JP2002057176A

JP2002057176A - 導電性ボール搭載装置

Info

Publication number: JP2002057176A
Application number: JP2000239020A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Osaka; 義久大坂; Yoshitatsu Naito; 芳達内藤
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】１台のボール収納装置で、種々の大きさの整
列マスクに対して確実かつ短時間にはんだボールを供給
することができると共に、廃棄されるはんだボールの数
を減らすことができる導電性ボールの搭載装置を提供す
ること。【解決手段】例えば直径が０・３ｍｍのはんだボール
４の場合、収納箱１５に載置面１６ａを５０％程度覆う
程度のはんだボール４を供給しておく。整列マスク１に
はんだボール４を吸着させる作業が終了したら、加振装
置１１を停止させ、ピストンロッド１４ａを突出させる
ことにより、底板１６を中央部が高い山形に変形させ、
載置面１６ａの中央付近に集まったはんだボール４を周
辺部に拡散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ（突出接
点）を形成するため、はんだボール等の導電性ボール
（以下、はんだボールという。）を、電子回路基板上に
形成されたパッド（端子電極）に搭載するための導電性
ボール搭載装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】入出力端子の多いＬＳＩ等では、パッケ
ージの下面に格子状または千鳥格子状にパッドを設け、
これらと電子回路基板上の回路電極とをバンプで接続す
る構造が採用されるようになっている。はんだバンプを
形成する工程は、導電性ボール搭載装置により導電性ボ
ールをパッドに搭載する工程と、加熱装置により導電性
ボールを加熱・溶融（リフロー）工程とからなってい
る。以下、従来の導電性ボール搭載装置によりＬＳＩの
パッケージに導電性ボール（ここでは、はんだボール）
を搭載する工程を説明する。

【０００３】先ず、図４（ａ）に示すように、整列マス
ク１をボール収納装置３の上面に被せる。整列マスク１
にはパッドの配列パターンに合わせて複数の穴２が形成
されている。また、ボール収納装置３には直径が等しい
多数のはんだボール４が載置面３ａから複数層（通常、
数〜１０層）の高さに収納されている。次に、ボール収
納装置３の底部から圧縮空気を供給してはんだボール４
を浮遊させると共に穴２の他方を負圧源５に接続して、
はんだボール４を総ての穴２に吸着させる。はんだボー
ル４をボール収納装置３の内部で浮遊させると、１個の
穴２に複数のはんだボール４が吸着されることを防止す
ることができる。

【０００４】次に、同図（ｂ）に示すように、フラック
ス７を収納するフラックス槽６に整列マスク１を対向さ
せる。そして、同図（ｃ）に示すように、はんだボール
４の下端部をフラックス７に浸漬させ、はんだボール４
の下部にフラックス７を付着（塗布）させる。

【０００５】次に、同図（ｄ）に示すように、整列マス
ク１をパッケージ８に対して位置決めした後、はんだボ
ール４をパッド９に押し付ける。その後、負圧源５を停
止させてはんだボール４の吸着を解除し、整列マスク１
を引き上げる。すると、同図（ｅ）に示すように、はん
だボール４は、自重およびフラックス７の粘着力により
パッド９上に残る（転写という）。

【０００６】そして、はんだボール４を転写したパッケ
ージ８を、図示を省略する加熱装置により加熱し、はん
だバンプを形成する。

【０００７】なお、上記（ｄ）の工程と並行して、図示
を省略する手段により、フラックス７の表面を平坦に均
す。また、はんだボール４の収納高さが低くなった時、
または所定の搭載回数毎に、新しいはんだボール４をボ
ール収納装置３に追加する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、整列マスク
１の大きさはパッケージ８の大きさにより異なる。この
ため、圧縮空気を供給した際にはんだボール４がボール
収納装置３から飛び出すことを防止するため、パッケー
ジ８の大きさ毎にボール収納装置３を設ける必要がっ
た。

【０００９】また、ボール収納装置３に収納されたはん
だボールは、古い順に吸着されるわけではないから、一
部のはんだボール４はボール収納装置３内に長時間残留
して表面が酸化する。表面が酸化したはんだボール４で
形成するバンプは電気的信頼性が低いため、表面が酸化
したはんだボール４をボール収納装置３から除去する必
要がある。しかし、表面が酸化したはんだボール４だけ
を除去しようとすると作業に時間がかかる。そこで、一
定時間毎に、ボール収納装置３内のはんだボール４を総
て廃棄し、新しいはんだボール４に交換していた。この
ため、廃棄されるはんだボール４の数が多く、ランニン
グコストが高くなった。

【００１０】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
１台のボール収納装置で、種々の大きさの整列マスクに
対して確実かつ短時間にはんだボールを供給することが
できると共に、廃棄されるはんだボールの数を減らすこ
とができる導電性ボールの搭載装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ボール収納装置に収納された導電性ボー
ルを整列マスクにより吸着し、前記導電性ボールを予め
定める位置に搭載する導電性ボール搭載装置において、
前記導電性ボールを、前記ボール収納装置におけるボー
ル載置面の周辺部に移動させる手段を設けることを特徴
とする。

【００１２】この場合、前記手段を前記ボール載置面を
変形させる手段として、前記ボール載置面を、中央部が
高い山形に変形させると、前記導電性ボールを速やかに
移動させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は、本発明に係る導電性ボー
ル搭載装置におけるボール収納装置の一部断面図であ
る。ベースプレート１０には、加振装置１１と、ガイド
１３とが固定されている。方形箱型の台座１２が加振装
置１１の上部に固定されている。ガイド１３は、台座１
２の前後左右の側面に当接して台座１２を上下方向移動
自在に案内する。台座１２の中央部にはエアシリンダ１
４が固定されている。台座１２の上部には収納箱１５が
着脱可能に固定されている。収納箱１５の底板１６は、
板厚が０．２ｍｍのステンレス鋼板である。図示の場
合、エアシリンダ１４は待機状態にあり、ピストンロッ
ド１４ａの先端は底板１６から離れている。

【００１４】次に、本実施の形態の動作を、図２により
説明する。予め収納箱１５にはんだボール４を供給して
おく。供給するはんだボール４の量は、直径が０・３ｍ
ｍのはんだボール４の場合、同図（ａ）に示すように、
１層で、はんだボール４が載置面１６ａ（底板１６の表
面側）を５０％覆う程度でよい。なお、はんだボール４
が載置面１６ａの５０％を覆う場合、例えば、整列マス
ク１が収納箱１５に嵌合する大きさで、かつ穴２が２ｍ
ｍピッチで格子状に設けられている場合（すなわち穴２
の数が最大になる場合）でも、収納されたはんだボール
４の数は穴２の総数の２０倍以上であり、十分な量であ
る。

【００１５】整列マスク１を収納箱１５に対して位置決
めすると共に加振装置１１を動作させ、台座１２を上下
方向に振動させる。すると、はんだボール４は、同図
（ｂ）に示すように、載置面１６ａに対してジャンプを
繰り返す。例えば、直径が０．３ｍｍのはんだボール４
の場合、台座１２を振幅２ｍｍ、周期２５〜３０Ｈｚで
振動させると、はんだボール４のジャンプ高さは約３ｍ
ｍになる。この状態で、従来と同様に、整列マスク１に
はんだボール４を吸着させる。

【００１６】はんだボール４の吸着が終了し、整列マス
ク１がフラックス槽６に移動した後、以下の動作を行な
う。すなわち、先ず、加振装置１１を停止させる。次
に、同図（ｃ）に示すように、ピストンロッド１４ａを
突出させ、底板１６を中央部が高い山形に変形させる。
この結果、はんだボール４は転がって、載置面１６ａの
周辺部に移動する。最後に、ピストンロッド１４ａを待
機状態に戻す。なお、はんだボール４に対するフラック
ス７の塗布およびはパッド９に対するんだボール４の転
写は、従来の場合と同じであるため、説明を省略する。

【００１７】上記（ｃ）の工程についてさらに説明す
る。整列マスク１にはんだボール４を吸着させると、は
んだボール４は載置面１６ａの中央付近に集まる。そし
て、このような状態で加振装置１１を動作させると、は
んだボール４が中央付近でジャンプするため、整列マス
ク１の外周付近に配置された穴２にはんだボール４が吸
着されるまでの時間が長くなる。

【００１８】これに対して、一旦はんだボール４を載置
面１６ａの周辺部に移動（拡散）させてから加振装置１
１を動作させた状態で穴２を負圧源に接続すると、はん
だボール４は載置面１６ａ上をジャンプしながら外周付
近から中央部に移動する。この結果、はんだボール４は
整列マスク１の外周側の穴２から順に吸着され、はんだ
ボール４を吸着させるために要する時間が短くなると共
に、吸着に要する時間のばらつきが小さくなる。

【００１９】また、底板１６の板厚が薄い場合、載置面
１６ａを平坦に形成することは困難であり、はんだボー
ルは凹部に集中するが、本発明では、はんだボール４を
載置面１６ａの周辺部に強制的に移動させるから、載置
面１６ａの凹凸を許容することができ、底板１６の形成
が容易になるという効果もある。

【００２０】なお、エアシリンダ１４を動作させる時期
を、整列マスク１を収納箱１５に位置決めする直前にし
てもよい。

【００２１】図３は、本発明に係る導電性ボール搭載装
置における他のボール収納装置の一部断面図であり、図
１と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
説明を省略する。

【００２２】底板１６の下面には、磁石２０が固定され
ている。台座１２の磁石２０と対向する位置には、電磁
石２１が固定されている。そして、電磁石２１のコイル
２１ａに流す電流を制御し、磁石２０に発生する反発力
を用いて、底板１６すなわち載置面１６ａを変形させ
る。なお、この変形例の動作は、上記エアシリンダ１４
を用いる場合と実質的に同じであるため、説明を省略す
る。

【００２３】この変形例の場合、底板１６を中央が高い
山形に変形させるのに先立ち、電磁石２１により磁石２
０を吸引させることにより載置面１６ａを中央が低い谷
形に変形させてはんだボール４を中央部に集め、その後
で底板１６を中央が高い山形に変形させるようにしても
よい。このようにすると、底板１６を単に山形に変形さ
せるだけの場合に比べて、はんだボール４を載置面１６
ａの周辺部に均一に拡散させることができる。

【００２４】以上説明したように、本発明では、はんだ
ボール４のジャンプ高さを一定の範囲に制限するから、
整列マスク１で収納箱１５の上面を覆う必要がなく、最
大の整列マスク１に合わせて収納箱１５を１個設ければ
よい。また、整列マスク１にはんだボール４を吸着させ
た後、はんだボール４を載置面１６ａの周辺部に移動さ
せるから、次にはんだボール４を整列マスク１に吸着さ
せる際、はんだボール４を確実かつ速やかに吸着させる
ことができる。

【００２５】そして、載置面１６ａに載置するはんだボ
ールの数は、従来に比べて遥かに少なくできるため、廃
棄されるはんだボールの数を減らすことができる。

【００２６】なお、上記では導電性ボールとしてはんだ
ボールの場合について説明したが、本発明は、材質が異
なる他の導電性ボールにも適用することができる。

【００２７】また、上記では、底板１６を山形に変形さ
せたが、底板１６の傾斜を変え、あるいは底板１６の傾
斜を変えながら収納箱１５を緩やかに回転させることに
よりはんだボール４を載置面１６ａの周辺部に移動させ
るようにしてもよい。

【００２８】さらに、導電性ボール吸着時に、電磁石２
１を高速でオンオフさせるようにすると、加振装置１１
を省略することもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボール収納装置に収納された導電性ボールを整列マスク
により吸着し、前記導電性ボールを予め定める位置に搭
載する導電性ボール搭載装置において、前記導電性ボー
ルを、前記ボール収納装置におけるボール載置面の周辺
部に移動させる手段を設けるから、１個のボール収納装
置で、種々の大きさの整列マスクに対してはんだボール
を確実かつ短時間に供給することができる。また、廃棄
されるはんだボールの数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る導電性ボール搭載装置におけるボ
ール収納装置の一部断面図である。

【図２】本発明の動作を説明する図である。

【図３】本発明に係る他のボール収納装置の一部断面図
である。

【図４】従来の導電性ボール搭載装置の導電性ボール搭
載工程の説明図である。

【符号の説明】

１整列マスク４はんだボール１１加振装置１４ａピストンロッド１５収納箱１６底板１６ａ載置面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボール収納装置に収納された導電性ボー
ルを整列マスクにより吸着し、前記導電性ボールを予め
定める位置に搭載する導電性ボール搭載装置において、
前記導電性ボールを、前記ボール収納装置におけるボー
ル載置面の周辺部に移動させる手段を設けることを特徴
とする導電性ボール搭載装置。
【請求項２】前記手段が前記ボール載置面を変形させる
手段であり、前記ボール載置面を、中央部が高い山形に
変形させることを特徴とする請求項１に記載の導電性ボ
ールの搭載装置。