JP2019068055A - 素子実装装置、素子実装方法及び素子実装基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易且つより確実に多行多列の素子をピックアップでき、一括して基板に実装することのできる素子実装装置及び素子実装方法を提供する。【解決手段】移送部５は、素子ＥをストックするキャリアＣが載置されたキャリア台３と基板Ｓが載置された実装台４との間を移動すると共に、キャリアＣから多行多列の素子Ｅを一括してピックアップして、ピックアップした多行多列の素子Ｅを基板Ｓに一括して移す。この移送部５は、多行多列の素子Ｅを包含する領域と同じか若干広い粘着シートＡを保持する。そして、移送部５は、キャリアＣに粘着シートＡを押し付けて多行多列の素子Ｅを粘着シートＡに貼り付けることで、キャリアＣから多行多列の素子Ｅを一括してピックアップする。【選択図】図１

Description

本発明は、素子実装装置、素子実装方法及び素子実装基板製造方法に関する。

回路パターンが形成された基板に半導体素子、抵抗及びコンデンサ等の素子を実装する素子実装装置が普及している。素子実装装置は、素子がストックされた素子供給体と素子を実装する基板との間を往復する素子の移送部を有する。移送部は、素子を一つずつ素子供給体からピックアップして、基板まで素子を保持して搬送し、基板上に素子を離脱させる。基板には、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＡＣＰ（Anisotropic
Conductive Paste）、ＮＣＦ（Non Conductive Film）、ＮＣＰ（Non Conductive Paste）又は均質共晶半田等の導電性接合材料が形成されており、基板に素子を配置してから加熱加圧することにより、素子が基板に実装される。

移送部による素子の保持方法としては真空吸着や静電吸着等の吸着が多用されている。真空吸着が採用される場合、素子実装装置の移送部には吸引穴が形成される。吸引穴にはコンプレッサやエジェクタを有する空気圧回路に接続されており、吸引穴には負圧が発生する。移送部は、負圧により吸引穴に素子を吸い付けることで、素子供給体から素子をピックアップし、基板まで搬送し、真空破壊や大気開放等による負圧解除によって基板にて素子を離す。静電吸着が採用される場合、ベース基板に多数のメサ形構造体が形成され、メサ形構造体に電極及び誘電体層が設けられる。このメサ形構造体を有する静電力発生部が素子に対する局所的な吸着点となって、電圧の印加による静電力によって各静電力発生部に素子を吸い付ける。

近年、素子の微小化が非常に速いペースで進展している。一辺のサイズが５０μｍや１０μｍといった２００μｍ以下の素子も提案されている。これら素子は、例えば５０μｍや１０μｍといったミニＬＥＤやマイクロＬＥＤであり、ディスプレイ用の表示基板にＲＧＢの各画素として多行多列に配列され、またバックライトの発光体として照明基板に配列される。

特表２０１５−５０５７３６号公報

移送部により微小な素子を吸着保持する場合、微小化された素子よりも更に小さい吸引穴又はメサ形構造体を用意する必要があり、互いに微小となった素子とこれら吸着部を精度良く位置合わせをすることが困難となってきている。例えば、１０μｍの素子を３μｍの吸引穴で吸着する場合、素子と吸引穴とが４μｍ位置ズレするだけで、吸引穴を素子で塞ぐことができずに吸引力が低下し、または吸引穴に素子が落ち込んで傾いてしまい、ピックアップに失敗するか、基板への移送中に素子が脱落してしまう。

素子と吸引穴やメサ形構造体といった吸着部が各々一個の場合には、吸着部の位置を高精度に管理したり、吸着部と素子を相対的に移動させて互いの位置を高精度に補正することで、微小化された吸着部と素子でも互いの位置を合致させることは可能である。しかしながら、生産効率の観点から多行多列の素子を一括してピックアップし、一括して基板に実装する必要性に迫られる場合もある。例えば、ＬＥＤを画素として表示基板に搭載する場合、表示基板が４Ｋ対応であれば、ＲＧＢのうちの一色で少なくとも８００万個以上のＬＥＤを表示基板に実装する必要があり、生産効率の観点から、多行多列のＬＥＤを一括してピックアップし、一括して基板に実装する必要がある。

多行多列の微小な素子を一括して取り扱う場合には、多行多列の素子と多行多列の吸着部の全てが個々に精度良く合致しなければならない。しかしながら、多行多列の素子と多行多列の吸着部の全てを精度良く位置合わせできるように管理することは、素子と吸着部が各々一個の場合と比べても桁違いに困難である。しかも、全ての素子と吸着部の位置を個別に補正することは不可能に近いので、多行多列の素子の一部が吸着部と位置ズレしていると、これを解決することは難しい。

そうすると、素子供給体から素子を取り残してしまったり、吸着不十分で保持してしまうことで搬送中に素子を脱落させてしまったりして、素子が未実装の領域が存在する基板となってしまう。即ち、製品の歩留まりが低下してしまったり、未実装域を１つずつ素子で埋めていく後作業が必要になって生産効率が低下してしまったりする。

本発明は、上述のような課題を解決するために提案されたものであり、容易且つより確実に多行多列の素子を一括してピックアップでき、一括して基板に実装することのできる素子実装装置、素子実装方法及び素子実装基板製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る素子実装装置は、素子がアレイ状に整列した素子供給体が載置される供給台と、前記素子がアレイ状に配置される基板が載置される実装台と、前記供給台と前記実装台との間を複数回往復移動して、前記供給台に戻る度に、前記素子供給体から一度に多行多列ずつ前記素子をピックアップして、前記実装台に至る度に、ピックアップした前記多行多列ずつ前記素子を前記基板に移す移送部と、を備え、
前記移送部は、前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広いシートであり、規定温度によって粘着力が喪失又は低下する粘着シートを保持する保持部と、前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記規定温度以上に前記保持部を加熱するヒータと、を有し、前記素子供給体に前記粘着シートを押し付けて前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けることで、前記素子供給体から前記多行多列の素子を一度にピックアップし、前記規定温度以上に加熱することで、ピックアップした前記素子を前記粘着シートから剥離させて前記基板に一括して移すこと、を特徴とする。

前記粘着シートは、規定温度によって粘着力が喪失又は低下する熱剥離シートであり、前記移送部は、前記粘着シートを保持する保持部と、前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記規定温度以上に前記保持部を加熱するヒータと、を有するようにしてもよい。

前記保持部は、前記粘着シートの保持面が矩形形状を有し、一辺の長さが１２０ｍｍ以下であるようにしてもよい。

前記保持部は、熱膨張係数が１８×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成されるようにしてもよい。

前記素子供給体は、前記保持部の前記粘着シートよりも低い温度で粘着力が喪失又は低下する別の粘着シートを備え、前記別の粘着シートに前記素子をアレイ状に貼り付けて成り、前記ヒータは、前記保持部が前記素子をピックアップする際、前記保持部が保持する前記粘着シートが粘着力を喪失又は低下する温度よりも低く、前記素子供給体が備える前記別の粘着シートが粘着力を喪失又は低下する温度以上の温度に、前記保持部を加熱するようにしてもよい。

前記ヒータは、前記粘着シートを介して前記保持部によって保持されている前記多行多列の素子の配置位置が前記基板への配置位置に適合するまで、前記保持部を加熱して熱膨張させるようにしてもよい。

前記基板には紫外線によって硬化する導電性接合材料が形成され、前記実装台は、前記基板への紫外線照射部を有し、前記ヒータは、前記紫外線照射部が前記基板へ紫外線を照射し、前記導電性接合材料で前記基板と前記多行多列の素子が接合されてから、前記ヘッドを加熱するようにしてもよい。

帯状の前記粘着シートを走行させ、粘着力が喪失又は低下していない領域を前記保持部に供給するシート供給部を備えるようにしてもよい。

前記シート供給部は、前記帯状の粘着シートの走行経路途中に、前記保持部が保持する前記粘着シートを打ち抜くカッターを備えるようにしてもよい。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る素子実装方法は、素子がアレイ状に並べられた素子供給体から一度に多行多列の素子をピックアップして、ピックアップした前記多行多列の素子を基板に一括して移す素子実装方法であって、前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広い粘着シートを前記素子供給体に押し付けて、前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けるピックアップステップと、前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記粘着シートの粘着力が喪失又は低下する規定温度以上に前記粘着シートを加熱させて、前記多行多列の素子を前記粘着シートから剥離させる実装ステップと、を含み、前記ピックアップステップと前記実装ステップとを複数回繰り返し、前記素子供給体から多行多列ずつ前記素子をピックアップし、前記基板に多行多列ずつ前記素子を移すこと、
を特徴とする。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る素子実装基板製造方法は、素子がアレイ状に並べられた素子供給体から一度に多行多列の素子をピックアップして、ピックアップした前記多行多列の素子を基板に一括して実装し、前記素子がアレイ状に実装された素子実装基板を製造する素子実装基板製造方法であって、前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広い粘着シートを前記素子供給体に押し付けて、前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けるピックアップステップと、前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記粘着シートの粘着力が喪失又は低下する規定温度以上に前記粘着シートを加熱させて、前記多行多列の素子を前記粘着シートから剥離させる実装ステップと、前記ピックアップステップと前記実装ステップとを複数回繰り返し、前記素子供給体から多行多列ずつ前記素子をピックアップし、前記基板に多行多列ずつ前記素子を移すことで、前記基板上に前記素子がアレイ状に実装された素子実装基板を製造する反復ステップと、を含むこと、を特徴とする。

本発明によれば、移送部による素子の保持方法を粘着シートによる貼り付けとしたので、多行多列の素子の全てを各々ピンポイントに位置合わせしなくとも、簡便且つより確実に多行多列の素子をピックアップでき、一括して基板に実装することができる。

第１の実施形態に係る素子実装装置の概略構成を示す斜視図である。 移送部に装着された粘着シートを模式的に示す斜視図である。 熱剥離シートで成る粘着シートの断面図であり、（ａ）は加熱前を示し、（ｂ）は局所的に加熱した後を示す。 温度と粘着力との関係及びヘッドの温度変位を示すグラフである。 第１の実施形態に係る素子実装装置の詳細構成を示す正面図である。 第１の実施形態に係る素子実装装置の詳細構成を示す側面図である。 移送部の詳細構成を示す図である。 シート供給部の詳細構成を示す図である。 第１の実施形態に係る素子実装装置の動作を示すフローチャートである。 素子のピックアップステップにおけるホルダシートによるキャリア上の素子への圧接の状態を示す模式図である。 素子のピックアップステップにおけるキャリア上の素子の剥離の状態を示す模式図である。 素子の実装ステップにおける基板への素子の圧接と加熱の状態を示す模式図である。 素子の実装ステップにおけるホルダシートからの素子の剥離と基板への実装の状態を示す模式図である。 チルト機構を有する移送部を示す図である。 シート供給部を有する移送部を示す図である。 第２の実施形態に係る素子実装装置に係り、熱膨張と素子の位置ズレを示すグラフである。 熱膨張によって素子の位置ズレが補正される過程を示す模式図である。 第３の実施形態に係る素子実装装置に係り、キャリア台の構成を示す図である。 第３の素子実装装置の実装過程の動作を示すフローチャートである。

本発明に係る素子実装装置及び実装方法の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（概略構成）
図１は、素子実装装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、素子実装装置１内にはキャリアＣと基板Ｓとが搬入されている。キャリアＣは、素子Ｅをアレイ状にストックした素子供給体である。アレイ状とは、決められたパターンに従って複数行複数列に素子Ｅが配列された状態をいい、行方向と列方向の間隔が同一又は相違しており、例えば碁盤の目状の配置、蜂の巣模様のような千鳥状の配置等である。素子Ｅは、電子回路に使用される部品であり、ＭＥＭＳ、並びに半導体素子、抵抗及びコンデンサ等のチップが含まれ、半導体素子にはトランジスタ、ダイオード、ＬＥＤ及びサイリスタ等のディスクリート半導体、並びにＩＣやＬＳＩ等の集積回路が含まれる。ＬＥＤには所謂ミニＬＥＤ及びマイクロＬＥＤが含まれる。特に、素子Ｅには、一辺が２００μｍ以下の所謂微小部品が含まれる。基板Ｓは回路パターンが形成されて成り、例えばミニＬＥＤが整列するバックライト用の照明基板、ＲＧＢの各マイクロＬＥＤが画素として配列される表示基板である。

この素子実装装置１は、キャリアＣ上の素子Ｅを基板Ｓに実装する装置である。素子実装装置１は、一度に多行多列の素子ＥをキャリアＣからピックアップし、ピックアップした多行多列の素子Ｅを基板Ｓに一括して移し替える。そして、この素子実装装置１は、キャリアＣから多行多列ずつ素子Ｅをピックアップし、基板Ｓに多行多列ずつ素子Ｅを移すピックアップステップと実装ステップを複数回繰り返すことで、素子Ｅがアレイ状に配列された素子実装基板を製造する。また、この素子実装装置１は、移し替えた素子Ｅを基板Ｓに電気的及び機械的に接合する。このような素子実装装置１は、ダイボンディング装置又はチップボンディング装置とも呼ばれる。

素子実装装置１は、キャリア台３、実装台４及び移送部５を備えている。キャリア台３は、キャリアＣが載置される載置面を有するキャリアＣの供給台であり、ピックアップポジション２１で停止する。すなわち、キャリア台３は、キャリアＣ上でアレイ状の配列でストックされた素子Ｅのうちピックアップ対象となる多行多列の素子Ｅ群を、その中央位置がピックアップポジション２１に位置するように停止させる。実装台４は、基板Ｓが載置される載置面を有する基板Ｓの供給台であり、実装ポジション２２で停止する。すなわち、実装台４は、基板Ｓ上の回路パターンにおいて、移送部５によって多行多列の素子Ｅ群が実装される回路パターンを、その中央位置が実装ポジション２２に位置するように停止させる。

移送部５は、素子ＥをキャリアＣから基板Ｓに移し替える。この移送部５は、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２との間を複数回往復移動する。そして、移送部５は、キャリアＣに戻る度に、ピックアップポジション２１でキャリア台３に載置されたキャリアＣと対面し、キャリアＣから多行多列の素子Ｅを一括してピックアップする。また、移送部５は、実装台４に至る度に、実装ポジション２２で実装台４に載置された基板Ｓと対面し、保持している多行多列の素子Ｅを一括して基板Ｓに渡す。なお、ピックアップポジション２１において多行多列の素子Ｅを一括してピックアップする一連の動作をピックアップステップＳ１と呼び、実装ポジションにおいて多行多列の素子Ｅを一括して基板Ｓに渡す一連の動作を実装ステップＳ２と呼ぶ。

移送部５による素子Ｅのピックアップ方法は貼着である。移送部５には粘着シートＡが装着される。粘着シートＡは、図２に示すように、多行多列の素子Ｅが配列された領域と同じか若干広い粘着領域Ａ１を片面に備えている。粘着領域Ａ１内は隈無く粘着力を有している。換言すれば、多行多列の素子Ｅの全てを各々ピンポイントに位置合わせする必要はなく、粘着シートＡは、各素子Ｅが粘着シートＡの何れかの領域に接触すれば粘着力を発揮し、各素子Ｅを貼着する。若干広い粘着領域Ａ１とは、ピックアップ予定の素子Ｅ群と、その素子Ｅ群の一つ外側に隣接する素子Ｅとの間のスペースにまでは及ぶが、当該隣接する素子Ｅには未達である範囲である。

移送部５は、この粘着シートＡを、ピックアップポジション２１にて粘着領域Ａ１が素子Ｅを臨み、実装ポジション２２にて粘着領域Ａ１が基板Ｓを臨むように装着している。移送部５は、粘着シートＡをキャリアＣ上の素子Ｅに押し付けることで、素子ＥをキャリアＣから粘着シートＡに移す。また、移送部５は、素子Ｅを基板Ｓに接触させてから粘着シートＡの粘着力を喪失或いは低下させ、素子Ｅを粘着シートＡから基板Ｓへ離脱させる。このような粘着シートＡは、一例として、規定温度の熱により粘着力が喪失或いは低下する熱剥離シートである。

図３に熱剥離シートの一例を示す。図３に示すように、粘着シートＡは基材Ａ２と粘着層Ａ３の二層構造を有する。粘着層Ａ３は接着剤及び発泡フィラーＡ４を含む。発泡フィラーＡ４は、弾性を有する殻内に熱によりガス化して膨張する物質を充填させて成る。この粘着シートＡでは、熱により発泡フィラーＡ４の体積が膨張し、素子Ｅとの接着面積が減少することで、素子Ｅに対する粘着力が喪失又は低下する。即ち、移送部５は、基板Ｓに素子Ｅを接触させた上で粘着シートＡを加熱することで、粘着シートＡから素子Ｅを剥離させて基板Ｓに渡す。また、熱剥離シートの例としては、接着層内で固体から液体への相転移が生じるものであってもよく、熱によって粘着力が制御できればよい。

キャリアＣが素子Ｅを保持する態様としても、この熱剥離性の粘着シートＡを用いることができる。以下、移送部５が有する粘着シートＡとキャリアＣが有する粘着シートＡの両方を呼称する場合には粘着シートＡと言い、移送部５が有する粘着シートＡはホルダシートＡｈと呼称し、キャリアＣが有する粘着シートＡはキャリアシートＡｃと呼称する。

例えば、キャリアＣは、ガラス板をベースとする。このガラス板の表面にキャリアシートＡｃが接着されている。キャリアシートＡｃは基材Ａ２がガラス板の表面に対面するように、接着剤等を用いて接着されている。素子Ｅは、そのキャリアシートＡｃの粘着面に貼着されている。図４に示すように、キャリアシートＡｃの粘着力が喪失又は低下するキャリア側剥離温度Ｔ１は、ホルダシートＡｈの粘着力が喪失又は低下するホルダ側剥離温度Ｔ２よりも低い。例えば、発泡フィラーＡ４の充填率、発泡フィラーＡ４の大きさ、発泡フィラーＡ４内の物質の選定によるガス化温度の調整、発泡フィラーＡ４の殻の種類を選定することによる殻の弾性の調整により、キャリアシートＡｃとホルダシートＡｈが粘着力を喪失する規定温度を各々設定できる。

移送部５は、ピックアップステップＳ１にて、キャリアシートＡｃ上の素子ＥにホルダシートＡｈを押し付けるとともに、キャリアシートＡｃをキャリア側剥離温度Ｔ１以上ホルダ側剥離温度Ｔ２未満の温度Ｔｅで発熱する。これにより、移送部５は、ホルダシートＡｈの粘着力は維持しつつ、キャリアシートＡｃの粘着力を喪失又は低下させ、キャリアシートＡｃからホルダシートＡｈに素子Ｅを転写する。

また、基板Ｓへの素子Ｅの接合のため、基板Ｓ上には予め導電性接合材料が形成されている。導電性接合材料は、合金接合、導電粒子圧着、バンプ圧接等により、基板Ｓと素子Ｅを電気的及び機械的に接続し、加熱により硬化する。例えば、導電性接合材料としてＡＣＦ、ＡＣＰ、ＮＣＦ、ＮＣＰ又は均質共晶半田が基板Ｓに形成されている。

この導電性接合材料に与えるプロセス温度Ｔ３は、ホルダシートＡｈの粘着力を喪失又は低下させるホルダ側剥離温度Ｔ２よりも高く設定されている。そのため、移送部５は、実装ステップＳ２にて、基板Ｓ上に素子Ｅを圧接させ、またホルダ側剥離温度Ｔ２よりも高いプロセス温度Ｔ３まで加熱することで、ホルダシートＡｈの粘着力を喪失又は低下させて素子Ｅを剥離させつつ、導電性接合材料により素子Ｅを基板Ｓに電気的及び機械的に接続する。

（詳細構成）
以上の素子実装装置１を更に詳細に説明する。図５は、素子実装装置１の詳細構成を示す正面図であり、図６は、素子実装装置１の詳細構成を示す側面図である。

図５及び図６に示すように、素子実装装置１は、キャリア台３、実装台４及び移送部５に加え、架台６、シート供給部７、シート排出部８及び昇降部９を備えている。以下、架台６の上面と平行な１軸方向をＸ軸方向と呼ぶ。Ｙ軸方向は、架台６上面と平行でＸ軸と直交する方向であり、Ｚ軸方向は、Ｘ軸及びＹ軸方向と直交する高さ方向であり、θ回転とは、Ｚ軸回りの回転を指す。また、架台６の上面から架台６の外側にＺ軸方向に沿って離れる方向を上方と言い、架台６の上面から架台６の内部方向にＺ軸方向に沿って向かう方向を下方と言う。

架台６は、上面が平坦なテーブルであり、キャリア台３、実装台４、移送部５、シート供給部７、シート排出部８及び昇降部９が設置される。架台６内部には、素子実装装置１の各部を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び信号送信回路を有するコンピュータ又はマイコン等の制御手段１１が収容されている。また、移送部５は吸着によりホルダシートＡｈを保持するが、架台６には、吸引力となる負圧を移送部５へ供給する空気圧回路１２が収容され、制御手段１１は空気圧回路１２内の電磁弁を制御して負圧発生及び負圧解除を切り替える信号送信回路が設けられている。

キャリア台３は、Ｘ軸及びＹ軸方向に２次元状に拡がる載置面を有する。このキャリア台３は、Ｘ軸駆動機構３１とＹ軸駆動機構３２を備え、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に可動である。Ｘ軸方向の可動範囲には、ピックアップポジション２１とキャリア台３に対してキャリアＣを搬入及び排出する搬入／排出ポジションとを含む。このＸ軸駆動機構３１は、キャリアＣと移送部５のＸ軸方向の位置合わせに用いられる。また、Ｙ軸駆動機構３２は、キャリアＣと移送部５のＹ軸方向の位置合わせに用いられる。

これらＸ軸駆動機構３１とＹ軸駆動機構３２としては、例えばボールネジ機構が採用できる。即ち、各々の可動方向に沿ってレールとボールネジを延ばす。ボールネジは、回転モータ、ネジ軸及びスライダにより構成し、スライダをネジ軸に螺合させ、回転モータでネジ軸を軸回転させる。Ｘ軸駆動機構３１は、Ｙ軸駆動機構３２のスライダに固定し、Ｙ軸駆動機構３２のレールに乗せる。キャリア台３は、Ｘ軸駆動機構３１のスライダに固定し、Ｘ軸駆動機構３１のレールに乗せる。

実装台４は、Ｘ軸及びＹ軸方向に２次元状に拡がる載置面を有する。この実装台４についてもＸ軸方向及びＹ軸方向に可動であり、ボールネジ機構により成るＸ軸駆動機構４１とＹ軸駆動機構４２を備えている。Ｙ軸駆動機構４２は、主に実装台４に載置された基板Ｓの搬入及び排出に用いられ、また基板Ｓと移送部５のＹ軸方向の位置合わせに用いられる。また、Ｘ軸駆動機構４１は、移送部５と基板ＳのＸ軸方向の位置合わせに用いられる。

ピックアップポジション２１と実装ポジション２２は、Ｘ軸方向に間隔を空けて設けられる。架台６には、架台６上面よりも一段高く、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２の並びに沿って延在する嵩上げ台６１が設置されている。移送部５は、嵩上げ台６１に設置され、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２とを結ぶ直線に沿って自走し、またピックアップポジション２１と実装ポジション２２に位置するキャリア台３と実装台４に向けてＺ軸方向に下降可能となっている。

即ち、嵩上げ台６１には、Ｘ軸方向に沿ってレール６３が敷設されている。レール６３は、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２との間を移動する移送部５のガイドである。レール６３は、ピックアップポジション２１に位置したキャリア台３と実装ポジション２２に位置した実装台４とに届く長さを有する。レール６３は支持部６４によって把持されている。支持部６４は、移送部５を支持するブロック体であり、更に、回転モータ、回転モータで軸回転させられるネジ軸により構成されるボールネジ６５によって駆動する。

支持部６４は、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２とを結ぶ直線上に向かってＹ軸方向に延びる。移送部５は、この支持体６４の延び先端面６７に取り付けられている。この延び先端面６７には、Ｚ軸方向に延びるレール６６が敷設されている。移送部５は、このレール６６を把持することで支持体６４に取り付けられ、Ｚ軸方向に摺動可能となっている。

昇降部９は、Ｚ軸方向に摺動可能となっている移送部５を押し下げることで、ピックアップポジション２１に位置した移送部５をキャリア台３へ向けて下降させ、また実装ポジション２２に位置した移送部５を実装台４に向けて下降させる。まず、架台６には、嵩上げ台６１の後方に位置し、移送部５よりも高く延びる支柱６２が立設されている。この支柱６２は、上端がＹ軸方向に屈曲し、移送部５の移動軌跡直上まで迫り出している。昇降部９は、この支柱６２の延び先端面６９に設置されている。

即ち、支柱６２の延び先端面６９には、Ｚ軸方向に延びるレール９１が敷設されている。また支柱６２の延び先端面６９には、回転モータ９２によって軸回転するネジ軸９３がレール９１に平行して設置されている。更に、このレール９１を把持して、またネジ軸９３に螺合して、当接ブロック９４が取り付けられている。この当接ブロック９４は、回転モータ９２の駆動により移送部５に向けて下降し、移送部５の上端に当接し、更に移送部５を押し下げる。移送部５は、不図示のばね等を例とする付勢手段によって上方に付勢されており、当接ブロック９４は、この付勢手段に抗して移送部５を押し下げる。当接ブロック９４が移送部５から離れることで、当接ブロック９４による押圧力が解除されると、移送部５は、付勢手段によって図５及び図６に示される上昇位置に戻されることになる。

尚、移送部５は、レール６３に沿ってピックアップポジション２１と実装ポジション２２の直上まで移動可能となっている。そのため、当接ブロック９４は、少なくともピックアップポジション２１及び実装ポジション２２の両方を範囲内に収めるようにＸ軸方向に長く、移送部５が何れの位置に存在しようとも、移送部５と当接して押し下げ可能となっている。また、移送部５は当接ブロック９４に対してＸ軸方向に移動可能な状態で連結されていてもよい。

図７は、移送部５の詳細構成を示すブロック図である。移送部５は、キャリア台３や実装台４に近い方向からＺ軸方向にヘッド５１、シリンダ５２、θ回転部５３及び当接ブロック受け５４がＺ軸方向に連結して構成されている。また、移送部５は、ヘッド５１とシリンダ５２の列の脇にカメラ５５を備えている。

ヘッド５１は、ホルダシートＡｈを保持する保持部であり、また発熱することでキャリアシートＡｃ、ホルダシートＡｈ及び基板Ｓに形成された導電性接合材料を加熱する。シリンダ５２は、例えばエアシリンダ等の加圧源であり、ヘッド５１に荷重をかけることで、ピックアップポジション２１でヘッド５１を介してホルダシートＡｈを素子Ｅに押し付け、また実装ポジション２２でヘッド５１を介して素子Ｅを基板Ｓに押し付ける。θ回転部５３は、ヘッド５１をＺ軸回りに回転させ、キャリアＣ上の素子Ｅと基板Ｓ上の回路パターンとを位置合わせする。当接ブロック受け５４は、当接ブロック９４と接触する部材である。カメラ５５は、移送部５とキャリアＣ、及び移送部５と基板Ｓとの相対的な位置ズレを検出する。

このヘッド５１は、ホルダシートＡｈの保持面５１ａをキャリア台３及び実装台４に向ける。保持面５１ａは、キャリア台３及び実装台４と平行に拡がる矩形であり、平坦である。このヘッド５１は、多孔質構造を有し、若しくは吸着穴５１ｂを有し、又は多孔質構造と吸着穴５１ｂの両方を有する。例えば、ヘッド５１は、多孔質構造を有する窒化アルミや窒化ケイ素を主材とするセラミックである。その他、ヘッド５１は例えばステンレス製であってもよい。ステンレス製のヘッド５１の場合は、吸着穴５１ｂが必須となる。吸着穴５１ｂは、素子Ｅの真裏を避け、例えばホルダシートＡｈの縁領域や、素子Ｅと素子Ｅの間のスペースに貫設される。

このヘッド５１には負圧がかけられ、ヘッド５１は負圧によりホルダシートＡｈを保持面５１ａで吸着保持する。即ち、ヘッド５１の多孔質構造内部又は吸着穴５１ｂは、空気圧回路１２と接続されており、ヘッド５１の多孔質構造を通じて、またヘッド５１に設けられた貫通穴５１ｂを通じて、保持面５１ａに負圧が発生し、ホルダシートＡｈを吸着保持する。一方、空気圧回路１２を閉じてヘッド５１にかける負圧を消失させると、ヘッド５１はホルダシートＡｈの保持力を失い、ホルダシートＡｈは離脱する。制御手段１１は、移送部５がシート排出部８に存在するときに限って負圧を消失させる。これにより、ホルダシートＡｈはシート排出部８に向けて排出される。

更に、このヘッド５１内には、ヒータ５６及びブロア５７が設置されている。ヒータ５６は、例えばパルスヒータ等の加熱源であり、ヘッド５１を加熱し、ブロア５７は空気の噴出によってヘッド５１を空冷する。このヒータ５６は、制御手段１１によって制御される。ヒータ５６は、制御手段１１による制御の下、素子Ｅが基板Ｓに接触している間は、ホルダ側剥離温度Ｔ２を超えてプロセス温度Ｔ３までヘッド５１を加熱する。また、ヒータ５６は、素子Ｅが基板Ｓに接触しているとき以外は、加熱を中断又は弱め、ブロア５７は、素子Ｅが基板Ｓに接触しているとき以外は、キャリア側剥離温度Ｔ１を超えてホルダ側剥離温度Ｔ２に満たない温度帯に達するまで、ヘッド５１を冷却している。

ここで、ヘッド５１は、その材質に応じた熱膨張係数に従って膨張する。ヘッド５１の膨張は、一括保持している多行多列の各素子Ｅの位置を各々変位させる。そうすると、素子Ｅの電極と基板Ｓの電極が合わなくなり、素子Ｅと基板Ｓが接触不良となる場合がある。そこで、ヘッド５１は、素子Ｅのサイズが１０μｍ以上２００μｍ以下、及び素子Ｅを保持してから基板Ｓに実装するまでのヘッド５１の温度変化が１００℃以上３００℃以下で熱膨張係数が１８×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成される場合、保持面５１ａの一辺が５０ｍｍ以下となることが望ましい。ＳＵＳ３０４は熱膨張係数が１７．３×１０^−６／Ｋであり、ＳＵＳ４３０は熱膨張係数が１０．４×１０^−６／Ｋであり、セラミックは熱膨張係数が２．６〜１０．５×１０^−６／Ｋであるので、このような材料が好ましい。

但し、上述の条件の範囲であっても、要求される実装精度、素子Ｅを保持してから基板Ｓに実装するまでのヘッド５１の温度変化の大きさ、ヘッド５１の熱膨張係数の大きさによっては保持面５１ａの一辺の大きさを５０ｍｍよりも大きく設定することも可能である。つまり、実装精度が低いほど、ヘッド５１の温度変化が小さいほど、また、熱膨張係数が小さいほど、保持面５１ａの大きさは大きく設定することができる。例えば、素子Ｅを保持してから基板Ｓに実装するまでのヘッド５１の温度変化が１００℃で、熱膨張係数が５×１０^−６／Ｋ以下である場合、サイズが１０μｍ以上２００μｍ以下の素子Ｅに対して、保持面５１ａの一辺を１２０ｍｍに設定することが可能である。言い換えれば、素子Ｅのサイズが１０μｍ以上２００μｍ以下、及び素子Ｅを保持してから基板Ｓに実装するまでのヘッド５１の温度変化が１００℃以下であって、ヘッド５１を熱膨張係数が５×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成した場合、保持面５１ａの一辺を１２０ｍｍとすることが好ましい。

図８に示すように、シート供給部７はホルダシートＡｈを用意する。シート排出部８は容器であり、粘着力が喪失又は低下した使用済みのホルダシートＡｈが廃棄される。シート供給部７とシート排出部８は、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２との間に並設される。

シート供給部７は、カッター収容体７１とカッター７２と供給リール７３と収容リール７４とにより構成され、ホルダシートＡｈを移送部５のヘッド５１に供給する。カッター収容体７１の上面には矩形の溝が穿設されている。カッター７２は枠形状を有し、この溝内に収容されている。供給リール７３と収容リール７４はカッター収容体７１の両脇に分かれて配置されている。供給リール７３には、帯状のホルダシートＡｈが巻回されている。ホルダシートＡｈは、供給リール７３と収容リール７４との間を、カッター収容体７１を走行経路途中で経由して走行する。即ち、ホルダシートＡｈは、供給リール７３から引き出され、カッター収容体７１の上面に掛けられ、収容リール７４に巻回されている。枠状のカッター７２の形状及びサイズは、移送部５が備えるヘッド５１の保持面５１ａと一致、つまり、一括してピックアップする多行多列の素子Ｅが配列される領域と一致している。

このシート供給部７は、帯状のホルダシートＡｈを走行させ、粘着力が喪失又は低下していない領域をカッター収容体７１に合わせる。そして、カッター収容体７１は、カッター７２を溝から出現させて帯状のホルダシートＡｈからヘッド５１に合わせたサイズ及び形状のホルダシートＡｈを打ち抜く。移送部５は、シート供給部７に向けて下降し、またヘッド５１に負圧を供給することで、打ち抜かれたホルダシートＡｈを吸引保持する。

（詳細動作）
このような素子実装装置１の動作を説明する。図９は、素子実装装置１の動作を示すフローチャートである。まず、移送部５のヘッド５１にホルダシートＡｈを装着する（ステップＳ０１）。シート供給部７は、カッター収容体７１からカッター７２を出現させる。カッター７２は、カッター収容体７１に掛かっているホルダシートＡｈの帯から、移送部５に装着するホルダシートＡｈを打ち抜く。打ち抜きと前後して、移送部５は、シート供給部７の直上に移動する。昇降部９は、打ち抜かれたホルダシートＡｈに向けて移送部５を下降させる。移送部５のヘッド５１には負圧が発生している。移送部５は、ホルダシートＡｈの基材Ａ２を吸引しホルダシートＡｈを保持する。ホルダシートＡｈの粘着層Ａ３は下面に露出する。

ホルダシートＡｈを保持した移送部５は、ピックアップポジション２１に移動する（ステップＳ０２）。ピックアップポジション２１には、キャリア台３がキャリアＣを載せて待機している。すなわち、キャリアＣ上でアレイ状にストックされた素子Ｅのうち今回移送部５でピックアップされる多行多列の素子Ｅ群（以下「ピックアップ予定の素子Ｅ群」と称す。）の中央位置がピックアップポジション２１に位置付けられた状態で待機している。移送部５がピックアップポジション２１に到達すると、移送部５とキャリアＣ、つまりピックアップ予定の素子Ｅ群との位置合わせを行う（ステップＳ０３）。

ステップＳ０３において、カメラ５５はピックアップ予定の素子Ｅ群を撮影する。カメラ５５の画像が制御手段１１によって解析されて、移送部５とピックアップ予定の素子Ｅ群とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ及びＺ軸回りの向きのズレが検出されると、移送部５とキャリア台３は、それらズレを解消するように相対的に移動する。Ｘ軸方向のズレにおいては、移送部５及びキャリア台３が何れもＸ軸方向に移動可能であるので、一方又は両方が稼働する。

ズレの検出においては、画像内に写った素子Ｅ群のうちの一つの対角上に位置する２つの素子Ｅの位置を画像処理により検出することで行う。画像処理では、二値化や輪郭強調を行い、素子Ｅ群の対角を明瞭にしてもよい。そして、対角の中点を演算し、演算結果と画像内の基準点との差分を取る。この差分が移送部５とピックアップ予定の素子Ｅ群とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレとなる。また、Ｚ軸回りの向きのズレに関しては、画像内に写った素子Ｅ群のうちの一つの対角と基準線とが一致するようにθ回転部５３が作動することで解消される。

移送部５とピックアップ予定の素子Ｅ群との位置合わせが完了すると、移送部５によるキャリアＣからのピックアップ予定の素子Ｅ群のピックアップを行う（ステップＳ０４）。図１０に示すように、昇降部９は、移送部５をキャリア台３のキャリアＣに向けて下降させ、装着されたホルダシートＡｈをピックアップ予定の素子Ｅ群に押し付ける。ホルダシートＡｈは粘着領域Ａ１が隈無く粘着力を有している。そのため、ホルダシートＡｈの投影領域に収まる素子Ｅの全て、つまり、ピックアップ予定の素子Ｅ群全てがホルダシートＡｈに貼り付く。ここで、上述したステップＳ０２〜ステップＳ０４が、ピックアップステップＳ１に相当する。

また、図１１に示すように、ヘッド５１は、ヒータ５６の加熱とブロア５７の冷却とによる温度調整によって、キャリアシートＡｃの剥離温度Ｔ１以上、ホルダシートＡｈの剥離温度Ｔ２未満の温度Ｔｅに加熱されている。ヘッド５１の熱はキャリアシートＡｃ及び素子Ｅを介してキャリアシートＡｃに伝熱し、又はヘッド５１からの輻射熱としてキャリアシートＡｃに到達する。これにより、キャリアシートＡｃのうちのヘッド５１の投影領域内は剥離温度Ｔ１以上に加熱される。キャリアシートＡｃのこの投影領域は粘着力が喪失又は低下し、ホルダシートＡｈに貼り付いている素子Ｅ群はキャリアＣ側から剥離する。即ち、ホルダシートＡｈに貼り付いた素子Ｅ群は、キャリアシートＡｃに残存せずにキャリアシートＡｃからホルダシートＡｈへ転写される。以下、ホルダシートＡｈに貼り付いた後のピックアップ予定の素子Ｅ群は、単に「素子Ｅ群」と称する。

ホルダシートＡｈへ素子Ｅ群が移ると、移送部５はピックアップポジション２１から実装ポジション２２へ移動する（ステップＳ０５）。このとき、実装台４は、基板Ｓを載せて実装ポジション２２で待機している。すなわち、基板Ｓ上に形成された回路パターンのうち今回移送部５で多行多列の素子Ｅ群が実装される領域（以下、「実装予定領域」と称す。）の中央位置が実装ポジション２２に位置付けられた状態で待機している。移送部５が実装ポジション２２に到達すると、移送部５と基板Ｓ上の実装予定領域との位置合わせを行う（ステップＳ０６）。カメラ５５は、実装予定領域の回路パターンを撮影する。そして、制御手段１１は、移送部５と実装予定領域とのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ズレ及びＺ軸回りの向きのズレを検出し、それらズレを解消するように、移送部５と実装台４とを相対的に移動させる。ズレ検出においては、例えば実装予定領域の対角に存在する回路パターン上の電極パッドを基準に位置ズレ及び向きのズレを算出すればよい。

移送部５と基板Ｓの位置合わせが完了すると、移送部５による基板Ｓ上への素子Ｅ群の実装を行う（ステップＳ０７）。図１２に示すように、昇降部９は移送部５を下降させ、移送部５は素子Ｅ群を一括して基板Ｓに押し付ける。即ち、回転モータ９２が作動し、当接ブロック９４が移送部５に向けて下降する。当接ブロック９４は移送部５の当接ブロック受け５４に当接し、移送部５全体を基板Ｓに向けて押し下げ、素子Ｅ群を基板Ｓに当接させる。このとき、シリンダ５２には押し付けに必要な圧力が供給されているので、素子Ｅ群は所定圧力で基板Ｓに押し付けられることとなる。

図１２に示すように、素子Ｅ群が基板Ｓに当接した際、ヒータ５６はヘッド５１をホルダシートＡｈの剥離温度Ｔ２よりも高い、導電性接合材料で素子Ｅ群を基板Ｓに接合するためのプロセス温度Ｔ３まで加熱する。素子Ｅ群が基板Ｓに接触する前から加熱を開始し、素子Ｅ群が基板Ｓに接触した直後にヘッド５１の温度が剥離温度Ｔ２を通過するようにしてもよい。ヘッド５１の熱はホルダシートＡｈに伝熱し、更にホルダシートＡｈから素子Ｅ群を介して導電性接合材料に伝熱する。そのため、図１３に示すように、ホルダシートＡｈの粘着力は喪失又は低下し、ホルダシートＡｈから素子Ｅ群が剥離し、基板Ｓ側に素子Ｅ群が載置される。即ち、ホルダシートＡｈに貼り付いた素子Ｅ群は、ホルダシートＡｈに残ることなく、全てホルダシートＡｈから基板Ｓへ転写される。

更に、ヘッド５１がプロセス温度Ｔ３に到達することで、導電性接合材料で素子Ｅ群が基板Ｓに接合される。このとき、ヘッド５１は、素子Ｅ群をピックアップしたときの剥離温度Ｔ１からプロセス温度Ｔ３まで温度上昇し、この温度上昇に伴って熱膨張している。但し、ヘッド５１は、そのサイズが５０ｍｍ以下であり、又はヘッド５１はセラミックやステンレス等の熱膨張係数が１８×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成されている。そのため、ヘッド５１の熱膨張に伴う各素子Ｅの位置ズレは許容範囲内に収まり、各素子Ｅと基板Ｓとが電気的に接続される。ここで、上述したステップＳ０６〜ステップＳ０７が、実装ステップＳ２に相当する。

基板Ｓ側への素子Ｅの実装が完了すると、移送部５は使用済みのホルダシートＡｈを廃棄する（ステップＳ０８）。移送部５はシート排出部８へ移動し、ヘッド５１に供給されている負圧は解除される。ヘッド５１への負圧が解除されると、移送部５に装着されていたホルダシートＡｈはヘッド５１から脱落し、シート排出部８へ落下する。

移送部５が保持するホルダシートＡｈは、ｍ行ｎ列の素子Ｅを包含するサイズ及び形状を有するものとする。キャリアＣには、ａ×ｍ行ｂ×ｎ列の素子Ｅがストックされているものとする。また、基板Ｓには、ｃ×ｍ行ｄ×ｎ列の素子Ｅが実装される余地があるものとする。ａ、ｂ、ｃ及びｄは正の実数、望ましくは自然数である。この場合、移送部５は、キャリアＣから全ての素子Ｅをピックアップし終えるまで、又は基板Ｓの実装余地に全ての素子Ｅを配置し終えるまで、ピックアップポジション２１と実装ポジション２２との間を往復し、ホルダシートＡｈの装着、素子Ｅのピックアップ、素子Ｅの実装及びホルダシートＡｈの廃棄を繰り返す。つまり、図９に示すステップＳ０２〜ステップＳ０８を反復して実行する。なお、移送部５がキャリアＣから余すことなく素子Ｅを取り切り、基板Ｓの回路パターンに余すことなく素子Ｅを実装し切ることを考慮すると、ａ、ｂ、ｃ及びｄは自然数とすることが好ましい。

移送部５がピックアップと実装を繰り返す最中、シート供給部７では、供給リール７３と収容リール７４が作動し、ホルダシートＡｈの帯は間欠的に走行する。すでに打ち抜かれた領域は収容リール７４側に移り、打ち抜きがない領域はカッター収容体７１の上面に掛かる。カッター７２はカッター収容体７１から出現し、再びホルダシートＡｈを打ち抜く。移送部５は、新しいホルダシートＡｈをヘッド５１に再装着し、ピックアップポジション２１で新たなｍ行ｎ列の素子Ｅのピックアップと、実装ポジション２２での新たなにピックアップしたｍ行ｎ列の素子Ｅの実装を繰り返す。これにより、素子実装装置１は、キャリアＣ上のａ×ｍ行ｂ×ｎ列の素子Ｅ群を順番にピックアップし、基板Ｓ上に実装していく。

（効果）
以上のように、この素子実装装置１は、キャリア台３と実装台４と移送部５を備えるようにした。キャリア台３は、素子Ｅがアレイ状に並べられたキャリアＣが載置される。実装台４は、素子Ｅがアレイ状に配置される基板Ｓが載置される。移送部５は、キャリア台３と実装台４との間を移動すると共に、キャリアＣから多行多列の素子Ｅを一括してピックアップして、ピックアップした多行多列の素子Ｅを基板Ｓに一括して移す。この移送部５は、多行多列の素子Ｅを包含する領域と同じか若干広いホルダシートＡｈを保持するようにした。そして、移送部５は、キャリアＣにホルダシートＡｈを押し付けて多行多列の素子ＥをホルダシートＡｈに貼り付けることで、キャリアＣから多行多列の素子Ｅを一括してピックアップする。

ホルダシートＡｈは、多行多列の素子Ｅが包含されるサイズ及び形状と同じか若干広い粘着領域Ａ１を片面に備えており、粘着領域Ａ１内は隈無く粘着力を有している。そのため、多行多列の素子Ｅの全てを各々ピンポイントに位置合わせしなくとも、ホルダシートＡｈは、各素子ＥがホルダシートＡｈの何れかの領域に接触すれば、粘着力を発揮して各素子Ｅを貼り付けることができる。

従って、例えば真空チャックのように全ての吸引穴の開口位置を高精度に管理しなくとも、多行多列の素子Ｅを簡便且つより確実にピックアップでき、キャリアＣに素子Ｅを残してしまったり、搬送途中で素子Ｅを脱落させてしまったりすることが抑制できる。また、キャリアＣに並ぶ素子Ｅの配列が変わったとしても、ヘッド５１やホルダシートＡｈを交換する必要はなく、例えば多品種小ロットで素子Ｅを実装する際にも、素子実装装置１を一旦停止させることなく連続運転させることができ、生産効率が向上する。

特に、この素子実装装置１は、一辺が１０μｍ以上２００μｍ以下程度のサイズの素子Ｅを多行多列に整列させて一括して基板Ｓに実装する場合に好適である。例えば、素子実装装置１は、ミニＬＥＤやマイクロＬＥＤをバックライト用或いは表示画面を構成する画素用として表示基板に実装する。このような微小サイズの素子Ｅとなると、例えば真空吸着や静電吸着を用いた場合、吸引穴やメサ形構造体といった吸着部が少し大きくなるだけで、素子Ｅの位置が不安定になったり、吸着部の形成位置が少しズレるだけで、一部の素子Ｅが保持できなかったりする。一個の素子Ｅと一箇所の吸引穴を位置合わせすることは可能であるが、ｍ行ｎ列の素子Ｅとｍ行ｎ列の吸着部の全てが精度良く位置合わせできるように管理することは非常に困難であるし、全ての素子Ｅと吸着部の位置を個別に補正することはできない。

しかしながら、この素子実装装置１では、多行多列の素子Ｅの全てを各々ピンポイントに位置合わせしなくとも、ホルダシートＡｈは、各素子ＥがホルダシートＡｈの粘着領域Ａ１に接触しさえすれば、粘着力を発揮して各素子Ｅを貼り付けることができるので、一辺が１０μｍ以上２００μｍ以下程度のサイズの素子Ｅを多行多列に整列させて一括して基板Ｓに実装する場合に特に好適となるものである。もちろん、２００μｍ超の素子Ｅであっても、この素子実装装置１によって基板Ｓに一括して移し替え可能である。

また、ホルダシートＡｈは、規定温度より粘着力が喪失又は低下する熱剥離シートとした。移送部５は、ヘッド５１として例示した保持部とヒータ５６を備える。ヘッド５１は粘着シートＡを保持し、ヒータ５６は、基板Ｓに多行多列の素子Ｅを接触させた際に、規定温度以上にヘッド５１を加熱するようにした。

即ち、多行多列の素子Ｅの基板Ｓへの実装方法としては、多行多列の素子Ｅを包含する領域と同じか若干広いホルダシートＡｈを素子供給体（キャリアＣ）に押し付けて、多行多列の素子ＥをホルダシートＡｈに貼り付けるピックアップステップＳ１と、基板Ｓに多行多列の素子Ｅを接触させた際に、ホルダシートＡｈの粘着力が喪失又は低下する規定温度以上にホルダシートＡｈを加熱させて、多行多列の素子ＥをホルダシートＡｈから剥離させる実装ステップＳ２を含むようにした。また、基板Ｓ上に素子Ｅがアレイ状に実装された素子実装基板の製造方法としては、このピックアップステップＳ１と実装ステップＳ２とを複数回繰り返すようにした。

これにより、多行多列の素子Ｅの全てを各々ピンポイントに位置合わせしなくとも、ホルダシートＡｈは、各素子ＥがホルダシートＡｈの粘着領域Ａ１に接触しさえすれば、粘着力を発揮して各素子Ｅを貼り付けることができるとともに、より確実に素子Ｅを基板Ｓに離脱させることができるので、素子Ｅを基板Ｓに転写する際にホルダシートＡｈ側に素子Ｅが残存してしまうことが防止できる。そのため、素子Ｅを実装した基板Ｓの歩留まりが向上する。また、実装できなかった箇所を素子Ｅで埋める実装後の後作業が生じる可能性が低くなり、製品の生産効率が向上する。

更に、加熱されるヘッド５１は、その材質に応じた熱膨張係数に従って膨張し、一括保持している多行多列の素子Ｅを各々変位させる。しかしながら、本実施形態では、ヘッド５１は、ホルダシートＡｈの保持面５１ａが矩形形状を有し、一辺の長さが５０ｍｍ以下であるようにした。または、ヘッド５１は、熱膨張係数が１８×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成されるようにした。これにより、素子Ｅの電極と基板Ｓの電極とが合わなくなるほどの素子Ｅの位置ズレは回避され、素子Ｅと基板Ｓとの接触不良が抑制される。従って、ヘッド５１が加熱されることとなっても、素子Ｅを実装した基板Ｓの歩留まりが向上する。また、本実施形態では、ヘッド５１は、ホルダシートＡｈの保持面５１ａが矩形形状を有し、一辺の長さが１２０ｍｍ以下で、熱膨張係数が５×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成されるようにした。これによっても、上述と同様に、素子Ｅの電極と基板Ｓの電極とが合わなくなるほどの素子Ｅの位置ズレは回避され、素子Ｅと基板Ｓとの接触不良が抑制される。

また、キャリアＣは、ヘッド５１のホルダシートＡｈよりも低い温度で粘着力が喪失又は低下する別の粘着シートＡであるキャリアシートＡｃを備えるようにした。このキャリアＣは、キャリアシートＡｃに素子Ｅをアレイ状に貼り付けて成る。そして、ヒータ５６は、ヘッド５１が素子Ｅをピックアップする際、ヘッド５１が保持するホルダシートＡｈが粘着力を喪失又は低下する温度よりも低く、キャリアＣが備えるキャリアシートＡｃが粘着力を喪失又は低下する温度よりも高い温度に、ヘッド５１を加熱するようにした。

これにより、ホルダシートＡｈが素子Ｅを貼り付けたとき、キャリアＣ側は素子Ｅを離しやすくなるので、素子ＥをホルダシートＡｈに転写する際にキャリアＣ側に素子Ｅが残存してしまうことが防止できる。そのため、素子Ｅを実装した基板Ｓの歩留まりが向上する。また、実装できなかった箇所を素子Ｅで埋める実装後の後作業が生じる可能性が低くなり、製品の生産効率が向上する。更に、キャリアＣが素子Ｅを離すタイミングをコントロールすることができるので、キャリア台３によるキャリアＣの移送時に素子Ｅが位置ズレすることがなく、実装時の接触不良もより確実に防止できる。

尚、本実施形態においては、キャリアシートＡｃも熱剥離シートである態様を例に説明したが、素子Ｅのピックアップ時に素子Ｅの保持力を喪失又は低下させることができるシートであれば、これに限らない。例えば、キャリアシートＡｃとしては、粘着面との法線方向の保持力がホルダシートＡｈよりも低い粘着シートを用いるようにしてもよい。ホルダシートＡｈで素子Ｅを貼り付けた後、移送部５をキャリアＣから離すように上昇させるとき、キャリアシートＡｃとホルダシートＡｈの保持力の差によって、キャリアシートＡｃから素子Ｅが剥がれ、ホルダシートＡｈに素子Ｅを転写することができる。

また、図１４に示すように、移送部５は、Ｙ軸とＺ軸とにより画成されるＹＺ平面に沿ってヘッド５１とシリンダ５２の列を傾けるチルト機構５８を備えるようにしてもよい。チルト機構５８は、例えばＸ軸方向に延びる回転軸と、この回転軸を軸回転させる回転モータを備える。シリンダ５２とヘッド５１が取り付けられたブラケットは、この回転軸に固着する。回転モータを駆動させると、ヘッド５１とシリンダ５２は、ＹＺ平面に沿って向きを変更する。

この場合、カメラ５５の撮像画像を用いて基板Ｓ上の実装予定位置の反りを検出すればよい。チルト機構５８は、検出された反りに従って、基板Ｓ上の実装予定位置とヘッド５１の保持面５１ａとが平行になるように、ヘッド５１とシリンダ５２の列を傾ける。カメラ５５に代えて、基板Ｓの反りを検出するためにレーザ照射装置を備えてもよい。レーザ照射装置は、レーザ照射部とレーザ受光部を備え、レーザで基板Ｓを走査し、レーザ受光部の受光タイミングによって基板Ｓの反り、即ちレーザ照射部とレーザ走査位置の距離を検出する。

これにより、大型の基板Ｓが反っていても精度良く素子Ｅを実装することができる。また、基板Ｓが反っていても基板Ｓと素子Ｅとのエアギャップを無くし、全ての素子Ｅを同時に基板Ｓに接触させた上で、ホルダシートＡｈから素子Ｅを剥離させることができる。そのため、基板Ｓから素子Ｅが外れる可能性を低下させ、製品の歩留まりを向上させることができる。なお、ＸＺ平面に沿ってヘッド５１とシリンダ５２の列を傾けるチルト機構５８をさらに設けるようにすると、あらゆる方向への反りに対応が可能となる。

また、帯状のホルダシートＡｈを走行させ、粘着力が喪失又は低下していない領域を供給するシート供給部７を備えるようにした。これにより、ホルダシートＡｈを熱剥離シートとしても、効率良く素子Ｅを搬送することが可能となる。また、このシート供給部７は、帯状のホルダシートＡｈの走行経路途中に、ホルダシートＡｈを打ち抜くカッター７２を備えるようにした。これにより、ホルダシートＡｈを一枚ずつ供給する必要はなく、ホルダシートＡｈを簡便且つ迅速に供給できる。

なお、図１５に示すように、シート供給部７は、移送部５に備えられていてもよい。移送部５は、ヘッド５１の両脇に供給リール７３と収容リール７４を備えている。供給リール７３から引き出されたホルダシートＡｈの帯は、ヘッド５１の保持面５１ａに掛けられ、収容リール７４に巻回されている。ホルダシートＡｈの帯が保持面５１ａに合致する領域に素子Ｅが貼着され、その素子Ｅが熱により剥離すると、供給リール７３と収容リール７４を作動させて、使用済みの領域を収容リール７４側に送り、新しい領域を保持面５１ａに位置させる。

この場合、ホルダシートＡｈの帯の幅方向（Ｙ軸方向）の寸法は、多行多列の素子Ｅが配置される領域の幅方向（Ｙ軸方向）の寸法と同じか若干広い幅に形成する。ヘッド５１の保持面５１ａにおけるホルダシートＡｈの送り方向（Ｘ軸方向）の寸法、すなわち、図１５においてホルダシートＡｈが平坦に支持されている部分のＸ軸方向の寸法は、多行多列の素子Ｅが配置される領域のＸ軸方向の寸法と同じか若干広い幅に形成する。また、保持面５１ａの両端で形成されるホルダシートＡｈの折れ曲がり部は、角が鋭くなるようにするとよい。

このように移送部５にシート供給部７が備えられていると、移送部５がシート供給部７とシート排出部８を経由するプロセスを省くことができる。そのため、新しいホルダシートＡｈのヘッド５１への装着から、素子Ｅのピックアップと素子Ｅの実装を経て、ホルダシートＡｈの取り替えまでのタクトタイムが向上し、製品の生産効率が向上する。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る素子実装装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。第１の実施形態と同一の構成及び同一の機能については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１６に示すように、この素子実装装置１において、ヘッド５１に備えられるヒータ５６は、各素子Ｅの配置位置が基板Ｓに適合する適合温度帯Ｔ４まで、ヘッド５１を加熱する。即ち、ヒータ５６は、ヘッド５１を加熱して熱膨張させ、各素子Ｅが基板Ｓに電気的に接合できる許容範囲に位置するように、多行多列の各素子Ｅの配置位置を変位させる。

適合温度帯Ｔ４は、ホルダシートＡｈの粘着力が喪失又は低下するホルダ側剥離温度Ｔ２を含めるように設定される。即ち、基板Ｓに実装される素子Ｅの間隔よりも狭めて、各素子ＥをキャリアシートＡｃに配列しておき、ヘッド５１の材質及び大きさにより線膨張係数を調整し、ホルダ側剥離温度Ｔ２を調整しておき、又はこれらを複合的に用いて、適合温度帯Ｔ４とホルダ剥離温度Ｔ２を設定しておけばよい。

このような素子実装装置１では、ピックアップ予定の素子Ｅ群をキャリアＣからピックアップし、ピックアップした素子Ｅ群を基板Ｓに接触させる。このとき、図１７に示すように、ヒータ５６は、ホルダ側剥離温度Ｔ２を含む適合温度帯Ｔ４までヘッド５１を加熱し、ヘッド５１の熱膨張により素子Ｅの間隔を基板Ｓの回路パターンに適合して拡げると共に、素子ＥをホルダシートＡｈから剥離させてヘッド５１側との束縛を解きつつ、素子Ｅ群を基板Ｓに渡す。これにより、寧ろヘッド５１の熱膨張によって各素子Ｅの位置は精度良く許容範囲内の適正ポジションＰに収まることになり、各素子Ｅと基板Ｓとが電気的に接続されることになるため、ヘッド５１の熱膨張に起因した歩留まりの低下を抑制することができる。

尚、ヒータ５６は、更に導電性接合材料に対するプロセス温度Ｔ３までヘッド５１を加熱する。剥離させた素子Ｅ群がホルダシートＡｈの摩擦係数によりヘッド５１の熱膨張に引きずられ、尚も間隔を拡げるように位置変位する場合には、適合温度帯Ｔ４をプロセス温度Ｔ３に合わせるようにすればよい。

または、ホルダ側剥離温度Ｔ２を含む適合温度帯Ｔ４を通過するとき、即ちヘッド５１の熱膨張により素子Ｅの間隔が基板Ｓに適合して拡がったとき、ヘッド５１は負圧を一旦解除して、ホルダシートＡｈとヘッド５１との束縛を解きつつ、プロセス温度Ｔ３にまでヘッド５１を加熱する。ヘッド５１が熱膨張しても、ヘッド５１に吸引されていないホルダシートＡｈの伸張は、ヘッド５１の熱膨張に追従し難く、ホルダシートＡｈと基板Ｓに挟まれている素子Ｅ群も適合温度帯Ｔ４からプロセス温度Ｔ３に至る過程で更に間隔を拡げる可能性が少なくなる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る素子実装装置１について図面を参照しつつ詳細に説明する。第１又は第２の実施形態と同一の構成及び同一の機能については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この素子実装装置１において、基板Ｓには紫外線で硬化又は仮硬化する導電性接合材料が形成されている。図１８に示すように、実装台４の載置面は、基板Ｓよりも一回り小さい開口を有するドーナツ型であり、実装台４の下方には、実装ポジション中心に位置合わせされて紫外線照射装置５９が配置されている。基板Ｓはガラス板をベースにしており、紫外線照射装置５９は、基板Ｓに向けて紫外線を出射し、基板Ｓを透過して導電性接合材料に照射する。

図１９は、第３の素子実装装置１の実装過程の動作を示すフローチャートである。昇降部９は、多行多列の素子Ｅを保持した移送部５を実装台４に向けて下降させ、シリンダ５２は多行多列の素子Ｅを基板Ｓに押し付ける。素子Ｅが基板Ｓに押し付けられると（ステップＳ１１）、紫外線照射装置５９は、紫外線を導電性接合材料に照射し、導電性接合材料を硬化させる（ステップＳ１２）。これにより、素子Ｅは基板Ｓに固定する。素子Ｅが基板Ｓに接合された後、ヒータ５６はヘッド５１をホルダ側剥離温度Ｔ２まで加熱する（ステップＳ１３）。ヘッド５１の熱は、ホルダシートＡｈに伝熱し、ホルダシートＡｈは粘着力を喪失又は低下させて、基板Ｓに接合している素子ＥをホルダシートＡｈから剥離させる。

ヒータ５６がホルダ側剥離温度Ｔ２までヘッド５１を加熱したとき、ヘッド５１は熱膨張するが、ホルダシートＡｈに貼着している多行多列の素子Ｅは基板Ｓに固定されているので、ヘッド５１の熱膨張に追従して位置変位し難くなっている。そのため、各素子Ｅの位置は許容範囲内を維持し、ヘッド５１の熱膨張に起因した歩留まりの低下を抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。

１ 素子実装装置
１１ 制御手段
１２ 空気圧回路
２１ ピックアップポジション
２２ 実装ポジション
３ キャリア台
４ 実装台
５ 移送部
５１ ヘッド
５２ シリンダ
５３ θ回転部
５４ 当接ブロック受け
５５ カメラ
５６ ヒータ
５７ ブロア
５８ チルト機構
５９ 紫外線照射装置
６ 架台
６１ 嵩上げ台
６２ 支柱
７ シート供給部
８ シート排出部
９ 昇降部
Ｃ キャリア
Ｅ 素子
Ｓ 基板
Ａ 粘着シート
Ａｈ ホルダシート
Ａｃ キャリアシート

Claims (10)

1. 素子がアレイ状に整列した素子供給体が載置される供給台と、
   前記素子がアレイ状に配置される基板が載置される実装台と、
   前記供給台と前記実装台との間を複数回往復移動して、前記供給台に戻る度に、前記素子供給体から一度に多行多列ずつ前記素子をピックアップして、前記実装台に至る度に、ピックアップした前記多行多列ずつ前記素子を前記基板に移す移送部と、
   を備え、
   前記移送部は、
   前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広いシートであり、規定温度によって粘着力が喪失又は低下する粘着シートを保持する保持部と、
   前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記規定温度以上に前記保持部を加熱するヒータと、
   を有し、
   前記素子供給体に前記粘着シートを押し付けて前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けることで、前記素子供給体から前記多行多列の素子を一度にピックアップし、前記規定温度以上に加熱することで、ピックアップした前記素子を前記粘着シートから剥離させて前記基板に一括して移すこと、
   を特徴とする素子実装装置。
2. 前記保持部は、熱膨張係数が１８×１０^−６／Ｋ以下の素材で構成されること、
   を特徴とする請求項１記載の素子実装装置。
3. 前記保持部は、前記粘着シートの保持面が矩形形状を有し、一辺の長さが１２０ｍｍ以下であること、
   を特徴とする請求項１又は２記載の素子実装装置。
4. 前記素子供給体は、
   前記保持部の前記粘着シートよりも低い温度で粘着力が喪失又は低下する別の粘着シートを備え、
   前記別の粘着シートに前記素子をアレイ状に貼り付けて成り、
   前記ヒータは、前記保持部が前記素子をピックアップする際、前記保持部が保持する前記粘着シートが粘着力を喪失又は低下する温度よりも低く、前記素子供給体が備える前記別の粘着シートが粘着力を喪失又は低下する温度以上の温度に、前記保持部を加熱すること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の素子実装装置。
5. 前記ヒータは、前記粘着シートを介して前記保持部によって保持されている前記多行多列の素子の配置位置が前記基板への配置位置に適合するまで、前記保持部を加熱して熱膨張させること、
   を特徴とする請求項１記載の素子実装装置。
6. 前記基板には紫外線によって硬化する導電性接合材料が形成され、
   前記実装台は、前記基板への紫外線照射部を有し、
   前記ヒータは、前記紫外線照射部が前記基板へ紫外線を照射し、前記導電性接合材料で前記基板と前記多行多列の素子が接合されてから、前記ヘッドを加熱すること、
   を特徴とする請求項１記載の素子実装装置。
7. 帯状の前記粘着シートを走行させ、粘着力が喪失又は低下していない領域を前記保持部に供給するシート供給部を備えること、
   を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の素子実装装置。
8. 前記シート供給部は、
   前記帯状の粘着シートの走行経路途中に、前記保持部が保持する前記粘着シートを打ち抜くカッターを備えること、
   を特徴とする請求項７記載の素子実装装置。
9. 素子がアレイ状に並べられた素子供給体から一度に多行多列の素子をピックアップして、ピックアップした前記多行多列の素子を基板に一括して移す素子実装方法であって、
   前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広い粘着シートを前記素子供給体に押し付けて、前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けるピックアップステップと、
   前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記粘着シートの粘着力が喪失又は低下する規定温度以上に前記粘着シートを加熱させて、前記多行多列の素子を前記粘着シートから剥離させる実装ステップと、
   を含み、
   前記ピックアップステップと前記実装ステップとを複数回繰り返し、前記素子供給体から多行多列ずつ前記素子をピックアップし、前記基板に多行多列ずつ前記素子を移すこと、
   を特徴とする素子実装方法。
10. 素子がアレイ状に並べられた素子供給体から一度に多行多列の素子をピックアップして、ピックアップした前記多行多列の素子を基板に一括して実装し、前記素子がアレイ状に実装された素子実装基板を製造する素子実装基板製造方法であって、
    前記多行多列の素子を包含する領域と同じか若干広い粘着シートを前記素子供給体に押し付けて、前記多行多列の素子を前記粘着シートに貼り付けるピックアップステップと、
    前記基板に前記多行多列の素子を接触させた際に、前記粘着シートの粘着力が喪失又は低下する規定温度以上に前記粘着シートを加熱させて、前記多行多列の素子を前記粘着シートから剥離させる実装ステップと、
    前記ピックアップステップと前記実装ステップとを複数回繰り返し、前記素子供給体から多行多列ずつ前記素子をピックアップし、前記基板に多行多列ずつ前記素子を移すことで、前記基板上に前記素子がアレイ状に実装された素子実装基板を製造する反復ステップと、
    を含むこと、
    を特徴とする素子実装基板製造方法。

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