JP2010067715A - 電子部品の実装装置及び実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を基板に実装する際、基板を加熱する熱が実装ツールを伝わって実装ツールを駆動する可動部材に逃げるのを防止した実装装置を提供する。
【解決手段】上下方向に駆動される可動部材と、可動部材の下端部に設けられ先端面に電子部品を吸着保持する実装ツール１５と、可動部材を下降させて実装ツールの先端面に吸着保持された電子部品を基板の上面に実装させる駆動手段と、ヒータを有し、電子部品が基板の上面に実装されるとき基板の下面を支持してヒータによって加熱するステージと、実装ツールが基板に電子部品を実装するときにステージのヒータによって加熱された基板の熱が実装ツールから可動部材に伝わるのを阻止する断熱部材１６を具備する。
【選択図】図２

Description

この発明は実装ツールの下端面に吸着保持された電子部品を下面がステージによって保持された基板の上面に実装する電子部品の実装装置及び実装方法に関する。

基板に電子部品としての半導体チップを実装するダイボンダなどの実装装置においては、実装ツールが電子部品の供給部の上方に駆動され、この供給部から半導体チップなどの電子部品を吸着して取り出した後、搬送手段によって搬送される基板の上方に位置決めされる。

実装ツールが基板の上方に位置決めされた後、この基板の下面はステージによって支持される。ステージにはヒータが設けられ、このヒータによって基板は数百度、たとえば３００〜４００℃に加熱される。

ステージを上昇させると同時に、上記実装ツールが下降方向に駆動され、この実装ツールの下端面に吸着保持された電子部品が上記基板の上面に加圧される。それによって、基板の上記電子部品が実装される箇所に設けられた熱硬化性の接着剤が溶融硬化して上記電子部品が上記基板に実装される。なお、電子部品は接着剤によらず、電子部品に設けられた金属製のバンプを溶融させて上記基板に実装されることもある。

このようにして基板に電子部品を実装する実装装置は特許文献１に示されている。
特開２００７−９５７３７号公報

ところで、上記構成の実装装置において、ステージのヒータによって加熱された基板の上面に、実装ツールの下端面に吸着保持された電子部品を加圧して実装するとき、基板の熱が電子部品を通じて実装ツールに伝導する。実装ツールは通常、駆動源によって上下駆動される可動部材に取付けられている。そのため、実装ツールに伝わった熱はさらに可動部材に伝導することになる。

つまり、基板の熱は実装ツールを通じて可動部材に逃げてしまう。可動部材は熱容量が大きいから、基板から可動部材に逃げる熱量の大きくなる。そのため、基板の温度が低下してしまうため、基板に電子部品を接着剤やバンプなどによって確実に接続できなくなるということがあったり、実装ツールを通じて熱が伝わった可動部材が熱膨張して変形し、電子部品の位置決め精度が低下するということがあるから、実装精度も低下するということがある。

この発明は、ステージのヒータの熱が電子部品から実装ツールを通じて可動部材に伝わるのを防止して、電子部品を基板の確実に、しかも精度よく実装することができるようにした電子部品の実装装置及び実装方法を提供することにある。

この発明は、電子部品を基板に実装するための実装装置であって、
上下方向に駆動される可動部材と、
この可動部材の下端部に設けられ先端面に上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
上記可動部材を下降させて上記実装ツールの先端面に吸着保持された上記電子部品を上記基板の上面に実装させる駆動手段と、
ヒータを有し、上記電子部品が上記基板の上面に実装されるときこの基板の下面を支持して上記ヒータによって加熱するステージと、
上記実装ツールが上記基板に上記電子部品を実装するときに上記ステージのヒータによって加熱された上記基板の熱が上記実装ツールから上記可動部材に伝わるのを阻止する断熱部材と
を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置にある。

上記可動部材には上記実装ツールの後端部が挿入保持される取付け孔が開口形成されていて、上記断熱部材は上記取付け孔の内周面と上記実装ツールの後端部の外周面との間に設けられることが好ましい。

上記断熱部材は上記実装ツールの軸方向中途部に設けられていることが好ましい。

上記実装ツールが断熱材によって形成されていることが好ましい。

この発明は、電子部品を基板に実装するための実装方法であって、
可動部材によって上下方向に駆動される実装ツールの先端面に上記電子部品を吸着保持する工程と、
電子部品が吸着保持された上記実装ツールを下降方向に駆動して上記電子部品を上記基板の上面に実装する工程と、
上記基板に上記電子部品を実装するときにこの基板の下面を加熱するとともに、加熱された上記基板の熱が上記実装ツールから上記可動部材に伝わるのを阻止する工程と、
を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法にある。

この発明によれば、ステージに設けられたヒータによって加熱された基板の熱が実装ツールを通じてこの実装ツールを駆動する可動部材に伝わるのを阻止するようにした。

そのため、ヒータの熱が基板から実装ツールから可動部材に伝わるのが防止されるから、基板を効率よく確実に加熱して電子部品を実装することができ、しかも実装ツールが取付けられた可動部材が熱膨張して変形するのが防止できるから、電子部品の実装精度が低下するのを防止することもできる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１乃至図３はこの発明の第１の実施の形態を示し、図１に示す実装装置は搬送手段を構成する平行に離間対向して配置された一対のガイドレール１を備えている。このガイドレール１に沿って搬送されるリードフレームなどの基板Ｗは実装位置Ｂに位置決めされる。実装位置Ｂに位置決めされた上記基板Ｗにはたとえば半導体チップなどの電子部品２が後述するように実装される。

上記実装位置Ｂには、上記ガイドレール１の上方に実装手段５が設けられている。この実装手段５の上方には駆動手段６が配設され、上記実装手段５を後述するように作動させるようになっている。

上記実装手段５は第１の支持体８を有する。この第１の支持体８はＸ・Ｙ駆動源７によって水平方向であるＸ・Ｙ方向に駆動される。Ｘ・Ｙ駆動源７は図示しない制御装置によって駆動が制御されるようになっている。

上記第１の支持体８の一側面には一対のリニアガイド９（一方のみ図示）が上下方向に沿って設けられ、このリニアガイド９には可動部材１１が一側面に設けられた受け部１０を移動可能に係合させて支持されている。この可動部材１１の下端面には取付け軸１２が突設され、この取付け軸１２には下端面に開口した取付け孔１３が形成されている。

図２に示すように、上記取付け孔１３には中途部に鍔１４が設けられた軸状の実装ツール１５の後端部が挿入されている。実装ツール１５は、通常、耐熱性を有するステンレス鋼などの金属によって形成されていて、その後端部には耐熱性を備えた材料、たとえばポリイミド樹脂などの樹脂によって筒状に形成された断熱部材１６が外嵌されている。

上記取付け孔１３に挿入された実装ツール１５の後端部の外周面は、上記取付け軸１２に形成されたねじ孔１２ａに螺合された止めねじ１７によって脱落不能に固定されている。

上記実装ツール１５には吸引孔１８が軸方向に貫通して形成されている。実装ツール１５を取付け軸１２の取付け孔１３に取付けると、上記吸引孔１８は可動部材１１に形成されて連通孔１９の一端に連通する。この連通孔１９の他端には吸引ポンプ２１（図１に示す）に接続される。

それによって、吸引ポンプ２１を作動させると、上記実装ツール１５の吸引孔１８に吸引力が発生するから、その吸引力によって実装ツール１５の先端面に上記電子部品２を吸着保持できるようになっている。

なお、実装手段５の実装ツール１５には、供給ノズルなどによって供給部（ともに図示せず）から取り出された電子部品２が供給され、その先端面に受け渡されるようになっている。

図１に示すように、上記第１の支持体８の上端には逆Ｌ字状のフック部材２２が設けられている。このフック部材２２と上記可動部材１１の上下方向の中途部の間には、この可動部材１１を弾性的に保持するばね２３が張設されている。

上記第１の支持体８の上部には取付け部材２４が水平に設けられている。この取付け部材２４には位置決めねじ２５が螺合されている。この位置決めねじ２５の先端は上記可動部材１１の上面に当接している。したがって、上記位置決めねじ２５の締め込み量を調整すれば、上記可動部材１１の上下方向の位置決めができるようになっている。つまり、実装手段５が実装位置Ｂに位置決めされたとき、実装ツール１５の下端面に吸着された電子部品２の基板Ｗの上面からの高さを設定できるようになっている。

上記駆動手段６は、上記実装位置Ｂの上方に固定的に配置された第２の支持体２６を有する。この第２の支持体２６は、板面を上記第１の支持体８に対して垂直軸線を中心にする回転方向に９０度位置をずらして設けられていて、その板面には所定間隔で離間した一対のリニアガイド２７が上下方向に沿って設けられている。

上記リニアガイド２７には可動体２８が移動可能に設けられている。この可動体２８にはＬ字状の加圧ツール２９が下端部を上記可動体２８の下端よりも下方に突出させて取付けられている。

上記加圧ツール２９の下端面は上記可動部材１１の上端面に立設された軸部１１ａの上端に設けられたラジアル軸受３０の外周面の上端を押圧する加圧面２９ａとなっている。この加圧面２９ａは上記ラジアル軸受３０よりもＸ、Ｙ方向に対して大きな面積に形成されている。

上記第２の支持体２６の上部には保持部材３１が設けられ、この保持部材３１にはたとえばサーボモータからなる位置決め手段としての加圧用駆動源３２が軸線を垂直にして設けられている。この加圧用駆動源３２の駆動軸３２ａは上記可動体２８に継ぎ手３３を介して連結されている。

したがって、上記加圧用駆動源３２が作動してその駆動軸３２ａが下降方向に駆動されれば、駆動軸３２ａに連動して上記可動体２８が下降するから、この可動体２８に設けられた加圧ツール２９の加圧面２９ａによって上記可動部材１１の軸部１１ａの上端に設けられたラジアル軸受３０の外周面の上端が押圧される。それによって、上記加圧ツール２９が下降方向に駆動されることになる。

加圧ツール２９が下降方向に駆動されて可動部材１１の軸部１１ａが押圧されれば、この可動部材１１がばね２３の復元力に抗して下降する。それによって、可動部材１１に設けられた実装ツール１５に吸着保持された電子部品２がガイドレール１に位置決めされた基板Ｗの上面に押圧される。

なお、基板Ｗに対する電子部品２の位置決めは、実装ツール１５に吸着保持された電子部品２と基板Ｗを図示しない撮像カメラによって撮像し、その撮像信号に基いて実装手段５をＸ・Ｙ駆動源７によってＸ、Ｙ方向に駆動して行われる。

実装ツール１５によって電子部品２を基板Ｗの上面に実装するとき、この基板Ｗの下面は上記ステージ３５がＺ方向上方に駆動されることで、このステージ３５の上面によって支持される。このステージ３５にはヒータ３６が内蔵されていて、ステージ３５を高温度に加熱している。ヒータ３６によるステージ３５の加熱温度は、たとえば３００〜４００℃に設定される。

それによって、基板Ｗに電子部品２を実装ツール１５によって加圧する際、ステージ３５によって基板Ｗが加熱されるから、その熱によってたとえば基板Ｗに設けられた熱硬化性の接着剤３８が溶融されてから硬化することで、上記電子部品２が上記基板Ｗの上面に実装されることになる。

電子部品２を基板Ｗに実装する際、実装ツール１５の先端面に吸着保持された電子部品２が基板Ｗの上面に押圧されると、ステージ３５のヒータ３６によって加熱された基板Ｗの熱が電子部品２から実装ツール１５を伝わって可動部材１１に逃げ、基板Ｗの上面に設けられた接着剤３８の温度が上昇し難くなり、電子部品２を基板Ｗに確実かつ迅速に実装できなくなるということがある。

しかしながら、上記実装ツール１５は上記可動部材１１の取付け孔１３に断熱部材１６を介して取付けられている。そのため、基板Ｗの熱は電子部品２を介して実装ツール１５から可動部材１１に伝わるのが阻止される。つまり、基板Ｗの熱が可動部材１１に逃げるのを阻止することができる。

それによって、図３に示すように電子部品２が基板Ｗの接着剤３８が塗布された部分に加圧されると、接着剤３８はヒータ３６の熱によって短時間で確実に溶融されて硬化する。つまり、電子部品２の実装を能率よく確実に行なうことができる。

しかも、ヒータ３６の熱が可動部材１１に伝わらないため、可動部材１１が熱膨張して変形してこの可動部材１１に設けられた実装ツール１５が位置ずれするということがない。そのため、実装ツール１５に保持された電子部品２が基板Ｗの実装位置からずれるのが防止されるから、実装ツール１５による電子部品２の実装を高精度に行なうことができる。

上記一実施の形態では筒状に形成された断熱部材１６を実装ツール１５の後端部に外嵌させたが、実装ツール１５が取付けられる可動部材１１の取付け孔１３の内面に筒状の断熱部材１６を設け、そこに実装ツール１５を挿入固定するようにしてもよい。

図４はこの発明の第２の実施の形態を示す実装ツール１５Ａの変形例であって、この実施の形態の実装ツール１５Ａは鍔１４よりも後端側が２つの部分１５１ａ，１５１ｂに分割されている。そして、分割された２つの部分１５１ａ，１５１ｂが耐熱性を有する断熱部材によって形成された接続部材４１によって接続されている。

上記接続部材４１は円盤部４１ａの上下面の中央部にそれぞれ軸部４１ｂが突設されていて、それぞれの軸部４１ｂを実装ツール１５Ａの分割された各部分１５１ａ，１５１ｂの端面に開口して形成された凹部４２に挿入して接着固定されている。
なお、上記実装ツール１５Ａの２つの部分１５１ａ，１５１ｂ及び接続部材４１の中心部には吸引孔１８が連通して形成されている。

それによって、実装ツール１５Ａは軸方向の中途部に断熱部材によって形成された接続部材４１が設けられることになるから、電子部品２を実装するときにステージ３５の熱が上記接続部材４１によって遮断され、可動部材１１に伝わるのが阻止されることになる。

図５はこの発明の第３の実施の形態を示す実装ツール１５Ｂの変形例であって、この実施の形態は実装ツール１５Ｂが耐熱性及び電子部品２の実装に耐え得る硬度を有する断熱材、たとえばセラミック材やポリイミド樹脂などによって形成されている。

実装ツール１５Ｂを上述した性能を有する断熱材で形成すれば、電子部品２を基板Ｗに実装するとき、ヒータ３６によって加熱されたステージ３５の熱が可動部材１１に伝わるのが阻止できるから、電子部品２の実装を第１、第２の実施の形態と同様、能率よく確実に行なうことが可能となる。

上記第１の実施の形態では実装ツールが設けられた可動部材を駆動する駆動手段として加圧ツールを上下方向に駆動し、この加圧ツールによって可動部材を押圧してばねの付勢力に抗して下降させるようにしたが、可動部材の上下方向の駆動はカムを用いたり、或いはシリンダやリニアモータなどによって上記可動部材を直接的に駆動するようにしてもよく、その点はなんら限定されるものでない。

また、実装ツールは可動部材に設けられた取付け軸に設けるようにしたが、可動部材に直接設けるようにしてもよい。

この発明の第１の実施の形態を示す実装装置の概略的構成図。 可動部材の取付け軸に対する実装ツールの取付け構造を示す断面図。 基板に電子部品を実装するときの説明図。 この発明の第２の実施の形態を示す実装ツールの一部断面した側面図。 この発明の第３の実施の形態を示す実装ツールの断面図。

符号の説明

２…電子部品、１１…可動部材、６…駆動手段、１２…取付け軸、１５，１５Ａ，１５Ｂ…実装ツール、１１…実装ツール、１６…断熱部材、３５…ステージ、３６…ヒータ、４１…接続部材（断熱材）。

Claims (5)

1. 電子部品を基板に実装するための実装装置であって、
   上下方向に駆動される可動部材と、
   この可動部材の下端部に設けられ先端面に上記電子部品を吸着保持する実装ツールと、
   上記可動部材を下降させて上記実装ツールの先端面に吸着保持された上記電子部品を上記基板の上面に実装させる駆動手段と、
   ヒータを有し、上記電子部品が上記基板の上面に実装されるときこの基板の下面を支持して上記ヒータによって加熱するステージと、
   上記実装ツールが上記基板に上記電子部品を実装するときに上記ステージのヒータによって加熱された上記基板の熱が上記実装ツールから上記可動部材に伝わるのを阻止する断熱部材と
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装装置。
2. 上記可動部材には上記実装ツールの後端部が挿入保持される取付け孔が開口形成されていて、上記断熱部材は上記取付け孔の内周面と上記実装ツールの後端部の外周面との間に設けられることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
3. 上記断熱部材は上記実装ツールの軸方向中途部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
4. 上記実装ツールが断熱材によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の実装装置。
5. 電子部品を基板に実装するための実装方法であって、
   可動部材によって上下方向に駆動される実装ツールの先端面に上記電子部品を吸着保持する工程と、
   電子部品が吸着保持された上記実装ツールを下降方向に駆動して上記電子部品を上記基板の上面に実装する工程と、
   上記基板に上記電子部品を実装するときにこの基板の下面を加熱するとともに、加熱された上記基板の熱が上記実装ツールから上記可動部材に伝わるのを阻止する工程と、
   を具備したことを特徴とする電子部品の実装方法。

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