JP4044232B2

JP4044232B2 - 部品実装方法と装置

Info

Publication number: JP4044232B2
Application number: JP37161998A
Authority: JP
Inventors: 和司東; 博之大谷; 昌三南谷; 真司金山; 健治高橋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP2000195905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を実装対象物に金属接合部どうしの相対移動や超音波振動による摩擦接合を伴い実装する部品実装方法と装置に関するものであり、例えば、ベアＩＣチップなどの電子部品をプリント配線された回路基板などに、金属接合部どうしの摩擦接合による電気接合を伴って実装し、電子回路基板を製造するような場合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
ベアＩＣチップなどのＩＣチップは、回路基板にプリント配線などして形成された導体ランドに電気接合するための電極が接合面に形成され、この接合面を回路基板の導体ランドを持った接合面に対向させて、導体ランドおよび電極間の電気接合を図った状態で固定するいわゆる面実装が行われる。
【０００３】
このような実装を行うのに本出願人は、図１１に示すように、ＩＣチップａの電極ｂの上に金属製のバンプｃをワイヤボンディングなどによって形成し、このＩＣチップａを吸着ノズルｆによって吸着、保持して取り扱い、位置決めされた回路基板ｄの上の所定位置に対向させて、前記バンプｃを回路基板ｄの導体ランドｅに押し当てた状態で、吸着ノズルｆに超音波振動手段ｈにより超音波振動を与えてＩＣチップａを振動させることにより、バンプｃおよび導体ランドｅどうしを摩擦溶融させて超音波接合し、ＩＣチップａを回路基板ｄに実装する方法を先に提案している。
【０００４】
これにより、ＩＣチップａなどの部品を金属の溶融を伴う接合により、確実な電気接合と高い実装強度を満足して、しかも迅速に回路基板ｄに実装することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超音波接合による部品実装において、接合が不良に終わったり、接合できてもそれに長い時間が掛かったりすることがときとしてある。これにつき本発明者らが種々に実験を繰り返し検討を重ねた結果、ＩＣチップａなどの部品の種類によって前記のような問題が生じることが判明した。これは、吸着ノズルｆの吸着面ｇの表面粗さと、ＩＣチップａなどの部品の吸着面ｇによって吸着される背面ｊとの表面粗さとの違いに起因している。
【０００６】
部品の背面の表面粗さは素材や形成条件によって異なる。一方、櫛歯状のパターンが形成されるＳＡＷフィルタなど特殊なＩＣチップａの背面ｊなどは、外部からのノイズを遮断し、または外部にノイズを発散させないために、それらの特性に対応した所定の表面粗さに設定されるため、従来通りにしか製作されない吸着ノズルｆの吸着面ｇの表面粗さとは、図１１に示すように合っていないことが多々ある。図１１では吸着面ｇの表面粗さがＩＣチップａの背面ｊの表面粗さのほぼ１／２程度と小さい場合を模式的に例示している。
【０００７】
吸着ノズルの吸着面と部品の背面との表面粗さがある程度合っていないと、吸着ノズル側から部品に超音波振動を与えるときに、吸着面と部品の背面との表面粗さによる凹凸の噛み合わせが図１１に示すように甘くなり、双方の間の摩擦係数が小さくなり滑りが生じやすくなるので、吸着ノズルの側の超音波振動などの動きを部品の側に十分に伝達することができず、前記のように接合不良を招いたり、接合に時間が掛かったりする。
【０００８】
また、近時での電子機器の高性能化や高機能化のために、ＣＰＵのクロック周波数が勢い高くなり、取り扱う情報量の増大を図ったり、音声の適用バンド数の増大を図ったりすることが行われ、水晶発振器を搭載したＩＣチップでは使用周波数が１ギガＨｚにも達して、ノイズの影響が大きく、これを防止するのにＩＣチップ背面の表面粗さを粗くする処理が施されている。
【０００９】
本発明の目的は、部品を実装対象物にそれらの金属接合部どうしを摩擦接合して実装するのに、部品の種類に係わらず部品を取り扱う吸着ノズルの動きを部品に効率よく伝達して、摩擦接合を伴う部品の実装を安定して達成できる部品実装方法と装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するため、本発明の部品実装方法は、吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルに超音波振動を与えることにより、部品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させて溶融結合し、部品を実装対象物に実装するのに、吸着ノズルの吸着面とこの吸着面で吸着される部品の背面とが、互いにほぼ合った表面粗さとされかつ前記加圧状態にある、吸着ノズルの吸着面とこの吸着面に吸着される部品の背面との間で、部品に超音波振動を伝達して、前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを摩擦させて接合し、部品を実装対象物に実装することを特徴としている。
【００１１】
これにより、吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルに超音波振動を与えることにより部品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させて溶融結合し、部品を実装対象物に実装するのに、吸着ノズルの吸着面とこの吸着面で吸着される部品の背面とが、互いの表面粗さがほぼ合っていることにより、双方の表面粗さによる凹凸が前記加圧の下に噛み合いやすく吸着面と背面との間で十分な摩擦係数を発揮し、前記吸着ノズル側から部品の側に超音波振動を効率よく伝達し、部品と実装対象物との金属接合部どうしを滑りなく十分に摩擦接合させ、部品をその種類にかかわらず実装対象物に安定して実装することができる。
【００１２】
前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行うと、予備摩擦状態での軽い加圧、摩擦状態によって、吸着面と部品の背面との表面粗さによる双方の凹凸どうしを早期に噛み合わせてその状態に落ちつかせてから、所定の加圧、摩擦状態にするので、吸着面と部品の背面との間の摩擦接合開始時の初期滑りを回避して、部品と実装対象物との金属接合部どうしをタイムラグ少なくより効率よく摩擦接合させて、より短時間により安定して部品を実装対象物に実装することができる。
【００１３】
吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を実装対象物に実装することを繰り返しながら、所定の時期に、吸着面を研磨材に接触させた状態で吸着ノズルにより前記同様な動きを与えて、吸着面と研磨材とを摩擦接触させ、吸着面を所定の表面粗さに再生する再生処理を行うと、通常、部品の実装の繰り返しにより吸着ノズルの吸着面は部品との摩擦によって徐々に摩耗して、部品の背面との間に上記のような十分な摩擦係数が得られなくなるが、上記所定の時期に吸着面の表面粗さを研磨によって再生することにより、摩耗による接合不良などの問題を回避しながら、研磨代がなくなるまで吸着ノズルを使用し続けられるし、前記再生のための研磨が超音波振動による動きであるときは特に、振動的摩擦で効率よく短時間で達成できる。
【００１４】
前記研磨の再生処理に代えて、吸着面を洗浄液に浸漬させた状態で吸着ノズルに前記同様に超音波振動を与えて洗浄することにより、吸着面に部品の接合で詰まった付着物を効率よく除去することができ、これだけでも、吸着面を所定の面粗度に再生する再生処理になり、研磨しないで再生できるし、この洗浄を、吸着面を研磨した後に行うと、吸着面の研磨により再生された粗面に付着し、詰まっている研磨粉などを除去して、振動などの吸着ノズルの動きを部品に伝達する特性に影響するのを防止できる。洗浄の後、吸着面をブローすることにより、洗浄液を早期に乾燥させられるので、洗浄後早期に再使用することができ、部品実装作業中に吸着ノズルを交換しないで再生処理を行うのに有効である。ブローは冷風によるのが熱の影響や消費がなく好適である。
【００１５】
上記のような部品実装方法を達成する装置としては、部品を所定位置に供給する部品供給部と、部品を実装する実装対象物を取り扱い所定位置に位置決めして部品の実装に供した後、他へ移す実装対象物取り扱い手段と、供給される部品を吸着ノズルの吸着面に吸着、保持して取り扱い、所定位置に位置決めされた実装対象物との間で金属接合部どうしを対向させて加圧しながら摩擦させて接合し部品を実装対象物に実装する部品取り扱い手段と、吸着ノズルに前記接合のための超音波振動を与える超音波振動手段と、吸着面がそれにより吸着する部品の背面とほぼ合った表面粗さを持っていることを条件に、部品実装位置にて、実装対象物取り扱い手段が取り扱う実装対象物の金属接合部に、部品取り扱い手段が取り扱う部品の金属接合部を対向させてから、双方を圧接させるとともに超音波振動手段を働かせて前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを加圧しながら摩擦させて超音波接合させる制御手段とを備えた基本構成として、所定のプログラムに従って自動的に安定して達成することができる。しかし、本発明の部品実装装置は、上記の基本構成に加え、さらに、制御手段は、上記方法のように、金属接合部どうしの摩擦接合のための摩擦を、所定の加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦する予備摩擦を行った後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行うものとして、さらに特異な機能を発揮するものとしている。
【００１６】
また別に、制御手段は、複数装備された吸着面の表面粗さが異なる吸着ノズルをそのときどきに実装する部品に対応するものを選択して用いるようにもでき、吸着ノズルの選択使用によって異なった種類の部品に１つの装置で適正に対応することができる。
【００１７】
制御手段はまた、部品を実装対象物に超音波接合を伴い実装するのに併せ、所定の時期に、吸着ノズルの吸着面を装備された研磨手段の研磨材に接触させながら超音波振動手段を働かせて、吸着面と研磨材を摩擦させるようにすることもできる。
【００１８】
これにより、１つの装置で、吸着ノズルを装備して金属接合部どうしの摩擦接合を伴って部品を実装対象物に実装することを繰り返しながら、制御手段が予め定められるなどした所定の時期において、吸着ノズルの吸着面を研磨材に接触させながら超音波振動を与えて摩擦させ、研磨による再生処理を自動的に効率よく行うことができ、吸着ノズルが再生処理の繰り返しにより研磨代が無くなって寿命に達するまで使用し続け、吸着ノズルを再生処理する都度いちいち着脱するような手間を省き、装置が長く休止して生産性が低下するのを防止することができる。
【００１９】
超音波接合時の吸着面と部品との間の滑り状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑り検出手段の検出結果に応じて所定の時期を設定し研磨を行うようにすると、所定の時期が予め定めた一定の時期である場合に比し、必要の都度対応できるので、再生処理が遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎて研磨代の無駄な減少を招いて吸着ノズルの寿命を徒に短くするようなことを防止することができる。
【００２１】
本発明のそれ以上の目的および特徴は以下の詳細な説明と図面の記載によって明らかになる。本発明の各特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品実装方法と装置の実施の形態について、実施例とともに図１〜図１０を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２３】
本実施の形態は、図４に示すように半導体ウエハ１がダイシングシート２上で個々のベアＩＣチップ３にダイシングされたものを部品として吸着ノズル１４により吸着して取り扱い、図１に示すようにプリント配線板などの回路基板４を実装対象物とし、双方の金属接合部５、６の超音波接合による電気接合を伴ってベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する場合の一例であり、１つの実施例としてベアＩＣチップ３の金属接合部５は半導体ウエハ１の上に薄膜技術によって形成された電極７にワイヤボンディング技術で形成した金属製のバンプ８とし、回路基板４の金属接合部６はその表面に形成された導体ランド９としてある。もっとも、本発明はこれに限られることはなく、他の電子部品や電子部品以外の種々な部品を種々な金属部分の摩擦接合を伴って、回路基板や回路基板以外の板状物、他の形態のものを含む種々な実装対象物に各種に部品実装する全ての場合に適用でき、摩擦接合は、基本的には部品および実装対象物の相対移動によって得られ金属接合部どうしの摩擦であればよく、それら少なくとも一方に超音波振動を与えて金属接合部どうしの摩擦状態を得る場合を含む。
【００２４】
本実施の形態の部品実装方法は図１に示すように、吸着ノズル１４の吸着面１４ａで吸着したベアＩＣチップ３を、回路基板４に対し互いの金属接合部５、６を対向させて加圧しながら、少なくとも吸着ノズル１４の側からベアＩＣチップ３を回路基板４に対し超音波振動を含み相対移動させて、ベアＩＣチップ３と回路基板４との前記金属接合部５、６どうしを摩擦させて溶融あるいは電子間結合を伴い接合し、ベアＩＣチップ３を回路基板４に実装するのに、吸着ノズル１４の動きを、図１の（ｂ）に模式的に示すように互いにほぼ合った表面粗さとされ前記加圧状態にある、吸着ノズル１４の吸着面１４ａとこの吸着面１４ａに吸着されるベアＩＣチップ３の背面３ｂとの間で、ベアＩＣチップ３に伝達して、前記ベアＩＣチップ３と回路基板４との金属接合部５、６どうしを摩擦させて溶融あるいは電子間結合を伴い接合し、ベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する。
【００２５】
このように、吸着ノズル１４の吸着面１４ａで吸着したベアＩＣチップ３を、回路基板４に対し互いの金属接合部５、６を対向させて加圧しながら、吸着ノズル１４の側からベアＩＣチップ３を回路基板４に対し相対移動させ、あるいは吸着ノズル１４の側に超音波振動を与えてベアＩＣチップ３に伝達するのに、吸着ノズル１４の吸着面１４ａの表面粗さが、吸着面１４ａで吸着するベアＩＣチップ３の背面３ｂの表面粗さとほぼ合っていることにより、吸着面１４ａおよび背面３ｂ双方が、前記加圧の下にそれらの表面粗さによる凹凸にて図１の（ｂ）に示すように噛み合いやすく、吸着面１４ａと背面３ｂとの間で十分な摩擦係数を発揮し、前記吸着ノズル１４の動きをベアＩＣチップ３に滑りなく効率よく伝達して、ベアＩＣチップ３と回路基板４との金属接合部５、６どうしを十分に摩擦接合させ、ベアＩＣチップ３をその種類にかかわらず安定して回路基板４に実装することができる。
【００２６】
例えば、一般に鏡面と言われる金属表面は、♯１０００程度のラッピング材で研磨して得られる。これに対しＳＡＷフィルタであるベアＩＣチップ３では、ノイズカットのために背面３ｂを♯１２００程度のラッピング材で研磨して表面粗さを粗くする処理を行っている。これを、従来通りの鏡面に近い吸着面１４ａを持った吸着ノズル１４で摩擦接合を行おうとすると、吸着面１４ａと背面３ｂとの間に図１１に示す従来例の場合のような滑りが生じて接合不良や、接合に長い時間掛かる問題が生じる。しかし、吸着面１４ａを前記♯１２００のラッピング材で研磨して表面粗さをほぼ合わせることにより、良好な接合状態が短時間で得られた。
【００２７】
なお、ベアＩＣチップ３を取り扱う本実施の形態では、ベアＩＣチップ３がパッケージを施されていないものであるに対応して、電気接合部５、６を金属の溶融あるいは電子間結合を伴った溶接接合部１０を持って超音波接合するのに併せ、バンプ８を回路基板４の導体ランド９に圧接させるときのベアＩＣチップ３と回路基板４との近づきによって、それらの一方または双方に予め供与してある例えばシリカと樹脂バインダなどからなる図１に仮想線で示すような封止材１１を双方で圧迫しながらそれらの間の必要範囲、例えば図１に示すように双方の対向し合う接合面３ａおよび４ａの間の周囲から外回りに適度なぬれ広がり部１３を持つような範囲に充満させることにより、電気接合部５、６およびベアＩＣチップ３の接合面３ａなどをまわりから封止する封止処理をするようにしている。しかし、ベアＩＣチップ３などのようにパッケージを施されない電子部品以外では、電気接合部５、６の接合部を回りから封止するだけでもよいし、そのような封止処理を省略することもできるなど、封止処理は電子部品の種類に応じて必ずしも必須ではない。
【００２８】
本実施の形態では特に、前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行う。このようにすると、予備摩擦状態での軽い加圧、摩擦状態によって、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３の背面３ｂとの表面粗さによる双方の凹凸どうしを早期に噛み合わせてその状態に落ちつかせて所定の加圧、摩擦状態にすることで、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３の背面３ｂとの接合開始時の初期滑りを回避して、ベアＩＣチップ３と回路基板４との金属接合部５、６どうしをタイムラグ少なく効率よく摩擦接合させて、より短時間により安定してベアＩＣチップ３などの部品を回路基板４などの実装対象物に実装することができる。
【００２９】
通常、ベアＩＣチップ３の実装を繰り返しながら吸着ノズル１４の吸着面１４ａはベアＩＣチップ３の背面３ｂとの摩擦によって徐々に摩耗して、ベアＩＣチップ３の背面３ｂとの間に上記のような十分な摩擦係数が得られなくなる。しかし、本実施の形態ではさらに、吸着ノズル１４の吸着面１４ａで吸着したベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する上記の操作を繰り返しながら、所定の時期に、吸着面１４ａを図２の（ａ）、図３に示すように、研磨材１０１に接触させた状態で吸着ノズル１４に前記同様に超音波振動などの動きを与えて、吸着面１４ａと研磨材１０１とを摩擦させ、吸着面１４ａを所定の表面粗さに再生する再生処理を行う。
【００３０】
これにより、所定の時期に吸着面１４ａの表面粗さを所定の時期に研磨によって再生することにより、摩耗による接合不良などの問題を回避しながら、研磨代がなくなるまで吸着ノズル１４を使用し続けられる。また、前記再生のための研磨が超音波振動による振動的摩擦で行うと、作業効率がよく短時間で達成することができ、吸着ノズル１４に超音波振動を与えながらベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する部品実装作業中に吸着ノズル１４を交換しないでこの再生処理を行うと、超音波振動手段２４を共用できるので特に有効である。
【００３１】
研磨材１０１に、図２の（ａ）、図３に示すラッピングテープのように連続したものを用い、供給ローラ１０２と巻取りローラ１０３との間で吸着面１４ａとの接触位置を更新するように搬送するなどして移動させると、研磨材１０１をいちいち交換せずに前記特徴ある再生処理を安定して繰り返し行える。移動は１回あるいは必要回数再生処理を終える都度行ってもよいし、研磨中に間欠に、あるいは連続して行ってもよい。
【００３２】
具体的には、図５に示す装置では、吸着ノズル１４を昇降させるボイスコイルモータ１５による荷重５００ｇ〜５Ｋｇ程度の磁気加圧力で前記圧接を行い、吸着ノズル１４に圧電素子１６からの振動を受けるホーン１７を接続して、吸着ノズル１４に、振動数６０ＫＨｚ、振幅１〜２μｍ程度の超音波振動を与えて、前記圧接されているバンプ８と導体ランド９とに摩擦を生じさせて、双方の溶融あるいは電子間結合を伴い超音波接合し、また、吸着ノズル１４の吸着面１４ａを研磨材１０１に摩擦接触させて前記研磨を行うようにしている。吸着ノズル１４は図５に示すように上記超音波振動が与えられたときに折損しないように、これの支持軸８１に弾性チューブ８２を介して接続され、弾性チューブ８２を通じて支持軸８１側からの吸引作用も吸着ノズル１４に及ぶようにしている。しかし、そのための具体的な構成は特に問うものではなく種々に設計することができる。
【００３３】
ここで、実施例データを示すと、摩擦接触させるときの荷重が３００〜５００ｇで、超音波振動は周波数が６０ＫＨｚ、振動の振幅を１〜２μｍ、粗さの番手が♯８０００の研磨材１０１を１０〜５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で１０〜２０ｍｍ移動させた場合において、約３０秒の短い時間で十分な上面粗さに再生することができた。
【００３４】
前記研磨の再生処理に代えて、吸着面１４ａを図２の（ｂ）に示すように洗浄液１１２に浸漬させた状態で吸着ノズル１４に前記同様に超音波振動を与えて洗浄することにより、吸着面１４ａにベアＩＣチップ３の接合で詰まった付着物を効率よく除去することができ、これだけでも、吸着面１４ａを所定の表面粗さに再生する再生処理になり、研磨しないで再生できるし、この洗浄を、吸着面１４ａを研磨した後に行うと、吸着面１４ａの研磨により所定の表面粗さに再生された粗面に付着し、詰まっている研磨粉などを除去して、それらによる振動など吸着ノズル１４の動きをベアＩＣチップ３などの部品に伝達する特性に影響するのを防止し、研磨後直ぐから所定の摩擦係数による接合操作が発揮される。洗浄の後、吸着面１４ａを図２の（ｃ）に示すように送風手段１１３によりブローすることにより、洗浄液１１２を早期に乾燥させられるので、洗浄後早期に再使用することができ、部品実装作業中に吸着ノズル１４を交換しないで再生処理を行うのに有効である。ブローは冷風によるのが熱の影響や消費がなく好適である。
【００３５】
上記のような方法を達成する部品の実装装置としては、図４に示すように、ベアＩＣチップ３などの部品を所定位置Ａに供給する部品供給部２１と、部品を電気接合を伴って実装する回路基板４などの実装対象物を部品実装位置Ｂに供給して部品の実装に供した後、これを他へ移す実装対象物取り扱い手段２２と、部品供給部２１で供給される部品を吸着ノズル１４などの部品取り扱いツールで保持して取り扱い、ベアＩＣチップ３などの部品のバンプ８などの金属接合部５を有した接合面３ａを回路基板４などの実装対象物の導体ランド９などの金属接合部６を有した接合面４ａに対向させて、双方の金属接合部５、６どうしを圧接させて加圧しながら摩擦させ接合する部品取り扱い手段２３と、吸着ノズル１４に前記接合のための超音波振動を与える超音波振動手段２４と、部品実装位置Ｂにて、実装対象物取り扱い手段２２が取り扱う回路基板４などの実装対象物の金属接合部６である導体ランド９などに、部品取り扱い手段２３が取り扱うベアＩＣチップ３などの部品の金属接合部５であるバンプ８などを対向させてから、双方を圧接させるとともに超音波振動手段２４を働かせ、バンプ８および導体ランド９などの金属接合部５、６どうしを加圧しながら摩擦させて超音波接合させる制御手段２５とを備えれば足り、図１のａに示す所定のプログラムデータ２６に従った制御手段２５による動作制御で、上記のような方法を自動的に安定して高速度で達成することができる。
【００３６】
制御手段２５にはＣＰＵやマイクロコンピュータを用いるのが好適であるが、これに限られることはなく、種々な構成および制御形式を採用することができる。プログラムデータ２６は制御手段２５の内部または外部のメモリに記憶されたもの、あるいはハード回路で構成されたシーケンス制御によるものなど、どの様な形態および構成のものでもよい。
【００３７】
図４に示す実施例では、基台３１の前部に実装対象物取り扱い手段２２が設けられ、回路基板４をそのベアＩＣチップ３との接合面４ａが上向きとなるように取り扱い、上方から簡易に実装されるようにしている。実装対象物取り扱い手段２２はレール３２に沿って回路基板４を一端のローダ部３３から他端のアンローダ部３４までＸ方向に搬送する搬送手段をなしている。しかし、回路基板４が小さいなど実装対象物の大きさや形状、形態などによっては、これを把持して持ち運ぶなど別のタイプの手段とすることもできる。レール３２はローダ部３３の下流側直ぐに設定された部品実装位置Ｂの範囲の部分が、図４に示すように独立したレール３２ａとされ、図４、図６に示すように、このレール３２ａと、このレール３２ａに受け入れた回路基板４を下方から吸着保持するボンディングステージ３５とを、前記Ｘ方向と直行するＹ方向に移動させるＹ方向テーブル３６で支持して設け、レール３２と並ぶ回路基板４の受け渡し位置Ｂ１と、これよりも後方の部品の実装作業を行う図４に示す実装作業位置Ｂ２との間で往復移動させる。
【００３８】
これにより、ローダ部３３から部品実装位置Ｂのレール３２ａ上に回路基板４が到達する都度、ボンディングステージ３５ではその回路基板４をストッパ３０ａが所定位置に受止めた後、受け止めた回路基板４を押圧子３０ｂによりレール３２ａの一方に押圧して位置規正する。位置規正後の回路基板４はボンディングステージ３５で吸着保持する。これに併せ、ボンディングステージ３５を前記実装作業位置Ｂ２に移動して位置決めし、吸着保持している回路基板４への部品の実装に供する。実装作業位置Ｂ２で部品の実装が終了する都度ボンディングステージ３５はレール３２と並ぶ受け渡し位置Ｂ１に移動されて、回路基板４の吸着を解除するとともに部品実装後の回路基板４をレール３２ａからレール３２の下流側に送りだしてアンローダ部３４まで搬送し他への搬出を図る。以上で多数の回路基板４を順次にベアＩＣチップ３などの部品の実装に供して電子回路基板を連続的に製造することができる。
【００３９】
レール３２の部品実装位置Ｂの下流側でレール３２の後方に部品供給部２１が設けられ、ダイシングシート２上で半導体ウエハ１が個々のベアＩＣチップ３にダイシングされた部品をストックする部品マガジン３８を装着して昇降させるマガジンリフタ４１と、部品マガジン３８にストックされた所定の種類のベアＩＣチップ３が、マガジンリフタ４１による部品マガジン３８の高さ設定によって図示しない出し入れ手段に対向させることで、ダイシングシート２ごと押し出され、または引き出されるのを保持し、ダイシングシート２をエキスパンドして各ベアＩＣチップ３の間隔を広げてピックアップされやすくするエキスパンド台３７とを設置している。
【００４０】
エキスパンド台３７はＸ方向テーブル４２によりＸ方向に、Ｙ方向テーブル４３によりＹ方向に移動されて、ダイシングシート２上のベアＩＣチップ３のうちの供給するものをダイシングシート２の下方から突き上げられる突き上げ棒４４のある部品供給位置Ａに順次に位置決めして、必要なだけ供給できるようにする。ベアＩＣチップ３の供給を終えるか、供給するベアＩＣチップ３の種類を変えるような場合、エキスパンド台３７上のダイシングシート２を必要なものと交換する。これにより、各種のベアＩＣチップ３を必要に応じて順次自動的に供給して実装されるようにすることができる。もっとも、部品供給部２１は実装する部品の種類や形態に応じた構成にすればよいし、各種の構成の部品供給部２１を併設することができる。
【００４１】
上記のように、回路基板４をその接合面４ａが上向きとなるようにしてベアＩＣチップ３などの部品の実装に供し、部品供給部２１が接合面３ａを上にしたベアＩＣチップ３を供給して前記上向きの回路基板４への実装に供するものであるのに対応して、本実施の形態では部品取り扱い手段２３を、接合面３ａが上向きとなったこのベアＩＣチップ３などの部品を部品取り扱いツールの１例である吸着ノズル４５などによって上方から保持してピックアップした後、それを反転させるように、具体的には部品取り扱い側の、部品取り扱い端である吸着面４５ａ上、あるいは図７に示すように吸着面４５ａから離れた位置Ｃを中心に旋回させて接合面３ａを下向きに反転させるようにベアＩＣチップ３などの部品を取り扱う図４、図７に示すような部品反転手段２３ａと、吸着ノズル１４および超音波振動手段２４を装備し、部品反転手段２３ａにより接合面３ａを下にされたベアＩＣチップ３などの部品を図５に示す吸着ノズル１４により上方から保持してピックアップした後、実装対象物取り扱い手段２２によって部品実装位置Ｂで接合面４ａが上向きにされている回路基板４などの実装対象物との超音波接合に供するように部品を取り扱う図４、図５、図８に示すような接合手段２３ｂとで構成している。
【００４２】
これにより、半導体ウエハ１が、ダイシングシート２上でダイシングされて接合面３ａが上に向いたベアＩＣチップ３などで、所定位置にてエキスパンド台３７によりダイシングシート２をエキスパンドした荷姿状態で供給され、それを図の実施例のように専用して、あるいは別の荷姿の部品と複合して供給される場合でも多数を繰り返し用いて、繰り返し実装するようなときに、ダイシングシート２上のベアＩＣチップ３などを反転手段２３ａによって上方からピックアップして接合面３ａが下向きとなるように反転させた後、これを接合手段２３ｂにより上方からピックアップして、実装対象物取り扱い手段２２によって取り扱われ部品実装位置Ｂで接合面４ａが上向きにされている回路基板４などの実装対象物に上方から圧接させて双方の電気接合部５、６であるバンプ８および導体ランド９どうしを超音波接合する。このように、反転手段２３ａと接合手段２３ｂとが協働したベアＩＣチップ３などの部品の取り扱いによって、ベアＩＣチップ３などの上向きで供給される部品を上向きで取り扱われる回路基板４などの実装対象に順次混乱なく多数繰り返し実装することができる。
【００４３】
図４、図７に示す実施例では、反転手段２３ａは供給されるベアＩＣチップ３などの部品をピックアップする部品供給位置Ａと、ピックアップしたベアＩＣチップ３の接合面３ａが下向きとなるように反転させた後、接合手段２３ｂによる接合のためのピックアップに供する受け渡し位置Ｄとの間をＸ方向テーブル５６により往復移動される基台５７に、モータ５１およびこれによって回転駆動される横軸５２を設け、この横軸５２のまわりに部品取り扱いツールの一例である吸着ノズル４５が１本、あるいは複数本放射状方向に装備した部品反転ヘッド５４を持ち、吸着ノズル４５は部品反転ヘッド５４上でエアシリンダ５５により軸線方向に進退させられる。
【００４４】
これにより、反転手段２３ａは下向きにされた吸着ノズル４５が部品供給位置Ａにて昇降して、そこに供給されているベアＩＣチップ３を吸着してピックアップした後、吸着ノズル４５を前記位置Ｃの回りに回動させて上向きにすることで、前記ピックアップしたベアＩＣチップ３の接合面３ａを上向きから下向きに反転させて、受け渡し位置Ｄに移動して接合手段２３ｂによるピックアップに供する。
【００４５】
接合手段２３ｂは図４、図５に示すように、上記吸着ノズル１４を持ったもので、Ｘ方向テーブル５８により受け渡し位置Ｄと実装位置Ｂとの間を往復移動して、受け渡し位置Ｄで接合面３ａが下向きにされたベアＩＣチップ３を吸着してピックアップし、これを実装位置Ｂの実装位置Ｂ１へ移動されて、そこに位置決めされている回路基板４の所定位置に圧接させ、上記のように超音波接合を行うことを繰り返す。従って、反転手段２３ａと接合手段２３ｂの協働により、部品供給部２１で接合面３ａが上向きで供給されるベアＩＣチップ３を回路基板４の上に必要なだけ実装することができる。もっともこれには、反転手段２３ａの側はＸ方向に移動せず部品供給位置Ａに定置されていても、接合手段２３ｂが部品供給位置Ａと実装位置Ｂとの間を往復移動できればよい。また、逆であってもよい。
【００４６】
接合手段２３ｂのＸ方向の移動と、前記ボンディングステージ３５のＹ方向の移動との複合で、回路基板４のどの位置にもベアＩＣチップ３などの部品を実装できる。しかし、そのための移動方式も必要に応じて種々に変更することができる。
【００４７】
もっとも、これら反転手段２３ａや接合手段２３ｂは、直線往復移動されるものに限らず、非直線移動を含む各種の移動を複合した動きをするものとすることができるし、多関節ロボットによれば１つの動作手段によって達成することもできる。
【００４８】
さらに、本実施の形態の装置は、実装対象物取り扱い手段２２が取り扱う回路基板４などの実装対象物と、部品取り扱い手段２３が取り扱うベアＩＣチップ３などの部品との接合面３ａ、４ａの少なくとも一方に、それらが前記位置合わせされるまでの段階で制御手段２５により働かされて封止材１１を供与する封止材供与手段６１を備えている。これにより、ベアＩＣチップ３などの部品および回路基板４などの実装対象物の少なくとも一方への封止材１１の供与も含めて、１つの装置でベアＩＣチップ３などの部品の実装を自動的に達成することができる。
【００４９】
図に示す実施例では、図４に示すようにＸ方向テーブル５８により、接合手段２３ｂとともにＸ方向に移動されるように封止材供与手段６１を装備し、例えば実装位置Ｂに移動してディスペンサ６２をシリンダ６３で下降させて回路基板４の接合面４ａの側に図１の（ａ）に仮想線で示すように封止材１１を供与し、供与が終了すればディスペンサ６２を上動させて封止材供与手段６１を側方に退避させるのと同時に、接合手段２３ｂを部品実装位置Ｂに移動させて吸着ノズル１４が保持しているベアＩＣチップ３などの部品を供与された封止材１１の上から回路基板４に圧接させて超音波接合を行うようにしてある。
【００５０】
一方、ローダ部３３およびボンディングステージ３５にはヒータを埋蔵するなどした予備加熱部３３ａおよび本加熱部３５ａが設けられ、部品の実装に供される回路基板４をそれぞれの位置にある間予備加熱、および本加熱して、回路基板４とベアＩＣチップ３との間に充満される封止材１１を２５℃程度に加熱できるようにする。比較的低温な加熱であるのでベアＩＣチップ３を回路基板４に超音波接合する作業のうちに封止材１１をほぼ硬化させることができ予備加熱を省略することはできる。しかし、予備加熱を行えばより無理なく加熱できる。もっとも、封止材１１を硬化させるのに紫外線など光を用いることもできる。
【００５１】
このように低温の加熱でよいのは、本実施の形態の場合、封止材１１は回路基板４の上に図１の（ａ）に仮想線で示すように予め供与しておき、前記ベアＩＣチップ３を回路基板４に実装する際のベアＩＣチップ３が回路基板４に近づく過程で、双方の接合面３ａ、４ａで圧迫して双方間に拡充させ図１の（ａ）に実戦で示すように充満させていくので、通常の流し込みの場合のような低粘度の封止材を用いる場合のような、６５℃前後と云った高温に加熱する必要がない。
【００５２】
図４に示す部品の実装装置では、吸着ノズル１４を昇降させるボイスコイルモータ１５による荷重５００ｇ〜５Ｋｇ程度の磁気加圧力で前記加圧を行い、吸着ノズル１４に圧電素子１６での発振により超音波振動するホーン１７を接続して、吸着ノズル１４に、振動数６０ＫＨｚ、振幅１〜２μｍ程度の超音波振動を与えて、前記圧接されているバンプ８と導体ランド９とに摩擦を生じさせて、双方の溶融あるいは電子間結合を伴い超音波接合するようにしている。吸着ノズル１４は図５に示すように上記超音波振動が与えられたときに折損しないように、これの支持軸８１に弾性チューブ８２を介して接続され揺動できる支持点Ｑをなしている。しかし、吸着ノズル１４の揺動できるように支持する支持構造や支持位置は種々に変更することができる。吸着ノズル１４には弾性チューブ８２を通じて支持軸８１側からの吸引作用が吸着ノズル１４に及ぶようにしている。しかし、そのための具体的な構成は特に問うものではなく種々に設計することができる。
【００５３】
図１の（ａ）、（ｂ）に示す実施例の電極７上のバンプ８に代えて、あるいは別に回路基板４の導体ランド９にバンプを形成してもよく、ベアＩＣチップ３などの部品や回路基板４などの実装対象物の金属接合部の少なくとも一方にバンプを用いると、ベアＩＣチップ３などの部品と回路基板４などの実装対象物との局部的な金属接合部での超音波接合が、十分な量の金属部分で確実に、また、他の部分での干渉や損傷なしに容易に達成できる。
【００５４】
本実施の形態の部品実装装置は、この研磨材１０１による再生を行うのに、前記研磨材１０１を担持して吸着面１４ａの研磨による再生に供する研磨手段１０４が部品実装位置Ｂ２の横に設けられ、制御手段２５はベアＩＣチップ３などの部品を回路基板４などの実装対象物に超音波接合する部品実装動作に併せ、所定の時期に、吸着ノズル１４の吸着面１４ａを研磨手段１０４の研磨材１０１に接触させながら超音波振動手段２４を働かせて、吸着面１４ａと研磨材１０１を摩擦させ、吸着面１４ａを研磨する。
【００５５】
このようにすると、１つの装置で、上記のような吸着ノズル１４を装着して部品実装することを繰り返しながら、制御手段２５が所定の時期において、吸着ノズル１４の吸着面１４ａと研磨材１０１を接触させながら超音波振動手段２４を働かせて吸着ノズル１４に超音波振動を与えて摩擦させ、研磨による再生処理を自動的に行うので、吸着ノズル１４が再生処理の繰り返しにより使用限界まで短くなって寿命に達するまで使用し続け、吸着ノズル１４を再生処理する都度いちいち着脱するような手間を省き、装置が長く休止して生産性が低下するのを防止することができる。
【００５６】
研磨手段１０４は、研磨材１０１を担持するのに、図２、図３に示すような研磨材１０１を担持する担持面１０６ａの水平状態を調整する水平調整手段１０５を備えたものとしている。水平調整手段１０５はステンレス鋼よりなる定盤１０６をスタンド１０６ｅによって支持して設けてある。定盤１０６はその途中部分にまわりからのくびれ部による首振り部１０６ｂを有し、くびれ部で上下に２分された担持面１０６ａを持った上部盤１０６ｃが、下部盤１０６ｄに対し前記首振り部１０６ｂを中心に若干首振りでき、首振りの向きおよび量によって担持面１０６ａの水平調整ができる。
【００５７】
そこで、上部盤１０６ｃおよび下部盤１０６ｄの一方、図の実施例では下部盤１０６ｄに下方から螺合させて、他方の上部盤１０６ｃに下方から当接させた調節ボルト１０７を、首振り部１０６ｂのまわり３ケ所あるいは図の実施例のように４ケ所設け、これら各部分の調節ボルト１０７のねじ込みやねじ戻しにより、下部盤１０６ｄに対する上部盤１０６ｃの間隔を首振り部１０６ｂのまわりで調整することにより、担持面１０６ａが装置上設定された吸着ノズル１４の軸線に対して直角となる水平状態が得られるように水平調整ができる。しかし、このような水平状態の具体的な調整方法や調整手段は種々に変更することができる。
【００５８】
このように、吸着ノズル１４を部品取り扱い手段２３が取り扱うときの装置上の吸着ノズル１４の軸線に対し直角となる水平状態が得られると、吸着面１４ａを吸着ノズル１４の軸線に対し直角な向きに研磨することができ、吸着面１４ａを自動的に研磨して再生処理をすることによって吸着面１４ａの向きに狂いが生じるようなことを防止することができる。
【００５９】
さらに、研磨手段１０４が、水平調整される上部盤１０６ｃの上に図４の（ａ）に示すように吸着保持されたガラス板１０８にて担持面１０６ａを形成していると、研磨材１０１に超音波振動する吸着ノズル１４が押しつけられて研磨するときに研磨材１０１の担持面１０６ａに金属部材の場合のような弾性変形による逃げが生じないので、研磨材１０１の担持面１０６ａを水平調整した正しい向きのまま吸着面１４ａを研磨することができる。もっとも、ガラス板１０８は磨きガラスで平面度の高いものを用いるのが好適であるし、必ずしもガラス板に限られることはなく同様な効果が得られる他のものと代替することができる。
【００６０】
なお、制御手段２５が研磨手段１０４による研磨を行うのに、研磨材１０１を移動させる供給ローラ１０２や巻取りローラ１０３よりなる送り手段１１１を適宜働かせるようにする。これにより、１回あるいは必要回数研磨による再生処理を終える都度、搬送したり、研磨中に間欠に、あるいは連続して搬送したりして、研磨材１０１の吸着面１４ａを研磨している部分を順次更新していくことが自動的に達成できる。
【００６１】
本実施の形態の部品実装装置は、これら、洗浄およびブローを研磨手段１０４による研磨に併せ行うのに、洗浄液１１２を貯留しておく洗浄槽１１４、および前記送風手段１１３を研磨手段１０４に併置しており、制御手段２５は研磨手段１０４による研磨の後、上記洗浄槽１１４による洗浄およびブロー手段１１３によるブローを所定時間ずつ行う。いずれも数秒程度でよい。ブローは冷風で行うと、熱の影響や熱の消費がないので有利である。本実施の形態の部品実装装置によると、研磨、洗浄および乾燥による再生処理が部品実装を行う１つの装置で自動的に行える。
【００６２】
本実施の形態の部品実装装置は、さらに、図１の（ａ）に示すように、超音波接合時の吸着面１４ａとベアＩＣチップ３などの部品との間の滑り状態を検出する滑り検出手段１１５を備え、制御手段２５は滑り検出手段１１５の検出結果に応じて研磨を行うようにしている。これにより、所定の時期が予め定めた一定の時期である場合に比し、必要の都度対応できるので、再生処理が遅れて接合品質が低下したり、再生処理が早すぎて吸着ノズル１４の研磨回数が無駄に多くなり寿命を徒に短くするようなことを防止することができる。滑り検出手段１１５は超音波振動源である圧電素子１６の発振により超音波振動するホーン１７の振動状態をモニタして検出する。具体的には、吸着面１４ａとベアＩＣチップ３などの部品との摩擦が大きいほどホーン１７の超音波振動が大きく、摩擦が小さいほど超音波振動が小さくなる違いで判定すればよく、これが電流の変化としてモニタでき、滑り検出ができる。また、そのような変化はオシロスコープ１１６などを用いると目視もできる。
【００６３】
また、制御手段２５は、前記ベアＩＣチップ３などの部品と回路基板４などの実装対象物との金属接合部５、６どうしの摩擦接合を図って部品を実装対象物に実装するのに、部品を取り扱う吸着ノズル１４が実装する部品の背面の表面粗さにほぼ合った表面粗さの吸着面１４ａを持っていることを条件に、前記摩擦接合による部品の実装動作を行うように制御することができる。これにより、部品に対し不適切な吸着ノズル１４を用いて部品の実装を行い、実装不良を招くようなことを防止することができる。
【００６４】
この場合、部品実装装置に、吸着面１４ａの表面粗さの違う複数種類の吸着ノズル１４を装備しておいて、部品取り扱い手段２３の側で、あるいは適当な吸着ノズル交換手段などで、その都度実装する部品の種類に合ったものを、部品取り扱い手段２３、図の実施例では接合手段２３ｂに、装着または交換して選択使用できるようにできる。この選択使用は、前記プログラムデータによる実装部品のデータ、あるいは制御手段２５の内部あるいは外部のメモリ２５ａに記憶された各種部品のデータ、あるいは、部品供給部２１で供給される部品の部品供給部２１側での供給部品に係るデータ、部品供給部２１での部品供給用部材や部品自体に設けられる光学的、磁気的、電気的な部品データからの認識データなどから、その時々に実装する部品の種類情報を得て対応すればよい。もっとも、使用する吸着ノズル１４が適切か不適切の判定には、装着される吸着ノズル１４の情報も部品のデータ同様に得られるようにすればよいが、装着された吸着ノズル１４に付された光学的、時期的、電気的なデータを読取るようにすると使用する吸着ノズル１４の種類を正確に判断できさらに好適である。
【００６５】
上記本実施の形態の吸着ノズル１４は、ステンレス鋼よりなり、図９の（ａ）（ｂ）に示すように吸着面１４ａに硬化処理層１４ｂを有するものとし、あるいは、図１０に示すように吸着ノズル１４の先端の一部に設ける吸着面１４ａを持った吸着ヘッド部１４ｃだけを超硬金属製とするのに併せ、表面粗さがＩＣチップの種類に対応して、例えば３μｍ〜５μｍ程度の表面粗さを持つ粗面に形成され、少なくとも吸着面１４ａが硬化処理されている。これにより、吸着面１４ａの耐摩耗性を数倍に向上し、実装する部品に応じた表面粗さを長期に保てるようにしている。
【００６６】
硬化処理には大別して、表面に超硬金属や超硬物質をコーティングするコーティング処理と、表面層を改質する改質処理とがある。コーティング処理には、超硬質クロームメッキ、ニボクロンといわれる硬質クローム＋各種セラミック含浸メッキといった高機能メッキ、金属セラミックなどの溶射による耐摩耗溶射、ダダイヤモンド状カーボン皮膜などを形成するダイヤモンドコーティングで代表される真空中での各種薄膜処理などがある。改質処理には、特殊ガス室化による特殊硬化法であるカナック処理またはニューカナック処理などがある。
【００６７】
セラミックハードコーティングでは、コーティング材料が例えばＴｉＮの場合、硬度が２，３００ＨＶ、膜厚が２〜３μｍ、耐熱温度６００℃、摩擦係数０．４、処理温度３００〜５００℃、ＴｉＣＮの場合、硬度が３，３００ＨＶ、膜厚が３〜５μｍ、耐熱温度４００℃、摩擦係数０．３、処理温度４５０〜５００℃であり、いずれも耐摩耗性が向上する。
【００６８】
カナック処理は、真空窒化処理法の一種で、高真空中のろないにＮＨ₃を主成分とした窒化促進ガスを送り、持続剤、窒素発生剤、粘着防止剤を含む活性物質の働きにより、母材に拡散させて表面改質を行い、その硬度を著しく上げていく。これによると、優れた耐摩耗性を有し、ステンレス鋼の表面についてはマイクロビッカーズＨＶ１５００までに上げられる。拡散層は２０μｍ〜８０μｍである。脆弱層がないので、拡散硬化層の欠損、剥離やピンホールもなく安定している。処理温度は５００℃〜５４０℃であるが、反り、膨張などの寸法変化は極少である。
【００６９】
これら表面処理は、基本的に吸着面１４ａにだけ施せばよいが、処理層の万一の剥離を防止するために、吸着ノズル１４の吸着面１４ａに続く側周面にも連続して及んでいるのが好適である。しかし、振動特性に影響しないように吸着ノズル１４の先端部範囲に止めておくのが好適である。
【００７０】
また、図９、図１０に示すいずれのタイプの吸着ノズル１４も、ステンレス鋼部分は前記ＳＵＳ４２０Ｊ２で焼き入れ、焼き戻しを行ったものを基本体とし、吸着ヘッド部１４ｃは超硬合金製で、ステンレス鋼製の基本体１４ｄに図１０に示すような嵌め合いを行って銀ろうなどによるろう接接合したものとしてある。
【００７１】
超硬合金にはＷＣ−Ｃｏ系とＷＣ−Ｔｉ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系がある。
【００７２】
これら図９、図１０に示す吸着ノズル１４を用いて、上記したような金属接合部５、６どうしの摩擦接合を行うと、硬化処理層１４ｂや一端部だけの超硬金属よりなる吸着ヘッド部１４ｃの影響なく、ステンレス鋼材料による好適な振動特性と、ベアＩＣチップ３への好適な振動伝達特性とを発揮して、前記超音波接合を短時間で高品質に達成することができ、しかも、硬化処理や超硬金属により、吸着面１４ａの所定の表面粗さが超音波接合時の摩耗や、電気化学反応、異物などの影響により低下するのを従来の数分の１程度に抑えて前記良好な接合特性を従来の数倍長い時間安定して発揮させ、再生処理の必要頻度を数分の１程度に低くすることができる。従って、吸着ノズル１４の寿命が長くなるとともに、再生処理の手間が軽減し、金属接合部の超音波接合を伴い部品を実装する作業の休止時間が短くなって生産性が向上する。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルに超音波振動を与えることにより部品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させて溶融結合し、部品を実装対象物に実装するのに、吸着ノズルの吸着面とこの吸着面で吸着される部品の背面とが、互いの表面粗さがほぼ合っていることにより、吸着面と背面との間で十分な摩擦係数を発揮させて、前記吸着ノズル側の動きを部品の側に効率よく伝達し、部品と実装対象物との金属接合部どうしを滑りなく十分に摩擦接合させ、部品をその種類にかかわらず実装対象物に安定して実装することができる。
【００７４】
また、予備摩擦状態での軽い加圧、摩擦状態によって、吸着面と部品の背面との表面粗さによる双方の凹凸どうしを早期に噛み合わせて落ちつかせ、吸着面と部品の背面との間の摩擦接合開始時の初期滑りを回避して、部品と実装対象物との金属接合部どうしをタイムラグ少なくより効率よく摩擦接合させて、より短時間により安定して部品を実装対象物に実装することができる。
【００７５】
さらに、通常、部品の実装の繰り返しにより吸着ノズルの吸着面は部品との摩擦によって徐々に摩耗して、部品の背面との間に上記のような十分な摩擦係数が得られなくなるのに対し、所定の時期に吸着面の表面粗さを研磨によって再生して摩耗による接合不良などの問題を回避しながら、研磨代がなくなるまで吸着ノズルを使用し続けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における部品実装方法の１つの実施例を示し、その（ａ）は要部で見た全体構成図、その（ｂ）は吸着ノズルの吸着面とこの吸着面に吸着される部品の背面との凹凸の噛み合い状態を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す実装操作に併せ行う再生処理の状態を示し、その（ａ）は吸着ノズルの吸着面の研磨、その（ｂ）は洗浄、その（ｃ）はブローの各操作の状態の説明図である。
【図３】図２の（ａ）の研磨を行う研磨手段を示す斜視図である。
【図４】本発明の図１の実装操作と、図２の（ａ）〜（ｃ）の再生処理操作とを行う、代表的な実施の形態としての部品実装装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図５】図４の装置の部品取り扱い手段の一部である接合手段の断面図である。
【図６】図４の装置の部品実装位置にあるボンディングステージの斜視図である。
【図７】図４の装置の部品取り扱い手段における反転手段を示す斜視図である。
【図８】図４の装置の部品取り扱い手段における接合手段を示す斜視図である。
【図９】図４の装置の吸着ノズルの１つの実施例を示し、その（ａ）は先端部を断面して見た全体の正面図、その（ｂ）は先端部の断面図である。
【図１０】図４の装置の吸着ノズルの別の実施例を示す要部を断面して見た一部の正面図である。
【図１１】従来の部品実装方法および装置を示す要部で見た構成図図である。
【符号の説明】
３ベアＩＣチップ
３ｂ背面
４回路基板
３ａ、４ａ接合面
５、６金属接合部
７電極
８バンプ
９導体ランド
１０溶接接合部
１４吸着ノズル
１４ａ吸着面
１５ボイスコイルモータ
２１部品供給部
２２実装対象物取り扱い手段
２３部品取り扱い手段
２３ａ反転手段
２３ｂ接合手段
２４超音波振動手段
２５制御手段
２６プログラムデータ
３３ローダ部
３５ボンディングステージ
３７エキスパンド台
１０１研磨材
１０４研磨手段
１１２洗浄液
１１３ブロー手段
１１４洗浄槽
１１５滑り検出手段

Claims

吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を、実装対象物に対し互いの金属接合部を対向させて加圧しながら、吸着ノズルに超音波振動を与えることにより、部品と実装対象物との前記金属接合部どうしを摩擦させて溶融接合し、部品を実装対象物に実装する部品実装方法であって、
吸着ノズルの吸着面とこの吸着面で吸着される部品の背面とが、互いにほぼ合った表面粗さとされかつ前記加圧状態にある、吸着ノズルの吸着面とこの吸着面に吸着される部品の背面との間で、部品に超音波振動を伝達して、前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを摩擦させて接合し、部品を実装対象物に実装することを特徴とする部品実装方法。
前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の加圧、摩擦状態にして前記接合を行う請求項１に記載の部品実装方法。
吸着ノズルの吸着面で吸着した部品を実装対象物に実装することを繰り返しながら、所定の時期に、吸着面を研磨材に接触させた状態で吸着ノズルに前記同様に超音波振動を与えて、吸着面と研磨材とを摩擦させ、吸着面を所定の表面粗さに再生する再生処理を行うことを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の部品実装方法。
吸着面を研磨した後に洗浄して再生処理する請求項３に記載の部品実装方法。
洗浄の後、吸着面をブローして再生処理する請求項４に記載の部品実装方法。
部品を所定位置に供給する部品供給部と、部品を実装する実装対象物を取り扱い所定位置に位置決めして部品の実装に供した後、他へ移す実装対象物取り扱い手段と、供給される部品を吸着ノズルの吸着面に吸着、保持して取り扱い、所定位置に位置決めされた実装対象物との間で金属接合部どうしを対向させて加圧しながら摩擦させて接合し部品を実装対象物に実装する部品取り扱い手段と、吸着ノズルに前記接合のための超音波振動を与える超音波振動手段と、吸着面がそれにより吸着する部品の背面とほぼ合った表面粗さを持っていることを条件に、部品実装位置にて、実装対象物取り扱い手段が取り扱う実装対象物の金属接合部に、部品取り扱い手段が取り扱う部品の金属接合部を対向させてから、双方を圧接させるとともに超音波振動手段を働かせて前記部品と実装対象物との金属接合部どうしを加圧しながら摩擦させて超音波接合させる制御手段とを備え、制御手段は、前記摩擦を所定の加圧、摩擦状態よりも軽く加圧、摩擦させる予備摩擦を行った後、所定の摩擦状態にして前記接合を行うことを特徴とする部品実装装置。
吸着ノズルは吸着面の表面粗さが異なるものを複数装備し、制御手段は、実装する部品に対応する吸着ノズルを選択して用いる請求項６に記載の部品実装装置。
研磨材を担持して吸着面との摩擦接触にて吸着面を所定の表面粗さに研磨する研磨手段を備え、制御手段は、部品を実装対象物に超音波接
合を伴い実装するのに併せ、所定の時期に、吸着ノズルの吸着面を研磨手段の研磨材に接触させながら超音波振動手段を働かせて、吸着面と研磨材を摩擦させる請求項６〜７のいずれか一項に記載の部品実装装置。
超音波接合時の吸着面と部品との間の滑り状態を検出する滑り検出手段を備え、制御手段は滑り検出手段の検出結果に応じて研磨を行う請
求項８に記載の部品実装装置。