JP2009302395A - 実装基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】フリップチップを高精度に実装することを可能とする実装基板を提供する。
【解決手段】実装基板1は、フリップチップ4が実装されるときに実装位置認識装置によりランドパターン3が認識される基板であり、ランドパターン3とともに導体により形成され、フリップチップ4の実装位置を導き出すための基準として実装位置認識装置により認識される認識マーク2が、フリップチップ4の実装位置の周囲に、少なくとも1つ設けられている。また、認識マーク2は、実装位置認識装置により実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上又はY軸上に配置される。この構成により、フリップチップ4の実装精度を向上させうる実装基板1とすることができる。
【選択図】図4

Description

本発明は、フリップチップを高精度に実装しうる実装基板に関する。
近年、携帯電話やノートパソコンなどの携帯型電子機器の多機能化、高機能化が図られる一方で、これら携帯型電子機器の小型化、薄型化が求められている。また、他方では、市場からその低価格化の圧力が強い。このため、これら電子機器に実装されるIC(Integrated Circuit)には、低コスト化、小型化、薄型化を目的として、BGA(Ball Grid Array)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)等の種々の表面実装型のIC部品が用いられている(例えば、特許文献1)。しかしながら、これらのIC部品は、ICチップを封止樹脂で封止したパッケージとなっているため、更なる小型化には限界があった。そのため、実装基板上の高密度実装に限界がきていた。そこで、電子機器の更なる小型化、薄型化を図る為、ICチップにバンプを形成して、直接、ICチップ自体を実装基板に実装する、所謂、フリップチップ実装が行われるようになっている。
特開平7−273148号公報
例えば、フリップチップ実装の一種として、半田ペーストを実装基板にスクリーン印刷し、半田バンプレスフリップチップを当該実装基板に直接実装する方法がある。この半田バンプレスフリップチップの外形寸法は、数百μmオーダーであり、その半田バンプレスフリップチップの電極パッドサイズは、数十μmオーダーである。そして、当該電極パッドと実装基板のランドとは、半田ペーストで直接接続されるが、このとき、互いに隣接するランド同士が接触しないように実装する必要があるため、半田バンプレスフリップチップと実装基板との実装精度は、数十μmオーダーで行う必要がある。
しかしながら、IC部品を実装基板に実装する際このレベルの実装精度は要求されていなかったため、従来の表面実装型のIC部品の実装においては顕在化していなかった実装精度が問題となっていた。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、フリップチップの高精度実装を可能とする実装基板を提供することを目的とする。
本発明に係る実装基板は、フリップチップが実装されるときに実装位置認識装置によりランドパターンが認識される基板であり、前記ランドパターンとともに導体により形成され、前記フリップチップの実装位置を導き出すための基準として前記実装位置認識装置により認識される認識マークが、前記フリップチップの実装位置の周囲に、少なくとも1つ設けられたことを特徴とする。
本発明によれば、フリップチップの実装位置の周囲に、前記フリップチップの実装位置を導き出すための基準として前記実装位置認識装置により認識される認識マークが存在することから、フリップチップを実装する際に、実装位置認識装置に、この認識マークを認識させて認識マークを基準としてフリップチップの実装位置を高精度に求めさせることができるので、フリップチップの実装精度を向上させうる実装基板とすることができる。
また、認識マークは、ランドパターンとともに導体により形成されることから、認識マークとランドパターンはともに同レベルの寸法精度で形成されるので、実装基板の外形精度によらず、高精度にフリップチップを実装させることができる。
上記の実装基板において、前記認識マークは、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、又は前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴としてもよい。
すなわち、フリップチップの実装において、実装位置認識装置は、フリップチップの実装位置を検出するために実装基板に対してXY座標系を設定し、認識マークを基準としてフリップチップの実装位置を求める。このとき、フリップチップの実装位置が認識マークを通過するX軸上又はY軸上にある場合は、フリップチップの実装位置が認識マークを通過するX軸上又はY軸上にない場合と比較して、実装位置認識装置により求められるフリップチップの実装位置の誤差は小さくなる。これに対し、上記構成の実装基板では、フリップチップの実装位置が検出される際に実装位置認識装置により実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、フリップチップの実装位置を通るX軸上又はY軸上に認識マークが配置されていることから、認識マークに基づいて求められるフリップチップの実装位置の誤差を小さくすることができる。したがって、実装位置認識装置のフリップチップの実装精度を向上させることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークが2個設けられたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、実装位置認識装置に、2個の認識マークに基づいてフリップチップの実装位置を算出させることができるので、当該実装位置認識装置を備えた実装機により、より高精度にフリップチップを実装させうる実装基板とすることができる。
さらに、上記の実装基板において、前記2個の認識マークのうちの1個は、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、他の1個は、前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、実装位置認識装置によりX軸上の認識マークに基づいて求められるフリップチップの実装位置の誤差は、X軸方向で小さく抑制されるとともに、Y軸上の認識マークに基づいて求められるフリップチップの実装位置の誤差は、Y軸方向で小さく抑制されるので、さらに、高精度に、フリップチップを実装させうる実装基板とすることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークが4個設けられたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、実装位置認識装置に、4個の認識マークに基づいてフリップチップの実装位置を算出させることができるので、当該実装位置認識装置を備えた実装機により、さらに、高精度にフリップチップを実装させうる実装基板とすることができる。
さらに、上記の実装基板において、前記4個の認識マークのうちの2個は、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、他の2個は、前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、フリップチップのX軸方向の位置は2個の認識マークから求められるので、フリップチップのX軸方向の位置誤差はさらに小さく抑制され、また、フリップチップのY軸方向の位置は2個の認識マークから求められるので、フリップチップのY軸方向の位置誤差はさらに小さく抑制される。したがって、さらに、高精度に、フリップチップを実装させうる実装基板とすることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークは、該マークに対する前記実装位置認識装置の認識精度の向上に寄与し得る形状とされたことを特徴としてもよい。
すなわち、当該認識マークは、当該認識マークに対する実装位置認識装置の認識精度の向上に寄与し得る形状とされているため、当該認識マークの位置が、実装位置認識装置により迅速且つ高精度に求められうるので、フリップチップを迅速且つ高精度に実装させうる実装基板とすることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークの外周又は前記認識マークの一部に、この認識マークを際立たせる色が付与されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、認識マークの外周又はその認識マークの一部に、この認識マークを際立たせる色が付与されていることから、実装位置認識装置によりその形状を正確に認識させてその認識マークの位置を高精度に検出させうるので、フリップチップを迅速且つ高精度に実装させうる実装基板とすることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークは前記ランドパターンからなることを特徴としてもよい。
この構成によれば、ランドパターン自体が認識マークとされるため、認識マークを形成する領域を確保する必要がなく、その分、小型の実装基板とすることができる。
また、上記の実装基板において、前記認識マークは、前記ランドパターンの外周にこの認識マークを際立たせる色が付与されたことを特徴としてもよい。
この構成によれば、認識マークとされたランドパターンの外周に、この認識マークを際立たせる色が付与されていることから、実装位置認識装置によりその形状を正確に認識させてその認識マークの位置を高精度に検出させうるので、フリップチップを迅速且つ高精度に実装させうる実装基板とすることができる。
本発明によれば、フリップチップの実装位置の周囲に、フリップチップの実装位置を導き出すための基準として実装位置認識装置により認識される認識マークが存在することから、フリップチップを実装する際に、実装位置認識装置に、この認識マークを認識させて認識マークを基準としてフリップチップの実装位置を高精度に求めさせることができるので、フリップチップの実装精度を向上させうる実装基板とすることができる。
また、認識マークは、ランドパターンとともに導体により形成されることから、認識マークとランドパターンはともに同レベルの寸法精度で形成されるので、実装基板の外形精度によらず、高精度にフリップチップを実装させることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施の形態に係る実装基板の平面図である。図2は、認識マークの例を示し、(a)は円状の認識マークの平面図、(b)は十字状の認識マークの平面図、(c)はL字状の認識マークの平面図である。図3は、実装位置認識装置により実装基板に対して設定されるXY座標系において、認識マークの配置によるフリップチップの実装位置の誤差傾向を説明した説明図である。図4は、実装基板上において認識マークを1個配置した例の平面図である。図5は、実装基板上において認識マークを2個配置した一例の平面図である。図6は、実装基板上において認識マークを2個配置した他の例の平面図である。図7は、実装基板上において認識マークを4個配置した例の平面図である。
本発明の実施の形態に係る実装基板1は、フリップチップ4の実装の際に、当該フリップチップ4の実装位置を正確に求めるため、実装位置認識装置により、ランドパターン3が認識されるものであることを前提としている。
当該実装基板1には、図1に示すように、少なくとも、ランドパターン3と、認識マーク2とが形成されている。
ランドパターン3は、フリップチップ4を搭載するためのパターンである。ランドパターン3は銅箔等の導体をエッチングして形成される。また、ランドパターン3以外の部分は、腐食等からの保護のため、ソルダーレジスト(図示省略)で覆われている。
認識マーク2は、フリップチップ4の実装位置を導き出すための基準として実装位置認識装置により認識されるものであり、フリップチップ4の実装位置の周囲に設けられている。具体的には、フリップチップ4のランドパターン3の近傍に少なくとも1つ設けられている。
これにより、フリップチップ4を実装する際に、実装位置認識装置に、この認識マーク2を認識させて認識マーク2を基準としてフリップチップ4の実装位置を高精度に求めさせることができるので、フリップチップ4の実装精度を向上させる実装基板1とすることができる。
また、認識マーク2は、ランドパターン3とともに銅箔(導体)をエッチングすることにより形成される。したがって、認識マーク2はランドパターン3と同レベルの寸法精度で形成される。したがって、実装基板1の外形精度によらず、高精度にフリップチップ4を実装させることができる。
また、実装基板1に半田ペーストをスクリーン印刷により塗布してフリップチップ4を実装する場合にあっては、ランドパターン3は当該半田ペーストの塗布のためその輪郭がぼやけるので、実装位置認識装置で当該ランドパターン3を認識しても正確にフリップチップ4の実装位置を算出することができない場合があったが、本発明に係る認識マーク2は、ランドパターン3とは別に設けられ、その認識マーク2に半田ペーストが塗布されないため、実装位置認識装置により高精度に認識させうる状態におかれうる。したがって、ランドパターン3とは別に認識マーク2を設けることは、半田ペーストを用いた実装方法において、フリップチップ4を高精度に実装するための有効な手段となる。
また、認識マーク2は、当該認識マーク2に対する実装位置認識装置の認識精度の向上に寄与し得る形状とされている。具体的には、実装位置認識装置によりその認識マーク2の基準点が高精度に認識され得る形状とされている。なお、基準点とは、フリップチップ4の実装位置を導き出すための基準として求められる点である。つまり、フリップチップ4の実装位置を導き出すときには、この基準点のXY座標が、実装位置認識装置の認識マーク2の画像処理により、求められる。
例えば、認識マーク2は、図2に示すように、円状、十字状、又は、L字状とされる。このような形状の場合、円状のマークにあっては、その外縁上の3点を認識することにより、基準点としての中心点が高精度且つ迅速に求められる。また、十字状のマークにあっては、実装位置認識装置の画像処理により、基準点としての交点が高精度且つ迅速に求められる。また、L字状マークにあっては、実装位置認識装置の画像処理により、その直角に折曲した部分の角の点が基準点として高精度且つ迅速に求められる。したがって、このような構成の認識マーク2によれば、認識マーク2の位置(基準点)が、実装位置認識装置により迅速且つ高精度に求められうる。つまり、実装基板1に、上記構成の認識マーク2を設けることにより、フリップチップ4を迅速且つ高精度に実装させうる実装基板1とすることができる。
さらに、認識マーク2は、実装位置認識装置により、その形状が迅速且つ正確に認識されうるように、その外周に、当該認識マーク2を際立たせる色をインク等で付与することが好ましい。また、このような色を認識マーク2の外周に施すのではなく、認識マーク2の一部に施してもよい。具体的には、白色インクが認識マーク2を際立たせるインクとして用いられ、シルクスクリーンにより、白色インクが認識マーク2の外周又は認識マーク2の一部に塗布される。
これにより、実装位置認識装置によりその形状が認識され易いように認識マーク2の輪郭を際立たせることができるので、実装位置認識装置により、認識マーク2の形状を正確に認識させてその認識マーク2の位置(基準点)を高精度に検出させることができる。つまり、このような認識マーク2の構成により、フリップチップ4を迅速且つ高精度に実装させうる実装基板1とすることができる。
また、1個のフリップチップ4の実装の際に用いる認識マーク2の数を、2個以上としてもよい。
例えば、1個のフリップチップ4の実装に対し、認識マーク2が2個設けられる。この場合は、実装位置認識装置に、2個の認識マーク2に基づいてフリップチップ4の位置を算出させることができるので、実装機(実装位置認識装置が算出したフリップチップ4の実装位置の情報に基づいて動作するマウンタ。以下、同様。)により、高精度にフリップチップ4を実装させることができる実装基板1とすることができる。
また、1個のフリップチップ4に対し、認識マーク2を4個設けてもよい。この場合は、実装位置認識装置に、4個の認識マーク2に基づいてフリップチップ4の位置を算出させることができるので、実装機により、さらに、高精度に、フリップチップ4を実装させうる実装基板1とすることができる。
以上では、認識マーク2は、ランドパターン3とは別のものとして設けているが、ランドパターン3の構成要素の1つ又は数個を認識マーク2として用いてもよい。
この構成によれば、ランドパターン3の一部が認識マーク2とされるため、認識マーク2を形成する領域を確保する必要がなく、その分、小型の実装基板1とすることができる。
しかしながら、このような構成の場合、当該実装基板1に半田ペーストを塗布すれば、ランドパターン3はその輪郭がぼやけてしまい実装位置認識装置により認識マーク2を高精度に認識できなくなってしまう場合がある。
そのため、ランドパターン3の構成要素の一部を認識マーク2とする場合は、実装基板1において、ランドパターン3の外周にこの認識マーク2を際立たせる色を付与して、認識マーク2を際立たせることが好ましい。
この構成によれば、認識マーク2とされたランドパターン3の外周に、この認識マーク2を際立たせる色が付与されていることから、実装位置認識装置によりその形状を正確に認識させてその認識マーク2の位置を高精度に検出させることができる。したがって、この構成により、フリップチップ4を迅速且つ高精度に実装させうる実装基板1とすることができる。
次に、上記のような認識マーク2の実装基板1上の配置について説明する。
認識マーク2は、フリップチップ4のランドパターン3の周囲にあればよいが、図4に示すように、認識マーク2を、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上又はY軸上に配置することが、特に、好ましい。
なお、ここで、フリップチップ4の実装位置とは、フリップチップ4を実装基板1に実装する際に、フリップチップ4の基準点(フリップチップ4を実装基板1に実装する際に用いられる基準点。)が、フリップチップ4が実装基板1に実装されたときに配置される位置のことをいう。したがって、フリップチップ4の中心を基準点とした場合は、実装基板1上に配置されるフリップチップ4の中心の実装基板上での位置が、フリップチップ4の実装位置ということになる。
このような認識マーク2の配置によれば、実装位置認識装置のフリップチップ4の実装精度を向上させることができる。以下、この点について説明する。
フリップチップ4の実装において、実装位置認識装置は、実装基板1に対してXY座標系を設定し、認識マーク2を基準としてフリップチップ4の実装位置を求める。このとき、XY座標系(直交座標系以外の座標系も含む)において画像処理により、当該認識マーク2の基準点からフリップチップ4の実装位置を求めるが、X軸上又はY軸上にある認識マーク2に基づいて求められたフリップチップ4の実装位置の誤差は、X軸上又はY軸上にない認識マーク2に基づいて求められた実装位置の誤差よりも、小さくなる。これは、実装位置認識装置によりフリップチップ4の実装位置を検出する場合、実装位置認識装置の撮像手段であるCCD(Charge Coupled Devices)により実装基板1の表面が撮像され、画像処理が、XY座標系で表される有限要素に分割されたマトリックス上で行われるのであるが、この画像処理において、X軸又はY軸に沿った所定距離に割り当てられる画素数が、X軸又はY軸に沿わない方向での所定距離に割り当てられる画素数よりも多くなっており、X軸又はY軸上の各点間隔は、X軸又はY軸に沿わない方向の各点間隔に比べ、密になっていることによる。
このような実装位置認識装置に対し、実装基板1では、フリップチップ4の実装位置が検出される際に実装位置認識装置により実装基板1に対して設定されるXY座標系からみて、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上に認識マーク2が配置されていることから、実装位置認識装置において、実装位置認識装置が画像を認識処理する際に生じる、認識マーク2に基づいて求められるフリップチップ4の実装位置の誤差を小さくすることができる。したがって、実装位置認識装置のフリップチップ4の実装精度を向上させることができる。
実際には、図3に示すように、フリップチップ4の実装位置を原点としてXY座標系を設定し、当該原点から等距離に認識マーク2を配置する場合において、認識マーク2の配置によるフリップチップ4の実装位置の誤差を比較すれば、認識マーク2がX軸上又はY軸上にあるときが最も小さく、認識マーク2がX軸又はY軸を離れるにしたがって大きくなり、認識マークが45°の線上にある場合において最も大きくなる。
次に、実装基板1上に2個の認識マーク2を配置する例を挙げる。
例えば、図5に示すように、実装位置認識装置により実装基板1に対して設定されるXY座標系において、2個の認識マーク2は、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上に当該フリップチップ4を間に挟むようにして配置される。
この構成によれば、フリップチップ4のX軸方向の位置は2個の認識マーク2から求められるので、フリップチップ4のX軸方向の位置誤差は小さく抑制され、高精度に、フリップチップ4を実装させうる実装基板1とすることができる。
また、図6に示すように、実装位置認識装置により実装基板1に対して設定されるXY座標系において、2個の認識マーク2のうちの1個は、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上に、他の1個は、フリップチップ4の実装位置を通るY軸上に配置してもよい。
この構成によれば、X軸上の認識マーク2により、フリップチップ4のX軸方向の位置が高精度に算出されるとともに、Y軸上の認識マーク2により、フリップチップ4のY軸方向の位置も高精度に算出されるので、さらに、高精度に、フリップチップ4を実装させうる実装基板1とすることができる。
また、認識マーク2を4つ用いてもよい。例えば、図7に示すように、4個の認識マーク2のうちの2個は、フリップチップ4の実装位置が検出される際に実装位置認識装置により実装基板1に対して設定されるXY座標系からみて、フリップチップ4の実装位置を通るX軸上に、他の2個は、フリップチップ4の実装位置を通るY軸上に配置される。
この構成によれば、フリップチップ4のX軸方向の位置は2個の認識マーク2から求められるので、フリップチップ4のX軸方向の位置誤差はさらに小さく抑制され、また、フリップチップ4のY軸方向の位置は2個の認識マーク2から求められるので、フリップチップ4のY軸方向の位置誤差はさらに小さく抑制される。したがって、さらに、高精度に、フリップチップ4を実装させうる実装基板1とすることができる。
フリップチップ4の実装工程では、上記構成の実装基板1は、次のように扱われる。
実装基板1は、スクリーン印刷により、ランドパターン3に半田ペーストが塗布される。このとき、認識マーク2の部分には半田ペーストが塗布されない。
その後、実装基板1には、実装機によりフリップチップ4が自動実装される。自動実装の際、実装機に備えられた実装位置認識装置で認識マーク2の位置が検出されるが、認識マーク2は半田ペーストが塗布されていないため、正確且つ迅速にその位置が特定され、当該認識マーク2を基準として、フリップチップ4の実装位置が求められる。そして、算出された実装位置に、実装機により、フリップチップ4が搭載される。
本実施の形態に係る実装基板の平面図である。 認識マークの例を示し、(a)は円状の認識マークの平面図、(b)は十字状の認識マークの平面図、(c)はL字状の認識マークの平面図である。 実装位置認識装置により実装基板に対して設定されるXY座標系において、認識マークの配置によるフリップチップの実装位置の誤差傾向を説明した説明図である。 実装基板上において認識マークを1個配置した例の平面図である。 実装基板上において認識マークを2個配置した一例の平面図である。 実装基板上において認識マークを2個配置した他の例の平面図である。 実装基板上において認識マークを4個配置した例の平面図である。
符号の説明
1 実装基板
2 認識マーク
3 ランドパターン
4 フリップチップ

Claims (10)

  1. フリップチップが実装されるときに実装位置認識装置によりランドパターンが認識される実装基板において、
    前記ランドパターンとともに導体により形成され、前記フリップチップの実装位置を導き出すための基準として前記実装位置認識装置により認識される認識マークが、前記フリップチップの実装位置の周囲に、少なくとも1つ設けられたことを特徴とする実装基板。
  2. 請求項1に記載の実装基板において、
    前記認識マークは、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、又は前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴とする実装基板。
  3. 請求項1に記載の実装基板において、
    前記認識マークが2個設けられたことを特徴とする実装基板。
  4. 請求項3に記載の実装基板において、
    前記2個の認識マークのうちの1個は、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、他の1個は、前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴とする実装基板。
  5. 請求項1に記載の実装基板において、
    前記認識マークが4個設けられたことを特徴とする実装基板。
  6. 請求項5に記載の実装基板において、
    前記4個の認識マークのうちの2個は、前記フリップチップの実装位置が検出される際に前記実装位置認識装置により当該実装基板に対して設定されるXY座標系からみて、前記フリップチップの実装位置を通るX軸上に、他の2個は、前記フリップチップの実装位置を通るY軸上に配置されたことを特徴とする実装基板。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一つに記載の実装基板において、
    前記認識マークは、該マークに対する前記実装位置認識装置の認識精度の向上に寄与し得る形状とされたことを特徴とする実装基板。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の実装基板において、
    前記認識マークの外周又は前記認識マークの一部に、この認識マークを際立たせる色が付与されたことを特徴とする実装基板。
  9. 請求項1乃至6のいずれか一つに記載の実装基板において、
    前記認識マークは前記ランドパターンからなることを特徴とする実装基板。
  10. 請求項9に記載の実装基板において、
    前記認識マークは、前記ランドパターンの外周にこの認識マークを際立たせる色が付与されたことを特徴とする実装基板。
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