WO2008026504A1 - Dispositif et procédé de montage de composant électronique - Google Patents

Description

明 細 書

電子部品実装装置および電子部品実装方法

技術分野

[0001] 本発明は、バンプにペーストが転写された電子部品を基板に実装する電子部品実 装装置および電子部品実装方法に関するものである。

背景技術

[0002] 電子部品を基板に実装する分野では、電子部品に設けられたバンプを基板に設け られた電極に接合することで電子部品と基板を電気的、物理的に接合する手法が広 く用いられている。バンプと電極の接合には、フラックスや半田を成分とするペースト が使用されるので、接合前のバンプには予めペーストが供給される。バンプへのぺー ストの供給には転写による方法が用いられることが多ぐ転写面に所定の厚さで延展 されたペーストに接合前のバンプを浸すことでペーストがバンプに転写される（特許 文献 1参照)。

[0003] 特許文献 1 :特開 2000— 22394号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、バンプに転写されるペーストが適正量に対して過大であると、リフロー時 に隣り合うバンプ間で半田が接合するブリッジ不良が発生しやすぐ過少であると、電 子部品と基板が正常に接合されないオープン不良が発生しやすくなる。基板に実装 される電子部品には、サイズや形状の異なる多品種のものがあり、それぞれにバンプ の高さが異なっている。また、ペーストにも、 PbSn半田ペーストや SnAGCu半田ぺ 一スト等の多品種のものがあり、それぞれ特性が異なっている。従って、接合品質を 一定に保っためには、実装対象が何れの電子部品であれ、転写対象が何れのぺー ストであっても、バンプに転写されるペーストが適正量となるようにペースト膜厚を設 定する必要がある。

[0005] しかしながら、従来は、オペレータの経験や勘に基づいてペースト膜厚が設定され ていたため、熟練度に左右されることが多ぐオペレータの個人差によって接合品質 にばらつき力 S生じること力 Sあった。また、経験や勘等の属人的な要素に頼ることで、思 い込みや勘違い等のケアレスミスが入り込む余地が大きぐ品質管理上好ましくなか つた。

[0006] そこで本発明は、ペースト膜厚の設定を自動化した電子部品実装装置および電子 部品実装方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 請求項 1に記載の発明は、転写面に延展されたペーストがバンプに転写された電 子部品を基板に実装する電子部品実装装置であって、スキージと前記転写面とを相 対的に水平移動させて前記スキージと前記転写面の間の隙間で形成されたスキー ジギャップの高さに相応した厚さのペースト膜を前記転写面に延展するペースト転写 ユニットと、バンプ高さおよびペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関係を規 定したデータベースを記憶する記憶部と、実装対象となる電子部品のバンプ高さお よび転写対象となるペースト品種と対応関係にあるスキージギャップ高さを前記デー タベースに基づいて導出するスキージギャップ高さ導出手段と、前記スキージと前記 転写面の間の隙間で形成されるスキージギャップの高さを前記導出されたスキージ ギャップ高さに調整するスキージギャップ高さ調整手段と、を備えた。

[0008] 請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の発明において、前記スキージと前記 転写面とを相対的に鉛直移動させる鉛直移動手段をさらに備えた。

[0009] 請求項 3に記載の発明は、請求項 1または 2に記載の発明において、前記転写面 が高さの異なる複数の平面に区画されている。

[0010] 請求項 4に記載の発明は、スキージにより転写面に延展されたペーストがバンプに 転写された電子部品を基板に実装する電子部品実装方法であって、バンプ高さおよ びペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関係を規定したデータベースに基づ いて実装対象となる電子部品のバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種と対 応関係にあるスキージギャップ高さを導出する工程と、前記スキージと前記転写面の 間の隙間で形成されるスキージギャップを前記導出されたスキージギャップ高さに調 整する工程と、前記スキージと前記転写面とを相対的に水平移動させて前記スキー ジと前記転写面との間に形成されたスキージギャップの高さに相応した厚さのペース トを前記転写面に延展する工程と、前記転写面に延展されたペーストを前記バンプ に転写して基板に実装する工程と、を含む。

発明の効果

[0011] 本発明によれば、バンプ高さおよびペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関 係をデータベースとして規定し、実装対象となる電子部品のバンプ高さおよび転写対 象となるペースト品種に対して自動的にスキージギャップ高さが導出されるので、過 不足のない適量のペーストをバンプに転写することが可能となり、一定の接合品質を 確保すること力 Sでさる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の実施の形態の電子部品実装装置の側面図

[図 2]本発明の実施の形態のペースト転写ユニットの制御系を含む構成図

[図 3]本発明の実施の形態のペースト転写ユニットにおけるペーストの延展動作説明 図

[図 4]本発明の他の実施の形態のペースト転写ユニットにおけるペーストの延展動作 説明図

[図 5]本発明の実施の形態の電子部品実装装置における実装工程を示すフローチヤ ート

符号の説明

[0013] la、 lb 電子部品

2a、 2b ノ ンプ

3 ペースト膜

4 基板

10 ペースト転写ユニット

l ib スキージ

13 転写面

15 水平移動機構

16b 鉛直移動機構

18 記憶部 20 演算部

c スキージギャップ

発明を実施するための最良の形態

[0014] 本発明の実施の形態について図 1乃至図 5を参照して説明する。図 1は本発明の 実施の形態の電子部品実装装置の側面図、図 2は本発明の実施の形態のペースト 転写ユニットの制御系を含む構成図、図 3は本発明の実施の形態のペースト転写ュ ニットにおけるペーストの延展動作説明図、図 4は本発明の他の実施の形態のぺー スト転写ユニットにおけるペーストの延展動作説明図、図 5は本発明の実施の形態の 電子部品実装装置における実装工程を示すフローチャートである。

[0015] 最初に、本発明の実施の形態の電子部品実装装置について、図 1および図 2を参 照して説明する。図 1において、電子部品実装装置は、半導体パッケージ等の電子 部品 1に形成されたバンプ 2にペースト膜 3を転写し、基板 4に実装する機能を備えて いる。電子部品 1は、部品供給部 5にバンプ 2を下向きにした状態で収納されている。 電子部品 1には、バンプの高さの異なる多品種のものが用意されており、ここでは、ボ 一ル径の比較的小さいバンプ 2aが形成された電子部品 laと、ボール径の比較的大 きいバンプ 2bが形成された電子部品 lbを図示している。基板 4は、搬送レール 6に 両端部を支持された状態で所定の位置に保持されてレ、る。基板 4は搬送レール 6に 沿って移動可能であり、実装後の基板 4が搬送レール 6に沿って電子部品実装装置 力 搬出されると、実装前の基板が搬送レール 6に沿って電子部品実装装置に搬入 され、所定の位置にて保持される。基板 4の上面は実装面となっており、複数のパッ ド（図示せず）が形成されている。このパッドを基板 4側の電極端子とし、バンプ 2を電 子部品 1側の電極端子とし、両電極端子が電気的、機械的に接合される。移載ヘッド 7は、部品供給部 5に収納された電子部品 1を基板 4に移載する機能を備えている。 移載ヘッド 7は、直交移動機構 8により部品供給部 5と基板 4の上方で水平移動自在 に構成されている。移載ヘッド 7には鉛直方向に移動自在のノズル 9が装着され、ノ ズル 9により電子部品 1を吸着してピックアップするとともに吸着した電子部品 1を基 板 4に搭載する。ノズル 9は、対象となる電子部品 1の品種に対応したサイズや形状 のものと適宜交換されながら使用され、ここでは、バンプ径の比較的小さい電子部品 laに対応するノズル 9aと、バンプ径の比較的大きい電子部品 lbに対応するノズル 9 bを図示している。ペースト転写ユニット 10は、移載ヘッド 7の移動経路に配設され、 ノズル 9に吸着された電子部品 1のバンプ 2にペースト 3を供給する機能を備えている 。ペースト転写ユニット 10は、所定の間隔で平行に配置された一対のスキージ 11を 備えたスキージユニット 12と、一対のスキージ 11の下端に面する転写面 13を上面に 形成した転写テーブル 14とで構成されている。転写テーブル 14は、水平移動機構 1 5により一対のスキージ 11の配置方向と同方向に水平移動自在に構成されている。

[0016] 図 2において、スキージユニット 12に備えられた一対のスキージ l la、 l ibは、鉛直 移動機構 16a、 16bによりそれぞれ独立して鉛直方向に移動自在に構成されている 。鉛直移動機構 16a、 16bは、コントロール部 17により駆動制御され、それぞれのス キージ 11の下端と転写面 13との離間距離を任意に設定することができる。一方のス キージ 11aの下端を転写面 13に当接させ、他方のスキージ l ibの下端を転写面 13 力、ら任意の距離だけ上方に移動させた状態で転写テーブル 14を水平移動させると、 スキージ l ibの下端と転写面 13の間の隙間で形成されたスキージギャップ cの高さに 相応した厚さのペースト膜 3が転写面 13に延展される。スキージ 11aの下端を転写面 13に対して接離させることでスキージギャップ cの高さを調整することができ、転写面 13に延展されるペースト膜 3の膜厚を自在に設定することができる。なお、ペースト膜 3の膜厚はバンプ 2へのペースト転写量と相関しており、膜厚を大きく設定することで 、バンプ 2がより深くペースト 3に浸り、ペースト転写量が増加し、膜厚を小さく設定す ることでペースト転写量が減少する。図 1において、ノズル 9に吸着された電子部品 1 を転写面 13に接地させると、バンプ 2がペースト膜 3に浸り、膜厚に相応する量のぺ 一ストがバンプ 2に転写される。

[0017] 図 2において、コントロール部 17の記憶部 18には、バンプ高さおよびペースト品種 とスキージギャップ高さとの対応関係を規定したデータベースが記憶されている。電 子部品実装装置においては、バンプ高さの異なる多品種の電子部品が実装対象と なるとともに、接合助剤としてバンプに転写されるペーストについても多品種のものが 転写対象として使用される。バンプ高さが異なれば、電子部品を基板に搭載する際 の基板と電子部品本体との間のクリアランスに差異が生じるため、一定の接合品質を 確保するためにはバンプに転写するペースト量をバンプ高さに応じたものにする必 要がある。また、ペーストは品種毎に特性が異なっているため、一定の接合品質を確 保するためにはバンプに転写するペースト量をペーストの品種に応じたものにする必 要がある。そのため、バンプ高さ HI、 Η2、 Η3 · · ·、ペースト品種 Ρ1、 Ρ2、 Ρ3 · · ·毎 に最適なペースト膜厚を理論値や実験値に基づいて設定し、このペースト膜厚に相 応するスキージギャップ高さ Gl l、 G12、 G13 ' · ·を対応させたデータベースを構築 している。

[0018] コントロール部 17には、入力部 19と演算部 20が備えられ、入力部 19は、実装対象 となる電子部品のバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種を入力する入力手 段として機能し、演算部 20は、入力されたバンプ高さおよびペースト品種と対応関係 にあるスキージギャップ高さをデータベースに基づいて導出するスキージギャップ高 さ導出手段として機能する。例えば、電子部品実装装置における実装対象の電子部 品がバンプ高さ HIであり、転写対象がペースト品種 P2である場合、入力部 19により バンプ高さ Hl、ペースト品種 P2を入力すると、演算部 20により記憶部 18に記憶され たデータベースに基づいて、バンプ高さ HIおよびペースト品種 P2と対応関係にある スキージギャップ高さ G21が導出される。鉛直移動機構 16a、 16bは、スキージギヤッ プ高さ調整手段として機能し、一方のスキージ 11aの下端を転写面 13に当接させ、 他方のスキージ 1 lbの下端を転写面 13からスキージギャップ高さ G21に相応する距 離だけ上方に移動させることで、スキージ l ibの下端と転写面 13の間の隙間で形成 されたスキージギャップ cの高さをスキージギャップ高さ G21に調整する。これにより、 実装対象となるバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種に対して最適な膜厚 のペースト膜 3を転写面 13に延展することができる。

[0019] スキージギャップ cは、スキージ l ibと転写面 13とを相対的に鉛直移動させる鉛直 移動手段として機能する鉛直移動機構 16b (図 2参照）の駆動により任意の高さに調 整することが可能であるので、転写面 13に異なる膜厚のペースト膜 3を延展させるこ と力できる。図 3 (a)において、スキージギャップ cの高さを clに調整した状態で転写 テーブル 14を矢印 _a方向に水平移動させると、図 3 (b)に示すように、スキージギヤッ プ高さ clに相応した膜厚のペースト膜 3aが転写面 13に延展される。次に、図 3 (c) に示すように、転写テーブル 14の水平移動を一時停止させ、スキージ l ibを矢印 b 方向に鉛直移動させる。これにより、スキージギャップ高さ clが c2に変更される。図 3 (d)において、転写テーブル 14を矢印 a方向にさらに水平移動をさせると、スキージ ギャップ高さ c2に相応した膜厚のペースト膜 3bがペースト膜 3aと連続して延展される 。 1つの転写面 13に膜厚の異なるペースト膜 3a、 3bを連続して延展することで、図 1 に示すように、複数のノズル 9a、 9bに吸着された異種の電子部品 la、 lbのバンプ 2a 、 2bのそれぞれに対して適量のペーストを同時に転写することが可能になる。

[0020] また、スキージ l ibと転写面 13とを相対的に鉛直移動させることなく異なる膜厚の ペースト膜を転写面に延展させることもできる。図 4 (a)において、転写面 13は高さの 異なる複数の平面 13a、 13b、 13cに区画されたものを使用し、最も高い位置に区画 された平面 13aとスキージ l ibの間の隙間にスキージギャップ c3を形成させる。この 状態で転写テーブル 14を矢印 a方向に水平移動させると、図 4 (b)に示すように、平 面 13aにはスキージギャップ高さ c lに相応した膜厚のペースト膜 3cが延展され、より 低い位置に区画された平面 13b、 13cにはより厚いペースト膜 3d、 3eが延展される。

[0021] 次に、本実施の形態の電子部品実装方法について、図 1および図 2を参照し、図 5 に示すフローチャートに沿って説明する。まず、電子部品実装装置において実装対 象となる電子部品 1のバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種を入力部 19によ り入力する（ST1)。次に、記憶部 18に記憶されたバンプ高さおよびペースト品種とス キージギャップ高さとの対応関係を規定したデータベースに基づいて、入力されたバ ンプ高さおよびペースト品種と対応関係にあるスキージギャップ高さを導出する（ST 2)。次に、スキージ l ibと転写面 13の間の隙間で形成されるスキージギャップ cを導 出されたスキージギャップ高さに調整する（ST3)。次に、スキージ l ibと転写面 13と を相対的に水平移動させてスキージ l ibと転写面 13との間に形成されたスキージギ ヤップ cの高さに相応した厚さのペースト膜 3を転写面 13に延展する（ST4)。次に、ノ ズル 9に吸着された電子部品 1を転写面 13に接地させてバンプ 2にペーストを転写 する（ST5)。次に、電子部品 1のバンプ 2が基板 4のパッドに当接するように電子部 品 1を基板 4に実装する（ST6)。この後にリフロー工程を経ることで、バンプ 2を溶融 させる処理等を行う。 [0022] このように、本発明の電子部品実装および電子部品実装装置によれば、バンプ高 さおよびペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関係をデータベースとして規定 し、実装対象となる電子部品のバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種に対し て自動的にスキージギャップ高さが導出されるようになっている。従って、過不足のな い適量のペーストをバンプに転写することが可能となり、一定の接合品質を確保する こと力 Sでさる。

[0023] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら 力、である。

本出願は、 2006年 9月 1日出願の日本特許出願（特願 2006— 237245)に基づくもの であり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0024] 本発明によれば、バンプ高さおよびペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関 係をデータベースとして規定し、実装対象となる電子部品のバンプ高さおよび転写対 象となるペースト品種に対して自動的にスキージギャップ高さが導出されるので、過 不足のない適量のペーストをバンプに転写することが可能となり、一定の接合品質を 確保すること力 Sできると!/、う利点を有し、バンプにペーストが転写された電子部品を基 板に実装する電子部品実装分野において有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 転写面に延展されたペーストがバンプに転写された電子部品を基板に実装する電 子部品実装装置であって、

スキージと前記転写面とを相対的に水平移動させて前記スキージと前記転写面の 間の隙間で形成されたスキージギャップの高さに相応した厚さのペースト膜を前記転 写面に延展するペースト転写ユニットと、バンプ高さおよびペースト品種とスキージギ ヤップ高さとの対応関係を規定したデータベースを記憶する記憶部と、実装対象とな る電子部品のバンプ高さおよび転写対象となるペースト品種と対応関係にあるスキー ジギャップ高さを前記データベースに基づいて導出するスキージギャップ高さ導出手 段と、前記スキージと前記転写面の間の隙間で形成されるスキージギャップの高さを 前記導出されたスキージギャップ高さに調整するスキージギャップ高さ調整手段と、 を備えた電子部品実装装置。

[2] 前記スキージと前記転写面とを相対的に鉛直移動させる鉛直移動手段をさらに備 えた請求項 1に記載の電子部品実装装置。

[3] 前記転写面が高さの異なる複数の平面に区画されている請求項 1または 2に記載 の電子部品実装装置。

[4] スキージにより転写面に延展されたペーストがバンプに転写された電子部品を基板 に実装する電子部品実装方法であって、

バンプ高さおよびペースト品種とスキージギャップ高さとの対応関係を規定したデ ータベースに基づいて実装対象となる電子部品のバンプ高さおよび転写対象となる ペースト品種と対応関係にあるスキージギャップ高さを導出する工程と、前記スキー ジと前記転写面の間の隙間で形成されるスキージギャップを前記導出されたスキー ジギャップ高さに調整する工程と、前記スキージと前記転写面とを相対的に水平移動 させて前記スキージと前記転写面との間に形成されたスキージギャップの高さに相応 した厚さのペーストを前記転写面に延展する工程と、前記転写面に延展されたぺー ストを前記バンプに転写して基板に実装する工程と、

を含む電子部品実装方法。