TWI392549B - 結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法 - Google Patents

結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法 Download PDF

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TWI392549B
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Hiroshi Ebihara
Katsuhiko Watanabe
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Description

結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法 技術領域
本發明係關於將電子零件安裝於電路基板等，結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法。
 背景技術
已知用於將電子零件之電極與電路基板之電極接合之各種接合方法。
例如，超音波接合方法係為如該接合方法之一者，而可將電子零件於短時間接合於電路基板。
在此，超音波接合方法，係可將電子零件固持於以加熱器所加熱之電子零件固持部，且一面壓製該電子零件於電子機板，一面以超音波振動使該電子基板振動，而將電子零件之電極與電路基板之電極電性地接合之接合方法。
又，一面參考第11圖，一面針對前述利用超音波接合方法之習用電子零件安裝裝置之構成或動作來加以說明。
在此，第11圖係習用電子零件安裝裝置概略的正面圖。
習用電子零件安裝裝置係具有用於固持電子零件1之結合工具9003、用於固持電路基板2之電路基板固持單元9006及用於對固持於電路基板固持單元9006之電路基板2壓製固持於結合工具9003之電子零件1之壓製單元(於圖式中省略)(可參考例如專利文獻1)。
又，將前述之文獻全部之揭示，近似地直接引用(參 考)，在此一體化。
結合工具9003係具有零件安裝單元9030、足部9312、支撐部9005及加熱器固持部9324，且足部9312與加熱器固持部9324係個別地形成，而相互為分開。
零件安裝單元9030係有喇叭9031、超音波振動器9004與電子零件固持部9009。
喇叭9031係傳達超音波振動之機構，且形成有加熱器9033可隔預定間距而插入之加熱器被插入孔9311。超音波振動器9004固定於喇叭9031(+X)側之一端，係產生超音波振動的機構。電子零件固持部9009固定於喇叭9031之另一端，係將電子零件1固持且以加熱器9033加熱之機構。
支撐部9005係分別支撐足部9312及加熱器固持部9324。
足部9321係，於喇叭9031中超音波振動之節點P0，由喇叭9031之(+Y)側及(-Y)側之兩側固持而跨過喇叭9031。
加熱器固持部9324係由喇叭9031之(+Y)側及(-Y)側之兩側固持而跨過加熱器9003。
固持於結合工具9003之電子零件1係被以壓製單元(於圖式中省略)對電路基板2壓製、且同時受到熱與超音波振動。而，電子零件之電極與電路基板2之電極係利用如前述之熱與超音波振動而接合。
先行技術文獻 專利文獻
【專利文獻1】國際公開第07/129700號指南(例如第1頁、第6圖)
 發明揭示
惟，前述習用電子零件安裝裝置中，已證明於進行較高品質之超音波接合會有缺陷。
本發明者分析其缺陷之原因係加熱器9033會接觸加熱器被插入孔9311。
更具體而言，進行以加熱器9033加熱時，加熱器固持部9324會因熱膨脹而向箭頭B所顯示之方向，亦即朝(-Z)側伸展。其結果，加熱器9033亦會朝箭頭B方向位移。
又，因該加熱，喇叭9031亦會因熱膨脹而膨脹，並朝箭頭A所顯示之方向伸展。其結果，加熱器被插入孔9311亦會朝箭頭A方向位移。
另一方面，喇叭9031所固定之足部9312之節點P0不會位移。
因此，以加熱器9033進行加熱的情況下，有時加熱器9033會接觸到加熱器被插入孔9311。
本發明係考慮前述既存之問題，而以提供可以較高品質進行超音波接合之結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法為目的者。
為達成前述之目的，第1之本發明係一種結合工具，而 具有：零件安裝單元，係具有喇叭、超音波振動器與電子零件固持部者，前述喇叭形成有可隔預定間距插入加熱器之加熱器被插入孔，而可傳達超音波振動，前述超音波振動器固定於前述喇叭，且產生前述超音波振動，前述電子零件固持部固定於前述喇叭，且固持電子零件並以前述加熱器加熱；足部，係於前述喇叭之前述超音波振動之節點，由前述喇叭之兩側來固持前述喇叭者；支撐部，係支撐前述足部者；及加熱器固持部，係由前述喇叭之兩側來固持前述加熱器者；而，前述足部與前述加熱器固持部係一體地形成。
第2之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中前述足部設於前述喇叭之兩側，且於各自側間隔預定之間隔並關於前述超音波振動所傳達之方向分為2個部分；而前述加熱器固持部設於前述喇叭之兩側，且於各自側配置於預定之間隔之間。
第3之本發明係如第2之本發明之結合工具，其中間隔前述預定之間隔且分為前述2個部分之前述足部，與配置於預前述預定之間隔間之前述加熱器固持部係一體地形成。
第4之本發明係如第3之本發明之結合工具，其中前述支撐部係板狀者；前述足部係固定於前述支撐部之下面； 前述加熱器固持部係與前述足部並排配置；前述支撐部與前述加熱器固持部之間形成有預定之空間。
第5之本發明係如第4之本發明之結合工具，其中前述喇叭係以前述超音波振動傳達之方向為長方向之角柱狀者；前述加熱器被插入孔係於與前述超音波振動傳達方向正交的方向貫通前述喇叭；用於固持前述加熱器之加熱器固持孔，分別形成於設於前述喇叭之兩側的前述加熱器固持部。
第6之本發明係如申請專利範圍第5項之結合工具，其中前述加熱器係圓柱狀；前述加熱器固持孔之中心軸與前述加熱器被插入孔之中心軸一致。
第7之本發明係如第6之本發明之結合工具，其中前述加熱器被插入孔係在與前述喇叭之兩側的側面正交的方向貫通前述喇叭。
第8之本發明係如第7之本發明之結合工具，其中前述加熱器係2個加熱器者；前述加熱器被插入孔與前述加熱器固持孔係對應個別前述2個加熱器者；前述加熱器被插入孔之開口部之形狀，係以前述超音波振動傳達之方向為長方向之橢圓形者。
第9之本發明係如第7之本發明之結合工具，其中前述加熱器被插入孔之中心軸係與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述加熱器被插入孔之中心軸且與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交之平面而呈面對稱。
第10之本發明係如第7之本發明之結合工具，其中前述加熱器被插入孔之中心軸係與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述喇叭之前述長方向之中心軸且與前述加熱器被插入孔之中心軸正交之平面而呈面對稱。
第11之本發明係如第7之本發明之結合工具，其中前述加熱器被插入孔之中心軸係與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述喇叭之前述長方向之中心軸與前述加熱器被插入孔之中心軸之平面而呈面對稱。
第12之本發明係如第7之本發明之結合工具，其中前述足部所固定於前述支撐部的4處，係對包含前述加熱器被插入孔之中心軸且與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交之平面、及包含前述喇叭之前述長方向之中心軸且與前述加熱器被插入孔之中心軸正交之平面而呈面對稱。
第13之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中前述 喇叭具有作為冷卻部之通氣孔。
第14之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中通氣孔係形成於前述足部之鄰接至前述加熱器固持部之處者。
第15之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中通氣孔係形成於前述支撐部之鄰接至前述足部之處者。
第16之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中可插入溫度計之溫度計孔係形成於前述喇叭者。
第17之本發明係如第1之本發明之結合工具，其中前述預定間距之大小於0.075mm以上、0.1mm以下。
第18之本發明係一種電子零件安裝裝置，係具有：如第1之本發明之結合工具，用於固持前述電子零件；電路基板固持單元，用於固持電路基板；及壓製單元，係對固持於前述電路基板固持單元之前述電路基板，壓製固持於前述結合工具之前述電子零件者。
第19之本發明係一種電子零件安裝方法，係使用如第18之本發明之電子零件安裝裝置，而將電子零件安裝於前述電路基板者，而係具有：電子零件固持步驟，係利用前述結合工具來固持前述電子零件；電路基板固持步驟，係利用前述電路基板固持單元來固持前述電路基板；壓製步驟，係利用前述壓制單元來對固持於前述電路基板固持單元之前述電路基板，壓製固持於前述結合工具之前述電子零件； 超音波振動產生步驟，係利用前述超音波振動器來產生前述超音波振動；及加熱步驟，係利用前述加熱器來加熱前述電子零件固持部。
藉由本發明之構成，可提供可進行較高品質之超音波接合之結合工具、電子零件安裝裝置及電子零件安裝方法。
圖式簡單說明
第1圖係關於本發明之實施形態中電子零件安裝裝置之概略的正面圖。
第2圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的正面圖。
第3圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
第4圖係關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第5圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第6圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，次另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第7圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，次另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大 剖面圖。
第8圖係關於本發明之另外的實施形態中結合工具之概略的正面圖。
第9圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
第10圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔之概略的正面圖。
第11圖係習用電子零件安裝裝置之概略的正面圖。
 用以實施發明之最佳形態
於以下，一面參考圖式一面針對關於本發明之實施形態加以詳細地說明。
首先，一面主要參考第1圖，一面針對本實施形態中電子零件安裝裝置之構成及動作，以及電子零件安裝方法加以說明。
在此，第1圖係關於本發明之實施形態中電子零件安裝裝置之概略的正面圖。
本實施形態中電子零件安裝裝置係具有固持電子零件1之結合工具3、固持電路基板2之電路基板固持單元6、固持於結合工具3之電子零件1及對固持於電路基板固持單元6之電路基板2壓製之壓製單元8。
在此，針對壓製單元8之構成與結合工具3之構成，依序個別較詳細地說明。
首先針對壓製單元8之構成加以說明。
壓製單元8係具有AC(Alternating Current)伺服馬達等致動器85。
滾珠螺桿等之驅動機構83會事先組合至致動器85，並透過方塊82將致動器85之驅動力傳達至連接部81。連接部81係配置為，位於承受致動器85之驅動力之點通過電子零件1所安裝於電路基板2之安裝中心點P之Z方向的直線L上。固持結合工具3之接合頭7係配置於連接部81之(-Z)側，且可利用致動器85之驅動力沿著導引溝84往Z方向移動。
固持於結合工具3之電子零件1，係被以壓製單元8對電路基板2壓製、而同時受到熱及超音波振動。而，電子零件1之電極與電路基板2之電極會利用這樣之熱與超音波振動來接合。
又，電子零件1及/或電路基板2所具有之複數電極，亦可配置突出等導電性之突起而可更容易地進行接合。
接著，一面主要參考第2圖及第3圖，一面針對結合工具3之構成加以詳細說明。
在此，第2圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的正面圖。第3圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
結合工具3係具有零件安裝單元30、足部312、支撐部5及加熱器固持部324，且於後會詳細說明，其足部312及加熱器固持部324係一體地形成者。
零件安裝單元30係具有喇叭31、超音波振動器4及電子 零件固持部9。
喇叭31係傳達超音波振動之機構，而形成有插裝加熱器等之加熱器33可隔預定間距而插入之加熱器被插入孔311。喇叭31係具有可成為以超音波振動之預定頻率之共振狀態之構造。喇叭31係實際地角柱狀，具有將X方向做為超音波振動傳達方向之長方向的長度，且具有平行於YZ平面之對稱面(亦即將前述長度兩等分之平面)S1、平行於ZX平面之對稱面S2及平行於XY平面之對稱面S3。喇叭31之長方向之中心軸係對稱面S2與對稱面S3之交線。
又，喇叭31之形狀於本實施型態中為角柱狀，但不用明言，亦可為圓柱等。
結合工具3係如以下中所詳細說明，針對對稱面S1、S2及S3具有各種高對稱性。
因此，已以加熱器33進行加熱時，隨著結合工具3之熱分布熱偏移亦會針對所有方向約略均一地分布。因此，固持於結合工具3之電子零件1之振動模式由原來之設計值偏離之疑慮等會大幅減低。因此，幾乎沒有必要對應例如電子零件1對電路基板2(參考第1圖)傾斜、電子零件1或電路基板2之電極中發生損傷或接合不良現象而進行裝置之平行調整等。
超音波振動器4固定於喇叭31之(+X)側之一端，並係利用壓電單元(於圖式中省略)而產生超音波振動之機構。
利用超音波振動器4所產生之超音波振動，係作為縱向 振動以喇叭31傳達至電子零件固持部9。電子零件固持部9以節點P1之位置為基準設置於喇叭31之下面，而電子零件1係以真空吸著固持於對稱面S1與對稱面S2之交線上的安裝中心點P。
接著，支撐部5係呈平行於XY平面之板形，於其下面之前後(X方向)2處具有往Y方向延伸之凸條5a、5b，各凸條5a、5b下面之左右2處，合計4處，如後述以螺栓來固持足部312。
如此，足部312係固定於支撐部5之凸條5a、5b。足部312固定於凸條5a、5b之4處係，針對包含加熱器被插入孔311之中心軸且與喇叭31之長方向之中心軸正交之對稱面S1，及包含喇叭31之長方向之中心軸且與加熱器被插入孔311之中心軸正交之對稱面S2的對稱面。更具體而言，於足部312之個別4處係形成為，螺栓3231、3232、3233及3234所分別插入之螺栓孔3221、3222、3223及3224針對對稱面S1及對稱面S2之任意者皆為對稱面。
另外，支撐部5之上面係安裝有接合頭7(參考第1圖)。
接著，足部312係於喇叭31中超音波振動之節點P2及P3，而由喇叭31之(+Y)側及(-Y)側來固持喇叭31。
具體而言，足部312係藉由以Z方向為長方向而具有長度肋柱3121、3122、3123及3124於4處來固持喇叭31。因此，關於壓製單元8壓製電子零件1之Z方向，於傳達壓製力方面可確保夠之剛性。
又，肋柱3121及3123係以節點P2之位置為基準而設 置，肋柱3122及3124係以節點P3之位置為基準而設置。因此，關於以超音波振動器4而產生之超音波振動之傳達方向X方向，可確保充分之自由度而使電子零件1係以超音波振動而振動。
接著，加熱器固持部324係由喇叭31之(+Y)側及(-Y)側來固持喇叭31。
如前述，已知足部312係設於喇叭31之(+Y)側及(-Y)側，且於兩側分別間隔預定之間隔並關於前述超音波振動所傳達之X方向分為2個部分。其結果，合計分為4個部份。又，如前所述加熱器固持部324係設於喇叭31之(+Y)側及(-Y)側，且於兩側分別，與足部312一體地配置於前述之足部312之預定之間隔之間。亦即，預定之間隔中分為2部份之足部312，與關於X方向與足部312同時存在而配置於預定之間隔之間的加熱器固持部324係一體地形成。
又，支撐部5之下面與加熱器固持部324之間形成有預定空間S。
又，本實施型態中，足部312與加熱器固持部324係如上所述一體地形成，而足部312、加熱器固持部324與喇叭31係一體地形成。
更具體而言，足部312與加熱器固持部324係由單一原材以線剪加工一體地形成，而以肋柱3121、3122、3123及3124與喇叭31連接於4處。又，加熱器被插入孔311與加熱器固持孔325係以一次之穿孔加工形成，而使兩者之中心軸一致。因此，由於利用如此加工精確度優良之線剪加工及 穿孔加工，因此關於針對結合工具3之振動特性等之個體差異幾乎不存在。
又，如前所述，由於肋柱3121及3123係以節點P2之位置為基準而設置，而肋柱3122及3124係以節點P3之位置為基準而設置，因此以超音波振動器4所產生之超音波振動幾乎不會傳送至存在於足部312之間的加熱器固持部324。因此，以超音波振動器4產生超音波振動時，與足部312一體地形成且以加熱器固持部324所固持之加熱器33亦幾乎不會位移。又，超音波振動亦幾乎不會傳達至足部312所固定之支撐部5。
另一方面，以加熱器33進行加熱時，支撐部5幾乎不會位移，但足部312會因熱膨脹而伸張並朝由支撐部來看之(-Z)側位移。
惟，如前所述，因為足部312、加熱器固持部與喇叭31係一體地形成，因此加熱器固持部324與喇叭會與足部312一起朝(-Z)側位移，而加熱器固持部324與喇叭31之相對上的位置關係幾乎沒有變化。
因此，以加熱器33而進行加熱時，以加熱器固持部324所固持之加熱器33，幾乎不會接觸到形成於喇叭31之加熱器被插入孔311。
因此，本實施型態中，可進行以往為不可能之高溫領域中高品質之超音波接合，而可利用於伴隨金屬與金屬接合之半導體倒裝晶片安裝等。
實際地，加熱器33係為一圓柱，而其長度係以與超音 波振動所傳達之X方向正交之Y方向為長方向，且具有對稱面S1、S2及S3。
又，加熱器33之形狀於本實施形態中為圓柱，但亦可為角柱，而不用明言，加熱器被插入孔311及加熱器固持孔325亦可對應加熱器33之形狀而形成。
用於固持加熱器33之加熱器固持孔325，係分別形成於設置於喇叭31之(+Y)側及(-Y)側之足部312的加熱器固持部324。加熱器固持孔之中心軸係與加熱器被插入孔311之中心軸一致。
加熱器被插入孔311係朝與超音波振動所傳達之方向正交且與喇叭31之(+Y)側及(-Y)側之側面正交之方向而貫通喇叭31。喇叭31之長方向的中心軸係如前所述，於對稱面S2與對稱面S3之交線，而加熱器被插入孔311之中心軸係對稱面S1與對稱面S3之交線。因此，加熱器被插入孔311之中心軸係與喇叭31之長方向之中心軸呈正交。
又，加熱器被插入孔311針對下述何者均為對稱面：(1)對稱面S1，係包含加熱器被插入孔311之中心軸且與喇叭31之長方向之中心軸正交者；(2)對稱面S2，係包含喇叭31之長方向之中心軸且與加熱器被插入孔311之中心軸正交者；及(3)對稱面S3，係包含加熱器被插入孔311之中心軸及喇叭31之長方向之中心軸者。
喇叭31係具有，利用形成於鄰接在加熱器被插入孔311之處的通氣孔而設置之第1冷卻部313及第2冷卻部314。
第1冷卻部313係設置於固定有超音波振動器4的喇叭 31之(+X)側之一端與加熱器被插入孔311之間，並利用朝正交於超音波振動所傳達之X方向之Y方向而貫通喇叭31之2個通氣孔，且針對對稱面S2及S3呈略面對稱。
又，前述3個通氣孔係藉由縱穴3131並透過連接於管3133之吸附零件3132來連接於空氣泵(於圖式中省略)。
因此，第1冷卻部313可抑制例如因耐熱溫度約100℃前後之超音波振動器4透過喇叭31之熱傳導所導致之故障現象。
第2冷卻部314係與第1冷卻部313具有同樣之構成，而係設置於喇叭31之(-X)側之一端與加熱器被插入孔311之間，且針對對稱面S1與第1冷卻部313呈略面對稱。
因此，第2冷卻部314可抑制，例如喇叭31因熱膨脹而於(-X)側與(+X)側非對稱地脹大，而相對電子零件1之電路基板2(參考第1圖)傾斜所造成之電子零件1之電極與電路基板2之電極間的距離不均一的現象。
足部通氣孔3211、3212、3213及3214係形成為，於足部312之與加熱器固持部324所鄰接之處，對對稱面S1及對稱面S2何者均呈面對稱。
足部通氣孔3211係形成於對稱面S1之(+X)側及對稱面S2(-Y)側，並朝Z方向而貫通足部312。足部通氣孔3212係形成於對稱面S1之(-X)側及對稱面S2(-Y)側，並朝Z方向而貫通足部312。足部通氣孔3213係形成於對稱面S1之(+X)側及對稱面S2(+Y)側，並朝Z方向而貫通足部312。足部通氣孔3214係形成於對稱面S1之(-X)側及對稱面S2 (+Y)側，並朝Z方向而貫通足部312。
因此，足部通氣孔3211、3212、3213及3214係可透過足部312而減低熱發散，而可抑制例如相較於足部312，支撐部5優先顯著地形變之現象。
又，支撐部通氣孔511及512係形成，分別於支撐部5之凸條5a、5b之鄰接足部312之處，而對對稱面S1呈面對稱。
支撐部通氣孔511係形成於對稱面S1之(+X)側，並朝Y方向貫通支撐部5。支撐部通氣孔512係形成於對稱面S1之(-X)側，並朝Y方向貫通支撐部5。
因此，支撐部通氣孔511及512可透過支撐部5減低熱發散，而可抑制例如相較於支撐部5，接合頭7(參考第1圖)優先形變的現象。
溫度計插入穴34係形成於喇叭31，且該溫度計插入穴34係可用於使藉由溫度計支撐板(於圖式中省略)所支撐之電熱偶或放射溫度計等溫度計(於圖式中省略)相隔預定間隔插入者。
溫度計插入穴34係由喇叭31之(-X)側的另一端至以加熱器33所加熱之電子零件固持部9的附近，對對稱面S2呈面對稱而朝超音波所傳達之X方向穿掘。
溫度計，於以超音波振動器4產生超音波振動或以加熱器33進行加熱時，係插入直到不會接觸到溫度計插入穴34之深度為止。而如前述之間隔亦設定為擴大直到溫度計如上所示不會接觸溫度計插入穴34之程度為止。
當然，宜預先預備以溫度計所測定之溫度與以電子零 件固持部9所固持之電子零件1之溫度之相關關係，而藉由考量如前述之相關關係之回饋進行高精確度地溫度控制。
加熱器33如前述間隔預定之間隙而插入被插入孔311，而如第4圖所示，預定間隙之大小σ考量如加熱器33之加熱性能或插熱器被插入孔311之穿孔加工之精確度等，宜為0.075mm以上0.1mm以下。
在此，第4圖係關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
當間隙過小時，加熱器33會在以超音波振動器4(參考第2圖)產生超音波振動或以加熱器33進行加熱的情況下接觸到加熱器被插入孔311。因此，間隙之大小σ係可擴大直到加熱器33如前所述接觸到加熱器被插入孔311為止。
而當間隙過大時，加熱考慮到熱輻射或熱對流等亦非有效率地。因此，間隙之大小σ係可擴大直到縮小直到加熱如前所述不會變成無效率的程度為止。
又，於前述實施形態中，如第4圖所示，預定之間隙可針對加熱器電源供給線332所連接之具有加熱器凸緣331之加熱器桿部分，藉由切削加工來減小於頭部與尾部間之本體部之口徑。
如此之實施形態，會有缺點係因切削加工必須僅進行於頭部與尾部間之本體部而難於保證很高得加工精確度，但亦有優點係如幾乎不會產生加熱器33與加熱器固持孔311間來自於頭部或尾部之切削工程之搖晃，且加熱器33、 加熱器被插入孔311與加熱器固持孔325係形成與對稱面S1、S2及S2(參考第2圖及第3圖)任一者均呈面對稱，而加熱器被插入孔311與加熱器固持孔325係可以一次之穿孔加工容易地形成者。
惟，預定之間隙，如第5圖~第7圖所示，亦可以其他方法來形成。
整理以上所說明之本實施形態中電子零件安裝裝置之動作及電子零件安裝方法，可得如下。
1.首先，結合工具3係用於固持電子零件1(電子零件固持步驟)。
2.又，電路基板固持單元6係用於固持電路基板2(電路基板固持步驟)。
3.其後，壓製單元8係將固持於結合工具3之電路基板1對固持於電路基板固持單元6之電路基板2進行壓製(壓製步驟)。
更具體而言，壓制單元8係透過方塊82將致動器85之驅動力傳送至連接部81。
又，壓製單元8係將固持結合工具3之接合頭7沿著導引溝84朝Z方向移動。
如此，而可對電路基板2壓製固持於結合工具3之電子零件1。
4.又，超音波振動器4係用於產生超音波振動(超音波產生步驟)。
5.又，加熱器33係用於加熱電子固持部9(加熱步驟)。 當然，壓製、超音波振動產生或加熱之購步驟係同時進行。
如此，電子零件1之電極與電路基板2之電極可利用超音波振動與熱來接合。
本實施形態中電子零件之安裝裝置或方法，可利用如具有前述構成之結合工具3而進行高品質超音波接合。
接著，針對各種別之實施形態加以說明。
在此，第5~7圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，次另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
於第5圖所顯示之實施形態中，預定之間隙係藉由切削加工將本體部及尾部之口徑縮小之方法來形成。如此之實施形態中，加熱器33之加工與第4圖之情況相比較為輕鬆，但由於加熱器固持孔325之大小與加熱器被插入孔311之大小不同，因此有產生雙方之中心軸難以精密地契合的傾向。
又，於第6圖所顯示之實施形態中，預定之間隙係藉由切削工具將頭部、本體部及尾部之口徑縮小之方法來形成。如此之實施形態中，不僅可保證較高的切削加工精確度，更因為宜將頭頭部、本體部及尾部全部進行切削而極為容易。另一方面，亦存在有困難於，安裝插入至加熱器33與加熱器固持孔325間全部或部分空間之間隔物333及334(參考第6圖)。
又，於第7圖所顯示之實施形態中，預定之間隙係使用螺栓335及336來取代第6圖之情況中之間隔物333及334。亦 即，抑制於XY平面以120度間隔由3方直接加熱栓335及336，且藉由調節該3支螺栓之螺絲鬆緊可確保間隙之方法。該情況下，加熱器33之加工方法係很容易地。
又，於前述本實施形態中，加熱器33係如第2圖及第3圖所示，為一個加熱器33。
惟，如第8圖及第9圖所示，加熱器亦可為2個加熱器。
在此，第8圖係關於本發明之另外的實施形態中結合工具之概略的正面圖，而第9圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
於第8圖及第9圖所示之實施形態中，加熱器，係插裝加熱器等之加熱器33a及33b。
又，分別對應2個加熱器33a及33b，形成有加熱器被插入孔311a及311b與加熱器固持孔325a及325b。
加熱器被插入孔311a及311b係對對稱面S1呈面對稱而形成。加熱器被插入孔311a係形成於對稱面S1之(+X)側而朝Y方向貫通喇叭31。加熱器被插入孔311b係形成於對稱面S1之(-X)側而朝Y方向貫通喇叭31。
加熱器固持孔325a及325b係對對稱面S1呈面對稱而形成。加熱器固持孔325a係形成於對稱面S1之(+X)側而朝Y方向貫通加熱器固持部324。加熱器固持孔325b係形成於對稱面S1之(-X)側而朝Y方向貫通加熱器固持部324。
如此之實施形態，具有優點係可將固持電子零件1之電子零件固持部9以良好之效率加熱，但加熱器33a及33b會因來自其配列方向之加熱之非對稱性，而使加熱器33a及加熱 器33b可能接觸到加熱器被插入孔311a及311b。
因此，為克服前述之缺點，加熱器被插入孔311a及311b之開口部的形狀，如第10圖中所示，亦可為已超音波振動所傳達之X方向為長方向之橢圓形。
在此，第10圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔之概略的正面圖。
亦即，如前所述，由於加熱器被插入孔311a形成於對稱面S1之(+X)側，而加熱器被插入孔311a形成於對稱面S1之(-X)側，因此喇叭31相較其他方向在X方向上會因熱膨脹而伸張較大。
更具體而言，加熱狀態中加熱器33a及33b之溫度約500~600℃時，加熱狀態中之電子零件1之溫度約為300℃。
之後，常溫亦即約0℃之非加熱狀態中加熱器33a及加熱器33b間之X方向之距離D約為25mm，而當喇叭31之線膨脹係數約為0.000013/K時，加熱狀態下之X方向之距離相較於非加熱狀態下之X方向之距離D約增大0.0975(=0.000013×25×300)，而結果地會產生加熱器被插入孔311a及311b之開口部之形狀像X方向壓縮之現象。
惟，若加熱器被插入孔311a及311b之開口部之形狀如該經預測現象之以X方向為長方向之橢圓形，則可大幅減低加熱器33a及33b於以加熱器33a及33b進行加熱時，接觸到加熱器被插入孔311a及311b之疑慮。
如此，根據第10圖之實施型態，而使用複述個加熱器的情況亦可進一步規避因膨脹而造成之接觸之不合適。
又，前述本實施型態中，足部312與加熱器固持部324係由單一原材以線剪加工一體地形成。惟，例如足部312與加熱器固持部324最初個別形成，而之後再接合或連接，最終一體地形成亦可。
又，以上說明中，敘述「對稱」時，沒有必要以數學上之意思般嚴密，只要不違反本發明之目的，亦包含某些程度上偏離對稱的情況。
產業上之利用性
本發明所相關之結合工具、電子零件安裝裝置即電子零件安裝方法，係可進行較高品質之超音波接合，而對半導體倒裝晶片安裝等有用。
1‧‧‧電子零件
2‧‧‧電路基板
3‧‧‧結合工具
30‧‧‧零件安裝單元
31‧‧‧喇叭
311、311a、311b‧‧‧加熱器被插入孔
312‧‧‧足部
3121、3122、3123、3124‧‧‧肋柱
313‧‧‧第一冷卻部
3131‧‧‧縱穴
3132‧‧‧吸附零件
3133‧‧‧管
314‧‧‧第2冷卻部
3211、3212、3213、3214‧‧‧足部通氣孔
3221、3222、3223、3224‧‧‧螺栓孔
3231、3232、3233、3234‧‧‧螺栓
324‧‧‧加熱器固持部
325、325a、325b‧‧‧加熱器固持孔
33、33a、33b‧‧‧加熱器
331‧‧‧加熱器凸緣
332‧‧‧加熱器電源供給線
333、334‧‧‧間隔物
335、336‧‧‧螺栓
34‧‧‧溫度計插入穴
4‧‧‧超音波振動器
5‧‧‧支撐部
5a、5b‧‧‧凸條
511、512‧‧‧支撐部通氣孔
6‧‧‧電路基板固持單元
7‧‧‧接合頭
8‧‧‧壓製單元
81‧‧‧連接部
82‧‧‧方塊
83‧‧‧驅動機構
84‧‧‧導引溝
85‧‧‧致動器
9‧‧‧電子零件固持部
S‧‧‧空間
S1、S2、S3‧‧‧對稱面
P‧‧‧安裝中心點
P1、P2、P3‧‧‧節點
D‧‧‧距離
9003‧‧‧習知技術之結合工具
9004‧‧‧習知技術之超音波振動器
9005‧‧‧習知技術之支撐部
9006‧‧‧習知技術之電路基板固持單元
9009‧‧‧習知技術之電子零件固持部
9031‧‧‧習知技術之喇叭
9033‧‧‧習知技術之加熱器
9311‧‧‧習知技術之加熱器被插入孔
9312‧‧‧習知技術之足部
9324‧‧‧習知技術之加熱器固持部
P0‧‧‧節點
第1圖係關於本發明之實施形態中電子零件安裝裝置之概略的正面圖。
第2圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的正面圖。
第3圖係關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
第4圖係關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第5圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第6圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，次另外 的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第7圖係關於本發明之實施形態中結合工具之，次另外的加熱器被插入孔、加熱器固持孔及加熱器之概略的擴大剖面圖。
第8圖係關於本發明之另外的實施形態中結合工具之概略的正面圖。
第9圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之概略的下面圖。
第10圖係第8圖之關於本發明之實施形態中結合工具之加熱器被插入孔之概略的正面圖。
第11圖係習用電子零件安裝裝置之概略的正面圖。
1‧‧‧電子零件
3‧‧‧結合工具
30‧‧‧零件安裝單元
31‧‧‧喇叭
311‧‧‧加熱器被插入孔
312‧‧‧足部
3121、3122、3123、3124‧‧‧肋柱
313‧‧‧第一冷卻部
3131‧‧‧縱穴
3132‧‧‧吸附零件
3133‧‧‧管
314‧‧‧第2冷卻部
3211、3212、3213、3214‧‧‧足部通氣孔
3221、3222、3223、3224‧‧‧螺栓孔
3231、3232、3233、3234‧‧‧螺栓
324‧‧‧加熱器固持部
325‧‧‧加熱器固持孔
33‧‧‧加熱器
34‧‧‧溫度計插入穴
4‧‧‧超音波振動器
5‧‧‧支撐部
5a、5b‧‧‧凸條
511、512‧‧‧支撐部通氣孔
9‧‧‧電子零件固持部
S‧‧‧空間
S1、S2、S3‧‧‧對稱面
P‧‧‧安裝中心點
P1、P2、P3‧‧‧節點

Claims (19)

  1. 一種結合工具，係具有：零件安裝單元，係具有喇叭、超音波振動器與電子零件固持部者，前述喇叭形成有可隔預定間距插入加熱器之加熱器被插入孔，而可傳達超音波振動，前述超音波振動器固定於前述喇叭，且產生前述超音波振動，前述電子零件固持部固定於前述喇叭，且固持電子零件並以前述加熱器加熱；足部，係於前述喇叭之前述超音波振動之節點，由前述喇叭之兩側來固持前述喇叭者；支撐部，係支撐前述足部者；及加熱器固持部，係由前述喇叭之兩側來固持前述加熱器者；又，前述足部與前述加熱器固持部係一體地形成。
  2. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其中前述足部設於前述喇叭之兩側，且於兩側分別間隔預定間隔並於前述超音波振動傳達之方向分為2個部分；前述加熱器固持部設於前述喇叭之兩側，且於兩側分別配置於前述預定間隔之間。
  3. 如申請專利範圍第2項之結合工具，其中間隔前述預定間隔分為前述2個部分之前述足部，與配置於前述預定間隔之間的前述加熱器固持部係一體地形成。
  4. 如申請專利範圍第3項之結合工具，其中：前述支撐部係板狀； 前述足部固定於前述支撐部之下面；前述加熱器固持部與前述足部並排配置；前述支撐部與前述加熱器固持部之間形成有一預定空間。
  5. 如申請專利範圍第4項之結合工具，其中：前述喇叭具有前述超音波振動傳達之方向為長方向之角柱狀；前述加熱器被插入孔朝與前述超音波振動傳達之方向正交的方向貫通前述喇叭；用於固持前述加熱器之加熱器固持孔，係分別形成於設於前述喇叭之兩側的前述加熱器固持部。
  6. 如申請專利範圍第5項之結合工具，其中：前述加熱器係圓柱狀；前述加熱器固持孔之中心軸與前述加熱器被插入孔之中心軸一致。
  7. 如申請專利範圍第6項之結合工具，其中前述加熱器被插入孔在與前述喇叭之兩側的側面正交的方向貫通前述喇叭。
  8. 如申請專利範圍第7項之結合工具，其中：前述加熱器係2個加熱器；前述加熱器被插入孔與前述加熱器固持孔對應個別前述2個加熱器；前述加熱器被插入孔之開口部之形狀，係以前述超音波振動傳達之方向為長方向之橢圓形。
  9. 如申請專利範圍第7項之結合工具，其中：前述加熱器被插入孔之中心軸與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述加熱器被插入孔之中心軸且與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交之平面而呈面對稱。
  10. 如申請專利範圍第7項之結合工具，其中：前述加熱器被插入孔之中心軸與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述喇叭之前述長方向之中心軸且與前述加熱器被插入孔之中心軸正交之平面呈面對稱。
  11. 如申請專利範圍第7項之結合工具，其中：前述加熱器被插入孔之中心軸與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交；前述加熱器被插入孔，係對包含前述喇叭之前述長方向之中心軸與前述加熱器被插入孔之中心軸之平面呈面對稱。
  12. 如申請專利範圍第7項之結合工具，其中前述足部所固定於前述支撐部的4處，係對包含前述加熱器被插入孔之中心軸且與前述喇叭之前述長方向之中心軸正交之平面、及包含前述喇叭之前述長方向之中心軸且與前述加熱器被插入孔之中心軸正交之平面而呈面對稱。
  13. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其中前述喇叭具有 作為冷卻部之通氣孔。
  14. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其係於前述足部之鄰接於前述加熱器固持部之處形成有通氣孔。
  15. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其中通氣孔係形成於前述支撐部之鄰接於前述足部之處者。
  16. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其中可插入溫度計之溫度計孔係形成於前述喇叭。
  17. 如申請專利範圍第1項之結合工具，其中前述預定間距之大小係0.075mm以上、0.1mm以下。
  18. 一種電子零件安裝裝置，係具有：如申請專利範圍第1項之結合工具，係用於固持前述電子零件者；電路基板固持單元，係用於固持電路基板者；及壓製單元，係對已固持於前述電路基板固持單元之前述電路基板，壓製已固持於前述結合工具之前述電子零件者。
  19. 一種電子零件安裝方法，係使用如申請專利範圍第18項之電子零件安裝裝置，而將前述電子零件安裝於前述電路基板者，包含有：電子零件固持步驟，係利用前述結合工具來固持前述電子零件；電路基板固持步驟，係利用前述電路基板固持單元來固持前述電路基板；壓製步驟，係利用前述壓制單元來對已固持於前述電 路基板固持單元之前述電路基板，壓製已固持於前述結合工具之前述電子零件；超音波振動產生步驟，係利用前述超音波振動器來產生前述超音波振動；及加熱步驟，係利用前述加熱器來加熱前述電子零件固持部。
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