JP2013251571A - 改良されたボール実装装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの検査システムを制御することによるプロセス全体の速度低下や、フラックス及びボール実装プラットフォームの一方だけが働き他方が遊んでいることによる装置のサイクルタイムの増大を招くことなく、フラックス及びはんだボールを正確に集積回路用基板上に配置する。
【解決手段】はんだボールのアレイを複数の集積回路用基板に実装するための装置であって、第１の集積回路用基板を積載位置で受け取る第１プレートを備え、前記第１プレートは基板積載位置からフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動するのに適合し、前記第１プレートは、更に、前記基板積載位置から当該第１プレートがはんだボール受け取り位置に来るように１８０°回転するのに適合しており、はんだボールを前記第１プレートに実装する、ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボール・グリッド・アレイ（ball grid array）、そして、特に、ダイシング（dicing）に先立って基板上に配置されるかかるアレイにおけるはんだ製球体（ボール：ball）の配置、に関する。

ボール・グリッド・アレイは、集積回路への接続のための電極として用いられるはんだボールを受け合うアレイである。それらは、前記基板のダイシングに先立って集積回路が未だ基板内に在る間に、或いはダイシング後に配置される。

一般論として、基板は、フラックス堆積プラットフォーム（flux deposition platform）内に運び込まれ、その後、ボール実装プラットフォーム（ball mounting platform）に運ばれ、そこで、精密に位置決めされた配置でフラックス内にボールが実装される。

はんだボール配置機は、はんだボールが基板への最終的な相互接続を形成するエリアアレイ・パッケージ（area array package）基板内にボールを取り付けるために採用される。はんだボール配置機は、基板上へのフラックスの堆積と、それに続く基板上へのはんだボールの配置という、２つの主要な行程（プロセス：process）を行う。フラックスは、より良好な接続性と結合性のためにはんだパッド（pad）上の酸化物を除去するために、また、はんだボールを溶融させて結合を完結するために基板がリフロー炉（reflow oven）に送られる前にはんだボールを適所に保持するために、用いられる。

或る方法においては、フラックス処理領域およびはんだボール処理領域は連続して配置され、それにより、基板はフラックス処理領域内を通過し、フラックスがアレイに適用される。それに続いて、基板はボール実装プラットフォームに送られ、それにより、ボールロボット（ball robot）が、はんだボールを精密なベンチマーク（benchmark）に配置する。その後、基板は、ボール実装装置を通過し、続いて、ダイシングのために送られる。

この設備に対して、基板の位置および方位を見出し、フラックス及びはんだボールの両方を正確に配置するために、各プラットフォーム上での基板の視準映像（フィジューシャル・ビジョン：fiducial vision）が撮られる。

しかしながら、この方法の欠点は、２つの別々のプラットフォーム上の基板の２つの別々の視準映像の組（セット：set）を撮ることが必要であることである。このことは、ボール実装ステーションでの隘路（ボトルネック：bottle neck）を悪化させることになる。というのは、ボールを配置するための装置であるボールピック・ヘッド（ball pick head）は、まず初めに、ボールを配置するために用いられる空洞（キャビティ：cavity）でボールが無いものが無いように、ヘッドが十分にボールを積載しているかどうかを決定し、その後に、全てのボールがヘッドから置かれ、ヘッド内に引っ掛かってアレイに移動していないボールを有する特定のキャビティが無いことをチェックしなければならないからである。この２つの検査システムはボール実装装置を通じて基板の流れを制御しており、従って、このプロセス全体の速度を落とすことになる。

或る異なる設備では、基板が装置内へ挿通されるように、フラックス及びボール実装領域が互いに平行に配置されており、フラックス位置決めヘッドとボールピック・ヘッドは、基板を一方のステーションから次のステーションへ移動させる必要無しに、基板にアクセス（access）するように配置される。この方法では、基板の方位および位置が正確であることを確かなものとする基板の視準映像は、一度だけ撮ればよく、フラックス領域とボール領域とで別々に撮る必要はない。従って、この理由で、従来に比して速いプロセスになる。しかしながら、フラックス又はボールヘッドによって一度に唯一つのプラットフォームだけが働き、何れか一方は遊んでいる点が、上記設備の限界である。従って、今度は唯一つの実装プラットフォームである点がボトルネックであるので、視準映像チェックを唯１回としたことによる利益は毀損され、装置のサイクルタイム（cycle time）の増大を招くことになる。

また、プロセスの他の一面において、フラックス溜まり（フラックスプール：flux pool）は、一般に、直線スライド（slide）上に取り付けられ、プレート（plate）上に堆積したフラックスの供給部にわたって前方および後方へ移動するように配置された、一対の走査型フラックス供給装置（スイーピング・フラックス・アプリケータ：sweeping flux applicator）を備えている。このフラックス・アプリケータは、走査（スイーピング：sweeping）動作中、フラックス供給装置の高さによって制御されるように、所定厚さでフラックスの層を形成する。走査（スイーピング）動作は、速度制御モータによって駆動され、しばしば一対の空圧アクチュエータを含んでいる。

走査中、一方のフラックス供給装置は、フラックスプールから固定した高さでより低い位置にあって所定のフラックス厚さを形成する。プレート上のフラックスの厚さは、基板に対して制御された量のフラックスを与えるフラックス具によって受け取られるフラックスの量を制御する。フラックスプールが十分な供給量を有することを確かなものとする手段として、フラックスプール内のフラックスのレベル（level）を測定するセンサがあり、該センサは、下限に達するとフラックス補充器（リフィラー：refiller）を稼働して新しいフラックスをフラックスプール内に追加させる。

フラックス・リフィラーは、典型的には、外部エアの供給を受ける注入器を備えており、該注入器は、そのシリンダを加圧してフラックスをフラックスプール内に注入する。

一方、フラックスプール内にフラックスを注入するために、注入器の使用を含む類似した構造を有する数多くの典型的な工業分野で知られた変形物がある。従って、これらは、必ずしも注入器の全ての内容物が完全に取り除かれ得るわけではない点において、注入器に一般的な問題に遭遇することになる。フラックスのスラグ（slug）又は残りカス（tailing）が注入器のノズルに先立つ出口チャンバ内に残る。この残留したフラックスは、部分的に外部環境に露出するかも知れず、従って、注入器の次回の使用に汚染を引き起こし得る。更に、フラックスは粘性がある一方、なおノズルから滴下することができ、従って、ノズル内に残留した残りカスは滴下し、フラックスプールの周縁要素上にフラックスを配置させるかも知れない。従って、フラックスプールの外側の領域に接したフラックスが、更に汚染を引き起こすかも知れず、もし、不用意にフラックスプールに添加されれば、フラックスプール全体に汚染を引き起こす。

このことは、また、基板にまで広がる２次汚染をもたらすかも知れず、はんだボールが取り付けられる基板の全バッチの汚染を引き起こす。

更なる一面においては、一旦フラックスが基板に適用されると、はんだボールは、更なる処理のためにフラックスに取り付けられてしまう。基板上へのはんだボールの配置は、非常に精密な配置を要し、非常に厳しい許容差になる。

川下側の製造目的のために、はんだボールのような小さな単体（ユニット：unit）を配置するバッチプロセス（batch process）用に所定の配列（アレイ：array）を確立する手段として、型板（テンプレート：template）が用いられる。

はんだボールを厳しく範囲が制限されたアレイ内に配置するという時間の掛かる作業は、前記アレイ内へのユニットの配設を自動化することによって、負担が緩和され得る作業の一つである。かかる方法の一つは、アレイの重力作用による配置のために、テンプレート内にはんだボールを注ぐことを伴う。この方法は、極めて精度が低いということになるであろう。前記方法の他のものは、はんだボールの貯留器とアレイとの間の間隙（ギャップ：gap）を予め定められた値に維持することを通じてアレイとのより精密な対応関係を維持するために、前記テンプレートを横切ってのはんだボールの貯留器の走査（スイーピング：sweeping）を伴っている。この非常に精密なギャップを維持することは、出力におけるより高い品質と、はんだボールのアレイ内への誤配置による廃却の低減とを導くものであった。

このアプローチ（approach）での困難な点は、ギャップを維持するのに要求される許容差の水準（レベル：level）である。ギャップを計測するための基準を確立し、はんだボールをアレイに分配するために要する機械的なシステムを確立することが必要である。テンプレート下に横たわるベースプレート、或いは、ボールを分配するために貯留器が取り付けられる直線状のスライダ（リニアスライダ：linear slider）は、前記基準を確立するのに論理にかなった場所である。精密さは、装置の製造コストを高める高度な機械加工を必要とする。更に、要求される精度を維持するためには、リニアスライダの不十分な直線性やベースプレートの反りは回避されなければならない。

前記ギャップに対する高い精度の維持がなければ、特に、テンプレートが３００ｍｍ×９０ｍｍの平面領域を有するアレイを必要とするときには、はんだボールを正確に分配することは極めて困難である。かかる領域全体にわたって求められる平面度は、装置に対する著しく高い製造コストをもたらす。

更に、たとえ機械加工が非常に厳しい許容差に維持されたとしても、テンプレートを含む様々の構成要素の取付にも高い品質が求められることになる。

従って、第１の面においては、本発明は、はんだボールのアレイを複数の集積回路用基板に実装する方法であって、第１の基板を積載位置の第１プレートに供給するステップと、前記第１プレートをフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動させるステップと、前記第１の基板上にフラックスを供給するステップと、前記プレートを積載位置へ戻すステップと、前記第１プレートがはんだボール受け取り位置に来るように、当該第１プレートを１８０°回転させるステップと、はんだボールを前記第１プレートに実装するステップと、を備えることを特徴とする方法を提供している。

第２の面においては、本発明は、はんだボールのアレイを複数の集積回路用基板に実装するための装置であって、第１の基板を積載位置で受け取る第１プレートを備え、前記第１プレートは基板積載位置からフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動するのに適合し、前記第１プレートは、更に、前記基板積載位置から当該第１プレートがはんだボール受け取り位置に来るように１８０°回転するのに適合しており、はんだボールを前記第１プレートに実装する、ことを特徴とする装置を提供している。

第３の面においては、本発明は、第１アクチュエータが往復動作で第２アクチュエータを移動させるように配置されている、第１及び第２のアクチュエータと、回転固定具を中心にして回転し、前記第２アクチュエータが第１端部を往復動作で移動させるために配置されるように、前記第２アクチュエータに対して第１端部で回転可能に取り付けられた、回転リンクと、を備え、前記回転リンクは、前記第１端部に近接して取り付けられたコンベア・マウンティングを有している、ことを特徴とする回転コンベヤ・アッセンブリを提供している。

第４の面においては、本発明は、はんだボールを受け合うテンプレートと、複数のはんだボールを収容する貯留器ハウジングであって、前記テンプレート上方を移動し前記はんだボールを当該テンプレート内に分配するように配置された貯留器ハウジングと、前記テンプレートと貯留器ハウジングとの間に流体インタフェイスを設ける流体インタフェイス装置と、を備えていることを特徴とするテンプレート・アッセンブリを提供している。

第５の面においては、本発明は、フラックスプールへフラックスを供給する供給装置であって、フラックス収容チャンバと、該収容チャンバ内に収容されたフラックスに圧力を加える第１圧力源と、出口チャンバと、圧力下で前記収容チャンバから前記出口チャンバを通って当該ノズルを出て行く、ノズルと、を備え、前記出口チャンバは、当該出口チャンバ内のフラックスに圧力を加える第２の圧力源を備えている、ことを特徴とする供給装置を手供している。

第６の面においては、本発明は、ピックアップ・ヘッドをはんだボール定置装置に取り付けるアダプタ・プレート・アッセンブリであって、アダプタ・プレートは、中央穴部を有するプレートと、前記はんだボール定置装置内の対応する凹所と弾性係合するために前記プレート周縁部に配設された複数の弾性的に押し下げ可能な突起部と、前記ピックアップ・ヘッドからの突起部に対応するように配置された前記プレートの第１面上の複数の位置決め孔と、前記ピックアップ・ヘッドに解除可能に係合するための係合部と、を備えることを特徴とするアダプタ・プレート・アッセンブリを提供している。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の平面図である。 本発明の一実施形態に係るボール実装装置の平面図である。 図１Ｂのボール実装装置の詳細図である。 図２のボール実装装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るボール位置決めプロセスについてのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るフラックス堆積プロセスについてのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るボール実装プロセスについてのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係る、複数の基板にはんだボールを実装するプロセスにおけるツイン・コンベアの一連の平面図の一部である。 本発明の一実施形態に係るロータリ・コンベア・アッセンブリの平面図である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 図８のロータリ・コンベアの動作についての一連の平面図の一部である。 本発明の更なる一実施形態に係るはんだボール準備モジュールの斜視図である。 図１０Ａのはんだボール準備モジュールの逆方向からの斜視図である。 図１０Ａのはんだボール準備モジュールの下方からの斜視図である。 本発明の更なる一実施形態に係るはんだボール貯留器の様々な図の一部である。 本発明の更なる一実施形態に係るはんだボール貯留器の様々な図の一部である。 本発明の更なる一実施形態に係るはんだボール貯留器の様々な図の一部である。 本発明の更なる一実施形態に係るアダプタ・プレートの斜視図の一つである。 本発明の更なる一実施形態に係るアダプタ・プレートの斜視図の一つである。 本発明の更なる一実施形態に係るアダプタ・プレートの斜視図の一つである。 本発明の更なる一実施形態に係るアダプタ・プレートの斜視図の一つである。 従来技術のフラックス・リフィラーの操作を示す正面図である。 本発明の更なる一実施形態に係るフラックス・リフィラーの縦断面図である。

本発明の可能な配置構造を図示している添付図面について本発明を更に説明することは好都合であろう。本発明の他の配置構造も可能であり、従って、添付図面の特殊性が、本発明の前述の記載の一般性に取って代わるものとして理解されるべきではない。

図１は、ボール実装装置５，該ボール実装装置５の直ぐ下流側の環流及び洗浄機１０，収集機（コレクター：collector）１５及びマガジン荷降ろし機（マガジン・アンローダ：magazine unloader）２０を備えた、基板処理装置１の全体像を示している。前記基板処理装置は、基板、特に、ボール・グリッド・アレイ（ball grid array：ＢＧＡ）を有する集積回路（ＩＣ）を備えた基板、を処理するのに用いられるもので、それにより、はんだボールが集積回路に実装されて前記アレイを形成する。

本発明は前記ボール実装装置５に関し、その一実施形態が図１Ｂ，２及び３に示されている。ボール実装装置５の上流側の端末には、マガジン積載機（マガジン・ローダ：magazine loader）２５が在る。プロセス全体の明瞭さのために図示されていないが、前記ローダ２５は、典型的には、上側ステージ（stage），下側ステージ，マガジン・クランプ（magazine clamp）及びプッシャー（pusher）を備えている。前記上側ステージは、はんだボールの実装に先立って、基板が装填されたマガジン又はカセットが挿入される場所である。ころ(ローラ:roller）及び誘導モータ（induction motor）によって駆動されるゴム（ラバー：rubber）製ベルトが、積載されたマガジンを前記マガジン・クランプの方に向かって移動させる。マガジン・クランプは、マガジンを取り上げ、最初の基板を投入コンベア（input conveyor）４０に対して割り出しする。

マガジン・クランプが各基板を投入コンベア４０に対して割り出しすると、個々の基板が同時に投入コンベア４０内に押し出される。全ての基板が押し出されてしまうと、マガジン・クランプは空のマガジンを下側ステージに置き、そこで、空のマガジンは作業者（オペレータ：operator）によって取り除かれる。

前記投入コンベア４０は、一対のガイドレール４１Ａ，４１Ｂ，誘導モータによって駆動される駆動ベルト，入口側ローラ（inlet roller），清掃用のブラシ及びバキューム・モジュール（cleaning brush & vacuum module），方位チェック用のセンサ及び基板プッシャーを備えており、これら全ては、フラックス及びボール実装区域を通って基板を移動させるために協働する。

初期セットアップ（setup）中、製品レシピ（recipe）に識別符号が書き込まれている基板の幅に適応するために、フィードバック機能を備えたステッパ・モータ（stepper motor）によって、ガイドレール４１Ａ，４１Ｂの幅が調節される。入口側ローラは、駆動ベルトでもって、各基板をマガジンからレール４１Ａ，４１Ｂ内へ送り、このレール上で、基板をストッパ（stopper）に到達するまで前方へ搬送する。ストッパ箇所での基板の存在をセンサが検出し、それにより、方位チェック用のセンサが、この位置での基板の正確な向きをチェックする。

前記ストッパは、エアシリンダ（air cylinder）によって上下に駆動され、基板の移動を、選択的に、許容または阻止する。また、基板を清掃するために、投入コンベア４０に沿って、清掃用のブラシ及びバキューム・モジュールが在る。

基板が下流側へ送られる準備ができると、投入コンベア４０がフラックス／ボール実装区域３０の方に向かって動き、自身と該区域３０内に位置するＲ−Ｙツインコンベア（Twin Conveyor）６５との間隙を閉じる。ローディングが起こると、Ｒ−Ｙツインコンベア６５の回転との干渉を回避するために、初期の間隙は必要である。

ストッパが引っ込められることでプロセスが継続し、基板は、フラックス用ロボット４５の近くにあるＲ−Ｙツインコンベア６５の一方内へ、当該Ｒ−Ｙツインコンベア６５のストッパに到達するまで、基板プッシャによって押し込まれる。基板プッシャの水平Ｘ動作は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって駆動され、上下動作はエアシリンダによって駆動される。

視準映像部（フィジューシャル・ビジョン：fiducial vision）は、２つの個々のＸ−Ｙスライダ上に搭載された２台のカメラ，光学式レンズ及び照明具を備えている。基板の位置決め穴と位置決めピンとの間に未だ何等かの自由な活動があるように、基板が搭載されると、前記視準映像部は、ツインコンベア６５内での基板の実際の位置を記録する。機械システムは、今現在の位置に基づいて、初期配設位置に対し、自動的にオフセット（offset）を与える。このことは、基板上へのフラックス及びはんだのより堅実な配置を与える。

本実施形態では、Ｒ−Ｙロボット及びツインコンベア６５は、２つのリニアスライダ（linear slide）８０，８５，回転可能なツインコンベア７０，７５，回転リンク機構６７，基板プッシャ，基板リフタ（lifter）及び頂板を備えている。ツインコンベア７０，７５は、２つのサーボモータ（servo motor）によって駆動される２つのリニアスライダ８０，８５上に別々に搭載されており、前記ツインコンベア７０，７５は、互いに独立してＹ方向に移動することができ、また、サーボモータによって駆動される回転リンク機構の使用により、一緒に回転することもできる。

本実施形態に係る装置によって実行されるプロセスは、図６のフローチャート及び図７Ａから図７Ｊの一連の平面図に示されている。各コンベア上には、１組のコンベア・プッシャがある。新たな基板２３５が装填されると、コンベア・プッシャは、基板の位置決め穴が頂板の位置決めピンと符合するように配置されたストップ位置を備えたストッパとして働く。前記コンベア・プッシャは、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって駆動される。

基板リフタによって基板が頂板上に位置するまで持ち上げられると、コンベア・プッシャは、プッシュ位置へ復帰する。頂板は、基板を精密に位置決めする２つの位置決めピンを有している。この代わりに、頂板を用いることなく、真空を利用して、基板がリフタによって保持されてもよい。前記視準映像部は、今現在の基板の位置を記録する。次に、フラックスを基板上に堆積させるために、コンベア２３６がフラックス用ロボットの位置２４５へ動く。

フラックスの使用は、より良好な接続性と接合のために、はんだパッド（pad）上の酸化物を除去し、また、はんだボールを溶融させて接合を完成するためにリフロー炉（reflow oven）に送られる前に、はんだボールを適所に保持する。

フラックスが堆積され、コンベアが中央位置に戻った後、ツインコンベアが１８０度回転し、フラックスを伴ったコンベアをボール用ロボット２５０の近くに持ち来す。ボール用ロボットは、その後、はんだボールをはんだパッド上に定置し、フラックスによって所定位置に保持させる。

ボールが定置されると、ツインコンベアの他方のコンベアに新たな基板２４２が載せられ、フラックス用ロボット２４５によってフラックスが置かれる。その後、コンベアが中央位置に戻り、ツインコンベアが再び１８０度回転し、はんだボールを備えた基板を伴ったコンベアを、投入コンベア及び実装後検査用コンベアに整列するように持ち来す。

その後、実装後検査用コンベアは、左方へ移動して自身とツインコンベアとの間の間隙を閉じる。コンベア・プッシャは、基板を実装後検査用コンベア内へ押し出すと共に、投入コンベアで基板プッシャによって投入コンベア内に押された新たな基板を停止させる。引き続いてコンベアに載せられた基板に対して、全てのプロセスが繰り返される。

図５は、フラックス堆積方法についての流れを示している。フラックスプールは、リニアスライダに搭載された一対の走査型フラックス供給装置（スイーピング・フラックス・アプリケータ）を備えている。該フラックス供給装置は、その高さを設定することによって所定厚さを有するフラックスの層を形成する。走査（スイーピング）動作１５０は速度制御モータを用いることによって駆動され、上下動作は一対のエアシリンダによって駆動される。スイーピング動作１５０中、一方のフラックス供給装置は、フラックスプールから所定高さの下降位置にあり、或る厚さのフラックスの層を形成する。このフラックス厚さは、フラックス・ツール（Flux Tool）によるフラックスの採取（ピックアップ：pick up）１５５の量、従って、基板１６０上へのフラックスの供給量を制御する。

フラックス用ロボットは、Ｘ及びＺスライダと、Ｘ方向およびＺ方向に移動する２つのサーボモータによって駆動されるＸ及びＺスライダ上に搭載されるフラックス処理ヘッドと、を備えている。該フラックス処理ヘッドは、基板についてのシータ（theta）誤差を補償するために水平面内で回転可能であり、やはり、サーボモータによって駆動される。前記フラックス用ロボットは、安定した作動のために移動式構台（ガントリー：gantry）上に搭載されると共に、フラックスツールを運ぶフラックス処理ヘッドを備えている。前記フラックスツールは、フラックスプールからフラックスを採取し、Ｒ−Ｙツインコンベア内に保持された基板のはんだパッド上に前記フラックスを堆積させるものである。

フラックスツールの配列のパターンは、基板上のはんだパッドの配列のパターンに対応している。フラックスツールは、他の基板製品に転換するために、また、洗浄および保守（メインテナンス：maintenance）のために、容易に取り外すことができる。フラックスツールは、基板のあらゆる反りを補償するために、また、全てのピンがはんだパッドに接してフラックスをはんだパッドに転移させるようにするために、引き込み可能なピンを備えている。引き込み式の機構は、ばね（スプリング：spring）か又はスポンジタイプの材料を用いることによって働く。

図４のフローチャートに示されるように、ボールプールは、速度制御モータによって駆動されるリニアスライダ上に搭載されたはんだボール容器と、ボール補充モジュールとを備えている。ボールプール・モジュールは、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって駆動されＹ方向に移動し得るスライダ上に搭載されている。このことは、Ｙ方向においてボールテンプレートをボール吸引ツールに揃えるように、微細な調節を可能にする。前記はんだボール容器は開かれたベースを有しており、そこで、はんだボールがボール用テンプレートと接する（ステップ１１０）。ボール用テンプレートは、基板内のはんだパッドと同様の配列にパターン化された真空の開口部を有している。

ボール用テンプレートの真空に保たれた開口部は、ボール吸引ツールによって採取される（ステップ１１５）はんだボールを保持する。前記ボールテンプレートは、異なる基板製品に転換するために、容易に取り外すことができる。ボール補充モジュールは、はんだボール用の貯留区画室を有し、オペレータの手を煩わすことなく、延長作業のためにはんだボールをボール容器へ供給する。

ボール用ロボット５０は、Ｘ及びＺスライダと、Ｘ方向およびＺ方向に移動する２つのサーボモータによって駆動されるＸ及びＺスライダ上に搭載されるボール処理ヘッドと、を備えている。該ボール処理ヘッドは、基板およびボール用テンプレートについてのシータ（theta）誤差を補償するために水平面内で回転可能であり、サーボモータによって駆動される。前記ボール用ロボットは、安定した作動のために移動式構台（ガントリー：gantry）上に搭載されると共に、ボール吸引ツールを運ぶボール処理ヘッドを支持し、基板内のはんだパッドと同様の配列にパターン化された真空の開口部を有している。

ボール吸引ツールは、他の基板製品に転換するために容易に取り外すことができる。前記ボール吸引ツールは、ボールプールから真空によってはんだボールを採取し（ステップ１１５）、紛失ボール検査部１２０へ移動し、Ｒ−Ｙツインコンベア内に保持された基板のはんだパッド上にはんだボールを最終的に定置する（ステップ１２５）。

基板上にはんだボールを定置（ステップ１２５）した後、ボール処理ヘッドは吸引ツールを固着ボール（スタックボール：stuck ball）検査部１３５へ運ぶ。紛失ボール検査部１２０及び固着ボール検査部１３５は共に、はんだボールの採取および定置の経路にあり、このことは、検査のサイクルタイムを短くしている。

紛失ボール検査部は、赤外線放射器と赤外線レシーバ（receiver）とを備えている。赤外線放射器はボール処理ヘッドに取り付けられる一方、赤外線レシーバは、ボールプールからＲ−Ｙコンベアへのボール処理ヘッドの経路内に取り付けられている。この代わりに、赤外線レシーバをボール処理ヘッドに取り付ける一方、赤外線放射器を、ボールプールからＲ−Ｙコンベアへのボール処理ヘッドの経路内に取り付けるようにしてもよい。

ボール処理ヘッドがボールプール上のボール用テンプレートからはんだボールを採取した後、はんだボールは赤外線放射器またはレシーバを通過する。もし、紛失ボールがなければ、赤外線は真空に保たれた開口部を通過することはなく、赤外線レシーバは正常な電圧を記録し、装置のシステムは紛失ボール検査に合格したことを示す。もし、紛失ボールがあれば、赤外線は真空に保たれた開口部を通過し、赤外線レシーバはより高い電圧を記録し、装置のシステムは紛失ボールが検知されたことを示す。そして、システムは、はんだボールを採取し直す前に、はんだボールを投げ降ろし、固着ボールを検査する。もし、採取し直した後に、なお紛失ボールがある場合には、装置のシステムはオペレータの助けを促す。

固着ボール検査部は、Ｒ−Ｙコンベアからボールプールへのボール処理ヘッドの経路内に水平に取り付けられた一対のレーザ放射器およびレーザレシーバを備えている。ボール吸引ツールが基板上にはんだボールを置いた後、ボール処理ヘッドは所定高さでレーザビームを通過させて吸引ツールを運ぶ。もし、吸引ツールに固着（スティック：stick）したはんだボールがあれば、レーザビームが部分的に遮断され、レーザレシーバの読みはより弱いレーザビーム強度を示し、ボール吸引ツールに固着したボールが検知された旨の信号を出力する。

吸引ツールは、固着したはんだボールをダンプ容器（dump bin）１４０内に投げ落とすことを試み、吸引ツールを再検査する。もし、固着したボールがなお検出された場合には、装置のシステムは停止しオペレータの助けを促す。もし、吸引ツールに固着したボールがない場合には、レーザレシーバの読みには変化が無く、装置のシステムは固着ボール検査に合格したことを示す。

実装後検査３１（ＡＭＩ：After Mount Inspection）は、据え付け台に取り付けられた、低角のリング光１００を有するカメラ１０５を備えている。前記カメラは、ライン（line）走査カメラであり、進行中に対象物の画像を捕らえ、対象物の位置がリニア・エンコーダによって映像システムにフィードバックされる。ライン走査カメラは、大きな画像を一時に捕捉でき、そのことは、大きな対象物を撮像するのに数ショット（shot）を要する通常の面走査カメラに比べて遙かに速い、という利点を有している。前記カメラは、低角のリング光が点灯した状態でカメラの下方を基板が移動する間、リニア・エンコーダによって基板の位置を走査するときに、基板の画像を捕らえる。映像検査は、紛失したボール，余分のボール，ボールの直径，ボールのピッチ及びボールとパッドとの距離をチェックする。

実装後検査コンベアは、駆動ベルトを備えた一対のガイドレール，基板リフタ、及び速度制御モータによって駆動されるリニアスライドに取り付けられたプロセス頂板を備えている。前記ガイドレールの幅は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって調節されるのであるが、初期セットアップ中に製品レシピに識別符号が書き込まれている基板の幅に対応している。基板がＲ−ＹコンベアからＡＭＩ３１コンベアへ押し込まれる前に、ＡＭＩコンベアは、左方へ移動して自身のＲ−Ｙツインコンベアとの間の隙間を閉じる。この隙間は、Ｒ−Ｙツインコンベアの回転動作との干渉を回避するために必要とされる。

ＡＭＩコンベア上では、頂板上に配置された基板リフタにより基板が持ち上げられる。頂板は、画像を捕らえるためのライン走査カメラの下方を移動する。頂板は、カメラが画像を捕らえている間、基板の位置をフィードバックするリニア・エンコーダに結合されている。映像を捕らえた後、コンベア上で基板が降下させられ、駆動ベルトが、基板を多重レーン分配装置（Multi Lane Distributor）に向かって下流側へ移動させる。

多重レーン分配装置は、駆動ベルトを備えた一対のガイドレールと、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって駆動されるリニアスライドに取り付けられた基板プッシャとを備えている。前記ガイドレールの幅は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって調節されるのであるが、初期セットアップ中に製品レシピに識別符号が書き込まれている基板の幅に対応している。映像検査の後、合格した基板はリフロー炉に向かって下流側へ送られ、一方、不合格の基板は不合格品モジュール（Reject Module）３２に送られる。

リフロー炉は、基板を炉の加熱ゾーン及び冷却ゾーンの異なるゾーンにわたって運搬する、速度の遅い幅広の金属チェーンのコンベアを備えている。多重レーン分配装置は、コンベア上位置が異なるレーンに基板を割り付けることによって、リフロー炉の幅広コンベア上に基板を行き渡らせる。典型的には、リフロー炉のコンベア上に基板を均等に行き渡らせるために、基板の幅に応じて、３つから５つのレーンが用いられる。その後、不合格の基板は、作業者がやり直し作業を行うために、不合格品モジュール３２に送られる。

装置およびプロセスに付け加えられ得る追加的な特徴は、以下のものを含んでいる。
・はんだボールを溶融させてはんだパッドへの結合を完結させるリフロー炉；
・基板を洗浄および乾燥させてフラックス及び何らかの汚染物質を除去する洗浄装置；
・ネスリング・コンベア（Nestling Conveyor），多重レーン統合装置，荷降ろし用コンベア，緩衝（バッファ：buffer）用の容器およびマガジン取り扱い装置を備えた荷降ろし装置（オフローダ：Off loader）。

前記ネスリング・コンベアは、基板幅に応じて３つから５つのレーン内に一対のローラを備えている。基板は、洗浄装置から前記ローラのレーン内に入って行く。基板は、多重レーン統合装置が当該レーンに割り付けられ、基板が搬送されることを許容するようにストッパが低下させられるまで、各レーン内でストッパによって停止させられる。

多重レーン統合装置は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって駆動されるリニア・スライド上に取り付けられると共に、駆動ベルトを備えた一対のガイドレールを備えている。このガイドレールの幅は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって調節可能であり、初期セットアップ中に製品レシピに識別符号が書き込まれている基板の幅に対応している。多重レーン統合装置は、個々のレーンに割り付けることにより、ネスリング・コンベアの異なるレーンから基板を受け取る。

基板を受け取った後、基板は荷降ろし用コンベアに割り付けられ、基板が荷降ろし用コンベアへ搬送されることを許容するようにストッパが低下させられる。

バッファ用容器は、空のマガジンが無いとき、又はマガジン取り扱い装置で失敗（エラー：error）が生じたときに、基板を収集するために、金属製の皿（トレイ：tray）を備えている。バッファ用容器の目的は、リフロー炉のコンベア及び洗浄装置が連続して基板をネスリング・コンベアへ送給するときに、ネスリング・コンベアでの混雑を回避することである。

荷降ろし用コンベアは、駆動ベルトを備えた一対のガイドレールと、基板荷降ろし用のプッシャとを備えている。ガイドレールの幅は、フィードバック機能を備えたステッパ・モータによって調節可能であり、初期セットアップ中に製品レシピに識別符号が書き込まれている基板の幅に対応している。荷降ろし用コンベアは、多重レーン統合装置から基板を受け取り、その基板を荷降ろし用プッシャによってマガジンの方へ送る。

マガジン荷降ろし装置は、上側ステージと下側ステージとマガジン・クランプとを備えている。上側ステージは、空のマガジン又はカセットが挿入される所である。ローラとモータによって駆動されるゴム製のベルトが、空のマガジンをマガジン・クランプの方に向かって移動させる。該マガジン・クランプは、マガジンをピックアップし、荷降ろし用コンベアの第１の基板用溝部を割り出す。

荷降ろし用プッシャは、マガジン内の第１の基板用溝部内に基板を押し込む。マガジン・クランプは、次の基板用溝部を割り出す。このプロセスは、マガジンが一杯になるまで繰り返される。マガジンが一杯になると、マガジン・クランプが一杯になったマガジンを下側ステージに移動させ、そこで、一杯になったマガジンがオペレータによって取り出される。

図８及び図９Ａから図９Ｇまでを参照すれば、平行移動と回転の組み合わせを通じて選択的に物体を移動させる回転コンベア２６０が示されている。回転コンベア２６０は、以上に説明した装置および方法に適用可能であるが、本発明のはんだボール装置とは異なる用途の範囲にも適用可能である。この意味において、装置は、前述の装置および方法とは切り離して説明される。それでも、本発明のこの一側面に係る回転コンベア２６０は前述のコンベア６５の要求を満たすものであることが、当業者に理解されよう。

図８は、回転コンベヤ組立体（アッセンブリ：assembly）全体の半分を示し、他の半分については明瞭化のために省略している。以下の議論は、アッセンブリ２６０全体の有効性をもたらすために協働する第２の半分にも当てはまることが、理解されよう。

本実施形態に係る回転コンベヤ・アッセンブリ２６０は、固定点３３０を中心にして回転する回転リンク２７０を備えている。更に、回転リンク２７０は、その上にコンベア・マウンティング３１０が配置されているスライド２８０を有している。アッセンブリ２６０がはんだボール実装装置および方法に適用される場合には、前記コンベア・マウンティングは、基板を受け取り移送するのに適合している。そうでない場合には、コンベア・マウンティング３１０は、企図された使用に応じた他の物体の係合のために適用することができる。

前記コンベア・マウンティング３１０は、スライド２８０の第１端部２９０に近接して配置されており、また、Ｙ軸に沿って整列させられたアクチュエータ３６０のブラケット４００との、回転コンベヤの係合部にも近接している。コンベア・マウンティング３１０の中心点３２０は、それを通じて回転リンク２７０の動作が説明され得る浮動点を形成している。特に、以下に説明するように、本実施形態では、浮動点３２０の動きは、円形の経路３３５を規定している。本発明の範囲内に入る配置構造では、経路３３５が所望の用途に応じて異なる形状の範囲を規定するかも知れないことが、理解されよう。

今一つの組のスライドの反対側の端部３００に配置され得る、順に同様のアクチュエータ（不図示）と係合する、同一のコンベア・マウンティングは図示されていない。

Ｙ−アクチュエータ３６０は、ネジ構造によって回転リンク２７０を偏らせ、それにより、ベース板３８０内のボールネジ３７０が、Ｙ−アクチュエータ３６０によって回転させられる。回転リンク２７０が取り付けられているブラケットは、対応するネジ構造を介してボールネジと係合している。ブラケット４００の回転を阻止することにより、Ｙ−アクチュエータ３６０による発動がボールネジを回転駆動し、順にブラケットの直線動作をもたらす。ブラケット４００の回転リンク２７０との回転的な取付は、その結果として、少なくとも部分的にリンク２７０の回転を導く。

前記アッセンブリ２６０は、ベース板３８０に取り付けられたＸ−アクチュエータ３４０を更に備えている。ベース板３８０は、Ｙ−アクチュエータ３６０と同様に、ガイド３８５Ａ，３８５Ｂに沿って移動自在である。ベース板３８０は、Ｙ−アクチュエータ３６０がブラケット４００に取り付けられているのと同様のやり方で、すなわちボールネジ３５０によって、Ｘ−アクチュエータ３４０及びガイド３８５Ａ，３８５Ｂに取り付けられている。従って、Ｘ−アクチュエータ３４０による発動は、ベース板３８０及びＹ−アクチュエータ３６０のガイド３８５Ａ，３８５Ｂに沿った直線運動を生じさせる。それ故に、Ｘ−アクチュエータ３４０は、ベース板３８０及びＹ−アクチュエータ３６０を偏らせることを通じて、回転リンク２７０の動作に影響を及ぼすことになる。

図９Ａから図９Ｇは、回転コンベヤ・アッセンブリ２６０の一連の動作を示している。図８と同様に、コンベア２６０の他の半分は明瞭化のために図示省略されている。

コンベア・マウンティング３１０が、この場合、Ｙ軸に沿って下方に指向させられている、第１位置で、プロセスが始まる。ブラケット４００は、Ｙ−アクチュエータ３６０によりＹ軸に沿って完全に引き出された位置に位置させられている。ベース板３８０は、Ｘ−アクチュエータ３４０によって、その企図された経路の左方位置に位置させられ、スライド２８０はＹ軸と平行になっている。スライド２８０は、引っ込められてコンベア・マウンティング３１０を前述の第１位置に維持している。

図９Ｂは、Ｘ−アクチュエータ３４０及びＹ−アクチュエータ３６０を偏らせることに続く、構成要素の位置の変化を示している。Ｘ−アクチュエータ３４０がベース板３８０を部分的に引き込み、Ｙ−アクチュエータ３６０がブラケットを部分的に引き込んでいる。このことは、回転リンク２７０を、この場合、約４５°回転させる。スライドは引き込まれた位置に止まっており、従って、コンベア・マウンティング３１０は円形経路３３５に従うことになる。

アクチュエータ３４０，３６０によって更に偏らせると、回転リンク２７０は９０°に回転する（図９Ｃ参照）。Ｘ−アクチュエータ３４０の方向を逆転させることにより、ベース板３８０は引き出される一方、同時に、Ｙ−アクチュエータ３６０を引っ込める。この結果、コンベア・マウンティング３１０はまず１３５°まで回転し（図９Ｄ参照）、そして、その後に１８０°まで回転し（図９Ｅ参照）、コンベア・マウンティング３１０はＹ軸に沿って指向させられる。

この位置で、アクチュエータ３４０，３６０が固定される。その後、コンベア・マウンティング３１０を前述のステップにおいて追従される円形経路３３５の外側へ移動させるために、スライド２８０が連続して引き出される（図９Ｆ，図９Ｇ参照）。ここで、コンベア・マウンティング３１０は、回転コンベア・アッセンブリ２６０から隔離されたステーションへ物体を引き渡すことができ、或いは、その代わりに、実装期間中に物体が処理をされること、若しくは更なる物体を受け取ることを許容する。

上記のプロセスが行われている間、反対側のコンベア・マウンティング（不図示）は、物体を逆向きで同様に移動させることが、理解されよう。その結果、回転コンベア・アッセンブリは、とりわけ隘路（ボトルネック）を低減せしめるという効果をもって、同時に２つの物体の処理を制御する。

アクチュエータによる引き出し及び引っ込めの割合および程度は、コンベア・マウンティングによって追従される経路を制御する。従って、これらの割合および動作の変化は、長円形の経路，長方形の経路、或いはシヌソイド（sinusoid）に従う経路の一つを含む、異なる形状の経路を規定することができることが、理解されよう。

更に、アクチュエータが、リードネジ，ボールネジ，サーボモータ若しくはリニア・エンコーダを備えたリニアモータで駆動されるベルト機構の何れかであってもよいことが、理解されよう。

また更に、本実施形態においては、通常の３つの代わりに２つのアクチュエータを用いる機構が、３つの自由度（Ｘ，Ｙ，θ）でもって作動することが、理解されよう。

図１０Ａから図１０Ｃは、本発明の一実施形態に係るはんだボール準備モジュール５０５を示している。このモジュールは、ブラケット５１６によってハウジング５１８内に取り付けられたはんだボール用テンプレート５１５を備えている。はんだボール用テンプレートは、凹所５１７内に所定の配列構造で保持するためのはんだボール貯留器５１０から、多数のはんだボールを受け取るのに適合している。

はんだボール貯留器５１０には、はんだボール用テンプレート５１５がテンプレート５１５に沿ったＸ軸に沿って長手方向に走査（スイープ：sweep）５１２するときに、前記はんだボール用テンプレート５１５へはんだボールを分配するために、はんだボールが装填される空洞部５０７がある。はんだボール貯留器５１０は、特に、前記空洞部５０７を包含する貯留器ハウジング５２５を備えている。

はんだボール貯留器５１０は、テンプレート５１５とはんだボール貯留器５１０との間の流体インタフェイス（fluid interface）に沿って支持されるように配設されている。前記流体インタフェイスは、圧縮空気を受け入れる入口部５２０を実質的に備えた流体インタフェイス装置によって創り出される。これは、はんだボール貯留器５１０をテンプレート５１５から所定のエアギャップ（air gap）によって分離するために、テンプレートの走行面５１９に対して持ちこたえるエアコラム（air column：図１１Ａ参照）を介して連通している。好ましい実施形態では、このエアギャップは、０．３ｍｍのオーダ（order）であるかも知れないが、とにかく、はんだボール貯留器５１０によって分配されるはんだボールの大きさに依存して定められる。従って、前記ギャップは、５０ミクロンの小ささであるかも知れず、はんだボールの直径に応じて最適のギャップを定めることができる当業者によって確立されることができる。

はんだボール貯留器５１０は、速度制御モータ５５０によって制御されるプーリ・ベルト構造を使用することにより、長手方向にスイープ５１２するように配置されている。このように、流体インタフェイスが所定のギャップを維持する一方、スイーピング５１２効果を達成するための動作が、速度制御モータによってリニアスライド５７０に沿って達成される。

更に、テンプレート５１５は、ハウジング５１８とテンプレート５１５との間に取り付けられたリードネジ５６５と連繋したステッパモータ５４０を操作することにより、はんだボール・ピックアップヘッド（不図示）に対して相対的に横方向（Ｙ軸方向）へ移動することができる。従って、更に精細な調整を提供するために、ステッパモータは、この配置構造の利用を通じて精細な動作を行わせることができる。テンプレート５１５を固定するようにブラケット５１６を設けたことの利点は、テンプレート５１５が装置５０５から容易に取り外せることをもたらしている。従って、装置５０５は、異なるタイプの基板に合うように装置内に取付可能な異なるテンプレートを有するように、単にテンプレート５１５を取り替えるだけで、異なる基板の範囲に対しても使用することができる。

前記テンプレート５１５の特徴は、テンプレートの反対側の端部に端部区域（ゾーン：zone）５３４を付け加えており、貯留器５１０の「走行」はテンプレート５１５だけでなく前記端部ゾーン５３４も含んでいることである。このことは、はんだボールの分配の範囲が維持され、貯留器５１０が走行の終端に近付くときに貯留器５１０の減速および加速によって損なわれることがないことを確かなものとすることを含めて、数多くの利点をもたらす。走行の全長の中央部分に配列（アレイ：array）５１７を有することによって、はんだボールの分配からは隔離された如何なる加速問題があっても、前記端部ゾーン５３４を設けたことにより、全長に対して分配の割合を一定にすることができる。また、長期間にわたる使用の後にはテンプレートの歪みのために、テンプレート５１５は、端末プレート５１５の平面度と完全には合わなくなるかも知れない。端末プレート５３５上での貯留器５１０の走行を最小にすることにより、はんだボール及び貯留器ハウジング５２５の損傷が低減される。

装置５０５は、テンプレート５１５の取り外しを許容するように、その上に貯留器５１０が位置することができる、前記端末プレート５３５を更に備えている。このように、貯留器は、メインテナンス若しくは上述のようにテンプレートの交換を許容するために、装置稼働の終端に、端末プレートまで移動するだけである。

図１１Ａから図１１Ｃを参照すれば、はんだボール貯留器のハウジング５２５が、明瞭化のために種々の構成要素を取り除いた状態で示されている。図から分かるように、貯留器ハウジング５２５は空洞部５０７を包含しており、テンプレート５１５に沿ったスイーピング動作５１２中は、はんだボールが貯留器を介して直接にテンプレート上へ通過し、テンプレート５１５の凹所５１７内に正確に配列（アレイ）を形成する。

本発明に係る流体インタフェイス装置は、ここでは、貯留器ハウジング５２５内の経路（チャンネル：channel）へのエア入口部によって具現化されており、下方に指向しテンプレートの走行面５１９上に向かうエアコラム５８０を通って出て行く。それに続いて、流れを制御するために凹所５８１内に収容されたエアコラム５８０を通るエアの流れを調節することにより、ギャップが調節される。

エアギャップが計測される基準は、テンプレート５１５の走行面５１９からである。貯留器ハウジング５２５と表面５１９との間に何らの物理的な接触も無いので、表面５１９の実際の表面調製は、エアギャップのメインテナンスにとって何ら重要ではない。これは、モジュール５０５全体の何れかの部分と接することによりテンプレートを横切って走行するハウジング５２５を有するシステムと、対照的である。ギャップを維持するのに要する装置の機械加工は、所要の品質を達成するために求められるギャップに与えられる、特に高度な公差のものでなければならない。機械加工におけるこのような高度な公差は、本発明に係る構造に対しては必要ではない。というのは、貯留器ハウジング５２５とテンプレート５１５との間に接触がないからである。このために、リニアスライド及びモジュールのハウジング５１８は同様に、標準的な公差に製作することができ、その結果、装置の製造コストを著しく低減する。

本発明の更なる実施形態では、エア圧力が変動し或いはそれに続いてアレイが完成する場合に、貯留器ハウジング５２５の下面５９０に段部５８５が配設されている。エア圧力が取り除かれると、貯留器ハウジング５２５は、落下して、テンプレートの走行面５１９と接触することになる。下面５９０上の段部５８５は、従って、はんだボール・アレイ５１７の直ぐ上方に、前記下面５９０の当該部分との間に間隙を維持する。そして、また、この好ましい実施形態では、はんだボール・アレイ５１７への汚染もしくは損傷（ダメージ：damage）を防止するために、更なる安全策が講じられている。例えばオペレータが貯留器ハウジング５２５に触れて、エアギャップを維持するエア圧力に打ち勝つことなどにより、はんだボール貯留器５１０が干渉することとなり、貯留器ハウジング５２５ははんだボール・アレイ５１７内へ押し込まれることができず、偶発的な損傷を防止する。

前記流体インタフェイスを設けることの更なる利点は、装置のメインテナンスの低減と商業的な寿命の延長とを含んでいる。接触面が無いことにより、つまり、貯留器ハウジング５２５がテンプレート５１５から清浄を維持することにより、通常の環境下では高度な公差を要しより速く磨耗することになる表面が、実際、磨耗することがない。

図１１Ａに示されたエアコラム５８０は、複数の開口が配置された溝部５８１として表されている。溝部５８１は、テンプレートの走行面５１９に対応するように、下面５９０の対向する端部に配置されている。しかしながら、この溝部５８１は、流体インタフェイスを維持するために求められる空気の流れに応じて、異なった構造にて表現されるかも知れないことが、理解されよう。従って、図１１Ａは、溝部に対応した開口を備える２つの伸長した溝部を示しているが、当業者によって理解され得るように、他の多くの構造も本発明の範囲に含まれる。

図１２及び図１３は、はんだボール及びフラックス・ピックアップヘッドを含む様々な装置の取付を容易にするもので、はんだボール定置機（不図示）へ取り付けるためのアダプタ・プレートを示している。取付具は、単一の工業規格が無く、製造業者によって異なる。本実施形態に係るアダプタ・プレート（adaptor plate）は、色々な製造業者の装置の取付を容易化することにより、工業規格が無いことの問題を解消するものである。特に、図１２Ａ及び図１２Ｂは、確実な取付だけでなく容易に装着する多様な特徴を与えるはんだボール・ピックアップと共に用いることを企図している。特に、アダプタ・プレート６０５は、中央穴部６１５を有するアルミニウム製の本体部６１０を備えている。本体部６１０には、様々な装置から突起が挿入され得る位置決め孔６３０が設定されている。各位置決め孔６３０内には、容易に取り替えることができる鋼製のブッシング（bushing）６３５が在り、異なる製造業者からの突起はかなり変化することになる。とにかく、鋼製のブッシング６３５は、個々のブッシングに対して異なる寸法または形状の突起に適応できるように、広範な仕様にわたって製造することができる。ブッシングは、アルミニウム製本体部６１０に比して高い耐摩損抵抗をもたらすために、鋼製である。更に、ブッシングは交換可能で比較的廉価であるので、異なる製造業者の装置に適応するためか、或いは過度に磨耗した備品を取り替えるために、鋼製ブッシングを取り替える一方、製造費用が比較的嵩むアルミニウム製本体部６１０は無傷のままである。更に、工具ロック部（tool lock）６５０は取り替えることができ、特定の製造業者の仕様に適応する必要がある。従って、工具ロック部６５０は、できるだけ広範な製造上の連繋に適合するように選定される。更に、工具ロック部６５０は、他の標準的な装置と取り替えることができ、各々の種類に対して新たな本体部６１０を製造するという過剰なコストを伴うことなく、アダプタ・プレート６０５の適用可能性を広げている。

正確な配置を確かなものとするために、本体部６１０も、所要の装置内の特定の凹部に挿入されるべき位置決めピン６４０を有している。圧入装置６２０のような弾性係合部はバネ付勢された突起部６２５を有しており、この突起部は、関連した装置に圧入するのに用いられ、また、時間の掛かるネジ結合を用いることなく、確実かつ正確に、その位置に保持されるのに用いられる。アダプタ・プレート６０５が、圧入部６２０を用いて装置内に確実に取り付けられる一方、バネ付勢された突起部６２５は、工具ロック部６５０又は鋼製ブッシング６３５の取り替えと同様に、迅速に取り外され、交換されるか、若しくは変更されることができるようにする。

図１２Ａ及び図１２Ｂに示されたアダプタ・プレート６０５は、真空供給部を設けることが求められ、従って、アルミニウム製本体部６１０は、アダプタ・プレートの一面に真空入口部６５５を組み込んでいる。この真空入口部は、複数の真空用孔部６４５を介して真空の供給を受け入れるものである。本実施形態では、アダプタ・プレート６０５の内部溝（不図示）と反対側の面に等配状に設けられた８つの真空用孔部６４５が在る。前記内部溝は、真空用孔部６４５と真空源６５５とを連通状態に維持するものである。このように、簡単な圧入によって、アダプタ・プレート６０５をはんだボール・ピックアップに嵌合し、それに装着された適切な装置に取り付けることができる。

この構造は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるフラックス・ピックアップにも等しく適用可能であり、そこにも、鋼製ブッシング６３５を備えた位置決め孔６３０が存在している。更に、様々な装置への取付のために、位置決めピン６４０及び工具ロック部６５０も在る。更にまた、バネ付勢された突起部６２５を備えた類似の弾性部分６３０に、圧入装置の利点が与えられている。

フラックス・ピックアップには真空源は必要ないので、アダプタ・プレート６６５は、はんだボール・ピックアップのアダプタ・プレート６０５の真空源の特徴は組み込まれていない。しかしながら、フラックス・ピックアップのアダプタ・プレート６６５の本体部６８０は、はんだボール・ピックアップのアダプタ・プレート６０５の本体部６１０内の空洞部６６０に類似した空洞部６８５を本体部６８０内に組み込んでいる。この用途では真空源の要求が無いので、空洞部６８５はより大きくでき、従って、アダプタ・プレート６０５の重量を低減している。

図１４は、プレート７２２上のフラックス・プール７４０にフラックス７１０が供給されている構造を示している。フラックス供給装置７３５が設定高さに低下させられ、プレート７２２上のフラックスプール７４０を横切ってスイープ７４５し、フラックスプール７４０を収集と基板への供給のために既知の厚さまで平滑にする。このことは、典型的には、フラックス７１０を閉じ込めチャンバ内に有する注射器（シリンジ：syringe）７００によって達成される。エア圧力によって下方に押し付けられるプランジャ７１５を介して、フラックス７１０に圧力７２０が加えられる。その結果、フラックス７１０は、出口チャンバ７０５内に押し込まれ、ノズル７２５を通って出て行き、こうして、フラックス７３０をフラックス・プール７４０に供給する。圧力７２０が除去された後に、なおも出口チャンバ７０５内に残り重力の作用を受けるフラックスは、非制御状態で滴下し、例えばフラックス供給装置７３５などの様々な構成要素上に滴下するフラックス７５０による汚染を招くという、困難性が生じる。この汚染は、次のフラックス・プールに移る可能性があり、その後、基板に移るかも知れず、はんだボールの装着中に、著しい製品の無駄を招くことになる。フラックスは粘着性であるので、はんだボールの正確な配置に影響を及ぼす異物を誘引し得る。また、もし、フラックスが、はんだボール・ピックアップヘッド上、又ははんだボール貯留器上に偶発的に堆積した場合には、フラックスで汚染されたはんだボールが、接触するあらゆる表面にくっつくので、装置全体の作動が影響を受けることになる。図１５は、出口チャンバ７０５内へ直接にエア圧力を注入する第２の圧力源７５５を導入することによる問題の解決法を示している。入口部７５５を通じてのエアの注入は、制御された環境下で、過剰なフラックスをノズルから例えば廃棄物容器内などに吹き出し、或いは、入口部７５５を通じての圧力が十分に制御可能である場合には、残留しているフラックスを空にしてフラックス・プール７４０内に移送する。その結果、フラックス７６０の最低部は入口部７５５の上方となり、出口チャンバは実質的にきれいになり７６５、フラックスが制御されずに滴下することが無くなる。従って、入口部７５５を介して第２の圧力源を付け加えることは、制御されないフラックスの滴下による汚染に伴う重要な問題を回避するものである。

本発明は、ボール・グリッド・アレイ、特に、ダイシングに先立って基板上に配置されるかかるアレイにおけるはんだ製ボールの配置に関するボール実装装置および方法として、有効に利用することができる。

１ 基板処理装置
５ ボール実装装置
１０ 洗浄機
１５ 収集機
２０ マガジン荷降ろし機
３０ フラックス／ボール実装区域
４０ 投入コンベア
４１Ａ，４１Ｂ ガイドレール
４５，２４５ フラックス用ロボット
５０，２５０ ボール用ロボット
６５ Ｒ−Ｙツインコンベア
６７ 回転リンク機構
７０，７５ ツインコンベア
８０，８５ リニアスライダ
１００ 低角リング光
１０５ カメラ
２３５ 基板
２６０ 回転コンベア
２７０ 回転リンク
２８０ スライド
３１０ コンベア・マウンティング
３２０ 中心点
３３０ 固定点
３４０ Ｘ−アクチュエータ
３５０，３７０ ボールネジ
３５５ 円形経路
３６０ Ｙ−アクチュエータ
３８０ ベース板
３８５Ａ，３８５Ｂ ガイド
４００ ブラケット
５０５ はんだボール準備モジュール
５１０ はんだボール貯留器
５１５ テンプレート
５２５ 貯留器ハウジング
５３４ 端部ゾーン
５３５ 端末プレート
５４０ ステッパモータ
５４６ プーリ・ベルト構造
５５０ 速度制御モータ
６０５，６６５ アダプタ・プレート
６１０ 本体部
６１５ 中央穴部
６２０ 圧入装置
６２５ 突起部
６３０ 位置決め孔
６３５ ブッシング
６４０ 位置決めピン
６４５ 真空用孔部
６５０ 工具ロック部
６５５ 真空入口部
６６０，６８５ 空洞部
６８０ 本体部

Claims (45)

1. はんだボールのアレイを複数の集積回路用基板に実装する方法であって、
   第１の基板を積載位置の第１プレートに供給するステップと、
   前記第１プレートをフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動させるステップと、
   前記第１の基板上にフラックスを供給するステップと、
   前記プレートを積載位置へ戻すステップと、
   前記第１プレートがはんだボール受け取り位置に来るように、当該第１プレートを１８０°回転させるステップと、
   はんだボールを前記第１プレートに実装するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記回転ステップは、前記第１プレートと共に第２プレートを同時に回転させて、第１プレートがはんだボール受け取り位置にあり、前記第２プレートは積載位置にあるようにするステップを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２プレートが積載位置にある間に、第２の基板を前記第２プレートに供給するステップと、
   前記第２プレートをフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動させるステップと、
   前記第２の基板上にフラックスを供給するステップと、
   前記第２プレートを積載位置へ戻すステップと、
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第２プレートと第１プレートとを同時に回転させて、第２プレートがはんだボール受け取り位置にあり、前記第１プレートは積載位置に戻るようにするステップと、
   はんだボールを前記第２プレートに実装するステップと、
   前記第１プレートから前記第１の基板を取り外すスッテプと、
   を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記第１プレートが積載位置にある間に、第３の基板を前記第１プレートに供給するステップと、
   前記第１プレートをフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動させるステップと、
   前記第３の基板上にフラックスを供給するステップと、
   前記第１プレートを積載位置へ戻すステップと、
   前記第１プレートと第２プレートとを同時に回転させて、第１プレートがはんだボール受け取り位置にあり、前記第２プレートは積載位置に戻るようにするステップと、
   はんだボールを前記第１プレートに実装するステップと、
   前記第２プレートから前記第２の基板を取り外すスッテプと、
   を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記フラックスを供給するステップは、
   所定高さの面を横切ってフラックス供給装置を走査させるステップと、
   前記表面にフラックス用テンプレートを押圧して、前記テンプレート上のフラックスを採取するステップと、
   前記基板上に前記フラックス用テンプレートを配置するステップと、
   その結果として、前記テンプレートによって定まるパターンでフラックスを前記基板上に供給するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項１から５の何れか一に記載の方法。
7. はんだボールを前記基板上に実装するステップは、
   ボール用テンプレートを横切ってはんだボールを走査させるステップと、
   前記はんだボールを、基板上で要求される方位に適合する方位において、前記ボール用テンプレートの真空に保たれた開口部内に位置決めするステップと、
   ボール吸引ツールを前記テンプレート付近に持ち来すステップと、
   前記テンプレートの前記開口部からはんだボールを取り除くステップと、
   前記はんだボールを、前記テンプレートの方位と同様の方位において、前記ボール吸引ツールの開口内に係合させるステップと、
   前記ボール吸引ツールをはんだボールと共に前記基板付近に持ち来すステップと、
   前記はんだボールを所定の方位において前記基板に実装するステップと、
   を備えることを特徴とする請求項１から６の何れか一に記載の方法。
8. 前記はんだボールを前記ボール吸引ツールと係合させた後、該ボール吸引ツールを前記基板付近に持ち来すに先立って、あらゆる開口について、対応するはんだボールが紛失しているかどうかを調べるために前記ボール吸引ツールを検査するステップ、を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記はんだボールを前記基板に実装した後に、あらゆる開口について、対応するはんだボールをなお保持しているかどうかを調べるために前記ボール吸引ツールを検査するステップ、を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. はんだボールのアレイを複数の集積回路用基板に実装するための装置であって、
    第１の基板を積載位置で受け取る第１プレートを備え、
    前記第１プレートは基板積載位置からフラックス受け取り位置に向けて横方向へ移動するのに適合し、
    前記第１プレートは、更に、前記基板積載位置から当該第１プレートがはんだボール受け取り位置に来るように１８０°回転するのに適合しており、
    はんだボールを前記第１プレートに実装する、
    ことを特徴とする装置。
11. 前記第１プレートがはんだボール受け取り位置にあり、第２プレートは積載位置にあるように、前記第１プレートと共に同時に回転可能な第２プレート、を更に有している、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記フラックス受け取り位置は、
    所定高さの面を横切って走査するフラックス供給装置と、
    前記表面を押圧するフラックス用テンプレートであって、前記テンプレート上のフラックスを採取し、当該テンプレートによって定まるパターンで前記フラックスを前記基板に適用するフラックス用テンプレートと、
    を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記はんだボール受け取り位置は、
    基板上で要求される方位に適合する方位に真空に保たれた開口部を有するボール用テンプレートであって、前記開口がはんだボールを受容するのに適合している、ボール用テンプレートと、
    当該ボール吸引ツールが前記はんだボールを前記ボール用テンプレートの所定の方位において前記基板に実装することができるように、前記テンプレート付近に持ち来されるボール吸引ツールと、
    を有することを特徴とする請求項１０から１２の何れか一に記載の装置。
14. 第１アクチュエータが往復動作で第２アクチュエータを移動させるように配置されている、第１及び第２のアクチュエータと、
    回転固定具を中心にして回転し、前記第２アクチュエータが第１端部を往復動作で移動させるために配置されるように、前記第２アクチュエータに対して第１端部で回転可能に取り付けられた、回転リンクと、を備え、
    前記回転リンクは、前記第１端部に近接して取り付けられたコンベア・マウンティングを有している、
    ことを特徴とする回転コンベヤ・アッセンブリ。
15. 前記回転リンクは、前記コンベア・マウンティングが前記回転固定具に関して相対的な直線運動を許容するようにスライドを更に有している、ことを特徴とする請求項１４に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
16. 前記第１及び第２のアクチュエータは、前記コンベア・マウンティングが円形の経路を辿ることができるように、相互作用するように配置されている、ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
17. 前記コンベア・マウンティングが辿る円形の経路は、第１ポイントと、該第１ポイントに直径方向に対向する第２ポイントとを有している、ことを特徴とする請求項１６に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
18. 前記スライドは、前記第２ポイントから第３ポイントまで、前記前記コンベア・マウンティングを直径方向に延長して配置されている、ことを特徴とする請求項１５から１７の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
19. 前記スライドは、前記第１ポイントから第４ポイントまで、前記前記コンベア・マウンティングを直径方向に延長して配置されている、ことを特徴とする請求項１５から１８の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
20. 前記第１端部は、ブラケットを介して、前記第２アクチュエータと直接に係合して該第２アクチュエータに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５から１９の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
21. 前記第２アクチュエータは、前記第１アクチュエータに直接に取り付けられたアクチュエータ・プレートを介して、前記第１アクチュエータに取り付けられている、ことを特徴とする請求項１５から２０の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
22. 前記第２アクチュエータによる駆動時には、前記ブラケットが前記アクチュエータ・プレートに沿って往復して動くように配置されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
23. 前記第１及び第２のアクチュエータは、ボールネジを回転させる回転アクチュエータであり、それぞれネジ構造で前記アクチュエータ・プレート及びブラケットと係合しており、前記回転アクチュエータは前記アクチュエータ・プレート及びブラケットの直線運動をもたらす、ことを特徴とする請求項２０から２２の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
24. 第３のアクチュエータを更に有し、前記第１アクチュエータは、前記第３アクチュエータを往復動作で移動させるように配置されており、
    前記回転リンクは、前記第３アクチュエータが第２端部を往復動作で移動させるために配置されるように、前記第３アクチュエータに対して前記第２端部で回転可能に取り付けられるのに適合すると共に、
    前記回転リンクは、前記第２端部に近接して取り付けられた第２のコンベア・マウンティングを有している、
    ことを特徴とする請求項１５から２３の何れか一に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
25. 前記第１アクチュエータは第１軸に沿って前記第２アクチュエータを移動させ、前記第２アクチュエータは第２軸に沿って前記第１端部を移動させ、前記第１軸と第２軸とは互いに直交して配置されている、ことを特徴とする請求項２４に記載の回転コンベヤ・アッセンブリ。
26. はんだボールを受け合うテンプレートと、
    複数のはんだボールを収容する貯留器ハウジングであって、前記テンプレート上方を移動し前記はんだボールを当該テンプレート内に分配するように配置された貯留器ハウジングと、
    前記テンプレートと貯留器ハウジングとの間に流体インタフェイスを設ける流体インタフェイス装置と、
    を備えていることを特徴とするテンプレート・アッセンブリ。
27. 前記貯留器ハウジングには前記はんだボールが配設される空洞部があり、前記ハウジングは、更に、そこを通じて前記テンプレートへはんだボールが分配される前記ハウジングの下側面に穴部を有している、ことを特徴とする請求項２６に記載のテンプレート・アッセンブリ。
28. 前記流体インタフェイスは、前記テンプレート上の所定距離に前記貯留器ハウジングを維持する、ことを特徴とする請求項２６又は２７に記載のテンプレート・アッセンブリ。
29. 前記流体インタフェイスの流体は空気である、ことを特徴とする請求項２６から２８の何れか一に記載のテンプレート・アッセンブリ。
30. 前記流体インタフェイス装置は、前記貯留器ハウジングと一体であり、外部のエア供給源と連通したエア流入口と、前記エアがそこを通って流出し前記流体インタフェイスを形成する下側面にある複数の開口部とを備え、該開口部と前記エア流入口とは少なくとも一つのエア経路で接続されている、ことを特徴とする請求項２６から２９の何れか一に記載のテンプレート・アッセンブリ。
31. 前記開口部は２つのグループに配置され、これらグループは前記下側面の対向する端部に近接して配置されている、ことを特徴とする請求項３０に記載のテンプレート・アッセンブリ。
32. 前記流体インタフェイスは、前記開口部と前記テンプレートの走行面の中間に位置している、ことを特徴とする請求項３０又は３１に記載のテンプレート・アッセンブリ。
33. 前記貯留器ハウジングは、前記テンプレートに沿って当該貯留器ハウジングを移動させるリニアスライドに取り付けられている、ことを特徴とする請求項２６から３２の何れか一に記載のテンプレート・アッセンブリ。
34. 前記下側面は、前記はんだボールの分配中は前記下側面の中央部分が前記対向する端部の上方に位置するように、前記開口部から当該下側面の中央部分を隔離させる２つのリッジを更に備えている、ことを特徴とする請求項２６から３３の何れか一に記載のテンプレート・アッセンブリ。
35. フラックスプールへフラックスを供給する供給装置であって、
    フラックス収容チャンバと、
    該収容チャンバ内に収容されたフラックスに圧力を加える第１圧力源と、
    出口チャンバと、
    圧力下で前記収容チャンバから前記出口チャンバを通って当該ノズルを出て行く、ノズルと、を備え、
    前記出口チャンバは、当該出口チャンバ内のフラックスに圧力を加える第２の圧力源を備えている、
    ことを特徴とする供給装置。
36. 前記フラックス収容チャンバはシリンジの胴部（バレル：barrel）を有すると共に、前記第１圧力源は前記収容チャンバ内のフラックスに圧力を加えるために前記バレルを摺動させるように配置された選択的に操作可能なプランジャを有している、ことを特徴とする請求項３５に記載の供給装置。
37. 前記第２の圧力源は加圧エア源と連通した入口部を備え、第２圧力源が作動すると、前記出口チャンバ内のフラックスに加圧エアが適用され、前記フラックスを前記出口チャンバから前記ノズルの外部へ押圧する、ことを特徴とする請求項３５又は３６に記載の供給装置。
38. 前記バレル内のフラックスの量を検知するセンサを備え、所定の最少量に達すると、前記センサは、当該バレルを除去することをオペレータに促す信号を出力する、ことを特徴とする請求項３５から３７の何れか一に記載の供給装置。
39. ピックアップ・ヘッドをはんだボール定置装置に取り付けるアダプタ・プレート・アッセンブリであって、アダプタ・プレートは、
    中央穴部を有するプレートと、
    前記はんだボール定置装置内の対応する凹所と弾性係合するために前記プレート周縁部に配設された複数の弾性的に押し下げ可能な突起部と、
    前記ピックアップ・ヘッドからの突起部に対応するように配置された前記プレートの第１面上の複数の位置決め孔と、
    前記ピックアップ・ヘッドに解除可能に係合するための係合部と、
    を備えることを特徴とするアダプタ・プレート・アッセンブリ。
40. 一方の面に入口部を有すると共に、対向する第２の面に出口部を有し、該第２の面は、前記プレートを介して真空を通すように前記入口部と出口部とを接続する溝部を有している、ことを特徴とする請求項３９に記載のアダプタ・プレート。
41. 前記位置決め孔内に挿入する鋼製ブッシングを更に有している、ことを特徴とする請求項３９又は４０に記載のアダプタ・プレート。
42. 前記プレートはアルミニウムで製作されている、ことを特徴とする請求項３９から４１の何れか一に記載のアダプタ・プレート。
43. 前記プレートは、前記弾性的な突起部を用いて前記はんだボールと係合するように圧入されるのに適合している、ことを特徴とする請求項３９から４２の何れか一に記載のアダプタ・プレート。
44. 前記ブッシングは中央に配置された開口を有し、該開口は、前記はんだボール定置装置からの突起部に対応するように寸法設定されている、ことを特徴とする請求項４１から４３の何れか一に記載のアダプタ・プレート。
45. 前記ピックアップ・ヘッドは、はんだボール・ピックアップヘッド又はフラックス・ピックアップヘッドの何れか一方である、ことを特徴とする請求項３９から４４の何れか一に記載のアダプタ・プレート。

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