JP7202115B2 - 実装装置および実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、実装装置および実装方法に関する。

例えば、半導体パッケージの製造プロセスにおいては、ウエーハから個片化された電子部品としての半導体チップを回路基板等の基板に実装する実装工程がある。このような実装工程には、半導体チップの電極を回路基板の導体パターンに直接接続させるフリップチップボンディングと呼ばれる実装方法が知られている。そして、フリップチップボンディングでは、電極と導体パターンとの接続に、はんだや熱硬化性樹脂等の加熱によって溶融したり硬化したりする接続部材を用いることがある。

このような接続部材が半導体チップに設けられている場合、半導体チップを保持搬送して実装するツール部を実装に必要な温度で常に加熱しておくと、接続部材が搬送中に溶けてしまったり硬化してしまったりするといった不具合が生じる。そこで、ツール部を加熱するパルスヒータ等の加熱部と、ツール部を冷却するエアーノズル等の冷却部を設け、半導体チップを実装するときには実装に必要な実装温度まで加熱し、半導体チップを搬送するときには接続部材に影響のない待機温度まで冷却することが行われている（例えば、特許文献１）。

加熱部によるツール部の加熱は、数秒程度で必要な温度まで上げることができる。しかしながら、エアーノズル等の空冷式の冷却装置では、実装温度から待機温度まで冷却するには、加熱に要する時間の１０倍程度の時間を必要とすることがある。このため、一つの半導体チップの実装を終えてからツール部が待機温度になるまでの、次の半導体チップが保持できるようになるまで待つ時間が長くなり、タクトタイムの低下を招いていた。また、ツール部は熱容量が大きいほど冷え難くなるので、ツール部の大きさが大きくなるほど、つまり、サイズの大きな半導体チップを実装するときほど、この影響は顕著に現れることとなっていた。

特開平９－１５３５２２号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたものであり、一つの電子部品を実装した後、次に実装する電子部品を迅速に保持することを可能とし、生産性を向上させることができる実装装置および実装方法を提供することにある。

本実施形態の実装装置は、電子部品を保持するツール部を着脱自在に装着する実装部と、
前記実装部に設けられ、前記ツール部を加熱する第１の加熱部と、
前記ツール部に保持され前記第１の加熱部によって加熱された前記電子部品が実装される基板を載置する基板載置ステージ部と、
前記ツール部を載置する載置部と前記載置部に載置された前記ツール部を冷却する第１の冷却部と前記載置部に載置された前記ツール部を加熱する第２の加熱部を備えた冷却台と、
前記実装部と前記基板載置ステージ部および前記実装部と前記冷却台とを相対移動させる駆動部と、
前記実装部と前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記実装部が前記基板に前記電子部品を実装した後であって、前記実装部が次の電子部品を保持するまでの間に、前記実装部に装着された前記ツール部を前記冷却台の前記載置部に載置させ、前記第２の加熱部を、前記第１の加熱部の加熱温度よりも低い、予め設定された温度で加熱させるとともに、前記第１の冷却部によって前記載置部に載置された前記ツール部を冷却させ、冷却後の前記ツール部を前記実装部に再び装着させる。

本実施形態の実装装置は、電子部品を保持するツール部を着脱自在に装着する実装部と、
前記実装部に設けられ、前記ツール部を加熱する第１の加熱部と、
前記ツール部に保持され前記第１の加熱部によって加熱された前記電子部品が実装される基板を載置する基板載置ステージ部と、
前記ツール部を載置する複数の載置部を備えた冷却台と、
前記実装部と前記基板載置ステージ部および前記実装部と前記冷却台とを相対移動させる駆動部と、
前記実装部と前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記実装部が前記基板に前記電子部品を実装した後であって、前記実装部が次の電子部品を保持するまでの間に、前記実装部に装着された前記ツール部を前記冷却台の一つの載置部に載置させ、他の載置部に載置された他のツール部を前記実装部に装着させる。

本実施形態の実装方法は、実装部に着脱自在に装着されたツール部に保持された電子部品を、前記実装部に設けられた第１の加熱部によって加熱し、基板載置ステージ部に載置された基板に実装した後であって、次の電子部品を前記実装部に保持するまでの間に、
前記ツール部を冷却する冷却台の載置部に前記実装部に装着された前記ツール部を載置し、前記冷却台に備える第２の加熱部を第１の加熱部の加熱温度より低い、予め設定された温度で加熱するとともに、前記冷却台の備える第１の冷却部によって前記載置部に載置された前記ツール部を冷却し、冷却後の前記ツール部を前記実装部に再び装着させる。

本実施形態の実装方法は、実装部に着脱自在に装着されたツール部に保持された電子部品を、前記実装部に設けられた第１の加熱部によって加熱し、基板載置ステージ部に載置された基板に実装した後であって、次の電子部品を前記実装部に保持するまでの間に、
前記ツール部を冷却する冷却台の備える複数の載置部のうちの一つに、前記実装部に装着された前記ツール部を載置し、前記冷却台の他の載置部に予め載置された他のツール部を前記実装部に装着する。

本発明によれば、一つの電子部品を実装した後、次に実装する電子部品を迅速に保持することを可能とし、生産性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態の実装装置の概略構成を示す側面図である。 第１の実施形態の実装装置のブロック図である。 第１の実施形態の実装装置の動作を示す模式図である。 第１の実施形態の実装装置の動作を示す模式図である。 第１の実施形態の実装装置の動作を示す模式図である。 第１の実施形態の実装装置の動作を示す模式図である。 第１の実施形態の実装装置の動作を示す模式図である。 第１の実施形態の変形例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態の要部構成を示す模式図である。 第２の実施形態の変形例を示す模式図である。

以下、本発明の第１の実施の形態（以下、「第１の実施形態」と言う。）について、図１～図２を参照して具体的に説明する。なお、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各構成部の位置及び大きさ等は、構造を分かり易くするための便宜的な表現に過ぎず現実のものとは異なる場合がある。説明中における上下の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述する基板における電子部品の実装される面を上とした場合の相対的な方向を示す。

図１は、実施形態の実装装置の構成を示す平面図、図２は実装装置のブロック図である。

実装装置１は、電子部品としての半導体チップｔを供給する供給部１０と、半導体チップｔが実装される基板Ｋを載置する基板載置ステージ部２０と、供給部１０によって供給される半導体チップｔを吸着保持し、基板載置ステージ部２０に載置された基板Ｋ上に実装する実装部３０と、供給部１０と基板載置ステージ部２０との間に配置された冷却台４０と、制御部５０（図２参照）と、を備える。

供給部１０は、半導体ウエーハＷが切断されて個片化された複数の半導体チップｔが貼着された粘着シート（不図示）が固定されたウエーハリング１１を保持するウエーハテーブル１２を有する。ウエーハテーブル１２は、ウエーハテーブル駆動部１３（図２参照）によって水平方向に沿う一方向である矢印Ｘ方向、水平方向に沿いＸ方向とは直交する方向である矢印Ｙ方向、および水平面内での回転方向であるθ方向に移動可能とされる。

また、供給部１０は、移送部１５を備える。移送部１５は、ウエーハステージ１２のウエーハリング１１上から半導体チップｔをピックアップし、実装部３０に受け渡すものである。

移送部１５は、半導体チップｔを吸着保持する吸着ノズル１６と、この吸着ノズル１６を、上下方向である矢印Ｚ方向に沿って昇降させるとともに、Ｘ方向に平行に設けられた回転軸１６ａを中心に上下に反転させる昇降・反転駆動部１７（図２参照）と、を備える。吸着ノズル１６は、図１中に一点鎖線で示すピックアップポジションＡにおいてウエーハリング１１上の半導体チップｔをピックアップし、ピックアップした半導体チップｔを上下反転させて、図１中に一点鎖線で示す受渡しポジションＢへと移送する。受渡しポジションＢは、移送部１５が実装部３０に半導体チップｔを受け渡すポジションである。

基板載置ステージ２０は、半導体チップｔが実装される基板Ｋが載置されるステージ２１と、ステージ２１をＸ、Ｙ、θ方向に移動させるステージ駆動部２２と、を備えている。基板載置ステージ２０は、ステージ２１に載置された基板Ｋ上における半導体チップｔが実装されるべき領域を、図１中に一点鎖線で示す実装ポジションＣに順次位置付ける。ステージ２１には、不図示の基板搬送装置によって、半導体チップｔが実装される前の基板Ｋが供給され、半導体チップｔが実装された後の基板Ｋが搬出される。

実装部３０は、本体部３１と、供給部１０から供給された半導体チップｔを吸着保持するツール部３２と、ツール部３２の背面に接して設けられ、ツール部３２を加熱する第１の加熱部３３と、本体部３１と第１の加熱部３３の間に配置された断熱部材３４と、本体部３１をＸ、Ｙ、Ｚ、θ方向に移動させる、駆動部としてのツール駆動部３５と、を備える。

ツール部３２は、本体部３１に対して着脱自在に装着される。より具体的には、本体部３１の下端部には断熱部材３４を介して第１の加熱部３３が固定さており、ツール部３２は第１の加熱部３３の下端部に装着される。ツール部３２の装着は、真空吸着によって成される。すなわち、本体部３１、断熱部材３４、第１の加熱部３３を通して吸引経路３６（図３参照）が設けられている。この吸引経路３６の端部は、第１の加熱部３３の下端部に開口する。吸引経路３６の他端部は、不図示の負圧源に接続されている。負圧源によって吸引経路３６の加熱部３３側の開口に負圧を作用させることで、ツール部３２を吸着して装着できるようになっている。なお、ツール部３２には、図示を省略しているが、半導体チップｔを保持する吸着保持部３２ａに、半導体チップｔを吸着保持するための真空吸着孔が設けられている。

なお、ツール部３２、第１の加熱部３３、断熱部材３４は、それぞれ平面視で矩形状に形成されており、外形は概ね同じ大きさに形成されている。

第１の加熱部３３は、半導体チップｔを実装する際に、ツール部３２を加熱する。これにより、ツール部３２に保持された半導体チップｔと基板Ｋとの間に介在する接続部材を加熱する。この加熱により、接続部材がはんだの場合には溶融し、接続部材が熱硬化性樹脂である場合には硬化する。この加熱部は、例えば、セラミックヒータやパルスヒータを用いることができる。セラミックヒータやパルスヒータは、通電により生じる発熱抵抗体の発熱により急速に加熱することができるヒータである。

断熱部材３４は、第１の加熱部３３の熱が本体部３１に伝わることを防止する部材である。

また、実装部３０には、冷却エアーの供給源に接続された通気経路３７（図３参照）が設けられる。通気経路３７は、本体部３１、断熱部材３４、第１の加熱部３３を通して、第１の加熱部３３の側面に開口する経路で、加熱部冷却手段として機能する。この通気経路３７に冷却エアーを供給することで、第１の加熱部３３を冷却できるようになっている。

ツール駆動部３５は、実装部３０と基板載置ステージ部２０および実装部３０と冷却台４０とを相対移動させる駆動部として機能する。

このような実装部３０は、受渡しポジションＢにおいて、移送部１５の吸着ノズル１６から半導体チップｔをツール部３２によって吸着保持して受け取る。また、実装ポジションＣにおいて、実装ポジションＣに位置付けられた基板Ｋ上の領域に、ツール部３２によって吸着保持した半導体チップｔを加熱して実装する。

冷却台４０は、実装部３０のツール部３２を載置して冷却する装置である。冷却台４０は、ツール部３２を載置する載置部４１Ａ、４１Ｂを複数個、この実施形態では、２個備える。これらの載置部４１Ａ、４１Ｂは、同一の構成であり、供給部１０と基板載置ステージ部２０の配列方向に沿って並べて配置される。言い換えれば、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへ向かう実装部３０の移動軌跡の直下に位置するように並べて配置される。

図３に示すように、載置部４１Ａ、４１Ｂは、その上端部がツール部３２を載置する載置面４２として構成される。この載置面４２には、ツール部３２の外形よりも小さく、半導体チップｔを吸着保持する領域よりも大きい、矩形状の開口を有する凹部４３が設けられている。すなわち、ツール部３２は、半導体チップｔの外形と同じ大きさまたはそれよりも若干大きい大きさの吸着保持部３２ａと、この吸着保持部３２ａと一体で設けられた、吸着保持部３２ａよりも大きい外形の本体部３２ｂを備えている。凹部４３の開口は、この吸着保持部３２ａの外形よりも大きく、本体部３２ｂの外形よりも小さい大きさに形成されている。したがって、載置面４２には、凹部４３に吸着保持部３２ａが進入した状態で、本体部３２ｂが支持される。

凹部４３の底部には、貫通孔４４が形成されている。この貫通孔４４には、不図示の冷却エアーの供給源に接続された、第１の冷却部としての供給ノズル４５が、その先端が凹部４３内に突出した状態で配置されている。これにより、載置面４２にツール部３２が載置されたときに、供給ノズル４５から冷却エアーを噴出させることで、ツール部３２に冷却エアーを吹き付けて冷却できるようになっている。

また、載置部４１Ｂと基板載置ステージ部２０との間に、不図示の冷却エアーの供給源に接続された、第２の冷却部としての供給ノズル４６が配置される。供給ノズル４６もまた、実装部３０の移動軌跡の直下に位置するように、載置部４１Ａ、４１Ｂと並べて配置される。供給ノズル４６は、この吸着ノズル４６の上方に、ツール部３２を載置部４１Ａ、４１Ｂに載置した後の実装部３０を移動させることで、実装部３０の第１の加熱部３３に冷却エアーを吹き付けて冷却できるようになっている。

制御部５０は、供給部１０、基板載置ステージ部２０、実装部３０、冷却台４０を制御する。また、制御部５０は、記憶部５１を備える。記憶部５１には、供給部１０や基板載置ステージ部２０、実装部３０等の動作条件、第１の加熱部３３の設定温度など、実装装置１の動作に必要なデータが記憶される。制御部５０は、記憶部５１に記憶されたデータを参照し、供給部１０、基板載置ステージ部２０、実装部３０、冷却台４０等を制御する。

次に、本実施形態の実装装置１の作動について説明する。

図１に示すように、供給部１０のウエーハテーブル１２には、不図示の粘着シートに複数の半導体チップｔが貼着されたウエーハリング１１が保持されている。また、基板載置ステージ２０には、実装前の基板Ｋが載置されている。

この状態で、ウエーハテーブル駆動部１３が制御され、ウエーハリング１１上で最初にピックアップされる半導体チップｔがピックアップポジションＡに位置付けられる。ピックアップポジションＡに位置付けられた半導体チップｔは、移送部１５の吸着ノズル３１によってピックアップされる。移送部１５は、回転軸１６ａを中心に吸着ノズル１６を上下に反転させて、図１に２点鎖線で示すように、受渡しポジションＢに半導体チップｔを表裏反転した状態で位置付ける。

このとき、実装部３０は、図１に２点鎖線で示すように、受渡しポジションＢで待機している。実装部３０は、受渡しポジションＢに位置付けられた半導体チップｔを吸着ノズル１６から受け取り、ツール部３２で吸着保持する。半導体チップｔを受け取った実装部３０は、実装ポジションＣに移動する。

一方、基板載置ステージ部２０は、基板Ｋ上において今回半導体チップｔが実装される領域を実装ポジションＣに位置付けた状態で待機している。したがって、実装ポジションＣに移動した実装部３０は、ツール部３２に吸着保持した半導体チップｔを基板Ｋ上の所定の領域に実装する。この実装の際、第１の加熱部３３は予め設定され温度、例えば、３００℃まで加熱される。これにより、半導体チップｔに設けられ、ツール部３２を介して半導体チップｔと基板Ｋとの間に介在された接続部材を加熱する。この結果、接続部材が、ハンダである場合は溶融され、熱硬化性樹脂である場合は硬化され、半導体チップｔは基板Ｋに接合されて実装される。

実装が完了すると、実装ツール４１は、次に実装する半導体チップｔを受け取るために受渡しポジションＢへと移動する。そして、上記した動作を、基板Ｋ上に半導体チップｔを実装すべき領域が無くなるまで、繰り返し実行する。基板Ｋ上への半導体チップｔの実装が完了したら新たな支持基板Ｋに交換し、上記の動作を繰り返す。また、ウエーハリング１１上のすべての半導体チップｔをピックアップし終えたら、新たなウエーハリング１１に交換し、上記の動作を繰り返す。このような動作を、必要生産量分、例えば、１ロット分繰り返す。

なお、本実施形態では、上述の動作中、実装部３０が基板Ｋ上に一つの半導体チップｔの実装を終え、実装ポジションＣから受渡しポジションＢに移動する毎に、制御部５０は、実装部３０および冷却台４０に次に示す動作を行なわせる制御を実行する。以下、この動作について、図３～図７を参照して説明する。

まずここで、冷却台４０の載置部４１Ａ、４１Ｂのうちの一方（図３においては、供給部１０側の載置部４１Ａ）には、実装部３０に装着されているツール部３２とは異なるツール部３２が載置されている。

一つの半導体チップｔを基板Ｋ上に実装した後、実装部３０は、実装ポジションＣから受渡しポジションＢに向けて移動する。また、制御部５０は、実装部３０の移動を開始すると、通気経路３７への冷却エアーの供給を開始する。この冷却エアーの供給は、主に、第１の加熱部３３を冷却させるためのものである。したがって、冷却エアーの供給は、第１の加熱部３３の温度が所定の温度、例えば、５０℃程度に低下するまで継続する。

制御部５０は、図３に示すように、実装部３０が実装ポジションＣから受渡しポジションＢへ移動する途中で、実装部３０を、ツール部３２が載置されていない方の載置部、つまり、基板載置ステージ部２０側の載置部４１Ｂの上で停止させる。この位置で、制御部５０は、図４に示すように、実装部３０に装着されているツール部３２を載置部４１Ｂに載置する。すなわち、制御部５０は、ツール駆動部３５を制御して、実装部３０を下降させ、ツール部３２の本体部３２ｂの下面を載置部４１Ｂの載置面４２に当接させる。そして、制御部５０は、当接と同時、或いは、若干タイミングを遅らせて、吸引経路３６に供給している負圧を遮断する。これにより、ツール部３２は、載置部４１Ｂに載置される。

また、制御部５０は、載置部４１Ｂの供給ノズル４５からの冷却エアーの供給を開始させる。これにより、載置部４１Ｂに載置されたツール部３２の冷却が開始される。この冷却は、ツール部３２が、接合部材に影響を与えない温度、例えば、５０℃以下になるまで継続する。５０℃以下であれば、通常、接合部材がはんだの場合は溶融せず、熱硬化性樹脂である場合は硬化が開始することは無い。冷却を停止させるタイミングは、時間で管理しても良いし、温度検出器を配置し、ツール部３２の温度を検出して管理しても良い。

ツール部３２を載置部４１Ｂに載置した後、制御部５０は、図５に示すように、実装部３０を供給ノズル４６の上方に移動させる。すなわち、制御部５０は、ツール駆動部３５を制御して、実装部３０を載置部４１ｂ上の位置から供給ノズル４６の上方の所定の高さ位置に移動させる。この移動の後、制御部５０は、供給ノズル４６からの冷却エアーの供給を開始し、第１の加熱部３３の冷却を実行する。したがって、前述した所定の高さ位置とは、供給ノズル４６からの冷却エアーが第１の加熱部３３に良好に到達できる高さ位置である。

この冷却エアーの供給は、第１の加熱部３３が所定の温度、例えば、５０℃程度に冷却されるまで継続する。冷却を停止させるタイミングは、時間で管理しても良いし、第１の加熱部３３に温度検出器を配置し、第１の加熱部３３の温度を検出して管理しても良い。

第１の加熱部３３の温度が所定の温度に冷却された後、図６に示すように、制御部５０は、載置部４１Ａに載置されたツール部３２を実装部３０に装着させる。すなわち、制御部５０は、ツール駆動部３５を制御して、実装部３０を供給ノズル４６の上方の位置から載置部４１Ａの上方の位置へ移動させる。そしてこの位置で、実装部３０を載置部４１Ａに向けて下降させることで、第１の加熱部３３を載置部４１Ａに載置されたツール部３２に当接させる。この後、制御部５０は、吸引経路３６に負圧を供給する。これにより、ツール部３２は実装部３０に吸引保持されて装着される。

ツール部３２の装着が完了したならば、図７に示すように、制御部５０は、実装部３０を受渡しポジションＢに向けて移動させ、受渡しポジションＢにて次に実装する半導体チップｔを受け取らせる。

なお、次の半導体チップｔの実装を終えたときには、載置部４１Ａ、４１Ｂのうち基板載置ステージ部２０側の載置部４１Ｂにツール部３２が載置されていることになる。したがって、次の半導体チップｔの実装を終えたときには、制御部５０は、載置部４１Ａにツール部３２を載置させ、載置部４１Ｂ上のツール部３２を装着させるように、実装部３０を制御する。このように、実装ポジションＣから受渡しポジションＢに移動する毎に、ツール部３２が載置される載置部４１Ａ、４１Ｂとツール部３２が実装部３０に装着される載置部４１Ａ、４１Ｂとが交互に入れ替わることになる。

以上のようにして、制御部５０は、実装部３０が基板Ｋに対して１つの半導体チップｔの実装を終える毎に、今まで装着していたツール部３２を載置部４１Ａ、４１Ｂのうち一方に載置し、載置部４１Ａ、４１Ｂの他方に載置された他のツール部３２を実装部３０に装着するように制御する。

以上、第１の実施形態の実装装置１によれば、基板Ｋ上に一つの半導体チップｔを実装した後であって、次に実装する半導体チップｔを保持するまでの間、つまり、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへ移動する途中で、実装部３０に装着されたツール部３２を冷却台４０の２つの載置部４１Ａ、４１Ｂのうち一つの載置部に載置させ、他方の載置部に載置しれているツール部３２を実装部３０に装着させるようにした。

実装部３０に装着されているツール部３２を載置部４１Ａ、４１Ｂに載置するときに、載置部４１Ａ、４１Ｂに既に載置されているツール部３２は、実装部３０の第１の第１の加熱部３３による加熱を受けていない。すなわち、実装に必要な高い温度、例えば、３００℃程度の加熱を受けていない。したがって、実装部３０には、第１の加熱部３３による加熱を受けておらず接続部材に影響を生じない充分に低い温度のツール部３２が、加熱を受けたツール部３２に代えて装着される。そのため、実装部３０は、ツール部３２を装着したら直ちに次に実装する半導体チップｔの受取りを実行することが可能となる。これにより、第１の加熱部３３の加熱を受けたツール部３２の温度が下がるまでの待ち時間を省くことができるので、次に実装する半導体チップｔを迅速に保持することが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、実装部３０に装着されていて載置部４１Ａ、４１Ｂに載置されたツール部３２は、第１の加熱部３３の加熱を受けて温められている。しかしながら、次の半導体チップｔの実装が完了して実装部３０に装着されるまで、充分な時間をかけて熱を放出、例えば、載置部４１Ａ、４１Ｂへの熱伝達等、させることができる。しかも、ツール部３２には、供給ノズル３５によって冷却エアーが吹き付けられている。これによっても、冷却を行うことができる。したがって、熱容量が大きい、サイズの大きなツール部３２であっても、次の半導体チップｔの実装が完了して実装部３０に装着されるまでに、接続部材に影響を生じない温度まで確実に冷却することができる。このため、サイズの大きなツール部３２を用いる場合であっても、生産性を損ねることなく実装を行なうことができる。

さらに、ツール部３２を載置部４１Ａ、４１Ｂに載置した後、実装部３０を供給ノズル３６の上に移動させ、予め設定した時間、或いは、予め設定された温度になるまで、第１の加熱部３３に冷却エアーを吹き付けるようにした。冷却エアーが吹き付けられる第１の加熱部３３には、ツール部３２が装着されていない。このため、第１の加熱部３３に冷却エアーを直接当てることができるので、第１の加熱部３３の冷却効率を向上させることができる。また、ツール部３２が装着されていない分だけ、冷却エアーで冷却する対象物の熱容量が小さくなる。つまり、ツール部３２を含まない、第１の加熱部３３のみの熱容量となる。これによっても、第１の加熱部３３の冷却効率が向上する。これにより、第１の加熱部３３を、接続部材に影響を生じない温度まで速やかに冷却することが可能となる。したがって、ツール部３２を載置部４１Ａ、４１Ｂに載置してから他のツール部３２を装着するまでの時間を極力短くすることが可能となり、生産性を向上させることが可能となる。しかも、ツール部３２を装着するときには、第１の加熱部３３は充分に冷却されていることから、装着されたツール部３２の温度が不用意に上がることが防止できる。

また、冷却台４０は、複数（２つ）の載置部４１Ａ、４１Ｂおよび供給ノズル４６を、供給部１０と基板載置ステージ部２０の配列方向に沿って並べて配置、言い換えれば、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへの実装部３０の移動軌跡の直下に位置するように並べて配置した。このため、実装部３０に対するツール部３２の脱着および第１の加熱部３３の冷却のための実装部３０の移動が、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへの実装部３０の移動軌跡上に集約される。例えば、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへの実装部３０の移動方向がＹ軸方向に沿う方向である場合には、Ｙ軸方向に移動のみに集約することができる。これにより、実装部３０の動作が極力単純化され、ツール部３２の脱着および第１の加熱部３３の冷却のための実装部３０の移動を円滑に行うことが可能となり、また、制御が複雑化することを防止することができる。

次に第１の実施形態の変形例について、図８を参照して説明する。変形例では、載置部４１Ａ、４１Ｂにそれぞれ第２の加熱部４７を設けている点が、上述の第１の実施形態と相違する。したがって、相違する構成について主に説明する。

変形例の冷却台４０は、載置部４１Ａ、４１Ｂのそれぞれに、第２の加熱部４７を備えている。第２の加熱部４７は、載置部４１Ａ、４１Ｂに載置されたツール部３２を、第１の加熱部３３の加熱温度（例えば、３００℃）よりも低い温度であって、接続部材に影響を生じない温度範囲内で加熱するためのものである。

第２の加熱部４７は、平面視において、載置部４１Ａ、４１Ｂの凹部４３の開口と相似する矩形の環状に形成されている。第２の加熱部４７の開口部４７ａは、ツール部３２の吸着保持部３２ａの外形よりも大きく、本体部３２ｂの外形よりも小さい大きさに形成されている。このような第２の加熱部４７は、載置部４１Ａ、４１Ｂの凹部４３に、上面が載置面４２と同じ高さとなるように埋め込まれている。したがって、載置部４１Ａ、４１Ｂに載置されたツール部３２は、第２の加熱部４７の開口部４７ａに吸着保持部３２ａを進入させた状態で、本体部３２ｂを第２の加熱部４７の上面と載置面４２とで支持されることとなる。

このような第２の加熱部４７を備えた載置部４１Ａ、４１Ｂにツール部３２が載置されるとき、制御部５０は、第２の加熱部４７を予め設定された温度、例えば、５０℃に維持するように制御する。すなわち、上述の実施形態で説明したように、供給ノズル４５を用いてツール部３２を冷却する間も、第２の加熱部４７の温度を５０℃に維持する。したがって、載置部４１Ａ、４１Ｂに載置されたツール部３２は、供給ノズル４５から噴出される冷却エアーで５０℃以下の温度に冷却されたとしても、冷却エアーが停止された後には、第２の加熱部４７による加熱によって５０℃の温度に温められて維持されることになる。

このように構成することで、上述した実施形態と同様の作用効果に加え、半導体チップｔを安定して実装することができるという新たな作用効果が得られる。すなわち、ツール部３２を冷却エアーの吹き付けだけで冷却した場合、時間管理で冷却したり温度管理で冷却したりしたとしても、冷却完了時点から実装部３０に装着される時点までの時間のバラツキが生じることがある。また、前記の時間が一定であったとしても、その間にツール部３２に生じる放熱量にバラツキが生じることもある。このような場合、実装部３０に装着されたときのツール部３２の温度が、装着される毎に異なることになる。そのため、ツール部３２に保持された半導体チップｔの温度にも実装毎にバラツキが生じることになる。このことは、第１の加熱部３３によって加熱を開始する時点での半導体チップｔの温度が、実装毎に異なることを意味する。加熱開始時の温度が異なれば、予め設定された時間だけ加熱された後の半導体チップｔの到達温度も異なるものとなる。到達温度が異なれば、接続部材がハンダである場合には溶融具合に相違が生じ、熱硬化性樹脂である場合には硬化具合に相違が生じる。この相違が半導体チップｔの接合状態のバラツキの要因となり、安定した実装を妨げるおそれがある。しかしながら、第２の加熱部４７によって、載置部４１Ａ、４１Ｂに載置されたツール部３２を予め設定した温度、例えば、５０℃に維持して待機させることで、上述した温度のバラツキを解消することができる。しかも、この温度は、接続部材に影響を生じない温度範囲内の温度である。したがって、この結果として、半導体チップｔを安定して実装することができるのである。

なお、上述の第１の実施形態では、冷却台４０が２つの載置部４１Ａ、４１Ｂを備えるものとして説明した。しかしながら、本発明としては、２つの載置台４１Ａ、４１Ｂは必ずしも必要ではなく、１つのみでも良い。以下に、第２の実施の形態（以下、「第２の実施形態」と言う。）について、図９および図１０を参照して説明する。図９は、第２の実施形態の一例を示す模式図である。図１０は、第２の実施形態の他の例を示す模式図である。

図９に示すように、第２の実施形態においては、冷却台４０は、単一の載置部４１を備える。この載置部４１には、第１の実施形態と同様に、載置面４２に開口する凹部４３が設けられると共に、この凹部４３内には冷却エアーの供給源に接続された、第１の冷却部としての供給ノズル４５が配置されている。

このような第２の実施形態において、制御部５０は、基板Ｋ上に一つの半導体チップｔの実装を完了する毎に、以下の動作を実行する。

すなわち、制御部５０は、一つの半導体チップｔを基板Ｋ上に実装し終えると、受渡しポジションＢに向けて実装部３０の移動を開始させる。また、制御部５０は、この移動の開始とともに、通気経路３７への冷却エアーの供給を開始し、第１の加熱部３３の冷却を開始する。

この後、制御部５０は、実装部３０が載置部４１の上方に到達するタイミングで実装部３０を停止させ、実装部３０を載置部４１に向けて下降させ、実装部３０のツール部３２を載置部４１の載置面４２に当接させる。そして、吸引経路３６に供給している負圧を遮断してツール部３２の保持を解除し、ツール部３２を載置部４１に載置させる。次いで、実装部３０（ツール部３２が離脱された実装部３０）を所定の高さまで上昇させる。このときの上昇高さは、実装部３０の第１の加熱部３３が、載置部４１に載置されたツール部３２から離間する高さであれば良い。したがって、受渡しポジションＢに向けて移動する際の高さ位置まで上昇させても良い。

このとき、制御部５０は、供給ノズル４５から冷却エアーの供給を開始する。例えば、吸引経路３６の負圧を遮断したタイミングで開始する。なお、冷却エアーの供給タイミングは、ツール部３２の冷却が行えるタイミングであれば良い。したがって、載置部４１の載置面４２にツール部３２が当接したタイミングでも良いし、このタイミングよりも前、或いは、後のタイミングであっても良い。

冷却エアーの供給は、第１の実施形態と同様に、ツール部３２が、接続部材に影響を生じない温度、例えば、５０℃以下になるまで継続する。冷却を停止させるタイミングは、時間で管理しても良いし、温度検出器を配置し、ツール部３２の温度を検出して管理しても良い。

またこの間、第１の加熱部３３も通気経路３７に供給される冷却エアーで冷却されている。通気経路３７の冷却エアーの供給につても、時間管理や温度管理によって停止される。

このようにして、ツール部３２の冷却および第１の加熱部３３の冷却が完了すると、制御部５０は、実装部３０を載置部４１上のツール部３２に向けて下降させ、第１の加熱部３３をツール部３２に当接させる。この状態で、制御部５０は、吸引経路３６に負圧を供給する。これにより、ツール部３２は実装部３０に吸引保持されて装着される。

実装部３０にツール部３２を装着したならば、制御部５０は、実装部３０の受渡しポジションＢへ向けて移動させ、次に実装する半導体チップｔを受け取らせる。

このような第２の実施形態によれば、実装ポジションＣから受渡しポジションＢへ移動する途中で、実装部３０に装着されたツール部３２を冷却台４０の載置部４１に一旦載置し、この状態で、ツール部３２と第１の加熱部３３を冷却するようにした。つまり、一体で実装に用いられるツール部３２と第１の加熱部３３をそれぞれ分離し、その状態で、個別に冷却するようにした。

このようにすることにより、ツール部３２と第１の加熱部３３を一体のままで冷却する場合に比べて、冷却対象物（ツール部３２と第１の加熱部３３）個々の熱容量を小さくできる。例えば、ツール部３２の熱容量と第１の加熱部３３の熱容量とが同じであると仮定すれば、両者を一体のままで冷却する場合に比べて熱容量を半分にすることができる。このため、それぞれの冷却に要する時間を著しく削減することが可能となる。

したがって、第２の実施形態においても、ツール部３２や第１の加熱部３３の温度が下がるまでの待ち時間を短縮することができるので、次に実装する半導体チップｔを迅速に保持することが可能となり、生産性を向上させることができる。

次に、第２の実施形態の変形例について、説明する。

この変形例では、図１０に示すように、第１の実施形態でも設けていた、冷却エアーを供給する供給ノズル４６を冷却台４０に設けた。

この変形例においても上述の第２の実施形態と同様の動作を行うが、載置部４１に載置したツール部３２を冷却する動作中、図１０に示すように、実装部３０を供給ノズル４６の上方の所定の高さ位置に位置付け、供給ノズル４６からの冷却エアーで第１の加熱部３３の冷却を行う。つまり、第１の加熱部３３は、通気経路３７からの冷却エアーと供給ノズル４６からの冷却エアーとで冷却されることになる。なお、前述の所定の高さ位置は、第１の実施形態と同様に、供給ノズル４６からの冷却エアーが第１の加熱部３３に良好に到達できる高さ位置である。

このような変形例によれば、第１の加熱部３３を冷却する供給ノズル４６さらに設けているので、第１の加熱部３３をより迅速に冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態において、冷却台４０に２つの載置部４１Ａ、４１Ｂを設けるものとしたが、これに限られるものではなく、載置部は３つ以上設けても良い。要は、実装部３０に装着されたツール部３２を載置する載置部と、次に実装部３０に装着するツール部３２を載置する載置部とが、少なくとも１つずつ確保できれば良い。

また、第１の実施形態においては冷却台４０の載置部４１Ａ、４１Ｂおよび供給ノズル４６を、第２の実施形態においては、冷却台４０の載置部４１および供給ノズル４６を、供給部１０と基板載置ステージ部２０の配列方向に沿って並べて配置するものとした。しかしながら、これに限られるものではなく、供給部１０と基板載置ステージ部２０の配列方向とは交差する方向、例えば、直交する方向に並べて配置しても良い。

また、上記実施形態において、冷却台４０が、第１の冷却部としての供給ノズル４５および第２の冷却部としての冷却ノズル４６から冷却エアーを噴き出させて、ツール部３２および第１の加熱部３３を冷却するものとして説明したが、これに限られるものではなく、チラー等の他の冷却手段を用いて冷却するようにしても良い。ただし、ツール部３２を接触式の冷却手段で冷却する場合、半導体チップｔの保持面以外に接触させて冷却することが好ましい。

また、上記実施形態において、実装部３０と基板載置ステージ部２０および実装部３０と冷却台４０とをツール駆動部３５によって相対移動させるものとしたが、これに限られるものではなく、基板載置ステージ部２０、実装部３０、冷却台４０にそれぞれ個別に駆動部を設けることで相対移動させるようにしても良い。要は、実装部３０が基板載置ステージ部２０および冷却台４０に対して相対移動できれば、基板載置ステージ部２０と冷却台４０とは、相対移動可能であっても相対移動不能であってもどちらでも良い。

また、上記第１の実施形態において、第２の加熱部４７を予め設定した温度で維持するものとしたが、これに限られるものではなく、例えば、ツール部３２を冷却する間はオフするようにしても良い。

また、上記第１の実施形態の構成と第２の実施形態の構成とを組み合わせて用いても良い。例えば、第１の実施形態の変形例として説明した第２の加熱部４７を第２の実施形態の載置部４１に設けても良い。

また、上記実施形態において、ツール部３２や第２の加熱部３３を冷却する温度、および、第２の加熱部４７の加熱温度を５０℃としたが、これに限られるものではなく、接続部材に、溶融や硬化などの影響が生じない温度であれば、他の温度であっても良い。

１ 実装装置
１０ 供給部
１１ ウエーハリング
１２ ウエーハテーブル
１５ 移送部
２０ 基板載置ステージ部
２１ ステージ
２２ ステージ駆動部
３０ 実装部
３１ 本体部
３２ ツール部
３３ 第１の加熱部
３４ 断熱部材
４０ 冷却台
４１、４１Ａ、４１Ｂ 載置部
４２ 載置面
４３ 凹部
４５ 供給ノズル
４６ 供給ノズル
４７ 第２の加熱部
５０ 制御部
５１ 記憶部
ｔ 半導体チップ
Ｋ 基板

Claims (11)

1. 電子部品を保持するツール部を着脱自在に装着する実装部と、
   前記実装部に設けられ、前記ツール部を加熱する第１の加熱部と、
   前記ツール部に保持され前記第１の加熱部によって加熱された前記電子部品が実装される基板を載置する基板載置ステージ部と、
   前記ツール部を載置する載置部と前記載置部に載置された前記ツール部を冷却する第１の冷却部と前記載置部に載置された前記ツール部を加熱する第２の加熱部を備えた冷却台と、
   前記実装部と前記基板載置ステージ部および前記実装部と前記冷却台とを相対移動させる駆動部と、
   前記実装部と前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記実装部が前記基板に前記電子部品を実装した後であって、前記実装部が次の電子部品を保持するまでの間に、前記実装部に装着された前記ツール部を前記冷却台の前記載置部に載置させ、前記第２の加熱部を、前記第１の加熱部の加熱温度よりも低い、予め設定された温度で加熱させるとともに、前記第１の冷却部によって前記載置部に載置された前記ツール部を冷却させ、冷却後の前記ツール部を前記実装部に再び装着させることを特徴とする実装装置。
2. 前記実装部は、前記第１の加熱部を冷却する加熱部冷却手段を備え、
   前記制御部は、前記実装部に装着された前記ツール部を前記載置部に載置させた後、前記加熱部冷却手段によって前記第１の加熱部を冷却させる
   ことを特徴とする請求項１記載の実装装置。
3. 前記冷却台は、前記第１の加熱部を冷却する第２の冷却部を備え、
   前記制御部は、前記実装部に装着された前記ツール部を前記載置部に載置させた後、前記第２の冷却部によって前記第１の加熱部を冷却させる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の実装装置。
4. 電子部品を保持するツール部を着脱自在に装着する実装部と、
   前記実装部に設けられ、前記ツール部を加熱する第１の加熱部と、
   前記ツール部に保持され前記第１の加熱部によって加熱された前記電子部品が実装される基板を載置する基板載置ステージ部と、
   前記ツール部を載置する複数の載置部を備えた冷却台と、
   前記実装部と前記基板載置ステージ部および前記実装部と前記冷却台とを相対移動させる駆動部と、
   前記実装部と前記駆動部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記実装部が前記基板に前記電子部品を実装した後であって、前記実装部が次の電子部品を保持するまでの間に、前記実装部に装着された前記ツール部を前記冷却台の一つの載置部に載置させ、他の載置部に載置された他のツール部を前記実装部に装着させることを特徴とする実装装置。
5. 前記冷却台は、前記載置部に載置された前記ツール部を冷却する第１の冷却部を備えることを特徴とする請求項４記載の実装装置。
6. 前記冷却台は、前記実装部を冷却する第２の冷却部を備え、
   前記制御部は、前記実装部に装着された前記ツール部を前記冷却台の一つの載置部に載置させた後、前記第２の冷却部によって前記実装部を冷却し、その後、他の載置部に載置された他のツール部を前記実装部に装着させることを特徴とする請求項４または５記載の実装装置。
7. 前記冷却台は、前記載置部に載置された前記ツール部を加熱する第２の加熱部を備え、
   前記制御部は、前記第２の加熱部を、前記第１の加熱部の加熱温度よりも低い、予め設定された温度で加熱することを特徴とする請求項４～６のいずれかに記載の実装装置。
8. 前記電子部品を供給する供給部をさらに備え、
   前記駆動部は、前記実装部を前記供給部と前記基板載置ステージ部との間で移動させ、
   前記冷却台は、前記供給部と前記基板載置ステージ部との間に配置されることを特徴とする請求項４～７のいずれかに記載の実装装置。
9. 前記冷却台は、前記複数の載置部を、前記供給部と前記基板載置ステージ部の配列方向に沿って配置して成ることを特徴とする請求項８記載の実装装置。
10. 実装部に着脱自在に装着されたツール部に保持された電子部品を、前記実装部に設けられた第１の加熱部によって加熱し、基板載置ステージ部に載置された基板に実装した後であって、次の電子部品を前記実装部に保持するまでの間に、
    前記ツール部を冷却する冷却台の載置部に前記実装部に装着された前記ツール部を載置し、前記冷却台に備える第２の加熱部を第１の加熱部の加熱温度より低い、予め設定された温度で加熱するとともに、前記冷却台の備える第１の冷却部によって前記載置部に載置された前記ツール部を冷却し、冷却後の前記ツール部を前記実装部に再び装着させることを特徴とする実装方法。
11. 実装部に着脱自在に装着されたツール部に保持された電子部品を、前記実装部に設けられた第１の加熱部によって加熱し、基板載置ステージ部に載置された基板に実装した後であって、次の電子部品を前記実装部に保持するまでの間に、
    前記ツール部を冷却する冷却台の備える複数の載置部のうちの一つに、前記実装部に装着された前記ツール部を載置し、前記冷却台の他の載置部に予め載置された他のツール部を前記実装部に装着することを特徴とする実装方法。

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