部件安装方法,部件安装装置及超声波焊接头制造方法及图纸

一部件安装装置包括：一部件馈送器（２０），其用来馈送带有其面向下的隆起电极的部件（２），一用来将部件安装到一基底（３）上的安装头（５），一用来固定基底的支承底座（８），以及一定位装置（６、７），其用来将部件与基底对齐。安装头包括一超声波振动发生器（２４），一超声波振动传播件（３４、３８、５４），其用来在平行于工作面振动时，将由超声波振动发生器提供的超声波振动传输到一保持部件的工作面（３３、４１、５７），一压力加载器（２２、２３、３９、５５、５９），其用来沿垂直于工作面的方向从一直接在工作面上方的一位置将一压力载荷施加到工作面上，以及一用来加热工作面附近的加热器（３２、４７、４９、５０、５１、５２、５３）。由此，即使部件在其一表面上具有多个隆起电极（２ａ），也可以高的可靠性实施超声波焊接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,部件安装装置及超声波焊接头的制作方法
本专利技术涉及一种方法和装置，它通过施加超声波振动来将诸如在其一表面上具有多个隆起电极的电子部件的多个安装部件安装到一诸如一基底的安装物体上，本专利技术还涉及用来焊接各种部件的超声波焊接头。
技术介绍
例如，如日本专利公开出版物No.2000-68327所揭示的，一利用超声波振动的传统的部件安装装置通常包括一装备有一喇叭角和一抽吸嘴的安装头，用来将电子部件输送到安装头的装置，一保持安装物体的支承底座，以及一定位装置，其沿水平方向对着支承底座相对地移动安装头，以便将电子部件放到安装物体上的确切的地方。该喇叭角与水平地固定在支承支架上的超声波振动发生器的输出相连，支承支架垂直可移动地支承在诸如一音圈电机的移动机构上，而保持电子部件的抽吸嘴安装在喇叭角端部上。当多个形成在电子部件的一面上的隆起的电极用超声波方法焊接在形成在安装物体上的多个引线上时，合适地采用这种类型的部件安装装置。抽吸嘴保持已被馈送的电子部件的顶面，使电子部件隆起的电极面向下，同时，支承底座将安装物体固定在其上。通过对着支承底座相对地移动安装头，将电子部件放到安装物体上的确切的地方，然后，电子部件的隆起的电极接触安装物体的引线。用一预定压力的载荷施加到部件上，抽吸嘴通过带有由超声波振动发生器产生的超声波振动的喇叭角沿水平方向发生振动。超声波振动的能量提供到电子部件和安装物体之间的接触面，通过扩散和熔化它们粘结在一起。然而，在这些年中，人们需要减少电子部件(芯片)的数量来减小电子线路的尺寸，电子部件的功能和密度已大大地得到改进。其结果，各个电子部件已变得较大和具有比以往更多的电极。例如，电子部件(裸露的IC芯片)每边约为0.3至5mm并具有约2至30个隆起的电极。然而，在不久的将来它们有望是每边10-20mm并具有50-100或甚至1000或更多的隆起的电极。当这样的电子部件用一传统的部件安装装置安装在一线路上时，施加到抽吸嘴的压力必须很大，以便通过超声波振动一次将许多隆起的电极焊接到安装物体的多个引线上。此外，保持部件的抽吸嘴的底面必须平行于安装物体的粘结面精确地对齐，以确保所有隆起的电极和安装物体的引线之间的焊接。例如，当安装这样一大的裸露IC芯片时，抽吸嘴的部件保持面在全部的面积上必须保持平行于安装物体的粘结面，沿超声波振动的方向公差保持在5μm内。然而，在上述的结构中，如果一大的压力载荷通过支承支架施加到超声波振动发生器和喇叭角之间的连接附近，则由于抽吸嘴紧固在喇叭角的端部，因此，抽吸嘴的底面远离接受这样压力载荷的位置，一弯矩作用在喇叭角上。然后，由于压力载荷引起的喇叭角变形使部件保持面倾斜，因而不能获得精确的平行。其间，人们有一种想法，在喇叭角和抽吸嘴的部件保持面之间插入一弹性单元，以确保其间的平行。这又显著地降低超声波振动传播的效率。然后，粘结效率变得低下，且不能提供可靠的粘结。当芯片具有许多隆起电极时，即使保持部件保持面和安装物体的粘结面之间的平行，并连同超声波振动还施加一大的压力载荷，由超声波振动提供的粘结能量也可能不足。然后，它变得难于以高的可靠性实施焊接。还存在的另一问题是，因为在焊接之后需要额外的步骤，在芯片和安装物体之间填充一密封材料，然后热固化密封材料，所以，加工过程的成本变得提高。另一方面，有一超声波焊接头，其中，起作喇叭角的一振荡器的一端连接到超声波振动发生器的输出上，而另一端具有一平行于粘结面设置的工作面。然而，根据该方法，如果焊接区域大，或多个隆起的电极的全部的焊接区域大，则压力载荷必须很大以确保焊接。此时，这样一工作单元的工作面和安装物体的焊接面之间平行度必须保持良好，以在全部的焊接区域上确保焊接。然而，事实上，因为当一大的压力载荷施加时，一弯矩作用在振荡器上，且因为由于振荡器的弯曲引起工作面的倾斜，所以不能提供良好的平行度。尤其是当多个隆起的电极布置在一宽的焊接面上时，它难于确保平行度。另一方面，如果在不造成工作面内这种倾斜问题的压力载荷的作用下，提供超声波振动，则超声波振动的焊接能量可能不够高，不足以提供一可靠焊接的条件。本专利技术的一个目的是提供一和装置，以及一超声波焊接头，即使当部件具有许多隆起的电极时，超声波焊接头也能用超声波的方法以高可靠性焊接部件，因此，部件和安装物体之间的焊接区域可以较大。
技术实现思路
一根据本专利技术的第一方面的，是一用来将一在其一表面上具有多个隆起电极的部件安装到安装物体的多个引线上的方法。该方法包括一步骤，保持与具有隆起电极的面相对的部件的后面，将部件与设置在一支承底座上的安装物体对齐，以及将部件的各个隆起的电极接触安装物体的各个引线，该方法还包括一步骤，从直接在部件上方的一位置沿垂直于部件的方向将压力载荷施加到部件的后面，同时，提供超声波振动，超声波的振动方向基本上与其平行。由于压力载荷垂直于电子部件的后面作用，所以，即使施加大的压力载荷，也能以高的精确度保持部件的多个隆起的电极和安装物体的焊接面之间的平行。由于允许一大的压力载荷，所以，即使电子部件具有许多隆起的电极，也可连同一均匀地施加到个别隆起的电极上的预定压力载荷，提供超声波振动。然后，所有隆起的电极以高的可靠性进行焊接。一根据本专利技术的第二方面的，是一包括以下步骤的方法，该方法包括一步骤，保持与具有隆起电极的面相对的部件的后面，将部件与设置在一支承底座上的安装物体对齐，以及将部件的各个隆起的电极接触安装物体的各个引线，该方法还包括一步骤，将压力载荷施加到部件的后面，同时，提供超声波振动，超声波的振动方向基本上与其平行，并将热能提供到部件和安装物体之间的一焊接区域。即使电子部件具有许多隆起的电极，所有隆起的电极也能以高可靠性焊接。在此结构中，由于密封材料预先施加到安装物体的焊接地方上，所以，在提供超声波振动的步骤中，焊接材料填充在电子部件和安装物体之间，且通过热能密封材料固化。因此，不需要一单独的密封过程。一根据本专利技术的第三方面的，是一包括以下步骤的方法，该方法包括一步骤，用一振荡器的工作面保持一部件，振荡器构造成使供应到振荡器一端面的振动致使振动基本上平行于工作面，并使振荡模式的节点形成在一垂直于工作面的轴线上，该方法还包括一步骤，将安装物体设置在一支承底座上，一将部件与安装物体对齐并将部件接触到安装物体上的步骤，一从振荡器的节点施加一压力载荷同时从振荡器的一端面提供超声波振动的步骤。在此结构中，当从振荡器的一端提供超声波振动时，工作面的超声波振动近似地与其平行，以及一压力载荷垂直于其作用。由于一大的超声波能量可在大的压力载荷下施加，同时在工作面和焊接面之间保持一精确的平行，所以，即使焊接区域较大，全部的焊接面也可以高的可靠性进行焊接。一根据本专利技术的第四方面的部件安装装置，是一用来将一在其一表面上具有多个隆起电极的部件安装到安装物体的多个引线上的装置。该安装装置包括一部件馈送器，用来馈送带有其面向下的隆起的电极的部件，一用来保持部件并将其安装到安装物体上的安装头，一用来固定安装物体的支承底座，以及一定位装置，其用来对着支承底座相对地移动安装头，以便将部件与安装物体对齐。该安装头包括一超声波振动发生器，一超声波振动传播件，其用来在平行于工作面振动时、将由超声波振动发生器提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一用来将一在其一表面上具有多个隆起电极的部件安装到安装物体的多个引线上的部件安装方法，该方法包括：保持部件（２）的后面，后面与具有隆起电极的面相对，将部件与设置在一支承底座（８）上的安装物体（３）对齐，以及将部件的各个隆起的电极（２ ａ）接触安装物体的各个引线；以及从直接在部件上方的一位置沿垂直于部件的方向将压力载荷施加到部件的后面，同时，提供超声波振动，超声波的振动方向基本上与其平行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：南谷昌三，前贵晴，上野康晴，山田晃，金山真司，秋田诚，渡边展久，毛利晃，内藤浩幸，丸茂伸也，森川诚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]