JP4681351B2 - 電子部品の接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板と電子部品とを接続固定する電子部品の接合装置に関する。

従来から、基板に形成された端子部と電子部品に形成された電極部とを電気的に接続させた状態で、基板と電子部品とを接続固定する方法として、種々の方法が採用されている。たとえば、超音波振動等の振動を利用して端子部と電極部とを圧接接合して、基板と電子部品とを接続固定する方法が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。また、端子部と電極部とを当接させた状態で、熱硬化性の絶縁樹脂であるＮＣＰ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）等を熱硬化させる接着接合によって、基板と電子部品とを接続固定する方法が知られている（たとえば、特許文献３および４参照）。

振動を利用して端子部と電極部とを圧接接合する電子部品の接合装置は、特許文献１および２に開示されているように、圧接接合時に振動を発生させる圧電素子等の振動子を有する振動ヘッドや、圧接接合時に基板が搭載される基板搭載テーブルを備えている。また、基板搭載テーブルに搭載された基板を加熱するため、基板搭載テーブルにはヒータが配設されている。なお、ヒータによって加熱された基板搭載テーブルの輻射熱が振動子へ伝達されるのを遮断するため、振動ヘッドを覆う断熱性のカバー部材を備えた接合装置も提案されている（たとえば、特許文献５参照）。

熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させる接着接合によって、基板と電子部品とを接続固定する電子部品の接合装置は、特許文献３に開示されているように、電子部品を基板上へ搬送する搬送ヘッドや、接着接合時に基板が搭載される基板搭載テーブルを備えている。また、絶縁樹脂を熱硬化させるためのヒータが搬送ヘッドおよび基板搭載テーブルに配設されている。

特開２００５−３２９４４号公報 特開２００４−９５７４７号公報 特開２００１−３５１９４９号公報 特開２００３−２１１６７７号公報 特許第３４７５８０２号公報

熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させる接着接合によって、基板と電子部品とを接続固定する方法では、基板と電子部品とを絶縁樹脂で接着接合するため、接合強度を確保しやすいという利点がある。しかし、この接続固定方法では、端子部と当接する電極部の当接面あるいは、電極部と当接する端子部の当接面に酸化被膜が形成されていたり、汚れがあると、端子部と電極部との導通が安定しないという問題が生じる。また、振動を利用して端子部と電極部とを圧接接合して、基板と電子部品とを接続固定する方法では、振動の初期段階で当接面の酸化被膜や汚れを除去できるため、酸化被膜や汚れによって、端子部と電極部との導通が不安定になることはない。しかし、この方法では、基板と電子部品とが、端子部と電極部との圧接部のみで圧接接合される。そのため、基板と電子部品との接合強度が十分に確保できないという問題が生じやすい。また、その結果、端子部と電極部との導通が不安定になるという問題も生じる。

そこで、本発明の課題は、端子部と電極部との導通を安定させることができ、かつ、基板と電子部品との接合強度を確保することができる電子部品の接合装置の具体的な構成を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、基板と電子部品とを接続固定する電子部品の接合装置において、基板に形成された端子部と電子部品に形成された電極部との圧接接合を行う振動ヘッドと、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させて基板と電子部品との接着接合を行うため、振動ヘッドに取り付けられたヒータと、振動ヘッドと基板との間に配設された断熱部材とを備え、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、絶縁樹脂によって、基板と上記電子部品とを接着接合し、基板は、所定の搬送方向に搬送され、断熱部材は、端子部と電極部とが圧接接合される位置よりも搬送方向上流側の位置に配置されるように、振動ヘッドを支持するヘッド支持部材に取り付けられていることを特徴とする。

本発明の接合装置では、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、絶縁樹脂によって、基板と電子部品とを接着接合している。そのため、端子部と電極部との導通を安定させることができるとともに、基板と電子部品との接合強度を確保することができる。また、本発明の接合装置は、振動ヘッドと基板との間に配設された断熱部材を備えている。そのため、端子部と電極部との圧接接合前に、振動ヘッドに取り付けられたヒータの熱の影響で、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂が硬化するのを防止することが可能となる。したがって、硬化した絶縁樹脂の影響で、端子部と電極部との圧接接合が妨げられることがなく、端子部と当接する電極部の当接面あるいは、電極部と当接する端子部の当接面に形成される酸化被膜や汚れを取り除いた状態で、端子部と電極部とを接合させることができる。その結果、端子部と電極部との導通を安定させることができる。また、端子部と電極部との圧接接合後には、振動ヘッドに取り付けられたヒータの熱で、絶縁樹脂を硬化させて、基板と電子部品とを接着接合することができる。そのため、基板と電子部品との接合強度を確保することができ、端子部と電極部との導通を安定させることができる。すなわち、本発明の接合装置では、適切に、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂によって、基板と電子部品とを接着接合することができる。

なお、本明細書において、「圧接接合」とは、端子部に電極部を押し当て加圧しながら超音波振動等の振動を加え、端子部と電極部とを接続して固定することをいう。

また、上記の課題を解決するため、本発明は、基板と電子部品とを接続固定する電子部品の接合装置において、基板に形成された端子部と電子部品に形成された電極部との圧接接合を行う振動ヘッドと、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させて基板と電子部品との接着接合を行うため、振動ヘッドに取り付けられたヒータと、端子部と電極部との圧接接合前の絶縁樹脂の熱硬化を防止する断熱部材とを備え、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、絶縁樹脂によって、基板と電子部品とを接着接合することを特徴とする。

本発明の接合装置は、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、絶縁樹脂によって、基板と電子部品とを接着接合している。そのため、端子部と電極部との導通を安定させることができるとともに、基板と電子部品との接合強度を確保することができる。また、本発明の接合装置は、端子部と電極部との圧接接合前の絶縁樹脂の熱硬化を防止する断熱部材を備えている。そのため、端子部と電極部との圧接接合前に、ヒータの熱の影響で、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂が硬化するのを防止することができる。したがって、硬化した絶縁樹脂の影響で、端子部と電極部との圧接接合が妨げられることがなく、端子部と当接する電極部の当接面あるいは、電極部と当接する端子部の当接面に形成される酸化被膜や汚れを取り除いた状態で、端子部と電極部を接合させることができる。その結果、端子部と電極部との導通を安定させることができる。また、端子部と電極部との圧接接合後には、ヒータによって、絶縁樹脂を硬化させて、基板と電子部品とを接着接合することができる。そのため、基板と電子部品との接合強度を確保することができ、端子部と電極部との導通を安定させることができる。すなわち、本発明の接合装置では、適切に、端子部と電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂によって、基板と電子部品とを接続固定することができる。

本発明において、基板は長尺状に形成されるとともに、端子部と電極部との圧接接合および基板と電子部品との接着接合は、基板の長手方向の一方向となる所定の搬送方向へ基板を搬送後、停止させた状態で行われるように構成され、振動ヘッドは、端子部と電極部との圧接接合時に、電子部品を保持する部品保持部を備え、断熱部材は、搬送方向における部品保持部よりも上流側にのみ配設されていることが好ましい。基板の搬送方向で部品保持部よりも上流側に断熱部材が配設されていれば、端子部と電極部との圧接接合前に、熱硬化性の絶縁樹脂が硬化するのを防止することができる。そのため、このように構成すると、圧接接合前の絶縁樹脂の硬化を防止しつつ、圧接接合後には速やかに絶縁樹脂を硬化させることができる。また、接合装置の構成の簡素化を図ることができる。

本発明において、断熱部材は、振動ヘッドを支持するヘッド支持部材に取り付けられていることが好ましい。このように構成すると、断熱部材が振動ヘッドの振動に及ぼす影響を排除できる。すなわち、断熱部材が振動ヘッドに取り付けられると、断熱部材の影響で振動ヘッドの振動に変動が生じるが、断熱部材がヘッド支持部材に取り付けられれば、断熱部材の影響で振動ヘッドの振動に変動が生じることはない。そのため、振動ヘッドで適切な振動を発生させることができる。

本発明において、絶縁樹脂の熱硬化前の状態は、ペースト状態であることが好ましい。このように構成すると、圧接接合前に、端子部と電極部とを容易に当接させることができる。そのため、端子部と電極部との圧接接合を確実に行うことができる。その結果、端子部と電極部との導通をより確実に安定させることができる。

以上説明したように、本発明にかかる電子部品の接合装置では、端子部と電極部との導通を安定させることができ、かつ、基板と電子部品との接合強度を確保することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる電子部品の接合装置１の主要部の概略構成を示す側面図である。図２は、図１の矢印Ｘ方向から接合装置１の主要部の概略構成を示す図である。図３は、図１の矢印Ｙ方向から接合装置１の主要部の概略構成を示す図である。図４は、本発明の実施の形態にかかる電子部品４の接合前後の基板２を示す平面図である。図５は、本発明の実施の形態にかかる基板２と電子部品４との接合状態を示す部分拡大断面図である。図６は、本発明の実施の形態にかかるヘッド側ヒータ８を示す斜視図である。図７は、図３のＺ部を拡大して示す部分拡大断面図である。図８は、図７のＷ−Ｗ断面を示す部分拡大断面図である。

（電子部品の接合装置の構成）
本形態の電子部品の接合装置１は、図４および図５に示すように、基板２上に形成された端子部３と、電子部品４に形成された電極部５とを超音波振動を利用して圧接接合するとともに、端子部３と電極部５との圧接接合後さらに、基板２上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂６によって、基板２と電子部品４とを接着接合するように構成されている。この接合装置１は、図１から図３に示すように、端子部３と電極部５との圧接接合を行う振動ヘッド７と、絶縁樹脂６を熱硬化させて基板２と電子部品４との接着接合を行うため、振動ヘッド７に取り付けられたヘッド側ヒータ８と、基板２と振動ヘッド７との間に配設された断熱部材９とを備えている。また、接合装置１は、図１および図３に示すように、基板２の下方に配設された基板搭載テーブル１０を備えている。

本形態における基板２は、フレキシブルな樹脂基板であるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ ｏｒ Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）テープである。したがって、以下では、基板２をＣＯＦテープ２と表記する。また、本形態における電子部品４はＩＣチップである。したがって、以下では、電子部品４をＩＣチップ４と表記する。

ＣＯＦテープ２は、図４に示すように長尺状に形成されている。より具体的には、ＣＯＦテープ２は、その長手方向（図示左右方向）に複数の基板片２ａが連なるように長尺状に形成されている。各基板片２ａの表面には、図５に示すように、予め所定の配線パターン２ｂが形成されている。また、各基板片２ａの表面には、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接合工程よりも前の工程で、端子部３および絶縁樹脂６が配設されるようになっている。すなわち、圧接接合前のＣＯＦテープ２には、長手方向に所定の間隔Ｐで端子部３および絶縁樹脂６が配設されている。端子部３は、配線パターン２ｂと導通した状態で各基板片２ａに配設されている。なお、図４および図５では、便宜上、端子部３を模式的に図示しているが、実際は、図示したものより小さな端子部３が数十個、各基板片２ａの表面に配設されている。また、各基板片２ａの表面には、百個を超える端子部３が配設されることもある。

端子部３と電極部５との圧接接合および絶縁樹脂６によるＣＯＦテープ２（基板片２ａ）とＩＣチップ４との接着接合は、ＣＯＦテープ２の長手方向の一方向となる所定の搬送方向Ｖ（図示右方向）へ、ＣＯＦテープ２を間隔Ｐ分だけ搬送して停止させた状態で行われるようになっている。その搬送と停止とは繰り返し行われ、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接合（接続固定）が次々と行われるようになっている。すなわち、端子部３と電極部５との圧接接合およびＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接着接合は、搬送方向ＶへＣＯＦテープ２を間隔Ｐ分だけ搬送後、停止させるたびに行われるようになっている。各基板片２ａは、ＩＣチップ４が接続固定された後の所定の工程を経て、分離部２ｃで分離されるようになっている。また、ＣＯＦテープ２の図示上下端側のそれぞれには、基板搬送機構の係合突起（図示省略）と係合して、ＣＯＦテープ２を搬送方向Ｖへ搬送するための係合孔２ｄが所定の間隔で長手方向に形成されている。より具体的には、間隔Ｐの中に、たとえば、５個の係合孔２ｄが等間隔で形成されている。なお、図４では便宜上、一部の基板片２ａ、一部の分離部２ｃおよび一部の係合孔２ｄにのみ符号を付している。

本形態の絶縁樹脂６は、熱硬化前の状態がペースト状態となっているＮＣＰである。すなわち、絶縁樹脂６は、端子部３と電極部５との圧接接合後、ヘッド側ヒータ８の熱で熱硬化する前は、ペースト状態になっている。

振動ヘッド７は、超音波振動を発生させて端子部３と電極部５との圧接接合を行うように構成されている。この振動ヘッド７は、超音波振動の発生源となる圧電素子等の振動子（図示省略）を有する振動発生部１２と、振動発生部１２で発生させた超音波振動を増幅する振動ホーンからなる振動増幅部１３と、振動増幅部１３に固定され、端子部３と電極部５とを圧接させる圧接部１４と、振動増幅部１３に固定され、振動ヘッド７の振動時に後述の摺動部材２０と摺動する扁平な直方体形状の摺動部１５とを備えている。

振動増幅部１３は、図１および図２に示すように、ＣＯＦテープ２の長手方向を長手方向とする細長の直方体状に形成されている。この振動増幅部１３は、振動発生部１２から発生された振動を劣化させないように、ＣＯＦテープ２の長手方向に長い細長の直方体状に形成されている。すなわち、振動増幅部１３は、振動発生部１２から発生された振動を劣化させないように、大きな形状で、かつ、その表面に窪み等が存在しない直方体状に形成されている。また、振動増幅部１３は、その底面１３ａがＣＯＦテープ２の表面と略平行になるように配設されている。振動増幅部１３の図１に示す左側面は、振動発生部１２に取り付けられている。また、振動増幅部１３の底面１３ａにおける長手方向の略中心位置には、圧接部１４が一体で形成され、振動増幅部１３の上面における長手方向の略中心位置には、摺動部１５が一体で形成されている。

圧接部１４は、硬度の高い超硬の材料またはセラミックス材料から形成されており、図２に示すように、ＩＣチップ４を真空吸着するための複数の吸着孔１４ａが形成された吸着面１４ｂを備えている。本形態では、この吸着面１４ｂが、端子部３と電極部５との圧接接合前、および圧接接合時にＩＣチップ４を保持する部品保持部となっている。また、圧接部１４は、ＣＯＦテープ２の搬送方向Ｖにおける吸着面１４ｂの両側に一段下がるように形成された２つの第１段差面１４ｃと、ＣＯＦテープ２の搬送方向Ｖにおける第１段差面１４ｃの両側にさらに一段下がるように形成された２つの第２段差面１４ｄとを備えている。このように構成することで、圧接部１４は、適切に、端子部３に電極部５を押し当て加圧しながら超音波振動を加えることができるようになっている。

吸着孔１４ａは、ＣＯＦテープ２の搬送方向Ｖに直交する方向（図２の上下方向）に直線状に配置され、かつ、互いが隣接するように複数形成されている。吸着面１４ｂは、図２の上下方向を長手方向とする長方形状に形成されており、その長手方向の幅は、振動増幅部１３の図２の上下方向の幅とほぼ同じになっている。第１段差面１４ｃも吸着面１４ｂと同様に、図２の上下方向を長手方向とする長方形状に形成されており、その長手方向の幅は、振動増幅部１３の図２の上下方向の幅とほぼ同じになっている。第２段差面１４ｄは、図２の上下方向を長手方向とする長方形状に形成されており、その長手方向の幅は、振動増幅部１３の図２の上下方向の幅よりも狭くなっている。なお、第１段差面１４ｃの短手方向の幅は、吸着面１４ｂの短手方向の幅よりも狭くなっている。また、第２段差面１４ｄの短手方向の幅は、吸着面１４ｂの短手方向の幅よりも若干広くなっている。

振動ヘッド７は、ヘッド支持部材１６によって支持されている。より具体的には、振動ヘッド７は、図１および図３に示すように、断熱部材１７、取付部材１８および２本のスペーサ１９を介してヘッド支持部材１６によって支持されている。

ヘッド支持部材１６は、図１等に示すように、ステンレス鋼等の金属部材から矩形の平板状に形成されており、ＣＯＦテープ２の表面と平行になるように配設されている。このヘッド支持部１６は、図示を省略する駆動機構に連結されており、図１の上下方向、左右方向および紙面垂直方向に移動可能になっている。すなわち、ヘッド支持部材１６に支持された振動ヘッド７は、図１の上下方向、左右方向および紙面垂直方向に移動可能になっている。また、ヘッド支持部材１６の図示上方では、冷却用の空気が循環するようになっており、振動ヘッド７側で発生する熱が、ヘッド支持部１６が連結される駆動機構等の他の部分に伝わらないように構成されている。

断熱部材１７は、加工性に優れたマシナブルセラミックスから矩形の平板状に形成されている。たとえば、本形態の断熱部材１７は、マイカセラミックスから形成されている。この断熱部材１７は、ヘッド側ヒータ８で生じた熱のヘッド支持部材１６への伝達を防止するため、ヘッド支持部材１６の図示下面に固定されている。

取付部材１８は、図１等に示すように、ステンレス鋼等の金属部材から矩形の平板状に形成されており、断熱部材１７の図示下面に固定されている。この取付部材１８には、図１に示すように、紙面垂直方向に貫通する２つの空隙部１８ａが形成されている。

図１および図３に示すように、２本のスペーサ１９の上端はそれぞれ、図１における取付部材１８の左右両方向端側で、かつ、図３における取付部材１８の左右方向の略中心位置に取り付けられている。また、２本のスペーサ１９の下端には振動増幅部１３が取り付けられている。より具体的には、振動増幅部１３の図１の左右方向の略中心位置と、取付部材１８の図１の左右方向の略中心位置とがほぼ一致するように、振動増幅部１３がスペーサ１９の下端に取り付けられている。

また、取付部材１８の下面の略中心位置には、矩形の平板状に形成され、潤滑性を有する潤滑面を備えた摺動部材２０が固定されている。この摺動部材２０は、振動ヘッド７の摺動部１５の上面と当接して、振動ヘッド７の振動時に摺動部１５と摺動するようになっている。

ここで、振動ヘッド７の長手方向では、２本のスペーサ１９が配置される部分がそれぞれ、振動ヘッド７の振幅がほぼ零となるいわゆる節の部分となっている。また、振動ヘッド７の長手方向では、圧接部１４が配置される部分（すなわち、摺動部１５や摺動部材２０が配置される部分）が、振動ヘッド７の振幅が最大となるいわゆる腹の部分となっている。そのため、２本のスペーサ１９の上端がそれぞれ取り付けられた取付部材１８は、振動ヘッド７が振動しても、ほとんど振動しないようになっている。また、振動ヘッド７の振幅が最大となる摺動部１５と摺動部材２０との当接部では、振動ヘッド７が振動する際に、摺動部１５と摺動部材２０とが滑らかに摺動するようになっている。

ヘッド側ヒータ８は、図１等に示すように、縦辺部２１ａと横辺部２１ｂとを有するＴ型状に形成されたヒータ保持部材２１に保持された状態で、振動ヘッド７に取り付けられている。より具体的には、振動増幅部１３の長手方向に形成された２つの側面１３ｂ、１３ｃに、それぞれ１つずつ計２つのヒータ保持部材２１が配設されており、２つのヒータ保持部材２１にはそれぞれ、２つのヘッド側ヒータ８が保持されている。ヘッド側ヒータ８はいずれも、等しい熱量を発生するように構成されている。

各ヒータ保持部材２１には、図３および図７等に示すように、ヘッド側ヒータ８を保持するため、ヒータ保持部材２１の内側面から外側に向かって窪んだ保持空間２１ｃが２つ形成されている。この２つの保持空間２１ｃが形成された部分にはそれぞれ、ヘッド側ヒータ８を振動増幅部１３に付勢する付勢部材としての圧縮コイルバネ２３を保持する円筒状のバネ保持部材２２が取り付けられている。このバネ保持部材２２の内周側に圧縮コイルバネ２３が圧縮された状態で保持されており、圧縮コイルバネ２３は、ヘッド側ヒータ８を振動増幅部１３に付勢している。

ヘッド側ヒータ８は、ニクロム線等の発熱体（図示省略）をセラミックの内部に埋め込んだセラミックヒータであり、図６に示すように、矩形の平板状に形成されている。このヘッド側ヒータ８は、図示を省略する発熱体に接続された２本のリード線２４を備えている。リード線２４の先端部２４ａは、図６に示すように、絶縁被膜２４ｂが剥かれて芯線が剥き出した状態になっている。

ヘッド側ヒータ８の周囲には、緩衝部材２５が配設されている。より具体的には、図７および図８に示すように、箔状の金属部材であるアルミニウム箔２６と、薄い膜状の絶縁部材であるポリイミドフィルム（ポリイミドテープ）２７とからなる緩衝部材２５がヘッド側ヒータ８の周囲に巻かれている。図７に示すように、アルミニウム箔２６は、ヘッド側ヒータ８の外周に時計方向で１周半、巻かれ、ポリイミドフィルム２７は、アルミニウム箔２６の外周に半時計方向で１周半、巻かれている。そして、図７に示すように、振動増幅部１３に当接するヘッド側ヒータ８の内側面（図７では左側の面）と振動増幅部１３との間には、アルミニウム箔２６およびポリイミドフィルム２７がそれぞれ２層ずつ配設されている。

図８に示すように、アルミニウム箔２６は、その一端（図８では右端）がヘッド側ヒータ８のリード線２４が接続された端面とほぼ一致するように、ヘッド側ヒータ８の外周に巻かれている。また、ポリイミドフィルム２７は、その一端（図８では右端）がヘッド側ヒータ８のリード線２４が接続された端面よりも図示右側へ突出し、少なくともリード線２４の先端部２４ａを覆うように、アルミニウム箔２６の外周に巻かれている。このように、ポリイミドフィルム２７は、振動増幅部１３に当接するヘッド側ヒータ８と振動増幅部１３との間で緩衝機能を果たすとともに、ヘッド側ヒータ８と振動ヘッド７とを電気的に絶縁する絶縁機能も果たしている。

ここで、アルミニウム箔２６とポリイミドフィルム２７とから緩衝部材２５を構成することで、緩衝部材２５の緩衝効果をより長期間維持できるようになっている。すなわち、ポリイミドフィルム２７に比べてアルミニウム箔２６は、緩衝効果をより長期間維持できるようになっており、ポリイミドフィルム２７のみから緩衝部材２５を構成する場合に比べ、アルミニウム箔２６を用いることで、緩衝部材２５の緩衝効果をより長期間維持できるようになっている。なお、本形態では、アルミニウム箔２６がヘッド側ヒータ８の外周に巻かれ、ポリイミドフィルム２７がアルミニウム箔２６の外周に巻かれるように構成されているが、ポリイミドフィルム２７がヘッド側ヒータ８の外周に巻かれ、アルミニウム箔２６がポリイミドフィルム２７の外周に巻かれるように構成されても良い。また、アルミニウム箔２６に代えて、銅箔や銀箔、あるいは、金箔を用いて緩衝部材２５を構成しても良いし、ポリイミドフィルム２７に代えて、ポリエーテルケトンフィルムを用いて緩衝部材２５を構成しても良い。

ヒータ保持部材２１は、緩衝部材２５が巻かれたヘッド側ヒータ８を保持空間２１ｃに保持した状態で、取付部材１８に固定されている。より具体的には、図１に示すように、各ヒータ保持部材２１は、ヒータ保持部材２１の横辺部２１ｂにおける、縦辺部２１ａの延長線を中心にした線対称位置で、２つのヘッド側ヒータ８を保持した状態で、横辺部２１ｂが搬送方向Ｖと平行になるように、かつ、搬送方向Ｖに直交する方向（図１では上下方向）に、縦辺部２１ａと圧接部１４とが、図面上で直線上に並ぶように取付部材１８に固定されている。そして、２つのヘッド側ヒータ８は、振動ヘッド７の圧接部１４に近い位置（すなわち、振動ヘッド７の振幅が最大となる腹の部分に近い位置）に配置されている。そのため、ヘッド側ヒータ８によって加熱される振動ヘッド７の最も温度が高くなる部分と、圧接部１４によって端子部３と電極部５とが圧接接合される接合位置とが搬送方向Ｖで見た場合、同一位置となっている。

また、ヒータ保持部材２１が取付部材１８に固定された状態では、圧縮コイルバネ２３は、ヘッド側ヒータ８の中心部に当接して、ヘッド側ヒータ８を振動増幅部１３に付勢し、ヘッド側ヒータ８は、緩衝部材２５を介して振動ヘッド７に当接している。すなわち、ヒータ保持部材２１は、圧縮コイルバネ２３の付勢力によって、緩衝部材２５を介してヘッド側ヒータ８を振動ヘッド７に当接させた状態で、振動増幅部１３の２つの側面１３ｂ、１３ｃに配設されている。このように構成することで、絶縁樹脂６を熱硬化させるために、振動ヘッド７のいわゆる腹の部分に近い位置にヘッド側ヒータ８を取り付けても、ヘッド側ヒータ８の影響で振動ヘッド７の超音波振動が乱れるのを抑制することができるようになっている。また、振動ヘッド７で生じる超音波振動のヘッド側ヒータ８への伝達が緩和され、ヘッド側ヒータ８の劣化が防止されるようになっている。

断熱部材９は、端子部３と電極部５との圧接接合前の絶縁樹脂６の熱硬化を防止するために設けられている。この断熱部材９は、ヘッド側ヒータ８の熱の影響によって発塵しない無機材料で平板状に形成されている。たとえば、断熱部材９は、ガラス繊維等の補強材に熱硬化性樹脂を含浸させたシートを積層して加熱、加圧して形成した材料や、短繊維の補強材に無機質結合材を混合し高圧プレスして形成した材料等によって形成されている。

断熱部材９は、ヘッド支持部材１６に取り付けられている。本形態では、図１等に示すように、断熱部材９は、その表面がＣＯＦテープ２の表面と平行になるように、ヘッド支持部１６に固定された２本の柱状のスペーサ３１に取り付けられている。また、図１等に示すように、断熱部材９は、搬送方向Ｖにおいて、吸着面１４ｂよりも上流側にのみ配設されている。より具体的には、吸着面１４ｂの上流側に形成された第１段差面１４ｃの上流側に隣接するように、断熱部材９の一端面（図１における右端面）９ａが配置され、かつ、断熱部材９の他端面（図１における左端面）９ｂ側近傍の上面が２本のスペーサ３１に固定されている。また、図１に示すように、搬送方向Ｖでは、断熱部材９の他端面９ｂがヒータ保持部材２１の上流側端（図示左端）よりも上流側（図示左側）となるように、断熱部材９は配設されている。

さらに、断熱部材９は、一端面９ａ側の上面が圧接部１４の第２段差面１４ｄと対向し、かつ、断面部材９の図１における下面９ｃが図示上下方向で、吸着面１４ｂよりも上側に配置されている。このように構成することで、端子部３と電極部５との圧接接合時において、前工程でＣＯＦテープ２上に配設された端子部３や絶縁樹脂６と断熱部材９とが干渉しないようになっている。

また、図２に示すように、断熱部材９は、図２の上下方向の幅が振動増幅部１３の上下方向の幅よりも大きくなるように形成されている。そして、断熱部材９は、振動増幅部１３の側面１３ｂからの図示上方向の突出量と、側面１３ｃからの図示下方向の突出量とがほぼ同じなるように、配設されている。なお、図２に示すように、断熱部材９の図示上下方向の幅は、図示を省略する他の構成との関係から、振動増幅部１３の図示上側に取り付けられたヒータ保持部材２１の図示上面と、振動増幅部１３の図示下側に取り付けられたヒータ保持部材２１の図示下面との距離よりも小さくなっている。しかし、端子部３と電極部５との接合前の絶縁樹脂６の硬化をより効果的に防止するためには、断熱部材９の図示上下方向の幅が、振動増幅部１３の図示上側に取り付けられたヒータ保持部材２１の図示上面と、振動増幅部１３の図示下側に取り付けられたヒータ保持部材２１の図示下面との距離よりも大きくなるように、断熱部材９を形成することが好ましい。

スペーサ３１は、ＳＵＳや黄銅等の金属材料から六角柱状に形成されている。２本のスペーサ３１は、図１の紙面垂直方向（すなわち、図２の上下方向）の間隔を保持して互いが平行になるように、かつ、振動増幅部１３の２つの側面１３ｂ、１３ｃに隣接するように、ヘッド支持部材１６に固定されている。また、２本のスペーサ３１は、搬送方向Ｖでは、ヒータ保持部材２１の上流側でヘッド支持部材１６に固定されている。

基板搭載テーブル１０は、端子部３と電極部５との圧接接合時に、ＣＯＦテープ２が搭載される搭載面３２ａを有する搭載治具３２と、搭載治具３２を加熱するテーブル側ヒータ３３とを備えている。搬送方向Ｖにおける搭載治具３２の上流側には、搭載面３２ａから上流側に向かって、かつ、図１の下方向に向かって傾斜する傾斜面３２ｂが形成されている。また、基板搭載テーブル１０は、図示を省略する駆動機構を備えており、基板搭載テーブル１０は、図１の上下方向に移動可能となっている。

（ＣＯＦテープとＩＣチップの接続固定方法）
以上のように構成された接合装置１では、以下のように、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接続固定が行われる。

まず、振動ヘッド７の上流側で、絶縁樹脂６がＣＯＦテープ２の端子部３の周辺にポッティング（塗布）される。ポッティングされた部分は、図示を省略する基板搬送機構によって、ＣＯＦテープ２が搬送、停止を繰り返すことで、所定位置まで搬送される。すなわち、搬送方向Ｖで、振動ヘッド７に吸着保持されたＩＣチップ４に形成された電極部５の位置と、ＣＯＦテープ２上に形成された端子部３とがほぼ一致する位置に、ＣＯＦテープ２が搬送される。なお、ＣＯＦテープ２の搬送時には、振動ヘッド７は上昇した状態、かつ、搭載治具３２には下降した状態になっており、ＣＯＦテープ２の搬送を妨げないようになっている。その後、搭載治具３２が上昇して搭載面３２ａにＣＯＦテープ２が搭載される。また、図示を省略するカメラユニットを用いて、ＣＯＦテープ２の位置合わせが行われる。

一方、振動ヘッド７は、予め、吸着面１４ｂにＩＣチップ４を保持している。より具体的には、図示を省略する反転装置が、図示を省略する細かく切断された半導体ウェハ部材から１つのＩＣチップ４を取り出して、このＩＣチップ４の表裏を反転させるとともに、ＩＣチップ４を振動ヘッド７の吸着面１４ｂまで搬送する。そして、振動ヘッド７は、吸着面１４ｂでＩＣチップ４を吸着することで、反転装置からＩＣチップ４を受け取って、吸着面１４ｂにＩＣチップ４を保持している。この状態で、ＣＯＦテープ２の位置合わせが終了すると、振動ヘッド７が下降して、吸着面１４ｂに保持されたＩＣチップ４の電極部５を端子部３に押し当て加圧しながら、端子部３と電極部５との当接部に超音波振動を加え、端子部３と電極部５とを圧接接合する。この圧接接合時に端子部３と電極部５との当接部に加えられる超音波振動の周波数は、たとえば、１０ｋＨｚから６０ｋＨｚになっている。

端子部３と電極部５とを圧接接合する際には、ヘッド側ヒータ８によって加熱された振動ヘッド７の熱がＩＣチップ４を介してＣＯＦテープ２上の絶縁樹脂６に伝達される。また、ヘッド側ヒータ８の熱が輻射熱として、ＣＯＦテープ２上の絶縁樹脂６に伝達される。そして、端子部３と電極部５との圧接接合が終了した後に、絶縁樹脂６が熱硬化し始めて、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４とが熱硬化した絶縁樹脂６によって接着接合される。絶縁樹脂６によってＣＯＦテープ２とＩＣチップ４とが接着接合されると、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接続固定が終了する。なお、絶縁樹脂６の熱硬化温度は、たとえば、１５０℃から２００℃となっている。

ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接続固定が終了すると、振動ヘッド７は上昇し、また、搭載治具３２は下降する。そして、ＣＯＦテープ２が所定の間隔Ｐだけ搬送され、上記と同様に、ＣＯＦテープ２と次のＩＣチップ４との接続固定が行われる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の接合装置１は、振動ヘッド７とＣＯＦテープ２との間に配設された断熱部材９を備えている。すなわち、端子部３と電極部５との圧接接合前の絶縁樹脂６の熱硬化を防止する断熱部材９を備えている。そのため、端子部３と電極部５との圧接接合前に、ヘッド側ヒータ８の熱の影響で、熱硬化性の絶縁樹脂６が硬化するのを防止することができる。したがって、硬化した絶縁樹脂６の影響で、端子部３と電極部５との圧接接合が妨げられることがなく、端子部３と当接する電極部５の当接面あるいは、電極部５と当接する端子部３の当接面に形成される酸化被膜や汚れを取り除いた状態で、端子部３と電極部５を圧接接合させることができる。その結果、端子部３と電極部５との導通を安定させることができる。また、端子部３と電極部５との圧接接合後には、ヘッド側ヒータ８の熱で、絶縁樹脂６を硬化させて、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４とを接着接合することができる。そのため、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４との接合強度を確保することができ、端子部３と電極部５との導通を安定させることができる。すなわち、本形態の接合装置１では、適切に、端子部３と電極部５とを超音波振動を利用して圧接接合するとともに、ＣＯＦテープ２上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂６によって、ＣＯＦテープ２とＩＣチップ４とを接着接合することができる。

ここで、たとえば、上述した特許文献３に記載された接合装置のように、熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させる接着接合のみによって、基板と電子部品とを接続固定する接合装置では、電子部品を搬送する搬送ヘッドの電子部品の吸着面は、電子部品の面積と同程度の大きさとなっている。そのため、ヒータによって、搬送ヘッドが加熱されても、搬送ヘッドの熱で、上流側の絶縁樹脂が熱硬化することはない。これに対し、本形態の振動ヘッド７を構成する振動増幅部１３は、振動発生部１２から発生された振動を劣化させないように、ＣＯＦテープ２の長手方向に長い細長の直方体状に形成されている。そのため、振動増幅部１３の底面１３ａが対向するＣＯＦテープ２の対向面積は大きく、かつ、圧接接合時に、振動増幅部１３の底面１３ａとＣＯＦテープ２との距離を確保するのが難しくなっている。したがって、振動ヘッド７の熱の影響で、端子部３と電極部５との圧接接合前の絶縁樹脂６が熱硬化しやすくなる。しかし、本形態の接合装置１は、端子部３と電極部５との圧接接合前の絶縁樹脂６の熱硬化を防止する断熱部材９を備えているため、端子部３と電極部５との圧接接合前に、ヘッド側ヒータ８の熱の影響で、熱硬化性の絶縁樹脂６が硬化するのを防止しつつ、端子部３と電極部５との圧接接合が可能になる。

本形態では、断熱部材９は、搬送方向Ｖにおける吸着面１４ｂよりも上流側にのみ配設されている。そのため、断熱部材９が、搬送方向Ｖで吸着面１４ｂよりも下流側にも配設されている場合と比較して、端子部３と電極部５との圧接接合前における絶縁樹脂６の硬化を防止しつつ、圧接接合後には速やかに絶縁樹脂６を硬化させることができる。また、接合装置１の構成を簡素化することができる。

本形態では、断熱部材９は、振動ヘッド７を支持するヘッド支持部材１６にスペーサ３１を介して取り付けられている。そのため、断熱部材９が振動ヘッド７の振動に及ぼす影響を排除できる。すなわち、断熱部材９が振動ヘッド７に取り付けられると、断熱部材９の影響で振動ヘッド７の振動に変動が生じるが、本形態の構成を採用すれば、断熱部材９の影響で振動ヘッド７の振動に変動が生じることはない。したがって、振動ヘッド７で適切に振動を発生させることができる。

本形態では、断熱部材９は、ヘッド側ヒータ８の熱の影響によって発塵しない材料によって形成されている。そのため、塵に起因する端子部４と電極部５との導通不良等の問題の発生を防止することができる。

本形態において、絶縁樹脂６は、熱硬化前の状態がペースト状態であるＮＣＰである。そのため、圧接接合前に、端子部３と電極部５を容易に当接させることができる。したがって、端子部３と電極部５との圧接接合を確実に行うことができ、端子部３と電極部５との導通をより確実に安定させることができる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形可能である。たとえば、上述した形態では、断熱部材９の他端面９ｂ側の上面が２本のスペーサ３１に固定されるように構成されていた。しかし、図１の二点鎖線で示すように、搬送方向Ｖの上流側へ断熱部材９の他端面９ｂ側をさらに延長しても良い。この場合には、たとえば、吸着面１４ｂよりも上流側における振動増幅部１３のすべての底面１３ａと対向するように、断熱部材９を形成すれば良い。

また、上述した形態では、断熱部材９は、搬送方向Ｖにおいて、吸着面１４ｂよりも上流側にのみ配設されていた。しかし、吸着面１４ｂよりも下流側に断熱部材を配設するようにしても良い。さらに、圧接接合後の絶縁樹脂６の硬化をより速やかに行うために、吸着面１４ｂよりも下流側にヘッド側ヒータを追加しても良い。

さらに、上述した形態では、絶縁樹脂６は、熱硬化前の状態がペースト状態となっているＮＣＰであったが、絶縁樹脂６は、ＮＣＦ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）であっても良い。さらにまた、基板２は、フレキシブルな樹脂基板には限定されず、セラミックス等の硬度の高い基板であっても、本発明の構成を適用することは可能である。また、基板２に接続固定される電子部品４は、ＩＣチップには限定されず、表面弾性波素子、抵抗素子等の他の電子部品であっても良い。

さらにまた、上述した形態では、ヘッド側ヒータ８は、セラミックヒータであったが、セラミックヒータに代えて、図９に示すようなカートリッジヒータからなるヘッド側ヒータ５８を用いても良い。このヘッド側ヒータ５８は、たとえば、鞘状の金属ケースの中にニクロム線等の発熱体を保持した状態でその隙間に熱伝道のよい高純度の無機絶縁物の粉末を充填したシースヒータ５９の一部を扁平な直方体状のアルミニウム片６０の内部に埋め込むことで構成されている。シースヒータ５９からは、絶縁被膜に覆われたリード線６１が引き出されている。

上述した形態と同様に、このヘッド側ヒータ５８の周囲にも、図１０に示すように、緩衝部材６５が配設されている。シースヒータ５９から引き出されたリード線６１は絶縁被膜に覆われており、緩衝部材６５として絶縁部材を用いる必要がないため、緩衝部材６５として、たとえば、高分子フィルムを熱分解によりグラファイト化することで作られた単結晶に近い構造を持つ高配向性グラファイトからなる放熱シートが用いられている。この緩衝部材６５である放熱シートは、ヘッド側ヒータ５８の外周側に３周半、巻かれている。図１０に示す形態では、振動増幅部１３に当接するヘッド側ヒータ５８の内側面（図１０では左側の面）と振動増幅部１３との間には、緩衝部材６５である放熱シートが４層配設されている。なお、緩衝部材６５として、箔状の金属部材であるアルミニウム箔や銅箔、銀箔、金箔等を用いても良い。また、緩衝部材６５として、薄い膜状の絶縁部材であるポリイミドフィルムやポリエーテルケトンフィルム等を用いても良い。なお、図１０では、上述して形態と同一の構成については、同一の符号を付している。

本発明の実施の形態にかかる電子部品の接合装置の主要部の概略構成を示す側面図である。 図１の矢印Ｘ方向から接合装置の主要部の概略構成を示す図である。 図１の矢印Ｙ方向から接合装置の主要部の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる電子部品の接合前後の基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態にかかる基板と電子部品との接合状態を示す部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態にかかるヘッド側ヒータを示す斜視図である。 図３のＺ部を拡大して示す部分拡大断面図である。 図７のＷ−Ｗ断面を示す部分拡大断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるヘッド側ヒータを示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかるヘッド側ヒータの周辺の構成を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 接合装置
２ ＣＯＦテープ（基板）
３ 端子部
４ ＩＣチップ（電子部品）
５ 電極部
６ 絶縁樹脂
７ 振動ヘッド
８、５８ ヘッド側ヒータ（ヒータ）
９ 断熱部材
１４ 圧接部
１４ｂ 吸着面（部品保持部）
１６ ヘッド支持部材
Ｖ 搬送方向

Claims (3)

1. 基板と電子部品とを接続固定する電子部品の接合装置において、
   上記基板に形成された端子部と上記電子部品に形成された電極部との圧接接合を行う振動ヘッドと、
   上記基板上に配設された熱硬化性の絶縁樹脂を熱硬化させて上記基板と上記電子部品との接着接合を行うため、上記振動ヘッドに取り付けられたヒータと、
   上記振動ヘッドと上記基板との間に配設された断熱部材とを備え、
   上記端子部と上記電極部とを振動を利用して圧接接合するとともに、上記絶縁樹脂によって、上記基板と上記電子部品とを接着接合し、
   上記基板は、所定の搬送方向に搬送され、
   上記断熱部材は、上記端子部と上記電極部とが上記圧接接合される位置よりも上記搬送方向上流側の位置に配置されるように、上記振動ヘッドを支持するヘッド支持部材に取り付けられている、
   ことを特徴とする電子部品の接合装置。
2. 前記基板は長尺状に形成されるとともに、前記端子部と前記電極部との圧接接合および前記基板と前記電子部品との接着接合は、前記基板の長手方向の一方向となる所定の搬送方向へ前記基板を搬送後、停止させた状態で行われるように構成され、
   前記振動ヘッドは、前記端子部と前記電極部との圧接接合時に、前記電子部品を保持する部品保持部を備え、
   前記断熱部材は、上記搬送方向における上記部品保持部よりも上流側にのみ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の接合装置。
3. 前記絶縁樹脂の熱硬化前の状態は、ペースト状態であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品の接合装置。

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