＣ（数値制御）ボード８６、部品の吸着姿勢の画像データを処理する認識ボード８７、バルブなどの逐次制御を行うＳＣボード８２に対して制御命令を発生する。
【００６８】
本実施形態の部品装着装置４０においては、部品装着時における欠品や部品位置ずれの発生を防止するために、吸着ノズル６１の部品吸着圧力の適正化を図っている。以下に具体的な制御内容と、その制御を実現するための装置構成を説明する。
図１４に吸着ノズルの部品吸着圧力の制御内容を簡単に示した。
微小チップ部品１０を吸着ノズル６１に吸着保持して基板面に装着する際に、吸着ノズル６１に吸着された微小チップ部品１０が、吸着ノズル６１の下降動作に伴って基板面に接触を開始したタイミングから、吸引圧を負圧から正圧として真空破壊を起こす。これにより、基板面に接した微小チップ部品１０が吸着ノズル６１からのブロー圧を受けて、吸着ノズル６１が上昇した際に、微小チップ部品１０は吸着ノズル６１から確実に離反される。
【００６９】
そして、吸着ノズル６１が微小チップ部品１０と離反された後には、吸着ノズル６１の吸引圧を正圧から大気圧に切り換えることで、装着した微小チップ部品１０や隣接位置に装着されていた部品をブローにより吹き飛ばすことなくなる。このような負圧→正圧→大気圧の圧力制御により、正圧ブローによる装着部品の欠品や部品位置ずれの発生を、確実に防止することができる。
【００７０】
図１５は本実施形態の部品装着装置における概略的な空圧配線図である。
吸着ノズル６１はフィルタ９１を介してメカバルブ９３に接続されており、メカバルブ９３によって負圧か正圧（場合により大気圧）に切り替えられる。メカバルブ９３には、真空ポンプ９５に接続された負圧回路と、ブローオン／オフ電磁弁９７と圧力レギュレータ９８と圧力源９９に接続された正圧（大気圧）回路が切り替え自在に接続されている。ブローオン／オフ電磁弁９７の一方の管路は圧力レギュレータ９８に接続されて正圧が供給され、他方の管路はサイレンサー１００が接続されて大気圧とされる。
【００７１】
次に、上記の圧力制御を行う具体的な一構成例を説明する。
図１６はロータリーヘッド部の回転枠体の外周に取り付けた部品装着ヘッドの構成図である。
回転枠体６９にはスライダ７６が取り付けられ、このスライダ７６は下側にカム面７６ａを有して、カムフォロア１０１を走行自在に収容している。カム面７６ａは、図１１に示す部品吸着位置５３で最も高くなり、部品装着位置５４で最も低くなる傾斜面で形成されており、回転枠体６９の回転に伴って、カムフォロア１０１が支持されるリニアガイド１０３を上下方向に駆動する。
【００７２】
リニアガイド１０３には部品装着ヘッド４８が固定される。部品装着ヘッド４８にはメカバルブ９３が搭載されて、メカバルブ９３の突出した回転バルブ片１０５を、圧力切り替えレバー１０７によって傾斜角を変化させることで、吸着ノズル６１への圧力を変更している。このメカバルブ９３には、前述の負圧回路と正圧（大気圧）回路とが接続される。
【００７３】
ここで、さらに詳細にメカバルブの圧力管路の接続構造を説明する。図１７に部品装着ヘッドの断面構成図、図１８に回転バルブ片の拡大図を示した。
吸着ノズル６１の圧力管路１０９は、フィルタ９１を通じて圧力管路１１１に接続されている。圧力管路１１１の上端部には、第１開口孔１１３が穿設されており、回転バルブ片１０５の圧力室１１５に接続されている。回転バルブ片１０５は支軸１１７を中心に回転自在に支持されており、圧力室１１５を、正圧（大気圧）回路と接続される第２開口孔１１９と、負圧回路に接続される第３開口孔１２１とのいずれか一方に選択的に接続する。
【００７４】
図１９は図１７のＢ方向矢視図である。回転バルブ片１０５には、正圧（大気圧）回路の配管１２３が第２開口孔１１９に接続され、負圧回路の配管１２５が第３開口孔１２１に接続されている。
【００７５】
次に、上記構成の部品装着ヘッド４８による吸着ノズル６１への圧力制御について説明する。
図２０に吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートを示した。
吸着ノズル６１の高さ設定は、部品装着位置で最も低くなり、且つ基板面から若干低く設定することで、吸着ノズル６１を基板に対して押し当てている（（ａ）参照）。部品吸着のための負圧はＰ１点において、メカバルブ９３を負圧回路から正圧回路に切り替えることで（（ｂ）参照）、正圧へと向かう（（ｃ）参照）。Ｐ１点における真空破壊の開始タイミングは、図１２に示す板カム７７のいずれかによって設定され、カム角度によってロータリーヘッドの回転位置が高精度で規定できる。ここではカム角度によって真空破壊の開始タイミングを決定している。このメカバルブ９３の切り替えは、圧力切り替えレバー１０７が部品装着ヘッド４８の下降と同時にカム駆動によりメカバルブ９３に接近し、部品装着ヘッド４８の下死点付近にて、圧力切り替えレバー１０７が回転バルブ片１０５に当接して、メカバルブ９３を正圧側から負圧側に切り替える（図１６参照）。
【００７６】
Ｐ１点の真空破壊開始タイミングの後、動作遅れ時間をおいて吸着ノズル６１の圧力管路１０９の圧力が減少し、基板接触区間（Ｐ３−Ｐ４間）において、負圧から正圧に達する。しかし、このままでは、基板接触期間終了後に正圧の残圧のために装着した部品が吹き飛ばされる不具合を生じる。そこで、残圧排気のため、Ｐ２点においてブローオン／オフ電磁弁９７を圧力レギュレータ９８との接続状態からサイレンサー１００との接続状態に切り替えて、管路を大気圧に設定する（（ｄ）参照）。この残圧排気タイミングも前記同様にカム角度により決定される。これにより、所定の動作遅れ期間をおいて吸着ノズル６１の圧力管路１０９の圧力が大気圧にいち早く戻り、残圧が解消される（（ｅ）参照）。そして、これら真空破壊と残圧排気のＯＮ動作は、部品装着後のノズル高さが一定となるＰ５点まで続けられる。
【００７７】
微小チップ部品を狭隣接実装する際に、ブリッジ回避等基板設計上の制約によりランドに印刷される半田量が減少したとき、微小チップ部品と半田とのタッキング力が小さくなり、部品が吹き飛ばされたり、位置ずれを発生せさせる要因となっていた。しかし、上記のように吸着ノズル６１の圧力を負圧から正圧に切り替え、さらにその後に大気圧へ切り替えることで、微小チップ部品を基板上へ確実に装着すると共に、狭隣接して装着されていた部品を、残圧によるブローによって吹き飛ばすことを防止できる。
【００７８】
ところで、図２１に部品サイズ残圧排気タイミングの関係を示すように、吸着ノズル６１の圧力管路の開口孔サイズによって開口孔を流通するエア流量が異なるため、圧力変化の応答性が変化する。このため、残圧排気タイミングは、部品サイズに応じて設定される吸着ノズル６１の開口孔サイズによって適宜調整する必要がある。
開口孔が小さい場合には、吸着ノズル先端のエア流量が少なく、応答が遅くなるため、残圧排気タイミングを通常より早くする必要がある。一方、開口孔が大きい場合には、吸着ノズル先端のエア流量が多くなり、応答が速くなるため、残圧排気タイミングを通常より遅くする必要がある。
【００７９】
このような残発排気タイミングの調整は、吸着ノズル６１の開口孔サイズの他にも、部品の装着速度の大小によっても同様に調整する必要がる。前述の図２０のタイムチャートは、部品装着速度が比較的速い場合を示しており、これに対して、図２２のタイムチャートは部品装着速度が比較的遅い場合を示している。
【００８０】
図２１（ｄ）に示す残圧排気タイミングは、（ａ）に示すＰ２からＰ２ａまで遅延させている。これにより、所定の動作遅れ時間後には、吸着ノズル６１の圧力管路は、残圧が解消されて大気圧となる。
【００８１】
（第４実施形態）
次に、部品装着装置による基板上への微小チップ部品の装着方法の改善技術について説明する。
図２３は基板の高さ検出と部品装着の様子を示す説明図である。本実施形態においては、部品装着装置として、例えば前述の図１０〜図１３に示すロータリーヘッド式の部品装着装置を適用することができる。また、これ以外にも、複数の吸着ノズルをＸＹロボットにより移動自在な移載ヘッドに搭載して、固定された基板上の所定位置に逐次部品を装着する部品装着装置であってもよい。
【００８２】
部品装着装置の部品を基板に装着するステージにおいて、基板１１は基板固定装置により、例えば基板両脇を狭持され、基板下方をピン等により支持された状態で固定される（例えば図１１に示すＸＹテーブル４５等）。この状態では、基板１１が外力や内部応力による歪みによって反りが生じていることがある。本実施形態では、この反りを部品装着前に予め測定して、得られた反り量を補正して部品を装着する。
【００８３】
図２４に基板の反り量を求めてから部品装着を行う手順を示した。
まず、基板をＸＹテーブル等の基板固定手段に搬入して固定する（Ｓ１１）。次いで、高さ検出手段としての接触式のプローブ１３１を基板上で走査して基板面の高さ情報を検出し（Ｓ１２）。得られた高さデータを記憶手段に登録する（Ｓ１３）。基板に装着する部品データは、予めＮＣプログラムとして登録されており、このＮＣプログラムに記録された部品高さに基板面の高さ情報を導入することで、部品装着時に下降動作させる吸着ノズルの補正された正しい高さを求める（Ｓ１４）。この補正後の高さ位置に吸着ノズルを下降させて基板への部品装着を行う（Ｓ１５）。これを全部品に対して行い（Ｓ１６）、部品装着工程を終了する。
【００８４】
本実施形態の部品装着方法によれば、部品を装着する基板が反りを有していても、吸着ノズルによる部品装着時の押込み量は常に一定にすることができ、半田量の少ない微小チップ部品に対して、タッキング力を極力大きくすることができ、また、タッキング力を一定にすることができ、部品脱落による欠品の発生や、外力による部品位置ずれの発生を防止することができる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明の電子部品の実装方法によれば、実装部品間のブリッジの防止、実装時における欠品発生の防止、基板のランド上での半田不濡れの防止が図られて、微小チップ部品を安定して基板上に実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】微小チップ部品を基板上に狭隣接実装する様子を示す概念的な斜視図である。
【図２】電極厚みの異なる微小チップ部品を実装後、クリーム半田を溶融させて固着した様子を示す断面図である。
【図３】電極寸法の異なる微小チップ部品の実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図である。
【図４】微小チップ部品の形状の異なるランド上へ実装後、クリーム半田を溶融して固着した様子を示す断面図である。
【図５】微小チップ部品の電極と基板上のランドとの関係を示す説明図である。
【図６】半田濡れ広がり性を改善するランド形状を説明する（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。
【図７】（ａ）クリーム半田印刷時と（ｂ）半田リフロー時の様子を示す説明図である。
【図８】基板の加工方法の一例を示す説明図である。
【図９】クリーム半田印刷装置の印刷機構の要部を示す概念図である。
【図１０】ロータリーヘッド式の部品装着装置の外観斜視図である。
【図１１】部品装着装置の部品装着動作の説明図である。
【図１２】ロータリーヘッド部のインデックス駆動と部品装着ヘッドの上下動作の機構を示す概念図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】部品装着装置の制御ブロック図である。
【図１４】吸着ノズルの部品吸着圧力の制御内容を簡単に示す説明図である。
【図１５】部品装着装置の概略的な空圧配線図である。
【図１６】ロータリーヘッド部の回転枠体の外周に取り付けた部品装着ヘッドの構成図である。
【図１７】部品装着ヘッドの断面構成図である。
【図１８】回転バルブ片の拡大図を示した。
【図１９】図１７のＢ方向矢視図である。
【図２０】吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートである。
【図２１】部品サイズ残圧排気タイミングの関係を示すグラフである。
【図２２】部品装着速度が比較的遅い場合の吸着ノズルの圧力制御のタイムチャートである。
【図２３】基板の高さ検出と部品装着の様子を示す説明図である。
【図２４】基板の反り量を求めてから部品装着を行う手順を示すフローチャートである。
【図２５】ブリッジ不良と欠品不良のクリーム半田量に対する関係を示す説明図である。
【図２６】従来の部品装着ヘッドによる微小チップ部品の装着の様子を示す説明図である。
【図２７】部品装着ヘッドの部品吸着側の先端部を示す構成図である。
【図２８】従来の基板に凹状の反り（ａ）と凸状の反り（ｂ）が生じた場合の部品実装の様子を示す説明図である。
【図２９】半田の不濡れ現象を示す写真である。
【図３０】オーバーレジスト構造を示す断面図である。
【図３１】０６０３チップ部品がクリーム半田印刷後の評価用基板に実装された状態の写真である。
【図３２】図３１の一部拡大写真である。
【図３３】部品長手方向橋隣接でのブリッジの発生状況を示すグラフである。
【図３４】部品幅方向橋隣接でのブリッジの発生状況を示すグラフである。
【図３５】欠品の発生状況を示すグラフである。
【図３６】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、粒子径の相違したものを比較したグラフである。
【図３７】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、マスク開口寸法の相違したものを比較したグラフである。
【図３８】部品のクリーム半田によるタッキング力を測定した結果で、ノズル押し込み量の相違したものを比較したグラフである。
【図３９】リフロー過程においてクリーム半田に含まれるフラックス流出により、半田不濡れ現象が発生することを示す説明図である。
【図４０】半田量が多量の場合のアライメント量であって、部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した結果のグラフである。
【図４１】半田量が少量の場合のアライメント量であって部品のズレ方向を部品の長手方向（ａ）と幅方向（ｂ）で測定した結果のグラフである。
【符号の説明】
１０ 微小チップ部品（電子部品）
１１ 基板
１３ ランド
１５ 電極
１７ 半田
１９ レジスト
２３ クリーム半田
４０ 部品装着装置
４５ ＸＹテーブル
４７ ロータリーヘッド部
４８ 部品装着ヘッド
６１ 吸着ノズル
９３ メカバルブ
９５ 真空ポンプ
９７ ブローオン／オフ電磁弁
９８ 圧力レギュレータ
９９ 圧力源
１０５ 回転バルブ片
１０７ レバー
１１９ 開口孔
１２１ 開口孔
１３１ プローブ
Claims (7)
- 基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、
前記電子部品の電極への半田メッキ厚を、１５μｍ以上の厚みに形成したことを特徴とする電子部品の実装方法。 - 基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、
前記電子部品の部品長手方向の電極長さＬａと、該電極に対応する基板上のランドの対応する方向の長さＬｂとの関係を、
Ｌａ≦Ｌｂ／１．３とすることを特徴とする電子部品の実装方法。 - 基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、
前記電子部品の電極が接合される基板上のランドに凹部を形成するステップと、
前記ランドの凹部にクリーム半田を塗布するステップと、
前記凹部のクリーム半田に電極が接合されるように電子部品を基板上に装着するステップと、
前記電子部品の装着された基板を加熱炉で加熱処理した後に冷却することで電子部品の電極を前記ランドに半田付けするステップとを有することを特徴とする部品実装方法。 - 基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、
電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、
吸着ノズルに負圧を供給してノズル先端に電子部品を吸着保持するステップと、
吸着ノズルを下降させて基板上に電子部品を押し付けるステップと、
正圧の供給により吸着ノズルと電子部品との間に真空破壊を生じさせるステップと、
吸着ノズルを上昇させて該吸着ノズルから電子部品を離反させるステップと、吸着ノズルの上昇する直前又は上昇途中で吸着ノズルへの正圧の供給を停止させるステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。 - 基板上に電子部品を半田付けして実装する電子部品の実装方法であって、
電子部品を基板上の所定位置に装着する装着手順が、
基板を固定するステップと、
固定された基板の反り量を測定するステップと、
電子部品を吸着保持する吸着ノズルに保持された部品を、上方から下降させて基板面に押し当てる装着高さデータを、前記測定された基板の反り量に基づいて所定の一定高さとなるように補正するステップと、
補正された装着高さに吸着ノズルを移動させて部品を基板上に装着するステップとを有することを特徴とする電子部品の実装方法。 - 前記電子部品が、０．６×０．３ｍｍ以下の微小チップ部品であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
- 前記電子部品が、隣接する部品との距離が０．０６〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の電子部品の実装方法。
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019912A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Hosiden Corp | 実装基板及びそれに載置されるマイクロホン |
| JP2008226978A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 部品実装機 |
| JP2009224697A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Asmo Co Ltd | プリント基板及び電子部品実装基板 |
| JP2010153718A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Panasonic Corp | 電子部品の搭載方法 |
| JP2011258794A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Denso Corp | 電子装置およびその製造方法 |
| WO2012172890A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | 住友電工プリントサーキット株式会社 | プリント配線板、電子部品実装構造及び該電子部品実装構造の製造方法 |
| WO2014080502A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 富士機械製造株式会社 | 生産データ作成システムおよび生産データ作成方法 |
| JP2015211097A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 部品内蔵基板 |
| WO2017216859A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 富士機械製造株式会社 | 電子部品装着機および電子部品切離し方法 |
| WO2019026160A1 (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 装着ヘッドおよび部品装着機 |
| JP2019117957A (ja) * | 2019-04-24 | 2019-07-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 部品内蔵基板 |
| CN110352635A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-10-18 | Ckd株式会社 | 部件安装系统及粘接剂检查装置 |
| JP2020167394A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-08 | キヤノン株式会社 | プリント回路板、及び電子機器 |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003092198A patent/JP2004303797A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019912A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Hosiden Corp | 実装基板及びそれに載置されるマイクロホン |
| US7687723B2 (en) | 2005-07-08 | 2010-03-30 | Hosiden Corporation | Mounting substrate and microphone mounted thereon |
| JP2008226978A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 部品実装機 |
| JP2009224697A (ja) * | 2008-03-18 | 2009-10-01 | Asmo Co Ltd | プリント基板及び電子部品実装基板 |
| JP2010153718A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Panasonic Corp | 電子部品の搭載方法 |
| JP2011258794A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Denso Corp | 電子装置およびその製造方法 |
| WO2012172890A1 (ja) * | 2011-06-15 | 2012-12-20 | 住友電工プリントサーキット株式会社 | プリント配線板、電子部品実装構造及び該電子部品実装構造の製造方法 |
| WO2014080502A1 (ja) * | 2012-11-22 | 2014-05-30 | 富士機械製造株式会社 | 生産データ作成システムおよび生産データ作成方法 |
| JP2015211097A (ja) * | 2014-04-25 | 2015-11-24 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 部品内蔵基板 |
| WO2017216859A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 富士機械製造株式会社 | 電子部品装着機および電子部品切離し方法 |
| JPWO2017216859A1 (ja) * | 2016-06-14 | 2019-04-04 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 電子部品装着機および電子部品切離し方法 |
| CN110352635A (zh) * | 2017-04-13 | 2019-10-18 | Ckd株式会社 | 部件安装系统及粘接剂检查装置 |
| WO2019026160A1 (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-07 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 装着ヘッドおよび部品装着機 |
| JPWO2019026160A1 (ja) * | 2017-07-31 | 2020-03-26 | 株式会社Ｆｕｊｉ | 装着ヘッドおよび部品装着機 |
| JP2020167394A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-08 | キヤノン株式会社 | プリント回路板、及び電子機器 |
| JP7098670B2 (ja) | 2019-03-26 | 2022-07-11 | キヤノン株式会社 | 電子モジュール、及び電子機器 |
| JP2019117957A (ja) * | 2019-04-24 | 2019-07-18 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 部品内蔵基板 |
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