特開 2024-137735 実装ツールおよび実装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137735

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】実装ツールおよび実装装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311T

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024020398

(22)【出願日】2024-02-14

(31)【優先権主張番号】P 2023048708

(32)【優先日】2023-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000002428

【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(72)【発明者】

【氏名】楠部 善弘

【テーマコード（参考）】

5F044

【Ｆターム（参考）】

5F044KK02

5F044LL01

5F044LL04

5F044PP16

5F044PP17

5F044QQ01

(57)【要約】

【課題】異なるサイズの電子部品であっても実装ツールの形状を変えずに使用でき、基板に実装する際の気泡の残留を低減できる実装ツール及び実装装置を提供する。
【解決手段】実施形態の実装ツール３１は、電子部品２の相反する一対の外縁よりも内側を保持する保持面３１１ａを有する保持部３１１と、保持面３１１ａの外縁よりも外側に突出することにより電子部品２における保持面３１１ａに保持されていないオーバーハング部２ｃに対し、離隔して対向する対向面３１２ａを有する拡張部３１２と、保持面３１１ａに設けられた第１の開口３１３と、対向面３１２ａに設けられた第２の開口３１５と、第１の開口３１３に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより保持面３１１ａに電子部品２を吸引して保持する第１の通気路３１４と、第２の開口３１５に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより対向面３１２ａに対向する電子部品２のオーバーハング部２ｃを吸引する第２の通気路３１６と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形の電子部品を基板に実装する実装ツールであって、
前記電子部品の相反する一対の外縁よりも内側を保持する保持面を有する保持部と、
前記保持部における前記保持面の外縁よりも外側に突出することにより前記電子部品における前記保持面に保持されていないオーバーハング部に対し、離隔して対向する対向面を有する拡張部と、
前記保持面に設けられた第１の開口と、
前記対向面に設けられた第２の開口と、
前記第１の開口に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより前記保持面に前記電子部品を吸引して保持する第１の通気路と、
前記第２の開口に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより前記対向面に対向する前記電子部品の前記オーバーハング部を吸引する第２の通気路と、
を有することを特徴とする実装ツール。

【請求項2】

前記対向面は、前記第２の通気路の負圧により吸引された前記電子部品に非接触で対向することを特徴とする請求項１記載の実装ツール。

【請求項3】

前記保持面は平坦面であることを特徴とする請求項１記載の実装ツール。

【請求項4】

前記保持面は曲面であることを特徴とする請求項１記載の実装ツール。

【請求項5】

前記第２の開口は、前記拡張部に設けられた線状の溝であることを特徴とする請求項１記載の実装ツール。

【請求項6】

前記線状の溝は、前記保持部を囲む枠状であることを特徴とする請求項５記載の実装ツール。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかの実装ツールを、実装対象に前記電子部品が接離する方向に移動させるツール移動機構と、
前記第１の通気路に対する負圧の有無を切り替える第１の切替部と、
前記第２の通気路に対する負圧の有無を切り替える第２の切替部と、
を有することを特徴とする実装装置。

【請求項8】

前記第２の通気路に対する負圧を調整する調整部を有することを特徴とする請求項７記載の実装装置。

【請求項9】

前記基板に対する前記実装ツールの接触を検知する検知部を有し、
前記検知部により接触を検知した場合に、
前記第１の切替部が前記第１の通気路の負圧を停止した後、前記第２の切替部が前記第２の通気路の負圧を維持したままの状態で、前記ツール移動機構が前記電子部品を離脱させることを特徴とする請求項７記載の実装装置。

【請求項10】

前記実装ツールに対する接触を検知する検知部を有し、
前記検知部により接触を検知した場合に、前記第１の切替部が前記第１の通気路の負圧を停止した後、前記第２の切替部が前記第２の通気路の負圧を停止して、前記ツール移動機構が前記電子部品を離脱させることを特徴とする請求項７記載の実装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、実装ツールおよび実装装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ロジック、メモリ、画像センサなどの半導体素子である電子部品を、基板に実装する際には、半導体素子が形成されたウエーハを、切断することにより個片化したチップとする。そして、このチップを一つずつピックアップし、基板へ移送して実装することが行われている。

【0003】

このような電子部品の実装において、電子部品と基板との間に気泡が残留する場合がある。電子部品と基板との間に気泡が存在すると、接続不良、強度不足となり、実装不良につながる。これに対処するため、電子部品を実装する際に、基板に対して圧着する実装ツールにおいて、電子部品を曲面に倣うように湾曲させて保持し、電子部品の一部を基板に接触させてから、弾性体で押圧することにより、電子部品と基板との間の気体を押し出すように実装することが行われていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３－２０３９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、電子部品の湾曲の形状は、電子部品のサイズによって異なるため、上記のように曲面に倣うように電子部品を湾曲させる場合には、電子部品に合わせて曲面の形状が異なる実装ツールを用意しなければならない。

【0006】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異なるサイズの電子部品であっても実装ツールの形状を変えることなく使用でき、基板に実装する際の気泡の残留を低減できる実装ツール及び実装装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態は、矩形の電子部品を基板に実装する実装ツールであって、前記電子部品の相反する一対の外縁よりも内側を保持する保持面を有する保持部と、前記保持部における前記保持面の外縁よりも外側に突出することにより前記電子部品における前記保持面に保持されていないオーバーハング部に対し、離隔して対向する対向面を有する拡張部と、前記保持面に設けられた第１の開口と、前記対向面に設けられた第２の開口と、前記第１の開口に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより前記保持面に前記電子部品を吸引して保持する第１の通気路と、前記第２の開口に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより前記対向面に対向する前記電子部品の前記オーバーハング部を吸引する第２の通気路と、を有する。

【0008】

実施形態の実装装置は、前記実装ツールを、実装対象に前記電子部品が接離する方向に移動させるツール移動機構と、前記第１の通気路に対する負圧の有無を切り替える第１の切替部と、前記第２の通気路に対する負圧の有無を切り替える第２の切替部と、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の実装ツール及び実装装置によれば、異なるサイズの電子部品であっても実装ツールの形状を変えることなく使用でき、基板に実装する際の気泡の残留を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の実装装置を示す正面図である。

【図2】実施形態の実装装置を示す平面図である。

【図3】実施形態の実装ツールを示す側面図（Ａ）、底面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。

【図4】実施形態の制御装置の機能ブロック図である。

【図5】実施形態の電子部品を実装する手順を示すフローチャートである。

【図6】実施形態の電子部品の実装態様を示す説明図である。

【図7】従来の実装ツールによる電子部品の吸引を示す断面図（Ａ）、電子部品の基板への接触を示す断面図（Ｂ）である。

【図8】実験に用いた電子部品を示す平面図（Ａ）、実装ツールを示す側面図（Ｂ）である。

【図9】実験による電子部品の変形を示すグラフである。

【図10】実験による電子部品の変形を示すグラフである。

【図11】実験による電子部品の変形を示すグラフである。

【図12】第１の開口を溝とした実装ツールの変形例を示す底面図である。

【図13】保持面を曲面とした実装ツールの変形例を示す側面図である。

【図14】保持面が電子部品の被保持面に接していない部分が生じた場合を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施形態の実装装置について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式図であって、各部のサイズ、比率等は、理解を容易にするために誇張している部分を含んでいる。図１及び図２に示すように、実装装置１は、供給装置１０、ピックアップ装置２０、搭載装置３０、制御装置５０を備え、矩形の電子部品２をピックアップ装置２０によって供給装置１０からピックアップして搭載装置３０へと受け渡し、搭載装置３０によって、基板ステージ６０に支持された基板Ｗに実装する装置である。矩形の電子部品２とは、矩形の面で構成された直方体形状の電子部品２である。電子部品２は、例えば、チップ状の部品である。本実施形態では、電子部品２は、ウエーハを個片に分割した半導体チップであり、直方体形状の板体である。

【0012】

［供給装置］
供給装置１０は、電子部品２をピックアップ装置２０へと供給する装置である。供給装置１０は、ピックアップ対象の電子部品２を供給位置Ｐ１に移動させる。供給位置Ｐ１とは、ピックアップ装置２０が、ピックアップ対象となる電子部品２をピックアップする位置である。供給装置１０は、電子部品２が貼り付けられたシート１１を支持する供給ステージ１２、供給ステージ１２を移動させるステージ移動機構１３を備える。ステージ移動機構１３は、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構である。

【0013】

電子部品２が貼り付けられたシート１１は、ここでは、図示しないウエーハリングに貼り付けられた粘着性を有するウエーハシートである。シート１１上には複数の電子部品２がマトリクス（行列）状に配置されている。本実施形態では、電子部品２は、機能面が上方に露出したフェイスアップ状態で配置されている。

【0014】

供給ステージ１２は、シート１１が貼り付けられたウエーハリングを水平に支持する台である。つまり、電子部品２が貼り付けられたシート１１を、ウエーハリングを介して支持する。供給ステージ１２は、ステージ移動機構１３によって、水平方向に移動可能に設けられている。シート１１は供給ステージ１２とともに水平に支持されているため、シート１１及び当該シート１１に載せられた電子部品２もまた、水平方向に移動可能に設けられている。これにより、供給装置１０は、複数の電子部品２のうちピックアップ対象となる電子部品２を、供給位置Ｐ１に移動させて位置付けることができる。

【0015】

なお、図１及び図２に示すように、水平方向のうち、供給装置１０と搭載装置３０が並ぶ方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向という。また、シート１１の平面に直交する方向をＺ方向または上下方向という。上方向とは、シート１１の平面を境界として電子部品２が載せられている側の方向であり、下方向とは、シート１１の平面を境界として電子部品２が載せられていない側の方向である。

【0016】

［ピックアップ装置］
ピックアップ装置２０は、供給装置１０から電子部品２をピックアップし、ピックアップした電子部品２を搭載装置３０に受け渡す中継装置である。このピックアップ装置２０は、ピックアップノズル２１と、ノズル移動機構２２と、方向転換部２３と、突き上げピン２４とを備える。

【0017】

ピックアップノズル２１は、電子部品２を保持し、また保持状態を解除して電子部品２を解放する筒状の吸着ノズルである。ピックアップノズル２１は、その先端の吸着面に開口するノズル孔を有する。ノズル孔は真空ポンプ等の負圧発生装置（図示しない）と連通しており、当該装置が負圧を発生させることによって、ノズル孔で電子部品２を吸引して保持する。また、負圧発生装置が負圧を解除することで、ピックアップノズル２１から電子部品２を解放する。

【0018】

ノズル移動機構２２は、供給位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間でピックアップノズル２１を往復移動させ、また、供給位置Ｐ１及び受け渡し位置Ｐ２で昇降させる機構である。具体的には、ノズル移動機構２２は、スライド機構２２１、昇降機構２２２を備える。なお、受け渡し位置Ｐ２とは、ピックアップ装置２０が、供給位置Ｐ１でピックアップした電子部品２を後述する受取部として機能する実装ツール３１に受け渡す位置である。

【0019】

供給位置Ｐ１及び受け渡し位置Ｐ２は、主に水平方向（ＸＹ方向）の位置を意味し、必ずしも上下方向（Ｚ方向）の位置を意味するものではない。また、Ｚ方向の位置（高さ）を意味する場合であっても、その高さには所定の幅があるものとする。所定の幅には、電子部品２の受け渡しの際の、電子部品２の厚み、電子部品２を突き上げる距離、電子部品２を吸着可能な距離などが含まれる。

【0020】

スライド機構２２１は、ピックアップノズル２１を供給位置Ｐ１と受け渡し位置Ｐ２との間で往復移動させる。ここでは、スライド機構２２１は、Ｘ方向と平行に延び、支持フレーム２２１ａに固定されたレール２２１ｂと、レール２２１ｂ上を走行するスライダ２２１ｃとを有する。スライダ２２１ｃは、不図示の回転モータにより駆動されるボールねじ、リニアモータ等により駆動される。

【0021】

昇降機構２２２は、ピックアップノズル２１を上下方向に移動させる。具体的には、昇降機構２２２は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、ピックアップノズル２１がＺ方向に沿って昇降する。この昇降機構２２２は、スライド機構２２１のスライダ２２１ｃに取り付けられている。

【0022】

方向転換部２３は、ピックアップノズル２１とノズル移動機構２２の間に設けられている。方向転換部２３は、ここでは、ピックアップノズル２１の向きを変更するモータ等の駆動源、ボールベアリング等の回転ガイドを含んでなるアクチュエータである。向きを変更するとは、上下方向に０°～１８０°回転させることである。例えば、吸着面を供給ステージ１２へと下に向けたピックアップノズル２１が供給位置Ｐ１で電子部品２を吸引して保持する。その後、方向転換部２３は、吸着面が上に向くようにピックアップノズル２１の向きを変更する。この時、回転角度は１８０°である。

【0023】

突き上げピン２４は、供給位置Ｐ１で、供給装置１０のシート１１の下方に設けられている。突き上げピン２４は、先端の尖った針状の部材である。突き上げピン２４は、長さ方向がＺ方向に平行になるようにバックアップ体２４１の内部に設けられている。

【0024】

バックアップ体２４１は、突き上げピン２４をその内部から進出またはその内部へと退避させる駆動機構を有する。この進出または退避は、上下方向に行われる。この駆動機構は、例えば、エアシリンダやカム機構によって駆動される機構である。また、バックアップ体２４１は、図示しない負圧回路が接続され。シート１１を吸引して保持する。

【0025】

［搭載装置］
搭載装置３０は、ピックアップ装置２０から受け取った電子部品２を実装位置Ｐ３まで搬送し、基板Ｗに実装する装置である。実装位置Ｐ３とは、電子部品２を基板Ｗに実装する位置である。搭載装置３０は、実装ツール３１、ツール移動機構３２を有する。

【0026】

［実装ツール］
実装ツール３１は、受け渡し位置Ｐ２でピックアップノズル２１から電子部品２を受け取る受取部としての機能を有し、また当該電子部品２を実装位置Ｐ３で基板Ｗに実装する部材である。実装ツール３１は、電子部品２を、不図示の負圧回路による負圧によって吸引して保持し、また実装後は負圧を解除して電子部品２を解放する。具体的には、実装ツール３１は、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、直方体形状であり、保持部３１１、拡張部３１２を有する。なお、図３（Ａ）は、実装ツール３１が電子部品２を吸引して保持している様子を示す側面図である。図３（Ｂ）はその底面図、図３（Ｃ）はその断面図である。

【0027】

（保持部）
保持部３１１は、電子部品２に相似する直方体形状の板体である。保持部３１１は、電子部品２を保持する保持面３１１ａを有する。保持面３１１ａは、保持部３１１の底面に構成された平坦面である。

【0028】

保持面３１１ａは、電子部品２よりもサイズが小さい。すなわち、保持面３１１ａは、電子部品２の保持される被保持面２ａ（本実施形態では、電子部品２の機能面である上面）よりもサイズが小さい。これにより、保持面３１１ａは、供給位置Ｐ１に位置付けられた電子部品２の外縁２ｂよりも内側を保持する。つまり、保持部３１１は、保持面３１１ａの外縁３１１ｂが、電子部品２の外縁２ｂよりも内側となるように、電子部品２を保持する。この時、保持部３１１は、少なくとも電子部品２の相反する一対の外縁２ｂよりも内側を保持すればよい。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、保持部３１１は、保持面３１１ａの外縁３１１ｂの全周が、電子部品２の外縁２ｂの全周よりも内側となるように、電子部品２を保持する。なお、図３（Ｂ）において、電子部品２を点線で示す。

【0029】

このように、保持部３１１は、電子部品２の外縁２ｂよりも内側を保持するため、電子部品２は、被保持面２ａが保持面３１１ａに重ならないことにより、保持面３１１ａの外縁３１１ｂから突出する部分が生じる。この突出する部分を、オーバーハング部２ｃと呼ぶ。

【0030】

保持部３１１が電子部品２の実装時の圧力では弾性変形しないように、実装ツール３１は硬質な材料で形成されていることが好ましい。本実施形態の保持面３１１ａは、矩形（長方形、正方形を含む）であるが、上記のように電子部品２を保持できる形状であればよい。

【0031】

（拡張部）
拡張部３１２は、保持部３１１における保持面３１１ａの外縁３１１ｂよりも外側に突出することにより、電子部品２におけるオーバーハング部２ｃに離隔して対向する部分を有する。本実施形態の拡張部３１２は、保持部３１１の上面に設けられた矩形の板体である。拡張部３１２のオーバーハング部２ｃに対向する面が対向面３１２ａである。対向面３１２ａは、オーバーハング部２ｃに対向する部分があればよく、全面が対向している必要はない。

【0032】

さらに、実装ツール３１は、第１の開口３１３、第１の通気路３１４、第２の開口３１５、第２の通気路３１６を有する。第１の開口３１３は、保持面３１１ａに設けられた孔である。第１の開口３１３は、保持面３１１ａに複数設けられている。複数の第１の開口３１３は、図３（Ｂ）に示すように、マトリクス状に並んでいる。

【0033】

第１の通気路３１４は、第１の開口３１３に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより、保持面３１１ａに電子部品２を吸引して保持する。図３（Ｃ）に示すように、第１の通気路３１４には、負圧を発生させる真空ポンプ等の負圧発生装置４００が、配管４１０及び切替部４２０を介して連通している。切替部４２０は、第１の通気路３１４に対する負圧の有無を切り替える第１の切替部として機能するバルブである。

【0034】

第２の開口３１５は、対向面３１２ａに設けられた線状の溝である。第２の開口３１５は、保持部３１１を囲む矩形の枠状である。第２の開口３１５は、電子部品２のオーバーハング部２ｃに対向している。

【0035】

第２の通気路３１６は、第２の開口３１５に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより、対向面３１２ａに対向するオーバーハング部２ｃを吸引する。これにより、電子部品２の周縁部のオーバーハング部２ｃが反って変形する。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）のＡ－Ａ矢視断面図で、電子部品２が吸引されて保持面３１１ａに接する部分が平坦に保持され、オーバーハング部２ｃが変形している様子を示す。第２の通気路３１６は、第２の開口３１５の一対の辺の中央に設けられている。第２の通気路３１６には、負圧を発生させる負圧発生装置４００が、配管４３０及び調整部４４０を介して連通している。調整部４４０は、第２の通気路３１６に対する負圧の有無を切り替える第２の切替部として機能するとともに、排気による吸引力を調整する調整部として機能するバルブである。

【0036】

［ツール移動機構］
ツール移動機構３２は、実装ツール３１を受け渡し位置Ｐ２と実装位置Ｐ３との間で往復移動させ、受け渡し位置Ｐ２と実装位置Ｐ３で昇降させる。ツール移動機構３２は、スライド機構３２１、昇降機構３２２を有する。

【0037】

スライド機構３２１は、実装ツール３１を受け渡し位置Ｐ２と実装位置Ｐ３との間で往復移動させる。ここでは、スライド機構３２１は、Ｘ方向と平行に延び、支持フレーム３２１ａに固定された２本のレール３２１ｂと、レール３２１ｂ上を走行するスライダ３２１ｃとを有する。なお、図示はしないが、スライド機構３２１は、実装ツール３１をＹ方向にスライド移動させるスライド機構を有している。このスライド機構も、Ｙ方向のレールとレールを走行するスライダによって構成できる。

【0038】

昇降機構３２２は、実装ツール３１が着脱可能に設けられたアームを駆動することにより、実装ツール３１を上下方向に移動させる。具体的には、昇降機構３２２は、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構を用いることができる。すなわち、サーボモータの駆動により、実装ツール３１がＺ方向に沿って昇降する。さらに、昇降機構３２２には、実装ツール３１の基板Ｗに対する接触を検知する検知部３２２ａが設けられている。検知部３２２ａとしては、歪ゲージやピエゾ素子などの荷重センサを用いることができる。

【0039】

基板ステージ６０は、電子部品２を実装するための基板Ｗを支持する台である。基板ステージ６０は、ステージ移動機構６１に設けられている。ステージ移動機構６１は、基板ステージ６０をＸＹ平面上でスライド移動させ、基板Ｗにおける電子部品２の実装位置Ｐ３に合わせる移動機構である。ステージ移動機構６１は、例えば、サーボモータによって駆動されるボールねじ機構である。

【0040】

［制御装置］
制御装置５０は、供給装置１０、ピックアップ装置２０、搭載装置３０、基板ステージ６０の起動、停止、速度、動作タイミング等を制御する。すなわち、制御装置５０は、実装装置１の制御装置である。制御装置５０は、例えば、専用の電子回路又は所定のプログラムで動作するコンピュータ等によって実現できる。制御装置５０には、オペレータが制御に必要な指示や情報を入力する入力装置、装置の状態を確認するための出力装置が接続されている。入力装置は、スイッチ、タッチパネル、キーボード、マウスなどを用いることができる。出力装置は、液晶、有機ＥＬなどの表示部を用いることができる。

【0041】

図４は、制御装置５０の機能ブロック図である。制御装置５０は、供給装置制御部５１、突き上げピン制御部５２、ピックアップノズル制御部５３、実装ツール制御部５４、基板ステージ制御部５６、記憶部５７を有している。

【0042】

供給装置制御部５１は、供給ステージ１２の移動を制御する。すなわち、シート１１に載せられたピックアップ対象となる電子部品２の移動を制御する。突き上げピン制御部５２は、突き上げピン２４の移動を制御する。

【0043】

ピックアップノズル制御部５３は、ピックアップノズル２１の移動、すなわちノズル移動機構２２及び方向転換部２３の動作を制御する。また、ピックアップノズル制御部５３は、ノズル孔と連通した負圧発生装置を制御し、電子部品２の保持及び解放を制御する。

【0044】

実装ツール制御部５４は、実装ツール３１の移動、すなわちツール移動機構３２の動作を制御する。また、実装ツール制御部５４は、実装ツール３１の第１の通気路３１４及び第２の通気路３１６と連通した負圧発生装置４００、切替部４２０、調整部４４０を制御し、第１の開口３１３、第２の開口３１５の負圧の有無、第２の開口３１５の吸引圧の調整をすることにより、電子部品２の保持及び解放、反りを制御する。また、実装ツール制御部５４は、検知部３２２ａによる接触検知に応じて、第１の通気路３１４及び第２の通気路３１６の負圧の有無の切り替えを制御する。基板ステージ制御部５６は、基板ステージ６０の移動、すなわちステージ移動機構６１の動作を制御する。

【0045】

記憶部５７は、ＨＤＤまたはＳＳＤなどの記録媒体である。記憶部５７には、実装装置１の動作に必要なデータ、プログラムが予め記憶され、また、実装装置１の動作に必要なデータを記憶する。この必要なデータとは、例えば、供給位置Ｐ１、受け渡し位置Ｐ２、実装位置Ｐ３の位置座標、各移動機構の位置座標である。上述の各移動機構は、これらの座標に基づいて各構成の移動制御を行う。また、記憶部５７には、実装ツール３１の第１の通気路３１４、第２の通気路３１６の負圧の有無を切り替えるタイミング、負圧による吸引圧が記憶されている。

【0046】

［動作］
以上のような実装装置１の動作を説明する。まず、ピックアップ装置２０は、供給装置１０から電子部品２をピックアップし、当該電子部品２を搭載装置３０に受け渡す。つまり、ピックアップ装置２０によって、ピックアップノズル２１を突き上げピン２４が位置する供給位置Ｐ１に移動させ、ピックアップノズル２１のノズル孔と突き上げピン２４を対向させる。

【0047】

一方、供給装置１０は、供給ステージ１２を移動させ、供給位置Ｐ１にピックアップ対象の電子部品２を位置させる。この後、ピックアップ装置２０は、ピックアップノズル２１を下降させて吸着面を供給位置Ｐ１の電子部品２に当接させて電子部品２を吸着する。次いで、ピックアップノズル２１は、電子部品２を保持したまま上昇しつつ、電子部品２を突き上げピン２４が突き上げることによって、電子部品２をシート１１から剥がしながらピックアップする。

【0048】

ピックアップ装置２０は、方向転換部２３によって、ピックアップノズル２１を反転させる。すなわち、ピックアップノズル２１の向きを上下方向に１８０°回転させ、ピックアップノズル２１の吸着面を上方へ向ける。なお、反転動作は供給位置Ｐ１から受け渡し位置Ｐ２までの間のどの地点で行われてもよい。

【0049】

ピックアップ装置２０は、ノズル移動機構２２によって、受け渡し位置Ｐ２にピックアップした電子部品２を移動させる。搭載装置３０の実装ツール３１は、ツール移動機構３２によって、受け渡し位置Ｐ２に移動して待機して、電子部品２を介してピックアップノズル２１のノズル孔と、実装ツール３１の保持面３１１ａが対向する。

【0050】

そして、受け渡し位置Ｐ２に位置したピックアップノズル２１に向けて実装ツール３１が下降して、切替部４２０が実装ツール３１の第１の通気路３１４に負圧を作用させて、第１の開口３１３に働く負圧によって保持面３１１ａに電子部品２を吸引保持した後、ピックアップノズル２１が負圧を解除する。これにより、ピックアップノズル２１から実装ツール３１へと電子部品２が受け渡される。

【0051】

この後、実装ツール３１は、実装位置Ｐ３へと移動し、電子部品２を基板Ｗに実装する。この実装動作を、図５のフローチャート、図６の動作説明図を参照して説明する。まず、実装ツール３１が実装位置Ｐ３に移動して、図６（Ａ）に示すように、実装ツール３１に保持された電子部品２が、基板Ｗに対向する（ステップＳ０１）。このとき、調整部４４０が、実装ツール３１の第２の通気路３１６に負圧を作用させ、第２の開口３１５に働く負圧によって、電子部品２のオーバーハング部２ｃが吸引されるので、電子部品２の周縁部が変形する。つまり、電子部品２の周縁部が、吸引される方向に向かって反る。本実施形態では、電子部品２の周縁部の上から、第２の開口３１５が吸引しているため、電子部品２の周縁部が上側に向かって反る。そして、実装ツール３１が下降して、電子部品２を基板Ｗに接近させる（ステップＳ０２）。

【0052】

図６（Ｂ）に示すように電子部品２が基板Ｗに接触したことを、検知部３２２ａが検知すると（ステップＳ０３のＹＥＳ）、実装ツール３１が下降を停止する（ステップＳ０４）。電子部品２は、保持面３１１ａによって押圧される部分は基板Ｗに圧着されるが、第２の通気路３１６の負圧により反った部分は、基板Ｗに圧着されない。つまり、上側に沿った電子部品２の周縁部は基板Ｗに圧着されない。

【0053】

そして、図６（Ｃ）に示すように、切替部４２０が第１の通気路３１４の負圧を停止する（ステップＳ０５）。さらに、図６（Ｄ）に示すように、実装ツール３１が上昇して、電子部品２を残して基板Ｗから退避する（ステップＳ０６）。すると、電子部品２のオーバーハング部２ｃへの吸引力が働かなくなり、電子部品２の反った周縁部が外側に向かって、徐々に基板Ｗの平坦面に倣うので、気泡が外側に排除されて基板Ｗに実装される。

【0054】

例えば、図７に示すように、従来の実装ツールＴの場合、電子部品２の水平方向の長さと実装ツールＴの接触面の水平方向の長さは同じである。吸引孔Ｈは実装ツールＴの接触面の中央に形成されているため、電子部品２を吸着保持する位置は、電子部品２の中心付近となる。この状態で、図７（Ａ）に示すように、実装ツールＴが電子部品２を吸引保持すると、電子部品２の周縁部は吸引作用が働かないため、実装ツールＴの接触面の周縁部と電子部品２の周縁部との間に隙間ができる。つまり、電子部品２の中心の吸引部分を支点に、周縁部が垂れ下がるように下側に反る形となる。

【0055】

この状態で、図７（Ｂ）に示すように、実装ツールＴを下降させて、基板Ｗに実装しようとすると、電子部品２の周縁部が先に基板Ｗに接する。そして、実装ツールＴが、電子部品２をさらに基板Ｗに押し込むことにより、電子部品２の周縁部以外の部分が基板Ｗに接する。しかし、この場合、電子部品２の周縁部が先に基板Ｗに接することで、電子部品２の周縁部以外の部分と基板Ｗとの間に空間ができる。このような空間ができると、その空間に空気が入り込み易い状態となる。この状態で、実装ツールＴが基板Ｗを押し込んで、電子部品２の周縁部以外の場所を基板Ｗに接触させると、気泡が存在した状態で接合されてしまう。実装ツールＴで押し込んだとしても、電子部品２の周縁部が先に接合されているため、気泡は逃げる場所が無い。つまり、気泡が残留して、接合不良となる。

【0056】

このように、基板Ｗに対して、電子部品２の周縁部が先に接触及び接合することは、気泡が取り込まれた状態で接合することになる。一方、本実施形態では、電子部品２の周縁部を上向きに反るように、実装ツールＴで保持し、その状態で、電子部品２の周縁部以外の平坦面を、基板Ｗに対して接触及び接合させる。これにより、電子部品２及び基板Ｗは、平坦面同士が接合するため、気泡が入る隙間ができ難く、気泡が残留することが抑制される。

【0057】

また、実装ツールＴの接触面が下に凸となっている、蒲鉾形となっているなどによって、中央が隆起している場合には、実装ツールＴの接触面は、電子部品２の周縁部よりも中央に先に接触して吸引保持する。この場合にも、電子部品２の中心の吸引部分を支点に、周縁部が垂れ下がるように下側に反る形となるので、電子部品２の周縁部が基板Ｗに先に接合され、気泡は逃げる場所が無くなり、気泡が残留して接合不良となる。

【0058】

さらに、実装ツールＴの平坦な接触面の周縁部にも吸引孔Ｈを設けると、電子部品２の周縁部の垂れ下がりを防ぐことができる。しかし、この場合には、電子部品２の中央と周縁部が、基板Ｗにほぼ同時に接触することになるため、気泡の逃げ道が塞がれて、接合不良となってしまう。本実施形態では、電子部品２のオーバーハング部２ｃを吸引して垂れ下がりを防いで、気泡の逃げ道をつくることができるので、基板Ｗとの接合不良を防止できる。

【0059】

［実施例］
実施形態の実装ツール３１を用いて、吸引保持した電子部品２を変形させた試験の結果を説明する。使用した電子部品２は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、幅Ｗｃ＝９ｍｍ、縦Ｌｃ＝１２ｍｍ、厚さＴｃ＝０．１ｍｍの直方体形状の半導体チップである。

【0060】

実装ツール３１の保持部３１１の外側へ突出した対向面３１２ａは、保持面３１１ａと平行な突出長Ｐｒは、１．５ｍｍである。また、保持部３１１に保持された電子部品２の拡張部３１２の外側への突出長Ｐｃは、０．５ｍｍである。保持部３１１の厚さ、つまり対向面３１２ａと変形していない状態のオーバーハング部２ｃとの間隔ｄは、０．０１ｍｍである。

【0061】

試験は、電子部品２を第１の通気路３１４の負圧によって保持面３１１ａに吸引保持した状態で、第２の通気路３１６の負圧の吸引圧を、２５ｋＰａ、５０ｋＰａ、７５ｋＰａに変えて吸引した場合の電子部品２の変形量を、白色共焦点式の変位測定器にて計測した。その結果を、それぞれ図９～図１１に示す。図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）における１～１０の数字（横軸）は、図８（Ａ）に示す電子部品２のＸ１～Ｘ１０の列の位置に対応する。実線は中央のＹ７の行に対応するＸ１～Ｘ１０の位置の変形量、一点鎖線及び破線は両端に近いＹ１、Ｙ１３の行に対応するＸ１～Ｘ１０の位置の変形量を示す。図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）における１～１３の数字（横軸）は、図８（Ａ）に示す電子部品２のＹ１～Ｙ１３の行の位置に対応し、実線は中央のＸ５の列に対応するＹ１～Ｙ１３の位置の変形量、一点鎖線及び破線は、両端に近いＸ１、Ｘ１０の列に対応するＹ１～Ｙ１３の位置の変形量を示す。

【0062】

したがって、図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）は、電子部品２の、図８における幅方向のプロファイルを示し、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）は、電子部品２の、図８における縦方向のプロファイルを示している。なお、図９～図１１のグラフは、図８（Ｂ）の図示下側（電子部品２側）から電子部品２の表面の高さを計測したものとなる。縦軸の変形量は、マイナスが、電子部品２が拡張部３１２側へ変形することを示す。Ｘ１、Ｘ１０、Ｙ１、Ｙ１３の位置は、電子部品２の各辺の端部から、突出長Ｐｃである０．５ｍｍ分内側に位置する。概ね、拡張部３１２の各辺の端部に位置する。対向面３１２ａの各辺の端部は、Ｘ２、Ｘ９、Ｙ２、Ｙ１２近傍となる。

【0063】

この図９～図１１に示すように、オーバーハング部２ｃを吸引することにより、電子部品２の周縁部を反らすように変形させることが可能であることがわかる。また、吸引圧を変化させることにより、変形量を調整できることがわかる。

【0064】

例えば、図９（Ａ）では、Ｙ１、Ｙ７、Ｙ１３のいずれの位置においても、Ｘ１、Ｘ１０は、中央付近（Ｘ５～Ｘ６，Ｙ６～Ｙ８）に対して、概ね１μｍの変形が見られる。これに対し、Ｘ３～Ｘ８の位置の変形量は、Ｙ１、Ｙ７、Ｙ１３のいずれの位置においても、０．５μｍ程度で、保持部３１１の平坦面にほぼ平坦に吸引保持されていると言える。この状態は、図９（Ｂ）にみられるように、電子部品２の縦方向においても同様である。つまり、厚さ０．１ｍｍの電子部品２の周縁部に、－２５ｋＰａの吸引圧を０．０１ｍｍ離れて作用させることで、電子部品２の保持部３１１で保持している部分は平坦に保持し、かつ、電子部品２の４辺の周縁部が反るように変形させることができている。

【0065】

また、この状態は、図１０に示すように、－５０ｋＰａの吸引圧を作用させても同じである。この場合、電子部品２の周縁部は、約１～２μｍの変形量で変形させることができている。さらに、図１１に示すように、－７５ｋＰａの吸引圧を作用させても同じであり、このときは、電子部品２の周縁部は、約２μｍの変形量で変形させることができている。つまり、吸引圧を制御することで、変形量を制御できている。また、いずれの吸引圧の状態でも、保持部３１１の保持面３１１ａに、電子部品２は平坦に保持できている。

【0066】

なお、いずれの吸引圧であっても、電子部品２の厚さ（Ｔｃ）が０．２ｍｍ以上では、電子部品２の周縁部を変形させることができなかった。このことから、本実施形態が適用されるのは、電子部品２の厚さが０．２ｍｍより薄いものと言える。

【0067】

［効果］
（１）本実施形態は、矩形の電子部品２を基板Ｗに実装する実装ツール３１であって、電子部品２の相反する一対の外縁２ｂよりも内側を保持する保持面３１１ａを有する保持部３１１と、保持部３１１における保持面３１１ａの外縁３１１ｂよりも外側に突出することにより電子部品２における保持面３１１ａに保持されていないオーバーハング部２ｃに対し、離隔して対向する部分を有する拡張部３１２と、保持面３１１ａに設けられた第１の開口３１３と、対向面３１２ａに設けられた第２の開口３１５と、第１の開口３１３に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより保持面３１１ａに電子部品２を吸引して保持する第１の通気路３１４と、第２の開口３１５に連通し、内部の圧力を負圧にすることにより対向面３１２ａに対向する電子部品２のオーバーハング部２ｃを吸引する第２の通気路３１６と、を有する。

【0068】

また、本実施形態の実装装置１は、実装ツール３１を、実装対象に電子部品２が接離する方向に移動させるツール移動機構３２と、第１の通気路３１４に対する負圧の有無を切り替える第１の切替部（切替部４２０）と、第２の通気路３１６に対する負圧の有無を切り替える第２の切替部（調整部４４０）と、を有する。

【0069】

このため、第１の通気路３１４を負圧にして保持面３１１ａに電子部品２を吸引保持しつつ、第２の通気路３１６を負圧にすることにより対向面３１２ａに対向する電子部品２の部分を吸引して電子部品２を変形させた状態で、ツール移動機構３２によって電子部品２を実装対象である基板Ｗに接触させることができる。つまり、電子部品２の周縁部以外の部分を対向面３１２ａで保持し、電子部品２の周縁部であるオーバーハング部２ｃを吸引して反らすことにより、周縁部以外の部分を先に基板Ｗに接触させる。そして、第１の通気路３１４の負圧を停止して吸着保持を解除し、実装ツール３１を電子部品２から離脱させることにより、第２の通気路３１６の吸引力から電子部品２の反った周縁部を離脱させる。電子部品２の周縁部が基板Ｗに倣うように平坦となる過程で、電子部品２の中央部からの気泡の排出を妨げない状態で電子部品２は実装される。これによって、電子部品２と基板Ｗとの間に気泡が残留することが抑制され、実装不良が低減する。このように、保持面３１１ａの形状に依存させるのではなく、第２の通気路３１６の負圧を制御することにより、電子部品２の変形をさせることができるので、実装ツール３１の形状を変えることなく、異なるサイズの電子部品２を実装できる。このため、多種の電子部品２に応じて、異なる実装ツール３１を用意する必要がない。

【0070】

（２）対向面３１２ａは、第２の通気路３１６の負圧により吸引された電子部品２に非接触で対向する。つまり、上側に反った電子部品２の周縁部が接触しない位置に、対向面３１２ａが設けられている。このため、対向面３１２ａへの接触により電子部品２の反り量が制限されることがなく、反り量の自由度が高く、種々のサイズの電子部品２に適用できる。但し、本発明は、対向面３１２ａが、吸引された電子部品２に非接触の場合に限定されるものではなく、接触する場合も含む。

【0071】

（３）保持面３１１ａは平坦面である。電子部品２の周縁部のオーバーハング部２ｃは、隙間をもって基板Ｗと対峙するため、その隙間から気泡が逃げやすくなるが、電子部品２の中央部分は保持面３１１ａに平坦に保持されるので、電子部品２に荷重集中が生じないことから、電子部品２のダメージを抑制できる。つまり、電子部品２の一部の点や線、領域から接触させて押圧を開始すると、狭い領域に押圧力が集中してダメージを与えるが、本実施形態では、平坦面で基板Ｗに接するため、ダメージが抑制される。また、保持面３１１ａに特定の曲面を形成しなくても、種々のサイズの電子部品２に適用できる。実装ツール３１の形状が簡素となるため、製造が容易となる。

【0072】

（４）第２の開口３１５は、拡張部３１２に設けられた線状の溝である。このため、広範囲に亘って負圧を作用させることができる。本実施形態では、線状の溝が保持部３１１を囲む枠状である。このため、オーバーハング部２ｃの全周に亘って負圧を作用させることができる。

【0073】

（５）実装装置１は、第２の通気路３１６に対する負圧を調整する調整部４４０を有する。このため、電子部品２のサイズに応じて、所望の反り量が得られる負圧とすることができる。

【0074】

（６）基板Ｗに対する実装ツール３１の接触を検知する検知部３２２ａを有し、検知部３２２ａにより接触を検知した場合に、第１の切替部が第１の通気路３１４の負圧を停止した後、第２の切替部が第２の通気路３１６の負圧を維持したままの状態で、ツール移動機構３２が実装ツール３１を基板Ｗから離脱させる。このため、電子部品２の基板Ｗへの接触時には電子部品２の周縁部の反りを維持し、実装ツール３１を離脱させるときに、電子部品２が基板Ｗに倣うように実装される。

【0075】

［変形例］
本実施形態は、以下のような変形例も適用可能である。
（１）第１の開口３１３を線状の溝としてもよい。例えば、図１２に示すように、第１の開口３１３を保持面３１１ａの対角線上に形成されたＸ字形状の溝とする。Ｘの溝の交点に第１の通気路３１４を設ける。但し、第１の開口３１３の溝の四つの端部は、保持面３１１ａの角には達していない。これにより第１の通気路３１４の数を最小限としつつ、広範な領域で吸引保持ができる。ただし、第１の開口３１３の溝の四つの端部は、保持面３１３ａの角には達していないようにする。これにより、電子部品２の周縁部の吸引と保持のための吸引とを切り分けることができる。

【0076】

（２）第２の開口３１５を、第２の通気路３１６に連通した複数の孔としてもよい。また、拡張部３１２は、第２の通気路３１６に連通した第２の開口３１５が設けられた対向面３１２ａを有していればよく、保持部３１１の外周の全体ではなく、一部からのみ突出していてもよい。

【0077】

（３）保持面３１１ａは曲面であってもよい。例えば、図１３に示すように、保持面３１１ａが、球面の側面の一部、円筒の側面の一部のように隆起した形状であってもよい。なお、ここでいう円筒の側面の一部とは、断面が円形、楕円形、角丸長方形、トラック形の筒状体の一部である場合も含む。これにより、電子部品２の周縁部での湾曲が緩やかとなり、電子部品２に対する影響を抑えることができる。このように保持面３１１ａを曲面としても、保持面３１１ａが小さいため、異なるサイズの電子部品２に適用できる。

【0078】

（４）図１４に示すように、電子部品２の周縁部を吸引した場合の保持面１１１ａに、電子部品２の被保持面２ａが接してない部分が生じたとしても、電子部品２に対する影響の抑制効果はある。つまり、保持面３１１ａが凸形状で一部の領域が突出して押圧力が集中するのとは異なり、保持面３１１ａに保持された部分の電子部品２自体が変形していて、隙間が生じていて、それが基板Ｗに倣うように実装されるので、電子部品２に対して一部に荷重集中することがなく、電子部品２への影響が抑制される。ただし、電子部品２の中央部分が保持面３１１ａに近く、凹となるような場合には、その中央部分に気泡が残留してしまう虞があるため、被保持面２ａは、保持面３１１ａに密着することが好ましい。

【0079】

（５）検知部３２２ａにより接触を検知した場合に、第１の切替部が第１の通気路３１４の負圧を停止した後、第２の切替部が第２の通気路３１６の負圧を停止して、ツール移動機構３２が電子部品２を離脱させてもよい。これによっても、電子部品２の基板Ｗへの接触時に、電子部品２の周縁部の反りを維持して気泡の排出を妨げず、その状態から電子部品２の周縁部の吸引を停止させることにより、電子部品２を基板Ｗに倣わせることができる。つまり、実装ツール３１による電子部品２の保持開放の仕方が変わっても、基板Ｗに対する電子部品２の接触のさせ方と倣い方が同じとなるので、気泡の排除を妨げずに実装できる。

【0080】

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記に示す他の形態も包含する。また、本発明は、上記実施形態及び他の形態を全て又はいずれかを組み合わせた形態も包含する。さらに、これらの実施形態を発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができ、その変形も本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0081】

１ 実装装置
２ 電子部品
２ａ 被保持面
２ｂ 外縁
２ｃ オーバーハング部
１０ 供給装置
１１ シート
１２ 供給ステージ
１３ ステージ移動機構
２０ ピックアップ装置
２１ ピックアップノズル
２２ ノズル移動機構
２３ 方向転換部
２４ 突き上げピン
３０ 搭載装置
３１、Ｔ 実装ツール
３２ ツール移動機構
５０ 制御装置
５１ 供給装置制御部
５２ 突き上げピン制御部
５３ ピックアップノズル制御部
５４ 実装ツール制御部
５６ 基板ステージ制御部
５７ 記憶部
６０ 基板ステージ
６１ ステージ移動機構
１１１ａ 保持面
２２１ スライド機構
２２１ａ 支持フレーム
２２１ｂ レール
２２１ｃ スライダ
２２２ 昇降機構
２４１ バックアップ体
３１１ 保持部
３１１ａ 保持面
３１１ｂ 外縁
３１２ 拡張部
３１２ａ 対向面
３１３ 第１の開口
３１４ 第１の通気路
３１５ 第２の開口
３１６ 第２の通気路
３２１ スライド機構
３２１ａ 支持フレーム
３２１ｂ レール
３２１ｃ スライダ
３２２ 昇降機構
３２２ａ 検知部
４００ 負圧発生装置
４１０ 配管
４２０ 切替部
４３０ 配管
４４０ 調整部
Ｈ 吸引孔
Ｐ１ 供給位置
Ｐ２ 受け渡し位置
Ｐ３ 実装位置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】