JP2007073805A - Joining head and joining apparatus of electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板と電子部品とを接合する電子部品の接合ヘッドおよび、その電子部品の接合ヘッドを備えた電子部品の接合装置に関する。 The present invention relates to an electronic component bonding head for bonding a substrate and an electronic component, and an electronic component bonding apparatus including the electronic component bonding head.
従来から、基板に形成された端子部と電子部品に形成された電極部とを電気的に接続させた状態で、基板と電子部品とを接合する方法として、超音波振動等の振動を電子部品に与えながら基板に電子部品を圧接して接合する接合方法が知られている。かかる接合方法で基板と電子部品とを接合する電子部品の接合装置は、所定の振動を発生させる振動発生部と、振動発生部で発生させた振動を増幅する振動増幅部と、振動増幅部で増幅させた振動を電子部品に与えながら基板に電子部品を圧接する圧接部とを有する接合ヘッドを備えている。また、振動発生部と振動増幅部とによって振動部が構成されている。 Conventionally, as a method of joining a substrate and an electronic component in a state where the terminal portion formed on the substrate and the electrode portion formed on the electronic component are electrically connected, vibration such as ultrasonic vibration is applied to the electronic component. There is known a bonding method in which an electronic component is pressed and bonded to a substrate while being applied to the substrate. An electronic component bonding apparatus for bonding a substrate and an electronic component by such a bonding method includes a vibration generating unit that generates a predetermined vibration, a vibration amplifying unit that amplifies vibration generated by the vibration generating unit, and a vibration amplifying unit. A joining head having a pressure contact portion that presses the electronic component against the substrate while applying the amplified vibration to the electronic component is provided. Moreover, the vibration part is comprised by the vibration generation part and the vibration amplification part.
この種の接合ヘッドでは、基板と電子部品とを接合する際に、電子部品を吸着するとともに基板に電子部品を圧接する圧接部の吸着面(圧接面)に荷重と振動とがかかる。そのため、基板と電子部品との接合を繰り返して行うと、吸着面に摩耗が生じる。この吸着面の摩耗が激しくなると、基板と電子部品とを適切に接合することができなくなり、圧接部の交換が必要となる。そのため、この種の接合ヘッドとして、圧接部が振動増幅部に着脱可能に構成され、振動増幅部全体ではなく圧接部のみの交換が可能とされた接合ヘッドが提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。 In this type of joining head, when the substrate and the electronic component are joined, a load and vibration are applied to the suction surface (pressure contact surface) of the press contact portion that sucks the electronic component and presses the electronic component against the substrate. For this reason, if the bonding between the substrate and the electronic component is repeated, the suction surface is worn. If the adsorption surface becomes extremely worn, the substrate and the electronic component cannot be joined appropriately, and the pressure contact portion needs to be replaced. Therefore, as this type of joining head, a joining head is proposed in which the press contact portion is configured to be attachable to and detachable from the vibration amplifying portion, and only the press contact portion can be replaced instead of the entire vibration amplifying portion (for example, Patent Documents). 1 and 2).
これらの特許文献1および特許文献2には、ネジを利用して振動増幅部に圧接部を結合することで、圧接部が振動増幅部に着脱可能に構成された接合ヘッドが開示されている。たとえば、特許文献1には、ブロック状の圧接部に形成されたメネジ部に、振動増幅部に挿通されたボルトのオネジ部を螺合することで、圧接部が振動増幅部に着脱可能に構成された接合ヘッドが開示されている。また、特許文献2には、たとえば、圧接部自体をボルトで構成し、振動増幅部に形成されたメネジ部にボルトのオネジ部を螺合することで、圧接部が振動増幅部に着脱可能に構成された接合ヘッド等が開示されている。
Patent Document 1 and
基板と電子部品とを適切に接合するためには、振動増幅部で増幅させた振動を圧接部に効率良く伝達する必要がある。特に、圧接部が振動増幅部と別体で形成され、圧接部が振動増幅部と着脱可能に構成された接合ヘッドでは、振動増幅部からの圧接部への振動の伝達効率が問題となる。たとえば、圧接部が振動増幅部に傾いて取り付けられると、圧接部と振動増幅部との間に隙間が生じ、圧接部への振動の伝達効率は悪化する。 In order to appropriately bond the substrate and the electronic component, it is necessary to efficiently transmit the vibration amplified by the vibration amplification unit to the pressure contact unit. In particular, in a joining head in which the pressure contact portion is formed separately from the vibration amplification portion and the pressure contact portion is configured to be detachable from the vibration amplification portion, the transmission efficiency of vibration from the vibration amplification portion to the pressure contact portion becomes a problem. For example, when the pressure contact portion is attached to the vibration amplification portion with an inclination, a gap is generated between the pressure contact portion and the vibration amplification portion, and the transmission efficiency of vibration to the pressure contact portion is deteriorated.
そのため、たとえば、特許文献1に開示された接合ヘッドでは、振動増幅部の下面に、垂直面と傾斜面とを有する凹部が形成されている。また、ブロック状に形成された圧接部には、垂直面と傾斜面とが形成されている。そして、圧接部に形成された傾斜面と振動増幅部の下面に形成された傾斜面とをすべらせながら、圧接部に形成された垂直面と振動増幅部の下面に形成された垂直面とが当接するまで、振動増幅部の上側から振動増幅部に挿通されたボルトのオネジ部を圧接部に形成されたメネジに螺合している。こうすることで、振動増幅部と圧接部とを密着させ、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達している。 Therefore, for example, in the joining head disclosed in Patent Document 1, a recess having a vertical surface and an inclined surface is formed on the lower surface of the vibration amplification unit. Moreover, the vertical surface and the inclined surface are formed in the press-contact part formed in the block shape. The vertical surface formed on the press contact portion and the vertical surface formed on the lower surface of the vibration amplification unit are slid between the inclined surface formed on the press contact portion and the inclined surface formed on the lower surface of the vibration amplification unit. Until the contact, the male screw portion of the bolt inserted into the vibration amplifying portion from above the vibration amplifying portion is screwed into the female screw formed in the press contact portion. By doing so, the vibration amplifying part and the pressure contact part are brought into close contact with each other, and the vibration of the vibration amplification part is efficiently transmitted to the pressure contact part.
しかしながら、特許文献1に開示された接合ヘッドでは、上述のように、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達するための構成が複雑である。そのため、接合ヘッドの製造が困難で、接合ヘッドのコストが嵩むといった問題が生じる。また、特許文献2に開示された接合ヘッドでは、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達するための具体的な構成が採用されていなかったり、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達するための構成が採用されている場合であっても、特許文献1に開示された接合ヘッドと同様に、その構成は複雑である。
However, in the joining head disclosed in Patent Document 1, as described above, the configuration for efficiently transmitting the vibration of the vibration amplifying unit to the press contact unit is complicated. For this reason, it is difficult to manufacture the joining head, and the cost of the joining head increases. Moreover, in the joining head disclosed in
そこで、本発明の課題は、振動増幅部(または、振動部)への圧接部の着脱が可能であっても、簡易な構成で、振動増幅部(または、振動部)の振動を圧接部に効率良く伝達することができる電子部品の接合ヘッド、および、この電子部品の接合ヘッドを備えた電子部品の接合装置を提供することにある。 Therefore, the problem of the present invention is that even if the pressure contact portion can be attached to and detached from the vibration amplification portion (or vibration portion), the vibration of the vibration amplification portion (or vibration portion) can be transferred to the pressure contact portion with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an electronic component bonding head capable of efficiently transmitting, and an electronic component bonding apparatus including the electronic component bonding head.
上記の課題を解決するため、本発明は、所定の振動を発生させる振動発生部と、振動発生部で発生させた振動を増幅する振動増幅部と、振動増幅部で増幅させた振動を電子部品に与えながら基板に電子部品を圧接する圧接部とを備え、基板と電子部品とを接合する電子部品の接合ヘッドにおいて、圧接部よりも硬度の低い金属部材で形成され、圧接部と振動増幅部との間に介在する介在部材と、圧接部を振動増幅部に着脱可能に結合するオネジ部およびメネジ部とを備え、介在部材は、オネジ部とメネジ部とのネジ結合時に変形して、圧接部および振動増幅部に密着していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a vibration generating unit that generates a predetermined vibration, a vibration amplifying unit that amplifies vibration generated by the vibration generating unit, and an electronic component that amplifies the vibration amplified by the vibration amplifying unit. And an electronic component joining head that joins the substrate and the electronic component, and is formed of a metal member having a lower hardness than the pressure contacting portion. And the male screw part and the female screw part that detachably couple the pressure contact part to the vibration amplifying part, and the intermediate member is deformed when the male screw part and the female screw part are coupled with each other. It is characterized by being in close contact with the vibration amplifying unit.
本発明の接合装置は、圧接部を振動増幅部に着脱可能に結合するオネジ部およびメネジ部を備えている。すなわち、本発明の接合装置では、ネジ結合によって、圧接部が振動増幅部に着脱可能に構成されている。そのため、振動増幅部への圧接部の着脱が容易になる。 The joining device of the present invention includes a male screw part and a female screw part that detachably couple the press contact part to the vibration amplifying part. That is, in the joining device of the present invention, the pressure contact portion is configured to be detachable from the vibration amplification portion by screw connection. For this reason, it is easy to attach and detach the pressure contact portion to the vibration amplification portion.
また、本発明の接合装置では、圧接部よりも硬度の低い金属部材で形成され、圧接部と振動増幅部との間に介在する介在部材が、オネジ部とメネジ部とのネジ結合時に変形して、圧接部および振動増幅部に密着している。そのため、圧接部および振動増幅部に密着した介在部材によって、圧接部と振動増幅部とを間接的に密着させることができる。したがって、振動増幅部の振動時における圧接部の固有振動の発生を抑制し、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。すなわち、本発明の接合装置では、振動増幅部への圧接部の着脱が可能であっても、介在部材を圧接部と振動増幅部との間に介在させるといった簡易な構成で、振動増幅部の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。 In the joining device of the present invention, the interposed member formed of a metal member having a lower hardness than the press contact portion and interposed between the press contact portion and the vibration amplifying portion is deformed when the male screw portion and the female screw portion are coupled to each other. In close contact with the pressure contact portion and the vibration amplification portion. Therefore, the pressure contact portion and the vibration amplifying portion can be indirectly brought into close contact with each other by the interposition member that is in close contact with the pressure contact portion and the vibration amplification portion. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the natural vibration of the pressure contact portion during vibration of the vibration amplification portion, and to efficiently transmit the vibration of the vibration amplification portion to the pressure contact portion. That is, in the joining apparatus of the present invention, even if the pressure contact portion can be attached to and detached from the vibration amplification portion, the interposed member can be interposed between the pressure contact portion and the vibration amplification portion with a simple configuration. Vibration can be efficiently transmitted to the pressure contact portion.
本発明において、介在部材は平板状に形成され、その厚さは0.5mm以下であることが好ましい。また、本発明において、介在部材の厚さは0.3mm以下であることがさらに好ましい。介在部材の厚さが0.5mm以下であると、振動増幅部の振動を効率良く、かつ、適切に圧接部に伝達することが可能となる。また、介在部材の厚さが0.3mm以下であると、振動増幅部の振動をさらに効率良く、かつ、さらに適切に圧接部に伝達することが可能となる。 In the present invention, the interposition member is formed in a flat plate shape, and the thickness thereof is preferably 0.5 mm or less. In the present invention, the thickness of the interposed member is more preferably 0.3 mm or less. When the thickness of the interposed member is 0.5 mm or less, the vibration of the vibration amplifying part can be efficiently and appropriately transmitted to the pressure contact part. Further, when the thickness of the interposition member is 0.3 mm or less, the vibration of the vibration amplifying part can be transmitted to the pressure contact part more efficiently and appropriately.
本発明において、圧接部は、一端に頭部を備えるとともにオネジ部が形成されたボルトまたは、メネジ部が形成されたナットで構成されていることが好ましい。このように構成すると、圧接部の構成を簡素化することができる。 In the present invention, it is preferable that the press contact portion is constituted by a bolt having a head at one end and a male screw portion or a nut having a female screw portion. If comprised in this way, the structure of a press-contact part can be simplified.
本発明において、ボルトの頭部または、ナットは多角形に形成されていることが好ましい。このように構成すると、オネジ部とメネジ部との締結作業が容易になる。また、六角ボルトや六角ナットのように、汎用性のあるボルトやナットの使用が可能となり、接合ヘッドのコストを低減することができる。 In the present invention, the bolt head or nut is preferably formed in a polygonal shape. If comprised in this way, the fastening operation | work of a male thread part and a female thread part will become easy. In addition, versatile bolts and nuts such as hexagon bolts and hexagon nuts can be used, and the cost of the joining head can be reduced.
また、上記の課題を解決するため、本発明は、振動部と、振動部の振動が伝達される圧接部とを備え、圧接部の振動を電子部品に与えながら基板に電子部品を圧接して、基板と電子部品とを接合する電子部品の接合ヘッドにおいて、圧接部の硬度以下の硬度を有する金属部材で形成され、圧接部と振動部との間に介在する介在部材を備えるとともに、振動部と圧接部とは着脱可能に構成され、介在部材は、圧接部の振動部への取付時に変形して、圧接部および振動部に密着していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a vibration part and a pressure contact part to which vibration of the vibration part is transmitted, and presses the electronic component against the substrate while applying the vibration of the pressure contact part to the electronic component. The electronic component joining head for joining the substrate and the electronic component is formed of a metal member having a hardness equal to or lower than the hardness of the press contact portion, and includes an interposition member interposed between the press contact portion and the vibration portion, and the vibration portion The pressure contact portion is configured to be detachable, and the interposed member is deformed when the pressure contact portion is attached to the vibration portion, and is in close contact with the pressure contact portion and the vibration portion.
本発明の接合装置では、圧接部の硬度以下の硬度を有する金属部材で形成され、圧接部と振動部との間に介在する介在部材が、圧接部の振動部への取付時に変形して、圧接部および振動部に密着している。そのため、圧接部および振動部に密着した介在部材によって、圧接部と振動部とを間接的に密着させることができる。したがって、振動部の振動時における圧接部の固有振動の発生を抑制し、振動部の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。すなわち、本発明の接合装置では、振動部への圧接部の着脱が可能であっても、介在部材を圧接部と振動部との間に介在させるといった簡易な構成で、振動部の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。 In the joining device of the present invention, the interposition member formed by a metal member having a hardness equal to or lower than the hardness of the press contact portion is interposed when the press contact portion is attached to the vibration portion. It is in close contact with the pressure contact part and the vibration part. For this reason, the press contact portion and the vibration portion can be indirectly brought into close contact with the interposition member in close contact with the press contact portion and the vibration portion. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the natural vibration of the pressure contact portion during vibration of the vibration portion, and to efficiently transmit the vibration of the vibration portion to the pressure contact portion. That is, in the joining device of the present invention, even if the pressure contact portion can be attached to and detached from the vibration portion, the vibration of the vibration portion can be pressed against the vibration portion with a simple configuration in which the interposition member is interposed between the pressure contact portion and the vibration portion. Can be efficiently transmitted to the part.
本発明の電子部品の接合ヘッドは、電子部品の接合装置に用いることができる。本発明の電子部品の接合ヘッドを用いた電子部品の接合装置では、振動増幅部(または、振動部)への圧接部の着脱が可能であっても、介在部材を圧接部と振動増幅部(または、振動部)との間に介在させるといった簡易な構成で、振動増幅部(または、振動部)の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。 The electronic component bonding head of the present invention can be used in an electronic component bonding apparatus. In the electronic component bonding apparatus using the electronic component bonding head of the present invention, even if the pressure contact portion can be attached to and detached from the vibration amplification portion (or vibration portion), the interposition member is connected to the pressure contact portion and the vibration amplification portion ( Alternatively, the vibration of the vibration amplifying part (or the vibration part) can be efficiently transmitted to the pressure contact part with a simple configuration such as interposing between the vibration part and the vibration part.
以上説明したように、本発明にかかる電子部品の接合ヘッドおよび電子部品の接合装置では、振動増幅部(または、振動部)への圧接部の着脱が可能であっても、簡易な構成で、振動増幅部(または、振動部)の振動を圧接部に効率良く伝達することができる。 As described above, in the electronic component bonding head and the electronic component bonding apparatus according to the present invention, even if the pressure contact portion can be attached to and detached from the vibration amplification portion (or the vibration portion), with a simple configuration, The vibration of the vibration amplifying part (or the vibration part) can be efficiently transmitted to the pressure contact part.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(電子部品の接合装置の概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の接合装置1の主要部の概略構成を示す平面図である。図2は、図1のE−E方向から接合装置1の主要部の概略構成を示す図である。図3は、図1のF−F方向から接合装置1の主要部の概略構成を示す図である。
(Schematic configuration of electronic component joining device)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a main part of an electronic component bonding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the bonding apparatus 1 from the EE direction in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the bonding apparatus 1 from the FF direction in FIG. 1.
本形態の電子部品の接合装置1(以下、「接合装置1」と表記する。)は、基板2上に形成された端子部3(図1参照)と、電子部品4に形成された電極部(図示省略)とを接触させた状態で、電子部品4に超音波振動を与えながら基板2に電子部品4を圧接して接合するように構成されている。この接合装置1は、図1から図3に示すように、基板2と電子部品4との接合を行う接合ヘッド5を有する接合機構部6と、基板2を所定方向へ搬送する搬送機構部7と、接合前の電子部品4が網目状に分割された状態で複数形成された半導体ウェハ8を載置する載置機構部9と、半導体ウェハ8から電子部品4を取り出して接合ヘッド5へ電子部品4を供給する部品供給機構部10と、基板2へ電子部品4を接合する際に基板2が載置される載置台11と、基板2上の端子部3と電子部品4との位置合わせを行うための撮像機構部(図示省略)とを備えている。
An electronic component bonding apparatus 1 (hereinafter referred to as “bonding apparatus 1”) of this embodiment includes a terminal portion 3 (see FIG. 1) formed on a
なお、以下では、図1における左右方向をX方向、上下方向をY方向と表記し、X方向とY方向とから構成される平面をXY平面と表記する。また、図1の紙面垂直方向を高さ方向と表記する。 In the following, the left-right direction in FIG. 1 is denoted as the X direction, the up-down direction is denoted as the Y direction, and a plane composed of the X direction and the Y direction is denoted as the XY plane. Further, the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
本形態における基板2は、たとえば、フレキシブルな樹脂基板であるCOF(Chip On Film or Chip On Flexible Circuit Board)テープである。また、本形態における電子部品4は、たとえば、小型のICチップである。より具体的には、電子部品4は、たとえば、5.8mm角以下の正方形に形成された小型のICチップである。なお、基板2は、COFテープ以外のフレキシブルな樹脂基板やセラミックス等の硬度の高い基板であっても良い。また、基板2に接続固定される電子部品4は、ICチップには限定されず、表面弾性波素子、抵抗素子等の他の電子部品であっても良い。
The
基板2は、図1に示すように、長尺状に形成され、その表面に、端子部3が所定の間隔で配設されている。電子部品4と基板2との接合(より具体的には、電子部品4の電極部と端子部3との接合)は、X方向(本形態では、図1の右方向)へ基板2を所定間隔分だけ搬送して停止させた状態で行われるようになっている。具体的には、基板2の搬送と停止とは繰り返しで行われ、基板2と電子部品4との接合が次々と行われるようになっている。また、基板2は、電子部品4が接合された後の所定の工程を経て、所定位置で分割されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the board |
接合機構部6は、接合ヘッド5が高さ方向、X方向およびY方向へ移動できるように構成されている。具体的には、接合機構部6は、接合ヘッド5を高さ方向へ昇降させる昇降機構部13(図3参照)と、昇降機構部13をX方向およびY方向へ移動させる移動機構部(図示省略)とを備えている。昇降機構部13は、図3に示すように、モータ14やボールネジ(図示省略)、リニアガイド(図示省略)、および、これらが固定されるフレーム15を備えている。また、昇降機構部13は、接合ヘッド5とともに昇降するヘッド固定部16を備えている。図示を省略する移動機構部も同様に、モータやボールネジ、リニアガイド、および、これらが固定されるフレーム等を備えている。なお、図1および図2では、便宜上、昇降機構部13の図示を省略している。また、接合ヘッド5の詳細な構成については後述する。
The joining
搬送機構部7は、基板2のY方向両端を搬送方向(X方向)へ案内する搬送ガイド17(図1および図3参照)と、基板2を搬送する基板搬送機構(図示省略)とを備えている。基板搬送機構は、基板2のY方向両端側に形成された係合孔(図示省略)に係合して基板2をX方向へ搬送する係合突起(図示省略)やこの係合突起を駆動するモータ(図示省略)等を備え、X方向へ所定間隔で基板2を搬送するように構成されている。
The
載置機構部9は、半導体ウェハ8がX方向およびY方向へ移動できるように構成されている。より具体的には、載置機構部9は図示を省略する移動機構部を備え、この移動機構部によって、半導体ウェハ8がX方向およびY方向へ移動できるようになっている。
The mounting
部品供給機構部10は、図1から図3に示すように、電子部品4を吸着する吸着部18と、接合機構部6と載置機構部9との間で吸着部18を移動させる移動機構部19と、移動機構部19を高さ方向へ昇降させる昇降機構部20とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the component
吸着部18には、吸引装置(図示省略)に連通する吸着孔(図示省略)が形成されており、この吸着孔に1つの電子部品4が吸着されるようになっている。
The
移動機構部19は、吸着部18が先端側に固定された長尺状のアーム21と、アーム21を駆動するモータ22と、モータ22の駆動力をアーム21の基端側に伝達するギア(図示省略)が配設されたフレーム23とを備えている。アーム21は、図1に示すように、モータ22の回転軸を揺動中心として、接合機構部6と載置機構部9との間で吸着部18がXY平面と平行に約90°揺動するように構成されている。また、このアーム21は、回動しながらアーム21を回転中心に180°回転して吸着部18を上下反転させるように構成されている。すなわち、アーム21は、回動しながら吸着部18に吸着された電子部品4の表裏を反転させるように構成されている。このアーム21の揺動動作および反転動作が1台のモータ22で行われるように、フレーム23に配設されたギアが構成されている。
The moving mechanism unit 19 includes a
昇降機構部20は、モータ25やボールネジ(図示省略)、リニアガイド(図示省略)、および、これらが固定されるフレーム26を備えている。また、移動機構部19とともに昇降する移動機構固定部27を備えている。
The elevating mechanism unit 20 includes a
撮像機構部(図示省略)は、所定の光学系や撮像部を有するカメラユニットや、カメラユニットで撮影された画像を処理する画像処理装置等を備えている。そして、接合機構部6は、画像処理装置での処理結果に基づいて、電子部品4を保持した接合ヘッド5の位置の微調整を行うことで、基板2上の端子部3と電子部品4との位置合わせを行うようになっている。
The imaging mechanism unit (not shown) includes a camera unit having a predetermined optical system and imaging unit, an image processing device that processes an image captured by the camera unit, and the like. Then, the
(電子部品の接合ヘッドの構成)
図4は、図1に示す電子部品の接合ヘッド5を示す部分断面側面図である。図5は、図4のG−G方向から電子部品の接合ヘッド5を示す底面図である。図6は、図4に示す振動増幅部31への圧接部32の取付時の状態を示す拡大側面図である。
(Configuration of electronic component joining head)
FIG. 4 is a partial sectional side view showing the
接合ヘッド5は、超音波振動を発生させて基板2と電子部品4との接合を行うように構成されている。この接合ヘッド5は、超音波振動の発生源となる圧電素子等の振動子からなる振動発生部30と、振動発生部30で発生させた超音波振動を増幅する振動ホーンからなる振動増幅部31と、振動増幅部31で増幅させた振動を電子部品4に与えながら基板2に電子部品4を圧接する圧接部32と、振動発生部30と振動増幅部31とを連結し、振動発生部30で発生させた振動を振動増幅部31へ伝達する振動コーンからなる振動伝達部33とを備えている。また、接合ヘッド5は、圧接部32を構成する後述の頭部32aと振動増幅部31との間に介在する介在部材としての座金34を備えている。なお、本形態では、振動発生部30と振動増幅部31とによって振動部が構成されている。
The
図4等に示すように、振動発生部30および振動伝達部33はともに、略直方体状に形成されており、振動発生部30の図示右側面に振動伝達部33が固定されている。
As shown in FIG. 4 and the like, both the
振動増幅部31は、粉末高速度鋼、合金工具鋼、あるいは、ベリリューム銅等の材質で形成されている。この振動増幅部31は、図4および図5に示すように、振動伝達部33の図示右側面に固定された略直方体状の第1振動増幅部31aと、第1振動増幅部31aの図示右側面から図示右方向に伸びる略直方体状の第2振動増幅部31bとから構成されている。この第1振動増幅部31aと第2振動増幅部31bとは一体で形成されている。
The vibration amplifying unit 31 is made of a material such as powder high speed steel, alloy tool steel, or beryllium copper. As shown in FIGS. 4 and 5, the vibration amplifying unit 31 includes a substantially rectangular parallelepiped first
図4に示すように、第1振動増幅部31aの高さは、第2振動増幅部31bの高さよりも高くなっている。また、図5に示すように、第1振動増幅部31aのY方向の幅は、第2振動増幅部31bのY方向の幅よりも広くなっている。たとえば、第1振動増幅部31aの高さまたはY方向の幅は、第2振動増幅部31bの高さまたはY方向の幅の1.2倍になっている。
As shown in FIG. 4, the height of the first
第1振動増幅部31aの略中心位置には、高さ方向に貫通する貫通孔31cが形成されている。貫通孔31cの内周面には、高さ方向の全域でメネジが形成されており、貫通孔31cの内周面はメネジ部31dとなっている。また、貫通孔31cの図4の上端は、所定の配管を介して、真空ポンプ等からなる吸引装置(図示省略)に接続されている。
A through
本形態の圧接部32は、熱処理が施されたステンレス鋼やクロムモリブデン鋼等で形成されている。また、圧接部32は、図4に示すように、頭部32aとオネジ部32bとから構成されたボルトである。より具体的には、圧接部32は、図5に示すように、頭部32aが六角形に形成された六角ボルトである。本形態では、頭部32aの平行な2つの側面間の距離Hは、たとえば、5.5mmとなっている(図5参照)。
The press contact part 32 of this embodiment is formed of stainless steel, chrome molybdenum steel or the like that has been subjected to heat treatment. Moreover, the press-contact part 32 is a volt | bolt comprised from the head 32a and the
この圧接部32には、電子部品4を吸着するため、高さ方向(圧接部32の長手方向)に貫通する円形孔である吸着孔32cが形成されている。そして、図4における頭部32aの下面が電子部品4を吸着する吸着面32dとなっている。また、吸着孔32cは、図4に示すように、吸引装置(図示省略)に接続された貫通孔31cに連通している。
The pressure contact portion 32 is formed with a
本形態では、図4の下側からメネジ部31dにオネジ部32bが螺合されることで、圧接部32が、第1振動増幅部31aに対して着脱可能となっている。すなわち、メネジ部31dとオネジ部32bとのネジ結合によって、圧接部32が、第1振動増幅部31aに着脱可能に結合されている。図4に示すように、メネジ部31dとオネジ部32bとの結合長さLは、たとえば、8mmとなっている。
In the present embodiment, the
座金34は、圧接部32よりも硬度の低い金属材料で形成されている。より具体的には、座金34はたとえば、黄銅で形成されている。この座金34は、薄い平板のリング状に形成されている。この座金34の厚さは、たとえば、0.1mm〜0.5mmとなっている。そして、図6に示すように、圧接部32のオネジ部32bが座金34の内周側に挿通された状態で、メネジ部31dとオネジ部32bとがネジ結合されるようになっている。また、座金34は、メネジ部31dとオネジ部32bとのネジ結合時に変形(塑性変形および/または弾性変形)して、第1振動増幅部31aの下面および圧接部32の上面に密着している。
The
なお、座金34の径は、図4に示すように、頭部32aの外形より小さくても良いし、図6に示すように、頭部32aの外形より大きくても良い。また、座金34の径は、頭部32aの外形と同じであっても良い。
The diameter of the
(電子部品の接合装置の概略動作)
以上のように構成された接合装置1は、以下のように、基板2と電子部品4との接合を行う。
(Schematic operation of electronic device joining device)
The joining apparatus 1 configured as described above joins the
まず、部品供給機構部10は、網目状に分割された状態の電子部品4が複数形成された半導体ウェハ8から1つの電子部品4を取り出して、接合ヘッド5へ取り出した電子部品4を供給する。より具体的には、まず、昇降機構部20によって半導体ウェハ8上まで下降した吸着部18が1つの電子部品4を吸着する。その後、吸着部18が、昇降機構部20によって上昇するとともに、移動機構部19によって、XY平面と平行に回動しながら上下反転して、接合ヘッド5の下方まで移動する。その状態で、吸着部18が昇降機構部20によってさらに上昇し、圧接部32の吸着面32dが電子部品4を吸着することで、接合ヘッド5が吸着部18から電子部品4を受け取って、吸着面32dに電子部品4を保持する。
First, the component
一方、搬送機構部7は、基板2を所定位置まで搬送する。すなわち、搬送機構部7は、接合ヘッド5の吸着面32dに吸着保持された電子部品4の電極部(図示省略)の位置と、基板2上の端子部3とがほぼ一致する位置に、基板2を搬送する。この状態で、撮像機構部が撮影および画像処理を行う。この撮像機構部の撮像結果に基づいて、接合機構部6は電子部品4の位置の微調整を行って、電子部品4の電極部(図示省略)と、基板2上の端子部3とを位置合わせする。
On the other hand, the
電子部品4と端子部3との位置合わせが終了すると、撮像機構部を構成するカメラユニットが退避する。その後、昇降機構部13によって、接合ヘッド5が下降して、吸着面32dに保持された電子部品4を端子部3に押し当て加圧しながら(圧接しながら)、電子部品4に超音波振動を与え、基板2と電子部品4とを接合する。この接合時には、たとえば、10kHzから60kHzの周波数の超音波振動が電子部品4に加えられる。なお、基板2と電子部品4との接合時には、基板2は載置台11に載置されており、この載置台11が接合ヘッド5の加圧力を受けている。
When the alignment between the electronic component 4 and the
基板2と電子部品4との接合が終了すると、接合ヘッド5が上昇し、搬送機構部7は、基板2を所定の間隔だけ搬送する。また、部品供給機構部10は、接合ヘッド5へ次の電子部品4を供給して、上記と同様に、接合機構部6は、基板2と次の電子部品4との接合を行う。なお、部品供給機構部10が半導体ウェハ8から次の電子部品4を取り出す前には、載置機構部9が半導体ウェハ8をX方向および/またはY方向へ移動させ、吸着部18が次の電子部品4を吸着できるようになっている。
When the joining of the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の接合装置1は、圧接部32を第1振動増幅部31aに着脱可能に結合するオネジ部32bおよびメネジ部31dを備えている。すなわち、本形態の接合装置1では、オネジ部32bとメネジ部31dとのネジ結合によって、圧接部32が第1振動増幅部31aに着脱可能に構成されている。そのため、振動増幅部31への圧接部32の着脱が容易になる。
(Main effects of this form)
As described above, the joining apparatus 1 of the present embodiment includes the
また、本形態の接合装置1では、圧接部32よりも硬度の低い金属部材で形成され、圧接部32と振動増幅部31の間(より具体的には、第1振動増幅部31aの下面と圧接部32の上面との間)に介在する座金34が、メネジ部31dとオネジ部32bとのネジ結合時に変形して、圧接部32の上面および第1振動増幅部31aの下面に密着している。そのため、圧接部32および第1振動増幅部31aに密着した座金34によって、圧接部32と第1振動増幅部31aとを間接的に密着させることができる。したがって、第1振動増幅部31aの振動時における圧接部32の固有振動の発生を抑制し、第1振動増幅部31aの振動を圧接部32に効率良く伝達することができる。すなわち、本形態の接合装置1では、座金34を圧接部32と第1振動増幅部31aとの間に介在させるといった簡易な構成で、第1振動増幅部31aの振動を圧接部32に効率良く伝達することができる。
Moreover, in the joining apparatus 1 of this form, it forms with the metal member whose hardness is lower than the press-contact part 32, and between the press-contact part 32 and the vibration amplification part 31 (more specifically, the lower surface of the 1st
なお、座金34の材質としてプラスチックのような剛性の小さな材料を用いると圧接部32に固有の振動が生じてしまう。本形態では、座金34の材質として金属材料を用いているため、このような圧接部32の固有の振動を抑制することができる。
In addition, if a material with small rigidity such as plastic is used as the material of the
さらに、本形態では、圧接部32と振動増幅部31の間に介在する座金34が、圧接部32の上面および第1振動増幅部31aの下面に密着している。そのため、接合ヘッド5が吸着面32dで電子部品4を吸着する際の空気の漏れを低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, a
本形態では、座金34は平板状に形成されるとともに、その厚さが0.1〜0.5mmとなっている。そのため、第1振動増幅部31aの振動を効率良く、かつ、適切に圧接部32に伝達することができる。以下、第1振動増幅部31aの振動を効率良く、かつ、適切に圧接部32に伝達できるという本形態の効果を図7を用いてより詳細に説明する。
In this embodiment, the
図7は、振動発生部30で振動を発生させたときの圧接部32の吸着面32dでの振幅と、介在部材(座金34)の厚さとの関係をまとめた表である。なお、図7の中の横振動とは、吸着面32dのX方向の振動をいい、図7の中の縦振動とは、吸着面32dの高さ方向の振動をいう。また、横振動の値が大きい程、振動増幅部31の振動を効率良く圧接部32に伝達していることになり、縦振動の値が小さい程、振動増幅部31の振動を適切に圧接部32に伝達していることになる。なお、縦振動の値が大きくなると電子部品4を破壊することがある。
FIG. 7 is a table summarizing the relationship between the amplitude at the
振動発生部30で振動を振動させ、第1振動増幅部31aでの縦振動と横振動との各振幅と、圧接部32の吸着面32dでの縦振動と横振動との各振幅とを測定した。このとき、第1振動増幅部31a(具体的には、第1振動増幅部31aの下端側)の縦振動の振幅は0.25μmであり、横振動の振幅は3.6μmであった。これに対し、座金34の厚さを0.1mm、0.2mmまたは0.3mmとしたときの吸着面32dでの縦振動の振幅はいずれも0.25μmであり、横振動の振幅はいずれも3.4μmであった。また、座金34の厚さを0.5mmとしたときの吸着面32dでの縦振動の振幅は0.5μmであり、横振動の振幅は3.1μmであった。参考として、座金34の厚さを1.0mmとしたときの吸着面32dでの縦振動の振幅は1.0μmであり、横振動の振幅は2.8μmであった。なお、座金34の厚さをたとえば、0.01mmとしたときの振幅は測定していないが、この測定結果から縦振動に振幅は0.25μmになり、横振動の振幅は3.6μmに近い値になると考えられる。また、この場合には、圧接部32と第1振動増幅部31aとの密着性を高めることが可能と考えられる。
The
以上のように、座金34の厚さが0.5mm以下であると、第1振動増幅部31aの振動を効率良く、かつ、適切に圧接部32に伝達することが可能となる。また、座金34の厚さが0.3mm以下であると、第1振動増幅部31aの振動をさらに効率良く、かつ、さらに適切に圧接部32に伝達することが可能となる。
As described above, when the
本形態では、圧接部32は、頭部32aとオネジ部32bとを備えるボルトである。そのため、圧接部32の構成を簡素化することができる。特に、本形態では、頭部32aが六角形に形成されているため、オネジ部32bとメネジ部31dとを容易に螺合することができる。また、六角ボルトは汎用性のあるボルトであるため、圧接部32を六角ボルトで構成することで、接合ヘッド5のコストを低減することができる。
In this embodiment, the press contact portion 32 is a bolt including a head portion 32a and a
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した形態では、第1振動増幅部31aに形成された貫通孔31cの内周面がメネジ部31dとなっている。この他にもたとえば、図8に示すように、貫通孔31cの内周面にメネジを形成せずに、第1振動増幅部31aの上面側にナット41を配設し、貫通孔31cに挿通された圧接部32のオネジ部32bの先端側部分と、ナット41の内周面に形成されたメネジ部41dとのネジ結合によって、圧接部32を第1振動増幅部31aに着脱可能に結合しても良い。
(Other embodiments)
The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the form mentioned above, the internal peripheral surface of the through-
また、上述した形態では、圧接部32は六角ボルトであるが、図9に示すように、たとえば、六角ナットで圧接部42を構成しても良い。この圧接部42の内周側では、図9の上端から所定の深さで形成された凹部の壁面にメネジが形成されており、このメネジが形成された部分がメネジ部42dとなっている。また、圧接部42には、図9の下端から凹部まで連通する吸着孔42cが形成されている。この場合には、上述した形態で圧接部32を構成した六角ボルトと同様に頭部43aとオネジ部43bとを備えるとともに吸着孔43cが形成されたボルト43を、第1振動増幅部31aの上面側からメネジが形成されていない貫通孔31cに挿通し、ボルト43のオネジ部43bの先端側部分と、圧接部42のメネジ部42dとのネジ結合によって、圧接部42を第1振動増幅部31aに着脱可能に結合すれば良い。
Moreover, in the form mentioned above, although the press-contact part 32 is a hexagon bolt, as shown in FIG. 9, you may comprise the press-
さらに、図10に示すように、第1振動増幅部31aの下面から下側に突出するようにオネジ部31eを形成して、上述した圧接部42のメネジ部42dとオネジ部31eとのネジ結合によって、圧接部42を第1振動増幅部31aに着脱可能に結合しても良い。この場合、図10に示すように、吸着面42cに電子部品4を吸着するため、第1振動増幅部31aおよびオネジ部31eに高さ方向に貫通する吸着孔31fを形成すれば良い。
Further, as shown in FIG. 10, a
さらにまた、振動増幅部31の形状は上述した形態で説明した形状には限定されず、たとえば、図11に示すような形状であっても良い。すなわち、振動増幅部は、上述した第1振動増幅部31aと、第1振動増幅部31aのX方向の両側面からX方向外側に伸びる2つの略直方体状の第2振動増幅部51b、51bとが一体で形成された振動増幅部51であっても良い。
Furthermore, the shape of the vibration amplifying unit 31 is not limited to the shape described in the above-described embodiment, and may be, for example, a shape as shown in FIG. That is, the vibration amplifying unit includes the first
また、上述した形態では、圧接部32の頭部32aは六角形に形成されている。この他にもたとえば、圧接部32の頭部は、図12(A)に示すように、八角形の頭部52aであっても良い。なお、この頭部52aには、電子部品4を吸着するための円形の吸着孔52cが、吸着面52dまで貫通するように形成されている。さらに、圧接部32の頭部は、六角形や八角形以外の多角形に形成されても良い。さらにまた、圧接部32の頭部は、図12(B)に示すように、扁平な円柱を平行な2つの面で切り欠いて形成された2つの平行なトルク伝達面62b、62bを有する形状の頭部62aとしても良い。なお、この頭部62aには、電子部品4を吸着するための円形の吸着孔62cが、吸着面62dまで貫通するように形成されている。同様に図9および図10に示す圧接部42の形状も、八角形やその他の多角形であっても良いし、図12(B)に示す形状であっても良い。また、吸着孔の断面形状は円形でなくても良く、三角形や四角径等の多角形であっても良い。
Moreover, with the form mentioned above, the head part 32a of the press-contact part 32 is formed in the hexagon. In addition, for example, the head of the press contact part 32 may be an
さらに、上述した形態では、座金34は、圧接部32よりも硬度の低い金属材料で形成されている。この他にもたとえば、座金34は、圧接部32の硬度と同等の硬度を有する金属材料で形成されても良い。また、振動増幅部31の硬度は、座金34の硬度以上であっても良いし、座金34の硬度以下であっても良い。振動増幅部31の硬度が座金34の硬度より高い場合には、オネジ部32bとメネジ部31dとのネジ結合時に、振動増幅部31に傷が発生するのを抑制できる。
Furthermore, in the embodiment described above, the
さらにまた、本発明の構成は、振動増幅部31を有さず、振動発生部30に圧接部32が着脱可能に取り付けられた接合ヘッドにも適用可能である。
Furthermore, the configuration of the present invention can also be applied to a joining head that does not have the vibration amplifying unit 31 and in which the press contact portion 32 is detachably attached to the
1 接合装置(電子部品の接合装置)
2 基板
4 電子部品
5 接合ヘッド(電子部品の接合ヘッド)
30 振動発生部(振動部の一部)
31、51 振動増幅部(振動部の一部)
31d、41d、42d メネジ部
32、42 圧接部
32a、52a 頭部
32b、43b、31e オネジ部
34 座金(介在部材)
1 Joining device (Electronic component joining device)
2 Substrate 4
30 Vibration generation part (part of vibration part)
31, 51 Vibration amplification part (part of vibration part)
31d, 41d, 42d
Claims (7)
上記圧接部よりも硬度の低い金属部材で形成され、上記圧接部と上記振動増幅部との間に介在する介在部材と、上記圧接部を上記振動増幅部に着脱可能に結合するオネジ部およびメネジ部とを備え、
上記介在部材は、上記オネジ部と上記メネジ部とのネジ結合時に変形して、上記圧接部および上記振動増幅部に密着していることを特徴とする電子部品の接合ヘッド。 A vibration generating unit that generates a predetermined vibration, a vibration amplifying unit that amplifies the vibration generated by the vibration generating unit, and press-contacting the electronic component against the substrate while applying the vibration amplified by the vibration amplifying unit to the electronic component An electronic component joining head for joining the substrate and the electronic component.
An interposition member formed of a metal member having a hardness lower than that of the pressure contact portion and interposed between the pressure contact portion and the vibration amplification portion, and a male screw portion and a female screw that detachably couple the pressure contact portion to the vibration amplification portion. With
The electronic component joining head, wherein the interposition member is deformed when the male screw portion and the female screw portion are coupled to each other, and is in close contact with the pressure contact portion and the vibration amplifying portion.
該圧接部の振動を電子部品に与えながら基板に上記電子部品を圧接して、上記基板と上記電子部品とを接合する電子部品の接合ヘッドにおいて、
上記圧接部の硬度以下の硬度を有する金属部材で形成され、上記圧接部と上記振動部との間に介在する介在部材を備えるとともに、
上記振動部と上記圧接部とは着脱可能に構成され、
上記介在部材は、上記圧接部の上記振動部への取付時に変形して、上記圧接部および上記振動部に密着していることを特徴とする電子部品の接合ヘッド。 A vibration part, and a pressure contact part to which vibration of the vibration part is transmitted,
In an electronic component joining head for joining the substrate and the electronic component by press-contacting the electronic component to a substrate while applying vibration of the pressure contact portion to the electronic component
It is formed of a metal member having a hardness equal to or lower than the hardness of the pressure contact portion, and includes an interposition member interposed between the pressure contact portion and the vibration portion,
The vibration part and the pressure contact part are configured to be detachable,
The electronic component joining head, wherein the interposition member is deformed when the pressure contact portion is attached to the vibration portion, and is in close contact with the pressure contact portion and the vibration portion.
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