JP2015177189A - 伝導性ボール実装装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板のパッドと伝導性ボールとの整合度を向上させることができる伝導性ボール実装装置を提供する。【解決手段】本発明の伝導性ボール実装装置１００は、伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きい厚さを有し、前記伝導性ボールが吸着及び脱着される開口部１１５が形成されたマスク１１０と、真空孔１２５を備え、マスク１１０の側面及び上部を囲むように形成されたフレーム１２０と、フレーム１２０とマスク１１０の上部との間に形成された多孔性部材１５０と、を含むものである。【選択図】図１

Description

本発明は、伝導性ボール実装装置に関する。
印刷回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）は、様々な電子製品素子を所定のフレームに沿って簡便に連結させる役割をし、デジタルＴＶを始めとする家電製品から先端通信機器までの全ての電子製品に幅広く用いられている。
印刷回路基板には、半導体チップなどの多様な小型電子部品が実装されることができるように、溶融状態のソルダーペーストが所定のパターンに塗布される。ここで、ソルダーペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷法が広く用いられており、このようなスクリーン印刷法は、ソルダーペースト塗布装置により行われる（例えば、特許文献１参照）。スクリーン印刷法は、特定パターンの開口部が形成されたメタルマスク上に供給されたソルダーペーストをスキージで圧着して印刷回路基板の部品装着面に塗布することで行われる。
しかし、印刷回路基板の大面積化により、反り現象や製造過程で発生する伸縮率による変形が発生しており、その結果、印刷回路基板とマスクとの間の整合度が低下して、不良が発生し得る。
米国特許第５６２３８７２号明細書
本発明は、基板のパッドと伝導性ボールとの整合度を向上させることができる伝導性ボール実装装置を提供することをその目的とする。
本発明の実施例によれば、伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きい厚さを有し、伝導性ボールが吸着及び脱着される開口部が形成されたマスクと、真空孔を備え、マスクの側面及び上部を囲むように形成されたフレームと、フレームとマスクの上部との間に形成された多孔性部材と、を含む伝導性ボール実装装置が提供される。
フレームは、マスクの上部に位置する上部フレームと、マスクの側面に位置し、上半部が上部フレームと結合されて上部フレームを支持する側面フレームと、を含むことができる。
本発明の伝導性ボール実装装置は、上部フレームを厚さ方向に貫通し、上部フレームを貫通した一端が側面フレームの上半部に挿入されることで、上部フレームと側面フレームとを結合された状態で固定させる固定部材をさらに含むことができる。
上部フレームに挿入される側面フレームの挿入長さによってフレームの高さが変更されることができる。
本発明の伝導性ボール実装装置は、一側は側面フレームと結合され、他側はマスクの側面と結合されて、マスクとフレームとを連結させるマスクフレームをさらに含むことができる。
マスクフレームは、結合された側面フレームに沿って移動することができる。
マスクは、弾性を有することができる。
マスクは、弾性を有する金属材質からなることができる。
多孔性部材は、上部フレームの下面に固定され、マスクの上面と接触されることができる。
開口部の幅及び深さは、伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きいことができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置は、基板の反りを改善した状態で伝導性ボールを実装することで、基板のパッドと伝導性ボールとの整合度を向上させることができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置は、基板の変形に応じてマスクを変形させるスケール補正を行うことで、基板のパッドと伝導性ボールとの整合度を向上させることができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置の例示図である。 本発明の実施例による伝導性ボール実装装置の例示図である。 本発明の実施例による伝導性ボール実装装置を用いて基板に伝導性ボールを実装する方法を示した例示図である。 本発明の実施例による伝導性ボール実装装置を用いて基板に伝導性ボールを実装する方法を示した例示図である。 本発明の実施例による伝導性ボール実装装置を用いて基板に伝導性ボールを実装する方法を示した例示図である。 本発明の実施例による伝導性ボール実装装置を用いて基板に伝導性ボールを実装する方法を示した例示図である。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施例による伝導性ボール実装装置の例示図である。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００は、伝導性ボールを基板に実装するための装置である。
図１を参照すれば、伝導性ボール実装装置１００は、マスク１１０と、フレーム１２０と、固定部材１３０と、マスクフレーム１４０と、多孔性部材１５０と、を含むことができる。
本発明の実施例によれば、マスク１１０は、伝導性ボール（不図示）の直径以上の厚さを有するように形成されることができる。すなわち、マスク１１０の厚さは、伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きいことができる。また、マスク１１０には、伝導性ボールが挿入されて吸着されるか、挿入された伝導性ボールが脱着される開口部１１５が形成されていることができる。すなわち、伝導性ボールは、マスク１１０の開口部１１５に吸着された状態で基板（不図示）の上部に移動した後、マスク１１０の開口部１１５から脱着されて基板に実装されることができる。本発明の実施例によれば、開口部１１５のサイズは、伝導性ボールのサイズと等しいかまたはそれより大きく形成されることができる。すなわち、開口部１１５の幅及び深さは、伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きいことができる。したがって、伝導性ボールがマスク１１０の開口部１１５に挿入されて吸着された際に、マスク１１０の外部に突出されない。
本発明の実施例によれば、マスク１１０に形成された開口部１１５の位置は、マスク１１０が基板の上部に位置した際に、基板の伝導性ボールの実装位置と対応することができる。
また、本発明の実施例によれば、マスク１１０は弾性を有するように形成されることができる。例えば、マスク１１０は、弾性を有する金属材質からなることができる。しかし、マスク１１０の材質が金属に限定されるものではなく、基板のマスクとして用いられる公知の材質のうち、弾性を有するものであれば何れも使用可能である。
本発明の実施例によれば、フレーム１２０は、マスク１１０の側面及び上部を囲むように形成されることができる。また、フレーム１２０には真空孔１２５が形成されていることができる。
本発明の実施例によるフレーム１２０は、上部フレーム１２１と、側面フレーム１２３と、を含むことができる。
上部フレーム１２１は、マスク１１０の上面と離隔するように位置し、且つマスク１１０の上部を覆うように形成されることができる。
また、上部フレーム１２１には真空孔１２５を形成することができる。この真空孔１２５により、フレーム１２０の内部空間の気体が排気されることで、マスク１１０の開口部１１５に伝導性ボールを吸着させることができる。また、真空孔１２５により、外部の気体をフレーム１２０の内部空間に吸気させることで、マスク１１０に吸着された伝導性ボールを脱着させることができる。例えば、真空孔１２５は、上述の排気及び吸気のために、真空ポンプなどの外部装置（不図示）と連結されていることができる。
また、上部フレーム１２１には、側面フレーム１２３の一部が挿入される挿入溝１２２を形成することができる。図１には、挿入溝１２２が上部フレーム１２１の側面に形成されていることを図示したが、挿入溝１２２は、上部フレーム１２１の縁に沿って形成されていてもよい。
側面フレーム１２３はマスク１１０の側面に位置することができる。また、側面フレーム１２３は、上部フレーム１２１と結合されて、上部フレーム１２１を支持することができる。
側面フレーム１２３の上半部の一部を上部フレーム１２１の挿入溝１２２に挿入することで、互いに結合させることができる。この際、上部フレーム１２１の挿入溝１２２と側面フレーム１２３との挿入長さを調節することができる。このように、側面フレーム１２３の挿入長さによってフレーム１２０の高さを変更することができる。
本発明の実施例による固定部材１３０は、上部フレーム１２１と側面フレーム１２３とを固定させることができる。例えば、固定部材１３０は、上部フレーム１２１を厚さ方向に貫通することができる。この際、上部フレーム１２１を貫通した固定部材１３０の一端を、上部フレーム１２１に挿入された側面フレーム１２３の上半部に挿入させることができる。このような固定部材１３０により、上部フレーム１２１と側面フレーム１２３とを結合された状態で固定させることができる。図１には図示していないが、上部フレーム１２１及び側面フレーム１２３には、固定部材１３０が挿入される溝（不図示）を形成することができる。例えば、固定部材１３０はネジであることができる。しかし、固定部材１３０の種類がネジに限定されるものではなく、上部フレーム１２１と側面フレーム１２３とが互いに分離されないように、結合された状態で固定させることができるものであればよい。
本発明の実施例によるマスクフレーム１４０は、マスク１１０と側面フレーム１２３とを連結させることができる。マスクフレーム１４０の一側は側面フレーム１２３と結合され、他側はマスク１１０の側面と結合させることができる。本発明の実施例によれば、マスクフレーム１４０は、結合された側面フレーム１２３に沿って移動することができる。例えば、マスクフレーム１４０は、側面フレーム１２３とスライド結合されて、側面フレーム１２３に沿って上下に移動することができる。また、マスクフレーム１４０は移動した後、その移動した位置で固定ネジにより固定することができる。マスクフレーム１４０と側面フレーム１２３及びマスク１１０とを結合させる方式がこれに限定されるものではなく、二つの構成を結合するための公知の方法の何れも適用可能である。
本発明の実施例による多孔性部材１５０は、フレーム１２０とマスク１１０の上部との間に形成させることができる。多孔性部材１５０の内部には孔などの隙間が形成されており、フレーム１２０とマスク１１０との間隔を維持させることができるものであればよい。
多孔性部材１５０の上面は上部フレーム１２１の下面に固定させることができる。図１には、多孔性部材１５０の上面の一部のみが上部フレーム１２１の下面に固定されると図示しているが、これに限定されるものではない。例えば、多孔性部材１５０の上面全体を上部フレーム１２１の下面に固定させることができる。また、多孔性部材１５０の下面をマスク１１０の上面と接触または密着させることができる。例えば、多孔性部材１５０と接触するマスク１１０の上面は、全ての開口部１１５を含む領域の上面であることができる。
上記のように形成された多孔性部材１５０により、上部フレーム１２１とマスク１１０との間に一定の離隔距離を維持させることができる。例えば、図２に図示されたように、側面フレーム１２３を上部フレーム１２１にさらに挿入させるか、またはマスクフレーム１４０を上部方向に移動することができる。この際、多孔性部材１５０により、多孔性部材１５０と接触するマスク１１０の位置は変更されない。
本発明の実施例によれば、多孔性部材１５０は、真空孔１２５を介してフレーム１２０の内部の気体が排気される際に生成される真空力をマスク１１０に伝達することができる。多孔性部材１５０によりマスク１１０に伝達された真空力により、伝導性ボールをマスク１１０の開口部１１５に挿入及び吸着させることができる。また、多孔性部材１５０とマスク１１０とが分離された状態では、マスク１１０に伝達された真空力によりマスク１１０も多孔性部材１５０に密着させることができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００は、マスク１１０の開口部１１５のサイズが伝導性ボールのサイズより大きいため、伝導性ボールを基板に実装する際に、基板とマスク１１０とを直接接触させることができる。また、基板とマスク１１０とが直接接触した際に、マスク１１０は、多孔性部材１５０により剛性が補強されるため、基板に荷重を加えることができる。したがって、反りが発生した基板の場合も、マスク１１０の荷重によって反りが補正された状態で伝導性ボールを実装させることができる。
また、本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００は、マスク１１０が弾性を有しており、図２のように上部フレーム１２１に側面フレーム１２３が挿入される長さ及びマスクフレーム１４０の位置を変更することができる。図２に図示されたように、側面フレーム１２３が上部フレーム１２１にさらに挿入されるか、またはマスクフレーム１４０が上部方向に移動すると、マスク１１０は多孔性部材１５０によって上部に移動できないため、伸びることとなる。したがって、複数の工程を経る中に基板に伸びなどの変形が生じると、これに応じて、マスク１１０を変形させるスケール（Ｓｃａｌｅ）補正を行うことができる。基板の変形に応じてマスク１１０をスケール補正することができるため、基板とマスクとの間の整合度を向上させることができる。したがって、本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００によれば、伝導性ボールが基板のパッド以外の位置に実装されて発生する不良を減少させることができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００は、マスク１１０のスケール補正のために、上部フレーム１２１に側面フレーム１２３が挿入される長さの変更及びマスクフレーム１４０の位置の変更を両方とも適用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、伝導性ボール実装装置１００は、上述の二つの方法のうち一つのみを適用するように形成されてもよい。
図３から図６は本発明の実施例による伝導性ボール実装装置を用いて基板に伝導性ボールを実装する方法を示した例示図である。
図３を参照すれば、伝導性ボール実装装置１００は、貯蔵装置２００に貯蔵された伝導性ボール３００を吸着することができる。本発明の実施例によれば、伝導性ボール３００は、ソルダーボールのように、ソルダーを含んで形成されたものであることができる。しかし、伝導性ボール３００の材質がソルダーに限定されるものではなく、回路基板分野において用いられる伝導性材質であれば何れも適用可能である。
本発明の実施例によれば、伝導性ボール実装装置１００は貯蔵装置２００の上部に位置することができる。伝導性ボール実装装置１００は、真空孔１２５を介して内部の気体を排気することで、貯蔵装置２００の伝導性ボール３００を吸着することができる。伝導性ボール実装装置１００で発生した真空力は、マスク１１０の開口部１１５を介して伝導性ボール３００に伝達させることができる。これにより、伝導性ボール３００は、マスク１１０の開口部１１５の内部に位置した状態で吸着させることができる。また、マスク１１０の厚さが伝導性ボール３００の直径より大きく、開口部１１５のサイズも伝導性ボール３００より大きいため、伝導性ボール３００はマスク１１０の下面に突出されない。
この際、貯蔵装置２００は、下部で気体を上部方向に吸気することで、貯蔵装置２００の伝導性ボール３００が伝導性ボール実装装置１００にさらによく吸着されるようにすることができる。
図４を参照すれば、伝導性ボール実装装置１００は、伝導性ボール３００を吸着した状態で基板４００の上部に移動することができる。
本発明の実施例によれば、基板４００は、絶縁層及び回路層を含む印刷回路基板であることができる。また、基板４００は、伝導性ボール３００を実装させることができる基板であればよい。基板４００には、伝導性ボール３００が実装されるパッド４１０が形成されていることができる。また、基板４００のパッド４１０は、選択的に、フラックス（Ｆｌｕｘ）が塗布された状態であることができる。
例えば、基板４００は、以前の様々な工程を経る中に、反りまたは伸びなどの変形が発生した状態であり得る。この際、伝導性ボール実装装置１００は、上部フレーム１２１に側面フレーム１２３が挿入される長さを変更するか、またはマスクフレーム１４０の位置を変更することで、基板４００の変形に応じてマスク１１０を変形させることができる。
本発明の実施例では、伝導性ボール実装装置１００が伝導性ボール３００を吸着した後にマスク１１０を変形させるスケール補正を行っているが、これに限定されるものではない。伝導性ボール実装装置１００は、伝導性ボール３００が基板４００に実装される前であれば、マスク１１０のスケール補正を何れの段階で行ってもよい。例えば、伝導性ボール実装装置１００は、図３の伝導性ボール３００を吸着する段階の前に、マスク１１０のスケール補正を行うことができる。
図５を参照すれば、伝導性ボール実装装置１００は、伝導性ボール３００を基板４００に実装することができる。
本発明の実施例によれば、伝導性ボール３００を吸着した状態の伝導性ボール実装装置１００が、基板４００の上面と接触するように移動することができる。この際、伝導性ボール実装装置１００のマスク１１０がスケール補正されていて、マスク１１０の開口部１１５と基板４００のパッド４１０とを整合させるように位置することができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００では、伝導性ボール３００がマスク１１０の開口部１１５の内部に位置するため、マスク１１０の下面と基板４００の上面とが互いに接触することができる。また、基板４００に接触された伝導性ボール実装装置１００は、基板４００に荷重を加えることで、基板４００の反りを補正することができる。
伝導性ボール実装装置１００は、基板４００の反りが補正された状態で、気体を内部に吸気することで、伝導性ボール３００をマスク１１０から脱着させることができる。伝導性ボール３００は、マスク１１０から脱着されて、基板４００のパッド４１０に実装させることができる。
上記のように、本発明の伝導性ボール実装装置１００によれば、マスク１１０のスケール補正及び基板４００の反り補正により、マスク１１０と基板４００との整合度を向上させることができる。その結果、伝導性ボール３００と基板４００のパッド４１０との間の整合度も向上させることができる。
図６を参照すれば、基板４００に伝導性バンプ３１０を形成することができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置（図５の１００）は、基板４００に伝導性ボール（図５の３００）を実装した後、基板４００から分離させることができる。この際、基板４００は、伝導性ボール実装装置（図５の１００）により加圧されて、反りが補正された状態であることができる。
その後、基板４００にリフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）工程が行われることで、伝導性ボール（図５の３００）が伝導性バンプ３１０となることができる。
本発明の実施例による伝導性ボール実装装置１００を利用して基板４００に伝導性ボール３００を実装すると、伝導性ボール３００と基板４００との整合度を向上させることができる。これにより、伝導性ボール３００が基板４００のパッド４１０以外の領域に実装されて発生する不良を減少させることができる。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、伝導性ボール実装装置に適用可能である。
１００ 伝導性ボール実装装置
１１０ マスク
１１５ 開口部
１２０ フレーム
１２１ 上部フレーム
１２２ 挿入溝
１２３ 側面フレーム
１２５ 真空孔
１３０ 固定部材
１４０ マスクフレーム
１５０ 多孔性部材
２００ 貯蔵装置
３００ 伝導性ボール
３１０ 伝導性バンプ
４００ 基板
４１０ パッド

Claims (10)

  1. 伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きい厚さを有し、前記伝導性ボールが吸着及び脱着される開口部が形成されたマスクと、
    真空孔を備え、前記マスクの側面及び上部を囲むように形成されたフレームと、
    前記フレームと前記マスクの上部との間に形成された多孔性部材と、を含む伝導性ボール実装装置。
  2. 前記フレームは、
    前記マスクの上部に位置する上部フレームと、
    前記マスクの側面に位置し、上半部が前記上部フレームと結合されて前記上部フレームを支持する側面フレームと、を含む、請求項１に記載の伝導性ボール実装装置。
  3. 前記上部フレームを厚さ方向に貫通し、前記上部フレームを貫通した一端が前記側面フレームの上半部に挿入されることで、前記上部フレームと前記側面フレームとを結合された状態で固定させる固定部材をさらに含む、請求項２に記載の伝導性ボール実装装置。
  4. 前記上部フレームに挿入される前記側面フレームの挿入長さによって前記フレームの高さが変更される、請求項２に記載の伝導性ボール実装装置。
  5. 一側は前記側面フレームと結合され、他側は前記マスクの側面と結合されて、前記マスクと前記フレームとを連結させるマスクフレームをさらに含む、請求項２に記載の伝導性ボール実装装置。
  6. 前記マスクフレームは、前記結合された前記側面フレームに沿って移動する、請求項５に記載の伝導性ボール実装装置。
  7. 前記マスクは、弾性を有する、請求項１に記載の伝導性ボール実装装置。
  8. 前記マスクは、弾性を有する金属材質からなる、請求項１に記載の伝導性ボール実装装置。
  9. 前記多孔性部材は、前記上部フレームの下面に固定され、前記マスクの上面と接触される、請求項２に記載の伝導性ボール実装装置。
  10. 前記開口部の幅及び深さは、前記伝導性ボールの直径と等しいかまたはそれより大きい、請求項１に記載の伝導性ボール実装装置。
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