JP5211724B2 - Ball suction head - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップやパッケージにはんだボールなどの導電性ボールを搭載する際に用いられるボール吸着ヘッドに関するものである。   The present invention relates to a ball suction head used when a conductive ball such as a solder ball is mounted on a semiconductor chip or a package.

BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)などのパッケージ、あるいは半導体チップに外部接続端子としてのバンプ電極を形成する際には、ボール吸着ヘッドを用いて真空吸着により複数の導電性ボールを一括して吸着し、ボール吸着ヘッドをパッケージ上あるいは半導体チップ上に移動させた後、真空引きを解除して導電性ボールを一括してパッケージ上あるいは半導体チップ上に供給することが行なわれている。
図12は、従来のボール吸着ヘッドを用いたはんだボール工程工程を示す概略図である。図12に示されるように、従来のボール吸着ヘッドは、下部にテーパを有する吸着穴12aが開けられ、内部に減圧室12bを有するボール吸着ブロック12によって構成されている。この減圧室12bは、配管を介して真空源14に連結されている。パッケージの接続端子にはんだボールを搭載する場合、まず、ボール吸着ヘッドをはんだボール6が収容されたはんだボール溜函7上に移動させ、そして吸着穴12aがはんだボール6に接近する位置までボール吸着ヘッドを降下させる。その状態で、真空源14より真空引きが行なわれ減圧室12b内が減圧状態となる。すると、図に示されるように、各吸着穴12aにはんだボール6が吸着される。ボール吸着ヘッドは、はんだボール6を吸着した状態で上昇され、パッケージ11上に移動される。パッケージ11上には接続端子11aが形成されており、接続端子11a上には予めフラックス(図示なし)が塗布されている。ボール吸着ヘッドは、はんだボール6が接続端子11a上に位置するように位置決めされた後、はんだボール6が接続端子11aに接触する位置まで降下される。次いで、真空源14による真空引きが解除されることにより、はんだボール6の吸着が解除され、はんだボール6は、パッケージ11の接続端子11a上に搭載される。その後、ボール吸着ヘッドは、はんだボール溜函7上に移動される。一方、はんだボール6の搭載されたパッケージ11は、リフロー炉内に搬入され、リフロー処理が行なわれて、パッケージに外部接続端子としてのはんだバンプが形成される。
When forming bump electrodes as external connection terminals on packages such as BGA (Ball Grid Array) and CSP (Chip Size Package), or semiconductor chips, a plurality of conductive balls are formed by vacuum suction using a ball suction head. After sucking all at once and moving the ball suction head onto the package or the semiconductor chip, the vacuuming is released and the conductive balls are collectively fed onto the package or the semiconductor chip. .
FIG. 12 is a schematic view showing a solder ball process using a conventional ball suction head. As shown in FIG. 12, the conventional ball suction head is constituted by a ball suction block 12 having a suction hole 12a having a taper in the lower portion and having a decompression chamber 12b therein. The decompression chamber 12b is connected to the vacuum source 14 through a pipe. When mounting a solder ball on the connection terminal of the package, first, the ball suction head is moved onto the solder ball reservoir 7 in which the solder ball 6 is accommodated, and the ball is sucked to a position where the suction hole 12a approaches the solder ball 6. Lower the head. In this state, evacuation is performed from the vacuum source 14, and the inside of the decompression chamber 12b is decompressed. Then, as shown in the figure, the solder balls 6 are sucked into the respective suction holes 12a. The ball suction head is lifted with the solder ball 6 being sucked and moved onto the package 11. A connection terminal 11a is formed on the package 11, and flux (not shown) is applied in advance on the connection terminal 11a. After the ball suction head is positioned so that the solder ball 6 is positioned on the connection terminal 11a, the ball suction head is lowered to a position where the solder ball 6 contacts the connection terminal 11a. Next, the suction of the solder ball 6 is released by releasing the vacuuming by the vacuum source 14, and the solder ball 6 is mounted on the connection terminal 11 a of the package 11. Thereafter, the ball suction head is moved onto the solder ball reservoir 7. On the other hand, the package 11 on which the solder balls 6 are mounted is carried into a reflow furnace and subjected to a reflow process to form solder bumps as external connection terminals on the package.

ところで、テーパ形状に形成された吸着穴12a(通常、数百から数千個所存在する)の全てにはんだボールが吸着されると、減圧室12bの真空度が高くなり、はんだボールが強く吸引されることになる。はんだボール6は、柔らかいものであるため、高真空で吸引された場合、衝突によりあるいは高真空で吸引されることにより図13に示されるように変形し、吸着穴12aに嵌り込むことがある。また、はんだボール6を吸着したボール吸着ヘッドが、パッケージ11上に降下した際に、はんだボールがボール吸着ヘッド−パッケージ間で押圧されることにより、変形し、吸着穴12aに嵌り込むことがある。一方、はんだボールが変形することのない程度の低真空で真空引きを行なう場合には、吸着ブロック12の吸着穴12aの全てがはんだボール6を吸着することができないか、吸着に時間がかかってしまう。吸着穴12aにはんだボール6が嵌りこみ、固着した場合、パッケージ11への搭載時、パッケージ11に搭載されずに吸着穴12aにはんだボール6が残ったままとなり、結果としてパッケージ11にははんだボール不足でバンプが形成されず、パッケージ11は不良となる。   By the way, when the solder balls are adsorbed in all of the suction holes 12a (usually present in several hundreds to thousands) formed in the tapered shape, the degree of vacuum in the decompression chamber 12b is increased and the solder balls are strongly sucked. Will be. Since the solder ball 6 is soft, when it is sucked at a high vacuum, it may be deformed as shown in FIG. 13 due to a collision or by being sucked at a high vacuum, and may be fitted into the suction hole 12a. Further, when the ball suction head that sucks the solder balls 6 is lowered onto the package 11, the solder balls are deformed by being pressed between the ball suction head and the package, and may be fitted into the suction holes 12a. . On the other hand, when evacuation is performed at a low vacuum that does not cause deformation of the solder balls, all of the suction holes 12a of the suction block 12 cannot suck the solder balls 6, or it takes time for the suction. End up. When the solder ball 6 fits into the suction hole 12a and is fixed, the solder ball 6 remains in the suction hole 12a without being mounted in the package 11 when mounted on the package 11, and as a result, the solder ball 6 remains in the package 11. The bumps are not formed due to the shortage, and the package 11 becomes defective.

吸着穴12aにはんだボール6が吸着された際に減圧室12b内が高真空となることによるもう一つの問題点は、ボール吸着ブロック12の吸着穴12aの形成された面が湾曲してしまい、ボール吸着ブロック12底面とパッケージとの平行度を確保することが難しくなり、結果としてはんだボール6のパッケージ11への搭載位置精度が低下してしまうことである。
上記の前者の問題(はんだボールが吸着穴に嵌まり込んでしまう問題)の従来の対策として、例えば、特許文献1には、ボール吸着ヘッドの吸着穴に凹凸の加工を施す技術が開示されている。また、後者の問題(ボール吸着ヘッド底面の平面性が損なわれる問題)の対策として、例えば、特許文献2には、多数の吸着穴の形成されたボール配列板上に、金属箔により形成されたメタルハニカム体を配置したボール吸着ヘッドが開示されている。
特開2003−086619号公報 特開2006−302973号公報
Another problem caused by the vacuum chamber 12b becoming a high vacuum when the solder balls 6 are attracted to the suction holes 12a is that the surface on which the suction holes 12a of the ball suction block 12 are formed is curved. It is difficult to ensure the parallelism between the bottom surface of the ball suction block 12 and the package, and as a result, the mounting position accuracy of the solder ball 6 on the package 11 is lowered.
As a conventional countermeasure against the former problem (problem in which a solder ball fits into a suction hole), for example, Patent Document 1 discloses a technique for processing irregularities in a suction hole of a ball suction head. Yes. Moreover, as a countermeasure against the latter problem (problem in which the flatness of the bottom surface of the ball suction head is impaired), for example, in Patent Document 2, it is formed of a metal foil on a ball array plate in which a large number of suction holes are formed. A ball suction head in which a metal honeycomb body is disposed is disclosed.
JP 2003-086619 A JP 2006-302973 A

特許文献1に記載された方法では、数百から数千箇所存在する吸着穴に凹凸の加工を施す必要があり、設備コスト、製造コストが上がってしまう。さらに、吸着穴に形成された凸部が反対にはんだボールに食い込み、はんだボールが変形される可能性があり、真空解除時にはんだボールの吸着穴からの離脱が困難となる可能性もある。また、特許文献2に記載されているボール吸着ヘッドでは、はんだボール吸着時に、ボール吸着用の真空空気経路として機能するメタルハニカム体にはんだボールが接触すたるめ、はんだボールがメタルハニカム体の真空空気経路に嵌り込んだり、メタルハニカム体を構成する金属箔に食い込んでしまう可能性がある。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第1に、ボール吸着ヘッドのボール吸着時に導電性ボールがボール吸着ヘッドの吸着穴に嵌まり込むことのないようにすることであり、第2に、ボール吸着ヘッドのボール吸着時にボール吸着ヘッド底面の平坦性が損なわれることのないようにすることである。
In the method described in Patent Document 1, it is necessary to process irregularities on suction holes present in hundreds to thousands of locations, which increases equipment costs and manufacturing costs. Further, the convex portion formed in the suction hole may bite into the solder ball in the opposite direction, and the solder ball may be deformed, and it may be difficult to remove the solder ball from the suction hole when the vacuum is released. Further, in the ball suction head described in Patent Document 2, when the solder ball is sucked, the solder ball comes into contact with the metal honeycomb body functioning as a vacuum air path for sucking the ball, and the solder ball is vacuum air of the metal honeycomb body. There is a possibility of fitting into the path or biting into the metal foil constituting the metal honeycomb body.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. The purpose of the present invention is to firstly fit the conductive ball into the suction hole of the ball suction head during the ball suction of the ball suction head. Secondly, the flatness of the bottom surface of the ball suction head is not impaired during the ball suction of the ball suction head.

上記の目的を達成するため、本発明によれば、金属製の第1のマスクと、前記第1のマスクの上面にその下面が接して配置された金属製の第2のマスクと、前記第2のマスクの上方にあって前記第2のマスクと共に減圧室を構成する吸着ブロックとを有し、前記第1のマスクに形成された円錐台形状の第1の開口と前記第2のマスクに形成された複数の第2の開口との重なり部によって形成される隙間を通して導電性ボールを吸着するようにしたボール吸着ヘッドであって、前記第1の開口の中心線上には前記第2の開口は存在しておらず、かつ、前記第2の開口は、前記第1の開口の上面の端部に掛かるようにのみ形成されていることを特徴とするボール吸着ヘッド、が提供される。 To achieve the above object, according to the present invention, a first mask made of metal, and the first second mask its lower surface is made of metal disposed in contact with the upper surface of the mask, the first An adsorbing block that forms a decompression chamber together with the second mask, and has a frustoconical first opening formed in the first mask and the second mask. A ball suction head configured to suck a conductive ball through a gap formed by an overlapping portion with a plurality of formed second openings, wherein the second opening is disposed on a center line of the first opening. There is provided a ball suction head, wherein the second opening is formed only so as to hang over an end portion of the upper surface of the first opening .

上記の目的を達成するため、本発明によれば、第1のマスクと、前記第1のマスクの上面にその下面が接して配置された第2のマスクと、前記第2のマスクの上方にあって前記第2のマスクと共に減圧室を構成する吸着ブロックとを有し、前記第1のマスクに形成された円錐台形状の第1の開口と前記第2のマスクに形成された複数の第2の開口との重なり部によって形成される隙間を通して導電性ボールを吸着するようにしたボール吸着ヘッドであって、導電性ボールの吸着時において前記第1の開口が導電性ボールによってその全周にわたって塞がれることがないことを特徴とするボール吸着ヘッド、が提供される。

In order to achieve the above object, according to the present invention, a first mask, a second mask arranged with its lower surface in contact with the upper surface of the first mask, and above the second mask are provided. And a suction block that constitutes a decompression chamber together with the second mask, and a first frustoconical opening formed in the first mask and a plurality of second holes formed in the second mask. A ball suction head configured to suck a conductive ball through a gap formed by an overlapping portion with two openings, wherein the first opening is covered by the conductive ball over the entire circumference at the time of suction of the conductive ball. There is provided a ball suction head characterized in that it is not blocked.

本発明のボール吸着ヘッドによると、ボール吸着穴である第1の開口の中心線上には、空気流通経路は形成されず、第1の開口の上面の中心部には、第2のマスクの底面が存在することになる。導電性ボールは吸着時には第2のマスクの底面に当接することになり、導電性ボールが吸着穴に嵌合する可能性は低くなる。これと共に吸着穴の側面と導電性ボールとの間に空気流通路となる隙間が確保されることになり、ボール吸着ヘッドの減圧室内が過度に高真空状態となることが回避され、ボール吸着ヘッド底面が湾曲することが抑制される。したがって、本発明によれば、ボール吸着ヘッドへの真空引きが解除された際に導電性ボールがボール吸着ヘッド側に残される可能性が低くなり、バンプ欠落不良の発生が回避される。また、ボール吸着ヘッドの導電性ボール吸着時において、ボール吸着ヘッドの底面平坦性を良好に維持することが可能になり、導電性ボールの搭載位置の精度を向上させることが可能になる。   According to the ball suction head of the present invention, the air circulation path is not formed on the center line of the first opening which is the ball suction hole, and the bottom surface of the second mask is formed at the center of the upper surface of the first opening. Will exist. The conductive ball comes into contact with the bottom surface of the second mask at the time of suction, and the possibility that the conductive ball fits into the suction hole is reduced. At the same time, a gap serving as an air flow path is secured between the side surface of the suction hole and the conductive ball, and it is avoided that the decompression chamber of the ball suction head is in an excessively high vacuum state. Curvature of the bottom surface is suppressed. Therefore, according to the present invention, when the evacuation to the ball suction head is released, the possibility that the conductive ball is left on the ball suction head side is reduced, and the occurrence of a defective bump defect is avoided. In addition, when the conductive ball is attracted by the ball suction head, the bottom flatness of the ball suction head can be maintained satisfactorily, and the accuracy of the mounting position of the conductive ball can be improved.

次に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す断面図であり、図2は第1の実施の形態のボール吸着ヘッドを底面側から見た平面図である。図1に示されるように、本発明のボール吸着ヘッド4は、第1のメタルマスク1と、第2のメタルマスク2と、吸着ブロック3によって構成される。第1のメタルマスク1および第2のメタルマスク2は、ステンレスなどからなる金属板にエッチングによる穴加工の施されたものである。図1、図2に示されるように、第1のメタルマスク1には、円錐台形状の吸着穴1aが、搭載すべきはんだボールの搭載個数とその配置パターンに応じた個数とパターンで開けられている。第2のメタルマスク2には、第1のメタルマスク1の吸着穴1aの底面側の径と等しい径を有する開口2aが、吸着穴1aとは半ピッチずらされて形成されている。吸着ブロック3は、断面が概略冂字状の形状を有する金属部材であって、その天井部中央には、真空源に接続される吸気孔3aが開けられている。これら第1、第2のメタルマスク1、2および吸着ブロック3は、接着あるいはろう付けにより図示されたように合体され、ボール吸着ヘッド4が構成される。このとき、第2のメタルマスク2と吸着ブロック3との間に減圧室4aが形成される。また、第1のメタルマスク1の吸着穴1aと第2のメタルマスク2の開口2aとの重なり部分により隙間5が形成され、この隙間5を通して吸気が行なわれることによりはんだボールが吸着されることになる。吸着穴1aと開口2aとの間に位置ずれがあると各吸着穴1aでの吸気がばらつくことになり、安定したボール吸着が困難となるので、第1、第2のメタルマスク1、2を形成するための穴加工は精度高く行なうことが肝要である。そこで、吸着穴1aと開口2aとはエッチングによって形成することが望ましい。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a ball suction head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the ball suction head according to the first embodiment viewed from the bottom surface side. As shown in FIG. 1, the ball suction head 4 of the present invention includes a first metal mask 1, a second metal mask 2, and a suction block 3. The first metal mask 1 and the second metal mask 2 are formed by etching a metal plate made of stainless steel or the like. As shown in FIGS. 1 and 2, the first metal mask 1 is formed with frustoconical suction holes 1a with a number and pattern corresponding to the number of solder balls to be mounted and the arrangement pattern thereof. ing. In the second metal mask 2, an opening 2a having a diameter equal to the diameter on the bottom surface side of the suction hole 1a of the first metal mask 1 is formed so as to be shifted from the suction hole 1a by a half pitch. The suction block 3 is a metal member having a substantially square cross section, and an air intake hole 3a connected to a vacuum source is opened in the center of the ceiling. The first and second metal masks 1 and 2 and the suction block 3 are combined as shown in the figure by bonding or brazing to form a ball suction head 4. At this time, a decompression chamber 4 a is formed between the second metal mask 2 and the suction block 3. Further, a gap 5 is formed by an overlapping portion between the suction hole 1a of the first metal mask 1 and the opening 2a of the second metal mask 2, and the solder balls are sucked by suctioning through the gap 5. become. If there is a misalignment between the suction hole 1a and the opening 2a, intake air in each suction hole 1a varies, and stable ball suction becomes difficult. Therefore, the first and second metal masks 1 and 2 are attached to each other. It is important to drill holes for forming with high accuracy. Therefore, it is desirable to form the suction holes 1a and the openings 2a by etching.

図3は、本実施の形態のボール吸着ヘッドにはんだボールが吸着された状態を示す拡大断面図である。同図に示されるように、はんだボール6は吸着穴1a内に吸着された際に第2のメタルマスク2の底面に当接することになる。そのため、はんだボール6の吸着穴1aへの嵌まり込みは回避される。ここで、はんだボール6が吸着穴1a面と第2のメタルマスク2の底面間に嵌まり込む可能性がない訳ではないが、吸着穴1aの傾斜面と第2のメタルマスク2の底面とのなす角度は、角度の大きい鈍角であるためその可能性は低い。従って、ボール吸着ヘッドからはんだボール6が解放された際にはんだボール6がボール吸着ヘッド側に残される事故を防止することができる。また、はんだボール6が吸着された際に、第1のメタルマスク1の吸着穴1aがはんだボール6によって塞がれることがなくなり、はんだボール6と吸着穴1a内壁との間に空気流通路が確保されることにより、減圧室内が過度に高真空状態に真空引きされることがなくなり、はんだボール吸着時に第1のメタルマスク1が湾曲されることが回避される。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which solder balls are attracted to the ball attracting head of the present embodiment. As shown in the figure, the solder ball 6 comes into contact with the bottom surface of the second metal mask 2 when sucked into the suction hole 1a. Therefore, fitting of the solder ball 6 into the suction hole 1a is avoided. Here, although there is no possibility that the solder ball 6 fits between the suction hole 1a surface and the bottom surface of the second metal mask 2, the inclined surface of the suction hole 1a and the bottom surface of the second metal mask 2 Since the angle formed by is an obtuse angle with a large angle, the possibility is low. Accordingly, it is possible to prevent an accident in which the solder ball 6 is left on the ball suction head side when the solder ball 6 is released from the ball suction head. Further, when the solder ball 6 is sucked, the suction hole 1a of the first metal mask 1 is not blocked by the solder ball 6, and an air flow path is formed between the solder ball 6 and the inner wall of the suction hole 1a. By ensuring, the decompression chamber is not evacuated to an excessively high vacuum state, and the first metal mask 1 is prevented from being bent when the solder ball is adsorbed.

次に、本実施の形態のボール吸着ヘッド4を用いたはんだボールの搭載動作について説明する。まず、ボール吸着ヘッド4を、はんだボール6が収納されたはんだボール溜函7上に移動させ、次いで、降下させてボール吸着ヘッド4をはんだボール溜函7内のはんだボール6に近づける。そして、真空源(図示なし)真空引きをを行なうと、減圧室4a内の真空度が高まり、第1のメタルマスク1と第2のメタルマスク2との隙間5を介してはんだボール6が真空吸引される。このとき、はんだボール6をボール吸着ヘッド4に吸引させるために、はんだボール溜函7の下面からの気体の吹き上げ、または振動などによりはんだボール6を浮遊させるようにしてもよい。図3に示されように、はんだボール6が吸着された際、はんだボール6の上部頂点が第2のメタルマスク2の下面の平面と接触することになり、はんだボール6は第1のメタルマスク1の吸着穴1aのテーパ部分の円周すべてとは接触しない。はんだボール6と吸着穴1aとの隙間から真空空気の漏れはあるが、真空の負圧吸引によってはんだボール6はボール吸着ヘッド4に保持される。従って、はんだボール6はボール吸着ヘッド4に嵌り込むことなく吸着される。その後、ボール吸着ヘッド4は、パッケージ(図示なし)上に移動され、パッケージの接続端子上にはんだボールを供給する。
上記したはんだボール溜函7からはんだボールを吸着する方法に代え、図5に示すように、被搭載物のはんだボール搭載位置、数に合わせて凹状に穴を設けた整列プレート8に一度はんだボール6を整列させ、そこからはんだボールを吸着するという方式を用いることも可能である。
Next, a solder ball mounting operation using the ball suction head 4 of the present embodiment will be described. First, the ball suction head 4 is moved onto the solder ball reservoir 7 in which the solder balls 6 are stored, and then lowered to bring the ball suction head 4 closer to the solder balls 6 in the solder ball reservoir 7. When a vacuum source (not shown) is evacuated, the degree of vacuum in the decompression chamber 4a is increased, and the solder balls 6 are evacuated via the gap 5 between the first metal mask 1 and the second metal mask 2. Sucked. At this time, in order to cause the ball suction head 4 to suck the solder ball 6, the solder ball 6 may be floated by blowing gas from the lower surface of the solder ball reservoir 7 or by vibration. As shown in FIG. 3, when the solder ball 6 is attracted, the upper vertex of the solder ball 6 comes into contact with the plane of the lower surface of the second metal mask 2, and the solder ball 6 is in contact with the first metal mask. There is no contact with the entire circumference of the tapered portion of the one suction hole 1a. Although there is leakage of vacuum air from the gap between the solder ball 6 and the suction hole 1a, the solder ball 6 is held by the ball suction head 4 by vacuum suction. Accordingly, the solder ball 6 is sucked without being fitted into the ball suction head 4. Thereafter, the ball suction head 4 is moved onto a package (not shown) and supplies solder balls onto the connection terminals of the package.
Instead of the method of adsorbing the solder balls from the solder ball reservoir 7 described above, as shown in FIG. 5, the solder balls are once applied to the alignment plate 8 provided with concave holes according to the number and position of the solder balls to be mounted. It is also possible to use a method of aligning 6 and adsorbing solder balls therefrom.

〔第2の実施の形態〕
図6は、本発明の第2の実施の形態のボール搭載ヘッドを示す断面図であり、図7は、第2の実施の形態のボール搭載ヘッドを下方から見た平面図である。図6、図7において、図1、図2に示される第1の実施の形態の部分と同等の部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図6、図7に示すように、第2のメタルマスク2には、第1のメタルマスク1の吸着穴1aの中心から一定距離離れた位置に2個所ずつ、開口2bが開けられている。先の第1の実施の形態の場合と同様に、はんだボール6をボール吸着ヘッド4に真空吸着させた際、吸着されたはんだボール6の上部頂点は第2のメタルマスク2の下面の平面と接触し、第1のメタルマスク1の吸着穴1aのテーパ部分の円周すべてとは接触せずにはんだボール6はボール吸着ヘッド4に保持される。従って、はんだボール6はボール吸着ヘッド4に嵌り込むことなく吸着され、安定したはんだボールの吸着搭載が可能になる。また、減圧室4aの真空度が過度に上昇することがないため、はんだボール吸着時においてボール吸着ヘッド4底面の平坦度は良好に維持される。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a ball mounting head according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view of the ball mounting head according to the second embodiment as viewed from below. 6 and 7, parts that are the same as the parts of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted as appropriate. As shown in FIGS. 6 and 7, the second metal mask 2 has two openings 2 b at positions away from the center of the suction hole 1 a of the first metal mask 1 by a certain distance. As in the case of the first embodiment, when the solder ball 6 is vacuum-sucked to the ball suction head 4, the upper vertex of the solder ball 6 is the plane on the lower surface of the second metal mask 2. The solder balls 6 are held by the ball suction head 4 without coming into contact with the entire circumference of the tapered portion of the suction hole 1 a of the first metal mask 1. Accordingly, the solder balls 6 are attracted without being fitted into the ball attracting head 4, and the stable mounting of the solder balls can be achieved. Further, since the degree of vacuum in the decompression chamber 4a does not increase excessively, the flatness of the bottom surface of the ball suction head 4 is maintained well during the solder ball suction.

〔第3の実施の形態〕
図8は、本発明の第3の実施の形態のボール搭載ヘッドを下方から見た平面図である。図8において、図7に示される第2の実施の形態の部分と同等の部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。図8に示すように、第2のメタルマスク2には、第1のメタルマスク1の吸着穴1aの中心から一定距離離れた位置に3個所ずつ、開口2bが開けられている。先の第1、第2の実施の形態の場合と同様に、はんだボール6をボール吸着ヘッド4に真空吸着させた際、吸着されたはんだボール6の上部頂点が第2のメタルマスク2の下面の平面と接触し、はんだボール6は、第1のメタルマスク1の吸着穴1aのテーパ部分の円周すべてとは接触せずにボール吸着ヘッド4に保持される。したがって、第1、第2の実施の形態と同様の効果を期待することができる。
第2、第3の実施の形態では、吸着穴1a当たり2個ないし3個ずつ開口2bが開けられていたが、4個ずつ以上であってもよく、開口2bの個数に特に制限はない。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a plan view of the ball mounting head according to the third embodiment of the present invention as viewed from below. 8, parts that are the same as the parts of the second embodiment shown in FIG. 7 are given the same reference numerals, and redundant descriptions will be omitted as appropriate. As shown in FIG. 8, the second metal mask 2 has three openings 2b at positions spaced apart from the center of the suction hole 1a of the first metal mask 1 by a certain distance. As in the case of the first and second embodiments, when the solder ball 6 is vacuum-sucked to the ball suction head 4, the upper vertex of the solder ball 6 is the lower surface of the second metal mask 2. The solder ball 6 is held by the ball suction head 4 without coming into contact with the entire circumference of the tapered portion of the suction hole 1a of the first metal mask 1. Therefore, the same effects as those in the first and second embodiments can be expected.
In the second and third embodiments, two to three openings 2b are opened per suction hole 1a. However, the number may be four or more, and the number of openings 2b is not particularly limited.

〔第4の実施の形態〕
図9は、本発明の第4の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す断面図である。図9において、図1に示される第1の実施の形態の部分と同等の機能を有する部材には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。本実施の形態においては、第1のメタルマスク1に固着されていた第2のメタルマスク2は、吸着ブロック3には固着されているが、第1のメタルマスク1には固着されていない。第2のメタルマスク2と吸着ブロック3とは、上下駆動手段10に支持されており、第1のメタルマスク1とは独立に上下動できるように構成されている。第2のメタルマスク2と吸着ブロック3とは、第1のメタルマスク1と、第1のメタルマスク1に固着された、断面が概略冂字形状を有する外枠ブロック9とによって構成される空間内に収容されており、その空間内で上下動される。吸着ブロック3には、真空源と真空破壊エア供給源(いずれも図示なし)とに切り換えて接続される吸気・吐気口3bが設けられている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 9 is a sectional view showing a ball suction head according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 9, members having the same functions as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. In the present embodiment, the second metal mask 2 fixed to the first metal mask 1 is fixed to the suction block 3 but is not fixed to the first metal mask 1. The second metal mask 2 and the suction block 3 are supported by the vertical drive means 10 and are configured to move up and down independently of the first metal mask 1. The second metal mask 2 and the suction block 3 are a space constituted by a first metal mask 1 and an outer frame block 9 fixed to the first metal mask 1 and having a substantially cross-sectional shape in cross section. And is moved up and down in the space. The suction block 3 is provided with an intake / exhaust port 3b connected to be switched between a vacuum source and a vacuum break air supply source (both not shown).

次に、図10を参照して第4の実施の形態のボール吸着ヘッド4の動作について説明する。初めに第2のメタルマスク2は第1のメタルマスク1に接する位置にある。この状態でボール吸着ヘッド4は、図4または図5に示されるように、ボール溜函7上またはボール整列プレート8上に移動され、降下される。そして、吸気・吐気口3bを介して真空引きが行なわれ、減圧室4a内の気圧が低下され、ボール吸着ヘッド4にはんだボール6が吸着・保持される。続いて、ボール吸着ヘッド4をパッケージ11上に移動させ、降下させて、はんだボール6をパッケージ11上の接続端子11aに接触させる〔図10(a)〕。このとき、接続端子11a上には既にフラックスが塗布されている。次いで、吸気・吐気口3bに接続されていた真空源が真空破壊エア源に切り換えられ、所定の時間真空破壊エアが減圧室4a内に供給される。その後、第1のメタルマスク1と外枠ブロック9とを固定したまま、第2のメタルマスク2と吸着ブロック3を上下駆動手段10によって上昇させる〔図10(b)〕。このとき、図11(a)に示されるように、はんだボール6が、第1のメタルマスク1の吸収穴1aの傾斜面と、第1のメタルマスク2の下面との間に嵌り込んでいたとしても、第2メタルマスク2が離れることにより、図11(b)に示されるように、嵌り込みが解消され、はんだボール6は正常にパッケージ11に搭載される。その後、ボール吸着ヘッド4は上昇し、所定の位置に復帰すると共に、上下駆動手段10によって第2メタルマスク2は降下せしめられ、その下面が第1のメタルマスク1の上面と接触する。   Next, the operation of the ball suction head 4 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. First, the second metal mask 2 is in a position in contact with the first metal mask 1. In this state, the ball suction head 4 is moved onto the ball reservoir 7 or the ball alignment plate 8 and lowered as shown in FIG. 4 or FIG. Then, evacuation is performed via the intake / exhaust port 3 b, the atmospheric pressure in the decompression chamber 4 a is lowered, and the solder balls 6 are attracted and held by the ball attracting head 4. Subsequently, the ball suction head 4 is moved onto the package 11 and lowered to bring the solder balls 6 into contact with the connection terminals 11a on the package 11 (FIG. 10A). At this time, the flux is already applied on the connection terminal 11a. Next, the vacuum source connected to the intake / exhaust port 3b is switched to the vacuum break air source, and the vacuum break air is supplied into the decompression chamber 4a for a predetermined time. Thereafter, the second metal mask 2 and the suction block 3 are raised by the vertical drive means 10 while the first metal mask 1 and the outer frame block 9 are fixed [FIG. 10 (b)]. At this time, as shown in FIG. 11A, the solder ball 6 was fitted between the inclined surface of the absorption hole 1 a of the first metal mask 1 and the lower surface of the first metal mask 2. However, when the second metal mask 2 is separated, the fitting is eliminated and the solder ball 6 is normally mounted on the package 11 as shown in FIG. Thereafter, the ball suction head 4 is raised and returned to a predetermined position, and the second metal mask 2 is lowered by the vertical driving means 10, and its lower surface comes into contact with the upper surface of the first metal mask 1.

以上、好ましい実施の形態により本発明について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可能なものである。例えば、実施の形態では、第2のマスクに形成される開口は必ずしも円形である必要はなく、正方形、長方形などの多角形や楕円形などであってもよい。また、実施の形態では、はんだボールを吸着する吸着ヘッドについて説明したが、パッケージ等に搭載される導電性ボールははんだボールに限定されず、絶縁性ボールに金属製被覆を施したものであってもよい。また、導電性ボールの搭載される対象となる基体は、パッケージ、配線基板、半導体チップなどのいずれであってもよく特に限定されない。   Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the embodiment, the opening formed in the second mask is not necessarily circular, and may be a polygon such as a square or a rectangle or an ellipse. In the embodiment, the suction head that sucks the solder ball is described. However, the conductive ball mounted on the package or the like is not limited to the solder ball, and the insulating ball is provided with a metal coating. Also good. Further, the substrate on which the conductive ball is mounted may be any of a package, a wiring board, a semiconductor chip, and the like, and is not particularly limited.

本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す断面図。Sectional drawing which shows the ball | bowl adsorption head of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す平面図。1 is a plan view showing a ball suction head according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドによるボール吸着状態を示す拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a ball suction state by the ball suction head according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドの使用状態を示す断面図(その1)。Sectional drawing which shows the use condition of the ball | bowl adsorption head of the 1st Embodiment of this invention (the 1). 本発明の第1の実施の形態のボール吸着ヘッドの使用状態を示す断面図(その2)。Sectional drawing which shows the use condition of the ball | bowl adsorption head of the 1st Embodiment of this invention (the 2). 本発明の第2の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す断面図。Sectional drawing which shows the ball | bowl adsorption head of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す平面図。The top view which shows the ball | bowl adsorption | suction head of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す平面図。The top view which shows the ball | bowl adsorption | suction head of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態のボール吸着ヘッドを示す断面図。Sectional drawing which shows the ball | bowl adsorption head of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態のボール吸着ヘッドの使用状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the use condition of the ball | bowl adsorption head of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態のボール吸着ヘッドの動作を示す断面図。Sectional drawing which shows operation | movement of the ball | bowl adsorption | suction head of the 4th Embodiment of this invention. 従来のボール搭載装置とその動作を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the conventional ball mounting apparatus and its operation | movement. 従来のボール吸着ヘッドの問題点を説明するための断面図。Sectional drawing for demonstrating the problem of the conventional ball | bowl adsorption head.

符号の説明Explanation of symbols

1 第1のメタルマスク
1a 吸着穴
2 第2のメタルマスク
2a、2b 開口
3 吸着ブロック
3a 吸気孔
3b 吸気・吐気口
4 ボール吸着ヘッド
4a 減圧室
5 隙間
6 はんだボール
7 ボール溜函
8 ボール整列プレート
9 外枠ブロック
10 上下駆動手段
11 パッケージ
11a 接続端子
12 ボール吸着ブロック
13 吸着穴
14 真空源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st metal mask 1a Suction hole 2 2nd metal mask 2a, 2b Opening 3 Suction block 3a Suction hole 3b Suction / exhaust port 4 Ball suction head 4a Decompression chamber 5 Gap 6 Solder ball 7 Ball reservoir 8 Ball alignment plate 9 Outer frame block 10 Vertical drive means 11 Package 11a Connection terminal 12 Ball suction block 13 Suction hole 14 Vacuum source

Claims (7)

金属製の第1のマスクと、前記第1のマスクの上面にその下面が接して配置された金属製の第2のマスクと、前記第2のマスクの上方にあって前記第2のマスクと共に減圧室を構成する吸着ブロックとを有し、前記第1のマスクに形成された円錐台形状の第1の開口と前記第2のマスクに形成された複数の第2の開口との重なり部によって形成される隙間を通して導電性ボールを吸着するようにしたボール吸着ヘッドであって、前記第1の開口の中心線上には前記第2の開口は存在しておらず、かつ、前記第2の開口は、前記第1の開口の上面の端部に掛かるようにのみ形成されていることを特徴とするボール吸着ヘッド。 A first mask made of metal, and the first second mask its lower surface is made of metal disposed in contact with the upper surface of the mask, together with the said In the above the second mask second mask A suction block that constitutes a decompression chamber, and an overlapping portion of a frustoconical first opening formed in the first mask and a plurality of second openings formed in the second mask. A ball suction head configured to suck a conductive ball through a formed gap , wherein the second opening does not exist on the center line of the first opening , and the second opening Is formed so as to be hung only on the end of the upper surface of the first opening . 第1のマスクと、前記第1のマスクの上面にその下面が接して配置された第2のマスクと、前記第2のマスクの上方にあって前記第2のマスクと共に減圧室を構成する吸着ブロックとを有し、前記第1のマスクに形成された円錐台形状の第1の開口と前記第2のマスクに形成された複数の第2の開口との重なり部によって形成される隙間を通して導電性ボールを吸着するようにしたボール吸着ヘッドであって、導電性ボールの吸着時において前記第1の開口が導電性ボールによってその全周にわたって塞がれることがないことを特徴とするボール吸着ヘッド。 A first mask; a second mask disposed in contact with an upper surface of the first mask; and a suction above the second mask and forming a decompression chamber together with the second mask. And a conductive layer through a gap formed by an overlapping portion of a first opening in the shape of a truncated cone formed in the first mask and a plurality of second openings formed in the second mask. A ball suction head configured to suck a conductive ball, wherein the first opening is not blocked by the conductive ball over the entire circumference at the time of suction of the conductive ball . 前記第2の開口は、前記第1の開口の上面の端部に掛かるようにのみ形成されていることを特徴とする請求項に記載のボール吸着ヘッド。 The ball suction head according to claim 2 , wherein the second opening is formed only so as to be hooked on an end portion of an upper surface of the first opening. 前記第1のマスクおよび前記第2のマスクは金属製であることを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載のボール吸着ヘッド。 The ball suction head according to claim 2, wherein the first mask and the second mask are made of metal. 前記第1のマスクの前記第1の開口と前記第2のマスクの前記第2の開口は、エッチングにより形成されたものであることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のボール吸着ヘッド。 Said first of said second opening of said first opening and said second mask mask, ball according to any one of claims 1 to 4, characterized in that those formed by etching Suction head. 前記第2のマスクが前記第1のマスクに固着されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のボール吸着ヘッド。 It said second mask ball suction head according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is fixed to the first mask. 前記第1のマスクに対し、前記第2のマスクが前記吸着ブロックと共に上下動可能に支持されていることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のボール吸着ヘッド。 Wherein for the first mask, the ball suction head according to any one of claims 1 to 5, the second mask is characterized in that it is movable up and down together with the vacuum block.
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