JP2012104629A - ペースト供給装置及びペースト供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板２の電極３に対応して配置された開口部１４ａを有するブロック状のマスク１４を下端に備えてマスク１４の開口部１４ａからペースト４を圧出するヘッド部１３を有し、マスク１４の開口部１４ａと基板保持部１２に保持された基板２の電極３とが上下方向に合致するように基板２とヘッド部１３とを相対移動させて基板２とヘッド部１３との位置合わせを行った後、マスク１４の開口部１４ａのＭｔよりも高さの高いペースト４（ペースト柱４ａ）が電極３上に供給されるように、ヘッド部１３からマスク１４の開口部１４ａを介してペースト４を押し出させつつ基板２とヘッド部１３とを上下に離間させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の電極にマスクの開口部を介してペーストを供給するペースト供給装置及びペースト供給方法に関するものである。

ＩＣチップに内蔵される基板やＩＣチップ等が実装されるプリント配線基板等の各種基板には複数の電極が設けられており、各電極には他の基板の電極と接合させるため或いは他の基板の電極と接合させるバンプを形成させるために半田や導電性ペースト等のペーストが供給される。このような基板の電極へのペーストの供給に用いられるペースト供給装置は、基板を保持する基板保持部、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するプレート状のマスク及び基板に接触させたマスクの開口部内にペーストを充填させるヘッド部を備えており、マスクの開口部内にペーストを充填させた状態で基板とマスクとを離間させることにより、マスクの開口部からペーストを版抜けさせて基板の電極上にペーストを転写させるようになっている。

このようなペースト供給装置にはスキージング方式のものと加圧方式のものとがあり、スキージング方式のものでは、ヘッド部がスキージを備え、基板にマスクを接触させた状態でスキージをマスク上で摺動させてマスク上のペーストを開口部内に充填させる。一方、加圧方式のものでは、ヘッド部がペーストを圧出する機構を備え、基板にマスクを接触させた状態でヘッド部をマスクに押し当て、ヘッド部からペーストを押し出してマスクの開口部内にペーストを充填させる（例えば、特許文献１）。

特開２００１−２２５４４３号公報

しかしながら、上記従来のペースト供給装置では、基板の電極に供給されるペーストの縦横のアスペクト比はマスクの厚みと開口部の開口長さによって決まっていた。このため、例えば、電極に形成されるバンプの高さを高くしたい場合など、電極に供給されるペーストのアスペクト比を大きくする必要がある場合には、従来のペーストの供給方法ではマスクの開口部の開口長さに対してマスクの厚みを厚くせざるを得ず、マスクの開口部からのペーストの版抜けが難しく、高アスペクト比のペーストを電極上に供給することが困難であるという問題点があった。

そこで本発明では、従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のペースト供給装置は、電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部と、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる制御を行う制御手段とを備えた。

請求項２に記載のペースト供給方法は、電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部とを備えたペースト供給装置によるペースト供給方法であって、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行う工程と、基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる工程とを含む。

本発明では、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ基板とヘッド部とを上下に離間させることによって、マスクの開口部から圧出されたペーストがマスクの下方に伸長されるようになっているので、基板とヘッド部とを離間させる距離に応じて電極上に供給するペーストの高さを調節することができ、従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを電極上に供給することができる。

本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置の構成図 本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置により実行するペースト供給作業の手順を示すフローチャート （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置によってペーストが供給された基板の下面図 本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すペースト供給装置１は、基板２が備える電極３に半田や導電性ペースト等のペースト４を供給する装置であり、基台１０上には基板保持部移動機構１１を介して基板保持部１２が取り付けられている。基板保持部１２は電極３が形成された基板２を保持し、基板保持部移動機構１１を構成する水平移動機構部１１ａと垂直移動機構部１１ｂとの連動作動によって三次元的に移動される。本実施の形態では、図１中の拡大図に示すように、基板２は周辺部にのみ電極３を有するＩＣチップ用のペリフェラル型基板であるとする。

基板保持部１２の上方にはヘッド部１３が基板保持部１２に対して相対移動自在に設けられている。ヘッド部１３は、基板２の電極３に対応して配置された開口部１４ａを有するブロック状のマスク１４を下端に備えるとともに、マスク１４の開口部１４ａからペースト４を圧出するペースト圧出機構１５を備えている。

ヘッド部１３の側方には撮像視野を下方に向けたカメラ１６が設けられている。カメラ１６はヘッド部１３と一体になって移動し、基板保持部１２に保持された基板２上の位置決めマーク２ａの撮像を行う。

ペースト圧出機構１５はヘッド部１３内に形成されたペースト貯留室２０と、ペースト貯留室２０内を上下に移動する加圧板２１と、ペースト貯留室２０内で加圧板２１を下降させる加圧シリンダ２２から成る。ペースト貯留室２０内にはペースト４が貯留されており、加圧シリンダ２２によって加圧板２１がペースト貯留室２０内で下降されてペースト貯留室２０内でペースト４が加圧されると、その加圧されたペースト４がマスク１４に設けられた開口部１４ａを介してヘッド部１３の下方（マスク１４の下方）に圧出される。

図１において、基板保持部１２の（すなわち基板２の）移動動作は、ペースト供給装置１が備える制御装置３０が基板保持部移動機構１１の水平移動機構部１１ａと垂直移動機構部１１ｂの作動制御を行うことによってなされ、ヘッド部１３によるペースト４の圧出動作は、制御装置３０が加圧シリンダ２２の作動制御を行うことによってなされる。また、カメラ１６の撮像動作は制御装置３０によって制御がなされ、カメラ１６の撮像動作によって得られた画像データは制御装置３０に送信される

次に、図２に示すフローチャートを参照して、ペースト供給装置１によって基板保持部１２に保持された基板２上の電極３にペースト４を供給するペースト供給作業の実行手順を説明する。ペースト供給作業では、制御装置３０は先ず、基板保持部移動機構１１の水平移動機構部１１ａ及び垂直移動機構部１１ｂの作動制御を行ってヘッド部１３の下方に基板２を移動させ、カメラ１６で基板２上の位置決めマーク２ａの画像データを取得しつつ、基板２とヘッド部１３との位置合わせを行う。このとき、マスク１４の開口部１４ａと基板２の電極３とが上下方向に合致するようにヘッド部１３に対して基板２を移動（すなわち基板２とヘッド部１３とを相対移動）させ、基板２の上面とヘッド部１３のマスク１４の下面とを当接させて電極３がマスク１４の開口部１４ａ内に入り込む（或いは電極３の上面とマスク１４の下面とが同一の高さになる）ようにする（図３（ａ）。図２に示すステップＳＴ１の位置合わせ工程）。なお、このようにヘッド部１３に位置合わせされた状態の基板２の位置を、以下、初期位置と称する。

制御装置３０は、基板２とヘッド部１３との位置合わせを行って基板２を初期位置に位置させたら、加圧シリンダ２２の作動制御を行ってペースト貯留室２０内で加圧板２１を押し下げて（図３（ｂ）中に示す矢印Ａ）、ヘッド部１３からマスク１４の開口部１４ａを介してペースト４を押し出させつつ、垂直移動機構部１１ｂの作動制御を行って基板２をヘッド部１３に対して下方に離間（すなわち基板２とヘッド部１３とを上下に離間）させ（図３（ｂ）中に示す矢印Ｂ１）、ヘッド部１３から圧出されるペースト４がマスク１４の下方に伸長されるようにする（図３（ｂ）。図２に示すステップＳＴ２の離間工程）。

制御装置３０は、基板２とヘッド部１３とを上下に離間させたら、加圧シリンダ２２の作動制御を行い、加圧板２１の下降動作を停止させることによって、ヘッド部１３からのペースト４の押し出しを停止させる（図３（ｃ）。図２に示すステップＳＴ３のペースト押し出し停止工程）。

これにより基板２の電極３上には柱状のペースト４（以下、ペースト柱４ａと称する）が形成されるが、このペースト柱４ａの電極３の上面からの高さＨ（図３（ｃ））は、ヘッド部１３に対して基板２を離間させる距離Ｌｍ（図３（ｃ））に応じて調節することができる。

制御装置３０は、ヘッド部１３からのペースト４の押し出しを停止させたら、基板保持部移動機構１１の作動制御を行い、ヘッド部１３に対して基板２を水平面内方向に小刻みに往復相対移動させつつ基板２をヘッド部１３に対して下方に離間（すなわち基板２とヘッド部１３とを上下に離間）させることによって（図４（ａ）中に示す矢印Ｂ１及び矢印Ｃ）、マスク１４の開口部１４ａからペースト４を版抜けさせる（図４（ａ）→図４（ｂ）。図２に示すステップＳＴ４の版抜け工程）。これにより、版抜けしたペースト４は倒伏することなく安定した状態で基板２の電極３上に供給される。

上記のように、ステップＳＴ４の版抜け工程によって基板２の各電極３上にはヘッド部１３から分離したペースト柱４ａが形成されるが、ペースト４の材料の経時変化に伴う物性のばらつきに起因して版離れ時におけるペースト４（ペースト柱４ａ）のマスク１４の開口部１４ａからの抜け状態が安定しない状態では、図４（ｂ）に示すように、ペースト４の版抜け時に基板２の電極３に供給されるべきペースト４（ペースト柱４ａ）の一部がマスク１４の開口部１４ａ内に残ってしまったりマスク１４の開口部１４ａ内に残るべきペースト４の一部が電極３上のペースト４にくっついてしまったりする場合がある。このため制御装置３０は、基板２を再びヘッド部１３に対して相対的に近接（上昇）させて初期位置に位置させ（図５（ａ）中に示す矢印Ｂ２）、電極３上に供給されたペースト４（ペースト柱４ａ）の上端をマスク１４の開口部１４ａ内のペースト４の下端に接触させてからヘッド部１３に対して基板２を水平面内方向に小刻みに往復相対移動させつつ基板２とヘッド部１３とを上下に離間（下降）させる（図５（ｂ）中に示す矢印Ｂ１及び矢印Ｃ。図２に示すステップＳＴ５の近接離間工程）。これにより、版抜け時に不足又は過剰状態となった電極３上のペースト４の高さを修正して必要な高さのペースト４を基板２の電極３上に確保することができる（図５（ｂ））。

なお、ヘッド部１３に対する基板２の往復相対移動は上記の水平面内方向に代えて上下方向であってもよいし、上下方向の移動と水平面内方向の移動を組み合わせてもよい。

これにより基板２の電極３上にはペースト４（ペースト柱４ａ）が形成され、ペースト供給装置１による基板２の電極３上へのペースト供給作業が終了する（図６（ａ））。

ペースト供給作業によって電極３にペースト４が供給された基板２は図示しないリフロー炉に送られてリフロー処理がなされる。このリフロー処理によって各電極３上のペースト柱４ａは溶融してボール状のバンプＢｐとなる（図６（ｂ））。

なお、上記ペースト供給作業において、各電極３に形成されるペースト柱４ａのペースト４の高さを増大させてリフロー処理後の形成されるバンプＢｐの高さを高くしたい場合には、ステップＳＴ２の離間工程において基板２をヘッド部１３に対して離間させる距離Ｌｍを増大すればよく、バンプＢｐの幅を大きくしたい場合には、ステップＳＴ３のペースト押し出し工程（図３（ｃ））の後、加圧板２１を下降させて、ヘッド部１３から更にペースト４を圧出させるようにすればよい（図７。図中に示す矢印Ａ）。

以上説明したように、本実施の形態におけるペースト供給装置１は、電極３が形成された基板２を保持する基板保持部１２と、基板保持部１２の上方に基板保持部１２に対して相対移動自在に設けられ、基板２の電極３に対応して配置された開口部１４ａを有するブロック状のマスク１４を下端に備えてマスク１４の開口部１４ａからペースト４を圧出するヘッド部１３と、マスク１４の開口部１４ａと基板保持部１２に保持された基板２の電極３とが上下方向に合致するように基板２とヘッド部１３とを相対移動させて基板２とヘッド部１３との位置合わせを行った後、マスク１４の開口部１４ａの厚みＭｔよりも高さの高いペースト４（ペースト柱４ａ）が電極３上に供給されるように、ヘッド部１３からマスク１４の開口部１４ａを介してペースト４を押し出させつつ基板２とヘッド部１３とを上下に離間させる制御を行う制御手段（制御装置３０）を備えたものとなっている。

また、本実施の形態におけるペースト供給方法は、上記ペースト供給装置１によるペースト供給方法であり、マスク１４の開口部１４ａと基板保持部１２に保持された基板２の電極３とが上下方向に合致するように基板２とヘッド部１３とを相対移動させて基板２とヘッド部１３との位置合わせを行う工程（ステップＳＴ１の位置合わせ工程）と、基板２とヘッド部１３との位置合わせを行った後、マスク１４の開口部１４ａの厚みＭｔよりも高さの高いペースト４（ペースト柱４ａ）が電極３上に供給されるように、ヘッド部１３からマスク１４の開口部１４ａを介してペースト４を押し出させつつ基板２とヘッド部１３とを上下に離間させる工程（ステップＳＴ２の離間工程）を含むものとなっている。

本実施の形態におけるペースト供給装置１（ペースト供給方法）では、マスク１４の開口部１４ａと基板保持部１２に保持された基板２の電極３とが上下方向に合致するように基板２とヘッド部１３との位置合わせを行った後、マスク１４の開口部１４ａの厚みＭｔよりも高さの高いペースト４（ペースト柱４ａ）が電極３上に供給されるように、ヘッド部１３からマスク１４の開口部１４ａを介してペースト４を押し出させつつ基板２とヘッド部１３とを上下に離間させることによって、マスク１４の開口部１４ａから圧出されたペースト４がマスク１４の下方に伸長されるようになっているので、基板２とヘッド部１３とを離間させる距離Ｌｍに応じて電極３上に供給するペースト４（ペースト柱４ａ）の高さを調節することができ、従来のペースト４の供給方法では困難であった高アスペクト比のペースト４（ペースト柱４ａ）を電極３上に供給することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、基板２とヘッド部１３との間の相対移動を、ヘッド部１３に対して基板２を移動させることによって行う構成となっていたが、基板２に対してヘッド部１３を移動させることによって基板２とヘッド部１３との間の相対移動を行う構成としてもよい。また、上述の実施の形態では、基板２はその周囲にのみ電極３を有するペリフェラル型基板であったが、これは一例に過ぎず、基板２に対する電極３の配置は特に制限されない。また、基板２はＩＣチップ用の基板に限られず、プリント配線基板等であってもよい。

従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法を提供する。

１ ペースト供給装置
２ 基板
３ 電極
４ ペースト
１２ 基板保持部
１３ ヘッド部
１４ マスク
１４ａ 開口部
３０ 制御装置（制御手段）
Ｍｔ マスクの開口部の厚み

Claims (2)

1. 電極が形成された基板を保持する基板保持部と、
   基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部と、
   マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とするペースト供給装置。
2. 電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部とを備えたペースト供給装置によるペースト供給方法であって、
   マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行う工程と、
   基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる工程とを含むことを特徴とするペースト供給方法。

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