JP2017220486A - Conductive ball mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性ボール搭載装置に関する。 The present invention relates to a conductive ball mounting apparatus.
従来、半導体素子は、たとえばフリップチップ実装にて配線基板に実装される。配線基板には電極(パッド)が設けられ、この電極上のバンプを用いて半導体素子が接続される。バンプは、電極上の粘着材(例えばフラックス)に微少な導電性ボール(マイクロボール)を搭載し、その導電性ボールを溶融して形成される。例えば、上部が開放の容器に導電性ボールを収容し、その容器を上下方向に移動させ、容器の移動による導電性ボールの慣性力によってその容器の上方に配置した配線基板の粘着材に導電性ボールを付着させる(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a semiconductor element is mounted on a wiring board by, for example, flip chip mounting. The wiring board is provided with electrodes (pads), and semiconductor elements are connected using bumps on the electrodes. The bump is formed by mounting a minute conductive ball (microball) on an adhesive material (for example, flux) on the electrode and melting the conductive ball. For example, a conductive ball is stored in a container with an open top, the container is moved in the vertical direction, and the conductive material adheres to the adhesive on the wiring board placed above the container by the inertial force of the conductive ball caused by the movement of the container. A ball is attached (see, for example, Patent Document 1).
ところで、近年、半導体素子の小型化に伴って導電性ボールの小径化がなされている。このため、小径の導電性ボールを効率よく電極(パッド)に搭載することが望まれている。上記のように導電性ボールを収容した容器を上下方向に移動させるものでは、小径の導電性ボールが配線基板に向かって移動し難く、導電性ボールを効率よく搭載することができない虞がある。 Incidentally, in recent years, the diameter of the conductive ball has been reduced along with the downsizing of the semiconductor element. For this reason, it is desired to efficiently mount a small-diameter conductive ball on an electrode (pad). When the container containing the conductive balls is moved in the vertical direction as described above, the small-diameter conductive balls are difficult to move toward the wiring board, and the conductive balls may not be efficiently mounted.
本発明の一観点によれば、パッドを備えた基板に導電性ボールを搭載する導電性ボール搭載装置であって、上部が開口し導電性ボールを収容するカップと、前記カップの内部に配設され、下面と外側面が前記カップの底面と内側面からそれぞれ離間するように支持されて前記カップの間に前記導電性ボールを前記カップの底面上に回収する回収通路を形成する吹出ノズルと、を含み、前記吹出ノズルは、上面と下面との間を貫通し、前記下面に向かって縮径された吹出孔と、前記吹出孔において縮径された側面に開口し、外部から供給される空気を前記吹出孔の内部上方へと吹き出すように形成された整流孔と、を有する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a conductive ball mounting device for mounting a conductive ball on a substrate provided with a pad, the cup being opened at the top and containing the conductive ball, and disposed inside the cup. A blowout nozzle that is supported so that a lower surface and an outer surface are spaced apart from a bottom surface and an inner surface of the cup, and forms a collection passage for collecting the conductive ball on the bottom surface of the cup between the cups; The blowing nozzle penetrates between the upper surface and the lower surface, opens to a blowing hole having a diameter reduced toward the lower surface, and a side surface having a reduced diameter at the blowing hole, and is supplied from the outside A rectifying hole formed so as to blow upward toward the inside of the blowing hole.
本発明の一観点によれば、小径の導電性ボールを基板に効率よく搭載することができる。 According to one aspect of the present invention, a small-diameter conductive ball can be efficiently mounted on a substrate.
以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
Hereinafter, each embodiment will be described.
In the accompanying drawings, components may be shown in an enlarged manner for easy understanding. The dimensional ratios of the components may be different from the actual ones or in other drawings. Further, in the cross-sectional view, some components may not be hatched for easy understanding.
図1に示すように、導電性ボール搭載装置10は、基板保持装置100の下方に配置される。
先ず、基板保持装置100について説明する。
As shown in FIG. 1, the conductive
First, the
基板保持装置100には、配線基板110が保持される。配線基板110は、例えば、複数の配線基板を一括して形成するために用いられる基板である。配線基板110は、粘着剤112を塗布したパッド111を下向きにして配置される。粘着剤112は、たとえば、塗布用のマスクを用いた印刷法により形成される。粘着剤112としては、フラックス、接着剤、導電性ペースト等を用いることができる。基板保持装置100は、吸着や、機械的な保持手段(例えばクランプなど)によって、上方から配線基板110を保持する。
The
配線基板110の下面には、マスク120が配設されている。マスク120は、パッド111に対応する位置に開口部121を有している。開口部121は、1個の導電性ボール130が通過可能な大きさに形成されている。導電性ボール130の直径は、例えば10〜60μm(例えば、40μm)である。導電性ボール130の材料としては、たとえば、すず(Sn)と金(Au)の合金、Snと銅(Cu)の合金、Snと銀(Ag)の合金、SnとAgとCuの合金等の導電性材料を用いることができる。また、導電性ボール130としては、樹脂や金属の核(コア)の表面を導電性材料により被覆した球状体を用いることができる。
A
次に、導電性ボール搭載装置10を説明する。
導電性ボール搭載装置10は、カップ20、吹出ノズル30、供給ポート81、吸引ポート82,83を有している。
Next, the conductive
The conductive
図2に示すように、カップ20は、上部が開口しており、底部から上部に向かって拡径された逆円錐台状に形成されている。図1に示すように、カップ20には、導電性ボール130が収容されている。
As shown in FIG. 2, the
カップ20は、底面21からカップ20の形状に沿って上方に向かうほど拡径した下部内側面22と、その下部内側面の上端から開口端に向かって延びる円筒状の上部内側面23とを有している。
The
カップ20には、上部内側面23から径方向外側に向かって吸引通路24が凹設されている。吸引通路24は、カップ20の上部内側面23に沿って環状に形成されている。
吸引通路24より下方には、連通路25とバッファ通路26が形成されている。吸引通路24とバッファ通路26は、カップ20の上下方向(図1において上下方向)に延びる連通路25により互いに連通されている。連通路25及びバッファ通路26は、環状に形成されている。したがって、それぞれが環状に形成された吸引通路24とバッファ通路26は、連通路25によって、カップ20の全周において互いに連通されている。連通路25は、吸引通路24とバッファ通路26よりも幅狭に形成されている。
A
A
図2に示すように、カップ20には、所定位置に吸引ポート82,83が形成されている。吸引ポート82,83は、カップ20の中心を通る直線上に配置されている。吸引ポート82,83は、バッファ通路26に接続されている。吸引ポート82,83は、排気ポンプ92に接続されている。
As shown in FIG. 2,
排気ポンプ92により、カップ20の内部の空気が、吸引通路24、連通路25、バッファ通路26、及び吸引ポート82,83を介して排気される。連通路25は、吸引通路24とバッファ通路26よりも幅狭に形成されている。従って、カップ20の内部からバッファ通路26へと向かう流路は、連通路25により一旦絞られる。
The air inside the
図1に示すように、カップ20の上部内側面23には、吸引通路24を覆うように筒状のフィルタ28が配設されている。フィルタ28は、気体(空気)を通過可能とし、導電性ボール130を非通過とするように形成されている。なお、図2では、フィルタ28は省略されている。
As shown in FIG. 1, a
カップ20の内部には、吹出ノズル30が配設されている。
吹出ノズル30は、カップ20の内面に応じて、その内面から所定の間隔にて離間するように形成されている。詳述すると、吹出ノズル30は、略円形状の下面31と、その下面の外側端部から上方に向かうほど拡径した下部外側面32と、その下部外側面32の上端からほぼ一定の径で上方に延びる上部外側面33とを有している。
A
The blowing
このようなカップ20及び吹出ノズル30は、それらの間に、カップ20の開口、つまり上部内側面23の上端からカップ20の内側面23,22に沿ってカップ20の底面21へと続く回収通路60を形成している。カップ20と吹出ノズル30との間隔は、導電性ボール130の直径よりも大きな値に設定されている。
The
吹出ノズル30の上面34は、カップ20の上面27よりも下方に位置している。また、吹出ノズル30は、上面外周部35は、径方向外側に向かうに従って下方に位置するように傾斜して形成されている。
The
吹出ノズル30の中心には、上下方向に吹出ノズル30を貫通する吹出孔40が形成されている。
吹出孔40は、略中央から吹出ノズル30の下面31まで延びる吸い上げ部41と、略中央から上面34まで延びる吹き出し部42とを有している。吸い上げ部41は、下面31から上方へ向かうほど拡径された、言い換えれば略中央から下面31まで縮径されている。吹出孔40の下端の開口、つまり吸い上げ部41の下端の開口は、導電性ボール130の直径よりも大きく形成されている。吹き出し部42は、略中央から上面34までほぼ一定の径にて形成されている。
At the center of the
The
また、吹出ノズル30には、吸気通路43が形成されている。吸気通路43は、吹出ノズル30の下端に内設された巡回通路44と、その巡回通路44に接続された整流通路45とから構成されている。巡回通路44は、環状に形成され、供給ポート81と接続されている。供給ポート81は、吹出ノズル30及びカップ20を貫通して所定方向(図1では左方向)に延びる筒状に形成され、供給ポンプ91に接続されている。供給ポンプ91から供給される気体(圧縮空気)は、供給ポート81を介して吸気通路43の巡回通路44に供給される。
Further, an
整流通路45は、環状に形成されている。そして、整流通路45は、巡回通路44から上方にむかうにつれて縮径され、吸い上げ部41に開口している。巡回通路44に供給される空気は、上方に向かうにつれて縮径された整流通路45により、開口から吹出孔40の内部へ、整流板50を介して斜め上方へ向かって吹き出される。
The rectifying
図3に示すように、整流通路45には、複数(本実施形態において4枚)の整流板50が配設されている。各整流板50は、互いに同じ形状に形成されている。複数の整流板50は、整流通路45を、複数(本実施形態では4つ)の流路46に区画する。また、各整流板50の側面51は、周方向に傾いて形成されている。これにより、各整流板50は、周方向に傾いた略螺旋状の流路46を形成する。このように形成された流路46により、整流通路45に供給された空気は、流路46の傾きによって、吹出孔40の内部において、回転しながら上昇する。このように、整流板50は、吹出孔40の内部において、螺旋状に上昇する空気流を形成する。
As shown in FIG. 3, a plurality (four in this embodiment) of rectifying
図1に示すように、カップ20は、振動装置93に接続されている。振動装置93は、カップ20に微振動を与える。
次に、上記の導電性ボール搭載装置の作用を説明する。
As shown in FIG. 1, the
Next, the operation of the conductive ball mounting apparatus will be described.
図4に示すように、配線基板110は、マスク120が配設された面を下側にして基板保持装置100に保持される。配線基板110のパッド111には粘着剤112が配設されている。配線基板110の下方には、導電性ボール搭載装置10が配設される。
As shown in FIG. 4, the
導電性ボール搭載装置10は、カップ20を有している。導電性ボール搭載装置10は、カップ20が配線基板110から所定の間隔にて配設される。カップ20と配線基板110との間隔は、例えば100〜200μmである。
The conductive
カップ20の内部に配設された吹出ノズル30には、供給ポンプ91から圧縮空気が供給される。図4において、空気の流れを矢印にて示す。その空気は、吹出ノズル30の整流通路45から吹出孔40の内部上方へと供給される。整流通路45は、吹出ノズル30の吸い上げ部41にて開口し、その吸い上げ部41は、吹出ノズル30の下面31に向かって縮径している。したがって、吹出孔40内に供給される空気によって、吹出孔40の下端、つまり吸い上げ部41において整流通路45の開口より下の部分には、ベンチュリ効果によって負圧が生じる。その負圧により、小径の導電性ボール130が吹出孔40内に吸い上げられる。その導電性ボール130は、整流通路45から吹出孔40に供給される空気によってカップ20の上部へと移動し、配線基板110に到達する。そして、配線基板110に配設されたマスク120の開口部121に入り込み、配線基板110のパッド111に配設された粘着剤112に付着する。このように、配線基板110のパッド111に導電性ボール130が搭載される。
Compressed air is supplied from a
吹出孔40の空気によって移動した導電性ボール130のうち、粘着剤112に付着しなかったもの(残存する導電性ボール)は、吹出孔40から吹き出される空気によって、吹出孔40から径方向外側に向かって移動する。
Of the
カップ20の上部内側面23には、吸引通路24が凹設され、その吸引通路24は、連通路25とバッファ通路26を介して吸引ポート82,83に接続され、その吸引ポート82,83は排気ポンプ92に接続されている。排気ポンプ92は、吸気通路43を介してカップ20の内部から空気を吸引する。このため、吹出孔40から径方向外側、つまりカップ20の端部へと向かう空気は、吸引通路24による吸引によって、カップ20の下方へと流れる。この空気の流れによって、残存する導電性ボール130が下方へ、つまり配線基板110から離間する方向へと移動する。このため、残存する導電性ボール130が、カップ20と配線基板110との間からカップ20の外側に飛び出すことはない。
A
残存する導電性ボール130は、回収通路60によってカップ20の底部へと回収される。そして、カップ20の底部から、吹出ノズル30の吹出孔40に吸い上げられ、配線基板110に向かって吹き上げられる。このように、吹出ノズル30の吹出孔40からカップ20の上部、カップ20と吹出ノズル30との間の回収通路60、吹出孔40へと循環する空気の回流が形成され、この回流によって小径の導電性ボール130が移動し、配線基板110のパッド111へ搭載される。
The remaining
吹出ノズル30の整流通路45には複数の整流板50が配設されている。整流板50は、整流通路45を区画して流路46を形成し、この流路46によって、整流通路45へ供給される空気は、吹出孔40において回転しながら上昇する。この回転し上昇する空気よって、複数の導電性ボール130が固まらず互いに分離され、配線基板110へ向かって配線基板110に対して真っ直ぐ移動する。これによって、導電性ボール130がマスク120の開口部121に入り易い。
A plurality of rectifying
カップ20には、振動装置93によって微振動が与えられる。この微振動は、カップ20の内部に配設された吹出ノズル30、フィルタ28に伝達される。この微振動により、導電性ボール130がカップ20の内面や吹出ノズル30の表面から離間し、回収通路60内の空気流によってカップ20の底部へと移動する。
A fine vibration is given to the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)導電性ボール搭載装置10は、配線基板110を保持する基板保持装置100の下方に配置される。導電性ボール搭載装置10は、カップ20と吹出ノズル30を有している。カップ20は上部が開口し、導電性ボール130を収容する。吹出ノズル30は、カップ20の内部に配設されている。吹出ノズル30は、下面31と外側面32,33がカップ20の底面21と内側面22,23からそれぞれ離間するように支持されている。カップ20と吹出ノズル30は、導電性ボール130をカップ20の底面21上に回収する回収通路を形成する。更に、吹出ノズル30は、上面34と下面31の間を貫通する吹出孔40を有している。吹出孔40は、略中央から下面31まで縮径された吸い上げ部41を有している。また、吹出ノズル30は、整流通路45を有している。この整流通路45は、吹出孔40において縮径された吸い上げ部41に開口し、外部から供給される空気を吹出孔40の内部上方へと吹き出すように形成されている。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The conductive
整流通路45から吹出孔40内に供給される空気によって、吹出孔40の下端、つまり吸い上げ部41において整流通路45の開口より下の部分には、ベンチュリ効果によって負圧が生じる。その負圧により、小径の導電性ボール130が吹出孔40内に吸い上げられる。その導電性ボール130は、整流通路45から吹出孔40に供給される空気によってカップ20の上部へと移動し、配線基板110に到達する。そして、配線基板110に配設されたマスク120の開口部121に入り込み、配線基板110のパッド111に配設された粘着剤112に付着する。このため、小径の導電性ボール130を配線基板110に向かって移動させることができ、その導電性ボール130を効率よく配線基板110に搭載することができる。
Due to the air supplied from the rectifying
(2)カップ20には、開口に沿って内側面23に凹設された吸引通路24を有している。その吸引通路24は、排気ポンプ92に接続された吸引ポート82.83と接続されている。排気ポンプ92は、吸気通路43を介してカップ20の内部から空気を吸引する。このため、吹出孔40から径方向外側、つまりカップ20の端部へと向かう空気は、吸引通路24による吸引によって、カップ20の下方へと流れる。この空気の流れによって、残存する導電性ボール130が下方へ、つまり配線基板110から離間する方向へと移動する。このため、残存する導電性ボール130が、カップ20と配線基板110との間からカップ20の外側に飛び出すことを防止することができ、導電性ボール130を回収することができる。
(2) The
(3)カップ20には、吸引通路24の下方に、連通路25とバッファ通路26が内設されている。連通路25及びバッファ通路26は環状に形成されている。連通路25は、吸引通路24及びバッファ通路26より幅狭に形成されている。そして、カップ20の内部の空気は、バッファ通路26が接続された2つの吸引ポート82.83を介して排気ポンプ92により排気される。連通路25によって排気される空気の流れが絞られるため、カップ20の全周において、ほぼ同じ力にて空気を連通路25に向かって吸引して導電性ボール130をカップ20の内部へと吸引することができる。
(3) In the
(4)整流通路45には、複数の整流板50が配設されている。整流板50は、整流通路45を区画して流路46を形成し、この流路46によって、整流通路45へ供給される空気は、吹出孔40において回転しながら上昇する。この回転し上昇する空気よって、複数の導電性ボール130が固まらず互いに分離され、配線基板110へ向かって配線基板110に対して真っ直ぐ移動する。これによって、導電性ボール130がマスク120の開口部121に入り易く、導電性ボール130を容易に搭載することができる。
(4) A plurality of rectifying
(5)カップ20には、振動装置93によって微振動が与えられる。この微振動により、導電性ボール130がカップ20の内面や吹出ノズル30の表面から離間し、回収通路60内の空気流によってカップ20の底部へと移動する。このため、導電性ボール130の付着体積を防止することができる。
(5) The
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、カップ20の内面及び吹出ノズル30、フィルタ28の外面に皮膜を形成してもよい。皮膜としては、導電性を有する皮膜、例えばフッ素系の皮膜を用いることができる。このような皮膜は、導電性ボール130がカップ20や吹出ノズル30の表面へ付着することを低減し、導電性ボール130を好適に循環させる。
In addition, you may implement each said embodiment in the following aspects.
In the above embodiment, a film may be formed on the inner surface of the
・上記実施形態において、振動装置93を省略してもよい。
・上記実施形態において、整流板50を省略してもよい。
・上記実施形態において、排気ポンプ92を省略してもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the rectifying
In the above embodiment, the
・上記実施形態において、吸引ポートの数を1個、3個以上のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態において、吹出孔40の形状を適宜変更してもよい。例えば、吹出ノズル30の下面から上端にかけて徐々に拡径するように形成してもよい。
In the above embodiment, the number of suction ports may be appropriately changed to one, three or more.
-In the said embodiment, you may change the shape of the blowing
・上記実施形態において、供給ポート81の形状を適宜変更してもよい。例えば、カップ20の下方からカップ20内に圧縮空気を供給するように形成してもよい。
・上記実施形態において、カップ20の外形を適宜変更してもよい。
-In the said embodiment, you may change the shape of the
-In the said embodiment, you may change the external shape of the
・上記実施形態では、導電性ボール130を搭載する基板の一例として配線基板110を示したが、基板としてパッケージ基板やウェハ等に導電性ボール130を搭載する装置としてもよい。
In the above embodiment, the
10 導電性ボール搭載装置
20 カップ
21 底面
22 下部内側面
23 上部内側面
24 吸引通路
25 連通路
26 バッファ通路
30 吹出ノズル
31 下面
34 上面
40 吹出孔
45 整流通路
50 整流板
60 回収通路
81 供給ポート
82,83 吸引ポート
93 振動装置
110 配線基板(基板)
130 導電性ボール
DESCRIPTION OF
130 Conductive ball
Claims (5)
上部が開口し導電性ボールを収容するカップと、
前記カップの内部に配設され、下面と外側面が前記カップの底面と内側面からそれぞれ離間するように支持されて前記カップの間に前記導電性ボールを前記カップの底面上に回収する回収通路を形成する吹出ノズルと、
を含み、
前記吹出ノズルは、
上面と下面との間を貫通し、前記下面に向かって縮径された吹出孔と、
前記吹出孔において縮径された側面に開口し、外部から供給される空気を前記吹出孔の内部上方へと吹き出すように形成された整流通路と、
を有する、
導電性ボール搭載装置。 A conductive ball mounting device for mounting a conductive ball on a substrate having a pad,
A cup with an open top and containing a conductive ball;
A recovery passage disposed inside the cup, the lower surface and the outer surface being supported so as to be separated from the bottom surface and the inner surface of the cup, respectively, and collecting the conductive balls on the bottom surface of the cup between the cups Blowing nozzle to form,
Including
The blowing nozzle is
A blowout hole that penetrates between the upper surface and the lower surface and is reduced in diameter toward the lower surface,
A rectifying passage that is opened to the side surface reduced in diameter in the blowout hole and is formed so as to blow out air supplied from the outside upward in the blowout hole;
Having
Conductive ball mounting device.
前記開口に沿って内側面に凹設された吸引通路と、
前記吸引通路と連通され排気ポンプに接続された吸引ポートと、
を有すること、
を特徴とする請求項1に記載の導電性ボール搭載装置。 The cup
A suction passage recessed in the inner surface along the opening;
A suction port in communication with the suction passage and connected to an exhaust pump;
Having
The conductive ball mounting device according to claim 1.
前記吸引通路の下方に内設され前記吸引ポートが接続された環状のバッファ通路と、
前記吸引通路と前記バッファ通路とを接続し、前記吸引通路及び前記バッファ通路より幅狭に形成された接続通路と、
を有すること、
を特徴とする請求項2に記載の導電性ボール搭載装置。 The cup
An annular buffer passage provided below the suction passage and connected to the suction port;
Connecting the suction passage and the buffer passage, a connection passage formed narrower than the suction passage and the buffer passage;
Having
The conductive ball mounting apparatus according to claim 2.
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-
2016
- 2016-06-03 JP JP2016111819A patent/JP6605397B2/en active Active
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