JP4371619B2

JP4371619B2 - リフロー装置

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Publication number: JP4371619B2
Application number: JP2001288901A
Authority: JP
Inventors: 大山内; 直人細谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: US6995342B2; US20050011934A1; US20030080108A1; CN1206899C; CN1411333A; JP2003101214A; US6797926B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱源により電子部品を回路基板に接合する電子部品接合装置及び方法、並びに上記方法により製造された回路基板、並びに上記電子部品接合装置を備えた電子部品実装装置に関し、特に、小型のモバイル機器に使用される小型、薄型の回路基板を作製するための電子部品接合装置及び方法、並びに上記方法により製造された回路基板、並びに電子部品実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モバイル機器等に用いられる液晶モジュールにおいて、液晶表示部の表示制御を行いかつ当該液晶モジュールとマザー基板との電気的接続を行うためにフレキシブル基板（ＦＰＣ）に電子部品を実装している。このＦＰＣには、上記表示制御用のドライバＩＣ、及びコンデンサー等のチップ部品が実装されている。上記ドライバＩＣの接続部は狭ピッチであり、該接続部の汚れが当該液晶モジュールの信頼性を低下させる原因になるため、通常、上記チップ部品の実装前に上記ドライバＩＣは実装される。
【０００３】
上記ドライバＩＣの実装後、図１４に示すように、上記ＦＰＣに半田を供給する半田印刷装置１にて半田をＦＰＣ上に供給し、部品実装機２にて上記チップ部品を上記ＦＰＣ上に装着する。そして、半田を溶融させる熱源を有するリフロー装置３へ搬入して、上記半田を溶融させ上記チップ部品をＦＰＣに接合させている。この場合、厚みが１ｍｍ程度で剛性を有する回路基板であればコンベアによりベルト搬送することもできるが、可撓性のフィルム状の回路基板、例えば上記ＦＰＣの場合には、図１５に示すように、パレット４上にＦＰＣ５を整列、固定してＦＰＣ５を搬送し、リフロー装置３へ搬入する方法が採られる。このときリフロー装置３は、炉内雰囲気を加熱するリフロー装置であり、パレット４上のＦＰＣ５を一括して半田接合する。
【０００４】
又、異なる種類のＦＰＣ５を生産する場合には、各種類に対応した部品を実装したそれぞれのＦＰＣ５が搬送されるが、この場合、炉内雰囲気を加熱するリフロー装置では生産性が悪く、必要な箇所のみを加熱する方が効率が良い。よって、図１６に示すような光ビーム方式による局所加熱によるリフロー装置が有効である。特に光が必要箇所以外に照射されることを防ぐためには、光照射部１１から照射される光をマスク１２の開口１３を通して必要箇所にのみ光を照射する構成が有効である。尚、図１６にて、符号６は上記チップ部品を、符号７は上記ＩＣを、符号８は半田を、それぞれ示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
同種のＦＰＣ５を大量に生産する場合は、できるだけ大きなパレット４上にＦＰＣ５を配列し、一気に半田接合する方が生産性は向上する。しかしながら、最近では、商品寿命の短さ、機種の多さ、又、高機能化による設計の複雑化や、市場動向の流動性により、回路基板の仕様の決定から生産までの時間がない場合が多く、大きなパレット４による大量生産方法では、生産効率が上がらなくなってきている。
又、図１４に示すような生産設備は、大型基板を処理することを前提としているため、装置自体が大きく、特に炉内雰囲気を加熱するリフロー装置においては均熱加熱のために３〜５ｍの長さが一般的で、２〜３０ｍｍ程度の回路基板の大きさから見ると設備が巨大すぎて、臨機応変な措置を取るのが困難である。尚、図１４に示す、半田印刷装置１、部品実装機２、及びリフロー装置３を備えたシステムでは、その全長は、例えば７ｍにも及ぶ。
【０００６】
又、上記光ビーム方式は、同一部品や少数の部品の場合は有効であるが、液晶モジュールの高機能化に伴い、最近ではＦＰＣ５上のチップ部品６の数及び種類が増える傾向にあり、光の吸収率の異なる部品がＦＰＣ５上に存在するときには、照射条件等の設定が困難となる。例えば黒色の電子部品や弱熱性の電子部品に対しては上記マスク１２で条件を操作することも一方法であるが、隣接する半田が半溶け状態になるなど、マスク１２のみにて個々の部品毎に対応することには限界がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、少量、多品種の回路基板について、従来に比べて高い生産性にて製造可能な、電子部品接合装置及び方法、並びに上記方法により製造された回路基板、並びに上記電子部品接合装置を備えた電子部品実装装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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。
本発明の第１態様の電子部品接合装置は、複数の電子部品が表面実装された一つの回路基板を載置する載置部材と、
上記載置部材を加熱して上記載置部材に接触している上記回路基板を加熱し上記電子部品と上記回路基板とを接合する接合材料を溶融させる加熱装置と、
を備えたリフロー装置において、
上記加熱装置は、上記載置部材が載置され上記載置部材を加熱するセラミックスヒータ部と、上記セラミックスヒータ部が載置される断熱部と、上記断熱部が載置されるベース部とを有し、
上記セラミックスヒータ部を強制的に冷却するヒータ部用冷却装置と、
上記ヒータ部用冷却装置とは別個に設けられ、上記ベース部の冷却を行うベース部用冷却装置とをさらに備えたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の第２態様の電子部品接合装置は、複数の電子部品が表面実装された一つの回路基板を載置する複数の載置部材と、
それぞれの上記載置部材に備わり、上記載置部材を加熱して上記載置部材に接触している上記回路基板を加熱し上記電子部品と上記回路基板とを接合する接合材料を溶融させる加熱装置と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
又、上記第１態様及び第２態様において、上記載置部材に接続され、上記回路基板を上記載置部材に吸着保持させる吸引装置をさらに備えることもできる。
【００１１】
又、上記第１態様及び第２態様において、上記加熱装置は、セラミックスヒータを有し、加熱時間に対して加熱温度を変化させて上記回路基板の加熱を行うこともできる。
【００１２】
又、上記第１態様及び第２態様において、上記加熱装置に接続され上記回路基板の冷却を行う冷却装置をさらに備えることもできる。
【００１３】
さらに、本発明の第３態様の電子部品接合方法は、接合材料にて接合される複数の電子部品が表面実装された一つの回路基板を載置部材上に載置し接触させて加熱し、該加熱により上記接合材料を溶融させることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の第４態様の回路基板は、上記第３態様の電子部品接合方法により電子部品が接合されたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の第５態様の電子部品実装装置は、上記第１態様又は上記第２態様における電子部品接合装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態である、電子部品接合装置、電子部品接合方法、回路基板、及び電子部品実装装置について、図を参照しながら以下に説明する。ここで上記電子部品接合方法は、上記電子部品接合装置にて実行される方法であり、上記回路基板は、上記電子部品接合方法により電子部品が接合された基板であり、上記電子部品実装装置は上記電子部品接合装置を備えた装置である。又、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、以下の実施形態では、電子部品は、回路基板に表面実装され接合材料により上記回路基板に接合される部品であり、図２に示すような、例えばチップ部品６及びＩＣ７が相当する。又、上記接合材料として、以下の実施形態では半田、つまり作業性よりクリーム半田を例に採るが、これに限定されるものではなく、例えば銀ペーストや導電性接着剤等であってもよい。又、以下の実施形態では、回路基板は、フィルム状のフレキシブル基板、つまりＦＰＣを例に採るが、これに限定されるものではなく、例えばその厚みが１ｍｍ以下の基板であっても良い。又、可撓性の有無も問わない。要するに、従来のように同一種で多量に生産される基板ではなく、種類が異なり各種が少量ずつ生産されるような回路基板が相当する。
【００１７】
第１実施形態；
図１から図４には、本実施形態の電子部品接合装置１０１が示されている。尚、図２には、上記電子部品接合装置１０１にて処理される回路基板に相当する上記ＦＰＣ５が示される。該ＦＰＣ５は、例えば上述の液晶モジュールとマザー基板との接続を行うための基板であり、片面実装基板であり、該ＦＰＣ５の部品実装面５ａには、ＩＣ７の他、未硬化のクリーム半田８が塗布された箇所に複数のチップ部品６が載置されている。尚、本実施形態では、当該電子部品接合装置１０１に搬入される前に、上記ＩＣ７は、ＦＰＣ５に実装されているものとする。
【００１８】
電子部品接合装置１０１は、上述のＦＰＣ５を載置する載置部材１１０と、該載置部材１１０を加熱して載置部材１１０に接触しているＦＰＣ５を加熱し、これにより電子部品６をＦＰＣ５に接合するクリーム半田８を溶融させる加熱装置１２０と、を備える。
上記載置部材１１０は、ＦＰＣ５を載置し保持する機能と、ＦＰＣ５に熱を伝える機能とを併せ持ち、各種の回路基板に対応可能なように上記加熱装置１２０に対して容易に交換可能である。該載置部材１１０は、０．５ｍｍから５ｍｍ程度の厚さで、アルミニウム、銅、マグネシウム、セラミック等の熱伝導性の良い材料にてなるものが好ましい。特に２ｍｍ程度の厚みのアルミニウム材を用いると、安価で均熱性も図られ好適である。本実施形態では、載置部材１１０は、処理するＦＰＣ５の大きさに対応して、３５ｍｍ×３５ｍｍの正方形にてなる。
さらに、図３に示すように、上記部品実装面５ａに対向する、ＦＰＣ５の裏面５ｂが接する載置部材１１０の表面１１０ａには、ＦＰＣ５を吸着するための吸着穴１１１が開口している。図示するように本実施形態ではＦＰＣ５の周縁部分を吸着するように複数の吸着穴１１１が配置しているが、吸着穴１１１の数及び位置は保持する回路基板に対応して決定される。又、各吸着穴１１１は、基板用吸着溝１１２にてつながれている。さらに、上記表面１１０ａに対向する、載置部材１１０の裏面１１０ｂには、載置部材１１０自体を、後述のヒータ部１２１に密着させるための載置部材用吸着溝１１３を設けている。
【００１９】
上記加熱装置１２０は、ヒータ部１２１、断熱部１２２、ベース部１２３、及び電源部１２４を備え、ベース部１２３の上に断熱部１２２、ヒータ部１２１の順で積み重ねられ、ヒータ部１２１上に上記載置部材１１０が設置される。
上記ヒータ部１２１は、いわゆるセラミックスヒータにてなり、電源部１２４から上記セラミックスヒータのヒータ線へ電流が供給され発熱する。セラミックスヒータ以外の、いわゆるコンスタントヒートのヒータの場合では、昇、降温に対する応答性が数十秒から数分を要し、生産性が悪く実用的でないが、セラミックスヒータの場合、１秒以下でも応答可能であり、下記のように温度プロファイルを設定することが可能となる。
【００２０】
ヒータ部１２１の温度は、温度センサ、例えばヒータ部１２１内に設けた熱電対１２５にて測定され、制御装置１８０へ送出される。電源部１２４は、制御装置１８０に接続されており、制御装置１８０は、熱電対１２５から供給される温度情報と、回路基板の温度制御用として予め設定された温度プロファイルとに基づいてヒータ部１２１の温度をフィードバック制御する。又、ヒータ部１２１の載置部材設置面１２１ａには、図４に示すように、載置部材１１０に設けられている上記基板用吸引溝１１２に連通するように、回路基板吸着用穴１３３が開口するとともに、載置部材１１０に設けられている上記載置部材用吸引溝１１３に連通するように、載置部材吸着用穴１３４が開口する。
【００２１】
上記断熱部１２２は、ヒータ部１２１の熱が効率よくＦＰＣ５に伝わるようにするためのもので、ベース部１２３上に固定されている。
ベース部１２３には、載置部材１１０へＦＰＣ５を吸着させるための回路基板用吸引装置１３１と、載置部材１１０をヒータ部１２１に吸着させるための載置部材用吸引装置１３２とが接続される。回路基板用吸引装置１３１は、ヒータ部１２１の上記回路基板吸着用穴１３３とつながり、該回路基板用吸引装置１３１の吸引動作により、上記基板用吸着溝１１２及び上記吸着穴１１１を介して載置部材１１０の表面１１０ａに回路基板、本例ではＦＰＣ５を吸着保持させる。載置部材用吸引装置１３２は、ヒータ部１２１の上記載置部材吸着用穴１３４につながり、該載置部材用吸引装置１３２の吸引動作により、ヒータ部１２１の載置部材設置面１２１ａに載置部材１１０を吸着保持させる。尚、本実施形態では上述のように、ＦＰＣ５及び載置部材１１０の各吸着保持をそれぞれ別個の吸引装置１３１、１３２にて行っているが、両者を一つの吸引装置にて吸着保持するようにしてもよい。
さらにベース部１２３には、上記温度プロファイルに沿った温度制御を行うため、強制的にヒータ部１２１の冷却が可能なようにヒータ部用冷却装置１４１が接続される。該ヒータ部用冷却装置１４１は、本実施形態では、気体、例えば空気をヒータ部１２１の上面又は下面に供給し、ヒータ部１２１を強制的に冷却する。又、ヒータ部１２１の下部には断熱部１２２を設けているが、連続的な加熱動作によりベース部１２３も加熱されてしまうことから、ベース部１２３の冷却を行うベース部用冷却装置１４２がベース部１２３に接続されている。本実施形態では、ベース部用冷却装置１４２も気体、例えば空気の供給を行う。
回路基板用吸引装置１３１、載置部材用吸引装置１３２、ヒータ部用冷却装置１４１、及びベース部用冷却装置１４２は、それぞれ制御装置１８０に接続され、動作制御される。
【００２２】
上記温度プロファイルとしては、例えば図５から図７に示すような形態が考えられ、例えば、接合材料の種類、回路基板上に接合される電子部品の種類及び個数、並びに回路基板の材質及び厚み等の各パラメータに応じて、最適な温度プロファイルが選択される。選択方法としては、制御装置１８０内の記憶部１８１に上記各パラメータに対応して各種の温度プロファイルを格納しておき、処理すべき回路基板及び電子部品に関する情報を入力することで、制御装置１８０にて自動的に最適な温度プロファイルを抽出する方法や、作業者が選択した温度プロファイルを入力する方法等、当業者が想到可能な方法を採ることができる。
【００２３】
又、図５から図７に示す各値は、一例として、ａ０は室温、ａ１は接合材料の融点、本実施形態では接合材料は共晶半田であるので１８３℃、ａ２は２３０℃、ｂ１は１５０℃、ｂ２は２２０℃であり、ｔ１は１秒、ｔ２は３秒、ｔ３は４秒、ｔ４は１０秒、ｔ５は６秒である。
特に電子部品６，７に加熱の制約がある場合、加熱上限の温度である上記ａ２以下に温度設定すれば良い。又、ＦＰＣ５は、部品を実装していない上記裏面５ｂからのみ加熱されるため、電子部品６，７は最後に加熱されることになる。この点においても上記加熱制約があるときには有効である。
又、半田溶融時における半田ボールの発生を抑える必要がある場合には、図５に示すように、同温を時刻ｔ１から時刻ｔ２まで維持する予熱動作を設けると好適である。一方、電子部品が比較的大きく半田ボールの影響が無視できるような場合では、図６に示すように、上記予熱動作を設けず、一気に半田を溶融させても良い。又、半田の溶融及び回路基板への電子部品の接合に要する時間の短縮を図りたい場合には、図７に示すように、予め予熱温度ｂ１から開始して、半田接合終了後も温度ｂ１を維持する方法も可能である。
【００２４】
以上のように構成される電子部品接合装置１０１について、当該電子部品接合装置１０１の動作、つまり電子部品接合方法について以下に説明する。該電子部品接合方法、換言するとリフロー方法は、厚みが薄い回路基板に特に有効な方法であり、目安として１ｍｍ以下の厚みの基板に好適である。特に、本実施形態のように、フィルム状の回路基板、つまり上記ＦＰＣ５は、温度制御に対する追従性が良く、より効果がある。回路基板の材質としては、１ｍｍ以下の回路基板ではガラスエポキシ樹脂や、紙フェノール樹脂が好ましく、フィルム状の回路基板ではポリイミドを用いたものが好ましい。これは０．０１から０．１ｍｍ程度と非常に薄い回路基板でありながら、強度と耐熱性を併せ持っているからである。
【００２５】
まず、回路基板、本例ではＦＰＣ５、に対応して上記吸着穴１１１が配置されている載置部材１１０をヒータ部１２１の載置部材設置面１２１ａに置く。そして載置部材用吸引装置１３２を作動させ、ヒータ部１２１に開口する載置部材吸着用穴１３４を介して載置部材１１０を吸引し、載置部材１１０をヒータ部１２１に密着、固定する。次に、回路基板用吸引装置１３１を作動させた後、ＦＰＣ５を載置部材１１０の表面１１０ａに置き、ヒータ部１２１の回路基板吸着用穴１３３及び載置部材１１０の吸着穴１１１を介してＦＰＣ５を上記表面１１０ａに密着、固定させる。これによりヒータ部１２１に対し載置部材１１０が密着固定され、かつ載置部材１１０の表面１１０ａにＦＰＣ５がなじんで密着保持され、ヒータ部１２１の熱が効率よくＦＰＣ５に伝わることになる。ヒータ部１２１による加熱動作は、上述した温度プロファイルに従い制御装置１８０により制御され、半田８が溶融して、ＦＰＣ５上に電子部品６が半田にて接合される。該接合後、回路基板用吸引装置１３１の動作を停止して吸着を止め、載置部材１１０からＦＰＣ５が取り外される。
【００２６】
上述した電子部品接合装置１０１によれば、加熱される一つの回路基板とほぼ同じ大きさにてなる載置部材１１０に上記回路基板を接触させて上記加熱装置１２０で加熱するようにしたことより、小型の回路基板に対してロスの発生を低減させることができ、かつ各種の回路基板に対応した加熱を個々に行うことができる。したがって、少量、多品種の回路基板について、従来に比べて高い生産性にて製造可能となる。
又、加熱される一つの回路基板とほぼ同じ大きさにてなる載置部材１１０に上記回路基板を接触させて上記加熱装置１２０で加熱するようにしたことより、従来のような、雰囲気循環型のリフロー装置は不要となる。そして各電子部品接合装置１０１は、例えば３５ｍｍ×３５ｍｍの大きさにてなるＦＰＣ５の場合、例えば３５ｍｍ×３５ｍｍの大きさにて構成することができる。よって、従来に比べて非常にコンパクトな、回路基板の加熱接合装置を提供することができる。
【００２７】
上述した実施形態の電子部品接合装置１０１では、載置部材１１０の表面１１０ａには、一つのＦＰＣ５が載置され、載置部材１１０の大きさはＦＰＣ５の大きさと同じであるか、若しくは僅かに大きい。しかしながら、載置部材１１０に対する回路基板の大きさは、このような本実施形態の例に限定されるものではなく、例えば図８に示す電子部品接合装置１０２のように、上述の電子部品接合装置１０１を複数台、横方向に並設し、これら複数の載置部材１１０上に一つの回路基板を載置するようにしてもよい。又、並設する方向は、上記横方向に限定されるものではなく、縦方向、さらには縦、横両方向でもよい。
このように構成することで、回路基板の大きさに関係なく、本実施形態の電子部品接合装置１０１を適用することが可能となる。又、現状、セラミックスヒータ自体、大型のものがあまり存在せず、又、大型のセラミックスヒータの開発費が膨大であることに鑑みると、上述の並設構造は有効な手段である。
又、上述の並設構造を採ることで、一つの回路基板における加熱領域の全域に対して一つの加熱制御を行うこともできるし、又、一つの回路基板における加熱領域内における複数の箇所においてそれぞれ異なる加熱制御を行うことも可能となり、汎用性を一層持ち合わせることができる。
【００２８】
さらに又、より局部的に回路基板の加熱条件を変化させる必要がある場合には、図９に示す電子部品接合装置１０３のように、回路基板５の上方から光ビーム、レーザ、又はホットエア等を照射するように構成することもできる。尚、上述の図８及び図９では、上記電源部１２４、上記回路基板用吸引装置１３１、上記載置部材用吸引装置１３２、上記ヒータ部用冷却装置１４１、上記ベース部用冷却装置１４２、及び制御装置１８０の図示は、図１と同様に解せることから省略している。
【００２９】
第２実施形態；
次に、上述した電子部品接合装置１０１を用いて構成される電子部品実装装置（「実装システム」とも記載する）について説明する。尚、回路基板の一例として、上記ＦＰＣ５を例にとる。
図１１に示す上記実装システム２０１は、ＦＰＣ５にクリーム半田８を塗布する半田供給装置２１０、ＦＰＣ５へチップ部品６を装着する部品装着装置２２０、及び上記電子部品接合装置１０１を有し上記クリーム半田８を溶融させてチップ部品６をＦＰＣ５に接合させる加熱接合装置２３０を備え、半田供給装置２１０、部品装着装置２２０、加熱接合装置２３０の順にＦＰＣ５が搬送されるように、これらは配列されている。尚、上記ＩＣ７が予め実装されたＦＰＣ５が半田供給装置２１０に供給される。又、半田供給装置２１０は、半田印刷装置又は半田ディスペンス装置のいずれの構成でも良い。
上述の電子部品接合装置１０１における説明にて述べたように、電子部品接合装置１０１では、回路基板を載置部材１１０上に吸着して加熱するように構成し、かつ一つの載置部材１１０の大きさは回路基板の大きさに対応していることから、上記加熱接合装置２３０の占める面積は、従来のリフロー装置に比べると格段に小さくなる。よって、上記実装システム２０１の全長Ｉは、本例の場合例えば約２．５ｍにおさめることができる。
【００３０】
図１０を参照して上記加熱接合装置２３０について説明する。
加熱接合装置２３０は、上記電子部品接合装置１０１を備えた加熱部２３５と、前段の部品装着装置２２０からＦＰＣ５を当該加熱接合装置２３０に搬入するための搬入装置２３１と、当該加熱接合装置２３０からＦＰＣ５を次工程へ搬出するための搬出装置２３３と、上記搬入装置２３１から上記加熱部２３５へ、及び加熱部２３５から上記搬出装置２３３へＦＰＣ５の搬送を行う搬送装置２３２と、これらの構成部分の動作制御を行う制御装置２３６とを備える。
上記搬入装置２３１には、上記ＦＰＣ５を吸着保持し、搬送方向であるＸ方向へ駆動装置２３１１にて往復動する搬入台２３１２を備え、搬入装置２３１の動作は、制御装置２３６にて制御される。上記搬出装置２３３には、上記ＦＰＣ５を吸着保持し、上記Ｘ方向へ駆動装置２３３１にて往復動する搬出台２３３２を備え、搬出装置２３３の動作は、制御装置２３６にて制御される。
【００３１】
上記加熱部２３５は、第１ステージ２３５−１及び第２ステージ２３５−２の２つのステージから構成されており、第１ステージ２３５−１及び第２ステージ２３５−２のそれぞれは、図１に示す電子部品接合装置１０１を２台、縦方向、つまり図１０に示すＹ方向に配列した構成にてなる。よって加熱部２３５では合計４台の電子部品接合装置１０１が使用されている。これは、当該実装システム２０１にて処理する１枚のＦＰＣ５が、電子部品接合装置１０１の上記載置部材１１０を２つ上記Ｙ方向に並べた大きさに相当するからである。尚、当該実装システム２０１にて処理するＦＰＣ５の具体的なサイズは、３５ｍｍ×７０ｍｍである。このように、上記ステージのサイズは、当該実装システム２０１の形態に限定されるものではなく、処理する回路基板の大きさに応じて決定すればよい。又、加熱部２３５に設ける上記ステージの数も本例に限定されるものではなく、一つ以上であればよく、実装システムに対して要求される処理能力に基づいて決定される。
又、図１０では、それぞれの上記ステージ２３５−１、２３５−２を構成する各電子部品接合装置１０１に備わる上記電源部１２４、上記回路基板用吸引装置１３１、上記載置部材用吸引装置１３２、上記ヒータ部用冷却装置１４１、及び上記ベース部用冷却装置１４２の図示は、図１と同様に解せることから省略しており、又、上記制御装置１８０は制御装置２３６に代わる。したがって、第１ステージ２３５−１及び第２ステージ２３５−２のそれぞれについて、上述した、制御装置１８０による電子部品接合装置１０１に対する温度制御と同じ温度制御が制御装置２３６の動作制御により実行される。
【００３２】
上記搬送装置２３２は、上記搬入装置２３１の搬入台２３１２から上記加熱部２３５の第１ステージ２３５−１及び第２ステージ２３５−２へＦＰＣ５を搬送する搬入吸着装置２３２１と、第１ステージ２３５−１及び第２ステージ２３５−２から上記搬出装置２３３の搬出台２３３２へＦＰＣ５の搬送を行う搬出吸着装置２３２２と、上記搬入吸着装置２３２１及び上記搬出吸着装置２３２２を設けた搬送アーム２３２３を、ＦＰＣ５の厚み方向でありＸ方向及びＹ方向に直交するＺ方向へ移動させるＺ−駆動装置２３２４と、該Ｚ−駆動装置２３２４をＹ方向へ移動させるＹ−駆動装置２３２５と、該Ｙ−駆動装置２３２５をＸ方向へ移動させるＸ−駆動装置２３２６と、を備える。又、上記搬入吸着装置２３２１及び上記搬出吸着装置２３２２には、図示を省略している、吸引装置が含まれる。このような構成を有する搬送装置２３２は、制御装置２３６にて動作制御される。
さらに、当該加熱接合装置２３０には、加熱部２３５にて加熱中のＦＰＣ５から発生するヒュームを吸引するダクト２３４１を有する吸引装置２３４を備えている。
【００３３】
以上のような構成を有する実装システム２０１における動作について、加熱接合装置２３０における動作を中心に、以下に説明する。
部品装着装置２２０から搬送されたＦＰＣ５は、加熱接合装置２３０に備わる搬入装置２３１の搬入台２３１２上に供給される。搬送装置２３２に備わるＸ−駆動装置２３２６、Ｙ−駆動装置２３２５、Ｚ−駆動装置２３２４、及び搬入吸着装置２３２１がそれぞれ駆動され、ＦＰＣ５は、搬入吸着装置２３２１にて吸着保持されて加熱部２３５の第１ステージ２３５−１上に載置され、吸着保持される。そして、ＦＰＣ５は、第１ステージ２３５−１上に保持されながら、上記加熱装置１２０によって上記温度プロファイルに基づいて加熱、つまりリフロー動作が行われる。該加熱中に発生するヒュームは、吸引装置２３４のダクト２３４１で吸引される。
【００３４】
次に当該加熱接合装置２３０に搬入される第２番目のＦＰＣ５も、上記第１番目のＦＰＣ５と同様に取り扱われるが、該第２番目のＦＰＣ５は、現在空いている第２ステージ２３５−２へ供給され、加熱、温度制御され、ＦＰＣ５と上記チップ部品６との接合がなされる。さらに次の第３番目のＦＰＣ５については、搬入吸着２３１で吸着しておき、最初に搬送した第１番目のＦＰＣ５について第１ステージ２３５−１での加熱が終了し搬送装置２３２の搬出吸着装置２３２２にて第１ステージ２３５−１から搬出装置２３３の搬出台２３３２へ取り出された後、直ちに第１ステージ２３５−１へ供給され加熱される。
上記搬出台２３３２へ載置され吸着されているＦＰＣ５は、保持され次工程へ搬出される。以上の動作を繰り返すことで、順次、ＦＰＣ５が処理される。
【００３５】
上述の加熱接合装置２３０を備えた実装システム２０１によれば、加熱接合装置２３０は、上述したように、従来に比べて非常にコンパクトに構成されることから、実装システム２０１の全体を従来に比べてコンパクト化することができる。
【００３６】
上述の実装システム２０１は、図１１に示すように、半田供給装置２１０、部品装着装置２２０、及び加熱接合装置２３０を、回路基板の搬送方向、つまり上記Ｘ方向に沿って列状に配置した構成にてなるが、実装システムの全体構成は上述の形態に限定されるものではなく、図１２に示すようなロータリータイプの実装システム２５０を構成することもできる。
上記実装システム２５０には、円形状で周縁部に作業部２５８を一定間隔にて設けたロータリーテーブル２５７が当該実装システム２５０の中央部分に間欠回転可能に装備され、該ロータリーテーブル２５７を取り囲みかつ上記作業部２５８の停止位置に対応して、回路基板へ半田を供給する半田供給装置２６１と、半田が供給された回路基板へチップ部品６を装着する部品装着装置２６２と、上述の電子部品接合装置１０１を備え上記半田を加熱し回路基板に上記チップ部品６を接合させる加熱接合装置２６３とが配置され、さらに当該実装システム２５０全体の動作制御を司る制御装置２５６が備わる。さらに又、前工程から当該実装システム２５０へ回路基板を搬入するための搬入装置２５１、当該実装システム２５０から次工程へ回路基板を搬出する搬出装置２５３、及び回路基板を上記作業部２５８へ搬送する搬送装置２５２も備わる。又、回路基板の加熱中に発生するヒュームを吸引する吸引装置も設けられている。
【００３７】
このように構成される実装システム２５０は以下のように動作する。
上記搬入装置２５１を介して回路基板が搬送装置２５２にて作業部２５８に載置され、ロータリーテーブル２５７の回転により半田供給装置２６１へ搬送される。半田供給装置２６１では、回路基板に半田が供給される。そして再びロータリーテーブル２５７が回転し、回路基板は部品装着装置２６２へ搬送される。部品装着装置２６２では、半田が供給されている回路基板へ上記チップ部品６が装着される。そして再びロータリーテーブル２５７が回転し、回路基板は加熱接合装置２６３へ搬送される。加熱接合装置２６３では、回路基板の加熱そして回路基板への部品の接合が行われる。そして再びロータリーテーブル２５７の回転により回路基板は搬出装置２５３へ搬送され、搬送装置２５２にて搬出装置２５３へ載置される。搬出装置２５３は回路基板を次工程へ搬出する。
尚、例えば、第１番目の回路基板が加熱接合装置２６３にて加熱されているとき、第２番目の回路基板には部品装着装置２６２にて部品装着がなされ、第３番目の回路基板には半田供給装置２６１にて半田が供給される。このように複数の回路基板に対してそれぞれ異なる処理が同時になされる。
【００３８】
上記実装システム２５０のように、ロータリーテーブル２５７を備えた形態を採ることで、実装システム２５０の横幅をさらに小さくすることができる。
又、ロータリーテーブル２５７の停止位置を８分割にすると、半田供給装置２６１と部品装着装置２６２との間に、回路基板への半田の供給状態を検査するための認識カメラや、半田供給不備部分への半田追加用の装置をさらに設けることができ、有効活用することができる。又、加熱接合装置２６３は、作業部２５８内や、搬出装置２５３や、ロータリーテーブル２５７と搬出装置２５３との間に設けることもできる。
【００３９】
上述した各実施形態では、回路基板としてＦＰＣ５を例に採っているので、回路基板の搬送は、回路基板を吸着保持する方法を採っている。しかしながら、回路基板が例えば１ｍｍ程度の厚みを有しかつ撓み等の変形が生じ難い基板である場合、図１３に示すように、ブラケット３０１で支持された搬送レール３０２で回路基板３１０を搬送するように構成しても良い。この場合、加熱接合装置１２０は、上下駆動部３０３で回路基板３１０に密着させるが、該密着を安定させるために、搬送レール３０２に押さえ部材３０４を設けておくと良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様及び第２態様の電子部品接合装置、第３態様の電子部品接合方法、及び第５態様の電子部品実装装置によれば、載置部材と加熱装置とを備え、一つの回路基板とほぼ同じ大きさにてなる載置部材に上記回路基板を接触させて上記加熱装置で加熱するようにしたことより、小型の回路基板に対してロスの発生を低減させることができ、かつ各種の回路基板に対応した加熱を個々に行うことができる。したがって、少量、多品種の回路基板について、従来に比べて高い生産性にて製造可能となる。
【００４１】
又、上記回路基板を上記載置部材に吸着保持させる吸引装置を設けたことで、回路基板を載置部材に密着させることができ、回路基板の温度制御をより高い精度で行うことができる。
【００４２】
又、加熱装置にセラミックスヒータを使用することで、加熱装置における昇、降温に対する応答性を良くすることができる。よって、各種の回路基板毎に、適切な温度制御にて加熱を行うことが可能となる。又、冷却装置を設けることによっても、加熱装置における温度変化の応答性を良くすることができ、各種の回路基板毎に、適切な温度制御にて加熱を行うことが可能となる。
【００４３】
又、厚みが１ｍｍ以下である回路基板や、フィルム状にてなる回路基板では、上記加熱装置による加熱制御に対する基板の温度応答性が良いことから、各種の回路基板毎に、適切な温度制御にて加熱を行うことが可能となる。
【００４４】
又、複数の載置部材にて一つの回路基板を加熱するように構成することもでき、該構成を採ることで、各種の回路基板の大きさの変化に容易に対応することができる。よって、各種の回路基板毎に、適切な温度制御にて加熱を行うことが可能となる。
【００４５】
以上説明した第１態様及び第２態様の電子部品接合装置、第３態様の電子部品接合方法、及び第５態様の電子部品実装装置にて電子部品が接合された、本発明の第４態様の回路基板では、各種に対応して適切な温度制御にて加熱が行われることから、電子部品の接合状態が各種類において均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における電子部品接合装置の構造を説明するための図である。
【図２】図１に示す電子部品接合装置にて加熱されるのに好適な回路基板の斜視図である。
【図３】図１に示す電子部品接合装置を構成する載置部材の斜視図である。
【図４】図１に示す電子部品接合装置を構成する加熱装置の斜視図である。
【図５】図１に示す電子部品接合装置にて実行される温度制御にて使用される温度プロファイルの一例を示すグラフである。
【図６】図１に示す電子部品接合装置にて実行される温度制御にて使用される温度プロファイルの他の例を示すグラフである。
【図７】図１に示す電子部品接合装置にて実行される温度制御にて使用される温度プロファイルのさらに別の例を示すグラフである。
【図８】図１に示す電子部品接合装置の変形例を示す斜視図である。
【図９】図１に示す電子部品接合装置の他の変形例を示す図である。
【図１０】図１に示す電子部品接合装置を利用して構成される加熱接合装置の斜視図である。
【図１１】図１０に示す加熱接合装置を備えて構成される実装システムを示す斜視図である。
【図１２】図１０に示す加熱接合装置を備えて構成される実装システムの他の例における斜視図である。
【図１３】図１に示す電子部品接合装置への回路基板の搬送装置の他の例を示す図である。
【図１４】従来の部品実装システムを示す斜視図である。
【図１５】従来のリフロー装置にてＦＰＣの処理を行うとき、パレット上にＦＰＣが配列された状態を示す図である。
【図１６】従来、回路基板内の局部領域のみを加熱する場合の装置構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
５…回路基板、６…チップ部品、７…ＩＣ、８…半田、
１０１…電子部品接合装置、１１０…載置部材、
１２０…加熱装置、１２１…ヒータ部、
１３１…回路基板用吸引装置、１４１…ヒータ部用冷却装置、
２０１…実装システム、２３０…加熱接合装置、２５０…実装システム。

Claims

複数の電子部品が表面実装された一つの回路基板を載置する載置部材と、
上記載置部材を加熱して上記載置部材に接触している上記回路基板を加熱し上記電子部品と上記回路基板とを接合する接合材料を溶融させる加熱装置と、
を備えたリフロー装置において、
上記加熱装置は、上記載置部材が載置され上記載置部材を加熱するセラミックスヒータ部と、上記セラミックスヒータ部が載置される断熱部と、上記断熱部が載置されるベース部とを有し、
上記セラミックスヒータ部を強制的に冷却するヒータ部用冷却装置と、
上記ヒータ部用冷却装置とは別個に設けられ、上記ベース部の冷却を行うベース部用冷却装置とをさらに備えたことを特徴とするリフロー装置。
上記加熱装置を介して上記載置部材と接続され、上記回路基板を上記載置部材に吸着保持させる回路基板用吸引装置と、
上記回路基板用吸引装置とは別系統にて設けられ、上記ヒータ部と接続されて上記載置部材を上記ヒータ部に吸着保持させる載置部材用吸引装置とをさらに備えた、請求項１記載のリフロー装置。
上記加熱装置は、加熱時間に対して加熱温度を変化させて上記回路基板の加熱を行う、請求項１又は２記載のリフロー装置。