JP2001015900A - 導電性ボール搭載装置における吸着治具およびそれを用いた搭載方法 - Google Patents

導電性ボール搭載装置における吸着治具およびそれを用いた搭載方法

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JP2001015900A
JP2001015900A JP18954699A JP18954699A JP2001015900A JP 2001015900 A JP2001015900 A JP 2001015900A JP 18954699 A JP18954699 A JP 18954699A JP 18954699 A JP18954699 A JP 18954699A JP 2001015900 A JP2001015900 A JP 2001015900A
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Yoshitatsu Naito
芳達 内藤
Kenji Takatsu
健司 高津
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Via Mechanics Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製作が容易で、かつ、吸着したはんだボールを
確実にパッケージに搭載することができるようにしたは
んだボール搭載装置における吸着治具およびそれを用い
た搭載方法を提供する。 【解決手段】パッケージに形成された接続端子と同じ配
列で吸着穴21aが形成された吸着治具21ではんだボ
ール2を吸着した後、フラックスの粘着力により前記パ
ッケージの接続端子に搭載するようにしたはんだボール
搭載装置における吸着治具21において、前記吸着治具
21と同じ配列で、その直径が前記はんだボール2の直
径より小さく、かつ、前記吸着治具21の吸着穴21a
と連通する穴が形成された離脱プレート32と、前記吸
着治具21に前記離脱プレート32を前記穴の軸心方向
に相対移動可能に支持するエアシリンダ25とを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、BGA(Ball
Grid Array)、CSP(ChipSize
Packge または、Chip Scale Pa
ckage)など、導電性ボールを実装基板との接続材
として用いるパッケージに導電性ボールを整列搭載する
ための導電性ボール搭載装置における吸着治具とそれを
用いた搭載方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、図5に示す導電性ボール(以
下、はんだボールという)搭載装置は、容器1内に貯留
した複数個のはんだボール2を圧縮ガスを吹き上げて浮
遊させるようにしたはんだボール供給部Aと、フラック
ス槽3内で所定の厚さに掻き均されたフラックス4を供
給するフラックス供給部Bと、はんだボール2を搭載す
べきパッケージ5を位置決めする搭載部Cと、前記パッ
ケージ5のはんだボール1を搭載する接続端子の配列と
同じ配列で複数の吸着穴6aが形成され、配管7を介し
て真空源8に接続された吸着治具6と、この吸着治具6
を前記ボール供給部A、フラックス供給部Bおよび搭載
部Cに移動させる搬送装置Dとを備えている。
【0003】搬送装置Dにより、図6に示すように、吸
着治具6をボール供給部A上に位置決めした状態で、真
空源8から配管7を通して吸着治具6に真空圧を供給す
るとともに、容器1の底部から圧縮ガスを吹き出させて
内部のはんだボール2を吸着治具6に向けて吹き上げて
浮遊させ、吸着治具6の吸着穴6aにはんだボール2を
吸着させる。
【0004】吸着治具6に所定数のはんだボール2が吸
着されると、搬送装置Dは、図7に示すように、吸着治
具6をフラックス供給部Bの上方に移動させた後、図8
に示すように、吸着治具6を下降させ、吸着治具6に吸
着されたはんだボール2の下端部をフラックス4に浸漬
させることにより、はんだボール2にフラックス4を塗
布する。
【0005】はんだボール2にフラックス4が塗布され
ると、搬送装置Dは、図9に示すように、吸着治具6を
搭載部Cの上方に、はんだボール2がパッケージ5の接
続端子5aと対向するように移動させた後、はんだボー
ル2をパッケージ5の接続端子5aに押し付ける。そし
て、吸着治具6に供給されている真空圧を遮断し、吸着
治具6からはんだボール2を解放してパッケージ5の接
続端子5aにはんだボール2を搭載する。このとき、図
10に示すように、はんだボール2は、フラックス4の
粘着力によりパッケージ5の接続端子5aに保持され
る。
【0006】はんだボール2を保持したパッケージ5を
加熱(リフロー)することにより、はんだボール2を溶
かし、たとえば、100〜3000個のはんだバンプ
(接続用突起)を一度に形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】吸着治具6からパッケ
ージ5にはんだボール2を搭載する場合、単に吸着治具
6に供給されている真空圧を遮断するだけでは、吸着治
具6から離脱しないはんだボール2が発生するため、吸
着治具6に吸着された全てのはんだボール2をパッケー
ジ5に確実に搭載するものとしていくつかの方法が提案
されている。
【0008】その一つは、吸着治具6を真空源8と圧縮
ガス供給源(図示せず)に接続し、搭載時に吸着マスク
6に供給されている真空圧を開放するとともに、吸着マ
スク6に圧縮ガス供給源からの圧縮ガスを供給して、そ
の吸着穴6aから圧縮ガスを噴出させることにより、は
んだボール2を吸着マスク6から離脱させるようにした
ものである。
【0009】しかし、吸着治具6の吸着穴6aのはんだ
ボール2と接触する吸着面には微小な突起が存在すると
ともに、はんだボール2が完全な球体ではないことか
ら、吸着治具6ではんだボール2を吸着したとき、吸着
治具6の吸着面とはんだボール2の間に微小な間隙が形
成される。
【0010】そして、この間隙が吸着治具6の複数の吸
着穴6aそれぞれで異なるため、圧縮ガスは間隙の大き
な吸着穴6aから多量に放出され、吸着治具6に同時に
吸着された全てのはんだボール2に均等にガス圧を付加
することができない。このため、パッケージ5に搭載さ
れず吸着治具6で持ち去られるはんだボール2が発生す
る。
【0011】また、他の一つとして、吸着治具に振動を
与えてはんだボールを離脱させる方法がある。この方法
は、図11に示すように、吸着治具6にブラケット9を
介してエアシリンダ10を設けるか、図12に示すよう
に、吸着治具6に直接加振器11を設けることにより実
施する。
【0012】吸着したはんだボール2にフラックス4が
塗布された状態で、吸着治具6をパッケージ5の所定の
位置に移動させ、はんだボール2をパッケージ5の接続
端子5aと所定の間隔まで移動させた後、吸着治具6に
供給されている真空圧を遮断し、吸着治具6内を大気圧
に開放するとともに、エアシリンダ10あるいは加振器
11を作動させ吸着治具6に微小な振動を与えるように
している。
【0013】このような方法によれば、吸着治具6に吸
着されたはんだボール2をほぼ確実に離脱させ、パッケ
ージ5に搭載することができる。
【0014】しかし、吸着治具6とはんだボール2の間
にフラックスなどが介在し、吸着治具6にはんだボール
2が粘着していると、吸着治具6を振動させただけでは
はんだボール2を離脱させることができないことがあ
る。
【0015】さらに、他の一つとして、はんだボールを
直接機械的に吸着治具から離脱させる方法がある。この
方法は、図14に示すように、吸着治具6の上にエアシ
リンダ13を配置し、吸着治具6の内部にエアシリンダ
13の可動部に接続されたプレート14と、一端がプレ
ート14に固定され吸着治具6の吸着穴6aに対応する
ピン15を設けることにより実施される。
【0016】吸着したはんだボール2にフラックス4が
塗布された状態で、吸着治具6をパッケージ5の所定の
位置に移動させ、はんだボール2をパッケージ5の接続
端子5aと所定の間隔まで移動させた後、吸着治具6に
供給されている真空圧を遮断し、吸着治具6内を大気圧
に開放するとともに、エアシリンダ13を作動させピン
15を吸着治具6から突出させて、ピン15ではんだボ
ール2を吸着治具6から離脱させるとともに、接続端子
5aに押し付ける。
【0017】このような方法によれば、吸着治具6に吸
着されたはんだボール2を確実に離脱させ、パッケージ
5に搭載することができる。
【0018】しかし、吸着治具6に形成される吸着穴6
aの数が多くなると、プレート14に取り付けるピン1
5の数も増え、しかも全てのピン15が同時に対応する
吸着穴6aに入るようにするには、極めて高い加工精度
が要求され、吸着治具が高価なものになる。また、はん
だボール2の直径が小さくなると、吸着治具の製作がよ
り困難になる。
【0019】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、製作
が容易で、かつ、吸着したはんだボールを確実にパッケ
ージに搭載することができるようにしたはんだボール搭
載装置における吸着治具およびそれを用いた搭載方法を
提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本出願の請求項1に記載の発明は、パッケージに形
成された接続端子と同じ配列で吸着用の穴が形成された
吸着治具ではんだボールを吸着した後、フラックスの粘
着力によりはんだボールを前記パッケージの接続端子に
搭載するようにしたはんだボール搭載装置における吸着
治具において、前記吸着治具と同じ配列で、その直径が
前記はんだボールの直径より小さく、かつ、前記吸着治
具の穴と連通する穴が形成された離脱プレートと、前記
吸着治具に前記離脱プレートを前記穴の軸心方向に相対
移動可能に支持する駆動手段とを設けた。
【0021】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の吸着治具を用いたはんだボールの搭載方法であ
って、吸着治具に吸着された導電性ボールをパッケージ
の接続端子に押し付け、吸着治具の真空圧を開放し、離
脱プレートをパッケージ側に向けて付勢し、はんだボー
ルを離脱プレートで押さえた状態で吸着治具を離脱プレ
ートから離間させることにより、はんだボールを吸着治
具から離脱させパッケージに搭載するようにした。
【0022】さらに、請求項3に記載の発明は、請求項
1に記載の吸着治具を用いたはんだボールの搭載方法で
あって、吸着治具に吸着されたはんだボールをパッケー
ジの接続端子と所定の間隔で対向させ、離脱プレートを
パッケージ側に向けて移動させ、はんだボールを離脱プ
レートで付勢して吸着治具から離脱させパッケージに搭
載するようにした。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1ないし図3は、本発明の実施
の形態を示すもので、図1は、本発明による吸着治具の
正面断面図、図2は、図1の側面図、図3は、本発明に
よる吸着治具を用いた搭載手順を示す工程図である。
【0024】図1および図2において、21は吸着治具
で、その下端面には複数の吸着穴21aが形成されてい
る。また、その上端のベースプレート21bには、真空
圧供給用の穴21cと、圧縮ガスの通路となる穴21d
が形成されている。
【0025】22はブラケットで、はんだボール搭載装
置の搬送部に吸着治具21を接続する。このブラケット
22には、吸着治具21の穴21cと連通する真空圧供
給用の穴22aと、穴21dと連通して圧縮ガスの通路
となる穴22bが形成されている。そして、穴22aに
は、真空源に接続するための配管23が接続されてい
る。また、穴22bには、圧縮ガス源に接続するための
配管24が接続されている。
【0026】25はエアシリンダで、ブラケット26を
介して吸着治具21の側面に固定され、配管27を介し
て穴21dに接続されている。28はブラケットで、吸
着治具21の側面に固定されている。29はガイドピン
で、その一端がブラケット28に固定されている。
【0027】30は額縁状に形成されたヨークフレーム
で、ガイドピン29に摺動可能に嵌合し、かつ、フロー
テイングジョイント31を介してエアシリンダ25に支
持されている。32は離脱プレートで、吸着治具21の
個々の吸着穴21aに連通する複数の穴32a(図3、
図4参照)が形成され、所要の張力が付与された状態で
押さえ板33によりヨークフレーム30に固定されてい
る。
【0028】なお、離脱プレート32に形成される穴3
2aの直径は、吸着治具21の吸着穴21aの直径より
大きく、吸着するはんだボール2の直径より小さくなる
ように設定されている。
【0029】このような構成で、エアシリンダ25によ
りヨークフレーム30を引き上げ離脱プレート32を吸
着治具21の下面に接触させた状態で、吸着治具21を
はんだボール供給部へ移動させ、吸着治具21に真空圧
を供給して、離脱プレート32の穴32aを通して吸着
穴21aにはんだボール2を吸着する。
【0030】はんだボール2を吸着した状態で、吸着治
具21をフラックス供給部へ移動させ、吸着されたはん
だボール2の下端をフラックスに浸積させ、フラックス
の塗布を行う。
【0031】この状態で、吸着治具21を搭載位置へ移
動させ、図3(A)に示すように、はんだボール2をパ
ッケージ5の接続端子5aに接触させ、吸着治具21に
供給されている真空圧を遮断するとともに、吸着治具2
1内を大気圧に開放する。
【0032】ついで、エアシリンダ25を作動させ、フ
ローテイングジョイント31およびヨークフレーム30
を介して、離脱プレート32をパッケージ5側に向けて
押し付けるとともに、吸着治具21を上昇させる。する
と、図3(B)に示すように、吸着治具21が上昇し
て、吸着治具21は離脱プレート32から離間する。こ
のとき、はんだボール2は、離脱プレート32に押さえ
られているため、吸着治具21から離脱し、パッケージ
5の接続端子5a上に残される。
【0033】吸着治具21の移動量が、エアシリンダ2
5のストロークより大きくなると、図3(C)に示すよ
うに、吸着治具21の移動により離脱プレート32を引
き上げ、離脱プレート32をはんだボール2から離間さ
せ、はんだボール2をパッケージ5の接続端子5a上に
搭載することができる。
【0034】なお、吸着治具21を上昇させる際に、エ
アシリンダ26のストロークの範囲内で一旦停止させ、
エアシリンダ25により離脱プレート32を引き上げた
後、再び吸着治具21を上昇させるようにしてもよい。
【0035】前記のように、離脱プレート32によりは
んだボール2を拘束した状態で、吸着治具21からはん
だボールを離脱させるようにしたので、吸着治具21に
よりはんだボール2が持ち去られることをなくし、吸着
治具21に吸着されたはんだボール2を吸着治具21か
ら確実に離脱させ、パッケージ5に搭載することができ
る。
【0036】図4は、本発明による吸着治具を用いた他
の搭載手順を示す工程図である。同図において、図1な
いし図3と同じものは同じ符号を付けて示してある。
【0037】はんだボール2を吸着しフラックス4を塗
布した状態で、吸着治具21を搭載位置へ移動させ、図
4(A)に示すように、はんだボール2をパッケージ5
の接続端子5aと所定の間隔で対向する位置へ位置決め
し、吸着治具21に供給されている真空圧を遮断すると
ともに、吸着治具21内を大気圧に開放する。
【0038】ついで、エアシリンダ25を作動させ、フ
ローテイングジョイント31およびヨークフレーム30
を介して、離脱プレート32をパッケージ5側に向けて
下降させる。すると、図4(B)に示すように、離脱プ
レート32がはんだボール2を拘束したまま吸着治具2
1から離間する。このとき、はんだボール2は、離脱プ
レート32に押さえられているため、吸着治具21から
離脱し、パッケージ5の接続端子5a上に移される。
【0039】この状態で、吸着治具21が上昇し、吸着
治具21と離脱プレート32の間隔がエアシリンダ25
のストロークと同じになると、図4(C)に示すよう
に、吸着治具21の移動により離脱プレート32を引き
上げ、離脱プレート32をはんだボール2から離間さ
せ、はんだボール2をパッケージ5の接続端子5a上に
搭載することができる。
【0040】なお、吸着治具21を上昇させる際に、エ
アシリンダ25により離脱プレート32を引き上げた
後、吸着治具21を上昇させるようにしてもよい。
【0041】前記の各実施の形態においては、吸着治具
21に吸着されたはんだボール2にフラックス4を塗布
してパッケージ5に搭載する場合について説明したが、
他の手段によりパッケージ5の接続端子5aに予めフラ
ックスが塗布されている場合には、吸着治具21に吸着
されたはんだボール2にフラックス4を塗布することな
く、吸着治具21に吸着したはんだボール2をそのまま
パッケージ5に搭載すればよい。
【0042】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、吸
着治具に吸着されたはんだボールを離脱プレートで拘束
した状態で吸着治具と離脱プレートを相対移動させ、吸
着治具に吸着されたはんだボールを吸着治具から離脱さ
せるようにしたので、吸着治具の製作が容易で、かつ、
吸着治具に吸着したはんだボールを確実にパッケージに
搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による吸着治具の正面断面図。
【図2】図1の側面図。
【図3】本発明による吸着治具を用いた搭載手順を示す
工程図。
【図4】本発明による吸着治具を用いた他の搭載手順を
示す工程図。
【図5】本発明を適用するはんだボール搭載装置の一例
を示す構成図。
【図6】はんだボールの吸着工程を示す工程図。
【図7】フラックス塗布工程を示す工程図。
【図8】フラックス塗布工程を示す拡大図。
【図9】パッケージへの搭載工程を示す工程図。
【図10】パッケージにはんだボールが搭載された状態
を示す拡大図。
【図11】他のはんだボール搭載方法における搭載工程
を示す工程図。
【図12】他のはんだボール搭載方法における搭載工程
を示す工程図。
【図13】他のはんだボール搭載方法における搭載工程
を示す工程図。
【符号の説明】
2…はんだボール、4…フラックス、5…パッケージ、
5a…接続端子、21…吸着治具、21a…吸着穴、2
5…エアシリンダ、32…離脱プレート、32a…穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高津 健司 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所システムLSI事業部内 Fターム(参考) 5E319 BB04 CC33 CD22 CD25 CD26

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッケージに形成された接続端子と同じ配
    列で吸着用の穴が形成された吸着治具で導電性ボールを
    吸着した後、フラックスの粘着力により導電性ボールを
    前記パッケージの接続端子に搭載するようにした導電性
    ボール搭載装置における吸着治具において、前記吸着治
    具と同じ配列で、その直径が前記導電性ボールの直径よ
    り小さく、かつ、前記吸着治具の穴と連通する穴が形成
    された離脱プレートと、前記吸着治具に前記離脱プレー
    トを前記穴の軸心方向に相対移動可能に支持する駆動手
    段とを設けたことを特徴とする導電性ボール搭載装置に
    おける吸着治具。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の吸着治具を用いた導電性
    ボールの搭載方法であって、吸着治具に吸着された導電
    性ボールをパッケージの接続端子に押し付け、吸着治具
    の真空圧を開放し、離脱プレートをパッケージ側に向け
    て付勢し、導電性ボールを離脱プレートで押さえた状態
    で吸着治具を離脱プレートから離間させることにより、
    導電性ボールを吸着治具から離脱させパッケージに搭載
    することを特徴とする導電性ボールの搭載方法。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の吸着治具を用いた導電性
    ボールの搭載方法であって、吸着治具に吸着された導電
    性ボールをパッケージの接続端子と所定の間隔で対向さ
    せ、離脱プレートをパッケージ側に向けて移動させ、導
    電性ボールを離脱プレートで付勢して吸着治具から離脱
    させパッケージに搭載することを特徴とする導電性ボー
    ルの搭載方法。
JP18954699A 1999-07-02 1999-07-02 導電性ボール搭載装置における吸着治具およびそれを用いた搭載方法 Withdrawn JP2001015900A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010070629A (ko) * 2001-05-28 2001-07-27 김건규 솔더볼 고정핀을 갖는 솔더볼 공급장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010070629A (ko) * 2001-05-28 2001-07-27 김건규 솔더볼 고정핀을 갖는 솔더볼 공급장치

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