KR101487759B1 - 전자부품 실장 장치 및 전자부품 실장 방법 - Google Patents

전자부품 실장 장치 및 전자부품 실장 방법 Download PDF

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유키타카 소노다
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

열용융되는 접합금속을 통하여 전자부품(31)의 전극과 기판의 전극을 접합하고, 전자부품(31)을 기판의 위에 실장하는 전자부품 실장 장치에 있어서, 기판과 접리 방향으로 구동되고, 세라믹 히터(27h)를 내장하는 히터 베이스(27a)와, 히터 베이스(27a)의 하면에 밀착하여 고정되는 상면(28a)과 하면(28b)에 형성되어 전자부품(31)을 흡착하여 지지하는 대좌(28c)를 갖고, 히터 베이스(27a)의 세라믹 히터(27h)에 의해 가열되고, 대좌(28c)에 흡착한 전자부품(31)을 기판에 열압착하는 본딩 툴(28)을 구비하고, 본딩 툴(28)은 상면(28a)과 대좌(28c)의 측면(28d)을 연통하는 냉각유로를 갖는다. 이것에 의해 전자부품을 실장할 때의 냉각시간의 단축을 도모한다.

Description

전자부품 실장 장치 및 전자부품 실장 방법{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING APPARATUS AND ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING METHOD}
본 발명은 전자부품 실장 장치의 구조 및 그 전자부품 실장 장치에 의한 전자부품의 실장 방법에 관한 것이다.
반도체칩을 기판 위에 실장하는 방법으로서 전극에 땜납 범프를 형성한 땜납 범프 부착 전자부품을 열압착에 의해 기판에 실장하는 방법이나, 전자부품의 전극에 금 범프를 성형하고, 기판의 구리전극의 표면에 얇은 땜납의 피막을 설치하고, 금 범프의 금과 땜납을 열용융 접합하는 금 땜납 용융접합이나, 열가소성 수지나 이방성 도전막(AFC) 등의 수지계의 접착재를 사용한 접속방법이 사용되고 있다. 이러한 접속방법은, 모두, 전자부품을 가열하여 전극상의 땜납이나 접착제를 용융시킨 상태에서 압착 툴에 의해 전자부품을 기판에 누른 후, 땜납이나 접착재를 냉각하여 고착시켜, 기판에 전자부품을 접합하는 것이다.
이 때문에, 이러한 접합에 사용되는 전자부품 실장 장치에서는, 땜납을 용융상태까지 가열 또는 접착제를 연화상태까지 가열하기 위한 히터와, 접속 후에 땜납이나 접착제를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고, 가열, 냉각의 시간을 단축하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 1에는 피가열물을 누르기 위한 툴과, 툴을 가열하기 위한 세라믹스 히터와, 세라믹스 히터로부터 발생한 열이 상기 툴 이외로 열전도하는 것을 방지하기 위한 단열재와, 이들 부재를 통합하고, 다른 부재에 결합하는 홀더로 구성된 접촉가열 장치에 있어서, 상기 단열재 및/또는 홀더에 냉각매체용의 통로를 설치하고, 히터 또는 단열재 또는 홀더를 냉각함으로써 접착제를 연화 또는 땜납을 용융하는 온도까지 급속하게 가열할 수 있음과 아울러 급속하게 온도를 저하시키는 경우의 장치의 열변형을 억제하는 것이 제안되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, 반도체칩을 흡착하여 지지하는 실장 툴과, 실장 툴의 흡착부를 가열하는 히터와, 반도체칩을 기판에 가압 가열해서 열가소성 수지를 용융시켜 실장했을 때에, 열가소성 수지를 냉각하는 기체를 공급하는 유로를 구비함으로써, 반도체칩을 열가소성 수지에 의해 실장할 때의 택트 타임의 단축을 도모할 수 있는 전자부품의 실장 장치가 제안되어 있다.
일본 특개 2002-16091호 공보 일본 특개 2009-76606호 공보
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 특허문헌 1에 기재된 종래기술에서는, 세라믹스 히터와 단열재 사이에 냉각매체를 흘려보내는 유로를 형성하고, 이 냉각유로에 냉각 공기를 흘려 세라믹스 히터를 냉각함으로써 세라믹스 히터의 단열재와 반대측의 면에 부착된 본딩 툴에 흡착된 반도체칩의 냉각을 행하는 것으로, 반도체칩을 냉각할 때까지 시간이 걸려버린다고 하는 문제가 있었다. 또한 특허문헌 2에 기재되어 있는 종래기술에서는, 본딩 툴에 설치한 냉각유로로부터 냉각 공기를 반도체칩의 주변에 내뿜어서, 반도체칩의 측면 및 열가소성 수지의 측면으로부터 반도체칩, 열가소성 수지의 냉각을 행하는 것이다. 그러나, 반도체칩이나 열가소성 수지의 두께는 그 표면적에 비해 대단히 얇으므로, 반도체칩의 주위에 냉각 공기를 내뿜어도, 반도체칩의 전체의 냉각을 할 수 없어, 결국 냉각을 위한 시간이 걸려 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 전자부품을 실장할 때의 냉각시간의 단축을 도모하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전자부품 실장 장치는 열용융되는 접합금속을 통하여 전자부품의 전극과 기판의 전극을 접합하고, 상기 전자부품을 상기 기판 위에 실장하는 전자부품 실장 장치로서, 상기 기판과 접리(接離) 방향으로 구동되고, 히터를 내장하는 기체부와, 상기 기체부의 표면에 밀착하여 고정되는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 형성되고, 그 표면에 상기 전자부품을 흡착하여 지지하는 대좌를 갖고, 상기 기체부의 상기 히터에 의해 가열되고, 상기 대좌의 표면에 흡착한 전자부품을 기판에 열압착하는 본딩 툴을 구비하고, 상기 본딩 툴은 상기 제 1 면과 상기 대좌의 측면을 연통하는 냉각유로를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 상기 본딩 툴의 상기 냉각유로는 적어도 그 일부가 상기 대좌의 표면을 따른 방향으로 냉매를 흘려보내는 유로인 것으로 해도 적합하고, 상기 기체부는, 측면에 설치되고, 냉매가 유입되는 냉매 입구와, 본딩 툴을 밀착 고정하는 표면에 설치되고, 상기 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 본딩 툴의 냉각유로에 공급하는 냉매공급구를 포함하는 냉매공급로를 갖고, 상기 본딩 툴의 상기 냉각유로는 그 일단이 상기 냉매공급구과 연통하고, 타단이 상기 베이스 측면에 설치되는 냉매출구와 연통하는 상기 제 1 면에 설치되는 상기 베이스 표면을 따른 방향으로 뻗은 홈과, 상기 홈을 덮는 상기 기체부의 표면으로 구성되어 있는 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 상기 전자부품 실장 장치는 상기 기체부를 상기 기판과의 접리 방향으로 구동하는 구동부와, 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 검출하는 위치검출부와, 상기 본딩 툴의 냉각유로를 개폐하는 차단밸브와, 상기 구동부에 의해 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 변화시킴과 아울러 상기 차단밸브를 개폐시키는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 히터에 의해 상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 기준위치로부터 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접한 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 본딩 툴 위치 유지 냉각 수단을 갖는 것으로 해도 적합하다. 또한 본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 상기 전자부품은 전극 위에 범프가 형성되고, 상기 기판은 전극에 접합금속의 피막이 형성되고, 상기 제어부는, 또한, 상기 위치검출부로부터의 신호에 기초하여 상기 범프와 상기 피막과의 맞닿음을 판단하는 맞닿음 검출 수단과, 상기 맞닿음 검출 수단에 의해 상기 범프와 상기 피막이 맞닿았다고 판단한 경우에, 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 위치를 상기 기준위치로서 설정하는 기준위치 설정 수단을 갖는 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 상기 제어부는, 또한, 상기 기준위치 설정 수단에 의해 상기 기준위치를 설정한 후, 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 거리가 증가에서 감소로 변화된 경우, 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 위치를 제 2 기준위치로서 설정하는 제 2 기준위치 설정 수단과, 상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 상기 제 2 기준위치로부터 제 2 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접시킨 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 제 2 본딩 툴 위치 유지 냉각 수단을 갖는 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 방법은 열용융되는 접합금속을 통하여 전자부품의 전극과 기판의 전극을 접합하고, 상기 전자부품을 상기 기판 위에 실장하는 전자부품 실장 방법으로서, 상기 기판과 접리 방향으로 구동되고, 히터를 내장하는 기체부와, 상기 기체부의 표면에 밀착하여 고정되는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 형성되고, 그 표면에 상기 전자부품을 흡착하여 지지하는 대좌와, 상기 제 1 면과 상기 대좌의 측면을 연통하는 냉각유로를 갖고, 상기 기체부의 상기 히터에 의해 가열되고, 상기 대좌의 표면에 흡착한 전자부품을 기판에 열압착하는 본딩 툴과, 상기 기체부를 상기 기판과의 접리 방향으로 구동하는 구동부와, 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 검출하는 위치검출부와, 상기 본딩 툴의 냉각유로를 개폐하는 차단밸브를 갖는 전자부품 실장 장치를 준비하는 공정과, 상기 히터에 의해 상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 기준위치로부터 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접한 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 본딩 툴 위치 유지 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전자부품을 실장할 때의 냉각시간의 단축을 도모할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치의 구성을 도시하는 계통도.
도 2A는 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치의 히터 어셈블리와 본딩 툴의 공기유로를 나타내는 설명도.
도 2B는 도 2A에 나타내는 화살표 B의 방향으로 본 본딩 툴(28)의 히터 베이스(27a)에 밀착되는 제 1 면인 상면(28a)을 도시하는 도면.
도 2C는 도 2A에 도시하는 화살표 A의 방향으로 본 대좌(28c)의 하면(28e)을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치에 세팅된 전자부품과 기판을 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치에 사용되는 리니어 스케일을 나타내는 모식도.
도 5는 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치의 동작을 나타내는 플로우차트.
도 6은 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치의 동작 중의 본딩 툴의 위치와, 누름 하중과, 냉각 공기 유량과, 땜납 피막의 온도변화를 나타내는 설명도.
도 7은 본 발명의 실시형태인 전자부품 실장 장치에 의해 범프와 땜납층이 금 땜납 용융접합의 공정을 나타내는 설명도.
도 8A는 본 발명의 다른 실시형태인 전자부품 실장 장치의 히터 어셈블리와 본딩 툴의 공기유로를 나타내는 설명도.
도 8B는 도 8A에 나타내는 화살표 B의 방향으로 본 본딩 툴(28)의 히터 베이스(27a)에 밀착하는 제 1 면인 상면(28a)을 도시하는 도면.
도 8C는 도 8A에 나타내는 화살표 A의 방향으로 본 대좌(28c)의 하면(28e)을 도시하는 도면.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 전자부품 실장 장치(100)는 베이스(10)와, 베이스(10)로부터 상부를 향하여 뻗는 프레임(11)과, 프레임(11)의 상부로부터 튀어나온 상부 플랜지(12와)과, 프레임(11)의 측면에 상하 방향(Z방향)에 설치된 가이드(14)와, 가이드(14)에 상하 방향으로 슬라이딩 자유롭게 부착된 슬라이더(16)와, 슬라이더(16)에 고정되어 슬라이더(16)와 함께 상하 방향으로 이동 가능한 승강 블록(15)과, 승강 블록(15)에 고정된 너트(17)와, 너트(17)에 돌려 넣어지는 이송나사(18)와, 상부 플랜지(12)에 고정되어 이송나사(18)를 회전시키는 모터(13)와, 승강 블록(15)의 하부에 부착된 보이스 코일 모터(20)과, 보이스 코일 모터(20)에 의해 상하 방향으로 이동하는 로드(26)와, 로드(26)의 선단에 부착되고, 내부에 세라믹 히터를 내장하는 세라믹 히터 어셈블리(27)와, 세라믹 히터 어셈블리(27)의 하단에 장착되고 전자부품(31)을 흡착하는 본딩 툴(28)과, 기판(42)을 흡착 고정하는 본딩 스테이지(41)와, 제어부(50)를 구비하고 있다. 모터(13)와 보이스 코일 모터(20)는 본딩 툴(28)을 상하 방향(Z 방향)으로 구동하는 구동부이다.
도 2A에 도시하는 바와 같이, 세라믹 히터 어셈블리(27)는 기체부인 히터 베이스(27a)의 내부에 얇은 세라믹 히터(27h)가 부착된 것이다. 히터 베이스(27a)의 내부에는 히터 베이스(27a)의 하면에 본딩 툴(28)을 진공 흡착하기 위한 제 1 진공 흡착홈(95)과, 제 1 진공 흡착홈(95)의 공기를 흡인하는 제 1 공기 흡인로(94)와, 본딩 툴(28)의 하면(28b)으로 돌출한 대좌(28c)의 하면(28e)에 설치된 제 2 진공 흡착홈(98)의 공기를 흡인하는 제 2 공기 흡인로(93)가 설치되어 있다. 제 2 공기 흡인로(93)는 본딩 툴(28)의 상면(28a)에 설치된 진공홈(96)에 연통하고, 진공홈(96)과 대좌(28c)의 하면(28e)에 설치된 전자부품(31)을 진공 흡착하는 제 2 진공 흡착홈(98) 사이는 제 3 공기 흡인로(97)에 의해 연통하도록 구성되어 있다. 따라서, 제 2 공기 흡인로(93)는 진공홈(96)과 제 3 공기 흡인로(97)를 통하여 제 2 진공 흡착홈(98)의 공기를 흡인할 수 있다. 본딩 툴(28)의 상면(28a)은 청구항에 기재한 제 1 면이며, 본딩 툴(28)의 하면(28b)은 청구항에 기재한 제 2 면이다.
도 2B는 도 2A의 화살표 B의 방향으로 본 본딩 툴(28)의 히터 베이스(27a)에 밀착하는 제 1 면인 상면(28a)을 나타내는 도면이고, 히터 베이스(27a)의 하면에 설치되어 있는 제 1 진공 흡착홈(95)이 1점쇄선으로 표시되어 있다. 도 2B에 도시하는 바와 같이, 제 1 진공 흡착홈(95)은 사각의 관 형상의 홈으로 되어 있다. 또한 도 2A, 도 2B에 도시하는 바와 같이, 제 1 진공 흡착홈(95)의 일부에 원형이고 히터 베이스(27a)의 상하(Z) 방향으로 뻗는 제 1 공기 흡인로(94)가 연통하도록 구성되어 있다. 도 2B에 도시하는 바와 같이, 본딩 툴(28)의 상면(28a)에 설치되는 진공홈(96)은 일단이 제 2 공기 흡인로(93)에 연통하고, 타단이 제 3 공기 흡인로(97)에 연통하는 타원형의 홈으로 되어 있다. 또한 도 2C는 대좌(28c)의 하면(28e)을 도 2A의 화살표 A의 방향으로 본 도면이다. 도 2C에 도시하는 바와 같이, 제 2 진공 흡착홈(98)은 십자형의 홈이다. 제 1 공기 흡인로(94)는 히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 1 공기흡인구(92)에 연통하고, 제 1 공기흡인구(92)에는 도 1에 도시하는 제 1 진공 배관(75)이 접속되어 있다. 제 2 공기 흡인로(93)는 히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 2 공기흡인구(91)에 연통하고, 제 2 공기흡인구(91)에는 도 1에 도시하는 제 2 진공 배관(74)이 접속되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1, 제 2 진공 배관(75, 74)은 진공 장치(73)에 접속되고, 제 1, 제 2 진공 배관(75, 74)의 도중에는 각각 전자 밸브(77, 76)가 설치되어 있다.
히터 베이스(27a)에는, 히터 베이스(27a)를 냉각하기 위한 냉매인 냉각 공기를 흘리는 제 1 냉각유로(86)와, 제 1 냉각유로(86)에 냉각 공기를 공급하는 제 1 공기공급로(84)와, 본딩 툴(28)을 냉각하기 위한 냉각 공기를 본딩 툴(28)에 공급하는 냉매공급로인 제 2 공기공급로(83)가 설치되어 있다. 제 1 냉각유로(86)는 히터 베이스(27a)의 세라믹 히터(27h)와 본딩 툴(28) 사이에서 히터 베이스(27a)의 하면을 따른 방향으로 뻗고, 히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 1 공기출구(90)에 연통되어 있다. 제 1 냉각유로(86)는 히터 베이스(27a)의 일방면(27b)으로부터 타방면(27b)을 향하여 뻗는 1개 또는 복수 개의 유로이며, 그 형상은 원형이어도 사각이어도 다른 형상이어도 되고, 히터 베이스(27a)의 중앙으로부터 각 측면(27b)을 향하여 방사상으로 뻗도록 해도 된다. 히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 1 공기입구(82)로부터 제 1 공기공급로(84)에 유입된 공기는 제 1 냉각유로(86)를 흘러 히터 베이스(27a)를 냉각한 후, 제 1 공기출구(90)로부터 외부로 유출된다.
히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 2 공기입구(81)에 연통되는 제 2 공기공급로(83)는 히터 베이스(27a)의 내부를 아래를 향하여 히터 베이스(27a)의 하면까지 뻗고, 본딩 툴(28)의 상면(28a)으로부터 하면(28b)을 향하여 대좌(28c)의 두께의 도중까지 뻗는 제 3 공기공급로(85)에 연통되어 있다. 제 2 공기공급로(83)의 히터 베이스(27a)의 하면단은 본딩 툴(28)에 냉각 공기를 공급하는 냉매공급구가 된다. 본딩 툴(28)의 대좌(28c)에는 대좌(28c)의 하면(28e)을 따른 방향으로 뻗고, 제 3 공기공급로(85)와 대좌(28c)의 측면(28d)에 설치된 제 2 공기 출구(89)에 연통되는 제 2 냉각유로(87)가 설치되어 있다. 히터 베이스(27a)의 측면(27b)에 설치된 제 2 공기입구(81)로부터 제 2 공기공급로(83)에 유입된 냉각 공기는 히터 베이스(27a)의 하면과 본딩 툴(28)의 상면(28a)과의 접촉면에서 제 3 공기공급로(85)에 유입되고, 제 3 공기공급로(85)로부터 제 2 냉각유로(87)를 흘러 본딩 툴(28)을 냉각한 후, 대좌(28c)의 측면(28d)에 설치된 제 2 공기 출구(89)로부터 외부로 유출된다. 도 2B, 도 2C에 도시하는 바와 같이, 제 2 냉각유로(87)는 제 3 공기공급로(85)로부터 대좌(28c)의 각 측면(28d)을 향하여 방사상으로 뻗는 유로이며, 단면 형상은 원형이어도, 사각이어도, 다른 형상이어도 된다. 또한 제 2 냉각유로(87)는 제 3 공기공급로(85)에 연통하고, 대좌(28c)의 일방면(28d)으로부터 타방면(28d)으로 뻗는 유로이어도 된다.
도 2A에 도시하는 바와 같이, 제 1 공기입구(82)에는 도 1에 도시하는 제 1 공기관(72)이 접속되고, 제 2 공기입구(81)에는 도 1에 도시하는 제 2 공기관(71)이 접속되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 제 1, 제 2 공기관(72, 71)에는, 각각 스로틀 밸브(68, 67)와, 유량계(66, 65)와, 전자 밸브(64, 63)가 설치되어 있다. 전자 밸브(64, 63)의 상류측에서 제 1, 제 2 공기관(72, 71)은 합류하여 공기공급관(69)이 된다. 공기공급관(69)은 압축공기원(70)에 접속되고, 공기공급관(69)에는, 압축공기원(70)으로부터 공급된 공기압력을 제 1, 제 2 공기관(72, 71)에 공급하는 압력까지 압력을 내리는 감압밸브(69a)가 설치되어 있다. 전자 밸브(64, 63)는 각각 제 1, 제 2 공기관(72, 71) 및 그것에 접속된 제 1, 제 2, 제 3 공기공급로(84, 83, 85), 제 1, 제 2 냉각유로(86, 87)를 개폐하는 차단 밸브이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 보이스 코일 모터(20)는 케이싱(21)과, 케이싱(21)의 내주를 따라 고정되는 영구자석의 고정자(22)와, 고정자(22)의 내주에 배치되는 가동자인 코일(23)을 포함하고 있다. 로드(26)는 케이싱(21)에 판 스프링(25)을 통하여 부착되어 있다. 또한 로드(26)에는 L자형이고 그 수직 부분에 미세한 눈금이 형성된 리니어 스케일(61)이 고정되어 있다. 또한 리니어 스케일(61)과 상대하는 케이싱(21)의 외면에는, 리니어 스케일(61)에 설치된 눈금을 읽어내는 리니어 스케일 헤드(62)이 부착되어 있다. 리니어 스케일(61)과 리니어 스케일 헤드(62)는 본딩 툴(28)의 높이 방향의 위치를 검출하는 위치검출부를 구성하고, 리니어 스케일 헤드(62)는 제어부(50)에 접속되어 있다. 보이스 코일 모터(20)의 코일(23)에는 전원(19)으로부터 구동용 전원이 공급되고 있다. 본딩 스테이지(41)는 내부에 본딩 스테이지(41)에 흡착 고정된 기판(42)을 가열하는 스테이지 히터(48)를 구비하고 있다. 또한 본딩 스테이지(41)는 도시하지 않은 구동기구에 의해 XY 방향으로 이동할 수 있도록 구성되어 있다.
제어부(50)는 내부에 신호처리를 행하는 CPU(51)와 메모리(52)를 포함하는 컴퓨터이며, 메모리(52) 중에는, 본딩의 제어를 행하는 본딩 프로그램(53)과, 제어용 데이터(58)와, 기준위치 설정 프로그램(54)과, 본딩 툴 위치 유지 냉각 프로그램(55)과, 제 2 기준위치 설정 프로그램(56)과, 제 2 본딩 툴 위치 유지 냉각 프로그램(57)과, 맞닿음 검출 프로그램(59)을 포함하고 있다.
모터(13)는 제어부(50)에 접속되고, 제어부(50)의 지령에 의해 회전방향, 회전각도가 제어되도록 구성되고, 전원(19)은 제어부(50)에 접속되고, 제어부(50)의 지령에 의해 코일(23)에 출력하는 전류, 전압을 변화시키도록 구성되고, 세라믹 히터 어셈블리(27), 스테이지 히터(48)는 제어부(50)에 접속되고, 제어부(50)의 지령에 의해 그 발열 상태가 제어되도록 구성되어 있다. 또한 제 1, 제 2 공기관(72, 71)에 설치된 전자 밸브(64, 63)와 제 1, 제 2 진공 배관(75, 74)에 설치된 전자 밸브(77, 76)는 제어부(50)에 접속되고 제어부(50)의 지령에 의해 개폐하도록 구성되어 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 본딩 툴(28)의 선단에 상하 반전되어 흡착된 전자부품(31)은 표면에 복수의 전극(32)이 설치되어 있고, 그 각 전극(32)의 위에 각 금 범프(33)가 형성되어 있다. 금 범프(33)는 전극(32)측의 원판형의 기부(34)와 원추형이고 기부로부터 돌출된 돌출부(35)를 가지고 있다. 또한 본딩 스테이지(41)에 흡착 고정된 기판(42)은 표면에 구리전극(43)이 형성되고, 구리전극(43)의 표면에 땜납 피막(44)이 형성되어 있다. 이 땜납 피막(44)의 두께는 대단히 얇고, 10에서 30㎛ 정도이다. 전극(32), 금 범프(33)와, 기판의 구리전극(43)은 각각 대향하도록 배치되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 리니어 스케일(61)은 리니어 스케일 본체(61a)의 위에 대단히 미세한 피치(L)로 눈금(61b)이 설치된 것이다. 리니어 스케일 헤드(62)는 내부에 리니어 스케일(61)의 눈금(61b)을 조사하는 광원과, 광원으로부터의 광을 투과시키는 격자와, 리니어 스케일(61)의 눈금(61b)에서 반사된 광을 검출하는 수광 디바이스와, 수광 디바이스로부터 입력된 신호를 처리하는 신호처리부를 포함하고 있다. 광원으로부터 출사된 광은 격자를 통과하여 리니어 스케일(61)의 눈금(61b)에서 반사되어, 포토다이오드와 같은 수광 디바이스의 위에서 간섭무늬를 생성한다. 리니어 스케일(61)이 눈금(61b)의 길이 방향을 향하여 리니어 스케일 헤드(62)와 상대적으로 이동하면, 그 간섭무늬가 이동하고, 수광 디바이스로부터 눈금(61b)의 피치(L) 또는, 피치(L)의 1/2의 주기의 정현파 신호가 출력된다. 정현파 신호는 그 위상이 90도 벗어난 이상 정현파이다. 리니어 스케일 헤드(62)는 신호처리부에서 상기의 이상 정현파의 출력차에 기초하여 리니어 스케일(61)과 리니어 스케일 헤드(62)와의 상대적인 이동량을 출력한다. 이동량의 검출 정밀도는 눈금(61b)의 피치(L)가, 예를 들면, 수㎛인 경우에는 1nm 정도가 된다.
이상과 같이 구성된 전자부품 실장 장치(100)에 의해 도 3에 도시한 전자부품(31)을 기판(42)에 접합하는 본딩 동작에 대하여 도 5로부터 도 7을 참조하면서 설명한다. 여기에서, 전자부품(31)은 반도체칩, 트랜지스터, 다이오드 등을 포함하는 것이다. 제어부(50)는 전자 밸브(77)를 열어 제 1 진공 배관(75)을 통하여 세라믹 히터 어셈블리(27)의 내부에 설치된 도 2에 도시하는 제 1 공기 흡인로(94)로부터 공기를 빨아내서 제 1 진공 흡착홈(95)의 내부를 진공으로 만들어 본딩 툴(28)을 세라믹 히터 어셈블리(27)의 하면에 진공 흡착하고 있다. 또한 제어부(50)는 전자 밸브(76)를 열어 제 2 진공 배관(74)을 통하여 세라믹 히터 어셈블리(27)의 내부에 설치된 도 2에 도시하는 제 2 공기 흡인로(93), 진공홈(96), 제 3 공기 흡인로(97)로부터 공기를 빨아내서 본딩 툴(28)의 제 2 진공 흡착홈(98)의 내부를 진공으로 만들어 전자부품(31)을 본딩 툴(28)의 대좌(28c)의 하면(28e)에 진공 흡착하고 있다. 제어부(50)는 본딩 스테이지(41)를 XY 방향으로 이동시켜, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전자부품(31)의 전극(32)과 기판(42)의 구리전극(43)과의 위치맞춤을 행한다. 초기 상태에서는 도 1에 도시하는 전자 밸브(63, 64)는 열려 있으므로 냉각 공기는 세라믹 히터 어셈블리(27)에는 유입되고 있지 않다.
위치맞춤을 할 수 있으면, 제어부(50)는 도 5의 스텝 S101, 도 6의 시간 t1에서 t2에 나타나 있는 바와 같이 본딩 툴을 초기높이 H0로부터 강하시키는 강하동작을 개시한다. 이 강하 동작은, 도 1에 도시하는 모터(13)를 회전시켜 이송나사(18)를 회전시키고, 이송나사(18)가 돌려 넣어져 있는 너트(17)가 고정되어 있는 승강 블록(15)을 하방향으로 이동시킴으로써 행한다. 제어부(50)는 모터(13)의 회전각도에 의해 강하 위치를 검출하고, 도 5의 스텝 S102에 나타내는 바와 같이 도 6에 나타내는 소정의 높이 H1까지 강하했는지 아닌지를 판단한다. 높이 H1까지 강하하면, 금 범프(33)와 땜납 피막(44), 구리전극(43)은, 도 7(a)에 도시하는 바와 같이, 상당히 접근하고 있지만, 아직 금 범프(33)의 돌출부(35)와 땜납 피막(44) 사이에는 간극이 벌어져 있다. 강하 동작에서는 보이스 코일 모터(20), 로드(26), 본딩 툴(28)이 일체로 되어 강하해 가므로, 로드(26)에 부착되어 있는 리니어 스케일(61)과 보이스 코일 모터(20)의 케이싱(21) 사이에는 높이의 차가 발생하지 않아, 리니어 스케일 헤드(62)로부터의 검출 신호는 초기 출력으로부터 변동되지 않는다.
그리고, 제어부(50)는 소정의 높이 H1까지 강하했다고 판단하면 모터(13)를 정지시켜 강하동작을 정지하고, 도 5의 스텝 S103에 나타내는 바와 같이, 도 3에 도시하는 금 범프(33)의 선단이 기판(42)의 구리전극(43)이 땜납 피막(44)에 맞닿는 위치를 검출하는 서치 동작을 개시한다. 도 6의 시간 t2부터 t3에 나타나 있는 바와 같이 서치 동작은 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)의 표면에 맞닿을 때까지 본딩 툴(28)의 높이를 조금씩 내려가는 동작이다. 이, 동작은, 예를 들면, 다음과 같이 보이스 코일 모터(20)의 코일(23)로의 통전 전류를 변화시킴으로써 행한다.
제어부(50)가 서치 동작의 강하위치의 지령을 출력하면, 전원(19)은 그 강하위치의 지령값에 기초하여 보이스 코일 모터(20)의 코일(23)에 전류를 통전한다. 그러면, 코일(23)은 하방향으로 이동하고, 그 선단(24)이 로드(26)의 상단에 접촉한다. 로드(26)는 판 스프링(25)에 의해 케이싱(21)에 장착되어 있으므로, 코일(23)에 흐르는 전류가 증가하여 코일(23)의 선단(24)이 로드(26)를 밀어 내리고, 그 밀어내리는 힘에 따라 판 스프링(25)이 휘면, 로드(26)가 하방향으로 이동하여 본딩 툴(28)의 선단이 점차 강하해 간다. 로드(26)가 하방향으로 이동하면, 로드(26)에 고정되어 있는 리니어 스케일(61)과 보이스 코일 모터(20)의 케이싱(21) 사이의 상대높이에 차가 생겨가기 때문에, 리니어 스케일 헤드(62)는 리니어 스케일(61)의 이동량을 검출한다. 제어부(50)는 이 리니어 스케일 헤드(62)이 검출하는 신호의 변화에 기초하여 본딩 툴(28)의 강하위치를 취득하고, 강하위치의 지령값에 피드백을 걸어 전원으로부터 출력하는 전류를 조정한다. 그리고, 코일(23)에 흘리는 전류를 조금씩 증가시켜 본딩 툴(28)의 선단을 조금씩 강하시키는 서치 동작을 행할 수 있다.
서치 동작 동안, 제어부(50)는, 도 5의 스텝 S104에 나타내는 바와 같이, 맞닿음 검출 수단에 의해 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)의 표면에 맞닿아 있는지 아닌지를 감시하고 있다. 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿으면, 코일(23)의 하방향으로의 이동이 정지하고, 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 검출되는 강하위치와 서치 동작시의 강하위치의 지령값 사이에 차가 생겨간다. 제어부(50)는 이 강하위치의 지령값과 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 검출한 강하위치와의 차가 소정의 임계값을 초과한 경우에, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿았다고 판단한다(맞닿음 검출 공정). 또한, 리니어 스케일(61)의 상하 방향의 위치는 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿았을 때에 눈금(61b)의 길이 방향의 중앙이 리니어 스케일 헤드(62)의 정면에 오도록 조정되어 있으므로, 리니어 스케일 헤드(62)는 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿은 위치를 중심으로 상하 방향의 이동량을 측정할 수 있다.
도 5의 스텝 S105, 도 6의 시간 t3에 나타나 있는 바와 같이 제어부(50)는 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿았다고 판단하면, 본딩 툴(28)이 기준높이 H2에 도달했다고 판단하고, 그 때의 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 검출한 높이 H2를 본딩 툴(28)의 기준높이(기준위치)로서 설정한다(기준위치 설정). 또한 도 7(b)에 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿은 상태를 나타낸다.
제어부(50)는 기준눈금을 설정하면, 도 5의 스텝 S106에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(28)이 기판(42)을 밀어 내리는 누름 하중이 일정하게 되는 하중 일정 동작을 행한다. 이 동작은, 예를 들면, 보이스 코일 모터(20)의 코일(23)에 통전하는 전류의 값이 대략 일정하게 되도록 하여, 코일(23)의 선단(24)이 로드(26)를 밀어내리는 힘이 일정하게 되도록 하는 것으로 해도 된다. 또한 앞에 기술한 바와 같이, 본딩 툴(28)이 기판(42)을 밀어 내리는 누름 하중을 검출하는 하중 센서를 설치하고, 이 하중 센서에 의해 검출하는 누름 하중이 일정하게 되도록 코일(23)의 전류를 변화시키도록 제어해도 된다. 도 5의 스텝 S107에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 검출한 높이 방향의 이동량과 기준높이 H2와의 차를 취하여 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿았을 때의 본딩 툴(28)의 높이 H2(기준높이)로부터 기판(42)에 근접한 거리, 즉 기준높이 H2로부터의 하향의 이동거리를 가라앉음량(D)으로서 계산한다. 제어부(50)는 도 5의 스텝 S108에 나타내는 바와 같이 가라앉음량(D)이 소정의 임계값을 초과하는지 아닌지의 감시를 개시한다.
도 6의 시간 t1에서 시간 t3 동안은 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿지 않으므로, 땜납 피막(44)의 온도는 도 1에 도시하는 스테이지 히터(48)에 의해 기판(42)의 온도와 동일한 온도 T0로 되어 있다. 한편, 전자부품(31)은 본딩 툴(28)의 상부에 배치된 세라믹 히터(27h)에 의해 보다 고온으로 가열되고 있다. 이 때문에, 도 6의 시간 t3에 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿으면, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단으로부터 땜납 피막(44)으로 열이 전해지기 시작한다. 그리고, 도 6의 시간 t4가 되면, 땜납 피막(44)의 온도가 상승하기 시작한다. 그리고, 도 6의 시간 t4로부터 시간 t5에 걸쳐서 땜납 피막(44)의 온도가 상승해 가면, 그것에 따라 구리전극(43)의 온도도 상승하고, 그 결과, 구리전극(43)과 땜납 피막(44)이 열팽창한다. 이 동안, 밀어 내리기 하중은 일정하므로, 본딩 툴(28)의 위치는 금 범프(33)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿았을 때의 기준높이 H2로부터 점차 상승하여, 시간 t5에는 높이 H3까지 상승한다. 이때, 본딩 툴(28)의 위치는 기준높이 H2보다 높은 높이 H3이기 때문에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기준높이 H2로부터의 하향의 이동량(D1)(=H2-H3)은 마이너스가 되므로 가라앉음량(D)은 소정의 임계값을 초과하고 있지 않다.
도 6에 나타내는 시간 t5에 땜납 피막(44)의 온도가 땜납의 용융온도인 온도 T1까지 상승하면, 땜납 피막(44)의 용융이 시작된다. 이때, 본딩 툴(28)은 누름 하중 일정으로 되도록 제어되어 있으므로, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 금 범프(33)의 돌출부(35)가 용융된 땜납 피막(44) 속에 가라앉아 간다. 즉, 도 6에 도시하는 시간 t5, 높이 H3에서 본딩 툴(28)의 높이가 상승에서 강하로 변화된다. 그리고, 강하한 돌출부(35)의 주위는 용융된 땜납(45)에 의해 둘러싸인다. 이와 같이, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44) 속에 가라앉아 가면, 본딩 툴(28)의 높이는 기준위치인 높이 H2보다도 낮은 위치가 되고, 기준높이 H2로부터 하방향으로의 이동량인 가라앉음량(D)이 플러스로 되어 간다. 그리고, 도 6의 시간 t6에 나타나 있는 바와 같이 본딩 툴의 높이가 높이 H4가 되어 가라앉음량(D)(=H2-H4)이 소정의 값이 되면, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단과 기판(42)의 구리전극(43) 사이에는 땜납 피막(44)이 수㎛의 두께로 존재한 상태가 된다. 그리고, 가라앉음량(D)이 소정의 임계값을 초과하면, 도 5의 스텝 S109에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는 땜납 피막(44)이 열용융되었다고 판단하여 하중 일정 제어를 정지하고, 본딩 툴(28)의 높이를 시간 t6의 높이 H4로 일정하게 유지하면서 세라믹 히터(27h), 본딩 툴(28)을 냉각하는 본딩 툴 위치 유지 냉각 동작을 개시한다.
이 동작은, 일례를 들면, 본딩 툴(28)의 높이가 높이 H4인 상태의 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 검출하는 상하 방향의 이동량을 검출하고, 기준높이 H2와의 차가 소정의 임계값 이하가 되도록 보이스 코일 모터(20)의 코일(23)로의 통전 전류를 변화시키도록 해도 된다. 땜납 피막(44)의 두께는 10에서 30㎛이므로, 본딩 툴(28)의 상하 방향의 위치를 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 1nm 정도로 계측, 제어함으로써, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단과 기판(42)의 구리전극(43) 사이에 땜납 피막(44)에 의한 두께 수㎛의 상태를 유지할 수 있다.
제어부(50)는, 본딩 툴 위치 유지 냉각동작을 개시하면, 본딩 툴(28)을 가열하고 있는 세라믹 히터(27h)를 오프로 함과 아울러, 세라믹 히터 어셈블리(27), 본딩 툴(28)에 냉각 공기를 공급하여 냉각하고, 세라믹 히터(27h)와 함께 본딩 툴(28) 및 그 앞에 흡착되어 있는 전자부품(31)을 냉각한다. 제어부(50)는 도 1에 도시하는 전자 밸브(63, 64)를 열고, 제 1, 제 2 공기관(72, 71)으로부터 도 2에 도시하는 제 1 공기입구(82), 제 2 공기입구(81)로부터 제 1, 제 2 공기공급로(84, 83)에 냉각 공기를 유입시킨다. 제 1 공기공급로(84)에 유입한 냉각 공기는 세라믹 히터(27h)의 하측에 설치되어 있는 제 1 냉각유로(86) 속을 수평방향으로 흐르고, 세라믹 히터(27h)와 본딩 툴(28) 사이의 히터 베이스(27a)의 부분을 냉각한다. 제 1 냉각유로(86)를 흘러서 히터 베이스(27a)를 냉각한 공기는 제 1 공기출구(90)로부터 외부로 방출된다. 또한 제 2 공기공급로(83)에 유입된 냉각 공기는 제 2 공기공급로(83)로부터 제 3 공기공급로(85)에 흐른 후, 제 3 공기공급로(85)로부터 제 2 냉각유로(87)에 들어가고, 대좌(28c)의 하면(28e)을 따른 방향으로 수평으로 흐르고, 대좌(28c)의 측면(28d)에 설치된 제 2 공기 출구(89)로부터 외부로 방출된다.
이와 같이, 제 1, 제 2 공기입구(82, 81)로부터 유입한 공기는 세라믹 히터(27h)의 하부의 히터 베이스(27a)의 부분과, 본딩 툴(28)을 냉각하므로, 본딩 툴(28)의 선단에 흡착되어 있는 전자부품(31)을 보다 효과적으로 냉각할 수 있다. 이 때문에, 전자부품(31)의 냉각에 따라 도 7(c)에 도시하는 금 범프(33)도 급속하게 냉각되고, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단과 기판(42)의 구리전극(43) 사이에 땜납 피막(44)의 두께가 수㎛의 상태를 유지한 채, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 주위가 땜납(45)이 냉각되어 간다. 그리고, 도 6의 시간 t7에 나타나 있는 바와 같이 땜납 피막(44)의 온도가 땜납의 응고온도 T3까지 저하되면, 땜납이 응고하여, 도 7(d)에 도시하는 바와 같이, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단과 기판(42)의 구리전극(43) 사이에는 땜납 피막(44)의 두께가 수㎛의 상태에서 땜납(45)이 응고되어 접합금속(46)이 된다.
도 5의 스텝 S110에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는 소정의 시간이 경과하면, 냉각이 완료된 것이라고 판단하고, 도 6의 시간 t7에 도 1에 도시하는 전자 밸브(63, 64)를 닫아 냉각 공기의 유입을 정지한다. 그리고, 제어부(50)는 전자 밸브(76)를 닫아 제 2 공기 흡인로(93)로부터의 공기의 흡인을 정지하여 제 2 진공 흡착홈(98)의 진공을 해제하여, 본딩 툴(28)의 대좌(28c)의 하면(28e)에 흡착 고정되어 있던 전자부품(31)의 흡착을 해제한다. 그 후, 제어부(50)는 도 5의 스텝 S111에 나타내는 바와 같이, 모터(13)에 의해 이송나사(18)를 회전시켜 본딩 툴(28)을 초기높이 H0까지 상승시키고 전자부품(31)의 본딩을 종료한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 전자부품 실장 장치(100)는 세라믹 히터(27h)의 하부의 히터 베이스(27a)의 부분과, 본딩 툴(28)을 냉각하므로, 본딩 툴(28)의 선단에 흡착되어 있는 전자부품(31)을 보다 효과적으로 냉각할 수 있어, 단시간에 땜납을 응고시킬 수 있어, 본딩 시간을 단축할 수 있다. 또한 본 실시형태의 전자부품 실장 장치(100)는 땜납 피막(44)의 용융을 본딩 툴(28)의 가라앉음량(D)에 의해 판단하고, 하중 일정 제어로부터 본딩 툴 위치 유지 제어로 이행하므로, 땜납 용융에 의한 미소한 가라앉음량(D)의 위치에 본딩 툴(28)의 높이를 유지하므로, 얇은 땜납 피막(44)의 두께 속에 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 위치하고, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 기판(42)의 구리전극(43)에 접촉하지 않는 상태에서 땜납을 응고시켜 전자부품(31)의 실장을 행할 수 있다. 그리고, 금 범프(33)의 돌출부(35)와 구리전극(43)이 접촉하는 것을 억제할 수 있어, 금 범프(33)가 변형하여 인접하는 금 범프(33)와 접촉해서 불량이 되거나, 접촉에 의한 하중으로 전자부품이 손상되거나 하는 것을 억제할 수 있어, 본딩의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상 기술한 실시형태에서는, 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿은 상태에서, 본딩 툴(28)이 기준높이 H2에 있는 경우의 리니어 스케일의 눈금을 기준눈금으로서 설정함으로써 설명했지만, 도 6에 도시하는 시간 t5에 나타나 있는 바와 같이 금 범프(33)의 돌출부(35)의 선단이 땜납 피막(44)에 맞닿은 후, 본딩 툴(28)의 높이가 상승에서 강하로 변화되었을 때의 높이 H3에 있는 상태의 리니어 스케일(61)의 눈금을 리니어 스케일 헤드(62)에 의해 읽어내어 제 2 기준눈금으로 해도 된다(제 2 기준위치 설정). 이 경우, 앞에 설명한 실시형태와 마찬가지로, 가라앉음량이 도 6에 도시하는 D2=H3-H4로 되었을 때에 하중 일정 제어로부터 본딩 툴 위치 유지 냉각 제어로 전환한다(제 2 본딩 툴 위치 유지 냉각 동작). 이 경우도 앞에 기술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1부터 도 7을 참조하여 설명한 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 본 실시형태는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 세라믹 히터 어셈블리(27), 본딩 툴(28)에 설치한 제 2 공기 흡인로(93), 진공홈(96), 제 3 공기 흡인로(97)의 위치, 및 본딩 툴(28)에 설치한 냉각 공기 유로의 형상이 상이한 것이며, 다른 구성은 도 1부터 도 7을 참조하여 설명한 실시형태와 동일하다.
도 8B에 도시하는 바와 같이, 도 8A의 화살표 B의 방향으로 보아, 본딩 툴(28)의 상면(28a)에는, 십자형의 사각 단면의 홈(101)이 형성되어 있다. 본딩 툴(28)이 제 1 진공 흡착홈(95)의 진공에 의해 세라믹 히터 어셈블리(27)의 히터 베이스(27a)의 하면에 흡착되면, 홈(101)의 상면은 히터 베이스(27a)의 하면에 의해 덮이고, 홈(101)은 본딩 툴의 중심으로부터 사방을 향하는 사각 단면의 냉각 유로가 된다. 제 2 공기공급로(83)는 상기의 홈(101)의 중앙부에 연통하도록 구성되어 있다. 제 2 공기공급로(83)의 히터 베이스(27a)의 하면단은 홈(101)과 히터 베이스(27a)로 구성되는 각형의 냉각유로에 냉각 공기를 공급하는 냉매 공급구가 된다. 또한 도 8C는, 도 8A의 화살표 A의 방향으로 본 대좌(28c)의 하면(28e)을 도시하는 도면이다. 도 8C에 도시하는 바와 같이, 대좌(28c)에는 대좌(28c)의 하면(28e)을 따른 방향으로 뻗고 각 측면(28d)에 설치되는 각 제 3 공기출구(104)에 연통하는 제 3 냉각유로(103)가 설치되어 있다. 그리고, 홈(101)의 대좌(28c)의 각 측면(28d)측의 단부에는, 홈(101)으로부터 본딩 툴(28)의 두께 방향을 향하여 뻗고 제 3 냉각유로(103)에 연통하는 제 4 공기공급로(102)가 설치되어 있다. 제 3 공기 흡인로(97)는 앞에 설명한 홈(101)과 접촉하지 않는 위치에 배치되고, 그 위치에 맞추어서 진공홈(96), 제 2 공기 흡인로(93)가 배치되어 있다.
제 2 공기입구(81)로부터 공기가 유입되면, 유입된 냉각 공기는 제 2 공기공급로(83)로부터 홈(101)에 유입되고, 홈(101) 속을 본딩 툴(28)의 사방을 향하여 흘러서 본딩 툴(28)을 냉각한 후, 제 4 공기공급로(102)로부터 제 3 냉각유로(103)에 흘러 본딩 툴(28)의 대좌(28c)를 냉각하고, 대좌(28c)의 각 측면에 설치된 제 3 공기출구(104)로부터 외부로 방출된다.
본 실시형태는 앞에 설명한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 실시형태는, 본딩 툴(28)의 냉각유로의 일부를 본딩 툴(28)의 상면(28a)에 설치한 홈(101)을 세라믹 히터 어셈블리(27)의 히터 베이스(27a)의 하면으로 덮개를 씌움으로써 구성하고 있으므로, 냉각유로의 가공이 용이하게 된다.
본 실시형태에서는, 홈(101)의 형은 십자형으로 했지만, 홈과 히터 베이스(27a)의 하면으로 본딩 툴(28)을 냉각하는 냉각유로를 구성할 수 있으면 홈의 형상은 어떤 형상이어도 된다. 또한 제 3 공기출구(104)는 대좌(28c)의 각 측면(28d)에 설치되어 있지 않아도 되고, 어느 하나의 측면(28d)에 적어도 1개 설치되어 있으면 된다.
이상에서 설명한 각 실시형태에서는, 세라믹 히터 어셈블리(27), 본딩 툴(28)을 냉각하는 제 1, 제 2, 제 3 냉각유로(86, 87, 103)는 전자 밸브(63, 64)를 개폐함으로써 개폐하는 것으로서 설명했지만, 각 전자 밸브(63, 64)를 유량 조절 가능한 유량 조절 밸브로 하고, 냉각시간에 기초하여 그 개방도를 조정하여, 냉각시간에 따라 공기유량을 변화시켜도 된다. 또한 전자부품(31)의 온도 등에 기초하여 그 공기유량을 변화시켜도 된다.
본 발명은 이상에서 설명한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 의해 규정되어 있는 본 발명의 기술적 범위 또는 본질로부터 일탈하지 않는 모든 변경 및 수정을 포함하는 것이다.
10 베이스 11 프레임
12 상부 플랜지 13 모터
14 가이드 15 승강 블록
16 슬라이더 17 너트
18 이송나사 19 전원
20 보이스 코일 모터 21 케이싱
22 고정자 23 코일
24 선단 25 판 스프링
26 로드 27 세라믹 히터 어셈블리
27a 히터 베이스 27b 측면
27h 세라믹 히터 28 본딩 툴
28a 상면 28b, 28e 하면
28c 대좌 28d 측면
31 전자부품 32 전극
33 금 범프 34 기부
35 돌기부 41 본딩 스테이지
42 기판 43 구리전극
44 땜납 피막 46 접합금속
48 스테이지 히터 50 제어부
51 CPU 52 메모리
53 본딩 프로그램 54 기준위치 설정 프로그램
55 본딩 툴 위치 유지 냉각 프로그램 56 제 2 기준위치 설정 프로그램
57 제 2 본딩 툴 위치 유지 냉각 프로그램
58 제어용 데이터 59 맞닿음 검출 프로그램
61 리니어 스케일 61a 리니어 스케일 본체
61b 눈금 62 리니어 스케일 헤드
63, 64, 76, 77 전자 밸브 65, 66 유량계
67, 68 스로틀 밸브 69 공기공급관
69a 감압밸브 70 압축공기원
71 제 1 공기관 72 제 2 공기관
73 진공장치 74 제 2 진공 배관
75 제 1 진공배관 81 제 2 공기입구
82 제 1 공기입구 83 제 2 공기공급로
84 제 1 공기공급로 85 제 3 공기공급로
86 제 1 냉각유로 87 제 2 냉각유로
89 제 2 공기출구 90 제 1 공기출구
91 제 2 공기흡인구 92 제 1 공기흡인구
93 제 2 공기흡인로 94 제 1 공기흡인로
95 제 1 진공 흡착홈 96 진공홈
97 제 3 공기 흡인로 98 제 2 진공흡착홈
100 전자부품 실장 장치 101 홈
102 제 4 공기공급로 103 제 3 냉각유로
104 제 3 공기출구

Claims (7)

  1. 전자부품을 기판 위에 실장하는 전자부품 실장 장치로서,
    상기 기판과 접리 방향으로 구동되고, 히터를 내장하는 기체부와,
    상기 기체부의 표면에 밀착하여 고정되는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 형성되고 그 표면에 상기 전자부품을 흡착하여 지지하는 대좌를 갖고, 상기 기체부의 상기 히터에 의해 가열되고, 상기 대좌의 표면에 흡착한 전자부품을 기판에 열압착하는 본딩 툴을 구비하고,
    상기 기체부는 측면에 설치되어 냉매가 유입되는 제 1 냉매 입구, 상기 기체부를 냉각하는 냉매를 흘려보내는 제 1 냉각유로 및 상기 제 1 냉매 입구와 상기 제 1 냉각 유로를 연통하는 제 1 냉각 공급로를 포함하고,
    상기 본딩 툴은 상기 제 1 면과 상기 대좌의 측면을 연통하는 제 2 냉각유로를 갖고,
    열용융되는 접합금속을 통하여 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극을 접합하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로는 적어도 그 일부가 상기 대좌의 표면을 따른 방향으로 냉매를 흘려보내는 유로인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기체부는, 측면에 설치되고 냉매가 유입되는 제 2 냉매 입구와, 본딩 툴을 밀착 고정하는 표면에 설치되고 상기 제 2 냉매 입구로부터 유입된 냉매를 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로에 공급하는 냉매공급구를 포함하는 제 2 냉매공급로를 갖고,
    상기 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로는 그 일단이 상기 냉매공급구와 연통하고, 타단이 상기 대좌 측면에 설치되는 냉매출구와 연통하는 상기 제 1 면에 설치되는 상기 대좌 표면을 따른 방향으로 뻗는 홈과, 상기 홈을 덮는 상기 기체부의 표면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자부품 실장 장치는,
    상기 기체부를 상기 기판과의 접리 방향으로 구동하는 구동부와,
    상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 검출하는 위치검출부와,
    상기 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로를 개폐하는 차단 밸브와,
    상기 구동부에 의해 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 변화시킴과 아울러 상기 차단밸브를 개폐시키는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 히터에 의해 상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 기준위치로부터 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접한 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 본딩 툴 위치 유지 냉각 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자부품은 전극의 위에 범프가 형성되고,
    상기 기판은 전극에 접합금속의 피막이 형성되고,
    상기 제어부는, 또한,
    상기 위치검출부로부터의 신호에 기초하여 상기 범프와 상기 피막과의 맞닿음을 판단하는 맞닿음 검출 수단과,
    상기 맞닿음 검출 수단에 의해 상기 범프와 상기 피막이 맞닿았다고 판단한 경우에, 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 위치를 상기 기준위치로서 설정하는 기준위치 설정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는, 또한,
    상기 기준위치 설정 수단에 의해 상기 기준위치를 설정한 후, 상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 거리가 증가에서 감소로 변화된 경우, 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 위치를 제 2 기준위치로서 설정하는 제 2 기준위치 설정 수단과,
    상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 상기 제 2 기준위치로부터 제 2 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접한 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 상기 제 2 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 제 2 본딩 툴 위치 유지 냉각 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  7. 열용융되는 접합금속을 통하여 전자부품의 전극과 기판의 전극을 접합하여, 전자부품을 기판 위에 실장하는 전자부품 실장 방법으로서,
    상기 기판과 접리 방향으로 구동되고, 히터를 내장하는 기체부와,
    상기 기체부의 표면에 밀착하여 고정되는 제 1 면과, 상기 제 1 면과 반대측의 제 2 면에 형성되고, 그 표면에 상기 전자부품을 흡착하여 지지하는 대좌와, 상기 제 1 면과 상기 대좌의 측면을 연통하는 냉각유로를 갖고, 상기 기체부의 상기 히터에 의해 가열되고, 상기 대좌의 표면에 흡착된 전자부품을 기판에 열압착하는 본딩 툴과,
    상기 기체부를 상기 기판과의 접리 방향으로 구동하는 구동부와,
    상기 본딩 툴의 상기 기판과의 접리 방향의 위치를 검출하는 위치검출부와,
    상기 본딩 툴의 냉각유로를 개폐하는 차단 밸브
    를 갖는 전자부품 실장 장치를 준비하는 공정과,
    상기 히터에 의해 상기 전자부품을 가열하면서 상기 본딩 툴이 기준위치로부터 소정의 거리만큼 상기 기판에 근접한 경우, 상기 전자부품의 전극과 상기 기판의 전극 사이의 상기 접합금속이 열용융되었다고 판단하고, 그 때의 상기 본딩 툴의 상기 기판에 대한 접리 방향의 위치를 유지함과 아울러, 상기 차단밸브를 열어 상기 본딩 툴의 냉각유로에 냉매를 공급하여 상기 본딩 툴의 냉각을 행하는 본딩 툴 위치 유지 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 방법.
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