CN101604641B - 导电性球的搭载方法及搭载装置 - Google Patents

Abstract

一种导电性球的搭载方法及搭载装置，防止因球杯或球吸附体的移动而在它们和排列掩模板之间夹住导电性球。在使用设置了贯通孔的排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物上的导电性球的搭载方法中采用下面的方案。第1，具备球吸附体，设置于排列掩模板的上方，和真空源连接，能够在下面上吸附导电性球。第2，具备真空切换机构，切换真空源所导致的球吸附体的吸引状态的开启及关停。第3，通过真空切换机构，使球吸附体的吸引状态成为开启，把存在于球吸附体下方的导电性球吸附到球吸附体上，之后，使球吸附体的吸引状态成为关停，让球吸附体上所吸附的导电球落下，以此将导电性球搭载于被搭载物上。

Description

导电性球的搭载方法及搭载装置

技术领域

本发明涉及一种使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上的方法及装置，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔。

背景技术

作为使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上的方法和装置，如专利文献1所示，存在一种通过存放多个导电性球的球容器在排列模具上移动来排列导电性球的装置和方法，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔。

但是，就在专利文献1所述导电性球的搭载方法及搭载装置中采用的利用球杯移动的落入方式而言，无论如何都会在球杯和排列掩模板之间夹住导电性球。另外，导电性球的直径变得越小，越是对球杯和排列掩模板之间的间隙、排列掩模板的平面度以及球杯的水平移动等要求高准确度，若准确度不佳，则还存在导电性球从球杯和排列掩模板之间漏出而无法落入这样的危险。

因此，为了防止夹住导电性球，如专利文献2所示，提供一种在球杯(在专利文献2中是筒部件)的水平移动中利用空气的流动使球杯内的球集合体不接触球杯的装置及方法。

但是，由于必须使球杯移动以便导电性球的集合体不接触球杯，因而无法使球杯的移动充分达到高速，因此存在搭载工序所需要的时间延长这样的问题。另外，虽然还可考虑使从排列掩模板和球杯之间流入的气流达到高速度的方法，但是若提高流入气流速度，则导电性球不能在排列掩模板上聚集，而会在球杯内飞扬，有时发生搭载脱离。

专利文献1特开2006-318994号公开专利公报

专利文献2特开2006-73999号公开专利公报

发明内容

本发明的目的为，当使导电性球落入排列掩模板的贯通孔中而搭载于被搭载物上时，使导电性球吸附于排列掩模板上方存在的吸附体上，从而防止因球杯和球吸附体的移动而在它们和排列掩模板之间夹住导电性球。借此，提高供应导电性球的球杯移动速度，有助于生产率的提高。

本发明，为了解决上述课题，在使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上的导电性球的搭载方法及搭载装置中采用下面的方案，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔。

第1，具备球吸附体，设置于排列掩模板的上方，和真空源连接，能够在下面上吸附导电性球。

第2，具备真空切换机构，切换真空源所导致的球吸附体的吸引状态的开启及关停。

第3，通过真空切换机构，使球吸附体的吸引状态成为开启，把存在于球吸附体下方的导电性球吸附到球吸附体上，之后，使球吸附体的吸引状态成为关停，让球吸附体上所吸附的导电球落下，以此将导电性球搭载于被搭载物上。

例如，本发明列举以下观点。

本发明的第1观点是提供一种导电性球的搭载方法，使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔，其特征为：具备：把具备可保持导电性球的球保持体，吸引导电性球的球吸引单元设置于排列掩模板的上方的工序；吸引存在于球吸引单元下方的导电性球的工序；一边吸引导电性球一边将其保持在球保持体的下面上的工序；以及在保持导电性球的工序之后，让保持在球保持体上的导电性球向被搭载物落下的工序。

本发明的第2观点是其特征为：球吸引单元与切换球吸引单元对导电性球的吸引的开启及关停的切换机构连接，在切换机构切换到开启时，执行吸引及保持导电性球的工序，在切换机构切换到关停时，执行落下导电性球的工序。

本发明的第3观点是其特征为：还具备开启切换机构而在球吸引单元和排列掩模板之间形成气体流通路的工序，执行从气体流通路流入气体，从而吸引及保持导电性球的工序。

本发明的第4观点是其特征为：反复多次执行吸引导电性球的工序至落下导电性球的工序。

本发明的第5观点是其特征为：还具备在通过落下导电性球的工序，向被搭载物上的搭载动作结束之后，执行吸引及保持导电性球的工序，回收排列掩模板上的导电性球的工序。

本发明的第6观点是提供一种导电性球的搭载装置，其特征为：具备：被搭载物，具备以指定的图案形成的搭载部位；排列掩模板，设置在被搭载物上，按照搭载部位设置了贯通孔；球吸引单元，设置于排列掩模板的上方，吸引导电性球；球保持体，包含在球吸引单元中，可在下面上保持导电性球；真空源，与球吸引单元连接，使球吸引单元吸引导电性球，以及切换机构，切换球吸引单元对导电性球的吸引的开启及关停，按以下方式构成：切换机构开启导电性球的吸引，吸引存在于球吸引单元下方的导电性球，将其保持在球保持体上，关停导电性球的吸引，使保持在球保持体上的导电性球向被搭载物上落下。

本发明的第7观点是其特征为：球吸引单元还具备罩壳，球保持体设置在罩壳的下面上。

本发明的第8观点是其特征为：球吸引单元设置在内部为空间、下端面为开口部的球杯内。

本发明的第9观点是其特征为：球杯由导电性材料构成，并且接地。

本发明的第10观点是其特征为：切换机构反复多次进行导电性球的吸引的开启/关停。

本发明的第11观点是其特征为：球吸引单元球按在开启导电性球的吸引的状态下，可沿着排列掩模板的上面移动的方式构成。

本发明的第12观点是其特征为：设有使球吸引单元振动的振动机构。

本发明的第13观点是其特征为：球保持体包括网，网按气体能通过而导电性球不能通过的方式构成。

本发明的第14观点是其特征为：球保持体把球吸引单元的内部分隔成上部空间和下部空间。

本发明的第15观点是其特征为：还具备与球吸引单元的下部空间连接，供应导电性球的球供应通路。

本发明的第16观点是其特征为：设有把球吸引单元的上部空间和真空源连接起来的吸引通路。

发明效果

本发明是通过真空切换机构，使球吸附体的吸引状态成为开启，把存在于球吸附体下方的导电性球吸附到球吸附体上，之后，使球吸附体的吸引状态成为关停，让球吸附体上所吸附的导电球落下，以此将导电性球搭载于被搭载物上，因而能够防止在球吸附体或其所附属的球杯等和排列掩模板之间夹住导电性球。结果，使球吸附体和球杯等的移动速度得到提高，能谋求生产率的提高。

附图说明

图1是表示本发明的球搭载部整体的平面图说明图。

图2是第1实施例中吸附导电性球的状态的球杯的说明图。

图3是表示第1实施例中导电性球落下过程中的状态的球杯的说明图。

图4是表示第2实施例中的球杯的说明图。

图5是表示第3实施例中的球杯的说明图。

图6是表示第4实施例中的球杯的说明图。

图7是表示第5实施例中球杯和气体供应杯之间的关系的说明图。

图8是第6实施例中球吸附体的说明图。

图9是第7实施例中带球供应杯的球吸附体的说明图。

符号说明

1......焊料球

2......晶片

3......球排列掩模板

4......焊料球供应装置

5......球杯

6......晶片放置台

10......移动单元

11......X轴导轨

12......Y轴导轨

13、15、17......驱动电动机

14、16......滚珠螺杆

18......升降装置

31......贯通孔

33......模具架

50......球储槽

51......开口部

52......球吸附体

53......上部空间

54......下部空间

55......吸引通路

56......球供应通路

57......电磁开关阀

58......调节器

59......真空源

60......地线

61......振动器

62......缝隙

63......球引导器

64......气体供应杯

65......气体供应通路

66......罩壳

67......球供应杯

68......升降装置

100......球搭载部

具体实施方式

下面，按照附图，和实施例一起对于本发明的实施方式进行说明。在本发明中，作为导电性球的被搭载物，有半导体晶片(此后，只表述为晶片)、电子电路基板和陶瓷基板等，已经形成电极作为这些导电性球搭载部位。在实施例中使用导电性球为焊料球1、被搭载物为晶片2的焊料球装配机。

焊料球装配机一般具有用于送料的晶片交接部、助焊剂印刷部、球搭载部及用于出料的晶片交接部，本发明所涉及的导电性球的搭载方法及搭载装置与球搭载部有关。

图1表示本发明的球搭载部100的一个例子。球搭载部100上存在：焊料球供应装置4；球排列掩模板3，形成有按照晶片2上的电极图案所排列的贯通孔31；球储槽50，用来使焊料球1落入贯通孔31；球储槽50的驱动机构。球储槽50作为球吸引单元的一个例子发挥作用。

球排列掩模板3的厚度和在实施例中供应的焊料球1的直径大致相等，贯通孔31的直径与焊料球的直径相比形成得稍大。但是，贯通孔31使下部的孔径比上部的孔径更大，以便在球排列掩模板3上不附着晶片2上所印刷的助焊剂。也可以不扩大该孔径，而是在球排列掩模板3和晶片2之间设置助焊剂附着防止间隙。还有，球排列掩模板3张贴于模具架33上，保持在框架等固定部上。

(第1实施例)

以下参照图2来说明本发明的第1实施例。如图2所示，球杯5的内部是空间，下端面为开口部51，内部空间由作为球保持体的球吸附体52分隔成上部空间53和下部空间54。因此，球杯5的比球吸附体52靠上部为球吸附体52的罩壳66。换言之，球吸附体52设置在罩壳66的下面上。在第1实施例中，由球杯5、球吸附体52、罩壳66构成作为球吸引单元的球储槽50。球吸附体52采用焊料球1不能通过而气体能通过的不锈钢网等金属网来制作。还有，球杯5虽然在图示的实施例中是一个矩形的部件，但是其个数、形状及大小要考虑作为被搭载物的晶片2的形状、搭载效率来决定。例如，也可以使下端的开口部5 1成为圆形，或者设置多个备有球吸附体52的球杯5。

球杯5的上部空间53介由作为切换机构(真空切换机构)的电磁开关阀57和可调节气体压力或流量的调节器58，通过吸引通路55连接到真空源59上，并且在和球排列掩模板3之间形成图2中箭头所示的那种气体流通路。还有，通过打开作为切换机构的电磁开关阀57，使球杯5内的吸引状态成为开启，把存在于球杯5下方的焊料球1吸附到球吸附体52上，上述切换机构切换真空源所导致的球杯5内的吸引状态的开启及关停；之后通过关闭电磁开关阀57，使球杯5内的吸引状态成为关停，让球吸附体52上所吸附的焊料球1下落，以此将焊料球1搭载于晶片2上。换言之，电磁开关阀57能切换焊料球1的吸引的开启及关停，开启焊料球1的吸引，一边吸引存在于球杯5下方的焊料球1一边将其保持在球吸附体52的下面上，之后，关停焊料球1的吸引，使保持在球吸附体52上的焊料球1向晶片落下，从而把焊料球1搭载在晶片2上。

还有，球杯5及球吸附体52由导电性材料构成，并且如图2至图5所示已经通过地线60而接地。借此，防止了带静电的焊料球1附着于球杯5的内面或球吸附体52上。再者，在球杯5的外侧安装了对球杯5施加微小振动的振动器61，至少在球杯5内的吸引状态为关停时振动，向安装在球杯5内的球吸附体52传导振动，促进焊料球1的下落。

焊料球供应装置4从储存多个焊料球1的球储槽向球杯5通过球供应通路56进行供应。球供应通路56与球杯5的下部空间54连接，向球吸附体52的下方供应焊料球1。还有，球储槽要根据焊料球1的尺寸和材料进行更换。

球杯5按X轴方向及Y轴方向移动，遮盖晶片2的整个面。作为该球杯5的水平面上的移动机构的移动单元10，如图1所示，具备X轴驱动机构及Y轴驱动机构，并且借助于由X轴的驱动电动机13旋转的滚珠螺杆14，沿着X轴导轨11在X轴方向移动，和X轴驱动机构一起，借助于由Y轴的驱动电动机15旋转的滚珠螺杆16而沿着Y轴导轨12在Y轴方向移动。

球杯5的升降装置18在由移动单元10中所配备的Z轴驱动电动机17旋转的滚珠螺杆上，通过螺母部件安装了装上球杯5后的升降底座，该升降底座沿着导轨上下移动而使球杯5上下移动。还有，球杯5的下端和球排列掩模板3的上面如果是球吸附动作时能得到指定气流的那种间隙，也可以比焊料球1的直径更大。另外，焊料球供应装置4和球杯5一体移动，向球杯5内供应焊料球1，但是也可以和球杯3分开设置，再者也可以向球杯5外侧的球排列掩模板3上一次性供应焊料球1，一边由球吸附体52吸附该焊料球1，一边使球杯5移动，从而向搭载装置供应焊料球1。

下面，对于第1实施例的动作进行说明。首先，作为晶片2向球搭载部输送的前工序，已经由助焊剂印刷部在晶片2上的球搭载部位上预先涂敷助焊剂。

若晶片2输送到球搭载部上，则如图2及图3所示，在晶片放置台6上放置晶片2，在该晶片2上配置球排列掩模板3。还有，在实施例中，利用球排列掩模板3的贯通孔31的形状，使助焊剂不附着于球排列掩模板3上，因而球排列掩模板3和晶片3虽然相接，但是在利用上下间的间隙来防止助焊剂附着的情况下两者不接触。

接着，打开作为切换机构的电磁开关阀57，使球杯5内的吸引状态成为开启，之后通过移动单元10使球杯5向最开始的搭载位置移动。由于使球杯5内的吸引状态成为开启，因而在球杯5和球排列掩模板3之间形成图2内的箭头所示的气体流通路。利用该吸引力，存在于球杯5下方的焊料球1会吸附于升起后的球吸附体52上。该状态是球杯5的可移动状态。在吸引状态为关停的状态下，不使球杯5移动。

球杯5在移动到最开始的搭载位置上之后，关闭电磁开关阀57，使球杯5内的吸引状态成为关停，并且使振动器61振动。若吸引停止，则球杯5向大气开放，所以如图3所示附着在球吸附体52上的焊料球1会落下，进入球排列掩模板3的贯通孔31中，搭载于晶片2上。为了使焊料球1向贯通孔31落入，也就是确实地搭载到晶片2上，要反复多次进行吸引状态的开启(吸引)和关停(停止)(换言之，反复进行焊料球1的吸引的开启/关停)，并且振动器61按照电磁开关阀57的开关反复进行振动的停止和发生。

还有，因为球吸附体52配置在球排列掩模板3的上方，所以所吸附的焊料球1具有位能，使焊料球1在下落到助焊剂上时和电极贴紧。

在搭载完成后，通过切换机构，使球杯5内的吸引状态成为开启，再次进行吸引。搭载于晶片2上的焊料球1因和助焊剂接触并产生粘附力而不上升，未接触到助焊剂的焊料球1则全部被吸上来并升起，吸附于球吸附体52上。这种状态下，球杯5向下一搭载位置移动。还有，向下一搭载位置的移动也可以在使球杯5的吸引状态成为开启的同时开始。

若完成了最后搭载位置上的搭载动作，则回收从球杯5漏出散落在球排列掩模板3之上的焊料球1。具体而言，使吸引状态的球杯5沿着球排列掩模板3上面移动。借此，可以更容易地进行回收，但是也可以设置专用的吸引回收机构。

还有，在上述第1实施例中，是通过球吸附体52的吸引状态的关停而向大气开放，焊料球1受到振动器61的振动而落下，但是也可以在使吸引状态成为关停之后，通过吸引通路55进行加压而强行使焊料球1落下。

(第2实施例)

图4表示本发明的第2实施例。第1实施例中球杯5的开口部51的下端面形成为和球排列掩模板3平行的平面形状，球杯5的下端面和球排列掩模板3的上面形成在球吸附动作时能得到指定气流的那种间隙，并在此位置上配置球杯5，但是在图4所示的第2实施例中，在球杯5的开口部51的下端面上形成能得到气流的缝隙62。该缝隙62优选的是，在开口部51上形成为放射状的缝隙或形成为按一个方向具有方向性的螺旋状的缝隙。通过形成该缝隙62，就可以控制球杯5和球排列掩模板3之间的间隙内的气流的流动，能够防止球排列掩模板3的升起。不言而喻，还可以借助于缝隙62的大小，使球杯5的开口部51与球排列掩模板3进行接触。

(第3实施例)

图5表示本发明的第3实施例。在第3实施例中，为了限定焊料球1从球吸附体52向球排列掩模板3的落下范围，在球杯5的球吸附体52下方设置上部开口得宽大并且下方按照搭载范围开口得狭小的球引导器63。

(第4实施例)

图6表示本发明的第4实施例。在第4实施例中，是改变球杯5内的形状，使球吸附体52成为与搭载范围相应的小型部件。

(第5实施例)

图7表示本发明的第5实施例。在第5实施例中，设置包覆球杯5的气体供应杯64，使其和气体供应通路65连接而从气体供应通路65供应空气或氮等气体。例如，如果供应氮，则可以获得焊料球1的防氧化效果。还有，来自气体供应通路65的气体供应要进行控制，以便在球吸附体52的吸引状态为开启时使供应为开启，在球吸附体52的吸引状态为关停时使供应为关停。还有，图7中贯通球杯5及气体供应杯64的中央部的管子是焊料球1的球供应通路56。

(第6实施例)

图8表示本发明的第6实施例。第1至第5实施例中具备球杯5，但是如图8所示，也可以根据球杯5的球吸附体52的安装位置，去除下方部分。也就是说，可以取代球杯5，在罩壳66的下端设置球吸附体52，在罩壳66上连接吸引通路55，由球吸附体52进行焊料球1的吸附。在图8所示的第6实施例中，作为球吸引单元的球储槽50由罩壳66和球吸附体52构成。贯通球吸附体52而连接球供应通路56，向球吸附体52下方的球排列掩模板3上供应焊料球1。在没有该球杯5的第6实施例中，球吸附体52的位置设定在和其他实施例相比离球排列掩模板近的位置上。

(第7实施例)

图9表示本发明的第7实施例。第7实施例也与第6实施例一样，去掉了与球杯5的球吸附体52的安装位置相比的下方部分。在第7实施例中，配备了球供应杯67，其包覆球吸附体52而和球供应通路56连接。该球供应杯67具有供应焊料球1以及防止散落的功能。还有，图9中的符号68是用来使球吸附体52上下移动的升降装置，在第7实施例中使用了气缸。球吸附体52在球吸附时自动位于接近球排列掩模板3的下方，在球落下时为对焊料球1施加位能，自动上升而位于球排列掩模板3的上方。

Claims (6)

1.一种导电性球的搭载方法，使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔，其特征为：

具备：

掩模板保持机构，将上述排列掩模板保持在上述被搭载物上；

球杯，内部为空间、下端面为开口部；

球吸附体，设置在球杯内，设置于上述排列掩模板的上方并和真空源连接，上述球吸附体的下面能够吸附导电性球；

真空切换机构，通过真空源切换上述球吸附体的吸引状态的开启以及关停；以及

移动单元，能够沿着上述排列掩模板的上面移动上述球杯，

通过反复多次执行下述工序来将导电性球搭载于上述被搭载物上所形成的搭载部位：

吸附工序，通过真空切换机构开启上述球吸附体的吸引状态，使气体从上述球杯和上述排列掩模板之间形成的气体流通路流入，从而将存在于上述球吸附体下方的导电性球吸附在上述球吸附体上；

移动工序，将上述球杯移动到指定的搭载位置；以及

搭载工序，通过在上述指定的搭载位置关停上述球吸附体的吸引状态，使吸附于上述球吸附体的上述导电性球落下，从而将上述导电性球搭载到上述被搭载物上。

2.根据权利要求1所述的导电性球的搭载方法，其特征为：

在上述搭载工序中，反复多次进行上述球吸附体的吸引状态的开启以及关停。

3.一种导电性球的搭载装置，使用排列掩模板将导电性球搭载于被搭载物的搭载部位上，上述排列掩模板按照在被搭载物上以指定的图案所形成的搭载部位设置了贯通孔，其特征为：

具备：

掩模板保持机构，将上述排列掩模板保持在上述被搭载物上；

球杯，内部为空间、下端面为开口部；

球吸附体，设置在球杯内，设置于上述排列掩模板的上方并和真空源连接，上述球吸附体的下面能够吸附导电性球；

真空切换机构，通过真空源切换上述球吸附体的吸引状态的开启以及关停；以及

移动单元，能够沿着上述排列掩模板的上面移动上述球杯，

通过反复多次执行下述动作来将导电性球搭载于上述被搭载物上所形成的搭载部位：

吸附动作，通过上述真空切换机构开启上述球吸附体的吸引状态，使气体从上述球杯和上述排列掩模板之间形成的气体流通路流入，从而将存在于上述球吸附体下方的导电性球吸附在上述球吸附体上；

移动动作，将上述球杯移动到指定的搭载位置；以及

搭载动作，通过在上述指定的搭载位置关停上述球吸附体的吸引状态，使吸附于上述球吸附体的上述导电性球落下，从而将上述导电性球搭载到上述被搭载物上。

4.根据权利要求3所述的导电性球的搭载装置，其特征为：

球杯由导电性材料构成，并且接地。

5.根据权利要求3或4所述的导电性球的搭载装置，其特征为：

在上述搭载动作中，上述真空切换机构反复多次进行导电性球的吸引状态的开启/关停。

6.根据权利要求3至5中任意一项所述的导电性球的搭载装置，其特征为：

设有使上述球吸附体振动的振动机构。

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