JP4595857B2 - Electronic component mounting system and electronic component mounting method - Google Patents

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本発明は、半田バンプが形成された電子部品を基板に半田接合により実装する電子部品実装システムおよび電子部品実装方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic component mounting system and electronic component mounting method for mounting by solder bonding the electronic component solder bumps are formed on the substrate.

半導体素子などの電子部品を回路基板に実装する形態として、半導体素子を樹脂基板に実装した半導体パッケージを半田バンプを介して回路基板に半田接合により実装する方法が用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。この文献例においては、パッケージの下面を撮像して半田バンプを認識することにより、バンプ配置や位置ずれを自動的に検出し、部品の良否判定や位置補正のためのデータを取得するようにしている。
特開2000−315896号公報
As a form of mounting an electronic component such as a semiconductor element on a circuit board, a method of mounting a semiconductor package in which a semiconductor element is mounted on a resin board to a circuit board via solder bumps is used (for example, Patent Document 1). In this example, the lower surface of the package is imaged and the solder bumps are recognized to automatically detect the bump arrangement and misalignment, and acquire the data for determining the quality of the component and for correcting the position. Yes.
JP 2000-315896 A

近年電子機器の小型化・高機能化の進展に伴い、電子機器に組み込まれる半導体パッケージなどの電子部品は、高実装密度が求められて小型化・薄化が進行している。この傾向に伴い、半田バンプが形成された半導体パッケージの樹脂基板も薄化により剛性が低下し、半田接合のためのリフロー時の加熱によって反り変形を生じやすいという特性が顕著となってきている。このため、リフロー時に半田バンプが反り変形により浮き上がって、半田バンプが基板の接続用の電極に正常に半田接合されず、導通不良や接合強度不足などの接合不良が生じやすい。   In recent years, with the progress of miniaturization and high functionality of electronic devices, electronic components such as semiconductor packages incorporated in the electronic devices are required to have a high mounting density and are being miniaturized and thinned. Along with this tendency, the resin substrate of the semiconductor package on which the solder bumps are formed also has a characteristic that rigidity is reduced due to thinning, and warpage deformation is easily caused by heating during reflow for solder bonding. For this reason, the solder bumps are lifted due to warping deformation during reflow, and the solder bumps are not normally soldered to the electrodes for connecting the substrate, which tends to cause poor bonding such as poor conduction and insufficient bonding strength.

そこで本発明は、薄型の半導体パッケージを半田接合によって実装する場合における接合不良を防止することができる電子部品実装システムおよび電子部品実装方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention aims at providing a beauty electronic component mounting method Oyo electronic component mounting system which can prevent bonding failure in the case of mounting by solder bonding the thin semiconductor package.

本発明の電子部品実装システムは、複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、下面に外部接合用の複数の半田バンプが形成された電子部品を基板に実装する電子部品実装システムであって、前記基板に前記半田バンプの配列に対応して形成された電子部品接合用の複数の電極に半田ペーストを印刷する印刷装置と、印刷された半田ペーストの平面位置および高さ位置を計測する印刷検査装置と、搭載ヘッドによって前記半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置と、前記電子部品が搭載された基板を加熱することにより前記半田バンプおよび半田ペーストを加熱溶融させて前記電子部品を基板に半田接合するリフロー装置と、前記印刷検査装置の計測結果に基づき前記搭載ヘッドによって電子部品を半田ペーストの印刷後の前記基板に搭載する部品搭載動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記部品搭載動作において、前記半田ペーストの平面位置に基づいて前記搭載ヘッドの水平方向の位置制御を行うとともに、前記半田ペーストの高さ位置に基づいて前記搭載ヘッドの下降停止位置を制御し、前記水平方向の位置制御において、前記複数の電極のうち外縁部の4隅部にある電極に印刷された半田ペーストの位置ずれに基づき前記電子部品の水平方向の位置合わせを行い、予め各半田ペーストの高さ位置を計測して、最も高さ位置が高い半田ペーストの高さ位置を把握しておき、この半田ペーストの高さ位置を搭載動作における下降停止位置の基準として用いることにより、前記複数の電極に印刷された半田ペーストのうち高さ位置が最も高い半田ペーストを前記半田バンプが押し潰さないように前記搭載ヘッドの下降停止位置の制御を行うThe electronic component mounting system according to the present invention is an electronic component mounting system configured to connect a plurality of electronic component mounting apparatuses to each other and mount an electronic component having a plurality of external bonding solder bumps formed on the lower surface thereof on a substrate. A printing apparatus for printing the solder paste on the plurality of electrodes for joining the electronic components formed on the substrate corresponding to the arrangement of the solder bumps, and measuring the planar position and height position of the printed solder paste A printing inspection apparatus, an electronic component mounting apparatus for mounting electronic components on a substrate on which the solder paste is printed by a mounting head, and the solder bumps and the solder paste are heated and melted by heating the substrate on which the electronic components are mounted. The electronic component is soldered to the substrate by the reflow device and the mounting head based on the measurement result of the print inspection device. Control means for controlling a component mounting operation to be mounted on the substrate after printing a strike, and the control means is configured to determine a horizontal position of the mounting head based on a planar position of the solder paste in the component mounting operation. And controlling the descent stop position of the mounting head based on the height position of the solder paste, and in the horizontal position control, the electrodes at the four corners of the outer edge of the plurality of electrodes are controlled. Based on the positional deviation of the printed solder paste, the electronic components are aligned in the horizontal direction, and the height position of each solder paste is measured in advance to determine the height position of the solder paste with the highest height position. The height position of the solder paste printed on the plurality of electrodes can be obtained by using the height position of the solder paste as a reference for the descent stop position in the mounting operation. Location performs control of lowering the stop position of the mounting head so as not squashed highest solder paste the solder bumps.

本発明の電子部品実装方法は、複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、下面に外部接合用の複数の半田バンプが形成された電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田ペーストを印刷する印刷工程と、印刷された半田ペーストの平面位置および高さ位置を計測する印刷検査工程と、搭載ヘッドによって前記半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する部品搭載工程と、前記電子部品が搭載された基板を加熱することにより前記半田バンプおよび半田ペーストを加熱溶融させて前記電子部品を基板に半田接合するリフロー工程とを含み、前記搭載ヘッドによって電子部品を半田ペーストの印刷後の基板に搭載する部品搭載動作において、前記半田ペーストの平面位置に基づいて前記搭載ヘッドの水平方向の位置制御を行うとともに、前記半田ペーストの高さ位置に基づいて前記搭載ヘッドの下降停止位置を制御し、前記水平方向の位置制御において、前記複数の電極のうち外縁部の4隅部にある電極に印刷された半田ペーストの位置ずれに基づき前記電子部品の水平方向の位置合わせを行い、予め各半田ペーストの高さ位置を計測して、最も高さ位置が高い半田ペーストの高さ位置を把握しておき、この半田ペーストの高さ位置を搭載動作における下降停止位置の基準として用いることにより、前記複数の電極に印刷された半田ペーストのうち高さ位置が最も高い半田ペーストを前記半田バンプが押し潰さないように前記搭載ヘッドの下降停止位置の制御を行うThe electronic component mounting method according to the present invention mounts an electronic component having a plurality of external bonding solder bumps formed on the lower surface on a substrate by an electronic component mounting system configured by connecting a plurality of electronic component mounting apparatuses. An electronic component mounting method, a printing step of printing a solder paste on an electrode for joining electronic components formed on the substrate, a printing inspection step of measuring a planar position and a height position of the printed solder paste, A component mounting step of mounting an electronic component on a substrate on which the solder paste is printed by a mounting head; and heating and melting the solder bump and the solder paste by heating the substrate on which the electronic component is mounted. A reflow process for soldering to the board, and mounting the electronic component on the board after the solder paste is printed by the mounting head. Te, performs horizontal position control of the mounting head based on the plane position of the solder paste to control the descent stop position of the mounting head based on the height position of the solder paste, the position of the horizontal direction In the control, the electronic components are aligned in the horizontal direction based on the misalignment of the solder paste printed on the electrodes at the four corners of the outer edge of the plurality of electrodes, and the height position of each solder paste is set in advance. Measure and grasp the height position of the solder paste with the highest height position, and use this solder paste height position as a reference for the descent stop position in the mounting operation. The lowering stop position of the mounting head is controlled so that the solder bump does not crush the solder paste having the highest height among the solder pastes .

本発明によれば、半田ペーストの印刷後の基板を対象として半田ペーストの平面位置と高さ位置を予め計測しておき、搭載ヘッドによって電子部品を半田ペーストの印刷後の基板に搭載する部品搭載動作において、半田ペーストの平面位置に基づいて搭載ヘッドの水平方向の位置制御を行うとともに、半田ペーストの高さ位置に基づいて前記搭載ヘッドの下降停止位置を制御することにより、反り変形を生じやすい薄型の半導体パッケージを半田接合によって実装する場合における接合不良を防止することができる。   According to the present invention, a component mounting is performed in which a planar position and a height position of a solder paste are measured in advance for a substrate after printing the solder paste, and an electronic component is mounted on the substrate after the solder paste is printed by the mounting head. In operation, the horizontal position of the mounting head is controlled based on the planar position of the solder paste, and the lowering stop position of the mounting head is controlled based on the height position of the solder paste, so that warpage deformation is likely to occur. It is possible to prevent a bonding failure when a thin semiconductor package is mounted by solder bonding.

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図、図2は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図、図3は本発明の一実施の形態の印刷検査装置の構成を示すブロック図、図4は本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図、図5は本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図、図6は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法を示すフロー図、図7.図8は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図、図9,図10は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における半田ペーストと半田バンプの位置計測の説明図、図11は本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における半田バンプの位置合わせおよび半田接合過程の説明図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a screen printing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an electronic component mounting according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of a control system of the system, FIG. 6 is a flowchart showing an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a process explanatory diagram of an electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams of position measurement of solder paste and solder bumps in the electronic component mounting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory view of the solder bump positioning and solder bonding process in the electronic component mounting method according to the embodiment of the present invention.

まず図1を参照して電子部品実装システムについて説明する。図1において電子部品実装システムは、いずれも電子部品実装用装置である印刷装置M1、印刷検査装置M2、電子部品搭載装置M3、リフロー装置M4の各装置を連結して構成される電子部品実装ライン1を通信ネットワーク2によって接続し、全体を管理コンピュータ3によって制御する構成となっている。本実施の形態においては、これらの複数の電子部品実装用装置により、下面に外部接続用の複数の半田バンプが形成された電子部品を基板に半田接合によって実装して実装基板を製造する。   First, an electronic component mounting system will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the electronic component mounting system is an electronic component mounting line configured by connecting the printing device M1, the printing inspection device M2, the electronic component mounting device M3, and the reflow device M4, all of which are devices for mounting electronic components. 1 is connected by a communication network 2 and the whole is controlled by a management computer 3. In the present embodiment, an electronic component having a plurality of external connection solder bumps formed on the lower surface is mounted on the substrate by solder bonding using the plurality of electronic component mounting apparatuses to manufacture a mounting substrate.

印刷装置M1は、実装対象の基板に電子部品の半田バンプの配列に対応して形成された電極に、電子部品接合用の半田ペーストをスクリーン印刷する。印刷検査装置M2は、半田印刷後の基板を撮像して印刷された半田ペーストの平面位置を認識することにより印刷状態を検査するとともに、半田印刷後の基板を対象として3次元計測を実行することにより、印刷された半田ペーストの高さ位置を計測する機能を有している。電子部品搭載装置M3は、半田ペーストが印刷された基板に搭載ヘッドによって電子部品を搭載する。リフロー装置M4は、電子部品が搭載された基板を加熱することにより、半田バンプおよび半田ペーストを加熱溶融させて、電子部品を基板に半田接合する。   The printing apparatus M1 screen-prints a solder paste for joining an electronic component on an electrode formed on the substrate to be mounted corresponding to the arrangement of the solder bumps of the electronic component. The print inspection apparatus M2 inspects the printing state by recognizing the planar position of the printed solder paste by imaging the printed board and performing three-dimensional measurement on the printed board. Thus, the height position of the printed solder paste is measured. The electronic component mounting apparatus M3 mounts electronic components on a substrate on which a solder paste is printed by using a mounting head. The reflow device M4 heats and melts the solder bumps and the solder paste by heating the substrate on which the electronic component is mounted, and solder-bonds the electronic component to the substrate.

次に印刷装置M1、印刷検査装置M2、電子部品搭載装置M3の構成について説明する。まず図2を参照して、印刷装置M2の構成について説明する。図2において、位置決めテーブル10上には基板保持部11が配設されている。基板保持部11は基板4をクランパ11aによって両側から挟み込んで保持する。基板保持部11の上方には、マスクプレート12が配設されており、マスクプレート12には基板4の印刷部位に対応したパターン孔(図示せず)が設けられている。テーブル駆動部14によって位置決めテーブル10を駆動することにより、基板4はマスクプレート12に対して水平方向および垂直方向に相対移動する。   Next, the configuration of the printing apparatus M1, the printing inspection apparatus M2, and the electronic component mounting apparatus M3 will be described. First, the configuration of the printing apparatus M2 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, a substrate holder 11 is disposed on the positioning table 10. The substrate holding unit 11 holds the substrate 4 sandwiched from both sides by the clamper 11a. A mask plate 12 is disposed above the substrate holding part 11, and a pattern hole (not shown) corresponding to a printing portion of the substrate 4 is provided in the mask plate 12. By driving the positioning table 10 by the table driving unit 14, the substrate 4 moves relative to the mask plate 12 in the horizontal direction and the vertical direction.

マスクプレート12の上方にはスキージ部13が配置されている。スキージ部13は、スキージ13cをマスクプレート12に対して昇降させるとともにマスクプレート12に対して所定押圧力(印圧)で押し付ける昇降押圧機構13b、スキージ13cを水平移動させるスキージ移動機構13aより成る。昇降押圧機構13b、スキージ移動機構13aは、スキージ駆動部15により駆動される。基板4をマスクプレート12の下面に当接させた状態で、半田ペースト5が供給されたマスクプレート12の表面に沿ってスキージ13cを所定速度で水平移動させることにより、半田ペースト5は図示しないパターン孔を介して基板4に形成された電極4aの上面に印刷される(図7(a)参照)。   A squeegee unit 13 is disposed above the mask plate 12. The squeegee unit 13 includes an elevating and pressing mechanism 13b that elevates and lowers the squeegee 13c relative to the mask plate 12 and presses the mask plate 12 with a predetermined pressing force (printing pressure), and a squeegee moving mechanism 13a that horizontally moves the squeegee 13c. The elevation pressing mechanism 13 b and the squeegee moving mechanism 13 a are driven by the squeegee driving unit 15. In a state where the substrate 4 is in contact with the lower surface of the mask plate 12, the solder paste 5 is moved to a pattern (not shown) by horizontally moving the squeegee 13c at a predetermined speed along the surface of the mask plate 12 to which the solder paste 5 is supplied. It prints on the upper surface of the electrode 4a formed in the board | substrate 4 through the hole (refer Fig.7 (a)).

この印刷動作は、テーブル駆動部14、スキージ駆動部15を印刷制御部17によって制御することにより行われる。この制御に際しては、印刷データ記憶部16に記憶された印刷データに基づいて、スキージ13cの動作や基板4とマスクプレート12との位置合わせが制御される。表示部19は印刷装置の稼動状態を示す各種の指標データや、印刷動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部18は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3や電子部品実装ライン1を構成する他装置との間でのデータ授受を行う。   This printing operation is performed by controlling the table driving unit 14 and the squeegee driving unit 15 by the printing control unit 17. In this control, the operation of the squeegee 13 c and the alignment between the substrate 4 and the mask plate 12 are controlled based on the print data stored in the print data storage unit 16. The display unit 19 displays various types of index data indicating the operating state of the printing apparatus and an abnormality notification indicating an abnormality in the printing operation state. The communication unit 18 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.

次に、図3を参照して、印刷検査装置M2について説明する。図3において、搬送レール20には基板4がクランプ部材20aによって両端部をクランプされた状態で保持されている。基板搬送位置決め部21を駆動することにより、搬送レール20は基板4を以下に説明する検査や計測のための位置に搬送し位置決めする。   Next, the print inspection apparatus M2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the substrate 4 is held on the transport rail 20 in a state where both ends are clamped by the clamp member 20a. By driving the substrate conveyance positioning unit 21, the conveyance rail 20 conveys and positions the substrate 4 to a position for inspection and measurement described below.

搬送レール20に保持された基板4の上方には、高さ計測器22および基板認識カメラ24が配設されている。高さ計測器22は計測対象までの距離を精密に計測する機能を有しており、基板4の電極4aに設定された半田ペースト5を高さ計測器22によって計測し、計測データを高さ計測部23によって処理することにより、各電極4aに印刷された半田ペースト5の高さ位置を求めることができる。また基板認識カメラ24による撮像結果を画像認識部25によって認識処理することにより、半田ペースト5の平面位置や印刷面積を検出して、印刷状態すなわち半田ペースト5が正常に印刷されているか否かを検査することができる。高さ計測器22,基板認識カメラ24はそれぞれ移動手段によって水平面内で移動可能となっており、基板4の任意位置を高さ計測対象、検査対象とすることができる。   A height measuring device 22 and a substrate recognition camera 24 are disposed above the substrate 4 held on the transport rail 20. The height measuring instrument 22 has a function of precisely measuring the distance to the measurement target, and the height measuring instrument 22 measures the solder paste 5 set on the electrode 4a of the substrate 4 to measure the height of the measurement data. By processing with the measurement part 23, the height position of the solder paste 5 printed on each electrode 4a can be calculated | required. In addition, the image recognition unit 25 recognizes the imaging result obtained by the board recognition camera 24 to detect the planar position and the print area of the solder paste 5 to determine whether the solder paste 5 is normally printed. Can be inspected. The height measuring device 22 and the substrate recognition camera 24 can be moved in a horizontal plane by moving means, respectively, and an arbitrary position of the substrate 4 can be set as a height measurement object and an inspection object.

高さ計測によって取得した半田ペースト5の高さ位置を示すデータおよび印刷状態検査結果は、検査・計測処理部26によってデータ処理される。これにより、印刷後の個別の基板4における印刷状態についての良否判定結果とともに、当該基板に印刷された半田ペースト5の平面位置および高さ位置をそれぞれ示す半田平面位置データおよび半田高さ位置データが出力される。出力されたこれらのデータは、通信部28、通信ネットワーク2を介して、管理コンピュータ3や他装置に転送される。検査・計測制御部29は、基板搬送位置決め部21,高さ計測器22,基板認識カメラ24を制御することにより、検査・計測動作を制御する。   The data indicating the height position of the solder paste 5 and the print state inspection result acquired by the height measurement are processed by the inspection / measurement processing unit 26. Thereby, the solder plane position data and the solder height position data respectively indicating the plane position and the height position of the solder paste 5 printed on the board, together with the pass / fail judgment result about the printed state on the individual board 4 after printing, are obtained. Is output. These output data are transferred to the management computer 3 and other devices via the communication unit 28 and the communication network 2. The inspection / measurement control unit 29 controls the inspection / measurement operation by controlling the substrate transport positioning unit 21, the height measuring device 22, and the substrate recognition camera 24.

次に図4を参照して電子部品搭載装置の構成について説明する。図4において搬送レール30には基板4がクランプ部材30aによって両端部をクランプされた状態で保持されている。搬送レール30において基板4をクランプするクランプ部材30aは、印刷検査装置M2における搬送レール20、クランプ部材20aと同構造であり、印刷検査時と同じクランプ状態で基板4を保持するようにしている。基板搬送位置決め部31を駆動することにより、搬送レール30は前工程にて電極4aに半田ペースト5が印刷された基板4を以下に説明する搭載ヘッド32による部品搭載位置に搬送し位置決めする。基板搬送位置決め部31および搬送レール30は、前工程にて電極4aに半田ペースト5が印刷された基板4を位置決めする基板位置決め部となっている。   Next, the configuration of the electronic component mounting apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the substrate 4 is held on the transport rail 30 in a state where both ends are clamped by a clamp member 30a. The clamp member 30a that clamps the substrate 4 in the transport rail 30 has the same structure as the transport rail 20 and the clamp member 20a in the print inspection apparatus M2, and holds the substrate 4 in the same clamp state as in the print inspection. By driving the substrate conveyance positioning unit 31, the conveyance rail 30 conveys and positions the substrate 4 on which the solder paste 5 is printed on the electrode 4a in the previous process to a component mounting position by a mounting head 32 described below. The substrate conveyance positioning unit 31 and the conveyance rail 30 are substrate positioning units that position the substrate 4 on which the solder paste 5 is printed on the electrode 4a in the previous process.

搬送レール30に保持された基板4の上方には、ヘッド駆動機構(図示省略)によって移動する搭載ヘッド32が配設されている。搭載ヘッド32は電子部品を吸着するノズル32aを備えており、搭載ヘッド32は部品供給部(図示省略)から電子部品をノズル32aによって吸着保持して取り出す。そして搭載ヘッド32を基板4上に移動させて、基板4に対して下降させることにより、ノズル32aに保持した電子部品を基板4に搭載する。搭載ヘッド32および図示しないヘッド駆動機構は、半田ペースト5が印刷された基板4に電子部品を搭載する部品搭載機構を構成する。   A mounting head 32 that is moved by a head drive mechanism (not shown) is disposed above the substrate 4 held on the transport rail 30. The mounting head 32 includes a nozzle 32a that sucks an electronic component, and the mounting head 32 picks up and holds the electronic component from the component supply unit (not shown) by the nozzle 32a. Then, the electronic component held by the nozzle 32 a is mounted on the substrate 4 by moving the mounting head 32 onto the substrate 4 and lowering it with respect to the substrate 4. The mounting head 32 and a head driving mechanism (not shown) constitute a component mounting mechanism for mounting electronic components on the substrate 4 on which the solder paste 5 is printed.

搭載ヘッド32が基板4上へ移動する移動経路には、部品認識カメラ40が配設されており、搭載ヘッド32が電子部品34をノズル32aによって保持した状態で部品認識カメラ40の上方を移動することにより、搭載ヘッド32に保持された状態の電子部品34の画像が取得される(図10(a)参照)。そしてこの画像データを画像認識部41によって認識処理することにより、電子部品34が認識される。そしてこの電子部品34の認識により、電子部品34の下面に形成された半田バンプ34aの位置が検出される。部品認識カメラ40および画像認識部41は、電子部品搭載装置M3に備えられた部品認識手段となっている。   A component recognition camera 40 is disposed on the movement path along which the mounting head 32 moves onto the substrate 4. The mounting head 32 moves above the component recognition camera 40 with the electronic component 34 held by the nozzle 32 a. Thus, an image of the electronic component 34 held by the mounting head 32 is acquired (see FIG. 10A). The image recognition unit 41 recognizes the image data, whereby the electronic component 34 is recognized. The position of the solder bump 34 a formed on the lower surface of the electronic component 34 is detected by the recognition of the electronic component 34. The component recognition camera 40 and the image recognition unit 41 are component recognition means provided in the electronic component mounting apparatus M3.

前記搭載動作において、搭載データ記憶部36に記憶された搭載データ、すなわち基板4上での電子部品の実装座標に基づいて、搭載制御部37によって基板搬送位置決め部31、搭載ヘッド駆動部33を制御することにより、搭載ヘッド32による基板4への電子部品搭載位置を制御することができる。このとき、搭載条件記憶部35に記憶された搭載条件データ、すなわち、搭載動作において搭載ヘッド32によってノズル32aを昇降駆動する際の動作パターンの詳細を制御する制御パラメータを加味して搭載ヘッド32を制御することにより、後述するようにより精細な搭載動作を行うことができる。   In the mounting operation, the substrate transport positioning unit 31 and the mounting head driving unit 33 are controlled by the mounting control unit 37 based on the mounting data stored in the mounting data storage unit 36, that is, the mounting coordinates of the electronic component on the substrate 4. Thus, the electronic component mounting position on the substrate 4 by the mounting head 32 can be controlled. At this time, the mounting condition data stored in the mounting condition storage unit 35, that is, the control parameter for controlling the details of the operation pattern when the nozzle 32a is driven up and down by the mounting head 32 in the mounting operation, is added to the mounting head 32. By controlling, a more precise mounting operation can be performed as described later.

ここでは、制御パラメータとして、搭載ヘッド32によって電子部品を基板4に対して位置合わせする際の水平方向の位置補正パラメータと、搭載ヘッド32を下降させて電子部品を基板4に着地させる際の下降停止位置を示すパラメータを、印刷検査装置M2において計測された半田ペースト5の平面位置および高さ位置を示すデータに基づいて、各電子部品毎に更新するようにしている。上述の構成において、搭載制御部37は、前工程にて印刷された半田ペーストの平面位置および高さ位置を刷検査装置M2によって計測した結果に基づき、搭載ヘッド32によって電子部品を半田ペースト5の印刷後の基板4に搭載する部品搭載動作を制御する制御手段となっている。   Here, as a control parameter, a horizontal position correction parameter when the electronic component is aligned with the substrate 4 by the mounting head 32 and a lowering when the electronic component is landed on the substrate 4 by lowering the mounting head 32. The parameter indicating the stop position is updated for each electronic component based on the data indicating the planar position and the height position of the solder paste 5 measured by the printing inspection apparatus M2. In the configuration described above, the mounting control unit 37 uses the mounting head 32 to place the electronic component on the solder paste 5 based on the result of measuring the planar position and height position of the solder paste printed in the previous process by the printing inspection apparatus M2. This is a control means for controlling the component mounting operation to be mounted on the printed circuit board 4.

表示部39は電子部品搭載装置M3の各種の稼動状態を表す指標データや搭載動作状態の異常を示す異常報知を表示する。通信部38は通信ネットワーク2を介して管理コンピュータ3や電子部品実装ライン1を構成する他装置との間でデータ授受を行う。   The display unit 39 displays index data indicating various operating states of the electronic component mounting apparatus M3 and an abnormality notification indicating an abnormality in the mounting operation state. The communication unit 38 exchanges data with the management computer 3 and other devices constituting the electronic component mounting line 1 via the communication network 2.

次に図5を参照して電子部品実装システムの制御系の構成について説明する。ここでは
、電子部品実装過程における制御パラメータ更新を目的としたデータ授受機能を説明する。図5において、全体制御部50は管理コンピュータ3によって実行される制御処理範囲のうちのデータ授受機能を担うものであり、通信ネットワーク2を介して電子部品実装ラインを構成する各装置から転送されるデータを受信し、予め定められた処理アルゴリズムに基づいて各装置にパラメータ更新用データとして通信ネットワーク2を介して出力する。
Next, the configuration of the control system of the electronic component mounting system will be described with reference to FIG. Here, a data transfer function for the purpose of updating control parameters in the electronic component mounting process will be described. In FIG. 5, the overall control unit 50 has a data transfer function within the control processing range executed by the management computer 3, and is transferred from each device constituting the electronic component mounting line via the communication network 2. Data is received and output as parameter update data to each device via the communication network 2 based on a predetermined processing algorithm.

すなわち図3に示す印刷検査装置M2に備えられた検査・計測処理部26は、通信部28を介して通信ネットワーク2に接続されている。また印刷装置M1、電子部品搭載装置M3に備えられた各部(図2、4参照)は、それぞれ通信部18、38を介して通信ネットワーク2と接続されている。これにより、印刷検査装置M2における検査・計測工程において抽出されたデータに基づいて上流側装置の制御パラメータを修正・更新するフィードバック処理や、下流側装置の制御パラメータを修正、更新するフィードフォワード処理が、各装置の稼動中に随時可能な構成となっている。なお、管理コンピュータ3を設けずに、各装置の制御部にそれぞれデータ授受制御機能を持たせるようにしてもよい。   That is, the inspection / measurement processing unit 26 provided in the print inspection apparatus M2 illustrated in FIG. 3 is connected to the communication network 2 via the communication unit 28. Each unit (see FIGS. 2 and 4) provided in the printing apparatus M1 and the electronic component mounting apparatus M3 is connected to the communication network 2 via the communication units 18 and 38, respectively. Thereby, feedback processing for correcting / updating the control parameters of the upstream device based on the data extracted in the inspection / measurement process in the printing inspection device M2, and feedforward processing for correcting and updating the control parameters of the downstream device are performed. The configuration is possible at any time during operation of each device. Note that the control unit of each device may be provided with a data transfer control function without providing the management computer 3.

なお上記電子部品実装システムの構成においては、印刷装置M1と電子部品搭載装置M3との間に独立して設けられた印刷検査装置M2を挟んだ構成となっているが、印刷検査装置M2の機能を印刷装置M1もしくは電子部品搭載装置M3に付属させるようにしてもよい。すなわち印刷装置M1において印刷後の基板4を対象として計測や撮像が可能なように高さ計測器22や基板認識カメラ24を配設し、高さ計測部23、基板認識カメラ24、画像認識部25、検査・計測処理部26、検査データ記憶部27および検査・計測制御部28の機能を印刷検査装置M2の制御機能に付加する。これにより、印刷後の基板4を対象として印刷装置M1内部で同様の検査および計測を行うことができる。電子部品搭載装置M3にこれらの機能を付属させる場合においても同様であり、この場合には電子部品搭載装置M3の内部において、印刷装置M1から直接搬入された基板4に対して同様の検査および計測が部品搭載動作に先だって実行される。   In the configuration of the electronic component mounting system described above, a print inspection device M2 provided independently between the printing device M1 and the electronic component mounting device M3 is sandwiched. May be attached to the printing apparatus M1 or the electronic component mounting apparatus M3. That is, the height measuring device 22 and the substrate recognition camera 24 are arranged so that measurement and imaging can be performed on the printed substrate 4 in the printing apparatus M1, and the height measurement unit 23, the substrate recognition camera 24, and the image recognition unit are arranged. 25. The functions of the inspection / measurement processing unit 26, the inspection data storage unit 27, and the inspection / measurement control unit 28 are added to the control function of the printing inspection apparatus M2. Thereby, the same inspection and measurement can be performed inside the printing apparatus M1 for the substrate 4 after printing. The same applies to the case where these functions are attached to the electronic component mounting apparatus M3. In this case, the same inspection and measurement are performed on the substrate 4 directly carried from the printing apparatus M1 inside the electronic component mounting apparatus M3. Is executed prior to the component mounting operation.

次に、本実施の形態に示す電子部品実装システムによって、下面に複数の半田バンプ34aが形成された電子部品34を基板4に実装する電子部品実装方法について、図6のフローに沿って各図を参照しながら説明する。まず、印刷装置M1によって、図7(a)に示すように、基板4の電極4aに半田ペースト5を印刷する(印刷工程)(ST1)。次いで印刷後の基板4は印刷検査装置M2に搬入され、ここで図7(b)に示すように、電極4aに印刷された半田ペースト5の平面位置および高さ位置を、基板認識カメラ24、高さ計測器22によって計測する(印刷検査工程)(ST2)。   Next, an electronic component mounting method for mounting an electronic component 34 having a plurality of solder bumps 34a formed on the lower surface on the substrate 4 by the electronic component mounting system shown in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7A, the printing apparatus M1 prints the solder paste 5 on the electrode 4a of the substrate 4 (printing process) (ST1). Next, the printed board 4 is carried into the print inspection apparatus M2, where the planar position and height position of the solder paste 5 printed on the electrode 4a are determined by the board recognition camera 24, as shown in FIG. Measurement is performed by the height measuring instrument 22 (printing inspection process) (ST2).

すなわち、図9(a)に示すように、基板4上に電子部品における半田バンプの配列に対応した位置に印刷された複数の半田ペースト5の画像を基板認識カメラ24によって撮像し、この画像を認識処理することにより、各半田ペースト5の平面位置を認識する。本実施の形態においては、これら複数の半田ペースト5のうち、対角の4隅部に位置する半田ペースト5*の位置(◎で示す)を検出して、これら複数の半田ペースト5の全体位置を代表させるようにしている。   That is, as shown in FIG. 9A, images of a plurality of solder pastes 5 printed on the substrate 4 at positions corresponding to the arrangement of the solder bumps on the electronic component are picked up by the substrate recognition camera 24. By performing the recognition processing, the planar position of each solder paste 5 is recognized. In the present embodiment, the position (indicated by *) of the solder paste 5 * located at the four corners of the diagonal among the plurality of solder pastes 5 is detected, and the overall position of the plurality of solder pastes 5 is detected. To represent.

後述するように、薄型の樹脂基板に半導体素子を実装した構成の半導体パッケージにおいては反り変形のため、外縁部に位置する半田バンプが基板4の電極4aとの半田接合において最もクリティカルな存在となることが知られている。すなわち、半導体パッケージは製造過程における熱履歴によって既に反り変形を有している場合があり、さらに基板に搭載された後のリフロー過程において加熱により外縁部が上方に反る変形挙動を示すため、外縁部に位置する半田バンプほど、基板の電極から浮き上がって電極に印刷された半田ペースト5との間に隙間を生じる傾向にある。そしてこのような隙間の存在に加えて、半
田バンプと半田ペースト5とが水平方向にも位置ずれしている場合には、リフロー過程において半田バンプが溶融した半田と半田ペースト5が溶融した半田が相互に接触しない確率が相乗的に増大する。
As will be described later, in a semiconductor package having a structure in which a semiconductor element is mounted on a thin resin substrate, the solder bump located at the outer edge becomes the most critical presence in solder bonding with the electrode 4a of the substrate 4 due to warpage deformation. It is known. That is, the semiconductor package may already have warpage deformation due to a thermal history in the manufacturing process, and further, the outer edge portion warps upward by heating in the reflow process after being mounted on the substrate. The closer the solder bump located in the part, the higher the gap from the electrode on the substrate, and there is a tendency to create a gap between the solder paste 5 printed on the electrode. In addition to the presence of such a gap, when the solder bump and the solder paste 5 are also displaced in the horizontal direction, the solder in which the solder bump 5 is melted and the solder in which the solder paste 5 is melted in the reflow process The probability of not touching each other increases synergistically.

このため、実装対象の電子部品がこのような反り変形を生じやすい半導体パッケージである場合には、半田接合条件が最もクリティカルとなる外縁部の半田バンプと半田ペースト5との水平方向の位置ずれを極力小さくしておくことが求められる。このため本実施の形態においては、4隅部の半田ペースト5*の位置を検出して、これらの半田ペースト5*と半田バンプとの位置ずれを極小にするような部品搭載位置を求めるようにしている。   For this reason, when the electronic component to be mounted is a semiconductor package that is likely to be warped and deformed, the horizontal displacement between the solder bump 5 and the solder paste 5 at the outer edge where the soldering condition is most critical. It is required to keep it as small as possible. For this reason, in this embodiment, the positions of the solder pastes 5 * at the four corners are detected, and the component mounting positions that minimize the positional deviation between the solder pastes 5 * and the solder bumps are obtained. ing.

また高さ計測器22による3次元計測においては、基板4上の各半田ペースト5の高さ位置が計測され、図9(b)に示すように、各断面に位置する半田ペースト5の高さ位置が個別に求められる。本実施の形態においてはこれら複数の高さ計測結果から、最も高い高さ位置を与える半田ペースト5aを検出して、この半田ペースト5aの高さ位置を、電子部品34を半田ペースト5に着地させる際の基準高さ位置として用いる。   Further, in the three-dimensional measurement by the height measuring device 22, the height position of each solder paste 5 on the substrate 4 is measured, and as shown in FIG. 9B, the height of the solder paste 5 located in each cross section. The position is determined individually. In the present embodiment, the solder paste 5a giving the highest height position is detected from the plurality of height measurement results, and the electronic component 34 is landed on the solder paste 5 at the height position of the solder paste 5a. Used as the reference height position.

すなわち電子部品が実装される基板4についても、製造段階において生じた変形により部品搭載時において基板4の表面が上下方向に反り変形を生じている場合がある。このような場合、反り変形の凸部に位置する電極4aに印刷された半田ペースト5は他の部分よりも高い位置にあるため、搭載動作においてはこのような高い位置にある半田ペースト5に半田バンプが最初に着地する。そして高さ方向のばらつきを無視して予め与えられた設計データ通りの搭載動作を実行させると、高い位置にある半田ペースト5に対して半田バンプが余分に押し込まれ、印刷された半田ペースト5が半田バンプによって押しつぶされて水平方向にはみ出す結果となる。   In other words, the substrate 4 on which the electronic component is mounted may be warped and deformed in the vertical direction when the component is mounted due to the deformation generated in the manufacturing stage. In such a case, the solder paste 5 printed on the electrode 4a located on the convex portion of the warp deformation is at a higher position than the other portions, so that the solder paste 5 at such a high position is soldered in the mounting operation. Bumps land first. Then, if the mounting operation according to the design data given in advance is executed while ignoring the variation in the height direction, the solder bumps are excessively pushed into the solder paste 5 at a high position, and the printed solder paste 5 is As a result, it is crushed by the solder bumps and protrudes in the horizontal direction.

そして半田バンプ間における半田ペースト5のはみ出しは、バンプ間ピッチが小さいファインピッチ実装においては電極間の電気的な短絡の要因となるため、絶対に避けなければならない不具合である。このため本実施の形態においては、予め各半田ペースト5の高さ位置を計測して、最も高さ位置が高い半田ペースト5aの高さ位置を把握しておき、この半田ペースト5aの高さ位置を搭載動作における下降停止位置の基準として用い、上述の半田ペーストの押しつぶしが発生しないようにしている。ここでは、下降停止位置の基準として、半田ペースト5aの上面に対して半田バンプ34aの下端部が所定押し込み量Δh(図11(a)参照)だけ沈み込む高さ位置を、ノズル32aの下端部の下降停止位置HLとして規定するようにしている。   The protrusion of the solder paste 5 between the solder bumps is a problem that must be avoided because it causes an electrical short circuit between the electrodes in fine pitch mounting where the pitch between the bumps is small. Therefore, in the present embodiment, the height position of each solder paste 5 is measured in advance, the height position of the solder paste 5a having the highest height position is grasped, and the height position of the solder paste 5a is determined. Is used as a reference for the descent stop position in the mounting operation, so that the solder paste is not crushed. Here, as a reference for the descent stop position, the height position at which the lower end of the solder bump 34a sinks to the upper surface of the solder paste 5a by a predetermined pushing amount Δh (see FIG. 11A) is the lower end of the nozzle 32a. Is defined as the descent stop position HL.

この後、上述のように得られた計測結果を電子部品搭載装置M3へ送信する(ST3)とともに、基板4は電子部品搭載装置M3に搬入される。電子部品搭載装置M3では、搭載ヘッド32によって電子部品を基板4に移送する途中において、電子部品34の下面における半田バンプ34aの位置を認識する(ST4)。本実施の形態においては、基板4における半田ペースト5の平面位置と同様に、図10(a)に示すように、電子部品34の下面の複数の半田バンプ34aのうち、対角の4隅部に位置する半田バンプ34a*の位置(×で示す)を検出するようにしている。そして搭載制御部37は、このようにして求められた半田バンプ34aの位置認識結果と、半田ペースト5の位置計測結果とに基づいて、搭載条件記憶部35に記憶された搭載動作の制御パラメータを更新する処理を行う(ST5)。   Thereafter, the measurement result obtained as described above is transmitted to the electronic component mounting apparatus M3 (ST3), and the substrate 4 is carried into the electronic component mounting apparatus M3. In the electronic component mounting apparatus M3, the position of the solder bump 34a on the lower surface of the electronic component 34 is recognized during the transfer of the electronic component to the substrate 4 by the mounting head 32 (ST4). In the present embodiment, similarly to the planar position of the solder paste 5 on the substrate 4, as shown in FIG. 10A, among the plurality of solder bumps 34a on the lower surface of the electronic component 34, the diagonal four corners The position (indicated by x) of the solder bump 34a * located at is detected. Then, the mounting control unit 37 sets the control parameters of the mounting operation stored in the mounting condition storage unit 35 based on the position recognition result of the solder bumps 34a thus obtained and the position measurement result of the solder paste 5. Update processing is performed (ST5).

まず図10(b)に示すように、4隅部に位置する4つの半田ペースト5*の位置と4つの半田バンプ34a*の位置を重ね合わせた場合に、それぞれの隅部における位置ずれを示すd1,d2,d3,d4が略等しくなるような重ね合わせ状態を座標演算により求める。そして基板4と電子部品34との水平方向の相対位置においてこのような関係が実
現される電子部品34の位置が、実際の搭載動作における補正後実装点となる。
First, as shown in FIG. 10B, when the positions of the four solder pastes 5 * located at the four corners and the positions of the four solder bumps 34a * are overlapped, positional deviations at the respective corners are shown. A superposition state in which d1, d2, d3, and d4 are substantially equal is obtained by coordinate calculation. The position of the electronic component 34 in which such a relationship is realized in the horizontal relative position between the substrate 4 and the electronic component 34 becomes a post-correction mounting point in the actual mounting operation.

すなわち、図10(b)に示す状態における電子部品34の部品中心と設計上の実装座標データによって与えられる正規の実装点Mpとの位置ずれ量ΔMp(方向を加味した2次元の位置ずれ量)を、電子部品の水平方向の位置合わせのための制御パラメータとして求める。そして実際の部品搭載動作においては、搭載データ記憶部36に記憶された実装データに示す実装点MpをΔMpだけ補正した補正後実装点Mp*を目標として、電子部品34が搭載ヘッド32によって搭載される。   That is, a positional deviation amount ΔMp (two-dimensional positional deviation amount in consideration of the direction) between the component center of the electronic component 34 and the normal mounting point Mp given by the design mounting coordinate data in the state shown in FIG. Is obtained as a control parameter for horizontal alignment of the electronic component. In the actual component mounting operation, the electronic component 34 is mounted by the mounting head 32 with the target mounting point Mp * corrected by correcting the mounting point Mp indicated in the mounting data stored in the mounting data storage unit 36 by ΔMp. The

この水平方向の位置合わせのための制御パラメータとともに、下降位置制御のための制御パラメータが更新される。すなわち、印刷検査装置M2から送信された計測データに基づき、前述のように、搭載制御部37はノズル32aの下端部の下降停止位置HLを当該電子部品における半田ペースト5aの高さ位置に応じて演算し、新たな制御パラメータとして更新する。すなわち、制御手段である搭載制御部37は、部品搭載動作において、半田ペースト5の平面位置に基づいて搭載ヘッド32の水平方向の位置制御を行うとともに、半田ペースト5の高さ位置に基づいて、搭載ヘッド32の下降停止位置を制御するようにしている。   The control parameters for the lowered position control are updated together with the control parameters for the horizontal alignment. That is, based on the measurement data transmitted from the print inspection apparatus M2, as described above, the mounting control unit 37 sets the lowering stop position HL at the lower end of the nozzle 32a according to the height position of the solder paste 5a in the electronic component. Calculate and update as a new control parameter. That is, the mounting control unit 37 serving as a control unit performs horizontal position control of the mounting head 32 based on the planar position of the solder paste 5 in the component mounting operation, and based on the height position of the solder paste 5. The descent stop position of the mounting head 32 is controlled.

そして搭載ヘッド32の水平方向の位置制御において、複数の電極4aのうち外縁部の4隅部にある電極に印刷された半田ペースト5*の位置ずれに基づき電子部品34の水平方向の位置合わせを行い、複数の電極4aに印刷された半田ペースト5のうち高さ位置が最も高い半田ペースト5aを半田バンプ34aが押し潰さないように、搭載ヘッド32の下降停止位置の制御を行う形態を採用している。   In the horizontal position control of the mounting head 32, the horizontal alignment of the electronic component 34 is performed based on the positional deviation of the solder paste 5 * printed on the electrodes at the four corners of the outer edge of the plurality of electrodes 4a. And adopting a form in which the lowering stop position of the mounting head 32 is controlled so that the solder bump 34a does not crush the solder paste 5a having the highest height among the solder pastes 5 printed on the plurality of electrodes 4a. ing.

なお本実施の形態においては、電子部品の水平方向の位置合わせに際して、電子部品34において外縁部の4隅部にある電極に対応する半田バンプ34a*の位置を電子部品搭載装置M3に備えられた部品認識手段によって認識し、この認識結果を加味するようにしているが、電子部品の種類により、半田バンプの位置精度が確保されているものを対象とする場合には、4隅部の半田バンプを特定して検出しなくてもよい。このような場合には、半田バンプの平均位置に基づいて電子部品の位置合わせを行うことができる。   In the present embodiment, the electronic component mounting apparatus M3 is provided with the positions of the solder bumps 34a * corresponding to the electrodes at the four corners of the outer edge of the electronic component 34 when the electronic component is aligned in the horizontal direction. Recognized by the component recognition means, and this recognition result is taken into account. However, when the position accuracy of the solder bump is ensured depending on the type of the electronic component, the solder bump at the four corners is used. It is not necessary to identify and detect. In such a case, the electronic component can be aligned based on the average position of the solder bumps.

次いで、更新された制御パラメータにより搭載動作を実行する(ST6)。図11を参照して、このようにして更新された制御パラメータを用いて実行される部品搭載動作および部品搭載後のリフロー過程における挙動を説明する。基板4は反り変形を生じた状態にあり、電極4a上に印刷された半田ペースト5の高さ位置はばらついており、ここでは略中央に位置する電極4a上に印刷された半田ペースト5が最も高さ位置が高い半田ペースト5aに該当している。なお図11では、半田ペースト5aに対応した半田バンプ34aおよび外縁部の対角に位置する半田ペースト5*に対応した半田バンプ34a*のみを図示して、他の半田ペースト5や半田バンプ34aの図示は省略している。   Next, the mounting operation is executed with the updated control parameters (ST6). With reference to FIG. 11, the component mounting operation executed using the control parameter updated in this way and the behavior in the reflow process after mounting the component will be described. The substrate 4 is warped and the height of the solder paste 5 printed on the electrode 4a varies. Here, the solder paste 5 printed on the electrode 4a located at the approximate center is the most. This corresponds to the solder paste 5a having a high height. In FIG. 11, only the solder bumps 34a corresponding to the solder paste 5a and the solder bumps 34a * corresponding to the solder paste 5 * located on the opposite edge of the outer edge are illustrated, and other solder pastes 5 and solder bumps 34a are shown. Illustration is omitted.

図11(a)は、ノズル32aによって吸着保持された電子部品34を基板4に対して下降させ、ノズル32aの下端部が制御パラメータである下降停止位置HLにて停止した状態を示している。このとき、半田バンプ34aは半田ペースト5aの上面に対してΔhだけ沈み込む位置で停止するため、過大な押し込みによって半田ペースト5が押しつぶされて周囲に広げられることがない。そして高さ位置が低い半田ペースト5に対応した半田バンプ34aは、半田ペースト5とは接触せず幾分かの隙間を保ったままとなる。   FIG. 11A shows a state in which the electronic component 34 sucked and held by the nozzle 32a is lowered with respect to the substrate 4, and the lower end portion of the nozzle 32a is stopped at the lowering stop position HL which is a control parameter. At this time, since the solder bump 34a stops at a position where it sinks by Δh with respect to the upper surface of the solder paste 5a, the solder paste 5 is not crushed and spread around by excessive pressing. Then, the solder bump 34a corresponding to the solder paste 5 having a low height position does not contact the solder paste 5 and maintains some gap.

水平方向の位置合わせは、図10(b)に示す状態が実現されるように行われる。これにより、半田ペースト5の印刷位置精度やバンプ形成精度に起因して生じる半田ペースト5*と半田バンプ34a*との相対位置ずれは、各対角位置についてほぼ均一なものとな
り、いずれかの外縁部において半田ペースト5と半田バンプ34aとの位置ずれが偏って発生することがない。
The alignment in the horizontal direction is performed so that the state shown in FIG. As a result, the relative positional deviation between the solder paste 5 * and the solder bump 34a * caused by the printing position accuracy and the bump formation accuracy of the solder paste 5 becomes substantially uniform for each diagonal position, and either outer edge. In this portion, misalignment between the solder paste 5 and the solder bump 34a does not occur unevenly.

この後、電子部品搭載後の基板4はリフロー装置M4に搬入される(ST7)。図11(b)、(c)は、部品搭載後の基板4をリフロー装置M4にて加熱して電子部品34を半田ペースト5を介して電極4aに半田接合する過程を示している。電子部品34が基板4とともに加熱されることにより、電極4a上の半田ペースト5が軟化して半田バンプ34aは半田ペースト5に沈み込み、電子部品34の基板4上における高さは加熱につれて低下する。このとき、同時に電子部品34は熱変形を生じ、外縁部側が上向きに反るような変形挙動を示すことから、外縁部に位置する半田バンプ34a*は電子部品34とともに上方へ変位し、対応する半田ペースト5*との間の隙間が増大する。   Thereafter, the substrate 4 after mounting the electronic component is carried into the reflow apparatus M4 (ST7). FIGS. 11B and 11C show a process in which the electronic component 34 is soldered to the electrode 4a via the solder paste 5 by heating the substrate 4 after mounting the component with the reflow apparatus M4. When the electronic component 34 is heated together with the substrate 4, the solder paste 5 on the electrode 4 a is softened and the solder bump 34 a sinks into the solder paste 5, and the height of the electronic component 34 on the substrate 4 decreases with heating. . At this time, since the electronic component 34 is thermally deformed and exhibits a deformation behavior in which the outer edge side warps upward, the solder bumps 34a * located on the outer edge portion are displaced upward together with the electronic component 34, and correspondingly. The gap between the solder paste 5 * increases.

この後さらに加熱を継続して、半田バンプ34aと半田ペースト5中の半田を溶融させて、電子部品34を基板4の電極4aに半田接合する(リフロー工程)(ST8)。この半田接合においては、既に半田バンプ34aが沈み込んでいる半田ペースト5aにおいて半田の溶融が進行することにより、電子部品34は自重による沈み込みとともに、溶融半田が電極4aの表面で濡れ拡がることによる表面張力の作用によって、電子部品34は基板4に対して引き付けられて全体が下降する。   Thereafter, the heating is further continued to melt the solder bump 34a and the solder in the solder paste 5, and the electronic component 34 is soldered to the electrode 4a of the substrate 4 (reflow process) (ST8). In this solder joint, the solder is melted in the solder paste 5a in which the solder bumps 34a are already sinking, so that the electronic component 34 sinks due to its own weight, and the molten solder wets and spreads on the surface of the electrode 4a. Due to the action of the surface tension, the electronic component 34 is attracted to the substrate 4 and lowered as a whole.

これにより、当初は浮き上がった状態の半田バンプ34a*も、電子部品34の下降によって半田ペースト5*に接触するようになり、半田バンプ34a*は半田ペースト5*中の半田成分を介して電極4aと半田接合される。このとき、半田バンプ34a*と半田ペースト5*との水平方向の相対位置ずれには偏りがなく、精度管理レベルに応じて定まる所定範囲を超えないことから、水平方向の位置ずれに起因して接合不良が発生する確率は極めて小さくなる。   As a result, the solder bump 34a * that is initially lifted also comes into contact with the solder paste 5 * due to the lowering of the electronic component 34, and the solder bump 34a * is connected to the electrode 4a via the solder component in the solder paste 5 *. And soldered together. At this time, the relative displacement in the horizontal direction between the solder bump 34a * and the solder paste 5 * is not biased and does not exceed a predetermined range determined according to the accuracy control level. The probability that a bonding failure will occur is extremely small.

上記説明したように、本実施の形態においては、半田ペースト5の印刷後の基板4を対象として半田ペースト5の平面位置と高さ位置を予め計測しておき、搭載ヘッド32によって電子部品34を半田ペースト5の印刷後の基板4に搭載する部品搭載動作において、半田ペースト5の平面位置に基づいて搭載ヘッド32の水平方向の位置制御を行うとともに、半田ペースト5の高さ位置に基づいて搭載ヘッド32の下降停止位置を制御するようにしている。これにより、反り変形を生じやすい薄型の半導体パッケージを半田接合によって実装する場合における接合不良を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the planar position and height position of the solder paste 5 are measured in advance for the printed circuit board 4 of the solder paste 5, and the electronic component 34 is mounted by the mounting head 32. In the component mounting operation for mounting on the substrate 4 after the solder paste 5 is printed, the horizontal position control of the mounting head 32 is performed based on the planar position of the solder paste 5 and the mounting is performed based on the height position of the solder paste 5. The descent stop position of the head 32 is controlled. Thereby, it is possible to prevent a bonding failure when a thin semiconductor package which is likely to be warped is mounted by solder bonding.

本発明の電子部品実装システムおよび電子部品実装方法は、反り変形を生じやすい薄型の半導体パッケージを半田接合によって実装する場合における接合不良を防止することができるという効果を有し、電子部品を基板に半田接合により実装して実装基板を製造する分野に利用可能である。   The electronic component mounting system and the electronic component mounting method according to the present invention have an effect of preventing a bonding failure when a thin semiconductor package that easily warps and deforms is mounted by solder bonding. The present invention can be used in the field of manufacturing a mounting board by mounting by solder bonding.

本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the electronic component mounting system of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the screen printing apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の印刷検査装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration of a print inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態の電子部品搭載装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the electronic component mounting apparatus of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装システムの制御系のブロック図The block diagram of the control system of the electronic component mounting system of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法を示すフロー図The flowchart which shows the electronic component mounting method of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図Process explanatory drawing of the electronic component mounting method of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法の工程説明図Process explanatory drawing of the electronic component mounting method of one embodiment of this invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における半田ペーストと半田バンプの位置計測の説明図Explanatory drawing of position measurement of solder paste and solder bump in the electronic component mounting method of one embodiment of the present invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における半田ペーストと半田バンプの位置計測の説明図Explanatory drawing of position measurement of solder paste and solder bump in the electronic component mounting method of one embodiment of the present invention 本発明の一実施の形態の電子部品実装方法における半田バンプの位置合わせおよび半田接合過程の説明図Explanatory drawing of the solder bump alignment and solder bonding process in the electronic component mounting method of one embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 電子部品実装ライン
4 基板
4a 電極
5 半田ペースト
22 高さ計測器
24 基板認識カメラ
32 搭載ヘッド
34 電子部品
34a 半田バンプ
40 部品認識カメラ
M1 印刷装置
M2 印刷検査装置
M3 電子部品搭載装置
M4 リフロー装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting line 4 Board | substrate 4a Electrode 5 Solder paste 22 Height measuring device 24 Board | substrate recognition camera 32 Mounting head 34 Electronic component 34a Solder bump 40 Component recognition camera M1 Printing apparatus M2 Printing inspection apparatus M3 Electronic component mounting apparatus M4 Reflow apparatus

Claims (4)

複数の電子部品実装用装置を連結して構成され、下面に外部接合用の複数の半田バンプが形成された電子部品を基板に実装する電子部品実装システムであって、
前記基板に前記半田バンプの配列に対応して形成された電子部品接合用の複数の電極に半田ペーストを印刷する印刷装置と、印刷された半田ペーストの平面位置および高さ位置を計測する印刷検査装置と、搭載ヘッドによって前記半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する電子部品搭載装置と、前記電子部品が搭載された基板を加熱することにより前記半田バンプおよび半田ペーストを加熱溶融させて前記電子部品を基板に半田接合するリフロー装置と、前記印刷検査装置の計測結果に基づき前記搭載ヘッドによって電子部品を半田ペーストの印刷後の前記基板に搭載する部品搭載動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記部品搭載動作において、前記半田ペーストの平面位置に基づいて前記搭載ヘッドの水平方向の位置制御を行うとともに、前記半田ペーストの高さ位置に基づいて前記搭載ヘッドの下降停止位置を制御し、
前記水平方向の位置制御において、前記複数の電極のうち外縁部の4隅部にある電極に印刷された半田ペーストの位置ずれに基づき前記電子部品の水平方向の位置合わせを行い、予め各半田ペーストの高さ位置を計測して、最も高さ位置が高い半田ペーストの高さ位置を把握しておき、この半田ペーストの高さ位置を搭載動作における下降停止位置の基準として用いることにより、前記複数の電極に印刷された半田ペーストのうち高さ位置が最も高い半田ペーストを前記半田バンプが押し潰さないように前記搭載ヘッドの下降停止位置の制御を行うことを特徴とする電子部品実装システム。
An electronic component mounting system configured to connect a plurality of electronic component mounting apparatuses and mount an electronic component having a plurality of solder bumps for external bonding formed on a lower surface on a substrate,
A printing apparatus that prints a solder paste on a plurality of electrodes for joining electronic components formed on the substrate corresponding to the arrangement of the solder bumps, and a print inspection that measures the planar position and height position of the printed solder paste An apparatus, an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic component on a substrate on which the solder paste is printed by a mounting head, and the solder bump and the solder paste are heated and melted by heating the substrate on which the electronic component is mounted. A reflow device that solder-bonds the electronic component to the substrate, and a control unit that controls a component mounting operation for mounting the electronic component on the substrate after the solder paste is printed by the mounting head based on the measurement result of the printing inspection device. Prepared,
The control means performs a horizontal position control of the mounting head based on a planar position of the solder paste in the component mounting operation, and a lowering stop position of the mounting head based on a height position of the solder paste. controls,
In the horizontal position control, the electronic components are aligned in the horizontal direction based on the positional deviation of the solder paste printed on the electrodes at the four corners of the outer edge of the plurality of electrodes, By measuring the height position of the solder paste, grasping the height position of the solder paste having the highest height position, and using the height position of the solder paste as a reference for the descent stop position in the mounting operation. An electronic component mounting system that controls the descent stop position of the mounting head so that the solder bump does not crush the solder paste having the highest height position among the solder pastes printed on the electrodes .
前記電子部品において前記外縁部の4隅部にある電極に対応する半田バンプの位置を前記電子部品搭載装置に備えられた部品認識手段によって認識し、この認識結果を加味して前記電子部品の水平方向の位置合わせを行うことを特徴とする請求項記載の電子部品実装システム。 In the electronic component, the positions of the solder bumps corresponding to the electrodes at the four corners of the outer edge are recognized by the component recognition means provided in the electronic component mounting apparatus, and the level of the electronic component is taken into account by taking this recognition result into consideration. electronic component mounting system according to claim 1, wherein the aligning direction. 複数の電子部品実装用装置を連結して構成された電子部品実装システムによって、下面に外部接合用の複数の半田バンプが形成された電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、
前記基板に形成された電子部品接合用の電極に半田ペーストを印刷する印刷工程と、印刷された半田ペーストの平面位置および高さ位置を計測する印刷検査工程と、搭載ヘッドによって前記半田ペーストが印刷された基板に電子部品を搭載する部品搭載工程と、前記電子部品が搭載された基板を加熱することにより前記半田バンプおよび半田ペーストを加熱溶融させて前記電子部品を基板に半田接合するリフロー工程とを含み、
前記搭載ヘッドによって電子部品を半田ペーストの印刷後の基板に搭載する部品搭載動作において、前記半田ペーストの平面位置に基づいて前記搭載ヘッドの水平方向の位置制御を行うとともに、前記半田ペーストの高さ位置に基づいて前記搭載ヘッドの下降停止位置を制御し、
前記水平方向の位置制御において、前記複数の電極のうち外縁部の4隅部にある電極に印刷された半田ペーストの位置ずれに基づき前記電子部品の水平方向の位置合わせを行い、予め各半田ペーストの高さ位置を計測して、最も高さ位置が高い半田ペーストの高さ位置を把握しておき、この半田ペーストの高さ位置を搭載動作における下降停止位置の基準として用いることにより、前記複数の電極に印刷された半田ペーストのうち高さ位置が最も高い半田ペーストを前記半田バンプが押し潰さないように前記搭載ヘッドの下降停止位置の制御を行うことを特徴とする電子部品実装方法。
A plurality of electronic components the electronic component mounting system for mounting equipment is configured by connecting an electronic component in which a plurality of solder bumps for external bonding to the lower surface is formed by an electronic component mounting method that implements the substrate,
Printing process for printing solder paste on electrodes for joining electronic components formed on the substrate, printing inspection process for measuring the planar position and height position of the printed solder paste, and printing the solder paste by a mounting head A component mounting step of mounting an electronic component on the substrate, and a reflow step of heating and melting the solder bump and the solder paste by heating the substrate on which the electronic component is mounted and soldering the electronic component to the substrate. Including
In the component mounting operation in which the electronic component is mounted on the substrate after the solder paste is printed by the mounting head, the mounting head performs horizontal position control based on the planar position of the solder paste, and the height of the solder paste Control the descent stop position of the mounting head based on the position ;
In the horizontal position control, the electronic components are aligned in the horizontal direction based on the positional deviation of the solder paste printed on the electrodes at the four corners of the outer edge of the plurality of electrodes, By measuring the height position of the solder paste, grasping the height position of the solder paste having the highest height position, and using the height position of the solder paste as a reference for the descent stop position in the mounting operation. An electronic component mounting method comprising: controlling the descent stop position of the mounting head so that the solder bump does not crush the solder paste having the highest height position among the solder pastes printed on the electrodes .
前記電子部品において前記外縁部の4隅部にある電極に対応する半田バンプの位置を前記電子部品搭載装置に備えられた部品認識手段によって認識し、この認識結果を加味して前記電子部品の水平方向の位置合わせを行うことを特徴とする請求項記載の電子部品実装方法。 In the electronic component, the positions of the solder bumps corresponding to the electrodes at the four corners of the outer edge are recognized by the component recognition means provided in the electronic component mounting apparatus, and the level of the electronic component is taken into account by taking this recognition result into consideration. 4. The electronic component mounting method according to claim 3, wherein alignment of directions is performed.
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