JP3555561B2 - 電子部品実装装置及びその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品実装装置及びその方法に関し、特に電子部品の搭載時に継手となるはんだペーストを溶融して電子部品を実装する電子部品実装装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子部品実装は、電子部品の下面に形成された電極位置と実装基板上に形成された電極位置との位置合わせを行った後、実装基板側の電極を覆うように塗布されたはんだペーストを局所加熱装置により溶融するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述されるように、電極同士の位置合わせを行った後、加熱してはんだを溶融させるため、昇温時間を要し、継手としてのはんだ形状を制御できないという問題があった。
【０００４】
また、電子部品側にはんだボールを形成した場合、接続するために必要なはんだの融点まで加熱すると、はんだが液体となって実装基板との位置合わせ前に滴下してしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、一般にセルフアライメント効果と称される位置補正機能は、はんだの溶融時に起こるものであり、加熱前に搭載した場合、はんだペーストに含まれるフラックスの接着力により位置を保持しているが、この接着力はスクリーン印刷時の抜け性（版離れ性）の阻害要因でもあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、継手としてのはんだ形状を任意に形成することができ、電気的接続の信頼性を向上する電子部品実装装置及びその方法を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、実装基板側の電極上に供給されるはんだペースの供給位置ずれが生じた場合でも、セルフアライメント効果により実装に影響を及ぼすことのない電子部品実装装置及びその方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、実装基板に形成された電極上にはんだペーストを供給する供給手段と、下面に電極を形成された電子部品を所定温度まで加熱する加熱機構を備え、実装基板の電極位置まで搬送する搬送手段とを有し、搬送手段により実装基板の電極位置近傍まで電子部品を搬送し、該電子部品の熱ではんだペーストを溶融して液化させたはんだペーストの表面張力及び電子部品の電極の濡れ性により、該電子部品に形成された電極と実装基板の電極とを実装することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、搬送手段は、電子部品を吸着して搬送することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、搬送手段は、電子部品を吸着した際に、加熱機構による加熱を開始することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、供給手段は、実装基板の電極上に一定量のはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、供給手段は、実装基板の電極上にスクリーン印刷によりはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、はんだペーストは、実装基板の電極上にディスペンサによりはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、搬送手段は、はんだペーストが溶融して液化した状態で吸着を終了することを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、実装基板に形成された電極上にはんだペーストを供給する供給ステップと、下面に電極を形成された電子部品を所定温度まで加熱する加熱ステップと、電子部品を実装基板の電極位置まで搬送する搬送ステップとを有し、搬送ステップにより実装基板の電極位置近傍まで電子部品を搬送し、加熱ステップにより加熱された該電子部品の熱ではんだペーストを溶融して液化させたはんだペーストの表面張力及び電子部品の電極の濡れ性により、該電子部品に形成された電極と実装基板の電極とを実装することを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、搬送ステップは、電子部品を吸着して搬送することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、搬送ステップは、電子部品を吸着した際に、加熱機構による加熱を開始することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項８から１０のいずれか１項に記載の発明において、供給ステップは、実装基板の電極上に一定量のはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２記載の発明は、請求項８から１１のいずれか１項に記載の発明において、供給ステップは、実装基板の電極上にスクリーン印刷によりはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３記載の発明は、請求項８から１１のいずれか１項に記載の発明において、はんだペーストは、実装基板の電極上にディスペンサによりはんだペーストを供給することを特徴とする。
【００２１】
請求項１４記載の発明は、請求項８から１３のいずれか１項に記載の発明において、搬送ステップは、はんだペーストが溶融して液化した状態で吸着を終了することを特徴とする。
【００２２】
〈作用〉
本発明は、電子部品搭載時にはんだを溶融し、融点を超えて液化した際の表面張力により実装基板側に形成された電極の中心にはんだ位置を補正し、電子部品側に形成された電極の濡れ性によりはんだの接続面積を広げ、再度はんだの表面張力により電子部品の搭載位置ズレを補正（セルフアライメント効果）して実装する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態である電子部品の実装方法を詳細に説明する。図１から図５を参照すると、本発明に係る電子部品実装装置及びその方法が示されている。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態である電子部品実装装置におけるコレット、電子部品、実装基板の状態を示す断面図である。図１には、電子部品１と、当該電子部品１を吸着する吸着穴２１を一体化形成されたコレット２と、実装基板３と、が示されている。
【００２５】
電子部品１は、下面にグリッド状の電極を形成された半導体素子などの電子部品であり、後述のコレット２の吸着穴２１により吸着してピックアップされた後、耐熱保証された温度範囲内で加熱される。
【００２６】
コレット２は、上述されるように、電子部品を吸着保持する吸着穴２１を一体化形成され、画像認識により電子部品１の位置合わせマーク（不図示）と実装基板３の位置合わせマーク（不図示）とを合致させ、実装基板３上のはんだペーストが供給された電極上（実装位置）へ移動すると共に、当該電子部品１の耐熱保証された温度範囲内で加熱するための加熱機構を備えている。
【００２７】
なお、コレット２は、常時加熱しておいてもよく、また、電子部品１のピックアップ時に常温から加熱するようにしてもよい。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態における電子部品の実装状況を示す第１の拡大平面図である。図２において、コレット２により吸着保持された電子部品１は、耐熱保証された温度範囲内ではんだペースト４の融点に近い温度まで加熱される。
【００２９】
実装基板３上に形成された電極３１上には、継ぎ手となるはんだペースト４がスクリーン印刷またはディスペンサにより一定量供給される。
【００３０】
はんだペースト４の融点に近い温度まで加熱された電子部品１は、コレット２により図示されるように、実装基板３のはんだペースト４を供給された電極３１と電子部品１の下面にグリッド状に形成された電極１１との実装位置が合致するように位置合わせされ、直接接触しない程度に近接する高さまで搬送する。
【００３１】
以上のように搬送された電子部品１は、加熱機構によりはんだペースト４の融点近くまで加熱されているため、放熱あるいは加熱雰囲気の対流により、実装基板３に形成された電極３１上に供給されたはんだペースト４が融点を超え、液化状態となる。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態における電子部品の実装状況を示す第２の拡大平面図である。図３において、電子部品１がコレット２により加熱されていることで、放熱あるいは加熱雰囲気の対流により液化したはんだペースト４は、表面張力により球形状になろうとし、面積が縮小して高さが増す。この時の液化したはんだペースト４の面積及び高さは、電極１１及び電極３１の寸法（サイズ）や濡れ性、また、供給されたはんだペースト４の質量に依存するものである。
【００３３】
図３に示されるような条件下において、加熱された電子部品１の放熱等により融点を超えたはんだペースト４は、表面張力により球形状になろうとするので、高さが増し、電子部品１の下面に形成された電極１１の濡れ性により引き寄せられて接触する。
【００３４】
図４は、本発明の実施形態における電子部品の実装状況を示す第３の拡大平面図である。図４において、セルフアライメント効果により、液化したはんだペースト４は、実装基板３に形成された電極３１の中心に位置を補正し、電子部品１に形成された電極１１の濡れ性により、はんだの接触面積を拡大し、再度はんだの表面張力により電子部品の搭載位置ずれを補正する。
【００３５】
電極１１の濡れ性により接触したはんだペースト４は、上方へ引き寄せられ、図４に示される形状となり、冷却後、硬化して機械的な特性を得ることができる。
【００３６】
図５は、本発明の実施形態である電子部品実装方法の処理例を示すフローチャートである。まず、実装基板に形成された電極を覆うように一定量のはんだペーストをスクリーン印刷またはディスペンサにより供給する（ステップＳ１）。
【００３７】
コレットにより電子部品を吸着保持し、はんだペーストの融点付近まで加熱し（ステップＳ２）、画像認識により電極同士の実装位置を合わせ（ステップＳ３）、接触地点近傍まで搬送する（ステップＳ４）。
【００３８】
加熱されたコレットからの放熱により実装基板の電極上に塗布されたはんだペーストは、表面張力で球形状になり、面積が縮小して高さが増すことで、電子部品に形成された電極と実装される（ステップＳ５）。
【００３９】
このステップＳ５においては、セルフアライメント効果により、はんだの表面張力及び電子部品に形成された電極の濡れ性ではんだが上方に引き寄せられるので、はんだの接触面積が増し、冷却後、硬化して電極同士が実装される。
【００４０】
なお、上述される実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。例えば、電子部品の下面に形成される電極あるいは実装基板に形成される電極にバンプを形成することにより、継ぎ手とすることも可能である。
【００４１】
また、加熱された電子部品の位置をコレットによることなく、上下方向の搬送機構により制御することで、継ぎ手形状の選択範囲が広げることが可能である。
【００４２】
また、実装基板に形成された電極上にはんだボールを供給し、電子部品をコレットにより加熱しながら当該はんだボールを押し潰すことにより、溶融したはんだボールは、実装基板に形成された電極上で表面張力と濡れ性により、位置ずれを起こさないようにすることができる。
【００４３】
さらに、窒素雰囲気下の作業条件を保つことにより、液化したはんだペーストの表面張力や濡れの力を増すことができ、継ぎ手形状の選択範囲をより広げることが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の電子部品実装装置及びその方法によれば、実装基板に形成された電極上に供給されるはんだペーストの面積および厚さをコントロールすることで、はんだボールの形状を任意に形成することが可能となり、継手としての接続信頼性を向上することができる。
【００４５】
また、本発明の電子部品実装装置及びその方法によれば、はんだペーストの接着力と溶融後の表面張力とを利用することで、無重力条件下においてもはんだ接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である電子部品実装装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明における電子部品の実装状況を示す第１の拡大断面図である。
【図３】本発明における電子部品の実装状況を示す第２の拡大断面図である。
【図４】本発明における電子部品の実装状況を示す第３の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態である電子部品実装方法の処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電子部品
２ コレット
３ 実装基板
４ はんだペースト
１１ 電極（電子部品側）
２１ 吸着穴
３１ 電極（実装基板側）

Claims (14)

1. 実装基板に形成された電極上にはんだペーストを供給する供給手段と、
   下面に電極を形成された電子部品を所定温度まで加熱する加熱機構を備え、前記実装基板の電極位置まで搬送する搬送手段とを有し、
   前記搬送手段により前記実装基板の電極位置近傍まで前記電子部品を搬送し、該電子部品の熱で前記はんだペーストを溶融して液化させたはんだペーストの表面張力及び前記電子部品の電極の濡れ性により、該電子部品に形成された電極と前記実装基板の電極とを実装することを特徴とする電子部品実装装置。
2. 前記搬送手段は、
   前記電子部品を吸着して搬送することを特徴とする請求項１記載の電子部品実装装置。
3. 前記搬送手段は、
   前記電子部品を吸着した際に、前記加熱機構による加熱を開始することを特徴とする請求項２記載の電子部品実装装置。
4. 前記供給手段は、
   前記実装基板の電極上に一定量のはんだペーストを供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。
5. 前記供給手段は、
   前記実装基板の電極上にスクリーン印刷によりはんだペーストを供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。
6. 前記はんだペーストは、
   前記実装基板の電極上にディスペンサによりはんだペーストを供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。
7. 前記搬送手段は、
   前記はんだペーストが溶融して液化した状態で吸着を終了することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。
8. 実装基板に形成された電極上にはんだペーストを供給する供給ステップと、
   下面に電極を形成された電子部品を所定温度まで加熱する加熱ステップと、
   前記電子部品を前記実装基板の電極位置まで搬送する搬送ステップとを有し、
   前記搬送ステップにより前記実装基板の電極位置近傍まで前記電子部品を搬送し、前記加熱ステップにより加熱された該電子部品の熱で前記はんだペーストを溶融して液化させたはんだペーストの表面張力及び前記電子部品の電極の濡れ性により、該電子部品に形成された電極と前記実装基板の電極とを実装することを特徴とする電子部品実装方法。
9. 前記搬送ステップは、
   前記電子部品を吸着して搬送することを特徴とする請求項８記載の電子部品実装方法。
10. 前記搬送ステップは、
    前記電子部品を吸着した際に、前記加熱機構による加熱を開始することを特徴とする請求項９記載の電子部品実装方法。
11. 前記供給ステップは、
    前記実装基板の電極上に一定量のはんだペーストを供給することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
12. 前記供給ステップは、
    前記実装基板の電極上にスクリーン印刷によりはんだペーストを供給することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
13. 前記はんだペーストは、
    前記実装基板の電極上にディスペンサによりはんだペーストを供給することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。
14. 前記搬送ステップは、
    前記はんだペーストが溶融して液化した状態で吸着を終了することを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の電子部品実装方法。

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