JP3147845B2 - チップ部品接合装置および方法 - Google Patents

チップ部品接合装置および方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装型の電子
部品を被搭載基板上に実装する場合に使用するチップ部
品接合装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子回路の細密化および部品の高
密度実装化に伴い、回路基板の部品搭載面上に半導体素
子等のチップ部品を半田接合する表面実装技術が発展し
てきている。従来、この種の表面実装技術に用いられる
チップ部品接合装置には、被搭載基板を位置決め可能な
ステージと、このステージ上の被搭載基板上に半田片を
介してチップ部品を搭載する搭載アームとを備えたもの
が採用されている。
【０００３】このようなチップ部品接合装置において、
被搭載基板の部品搭載面上にチップ部品を接合するに
は、予めステージ上に位置決めされた被搭載基板の部品
搭載面上に半田片を介してチップ部品を搭載し、次にス
テージあるいは搭載アームを加熱してチップ部品と被搭
載基板間の半田片を加熱溶融することにより行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチップ
部品接合装置においては、被搭載基板に対するチップ部
品の接合が、熱容量の大きいステージあるいは搭載アー
ムを加熱することにより行われるものであるため、半田
片の溶融に多大の時間を要し、生産性が低下するという
問題があった。
【０００５】また、この種のチップ部品接合装置におい
ては、搭載アームがチップ部品を被搭載基板上に搭載す
る機能しか備えておらず、このため半田片の溶融時に生
じる表面張力によってチップ部品の搭載位置がずれてし
まい、被搭載基板に対するチップ部品の搭載位置精度が
低下するという問題もあった。
【０００６】特に、被搭載基板に多数のチップ部品を搭
載する場合には、全チップ部品が接合時に加熱されてし
まうため、部品搭載前に半田片の酸化膜をチップ部品の
スクラブ動作によって取り除く必要が生じ、その搭載位
置精度が一層悪くなる。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、チップ部品接合上の生産性を高めることができ
るとともに、被搭載基板に対するチップ部品の搭載位置
精度を高めることができるチップ部品接合装置および方
法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のチップ部品接合装置は、チ
ップ部品が半田片を介して搭載される被搭載基板を位置
決め可能なステージと、このステージの上方に配設さ
れ、前記被搭載基板上のチップ部品を光照射によって加
熱し前記半田片を溶融するための光源と、この光源と前
記ステージとの間に進退自在に配設され、前記被搭載基
板上の半田片に対して前記チップ部品を搭載加圧すると
ともに、前記光源からの照射光を前記チップ部品まで到
達可能な搭載アームと、前記半田片の熱膨張・収縮およ
び溶融による前記搭載アームの変動量を検出する変位セ
ンサと、この変位センサからの検出信号によって前記光
源の出力を制御するコントローラを有する構成としてあ
る。
【０００９】したがって、被搭載基板に対するチップ部
品の接合が、搭載アームによって被搭載基板上の半田片
に対しチップ部品を搭載加圧した後、搭載アームに光源
からの照射光を透過させてチップ部品を加熱し、半田片
を加熱溶融することにより行われる。また、変位センサ
が半田片の熱膨張・収縮および溶融による搭載アームの
変動量を検出すると、この検出信号の出力に応じた光源
の出力がコントローラによって制御される。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載のチ
ップ部品接合装置において、搭載アームがチップ部品を
真空ポンプによる吸引力によって吸着可能な吸着アーム
からなる構成としてある。したがって、真空ポンプの吸
引力によってチップ部品が搭載アームに吸着される。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のチップ部品接合装置において、ステージに対する
進退運動を搭載アームに行わせるための移動体を有する
昇降機構を備えた構成としてある。したがって、昇降機
構の移動体が昇降すると、この移動体の昇降動作に伴い
搭載アームがステージに対して進退する。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載のチ
ップ部品接合装置において、移動体と搭載アームとの間
に半田片の熱膨張・収縮および溶融によるアーム変動を
吸収するアーム変動吸収機構を配設した構成としてあ
る。したがって、被搭載基板に対するチップ部品の接合
時に半田片が熱膨張・収縮および溶融すると、搭載アー
ムの変動がアーム変動吸収機構によって吸収される。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項４記載のチ
ップ部品接合装置において、アーム変動吸収機構が、移
動体に対して昇降可能なアーム取付部材からなる構成と
してある。したがって、半田片の熱膨張・収縮および溶
融によって搭載アームが変動すると、この搭載アームの
変動に伴いアーム変動吸収機構が移動体に対して昇降す
る。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載のチップ部品接合装置において、移動体にアーム変
動吸収機構を保持可能なホルダーを設けた構成としてあ
る。したがって、移動体の昇降によってホルダーが昇降
すると、このホルダーの昇降動作に伴いアーム変動吸収
機構が昇降する。
【００１５】請求項７記載の発明は、請求項４，５また
は６記載のチップ部品接合装置において、アーム変動吸
収機構および搭載アームにそれぞれが互いに連通する流
通路を形成し、これら両流通路のうちアーム変動吸収機
構側の流通路に管体によって真空ポンプを接続した構成
としてある。したがって、真空ポンプによる吸引力が管
体および両流通路を介してチップ部品に加わり、この吸
引力によってチップ部品が搭載アームに吸着される。
【００１６】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のう
ちいずれか一記載のチップ部品接合装置において、ステ
ージが予備加熱ステージからなる構成としてある。した
がって、被搭載基板に対するチップ部品の接合前に被搭
載基板上の半田片がステージによって予備加熱される。
【００１７】請求項９記載の発明（チップ部品接合方
法）は、予めステージ上に位置決めされた被搭載基板上
に半田片を載置し、次いで、この半田片上に搭載アーム
によってチップ部品を搭載加圧し、しかる後、光源の照
射光によって前記半田片を加熱溶融し、前記被搭載基板
上に前記チップ部品を接合する方法であって、前記半田
片を加熱溶融するに際し、前記搭載アームに前記光源か
らの照射光を透過させることにより前記チップ部品を加
熱するとともに、前記光源による光照射量を、前記半田
片の熱膨張・収縮および溶融による前記搭載アームの変
動量に応じて調節する方法としてある。
【００１８】したがって、被搭載基板上における半田片
の加熱溶融が、光源からの照射光を搭載アームに透過さ
せ、チップ部品を加熱することにより行われる。また、
光源による光照射量の調節が、半田片の熱膨張・収縮お
よび溶融による搭載アームの変動量に応じて行われる。
【００１９】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
チップ部品接合方法において、光源による半田片溶融後
における光照射時間を、半田片の溶融所要時間を測定
し、この測定時間と溶融前後の基準光照射時間とから演
算し、この演算結果に基づいて調節する方法としてあ
る。したがって、半田溶融後における光源による光照射
時間の調節が、半田片の測定溶融所要時間と溶融前後の
基準光照射時間とからの演算結果に基づいて行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図１および図２は本発明の第
一実施形態に係るチップ部品接合装置の全体を示す局部
断面図、図３は同じく本発明の第一実施形態に係るチッ
プ部品接合装置の外観を示す正面図、図４〜図１１は本
発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装置の要部を
示す正面図と断面図、図１２は本発明の第一実施形態に
係るチップ部品接合装置を示すブロック図である。同図
において、符号１で示すチップ部品接合装置は、ステー
ジ２と光源３と昇降機構４とアーム変動吸収機構５と搭
載アーム６と真空ポンプ７と変位センサ８とコントロー
ラ９とを備えている。これにより、被搭載基板１０上に
半田片１１を介してチップ部品１２が接合される。
【００２１】ステージ２は、ヒータ（図示せず）を内蔵
する予備加熱ステージからなり、半田片１１の溶融温度
より低い温度に加熱される。これにより、被搭載基板１
０に対するチップ部品１２の接合前に予め被搭載基板１
０上の半田片１１が予備加熱され、チップ部品１１の接
合に要する時間が短縮される。
【００２２】そして、ステージ２は、図２に示すように
同一水平面内においてそれぞれが互いに直角なＸ，Ｙ直
線方向およびθ回転方向にステージ駆動装置（図示せ
ず）によって移動可能に構成されている。これにより、
ステージ２が所定の位置に移動し、ステージ２上に位置
決めされた被搭載基板１０上におけるチップ部品１２の
位置合わせが行われる。
【００２３】この場合、チップ部品１２の位置合わせ
は、光源３（集合レンズ１３）を図３に実線で示す照射
位置から非照射位置に移動させるとともに、同図に二点
鎖線で示す撮像カメラＣを光源３の照射位置付近に移動
させた後、ステージ駆動装置（図示せず）によってステ
ージ２をＸ，Ｙ直線方向およびθ回転方向に移動させな
がら行われる。なお、図２において、Ｘ直線方向は左右
方向に一致し、Ｙ直線方向は紙面に直角な方向に一致す
る。また、θ回転方向は、Ｘ，Ｙ直線を含む平面内の回
転方向に一致する。
【００２４】ステージ２には、被搭載基板１０を位置決
め可能な吸着孔（図示せず）およびこの吸着孔（図示せ
ず）に連通し真空ポンプ（図示せず）に接続する流通孔
（図示せず）が設けられている。これにより、真空ポン
プ（図示せず）がステージ２上の被搭載基板１０を吸引
すると、ステージ２上に被搭載基板１０が位置決めされ
る。
【００２５】光源３は、赤外線領域の波長光を放つキセ
ノンランプ等の光源からなり、ステージ２の上方に配設
され、かつ集光レンズ１３に光ファイバ１４を介して光
学的に接続されている。これにより、光源３からのラン
プ光が光ファイバ１４，集光レンズ１３を透過し、チッ
プ部品１２に対するビーム光（照射光）Ｓとして下方
（ステージ側）に照射される。
【００２６】昇降機構４は、図１に示すようにパルスモ
ータ等の回転によるスクリューシャフト（図示せず）の
回転によって矢印ａ１，ａ２方向に所定のストローク量
だけ昇降する移動体４ａを有している。移動体４ａに
は、水平部１５ａおよび垂直部１５ｂを有しアーム変動
吸収機構５を保持可能なホルダー１５が設けられてい
る。
【００２７】これにより、移動体４ａがスクリューシャ
フト（図示せず）上を昇降すると、この昇降運動がホル
ダー１５，アーム変動吸収機構５を介して搭載アーム６
にステージ２に対する進退運動として付与される。すな
わち、移動体４ａの昇降動作に伴いホルダー１５および
アーム変動吸収機構５が昇降し、これら昇降動作によっ
て搭載アーム６がステージ２に対し進退する。
【００２８】アーム変動吸収機構５は、移動体４ａにホ
ルダー１５の垂直部１５ｂを介して昇降自在に配設され
ており、全体が検出部材としての変位センサ８に対応す
る被検出部材としてのＬ字状剛性部材によって形成され
ている。これにより、図４に示すように移動体４ａが矢
印ａ１，ａ２方向に昇降すると、この昇降力がホルダー
１５を介してアーム変動吸収機構５に伝達される。
【００２９】また、アーム変動吸収機構５は、ホルダー
１５の水平部１５ａに対して接近・離間する方向に進退
するアーム変動吸収機構からなり、被搭載基板１０上の
半田片１１に対する搭載アーム６によるチップ部品１２
の搭載状態において、図５に示すように水平部１５ａか
らアーム変動を吸収し得る寸法Ｈ（図示せず）より小さ
い寸法Ｈ０（Ｈ＞Ｈ０）をもって離間する位置に位置付
けられている。
【００３０】これにより、被搭載基板１０に対するチッ
プ部品１２の接合時に半田片１１が熱膨張・収縮および
溶融すると、図５に示すように矢印ｂ１，ｂ２方向にチ
ップ部品１２が昇降し、この昇降動作に伴い搭載アーム
６が同方向にアーム変動吸収機構５とともに変動し、こ
のアーム変動が吸収される。
【００３１】なお、アーム変動吸収機構５は、ボイスコ
イル（図示せず）によって搭載アーム６とともに昇降
し、被搭載基板１０上のチップ部品１２に対する加圧力
が調整される。
【００３２】そして、アーム変動吸収機構５は、搭載ア
ーム６とともに、チップ部品接合時に図１０に実線で示
すようにチップ部品１２の搭載直後における高さＨ０か
ら被搭載基板１０，半田片１１およびチップ部品１２が
同図に二点鎖線で示すように加熱膨張して高さＨ４まで
上方に変位し、次に半田片１１が溶融すると、その自重
によって高さＨ４から図１１に二点鎖線で示すように高
さＨ１まで下方に変位した後、さらに同図に実線で示す
ように高さＨ１から高さＨ２までさらに下方に変位す
る。
【００３３】この場合、アーム変動吸収機構５（搭載ア
ーム６）の高さ方向変動量は、図１０に示すように被搭
載基板１０に対するチップ部品１２の搭載直後における
搭載アーム６の高さＨ０と、この高さＨ０に被搭載基板
１０，半田片１１およびチップ部品１２が加熱膨張した
場合の高さＨ４との差（Ｈ４−Ｈ０）すなわち被搭載基
板１０，半田片１１およびチップ部品１２を加熱した場
合の高さ方向膨張量に一致する。
【００３４】アーム変動吸収機構５には、真空ポンプ７
に管体１６を介して接続する流通路５ａが設けられてい
る。流通路５ａは、上下方向に開口する断面Ｉ字状の直
通路によって形成されている。アーム変動吸収機構５の
先端部には、搭載アーム６によるチップ部品１２の搭載
加圧状態（図１）において光源３の照射光Ｓが透過可能
な切り欠き５ｂが形成されている。
【００３５】搭載アーム６は、被搭載基板１０上の半田
片１１に対してチップ部品１２を搭載加圧する搭載アー
ムからなり、アーム変動吸収機構５の先端部下側に着脱
自在に取り付けられている。これにより、被搭載基板１
０に対するチップ部品１２の接合時に搭載アーム６およ
びアーム変動吸収機構５の自重がチップ部品１２に加わ
り、被搭載基板１０上におけるチップ部品１２の位置ず
れが防止される。また、被搭載基板１０に対するチップ
部品１２の接合によって搭載アーム６に汚れ等が生じる
と、搭載アーム６のみの交換が可能となる。
【００３６】搭載アーム６には、真空ポンプ７による吸
引力によってチップ部品１２を吸着可能な吸着孔６ａお
よびアーム変動吸収機構５の流通路５ａに連通する流通
路６ｂが設けられている。これにより、真空ポンプ７の
駆動時に吸引力が図６に矢印Ｙで示す方向に管体１６お
よび両流通路５ａ，６ｂを介してチップ部品１２に加わ
ると、この吸引力によってチップ部品１２が同図に示す
ように搭載アーム６に吸着され、アーム下降後に図７に
示すように被搭載基板１０上の半田片１１に対して搭載
加圧される。
【００３７】また、搭載アーム６は、光源３からの照射
光Ｓが被搭載基板１１上のチップ部品１２に到達可能な
光透過アームからなり、全体が耐熱性にすぐれ熱膨張の
少ない石英ガラス等の透明部材によって形成されてい
る。これにより、図８に示すように被搭載基板１０上の
半田片１１に対してチップ部品１２を搭載加圧し、図９
に示すように搭載アーム６に光源３からの照射光Ｓが透
過する。
【００３８】真空ポンプ７は、アーム変動吸収機構５の
流通路５ａに管体１６を介して接続されている。これに
より、図６に示すように真空ポンプ７が吸引すると、こ
の吸引力が管体１６および両流通路５ａ，６ｂを介して
チップ部品１２に加わり、チップ部品１２が搭載アーム
６に吸着される。
【００３９】変位センサ８は、渦電流式近接センサ等の
非接触型センサからなり、アーム変動吸収機構５におけ
る最下方移動位置の下方に配設されている。これによ
り、変位センサ８が半田片１１の熱膨張・収縮および溶
融による搭載アーム６の変動量を検出すると、この検出
信号の出力がコントローラ９に出力される。
【００４０】この場合、図１０に実線で示すように搭載
アーム６が被搭載基板１０上の半田片１１に対してチッ
プ部品１２を搭載した直後におけるアーム変動吸収機構
５の進退位置（搭載アーム６の高さ）Ｈ０と、図１１に
二点鎖線で示すように半田片１１の加熱溶融状態にある
アーム変動吸収機構５の進退位置Ｈ１（Ｈ１＞Ｈ０）
と、同図に実線で示すようにチップ部品１２の搭載加圧
状態にあるアーム変動吸収機構５の進退位置Ｈ２（Ｈ１
＞Ｈ２＞Ｈ０）に応じた検出信号がコントローラ９に対
して出力される。
【００４１】コントローラ９は、図１２に示すように、
光源調節部９ａと比較部９ｂと設定部９ｃとタイマ９ｄ
と演算部９ｅとを有し、光源３および変位センサ８に接
続されている。これにより、変位センサ８が半田片１１
の熱膨張・収縮および溶融による搭載アーム６の変動量
を検出すると、この検出信号の出力に応じた光源３の出
力がコントローラ９によって制御される。
【００４２】光源調節部９ａは、変位センサ８からの検
出信号および比較部９ｂ，演算部９ｅからの出力信号に
よって光ビーム出力を制御する。比較部９ｂは、搭載ア
ーム６の変動量に応じた変位センサ８からの検出信号と
予め記憶された設定部９ｃからの出力信号とを比較す
る。
【００４３】設定部９ｃは、被搭載基板１０上の半田片
１１に対してチップ部品１２を搭載した場合における搭
載アーム６の基準高さ位置情報が記憶されている。タイ
マ９ｄは、光源調節部９ａからの出力信号と比較部９ｂ
からの比較後における高さ位置情報とに応じて光源３に
よる光照射時間を測定する。
【００４４】演算部９ｅは、予め記憶された基準溶融所
要時間情報および半田溶融後の基準照射時間情報とタイ
マ９ｄからの出力信号に応じた測定溶融所要時間情報と
から半田片１１の溶融後における照射時間を算出する。
【００４５】このように構成されたチップ部品接合装置
においては、被搭載基板１０に対するチップ部品１２の
接合が、チップ部品１２を加熱することにより行われる
ものであるから、半田片１１の溶融に要する時間を短縮
することができる。また、本実施形態においては、搭載
アーム６がチップ部品１２を被搭載基板１０上に搭載加
圧するものであるから、半田片１１の溶融時にチップ部
品１２の搭載位置ずれの発生を防止することができる。
【００４６】さらに、本実施形態においては、単一のチ
ップ部品１２が接合時に加熱されるため、被搭載基板１
０上に多数のチップ部品１２を搭載する場合に、部品搭
載前に半田片１１の酸化膜を取り除くために従来必要と
したチップ部品１２のスクラブ動作が不要になる。
【００４７】次に、本実施形態におけるチップ部品接合
方法につき、図１，図６，図８および図１３（ａ）〜
（ｃ）を用いて説明する。図１３（ａ）〜（ｃ）は本発
明の第一実施形態に係るチップ部品接合方法を説明する
ために示す正面図である。[半田片の載置]図１３（ａ）
に示すように、予めステージ２上に位置決めされた被搭
載基板１０上に半田片１１を載置する。このとき、ステ
ージ２が半田片１１の溶融温度より低い温度に加熱され
ている。また、搭載アーム６は、昇降機構４の駆動によ
ってステージ２上方に被搭載基板１０，半田片１１およ
びチップ部品１２を供給可能な高さ位置に位置付けられ
ている。
【００４８】[チップ部品の吸着と搭載加圧]図６に示す
ように、真空ポンプ７による吸引力によってチップ部品
１２を吸着する。次に、昇降機構４の駆動によって図１
３（ｂ）に示すようにアーム変動吸収機構５とともに搭
載アーム６を下降させ、この搭載アーム６によって被搭
載基板１０上の半田片１１に対しチップ部品１２を搭載
加圧する。このとき、図８に示すように搭載アーム６の
チップ部品１２への搭載加圧による反力によってアーム
変動吸収機構５がホルダー１５より上方に移動し、チッ
プ部品１２が被搭載基板１０上に半田片１１を介して水
平方向および垂直方向に位置決めされる。
【００４９】[チップ部品の加熱（半田片の溶融）]図１
および図１３（ｃ）に示すように、光源３からの照射光
Ｓを光ファイバ１４，集光レンズ１３および搭載アーム
６を順次透過させ、この透過光によってチップ部品１２
を加熱する。このとき、チップ部品１２が温度上昇し、
この温度上昇に伴い半田片１１および被搭載基板１２も
温度上昇する。そして、半田片１１が溶融温度に到達し
て溶融する。このようにして、被搭載基板１０上に半田
片１１によってチップ部品１２を接合することができ
る。
【００５０】この場合、図１２および図１４（ａ），
（ｂ）において、光源３による光照射量の調節（出力Ｐ
０，Ｐ１）が、半田片１１の熱膨張・収縮および溶融に
よる搭載アーム６の変動量（アーム高さ位置Ｈ１，Ｈ
２）に応じて行われる。
【００５１】すなわち、本実施形態における光源３の出
力調節は、次に示す（１）〜（８）のプロセスを経て行
われる。 （１） 変位センサ８において、搭載アーム６の高さ位
置Ｈ０を検出すると、この検出信号を光源調節部９ａに
出力する。このとき、被搭載基板１０上の半田片１１に
対するチップ部品１２の搭載が確認される。
【００５２】（２） 光源調節部９ａにおいて、変位セ
ンサ８からの検出信号を受けると、光源３の光ビーム出
力ＰをＰ＝Ｐ０に制御する。このとき、光源３が点灯す
ると、この点灯光（照射光）が光ファイバ１４，集光レ
ンズ１３および搭載アーム６を順次透過し、この透過光
の照射によってチップ部品１２を加熱する。このため、
チップ部品１２が時間経過とともに温度上昇し、この温
度上昇に伴い半田片１１および被搭載基板１２も温度上
昇して熱膨張すると、チップ部品１２が被搭載基板１０
から離間する方向に変位し、搭載アーム６が上昇する。
この後、半田片１１が溶融温度に到達して溶融すると、
チップ部品１２が被搭載基板１０に接近する方向に変位
し、搭載アーム６が下降する。
【００５３】（３） 変位センサ８において、搭載アー
ム６の高さ位置Ｈ（Ｈ＞Ｈ０）を検出すると、この検出
信号を第一アーム高さ位置情報として比較部９ｂに出力
する。 （４） 比較部９ｂにおいて、第一アーム高さ位置情報
に対応するアーム高さ位置Ｈが、設定部９ｃに記憶され
たアーム高さ情報に対応するアーム高さ位置Ｈ１（溶融
点）と一致すると、この情報を比較部９ｂから光源調節
部９ａに信号として出力する。
【００５４】（５） 光源調節部９ａにおいて、比較部
９ｂからの出力信号を受けると、光源３の光ビーム出力
ＰをＰ＝Ｐ１（Ｐ１＜Ｐ０）に制御する。これにより、
チップ部品１２表面の汚れ等による反射率のばらつきや
搭載アーム６の汚れ等によるチップ部品１２の温度上昇
にばらつきがある場合でも、半田片１１の加熱不足によ
る接合不良や過度の加熱によるチップ部品１２の破壊発
生が防止される。
【００５５】（６） 変位センサ８において、搭載アー
ム６の高さ位置Ｈ（Ｈ１＞Ｈ＞Ｈ０）を検出すると、こ
の検出信号を第二アーム高さ位置情報として比較部９ｂ
に出力する。 （７） 比較部９ｂにおいて、第二アーム高さ位置情報
に対応するアーム高さ位置Ｈが、設定部９ｃに記憶され
たアーム高さ位置情報に対応するアーム高さ位置Ｈ２と
一致すると、この情報を比較部９ｂから光源調節部９ａ
に信号として出力する。
【００５６】（８） 光源調節部９ａにおいて、比較部
９ｂからの出力信号を受けると、光源３の光ビーム出力
ＰをＰ＝０に制御する。このようにして、光源３の出力
を調節することができる。
【００５７】次に、本発明の第二実施形態における光源
の出力調節につき、図１２および図１５（ａ），（ｂ）
を用いて詳細に説明する。本実施形態における光源３の
出力調節は、次に示す（１）〜（７）のプロセスを経て
行われる。 （１） 変位センサ８において、搭載アーム６の高さ位
置Ｈ０を検出すると、この検出信号を光源調節部９ａに
出力する。このとき、被搭載基板１０上の半田片１１に
対するチップ部品１２の搭載が確認される。
【００５８】（２） 光源調節部９ａにおいて、変位セ
ンサ８からの検出信号を受けると、光源３の光ビーム出
力ＰをＰ＝Ｐ０に制御するとともに、タイマ９ｄに駆動
開始信号を出力する。このとき、タイマ９ｄが光源３に
よる光照射時間Ｔ（測定開始時ｔ＝ｔ０）を測定開始す
る。
【００５９】また、光源３が出力Ｐ０で点灯し、この点
灯光（照射光）が光ファイバ１４，集光レンズ１３およ
び搭載アーム６を順次透過し、この透過光の照射によっ
てチップ部品１２を加熱する。このため、チップ部品１
２が時間経過とともに温度上昇し、この温度上昇に伴い
半田片１１および被搭載基板１２も温度上昇して熱膨張
すると、チップ部品１２が被搭載基板１０から離間する
方向に変位し、搭載アーム６が上昇する。この後、半田
片１１が溶融温度に到達して溶融すると、チップ部品１
２が被搭載基板１０に接近する方向に変位し、搭載アー
ム６が下降する。
【００６０】（３） 変位センサ８において、搭載アー
ム６の高さ位置Ｈ（Ｈ＞Ｈ０）を検出すると、この検出
信号を第一アーム高さ位置情報として比較部９ｂに出力
する。 （４） 比較部９ｂにおいて、第一アーム高さ位置情報
に対応するアーム高さ位置Ｈが、設定部９ｃに記憶され
たアーム高さ情報に対応するアーム高さ位置Ｈ１（溶融
点）と一致すると、この高さ位置情報をタイマ９ｄに信
号として出力する。
【００６１】（５） タイマ９ｄにおいて、比較部９ｂ
からの出力信号を受けると、この信号の入力時ｔをｔ＝
ｔ１´とし、測定開始時ｔ０から入力時（溶融時）ｔ１
´までの所要時間（測定溶融所要時間）Ｔ０´（Ｔ０´
＝ｔ１´−ｔ０）を測定し、この測定情報を演算部９ｅ
に信号として出力する。
【００６２】（６） 演算部９ｅにおいて、予め記憶さ
れた基準溶融所要時間（基準溶融前の光照射時間）およ
び半田片溶融後の基準光照射時間（基準溶融後の光照射
時間）をそれぞれＴ０とＴ１とし、溶融後における測定
光照射時間をＴ１´とすると、この測定光照射時間Ｔ１
´（Ｔ１´＝ｔ２´−ｔ１´）をＴ１´＝（Ｔ０´／Ｔ
０）×Ｔ１より算出し、この測定照射時間情報を光源調
節部９ａに信号として出力する。
【００６３】（７） 光源調節部９ａおいて、演算部９
ｅからの出力信号を受けると、光源３の光ビーム出力Ｐ
および測定光照射時間ＴをそれぞれＰ＝Ｐ１とＴ＝Ｔ１
´として制御する。この後、光源３の光照射時間Ｔ１´
が経過する（測定時ｔ２´に達する）と、光源３の光ビ
ーム出力ＰをＰ＝０に制御する。このようにして、光源
３の出力を調節することができる。
【００６４】すなわち、半田片１１の溶融後におけるチ
ップ部品１２に対する光源３による光照射時間Ｔの調節
は、半田片１１の溶融所要時間Ｔ０´を測定し、この測
定時間Ｔ０´と溶融前後の基準光照射時間Ｔ０，Ｔ１と
から演算し、この演算結果に基づいて行われる。
【００６５】したがって、本実施形態においても、第一
実施形態と同様に、チップ部品１２表面の汚れ等による
反射率のばらつきや搭載アーム６の汚れ等によるチップ
部品１２の温度上昇にばらつきがある場合でも、半田片
１１の加熱不足による接合不良や過度の加熱によるチッ
プ部品１２の破壊発生が防止される。
【００６６】なお、本発明における搭載アームの材料お
よび光源，変位センサの種類等は、前述した実施形態に
限定されるものでないことは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
搭載基板上の半田片に対してチップ部品を搭載加圧する
搭載アームを、光源からの照射光がチップ部品に到達可
能な光透過アームによって形成したので、被搭載基板に
対するチップ部品の接合が、搭載アームによって被搭載
基板上の半田片に対しチップ部品を搭載加圧した後、搭
載アームに光源からの照射光を透過させてチップ部品を
加熱し、半田片を加熱溶融することにより行われる。し
たがって、半田片の溶融に要する時間を短縮することが
でき、チップ部品接合上の生産性を高めることができ
る。
【００６８】また、搭載アームがチップ部品を被搭載基
板上に搭載加圧するアームであることは、半田片の溶融
時にチップ部品の搭載位置ずれの発生を防止することが
できるから、被搭載基板に対するチップ部品の搭載位置
精度を高めることができる。さらに、部品接合時に単一
のチップ部品のみが加熱されるから、従来のように部品
搭載前に半田片の酸化膜をチップ部品のスクラブ動作に
よって取り除くことを必要とせず、被搭載基板に多数の
チップ部品を搭載する場合に実施してきわめて有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置のチップ搭載状態を示す局部断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置のチップ搭載前状態を示す局部断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の外観を示す正面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の昇降機構による移動体の昇降動作を説明するために
示す正面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の昇降機構による搭載アームの昇降動作を説明するた
めに示す正面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の搭載アームによるチップ部品吸着状態を示す断面図
である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の搭載アームによるチップ部品搭載状態を示す断面図
である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の搭載アームによるチップ部品搭載加圧状態を示す断
面図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合装
置の光源によるチップ部品溶融状態を示す断面図であ
る。
【図１０】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合
装置のアーム変動吸収機構による半田片の溶融前位置に
おけるアーム変動吸収状態を示す正面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合
装置のアーム変動吸収機構による半田片の溶融位置にお
けるアーム変動吸収状態を示す正面図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係るチップ部品接合
装置を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第一実施形態に係
るチップ部品接合方法を説明するために示す正面図であ
る。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は本発明の第一実施形態
に係るチップ部品接合方法における光源の出力調節を説
明するために示す図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は本発明の第二実施形態
に係るチップ部品接合方法における光源の出力調節を説
明するために示す図である。
【符号の説明】
１ チップ部品接合装置 ２ ステージ ３ 光源 ４ 昇降機構 ４ａ 移動体 ５ アーム変動吸収機構 ６ 搭載アーム ７ 真空ポンプ ８ 変位センサ ９ コントローラ ９ａ 光源調節部 ９ｂ 比較部 ９ｃ 設定部 ９ｄ タイマ ９ｅ 演算部 １０ 被搭載基板 １１ 半田片 １２ チップ部品 Ｓ ビーム光

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チップ部品が半田片を介して搭載される
    被搭載基板を位置決め可能なステージと、 このステージの上方に配設され、前記被搭載基板上のチ
    ップ部品を光照射によって加熱し前記半田片を溶融する
    ための光源と、 この光源と前記ステージとの間に進退自在に配設され、
    前記被搭載基板上の半田片に対して前記チップ部品を搭
    載加圧するとともに、前記光源からの照射光を前記チッ
    プ部品まで到達可能な搭載アームと、 前記半田片の熱膨張・収縮および溶融による前記搭載ア
    ームの変動量を検出する変位センサと、 この変位センサからの検出信号によって前記光源の出力
    を制御するコントローラを有する ことを特徴とするチッ
    プ部品接合装置。
  2. 【請求項２】 前記搭載アームが、前記チップ部品を真
    空ポンプによる吸引力によって吸着可能な吸着アームか
    らなることを特徴とする請求項１記載のチップ部品接合
    装置。
  3. 【請求項３】 前記ステージに対する進退運動を前記搭
    載アームに行わせるための移動体を有する昇降機構を備
    えたことを特徴とする請求項１または２記載のチップ部
    品接合装置。
  4. 【請求項４】 前記移動体と前記搭載アームとの間に前
    記半田片の熱膨張・収縮および溶融によるアーム変動を
    吸収するアーム変動吸収機構を配設したことを特徴とす
    る請求項３記載のチップ部品接合装置。
  5. 【請求項５】 前記アーム変動吸収機構が、前記変位セ
    ンサに対応する被検出部材からなることを特徴とする請
    求項４記載のチップ部品接合装置。
  6. 【請求項６】 前記移動体に前記アーム変動吸収機構を
    保持可能なホルダーを設けたことを特徴とする請求項４
    または５記載のチップ部品接合装置。
  7. 【請求項７】 前記アーム変動吸収機構および前記搭載
    アームにそれぞれが互いに連通する流通路を形成し、こ
    れら両流通路のうちアーム変動吸収機構側の流通路に管
    体によって前記真空ポンプを接続したことを特徴とする
    請求項４，５または６記載のチップ部品接合装置。
  8. 【請求項８】 前記ステージが予備加熱ステージからな
    ることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一記載
    のチップ部品接合装置。
  9. 【請求項９】 予めステージ上に位置決めされた被搭載
    基板上に半田片を載置し、 次いで、この半田片上に搭載アームによってチップ部品
    を搭載加圧し、 しかる後、光源の照射光によって前記半田片を加熱溶融
    し、前記被搭載基板上に前記チップ部品を接合する方法
    であって、 前記半田片を加熱溶融するに際し、前記搭載アームに前
    記光源からの照射光を透過させることにより前記チップ
    部品を加熱するとともに、 前記光源による光照射量を、前記半田片の熱膨張・収縮
    および溶融による前記搭載アームの変動量に応じて調節
    する ことを特徴とするチップ部品接合方法。
  10. 【請求項１０】 前記光源による半田片溶融後における
    光照射時間を、前記半田片の溶融所要時間を測定し、こ
    の測定時間と溶融前後の基準光照射時間とから演算し、
    この演算結果に基づいて調節することを特徴とする請求
    項９記載のチップ部品接合方法。
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