JP2009113104A - フラックス膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース表面に形成された凹部に均一な厚さのフラックス膜を確実に形成する。
【解決手段】表面２に膜厚に相当する凹部３が形成されたベース１と、該ベース表面上を摺動可能な、下端が開放された容器６とを備え、フラックス４０を収容した該容器を凹部形成位置と凹部非形成位置との間のベース表面上を往復移動させて、前記凹部にフラックス膜４を形成するフラックス膜形成装置において、前記容器内を凹部側の成膜室８と反対側の貯留室９とに分割し、下端７Ａが該容器下端よりも上に位置する隔壁７と、該成膜室内に配置され、前記容器が凹部方向へ移動する時に前記隔壁に当接し、逆方向へ移動する時に該隔壁から離隔する円柱形状の弁体１０と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、フラックス膜形成装置、特に基板に電子部品を搭載する工程において、基板上に半田付けして搭載する前に、電子部品のバンプ電極部にフラックスを塗布する際に適用して好適なフラックス膜形成装置に関する。

一般に、表面実装装置において、フリップチップ・ボンディングにより電子部品を基板上に搭載する場合には、確実な電気的接合を実現するために半田等からなるバンプ電極にフラックスを事前に付着させるようにしている。

図１には、このようなバンプ電極に対するフラックス塗布工程のイメージを示す。

同図（Ａ）に示したフラックス膜形成装置が備えているベース１の表面２にはフラックス膜の膜厚に相当する凹部３が形成され、該凹部３にフラックスを充填することにより、斜線部で示すフラックス膜４が形成されている。

このフラックス膜４に、同図（Ｂ）のようにコレット５に保持された電子部品Ｐを下降させ、同図（Ｃ）のようにバンプ電極Ｂをフラックス膜４に浸漬した後、同図（Ｄ）のように上昇させることにより、各バンプ電極Ｂにフラックスが塗布されるようになっている。

このように塗布されるフラックスは、全てのバンプ電極に均等に塗布（転写）して付着させることが必要であることから、凹部３に均一な厚さのフラックス膜４を形成することが重要となる。

従来のフラックス膜を形成してバンプ電極に塗布する技術としては、特許文献１に図２の断面図に示すようなフラックス塗布装置（フラックス膜形成装置）が開示されている。この装置では、フラックス４０が貯留された容器６を矢印方向に沿ってベース１に設けられている凹部３の上方に移動させた後、元の位置に戻す摺動動作を行なうことにより、該凹部３にフラックスを充填してフラックス膜４を形成している。

この装置では、フラックス容器６を往復動作させることにより、凹部３内にフラックス膜４を繰り返し形成するようになっている。図示されているような単純な形状の容器６の場合、この往復動作により内部のフラックス４０が進行方向に直交する内壁面にたまり、フラックス４０が後方に偏る現象が起こるため、フラックス膜４が不安定となって均一な厚さの膜が形成できなくなる。そこで、この装置では、この現象を解消する手段として、容器６の内部に貯留されているフラックス４０を上方から押圧する押圧部材としてブロック５Ａを備えるようにしている。

特開２００２−１７２４６０号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されているフラックス塗布装置においては、フラックス容器が移動する際に容器内部に発生するフラックスの偏りを、押圧部材で内部のフラックスを押し下げることにより防いでいるので、内部のフラックスには常に大気圧以上の圧力が加わっていることになるため、容器内のフラックスは該押圧部材により外に押し出される作用を受けていることになる。特にベース１の表面２に形成されている凹部３上を移動する時には、容器下端と凹部との隙間から押し出されるフラックスの量が増大することから、フラックスの消費量が増えてしまうという問題がある。

又、フラックス膜が不安定になる原因には、上記フラックスの偏りの他にフラックス内部に気泡が巻き込まれるという現象もある。この現象は、フラックスの粘性が高いために、容器内に充填する時に空気を巻き込んでしまうことが主な原因であるが、前記押圧部材をフラックス４０上に載せる時にも内部に空気を巻き込む可能性も大きい。特に、特許文献１では容器６が押圧部材により蓋をされているので、巻き込まれた空気がフラックス内部に留まった状態で該容器６が移動することになる。

その結果、容器６の移動に伴って内部のフラックス４０にはローリングと呼ばれる回転移動が発生し、内部の空気は気泡となってフラックスと共に移動することになる。とりわけ、大きな気泡が存在し、それがベース１の凹部３に移動した場合には、フラックス膜表面に悪影響を及ぼすために、凹部に形成されるフラックス膜は厚さが不均一な状態となってしまう。

本発明は、前記従来の問題を解決するべくなされたもので、ベースの表面に形成されている凹部に均一な厚さのフラックス膜を確実に形成することができるフラックス膜形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、表面に膜厚に相当する凹部が形成されたベースと、該ベース表面上を摺動可能な、下端が開放された容器とを備え、フラックスを収容した該容器を凹部形成位置と凹部非形成位置との間のベース表面上を往復移動させて、前記凹部にフラックス膜を形成するフラックス膜形成装置において、前記容器内を凹部側の成膜室と反対側の貯留室とに分割し、下端が該容器下端よりも上に位置する隔壁と、該成膜室内に配置され、前記容器が凹部方向へ移動する時に前記隔壁に当接し、逆方向へ移動する時に該隔壁から離隔する円柱形状の弁体と、を備えたことにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記隔壁下端部の成膜室側に傾斜面を形成するようにしてもよい。

本発明は、又、前記成膜室の両側壁に、前記弁体の両端上部にそれぞれ当接し、該弁体を水平方向に案内するガイド部を配設するようにしてもよい。

本発明によれば、下端が開放された容器内を、下端が該容器下端より上に位置する隔壁により、凹部側の成膜室と反対側の貯留室とに分割すると共に、該成膜室内に、容器を凹部方向へ移動させるときに隔壁に当接し、逆方向へ移動させるときには該隔壁から離隔する円柱形状の弁体を設けるようにしたので、貯留室にフラックスが貯留された状態で、該容器を凹部と反対方向へ移動させると、前記隔壁の下端とベース表面との間の空間を通して該フラックスを成膜室側へ供給できると共に、凹部方向へ移動させる時には、前記弁体が該隔壁との間の隙間をふさぐため、供給されたフラックスを狭い成膜室に閉じ込めることができる。従って、フラックスが一方に偏らないようにしたまま、容器を凹部上に移動させることができることから、該凹部に全体にフラックスを行きわたらせ、均一な膜を形成することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図３は、本発明に係る第１実施形態のフラックス膜形成装置の概要を示す、（Ａ）平面方向断面図、（Ｂ）縦断面図である。

本実施形態のフラックス膜形成装置は、表面２にフラックス膜４の膜厚に相当する凹部３が形成されたベース１と、該ベース表面上を摺動可能であると共に、下端が開放されたフラックス容器６と、を備えている。

即ち、この容器６の底面は、四周囲の壁部を除いた部分が開放された開口部になっており、その開口部（下端）は膜形成用の凹部３より幅が広くできている。この容器６の下端とベース表面２とは隙間なく接触可能で摺動可能になっている。従って、後に詳述するが、図中左右方向に動力を加えることにより、フラックスを収容した容器６を前記凹部３の形成位置と非形成位置との間のベース表面上を往復移動させることにより、前記凹部３にフラックス膜４を形成することができるようになっている。

本実施形態においては、前記容器６内が、移動方向に直交する方向に配設され、下端７Ａが該容器下端、即ちベース表面２より上に位置する隔壁７により、前記凹部３側の成膜室８と反対側の貯留室９とに分割されている。そして、この容器６の前記凹部３方向への移動時に前記隔壁７に当接し、逆方向移動時に該隔壁から離隔する円柱形状の弁体１０が、該成膜室８内に配置されている。

すなわち、この弁体１０は、長さが成膜室８の内部の幅より若干短く、直径がベース表面２と隔壁７の下端７Ａとの間の隙間（空間）より大きい寸法で形成されていると共に、断面が円形の円柱形状であるため、該成膜室８内のベース表面を回転しながら移動できるようになっている。

又、前記隔壁７の下端部の成膜室側には、コーナー部を切り欠いた、外側下方に傾斜した形状の傾斜面７Ｂが形成されている。なお、この容器６の上部には、フラックスの空気接触による劣化等を防止するために蓋１１が設けてある。

本実施形態においては、図４に示すように内部にフラックス４０を収容した容器６を、凹部３の上（凹部形成位置）にある図示しない状態から同図（Ａ）に矢印で示す凹部とは逆方向の成膜方向（Ａ方向）に移動させ、ベース表面２にある凹部３上を該容器６の凹部側壁部６Ａが通過すると、該壁部６Ａの下端部により凹部３の深さに応じた膜厚で、該凹部３にフラックス膜４が形成される。

図示されているように、凹部３に形成されたフラックス膜４に、ノズル１２に吸着された電子部品Ｐのバンプ電極Ｂを浸漬することにより、該電子部品Ｐへのフラックスの転写が行なわれる。

その後、電子部品Ｐの電極部Ｂに付着して消費されたフラックス分を補充するために、図４（Ｂ）に示されているように、容器６を同図（Ａ）の凹部非形成位置から凹部３の方向へ移動させる。

このような容器６の往復動作を行なう場合、弁体１０は容器６がＡ方向へ移動する時には、凹部３側の容器６の側壁６Ａに押されて移動し、容器６がＢ方向へ移動する時には、隔壁７に押されて移動する。

従って、上記図４（Ａ）のように容器６内にフラックス４０が収容されていると、該容器６がＡ方向へ移動する時には、弁体１０が側壁６Ａの方向に寄っているため、該弁体１０と隔壁７との間に隙間が生じることになり、容器６内のフラックス４０はこの隙間を通って貯留室９から成膜室８内へ移動することになる。

逆に、同図（Ｂ）のように容器６がＢ方向へ移動する時には、弁体１０は隔壁７と接して上記隙間が閉じられることになるので、成膜室８内のフラックス４１は成膜室８内に留まったまま、貯留室９内のフラックス４２とは分離されて凹部形成位置へ移動することになる。

ここで改めて、容器６内のフラックス４０が多い場合の図４（Ａ）、（Ｂ）に相当する状態を図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。

この図５（Ｂ）に示されるように容器６をＢ方向に移動させ、同図（Ｃ）のように凹部３の上方に移動させる。このように容器６が移動する時に、容器内に収容されているフラックス４０は、成膜室８内と貯留室９内に分離されると共に、ベース表面２に対し回転しながら、貯留室９内のフラックス４２は容器６の反凹部側の側壁６Ｂに押されるように移動する。このようなフラックスの回転をローリング動作と呼ぶが、フラックス４２が矢印１３で示すローリングを行なうことにより、空気を巻き込みながら回転するため、フラックス４２内部に気泡１４が発生する。

この現象は、フラックスの塊が大きいほど大きなローリングが起こり、巻き込まれる空気量も多くなるため、フラックス内に大きな気泡が発生する原因になる。又、容器６内の空間が大きい場合には、フラックス内部に発生する気泡も大きくなる。なお、図中Ｒは凹部形成位置を、Ｌは凹部非形成位置を、それぞれ表している。

上記図５（Ｃ）の状態から、同図（Ｄ）に示すように容器６をＡ方向（成膜工程）へ移動させると、発生した気泡１４はフラックス４２と共に貯留室９から成膜室８へ移動しようとするが、弁体１０が自重でベース表面２上に存在するため、気泡を含んだフラックスは矢印１５で示すように弁体１０の上に押し上げられ、同図（Ｅ）に示すように大きな気泡１４は弁体の上部に移動することになる。

この状態で、同図（Ｆ）に示すようにＢ方向（フラックス供給工程）に移動させる時には、弁体１０の作用により成膜室８にフラックス４１を留めたまま、容器６はＲ位置へ移動するが、このときは側壁６Ａと弁体１０との間には狭い領域（空間）しか存在しないので、矢印１６で示すようにローリングを小さくすることができる。そのため、弁体１０の上方に大きな気泡１４が存在したとしても凹部３まで降りてくることは無い。従って、Ｒ位置に到達した時点では、側壁６Ａと弁体１０との間には大きな気泡を含まないフラックスのみが供給されるので、成膜工程（Ａ方向）に移動する時には気泡の影響の無い、安定した均一な厚さのフラックス膜を形成することができる。

更に、隔壁７下端部の成膜室側に、該成膜室８の外側下方に傾斜した形状の傾斜面７Ｂを形成してあるので、フラックス供給工程（Ｂ方向）で移動中には、傾斜面によって弁体１０をベース表面に押し付ける作用が働く。その結果、該弁体１０が浮き上がることを防止でき、側壁６Ａと弁体１０との間の狭い領域を確実に形成することができることから、ローリング１６を小さく維持することもできる。

図６は、本発明に係る第２実施形態の特徴を示す、（Ａ）平面方向断面図、（Ｂ）縦断面図、（Ｃ）Ｙ−Ｙ断面図である。

本実施形態のフラックス膜形成装置は前記図３に示した容器６に形成されている成膜室８の幅方向の両側壁に、弁体１０の両端上部にそれぞれ当接し、該弁体１０を水平方向（移動方向）に案内するガイド部１２（１２Ａ、１２Ｂ）を配設したものに相当し、それ以外の構成は実質的に前記第１実施形態と同一である。

使用しているフラックスの粘度が高い場合、成膜室８へ侵入してくるフラックス４１の圧力により弁体１０が自重に抗して持ち上げられ、気泡を含んだフラックスが弁体１０の下へ入ってしまう恐れがある。

そこで、この第２実施形態においては、容器６内の成膜室８の両側壁に弁体１０の両端上部がそれぞれ当接するガイド部１２Ａ、１２Ｂを段差部として設けることにより、弁体１０の上方向への移動を拘束するようにしたので、容器６の往復移動に伴い、該弁体１０は第１実施形態と同様に側壁６Ａと隔壁７との間を水平方向に移動するが、その際図７に示すようにガイド部１２により浮き上がりが防止できるようになっている。

参考のために、隔壁７で仕切らない容器６を使用する場合について、図８を用いて説明すると、容器６内にはフラックス４０の偏りが発生し、凹部３にはフラックスが補充されない範囲が存在することになるため、フラックス膜４には厚さが不均一になる領域が発生することになる。前記特許文献１では、この偏りを押圧部材によって防いでいるが、前述した如く、フラックスの消費量の増大等の弊害を伴う上に、該押圧部材によって容器に蓋をしても、気泡の発生を防止することはできない。

通常、成膜工程での凹部３へのフラックスの補充や容器外部への流出を考慮すると、容器６はある程度のフラックス量を収容できる容積が必要である。容器内全体のフラックスが一つの塊となってローリング動作を行なうと、フラックス内に巻き込む空気の量が多くなり、大きな気泡ができてしまう。大きい気泡はフラックス膜へ悪影響を及ぼし、フラックス膜が不安定（厚さが不均一）になる。

そこで、容器６自体の容積を小さくしてローリング径を小さくし、大きな気泡の発生を防ぐ対応が考えられるが、その場合は容器内へのフラックスの補給を頻繁に行なわなくてはならないという不都合が生じることになる。

これに対して前記実施形態によれば、以下のような効果が得られる。

（１）容器６内を隔壁で仕切り、容積の小さな成膜室８を形成し、成膜室８内に円柱形状の弁体１０を設け、フラックス供給工程において、隔壁７の下端７Ａとベース表面２との間の空間を含む隙間を弁体１０で塞ぐことができるので、容器６内のフラックス残量が少なくなったとしても、フラックス膜形成に必要とされる量のフラックスを成膜室８に供給することができることから、安定したフラックス膜を形成することができる。

（２）成膜室８に水平移動する円柱形状の弁体１０を設け、貯留室９から成膜室８へ移動するフラックスは弁体の上に押し上げられるようにしたので、貯留室９内でフラックスのローリングにより大きな気泡を巻き込んだとしても、成膜室８に侵入した気泡は弁体の上方に押し上げることができることから、成膜工程でフラックス膜を形成する際には、気泡の影響が無い安定したフラックス膜を形成することができる。

（３）容器６内を隔壁７で仕切り、隔壁下端部の成膜室側に傾斜面７Ｂを形成したので、フラックス供給工程で容器６が移動する時に弁体１０がベース表面２から浮き上がることを防止でき、その結果成膜室８内では小さなローリングを維持することができることから、大きな気泡の巻き込みを防止することができ、成膜工程において気泡の影響の無い安定したフラックス膜４を形成することができる。

（４）容器６内の成膜室８に、円柱形状の弁体１０を水平方向に案内するガイド部１２を設けたので、フラックスの粘度の高低にかかわらず弁体１０をベース表面上を移動させることができるので、貯留室９内でフラックスのローリングにより大きな気泡を巻き込んだとしても、成膜室８に侵入した気泡を弁体の上方に押し上げることができるため、成膜工程でフラックス膜を形成する際に気泡の影響の無い安定したフラックス膜を形成することができる。

なお、前記実施形態では、ガイド部１２を成膜室の両側壁に段差部として設けた場合を示したが、側壁より内側に別部材で設けるようにしてもよい。

電子部品のバンプ電極へのフラックス塗布工程を説明する工程図 従来のフラックス膜形成装置の一例について特徴を示す要部断面図 本発明に係る第１実施形態のフラックス膜形成装置の概要を示す断面図 第１実施形態の作用を示す要部縦断面図 第１実施形態の作用を示す他の要部縦断面図 本発明に係る第２実施形態のフラックス膜形成装置の概要を示す断面図 第２実施形態の作用を示す要部縦断面図 参考例のフラックス膜形成装置を示す縦断面図

符号の説明

１…ベース
２…ベース表面
３…凹部
４…フラックス膜
６…容器
７…隔壁
７Ａ…隔壁下端
７Ｂ…傾斜面
８…成膜室
９…貯留室
１０…弁体
１１…蓋
１２（１２Ａ、１２Ｂ）…ガイド部
４０、４１、４２…フラックス

Claims (3)

1. 表面に膜厚に相当する凹部が形成されたベースと、該ベース表面上を摺動可能な、下端が開放された容器とを備え、フラックスを収容した該容器を凹部形成位置と凹部非形成位置との間のベース表面上を往復移動させて、前記凹部にフラックス膜を形成するフラックス膜形成装置において、
   前記容器内を凹部側の成膜室と反対側の貯留室とに分割し、下端が該容器下端よりも上に位置する隔壁と、
   該成膜室内に配置され、前記容器が凹部方向へ移動する時に前記隔壁に当接し、逆方向へ移動する時に該隔壁から離隔する円柱形状の弁体と、を備えたことを特徴とするフラックス膜形成装置。
2. 前記隔壁下端部の成膜室側に傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１に記載のフラックス膜形成装置。
3. 前記成膜室の両側壁に、前記弁体の両端上部にそれぞれ当接し、該弁体を水平方向に案内するガイド部を配設したことを特徴とする請求項１に記載のフラックス膜形成装置。

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