超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装装置
【課題】簡易な構成や制御において確実に実装部品と被実装部品との位置決めを行うことができる実装方法及び実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法であって、前記被実装部品を用意し、前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる実装方法及びその装置。
【解決手段】超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法であって、前記被実装部品を用意し、前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる実装方法及びその装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装部品を被実装部品に実装するにあたり、実装部品と被実装部品とを接触させ超音波振動を付与することにより実装部品と被実装部品とを接合する実装方法及び実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フリップチップ等の電子部品である実装部品を、回路基板、パッケージ基板等の被実装部品に実装する方法として、超音波接合が利用されている。超音波接合は、実装部品をボンディングツールにより被実装部品に押圧しながら超音波振動を付与し、実装部品及び被実装部品との接合面を互いに摩擦させて両部品を接合するものである。
【０００３】
超音波振動を利用した従来の実装装置について図面を参照しつつ説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、従来の実装装置を用いて実装を行う工程を示す断面図である。従来の実装装置８０１は、電子部品８０５を保持するための吸着ノズル８０３と、吸着ノズル８０３の下方に配置され、電子部品８０５が実装される基板８６０を保持するパレット８６１と、前記パレット８６１を固定するためのボンディングブロック８３０と、前記ボンディングブロック８３０とともに、基板８６０を挟持する押さえ部８５２と、を備える。
【０００４】
上記構成の実装装置８０１では、まずパレット８６１に保持された基板８６０をボンディングブロック８３０上の所定位置に配置する。そして、ボンディングブロック８３０に設けられた吸引穴８３７から吸引力を付与することで基板８６０の位置決めを確実にする（図５（ａ）参照）。さらに、押さえ部８５２は、基板８６０の周縁部８６５をボンディングブロック８３０とともに挟持する。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示されるように、先端に電子部品８０５を吸引保持した吸着ノズル８０３が移動することで、電子部品８０５が基板８６０の所定位置に配置される。
【０００６】
その後、電子部品８０５の金属製電極と基板８６０の電極とが接触し押圧された状態で、不図示の振動子からの超音波振動を吸引ノズル８０３を介して両電極の間へ付与し、両者の接合を完了させる（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１９３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、基板８６０を押圧固定するための押さえ部材８５２と、電子部品８０５を吸着保持する吸着ノズル８０３とを別々に備える実装装置であり、押さえ部材８５２や吸着ノズル８０３の駆動をそれぞれ制御する必要がある。従って、実装装置の構成や制御が複雑となる。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成や制御において確実に実装部品と被実装部品との位置決めを行うことができる実装方法及び実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法の第１の態様は、前記被実装部品を用意し、前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる。
【００１１】
本発明の実装方法の第２の態様によれば、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍が押さえられる。
さらに本発明の実装方法の第３の態様によれば、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記被実装部品の押さえを解除する。
【００１２】
本発明の実装方法の第４の態様によれば、前記被実装部品を、前記押さえ手段に形成された前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状の接触面で押さえる。
【００１３】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装装置の第１の態様は、前記実装部品を保持する実装部品保持手段と、前記被実装部品を保持する被実装部品保持手段と、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能に構成され、前記被実装部品に直接接触して押圧する押さえ手段と、前記実装部品と前記被実装部品とが当接するように、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記押さえ手段により前記被実装部品を押さえるように制御する制御手段と、を備える。
【００１４】
本発明の実装装置の第２の態様によれば、前記制御手段は、前記実装部品保持手段が前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍を押さえるように制御する。
【００１５】
さらに本発明の実装装置の第３の態様によれば、 前記制御手段は、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記実装部品の押さえを解除する。
【００１６】
本発明の実装装置の第４の態様によれば、前記押さえ手段は、前記被実装部材と接触する面が前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、押さえ手段と実装部品保持手段とが一体的に移動可能な構成を採用しているので、押さえ手段と実装部品保持手段とを移動させる構成を簡易にできるとともに、実装部品と被実装部品の正しい位置関係を保ったまま実装を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の超音波振動を用いた実装装置に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態に係る実装装置の全体の構成を示す側面図であり、図２（ａ）は、図１に示す実装装置の主要部の拡大図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の下方から上方向に見た押さえ部の平面図、図２（ｃ）は、パッケージ基板の縦断面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）の平面図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、図１の実装装置を用いて電子部品を実装する工程を示す図である。なお、図２（ａ）中において、押さえ部はｚ軸線を含む面に沿った部分断面図として示してある。
【００１９】
実装装置１００は、主として、実装部品（電子部品１０１）を保持する実装部品保持手段である吸着ノズル１０３と、被実装部品（パッケージ基板１１１）を保持する被実装部品保持手段である実装ステージ１１６と、被実装部品を押さえるための押さえ手段と、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、電子部品１０１を介してパッケージ基板１１１を押圧した後に、押さえ部１１９によりパッケージ基板１１１を押圧するように制御する制御手段である制御部１７３と、を備える。
【００２０】
さらに、実装装置１００の各構成要素について説明する。装置本体１０５の下部には、ｘ軸方向駆動部１１３が設けられている。ｘ軸方向駆動部１１３は、不図示の駆動モータと、駆動モータに連結されるボールネジ（不図示）と、ボールねじに螺合するボールネジナットが設けられ、直動軸受で移動可能に支持されたｘ軸方向スライダ１１４と、を有する。装置本体１０５は、ｘ軸方向スライダ１１４に固定されており、ｘ軸方向駆動部１１３を駆動させると、ｘ軸方向スライダ１１４がｘ軸方向（図面の表裏方向）に移動し、装置本体１０５がｘ軸方向に移動する構成である。
【００２１】
さらに、装置本体１０５には、ｚ軸方向駆動部が設けられている。ｚ軸方向駆動部は、ｚ軸駆動モータ１１８と、ｚ軸駆動モータ１１８に連結されたボールネジ（不図示）と、ボールネジに螺合するボールネジナットが設けられ、直動軸受で移動可能に支持されたｚ軸方向スライダ１０９と、を有する。
【００２２】
ｚ軸方向スライダ１０９は、ｚ軸方向に移動可能で、装置本体１０５の一側面でｚ軸方向に延びている。また、装置本体１０５の上面には、ｚ軸方向に移動させるｚ軸駆動モータ１１８が装着されている。本構成のｚ軸方向駆動部を作動させることにより、ｚ軸方向スライダ１０９を図中で上下方向に移動させることができる。
【００２３】
ｚ軸方向スライダ１０９には、スライダ連結部１２２が装着されている。スライダ連結部１２２に対して上方には、ｚ軸方向に延在するθ回転シャフト１１７を回転自在に支持する軸受１２９が設けられている。θ回転シャフト１１７の上端部は加圧手段に装着され、下端部はホーン支持部１１５に装着されている。
【００２４】
加圧手段は、押圧部１２５と、ロック手段１６１と、ロードセル等から構成される荷重検出部１４３と、荷重検出部１４３に連結するとともに、θ回転シャフト１１７を支持する連結部１９１と、を備える。
【００２５】
押圧部１２５としては、ブランケットに巻回されたコイルと永久磁石等から構成される公知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を利用する。押圧部１２５を作動させると、コイルに流れる一定の周波数の電流と永久磁石による磁界との作用により出力可動部材であるコイル自体が移動し、荷重検出部１４３、連結部１９１を介してθ回転シャフト１１７に軸方向（ｚ方向）の付勢力を付与する。したがって、吸着ノズル１０３に吸引保持された電子部品１０１と実装ステージ１１６上に載置されたパッケージ基板１１１との間に付勢力を付与することができる。
【００２６】
図中のロック手段１６１は、押圧部１２５の作動によりｚ軸方向スライダ１０９に対して相対的に昇降可能な荷重検出部１４３、連結部１９１、θ回転シャフト１１７、ホーン支持部１１５、吸着ノズル１０３の一体構造をｚ軸方向スライダ１０９に対して固定するためのものである。ロック手段１６１を作動させると、押圧部１２５の可動部が固定されθ回転シャフト１１７に連結する吸着ノズル１０３がｚ軸方向スライダ１０９と一緒に昇降する。また、押圧部１２５を作動させる場合には、ロック手段１６１を解除する。
【００２７】
また、θ回転シャフト１１７の上端部側には、回転プーリ１２１が装着されている。回転プーリ１２１には、回転駆動部１２０が連結されていて、回転駆動部１２０からの回転駆動力が不図示のベルトにより回転プーリ１２１に伝達され、θ回転シャフト１１７が回転する構成である。すなわち、回転プーリ１２１と、回転駆動部１２０とが、θ回転駆動手段を構成する。
【００２８】
さらに、スライダ連結部１２２の図中下側には、θ回転シャフト１１７に連結され回転速度を減速するための減速機構（不図示）を内蔵する減速機構ハウジング１４５が配置されている。
【００２９】
また、減速機構ハウジング１４５の下方には、吸着ノズル１０３が配置される。吸着ノズル１０３は、θ回転シャフト１１７と同心で回転するように、ノズル支持部１１５、超音波発生手段を介して減速機構に連結されている。超音波発生手段は、超音波ホーン１０８と、超音波振動子１０７と、を備える。超音波ホーン１０８は、ノズル支持部１１５から縮径するようにｙ軸方向に延び、その先端に吸着ノズル１０３がｚ軸方向に延びるように固定されている。超音波振動子１０７からの振動は吸着ホーン１０８を介して吸着ノズルに伝達される。
【００３０】
なお、図面では省略したが、吸着ノズル１０３は不図示の吸引源に連結されていて、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａの端面に設けられた吸引孔から電子部品１０１に吸引力を付与することにより電子部品１０１を先端部１０３ａに吸着保持する構成である。
【００３１】
実装ステージ１１６は不図示のｙ軸方向駆動手段によりｙ軸方向に移動可能となっている。
【００３２】
さらに、実装装置１００は、制御部１７３を備えている。制御部１７３は、実装装置の動作を司るための制御手段で、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、各種Ｉ／Ｆ等を含む。制御部１７３は、入力信号や記憶値などの各種の情報を用い所定のプログラムに基づき各種演算処理を行い、上述の吸着ノズル１０３、超音波振動子１０７、回転駆動部１２０、押圧部１２５、ロック手段１６１、ｚ軸駆動モータ１１８、ｘ軸方向駆動部１１３、実装ステージ１１６などの駆動を制御する。
【００３３】
図２（ａ）（ｂ）に詳細に示されているように、押さえ手段は、押さえ部１１９と、押さえ部１１９をｚ軸方向に移動させる押さえ駆動部１８２と、押さえ駆動部１８２と押さえ部１１９とを連結する支持部１２３と、を有している。押さえ駆動部１８２は、スライダ支持部材１２２に固定配置されている。押さえ駆動部１８２としては、エアシリンダ、油圧シリンダ等を利用できる。
【００３４】
支持部１２３は、押さえ駆動部１８２に押圧される当接部材１２３ｃと、当接部材１２３ｃに連結される一端部を有し、鉛直方向に延びる鉛直部材１２３ａと、鉛直部材１２３ａの他端部に連結され、水平方向に延びる水平部材１２３ｂと、を有する。押さえ部１１９は、水平部材１２３ｂの自由端部側の下面に設けられている。
【００３５】
押さえ部１１９は、略矩形状の板部材から形成され、その中心には厚さ方向に貫通する円形状の貫通孔１１９ａが刻設されている。また、貫通孔１１９ａを取り囲むように円環状凸部１１９ｂが設けられている。貫通孔１１９ａは、水平部材１２３ｂに設けられた貫通孔と連通し、吸着ノズル１０３が両貫通孔内を延在している。
【００３６】
貫通孔１１９ａの内径は、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの内接円の径と同寸法とし、さらに、凸部１１９ｂの外径を周壁部１１１ａの外接円の径と同寸法にする。
【００３７】
また、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの頂部の上面１１１ｂに対応させて、円環状凸部１１９ｂの下面１１９ｃを平坦に形成しているので、円環状凸部１１９ｂが周壁部１１１ａの周囲に亘り均等に当接できる。
【００３８】
このように凸部１１９ｂを円環状にすることにより、ｚ軸方向を中心としたθ方向のずれを考慮する必要がない。結果として、例えば、凸部１１９ｂを矩形状とし、その角部と、周壁部１１１ａの角部とを整合するように位置決めをする工程を省略でき、タクトタイムを比較的短くできる。
【００３９】
また、円環状の押さえ部を利用すれば、パッケージ基板の押さえ代となる部分の領域の形状が種々のものであっても、比較的確実に押さえることができるので、押さえ部を取り替える必要がなく利便性を向上できる。
【００４０】
押さえ駆動部１８２のシリンダロッド１８７をｚ軸方向に移動させると、支持部１２３の鉛直部材１２３ａが移動し、支持部１２３の水平部材１２３ｂに装着された押さえ部１１９がｚ軸方向に移動する。従って、押さえ手段は、スライダ支持部材１２２の移動にともない移動するとともに、押さえ部１１９は、スライダ支持部材１２２とは独立してｚ軸方向に移動可能である。結果として、押さえ部１１９は、ノズル１０３に対しても独立してｚ軸方向に移動可能である。
【００４１】
パッケージ基板１１１は、吸着ノズル１０３に対向配置される実装ステージ１１６に載置される。実装ステージ１１６は、前述のように不図示のｙ軸方向駆動手段に連結されていて、ｙ方向に駆動可能となっている。
【００４２】
この実施形態におけるｘ軸方向、ｙ軸方向における位置決めは、装置本体１０５をｘ軸方向に移動させ、実装ステージ１１６をｙ軸方向駆動手段でｙ軸方向に移動させることで行っている。しかし、装置本体１０５自体がｙ軸方向に移動できるように、ｙ軸方向駆動手段を設ける構成としてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
さらに、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、第１の撮像カメラ１８５が、供給ノズル１８１から電子部品１０１を吸着ノズル１０３へ受け渡しする位置に、吸着ノズル１０３の下方でｚ方向上方を向いて設けられ、吸着ノズル１０３に対する電子部品１０１の位置情報を得るために利用される。さらに、第２の撮像カメラ１８７が、パッケージ基板１１１の位置情報を得るために、実装装置１００の装置本体１０５へｚ軸方向下方に向けて設けられている。
【００４４】
第１及び第２の撮像カメラ１８５、１８７、電子部品１０１を吸着ノズル１０３へ供給するための供給ノズル１８１は、制御部１７３に電気的に連結されており、制御部１７３の駆動信号により作動するように構成されている。なお、図１、２からは、第１の撮像カメラ１８５、第２の撮像カメラ１８７、供給ノズル１８１を、図面の明瞭化のため割愛している。
【００４５】
上記構成の実装装置を用いた電子部品の実装工程について図３（ａ）〜（ｅ）、図４を用いて説明する。実装装置１００は、供給ノズル１８１上に載置される電子部品１０１を吸着ノズル１０３が吸引力を付与することにより受け取る（図３（ａ）参照、図４のステップＳ１０１）。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように、供給ノズル１８１による電子部品１０１の保持を解除した後、供給ノズル１８１を吸着ノズル１０３から離れるように移動させる。そして、第１の撮像カメラ１８５で電子部品１０１を撮像し取得した画像に基づき制御部１７３が画像処理を行い電子部品１０１の位置情報を取得する（図４のステップＳ１０２）。同様に、第２の撮像カメラ１８７でパッケージ基板１１１を撮像し取得した画像に基づき制御部１７３が画像処理を行い、パッケージ基板１１１の位置情報を取得する（図３（ｂ）、図４のステップＳ１０２）。
【００４７】
その後、電子部品１０１とパッケージ基板１１１との位置情報に基づいて、電子部品１０１のバンプ１０１ａがパッケージ基板１１１の所定位置（実装位置）に配置されるように、吸着ノズル１０１をｘ軸方向、ｚ軸方向、θ方向へ移動させるとともに、実装ステージ１１６をｙ軸方向に移動させ、電子部品１０１とパッケージ基板１１１との相対的な位置決めを行う（図４のステップＳ１０３）。この時、電子部品１０１は、電子部品１０１が装着されるパッケージ基板１１１上の実装位置からｚ軸方向において所定距離離れた位置関係とする。
【００４８】
次に、ｚ軸駆動モータ１１８を作動させ、スライド部材１０９を下降（ｚ方向下方への移動）させることで、吸着ノズル１０３をｚ軸方向で下降させ、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａに保持された電子部品１０１を介して、実装ステージ１１６に対してパッケージ基板１１１を所定の押圧力で押し付ける（図３（ｃ）、ステップＳ１０４）。この工程において、パッケージ基板１１１に対して電子部品１０１が所定位置（実装位置）に固定される。この時、押さえ部１１９は、まだパッケージ基板１１１に当接していない。
【００４９】
さらに、パッケージ基板１１１を押さえ部１１９により押さえる工程（図３（ｄ）、図４のステップＳ１０５）が行われる。押さえ駆動部たるエアシリンダ１８２を駆動させることにより、押さえ部１１９をｚ軸方向に下降させ、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの上面１１１ｂ（押さえ代）に直接接触し、所定の押圧力で押圧する。すなわち、吸着ノズル１０３による電子部品１０３を介したパッケージ基板１１１への押圧が、押さえ部１１９のパッケージ基板１１１に直接接触する押圧より先に行われる。なお、吸着ノズル及び押さえ部により押さえる際の押圧力は、パッケージ基板が動かない程度の範囲であればよい。
【００５０】
なお、最近の電子部品やパッケージ基板の微小化により、パッケージ基板１１１の押さえ代も小さくなりつつある現状では、本実施形態と異なり、吸着ノズル１０３より先に押さえ部１１９でパッケージ基板１１１を直接触れて押さえる構成を用いると、パッケージ基板１１１に対して押さえ部１１９からの押圧力が均等にかからず（偏って付与され）、パッケージ基板１１１に位置ズレが生じてしまうことが考えられる。さらに、位置ズレを防止するためには、パッケージ基板１１１に対する押さえ部１１９の位置決めに関し非常に高い精度が必要である。
【００５１】
位置ズレが生じた場合には、所定位置（実装位置）となるように折角位置合わせしたはずのパッケージ基板１１１に対する電子部品１０１の位置が、当接させる直前で所定位置（実装位置）からずれてしまうので、画像処理（ステップＳ１０２）、位置決め（ステップＳ１０３）、押さえ（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）、といった一連の工程を再度繰り返す必要が生じ、実装工程のタクトタイムの短縮化の実現が困難となる。また、吸着ノズル１０３、押さえ部１１９の位置決め精度を高めるために、実装装置の複雑化を招く恐れがある。
【００５２】
しかし、上述のように、吸着ノズル１０３により電子部品１０１を介してパッケージ基板１１１を先に押さえる構成とすることで、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１の重心近傍を先に固定でき、安定して位置決めすることができる。なお、本実施形態では、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１のパッケージ基板１１１の底面１１１ｃを押さえる構成（図２（ｃ）（ｄ）参照）となり、重心Ｇの近傍を押さえることになるが、被実装部品が重心Ｇを押さえられる形状である場合には、重心Ｇを押さえることが望ましいことは言うまでもない。
【００５３】
また、本実施形態の構成では、吸着ノズル１０３と押さえ部１１９とは、ｘ軸方向、ｙ軸方向に関しては常に一体的に移動するので、一旦、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１を押さえた後は、押さえ部１１９を降下させることにより、電子部品１０１を所定位置（実装位置）からずらすことなく、押さえ代すなわち、周壁部１１１ｂに確実に当接させることが可能となる。
【００５４】
従って、本実施形態において、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａは、押さえ部１１９の凸部１１９ｂよりｚ方向において下方となるような位置関係としているが、実装部品と被実装部品の形状や寸法関係によって、吸着ノズルの先端部と押さえ部の凸部との位置関係は適宜設定される。
【００５５】
実装工程における、図３（ｄ）に示す押さえ部１１９によるパッケージ基板１１１を押さえる工程（図４のステップＳ１０５）の後は、接合工程（図４のステップＳ１０６）である。実装工程の初期状態からロック状態にあるロック手段１６１によるロックを解除して、押圧部１２５を駆動し、パッケージ基板１１１に対して電子部品１０１を超音波接合に適した範囲の所定圧力で押圧する。この押圧工程に同期して、振動子１０７を駆動させ、超音波ノズル１０３を介して電子部品１０１とパッケージ基板１１１との接合部に超音波振動を付与する。所定時間が経過した後、振動子１０７及び押圧部１２５の動作を停止し超音波接合が完了する。
【００５６】
超音波接合工程（図４のステップＳ１０６）の後は、図３（ｅ）に示すように、吸着ノズル１０３による押圧を維持した状態で、押さえ部１１９を上昇させ、パッケージ基板１１１から離間させる（図４のステップＳ１０７）。そして、最後に、ロック手段１６１によるロックを施してからｚ軸駆動モータ１１８を作動させて、電子部品１０１から離間するように吸着ノズル１０３を上昇させ、吸着ノズル１０３による電子部品１０１の押圧を終了する（図４のステップＳ１０８）。
【００５７】
上記した実装動作を繰り返すことにより、複数の電子部品をパッケージ基板へ順次実装していく。
上述したように、押さえ部１１９による押さえの解除を、吸着ノズル１０３による押さえの解除より先に行うことにより、押さえ部１１９にパッケージ基板１１１が付着し、持ち上がってしまうことを防止できる。
【００５８】
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、上部が開口した箱状のパッケージ基板１１１を用い、その周囲を取り囲む周壁部１１１ａの上面１１１ｂを押さえ代とし、ｚ軸方向上方から押さえる構成としている。しかし、本発明で利用される被実装部品の形状は箱型に限定されるものではなく、板状の部材や、中央が凸状となっている形状等の被実装部品に対しても適用できることは言うまでもない。
【００５９】
上記実施形態では、押さえ部をパッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの上面１１１ｂに当接するように、平面視で円環状の凸部１１９ｂを設けたが、本発明はこの形状に限定されない。矩形状の貫通孔の周囲を取り囲むように矩形状の凸部を有する押さえ部としても良い。
【００６０】
本実施形態では、平面視で円環状の凸部を有する押さえ部としたが、この他にも、Ｃ字形状、楕円形状、ループ形状、コイル形状、多角形状等も又はこれらの組み合わせた形状とすることが可能であることも言うまでもない。
【００６１】
また、被実装部品であるパッケージ基板、パッケージ基板に形成された凹部などは、本実施形態及び変形例の具体的形状に限定されることなく、種々の変形、応用を加えた物であってもよいことは言うまでもない。
【００６２】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る実装装置の全体を示す側面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す実装装置の要部の拡大側面図、（ｂ）は押さえ部の底面図、（ｃ）はパッケージ基板の縦断面図、（ｄ）は（ｃ）の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、実装工程を示す図である。
【図４】実施形態に係る実装工程を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、従来の実装装置の各実装工程を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 電子部品
１０３ 吸着ノズル
１０７ 振動子
１１１ パッケージ基板
１１６ 実装ステージ
１１９ 押さえ部
１２５ 押圧部
１７３ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装部品を被実装部品に実装するにあたり、実装部品と被実装部品とを接触させ超音波振動を付与することにより実装部品と被実装部品とを接合する実装方法及び実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フリップチップ等の電子部品である実装部品を、回路基板、パッケージ基板等の被実装部品に実装する方法として、超音波接合が利用されている。超音波接合は、実装部品をボンディングツールにより被実装部品に押圧しながら超音波振動を付与し、実装部品及び被実装部品との接合面を互いに摩擦させて両部品を接合するものである。
【０００３】
超音波振動を利用した従来の実装装置について図面を参照しつつ説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、従来の実装装置を用いて実装を行う工程を示す断面図である。従来の実装装置８０１は、電子部品８０５を保持するための吸着ノズル８０３と、吸着ノズル８０３の下方に配置され、電子部品８０５が実装される基板８６０を保持するパレット８６１と、前記パレット８６１を固定するためのボンディングブロック８３０と、前記ボンディングブロック８３０とともに、基板８６０を挟持する押さえ部８５２と、を備える。
【０００４】
上記構成の実装装置８０１では、まずパレット８６１に保持された基板８６０をボンディングブロック８３０上の所定位置に配置する。そして、ボンディングブロック８３０に設けられた吸引穴８３７から吸引力を付与することで基板８６０の位置決めを確実にする（図５（ａ）参照）。さらに、押さえ部８５２は、基板８６０の周縁部８６５をボンディングブロック８３０とともに挟持する。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示されるように、先端に電子部品８０５を吸引保持した吸着ノズル８０３が移動することで、電子部品８０５が基板８６０の所定位置に配置される。
【０００６】
その後、電子部品８０５の金属製電極と基板８６０の電極とが接触し押圧された状態で、不図示の振動子からの超音波振動を吸引ノズル８０３を介して両電極の間へ付与し、両者の接合を完了させる（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２１９３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、基板８６０を押圧固定するための押さえ部材８５２と、電子部品８０５を吸着保持する吸着ノズル８０３とを別々に備える実装装置であり、押さえ部材８５２や吸着ノズル８０３の駆動をそれぞれ制御する必要がある。従って、実装装置の構成や制御が複雑となる。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成や制御において確実に実装部品と被実装部品との位置決めを行うことができる実装方法及び実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法の第１の態様は、前記被実装部品を用意し、前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる。
【００１１】
本発明の実装方法の第２の態様によれば、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍が押さえられる。
さらに本発明の実装方法の第３の態様によれば、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記被実装部品の押さえを解除する。
【００１２】
本発明の実装方法の第４の態様によれば、前記被実装部品を、前記押さえ手段に形成された前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状の接触面で押さえる。
【００１３】
さらに、上記課題を解決するために、本発明に係る超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装装置の第１の態様は、前記実装部品を保持する実装部品保持手段と、前記被実装部品を保持する被実装部品保持手段と、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能に構成され、前記被実装部品に直接接触して押圧する押さえ手段と、前記実装部品と前記被実装部品とが当接するように、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記押さえ手段により前記被実装部品を押さえるように制御する制御手段と、を備える。
【００１４】
本発明の実装装置の第２の態様によれば、前記制御手段は、前記実装部品保持手段が前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍を押さえるように制御する。
【００１５】
さらに本発明の実装装置の第３の態様によれば、 前記制御手段は、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記実装部品の押さえを解除する。
【００１６】
本発明の実装装置の第４の態様によれば、前記押さえ手段は、前記被実装部材と接触する面が前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、押さえ手段と実装部品保持手段とが一体的に移動可能な構成を採用しているので、押さえ手段と実装部品保持手段とを移動させる構成を簡易にできるとともに、実装部品と被実装部品の正しい位置関係を保ったまま実装を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の超音波振動を用いた実装装置に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態に係る実装装置の全体の構成を示す側面図であり、図２（ａ）は、図１に示す実装装置の主要部の拡大図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の下方から上方向に見た押さえ部の平面図、図２（ｃ）は、パッケージ基板の縦断面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）の平面図である。図３（ａ）〜（ｅ）は、図１の実装装置を用いて電子部品を実装する工程を示す図である。なお、図２（ａ）中において、押さえ部はｚ軸線を含む面に沿った部分断面図として示してある。
【００１９】
実装装置１００は、主として、実装部品（電子部品１０１）を保持する実装部品保持手段である吸着ノズル１０３と、被実装部品（パッケージ基板１１１）を保持する被実装部品保持手段である実装ステージ１１６と、被実装部品を押さえるための押さえ手段と、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、電子部品１０１を介してパッケージ基板１１１を押圧した後に、押さえ部１１９によりパッケージ基板１１１を押圧するように制御する制御手段である制御部１７３と、を備える。
【００２０】
さらに、実装装置１００の各構成要素について説明する。装置本体１０５の下部には、ｘ軸方向駆動部１１３が設けられている。ｘ軸方向駆動部１１３は、不図示の駆動モータと、駆動モータに連結されるボールネジ（不図示）と、ボールねじに螺合するボールネジナットが設けられ、直動軸受で移動可能に支持されたｘ軸方向スライダ１１４と、を有する。装置本体１０５は、ｘ軸方向スライダ１１４に固定されており、ｘ軸方向駆動部１１３を駆動させると、ｘ軸方向スライダ１１４がｘ軸方向（図面の表裏方向）に移動し、装置本体１０５がｘ軸方向に移動する構成である。
【００２１】
さらに、装置本体１０５には、ｚ軸方向駆動部が設けられている。ｚ軸方向駆動部は、ｚ軸駆動モータ１１８と、ｚ軸駆動モータ１１８に連結されたボールネジ（不図示）と、ボールネジに螺合するボールネジナットが設けられ、直動軸受で移動可能に支持されたｚ軸方向スライダ１０９と、を有する。
【００２２】
ｚ軸方向スライダ１０９は、ｚ軸方向に移動可能で、装置本体１０５の一側面でｚ軸方向に延びている。また、装置本体１０５の上面には、ｚ軸方向に移動させるｚ軸駆動モータ１１８が装着されている。本構成のｚ軸方向駆動部を作動させることにより、ｚ軸方向スライダ１０９を図中で上下方向に移動させることができる。
【００２３】
ｚ軸方向スライダ１０９には、スライダ連結部１２２が装着されている。スライダ連結部１２２に対して上方には、ｚ軸方向に延在するθ回転シャフト１１７を回転自在に支持する軸受１２９が設けられている。θ回転シャフト１１７の上端部は加圧手段に装着され、下端部はホーン支持部１１５に装着されている。
【００２４】
加圧手段は、押圧部１２５と、ロック手段１６１と、ロードセル等から構成される荷重検出部１４３と、荷重検出部１４３に連結するとともに、θ回転シャフト１１７を支持する連結部１９１と、を備える。
【００２５】
押圧部１２５としては、ブランケットに巻回されたコイルと永久磁石等から構成される公知のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を利用する。押圧部１２５を作動させると、コイルに流れる一定の周波数の電流と永久磁石による磁界との作用により出力可動部材であるコイル自体が移動し、荷重検出部１４３、連結部１９１を介してθ回転シャフト１１７に軸方向（ｚ方向）の付勢力を付与する。したがって、吸着ノズル１０３に吸引保持された電子部品１０１と実装ステージ１１６上に載置されたパッケージ基板１１１との間に付勢力を付与することができる。
【００２６】
図中のロック手段１６１は、押圧部１２５の作動によりｚ軸方向スライダ１０９に対して相対的に昇降可能な荷重検出部１４３、連結部１９１、θ回転シャフト１１７、ホーン支持部１１５、吸着ノズル１０３の一体構造をｚ軸方向スライダ１０９に対して固定するためのものである。ロック手段１６１を作動させると、押圧部１２５の可動部が固定されθ回転シャフト１１７に連結する吸着ノズル１０３がｚ軸方向スライダ１０９と一緒に昇降する。また、押圧部１２５を作動させる場合には、ロック手段１６１を解除する。
【００２７】
また、θ回転シャフト１１７の上端部側には、回転プーリ１２１が装着されている。回転プーリ１２１には、回転駆動部１２０が連結されていて、回転駆動部１２０からの回転駆動力が不図示のベルトにより回転プーリ１２１に伝達され、θ回転シャフト１１７が回転する構成である。すなわち、回転プーリ１２１と、回転駆動部１２０とが、θ回転駆動手段を構成する。
【００２８】
さらに、スライダ連結部１２２の図中下側には、θ回転シャフト１１７に連結され回転速度を減速するための減速機構（不図示）を内蔵する減速機構ハウジング１４５が配置されている。
【００２９】
また、減速機構ハウジング１４５の下方には、吸着ノズル１０３が配置される。吸着ノズル１０３は、θ回転シャフト１１７と同心で回転するように、ノズル支持部１１５、超音波発生手段を介して減速機構に連結されている。超音波発生手段は、超音波ホーン１０８と、超音波振動子１０７と、を備える。超音波ホーン１０８は、ノズル支持部１１５から縮径するようにｙ軸方向に延び、その先端に吸着ノズル１０３がｚ軸方向に延びるように固定されている。超音波振動子１０７からの振動は吸着ホーン１０８を介して吸着ノズルに伝達される。
【００３０】
なお、図面では省略したが、吸着ノズル１０３は不図示の吸引源に連結されていて、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａの端面に設けられた吸引孔から電子部品１０１に吸引力を付与することにより電子部品１０１を先端部１０３ａに吸着保持する構成である。
【００３１】
実装ステージ１１６は不図示のｙ軸方向駆動手段によりｙ軸方向に移動可能となっている。
【００３２】
さらに、実装装置１００は、制御部１７３を備えている。制御部１７３は、実装装置の動作を司るための制御手段で、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、各種Ｉ／Ｆ等を含む。制御部１７３は、入力信号や記憶値などの各種の情報を用い所定のプログラムに基づき各種演算処理を行い、上述の吸着ノズル１０３、超音波振動子１０７、回転駆動部１２０、押圧部１２５、ロック手段１６１、ｚ軸駆動モータ１１８、ｘ軸方向駆動部１１３、実装ステージ１１６などの駆動を制御する。
【００３３】
図２（ａ）（ｂ）に詳細に示されているように、押さえ手段は、押さえ部１１９と、押さえ部１１９をｚ軸方向に移動させる押さえ駆動部１８２と、押さえ駆動部１８２と押さえ部１１９とを連結する支持部１２３と、を有している。押さえ駆動部１８２は、スライダ支持部材１２２に固定配置されている。押さえ駆動部１８２としては、エアシリンダ、油圧シリンダ等を利用できる。
【００３４】
支持部１２３は、押さえ駆動部１８２に押圧される当接部材１２３ｃと、当接部材１２３ｃに連結される一端部を有し、鉛直方向に延びる鉛直部材１２３ａと、鉛直部材１２３ａの他端部に連結され、水平方向に延びる水平部材１２３ｂと、を有する。押さえ部１１９は、水平部材１２３ｂの自由端部側の下面に設けられている。
【００３５】
押さえ部１１９は、略矩形状の板部材から形成され、その中心には厚さ方向に貫通する円形状の貫通孔１１９ａが刻設されている。また、貫通孔１１９ａを取り囲むように円環状凸部１１９ｂが設けられている。貫通孔１１９ａは、水平部材１２３ｂに設けられた貫通孔と連通し、吸着ノズル１０３が両貫通孔内を延在している。
【００３６】
貫通孔１１９ａの内径は、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの内接円の径と同寸法とし、さらに、凸部１１９ｂの外径を周壁部１１１ａの外接円の径と同寸法にする。
【００３７】
また、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの頂部の上面１１１ｂに対応させて、円環状凸部１１９ｂの下面１１９ｃを平坦に形成しているので、円環状凸部１１９ｂが周壁部１１１ａの周囲に亘り均等に当接できる。
【００３８】
このように凸部１１９ｂを円環状にすることにより、ｚ軸方向を中心としたθ方向のずれを考慮する必要がない。結果として、例えば、凸部１１９ｂを矩形状とし、その角部と、周壁部１１１ａの角部とを整合するように位置決めをする工程を省略でき、タクトタイムを比較的短くできる。
【００３９】
また、円環状の押さえ部を利用すれば、パッケージ基板の押さえ代となる部分の領域の形状が種々のものであっても、比較的確実に押さえることができるので、押さえ部を取り替える必要がなく利便性を向上できる。
【００４０】
押さえ駆動部１８２のシリンダロッド１８７をｚ軸方向に移動させると、支持部１２３の鉛直部材１２３ａが移動し、支持部１２３の水平部材１２３ｂに装着された押さえ部１１９がｚ軸方向に移動する。従って、押さえ手段は、スライダ支持部材１２２の移動にともない移動するとともに、押さえ部１１９は、スライダ支持部材１２２とは独立してｚ軸方向に移動可能である。結果として、押さえ部１１９は、ノズル１０３に対しても独立してｚ軸方向に移動可能である。
【００４１】
パッケージ基板１１１は、吸着ノズル１０３に対向配置される実装ステージ１１６に載置される。実装ステージ１１６は、前述のように不図示のｙ軸方向駆動手段に連結されていて、ｙ方向に駆動可能となっている。
【００４２】
この実施形態におけるｘ軸方向、ｙ軸方向における位置決めは、装置本体１０５をｘ軸方向に移動させ、実装ステージ１１６をｙ軸方向駆動手段でｙ軸方向に移動させることで行っている。しかし、装置本体１０５自体がｙ軸方向に移動できるように、ｙ軸方向駆動手段を設ける構成としてもよいことは言うまでもない。
【００４３】
さらに、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、第１の撮像カメラ１８５が、供給ノズル１８１から電子部品１０１を吸着ノズル１０３へ受け渡しする位置に、吸着ノズル１０３の下方でｚ方向上方を向いて設けられ、吸着ノズル１０３に対する電子部品１０１の位置情報を得るために利用される。さらに、第２の撮像カメラ１８７が、パッケージ基板１１１の位置情報を得るために、実装装置１００の装置本体１０５へｚ軸方向下方に向けて設けられている。
【００４４】
第１及び第２の撮像カメラ１８５、１８７、電子部品１０１を吸着ノズル１０３へ供給するための供給ノズル１８１は、制御部１７３に電気的に連結されており、制御部１７３の駆動信号により作動するように構成されている。なお、図１、２からは、第１の撮像カメラ１８５、第２の撮像カメラ１８７、供給ノズル１８１を、図面の明瞭化のため割愛している。
【００４５】
上記構成の実装装置を用いた電子部品の実装工程について図３（ａ）〜（ｅ）、図４を用いて説明する。実装装置１００は、供給ノズル１８１上に載置される電子部品１０１を吸着ノズル１０３が吸引力を付与することにより受け取る（図３（ａ）参照、図４のステップＳ１０１）。
【００４６】
次に、図３（ｂ）に示すように、供給ノズル１８１による電子部品１０１の保持を解除した後、供給ノズル１８１を吸着ノズル１０３から離れるように移動させる。そして、第１の撮像カメラ１８５で電子部品１０１を撮像し取得した画像に基づき制御部１７３が画像処理を行い電子部品１０１の位置情報を取得する（図４のステップＳ１０２）。同様に、第２の撮像カメラ１８７でパッケージ基板１１１を撮像し取得した画像に基づき制御部１７３が画像処理を行い、パッケージ基板１１１の位置情報を取得する（図３（ｂ）、図４のステップＳ１０２）。
【００４７】
その後、電子部品１０１とパッケージ基板１１１との位置情報に基づいて、電子部品１０１のバンプ１０１ａがパッケージ基板１１１の所定位置（実装位置）に配置されるように、吸着ノズル１０１をｘ軸方向、ｚ軸方向、θ方向へ移動させるとともに、実装ステージ１１６をｙ軸方向に移動させ、電子部品１０１とパッケージ基板１１１との相対的な位置決めを行う（図４のステップＳ１０３）。この時、電子部品１０１は、電子部品１０１が装着されるパッケージ基板１１１上の実装位置からｚ軸方向において所定距離離れた位置関係とする。
【００４８】
次に、ｚ軸駆動モータ１１８を作動させ、スライド部材１０９を下降（ｚ方向下方への移動）させることで、吸着ノズル１０３をｚ軸方向で下降させ、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａに保持された電子部品１０１を介して、実装ステージ１１６に対してパッケージ基板１１１を所定の押圧力で押し付ける（図３（ｃ）、ステップＳ１０４）。この工程において、パッケージ基板１１１に対して電子部品１０１が所定位置（実装位置）に固定される。この時、押さえ部１１９は、まだパッケージ基板１１１に当接していない。
【００４９】
さらに、パッケージ基板１１１を押さえ部１１９により押さえる工程（図３（ｄ）、図４のステップＳ１０５）が行われる。押さえ駆動部たるエアシリンダ１８２を駆動させることにより、押さえ部１１９をｚ軸方向に下降させ、パッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの上面１１１ｂ（押さえ代）に直接接触し、所定の押圧力で押圧する。すなわち、吸着ノズル１０３による電子部品１０３を介したパッケージ基板１１１への押圧が、押さえ部１１９のパッケージ基板１１１に直接接触する押圧より先に行われる。なお、吸着ノズル及び押さえ部により押さえる際の押圧力は、パッケージ基板が動かない程度の範囲であればよい。
【００５０】
なお、最近の電子部品やパッケージ基板の微小化により、パッケージ基板１１１の押さえ代も小さくなりつつある現状では、本実施形態と異なり、吸着ノズル１０３より先に押さえ部１１９でパッケージ基板１１１を直接触れて押さえる構成を用いると、パッケージ基板１１１に対して押さえ部１１９からの押圧力が均等にかからず（偏って付与され）、パッケージ基板１１１に位置ズレが生じてしまうことが考えられる。さらに、位置ズレを防止するためには、パッケージ基板１１１に対する押さえ部１１９の位置決めに関し非常に高い精度が必要である。
【００５１】
位置ズレが生じた場合には、所定位置（実装位置）となるように折角位置合わせしたはずのパッケージ基板１１１に対する電子部品１０１の位置が、当接させる直前で所定位置（実装位置）からずれてしまうので、画像処理（ステップＳ１０２）、位置決め（ステップＳ１０３）、押さえ（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）、といった一連の工程を再度繰り返す必要が生じ、実装工程のタクトタイムの短縮化の実現が困難となる。また、吸着ノズル１０３、押さえ部１１９の位置決め精度を高めるために、実装装置の複雑化を招く恐れがある。
【００５２】
しかし、上述のように、吸着ノズル１０３により電子部品１０１を介してパッケージ基板１１１を先に押さえる構成とすることで、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１の重心近傍を先に固定でき、安定して位置決めすることができる。なお、本実施形態では、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１のパッケージ基板１１１の底面１１１ｃを押さえる構成（図２（ｃ）（ｄ）参照）となり、重心Ｇの近傍を押さえることになるが、被実装部品が重心Ｇを押さえられる形状である場合には、重心Ｇを押さえることが望ましいことは言うまでもない。
【００５３】
また、本実施形態の構成では、吸着ノズル１０３と押さえ部１１９とは、ｘ軸方向、ｙ軸方向に関しては常に一体的に移動するので、一旦、吸着ノズル１０３によりパッケージ基板１１１を押さえた後は、押さえ部１１９を降下させることにより、電子部品１０１を所定位置（実装位置）からずらすことなく、押さえ代すなわち、周壁部１１１ｂに確実に当接させることが可能となる。
【００５４】
従って、本実施形態において、吸着ノズル１０３の先端部１０３ａは、押さえ部１１９の凸部１１９ｂよりｚ方向において下方となるような位置関係としているが、実装部品と被実装部品の形状や寸法関係によって、吸着ノズルの先端部と押さえ部の凸部との位置関係は適宜設定される。
【００５５】
実装工程における、図３（ｄ）に示す押さえ部１１９によるパッケージ基板１１１を押さえる工程（図４のステップＳ１０５）の後は、接合工程（図４のステップＳ１０６）である。実装工程の初期状態からロック状態にあるロック手段１６１によるロックを解除して、押圧部１２５を駆動し、パッケージ基板１１１に対して電子部品１０１を超音波接合に適した範囲の所定圧力で押圧する。この押圧工程に同期して、振動子１０７を駆動させ、超音波ノズル１０３を介して電子部品１０１とパッケージ基板１１１との接合部に超音波振動を付与する。所定時間が経過した後、振動子１０７及び押圧部１２５の動作を停止し超音波接合が完了する。
【００５６】
超音波接合工程（図４のステップＳ１０６）の後は、図３（ｅ）に示すように、吸着ノズル１０３による押圧を維持した状態で、押さえ部１１９を上昇させ、パッケージ基板１１１から離間させる（図４のステップＳ１０７）。そして、最後に、ロック手段１６１によるロックを施してからｚ軸駆動モータ１１８を作動させて、電子部品１０１から離間するように吸着ノズル１０３を上昇させ、吸着ノズル１０３による電子部品１０１の押圧を終了する（図４のステップＳ１０８）。
【００５７】
上記した実装動作を繰り返すことにより、複数の電子部品をパッケージ基板へ順次実装していく。
上述したように、押さえ部１１９による押さえの解除を、吸着ノズル１０３による押さえの解除より先に行うことにより、押さえ部１１９にパッケージ基板１１１が付着し、持ち上がってしまうことを防止できる。
【００５８】
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、上部が開口した箱状のパッケージ基板１１１を用い、その周囲を取り囲む周壁部１１１ａの上面１１１ｂを押さえ代とし、ｚ軸方向上方から押さえる構成としている。しかし、本発明で利用される被実装部品の形状は箱型に限定されるものではなく、板状の部材や、中央が凸状となっている形状等の被実装部品に対しても適用できることは言うまでもない。
【００５９】
上記実施形態では、押さえ部をパッケージ基板１１１の周壁部１１１ａの上面１１１ｂに当接するように、平面視で円環状の凸部１１９ｂを設けたが、本発明はこの形状に限定されない。矩形状の貫通孔の周囲を取り囲むように矩形状の凸部を有する押さえ部としても良い。
【００６０】
本実施形態では、平面視で円環状の凸部を有する押さえ部としたが、この他にも、Ｃ字形状、楕円形状、ループ形状、コイル形状、多角形状等も又はこれらの組み合わせた形状とすることが可能であることも言うまでもない。
【００６１】
また、被実装部品であるパッケージ基板、パッケージ基板に形成された凹部などは、本実施形態及び変形例の具体的形状に限定されることなく、種々の変形、応用を加えた物であってもよいことは言うまでもない。
【００６２】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る実装装置の全体を示す側面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す実装装置の要部の拡大側面図、（ｂ）は押さえ部の底面図、（ｃ）はパッケージ基板の縦断面図、（ｄ）は（ｃ）の平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、実装工程を示す図である。
【図４】実施形態に係る実装工程を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、従来の実装装置の各実装工程を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 電子部品
１０３ 吸着ノズル
１０７ 振動子
１１１ パッケージ基板
１１６ 実装ステージ
１１９ 押さえ部
１２５ 押圧部
１７３ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法であって、
前記被実装部品を用意し、
前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる実装方法。
【請求項２】
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍が押さえられる請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】
前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記被実装部品の押さえを解除する請求項１又は請求項２に記載の実装方法。
【請求項４】
前記被実装部品を、前記押さえ手段に形成された前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状の接触面で押さえる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の実装方法。
【請求項５】
超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装装置であって、
前記実装部品を保持する実装部品保持手段と、
前記被実装部品を保持する被実装部品保持手段と、
前記実装部品保持手段と一体的に移動可能に構成され、前記被実装部品に直接接触して押圧する押さえ手段と、
前記実装部品と前記被実装部品とが当接するように、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記押さえ手段により前記被実装部品を押さえるように制御する制御手段と、を備える実装装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記実装部品保持手段が前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍を押さえるように制御する請求項５に記載の実装装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記実装部品の押さえを解除する請求項５又は請求項６に記載の実装装置。
【請求項８】
前記押さえ手段は、前記被実装部材と接触する面が前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の実装装置。
【請求項１】
超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装方法であって、
前記被実装部品を用意し、
前記実装部品を保持する実装部品保持手段により前記実装部品を保持し、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を所定の押圧力で押さえ、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記実装部品保持手段と一体的に移動可能である押さえ手段が前記被実装部品に直接接触し押さえる実装方法。
【請求項２】
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍が押さえられる請求項１に記載の実装方法。
【請求項３】
前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記被実装部品の押さえを解除する請求項１又は請求項２に記載の実装方法。
【請求項４】
前記被実装部品を、前記押さえ手段に形成された前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状の接触面で押さえる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の実装方法。
【請求項５】
超音波振動を用いて実装部品を被実装部品に実装する実装装置であって、
前記実装部品を保持する実装部品保持手段と、
前記被実装部品を保持する被実装部品保持手段と、
前記実装部品保持手段と一体的に移動可能に構成され、前記被実装部品に直接接触して押圧する押さえ手段と、
前記実装部品と前記被実装部品とが当接するように、前記実装部品保持手段と前記被実装部品保持手段との少なくとも一方を他方に向けて移動させる駆動手段と、
前記実装部品保持手段により前記実装部品を介して前記被実装部品を押さえた後に、前記押さえ手段により前記被実装部品を押さえるように制御する制御手段と、を備える実装装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記実装部品保持手段が前記実装部品を介して前記被実装部品の重心若しくはその近傍を押さえるように制御する請求項５に記載の実装装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記押さえ手段による前記被実装部品の押さえを解除した後に、前記実装部品保持手段による前記実装部品の押さえを解除する請求項５又は請求項６に記載の実装装置。
【請求項８】
前記押さえ手段は、前記被実装部材と接触する面が前記実装部品保持手段を挿入可能な円環形状であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の実装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１５８８８２（Ｐ２００９−１５８８８２Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８６３６（Ｐ２００７−３３８６３６）
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２８日（２００７．１２．２８）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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