JP3399323B2 - 半田バンプ付電子部品の熱圧着方法 - Google Patents
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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、フリップチップな
どの半田バンプ付電子部品を基板に熱圧着する半田バン
プ付電子部品の熱圧着方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フリップチップなどの半田バンプ付電子
部品を基板にボンディングする方法として、熱圧着によ
る方法が知られている。この方法は熱圧着ツールにより
電子部品を基板に押圧するとともに、電子部品を加熱し
て電子部品の半田バンプを溶融させ、基板の電極に半田
接合するものである。この熱圧着過程において、半田バ
ンプが溶融した後も押圧を続けると、溶融半田を熱圧着
ツールで押しつぶすこととなるため、半田バンプの溶融
前に熱圧着ツールの高さ位置を固定し、前述の半田バン
プの押しつぶしを防止することが行われる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、熱圧着ツー
ルの高さ位置が固定された状態においても、熱圧着ツー
ルはある押圧荷重で電子部品を基板に押圧しており、押
圧荷重の反力を受ける熱圧着装置の押圧機構にはこの押
圧荷重に相当する弾性歪が発生している。したがって半
田バンプが溶融して半田バンプに負荷された押圧荷重が
消失すると同時に、これらの弾性歪は解放され、その結
果熱圧着ツールは押圧機構の弾性歪相当分だけ下方へ変
位する。そしてこの変位量が大きい場合には溶融した半
田バンプを押しつぶすことがある。 【０００４】従来の熱圧着装置には、押圧荷重の伝達経
路中に荷重検出手段としてロードセルなどの歪式の荷重
センサが介装されており、この場合には大部分の弾性歪
がこのロードセルに吸収される。そしてロードセルの歪
量は半田バンプを押しつぶすに十分な量であるため、熱
圧着ツールの高さ位置を固定していても溶融時の半田バ
ンプの押しつぶしを無くすことはできず、場合によって
は隣接したバンプと連結するブリッジなどの不具合を発
生することがあるという問題点があった。 【０００５】そこで本発明は、半田バンプの溶融時に熱
圧着ツールによる押しつぶしが発生しない半田バンプ付
電子部品の熱圧着方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の半田バンプ付電
子部品の熱圧着方法は、昇降手段によって昇降する熱圧
着ツールにより半田バンプ付の電子部品を基板に押圧
し、この押圧力を歪式の荷重検出手段によって検出しな
がら前記電子部品を基板に熱圧着する半田バンプ付電子
部品の熱圧着方法であって、熱圧着ツールを下降させて
前記電子部品の半田バンプを基板の電極に押圧する工程
と、半田バンプの溶融前に前記荷重検出手段の歪が設定
された所定値以下となるように前記昇降手段を駆動する
工程と、前記電子部品を加熱して半田バンプを溶融させ
る工程とを含む。 【０００７】本発明によれば、熱圧着ツールを下降させ
て電子部品の半田バンプを基板に押圧した後、半田バン
プの溶融前に荷重検出手段の歪が設定された所定値以下
となるように昇降手段を駆動することにより、半田バン
プが溶融した後の熱圧着ツールの下方への変位量を少な
くし、半田バンプの押しつぶしを防止することができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半田
バンプ付電子部品の熱圧着装置の側面図、図２は同半田
バンプ付電子部品の熱圧着装置の荷重検出部の部分側面
図、図３は同半田バンプ付電子部品の熱圧着方法のタイ
ミングチャートである。 【０００９】まず図１を参照して半田バンプ付電子部品
の熱圧着装置の構造について説明する。図１において、
基台１上には可動テーブル２が設けられている。可動テ
ーブル２上には基板３が載置されており、基板３の側方
には電子部品５の供給部４が配設されている。可動テー
ブル２を駆動することにより、基板３、供給部４は水平
面内で移動する。可動テーブル２の上方には電子部品５
が熱圧着ツール６に保持されている。熱圧着ツール６は
圧着ヘッド７に装着されており、圧着ヘッド７は更に第
１の昇降ブロック１０に装着されている。 【００１０】第１の昇降ブロック１０の背面にはスライ
ダ１１が固着されており、スライダ１１は第１のフレー
ム１３の前面に配設された垂直なガイドレール１２に上
下方向にスライド自在に嵌合している。また第１の昇降
ブロック１０の上部には逆Ｌ字状の張り出し部１４が設
けられている。張り出し部１４の下面には後述する荷重
検出手段であるロードセルが当接する。 【００１１】第１の昇降ブロック１０の上方には第２の
昇降ブロック２０が設けられている。第２の昇降ブロッ
ク２０の背面にはスライダ２１が設けられており、スラ
イダ２１は第２のフレーム２３の前面に配設された垂直
なガイドレール２２に上下方向にスライド自在に嵌合し
ている。第２の昇降ブロック２０の下部には逆Ｌ字状の
張り出し部２４が設けられている。張り出し部２４の上
面には歪式の荷重検出手段であるロードセル２６が配設
されており、ロードセル２６は張り出し部２４の下面に
当接している。また第２の昇降ブロック２０の下面には
シリンダ２５が下向きに装着されており、シリンダ２５
のロッド２５ａは張り出し部２４の上面に当接している
（図２参照）。 【００１２】第２のフレーム２３の上部には断面がコ字
型のブラケット３０が固着されている。ブラケット３０
上にはモータ３１が配設されており、モータ３１の回転
軸は垂直な送りネジ２７と接続されている。送りネジ２
７は第２の昇降ブロック２０に内蔵されたナット２８に
螺入している。したがってモータ３１が正逆回転すると
ナット２８は送りネジ２７に沿って昇降し、第２の昇降
ブロック２０および第１の昇降ブロック１０は昇降す
る。すなわちモータ３１、送りネジ２７およびナット２
８は第１の昇降部ブロック１０とともに、熱圧着ツール
６を昇降させる昇降手段となっている。 【００１３】モータ３１は昇降モータ駆動部３３と接続
されており、昇降モータ駆動部３３は制御部３４からの
指令を受けモータ３１の回転を制御するとともに、エン
コーダ３２の回転数信号を制御部３４へ伝達する。第１
のフレーム１２の下方にはカメラ３７が設けられてい
る。カメラ３７は前方へ突出する鏡筒３６を備えてお
り、鏡筒３６の先端に装着されたレンズにより前進時
（鎖線で示す３６参照）に電子部品５および基板３の画
像を取り込む。カメラ３７には電子部品５及び基板３の
位置認識を行う画像認識部３５が接続されており、画像
認識部３５は制御部３４と接続されている。カメラ３７
に取込まれた画像データは画像認識部３５へ送られ、認
識された基板３や電子部品５の位置データは制御部３４
に送られる。 【００１４】次に電子部品５に与えられる押圧力と荷重
検出手段の歪量との関係について図２を参照して説明す
る。図２は、圧着荷重が作用していない状態（Ａ）と、
圧着荷重が作用している状態（Ｂ）での、荷重検出手段
であるロードセル２６と、シリンダ２５の動作を示すも
のである。Ａの状態では、シリンダ２５のロッド２５ａ
が突出することにより、エア圧力によって定められる所
定の突出力Ｆ０を第１の昇降ブロック１０に伝える。ま
た、この状態では第１の昇降ブロック１０やその下端部
に装着される圧着ヘッド７などの自重Ｗもロードセル２
６に負荷される。すなわち、圧着荷重が作用していない
状態では、シリンダ２５による突出力Ｆ０と第１の昇降
ブロック１０の自重Ｗの和（Ｆ０＋Ｗ）がロードセル２
６に予圧ｆｏとして作用する。ここでは、説明を簡単に
するためこの状態を荷重検出手段の歪量がゼロの状態と
定義する。 【００１５】これに対して、Ｂで示す電子部品５の圧着
時、すなわち第１の昇降部ブロック１０に圧着ツール６
を介して上向きの圧着荷重の反力Ｆが作用している状態
では、反力Ｆの分だけロードセル２６の検出荷重ｆが減
少し、ｆはＦ０＋Ｗ−Ｆで表される。すなわちロードセ
ル２６の検出荷重ｆの減少値が圧着荷重に相当する。そ
してこの検出荷重ｆの減少値に相当する変位量ｄだけロ
ードセル２６は伸びる。すなわち、この変位量ｄが圧着
荷重Ｆによって荷重検出手段に蓄えられる歪量に相当す
る。そして圧着荷重Ｆと変位量（歪量）ｄは比例関係に
ある。なお図２では、比較のため、Ａ，Ｂのそれぞれの
第２の昇降ブロック２０の高さ位置を等しく画いている
が、実際には圧着荷重Ｆを作用させるためには圧着ツー
ル６を下方に押圧する、すなわち昇降手段を下方に駆動
する必要があり、圧着荷重Ｆに相当する分だけ第２の昇
降ブロック２０は下降している。 【００１６】次に、圧着ツール６の高さ位置を固定した
状態、すなわち図２に示す第２の昇降ブロック２０の高
さ位置が固定された状態で、圧着荷重Ｆが減少または消
失した場合に発生する現象について説明する。この場合
は、図２のＢの状態からＡの状態に変化した場合に相当
する。すなわち、圧着荷重Ｆが減少または消失するた
め、ロードセル２６に負荷される荷重ｆは逆に増加し、
ロードセル２６はこの荷重増加分だけ押し縮められ、そ
の結果第１の昇降ブロック１０及びその下端部にある圧
着ツール６は下方に変位する。そしてこのときの変位量
は圧着荷重の減少値に比例する。言い換えると、昇降手
段の駆動を固定した状態で圧着荷重が減少すると、その
減少分に相当するロードセル２６の歪量だけ圧着ツール
６は下降する。 【００１７】この半田バンプ付電子部品の熱圧着装置は
上記のような構成より成り、次に動作を説明する。図１
において、可動テーブル２を駆動して電子部品５の供給
部４を圧着ツール６の下方に位置させる。次いで圧着ツ
ール６を下降させて圧着ツール６に電子部品５を真空吸
着により保持させてピックアップする。次に再び可動テ
ーブル２を駆動して基板３を圧着ツール６の下方に位置
させ、この状態でカメラ３７を前進させ、基板３および
圧着ツール６に保持された電子部品５の位置を認識す
る。この位置認識結果に基づいて可動テーブル２により
基板３の位置決めを行う。 【００１８】この後、圧着ツール６を下降させて電子部
品５を基板３に押圧するが、このときの圧着ツール６の
高さ位置、ロードセル２６の検出荷重およびヒータ通電
のそれぞれのタイミングについて図３を参照して説明す
る。図３において、Ａに示すグラフは熱圧着過程におけ
る圧着ツール６の高さ位置を示したものであり、電子部
品５のバンプ５ａの下端部が基板３の電極に当接した位
置を基準高さとして示している。図３のＢは、ロードセ
ル２６の検出荷重の減少値、すなわち圧着荷重を示した
ものであり、また図３のＣは電子部品５の半田バンプ５
ａを半田の融点温度以上に加熱するためのヒータ通電の
ＯＮ−ＯＦＦのタイミングを示している。 【００１９】まずｔ０において圧着ツール６が高速で下
降を開始し、タイミングｔ１にて下降速度を低速に切換
える。その後タイミングｔ２にて図３の（イ）に示すよ
うに電子部品５のバンプ５ａの１つが電極２に当接す
る。この結果、タイミングｔ２から圧着ツール６には上
向きの圧着荷重の反力が作用するようになり、圧着ツー
ル６を更に下降させることにより圧着荷重（ロードセル
２６の検出荷重の減少値）は増加する。圧着荷重が目標
荷重値Ｆ１になるまで第２の昇降ブロック２０を下降さ
せてすべてのバンプを電極２に確実に当接させる。 【００２０】次にヒータに通電して電子部品５のバンプ
５ａを半田融点以上の温度に加熱するタイミングｔ４の
わずか手前のタイミングｔ３’において、モータ３１を
駆動して第２の昇降ブロック２０をわずかに上昇させ、
電子部品５を押圧する荷重をＢに示す所定値Ｆ２以下と
なるようにする。この所定値Ｆ２は、ロードセル２６の
歪が開放されたときに溶融した半田バンプ５ａを押しつ
ぶすことのないような歪量に対応する荷重値として、予
め試行により設定される。これによりロードセル２６の
歪は大部分が半田バンプ５ａの溶融前に解放され、溶融
時に残留している歪は大幅に減少する。 【００２１】次にタイミングｔ４にてヒータに通電さ
れ、圧着ツール６を介して電子部品５やバンプ５ａを加
熱する。この結果バンプ５ａの温度は上昇し、タイミン
グｔ５にて半田の融点温度に到達しバンプ５ａは溶融す
る。この結果、電子部品５が圧着ツール６に対して伝え
ていた圧着反力の大部分が消失するとともに、前述のよ
うに圧着ツール６は溶融前の圧着荷重に相当する歪量だ
け下降する（図３に示す（ハ）参照）。このとき、タイ
ミングｔ３’にて圧着荷重を所定値以下に減少させてお
り、歪量は大幅に減少しているため圧着ツール６の低下
量はわずかであり、図３の（ホ）に示すようなバンプ５
ａの押しつぶしなどの不具合が発生しない。 【００２２】次に圧着荷重値が低下して原荷重値に復帰
するタイミングｔ６にて、圧着ツール６を所定高さまで
上昇させる。そして圧着ツール６が所定高さに到達した
タイミングｔ７にてヒータの通電をＯＦＦにする。その
後圧着ツール６を所定高さ位置でタイミングｔ８まで保
持し、溶融した半田を冷却・固化させることにより、図
４の（ニ）に示すような鼓状の半田接合部を得ることが
できる。半田接合部をこのような鼓状のものとすること
により、半田接合部の止端部形状がなめらかとなり、不
連続形状の発生を防止して耐破断性を向上させるととも
に、高さの高い半田接合部を得ることができる。この後
圧着ツール６は電子部品５を解放して上昇し、タイミン
グｔ９にて原位置に復帰して半田バンプ付電子部品の熱
圧着の１サイクルが終了する。 【００２３】なお、本実施の形態では、ロードセル２６
の使用方法としてロードセル２６に予め予圧を与えてお
き、予圧の減少分が圧着荷重に相当するような配置とし
ているが、圧着ツール６と圧着ツール６を押圧する押圧
手段の間に直列にロードセルを介在させて圧着荷重を直
接的に検出するような配置であってもよい。 【００２４】 【発明の効果】本発明によれば、熱圧着ツールを下降さ
せて電子部品の半田バンプを基板に押圧した後、半田バ
ンプの溶融前に荷重検出手段の歪が所定値以下となるよ
うに昇降手段を駆動するようにしたので、半田バンプが
溶融した後に押圧荷重による歪が解放されてその歪相当
分だけ圧着ツールが下降するときの下降量を小さくする
ことができ、したがって圧着ツールが下降することによ
る半田バンプの押しつぶしが発生せず、隣接する半田バ
ンプが繋がるブリッジ発生の不具合を防止することがで
きる。
どの半田バンプ付電子部品を基板に熱圧着する半田バン
プ付電子部品の熱圧着方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】フリップチップなどの半田バンプ付電子
部品を基板にボンディングする方法として、熱圧着によ
る方法が知られている。この方法は熱圧着ツールにより
電子部品を基板に押圧するとともに、電子部品を加熱し
て電子部品の半田バンプを溶融させ、基板の電極に半田
接合するものである。この熱圧着過程において、半田バ
ンプが溶融した後も押圧を続けると、溶融半田を熱圧着
ツールで押しつぶすこととなるため、半田バンプの溶融
前に熱圧着ツールの高さ位置を固定し、前述の半田バン
プの押しつぶしを防止することが行われる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところが、熱圧着ツー
ルの高さ位置が固定された状態においても、熱圧着ツー
ルはある押圧荷重で電子部品を基板に押圧しており、押
圧荷重の反力を受ける熱圧着装置の押圧機構にはこの押
圧荷重に相当する弾性歪が発生している。したがって半
田バンプが溶融して半田バンプに負荷された押圧荷重が
消失すると同時に、これらの弾性歪は解放され、その結
果熱圧着ツールは押圧機構の弾性歪相当分だけ下方へ変
位する。そしてこの変位量が大きい場合には溶融した半
田バンプを押しつぶすことがある。 【０００４】従来の熱圧着装置には、押圧荷重の伝達経
路中に荷重検出手段としてロードセルなどの歪式の荷重
センサが介装されており、この場合には大部分の弾性歪
がこのロードセルに吸収される。そしてロードセルの歪
量は半田バンプを押しつぶすに十分な量であるため、熱
圧着ツールの高さ位置を固定していても溶融時の半田バ
ンプの押しつぶしを無くすことはできず、場合によって
は隣接したバンプと連結するブリッジなどの不具合を発
生することがあるという問題点があった。 【０００５】そこで本発明は、半田バンプの溶融時に熱
圧着ツールによる押しつぶしが発生しない半田バンプ付
電子部品の熱圧着方法を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明の半田バンプ付電
子部品の熱圧着方法は、昇降手段によって昇降する熱圧
着ツールにより半田バンプ付の電子部品を基板に押圧
し、この押圧力を歪式の荷重検出手段によって検出しな
がら前記電子部品を基板に熱圧着する半田バンプ付電子
部品の熱圧着方法であって、熱圧着ツールを下降させて
前記電子部品の半田バンプを基板の電極に押圧する工程
と、半田バンプの溶融前に前記荷重検出手段の歪が設定
された所定値以下となるように前記昇降手段を駆動する
工程と、前記電子部品を加熱して半田バンプを溶融させ
る工程とを含む。 【０００７】本発明によれば、熱圧着ツールを下降させ
て電子部品の半田バンプを基板に押圧した後、半田バン
プの溶融前に荷重検出手段の歪が設定された所定値以下
となるように昇降手段を駆動することにより、半田バン
プが溶融した後の熱圧着ツールの下方への変位量を少な
くし、半田バンプの押しつぶしを防止することができ
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の半田
バンプ付電子部品の熱圧着装置の側面図、図２は同半田
バンプ付電子部品の熱圧着装置の荷重検出部の部分側面
図、図３は同半田バンプ付電子部品の熱圧着方法のタイ
ミングチャートである。 【０００９】まず図１を参照して半田バンプ付電子部品
の熱圧着装置の構造について説明する。図１において、
基台１上には可動テーブル２が設けられている。可動テ
ーブル２上には基板３が載置されており、基板３の側方
には電子部品５の供給部４が配設されている。可動テー
ブル２を駆動することにより、基板３、供給部４は水平
面内で移動する。可動テーブル２の上方には電子部品５
が熱圧着ツール６に保持されている。熱圧着ツール６は
圧着ヘッド７に装着されており、圧着ヘッド７は更に第
１の昇降ブロック１０に装着されている。 【００１０】第１の昇降ブロック１０の背面にはスライ
ダ１１が固着されており、スライダ１１は第１のフレー
ム１３の前面に配設された垂直なガイドレール１２に上
下方向にスライド自在に嵌合している。また第１の昇降
ブロック１０の上部には逆Ｌ字状の張り出し部１４が設
けられている。張り出し部１４の下面には後述する荷重
検出手段であるロードセルが当接する。 【００１１】第１の昇降ブロック１０の上方には第２の
昇降ブロック２０が設けられている。第２の昇降ブロッ
ク２０の背面にはスライダ２１が設けられており、スラ
イダ２１は第２のフレーム２３の前面に配設された垂直
なガイドレール２２に上下方向にスライド自在に嵌合し
ている。第２の昇降ブロック２０の下部には逆Ｌ字状の
張り出し部２４が設けられている。張り出し部２４の上
面には歪式の荷重検出手段であるロードセル２６が配設
されており、ロードセル２６は張り出し部２４の下面に
当接している。また第２の昇降ブロック２０の下面には
シリンダ２５が下向きに装着されており、シリンダ２５
のロッド２５ａは張り出し部２４の上面に当接している
（図２参照）。 【００１２】第２のフレーム２３の上部には断面がコ字
型のブラケット３０が固着されている。ブラケット３０
上にはモータ３１が配設されており、モータ３１の回転
軸は垂直な送りネジ２７と接続されている。送りネジ２
７は第２の昇降ブロック２０に内蔵されたナット２８に
螺入している。したがってモータ３１が正逆回転すると
ナット２８は送りネジ２７に沿って昇降し、第２の昇降
ブロック２０および第１の昇降ブロック１０は昇降す
る。すなわちモータ３１、送りネジ２７およびナット２
８は第１の昇降部ブロック１０とともに、熱圧着ツール
６を昇降させる昇降手段となっている。 【００１３】モータ３１は昇降モータ駆動部３３と接続
されており、昇降モータ駆動部３３は制御部３４からの
指令を受けモータ３１の回転を制御するとともに、エン
コーダ３２の回転数信号を制御部３４へ伝達する。第１
のフレーム１２の下方にはカメラ３７が設けられてい
る。カメラ３７は前方へ突出する鏡筒３６を備えてお
り、鏡筒３６の先端に装着されたレンズにより前進時
（鎖線で示す３６参照）に電子部品５および基板３の画
像を取り込む。カメラ３７には電子部品５及び基板３の
位置認識を行う画像認識部３５が接続されており、画像
認識部３５は制御部３４と接続されている。カメラ３７
に取込まれた画像データは画像認識部３５へ送られ、認
識された基板３や電子部品５の位置データは制御部３４
に送られる。 【００１４】次に電子部品５に与えられる押圧力と荷重
検出手段の歪量との関係について図２を参照して説明す
る。図２は、圧着荷重が作用していない状態（Ａ）と、
圧着荷重が作用している状態（Ｂ）での、荷重検出手段
であるロードセル２６と、シリンダ２５の動作を示すも
のである。Ａの状態では、シリンダ２５のロッド２５ａ
が突出することにより、エア圧力によって定められる所
定の突出力Ｆ０を第１の昇降ブロック１０に伝える。ま
た、この状態では第１の昇降ブロック１０やその下端部
に装着される圧着ヘッド７などの自重Ｗもロードセル２
６に負荷される。すなわち、圧着荷重が作用していない
状態では、シリンダ２５による突出力Ｆ０と第１の昇降
ブロック１０の自重Ｗの和（Ｆ０＋Ｗ）がロードセル２
６に予圧ｆｏとして作用する。ここでは、説明を簡単に
するためこの状態を荷重検出手段の歪量がゼロの状態と
定義する。 【００１５】これに対して、Ｂで示す電子部品５の圧着
時、すなわち第１の昇降部ブロック１０に圧着ツール６
を介して上向きの圧着荷重の反力Ｆが作用している状態
では、反力Ｆの分だけロードセル２６の検出荷重ｆが減
少し、ｆはＦ０＋Ｗ−Ｆで表される。すなわちロードセ
ル２６の検出荷重ｆの減少値が圧着荷重に相当する。そ
してこの検出荷重ｆの減少値に相当する変位量ｄだけロ
ードセル２６は伸びる。すなわち、この変位量ｄが圧着
荷重Ｆによって荷重検出手段に蓄えられる歪量に相当す
る。そして圧着荷重Ｆと変位量（歪量）ｄは比例関係に
ある。なお図２では、比較のため、Ａ，Ｂのそれぞれの
第２の昇降ブロック２０の高さ位置を等しく画いている
が、実際には圧着荷重Ｆを作用させるためには圧着ツー
ル６を下方に押圧する、すなわち昇降手段を下方に駆動
する必要があり、圧着荷重Ｆに相当する分だけ第２の昇
降ブロック２０は下降している。 【００１６】次に、圧着ツール６の高さ位置を固定した
状態、すなわち図２に示す第２の昇降ブロック２０の高
さ位置が固定された状態で、圧着荷重Ｆが減少または消
失した場合に発生する現象について説明する。この場合
は、図２のＢの状態からＡの状態に変化した場合に相当
する。すなわち、圧着荷重Ｆが減少または消失するた
め、ロードセル２６に負荷される荷重ｆは逆に増加し、
ロードセル２６はこの荷重増加分だけ押し縮められ、そ
の結果第１の昇降ブロック１０及びその下端部にある圧
着ツール６は下方に変位する。そしてこのときの変位量
は圧着荷重の減少値に比例する。言い換えると、昇降手
段の駆動を固定した状態で圧着荷重が減少すると、その
減少分に相当するロードセル２６の歪量だけ圧着ツール
６は下降する。 【００１７】この半田バンプ付電子部品の熱圧着装置は
上記のような構成より成り、次に動作を説明する。図１
において、可動テーブル２を駆動して電子部品５の供給
部４を圧着ツール６の下方に位置させる。次いで圧着ツ
ール６を下降させて圧着ツール６に電子部品５を真空吸
着により保持させてピックアップする。次に再び可動テ
ーブル２を駆動して基板３を圧着ツール６の下方に位置
させ、この状態でカメラ３７を前進させ、基板３および
圧着ツール６に保持された電子部品５の位置を認識す
る。この位置認識結果に基づいて可動テーブル２により
基板３の位置決めを行う。 【００１８】この後、圧着ツール６を下降させて電子部
品５を基板３に押圧するが、このときの圧着ツール６の
高さ位置、ロードセル２６の検出荷重およびヒータ通電
のそれぞれのタイミングについて図３を参照して説明す
る。図３において、Ａに示すグラフは熱圧着過程におけ
る圧着ツール６の高さ位置を示したものであり、電子部
品５のバンプ５ａの下端部が基板３の電極に当接した位
置を基準高さとして示している。図３のＢは、ロードセ
ル２６の検出荷重の減少値、すなわち圧着荷重を示した
ものであり、また図３のＣは電子部品５の半田バンプ５
ａを半田の融点温度以上に加熱するためのヒータ通電の
ＯＮ−ＯＦＦのタイミングを示している。 【００１９】まずｔ０において圧着ツール６が高速で下
降を開始し、タイミングｔ１にて下降速度を低速に切換
える。その後タイミングｔ２にて図３の（イ）に示すよ
うに電子部品５のバンプ５ａの１つが電極２に当接す
る。この結果、タイミングｔ２から圧着ツール６には上
向きの圧着荷重の反力が作用するようになり、圧着ツー
ル６を更に下降させることにより圧着荷重（ロードセル
２６の検出荷重の減少値）は増加する。圧着荷重が目標
荷重値Ｆ１になるまで第２の昇降ブロック２０を下降さ
せてすべてのバンプを電極２に確実に当接させる。 【００２０】次にヒータに通電して電子部品５のバンプ
５ａを半田融点以上の温度に加熱するタイミングｔ４の
わずか手前のタイミングｔ３’において、モータ３１を
駆動して第２の昇降ブロック２０をわずかに上昇させ、
電子部品５を押圧する荷重をＢに示す所定値Ｆ２以下と
なるようにする。この所定値Ｆ２は、ロードセル２６の
歪が開放されたときに溶融した半田バンプ５ａを押しつ
ぶすことのないような歪量に対応する荷重値として、予
め試行により設定される。これによりロードセル２６の
歪は大部分が半田バンプ５ａの溶融前に解放され、溶融
時に残留している歪は大幅に減少する。 【００２１】次にタイミングｔ４にてヒータに通電さ
れ、圧着ツール６を介して電子部品５やバンプ５ａを加
熱する。この結果バンプ５ａの温度は上昇し、タイミン
グｔ５にて半田の融点温度に到達しバンプ５ａは溶融す
る。この結果、電子部品５が圧着ツール６に対して伝え
ていた圧着反力の大部分が消失するとともに、前述のよ
うに圧着ツール６は溶融前の圧着荷重に相当する歪量だ
け下降する（図３に示す（ハ）参照）。このとき、タイ
ミングｔ３’にて圧着荷重を所定値以下に減少させてお
り、歪量は大幅に減少しているため圧着ツール６の低下
量はわずかであり、図３の（ホ）に示すようなバンプ５
ａの押しつぶしなどの不具合が発生しない。 【００２２】次に圧着荷重値が低下して原荷重値に復帰
するタイミングｔ６にて、圧着ツール６を所定高さまで
上昇させる。そして圧着ツール６が所定高さに到達した
タイミングｔ７にてヒータの通電をＯＦＦにする。その
後圧着ツール６を所定高さ位置でタイミングｔ８まで保
持し、溶融した半田を冷却・固化させることにより、図
４の（ニ）に示すような鼓状の半田接合部を得ることが
できる。半田接合部をこのような鼓状のものとすること
により、半田接合部の止端部形状がなめらかとなり、不
連続形状の発生を防止して耐破断性を向上させるととも
に、高さの高い半田接合部を得ることができる。この後
圧着ツール６は電子部品５を解放して上昇し、タイミン
グｔ９にて原位置に復帰して半田バンプ付電子部品の熱
圧着の１サイクルが終了する。 【００２３】なお、本実施の形態では、ロードセル２６
の使用方法としてロードセル２６に予め予圧を与えてお
き、予圧の減少分が圧着荷重に相当するような配置とし
ているが、圧着ツール６と圧着ツール６を押圧する押圧
手段の間に直列にロードセルを介在させて圧着荷重を直
接的に検出するような配置であってもよい。 【００２４】 【発明の効果】本発明によれば、熱圧着ツールを下降さ
せて電子部品の半田バンプを基板に押圧した後、半田バ
ンプの溶融前に荷重検出手段の歪が所定値以下となるよ
うに昇降手段を駆動するようにしたので、半田バンプが
溶融した後に押圧荷重による歪が解放されてその歪相当
分だけ圧着ツールが下降するときの下降量を小さくする
ことができ、したがって圧着ツールが下降することによ
る半田バンプの押しつぶしが発生せず、隣接する半田バ
ンプが繋がるブリッジ発生の不具合を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半田バンプ付電子部品
の熱圧着装置の側面図 【図２】本発明の一実施の形態の半田バンプ付電子部品
の熱圧着装置の荷重検出部の部分側面図 【図３】本発明の一実施の形態の半田バンプ付電子部品
の熱圧着方法のタイミングチャート 【符号の説明】 ２ 可動テーブル ３ 基板 ５ 電子部品 ６ 熱圧着ツール ７ 圧着ヘッド １０ 第１の昇降部ブロック ２０ 第２の昇降部ブロック ２５ シリンダ ２６ ロードセル ２７ 送りネジ ２８ ナット ３１ モータ ３３ 昇降モータ駆動部 ３４ 制御部
の熱圧着装置の側面図 【図２】本発明の一実施の形態の半田バンプ付電子部品
の熱圧着装置の荷重検出部の部分側面図 【図３】本発明の一実施の形態の半田バンプ付電子部品
の熱圧着方法のタイミングチャート 【符号の説明】 ２ 可動テーブル ３ 基板 ５ 電子部品 ６ 熱圧着ツール ７ 圧着ヘッド １０ 第１の昇降部ブロック ２０ 第２の昇降部ブロック ２５ シリンダ ２６ ロードセル ２７ 送りネジ ２８ ナット ３１ モータ ３３ 昇降モータ駆動部 ３４ 制御部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−21529（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−199542（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−163273（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−163260（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−199545（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−64119（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−145197（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−145203（ＪＰ，Ａ)
米国特許5985064（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60 311
H01L 21/603
H05K 3/34 507
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】昇降手段によって昇降する熱圧着ツールに
より半田バンプ付の電子部品を基板に押圧し、この押圧
力を歪式の荷重検出手段によって検出しながら前記電子
部品を基板に熱圧着する半田バンプ付電子部品の熱圧着
方法であって、熱圧着ツールを下降させて前記電子部品
の半田バンプを基板の電極に押圧する工程と、半田バン
プの溶融前に前記荷重検出手段の歪が設定された所定値
以下となるように前記昇降手段を駆動する工程と、前記
電子部品を加熱して半田バンプを溶融させる工程とを含
むことを特徴とする半田バンプ付電子部品の熱圧着方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30686397A JP3399323B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 半田バンプ付電子部品の熱圧着方法 |
| US09/187,222 US6131795A (en) | 1997-11-10 | 1998-11-06 | Thermal compression bonding method of electronic part with solder bump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30686397A JP3399323B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 半田バンプ付電子部品の熱圧着方法 |
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|---|---|
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Family
ID=17962172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30686397A Expired - Fee Related JP3399323B2 (ja) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | 半田バンプ付電子部品の熱圧着方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399323B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9603262B2 (en) | 2010-06-04 | 2017-03-21 | Shinkawa Ltd. | Electronic component mounting apparatus and method |
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| CN108296589A (zh) * | 2017-10-26 | 2018-07-20 | 江苏诺森特电子科技有限公司 | 一种热压焊头再提升式焊锡装置及其焊锡工艺 |
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| WO2022030006A1 (ja) * | 2020-08-07 | 2022-02-10 | 株式会社新川 | 半導体装置の製造装置および製造方法 |
-
1997
- 1997-11-10 JP JP30686397A patent/JP3399323B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9603262B2 (en) | 2010-06-04 | 2017-03-21 | Shinkawa Ltd. | Electronic component mounting apparatus and method |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH11145196A (ja) | 1999-05-28 |
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