JP2005244006A - Mounting apparatus for conductive ball - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、BGA(Ball Grid Array)タイプ又はFC(Flip Chip)タイプなどエリアアレイ型の接続バンプ構造を有する半導体部品又は基板、パッケージに導電性ボールを搭載する搭載装置に関するものである。 The present invention relates to a mounting device for mounting a conductive ball on a semiconductor component or substrate or package having an area array type connection bump structure such as a BGA (Ball Grid Array) type or FC (Flip Chip) type.
近年、携帯端末機器やノート型パソコンの高速化と高機能化、及び軽量化、小型化と薄型化が進むにつれ、それらに内蔵される半導体部品や半導体部品を実装する基板に対しては、その小型化、薄型化と接続端子数の増加という相反する性能が要求されている。その要求に応ずるものとして、BGAタイプ或いはFCタイプなどエリアアレイ型の接続バンプをパッド状の電極に形成した半導体部品又は基板、それらが組み合わされたパッケージ(以下半導体部品及び基板、パッケージなどを総して電子部品と称する。)が採用されている。 In recent years, as mobile terminal devices and notebook computers have become faster and more functional, lighter, smaller and thinner, the semiconductor components incorporated in them and the substrates on which semiconductor components are mounted The contradictory performances of miniaturization and thinning and an increase in the number of connection terminals are required. To meet these requirements, BGA type or FC type area array type connection bumps are formed on pad-like electrodes, semiconductor components or substrates, and their combined packages (hereinafter referred to as semiconductor components, substrates, and packages). Are referred to as electronic components).
例えば半田や銅など導電材を用いて接続バンプを形成する方法としては、導電材を含んだペーストを電極に印刷するペースト方式、導電性を有するボール(導電性ボール)を電極に搭載する導電性ボール方式、導電材をメッキや蒸着する膜付け方式などがある。多端子化のため電極の配列は高密度化し、それに伴い接続バンプの大きさも小型化する傾向にある。小型の接続バンプを形成する場合には、接続バンプの配列精度や生産性の面で有利な導電性ボール方式が採用される場合が多い。 For example, as a method of forming connection bumps using a conductive material such as solder or copper, a paste method in which a paste containing a conductive material is printed on an electrode, or a conductive ball (conductive ball) mounted on an electrode is used. There are a ball method and a filming method in which a conductive material is plated or deposited. In order to increase the number of terminals, the arrangement of electrodes is increased in density, and the size of connection bumps tends to be reduced accordingly. When forming small connection bumps, a conductive ball system that is advantageous in terms of the arrangement accuracy and productivity of the connection bumps is often employed.
導電性ボール方式によれば、前記接続バンプは、少なくとも、電極上に薄くソルダーペーストもしくはフラックスを印刷する印刷工程と、ソルダーペーストもしくはフラックスが印刷された電極に導電性ボールを搭載する搭載工程と、その導電性ボールを加熱するなどして接続バンプを形成するバンプ形成工程を経て製造される。 According to the conductive ball method, the connection bump is at least a printing step of printing a solder paste or flux thinly on the electrode, and a mounting step of mounting the conductive ball on the electrode on which the solder paste or flux is printed, The conductive ball is manufactured through a bump forming process for forming a connection bump by heating the conductive ball.
導電性ボールを電極に搭載する方法として、例えば特開2001−223234号公報(特許文献1)に記載されているように、負圧を利用した吸着ヘッドで半田(導電性)ボールを吸着し、電極へ移送して搭載する吸着方式がある。しかしながら吸着方式では、吸着ヘッドの吸着力で導電性ボールが変形するという問題があるだけでなく、吸着力を解除しても吸着ヘッドから導電性ボールが分離されず搭載不良が生じるという問題があった。さらに、吸着時に空気中を移動した導電性ボールが帯電し、静電気で凝集した導電性ボールの集合体が電極に搭載されたり、或いは余剰の導電性ボール(いわゆるエクストラボール)が電極以外の電子部品の表面に付着するという問題があった。この問題は、特に導電性ボールの径小化に伴い顕著となってきている。 As a method for mounting the conductive ball on the electrode, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-223234 (Patent Document 1), the solder (conductive) ball is sucked by a suction head using negative pressure, There is an adsorption system that transports and mounts the electrodes. However, the suction method not only has the problem that the conductive ball is deformed by the suction force of the suction head, but also has the problem that even if the suction force is released, the conductive ball is not separated from the suction head and mounting failure occurs. It was. Furthermore, the conductive balls that have moved in the air during adsorption are charged, and a collection of conductive balls that are agglomerated by static electricity is mounted on the electrodes, or the surplus conductive balls (so-called extra balls) are electronic components other than the electrodes. There was a problem of adhering to the surface. This problem is particularly noticeable with the reduction in the diameter of the conductive ball.
吸着方式の問題を解決する方法として、電極の配列パターンに対応した位置決め開口部が形成された平板状のマスクを用い、導電性ボールをマスク上に供給し、導電性ボールを移動させて位置決め開口部に挿入し、位置決め開口部を通して電極に搭載する、いわゆる振込方式がある。導電性ボールのような微小な球体を平板上で移動させる方法としては、平板の下方に配設した電極に電圧を印加し電磁気的に移送する方法、空気流など流体を用いて移送する方法、平板を傾けたり振動させて転滑動させる方法、スキージを用いる方法などが知られている。導電性ボールを搭載する振込方式においては、転滑動方法やスキージ方法が従来から多用され、例えば特開2002−171054号公報(特許文献2)や特開平9−162533号公報(特許文献3)に開示されている。 As a method for solving the problem of the suction method, a flat mask with a positioning opening corresponding to the electrode arrangement pattern is used, a conductive ball is supplied onto the mask, and the conductive ball is moved to locate the opening. There is a so-called transfer method that is inserted into the part and mounted on the electrode through the positioning opening. As a method of moving a small sphere such as a conductive ball on a flat plate, a method of transferring a voltage electromagnetically by applying an voltage to an electrode disposed below the flat plate, a method of transferring using a fluid such as an air flow, A method of rolling a sliding plate by tilting or vibrating a plate, a method using a squeegee, and the like are known. In the transfer method in which the conductive ball is mounted, a rolling method and a squeegee method have been frequently used. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-171054 (Patent Document 2) and Japanese Patent Laid-Open No. 9-162533 (Patent Document 3). It is disclosed.
特許文献2に記載された導電性ボール搭載装置は、「ワーク表面の複数箇所に塗布されたフラックス上に、はんだ(導電性)ボールを搭載するためのはんだボールの搭載装置において、前記ワークを覆うように配置され、複数の前記フラックスに対応する位置に前記はんだボールが通過可能な複数のボール保持穴(位置決め開口部)を有するマスクと、前記ワークとマスクとを傾斜させる傾斜機構と、傾斜状態の前記マスク表面上を上方から下方に移動しようとする複数の前記はんだボールの移動速度を規制しながら前記はんだボールを前記マスク表面で移動させて前記はんだボールを前記位置決め開口部に落とし込んでいく規制部材(スキージ)と、を備え」たものであり、落下する導電性ボールをスキージで受け、適切な速度で移動させることで位置決め開口部に確実に挿入することができる、と説明されている。 The conductive ball mounting device disclosed in Patent Document 2 is “a solder ball mounting device for mounting a solder (conductive) ball on a flux applied to a plurality of locations on the surface of the workpiece, covering the workpiece. A mask having a plurality of ball holding holes (positioning openings) through which the solder balls can pass at positions corresponding to the plurality of fluxes, a tilting mechanism for tilting the workpiece and the mask, and a tilted state Restricting the solder ball to move into the positioning opening by moving the solder ball on the mask surface while restricting the moving speed of the plurality of solder balls to be moved downward from above on the mask surface. With a member (squeegee) ”, receiving the falling conductive ball with the squeegee and moving it at an appropriate speed It can be securely inserted into the positioning openings by, as being described.
また、特許文献3に記載の導電性ボール搭載装置は、「はんだ供給ヘッドの底部がはんだ供給対象物に当接された状態において、はんだ供給ヘッドの底部の内面上をはんだ供給手段を摺動させて、当該はんだ供給ヘッド内に予め供給されている多数の球状はんだを底部の内面上を移動させることにより、各はんだ供給孔をそれぞれ介して、はんだ供給対象物の各はんだ供給位置にそれぞれ球状はんだ(導電性ボール)を供給するようにした」もので、はんだ供給手段であるスキージとして除電ブラシを用い、立設したブラシの先端を摺動させることではんだ供給対象物の各はんだ供給位置にそれぞれ導電性ボールを確実に供給することができる、と説明されている。 In addition, the conductive ball mounting apparatus described in Patent Document 3 states that “in the state where the bottom of the solder supply head is in contact with the solder supply object, the solder supply means is slid on the inner surface of the bottom of the solder supply head. Then, by moving a large number of spherical solders supplied in advance into the solder supply head on the inner surface of the bottom part, the spherical solders are respectively supplied to the solder supply positions of the solder supply object through the solder supply holes. (Electrically conductive balls) ", using a static elimination brush as a squeegee that is a solder supply means, and sliding the tip of the upright brush to each solder supply position of the solder supply object. It is described that a conductive ball can be reliably supplied.
上記特許文献2、3に示されているように、振込方式では、導電性ボール載は重力の作用で搭載されるので、導電性ボールの変形や搭載不良を防止できる。また、導電性ボールが帯電した場合でも、位置決め開口部の大きさの規制により団子状態となった導電性ボールの集合体は電極に搭載されず、加えて電極以外の電子部品の表面はマスクで遮蔽されているので余剰ボールが電極以外の部分に付着する恐れが少ない。しかし、最近ではバンプの数は膨大となってその配列は高密度化され、導電性ボールも100μm以下というような小径のものも使用されるようになってくると、次のような問題がでてきた。 As shown in Patent Documents 2 and 3, in the transfer method, since the conductive ball mounting is mounted by the action of gravity, deformation or mounting failure of the conductive ball can be prevented. In addition, even when the conductive ball is charged, the assembly of the conductive balls that are in a bunched state due to the restriction of the size of the positioning opening is not mounted on the electrode, and in addition, the surface of the electronic component other than the electrode is masked. Since it is shielded, there is little possibility of excess balls adhering to parts other than the electrodes. However, when the number of bumps has become enormous recently and the arrangement thereof has been increased in density, and conductive balls having a small diameter of 100 μm or less have been used, the following problems have occurred. I came.
1)径小な導電性ボールの場合、それに作用する重力に対し静電気や水分などの吸着力の影響が相対的に大きくなり、マスク上を移動し難くなる。このため、導電性ボールを転滑動させて移送する方法では、1回の移送操作では位置決め開口部への挿入の確度が低くなり、何度も移送操作を行う必要がでてくる。それでもマスク上に導電性ボールが付着して残留することがあり、マスクを取外す際に該残留した導電性ボールがマスクから離脱して電子部品に付着し、その導体回路に短絡が生じることもある。
2)ブラシの先端部をマスク表面に当接し、しならせながら摺動させ導電性ボールを充填する場合、位置決め開口部にブラシ先端が入る等でしなりが戻ると、その反発力で一旦位置決め開口部に挿入された導電性ボールが掻き出されてしまう。これは何回操作を行なっても同じことが生じるので、導電性ボールの搭載率を上げることが困難である。
1) In the case of a conductive ball having a small diameter, the influence of an adsorbing force such as static electricity or moisture on the gravity acting on the ball becomes relatively large, and it becomes difficult to move on the mask. For this reason, in the method in which the conductive ball is slid and transferred, the accuracy of insertion into the positioning opening is lowered in one transfer operation, and the transfer operation needs to be performed many times. Still, conductive balls may remain on the mask and remain, and when the mask is removed, the remaining conductive balls may leave the mask and adhere to electronic components, causing a short circuit in the conductor circuit. .
2) When the tip of the brush comes into contact with the mask surface and is slid while filling to fill the conductive ball, if the bending end returns due to the brush tip entering the positioning opening, etc., positioning is performed once by the repulsive force. The conductive ball inserted into the opening is scraped off. This is the same regardless of how many times the operation is performed, so it is difficult to increase the mounting rate of the conductive balls.
本発明は、上記した従来の問題を鑑みてなされたものであり、電子部品などを含む被配列体に導電性ボールを搭載率高く搭載することができる搭載装置を提供することを目的としている。さらに、本発明は、マスクの上に余分な導電性ボールが残留する恐れの少ない搭載装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a mounting device that can mount conductive balls on an arrayed body including electronic components and the like with a high mounting rate. Furthermore, an object of the present invention is to provide a mounting apparatus in which there is little risk of extra conductive balls remaining on the mask.
本願発明者らは、マスクの上面に対し略水平にワイヤ状の線状部材が配設されたブラシを用いてマスクの上面に供給された導電性ボールを移送すれば、マスクの位置決め開口部を通して導電性ボールを良好に電極に搭載できる点に着目し、さらに、線状部材をマスクに磁力で当接すれば、線状部材は剛性が増えるとともに導電性ボールを下向に押し付けるので、マスク上に供給された導電性ボールが非磁性であれば、一層確実に位置決め開口部へ移送し、挿入することができることに想到し、鋭意検討した結果本発明を完成した。 If the conductive balls supplied to the upper surface of the mask are transferred using a brush in which a wire-like linear member is disposed substantially horizontally with respect to the upper surface of the mask, the inventors of the present application pass through the positioning opening of the mask. Paying attention to the fact that the conductive ball can be satisfactorily mounted on the electrode, and if the linear member is brought into contact with the mask by magnetic force, the linear member will increase in rigidity and the conductive ball will be pressed downward. Assuming that the supplied conductive balls are non-magnetic, they can be transferred and inserted into the positioning opening more reliably, and as a result of intensive studies, the present invention has been completed.
本発明は、所定のパターンで導電性ボールを被配列体に搭載する搭載装置において、前記パターンに対応し導電性ボールを挿通可能な位置決め開口部を有するマスクと、前記マスクの上面の導電性ボールを前記位置決め開口部に装入する振込部と、前記被配列体及び前記マスクがセットされる装着部とを備え、前記振込部は、長手方向が略水平に配された軟磁性を有する複数の線状部材と、前記線状部材の上方に配設した軟磁性体とを備え、前記装着部は、前記被配列体の下方に設けられた磁力発生手段を備えている搭載装置である。前記線状部材は、マスクの上面に対し相対的に水平移動されることが好ましい。これにより、線状部材をマスク上に当接した状態で水平移動すれば、マスク上に供給された導電性ボールを位置決め開口部へ移送し、挿入することができる。前記線状部材は、その移動方向に対し、長手方向が45度から135度の間の角度で交差するように配設することが好ましく、さらに好ましくは90度に近い角度である。なお、前記磁力発生手段は、前記線状部材の移動に伴い移動されてもよい。 The present invention relates to a mounting device for mounting conductive balls on an arrayed body in a predetermined pattern, a mask having a positioning opening corresponding to the pattern and capable of inserting the conductive ball, and a conductive ball on the upper surface of the mask. And a mounting part on which the arrayed body and the mask are set, and the transfer part has a plurality of soft magnetism whose longitudinal direction is arranged substantially horizontally. The mounting device includes a linear member and a soft magnetic body disposed above the linear member, and the mounting portion includes a magnetic force generation unit provided below the arrayed body. The linear member is preferably moved horizontally relative to the upper surface of the mask. Accordingly, if the linear member is horizontally moved in a state where it is in contact with the mask, the conductive ball supplied onto the mask can be transferred to the positioning opening and inserted. The linear member is preferably arranged so that the longitudinal direction intersects with the moving direction at an angle between 45 degrees and 135 degrees, and more preferably an angle close to 90 degrees. The magnetic force generating means may be moved along with the movement of the linear member.
前記軟磁性体は、前記線状部材と同時に移動可能に配設されていることが好ましい。この軟磁性体により、線状部材がマスクと当接する部分には、その全長に亘り磁気吸引力が作用するため、直径が100μm以下の極小な導電性ボールであっても、ほとんど漏らすことなく移送することができる。その長さは、水平移動時、位置決め開口部が形成されている範囲をカバーできるような長さとする。 The soft magnetic body is preferably arranged so as to be movable simultaneously with the linear member. Due to this soft magnetic material, the magnetic attraction force acts on the part where the linear member comes into contact with the mask over its entire length, so even a very small conductive ball with a diameter of 100 μm or less can be transferred without leaking. can do. The length is set so as to cover the range where the positioning opening is formed during horizontal movement.
前記磁力発生手段は、複数の磁区を有するとともに、隣接した磁区は異なる極性になるように配されていることが好ましい。さらに、前記磁区は、線状部材の長手方向に沿って交互に異なる極性になるように配されていることが望ましい。また、水平移動方向には同じ極性の磁区が列状になるように配され、かつ隣接した列は異なる極性になるように配されていることが望ましい。 The magnetic force generating means preferably has a plurality of magnetic domains and is arranged so that adjacent magnetic domains have different polarities. Furthermore, it is desirable that the magnetic domains are arranged so as to have different polarities alternately along the longitudinal direction of the linear member. In addition, it is desirable that magnetic domains having the same polarity are arranged in a row in the horizontal movement direction, and adjacent columns are arranged in different polarities.
上記本発明によれば、線状部材が確実に位置決め開口部に半田ボールを移送することに加え、線状部材の腹部には磁力による下向きの力が作用しているので、半田ボールは、重力だけでなく線状部材からの押し付け力を受け、位置決め開口部に円滑に挿入される。さらには、マスクの上面の粗さなどの状態に係らず線状部材の押圧力は一定に保持され、線状部材が移動方向に乱されてスプリングバック的動きを起こす恐れが少なく、半田ボールを安定して挿入することができる。さらに、線状部材は、その腹部が位置決め開口部を横断してマスクの上面を水平移動するので、位置決め開口部に入りこむことがなく、したがって、位置決め開口部に既に挿入された半田ボールを掻き出す恐れがない。さらに、半田ボールの直径よりマスクの厚みが薄い場合には、既に位置決め開口部に挿入された半田ボールの頂部に線状部材が接触しながら通過する状態となるが、線状部材の円弧状側面が半田ボールの頂部を下に押しながら乗り越えるため、位置決め開口部に線状部材が入り込んで半田ボールを掻き出す恐れがない。従って、位置決め開口部周辺のマスク上に半田ボールを残すようなことはほとんどない。また、位置決め開口部への半田ボールの充填率、即ち電子部品への搭載率を極めて高くすることができる。 According to the present invention, since the linear member reliably transfers the solder ball to the positioning opening, the downward force due to the magnetic force acts on the abdomen of the linear member. In addition to receiving the pressing force from the linear member, it is smoothly inserted into the positioning opening. Furthermore, the pressing force of the linear member is kept constant regardless of the roughness of the upper surface of the mask, etc., and there is little possibility that the linear member will be disturbed in the moving direction and cause a spring-back movement. It can be inserted stably. Further, since the abdomen of the linear member horizontally moves on the upper surface of the mask across the positioning opening, the linear member does not enter the positioning opening, and therefore, the solder ball already inserted into the positioning opening may be scraped out. There is no. Further, when the mask thickness is smaller than the diameter of the solder ball, the linear member passes through the top of the solder ball already inserted into the positioning opening while being in contact with the arc-shaped side surface of the linear member. However, there is no possibility that the linear member enters the positioning opening and scrapes out the solder ball. Therefore, the solder ball is hardly left on the mask around the positioning opening. In addition, the filling rate of the solder balls into the positioning opening, that is, the mounting rate on the electronic component can be made extremely high.
本発明についてその実施態様に基き以下説明する。
本態様の導電性ボールの搭載装置は、マスクを用いた振込み式の搭載装置であり、複数個の半導体部品又は基板が形成された大型の基板の大きさに対応した大判のマスクを用い、大型の基板に一括して接続バンプを形成し、その後個々に切出して半導体部品又は基板を製造する場合に好適なものである。なお、本発明が対象とする被配列体は、このような大型の基板や個片の基板に限定されることなく、電子部品や電子部品に導電性ボールを搭載する装置に組込まれ導電性ボールが搭載される部材なども含まれる。また、導電性で非磁性の半田ボールを基板の電極に搭載する例で説明するが、Sn又はCu、Au、Ag、W、Ni、Mo、Alなど金属を主体とした導電性ボールは本発明に含まれる。また、ポリプロピレン又はポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、酢酸セルロース、ポリエステル系などの樹脂を主体としたボールの表面に半田などの導電性金属をコーティングした導電性ボールは本発明に含まれる。
The present invention will be described below based on the embodiment.
The conductive ball mounting apparatus according to this aspect is a transfer type mounting apparatus using a mask, and uses a large-sized mask corresponding to the size of a large-sized substrate on which a plurality of semiconductor components or substrates are formed. This is suitable for manufacturing a semiconductor component or a substrate by forming connection bumps collectively on the substrate and then cutting them individually. In addition, the to-be-arranged object which this invention makes object is not limited to such a large sized board | substrate and a board | substrate of an individual piece, It is integrated in the apparatus which mounts an electroconductive ball in an electronic component or an electronic component, and an electroconductive ball A member on which is mounted is also included. Further, an example in which a conductive nonmagnetic solder ball is mounted on an electrode of a substrate will be described. However, a conductive ball mainly composed of metal such as Sn or Cu, Au, Ag, W, Ni, Mo, Al is disclosed in the present invention. include. Further, the present invention includes a conductive ball in which a conductive metal such as solder is coated on the surface of a ball mainly composed of a resin such as polypropylene or polyvinyl chloride, polystyrene, polyamide, cellulose acetate, or polyester.
図1に本発明の搭載装置1の基本構成を示す。搭載装置1は、マスク22の上面に供給された半田ボール74を基板7の電極上に落し込む振込部10と、基板7及びマスク22がセットされる装着部20とを備えている。振込部10は、軟磁性材からなる多数の線状部材11と、その端部を保持する保持部材12と、線状部材11の上方に配設された軟磁性体である平板状のバックヨーク13とを有している。装着部20は、基板7が載置される支持部材であるプレート21と、プレート21の下方に設けられた磁力発生手段120とを有している。なお、基板7及びマスク22のハンドリング及び位置決めは、手動或いは自動いずれで行なってもよい。
FIG. 1 shows a basic configuration of the mounting apparatus 1 of the present invention. The mounting apparatus 1 includes a
基板7は、図2に示すように、所定のパターンで配列されたパッド状の電極71を有している。さらに、図示しないが、基板7は、その表面或いは内部に必要に応じ配設される、信号を伝送する導体回路や接地用の接地電極、或いはコンデンサやインダクタなどの受動部品を有している。
As shown in FIG. 2, the
マスク22は、樹脂や金属或いはセラミックスを主体とした素材で形成され、その厚さが半田ボール直径と略同一な平板状であり、図2に示すように、前記電極71の配列パターンに対応し、半田ボール74が挿通可能な貫通孔状の位置決め開口部223を有している。マスク22は、装着部20に保持された基板7に対し、位置決め開口部223が電極71に合致するようにセットされる。なお、マスク22の基材として軟磁性材からなる物を用いれば、前記磁力発生手段120で吸引して固定することができる。位置決め開口部223の形状は、特に図示に限定されることなく、その半径方向の断面形状は、略円形状や略矩形状、略三角形状、略長孔状、略瓢箪状或いはそれらの組み合わせなど適宜選択することができ、さらに軸心方向の断面形状も、長方形状又は台形状、上下に台形が組み合わされた鼓形状或いはそれらの組み合わせなど適宜選択することができる。また、位置決め開口部223の軸心は、マスク22の上下面に対し図示するように直交する状態に配設されてもよいし、上下面に対し所定の傾きで交差する状態で配設されてもよく、さらに屈曲したものであってもよい。すなわち、位置決め開口部223は、その下面の開口が電極71の配列に対応したものであればよい。
The
以下、振込部10、及び装着部20について詳細に説明する。
〔振込部〕
図1に示すように、振込部10は、磁性材からなる太さが数十μmから数百μm程度の多数の線状部材11が、長手をほぼ水平方向に揃えた状態で、その両端部が一対の保持部材12で固定され、線状部材11の上方には、両保持部材12に挟まれるように磁性材からなるバックヨーク13が配設されている。保持部材12とバックヨーク13は基体14(図7参照)に取り付けられて一体化されており、基体14は移動手段(図示せず)に取り付けられ、手動或いは自動で矢印方向に移動させることができる。なお、バックヨーク13は、線状部材11の上方に固定された状態で配設されていてもよい。
Hereinafter, the
[Transfer section]
As shown in FIG. 1, the
基体14は、半田ボール74を電極に搭載する際には、線状部材11の腹部が図1に示すように、位置決め開口部223が形成された幅範囲以上でマスク22の上面と接触するような形状になるように位置決めされ、次いで矢印で示すように水平移動される。従って、マスク22の上面に供給された半田ボール74は、線状部材11の腹部に捕捉され、位置決め開口部223上へと移送され、位置決め開口部223に挿入され、位置決め開口部223を通して電極71に搭載される。なお、腹部とは、広義には長手の保持部材12で保持されていない部分を言うが、ここでは、図4に符号Fで示すように、マスク22と接触し、半田ボール74に当接するほぼ直線状をなす部分のことを言う。
When the
線状部材11の張設形状は、保持部材12への取り付け位置、及び保持部材12の間隔や向き及びマスク22からの距離などを調整することで適宜に設定することができる。すなわち、半田ボール74の搭載範囲が狭い場合には、腹部の長さは短くてもよいので、図4(a)、(b)に示すように略弓形状或いは略コの字形状、略U字形状の張設形状とすればよい。搭載範囲の広い場合には、長い腹部が必要となるため、図4(c)に示すように略直線状とすればよいし、図4(d)示すよう線状部材11の剛性を上げるため複数組の線状部材ユニットを配置してもよい。また、線状部材11は、図4(e)に示すように、その長さまたは太さ、材質や設備的な要求によりその片端部で保持部材12に固定され保持されてもよい。
The extending shape of the
例えば、図1に示す線状部材11は、A−A断面を図5に示すが、複数本の線状部材11を束ね、これを水平移動方向(矢印で示す)及び上下方向(矢印と直交する方向)に密になるように保持部材12の底部に取り付けられている。線状部材11は個々には剛性が低いが、このように線状部材11を密設することにより全体的には剛性を有することとなる。したがって、多数本が密設された線状部材11によれば、マスク22に多数個投入される半田ボール74を全体で捕捉できるとともに、捕捉した半田ボール74から反力を受けても変形し難くなる。
For example, the
即ち、図3に示すように、たとえある線状部材11が変形しその隙間から半田ボール74が漏れた場合でも、漏れた半田ボール74は後方に隣接する別の線状部材11で捕捉される。したがって、位置決め開口部223に挿入されなかった残余の半田ボール74を、位置決め開口部223周辺のマスク上にほとんど残すことなく、線状部材11に捕捉した状態でマスク22端部の所定位置まで移送することができる。この残余の半田ボール74を適宜な方法で回収すれば、半田ボール74がマスク22に残留する恐れはほとんどない。なお、線状部材11は、保持部材12の間で柔軟な状態で保持されていてもよい。
That is, as shown in FIG. 3, even if a certain
また、水平移動する際の線状部材11の平面視の姿勢は、特に限定されることはないが、図6に示すように、線状部材11の移動方向に対し線状部材11が傾斜した状態で移動させた場合には、線状部材11の腹部側面に沿い半田ボール74が移動して腹部端から漏れてしまう恐れがある。したがって、線状部材11の移動方向とその長手の交差角度θは45度〜135度の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは、交差角度θを90度前後とし、線状部材11を、その長手方向にほぼ直交する方向に移動させるとよい。
Further, the planar view posture of the
線状部材11は、導電性および耐食性を有するとともに強度の高い例えば磁性ステンレス細線を用いるとよい。また、表面に付着した水分による半田ボール74の付着を防止するため、例えばフッ素処理などをされて表面が撥水性を有していれば好ましい。また、線状部材11は、種々の断面形状のものを選択することができるが、入手の容易さの点では略円形状のものを採用することが工業生産上望ましい。線状部材11の断面を略円形状とする場合には、半田ボール74よりその直径を小さくすれば、マスク11の上面に供給された半田ボール74に当接した後に線状部材11が半田ボール74に乗り上げないので好ましい。
As the
本発明はさらに、線状部材11が一層確実に半田ボール74を捕捉するために、線状部材11として軟磁性材を使用し、半田ボールの移送時に、後述するように前記装着部20の磁力発生手段120で吸引されるようにしている。従って、線状部材11は、マスク22側に引き付けられて剛性が高くなった状態でマスク22上面に接しながらマスク22上面を移動するので、直径が100μm以下の極小の半田ボールであっても、後に残すことなくかつ上から押し付けるようにして移送することができ、確実に位置決め開口部223に挿入することができる。
The present invention further uses a soft magnetic material as the
ところで、図1に示すように、磁力発生手段120は、基板7と同等な平面寸法を有しており、本態様のように大型の基板7の場合などでは比較的大きなサイズとなるが、磁力はこの範囲内でできるだけ均一であることが好ましい。このためには、後述するように、複数個の磁石を隣合う磁極が異なるように平板状に並べた構成とするとよい。しかし、図8(a)に示すように、磁極の境界では磁力線はほとんど水平成分であり、この部分では線状部材11が受ける吸引力は弱い。このため、線状部材11の長手方向に吸引力が弱い箇所が生じると、この部分では磁力の作用による剛性向上は実現できず、極小の半田ボールに対する場合には、移送されずにマスク上に残されてしまう半田ボールが発生するなどの不具合が生じる恐れがある。
By the way, as shown in FIG. 1, the magnetic force generating means 120 has a planar dimension equivalent to that of the
この不具合を解決するために、図7に示すように、線状部材11の直上に軟磁性体であるバックヨーク13を配設している。バックヨーク13は矩形状で、線状部材11の腹部長さと同一或いはそれ以上の長さと、好ましくは複数本並んだ線状部材11の幅と同等以上の幅寸法を有し、線状部材11の長手方向に沿って基体14に取り付けられている。バックヨーク13は、図8に示すように、磁力発生手段120が生じる磁束を引込んで、マスク上部を通過する磁力線を立ち上げ、磁極境界部分の磁力線の水平成分を減少させることができる。バックヨーク13を、用いる磁性材料の透磁率、飽和磁束密度など磁性性能に合わせて適切な厚さにするとともに、その下面と線状部材11との間隔を適宜調整することで、線状部材11が、腹部全長に亘ってマスク22側に押し付けられるような吸引力を受けるようにすることができる。図8は、バックヨーク13がない場合とある場合の磁力線の変化をモデル的に示したものである。図8(a)がない場合、図8(b)がある場合である。
In order to solve this problem, as shown in FIG. 7, a
前記移動手段は、周知のガイド機構と駆動機構(例えば、一軸テーブルやシリンダ、送りネジなど)を組合せて構成するとよく、人手或いは自動動作により基体14を移動させることにより線状部材11及びバックヨーク13を同時に水平方向に移動、位置決めすることができる。なお、マスク22の上面に対し垂直方向にも線状部材11を移動できるようにした方が、線状部材11と半田ボール74とを分離できるので、往復動作で半田ボール74を移送して搭載することができるなど望ましい。上記では、基体14をマスク22に対して移動させるように振込部10に移送手段を設けた例を説明したが、基体14を固定し装着部20の側が移動するような構成にしてもよい。また、水平方向への移動手段と水直方向への移動手段を、振込部10と装着部20に分けて設けるようにしてもよい。さらに、磁力発生手段120は、線状部材11の移動に伴い移動するような構成としてもよい。
The moving means may be configured by combining a well-known guide mechanism and drive mechanism (for example, a uniaxial table, a cylinder, a feed screw, etc.), and the
〔装着部〕
装着部20は、前述したように、基板7が載置されるプレート21と、プレートの下方に設けられた磁力発生手段120を有している。プレート21は非磁性材からなり、上面に基板7の反電極面が密接した状態で位置決めされる。プレート21は、位置決めされた基板7を固定する固定手段を有することが好ましく、例えば、基板7の下面を減圧吸引するため上面に開口した流体通路が形成されているとよい。マスク22は、その位置決め開口部223が電極71に対応するように基板7の上面に重ねて位置決めされる。すなわち、位置決め開口部223が電極71と平面的にほぼ一致するように位置合わせされるとともにマスク22の下面が基板7の電極面と相対する状態となるように位置決めされる。なお、この時のマスク22の下面と電極面との位置関係は、マスク下面が電極面に接触した状態で位置決めされてもよいし、間隔を保持する状態で位置決めされてもよい。
[Mounting part]
As described above, the mounting
磁力発生手段120は、図1、7に示すように、基板7と平面的に対応するように略平板状の永久磁石からなり、マスク22の上面を水平移動する線状部材11の腹部を、生ずる磁力により下方に吸引する。磁力発生手段120は、プレート21の下面に密着した状態で配設されてもよく、また、その発生する磁力を適宜制御するためプレート21の下面と適当な間隙を有するように配設されてもよい。なお、マスク22を磁性材で形成した場合、該マスクも磁力発生手段120の磁力で吸引固定することができるが、該マスクの着脱時に吸引力が作用しないように、磁力発生手段120をシリンダー等で昇降させるようにするとよい。
As shown in FIGS. 1 and 7, the magnetic force generating means 120 is made of a substantially flat permanent magnet so as to correspond to the
磁力発生手段120の磁極構成は、図9に示すような形態をとることができる。図9(a)、(b)において符号120a、bで示すように、例えば略立方体状あるいは略直方体状、略円板状の複数個の永久磁石40を隣接する永久磁石40が異なる極性となるように略平板状に並設したもの、換言すると、複数の磁区を有するとともに隣接する磁区が異なる極性となるように配したものとしてもよい。このような構成の磁力発生手段120aによれば、永久磁石(磁区)40を小さくすることで、生ずる磁力線の間隔を短くすることができ、線状部材11の吸引力を平面的に均等化することができる。
The magnetic pole configuration of the magnetic force generating means 120 can take a form as shown in FIG. 9A and 9B, as indicated by reference numerals 120a and 120b, for example, a plurality of
さらに、磁力発生手段120は、図9(c)において符号120cで示すように、例えば略角柱形状の複数個の永久磁石41を隣接する永久磁石41が異なる極性となるようにその長手の側面を密着させて略平板状に並設したもの、言い換えれば、複数の磁区を一列に配したものとすることが望ましい。
Further, as shown by
すなわち、図9(a)、(b)で説明した磁力発生手段120a、bにおいては、永久磁石(磁区)40が隣接した境界のうち線状部材11の長手と平行な境界401においてはその長手と直交する磁力線が生じているため、その境界401の上方を線状部材11が通過する際に、図において符号C、Dで示すように、線状部材11が、その境界401に隣接した永久磁石40の方向へ引っ張られ、線状部材11同士が分離する現象が生じる場合がある。しかしながら、図9(c)の磁力発生手段102cを用いた場合には、線状部材11の長手をその極性の並びの方向に対し略平行に位置決めすることにより、各磁区から生ずる磁力線に対しその長手は常に平行な状態で水平移動されるので上記した分離現象を防止することが可能となる。
That is, in the magnetic force generation means 120a, b described with reference to FIGS. 9A and 9B, the
さらに、図9(d)に示すように、各磁区を電磁石42で構成した磁力発生手段120dとすれば、電磁石42に印加する電流の大きさにより磁力を自在に制御可能となる。したがって、半田ボール74や基板7の大きさにより線状部材11が変更された場合でも容易に対応可能となるので望ましい。加えて、上記磁気発生手段120cにおいて大型の永久磁石41を準備することが困難な場合は、図9(e)、(f)において符号120e、fで示す磁気発生手段のように、複数個の永久磁石40を並設し同一の磁区を形成したものとすればよい。さらに、上記説明では複数個の永久磁石40(41、43、44)または電磁石42により磁気発生手段120a〜fを構成したが、一個の磁石を用い、その磁石が複数の磁区を有するように着磁してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 9D, if each magnetic domain is a magnetic force generating means 120d constituted by an
以上説明したように、本搭載装置1は、装着部20にセットされたマスクの上面を、振込部10に装着された密接状の線状部材11が、その腹部全長に亘り磁気吸引されて接しながら相対的に移動するので、マスク上に供給された半田ボールを漏らすことなく移動させることができ、位置決め開口部223周辺のマスク上に半田ボールを残すようなことはほとんどない。また、位置決め開口部223への半田ボールの充填率、即ち基板7への搭載率を極めて高くすることができる。
As described above, the mounting device 1 is in contact with the upper surface of the mask set in the mounting
本発明は、上記の説明に限定されることなく、例えば医薬品や窯業などの分野におけるように、非磁性体であれば徴小な或いは不定形の粉体や粒体を被配列体に搭載する用途にも利用することが可能である。 The present invention is not limited to the above description, and, for example, in the field of pharmaceuticals and ceramics, small or indefinite shaped powders and granules are mounted on the arrayed body as long as it is a non-magnetic material. It can also be used for applications.
1:搭載装置、7:基板、22:マスク、223:位置決め開口部、
71:電極、74:導電性ボール、
10:振込部、11:線状部材、12:支持部材、13:バックヨーク
20:装着部、21:プレート、120:磁力発生手段、
40、41、43、44:永久磁石。
1: mounting device, 7: substrate, 22: mask, 223: positioning opening,
71: Electrode, 74: Conductive ball,
10: Transfer portion, 11: Linear member, 12: Support member, 13: Back yoke 20: Mounting portion, 21: Plate, 120: Magnetic force generating means,
40, 41, 43, 44: Permanent magnets.
Claims (7)
前記パターンに対応し導電性ボールを挿通可能な位置決め開口部を有するマスクと、前記マスクの上面の導電性ボールを前記位置決め開口部に装入する振込部と、前記被配列体及び前記マスクがセットされる装着部とを備え、
前記振込部は、長手方向が略水平に配された軟磁性を有する複数の線状部材と、前記線状部材の上方に配設した軟磁性体とを備え、
前記装着部は、前記被配列体の下方に設けられた磁力発生手段を備えている搭載装置。 In a mounting apparatus for mounting conductive balls on an arrayed body in a predetermined pattern,
A mask having a positioning opening through which a conductive ball can be inserted corresponding to the pattern, a transfer portion for inserting the conductive ball on the upper surface of the mask into the positioning opening, the arrayed object, and the mask are set. A mounting portion to be provided,
The transfer portion includes a plurality of linear members having soft magnetism whose longitudinal direction is arranged substantially horizontally, and a soft magnetic body disposed above the linear member,
The mounting unit includes a magnetic force generator provided below the arrayed body.
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