JP3347295B2 - 部品実装ツールとそれによる部品実装方法および装置 - Google Patents

部品実装ツールとそれによる部品実装方法および装置

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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、部品を実装対象物
に金属接合部どうしの摩擦接合を伴い実装する部品実装
ツールと、これを用いた部品実装方法およびその装置に
関するものであり、ベアＩＣチップなどの電子部品をプ
リント配線された回路基板などに、超音波接合による電
気接合を伴って実装し、電子回路基板を製造するような
場合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】ベアＩＣチップは、例えば、半導体ウエ
ハの上に回路パターンが薄膜技術を駆使して形成された
もので、プリント基板に実装して電子回路基板を製造す
るのに用いられる。ベアＩＣチップは、回路基板にプリ
ント配線などして形成された導体ランドに電気接合する
ための電極が回路パターンとともに形成され、パッケー
ジが施されないまま電極を持った接合面を回路基板の導
体ランドを持った接合面に対向させて、導体ランドおよ
び電極間の電気接合を図った状態で固定するいわゆる面
実装が行われる。
【０００３】このような実装を行うのに本出願人は、ベ
アＩＣチップの電極の上に金属製のバンプをワイヤボン
ディングなどによって形成し、このベアＩＣチップを吸
着ノズルによって吸着、保持して取り扱い、位置決めさ
れた回路基板の上の実装位置に対向させて、前記バンプ
を回路基板の導体ランドに押し当てた状態で、吸着ノズ
ルの揺動できるように支持された支持点と吸着面との間
に超音波振動を与えてベアＩＣチップを振動させること
により、バンプおよび導体ランドどうしを摩擦させて超
音波接合し、ベアＩＣチップを回路基板に実装する方法
を先に提案している。
【０００４】これにより、ベアＩＣチップなどの部品を
金属結合を伴う接合により、確実な電気接合と高い実装
強度を満足して、しかも迅速に回路基板に実装すること
ができる。その際、吸着ノズルにステンレス鋼製のもの
を用いると振動特性がよく、部品と実装対象物の金属接
合部どうしを超音波接合するのに好適である。また、吸
着面を超音波振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗面
にしておくことで、部品との間の滑りを抑えて振動の伝
達性をよくし超音波接合の作業効率と接合品質を向上す
ることができる。
【０００５】ところで、ステンレス鋼製の吸着ノズルで
超音波接合を好適に行えるのは比較的短時間である。こ
れは吸着ノズルの吸着面が部品との超音波振動状態での
接触によって摩耗し、当初表面粗さ３μｍ〜５μｍ程度
の面粗度を持った平面が荒れて、凹凸の高さが変化した
り平面性が低下したりすることに原因している。この摩
耗にはステンレス鋼とＩＣチップ側のＧａＡｓやＳｉな
どとの間の電気化学反応、あるいは吸着面とＩＣチップ
との間に噛み込んでいる異物による傷つきなども関係し
ている。接合部品がＳＡＷフィルタであるような場合は
ＬｉＴａＯ3 やＬｉＮｂＯ3 、水晶が用いられていて固
く吸着面が特に荒れやすい。
【０００６】そこで、従来、例えばＳＵＳ４２０Ｊ２と
いった硬度の高いステンレス鋼を用い、しかも吸着面を
焼き入れ処理しているが、それでも、５００ケ程度の接
合回数で接合不良が生じ始めることがある。接合不良は
ＩＣチップが割れたり、接合時のシェア強度が得られな
いと云った状態が生じる。これら接合不良の発生によっ
て超音波接合が好適に行えなくなったと人が判断したと
き、吸着ノズルを装置から取り外して吸着面を研磨して
再生し、再使用するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
再生処理を頻繁に行うのでは手間であるし、装置の休止
時間が長くなって生産性に影響する。また、研磨による
再生が頻繁になり吸着ノズルの寿命が短い。一例を示す
と、吸着ノズルは３０回の研磨で使用限界まで短くなり
月１本消費している。
【０００８】そこで、ステンレス鋼よりも耐摩耗性に優
れた材料でできた吸着ノズルを用いることが考えられ
る。しかし、これでは振動特性が悪く超音波接合が好適
に行えない。
【０００９】本発明の目的は、振動特性の低下なく吸着
面の耐摩耗性が向上する吸着ノズルと、これを用いて部
品の金属接合部どうしの超音波接合を伴う実装を行い、
必要に応じて超音波接合のための超音波振動で吸着面の
再生を短時間で図って部品の接合を続けられる部品実装
方法、および部品実装装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため、本発明の吸着ノズルは、ステンレス鋼よりな
り、吸着面に硬化処理層を有するものとし、あるいは、
吸着面を持った吸着ヘッド部だけを超硬の金属製とする
のに併せ、吸着面の表面が超音波振動による摩擦接合時
に粗面に形成されていることを特徴としている。
【００１１】これらを用いて、吸着面で吸着した部品
を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加
圧しながら、吸着ノズルに超音波振動を与えて、この振
動により金属接合部どうしを摩擦させて、溶融を伴い、
または電子間結合を伴うなどして、超音波接合し部品を
実装対象物に実装するのに、吸着ノズルがステンレス鋼
で、その吸着面が超音波振動による摩擦接合時に滑りを
抑える粗面に形成されていることにより、硬化処理層や
一端部だけの超硬の金属よりなる吸着ヘッド部の影響な
く、好適な振動特性と、部品への好適な振動伝達特性と
を発揮して、前記超音波接合を短時間で高品質に達成す
ることができ、しかも、硬化処理や超硬の金属により、
超音波振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗面とした
吸着面の面粗度が超音波接合時の摩耗や電気化学反応、
異物の影響により低下するのを抑えて前記良好な接合特
性を長い時間安定して発揮させ、再生処理の必要頻度を
低くすることができる。従って、吸着ノズルの寿命が長
くなるとともに、再生処理の手間が軽減し、金属接合部
の超音波接合を伴い部品を実装する作業の休止時間が短
くなって生産性が向上する。
【００１２】硬化処理層は種々に設けることができる
が、改質処理層で代表することができる。
【００１３】上記のような吸着ノズルによる超音波接合
を伴う部品の実装を繰り返す工程と、吸着面を研磨材に
接触させた状態で吸着ノズルに前記同様に超音波振動を
与えて、吸着面と研磨材とを摩擦させ、吸着面を超音波
振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗面に再生する再
生処理を行う工程とを備えた部品実装方法によれば、再
生のための研磨が超音波振動による振動的摩擦で効率よ
く短時間で達成できるので、再生処理のための時間を短
縮することができ、部品実装作業中に吸着ノズルを交換
しないで再生処理を行うのに有効である。
【００１４】研磨材に連続したものを用い、吸着面との
接触位置を更新するように送ると、研磨材をいちいち交
換せずに前記特徴ある再生処理を安定して繰り返し行え
る。
【００１５】送りは１回あるいは予め定められた回数再
生処理を終える都度行ってもよいし、研磨中に間欠に、
あるいは連続して行ってもよい。
【００１６】前記研磨の再生処理に代えて、吸着面を洗
浄液に浸漬させた状態で吸着ノズルに前記同様に超音波
振動を与えて洗浄することにより、吸着面に部品の接合
で詰まった付着物を効率よく除去することができ、場合
によってはこれだけでも、吸着面を超音波振動による摩
擦接合時に滑りを抑える粗面に再生する再生処理にな
り、研磨しないで再生できるし、この洗浄を、吸着面を
研磨した後に行うと、吸着面の研磨により再生された粗
面に付着し、詰まっている研磨粉などを除去して、それ
らによる振動伝達特性への影響をなくせる。洗浄の後、
吸着面をブローすることにより、洗浄液を早期に乾燥さ
せられるので、洗浄後早期に再使用することができ、部
品実装作業中に吸着ノズルを交換しないで再生処理を行
うのに有効である。ブローは冷風によるのが熱の影響や
消費がなく好適である。
【００１７】上記のような部品実装方法において、吸着
ノズルに与える超音波振動は、吸着面を超音波振動によ
る摩擦接合時に滑りを抑える粗面にする研磨方向、つま
りすじ状の研磨痕ができる方向と交差する方向で与える
と、吸着面が研磨されたときのすじ状の研磨痕と交差す
る方向に振動されて、研磨痕による部品との引っ掛かり
性が高くなるので、振動伝達特性が向上する。この意味
で研磨方向と振動方向は直交する方向であるのがより好
適である。
【００１８】上記のような部品実装方法を達成する装置
としては、部品を供給する部品供給部と、部品を実装す
る実装対象物を取り扱い位置に位置決めして部品の実装
に供する実装対象物取り扱い手段と、供給される部品を
吸着ノズルの吸着面に吸着、保持して取り扱い、位置決
めされた実装対象物との間で金属接合部どうしを対向さ
せて加圧しながら超音波振動による超音波接合を伴い部
品を実装対象物に実装する部品取り扱い手段と、吸着ノ
ズルに超音波振動を与える超音波振動手段と、研磨材と
吸着面との摩擦接触にて吸着面を超音波振動による摩擦
接合時に滑りを抑える粗面に研磨する研磨手段と、部品
を実装対象物に超音波接合を伴い実装するのに併せ、予
め定められるなどした時期に、吸着ノズルの吸着面を研
磨手段の研磨材に接触させながら超音波振動手段を働か
せて、吸着面と研磨材を摩擦させ、吸着面を研磨させる
制御手段とを備えればよい。
【００１９】これによると、１つの装置で、上記のよう
な吸着ノズルを装着して金属接合部どうしの超音波接合
を伴って部品を実装対象物に実装することを繰り返しな
がら、制御手段が予め定められるなどした時期におい
て、吸着ノズルの吸着面と研磨材を接触させながら超音
波振動手段を働かせて吸着ノズルに超音波振動を与えて
摩擦させ、研磨による再生処理を自動的に効率よく行う
ので、吸着ノズルが再生処理の繰り返しにより研磨代が
無くなって寿命に達するまで 使用し続け、吸着ノズル
を再生処理する都度いちいち着脱するような手間を省
き、装置が長く休止して生産性が低下するのを防止する
ことができる。
【００２０】超音波接合時の吸着面と部品との間の滑り
状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑り検
出手段の検出結果に応じて再生の時期を設定し研磨を行
うようにすると、その時期が予め定めた一定の時期であ
る場合に比し、必要の都度対応できるので、再生処理が
遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎて研磨
代の無駄な減少を招いて吸着ノズルの寿命を徒に短くす
るようなことを防止することができる。
【００２１】洗浄液を貯留した洗浄槽を備え、制御手段
は吸着ノズルの吸着面を研磨した後、吸着ノズルの吸着
面を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させるとともに、超音波振
動手段を働かせて、研磨後の吸着面を洗浄するようにす
れば、研磨と洗浄による再生処理が部品実装を行う１つ
の装置で自動的に効率よく行える。ブロー手段を備え、
制御手段は洗浄後の吸着面をブロー手段によりブローし
て乾燥させるようにすれば、研磨、洗浄による再生処理
が、この後の乾燥処理をも含めて部品実装を行う１つの
装置で自動的に効率よく行える。
【００２２】研磨手段は、研磨材を吸着面との摩擦位置
に支持し、または案内する支持面の水平状態を調整する
水平調整手段を備えていると、吸着ノズルを部品取り扱
い手段が取り扱うときの装置上の吸着ノズルの軸線に対
し直角となる水平状態が得られるので、吸着面を吸着ノ
ズルの軸線に対し直角な向きに研磨することができ、吸
着面を自動的に研磨して再生処理をすることによって吸
着面の向きに狂いが生じるようなことを防止することが
できる。
【００２３】研磨手段が、水平調整される定盤の上に吸
着保持されたガラス板にて支持面を形成していると、研
磨材に超音波振動する吸着ノズルが押しつけられて研磨
するときに研磨材の支持面に金属部材の場合のような弾
性変形による逃げが生じないので、研磨材の支持面を水
平調整した正しい向きのまま吸着面を研磨することがで
きる。
【００２４】研磨手段が、長尺の研磨材を支持面上を移
動させる送り手段を備え、制御手段は研磨中適宜に送り
手段を働かせると、研磨材を１回あるいは必要回数再生
処理を終える都度搬送したり、研磨中に間欠に、あるい
は連続して搬送したりして、研磨材の吸着面を研磨して
いる部分を順次更新していくことが自動的に達成され
る。
【００２５】本発明のそれ以上の目的および特徴は以下
の詳細な説明と図面の記載によって明らかになる。本発
明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、ある
いは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の部品実装のための
吸着ノズルと、これを用いた部品実装方法およびその装
置の実施の形態について、実施例とともに図１〜図１０
を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２７】本実施の形態は、図６に示すように半導体
ウエハ１がダイシングシート２上で個々のベアＩＣチッ
プ３にダイシングされたものを部品として吸着ノズル１
４により吸着して取り扱い、図３に示すようにプリント
配線板などの回路基板４を実装対象物とし、双方の金属
接合部５、６の溶融を伴い、あるいは電子間結合を伴う
などした、超音波接合による電気接合を伴ってベアＩＣ
チップ３を回路基板４に実装する場合の一例であり、１
つの実施例としてベアＩＣチップ３の金属接合部５は半
導体ウエハ１の上に薄膜技術によって形成された電極７
にワイヤボンディング技術で形成した金属製のバンプ８
とし、回路基板４の金属接合部６はその表面に形成され
た導体ランド９としてある。もっとも、本発明はこれに
限られることはなく、他の電子部品や電子部品以外の種
々な部品を種々な金属部分の超音波接合を伴って、回路
基板や回路基板以外の板状物、他の形態のものを含む種
々な実装対象物に各種に部品実装する全ての場合に適用
できる。
【００２８】ここに、本実施の形態の吸着ノズル１４
は、金属接合部５、６の超音波接合を伴う部品実装のた
めのもので、図６に示すような部品実装装置に適用され
る。この部品実装装置は、図６に示すように、ベアＩＣ
チップ３などの部品を部品供給位置Ａに供給する部品供
給部２１と、ベアＩＣチップ３を金属接合部５、６どう
しの超音波接合による電気接合を伴って実装する回路基
板４などの実装対象物を部品実装位置Ｂに供給して部品
の実装に供した後、これを他へ移す実装対象物取り扱い
手段２２と、部品供給部２１で供給される部品を吸着ノ
ズル１４などの部品実装ツールで保持して取り扱い、図
３に示すようにベアＩＣチップ３のバンプ８などの金属
接合部５を有した接合面３ａを回路基板４の導体ランド
９などの金属接合部６を有した接合面４ａに対向させ
て、双方の金属接合部５、６どうしが対向するように位
置合わせして加圧し実装に供する部品取り扱い手段２３
と、吸着ノズル１４の揺動できるように支持された揺動
点と吸着面との間に超音波振動を与える超音波振動手段
２４と、部品実装位置Ｂにて、実装対象物取り扱い手段
２２が取り扱う回路基板４の金属接合部６である導体ラ
ンド９などに、部品取り扱い手段２３が取り扱うベアＩ
Ｃチップ３などの部品の金属接合部５であるバンプ８な
どを対向させた状態にして、加圧しながら超音波振動手
段２４を働かせて、それらバンプ８および導体ランド９
である金属接合部５、６どうしを超音波接合させる制御
手段２５とを備えている。しかし、吸着ノズル１４の超
音波振動のための揺動機構はこれに限られることはな
く、往復移動を含む種々な振動支持方式を採用すること
ができる。
【００２９】図６に示す実施例では、基台の前部に実装
対象物取り扱い手段２２が設けられ、回路基板４をその
ベアＩＣチップ３との接合面４ａが上向きとなるように
取り扱い、上方から簡易に実装されるようにしている。
実装対象物取り扱い手段２２はレール３２に沿って回路
基板４を一端のローダ部３３から他端のアンローダ部３
４までＸ方向に搬送する搬送手段をなしている。しか
し、回路基板４が小さいなど実装対象物の大きさや形
状、形態などによっては、これを持ち運ぶタイプの手段
とすることもできる。レール３２はローダ部３３の下流
側直ぐに定められた部品実装位置Ｂの範囲の部分が、図
６、図８に示すように独立したレール３２ａとされ、こ
のレール３２ａと、このレール３２ａに受け入れた回路
基板４を下方から吸着保持するボンディングステージ３
５とを、前記Ｘ方向と直行するＹ方向に移動させるＹ方
向テーブル３６で支持して設け、レール３２と並ぶ回路
基板４の受け渡し位置Ｂ１と、これよりも後方の部品の
実装作業を行う図６に示す実装作業位置Ｂ２との間で往
復移動させる。
【００３０】これにより、ローダ部３３から部品実装位
置Ｂのレール３２ａ上に回路基板４が到達する都度、ボ
ンディングステージ３５ではその回路基板４をストッパ
３０ａを受止めた後、受け止めた回路基板４を押圧子３
０ｂによりレール３２ａの一方に押圧して位置規正す
る。位置規正後の回路基板４はボンディングステージ３
５で吸着保持する。これに併せ、ボンディングステージ
３５を前記実装作業位置Ｂ２に移動して位置決めし、吸
着保持している回路基板４への部品の実装に供する。実
装作業位置Ｂ２で部品の実装が終了する都度ボンディン
グステージ３５はレール３２と並ぶ受け渡し位置Ｂ１に
移動されて、回路基板４の吸着を解除するとともに部品
実装後の回路基板４をレール３２ａからレール３２の下
流側に送りだしてアンローダ部３４まで搬送し他への搬
出を図る。以上で多数の回路基板４を順次にベアＩＣチ
ップ３などの部品の実装に供して電子回路基板を連続的
に製造することができる。
【００３１】一方、ローダ部３３およびボンディングス
テージ３５にはヒータを埋蔵するなどした予備加熱部３
３ａおよび本加熱部３５ａが設けられ、部品の実装に供
される回路基板４をそれぞれの位置にある間予備加熱、
および本加熱して、回路基板４とベアＩＣチップ３との
間に充満される図３に示すような封止材１１を２５℃程
度に加熱できるようにする。
【００３２】このように低温の加熱でよいのは、本実施
の形態の場合、封止材１１は回路基板４の上に図３に仮
想線で示すように予め供与しておき、前記ベアＩＣチッ
プ３を回路基板４に実装する際のベアＩＣチップ３が回
路基板４に近づく過程で、双方の接合面３ａ、４ａで圧
迫して双方間に拡充させ図３に示すように充満させてい
くので、通常の流し込みの場合のような低粘度の封止材
を用いる場合のような、６５℃前後と云った高温に加熱
する必要がないことによる。
【００３３】このように、比較的低温な加熱であるので
ベアＩＣチップ３を回路基板４に超音波接合する作業の
うちに封止材１１をほぼ硬化させることができ予備加熱
を省略することはできる。しかし、予備加熱を行えばよ
り無理なく加熱できる。もっとも、封止材１１を硬化さ
せるのに紫外線など光を用いることもできる。
【００３４】レール３２の部品実装位置Ｂの下流側でレ
ール３２の後方に部品供給部２１が設けられ、ダイシン
グシート２上で半導体ウエハ１が個々のベアＩＣチップ
３にダイシングされた部品をストックする部品マガジン
３８を装着して昇降させるマガジンリフタ４１と、部品
マガジン３８にストックされた種類のベアＩＣチップ３
が、マガジンリフタ４１による部品マガジン３８の高さ
設定によって図示しない出し入れ手段に対向させること
で、ダイシングシート２ごと押し出され、または引き出
されるのを保持し、ダイシングシート２をエキスパンド
して各ベアＩＣチップ３の間隔を広げてピックアップさ
れやすくするエキスパンド台３７とを設置している。
【００３５】エキスパンド台３７はＸ方向テーブル４２
によりＸ方向に、Ｙ方向テーブル４３によりＹ方向に移
動されて、ダイシングシート２上のベアＩＣチップ３の
うちの供給するものをダイシングシート２の下方から突
き上げられる突き上げ棒４４のある部品供給位置Ａに順
次に位置決めして、必要なだけ供給できるようにする。
ベアＩＣチップ３の供給を終えるか、供給するベアＩＣ
チップ３の種類を変えるような場合、エキスパンド台３
７上のダイシングシート２を必要なものと交換する。こ
れにより、各種のベアＩＣチップ３を必要に応じて順次
自動的に供給して実装されるようにすることができる。
もっとも、部品供給部２１は実装する部品の種類や形態
に応じた構成にすればよいし、各種の構成の部品供給部
２１をこれに対応する部品取り扱い手段２３などと共
に、１組あるいはそれ以上の組み合わせ数で併設するこ
とができる。
【００３６】上記のように、回路基板４をその接合面４
ａが上向きとなるようにしてベアＩＣチップ３などの部
品の実装に供し、部品供給部２１が接合面３ａを上にし
たベアＩＣチップ３を供給して前記上向きの回路基板４
への実装に供するものであるのに対応して、本実施の形
態では部品取り扱い手段２３を、接合面３ａが上向きと
なったこのベアＩＣチップ３などの部品を部品実装ツー
ルの１例である吸着ノズル４５などによって上方から保
持してピックアップした後、接合面３ａが下向きとなる
ように反転させるように、具体的には、部品取り扱い側
の、部品取り扱い端である吸着面４５ａから離れた位置
Ｃ、あるいは吸着面４５ａ上を中心に旋回させて接合面
３ａを下向きに反転させるように、ベアＩＣチップ３な
どの部品を取り扱う図６、図９に示すような部品反転手
段２３ａと、超音波振動手段２４を装備し、部品反転手
段２３ａにより接合面３ａを下にされたベアＩＣチップ
３などの部品を上方から保持してピックアップした後、
実装対象物取り扱い手段２２によって部品実装位置Ｂで
接合面４ａが上向きにされている回路基板４などの実装
対象物との超音波接合に供するように部品を取り扱う図
７、図１０に示すような接合手段２３ｂとで構成してい
る。しかし、ベアＩＣチップ３の上記反転方式以外の種
々な運動方式を採用して反転させてもよい。
【００３７】ここで、回路基板４にベアＩＣチップ３を
実装するのは接合手段２３ｂであって、この接合手段２
３ｂに前記の吸着ノズル１４を装備している。回路基板
４にベアＩＣチップ３などの部品の実装を行わない部品
反転手段２３ａに装着した吸着ノズル４５は吸着ノズル
１４とは異なったものである。
【００３８】これにより、半導体ウエハ１が、ダイシン
グシート２上でダイシングされて接合面３ａが上に向い
たベアＩＣチップ３などで、エキスパンド台３７により
ダイシングシート２をエキスパンドした荷姿状態で供給
され、それを図の実施例のように専用して、あるいは別
の荷姿の部品と複合して供給される場合でも多数を繰り
返し用いて、繰り返し実装するようなときに、ダイシン
グシート２上のベアＩＣチップ３などを反転手段２３ａ
によって上方からピックアップして接合面３ａが下向き
となるように反転させた後、これを接合手段２３ｂによ
り上方からピックアップして、実装対象物取り扱い手段
２２によって取り扱われ部品実装位置Ｂで接合面４ａが
上向きにされている回路基板４などの実装対象物に上方
から接触させて加圧し双方の金属接合部５、６であるバ
ンプ８および導体ランド９どうしを超音波接合する。こ
のように、反転手段２３ａと接合手段２３ｂとが協働し
たベアＩＣチップ３などの部品の取り扱いによって、ベ
アＩＣチップ３などの上向きで供給される部品を上向き
で取り扱われる回路基板４などの実装対象に順次混乱な
く多数繰り返し実装することができる。
【００３９】図に示す実施例では、反転手段２３ａは供
給されるベアＩＣチップ３などの部品をピックアップす
る部品供給位置Ａと、ピックアップしたベアＩＣチップ
３の接合面３ａが下向きとなるように反転させた後、接
合手段２３ｂによる接合のためのピックアップに供する
受け渡し位置Ｄとの間をＸ方向テーブル５６により往復
移動される基台５７に、モータ５１およびこれによって
回転駆動される横軸５２を設け、この横軸５２のまわり
に部品取り扱いツールの一例である吸着ノズル４５が１
本、あるいは複数本放射状方向に装備した部品反転ヘッ
ド５４を持ち、吸着ノズル４５は部品反転ヘッド５４上
でエアシリンダ５５により軸線方向に進退させられる。
【００４０】これにより、反転手段２３ａは下向きにさ
れた吸着ノズル４５が部品供給位置Ａにて昇降して、そ
こに供給されているベアＩＣチップ３を吸着してピック
アップした後、吸着ノズル４５を前記位置Ｃの回りに回
動させて上向きにすることで、前記ピックアップしたベ
アＩＣチップ３の接合面３ａを上向きから下向きに反転
させて、受け渡し位置Ｄに移動して接合手段２３ｂによ
るピックアップに供する。
【００４１】接合手段２３ｂは上記吸着ノズル１４を持
ったもので、Ｘ方向テーブル５８により受け渡し位置Ｄ
と実装位置Ｂとの間を往復移動されて、受け渡し位置Ｄ
で接合面３ａが下向きにされたベアＩＣチップ３を吸着
してピックアップし、これを実装位置Ｂの実装位置Ｂ１
へ移動されて、そこに位置決めされている回路基板４の
実装位置に圧接させて上記のように超音波接合を行うこ
とを繰り返す。従って、反転手段２３ａと接合手段２３
ｂの協働により、部品供給部２１で接合面３ａが上向き
で供給されるベアＩＣチップ３を回路基板４の上に必要
なだけ実装することができる。もっともこれには、反転
手段２３ａの側はＸ方向に移動せず部品供給位置Ａに定
置されていても、接合手段２３ｂが部品供給位置Ａと実
装位置Ｂとの間を往復移動できればよい。また、逆であ
ってもよい。
【００４２】接合手段２３ｂのＸ方向の移動と、前記ボ
ンディングステージ３５のＹ方向の移動との複合で、回
路基板４のどの位置にもベアＩＣチップ３などの部品を
実装できる。しかし、そのための移動方式も必要に応じ
て種々に変更することができる。
【００４３】もっとも、これら反転手段２３ａや接合手
段２３ｂは、直線往復移動されるものに限らず、非直線
移動を含む各種の移動を複合した動きをするものとする
ことができる。
【００４４】さらに、本実施の形態の装置は、実装対象
物取り扱い手段２２が取り扱う回路基板４などの実装対
象物と、部品取り扱い手段２３が取り扱うベアＩＣチッ
プ３などの部品との接合面３ａ、４ａの少なくとも一方
に、それらが前記位置合わせされるまでの段階で制御手
段２５により働かされて封止材１１を供与する封止材供
与手段６１を備えている。これにより、ベアＩＣチップ
３などの部品および回路基板４などの実装対象物の少な
くとも一方への封止材１１の供与も含めて、１つの装置
でベアＩＣチップ３などの部品の実装を自動的に達成す
ることができる。
【００４５】図に示す実施例では、図６に示すようにＸ
方向テーブル５８により、接合手段２３ｂとともにＸ方
向に移動されるように封止材供与手段６１を装備し、例
えば実装位置Ｂに移動してディスペンサ６２をシリンダ
６３で下降させて回路基板４の接合面４ａの側に図３に
仮想線で示すように封止材１１を供与し、供与が終了す
ればディスペンサ６２を上動させて封止材供与手段６１
を側方に退避させるのと同時に、接合手段２３ｂを部品
実装位置Ｂに移動させて吸着ノズル１４が保持している
ベアＩＣチップ３などの部品を供与された封止材１１の
上から回路基板４に圧接させて超音波接合を行うように
してある。
【００４６】図６に示す部品の実装装置では、吸着ノズ
ル１４を昇降させるボイスコイルモータ１５による荷重
５００ｇ〜５Ｋｇ程度の磁気加圧力で前記加圧を行い、
吸着ノズル１４に圧電素子１６での発振により超音波振
動するホーン１７を接続して、吸着ノズル１４に、振動
数６０ＫＨｚ、振幅１〜２μｍ程度の超音波振動を与え
て、前記圧接されているバンプ８と導体ランド９とに摩
擦を生じさせて、双方の溶融または電子間結合を伴い超
音波接合するようにしている。吸着ノズル１４には図７
に示すように、上記超音波振動が与えられたときに折損
しないように、これの支持軸８１に弾性チューブ８２を
介して接続されている。しかし、吸着ノズル１４の支持
構造や支持位置は種々に変更することができる。吸着ノ
ズル１４には弾性チューブ８２を通じて支持軸８１側か
らの吸引作用が吸着ノズル１４に及ぶようにしている。
しかし、そのための具体的な構成は特に問うものではな
く種々に設計することができる。
【００４７】図３に示す実施例の電極７上のバンプ８に
代えて、あるいは別に回路基板４の導体ランド９にバン
プを形成してもよく、ベアＩＣチップ３などの部品や回
路基板４などの実装対象物の電気接合部の少なくとも一
方にバンプを用いると、ベアＩＣチップ３などの部品と
回路基板４などの実装対象物との局部的な電気接合部で
の超音波接合が、十分な量の金属部分で確実に、また、
他の部分での干渉や損傷なしに容易に達成できる。
【００４８】制御手段２５にはマイクロコンピュータを
用いるのが好適であるが、これに限られることはなく、
種々な構成および制御形式を採用することができる。プ
ログラムデータ２６は制御手段２５の内部または外部の
メモリに記憶されたもの、あるいはハード回路で構成さ
れたシーケンス制御によるものなど、どの様な形態およ
び構成のものでもよい。
【００４９】本実施の形態の吸着ノズル１４は、ステン
レス鋼よりなり、図１の（ａ）（ｂ）に示すように吸着
面１４ａに硬化処理層１４ｂを有するものとし、あるい
は、図２に示すように吸着ノズル１４の先端の一部に設
ける吸着面１４ａを持った吸着ヘッド部１４ｃだけを超
硬の金属製とするのに併せ、表面が所定の面粗度、例え
ば３μｍ〜５μｍ程度の表面粗さを持つ粗面に形成され
ている。
【００５０】硬化処理には大別して、表面に超硬の金属
や超硬物質をコーティングするコーティング処理と、表
面層を改質する改質処理とがある。コーティング処理に
は、超硬質クロームメッキ、硬質クローム＋各種セラミ
ック含浸メッキといった高機能メッキ、金属セラミック
などの溶射による耐摩耗溶射、ダダイヤモンド状カーボ
ン皮膜などを形成するダイヤモンドコーティングで代表
される真空中での各種薄膜処理などがある。改質処理に
は、特殊ガス室化による特殊硬化法であるカナック処理
またはニューカナック処理などがある。
【００５１】セラミックハードコーティングでは、コー
ティング材料が例えばＴｉＮの場合、硬度が２，３００
ＨＶ、膜厚が２〜３μｍ、耐熱温度６００℃、摩擦係数
０．４、処理温度３００〜５００℃、ＴｉＣＮの場合、
硬度が３，３００ＨＶ、膜厚が３〜５μｍ、耐熱温度４
００℃、摩擦係数０．３、処理温度４５０〜５００℃で
あり、いずれも耐摩耗性が向上する。
【００５２】カナック処理は、真空窒化処理法の一種
で、高真空中の炉内にＮＨ3 を主成分とした窒化促進ガ
スを送り、持続剤、窒素発生剤、粘着防止剤を含む活性
物質の働きにより、母材に拡散させて表面改質を行い、
その硬度を著しく上げていく。
【００５３】これによると、優れた耐摩耗性を有し、ス
テンレス鋼の表面についてはマイクロビッカーズＨＶ１
５００までに上げられる。拡散層は２０μｍ〜８０μｍ
である。脆弱層がないので、拡散硬化層の欠損、剥離や
ピンホールもなく安定している。処理温度は５００℃〜
５４０℃であるが、反り、膨張などの寸法変化は極少で
ある。
【００５４】これら表面処理は、基本的に吸着面１４ａ
にだけ施せばよいが、処理層の万一の剥離を防止するた
めに、吸着ノズル１４の吸着面１４ａに続く側周面にも
連続して及んでいるのが好適である。しかし、振動特性
に影響しないように吸着ノズル１４の先端部範囲に止め
ておくのが好適である。
【００５５】また、図１、図２に示すいずれのタイプの
吸着ノズル１４も、ステンレス鋼部分は前記ＳＵＳ４２
０Ｊ２で焼き入れ、焼き戻しを行ったものを基本体と
し、吸着ヘッド部１４ｃは超硬合金製で、ステンレス鋼
製の基本体１４ｄに図２に示すような嵌め合いを行って
銀ろうなどによるろう接接合したものとしてある。超硬
合金にはＷＣ−Ｃｏ系とＷＣ−Ｔｉ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ−
Ｃｏ系がある。
【００５６】これら図１、図２に示す吸着ノズル１４を
用いて、上記したように、吸着面１４ａで吸着したベア
ＩＣチップ３を、回路基板４に対し互いの金属接合部
５、６を対向させて加圧しながら、吸着ノズル１４に超
音波振動手段２４から超音波振動を与えて、この振動に
より金属接合部５、６どうしを摩擦させて超音波接合し
ベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する部品実装方法
において、吸着ノズル１４がステンレス鋼で、その吸着
面１４ａが超音波振動による摩擦接合時に滑りを抑える
粗面に形成されていることにより、硬化処理層１４ｂや
一端部だけの超硬の金属よりなる吸着ヘッド部１４ｃの
影響なく、好適な振動特性と、ベアＩＣチップ３への好
適な振動伝達特性とを発揮して、前記超音波接合を短時
間で高品質に達成することができ、しかも、硬化処理や
超硬の金属により、超音波振動による摩擦接合時に滑り
を抑える粗面とした吸着面１４ａの面粗度が超音波接合
時の摩耗や電気化学反応、異物などにより低下するのを
従来の数分の１程度に抑えて前記良好な接合特性を従来
の数倍長い時間安定して発揮させ、再生処理の必要頻度
を数分の１程度に低くすることができる。従って、吸着
ノズル１４の寿命が長くなるとともに、再生処理の手間
が軽減し、金属接合部の超音波接合を伴い部品を実装す
る作業の休止時間が短くなって生産性が向上する。
【００５７】さらに本実施の形態の部品実装方法では、
上記のような吸着ノズルによる超音波接合を繰り返す工
程と、吸着面１４ａを図４の（ａ）、図５に示すように
研磨材１０１に接触させた状態で吸着ノズル１４に前記
同様に超音波振動を与えて、吸着面１４ａと研磨材１０
１とを摩擦させ、吸着面１４ａを超音波振動による摩擦
接合時に滑りを抑える粗面に再生する再生処理を行う工
程とを備えている。このようにすると、再生のための研
磨が超音波振動による振動的摩擦で効率よく短時間で達
成できるので、再生処理のための時間を短縮することが
でき、部品実装作業中に吸着ノズルを交換しないで再生
処理を行うのに有効である。
【００５８】研磨材１０１に、図５に示すラッピングテ
ープのように連続したものを用い、供給ローラ１０２と
巻取りローラ１０３との間で吸着面１４ａとの接触位置
を更新するように搬送するなどして移動させると、研磨
材１０１をいちいち交換せずに前記特徴ある再生処理を
安定して繰り返し行える。移動は１回あるいは必要回数
再生処理を終える都度行ってもよいし、研磨中に間欠
に、あるいは連続して行ってもよい。
【００５９】ここで、実施例データを示すと、摩擦接触
させるときの荷重が３００〜５００ｇで、超音波振動は
周波数が６０ＫＨｚ、振動の振幅を１〜２μｍ、粗さの
番手が♯８０００〜♯１００００の研磨材１０１を１０
〜５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で１０〜２０ｍｍ移動させた
場合において、約３０秒の短い時間で十分な面粗度に再
生することができた。
【００６０】本実施の形態の部品実装装置は、この研磨
材１０１による再生を行うのに、前記研磨材１０１を支
持し、または案内して吸着面１４ａの研磨による再生に
供する研磨手段１０４が部品実装位置Ｂ２の横に設けら
れ、制御手段２５はベアＩＣチップ３などの部品を回路
基板４などの実装対象物に超音波接合する部品実装動作
に併せ、予め定められた時期に、吸着ノズル１４の吸着
面１４ａを研磨手段１０４の研磨材１０１に接触させな
がら超音波振動手段２４を働かせて、吸着面１４ａと研
磨材１０１を摩擦させ、吸着面１４ａを研磨する。
【００６１】このようにすると、１つの装置で、上記の
ような吸着ノズル１４を装着して部品実装することを繰
り返しながら、制御手段２５が予め定められた時期にお
いて、吸着ノズル１４の吸着面１４ａと研磨材１０１を
接触させながら超音波振動手段２４を働かせて吸着ノズ
ル１４に超音波振動を与えて摩擦させ、研磨による再生
処理を自動的に行うので、吸着ノズル１４が再生処理の
繰り返しにより使用限界まで短くなって寿命に達するま
で使用し続け、吸着ノズル１４を再生処理する都度いち
いち着脱するような手間を省き、装置が長く休止して生
産性が低下するのを防止することができる。
【００６２】研磨手段１０４は、研磨材１０１を支持す
るのに、図４、図５に示すような研磨材１０１を支持
し、案内する支持面１０６ａの水平状態を調整する水平
調整手段１０５を備えたものとしている。水平調整手段
１０５はステンレス鋼よりなる定盤１０６をスタンド１
０９によって支持して設けてある。定盤１０６はその途
中部分にまわりからのくびれ部による首振り部１０６ｂ
を有し、くびれ部で上下に２分された支持面１０６ａを
持った上部盤１０６ｃが、下部盤１０６ｄに対し前記首
振り部１０６ｂを中心に若干首振りでき、首振りの向き
および量によって支持面１０６ａの水平調整ができる。
【００６３】そこで、上部盤１０６ｃおよび下部盤１０
６ｄの一方、図の実施例では下部盤１０６ｄに下方から
螺合させて、他方の上部盤１０６ｃに下方から当接させ
た調節ボルト１０７を、首振り部１０６ｂのまわり３ケ
所あるいは図の実施例のように４ケ所設け、これら各部
分の調節ボルト１０７のねじ込みやねじ戻しにより、下
部盤１０６ｄに対する上部盤１０６ｃの間隔を首振り部
１０６ｂのまわりで調整することにより、支持面１０６
ａが装置上定められた吸着ノズル１４の軸線に対して直
角となる水平状態が得られるように水平調整ができる。
しかし、このような水平状態の具体的な調整方法や調整
手段は種々に変更することができる。
【００６４】このように、吸着ノズル１４を部品取り扱
い手段２３が取り扱うときの装置上の吸着ノズル１４の
軸線に対し直角となる水平状態が得られると、吸着面１
４ａを吸着ノズル１４の軸線に対し直角な向きに研磨す
ることができ、吸着面１４ａを自動的に研磨して再生処
理をすることによって吸着面１４ａの向きに狂いが生じ
るようなことを防止することができる。
【００６５】さらに、研磨手段１０４が、水平調整され
る上部盤１０６ｃの上に図４の（ａ）に示すように吸着
保持されたガラス板１０８にて支持面１０６ａを形成し
ていると、研磨材１０１に超音波振動する吸着ノズル１
４が押しつけられて研磨するときに研磨材１０１の支持
面１０６ａに金属部材の場合のような弾性変形による逃
げが生じないので、研磨材１０１の支持面１０６ａを水
平調整した正しい向きのまま吸着面１４ａを研磨するこ
とができる。もっとも、ガラス板１０８は磨きガラスで
平面度の高いものを用いるのが好適であるし、必ずしも
ガラス板に限られることはなく同様な効果が得られる他
のものと代替することができる。
【００６６】なお、制御手段２５が研磨手段１０４によ
る研磨を行うのに、研磨材１０１を移動させる供給ロー
ラ１０２や巻取りローラ１０３よりなる送り手段１１１
を適宜働かせるようにする。これにより、１回あるいは
必要回数研磨による再生処理を終える都度、搬送した
り、研磨中に間欠に、あるいは連続して搬送したりし
て、研磨材１０１の吸着面１４ａを研磨している部分を
順次更新していくことが自動的に達成できる。
【００６７】前記研磨の再生処理に代えて、図４の
（ｂ）に示すように吸着面１４ａを洗浄液１１２に浸漬
させた状態で吸着ノズル１２に前記同様に超音波振動を
与えて洗浄することもできる。これにより、吸着面１４
ａに部品の接合で詰まった付着物を除去しても、吸着面
１４ａを超音波振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗
面に再生する再生処理になるし、この洗浄を、前記のよ
うに研磨手段１０４によって吸着面１４ａを研磨した後
に行うと、吸着面１４ａの研磨により再生された粗面に
付着し、詰まっている研磨粉などを除去して振動伝達特
性への影響をなくせるので、好都合である。洗浄液１１
２はアルコール類がよく、Ｃ2 Ｈ5 ＯＨなどがある。し
かし、これに限られることはなく、他の適当なものを採
用してもよい。
【００６８】洗浄処理の後、図４の（ｃ）に示すように
吸着面１４ａをブロー手段１１３によりブローすると、
洗浄液１１２を早期に乾燥させられるので、洗浄処理後
早期に再使用することができ、部品実装作業中に吸着ノ
ズル１４を交換しないで再生処理を行うのに有効であ
る。
【００６９】本実施の形態の部品実装装置は、これら、
洗浄およびブローを研磨手段１０４による研磨に併せ行
うのに、洗浄液１１２を貯留しておく洗浄槽１１４、お
よび前記ブロー手段１１３を研磨手段１０４に併置して
おり、制御手段２５は研磨手段１０４による研磨の後、
上記洗浄槽１１４による洗浄およびブロー手段１１３に
よるブローを予め定められた時間ずつ行う。いずれも数
秒程度でよい。ブローは冷風で行うと、熱の影響や熱の
消費がないので有利である。本実施の形態の部品実装装
置によると、研磨、洗浄および乾燥による再生処理が部
品実装を行う１つの装置で自動的に行える。
【００７０】本実施の形態の部品実装装置は、さらに、
図３に示すように、超音波接合時の吸着面１４ａとベア
ＩＣチップ３などの部品との間の滑り状態を検出する滑
り検出手段１１５を備え、制御手段２５は滑り検出手段
１１５の検出結果に応じて研磨を行うようにしている。
これにより、この研磨の時期が予め定めた一定の時期で
ある場合に比し、必要の都度対応できるので、再生処理
が遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎて吸
着ノズル１４の研磨回数が無駄に多くなり寿命を徒に短
くするようなことを防止することができる。滑り検出手
段１１５は超音波振動源である圧電素子１６の発振によ
り超音波振動するホーン１７の振動状態をモニタして検
出する。具体的には、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３
などの部品との摩擦が大きいほどホーン１７の超音波振
動が大きく、摩擦が小さいほど超音波振動が小さくなる
違いで判定すればよく、これが電流の変化としてモニタ
でき、滑り検出ができる。また、そのような変化はオシ
ロスコープ１１６などを用いると目視もできる。
【００７１】さらに、上記のような部品実装方法におい
て、超音波接合のために吸着ノズル１４に与える超音波
振動は、吸着面１４ａを超音波振動による摩擦接合時に
滑りを抑える粗面にする研磨方向、つまり研磨によるす
じ状の研磨痕ができる方向であり、本実施の形態の装置
では研磨のための超音波振動の方向と、交差する向きで
与える。これにより、吸着面１４ａが研磨されたときの
すじ状の研磨痕と交差する方向に超音波振動されて部品
との引っ掛かり性が高くなるので、部品への振動伝達特
性が向上する。この意味で研磨方向と振動方向は直交す
る方向であるのがより好適である。
【００７２】
【発明の効果】本発明の吸着ノズルによれば、部品と実
装対象物の金属部分どうしを超音波接合するのに、吸着
ノズルがステンレス鋼で、その吸着面が超音波振動によ
る摩擦接合時に滑りを抑える粗面に形成されていること
により、硬化処理層や一端部だけの超硬の金属よりなる
吸着ヘッド部の影響なく、好適な振動特性と、部品への
好適な振動伝達特性とを発揮して、前記超音波接合を短
時間で高品質に達成することができ、しかも、硬化処理
や超硬の金属により、超音波振動による摩擦接合時に滑
りを抑える粗面とした吸着面の面粗度が摩耗や電気化学
反応、異物の影響などで低下するのを抑えて前記良好な
接合特性を安定して長い時間保ち、再生処理の必要頻度
を低くすることができる。従って、吸着ノズルの寿命が
長くなるとともに、再生処理の手間が軽減し、接合作業
の休止時間が短くなって生産性が向上する。
【００７３】本発明の部品実装方法によれば、吸着ノズ
ルによる超音波接合を繰り返しながら、予め定められた
時期に、吸着面を研磨材に接触させた状態で吸着ノズル
に前記同様に超音波振動を与えて、吸着面と研磨材とを
摩擦させ、吸着面を超音波振動による摩擦接合時に滑り
を抑える粗面に再生する再生処理を行う部品実装方法に
よれば、再生のための研磨が超音波振動による振動的摩
擦で効率よく短時間で達成できるので、再生処理のため
の時間を短縮することができ、部品実装作業中に吸着ノ
ズルを交換しないで再生処理を行うのに有効である。
【００７４】本発明の部品実装装置によれば、１つの装
置で、金属接合部の超音波接合を伴い部品実装すること
を繰り返しながら、予め定められた時期において、吸着
ノズルの吸着面を研磨材に接触させながら超音波振動手
段を働かせて研磨し再生処理することを自動的に行うの
で、吸着ノズルが再生処理の繰り返しにより研磨代が無
くなって寿命に達するまで 使用し続け、吸着ノズルを
再生処理する都度いちいち着脱するような手間を省き、
装置が長く休止して生産性が低下するのを防止すること
ができる。しかも、吸着面と部品との間の滑り状態を検
出するのに応じて研磨を行うことにより、この研磨の時
期が予め定めた一定の時期である場合に比し、必要の都
度対応できるので、再生処理が遅れて接合品質が低下し
たり、再生処理が早すぎて吸着ノズルの寿命を徒に短く
するようなことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における吸着ノズルの１つ
の実施例で、その（ａ）は一部を断面で見た全体図、そ
の（ｂ）は先端部の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における吸着ノズルの他の
実施例を示す一部を断面して見た吸着面側の一部の側面
図である。
【図３】ベアＩＣチップを図１、図２に示す吸着ノズル
によって回路基板に金属接合を伴って実装する状態の１
つの実施例説明図である。
【図４】図３に示す実装操作に併せ行う再生処理の状態
を示し、その（ａ）は吸着ノズルの吸着面の研磨、その
（ｂ）は洗浄、その（ｃ）はブローの各操作の状態の説
明図である。
【図５】図４の（ａ）の研磨を行う研磨手段を示す斜視
図である。
【図６】本発明の図３の実装操作と、図４の（ａ）〜
（ｃ）の再生処理操作とを行う、代表的な実施の形態と
しての部品実装装置の全体の概略構成を示す斜視図であ
る。
【図７】図６の装置の部品取り扱い手段の一部である接
合手段の断面図である。
【図８】図６の装置の部品実装位置にあるボンディング
ステージの斜視図である。
【図９】図６の装置の部品取り扱い手段における反転手
段を示す斜視図である。
【図１０】図６の装置の部品取り扱い手段における接合
手段を示す斜視図である。
【符号の説明】
３ ベアＩＣチップ ４ 回路基板 ３ａ、４ａ 接合面 ５、６ 金属接合部 ７ 電極 ８ バンプ ９ 導体ランド １０ 溶接接合部 １４ 吸着ノズル（部品実装ツール） １４ａ 吸着面 １４ｂ 硬化処理層 １４ｃ 吸着ヘッド部 １４ｄ 基本体 １５ ボイスコイルモータ ２１ 部品供給部 ２２ 実装対象物取り扱い手段 ２３ 部品取り扱い手段 ２３ａ 反転手段 ２３ｂ 接合手段 ２４ 超音波振動手段 ２５ 制御手段 ２６ プログラムデータ ３３ ローダ部 ３５ ボンディングステージ ３７ エキスパンド台 １０１ 研磨材 １０４ 研磨手段 １０５ 水平調整手段 １０６ 定盤 １０６ａ 支持面 １０６ｂ 首振り部 １０７ 調節ボルト １０８ ガラス板 １１１ 送り手段 １１２ 洗浄液 １１３ ブロー手段 １１４ 洗浄槽 １１５ 滑り検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 健治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−233418（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338545（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−172105（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299479（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−92687（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−74315（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−17233（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H05K 13/04

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波振動を働かせ部品を実装する部品
    実装ツールであって、ステンレス鋼よりなり、吸着面に
    硬化処理層を有するとともに表面が超音波振動による摩
    擦接合時に滑りを抑える粗面に形成され、硬化処理層
    は、改質処理層であることを特徴とする部品実装ツー
    ル。
  2. 【請求項２】 超音波振動を働かせ部品を実装する部品
    実装ツールであって、吸着面を持った吸着ヘッド部を除
    く他の部分をステンレス鋼製とし、前記吸着ヘッド部を
    ステンレス鋼に比し超硬の金属製とし、吸着面が超音波
    振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗面に形成されて
    いることを特徴とする部品実装ツール。
  3. 【請求項３】 ステンレス鋼よりなり、吸着面が硬化処
    理による改質処理層が形成され、かつ超音波振動による
    摩擦接合時に滑りを抑える粗面とした吸着ノズルを用
    い、この吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、実装対
    象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧しなが
    ら、吸着ノズルに超音波振動を与えて、この振動により
    金属接合部どうしを摩擦させて超音波接合し部品を実装
    対象物に実装することを特徴とする部品実装方法。
  4. 【請求項４】 吸着面を持った吸着ヘッドを除く他の部
    分がステンレス鋼よりなり、前記吸着ヘッドが超硬の金
    属製で、吸着面が超音波振動による摩擦接合時に滑りを
    抑える粗面に形成された吸着ノズルを用い、この吸着ノ
    ズルの吸着面で吸着した部品を、実装対象物に対し互い
    の金属接合部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルに
    超音波振動を与えて、この振動により金属接合部どうし
    を摩擦させて超音波接合し部品を実装対象物に実装する
    ことを特徴とする部品実装方法。
  5. 【請求項５】 吸着ノズルの超音波振動による摩擦接合
    時に滑りを抑える粗面とした吸着面に吸着した部品を、
    実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧し
    ながら、吸着ノズルに超音波振動を与えて、この振動に
    より金属接合部どうしを摩擦させて超音波接合し、部品
    を実装対象物に実装することを繰り返す工程と、吸着面
    を研磨材に接触させた状態で吸着ノズルに超音波振動を
    与えて、吸着面と研磨材とを摩擦させ、吸着面を超音波
    振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗面に研磨して再
    生する再生処理を行う工程とを備えたことを特徴とする
    部品実装方法。
  6. 【請求項６】 研磨材は連続したものを用い、吸着面と
    の接触位置を更新するように送る請求項５に記載の部品
    実装方法。
  7. 【請求項７】 吸着ノズルの超音波振動による摩擦接合
    時に滑りを抑える粗面とした吸着面に吸着した部品を、
    実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧し
    ながら、吸着ノズルに超音波振動を与えて、この振動に
    より金属接合部どうしを摩擦させて超音波接合し部品を
    実装対象物に実装することを繰り返す工程と、吸着面を
    洗浄液に浸漬させた状態で吸着ノズルに超音波振動を与
    えて洗浄し、吸着面を超音波振動による摩擦接合時に滑
    りを抑える粗面に再生する再生処理を行う工程とを備
    え、再生処理は、吸着面を研磨した後に洗浄することに
    より行うことを特徴とする部品実装方法。
  8. 【請求項８】 研磨は、吸着ノズルに与える超音波振動
    の方向と交差する方向で研磨材と吸着面とを摩擦させて
    行う請求項７に記載の部品実装方法。
  9. 【請求項９】 吸着ノズルに与える超音波振動は、吸着
    面を超音波による摩擦接合時に滑りを抑える粗面にする
    研磨方向と交差する方向で与える請求項５、７のいずれ
    か一項に記載の部品実装方法。
  10. 【請求項１０】 部品を供給する部品供給部と、部品を
    実装する実装対象物を取り扱い位置決めして部品の実装
    に供する実装対象物取り扱い手段と、供給される部品を
    吸着ノズルの吸着面に吸着、保持して取り扱い、位置決
    めされた実装対象物との間で金属接合部どうしを対向さ
    せて加圧しながら超音波振動による超音波接合を伴い部
    品を実装対象物に実装する部品取り扱い手段と、吸着ノ
    ズルに超音波振動を与える超音波振動手段と、研磨材と
    吸着面との摩擦接触にて吸着面を超音波振動による摩擦
    接合時に滑りを抑える粗面に研磨する研磨手段と、部品
    を実装対象物に超音波接合を伴い実装するのに併せ、予
    め定められ、または滑り検出結果に応じた時期に、吸着
    ノズルの吸着面を研磨手段の研磨材に接触させながら超
    音波振動手段を働かせて、吸着面と研磨材を摩擦させ、
    吸着面を研磨させる制御手段とを備えたことを特徴とす
    る部品実装装置。
  11. 【請求項１１】 超音波接合時の吸着面と部品との間の
    滑り状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑
    り検出手段の検出結果に応じて吸着面を研磨させる請求
    項１０に記載の部品実装装置。
  12. 【請求項１２】 洗浄液を貯留した洗浄槽を備え、制御
    手段は吸着ノズルの吸着面を研磨した後、吸着ノズルの
    吸着面を洗浄槽内の洗浄液に浸漬させるとともに、超音
    波振動手段を働かせて、研磨後の吸着面を洗浄させる請
    求項１０、１１のいずれか一項に記載の部品実装装置。
  13. 【請求項１３】 ブロー手段を備え、制御手段は洗浄後
    の吸着面をブロー手段によりブローして乾燥させる請求
    項１２に記載の部品実装装置。
  14. 【請求項１４】 研磨手段は、研磨材を吸着面との接触
    位置に支持し、または案内する支持面の水平状態を調整
    する水平調整手段を備えている請求項１０〜１３のいず
    れか一項に記載の部品実装装置。
  15. 【請求項１５】 研磨手段は、水平調整される定盤の上
    に吸着保持されたガラス板にて支持面を形成している請
    求項１４に記載の部品実装装置。
  16. 【請求項１６】 研磨手段は、長尺の研磨材を支持面上
    を送る送り手段を備え、制御手段は研磨に際し適宜に送
    り手段を働かせる請求項１０〜１５のいずれか一項に記
    載の部品実装装置。
  17. 【請求項１７】 吸着ノズルに吸着された部品と実装対
    象物との金属接合部を対向させ、超音波振動による超音
    波接合を行う部品実装装置であって、前記吸着ノズルの
    吸着面を超音波振動による摩擦接合時に滑りを抑える粗
    面に研磨する研磨手段と、予め定められた、または滑り
    検出結果に応じた時期に吸着ノズルの吸着面を研磨させ
    る制御手段とを備えたことを特徴とする部品実装装置。
  18. 【請求項１８】 吸着ノズルに吸着された部品と実装対
    象物との金属接合部を対向させ、超音波振動による超音
    波接合を行う部品実装装置であって、研磨材と、予め定
    められた、または滑り検出結果に応じた時期に吸着ノズ
    ルの吸着面を前記研磨材に接触させながら超音波振動を
    働かせ、前記吸着ノズルの吸着面を超音波振動による摩
    擦接合時に滑りを抑える粗面に研磨させる制御手段を備
    えたことを特徴とする部品実装装置。
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