JP3638748B2 - Mounting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの電気部品の電気的な接続を行うに好適な実装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来における実装装置を説明する前に、実装装置を適用する電気部品における接続構造を、図7、図8に基づいて説明する。
図7、図8に示すように、ガラス等の絶縁板1上には、ITO膜(酸化インジウムから成る透明抵抗膜)等から成る複数の導電配線2、3が形成されて、一つの電気部品4が構成されている。
また、枠体5の下面には、複数個の導電体(バンプ)6、7が形成されて、ICチップ等のもう一つの電気部品8が構成されている。
また、前記絶縁板1上には、他の電気部品11が取り付けられている。
そして、前記電気部品8は、その導電体6、7を、絶縁板1上の導電配線2、3に対向させ、導電粒子9を混入した熱硬化エポキシ接着剤等から成る熱硬化型異方性導電体10によって、電気部品4と8とを接着すると共に、導電粒子9によって、上下に位置する導電体6と導電配線2、及び導電体7と導電配線3とを接続した構成となっている。
【0003】
このような接続構造を得るために用いられる従来の実装装置を、図9、図10に基づいて説明する。
従来の実装装置は、図9、図10に示すように、平坦面を有する支持台30と、この支持台30に対して上下動可能に支持され、下部に平坦面を有する加圧ヘッド31とで構成されている。
そして、この加圧ヘッド31は、一方の下部の隅部を切り落として逃げ部32aを設けた鉄製の本体部32と、この本体部32と別個に作られ、本体部32の下部に取り付けられた超硬合金製の加圧部33と、本体部32の長手方向に間隔を置いて本体部32に取り付けられ、本体部32、加圧部33を加熱するための一対のヒータ34とを具備している。
【0004】
このような実装装置における電気部品の実装方法を、図11に基づいて説明すると、先ず、平坦な支持台30上に、電気部品11を具備する前記電気部品4、シート状の前記熱硬化型異方性導電体(Anisotropic Condctive Filmを以後、ACFと略称する)10、電気部品8を順次、載置する。
次に、ヒータ34によって約220℃に加熱された加圧ヘッド31を、油圧シリンダ、サーボモータ等によって、下方に降下して電気部品8に当接させる。
この時、逃げ部32aによって、加圧ヘッド31は、電気部品11とはぶつからないようになっている。
【0005】
次いで、加圧ヘッド31に押圧力を加え、加圧ヘッド31で電気部品8を押圧する。
すると、加熱された加圧ヘッド31により電気部品8が加熱され、次いで、加熱された電気部品8によりACF10が加熱されて、ACF10は、液状となる。
このため、加圧ヘッド31は降下すると共に、導電配線2、3と導電体6、7との間にある導電粒子9は押し潰され、図8に示すように、導電配線2、3と導電体6、7とが電気的に接続された状態となる。
そして、加熱された加圧ヘッド31を冷却すると、ACF10は硬化して、電気部品4と8とが接着された状態となると共に、導電配線2、3と導電体6、7とが接続された状態となる。
次に、加圧ヘッド31を上方に上昇すれば、電気部品の実装が完了する。
そして、超硬合金製の加圧部33のACF10に対する熱エネルギーを測定すると、図12に示すように、ACF10が液状となるに必要な温度に成るまで6秒かかり、且つ、その熱エネルギーは緩やかなカーブC1で上昇するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の実装装置においては、本体部32と加圧部33とが別体で、熱膨張係数の異なる金属で組み合わされているため、この組合せ時の両者の接触面のバラツキにより、本体部32からの加圧部33への伝達熱量の差異を生じ、熱膨張による加圧部33の下部の平坦面が不均一となり、支持台30の平坦面に対して不平行になると言う問題がある。
そして、この不平行状態で加圧部33により電気部品を加圧すると、電気部品の一端側では、導電粒子9が潰されものの、他端側では導電粒子9が潰れ無いという事態が生じ、このため、導電配線2、3と導電体6、7間の電気的な接続が不安定に成るという問題を生じるものであった。
また、本体部32の隅部に逃げ部32aを設けたものであるため、図10から明らかなように、本体部32の左右から加圧部33に伝達される熱量が異なり、これによっても上記と同様に、加圧部33が支持台30に対して不平行に成るという問題があり、電気的な接続が不安定になるものである。
また、従来のように、本体部32と加圧部33とが別体で、加圧部33が超硬合金製のものは、ACF10への熱エネルギー効率が悪く、生産性が悪いものであった。
また、従来においては、ヒータ34で加圧部33が加熱されたとき、加圧部33の両端部は、自由な状態で膨張するため、図9に示すように、その両端部における膨張は、他の平坦部よりも大きく突出し、二点鎖線33aで示した状態となり、このため、加圧部33で電気部品8を平行状態で加圧することが出来ず、電気的な接続が不安定に成るという問題がある。
【0007】
上記課題を解決するための第1の解決手段として、加圧部とヒータを内蔵した本体部とが金属製の一体物からなり、前記本体部の下部の短手方向中央部に位置し、前記本体部の長手方向に延在する帯状の突部から成る前記加圧部を設けて成る加圧ヘッドを備え、前記本体部には、複数の前記ヒータが、前記加圧部の長手方向に沿って所定の間隔を置いて前記長手方向と直交する方向に内蔵されている構成とした。
また、第2の解決手段として、前記本体部に、所定の間隔を置いて2個の前記ヒータを内蔵し、該それぞれのヒータと前記加圧部の端部との距離Yを等しくすると共に、前記2個のヒータ間を、2倍の前記距離Yとした加圧ヘッドを備えた構成とした。
また、第3の解決手段として、前記本体部と前記加圧部とをステンレス材等の低熱膨張金属で形成した加圧ヘッドを備えた構成とした。
また、第4の解決手段として、ヒータを内蔵した金属製の本体部と、該本体部の下部の短手方向中央部に位置し、本体部の長手方向に延在する帯状の突部から成る金属製の加圧部とを有し、該加圧部の長手方向中央部に、加圧部の熱膨張係数より大きな熱膨張係数の金属から成る熱伝導部材を取り付けて成る加圧ヘッドを備えた構成とした。
また、第5の解決手段として、前記本体部に、所定の間隔を置いて2個の前記ヒータが内蔵され、該2個のヒータ間の中央部に前記熱伝導部材を設けた加圧ヘッドを備えた構成とした。
また、第6の解決手段として、前記本体部と前記加圧部とがステンレス材の低熱膨張金属の一体物で形成した加圧ヘッドを備えた構成とした。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における実装装置を説明する前に、この実装装置が適用される電気部品の接続構造を図7、図8で説明する。
先ず、図7は本発明の実装装置が適用される電気部品の接続構造を示す要部の平面図、図8は要部の断面図であって、この図面に示す接続構造は前述したように、ガラス等の絶縁板1上には、ITO膜(酸化インジウムから成る透明抵抗膜)等から成る複数の導電配線2、3が形成されて、一つの電気部品4が構成されている。
【0009】
また、枠体5の下面には、複数個の導電体(バンプ)6、7が形成されて、ICチップ等のもう一つの電気部品8が構成されている。
また、前記絶縁板1上には、他の電気部品11が取り付けられている。
そして、前記電気部品8は、その導電体6、7を、絶縁板1上の導電配線2、3に対向させ、導電粒子9を混入した熱硬化エポキシ接着剤等から成る熱硬化型異方性導電体10によって、電気部品4と8とを接着すると共に、導電粒子9によって、上下に位置する導電体6と導電配線2、及び導電体7と導電配線3とを接続した構成となっている。
【0010】
このような接続構造を得るための本発明における実装装置を、図1、図2に基づいて説明する。
図1は実装装置の平面図、図2は加圧ヘッドの要部縦断面図であり、この実装装置は、平坦面を有する支持台20と、下面に平坦面を有し、前記支持台20に対してサーボモータ等によって上下動可能な加圧ヘッド21とで構成されている。
そして、加圧ヘッド21は、ステンレス材等の低熱膨張金属から成る本体部22と、この本体部22と一体物で形成され、本体部22の下部22aの短手方向中央部に位置し、本体部22の長手方向に延在する帯状の突部から成る加圧部23と、本体部22に間隔を置いて取り付け(内蔵)られた一対のヒータ24とを具備している。
また、図1に示すように、一対のヒータ24のそれぞれから加圧部23の端部23aまでの距離Yを等しく、また、一対のヒータ24のそれぞれから本体部22の側端22bまでの距離Yを等しく、且つ、ヒータ24と端部23a間の距離Yと同等にし、更に、一対のヒータ24間の距離を、ヒータ24と端部23a間の距離Yの2倍の距離2Yとしてある。
そして、図1に示すように、加圧ヘッド21の長手方向から見て、加圧ヘッド21のヒータ24取付部より下部の形状は、加圧ヘッド23の中心線T1に対して左右対称の形状と成っている。
即ち、中心線T1に対して、本体部22と加圧部23の形状、及びヒータ24の配置が左右対称と成っている。
また、図2に示すように、加圧ヘッド21の短手方向から見て、加圧ヘッド21のヒータ24取付部より下部の形状は、加圧ヘッド21の中心線T2に対して左右対称の形状と成っている。
即ち、中心線T2に対して、本体部22と加圧部23の形状が左右対称と成っている。
【0011】
次に、このような実装装置における電気部品の実装方法を、図7、図8に示した電気部品の接続構造を例にして、図3に基づいて説明すると、先ず、平坦な支持台20上に、電気部品11を具備する前記電気部品4、シート状の熱硬化型異方性導電体(以後、ACFと略称する)10、電気部品8を順次、載置する。
次に、ヒータ24によって約220℃に加熱された加圧ヘッド21を、サーボモータ等を介して電気部品8に当接するまで降下させる。
次に、加圧ヘッド21に押圧力を加え、加圧ヘッド21で電気部品8を押圧する。
すると、加熱された加圧ヘッド21により電気部品8が加熱され、次いで、加熱された電気部品8によりACF10が加熱されて、ACF10は液状となる。
このため、加圧ヘッド21は降下すると共に、導電配線2、3と導電体6、7との間にある導電粒子9は押し潰され、図8に示すように、導電配線2、3と導電体6、7とが電気的に接続された状態となる。
【0012】
次に、加圧ヘッド21を冷却すると、ACF10は硬化して、電気部品4と8とが接着された状態となると共に、導電配線2、3と導電体6、7が接続された図7、8の状態となる。
次に、加圧ヘッド21を上方に移動すれば、電気部品の実装が完了する。
そして、上述のような加圧ヘッド21のACF10に対する熱エネルギーを測定すると、図4に示すように、ACF10が液状と成るに必要な温度になるまでが0、5秒となり、且つ、その熱エネルギーは急峻なカーブC2で上昇して、熱エネルギー効率が極めて良好となる。
【0013】
また、図5、図6は本発明の実装装置に係わる加圧ヘッドの他の実施例を示し、図5は加圧ヘッドの要部平面図、図6はその要部縦断面図で、この実施例では、一対のヒータ24間の本体部22と加圧部23の中央部に、加圧部23の熱膨張係数より大きい、例えばJIS規格のS50Cから成る熱伝導部材25を取り付けたもので、その他の構成は、上記実施例と同様の構成を有しているので、ここではその説明を上略する。
そして、熱伝導部材25は加熱された際、加圧部23より大きな膨張を行うため、加圧部23の下面中央部を押し出し、図5に示すように、下面中央部が突出し、二点鎖線23bで示した状態となり、これによって、加圧部23は電気部品8を平行状態で加圧することが出来る。
なお、上記実施例では、熱伝導部材25を円柱状のもので示したが、楕円状などの適宜、形状を選定しても良いこと勿論である。
【0014】
【発明の効果】
本発明の実装装置によれば、加圧部と本体部とを金属製の一体物とし、且つ、本体部の短手方向中央部に位置し、本体部の長手方向に延在する帯状の突部から成る加圧部を設けたものであるため、従来のような別体による接触面のバラツキ
、及び非対称による加圧部への伝達熱量の差異を、従来に比して少なくでき、加圧ヘッドを支持台に対して平行状態とすることが出来る。
これによって、支持台と加圧ヘッドの平行度を向上できて、電気部品の接続の確実なものを提供できる。
また、一対のヒータ間の距離を、ヒータと加圧部の端部との距離の2倍としたものであるため、本体部からの加圧部への伝達熱量をほぼ均一に出来、熱エネルギー効率が良く、生産性が良好である。
また、本体部と加圧部とを低熱膨張金属で形成することによって、加圧ヘッドの支持台に対する平行度を向上できて、より確実な接続構造が得られる。
また、加圧部の中央部に、加圧部の熱膨張係数より大きな熱膨張係数の金属から成る熱伝導部材を取り付けることにより、加圧部の中央部を加熱時に突出できて、加圧部の電気部品への加圧を良好に出来、電気部品の接続の確実なものを提供できる。
また、加圧ヘッドの第1の圧力を、第2の圧力の1/3程度にすることによって、支持台と加圧ヘッドの平行度の良好なものが得られ、電気部品の接続の確実なものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実装装置の要部の平面図。
【図2】本発明の実装装置に係わる加圧ヘッドの要部縦断面図。
【図3】本発明の実装装置における実装方法を説明するための説明図。
【図4】本発明における熱エネルギーの状態を示す説明図。
【図5】本発明の実装装置に係わる加圧ヘッドの他の実施例を示す要部平面図。
【図6】図5における要部縦断面図。
【図7】本発明の実装装置が適用される電気部品の接続構造を示す要部の平面図。
【図8】図7における要部の断面図。
【図9】従来の実装装置の要部の平面図。
【図10】従来の実装装置に係わる加圧ヘッドの要部縦断面図。
【図11】従来の実装装置における実装方法を説明するための説明図。
【図12】従来における熱エネルギーの状態を示す説明図。
【符号の説明】
1 絶縁板
2、3 導電配線
4 電気部品
5 枠体
6、7 導電体
8 電気部品
9 導電粒子
10 熱硬化型異方性導電体(ACF)
11 電気部品
20 支持台
21 加圧ヘッド
22 本体部
22a 下部
22b 側端
23 加圧部
23a 端部
T1,T2 中心線
Y 距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting apparatus suitable for electrical connection of two electrical components.
[0002]
[Prior art]
Before describing a conventional mounting apparatus, a connection structure in an electrical component to which the mounting apparatus is applied will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of
In addition, a plurality of conductors (bumps) 6 and 7 are formed on the lower surface of the
Further, another electrical component 11 is attached on the insulating plate 1.
The
[0003]
A conventional mounting apparatus used for obtaining such a connection structure will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 9 and 10, the conventional mounting apparatus includes a
The
[0004]
The mounting method of the electrical component in such a mounting apparatus will be described with reference to FIG. 11. First, the
Next, the
At this time, the
[0005]
Next, a pressing force is applied to the
Then, the
Therefore, the
Then, when the
Next, when the
Then, when the thermal energy of the pressurizing
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional mounting apparatus, the
When the electric component is pressurized by the
Further, since the
Further, as in the past, when the
Conventionally, when the pressurizing
[0007]
As a first solving means for solving the above problems, and the pressure and the body portion having a built-in heater is a metallic monolith, located in the short direction central portion of the bottom of the body portion, the A pressurizing head provided with the pressurizing portion formed of a belt-like protrusion extending in the longitudinal direction of the main body, and a plurality of the heaters along the longitudinal direction of the pressurizing portion; Thus, it is built in a direction perpendicular to the longitudinal direction at a predetermined interval .
Further, as a second solving means, the main body portion includes two heaters at a predetermined interval, and the distance Y between each heater and the end portion of the pressurizing portion is made equal, The pressure head is provided with the distance Y doubled between the two heaters.
Further, as a third solving means, the main body portion and the pressing portion are configured to include a pressing head formed of a low thermal expansion metal such as a stainless material.
As a fourth solution, a metal main body having a heater and a belt-like protrusion that is located in the center in the short direction of the lower portion of the main body and extends in the longitudinal direction of the main body. A pressurizing head comprising a heat conducting member made of a metal having a thermal expansion coefficient larger than the thermal expansion coefficient of the pressurizing part at the center in the longitudinal direction of the pressurizing part. The configuration was as follows.
Further, as a fifth solving means, there is provided a pressure head in which two heaters are built in the main body portion at a predetermined interval, and the heat conducting member is provided in a central portion between the two heaters. The configuration was provided.
Further, as a sixth solving means, and configured to include the main body portion and the pressure head formed integrally of a low thermal expansion metal of the and the pressure is stainless steel.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, before explaining the mounting apparatus according to the present invention, a connection structure of electrical components to which the mounting apparatus is applied will be described with reference to FIGS.
First, FIG. 7 is a plan view of a principal part showing a connection structure of electrical components to which the mounting apparatus of the present invention is applied, and FIG. 8 is a sectional view of the principal part. The connection structure shown in this drawing is as described above. On the insulating plate 1 made of glass or the like, a plurality of
[0009]
In addition, a plurality of conductors (bumps) 6 and 7 are formed on the lower surface of the
Further, another electrical component 11 is mounted on the insulating plate 1.
The
[0010]
A mounting apparatus according to the present invention for obtaining such a connection structure will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view of the mounting apparatus, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the pressure head. The mounting apparatus has a
The pressurizing
Further, as shown in FIG. 1, the distance Y from each of the pair of
As shown in FIG. 1, when viewed from the longitudinal direction of the
That is, the shape of the
Further, as shown in FIG. 2, when viewed from the short side of the
That is, the shapes of the
[0011]
Next, a method for mounting electrical components in such a mounting apparatus will be described with reference to FIG. 3, taking the connection structure of electrical components shown in FIGS. 7 and 8 as an example. The
Next, the
Next, a pressing force is applied to the
Then, the
Therefore, the
[0012]
Next, when the
Next, when the
Then, when the thermal energy of the
[0013]
5 and 6 show another embodiment of the pressure head according to the mounting apparatus of the present invention, FIG. 5 is a plan view of the main part of the pressure head, and FIG. 6 is a vertical sectional view of the main part. In the embodiment, a
When the
In the above-described embodiment, the heat
[0014]
【The invention's effect】
According to the mounting apparatus of the present invention, the pressing portion and the main body are made of a single metal, and are located in the center in the short direction of the main body and extend in the longitudinal direction of the main body. Since the pressurizing part consists of parts, the variation in the contact surface due to separate parts as in the past and the difference in the amount of heat transferred to the pressurizing part due to asymmetry can be reduced compared to the conventional, pressurizing The head can be parallel to the support base.
Accordingly, the parallelism between the support base and the pressure head can be improved, and a reliable connection of electrical components can be provided.
In addition, since the distance between the pair of heaters is twice the distance between the heater and the end of the pressurizing unit, the amount of heat transferred from the main unit to the pressurizing unit can be made almost uniform, and the heat energy Efficiency is good and productivity is good.
Further, by forming the main body portion and the pressure portion with a low thermal expansion metal, the parallelism of the pressure head with respect to the support base can be improved, and a more reliable connection structure can be obtained.
In addition, by attaching a heat conduction member made of a metal having a thermal expansion coefficient larger than that of the pressurizing part to the central part of the pressurizing part, the central part of the pressurizing part can be protruded during heating, It is possible to improve the pressure applied to the electrical parts and provide a reliable connection of the electrical parts.
Also, by setting the first pressure of the pressure head to about 1/3 of the second pressure, a good parallelism between the support base and the pressure head can be obtained, and the electrical components can be securely connected. Can offer things.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a main part of a mounting apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an essential part of a pressure head according to a mounting apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a mounting method in the mounting apparatus of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of thermal energy in the present invention.
FIG. 5 is a plan view of an essential part showing another embodiment of the pressure head according to the mounting apparatus of the present invention.
6 is a longitudinal sectional view of a main part in FIG.
FIG. 7 is a plan view of an essential part showing a connection structure of electrical components to which the mounting apparatus of the present invention is applied.
8 is a cross-sectional view of the main part in FIG.
FIG. 9 is a plan view of a main part of a conventional mounting apparatus.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a main part of a pressure head according to a conventional mounting apparatus.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a mounting method in a conventional mounting apparatus.
FIG. 12 is an explanatory view showing a state of heat energy in the prior art.
[Explanation of symbols]
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