JP4728201B2 - Component mounting machine and component mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機および部品実装方法に関する。 The present invention relates to a component mounter and a component mounting method for mounting a component such as a semiconductor element on a substrate.
従来、半導体素子等の部品の回路面を下にして、回路面の電極上に並べられたはんだや金等で形成された突出状の端子であるバンプを基板の電極に接続し部品と基板との電気的な接続を行う実装方式がある。 Conventionally, bumps, which are protruding terminals formed of solder, gold, etc. arranged on electrodes on a circuit surface with a circuit surface of a component such as a semiconductor element connected to the electrodes of the substrate, There is a mounting method for electrical connection.
この実装方式はフリップチップ実装方式と呼ばれ、フリップチップ実装方式を採用する工法として、例えばC4(Controlled Collapse Chip Connection)と呼ばれる工法が存在する。 This mounting method is called a flip chip mounting method, and as a method of adopting the flip chip mounting method, for example, there is a method called C4 (Controlled Collapse Chip Connection).
図24は、C4工法の工程を示す工程図である。図24に示すように、C4工法では、基板の電極上にプリコートされたはんだが形成され、部品にははんだのバンプが形成されている。また、部品のはんだバンプにフラックスが転写され、基板上の電極の上に部品のバンプが接触する位置に装着される。 FIG. 24 is a process diagram showing a process of the C4 method. As shown in FIG. 24, in the C4 method, precoated solder is formed on the electrodes of the substrate, and solder bumps are formed on the components. In addition, the flux is transferred to the solder bumps of the component, and the component bumps are mounted on the electrodes on the substrate.
さらに、リフローによりはんだが加熱され溶解することにより部品と基板とが接合され、その後、熱硬化性樹脂である接着剤が部品と基板との間に充填される。つまり、部品と基板との間が封止される。 Further, the component and the substrate are joined by heating and melting the solder by reflow, and thereafter, an adhesive that is a thermosetting resin is filled between the component and the substrate. That is, the space between the component and the substrate is sealed.
この状態で再度熱が加えられ、接着剤が硬化することで部品が基板に固定され、部品と基板との接合信頼性が向上される。なお、この接着剤はアンダーフィル、またはアンダーフィル剤とも呼ばれる。 In this state, heat is applied again, and the adhesive is cured, so that the component is fixed to the substrate, and the bonding reliability between the component and the substrate is improved. This adhesive is also referred to as underfill or underfill agent.
図25は、接着剤が部品と基板との間に充填される様子を示す図である。
接着剤の充填は、キャピラリーアンダーフィル方式で行われる。キャピラリーアンダーフィル方式とは、部品と基板とを接合した後に、毛細管現象を利用し、部品の周縁部から部品と基板との間に接着剤を浸透させる方式である。
FIG. 25 is a diagram illustrating a state in which the adhesive is filled between the component and the substrate.
The adhesive is filled by a capillary underfill method. The capillary underfill method is a method in which an adhesive is infiltrated between the component and the substrate from the peripheral portion of the component by using a capillary phenomenon after the component and the substrate are joined.
そのため、基板に複数の部品を混載する場合、図25(A)に示すように、接着剤を充填する対象となる部品以外の部品(図ではドットが付された矩形で表現されている。)に接着剤が付着する可能性がある。 Therefore, when a plurality of components are mixedly mounted on the substrate, as shown in FIG. 25A, components other than the components to be filled with the adhesive (represented by rectangles with dots in the drawing). There is a possibility that the adhesive will adhere to the surface.
従って、従来の工法においては、図25(B)に示すように、接着剤の流し込みのための領域を確保するため、および、他の部品への接着剤の付着を防止するために各部品はある程度の間隔を置いて基板上に配置されることとなる。 Therefore, in the conventional construction method, as shown in FIG. 25 (B), in order to secure an area for pouring the adhesive and to prevent adhesion of the adhesive to other parts, They are arranged on the substrate at a certain interval.
また、部品ではなく基板に接着剤を塗布して部品を基板に装着する工法に関する技術も開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, a technique related to a method of attaching an adhesive to a substrate instead of a component and mounting the component on the substrate is also disclosed (for example, see Patent Document 1).
図26は、基板に接着剤を塗布して部品を基板に実装する工法の工程を示す工程図である。 FIG. 26 is a process diagram showing a process of a method of applying an adhesive to a substrate and mounting a component on the substrate.
この工法によれば、(1)接着剤が基板に塗布され、(2)部品のバンプの存在する面(以下、「バンプ面」という。)が下向きにされ、部品と基板とが圧着される。その後、部品は基板方向へ加圧されながら加熱され部品が基板に固定される。 According to this construction method, (1) an adhesive is applied to a substrate, (2) a surface on which a bump of a component exists (hereinafter referred to as “bump surface”) is directed downward, and the component and the substrate are pressure-bonded. . Thereafter, the component is heated while being pressed toward the substrate, and the component is fixed to the substrate.
なお、このように接着剤を基板に塗布した後に部品と基板とを接合する方式をノーフローアンダーフィル方式という。 In addition, the method of joining a component and a board | substrate after apply | coating an adhesive agent to a board | substrate in this way is called a no-flow underfill system.
この工法において、部品の基板への固定に適した量の接着剤を、例えば図27(A)に示すように、部品の幅と同等の幅(W1)で基板に塗布した場合、実装後の部品の周縁部に接着剤が行き渡らないことがある。 In this method, when an amount of adhesive suitable for fixing the component to the substrate is applied to the substrate with a width (W1) equivalent to the width of the component, for example, as shown in FIG. Adhesive may not spread around the periphery of the part.
そのため、図27(A)の場合よりも少し多い量の接着剤を、図27(B)に示すように、部品の幅より広い幅(W2)で基板に塗布することで、部品の周縁部まで接着剤を行き渡らせることができ、部品を基板により安定的に固定することができる。
近年では、電子機器の小型化や機能向上が一般消費者および産業界から求められており、基板上への高密度な部品実装が望まれている。 In recent years, miniaturization and functional improvement of electronic devices have been demanded by general consumers and industry, and high-density component mounting on a substrate is desired.
しかしながら、上述の第1の従来技術であるC4工法においては、図25(B)を用いて述べたように、部品間の間隔をある程度確保する必要があり、高密度な部品実装を実現することが難しい。 However, in the C4 method, which is the first prior art described above, as described with reference to FIG. 25 (B), it is necessary to secure a certain amount of space between the components, thereby realizing high-density component mounting. Is difficult.
さらに、部品と基板との隙間の毛細管現象を利用して接着剤を浸透させるため、特に、バンプの数が多い場合などにその浸透に時間が掛かるという問題もある。 Furthermore, since the adhesive is infiltrated using the capillary phenomenon in the gap between the component and the substrate, there is also a problem that it takes time to infiltrate especially when the number of bumps is large.
また、部品の1辺または隣接する2辺から接着剤を流し込むため、接着剤が部品と基板との間に均等に浸透しない場合がある。この場合、接着剤による部品の基板への固定力が低下することとなる。 In addition, since the adhesive is poured from one side or two adjacent sides of the component, the adhesive may not penetrate evenly between the component and the substrate. In this case, the fixing force of the component to the substrate by the adhesive is reduced.
ここで、接着剤の浸透の速度および均一性を向上させるために、部品実装機に、接着剤の濡れ性を向上させるための、基板全体を加熱する基板ヒータを備えることが一般的に行われている。 Here, in order to improve the penetration speed and uniformity of the adhesive, it is common practice to provide the component mounting machine with a board heater that heats the entire board in order to improve the wettability of the adhesive. ing.
しかし、この場合、接着剤を貯留する容器(シリンジまたはカートリッジ等)および接着剤を基板の上から塗布するノズルが、加熱されている基板の上に位置することになる。また、接着剤の一回の流し込みに30秒以上かかる場合や、一つの部品に2回以上塗布する場合もあるため、これら容器および塗布ノズルも加熱されることになる。 However, in this case, a container (such as a syringe or a cartridge) for storing the adhesive and a nozzle for applying the adhesive from above the substrate are positioned on the heated substrate. Moreover, since it may take 30 seconds or more to apply the adhesive once, or it may be applied to one component more than once, these containers and the application nozzle are also heated.
そのため、基板ヒータのみならず、これら容器および塗布ノズルを冷却する冷却ユニットも必要となる。従って、部品実装に係る装置全体の構造が複雑なものとなる。 Therefore, not only a substrate heater but also a cooling unit for cooling these containers and application nozzles is required. Therefore, the structure of the entire apparatus related to component mounting becomes complicated.
また、上述の第2の従来技術である、接着剤が塗布された基板に部品を実装する工法においては、図27(B)を用いて述べたように、部品の基板への固定の確実性を高めるために、接着剤の基板への塗布幅を部品の幅に対してある程度広くする必要がある。そのため、毛細管現象を利用した従来の工法と同様に、高密度な部品実装を実現することが難しい。 Further, in the above-described second prior art method for mounting a component on a substrate coated with an adhesive, as described with reference to FIG. 27B, certainty of fixing the component to the substrate is provided. In order to increase the width, it is necessary to make the width of application of the adhesive to the substrate somewhat wider than the width of the component. For this reason, it is difficult to realize high-density component mounting as in the conventional method using the capillary phenomenon.
また、このように、接着剤の基板への塗布幅をある程度広くするということは、1つの部品の基板への実装に必要な接着剤の量が多くなることを意味する。これにより、部品実装基板1枚あたりの生産コストが増加し、また、部品実装基板の重量も増加することとなる。 Further, widening the width of application of the adhesive to the substrate in this way means that the amount of adhesive required for mounting one component on the substrate is increased. As a result, the production cost per component mounting board increases, and the weight of the component mounting board also increases.
また、上述の第2の従来技術では、部品を基板に装着する場合1個ずつ加圧力を調整しながら加熱して装着するため、基板1枚あたりの部品実装に要する時間が長くなるという問題もある。 In the second prior art described above, when components are mounted on a board, the components are heated and mounted one by one while adjusting the applied pressure one by one, which increases the time required for mounting the components per board. is there.
この問題を解決するために、例えば、基板に装着された部品が5個ある場合、5個の部品をそれぞれの位置で押さえる5本の押圧ノズルを設け、5個の部品を一括して加熱することが考えられる。 In order to solve this problem, for example, when there are five components mounted on the board, five pressing nozzles that hold the five components at their respective positions are provided, and the five components are heated together. It is possible.
しかし、この場合、5本の押圧ノズルを精度良く位置決めし、一定の力で押し、5本とも均一な温度で加熱することは極めて困難である。従って、仮にこのような構成で加熱圧着した場合であっても、押圧ノズルの位置ずれ等による接合不良が生じることは避けられない。 However, in this case, it is extremely difficult to position the five pressing nozzles with high accuracy, press them with a constant force, and heat all the five nozzles at a uniform temperature. Therefore, even if heat-pressure bonding is performed with such a configuration, it is inevitable that bonding failure occurs due to a displacement of the pressing nozzle or the like.
また、この問題を解決するために、接着剤が塗布された基板に複数の部品を装着した後に、一括して加熱する工法も開発されている。 In order to solve this problem, a method of heating a plurality of parts after mounting a plurality of parts on a substrate coated with an adhesive has been developed.
しかし、この工法においては、加熱時に部品を押圧しないため、加熱時の部品に働く基板方向の力は部品の自重のみである。そのため、バンプの高さのばらつきの影響等により、接合不良が多発し、量産での実用化はなされていない。 However, since this method does not press the component during heating, the force in the direction of the substrate acting on the component during heating is only the weight of the component. For this reason, defective bonding frequently occurs due to the influence of variations in the height of the bumps, and is not practically used in mass production.
本発明は、上記課題を考慮し、フリップチップ実装方式を採用する部品実装機および部品実装方法であって、効率的に部品の基板への実効的な固定力と接合性とを確保し、かつ、高密度な部品実装を実現するための部品実装機および部品実装方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a component mounting machine and a component mounting method adopting a flip chip mounting method, which efficiently secures an effective fixing force and bonding property of a component to a substrate, and An object is to provide a component mounting machine and a component mounting method for realizing high-density component mounting.
上記目的を達成するために、本発明の部品実装機は、突出状の端子であるバンプを有する部品を基板に実装する部品実装機であって、部品のバンプを有する面であるバンプ面、および前記基板の少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により塗布される接着剤の量である塗布量Vを、V1>V≧V2を満たす量に制御する塗布量制御手段と、前記部品を、前記部品と前記基板との間に前記接着剤が介在した状態で前記基板に装着する装着手段とを備え、前記部品と前記基板とは、前記部品が前記基板に実装された後に所定の加熱温度で加熱されることにより接合されるものであり、前記V1およびV2は、前記部品が前記基板に接合された場合の前記部品と前記基板との位置関係における、前記バンプ面の周縁から前記基板に向かって直線的に伸ばした仮想の面である境界面と、前記部品と、前記基板とで囲まれる空間領域の容量であり、前記V1は、前記境界面と前記基板とのなす前記部品側の角度が、前記接着剤の前記所定の加熱温度における前記基板に対する接触角と等しい状態での前記空間領域の容量であり、前記V2は、前記境界面が前記バンプと交わることなく接している状態での前記空間領域の容量である。 In order to achieve the above object, a component mounter of the present invention is a component mounter for mounting a component having a bump that is a protruding terminal on a substrate, and a bump surface that is a surface having the bump of the component, and An application unit that applies an adhesive to at least one of the substrates, and an application amount control unit that controls an application amount V, which is an amount of the adhesive applied by the application unit, to an amount that satisfies V1> V ≧ V2. And mounting means for mounting the component on the substrate in a state where the adhesive is interposed between the component and the substrate, the component and the substrate being mounted on the substrate. Are bonded by being heated at a predetermined heating temperature, and the V1 and V2 are the bump surfaces in the positional relationship between the component and the substrate when the component is bonded to the substrate. Rim of Is a capacity of a space region surrounded by the boundary surface, which is a virtual surface linearly extending toward the substrate, the component, and the substrate, and V1 is formed by the boundary surface and the substrate. The component-side angle is a capacity of the space area in a state where the adhesive is in contact with the substrate at the predetermined heating temperature, and V2 is in contact with the boundary surface without intersecting the bump. It is the capacity of the space area in the state of being.
このように、本発明の部品実装機は、接着剤の塗布量Vを、V1>V≧V2を満たす量に制御する手段を備えている。このような量の接着剤が部品と基板との間に介在した状態で部品が基板に装着されると、接着剤は、部品と基板との間の表面を内側に凸の曲面形状にしながら、基板に対する接触角が所定の加熱温度での自然な接触角になるまで濡れ拡がる。 As described above, the component mounter of the present invention includes means for controlling the adhesive application amount V to an amount satisfying V1> V ≧ V2. When the component is mounted on the substrate with such an amount of adhesive interposed between the component and the substrate, the adhesive makes the surface between the component and the substrate convex inwardly, Wet and spread until the contact angle to the substrate reaches a natural contact angle at a predetermined heating temperature.
つまり、部品と基板とに密着した状態の接着剤は内圧が減少し、部品に対して自重以外の押し下げ力を与えることができる。これにより、部品が実装された基板が加熱された場合に、部品と基板との実効的な接合性を確保することができる。 That is, the internal pressure of the adhesive in close contact with the component and the substrate can be reduced, and a pressing force other than its own weight can be applied to the component. Thereby, when the board | substrate with which components were mounted is heated, the effective bondability of a component and a board | substrate can be ensured.
また、塗布量Vは、少なくともバンプを含むバンプ面を覆うことのできる量であるため、部品と基板との実効的な固定力は担保される。 Further, since the coating amount V is an amount that can cover at least the bump surface including the bumps, an effective fixing force between the component and the substrate is ensured.
さらに、このような範囲の塗布量であれば、接着剤が部品から不要にはみ出すことがないため、高密度な部品実装が可能となる。 Furthermore, if the coating amount is in such a range, the adhesive does not protrude from the parts unnecessarily, and high-density component mounting is possible.
また、本発明の部品実装機は、前記塗布手段は、前記バンプ面が上向きの状態で、前記バンプ面に上方から前記接着剤を塗布し、前記部品実装機はさらに、前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段を備え、前記装着手段は、前記反転手段により反転された前記部品を、前記部品の下に位置する基板に装着するとしてもよい。 Further, in the component mounting machine of the present invention, the coating unit applies the adhesive to the bump surface from above with the bump surface facing upward, and the component mounting machine further includes the bonding by the coating unit. An inversion unit that inverts the component coated with an agent may be provided, and the mounting unit may mount the component inverted by the inversion unit on a substrate positioned under the component.
このように、部品のバンプ面の上から接着剤を塗布し、反転して基板に装着することにより、接着剤のバンプ面への塗布時、および、部品の基板への装着時において、接着剤は、下に凸の形状でバンプ面および基板の表面に接触することになる。 In this way, the adhesive is applied from above the bump surface of the component, and is reversed and mounted on the substrate, so that the adhesive is applied when the adhesive is applied to the bump surface and when the component is mounted on the substrate. Will contact the bump surface and the surface of the substrate in a downwardly convex shape.
これにより、接着剤は、バンプ面の中央付近、および基板上の当該部品が装着される領域の中央付近から外側の方向へ空気を押し出しながら拡がっていく。この拡がりの際、接着剤に作用する重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と部品との間、および接着剤と基板との間の双方において気泡の残存を抑えることができる。 As a result, the adhesive spreads while extruding air from the vicinity of the center of the bump surface and the vicinity of the center of the region where the component on the board is mounted to the outside. During this expansion, the gravity acting on the adhesive effectively acts as a force that pushes air outward. Therefore, the remaining of bubbles can be suppressed both between the adhesive and the component and between the adhesive and the substrate.
気泡の残存を抑えることで、加熱時の気泡の膨張による部品の持ち上げ等の不具合の発生を抑えることができ、部品と基板とをより確実に接合させることができる。 By suppressing the remaining of the bubbles, it is possible to suppress the occurrence of problems such as the lifting of the component due to the expansion of the bubbles during heating, and it is possible to more reliably bond the component and the substrate.
また、個々の部品に接着剤を塗布し、接着剤が塗布された部品を即座に基板に装着することができる。これにより、例えば、接着剤への異物の付着および混入の可能性を低くすることができる。 Further, an adhesive can be applied to each component, and the component to which the adhesive has been applied can be immediately mounted on the substrate. Thereby, for example, the possibility of adhesion and mixing of foreign matters to the adhesive can be reduced.
さらに、バンプ面に接着剤を塗布し、基板に装着するため、基板上において、接着剤塗布のための部品間の領域を確保することが不要である。このことによっても高密度な部品実装が可能となる。 Further, since the adhesive is applied to the bump surface and mounted on the substrate, it is not necessary to secure an area between components for applying the adhesive on the substrate. This also enables high-density component mounting.
更に、本発明は、本発明の部品実装機における特徴的な構成部が行う動作をステップとする方法として実現したり、それらのステップを含むプログラムとして実現したり、そのプログラムが格納されたCD−ROM等の記憶媒体として実現したり、集積回路として実現することもできる。プログラムは、通信ネットワーク等の伝送媒体を介して流通させることもできる。 Furthermore, the present invention can be realized as a method in which the operations performed by the characteristic components in the component mounter of the present invention are steps, or can be realized as a program including those steps, or a CD- on which the program is stored. It can be realized as a storage medium such as a ROM or an integrated circuit. The program can also be distributed via a transmission medium such as a communication network.
本発明は、接着剤の塗布量を所定の範囲内の量に制御することで、部品と基板との実効的な固定力と接合性とを確保することができる。つまり、効率的な手法によりこのような効果を生み出すことができる。 In the present invention, by controlling the amount of the adhesive applied within a predetermined range, it is possible to ensure an effective fixing force and bondability between the component and the substrate. In other words, such an effect can be produced by an efficient method.
また、無駄のない量の接着剤で部品を基板に安定的に固定することができ、部品から接着剤が不要にはみ出すことがない。そのため、高密度な部品実装が可能となる。 Also, the component can be stably fixed to the substrate with a lean amount of adhesive, and the adhesive does not unnecessarily protrude from the component. Therefore, high-density component mounting is possible.
また、接着剤の塗布量が少なくて済むため、部品実装基板の生産コストおよび重量を不要に増加させることがない。 Further, since the amount of adhesive applied is small, the production cost and weight of the component mounting board are not unnecessarily increased.
このように、本発明は、効率的に部品の基板への実効的な固定力と接合性とを確保し、かつ、高密度な部品実装を実現するための部品実装機および部品実装方法を提供することができる。 As described above, the present invention provides a component mounting machine and a component mounting method for efficiently securing an effective fixing force and bonding property of a component to a substrate and realizing high-density component mounting. can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、図1および図2を用いて、実施の形態の部品実装機1の構成を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the
図1は、実施の形態の部品実装機1の概観を示す斜視図である。
図1に示す、部品実装機1は、フリップチップ実装方式により半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機である。
FIG. 1 is a perspective view showing an overview of a
A
部品実装機1は、移載部2と、ビーム9と、部品供給部22と、コンベア30とを備える。
The
ビーム9は、自身がX軸方向に移動するとともに移載部2をY軸方向に移動させる構成部である。
The
移載部2は、部品の吸着および基板への装着等を行う構成部であり、ノズル3が2つ取り付けられたヘッド4と、移動台6と、塗布部5とタンク5aとを有する。
The
ノズル3は、本発明の部品実装機における装着手段の一例であり、部品20の吸着および吸着した部品20の基板23への装着を行う構成部である。
The
2つのノズル3は、互いに逆方向に向いてヘッド4に取り付けられており、一方のノズル3が上向きにされると同時に他方のノズル3が下向きにされる位置関係にある。また、交互に部品20の吸着等の動作を行うことができる。なお、ノズル3はヘッド4に対しZ軸方向に平行に移動することで、部品供給部22からの部品20の吸着と、基板23への部品20の装着を行う。
The two
移動台6は、ビーム9にY軸方向に平行に移動可能にビーム9に取り付けられている。また、移動台6には、ヘッド4と、塗布部5と、タンク5aとが取り付けられている。移動台6は、ヘッド4をθ軸を中心に反転させる機能を有している。
The moving table 6 is attached to the
この構成により、ヘッド4はXY平面を移動することができ、かつ、θ軸を中心に反転することができる。また、ノズル3は、ヘッド4の移動および反転に伴い移動し反転する。
With this configuration, the
塗布部5は、ノズル3に吸着され反転された部品20に接着剤を塗布する構成部である。接着剤はタンク5aから補充される。
The
また、塗布部5により部品20に塗布される接着剤の量、つまり接着剤の塗布量は、塗布量制御部(図1に図示せず)により制御されている。塗布量制御部が塗布量をどのような量に制御するか、および、その塗布量の接着剤が発する効果については図5〜図10を用いて後述する。
Further, the amount of adhesive applied to the
部品供給部22は、移載部2に部品20を供給する構成部である。複数の部品20が、それぞれバンプ面を下にして部品供給部22に置かれている。
The
コンベア30は、部品を実装する対象である基板23を移送する構成部である。基板23は、移載部2により部品20が装着されると、コンベア30により、部品実装機1に連結された下流の装置、例えばリフロー炉へ搬送され投入される。または、基板23は、コンベア30により部品実装機1から排出された後に、別途設けられたリフロー炉等へ運ばれ投入される。
The
リフロー炉に投入された基板23は加熱され、部品20は基板23に接合され、固定される。
The
具体的には、リフロー炉において、接着剤と、部品20のバンプおよび基板23の電極上に形成されたプリコート部24の少なくとも一方を構成するはんだとが加熱される。
Specifically, in the reflow furnace, the adhesive and the solder constituting at least one of the bumps of the
加熱により、はんだが溶解し部品20上の電極とその電極に対応する基板23上の電極とがはんだを通して接合される。
By heating, the solder is melted, and the electrode on the
また、この接合とともに、後述する塗布部5により部品20に塗布された接着剤が硬化し部品が基板に固定される。
Further, along with this bonding, the adhesive applied to the
なお、本実施の形態において塗布部5が部品に塗布する接着剤は、部品に塗布され反転された時点では、部品から落下しない粘度と濡れ性とを有している。
In the present embodiment, the adhesive applied to the component by the
具体的に、本実施の形態の部品実装機1に使用する接着剤の粘度は、0.001パスカルセカンド(Pa・s)〜200Pa・sの範囲に含まれる値であればよい。
Specifically, the viscosity of the adhesive used in the
さらに、粘度が0.1Pa・s〜3Pa・sの範囲内であれば、部品実装機1に使用する接着剤として、より適している。さらに、0.5Pa・s〜1Pa・sの範囲内であれば、部品実装機1に使用する接着剤として最適である。
Furthermore, if the viscosity is in the range of 0.1 Pa · s to 3 Pa · s, it is more suitable as an adhesive used for the
また、接着剤の濡れ性については、室温において接着剤が部品のバンプ面に滴下された場合、接着剤と部品のバンプ面との接触角が90度以下となる濡れ性を有していればよい。 As for the wettability of the adhesive, if the adhesive is dripped onto the bump surface of the component at room temperature, the contact angle between the adhesive and the bump surface of the component should be 90 degrees or less. Good.
なお、ここでいう「接触角」とは、固体と液体とが接する点における液体表面に対する接線がなす角であり、液体を含む方の角度で定義される。また、このような固体と液体との接触角は液体の固体に対する濡れ性に関係することから「濡れ角」とも呼ばれる。 Here, the “contact angle” is an angle formed by a tangent to the liquid surface at a point where the solid and the liquid are in contact with each other, and is defined as an angle including the liquid. Such a contact angle between a solid and a liquid is also referred to as a “wetting angle” because it is related to the wettability of the liquid with respect to the solid.
部品実装機1に使用する接着剤として最適な熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂等がある。
Examples of the thermosetting resin that is optimal as an adhesive used in the
このように、少なくとも0.001Pa・s〜200Pa・sの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であれば、部品を基板に固定する接着剤として部品実装機1で使用することが可能である。つまり、部品実装機1は、様々な種類の熱硬化性樹脂を接着剤として使用することが可能なことにより、無駄なコストの発生を抑えることができる。
Thus, if it is a thermosetting resin having a viscosity within the range of at least 0.001 Pa · s to 200 Pa · s, it can be used in the
図2は、部品実装機1の機能的な構成の概要を示す機能ブロック図である。なお、図2において上記の部品供給部22等の部品実装機が本来備える構成については省略し、本発明の特徴的な構成について図示および説明を行う。また、2つのノズル3は機能的には同じであるため1つのノズル3についてのみ図示および説明を行う。
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an outline of a functional configuration of the
図2に示すように、ビーム9、塗布部5、移動台6、およびコンベア30は実装制御部10により制御される。また、ノズル3の部品の吸着等の動作も、移動台6を介して実装制御部10により制御される。
As shown in FIG. 2, the
また、移動台6は、ヘッド4を反転させる反転部7を有している。反転部7は、実装制御部10の制御に従い、2つのノズル3の一方が下向きに、他方が上向きになる位置にヘッド4を反転させる。
In addition, the movable table 6 includes a reversing
また、上述のように、塗布部5による部品に対する接着剤の塗布量は、塗布量制御部28により制御される。
Further, as described above, the application amount of the adhesive to the component by the
なお、実装制御部10および塗布量制御部28の動作は、例えば、中央演算装置(CPU)、記憶装置、および情報の入出力を行うインターフェース等を有するコンピュータにより実現することができる。
The operations of the mounting
次に、図3および図4を用いて、部品実装機1の動作について説明する。
図3は、部品実装機1における部品実装に係る工程の流れを示すフロー図であり、図4は、図3に示す工程の概要を図示した工程図である。
Next, the operation of the
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processes related to component mounting in the
なお、図3は、1つのノズル3に着目し、そのノズル3が部品を吸着し基板に装着する動作の流れを示すフロー図である。2つのノズル3が交互に部品の吸着等を行う動作については図15を用いて後述する。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of an operation in which one
図3に示すように、まず、ノズル3が部品供給部22に置かれた部品20を吸着する(S1)。この状態では、ノズル3に吸着された部品20のバンプ面は下を向いている。その後、反転部7がヘッド4を反転させることにより、部品を吸着した状態のノズルが上向にされ、部品の上下が反転される。つまり、バンプ面が上向きとなる(S2)。
As shown in FIG. 3, first, the
塗布量制御部28は、塗布部5により部品20のバンプ面へ塗布される接着剤の塗布量を所定の塗布量に制御する(S3)。
The application
塗布部5は、塗布量制御部28の制御に従った量の接着剤を、バンプ面の上方から塗布する(S4)。
The
接着剤が塗布された部品20は、反転部7がヘッド4を反転させることにより上下が反転し、接着剤が塗布されたバンプ面が下向きとなる(S5)。
The
バンプ面を下向きにされた部品20は、ノズル3が下降することにより下方にある基板23に装着される(S6)。これにより部品20のバンプ部と基板23の電極部とは位置合わせされた状態になる。
The
部品20が装着された基板23は、コンベア30によって移送される。その後、リフロー炉によって加熱され、はんだが溶解した後に固化することで部品20と基板23とが接合される。また、接着剤が硬化する。
The
なお、接着剤の硬化に必要な温度は接着剤の種類により異なるが、おおよそ150℃〜240℃程度である。 In addition, although the temperature required for hardening of an adhesive agent changes with kinds of adhesive agent, it is about 150 to 240 degreeC grade.
また、はんだのリフローに必要な温度ははんだの種類により異なるが、おおよそ130℃〜230℃程度である。このような中で、はんだが溶けた後で接着剤が硬化するような接着剤を選ぶと同時に、リフローの温度プロファイルを決定した場合には、接着剤の硬化およびはんだのリフローが一度の加熱で可能である。 Moreover, although the temperature required for solder reflow differs depending on the type of solder, it is about 130 ° C to 230 ° C. Under these circumstances, if an adhesive that cures after the solder melts is selected, and the reflow temperature profile is determined, the curing of the adhesive and the reflow of the solder can be performed only once. Is possible.
上記工程を図4を用いて簡単に説明すると、図4に示すように、(1)部品20のバンプ21が存在するバンプ面を上向きにして塗布量制御部28により制御された所定の量だけ接着剤を塗布する。また、この塗布は、バンプ面の中央の上方から行われ、図に示すように、接着剤は中央付近を頂点とする山型に形成される。
The above process will be briefly described with reference to FIG. 4. As shown in FIG. 4, (1) a predetermined amount controlled by the coating
(2)部品を反転する。これにより、接着剤が塗布されたバンプ面は下向きとなり、基板23の、電極上に形成されたプリコート部24を有する面と対向する。(3)部品20を吸着しているノズル3により、部品20が基板23に装着される。
(2) Invert the part. As a result, the bump surface to which the adhesive is applied faces downward and opposes the surface of the
部品20が装着された基板23は、リフロー炉で加熱されることで、はんだのリフローと接着剤の硬化とが同時に行われる。
The
ここで、部品実装機1において塗布部5が部品20に塗布する接着剤の所定の塗布量とは、自重以外の押し下げ力を部品20に与える効果を生じる量である。
Here, the predetermined application amount of the adhesive that the
そのため、部品実装機1において部品20が装着された基板23が、リフロー炉において加熱された場合、より安定的に部品20のバンプと基板23の電極とが接合されることとなる。
Therefore, when the board |
そこで、次に、塗布部5が部品に接着剤を塗布する塗布量およびその効果について図5〜図9を用いて説明する。
Then, next, the application quantity which the
塗布量制御部28は、上述のように塗布量を制御する処理部である。塗布量制御部28により塗布部5が1つの部品に塗布する塗布量Vは、具体的には下記の(式1)を満たす値として求められる値である。
V1≧V>V2 (式1)
The application
V1 ≧ V> V2 (Formula 1)
これらV1およびV2について、図5を用いて説明する。 These V1 and V2 will be described with reference to FIG.
図5は、部品実装機1において塗布部5が部品に塗布する接着剤の塗布量を説明するための図である。なお、図5(A)〜図5(C)ともに、部品が基板に接合された場合の部品20と基板23との位置関係における、部品20および基板23を側面から見た図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the application amount of the adhesive applied to the component by the
図5(A)および図5(B)に示すように、V1およびV2は、部品20が基板23に接合された場合の部品20と基板23との位置関係における、バンプ面の周縁から基板23に向かって直線的に伸ばした境界面と、部品20と、基板23とで囲まれる空間領域の容量として規定される。
As shown in FIG. 5A and FIG. 5B, V1 and V2 indicate that the
なお、上記の「境界面」とは、V1およびV2を規定するための接着剤と大気との仮想的な境界面である。 The “boundary surface” described above is a virtual boundary surface between the adhesive for defining V1 and V2 and the atmosphere.
例えば、バンプ面の形状がn角形である場合、n個の辺のそれぞれから基板23に向かって直線的に伸ばした面により境界面が形成される。
For example, when the shape of the bump surface is an n-gon, the boundary surface is formed by a surface linearly extended from each of the n sides toward the
また、このように仮想される境界面と部品20と基板23とで閉じた空間領域が形成され、その空間領域の容量でV1およびV2は規定される。つまり、この空間領域に充填可能な容量としてV1およびV2は規定される。
In addition, a closed space region is formed by the virtual boundary surface, the
具体的にV1について説明すると、V1は、図5(A)に示すように、境界面と基板23とのなす部品20側の角度がαとなる状態での空間領域の容量である。
Specifically, V1 is the capacity of the space region in a state where the angle on the
この角度αは、リフロー炉で加熱される際の加熱温度における接着剤の基板23に対する自然な接触角である。以下、αを「自然角α」とも呼ぶ。
This angle α is a natural contact angle of the adhesive to the
また、V2について説明すると、V2は、図5(B)に示すように、境界面がバンプ21と交わることなく接している状態での空間領域の容量である。言い換えると、接着剤が全てのバンプ21を含むバンプ面を覆うことができ、かつ、接着剤の表面積(部品20および基板に接触している面も含む。)が最小となる量である。また、このときの境界面と基板23とがなす角をγとする。
Further, V2 will be described. As shown in FIG. 5B, V2 is a capacity of the space region in a state where the boundary surface is in contact with the
部品実装機1では、このようにして求められる、V1≧V>V2を満たす量であるVの接着剤を部品に塗布する。
In the
また、塗布量Vに対応する、境界面と基板23とのなす角をβとし、V1≧V>V2を境界面と基板23とのなす角で表現すると、α>β≧γとなる。
Further, if the angle between the boundary surface and the
これらV1およびV2は、部品の幅等の各種のサイズ等の幾何学的条件から算出してもよく、なんらかの流動体を用いて実測することにより求めても良い。 These V1 and V2 may be calculated from geometric conditions such as various sizes such as the width of the part, or may be obtained by actual measurement using some fluid.
本実施の形態においては、塗布量制御部28は、例えば、図5(C)に示すように、接合後の部品20と基板23との隙間の容量に相当する量の接着剤を塗布するように塗布部5を制御する。
In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5C, the application
つまり、境界面と基板23とのなす角βが略90度となるような塗布量を塗布するように塗布部5を制御する。この場合の塗布量Vは、当然にV1≧V>V2を満たす量である。
That is, the
また、接合後の部品20と基板23との隙間の容量に相当する量は、部品20の各部位のサイズ等から簡易に算出することができる。
The amount corresponding to the capacity of the gap between the
図6は、接合後の部品20と基板23との隙間の容量に相当する量の簡易な求め方を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a simple method for obtaining an amount corresponding to the capacity of the gap between the
図6に示すように、部品20の長さをL1、幅をL2、部品20と基板23との距離をL3、バンプ21の1つあたりの体積をBとする。
As shown in FIG. 6, the length of the
なお、L3は、部品20が基板23に接合された場合の距離であり、例えば、実測することで求められる。また、L3を実測ではなく、例えば、バンプ21の高さそのままの値をL3として用いてもよい。または、バンプ21の高さから所定の値を引いた値をL3として用いてもよい。
Note that L3 is a distance when the
このように、L1、L2、L3、およびBを定義し、部品20における全てのバンプ21の体積の合計をΣBと表すとすると、塗布量Vは、下記の(式2)により求められる。
V=L1×L2×L3−ΣB (式2)
As described above, when L1, L2, L3, and B are defined and the total volume of all the
V = L1 × L2 × L3-ΣB (Formula 2)
つまり、バンプ21がないとした場合の部品20と基板23との隙間の体積から部品20が有するバンプ21の体積の総和を引くことで、塗布量Vを求めることができる。
That is, the application amount V can be obtained by subtracting the total volume of the
なお、基板23側の電極が比較的大きく、その体積が無視できない場合は、1つの部品20のバンプ21と接合する基板23側の電極の体積の総和を求め、(式2)の右辺から引けばよい。
If the electrode on the
塗布量制御部28は、このようにして求められた塗布量Vを所定の記憶領域に記憶しており、塗布部5に対し、塗布量Vの接着剤を部品20に塗布するように制御する。
The application
このように塗布量を制御された接着剤は、部品20に塗布され、部品20が基板23に装着されることにより基板23上を濡れ拡がる。
The adhesive whose amount of application is controlled in this way is applied to the
以下に、接着剤の濡れ拡がりによる形状の変化について具体的に説明する。上記の(式1)を満たす塗布量Vの接着剤を部品20に塗布し、基板23に装着した後に加熱工程を経て部品20と基板23とを接合した場合を想定する。
Hereinafter, a change in shape due to wet spreading of the adhesive will be specifically described. A case is assumed where an adhesive with an application amount V satisfying the above (Formula 1) is applied to the
この場合、接着剤の基板23に対する接触角をδとすると、部品20を基板23に装着した後に、接着剤は基板23上を濡れ拡がり始める。そして、遅くとも加熱工程では、δは自然角であるαに近づく。
In this case, assuming that the contact angle of the adhesive with respect to the
つまり、上記の(式1)を満たす塗布量Vの接着剤を部品20に塗布し、基板23に装着した場合、接着剤は、図7に示すように、次第に基板23上に濡れ拡がることとなる。
That is, when an adhesive with an application amount V satisfying the above (formula 1) is applied to the
図7は、本実施の形態における、接着剤の基板23上の濡れ拡がり方を示す概要図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing how the adhesive spreads on the
図7に示すように、本実施の形態の部品実装機1は、(1)部品20のバンプ面に上記の(式1)を満たす塗布量Vの接着剤を塗布する。例えば、図5(C)を用いて説明した接合後の部品20と基板23との隙間の容量に相当する量の接着剤を塗布すると想定する。
As shown in FIG. 7, the
(2)部品20を反転し、基板23に装着する。装着直後には、接着剤の基板23に対する接触角δは自然角αよりも大きな角度である。
(2) The
(3)部品20の基板23への装着後、接着剤は基板23上を濡れ拡がり始め、(4)部品20の基板23への装着からリフロー炉における加熱工程を経るまでの間に、接触角δが自然角αに近づく。また、接着剤の部品20と基板23との間の表面は内側に凸の曲面形状となる。
(3) After the
このように、本実施の形態の部品実装機1は、部品20と基板23との接合の前に部品20に接着剤を塗布し、部品20を基板23に装着する。装着後、接着剤は基板23上を濡れ拡がり、基板23に対する接触角が自然角と等しいところまで拡がろうとする力が働き、接触角が自然角と等しくなる所で濡れ拡がりの力はバランスが取れることになる。
As described above, the
ここで、部品20の基板23に対する固定力を向上させるためには、図27(B)を用いて述べたように、接着剤の塗布量を増やすことがまず考えられる。
Here, in order to improve the fixing force of the
しかし、接着剤の塗布量を必要以上に増やすと、高密度な部品実装は不可能となるばかりでなく、部品20に対して、接着剤の表面張力を要因とする基板23とは反対方向の力が働くこととなる。
However, if the application amount of the adhesive is increased more than necessary, high-density component mounting is not possible, and the
具体的には、部品と基板とが加熱により接合される時に、接着剤の部品と基板との間の表面形状が外側に凸である場合、表面張力が液状の接着剤に内部圧力を発生させることになる。そのために部品は、基板とは離れる方向の力を受けながら基板に接合されることを意味する。 Specifically, when the surface shape between the component and the substrate of the adhesive is convex outward when the component and the substrate are joined by heating, the surface tension generates an internal pressure in the liquid adhesive. It will be. Therefore, the component is bonded to the substrate while receiving a force in a direction away from the substrate.
つまり、部品は、基板との接合を不確実なものとする方向の力を受けながら基板に対する接合工程を経ることになり、これは接合不良発生の要因ともなる。 In other words, the component undergoes a bonding process with respect to the substrate while receiving a force in a direction that makes the bonding with the substrate uncertain, which also causes a bonding failure.
そのため、本発明の実施の形態の部品実装機1は、塗布量Vを上記のV1未満の量に制御する。これにより、接着剤の表面の上端はバンプ面の周縁に位置しつつ、接着剤の基板23に対する接触角を、自然角αより大きい状態から自然角αに変化させることができる。
Therefore, the
つまり、接着剤の表面形状に着目すると、接着剤の部品20と基板23との間の表面が内側に凸の曲面形状に変化しながら部品20と基板23とが接合されることになる。
That is, when attention is paid to the surface shape of the adhesive, the
これは、表面張力が液状の接着剤に負の内部圧力として働くことになり、その結果、部品20と基板23との隙間を狭くする方向に表面張力が作用している状態で、部品20と基板23とが接合されることを意味する。つまり、接着剤に密着し向かい合って存在する部品20と基板23とは、互いに近づく方向に、接着剤から力を受けながら接合される。
This means that the surface tension acts as a negative internal pressure on the liquid adhesive, and as a result, the surface tension acts in the direction of narrowing the gap between the
言い換えると、部品20は、見かけ上、接着剤が基板上を濡れ拡がることを要因とする押し下げ力を受けながら基板23と接合される。
In other words, the
このように、部品実装機1は、塗布量VをV1以下の量に制御することにより、自重以外の押し下げ力を部品20に与えることができる。これにより部品20と基板23との接合をより確実に行わせることができる。
In this way, the
また、本発明の実施の形態の部品実装機1は、塗布量Vを上述のV2より多い量に制御する。このV2は、全てのバンプを含むバンプ面を覆うことのできる量である。従って、部品20に自重以外の押し下げ力を与える効果は発揮され、かつ、実効的な固定力は確保される。
In addition, the
また、接着剤の部品20からのはみ出し量に着目すると、塗布量Vは、上述のV1よりも少ない量であるため、図8に示すように、部品20から接着剤がはみ出す距離をL3/tanα以内に収めることができる。そのため、部品の基板への高密度な実装が可能となる。
Further, paying attention to the amount of adhesive protruding from the
ここで、上述の押し下げ力のおおよその値を、接着剤の表面張力を用いた計算から求めることができる。 Here, the approximate value of the above-described pressing force can be obtained from calculation using the surface tension of the adhesive.
以下、図9および図10を用いて、接着剤の濡れ拡がりによる押し下げ力の計算例について説明する。 Hereinafter, a calculation example of the pressing force due to the wet spread of the adhesive will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
図9に示すように、液体の固体に対する接触角は、液体、固体、気体の相互間の界面張力のつりあいにより説明される。なお、一般に、表面張力とは、自身が液相で相手が気相のときの両者間ではたらく界面張力のことを意味している。 As shown in FIG. 9, the contact angle of a liquid with a solid is explained by the balance of the interfacial tension between the liquid, the solid and the gas. In general, the surface tension means an interfacial tension that works between the liquid phase and the counterpart when in the gas phase.
図9に示すように、固体気体間の界面張力をfa、液体気体間の界面張力をfb、固体液体間の界面張力をfcとし、液体の濡れ拡がり完了後の接触角をαとすると下記の(式3)が成り立つ。
fa−fc=fbcosα (式3)
As shown in FIG. 9, when the interfacial tension between solid gases is fa, the interfacial tension between liquid gases is fb, the interfacial tension between solid liquids is fc, and the contact angle after completion of liquid wetting is α, (Equation 3) holds.
fa−fc = fbcos α (Formula 3)
つまり、液体の外部方向の力“fa−fc”が働くことにより、接着剤の表面張力による液体の内部方向の力“fbcosα”が相殺され、接触角がαに保たれていることを意味する。 That is, when the force “fa− fc ” in the external direction of the liquid acts, the force “fbcos α” in the internal direction of the liquid due to the surface tension of the adhesive is offset, and the contact angle is maintained at α. .
ここで、部品実装機1において、部品20が基板23に装着された後のある瞬間の接着剤の基板23に対する接触角をδとする。
Here, in the
図10(A)は、接着剤の基板23に対する接触角がδである状態の部品20および基板23の側面からの概要図である。また、図10(B)は、接着剤の濡れ拡がりによる押し下げ力を算出するための想定値を示す図である。
FIG. 10A is a schematic view from the side of the
δは自然角αより大きな角度であり、接着剤には、見かけ上、接触角δをαに近づけようとする力(fδ)が働くことになる。この力は、基板23に平行な方向であるが、接着剤は液体であり、その表面張力、粘性および流動性により、接着剤に密着している部品20を押し下げる力(F)として働くことになる。
δ is an angle larger than the natural angle α, and apparently a force (fδ) that makes the contact angle δ closer to α acts on the adhesive. This force is in a direction parallel to the
以下に、この見かけ上の押し下げ力Fがおおよそどれくらいの値になるかを、具体的な計算例を挙げて説明する。 Hereinafter, the approximate value of the apparent pressing force F will be described with a specific calculation example.
図10(B)に示すように長さL1および幅L2ともに4mmであり、重量が29.6mgfである部品20を、基板23に接合する場合を想定する。
As shown in FIG. 10B, it is assumed that the
また、一般的に使用されているエポキシ樹脂の表面張力は0.045mN/mm程度である。そこで、アンダーフィルに使用する接着剤として、フッ素系界面活性剤を約0.2%添加したビスフェノールA型エポキシ樹脂を想定して用い、また、環境温度は約25℃であると想定する。この場合、接着剤の表面張力fbは、約0.029mN/mmである。また、この接着剤の基板23に対する自然角αは45度であると想定する。
Moreover, the surface tension of the epoxy resin generally used is about 0.045 mN / mm. Therefore, it is assumed that a bisphenol A type epoxy resin to which about 0.2% of a fluorosurfactant is added is used as an adhesive for underfill, and that the environmental temperature is about 25 ° C. In this case, the surface tension fb of the adhesive is about 0.029 mN / mm. Further, it is assumed that the natural angle α of the adhesive with respect to the
ここで、fδは、接着剤の外部方向の力であり、以下の(式4)が成り立つ。
fδ=fbcosα (式4)
Here, fδ is an external force of the adhesive, and the following (formula 4) is established.
fδ = fbcos α (Formula 4)
上記の各物性値および(式4)から、fδを求めると以下のように求まる。 From the above physical property values and (Equation 4), fδ is obtained as follows.
fδ=0.020506mN/mm (式5) fδ = 0.020506 mN / mm (Formula 5)
つまり、部品の外周部に長さ1mm当たり、外側に向けて約0.0205mNの張力が働くことになる。 That is, a tension of about 0.0205 mN acts on the outer peripheral portion of the component per 1 mm length toward the outside.
このfδに、部品20の外周長さ(2×(L1+L2))を乗じた力が接着剤にかかることになる。その力をFとする。 A force obtained by multiplying this fδ by the outer peripheral length of the component 20 (2 × (L1 + L2)) is applied to the adhesive. Let that force be F.
F=0.328098mN (式6) F = 0.328098 mN (Formula 6)
ここで、上記の力程度では体積は一定としてよいので、上記の力Fが部品の押し下げ力として働くことになる。 Here, since the volume may be constant at the level of the above-described force, the above-described force F acts as a pressing force of the component.
これを重量単位系に変換すると押し下げ力Fは(式7)のように表される。
F=33.5mgf (式7)
When this is converted into a weight unit system, the pressing force F is expressed as (Equation 7).
F = 33.5 mgf (Formula 7)
従って、部品20は、接着剤が濡れ拡がることによる押し下げ力として、おおよそ自重と同程度の力を受けることになる。
Accordingly, the
また、上記計算結果は、約25℃の環境での計算結果である。そのため、リフロー炉で加熱された場合は、条件が変化すると考えられる。しかし、キャピラリーアンダーフィル方式の場合でも、加熱することで隙間への充填速度を早くしていることから、加熱により粘度が低下すると同時に、空気と接着剤の界面張力は低下しても、基板と接着剤間の界面張力は、温度によって大きく変化はしないと考えられる。つまり、押し下げ力Fの変化も小さいと考えてよいことになる。 Moreover, the said calculation result is a calculation result in about 25 degreeC environment. Therefore, it is considered that the conditions change when heated in a reflow furnace. However, even in the case of the capillary underfill method, since the filling speed into the gap is increased by heating, the viscosity decreases due to heating, and at the same time, even if the interfacial tension between the air and the adhesive decreases, It is considered that the interfacial tension between adhesives does not change greatly with temperature. That is, it can be considered that the change in the pressing force F is small.
このように、本発明の実施の形態の部品実装機1では、部品と基板との間に介在させる接着剤の量を、V1>V≧V2を満たす量であるVに制御する。言い換えると、部品と基板とを接合した後の、部品と基板との間の接着剤の表面が内側に凸の曲面形状となる量に制御する。
As described above, in the
これにより、上述のように、基板に装着された部品には自重以外の接着剤の濡れ拡がりによる押し下げ力が働くことになる。 As a result, as described above, a pressing force is exerted on the component mounted on the substrate due to the wet spread of the adhesive other than its own weight.
これにより、例えば、部品を装着した基板をリフロー炉で加熱する場合、部品をノズル等で加圧することなく、実効的な接合性を確保することができる。 Thereby, for example, when a substrate on which a component is mounted is heated in a reflow furnace, effective bonding can be ensured without pressing the component with a nozzle or the like.
また、このように、部品を加圧するノズルが不要であるため、1枚の基板に装着された複数の部品を一括して加熱することができる。さらには、それぞれ複数の部品が装着された複数の基板を一括して加熱することができる。 In addition, since a nozzle that pressurizes the components is unnecessary as described above, a plurality of components mounted on one substrate can be heated together. Furthermore, a plurality of substrates each having a plurality of components mounted thereon can be heated together.
従って、例えば、図26に示した、部品を加圧しながら加熱する工程を有する従来の工法よりも、効率よく部品実装基板の生産を行うことができる。 Therefore, for example, the component mounting board can be produced more efficiently than the conventional method shown in FIG.
また、上述のように、接着剤の量は、全てのバンプを含むバンプ面を覆うことのできる量であるV2以上である。従って、接合性だけでなく実効的な固定力も確保されることになる。 Further, as described above, the amount of the adhesive is not less than V2, which is the amount that can cover the bump surface including all the bumps. Therefore, not only the bondability but also an effective fixing force is ensured.
また、接着剤の部品からのはみ出し量を抑えることができ、基板への高密度な部品実装が可能となる。 In addition, the amount of adhesive protruding from the components can be suppressed, and high-density component mounting on the substrate becomes possible.
また、本発明の実施の形態の部品実装機1では、図3および図4を用いて説明したように、部品のバンプ面を上向きにして接着剤をバンプ面に塗布している。また、接着剤が塗布された部品を下向きにして基板に装着している。
In the
このことによって、部品の基板に対する固定力と接合性とを向上させることができる。
具体的には、部品実装機1は、このような工程で動作することにより、接着剤と部品および接着剤と基板との間に気泡を残存し難くすることができる。その結果として、部品の基板に対する固定力と接合性とを向上させることができる。
As a result, it is possible to improve the fixing force and bondability of the component to the substrate.
Specifically, the
以下に、上述の第2の従来技術のように基板に接着剤を塗布する場合と、部品のバンプ面を上向きにして接着剤を塗布する場合との気泡発生の違いについて説明する。 Hereinafter, the difference in bubble generation between when the adhesive is applied to the substrate as in the second prior art and when the adhesive is applied with the bump surface of the component facing upward will be described.
まず、基板に接着剤を塗布して部品を装着する場合の部品と接着剤との間の気泡発生のメカニズムと、気泡を要因とする部品と基板との接合不良の発生について図11を用いて説明する。 First, with reference to FIG. 11, a bubble generation mechanism between a component and an adhesive when an adhesive is applied to the substrate and the component is mounted, and occurrence of a bonding failure between the component and the substrate due to the bubble are described with reference to FIG. 11. explain.
図11は、接着剤を基板に塗布して部品を基板に装着することにより、部品と接着剤との間に気泡が残存する様子を示す模式図である。 FIG. 11 is a schematic view showing a state in which bubbles remain between the component and the adhesive by applying the adhesive to the substrate and mounting the component on the substrate.
図11の(1)に示すように、接着剤の基板上の塗布高さ(h)は、部品のバンプ高さ(H)より大きくする必要がある。つまり、h>Hとなるように接着剤を基板に塗布する必要がある。 As shown in (1) of FIG. 11, the application height (h) of the adhesive on the substrate needs to be larger than the bump height (H) of the component. That is, it is necessary to apply the adhesive to the substrate so that h> H.
そこで、その塗布高さを維持するために、接着剤の粘度を高くし基板上に濡れ拡がりにくくする必要がある。具体的には、このようなノーフローアンダーフィル方式に用いられる接着剤の粘度はおおよそ20Pa・s〜140Pa・s程度である。 Therefore, in order to maintain the coating height, it is necessary to increase the viscosity of the adhesive so that it does not easily spread on the substrate. Specifically, the viscosity of the adhesive used in such a no-flow underfill method is approximately 20 Pa · s to 140 Pa · s.
従って、基板上の接着剤の曲率半径Rと接着剤のバンプ面に対する濡れ性との関係から、部品と基板との位置関係が、図11の(2)に示す状態から(3)に示す状態へ瞬時に移行した場合、部品のバンプ近傍に気泡が残存し易くなる。 Therefore, from the relationship between the curvature radius R of the adhesive on the substrate and the wettability of the adhesive with respect to the bump surface, the positional relationship between the component and the substrate changes from the state shown in (2) to (3) in FIG. When the transition is made instantaneously, bubbles tend to remain in the vicinity of the bumps of the component.
これは、接着剤の濡れ性が低く、かつ、曲率半径Rが大きいことから、接着剤が、バンプ面を不完全に濡らしながら拡がるためである。言い換えると、接着剤が、接着剤とバンプ面との間に存在する空気を外側に完全には押し出すことができないままに拡がるためである。 This is because the adhesive spreads while the bump surface wets incompletely because the wettability of the adhesive is low and the radius of curvature R is large. In other words, the adhesive spreads without being able to completely extrude the air existing between the adhesive and the bump surface to the outside.
この状態で加熱すると、残存した気泡が熱により膨張し、部品には、上方向の力が加えられる傾向となる。なお、空気の熱膨張係数は、接着剤の約100倍である。また、上述のように、部品に働く基板方向の力は部品の自重のみである。 When heated in this state, the remaining bubbles expand due to heat, and an upward force tends to be applied to the component. The thermal expansion coefficient of air is about 100 times that of the adhesive. Further, as described above, the force in the board direction acting on the component is only the weight of the component.
これにより、半導体チップ等の部品のバンプには、高さのばらつきがあることから、高さの低いバンプは、リフローによりバンプが溶解しても基板の電極とは接触せず接合されにくい傾向となる。結果として部品と基板とは不完全な接合状態となる。 As a result, bumps of parts such as semiconductor chips have variations in height, so that bumps with low height tend not to contact with the electrodes on the substrate even if the bumps are melted by reflow. Become. As a result, the component and the board are in an incompletely joined state.
そのため、部品実装基板の生産において、このような工程を採用する場合、上述のように、部品をノズル等で押圧しながら加熱することで、接合不良を発生させないようにする必要がある。 Therefore, when adopting such a process in the production of a component mounting board, it is necessary to prevent the occurrence of poor bonding by heating the component while pressing it with a nozzle or the like as described above.
次に、本実施の形態の部品実装機1において、部品に接着剤を塗布することにより、部品と接着剤との間の気泡の発生を抑制できるメカニズムについて説明する。
Next, in the
図12は、塗布部5から接着剤が吐出される際の接着剤の形状を示す図である。
図12に示すように、接着剤は、塗布部5の先端部から吐出されると、表面張力により球状になる。または、少なくとも接着剤の下端は下に凸の曲線状になる。
FIG. 12 is a diagram illustrating the shape of the adhesive when the adhesive is discharged from the
As shown in FIG. 12, when the adhesive is discharged from the tip of the
下に凸の曲線状となった接着剤は水平な平面上に垂らされると、最初に平面に接した点を中心に、図13に示すように外側に空気を押し出しながら当該平面へ拡がることになる。 When the adhesive having a downwardly convex curved shape is hung on a horizontal plane, it spreads to the plane while pushing air outward as shown in FIG. Become.
つまり、ある粘度および濡れ性の接着剤を使用することを想定すると、このように、部品のバンプ面に上から接着剤を塗布する場合の、接着剤がバンプ面に接触する際の接着剤の曲率半径は、図11に示した、接着剤が塗布された基板に部品を装着する場合よりも小さなものとなる。 In other words, assuming that an adhesive having a certain viscosity and wettability is used, the adhesive when the adhesive contacts the bump surface when the adhesive is applied to the bump surface of the component from above as described above. The radius of curvature is smaller than that shown in FIG. 11 when the component is mounted on the substrate coated with the adhesive.
そのため、接着剤は、バンプ面を濡らしながら拡がっていき易くなり、部品と接着剤との間に気泡が残存し難くなる。 For this reason, the adhesive easily spreads while wetting the bump surface, and air bubbles hardly remain between the component and the adhesive.
また、接着剤には重力(G)により鉛直下方向きに力が加えられる。つまり、接着剤の自重が、平面と接着剤との間の空気を外側に押し出す力として効果的に接着剤に作用することになる。従って、このことによっても部品と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。 Moreover, force is applied to the adhesive vertically downward by gravity (G). That is, the dead weight of the adhesive effectively acts on the adhesive as a force that pushes air between the flat surface and the adhesive outward. Accordingly, this also makes it difficult for bubbles to remain between the component and the adhesive.
さらに、接着剤が塗布された部品を反転し、下方の基板に装着するため、接着剤と基板との間の気泡の発生も抑えることができる。 Furthermore, since the component to which the adhesive is applied is reversed and mounted on the lower substrate, the generation of bubbles between the adhesive and the substrate can be suppressed.
具体的に説明すると、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤の形状は上述のように中央付近を頂点とする山型の形状となる。そのため、バンプ面を下向きにして部品を基板に装着する際、最初に山型の接着剤の頂点部分が基板に接触する。 More specifically, the shape of the adhesive on the bump surface after the application is completed becomes a mountain shape having a vertex near the center as described above. Therefore, when the component is mounted on the substrate with the bump surface facing downward, the apex portion of the mountain-shaped adhesive first comes into contact with the substrate.
ここで、接着剤の粘性が低い、または表面張力が弱い等の理由により、塗布が完了した後のバンプ面上の接着剤が平面に近いような状態になった場合を想定する。このような場合であっても、部品が反転されると、接着剤は、重力により中央付近を下向きの頂点とする山型となる。 Here, it is assumed that the adhesive on the bump surface after application is completed is in a state close to a flat surface due to reasons such as low viscosity of the adhesive or low surface tension. Even in such a case, when the component is reversed, the adhesive becomes a mountain shape having a downward apex near the center due to gravity.
つまり、部品が基板に近接してくるに従い、部品と基板との間の接着剤は、バンプ面中央の直下付近から図13に示すように外側に空気を押し出しながら拡がっていく。この接着剤の拡がりに対しても、当然に重力が影響することになる。 That is, as the component comes closer to the substrate, the adhesive between the component and the substrate spreads while pushing air outward from the vicinity immediately below the center of the bump surface as shown in FIG. Naturally, gravity also affects the spread of the adhesive.
すなわち、部品20と基板23との間の接着剤が基板23上に拡がる際、部品の重量およびノズル3から下向きに受ける装着時の力だけでなく、接着剤の自重が、基板23と接着剤との間の空気を外側へ押し出す力として効果的に作用し、基板23と接着剤との間に気泡が残存し難くすることができる。
That is, when the adhesive between the
さらに、塗布量は、上述のように、V1とV2との間の量である。これにより、接着剤が部品20の直下から不要にはみ出すことを防ぐことができる。
Furthermore, the coating amount is an amount between V1 and V2 as described above. Thereby, it is possible to prevent the adhesive from unnecessarily protruding from directly under the
図14は、部品20の基板23への装着の際に接着剤が基板23上を拡がる様子を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating how the adhesive spreads on the
図14に示すように、部品20が基板23へ接近するに伴い、接着剤は、部品20の中央の直下付近から外側へ向かって拡がる。
As shown in FIG. 14, as the
また、図5(B)を用いて説明したように、部品実装機1は、少なくとも、全てのバンプを含むバンプ面を覆うだけの量の接着剤を塗布する。そのため、図14に示すように、部品20のバンプ面の周縁部まで接着剤が行き渡っている状態で部品20を基板23に装着することが可能となる。この場合、接着剤の粘性によりバンプ面の周縁部から接着剤が垂れ落ちることなく、周縁部まで接着剤が行き渡ったままの状態で部品20が基板23に装着される。
As described with reference to FIG. 5B, the
つまり、図27(A)に示したように、基板側に部品の幅と同等の幅に接着剤を塗布した場合と異なり、図14に示すように、部品20の周縁部まで接着剤で固定できる。すなわち、部品20の基板23への固定に必要最小限の量の接着剤で、部品20を基板23に効率的かつ安定的に固定することが可能となる。
That is, as shown in FIG. 27A, unlike the case where an adhesive is applied to the board side in the width equivalent to the width of the component, as shown in FIG. it can. That is, the
また、部品を基板に装着した後に接着剤を流し込むキャピラリーアンダーフィル方式ではない。そのため、1つの基板に複数の部品を実装する場合、図25(B)に示すような、各部品の間に接着剤の流し込みのための領域を確保する必要がない。 Further, it is not a capillary underfill method in which an adhesive is poured after a component is mounted on a substrate. Therefore, when a plurality of components are mounted on one substrate, it is not necessary to secure an area for pouring the adhesive between the components as shown in FIG.
従って、本実施の形態の部品実装機1で1つの基板に複数の部品を実装する場合、または、他の部品が実装済みの基板に部品を実装する場合、基板上の各部品を従来より近接させることができる。このことによっても高密度な部品実装が可能となる。
Therefore, when mounting a plurality of components on one board with the
なお、塗布量制御部28による制御の結果、塗布部5により部品に塗布される接着剤の量は、具体的な数値としては、部品が通常の2mm×2mm〜20mm×20mm程度の大きさのベアチップであれば、0.4マイクロリットル(μl)〜120μl程度である。
As a result of the control by the application
また、大きいもので、60mm×60mm程度の大きさのBGA(Ball Grid Array)であれば、3600μl程度である。 Further, if it is a large BGA (Ball Grid Array) having a size of about 60 mm × 60 mm, it is about 3600 μl.
ここで、接着剤の粘度は、周囲の温度等の環境により変化する。そのため、ある部品に対して上述のようにして決定された量だけ接着剤を塗布した場合であっても、周囲の環境によってバンプ面上の接着剤の拡がり方にも変化が生じる。 Here, the viscosity of the adhesive varies depending on the environment such as ambient temperature. Therefore, even when the adhesive is applied to a certain part by the amount determined as described above, the manner in which the adhesive spreads on the bump surface varies depending on the surrounding environment.
図15は、バンプ面に塗布された接着剤の状態の例を示す図である。
図15(A)および図15(B)は接着剤がバンプ面に塗布され拡がった状態の例を示す図であり、図15(C)はバンプ面の周縁部で接着剤が止まっている状態を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the state of the adhesive applied to the bump surface.
15 (A) and 15 (B) are diagrams showing an example of a state in which the adhesive is applied to the bump surface and spreads, and FIG. 15 (C) is a state in which the adhesive stops at the peripheral portion of the bump surface. FIG.
例えば、ある部品に対して、V1>V≧V2を満たす量だけ接着剤を塗布した場合、図15(A)に示すように、バンプ面の全域に接着剤が拡がることがある一方、図15(B)に示すように、バンプ面の全域には接着剤が拡がらないこともある。 For example, when an adhesive is applied to a certain part in an amount satisfying V1> V ≧ V2, the adhesive may spread over the entire bump surface as shown in FIG. As shown in (B), the adhesive may not spread over the entire bump surface.
しかしながら、部品20上の接着剤は、図15(C)に示すように、バンプ面の周縁部で表面張力により接着剤は止まることになる。もちろん、大量の接着剤を塗布すれば接着剤がバンプ面からこぼれることになるが、上述のように、接着剤の塗布量Vは、図5(A)および図5(B)を用いて説明したように、V1>V≧V2を満たす量とするため、バンプ面からこぼれ落ちるほどの量になることはない。
However, as shown in FIG. 15C, the adhesive on the
そのため、粘度の低い、つまり、濡れ拡がり易い接着剤を使用することができる。例えば、キャピラリーアンダーフィル方式で使用する接着剤と同等の粘度(0.65Pa・s〜8.0Pa・s程度)と濡れ性とを持つ接着剤を使用することができる。 Therefore, it is possible to use an adhesive having a low viscosity, that is, easy to spread. For example, an adhesive having a viscosity (about 0.65 Pa · s to 8.0 Pa · s) and wettability equivalent to those of the adhesive used in the capillary underfill method can be used.
ここで、図25(A)、図25(B)および図26に示すように、基板上に接着剤を塗布する場合には、部品の固定に必要な量だけ基板上に接着剤を塗布したとしても、周囲の環境によっては、必要以上に基板上に拡がることがある。 Here, as shown in FIGS. 25 (A), 25 (B), and 26, when the adhesive is applied on the substrate, the adhesive is applied on the substrate in an amount necessary for fixing the components. However, it may spread on the substrate more than necessary depending on the surrounding environment.
しかしながら、本実施の形態の部品実装機1のように、部品に接着剤を塗布する場合は、接着剤の表面張力により、部品の周縁部で接着剤が止められる。また、その状態で、部品を反転して基板に装着した場合であっても、接着剤の塗布量は、上述のように、V1とV2との間の量であり、また、接着剤の表面張力の影響もあり、図14に示したように、部品から不要にはみ出すことはない。
However, when the adhesive is applied to the component as in the
つまり、本実施の形態の部品実装機1は、1つの部品をコンパクトに基板に実装することができる。
That is, the
また、本実施の形態の部品実装機1によって部品が装着された基板に対しては、上述のように、リフローと硬化とを同時に行うことができる。つまり、部品が装着された状態の基板に対する加熱は1回だけ行えばよい。
In addition, as described above, reflow and curing can be simultaneously performed on the substrate on which the component is mounted by the
従って、例えば、図24に示したC4工法と比較すると、部品実装に係る工程が少なくて済むとともに、熱による部品および基板の損傷の可能性が低くなることになる。 Therefore, for example, as compared with the C4 method shown in FIG. 24, the number of steps related to component mounting is reduced, and the possibility of damage to components and boards due to heat is reduced.
また、バンプ面に接着剤が塗布された部品の上下を反転すると、バンプ面の接着剤は、中央付近を下向きの頂点とする山型となる。従って、部品が基板に装着される際、部品と基板とが平行を保ちながら近接していくと、接着剤は最初に基板上の部品の中央の直下付近に接触し、次第にその接触地点から外側へ拡がっていく。 Further, when the upper and lower parts of the component with the adhesive applied to the bump surface are turned upside down, the adhesive on the bump surface becomes a mountain shape with the center near the downward apex. Therefore, when the component is mounted on the board, if the component and the board come close to each other while keeping them parallel, the adhesive will first contact the immediate vicinity of the center of the component on the board, and gradually outside the contact point. To expand.
この接着剤の拡がりの際、接着剤の自重が、接着剤と基板との間の気泡を外側へ押し出す力として効果的に作用する。従って、接着剤と基板との間に気泡が残存しにくくなる。 When the adhesive spreads, the weight of the adhesive acts effectively as a force that pushes out bubbles between the adhesive and the substrate. Therefore, it is difficult for bubbles to remain between the adhesive and the substrate.
また、部品と基板との隙間には、部品の中央付近の直下から周縁部に向かってほぼ均等に接着剤が行き渡るようにして拡がっていく。従って、図25(A)および、図25(B)に示したような、部品の1辺または2辺から接着剤を流し込む場合に比べると、接着剤の偏りが起こり難くなる。このことによっても、部品と基板とが安定的に固定されることになる。 In addition, the adhesive spreads in the gap between the component and the substrate so that the adhesive spreads almost evenly from directly under the center of the component toward the peripheral edge. Therefore, compared to the case where the adhesive is poured from one side or two sides of the component as shown in FIGS. 25A and 25B, the bias of the adhesive is less likely to occur. This also stabilizes the component and the board.
また、部品実装機1は、部品ごとに接着剤を塗布し、接着剤を塗布した部品を即座に基板へ装着する。そのため、例えば、ウェハの段階で接着剤を塗布した後に、個々の半導体素子に切り分ける工程を含む工法と比較すると、切り分けによる粉塵の発生などが無いので、接着剤への異物の付着および混入の可能性をほぼ無くすことが可能となる。
Further, the
また、室温では固形となるような接着剤を用いる必要がないので、例えば、部品の基板への装着を確実なものとするために、装着前に接着剤に熱を加えて溶かすといった工程を要しない。 In addition, since it is not necessary to use an adhesive that becomes solid at room temperature, for example, in order to ensure that the component is mounted on the substrate, a process of heating the adhesive and dissolving it before mounting is required. do not do.
このように本実施の形態の部品実装機1は、バンプ面を上向きにして接着剤を塗布し、部品を反転して基板に装着することにより、接着剤と部品および基板との気泡の発生を抑制することができる。これにより、部品の基板に対する固定力と接合性とを向上させることができる。
As described above, the
次に、図16を用いて、部品実装機1が2つのノズル3を使用し、1つのノズル3のみを使用する場合より効率的な部品の基板への実装を行う場合について説明する。
Next, a case where the
図16は、本実施の形態の部品実装機1が2つのノズル3を使用して部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
FIG. 16 is a process diagram illustrating a process in which the
なお、2つのノズル3の一方をノズルAとし、他方をノズルBとする。また、ノズルAにより吸着される部品を部品aとし、ノズルBにより吸着される部品を部品bとする。また、ノズルAにより部品aを装着される基板を基板κとし、ノズルBにより部品bを装着される基板を基板ωとする。これらは図中では、単に、A、B、a、b、κ、およびωと表示されている。
One of the two
図16に示すように、(1)ノズルAが部品aを吸着する。(2)ヘッド4が反転し、ノズルBが下向きとなり、部品bを吸着する。(3)この状態では、部品aのバンプ面が上向きであり、塗布部5により部品aのバンプ面に接着剤が塗布される。
As shown in FIG. 16, (1) the nozzle A adsorbs the component a. (2) The
(4)ヘッド4が反転し、部品bのバンプ面が上向きとなるとともに、部品aの上下が反転し、バンプ面が基板κと対向する位置に来る。この状態で塗布部5により部品bのバンプ面に接着剤が塗布される。また、ノズルAにより部品aが基板κに装着される。
(4) The
(5)部品aが装着された基板κは、コンベア30によってリフロー炉へ移送され加熱される。つまり、はんだのリフローおよび接着剤の硬化の処理がなされる。これにより、基板κに対する部品aの接合作業が終了する。また、部品bのバンプ面に接着剤が塗布され、かつノズルAにより部品aが基板κに装着された後に、ノズルBが下向きにされる。さらに、ノズルBにより部品bが基板ωに装着される。
(5) The substrate κ on which the component a is mounted is transferred to the reflow furnace by the
部品bが装着された基板ωは、コンベア30によってリフロー炉へ移送され、はんだのリフローおよび接着剤の硬化の処理がなされる。
The board ω on which the component b is mounted is transferred to the reflow furnace by the
なお、リフロー炉で基板ωに対する加熱工程が行われている際、ノズルAおよびノズルBには部品が吸着されていない。そのため、実装制御部10は、ノズルAおよびノズルBを備えるヘッド4を部品供給部22へ移動させ、ノズルAおよびノズルBに次の部品の吸着を行わせる。つまり、上記の(1)の工程から始まる一連の工程が開始される。
In addition, when the heating process with respect to the board | substrate (omega) is performed in the reflow furnace, components are not adsorb | sucked to the nozzle A and the nozzle B. FIG. Therefore, the mounting
部品実装機1は、上記の(1)〜(5)の工程を繰り返すことで、複数の基板に対する部品の装着を順次行うことができる。
The
このように、部品実装機1において2つのノズル3を用いた場合、1つのノズル3のみを使用する場合より効率的に部品の基板への接合を進めることができる。
As described above, when two
具体的には、部品実装機1において、1つのノズル3のみを使用する場合、例えば、ノズルAのみを使用する場合、基板κに部品aを接合するためには、上記説明および図16に示す(1)部品aの吸着、(3)部品aへの接着剤の塗布、(4)部品aの基板κへの装着、(5)リフローおよび硬化、の4つの工程を行う必要がある。つまり、ノズルAだけで2つの部品のそれぞれを2つの基板に接合するためには、8つの工程を行う必要がある。
Specifically, in the
しかし、2つのノズル3を用いた場合は、上記説明のように(1)〜(5)の工程と、(5)の工程で部品が装着された基板を加熱する工程の計6つの工程で2つの部品のそれぞれを2つの基板に接合することができる。つまり、部品実装機1は、2つのノズル3を使用することにより、1つのノズル3のみを使用する場合よりも効率的に部品の基板への接合を進めることができる。
However, in the case where two
なお、上記説明において、(2)と(3)の工程は同時に行ってもよい。つまり、ノズルBが部品bを吸着する際に、反転されバンプ面が上向きとなっている部品aに接着剤を塗布してもよい。 In the above description, the steps (2) and (3) may be performed simultaneously. That is, when the nozzle B adsorbs the component b, the adhesive may be applied to the component a that is inverted and has a bump surface facing upward.
図1に示すように、本実施の形態の部品実装機1において、ヘッド4と塗布部5とはともに、移動台6に取り付けられており移動台6の移動に伴って移動する。
As shown in FIG. 1, in the
従って、ノズルBが部品bを吸着する際に、塗布部5は部品aに接着剤を塗布することができる。
Therefore, when the nozzle B adsorbs the component b, the
また、この場合、部品aに接着剤が塗布された後に、ヘッドは基板の上方の位置に移動するが、移動しながら部品aのバンプ面を下向きにするための反転を行ってもよい。または、移動しながら部品aへの接着剤の塗布を行い、塗布の完了後に反転させてもよい。 Further, in this case, after the adhesive is applied to the component a, the head moves to a position above the substrate, but reversal may be performed so that the bump surface of the component a faces downward while moving. Alternatively, the adhesive may be applied to the component “a” while moving and reversed after the application is completed.
ここで、部品への接着剤の塗布後、または、部品へ接着剤を塗布しながらの当該部品の移動は、接着剤の塗布状態に影響を与えると考えられる。しかしながら、接着剤の粘性が低い等の理由により、接着剤が部品からこぼれる等の実質的な問題がなければ、このように、さらに、工程を圧縮することができ、より効率的に部品の基板への実装を行うことができる。 Here, it is considered that movement of the part after application of the adhesive to the part or while applying the adhesive to the part affects the application state of the adhesive. However, if there is no substantial problem such as the adhesive spilling from the component due to the low viscosity of the adhesive, the process can be further compressed in this way, and the substrate of the component can be more efficiently Can be implemented.
このように、本実施の形態の部品実装機1は、部品の吸着および部品の基板への装着を行うノズルを2つ使用することにより、部品の基板への実装をさらに効率的に行うことができる。
As described above, the
さらに、部品実装機1は、3つ以上のノズル3を使用してもよい。例えば、ヘッド4が、図1に示すθ軸回りに放射上に3つ以上のノズル3が取り付けられる形状であればよい。また、実装制御部10が、各構成部に対し、部品の吸着および接着剤の塗布等を部品ごとに順次行うように制御すればよい。
Further, the
なお、本実施の形態において、予め求められた塗布量Vが塗布量制御部28に記憶されており、塗布部5は、塗布量制御部28の制御の下で、塗布量制御部28に記憶されている塗布量Vの接着剤を部品20に塗布するとした。
In the present embodiment, the coating amount V obtained in advance is stored in the coating
しかしながら、例えば、塗布量制御部28が、部品20の各種のサイズ、バンプの個数等の部品情報を取得し、それら情報に基づいて塗布量Vを算出してもよい。この場合、例えば、塗布量制御部28が、部品情報を取得する処理部と、部品情報に基づいて数値演算を行う処理部とを有していればよい。
However, for example, the application
さらに、このような処理部を有する塗布量制御部28が、例えばユーザ入力等から図6の説明で述べた、L1、L2、L3、B、およびバンプの個数を含む部品情報を取得し、(式2)を用いてVを算出すればよい。
Furthermore, the coating
これにより、例えば上記L1等の数値がカタログ等から判明している場合、ユーザは、部品実装機1に各種の数値を入力するだけで、部品実装機1に、上述の接着剤の濡れ拡がりによる部品押し下げ効果を伴う部品実装を行わせることができる。
Thereby, for example, when the numerical values such as L1 are found from a catalog or the like, the user simply inputs various numerical values to the
また、部品への接着剤の塗布量を、接着剤の塗布状態に基づいて制御してもよい。
図17は、部品上に山型に形成された接着剤の高さに基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。
Moreover, you may control the application quantity of the adhesive agent to components based on the application | coating state of an adhesive agent.
FIG. 17 is a schematic diagram showing an outline of a configuration for controlling the amount of adhesive applied to a component based on the height of the adhesive formed in a mountain shape on the component.
図17(A)は、当該構成をX軸方向から見た場合の概要図であり、図17(B)は、当該構成をY軸方向から見た場合の概要図である。 FIG. 17A is a schematic diagram when the configuration is viewed from the X-axis direction, and FIG. 17B is a schematic diagram when the configuration is viewed from the Y-axis direction.
図17(A)に示すように、移動台6に、光電管26を有する検出部25が備えられている。また、光電管26の正面の位置に光線を光電管26に向けて照射する照射部26aが設置されている。
As shown in FIG. 17A, the movable table 6 is provided with a
光電管26は、光センサの一種であり、検出部25は、照射部26aから照射される光線が接着剤の頂点付近に遮断され、途切れることで部品20上に山型に形成されている接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
The
つまり、検出部25は、実際に山型の頂点の高さを計測しているのではない。しかし、その頂点の近傍の高さを接着剤の高さとして扱うことで、塗布部5から継続的に吐出され、山型に形成される接着剤の高さが所定の高さになったことを検出することができる。
That is, the
光電管26のX軸方向の位置は、図17(B)に示すように、塗布部5の先端部の中心を通るZ軸方向に平行な直線上からずらした位置にする。また、光電管26のZ軸方向の位置は、接着剤の塗布量が、部品20に最適な塗布量、例えば、上述の(式2)により求められたVと等しくなる接着剤の山の高さと同等な位置にする。この部品20に最適な塗布量となる接着剤の山の高さをHpとする。
The position of the
このHpは、塗布量Vの接着剤を部品20に塗布し、その接着剤の山の高さを実測することで求めてもよい。また、塗布量Vと、接着剤の部品20への塗布時の形状とから計算により求めてもよい。
This Hp may be obtained by applying an adhesive with an application amount V to the
この構成により、部品20に塗布されている接着剤の山の高さがHpに達すると、照射部26aから照射される光線26bは接着剤に遮られ、光電管26は、光線26bを受けることができなくなる。検出部25は、これにより、部品20に塗布されている接着剤の山の高さがHpに達したことを検出することができる。
With this configuration, when the height of the peak of the adhesive applied to the
そのため、この検出の時点で塗布部5からの接着剤の吐出を止めれば、部品20上の接着剤の山の高さはほぼHpとなる。従って、部品20に適した接着剤の塗布量となる。
Therefore, if the discharge of the adhesive from the
部品実装機1は、さらに、光電管26と照射部26aとの組をZ軸方向に複数備えることにより、大きさの異なる複数種の部品に対応して、それぞれの部品に適した量の接着剤を塗布することができる。
The
また、部品に塗布されている山型の接着剤の高さではなく、接着剤の形状に基づいて、部品への接着剤の塗布量を制御してもよい。 Further, the amount of the adhesive applied to the part may be controlled based on the shape of the adhesive instead of the height of the mountain-shaped adhesive applied to the part.
図18は、部品上の接着剤の形状に基づいて部品への接着剤の塗布量を制御するための構成の概要を示す概要図である。 FIG. 18 is a schematic diagram showing an outline of a configuration for controlling the amount of adhesive applied to a component based on the shape of the adhesive on the component.
図18(A)は、当該構成をX軸方向から見た場合の概要図であり、図18(B)は、当該構成をY軸方向から見た場合の概要図である。 FIG. 18A is a schematic diagram when the configuration is viewed from the X-axis direction, and FIG. 18B is a schematic diagram when the configuration is viewed from the Y-axis direction.
図18(A)に示すように、移動台6に、カメラ27を有する検出部25が備えられている。具体的には、部品20に塗布されている接着剤の山の形状を撮像することができる位置にカメラ27を設置する。
As shown in FIG. 18A, the moving table 6 is provided with a
検出部25は、部品20に塗布されている接着剤の山型の形状をカメラ27に撮像させることにより、当該形状が所定の形状に達したことを検出することができる。
The
例えば、上述の(式2)により求められた塗布量Vの接着剤を部品20に塗布し、その形状を測定することで、部品20に適した塗布量となる接着剤の形状を特定することができる。
For example, the shape of the adhesive having a coating amount suitable for the
このようにして特定された形状が、例えば、図18(B)に点線で示される形状27aであると想定する。この場合、塗布部5から吐出される接着剤の形状は、徐々に形状27aに近づいてくる。
It is assumed that the shape thus identified is, for example, a
検出部25は、カメラ27によって撮像された接着剤の山型の形状の底辺以外の輪郭線と、形状27aの点線部分とを比較する。この比較により、例えば、形状27aの点線部分の長さの90%において当該輪郭線の方が点線よりも外側に位置した場合、又は、カメラ27によって撮像された接着剤の山型の形状の面積が、部品20のバンプ面と形状27aの点線部分とで囲まれた部分の面積の90%になった場合、検出部25は、塗布中の接着剤の形状が形状27aに達したと検出する。
The
そのため、この検出の時点で塗布部5からの接着剤の吐出を止めれば、部品20上の接着剤の形状は形状27aとほぼ同じになる。従って、部品20に適した接着剤の塗布量となる。
Therefore, if the discharge of the adhesive from the
なお、部品20に適した接着剤の塗布量に対応する形状は、接着剤の部品への塗布時の温度等に応じて接着剤の粘度が変化することにより、異なってくる。そのため、温度に応じた複数の形状を部品実装機1が記憶しておき、その温度に応じて、検出部25が、部品20に適した接着剤の塗布量に対応する形状を選択してもよい。
In addition, the shape corresponding to the application amount of the adhesive suitable for the
このように、本実施の形態の部品実装機1は、部品に塗布されている接着剤の山の高さや形状等の接着剤の塗布状態を検出する検出部25を備えることにより、塗布状態に基づいて、部品への接着剤の塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御することができる。
As described above, the
図19は、接着剤の塗布状態を検出する検出部25を備える部品実装機1の機能的な構成の概要を示すブロック図である。
FIG. 19 is a block diagram illustrating an outline of a functional configuration of the
図19に示す部品実装機1は、図2に示す部品実装機1が備える各構成部に加え、検出部25を備える。
The
検出部25は、上述のように、光電管26またはカメラ27を有しており、部品に塗布されている接着剤の高さが所定の高さに達したこと、または、接着剤の形状が所定の形状の近傍に達したことを検出することができる。つまり、部品に塗布中の接着剤の量が部品に適した量になったことを検出することができる。
As described above, the
塗布量制御部28は、検出部25を利用して塗布量を制御する。具体的には、検出部25から、部品に適した塗布量になったことを示す信号を受け取り、塗布部5に対し接着剤の吐出を止める制御を行う。
The application
なお、塗布の開始のタイミングは、例えば、実装制御部10によって制御され、塗布量制御部28に通知される。または、塗布量制御部28によって制御され、実装制御部10に通知される。
The application start timing is controlled by, for example, the mounting
このような構成により、部品実装機1は、部品への接着剤の塗布量Vを塗布状態に基づいて、V1>V≧V2を満たす量に制御することが可能となる。
With such a configuration, the
また、本実施の形態において、塗布部5が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方から行われるとした。
Further, in the present embodiment, the application of the adhesive to the component performed by the
しかしながら、塗布部5が行う接着剤の部品への塗布は、バンプ面の中央の上方からでなくてもよく、中央付近の上方からであればよい。
However, the application of the adhesive to the component performed by the
図20は、部品のバンプ面上の接着剤の塗布位置の例を示す図である。
図20(A)〜図20(C)の各図において、点線の円はバンプ面の中央付近の領域を表し、その領域内にある斜線が付された円は接着剤の塗布位置を表している。また、その領域の周囲にある8つの白丸はバンプを表現している。
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the application position of the adhesive on the bump surface of the component.
In each of FIGS. 20A to 20C, a dotted circle represents a region near the center of the bump surface, and a hatched circle in the region represents an adhesive application position. Yes. In addition, eight white circles around the area represent bumps.
図20(A)に示すように、バンプ面の中央上方から接着剤の塗布を行った場合、バンプ面の中央から均等に接着剤が拡がる。また、図20(B)および図20(C)に示すように、バンプ面の中央からややずれた位置の上方から接着剤の塗布を行った場合、塗布位置に最も近いに辺に接着剤が到達した後に、残りの辺に接着剤が到達することになる。 As shown in FIG. 20A, when the adhesive is applied from above the center of the bump surface, the adhesive spreads evenly from the center of the bump surface. As shown in FIGS. 20B and 20C, when the adhesive is applied from above the position slightly deviated from the center of the bump surface, the adhesive is applied to the side closest to the application position. After reaching, the adhesive will reach the remaining sides.
このように、拡がり方に違いはあるものの、いずれの場合も、接着剤の塗布量Vは、図5(A)および図5(B)を用いて説明したように、V1>V≧V2を満たす量であり、かつ接着剤の表面張力の影響もあり、バンプ面から接着剤がこぼれ落ちることはない。 Thus, although there is a difference in the spreading method, in any case, the application amount V of the adhesive satisfies V1> V ≧ V2 as described with reference to FIGS. 5 (A) and 5 (B). It is the amount to be filled, and is also affected by the surface tension of the adhesive, so that the adhesive does not spill from the bump surface.
また、図20(B)および図20(C)に示すように正確にはバンプ面の中央ではない位置にから接着剤を塗布した場合であっても、バンプ面上に形成される接着剤の山の形状は、中央付近を頂点とする山型となる。 Also, as shown in FIG. 20B and FIG. 20C, even when the adhesive is applied from a position that is not precisely at the center of the bump surface, the adhesive formed on the bump surface The shape of the mountain is a mountain shape with a vertex near the center.
また、バンプ面が上向きの状態では、接着剤の形状が平面に近いような、つまり、盛り上がりが明確に分からないような状態であっても、部品の基板への装着時には部品は反転され、接着剤は重力の影響を受け、中央付近を下向きの頂点とする山型の形状となる。 In addition, when the bump surface is facing upward, even when the shape of the adhesive is close to a flat surface, that is, when the bulge is not clearly understood, the component is inverted and bonded when the component is mounted on the board. The agent is affected by gravity, and has a mountain shape with a downward apex near the center.
そのため、上述のように、部品を基板に装着する際には、部品の中央直下付近から基板と部品との隙間に存在する空気を外側に押し出しながら接着剤が拡がっていくことになる。また、重力が空気を外側に押し出す力として効果的に作用する。 For this reason, as described above, when the component is mounted on the substrate, the adhesive spreads while pushing air existing in the gap between the substrate and the component from near the center of the component to the outside. Moreover, gravity acts effectively as a force that pushes air outward.
なお、図20(A)〜図20(C)に示すバンプ面の中央付近の領域の形状およびバンプ面に対する大きさの比率は一例であり、これら形状および比率は部品のバンプ面の形状、濡れ性、および接着剤の粘度等により変わってくる。つまり、接着剤の塗布位置の許容範囲は実験値、理論値等により決定すればよい。 Note that the shape of the region near the center of the bump surface and the ratio of the size to the bump surface shown in FIGS. 20A to 20C are examples, and these shapes and ratios are the shape of the bump surface of the component and the wetness. It depends on the properties and the viscosity of the adhesive. That is, the allowable range of the adhesive application position may be determined based on experimental values, theoretical values, and the like.
また、本実施の形態の部品実装機1は、図3および図4を用いて説明したように、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという機能上および工法上の特徴を有する。この部品実装機1の特徴は、様々な工法に適用することができる。
In addition, as described with reference to FIGS. 3 and 4, the
例えば、図24を用いて説明したC4工法に上記工法上の特徴を適用することもできる。 For example, the above construction method features can also be applied to the C4 method described with reference to FIG.
図21は、C4工法に部品実装機1の工法上の特徴を適用した例を示す工程図である。
図21に示すように、(1)部品20のバンプ面にV1>V≧V2を満たす量Vの接着剤が塗布される。また、基板23の電極上に形成されているプリコート部にフラックスが塗布される。(2)部品20は反転され、基板23に装着される(3)加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
FIG. 21 is a process diagram showing an example in which the construction method features of the
As shown in FIG. 21, (1) an amount V of adhesive satisfying V1> V ≧ V2 is applied to the bump surface of the
なお、酸無水物等の、フラックスと同じ機能がある硬化剤を含む接着剤を使用する場合は、上記(1)の工程においてフラックスの塗布工程は不要である。 In addition, when using the adhesive agent containing the hardening | curing agent which has the same function as flux, such as an acid anhydride, the application | coating process of a flux is unnecessary in the process of said (1).
このような工程によっても、効率的かつ安定的に部品20が基板23に固定される。また、基板に複数の部品が装着されている場合であっても一括してリフローすることができる。
Also by such a process, the
同様に、半導体素子に形成された金バンプと、基板の電極上に形成された金部とを超音波により加振しながら金属接合する、いわゆる金−金接合に上記工法上の特徴を適用することができる。 Similarly, the above-mentioned characteristics of the construction method are applied to so-called gold-gold bonding, in which a gold bump formed on a semiconductor element and a gold portion formed on an electrode of a substrate are metal-bonded while being vibrated by ultrasonic waves. be able to.
つまり、部品実装機1は、超音波を発生する超音波発生器を備えることで超音波を利用した部品実装を行うことができる。
That is, the
図22は、部品実装機1が超音波発生器35を備え、金−金接合を行う工程を示す工程図である。
FIG. 22 is a process diagram illustrating a process in which the
図22に示すように、(1)半導体素子である部品20上には金バンプ21aが形成されており、塗布部5によりバンプ面にV1>V≧V2を満たす量Vの接着剤が塗布される。(2)部品20は反転され、電極上に金部24aが形成された基板と対向する位置に来る。(3)部品20は超音波発生器35により振動を加えられながら加圧され、金バンプ21aと金部24aとが接合される。(4)加熱により接着剤が硬化する。
As shown in FIG. 22, (1) gold bumps 21 a are formed on a
このように、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機1が実施する工法上の特徴を適用することができる。
As described above, the mounting method in which the gold-gold bonding is performed using the vibration caused by the ultrasonic wave is characterized by the mounting method performed by the
ここで、このように、部品を加振しながら加圧する場合、加振および加圧するノズルの先端に接着剤が付着すると、例えば、ノズル先端に付着した接着剤が硬化すると、その後に加振および加圧の対象となる部品を傷つけることがある。 Here, in the case of applying pressure while oscillating a component in this way, if the adhesive adheres to the tip of the nozzle to be vibrated and pressurized, for example, if the adhesive attached to the nozzle tip is cured, Parts that are subject to pressure may be damaged.
しかし、本実施の形態の部品実装機1では、上述のように、接着剤の塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御している。つまり、接着剤が部品から不要にはみ出すことを防ぐことができる。さらに、接着剤に気泡を混入させない状態で塗布が可能となり、加熱時に気泡が膨張し、部品の横から接着剤が出てくることを無くすことができる。
However, in the
そのため、このように、加振しながら加圧する場合に、加圧するノズルに接着剤が付着することを防ぐことができる。すなわち、ノズルに付着した接着剤による不具合の発生を防ぐことができる。 Therefore, it is possible to prevent the adhesive from adhering to the nozzle to be pressurized when the pressure is applied while being vibrated. That is, it is possible to prevent the occurrence of problems due to the adhesive adhered to the nozzle.
なお、超音波による振動を利用して金−金接合を行う実装工法を実施する場合、基板の電極上に金部24aを形成する代わりに、電極自身を金で形成してもよい。
In addition, when implementing the mounting method which performs gold | metal | money joining using the vibration by an ultrasonic wave, instead of forming the gold |
また、本実施の形態の部品実装機1は、部品のバンプ面に大気圧プラズマを照射するプラズマ発生器を備えてもよい。部品のバンプ面にプラズマ処理を行うことで、バンプ面の接着剤に対する親和性が向上し、接着剤が濡れ拡がり易くなる。
Moreover, the
図23は、部品実装機1がプラズマ発生器を備え、部品を基板に実装する工程を示す工程図である。
FIG. 23 is a process diagram showing a process in which the
図23に示すように、(1)ノズル3に吸着された部品20のバンプ面が、プラズマ発生器36によりプラズマ処理される。(2)部品20は反転され、塗布部5によりバンプ面にV1>V≧V2を満たす量Vの接着剤が塗布される。(3)部品20は反転され、基板23に装着される(4)加熱によりリフローおよび硬化が行われる。
As shown in FIG. 23, (1) the bump surface of the
なお、プラズマ発生器36により発生させるプラズマは、少なくとも酸素ガスを含むガスにより発生させたプラズマであれば好適である。
The plasma generated by the
このように、C4工法、超音波を利用した実装工法、および、プラズマを利用した実装工法にも、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという部品実装機1が実施する工法上の特徴を適用することができる。
In this way, the C4 method, the mounting method using ultrasonic waves, and the mounting method using plasma are applied by the
また、例えば、上述のように、部品の電極上のバンプの素材、およびプリコート部の素材またはプリコートがされない場合の電極自身の素材がともに金である場合のみならず、バンプの素材がはんだであり、かつ、基板上にプリコート部がなく電極上に直接プリフラックスされる場合、バンプおよびプリコート部がともにはんだである場合、バンプが金ワイヤバンプまたは金メッキバンプであり、基板の電極上に形成されたプリコート部の素材がPbフリーはんだである場合など、各種組み合わせにおいて、上記工程の実施ができる。 In addition, for example, as described above, the material of the bump on the component electrode and the material of the pre-coating part or the electrode itself when not pre-coating are both gold, but the material of the bump is solder. In addition, when there is no precoat portion on the substrate and it is directly prefluxed on the electrode, when both the bump and the precoat portion are solder, the bump is a gold wire bump or a gold plated bump, and the precoat formed on the electrode of the substrate The above steps can be performed in various combinations, such as when the material of the part is Pb-free solder.
なお、はんだの種類は上記のPbフリーのほか、共晶、高Pb等があるが、これらはんだの種類がどのようなものであっても、上記工程の実施が妨げられることはない。 In addition to the Pb-free solder, there are eutectic, high Pb, and the like. However, any type of solder does not hinder the implementation of the above process.
このように、部品実装機1が実施する工法上の特徴である、部品に接着剤を塗布して反転し、基板に装着するという工程の適用の可否は、実装工法、部品と基板との接合態様、接着剤の種類、および付加的な処理内容等に依存せず、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工程を含む全ての工法に適用できる。
As described above, whether or not the process of applying the adhesive to the component, inverting it, and mounting it on the board, which is a feature of the construction method implemented by the
すなわち、これら全ての工法において、効率的かつ安定的に部品を基板に固定するという効果が発揮される。 That is, in all these methods, the effect of fixing the component to the substrate efficiently and stably is exhibited.
ここで、基板の電極またはプリコート部、および部品のバンプの少なくとも一方の素材がはんだであれば、はんだのリフローにより部品と基板とが接合される。そのため、このリフローの際に部品に基板方向の力を与えることは、部品と基板との接合性を向上させる効果をもたらす。 Here, if the material of at least one of the electrode or precoat portion of the substrate and the bump of the component is solder, the component and the substrate are joined by reflow of solder. Therefore, applying a force in the board direction to the component during the reflow brings about an effect of improving the bonding property between the component and the board.
従って、上述の、塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御することによる、部品に自重以外の押し下げ力を与える効果は、このように、基板の電極またはプリコート部、および部品のバンプの少なくとも一方の素材がはんだである場合に、最も顕著に発揮される。 Therefore, by controlling the coating amount V to an amount satisfying V1> V ≧ V2 as described above, the effect of giving a pressing force other than its own weight to the component is as described above. This is most noticeable when at least one of the materials is solder.
また、本実施の形態における部品実装機1は、部品のバンプ面に接着剤を塗布した後に部品を基板に装着するとした。
In addition, the
しかしながら、塗布量制御部28により制御された量の接着剤を部品のバンプ側と基板側の両方に分けて塗布した後に、部品を基板に装着してもよい。
However, the component may be mounted on the substrate after the amount of adhesive controlled by the coating
例えば、基板側に形成してあるはんだプリコートの厚みが厚く、基板の凹凸が大きい場合などである。 For example, this is a case where the thickness of the solder precoat formed on the substrate side is large and the unevenness of the substrate is large.
この場合基板側にも塗布することで、気泡の混入を無くすことができ、効果がある。
また、塗布量制御部28により制御された量の接着剤を基板に塗布した後に、部品を基板に装着してもよい。
In this case, by applying to the substrate side as well, mixing of bubbles can be eliminated, which is effective.
Alternatively, the component may be mounted on the substrate after the amount of adhesive controlled by the coating
例えば、室温程度では、基板に対する接触角が大きく、例えば90度前後の値で、且つ粘度が高く先端が突き出る形状であり、部品装着後も接触角が自然角αより大きい状態を保つような接着剤であり、かつ、リフロー炉における加熱温度では接触角が自然角αに近づくような接着剤を使用した場合を想定する。 For example, at a room temperature, the contact angle with the substrate is large, for example, a value of around 90 degrees, a shape with high viscosity and a protruding tip, and a contact angle that remains larger than the natural angle α even after mounting the component. A case is assumed in which an adhesive is used that has a contact angle close to the natural angle α at the heating temperature in the reflow furnace.
この場合、室温での部品の基板への装着後から加熱前までの間には、部品と基板との間の接着剤の表面は、図7に示すような内側に凸の形状にならないことも考えられる。 In this case, the surface of the adhesive between the component and the substrate may not be inwardly convex as shown in FIG. 7 during the period from after the component is mounted on the substrate at room temperature to before heating. Conceivable.
しかし、バンプ面の周縁にまで接着剤が行き渡った状態で、かつ、接着剤の基板への塗布量VがV1≧V>V2を満たしていれば、加熱されている間に、部品と基板との間の接着剤の表面が内側に凸の形状に変化していき、接触角が次第に自然角αに近づいていくことになる。 However, if the adhesive has spread to the periphery of the bump surface and the amount V of adhesive applied to the substrate satisfies V1 ≧ V> V2, while the component is being heated, The surface of the adhesive in between changes to an inwardly convex shape, and the contact angle gradually approaches the natural angle α.
すなわち、この過程において、部品には接着剤の濡れ拡がりによる押し下げ力が働くことになり、部品と基板との接合をより確実なものとすることができる。 That is, in this process, a pressing force due to the wetting and spreading of the adhesive acts on the component, and the bonding between the component and the substrate can be made more reliable.
つまり、部品実装機1は、部品のバンプ面および基板の少なくともいずれか一方に接着剤を塗布すればよい。
That is, the
また、本実施の形態において用いた接着剤は、少なくとも0.001Pa・s〜200Pa・sの範囲に含まれる粘度の熱硬化性樹脂であるとした。 In addition, the adhesive used in the present embodiment is a thermosetting resin having a viscosity included in a range of at least 0.001 Pa · s to 200 Pa · s.
しかしながら、接着剤の粘度が上記範囲に含まれているか否かに関わらず、部品実装機1が接着剤の粘度に応じた処理を行ってもよく、その処理のための構成部を備えても良い。
However, regardless of whether or not the viscosity of the adhesive is included in the above range, the
例えば、部品へ接着剤を塗布した後に部品を反転させる際、接着剤の粘度が低いため、慣性または遠心力により接着剤が部品からこぼれる可能性がある場合、粘度を向上させるために接着剤を冷却する構成部を有しても良い。また、反転部7が反転の速度を遅くしてもよい。
For example, when reversing the part after applying the adhesive to the part, the viscosity of the adhesive is low, so if there is a possibility that the adhesive may spill out of the part due to inertia or centrifugal force, the adhesive should be added to improve the viscosity. You may have the structure part to cool. Further, the reversing
また、上記冷却を行う構成部は、冷風等により積極的に冷却してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に低下するまで部品を反転させないことにより冷却してもよい。 The component that performs the cooling may be actively cooled by cold air or the like, or may be cooled by not inverting the component until the adhesive on the component is lowered to a predetermined temperature at room temperature.
また、例えば、粘度が高く、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりが悪い場合、粘度を低下させるために接着剤を加熱する構成部を有してもよい。この加熱を行う構成部は、温風等により積極的に加熱してもよく、室温により部品上の接着剤が所定の温度に上昇するまで部品を反転させないことにより加熱してもよい。 Further, for example, when the viscosity is high and the wet spread on the bump surface or the substrate of the component is poor, a component that heats the adhesive may be included to reduce the viscosity. The component that performs the heating may be positively heated by warm air or the like, or may be heated by not inverting the part until the adhesive on the part rises to a predetermined temperature at room temperature.
なお、接着剤を冷却または加熱する場合、接着剤が塗布された部品が反転されるまでに冷却または加熱を行えばよい。 In the case where the adhesive is cooled or heated, the cooling or heating may be performed until the part to which the adhesive is applied is reversed.
さらに、部品のバンプ面または基板上での濡れ拡がりを良くするために、塗布部5が移動しながら接着剤を吐出することで、部品のバンプ面の形状に合わせた描画塗布を行ってもよい。
Furthermore, in order to improve the wetting and spreading on the bump surface of the component or on the substrate, the drawing portion may be applied in accordance with the shape of the bump surface of the component by discharging the adhesive while the
描画塗布の例としては、「×」、「*」等である。またその他の形状であっても、バンプ面に塗布した際に接着剤に囲まれた領域がない形状であればよい。つまり、接着剤が基板の表面を拡がる際に、バンプ面の中央付近から外側に向かって空気を押し出し易い形状であればよい。 Examples of drawing application are “×”, “*”, and the like. Also, other shapes may be used as long as there is no region surrounded by the adhesive when applied to the bump surface. That is, it is sufficient if the adhesive spreads the surface of the substrate so that air can be easily pushed outward from the vicinity of the center of the bump surface.
また、部品実装機1は、機能的な構成として移動台6に反転部7を備え、反転部7がヘッド4を反転させ、部品を吸着しているノズル3の上下を反転させることにより、部品の上下を反転させるとした。しかしながら、他の手段により部品を反転させてもよい。
In addition, the
例えば、ヘッド4が反転するためのモータ等を備えることでヘッド4自体が反転する機能を有しても良い。つまり、接着剤が塗布された部品を基板に装着する際に部品の上下を反転させる機能を部品実装機1が有していればよい。
For example, the
また、部品実装機1において部品が装着された基板は、リフロー炉へ搬送され、加熱されるとした。しかしながら、部品実装機1がはんだのリフローおよび接着剤の硬化を行う構成部を備えていてもよい。
In addition, the substrate on which the component is mounted in the
例えば、ノズル3に加熱機能を持たせ、ノズル3に、はんだのリフローおよび接着剤の硬化を行わせてもよい。
For example, the
また、塗布部5およびタンク5aは移動台6に取り付けられており、移動台6の移動に伴って移動するとした。この構成により、例えば、図16を用いて述べたように、一方のノズル3が部品供給部22から部品を吸着している際に、塗布部5は、他方のノズル3に吸着されている部品に接着剤を塗布することができる。しかしながら、移動台6に取り付けられていなくてもよい。
Further, the
塗布部5およびタンク5aは、上向きにされた状態のバンプ面に接着剤を塗布することができれば、部品実装機1においてどのような位置に取り付けられていてもよい。
The
また、部品供給部22では、複数の部品20は、それぞれバンプ面を下にして置かれているとした。しかしながら、複数の部品20は、それぞれバンプ面を上にして置かれていてもよい。この場合、部品供給部22から部品20のバンプ面を吸着保持し、反転させるユニットを設け、そのユニットに反転させた部品20の電極面でない面をノズル3により吸着してもよい。
In the
また、ノズル3が2つ取付けられたヘッド4において、ノズル3はヘッド4に対しZ軸方向に平行に移動するように構成されているとした。しかしながら、ヘッド4に対してノズル3が移動できないように構成し、ヘッド4全体が移動台6に対してZ軸方向に移動できるように構成してもよい。
Further, in the
本発明は、半導体素子等の部品を基板に実装する部品実装機に適用できる。特に、部品と基板との間の接着剤を硬化させることで部品を基板に固定する工法を採用する部品実装機および部品実装方法として有用である。 The present invention can be applied to a component mounter for mounting components such as semiconductor elements on a substrate. In particular, the present invention is useful as a component mounting machine and a component mounting method that employ a method of fixing a component to a substrate by curing an adhesive between the component and the substrate.
1 部品実装機
2 移載部
3 ノズル
4 ヘッド
5 塗布部
5a タンク
6 移動台
7 反転部
9 ビーム
10 実装制御部
20 部品
21 バンプ
21a 金バンプ
22 部品供給部
23 基板
24 プリコート部
24a 金部
25 検出部
26 光電管
26a 照射部
27 カメラ
28 塗布量制御部
30 コンベア
35 超音波発生器
36 プラズマ発生器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
部品のバンプを有する面であるバンプ面、および前記基板の少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する塗布手段と、
前記塗布手段により塗布される接着剤の量である塗布量Vを、V1>V≧V2を満たす量に制御する塗布量制御手段と、
前記部品を、前記部品と前記基板との間に前記接着剤が介在した状態で前記基板に装着する装着手段とを備え、
前記部品と前記基板とは、前記部品が前記基板に実装された後に所定の加熱温度で加熱されることにより接合されるものであり、
前記V1およびV2は、前記部品が前記基板に接合された場合の前記部品と前記基板との位置関係における、前記バンプ面の周縁から前記基板に向かって直線的に伸ばした仮想の面である境界面と、前記部品と、前記基板とで囲まれる空間領域の容量であり、
前記V1は、前記境界面と前記基板とのなす前記部品側の角度が、前記接着剤の前記所定の加熱温度における前記基板に対する接触角と等しい状態での前記空間領域の容量であり、
前記V2は、前記境界面が前記バンプと交わることなく接している状態での前記空間領域の容量であり、
前記塗布手段は、前記バンプ面が上向きの状態で、前記バンプ面に上方から前記接着剤を塗布し、
前記部品実装機はさらに、
前記塗布手段により前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転手段を備え、
前記装着手段は、前記反転手段により反転されることで、前記部品に塗布された接着剤が下方に凸の形状となった状態の前記部品を、前記部品の下に位置する基板に近接させていくことで、前記部品を前記基板に装着し、
前記塗布量制御手段は、
前記部品のサイズおよびバンプの数を含む部品情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記部品情報に基づき、前記部品と前記基板とが接合された場合の、前記部品と前記基板との隙間の容量に相当する量を算出する演算手段とを有し、
前記塗布量Vを前記演算手段により算出された量とすることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
部品実装機。 A component mounter for mounting a component having a bump as a protruding terminal on a substrate,
A bump surface which is a surface having a bump of a component, and an application means for applying an adhesive to at least one of the substrates;
Coating amount control means for controlling the coating amount V, which is the amount of adhesive applied by the coating means, to an amount satisfying V1> V ≧ V2,
A mounting means for mounting the component on the substrate in a state where the adhesive is interposed between the component and the substrate;
The component and the substrate are joined by being heated at a predetermined heating temperature after the component is mounted on the substrate,
V1 and V2 are boundaries that are virtual surfaces linearly extending from the periphery of the bump surface toward the substrate in the positional relationship between the component and the substrate when the component is bonded to the substrate. A capacity of a space region surrounded by a surface, the component, and the substrate;
The V1 is a capacity of the space region in a state where an angle on the component side formed by the boundary surface and the substrate is equal to a contact angle of the adhesive with respect to the substrate at the predetermined heating temperature.
Wherein V2 is Ri capacity der of the spatial region in a state in which the boundary surface is in contact without intersecting the bumps,
The application means, with the bump surface facing upward, applies the adhesive to the bump surface from above,
The component mounter further includes
Comprising reversing means for reversing the top and bottom of the component to which the adhesive has been applied by the application means;
The mounting means is reversed by the reversing means so that the component in a state in which the adhesive applied to the component has a downward convex shape is brought close to the substrate located under the component. By going, the component is mounted on the board,
The coating amount control means includes
Acquisition means for acquiring component information including the size of the component and the number of bumps;
Based on the component information acquired by the acquisition unit, and having a calculation unit that calculates an amount corresponding to the capacity of the gap between the component and the substrate when the component and the substrate are joined,
A component mounting machine that controls the coating amount V to an amount satisfying V1> V ≧ V2 by setting the coating amount V to an amount calculated by the calculation means .
前記塗布手段により前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の形状が所定の形状になったことを検出する検出手段を備え、
前記塗布量制御手段は、前記検出手段により前記接着剤の形状が所定の形状になったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
請求項1記載の部品実装機。 further,
A detecting means for detecting that the shape of the adhesive applied to the bump surface after the application of the adhesive by the applying means has become a predetermined shape;
When the detecting unit detects that the shape of the adhesive has become a predetermined shape, the coating amount control unit causes the coating unit to stop the application of the adhesive, thereby reducing the coating amount V. The component mounting machine according to claim 1, wherein the component mounting machine is controlled so as to satisfy V1> V ≧ V2.
前記塗布手段により前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の高さが所定の高さになったことを検出する検出手段を備え、
前記塗布量制御手段は、前記検出手段により前記接着剤の高さが所定の高さになったことが検出された場合、前記塗布手段に前記接着剤の塗布を停止させることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
請求項1記載の部品実装機。 further,
A detecting means for detecting that the height of the adhesive applied to the bump surface after the application of the adhesive is started by the applying means reaches a predetermined height;
When the detecting means detects that the height of the adhesive has reached a predetermined height, the application amount control means causes the application means to stop the application of the adhesive to thereby apply the application amount. The component mounting machine according to claim 1, wherein V is controlled to an amount that satisfies V1> V ≧ V2.
部品のバンプを有する面であるバンプ面、および前記基板の少なくともいずれか一方に接着剤を塗布する塗布ステップと、
前記塗布ステップにおいて塗布される接着剤の量である塗布量Vを、V1>V≧V2を満たす量に制御する塗布量制御ステップと、
前記部品を、前記部品と前記基板との間に前記接着剤が介在した状態で前記基板に装着する装着ステップとを含み、
前記部品と前記基板とは、前記部品が前記基板に実装された後に所定の加熱温度で加熱されることにより接合されるものであり、
前記V1およびV2は、前記部品が前記基板に接合された場合の前記部品と前記基板との位置関係における、前記バンプ面の周縁から前記基板に向かって直線的に伸ばした仮想の面である境界面と、前記部品と、前記基板とで囲まれる空間領域の容量であり、
前記V1は、前記境界面と前記基板とのなす前記部品側の角度が、前記接着剤の前記所定の加熱温度における前記基板に対する接触角と等しい状態での前記空間領域の容量であり、
前記V2は、前記境界面が前記バンプと交わることなく接している状態での前記空間領域の容量であり、
前記塗布ステップでは、前記バンプ面が上向きの状態で、前記バンプ面に上方から前記接着剤を塗布し、
前記部品実装方法はさらに、
前記塗布ステップにおいて前記接着剤が塗布された前記部品の上下を反転させる反転ステップを含み、
前記装着ステップでは、前記反転ステップにおいて反転されることで、前記部品に塗布された接着剤が下方に凸の形状となった状態の前記部品を、前記部品の下に位置する基板に近接させていくことで、前記部品を前記基板に装着し、
前記塗布量制御ステップは、
前記部品のサイズおよびバンプの数を含む部品情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得された前記部品情報に基づき、前記部品と前記基板とが接合された場合の、前記部品と前記基板との隙間の容量に相当する量を算出する演算ステップとを含み、
前記塗布量制御ステップでは、
前記塗布量Vを前記演算ステップにおいて算出された量とすることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
部品実装方法。 A method of mounting a component having a bump, which is a protruding terminal, on a substrate,
An application step of applying an adhesive to at least one of the bump surface, which is the surface having the bumps of the component, and the substrate;
A coating amount control step of controlling the coating amount V, which is the amount of adhesive applied in the coating step, to an amount satisfying V1> V ≧ V2,
A mounting step of mounting the component on the substrate with the adhesive interposed between the component and the substrate;
The component and the substrate are joined by being heated at a predetermined heating temperature after the component is mounted on the substrate,
V1 and V2 are boundaries that are virtual surfaces linearly extending from the periphery of the bump surface toward the substrate in the positional relationship between the component and the substrate when the component is bonded to the substrate. A capacity of a space region surrounded by a surface, the component, and the substrate;
The V1 is a capacity of the space region in a state where an angle on the component side formed by the boundary surface and the substrate is equal to a contact angle of the adhesive with respect to the substrate at the predetermined heating temperature.
Wherein V2 is Ri capacity der of the spatial region in a state in which the boundary surface is in contact without intersecting the bumps,
In the application step, the adhesive is applied to the bump surface from above with the bump surface facing upward,
The component mounting method further includes:
A reversing step of reversing the top and bottom of the part to which the adhesive has been applied in the application step,
In the mounting step, by reversing in the reversing step, the component in a state in which the adhesive applied to the component has a downward convex shape is brought close to a substrate located under the component. By going, the component is mounted on the board,
The coating amount control step includes
An acquisition step of acquiring component information including the size of the component and the number of bumps;
A calculation step of calculating an amount corresponding to a capacity of a gap between the component and the substrate when the component and the substrate are joined based on the component information acquired in the acquisition step;
In the coating amount control step,
A component mounting method for controlling the coating amount V to an amount satisfying V1> V ≧ V2 by setting the coating amount V to an amount calculated in the calculation step .
前記塗布ステップにおいて前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の形状が所定の形状になったことを検出する検出ステップを含み、
前記塗布量制御ステップでは、前記検出ステップにおいて前記接着剤の形状が所定の形状になったことが検出された場合、前記塗布ステップにおける前記接着剤の塗布を停止させることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
請求項4記載の部品実装方法。 further,
A detection step of detecting that the shape of the adhesive applied to the bump surface after the application of the adhesive is started in the application step has become a predetermined shape;
In the application amount control step, when it is detected in the detection step that the shape of the adhesive has become a predetermined shape, the application amount V is set by stopping application of the adhesive in the application step. The component mounting method according to claim 4, wherein the amount is controlled so as to satisfy V1> V ≧ V2.
前記塗布ステップにおいて前記接着剤の塗布が開始された後に前記バンプ面に塗布されている前記接着剤の高さが所定の高さになったことを検出する検出ステップを含み、
前記塗布量制御ステップでは、前記検出ステップにおいて前記接着剤の高さが所定の高さになったことが検出された場合、前記塗布ステップにおける前記接着剤の塗布を停止させることで、前記塗布量VをV1>V≧V2を満たす量に制御する
請求項4記載の部品実装方法。 further,
A detection step of detecting that the height of the adhesive applied to the bump surface after the start of application of the adhesive in the application step has reached a predetermined height;
In the coating amount control step, when the detection step detects that the height of the adhesive has reached a predetermined height, the coating amount is stopped by stopping the coating of the adhesive in the coating step. The component mounting method according to claim 4 , wherein V is controlled to an amount that satisfies V1> V ≧ V2.
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