特許 7627066 電子部品実装装置及び電子部品実装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-28

(45)【発行日】2025-02-05

(54)【発明の名称】電子部品実装装置及び電子部品実装方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20250129BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20250129BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 503B

H05K13/04 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023574938

(86)(22)【出願日】2022-01-19

(86)【国際出願番号】 JP2022001776

(87)【国際公開番号】W WO2023139685

(87)【国際公開日】2023-07-27

【審査請求日】2024-04-12

(73)【特許権者】

【識別番号】519294332

【氏名又は名称】株式会社新川

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 信一

(72)【発明者】

【氏名】瀬山 耕平

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２８８７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９２４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－６２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０９３２３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３４

Ｈ０５Ｋ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バンプ電極を有する電子部品を供給する電子部品供給部と、
フラックスを貯留する転写ステージと、
基板が載置される実装ステージと、
前記電子部品をピックアップ可能である複数のヘッドを所定の間隔を有して連結し、前記実装ステージにおける前記電子部品が載置される載置面に沿った方向において連動させる連結部材と、
前記複数のヘッドの動作を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記複数のヘッドを、前記電子部品の前記バンプ電極を前記転写ステージに貯留された前記フラックスに浸漬させるディッピングヘッドと、前記実装ステージの上の前記基板に対して前記バンプ電極を介して前記電子部品を実装させるボンディングヘッドと、に分担して機能させ、
前記転写ステージにおいて前記ディッピングヘッドから前記電子部品を前記フラックスに浸漬させた状態でリリースした後、前記連結部材を前記所定の間隔移動させて前記ボンディングヘッドによって、前記転写ステージから前記フラックスに浸漬された状態の前記電子部品をピックアップするように構成された、
電子部品実装装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記ディッピングヘッドの動作中の最高温度が前記ボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御する、
請求項１に記載の電子部品実装装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ディッピングヘッドの動作中の最高温度が前記フラックスの活性化温度よりも低くなるよう制御し、前記ボンディングヘッドが前記転写ステージから前記電子部品をピックアップする最低温度が前記フラックスの活性化温度よりも高くなるように制御する、
請求項２に記載の電子部品実装装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記ディッピングヘッドの動作中の温度を２０℃以上９０℃以下に制御し、前記ボンディングヘッドが前記転写ステージから前記電子部品をピックアップする温度を１５０℃以上３５０℃以下に制御する、
請求項２又は３に記載の電子部品実装装置。

【請求項5】

前記ディッピングヘッドは冷却機構を有し、
前記ボンディングヘッドは加熱機構と冷却機構とを有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記ボンディングヘッドによって前記電子部品を前記転写ステージから前記実装ステージへと搬送する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記ディッピングヘッドによって前記電子部品を前記転写ステージから前記実装ステージへと搬送させる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。

【請求項9】

前記ボンディングヘッドと前記ディッピングヘッドとの熱交換を阻害する遮蔽部材をさらに備える、
請求項１に記載の電子部品実装装置。

【請求項10】

前記ディッピングヘッド及び前記ボンディングヘッドは、前記実装ステージにおける前記電子部品が載置される載置面に沿った方向において別個独立に移動可能に構成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の電子部品実装装置。

【請求項11】

バンプ電極を有する電子部品を供給する電子部品供給部と、
フラックスを貯留する転写ステージと、
基板が載置される実装ステージと、
前記電子部品をピックアップ可能である複数のヘッドを所定の間隔を有して連結し、前記実装ステージにおける前記電子部品が載置される載置面に沿った方向において連動させる連結部材と、
前記複数のヘッドの動作を制御する制御部とを備える電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法であって、
前記複数のヘッドのうちディッピングヘッドによって前記電子部品供給部から前記電子部品をピックアップすることと、
前記ディッピングヘッドによって前記電子部品の前記バンプ電極を前記転写ステージに貯留された前記フラックスに浸漬させることと、
前記複数のヘッドのうちボンディングヘッドによって前記電子部品を前記基板に実装することと、
前記転写ステージにおいて前記ディッピングヘッドから前記電子部品をリリースした後、前記連結部材を前記所定の間隔移動させることと、
前記ボンディングヘッドによって前記転写ステージから前記電子部品をピックアップすることと
を含む、
電子部品実装方法。

【請求項13】

前記制御部によって、前記ディッピングヘッドの動作中の最高温度が前記ボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御することをさらに含む、
請求項１１に記載の電子部品実装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、電子部品実装装置及び電子部品実装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

フリップチップボンディング方式による電子部品の実装工程においては、一般的に、酸化膜除去剤及び表面活性剤等を含むフラックスが電子部品のバンプ電極に転写された後、電子部品が基板に対してはんだ付けされる。

【0003】

例えば、特許文献１には、電子部品である半導体装置が複数収納されたトレイが予めセットされたトレイフィーダ部と、フラックス浸漬エリアを有する転写ステージと、マザーボードを位置決め保持するマザーボード位置決め部と、電子部品を吸着保持する吸着コレットを有する吸着ユニット部とを備える、電子部品搭載装置が開示されている。この電子部品搭載装置においては、吸着ユニットが、吸着コレットによってトレイから半導体装置を取り出し、電子部品のバンプ電極をフラックス浸漬エリアのフラックスに浸漬させ、その後、マザーボード位置決め部のマザーボードに電子部品を搭載する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４９６０１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の電子部品搭載装置によれば、吸着コレットは、マザーボードに電子部品を搭載するときバンプ電極をはんだ付けするために高温となる。高温となった吸着コレットは、フラックス浸漬エリアのフラックスの気化又は劣化を抑制するために、バンプ電極をフラックスに浸漬する前に冷却されるが、この冷却時間が生産性に影響する場合があった。

【0006】

本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本願発明の目的は、生産性が向上した電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願発明の一態様に係る電子部品実装装置は、バンプ電極を有する電子部品を供給する電子部品供給部と、フラックスを貯留する転写ステージと、基板が載置される実装ステージと、電子部品をピックアップ可能である複数のヘッドと、複数のヘッドの動作を制御する制御部とを備え、制御部は、複数のヘッドを、電子部品のバンプ電極を転写ステージに貯留されたフラックスに浸漬させるディッピングヘッドと、実装ステージの上の基板に対してバンプ電極を介して電子部品を実装させるボンディングヘッドと、に分担して機能させるように構成される。

【0008】

この態様によれば、実装処理のために高温となったヘッドを、フラックスの気化又は劣化を抑制するために浸漬処理の前に冷却する必要がない。ヘッドの冷却時間を省略することで、基板に対する電子部品の実装に要する時間を短縮することが可能となり、生産性が向上した電子部品実装装置を提供することができる。

【0009】

上記態様において、制御部は、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御してもよい。

【0010】

この態様によれば、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの制御すべき温度範囲が狭い。このため、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。

【0011】

上記態様において、制御部は、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がフラックスの活性化温度よりも低くなるよう制御し、ボンディングヘッドの動作中の最低温度がフラックスの活性化温度よりも高くなるように制御してもよい。

【0012】

この態様によれば、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がフラックスの活性化温度よりも低いことで、ヘッドによるフラックスの加熱を抑制し、フラックスの気化又は劣化を抑制することができる。また、ボンディングヘッドの動作中の最低温度がフラックスの活性化温度よりも高いことで、フラックスの活性化に要する時間を短縮することができる。

【0013】

上記態様において、制御部は、ディッピングヘッドの動作中の温度を２０℃以上９０℃以下に制御し、ボンディングヘッドの動作中の温度を１５０℃以上３５０℃以下に制御してもよい。

【0014】

この態様によれば、ディッピングヘッドを２０℃以上に制御することで、ヘッドによるフラックスの冷却を抑制し、フラックスの粘度上昇を抑制することができる。ディッピングヘッドを９０℃以下に制御することで、ヘッドによるフラックスの加熱を抑制し、フラックスの気化又は劣化を抑制することができる。ボンディングヘッドを１５０℃以上に制御することで、フラックスの活性化に要する時間を短縮することができ、実装処理中にヘッドの温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。ボンディングヘッドを３５０℃以下に制御することで、過剰加熱に起因したバンプ電極の劣化を抑制することができる。

【0015】

上記態様において、ディッピングヘッドは冷却機構を有し、ボンディングヘッドは加熱機構と冷却機構とを有してもよい。

【0016】

この態様によれば、ディッピングヘッドが冷却機構を有することで、ボンディングヘッドによって加熱されたディッピングヘッドの昇温を抑制することができる。したがって、浸漬処理におけるフラックスの気化又は劣化を抑制することができる。また、ボンディングヘッドが加熱機構と冷却機構とを有することで、実装済みの電子部品のはんだを熱によって劣化させることなく、実装する電子部品のはんだのみを迅速に溶融又は固化させることができる。

【0017】

上記態様において、制御部は、ボンディングヘッドによって電子部品を転写ステージから実装ステージへと搬送してもよい。

【0018】

この態様によれば、転写ステージからピックアップして基板に実装するまで、電子部品を一貫してボンディングヘッドによって保持するため、電子部品の位置ずれによる不良品の発生を低減することができる。

【0019】

上記態様において、制御部は、ディッピングヘッドによって電子部品を転写ステージから実装ステージへと搬送してもよい。

【0020】

この態様によれば、転写ステージから電子部品をピックアップする際に、ヘッドによるフラックスの加熱を抑制し、フラックスの気化又は劣化を抑制することができる。

【0021】

上記態様において、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドを連結する連結部材をさらに備え、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドは、実装ステージにおける電子部品が載置される載置面に沿った方向において連動するように構成されてもよい。

【0022】

この態様によれば、複数のヘッドが別個独立に移動可能に構成された電子部品実装装置に比べて、構成を簡略化することができる。したがって、メンテナンス性が向上し、装置の稼働時間を伸ばすことができる。

【0023】

上記態様において、ボンディングヘッドとディッピングヘッドとの熱交換を阻害する遮蔽部材をさらに備えてもよい。

【0024】

この態様によれば、ディッピングヘッドの昇温を抑制することができる。したがって、ヘッドによるフラックスの加熱を抑制し、フラックスの気化又は劣化を抑制することができる。

【0025】

上記態様において、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドは、実装ステージにおける電子部品が載置される載置面に沿った方向において別個独立に移動可能に構成されてもよい。

【0026】

この態様によれば、浸漬処理と実装処理とを平行して行うことができる。したがって、生産性をさらに向上させることができる。

【0027】

本願発明の他の一態様に係る電子部品実装方法は、バンプ電極を有する電子部品を供給する電子部品供給部と、フラックスを貯留する転写ステージと、基板が載置される実装ステージと、電子部品をピックアップ可能である複数のヘッドと、複数のヘッドの動作を制御する制御部とを備える電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法であって、複数のヘッドのうちディッピングヘッドによって電子部品供給部から電子部品をピックアップすることと、ディッピングヘッドによって電子部品のバンプ電極を転写ステージに貯留されたフラックスに浸漬させることと、複数のヘッドのうちボンディングヘッドによって電子部品を基板に実装することとを含む。

【0028】

この態様によれば、実装処理のために高温となったヘッドを、フラックスの気化又は劣化を抑制するために浸漬処理の前に冷却する必要がない。ヘッドの冷却時間を省略することで、基板に対する電子部品の実装に要する時間を短縮することが可能となり、生産性が向上した電子部品実装方法を提供することができる。

【0029】

上記態様において、転写ステージにおいてディッピングヘッドから電子部品をリリースすることと、ボンディングヘッドによって転写ステージから電子部品をピックアップすることとをさらに含んでもよい。

【0030】

この態様によれば、転写ステージからピックアップして基板に実装するまで、電子部品を一貫してボンディングヘッドによって保持するため、電子部品の位置ずれによる不良品の発生を低減することができる。

【0031】

上記態様において、制御部によって、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御することをさらに含んでもよい。

【0032】

この態様によれば、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの制御すべき温度範囲が狭い。このため、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。

【発明の効果】

【0033】

本願発明によれば、生産性が向上した電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】第１実施形態に係る電子部品実装装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】第１実施形態に係る電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法を概略的に示すフローチャートである。

【図3】工程Ｓ１３０の様子を概略的に示す図である。

【図4】工程Ｓ１４０の様子を概略的に示す図である。

【図5】工程Ｓ１６０の様子を概略的に示す図である。

【図6】工程Ｓ１７０の様子を概略的に示す図である。

【図7】工程Ｓ１３０の様子を概略的に示す図である。

【図8】電子部品実装方法の変形例を概略的に示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態に係る電子部品実装装置の構成を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。本実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。

【0036】

＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しつつ、本願発明の第１実施形態に係る電子部品実装装置１の構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る電子部品実装装置の構成を概略的に示す図である。

【0037】

電子部品実装装置１は、基板ＢＤに電子部品ＣＰをはんだ付けするフリップチップボンダである。基板ＢＤと電子部品ＣＰとを接合するはんだは、例えば電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢに設けられている。但し、はんだは、基板ＢＤの電極パッドに設けられてもよく、バンプ電極ＥＢ及び電極パッドの両方に設けられてもよい。電子部品実装装置１は、マルチヘッドユニット１００と、制御部１０と、電子部品供給ユニット２０と、転写ユニット３０と、実装ユニット４０とを備えている。

【0038】

マルチヘッドユニット１００は、複数のヘッド１１０，１２０と、ベース部材１３０と、遮蔽部材１４０と、ヘッド移動機構１５０とを備えている。

【0039】

複数のヘッド１１０，１２０は、バンプ電極ＥＢを有する電子部品ＣＰをピックアップ可能に構成されている。ヘッド１１０は、保持ツール１１１と、加熱ツール１１３と、冷却ツール１１５と、昇降機構１１９とを有している。保持ツール１１１は、電子部品ＣＰを保持するピンセットであり、例えば吸着コレット等である。加熱ツール１１３は、保持ツール１１１を加熱する加熱機構であり、例えばセラミックヒータ等である。冷却ツール１１５は保持ツール１１１を冷却する冷却機構であり、例えば冷却流路やペルチェ素子等である。昇降機構１１９は、保持ツール１１１を転写ユニット３０の転写面又は実装ユニット４０の実装面と直交する方向（以下、「鉛直方向」とする。）に沿って昇降させる昇降機構であり、例えば電動シリンダやアクチュエータ等である。ヘッド１２０は、保持ツール１２１と、加熱ツール１２３と、冷却ツール１２５と、昇降機構１２９とを有している。ヘッド１２０はヘッド１１０と同様の構成のため、ヘッド１２０の構成要素についての説明は省略する。ヘッド１１０，１２０には、さらに、ヘッド１１０，１２０の温度を検知する温度センサ、及び、酸素をパージして電極の酸化を抑制するパージガス吹出機構等が備えられてもよい。パージガスは、金属との反応性が低い不活性ガスであり、例えば窒素ガスである。

【0040】

ベース部材１３０には、複数のヘッド１１０，１２０が取り付けられている。すなわち、昇降機構１１９，１２９は、ベース部材１３０に対して保持ツール１１１，１２１を昇降させる。ベース部材１３０は、ヘッド１１０とヘッド１２０とを連結しており、本発明に係る「連結部材」の一例に相当する。

【0041】

遮蔽部材１４０は、ヘッド１１０とヘッド１２０との熱交換を阻害する。遮蔽部材１４０は、保持ツール１１１と保持ツール１２１との間に設けられた板状部材であり、例えば断熱板又は遮熱板である。遮蔽部材１４０は冷却機構を備えてもよい。

【0042】

ヘッド移動機構１５０は、ヘッド１１０及びヘッド１２０を転写ユニット３０の転写面又は実装ユニット４０の実装面と平行な方向（以下、「水平方向」とする。）に沿って移動させる移動機構であり、例えば直交ロボット又はロボットマニピュレータである。ヘッド移動機構１５０は、ベース部材１３０を移動させる。このため、ベース部材１３０に取り付けられたヘッド１１０とヘッド１２０とは水平方向に沿って連動するように構成されている。なお、ヘッド１１０とヘッド１２０とは、水平方向に沿って別個独立に移動可能に構成されてもよい。

【0043】

制御部１０は、マルチヘッドユニット１００を制御する。具体的には、制御部１０は、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを転写ユニット３０に貯留されたフラックスＦＸに浸漬させるディッピングヘッドとしてヘッド１１０を機能させる。また、制御部１０は、実装ユニット４０の上の基板ＢＤに対してバンプ電極ＥＢを介して電子部品ＣＰを実装させるボンディングヘッドとしてヘッド１２０を機能させる。このようにヘッド１１０，１２０に役割分担させるために、制御部１０は、ヘッド１１０，１２０の位置及び温度を制御する。また、制御部１０は、保持ツール１１１，１２１を制御することで、ヘッド１１０，１２０に電子部品ＣＰを適切なタイミングでピックアップ又はリリースさせる。なお、本明細書において、ディッピングヘッドは浸漬処理専用のヘッドであるが、ここでいう「浸漬処理専用」とは、浸漬処理及び実装処理の各処理のうち、実装処理に属する動作を実行することなく、もっぱら浸漬処理に属する動作を実行することを意味し、浸漬処理以外のその他の処理を実行することを排除するものではない。また、同様に、ボンディングヘッドは実装処理専用のヘッドであるが、ここでいう「実装処理専用」とは、浸漬処理及び実装処理の各処理のうち、浸漬処理に属する動作を実行することなく、もっぱら実装処理に属する動作を実行することを意味し、実装処理以外のその他の処理を実行することを排除するものではない。

【0044】

制御部１０は、ヘッド１１０，１２０の保持ツール１１１，１２１の鉛直方向及び水平方向における位置を制御するために、昇降機構１１９，１２９及びヘッド移動機構１５０を制御する。制御部１０は、ヘッド１１０の保持ツール１１１の位置を制御することで、電子部品ＣＰを電子部品供給ユニット２０からピックアップさせ、電子部品ＣＰを電子部品供給ユニット２０から転写ユニット３０へと搬送させ、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを転写ユニット３０に貯留されたフラックスＦＸに浸漬させる。制御部１０は、転写ユニット３０上で電子部品ＣＰをリリースさせてもよく、転写ユニット３０から実装ユニット４０へと電子部品ＣＰを搬送させてからリリースさせてもよい。制御部１０は、ヘッド１２０の保持ツール１２１の位置を制御することで、電子部品ＣＰを基板ＢＤに実装させる。制御部１０は、ヘッド１２０に転写ステージ３１から電子部品ＣＰをピックアップさせて実装ステージ４１まで電子部品ＣＰを搬送させてもよく、ヘッド１１０に転写ステージ３１から実装ステージ４１まで電子部品ＣＰを搬送させてもよい。なお、電子部品実装装置は、電子部品受渡部をさらに備え、そこで電子部品をヘッド１１０の保持ツール１１１からヘッド１２０の保持ツール１２１へと受け渡してもよい。

【0045】

制御部１０は、ヘッド１１０，１２０の動作中の温度（以下、「動作温度」とする。）を制御するために、ヘッド１１０，１２０の加熱ツール１１３，１２３及び冷却ツール１１５，１２５を制御する。なお、ここでいう「ヘッド１１０，１２０の動作温度」とは、電子部品実装装置１を動作させて浸漬処理及び実装処理を実行している状態、並びに、浸漬処理及び実装処理が実行可能な状態における、保持ツール１１１，１２１の温度のことを意味する。制御部１０は、ヘッド１１０の動作温度を浸漬処理に好適な温度範囲に制御する。制御部１０は、ヘッド１２０が電子部品ＣＰを転写ステージ３１からピックアップするときは、ヘッド１２０をはんだの融点よりも低温に制御する。また、制御部１０は、ヘッド１２０が電子部品ＣＰを基板ＢＤに実装するときは、ヘッド１２０をはんだの融点よりも高温に制御する。以下、電子部品ＣＰを転写ステージ３１からピックアップするときのヘッド１１０の温度を「処理前温度」とし、電子部品ＣＰを基板ＢＤに実装するときの温度を「処理温度」とする。例えば、ヘッド１２０の動作温度の最低温度は処理前温度であり、ヘッド１２０の動作温度の最高温度は処理温度である。このように、ヘッド１１０，１２０の動作温度の制御範囲を限定することで、ヘッド１１０，１２０の温度変化が完了するまでにかかる時間が短縮される。

【0046】

制御部１０は、ヘッド１１０の動作温度の最高温度がヘッド１２０の動作温度の最低温度よりも低くなるように制御する。制御部１０は、ヘッド１１０の動作温度の最高温度がフラックスＦＸの活性化温度よりも低くなるように制御する。一例として、制御部１０は、ヘッド１１０の動作温度を１０℃以上１２０℃以下に制御するのが望ましく、２０℃以上９０℃以下に制御するのがさらに望ましく、２０℃以上６０℃以下に制御するのがさらに望ましい。また、制御部１０は、ヘッド１２０の動作温度の最低温度がはんだの融点よりも低くなり且つ最高温度がはんだの融点よりも高くなるように制御する。ヘッド１２０の動作温度の最低温度は、例えば、フラックスＦＸの活性化温度よりも高くなるように制御されてもよい。一例として、制御部１０は、ヘッド１２０の動作温度を１００℃以上４００℃以下に制御するのが望ましく、１５０℃以上３５０℃以下に制御するのがさらに望ましく、２００℃以上３００℃以下に制御するのがさらに望ましい。

【0047】

制御部１０は、ディッピングヘッドとして機能させるヘッド１１０を実装処理可能な高温域に制御しないため、ヘッド１１０の加熱ツール１１３は省略されてもよい。また、制御部１０は、ボンディングヘッドとして機能させるヘッド１２０を浸漬処理可能な低温域に制御しないため、ヘッド１２０の冷却ツール１２５は省略されてもよい。

【0048】

制御部１０は、電子部品供給ユニット２０，転写ユニット３０及び実装ユニット４０の少なくとも一つの動作状況に関する情報を取得し、当該情報に基いてマルチヘッドユニット１００を制御してもよい。また、制御部１０は、マルチヘッドユニット１００の動作状況に基づいて、電子部品供給ユニット２０、転写ユニット３０及び実装ユニット４０の少なくとも一つを制御してもよい。

【0049】

電子部品供給ユニット２０では、ヘッド１１０に電子部品ＣＰが供給される。電子部品供給ユニット２０は、本発明に係る「電子部品供給部」の一例に相当する。電子部品供給ユニット２０は、例えば、電子部品ＣＰが収容されたトレイ２１から電子部品ＣＰを供給するトレイフィーダである。なお、電子部品供給ユニット２０は、トレイ２１を保持する保持部並びに、トレイ２１を搬送するコンベア、直交ロボット又はロボットマニピュレータ、等をさらに備えてもよい。電子部品供給ユニット２０は上記に限定されるものではなく、例えばテープフィーダであってもよい。

【0050】

転写ユニット３０では、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢにフラックスＦＸが転写される。転写ユニット３０は、フラックスＦＸを貯留する転写ステージ３１を備えている。フラックスＦＸは、転写ステージ３１の浸漬エリア３３に一様な深さで貯留される。なお、転写ユニット３０は、フラックスＦＸを浸漬エリア３３に供給するフラックスポッド、浸漬エリア３３のフラックスＦＸ表面を均すスキージ、フラックスＦＸの温度を調整する温度調整機構、並びに、浸漬エリア３３のフラックスＦＸの転写処理前又は後の表面を撮像してバンプ電極ＥＢへのフラックスＦＸの転写状況を解析する画像解析装置等をさらに備えてもよい。

【0051】

実装ユニット４０では、基板ＢＤに電子部品ＣＰが実装される。実装ユニット４０は、基板ＢＤが載置される実装ステージ４１を備えている。なお、実装ユニット４０は、基板ＢＤの温度を調整する温度調整機構、基板ＢＤを覆うカバー、及び、当該カバー内の酸素をパージして電極の酸化を抑制するパージガス供給部等をさらに備えてもよい。

【0052】

電子部品実装装置１は、電子部品ＣＰをヘッド１１０からヘッド１２０へと受け渡すために電子部品ＣＰを一時的に保持する受渡用保持部、及び、フラックスＦＸ転写後のバンプ電極ＥＢを撮像してバンプ電極ＥＢへのフラックスＦＸの転写状況を解析する画像解析装置等をさらに備えてもよい。

【0053】

次に、図２～図７を参照しつつ、電子部品実装装置１を用いた電子部品実装方法の概要について説明する。図２は、第１実施形態に係る電子部品実装装置を用いた電子部品実装方法を概略的に示すフローチャートである。図３は、工程Ｓ１３０の様子を概略的に示す図である。図４は、工程Ｓ１４０の様子を概略的に示す図である。図５は、工程Ｓ１６０の様子を概略的に示す図である。図６は、工程Ｓ１７０の様子を概略的に示す図である。図７は、工程Ｓ１３０の様子を概略的に示す図である。以下の説明において、マルチヘッドユニット１００の各構成要素は制御部１０によって制御される。また、以下においては、ヘッド１１０をディッピングヘッドとして、ヘッド１２０をボンディングヘッドとして機能させる場合を説明するものとし、以下、ヘッド１１０を「ディッピングヘッド１１０」、ヘッド１２０を「ボンディングヘッド１２０」とも呼ぶこととする。

【0054】

まず、ディッピングヘッド１１０を２５℃程度に制御する（Ｓ１１０）。ディッピングヘッド１１０の動作温度は、フラックスＦＸの活性化温度よりも低ければ２５℃程度に限定されるものではなく、一例として室温程度に制御されてもよい。電子部品実装装置１の動作中、ディッピングヘッド１１０の温度はボンディングヘッド１２０の影響によって変動するが、冷却ツール１１５を用いて、望ましくは２０℃以上９０℃以下に制御され、さらに望ましくは２０℃以上６０℃以下に制御される。

【0055】

次に、ボンディングヘッド１２０を２００℃程度に制御する（Ｓ１２０）。このとき、ボンディングヘッド１２０は、処理前温度に制御される。すなわち、ボンディングヘッド１２０は、動作温度の最低温度に制御されている。処理前温度は２００℃程度に限定されるものではないが、バンプ電極ＥＢに設けられたはんだの融点以下であって、転写ステージ３１に貯留されたフラックスＦＸの気化又は劣化が抑制される温度範囲であれば、可能な限り高温に設定されるのが望ましい。後述するボンディングヘッド１２０による電子部品ＣＰのピックアップ時に、ボンディングヘッド１２０がフラックスＦＸに接近する時間は浸漬処理の時間に比べて短い。このため、ボンディングヘッド１２０がディッピングヘッド１１０よりも高温の２００℃程度であったとしても、ボンディングヘッド１２０によるフラックスＦＸの昇温は充分に抑制可能である。

【0056】

次に、ディッピングヘッド１１０によって電子部品ＣＰをピックアップする（Ｓ１３０）。図３に示すように、鉛直方向においてディッピングヘッド１１０が電子部品ＣＰに重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を移動させる。次に、昇降機構１１９を制御して保持ツール１１１を鉛直下向きに降下させ、保持ツール１１１を制御して電子部品ＣＰをピックアップさせる。その後、昇降機構１１９を制御して、電子部品ＣＰを保持した保持ツール１１１を鉛直上向きに上昇させる。

【0057】

次に、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢをフラックスＦＸに浸漬させる（Ｓ１４０）。まず、鉛直方向においてディッピングヘッド１１０が浸漬エリア３３に重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を水平方向に移動させる。次に、図４に示すように、昇降機構１１９を制御して保持ツール１１１を鉛直下向きに降下させ、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢをフラックスＦＸに浸漬させる。

【0058】

次に、電子部品ＣＰをディッピングヘッド１１０からリリースする（Ｓ１５０）。保持ツール１１１を制御して電子部品ＣＰをリリースし、昇降機構１１９を制御して保持ツール１１１を鉛直上向きに上昇させる。

【0059】

次に、ボンディングヘッド１２０によって電子部品ＣＰをピックアップする（Ｓ１６０）。まず、鉛直方向においてヘッド１１０が転写ステージ３１上の電子部品ＣＰに重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を水平方向に移動させる。次に、図５に示すように、昇降機構１２９を制御して保持ツール１２１を鉛直下向きに降下させ、保持ツール１２１を制御して電子部品ＣＰをピックアップさせる。その後、昇降機構１２９を制御して、電子部品ＣＰを保持した保持ツール１２１を鉛直上向きに上昇させる。

【0060】

次に、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを基板ＢＤの電極パッドに押し当てる（Ｓ１７０）。まず、鉛直方向において電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢが基板ＢＤの電極パッドに重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を水平方向に移動させる。次に、図４に示すように、昇降機構１２９を制御して保持ツール１２１を鉛直下向きに降下させ、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを基板ＢＤの電極パッドに接触させる。工程Ｓ１６０から工程Ｓ１７０までに間に、バンプ電極ＥＢに転写されたフラックスＦＸがヘッド１２０によって加熱され活性化する。

【0061】

次に、ボンディングヘッド１２０の温度を３００℃程度に制御する（Ｓ１８０）。このとき、ボンディングヘッド１２０は、処理前温度から昇温され、処理温度に制御される。すなわち、ボンディングヘッド１２０は、動作温度の最高温度に制御されている。処理温度は３００℃程度に限定されるものではなく、バンプ電極ＥＢに設けられたはんだの融点以上であって、はんだが劣化しない温度範囲において適宜設定される。工程Ｓ１８０において、バンプ電極ＥＢに設けられたはんだは溶融し、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢと基板ＢＤの電極パッドとがはんだ付けされる。

【0062】

次に、電子部品ＣＰをボンディングヘッド１２０からリリースする（Ｓ１９０）。保持ツール１２１を制御して電子部品ＣＰをリリースし、昇降機構１２９を制御して保持ツール１２１を鉛直上向きに上昇させる。

【0063】

その後、再び工程Ｓ１２０に戻り、ボンディングヘッド１２０を処理前温度に降温する。そして、図７に示すように、再び工程Ｓ１３０を実施する。この間に、転写ステージ３１の浸漬エリア３３にフラックスＦＸを追加し、スキージによって浸漬エリア３３に供給されたフラックスＦＸの表面を均しておく。

【0064】

以上説明した態様において、制御部１０は、複数のヘッド１１０，１２０を、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを転写ステージ３１に貯留されたフラックスＦＸに浸漬させるディッピングヘッドと、実装ステージ４１の上の基板ＢＤに対してバンプ電極ＥＢを介して電子部品ＣＰを実装させるボンディングヘッドと、に分担して機能させるように構成されている。

【0065】

これによれば、実装処理のために高温となったヘッド１２０を、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制するために浸漬処理の前に冷却する必要がない。ヘッド１２０の冷却時間を省略することで、基板ＢＤに対する電子部品ＣＰの実装に要する時間を短縮することが可能となり、生産性が向上した電子部品実装装置１を提供することができる。

【0066】

一態様として、制御部１０は、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御する。

【0067】

これによれば、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの制御すべき温度範囲が狭い。このため、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。

【0068】

一態様として、制御部１０は、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がフラックスＦＸの活性化温度よりも低くなるよう制御し、ボンディングヘッドの動作中の最低温度がフラックスＦＸの活性化温度よりも高くなるように制御する。

【0069】

これによれば、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がフラックスＦＸの活性化温度よりも低いことで、ヘッド１１０によるフラックスＦＸの加熱を抑制し、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制することができる。また、ボンディングヘッドの動作中の最低温度がフラックスＦＸの活性化温度よりも高いことで、フラックスＦＸの活性化に要する時間を短縮することができる。

【0070】

一態様として、制御部１０は、ディッピングヘッドの動作中の温度を２０℃以上９０℃以下に制御し、ボンディングヘッドの動作中の温度を１５０℃以上３５０℃以下に制御する。

【0071】

これによれば、ディッピングヘッドを２０℃以上に制御することで、ヘッド１１０によるフラックスＦＸの冷却を抑制し、フラックスＦＸの粘度上昇を抑制することができる。ディッピングヘッドを９０℃以下に制御することで、ヘッド１１０によるフラックスＦＸの加熱を抑制し、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制することができる。ボンディングヘッドを１５０℃以上に制御することで、フラックスＦＸの活性化に要する時間を短縮することができ、実装処理中にヘッド１２０の温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。ボンディングヘッドを３５０℃以下に制御することで、過剰加熱に起因したバンプ電極ＥＢの劣化を抑制することができる。

【0072】

一態様として、ディッピングヘッドは冷却機構を有し、ボンディングヘッドは加熱機構と冷却機構とを有する。

【0073】

これによれば、ディッピングヘッドが冷却機構を有することで、ボンディングヘッドによって加熱されたディッピングヘッドの昇温を抑制することができる。したがって、浸漬処理におけるフラックスＦＸの気化又は劣化を抑制することができる。また、ボンディングヘッドが加熱機構と冷却機構とを有することで、実装済みの電子部品のはんだを熱によって劣化させることなく、実装する電子部品のはんだのみを迅速に溶融又は固化させることができる。

【0074】

一態様として、制御部１０は、ボンディングヘッドによって電子部品ＣＰを転写ステージ３１から実装ステージ４１へと搬送する。

【0075】

これによれば、転写ステージ３１からピックアップして基板ＢＤに実装するまで、電子部品ＣＰを一貫してボンディングヘッドによって保持するため、電子部品ＣＰの位置ずれによる不良品の発生を低減することができる。

【0076】

一態様として、電子部品実装装置１は、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドを連結する連結部材をさらに備え、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドは、実装ステージ４１における電子部品ＣＰが載置される載置面に沿った方向において連動するように構成されている。

【0077】

これによれば、複数のヘッドが別個独立に移動可能に構成された電子部品実装装置１に比べて、構成を簡略化することができる。したがって、メンテナンス性が向上し、装置の稼働時間を伸ばすことができる。

【0078】

一態様として、電子部品実装装置１は、ボンディングヘッドとディッピングヘッドとの熱交換を阻害する遮蔽部材１４０をさらに備える。

【0079】

これによれば、ディッピングヘッドの昇温を抑制することができる。したがって、ヘッドによるフラックスＦＸの加熱を抑制し、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制することができる。

【0080】

また、電子部品実装装置１を用いた電子部品実装方法は、複数のヘッド１１０，１２０のうちディッピングヘッドによって電子部品供給部から電子部品ＣＰをピックアップすることと、ディッピングヘッドによって電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを転写ステージ３１に貯留されたフラックスＦＸに浸漬させることと、複数のヘッド１１０，１２０のうちボンディングヘッドによって電子部品ＣＰを基板ＢＤに実装することとを含む。

【0081】

これによれば、実装処理のために高温となったヘッド１２０を、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制するために浸漬処理の前に冷却する必要がない。ヘッド１２０の冷却時間を省略することで、基板ＢＤに対する電子部品ＣＰの実装に要する時間を短縮することが可能となり、生産性が向上した電子部品実装方法を提供することができる。

【0082】

一態様として、転写ステージ３１においてディッピングヘッドから電子部品ＣＰをリリースすることと、ボンディングヘッドによって転写ステージ３１から電子部品ＣＰをピックアップすることとをさらに含む。

【0083】

これによれば、転写ステージ３１からピックアップして基板ＢＤに実装するまで、電子部品ＣＰを一貫してボンディングヘッドによって保持するため、電子部品ＣＰの位置ずれによる不良品の発生を低減することができる。

【0084】

一態様として、制御部１０によって、ディッピングヘッドの動作中の最高温度がボンディングヘッドの動作中の最低温度よりも低くなるように制御することをさらに含む。

【0085】

これによれば、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの制御すべき温度範囲が狭い。このため、ディッピングヘッド及びボンディングヘッドの温度を変化させるのに要する時間を短縮することができる。

【0086】

以下に、第１実施形態の変形例及び第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態に示した構成と同一又は類似の構成について同一又は類似の符号を付し、その説明を適宜省略する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。

【0087】

＜変形例＞
まず、図８を参照しつつ、電子部品実装方法の一変形例について説明する。図８は、電子部品実装方法の変形例を概略的に示すフローチャートである。

【0088】

本変形例においては、ディッピングヘッド１１０を２５℃程度に制御する工程Ｓ１１０の後、ボンディングヘッド１２０を３００℃に制御する（Ｓ２２０）。すなわち、ボンディングヘッド１２０は、電子部品ＣＰに接触する前からはんだの融点よりも高温の３００℃程度に制御され、その後のはんだ付け中も一定の温度に制御される。次に、ディッピングヘッド１１０によって電子部品ＣＰをピックアップする工程Ｓ１３０と、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢをフラックスＦＸに浸漬させる工程Ｓ１４０とを実施する。

【0089】

次に、電子部品ＣＰを基板ＢＤ上に載置する（Ｓ２５０）。まず、保持ツール１１１を制御して、バンプ電極ＥＢがフラックスＦＸに浸漬したときに、ディッピングヘッド１１０が電子部品ＣＰを保持した状態を維持させる。次に、昇降機構１１９を制御して、電子部品ＣＰを保持した保持ツール１１１を鉛直上向きに上昇させる。次に、鉛直方向において電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢが基板ＢＤの電極パッドに重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を水平方向に移動させる。次に、昇降機構１１９を制御して保持ツール１１１を鉛直下向きに降下させ、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを基板ＢＤの電極パッドに接触させる。

【0090】

次に、電子部品ＣＰをディッピングヘッド１１０からリリースする（Ｓ２６０）。保持ツール１１１を制御して電子部品ＣＰをリリースし、昇降機構１１９を制御して保持ツール１１１を鉛直上向きに上昇させる。

【0091】

次に、電子部品ＣＰのバンプ電極ＥＢを基板ＢＤの電極パッドに押し当てる（Ｓ２７０）。まず、鉛直方向においてボンディングヘッド１２０が実装ステージ４１上の電子部品ＣＰに重なるように、ヘッド移動機構１５０を制御してベース部材１３０を水平方向に移動させる。次に、昇降機構１２９を制御して保持ツール１２１を鉛直下向きに降下させ、保持ツール１２１に電子部品ＣＰを接触させる。次に、保持ツール１２１を介して電子部品ＣＰを加熱し、はんだを溶融させてバンプ電極ＥＢと電極パッドとをはんだ付けする。

【0092】

次に、電子部品ＣＰをボンディングヘッド１２０からリリースし（Ｓ１９０）、その後再び工程Ｓ２２０に戻る。

【0093】

このように、電子部品実装装置１において、制御部１０は、ディッピングヘッド１１０によって電子部品ＣＰを転写ステージ３１から実装ステージ４１へと搬送させてもよい。

【0094】

これによれば、転写ステージか３１ら電子部品ＣＰをピックアップする際に、ヘッド１２０によるフラックスＦＸの加熱を抑制し、フラックスＦＸの気化又は劣化を抑制することができる。

【0095】

なお、転写ステージ３１から電子部品ＣＰをピックアップするのがヘッド１１０であれば、制御部１０がヘッド１１０によって電子部品ＣＰを実装ステージ４１に搬送させる構成でなくてもよい。例えば、電子部品実装装置１が電子部品ＣＰを一時的に保持する受渡用保持部をさらに備える場合、制御部１０は、ヘッド１１０によって電子部品ＣＰを転写ステージ３１から受渡用保持部へと搬送させた後、ヘッド１１０から電子部品ＣＰをリリースさせてもよい。また、制御部１０は、ヘッド１２０によって電子部品ＣＰを受渡用保持部からピックアップし、実装ステージ４１へと搬送してもよい。これによっても、本変形例と同様の効果が得られる。

【0096】

＜第２実施形態＞
次に、図９を参照しつつ、第２実施形態に係る電子部品実装装置２の構成について説明する。図９は、第２実施形態に係る電子部品実装装置の構成を概略的に示す図である。

【0097】

マルチヘッドユニット２００において、複数のヘッド２１０，２２０は、互いに独立してヘッド移動機構１５０に接続されている。すなわち、複数のヘッド２１０，２２０は、水平方向において別個独立に移動可能に構成されている。

【0098】

これによれば、浸漬処理と実装処理とを平行して行うことができる。したがって、生産性をさらに向上させることができる。

【0099】

なお、マルチヘッドユニット２００は、ヘッド移動機構１５０の代わりに、ヘッド２１０を水平方向に移動させるためのヘッド移動機構と、ヘッド２２０を水平方向に移動させるためのヘッド移動機構とを別々に有してもよい。

【0100】

以上説明したように、本願発明の一態様によれば、生産性が向上した電子部品実装装置及び電子部品実装方法を提供することができる。

【0101】

以上説明した実施形態は、本願発明の理解を容易にするためのものであり、本願発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0102】

１…電子部品実装装置
１０…制御部
１００…マルチヘッドユニット
１１０，１２０…ヘッド
１１１，１２１…保持ツール
１１３，１２３…加熱ツール
１１５，１２５…冷却ツール
１１９，１２９…昇降機構
１３０…ベース部材
１４０…遮蔽部材
１５０…ヘッド移動機構
２０…電子部品供給ユニット
２１…トレイ
３０…転写ユニット
３１…転写ステージ
３３…浸漬エリア
４０…実装ユニット
４１…実装ステージ
ＦＸ…フラックス
ＣＰ…電子部品
ＥＢ…バンプ電極
ＢＤ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】