JP2006351932A

JP2006351932A - Conductive ball arrangement device

Info

Publication number: JP2006351932A
Application number: JP2005177800A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Niitsuma; 和生新妻
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: JP4753010B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the arrangement productivity of a coductive ball arrangement device by keepng the number of conductive balls in a ball cup within the predetermined range without entailing the movement of the ball cup and by eliminating the problem that the conductive ball in the ball cup does not drop. <P>SOLUTION: The conductive ball arrangement device firstly comprises an arrangement jig with an insertion part of the conductive ball formed, the ball cup with an opening part to which the conductive ball can drop in formed, a ball hopper storing a number of conductive balls as well as having an opening and closing means of a feeding opening, and a moving means for moving the ball cup. Secondly, the movement of the ball cup along an upper surface of the arrangement jig drops in and arranges the conductive ball to each ball insertion part of the arrangement jig. Thirdly, the ball hopper is provided so as to integrally move with the ball cup to appropriately refill the conductive ball in the ball cup from the ball hopper to the ball cup so that the number of conductive balls in the ball cup is kept within the predetermined range. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性ボールが収容されたボールカップが、配列治具上を移動することにより、導電性ボールを配列治具上に配列する装置の改良に関するもので、特に、ボールカップとボールカップにボールを供給するボールホッパの関係に着目して開発された導電性ボール配列装置である。 The present invention relates to an improvement of an apparatus for arranging conductive balls on an arrangement jig by moving a ball cup containing conductive balls on the arrangement jig, and more particularly to a ball cup and a ball cup. This is a conductive ball array device developed by paying attention to the relationship of a ball hopper that supplies balls to the ball.

搭載対象物上に所定の配列パターンで形成された各電極に、粘着材料を塗布してから半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置として、特許文献１に示すような配列板を有するボール搭載ヘッドに半田ボールを吸引配列して吸着してから搭載対象物上の各電極に半田ボールを搭載する装置が従来より存在した。しかし、ウエハ等の搭載対象製品の大型化に伴い、１回に搭載する半田ボール数は１００万を越える状態となり、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させることは困難であるのが現状であった。 As a solder ball mounting device for mounting a solder ball after applying an adhesive material to each electrode formed in a predetermined array pattern on a mounting target, a ball mounting head having an array plate as shown in Patent Document 1 is used. 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been an apparatus for mounting a solder ball on each electrode on a mounting object after the solder ball is suctioned and adsorbed. However, with the increase in the size of products to be mounted such as wafers, the number of solder balls to be mounted at a time exceeds 1 million, and it is difficult to reduce defects in solder ball arrangement and mounting. Was the current situation.

そこで、特許文献２に示すようなフラックスが印刷された搭載対象物である電子基板上に配列マスク（特許文献２ではテンプレート）を設け、配列マスク上をボールカップ（特許文献２では半田ボール収納部）が移動し、直接電子基板の電極上に半田ボールを落とす装置が提供されていた。しかし、ボールカップに半田ボールを補充するボールホッパ（特許文献２では半田ボール補充タンク）とボールカップは別に設けられており、ボールホッパは基台に対して固定されたものであった。しかし、このような装置であるとボールカップへの半田ボールの補充時には一旦ボールカップがボールホッパの下方に移動しなくてはならなかった。 Therefore, an array mask (a template in Patent Document 2) is provided on an electronic substrate that is a mounting object printed with a flux as shown in Patent Document 2, and a ball cup (a solder ball storage section in Patent Document 2) is placed on the array mask. ) Moved to drop the solder ball directly onto the electrode of the electronic substrate. However, a ball hopper for replenishing solder balls to the ball cup (a solder ball replenishment tank in Patent Document 2) and a ball cup are provided separately, and the ball hopper is fixed to the base. However, with such an apparatus, the ball cup had to move once below the ball hopper when the solder balls were replenished to the ball cup.

半田ボールの搭載対象物が大径のウエハであって、該ウエハに半田ボールを配列するような場合には、ボールカップへの半田ボールの補充回数を減らそうとすると、ボールカップに、非常に多くの半田ボールを収納しておかなければならない。しかし、ボールカップ内の半田ボールが多く、何重にも積み重なった状態であると、最下層では半田ボール同士が強く押し合って動きが妨げられ、ボールカップより落ちないことが多く発生する。そのためにボールカップ内の半田ボールの数を少なくする必要が生じる。この場合、１回の配列に何度もボールカップへ半田ボールを補充しなければならなくなる。その度にボールカップがボールホッパ下方に移動するのでは配列のための工程及び時間が増えてしまうという問題点を有していた。更に、ボールカップ内の半田ボールの数が少なすぎると半田ボールが落ちない抜けが発生することになってしまうという問題点がある。 If the solder ball mounting object is a large-diameter wafer and the solder balls are arranged on the wafer, if the solder cup is replenished to the ball cup, the ball cup Many solder balls must be stored. However, when there are many solder balls in the ball cup and they are stacked in layers, the solder balls are strongly pressed against each other in the lowermost layer and the movement is hindered, and the balls often do not fall from the ball cup. Therefore, it is necessary to reduce the number of solder balls in the ball cup. In this case, it is necessary to replenish solder balls to the ball cup many times in one arrangement. When the ball cup moves below the ball hopper each time, there is a problem that the process and time for arranging increase. Further, there is a problem that if the number of solder balls in the ball cup is too small, the solder balls will not fall out.

特開２００１−３５８４５１号公開特許公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-358451 特許３２７１４８２号特許公報Japanese Patent No. 3271482

本発明は、ボールホッパをボールカップと一体に移動するように設けることにより、ボールカップへ導電性ボールを補充するための移動動作を伴うことなく、ボールカップ内の導電性ボールの量を所定範囲に維持することを可能にし、ボールカップ内の導電性ボールが落ちないという障害をなくし、導電性ボール配列装置の生産性向上に寄与することを目的とする。 The present invention provides the ball hopper so as to move integrally with the ball cup, thereby reducing the amount of the conductive balls in the ball cup within a predetermined range without a movement operation for replenishing the ball cup with the conductive balls. The purpose of this is to eliminate the hindrance that the conductive balls in the ball cup do not fall and to contribute to the improvement of the productivity of the conductive ball arrangement device.

第１の発明は、上記課題を解決するため、導電性ボール配列装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールが挿入される複数のボール挿入部が形成された配列治具と、導電性ボールが供給される供給用開口部と底部に導電性ボールが落下可能なボール落下用開口部が形成されたボールカップと、多数の導電性ボールを貯留するとともに貯留した導電性ボールをボールカップへと排出する供給口と該供給口を開放閉鎖可能とする開閉手段を有するボールホッパと、ボールカップを移動させる移動手段とを備える。
第２に、ボールホッパから供給された多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより、配列治具の各ボール挿入部に導電性ボールを落とし込んで導電性ボールを配列する導電性ボール配列装置とする。
第３に、ボールホッパはボールカップと一体に移動するように設け、ボールカップ内の導電性ボールの量を所定範囲に維持するようにボールホッパからボールカップへ適宜補充するように構成する。 In order to solve the above-mentioned problems, the first invention employs the following means in the conductive ball arrangement device.
First, an arrangement jig in which a plurality of ball insertion portions into which conductive balls are inserted are formed, a supply opening through which conductive balls are supplied, and a ball drop opening through which the conductive balls can drop at the bottom A ball cup having a portion, a supply port for storing a large number of conductive balls and discharging the stored conductive balls to the ball cup, and a ball hopper having an opening / closing means for opening and closing the supply port; Moving means for moving the ball cup.
Second, by moving a ball cup containing a large number of conductive balls supplied from a ball hopper along the upper surface of the arrangement jig, the conductive balls are dropped into the respective ball insertion portions of the arrangement jig to conduct electricity. A conductive ball arraying device for arraying conductive balls.
Third, the ball hopper is provided so as to move integrally with the ball cup, and is configured so as to appropriately replenish the ball cup from the ball hopper to maintain the amount of conductive balls in the ball cup within a predetermined range.

第２の発明は、第１の発明に、ボールカップが配列治具上を移動中にボールホッパからの補充を行うように構成することを付加した導電性ボール配列装置である。 A second invention is a conductive ball arraying apparatus in which the ball cup is replenished from the ball hopper while the ball cup is moving on the arraying jig.

第３の発明は、第１の発明または第２の発明に、ボールカップを複数配設し、ボールホッパから供給される導電性ボールを各ボールカップへ分配する切換手段を設けるという手段を付加した導電性ボール配列装置である。 In a third aspect of the present invention, the first or second aspect is provided with a means for providing a plurality of ball cups and providing a switching means for distributing the conductive balls supplied from the ball hopper to the ball cups. It is a conductive ball array device.

第４の発明は、第１または第２または第３の発明に、ボールホッパからボールカップへ供給される導電性ボールを検出する検出手段を設ける手段を付加した導電性ボール配列装置である。 A fourth invention is a conductive ball arraying apparatus in which means for providing a detection means for detecting a conductive ball supplied from a ball hopper to a ball cup is added to the first, second or third invention.

第１の発明は、ボールホッパがボールカップと一体に移動するように設けられ、ボールカップ内の導電性ボールの量を所定範囲に維持するようにボールホッパからボールカップへ適宜補充するように構成されているため、導電性ボール補充のためにボールカップがいちいちボールホッパ下方へ移動する必要がなくなった。 1st invention is provided so that a ball hopper may move integrally with a ball cup, and it is constituted so that it may replenish from a ball hopper to a ball cup suitably so that the quantity of conductive balls in a ball cup may be maintained in a predetermined range. As a result, it is no longer necessary for the ball cup to move downward in the ball hopper to replenish the conductive balls.

第２の発明は、ボールカップが配列治具上を移動中にボールホッパからの補充を行うようにしたものであるので、ボールカップの移動を停止することなく導電性ボールの補充が行える導電性ボール配列装置となった。 In the second invention, since the ball cup is refilled from the ball hopper while the ball cup is moving on the arrangement jig, the conductive ball can be refilled without stopping the movement of the ball cup. It became a ball array device.

第３の発明は、ボールカップを複数配設し、ボールホッパから供給される導電性ボールを各ボールカップへ分配する切換手段を設けたものであるので、移動距離に対する導電性ボールの配列作業の量を増加させることが可能となった。 In the third invention, a plurality of ball cups are provided, and switching means for distributing the conductive balls supplied from the ball hopper to the respective ball cups is provided. It became possible to increase the amount.

第４の発明は、ボールホッパからボールカップへ供給される導電性ボールを検出する検出手段を付加したものであるので、適正なるボール供給が行われたかどうかの判定ができ、ボールカップ内の導電性ボールの量を所定範囲に維持することが正確、且つ容易なものとなった。 In the fourth aspect of the invention, since a detecting means for detecting the conductive ball supplied from the ball hopper to the ball cup is added, it is possible to determine whether or not an appropriate supply of the ball has been performed. It became accurate and easy to maintain the amount of the sex balls within a predetermined range.

以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。本発明において、導電性ボールの搭載対象物としては、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミック基板などがあるが、実施例ではウエハ１４を用いている。また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックスが用いられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with examples according to the drawings. In the present invention, the conductive ball mounting target includes a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer), an electronic circuit board, a ceramic substrate, and the like. In the embodiment, the wafer 14 is used. Further, as the adhesive material, flux, solder paste, conductive adhesive, or the like is used, but in the embodiment, flux is used.

図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略平面図であり、該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、搬入用のウエハ受渡部２、フラックス印刷部３、ボール搭載部４、搬出用のウエハ受渡部５を有している。半田ボール搭載装置１の前工程には、ウエハ供給部６、一次アライメント部７及び搬入用ロボット８が存在し、後工程に反転ユニット９、ウエハ収納部１０及び搬出用ロボット１１が存在する。 FIG. 1 is a schematic plan view showing the entire solder ball mounting apparatus 1. The solder ball mounting apparatus 1 has a wafer delivery unit 2, a flux printing unit 3, and a ball mounting unit for loading from the left side of FIG. 4. It has a wafer delivery unit 5 for unloading. A wafer supply unit 6, a primary alignment unit 7 and a carry-in robot 8 are present in the pre-process of the solder ball mounting apparatus 1, and a reversing unit 9, a wafer storage unit 10 and a carry-out robot 11 are present in the post-process.

前工程の一次アライメント部７は、ウエハ１４を水平面で回転するようになっており、ウエハ１４を回転させることによって、ウエハ１４のオリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正するとともにウエハ受渡部２に載置するウエハ１４を所定の方向にする部分である。他方、後工程の反転ユニット９は、ウエハ１４を水平方向に回転させるものであり、ウエハ１４のオリフラやノッチの位置が所定の位置となるよう回転させ、カセット３２に収容する。 The primary alignment unit 7 in the previous process rotates the wafer 14 on a horizontal plane. By rotating the wafer 14, the position of the orientation flat or notch of the wafer 14 is detected, and the rough position of the wafer 14 is corrected. At the same time, the wafer 14 placed on the wafer delivery section 2 is a portion that is oriented in a predetermined direction. On the other hand, the reversing unit 9 in the subsequent process rotates the wafer 14 in the horizontal direction, and rotates the wafer 14 so that the orientation flat or notch position of the wafer 14 becomes a predetermined position, and stores it in the cassette 32.

半田ボール搭載装置１には、ウエハ受渡部２よりフラックス印刷部３、ボール搭載部４、ウエハ受渡部５へとウエハ１４を搬送するウエハ搬送ステージ１２及び搬送路１３が形成されている。搬送路１３には、図３に示されるように搬送ステージ１２のＸ軸（図中左右方向）移動装置４０が設けられている。 In the solder ball mounting apparatus 1, a wafer transfer stage 12 and a transfer path 13 for transferring the wafer 14 from the wafer transfer unit 2 to the flux printing unit 3, the ball mount unit 4, and the wafer transfer unit 5 are formed. As shown in FIG. 3, the transport path 13 is provided with an X-axis (left-right direction in the drawing) moving device 40 of the transport stage 12.

フラックス印刷部３には、フラックス供給装置１６と、ウエハ１４に粘着材料であるフラックスを印刷するための印刷マスク１５と、ウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを観察し、ウエハ１４と印刷マスク１５との位置合わせをするための上下観察カメラ３１とが図３に示されるように配備されている。印刷マスク１５は、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された貫通孔が形成されており、貫通孔形成領域３６内の印刷マスク１５の下面２カ所にはアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠１７に張り付けられ、更にフレームなどの固定部に保持されている。 In the flux printing unit 3, the flux supply device 16, the print mask 15 for printing the flux as the adhesive material on the wafer 14, the alignment marks of the wafer 14 and the print mask 15 are observed, and the wafer 14 and the print mask 15 are observed. As shown in FIG. 3, a vertical observation camera 31 for positioning with the upper and lower observation cameras 31 is provided. The printing mask 15 is formed with through holes arranged in accordance with the pattern of the electrodes on the wafer 14, and alignment marks (not shown) are provided at two places on the lower surface of the printing mask 15 in the through hole forming region 36. Is affixed to the mold 17 and further held by a fixed part such as a frame.

フラックス供給装置１６は、印刷マスク１５上面に沿ってスキージ（図示されていない）を移動することによってフラックスが印刷マスク１５の貫通孔内に刷り込まれ、ウエハ１４の電極上に供給されるようになっている。尚、図中３３は、印刷マスク１５に付着したフラックスを除去するクリーニングユニットである。 The flux supply device 16 moves a squeegee (not shown) along the upper surface of the printing mask 15 so that the flux is imprinted in the through hole of the printing mask 15 and is supplied onto the electrode of the wafer 14. ing. In the figure, reference numeral 33 denotes a cleaning unit for removing the flux adhering to the printing mask 15.

ボール搭載部４には、半田ボール供給装置２０と、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された貫通孔１８が複数形成された配列治具としてのボール配列マスク１９と、ウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークを観察して位置合わせをするための上下観察カメラ３４とが配備されている。ボール配列マスク１９に形成された貫通孔１８が、本発明におけるボール挿入部となる。 In the ball mounting portion 4, a solder ball supply device 20, a ball arrangement mask 19 as an arrangement jig in which a plurality of through holes 18 arranged in accordance with an electrode pattern on the wafer 14 are formed, a wafer 14 and a ball A vertical observation camera 34 is provided for observing the alignment marks on the array mask 19 and aligning the alignment marks. The through-hole 18 formed in the ball arrangement mask 19 is a ball insertion portion in the present invention.

ボール配列マスク１９の厚みは供給される半田ボール２１の径と略同等であり、貫通孔１８の径は半田ボールの径より若干大きく形成してある。尚、ボール配列マスク１９は、印刷マスク１５と同様、貫通孔形成領域３６内の下面２カ所にアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠３７に張り付けられ、フレームなどの固定部に保持されている。 The thickness of the ball array mask 19 is substantially the same as the diameter of the solder balls 21 to be supplied, and the diameter of the through holes 18 is slightly larger than the diameter of the solder balls. As with the printing mask 15, the ball arrangement mask 19 has alignment marks (not shown) written at two places on the lower surface in the through-hole forming region 36, and is affixed to a mold 37, and is attached to a fixed part such as a frame. Is retained.

半田ボール供給装置２０は、多数の半田ボール２１を貯留したボールホッパ２２と、ボール配列マスク１９に半田ボール２１を落とし込むボールカップ２３と、高さ測定手段としてのマスク高さ検出センサ２７と、ボールカップ２３をＸ軸ガイド２５及びＹ軸ガイド２６に沿って移動させるボールカップ２３移動手段としての移動ユニット２４と、ボールカップ２３をＺ軸方向に変移させる昇降手段４５を有している。 The solder ball supply device 20 includes a ball hopper 22 that stores a large number of solder balls 21, a ball cup 23 that drops the solder balls 21 into the ball arrangement mask 19, a mask height detection sensor 27 as a height measuring means, a ball It has a moving unit 24 as a ball cup 23 moving means for moving the cup 23 along the X-axis guide 25 and the Y-axis guide 26, and an elevating means 45 for moving the ball cup 23 in the Z-axis direction.

ボールカップ２３は、上部にボール供給用の開口部６３が形成され、下面にボール落下用の開口部６４が形成されており、ボールカップ２３のＹ軸移動方向の前後の内壁は、開口部６４に向かって傾斜して形成されている。ボールカップ２３は、図５及び図６に示されるように横方向（Ｘ軸方向）に、２つ並んで同一の取付ベース４１に取り付けられ、両方のボールカップ２３で搭載エリア全面をカバーするようにＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して、ボール配列マスク１９の貫通孔１８に半田ボール２１を落とし込んで挿入する。このように２つのボールカップ２３により、ウエハ１４の全面をカバーすることで生産性がアップする。 The ball cup 23 has a ball supply opening 63 formed in the upper portion and a ball dropping opening 64 formed in the lower surface. The inner wall of the ball cup 23 in the front and rear direction in the Y-axis movement direction is the opening 64. It is formed so as to be inclined. As shown in FIGS. 5 and 6, two ball cups 23 are mounted on the same mounting base 41 side by side in the horizontal direction (X-axis direction), and both ball cups 23 cover the entire mounting area. Then, the solder balls 21 are dropped into the through holes 18 of the ball arrangement mask 19 and inserted. Thus, productivity is improved by covering the entire surface of the wafer 14 with the two ball cups 23.

このボールカップ２３の水平面での移動手段となる移動ユニット２４は、図５に示すようにＸ軸駆動機構及びＹ軸駆動機構を備えており、Ｘ軸の駆動モータ５４で回転するボールねじ５５によりＸ軸ガイド２５に沿ってＸ軸方向に移動し、Ｘ軸駆動機構と共にＹ軸の駆動モータ５２で回転するボールねじ５３によりＹ軸ガイド２６に沿ってＹ軸方向に移動する。 As shown in FIG. 5, the moving unit 24 serving as a moving means of the ball cup 23 on the horizontal plane includes an X-axis drive mechanism and a Y-axis drive mechanism. A ball screw 55 that is rotated by an X-axis drive motor 54 is used. It moves in the X-axis direction along the X-axis guide 25 and moves in the Y-axis direction along the Y-axis guide 26 by a ball screw 53 that is rotated by the Y-axis drive motor 52 together with the X-axis drive mechanism.

ボールカップ２３の昇降手段４５は、図４に示すように移動ユニット２４に装備されたＺ軸の駆動モータ５０により回転するボールねじ５１に取付ベース４１をナット部材４４を介して取り付け、該取付ベース４１がガイドレール４３に沿って上下動できるようになっている。該取付ベース４１には、ボールカップ２３の取付傾きを調整するための傾き調整機構４２を介してボールカップ２３が取り付けられている。尚、ボールカップ２３の取付傾きは、ボールカップ２３の組立時に行われる。 As shown in FIG. 4, the elevating means 45 of the ball cup 23 attaches a mounting base 41 to a ball screw 51 that is rotated by a Z-axis drive motor 50 mounted on the moving unit 24 via a nut member 44. 41 can move up and down along the guide rail 43. The ball cup 23 is attached to the attachment base 41 via an inclination adjustment mechanism 42 for adjusting the attachment inclination of the ball cup 23. The mounting inclination of the ball cup 23 is performed when the ball cup 23 is assembled.

ボールカップ２３のボール供給用開口部６３の上方には、ボールホッパ２２が配置されている。ボールホッパ２２は、多数の半田ボール２１を貯留するとともに貯留した半田ボール２１をボールカップ２３へと排出する供給口３９と、該供給口３９を開放閉鎖可能とする開閉手段たるシャッタ６５を有しており、ボールホッパ２２も、ボールカップ２３と同じ取付ベース４１に取り付けられている。図中６６は、シャッタ６５を作動させるためのシリンダである。尚、ボールホッパ２２は、半田ボール２１のサイズと材料により交換される。 A ball hopper 22 is disposed above the ball supply opening 63 of the ball cup 23. The ball hopper 22 has a supply port 39 for storing a large number of solder balls 21 and discharging the stored solder balls 21 to the ball cup 23, and a shutter 65 as an opening / closing means for enabling the supply port 39 to be opened and closed. The ball hopper 22 is also attached to the same mounting base 41 as the ball cup 23. In the figure, reference numeral 66 denotes a cylinder for operating the shutter 65. The ball hopper 22 is exchanged depending on the size and material of the solder ball 21.

ボールホッパ２２のボール供給口３９の下方には、ボール検出機構付きの受け部６７、左右のボールカップ２３へのボール供給を切り換える切換部６８、ボールカップ２３へ半田ボール２１を導き入れるボール導入部６９が配置されている。受け部６７に設けられたボール検出センサ７０は、ボールホッパ２２のボール供給口３９から供給される半田ボール２１の供給量とボール詰まりを検出するもので、実施例では投受光型センサを用いている。また、切換部６８は揺動型エアシリンダ７１により、図６中の実線部と点線部の間で揺動し、受け部６７からの半田ボール２１を左右のボール導入部６９を介して左右のボールカップ２３へと振り分ける。 Below the ball supply port 39 of the ball hopper 22, a receiving part 67 with a ball detection mechanism, a switching part 68 for switching supply of the balls to the left and right ball cups 23, and a ball introduction part for introducing the solder balls 21 into the ball cups 23. 69 is arranged. The ball detection sensor 70 provided in the receiving portion 67 detects the supply amount of the solder ball 21 supplied from the ball supply port 39 of the ball hopper 22 and the ball clogging. In the embodiment, a light emitting / receiving sensor is used. Yes. Further, the switching portion 68 is swung between the solid line portion and the dotted line portion in FIG. 6 by the swing type air cylinder 71, and the solder ball 21 from the receiving portion 67 is left and right through the left and right ball introducing portions 69. Sort to ball cup 23.

ボールホッパ２２のシャッタ６５の開でボール補充動作となるが、シャッタ６５の作動時期であるボール補充時期は、予め半田ボール配列数から求めておく。更に、シャッタ６５の開でのボール供給時間に対するボール供給量も予め求めておく。尚、ボールカップ２３内の半田ボール２１の収容量はボールホッパ２２からのボール供給量とボールカップ２３の移動に伴うボールカップ２３からのボール排出量とから把握され最適なボールカップ２３内の半田ボール量を予め求めておく。 The ball replenishment operation is performed when the shutter 65 of the ball hopper 22 is opened. The ball replenishment time, which is the operation time of the shutter 65, is obtained in advance from the number of solder balls arranged. Further, a ball supply amount with respect to a ball supply time when the shutter 65 is opened is also obtained in advance. The amount of solder balls 21 accommodated in the ball cup 23 is grasped from the amount of balls supplied from the ball hopper 22 and the amount of balls discharged from the ball cup 23 as the ball cup 23 is moved. The ball amount is obtained in advance.

ボール補充動作は、次のように行われる。まず、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにしてボールホッパ２２内に負圧を発生させる。ここでシャッタ６５を開にする。次にボールホッパ２２内の真空をＯＦＦにすると、ボールホッパ２２内の負圧が解除され、ボールホッパ２２内の半田ボール２１が、供給口３９から受け部６７へと落下する。このとき受け部６７へ落下した半田ボール２１は、ボール検出センサ７０で検出される。所定時間経過後、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにして半田ボール２１の落下を停止し、シャッタ６５を閉とし真空をＯＦＦとする。 The ball replenishment operation is performed as follows. First, the vacuum in the ball hopper 22 is turned on to generate a negative pressure in the ball hopper 22. Here, the shutter 65 is opened. Next, when the vacuum in the ball hopper 22 is turned off, the negative pressure in the ball hopper 22 is released, and the solder ball 21 in the ball hopper 22 falls from the supply port 39 to the receiving portion 67. At this time, the solder ball 21 dropped to the receiving portion 67 is detected by the ball detection sensor 70. After a predetermined time has elapsed, the vacuum in the ball hopper 22 is turned on to stop the falling of the solder ball 21, the shutter 65 is closed, and the vacuum is turned off.

受け部６７へ落下した半田ボール２１は、切換部６８及びボール導入部６９を経て、一方のボールカップ２３へと補充される。一方への補充が完了すると、供給されるボールカップ２３を切り換えるため、揺動型エアシリンダ７１が作動し、切換部６８の導入方向が切り換わり、他方のボールカップ２３へのボール補充の準備が完了する。 The solder ball 21 that has dropped to the receiving portion 67 is replenished to one ball cup 23 via the switching portion 68 and the ball introducing portion 69. When the replenishment to one side is completed, the swinging air cylinder 71 is operated to switch the supplied ball cup 23, the introduction direction of the switching unit 68 is switched, and the preparation for refilling the ball to the other ball cup 23 is completed. Complete.

ここで再度、上記ボール補充動作を繰り返し、他方のボールカップ２３へボール補充を行う。以上の動作を繰り返してこまめなボール補充を行う。このボール補充動作はボールカップ２１を停止して行っても良いが、移動しながら行うことも可能である。 Here, the above-described ball replenishing operation is repeated again to replenish the other ball cup 23 with the ball. Repeat the above operation to replenish the ball frequently. This ball replenishment operation may be performed with the ball cup 21 stopped, but may also be performed while moving.

マスク高さ検出センサ２７は、ボールカップ２３近傍に取り付けられており、接触式、非接触式であるとを問わない。具体的にはレーザセンサや静電容量センサなどが用いられる。マスク高さ検出は、初期設定時や型替え時のボール配列マスク１９の変更の際に、ボール配列マスク１９の型枠３７をストッパなどに当接させ、位置決めしてからクランプなどにより固定して行う。具体的にはボール配列マスク１９が固定された後、半田ボール２１が空の状態のボールカップ２３が、予め貫通孔形成領域３６外に設定した複数の高さ検出点（実施例では４カ所設定されている）上に順次移動し、ボール配列マスク１９の上面の高さを測定する。勿論、マスク高さ検出は、４カ所の検出点のみの測定ではなく、ボールカップ２３の移動に伴うマスク高さ検出センサ２７の移動中に連続して測定しても良い。 The mask height detection sensor 27 is attached in the vicinity of the ball cup 23 and may be of a contact type or a non-contact type. Specifically, a laser sensor or a capacitance sensor is used. The mask height is detected by contacting the mold frame 37 of the ball arrangement mask 19 with a stopper or the like when positioning or changing the ball arrangement mask 19 at the time of initial setting or changing the mold, and fixing it with a clamp or the like. Do. Specifically, after the ball array mask 19 is fixed, the ball cup 23 in which the solder balls 21 are empty has a plurality of height detection points (in the embodiment, set at four locations) set outside the through hole forming region 36 in advance. And the height of the upper surface of the ball array mask 19 is measured. Of course, the mask height detection may be performed continuously during the movement of the mask height detection sensor 27 accompanying the movement of the ball cup 23 instead of the measurement of only four detection points.

他方、貫通孔形成領域３６内におけるボール配列マスク１９の上面の高さは、計算で求める。更に、ボールカップ２３に半田ボール２１が収容されたときにかかる重量も考慮して各位置での高さを演算する。ボール搭載時には、この求めた高さをもとに、ボール配列マスク１９上面とボールカップ２３の下面との隙間が所定距離を越えないように、ボールカップ２３の上下動を昇降手段４５にて制御しながら移動ユニット２４を移動する。 On the other hand, the height of the upper surface of the ball array mask 19 in the through hole forming region 36 is obtained by calculation. Further, the height at each position is calculated in consideration of the weight applied when the solder ball 21 is accommodated in the ball cup 23. When the ball is mounted, the vertical movement of the ball cup 23 is controlled by the lifting means 45 so that the gap between the upper surface of the ball arrangement mask 19 and the lower surface of the ball cup 23 does not exceed a predetermined distance based on the obtained height. Then, the moving unit 24 is moved.

ウエハ搬送ステージ１２は、ウエハ１４を載置するステージであって、搬送路１３上に搬送路１３によってＸ軸方向に移動可能に装着されており、ウエハ１４の搬送方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の移動手段であるＹ軸駆動機構２８と回動手段であるθ軸駆動機構２９と、上下動手段であるＺ軸駆動機構３０を有している。 The wafer transfer stage 12 is a stage on which the wafer 14 is placed, is mounted on the transfer path 13 so as to be movable in the X-axis direction by the transfer path 13, and is in a direction (Y-axis) orthogonal to the transfer direction of the wafer 14. Direction) moving means Y-axis driving mechanism 28, rotating means θ-axis driving mechanism 29, and vertical movement means Z-axis driving mechanism 30.

以下、図面に従って実施例の半田ボール搭載装置１の動作について説明する。まず、半田ボール２１が搭載されるウエハ１４は、ウエハ供給部６のカセット３２に収納されている。そこで、搬入用ロボット８により、ウエハ供給部６のカセット３２から１枚のウエハ１４が取り出され、一次アライメント部７へ搬入される。一次アライメント部７では、ウエハ１４を回転することによって、オリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正するとともに、オリフラまたはノッチを所定位置となるようにする。続いて、ウエハ１４は、搬入用ロボット８によって一次アライメント部７からウエハ受渡部２に待機しているウエハ搬送ステージ１２に載置される。 The operation of the solder ball mounting apparatus 1 according to the embodiment will be described below with reference to the drawings. First, the wafer 14 on which the solder balls 21 are mounted is stored in the cassette 32 of the wafer supply unit 6. Therefore, one wafer 14 is taken out from the cassette 32 of the wafer supply unit 6 by the loading robot 8 and loaded into the primary alignment unit 7. The primary alignment unit 7 detects the position of the orientation flat or notch by rotating the wafer 14, corrects the approximate position of the wafer 14, and sets the orientation flat or notch to a predetermined position. Subsequently, the wafer 14 is placed on the wafer transfer stage 12 waiting from the primary alignment unit 7 to the wafer delivery unit 2 by the loading robot 8.

ウエハ１４が載置されたウエハ搬送ステージ１２は、搬送路１３に沿ってフラックス印刷部３へと移動し、所定の位置で停止する。ここでウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを上下観察カメラ３１により、それぞれ観察し、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８によりＹ軸方向、及びθ軸駆動機構２９によりθ軸方向での位置決めをする。位置決め終了後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、フラックスが準備された印刷マスク１５に対して所定の高さ位置で停止する。この状態で印刷マスク１５上のＹ軸方向一端部にフラックスが供給され、スキージを他端部に向けて移動することにより印刷マスク１５の貫通孔からウエハ１４の電極上にフラックスが印刷される。 The wafer transfer stage 12 on which the wafer 14 is placed moves to the flux printing unit 3 along the transfer path 13 and stops at a predetermined position. Here, the alignment marks on the wafer 14 and the printing mask 15 are observed by the vertical observation camera 31, and the wafer transfer stage 12 is moved in the X-axis direction by the X-axis drive mechanism 40 of the transfer path 13 and in the Y-axis by the Y-axis drive mechanism 28. The direction and the θ-axis drive mechanism 29 position in the θ-axis direction. After the positioning is completed, the wafer transfer stage 12 is raised by the Z-axis drive mechanism 30 and stopped at a predetermined height position with respect to the printing mask 15 on which the flux is prepared. In this state, the flux is supplied to one end portion in the Y-axis direction on the print mask 15, and the flux is printed on the electrode of the wafer 14 from the through hole of the print mask 15 by moving the squeegee toward the other end portion.

フラックス印刷後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により下降し、搬送路１３によってボール搭載部４へ移動し、所定の位置で停止する。ここでも上下観察カメラ３４によりウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークをそれぞれ観察して、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８及びθ軸駆動機構２９によりＹ軸方向、θ軸方向で位置決めをする。その後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、ボール配列マスク１９との間にウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して停止する。 After the flux printing, the wafer transfer stage 12 is lowered by the Z-axis drive mechanism 30, moves to the ball mounting unit 4 by the transfer path 13, and stops at a predetermined position. Here again, the vertical observation camera 34 observes the alignment marks on the wafer 14 and the ball array mask 19, and the wafer transfer stage 12 is moved in the X-axis direction, Y-axis drive mechanism 28 and θ by the X-axis drive mechanism 40 in the transfer path 13. Positioning is performed in the Y-axis direction and the θ-axis direction by the shaft drive mechanism 29. Thereafter, the wafer transfer stage 12 is lifted by the Z-axis drive mechanism 30 and stops with a gap to the extent that the flux printed on the wafer 14 does not adhere to the ball arrangement mask 19 with the ball arrangement mask 19.

ここで、まず、ボール配列マスク１９上を、ボールカップ２３がＹ軸方向に移動して、ボール配列マスク１９の貫通孔１８に半田ボール２１を落として、ウエハ１４上に半田ボール２１を搭載する。その後、ボールカップ２３は、Ｘ軸方向に所定量移動した後、Ｙ軸方向移動で戻ってくる往復移動をする。この間、ボールカップ２３内の半田ボール量が、予め求められた最適な範囲を維持するようにボールホッパ２２からボールカップ２３へと半田ボール２１を補充する。 Here, first, the ball cup 23 moves in the Y-axis direction on the ball arrangement mask 19, the solder balls 21 are dropped into the through holes 18 of the ball arrangement mask 19, and the solder balls 21 are mounted on the wafer 14. . Thereafter, the ball cup 23 moves back and forth in the Y-axis direction after moving a predetermined amount in the X-axis direction. During this time, the solder balls 21 are replenished from the ball hopper 22 to the ball cup 23 so that the amount of solder balls in the ball cup 23 is maintained in an optimum range determined in advance.

ボールカップ２３への半田ボール２１の供給は、ボールホッパ２２より行われるが、ウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して、ボール配列マスク１９を配置しているので、ボールカップ２３内に半田ボール２１が多いと、半田ボール２１が落下しないことが発生しやすい上、ボール配列マスク１９のたわみ量が大きくなり、フラックス付着の危険が生じたり、半田ボール２１が種々の原因で落ちにくくなるので、必要最小限の量となるようこまめに補充される。 The supply of the solder balls 21 to the ball cup 23 is performed by the ball hopper 22, but the ball array mask 19 is arranged with a gap left so that the flux printed on the wafer 14 does not adhere to the ball array mask 19. Therefore, if there are many solder balls 21 in the ball cup 23, it is easy for the solder balls 21 not to fall, the deflection amount of the ball arrangement mask 19 increases, and there is a risk of flux adhesion, or the solder balls 21 Is difficult to drop for various reasons, so it is frequently replenished to the minimum necessary amount.

尚、ボール落とし込み後に、ボール配列マスク１９をウエハ搬送ステージ１２に対して、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に相対的に微動させることによって、貫通孔１８内の半田ボール２１の位置を補正する。 After the balls are dropped, the position of the solder balls 21 in the through holes 18 is adjusted by slightly moving the ball arrangement mask 19 relative to the wafer transfer stage 12 in the horizontal direction (X-axis direction and Y-axis direction). to correct.

半田ボール搭載後、ウエハ搬送ステージ１２はＺ軸駆動機構３０により下降し、搬出用のウエハ受渡部５へ移動し、停止する。ウエハ収納部１０では、搬出用ロボット１１により、ウエハ１４をウエハ搬送ステージ１２から反転ユニット９へ移載し、オリフラまたはノッチが所定位置となるように回転させる。ウエハ１４は、更に、搬出用ロボット１１により、反転ユニット９からウエハ収納部１０のカセット３２に移載される。搬出用ロボット１１がウエハ搬送ステージ１２からウエハ１４を取り出したら、ウエハ搬送ステージ１２は元の位置であるウエハ受渡部２に戻り、１工程を完了する。本装置は以上の動作を繰り返す。 After mounting the solder balls, the wafer transfer stage 12 is lowered by the Z-axis drive mechanism 30, moves to the wafer transfer section 5 for unloading, and stops. In the wafer storage unit 10, the unloading robot 11 transfers the wafer 14 from the wafer transfer stage 12 to the reversing unit 9 and rotates it so that the orientation flat or notch is at a predetermined position. The wafer 14 is further transferred from the reversing unit 9 to the cassette 32 of the wafer storage unit 10 by the unloading robot 11. When the unloading robot 11 takes out the wafer 14 from the wafer transfer stage 12, the wafer transfer stage 12 returns to the wafer delivery unit 2 which is the original position, and one process is completed. This apparatus repeats the above operation.

図１に示す実施例では、半田ボール搭載装置１の前方にウエハ供給部６が設けられ、後方にウエハ収納部１０が設けられているが、ウエハ搬送ステージ１２が、上記のように元の位置に戻るものであるので、図２に示されるようにウエハ供給部６とウエハ収納部１０を同一方向に設けたものであっても良い。 In the embodiment shown in FIG. 1, the wafer supply unit 6 is provided in front of the solder ball mounting apparatus 1 and the wafer storage unit 10 is provided in the rear. However, the wafer transfer stage 12 is in its original position as described above. Therefore, the wafer supply unit 6 and the wafer storage unit 10 may be provided in the same direction as shown in FIG.

このように構成することにより、搬出用ロボット１１は、搬入用ロボット８で代用することができる上、搬入の際のウエハ１４の方向と同一の方向でウエハ１４が保持されて収納されるため反転ユニット９も省くことができ、更にはウエハ受渡部２，５も、一方のウエハ受渡部を省くことができるので構成部材の少数化を図ることができた。 With this configuration, the carry-out robot 11 can be substituted by the carry-in robot 8, and the wafer 14 is held and stored in the same direction as that of the wafer 14 at the time of carry-in, so that it is reversed. The unit 9 can also be omitted, and the wafer transfer portions 2 and 5 can also omit one wafer transfer portion, so that the number of constituent members can be reduced.

また、印刷マスク１５及びボール配列マスク１９とウエハ１４の位置合わせ手段として、本実施例は、ウエハ搬送ステージ１２の停止時にウエハ１４と印刷マスク１５またはボール配列マスク１９とのアライメントマークを同時に撮影する上下観察カメラ３１，３４を用いているが、これに限定されるものではなく種々の構成が考えられる。 In addition, as an alignment unit for the print mask 15 and the ball array mask 19 and the wafer 14, this embodiment simultaneously photographs the alignment mark between the wafer 14 and the print mask 15 or the ball array mask 19 when the wafer transfer stage 12 is stopped. Although the vertical observation cameras 31 and 34 are used, the present invention is not limited to this, and various configurations are conceivable.

本実施例は、ウエハ１４上面の電極に直接半田ボール２１を搭載するものであり、貫通孔１８がボール挿入部になるが、本発明は、一旦ボール収納凹部などが設けられた配列治具に半田ボール２１を配列して、半田ボール吸着ヘッドで配列治具より半田ボールを吸着保持して、ウエハ１４上の電極などの搭載対象物に半田ボール２１を移載する場合にも適応できるものであり、この場合はボール収納凹部がボール挿入部となる。 In this embodiment, the solder ball 21 is directly mounted on the electrode on the upper surface of the wafer 14, and the through hole 18 serves as a ball insertion portion. However, the present invention is applied to the arrangement jig once provided with a ball housing recess or the like. This is applicable to the case where the solder balls 21 are arranged, the solder balls are sucked and held by the arrangement jig by the solder ball suction head, and the solder balls 21 are transferred to the mounting object such as the electrode on the wafer 14. In this case, the ball housing recess is the ball insertion portion.

本実施例にかかる半田ボール搭載装置の全体を示す概略平面図Schematic plan view showing the entire solder ball mounting apparatus according to the present embodiment ウエハ供給部とウエハ収納部を同一方向に設けた場合の概略平面図Schematic plan view when the wafer supply unit and the wafer storage unit are provided in the same direction ウエハ搬送ステージの移動を示す説明図Explanatory drawing showing movement of wafer transfer stage ボール搭載部を示す一部断面の側面説明図Side view of a partial cross section showing the ball mounting part ボール搭載部の平面図Top view of ball mounting part ボール供給切換装置を示す正面説明図Front explanatory view showing the ball supply switching device

Explanation of symbols

１．．．．．．半田ボール搭載装置
２，５．．．．ウエハ受渡部
３．．．．．．フラックス印刷部
４．．．．．．ボール搭載部
６．．．．．．ウエハ供給部
７．．．．．．一次アライメント部
８．．．．．．搬入用ロボット
９．．．．．．反転ユニット
１０．．．．．ウエハ収納部
１１．．．．．搬出用ロボット
１２．．．．．ウエハ搬送ステージ
１３．．．．．搬送路
１４．．．．．ウエハ
１５．．．．．印刷マスク
１６．．．．．フラックス供給装置
１７，３７．型枠
１８．．．．．貫通孔
１９．．．．．ボール配列マスク
２０．．．．．半田ボール供給装置
２１．．．．．半田ボール
２２．．．．．ボールホッパ
２３．．．．．ボールカップ
２４．．．．．移動ユニット
２５．．．．．Ｘ軸ガイド
２６．．．．．Ｙ軸ガイド
２７．．．．．マスク高さ検出センサ
２８．．．．．Ｙ軸駆動機構
２９．．．．．θ軸駆動機構
３０．．．．．Ｚ軸駆動機構
３１，３４．上下観察カメラ
３２．．．．．カセット
３３．．．．．クリーニングユニット
３６．．．．．貫通孔形成領域
３８．．．．．吸引管
３９．．．．．供給口
４０．．．．．Ｘ軸駆動装置
４１．．．．．取付ベース
４２．．．．．傾き調整機構
４３．．．．．ガイドレール
４４．．．．．ナット部材
４５．．．．．昇降手段
５０，５２，５４．．．．．駆動モータ
５１，５３，５５．．．．．ボールねじ
６３，６４．．．．開口部
６５．．．．．シャッタ
６６．．．．．シリンダ
６７．．．．．受け部
６８．．．．．切換部
６９．．．．．ボール導入部
７０．．．．．ボール検出センサ
７１．．．．．揺動型エアシリンダ
1. . . . . . Solder ball mounting device 2,5. . . . 2. Wafer delivery section . . . . . 3. Flux printing part . . . . . Ball mounting part 6. . . . . . Wafer supply unit 7. . . . . . Primary alignment unit 8. . . . . . 8. Robot for loading . . . . . Inversion unit 10. . . . . 10. Wafer storage unit . . . . Unloading robot 12. . . . . Wafer transfer stage 13. . . . . Transport path 14. . . . . Wafer 15. . . . . Print mask 16. . . . . Flux supply device 17, 37. Formwork 18. . . . . Through hole 19. . . . . Ball array mask 20. . . . . Solder ball supply device 21. . . . . Solder balls 22. . . . . Ball hopper 23. . . . . Ball cup 24. . . . . Mobile unit 25. . . . . X-axis guide 26. . . . . Y-axis guide 27. . . . . Mask height detection sensor 28. . . . . Y-axis drive mechanism 29. . . . . θ axis drive mechanism 30. . . . . Z-axis drive mechanism 31,34. Vertical observation camera 32. . . . . Cassette 33. . . . . Cleaning unit 36. . . . . Through hole forming region 38. . . . . Suction tube 39. . . . . Supply port 40. . . . . X-axis drive device 41. . . . . Mounting base 42. . . . . Tilt adjustment mechanism 43. . . . . Guide rail 44. . . . . Nut member 45. . . . . Lifting means 50, 52, 54. . . . . Drive motor 51,53,55. . . . . Ball screw 63, 64. . . . Opening 65. . . . . Shutter 66. . . . . Cylinder 67. . . . . Receiving part 68. . . . . Switching unit 69. . . . . Ball introduction part 70. . . . . Ball detection sensor 71. . . . . Swing type air cylinder

Claims

An array jig having a plurality of ball insertion portions into which conductive balls are inserted, a supply opening through which conductive balls are supplied, and a ball drop opening through which the conductive balls can be dropped are formed at the bottom. A ball cupper, a ball hopper having a supply port for storing a large number of conductive balls and discharging the stored conductive balls to the ball cup, and an opening / closing means for opening and closing the supply port. And moving a ball cup containing a large number of conductive balls supplied from a ball hopper along the upper surface of the arrangement jig, so that the conductive balls are placed in the respective ball insertion portions of the arrangement jig. In the conductive ball arraying apparatus for dropping and arranging the conductive balls, the ball hopper is provided so as to move integrally with the ball cup, and the conductive balls in the ball cup Conductive ball array apparatus characterized by being configured so as to replenish appropriately from the ball hopper to the ball cup so as to maintain the amount of Le to a predetermined range.

2. The conductive ball arraying apparatus according to claim 1, wherein the ball cup is replenished from the ball hopper while moving on the arraying jig.

3. The conductive ball arraying device according to claim 1, further comprising a switching means for arranging a plurality of ball cups and distributing the conductive balls supplied from the ball hopper to the ball cups.

4. The conductive ball arraying device according to claim 1, further comprising detection means for detecting conductive balls supplied from the ball hopper to the ball cup.