KR20140099178A - 전자 부품 실장 라인 및 전자 부품 실장 방법 - Google Patents

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KR20140099178A
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solder
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다다시 마에다
히로키 마루오
쓰바사 사에키
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파나소닉 주식회사
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Abstract

기판을 상류에서 하류로 이동시키면서 기판에의 크림 땜납 인쇄, 전자 부품 탑재 및 리플로우를 차례로 행하는 전자 부품 실장 라인으로서, 기판을 공급하는 기판 공급 장치와, 공급된 기판에 크림 땜납을 도포하는 스크린 인쇄 장치와, 기판에 제 1 전자 부품을 탑재하는 제 1 전자 부품 탑재 장치와, 기판으로 설정된 적어도 하나의 보강 위치에 열경화성 수지를 도포하는 수지 도포 장치와, 기판에 제 2 전자 부품을, 그 둘레가장자리부와 열경화성 수지가 접촉되도록 탑재하는 제 2 전자 부품 탑재 장치와, 제 1 전자 부품 및 제 2 전자 부품을 탑재한 기판을 가열한 후, 방냉함으로써, 제 1 전자 부품 및 제 2 전자 부품을 기판에 접합하는 리플로우 장치를 구비하고 제 2 전자 부품 탑재 장치는, 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치되어 있는 전자 부품 실장 라인.

Description

전자 부품 실장 라인 및 전자 부품 실장 방법{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING LINE AND ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING METHOD}
본 발명은, 칩 부품과 같은 소형의 전자 부품과, 칩 사이즈 패키지(Chip-scale package)와 같은 대형의 전자 부품을 기판에 실장하기 위한 전자 부품 실장 라인 및 전자 부품 실장 방법에 관한 것이다.
집적회로나 저항, 콘덴서 등의 전자 부품은, 프린트 배선판에 실장된다. 근래의 전자기기의 소형화에 수반하여, 1장의 프린트 배선판에 실장되는 전자 부품의 수나 종류는 많아지고 있다. 전자 부품의 소형화 요구로부터 칩 사이즈 패키지(CSP)가 기판에 탑재되는 것이 많아지고 있다.
CSP는, 복수의 단자가 규칙적으로 배열된 주면(主面)을 가지고, 각 단자에는 땜납 범프가 형성되어 있다. CSP를 프린트 배선판에 실장하기 위해서는, 복수의 단자에 각각 설치된 땜납 범프를 랜드(Land)라고 칭해지는 프린트 배선판의 전극에 착지시켜 가열하고, 용융(리플로우)시킨 후, 방냉(放冷)함으로써, CSP와 프린트 배선판과의 상호 접속이 행해진다. 이것에 의해, CSP의 각 단자는 프린트 배선판의 랜드와 전기적으로 도통함과 함께, 땜납에 의해 프린트 배선판에 접합된다.
CSP를 프린트 배선판에 실장한 경우, 열사이클(Thermal cycle)에 의한 열응력이나 외력을 더하면, 땜납에 의한 접합력만으로는, 접합부의 강도가 부족한 경우가 있다. 또, 땜납에 의한 접속만으로는, 낙하 충격에 대한 강도가 불충분하다. 그래서, 보강용 수지에 의해, CSP의 땜납에 의한 접합부를 보강하는 것이 행해지고 있다.
보강용 수지에 의해, 땜납에 의한 접합부를 보강하는 방법으로서는, CSP의 복수의 땜납 범프가 설치된 패키지의 주면과 프린트 배선판과의 빈틈에 언더필(Underfill)재를 침입시키는 방법이 있다. 또, 특허 문헌 1은, CSP 등의 전자 부품을 프린트 배선판에 탑재하기 전에, 미리 전자 부품의 둘레가장자리부에 대응하는 프린트 배선판의 위치에만, 보강용 수지를 공급하는 방법을 제안하고 있다. 이 방법은, 언더필재를 이용하는 경우에 비해, 전자 부품의 리페어(Repair)가 용이해지는 점에서 우수하다.
그런데, 통상, 프린트 배선판 상에는, CSP 외에, 칩 저항, 칩 콘덴서 등의 크림 땜납으로 접합되는 칩형의 전자 부품이나 커넥터와 같은 리드 부착 부품 등도 실장된다. 그리고, 이러한 프린트 배선판으로의 전자 부품의 실장을 행하는 설비로서는, 크림 땜납을 인쇄하는 스크린 인쇄 장치와, 가(假) 고정용 접착제를 도포하는 접착제 도포 장치와, 칩형의 소형 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치(제 1 전자 부품 탑재 장치)와, CSP를 포함하는 대형 전자 부품이나 커넥터 등의 이형(異型) 전자 부품을 탑재하는 전자 부품 탑재 장치(제 2 전자 부품 탑재 장치)와, 땜납을 용융시키는 리플로우 장치를, 그 기재순서로 배치한 전자 부품 실장 라인이 사용되고 있다. 이와 같은 전자 부품 실장 라인의 구성은, 초소형 전자 부품에서부터 30제곱밀리미터 사이즈까지의 대형 전자 부품의 탑재와 리플로우를 일련의 공정으로서 행할 수 있는 완성된 것이며, 20년 이상의 역사를 가지고 있다.
일본 공개특허공보 2008－78431호
상술한 바와 같이, 땜납 범프로 접합되는 CSP와 크림 땜납으로 접합되는 전자 부품을, 종래부터 전통적으로 사용되고 있는 전자 부품 실장 라인에 의하여 프린트 배선판에 혼재하여 실장하는 경우, 그 실장 공정으로서는, (1) 라인 상에서 반송되어 온 프린트 배선판의, 크림 땜납으로 접합되는 전자 부품을 실장하는 위치에, 스크린 인쇄 장치를 이용하여 크림 땜납을 스크린 인쇄한다, (2) 접착제 도포 장치에 의해, CSP의 둘레가장자리부에 대응하는 프린트 배선판의 위치에, 보강용 수지로서 접착제를 도포한다, (3) 제 1 전자 부품 탑재 장치에 의해 크림 땜납으로 접합되는 전자 부품을 탑재한다, (4) 제 2 전자 부품 탑재 장치에 의해 CSP 등을 탑재한다, (5) 리플로우 처리한다, 와 같은 공정순서로 행해지는 것이 통상이다.
그러나, 종래의 전자 부품 실장 라인에 의하면, 다음과 같은, 문제가 생길 수 있다.
도 9(a)에 나타내는 바와 같이, (2)의 공정에서 도포하는 보강용 수지(105)는 (4)의 공정에서 탑재되는 CSP(210)에 접촉 가능한 높이, 즉 CSP(210)를 탑재했을 때에 CSP(210)의 부품 내 기판(211)에 닿는 높이가 되도록 조정하고, 프린트 배선판(101) 상의 랜드(102b)에 근접하는 보강 위치(104)로 공급될 필요가 있다.
여기서, 공정(2)과 공정(4)과의 사이에, 크림 땜납으로 접합되는 전자 부품을 탑재하는 공정(3)을 구비하고 있는 경우, 공정(2)과 공정(4)과의 사이에 시간이 비기 때문에, 그 시간 중에 보강용 수지의 면방향으로의 유동이 일어나는 경우가 있다. 이 결과, 공정(1)에서 랜드에 실은 인쇄가 끝난 크림 땜납에 보강용 수지가 접촉하고, 크림 땜납의 활성력을 저하시키는 경우가 있다. 이 때문에, 리플로우로 땜납의 용융, 넓게 퍼지는 것이 불충분하여 접합 불량을 일으킬 우려가 있었다. 또, 시간의 경과에 의해 보강용 수지의 형태 붕괴가 진행하여 높이가 너무 낮아 지면, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, CSP(210)를 배치해도, 보강용 수지와 CSP가 접촉하지 않고, 보강이라고 하는 소기의 목적을 달성할 수 없었다.
본 발명은, 상기와 같은 과제, 즉, 보강용 수지가 경시적으로 유동하는 것에 기인하는 전자 부품의 실장 불량을 억제할 수 있는 실장 라인 및 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전자 부품 실장 라인은, 기판을 상류에서 하류로 이동시키면서 기판에 크림 땜납 인쇄, 전자 부품 탑재 및 리플로우를 차례로 행하는 전자 부품 실장 라인으로서, 크림 땜납을 통하여 탑재되는 제 1 전자 부품을 탑재하는 제 1 탑재 영역 및 복수의 땜납 범프를 가지는 제 2 전자 부품을 탑재하는 제 2 탑재 영역을 가지는 기판을 공급하는 기판 공급 장치와, 상기 기판 공급 장치로부터 공급된 상기 기판의 상기 제 1 탑재 영역에, 크림 땜납을 도포하는 스크린 인쇄 장치와, 상기 스크린 인쇄 장치에 의하여 크림 땜납이 도포된 기판의 상기 제 1 탑재 영역에, 상기 제 1 전자 부품을 탑재하는 제 1 전자 부품 탑재 장치와, 상기 제 1 탑재 영역에 제 1 전자 부품을 탑재한 기판의 상기 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 적어도 하나의 보강 위치에, 열경화성 수지를 도포하는 수지 도포 장치와, 상기 열경화성 수지가 도포된 기판의 상기 제 2 탑재 영역에, 상기 제 2 전자 부품을, 그 둘레가장자리부와 상기 보강 위치에 도포된 열경화성 수지가 접촉되도록 탑재하는 제 2 전자 부품 탑재 장치와, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품이 탑재된 기판을 가열하고, 상기 크림 땜납 및 상기 땜납 범프를 용융시킴과 함께, 상기 열경화성 수지를 경화시켜, 방냉함으로써, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 접합하는 리플로우 장치를 구비하며, 상기 제 2 전자 부품 탑재 장치는, 상기 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치되어 있다.
또, 본 발명의 전자 부품 실장 방법은, 전자 부품 실장 라인의 상류에서 하류로 기판을 이동시키면서, 크림 땜납에 의해 접속되는 복수의 접속용 단자를 가지는 제 1 전자 부품 및 복수의 땜납 범프를 가지는 제 2 전자 부품을 기판에 실장하는 전자 부품 실장 방법으로서, 복수의 상기 접속용 단자에 접속되는 복수의 제 1 전극을 포함하는 제 1 탑재 영역과 복수의 상기 땜납 범프에 접속되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 제 2 탑재 영역을 구비한 기판을 준비하는 제 1공정과, 상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 스크린 인쇄 장치에 의하여, 상기 제 1 전극에 크림 땜납을 도포하는 제 2 공정과, 상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 제 1 전자 부품 탑재 장치에 의하여, 복수의 상기 접속용 단자가 각각 대응하는 상기 제 1 전극의 크림 땜납에 착지되도록, 상기 제 1 전자 부품을 상기 기판에 탑재하는 제 3 공정과, 상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 수지 도포 장치에 의하여, 상기 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 적어도 하나의 보강 위치에, 열경화성 수지를 도포하는 제 4 공정과, 상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 제 2 전자 부품 탑재 장치에 의하여, 상기 복수의 땜납 범프가, 각각 대응하는 상기 제 2 전극에 착지되도록, 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 탑재함과 함께, 상기 보강 위치에 도포된 상기 열경화성 수지를 상기 제 2 전자 부품의 둘레가장자리부에 접촉시키는 제５ 공정과, 상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 리플로우 장치에 의하여, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품이 탑재된 상기 기판을 가열하고, 상기 크림 땜납 및 상기 땜납 범프를 용융시킴과 함께, 상기 열경화성 수지를 경화시키고, 방냉함으로써, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 접합하는 제 6 공정을 구비하며, 상기 제５ 공정은, 상기 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치된 상기 제 2 전자부품 탑재장치에 의하여 행해진다.
본 발명의 전자 부품 실장 라인 및 전자 부품 실장 방법에 의하면, 보강용 수지로서 공급되는 열경화성 수지가, 경시적으로 형태가 무너져 퍼지거나 변형하거나 하는 것을 원인으로 하는, 전자 부품의 접합부의 접합 불량을 억제할 수 있다.
본 발명의 신규 특징을 첨부의 청구범위에 기술하지만, 본 발명은, 구성 및 내용 양쪽에 관하여, 본 발명의 다른 목적 및 특징과 아울러, 도면을 조합한 이하의 상세한 설명에 의해 한층 더 잘 이해될 것이다.
도 1은, 칩형의 제 1 전자 부품의 사시도이다.
도 2a는, 복수의 땜납 범프를 가지는 제 2 전자 부품의 종단면도이다.
도 2b는, 상기 제 2 전자 부품의 저면도이다.
도 3은, 전자 부품이 탑재되기 전의 기판의 일례의 종단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 부품 실장 라인의 전체 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 부품 실장 라인의 일부분인, 제 1 전자 부품 탑재 장치와 보강용 수지 도포 장치와 제 2 전자 부품 탑재 장치를 접속한 구성을 위쪽에서 본 구성도이다.
도 6a는, 플럭스의 도막을 형성하는 전사 유닛을 위쪽에서 본 모식도이다.
도 6b는, 상기 전사 유닛이 플럭스의 도막을 형성하는 동작을 나타내는 단면 모식도이다.
도 6c는, 상기 전사 유닛이 형성된 플럭스의 도막에 CSP의 땜납 범프를 접촉시켜 플럭스를 전사하는 동작을 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 부품 실장 방법의 전반의 공정을 설명하는 설명도이다.
도 8은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 전자 부품 실장 방법의 후반의 공정을 설명하는 설명도이다.
도 9는, 제 2 전자 부품의 높이와 보강용 수지의 높이의 관계를 설명하는 단면도이다.
처음에, 본 발명의 전자 부품 실장 라인으로 제조되는 실장 기판을 구성하는 제 1 전자 부품, 제 2 전자 부품 및 기판에 대하여 설명한다.
도 1은, 제 1 전자 부품(200)의 일례의 사시도이다. 제 1 전자 부품(200)은, 크림 땜납으로 접합되는 적어도 하나의 접속용 단자(201)를 가진다. 크림 땜납으로 접합되는 전자 부품으로서는, 예를 들면 0402사이즈나 1005사이즈로 대표되는 칩 부품 외, 트랜지스터 등의 리드 부착 부품 등을 들 수 있다. 또, 범프 부착 부품이라도 크림 땜납을 통하여 접합되고, 보강용 수지에 의한 보강이나 범프에 플럭스를 도포(전사)하는 것을 필요로 하지 않는 부품은, 제 1 전자 부품으로 분류된다.
도 2a는, 제 2 전자 부품(210)의 일례의 종단면도이며, 도 2b는 그 저면도이다. 제 2 전자 부품(210)은, 얇은 부품 내 기판(211)의 상면에 실장된 반도체소자(212)를 밀봉 수지(213)로 밀봉 한 CSP이다. 부품 내 기판(211)의 하면은, 제 2 전자 부품(210)의 주면(211s)을 구성하고 있고, 주면(211s)에는 복수의 단자가 규칙적으로 행렬 형상으로 배열되며, 각각의 단자에는, 땜납 범프(214)가 설치되어 있다. 제 2 전자 부품은, 보강용 수지에 의한 보강의 대상이 되는 부품이며, 기판에 탑재되기 전에, 땜납 범프(214)에는 플럭스가 도포(전사)된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(101)은, 제 1 전자 부품(200)의 접속용 단자(201)와 접속되는 제 1 전극(102a)이 설치된 제 1 탑재 영역 및 제 2 전자 부품(210)의 복수의 땜납 범프(214)와 접속되는 복수의 제 2 전극(102b)이 설치된 제 2 탑재 영역을 구비한다. 또, 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부, 즉 제 2 전자 부품(210)의 둘레가장자리부에 대응하는 영역에는, 보강용 수지, 즉 열경화성 수지가 도포되는 적어도 하나의 보강 위치(104)가 설정되어 있다.
보강 위치(104)는, 기판(101)의 복수의 제 2 전극(102b)이 설치된 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에, 통상은 복수 설정된다. 여기서, 기판(101)의 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부란, 제 2 탑재 영역에 탑재되는 제 2 전자 부품(210)의 주면(211s)의 둘레가장자리부(211x)에 대응하는 틀 형상 영역이다. 보강 위치(104)는, 그 틀 형상 영역의 소정 개소로 설정된다. 일반적인 CSP의 주면의 형상은 사각형이다. 사각형의 제 2 전자 부품에 있어서는, 적어도, 그 네 귀퉁이 또는 그 근방에 대응하도록, 복수의 보강 위치를 설정하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 전자 부품 실장 라인의 장치 구성의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 4에, 본 실시 형태에 따른 전자 부품 실장 라인(300)의 장치 구성의 전체상을 나타낸다.
전자 부품 실장 라인은, 복수의 장치를 기판 반송 컨베이어로 연결한 것이며, 연결한 기판 반송 컨베이어에 의하여 기판을 상류에서 하류로 이동시키면서, 기판에 크림 땜납 인쇄, 전자 부품 탑재, 리플로우 등을 차례로 행하는 것이다. 본 실시 형태에 따른 전자 부품 실장 라인(300)은,
(i) 전자 부품을 실장하기 위한 기판(101)을 공급하는 기판 공급 장치(301)와,
(ⅱ) 기판 공급 장치(301)로부터 공급된 기판(101)의 제 1 탑재 영역에 설치된 소정의 전극(제 1 전극(102a))에, 스크린 인쇄에 의해 크림 땜납을 도포하는 스크린 인쇄장치(302)와,
(ⅲ) 크림 땜납이 도포된 제 1 전극(102a)에 제 1 전자 부품(200)을 탑재하는 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)와,
(ⅳ) 기판(101)의 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 복수의 보강 위치(104)에, 보강용 수지(105)를 도포하는 보강용 수지 도포 장치(304)와,
(v) 보강용 수지 도포 장치(304)로부터 반송된 기판(101)의 제 2 탑재 영역에, 제 2 전자 부품(210)을 탑재하는 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)와,
(ⅵ) 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)의 후공정으로 배치되는, 기판(101)을 가열하고 땜납을 용융시킴으로써 제 1 전자 부품(200) 및 제 2 전자 부품(210)을 기판(101)에 땜납 접합하는 리플로우 장치(306)와,
(ⅶ) 기판회수장치(307)를 구비한다.
도 5는, 전자 부품 실장 라인(300)의 일부분인, 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)와, 보강용 수지 도포 장치(304)와, 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)를 접속한 구성을 위쪽에서 본 구성도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)와 보강용 수지 도포 장치(304)와 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 각 장치의 기판 반송 컨베이어(309a, 309b, 309c)를 연결함으로써, 스크린 인쇄장치(302)로부터 반송되어 온 기판(101)을 반송하기 위한 라인을 구성하고 있다. 기판 반송 컨베이어(309a, 309b, 309c)는, 각 장치에 있어서, 전자 부품의 탑재나 수지의 도포를 행하는 작업 위치까지 기판을 반송하여 위치 결정하기 위한 기판 유지부로서 기능한다. 한편, 도 5중의 화살표는, 전자 부품 실장 라인(300)의 상류에서 하류로의 진행 방향을 나타낸다.
제 1 전자 부품 탑재 장치(303)는, 스크린 인쇄장치(302)로부터 반송되어 온 기판(101) 상의 제 1 전극(102a)에 제 1 전자 부품(200)을 탑재한다. 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)는, 중앙부에 배치된 기판 반송 컨베이어(309a)와, 기판 반송 컨베이어(309a)의 측방에 배치된 제 1 부품 공급부(313)와, 탑재 헤드(323)를 구비한다. 제 1 부품 공급부(313)에는, 제 1 전자 부품(200)을 공급하기 위한 테이프 피더(Tape feeder)가 복수 개 배치되어 있다. 탑재 헤드(323)는 XY 이동기구(도시하지 않음)에 지지되어 있고, 소정의 제어부에 의한 XY 이동기구의 제어에 의하여, 제 1 부품 공급부(313)로부터 기판 반송 컨베이어(309a)의 위쪽 공간을 이동한다.
탑재 헤드(323)는, 내장된 승강기구에 의하여 승강 동작을 행하는 흡인 노즐(323d)을 구비하고 있고, 흡인 노즐(323d)의 승강 동작과 흡인에 의하여 제 1 부품 공급부(313)로부터 제 1 전자 부품(200)을 픽업하며, 기판(101)의 제 1 탑재 영역의 위쪽으로부터의 승강 동작과 흡인 해제(진공 파괴)에 의하여 제 1 전자부품(200)을 기판(101)에 탑재한다.
탑재 헤드(323)는, 제 1 전자 부품(200)의 접속용 단자(201)를, 각각 대응하는 미리 크림 땜납이 도포된 제 1 전극(102a)에 착지시키도록, 기판(101)에 탑재한다.
보강용 수지 도포 장치(304)는, 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)로부터 반송되어 온 기판(101) 상의 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 보강 위치(104)에, 보강용 수지(105)를 도포한다. 보강용 수지 도포 장치(304)는, 중앙부에 배치된 기판 반송 컨베이어(309b)와, 보강용 수지(105)를 토출하는 도포 노즐(324d)을 가지는 도포 헤드(324)를 구비하고 있다. 도포 헤드(324)는 XYZ 이동기구(도시하지 않음)에 지지되어 있고, 소정의 제어부에 의한 XYZ 이동기구의 제어에 의하여, 기판 반송 컨베이어(309b)의 위쪽 공간을, 수평 방향 및 상하 방향으로 이동한다. 도포 헤드(324)의 이동 및 도포 노즐(324d)로부터의 보강용 수지(105)의 토출 등의 동작은, 제어부로부터의 지령에 의해 제어된다.
제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 보강용 수지 도포 장치(304)로부터 반송되어 온 기판(101) 상의 제 2 전극(102b)에, 제 2 전자 부품(210)을 탑재한다. 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 중앙부에 배치된 기판 반송 컨베이어(309c)와, 제 2 부품 공급부(315)와, 탑재 헤드(325)를 구비한다. 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 기판 반송 컨베이어(309c)를 보강용 수지 도포 장치(304)의 기판 반송 컨베이어(309b)에 연결된 상태로 배치, 즉 보강용 수지 도포 장치(304)의 하류에 인접 배치되어 있다. 이 때문에, 보강용 수지 도포 장치(304)로 보강용 수지의 도포를 끝낸 기판은, 즉시 제 2 전자 부품 탑재 장치로 반송되며, 보강용 수지가 형태가 무너지기 전에 제 2 전자 부품이 탑재된다. 제 2 부품 공급부(315)는 트레이피더(Tray feeder)이며, 복수의 제 2 전자 부품(210)을 수납한 트레이가 배치되어 있다. 탑재 헤드(325)는 XY 이동기구(도시하지 않음)에 지지되어 있고, 소정의 제어부에 의한 XY 이동기구의 제어에 의하여, 제 2 부품 공급부(315)로부터 기판 반송 컨베이어(309c)의 위쪽 공간을 이동한다.
탑재 헤드(325)는, 내장된 승강기구에 의하여 승강 동작을 행하는 흡인 노즐(325d)을 구비하고 있으며, 흡인 노즐(325d)의 승강 동작과 흡인에 의하여 제 2 부품 공급부(315)로부터 제 2 전자 부품(210)을 픽업하고, 기판(101)의 제 2 탑재 영역의 위쪽으로부터의 승강 동작과 흡인 해제(진공파괴)에 의하여 제 2 전자 부품(210)을 기판(101)에 탑재한다.
제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 플럭스의 도막을 형성하는 전사 유닛(320)을 구비한다. 전사 유닛(320)은, 제 2 전자 부품(210)의 범프(214)에 전사하는데 적합한 두께의 플럭스의 도막을 공급할 수 있는 기구를 가진다. 예를 들면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 아래쪽에 설치된 베이스 테이블(320a)과, 베이스 테이블(320a)의 상면에 설치된 전사 테이블(321)과, 전사 테이블(321)의 위쪽에 배치된 스퀴지 유닛(Squeegee unit)(322)을 구비한다. 스퀴지 유닛(322)은, 전사 테이블(321)의 Y축 방향의 폭과 거의 같은 길이를 가지는 제 1 스퀴지 부재(322a)와 제 2 스퀴지 부재(322b)를 구비하고, 이들은 각각 일정한 간격을 두고 Y축 방향과 평행하게 배치되어 있다. 각 스퀴지 부재는, 스퀴지 유닛(322)에 내장된 승강기구에 의하여 승강 가능하게, 즉 전사 테이블(321)에 형성되는 도막에 대하여 진퇴 가능하게 되어 있다. 도 6b에 나타내는 바와 같이, 전사 유닛(320)은, 전사 테이블(321)에 대하여 스퀴지 유닛(322)을 상대적으로 수평 방향으로 이동시킴으로써, 각 스퀴지 부재로 전사 테이블(321) 내의 플럭스를 얇게 늘려 플럭스의 도막을 형성한다.
탑재 헤드(325)는, 제 2 전자 부품(210)을 픽업한 후, 전사 유닛(320)의 위쪽으로 이동하고, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 흡인 노즐(325d)을 승강 동작시키며 제 2 전자 부품(210)의 땜납 범프(214)를 플럭스(206)의 도막에 접촉시키고, 땜납 범프(214)에 플럭스(206)를 전사한다. 그 후, 탑재 헤드(325)는 기판(101)의 제 2 탑재 영역으로 이동하고, 복수의 땜납 범프(214)를 각각 대응하는 제 2 전극(102b)에 착지시키도록 하며, 제 2 전자 부품(210)을 기판(101)에 탑재한다. 이와 같은 탑재 헤드(325)의 이동은, 소정의 제어부로부터의 지령에 의해 제어된다.
다음에, 본 발명의 전자 부품 실장 라인에 의한 실장 기판의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 우선, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 부품이 탑재되어 있지 않은 기판(101)이 기판 공급 장치(301)로부터 반출되어, 스크린 인쇄장치(302)로 보내진다.
다음에, 스크린 인쇄장치(302)는, 기판(101)의 소정의 전극(제 1 전극(102a))에 크림 땜납(103)을 인쇄하는 땜납 인쇄 공정을 실행한다(도 7(b)). 스크린 인쇄장치(302)는, 크림 땜납의 인쇄가 완료되면 기판(101)을 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)로 향하여 반출된다.
다음에, 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)는, 제 1 전자 부품(200)을 기판(101)에 탑재하는 제 1 전자 부품 탑재 공정을 실행한다. 구체적으로는, 기판 반송 컨베이어(309a)로 기판(101)을 소정의 작업 위치까지 반송하여 위치 결정한다. 다음에, 탑재 헤드(323)의 흡인 노즐(323d)로, 제 1 부품 공급부(313)에 의하여 공급되는 제 1 전자 부품(200)을 흡인하여 유지한다. 그리고, 탑재 헤드(323)를 수평 이동시키고, 제 1 전자 부품(200)을 제 1 탑재 영역에 위치 결정한다.
다음에, 제 1 전자 부품(200)의 접속용 단자(211)가 제 1 전극(102a)에 인쇄된 크림 땜납에 착지되도록, 흡인 노즐(323d)을 승강시킴과 함께 흡인에 의한 유지를 해제하고, 제 1 전자 부품(200)을 기판(101)에 탑재한다. 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)에 의한 제 1 전자 부품의 탑재가 완료되면, 제 1 전자 부품 탑재 장치(303)는, 기판 반송 컨베이어(309a)를 구동하고, 기판(101)을 보강용 수지 도포 장치(304)로 반출한다.
다음에, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 보강용 수지 도포 장치(304)는, 기판(101) 상의 제 2 전자 부품(210)을 탑재하기 위한 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 보강 위치(104)에, 보강용 수지(105)를 도포하는 수지 도포 공정을 실행한다. 구체적으로는, 기판 반송 컨베이어(309b)로 기판(101)을 소정의 작업 위치까지 반송하여 위치 결정한다. 다음에, 도포 헤드(324)를 수평 이동시키고, 도포 노즐(324d)을 보강 위치(104)의 위쪽에 위치 결정한다. 그리고, 도포 노즐(324d)로부터 보강용 수지(105)를 보강 위치(104)로 도포한다. 보강용 수지(105)의 도포 패턴은, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 사각형의 제 2 전자 부품의 둘레가장자리부의 네 귀퉁이에 대응하는 보강 위치에 도포된다.
보강용 수지(105)는, 후공정으로 탑재되는 제 2 전자 부품(210)의 패키지를 구성하는 부품 내 기판(211)에 접촉 가능한 높이로 도포된다. 즉, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 제 2 전자 부품(210)을 탑재했을 때에, 제 2 전자 부품(210)의 부품 내 기판(211)에 닿는 높이가 되도록, 보강용 수지(105)의 점도나 틱소트로피성(Thixotropy)이 조정되고 있다.
한편, 보강용 수지로서는, 열경화성 수지가 이용된다. 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레탄 수지 등을 예시할 수 있다.
보강용 수지 도포 장치(304)는, 모든 보강 위치(104)로의 보강용 수지(105)의 도포를 끝내면, 기판 반송 컨베이어(309b)를 구동하고, 기판(101)을 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)로 반출된다.
다음에, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는, 제 2 전자 부품(210)을 기판(101)에 탑재되는 제 2 전자 부품 탑재 공정을 실행한다. 구체적으로는, 기판 반송 컨베이어(309c)로 기판(101)을 소정의 작업 위치까지 반송하여 위치 결정한다. 다음에, 탑재 헤드(325)의 흡인 노즐(325d)로, 제 2 부품 공급부(315)에 의하여 공급되는 제 2 전자 부품(210)을 흡인하여 유지한다. 그리고, 탑재 헤드(325)를 수평 이동시키고, 제 2 전자 부품(210)을 플럭스의 도막을 형성하는 전사 유닛(320)의 위쪽에 위치 결정한다. 다음에, 흡인을 유지한 채 흡인 노즐(325d)을 승강시킴으로써, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 플럭스(206)의 도막에 제 2 전자 부품(210)의 범프(214)를 접촉시키고, 플럭스(206)를 복수의 범프(214)로 전사한다.
플럭스(206)는, 땜납 접합 시에 전극 표면 및 범프 표면에 존재하는 산화물 등을 제거하는 활성 작용을 가지는 재료이면 좋다. 플럭스의 조성은, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 로진(Rosin)과 같은 베이스제, 유기산이나 할로겐화물 등의 활성제, 용제, 틱소트리피성 부여제 등을 포함한다. 플럭스는, 열경화성 수지의 성분을 포함하는 열경화성 플럭스라도 좋다.
그 후, 탑재 헤드(325)를 수평 이동시키고, 제 2 전자 부품(210)을 제 2 탑재 영역에 위치 결정한다. 그리고, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 제 2 전자 부품(210)의 플럭스(206)가 도포된 복수의 범프(214)를, 각각 대응하는 제 2 전극(102b)에 착지시킨다.
여기서, 보강용 수지 도포 장치(304)로 보강 위치(104)에 도포된 보강용 수지(105)는, 도포 직후부터 유동하기 시작하지만, 보강용 수지 도포 장치(304)의 하류에 인접 배치된 제 2 전자 부품 탑재 장치에 의하여 제 2 전자 부품(210)을 탑재하므로, 크게 형태가 무너지기 전에 보강용 수지(105)를 제 2 전자 부품(210)의 둘레가장자리부(211x)에 접촉시킬 수 있다. 또, 제 2 전자 부품(210)과 접촉함으로써 보강용 수지(105)의 유동은 억제되므로, 보강용 수지(105)가 인접하는 제 1 전극(102a) 상의 크림 땜납과 접촉하여 접합 불량을 유발할 가능성은 저감된다.
제 2 전자 부품 탑재 장치(305)에 의한 제 2 전자 부품의 탑재가 완료되면, 제 2 전자 부품 탑재 장치(305)는 기판 반송 컨베이어(309c)를 구동하여 기판(101)을 리플로우 장치(306)로 반출된다.
다음에, 리플로우 장치(306)는 기판(101)을 로 내에서 가열하고 땜납을 용융 하는 리플로우 공정을 행한다. 리플로우 공정에서는, 제 1 전자 부품(200) 및 제 2 전자 부품(210)을 탑재한 기판(101)이 가열된다. 리플로우 장치 내에서, 용융한 땜납 범프 및 크림 땜납이 넓게 퍼진다. 또, 보강용 수지(105)가 경화되어 도 8(d)에 나타내는 바와 같이, 수지 보강부(105a)가 형성된다. 그 결과, 기판(101)의 표면에, 제 1 전자 부품(200) 및 제 2 전자 부품(210)이 땜납에 의해 접합된 실장 구조체(실장 기판)가 얻어진다. 리플로우 공정 중, 보강용 수지(105)는 제 2 전자 부품과 접촉하고, 한편, 제 1 전극 상의 크림 땜납과는 접촉하지 않기 때문에, 제 1 전자 부품(200) 및 제 2 전자 부품(210)은 양호한 상태로 기판(101)에 실장된다. 그 후, 기판(101)은 리플로우 장치(306)로부터 반출되어 기판 회수 장치(307)에 의해 회수된다.
한편, 전자 부품 실장 라인의 구성은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 보강용 수지 도포 장치와 그 하류에 인접 배치되는 제 2 전자 부품 탑재 장치를 가지는 구성을 무너뜨리지 않는 범위에서 적당 변경 가능하다. 예를 들면, 스크린 인쇄 장치와 제 1 전자 부품 탑재 장치와의 사이 및/또는, 리플로우 장치와 기판 회수 장치와의 사이에, 검사 장치를 배치해도 좋다. 또, 보강용 수지 도포 장치와는 별도로, 각종 전자 부품의 가 고정용 접착제를 도포하는 접착제 도포 장치를, 스크린 인쇄 장치의 하류에 배치해도 좋다.
전자 부품 실장 라인은, 제 1 전자 부품 탑재 장치를 복수 포함하는 구성이라도 좋다. 이 경우, 일부의 제 1 전자 부품 탑재 장치를 제 2 전자 부품 탑재 장치의 하류에 배치해도 좋다. 또, 전자 부품 실장 라인은, 제 2 전자 부품 탑재 장치를 복수 포함하는 구성이라도 좋다. 이 경우, 적어도 하나의 제 2 전자 부품 탑재 장치가 보강용 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치하고 있으면 좋다. 또, 보강용 수지 도포 장치와 그 하류에 인접 배치되는 제 2 전자 부품 탑재 장치와의 그룹을 복수 포함하는 구성이라도 좋다.
보강용 수지 도포 장치는, 보강용 수지를 도포하는 전용 장치일 필요는 없고, 가 고정용 접착제 등, 다른 종류의 접착제나 수지를 도포하는 기능을 가지는 다용도 타입의 장치라도 좋다.
제 1 전자 부품 탑재 장치는, 제 1 전자 부품 이외의 전자 부품을 탑재하는 기능을 가지는 다기능형 장치라도 좋다. 마찬가지로, 제 2 전자 부품 탑재 장치는, 제 2 전자 부품 이외의 전자 부품을 탑재하는 기능을 가지는 다기능형 장치라도 좋다. 즉, 전자 부품 실장 라인에 구비되었을 때, 제 1 전자 부품 탑재 장치나 제 2 전자 부품 탑재 장치로서 기능하는 장치이면, 특히 한정되지 않고 이용할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 전자 부품 실장 라인에 의하면, 보강용 수지로서 공급되는 열경화성 수지가, 경시적으로 형태가 무너져 퍼지거나 변형하거나 하는 것을 원인으로 하는, 땜납 범프를 이용한 접합부의 접합 불량을 억제할 수 있다. 따라서, CSP와 칩형 전자 부품을 다수 혼재하는 표면 실장 분야에 있어서 유용하다.
본 발명을 현시점에서의 바람직한 실시 형태에 관하여 설명했지만, 그와 같은 개시를 한정적으로 해석해서는 안 된다. 여러 가지의 변형 및 개변은, 상기 개시를 독해함으로써 본 발명에 속하는 기술 분야에 있어서의 당업자에게는 틀림없이 밝혀질 것이다. 따라서, 첨부의 청구범위는, 본 발명의 진정한 정신 및 범위로부터 일탈하지 않고, 모든 변형 및 개변을 포함한다고 해석되어야 할 것이다.
101：기판(프린트 배선판)
101a：제 1 전극
102b：제 2 전극
103：크림 땜납,
104：보강 위치
105：보강용 수지
200：제 1 전자 부품
201：접속용 단자
210：제 2 전자 부품
211：부품 내 기판
211s：주면
211x：둘레가장자리부
212：반도체소자
213：밀봉 수지
214：범프
300：전자 부품 실장 라인
301：기판 공급 장치
302：스크린 인쇄 장치
303：제 1 전자 부품 탑재 장치
304：보강용 수지 도포 장치
305：제 2 전자 부품 탑재 장치
306：리플로우 장치
307：기판 회수 장치
309a, 309b, 309c：기판 반송 컨베이어
313：제 1 부품 공급부
315：제 2 부품 공급부
320：전사 유닛
320a：베이스 테이블
321：전사 테이블
322：스퀴지 유닛
322a：제 1 스퀴지 부재
322b：제 2 스퀴지 부재
323：탑재 헤드
323d:흡인 노즐
324:도포 헤드
324d：도포 노즐
325：탑재 헤드
325 d：흡인 노즐

Claims (4)

  1. 기판을 상류에서 하류로 이동시키면서 기판에 크림 땜납 인쇄, 전자 부품 탑재 및 리플로우를 차례로 행하는 전자 부품 실장 라인으로서,
    크림 땜납을 통하여 탑재되는 제 1 전자 부품을 탑재하는 제 1 탑재 영역 및 복수의 땜납 범프를 가지는 제 2 전자 부품을 탑재하는 제 2 탑재 영역을 가지는 기판을 공급하는 기판 공급 장치와,
    상기 기판 공급 장치로부터 공급된 상기 기판의 상기 제 1 탑재 영역에, 크림 땜납을 도포하는 스크린 인쇄 장치와,
    상기 스크린 인쇄 장치에 의하여 크림 땜납이 도포된 기판의 상기 제 1 탑재 영역에, 상기 제 1 전자 부품을 탑재하는 제 1 전자 부품 탑재 장치와,
    상기 제 1 탑재 영역에 제 1 전자 부품을 탑재한 기판의 상기 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 적어도 하나의 보강 위치에, 열경화성 수지를 도포하는 수지 도포 장치와,
    상기 열경화성 수지가 도포된 기판의 상기 제 2 탑재 영역에, 상기 제 2 전자 부품을, 그 둘레가장자리부와 상기 보강 위치에 도포된 열경화성 수지가 접촉되도록 탑재하는 제 2 전자 부품 탑재 장치와,
    상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품이 탑재된 기판을 가열하고, 상기 크림 땜납 및 상기 땜납 범프를 용융시킴과 함께, 상기 열경화성 수지를 경화시키고, 방냉함으로써, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 접합하는 리플로우 장치를 구비하고,
    상기 제 2 전자 부품 탑재 장치는, 상기 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치되어 있는, 전자 부품 실장 라인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전자 부품 탑재 장치가, 플럭스의 도막을 형성하는 전사 유닛을 가지고, 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 탑재하기 전에, 상기 제 2 전자 부품의 상기 복수의 땜납 범프를 상기 플럭스의 도막에 접촉시켜서, 상기 땜납 범프에 상기 플럭스를 전사하는, 전자 부품 실장 라인.
  3. 전자 부품 실장 라인의 상류에서 하류로 기판을 이동시키면서, 크림 땜납에 의해 접속되는 복수의 접속용 단자를 가지는 제 1 전자 부품 및 복수의 땜납 범프를 가지는 제 2 전자 부품을 기판에 실장하는 전자 부품 실장 방법으로서,
    복수의 상기 접속용 단자에 접속되는 복수의 제 1 전극을 포함하는 제 1 탑재 영역과 복수의 상기 땜납 범프에 접속되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 제 2 탑재 영역을 구비한 기판을 준비하는 제 1공정과,
    상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 스크린 인쇄 장치에 의하여, 상기 제 1 전극에 크림 땜납을 도포하는 제 2 공정과,
    상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 제 1 전자 부품 탑재 장치에 의하여, 복수의 상기 접속용 단자가 각각 대응하는 상기 제 1 전극의 크림 땜납에 착지되도록, 상기 제 1 전자 부품을 상기 기판에 탑재하는 제 3 공정과,
    상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 수지 도포 장치에 의하여, 상기 제 2 탑재 영역의 둘레가장자리부에 설정된 적어도 하나의 보강 위치에, 열경화성 수지를 도포하는 제 4 공정과,
    상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 제 2 전자 부품 탑재 장치에 의하여, 상기 복수의 땜납 범프가, 각각 대응하는 상기 제 2 전극에 착지되도록, 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 탑재함과 함께, 상기 보강 위치에 도포된 상기 열경화성 수지를 상기 제 2 전자 부품의 둘레가장자리부에 접촉시키는 제５ 공정과,
    상기 전자 부품 실장 라인에 배치된 리플로우 장치에 의하여, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품이 탑재된 상기 기판을 가열하고, 상기 크림 땜납 및 상기 땜납 범프를 용융시킴과 함께, 상기 열경화성 수지를 경화시키고, 방냉함으로써, 상기 제 1 전자 부품 및 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 접합하는 제 6 공정을 구비하며,
    상기 제５ 공정은, 상기 수지 도포 장치의 하류에 인접 배치된 상기 제 2 전자 부품 탑재 장치에 의하여 행하는, 전자 부품 실장 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 전자 부품 탑재 장치가, 플럭스의 도막을 형성하는 전사 유닛을 가지고,
    상기 제 ５ 공정에서, 상기 제 2 전자 부품을 상기 기판에 탑재하기 전에, 상기 제 2 전자 부품의 상기 복수의 땜납 범프를, 상기 플럭스의 도막에 접촉시켜서, 상기 땜납 범프에 상기 플럭스를 전사하는, 전자 부품 실장 방법.
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