JP2001077141A - Device for forming solder ball - Google Patents
Device for forming solder ballInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半田ボール形成装
置に係り、詳しくはフリップチップあるいはCSP(チ
ップサイズパッケージ)の電極パッド上に直接半田ボー
ルを形成するのに好適な、半田ボール形成装置に関する
ものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solder ball forming apparatus, and more particularly to a solder ball forming apparatus suitable for forming a solder ball directly on an electrode pad of a flip chip or CSP (chip size package). Things.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品の実装密度を向上させることが重要であ
り、高密度実装技術としてフリップチップやCSPを使
用する方法がある。この場合、半導体ICの電極パッド
上に半田ボールバンプ(以下、単に半田ボールと称す)
を形成し、ICチップを直接プリント配線基板上に実装
する。2. Description of the Related Art In order to further reduce the size of electronic devices, it is important to increase the mounting density of components. As a high-density mounting technology, there is a method using flip chips or CSPs. In this case, solder ball bumps (hereinafter simply referred to as solder balls) are formed on the electrode pads of the semiconductor IC.
Is formed, and the IC chip is directly mounted on the printed wiring board.
【0003】半田ボールの形成方法として真空蒸着によ
る成膜とフォトレジスト膜のリフトオフとを用いる方法
や半田を印刷した後、加熱によって半田を溶融させ、最
終的に半田ボールとする方法がある。しかし、これらの
方法は半田を電極パッド上に所望のパターンで形成した
後、加熱処理する必要があり、半田ボールを形成する工
程が複雑である。As a method of forming a solder ball, there is a method of forming a film by vacuum evaporation and a lift-off of a photoresist film, or a method of printing solder and then melting the solder by heating to finally form a solder ball. However, these methods require a heat treatment after forming the solder in a desired pattern on the electrode pad, and the process of forming the solder ball is complicated.
【0004】前記の問題を解消する方法として溶融半田
からICチップの電極パッド上に直接半田ボールを形成
する方法がある。例えば半田を溶融状態の粒子として噴
射し、フリップチップとウエハーとを接続する半田バン
プを製造するのに使用される装置として、図3に示す装
置がある(米国MPM社製のメタル・ジェット装置(商
品名))。As a method for solving the above problem, there is a method in which solder balls are formed directly on electrode pads of an IC chip from molten solder. For example, there is an apparatus shown in FIG. 3 (a metal jet apparatus (MPM manufactured by U.S.A.), which is used for manufacturing solder bumps for connecting a flip chip and a wafer by spraying solder as particles in a molten state). Product name)).
【0005】メタル・ジェット装置は、図3に示すよう
に溶融状態の半田51を貯留するカートリッジ52を備
え、カートリッジ52の下部にオリフィス53が形成さ
れている。カートリッジ52内にはオリフィス53から
の溶融状態の半田51の流れを促進する圧電トランスデ
ューサー54(ピエゾ素子)が装備されている。カート
リッジ52の下方には静電リング(Charge Tube )55
と、垂直状態で平行に配置された一対のデフレクション
プレート56とが配設されている。カートリッジ52の
上部には圧縮不活性ガス(例えば窒素ガス)源に連結さ
れたパイプ57が連結されている。As shown in FIG. 3, the metal jet device includes a cartridge 52 for storing a solder 51 in a molten state, and an orifice 53 is formed below the cartridge 52. The cartridge 52 is provided with a piezoelectric transducer 54 (piezo element) for promoting the flow of the molten solder 51 from the orifice 53. An electrostatic ring (Charge Tube) 55 is provided below the cartridge 52.
And a pair of deflection plates 56 arranged in parallel in a vertical state. A pipe 57 connected to a source of compressed inert gas (for example, nitrogen gas) is connected to an upper portion of the cartridge 52.
【0006】この装置ではカートリッジ52内の溶融状
態の半田51に窒素ガスで圧力が加えられ、圧電トラン
スデューサー54で流れを促進された状態で半田51が
小さな粒子となってオリフィス53を通過して落下す
る。半田粒子はオリフィス53を通過する際に帯電さ
れ、デフレクションプレート56の電界により偏向され
る。従って、帯電半田粒子をY軸方向(図3の左右方
向)に偏向させることと、サブストレート58をX軸方
向(図3の紙面と垂直方向)に移動させることとの組み
合わせにより、半田粒子がサブストレート58の所定位
置に付着されて半田バンプ59が形成される。In this apparatus, a pressure is applied to the molten solder 51 in the cartridge 52 with nitrogen gas, and the flow of the solder 51 is promoted by the piezoelectric transducer 54 so that the solder 51 becomes small particles and passes through the orifice 53. Fall. The solder particles are charged when passing through the orifice 53 and are deflected by the electric field of the deflection plate 56. Therefore, the combination of deflecting the charged solder particles in the Y-axis direction (left-right direction in FIG. 3) and moving the substrate 58 in the X-axis direction (perpendicular to the plane of FIG. 3) allows the solder particles to be formed. Solder bumps 59 are formed at predetermined positions on the substrate 58.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ピエゾ素子はキュリー
点が300°C程度で、通常150°C以下で使用され
るのに対して、溶融半田の温度は200°C程度であ
り、使用条件が厳しく寿命が短くなるという問題があ
る。そして、ピエゾ素子の交換のために手間がかかる。
また、ピエゾ素子に電圧を供給する配線の耐熱性を確保
するのも難しい。The piezo element has a Curie point of about 300.degree. C. and is usually used at 150.degree. C. or less, whereas the temperature of molten solder is about 200.degree. There is a problem that the life is severely shortened. And it takes time to replace the piezo element.
It is also difficult to ensure the heat resistance of the wiring for supplying voltage to the piezo element.
【0008】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は高温(200°C程度)の溶融
半田に接触しつつ往復動する押出し部材を使用せずに溶
融半田をオリフィスから押し出して半田ボールを形成す
ることができる半田ボール形成装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to melt molten solder without using an extruding member that reciprocates while contacting the molten solder at a high temperature (about 200 ° C.). An object of the present invention is to provide a solder ball forming apparatus capable of forming a solder ball by extruding from an orifice.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、溶融状態の半田を貯留
する半田貯留部と、前記半田貯留部の下部に設けられ、
半田貯留部を外部と連通させるオリフィスと、前記半田
貯留部内の溶融半田中に圧縮非酸化性ガスを供給可能な
通路と、圧縮非酸化性ガスの供給源から前記通路への圧
縮非酸化性ガスの供給を制御する開閉手段とを備えた半
田ボール形成装置。To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a solder storage portion for storing solder in a molten state, and provided below the solder storage portion,
An orifice for communicating the solder reservoir with the outside, a passage capable of supplying a compressed non-oxidizing gas into the molten solder in the solder reservoir, and a compressed non-oxidizing gas from a supply source of the compressed non-oxidizing gas to the passage. And an opening and closing means for controlling the supply of the solder ball.
【0010】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、前記開閉手段はピエゾ素子を利用し
たピエゾアクチュエータにより駆動される。請求項3に
記載の発明では、請求項1又は請求項2に記載の発明に
おいて、前記非酸化性ガスは不活性ガスである。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the opening / closing means is driven by a piezo actuator using a piezo element. In the invention described in claim 3, in the invention described in claim 1 or 2, the non-oxidizing gas is an inert gas.
【0011】請求項4に記載の発明では、請求項3に記
載の発明において、前記不活性ガスは窒素ガスである。
従って、請求項1に記載の発明では、開閉手段の開放時
に、圧縮非酸化性ガスの供給源から圧縮非酸化性ガスが
通路を経て溶融半田中に供給される。半田貯留部に貯留
されている溶融半田が、半田貯留部内の溶融半田中に供
給される圧縮非酸化性ガスの作用により、半田貯溜部の
下部に設けられたオリフィスから押し出される。押し出
された溶融半田は自身の表面張力によって球状の半田ボ
ールとなって落下する。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the inert gas is nitrogen gas.
Therefore, in the first aspect of the present invention, when the opening / closing means is opened, the compressed non-oxidizing gas is supplied from the supply source of the compressed non-oxidizing gas into the molten solder through the passage. The molten solder stored in the solder storage section is pushed out of an orifice provided at a lower portion of the solder storage section by the action of the compressed non-oxidizing gas supplied into the molten solder in the solder storage section. The extruded molten solder falls into a spherical solder ball due to its own surface tension.
【0012】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、前記開閉手段はピエゾ素子を利用し
たピエゾアクチュエータにより駆動されるため、電磁弁
に比較して高速で駆動するのが容易となる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the opening and closing means is driven by a piezo actuator using a piezo element. It will be easier.
【0013】請求項3に記載の発明では、請求項1又は
請求項2に記載の発明において、前記非酸化性ガスは不
活性ガスであるため、還元性ガスに比較して取り扱いが
容易になる。According to the third aspect of the present invention, since the non-oxidizing gas is an inert gas in the first or second aspect of the present invention, it is easier to handle than the reducing gas. .
【0014】請求項4に記載の発明では、請求項3に記
載の発明において、前記不活性ガスは窒素ガスであるた
め、ガスを入手し易く取扱いが簡単になる。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the inert gas is nitrogen gas, so that the gas can be easily obtained and the handling can be simplified.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図1(a),(b)に従って説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
【0016】半田ボール形成装置1は、溶融状態の半田
(溶融半田)2を貯留する第1の半田貯留部3及び第2
の半田貯留部4を備えている。第1の半田貯留部3は有
底筒状に形成された本体部3aと、本体部3aの上側開
口部を覆う蓋部3bとから構成され、本体部3aには溶
融半田2の温度を所定の範囲に保持するためのヒータ5
が装備されている。The solder ball forming apparatus 1 includes a first solder storage unit 3 for storing a molten solder 2 (molten solder) 2 and a second solder storage unit 3.
Is provided. The first solder storage section 3 includes a main body 3a formed in a cylindrical shape with a bottom and a lid 3b covering an upper opening of the main body 3a. Heater 5 for holding in the range of
Is equipped.
【0017】第2の半田貯留部4は有底の円筒部4a
と、その上端に連続し上側ほど縮径となる天井部4bと
から構成され、底部の中央に半田貯留部を外部と連通さ
せるオリフィス6を備えている。また、第2の半田貯留
部4にもヒータ(図示せず)が装備されている。第2の
半田貯留部4は第1の半田貯留部3より下方に設けら
れ、一端が第1の半田貯留部3の底部に連結され他端が
円筒部4aに連結された連通路7を介して第1の半田貯
留部3に連通されている。The second solder storing section 4 has a bottomed cylindrical section 4a.
An orifice 6 is provided at the center of the bottom and communicates with the outside at the center of the bottom. The second solder storage section 4 is also provided with a heater (not shown). The second solder storage section 4 is provided below the first solder storage section 3, and is connected via a communication path 7 having one end connected to the bottom of the first solder storage section 3 and the other end connected to the cylindrical section 4 a. And is communicated with the first solder storage section 3.
【0018】天井部4bの中央は、天井部4bの上方に
おいて上に向かって垂直に延びる排気通路8に連通して
いる。排気通路8の上端部には放出弁9が配設されてい
る。また、排気通路8は第1の半田貯留部3に対して、
溶融半田2の上面より上方において半田還流路10を介
して連通されている。半田還流路10は第1の半田貯留
部3側に向かって下降傾斜するように形成されている。The center of the ceiling 4b communicates with an exhaust passage 8 which extends vertically above the ceiling 4b. A discharge valve 9 is provided at an upper end of the exhaust passage 8. In addition, the exhaust passage 8 is provided with respect to the first solder storage 3.
The upper part of the molten solder 2 is communicated via a solder return path 10. The solder return path 10 is formed so as to be inclined downward toward the first solder storage section 3 side.
【0019】第2の半田貯留部4の円筒部4aには、溶
融半田2中に圧縮非酸化性ガスを供給するための通路1
1の端部が連通されている。この実施の形態では非酸化
性ガスとして不活性ガスの窒素ガスが使用されている。
半田ボール形成装置1の上部には、圧縮非酸化性ガスの
供給源としての窒素ボンベ(図示せず)から通路11へ
の窒素ガスの供給を制御する開閉手段を構成する切換弁
12が配設されている。通路11はほぼL字状をなすよ
うに形成され、切換弁12のポートAに連通されてい
る。切換弁12の供給ポートPには一端が前記窒素ボン
ベに連結されたパイプ13の他端が連結されている。A passage 1 for supplying a compressed non-oxidizing gas into the molten solder 2 is provided in the cylindrical portion 4 a of the second solder reservoir 4.
One end is in communication. In this embodiment, an inert gas nitrogen gas is used as the non-oxidizing gas.
A switching valve 12 serving as an opening / closing means for controlling the supply of nitrogen gas from a nitrogen cylinder (not shown) as a supply source of a compressed non-oxidizing gas to the passage 11 is provided above the solder ball forming apparatus 1. Have been. The passage 11 is formed to be substantially L-shaped and communicates with the port A of the switching valve 12. The supply port P of the switching valve 12 is connected to the other end of the pipe 13 whose one end is connected to the nitrogen cylinder.
【0020】切換弁12は、ピエゾ素子を利用したピエ
ゾアクチュエータとしてのランジュバン形振動子14に
より駆動される。ランジュバン形振動子14は一対のリ
ング状のピエゾ素子15a,15bと、ピエゾ素子15
a,15b間に配置されたリング状の電極板15cと、
ピエゾ素子15a,15bの外側面と当接する位置に配
置された金属棒16a,16bとを、図示しないボルト
によって締め付け固定することにより構成されている。
ボルトは金属棒16aに形成された図示しないねじ穴
に、金属棒16b側から螺合されている。両ピエゾ素子
15a,15bは分極方向が軸方向と平行に形成される
とともに、分極方向が互いに逆方向となるように配置さ
れている。両金属棒16a,16bはボルトを介して互
いに導通された状態となっている。The switching valve 12 is driven by a Langevin-type vibrator 14 as a piezo actuator using a piezo element. The Langevin-type vibrator 14 includes a pair of ring-shaped piezo elements 15 a and 15 b and a piezo element 15.
a, a ring-shaped electrode plate 15c disposed between
It is constituted by tightening and fixing metal rods 16a, 16b arranged at positions contacting the outer surfaces of the piezo elements 15a, 15b with bolts (not shown).
The bolt is screwed into a screw hole (not shown) formed in the metal bar 16a from the metal bar 16b side. Both piezo elements 15a and 15b are formed so that the polarization direction is formed parallel to the axial direction and the polarization directions are opposite to each other. Both metal rods 16a and 16b are in a state where they are electrically connected to each other via bolts.
【0021】一方の金属棒16aの先端には、供給ポー
トPとポートAとを連通状態に保持する開放位置と、供
給ポートPとポートAとの連通を遮断する閉鎖位置とに
移動される弁体としてのスプール弁部17が一体成形さ
れている。スプール弁部17には耐摩耗性の被膜(図示
せず)が形成されている。At the tip of one metal rod 16a, a valve is moved to an open position for holding the supply port P in communication with the port A and a closed position for closing the communication between the supply port P and the port A. A spool valve portion 17 as a body is integrally formed. The spool valve portion 17 is formed with a wear-resistant coating (not shown).
【0022】ピエゾ素子15a,15bの材質にはPZ
T(ジルコン酸・チタン酸鉛系の多結晶体)が使用され
ている。金属棒16a,16bの材質にはアルミニウム
が使用されている。The material of the piezo elements 15a and 15b is PZ
T (polycrystal of zirconic acid / lead titanate) is used. Aluminum is used as the material of the metal rods 16a and 16b.
【0023】ランジュバン形振動子14は、ピエゾ素子
15a,15b及び他方の金属棒16bが半田ボール形
成装置1の外部に突出して上下方向に延びる状態で、他
方の金属棒16bがブラケット18に固定されることに
より所定位置に配設されている。なお、一方の金属棒1
6aが摺動可能に挿通される挿通部19の壁面に形成さ
れた溝内に、金属棒16a周面と挿通部19との間の気
密性を保持するシールリング20が装着されている。The Langevin-type vibrator 14 has the piezo elements 15a and 15b and the other metal rod 16b protruding outside the solder ball forming apparatus 1 and extending vertically, and the other metal rod 16b is fixed to the bracket 18. Thus, it is arranged at a predetermined position. In addition, one metal rod 1
A seal ring 20 for maintaining the airtightness between the peripheral surface of the metal bar 16a and the insertion portion 19 is mounted in a groove formed on the wall surface of the insertion portion 19 through which the 6a is slidably inserted.
【0024】電極板15cは発振器21と配線22を介
して接続され、発振器21の接地端子が配線23を介し
て金属棒16bに接続されている。なお、ピエゾ素子1
5a,15b及び電極板15cの周囲は絶縁材(例えば
シリコーンゴム)で被覆されている。発振器21は図示
しない制御装置からの制御信号により駆動される。The electrode plate 15c is connected to the oscillator 21 via the wiring 22, and the ground terminal of the oscillator 21 is connected to the metal rod 16b via the wiring 23. The piezo element 1
The periphery of the electrodes 5a, 15b and the electrode plate 15c is covered with an insulating material (for example, silicone rubber). The oscillator 21 is driven by a control signal from a control device (not shown).
【0025】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。両半田貯留部3,4内の溶融半田2はヒータ
5等で加熱されて所定温度に保持されるとともに、放出
弁9の設定圧力以下の所定圧力の窒素ガスにより加圧状
態に保持されている。オリフィス6は常に開放された状
態にあるが、その径が小さいため、通路11から第2の
半田貯留部4内に窒素ガスが供給されない状態では、溶
融半田2はその表面張力によってオリフィス6から外部
に押し出されない状態に保持される。また、スプール弁
部17は、発振器21が駆動されていない状態では、閉
鎖位置に保持されているが、通路11の径が小さいこと
と、予め通路11内に所定の圧力の窒素ガスが存在する
ため、切換弁12が閉鎖状態でも溶融半田2は通路11
内に進入しない。Next, the operation of the above-configured device will be described. The molten solder 2 in the solder storage sections 3 and 4 is heated by a heater 5 or the like and maintained at a predetermined temperature, and is maintained in a pressurized state by a nitrogen gas having a predetermined pressure equal to or lower than a set pressure of a discharge valve 9. . Although the orifice 6 is always open, the diameter of the orifice 6 is small, so that when the nitrogen gas is not supplied from the passage 11 into the second solder reservoir 4, the molten solder 2 is externally moved from the orifice 6 by the surface tension. Is held in a state where it is not extruded. Further, the spool valve portion 17 is held in the closed position when the oscillator 21 is not driven. However, the diameter of the passage 11 is small, and nitrogen gas of a predetermined pressure exists in the passage 11 in advance. Therefore, even when the switching valve 12 is in the closed state, the molten solder 2 flows through the passage 11.
Do not enter.
【0026】発振器21の駆動により、ピエゾ素子15
a,15bにランジュバン形振動子14の共振周数の高
周波電圧(例えば、数10kHz)が印加されると、ラ
ンジュバン形振動子14が振動する。ランジュバン形振
動子14の振動に伴い、金属棒16aと一体的にスプー
ル弁部17が往復移動されて、供給ポートPとポートA
とを連通状態に保持する開放位置と、供給ポートPとポ
ートAとの連通を遮断する閉鎖位置とに移動される。The driving of the oscillator 21 causes the piezo element 15
When a high frequency voltage (e.g., several tens of kHz) of the resonance frequency of the Langevin-type vibrator 14 is applied to a and 15b, the Langevin-type vibrator 14 vibrates. With the vibration of the Langevin type vibrator 14, the spool valve portion 17 reciprocates integrally with the metal rod 16a, and the supply port P and the port A
Is moved to an open position where the communication between the supply port P and the port A is interrupted.
【0027】スプール弁部17が開放位置に配置された
ときに、窒素ボンベから圧縮窒素ガスが通路11を経て
第2の半田貯留部4へ供給される。第2の半田貯留部4
へ供給された窒素ガスは溶融半田2内で気泡25になる
とともに、溶融半田2によって加熱されて急速に成長す
る。そして、その膨張に伴い溶融半田2を移動させる力
が気泡25の上方にも下方にも作用し、下方に作用する
力によって溶融半田2がオリフィス6から押し出され
る。溶融半田2は、オリフィス6の下端から離れると、
自身の表面張力によって球状の半田ボール24となる。
半田ボール24は、図示しないX−Y方向に移動可能な
テーブル上に載置されたフリップチップ、ICパッケー
ジ等に形成された電極上に付着される。半田ボール24
の大きさはオリフィス6の直径、窒素ガスの圧力、通路
11の開口端から溶融半田2の上面までの高さ等によっ
て決まるが、数十μm〜300μm程度の範囲で所望の
値に設定される。When the spool valve section 17 is located at the open position, compressed nitrogen gas is supplied from the nitrogen cylinder to the second solder storage section 4 through the passage 11. Second solder reservoir 4
The nitrogen gas supplied to the solder becomes bubbles 25 in the molten solder 2 and is heated by the molten solder 2 to grow rapidly. Then, with the expansion, the force for moving the molten solder 2 acts above and below the bubbles 25, and the molten solder 2 is pushed out of the orifice 6 by the force acting downward. When the molten solder 2 separates from the lower end of the orifice 6,
A spherical solder ball 24 is formed by its own surface tension.
The solder ball 24 is attached to an electrode formed on a flip chip, an IC package, or the like mounted on a table (not shown) movable in the X and Y directions. Solder ball 24
Is determined by the diameter of the orifice 6, the pressure of the nitrogen gas, the height from the opening end of the passage 11 to the upper surface of the molten solder 2, and the like, but is set to a desired value in the range of about several tens μm to 300 μm. .
【0028】ランジュバン形振動子14の振動に伴って
スプール弁部17が高速で往復移動され、窒素ガスは第
2の半田貯留部4にランジュバン形振動子14の周波数
と同じ速度で断続的に供給される。そして、オリフィス
6から断続的に前記周波数と同じ数の、半田ボール24
が押し出される。溶融半田2内に供給された窒素ガス
は、溶融半田2内を上昇し、天井部4bの中央から排気
通路8へ脱出する。窒素ガスが第2の半田貯留部4内か
ら排気通路8へ脱出する際、溶融半田2の一部が排気通
路8内を上昇しても、半田還流路10と対応する位置ま
で上昇すると、半田還流路10を経て第1の半田貯留部
3へと還流される。排気通路8へ脱出した窒素ガスの圧
力が放出弁9の設定圧力を超えると、放出弁9が開放さ
れて窒素ガスが図示しないヒュームダクトへ放出され
る。The spool valve 17 is reciprocated at a high speed with the vibration of the Langevin-type vibrator 14, and the nitrogen gas is intermittently supplied to the second solder reservoir 4 at the same speed as the frequency of the Langevin-type vibrator 14. Is done. Then, the same number of solder balls 24 as the frequency are intermittently supplied from the orifice 6.
Is extruded. The nitrogen gas supplied into the molten solder 2 rises in the molten solder 2 and escapes from the center of the ceiling 4b to the exhaust passage 8. When the nitrogen gas escapes from the inside of the second solder storage section 4 to the exhaust passage 8, even if a part of the molten solder 2 rises in the exhaust passage 8, if it rises to a position corresponding to the solder return passage 10, It is returned to the first solder storage section 3 via the return path 10. When the pressure of the nitrogen gas that has escaped to the exhaust passage 8 exceeds the set pressure of the discharge valve 9, the discharge valve 9 is opened and the nitrogen gas is discharged to a fume duct (not shown).
【0029】この実施の形態では以下の効果を有する。 (1) 半田貯留部(第2の半田貯留部4)内の溶融半
田2中に圧縮非酸化性ガスを供給して、溶融半田2を半
田貯留部の下部に設けられたオリフィス6から押し出す
ことにより半田ボールを形成する。従って、高温の溶融
半田2に接触しつつ往復動する押出し部材を使用せずに
溶融半田2をオリフィス6から押し出して半田ボール2
4を形成することができる。また、圧縮非酸化性ガスの
供給を制御する開閉手段を構成する弁体の移動量は、押
出し部材の移動量より少なくてよく、小型化し易い。This embodiment has the following effects. (1) A compressed non-oxidizing gas is supplied into the molten solder 2 in the solder storage section (second solder storage section 4), and the molten solder 2 is extruded from an orifice 6 provided below the solder storage section. To form solder balls. Therefore, the molten solder 2 is pushed out of the orifice 6 without using an extruding member that reciprocates while being in contact with the high-temperature molten solder 2 and the solder ball 2
4 can be formed. Further, the amount of movement of the valve element constituting the opening / closing means for controlling the supply of the compressed non-oxidizing gas may be smaller than the amount of movement of the pushing member, and it is easy to reduce the size.
【0030】(2) 半田貯留部(第2の半田貯留部
4)と開閉手段とは通路11を介して接続されているた
め、通路11を長くすることにより、半田貯留部と開閉
手段とを離すことができる。従って、冷却手段を設けな
くても、開閉手段の耐熱性を確保できる。(2) Since the solder storing section (second solder storing section 4) and the opening / closing means are connected via the passage 11, the passage 11 is elongated so that the solder storing section and the opening / closing means are connected. Can be separated. Therefore, the heat resistance of the opening / closing means can be secured without providing the cooling means.
【0031】(3) 圧縮非酸化性ガスの供給源から半
田貯留部内の溶融半田2中に圧縮非酸化性ガスを供給可
能な通路11への圧縮非酸化性ガスの供給を制御する開
閉手段が、ピエゾ素子15a,15bを利用したピエゾ
アクチュエータにより駆動される。従って、電磁弁に比
較して高速で駆動するのが容易となる。また、電磁弁に
比較してコンパクト化が容易となる。(3) Opening / closing means for controlling the supply of the compressed non-oxidizing gas from the supply source of the compressed non-oxidizing gas to the passage 11 capable of supplying the compressed non-oxidizing gas into the molten solder 2 in the solder storage section , And are driven by piezo actuators using piezo elements 15a and 15b. Therefore, it becomes easier to drive at a higher speed than the solenoid valve. In addition, the size can be easily reduced as compared with the solenoid valve.
【0032】(4) ピエゾアクチュエータとしてラン
ジュバン形振動子14を使用し、ランジュバン形振動子
を構成する一方の金属棒16aにスプール弁部17を一
体成形した。従って、弁体を別に形成する構成に比較し
て、部品点数が少なくなり、組み付けが簡単になる。ま
た、往復移動タイプのスプール弁を使用しているため、
開閉手段をランジュバン形振動子14の駆動停止時に閉
鎖位置に保持され、駆動時に開放位置と閉鎖位置との間
の移動を繰り返す構成とした場合に、弁体に無理な力が
作用しない。(4) The Langevin type vibrator 14 was used as a piezo actuator, and the spool valve portion 17 was integrally formed with one of the metal rods 16a constituting the Langevin type vibrator. Therefore, the number of parts is reduced and the assembling is simplified as compared with a configuration in which the valve body is formed separately. Also, because a reciprocating spool valve is used,
When the opening / closing means is configured to be held at the closed position when the driving of the Langevin type vibrator 14 is stopped and the movement between the open position and the closed position is repeated at the time of driving, no excessive force acts on the valve element.
【0033】(5) 半田貯留部(第2の半田貯留部
4)に供給される非酸化性ガスは不活性ガスであるた
め、還元性ガスに比較して取り扱いが容易になる。 (6) 不活性ガスとして窒素ガスが使用されているた
め、ガスを入手し易く取扱いが簡単になる。(5) Since the non-oxidizing gas supplied to the solder storing section (second solder storing section 4) is an inert gas, it is easier to handle than the reducing gas. (6) Since nitrogen gas is used as the inert gas, the gas is easily available and handling is simplified.
【0034】(7) 半田貯留部内の溶融半田2は非酸
化性ガスにより加圧状態となっている。従って、溶融半
田2の酸化が防止されるとともに、溶融半田2中に圧縮
非酸化性ガスが供給された際に、溶融半田2がオリフィ
ス6から円滑に押し出される。(7) The molten solder 2 in the solder storage section is pressurized by the non-oxidizing gas. Accordingly, oxidation of the molten solder 2 is prevented, and when the compressed non-oxidizing gas is supplied into the molten solder 2, the molten solder 2 is smoothly pushed out of the orifice 6.
【0035】(8) 半田ボール形成装置1は、所定圧
力以上になると開放される放出弁9を備えている。従っ
て、半田貯留部に非酸化性ガスが供給されても半田貯留
部内の圧力が所定の圧力以下に保持され、開閉手段の開
閉動作に伴って溶融半田2がオリフィス6から円滑に押
し出される。(8) The solder ball forming apparatus 1 has a discharge valve 9 which is opened when the pressure becomes equal to or higher than a predetermined pressure. Therefore, even if the non-oxidizing gas is supplied to the solder storage section, the pressure in the solder storage section is maintained at a predetermined pressure or less, and the molten solder 2 is smoothly pushed out of the orifice 6 with the opening and closing operation of the opening and closing means.
【0036】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 開閉手段としてランジュバン形振動子14により弁
体を駆動する構成に代えて、モノモルフ(ユニモルフ)
形のピエゾアクチュエータを使用して弁体を駆動する構
成としてもよい。例えば、図2に示すように、半田ボー
ル形成装置1のブロック26に供給ポートP及び通路1
1に連通するポートAを有する弁室27を形成する。そ
して、弁室27の上側開放部を塞ぐプラグ28の下端に
金属板29及びピエゾ素子30が接着剤により接合され
たピエゾアクチュエータ31を取り付ける。プラグ28
はシールリング32と当接する状態で弁室27の上部に
螺着されている。金属板29及びピエゾ素子30は図示
しない配線を介して発振器21に接続されている。ピエ
ゾアクチュエータ31が駆動されると、ピエゾ素子30
が直接ポートAを開閉して弁体の役割を果たす。この場
合、ランジュバン形振動子14に比較してコストが安く
なるとともに、コンパクトになる。The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example. ○ Monomorph (unimorph) instead of the structure in which the valve element is driven by the Langevin type vibrator 14 as the opening / closing means
It is good also as a structure which drives a valve body using a piezo actuator of a shape. For example, as shown in FIG. 2, the supply port P and the passage 1
A valve chamber 27 having a port A communicating with the valve chamber 27 is formed. Then, a piezo actuator 31 to which a metal plate 29 and a piezo element 30 are joined by an adhesive is attached to a lower end of a plug 28 that closes an upper open portion of the valve chamber 27. Plug 28
Is screwed onto the upper part of the valve chamber 27 in a state of contact with the seal ring 32. The metal plate 29 and the piezo element 30 are connected to the oscillator 21 via wiring (not shown). When the piezo actuator 31 is driven, the piezo element 30
Directly opens and closes the port A and plays a role of a valve body. In this case, the cost is lower than that of the Langevin type vibrator 14, and the size is reduced.
【0037】○ 開閉手段としてピエゾアクチュエータ
を使用する構成に代えて、電磁弁を使用してもよい。 ○ 半田貯留部を第1及び第2の半田貯留部3,4から
構成せずに、1個の半田貯留部だけで構成してもよい。Instead of using a piezo actuator as the opening / closing means, an electromagnetic valve may be used. The solder storage section may not be composed of the first and second solder storage sections 3 and 4 but may be composed of only one solder storage section.
【0038】○ 開閉手段の周囲に断熱材を配置した
り、冷却媒体の通路を設ける等の、過熱防止手段を設け
てもよい。この場合、開閉手段を半田貯留部の近くに配
設しても、開閉手段が過熱されることなく、半田ボール
形成装置全体をコンパクトにできる。A means for preventing overheating may be provided, such as disposing a heat insulating material around the opening / closing means or providing a passage for the cooling medium. In this case, even if the opening / closing means is arranged near the solder storing section, the entirety of the solder ball forming apparatus can be made compact without overheating of the opening / closing means.
【0039】○ ランジュバン形振動子14を構成する
ピエゾ素子の数は2枚に限らず、分極方向の異なる2枚
一組のピエゾ素子を複数組み即ち、2n枚(nは2以上
の自然)としてもよい。ピエゾ素子の枚数が多い方が同
じ電圧での変位量が大きくなる。The number of the piezo elements constituting the Langevin-type vibrator 14 is not limited to two, and a plurality of sets of two piezo elements having different polarization directions, that is, 2n pieces (n is a natural number of 2 or more) are used. Is also good. The larger the number of piezo elements, the larger the amount of displacement at the same voltage.
【0040】○ ランジュバン形振動子14を構成する
ピエゾ素子15a,15b、電極板15c及び金属棒1
6a,16bをボルト締めで固定する代わりに、接着剤
で固着してもよい。この場合、ピエゾ素子15a,15
b及び電極板15cをリング状に加工する必要がない。The piezo elements 15a and 15b, the electrode plate 15c and the metal rod 1 constituting the Langevin type vibrator 14
Instead of fixing the 6a and 16b with bolts, they may be fixed with an adhesive. In this case, the piezo elements 15a, 15
It is not necessary to process b and the electrode plate 15c into a ring shape.
【0041】○ 金属棒16a,16bの材質としてア
ルミニウム以外の材質、例えばステンレスを使用しても
よい。 ○ 弁体をランジュバン形振動子14の金属棒16aに
一体成形せずに、別体に形成した弁体を金属棒16aに
固着又は固定してもよい。The material of the metal rods 16a and 16b may be a material other than aluminum, for example, stainless steel. Instead of integrally molding the valve body with the metal rod 16a of the Langevin-type vibrator 14, a valve body formed separately may be fixed or fixed to the metal rod 16a.
【0042】○ タンク内に充填する非酸化性ガスを加
圧状態ではなく、常圧としてもよい。 ○ 非酸化性ガスとして窒素ガス以外の不活性ガス、例
えばヘリウムやアルゴンを使用したり、不活性ガスに代
えて還元性ガス(例えば水素ガス)を使用してもよい。The non-oxidizing gas to be charged into the tank may be at normal pressure instead of pressurized state. ○ An inert gas other than nitrogen gas, such as helium or argon, may be used as the non-oxidizing gas, or a reducing gas (eg, hydrogen gas) may be used instead of the inert gas.
【0043】○ オリフィス6を通過する溶融半田2を
帯電させる帯電手段を設けるとともに、オリフィス6の
下方に偏向電極を設け、偏向電極の作用によってオリフ
ィス6から落下する半田ボール24の移動方向を変更可
能にしてもよい。帯電手段としては第2の半田貯留部4
の底部に高電圧を印加する構成が簡単である。この場
合、偏向電極に印加する電圧を調整することにより、半
田ボール24の落下位置を調整できる。A charging means for charging the molten solder 2 passing through the orifice 6 is provided, and a deflecting electrode is provided below the orifice 6 so that the movement direction of the solder ball 24 falling from the orifice 6 can be changed by the action of the deflecting electrode. It may be. As the charging means, the second solder storage section 4
The structure for applying a high voltage to the bottom of the device is simple. In this case, by adjusting the voltage applied to the deflection electrode, the drop position of the solder ball 24 can be adjusted.
【0044】○ 放出弁9を設けずに、排気通路8に達
した非酸化性ガスを直接ヒュームダクトへ排気するよう
にしてもよい。前記実施の形態から把握できる請求項記
載以外の技術的思想(発明)について、以下にその効果
とともに記載する。The non-oxidizing gas that has reached the exhaust passage 8 may be directly exhausted to the fume duct without providing the discharge valve 9. Technical ideas (inventions) other than those described in the claims that can be grasped from the embodiment will be described below together with their effects.
【0045】(1) 請求項1〜請求項4のいずれか一
項に記載の発明の半田ボール形成装置は、前記半田貯留
部内に非酸化性ガスが所定の圧力で充填されている。こ
の場合、溶融半田の酸化が防止されるとともに、開閉手
段の開閉動作に伴って溶融半田がオリフィスから円滑に
押し出される。(1) In the solder ball forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the non-oxidizing gas is filled in the solder reservoir at a predetermined pressure. In this case, oxidation of the molten solder is prevented, and the molten solder is smoothly pushed out of the orifice with the opening / closing operation of the opening / closing means.
【0046】(2) (1)の発明の半田ボール形成装
置は、所定圧力以上になると開放される放出弁を備えて
いる。この場合、半田貯留部に非酸化性ガスが供給され
ても半田貯留部内の圧力が所定の圧力以下に保持され、
開閉手段の開閉動作に伴って溶融半田がオリフィスから
円滑に押し出される。(2) The solder ball forming apparatus of the invention of (1) is provided with a discharge valve which is opened when the pressure exceeds a predetermined pressure. In this case, even if a non-oxidizing gas is supplied to the solder storage section, the pressure in the solder storage section is maintained at a predetermined pressure or less,
With the opening and closing operation of the opening and closing means, the molten solder is smoothly pushed out of the orifice.
【0047】(3) 請求項1〜請求項4のいずれか一
項に記載の発明の半田ボール形成装置は、前記開閉手段
の過熱を防止する過熱防止手段を備えている。この場
合、装置のコンパクト化のため開閉手段を半田貯留部の
近くに設けても、開閉手段が高温になるのを防止でき開
閉手段の耐久性が低下するのを抑制できる。(3) The solder ball forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention includes an overheating prevention means for preventing the opening / closing means from overheating. In this case, even if the opening / closing means is provided near the solder storage part for the purpose of downsizing the device, it is possible to prevent the opening / closing means from being heated to a high temperature, and to suppress a decrease in the durability of the opening / closing means.
【0048】(4) 請求項2に記載の発明において、
前記ピエゾアクチュエータとしてランジュバン形振動子
が使用され、その一方の金属棒が弁体を構成している。
この場合、通路の開閉を行う弁構造が簡単になる。(4) In the invention according to claim 2,
A Langevin type vibrator is used as the piezo actuator, and one of the metal rods constitutes a valve body.
In this case, the valve structure for opening and closing the passage is simplified.
【0049】(5) 溶融状態の半田を貯留するととも
に下部にオリフィスが設けられた半田貯留部に、圧縮さ
れた非酸化性ガスを供給して溶融半田中に気泡を形成
し、気泡の加圧力によってオリフィスから溶融半田を押
し出し、溶融半田の表面張力を利用して半田ボールを形
成する半田ボール形成方法。この場合、溶融半田で囲ま
れた状態のピエゾ素子の振動によりオリフィスから溶融
半田を押し出す方法と異なり、ピエゾ素子やピエゾ素子
への配線の耐熱性を考慮する必要がない。(5) Compressed non-oxidizing gas is supplied to a solder storage section having an orifice at the bottom while storing the solder in a molten state to form bubbles in the molten solder, and the pressure of the bubbles is increased. A method of forming a solder ball by extruding molten solder from an orifice using a surface tension of the molten solder. In this case, unlike the method of extruding the molten solder from the orifice by the vibration of the piezo element surrounded by the molten solder, it is not necessary to consider the heat resistance of the piezo element and the wiring to the piezo element.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜請求項
4に記載の発明によれば、高温の溶融半田に接触しつつ
往復動する押出し部材を使用せずに溶融半田をオリフィ
スから押し出して半田ボールを形成することができる。As described above in detail, according to the first to fourth aspects of the present invention, the molten solder is removed from the orifice without using an extruding member that reciprocates while contacting the high-temperature molten solder. It can be extruded to form a solder ball.
【0051】請求項2に記載の発明では、電磁弁に比較
して高速で駆動するのが容易となる。また、電磁弁に比
較してコンパクト化が容易となる。請求項3に記載の発
明では、半田貯留部に供給される非酸化性ガスは不活性
ガスであるため、還元性ガスに比較して取り扱いが容易
になる。According to the second aspect of the invention, it is easy to drive at a higher speed than the solenoid valve. In addition, the size can be easily reduced as compared with the solenoid valve. According to the third aspect of the present invention, since the non-oxidizing gas supplied to the solder storing section is an inert gas, it is easier to handle than the reducing gas.
【0052】請求項4に記載の発明では、不活性ガスと
して窒素ガスが使用されているため、ガスを入手し易く
取扱いが簡単になる。According to the fourth aspect of the present invention, since nitrogen gas is used as the inert gas, the gas is easily obtained and the handling is simplified.
【図1】 (a)は一実施の形態の半田ボール形成装置
の模式断面図、(b)は(a)の部分拡大図。1A is a schematic cross-sectional view of a solder ball forming apparatus according to an embodiment, and FIG. 1B is a partially enlarged view of FIG.
【図2】 別の実施の形態の開閉手段を示す模式断面
図。FIG. 2 is a schematic sectional view showing an opening / closing means according to another embodiment.
【図3】 従来のメタルジェット装置の模式断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional metal jet device.
【符号の説明】 1…半田ボール形成装置、2…溶融半田、3…第1の半
田貯留部、4…第2の半田貯留部、6…オリフィス、1
1…通路、12…開閉手段を構成する切換弁、14…ピ
エゾアクチュエータとしてのランジュバン形振動子、1
5a,15b,30…ピエゾ素子、31…ピエゾアクチ
ュエータ。[Description of Signs] 1 ... Solder ball forming apparatus, 2 ... Molten solder, 3 ... First solder storage section, 4 ... Second solder storage section, 6 ... Orifice, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Channel | pass, 12 ... Switching valve which comprises opening / closing means, 14 ... Langevin type vibrator as a piezo actuator, 1
5a, 15b, 30: Piezo element, 31: Piezo actuator.
Claims (4)
と、 前記半田貯留部の下部に設けられ、半田貯留部を外部と
連通させるオリフィスと、 前記半田貯留部内の溶融半田中に圧縮非酸化性ガスを供
給可能な通路と、 圧縮非酸化性ガスの供給源から前記通路への圧縮非酸化
性ガスの供給を制御する開閉手段とを備えた半田ボール
形成装置。A solder storage portion for storing a molten solder; an orifice provided at a lower portion of the solder storage portion for communicating the solder storage portion with the outside; An apparatus for forming a solder ball, comprising: a passage capable of supplying a compressive non-oxidizing gas;
エゾアクチュエータにより駆動される請求項1に記載の
半田ボール形成装置。2. The solder ball forming apparatus according to claim 1, wherein said opening / closing means is driven by a piezo actuator using a piezo element.
求項1又は請求項2に記載の半田ボール形成装置。3. The solder ball forming apparatus according to claim 1, wherein the non-oxidizing gas is an inert gas.
3に記載の半田ボール形成装置。4. The solder ball forming apparatus according to claim 3, wherein said inert gas is nitrogen gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24996799A JP2001077141A (en) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Device for forming solder ball |
Applications Claiming Priority (1)
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JP24996799A JP2001077141A (en) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Device for forming solder ball |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001077141A true JP2001077141A (en) | 2001-03-23 |
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ID=17200864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP24996799A Pending JP2001077141A (en) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | Device for forming solder ball |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2001077141A (en) |
-
1999
- 1999-09-03 JP JP24996799A patent/JP2001077141A/en active Pending
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