JP2889688B2

JP2889688B2 - 電子部品の組立方法及び組立装置

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Publication number: JP2889688B2
Application number: JP2323812A
Authority: JP
Inventors: 勝坂口; 寿治石田; 弘二芹沢; 大之田中; 一郎宮野; 幸記種田; 浩中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH04192554A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子部品の組立方法及び組立装置にかか
り、特にフィルムテープに半導体チップを搭載したTAB
パッケージを、表裏両面にパターンを有するプリント配
線基板によって形成されたコネクタ枠を介して、厚さ方
向に複数個積層接続した積層TABパッケージの組立方法
及び組立装置に関する。

［従来技術］電子機器の高密度、小型、軽量、薄型化への要求が強
く、従来からのプラスチックパッケージによるDIL、SOJ
に変わってTAB方式にて形成されたTABパッケージの需要
が高まっている。また、部品実装形態においても、従来
の１枚のプリント配線板上に２次元的に複数個の部品を
配置していたものが、高密度な実装が要求されてくるに
つれ、このような２次元的な実装では間に合わなくなっ
てきている。

そこで、例えば特開昭58−182257号公報、特開昭62−
172749号公報及び特開平１−30926号公報に示めされる
ような、特に厚さの薄いことを特徴としたTABパッケー
ジ及びQFPを厚さ方向に複数個積層接続した３次元実装
部品が提案されるようになってきた。

［発明が解決しようとする課題］このような３次元実装部品の組立では、多段に積層す
るときの各層間のパターン位置合わせ精度と、位置合わ
せ後の位置ずれ防止が重要な課題となっている。

従来の組立法では、第２図に示すように電子部品の端
部に設けた位置合わせ用の孔と、この孔に合った位置合
わせ用のピンを設けた治具によって位置合わせを行って
いた。すなわち、ガイドピン20を埋め込んだ位置合わせ
用治具21を用いて、ガイド孔22を設けた電子部品23のカ
イド孔を上記ガイドピンに挿入して位置合わせし、多段
に積層していく方法である。

ところが、この方法によると、電子部品のガイド孔と
層間接続用のパターンとの位置ずれが、直接層間ずれに
反映されることになり、接続パターンピッチの狭少化に
伴なって層間における隣接パターン間でのショート不良
が発生するという欠点があった。

また、多段に位置合わせした後、層間の隣接パターン
同士をはんだ接続するが、このとき電子部品の位置合わ
せ孔に位置合わせ治具のピンを挿入したままで加熱する
と、電子部品と治具との熱膨張率の違いから、電子部品
に大きな熱応力が生ずるという問題があり、従来法では
位置合わせ積層した後、電子部品の接続端子部を上下面
から挟み付けて保持してピンを抜き取り、その後リフロ
ー炉に通してはんだ付けを行っている。ところがこの方
法によると、はさみ付け後のフラックス塗布、はんだリ
フローの過程で、層間の位置ずれが発生し、隣接パター
ン間でショート不良を発生する欠点があった。

したがって、本発明の目的は、このような従来の問題
点を解消することにあり、その第１の目的は狭ピッチ端
子を有する電子部品の高精度位置合わせを実現すると共
に、複数個の電子部品の積層接続において、各層間の位
置ずれを発生させない電子部品の組立方法を、そして第
２の目的はその組立装置を、それぞれ提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明では、接続端子ある
いは接続端子と同時プロセスによって形成された位置合
わせパターンを、光学的に読み取り、この情報を用いて
層間の位置合わせを行うものである。また、各層間の位
置合わせと同時に層間をはんだ、または接着剤によって
仮固定しながら、多段積層するようにしたものである。
また、上記手段を用いて積層TABを形成するに際し、ま
ず、枠を仮固定して枠付きTABを形成し、ついでこの枠
付きTABを複数段積層して積層TABを形成するものであ
る。さらにまた、上記手段を用いて積層TABを形成する
に際し、枠、TABを交互に位置合わせ仮固定し、複数段
の積層をして積層TABを形成するものである。さらに、
上記手段の位置合わせ接合を用いて積層TABを形成する
に際し、枠付きTABを逐次積層し、はんだリフロー接合
して積層TABを形成するものである。上記目的達成手段
の具体的構成例を以下に示すと、上記第１の目的は、（１）．プリント配線板を用いたコネクタ枠に、電子部
品（TABパッケージに相当）のリードを位置合わせし接
合して部品搭載基板（枠付きTABに相当）を形成し、こ
の部品搭載基板を複数個積層して組み立てる電子部品の
組立方法において、前記コネクタ枠及び電子部品を供給
配置する段階と、前記コネクタ枠と電子部品を試料取付
台に吸着固定する段階と、前記コネクタ枠、電子部品及
び部品搭載基板を吸着ヘッドに吸着保持する段階と、前
記コネクタ枠電子部品、部品搭載基板を吸着保持後に所
定位置に搬送する段階と、前記コネクタ枠の位置合わせ
用端子と電子部品の粗位置合わせする段階と、前記コネ
クタ枠、電子部品及び部品搭載基板を位置合わせ用端子
との位置情報を光学的に読み取る段階と、光学的に読み
取られた前記位置情報を電気信号に変換してTVモニタに
画面として表示する段階と、光学的に読み取られた前記
位置情報をもとに位置合わせを行う段階と、前記コネク
タ枠の接続端子及び電子部品リードにフラックスを塗布
する段階と、前記コネクタ枠の接続端子と電子部品リー
ドを加熱接合する段階とを有して成る電子部品の組立方
法により、そしてまた、（２）．部品搭載基板を厚さ方向に複数層積層接続する
電子部品の組立方法において、部品搭載基板を供給配置
する段階と、部品搭載基板を試料取付台に吸着固定する
段階と、部品搭載基板を吸着ヘッドに吸着保持する段階
と、部品搭載基板を吸着保持後に所定位置に搬送する段
階と、部品搭載基板を粗位置合わせする段階と、部品搭
載基板の位置合わせ用端子の位置情報を光学的に読み取
る段階と、光学的に読み取られた前記位置情報を電気信
号に変換してTVモニタに画面として表示する段階と、光
学的に読み取られた前記位置情報をもとに位置合わせを
行う段階と、部品搭載基板と部品搭載基板を接着固定す
る段階と、前記接着剤を硬化する段階とを有して成る電
子部品の組立方法により、達成される。

また、上記第２の目的は、（３）．プリント配線板を用いたコネクタ枠の接続端子
に、電子部品（TABパッケージに相当）のリードを位置
合わせし接合する電子部品の組立装置において、前記コ
ネクタ枠及び電子部品を供給配置する供給配置機構と、
前記コネクタ枠と電子部品を吸着固定する試料取付台
と、前記コネクタ枠、電子部品及び部品搭載基板（枠付
きTABに相当）を吸着保持する吸着ヘッドと、前記コネ
クタ枠、電子部品、部品搭載基板を吸着保持後に所定位
置に搬送する搬送機構と、プリント配線板、電子部品及
び部品搭載基板を粗位置合わせする粗位置合わせ機構
と、前記コネクタ枠の位置合わせ用端子と電子部品の位
置合わせ用端子との位置情報を光学的に読み取る位置読
み取り機構と、光学的に読み取られた前記位置情報を電
気信号に変換してTVモニタに画面として表示する画像表
示機構と、光学的に読み取られた前記位置情報をもとに
位置合わせを行う位置合わせ機構と、前記コネクタ枠の
接続端子及び電子部品リードにフラックスを塗布するフ
ラックス塗布機構と、前記コネクタ枠の接続端子と電子
部品リードを加熱接合するための加熱接合機構とを備え
て成る電子部品の組立装置により、そしてまた、（４）．複数枚の部品搭載基板を厚さ方向に積層接続す
る電子部品組立装置において、部品搭載基板を供給配置
する供給配置機構と、部品搭載基板を吸着固定する試料
取付台と、部品搭載基板を吸着保持する吸着ヘッドと、
部品搭載基板を吸着保持後に所定位置に搬送する搬送機
構と、部品搭載基板を粗位置合わせする粗位置合わせ機
構と、部品搭載基板の位置合わせ用端子の位置情報を光
学的に読み取る位置読み取り機構と、光学的に読み取ら
れた前記位置情報を電気信号に変換してTVモニタに画面
として表示する画像表示機構と、光学的に読み取られた
前記位置情報をもとに位置合わせを行う位置合わせ機構
と、部品搭載基板と部品搭載基板を接着固定するための
接着剤塗布機構と、該接着剤を硬化するための接着剤硬
化機構とを備えて成る電子部品の組立装置により、達成
される。

［作用］上記手段によれば、接続端子のピッチが狭ピッチパタ
ーンを有する電子部品を多段積層接続して組立るに際
し、組立工程を高能率に、しかも歩留りよく実現するこ
とが可能となる。本発明の具体的な作用については、以
下に詳述する実施例の項の中で、明らかにされよう。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて具体的に
説明する。

実施例1. まず、装置構成の一例について説明する。

第１図は、本発明電子部品の組立装置の外観斜視図を
示したものである。

同図において、架台１の上部には、XYロボット部２、
試料位置合わせユニット３、試料載置ユニット４、ディ
スペンサユニット５、パルスヒート加熱ユニット６、UV
光照射ユニット７、枠プリアライメント８、TABプリア
ライメント９、試料配置台10、実体顕微鏡11が設置され
ている。また、架台側部には、TVモニタ12が、架台前面
には操作パネル13、14が、さらに架台側面にはモーター
コントローラ15が設置されている。試料位置合わせユニ
ット３は位置合わせヘッドユニット16、位置読み取りユ
ニット17によって構成されており、XYロボット部２のＸ
軸上設置されている。試料配置台10には、TABパッケー
ジ及びコネクタ枠を収納するための４個のトレー10a、1
0b,10c,10dが設置されている。

第３図は、第１図の位置合わせヘッドユニット16、位
置読み取りユニット17の詳細を拡大して示した斜視図で
ある。位置合わせヘッドユニット16と位置読み取りユニ
ット17は一体となって昇降スライド31に取り付けられ、
パルスモーター32によって上下できる構成となってい
る。昇降スライド31はXYロボットユニットのＸ方向（第
１図で左右方向）スライドガイドバー33にガイドされ、
ボールスクリュー34によってＸ方向に移動できる。

位置合わせヘッドユニット16は昇降シリンダー161、
ヘッド回転用パルスモーター162、回転角センサー163、
押し付けスライド164、スプリング165、ヘッド上下調整
ノブ166、吸着ヘッド167で構成されている。吸着ヘッド
167は昇降シリンダ161によって上下動が出来、ヘッド回
転用パルスモーター162及び回転角センサー163によって
微細角度の回転が可能である。ヘッド上下調整ノブ166
は、吸着ヘッドを手動によって上下に微動調整するもの
である。押し付けスライド164とスプリング165にて、吸
着ヘッドを試料に押し付けたときの荷重を一定に保つよ
うにしている。

位置読み取りユニット17は、位置合わせヘッドユニッ
ト16の左右に各１組配置されており、TVカメラ171、光
学系ボックス172、ライトガイド173、Ｘ方向スライド17
4、Ｙ方向微動スライド175、Ｙ方向調整ノブ176から構
成されている。また光学系ボックス172の端部には位置
読みだし孔177が設けられている。

位置読み取りユニット17はエアーシリンダーによって
駆動するＸ方向スライド174によって、左右に移動で
き、また、Ｙ方向微動ノブ176によって手動にてＹ方向
（図において前後方向）に微動送りが出来る。また、図
には示していないが、手動によってＸ方向の微動送りが
行える機構も備えている。ライトガイド173は、外部の
光源からの照明光を試料上面に照射するためのもので光
学系ボックス172の中を通った光は位置読みだし孔177
（上下両方に明いている）から試料面に照射される。試
料面からのパターン像は、位置読みだし孔177から光学
系ボックス172内に取り込まれ、ボックス内の光学系に
よって光軸長などが調整され、TVカメラの撮像面に結像
する。

第４図は、第３図の吸着ヘッド167の下面を示した斜
視図である。中央部にTAB吸着台座201、その中心部にTA
Bパッケージを真空吸引するためのTAB吸引孔202、外周
部にコネクタ枠吸着台座203とその吸着台座203の２辺の
中央部にコネクタ枠吸引孔204が設けられている。

第５図は、第１図の位置読み取りユニット17を詳細に
示したもので、光学系ボックス172内の光学系と読み取
りパターン像の光路を示した図である。光学系ボックス
172内にはプリズム220、221、222、223、レンズ224、22
5、ハーフミラー226があり、これらの上部にTVカメラの
撮像部227がある。光学系ボックス172の上方に位置する
試料からの像Ａは、プリズム220、レンズ224、プリズム
221、ハーフミラー226、再びプリズム221を通って撮像
部227に到達する。また、下方からの像Ｂは、プリズム2
22、レンズ225、プリズム223、プリズム221を通って撮
像部227に到達する。

第６図は、第１図の試料載置ユニット１を拡大して詳
細に示した斜視図である。スライドテーブル41は架台１
上面に固定されており、このスライドテーブル41の上面
にXYテーブル42が取り付けられている。XYデーブル42の
上面には治具固定台43が取り付けら、この試料固定台43
の上面に試料固定治具44が容易に着脱出来る構造で取り
付けられている。治具固定台43の側面には片面９個、両
面で18個の真空バルブ45が取り付けられ、それぞれの真
空バルブ45にはバーブエルボ46が取り付けられている。
また治具固定台43の側部には真空吸引用のバーブ継ぎ手
47が取り付けられ、チューブ48によってバーブエルボ46
とつながっている。

第７図は、第６図の試料固定治具44を拡大して詳細に
示した斜視図である。

同図において、上面中央部にTAB吸着台座441とこの中
心部にTAB吸着孔442が明けられ、TAB吸着台座441の外側
にコネクタ枠吸着部443、コネクタ枠吸引孔444が明けら
れ、これらの側部には熱絶縁板445が配置されている。
上記第６図及び第７図において、TAB吸引孔442、コネク
タ枠吸引孔444は、それぞれ独立に個々の真空バルブ45
に接続されており、真空バルブを独立に駆動させること
により、個々のTAB及びコネクタ枠の真空吸着及び解放
が独立に行える機構となっている。第６図において、ス
ライドテーブル41は、エアーシリンダーにてＸ方向に移
動でき、フラックス塗布及び接着剤塗布時に試料固定治
具44をディスペンサユニット５部に移動するときに駆動
される。XYテーブル42はパルスモーターによって駆動さ
れ、位置合わせ時の微動送りを行う。

第８図は、第１図のディスペンサユニット５の詳細を
示す拡大斜視図である。ディスペンサユニット５は、接
着剤塗布とフラックス塗布用の２台が設置されている
が、構造的には同じものを用いているので、接着剤用の
もので説明をする。ただし、各部の符号は数字部分を同
じにして、数字の後にフラックス用は“a"を、接着剤用
は“b"をつけて表す。ディスペンサヘッド51には、シリ
ンジ52が取り付けられており、シリンジ52に供給された
接着剤は、ディスペンサヘッド51内のモータとスクリュ
ー（図示せず）とによって、ニードル53に押し出され
る。ディスペンサヘッド51は固定バンド54によって、エ
アーシリンダによって上下移動するＺスライド55に固定
される。ディスペンサヘッド51は、マイクロメータヘッ
ド56、高さ調整カム57及び調整つまみ58によって高さの
微細調整が出来るようになっている。Ｚスライド55を含
むこれらのディスペンサユニット５は保持金具59によっ
て架台１上面に固定されている。

第９図は、第１図のパルスヒート加熱ユニット６の詳
細を示す拡大斜視図である。同図において、加熱チップ
601はチップ固定ブロック602、603に固定されている。
固定ブロック602、603は、ガイドロッド604、605、スプ
リング606、607を介して電極608、609に取り付けられて
いる。電極608、609は、アーム610、611に固定され、こ
のアーム610、611は絶縁板612を介して、Ｚスライドテ
ーブル613に固定され、このＺスライドテーブル613はＹ
スライドテーブル614に固定され、Ｙスライドテーブル6
14は架台１に固定されている。電源供給線615、616の一
端は加熱装置電源（図示せず）につながっており、他方
はアーム610、611に固定されている。

アーム610、611とチップ固定ブロック602、603は電線
（図示せず）でつながっており、電源供給線615、616か
ら供給されたパルス電流が加熱チップ601に供給される
ように構成されている。チップ固定ブロック602、603に
はガイドロッド604、605が固定されており、ガイドロッ
ド604、605は、電極608、609に明けられた孔に挿入され
ていてその孔内をスライドでき、スプリング606、607に
よってチップ固定ブロック602、603を常に一定荷重で下
方に押し下げる構造になっている。Ｚ及びＹスライドは
エアーシリンダーによって駆動される。

第10図は、第１図のUV光照射ユニット７の詳細を示す
拡大斜視図である。この図において、UV照射ライトガイ
ド71、72はエアーシリンダー73によって矢印点線に示す
円弧運動をするライトガイド取り付け板74に固定されて
いる。ライトガイド71、72からのUV光は矢印Ｂ及びＢ′
に示す方向に進み、試料上側面を照射する。試料固定治
具44、治具固定台43をUV光照射ユニットとの位置関係を
明らかにするため明示した。

次に、本装置の組み立て対象とする積層TAB及び積層T
ABを構成する部材について説明する。第11図はTABパッ
ケージの外観図、第12図は第11図のＡ−Ａ′断面図であ
る。第13図はコネクタ枠の外観図、第14図は第13図のＡ
−Ａ′断面図である。第15図は積層TABの外観図、第16
図は第15図のＡ−Ａ′断面図である。

第11図及び第12図において、TABパッケージ110は、フ
イルムテープ111上に形成した銅（Cu）パターン112に、
LSIチップ113をインナボンディングし、封止用レジン11
4をコートしたものである。アウターリード115はTABパ
ッケージへの外部からの信号入出力用端子で、外部回路
と接続される。

また、第13図及び第14図において、コネクタ枠120は
ガラスエポキシプリント配線板を用い、チップ配置エリ
ア121をくり抜いて額縁状にし、残された基材上の表裏
に接合端子122、123を形成し、この接合端子122、123を
スルーホール124でつないで導通を図ったものである。

第15図及び第16図に示す積層TAB130は、第11図及び第
14図に示したTABパッケージ110のアウターリード115と
コネクタ枠120の接合端子122及び123を接合し、これを
複数段縦方向に積層接続したものである。

次に積層TABパッケージの組立手順を説明する。

第17図、第18図及び第19図は積層TABパッケージの組
立手順の一例を示した組立フロー図である。まず、第17
図及び第19図において、TABパッケージは連続したフィ
ルム状でLSIチップボンディング、封止用レジンコーテ
ィング、エージング処理等が施されて供給されてくる。
この連続したテープから、個々のTABパッケージを型抜
きし、１個のTABパッケージに切断分離する。一方、コ
ネクタ枠も複数個が一枚の大形基板上にパターン形成さ
れており、その大形基板で供給されることから、TABパ
ターンと同様型抜きにて１個のコネクタ枠に切断分離す
る。このように個片に加工されたTABパッケージとコネ
クタ枠を、TABパッケージのアウターリードとコネクタ
枠の接続パターンを位置合わせし、はんだで仮接続し、
１組の枠付きTABを形成する。

次に第18図及び第19図において、前記枠付きTABを複
数個各層間の接続端子部の位置合わせ仮固定を行い、そ
の状態ではんだリフロ法によって層間接続を行い積層TA
Bを形成する。

その他の代表的な組立手順を第20図〜第22図に示す。
第20図は、枠付きTABの形成と積層TABの形成を平行して
行うものである。

第21図はTABパッケージとコネクタ枠を交互に順次位
置合わせとはんだ接続を行って積層接続していくもので
ある。また第22図は、TABパッケージとコネクタ枠を交
互に位置合わせしながら仮固定して積み上げ、最後に一
括してはんだリフロー接続する方法である。

以上、実施例１として電子部品の組立装置を主体に積
層TABの組立手順についても説明したが、次ぎの実施例
２では、第１図〜第22図によって説明した本発明の組立
装置を用いた積層TAB組立方法につき、動作と共に説明
する。

実施例2. まず、第１番目の動作として、TABパッケージとコネ
クタ枠とを位置合わせのうえ接続し枠付きTABを形成す
る。TABパッケージ及びコネクタ枠は、金型で外形切断
加工を行い、第１図に示す縦９列、横６列のマトリクス
状の収納エリアを有するそれぞれ専用のトレーに配置収
納されている。本実施例では、TABパッケージ及びコネ
クタ枠の外形抜きとトレーへの収納は別の装置で行った
が、本装置にそれらの装置を組み込むことも可能であ
る。またトレーを用いないで、外形抜き後直ちに次工程
の位置合わせ位置への搬送を行うようにすることも十分
可能である。この状態において、試料位置合わせユニッ
ト３をコネクタ枠用トレーの第１番位置（図において最
左上）に移動させ、吸着ヘッド167でコネクタ枠を真空
吸着する。吸着ヘッド167の吸着面は、第４図に示すよ
うにTABパッケージを吸着するためのTAB吸引孔202とコ
ネクタ枠を吸着するためのコネクタ枠吸引孔204があ
り、これらは独立に吸引及び真空の解放が出来る構造と
なっており、コネクタ枠保持に対しては、コネクタ枠吸
引孔204を真空吸引動作させる。

次に、試料位置合わせユニット３をプリアライメント
８の位置に移動させ、この位置でコネクタ枠のプリアラ
イメントを行う。その後、再び吸着ヘッド167に吸着
し、吸着ヘッド167を持ち上げて、次に試料位置合わせ
ユニット３を試料載置ユニット４上の試料固定治具44上
の第１番目（図で１番前方）の位置移動し、吸着ヘッド
を下降させてコネクタ枠を配置する。

試料固定治具44への試料の位置は、第６図及び第７図
に示すようにTAB吸引孔442とコネクタ枠吸引孔444が組
になって９個分配置されており、それぞれは独立に吸着
動作できる構造になっている。これで第１番目のコネク
タ枠が試料固定治具44上にセットされた。この後これと
同様の動作を順次繰り返して、９個のコネクタ枠を試料
固定治具44上にセットする。この場合、吸着ヘッド167
は常に本設備の電気原点に位置しており、試料固定治具
44が第６図において右前方に試料１個分ずつ移動して９
個のコネクタ枠を配置していく。次に試料載置ユニット
４をスライドテーブル41の駆動によってディスペンサユ
ニット５部に移動させる。ここで第８図に示すディスペ
ンサヘッド51aをコネクタ枠端子上に下降させ、端子上
に規定量のフラックスを塗布する。試料固定治具44の
Ｘ、Ｙ方向移動と、ディスペンサヘッド51aの上下移動
及びフラックスの吐出動作を連動させることにより、９
個のコネクタ枠の端子上に規定量のフラックスを塗布す
ることができる。この後、試料載置ユニット４を元の位
置合わせ位置に戻す。

次に試料位置合わせユニット３をTABトレーの第１番
位置に移動し、TABパッケージを吸着保持し、TABプリア
ライメント９でプリアライメントを行い、試料固定治具
44上に移動する。ここで、試料固定治具44上にセットさ
れたコネクタ枠の表面パターンと吸着ヘッド167に吸着
されたTABパッケージの裏面パターンを第３図及び第５
図に示す光学機構によって読み取り、両方のパターンを
TVモニタ11面に写し出す。光学系は、TABパッケージ及
びコネクタ枠の対角上２点のパターンを読み取る。ま
た、光学系は、吸着ヘッド167の下降時は吸着ヘッド167
下面から退避しており、位置合わせ時は、TABパッケー
ジとコネクタ枠のパターンが読み取れるように、中心位
置に移動できる構造となっている。ここで読み取ったパ
ターン像をモニタ11上に写し出すと共に、画像処理装置
を介して位置ずれ量を検出し、その結果をＸ、Ｙロボッ
ト部３にフィードバックして位置ずれの補正を行ない、
コネクタ枠とTABパターンの位置合わせを完了する。こ
の後、光学系を左右に開いて、コネクタ枠とTABパター
ンの間から待避させた後、吸着ヘッド167を押し下げ
て、コネクタ枠の端子とTABパッケージのリードを位置
合わせ設置する。

吸着ヘッド167を押し下げたままの状態で、第10図に
示すパルスヒート用の加熱チップ601を一方の接続端子
部上面に移動させ、押し付けて、加熱チップ601に規定
量の電流を流すことによってコネクタ枠上のはんだが溶
融し、コネクタ枠端子とTABパッケージのリードとのは
んだ接続が行われる。次に、加熱チップを反対側の接続
部に移動して、同様に加熱処理を行う。このようにし
て、TABパッケージとコネクタ枠を順次９個はんだ接続
して、９個の枠付きTABを形成する。次に、この枠付きT
ABを吸着ヘッド167にて吸着保持し、枠付きTAB用トレー
に収納する。これで、第１段階の枠付きTABの形成を完
了する。

この枠付きTABの形成において、本実施例ではコネク
タ枠の配置及びフラックス塗布を９個単位で処理してい
たが、まず、１個目のコネクタ枠を試料固定治具44上に
配置し、次にフラックス塗布を行い、その後TABパッケ
ージを位置合わせ位置に配置し、はんだ付けするという
ように枠付きTABを１個ずつ形成していくことも可能で
ある。また本実施例では、コネクタ枠とTABパッケージ
の位置合わせ前にフラックス塗布を行っているが、コネ
クタ枠とTABパッケージの位置合わせを先に行い、その
後にコネクタ枠端子へのフラックス塗布を行うことも可
能である。

次に第２番目の動作として、第１番目の動作で形成し
た枠付きTABを４段位置合わせ積層し、接着仮固定する
手順について説明する。

まず、枠付きTABを配置収納した枠付きTAB用トレーを
試料配置台10にセットする。今回の実施例で対象として
いる積層TABは、第１段目から第４段目（積層する一番
下になる枠付きTABを第１段目とし、順次上に第２、第
３、第４段と呼ぶ）までTABパッケージ及びコネクタ枠
の外形は同じであるが、コネクタ枠のパターンが異なっ
ていることから４種類に種類分けされている。このこと
から枠付きTAB用トレーは各段別に４個配置されてい
る。なお枠付きTAB用トレーはコネクタ枠用トレーと同
形状であり、本実施例では同じ物を兼用している。

次に、試料位置合わせユニット３を第１番（第１図の
最左上）の枠付きTAB収納位置に移動し、吸着ヘッド167
を下降させて枠付きTABを吸着保持する。次いで、吸着
ヘッド167を上昇させ、プリアライメント機構に移動さ
せプリアライメントを行ない、次いで試料固定治具44上
に移動し枠付きTABを試料固定治具44に吸着固定する。
この動作を９回繰り返し、試料固定治具44上に９個の枠
付きTABを配置する。第１段目の枠付きTABのプリアライ
メント、位置合わせ治具へのセットは、前記枠付きTAB
形成時におけるコネクタ枠の時と同じ動作である。

次に、試料載置ユニット４をスライドテーブル41の駆
動によってディスペンサユニット５部に移動させる。こ
こでディスペンサヘッド51bをコネクタ枠端子上に下降
させ、枠付きTABのコネクタ枠部長手方向位置に規定量
の接着剤を塗布する。試料固定治具44のＸ、Ｙ方向移動
と、ディスペンサヘッド51bの上下移動及び接着剤の吐
出動作を連動させることにより、９個のコネクタ枠の端
子上に規定量の接着剤を塗布することができる。この
後、試料載置ユニット４を元の位置合わせ位置に戻す。

次ぎに第２段目の枠付きTAB用トレーから第２段目の
第１番位置の枠付きTABを吸着保持し、プリアライメン
を行って、試料固定治具44上に搬送する。ここで、位置
読み取りユニット17を試料固定治具44上の第１段目の枠
付きTABと、吸着ヘッド167に保持されている第２段目の
枠付きTABの間に配置し、第１段目の枠付きTABの位置合
わせ用表面パターンと第２段目の枠付きTABの位置合わ
せ用裏面パターンを読み取り、TVモニタ11に写し出す。
同時に、位置読み取りユニット17が読み取った画像情報
は、画像処理装置を介して第１と第２の枠付きTABの位
置ずれを検出し、この結果をＸ、Ｙロボットにフィード
バックして位置ずれの補正を行う。この後、位置読み取
りユニット17を左右に待避させ、吸着ヘッド167を下降
させて、第１段目の枠付きTAB上に第２段目の枠付きTAB
を載置する。

吸着ヘッド167を押し下げたままの状態で、UV光照射
ユニット７を移動させ、ライトガイドから照射するUV光
が接着剤塗布部を照射する位置に配置する。ここで、UV
光を照射することにより、第１枠付きTABと第２枠付きT
ABは接着剤で固定される。この後、UV光照射ユニット７
を元の位置に待避させ、吸着ヘッド167の吸引を解放し
て、吸着ヘッド167を上昇させる。

これで、第１個目の第１段枠付きTABと第２段枠付きT
ABの接着固定が完了する。以上の動作を９回順次繰り返
すことによって、９個の第１段枠付きTABと第２段枠付
きTABの位置合わせ接着固定が完了する。

次ぎに、第２段枠付きTABの上に第３段枠付きTABを位
置合わせ接着固定し、さらに第３段枠付きTABの上に第
４段枠付きTABを位置合わせ接着固定することによっ
て、９個の４段積層TABの位置合わせ積層接着を完了す
る。

この後、位置合わせ治具上の積層TABを枠付きTAB用ト
レーの空いている位置に搬送返却して第１ロットの積層
TABの形成作業を完了する。

積層TABの形成において、本実施例では枠付きTABの配
置、接着剤塗布など一連の処理を９個単位で行ってきた
が、１個単位の処理も十分可能である。

また位置合わせについては、本実施例では画像処理を
用いた自動位置合わせについて説明してきたが、モニタ
11画面を見ながら操作パネル13の操作による手動位置合
わせも十分可能である。

また本実施例では、電子部品としてTABパッケージを
対象に説明してきたが、TABパッケージだけに限定され
るものではない。同様に、プリント配線板としてコネク
タ枠を対象に説明してきたが、これもプリント配線板だ
けに限定するものではない。

また、本実施例では枠付きTABの形成において、コネ
クタ枠とTABパッケージリードの接続をパルスヒート加
熱によるはんだ接合について説明したが、特にこの方法
に限定するものではない。また、積層TAB形成時に枠付
きTABと枠付きTABの固定にUV接着剤を用いたが、特にUV
接着剤に限定するものではなく、その他の接着剤も十分
適用可能であり、また、接着剤以外の例えばはんだ接合
なども適用可能である。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば接続端子と同時加
工した位置合わせ用パターンを光学的に読み取って位置
合わせを行うため、積層する部品の層間での位置合わせ
が非常に良好に行える。また、複数個の積層において、
各層間を接着剤により確実に固定するため、位置合わせ
処理後の工程における位置ずれが皆無となり良好な積層
接続が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となる電子部品組立装置の外
観を示した斜視図、第２図は従来技術の組立方法を説明
する斜視図、第３図は試料位置合わせユニットの斜視
図、第４図は吸着ヘッド下面の斜視図、第５図は光学系
ボックス内の光学系と光路を示した図、第６図は試料載
置ユニットの斜視図、第７図は試料固定治具の斜視図、
第８図はディスペンサユニットの斜視図、第９図はパル
スヒート加熱ユニットの斜視図、第10図はUV光照射ユニ
ットの斜視図、第11図はTABパッケージの斜視図、第12
図は第11の図Ａ−Ａ′断面図、第13図はコネクタ枠の斜
視図、第14図は第13図のＡ−Ａ′断面図、第15図は積層
TABの斜視図、第16図は第15図のＡ−Ａ′断面図、第17
図〜第22図は積層TABパッケージの組立手順の一例を示
した組立フロー図である。〈符号の説明〉１……架台、２……XYロボット部、３……試料位置あわ
せユニット、４……試料載置ユニット、５……ディスペ
ンサユニット、６……パルスヒート加熱ユニット、７…
…UV光照射ユニット、８……枠プリアライメント、９…
…TABプリアライメント、10……試料配置台、10a、10
b、10c、10d……トレー、11……実体顕微鏡、12……TV
モニタ、13、14……操作パネル、15……モニタコントロ
ーラ、16……位置あわせヘッドユニット、17……位置読
み取りユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中大之神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者宮野一郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者種田幸記神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者中村浩埼玉県入間郡茂呂山町旭台15番地日立東部セミコンダクタ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 25/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント配線板を用いたコネクタ枠に、電
子部品のリードを位置合わせし接合して部品搭載基板を
形成し、この部品搭載基板を複数個積層して組み立てる
電子部品の組立方法において、前記コネクタ枠及び電子
部品を供給配置する段階と、前記コネクタ枠と電子部品
を試料取付台に吸着固定する段階と、前記コネクタ枠、
電子部品及び部品搭載基板を吸着ヘッドに吸着保持する
段階と、前記コネクタ枠、電子部品、部品搭載基板を吸
着保持後に所定位置に搬送する段階と、前記コネクタ
枠、電子部品及び部品搭載基板を粗位置合わせする段階
と、前記コネクタ枠の位置合わせ用端子と電子部品の位
置合わせ用端子との位置情報を光学的に読み取る段階
と、光学的に読み取られた前記位置情報を電気信号に変
換してTVモニタに画面として表示する段階と、光学的に
読み取られた前記位置情報をもとに位置合わせを行う段
階と、前記コネクタ枠の接続端子及び電子部品リードに
フラックスを塗布する段階と、前記コネクタ枠の接続端
子と電子部品リードを加熱接合する段階とを有して成る
電子部品の組立方法。
【請求項２】部品搭載基板を厚さ方向に複数層積層接続
する電子部品の組立方法において、部品搭載基板を供給
配置する段階と、部品搭載基板を試料取付台に吸着固定
する段階と、部品搭載基板を吸着ヘッドに吸着保持する
段階と、部品搭載基板を吸着保持後に所定位置に搬送す
る段階と、部品搭載基板を粗位置合わせする段階と、部
品搭載基板の位置合わせ用端子の位置情報を光学的に読
み取る段階と、光学的に読み取られた前記位置情報を電
気信号に変換してTVモニタに画面として表示する段階
と、光学的に読み取られた前記位置情報をもとに位置合
わせを行う段階と、部品搭載基板と部品搭載基板を接着
固定する段階と、前記接着剤を硬化する段階とを有して
成る電子部品の組立方法。
【請求項３】上記電子部品がTABパッケージから成る請
求項１もしくは２記載の電子部品の組立方法。
【請求項４】上記部品搭載基板が枠付きTABから成る請
求項１もしくは２記載の電子部品の組立方法。
【請求項５】プリント配線板を用いたコネクタ枠の接続
端子に、電子部品のリードを位置合わせし接合する電子
部品の組立装置において、前記コネクタ枠及び電子部品
を供給配置する供給配置機構と、前記コネクタ枠と電子
部品を吸着固定する試料取付台と、前記コネクタ枠、電
子部品及び部品搭載基板を吸着保持する吸着ヘッドと、
前記コネクタ枠、電子部品、部品搭載基板を吸着保持後
に所定位置に搬送する搬送機構と、プリント配線板、電
子部品及び部品搭載基板を粗位置合わせする粗位置合わ
せ機構と、前記コネクタ枠の位置合わせ用端子と電子部
品の位置合わせ用端子との位置情報を光学的に読み取る
位置読み取り機構と、光学的に読み取られた前記位置情
報を電気信号に変換してTVモニタに画面として表示する
画像表示機構と、光学的に読み取られた前記位置情報を
もとに位置合わせを行う位置合わせ機構と、前記コネク
タ枠の接続端子及び電子部品リードにフラックスを塗布
するフラックス塗布機構と、前記コネクタ枠の接続端子
と電子部品リードを加熱接合するための加熱接合機構と
を備えて成る電子部品の組立装置。
【請求項６】複数枚の部品搭載基板を厚さ方向に積層接
続する電子部品組立装置において、部品搭載基板を供給
配置する供給配置機構と、部品搭載基板を吸着固定する
試料取付台と、部品搭載基板を吸着保持する吸着ヘッド
と、部品搭載基板を吸着保持後に所定位置に搬送する搬
送機構と、部品搭載基板を粗位置合わせする粗位置合わ
せ機構と、部品搭載基板の位置合わせ用端子の位置情報
を光学的に読み取る位置読み取り機構と、光学的に読み
取られた前記位置情報を電気信号に変換してTVモニタに
画面として表示する画像表示機構と、光学的に読み取ら
れた前記位置情報をもとに位置合わせを行う位置合わせ
機構と、部品搭載基板と部品搭載基板を接着固定するた
めの接着剤塗布機構と、この接着剤を硬化するための接
着剤硬化機構とを備えて成る電子部品の組立装置。
【請求項７】上記プリント配線板を用いたコネクタ枠を
供給配置する供給配置機構が、一枚の板上に配置した複
数個の前記コネクタ枠を含む部材から少なくとも一個の
前記コネクタ枠を切断分離し、前記切断分離された前記
コネクタ枠を供給配置位置に設置する機構を備えて成る
請求項５記載の電子部品の組立装置。
【請求項８】上記電子部品を供給配置する供給配置機構
が、一枚の板上に配置した複数個の電子部品を含む部材
から少なくとも一個の電子部品を切断分離し、前記切断
分離された電子部品を供給配置位置に設置する機構を備
えて成る請求項５記載の電子部品の組立装置。
【請求項９】上記コネクタ枠を吸着保持するコネクタ枠
の吸着保持部と、電子部品を吸着保持する電子部品の吸
着保持部を一体とした構造の試料取付台を備えて成る請
求項５もしくは６記載の電子部品の組立装置。
【請求項１０】上記接続加熱位置に熱絶縁材を配置した
構造の試料取付台を備えて成る請求項５もしくは６記載
の電子部品の組立装置。
【請求項１１】上記電子部品の吸着固定と、コネクタ枠
の吸着固定をそれぞれ単独に制御できる構造とした試料
取付台を備えて成る請求項５もしくは６記載の電子部品
の組立装置。
【請求項１２】上記コネクタ枠の接続端子と電子部品の
リード線とを位置合わせした状態で吸着固定できる構造
とした試料取付台を備えて成る請求項５もしくは６記載
の電子部品の組立装置。
【請求項１３】上記組立装置本体に対し容易に着脱出来
る構造とした試料取付台を備えて成る請求項５もしくは
６記載の電子部品の組立装置。
【請求項１４】上記コネクタ枠を吸着保持するコネクタ
枠の吸着保持部と、電子部品を吸着保持する電子部品の
吸着保持部を一体とした構造の吸着ヘッドを備えて成る
請求項５もしくは６記載の電子部品の組立装置。
【請求項１５】上記コネクタ枠の吸着固定と、電子部品
の吸着固定をそれぞれ単独に制御できる構造とした吸着
ヘッドを備えて成る請求項５もしくは６記載の電子部品
の組立装置。
【請求項１６】上記電子部品組立装置本体に対し容易に
着脱出来る構造とした吸着ヘッドを備えて成る請求項
５、６、14もしくは15記載の電子部品の組立装置。
【請求項１７】上記試料取付台上に設置されたコネクタ
枠の上面に形成された位置合わせマークと、吸着ヘッド
に吸着保持された電子部品の下面に形成された位置合わ
せマークとを、同一TVカメラにて同時に読み込む構造を
有した位置読み取り機構を備えて成る請求項５記載の電
子部品の組立装置。
【請求項１８】上記試料取付台上に設置された部品搭載
基板の上面に形成された位置合わせマークと、吸着ヘッ
ドに吸着保持された部品搭載基板の下面に形成された位
置合わせマークとを、同一TVカメラにて同時に読み込む
構造を有した位置読み取り機構を備えて成る請求項６記
載の電子部品の組立装置。
【請求項１９】上記位置読み取り機構にて読み取った位
置情報を、同一TVモニタ上に同時に画面として表示する
画像表示機構を備えて成る請求項５、６、17もしくは18
記載の電子部品の組立装置。
【請求項２０】上記位置読み取り機構として２台のTVカ
メラにて２ヶ所の位置合わせマークを同時に読み取る読
み取り機構と、読み取った位置情報を同一モニタ上に同
時に画面として表示する画像表示機構とを備えて成る請
求項５、６、17、18もしくは19記載の電子部品の組立装
置。
【請求項２１】上記吸着ヘッドとして、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ
駆動が出来る機構を有する吸着ヘッドと、Ｘ、Ｙステー
ジ上に設置した試料取付台を移動させ、モニタ画面上に
表示された位置合わせマークを見ながら位置合わせを行
う機構を有して成る請求項５もしくは６記載の電子部品
の組立装置。
【請求項２２】上記位置読み取り機構としての２台のTV
カメラが位置合わせ後、吸着ヘッドの下降に際して、Ｘ
方向及びＹ方向に移動できる機構を備えて成る請求項
５、６、17、18、19もしくは20記載の電子部品の組立装
置。
【請求項２３】上記コネクタ枠の接合端子と電子部品の
リード線を位置合わせし、吸着ヘッドにて電子部品を押
し付けた状態で、接合部に加熱ヘッドを押し当て、はん
だリフローする加熱接合機構を備えて成る請求項５もし
くは６記載の電子部品の組立装置。
【請求項２４】上記加熱接合機構として、パルスヒート
方式による加熱接合機構を備えて成る請求項23記載の電
子部品の組立装置。
【請求項２５】上記コネクタ枠及び部品搭載基板の上面
の少なくとも１ヶ所以上の位置に、ディスペンサを用い
て接着剤を塗布する接着剤塗布機構を備えて成る請求項
５もしくは６記載の電子部品の組立装置。
【請求項２６】上記コネクタ枠及び部品搭載基板上面の
少なくとも１ヶ所以上の位置に、ディスペンサを用いて
フラックスを塗布するフラックス塗布機構を備えて成る
請求項５もしくは６記載の電子部品の組立装置。
【請求項２７】上記コネクタ枠及び部品搭載基板の積層
段数に応じて、塗布位置高さを可変出来る機構を備えて
成る請求項５、６、25もしくは26記載の電子部品の組立
装置。
【請求項２８】上記吸着ヘッドを90度以上回転可能とし
た機構を備えて成る請求項５、６、14、15もしくは16記
載の電子部品の組立装置。
【請求項２９】上記加熱ヘッドの先端の自動平行出しが
出来る機構を備えて成る請求項23記載の電子部品の組立
装置。