KR20190037177A - 소자 실장 장치, 소자 실장 방법 및 소자 실장 기판 제조 방법 - Google Patents

소자 실장 장치, 소자 실장 방법 및 소자 실장 기판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 용이하면서 또한 보다 확실하게 다행다열의 소자를 픽업할 수 있고, 일괄적으로 기판에 실장할 수 있는 소자 실장 장치 및 소자 실장 방법을 제공한다.
[해결수단] 이송부(5)는, 소자(E)를 스톡하는 캐리어(C)가 배치된 캐리어대(3)와 기판(S)이 배치된 실장대(4) 사이를 이동함과 더불어, 캐리어(C)로부터 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업하고, 픽업한 다행다열의 소자(E)를 기판(S)으로 일괄적으로 옮긴다. 이 이송부(5)는, 다행다열의 소자(E)를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 점착 시트(A)를 유지한다. 그리고, 이송부(5)는, 캐리어(C)에 점착 시트(A)를 밀어붙여 다행다열의 소자(E)를 점착 시트(A)에 접착함으로써, 캐리어(C)로부터 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업한다.

Description

소자 실장 장치, 소자 실장 방법 및 소자 실장 기판 제조 방법{DEVICE AND METHOD FOR MOUNTING ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING A SUBSTRATE ON WHICH AN ELEMENT IS MOUNTED}
본 발명은 소자 실장 장치, 소자 실장 방법 및 소자 실장 기판 제조 방법에 관한 것이다.
회로 패턴이 형성된 기판에 반도체 소자, 저항 및 콘덴서 등의 소자를 실장하는 소자 실장 장치가 보급되고 있다. 소자 실장 장치는, 소자가 스톡된 소자 공급체와 소자를 실장하는 기판 사이를 왕복하는 소자 이송부를 갖는다. 이송부는, 소자를 하나씩 소자 공급체로부터 픽업하고, 기판까지 소자를 유지하여 반송하여, 기판 상에 소자를 이탈시킨다. 기판에는 ACF(Anisotropic Conductive Film), ACP(Anisotropic Conductive Paste), NCF(Non Conductive Film), NCP(Non Conductive Paste) 또는 균질 공정(共晶) 땜납 등의 도전성 접합 재료가 형성되어 있고, 기판에 소자를 배치하고 나서 가열 가압함으로써 소자가 기판에 실장된다.
이송부에 의한 소자의 유지 방법으로서는 진공 흡착이나 정전 흡착 등의 흡착이 많이 이용되고 있다. 진공 흡착이 채용되는 경우, 소자 실장 장치의 이송부에는 흡인 구멍이 형성된다. 흡인 구멍에는 콤프레셔나 이젝터를 갖는 공기압 회로에 접속되어 있고, 흡인 구멍에는 부압이 발생한다. 이송부는, 부압에 의해 흡인 구멍으로 소자를 빨아 당김으로써 소자 공급체로부터 소자를 픽업하고, 기판까지 반송하여, 진공 파괴나 대기 개방 등에 의한 부압 해제에 의해서 기판에서 소자를 떼어놓는다. 정전 흡착이 채용되는 경우, 베이스 기판에 다수의 메사형 구조체가 형성되고, 메사형 구조체에 전극 및 유전체층이 마련된다. 이 메사형 구조체를 갖는 정전력 발생부가 소자에 대한 국소적인 흡착점이 되어, 전압의 인가에 의한 정전력에 의해서 각 정전력 발생부에 소자를 빨아 당긴다.
최근 소자의 미소화가 매우 빠른 페이스로 진전되고 있다. 한 변의 사이즈가 50 ㎛나 10 ㎛와 같은 200 ㎛ 이하인 소자도 제안되어 있다. 이들 소자는, 예컨대 50 ㎛나 10 ㎛와 같은 미니 LED나 마이크로 LED이며, 디스플레이용의 표시 기판에 RGB의 각 화소로서 다행다열(多行多列)로 배열되고, 또한 백라이트의 발광체로서 조명 기판에 배열된다.
특허문헌 1: 일본 특허공표 2015-505736호 공보
이송부에 의해 미소한 소자를 흡착 유지하는 경우, 미소화된 소자보다 더욱 작은 흡인 구멍 또는 메사형 구조체를 준비할 필요가 있어, 상호 미소하게 된 소자와 이들 흡착부를 정밀도 좋게 위치 맞추기가 어려워지고 있다. 예컨대, 10 ㎛의 소자를 3 ㎛의 흡인 구멍으로 흡착하는 경우, 소자와 흡인 구멍이 4 ㎛ 위치 어긋나는 것만으로 흡인 구멍을 소자로 막을 수 없어 흡인력이 저하하거나, 또는 흡인 구멍에 소자가 빠져들어 기울어 버려, 픽업에 실패하거나, 기판으로의 이송 중에 소자가 탈락되어 버린다.
소자와 흡인 구멍이나 메사형 구조체와 같은 흡착부가 각각 1개인 경우에는, 흡착부의 위치를 높은 정밀도로 관리하거나, 흡착부와 소자를 상대적으로 이동시켜 서로의 위치를 높은 정밀도로 보정함으로써, 미소화된 흡착부와 소자라도 서로의 위치를 합치시키는 것은 가능하다. 그러나, 생산 효율의 관점에서 다행다열의 소자를 일괄적으로 픽업하여 일괄적으로 기판에 실장하는 필요성에 몰리는 경우도 있다. 예컨대, LED를 화소로서 표시 기판에 탑재하는 경우, 표시 기판이 4 K 대응이라면, RGB 중의 한 색으로 적어도 800만개 이상의 LED를 표시 기판에 실장할 필요가 있어, 생산 효율의 관점에서, 다행다열의 LED를 일괄적으로 픽업하여 일괄적으로 기판에 실장할 필요가 있다.
다행다열의 미소한 소자를 일괄적으로 취급하는 경우에는, 다행다열의 소자와 다행다열의 흡착부 모두가 개개로 정밀도 좋게 합치해야만 한다. 그러나, 다행다열의 소자와 다행다열의 흡착부 모두를 정밀도 좋게 위치 맞출 수 있도록 관리하는 것은, 소자와 흡착부가 각각 1개인 경우와 비교하여도 매우 어렵다. 더구나, 모든 소자와 흡착부의 위치를 개별로 보정하는 것은 불가능에 가깝기 때문에, 다행다열의 소자의 일부가 흡착부와 위치가 어긋나 있으면 이것을 해결하기는 어렵다.
그러면, 소자 공급체로부터 소자를 남겨 버리거나, 흡착 불충분하게 유지해 버림으로써 반송 중에 소자를 탈락시켜 버리거나 하여, 소자가 실장되지 않은 영역이 존재하는 기판으로 되어 버린다. 즉, 제품의 수율이 저하되어 버리거나, 미실장 영역을 하나씩 소자로 메워 가는 후작업이 필요하게 되어 생산 효율이 저하되어 버리거나 한다.
본 발명은, 상술한 것과 같은 과제를 해결하기 위해서 제안된 것으로, 용이하면서 또한 보다 확실하게 다행다열의 소자를 일괄적으로 픽업할 수 있고, 일괄적으로 기판에 실장할 수 있는 소자 실장 장치, 소자 실장 방법 및 소자 실장 기판 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 소자 실장 장치는, 소자가 어레이형으로 정렬된 소자 공급체가 배치되는 공급대와, 상기 소자가 어레이형으로 배치되는 기판이 배치되는 실장대와, 상기 공급대와 상기 실장대 사이를 여러 번 왕복 이동하여, 상기 공급대로 되돌아갈 때마다, 상기 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열씩 상기 소자를 픽업하고, 상기 실장대에 이를 때마다, 다행다열씩 픽업한 상기 소자를 상기 기판으로 옮기는 이송부를 포함하고,
상기 이송부는, 상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 시트이며, 규정 온도에 의해 점착력이 상실 또는 저하되는 점착 시트를 유지하는 유지부와, 상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 규정 온도이상으로 상기 유지부를 가열하는 히터를 가지고, 상기 소자 공급체에 상기 점착 시트를 밀어붙여 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착함으로써, 상기 소자 공급체로부터 상기 다행다열의 소자를 한 번에 픽업하고, 상기 규정 온도 이상으로 가열함으로써, 픽업한 상기 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시켜 상기 기판으로 일괄적으로 옮기는 것을 특징으로 한다.
상기 점착 시트는, 규정 온도에 의해서 점착력이 상실 또는 저하되는 열 박리 시트이며, 상기 이송부는, 상기 점착 시트를 유지하는 유지부와, 상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 규정 온도 이상으로 상기 유지부를 가열하는 히터를 갖도록 하여도 좋다.
상기 유지부는, 상기 점착 시트의 유지면이 직사각형 형상을 가지고, 한 변의 길이가 120 mm 이하이도록 하여도 좋다.
상기 유지부는, 열팽창 계수가 18×10-6/K 이하인 소재로 구성되도록 하여도 좋다.
상기 소자 공급체는, 상기 유지부의 상기 점착 시트보다 낮은 온도에서 점착력이 상실 또는 저하하는 별도의 점착 시트를 포함하며, 상기 별도의 점착 시트에 상기 소자를 어레이형으로 접착하여 이루어지고, 상기 히터는, 상기 유지부가 상기 소자를 픽업할 때, 상기 유지부가 유지하는 상기 점착 시트가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도보다 낮게, 상기 소자 공급체가 포함하는 상기 별도의 점착 시트가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도 이상의 온도로 상기 유지부를 가열하도록 하여도 좋다.
상기 히터는, 상기 점착 시트를 통해 상기 유지부에 의해서 유지되고 있는 상기 다행다열의 소자의 배치 위치가 상기 기판에의 배치 위치에 적합할 때까지, 상기 유지부를 가열하여 열팽창시키도록 하여도 좋다.
상기 기판에는 자외선에 의해서 경화되는 도전성 접합 재료가 형성되고, 상기 실장대는, 상기 기판에의 자외선 조사부를 가지고, 상기 히터는, 상기 자외선 조사부가 상기 기판에 자외선을 조사하여, 상기 도전성 접합 재료로 상기 기판과 상기 다행다열의 소자를 접합시키고 나서 상기 헤드를 가열하도록 하여도 좋다.
띠 형상의 상기 점착 시트를 주행시켜, 점착력이 상실 또는 저하되지 않은 영역을 상기 유지부에 공급하는 시트 공급부를 포함하도록 하여도 좋다.
상기 시트 공급부는, 상기 띠 형상의 점착 시트의 주행 경로 도중에, 상기 유지부가 유지하는 상기 점착 시트를 펀칭하는 커터를 포함하도록 하여도 좋다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 소자 실장 방법은, 소자가 어레이형으로 늘어선 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열의 소자를 픽업하고, 픽업한 상기 다행다열의 소자를 기판에 일괄적으로 옮기는 소자 실장 방법으로서, 상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 점착 시트를 상기 소자 공급체에 밀어붙여, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착하는 픽업 단계와, 상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 점착 시트의 점착력이 상실 또는 저하되는 규정 온도 이상으로 상기 점착 시트를 가열시켜, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시키는 실장 단계를 포함하고, 상기 픽업 단계와 상기 실장 단계를 여러 번 반복하여, 상기 소자 공급체로부터 다행다열씩 상기 소자를 픽업하여, 상기 기판으로 다행다열씩 상기 소자를 옮기는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 소자 실장 기판 제조 방법은, 소자가 어레이형으로 늘어선 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열의 소자를 픽업하고, 픽업한 상기 다행다열의 소자를 기판에 일괄적으로 실장하여, 상기 소자가 어레이형으로 실장된 소자 실장 기판을 제조하는 소자 실장 기판 제조 방법으로서, 상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 점착 시트를 상기 소자 공급체에 밀어붙여, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착하는 픽업 단계와, 상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 점착 시트의 점착력이 상실 또는 저하되는 규정 온도 이상으로 상기 점착 시트를 가열시켜, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시키는 실장 단계와, 상기 픽업 단계와 상기 실장 단계를 여러 번 반복하여, 상기 소자 공급체로부터 다행다열씩 상기 소자를 픽업하여, 상기 기판으로 다행다열씩 상기 소자를 옮김으로써, 상기 기판 상에 상기 소자가 어레이형으로 실장된 소자 실장 기판을 제조하는 반복단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 이송부에 의한 소자의 유지 방법을 점착 시트에 의한 접착으로 했기 때문에, 다행다열의 소자 모두를 각각 핀 포인트에 위치 맞추지 않더라도 간편하면서 또한 보다 확실하게 다행다열의 소자를 픽업할 수 있고, 일괄적으로 기판에 실장할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 소자 실장 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2는 이송부에 장착된 점착 시트를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 열 박리 시트로 이루어지는 점착 시트의 단면도이며, (a)는 가열 전을 도시하고, (b)는 국소적으로 가열한 후를 도시한다.
도 4는 온도와 점착력의 관계 및 헤드의 온도 변위를 도시하는 그래프이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 소자 실장 장치의 상세 구성을 도시하는 정면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 소자 실장 장치의 상세 구성을 도시하는 측면도이다.
도 7은 이송부의 상세 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 시트 공급부의 상세 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 소자 실장 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 소자의 픽업 단계에 있어서의 홀더 시트에 의한 캐리어 상의 소자에의 압접 상태를 도시하는 모식도이다.
도 11은 소자의 픽업 단계에 있어서의 캐리어 상의 소자의 박리 상태를 도시하는 모식도이다.
도 12는 소자의 실장 단계에 있어서의 기판에의 소자의 압접과 가열 상태를 도시하는 모식도이다.
도 13은 소자의 실장 단계에 있어서의 홀더 시트로부터의 소자의 박리와 기판에의 실장 상태를 도시하는 모식도이다.
도 14는 틸트 기구를 갖는 이송부를 도시하는 도면이다.
도 15는 시트 공급부를 갖는 이송부를 도시하는 도면이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 소자 실장 장치에 관한 것으로, 열팽창과 소자의 위치 어긋남을 도시하는 그래프이다.
도 17은 열팽창에 의해서 소자의 위치 어긋남이 보정되는 과정을 도시하는 모식도이다.
도 18은 제3 실시형태에 따른 소자 실장 장치에 관한 것으로, 캐리어대의 구성을 도시하는 도면이다.
도 19는 제3 소자 실장 장치의 실장 과정의 동작을 도시하는 흐름도이다.
본 발명에 따른 소자 실장 장치 및 실장 방법의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
(제1 실시형태)
(개략 구성)
도 1은 소자 실장 장치의 개략 구성을 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 것과 같이, 소자 실장 장치(1) 내에는 캐리어(C)와 기판(S)이 반입되어 있다. 캐리어(C)는 소자(E)를 어레이형으로 스톡한 소자 공급체이다. 어레이형이란, 정해진 패턴에 따라서 복수 행 복수 열로 소자(E)가 배열된 상태를 말하며, 행 방향과 열 방향의 간격이 동일하거나 또는 상이하고, 예컨대 바둑판 모양의 배치, 벌집 모양과 같은 지그재그형의 배치 등이다. 소자(E)는 전자 회로에 사용되는 부품이며, MEMS, 그리고 반도체 소자, 저항 및 콘덴서 등의 칩이 포함되고, 반도체 소자에는 트랜지스터, 다이오드, LED 및 사이리스터 등의 디스크리트 반도체, 그리고 IC나 LSI 등의 집적 회로가 포함된다. LED에는 소위 미니 LED 및 마이크로 LED가 포함된다. 특히 소자(E)에는, 한 변이 200 ㎛ 이하인 소위 미소 부품이 포함된다. 기판(S)은 회로 패턴이 형성되어 이루어지며, 예컨대 미니 LED가 정렬되는 백라이트용의 조명 기판, RGB의 각 마이크로 LED가 화소로서 배열되는 표시 기판이다.
이 소자 실장 장치(1)는 캐리어(C) 상의 소자(E)를 기판(S)에 실장하는 장치이다. 소자 실장 장치(1)는, 한 번에 다행다열의 소자(E)를 캐리어(C)로부터 픽업하고, 픽업한 다행다열의 소자(E)를 기판(S)으로 일괄적으로 바꿔 옮긴다. 그리고, 이 소자 실장 장치(1)는, 캐리어(C)로부터 다행다열씩 소자(E)를 픽업하여 기판(S)으로 다행다열씩 소자(E)를 옮기는 픽업 단계와 실장 단계를 여러 번 반복함으로써, 소자(E)가 어레이형으로 배열된 소자 실장 기판을 제조한다. 또한, 이 소자 실장 장치(1)는 바꿔 옮긴 소자(E)를 기판(S)에 전기적 및 기계적으로 접합한다. 이러한 소자 실장 장치(1)는 다이 본딩 장치 또는 칩 본딩 장치라고도 불린다.
소자 실장 장치(1)는 캐리어대(3), 실장대(4) 및 이송부(5)를 포함하고 있다. 캐리어대(3)는 캐리어(C)가 배치되는 배치면을 갖는 캐리어(C)의 공급대이며, 픽업 포지션(21)에서 정지한다. 즉, 캐리어대(3)는, 캐리어(C) 상에서 어레이형의 배열로 스톡된 소자(E) 중 픽업 대상이 되는 다행다열의 소자(E)군을, 그 중앙 위치가 픽업 포지션(21)에 위치하도록 정지시킨다. 실장대(4)는, 기판(S)이 배치되는 배치면을 갖는 기판(S)의 공급대이며, 실장 포지션(22)에서 정지한다. 즉, 실장대(4)는, 기판(S) 상의 회로 패턴에 있어서, 이송부(5)에 의해서 다행다열의 소자(E)군이 실장되는 회로 패턴을, 그 중앙 위치가 실장 포지션(22)에 위치하도록 정지시킨다.
이송부(5)는 소자(E)를 캐리어(C)에서 기판(S)으로 바꿔 옮긴다. 이 이송부(5)는 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22) 사이를 여러 번 왕복 이동한다. 그리고, 이송부(5)는, 캐리어(C)로 되돌아갈 때마다, 픽업 포지션(21)에서 캐리어대(3)에 배치된 캐리어(C)와 대면하여, 캐리어(C)로부터 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업한다. 또한, 이송부(5)는, 실장대(4)에 이를 때마다, 실장 포지션(22)에서 실장대(4)에 배치된 기판(S)과 대면하여, 유지하고 있는 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 기판(S)에 건네준다. 또한, 픽업 포지션(21)에 있어서 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업하는 일련의 동작을 픽업 단계(S1)라고 부르고, 실장 포지션에 있어서 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 기판(S)에 건네주는 일련의 동작을 실장 단계(S2)라고 부른다.
이송부(5)에 의한 소자(E)의 픽업 방법은 점착이다. 이송부(5)에는 점착 시트(A)가 장착된다. 점착 시트(A)는, 도 2에 도시한 것과 같이, 다행다열의 소자(E)가 배열된 영역과 같거나 약간 넓은 점착 영역(A1)을 한 면에 포함하고 있다. 점착 영역(A1) 내는 빠짐없이 점착력을 갖고 있다. 바꿔 말하면, 다행다열의 소자(E) 모두를 각각 핀 포인트에 위치 맞출 필요는 없고, 점착 시트(A)는, 각 소자(E)가 점착 시트(A)의 어느 한 영역에 접촉하면 점착력을 발휘하여 각 소자(E)를 점착한다. 약간 넓은 점착 영역(A1)이란, 픽업 예정의 소자(E)군과 그 소자(E)군의 하나 외측에 인접하는 소자(E) 사이의 스페이스에까지는 미치지만, 상기 인접하는 소자(E)에는 미달인 범위이다.
이송부(5)는, 이 점착 시트(A)를, 픽업 포지션(21)에서 점착 영역(A1)이 소자(E)를 직면하고, 실장 포지션(22)에서 점착 영역(A1)이 기판(S)을 향하도록 장착하고 있다. 이송부(5)는, 점착 시트(A)를 캐리어(C) 상의 소자(E)에 밀어붙임으로써 소자(E)를 캐리어(C)에서 점착 시트(A)로 옮긴다. 또한, 이송부(5)는, 소자(E)를 기판(S)에 접촉시키고 나서 점착 시트(A)의 점착력을 상실 혹은 저하시켜, 소자(E)를 점착 시트(A)에서 기판(S)으로 이탈시킨다. 이러한 점착 시트(A)는, 일례로서, 규정 온도의 열에 의해 점착력이 상실 혹은 저하되는 열 박리 시트이다.
도 3에 열 박리 시트의 일례를 도시한다. 도 3에 도시한 것과 같이, 점착 시트(A)는 기재(A2)와 점착층(A3)의 2층 구조를 갖는다. 점착층(A3)은 접착제 및 발포 필러(A4)를 포함한다. 발포 필러(A4)는, 탄성을 갖는 껍데기 안에 열에 의해 가스화하여 팽창되는 물질을 충전시켜 이루어진다. 이 점착 시트(A)에서는, 열에 의해 발포 필러(A4)의 체적이 팽창되고, 소자(E)와의 접착 면적이 감소함으로써, 소자(E)에 대한 점착력이 상실 또는 저하된다. 즉, 이송부(5)는, 기판(S)에 소자(E)를 접촉시킨 뒤에 점착 시트(A)를 가열함으로써, 점착 시트(A)로부터 소자(E)를 박리시켜 기판(S)에 건네준다. 또한, 열 박리 시트의 예로서는, 접착층 내에서 고체에서 액체로의 상전이가 생기는 것이라도 좋으며, 열에 의해서 점착력을 제어할 수 있으면 된다.
캐리어(C)가 소자(E)를 유지하는 양태로서도 이 열박리성의 점착 시트(A)를 이용할 수 있다. 이하, 이송부(5)가 갖는 점착 시트(A)와 캐리어(C)가 갖는 점착 시트(A) 양쪽을 호칭하는 경우에는 점착 시트(A)라고 하고, 이송부(5)가 갖는 점착 시트(A)는 홀더 시트(Ah)라고 부르고, 캐리어(C)가 갖는 점착 시트(A)는 캐리어 시트(Ac)라고 부른다.
예컨대, 캐리어(C)는 유리판을 베이스로 한다. 이 유리판의 표면에 캐리어 시트(Ac)가 접착되어 있다. 캐리어 시트(Ac)는 기재(A2)가 유리판의 표면에 대면하도록 접착제 등을 이용하여 접착되어 있다. 소자(E)는 그 캐리어 시트(Ac)의 점착면에 점착되어 있다. 도 4에 도시한 것과 같이, 캐리어 시트(Ac)의 점착력이 상실 또는 저하되는 캐리어 측의 박리 온도(T1)는, 홀더 시트(Ah)의 점착력이 상실 또는 저하되는 홀더 측의 박리 온도(T2)보다 낮다. 예컨대, 발포 필러(A4)의 충전율, 발포 필러(A4)의 크기, 발포 필러(A4) 내의 물질의 선정에 의한 가스화 온도의 조정, 발포 필러(A4)의 껍데기의 종류를 선정함에 따른 껍데기의 탄성 조정에 의해, 캐리어 시트(Ac)와 홀더 시트(Ah)가 점착력을 상실하는 규정 온도를 각각 설정할 수 있다.
이송부(5)는, 픽업 단계(S1)에서, 캐리어 시트(Ac) 상의 소자(E)에 홀더 시트(Ah)를 밀어붙임과 더불어, 캐리어 시트(Ac)를 캐리어 측의 박리 온도(T1) 이상 홀더 측의 박리 온도(T2) 미만의 온도(Te)에서 발열한다. 이에 따라, 이송부(5)는, 홀더 시트(Ah)의 점착력은 유지하면서, 캐리어 시트(Ac)의 점착력을 상실 또는 저하시켜, 캐리어 시트(Ac)로부터 홀더 시트(Ah)에 소자(E)를 전사한다.
또한, 기판(S)에의 소자(E) 접합을 위해서 기판(S) 상에는 미리 도전성 접합 재료가 형성되어 있다. 도전성 접합 재료는, 합금 접합, 도전 입자 압착, 범프 압접 등에 의해, 기판(S)과 소자(E)를 전기적 및 기계적으로 접속하고, 가열에 의해 경화한다. 예컨대, 도전성 접합 재료로서 ACF, ACP, NCF, NCP 또는 균질 공정 땜납이 기판(S)에 형성되어 있다.
이 도전성 접합 재료에 부여하는 프로세스 온도(T3)는, 홀더 시트(Ah)의 점착력을 상실 또는 저하시키는 홀더 측의 박리 온도(T2)보다 높게 설정되어 있다. 그 때문에, 이송부(5)는, 실장 단계(S2)에서, 기판(S) 상에 소자(E)를 압접시키고, 또한 홀더 측의 박리 온도(T2)보다 높은 프로세스 온도(T3)까지 가열함으로써, 홀더 시트(Ah)의 점착력을 상실 또는 저하시켜 소자(E)를 박리시키면서, 도전성 접합 재료에 의해 소자(E)를 기판(S)에 전기적 및 기계적으로 접속한다.
(상세 구성)
이상의 소자 실장 장치(1)를 더욱 상세히 설명한다. 도 5는 소자 실장 장치(1)의 상세 구성을 도시하는 정면도이고, 도 6은 소자 실장 장치(1)의 상세 구성을 도시하는 측면도이다.
도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이, 소자 실장 장치(1)는, 캐리어대(3), 실장대(4) 및 이송부(5)에 더하여, 가대(6), 시트 공급부(7), 시트 배출부(8) 및 승강부(9)를 포함하고 있다. 이하, 가대(6)의 상면과 평행한 1축 방향을 X축 방향이라고 부른다. Y축 방향은 가대(6) 상면과 평행하고 X축과 직교하는 방향이며, Z축 방향은 X축 및 Y축 방향과 직교하는 높이 방향이고, θ 회전이란 Z축 둘레의 회전을 가리킨다. 또한, 가대(6)의 상면에서 가대(6)의 외측으로 Z축 방향을 따라서 멀어지는 방향을 상측이라고 하고, 가대(6)의 상면에서 가대(6)의 내부 방향으로 Z축 방향을 따라서 향하는 방향을 하측이라고 한다.
가대(6)는 상면이 평탄한 테이블이며, 캐리어대(3), 실장대(4), 이송부(5), 시트 공급부(7), 시트 배출부(8) 및 승강부(9)가 설치된다. 가대(6) 내부에는, 소자 실장 장치(1)의 각 부를 제어하는 CPU, ROM, RAM 및 신호 송신 회로를 갖는 컴퓨터 또는 마이크로컴퓨터 등의 제어 수단(11)이 수용되어 있다. 또한, 이송부(5)는 흡착에 의해 홀더 시트(Ah)를 유지하는데, 가대(6)에는, 흡인력이 되는 부압을 이송부(5)에 공급하는 공기압 회로(12)가 수용되고, 제어 수단(11)은 공기압 회로(12) 내의 전자 밸브를 제어하여 부압 발생 및 부압 해제를 전환하는 신호 송신 회로가 마련되어 있다.
캐리어대(3)는 X축 및 Y축 방향으로 2차원형으로 넓어지는 배치면을 갖는다. 이 캐리어대(3)는 X축 구동 기구(31)와 Y축 구동 기구(32)를 포함하고, X축 방향 및 Y축 방향으로 가동이다. X축 방향의 가동 범위에는, 픽업 포지션(21)과 캐리어대(3)에 대하여 캐리어(C)를 반입 및 배출하는 반입/배출 포지션을 포함한다. 이 X축 구동 기구(31)는 캐리어(C)와 이송부(5)의 X축 방향의 위치 맞춤에 이용된다. 또한, Y축 구동 기구(32)는 캐리어(C)와 이송부(5)의 Y축 방향의 위치 맞춤에 이용된다.
이들 X축 구동 기구(31)와 Y축 구동 기구(32)로서는 예컨대 볼나사 기구를 채용할 수 있다. 즉, 각각의 가동 방향을 따라서 레일과 볼나사를 연장시킨다. 볼나사는 회전 모터, 나사축 및 슬라이더에 의해 구성하며, 슬라이더를 나사축에 나사 결합시켜, 회전 모터로 나사축을 축회전시킨다. X축 구동 기구(31)는, Y축 구동 기구(32)의 슬라이더에 고정하여, Y축 구동 기구(32)의 레일에 태운다. 캐리어대(3)는, X축 구동 기구(31)의 슬라이더에 고정하여, X축 구동 기구(31)의 레일에 태운다.
실장대(4)는 X축 및 Y축 방향으로 2차원형으로 넓어지는 배치면을 갖는다. 이 실장대(4)에 관해서도 X축 방향 및 Y축 방향으로 가동이며, 볼나사 기구에 의해 이루어지는 X축 구동 기구(41)와 Y축 구동 기구(42)를 포함하고 있다. Y축 구동 기구(42)는, 주로 실장대(4)에 배치된 기판(S)의 반입 및 배출에 이용되며, 또한 기판(S)과 이송부(5)의 Y축 방향의 위치 맞춤에 이용된다. 또한, X축 구동 기구(41)는 이송부(5)와 기판(S)의 X축 방향의 위치 맞춤에 이용된다.
픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)은 X축 방향으로 간격을 두고서 마련된다. 가대(6)에는, 가대(6) 상면보다 한층 높고, 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)의 줄을 따라서 연장되는 인상대(61)가 설치되어 있다. 이송부(5)는 인상대(61)에 설치되고, 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)을 연결하는 직선을 따라서 자주(自走)하며, 또한 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)에 위치하는 캐리어대(3)와 실장대(4)로 향해서 Z축 방향으로 하강할 수 있게 되어 있다.
즉, 인상대(61)에는 X축 방향을 따라서 레일(63)이 부설되어 있다. 레일(63)은 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22) 사이를 이동하는 이송부(5)의 가이드이다. 레일(63)은, 픽업 포지션(21)에 위치한 캐리어대(3)와 실장 포지션(22)에 위치한 실장대(4)에 도달하는 길이를 갖는다. 레일(63)은 지지부(64)에 의해서 파지되어 있다. 지지부(64)는 이송부(5)를 지지하는 블록체이며, 또한, 회전 모터, 회전 모터로 축회전하게 되는 나사축에 의해 구성되는 볼나사(65)에 의해서 구동한다.
지지부(64)는, 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)을 연결하는 직선상으로 향하여 Y축 방향으로 연장된다. 이송부(5)는 이 지지체(64)의 연장 선단면(67)에 부착되어 있다. 이 연장 선단면(67)에는 Z축 방향으로 연장되는 레일(66)이 부설되어 있다. 이송부(5)는, 이 레일(66)을 파지함으로써 지지체(64)에 부착되며, Z축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 되어 있다.
승강부(9)는, Z축 방향으로 미끄럼 이동 가능하게 되어 있는 이송부(5)를 밀어내림으로써, 픽업 포지션(21)에 위치한 이송부(5)를 캐리어대(3)로 향하여 하강시키고, 또한 실장 포지션(22)에 위치한 이송부(5)를 실장대(4)로 향해서 하강시킨다. 우선, 가대(6)에는, 인상대(61) 후방에 위치하고, 이송부(5)보다 높게 연장되는 지주(62)가 세워져 마련되어 있다. 이 지주(62)는, 상단이 Y축 방향으로 굴곡되며, 이송부(5)의 이동 궤적 바로 위까지 육박하고 있다. 승강부(9)는 이 지주(62)의 연장 선단면(69)에 설치되어 있다.
즉, 지주(62)의 연장 선단면(69)에는 Z축 방향으로 연장되는 레일(91)이 부설되어 있다. 또한 지주(62)의 연장 선단면(69)에는, 회전 모터(92)에 의해서 축회전하는 나사축(93)이 레일(91)에 평행하게 설치되어 있다. 더욱이, 이 레일(91)을 파지하고, 또한 나사축(93)에 나사 결합하여, 접촉 블록(94)이 부착되어 있다. 이 접촉 블록(94)은, 회전 모터(92)의 구동에 의해 이송부(5)로 향해서 하강하여 이송부(5)의 상단에 맞닿고, 또한 이송부(5)를 밀어내린다. 이송부(5)는, 도시되지 않는 스프링 등을 예로 하는 압박 수단에 의해서 상측으로 압박되고 있고, 접촉 블록(94)은 이 압박 수단에 대항하여 이송부(5)를 밀어내린다. 접촉 블록(94)이 이송부(5)로부터 멀어짐으로써 접촉 블록(94)에 의한 누르는 힘이 해제되면, 이송부(5)는 압박 수단에 의해서 도 5 및 도 6에 도시되는 상승 위치로 되돌아가게 된다.
또한, 이송부(5)는, 레일(63)을 따라서 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22)의 바로 위쪽까지 이동할 수 있게 되어 있다. 그 때문에, 접촉 블록(94)은, 적어도 픽업 포지션(21) 및 실장 포지션(22) 양쪽을 범위 내에 거두도록 X축 방향으로 길고, 이송부(5)가 어느 위치에 존재하더라도 이송부(5)와 맞닿아 밀어내리기 가능하게 되어 있다. 또한, 이송부(5)는 접촉 블록(94)에 대하여 X축 방향으로 이동 가능한 상태로 연결되어 있어도 좋다.
도 7은 이송부(5)의 상세 구성을 도시하는 블럭도이다. 이송부(5)는, 캐리어대(3)나 실장대(4)에 가까운 방향에서 Z축 방향으로 헤드(51), 실린더(52), θ 회전부(53) 및 접촉 블록 받이(54)가 Z축 방향으로 연결되어 구성되어 있다. 또한, 이송부(5)는, 헤드(51)와 실린더(52)의 열의 옆에 카메라(55)를 포함하고 있다.
헤드(51)는, 홀더 시트(Ah)를 유지하는 유지부이며, 또한 발열함으로써 캐리어 시트(Ac), 홀더 시트(Ah) 및 기판(S)에 형성된 도전성 접합 재료를 가열한다. 실린더(52)는, 예컨대 에어 실린더 등의 가압원이며, 헤드(51)에 하중을 걺으로써 픽업 포지션(21)에서 헤드(51)를 통해 홀더 시트(Ah)를 소자(E)에 밀어붙이고, 또한 실장 포지션(22)에서 헤드(51)를 통해 소자(E)를 기판(S)에 밀어붙인다. θ 회전부(53)는, 헤드(51)를 Z축 둘레로 회전시켜, 캐리어(C) 상의 소자(E)와 기판(S) 상의 회로 패턴의 위치를 맞춘다. 접촉 블록 받이(54)는 접촉 블록(94)과 접촉하는 부재이다. 카메라(55)는, 이송부(5)와 캐리어(C) 및 이송부(5)와 기판(S)의 상대적인 위치 어긋남을 검출한다.
이 헤드(51)는, 홀더 시트(Ah)의 유지면(51a)을 캐리어대(3)및 실장대(4)로 향하게 한다. 유지면(51a)은, 캐리어대(3)및 실장대(4)와 평행하게 넓어지는 직사각형이며 평탄하다. 이 헤드(51)는 다공질 구조를 가지거나 혹은 흡착 구멍(51b)을 가지고, 또는 다공질 구조와 흡착 구멍(51b) 양쪽을 갖는다. 예컨대, 헤드(51)는 다공질 구조를 갖는 질화알루미늄이나 질화규소를 주재로 하는 세라믹이다. 그 밖에, 헤드(51)는 예컨대 스테인리스제라도 좋다. 스테인리스제의 헤드(51)인 경우는 흡착 구멍(51b)이 필수가 된다. 흡착 구멍(51b)은, 소자(E)의 바로 뒤쪽을 피하여, 예컨대 홀더 시트(Ah)의 가장자리 영역이나 소자(E)와 소자(E) 사이의 스페이스에 관통 형성된다.
이 헤드(51)에는 부압이 걸리며, 헤드(51)는 부압에 의해 홀더 시트(Ah)를 유지면(51a)에서 흡착 유지한다. 즉, 헤드(51)의 다공질 구조 내부 또는 흡착 구멍(51b)은 공기압 회로(12)와 접속되어 있고, 헤드(51)의 다공질 구조를 통하여, 또한 헤드(51)에 형성된 관통 구멍(51b)을 통하여, 유지면(51a)에 부압이 발생하여, 홀더 시트(Ah)를 흡착 유지한다. 한편, 공기압 회로(12)를 닫아 헤드(51)에 거는 부압을 소실시키면, 헤드(51)는 홀더 시트(Ah)의 유지력을 잃게 되어, 홀더 시트(Ah)는 이탈한다. 제어 수단(11)은, 이송부(5)가 시트 배출부(8)에 존재할 때에 한하여 부압을 소실시킨다. 이에 따라, 홀더 시트(Ah)는 시트 배출부(8)로 향해서 배출된다.
더욱이, 이 헤드(51) 내에는 히터(56) 및 블로워(57)가 설치되어 있다. 히터(56)는 예컨대 펄스 히터 등의 가열원이며, 헤드(51)를 가열하고, 블로워(57)는 공기의 분출에 의해서 헤드(51)를 공냉한다. 이 히터(56)는 제어 수단(11)에 의해서 제어된다. 히터(56)는, 제어 수단(11)에 의한 제어 하에, 소자(E)가 기판(S)에 접촉하고 있는 동안은, 홀더 측의 박리 온도(T2)를 넘어 프로세스 온도(T3)까지 헤드(51)를 가열한다. 또한, 히터(56)는, 소자(E)가 기판(S)에 접촉하고 있을 때 이외에는 가열을 중단하거나 또는 약하게 하고, 블로워(57)는, 소자(E)가 기판(S)에 접촉하고 있을 때 이외에는, 캐리어 측의 박리 온도(T1)를 넘어 홀더 측의 박리 온도(T2)에 차지 않는 온도대에 달할 때까지 헤드(51)를 냉각하고 있다.
여기서, 헤드(51)는 그 재질에 따른 열팽창 계수에 따라서 팽창한다. 헤드(51)의 팽창은 일괄 유지하고 있는 다행다열의 각 소자(E)의 위치를 각각 변위시킨다. 그러면, 소자(E)의 전극과 기판(S)의 전극이 맞지 않게 되어, 소자(E)와 기판(S)이 접촉 불량으로 되는 경우가 있다. 그래서, 헤드(51)는, 소자(E)의 사이즈가 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하, 및 소자(E)를 유지하고 나서 기판(S)에 실장하기까지의 헤드(51)의 온도 변화가 100℃ 이상 300℃ 이하이고 열팽창 계수가 18×10-6/K 이하인 소재로 구성되는 경우, 유지면(51a)의 한 변이 50 mm 이하가 되는 것이 바람직하다. SUS304는 열팽창 계수가 17.3×10-6/K이고, SUS430은 열팽창 계수가 10.4×10-6/K이며, 세라믹은 열팽창 계수가 2.6∼10.5×10-6/K이기 때문에, 이러한 재료가 바람직하다.
단, 상술한 조건의 범위라도, 요구되는 실장 정밀도, 소자(E)를 유지하고 나서 기판(S)에 실장하기까지의 헤드(51)의 온도 변화의 크기, 헤드(51)의 열팽창 계수의 크기에 따라서는 유지면(51a)의 한 변의 크기를 50 mm보다 크게 설정하는 것도 가능하다. 즉, 실장 정밀도가 낮을수록 헤드(51)의 온도 변화가 작을수록 또한 열팽창 계수가 작을수록 유지면(51a)의 크기는 크게 설정할 수 있다. 예컨대, 소자(E)를 유지하고 나서 기판(S)에 실장하기까지의 헤드(51)의 온도 변화가 100℃고 열팽창 계수가 5×10-6/K 이하인 경우, 사이즈가 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 소자(E)에 대하여, 유지면(51a)의 한 변을 120 mm로 설정하는 것이 가능하다. 바꿔 말하면, 소자(E)의 사이즈가 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하 및 소자(E)를 유지하고 나서 기판(S)에 실장하기까지의 헤드(51)의 온도 변화가 100℃ 이하이고, 헤드(51)를 열팽창 계수가 5×10-6/K 이하인 소재로 구성한 경우, 유지면(51a)의 한 변을 120 mm로 하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시한 것과 같이, 시트 공급부(7)는 홀더 시트(Ah)를 준비한다. 시트 배출부(8)는 용기이며, 점착력이 상실 또는 저하된 사용이 끝난 홀더 시트(Ah)가 폐기된다. 시트 공급부(7)와 시트 배출부(8)는 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22) 사이에 병설된다.
시트 공급부(7)는, 커터 수용체(71)와 커터(72)와 공급 릴(73)과 수용 릴(74)에 의해 구성되며, 홀더 시트(Ah)를 이송부(5)의 헤드(51)에 공급한다. 커터 수용체(71)의 상면에는 직사각형의 홈이 뚫려 있다. 커터(72)는 프레임 형상을 가지고, 이 홈 안에 수용되어 있다. 공급 릴(73)과 수용 릴(74)은 커터 수용체(71)의 양편에 나뉘어 배치되어 있다. 공급 릴(73)에는 띠 형상의 홀더 시트(Ah)가 휘감겨 있다. 홀더 시트(Ah)는, 공급 릴(73)과 수용 릴(74) 사이를, 커터 수용체(71)를 주행 경로 도중에 경유하여 주행한다. 즉, 홀더 시트(Ah)는, 공급 릴(73)로부터 인출되어, 커터 수용체(71)의 상면에 걸쳐지고, 수용 릴(74)에 휘감겨 있다. 프레임형의 커터(72)의 형상 및 사이즈는, 이송부(5)가 포함하는 헤드(51)의 유지면(51a)과 일치, 즉, 일괄적으로 픽업하는 다행다열의 소자(E)가 배열되는 영역과 일치하고 있다.
이 시트 공급부(7)는, 띠 형상의 홀더 시트(Ah)를 주행시켜, 점착력이 상실 또는 저하되지 않은 영역을 커터 수용체(71)에 맞춘다. 그리고, 커터 수용체(71)는, 커터(72)를 홈으로부터 출현시켜 띠 형상의 홀더 시트(Ah)로부터 헤드(51)에 맞춘 사이즈 및 형상의 홀더 시트(Ah)를 펀칭한다. 이송부(5)는, 시트 공급부(7)로 향해서 하강하고, 또한 헤드(51)에 부압을 공급함으로써, 펀칭된 홀더 시트(Ah)를 흡인 유지한다.
(상세 동작)
이러한 소자 실장 장치(1)의 동작을 설명한다. 도 9는 소자 실장 장치(1)의 동작을 도시하는 흐름도이다. 우선, 이송부(5)의 헤드(51)에 홀더 시트(Ah)를 장착한다(단계 S01). 시트 공급부(7)는 커터 수용체(71)로부터 커터(72)를 출현시킨다. 커터(72)는, 커터 수용체(71)에 걸려 있는 홀더 시트(Ah)의 띠로부터, 이송부(5)에 장착하는 홀더 시트(Ah)를 펀칭한다. 펀칭 전후로, 이송부(5)는 시트 공급부(7)의 바로 위로 이동한다. 승강부(9)는 펀칭된 홀더 시트(Ah)로 향해서 이송부(5)를 하강시킨다. 이송부(5)의 헤드(51)에는 부압이 발생하고 있다. 이송부(5)는 홀더 시트(Ah)의 기재(A2)를 흡인하여 홀더 시트(Ah)를 유지한다. 홀더 시트(Ah)의 점착층(A3)은 하면에 노출된다.
홀더 시트(Ah)를 유지한 이송부(5)는 픽업 포지션(21)으로 이동한다(단계 S02). 픽업 포지션(21)에는 캐리어대(3)가 캐리어(C)를 실어 대기하고 있다. 즉, 캐리어(C) 상에서 어레이형으로 스톡된 소자(E) 중 금회 이송부(5)로 픽업되는 다행다열의 소자(E)군(이하 「픽업 예정 소자(E)군」이라고 부른다.)의 중앙 위치가 픽업 포지션(21)에 위치된 상태에서 대기하고 있다. 이송부(5)가 픽업 포지션(21)에 도달하면, 이송부(5)와 캐리어(C), 즉 픽업 예정 소자(E)군과의 위치 맞춤을 행한다(단계 S03).
단계 S03에 있어서, 카메라(55)는 픽업 예정 소자(E)군을 촬영한다. 카메라(55)의 화상이 제어 수단(11)에 의해서 해석되어, 이송부(5)와 픽업 예정 소자(E)군과의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 어긋남 및 Z축 둘레 방향의 어긋남이 검출되면, 이송부(5)와 캐리어대(3)는 이들 어긋남을 해소하도록 상대적으로 이동한다. X축 방향의 어긋남에 있어서는, 이송부(5) 및 캐리어대(3)가 모두 X축 방향으로 이동 가능하기 때문에, 한쪽 또는 양쪽이 가동된다.
어긋남의 검출에 있어서는, 화상 내에 찍힌 소자(E)군 중 하나의 대각 상에 위치하는 2개의 소자(E)의 위치를 화상 처리에 의해 검출함으로써 행한다. 화상 처리에서는, 2진화나 윤곽 강조를 행하여 소자(E)군의 대각을 명료하게 하여도 좋다. 그리고, 대각의 중점을 연산하여, 연산 결과와 화상 내의 기준점과의 차분을 취한다. 이 차분이 이송부(5)와 픽업 예정 소자(E)군과의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 어긋남이 된다. 또한, Z축 둘레 방향의 어긋남에 관해서는, 화상 내에 찍힌 소자(E)군 중 하나의 대각과 기준선이 일치하도록 θ 회전부(53)가 작동함으로써 해소된다.
이송부(5)와 픽업 예정 소자(E)군과의 위치 맞춤이 완료되면, 이송부(5)에 의한 캐리어(C)로부터의 픽업 예정 소자(E)군의 픽업을 행한다(단계 S04). 도 10에 도시한 것과 같이, 승강부(9)는, 이송부(5)를 캐리어대(3)의 캐리어(C)로 향해서 하강시켜, 장착된 홀더 시트(Ah)를 픽업 예정 소자(E)군에 밀어붙인다. 홀더 시트(Ah)는 점착 영역(A1)이 빠짐없이 점착력을 갖고 있다. 그 때문에, 홀더 시트(Ah)의 투영 영역에 수습되는 소자(E) 전부, 즉, 픽업 예정 소자(E)군 모두가 홀더 시트(Ah)에 접합한다. 여기서, 상술한 단계 S02∼S04가 픽업 단계(S1)에 상당한다.
또한, 도 11에 도시한 것과 같이, 헤드(51)는, 히터(56)의 가열과 블로워(57)의 냉각에 의한 온도 조정에 의해서, 캐리어 시트(Ac)의 박리 온도(T1) 이상, 홀더 시트(Ah)의 박리 온도(T2) 미만의 온도(Te)로 가열되고 있다. 헤드(51)의 열은 캐리어 시트(Ac) 및 소자(E)를 통해 캐리어 시트(Ac)에 전열되거나, 또는 헤드(51)로부터의 복사열로서 캐리어 시트(Ac)에 도달한다. 이에 따라, 캐리어 시트(Ac) 중 헤드(51)의 투영 영역 내부는 박리 온도(T1) 이상으로 가열된다. 캐리어 시트(Ac)의 이 투영 영역은 점착력이 상실 또는 저하되어, 홀더 시트(Ah)에 접합되어 있는 소자(E)군은 캐리어(C) 측으로부터 박리된다. 즉, 홀더 시트(Ah)에 접합한 소자(E)군은, 캐리어 시트(Ac)에 잔존하지 않고서 캐리어 시트(Ac)에서 홀더 시트(Ah)로 전사된다. 이하, 홀더 시트(Ah)에 접합한 후의 픽업 예정 소자(E)군은 단순히 「소자(E)군」이라고 부른다.
홀더 시트(Ah)로 소자(E)군이 옮겨가면, 이송부(5)는 픽업 포지션(21)에서 실장 포지션(22)으로 이동한다(단계 S05). 이 때, 실장대(4)는 기판(S)을 싣고서 실장 포지션(22)에서 대기하고 있다. 즉, 기판(S) 상에 형성된 회로 패턴 중 금회 이송부(5)로 다행다열의 소자(E)군이 실장되는 영역(이하, 「실장 예정 영역」이라고 부른다.)의 중앙 위치가 실장 포지션(22)에 위치하게 된 상태에서 대기하고 있다. 이송부(5)가 실장 포지션(22)에 도달하면, 이송부(5)와 기판(S) 상의 실장 예정 영역과의 위치 맞춤을 행한다(단계 S06). 카메라(55)는 실장 예정 영역의 회로 패턴을 촬영한다. 그리고, 제어 수단(11)은, 이송부(5)와 실장 예정 영역과의 X축 방향 및 Y축 방향의 위치 어긋남 및 Z축 둘레 방향의 어긋남을 검출하여, 이들 어긋남을 해소하도록 이송부(5)와 실장대(4)를 상대적으로 이동시킨다. 어긋남 검출에 있어서는, 예컨대 실장 예정 영역의 대각에 존재하는 회로 패턴 상의 전극 패드를 기준으로 위치 어긋남 및 방향 어긋남을 산출하면 된다.
이송부(5)와 기판(S)의 위치 맞춤이 완료되면, 이송부(5)에 의한 기판(S) 상에의 소자(E)군의 실장을 행한다(단계 S07). 도 12에 도시한 것과 같이, 승강부(9)는 이송부(5)를 하강시키고, 이송부(5)는 소자(E)군을 일괄적으로 기판(S)에 밀어붙인다. 즉, 회전 모터(92)가 작동하여, 접촉 블록(94)이 이송부(5)로 향해서 하강한다. 접촉 블록(94)은 이송부(5)의 접촉 블록 받이(54)에 맞닿아, 이송부(5) 전체를 기판(S)으로 향해서 밀어내려, 소자(E)군을 기판(S)에 맞닿게 한다. 이 때, 실린더(52)에는 밀어붙이기에 필요한 압력이 공급되고 있기 때문에, 소자(E)군은 미리 정해진 압력으로 기판(S)에 밀어붙여지게 된다.
도 12에 도시한 것과 같이, 소자(E)군이 기판(S)에 맞닿았을 때, 히터(56)는 헤드(51)를 홀더 시트(Ah)의 박리 온도(T2)보다 높은, 도전성 접합 재료로 소자(E)군을 기판(S)에 접합하기 위한 프로세스 온도(T3)까지 가열한다. 소자(E)군이 기판(S)에 접촉하기 전부터 가열을 시작하여, 소자(E)군이 기판(S)에 접촉한 직후에 헤드(51)의 온도가 박리 온도(T2)를 통과하도록 하여도 좋다. 헤드(51)의 열은 홀더 시트(Ah)에 전열되고, 또한, 홀더 시트(Ah)로부터 소자(E)군을 통해 도전성 접합 재료에 전열된다. 그 때문에, 도 13에 도시한 것과 같이, 홀더 시트(Ah)의 점착력은 상실 또는 저하되어, 홀더 시트(Ah)로부터 소자(E)군이 박리되어, 기판(S) 측에 소자(E)군이 배치된다. 즉, 홀더 시트(Ah)에 접합한 소자(E)군은, 홀더 시트(Ah)에 남는 일 없이 전부 홀더 시트(Ah)로부터 기판(S)에 전사된다.
더욱이, 헤드(51)가 프로세스 온도(T3)에 도달함으로써, 도전성 접합 재료에 의해 소자(E)군이 기판(S)에 접합된다. 이 때, 헤드(51)는, 소자(E)군을 픽업했을 때의 박리 온도(T1)에서 프로세스 온도(T3)까지 온도 상승하고, 이 온도 상승에 따라 열팽창하고 있다. 단, 헤드(51)는 그 사이즈가 50 mm 이하이거나, 또는 헤드(51)는 세라믹이나 스테인리스 등의 열팽창 계수가 18×10-6/K 이하인 소재로 구성되어 있다. 그 때문에, 헤드(51)의 열팽창에 따른 각 소자(E)의 위치 어긋남은 허용 범위 내에 수습되어, 각 소자(E)와 기판(S)이 전기적으로 접속된다. 여기서, 상술한 단계 S06∼S07이 실장 단계(S2)에 상당한다.
기판(S) 측에의 소자(E)의 실장이 완료되면, 이송부(5)는 사용 완료된 홀더 시트(Ah)를 폐기한다(단계 S08). 이송부(5)는 시트 배출부(8)로 이동하고, 헤드(51)에 공급되고 있는 부압은 해제된다. 헤드(51)에의 부압이 해제되면, 이송부(5)에 장착되어 있던 홀더 시트(Ah)는 헤드(51)로부터 탈락하여, 시트 배출부(8)에 낙하한다.
이송부(5)가 유지하는 홀더 시트(Ah)는, m행 n열의 소자(E)를 포함하는 사이즈 및 형상을 갖는 것으로 한다. 캐리어(C)에는 a×m행 b×n열의 소자(E)가 스톡되어 있는 것으로 한다. 또한, 기판(S)에는 c×m행 d×n열의 소자(E)가 실장될 여지가 있는 것으로 한다. a, b, c 및 d는 양의 실수, 바람직하게는 자연수이다. 이 경우, 이송부(5)는, 캐리어(C)로부터 모든 소자(E)를 다 픽업할 때까지, 또는 기판(S)의 실장 여지에 모든 소자(E)를 다 배치할 때까지, 픽업 포지션(21)과 실장 포지션(22) 사이를 왕복하여, 홀더 시트(Ah)의 장착, 소자(E)의 픽업, 소자(E)의 실장 및 홀더 시트(Ah)의 폐기를 반복한다. 즉, 도 9에 도시하는 단계 S02∼S08을 반복하여 실행한다. 또한, 이송부(5)가 캐리어(C)로부터 남김없이 소자(E)를 모조리 취하여, 기판(S)의 회로 패턴에 남기지 않고서 소자(E)를 다 실장하는 것을 고려하면, a, b, c 및 d는 자연수로 하는 것이 바람직하다.
이송부(5)가 픽업과 실장을 반복하는 와중에, 시트 공급부(7)에서는, 공급 릴(73)과 수용 릴(74)이 작동하고, 홀더 시트(Ah)의 띠는 간헐적으로 주행한다. 이미 펀칭된 영역은 수용 릴(74) 측으로 옮겨가고, 펀칭이 없는 영역은 커터 수용체(71)의 상면에 걸린다. 커터(72)는 커터 수용체(71)로부터 출현하여, 다시 홀더 시트(Ah)를 펀칭한다. 이송부(5)는, 새로운 홀더 시트(Ah)를 헤드(51)에 재장착하여, 픽업 포지션(21)에서 새로운 m행 n열의 소자(E)의 픽업과, 실장 포지션(22)에서의 새롭게 픽업한 m행 n열의 소자(E)의 실장을 반복한다. 이에 따라, 소자 실장 장치(1)는, 캐리어(C) 상의 a×m행 b×n열의 소자(E)군을 순서대로 픽업하여, 기판(S) 상에 실장해 간다.
(효과)
이상과 같이, 이 소자 실장 장치(1)는 캐리어대(3)와 실장대(4)와 이송부(5)를 포함하도록 했다. 캐리어대(3)는 소자(E)가 어레이형으로 늘어선 캐리어(C)가 배치된다. 실장대(4)는 소자(E)가 어레이형으로 배치되는 기판(S)이 배치된다. 이송부(5)는, 캐리어대(3)와 실장대(4) 사이를 이동함과 더불어, 캐리어(C)로부터 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업하고, 픽업한 다행다열의 소자(E)를 기판(S)으로 일괄적으로 옮긴다. 이 이송부(5)는, 다행다열의 소자(E)를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 홀더 시트(Ah)를 유지하도록 했다. 그리고, 이송부(5)는, 캐리어(C)에 홀더 시트(Ah)를 밀어붙여 다행다열의 소자(E)를 홀더 시트(Ah)에 접착함으로써, 캐리어(C)로부터 다행다열의 소자(E)를 일괄적으로 픽업한다.
홀더 시트(Ah)는, 다행다열의 소자(E)가 포함되는 사이즈 및 형상과 같거나 약간 넓은 점착 영역(A1)을 한 면에 포함하고 있고, 점착 영역(A1) 내부는 빠짐없이 점착력을 갖고 있다. 그 때문에, 다행다열의 소자(E) 모두를 각각 핀 포인트에 위치 맞추지 않더라도, 홀더 시트(Ah)는, 각 소자(E)가 홀더 시트(Ah)의 어느 한 영역에 접촉하면, 점착력을 발휘하여 각 소자(E)를 접착할 수 있다.
따라서, 예컨대 진공 척과 같이 모든 흡인 구멍의 개구 위치를 높은 정밀도로 관리하지 않더라도, 다행다열의 소자(E)를 간편하면서 또한 보다 확실하게 픽업할 수 있어, 캐리어(C)에 소자(E)를 남겨 버리거나, 반송 도중에 소자(E)를 탈락시켜 버리거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 캐리어(C)에 늘어선 소자(E)의 배열이 변했다고 해도 헤드(51)나 홀더 시트(Ah)를 교환할 필요는 없으며, 예컨대 다품종 소로트로 소자(E)를 실장할 때에도, 소자 실장 장치(1)를 일단 정지시키지 않고 연속 운전시킬 수 있어, 생산 효율이 향상된다.
특히 이 소자 실장 장치(1)는, 한 변이 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하 정도 사이즈인 소자(E)를 다행다열로 정렬시켜 일괄적으로 기판(S)에 실장하는 경우에 적합하다. 예컨대, 소자 실장 장치(1)는, 미니 LED나 마이크로 LED를 백라이트용 혹은 표시 화면을 구성하는 화소용으로서 표시 기판에 실장한다. 이러한 미소 사이즈의 소자(E)가 되면, 예컨대 진공 흡착이나 정전 흡착을 이용한 경우, 흡인 구멍이나 메사형 구조체와 같은 흡착부가 조금 커지는 것만으로 소자(E)의 위치가 불안정하게 되거나, 흡착부의 형성 위치가 조금 어긋나는 것만으로 일부의 소자(E)를 유지할 수 없거나 한다. 하나의 소자(E)와 한 곳의 흡인 구멍을 위치 맞추는 것은 가능하지만, m행 n열의 소자(E)와 m행 n열의 흡착부 모두가 정밀도 좋게 위치 맞춰지도록 관리하는 것은 매우 어려우며, 모든 소자(E)와 흡착부의 위치를 개별로 보정할 수는 없다.
그러나, 이 소자 실장 장치(1)에서는, 다행다열의 소자(E) 모두를 각각 핀 포인트에 위치 맞추지 않더라도, 홀더 시트(Ah)는, 각 소자(E)가 홀더 시트(Ah)의 점착 영역(A1)에 접촉하기만 하면 점착력을 발휘하여 각 소자(E)를 접착할 수 있기 때문에, 한 변이 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하 정도 사이즈인 소자(E)를 다행다열로 정렬시켜 일괄적으로 기판(S)에 실장하는 경우에 특히 적합하게 되는 것이다. 물론, 200 ㎛를 넘는 소자(E)라도, 이 소자 실장 장치(1)에 의해서 기판(S)으로 일괄적으로 바꿔 옮길 수 있다.
또한, 홀더 시트(Ah)는 규정 온도보다 점착력이 상실 또는 저하되는 열 박리 시트로 했다. 이송부(5)는 헤드(51)로서 예시한 유지부와 히터(56)를 포함한다. 헤드(51)는 점착 시트(A)를 유지하고, 히터(56)는 기판(S)에 다행다열의 소자(E)를 접촉시켰을 때에 규정 온도 이상으로 헤드(51)를 가열하도록 했다.
즉, 다행다열의 소자(E)의 기판(S)에의 실장 방법으로서는, 다행다열의 소자(E)를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 홀더 시트(Ah)를 소자 공급체(캐리어(C))에 밀어붙여, 다행다열의 소자(E)를 홀더 시트(Ah)에 접착하는 픽업 단계(S1)와, 기판(S)에 다행다열의 소자(E)를 접촉시켰을 때에, 홀더 시트(Ah)의 점착력이 상실 또는 저하되는 규정 온도 이상으로 홀더 시트(Ah)를 가열시켜, 다행다열의 소자(E)를 홀더 시트(Ah)로부터 박리시키는 실장 단계(S2)를 포함하도록 했다. 또한, 기판(S) 상에 소자(E)가 어레이형으로 실장된 소자 실장 기판의 제조 방법으로서는, 이 픽업 단계(S1)와 실장 단계(S2)를 여러 번 반복하도록 했다.
이에 따라, 다행다열의 소자(E) 모두를 각각 핀 포인트에 위치 맞추지 않더라도, 홀더 시트(Ah)는, 각 소자(E)가 홀더 시트(Ah)의 점착 영역(A1)에 접촉하기 만 하면, 점착력을 발휘하여 각 소자(E)를 접착할 수 있음과 더불어 보다 확실하게 소자(E)를 기판(S)에 이탈시킬 수 있기 때문에, 소자(E)를 기판(S)에 전사할 때에 홀더 시트(Ah) 측에 소자(E)가 잔존해 버리는 것이 방지할 수 있다. 그 때문에, 소자(E)를 실장한 기판(S)의 수율이 향상된다. 또한, 실장할 수 없었던 부위를 소자(E)로 메우는 실장 후의 후작업이 생길 가능성이 낮아져, 제품의 생산 효율이 향상된다.
더욱이, 가열되는 헤드(51)는, 그 재질에 따른 열팽창 계수에 따라서 팽창하여, 일괄 유지하고 있는 다행다열의 소자(E)를 각각 변위시킨다. 그러나, 본 실시형태에서는, 헤드(51)는, 홀더 시트(Ah)의 유지면(51a)이 직사각형 형상을 가지고, 한 변의 길이가 50 mm 이하이도록 했다. 또는, 헤드(51)는, 열팽창 계수가 18×10-6/K 이하인 소재로 구성되도록 했다. 이에 따라, 소자(E)의 전극과 기판(S)의 전극이 맞지 않게 될 정도의 소자(E)의 위치 어긋남은 피하게 되어, 소자(E)와 기판(S)의 접촉 불량이 억제된다. 따라서, 헤드(51)가 가열되게 되더라도 소자(E)를 실장한 기판(S)의 수율이 향상된다. 또한, 본 실시형태에서는, 헤드(51)는, 홀더 시트(Ah)의 유지면(51a)이 직사각형 형상을 가지고, 한 변의 길이가 120 mm 이하이며, 열팽창 계수가 5×10-6/K 이하인 소재로 구성되도록 했다. 이에 의해서도, 상술한 것과 마찬가지로, 소자(E)의 전극과 기판(S)의 전극이 맞지 않게 될 정도의 소자(E)의 위치 어긋남은 피하게 되어, 소자(E)와 기판(S)의 접촉 불량이 억제된다.
또한, 캐리어(C)는, 헤드(51)의 홀더 시트(Ah)보다 낮은 온도에서 점착력이 상실 또는 저하되는 다른 점착 시트(A)인 캐리어 시트(Ac)를 포함하도록 했다. 이 캐리어(C)는 캐리어 시트(Ac)에 소자(E)를 어레이형으로 접착하여 이루어진다. 그리고, 히터(56)는, 헤드(51)가 소자(E)를 픽업할 때, 헤드(51)가 유지하는 홀더 시트(Ah)가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도보다 낮고, 캐리어(C)가 포함하는 캐리어 시트(Ac)가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도보다 높은 온도로 헤드(51)를 가열하도록 했다.
이에 따라, 홀더 시트(Ah)가 소자(E)를 접착했을 때, 캐리어(C) 측은 소자(E)를 떼어내기 쉽게 되기 때문에, 소자(E)를 홀더 시트(Ah)에 전사할 때에 캐리어(C) 측에 소자(E)가 잔존해 버리는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 소자(E)를 실장한 기판(S)의 수율이 향상된다. 또한, 실장할 수 없었던 부위를 소자(E)로 메우는 실장 후의 후작업이 생길 가능성이 낮아져, 제품의 생산 효율이 향상된다. 더욱이, 캐리어(C)가 소자(E)를 떼어내는 타이밍을 컨트롤할 수 있기 때문에, 캐리어대(3)에 의한 캐리어(C)의 이송 시에 소자(E)가 위치 어긋나는 일이 없고, 실장 시의 접촉 불량도 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 캐리어 시트(Ac)도 열 박리 시트인 양태를 예로 설명했지만, 소자(E)의 픽업 시에 소자(E)의 유지력을 상실 또는 저하시킬 수 있는 시트라면 이것에 한하지 않는다. 예컨대, 캐리어 시트(Ac)로서는, 점착면과의 법선 방향의 유지력이 홀더 시트(Ah)보다 낮은 점착 시트를 이용하도록 하여도 좋다. 홀더 시트(Ah)로 소자(E)를 접착한 후, 이송부(5)를 캐리어(C)로부터 떼어내도록 상승시킬 때, 캐리어 시트(Ac)와 홀더 시트(Ah)의 유지력의 차에 의해서, 캐리어 시트(Ac)로부터 소자(E)가 벗겨져, 홀더 시트(Ah)에 소자(E)를 전사할 수 있다.
또한, 도 14에 도시한 것과 같이, 이송부(5)는, Y축과 Z축에 의해 구획되는 YZ 평면을 따라서 헤드(51)와 실린더(52)의 열을 기울이는 틸트 기구(58)를 포함하도록 하여도 좋다. 틸트 기구(58)는, 예컨대 X축 방향으로 연장되는 회전축과, 이 회전축을 축회전시키는 회전 모터를 포함한다. 실린더(52)와 헤드(51)가 부착된 브래킷은 이 회전축에 고착된다. 회전 모터를 구동시키면, 헤드(51)와 실린더(52)는 YZ 평면을 따라서 방향을 변경한다.
이 경우, 카메라(55)의 촬상 화상을 이용하여 기판(S) 상의 실장 예정 위치의 휘어짐을 검출하면 된다. 틸트 기구(58)는, 검출된 휘어짐에 따라서, 기판(S) 상의 실장 예정 위치와 헤드(51)의 유지면(51a)이 평행하게 되도록 헤드(51)와 실린더(52)의 열을 기울인다. 카메라(55) 대신에, 기판(S)의 휘어짐을 검출하기 위해서 레이저 조사 장치를 포함하여도 좋다. 레이저 조사 장치는 레이저 조사부와 레이저 수광부를 포함하며, 레이저로 기판(S)을 주사하여, 레이저 수광부의 수광 타이밍에 의해서 기판(S)의 휘어짐, 즉 레이저 조사부와 레이저 주사 위치의 거리를 검출한다.
이에 따라, 대형의 기판(S)이 휘어 있더라도 정밀도 좋게 소자(E)를 실장할 수 있다. 또한, 기판(S)이 휘어 있더라도 기판(S)과 소자(E)와의 에어갭을 없애어, 모든 소자(E)를 동시에 기판(S)에 접촉시킨 뒤에, 홀더 시트(Ah)로부터 소자(E)를 박리시킬 수 있다. 그 때문에, 기판(S)으로부터 소자(E)가 벗어날 가능성을 저하시켜, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, XZ 평면을 따라서 헤드(51)와 실린더(52)의 열을 기울이는 틸트 기구(58)를 추가로 설치하도록 하면, 모든 방향으로의 휘어짐에 대응할 수 있게 된다.
또한, 띠 형상의 홀더 시트(Ah)를 주행시켜, 점착력이 상실 또는 저하되지 않은 영역을 공급하는 시트 공급부(7)를 포함하도록 했다. 이에 따라, 홀더 시트(Ah)를 열 박리 시트로 하여도 효율적으로 소자(E)를 반송하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이 시트 공급부(7)는, 띠 형상의 홀더 시트(Ah)의 주행 경로 도중에, 홀더 시트(Ah)를 펀칭하는 커터(72)를 포함하도록 했다. 이에 따라, 홀더 시트(Ah)를 1장씩 공급할 필요는 없어, 홀더 시트(Ah)를 간편하면서 또한 신속하게 공급할 수 있다.
또한, 도 15에 도시한 것과 같이, 시트 공급부(7)는 이송부(5)에 포함되어 있어도 좋다. 이송부(5)는 헤드(51)의 양편에 공급 릴(73)과 수용 릴(74)을 포함하고 있다. 공급 릴(73)로부터 인출된 홀더 시트(Ah)의 띠는, 헤드(51)의 유지면(51a)에 걸쳐지고, 수용 릴(74)에 휘감겨 있다. 홀더 시트(Ah)의 띠가 유지면(51a)에 합치하는 영역에 소자(E)가 점착되고, 그 소자(E)가 열에 의해 박리되면, 공급 릴(73)과 수용 릴(74)을 작동시켜, 사용 완료된 영역을 수용 릴(74) 측으로 보내고, 새로운 영역을 유지면(51a)에 위치시킨다.
이 경우, 홀더 시트(Ah)의 띠의 폭 방향(Y축 방향)의 치수는, 다행다열의 소자(E)가 배치되는 영역의 폭 방향(Y축 방향)의 치수와 같거나 약간 넓은 폭으로 형성한다. 헤드(51)의 유지면(51a)에 있어서의 홀더 시트(Ah)의 이송 방향(X축 방향)의 치수, 즉, 도 15에 있어서 홀더 시트(Ah)가 평탄하게 지지되어 있는 부분의 X축 방향의 치수는, 다행다열의 소자(E)가 배치되는 영역의 X축 방향의 치수와 같거나 약간 넓은 폭으로 형성한다. 또한, 유지면(51a)의 양끝으로 형성되는 홀더 시트(Ah)의 절곡부는 예리한 각(角)으로 되게 하면 좋다.
이와 같이 이송부(5)에 시트 공급부(7)가 포함되어 있으면, 이송부(5)가 시트 공급부(7)와 시트 배출부(8)를 경유하는 프로세스를 생략할 수 있다. 그 때문에, 새로운 홀더 시트(Ah)의 헤드(51)에의 장착에서부터, 소자(E)의 픽업과 소자(E)의 실장을 거쳐 홀더 시트(Ah)의 교체까지의 택트 타임이 향상되어, 제품의 생산 효율이 향상된다.
(제2 실시형태)
이어서 제2 실시형태에 따른 소자 실장 장치(1)에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
도 16에 도시한 것과 같이, 이 소자 실장 장치(1)에 있어서, 헤드(51)에 포함되는 히터(56)는, 각 소자(E)의 배치 위치가 기판(S)에 알맞은 적합 온도대(T4)까지 헤드(51)를 가열한다. 즉, 히터(56)는, 헤드(51)를 가열하여 열팽창시켜, 각 소자(E)가 기판(S)에 전기적으로 접합할 수 있는 허용 범위에 위치하도록 다행다열의 각 소자(E)의 배치 위치를 변위시킨다.
적합 온도대(T4)는, 홀더 시트(Ah)의 점착력이 상실 또는 저하되는 홀더 측의 박리 온도(T2)를 포함하도록 설정된다. 즉, 기판(S)에 실장되는 소자(E)의 간격보다 좁혀, 각 소자(E)를 캐리어 시트(Ac)에 배열해 두고, 헤드(51)의 재질 및 크기에 의해 선팽창 계수를 조정하여, 홀더 측의 박리 온도(T2)를 조정해 두거나, 또는 이들을 복합적으로 이용하여 적합 온도대(T4)와 홀더 박리 온도(T2)를 설정해 두면 된다.
이러한 소자 실장 장치(1)에서는, 픽업 예정 소자(E)군을 캐리어(C)로부터 픽업하고, 픽업한 소자(E)군을 기판(S)에 접촉시킨다. 이 때, 도 17에 도시한 것과 같이, 히터(56)는, 홀더 측의 박리 온도(T2)를 포함하는 적합 온도대(T4)까지 헤드(51)를 가열하여, 헤드(51)의 열팽창에 의해 소자(E)의 간격을 기판(S)의 회로 패턴에 알맞게 넓힘과 더불어, 소자(E)를 홀더 시트(Ah)로부터 박리시켜 헤드(51) 측과의 속박을 풀면서 소자(E)군을 기판(S)에 건네준다. 이에 따라, 오히려 헤드(51)의 열팽창에 의해서 각 소자(E)의 위치는 정밀도 좋게 허용 범위 내의 적정 포지션(P)에 수습되게 되고, 각 소자(E)와 기판(S)이 전기적으로 접속되게 되기 때문에, 헤드(51)의 열팽창에 기인한 수율의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 히터(56)는 도전성 접합 재료에 대한 프로세스 온도(T3)까지 더욱 헤드(51)를 가열한다. 박리시킨 소자(E)군이 홀더 시트(Ah)의 마찰 계수에 의해 헤드(51)의 열팽창에 끌려가고, 더구나 간격을 넓히도록 위치 변위하는 경우에는, 적합 온도대(T4)를 프로세스 온도(T3)에 맞추도록 하면 좋다.
또는, 홀더 측의 박리 온도(T2)를 포함하는 적합 온도대(T4)를 통과할 때, 즉 헤드(51)의 열팽창에 의해 소자(E)의 간격이 기판(S)에 알맞게 넓혀졌을 때, 헤드(51)는 부압을 일단 해제하고, 홀더 시트(Ah)와 헤드(51)의 속박을 풀면서 프로세스 온도(T3)까지 헤드(51)를 가열한다. 헤드(51)가 열팽창하여도, 헤드(51)에 흡인되지 않은 홀더 시트(Ah)의 신장은 헤드(51)의 열팽창에 추종하기 어렵고, 홀더 시트(Ah)와 기판(S)에 끼워져 있는 소자(E)군도 적합 온도대(T4)에서부터 프로세스 온도(T3)에 이르는 과정에서 더욱 간격을 넓힐 가능성이 적어진다.
(제3 실시형태)
이어서, 제3 실시형태에 따른 소자 실장 장치(1)에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 제1 또는 제2 실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다.
이 소자 실장 장치(1)에 있어서, 기판(S)에는 자외선으로 경화 또는 임시 경화하는 도전성 접합 재료가 형성되어 있다. 도 18에 도시한 것과 같이, 실장대(4)의 배치면은 기판(S)보다 한 단계 작은 개구를 갖는 도넛형이며, 실장대(4)의 아래쪽에는, 실장 포지션 중심에 위치 맞춰져 자외선 조사 장치(59)가 배치되어 있다. 기판(S)은 유리판을 베이스로 하고 있고, 자외선 조사 장치(59)는 기판(S)으로 향해서 자외선을 출사하여, 기판(S)을 투과하여 도전성 접합 재료에 조사한다.
도 19는 제3 소자 실장 장치(1)의 실장 과정의 동작을 도시하는 흐름도이다. 승강부(9)는, 다행다열의 소자(E)를 유지한 이송부(5)를 실장대(4)로 향해서 하강시키고, 실린더(52)는 다행다열의 소자(E)를 기판(S)에 밀어붙인다. 소자(E)가 기판(S)에 밀어붙여지면(단계 S11), 자외선 조사 장치(59)는, 자외선을 도전성 접합 재료에 조사하여, 도전성 접합 재료를 경화시킨다(단계 S12). 이에 따라, 소자(E)는 기판(S)에 고정한다. 소자(E)가 기판(S)에 접합된 후, 히터(56)는 헤드(51)를 홀더 측의 박리 온도(T2)까지 가열한다(단계 S13). 헤드(51)의 열은 홀더 시트(Ah)에 전열되고, 홀더 시트(Ah)는 점착력을 상실 또는 저하시켜, 기판(S)에 접합되어 있는 소자(E)를 홀더 시트(Ah)로부터 박리시킨다.
히터(56)가 홀더 측의 박리 온도(T2)까지 헤드(51)를 가열했을 때, 헤드(51)는 열팽창하지만, 홀더 시트(Ah)에 점착되어 있는 다행다열의 소자(E)는 기판(S)에 고정되어 있기 때문에, 헤드(51)의 열팽창에 추종하여 위치 변위하기 어렵게 되어 있다. 그 때문에, 각 소자(E)의 위치는 허용 범위 내를 유지하여, 헤드(51)의 열팽창에 기인한 수율의 저하를 억제할 수 있다.
(다른 실시형태)
이상 본 발명의 실시형태 및 각 부의 변형예를 설명했지만, 이 실시형태나 각 부의 변형예는 일례로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 상술한 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 더불어 청구범위에 기재된 발명에 포함된다.
1: 소자 실장 장치, 11: 제어 수단, 12: 공기압 회로, 21: 픽업 포지션, 22: 실장 포지션, 3: 캐리어대, 4: 실장대, 5: 이송부, 51: 헤드, 52: 실린더, 53: θ 회전부, 54: 접촉 블록 받이, 55: 카메라, 56: 히터, 57: 블로워, 58: 틸트 기구, 59: 자외선 조사 장치, 6: 가대, 61: 인상대, 62: 지주, 7: 시트 공급부, 8: 시트 배출부, 9: 승강부, C: 캐리어, E: 소자, S: 기판, A: 점착 시트, Ah: 홀더 시트, Ac: 캐리어 시트

Claims (10)

  1. 소자가 어레이형으로 정렬된 소자 공급체가 배치되는 공급대와,
    상기 소자가 어레이형으로 배치되는 기판이 배치되는 실장대와,
    상기 공급대와 상기 실장대 사이를 여러 번 왕복 이동하여, 상기 공급대로 되돌아갈 때마다, 상기 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열(多行多列)씩 상기 소자를 픽업하고, 상기 실장대에 이를 때마다, 다행다열씩 픽업한 상기 소자를 상기 기판으로 옮기는 이송부를 포함하고,
    상기 이송부는,
    상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 시트이며, 규정 온도에 의해서 점착력이 상실 또는 저하되는 점착 시트를 유지하는 유지부와,
    상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 규정 온도 이상으로 상기 유지부를 가열하는 히터를 포함하며,
    상기 소자 공급체에 상기 점착 시트를 밀어붙여 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착함으로써, 상기 소자 공급체로부터 상기 다행다열의 소자를 한 번에 픽업하고, 상기 규정 온도 이상으로 가열함으로써, 픽업한 상기 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시켜 상기 기판으로 일괄적으로 옮기는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유지부는 열팽창 계수가 18×10-6/K 이하인 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유지부는 상기 점착 시트의 유지면이 직사각형 형상을 가지고, 한 변의 길이가 120 mm 이하인 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소자 공급체는,
    상기 유지부의 상기 점착 시트보다 낮은 온도에서 점착력이 상실 또는 저하되는 별도의 점착 시트를 포함하고,
    상기 별도의 점착 시트에 상기 소자를 어레이형으로 접착하여 이루어지고,
    상기 히터는, 상기 유지부가 상기 소자를 픽업할 때, 상기 유지부가 유지하는 상기 점착 시트가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도보다 낮게, 상기 소자 공급체가 포함하는 상기 별도의 점착 시트가 점착력을 상실 또는 저하하는 온도 이상의 온도로, 상기 유지부를 가열하는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 히터는, 상기 점착 시트를 통해 상기 유지부에 의해서 유지되고 있는 상기 다행다열의 소자의 배치 위치가 상기 기판에의 배치 위치에 적합할 때까지, 상기 유지부를 가열하여 열팽창시키는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판에는 자외선에 의해서 경화되는 도전성 접합 재료가 형성되고,
    상기 실장대는 상기 기판에의 자외선 조사부를 포함하고,
    상기 히터는, 상기 자외선 조사부가 상기 기판에 자외선을 조사하여, 상기 도전성 접합 재료로 상기 기판과 상기 다행다열의 소자를 접합시키고 나서 상기 헤드를 가열하는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 띠 형상의 상기 점착 시트를 주행시켜, 점착력이 상실 또는 저하되지 않은 영역을 상기 유지부에 공급하는 시트 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시트 공급부는,
    상기 띠 형상의 점착 시트의 주행 경로 도중에, 상기 유지부가 유지하는 상기 점착 시트를 펀칭하는 커터를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 실장 장치.
  9. 소자가 어레이형으로 늘어선 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열의 소자를 픽업하고, 픽업한 상기 다행다열의 소자를 기판으로 일괄적으로 옮기는 소자 실장 방법으로서,
    상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 점착 시트를 상기 소자 공급체에 밀어붙여, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착하는 픽업 단계와,
    상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 점착 시트의 점착력이 상실 또는 저하하는 규정 온도 이상으로 상기 점착 시트를 가열시켜, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시키는 실장 단계를 포함하고,
    상기 픽업 단계와 상기 실장 단계를 여러 번 반복하여, 상기 소자 공급체로부터 다행다열씩 상기 소자를 픽업하여, 상기 기판으로 다행다열씩 상기 소자를 옮기는 것을 특징으로 하는 소자 실장 방법.
  10. 소자가 어레이형으로 늘어선 소자 공급체로부터 한 번에 다행다열의 소자를 픽업하고, 픽업한 상기 다행다열의 소자를 기판에 일괄적으로 실장하여, 상기 소자가 어레이형으로 실장된 소자 실장 기판을 제조하는 소자 실장 기판 제조 방법으로서,
    상기 다행다열의 소자를 포함하는 영역과 같거나 약간 넓은 점착 시트를 상기 소자 공급체에 밀어붙여, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트에 접착하는 픽업 단계와,
    상기 기판에 상기 다행다열의 소자를 접촉시켰을 때에, 상기 점착 시트의 점착력이 상실 또는 저하되는 규정 온도 이상으로 상기 점착 시트를 가열시켜, 상기 다행다열의 소자를 상기 점착 시트로부터 박리시키는 실장 단계와,
    상기 픽업 단계와 상기 실장 단계를 여러 번 반복하여, 상기 소자 공급체로부터 다행다열씩 상기 소자를 픽업하여, 상기 기판으로 다행다열씩 상기 소자를 옮김으로써, 상기 기판 상에 상기 소자가 어레이형으로 실장된 소자 실장 기판을 제조하는 반복 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자 실장 기판 제조 방법.
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