JP3996412B2 - 電子部品実装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアICなど、一面に複数の突起電極を有する電子部品を基板などの実装対象物に実装する電子部品実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ベアICなどの一面に複数の突起電極が設けられた電子部品を基板に実装する方法として、例えば特開2000−68327号公報においては、図7(a)に示すように、電子部品41をその突起電極41aを下向きにして供給してその上面を吸着ノズルにて吸着保持し、支持台上に基板42を供給して固定支持し、基板42の電子部品実装箇所と電子部品41の少なくとも一方に、1又は複数の山状に封止材43を塗布し、その後電子部品41が基板42の実装位置の上方に位置するように吸着ノズルと支持台を位置決めし、図7(b)に示すように、吸着ノズル又は支持台を互いに接近するように移動させて電子部品41の突起電極41aを基板42の電極42aに当接させ、さらに所定の押圧力を作用させた状態で吸着ノズルに超音波振動を付与することにより、突起電極41aを基板42の電極42aに超音波振動エネルギーにて溶融接合して電子部品41を基板42に実装すると同時に封止材43にて基板42と電子部品41の間の間隙を封止するようにしたものが開示されている。
【0003】
このような実装方法によると、電子部品41を超音波接合によって基板42に実装した後、基板42を斜めに配置して保持し、ディスペンサなどを用いて電子部品41と基板42の間の間隙に封止材43を流し込んで充填し、その後封止材43を加熱硬化させて封止処理する従来の実装方法に比して生産性が向上するとともに、設備コストを低減できるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記方法では、電子部品41又は基板42の接合面に1又は複数の山状に所定量の封止材43を塗布した状態で、電子部品41を突起電極41aと電極42aが接合されるように基板42に向けて押圧することで、塗布された山状の封止材43をその頂部から押し潰して周囲に押し広げることで電子部品41と基板42の間隙の全体に充填するのであるが、図8に示すように、封止材43が広がる際に突起電極41aの周辺で気泡44を噛み込む恐れがあり、この気泡44が温度変化によって膨張して突起電極41aと電極42aの接合部を剥離させるように作用し、接合不良発生の原因となるという問題が生じる可能性がある。
【0005】
特に、近年は電子回路を構成する電子部品(チップ)の数を少なくすることが求められ、それに伴って各電子部品の高機能化・高集積化が進められる結果、単一の電子部品は逆に大型化・多電極化が進行し、例えば近い将来に10mm角から20mm角の大きさで、突起電極の数が50個〜100個から1000個以上のものまでが実用されることが予想されるに至っており、このように電子部品が大型化し、突起電極の数が大量になることにより、上記のような問題が接合状態の信頼性に大きな影響を与えることになる。
【0006】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、電子部品の実装と同時に封止材を気泡を噛み込むことなく実装対象物との間に充填することができ、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現できる電子部品実装方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品実装方法は、一面に複数の突起電極を有する電子部品を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の突起電極配設面と実装対象物の実装面の少なくとも一方に、その中央部で交差するとともに、中央部で高くかつ中央部から周囲に向けて放射状に延びるように封止材又は接着材を線状に描画塗布する工程と、電子部品と実装対象物の位置合わせを行って電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に接触させ、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材を高くなっている中央部から放射状に塗布された線に沿って周囲に流動させて、封止材又は接着材を電子部品と実装対象物の間の隙間に充填する工程と、電子部品に押圧荷重を負荷しつつ接合エネルギーを付与して突起電極と電極を接合する工程とを有するものである。
【0008】
このような構成によると、封止材又は接着材を山状に塗布するのではなく、線状に描画塗布するとともにそれを中央部で交差させることで中央部で高くかつ周囲に向けて放射状に塗布していることにより、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材が中央部から放射状に塗布された線に沿って円滑に周囲に流動するので、電子部品の面積が大きく、多数の突起電極が配設されている場合でも突起電極の周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品と実装対象物の間の隙間の全体に封止材又は接着材を充填することができ、電子部品の突起電極と実装対象物の電極との接合と同時に封止材又は接着材の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品実装方法の一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
【0011】
まず、本実施形態の部品実装装置における全体構成について、図1、図2を参照して説明する。1は、ベアICチップからなる電子部品2を実装対象物の基板3(図3、図4参照)に実装する電子部品実装装置で、電子部品2はその一面に複数の突起電極2aが配列されており、基板3の部品実装位置には各突起電極2aを接合する電極3a(図3参照)が形成されている。電子部品2は、例えば10mm角〜20mm角の大きさで、突起電極2aは50〜100個以上、特に大型の電子部品2においては1000個以上設けられている。
【0012】
電子部品実装装置1の基台4上の後部には、電子部品2を保持して基板3に実装する実装ヘッド5をX軸方向に移動可能に支持するX方向テーブル6が配設されている。X方向テーブル6の所定箇所の下部とその前部の間にわたってY軸方向に移動可能なY方向テーブル7が配設され、このY方向テーブル7上に基板3を載置固定する支持台8が昇降可能に設けられている。X方向テーブル6の前部には基板3を基台4の一側からY方向テーブル7まで搬入するローダ9と、Y方向テーブル7から基台4の他側に搬出するアンローダ10が配設されている。ローダ9やアンローダ10は基板3の両側を支持する一対のレールを有し、支持台8の前後両側にはこれら一対のレールに接続可能な部分レール11が設けられて基板3をこの部分レール11上に受けた後、支持台8上に載置固定するように構成されている。
【0013】
基台4の他側のX方向テーブル6より前方位置に、多数の電子部品2を形成されエキスパンドシート上でダイシングされた半導体ウエハ12を収容した部品マガジン13が設置されて、所望の半導体ウエハ12を所定の供給高さ位置に位置決めするマガジンリフタ14が配設され、マガジンリフタ14とY方向テーブル7との間に、マガジンリフタ14から導入された半導体ウエハ12のエキスパンドシートを拡張させ、各部品2を間隔をあけて分離させるエキスパンド台15が、任意の部品2を所定の第1の部品供給位置に位置決めするXYテーブル16上に設置して配設されている。17は第1の部品供給位置の部品2を認識する認識カメラである。
【0014】
18は、エキスパンド台15上の第1の部品供給位置で電子部品2を吸着し、X方向テーブル6と同じX方向に移動して第2の部品供給位置まで移載するとともに吸着した電子部品2を180度上向きに旋回させる部品反転手段である。半導体ウエハ12の状態では、各電子部品2の突起電極2aは上面に形成されており、部品反転手段18にて各電子部品2の突起電極2aが形成された面を吸着した後上向きに180度旋回することによって、電子部品2の突起電極2aが形成された面が下向き、反対側の面が上向きとなり、その状態で第2の部品供給位置で実装ヘッド5に受け渡すように構成されている。以上のマガジンリフタ14、エキスパンド台15、反転手段18にて部品2を実装ヘッド5に供給する部品供給手段20が構成されている。
【0015】
19は基板3の電子部品2の実装箇所に封止材を描画塗布するように吐出するディスペンサで、X方向テーブル6にてX方向に移動可能に構成されており、このディスペンサ19とX方向テーブル6とY方向テーブル7にて描画塗布手段21が構成されている。
【0016】
実装ヘッド5は、図2に示すように、ボイスコイルモータなどの移動手段22にて軸芯方向に昇降駆動可能なスプライン軸(図示せず)の下部に超音波ヘッド23が取付けられている。超音波ヘッド23は、支持ブラケット24に超音波振動発生手段25と共振体26を取付けて構成され、その共振体26又はそれに取付固定された吸着ノズルにて電子部品2を保持するように構成されている。
【0017】
以上の全体構成における部品実装動作を説明すると、ローダ9にて供給された基板3をY方向テーブル7に設けられた部分レール11上に受け渡した後、支持台8を所定高さ位置まで上昇させて基板3を支持台8上に載置固定する。次いで基板3の電子部品実装箇所に封止材31を描画塗布する。この封止材31の描画に際しては、図3に示すように、ディスペンサ19から封止材31を吐出しながら、基板3をY方向テーブル7にてY方向に移動させるとともにディスペンサ19をX方向テーブル6にてX方向に移動させることによって線状に塗布して行う。
【0018】
描画パターンは、図3(a)に示すように、基板3の電子部品実装箇所の中央部で交差しかつその中央部から周囲に向けて放射状に延びるように描画している。図3(a)の例では、基板3の電子部品実装箇所の中央部を方形に取り囲むように突起電極2aを接合する複数の電極3aが配設されており、その中央部で45°の角度間隔で交差するように4本のライン31a〜31dを描画している。描画工程としては、図3(b)に示すように、対辺の中央位置間を横断する2本のライン31a、31bを塗布した後、対角方向に横断する2本のライン31c、31dを順次塗布している。
【0019】
一方、電子部品2は部品供給手段20にてその突起電極2aを下向きにした状態で第2の部品供給位置に供給され、この電子部品2を実装ヘッド5の共振体26又はそれに取付固定された吸着ノズルにて保持する。次いで、実装ヘッド5がX方向テーブル6にて基板3における電子部品2の実装位置のX方向位置まで移動し、またY方向テーブル7が基板3における電子部品2の実装位置のY方向位置が実装ヘッド5のY方向位置に一致するように移動し、図4(a)に示すように、電子部品2と基板3の実装箇所の位置合わせを行う。
【0020】
次に、実装ヘッド5の移動手段22を作動させて電子部品2を下降させ、図4(b)に示すように、突起電極2aを基板3の実装位置の電極に当接させる。この電子部品2を基板3に向けて下降させる過程で、図4(a)に示すように封止材31を交差させて放射状に塗布した結果、封止材31の山が高くなっている中央部から周囲に向けて放射状に塗布されたライン31a〜31dに沿って封止材31が円滑に周囲に流動する。その結果、電子部品2の面積が大きく、多数の突起電極2aが配設されている場合でも、図5に示すように、突起電極2aの周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品2と基板3の間の隙間の全体に封止材31が充填され、確実に封止される。
【0021】
その後、移動手段22にて所定の押圧荷重を負荷しながら超音波振動発生手段25を作動させることで、突起電極2aと基板3の電極3aの接合面に超音波振動エネルギーを供給して溶融接合し、電子部品2の基板3に対する実装が終了する。電子部品2の実装が終了すると、支持台8が下降して基板3が部分レール11上に受け渡されるとともに、部分レール11がアンローダ10に接続されてアンローダ10にて搬出される。
【0022】
本実施形態によれば、上記のように電子部品2と基板3の間に充填される封止材31への気泡の噛み込みを効果的に防止できるので、温度変化等があっても、気泡の膨張で突起電極2aと電極3aの接合部を剥離させるように作用して接合不良発生するというような恐れを無くすことができる。従って、電子部品2の突起電極2aと基板3の電極3aの接合と同時に封止材31の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【0023】
上記実施形態の説明では、封止材31の描画パターンとして、図6(a)に模式的に示すように、4本のラインを中央で交差させた例を示したが、図6(b)に示すように3本のラインを中央で交差させたり、図6(c)に示すように2本のラインを中央で交差させるだけでも良く、さらに電子部品2が大型で、中央部に単一の交差部を設けるだけでは封止材が全体に円滑に行き渡らない恐れがある場合には、図6(d)に示すように、周辺部に複数の交差部ができるように井桁状の塗布ラインを付加した描画パターンとすることもできる。このように、電子部品2の大きさや突起電極2aの配設状態に応じて描画パターンは任意に設定することができ、その場合中央部で交差するとともに中央部から周囲に向けて放射状に延びるという条件を満たした描画パターンを有することで上記効果を奏することができる。
【0024】
上記実施形態の説明では、X方向テーブル6に配設したディスペンサ19とY方向テーブル7から成る描画塗布手段21にて封止材31を基板3の電子部品実装箇所に描画塗布する例を示したが、独立した描画塗布手段を配設して電子部品2の突起電極2aの配設面に封止材31を塗布するようにしても良く、電子部品2と基板3の両方に封止材31を塗布するようにしてもよい。
【0025】
また、以上の説明では、電子部品2と基板3の隙間に封止材31を充填する例を示したが、封止材31に代えて接着材を塗布して電子部品2を基板3に接着固定するようにしてもよい。
【0026】
また、上記実施形態の説明では、電子部品2の突起電極2aと基板3の電極3aの接合を、超音波振動エネルギーを付与して接合する例を示したが、超音波振動エネルギーに代えて熱エネルギーを付与して熱圧着にて接合する場合や、超音波ヘッド23に加熱手段を設けて超音波振動エネルギーと熱エネルギーを併用して付与することによって接合する場合にも、本発明を適用してその効果を奏することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明の電子部品実装方法によれば、以上のように封止材又は接着材を山状に塗布するのではなく、線状に描画塗布するとともに、それを中央部で交差させることで中央部で高くかつ周囲に向けて放射状に塗布することにより、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材が中央部から放射状に塗布された線に沿って円滑に周囲に流動し、そのため電子部品の面積が大きく、多数の突起電極が配設されている場合でも突起電極の周囲で気泡を噛み込むことなく、電子部品と実装対象物の間の隙間の全体に封止材又は接着材を充填することができ、電子部品の突起電極と実装対象物の電極との接合と同時に封止材又は接着材の適切な充填が完了し、封止を含めた実装を高い信頼性を持って生産性良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における電子部品実装装置の全体概略構成を示す斜視図である。
【図2】同実施形態の実装ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図3】同実施形態における封止材の描画塗布状態を示し、(a)は描画パターンの平面図、(b)は描画工程を示す斜視図である。
【図4】同実施形態における実装工程を示す断面図である。
【図5】同実施形態における接合部の部分拡大断面図である。
【図6】同実施形態における各種描画パターンを示す模式図である。
【図7】従来例の電子部品実装方法における実装工程を示す断面図である。
【図8】同従来例における接合部の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
1 電子部品実装装置
2 電子部品
2a 突起電極
3 基板(実装対象物)
3a 電極
5 実装ヘッド
6 X方向テーブル(位置決め手段)
7 Y方向テーブル(位置決め手段)
8 支持台
21 描画塗布手段
31 封止材
31a〜31d 封止材の塗布ライン
Claims (1)
- 一面に複数の突起電極を有する電子部品を実装対象物の電極に接合して実装する電子部品の実装方法であって、電子部品の突起電極配設面と実装対象物の実装面の少なくとも一方に、その中央部で交差するとともに、中央部で高くかつ中央部から周囲に向けて放射状に延びるように封止材又は接着材を線状に描画塗布する工程と、電子部品と実装対象物の位置合わせを行って電子部品の各突起電極を実装対象物の各電極に接触させ、電子部品を実装対象物に向けて相対移動させる過程で、封止材又は接着材を高くなっている中央部から放射状に塗布された線に沿って周囲に流動させて、封止材又は接着材を電子部品と実装対象物の間の隙間に充填する工程と、電子部品に押圧荷重を負荷しつつ接合エネルギーを付与して突起電極と電極を接合する工程とを有することを特徴とする電子部品実装方法。
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