JP6176542B2 - Electronic component bonding head - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を回路基板に装着し、接合する際に用いられる電子部品ボンディングヘッドに関するものである。 The present invention relates to an electronic component bonding head used when electronic components are mounted on a circuit board and bonded.
従来、プリント基板等の回路基板に電子部品を装着する装置では、部品保持部に保持された電子部品の電極と回路基板の電極とを接合する様々な方法が利用されている。電子部品を短時間で接合することができる方法の1つとして、ヘッド加熱を利用し、はんだに代表される金属材料を溶融し、接合させる方法が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an apparatus for mounting an electronic component on a circuit board such as a printed circuit board, various methods for joining the electrode of the electronic component held by the component holding unit and the electrode of the circuit board are used. As one of the methods capable of joining electronic components in a short time, a method of melting and joining a metal material typified by solder using head heating is known.
近年、フリップチップ実装に代表される電子部品の電極パッド面を回路基板に直接実装させる工法がある。このような工法の中でも、はんだ接合は、接合時の応力が緩和でき、低コスト化が望めるため、狭ピッチ化に対応した微細バンプの接合技術確立が求められている。フリップチップ接合工法では、回路基板に押圧された電子部品を加熱することにより、はんだを溶融させ、はんだ自身の自己集合の特性を活かし、電子部品の電極パッドと回路基板の電極パッドとを電気的に接合することが可能となる。 In recent years, there is a method of directly mounting an electrode pad surface of an electronic component typified by flip chip mounting on a circuit board. Among these methods, solder bonding can relieve stress at the time of bonding and lower costs can be expected. Therefore, establishment of a technique for bonding fine bumps corresponding to narrow pitch is required. In the flip chip bonding method, by heating the electronic component pressed against the circuit board, the solder is melted and the self-assembly characteristics of the solder itself are utilized to electrically connect the electrode pad of the electronic component and the electrode pad of the circuit board. It becomes possible to join to.
この接合工法にて良好な接合を保持するためには、はんだ材の酸化を抑制するために、はんだ溶融点まで急速に加熱を行い、急速に冷却するプロセスが必要になってくる。 In order to maintain good bonding by this bonding method, in order to suppress oxidation of the solder material, a process of rapidly heating to the solder melting point and rapidly cooling becomes necessary.
このため、加熱を行う電子部品ボンディングヘッドにおいては、電子部品を急速に加熱し、冷却するための機構が不可欠になってくる。 Therefore, in an electronic component bonding head that performs heating, a mechanism for rapidly heating and cooling the electronic component is indispensable.
従来の急速加熱及び急速冷却を実現する方法として、セラミックヒーターを用い、実装を行う方法がある(例えば、特許文献1参照。)。 As a method of realizing conventional rapid heating and rapid cooling, there is a method of mounting using a ceramic heater (see, for example, Patent Document 1).
図10に示す、前記特許文献1によれば、セラミックヒーター加熱部93とセラミックヒーター配線部94とにてセラミックヒーター92を構成する。このような構成のセラミックヒーター92を用い、セラミックヒーター加熱部93を急速に加熱させ、電子部品8を短時間で加熱する機構を設けている。セラミックヒーター92を急速に冷却する場合においては、セラミックヒーター92を取り付け、近接する冷却ブロック部91の内部に水を流し、冷却する機構を備えることで、前記プロセスを確立する構造を提供している。
According to Patent Document 1 shown in FIG. 10, the
しかしながら、特許文献1などにおいて構成されたボンディングヘッドは、小型化が難しく、セラミックヒーター部の容量が大きくなってしてしまう課題があった。以下に、この要因を説明する。 However, the bonding head configured in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to reduce the size and the capacity of the ceramic heater portion is increased. Hereinafter, this factor will be described.
まず、要因として挙げられるのは、セラミック自体の急速加熱時の熱膨張と冷却ブロックへの熱伝達とである。 First, the factors mentioned are thermal expansion during rapid heating of the ceramic itself and heat transfer to the cooling block.
急速加熱時においては、セラミックヒーター92そのものの熱膨張を緩和し、構成されているセラミックヒーター加熱部93とセラミックヒーター配線部94の内部に構成される配線との連結部に発生する熱膨張の繰り返し応力による破断を防止するため、セラミックヒーター配線部94の根本までセラミックで覆うなどの対策が必要となり、セラミックヒーター92の形状が大型化してしまう。
During rapid heating, the thermal expansion of the
また、本来、冷却性能を上げるために設けられた冷却ブロック部91の温度が低温かつ熱容量を持っているため、熱伝導性の良いセラミックを用いると、加熱昇温時に冷却ブロック部91へ熱の逃げが発生する。そのため、昇温特性を維持するためには、セラミックヒーター92に十分な厚みを持たせなければならなくなってしまう。
In addition, since the temperature of the
このようにセラミックヒーター92に十分な厚みを持たせるとセラミックヒーター92の容量が大きくなることによって、加熱及び冷却時のセラミックヒーター92の大きな熱膨張変化が生じ、接合プロセス中に微細なはんだバンプのつぶれが発生し、良好な接合を行うことが困難な場合があった。
When the
また、ヘッドの大型化は、設備そのものの稼働性能を大きく損なってしまうため、生産性が悪化してしまう。また、メンテナンス性などにおいても、水などを使用しているため、ヘッド故障時などにおけるメンテナンス性が悪くなり、ここでも大きく生産性を悪化させる要因となっている。 In addition, the increase in the size of the head greatly impairs the operation performance of the equipment itself, and thus the productivity deteriorates. Also, in terms of maintenance, etc., since water or the like is used, the maintenance is poor when the head is broken, and this is also a factor that greatly deteriorates productivity.
以上より、加熱効率を損なわず、熱膨張変動を抑えることが可能なボンディングヘッドが不可欠となる。 As described above, a bonding head capable of suppressing fluctuations in thermal expansion without impairing heating efficiency is essential.
本発明の目的は、前記従来の課題に鑑みなされたものであり、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることで、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる電子部品ボンディングヘッドを提供するものである。 The object of the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to achieve downsizing by reducing fluctuations in thermal expansion during rapid heating and rapid cooling processes required for solder joints and the like. At the same time, an electronic component bonding head capable of greatly improving productivity is provided.
前記目的を達成するために、本発明の1つの態様にかかる電子部品ボンディングヘッドは、電子部品を加熱する加熱電極部を有するガラスツール部と、
前記ガラスツール部を冷却する冷却ブロック部とを備える電子部品ボンディングヘッドであって、
前記ガラスツール部は、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側の第1のガラス部と、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側とは反対側に配置して冷却ブロック部と接続される第2のガラス部とを有し、
前記第1のガラス部の厚みが0.2〜2mmであり、
前記第2のガラス部の厚みが、前記第1のガラス部の前記厚みの1.2〜25倍である。
In order to achieve the above object, an electronic component bonding head according to one aspect of the present invention includes a glass tool unit having a heating electrode unit for heating an electronic component,
An electronic component bonding head comprising a cooling block portion for cooling the glass tool portion,
The glass tool part is
A first glass portion on the side holding the electronic component with respect to the heating electrode portion;
With respect to the heating electrode part, a second glass part disposed on the side opposite to the side holding the electronic component and connected to the cooling block part,
The thickness of the first glass part is 0.2 to 2 mm,
The thickness of the second glass part is 1.2 to 25 times the thickness of the first glass part.
本発明の前記態様に示すように、加熱電極部に対して熱伝導性及び熱膨張率の低いガラス材料でかつ前記厚みの第1のガラス部と第2のガラス部とでガラスツール部を構成することで、ガラスツール部の熱膨張及び冷却ブロックへの熱の逃げを抑制することが可能になる。すなわち、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることができて、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる。 As shown in the said aspect of this invention, a glass tool part is comprised by the 1st glass part and 2nd glass part of the said glass material which are heat conductivity and a low thermal expansion coefficient with respect to a heating electrode part. By doing so, it becomes possible to suppress the thermal expansion of the glass tool part and the escape of heat to the cooling block. That is, fluctuations in thermal expansion during the rapid heating and rapid cooling processes required for soldering and the like can be reduced, and downsizing can be realized. At the same time, productivity can be greatly improved.
また、本発明の前記態様のボンディングヘッドを用いれば、電子部品の接合時のバンプつぶれを抑制し、良好な接合を提供することが可能になり、同時にボンディングヘッドの軽量化による生産性の向上を図ることが可能となる。 In addition, if the bonding head according to the above aspect of the present invention is used, it is possible to suppress bump crushing during bonding of electronic components and provide good bonding, and at the same time improve productivity by reducing the weight of the bonding head. It becomes possible to plan.
以下、図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
始めに、図1を主として参照しながら、本実施の形態における電子部品ボンディングヘッド5を有する電子部品装着装置1の構成について説明する。
First, a configuration of an electronic component mounting apparatus 1 having an electronic
なお、図1は、本発明にかかる実施の形態における電子部品ボンディングヘッド5を有する電子部品装着装置1の概略的な正面図である。
FIG. 1 is a schematic front view of an electronic component mounting apparatus 1 having an electronic
電子部品装着装置1は、システムLSI(Large Scale Integration)などに利用される微細な電子部品を、対象物であるプリント基板などの回路基板6に、電子部品の装着と接合とを同時に行う、いわゆるフリップチップ実装装置である。 The electronic component mounting apparatus 1 performs so-called electronic component mounting and bonding simultaneously on a circuit board 6 such as a printed circuit board, which is a fine electronic component used in a system LSI (Large Scale Integration) or the like. This is a flip chip mounting apparatus.
電子部品装着装置1は、基板保持部2と、電子部品ボンディングヘッド5を有する部品装着ユニット3と、部品供給部4と、撮像部11と、を備えている。ここで、XYZ方向は互いに直交する位置関係にある。
The electronic component mounting apparatus 1 includes a substrate holding unit 2, a
基板保持部2の(+Z)方向側、すなわち図1の上方側には、基板保持部2に保持された回路基板6に電子部品8を装着するための部品装着ユニット3が設けられている。基板保持部2の(−X)方向側、すなわち図1の左側には、部品装着ユニット3に電子部品8を供給する部品供給部4が設けられている。基板保持部2と部品供給部4との間には、部品供給部4により部品装着ユニット3に供給された電子部品8を撮像する撮像部11が設けられている。
A
これらの部又はユニットで構成される機構が制御部10により動作制御され、回路基板6に対する電子部品8の装着が行われることで実装動作を完了し、モジュール化が可能となる。
The operation of the mechanism constituted by these units or units is controlled by the
ここで、基板保持部2、部品装着ユニット3、部品供給部4、及び撮像部11の構成について、この順で詳細に説明する。
Here, the configurations of the substrate holding unit 2, the
まず、基板保持部2は、回路基板6を保持するユニットである。基板保持部2は、回路基板6を上面に保持するステージ21と、ステージ21をY方向に進退移動するステージ移動機構22と、を備えている。
First, the board holding unit 2 is a unit that holds the circuit board 6. The substrate holding unit 2 includes a
次に、部品装着ユニット3は、基板保持部2に保持された回路基板6に、部品装着ユニット3に供給された電子部品8を装着するユニットである。部品装着ユニット3は、昇降機構33、及び、電子部品ボンディングヘッド5を有する部品装着部31と、部品装着ユニット3をX方向に進退移動させる装着部移動機構32と、を備えている。
Next, the
昇降機構33は、ボンディングヘッド5を介し、回路基板6に対して電子部品8を押圧するユニットである。昇降機構33は、モータ(図示省略)を利用してZ方向に進退移動させられ、その下端にヘッド支持部34が固定されたシャフト35を有している。
The
ボンディングヘッド5の構成については、後に、より詳細に説明する。
The configuration of the
次に、部品供給部4は、電子部品8を供給するユニットである。部品供給部4は、電子部品供給トレイ45内の所定の位置に多数の電子部品8を配置する部品配置部41と、部品配置部41から電子部品8を1つずつ取り出して保持する供給ヘッド42と、供給ヘッド42をX方向に進退移動する供給ヘッド移動機構43と、供給ヘッド42を回転及び僅かに昇降する回転機構44と、を備えている。
Next, the component supply unit 4 is a unit that supplies the
電子部品供給トレイ45には、回路基板6に装着される予定の多数の電子部品8が、実装後の状態における下面、すなわち回路基板6に接合される電極部が形成された接合面を上側に向けて、回路基板6に装着される向きとは反対向きで載置されている。
The electronic
供給ヘッド42は、供給コレット421を、備えている。供給コレット421は、先端部に形成された吸引口を利用する吸着により電子部品8を保持して、保持した電子部品8をボンディングヘッド5に供給する。
The
なお、電子部品8は、LED(Light Emitting Diode)チップ、半導体レーザなどの半導体発光素子、パッケージされたIC(Integrated Circuit)、抵抗、コンデンサ、微細な半導体ベアチップなどの半導体、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ、又は、カメラモジュールなどの半導体以外の電子部品、の何れであってもよい。また、電子部品の電極部は、電子部品の電極パターンに金(Au)で形成された突起バンプがあってもよいし、電子部品によってはメッキバンプなどであってもよいし、電極パターン自体であってもよい。また、電子部品8の電極パターン及び回路基板6の電極パターンのどちらか一方に接合材のはんだ材が設けられていてもよい。また、回路基板6は、樹脂により形成された回路基板、又は、及びガラス及び半導体などの樹脂以外のシリコン又はセラミックの材料により形成された回路基板、の何れであってもよい。
The
そして、撮像部11は、装着部移動機構32によって移動される部品装着部31、特にボンディングヘッド5、の移動経路の真下に設置されている。撮像部11は、ボンディングヘッド5に保持された電子部品を(−Z)方向側から撮像し、撮像した情報を基に回路基板6に配置されている電極パターン位置に高精度に実装することが可能になる。
The
ここで、本発明の前記実施形態におけるボンディングヘッド5を、図2を参照しながらの全体構成について概略を説明する。
Here, the overall configuration of the
なお、図2は、本発明にかかる実施形態におけるボンディングヘッド5の概略的な正面図である。
FIG. 2 is a schematic front view of the
ヘッド昇降機構33の最下端にはシャフト35が位置し、シャフト35の下端にはヘッド支持部34が固定されている。ボンディングヘッド5は、ヘッド支持部34の下端に連結されている。ボンディングヘッド5は、図2のように、ボルト61によりヘッド支持部34の下部に固定されることにより、昇降機構33を介して上部の装着部移動機構32に取り付けられている。ボンディングヘッド5は、電子部品8を吸着し、加熱が可能な加熱電極を備えた矩形板状のガラスツール部51と、矩形冷却ブロック部52とによって構成されている。冷却ブロック部52は、上面がヘッド支持部34の下部に固定されており、上下方向に貫通して電子部品吸着流路521が中央部に設けられている。電子部品吸着流路521は、図示しない吸引装置と接続されている。ガラスツール部51は、冷却ブロック部52の下端面に固定されており、電子部品吸着流路521に連通しかつ上下方向に貫通して電子部品吸着穴514が中央部に設けられている。
A
ガラスツール部51と、冷却ブロック部52との連結については、接着層を用いるか、又は、ガラスツール部51の平坦性を利用した真空吸着を用いてもよい。
For the connection between the
前記構成を用い、冷却ブロック部52の電子部品吸着流路521につながるガラスツール部51の電子部品吸着穴514によって電子部品8を吸引し、電子部品8を吸引したボンディングヘッド5が、回路基板6に対して昇降機構33により相対的に昇降される。
Using the above-described configuration, the
図3にガラスツール部51と冷却ブロック部52との立体図を示す。
FIG. 3 shows a three-dimensional view of the
冷却ブロック部52には、横方向に空気を流すことで冷却する冷却ブロック冷却流路522と、ガラスツール部51を吸着保持するための上下方向沿いのガラスツール吸着流路523とが設けられており、上部のユニットであるヘッド支持部34と接続可能なように、複数のひ取付ネジ穴部524が設けられている。
The
ガラスツール部51の形状及び冷却ブロック部52に施されている電子部品吸着流路521、冷却ブロック冷却流路522、そして、ガラスツール吸着流路523については、後述にて最良の形態を例示しながら、詳細に説明する。
Regarding the shape of the
次に、図4を用い、本発明にかかる実施形態におけるガラスツール部51の詳細な説明を行う。
Next, the
ガラスツール部51は、電子部品8を保持する側とは反対側に配置されかつ冷却ブロック部52と接触される側の冷却ブロック接触部511と、加熱電極部512と、電子部品接触部513とが、上から下に積み重ねて構成されている。加熱電極部512は、冷却ブロック接触部511と電子部品接触部513とにて挟み込むように構成されている。電子部品接触部513の下面には、電子部品8を保持する。電子部品接触部513は第1のガラス部の一例として機能し、冷却ブロック接触部511は第2のガラス部の一例として機能する。
The
また、電子部品接触部513の厚みT1及び冷却ブロック接触部511の厚みT2とし、以下に、特徴を示しながら、説明する。
Further, the thickness T1 of the electronic
ガラスツール部51を構成する材料としては、たとえば、電子部品8を加熱する際に生じる熱膨張を抑えることができる石英ガラスを用いることができる。石英ガラスの熱膨張率は、セラミックで主要に用いられるアルミナ系のセラミックと比較すると、8.0×10−6/Kに対し、0.65×10−6/Kとなるため、膨張率は1/12となり、熱影響を極小化が可能である。実際、セラミックヒーター92を用いる場合は、セラミックヒーター厚み5mmに対し、加熱300℃時に約10μmほど伸びることから、同じ厚みで構成されたガラスツール部51を用いると、1μm以下の変動に抑えることが可能となる。
As a material constituting the
しかし、一方で、熱伝導性が悪いため、加熱電極部512の発熱を輻射することで電子部品8を加熱しなければならない課題があった。
However, on the other hand, since the thermal conductivity is poor, there is a problem that the
そのため、本発明にかかる実施形態にかかる電子部品装着装置は、以下のような構造を用いることで、前記課題を解決する。 Therefore, the electronic component mounting apparatus according to the embodiment of the present invention solves the above problem by using the following structure.
図4に示す構成図を用い、電子部品接触部513の厚みT1及び冷却ブロック接触部511の厚みT2について、最良の形態を以下に説明する。
The best mode of the thickness T1 of the electronic
電子部品接触部513の厚みT1は、電子部品8の加熱時の性能に最も重要な因子となる。
The thickness T1 of the electronic
ガラス材を用いる場合、加熱電極部512が発熱することによる熱膨張時の応力と加熱特性とを大きく損失しないように設計しなければならない。ガラスのヤング率を考慮し、300℃までの加熱昇温時の応力で電子部品接触部513が破損しないように電子部品接触部513の厚みT1を算出すると、0.2mm以上の厚みが必要になる。
When a glass material is used, it must be designed so as not to greatly lose the stress and heating characteristics at the time of thermal expansion caused by the
また、電子部品接触部513の厚みT1を厚くし過ぎると昇温性を大きく損なうため、本実施形態であるはんだ接合においては、1s以下で300℃程度の昇温性が不可欠になるため、2mm以下になるように構成されることが望ましい。このように、電子部品8を吸引する側の電子部品接触部513を薄く構成することで、加熱電極部512の輻射熱で電子部品8に対する高速昇温を行うことができる。
Further, if the thickness T1 of the electronic
また、冷却ブロック接触部511の厚みT2については、電子部品接触部513の厚みT1に対し、1.2倍以上の構成にすることが望ましい。これは、電子部品接触部513が加熱時に受ける応力を緩和するためであり、上部の冷却ブロック部52にて熱を奪われる速度が前記した1sで300℃に達するよう構成した場合を考慮し、熱膨張率からガラスの熱衝撃性を考慮して求めることができる。
In addition, the thickness T2 of the cooling
また、冷却ブロック接触部511の厚みT2を増す場合おいては、電子部品接触部513の応力に対し、十分な強度を確保できるが、冷却ブロック部の冷却性能を最大限に活かすためには、ガラス自体の熱伝導性が、1.4W/(m・K)程度であるため、電子部品接触部513の厚みT1の25倍以下であれば、冷却ブロック接触部511の冷却性能を確保できることになる。
Further, when the thickness T2 of the cooling
次に、図5を用いて、加熱電極部512の配線パターンについて立体図を用いて全体を説明する。
Next, the whole wiring pattern of the
ガラスツール部51を構成する加熱電極部512の配線パターンについては、図5に示すように、加熱時に電子部品8を吸着しながら実装することが可能なように電子部品吸着穴514を回避するように構成されている。言い換えれば、ガラスツール部51は、電子部品8を吸着する吸着穴514が配置された第1領域と、第1領域とは異なる領域でありかつ加熱電極部512の配線パターンが配置された第2領域とを有する。第1領域は、図6の冷却ブロック接触部511と電子部品接触部513のガラス接合部5121の面積Bの部分に相当する。また、第2領域は、図6の加熱電極部512自体、すなわち加熱電極部512の配線面積Aの部分に相当する。このように構成すれば、電子部品接触部513と冷却ブロック接触部511とのガラス材同士の接合強度が保てるように、十分な面積を確保できる形状が望ましい。
As for the wiring pattern of the
次に、図6を用いて、加熱電極部512の配線面積Aと、冷却ブロック接触部511と電子部品接触部513とのガラス接合部5121の面積Bとの関係について説明する。
Next, the relationship between the wiring area A of the
熱衝撃性を強く保つためには、加熱電極部512の配線面積Aが電子部品接触部513と冷却ブロック接触部511が焼結によって接合されているガラス接合部5121の断面積B以下になるように設計されるように構成するのが望ましい。すなわち、面積A≦面積Bとなるように構成されるのが望ましい。
In order to keep the thermal shock resistance strong, the wiring area A of the
加熱電極部512は、加熱時に配線パターンの長手方向に伸びるようになる。この伸びに対するガラスツール部51への応力を緩和するためには、一方向に電極が伸びる構造を採り、十分な応力緩和を行うために、前記したように面積を考慮することが望ましい。よって、前記構造を採ることで、加熱による破損は大きく抑制され、熱衝撃性を飛躍的に向上させることが可能となる。
The
また、冷却ブロック接触部511と電子部品接触部513とのガラス接合部5121については、真空下で行う加熱焼結にて接合されている焼結構造になっているのが望ましい。これは、同種材料を高強度に接合可能なためであり、形状加工に対し、残留的な応力を残しにくいためである。
Moreover, it is desirable that the glass
以下、図7〜図9を用いながら、本発明の実施形態における最も有効なボンディングヘッド5の形状と詳細構造とを説明する。
Hereinafter, the most effective shape and detailed structure of the
図7に示すのは、前述した立体図である。ガラスツール部51は、たとえば上方向に先細りの形状の雄型嵌合部515を上部に有している。冷却ブロック部52には、雄型嵌合部515の形状に応じた雌型嵌合部525がその下部に形成されている。すなわち、雄型嵌合部515は、X方向の中央部に、+Z方向(上方向)に突出した嵌合凸部515aをY方向沿いに延在して設ける一方、雌型嵌合部525には、X方向の中央部に、+Z方向(上方向)にくぼんだ嵌合凹部525aをY方向沿いに延在して設けている。嵌合凸部515aは嵌合凹部525aに嵌合可能で、かつ、嵌合状態でZ方向及びY方向沿いには移動可能であるが、X方向沿いには移動不可となっている。雄型嵌合部515は、雌型嵌合部525に設けられた吸着溝526(後述する図9参照)などで真空吸引され、雌型嵌合部525に固定されている。また、雄型嵌合部515と雌型嵌合部525との連結においては、真空吸着に代えて、接着層などを用いた構造でも良い。
FIG. 7 shows the above-described three-dimensional view. The
このような形状を採ることによって、熱膨張差がガラスツール部51に起きても、加熱電極部512の上部に位置する冷却ブロック接触部511のガラス厚みT2が厚いため、熱膨張が極力少なくなり、さらに、Z方向(上下方向)に逃げることが可能となるため、ガラスツール部51自体の熱膨張によるZ方向の応力に対して、加熱温度を高温に設定しても、破損しない構造を提供することができる。
By adopting such a shape, even if a difference in thermal expansion occurs in the
また、図7に示すように、嵌合凸部515aと嵌合凹部525aとの嵌合状態で、Y方向沿いには移動可能であるが、X方向沿いには移動不可となっている。このような構成のため、加熱電極部512の配線パターンの長手方向をY方向とすると、冷却ブロック部52にて、Y方向に規制されないようにすることができる。従って、加熱時にY方向にかかるガラスツール部51の伸びに対する応力が発生しにくくすることができて、ガラスツール部51が破損しない構造となる。
In addition, as shown in FIG. 7, in the fitted state of the fitting
図8においては、冷却ブロック部52に構成されている冷却ブロック冷却流路522及び電子部品吸着流路521を立体的に図示したものである。電子部品吸着流路521は、ガラスツール部51の電子部品吸着穴514と流路連結されることを示している。
In FIG. 8, the cooling block
図8に示すように、冷却ブロック冷却流路522は、中央部の電子部品吸着流路521の三方を囲むようにC字状に横方向にを配置している。このように構成することで、冷却ブロック部52の内部体積を減らし、冷却ブロック冷却流路522を長く確保できるため、冷却ブロック部52を全体的に冷却することが可能となり、より効率的に冷却できるようになる。前記した構造を採ることで、冷却ブロック部52をより小型にする構成が可能となる。
As shown in FIG. 8, the cooling block
また、図9においては、ガラスツール部51を吸着させる矩形の吸着溝526とガラスツール吸着流路523との経路を示し、ガラスツール部51に設けられた電子部品吸着穴514との相対的な位置を示している。矩形の吸着溝526は、雌型嵌合部525の下端面、すなわち嵌合凹部525aの底面に設けられて、ガラスツール吸着流路523を介して図示しない吸着装置と連結されている。
Further, in FIG. 9, a path between the
ガラスツール部51については、図9のように、冷却ブロック部52と接触する面51aを嵌合凸部515aの上面とすることで、冷却ブロック部52とガラスツール部51との合わさる面が研磨加工できる。このような構成のため、冷却ブロック部52と接触する面(嵌合凸部515aの上面)51aの平坦性を高い精度で保つことが可能となり、冷却ブロック部52とガラスツール部51との吸着力を向上する構造が可能となる。
As for the
この平坦性を有する面51aに対向する嵌合凹部525aの底面に、吸着溝526を細くかつ矩形枠状(ロの字)に設けることで、ガラスツール部51の保持力を保つことが可能となる。
The holding force of the
また、冷却ブロック部52に吸着溝526などを設け、冷却ブロック部52とガラスツール部51とを吸着保持する構造の場合においては、電子部品8のサイズ又は品種に応じて、大きさ又は電子部品吸着穴514の位置又は個数などが異なるガラスツール部51と交換する構造とすることが可能となり、交換の際の位置合わせなどを簡単にすることができる。
Further, in the case where the
以上が、ボンディングヘッド5の詳細構成となる。
The detailed configuration of the
以上のような実装動作を含め、必要な全ての電子部品8が回路基板6に装着されると、装着動作は終了する。
When all the necessary
なお、前記の平行などの数学的用語は、厳密に平行な場合以外に、それらの機能を達成する上で支障のない限りでほぼ平行などの場合も含む。 It should be noted that the mathematical terms such as parallel include cases where the term is substantially parallel as long as there is no hindrance in achieving these functions, in addition to the case where the terms are strictly parallel.
もちろん、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
本発明の実施形態によれば、ボンディングヘッド5の先端に加熱電極部512を有するガラスツール部51を設け、電子部品8を吸引する側の電子部品接触部513を薄く構成することで、加熱電極部512の輻射熱で高速昇温を行うことができる。一方、冷却ブロック部52と連結する面を持つ冷却ブロック接触部511の厚みT2を、電子部品8を吸引する電子部品接触部513の厚みT1よりも厚くすることで、冷却性能及びガラスの熱衝撃性を向上させる構造を備えることができる。
According to the embodiment of the present invention, the
このように構成すれば、ガラスツール部51の熱膨張及び冷却ブロックへの熱の逃げを抑制することが可能になる。すなわち、はんだ接合などに求められる急速加熱及び急速冷却のプロセス時の熱膨張変動を小さくすることができて、接合の安定化を図ると共に、ボンディングヘッド5の小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができる。
If comprised in this way, it will become possible to suppress the thermal expansion of the
すなわち、前記した構成により、ツール先端部の熱膨張を抑え、高速加熱及び冷却による熱衝撃性の向上と機構の単純化によるボンディングヘッド5の小型化を両立し、生産性向上を提供することができる。
That is, with the above-described configuration, it is possible to suppress the thermal expansion of the tool tip, improve both thermal shock resistance by high-speed heating and cooling, and reduce the size of the
また、前記構成のボンディングヘッド5を用いれば、電子部品8の接合時のバンプつぶれを抑制し、良好な接合を提供することが可能になり、同時にボンディングヘッド5の軽量化による生産性の向上を図ることが可能となる。
In addition, if the
言い換えれば、加熱電極部512を用いた前記構成のガラスツール部51を有する電子部品ボンディングヘッド5を提供することで、電子部品8の大きさなどに依存せず、接合時のヘッド加熱の熱膨張を極小化することが可能となり、非常に長く品質を保持しながら安定的な接合を提供することができる。
In other words, by providing the electronic
従って、本発明の実施形態にかかるボンディングヘッド、電子部品装着装置、及びボンディングヘッドの製造方法は、より質の高い接合を行うことが可能であり、たとえば電子部品を回路基板に装着するために有用である。 Therefore, the bonding head, the electronic component mounting apparatus, and the bonding head manufacturing method according to the embodiment of the present invention can perform higher-quality bonding, and are useful, for example, for mounting an electronic component on a circuit board. It is.
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。 In addition, it can be made to show the effect which each has by combining arbitrary embodiment or modification of the said various embodiment or modification suitably. In addition, combinations of the embodiments, combinations of the examples, or combinations of the embodiments and examples are possible, and combinations of features in different embodiments or examples are also possible.
本発明にかかる電子部品ボンディングヘッドは、小型化を実現することが可能となり、同時に、生産性を大きく向上させることができて、半導体発光素子、他の半導体ベアチップ、さらには他の種類の電子部品において、はんだを溶融することにより接合することが可能なため、回路基板に装着する電子部品装着装置に利用可能である。 The electronic component bonding head according to the present invention can achieve downsizing, and at the same time, can greatly improve productivity, and can produce semiconductor light emitting devices, other semiconductor bare chips, and other types of electronic components. 1 can be joined by melting solder, and can be used for an electronic component mounting apparatus mounted on a circuit board.
1 電子部品装着装置
2 基板保持部
21 ステージ
22 ステージ移動機構
3 部品装着ユニット
31 部品装着部
32 装着部移動機構
33 昇降機構
34 ヘッド支持部
35 シャフト
4 部品供給部
41 部品配置部
42 供給ヘッド
421 供給コレット
43 供給ヘッド移動機構
44 回転機構
45 電子部品供給トレイ
5 ボンディングヘッド
51 ガラスツール部
51a 冷却ブロック部と接触する面
511 冷却ブロック接触部
512 加熱電極部
5121 ガラス接合部
513 電子部品接触部
514 電子部品吸着穴
515 雄型嵌合部
515a 嵌合凸部
52 冷却ブロック部
521 電子部品吸着流路
522 冷却ブロック冷却流路
523 ガラスツール吸着流路
524 取付ネジ穴部
525 雌型嵌合部
525a 嵌合凹部
526 吸着溝
6 回路基板
61 ボルト
8 電子部品
91 冷却ブロック部
92 セラミックヒーター
93 セラミックヒーター加熱部
94 セラミックヒーター配線部
10 制御部
11 撮像部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic component mounting apparatus 2 Board | substrate holding |
Claims (4)
前記ガラスツール部を冷却する冷却ブロック部とを備える電子部品ボンディングヘッドであって、
前記ガラスツール部は、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側の第1のガラス部と、
前記加熱電極部に対し、前記電子部品を保持する側とは反対側に配置して冷却ブロック部と接続される第2のガラス部とを有し、
前記第1のガラス部の厚みが0.2〜2mmであり、
前記第2のガラス部の厚みが、前記第1のガラス部の前記厚みの1.2〜25倍である、
電子部品ボンディングヘッド。 A glass tool part having a heating electrode part for heating an electronic component;
An electronic component bonding head comprising a cooling block portion for cooling the glass tool portion,
The glass tool part is
A first glass portion on the side holding the electronic component with respect to the heating electrode portion;
With respect to the heating electrode part, a second glass part disposed on the side opposite to the side holding the electronic component and connected to the cooling block part,
The thickness of the first glass part is 0.2 to 2 mm,
The thickness of the second glass part is 1.2 to 25 times the thickness of the first glass part.
Electronic component bonding head.
請求項1に記載の電子部品ボンディングヘッド。 The wiring pattern of the heating electrode part configured in the glass tool part is arranged so as to avoid a suction hole that sucks the electronic component,
The electronic component bonding head according to claim 1.
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