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【発明の名称】 電子部品実装装置および電子部品実装方法
【発明者】 【氏名】森田 健

【氏名】日吉 正宜
【要約】 【課題】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。

【構成】スキージ１１ｂと転写面１３とを相対的に水平移動させてスキージ１１ｂ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を転写面１３に延展するペースト転写ユニット１０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１８と、実装対象となる電子部品のバンプ高さＨ１および転写対象となるペースト品種Ｐ２と対応関係にあるスキージギャップ高さＧ２１をデータベースに基づいて導出する演算部２０と、スキージ１１ｂ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の高さを導出されたスキージギャップ高さに調整する鉛直移動機構１６ｂと、を備えた。
【特許請求の範囲】
【請求項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、
を備えた電子部品実装装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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、
を含む電子部品実装方法。
【発明の詳細な説明】【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。バンプへのペ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く、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）。
【特許文献１】特開２０００−２２３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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く、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半田ペー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つためには、実装対象が何れの電子部品であれ、転写対象が何れのペーストであっても、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。
【０００４】
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く、オペレータの個人差によって接合品質にばらつきが生じることがあった。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く、品質管理上好ましくなかった。
【０００５】
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】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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ユ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。
【００１２】
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、ボール径の比較的小さいバンプ２ａが形成された電子部品１ａ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１ｂ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いる。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から搬出されると、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１ａ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１ｂに対応するノズル９ｂ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１
１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１５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。
【００１３】
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１１ａ、１１ｂ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１１ｂの下端を転写面１３か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１１ｂ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ペーストがバンプ２に転写される。
【００１４】
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Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３・・・、ペースト品種Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・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Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ１３・・・を対応させたデータベースを構築している。
【００１５】
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Ｈ１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Ｈ１、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Ｈ１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、スキージギャ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１１ｂ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１１ｂ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。
【００１６】
スキージギャップｃは、スキージ１１ｂ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を延展させることができる。図３（ａ）において、スキージギャップｃの高さをｃ１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、スキージギャップ高さｃ１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１１ｂ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ｃ１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、９に吸着された異種の電子部品１ａ、１ｂ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。
【００１７】
また、スキージ１１ｂ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に区画されたのもを使用し、最も高い位置に区画された平面１３ａとスキージ１１ｂ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ｃ１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。
【００１８】
次に、本実施の形態の電子部品実装方法ついて、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（ＳＴ２）。次に、スキージ１１ｂ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１１ｂと転写面１３とを相対的に水平移動させてスキージ１１ｂと転写面１３との間に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。
【００１９】
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ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
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ができるという利点を有し、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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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ャート
【符号の説明】
【００２２】
１ａ、１ｂ 電子部品
２ａ、２ｂ バンプ
３ ペースト膜
４ 基板
１０ ペースト転写ユニット
１１ｂ 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
【出願人】 【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成１８年９月１日（２００６．９．１）
【代理人】 【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄

【識別番号】１００１０９６６７
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 浩樹

【識別番号】１００１０９１５１
【弁理士】
【氏名又は名称】永野 大介
【公開番号】 特開２００８−６０４３８（Ｐ２００８−６０４３８Ａ）
【公開日】 平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願番号】 特願２００６−２３７２４５（Ｐ２００６−２３７２４５）