WO2015079990A1 - 実装装置および実装方法 - Google Patents

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雅史 千田
寺田　勝美
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東レエンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method for further stacking a sub board on a board on which a semiconductor chip is mounted.
  • FIG. 7 is a schematic side view of the component-embedded substrate.
  • a semiconductor chip 51 is flip-chip connected to the base substrate 50, and electrode pads 54 that can be connected to the sub-substrate 52 and solder bumps 53 are arranged around the semiconductor chip 51. ing. After the sub substrate 52 and the base substrate 50 are aligned, the solder bumps 53 and the electrode pads 54 are soldered together by a thermocompression bonding method.
  • a gap between the base substrate 50 and the semiconductor chip 51 is filled with a resin 55 (for example, a semiconductor package shown in Patent Document 1).
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the base substrate 50 and the sub substrate 52.
  • a plurality of semiconductor chips 51 are mounted on the base substrate 50.
  • the sub-board 52 is mounted so as to cover each of the plurality of semiconductor chips 51.
  • the mounting area of the base substrate 50 corresponding to the sub substrate 52 is referred to as a mounting block.
  • the first mounting block 301 and the second mounting block 302 are provided on the base substrate 50.
  • the base board 50 is held by suction on the board stage 60.
  • a schematic plan view of the substrate stage 60 is shown in FIG.
  • the substrate stage 60 is divided into blocks such as a first block 61 and a second block 63 corresponding to the mounting blocks of the sub-substrate 52.
  • the first stage heater 62 and the second stage heater 64 are included in each block. Is embedded.
  • FIG. 10 shows a mounting cycle when the sub board 52 is mounted in the order of the first mounting block 301 and the second mounting block 302.
  • the temperature of the first stage heater 62 of the first block 61 is raised, and pressurization and heating are performed for a predetermined time. Thereafter, the first stage heater 62 is turned off and natural cooling is started.
  • the solder bumps 53 provided on the sub-board 52 are cooled from the melting temperature to the solid phase temperature or lower.
  • the temperature of the second stage heater 64 embedded in the second block 63 adjacent to the first block 61 is started. Similar to the first mounting block 301, the sub-board 52 is pressurized and heated to the second mounting block 302 for a predetermined time.
  • the second stage heater 64 is turned off, and natural cooling is started.
  • the base substrate 50 is discharged (unloaded) from the substrate stage 60.
  • a flux 56 is applied to the electrode pads 54 of the base substrate 50 in order to remove the oxide film on the metal surface at the time of solder bonding and perform good solder bonding. Since the flux 56 is volatile, it must be kept at a temperature that does not volatilize before soldering. Therefore, after the substrate stage 60 is naturally cooled to a temperature at which the flux 56 does not volatilize or lower, a new base substrate 50 can be loaded (loaded) into the substrate stage 60.
  • the mounting cycle on one base substrate 50 is the solder bonding time of the first mounting block 301 + the solder bonding time of the second mounting block 302 + the cooling time of the substrate stage 60 (the temperature at which the flux does not volatilize). Time). It should be noted that the time required to turn off the stage heater once heated to reach a temperature below the temperature at which the flux does not volatilize due to natural cooling and the time required for mounting on one mounting block are approximately the same.
  • the next base substrate cannot be loaded (carryed in) until the substrate stage 60 is at a temperature at which the flux is not volatilized, so that there is a problem that the mounting cycle time becomes long and productivity does not increase.
  • an object of the present invention is to provide a mounting apparatus and a mounting method that reduce mounting cycle time and improve productivity when mounting a sub-board for each of a plurality of mounting blocks provided on a board by a soldering method. I will do it.
  • the board carry-in area and the board carry-out area are sections corresponding to the board mounting blocks, and are separated by blocks.
  • Each block is composed of a block having heating means capable of heating to a temperature at which the solder melts, and a block maintained at a temperature at which the flux does not volatilize or less, In the substrate carry-in area, provided with at least one block kept at a temperature at which the flux does not evaporate or less, After the board is put into the board carry-in area, all the heating means in the board carry-in area are provided after the sub-board is soldered to the mounting block of the board corresponding to the block other than the block maintained at a temperature at which the flux does not volatilize.
  • the mounting apparatus includes control means for turning off the block, moving the board to the board carry-out area, and soldering the sub board to the mounting block on which the sub board is not mounted.
  • the substrate stage is provided with the substrate carry-in area and the substrate carry-out area, and includes the substrate moving means for moving the substrate from the substrate carry-in area to the substrate carry-out area.
  • the block having all the heating means in the board carry-in area is turned off, and the board is put on the board. Since the sub-board is moved to the carry-out area and the sub-board is soldered to the mounting block on which the sub-board is not mounted, each block in the board carry-in area can be kept at a temperature at which the flux does not evaporate.
  • the mounting cycle time can be shortened and the productivity can be improved.
  • the block provided with the heating means is turned off, the flux is cooled to a temperature at which the flux is not volatilized in one soldering time.
  • the invention according to claim 2 is the mounting apparatus according to claim 1,
  • the mounting apparatus includes a block in which a board carry-in area and a board carry-out area are arranged in series, and the temperature is maintained at a temperature at which the flux does not volatilize in a common area of the board carry-in area and the board carry-out area.
  • the board carry-in area and the board carry-out area are provided, after the sub-board is soldered to the last mounting block of the board in the board carry-out area, the board is discharged. If it carries out, each block of a board
  • the invention according to claim 3 is the mounting apparatus according to claim 1,
  • a mounting apparatus having a control means for controlling that a substrate carrying-in area and a board carrying-out area are arranged in series or in parallel, and that a new board is put into the board carrying-in area while the sub board is soldered to the board in the board carrying-out area. is there.
  • the mounting cycle time on one substrate can be shortened.
  • the invention according to claim 4 is the mounting apparatus according to claim 2 or 3, It is a mounting apparatus provided with heating means for heating the sub-board to the pressurizing means.
  • the pressurizing means is provided with the heating means, the sub-board is heated from the substrate stage and the pressurizing means, and the sub-board can be soldered in a short time.
  • the invention according to claim 5 is the mounting apparatus according to claim 4, It is a mounting apparatus provided with a cooling means as a heating means of the substrate stage.
  • the heating means of the substrate stage is provided with the cooling means, so the heated book can be cooled more quickly by the cooling means, so the mounting cycle on one board can be reduced. It can be shortened.
  • the board carry-in area and the board carry-out area are sections corresponding to the board mounting blocks, and are separated by blocks.
  • Each block is composed of a block having heating means capable of heating to a temperature at which the solder melts, and a block maintained at a temperature at which the flux does not volatilize or less, Using a mounting device provided with at least one block maintained at a temperature at which the flux does not volatilize or less in the board carry-in area, Loading the substrate into the substrate loading area; Soldering the sub-board to the mounting block of the board corresponding to the block other than the block maintained at a temperature at which the flux does not volatilize; Turning off the block comprising all heating means in the substrate loading area; Moving the substrate to the substrate unloading area; Soldering the sub-board to a mounting block on which the sub-board is not mounted; Paying out the board in which the sub-board is solder-bonded to all mounting blocks from the board carry-out area; Is a mounting method.
  • each block in the board carry-in area can be maintained at a temperature at which the flux does not evaporate after the sub-board is soldered to the mounting block not mounted in the board carry-out area.
  • a new substrate can be loaded into the substrate carry-in area. Therefore, the mounting cycle time of the sub board on one board can be shortened.
  • the present invention it is possible to provide a mounting apparatus and a mounting method that can shorten the mounting cycle time and improve the productivity when the sub-board is mounted by a soldering method for each of a plurality of mounting blocks provided on the board. it can.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a substrate stage in which a part of the blocks of the substrate carry-in area and the substrate carry-out area are common blocks. It is a schematic plan view of the substrate stage used when there are n mounting blocks on the substrate. It is a schematic side view of a component embedding board. It is a schematic perspective view of a base substrate and a sub board
  • FIG. 1 is a schematic side view of a mounting apparatus 1 according to the present invention.
  • the left-right direction toward the mounting apparatus 1 is the X axis
  • the front-rear direction is the Y axis
  • the axis perpendicular to the XY plane composed of the X axis and the Y axis is the Z axis (vertical direction)
  • ⁇ around the Z axis Axis is the left-right direction toward the mounting apparatus 1 .
  • the left-right direction toward the mounting apparatus 1 is the X axis
  • the front-rear direction is the Y axis
  • the axis perpendicular to the XY plane composed of the X axis and the Y axis is the Z axis (vertical direction)
  • ⁇ around the Z axis Axis is the left-right direction toward the mounting apparatus 1 .
  • the mounting apparatus 1 includes a substrate stage 60 that sucks and holds the base substrate 50, a bonding head 8 that sucks and holds the sub substrate 52, and a two-field camera 13 that recognizes alignment marks provided on the sub substrate 52 and the base substrate 50. And a control unit 20 that controls the entire mounting apparatus 1.
  • the substrate stage 60 is connected to a suction means such as a suction pump (not shown) and piping, and can hold the base substrate 50 on the substrate stage 60 by suction. Further, the substrate stage 60 is movable in the horizontal direction (XY direction).
  • a suction means such as a suction pump (not shown) and piping, and can hold the base substrate 50 on the substrate stage 60 by suction. Further, the substrate stage 60 is movable in the horizontal direction (XY direction).
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of the substrate stage 60.
  • the substrate stage 60 is divided into a substrate carry-in area 60A and a substrate carry-out area 60B.
  • the base substrate 50 on which the sub substrate 52 is not mounted is loaded into the substrate loading area 60A.
  • a substrate moving jig 25 is used to move the base substrate 50 from the substrate carry-in area 60A to the substrate carry-out area 60B.
  • the substrate moving jig 25 includes, for example, an arm 26 that holds both sides of the base substrate 50 and a slider 27 that horizontally moves the arm 26.
  • the substrate moving jig 25 corresponds to the substrate moving means of the present invention.
  • the board carry-in area 60 ⁇ / b> A and the board carry-out area 60 ⁇ / b> B are divided into blocks corresponding to the mounting blocks of the base board 50.
  • FIG. 2 shows an example of the substrate stage 60 when there are two mounting blocks of the base substrate 50.
  • the blocks on the substrate carry-in area 60A side are referred to as a first block 61A and a second block 63A, respectively.
  • the mounting blocks on the board carry-out area 60B side are referred to as a first block 61B and a second block 63B, respectively.
  • Stage heaters for heating the mounting block are arranged at two locations, and the first stage heater 62 is embedded in the first block 60A and the second stage heater 64 is embedded in the second block 63B, respectively.
  • the first stage heater 62 and the second stage heater 64 can be heated to a temperature at which the solder can be melted when the sub-board 52 is soldered to the base board 50.
  • the stage heater is not embedded in the second block 63A on the substrate carry-in area 60A side and the first block 61B on the substrate carry-out area 60B side, and the flux 56 applied to the electrode pads 54 of the base substrate 50 does not volatilize. It is kept below the temperature.
  • the bonding head 8 is movable in the Z-axis direction and the ⁇ -axis direction, and can suck and hold the sub-board 52 and pressurize and heat the mounting block of the base board 50.
  • the bonding head 8 is connected to suction means such as a suction pump (not shown) and a pipe so that the sub-board 52 can be sucked and held.
  • suction means such as a suction pump (not shown) and a pipe so that the sub-board 52 can be sucked and held.
  • the bonding head 8 corresponds to the pressing means of the present invention.
  • the base substrate 50 and the sub-substrate 52 are configured to solder-bond solder bumps 53 onto which the flux 56 has been transferred to electrode pads 54 provided on the base substrate 50.
  • the base substrate 50 is provided with a first mounting block 301 and a second mounting block 302 as mounting blocks as shown in FIG.
  • the base substrate 50 corresponds to the substrate of the present invention.
  • the base substrate 50 is loaded (loaded) into the substrate loading area 60A of the substrate stage 60 (step SP01).
  • the substrate stage 60 is moved so that the first block 61A is positioned below the bonding head 8 (step SP02).
  • the two-field camera 13 is inserted between the bonding head 8 holding the sub substrate 52 by suction and the base substrate 50, and the first mounting block 301 of the base substrate 50 and the sub substrate 52 are aligned (step SP03). ).
  • step SP04 the temperature of the first stage heater 62 embedded in the first block 61A is raised.
  • step SP05 the bonding head 8 is lowered to press the sub-board 52 against the first mounting block 301 of the base board 50. Due to the heating from the first stage heater 62, the melting of the solder bumps 53 of the sub-board 52 starts (step SP05).
  • step SP06 Natural cooling of the solid phase of the solder bump 53 and the first block 61A is started (step SP06).
  • the base substrate 60 is moved from the substrate carry-in area 60A to the substrate carry-out area 60B by using the substrate moving jig 25. Since the first block 61B in the board carry-out area 60B is maintained at a temperature at which the flux 56 does not volatilize or lower, the first mounting block 301 to which the sub board 52 of the base board 60 is soldered continues to be cooled (step SP07).
  • the substrate stage 60 is moved horizontally so that the second block 63B of the substrate carry-out area 60B comes below the bonding head 8 (step SP08).
  • the two-view camera 13 is inserted between the bonding head 8 that holds the sub-board 52 by suction and the base board 50, and the second mounting block 302 of the base board 50 and the sub-board 52 are aligned (step SP09). ).
  • step SP10 the temperature of the second stage heater 64 embedded in the second block 63B is raised.
  • step SP11 the bonding head 8 is lowered to press the sub-board 52 against the second mounting block 302 of the base board 50. Due to the heating from the second stage heater 64, the melting of the solder bumps 53 of the sub-board 52 starts (step SP11).
  • step SP12 After pressurizing the base substrate 50 for a predetermined time, the suction holding of the sub-substrate 52 is released, the bonding head 8 is raised, and the second stage heater 64 of the second block 63B is turned off. Natural cooling of the solid phase of the solder bump 53 and the second block 63B is started (step SP12).
  • a new base substrate 50 is loaded (loaded) into the substrate loading area 60A.
  • the first block 61A and the second block 63A in the substrate carry-in area 60A are at a temperature at which the flux 56 is not volatilized between step SP10 and step SP12. Therefore, even if a new base substrate 50 is introduced (carrying in), the flux 56 applied to the electrode pad 54 does not volatilize. Accordingly, a new base substrate 50 can be loaded (carrying in) without waiting for a temperature below the temperature at which the second block 63B does not volatilize the flux 56, so that one mounting cycle of the base substrate 50 can be shortened ( Step SP13).
  • the base substrate 50 to which the sub substrate 52 is solder-bonded is discharged (unloaded) from the substrate unloading area 60B (step SP14).
  • step SP02 the process returns to step SP02, and the solder bonding of the sub board 52 to the new base board 50 is continued.
  • FIG. 4 shows the mounting cycle when such a mounting procedure is performed.
  • FIG. 4 shows the mounting time of the sub-board 52 on the base board 50 on the horizontal axis, and the vertical axis shows the temperature profile of the temperature rise and cooling of each stage heater.
  • the mounting time for one board is the sum of the first mounting block 301 and the second mounting block 302. This is because the mounting work of the sub-board 52 on the new base board 50 can be started as soon as the solder bonding in the second mounting block 302 is completed, so that the mounting time can be shortened compared to the conventional mounting cycle. become.
  • the substrate carry-in area 60A and the substrate carry-out area 60B are arranged in series, and a block maintained at a temperature at which the flux 56 does not evaporate is a common area of the substrate carry-in area 60A and the substrate carry-out area 60B.
  • the substrate stage 60 in the case of being provided is shown (the substrate carry-in area 60A is indicated by a one-dot chain line, and the substrate carry-out area 60B is indicated by a two-dot chain line).
  • symbol corresponding to the substrate stage 60 used in FIG. 2 is shown to Fig.5 (a)
  • the 2nd block 63A and the 1st block 61B become the same block as a common area
  • the first stage heater 62 provided in the first block 61A and the second stage heater 64 provided in the second block 63B are written as in FIG.
  • the sub-board 52 is soldered to the first mounting block 301 (see FIG. 5B).
  • the base substrate 50 is overlapped with FIG.
  • the base substrate 50 moves to the substrate carry-out region 60B, and the first stage heater 62 of the first block 61A is turned off.
  • the sub-board 52 is soldered to the second mounting block 302 (the state shown in FIG. 5C.
  • the base board is described overlaid on FIG. 5A).
  • the first block 61A of the substrate carry-in region 60A is cooled to a temperature that does not volatilize the flux 56.
  • the base substrate 50 Since the first block 61A and the second block 60B in the substrate carry-in area 60A are below the temperature at which the flux 56 is not volatilized, the base substrate 50 is discharged (unloaded) after the sub-board 52 is soldered in the substrate carry-out area 60B. Thus, a new base substrate 50 can be immediately loaded (loaded) into the substrate loading area 60A. Accordingly, it is possible to obtain a mounting cycle per base substrate 50 shown in FIG. Furthermore, since the common area of the substrate carry-in area 60A and the substrate carry-out area 60B is provided on the substrate stage 60, the space of the apparatus can be saved.
  • FIG. 6A shows an example of the substrate stage 60 used when the number of mounting blocks of the base substrate 50 is n (n> 2).
  • the substrate stage 60 is provided with a substrate carry-in region 60A and a substrate carry-out region 60B having n blocks.
  • a stage heater that can be heated up to a temperature at which the solder melts is embedded in the block of the substrate carry-in area 60A, and a block that is maintained at a temperature at which the flux 56 does not volatilize is provided at one location.
  • a stage heater that can be heated up to a temperature at which the solder melts is embedded in a block corresponding to a block that is maintained at a temperature that does not evaporate the flux 56 in the substrate carry-in area 60A.
  • the block is kept below the temperature at which the flux 56 does not volatilize.
  • the sub-boards 52 are sequentially soldered.
  • the stage heater of the block where the solder bonding is performed is turned off and cooled (the state shown in FIG. 6B).
  • the base board 50 moves to the board carry-out area 60B, and the sub-board is placed in the last mounting block. 52 is soldered (state shown in FIG. 6C).
  • all the blocks in the substrate carry-in region 60A are cooled to a temperature that does not volatilize the flux 56. Since a new base substrate 50 can be loaded (carryed in) into the substrate carry-in area 60A, the mounting cycle per base substrate 50 shown in FIG. 4 can be obtained.
  • the substrate stage 60 is provided with the substrate carry-in area 60A and the substrate carry-out area 60B, and at least one block is provided in the substrate carry-in area 60A and the block is maintained at a temperature that does not volatilize the flux 56.
  • the sub-board 52 is soldered to one place, the sub-board 52 is moved to the board carry-out area 60B, and the sub-board 52 is soldered to the last mounting block (unmounted block).
  • a new base substrate 50 can be loaded (loaded in) the substrate stage 60 without waiting for the cooling time of the substrate stage 60 (the time until the flux 56 does not volatilize or less). Time can be shortened.
  • the bonding head 8 is provided with a ceramic heater or the like as a heating means for heating the sub-board 52, the soldering time is further shortened and the mounting cycle time is shortened.
  • a cooling means such as a cold water pipe through which cooling water circulates is embedded in the block in which the stage heater of the substrate stage 60 is embedded, the temperature below the temperature at which the flux 56 does not volatilize immediately after the soldering of the sub-board 52 is performed. Can be further cooled, so that the mounting cycle time can be further shortened.

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Abstract

　基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田工法で実装する際に、実装サイクルタイムを短縮し生産性が向上する実装装置および実装方法を提供すること。具体的には、サブ基板を基板の実装ブロックに加圧する加圧手段と、基板を載置する基板ステージと、を備え、基板ステージは、基板搬入領域と基板搬出領域が設けられており、基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備え、基板搬入領域と基板搬出領域は、基板の実装ブロックに対応した区画で、ブロックで区切られており、各ブロックは、半田が溶融する温度まで加熱可能な加熱手段を備えているブロックと、フラックスが揮発しない温度以下に保たれているブロックとから構成され、基板搬入領域に、フラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを少なくとも１箇所、備えた実装装置および実装方法を提供する。

Description

実装装置および実装方法
　本発明は、半導体チップが実装された基板に、さらにサブ基板を積層する実装装置および実装方法に関する。
　近年、半導体チップが実装された基板の高密度実装が求められている。高密度実装の一つとして、部品内蔵基板や部品埋め込み基板、エンベデッド基板と呼ばれる基板がある。部品埋め込み基板の一例を図７に示す。図７は、部品埋め込み基板の概略側面図で、ベース基板５０に半導体チップ５１がフリップチップ接続され、半導体チップ５１の周辺にはサブ基板５２と半田バンプ５３で接続可能な電極パッド５４が配置されている。サブ基板５２とベース基板５０とは位置合わせされた後、半田バンプ５３と電極パッド５４が熱圧着工法で半田接合される。ベース基板５０と半導体チップ５１の空隙には樹脂５５が充填される（例えば、特許文献１に示す半導体パッケージ）。
　図８にベース基板５０とサブ基板５２の概略斜視図を示す。ベース基板５０には、複数の半導体チップ５１が実装されるようになっている。また、複数個の半導体チップ５１の個々を覆うように、サブ基板５２が実装される。例えば、図８のベース基板５０の場合、２枚のサブ基板５２が横並びで実装されている。以下、サブ基板５２に対応するベース基板５０の実装エリアを実装ブロックと呼ぶ。図８の場合、第１実装ブロック３０１と第２実装ブロック３０２がベース基板５０に設けられている。サブ基板５２の実装に際し、ベース基板５０は基板ステージ６０に吸着保持されている。基板ステージ６０の概略平面図を図９に示す。基板ステージ６０は、サブ基板５２の実装ブロックに対応して、第１ブロック６１，第２ブロック６３というようにブロック毎に分かれており、各ブロックには第１ステージヒータ６２，第２ステージヒータ６４が埋め込まれている。
　図１０に第１実装ブロック３０１，第２実装ブロック３０２の順にサブ基板５２を実装した場合の実装サイクルを示す。第１実装ブロック３０１にサブ基板５２を実装する際、第１ブロック６１の第１ステージヒータ６２の昇温を行い、所定の時間、加圧と加熱が行われる。その後、第１ステージヒータ６２はオフ状態となり自然冷却が開始される。サブ基板５２に設けられている半田バンプ５３は、溶融温度から固相温度以下に冷却されていく。続いて、第１ブロック６１の隣の第２ブロック６３に埋め込まれた第２ステージヒータ６４の昇温を開始する。第１実装ブロック３０１と同様に、第２実装ブロック３０２にサブ基板５２が所定時間、加圧および加熱される。その後、第２ステージヒータ６４がオフ状態となり、自然冷却が開始される。ベース基板５０は、基板ステージ６０から払い出し（搬出）される。ベース基板５０の電極パッド５４には、半田接合の際に金属表面の酸化膜を除去し良好な半田接合を行うためのフラックス５６が塗布されている。フラックス５６は、揮発性があるため半田接合を行う前は揮発しない温度に保たれている必要がある。そのため基板ステージ６０が、フラックス５６が揮発しない温度以下まで自然冷却した後、新たなベース基板５０を基板ステージ６０に投入（搬入）できるようになる。このように、一枚のベース基板５０への実装サイクルは、第１実装ブロック３０１の半田接合時間＋第２実装ブロック３０２の半田接合時間＋基板ステージ６０の冷却時間（フラックスが揮発しない温度になるまでの時間）の関係となる。なお、一度加熱したステージヒータをオフし自然冷却でフラックスが揮発しない温度以下まで到達する時間と、実装ブロック１箇所への実装時間は、ほぼ同じ時間を要するようになっている。
特開２０１２－９７１３号公報
　そのため、基板ステージ６０がフラックスを揮発させない温度以下になるまで、次のベース基板を投入（搬入）することができないため、実装サイクルタイムが長くなり生産性が上がらないという問題がある。
　そこで、本発明の課題は、基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田工法で実装する際に、実装サイクルタイムを短縮し生産性が向上する実装装置および実装方法を提供することとする。
　上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田接合する実装装置であって、サブ基板を基板の実装ブロックに加圧する加圧手段と、
基板を載置する基板ステージと、を備え、
基板ステージは、基板搬入領域と基板搬出領域が設けられており、
基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備え、
基板搬入領域と基板搬出領域は、基板の実装ブロックに対応した区画で、ブロックで区切られており、
各ブロックは、半田が溶融する温度まで加熱可能な加熱手段を備えているブロックと、フラックスが揮発しない温度以下に保たれているブロックとから構成され、
基板搬入領域に、フラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを少なくとも１箇所、備え、
基板を基板搬入領域に投入した後、フラックスが揮発しない温度に保たれているブロック以外のブロックに対応する基板の実装ブロックにサブ基板を半田接合した後、基板搬入領域の全ての加熱手段を備えているブロックをオフし、基板を基板搬出領域に移動し、サブ基板が未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合する制御手段を備えた実装装置である。
　請求項１に記載の発明によれば、基板ステージに基板搬入領域と基板搬出領域が設けられ、基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備えている。フラックスが揮発しない温度に保たれているブロック以外のブロックに対応する基板の実装ブロックにサブ基板を半田接合した後、基板搬入領域の全ての加熱手段を備えているブロックをオフし、基板を基板搬出領域に移動し、サブ基板が未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合するので、基板搬入領域の各ブロックをフラックスが揮発しない温度に保つことができる。したがい、最後の実装ブロックの半田接合の後、基板ステージのブロックが冷却する時間まで待つこと無く、新たな基板を基板搬入領域に投入することができる。そのため、実装サイクルタイムを短縮し、生産性を向上させることができる。なお、加熱手段を備えているブロックをオフすると、一回の半田接合時間で、フラックスを揮発しない温度まで冷却されるものとする。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の実装装置において、
基板搬入領域と基板搬出領域が直列に配置され、基板搬入領域と基板搬出領域の共通領域にフラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを備えた実装装置である。
　請求項２に記載の発明によれば、基板搬入領域と基板搬出領域の共通領域を備えているので、基板搬出領域で基板の最後の実装ブロックにサブ基板を半田接合した後、基板の払い出しを行えば、基板搬入領域の各ブロックはフラックスが揮発しない温度に保つことができ、さらに共通化による設備の省スペース化を図ることができる。
　請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の実装装置において、
基板搬入領域と基板搬出領域が直列又は並列に配置され、基板搬出領域でサブ基板を基板に半田接合中に新たな基板を基板搬入領域に投入することを制御する制御手段を備えた実装装置である。
　請求項３に記載の発明によれば、基板搬出領域でサブ基板を半田接合中に新たな基板を基板搬入領域に搬入するので、一枚の基板への実装サイクルタイムを短縮することができる。
　請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の実装装置において、
加圧手段にサブ基板を加熱する加熱手段を備えた実装装置である。
　請求項４に記載の発明によれば、加圧手段に加熱手段を備えているので、サブ基板が基板ステージと加圧手段から加熱され、サブ基板の半田接合を短時間に行うことができる。　
　請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の実装装置において、
基板ステージの加熱手段に冷却手段を備えた実装装置である。
　請求項５に記載の発明によれば、基板ステージの加熱手段に冷却手段を備えているので、加熱されたブックを冷却手段でより早く冷却することができるので一枚の基板での実装サイクルを短縮することができる。
　請求項６に記載の発明は、
基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田接合する実装方法であって、サブ基板を基板の実装ブロックに加圧する加圧手段と、
基板を載置する基板ステージと、を備え、
基板ステージは、基板搬入領域と基板搬出領域が設けられており、
基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備え、
基板搬入領域と基板搬出領域は、基板の実装ブロックに対応した区画で、ブロックで区切られており、
各ブロックは、半田が溶融する温度まで加熱可能な加熱手段を備えているブロックと、フラックスが揮発しない温度以下に保たれているブロックとから構成され、
基板搬入領域に、フラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを少なくとも１箇所、備える実装装置を用いて、
基板を基板搬入領域に投入するステップと、
フラックスが揮発しない温度に保たれているブロック以外のブロックに対応する基板の実装ブロックにサブ基板を半田接合するステップと、
基板搬入領域の全ての加熱手段を備えているブロックをオフするステップと、
基板を基板搬出領域に移動するステップと、
サブ基板が未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合するステップと、
全実装ブロックにサブ基板が半田接合された基板を基板搬出領域から払い出すステップと、
を有する実装方法である。
　請求項６に記載の発明によれば、基板搬入領域の各ブロックは、基板搬出領域で未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合した後、フラックスが揮発しない温度に保つことができるので、新たな基板を基板搬入領域に投入することができる。そのため、１枚の基板へのサブ基板の実装サイクルタイムを短縮することができる。
　本発明によれば、基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田工法で実装する際に、実装サイクルタイムを短縮し生産性が向上する実装装置および実装方法を提供することができる。
本発明の実装装置の概略側面図である。 実装ブロックが２箇所のベース基板にサブ基板を半田接合する基板ステージの概略平面図である。 実装装置の動作フローチャートである。 実装サイクルを説明する図である。 基板搬入領域と基板搬出領域のブロックの一部が共通のブロックである基板ステージの概略平面図である。 基板の実装ブロックがｎ個の際に用いる基板ステージの概略平面図である。 部品埋め込み基板の概略側面図である。 ベース基板とサブ基板の概略斜視図である。 基板ステージの概略平面図である。 従来の実装サイクルを説明する図である。
　本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実装装置１の概略側面図である。図１において、実装装置１に向かって左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、Ｘ軸とＹ軸で構成されるＸＹ平面に直交する軸をＺ軸（上下方向）、Ｚ軸周りをθ軸とする。
　実装装置１は、ベース基板５０を吸着保持する基板ステージ６０と、サブ基板５２を吸着保持するボンディングヘッド８と、サブ基板５２とベース基板５０に設けられた位置合わせマークを認識する２視野カメラ１３と、実装装置１全体を制御する制御部２０とから構成されている。
　基板ステージ６０は、図示していない吸引ポンプなどの吸引手段と配管が接続されており、基板ステージ６０上のベース基板５０を吸着保持することが出来る。また、基板ステージ６０は、水平方向（ＸＹ方向）に移動可能になっている。
　図２に基板ステージ６０の概略平面図を示す。基板ステージ６０は、基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂに分かれている。サブ基板５２が未実装のベース基板５０は、基板搬入領域６０Ａに搬入される。基板搬入領域６０Ａから基板搬出領域６０Ｂへのベース基板５０の移動には、基板移動治具２５が用いられる。基板移動治具２５は、例えば、ベース基板５０の両サイドを把持するアーム２６と、アーム２６を水平移動させるスライダ２７で構成されている。基板移動治具２５は、本発明の基板移動手段に対応する。
　基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂは、ベース基板５０の実装ブロックに対応してブロック分けされている。図２はベース基板５０の実装ブロックが２箇所の場合の基板ステージ６０の例を示す。基板搬入領域６０Ａ側のブロックをそれぞれ、第１ブロック６１Ａ，第２ブロック６３Ａとする。また、基板搬出領域６０Ｂ側の実装ブロックをそれぞれ、第１ブロック６１Ｂ，第２ブロック６３Ｂとする。実装ブロックを加熱するステージヒータは、２箇所に配置されており、それぞれ第１ブロック６０Ａに第１ステージヒータ６２、第２ブロック６３Ｂに第２ステージヒータ６４が埋め込まれている。第１ステージヒータ６２と第２ステージヒータ６４は、ベース基板５０へのサブ基板５２の半田接合の際、半田が溶融できる温度まで加熱可能となっている。基板搬入領域６０Ａ側の第２ブロック６３Ａと、基板搬出領域６０Ｂ側の第１ブロック６１Ｂにはステージヒータは埋め込まれておらず、ベース基板５０の電極パッド５４に塗布されているフラックス５６が揮発しない温度以下に保たれている。
　ボンディングヘッド８は、Ｚ軸方向およびθ軸方向に移動可能で、サブ基板５２を吸着保持して、ベース基板５０の実装ブロックに加圧および加熱することができるようになっている。また、ボンディングヘッド８は図示していない吸引ポンプなどの吸引手段と配管が接続されておりサブ基板５２を吸着保持できるようになっている。ボンディングヘッド８は、本発明の加圧手段に対応する。
　ベース基板５０とサブ基板５２は、図７に示すように、フラックス５６が転写された半田バンプ５３をベース基板５０に設けられた電極パッド５４に半田接合する構成となっている。また、ベース基板５０には、図８に示すように実装ブロックが第１実装ブロック３０１、第２実装ブロック３０２が設けられている。ベース基板５０は、本発明の基板に対応する。
　このように構成された実装装置１を用いて、サブ基板５２が未実装のベース基板５０にサブ基板５２を実装し、新たなベース基板５０を投入（搬入）する手順を図３の動作フローチャートを用いて以下に説明する。
　まず、ベース基板５０を基板ステージ６０の基板搬入領域６０Ａに投入（搬入）する（ステップＳＰ０１）。
　次に、第１ブロック６１Ａをボンディングヘッド８の下側に位置するように基板ステージ６０を移動させる（ステップＳＰ０２）。
　次に、サブ基板５２を吸着保持したボンディングヘッド８とベース基板５０の間に、２視野カメラ１３が挿入されベース基板５０の第１実装ブロック３０１とサブ基板５２の位置合わせが行われる（ステップＳＰ０３）。
　次に、第１ブロック６１Ａに埋め込まれている第１ステージヒータ６２を昇温する（ステップＳＰ０４）。
　次に、ボンディングヘッド８が下降し、ベース基板５０の第１実装ブロック３０１にサブ基板５２を加圧する。第１ステージヒータ６２からの加熱により、サブ基板５２の半田バンプ５３の溶融が開始する（ステップＳＰ０５）。
　次に、所定時間のベース基板５０への加圧の後、サブ基板５２の吸着保持を解除し、ボンディングヘッド８を上昇させ、第１ブロック６１Ａの第１ステージヒータ６２をオフする。半田バンプ５３の固相と第１ブロック６１Ａの自然冷却が開始する（ステップＳＰ０６）。
　次に、ベース基板６０を基板搬入領域６０Ａから基板搬出領域６０Ｂに基板移動治具２５を用いて移動させる。基板搬出領域６０Ｂの第１ブロック６１Ｂはフラックス５６が揮発しない温度以下に保たれているのでベース基板６０のサブ基板５２が半田接合された第１実装ブロック３０１は冷却を継続する（ステップＳＰ０７）。
　次に、基板ステージ６０を水平移動させて基板搬出領域６０Ｂの第２ブロック６３Ｂが、ボンディングヘッド８の下側に来るようにする（ステップＳＰ０８）。
　次に、サブ基板５２を吸着保持したボンディングヘッド８とベース基板５０の間に、２視野カメラ１３が挿入されベース基板５０の第２実装ブロック３０２とサブ基板５２の位置合わせが行われる（ステップＳＰ０９）。
　次に、第２ブロック６３Ｂに埋め込まれている第２ステージヒータ６４を昇温する（ステップＳＰ１０）。
　次に、ボンディングヘッド８が下降し、ベース基板５０の第２実装ブロック３０２にサブ基板５２を加圧する。第２ステージヒータ６４からの加熱により、サブ基板５２の半田バンプ５３の溶融が開始する（ステップＳＰ１１）。
　次に、所定時間のベース基板５０への加圧の後、サブ基板５２の吸着保持を解除し、ボンディングヘッド８を上昇させ、第２ブロック６３Ｂの第２ステージヒータ６４をオフする。半田バンプ５３の固相と第２ブロック６３Ｂの自然冷却が開始する（ステップＳＰ１２）。
　次に、基板搬入領域６０Ａに新たなベース基板５０を投入（搬入）する。基板搬入領域６０Ａの第１ブロック６１Ａおよび第２ブロック６３Ａは、ステップＳＰ１０からステップＳＰ１２の間で、フラックス５６を揮発しない温度以下となっている。そのため、新たなベース基板５０を投入（搬入）しても、電極パッド５４に塗布されたフラックス５６は揮発しない。したがい、第２ブロック６３Ｂがフラックス５６を揮発しない温度以下まで待つこと無く新たなベース基板５０を投入（搬入）することができるので、ベース基板５０の１枚の実装サイクルを短縮することができる（ステップＳＰ１３）。
　次に、基板搬出領域６０Ｂからサブ基板５２が半田接合されたベース基板５０を払い出し（搬出）する（ステップＳＰ１４）。
　以降、ステップＳＰ０２に戻り、新たなベース基板５０へのサブ基板５２の半田接合を継続する。
　このような実装手順を行った場合の実装サイクルを図４に示す。図４は、ベース基板５０へのサブ基板５２の実装時間を横軸に示し、縦軸に各ステージヒータの昇温および冷却の温度プロファイルを示している。１枚の基板の実装時間は、第１実装ブロック３０１，第２実装ブロック３０２の総和となる。これは、新たなベース基板５０へのサブ基板５２の実装作業が上記第２実装ブロック３０２での半田接合が終わりしだい開始できるので、従来の実装サイクルに比べて実装時間を短縮することができるようになる。
　図５（ａ）は、基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂが直列に配置され、フラックス５６が揮発しない温度以下に保たれているブロックが、基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂの共通領域に設けられている場合の基板ステージ６０を示している（基板搬入領域６０Ａを一点鎖線で、基板搬出領域６０Ｂを２点鎖線で示した）。図２で使用した基板ステージ６０に対応する符号を図５（ａ）に示すと、共通領域は第２ブロック６３Ａと第１ブロック６１Ｂが同じブロックとなる。なお、図５（ａ）に、第１ブロック６１Ａに設けられた第１ステージヒータ６２、第２ブロック６３Ｂに設けられた第２ステージヒータ６４を図２と同様に書き込んでいる。
　図５（ａ）の基板ステージ６０の場合、ベース基板５０が基板搬入領域６０Ａに投入（搬入）された後、第１実装ブロック３０１にサブ基板５２が半田接合される（図５（ｂ）に示す状態。ベース基板５０は、図５（ａ）に重ねて記載した。）。その後、ベース基板５０が基板搬出領域６０Ｂに移動するとともに、第１ブロック６１Ａの第１ステージヒータ６２をオフする。基板搬出領域６０Ｂで、第２実装ブロック３０２へのサブ基板５２の半田接合が行わる（図５（ｃ）に示す状態。ベース基板は、図５（ａ）に重ねて記載した。）。この間に基板搬入領域６０Ａの第１ブロック６１Ａは、フラックス５６を揮発しない温度以下まで冷却される。基板搬入領域６０Ａの第１ブロック６１Ａと第２ブロック６０Ｂは、フラックス５６を揮発しない温度以下となったため、基板搬出領域６０Ｂでサブ基板５２を半田接合後、ベース基板５０を払い出し（搬出）することで、すぐに新たなベース基板５０を基板搬入領域６０Ａに投入（搬入）することができるようになる。したがい、図４で示したベース基板５０の一枚あたりの実装サイクルを得ることができるようになる。さらに、基板ステージ６０に基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂの共通領域を設けたため装置の省スペース化も図ることができる。
　図６（ａ）は、ベース基板５０の実装ブロックがｎ箇所（ｎ＞２）のときに用いる基板ステージ６０の一例である。基板ステージ６０には、ブロック数がｎ箇所の基板搬入領域６０Ａおよび基板搬出領域６０Ｂが設けられている。基板搬入領域６０Ａのブロックにはｎ－１箇所に半田が溶融する温度まで加熱可能なステージヒータが埋め込まれ、１箇所だけフラックス５６が揮発しない温度以下に保たれているブロックを設けている。基板搬出領域６０Ｂのブロックには、基板搬入領域６０Ａでフラックス５６が揮発しない温度以下に保たれているブロックに対応したブロックに、半田が溶融する温度まで加熱可能なステージヒータが埋め込まれ、他のブロックはフラックス５６が揮発しない温度以下に保たれている。
　ベース基板５０は、基板搬入領域６０Ａに投入（搬入）された後、サブ基板５２が順次、半田接合されていく。半田接合が行われたブロックのステージヒータはオフされ冷却されていく（図６（ｂ）に示す状態）。ステージヒータが埋め込まれたブロックを使って、ベース基板５０の総実装ブロック数－１までサブ基板５２を半田接合した後、ベース基板５０は基板搬出領域６０Ｂに移動し、最後の実装ブロックにサブ基板５２を半田接合する（図６（ｃ）に示す状態）。その間、基板搬入領域６０Ａの全ブロックは、フラックス５６を揮発しない温度以下に冷却される。そして、新たなベース基板５０を基板搬入領域６０Ａに投入（搬入）することができるようになるので、図４で示したベース基板５０の一枚あたりの実装サイクルを得ることができるようになる。
　このように、基板ステージ６０に基板搬入領域６０Ａと基板搬出領域６０Ｂを設け、基板搬入領域６０Ａに少なくとも１箇所、フラックス５６を揮発しない温度以下に保たれているブロックを設け、総実装ブロック数－１箇所までサブ基板５２を半田接合した後、基板搬出領域６０Ｂに移動し、最後の実装ブロック（未実装ブロック）にサブ基板５２を半田接合するようにすれば、全ての実装ブロックにサブ基板５２を半田接合した後、基板ステージ６０の冷却時間（フラックス５６を揮発しない温度以下までの時間）を待つこと無く、新たなベース基板５０を基板ステージ６０に投入（搬入）することができるので実装サイクルタイムを短縮することができる。
　また、ボンディングヘッド８にサブ基板５２を加熱する加熱手段としてセラミックヒータなどを備えると、さらに半田接合の時間が短縮され実装サイクルタイムの短縮に繋がる。
　また、基板ステージ６０のステージヒータの埋め込まれたブロックに、冷却水が循環する冷水管などの冷却手段を埋め込めば、サブ基板５２の半田接合の後、速やかにブロックをフラックス５６が揮発しない温度以下まで冷却することができるので、さらに実装サイクルタイムの短縮が図れる。
　１　　実装装置
　８　　ボンディングヘッド
　１３　　２視野カメラ
　２０　　制御部
　２５　　基板移動治具
　２６　　アーム
　２７　　スライダ
　３０　　基板搬入領域
　４０　　基板搬出領域
　５０　　ベース基板
　５１　　半導体チップ
　５２　　サブ基板
　５３　　半田バンプ
　５４　　電極パッド
　５５　　樹脂
　５６　　フラックス
　６０　　基板ステージ
　６０Ａ　　基板搬入領域
　６０Ｂ　　基板搬出領域
　６１　　第１ブロック
　６１Ａ　　第１ブロック
　６１Ｂ　　第１ブロック
　６２　　第１ステージヒータ
　６３　　第２ブロック
　６３Ａ　　第２ブロック
　６３Ｂ　　第２ブロック
　６４　　第２ステージヒータ
　３０１　　第１実装ブロック
　３０２　　第２実装ブロック

Claims (6)

  1. 基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田接合する実装装置であって、サブ基板を基板の実装ブロックに加圧する加圧手段と、
    基板を載置する基板ステージと、を備え、
    基板ステージは、基板搬入領域と基板搬出領域が設けられており、
    基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備え、
    基板搬入領域と基板搬出領域は、基板の実装ブロックに対応した区画で、ブロックで区切られており、
    各ブロックは、半田が溶融する温度まで加熱可能な加熱手段を備えているブロックと、フラックスが揮発しない温度以下に保たれているブロックとから構成され、
    基板搬入領域に、フラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを少なくとも１箇所、備え、
    基板を基板搬入領域に投入した後、フラックスが揮発しない温度に保たれているブロック以外のブロックに対応する基板の実装ブロックにサブ基板を半田接合した後、基板搬入領域の全ての加熱手段を備えているブロックをオフし、基板を基板搬出領域に移動し、サブ基板が未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合する制御手段を備えた実装装置。
  2. 請求項１に記載の実装装置において、
    基板搬入領域と基板搬出領域が直列に配置され、基板搬入領域と基板搬出領域の共通領域にフラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを備えた実装装置。
  3. 請求項１に記載の実装装置において、
    基板搬入領域と基板搬出領域が直列又は並列に配置され、基板搬出領域でサブ基板を基板に半田接合中に新たな基板を基板搬入領域に投入することを制御する制御手段を備えた実装装置。
  4. 請求項２または３に記載の実装装置において、
    加圧手段にサブ基板を加熱する加熱手段を備えた実装装置。
  5. 請求項４に記載の実装装置において、
    基板ステージの加熱手段に冷却手段を備えた実装装置。
  6. 基板に設けられた複数の実装ブロック毎に、サブ基板を半田接合する実装方法であって、サブ基板を基板の実装ブロックに加圧する加圧手段と、
    基板を載置する基板ステージと、を備え、
    基板ステージは、基板搬入領域と基板搬出領域が設けられており、
    基板搬入領域から基板搬出領域に基板を移動する基板移動手段を備え、
    基板搬入領域と基板搬出領域は、基板の実装ブロックに対応した区画で、ブロックで区切られており、
    各ブロックは、半田が溶融する温度まで加熱可能な加熱手段を備えているブロックと、フラックスが揮発しない温度以下に保たれているブロックとから構成され、
    基板搬入領域に、フラックスが揮発しない温度以下に保たれたブロックを少なくとも１箇所、備える実装装置を用いて、
    基板を基板搬入領域に投入するステップと、
    フラックスが揮発しない温度に保たれているブロック以外のブロックに対応する基板の実装ブロックにサブ基板を半田接合するステップと、
    基板搬入領域の全ての加熱手段を備えているブロックをオフするステップと、
    基板を基板搬出領域に移動するステップと、
    サブ基板が未実装の実装ブロックにサブ基板を半田接合するステップと、
    全実装ブロックにサブ基板が半田接合された基板を基板搬出領域から払い出すステップと、
    を有する実装方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11202003747YA (en) * 2017-09-28 2020-05-28 Shinkawa Kk Method for setting conditions for heating semiconductor chip during bonding, method for measuring viscosity of non-conductive film, and bonding device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09206932A (ja) * 1996-02-02 1997-08-12 Kel Corp コンスタントヒート熱源を用いた半田接合装置
WO2007052422A1 (ja) * 2005-11-01 2007-05-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. 回路装置の製造方法および回路装置
JP2012009782A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体パッケージの製造方法
JP2013232575A (ja) * 2012-05-01 2013-11-14 Showa Shinku:Kk 基板の搬送及び処理装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW367147U (en) * 1996-02-02 1999-08-11 Kel Kk Constant-heat type heating device and soldering method and soldering apparatus with heating device
JP2000193988A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Fujitsu Ltd 液晶表示パネルの製造方法と製造装置
KR20080017914A (ko) * 2006-08-23 2008-02-27 (주)하이시스텍 리플로우 솔더링머신의 가열장치
JP2012009713A (ja) 2010-06-25 2012-01-12 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体パッケージおよび半導体パッケージの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09206932A (ja) * 1996-02-02 1997-08-12 Kel Corp コンスタントヒート熱源を用いた半田接合装置
WO2007052422A1 (ja) * 2005-11-01 2007-05-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. 回路装置の製造方法および回路装置
JP2012009782A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体パッケージの製造方法
JP2013232575A (ja) * 2012-05-01 2013-11-14 Showa Shinku:Kk 基板の搬送及び処理装置

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