JP4056276B2 - Component mounting method and apparatus - Google Patents
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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超音波振動にて実装する部品実装方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の超音波振動による部品実装装置としては、例えば特開2000−68327号公報に開示されているように、ボイスコイルモータ等の移動手段にて昇降可能に支持された支持ブラケットに水平姿勢で固定支持された超音波振動発生手段の出力端にホーンを結合するとともにそのホーンの先端に部品を吸着保持する吸着ノズルを装着して成る実装ヘッドと、実装ヘッドに部品を供給する手段と、基板などの実装対象物を固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を水平方向に相対移動させて部品と実装対象物の位置合わせを行う位置決め手段とを備えたものが知られている。
【0003】
この種の部品実装装置は、部品の一面に突設された複数の突起電極を実装対象物に形成された電極に超音波接合して実装する場合に好適に適用され、部品供給手段にて突起電極を下向きにして供給された部品の上面を実装ヘッドの吸着ノズルにて吸着保持し、支持台上に実装対象物を供給して固定支持し、部品が実装対象物の実装位置の上方に位置するように実装ヘッドと支持台を相対移動させて位置決めし、実装ヘッドの移動手段にて部品の突起電極を実装対象物の電極に当接させ、さらに所定の押圧力を作用させた状態で超音波振動発生手段を作動させてホーンを介して吸着ノズルを水平方向に超音波振動させることで、部品と実装対象物の接合面に超音波振動エネルギーを付与して拡散及び溶融によって接合している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年は電子回路の小型化を図るために、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・多電極化が進行しつつある。
【0005】
このような電子部品を上記した従来の部品実装装置で実装する場合には、多数の突起電極を実装対象物の電極に一度に超音波接合する必要があるため、吸着ノズルに負荷する押圧荷重を大きくする必要があるとともに、吸着ノズル下面の部品保持面と実装対象物の接合面との平行度を極めて高く保たないと接合面の全体を確実に接合することができない。
【0006】
しかるに、上記のような構成では、支持ブラケットから超音波振動発生手段とホーンの結合箇所近傍に大きな押圧荷重を負荷すると、ホーンの先端に吸着ノズルが固定されているので、吸着ノズル下面の位置と押圧荷重の負荷位置との間に距離があるためホーンに曲げモーメントが作用し、ホーンの押圧荷重による撓みによって吸着ノズル下面の部品保持面が傾斜し、精度の高い平行度を得ることはできず、信頼性の高い接合が確保することができないという問題がある。
【0007】
また、突起電極の数が多い場合には、部品保持面と実装対象物の接合面の平行度をある程度確保しつつ大きな押圧荷重を負荷して超音波振動を付与しても、その超音波振動によって付与できる接合エネルギーが不足し易く、十分に信頼性の高い接合状態を得るのが困難な場合があるという問題がある。
【0008】
部品と実装対象物の間の空間に封止材を充填して硬化させて封止する必要があるが、従来は電子部品を実装した後別工程で封止材の硬化工程を行う必要があり、工数が多く、コスト高になるという問題もあった。
【0009】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、部品と実装対象物間の接合面積が広い場合にも確実に高い信頼性をもって超音波接合することができる部品実装方法及び装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品実装方法は、一端面に入力された振動が作用面でその面と略平行な振動となるとともに作用面に対して垂直な軸芯上に共振モードの節が形成されるように構成された共振体の作用面にて部品を保持する工程と、支持台上に実装対象物を配置固定する工程と、部品と実装対象物の位置合わせを行って部品を実装対象物に接触させる工程と、共振体の節の位置から押圧荷重を負荷するとともに共振体の一端面から超音波振動を入力させる工程とを有し、さらに、少なくとも押圧荷重を負荷するとともに超音波振動を入力する工程時に共振体の両側に対向する側から共振体の作用面近傍を非接触にて加熱するものである。
【0011】
このような構成によると、共振体の一端面から超音波振動を印加すると作用面がその面に略平行に超音波振動するとともに、荷重負荷部から押圧荷重を負荷すると作用面に対して垂直方向にその押圧荷重が作用するため、作用面と接合面の平行度を高精度に保持しつつ大きな押圧荷重を作用させた状態で超音波振動を印加して大きな超音波エネルギーを付与できるので、接合面における接合面積が広い場合にも接合面の全面を確実に高い信頼性をもって接合することができる。
【0012】
また、少なくとも押圧荷重を負荷するとともに超音波振動を入力する工程時に共振体の作用面近傍を加熱するので、接合面に超音波エネルギーと同時に熱エネルギーを付与でき、接合面における接合面積が広い場合にも接合面の全面を確実に高い信頼性をもって接合することができ、さらに共振体の両側に対向する側から非接触にて加熱するので超音波振動系に影響を与えずに所望の熱エネルギーを付与することができる。なお、加熱は接合時のみ加熱してもよいが、接合前後を含めて連続的に加熱してもよいことは言うまでもなく、また共振体側からの加熱に限定されるものでもない。
【0013】
また、本発明の部品実装装置は、部品供給手段と、供給された部品を保持して実装対象物に実装する実装ヘッドと、実装対象物を固定支持する支持台と、実装ヘッドと支持台を相対移動させて部品と実装対象物の位置合わせを行う位置決め手段とを備え、実装ヘッドは、超音波振動発生手段と、一端面が超音波振動発生手段と結合され、他端面が作用面となり、一端面に入力された振動が作用面でその面と略平行な振動となるとともに作用面に対して垂直な軸芯上に共振モードの節が形成されるように構成された共振体と、共振体の節部分に押圧荷重を負荷する荷重負荷手段と、共振体の作用面近傍を加熱する加熱手段とを有し、加熱手段は、共振体の節部分を支持する支持ブラケットの共振体の両側に対向する部分に配設したヒータにて構成し、ヒータの熱を共振体に輻射させて加熱するようにしたものである。
【0014】
このような構成によると、上記部品実装方法を実施してその作用・効果を奏することができる。また、共振体の作用面近傍を加熱する加熱手段を設けているので、上記のように作用面近傍を加熱することによる効果を奏することができる。
【0015】
また、加熱手段を、共振体の節部分を支持する支持ブラケットの共振体の両側に対向する部分に配設したヒータにて構成し、ヒータの熱を共振体に輻射させて加熱するようにしているので、加熱手段が共振体と離間して配設され、超音波振動系に影響を与えずに所望の熱エネルギーを付与することができる。
【0016】
また、共振体の側面と支持ブラケットの共振体に対向する面の少なくとも一方に伝熱用フィンを設けると、さらに伝熱効率が高くなり、熱効率良く急速均一加熱することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の部品実装方法及び装置の一実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
【0021】
まず、本実施形態の部品実装装置における従来例と共通の全体構成について、図1、図2を参照して説明する。1は、ベアICチップからなる部品2を実装対象物の基板3(図6参照)に実装する部品実装装置で、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を接合する電極が形成されている。
【0022】
部品実装装置1の基台4上の後部には、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にかつ昇降可能に部分レール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。
【0023】
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を設置されて、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、マカジンリフタ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。
【0024】
18は、第1の部品供給位置で部品2を吸着し、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部品2を180度上向きに旋回させる部品反転手段で、X方向テーブル6と平行な別のX方向テーブル(図示せず)にて移動可能に構成されている。半導体ウエハ12の状態では、各部品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、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。なお、19は基板3の部品2の実装位置又は部品2に封止材を塗布するディスペンサである。
【0025】
実装ヘッド5は、後述の如く、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23(図3参照)の下部に超音波ヘッド21が取付けられている。超音波ヘッド21は、超音波振動発生手段26と共振体27を支持ブラケット28に取付けて構成され、その共振体27又はそれに取付固定された吸着ノズルにて部品2を保持するように構成されている。
【0026】
以上の全体構成における部品実装動作を説明すると、部品供給手段20にて部品2をその突起電極2aを下向きにした状態で第2の部品供給位置に供給した後、実装ヘッド5の共振体27又はそれに取付固定された吸着ノズルにて部品2を保持し、次いで実装ヘッド5がX方向テーブル6にて基板3における部品2の実装位置のX方向位置まで移動する。一方、ローダ9にて供給された基板3はY方向テーブル7に設けられた部分レール11上に受け渡された後、部分レール11が所定高さ位置まで下降してこの基板3が支持台8上に載置固定され、次いでY方向テーブル7が基板3における部品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する。次に、必要に応じてディスペンサ19にて実装位置に封止材を塗布した後、実装ヘッド5の移動手段22を作動させて部品2を下降させ、その突起電極2aを基板3の実装位置の電極に当接させるとともに、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26を作動させることで、突起電極2aと基板3の電極の接合面に超音波エネルギーを供給して拡散及び溶融によって接合し、また上記のようにディスペンサ19にて塗布した封止材を基板3と部品2の隙間に充填させ、部品2の基板3に対する実装が終了する。部品2の実装が終了すると、部分レール11が上昇して基板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。
【0027】
次に、本実施形態における実装ヘッド5の要部構成について、図3〜図6を参照して説明する。図3において、21は超音波ヘッドで、実装ヘッド本体5aに上下摺動自在に配設され、ボイスコイルモータやシリンダ等の移動手段22にて昇降駆動されるスプライン軸23の下端部に固定手段24及び平行度調整機構25を介して取付けられている。平行度調整機構25は、上部板25aと下部板25bを中央の連結軸25cを介して連結するとともに上部板25aを貫通させて螺合した3本の調整ねじ25dの下端を下部板25bの上面に当接させ、調整ねじ25dのねじ込み調整によって下部板25bの傾きを調整できるように構成されている。
【0028】
超音波ヘッド21は、超音波振動発生手段26と共振体27と支持ブラケット28にて構成され、支持ブラケット28の上端面28aが平行度調整機構25の下面に取付けられている。共振体27は、図6に示すように、基幹部27aと一対の枝部27bを有するY字状でかつその基幹部27aの両側に一対の突出部27cを有する全体形状であり、この共振体27の基幹部27aの基端面29に超音波振動発生手段26が結合されている。そして、一方の枝部27bの先端面が水平状態となって作用面30として機能するように、共振体27及び超音波振動発生手段26は斜め上方に傾斜した姿勢で支持ブラケット28に取付けられている。
【0029】
共振体27の上記形状は、図3、図6に示すように、超音波振動発生手段26にて基端面29に対して矢印aで示すような縦振動の所定周波数の超音波振動を印加することにより、作用面30が矢印bで示すように水平方向に超音波振動し、さらに作用面30に対して垂直な軸線上の上部位置に共振モードの節31が生じるように設計されている。また、この共振体27には、節31の位置で両側面に短い角軸状の荷重負荷部32が突設され、この荷重負荷部32が支持ブラケット28に連結されている。
【0030】
支持ブラケット28は、図3〜図5に示すように、上端部の中央にスプライン軸と同芯の位置決め穴33が形成され、下部には共振体27が挿入配置される溝34とその両側の一対の支持板部35が形成されている。両支持板部35の下端中央に矩形状の切欠38が形成されて荷重負荷部32が下方から挿入配置され、両支持板部35の下端面に固定された蓋36にて固定支持されている。蓋36には、加熱手段としてのカートリッジヒータ39が埋設され、支持板部35の下部を加熱し、その輻射熱にて共振体27の作用面30の近傍を加熱するように構成されている。
【0031】
以上の構成において、図6に示すように、支持台8上に互いに接合すべき基板3を載置固定し、部品2を超音波ヘッド21の共振体27に設けた吸着手段(図示せず)にて保持した状態で、スプライン軸23を下降移動させて超音波ヘッド21を支持台8に向けて下降させ、共振体27の下端の作用面30と支持台8の上面との間で基板3と部品2を挟圧し、さらにスプライン軸23を介して支持ブラケット28に所定の押圧荷重を作用させる。その状態で、超音波振動発生手段26にて共振体27の基端面29に超音波振動を入力し、さらにカートリッジヒータ39を作動させて加熱する。
【0032】
すると、共振体27の作用面30がその面に略平行に超音波振動するとともに、支持ブラケット28から共振体27の共振モードの節31に設けた荷重負荷部32に白抜き矢印の如く垂直に押圧荷重40が負荷され、荷重負荷部32が作用面30の垂直上方に位置しているため、その押圧荷重が作用面30に対して100%垂直方向に作用し、さらにカートリッジヒータ39にて支持板部35の下端部が加熱され、その輻射熱で共振体27の下端部の作用面30の近傍が加熱され、その熱が破線矢印で示すように、部品2に伝熱されて部品2が加熱され、部品2の突起電極2aと基板3の電極の接合面に熱エネルギーが供給される。
【0033】
かくして、作用面30と互いに接合すべき部品2と基板3の接合面の平行度を高精度に保持しつつ大きな押圧荷重を作用させた状態で超音波振動を印加して大きな超音波エネルギーを付与でき、かつそれと同時に熱エネルギーを付与できるので、部品2の突起電極2aの数が多く、そのため総接合面積が大きくても、全ての突起電極2aと基板3の電極を確実に高い信頼性をもって接合することができる。また、それと同時に基板3の部品2の実装位置に塗布され、部品2の実装に伴って部品2と基板3の間の隙間に充填された封止材が熱エネルギーを受けて硬化され、部品2の実装と封止が完了する。
【0034】
また、加熱手段を支持板部35に配設したカートリッジヒータ39にて構成し、カートリッジヒータ39の熱を共振体27に輻射させて加熱するようにしているので、超音波振動系に影響を与えずに所望の熱エネルギーを付与することができるとともに、カートリッジヒータ39を用いているので、加熱手段が安価であり、低コストにて構成することができる。
【0035】
以上の実施形態において、カートリッジヒータ39による共振体27の加熱の影響により超音波振動発生手段26が高温に晒されるのを防止するため、図3に仮想線で示すように、超音波振動発生手段26を冷却する冷却部41又は保温部を設け、また超音波振動発生手段26若しくはその近傍に温度監視部42を設けるのが好ましい。冷却部41としては超音波振動発生手段26の周囲に冷却風を流すように構成したものが振動系に影響を与え難いので好適であり、温度監視部42も振動系に影響を与え難い位置に熱電対を取付けるのが好適である。
【0036】
このように冷却部41にて超音波振動発生手段26の過熱を防止することで、加熱手段にて接合面の加熱を行いながら超音波振動発生手段26が過熱されて所定の特性が得られなくなり、接合不良を生じるのを防止することができ、さらに温度監視部42を設けることで超音波振動発生手段26若しくはその近傍がどの程度の温度であるかを知って未然に対策を講じることができ、超音波振動特性の低下による接合不良の発生を一層確実に防止することができる。
【0037】
なお、図3〜図6に示した例では、支持ブラケット28の支持板部35に固定した蓋36にカートリッジヒータ39を埋設した例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図7(a)に示す第1の変形例のように、支持ブラケット28の本体部に対して少なくとも一方の支持板部35を着脱可能に装着し、この支持板部35に設けた支持穴に断熱材46を介して共振体27の両側に突設された荷重負荷部32を嵌合させて支持するようにし、この支持板部35にカートリッジヒータ39を埋設してもよい。また、図7(b)に示すように、共振体27と支持板部35の対向面の少なくとも一方に伝熱用フィン47を配設することにより、支持板部35から共振体27への輻射による伝熱効率を高めることができる。
【0038】
また、図8(a)に示す第2の変形例のように、カートリッジヒータ39に代えて、面状のセラミックヒータ48を支持板部35の共振体27との対向面に配設しても良く、そうすると所要箇所の全面を効率的に均一加熱することができ、さらに図8(b)に示すように、共振体27とセラミックヒータ48の対向面の少なくとも一方に伝熱用フィン47を配設すると、セラミックヒータ48から共振体27への輻射による伝熱効率を高めることができる。
【0039】
また、図9(a)に示す第3の変形例のように、カートリッジヒータ39やセラミックヒータ48に代えて、熱風吹き出し手段49を支持板部35の共振体27との対向面に配設しても良く、そうすると熱風が共振体27に接触して伝熱されるので、急速に均一加熱することができ、さらに図9(b)に示すように、共振体27の両側面に伝熱用フィン47を配設すると、吹き出した熱風との熱交換率が向上して共振体27への伝熱効率を高めることができる。
【0040】
また、上記各例のように共振体27の両側の支持板部35に加熱手段を配設して間接加熱するものに限らず、図10に示す第4の変形例のように、共振体27に熱媒通路50を形成し、矢印で示すように熱媒供給手段51にてこの熱媒通路50に熱風などの熱媒を供給することで、共振体27を直接加熱するようにすることもでき、そうすると所要箇所の全面をさらに効率的に急速均一加熱することができる。熱媒供給手段51は、作用面30に近い部分に主として配設するのが好適である。
【0041】
また、図11に示す第5の変形例のように、共振体27の作用面30近傍に向けてレーザ光などの熱線を照射する熱線照射手段52(白抜き矢印で示す)を配設しても良く、そうすると共振体27の作用面30近傍を非接触にてかつ効率的に急速加熱することができる。さらに、熱線照射手段52に代えて、共振体27の作用面近傍に向けて電磁波を放射する手段を設けるとともに共振体27を強磁性にて構成し、共振体27の作用面30の近傍を電磁誘導加熱するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
本発明の部品実装方法及び装置によれば、一端面に入力された振動が作用面でその面と略平行な振動となるとともに作用面に対して垂直な軸芯上に共振モードの節が形成されるように構成された共振体の作用面にて部品を保持し、支持台上に実装対象物を配置固定し、部品と実装対象物の位置合わせを行って部品を実装対象物に接触させ、共振体の節の位置から押圧荷重を負荷するとともに共振体の一端面から超音波振動を入力させるようにしたので、共振体の一端面から超音波振動を印加すると作用面がその面に略平行に超音波振動するとともに、荷重負荷部から押圧荷重を負荷すると作用面に対して垂直方向にその押圧荷重が作用するため、作用面と接合面の平行度を高精度に保持しつつ大きな押圧荷重を作用させた状態で超音波振動を印加して大きな超音波エネルギーを付与できるので、接合面における接合面積が広い場合にも接合面の全面を確実に高い信頼性をもって接合することができる。
【0043】
また、少なくとも押圧荷重を負荷するとともに超音波振動を入力する工程時に共振体の作用面近傍を加熱するので、接合面に同時に熱エネルギーを付与でき、接合面における接合面積が広い場合にも接合面の全面を確実に高い信頼性をもって接合することができ、さらに共振体の両側に対向する側から非接触にて加熱するので超音波振動系に影響を与えずに所望の熱エネルギーを付与することができる。また接合と同時に予め実装位置に封止材を塗布しておくことによってその封止材の硬化も行うことができ、部品の実装工程数を削減できてコスト低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態及び従来例に共通する部品実装装置における全体概略構成を示す斜視図である。
【図2】図1における実装ヘッドの構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態における実装ヘッドの要部構成を示す正面図である。
【図4】図3のA−A矢視断面図である。
【図5】図3のB−B矢視図である。
【図6】同実施形態における共振体の作用説明図である。
【図7】同実施形態における加熱手段の第1の変形例を示し、(a)は斜視図、(b)は改良例の側面図である。
【図8】同実施形態における加熱手段の第2の変形例を示し、(a)は斜視図、(b)は改良例の側面図である。
【図9】同実施形態における加熱手段の第3の変形例を示し、(a)は側面図、(b)は改良例の側面図である。
【図10】同実施形態における加熱手段の第4の変形例を示す共振体の正面図である。
【図11】同実施形態における加熱手段の第5の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 部品実装装置
2 部品
3 基板(実装対象物)
5 実装ヘッド
6 X方向テーブル
7 Y方向テーブル
8 支持台
20 部品供給手段
22 移動手段(荷重負荷手段)
26 超音波振動発生手段
27 共振体
28 支持ブラケット
29 基端面
30 作用面
31 節
32 荷重負荷部
35 支持板部
39 カートリッジヒータ(加熱手段)
41 冷却部
42 温度監視部
47 伝熱用フィン
48 セラミックヒータ(加熱手段)
50 熱媒通路
51 熱媒供給手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component mounting method and apparatus for mounting a component on a mounting object by ultrasonic vibration.
[0002]
[Prior art]
As a conventional component mounting apparatus using ultrasonic vibration, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-68327, it is fixed in a horizontal posture on a support bracket supported by a moving means such as a voice coil motor. A mounting head comprising a horn coupled to the output end of the supported ultrasonic vibration generating means and a suction nozzle for sucking and holding the component at the tip of the horn, means for supplying the component to the mounting head, a substrate, etc. There is known a support base that fixes and supports the mounting object, and positioning means that aligns the component and the mounting object by relatively moving the mounting head and the support base in the horizontal direction.
[0003]
This type of component mounting apparatus is suitably applied to a case where a plurality of protruding electrodes protruding from one surface of a component are ultrasonically bonded to an electrode formed on an object to be mounted. The upper surface of the component supplied with the electrode facing downward is sucked and held by the suction nozzle of the mounting head, the mounting target is supplied and fixedly supported on the support base, and the component is positioned above the mounting position of the mounting target. The mounting head and the support base are moved relative to each other so that they can be positioned. The mounting head moving means makes the protruding electrode of the component abut the electrode of the mounting target, and a predetermined pressing force is applied. By operating the sonic vibration generating means and ultrasonically vibrating the suction nozzle through the horn in the horizontal direction, ultrasonic vibration energy is applied to the joint surface between the component and the mounting object to join them by diffusion and melting. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, in order to reduce the size of electronic circuits, it has been required to reduce the number of electronic components (chips) constituting the electronic circuit, and accordingly, higher functionality and higher integration of each electronic component have been promoted. As a result, a single electronic component is increasing in size and increasing in number.
[0005]
When mounting such an electronic component with the above-described conventional component mounting apparatus, it is necessary to ultrasonically bond a large number of protruding electrodes to the electrode of the mounting object at one time. It is necessary to increase the size, and the entire joining surface cannot be reliably joined unless the parallelism between the component holding surface on the lower surface of the suction nozzle and the joining surface of the mounting object is kept extremely high.
[0006]
However, in the configuration as described above, when a large pressing load is applied from the support bracket to the vicinity of the coupling portion between the ultrasonic vibration generating means and the horn, the suction nozzle is fixed to the tip of the horn. Since there is a distance between the load position of the pressing load, a bending moment acts on the horn, and the component holding surface on the lower surface of the suction nozzle is inclined due to the bending due to the pressing load of the horn, so that a high degree of parallelism cannot be obtained. There is a problem that a highly reliable joint cannot be secured.
[0007]
In addition, when the number of protruding electrodes is large, even if ultrasonic vibration is applied by applying a large pressing load while ensuring a certain degree of parallelism between the component holding surface and the joint surface of the mounting object, the ultrasonic vibration However, there is a problem that it is difficult to obtain a sufficiently reliable bonding state because the bonding energy that can be imparted by this is easily insufficient.
[0008]
It is necessary to fill the space between the component and the mounting object with a sealing material, cure it, and seal it. Conventionally, after mounting the electronic component, it is necessary to perform the sealing material curing process in a separate process There are also problems that man-hours are large and costs are high.
[0009]
An object of the present invention is to provide a component mounting method and apparatus capable of reliably performing ultrasonic bonding with high reliability even when a bonding area between a component and a mounting object is wide in view of the above-described conventional problems. And
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the component mounting method of the present invention, the vibration input to the one end surface becomes a vibration substantially parallel to the action surface, and a resonance mode node is formed on an axis perpendicular to the action surface. The step of holding the component on the working surface of the configured resonator, the step of arranging and fixing the mounting object on the support base, and aligning the component and the mounting target to bring the component into contact with the mounting target It possesses a step, and a step of inputting the ultrasonic vibration from the one end surface of the resonator as well as loading the pressing load from the position of a node of the resonator, further step of inputting ultrasonic vibration as well as load at least pressing load Sometimes the vicinity of the working surface of the resonator is heated in a non-contact manner from the side opposite to both sides of the resonator .
[0011]
According to such a configuration, when ultrasonic vibration is applied from one end surface of the resonator, the working surface is ultrasonically vibrated substantially parallel to the surface, and when a pressing load is applied from the load-loading portion, the working surface is perpendicular to the working surface. Because the pressing load acts on the surface, it is possible to apply ultrasonic vibrations and apply large ultrasonic energy in a state where a large pressing load is applied while maintaining the parallelism between the working surface and the bonding surface with high accuracy. Even when the bonding area on the surface is large, the entire bonding surface can be reliably bonded with high reliability.
[0012]
Further, since heat the working surface near the resonator during a process of inputting ultrasonic vibration as well as load at least the pressing load, ultrasonic energy to the joint surface and can heat energy imparted simultaneously, a wide bonding area on the bonding surface Even in this case, the entire bonding surface can be reliably bonded with high reliability , and further, the desired heat can be obtained without affecting the ultrasonic vibration system because heating is performed in a non-contact manner from the opposite sides of the resonator. Ru it is possible to impart energy. In addition, although heating may be performed only at the time of joining, it cannot be overemphasized that it may heat continuously including before and behind joining, and is not limited to the heating from the resonator side.
[0013]
The component mounting apparatus of the present invention includes a component supply means, a mounting head that holds the supplied component and mounts the mounted component on a mounting target, a support base that fixes and supports the mounting target, a mounting head and a support base. And a positioning means for aligning the component and the mounting object by relative movement, the mounting head has an ultrasonic vibration generating means, one end surface is coupled to the ultrasonic vibration generating means, and the other end surface is an action surface, Resonator configured so that vibration input to one end surface becomes vibration substantially parallel to the surface of the working surface, and a resonance mode node is formed on an axis perpendicular to the working surface. possess a load application means for loading the pressing load to the node portion of the body, and heating means for heating the working face near the resonator, the heating means, both sides of the resonator of the support bracket supporting the node portion of the resonator The heater is installed in the part facing the And, Ru Monodea which is adapted to heat by radiation heat of the heater to the resonator.
[0014]
According to such a structure, the said component mounting method can be implemented and the effect | action and effect can be show | played. Further, since the provided heating means for heating the working face near the resonator, it is possible to obtain the effect of heating the working surface near as above.
[0015]
Further, the heating means is composed of a heater disposed on the opposite side of the resonator of the support bracket that supports the node portion of the resonator, and the heat of the heater is radiated to the resonator to heat it. since it is, the heating means is disposed apart from the resonator, it is possible to impart a desired thermal energy without affecting the ultrasonic vibration system.
[0016]
Further, when heat transfer fins are provided on at least one of the side surface of the resonator and the surface of the support bracket facing the resonator, the heat transfer efficiency is further increased, and rapid and uniform heating can be performed with high heat efficiency.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a component mounting method and apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
First, an overall configuration common to the conventional example in the component mounting apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Reference numeral 1 denotes a component mounting apparatus for mounting a
[0022]
An X-direction table 6 that supports a mounting
[0023]
A
[0024]
[0025]
As will be described later, the
[0026]
The component mounting operation in the overall configuration described above will be described. After supplying the
[0027]
Next, the principal part structure of the mounting
[0028]
The
[0029]
As shown in FIGS. 3 and 6, the above-described shape of the
[0030]
As shown in FIGS. 3 to 5, the
[0031]
In the above configuration, as shown in FIG. 6, suction means (not shown) in which the
[0032]
Then, the working
[0033]
Thus, a large ultrasonic energy is applied by applying ultrasonic vibration in a state where a large pressing load is applied while maintaining the parallelism of the bonding surface of the
[0034]
Further, since the heating means is constituted by the
[0035]
In the above embodiment, in order to prevent the ultrasonic vibration generating means 26 from being exposed to a high temperature due to the influence of the heating of the
[0036]
By preventing the ultrasonic vibration generating means 26 from being overheated in the
[0037]
3 to 6 show an example in which the
[0038]
Further, as in the second modification shown in FIG. 8A, a planar
[0039]
Further, as in the third modification shown in FIG. 9A, hot air blowing means 49 is provided on the surface of the
[0040]
Further, the present invention is not limited to the indirect heating by providing heating means on the
[0041]
Further, as in the fifth modification shown in FIG. 11, a heat ray irradiation means 52 (indicated by a white arrow) for irradiating a heat ray such as laser light toward the vicinity of the working
[0042]
【The invention's effect】
According to the component mounting method and apparatus of the present invention, the vibration input to the one end surface becomes a vibration substantially parallel to the surface at the working surface, and a resonance mode node is formed on the axis perpendicular to the working surface. Hold the component on the working surface of the resonator that is configured to place the mounting target on the support base, align the component with the mounting target, and bring the component into contact with the mounting target. Since a pressing load is applied from the position of the node of the resonator and ultrasonic vibration is input from one end surface of the resonator, when the ultrasonic vibration is applied from one end surface of the resonator, the working surface is substantially on the surface. In addition to ultrasonic vibration in parallel, when a pressing load is applied from the load-loading section, the pressing load acts in a direction perpendicular to the working surface, so a large pressure is maintained while maintaining the parallelism between the working surface and the joint surface with high accuracy. Ultrasonic vibration with load applied Because it imparts a large ultrasonic energy and pressure, it can be joined with a reliably high reliability on the entire surface of the joining surface even if the large bonding area in the joint surface.
[0043]
At least since the pressing load as well as load heat the working surface near the resonator during a process of inputting ultrasonic vibration, can heat energy simultaneously to the bonding surface in applying, bonding even when the bonding area of the bonding surface is wide The entire surface can be reliably bonded with high reliability , and further, the desired thermal energy can be applied without affecting the ultrasonic vibration system because it is heated in a non-contact manner from the opposite sides of the resonator. it is Ru can. Further, by applying the sealing material to the mounting position in advance at the same time as joining, the sealing material can be cured, and the number of parts mounting processes can be reduced, thereby reducing the cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of a component mounting apparatus common to an embodiment of the present invention and a conventional example.
2 is a perspective view showing a configuration of a mounting head in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a front view illustrating a configuration of a main part of a mounting head according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3;
5 is a BB arrow view of FIG. 3;
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a resonator according to the embodiment.
7A and 7B show a first modification of the heating means in the embodiment, wherein FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a side view of an improved example.
8A and 8B show a second modification of the heating means in the embodiment, where FIG. 8A is a perspective view and FIG. 8B is a side view of an improved example.
FIG. 9 shows a third modification of the heating means in the embodiment, (a) is a side view, and (b) is a side view of an improved example.
FIG. 10 is a front view of a resonator showing a fourth modification of the heating means in the embodiment.
FIG. 11 is a perspective view showing a fifth modification of the heating means in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
5 Mounting head 6 X direction table 7 Y direction table 8
26 Ultrasonic vibration generating means 27
41
50
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