JP3848893B2 - 部品の基板への部品押圧接合装置及び接合方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部品を１つの基板に接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関し、特に、上記基板上の上記複数の部品に個別に押圧力を作用させて個別に接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の電極を基板上の電極に接合材を介在させて押圧して接合することにより電子部品組立体を生産する電子部品の押圧接合方法としては、基板上に接合材を介在させて配置された複数の電子部品に対して押圧力を作用させる複数の押圧ヘッドを用いて、上記各押圧ヘッドを一括して動作させることにより、基板上の電極に各電子部品の電極を接合材を介在させて同時的に押圧しながら、接合材を同時的に加熱して溶融させることにより、各電子部品の電極を基板上の電極に接合材を介在させて接合を行うという、いわゆるギャング接合方法が知られている。
【０００３】
このようなギャング接合方法は、同種類の電子部品を複数まとめて１枚の基板上に接合するような場合において用いられる場合が多く、このような場合を一例として、ギャング接合方法について以下のように詳しく説明する。
【０００４】
まず、このギャング接合方法を行う電子部品の押圧接合装置において、基板上に接合可能に配置された複数の電子部品を押圧可能な複数の押圧ヘッドと、上記各押圧ヘッドの昇降動作を一括して行う昇降装置と、上記各押圧ヘッドに備えられかつ上記押圧ヘッドにより押圧されている電子部品を一括して加熱することにより、電子部品の電極と基板の電極の間に介在されている接合材を加熱して溶融する加熱ヒータと、基板を固定する機台が備えられている。
【０００５】
次に、上記ギャング接合方法における接合手順を示した電子部品と基板の模式断面図を図１７に示す。図１７（Ａ）に示すように、四角形プレート状の電子部品２０１は接合面である下面に複数の電極２０１ａを備えており、又四角形プレート状の基板２０３上には複数の電子部品２０１の各電極２０１ａと接合可能な電極であるパッド２０３ａが形成されており、これら各パッド２０３ａには各電子部品２０１が接合材の一例でありかつ各電子部品２０１の各電極２０１ａの上に予め形成された半田バンプ２０２を介在させて基板２０３上に配置されている。
【０００６】
また、各押圧ヘッド２１０は、基板２０３上に配置されて配列された各電子部品２０１の配置と合致するような位置に配置されており、昇降装置により各押圧ヘッド２１０を一括して昇降動作させることにより、各電子部品２０１を同時的に押圧可能となっている。
【０００７】
まず、このような押圧接合装置において、図１７（Ｂ）に示すように、押圧接合装置の機台上に固定された基板２０３に配置された各電子部品２０１に対して、各電子部品２０１を押圧可能なように各押圧ヘッド２１０の位置合わせを行い、その後、各押圧ヘッド２１０を昇降装置により一括して下降させる。
【０００８】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、各電子部品２０１の電極２０１ａを有さない面である背面に各押圧ヘッド２１０の先端部を当接させるとともに、各押圧ヘッド２１０により各電子部品２０１の各半田バンプ２０２を基板２０３の各パッド２０３ａ上に同時的に押圧して接合させ、各押圧ヘッドに備えられた加熱ヒータを一括して作動させることにより、各電子部品２０１の加熱を同時的に行い、各電子部品２０１の加熱により各半田バンプ２０２を溶融させる。
【０００９】
その後、図１７（Ｄ）に示すように、各加熱ヒータを一括して停止させるとともに、昇降装置により各押圧ヘッドを一括して上昇させる。その後、溶融状態にあった半田は次第に冷却されて固化され、これにより、各電子部品２０１は、電子部品２０１の各電極２０１ａを基板２０３の各パッド２０３ａに半田を介在させて接合されることとなる。
【００１０】
このようなギャング接合方法においては、基板上に配置された複数の電子部品を、複数の押圧ヘッドにより一括して同時的に各電子部品を基板上に接合することができ、特に、各電子部品が同種類の電子部品であるような場合において、一度に多数の電子部品を基板上に接合することができるため、電子部品が基板上に接合されることにより生産される電子部品組立体が効率的に生産されることとなって、電子部品組立体の生産性を高めることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のものでは、各電子部品の押圧動作を行う各押圧ヘッドの昇降動作は、電子部品押圧接合装置が備える１つの昇降装置により一括して行われていたため、例えば、各電子部品が接合される基板にたわみや反りがあり、基板の平面度が低いような場合（すなわち基板にたわみや反りがある場合）、又は基板上に配置された電子部品の接合材の高さが異なっているような場合には、基板上において配置された状態の各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じるが、上記電子部品押圧接合装置においては、各押圧ヘッド毎に押圧力や各押圧ヘッドの先端位置等を個別に調整することはできないため、基板上に接合された各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じる、又は接合材が押圧され過ぎて接合材潰れが発生するような場合がある。
【００１２】
さらに、近年、電子部品の高性能化に伴い電子部品の基板への接合において、より高い接合位置精度をもって接合されることが要求されるようになってきている。例えば、パーソナルコンピュータのＣＰＵに用いられるような高集積化されたＩＣのような電子部品においては、その基板に対する接合高さ位置精度がＩＣの背面高さ位置で±５μｍの高さ位置誤差精度、さらに、ＩＣの背面に接合されてＩＣより発生する熱を放熱させるヒートスプレッダの背面高さ位置で±１２μｍの高さ位置誤差精度と高い接合高さ位置精度が要求されるようになってきている。また、このような高い接合高さ位置精度が要求されるとともに、並行して電子部品の基板への接合に要する時間を短縮化して接合効率を向上させ、電子部品組立体の生産性を向上させることも求められている。
【００１３】
しかしながら、従来におけるギャング接合方法では、上記のように、例えば、各電子部品が接合される基板にたわみや反りがあり、基板の平面度が低く、又は基板上に配置された電子部品の接合材の高さが異なり、基板上において配置された状態の各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じるような場合にあっては、上記のように各押圧ヘッドは一括して制御されているため、各押圧ヘッドの動作を個別に制御することができず、基板上に接合された各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じ、このような高い接合位置精度を求められる電子部品の接合には対応できないという問題点がある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、１つの基板に配置された複数の部品を接合する部品押圧接合装置及び接合方法において、高い生産性を保ちながら、高い接合位置精度が要求される部品を基板へ、高い接合位置精度をもって接合させることができる部品押圧接合装置及び接合方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、１つの基板上に接合材を介在させて配置された複数の部品に個別に押圧力を作用させて個別に接合動作を行わせる複数の押圧装置を有する部品押圧接合装置であって、
上記各押圧装置は、
上記部品を個別に押圧する部品押圧部材と、
上記部品押圧部材を個別に昇降させる昇降装置と、
上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧動作状態を個別に検出する検出装置とを備え、
上記部品押圧接合装置は、上記接合材を溶融加熱する加熱装置と、上記各押圧装置における上記検出装置の検出結果が入力されかつ上記入力された検出結果に基づいて個別に上記昇降装置の昇降動作及び上記加熱装置の溶融加熱動作を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置により、複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作を行わせるとともに上記押圧動作状態に応じて上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせることを特徴とする部品押圧接合装置を提供する。
【００１７】
本発明の上記第２態様によれば、上記加熱装置は、上記各押圧装置に備えられ、かつ上記各押圧装置において上記接合材の溶融加熱を個別に行うことが可能であり、
上記制御装置は、上記入力された検出結果に基づいて個別に上記加熱装置の溶融加熱動作を制御可能であって、
上記制御装置により、上記複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、夫々の上記検出装置により検出された上記押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作及び上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせる第１態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、上記各押圧装置における上記検出装置は、上記押圧動作状態として上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧力を個別に検出可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記昇降装置により上記部品押圧部材を下降させて上記部品押圧部材に対向する上記基板上の上記部品に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記加熱装置による上記接合材の溶融加熱動作を行わせるとともに、上記検出装置により検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持し、上記検出装置により押圧力の上記設定押圧力に対する減少が検出されると、上記昇降装置による上記部品押圧部材の下降を停止させて上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する第２態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、上記制御装置により、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第３態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第２態様から第４態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、上記各押圧装置は、上記溶融加熱された上記接合材の固化冷却を個別に行う冷却装置をさらに備えて、上記制御装置による上記加熱装置での溶融加熱動作終了後に上記冷却装置による固化冷却を個別に行う第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、上記各部品押圧部材は上記部品を個別に解除可能に保持可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記部品押圧部材により、上記部品へ押圧力を作用させるときに上記部品を個別に保持させて、上記部品が上記基板に接合されたときに上記部品の保持を個別に解除する第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、上記各押圧装置は、平面的に２行複数列に配列されかつ上記列の配列間隔は一定の間隔でもって配列されており、
上記基板上に上記接合材を介在させてかつ上記行沿いに上記一定の間隔でもって配置された同種かつ複数の上記部品に対して上記接合動作を個別に行う第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、上記各押圧装置の上記列の上記一定の間隔又は上記行の間隔を可変とする間隔可変機構をさらに備える第８態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、上記各部品を解除可能に支持する部品支持機構により上記基板上に夫々の接合位置が保持されるように支持された状態にて、上記基板が第１態様から第９態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置に供給され、
上記部品支持機構による上記支持が解除された状態にて、上記各押圧装置により上記各部品に対する上記基板への上記接合動作が個別に行われる部品押圧接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１１態様によれば、上記部品は、上記接合材を介在させて上記基板に接合される電子部品、又は上記基板に接合された状態の上記電子部品に上記接合材を介在させて接合されるヒートスプレッダである第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１２態様によれば、上記基板に上記接合材を介在させて接合された状態の上記電子部品に上記接合材を介在させて上記ヒートスプレッダを接合させる場合において、
上記ヒートスプレッダを上記電子部品に接合する上記接合材の融点は、上記電子部品を上記基板に接合する上記接合材の融点よりも低い第１１態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１３態様によれば、１つの基板上に接合材を介在させて配置された複数の部品を複数の部品押圧部材により個別に押圧可能なように、上記複数の部品押圧部材と上記複数の部品との位置合わせを行い、
上記複数の部品押圧部材を下降させ、
上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作を行うとともに上記夫々の押圧接合状態に応じて上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行うことを特徴とする部品押圧接合方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１４態様によれば、上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに上記夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作及び上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行う第１３態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１５態様によれば、上記複数の部品押圧部材を下降させて上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、上記夫々の部品に対して作用させた押圧力を個別に検出して、上記検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持するとともに上記接合材の溶融加熱を行い、
上記略一定に維持された押圧力の上記設定押圧力の減少が検出されると、上記夫々の部品押圧部材の下降を停止させて上記夫々の部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する第１４態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１６態様によれば、上記夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うときに、上記検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行う第１５態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１７態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第１４態様から第１６態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１８態様によれば、上記複数の部品へ押圧力を作用させるときに上記夫々の部品を上記夫々の部品押圧部材により個別に保持し、
上記溶融加熱動作により上記接合材を個別に溶融させ、
その後、上記溶融された接合材を個別に固化冷却し、上記接合材が固化されて上記基板に上記夫々の部品が上記接合材を介在させて接合されたときに上記夫々の部品の保持を個別に解除する第１３態様から第１７態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施形態にかかる部品押圧接合装置及び接合方法は、複数のヘッドにより複数の部品を同時的に基板へ押圧して接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関しており、本発明の一の実施形態にかかる部品押圧接合装置及び接合方法の一例として部品押圧接合装置１０１及びその接合方法について、図面を用いて詳細に説明する。
部品押圧接合装置１０１においては、部品の一例としてコンピュータのＣＰＵに用いられるＩＣ、例えば±５μｍ以内といった基板に対する接合高さ位置誤差精度が要求される高集積化されたＩＣのような電子部品１が、基板の一例である回路基板３に押圧接合される。また、回路基板に電子部品を接合することにより作製される電子部品組立体においては、その内部の電子回路を作動させた場合において、その電子回路が発熱し、その熱の影響により、電子回路の正常な作動を妨げる場合がある。このような電子部品組立体においては、電子回路で発熱した熱を効率的に放熱させるヒートスプレッダを電子部品の背面に接合することにより、電子回路の作動を安定化させることが行われている。部品押圧接合装置１０１においては、回路基板３上に接合された各電子部品１に、部品の一例であるヒートスプレッダ５が押圧接合される。なお、ここで、電子部品１に接合されるヒートスプレッダ５は、例えば、コンピュータのＣＰＵに用いられるＩＣのような電子部品に接合されるヒートスプレッダであり、特に高集積化されたＩＣのような電子部品に接合される、±１２μｍ以内といった接合高さ位置誤差精度が要求されるようなヒートスプレッダである。
【００３５】
ここで、部品には、上記電子部品１及び上記ヒートスプレッダ５以外に、同様に基板に対する上記接合高さ位置精度が要求される機械部品、光学部品なども含む。なお、上記接合高さ位置精度まで要求されないような場合であっても正確かつ確実な接合が要求される機械部品、光学部品なども含む。また、基板とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板などの回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレームなど、回路が形成されている対象物を意味する。
【００３６】
次に、このような部品押圧接合装置１０１の一部を透過させた斜視図を図１に示す。図１に示すように、部品押圧接合装置１０１において、機台上に立てられ固定された２本の角柱状の剛体の上部をさらに角柱状の剛体で渡すように門型状の剛体で形成されたメインフレーム２０が機台の略中央部に備えられており、部品の押圧接合を行う押圧装置の一例である押圧ヘッド１０は、このメインフレーム２０のＸ軸方向におけるその中心線を対称軸とする線対称の位置であるメインフレーム２０の上部の両側面に５個ずつ、Ｘ軸方向沿いに等間隔ピッチＰでもって配列されている。また、上記対称軸に対して互いに線対称の位置にある押圧ヘッド１０同士は互いに連結されており、上記連結された状態にて夫々の押圧ヘッド１０がＸ軸方向に移動可能にメインフレーム２０の上部に取り付けられている。なお、図１におけるＸ軸方向とＹ軸方向は直交しており、また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向に直交する方向がＺ軸方向となっている。
【００３７】
また、メインフレーム２０の図示Ｙ軸方向右側（図１における手前側）に配列されている５個の押圧ヘッド１０は、メインフレーム２０に備えられた間隔可変機構の一例であるヘッドピッチ可変機構３１に固定されており、上記５個の押圧ヘッド１０はヘッドピッチ可変機構３１を介してメインフレーム２０に取り付けられている。また、ヘッドピッチ可変機構３１は、上記５個の押圧ヘッド１０における上記間隔ピッチＰを等間隔の状態に保ちながら可変させることができる。
【００３８】
ここで、ヘッドピッチ可変機構３１の構造を模式的に示す模式説明図を図１８に示す。図１及び図１８に示すように、ヘッドピッチ可変機構３１は、その軸心回りに正逆回転可能かつＸ軸方向沿いにメインフレーム２０に支持されているボールねじ軸部３１ａと、ボールねじ軸部３１ａに螺合されかつ上記５個の押圧ヘッド１０のうちの中央に位置する押圧ヘッド１０を除く４個の押圧ヘッド１０が夫々固定された４個のナット部３１ｂ、上記中央に位置する押圧ヘッド１０をボールねじ軸部３１ａにＸ軸方向に対して固定する軸受部３１ｄ、及びボールねじ軸部３１ａの図示左側の端部に固定されかつボールねじ軸部３１ａの上記正逆回転を行うモータ３１ｃとを備えている。また、ボールねじ軸部３１ａ及びモータ３１ｃは、Ｘ軸方向沿いに移動可能にメインフレーム２０に支持されている。
【００３９】
図１８に示すように、ヘッドピッチ可変機構３１において、上記中央に位置する押圧ヘッド１０を固定している軸受部３１ｄの両側に位置するナット部３１ｂにおいては互いに逆方向かつ同ピッチの雌ねじが形成されており、さらに両端部に位置するナット部３１ｂにおいては隣接するナット部３１ｂと夫々同方向かつ上記同ピッチの２倍のピッチで雌ねじが形成されている。これにより、ヘッドピッチ可変機構３１において、モータ３１ｃによりボールねじ軸部３１ａを正逆方向のいずれか一方に回転させることにより、上記中央に位置する軸受部３１ｄの位置を基準位置Ｑとして固定して、その両側に位置する各ナット部３１ｂを、上記間隔ピッチＰを等間隔に保ちながらボールねじ軸部３１ａに沿って上記基準位置Ｑから離れる方向又は近づく方向に移動させることができる。従って、上記ヘッドピッチ可変機構３１により、上記中央に位置する押圧ヘッド１０の位置を基準位置Ｑとして、上記各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチＰを等間隔に保持しながら、上記間隔ピッチを可変させることができる。なお、上記対称軸に対して互いに線対称の位置にある押圧ヘッド１０同士は互いに連結されているため、ヘッドピッチ可変機構３１により、押圧ヘッド１０の上記対称軸に対して線対称の位置を保持しながら、各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチＰを可変させることが可能となっている。
【００４０】
さらに、上記５個の押圧ヘッド１０のうちの上記中央に位置する押圧ヘッド１０は、メインフレーム２０に備えられている押圧ヘッドの移動機構の一例であるＸ軸方向移動機構３２に固定されている。図１８にＸ軸方向移動機構３２の構造についても模式的に示す。図１８に示すように、Ｘ軸方向移動機構３２は、その軸心がＸ軸方向沿いにかつ上記軸心回りに正逆回転可能にメインフレーム２０に固定されているボールねじ軸部３２ａと、ボールねじ軸部３２ａに螺合されかつ上記中央の押圧ヘッド１０が固定されているナット部３２ｂ、及びボールねじ軸部３２ａの図示左側の端部に固定されかつボールねじ軸部３２ａの上記正逆回転を行うモータ３２ｃとを備えている。これにより、Ｘ軸方向移動機構３２において、モータ３２ｃによりボールねじ軸部３２ａを正逆方向のいずれか一方に回転させることにより、ナット部３２ｂをＸ軸方向に進退移動させて、ナット部３２ｂに固定されている上記中央の押圧ヘッド１０をＸ軸方向に沿って進退移動させることができる。また、ヘッドピッチ可変機構３１におけるボールねじ軸部３１ａ及びモータ３１ｃはメインフレーム２０にＸ軸方向に移動可能に支持されており、Ｘ軸方向移動機構３２による上記中央の押圧ヘッド１０の上記進退移動により、上記中央の押圧ヘッド１０に固定されているヘッドピッチ可変機構３１のボールねじ軸部３１ａをＸ軸方向沿いに進退移動させて、ボールねじ軸部３１ａに螺合されている各ナット部３１ｂに固定された夫々の押圧ヘッド１０を上記間隔ピッチＰを保ちながらＸ軸方向沿いに移動させることが可能となっている。すなわち、Ｘ軸方向移動機構３２により、夫々の押圧ヘッド１０の互いの相対的な配置が保持された状態にて、全ての押圧ヘッド１０のＸ軸方向の進退移動が可能となっている。
【００４１】
また、押圧ヘッド１０の模式的な構造図である図２に示すように、押圧ヘッド１０は、押圧ヘッド１０を個別に下降又は上昇させる昇降装置の一例である昇降部１９を夫々に備えている。さらに、各押圧ヘッド１０はその下部において、先端部に部品を個別に吸着保持させる部品保持部材の一例でもあり、かつ部品を個別に押圧する部品押圧部材の一例でもある吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１の上側に取り付けられかつ吸着ノズル１１を加熱させて吸着ノズル１１に吸着保持された部品を加熱する加熱装置の一例であるセラミックヒータ１２、及びその先端部が吸着ノズル１１の周囲に位置するようにセラミックヒータ１２の上方に設けられかつセラミックヒータ１２により加熱された部品を冷却する冷却装置の一例である冷却ブローノズル１４を備えている。ここで、上記加熱装置は、一例として、押圧ヘッド１０に備えられたセラミックヒータ１２である場合としたが、セラミックヒータ１２に代えて、基板を配置する架台部に備えられた加熱部、又は、部品及び基板に熱風を吹き付けることにより加熱を行うような加熱部を部品押圧接合装置１０１が備える場合であってもよい。なお、押圧ヘッド１０の構造の詳細な説明については後述する。
【００４２】
また、図１において、スライドベース３４はＹ軸方向移動機構３３のナット部に固定されており、Ｙ軸方向移動機構３３はモータによりボールねじ軸を正逆回転させることにより、ボールねじ軸に螺合したナット部に固定されたスライドベース３４を図示Ｙ軸方向に進退移動させる。また、スライドベース３４上には、架台部の一例である第１ステージ３５及び第２ステージ３６の２つのステージがＹ軸方向に並列して固定されており、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給されて固定される夫々の基板を、Ｙ軸方向移動機構３３により図示Ｙ軸方向に一体的に進退移動可能となっている。また、図示Ｙ軸方向における各基板の両端部を夫々支持可能に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に夫々２本ずつのレール３５ａ及び３６ａが設置されている。なお、各押圧ヘッド１０における吸着ノズル１１の先端面と第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々のレール３５ａ及び３６ａとは略平行となっている。
【００４３】
また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上に回路基板３の供給を行うローダー３７が、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｘ軸方向左側に設置されており、また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上から回路基板３の排出を行うアンローダー３８が、図示Ｘ軸方向右側に設置されている。ローダー３７及びアンローダー３８は、回路基板３の両端部を支持可能なレールと上記レールに支持された回路基板３を移動させる移動機構とを夫々備えており、ローダー３７及びアンローダー３８の構造の詳細な説明については後述する。
【００４４】
さらに、部品押圧接合装置１０１は、部品押圧接合装置１０１における各構成部の制御を行う制御部９を備えており、昇降部１９の昇降動作、Ｘ方向移動機構３２の移動動作、Ｙ方向移動機構３３の移動動作、ヘッドピッチ可変機構３１の移動動作、押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の吸着保持動作、押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２の加熱動作、及びローダー３７及びアンローダー３８の各移動機構の移動動作は、制御部９により動作制御される。
【００４５】
次に、部品押圧接合装置１０１おける各押圧ヘッド１０の配列位置と、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給されて固定された各回路基板３及び各電子部品１の配置の関係を模式的に示す平面図を図３に、電子部品１及び回路基板３を模式的に示す断面図を図４及び図５に示す。
【００４６】
図３及び図４（Ａ）に示すように、四角形プレート状の電子部品１は接合面に多数の電極１ａを有しており、その各電極１ａには接合材の一例である半田バンプ２が予め形成されている。また、接合面に多数の電極であるパッド３ａを有している四角形プレート状の単位回路基板３ｂが図示Ｙ軸方向に２個及びＸ軸方向に５個配列、すなわち２行５列に配列されて一体に形成され、回路基板３が形成されている。また、電子部品１の各電極１ａが単位回路基板３ｂの各パッド３ａに半田バンプ２を介在させて接合可能なように、各電子部品１の各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａ上に配置されており、上記配置された各電子部品１は全て同じ種類の電子部品１となっている。
【００４７】
ここで、上記電子部品１の「配置」とは、電子部品１を単に回路基板３上に載置するような場合に限らず、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との接合状態を容易に解除することが可能な接合状態である仮接合をも含む。また、後述するように、電子部品１が単に回路基板３上に載置されて、上記載置の状態が他の部材により解除可能に支持されて上記載置が保持されているようなものも上記配置に含む。
【００４８】
また、部品押圧接合装置１０１により施される部品の基板への「接合」とは、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との接合状態を容易に解除することができないような接合状態を示す。なお、電子部品１等の部品が回路基板３に接合された後、図３における回路基板３のＸ軸方向における切断線Ｃ及びＹ軸方向における切断線Ｄにて回路基板３が切断されることにより、回路基板３が複数の単位回路基板３ｂに分割されて、各単位回路基板３ｂ毎に電子部品１が接合された電子部品組立体が作製されることになる。
【００４９】
また、図３に示すように、Ｘ軸方向における回路基板３への各電子部品１の配置は、一定の間隔Ａでもって配列されている。また、第１ステージ３５に固定されている回路基板３（図３における下側）と第２ステージ３６に固定されている回路基板３（図３における上側）においては、同様な配置にて各電子部品１が夫々の回路基板３に接合可能に配置されている。また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６においては、夫々の回路基板３上の同じ位置におけるＹ軸方向の配置間隔を間隔Ｂとして、夫々の回路基板３が固定されている。従って、夫々の回路基板３において、上記２行５列のうちの上記行の各電子部品１の夫々の配列を第１列及び第２列とすると、第１ステージ３５における回路基板３の第１列と第２ステージ３６における回路基板３の第１列の間隔が上記間隔Ｂと同じとなり、さらに、第１ステージ３５における回路基板３の第２列と第２ステージ３６における回路基板３の第２列の間隔も上記間隔Ｂとなっている。
【００５０】
また、各押圧ヘッド１０においては、メインフレーム２０を挟んで線対称の位置に配置されている互いに押圧ヘッド１０の間隔（すなわちＹ軸方向の配置間隔）は、上記間隔Ｂと同じとなっており、また、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配置の上記間隔ピッチＰは、ヘッドピッチ可変機構３１により上記間隔Ａと同じ間隔とすることが可能となっている。
【００５１】
これにより、Ｙ軸方向移動機構３３により第１ステージ３５及び第２ステージ３６をＹ軸方向に進退移動させて、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定された各回路基板３上の夫々の上記第１列上における各電子部品１を夫々の押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能となる位置に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６を位置させることができ、また、同様に夫々の上記第２列上における各電子部品１を同時的に押圧可能となる位置に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６を位置させることができる。
【００５２】
なお、メインフレーム２０を挟んで線対称の位置に配置されている夫々の押圧ヘッド１０の間隔（すなわちＹ軸方向の配置間隔）を上記夫々の配置を線対称の位置に保ちながら可変することができる別の間隔可変機構が、さらにメインフレーム２０に備えられている場合であってもよい。このような場合にあっては、上記各回路基板３の夫々の第１列又は夫々の第２列のＹ軸方向における間隔Ｂが回路基板３の種類等により異なるような場合であっても、上記別の間隔可変機構により上記夫々の押圧ヘッド１０のＹ軸方向の間隔を可変させて上記間隔Ｂに合致するようにすることができる。なお、この上記別の間隔可変機構の一例としては、ヘッドピッチ可変機構３１やＸ方向移動機構３２と同様に、ボールねじ軸部、ナット部、及びモータ等により構成されるボールねじ機構を用いたものがある。
【００５３】
また、図４（Ａ）に示すように、各電子部品１は各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａの上に配置された状態で部品押圧接合装置１０１に供給されるが、この配置状態を保持するために、回路基板３に取り付けられてかつ回路基板３上に配置された各電子部品１を支持する部品支持機構の一例である部品支持トレー６が回路基板３に取り付けられた状態にて部品押圧接合装置１０１に供給される。
【００５４】
部品支持トレー６は、その上面部分が四角形プレート状に形成され、かつその対向する１組の端部がコ字状に折り曲げられて形成されている。回路基板３のＹ軸方向における互いに対向する端部に部品支持トレー６の上記夫々のコ字状の端部を解除可能に取り付けることにより、回路基板３の上面全体を覆うように部品支持トレー６を回路基板３に取り付けることが可能となっている。
【００５５】
電子部品１を支持している状態の部品支持トレー６の部分平面図を図１９に示す。図１９に示すように、各電子部品１が配置された回路基板３に部品支持トレー６が取り付けられた状態において、上記電子部品１の上部が部品支持トレー６の上面内側に接触しないように、部品支持トレー６の上記上面においては各電子部品１の配置位置に合わせた複数の切り欠き部６ｂが形成されている。すなわち、切り欠き部６ｂと電子部品１との間には所定の隙間が設けられており、電子部品１の回路基板３に対するその配置が補正されるような場合であっても、電子部品１は切り欠き部６ｂに接触しないようになっている。また、電子部品１の吸着ノズル１１による押圧接合の際においても、吸着ノズル１１は切り欠き部６ｂに接触しないようになっている。さらに、部品支持トレー６においては、各切り欠き部６ｂの内側に電子部品１が位置するように形成されており、各切り欠き部６ｂの内側においては、夫々の内側に位置された上記電子部品１をその対向する二方の側部より解除可能に支持する複数の支持ジグ６ａが備えられており、上記２行５列に電子部品３が配置された回路基板３において、上記行毎の各電子部品１を夫々の支持ジグ６ａにより一斉に支持または支持解除することが可能となっている。なお、電子部品１の支持を行う場合、支持ジグ６ａは切り欠き部６ｂの内側より電子部品１の側部側へと突出されて電子部品１の側部を支持し、また、電子部品１の支持解除を行う場合、支持ジグ６ａは切り欠き部６ｂの内側へと格納される。
【００５６】
これにより、部品支持トレー６を用いて各電子部品１の回路基板３への配置を保持した状態で、部品押圧接合装置１０１に上記回路基板３の供給を行うことができ、上記供給時における各電子部品１の上記配置のずれを防止することができる。
【００５７】
なお、部品支持トレー６において、支持ジグ６ａによる電子部品１の支持は上記対向する二方の側部より支持する場合に限定されず、四方の側部より支持する場合、又は電子部品１の対向する隅部より支持する場合、又は電子部品１の上面より支持する場合であってもよく、つまり、回路基板３への各電子部品１の配置を保持するという目的を達成できる手段であればよい。また、上記行毎の各電子部品１を支持ジグ６ａにより一斉に支持又は支持解除する場合に代えて、各電子部品１の支持ジグ６ａによる支持又は支持解除を個別に行う場合、又は、回路基板３に配置された全ての電子部品１への支持又は支持解除を一斉に行う場合であってもよい。
【００５８】
また、図３においては、各電子部品１の回路基板３への接合位置の配置が、２行５列かつＸ軸方向に一定の間隔Ａでもって配列されている場合について説明したが、上記各電子部品１の接合位置の配置は上記配置に限定されるものではなく、例えば、２行３列かつＸ軸方向に上記間隔Ａの２倍の間隔２Ａでもって配列されているような場合であってもよい。
【００５９】
なお、図３においては、電子部品１と、回路基板３、及び押圧ヘッド１０の配置関係の説明を目的とする図であるため、便宜上、部品支持トレー６を省略した図としている。
【００６０】
次に、部品押圧接合装置１０１を用いて各電子部品１を回路基板３上に接合する方法について説明する。なお、以下においては電子部品１の押圧接合方法の概略の説明を行うものとし、詳細な押圧接合方法については後述する。また、以下において説明する電子部品１の接合動作は制御部９により制御されて行われる。
【００６１】
まず、図１において、回路基板３に取り付けられた部品支持トレー６により各電子部品１の配置が保持された状態の２枚の回路基板３が、ローダー３７のレール上で夫々の端部が支持されながら、ローダー３７の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々のレール３５ａ及び３６ａ上に供給されて固定される。なお、ローダー３７による第１ステージ３５及び第２ステージ３６への各回路基板３の供給方法、並びにアンローダー３８による第１ステージ３５及び第２ステージ３６よりの各回路基板３の排出方法の詳細な説明については後述する。
【００６２】
次に、図１において、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させるとともに、Ｘ軸方向移動機構３２により各押圧ヘッド１０を図示Ｘ軸方向に移動させて、第１ステージ３５に固定されている回路基板３の図３における第１列に配置されている各電子部品１、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第１列に配置されている各電子部品１を、各押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。
【００６３】
この位置合わせは、制御部９において予め入力されている回路基板３における基準の位置が各押圧ヘッド１０に対して所定の位置に位置するように行われる。また、このような場合に代えて、押圧ヘッド１０が回路基板３における基準の位置を認識可能な撮像部を備え、上記撮像部により回路基板３における上記基準の位置の認識を行うことにより位置合わせを行うような場合であってもよい。
【００６４】
また、このとき、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配列の間隔ピッチと各回路基板３上の各電子部品１のＸ軸方向における配列の間隔Ａとが異なっているような場合にあっては、制御部９において予め入力されている各回路基板３の上記間隔Ａのデータに基づいて、ヘッドピッチ可変機構３１により各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチを可変させて、各押圧ヘッド１０及び回路基板３における夫々の上記間隔ピッチを合致させるようにする。
【００６５】
上記位置合わせが完了したとき、Ｘ軸方向移動機構３２及びＹ軸方向移動機構３３における移動動作を停止させ、その後、図４（Ｂ）に示すように、部品支持トレー６の各支持ジグ６ａによる各回路基板３への上記第１列に配置されている各電子部品１の配置位置の支持を支持解除の状態とさせる。なお、このとき各回路基板３における第２列に配列されている各電子部品１の配置位置の支持は解除されず支持された状態のままとなっている。
【００６６】
その後、図４（Ｃ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０が備える昇降部１９により、夫々の押圧ヘッド１０を個別かつ同時的に下降させ、各吸着ノズル１１の先端を各電子部品１の上面に当接させるとともに、各電子部品１の上面を各吸着ノズル１１により吸着保持する。さらに、昇降部１９による上記下降動作を行うことにより各電子部品１に押圧力を加えて、夫々の回路基板３上に単に配置された状態にあった各電子部品１の各半田バンプ２を各回路基板３の各パッド３ａに押圧しながら確実に接触させて、半田バンプ２をパッド３ａに圧接させた状態とさせる。
【００６７】
ここで「圧接」とは、押圧力を部材間に加えることにより、上記部材間の接触性が高められた接触状態を意味する。上記の場合、半田バンプ２をパッド３ａに押圧させることにより、半田バンプ２のその形状をつぶすことなく変形させながら確実にパッドに接触させた状態のことである。また、この状態においては、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との上記接触状態を容易に解除することが可能となっている。
【００６８】
この圧接の後、図５（Ｄ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１への加熱が行われ、各吸着ノズル１１に吸着保持されかつ回路基板３の各パッド３ａに圧接されている電子部品１の各半田バンプ２の溶融加熱が開始される。さらに、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度が昇温され、上記加熱温度が各半田バンプ２を形成している半田の融点以上の温度に達すると各半田バンプ２の溶融が開始される。
【００６９】
ここで「溶融加熱」とは、半田バンプ２等の接合材を半田の融点以上の温度まで加熱して、半田を溶融させることを目的とする加熱を意味する。従って、予め接合材を溶融させることなく一定の温度まで予備的に加熱させておくことを目的とするいわゆる予備加熱の開始は上記溶融加熱の開始とは異なるものである。
【００７０】
上記各半田バンプ２が完全に溶融された状態となった後、図５（Ｅ）に示すように、各セラミックヒータ１２による加熱が停止されて、上記溶融状態の半田に各冷却ブローノズル１４からの冷風による固化冷却が個別に施されて、上記半田が固化される。この上記半田の固化により、図３における夫々の回路基板３の第１列に配列されている各電子部品１の各電極１ａと各回路基板３の各パッド３ａとが半田を介在させて接合される。なお、溶融状態の半田への冷却ブローノズル１４による強制的な冷却により上記半田を固化させる場合に代えて、溶融された半田を自然冷却することにより半田を固化させるような場合であってもよい。
【００７１】
その後、図５（Ｆ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持を解除し、夫々の昇降部１９により上記夫々の押圧ヘッド１０を個別に上昇させる。
【００７２】
ここで「個別」とは、夫々の押圧ヘッド１０の各動作を他の押圧ヘッドの動作に対して独立的に制御されて行うことである。例えば、夫々の電子部品１において半田バンプ２の高さが異なっており、回路基板３に対する電子部品１の上面高さ位置が異なっているような場合にあっては、夫々の押圧ヘッド１０による上記圧接のタイミングも異なることになるが、夫々の圧接の後、セラミックヒータ１２により各半田バンプ２への溶融加熱を独立したタイミングにて開始するというようなことを意味するものである。
【００７３】
次に、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第２列に配置されている各電子部品１、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第２列に配置されている各電子部品１を、各押圧ヘッド１０により個別かつ同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。このとき、夫々の上記第２列に配置されている各電子部品１の配置位置は支持された状態であるため、回路基板３の移動により上記配置位置のずれが発生することはない。その後、各部品支持トレー６による上記夫々の第２列における各電子部品１の支持を解除して、各回路基板３の上記第１列に配列されている各電子部品１の押圧接合動作と同様に、上記作業を行い、各回路基板３の第２列に配列されている各電子部品１の各電極を各回路基板３の各パッド３ａに半田を介在させて接合させる。
【００７４】
これにより、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定されている夫々の回路基板３上に配置されていた全ての電子部品１が、夫々の回路基板３に接合されたことになる。
【００７５】
その後、図１において、夫々の回路基板３がスライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上よりアンローダー３８のレール上に取り出され、アンローダー３８の移動機構により図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、上記夫々の回路基板３が部品押圧接合装置１０１より排出される。
【００７６】
なお、上記においては、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ２である場合について説明したが、このような場合に代えて、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ及び回路基板３の各パッド３ａ上に予め形成された各半田部であり、上記各半田バンプと上記各半田部とを接合するような場合であってもよく、また、接合材が回路基板３の各パッド３ａ上に予め形成された各半田部であり、上記各半田部を介して電子部品１の各電極１ａと回路基板３の各パッド３ａとを接合するような場合であってもよい。また、半田材料で形成された上記半田バンプ又は半田部に代えて、例えば、ＡｕやＡｌ等の導電性金属材料により形成されたバンプ等が接合材として用いられる場合であってもよい。
【００７７】
さらに、電子部品１の各電極１ａ上、又は回路基板３の各パッド３ａ上、又は接合材である各半田バンプ２等に、各接合部分における表面の酸化膜を除去し、溶融半田の濡れ性を良好とさせることができるフラックスを予め塗布により、供給してもよい。なお、塗布供給されたフラックスの種類により、電子部品１を回路基板３に接合後、塗布供給されたフラックスを洗浄による除去を行う場合もある。
【００７８】
次に、部品押圧接合装置１０１を用いて、回路基板３上に接合された各電子部品１に部品の一例であるヒートスプレッダ５を接合する方法について説明する。なお、以下において説明するヒートスプレッダ５の接合動作は制御部９により制御されることにより行われる。
【００７９】
図６及び図７は、電子部品１、回路基板３及びヒートスプレッダ５を模式的に示す断面図を用いて、ヒートスプレッダ５の押圧接合手順を模式的に示す説明図である。
【００８０】
ヒートスプレッダ５は、四角形プレート状でありかつ下面中央部分に電子部品１の上部全体を覆うことが可能なような凹部５ａを備えて形成されている。なお、ヒートスプレッダ５の表面の一部又は全体に、放熱性を良好とさせるための放熱フィンが多数形成されている場合であってもよい。
【００８１】
図６（Ａ）に示すように、回路基板３に接合された各電子部品１の背面には、凹部５ａ内側に接合材の一例であるインジウム接合材４が供給された各ヒートスプレッダ５が、インジウム接合材４を介して配置されている。これら各ヒートスプレッダ５の配置位置を保持するために、上記部品支持トレー６と同様な構造に形成されかつ各ヒートスプレッダ５を支持する部品支持トレー７が回路基板３に取り付けられている。なお、上記ヒートスプレッダ５の「配置」とは、上記において説明した電子部品１の「配置」と同意である。
【００８２】
部品支持トレー７は、上記部品支持トレー６と同様に、その上面部分が四角形プレート状に形成され、かつその対向する１組の端部がコ字状に折り曲げられて形成されている。また、回路基板３のＹ軸方向における互いに対向する端部に部品支持トレー７の上記夫々のコ字状の端部を解除可能に取り付けることにより、回路基板３の上面全体を覆うように部品支持トレー７を回路基板３に取り付けることが可能となっている。
【００８３】
ヒートスプレッダ５を支持している状態の部品支持トレー７の部分平面図を図２０に示す。図２０に示すように、各ヒートスプレッダ５が配置された回路基板３に部品支持トレー７が取り付けられた状態において、上記ヒートスプレッダ５の上部が部品支持トレー７の上面内側に接触しないように、部品支持トレー７の上記上面においては各ヒートスプレッダ５の配置位置に合わせた複数の切り欠き部７ｂが形成されている。すなわち、切り欠き部７ｂとヒートスプレッダ５との間には所定の隙間が設けられており、ヒートスプレッダ５の電子部品１に対するその配置（回路基板３に対するその配置でもある）が補正されるような場合であっても、ヒートスプレッダ５は切り欠き部７ｂに接触しないようになっている。また、ヒートスプレッダ５の吸着ノズル１１による押圧接合の際においても、吸着ノズル１１は切り欠き部７ｂに接触しないようになっている。さらに、部品支持トレー７においては、各切り欠き部７ｂの内側にヒートスプレッダ５が位置するように形成されており、各切り欠き部７ｂの内側においては、夫々の内側に位置された上記ヒートスプレッダ５をその対向する二方の側部より解除可能に支持する複数の支持ジグ７ａが備えられており、上記２行５列にヒートスプレッダ５が配置された回路基板３において、上記行毎の各ヒートスプレッダ５を夫々の支持ジグ７ａにより一斉に支持または支持解除することが可能となっている。なお、ヒートスプレッダ５の支持を行う場合、支持ジグ７ａは切り欠き部７ｂの内側よりヒートスプレッダ５の側部側へと突出されてヒートスプレッダ５の側部を支持し、また、ヒートスプレッダ５の支持解除を行う場合、支持ジグ７ａは切り欠き部７ｂの内側へと格納される。
【００８４】
これにより、部品支持トレー７を用いて各ヒートスプレッダ５の回路基板３への配置を保持した状態で、部品押圧接合装置１０１に上記回路基板３の供給を行うことができ、上記供給時において各ヒートスプレッダ５の上記配置のずれを防止することができる。
【００８５】
まず、図１において、回路基板３に取り付けられた部品支持トレー７により各ヒートスプレッダ５の配置が保持された状態の２枚の回路基板３が、ローダー３７のレール上で夫々の端部が支持されながら、ローダー３７の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６のレール３５ａ及び３６ａ上に供給されて固定される。
【００８６】
次に、図１において、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させるとともに、Ｘ軸方向移動機構３２により各押圧ヘッド１０を図示Ｘ軸方向に移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第１列における各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第１列における各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５を、各押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。
【００８７】
この位置合わせは、制御部９において予め入力されている回路基板３における基準の位置が各押圧ヘッド１０に対して所定の位置に位置するように行われる。また、このような場合に代えて、押圧ヘッド１０が回路基板３における基準の位置を認識可能な撮像部を備え、上記撮像部により回路基板３における上記基準の位置の認識を行うことにより位置合わせを行うような場合であってもよい。
【００８８】
また、このとき、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配列の間隔ピッチと各回路基板３上の各ヒートスプレッダ５のＸ軸方向における配列の間隔ピッチ（すなわち、各電子部品１のＸ軸方向における配列の間隔Ａ）とが異なっているような場合にあっては、制御部９において予め入力されている各回路基板３の上記間隔Ａのデータに基づいて、ヘッドピッチ可変機構３１により各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチを可変させて、各押圧ヘッド１０及び回路基板３における夫々の上記間隔ピッチを合致させるようにする。
【００８９】
上記位置合わせが完了したとき、Ｘ軸方向移動機構３２及びＹ軸方向移動機構３３における移動動作を停止させ、その後、図６（Ｂ）に示すように、部品支持トレー７の各支持ジグ７ａによる上記第１列に配置されている各ヒートスプレッダ５の配置位置の支持を支持解除の状態とさせる。なお、このとき各回路基板３における第２列に配置されている各電子部品１の配置位置の支持は解除されずに支持された状態のままとなっている。
【００９０】
その後、図６（Ｃ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０が備える昇降部１９により、夫々の押圧ヘッド１０を個別かつ同時的に下降させ、各吸着ノズル１１の先端を各ヒートスプレッダ５の上面に当接させるとともに、各ヒートスプレッダ５の上面を各吸着ノズル１１により吸着保持する。さらに、昇降部１９による上記下降動作を行うことにより、各ヒートスプレッダ５に押圧力を加えて、各電子部品１上に単に配置された状態にある各ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側底面を各電子部品１の上面の大略全面にインジウム接合材４を介在させて確実に面接触させて圧接させた状態とさせる。
【００９１】
この圧接の後、図７（Ｄ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１への加熱が行われ、各吸着ノズル１１に吸着保持されているヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側の各インジウム接合材４が溶融加熱される。さらに、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度が昇温され、上記加熱温度がインジウム接合材４の融点以上の温度に達するとインジウム接合材４の溶融が開始される。
【００９２】
ここで、インジウム接合材４の溶融加熱の際に、電子部品１を回路基板３に接合している半田も加熱されることになるが、インジウム接合材４は融点約１６０℃〜１８０℃のインジウムにより形成されているのに対して、例えば、電子部品１を回路基板３に接合している半田に融点約２３０℃の高温半田を用いることにより、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度を、上記インジウムの融点以上かつ上記高温半田の融点未満の範囲の温度まで昇温させることにより、電子部品１を回路基板３に接合している上記半田が再び溶融されることはない。従って、電子部品１と回路基板３との半田を介した接合に影響を与えることなく、電子部品１へのヒートスプレッダ５のインジウム接合材４を介した押圧接合を行うことができる。
【００９３】
各インジウム接合材４が完全に溶融された状態となった後、図７（Ｅ）に示すように、各セラミックヒータ１２による加熱が停止されて、各ヒートスプレッダ５を介して上記溶融状態のインジウム接合材４に各冷却ブローノズル１４からの冷風による固化冷却が個別に施されて、各インジウム接合材４が固化される。この上記各インジウム接合材４の固化により、夫々の回路基板３の第１列に接合されている各電子部品１の上面にヒートスプレッダ５がインジウム接合材４を介在させて接合される。なお、上記溶融状態のインジウム接合材４への冷却ブローノズル１４による強制的な冷却によりインジウム接合材４を固化させる場合に代えて、溶融されたインジウム接合材４を自然冷却することにより固化させる場合であってもよい。
【００９４】
その後、図７（Ｆ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に吸着ノズル１１によるヒートスプレッダ５への吸着保持を解除し、夫々の昇降部１９により上記夫々の押圧ヘッド１０を個別に上昇させる。
【００９５】
次に、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第２列に接合されている各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第２列に接合されている各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５を、各押圧ヘッド１０により個別かつ同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。このとき、夫々の上記第２列に配置されている各ヒートスプレッダ５の配置位置は支持された状態であるため、回路基板３の移動により上記配置位置のずれが発生することはない。その後、部品支持トレー７による上記夫々の第２列における各ヒートスプレッダ５の支持を解除して、各回路基板３の上記第１列の各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５の押圧接合動作と同様に、上記作業を行い、各回路基板３の第２列の各電子部品１の上面に各ヒートスプレッダ５を各インジウム接合材４を介在させて接合させる。
【００９６】
これにより、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定されている夫々の回路基板３の各電子部品１の上面に配置されていた各ヒートスプレッダ５が接合されたことになる。
【００９７】
その後、図１において、夫々の回路基板３が、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上よりアンローダー３８のレール上に取り出され、アンローダー３８の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、上記夫々の回路基板３が部品押圧接合装置１０１より排出される。
【００９８】
なお、上記においては、接合材であるインジウム接合材４が、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側に予め供給されている場合について説明したが、接合材が回路基板３に接合されている電子部品１の上面に予め供給されている場合、又は、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側及び電子部品１の上面にともに予め供給されている場合であってもよい。
【００９９】
次に、部品押圧接合装置１０１における押圧ヘッド１０の構造について、押圧ヘッド１０の構造を示す断面図（図１におけるＸ軸方向より見た断面図）である図２を用いて詳細に説明する。
【０１００】
図２において、押圧ヘッド１０は、電子部品１又はヒートスプレッダ５への押圧動作、吸着保持動作、加熱冷却動作等を施す押圧ヘッド下部１０ａと、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作を行う押圧ヘッド上部１０ｂにより構成されている。
【０１０１】
押圧ヘッド下部１０ａは、その下方先端側より上方側へ順に、電子部品１又はヒートスプレッダ５を吸着保持可能かつ押圧可能な吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１を加熱することによりこの吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１又はヒートスプレッダ５を加熱するセラミックヒータ１２と、このセラミックヒータ１２よりの熱が押圧ヘッド上部１０ｂへ伝わらない様に熱遮断を行う断熱部の一例であるウォータージャケット１３と、このウォータージャケット１３の上部に取り付けられた軸部の一例である軸１５と、軸１５の上部に取り付けられかつ押圧力を検出する検出装置の一例であるロードセル１６、及び軸１５の下部周囲に取り付けられかつセラミックヒータ１２により加熱された電子部品１又はヒートスプレッダ５を冷風により冷却する冷却ブローノズル１４とを備えている。
【０１０２】
また、押圧ヘッド上部１０ｂは、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作を図１におけるＺ軸方向に沿った軸である昇降動作軸Ｓ沿いに行う昇降部１９、及び昇降部１９のナット部１９ｄに取り付けられかつ昇降部１９のボールねじ軸１９ｂ上を昇降動作可能なヘッドフレーム１８とを備えている。
【０１０３】
昇降部１９は、剛体により形成された概略コ字状の縦断面形状を有する昇降部フレーム１９ｃと、その軸心回りに正逆回転可能にかつ上記軸心を略鉛直方向沿いとして上記昇降部フレーム１９ｃに取り付けられたボールねじ軸部１９ｂと、上記ボールねじ軸部１９ｂの下部に螺合されかつヘッドフレーム１８が固定されたナット部１９ｄ、及び上記昇降部フレーム１９ｃの上端に固定されかつ上記ボールねじ軸部１９ｂの上端を固定して上記ボールねじ軸部１９ｂの上記軸心回りの正逆回転を行うモータ１９ａとを備えている。なお、ボールねじ軸部１９ｂの上記軸心が、昇降部１９の上記昇降動作軸Ｓとなっている。
【０１０４】
また、ヘッドフレーム１８は、剛体により形成されかつ大略円筒状の形状を有しており、その上記円筒状の内部上部において、昇降部１９のボールねじ軸部１９ｂの下部を貫通させるように、ナット部１９ｄに取り付けられている。
【０１０５】
また、ヘッドフレーム１８の図示右側の側部には弾性体の一例である自重相殺スプリング１７の一方の端部が取り付けられかつ突起状に凸部が形成されたスプリング受部１８ａが形成されている。
【０１０６】
さらに、押圧ヘッド下部１０ａにおける軸部１５の図示右側の上部側部にも突起状に凸部が形成されたスプリング受部１５ａが形成されて、このスプリング受部１５ａに自重相殺スプリング１７の他方の端部が取り付けられている。上記夫々のスプリング受部１８ａ及び１５ａに両端部が固定された自重相殺スプリング１７により、押圧ヘッド下部１０ａの自重が相殺されてヘッドフレーム１８が押圧ヘッド下部１０ａを支えている。
【０１０７】
また、ここで、図２において、部品押圧接合装置１０１において、門型形状のメインフレーム２０は、その一方の端部を機台に固定された２本の角柱状の剛体と上記２本の剛体の夫々の他方の端部を横方向に渡すように上記夫々の他方の端部に固定された角柱状の剛体とにより、その門型形状を形成している第１フレーム２０ａと、第１フレーム２０ａの上記２本の剛体にその両端部が固定されかつ第１フレーム２０ａの上記横方向の剛体の下方に設けられた角柱状の剛体である第２フレーム２０ｂ、及び第２フレーム２０ｂの下方に設けられかつ第２フレーム２０ｂと同様に第１フレーム２０ａの上記２本の剛体にその両端部が固定された第３フレーム２０ｃとにより構成されている。
【０１０８】
また、図２に示すように、上記昇降動作軸に沿って昇降部フレーム１９ｃにＬＭレール２１が固定されており、ＬＭレール２１に係合されかつＬＭレール２１上を上記昇降動作軸Ｓ沿いの方向（すなわちＺ軸方向）に移動可能なＬＭブロック２２がヘッドフレーム１８の図示左端に固定されている。ここでＬＭレール及びＬＭブロックとは直線的移動機構を構成する部材の一例であり、略直線状のレールであるＬＭレール及び当該ＬＭレールに係合されたＬＭブロックにより、上記ＬＭブロックを上記ＬＭレールに沿って、すなわち略直線的に移動可能としている。これにより、ヘッドフレーム１８は上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作が可能となっている。
【０１０９】
また、図２において、メインフレーム２０の第２フレーム２０ｂの図示右側の側部には、図１におけるＸ軸方向に沿ってＬＭレール２３が上下一対に固定されており、また夫々のＬＭレール２３に係合されたＬＭブロック２４に上記昇降部フレーム１９ｃに固定されているＬＭレール２１が固定されている。夫々のＬＭブロック２４が夫々のＬＭレール２３に沿って移動可能となっていることにより、押圧ヘッド上部１０ｂは、上記Ｘ軸方向に沿って移動可能となっている。
【０１１０】
また、図２において、メインフレーム２０の第２フレーム２０ｂと同様に第３フレーム２０ｃの図示右側の側部にも、上記Ｘ軸方向に沿ってＬＭレール２５が固定されており、また、ＬＭレール２５上をＬＭレール２５に沿って移動可能に係合されたＬＭブロック２６には、上記昇降動作軸Ｓ沿いの方向に沿った別のＬＭレール２７が取り付けられており、さらに、ＬＭレール２７上をＬＭレール２７に沿って移動可能（すなわち上記昇降動作軸Ｓ沿いに移動可能）に係合されたＬＭブロック２８には、押圧ヘッド下部１０ａの軸１５が図示左側のその側部で固定されている。ＬＭブロック２８がＬＭレール２７に沿って移動可能となっていることにより、軸１５は上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降可能となっており、さらに、ＬＭブロック２６がＬＭレール２５に沿って移動可能となっていることにより、軸１５は上記Ｘ軸方向に沿って移動可能となっている。つまり、押圧ヘッド下部１０ａは、上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降可能であり、かつ上記Ｘ軸方向に沿って押圧ヘッド１０ｂとともに移動可能となっている。
【０１１１】
また、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８は、軸１５の昇降動作を案内可能であるとともに、軸１５の上記昇降動作の下端を制限している。これにより、軸１５は、自重相殺スプリング１７を介してヘッドフレーム１８に支えられながら、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８に案内されて上記昇降動作が可能であるとともに、自重相殺スプリング１７が破損等により軸１５を支持することができなくなったような場合においても、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８が軸１５をその上記昇降動作の上記下端にて支えることができ、軸１５の落下を防止を可能としている。
【０１１２】
また、その押圧力検出面を上面として軸１５の上部に取り付けられているロードセル１６は、ヘッドフレーム１８に取り付けられて軸１５を支えている自重相殺スプリング１７により、ロードセル１６の押圧力検出面がヘッドフレーム１８の下端に常時押圧されて接された状態とされている。これにより、ロードセル１６の荷重検出面において、押圧ヘッド下部１０ａの軸１５のＺ軸方向上向きに働く押圧力が検出可能となっている。
【０１１３】
また、昇降部１９において、モータ１９ａによりボールねじ軸部１９ｂを正逆回転させることにより、ナット部１９ｄに固定されかつＬＭレール２１及びＬＭガイド２２により上記正逆回転の方向に固定されているヘッドフレーム１８が上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作されるが、この昇降動作により、ヘッドフレーム１８の下端に常時当接された状態とされているロードセル１６を備える押圧ヘッド下部１０ａ全体も、上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作される。
【０１１４】
また、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、冷却ブローノズル１４、軸１５、ロードセル１６、及びヘッドフレーム１８の各中心は同軸上に配置されており、この軸は昇降部１９による昇降動作軸Ｓと一致するように配置されているため、昇降部１９による昇降動作により、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、冷却ブローノズル１４、軸１５、及びロードセル１６は、昇降動作軸Ｓ上において、昇降動作可能となっている。
【０１１５】
また、押圧ヘッド上部１０ｂは、ＬＭレール２１、ＬＭブロック２４及びＬＭレール２３を介してメインフレーム２０における第２フレーム２０ｂに支持されており、一方、押圧ヘッド下部１０ａは、自重相殺スプリング１７を介して押圧ヘッド上部１０ｂにより支持されている。従って、押圧ヘッド１０の自重は第２フレーム２０ｂに加えられることとなり、各押圧ヘッド１０の自重により第２フレーム２０ｂが多少たわむ場合も考えられるが、上記自重が加えられないような構造とされている第３フレーム２０ｃにおいては、上記第２フレーム２０ｂにおけるたわみと比較する限りそのたわみはほとんど発生しない。上記第２フレーム２０ｂにおいて上記たわみが発生した場合には、押圧ヘッド上部１０ｂにおける昇降動作軸Ｓが上記たわみに応じて略鉛直方向より傾斜されることとなるが、押圧ヘッド下部１０ａは押圧ヘッド上部１０ｂと分離構造とされていること、及び押圧ヘッド１０ａの昇降動作軸Ｓ上における昇降動作を案内する第３フレーム２０ｃにはたわみが発生しないことにより、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作は上記第２フレーム２０ｂのたわみ、すなわち、各押圧ヘッド１０の自重による影響を受けることがない。従って、押圧ヘッド下部１０ａにおいては、常に略鉛直方向に沿った昇降動作を行うことができ、吸着ノズル１１の先端面と第１ステージ３５及び第２ステージ３６とを常に略平行に保つことができ、部品の押圧動作を正確に行うことが可能となっている。
【０１１６】
また、軸１５の下部周囲である軸下部１５ｂの周囲に取り付けられている冷却ブローノズル１４は、軸１５の下方に位置するウォータージャケット１３及びセラミックヒータ１２の側面を回り込むように形成され、さらに、冷却ブローノズル１４の先端は吸着ノズル１１の下面である部品の吸着保持面に向けられており、冷却ブローノズル１４よりの冷風が吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１又はヒートスプレッダ５を冷却可能となっている。
【０１１７】
また、制御部９は、吸着ノズル１１の吸着動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、冷却ブローノズル１４の冷却動作及び昇降部１９の移動動作を制御し、ロードセル１６にて検出された押圧力が制御部９に出力されて、上記押圧力に基づいて昇降部１９の動作等が制御されるように構成されている。
【０１１８】
ここで、部品押圧接合装置１０１における制御系統図を図１５に示す。部品押圧接合装置１０１において、制御部９は、部品押圧接合装置１０１の各構成部の動作である昇降部１９のモータ１９ａによる昇降動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、冷却ブローノズル１４の冷却動作、吸着ノズル１１の吸着動作、Ｘ方向移動機構３２のモータによる移動動作、ヘッドピッチ可変機構３１のモータによる移動動作、Ｙ方向移動機構３３のモータによる移動動作、及びローダー３７及びアンローダー３８の移動機構のモータによる移動動作を制御し、さらに、ロードセル１６にて検出された押圧力が制御部９に出力される。これにより、制御部９の被制御部である上記各構成部が、制御部９により相互に関連されながら制御されることにより、部品押圧接合装置１０１において、電子部品１及びヒートスプレッダ５の回路基板３への接合が施される。
【０１１９】
次に、押圧ヘッド１０におけるロードセル１６により、電子部品１と回路基板３との圧接時、又はヒートスプレッダ５と電子部品１との圧接時の夫々において発生するＺ軸方向における押圧力である接合押圧力を検出する方法について説明する。なお、電子部品１と回路基板３との上記圧接時、及びヒートスプレッダ５と電子部品１との上記圧接時における押圧力検出方法は同様であるため、以下においては電子部品１と回路基板３との上記圧接時においての場合についてのみ説明するものとする。
【０１２０】
まず、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給され固定されている各回路基板３上に配置されている各電子部品１に対しての各押圧ヘッド１０の位置合わせを行った後、各押圧ヘッド１０が夫々の昇降部１９により個別かつ同時的に下降され、各電子部品１の各半田バンプ２が各回路基板３の各パッド３ａに押圧されて圧接される。
【０１２１】
このとき、各押圧ヘッド１０において昇降部１９によりヘッドフレーム１８が下降されて、ロードセル１６の上記押圧力検出面に常時当接した状態にあるヘッドフレーム１８の下端がロードセル１６を押し下げる力、すなわち、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの間に発生した接合押圧力の反作用の力が、ロードセル１６の上記押圧力検出面をヘッドフレーム１８の下端を押圧する力としてロードセル１６にて検出される。
【０１２２】
このようにしてロードセル１６において上記接合押圧力が検出され、ロードセル１６より検出された上記接合押圧力が制御部９に出力されて、上記接合押圧力が制御部９において予め設定された所定の接合押圧力（以降、設定押圧力とする）となるように、制御部９により昇降部１９による押圧ヘッド１０の下降動作が制御される。上記接合押圧力が上記設定押圧力に達したことがロードセル１６において検出されたとき、制御部９において、電子部品１の各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａに圧接されたものとみなされる。
【０１２３】
なお、上記設定押圧力には所定の許容範囲が設けられており、この設定押圧力の許容範囲内に上記接合押圧力が入ることにより、制御部９において上記接合押圧力が上記設定押圧力に達したものとみなされる。
【０１２４】
以上のような構成及び方法の本実施形態にかかる押圧接合方法及び押圧接合装置について、接合手順を図８に示すフローチャートにまとめる。なお、上記フローチャート中の各ステップにおける動作指示は制御部９にて行われる。
【０１２５】
図８におけるステップＳ１において、回路基板３の各パッド３ａ上に半田バンプ２が配置された各電子部品１の上面を押圧可能なように各押圧ヘッド１０と各電子部品１との位置合わせを行う。
【０１２６】
その後、ステップＳ２において、制御部９により、夫々の昇降部１９により各押圧ヘッド１０を下降させ、ステップＳ３において、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端を電子部品１の上面に当接させるとともに、各電子部品１の各半田バンプ２を回路基板３の各パッド３ａに押圧し、発生した接合押圧力を各押圧ヘッド１０のロードセル１６にて検出しながら、制御部９により、上記接合押圧力が設定押圧力（設定押圧力の許容範囲内）に達するように夫々の昇降部１９による各押圧ヘッド１０の下降動作を制御して、上記設定押圧力にて押圧することにより各半田バンプ２を各パッド３ａに圧接する。
【０１２７】
その後、ステップＳ４において、制御部９により、各押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２による上記圧接の状態における各電子部品１の各半田バンプ２の溶融加熱を開始することにより、各半田バンプ２を溶融させる。その後、ステップＳ５において、制御部９により、溶融された半田に冷却ブローノズル１４の冷風による固化冷却を開始し、ステップＳ６において、溶融された半田を固化させ、各電子部品１の各電極１ａを回路基板３の各パッド３ａに半田を介在させて接合する。その後、ステップＳ７において、制御部９により、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持を解除する。
【０１２８】
なお、ステップＳ５における溶融された半田の固化冷却は、冷却ブローノズル１４の冷風による冷却に代えて、自然冷却による場合であってもよい。また、上記フローチャートにおいては、電子部品１を回路基板３上に接合する場合についての手順であるが、回路基板３上に接合された電子部品１にヒートスプレッダ５を接合する場合について、接合手順を図９に示すフローチャートにまとめる。なお、図９に示すように、接合手順は図８に示す接合手順と同様であるため説明を省略する。
【０１２９】
次に、上記図８及び図９におけるフローチャートに示す押圧接合の手順に代えて、さらに、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接検出後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とのインジウム接合材４を介在させた圧接検出後に、押圧ヘッド１０による接合押圧力の一定制御を行う場合、さらに、各半田バンプ２、又はインジウム接合材４の溶融後に吸着ノズル１１の先端高さ位置制御を行う場合について説明する。
【０１３０】
電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接検出の後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接検出の後、ロードセル１６により検出される接合押圧力が予め設定された設定押圧力となるように昇降部１９が制御部９により制御され、押圧ヘッド１０により電子部品１と回路基板３に、又はヒートスプレッダ５と電子部品１に加えられる接合押圧力が一定とされて、押圧ヘッド１０による押圧力一定制御が行われる。しかし、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１が加熱され、電子部品１の各半田バンプ２、又はインジウム接合材４が溶融されたとき、上記のように押圧ヘッド１０の押圧力一定制御の状態のままであれば、吸着ノズル１１の先端位置が下がり、溶融状態にある各半田バンプ２、又はインジウム接合材４に上記一定の押圧力が過度な押圧力として加えられることとなり、各半田バンプ２又はインジウム接合材４が過度につぶれてしまうという問題が発生する可能性がある。
【０１３１】
このような問題を解決するような場合にあっては、各半田の溶融後の電子部品１の上面高さ管理、つまり、電子部品１の回路基板３への接合高さ位置の管理を確実に行うこと、又はインジウム接合材４の溶融後のヒートスプレッダ５の上面高さ管理、つまり、ヒートスプレッダ５の電子部品１への接合高さ位置の管理を確実に行うことを目的として、セラミックヒータ１２により加熱されて吸着ノズル１１の温度が上昇開始した後、押圧ヘッド１０による上記押圧力一定制御の状態とし、ロードセル１６により接合押圧力の検出を行い、制御部９において、この接合押圧力の減少を検出したときを各半田又はインジウム接合材４の溶融開始と判断して、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする接合高さ位置一定制御に切替えることにより、各半田又はインジウム接合材４の溶融時において、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定として、上記接合高さ位置の管理を確実に行うことができる。よって、溶融状態にある各半田バンプ２又はインジウム接合材４に接合押圧力が過度な押圧力として加えられることなく、各半田バンプ２又はインジウム接合材４が過度につぶれてしまうことを防止することができる。なお、制御部９において検出される接合押圧力の減少とは、ロードセル１６により検出される接合押圧力が、上記設定押圧力の許容範囲よりも小さくなることである。
【０１３２】
上記のように構成される各押圧ヘッド１０における押圧力一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を図１０に示すフローチャートにまとめる。図１０は、図８及び図９における本実施形態の部品押圧接合方法の手順を示すフローチャートにおいて、図８のステップＳ３からＳ５までの間、及び図９のステップＳ１３からＳ１５までの間に、押圧ヘッド１０の押圧力一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を示すフローチャートである。なお、各ステップにおける動作指示及び判断は制御部９にて行われる。
【０１３３】
まず、図１０におけるステップＳ３において、ロードセル１６にて接合押圧力が検出され、接合押圧力が設定押圧力に達したことが検出されることにより、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａの圧接が検出された後、又は、ステップＳ１３において、ロードセル１６にて接合押圧力が検出され、接合押圧力が設定押圧力に達したことが検出されることにより、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接が検出された後、ステップＳ２０において、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度上昇が開始される。
【０１３４】
次に、ステップＳ２１において、昇降部１９の下降動作が微小に制御されることにより、押圧ヘッド１０の押圧力一定制御が行われ、押圧ヘッド１０により電子部品１及び回路基板３に対し、又はヒートスプレッダ５及び電子部品１に対し、一定の押圧力、すなわち所定の設定押圧力がかけられた状態となる。
【０１３５】
この押圧力一定制御の間、ロードセル１６において実際に発生する接合押圧力が検出されることとなるが、ステップＳ２２において、制御部９により、ロードセル１６において検出された接合押圧力の減少が検出された場合、すなわち接合押圧力が設定押圧力の許容範囲以下となった場合は、各半田の溶融、又はインジウム接合材４の溶融が開始されたものと判断され、ステップＳ２３において、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられる。その後、ステップＳ２４において、制御部９により、昇降部１９の昇降動作が制限されることにより、先端高さ位置を一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１又はインジウム接合材４の上面高さが一定とされ、ステップＳ２５において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了することが確認されるまで（例えば、上記圧接の検出又は上記先端高さ位置一定制御の開始から所定時間だけ上記加熱動作を行い、上記所定時間が経過したときに上記温度上昇が完了したものとする等により）、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定とする接合高さ位置一定制御が行われる。ステップＳ２５において、制御部９により、吸着ノズル１１の温度上昇が完了したことが確認された場合、ステップＳ５において、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融された各半田の冷却、又はステップＳ１５において、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融されたインジウム接合材４の冷却が開始される。一方、ステップＳ２５において上記温度上昇が完了したことが確認されない場合（例えば、上記所定時間が経過していないような場合等）は、上記先端高さ位置の一定制御が行われた状態で、セラミックヒータ１２による加熱が継続して行われる。
【０１３６】
一方、ステップＳ２２において、ロードセル１６にて検出される押圧力の減少が検出されない場合は、制御部９により、各半田の溶融又はインジウム接合材４の溶融がまだ開始されていないものと判断され、ステップＳ２６において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了したかどうかが確認され（例えば、上記圧接の検出から所定時間だけ上記加熱動作を行うような場合にあっては、上記所定時間が経過したかどうかを確認すること等により）、完了していないことが確認された場合は、再び、ステップＳ２１に戻り、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御が継続される。ステップＳ２６において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了したことが確認された場合（上記所定時間の経過が確認された場合等）は、ステップＳ２７において、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられ、ステップＳ２８において、制御部９により、先端高さ位置が一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１又はインジウム接合材４の上面高さが一定とされ、ステップＳ５において、制御部９により、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融された各半田の冷却、又はステップＳ１５において、制御部９により、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融されたインジウム接合材４の冷却が開始される。
【０１３７】
なお、ステップＳ３において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部との圧接が検出されたとき、又はステップＳ１３において、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接が検出されたとき、各半田バンプ２の高さのばらつき、又はヒートスプレッダ５の凹部内側へのインジウム接合材４の高さのばらつきにより、各半田バンプ２の中において一部当接が行われていないものがある場合（すなわち、半田バンプ２が回路基板３のパッド３ａに接触していないものがある場合）、又はインジウム接合材４において部分的に当接が行われていない部分がある場合（すなわち、インジウム接合材４が電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面と略完全に面接触しているのではなく、一部接触していない部分があるような場合）がある。このような場合、このまま電子部品１を加熱して各半田バンプ２を溶融させて、電子部品１を回路基板３上に接合すると、上記当接が行われていない半田バンプ２において接合不良となり、電子部品１と回路基板３の接合不良となるという問題が発生する可能性がある。また、ヒートスプレッダ５においては、このままヒートスプレッダ５を加熱してインジウム接合材４を溶融させて、ヒートスプレッダ５を電子部品１に接合すると、インジウム接合材４における上記当接が部分的に行われていない部分において接合不良により空隙が発生し、電子部品１の作動中において発生する熱がインジウム接合材４を介してヒートスプレッダ５に伝熱され難くなり、本来のヒートスプレッダ５による放熱機能を発揮できなくなるという問題が発生する可能性がある。
【０１３８】
このような問題を解決するような場合にあっては、設定押圧力を半田バンプ２又はインジウム接合材４をつぶすことなく、かつ変形させることができるような力に予め設定しておき、上記ステップＳ２１における押圧ヘッド１０の押圧力一定制御の際に上記設定押圧力を各半田バンプ２又はインジウム接合材４に加えることにより、各半田バンプ２の形状を変形させながら各パッド３ａへの接触性を高め、又はインジウム接合材４の形状を変形させながら電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面への接触性を高めることができる。よって、電子部品１を回路基板３に確実に接合することができ、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に確実に接合することができる。
【０１３９】
なお、各押圧ヘッド１０による押圧接合動作において、例えば、上記２行５列に電子部品１が配列されるはずの回路基板３に一部の電子部品１が配置されていないような場合、又は、回路基板３に押圧接合された電子部品１の中に一部不良の電子部品１が含まれていたことが上記押圧接合の直後に判明し、当該不良の電子部品１についてはヒートスプレッダ５の接合を行う必要がないような場合にあっては、そのまま各押圧ヘッド１０により押圧接合動作を施すと、上記に該当する押圧ヘッド１０においてのみ接合押圧力が検出されないこととなってしまう。そのため、予め上記に該当する押圧ヘッド１０が判っているような場合には、制御部９に回路基板３の個別データとして回路基板３の識別データ及び回路基板３上の電子部品１等の識別データ等を入力させておき、上記に該当する回路基板３及び電子部品１等を入力されている上記識別データに基づいて制御部９により判断し、当該回路基板３における当該電子部品１等に対しては当該押圧ヘッド１０のみの押圧接合動作を行わないようにさせることにより対処することができる。
【０１４０】
また、予め上記に該当回路基板３及び電子部品１等が判っていないような場合にあっては、制御部９に上記押圧接合動作の工程管理タイマーを設置すること等により、当該押圧ヘッド１０も他の押圧ヘッド１０とともに押圧接合動作を開始させて、上記工程管理タイマーにて押圧ヘッド１０に一定時間の間に接合押圧力が検出されたかどうかを確認し、上記接合押圧力が検出されなかった場合には、当該押圧ヘッド１０にエラーが発生したものとみなして、他の押圧ヘッド１０による押圧接合動作をそのまま行い、この回路基板３に対する押圧接合動作を完了させることにより対処することができる。
【０１４１】
次に、以上のように説明した各押圧ヘッド１０の各動作により電子部品１を回路基板３上に接合する場合、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に接合する場合において、図１１（Ａ）に押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端高さ、図１１（Ｂ）に押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の温度、図１１（Ｃ）に押圧ヘッド１０の冷却ブローノズル１４の動作の夫々の時間による変化状態を示すタイムチャートを示す。また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）における夫々の横軸である時間軸は上記各変化状態を比較可能なように同一の時間軸となっている。
【０１４２】
また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、ｔ０からｔ６は押圧ヘッド１０による押圧接合動作における時間を示しておりｔ０は押圧ヘッド１０による押圧接合動作の開始の時間始点、ｔ１は押圧ヘッド１０の１次下降動作の完了時点、ｔ２は押圧ヘッド１０の２次下降動作の完了時点でありかつ圧接検出時点であり、ｔｍは半田又はインジウム接合材４の溶融開始時点、ｔ３は半田又はインジウム接合材４の固化冷却開始時点、ｔ４は押圧ヘッド１０の１次上昇動作開始時点、ｔ５は押圧ヘッド１０の２次上昇動作開始時点、ｔ６は押圧ヘッド１０による押圧接合動作の時間終点である。また、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２及びＴｍは、押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２の加熱温度であり、Ｔ０は加熱動作開始前における常温、Ｔ１は予備加熱温度、Ｔｍは半田又はインジウム接合材４の融点、Ｔ２は加熱溶融温度である。また、Ｈ０、Ｈ１及びＨ２は、吸着ノズル１１の先端高さ位置であり、Ｈ０は昇降動作の上端位置、Ｈ１は１次下降又は１次上昇高さ位置、Ｈ２は接合高さ位置である。
【０１４３】
まず、図１１（Ａ）〜（Ｃ）における時間ｔ０からｔ１の時間区間において、昇降部１９により押圧ヘッド１０が吸着ノズル１１の先端高さがＨ０からＨ１まで下降されて１次下降動作が行われるとともに、セラミックヒータ１２による予備加熱が開始され、吸着ノズル１１の温度がＴ０からＴ１まで上昇されて、吸着ノズル１１の温度が温度Ｔ１にて保持された状態とされる。なお、このとき、冷却ブローノズル１４は停止状態となっている。
【０１４４】
次に、時間ｔ１からｔ２の時間区間において、押圧ヘッド１０の下降速度が上記時間ｔ１からｔ２の時間区間よりも弱められて、押圧ヘッド１０が緩やかに下降されて２次下降動作が行われ、吸着ノズル１１の先端高さがＨ１からＨ２まで下降される。時間ｔ２において高さＨ２にて吸着ノズル１１の先端部が電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面に当接し、電子部品１の各半田バンプ２を回路基板３の各パッド３ａに圧接させる、又はヒートスプレッダ５と電子部品１をインジウム接合材４を介在させて圧接させるとともに、吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５の吸着保持が行われる。それとともに、予備加熱により温度Ｔ１に保持されている状態の吸着ノズル１１が温度Ｔ２に向けて再び加熱され、時間ｔ２において上記圧接の検出とともに、電子部品１を介しての各半田バンプ２の溶融加熱が、又はヒートスプレッダ５を介してのインジウム接合材４の溶融加熱が開始される。なお、このとき、冷却ブローノズル１４は停止状態となっている。
【０１４５】
次に、時間ｔ２からｔ３の時間区間において、時間ｔｍにて吸着ノズル１１の温度は半田又はインジウム接合材４の融点Ｔｍに達せられて各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が開始され、さらに温度Ｔ２まで昇温された後、温度Ｔ２に保たれた状態とされて各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が行われる。時間ｔ２からｔｍまでの時間区間ににおいては押圧ヘッド１０による押圧力一定制御が行われる。その後、時間ｔｍ若しくは時間ｔｍ経過後すぐに、各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が開始されて上記押圧力一定制御における押圧力の減少が検出されると、上記押圧力一定制御より吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御が行われ、時間ｔ３まで上記先端高さ位置がＨ２に保たれた状態とされる。
【０１４６】
次に、時間ｔ３からｔ４の時間区間において、吸着ノズル１１の先端高さＨ２が保たれた状態にて、時間ｔ３にてセラミックヒータ１２による加熱が停止されるとともに、冷却ブローノズル１４による冷却ブローが開始され、溶融状態にある半田又はインジウム接合材４が冷却されて、固化される。時間ｔ４において、冷却ブローノズル１４による固化冷却が停止されるとともに、吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持が解除される。
【０１４７】
最後に、時間ｔ４からｔ５の時間区間において、昇降部１９により吸着ノズル１１が先端高さＨ２からＨ１まで微小に上昇されて１次上昇動作が行われ、時間ｔ５からｔ６の時間区間において、さらに吸着ノズル１１が先端高さＨ０まで上昇されて、２次上昇動作が行われる。
【０１４８】
なお、部品押圧接合装置１０１における夫々の押圧ヘッド１０により各回路基板３上の各電子部品１又はヒートスプレッダ５に対して上記押圧接合動作が個別かつ同時的に行われるが、回路基板３のたわみ等による夫々の電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面高さが微小に異なる場合があり、このような場合にあっては、図１１（Ａ）における上記圧接の検出時である時間ｔ２が、夫々の押圧ヘッド１０毎に異なることとなる。また、夫々の押圧ヘッド１０に備えられているセラミックヒータ１２は同じ種類のものが備えられているものの、その加熱特性が微小に異なる場合もあり所定の温度に達するまでの昇温に要する時間も異なる場合がある。このような場合にあっては、図１１（Ｂ）における半田又はインジウム接合材４の融点に達する時間ｔｍが、夫々の押圧ヘッド１０毎に異なり、これに伴い半田又はインジウム接合材４の溶融開始、すなわち、押圧力の減少の検出時も夫々において異なることとなる。このため、夫々の押圧ヘッド１０においては、上記圧接の検出時、又は上記融点に到達した時、又は上記押圧力の減少の検出時のいずれかを基準として、以降の加熱に要する時間、冷却に要する時間、接合高さ位置の一定制御を行う時間、又は、吸着保持の解除時等が個別に判断されて個別に押圧接合動作が行われる。従って、上記のような回路基板３のたわみ、すなわち回路基板３（又は電子部品１若しくはヒートスプレッダ５）の平面度による各電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面高さ位置の異なりや夫々のセラミックヒータ１２の加熱特性の相違（による加熱時間の相違）等による夫々の押圧ヘッド１０毎の押圧接合動作条件の相違があるような場合であってもその影響を受けることなく、正確かつ確実な押圧接合を行うことができる。
【０１４９】
また、図１１（Ｂ）における各押圧ヘッド１０による押圧接合動作の際の加熱温度変化状態（加熱曲線）に一定の温度幅を持たせ（例えば加熱曲線上の温度に対して±５℃の幅を持たせ）、加熱動作中において上記温度幅を外れるような場合に当該押圧ヘッド１０の動作にエラーが発生したものと制御部９にてみなすような場合であってもよい。なお、上記加熱温度の他に、押圧力、接合高さ位置等に幅を持たせて、同様に上記幅を外れるような場合にエラーとみなすような場合であってもよい。
【０１５０】
また、部品押圧接合装置１０１において各押圧ヘッド１０毎にセラミックヒータ１２が備えられており、各セラミックヒータ１２により個別に半田バンプ２又はインジウム接合材４の加熱を行うような場合に代えて（変形例として）、例えば、部品押圧接合装置１０１における第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々に備えられ、かつ回路基板３に配置された電子部品３又はヒートスプレッダ５のうちの複数の電子部品３毎における半田バンプ２又は複数のヒートスプレッダ５毎におけるインジウム接合材４を加熱する加熱装置の一例である加熱部が複数設置されているような場合であってもよい。
【０１５１】
このような場合にあっては、例えば、上記複数の加熱部のうちの１つの加熱部により加熱される夫々の電子部品１において、夫々の押圧ヘッド１０による圧接が全て検出されたことを制御部９にて確認された後に、上記１つの加熱部による溶融加熱を開始し、上記夫々の電子部品１における半田バンプ２又はインジウム接合材４の一括した溶融加熱を行うこととなる。
【０１５２】
このように複数の電子部品１をまとめて加熱可能な加熱部を複数備えさせるような場合にあっては、各押圧ヘッド１０に個別にセラミックヒータ１２を備えさせる必要がなく、押圧ヘッド１０の軽量化を行うことができ、押圧ヘッド１０の移動速度の高速化による生産性の向上を図ることができるとともに、加熱装置のコストの削減を行うことが可能となる。
【０１５３】
なお、上記図１１（Ａ）〜（Ｃ）におけるタイムチャートに示すような押圧接合動作に代えて（上記押圧接合動作の変形例として）、図１１（Ａ）の時間ｔ２において、吸着ノズル１１の先端部が電子部品１又はヒートスプレッダ５に接合高さＨ２にて当接した後、吸着ノズル１１の先端部を、さらに、微小に段階的に下降させて、例えば、吸着ノズル１１の先端を１μｍ単位で下降させて、回路基板３の各パッド３ａに各半田バンプ２が圧接された電子部品１に、又は電子部品１にインジウム接合材４を介在させて圧接されたヒートスプレッダ５に、段階的に押圧力を加えるような場合であってもよい。このような場合にあっては、上記圧接の検出後（若しくは吸着ノズル１１と電子部品１又はヒートスプレッダ５との上記当接の後）、上記段階的に荷重を加えて行くことにより、接合高さを上記接合高さＨ２から微小に下降させることができるため、電子部品１の各半田バンプ２の形成高さにばらつきがあるような場合であっても、段階的に各半田バンプ２に押圧力を加えていくことにより、各半田バンプ２をつぶすことなく、その形状を徐々に変形させていくことができ、各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａの接触性を高めることができる。また、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側に供給されたインジウム接合材４に気泡が含まれるような場合であっても、段階的にインジウム接合材４に押圧力を加えていくことにより、インジウム接合材４の内部にて気泡を取り囲んでしまうことなく、気泡を徐々にインジウム接合材４の端部に押し退けながら除去して、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させての接触性を高めることが可能となる。
【０１５４】
次に、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出方法について説明する。図１２から図１４は、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出手順について模式的に示した図である。なお、図１２から図１４は、図１における部品押圧接合装置１０１のローダー３７及びアンローダー３８の変形例となっている。
【０１５５】
まず、図１において、部品押圧接合装置１０１において、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に回路基板３を供給するローダー３７は、回路基板３の図示Ｙ軸方向における両端部を支持可能な２本のレール３７ａを上下に２組備えている。さらに、この２組のレールのうちの上方に設置されている第１レール３７ａ−１を、回路基板３を支持可能な状態にて図示Ｙ軸方向に移動させる第１移動機構（図示しない）と、第１移動機構により第１レール３７ａ−１が移動された後、その下方に設置されている第２レール３７ａ―２を第１レール３７ａ−１と同じ高さレベルまで上昇させる昇降機構（図示しない）、及び第１レール３７ａ−１及び第２レール３７ａ−２に支持された各回路基板３を同時的にスライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上に移動させる第２移動機構（図示しない）とを備えている。なお、第１移動機構の一例としては、その軸心回りに回転可能にＹ軸方向に機台に固定されたボールねじ軸と、上記ボールねじ軸に螺合されかつ第１レール３７ａ―１を固定しているナット、及び上記ボールねじ軸の端部に固定されかつボールねじ軸の上記軸心回りの回転を行う駆動モータ等により構成される機構がある。また、昇降機構の一例としては圧縮空気や油圧等を用いて上下動を行うシリンダ及びシリンダブロックにより構成される機構がある。
【０１５６】
また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６より回路基板３を取り出して排出するアンローダー３８は、上記において説明したローダーと同様な構成となっており、アンローダー３８は上下に設置されている第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２と、第１レール３８ａ−１の第１移動機構（図示しない）と、第２レール３８ａ―２の昇降機構（図示しない）、及び第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａに支持された各回路基板３を第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２上に同時的に移動させる第２移動機構（図示しない）とを備えている。
【０１５７】
まず、図１２（Ａ）に示すように、部品押圧接合装置１０１において、部品の押圧接合が施される作業部１０１ａにて部品の押圧接合が施される複数の回路基板３のうちの回路基板３−Ａ１が、図１２（Ｂ）に示すように、ローダー３７における第１レール３７ａ−１上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。なお、作業部１０１ａとは、押圧接合装置１０１における機台上において、メインフレーム２０に支持された各押圧ヘッド１０による押圧接合動作が行われる領域のことである。
【０１５８】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、ローダー３７において回路基板３−Ａ１を支持した状態の第１レール３７ａ−１が第１移動機構により図示Ｙ軸方向下向きへ移動されるとともに、第２レール３７ａ−２が昇降機構により上昇されて、別の回路基板３−Ａ２が第２レール３７ａ−２上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１５９】
その後、図１３（Ｄ）に示すように、ローダー３７の第２移動機構により、第１レール３７ａ−１に支持されている回路基板３−Ａ１がスライドベース３４上の第１ステージ３５上に、第２レール３７ａ−２に支持されている回路基板３−Ａ２がスライドベース３４上の第２ステージ３６上に、夫々同時的に移動される。回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が移動された後、第１移動機構及び昇降機構により第１レール３７ａ―１及び第２レール３７ａ―２が夫々移動されて図１２（ａ）に示す位置に戻される。
【０１６０】
次に、図１３（Ｅ）に示すように、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４が図示Ｙ軸方向上向きに移動され、第１ステージ３５及び第２ステージ３６上の回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が作業部１０１ａに移動され、作業部１０１ａにおいて各押圧ヘッド１０により部品の押圧接合が行われる。それとともに、別の回路基板３−Ｂ１がローダー３７の第１レール３７ａ−１上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１６１】
その後、図１３（Ｆ）に示すように、作業部１０１ａにおいて、第１ステージ３５及び第２ステージ３６における回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２は、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４が移動されて、図示Ｙ軸方向下向きに移動される。それとともに、ローダー３７において、回路基板３−Ｂ１を支持している状態の第１レール３７ａ−１が図示Ｙ軸方向下向きに移動され、第２レール３７ａ−２上に別の回路基板３−Ｂ２が図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１６２】
次に、図１４（Ｇ）に示すように、アンローダー３８の第２移動機構により、第１ステージ３５及び第２ステージ３６上の回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が、夫々アンローダー３８における第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２上に移動される。それとともに、ローダー３７における第１レール３７ａ−１及び第２レール３７ａ−２上の回路基板３−Ｂ１及び回路基板３−Ｂ２が、ローダー３７の第２移動機構により、夫々第１ステージ３５及び第２ステージ３６上に移動される。
【０１６３】
次に、図１４（Ｈ）に示すように、アンローダー３８における第２レール３８ａ−２上の回路基板３が図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０１より排出される。その後、第２レール３８ａ−２が昇降機構により下降されて、第１レール３８ａ−１が回路基板３−Ａ１を支持した状態で、第１移動機構により第２レール３８ａ−２の上方に移動される。それとともに、Ｙ軸方向移動機構３３により、回路基板３−Ｂ１及び回路基板３−Ｂ２が作業部１０１ａに移動される。
【０１６４】
その後、図１４（Ｉ）に示すように、アンローダー３８における第１レール３８ａ−１上の回路基板３−Ａ１が図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０１より排出される。
【０１６５】
以上のような各動作が、各回路基板３に対して繰り返して連続的に施されることにより、部品押圧接合装置１０１に対して各回路基板３の搬入及び搬出が行われる。
【０１６６】
なお、上記図１２から図１４において説明したように、ローダー３７及びアンローダー３８が回路基板３の搬送を行うレールをレール３７ａ−１、３７ａ−２、３８ａ−１、及び３８ａ−２の夫々２組ずつ備える場合に限定されるものではなく、図１の部品押圧接合装置１０１におけるローダー３７及びアンローダー３８のように、回路基板３の搬送を行うレールをレール３７ａ及び３８ａの１組ずつしか備えないような場合であってもよい。
【０１６７】
また、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出が上記のように図１におけるＸ軸方向において行われる場合に代えて、Ｙ軸方向において回路基板３の搬入及び搬出を行うような場合であってもよい。このような場合における部品押圧装置１０２の斜視図を図１６に示す。
【０１６８】
図１６に示すように、部品押圧接合装置１０２においては、部品押圧接合装置１０１におけるローダー３７及びアンローダ３８の設置位置が異なるのみであり、その他の構成部材については部品押圧接合装置１０１と同様である。部品押圧接合装置１０２における第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｙ軸方向左側にローダー１３７が設置されており、また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｙ軸方向右側にアンローダー１３８が設置されている。また、ローダー１３７及びアンローダー１３８は、回路基板３のＸ軸方向における両端部を夫々が備えるレールにて支持可能となっている。図１６において、部品押圧接合装置１０２のローダー１３７に供給された２枚の回路基板３は、ローダー１３７のレールに支持されながらＹ軸方向右向きに移動され、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給される。第１ステージ３５及び第２ステージ３６において各押圧ヘッド１０により各部品の押圧接合が施された後、第１ステージ３５及び第２ステージ３６より夫々の回路基板３がアンローダー１３８に取り出され、アンローダー１３８のレールに支持されながらＹ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０２より夫々の回路基板３が搬出される。
【０１６９】
このような部品押圧接合装置１０２においては、ローダー１３７及びアンローダー１３８における回路基板３の移動を図示Ｙ軸方向沿いの移動のみとすることができるため、ローダー１３７及びアンローダー１３８の構造を簡単なものとすることができ、部品押圧接合装置１０２の製作コストを削減することができる。
【０１７０】
上記実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【０１７１】
まず、部品押圧接合装置１０１において、押圧することにより電子部品１やヒートスプレッダ５等の部品を接合させる押圧ヘッド１０が複数備えられている場合において、押圧ヘッド１０を下降させることにより上記部品へ押圧力を作用させる昇降部１９が、従来における部品押圧接合装置のように複数の押圧ヘッドに対して１つのみ設置されているのではなく、各押圧ヘッド１０毎に個別に備えられていることにより、また、さらに、押圧ヘッド１０により上記部品に対して作用された接合押圧力を検出するロードセル１６が各押圧ヘッド１０毎に個別に備えられ、各押圧ヘッド１０毎に個別に上記検出された接合押圧力に基づいて制御部９により各昇降部１９を個別に制御することにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は回路基板３の形成精度による平面度の不均一、又は上記部品又は回路基板３の保管状態による形状の変形による形状のばらつきや平面度の不均一等により、押圧される上記各部品の上面高さが夫々微小に異なっている場合においても、各押圧ヘッド１０毎に個別に（言いかえれば、独立的に）かつ同時的に夫々の上記部品の状態（上記部品の形成精度や回路基板３の形成精度等の状態）に応じて個別に押圧力を制御することができる。
【０１７２】
例えば、電子部品１の各電極１ａ上に形成された各半田バンプ２の高さにばらつきがあるような場合、又は、回路基板３に部分的に歪みが発生し、その部分において配置されている電子部品１の上面高さが他の電子部品１の上面高さと異なるような場合等においては、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端部と電子部品１の上面との当接タイミングが、全ての押圧ヘッド１０において同時とはならず、また、押圧ヘッド１０による電子部品１及び回路基板３への押圧力においても各押圧ヘッド１０間においてばらつきが発生することもある。このような場合においても、各押圧ヘッド１０毎に個別かつ同時的に押圧力が制御可能となっているために、押圧接合された各電子部品１は、一定の高い接合位置精度でもって接合が施されることとなる。従って、複数の押圧ヘッド１０により、複数の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い高い生産性を有する部品押圧接合方法及び接合装置を提供することが可能となる。
【０１７３】
また、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端部と電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面を当接させるとともに吸着ノズル１１により電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面を吸着保持して、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａを確実に接触させた後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とをインジウム接合材４を介在させて確実に面接触させた後、各半田バンプ２又はインジウム接合材４の加熱による溶融を開始させ、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５への吸着保持の解除のタイミングを、半田又はインジウム接合材４の溶融中に解除するのではなく、半田又はインジウム接合材４が溶融後固化された後に解除を行う。これにより、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５への吸着保持の解除を行う際に吸着ノズル１１において発生する真空破壊ブロー等により、電子部品１又はヒートスプレッダ５の接合位置のずれを無くすことができる。従って、吸着ノズル１１における真空破壊ブローによる部品の接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の回路基板への接合を行うことが可能となる。
【０１７４】
また、各押圧ヘッド１０毎において、ヘッドフレーム１８のスプリング受部１８ａと軸１５のスプリング受部１５ａに取り付けられて軸１５を支えている自重相殺スプリング１７により、押圧ヘッド上部１０ｂにおけるヘッドフレーム１８の下端が、押圧ヘッド下部１１ａの上端であるロードセル１６の押圧力検出面に、常時押圧されて接されていることにより、ロードセル１６において押圧ヘッド下部１０ａの上方向に働く押圧力を検出すること可能となっている。
【０１７５】
これにより、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各電極３ａが圧接されたとき、又はヒートスプレッダ５と電子部品１がインジウム接合材４を介在させて圧接されたときに両者の間に発生する接合押圧力の反作用力により、ロードセル１６の押圧力検出面である上面がヘッドフレーム１８の下端を押し上げ、これによりこの接合押圧力をロードセル１６にて確実に検出することが可能となる。
【０１７６】
従って、この接合押圧力の検出により、制御部９において、吸着ノズル１１の先端部と電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の上面が当接したことを検出ことができるとともに、制御部９において、検出された接合押圧力に基づいて、昇降部１９による押圧ヘッド１０の下降量が微小に制御され、検出される接合押圧力が予め設定された設定押圧力となるように実際の接合押圧力をより正確に制御することができる。よって、電子部品やヒートスプレッダ等のような部品の接合を繰り返して行う際に、常に予め設定された設定押圧力において確実かつ正確に部品の接合を行うことができ、部品の接合品質を安定化させることが可能となる。
【０１７７】
また、各押圧ヘッド１０による電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とのインジウム接合材４を介在させての圧接後、各押圧ヘッド１０毎において、押圧ヘッド１０による押圧力一定制御の状態として、ロードセル１６により接合押圧力の検出を行い、その後、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度が昇温され、ロードセル１６において接合押圧力の減少が検出されたときを各半田の溶融開始、又はインジウム接合材４の溶融開始と判断して、押圧ヘッド１０による上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする位置制御に切替えることにより、各半田又はインジウム接合材４の溶融時においても、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とすることができる。
【０１７８】
これにより、電子部品１の各半田バンプ２が溶融されたとき、又はインジウム接合材４が溶融されたときにおいて、吸着ノズル１１の先端位置が下がることにより、溶融状態にある各半田バンプ２又はインジウム接合材４がつぶれてしまうことを防止することができ、各半田又はインジウム接合材４の溶融中においても電子部品又はヒートスプレッダの接合高さ位置の管理を確実に行うことが可能となる。
【０１７９】
さらに、設定押圧力を半田バンプ２又はインジウム接合材４をつぶすことなく、かつ変形させることができるような力に予め設定しておき、上記押圧力一定制御の際に上記設定押圧力を各半田バンプ２又はインジウム接合材４に加えることにより、各半田バンプ２の形状を変形させながら各パッド３ａへの接触性を高め、又はインジウム接合材４の形状を変形させながら電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面への接触性を高めることができる。よって、電子部品１を回路基板３に確実に接合することができ、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に確実に接合することができ、部品の接合の信頼性を高めることが可能となる。
【０１８０】
また、部品押圧接合装置１０１において、各押圧ヘッド１０はメインフレーム２０を挟んでＹ軸方向に間隔Ｂでもって、すなわちその２行５列の配列の行間の間隔を間隔Ｂとして配列されている。また、押圧ヘッド１０やメインフレーム２０の構造的な制約、例えば、昇降部１９等の大きさ、各押圧ヘッド１０を支持するために要求されるメインフレーム２０の強度に基づく剛体の大きさ等の制約により、この間隔Ｂの短小化には限界がある。そのため、上記２行５列の各押圧ヘッド１０により、同様に２行５列に回路基板上に配列された各部品を同時的に押圧接合を施すような場合にあっては、上記回路基板上の上記２行の行間も上記間隔Ｂと同じとなるように上記回路基板を形成する必要があり、押圧ヘッド１０の配置制約に基づく制約が上記回路基板上の上記各部品の配置の制約となって、上記各部品の配置に無駄なスペースができるという問題点がある場合がある。
【０１８１】
そこで、本実施形態においては、部品押圧接合装置１０１において、Ｙ軸方向に押圧ヘッド１０の上記配置間隔Ｂでもって夫々配置された第１ステージ３５及び第２ステージ３６の２つのステージを備えさせ、夫々のステージに供給された２枚の回路基板３に対して部品の押圧接合作業を施すことができるようにさせて、Ｙ軸方向に上記間隔Ｂでもって配置された２枚の回路基板３における夫々の第１列（図３における第１列）に配置された各部品に対して押圧接合作業を施し、その後、第１ステージ３５及び第２ステージ３６をＹ軸方向に移動させて、上記２枚の回路基板３における夫々の第２列（図３における第２列）に配置された各部品に対して押圧接合作業を施している。これにより、回路基板上の部品の配列に上記制約のある間隔Ｂを考慮することがなくなるため、上記部品の配列において無駄なスペースを無くして、コンパクトな配列とすることができ、さらに、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々の回路基板３に対して効率的な押圧接合作業を行うことができ、生産性の高い部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８２】
また、部品押圧接合装置１０１がヘッドピッチ可変機構３１を備えることにより、上記２行５列に配列された各部品押圧ヘッド１０のうちの上記列の間隔ピッチＰを可変させることができ、回路基板３における様々な部品の配置にも対応して押圧接合作業を施すことができ、上記配置の自由度を高めることができるとともに、回路基板上における上記無駄なスペースを無くしてコンパクトな回路基板とすることができ、第１ステージ及び第２ステージの２つのステージを備えさせて効率的な部品の押圧接合を行うことができる生産性の高い部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８３】
また、回路基板３上に配置された部品を解除可能に支持して上記配置を保持する部品支持トレー６及び７が、回路基板３に取り付けらて上記配置が保持された状態にて回路基板３が部品押圧接合装置１０１に供給されることにより、回路基板３の移動の際に発生する振動等の影響を上記部品が受けるような場合であっても、上記配置は保持されているため、配置ずれ等の発生を防止することができる。
【０１８４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１８５】
【発明の効果】
本発明の上記第１態様によれば、１つの基板に配置された複数の部品を個別に押圧する複数の押圧装置が備えれらた部品押圧接合装置において、部品押圧部材を個別に昇降させる昇降装置が夫々の上記押圧装置毎に個別に備えられ、さらに上記部品押圧部材により部品に対して作用させた押圧動作状態を個別に検出する検出装置が上記押圧装置毎に個別に備えられていることにより、上記押圧装置毎に、上記検出装置により検出された上記押圧動作状態に基づいて個別に夫々の上記昇降装置を制御することができる。これにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は上記基板の形成精度や保管状態による平面度の不均一等により、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっている場合においても、各押圧装置毎に個別に（若しくは独立的に）かつ同時的に上記夫々の部品の状態に応じて押圧力を制御することができ、複数の上記押圧装置により、上記１つの基板に配置された上記夫々の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い、高い生産性を有する部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８６】
本発明の上記第２態様によれば、上記部品押圧接合装置において、さらに加熱装置が上記夫々の押圧装置毎に個別に備えられていることにより、上記夫々の部品における上記部品押圧部材による上記押圧動作状態に基づいて、個別に夫々の上記加熱装置による接合材の加熱を行うことができる。すなわち、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっており、上記夫々の部品において押圧されるタイミングが異なるような場合であっても、上記夫々の部品において確実に押圧された状態させた状態において、個別に溶融加熱を行うことができるとともに、第１態様による効果と同様な効果を得ることができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８７】
本発明の上記第３態様によれば、上記部品押圧接合装置における上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記昇降装置により上記部品押圧部材を下降させて上記部品押圧部材に対向する上記基板上の上記部品に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記加熱装置による上記接合材の溶融加熱動作を行わせるとともに、上記検出装置により検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持し、上記検出装置により押圧力の上記設定押圧力に対する減少の検出をもって、上記接合材の溶融開始と判断して、上記昇降装置による上記部品押圧部材の下降を停止させて上記押圧力の一定制御から上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する制御に切替えることにより、上記接合材の溶融時においても上記部品押圧部材の先端高さ位置を一定とすることができる。これにより、上記接合材が溶融されたとき、上記部品押圧部材の先端位置が下がることにより、溶融状態にある上記接合材がつぶれてしまうことを防止することができ、上記部品の上記基板に対する接合高さ位置の管理を確実に行うことができ、高い接合位置精度でもって部品の押圧接合を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８８】
本発明の上記第４態様によれば、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記設定押圧力に達したタイミングに応じて上記溶融加熱動作を個別に開始することができ、上記夫々の部品が確実に圧接された状態において上記溶融加熱を個別に行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１８９】
本発明の上記第５態様によれば、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記接合材の加熱時間又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記接合材の溶融に必要な加熱時間においては上記部品の押圧動作を継続して行う、又は上記部品若しくは上記基板の平面度により上記部品の上面高さが異なり、上記部品に押圧力を作用させるタイミングも上記部品毎に異なるような場合にあっては、上記タイミングに応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１９０】
本発明の上記第６態様によれば、上記各押圧装置において、さらに冷却装置が個別に備えられていることにより、加熱溶融された上記接合材を上記部品毎に個別に固化冷却させることができ、かつ上記第２態様から第５態様まで効果を得ることができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９１】
本発明の上記第７態様によれば、上記各押圧装置において、上記部品押圧部材を上記部品の上面に当接（又は接触）させるとともに、上記部品押圧部材により上記部品を個別に保持させて、上記接合材が溶融している間に上記部品の保持を解除するのではなく、上記接合材が固化された後、すなわち、上記部品が上記基板に接合されたときに上記部品の保持を個別に解除することにより、上記部品押圧保持部材による保持解除を行う際に発生する影響、例えば、真空破壊ブロー等による影響により発生する上記部品の上記基板に対する接合位置ずれを防止することができる。従って、このような接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の基板への押圧接合を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９２】
本発明の上記第８態様によれば、上記各押圧装置が平面的に２行複数列の配列され上記列の間隔が一定の間隔でもって配列されていることにより、上記基板上に上記行方向沿いに上記一定の間隔でもって配置された同種かつ複数の上記部品に対して個別にかつ同時的に上記押圧接合動作を行うことができ、高い接合位置精度を持った部品の押圧接合を高い生産性でもって効率的に行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９３】
本発明の上記第９態様によれば、上記２行複数列に配列された上記各押圧接合装置において、上記列の間隔又は上記行の間隔を可変とする間隔機構が上記部品押圧接合装置に備えられていることにより、上記押圧接合動作が施される上記基板上における上記部品の配置に自由度が増すこととなり、多様な上記部品の配置にも対応することができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９４】
本発明の上記第１０態様によれば、部品支持機構により上記各部品が上記基板上に夫々の接合位置が保持されるように支持された状態にて、上記基板が上記部品押圧接合装置に供給され、上記部品支持機構による上記支持が解除された状態にて、上記各押圧装置により上記各部品に対する上記押圧接合動作を個別に行うことにより、上記基板の移動の際に発生する振動等の影響を上記部品が受けるような場合であっても、上記部品の接合位置の配置は保持されているため、配置ずれ等の発生を防止することができ、高い接合位置精度を持った部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１９５】
本発明の上記第１１態様によれば、電子部品やヒートスプレッダのような上記部品に対して上記押圧接合動作を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９６】
本発明の上記第１２態様によれば、上記基板に接合された上記電子部品に対して上記ヒートスプレッダが接合されるような場合において、上記ヒートスプレッダを上記電子部品に接合する上記接合材の融点が、上記電子部品を上記基板に接合する上記接合材の融点よりも低いことにより、上記ヒートスプレッダの接合の際に上記電子部品の上記基板への接合に影響を与えることなく行うことができる。
【０１９７】
本発明の上記第１３態様によれば、１つの基板に配置された複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作を行うとともに上記夫々の押圧接合状態に応じて上記接合材の溶融加熱動作を行うことにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は上記基板の形成精度や保管状態による平面度の不均一等により、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっている場合においても、各押圧装置毎に個別に（若しくは独立的に）かつ同時的に上記夫々の部品の状態に応じて押圧力を制御することができる。よって、上記１つの基板に配置された上記夫々の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い、高い生産性を有する部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０１９８】
本発明の上記第１４態様によれば、上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに上記夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作及び上記接合材の溶融加熱動作を行うことにより、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっており、上記夫々の部品において押圧されるタイミングが異なるような場合であっても、上記夫々の部品において確実に押圧された状態させた状態において、個別に溶融加熱を行うことができるとともに、第１３態様による効果と同様な効果を得ることができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０１９９】
本発明の上記第１５態様によれば、上記複数の部品押圧部材を下降させて上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、上記夫々の部品に対して作用させた押圧力を個別に検出し、上記検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持するとともに上記接合材の溶融加熱を行い、上記押圧力の上記設定押圧力に対する減少の検出をもって、上記接合材の溶融開始と判断して、上記部品押圧部材の下降を停止させて上記押圧力の維持から上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持させることにより、上記接合材の溶融時においても上記部品押圧部材の先端高さ位置を一定とすることができる。これにより、上記接合材が溶融されたとき、上記部品押圧部材の先端位置が下がることにより、溶融状態にある上記接合材がつぶれてしまうことを防止することができ、上記部品の上記基板に対する接合高さ位置の管理を確実に行うことができ、高い接合位置精度でもって部品の押圧接合を行うことができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０２００】
本発明の上記第１６態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記設定押圧力に達したタイミングに応じて上記溶融加熱動作を個別に開始することができ、上記夫々の部品が確実に圧接された状態において上記溶融加熱を個別に行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０２０１】
本発明の上記第１７態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記接合材の加熱時間又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記接合材の溶融に必要な加熱時間においては上記部品の押圧動作を継続して行う、又は上記部品若しくは上記基板の平面度により上記部品の上面高さが異なり、上記部品に押圧力を作用させるタイミングも上記部品毎に異なるような場合にあっては、上記タイミングに応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０２０２】
本発明の上記第１８態様によれば、上記複数の部品への押圧力の作用開始から、上記接合材の固化まで、すなわち、上記部品が上記基板に接合されるまで、上記部品を個別に上記部品押圧部材に保持させておくことにより、上記部品押圧保持部材による保持解除を行う際に発生する影響、例えば、真空破壊ブロー等による影響により発生する上記部品の上記基板に対する接合位置ずれを防止することができる。従って、このような接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の基板への押圧接合を行うことができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態にかかる部品押圧接合装置の一部を透過させた斜視図である。
【図２】 上記実施形態の部品押圧接合装置が備える押圧ヘッドの模式的な構造図である。
【図３】 上記実施形態の部品押圧接合装置に供給される回路基板及び電子部品の配置を模式的に示す平面図である。
【図４】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図５】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図６】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図７】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図８】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示すフローチャートである。
【図９】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示すフローチャートである。
【図１０】 上記実施形態の部品押圧接合方法における押圧力一定制御及び先端高さ位置一定制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】 上記実施形態の部品押圧接合方法において、（Ａ）は吸着ノズルの先端高さ、（Ｂ）は吸着ノズルの温度、（Ｃ）は冷却ブローノズルの動作の夫々の時間による変化状態を示すタイムチャートである。
【図１２】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１３】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１４】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１５】 上記実施形態の部品押圧接合装置における制御系統図である。
【図１６】 上記実施形態の変形例にかかる部品押圧接合装置の一部を透過させた斜視図である。
【図１７】 従来の部品押圧接合方法を模式的に示す説明図である。
【図１８】 上記実施形態のヘッドピッチ可変機構及びＸ軸方向移動機構の構造を模式的に示す模式説明図である。
【図１９】 上記実施形態に部品押圧接合装置に供給される回路基板に配置された電子部品が支持されている状態の部品支持トレーの部分平面図である。
【図２０】 上記実施形態の部品押圧接合装置に供給される回路基板に配置されたヒートスプレッダが支持されている状態の部品支持トレーの部分平面図である。
【符号の説明】
１…電子部品、１ａ…電極、２…半田バンプ、３…回路基板、３ａ…パッド、３ｂ…回路基板、４…インジウム、５…ヒートスプレッダ、５ａ…凹部、６…部品支持トレー、６ａ…支持ジグ、７…部品支持トレー、７ａ…支持ジグ、９…制御部、１０…押圧ヘッド、１０ａ…押圧ヘッド下部、１０ｂ…押圧ヘッド上部、１１…吸着ノズル、１２…セラミックヒータ、１３…ウォータジャケット、１４…冷却ブローノズル、１５…軸、１５ａ…スプリング受部、１５ｂ…軸下部、１６…ロードセル、１７…自重相殺スプリング、１８…ヘッドフレーム、１８ａ…スプリング受部、１９…昇降部、１９ａ…モータ、１９ｂ…ボールねじ軸、１９ｃ…昇降部フレーム、１９ｄ…ナット部、２０…メインフレーム、２０ａ…、第１フレーム、２０ｂ…第２フレーム、２０ｃ…第３フレーム、２１…ＬＭレール、２２…ＬＭブロック、２３…ＬＭレール、２４…ＬＭブロック、２５…ＬＭレール、２６…ＬＭブロック、２７…ＬＭレール、２８…ＬＭブロック、３１…ヘッドピッチ可変機構、３１ａ…ボールねじ軸部、３１ｂ…ナット部、３１ｃ…モータ、３１ｄ…軸受部、３２…Ｘ軸方向移動機構、３２ａ…ボールねじ軸部、３２ｂ…ナット部、３２ｃ…モータ、３３…Ｙ軸方向移動機構、３４…スライドベース、３５…第１ステージ、３５ａ…レール、３６…第２ステージ、３６ａ…レール、３７…ローダー、３７ａ…レール、３８…アンローダー、３８ａ…レール、１０１…部品押圧接合装置、１０１ａ…作業部、１０２…部品押圧接合装置、１３７…ローダー、１３８…アンローダ、Ａ…間隔、Ｂ…間隔、Ｃ…切断線、Ｄ…切断線、Ｐ…間隔ピッチ、Ｑ…基準位置、Ｓ…昇降動作軸。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の部品を１つの基板に接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関し、特に、上記基板上の上記複数の部品に個別に押圧力を作用させて個別に接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品の電極を基板上の電極に接合材を介在させて押圧して接合することにより電子部品組立体を生産する電子部品の押圧接合方法としては、基板上に接合材を介在させて配置された複数の電子部品に対して押圧力を作用させる複数の押圧ヘッドを用いて、上記各押圧ヘッドを一括して動作させることにより、基板上の電極に各電子部品の電極を接合材を介在させて同時的に押圧しながら、接合材を同時的に加熱して溶融させることにより、各電子部品の電極を基板上の電極に接合材を介在させて接合を行うという、いわゆるギャング接合方法が知られている。
【０００３】
このようなギャング接合方法は、同種類の電子部品を複数まとめて１枚の基板上に接合するような場合において用いられる場合が多く、このような場合を一例として、ギャング接合方法について以下のように詳しく説明する。
【０００４】
まず、このギャング接合方法を行う電子部品の押圧接合装置において、基板上に接合可能に配置された複数の電子部品を押圧可能な複数の押圧ヘッドと、上記各押圧ヘッドの昇降動作を一括して行う昇降装置と、上記各押圧ヘッドに備えられかつ上記押圧ヘッドにより押圧されている電子部品を一括して加熱することにより、電子部品の電極と基板の電極の間に介在されている接合材を加熱して溶融する加熱ヒータと、基板を固定する機台が備えられている。
【０００５】
次に、上記ギャング接合方法における接合手順を示した電子部品と基板の模式断面図を図１７に示す。図１７（Ａ）に示すように、四角形プレート状の電子部品２０１は接合面である下面に複数の電極２０１ａを備えており、又四角形プレート状の基板２０３上には複数の電子部品２０１の各電極２０１ａと接合可能な電極であるパッド２０３ａが形成されており、これら各パッド２０３ａには各電子部品２０１が接合材の一例でありかつ各電子部品２０１の各電極２０１ａの上に予め形成された半田バンプ２０２を介在させて基板２０３上に配置されている。
【０００６】
また、各押圧ヘッド２１０は、基板２０３上に配置されて配列された各電子部品２０１の配置と合致するような位置に配置されており、昇降装置により各押圧ヘッド２１０を一括して昇降動作させることにより、各電子部品２０１を同時的に押圧可能となっている。
【０００７】
まず、このような押圧接合装置において、図１７（Ｂ）に示すように、押圧接合装置の機台上に固定された基板２０３に配置された各電子部品２０１に対して、各電子部品２０１を押圧可能なように各押圧ヘッド２１０の位置合わせを行い、その後、各押圧ヘッド２１０を昇降装置により一括して下降させる。
【０００８】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、各電子部品２０１の電極２０１ａを有さない面である背面に各押圧ヘッド２１０の先端部を当接させるとともに、各押圧ヘッド２１０により各電子部品２０１の各半田バンプ２０２を基板２０３の各パッド２０３ａ上に同時的に押圧して接合させ、各押圧ヘッドに備えられた加熱ヒータを一括して作動させることにより、各電子部品２０１の加熱を同時的に行い、各電子部品２０１の加熱により各半田バンプ２０２を溶融させる。
【０００９】
その後、図１７（Ｄ）に示すように、各加熱ヒータを一括して停止させるとともに、昇降装置により各押圧ヘッドを一括して上昇させる。その後、溶融状態にあった半田は次第に冷却されて固化され、これにより、各電子部品２０１は、電子部品２０１の各電極２０１ａを基板２０３の各パッド２０３ａに半田を介在させて接合されることとなる。
【００１０】
このようなギャング接合方法においては、基板上に配置された複数の電子部品を、複数の押圧ヘッドにより一括して同時的に各電子部品を基板上に接合することができ、特に、各電子部品が同種類の電子部品であるような場合において、一度に多数の電子部品を基板上に接合することができるため、電子部品が基板上に接合されることにより生産される電子部品組立体が効率的に生産されることとなって、電子部品組立体の生産性を高めることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のものでは、各電子部品の押圧動作を行う各押圧ヘッドの昇降動作は、電子部品押圧接合装置が備える１つの昇降装置により一括して行われていたため、例えば、各電子部品が接合される基板にたわみや反りがあり、基板の平面度が低いような場合（すなわち基板にたわみや反りがある場合）、又は基板上に配置された電子部品の接合材の高さが異なっているような場合には、基板上において配置された状態の各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じるが、上記電子部品押圧接合装置においては、各押圧ヘッド毎に押圧力や各押圧ヘッドの先端位置等を個別に調整することはできないため、基板上に接合された各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じる、又は接合材が押圧され過ぎて接合材潰れが発生するような場合がある。
【００１２】
さらに、近年、電子部品の高性能化に伴い電子部品の基板への接合において、より高い接合位置精度をもって接合されることが要求されるようになってきている。例えば、パーソナルコンピュータのＣＰＵに用いられるような高集積化されたＩＣのような電子部品においては、その基板に対する接合高さ位置精度がＩＣの背面高さ位置で±５μｍの高さ位置誤差精度、さらに、ＩＣの背面に接合されてＩＣより発生する熱を放熱させるヒートスプレッダの背面高さ位置で±１２μｍの高さ位置誤差精度と高い接合高さ位置精度が要求されるようになってきている。また、このような高い接合高さ位置精度が要求されるとともに、並行して電子部品の基板への接合に要する時間を短縮化して接合効率を向上させ、電子部品組立体の生産性を向上させることも求められている。
【００１３】
しかしながら、従来におけるギャング接合方法では、上記のように、例えば、各電子部品が接合される基板にたわみや反りがあり、基板の平面度が低く、又は基板上に配置された電子部品の接合材の高さが異なり、基板上において配置された状態の各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じるような場合にあっては、上記のように各押圧ヘッドは一括して制御されているため、各押圧ヘッドの動作を個別に制御することができず、基板上に接合された各電子部品の接合高さ位置にばらつきが生じ、このような高い接合位置精度を求められる電子部品の接合には対応できないという問題点がある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、１つの基板に配置された複数の部品を接合する部品押圧接合装置及び接合方法において、高い生産性を保ちながら、高い接合位置精度が要求される部品を基板へ、高い接合位置精度をもって接合させることができる部品押圧接合装置及び接合方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、１つの基板上に接合材を介在させて配置された複数の部品に個別に押圧力を作用させて個別に接合動作を行わせる複数の押圧装置を有する部品押圧接合装置であって、
上記各押圧装置は、
上記部品を個別に押圧する部品押圧部材と、
上記部品押圧部材を個別に昇降させる昇降装置と、
上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧動作状態を個別に検出する検出装置とを備え、
上記部品押圧接合装置は、上記接合材を溶融加熱する加熱装置と、上記各押圧装置における上記検出装置の検出結果が入力されかつ上記入力された検出結果に基づいて個別に上記昇降装置の昇降動作及び上記加熱装置の溶融加熱動作を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置により、複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作を行わせるとともに上記押圧動作状態に応じて上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせることを特徴とする部品押圧接合装置を提供する。
【００１７】
本発明の上記第２態様によれば、上記加熱装置は、上記各押圧装置に備えられ、かつ上記各押圧装置において上記接合材の溶融加熱を個別に行うことが可能であり、
上記制御装置は、上記入力された検出結果に基づいて個別に上記加熱装置の溶融加熱動作を制御可能であって、
上記制御装置により、上記複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、夫々の上記検出装置により検出された上記押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作及び上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせる第１態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、上記各押圧装置における上記検出装置は、上記押圧動作状態として上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧力を個別に検出可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記昇降装置により上記部品押圧部材を下降させて上記部品押圧部材に対向する上記基板上の上記部品に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記加熱装置による上記接合材の溶融加熱動作を行わせるとともに、上記検出装置により検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持し、上記検出装置により押圧力の上記設定押圧力に対する減少が検出されると、上記昇降装置による上記部品押圧部材の下降を停止させて上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する第２態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、上記制御装置により、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第３態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第２態様から第４態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、上記各押圧装置は、上記溶融加熱された上記接合材の固化冷却を個別に行う冷却装置をさらに備えて、上記制御装置による上記加熱装置での溶融加熱動作終了後に上記冷却装置による固化冷却を個別に行う第２態様から第５態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、上記各部品押圧部材は上記部品を個別に解除可能に保持可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記部品押圧部材により、上記部品へ押圧力を作用させるときに上記部品を個別に保持させて、上記部品が上記基板に接合されたときに上記部品の保持を個別に解除する第１態様から第６態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、上記各押圧装置は、平面的に２行複数列に配列されかつ上記列の配列間隔は一定の間隔でもって配列されており、
上記基板上に上記接合材を介在させてかつ上記行沿いに上記一定の間隔でもって配置された同種かつ複数の上記部品に対して上記接合動作を個別に行う第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、上記各押圧装置の上記列の上記一定の間隔又は上記行の間隔を可変とする間隔可変機構をさらに備える第８態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２５】
本発明の第１０態様によれば、上記各部品を解除可能に支持する部品支持機構により上記基板上に夫々の接合位置が保持されるように支持された状態にて、上記基板が第１態様から第９態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置に供給され、
上記部品支持機構による上記支持が解除された状態にて、上記各押圧装置により上記各部品に対する上記基板への上記接合動作が個別に行われる部品押圧接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１１態様によれば、上記部品は、上記接合材を介在させて上記基板に接合される電子部品、又は上記基板に接合された状態の上記電子部品に上記接合材を介在させて接合されるヒートスプレッダである第１態様から第１０態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１２態様によれば、上記基板に上記接合材を介在させて接合された状態の上記電子部品に上記接合材を介在させて上記ヒートスプレッダを接合させる場合において、
上記ヒートスプレッダを上記電子部品に接合する上記接合材の融点は、上記電子部品を上記基板に接合する上記接合材の融点よりも低い第１１態様に記載の部品押圧接合装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１３態様によれば、１つの基板上に接合材を介在させて配置された複数の部品を複数の部品押圧部材により個別に押圧可能なように、上記複数の部品押圧部材と上記複数の部品との位置合わせを行い、
上記複数の部品押圧部材を下降させ、
上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作を行うとともに上記夫々の押圧接合状態に応じて上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行うことを特徴とする部品押圧接合方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１４態様によれば、上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに上記夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作及び上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行う第１３態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１５態様によれば、上記複数の部品押圧部材を下降させて上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、上記夫々の部品に対して作用させた押圧力を個別に検出して、上記検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持するとともに上記接合材の溶融加熱を行い、
上記略一定に維持された押圧力の上記設定押圧力の減少が検出されると、上記夫々の部品押圧部材の下降を停止させて上記夫々の部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する第１４態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１６態様によれば、上記夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うときに、上記検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行う第１５態様に記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３２】
本発明の第１７態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる第１４態様から第１６態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３３】
本発明の第１８態様によれば、上記複数の部品へ押圧力を作用させるときに上記夫々の部品を上記夫々の部品押圧部材により個別に保持し、
上記溶融加熱動作により上記接合材を個別に溶融させ、
その後、上記溶融された接合材を個別に固化冷却し、上記接合材が固化されて上記基板に上記夫々の部品が上記接合材を介在させて接合されたときに上記夫々の部品の保持を個別に解除する第１３態様から第１７態様のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法を提供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施形態にかかる部品押圧接合装置及び接合方法は、複数のヘッドにより複数の部品を同時的に基板へ押圧して接合する部品押圧接合装置及び接合方法に関しており、本発明の一の実施形態にかかる部品押圧接合装置及び接合方法の一例として部品押圧接合装置１０１及びその接合方法について、図面を用いて詳細に説明する。
部品押圧接合装置１０１においては、部品の一例としてコンピュータのＣＰＵに用いられるＩＣ、例えば±５μｍ以内といった基板に対する接合高さ位置誤差精度が要求される高集積化されたＩＣのような電子部品１が、基板の一例である回路基板３に押圧接合される。また、回路基板に電子部品を接合することにより作製される電子部品組立体においては、その内部の電子回路を作動させた場合において、その電子回路が発熱し、その熱の影響により、電子回路の正常な作動を妨げる場合がある。このような電子部品組立体においては、電子回路で発熱した熱を効率的に放熱させるヒートスプレッダを電子部品の背面に接合することにより、電子回路の作動を安定化させることが行われている。部品押圧接合装置１０１においては、回路基板３上に接合された各電子部品１に、部品の一例であるヒートスプレッダ５が押圧接合される。なお、ここで、電子部品１に接合されるヒートスプレッダ５は、例えば、コンピュータのＣＰＵに用いられるＩＣのような電子部品に接合されるヒートスプレッダであり、特に高集積化されたＩＣのような電子部品に接合される、±１２μｍ以内といった接合高さ位置誤差精度が要求されるようなヒートスプレッダである。
【００３５】
ここで、部品には、上記電子部品１及び上記ヒートスプレッダ５以外に、同様に基板に対する上記接合高さ位置精度が要求される機械部品、光学部品なども含む。なお、上記接合高さ位置精度まで要求されないような場合であっても正確かつ確実な接合が要求される機械部品、光学部品なども含む。また、基板とは、樹脂基板、紙−フェノール基板、セラミック基板、ガラス・エポキシ（ガラエポ）基板、フィルム基板などの回路基板、単層基板若しくは多層基板などの回路基板、部品、筐体、又は、フレームなど、回路が形成されている対象物を意味する。
【００３６】
次に、このような部品押圧接合装置１０１の一部を透過させた斜視図を図１に示す。図１に示すように、部品押圧接合装置１０１において、機台上に立てられ固定された２本の角柱状の剛体の上部をさらに角柱状の剛体で渡すように門型状の剛体で形成されたメインフレーム２０が機台の略中央部に備えられており、部品の押圧接合を行う押圧装置の一例である押圧ヘッド１０は、このメインフレーム２０のＸ軸方向におけるその中心線を対称軸とする線対称の位置であるメインフレーム２０の上部の両側面に５個ずつ、Ｘ軸方向沿いに等間隔ピッチＰでもって配列されている。また、上記対称軸に対して互いに線対称の位置にある押圧ヘッド１０同士は互いに連結されており、上記連結された状態にて夫々の押圧ヘッド１０がＸ軸方向に移動可能にメインフレーム２０の上部に取り付けられている。なお、図１におけるＸ軸方向とＹ軸方向は直交しており、また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向に直交する方向がＺ軸方向となっている。
【００３７】
また、メインフレーム２０の図示Ｙ軸方向右側（図１における手前側）に配列されている５個の押圧ヘッド１０は、メインフレーム２０に備えられた間隔可変機構の一例であるヘッドピッチ可変機構３１に固定されており、上記５個の押圧ヘッド１０はヘッドピッチ可変機構３１を介してメインフレーム２０に取り付けられている。また、ヘッドピッチ可変機構３１は、上記５個の押圧ヘッド１０における上記間隔ピッチＰを等間隔の状態に保ちながら可変させることができる。
【００３８】
ここで、ヘッドピッチ可変機構３１の構造を模式的に示す模式説明図を図１８に示す。図１及び図１８に示すように、ヘッドピッチ可変機構３１は、その軸心回りに正逆回転可能かつＸ軸方向沿いにメインフレーム２０に支持されているボールねじ軸部３１ａと、ボールねじ軸部３１ａに螺合されかつ上記５個の押圧ヘッド１０のうちの中央に位置する押圧ヘッド１０を除く４個の押圧ヘッド１０が夫々固定された４個のナット部３１ｂ、上記中央に位置する押圧ヘッド１０をボールねじ軸部３１ａにＸ軸方向に対して固定する軸受部３１ｄ、及びボールねじ軸部３１ａの図示左側の端部に固定されかつボールねじ軸部３１ａの上記正逆回転を行うモータ３１ｃとを備えている。また、ボールねじ軸部３１ａ及びモータ３１ｃは、Ｘ軸方向沿いに移動可能にメインフレーム２０に支持されている。
【００３９】
図１８に示すように、ヘッドピッチ可変機構３１において、上記中央に位置する押圧ヘッド１０を固定している軸受部３１ｄの両側に位置するナット部３１ｂにおいては互いに逆方向かつ同ピッチの雌ねじが形成されており、さらに両端部に位置するナット部３１ｂにおいては隣接するナット部３１ｂと夫々同方向かつ上記同ピッチの２倍のピッチで雌ねじが形成されている。これにより、ヘッドピッチ可変機構３１において、モータ３１ｃによりボールねじ軸部３１ａを正逆方向のいずれか一方に回転させることにより、上記中央に位置する軸受部３１ｄの位置を基準位置Ｑとして固定して、その両側に位置する各ナット部３１ｂを、上記間隔ピッチＰを等間隔に保ちながらボールねじ軸部３１ａに沿って上記基準位置Ｑから離れる方向又は近づく方向に移動させることができる。従って、上記ヘッドピッチ可変機構３１により、上記中央に位置する押圧ヘッド１０の位置を基準位置Ｑとして、上記各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチＰを等間隔に保持しながら、上記間隔ピッチを可変させることができる。なお、上記対称軸に対して互いに線対称の位置にある押圧ヘッド１０同士は互いに連結されているため、ヘッドピッチ可変機構３１により、押圧ヘッド１０の上記対称軸に対して線対称の位置を保持しながら、各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチＰを可変させることが可能となっている。
【００４０】
さらに、上記５個の押圧ヘッド１０のうちの上記中央に位置する押圧ヘッド１０は、メインフレーム２０に備えられている押圧ヘッドの移動機構の一例であるＸ軸方向移動機構３２に固定されている。図１８にＸ軸方向移動機構３２の構造についても模式的に示す。図１８に示すように、Ｘ軸方向移動機構３２は、その軸心がＸ軸方向沿いにかつ上記軸心回りに正逆回転可能にメインフレーム２０に固定されているボールねじ軸部３２ａと、ボールねじ軸部３２ａに螺合されかつ上記中央の押圧ヘッド１０が固定されているナット部３２ｂ、及びボールねじ軸部３２ａの図示左側の端部に固定されかつボールねじ軸部３２ａの上記正逆回転を行うモータ３２ｃとを備えている。これにより、Ｘ軸方向移動機構３２において、モータ３２ｃによりボールねじ軸部３２ａを正逆方向のいずれか一方に回転させることにより、ナット部３２ｂをＸ軸方向に進退移動させて、ナット部３２ｂに固定されている上記中央の押圧ヘッド１０をＸ軸方向に沿って進退移動させることができる。また、ヘッドピッチ可変機構３１におけるボールねじ軸部３１ａ及びモータ３１ｃはメインフレーム２０にＸ軸方向に移動可能に支持されており、Ｘ軸方向移動機構３２による上記中央の押圧ヘッド１０の上記進退移動により、上記中央の押圧ヘッド１０に固定されているヘッドピッチ可変機構３１のボールねじ軸部３１ａをＸ軸方向沿いに進退移動させて、ボールねじ軸部３１ａに螺合されている各ナット部３１ｂに固定された夫々の押圧ヘッド１０を上記間隔ピッチＰを保ちながらＸ軸方向沿いに移動させることが可能となっている。すなわち、Ｘ軸方向移動機構３２により、夫々の押圧ヘッド１０の互いの相対的な配置が保持された状態にて、全ての押圧ヘッド１０のＸ軸方向の進退移動が可能となっている。
【００４１】
また、押圧ヘッド１０の模式的な構造図である図２に示すように、押圧ヘッド１０は、押圧ヘッド１０を個別に下降又は上昇させる昇降装置の一例である昇降部１９を夫々に備えている。さらに、各押圧ヘッド１０はその下部において、先端部に部品を個別に吸着保持させる部品保持部材の一例でもあり、かつ部品を個別に押圧する部品押圧部材の一例でもある吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１の上側に取り付けられかつ吸着ノズル１１を加熱させて吸着ノズル１１に吸着保持された部品を加熱する加熱装置の一例であるセラミックヒータ１２、及びその先端部が吸着ノズル１１の周囲に位置するようにセラミックヒータ１２の上方に設けられかつセラミックヒータ１２により加熱された部品を冷却する冷却装置の一例である冷却ブローノズル１４を備えている。ここで、上記加熱装置は、一例として、押圧ヘッド１０に備えられたセラミックヒータ１２である場合としたが、セラミックヒータ１２に代えて、基板を配置する架台部に備えられた加熱部、又は、部品及び基板に熱風を吹き付けることにより加熱を行うような加熱部を部品押圧接合装置１０１が備える場合であってもよい。なお、押圧ヘッド１０の構造の詳細な説明については後述する。
【００４２】
また、図１において、スライドベース３４はＹ軸方向移動機構３３のナット部に固定されており、Ｙ軸方向移動機構３３はモータによりボールねじ軸を正逆回転させることにより、ボールねじ軸に螺合したナット部に固定されたスライドベース３４を図示Ｙ軸方向に進退移動させる。また、スライドベース３４上には、架台部の一例である第１ステージ３５及び第２ステージ３６の２つのステージがＹ軸方向に並列して固定されており、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給されて固定される夫々の基板を、Ｙ軸方向移動機構３３により図示Ｙ軸方向に一体的に進退移動可能となっている。また、図示Ｙ軸方向における各基板の両端部を夫々支持可能に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に夫々２本ずつのレール３５ａ及び３６ａが設置されている。なお、各押圧ヘッド１０における吸着ノズル１１の先端面と第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々のレール３５ａ及び３６ａとは略平行となっている。
【００４３】
また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上に回路基板３の供給を行うローダー３７が、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｘ軸方向左側に設置されており、また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上から回路基板３の排出を行うアンローダー３８が、図示Ｘ軸方向右側に設置されている。ローダー３７及びアンローダー３８は、回路基板３の両端部を支持可能なレールと上記レールに支持された回路基板３を移動させる移動機構とを夫々備えており、ローダー３７及びアンローダー３８の構造の詳細な説明については後述する。
【００４４】
さらに、部品押圧接合装置１０１は、部品押圧接合装置１０１における各構成部の制御を行う制御部９を備えており、昇降部１９の昇降動作、Ｘ方向移動機構３２の移動動作、Ｙ方向移動機構３３の移動動作、ヘッドピッチ可変機構３１の移動動作、押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の吸着保持動作、押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２の加熱動作、及びローダー３７及びアンローダー３８の各移動機構の移動動作は、制御部９により動作制御される。
【００４５】
次に、部品押圧接合装置１０１おける各押圧ヘッド１０の配列位置と、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給されて固定された各回路基板３及び各電子部品１の配置の関係を模式的に示す平面図を図３に、電子部品１及び回路基板３を模式的に示す断面図を図４及び図５に示す。
【００４６】
図３及び図４（Ａ）に示すように、四角形プレート状の電子部品１は接合面に多数の電極１ａを有しており、その各電極１ａには接合材の一例である半田バンプ２が予め形成されている。また、接合面に多数の電極であるパッド３ａを有している四角形プレート状の単位回路基板３ｂが図示Ｙ軸方向に２個及びＸ軸方向に５個配列、すなわち２行５列に配列されて一体に形成され、回路基板３が形成されている。また、電子部品１の各電極１ａが単位回路基板３ｂの各パッド３ａに半田バンプ２を介在させて接合可能なように、各電子部品１の各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａ上に配置されており、上記配置された各電子部品１は全て同じ種類の電子部品１となっている。
【００４７】
ここで、上記電子部品１の「配置」とは、電子部品１を単に回路基板３上に載置するような場合に限らず、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との接合状態を容易に解除することが可能な接合状態である仮接合をも含む。また、後述するように、電子部品１が単に回路基板３上に載置されて、上記載置の状態が他の部材により解除可能に支持されて上記載置が保持されているようなものも上記配置に含む。
【００４８】
また、部品押圧接合装置１０１により施される部品の基板への「接合」とは、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との接合状態を容易に解除することができないような接合状態を示す。なお、電子部品１等の部品が回路基板３に接合された後、図３における回路基板３のＸ軸方向における切断線Ｃ及びＹ軸方向における切断線Ｄにて回路基板３が切断されることにより、回路基板３が複数の単位回路基板３ｂに分割されて、各単位回路基板３ｂ毎に電子部品１が接合された電子部品組立体が作製されることになる。
【００４９】
また、図３に示すように、Ｘ軸方向における回路基板３への各電子部品１の配置は、一定の間隔Ａでもって配列されている。また、第１ステージ３５に固定されている回路基板３（図３における下側）と第２ステージ３６に固定されている回路基板３（図３における上側）においては、同様な配置にて各電子部品１が夫々の回路基板３に接合可能に配置されている。また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６においては、夫々の回路基板３上の同じ位置におけるＹ軸方向の配置間隔を間隔Ｂとして、夫々の回路基板３が固定されている。従って、夫々の回路基板３において、上記２行５列のうちの上記行の各電子部品１の夫々の配列を第１列及び第２列とすると、第１ステージ３５における回路基板３の第１列と第２ステージ３６における回路基板３の第１列の間隔が上記間隔Ｂと同じとなり、さらに、第１ステージ３５における回路基板３の第２列と第２ステージ３６における回路基板３の第２列の間隔も上記間隔Ｂとなっている。
【００５０】
また、各押圧ヘッド１０においては、メインフレーム２０を挟んで線対称の位置に配置されている互いに押圧ヘッド１０の間隔（すなわちＹ軸方向の配置間隔）は、上記間隔Ｂと同じとなっており、また、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配置の上記間隔ピッチＰは、ヘッドピッチ可変機構３１により上記間隔Ａと同じ間隔とすることが可能となっている。
【００５１】
これにより、Ｙ軸方向移動機構３３により第１ステージ３５及び第２ステージ３６をＹ軸方向に進退移動させて、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定された各回路基板３上の夫々の上記第１列上における各電子部品１を夫々の押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能となる位置に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６を位置させることができ、また、同様に夫々の上記第２列上における各電子部品１を同時的に押圧可能となる位置に、第１ステージ３５及び第２ステージ３６を位置させることができる。
【００５２】
なお、メインフレーム２０を挟んで線対称の位置に配置されている夫々の押圧ヘッド１０の間隔（すなわちＹ軸方向の配置間隔）を上記夫々の配置を線対称の位置に保ちながら可変することができる別の間隔可変機構が、さらにメインフレーム２０に備えられている場合であってもよい。このような場合にあっては、上記各回路基板３の夫々の第１列又は夫々の第２列のＹ軸方向における間隔Ｂが回路基板３の種類等により異なるような場合であっても、上記別の間隔可変機構により上記夫々の押圧ヘッド１０のＹ軸方向の間隔を可変させて上記間隔Ｂに合致するようにすることができる。なお、この上記別の間隔可変機構の一例としては、ヘッドピッチ可変機構３１やＸ方向移動機構３２と同様に、ボールねじ軸部、ナット部、及びモータ等により構成されるボールねじ機構を用いたものがある。
【００５３】
また、図４（Ａ）に示すように、各電子部品１は各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａの上に配置された状態で部品押圧接合装置１０１に供給されるが、この配置状態を保持するために、回路基板３に取り付けられてかつ回路基板３上に配置された各電子部品１を支持する部品支持機構の一例である部品支持トレー６が回路基板３に取り付けられた状態にて部品押圧接合装置１０１に供給される。
【００５４】
部品支持トレー６は、その上面部分が四角形プレート状に形成され、かつその対向する１組の端部がコ字状に折り曲げられて形成されている。回路基板３のＹ軸方向における互いに対向する端部に部品支持トレー６の上記夫々のコ字状の端部を解除可能に取り付けることにより、回路基板３の上面全体を覆うように部品支持トレー６を回路基板３に取り付けることが可能となっている。
【００５５】
電子部品１を支持している状態の部品支持トレー６の部分平面図を図１９に示す。図１９に示すように、各電子部品１が配置された回路基板３に部品支持トレー６が取り付けられた状態において、上記電子部品１の上部が部品支持トレー６の上面内側に接触しないように、部品支持トレー６の上記上面においては各電子部品１の配置位置に合わせた複数の切り欠き部６ｂが形成されている。すなわち、切り欠き部６ｂと電子部品１との間には所定の隙間が設けられており、電子部品１の回路基板３に対するその配置が補正されるような場合であっても、電子部品１は切り欠き部６ｂに接触しないようになっている。また、電子部品１の吸着ノズル１１による押圧接合の際においても、吸着ノズル１１は切り欠き部６ｂに接触しないようになっている。さらに、部品支持トレー６においては、各切り欠き部６ｂの内側に電子部品１が位置するように形成されており、各切り欠き部６ｂの内側においては、夫々の内側に位置された上記電子部品１をその対向する二方の側部より解除可能に支持する複数の支持ジグ６ａが備えられており、上記２行５列に電子部品３が配置された回路基板３において、上記行毎の各電子部品１を夫々の支持ジグ６ａにより一斉に支持または支持解除することが可能となっている。なお、電子部品１の支持を行う場合、支持ジグ６ａは切り欠き部６ｂの内側より電子部品１の側部側へと突出されて電子部品１の側部を支持し、また、電子部品１の支持解除を行う場合、支持ジグ６ａは切り欠き部６ｂの内側へと格納される。
【００５６】
これにより、部品支持トレー６を用いて各電子部品１の回路基板３への配置を保持した状態で、部品押圧接合装置１０１に上記回路基板３の供給を行うことができ、上記供給時における各電子部品１の上記配置のずれを防止することができる。
【００５７】
なお、部品支持トレー６において、支持ジグ６ａによる電子部品１の支持は上記対向する二方の側部より支持する場合に限定されず、四方の側部より支持する場合、又は電子部品１の対向する隅部より支持する場合、又は電子部品１の上面より支持する場合であってもよく、つまり、回路基板３への各電子部品１の配置を保持するという目的を達成できる手段であればよい。また、上記行毎の各電子部品１を支持ジグ６ａにより一斉に支持又は支持解除する場合に代えて、各電子部品１の支持ジグ６ａによる支持又は支持解除を個別に行う場合、又は、回路基板３に配置された全ての電子部品１への支持又は支持解除を一斉に行う場合であってもよい。
【００５８】
また、図３においては、各電子部品１の回路基板３への接合位置の配置が、２行５列かつＸ軸方向に一定の間隔Ａでもって配列されている場合について説明したが、上記各電子部品１の接合位置の配置は上記配置に限定されるものではなく、例えば、２行３列かつＸ軸方向に上記間隔Ａの２倍の間隔２Ａでもって配列されているような場合であってもよい。
【００５９】
なお、図３においては、電子部品１と、回路基板３、及び押圧ヘッド１０の配置関係の説明を目的とする図であるため、便宜上、部品支持トレー６を省略した図としている。
【００６０】
次に、部品押圧接合装置１０１を用いて各電子部品１を回路基板３上に接合する方法について説明する。なお、以下においては電子部品１の押圧接合方法の概略の説明を行うものとし、詳細な押圧接合方法については後述する。また、以下において説明する電子部品１の接合動作は制御部９により制御されて行われる。
【００６１】
まず、図１において、回路基板３に取り付けられた部品支持トレー６により各電子部品１の配置が保持された状態の２枚の回路基板３が、ローダー３７のレール上で夫々の端部が支持されながら、ローダー３７の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々のレール３５ａ及び３６ａ上に供給されて固定される。なお、ローダー３７による第１ステージ３５及び第２ステージ３６への各回路基板３の供給方法、並びにアンローダー３８による第１ステージ３５及び第２ステージ３６よりの各回路基板３の排出方法の詳細な説明については後述する。
【００６２】
次に、図１において、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させるとともに、Ｘ軸方向移動機構３２により各押圧ヘッド１０を図示Ｘ軸方向に移動させて、第１ステージ３５に固定されている回路基板３の図３における第１列に配置されている各電子部品１、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第１列に配置されている各電子部品１を、各押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。
【００６３】
この位置合わせは、制御部９において予め入力されている回路基板３における基準の位置が各押圧ヘッド１０に対して所定の位置に位置するように行われる。また、このような場合に代えて、押圧ヘッド１０が回路基板３における基準の位置を認識可能な撮像部を備え、上記撮像部により回路基板３における上記基準の位置の認識を行うことにより位置合わせを行うような場合であってもよい。
【００６４】
また、このとき、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配列の間隔ピッチと各回路基板３上の各電子部品１のＸ軸方向における配列の間隔Ａとが異なっているような場合にあっては、制御部９において予め入力されている各回路基板３の上記間隔Ａのデータに基づいて、ヘッドピッチ可変機構３１により各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチを可変させて、各押圧ヘッド１０及び回路基板３における夫々の上記間隔ピッチを合致させるようにする。
【００６５】
上記位置合わせが完了したとき、Ｘ軸方向移動機構３２及びＹ軸方向移動機構３３における移動動作を停止させ、その後、図４（Ｂ）に示すように、部品支持トレー６の各支持ジグ６ａによる各回路基板３への上記第１列に配置されている各電子部品１の配置位置の支持を支持解除の状態とさせる。なお、このとき各回路基板３における第２列に配列されている各電子部品１の配置位置の支持は解除されず支持された状態のままとなっている。
【００６６】
その後、図４（Ｃ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０が備える昇降部１９により、夫々の押圧ヘッド１０を個別かつ同時的に下降させ、各吸着ノズル１１の先端を各電子部品１の上面に当接させるとともに、各電子部品１の上面を各吸着ノズル１１により吸着保持する。さらに、昇降部１９による上記下降動作を行うことにより各電子部品１に押圧力を加えて、夫々の回路基板３上に単に配置された状態にあった各電子部品１の各半田バンプ２を各回路基板３の各パッド３ａに押圧しながら確実に接触させて、半田バンプ２をパッド３ａに圧接させた状態とさせる。
【００６７】
ここで「圧接」とは、押圧力を部材間に加えることにより、上記部材間の接触性が高められた接触状態を意味する。上記の場合、半田バンプ２をパッド３ａに押圧させることにより、半田バンプ２のその形状をつぶすことなく変形させながら確実にパッドに接触させた状態のことである。また、この状態においては、電子部品１又は回路基板３に外力を加えることにより、電子部品１及び回路基板３を破壊することなく、電子部品１と回路基板３との上記接触状態を容易に解除することが可能となっている。
【００６８】
この圧接の後、図５（Ｄ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１への加熱が行われ、各吸着ノズル１１に吸着保持されかつ回路基板３の各パッド３ａに圧接されている電子部品１の各半田バンプ２の溶融加熱が開始される。さらに、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度が昇温され、上記加熱温度が各半田バンプ２を形成している半田の融点以上の温度に達すると各半田バンプ２の溶融が開始される。
【００６９】
ここで「溶融加熱」とは、半田バンプ２等の接合材を半田の融点以上の温度まで加熱して、半田を溶融させることを目的とする加熱を意味する。従って、予め接合材を溶融させることなく一定の温度まで予備的に加熱させておくことを目的とするいわゆる予備加熱の開始は上記溶融加熱の開始とは異なるものである。
【００７０】
上記各半田バンプ２が完全に溶融された状態となった後、図５（Ｅ）に示すように、各セラミックヒータ１２による加熱が停止されて、上記溶融状態の半田に各冷却ブローノズル１４からの冷風による固化冷却が個別に施されて、上記半田が固化される。この上記半田の固化により、図３における夫々の回路基板３の第１列に配列されている各電子部品１の各電極１ａと各回路基板３の各パッド３ａとが半田を介在させて接合される。なお、溶融状態の半田への冷却ブローノズル１４による強制的な冷却により上記半田を固化させる場合に代えて、溶融された半田を自然冷却することにより半田を固化させるような場合であってもよい。
【００７１】
その後、図５（Ｆ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持を解除し、夫々の昇降部１９により上記夫々の押圧ヘッド１０を個別に上昇させる。
【００７２】
ここで「個別」とは、夫々の押圧ヘッド１０の各動作を他の押圧ヘッドの動作に対して独立的に制御されて行うことである。例えば、夫々の電子部品１において半田バンプ２の高さが異なっており、回路基板３に対する電子部品１の上面高さ位置が異なっているような場合にあっては、夫々の押圧ヘッド１０による上記圧接のタイミングも異なることになるが、夫々の圧接の後、セラミックヒータ１２により各半田バンプ２への溶融加熱を独立したタイミングにて開始するというようなことを意味するものである。
【００７３】
次に、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第２列に配置されている各電子部品１、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第２列に配置されている各電子部品１を、各押圧ヘッド１０により個別かつ同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。このとき、夫々の上記第２列に配置されている各電子部品１の配置位置は支持された状態であるため、回路基板３の移動により上記配置位置のずれが発生することはない。その後、各部品支持トレー６による上記夫々の第２列における各電子部品１の支持を解除して、各回路基板３の上記第１列に配列されている各電子部品１の押圧接合動作と同様に、上記作業を行い、各回路基板３の第２列に配列されている各電子部品１の各電極を各回路基板３の各パッド３ａに半田を介在させて接合させる。
【００７４】
これにより、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定されている夫々の回路基板３上に配置されていた全ての電子部品１が、夫々の回路基板３に接合されたことになる。
【００７５】
その後、図１において、夫々の回路基板３がスライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上よりアンローダー３８のレール上に取り出され、アンローダー３８の移動機構により図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、上記夫々の回路基板３が部品押圧接合装置１０１より排出される。
【００７６】
なお、上記においては、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ２である場合について説明したが、このような場合に代えて、接合材が電子部品１の各電極１ａに予め形成された各半田バンプ及び回路基板３の各パッド３ａ上に予め形成された各半田部であり、上記各半田バンプと上記各半田部とを接合するような場合であってもよく、また、接合材が回路基板３の各パッド３ａ上に予め形成された各半田部であり、上記各半田部を介して電子部品１の各電極１ａと回路基板３の各パッド３ａとを接合するような場合であってもよい。また、半田材料で形成された上記半田バンプ又は半田部に代えて、例えば、ＡｕやＡｌ等の導電性金属材料により形成されたバンプ等が接合材として用いられる場合であってもよい。
【００７７】
さらに、電子部品１の各電極１ａ上、又は回路基板３の各パッド３ａ上、又は接合材である各半田バンプ２等に、各接合部分における表面の酸化膜を除去し、溶融半田の濡れ性を良好とさせることができるフラックスを予め塗布により、供給してもよい。なお、塗布供給されたフラックスの種類により、電子部品１を回路基板３に接合後、塗布供給されたフラックスを洗浄による除去を行う場合もある。
【００７８】
次に、部品押圧接合装置１０１を用いて、回路基板３上に接合された各電子部品１に部品の一例であるヒートスプレッダ５を接合する方法について説明する。なお、以下において説明するヒートスプレッダ５の接合動作は制御部９により制御されることにより行われる。
【００７９】
図６及び図７は、電子部品１、回路基板３及びヒートスプレッダ５を模式的に示す断面図を用いて、ヒートスプレッダ５の押圧接合手順を模式的に示す説明図である。
【００８０】
ヒートスプレッダ５は、四角形プレート状でありかつ下面中央部分に電子部品１の上部全体を覆うことが可能なような凹部５ａを備えて形成されている。なお、ヒートスプレッダ５の表面の一部又は全体に、放熱性を良好とさせるための放熱フィンが多数形成されている場合であってもよい。
【００８１】
図６（Ａ）に示すように、回路基板３に接合された各電子部品１の背面には、凹部５ａ内側に接合材の一例であるインジウム接合材４が供給された各ヒートスプレッダ５が、インジウム接合材４を介して配置されている。これら各ヒートスプレッダ５の配置位置を保持するために、上記部品支持トレー６と同様な構造に形成されかつ各ヒートスプレッダ５を支持する部品支持トレー７が回路基板３に取り付けられている。なお、上記ヒートスプレッダ５の「配置」とは、上記において説明した電子部品１の「配置」と同意である。
【００８２】
部品支持トレー７は、上記部品支持トレー６と同様に、その上面部分が四角形プレート状に形成され、かつその対向する１組の端部がコ字状に折り曲げられて形成されている。また、回路基板３のＹ軸方向における互いに対向する端部に部品支持トレー７の上記夫々のコ字状の端部を解除可能に取り付けることにより、回路基板３の上面全体を覆うように部品支持トレー７を回路基板３に取り付けることが可能となっている。
【００８３】
ヒートスプレッダ５を支持している状態の部品支持トレー７の部分平面図を図２０に示す。図２０に示すように、各ヒートスプレッダ５が配置された回路基板３に部品支持トレー７が取り付けられた状態において、上記ヒートスプレッダ５の上部が部品支持トレー７の上面内側に接触しないように、部品支持トレー７の上記上面においては各ヒートスプレッダ５の配置位置に合わせた複数の切り欠き部７ｂが形成されている。すなわち、切り欠き部７ｂとヒートスプレッダ５との間には所定の隙間が設けられており、ヒートスプレッダ５の電子部品１に対するその配置（回路基板３に対するその配置でもある）が補正されるような場合であっても、ヒートスプレッダ５は切り欠き部７ｂに接触しないようになっている。また、ヒートスプレッダ５の吸着ノズル１１による押圧接合の際においても、吸着ノズル１１は切り欠き部７ｂに接触しないようになっている。さらに、部品支持トレー７においては、各切り欠き部７ｂの内側にヒートスプレッダ５が位置するように形成されており、各切り欠き部７ｂの内側においては、夫々の内側に位置された上記ヒートスプレッダ５をその対向する二方の側部より解除可能に支持する複数の支持ジグ７ａが備えられており、上記２行５列にヒートスプレッダ５が配置された回路基板３において、上記行毎の各ヒートスプレッダ５を夫々の支持ジグ７ａにより一斉に支持または支持解除することが可能となっている。なお、ヒートスプレッダ５の支持を行う場合、支持ジグ７ａは切り欠き部７ｂの内側よりヒートスプレッダ５の側部側へと突出されてヒートスプレッダ５の側部を支持し、また、ヒートスプレッダ５の支持解除を行う場合、支持ジグ７ａは切り欠き部７ｂの内側へと格納される。
【００８４】
これにより、部品支持トレー７を用いて各ヒートスプレッダ５の回路基板３への配置を保持した状態で、部品押圧接合装置１０１に上記回路基板３の供給を行うことができ、上記供給時において各ヒートスプレッダ５の上記配置のずれを防止することができる。
【００８５】
まず、図１において、回路基板３に取り付けられた部品支持トレー７により各ヒートスプレッダ５の配置が保持された状態の２枚の回路基板３が、ローダー３７のレール上で夫々の端部が支持されながら、ローダー３７の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６のレール３５ａ及び３６ａ上に供給されて固定される。
【００８６】
次に、図１において、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させるとともに、Ｘ軸方向移動機構３２により各押圧ヘッド１０を図示Ｘ軸方向に移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第１列における各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第１列における各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５を、各押圧ヘッド１０により同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。
【００８７】
この位置合わせは、制御部９において予め入力されている回路基板３における基準の位置が各押圧ヘッド１０に対して所定の位置に位置するように行われる。また、このような場合に代えて、押圧ヘッド１０が回路基板３における基準の位置を認識可能な撮像部を備え、上記撮像部により回路基板３における上記基準の位置の認識を行うことにより位置合わせを行うような場合であってもよい。
【００８８】
また、このとき、各押圧ヘッド１０のＸ軸方向における配列の間隔ピッチと各回路基板３上の各ヒートスプレッダ５のＸ軸方向における配列の間隔ピッチ（すなわち、各電子部品１のＸ軸方向における配列の間隔Ａ）とが異なっているような場合にあっては、制御部９において予め入力されている各回路基板３の上記間隔Ａのデータに基づいて、ヘッドピッチ可変機構３１により各押圧ヘッド１０の上記間隔ピッチを可変させて、各押圧ヘッド１０及び回路基板３における夫々の上記間隔ピッチを合致させるようにする。
【００８９】
上記位置合わせが完了したとき、Ｘ軸方向移動機構３２及びＹ軸方向移動機構３３における移動動作を停止させ、その後、図６（Ｂ）に示すように、部品支持トレー７の各支持ジグ７ａによる上記第１列に配置されている各ヒートスプレッダ５の配置位置の支持を支持解除の状態とさせる。なお、このとき各回路基板３における第２列に配置されている各電子部品１の配置位置の支持は解除されずに支持された状態のままとなっている。
【００９０】
その後、図６（Ｃ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０が備える昇降部１９により、夫々の押圧ヘッド１０を個別かつ同時的に下降させ、各吸着ノズル１１の先端を各ヒートスプレッダ５の上面に当接させるとともに、各ヒートスプレッダ５の上面を各吸着ノズル１１により吸着保持する。さらに、昇降部１９による上記下降動作を行うことにより、各ヒートスプレッダ５に押圧力を加えて、各電子部品１上に単に配置された状態にある各ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側底面を各電子部品１の上面の大略全面にインジウム接合材４を介在させて確実に面接触させて圧接させた状態とさせる。
【００９１】
この圧接の後、図７（Ｄ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１への加熱が行われ、各吸着ノズル１１に吸着保持されているヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側の各インジウム接合材４が溶融加熱される。さらに、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度が昇温され、上記加熱温度がインジウム接合材４の融点以上の温度に達するとインジウム接合材４の溶融が開始される。
【００９２】
ここで、インジウム接合材４の溶融加熱の際に、電子部品１を回路基板３に接合している半田も加熱されることになるが、インジウム接合材４は融点約１６０℃〜１８０℃のインジウムにより形成されているのに対して、例えば、電子部品１を回路基板３に接合している半田に融点約２３０℃の高温半田を用いることにより、セラミックヒータ１２による吸着ノズル１１への加熱温度を、上記インジウムの融点以上かつ上記高温半田の融点未満の範囲の温度まで昇温させることにより、電子部品１を回路基板３に接合している上記半田が再び溶融されることはない。従って、電子部品１と回路基板３との半田を介した接合に影響を与えることなく、電子部品１へのヒートスプレッダ５のインジウム接合材４を介した押圧接合を行うことができる。
【００９３】
各インジウム接合材４が完全に溶融された状態となった後、図７（Ｅ）に示すように、各セラミックヒータ１２による加熱が停止されて、各ヒートスプレッダ５を介して上記溶融状態のインジウム接合材４に各冷却ブローノズル１４からの冷風による固化冷却が個別に施されて、各インジウム接合材４が固化される。この上記各インジウム接合材４の固化により、夫々の回路基板３の第１列に接合されている各電子部品１の上面にヒートスプレッダ５がインジウム接合材４を介在させて接合される。なお、上記溶融状態のインジウム接合材４への冷却ブローノズル１４による強制的な冷却によりインジウム接合材４を固化させる場合に代えて、溶融されたインジウム接合材４を自然冷却することにより固化させる場合であってもよい。
【００９４】
その後、図７（Ｆ）に示すように、夫々の押圧ヘッド１０において個別に吸着ノズル１１によるヒートスプレッダ５への吸着保持を解除し、夫々の昇降部１９により上記夫々の押圧ヘッド１０を個別に上昇させる。
【００９５】
次に、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４を図示Ｙ軸方向左向きに移動させて、図３における第１ステージ３５に固定されている回路基板３の第２列に接合されている各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５、及び第２ステージ３６に固定されている回路基板３の第２列に接合されている各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５を、各押圧ヘッド１０により個別かつ同時的に押圧可能なように位置合わせを行う。このとき、夫々の上記第２列に配置されている各ヒートスプレッダ５の配置位置は支持された状態であるため、回路基板３の移動により上記配置位置のずれが発生することはない。その後、部品支持トレー７による上記夫々の第２列における各ヒートスプレッダ５の支持を解除して、各回路基板３の上記第１列の各電子部品１の上面に配置されている各ヒートスプレッダ５の押圧接合動作と同様に、上記作業を行い、各回路基板３の第２列の各電子部品１の上面に各ヒートスプレッダ５を各インジウム接合材４を介在させて接合させる。
【００９６】
これにより、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に固定されている夫々の回路基板３の各電子部品１の上面に配置されていた各ヒートスプレッダ５が接合されたことになる。
【００９７】
その後、図１において、夫々の回路基板３が、スライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上よりアンローダー３８のレール上に取り出され、アンローダー３８の移動機構により、図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、上記夫々の回路基板３が部品押圧接合装置１０１より排出される。
【００９８】
なお、上記においては、接合材であるインジウム接合材４が、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側に予め供給されている場合について説明したが、接合材が回路基板３に接合されている電子部品１の上面に予め供給されている場合、又は、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側及び電子部品１の上面にともに予め供給されている場合であってもよい。
【００９９】
次に、部品押圧接合装置１０１における押圧ヘッド１０の構造について、押圧ヘッド１０の構造を示す断面図（図１におけるＸ軸方向より見た断面図）である図２を用いて詳細に説明する。
【０１００】
図２において、押圧ヘッド１０は、電子部品１又はヒートスプレッダ５への押圧動作、吸着保持動作、加熱冷却動作等を施す押圧ヘッド下部１０ａと、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作を行う押圧ヘッド上部１０ｂにより構成されている。
【０１０１】
押圧ヘッド下部１０ａは、その下方先端側より上方側へ順に、電子部品１又はヒートスプレッダ５を吸着保持可能かつ押圧可能な吸着ノズル１１と、この吸着ノズル１１を加熱することによりこの吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１又はヒートスプレッダ５を加熱するセラミックヒータ１２と、このセラミックヒータ１２よりの熱が押圧ヘッド上部１０ｂへ伝わらない様に熱遮断を行う断熱部の一例であるウォータージャケット１３と、このウォータージャケット１３の上部に取り付けられた軸部の一例である軸１５と、軸１５の上部に取り付けられかつ押圧力を検出する検出装置の一例であるロードセル１６、及び軸１５の下部周囲に取り付けられかつセラミックヒータ１２により加熱された電子部品１又はヒートスプレッダ５を冷風により冷却する冷却ブローノズル１４とを備えている。
【０１０２】
また、押圧ヘッド上部１０ｂは、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作を図１におけるＺ軸方向に沿った軸である昇降動作軸Ｓ沿いに行う昇降部１９、及び昇降部１９のナット部１９ｄに取り付けられかつ昇降部１９のボールねじ軸１９ｂ上を昇降動作可能なヘッドフレーム１８とを備えている。
【０１０３】
昇降部１９は、剛体により形成された概略コ字状の縦断面形状を有する昇降部フレーム１９ｃと、その軸心回りに正逆回転可能にかつ上記軸心を略鉛直方向沿いとして上記昇降部フレーム１９ｃに取り付けられたボールねじ軸部１９ｂと、上記ボールねじ軸部１９ｂの下部に螺合されかつヘッドフレーム１８が固定されたナット部１９ｄ、及び上記昇降部フレーム１９ｃの上端に固定されかつ上記ボールねじ軸部１９ｂの上端を固定して上記ボールねじ軸部１９ｂの上記軸心回りの正逆回転を行うモータ１９ａとを備えている。なお、ボールねじ軸部１９ｂの上記軸心が、昇降部１９の上記昇降動作軸Ｓとなっている。
【０１０４】
また、ヘッドフレーム１８は、剛体により形成されかつ大略円筒状の形状を有しており、その上記円筒状の内部上部において、昇降部１９のボールねじ軸部１９ｂの下部を貫通させるように、ナット部１９ｄに取り付けられている。
【０１０５】
また、ヘッドフレーム１８の図示右側の側部には弾性体の一例である自重相殺スプリング１７の一方の端部が取り付けられかつ突起状に凸部が形成されたスプリング受部１８ａが形成されている。
【０１０６】
さらに、押圧ヘッド下部１０ａにおける軸部１５の図示右側の上部側部にも突起状に凸部が形成されたスプリング受部１５ａが形成されて、このスプリング受部１５ａに自重相殺スプリング１７の他方の端部が取り付けられている。上記夫々のスプリング受部１８ａ及び１５ａに両端部が固定された自重相殺スプリング１７により、押圧ヘッド下部１０ａの自重が相殺されてヘッドフレーム１８が押圧ヘッド下部１０ａを支えている。
【０１０７】
また、ここで、図２において、部品押圧接合装置１０１において、門型形状のメインフレーム２０は、その一方の端部を機台に固定された２本の角柱状の剛体と上記２本の剛体の夫々の他方の端部を横方向に渡すように上記夫々の他方の端部に固定された角柱状の剛体とにより、その門型形状を形成している第１フレーム２０ａと、第１フレーム２０ａの上記２本の剛体にその両端部が固定されかつ第１フレーム２０ａの上記横方向の剛体の下方に設けられた角柱状の剛体である第２フレーム２０ｂ、及び第２フレーム２０ｂの下方に設けられかつ第２フレーム２０ｂと同様に第１フレーム２０ａの上記２本の剛体にその両端部が固定された第３フレーム２０ｃとにより構成されている。
【０１０８】
また、図２に示すように、上記昇降動作軸に沿って昇降部フレーム１９ｃにＬＭレール２１が固定されており、ＬＭレール２１に係合されかつＬＭレール２１上を上記昇降動作軸Ｓ沿いの方向（すなわちＺ軸方向）に移動可能なＬＭブロック２２がヘッドフレーム１８の図示左端に固定されている。ここでＬＭレール及びＬＭブロックとは直線的移動機構を構成する部材の一例であり、略直線状のレールであるＬＭレール及び当該ＬＭレールに係合されたＬＭブロックにより、上記ＬＭブロックを上記ＬＭレールに沿って、すなわち略直線的に移動可能としている。これにより、ヘッドフレーム１８は上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作が可能となっている。
【０１０９】
また、図２において、メインフレーム２０の第２フレーム２０ｂの図示右側の側部には、図１におけるＸ軸方向に沿ってＬＭレール２３が上下一対に固定されており、また夫々のＬＭレール２３に係合されたＬＭブロック２４に上記昇降部フレーム１９ｃに固定されているＬＭレール２１が固定されている。夫々のＬＭブロック２４が夫々のＬＭレール２３に沿って移動可能となっていることにより、押圧ヘッド上部１０ｂは、上記Ｘ軸方向に沿って移動可能となっている。
【０１１０】
また、図２において、メインフレーム２０の第２フレーム２０ｂと同様に第３フレーム２０ｃの図示右側の側部にも、上記Ｘ軸方向に沿ってＬＭレール２５が固定されており、また、ＬＭレール２５上をＬＭレール２５に沿って移動可能に係合されたＬＭブロック２６には、上記昇降動作軸Ｓ沿いの方向に沿った別のＬＭレール２７が取り付けられており、さらに、ＬＭレール２７上をＬＭレール２７に沿って移動可能（すなわち上記昇降動作軸Ｓ沿いに移動可能）に係合されたＬＭブロック２８には、押圧ヘッド下部１０ａの軸１５が図示左側のその側部で固定されている。ＬＭブロック２８がＬＭレール２７に沿って移動可能となっていることにより、軸１５は上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降可能となっており、さらに、ＬＭブロック２６がＬＭレール２５に沿って移動可能となっていることにより、軸１５は上記Ｘ軸方向に沿って移動可能となっている。つまり、押圧ヘッド下部１０ａは、上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降可能であり、かつ上記Ｘ軸方向に沿って押圧ヘッド１０ｂとともに移動可能となっている。
【０１１１】
また、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８は、軸１５の昇降動作を案内可能であるとともに、軸１５の上記昇降動作の下端を制限している。これにより、軸１５は、自重相殺スプリング１７を介してヘッドフレーム１８に支えられながら、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８に案内されて上記昇降動作が可能であるとともに、自重相殺スプリング１７が破損等により軸１５を支持することができなくなったような場合においても、ＬＭレール２７及びＬＭブロック２８が軸１５をその上記昇降動作の上記下端にて支えることができ、軸１５の落下を防止を可能としている。
【０１１２】
また、その押圧力検出面を上面として軸１５の上部に取り付けられているロードセル１６は、ヘッドフレーム１８に取り付けられて軸１５を支えている自重相殺スプリング１７により、ロードセル１６の押圧力検出面がヘッドフレーム１８の下端に常時押圧されて接された状態とされている。これにより、ロードセル１６の荷重検出面において、押圧ヘッド下部１０ａの軸１５のＺ軸方向上向きに働く押圧力が検出可能となっている。
【０１１３】
また、昇降部１９において、モータ１９ａによりボールねじ軸部１９ｂを正逆回転させることにより、ナット部１９ｄに固定されかつＬＭレール２１及びＬＭガイド２２により上記正逆回転の方向に固定されているヘッドフレーム１８が上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作されるが、この昇降動作により、ヘッドフレーム１８の下端に常時当接された状態とされているロードセル１６を備える押圧ヘッド下部１０ａ全体も、上記昇降動作軸Ｓに沿って昇降動作される。
【０１１４】
また、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、冷却ブローノズル１４、軸１５、ロードセル１６、及びヘッドフレーム１８の各中心は同軸上に配置されており、この軸は昇降部１９による昇降動作軸Ｓと一致するように配置されているため、昇降部１９による昇降動作により、吸着ノズル１１、セラミックヒータ１２、ウォータージャケット１３、冷却ブローノズル１４、軸１５、及びロードセル１６は、昇降動作軸Ｓ上において、昇降動作可能となっている。
【０１１５】
また、押圧ヘッド上部１０ｂは、ＬＭレール２１、ＬＭブロック２４及びＬＭレール２３を介してメインフレーム２０における第２フレーム２０ｂに支持されており、一方、押圧ヘッド下部１０ａは、自重相殺スプリング１７を介して押圧ヘッド上部１０ｂにより支持されている。従って、押圧ヘッド１０の自重は第２フレーム２０ｂに加えられることとなり、各押圧ヘッド１０の自重により第２フレーム２０ｂが多少たわむ場合も考えられるが、上記自重が加えられないような構造とされている第３フレーム２０ｃにおいては、上記第２フレーム２０ｂにおけるたわみと比較する限りそのたわみはほとんど発生しない。上記第２フレーム２０ｂにおいて上記たわみが発生した場合には、押圧ヘッド上部１０ｂにおける昇降動作軸Ｓが上記たわみに応じて略鉛直方向より傾斜されることとなるが、押圧ヘッド下部１０ａは押圧ヘッド上部１０ｂと分離構造とされていること、及び押圧ヘッド１０ａの昇降動作軸Ｓ上における昇降動作を案内する第３フレーム２０ｃにはたわみが発生しないことにより、押圧ヘッド下部１０ａの昇降動作は上記第２フレーム２０ｂのたわみ、すなわち、各押圧ヘッド１０の自重による影響を受けることがない。従って、押圧ヘッド下部１０ａにおいては、常に略鉛直方向に沿った昇降動作を行うことができ、吸着ノズル１１の先端面と第１ステージ３５及び第２ステージ３６とを常に略平行に保つことができ、部品の押圧動作を正確に行うことが可能となっている。
【０１１６】
また、軸１５の下部周囲である軸下部１５ｂの周囲に取り付けられている冷却ブローノズル１４は、軸１５の下方に位置するウォータージャケット１３及びセラミックヒータ１２の側面を回り込むように形成され、さらに、冷却ブローノズル１４の先端は吸着ノズル１１の下面である部品の吸着保持面に向けられており、冷却ブローノズル１４よりの冷風が吸着ノズル１１に吸着保持された電子部品１又はヒートスプレッダ５を冷却可能となっている。
【０１１７】
また、制御部９は、吸着ノズル１１の吸着動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、冷却ブローノズル１４の冷却動作及び昇降部１９の移動動作を制御し、ロードセル１６にて検出された押圧力が制御部９に出力されて、上記押圧力に基づいて昇降部１９の動作等が制御されるように構成されている。
【０１１８】
ここで、部品押圧接合装置１０１における制御系統図を図１５に示す。部品押圧接合装置１０１において、制御部９は、部品押圧接合装置１０１の各構成部の動作である昇降部１９のモータ１９ａによる昇降動作、セラミックヒータ１２の加熱動作、冷却ブローノズル１４の冷却動作、吸着ノズル１１の吸着動作、Ｘ方向移動機構３２のモータによる移動動作、ヘッドピッチ可変機構３１のモータによる移動動作、Ｙ方向移動機構３３のモータによる移動動作、及びローダー３７及びアンローダー３８の移動機構のモータによる移動動作を制御し、さらに、ロードセル１６にて検出された押圧力が制御部９に出力される。これにより、制御部９の被制御部である上記各構成部が、制御部９により相互に関連されながら制御されることにより、部品押圧接合装置１０１において、電子部品１及びヒートスプレッダ５の回路基板３への接合が施される。
【０１１９】
次に、押圧ヘッド１０におけるロードセル１６により、電子部品１と回路基板３との圧接時、又はヒートスプレッダ５と電子部品１との圧接時の夫々において発生するＺ軸方向における押圧力である接合押圧力を検出する方法について説明する。なお、電子部品１と回路基板３との上記圧接時、及びヒートスプレッダ５と電子部品１との上記圧接時における押圧力検出方法は同様であるため、以下においては電子部品１と回路基板３との上記圧接時においての場合についてのみ説明するものとする。
【０１２０】
まず、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給され固定されている各回路基板３上に配置されている各電子部品１に対しての各押圧ヘッド１０の位置合わせを行った後、各押圧ヘッド１０が夫々の昇降部１９により個別かつ同時的に下降され、各電子部品１の各半田バンプ２が各回路基板３の各パッド３ａに押圧されて圧接される。
【０１２１】
このとき、各押圧ヘッド１０において昇降部１９によりヘッドフレーム１８が下降されて、ロードセル１６の上記押圧力検出面に常時当接した状態にあるヘッドフレーム１８の下端がロードセル１６を押し下げる力、すなわち、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの間に発生した接合押圧力の反作用の力が、ロードセル１６の上記押圧力検出面をヘッドフレーム１８の下端を押圧する力としてロードセル１６にて検出される。
【０１２２】
このようにしてロードセル１６において上記接合押圧力が検出され、ロードセル１６より検出された上記接合押圧力が制御部９に出力されて、上記接合押圧力が制御部９において予め設定された所定の接合押圧力（以降、設定押圧力とする）となるように、制御部９により昇降部１９による押圧ヘッド１０の下降動作が制御される。上記接合押圧力が上記設定押圧力に達したことがロードセル１６において検出されたとき、制御部９において、電子部品１の各半田バンプ２が回路基板３の各パッド３ａに圧接されたものとみなされる。
【０１２３】
なお、上記設定押圧力には所定の許容範囲が設けられており、この設定押圧力の許容範囲内に上記接合押圧力が入ることにより、制御部９において上記接合押圧力が上記設定押圧力に達したものとみなされる。
【０１２４】
以上のような構成及び方法の本実施形態にかかる押圧接合方法及び押圧接合装置について、接合手順を図８に示すフローチャートにまとめる。なお、上記フローチャート中の各ステップにおける動作指示は制御部９にて行われる。
【０１２５】
図８におけるステップＳ１において、回路基板３の各パッド３ａ上に半田バンプ２が配置された各電子部品１の上面を押圧可能なように各押圧ヘッド１０と各電子部品１との位置合わせを行う。
【０１２６】
その後、ステップＳ２において、制御部９により、夫々の昇降部１９により各押圧ヘッド１０を下降させ、ステップＳ３において、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端を電子部品１の上面に当接させるとともに、各電子部品１の各半田バンプ２を回路基板３の各パッド３ａに押圧し、発生した接合押圧力を各押圧ヘッド１０のロードセル１６にて検出しながら、制御部９により、上記接合押圧力が設定押圧力（設定押圧力の許容範囲内）に達するように夫々の昇降部１９による各押圧ヘッド１０の下降動作を制御して、上記設定押圧力にて押圧することにより各半田バンプ２を各パッド３ａに圧接する。
【０１２７】
その後、ステップＳ４において、制御部９により、各押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２による上記圧接の状態における各電子部品１の各半田バンプ２の溶融加熱を開始することにより、各半田バンプ２を溶融させる。その後、ステップＳ５において、制御部９により、溶融された半田に冷却ブローノズル１４の冷風による固化冷却を開始し、ステップＳ６において、溶融された半田を固化させ、各電子部品１の各電極１ａを回路基板３の各パッド３ａに半田を介在させて接合する。その後、ステップＳ７において、制御部９により、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持を解除する。
【０１２８】
なお、ステップＳ５における溶融された半田の固化冷却は、冷却ブローノズル１４の冷風による冷却に代えて、自然冷却による場合であってもよい。また、上記フローチャートにおいては、電子部品１を回路基板３上に接合する場合についての手順であるが、回路基板３上に接合された電子部品１にヒートスプレッダ５を接合する場合について、接合手順を図９に示すフローチャートにまとめる。なお、図９に示すように、接合手順は図８に示す接合手順と同様であるため説明を省略する。
【０１２９】
次に、上記図８及び図９におけるフローチャートに示す押圧接合の手順に代えて、さらに、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接検出後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とのインジウム接合材４を介在させた圧接検出後に、押圧ヘッド１０による接合押圧力の一定制御を行う場合、さらに、各半田バンプ２、又はインジウム接合材４の溶融後に吸着ノズル１１の先端高さ位置制御を行う場合について説明する。
【０１３０】
電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接検出の後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接検出の後、ロードセル１６により検出される接合押圧力が予め設定された設定押圧力となるように昇降部１９が制御部９により制御され、押圧ヘッド１０により電子部品１と回路基板３に、又はヒートスプレッダ５と電子部品１に加えられる接合押圧力が一定とされて、押圧ヘッド１０による押圧力一定制御が行われる。しかし、セラミックヒータ１２により吸着ノズル１１が加熱され、電子部品１の各半田バンプ２、又はインジウム接合材４が溶融されたとき、上記のように押圧ヘッド１０の押圧力一定制御の状態のままであれば、吸着ノズル１１の先端位置が下がり、溶融状態にある各半田バンプ２、又はインジウム接合材４に上記一定の押圧力が過度な押圧力として加えられることとなり、各半田バンプ２又はインジウム接合材４が過度につぶれてしまうという問題が発生する可能性がある。
【０１３１】
このような問題を解決するような場合にあっては、各半田の溶融後の電子部品１の上面高さ管理、つまり、電子部品１の回路基板３への接合高さ位置の管理を確実に行うこと、又はインジウム接合材４の溶融後のヒートスプレッダ５の上面高さ管理、つまり、ヒートスプレッダ５の電子部品１への接合高さ位置の管理を確実に行うことを目的として、セラミックヒータ１２により加熱されて吸着ノズル１１の温度が上昇開始した後、押圧ヘッド１０による上記押圧力一定制御の状態とし、ロードセル１６により接合押圧力の検出を行い、制御部９において、この接合押圧力の減少を検出したときを各半田又はインジウム接合材４の溶融開始と判断して、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする接合高さ位置一定制御に切替えることにより、各半田又はインジウム接合材４の溶融時において、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定として、上記接合高さ位置の管理を確実に行うことができる。よって、溶融状態にある各半田バンプ２又はインジウム接合材４に接合押圧力が過度な押圧力として加えられることなく、各半田バンプ２又はインジウム接合材４が過度につぶれてしまうことを防止することができる。なお、制御部９において検出される接合押圧力の減少とは、ロードセル１６により検出される接合押圧力が、上記設定押圧力の許容範囲よりも小さくなることである。
【０１３２】
上記のように構成される各押圧ヘッド１０における押圧力一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を図１０に示すフローチャートにまとめる。図１０は、図８及び図９における本実施形態の部品押圧接合方法の手順を示すフローチャートにおいて、図８のステップＳ３からＳ５までの間、及び図９のステップＳ１３からＳ１５までの間に、押圧ヘッド１０の押圧力一定制御及び吸着ノズル１１の先端高さ位置制御の動作の手順を示すフローチャートである。なお、各ステップにおける動作指示及び判断は制御部９にて行われる。
【０１３３】
まず、図１０におけるステップＳ３において、ロードセル１６にて接合押圧力が検出され、接合押圧力が設定押圧力に達したことが検出されることにより、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａの圧接が検出された後、又は、ステップＳ１３において、ロードセル１６にて接合押圧力が検出され、接合押圧力が設定押圧力に達したことが検出されることにより、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接が検出された後、ステップＳ２０において、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度上昇が開始される。
【０１３４】
次に、ステップＳ２１において、昇降部１９の下降動作が微小に制御されることにより、押圧ヘッド１０の押圧力一定制御が行われ、押圧ヘッド１０により電子部品１及び回路基板３に対し、又はヒートスプレッダ５及び電子部品１に対し、一定の押圧力、すなわち所定の設定押圧力がかけられた状態となる。
【０１３５】
この押圧力一定制御の間、ロードセル１６において実際に発生する接合押圧力が検出されることとなるが、ステップＳ２２において、制御部９により、ロードセル１６において検出された接合押圧力の減少が検出された場合、すなわち接合押圧力が設定押圧力の許容範囲以下となった場合は、各半田の溶融、又はインジウム接合材４の溶融が開始されたものと判断され、ステップＳ２３において、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられる。その後、ステップＳ２４において、制御部９により、昇降部１９の昇降動作が制限されることにより、先端高さ位置を一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１又はインジウム接合材４の上面高さが一定とされ、ステップＳ２５において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了することが確認されるまで（例えば、上記圧接の検出又は上記先端高さ位置一定制御の開始から所定時間だけ上記加熱動作を行い、上記所定時間が経過したときに上記温度上昇が完了したものとする等により）、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定とする接合高さ位置一定制御が行われる。ステップＳ２５において、制御部９により、吸着ノズル１１の温度上昇が完了したことが確認された場合、ステップＳ５において、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融された各半田の冷却、又はステップＳ１５において、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融されたインジウム接合材４の冷却が開始される。一方、ステップＳ２５において上記温度上昇が完了したことが確認されない場合（例えば、上記所定時間が経過していないような場合等）は、上記先端高さ位置の一定制御が行われた状態で、セラミックヒータ１２による加熱が継続して行われる。
【０１３６】
一方、ステップＳ２２において、ロードセル１６にて検出される押圧力の減少が検出されない場合は、制御部９により、各半田の溶融又はインジウム接合材４の溶融がまだ開始されていないものと判断され、ステップＳ２６において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了したかどうかが確認され（例えば、上記圧接の検出から所定時間だけ上記加熱動作を行うような場合にあっては、上記所定時間が経過したかどうかを確認すること等により）、完了していないことが確認された場合は、再び、ステップＳ２１に戻り、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御が継続される。ステップＳ２６において、制御部９により、セラミックヒータ１２の加熱停止による吸着ノズル１１の温度上昇が完了したことが確認された場合（上記所定時間の経過が確認された場合等）は、ステップＳ２７において、制御部９により、押圧ヘッド１０の上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御へと制御方式が切り替えられ、ステップＳ２８において、制御部９により、先端高さ位置が一定とされた吸着ノズル１１により吸着保持されている電子部品１又はインジウム接合材４の上面高さが一定とされ、ステップＳ５において、制御部９により、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融された各半田の冷却、又はステップＳ１５において、制御部９により、上記接合高さ位置一定制御が継続して行われた状態にて溶融されたインジウム接合材４の冷却が開始される。
【０１３７】
なお、ステップＳ３において、電子部品１の各半田バンプ１ｂと回路基板４の各半田部との圧接が検出されたとき、又はステップＳ１３において、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させた圧接が検出されたとき、各半田バンプ２の高さのばらつき、又はヒートスプレッダ５の凹部内側へのインジウム接合材４の高さのばらつきにより、各半田バンプ２の中において一部当接が行われていないものがある場合（すなわち、半田バンプ２が回路基板３のパッド３ａに接触していないものがある場合）、又はインジウム接合材４において部分的に当接が行われていない部分がある場合（すなわち、インジウム接合材４が電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面と略完全に面接触しているのではなく、一部接触していない部分があるような場合）がある。このような場合、このまま電子部品１を加熱して各半田バンプ２を溶融させて、電子部品１を回路基板３上に接合すると、上記当接が行われていない半田バンプ２において接合不良となり、電子部品１と回路基板３の接合不良となるという問題が発生する可能性がある。また、ヒートスプレッダ５においては、このままヒートスプレッダ５を加熱してインジウム接合材４を溶融させて、ヒートスプレッダ５を電子部品１に接合すると、インジウム接合材４における上記当接が部分的に行われていない部分において接合不良により空隙が発生し、電子部品１の作動中において発生する熱がインジウム接合材４を介してヒートスプレッダ５に伝熱され難くなり、本来のヒートスプレッダ５による放熱機能を発揮できなくなるという問題が発生する可能性がある。
【０１３８】
このような問題を解決するような場合にあっては、設定押圧力を半田バンプ２又はインジウム接合材４をつぶすことなく、かつ変形させることができるような力に予め設定しておき、上記ステップＳ２１における押圧ヘッド１０の押圧力一定制御の際に上記設定押圧力を各半田バンプ２又はインジウム接合材４に加えることにより、各半田バンプ２の形状を変形させながら各パッド３ａへの接触性を高め、又はインジウム接合材４の形状を変形させながら電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面への接触性を高めることができる。よって、電子部品１を回路基板３に確実に接合することができ、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に確実に接合することができる。
【０１３９】
なお、各押圧ヘッド１０による押圧接合動作において、例えば、上記２行５列に電子部品１が配列されるはずの回路基板３に一部の電子部品１が配置されていないような場合、又は、回路基板３に押圧接合された電子部品１の中に一部不良の電子部品１が含まれていたことが上記押圧接合の直後に判明し、当該不良の電子部品１についてはヒートスプレッダ５の接合を行う必要がないような場合にあっては、そのまま各押圧ヘッド１０により押圧接合動作を施すと、上記に該当する押圧ヘッド１０においてのみ接合押圧力が検出されないこととなってしまう。そのため、予め上記に該当する押圧ヘッド１０が判っているような場合には、制御部９に回路基板３の個別データとして回路基板３の識別データ及び回路基板３上の電子部品１等の識別データ等を入力させておき、上記に該当する回路基板３及び電子部品１等を入力されている上記識別データに基づいて制御部９により判断し、当該回路基板３における当該電子部品１等に対しては当該押圧ヘッド１０のみの押圧接合動作を行わないようにさせることにより対処することができる。
【０１４０】
また、予め上記に該当回路基板３及び電子部品１等が判っていないような場合にあっては、制御部９に上記押圧接合動作の工程管理タイマーを設置すること等により、当該押圧ヘッド１０も他の押圧ヘッド１０とともに押圧接合動作を開始させて、上記工程管理タイマーにて押圧ヘッド１０に一定時間の間に接合押圧力が検出されたかどうかを確認し、上記接合押圧力が検出されなかった場合には、当該押圧ヘッド１０にエラーが発生したものとみなして、他の押圧ヘッド１０による押圧接合動作をそのまま行い、この回路基板３に対する押圧接合動作を完了させることにより対処することができる。
【０１４１】
次に、以上のように説明した各押圧ヘッド１０の各動作により電子部品１を回路基板３上に接合する場合、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に接合する場合において、図１１（Ａ）に押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端高さ、図１１（Ｂ）に押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の温度、図１１（Ｃ）に押圧ヘッド１０の冷却ブローノズル１４の動作の夫々の時間による変化状態を示すタイムチャートを示す。また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）における夫々の横軸である時間軸は上記各変化状態を比較可能なように同一の時間軸となっている。
【０１４２】
また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）において、ｔ０からｔ６は押圧ヘッド１０による押圧接合動作における時間を示しておりｔ０は押圧ヘッド１０による押圧接合動作の開始の時間始点、ｔ１は押圧ヘッド１０の１次下降動作の完了時点、ｔ２は押圧ヘッド１０の２次下降動作の完了時点でありかつ圧接検出時点であり、ｔｍは半田又はインジウム接合材４の溶融開始時点、ｔ３は半田又はインジウム接合材４の固化冷却開始時点、ｔ４は押圧ヘッド１０の１次上昇動作開始時点、ｔ５は押圧ヘッド１０の２次上昇動作開始時点、ｔ６は押圧ヘッド１０による押圧接合動作の時間終点である。また、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２及びＴｍは、押圧ヘッド１０のセラミックヒータ１２の加熱温度であり、Ｔ０は加熱動作開始前における常温、Ｔ１は予備加熱温度、Ｔｍは半田又はインジウム接合材４の融点、Ｔ２は加熱溶融温度である。また、Ｈ０、Ｈ１及びＨ２は、吸着ノズル１１の先端高さ位置であり、Ｈ０は昇降動作の上端位置、Ｈ１は１次下降又は１次上昇高さ位置、Ｈ２は接合高さ位置である。
【０１４３】
まず、図１１（Ａ）〜（Ｃ）における時間ｔ０からｔ１の時間区間において、昇降部１９により押圧ヘッド１０が吸着ノズル１１の先端高さがＨ０からＨ１まで下降されて１次下降動作が行われるとともに、セラミックヒータ１２による予備加熱が開始され、吸着ノズル１１の温度がＴ０からＴ１まで上昇されて、吸着ノズル１１の温度が温度Ｔ１にて保持された状態とされる。なお、このとき、冷却ブローノズル１４は停止状態となっている。
【０１４４】
次に、時間ｔ１からｔ２の時間区間において、押圧ヘッド１０の下降速度が上記時間ｔ１からｔ２の時間区間よりも弱められて、押圧ヘッド１０が緩やかに下降されて２次下降動作が行われ、吸着ノズル１１の先端高さがＨ１からＨ２まで下降される。時間ｔ２において高さＨ２にて吸着ノズル１１の先端部が電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面に当接し、電子部品１の各半田バンプ２を回路基板３の各パッド３ａに圧接させる、又はヒートスプレッダ５と電子部品１をインジウム接合材４を介在させて圧接させるとともに、吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５の吸着保持が行われる。それとともに、予備加熱により温度Ｔ１に保持されている状態の吸着ノズル１１が温度Ｔ２に向けて再び加熱され、時間ｔ２において上記圧接の検出とともに、電子部品１を介しての各半田バンプ２の溶融加熱が、又はヒートスプレッダ５を介してのインジウム接合材４の溶融加熱が開始される。なお、このとき、冷却ブローノズル１４は停止状態となっている。
【０１４５】
次に、時間ｔ２からｔ３の時間区間において、時間ｔｍにて吸着ノズル１１の温度は半田又はインジウム接合材４の融点Ｔｍに達せられて各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が開始され、さらに温度Ｔ２まで昇温された後、温度Ｔ２に保たれた状態とされて各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が行われる。時間ｔ２からｔｍまでの時間区間ににおいては押圧ヘッド１０による押圧力一定制御が行われる。その後、時間ｔｍ若しくは時間ｔｍ経過後すぐに、各半田バンプ２又はインジウム接合材４の溶融が開始されて上記押圧力一定制御における押圧力の減少が検出されると、上記押圧力一定制御より吸着ノズル１１の先端高さ位置の一定制御が行われ、時間ｔ３まで上記先端高さ位置がＨ２に保たれた状態とされる。
【０１４６】
次に、時間ｔ３からｔ４の時間区間において、吸着ノズル１１の先端高さＨ２が保たれた状態にて、時間ｔ３にてセラミックヒータ１２による加熱が停止されるとともに、冷却ブローノズル１４による冷却ブローが開始され、溶融状態にある半田又はインジウム接合材４が冷却されて、固化される。時間ｔ４において、冷却ブローノズル１４による固化冷却が停止されるとともに、吸着ノズル１１による電子部品１への吸着保持が解除される。
【０１４７】
最後に、時間ｔ４からｔ５の時間区間において、昇降部１９により吸着ノズル１１が先端高さＨ２からＨ１まで微小に上昇されて１次上昇動作が行われ、時間ｔ５からｔ６の時間区間において、さらに吸着ノズル１１が先端高さＨ０まで上昇されて、２次上昇動作が行われる。
【０１４８】
なお、部品押圧接合装置１０１における夫々の押圧ヘッド１０により各回路基板３上の各電子部品１又はヒートスプレッダ５に対して上記押圧接合動作が個別かつ同時的に行われるが、回路基板３のたわみ等による夫々の電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面高さが微小に異なる場合があり、このような場合にあっては、図１１（Ａ）における上記圧接の検出時である時間ｔ２が、夫々の押圧ヘッド１０毎に異なることとなる。また、夫々の押圧ヘッド１０に備えられているセラミックヒータ１２は同じ種類のものが備えられているものの、その加熱特性が微小に異なる場合もあり所定の温度に達するまでの昇温に要する時間も異なる場合がある。このような場合にあっては、図１１（Ｂ）における半田又はインジウム接合材４の融点に達する時間ｔｍが、夫々の押圧ヘッド１０毎に異なり、これに伴い半田又はインジウム接合材４の溶融開始、すなわち、押圧力の減少の検出時も夫々において異なることとなる。このため、夫々の押圧ヘッド１０においては、上記圧接の検出時、又は上記融点に到達した時、又は上記押圧力の減少の検出時のいずれかを基準として、以降の加熱に要する時間、冷却に要する時間、接合高さ位置の一定制御を行う時間、又は、吸着保持の解除時等が個別に判断されて個別に押圧接合動作が行われる。従って、上記のような回路基板３のたわみ、すなわち回路基板３（又は電子部品１若しくはヒートスプレッダ５）の平面度による各電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面高さ位置の異なりや夫々のセラミックヒータ１２の加熱特性の相違（による加熱時間の相違）等による夫々の押圧ヘッド１０毎の押圧接合動作条件の相違があるような場合であってもその影響を受けることなく、正確かつ確実な押圧接合を行うことができる。
【０１４９】
また、図１１（Ｂ）における各押圧ヘッド１０による押圧接合動作の際の加熱温度変化状態（加熱曲線）に一定の温度幅を持たせ（例えば加熱曲線上の温度に対して±５℃の幅を持たせ）、加熱動作中において上記温度幅を外れるような場合に当該押圧ヘッド１０の動作にエラーが発生したものと制御部９にてみなすような場合であってもよい。なお、上記加熱温度の他に、押圧力、接合高さ位置等に幅を持たせて、同様に上記幅を外れるような場合にエラーとみなすような場合であってもよい。
【０１５０】
また、部品押圧接合装置１０１において各押圧ヘッド１０毎にセラミックヒータ１２が備えられており、各セラミックヒータ１２により個別に半田バンプ２又はインジウム接合材４の加熱を行うような場合に代えて（変形例として）、例えば、部品押圧接合装置１０１における第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々に備えられ、かつ回路基板３に配置された電子部品３又はヒートスプレッダ５のうちの複数の電子部品３毎における半田バンプ２又は複数のヒートスプレッダ５毎におけるインジウム接合材４を加熱する加熱装置の一例である加熱部が複数設置されているような場合であってもよい。
【０１５１】
このような場合にあっては、例えば、上記複数の加熱部のうちの１つの加熱部により加熱される夫々の電子部品１において、夫々の押圧ヘッド１０による圧接が全て検出されたことを制御部９にて確認された後に、上記１つの加熱部による溶融加熱を開始し、上記夫々の電子部品１における半田バンプ２又はインジウム接合材４の一括した溶融加熱を行うこととなる。
【０１５２】
このように複数の電子部品１をまとめて加熱可能な加熱部を複数備えさせるような場合にあっては、各押圧ヘッド１０に個別にセラミックヒータ１２を備えさせる必要がなく、押圧ヘッド１０の軽量化を行うことができ、押圧ヘッド１０の移動速度の高速化による生産性の向上を図ることができるとともに、加熱装置のコストの削減を行うことが可能となる。
【０１５３】
なお、上記図１１（Ａ）〜（Ｃ）におけるタイムチャートに示すような押圧接合動作に代えて（上記押圧接合動作の変形例として）、図１１（Ａ）の時間ｔ２において、吸着ノズル１１の先端部が電子部品１又はヒートスプレッダ５に接合高さＨ２にて当接した後、吸着ノズル１１の先端部を、さらに、微小に段階的に下降させて、例えば、吸着ノズル１１の先端を１μｍ単位で下降させて、回路基板３の各パッド３ａに各半田バンプ２が圧接された電子部品１に、又は電子部品１にインジウム接合材４を介在させて圧接されたヒートスプレッダ５に、段階的に押圧力を加えるような場合であってもよい。このような場合にあっては、上記圧接の検出後（若しくは吸着ノズル１１と電子部品１又はヒートスプレッダ５との上記当接の後）、上記段階的に荷重を加えて行くことにより、接合高さを上記接合高さＨ２から微小に下降させることができるため、電子部品１の各半田バンプ２の形成高さにばらつきがあるような場合であっても、段階的に各半田バンプ２に押圧力を加えていくことにより、各半田バンプ２をつぶすことなく、その形状を徐々に変形させていくことができ、各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａの接触性を高めることができる。また、ヒートスプレッダ５の凹部５ａ内側に供給されたインジウム接合材４に気泡が含まれるような場合であっても、段階的にインジウム接合材４に押圧力を加えていくことにより、インジウム接合材４の内部にて気泡を取り囲んでしまうことなく、気泡を徐々にインジウム接合材４の端部に押し退けながら除去して、ヒートスプレッダ５と電子部品１のインジウム接合材４を介在させての接触性を高めることが可能となる。
【０１５４】
次に、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出方法について説明する。図１２から図１４は、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出手順について模式的に示した図である。なお、図１２から図１４は、図１における部品押圧接合装置１０１のローダー３７及びアンローダー３８の変形例となっている。
【０１５５】
まず、図１において、部品押圧接合装置１０１において、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に回路基板３を供給するローダー３７は、回路基板３の図示Ｙ軸方向における両端部を支持可能な２本のレール３７ａを上下に２組備えている。さらに、この２組のレールのうちの上方に設置されている第１レール３７ａ−１を、回路基板３を支持可能な状態にて図示Ｙ軸方向に移動させる第１移動機構（図示しない）と、第１移動機構により第１レール３７ａ−１が移動された後、その下方に設置されている第２レール３７ａ―２を第１レール３７ａ−１と同じ高さレベルまで上昇させる昇降機構（図示しない）、及び第１レール３７ａ−１及び第２レール３７ａ−２に支持された各回路基板３を同時的にスライドベース３４上の第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａ上に移動させる第２移動機構（図示しない）とを備えている。なお、第１移動機構の一例としては、その軸心回りに回転可能にＹ軸方向に機台に固定されたボールねじ軸と、上記ボールねじ軸に螺合されかつ第１レール３７ａ―１を固定しているナット、及び上記ボールねじ軸の端部に固定されかつボールねじ軸の上記軸心回りの回転を行う駆動モータ等により構成される機構がある。また、昇降機構の一例としては圧縮空気や油圧等を用いて上下動を行うシリンダ及びシリンダブロックにより構成される機構がある。
【０１５６】
また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６より回路基板３を取り出して排出するアンローダー３８は、上記において説明したローダーと同様な構成となっており、アンローダー３８は上下に設置されている第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２と、第１レール３８ａ−１の第１移動機構（図示しない）と、第２レール３８ａ―２の昇降機構（図示しない）、及び第１ステージ３５及び第２ステージ３６の各レール３５ａ及び３６ａに支持された各回路基板３を第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２上に同時的に移動させる第２移動機構（図示しない）とを備えている。
【０１５７】
まず、図１２（Ａ）に示すように、部品押圧接合装置１０１において、部品の押圧接合が施される作業部１０１ａにて部品の押圧接合が施される複数の回路基板３のうちの回路基板３−Ａ１が、図１２（Ｂ）に示すように、ローダー３７における第１レール３７ａ−１上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。なお、作業部１０１ａとは、押圧接合装置１０１における機台上において、メインフレーム２０に支持された各押圧ヘッド１０による押圧接合動作が行われる領域のことである。
【０１５８】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、ローダー３７において回路基板３−Ａ１を支持した状態の第１レール３７ａ−１が第１移動機構により図示Ｙ軸方向下向きへ移動されるとともに、第２レール３７ａ−２が昇降機構により上昇されて、別の回路基板３−Ａ２が第２レール３７ａ−２上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１５９】
その後、図１３（Ｄ）に示すように、ローダー３７の第２移動機構により、第１レール３７ａ−１に支持されている回路基板３−Ａ１がスライドベース３４上の第１ステージ３５上に、第２レール３７ａ−２に支持されている回路基板３−Ａ２がスライドベース３４上の第２ステージ３６上に、夫々同時的に移動される。回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が移動された後、第１移動機構及び昇降機構により第１レール３７ａ―１及び第２レール３７ａ―２が夫々移動されて図１２（ａ）に示す位置に戻される。
【０１６０】
次に、図１３（Ｅ）に示すように、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４が図示Ｙ軸方向上向きに移動され、第１ステージ３５及び第２ステージ３６上の回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が作業部１０１ａに移動され、作業部１０１ａにおいて各押圧ヘッド１０により部品の押圧接合が行われる。それとともに、別の回路基板３−Ｂ１がローダー３７の第１レール３７ａ−１上に図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１６１】
その後、図１３（Ｆ）に示すように、作業部１０１ａにおいて、第１ステージ３５及び第２ステージ３６における回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２は、Ｙ軸方向移動機構３３によりスライドベース３４が移動されて、図示Ｙ軸方向下向きに移動される。それとともに、ローダー３７において、回路基板３−Ｂ１を支持している状態の第１レール３７ａ−１が図示Ｙ軸方向下向きに移動され、第２レール３７ａ−２上に別の回路基板３−Ｂ２が図示Ｘ軸方向左側より供給される。
【０１６２】
次に、図１４（Ｇ）に示すように、アンローダー３８の第２移動機構により、第１ステージ３５及び第２ステージ３６上の回路基板３−Ａ１及び回路基板３−Ａ２が、夫々アンローダー３８における第１レール３８ａ−１及び第２レール３８ａ−２上に移動される。それとともに、ローダー３７における第１レール３７ａ−１及び第２レール３７ａ−２上の回路基板３−Ｂ１及び回路基板３−Ｂ２が、ローダー３７の第２移動機構により、夫々第１ステージ３５及び第２ステージ３６上に移動される。
【０１６３】
次に、図１４（Ｈ）に示すように、アンローダー３８における第２レール３８ａ−２上の回路基板３が図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０１より排出される。その後、第２レール３８ａ−２が昇降機構により下降されて、第１レール３８ａ−１が回路基板３−Ａ１を支持した状態で、第１移動機構により第２レール３８ａ−２の上方に移動される。それとともに、Ｙ軸方向移動機構３３により、回路基板３−Ｂ１及び回路基板３−Ｂ２が作業部１０１ａに移動される。
【０１６４】
その後、図１４（Ｉ）に示すように、アンローダー３８における第１レール３８ａ−１上の回路基板３−Ａ１が図示Ｘ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０１より排出される。
【０１６５】
以上のような各動作が、各回路基板３に対して繰り返して連続的に施されることにより、部品押圧接合装置１０１に対して各回路基板３の搬入及び搬出が行われる。
【０１６６】
なお、上記図１２から図１４において説明したように、ローダー３７及びアンローダー３８が回路基板３の搬送を行うレールをレール３７ａ−１、３７ａ−２、３８ａ−１、及び３８ａ−２の夫々２組ずつ備える場合に限定されるものではなく、図１の部品押圧接合装置１０１におけるローダー３７及びアンローダー３８のように、回路基板３の搬送を行うレールをレール３７ａ及び３８ａの１組ずつしか備えないような場合であってもよい。
【０１６７】
また、部品押圧接合装置１０１における回路基板３の搬入及び搬出が上記のように図１におけるＸ軸方向において行われる場合に代えて、Ｙ軸方向において回路基板３の搬入及び搬出を行うような場合であってもよい。このような場合における部品押圧装置１０２の斜視図を図１６に示す。
【０１６８】
図１６に示すように、部品押圧接合装置１０２においては、部品押圧接合装置１０１におけるローダー３７及びアンローダ３８の設置位置が異なるのみであり、その他の構成部材については部品押圧接合装置１０１と同様である。部品押圧接合装置１０２における第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｙ軸方向左側にローダー１３７が設置されており、また、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の図示Ｙ軸方向右側にアンローダー１３８が設置されている。また、ローダー１３７及びアンローダー１３８は、回路基板３のＸ軸方向における両端部を夫々が備えるレールにて支持可能となっている。図１６において、部品押圧接合装置１０２のローダー１３７に供給された２枚の回路基板３は、ローダー１３７のレールに支持されながらＹ軸方向右向きに移動され、第１ステージ３５及び第２ステージ３６に供給される。第１ステージ３５及び第２ステージ３６において各押圧ヘッド１０により各部品の押圧接合が施された後、第１ステージ３５及び第２ステージ３６より夫々の回路基板３がアンローダー１３８に取り出され、アンローダー１３８のレールに支持されながらＹ軸方向右向きに移動されて、部品押圧接合装置１０２より夫々の回路基板３が搬出される。
【０１６９】
このような部品押圧接合装置１０２においては、ローダー１３７及びアンローダー１３８における回路基板３の移動を図示Ｙ軸方向沿いの移動のみとすることができるため、ローダー１３７及びアンローダー１３８の構造を簡単なものとすることができ、部品押圧接合装置１０２の製作コストを削減することができる。
【０１７０】
上記実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【０１７１】
まず、部品押圧接合装置１０１において、押圧することにより電子部品１やヒートスプレッダ５等の部品を接合させる押圧ヘッド１０が複数備えられている場合において、押圧ヘッド１０を下降させることにより上記部品へ押圧力を作用させる昇降部１９が、従来における部品押圧接合装置のように複数の押圧ヘッドに対して１つのみ設置されているのではなく、各押圧ヘッド１０毎に個別に備えられていることにより、また、さらに、押圧ヘッド１０により上記部品に対して作用された接合押圧力を検出するロードセル１６が各押圧ヘッド１０毎に個別に備えられ、各押圧ヘッド１０毎に個別に上記検出された接合押圧力に基づいて制御部９により各昇降部１９を個別に制御することにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は回路基板３の形成精度による平面度の不均一、又は上記部品又は回路基板３の保管状態による形状の変形による形状のばらつきや平面度の不均一等により、押圧される上記各部品の上面高さが夫々微小に異なっている場合においても、各押圧ヘッド１０毎に個別に（言いかえれば、独立的に）かつ同時的に夫々の上記部品の状態（上記部品の形成精度や回路基板３の形成精度等の状態）に応じて個別に押圧力を制御することができる。
【０１７２】
例えば、電子部品１の各電極１ａ上に形成された各半田バンプ２の高さにばらつきがあるような場合、又は、回路基板３に部分的に歪みが発生し、その部分において配置されている電子部品１の上面高さが他の電子部品１の上面高さと異なるような場合等においては、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端部と電子部品１の上面との当接タイミングが、全ての押圧ヘッド１０において同時とはならず、また、押圧ヘッド１０による電子部品１及び回路基板３への押圧力においても各押圧ヘッド１０間においてばらつきが発生することもある。このような場合においても、各押圧ヘッド１０毎に個別かつ同時的に押圧力が制御可能となっているために、押圧接合された各電子部品１は、一定の高い接合位置精度でもって接合が施されることとなる。従って、複数の押圧ヘッド１０により、複数の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い高い生産性を有する部品押圧接合方法及び接合装置を提供することが可能となる。
【０１７３】
また、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１の先端部と電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面を当接させるとともに吸着ノズル１１により電子部品１又はヒートスプレッダ５の上面を吸着保持して、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａを確実に接触させた後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とをインジウム接合材４を介在させて確実に面接触させた後、各半田バンプ２又はインジウム接合材４の加熱による溶融を開始させ、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５への吸着保持の解除のタイミングを、半田又はインジウム接合材４の溶融中に解除するのではなく、半田又はインジウム接合材４が溶融後固化された後に解除を行う。これにより、各押圧ヘッド１０の吸着ノズル１１による電子部品１又はヒートスプレッダ５への吸着保持の解除を行う際に吸着ノズル１１において発生する真空破壊ブロー等により、電子部品１又はヒートスプレッダ５の接合位置のずれを無くすことができる。従って、吸着ノズル１１における真空破壊ブローによる部品の接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の回路基板への接合を行うことが可能となる。
【０１７４】
また、各押圧ヘッド１０毎において、ヘッドフレーム１８のスプリング受部１８ａと軸１５のスプリング受部１５ａに取り付けられて軸１５を支えている自重相殺スプリング１７により、押圧ヘッド上部１０ｂにおけるヘッドフレーム１８の下端が、押圧ヘッド下部１１ａの上端であるロードセル１６の押圧力検出面に、常時押圧されて接されていることにより、ロードセル１６において押圧ヘッド下部１０ａの上方向に働く押圧力を検出すること可能となっている。
【０１７５】
これにより、電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各電極３ａが圧接されたとき、又はヒートスプレッダ５と電子部品１がインジウム接合材４を介在させて圧接されたときに両者の間に発生する接合押圧力の反作用力により、ロードセル１６の押圧力検出面である上面がヘッドフレーム１８の下端を押し上げ、これによりこの接合押圧力をロードセル１６にて確実に検出することが可能となる。
【０１７６】
従って、この接合押圧力の検出により、制御部９において、吸着ノズル１１の先端部と電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の上面が当接したことを検出ことができるとともに、制御部９において、検出された接合押圧力に基づいて、昇降部１９による押圧ヘッド１０の下降量が微小に制御され、検出される接合押圧力が予め設定された設定押圧力となるように実際の接合押圧力をより正確に制御することができる。よって、電子部品やヒートスプレッダ等のような部品の接合を繰り返して行う際に、常に予め設定された設定押圧力において確実かつ正確に部品の接合を行うことができ、部品の接合品質を安定化させることが可能となる。
【０１７７】
また、各押圧ヘッド１０による電子部品１の各半田バンプ２と回路基板３の各パッド３ａとの圧接後、又はヒートスプレッダ５と電子部品１とのインジウム接合材４を介在させての圧接後、各押圧ヘッド１０毎において、押圧ヘッド１０による押圧力一定制御の状態として、ロードセル１６により接合押圧力の検出を行い、その後、セラミックヒータ１２の加熱により吸着ノズル１１の温度が昇温され、ロードセル１６において接合押圧力の減少が検出されたときを各半田の溶融開始、又はインジウム接合材４の溶融開始と判断して、押圧ヘッド１０による上記押圧力一定制御から、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とする位置制御に切替えることにより、各半田又はインジウム接合材４の溶融時においても、吸着ノズル１１の先端高さ位置を一定とすることができる。
【０１７８】
これにより、電子部品１の各半田バンプ２が溶融されたとき、又はインジウム接合材４が溶融されたときにおいて、吸着ノズル１１の先端位置が下がることにより、溶融状態にある各半田バンプ２又はインジウム接合材４がつぶれてしまうことを防止することができ、各半田又はインジウム接合材４の溶融中においても電子部品又はヒートスプレッダの接合高さ位置の管理を確実に行うことが可能となる。
【０１７９】
さらに、設定押圧力を半田バンプ２又はインジウム接合材４をつぶすことなく、かつ変形させることができるような力に予め設定しておき、上記押圧力一定制御の際に上記設定押圧力を各半田バンプ２又はインジウム接合材４に加えることにより、各半田バンプ２の形状を変形させながら各パッド３ａへの接触性を高め、又はインジウム接合材４の形状を変形させながら電子部品１の上面又はヒートスプレッダ５の凹部５ａの内側底面への接触性を高めることができる。よって、電子部品１を回路基板３に確実に接合することができ、又はヒートスプレッダ５を電子部品１に確実に接合することができ、部品の接合の信頼性を高めることが可能となる。
【０１８０】
また、部品押圧接合装置１０１において、各押圧ヘッド１０はメインフレーム２０を挟んでＹ軸方向に間隔Ｂでもって、すなわちその２行５列の配列の行間の間隔を間隔Ｂとして配列されている。また、押圧ヘッド１０やメインフレーム２０の構造的な制約、例えば、昇降部１９等の大きさ、各押圧ヘッド１０を支持するために要求されるメインフレーム２０の強度に基づく剛体の大きさ等の制約により、この間隔Ｂの短小化には限界がある。そのため、上記２行５列の各押圧ヘッド１０により、同様に２行５列に回路基板上に配列された各部品を同時的に押圧接合を施すような場合にあっては、上記回路基板上の上記２行の行間も上記間隔Ｂと同じとなるように上記回路基板を形成する必要があり、押圧ヘッド１０の配置制約に基づく制約が上記回路基板上の上記各部品の配置の制約となって、上記各部品の配置に無駄なスペースができるという問題点がある場合がある。
【０１８１】
そこで、本実施形態においては、部品押圧接合装置１０１において、Ｙ軸方向に押圧ヘッド１０の上記配置間隔Ｂでもって夫々配置された第１ステージ３５及び第２ステージ３６の２つのステージを備えさせ、夫々のステージに供給された２枚の回路基板３に対して部品の押圧接合作業を施すことができるようにさせて、Ｙ軸方向に上記間隔Ｂでもって配置された２枚の回路基板３における夫々の第１列（図３における第１列）に配置された各部品に対して押圧接合作業を施し、その後、第１ステージ３５及び第２ステージ３６をＹ軸方向に移動させて、上記２枚の回路基板３における夫々の第２列（図３における第２列）に配置された各部品に対して押圧接合作業を施している。これにより、回路基板上の部品の配列に上記制約のある間隔Ｂを考慮することがなくなるため、上記部品の配列において無駄なスペースを無くして、コンパクトな配列とすることができ、さらに、第１ステージ３５及び第２ステージ３６の夫々の回路基板３に対して効率的な押圧接合作業を行うことができ、生産性の高い部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８２】
また、部品押圧接合装置１０１がヘッドピッチ可変機構３１を備えることにより、上記２行５列に配列された各部品押圧ヘッド１０のうちの上記列の間隔ピッチＰを可変させることができ、回路基板３における様々な部品の配置にも対応して押圧接合作業を施すことができ、上記配置の自由度を高めることができるとともに、回路基板上における上記無駄なスペースを無くしてコンパクトな回路基板とすることができ、第１ステージ及び第２ステージの２つのステージを備えさせて効率的な部品の押圧接合を行うことができる生産性の高い部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８３】
また、回路基板３上に配置された部品を解除可能に支持して上記配置を保持する部品支持トレー６及び７が、回路基板３に取り付けらて上記配置が保持された状態にて回路基板３が部品押圧接合装置１０１に供給されることにより、回路基板３の移動の際に発生する振動等の影響を上記部品が受けるような場合であっても、上記配置は保持されているため、配置ずれ等の発生を防止することができる。
【０１８４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【０１８５】
【発明の効果】
本発明の上記第１態様によれば、１つの基板に配置された複数の部品を個別に押圧する複数の押圧装置が備えれらた部品押圧接合装置において、部品押圧部材を個別に昇降させる昇降装置が夫々の上記押圧装置毎に個別に備えられ、さらに上記部品押圧部材により部品に対して作用させた押圧動作状態を個別に検出する検出装置が上記押圧装置毎に個別に備えられていることにより、上記押圧装置毎に、上記検出装置により検出された上記押圧動作状態に基づいて個別に夫々の上記昇降装置を制御することができる。これにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は上記基板の形成精度や保管状態による平面度の不均一等により、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっている場合においても、各押圧装置毎に個別に（若しくは独立的に）かつ同時的に上記夫々の部品の状態に応じて押圧力を制御することができ、複数の上記押圧装置により、上記１つの基板に配置された上記夫々の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い、高い生産性を有する部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８６】
本発明の上記第２態様によれば、上記部品押圧接合装置において、さらに加熱装置が上記夫々の押圧装置毎に個別に備えられていることにより、上記夫々の部品における上記部品押圧部材による上記押圧動作状態に基づいて、個別に夫々の上記加熱装置による接合材の加熱を行うことができる。すなわち、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっており、上記夫々の部品において押圧されるタイミングが異なるような場合であっても、上記夫々の部品において確実に押圧された状態させた状態において、個別に溶融加熱を行うことができるとともに、第１態様による効果と同様な効果を得ることができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８７】
本発明の上記第３態様によれば、上記部品押圧接合装置における上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記昇降装置により上記部品押圧部材を下降させて上記部品押圧部材に対向する上記基板上の上記部品に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記加熱装置による上記接合材の溶融加熱動作を行わせるとともに、上記検出装置により検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持し、上記検出装置により押圧力の上記設定押圧力に対する減少の検出をもって、上記接合材の溶融開始と判断して、上記昇降装置による上記部品押圧部材の下降を停止させて上記押圧力の一定制御から上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する制御に切替えることにより、上記接合材の溶融時においても上記部品押圧部材の先端高さ位置を一定とすることができる。これにより、上記接合材が溶融されたとき、上記部品押圧部材の先端位置が下がることにより、溶融状態にある上記接合材がつぶれてしまうことを防止することができ、上記部品の上記基板に対する接合高さ位置の管理を確実に行うことができ、高い接合位置精度でもって部品の押圧接合を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１８８】
本発明の上記第４態様によれば、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記設定押圧力に達したタイミングに応じて上記溶融加熱動作を個別に開始することができ、上記夫々の部品が確実に圧接された状態において上記溶融加熱を個別に行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１８９】
本発明の上記第５態様によれば、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記接合材の加熱時間又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記接合材の溶融に必要な加熱時間においては上記部品の押圧動作を継続して行う、又は上記部品若しくは上記基板の平面度により上記部品の上面高さが異なり、上記部品に押圧力を作用させるタイミングも上記部品毎に異なるような場合にあっては、上記タイミングに応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１９０】
本発明の上記第６態様によれば、上記各押圧装置において、さらに冷却装置が個別に備えられていることにより、加熱溶融された上記接合材を上記部品毎に個別に固化冷却させることができ、かつ上記第２態様から第５態様まで効果を得ることができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９１】
本発明の上記第７態様によれば、上記各押圧装置において、上記部品押圧部材を上記部品の上面に当接（又は接触）させるとともに、上記部品押圧部材により上記部品を個別に保持させて、上記接合材が溶融している間に上記部品の保持を解除するのではなく、上記接合材が固化された後、すなわち、上記部品が上記基板に接合されたときに上記部品の保持を個別に解除することにより、上記部品押圧保持部材による保持解除を行う際に発生する影響、例えば、真空破壊ブロー等による影響により発生する上記部品の上記基板に対する接合位置ずれを防止することができる。従って、このような接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の基板への押圧接合を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９２】
本発明の上記第８態様によれば、上記各押圧装置が平面的に２行複数列の配列され上記列の間隔が一定の間隔でもって配列されていることにより、上記基板上に上記行方向沿いに上記一定の間隔でもって配置された同種かつ複数の上記部品に対して個別にかつ同時的に上記押圧接合動作を行うことができ、高い接合位置精度を持った部品の押圧接合を高い生産性でもって効率的に行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９３】
本発明の上記第９態様によれば、上記２行複数列に配列された上記各押圧接合装置において、上記列の間隔又は上記行の間隔を可変とする間隔機構が上記部品押圧接合装置に備えられていることにより、上記押圧接合動作が施される上記基板上における上記部品の配置に自由度が増すこととなり、多様な上記部品の配置にも対応することができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９４】
本発明の上記第１０態様によれば、部品支持機構により上記各部品が上記基板上に夫々の接合位置が保持されるように支持された状態にて、上記基板が上記部品押圧接合装置に供給され、上記部品支持機構による上記支持が解除された状態にて、上記各押圧装置により上記各部品に対する上記押圧接合動作を個別に行うことにより、上記基板の移動の際に発生する振動等の影響を上記部品が受けるような場合であっても、上記部品の接合位置の配置は保持されているため、配置ずれ等の発生を防止することができ、高い接合位置精度を持った部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０１９５】
本発明の上記第１１態様によれば、電子部品やヒートスプレッダのような上記部品に対して上記押圧接合動作を行うことができる部品押圧接合装置を提供することが可能となる。
【０１９６】
本発明の上記第１２態様によれば、上記基板に接合された上記電子部品に対して上記ヒートスプレッダが接合されるような場合において、上記ヒートスプレッダを上記電子部品に接合する上記接合材の融点が、上記電子部品を上記基板に接合する上記接合材の融点よりも低いことにより、上記ヒートスプレッダの接合の際に上記電子部品の上記基板への接合に影響を与えることなく行うことができる。
【０１９７】
本発明の上記第１３態様によれば、１つの基板に配置された複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作を行うとともに上記夫々の押圧接合状態に応じて上記接合材の溶融加熱動作を行うことにより、押圧される上記部品の形成精度による形状のばらつき、又は上記基板の形成精度や保管状態による平面度の不均一等により、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっている場合においても、各押圧装置毎に個別に（若しくは独立的に）かつ同時的に上記夫々の部品の状態に応じて押圧力を制御することができる。よって、上記１つの基板に配置された上記夫々の部品に対して、同時的に高い接合位置精度でもって、効率よく部品の押圧接合を行い、高い生産性を有する部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０１９８】
本発明の上記第１４態様によれば、上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに上記夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作及び上記接合材の溶融加熱動作を行うことにより、押圧される上記１つの基板に配置された上記夫々の部品の上面高さが異なっており、上記夫々の部品において押圧されるタイミングが異なるような場合であっても、上記夫々の部品において確実に押圧された状態させた状態において、個別に溶融加熱を行うことができるとともに、第１３態様による効果と同様な効果を得ることができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０１９９】
本発明の上記第１５態様によれば、上記複数の部品押圧部材を下降させて上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、上記夫々の部品に対して作用させた押圧力を個別に検出し、上記検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持するとともに上記接合材の溶融加熱を行い、上記押圧力の上記設定押圧力に対する減少の検出をもって、上記接合材の溶融開始と判断して、上記部品押圧部材の下降を停止させて上記押圧力の維持から上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持させることにより、上記接合材の溶融時においても上記部品押圧部材の先端高さ位置を一定とすることができる。これにより、上記接合材が溶融されたとき、上記部品押圧部材の先端位置が下がることにより、溶融状態にある上記接合材がつぶれてしまうことを防止することができ、上記部品の上記基板に対する接合高さ位置の管理を確実に行うことができ、高い接合位置精度でもって部品の押圧接合を行うことができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【０２００】
本発明の上記第１６態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記設定押圧力に達したタイミングに応じて上記溶融加熱動作を個別に開始することができ、上記夫々の部品が確実に圧接された状態において上記溶融加熱を個別に行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０２０１】
本発明の上記第１７態様によれば、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記接合材の加熱時間又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことにより、例えば、上記接合材の溶融に必要な加熱時間においては上記部品の押圧動作を継続して行う、又は上記部品若しくは上記基板の平面度により上記部品の上面高さが異なり、上記部品に押圧力を作用させるタイミングも上記部品毎に異なるような場合にあっては、上記タイミングに応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うことができ、確実かつ正確な部品の押圧接合を行うことが可能となる。
【０２０２】
本発明の上記第１８態様によれば、上記複数の部品への押圧力の作用開始から、上記接合材の固化まで、すなわち、上記部品が上記基板に接合されるまで、上記部品を個別に上記部品押圧部材に保持させておくことにより、上記部品押圧保持部材による保持解除を行う際に発生する影響、例えば、真空破壊ブロー等による影響により発生する上記部品の上記基板に対する接合位置ずれを防止することができる。従って、このような接合位置ずれが問題となるような高い接合位置精度が要求される部品の基板への押圧接合を行うことができる部品押圧接合方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態にかかる部品押圧接合装置の一部を透過させた斜視図である。
【図２】 上記実施形態の部品押圧接合装置が備える押圧ヘッドの模式的な構造図である。
【図３】 上記実施形態の部品押圧接合装置に供給される回路基板及び電子部品の配置を模式的に示す平面図である。
【図４】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図５】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図６】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図７】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示す模式説明図である。
【図８】 上記実施形態の部品押圧接合方法における電子部品の回路基板への押圧接合方法を示すフローチャートである。
【図９】 上記実施形態の部品押圧接合方法におけるヒートスプレッダの電子部品への押圧接合方法を示すフローチャートである。
【図１０】 上記実施形態の部品押圧接合方法における押圧力一定制御及び先端高さ位置一定制御の動作手順を示すフローチャートである。
【図１１】 上記実施形態の部品押圧接合方法において、（Ａ）は吸着ノズルの先端高さ、（Ｂ）は吸着ノズルの温度、（Ｃ）は冷却ブローノズルの動作の夫々の時間による変化状態を示すタイムチャートである。
【図１２】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１３】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１４】 上記実施形態の部品押圧接合装置における回路基板の搬入及び搬出方法を模式的に示す模式説明図である。
【図１５】 上記実施形態の部品押圧接合装置における制御系統図である。
【図１６】 上記実施形態の変形例にかかる部品押圧接合装置の一部を透過させた斜視図である。
【図１７】 従来の部品押圧接合方法を模式的に示す説明図である。
【図１８】 上記実施形態のヘッドピッチ可変機構及びＸ軸方向移動機構の構造を模式的に示す模式説明図である。
【図１９】 上記実施形態に部品押圧接合装置に供給される回路基板に配置された電子部品が支持されている状態の部品支持トレーの部分平面図である。
【図２０】 上記実施形態の部品押圧接合装置に供給される回路基板に配置されたヒートスプレッダが支持されている状態の部品支持トレーの部分平面図である。
【符号の説明】
１…電子部品、１ａ…電極、２…半田バンプ、３…回路基板、３ａ…パッド、３ｂ…回路基板、４…インジウム、５…ヒートスプレッダ、５ａ…凹部、６…部品支持トレー、６ａ…支持ジグ、７…部品支持トレー、７ａ…支持ジグ、９…制御部、１０…押圧ヘッド、１０ａ…押圧ヘッド下部、１０ｂ…押圧ヘッド上部、１１…吸着ノズル、１２…セラミックヒータ、１３…ウォータジャケット、１４…冷却ブローノズル、１５…軸、１５ａ…スプリング受部、１５ｂ…軸下部、１６…ロードセル、１７…自重相殺スプリング、１８…ヘッドフレーム、１８ａ…スプリング受部、１９…昇降部、１９ａ…モータ、１９ｂ…ボールねじ軸、１９ｃ…昇降部フレーム、１９ｄ…ナット部、２０…メインフレーム、２０ａ…、第１フレーム、２０ｂ…第２フレーム、２０ｃ…第３フレーム、２１…ＬＭレール、２２…ＬＭブロック、２３…ＬＭレール、２４…ＬＭブロック、２５…ＬＭレール、２６…ＬＭブロック、２７…ＬＭレール、２８…ＬＭブロック、３１…ヘッドピッチ可変機構、３１ａ…ボールねじ軸部、３１ｂ…ナット部、３１ｃ…モータ、３１ｄ…軸受部、３２…Ｘ軸方向移動機構、３２ａ…ボールねじ軸部、３２ｂ…ナット部、３２ｃ…モータ、３３…Ｙ軸方向移動機構、３４…スライドベース、３５…第１ステージ、３５ａ…レール、３６…第２ステージ、３６ａ…レール、３７…ローダー、３７ａ…レール、３８…アンローダー、３８ａ…レール、１０１…部品押圧接合装置、１０１ａ…作業部、１０２…部品押圧接合装置、１３７…ローダー、１３８…アンローダ、Ａ…間隔、Ｂ…間隔、Ｃ…切断線、Ｄ…切断線、Ｐ…間隔ピッチ、Ｑ…基準位置、Ｓ…昇降動作軸。
Claims (18)
- １つの基板（３）上に接合材（２、４）を介在させて配置された複数の部品（１、５）に個別に押圧力を作用させて個別に接合動作を行わせる複数の押圧装置（１０）を有する部品押圧接合装置（１０１、１０２）であって、
上記各押圧装置は、
上記部品を個別に押圧する部品押圧部材（１１）と、
上記部品押圧部材を個別に昇降させる昇降装置（１９）と、
上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧動作状態を個別に検出する検出装置（１６）とを備え、
上記部品押圧接合装置は、上記接合材を溶融加熱する加熱装置（１２）と、上記各押圧装置における上記検出装置の検出結果が入力されかつ上記入力された検出結果に基づいて個別に上記昇降装置の昇降動作及び上記加熱装置の溶融加熱動作を制御する制御装置（９）とを備え、
上記制御装置により、複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作を行わせるとともに上記押圧動作状態に応じて上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせることを特徴とする部品押圧接合装置。 - 上記加熱装置は、上記各押圧装置に備えられ、かつ上記各押圧装置において上記接合材の溶融加熱を個別に行うことが可能であり、
上記制御装置は、上記入力された検出結果に基づいて個別に上記加熱装置の溶融加熱動作を制御可能であって、
上記制御装置により、上記複数の上記押圧装置における上記部品押圧部材を下降させて複数の上記部品に個別に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、夫々の上記検出装置により検出された上記押圧動作状態に応じて個別に上記部品押圧部材による押圧動作及び上記加熱装置による溶融加熱動作を行わせる請求項１に記載の部品押圧接合装置。 - 上記各押圧装置における上記検出装置は、上記押圧動作状態として上記部品押圧部材により上記部品に対して作用させた押圧力を個別に検出可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記昇降装置により上記部品押圧部材を下降させて上記部品押圧部材に対向する上記基板上の上記部品に押圧力を作用させて接合動作を行わせるとき、上記加熱装置による上記接合材の溶融加熱動作を行わせるとともに、上記検出装置により検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持し、上記検出装置により押圧力の上記設定押圧力に対する減少が検出されると、上記昇降装置による上記部品押圧部材の下降を停止させて上記部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する請求項２に記載の部品押圧接合装置。 - 上記制御装置により、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記検出装置により検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる請求項３に記載の部品押圧接合装置。
- 上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、上記加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる請求項２から４のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置。
- 上記各押圧装置は、上記溶融加熱された上記接合材の固化冷却を個別に行う冷却装置（１４）をさらに備えて、上記制御装置による上記加熱装置での溶融加熱動作終了後に上記冷却装置による固化冷却を個別に行う請求項２から５のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置。
- 上記各部品押圧部材は上記部品を個別に解除可能に保持可能であって、
上記制御装置は、上記複数の押圧装置において、上記部品押圧部材により、上記部品へ押圧力を作用させるときに上記部品を個別に保持させて、上記部品が上記基板に接合されたときに上記部品の保持を個別に解除する請求項１から６のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置。 - 上記各押圧装置は、平面的に２行複数列に配列されかつ上記列の配列間隔は一定の間隔でもって配列されており、
上記基板上に上記接合材を介在させてかつ上記行沿いに上記一定の間隔でもって配置された同種かつ複数の上記部品に対して上記接合動作を個別に行う請求項１から７のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置。 - 上記各押圧装置の上記列の上記一定の間隔又は上記行の間隔を可変とする間隔可変機構（３１）をさらに備える請求項８に記載の部品押圧接合装置。
- 上記各部品を解除可能に支持する部品支持機構（６、７）により上記基板上に夫々の接合位置が保持されるように支持された状態にて、上記基板が請求項１から９のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置（１０１、１０２）に供給され、
上記部品支持機構による上記支持が解除された状態にて、上記各押圧装置により上記各部品に対する上記基板への上記接合動作が個別に行われる部品押圧接合装置。 - 上記部品は、上記接合材（２）を介在させて上記基板に接合される電子部品（１）、又は上記基板に接合された状態の上記電子部品に上記接合材（４）を介在させて接合されるヒートスプレッダ（５）である請求項１から１０のいずれか１つに記載の部品押圧接合装置。
- 上記基板に上記接合材（２）を介在させて接合された状態の上記電子部品に上記接合材（４）を介在させて上記ヒートスプレッダを接合させる場合において、
上記ヒートスプレッダを上記電子部品に接合する上記接合材（４）の融点は、上記電子部品を上記基板に接合する上記接合材（２）の融点よりも低い請求項１１に記載の部品押圧接合装置。 - １つの基板（３）上に接合材（２、４）を介在させて配置された複数の部品（１、５）を複数の部品押圧部材（１１）により個別に押圧可能なように、上記複数の部品押圧部材と上記複数の部品との位置合わせを行い、
上記複数の部品押圧部材を下降させ、
上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作を行うとともに上記夫々の押圧接合状態に応じて上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行うことを特徴とする部品押圧接合方法。 - 上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに上記夫々の押圧接合状態に応じて個別に上記夫々の部品押圧部材による押圧動作及び上記接合材の溶融加熱動作を行って、上記基板上に上記接合材を介在させて上記複数の部品の接合を行う請求項１３に記載の部品押圧接合方法。
- 上記複数の部品押圧部材を下降させて上記複数の部品に個別に押圧力を作用させるときに、上記夫々の部品に対して作用させた押圧力を個別に検出して、上記検出された押圧力を設定押圧力に対して略一定に維持するとともに上記接合材の溶融加熱を行い、
上記略一定に維持された押圧力の上記設定押圧力の減少が検出されると、上記夫々の部品押圧部材の下降を停止させて上記夫々の部品押圧部材の上記基板に対する位置を維持する請求項１４に記載の部品押圧接合方法。 - 上記夫々の押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行うときに、上記検出された押圧力が上記設定押圧力に達する情報をもとに個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行う請求項１５に記載の部品押圧接合方法。
- 上記押圧動作状態に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせるとき、加熱装置の加熱特性又は上記部品若しくは上記基板の平面度に応じて個別に上記押圧動作及び上記溶融加熱動作を行わせる請求項１４から１６のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法。
- 上記複数の部品へ押圧力を作用させるときに上記夫々の部品を上記夫々の部品押圧部材により個別に保持し、
上記溶融加熱動作により上記接合材を個別に溶融させ、
その後、上記溶融された接合材を個別に固化冷却し、上記接合材が固化されて上記基板に上記夫々の部品が上記接合材を介在させて接合されたときに上記夫々の部品の保持を個別に解除する請求項１３から１７のいずれか１つに記載の部品押圧接合方法。
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