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森田 健 (())
松下電器産業株式会社 (〒01 大阪府門真市大字門真1006番地 Osaka, 5718501, JP)
MORITA, Takeshi (())
| 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。 |
| 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。 |
| 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。 |
| 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。 |
本発明は、バンプにペーストが転写され 電子部品を基板に実装する電子部品実装装 および電子部品実装方法に関するものであ 。
電子部品を基板に実装する分野では、電 部品に設けられたバンプを基板に設けられ 電極に接合することで電子部品と基板を電 的、物理的に接合する手法が広く用いられ いる。バンプと電極の接合には、フラック や半田を成分とするペーストが使用される で、接合前のバンプには予めペーストが供 される。バンプへのペーストの供給には転 による方法が用いられることが多く、転写 に所定の厚さで延展されたペーストに接合 のバンプを浸すことでペーストがバンプに 写される(特許文献1参照)。
ところで、バンプに転写されるペースト 適正量に対して過大であると、リフロー時 隣り合うバンプ間で半田が接合するブリッ 不良が発生しやすく、過少であると、電子 品と基板が正常に接合されないオープン不 が発生しやすくなる。基板に実装される電 部品には、サイズや形状の異なる多品種の のがあり、それぞれにバンプの高さが異な 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。
しかしながら、従来は、オペレータの経 や勘に基づいてペースト膜厚が設定されて たため、熟練度に左右されることが多く、 ペレータの個人差によって接合品質にばら きが生じることがあった。また、経験や勘 の属人的な要素に頼ることで、思い込みや 違い等のケアレスミスが入り込む余地が大 く、品質管理上好ましくなかった。
そこで本発明は、ペースト膜厚の設定を 動化した電子部品実装装置および電子部品 装方法を提供することを目的とする。
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。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載 発明において、前記スキージと前記転写面 を相対的に鉛直移動させる鉛直移動手段を らに備えた。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2 記載の発明において、前記転写面が高さの なる複数の平面に区画されている。
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。
本発明によれば、バンプ高さおよびペー ト品種とスキージギャップ高さとの対応関 をデータベースとして規定し、実装対象と る電子部品のバンプ高さおよび転写対象と るペースト品種に対して自動的にスキージ ャップ高さが導出されるので、過不足のな 適量のペーストをバンプに転写することが 能となり、一定の接合品質を確保すること できる。
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
本発明の実施の形態について図1乃至図5 参照して説明する。図1は本発明の実施の形 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 ペースト転写ユニットにおけるペーストの 展動作説明図、図4は本発明の他の実施の形 のペースト転写ユニットにおけるペースト 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。
最初に、本発明の実施の形態の電子部品 装装置について、図1および図2を参照して 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 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 異なる多品種のものが用意されており、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 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 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 、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 搬入され、所定の位置にて保持される。基 4の上面は実装面となっており、複数のパッ (図示せず)が形成されている。このパッド 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、 械的に接合される。移載ヘッド7は、部品供 部5に収納された電子部品1を基板4に移載す 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 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 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 1の品種に対応したサイズや形状のものと適 交換されながら使用され、ここでは、バン 径の比較的小さい電子部品1aに対応するノ ル9aと、バンプ径の比較的大きい電子部品1b 対応するノズル9bを図示している。ペース 転写ユニット10は、移載ヘッド7の移動経路 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 る。ペースト転写ユニット10は、所定の間 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 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 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 れている。
図2において、スキージユニット12に備え れた一対のスキージ11a、11bは、鉛直移動機 16a、16bによりそれぞれ独立して鉛直方向に 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 、それぞれのスキージ11の下端と転写面13と 離間距離を任意に設定することができる。 方のスキージ11aの下端を転写面13に当接さ 、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 端と転写面13の間の隙間で形成されたスキ ジギャップcの高さに相応した厚さのペース 膜3が転写面13に延展される。スキージ11aの 端を転写面13に対して接離させることでス 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 在に設定することができる。なお、ペース 膜3の膜厚はバンプ2へのペースト転写量と 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 、ノズル9に吸着された電子部品1を転写面13 接地させると、バンプ2がペースト膜3に浸 、膜厚に相応する量のペーストがバンプ2に 写される。
図2において、コントロール部17の記憶部1 8には、バンプ高さおよびペースト品種とス ージギャップ高さとの対応関係を規定した ータベースが記憶されている。電子部品実 装置においては、バンプ高さの異なる多品 の電子部品が実装対象となるとともに、接 助剤としてバンプに転写されるペーストに いても多品種のものが転写対象として使用 れる。バンプ高さが異なれば、電子部品を 板に搭載する際の基板と電子部品本体との のクリアランスに差異が生じるため、一定 接合品質を確保するためにはバンプに転写 るペースト量をバンプ高さに応じたものに る必要がある。また、ペーストは品種毎に 性が異なっているため、一定の接合品質を 保するためにはバンプに転写するペースト をペーストの品種に応じたものにする必要 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 ースト膜厚を理論値や実験値に基づいて設 し、このペースト膜厚に相応するスキージ ャップ高さG11、G12、G13・・・を対応させた ータベースを構築している。
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 子部品のバンプ高さおよび転写対象となる ースト品種を入力する入力手段として機能 、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 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 と、演算部20により記憶部18に記憶されたデ タベースに基づいて、バンプ高さH1および 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 当接させ、他方のスキージ11bの下端を転写 13からスキージギャップ高さG21に相応する 離だけ上方に移動させることで、スキージ11 b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 さG21に調整する。これにより、実装対象と るバンプ高さおよび転写対象となるペース 品種に対して最適な膜厚のペースト膜3を転 面13に延展することができる。
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 として機能する鉛直移動機構16b(図2参照)の 動により任意の高さに調整することが可能 あるので、転写面13に異なる膜厚のペース 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 ップ高さc1に相応した膜厚のペースト膜3aが 写面13に延展される。次に、図3(c)に示すよ に、転写テーブル14の水平移動を一時停止 せ、スキージ11bを矢印b方向に鉛直移動させ 。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 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 る。1つの転写面13に膜厚の異なるペースト 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 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。
また、スキージ11bと転写面13とを相対的 鉛直移動させることなく異なる膜厚のペー ト膜を転写面に延展させることもできる。 4(a)において、転写面13は高さの異なる複数 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 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、 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 に区画された平面13b、13cにはより厚いペー ト膜3d、3eが延展される。
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 ローチャートに沿って説明する。まず、電 部品実装装置において実装対象となる電子 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 、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 間で形成されるスキージギャップcを導出さ たスキージギャップ高さに調整する(ST3)。 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 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 面13に接地させてバンプ2にペーストを転写 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 装する(ST6)。この後にリフロー工程を経る とで、バンプ2を溶融させる処理等を行う。
このように、本発明の電子部品実装およ 電子部品実装装置によれば、バンプ高さお びペースト品種とスキージギャップ高さと 対応関係をデータベースとして規定し、実 対象となる電子部品のバンプ高さおよび転 対象となるペースト品種に対して自動的に キージギャップ高さが導出されるようにな ている。従って、過不足のない適量のペー トをバンプに転写することが可能となり、 定の接合品質を確保することができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照
て説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱
ることなく様々な変更や修正を加えること
できることは当業者にとって明らかである
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。
本発明によれば、バンプ高さおよびペー ト品種とスキージギャップ高さとの対応関 をデータベースとして規定し、実装対象と る電子部品のバンプ高さおよび転写対象と るペースト品種に対して自動的にスキージ ャップ高さが導出されるので、過不足のな 適量のペーストをバンプに転写することが 能となり、一定の接合品質を確保すること できるという利点を有し、バンプにペース が転写された電子部品を基板に実装する電 部品実装分野において有用である。
