JP2010050268A - ボール配列マスク及びボール配列マスク支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
メタルマスクの周囲を中空の枠に伸縮性あるシートを介して貼り付けることにより、各辺に同等の張力を付与するとともに、メタルマスクの角部に突出部材を取り付けて外方斜め方向に張力を付与することにより、メタルマスクの平面精度を高くしたボール配列マスクとする。

【解決手段】
本発明は、ボール配列マスクに次の手段を採用する。
第１に、被搭載物の上方に配置され、微小ボールの挿入される貫通孔が形成されたメタルマスクの周囲を中空の枠に伸縮性あるシートを介して貼り付ける。
第２に、第１の手段とともに、メタルマスクの角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材を取り付ける。

【選択図】 図１

Description

本発明は、ボール配列マスク及びボール配列マスク支持装置に関するもので、主として微小ボールの収容されたボールカップが、所定パターンにボールが挿入される貫通孔が設けられた配列マスク上を相対移動することにより、微小ボールを配列する装置において利用されるボール配列マスク及びボール配列マスク支持装置に主眼をおいて開発されたものである。

搭載対象物であるウエハ上に所定の配列パターンで形成された各電極に、半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置は、半田ボールの微小化、ウエハ等の搭載対象製品の大型化により、１回に搭載する半田ボール数が増大した。このような状況において、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させるため、フラックスが印刷されたウエハ上にボール配列マスクを設け、ボール配列マスク上をボールカップが移動し、直接ウエハの電極上に半田ボールを落とし込む装置が提供されていた。

この種の半田ボール搭載装置として、特許文献１に示すように、被搭載物を囲むように配置したベース部材を設け、該ベース部材（バックアッププレート）の上端部にボール配列マスクを張力をかけて当接させて保持することにより、ボール配列マスクの平面精度を高くする技術が提示されてきた。この場合の張力付与手段は、メタルマスクの角部に保持用ブロック部材を取り付けて、その保持用ブロック部材を外方に引っ張ることによるものであった。

しかし、この手段はメタルマスクの角部を引っ張ることによるので、メタルマスクは四角形であれば、メタルマスクに対し、斜め外方への張力がかかり、角部付近で十分な張力が付与されるが、各辺の中央部では不十分な張力しか付与されない場合が生じてしまうことがあった。またメタルマスクは非常に薄いニッケルなどの金属でできているため、マスク支持装置への着脱などの作業の際に、持ち方によってはメタルマスクが屈折したり、メタルマスクの鋭利な辺部で指に切り傷を負ったりする危険があり、取り扱いにくいものであった。

特開２００７−３２４４０４号公開特許公報

本発明は、上記難点を解消すべく、メタルマスクの周囲を中空の枠にシートを介して張力を付加して貼り付けることにより、各辺に同等の張力を付与するとともに、メタルマスクの角部に突出部材を取り付けて、被搭載物を囲む当接部材に向けてメタルマスクを押しつけるように外方斜め方向に引っ張ることにより、メタルマスクの平面精度を高くすることができるようにすることを課題とする。

第１の発明は、上記課題を解決するため、ボール配列マスクに次の手段を採用する。
第１に、被搭載物の上方に配置され、微小ボールの挿入される貫通孔が形成されたメタルマスクの周囲を中空の枠に伸縮性あるシートを介して貼り付ける。
第２に、第１の手段とともに、メタルマスクの角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材を取り付ける。

第２の発明は、第１の発明であるボール配列マスクを被搭載物の上方に支持するボール配列マスク支持装置に次の手段を採用する。
第１に、被搭載物を囲むように配置される当接部材を設ける。
第２に、該ボール配列マスクを当接部材に対して押しつけるようにわずかに下向きで、且つ、該ボール配列マスクを外側に引っ張る張力付与手段を設ける。

第１の発明は、メタルマスクの周囲を中空の枠に伸縮性あるシートを介して貼り付けた上、更に、メタルマスクの角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材を取り付けたものであるので、メタルマスクに均等な張力が付与され、ボール配列マスクの平面精度を高めることができるものとなった。

第２の発明は、第１の発明にかかるボール配列マスクを、被搭載物を囲む当接部材に対して押しつけるようにわずかに下向きで、且つ、該ボール配列マスクを外側に引っ張る張力付与手段を設けたボール配列マスク支持装置としたので、ボール配列マスクの平面精度をより向上させることができた。

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。実施例は、半田ボール搭載装置であり、半田ボール搭載装置は、搬入用のウエハ受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、及び搬出用のウエハ受渡部を有するものであるが、本発明にかかるボール配列マスク及びその支持装置は、ボール搭載部で用いられる。

本発明における微小ボールとしては、導電性ボールである半田ボールや白金ボールなどがあり、微小ボールの被搭載物としては、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、セラミックス基板などがあるが、実施例では、半田ボールとウエハを用いている。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おり、半田ボールが載置されるウエハ上の電極には予めフラックスが塗布されている。

本実施例でのボール搭載部の詳細は単独の図面としては図示されていないが、ウエハ１が載置されるウエハ載置テーブル９（図２に示される）と、半田ボール２の供給のためのボールカップ４（図１及び図３に示される）と、所定の配列パターンに半田ボール２を挿入するためのボール配列マスク３（図１乃至４に示される）と、マスク支持装置が配備されている。

尚、ウエハ載置テーブル９は昇降機構を備え、半田ボール２の配列時に、ウエハ１の半田ボール搭載面とボール配列マスク３（具体的にはメタルマスク３０）の下端面とが所定の間隔となるようにウエハ１を上昇させるようになっている。尚、ウエハ１の上面とボール配列マスク３の下端面とが、ちょうど接触するような高さにしてもよい。

ボール配列マスク３は、マスク金属部であるメタルマスク３０の周囲を中空の枠５に伸縮性あるシートである紗２２を介して貼り付けるとともに、メタルマスク３０の角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材である保持用ブロック部材１０を取り付けたものである。尚、紗２２は、ポリエステルなどからなる織布でできている。

メタルマスク３０は、非常に薄いニッケルなどの金属でできており、中央の貫通孔形成領域６に、半田ボール２が挿入され、通過可能な大きさの貫通孔８が、ウエハ１上面の電極に合わせた所定の配列パターンで形成されている。

実施例でのメタルマスク３０及び枠５は、図１及び図３に示されるように四角形に形成されいる。勿論、四角形である必要はないが、多角形であることが、張力を付加する上で適している。四角形のメタルマスク３０の周囲には紗２２が取り付けられ、紗２２は四角形の枠５に張力をかけて貼られている。従って、メタルマスク３０の貫通孔形成領域６には４つの辺部の方向から均等な張力が作用している。メタルマスク３０の四つの角部には、保持用ブロック部材１０が取り付けられている。尚、対角となる保持用ブロック部材１０は、メタルマスク３０の中央の貫通孔形成領域６を挟むように配置されている。紗２２によりメタルマスク３０は前後左右方向に張力を付与され、保持用ブロック部材１０により角部の外側斜め方向に張力を付与される。

ボール配列マスク３は、図２に示されるようにウエハ１の上面に形成される半田ボール２の搭載面の上方に適宜の間隔を介して支持されるよう配列マスク支持装置に支持されている。該配列マスク支持装置には、ウエハ載置テーブル９に載置されたウエハ１を囲むように配置される本発明における当接部材であるバックアッププレート１１と、該バックアッププレート支持部１２（図２に示される）と、ボール配列マスク３に取り付けられた保持用ブロック部材１０を外方へ引っ張る四カ所の引っ張り機構１３が設けられている。

バックアッププレート１１は、図３に示されるように中央にウエハ１より若干大きめの開口部１４を形成したプレート状の石材からなり、上面が平面精度の高い平坦面に形成されており、ウエハ載置テーブル９に載置されたウエハ１を囲むように配置され、配列マスク支持装置に支持されたボール配列マスク３の保持用ブロック部材１０の位置に対応する４つの角部には面取り部１１ａが形成されている。バックアッププレート１１は、実施例ではウエハ１の周囲を全て囲む形状の一枚の中央部中空のプレート状のものであるが、必ずしも全てを囲むものでなくともよく、且つ、一枚プレートではなく、分割構造としたものであってもよい。

該バックアッププレート１１は、上面がウエハ１の半田ボール２の搭載面よりわずかに高くなる位置にバックアッププレート支持部１２により支持されている。尚、バックアッププレート１１が、金属材料ではなく石材で形成されているため、剛性が高く、熱による変形の影響も低減させることができ、金属材料に比較して平面精度をよくすることができ、加工も容易になり、コスト低減の効果もある。

図２に示されるようにバックアッププレート１１の位置より、外方向でボール配列マスク３の四つの角部付近に各々引っ張り機構１３が、合計４個設けられている。尚、四つの角部の内他の一つの角部は基準位置として、ボール配列マスク３に形成された保持用ブロック部材１０を引っ掛け保持する保持部１９を有する引っ掛け部とし、他の三つの角部を引っ張り機構としてもよい。

引っ張り機構１３は、バックアッププレート支持部１２と同一フレーム１６に固定されたスタンド１７の上部に、アーム１８を支点７を介して回動可能に装着し、該アーム１８の上端部を保持用ブロック部材１０と係脱自在な保持部１９として形成したものであり、アーム１８の下方に連結されたエアーシリンダ２０を作動させることにより、保持部１９を、バックアッププレート１１の外方の若干下方へと移動可能とされている。従って、引っ張り機構１３の保持部１９と、保持用ブロック部材１０との係合位置は、バックアッププレート１１とほぼ同じ高さまたは若干低い高さとされている。

次に、この配列マスク支持装置にボール配列マスク３を装着する手順について説明する。先ず、紗２２により各辺に張力が付与されているメタルマスク３０をバックアッププレート１１上に載置して、メタルマスク３０の角部に存在する保持用ブロック部材１０を、引っ張り機構１３の保持部１９に係合可能にする。

その後、基準位置となる引っ張り機構１３と、その対角位置にある引っ張り機構１３のエアーシリンダ２０を作動させて、メタルマスク３０を同方向へ引っ張る。このとき引っ張り機構１３の保持部１９は、外方の若干下方へと移動するためメタルマスク３０をバックアッププレート１１に、張力をかけられた状態で押圧する。

その後、残った二つの角部に存在する引っ張り機構１３のエアーシリンダ２０を作動させ、先の張力方向と交差する方向に張力を付加することにより、ボール配列マスク３の装着が完了する。これによりメタルマスク３０の中央の貫通孔形成領域６には紗２２による張力より強力で均等な張力が４つの角部方向から作用することになる。この状態で、引っ張り機構１３の保持部１９は、バックアッププレート１１の上面より若干下方に引っ張られているので、メタルマスク３０は、張力をかけられて平面精度の高いバックアッププレート１１にしっかりと張り付くのである。

本実施例にかかるボール配列マスクを示す平面説明図 ボール配列マスク支持装置の概略正面説明図 ウエハとバックアッププレートとボール配列マスクとの関係を示す分解斜視図 ボール配列マスクの部分拡大断面説明図 ウエハとボール配列マスクとボールカップの関係を示す説明図

符号の説明

１・・・・ウエハ
２・・・・半田ボール
３・・・・配列マスク
４・・・・ボールカップ
５・・・・枠
６・・・・貫通孔形成領域
７・・・・支点
８・・・・貫通孔
９・・・・ウエハ載置テーブル
１０・・・保持用ブロック部材
１１・・・バックアッププレート
１２・・・バックアッププレート支持部
１３・・・引っ張り機構
１４・・・開口部
１６・・・フレーム
１７・・・スタンド
１８・・・アーム
１９・・・保持部
２０・・・エアーシリンダ
２２・・・紗
３０・・・メタルマスク

Claims (2)

1. 被搭載物の上方に配置され、微小ボールの挿入される貫通孔が形成されたメタルマスクの周囲を中空の枠に伸縮性あるシートを介して貼り付けるとともに、メタルマスクの角部に外方に引っ張ることが可能な突出部材を取り付けたことを特徴とするボール配列マスク。
   
2. 請求項１記載のボール配列マスクを被搭載物の上方に支持するボール配列マスク支持装置が、被搭載物を囲むように配置される当接部材と、該ボール配列マスクを当接部材に対して押しつけるようにわずかに下向きで、且つ、該ボール配列マスクを外側に引っ張る張力付与手段を設けたものであることを特徴とする配列マスク支持装置。

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