KR20090029700A - 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치 - Google Patents

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가즈타카 후루타
마사키 다니구치
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소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 단시간에 또한 높은 접속 신뢰성으로 전기 부품을 배선 기판 상에 실장할 수 있는 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 가열할 수 있는 금속제의 헤드 본체 (5) 에 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재 (7) 를 갖는 열압착 헤드 (3) 로서, 헤드 본체 (5) 에 압착 대상인 전기 부품 (20) 에 대응하는 금속 가압부 (5b) 가 일체적으로 형성됨과 함께, 탄성 압착 부재 (7) 가, 금속 가압부 (5b) 의 주위에 있어서 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 이 오목한 상태에서 노출되도록 헤드 본체 (5) 에 장착되어 있는 것이다. 헤드 본체 (5) 는 오목부 (5a) 를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 헤드 본체 (5) 의 오목부 (5a) 내에 금속 가압부 (5b) 가 일체적으로 형성됨과 함께, 탄성 압착 부재 (7) 가 오목부 (5a) 내에 수용 장착되어 있다.
열압착 헤드, 배선기판, 실장 장치

Description

열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치{THERMOCOMPRESSION BONDING HEAD AND MOUNTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은, 다양한 전기 부품을 배선 기판 상에 실장하는 기술에 관한 것으로, 특히 접착제를 사용하여 전기 부품을 실장하기 위한 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 저항기나 콘덴서 등의 수동 부품을 배선 기판 상에 실장하는 경우에는, 리플로우 노 (爐) 에 있어서 접속 재료로서의 땜납을 용융시켜 실장하는 것이 실시되고 있다.
한편, IC 칩 등의 전기 부품을 배선 기판 상에 실장하는 경우에는, 패키지화시켜 땜납에 의해 실장하거나, IC 칩을 배선 기판 상에 직접 탑재하여 와이어 본딩이나 플립칩에 의해 실장하는 것이 실시되고 있다.
이와 같은 전기 부품을 도전성 접착제 등을 사용하여 플립칩 실장하는 경우, 통상적으로는 금속·세라믹 등의 경질 압착 헤드를 사용하여 열압착하는 것이 실시되고 있다.
그 한편, 최근 실리콘 고무 등의 탄성을 갖는 부재를 압착 헤드에 사용하여 열압착하는 것도 실시되고 있다.
이와 같은 탄성 부재를 압착 헤드로서 사용한 경우, 높이가 상이한 복수의 전기 부품의 압착이 가능해짐과 함께, IC 칩 외에 저항기·콘덴서 등의 상이한 종류의 전자 부품을 동시에 일괄 압착할 수 있다는 장점이 있다 (예를 들어 특허 문헌 1 참조).
그러나, 금속·세라믹 등으로 이루어지는 압착 헤드를 사용한 경우에는, 열압착시에 전기 부품 주위의 접착제의 필렛부에 대한 가열이 부족하여 보이드(void)가 발생하기 때문에 접속 신뢰성이 낮아질 우려가 있다는 문제가 있다.
한편, 상기 서술한 탄성체로 이루어지는 압착 헤드를 사용한 경우에는, 열압착시에 압착 헤드측으로부터의 가열이 충분하지 않아 실장에 장시간을 필요로 한다는 문제가 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2005-32952호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 단시간에 또한 높은 접속 신뢰성으로 전기 부품을 배선 기판 상에 실장할 수 있는 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적을 달성하기 위해 이루어진 본 발명은, 가열할 수 있는 금속제의 헤드 본체에 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재를 갖는 열압착 헤드로서, 상기 헤드 본체에 압착 대상인 전기 부품에 대응하는 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께, 상기 탄성 압착 부재가, 상기 금속 가압부의 주위에 있어서 상기 금속 가압부의 가압면이 오목한 상태에서 노출되도록 상기 헤드 본체에 장착되어 있는 것이다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 헤드 본체는 오목부 형태의 수용부를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 당해 헤드 본체의 수용부 내에 상기 금속 가압부가 일체적으로 돌출 형성됨과 함께, 상기 탄성 압착 부재가 당해 수용부 내에 수용되어 있을 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 금속 가압부의 가압면의 크기가, 상기 전기 부품의 피가압면의 크기보다 약간 작아지도록 구성할 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 금속 가압부의 가압면과 상기 탄성 압착 부재 표면의 높이차가, 상기 전기 부품의 두께 이상이 되도록 구성할 수도 있다.
본 발명에서는, 상기 발명에 있어서, 상기 탄성 압착 부재의 상기 금속 가압부 주위 부분을 당해 금속 가압부 상의 개구부의 외방을 향하여 테이퍼형으로 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명은, 배선 기판을 배치할 수 있는 기대 (基臺) 와, 상기 기대에 대향 배치되고, 상기 서술한 어느 하나의 열압착 헤드를 구비하고, 상기 배선 기판 상에 배치된 전기 부품에 대하여 상기 열압착 헤드를 소정 압력으로 가압하도록 구성된 실장 장치이다.
본 발명의 경우, 헤드 본체에 압착 대상인 전기 부품에 대응하는 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께, 이 금속 가압부의 주위에 있어서 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재가 금속 가압부의 가압면이 오목한 상태에서 노출되도록 헤드 본체에 장착되어 있기 때문에, 열압착시에 전기 부품의 피가압면 (정상부 영역) 에 대하여 금속 가압부를 밀착시켜 가압 가열시키는 한편, 주위의 접착제의 필렛부에 대해서는 탄성 압착 부재에 의해 가압 가열시킬 수 있다. 그 결과, 단시간에 전기 부품의 열압착을 실시함과 함께, 전기 부품 주위의 접착제의 필렛부에 대해서도 보이드가 발생하지 않도록 열압착을 실시할 수 있고, 이로써 접착제를 사용하여 고신뢰성의 전기 부품의 접속을 실시할 수 있다.
본 발명에 있어서, 헤드 본체가 오목부 형태의 수용부를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 이 헤드 본체의 수용부 내에 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께, 탄성 압착 부재가 당해 수용부 내에 수용되어 있는 경우에는, 간소한 구성으로 확실하게 탄성 압착 부재를 헤드 본체에 장착할 수 있는 열압착 헤드를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 금속 가압부의 가압면의 크기가, 전기 부품의 피가압면의 크기보다 약간 작아지도록 구성되어 있는 경우에는, 전기 부품 주위의 접착제의 필렛부에 대하여 탄성 압착 부재에 의해 확실하게 가압 가열하여 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 금속 가압부의 가압면과 탄성 압착 부재 표면의 높이차가, 전기 부품의 두께 이상이 되도록 구성되어 있는 경우에는, 전기 부품 주위의 접착제의 필렛부에 대하여 탄성 압착 부재에 의해 충분한 가압력이 부가되기 때문에, 보다 확실하게 필렛부에 있어서 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 탄성 압착 부재의 금속 가압부 주위 부분이 당해 금속 가압부 상의 개구부의 외방을 향하여 테이퍼형으로 형성되어 있는 경우에는, 탄성 압착 부재의 가압면측의 개구부를 전기 부품의 정상부 영역의 크기보다 크게 함으로써, 열압착시에 탄성 압착 부재의 테이퍼부가 전기 부품의 피가압면 가장자리부에 맞닿고, 그 안내 동작에 의해 전기 부품이 금속 가압부의 가압면에 대하여 원활히 밀착된다. 또한, 탄성 압착 부재의 테이퍼부 가장자리부에 의해 전기 부품 주위의 접착제의 필렛부를 확실하게 가압할 수 있어, 보이드의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 단시간에 또한 높은 접속 신뢰성으로 전기 부품을 배선 기판 상에 실장할 수 있는 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치를 제공할 수 있다.
도 1(a) 는 본 발명에 관련된 실장 장치의 실시형태를 나타내는 개략 부분 단면도이고, (b) 는 동일한 실장 장치에 있어서의 열압착 헤드의 가압측 부분을 나타내는 도면이다.
도 2(a), (b) 는 동일한 열압착 헤드의 가압면과 전기 부품의 정상부 영역의 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
부호의 설명
1 … 실장 장치
2 … 기대
3 … 열압착 헤드
5 … 헤드 본체
5a … 오목부 (수용부)
5b … 금속 가압부
6 … 히터
7 … 탄성 압착 부재
7a … 테이퍼부
8 … 개구부
20 … 전기 부품
21 … 정상부 영역 (피가압면)
30 … 접착제
50 … 가압면
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명에 관련된 열압착 헤드 및 이것을 사용한 실장 장치의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1(a) 는 본 실시형태의 실장 장치를 나타내는 개략 부분 단면도, 도 1(b) 는 동일한 실장 장치에 있어서의 열압착 헤드의 가압측 부분을 나타내는 도면이다.
또한, 도 2(a), (b) 는 동일한 열압착 헤드의 가압면과 전기 부품의 정상부 영역의 치수 관계를 나타내는 설명도이다.
도 1(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 실장 장치 (1) 는, 배선 패턴 (도시 생략) 이 형성된 배선 기판 (10) 을 탑재하는 기대 (2) 와, 압착 대상인 IC 칩 등의 전기 부품 (20) 을 가압 및 가열하는 열압착 헤드 (3) 를 구비하고 있다.
여기서, 기대 (2) 는 소정의 금속으로 이루어지고, 그 내부에는 도시되지 않은 가열용 히터가 설치되어 있다. 그리고, 기대 (2) 상에 탑재된 배선 기판 (10) 상의 소정 위치에 접착제 (30) 를 통하여 전기 부품 (20) 이 배치되도록 되어 있다.
또한, 본 발명의 경우, 접착제 (30) 로는 절연성 접착제, 이방 도전성 접착제 모두 사용할 수 있다.
한편, 열압착 헤드 (3) 는 예를 들어 스테인리스 등의 금속 재료로 이루어지는 헤드 본체 (5) 를 갖고 있고, 이 헤드 본체 (5) 의 내부에는 가열용 히터 (6) 가 설치되어 있다.
본 실시형태의 헤드 본체 (5) 는 예를 들어 상자 모양의 프레임형 금속 부재로 이루어지고, 기대 (2) 와 대향하는 부분에 오목부 (수용부) (5a) 가 형성되어 있다.
그리고, 헤드 본체 (5) 의 오목부 (5a) 의 전기 부품에 대응하는 위치 (예를 들어 본 실시형태의 경우에는 중앙 부분) 에는, 후술하는 금속 가압부 (5b) 가 예를 들어 일체 성형에 의해 헤드 본체와 일체적으로 형성되어 있다.
또한, 헤드 본체 (5) 의 오목부 (5a) 에는, 예를 들어 플레이트형의 엘라스토머 (실리콘 고무 등) 로 이루어지는 탄성 압착 부재 (7) 가 오목부 (5a) 내에 밀착되도록 장착되어 있다.
본 발명의 경우, 탄성 압착 부재 (7) 는, 금속 가압부 (5b) 의 주위에 있어서 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 이 탄성 압착 부재 (7) 의 표면 (70) 에 대하여 오목한 상태에서 노출되도록 장착되어 있다.
본 실시형태의 금속 가압부 (5b) 는 사각기둥형으로 형성되고, 그 선단부에는 직사각형 평면상의 가압면 (50) 이 형성되어 있다.
본 발명의 경우, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 의 크기는 특별히 한정되지는 않지만, 전기 부품 (20) 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대하여 보이드가 발생하지 않도록 탄성 압착 부재 (7) 에 의해 확실하게 가압 가열하는 관점에서는, 전기 부품 (20) 의 가압되는 면의 크기보다 약간 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 본 실시형태의 경우에는, 도 2(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 의 크기 (외형) 가, 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (피가압면) (21) 의 크기 (외형) 보다 약간 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 경우, 특별히 한정되지는 않지만, 전기 부품 (20) 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대하여 보이드가 발생하지 않도록 보다 확실하게 가압하는 관점에서는, 예를 들어, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 과 탄성 압착 부재 (7) 표면 (70) 의 높이차 (H) 가, 전기 부품의 두께 (h) 이상이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 경우, 특별히 한정되지는 않지만, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 을 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 에 대하여 원활히 밀착시키고, 또한 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대하여 보이드가 발생하지 않도록 보다 확실하게 가압하는 관점에서는, 탄성 압착 부재 (7) 의 금속 가압부 (5b) 주위 부분을 개구부 (8) 의 외방을 향하여 테이퍼형으로 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 탄성 압착 부재 (7) 의 개구 벽면 부분에 소정 각도의 테이퍼부 (7a) 를 형성하고, 탄성 압착 부재 (7) 의 가압면 (50) 상의 개구부 (8) 를 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 의 크기보다 크게 함으로써, 열압착시에 탄성 압착 부재 (7) 의 테이퍼부 (7a) 가 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 가장자리부에 맞닿고, 그 안내 동작에 의해 전기 부품 (20) 이 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 에 대하여 원활히 밀착된다. 또한, 탄성 압착 부재 (7) 의 테이퍼부 (7a) 가장자리부에 의해 전기 부품 (20) 주위의 접착제 (30) 의 필렛부를 확실하게 가압하여 보이드의 발생을 방지할 수 있게 된다.
또한, 탄성 압착 부재 (7) 에 형성되는 테이퍼부 (7a) 의 각도는, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 과 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 의 크기, 및 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 에 대한 탄성 압착 부재 (7) 표면의 높이 (H) 에 따라 적절히 설정할 수 있다.
이상 서술한 본 실시형태에 의하면, 헤드 본체 (5) 에 압착 대상인 전기 부품 (20) 에 대응하는 금속 가압부 (5b) 가 일체적으로 형성됨과 함께, 이 금속 가압부 (5b) 의 주위에 있어서 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재 (7) 가 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 이 오목한 상태에서 노출되도록 헤드 본체 (5) 에 장착되어 있기 때문에, 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 에 대하여 금속 가압부 (5b) 를 밀착시켜 가압 가열시키는 한편, 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대해서는 탄성 압착 부재 (7) 에 의해 가압 가열시킬 수 있다. 그 결과, 단시간에 전기 부품 (20) 의 열압착을 실시함과 함께, 전기 부품 (20) 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대해서도 보이드가 발생하지 않도록 열압착을 실시할 수 있고, 이로써 접착제 (30) 를 사용하여 고신뢰성의 전기 부품 (20) 의 접속을 실시할 수 있다.
특히, 본 실시형태에 의하면, 헤드 본체 (5) 가 오목부 (5a) 를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 이 헤드 본체 (5) 의 오목부 (5a) 내에 금속 가압부 (5b) 가 일체적으로 형성됨과 함께, 탄성 압착 부재 (7) 가 이 오목부 (5a) 내에 수용되어 있기 때문에, 간소한 구성으로 확실하게 탄성 압착 부재 (7) 를 헤드 본체 (5) 에 장착할 수 있는 열압착 헤드를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 금속 가압부 (5b) 의 가압면 (50) 의 크기가, 전기 부품 (20) 의 정상부 영역 (21) 의 크기보다 약간 작아지도록 구성되어 있기 때문에, 전기 부품 (20) 주위의 접착제 (30) 의 필렛부에 대하여 탄성 압착 부재 (7) 에 의해 확실하게 가압 가열하여 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 실시할 수 있다.
예를 들어, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 헤드 본체에 금속 가압부를 1 개 형성하도록 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 헤드 본체에 금속 가압부를 복수 형성하여 복수의 전기 부품을 동시에 열압착하도록 구성할 수도 있다.
또한, 금속 가압부 및 가압면의 배치, 형상에 대해서도 열압착의 대상이 되는 전기 부품에 따라 적절히 변경할 수 있다.
또한, 본 발명은 IC 칩, 콘덴서 등의 다양한 전기 부품에 적용할 수 있는 것이다.

Claims (10)

  1. 가열할 수 있는 금속제의 헤드 본체에 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재를 갖는 열압착 헤드로서,
    상기 헤드 본체에 압착 대상인 전기 부품에 대응하는 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께,
    상기 탄성 압착 부재가, 상기 금속 가압부의 주위에 있어서 상기 금속 가압부의 가압면이 오목한 상태에서 노출되도록 상기 헤드 본체에 장착되어 있는 열압착 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 본체는 오목부 형태의 수용부를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 당해 헤드 본체의 수용부 내에 상기 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께, 상기 탄성 압착 부재가 당해 수용부 내에 수용되어 있는 열압착 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 가압부의 가압면의 크기가, 상기 전기 부품의 피가압면의 크기보다 약간 작아지도록 구성되어 있는 열압착 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 가압부의 가압면과 상기 탄성 압착 부재 표면의 높이차가, 상기 전기 부품의 두께 이상이 되도록 구성되어 있는 열압착 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 압착 부재의 상기 금속 가압부 주위 부분이 당해 금속 가압부 상의 개구부의 외방을 향하여 테이퍼형으로 형성되어 있는 열압착 헤드.
  6. 배선 기판을 배치할 수 있는 기대와,
    상기 기대에 대향 배치되고, 가열할 수 있는 금속제의 헤드 본체에 엘라스토머로 이루어지는 탄성 압착 부재를 갖는 열압착 헤드로서, 상기 헤드 본체에 압착 대상인 전기 부품에 대응하는 금속 가압부가 일체적으로 형성됨과 함께, 상기 탄성 압착 부재가, 상기 금속 가압부의 주위에 있어서 상기 금속 가압부의 가압면이 오목한 상태에서 노출되도록 상기 헤드 본체에 장착되어 있는 열압착 헤드를 구비하고,
    상기 기대 상의 배선 기판 상에 배치된 전기 부품에 대하여 상기 열압착 헤드를 소정 압력으로 가압하도록 구성된 실장 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열압착 헤드는, 상기 헤드 본체가 오목부 형태의 수용부를 갖는 프레임형 부재로 이루어지고, 당해 헤드 본체의 수용부 내에 상기 금속 가압부가 일체적 으로 형성됨과 함께, 상기 탄성 압착 부재가 당해 수용부 내에 수용되어 있는 실장 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 열압착 헤드는, 상기 금속 가압부의 가압면의 크기가, 상기 전기 부품의 피가압면의 크기보다 약간 작아지도록 구성되어 있는 실장 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 열압착 헤드는, 상기 금속 가압부의 가압면과 상기 탄성 압착 부재 표면의 높이차가, 상기 전기 부품의 두께 이상이 되도록 구성되어 있는 실장 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 열압착 헤드는, 상기 탄성 압착 부재의 상기 금속 가압부 주위 부분이 당해 금속 가압부 상의 개구부의 외방을 향하여 테이퍼형으로 형성되어 있는 실장 장치.
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