JP3303705B2 - バンプ付電子部品の熱圧着装置 - Google Patents
バンプ付電子部品の熱圧着装置Info
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Description
の熱圧着装置に関するものである。
を有しており、これらのバンプの全てが基板の回路パタ
ーンの電極に均等に圧着されることにより、正しく基板
に実装される。
ンプには高さのばらつきがあり、やわらかくてたわみや
すい基板を用いれば、バンプのばらつきを基板のたわみ
の大小で吸収することも可能であるが、基板にはガラス
エポキシ基板のように硬くたわみにくいものがあり、基
板のたわみでばらつきを吸収できないことも多い。
に正しく実装するためには全てのバンプを均等な力で基
板の電極に押し付けながら圧着する必要がある。しかし
実際にはバンプの高さのばらつきや圧着を行う吸着ツー
ルの下面と基板の上面との平行度のばらつき等により一
部のバンプに力が片寄るなどして圧着むらが生じやす
い。このため圧着むらを少なくするために圧着ヘッドに
球面ベアリングを使用したチルト機構を備え、吸着ツー
ルの下面(正確にはバンプの配列面)を基板の上面にな
らわせて平行度のばらつきを吸収するものが知られてい
る。
ドによる圧着装置では、吸着ツールにバンプ付電子部品
を保持させて基板にバンプ付電子部品を接合する際に、
チルト機構によって吸着ツールがθ方向にも回転してし
まい、これにより基板の電極とバンプの相対位置に狂い
を生じてしまう問題があった。とくに半導体ICの電極
にバンプが形成されたフリップチップを基板に実装する
場合には、圧着むらが少ないことに加えて高精度実装が
要求されるため特にこの問題が顕著になっている。
でき、しかも基板に高精度で位置合わせができるバンプ
付電子部品の熱圧着装置を提供することを目的とする。
せられた基板の電極にバンプ付電子部品のバンプを着地
させ、圧着ヘッドにより前記バンプを前記電極に熱圧着
するバンプ付電子部品の熱圧着装置であって、前記圧着
ヘッドが、その下面がY円弧面である第1固定ブロック
と、その上面がこのY円弧面に当接し前記熱圧着によっ
てこのY円弧面に沿って回動する第1可動ブロックと、
この第1可動ブロックの下方に設けられてその下面がX
円弧面である第2固定ブロックと、その上面がこのX円
弧面に当接し前記熱圧着によってこのX円弧面に沿って
回動する第2可動ブロックを備え、前記第2可動ブロッ
クの下方に上から順に断熱部と、ヒーターを備えたヒー
トブロックと、バンプ付電子部品を真空吸着する吸着ツ
ールを装着した。
とバンプとが平行になっていなくとも、第1可動ブロッ
クや第2可動ブロックをY円弧面やX円弧面に沿って回
動させて吸着ツールに吸着されたバンプ付電子部品をチ
ルトさせ、基板にならわせることで、基板とバンプとを
平行にすることができ、すべてのバンプが基板の電極に
均等に圧着され、実装不良を解消することができる。
形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形態におけ
るバンプ付電子部品の圧着装置のブロック図である。図
1に示すように、基板1はテーブル3上の基板ホルダ2
に載せられる。テーブル3は可動テーブルであって、基
板1をX方向やY方向へ水平移動させ、所定位置に位置
決めする。また基板ホルダ2上には、十分な水平度を有
するように調整された定盤4が設置されている。
ータ7によってZ方向に昇降させるZテーブル5が設け
られ、昇降板6の前面にはヘッドホルダ8が固定されて
いる。また、ロードセル9はヘッドホルダ8に作用する
荷重を計測し、制御部Cに荷重信号を出力する。この荷
重信号は、後述するバンプの着地検出のために用いられ
る。
プルスタッドボルト12を備えたヘッダ11が装着され
ており、圧着ヘッド10は昇降板6と一体的に昇降す
る。また、圧着ヘッド10には空気供給源13が吐出す
る圧縮空気が配管14を介して供給される。この圧縮空
気は後述するY円弧面とX円弧面の境目に吹出されるも
のである。なお、圧着ヘッド10の詳細な構造は後述す
る。
よって矢印N1方向に出退し、上下方を観察するカメラ
部17を備えた認識装置15が設けられている。カメラ
部17は、図1の破線で示すように、圧着ヘッド10に
吸着されるバンプ付電子部品Pの真下に至って、バンプ
付電子部品Pのバンプ及び基板1の回路パターンを観察
するものである。
0の構造を説明する。ヘッダ11の下部には、第1固定
ブロック18がボルトB1によって固定されている。第
1固定ブロック18の下面は、Y方向に湾曲するY円弧
面19となっている。第1固定ブロック18のY円弧面
19には、第1可動ブロック20の円弧状の上面が当接
しており、第1可動ブロック20はY円弧面19に沿っ
て回動する(図2の矢印M1を参照)。第1可動ブロッ
ク20の下部には第2固定ブロック21がボルトB2に
より固定されている。第2固定ブロック21の下面は、
X方向に湾曲するX円弧面22になっている。X円弧面
22には第2可動ブロック23の円弧状の上面が当接し
ており、第2可動ブロック23はX円弧面22に沿って
回動する(図3の矢印M2を参照)。
着ツール36の下面に真空吸着されるが、吸着ツール3
6に真空吸着されたバンプ付電子部品PがY円弧面19
およびX円弧面22の中心O1,O2に位置するよう
に、Y円弧面19とX円弧面22の曲率は決定される。
これにより、M1方向やM2方向のチルト動作を行って
も、バンプ付電子部品Pの位置が変動しないようにし
て、バンプ付電子部品Pを基板1の正しい位置に圧着で
きるようにしている。
板24(図3)によって第1固定ブロック18に対して
X方向およびθ方向にずれないように規制され、第2可
動ブロック23は、Y案内板25(図2)によって第2
固定ブロック21に対してY方向およびθ方向にずれな
いよう規制される。したがって第1可動ブロック20は
XZ平面に沿ってのみ回動し、第2可動ブロック23は
XZ平面に直交するYZ平面に沿って回動する。これに
よりチルト動作のときに第1可動ブロック20および第
2可動ブロック23が不要にXY方向へずれたり、θ方
向へ回転することを防止し、チルト動作によるバンプ付
電子部品の位置ずれが発生しないようにしている。また
ヘッダ11、第1固定ブロック18、第1可動ブロック
20、第2固定ブロック21、第2可動ブロック23に
は、プルスタッドボルト12と同軸的な貫通孔が形成さ
れ、その貫通孔内に引上棒27がスライド自在に挿入さ
れている。
下端部が拡径されて球座26が形成してあり、この球座
26に、引上棒27の下端部に設けられた球28が位置
している。そして、引上棒27の上端部は、スプリング
29によって上方へ付勢されている。したがってスプリ
ング29のばね力によって第1可動ブロック20の円弧
状の上面はY円弧面19にしっかり押接され、また第2
可動ブロック23の円弧状の上面はX円弧面22にしっ
かり押接される。
は、Y円弧面19とX円弧面22に吐出され得るもので
あり、吐出を行うと、Y円弧面19、X円弧面22にわ
ずかな隙間が形成される。このとき、第1可動ブロック
20は第1固定ブロック18に対して矢印M1方向のチ
ルト(回動)が許され、第2可動ブロック23は第2固
定ブロック21に対して矢印M2方向のチルトが許され
る。逆に、吐出を止めると、球28のばね力によって、
上述した2方向のチルトが禁止され、チルトロックの状
態となる。以上のように、引上棒27、球28、スプリ
ング29は第1可動ブロック20のY円弧面19に対す
る回動および第2可動ブロック23のX円弧面22に対
する回動をロックするロック手段となっており、また空
気供給源13、配管14は、圧縮空気の供給・供給停止
を切り換えることによりチルトロックとチルトロック解
除を切り換える切り換え手段となっている。
気手段なども適用できる。すなわち第1固定ブロック1
8、第2固定ブロック21を電磁石により形成し、第1
可動ブロック20、第2可動ブロック23を磁性体にて
形成し、磁気力を発生させることにより第1可動ブロッ
ク20を第1固定ブロック18に吸着しまた第2可動ブ
ロック23を第2固定ブロック21に吸着してロック
し、磁気力を削減させることによりロック解除してもよ
い。
B3により中間ブロック30が固定され、中間ブロック
30の下部には、上から順に、多孔質板31、断熱板3
3、ヒータブロック34が、ボルトB4により固定され
ている。中間ブロック30内には、冷気が供給される第
1流路32が形成され、第1流路32中の冷気は多孔質
板31の内部を通過して、多孔質板31の側面から外部
へ吐出される。これは、ヒータブロック34がヒータ3
5により高温となることで、ヒータブロック34の熱が
中間ブロック30よりも上方へ伝達されないようにし
て、ヘッダ11、第1固定ブロック18、第1可動ブロ
ック20、第2固定ブロック21、第2可動ブロック2
3等が熱歪を生じないようにしたものである。
ダ8の内部に挿入してヘッドホルダ8に装着されるもの
であり、ヘッダ11がヒータブロック34からの伝熱に
より熱膨張して熱歪が生じると、ヘッダ11のヘッドホ
ルダ8に対する挿脱が困難となり、圧着ヘッド10の取
りはずし交換ができなくなる。さらに第1固定ブロック
18,第1可動ブロック20,第2固定ブロック21,
第2可動ブロック23が熱歪を生じると、円弧面も変形
し、スムースなチルト動作が行えずにバンプの圧着ムラ
が生じてしまう。したがって多孔質板31および断熱板
33等の断熱部を設けることによって上述した熱による
問題を解決している。本実施の形態は、多孔質板31に
冷気を積極的に吹き込んで断熱効果を十分に高めている
ものである。
バンプ付電子部品Pを吸着する吸着ツール36が固定さ
れ、バンプ付電子部品Pは、吸着ツール36、ヒータブ
ロック34に形成された第2流路37が負圧になること
で吸着されるようになっている。なおQはバンプ付電子
部品Pのバンプである。
プ付電子部品の圧着方法の各過程を説明する。まず、ス
テップ1にて、圧縮空気の吐出を止め、チルトロックの
状態として、バンプ付電子部品Pを吸着ツール36に吸
着させる(ステップ2)。
ットし、圧縮空気の吐出を行い、チルトを許す状態で、
圧着ヘッド10を定盤4へ向けて下降させ、定盤4へバ
ンプQを押し付けてバンプQを若干潰す(ステップ
4)。これにより、バンプQの高さにばらつきがあって
も、高いバンプQがより潰れることで、複数のバンプQ
の下端部は1つの平面上に整列する。
5)、高さが均一になったバンプQの姿勢をそのまま拘
束し、圧着ヘッド10を上昇させ、基板1が圧着ヘッド
10の真下に位置するように、テーブル3を駆動する。
そして、カメラ部17を図1の破線で示すように、バン
プQの真下へ至らせ、バンプQ及び基板1の回路パター
ンを観察して両者の位置をそれぞれ認識し、テーブル3
を駆動して両者の相対的な位置合わせを行う(ステップ
6)。
したまま、圧着ヘッド10を基板1へ向けて下降させ
(ステップ7)、ロードセル9の荷重信号を監視する。
ここで、バンプQが基板1に着地すると、荷重信号が示
す荷重が急激に増加するので、この増加を検出したとき
に、バンプQが着地したものとする(ステップ8)。
除して(ステップ9)、バンプQを基板1の回路パター
ンに圧着する(ステップ10)。ここで、基板1の上面
と複数のバンプQの下端面が整列する平面とがが完全に
平行になっていなくとも、上述した矢印M1,M2方向
のチルトを行うことで、バンプQが整列する平面を基板
1にならわせ、両者を完全に平行にすることができる。
この場合、バンプ付電子部品PはY円弧面19とX円弧
面22の中心O1,O2に位置しているので、チルト動
作を行ってもバンプ付電子部品Pの位置が変動すること
はなく、したがってバンプ付電子部品Pを位置ずれなく
圧着できる。
基板1の電極1aに圧着されることとなり、実装不良を
防止することができる。なお圧着時の荷重は制御部Cが
ロードセル9の荷重信号を検出しながらZモータ7を制
御して調節する。
チップのすべてのバンプを基板の電極にむらなく均一に
熱圧着でき、しかも精度よく基板に実装することができ
る。
品の圧着装置のブロック図
品の圧着装置の圧着ヘッドの断面図
品の圧着装置の圧着ヘッドの断面図
品の圧着方法のフローチャート
Claims (1)
- 【請求項1】テーブルに載せられた基板の電極にバンプ
付電子部品のバンプを着地させ、圧着ヘッドにより前記
バンプを前記電極に熱圧着するバンプ付電子部品の熱圧
着装置であって、前記圧着ヘッドが、その下面がY円弧
面である第1固定ブロックと、その上面がこのY円弧面
に当接し前記熱圧着によってこのY円弧面に沿って回動
する第1可動ブロックと、この第1可動ブロックの下方
に設けられてその下面がX円弧面である第2固定ブロッ
クと、その上面がこのX円弧面に当接し前記熱圧着によ
ってこのX円弧面に沿って回動する第2可動ブロックを
備え、前記第2可動ブロックの下方に上から順に断熱部
と、ヒータを備えたヒートブロックと、バンプ付電子部
品を真空吸着する吸着ツールを装着したことを特徴とす
るバンプ付電子部品の熱圧着装置。
Priority Applications (2)
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Country | Link |
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1997
- 1997-01-22 JP JP00933497A patent/JP3303705B2/ja not_active Expired - Fee Related
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