JP2865646B1 - 金属球配列装置及び配列方法 - Google Patents
金属球配列装置及び配列方法Info
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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- Automatic Assembly (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 金属球を金属球配列対象に配列するための方
法及び装置において、規格下限を外れる直径の小さな金
属球および混入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸
着する前に排除し、金属球の配列失敗を防止する。 【解決手段】 金属球配列治具の金属球吸着孔に対応す
る位置に金属球を保持する保持孔であってその開口部の
断面形状が直径最大値の金属球が通過可能な形状であり
奥側の断面形状が直径最小値の金属球より大きい径の金
属球が通過不可能で小さい径の金属球が通過可能な形状
である保持孔を有する仮配列板を用意し、仮配列板の保
持孔に金属球を仮配列し、次いで該仮配列した金属球を
金属球配列治具の金属球吸着孔に吸着し、更に金属球配
列対象に転写する金属球配列方法及び装置。
法及び装置において、規格下限を外れる直径の小さな金
属球および混入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸
着する前に排除し、金属球の配列失敗を防止する。 【解決手段】 金属球配列治具の金属球吸着孔に対応す
る位置に金属球を保持する保持孔であってその開口部の
断面形状が直径最大値の金属球が通過可能な形状であり
奥側の断面形状が直径最小値の金属球より大きい径の金
属球が通過不可能で小さい径の金属球が通過可能な形状
である保持孔を有する仮配列板を用意し、仮配列板の保
持孔に金属球を仮配列し、次いで該仮配列した金属球を
金属球配列治具の金属球吸着孔に吸着し、更に金属球配
列対象に転写する金属球配列方法及び装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属球を金属球配
列対象に配列するための方法及び装置に関し、特に半導
体チップ上の電極、半導体実装基板上の電極あるいは半
導体素子電極にボールバンプとしての微細金属球を配列
するための方法及び装置に関する。
列対象に配列するための方法及び装置に関し、特に半導
体チップ上の電極、半導体実装基板上の電極あるいは半
導体素子電極にボールバンプとしての微細金属球を配列
するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属球を対象物に一括して配列し固定す
るための手段として、対象物に金属球を配列する位置に
対応した位置に金属球吸着孔を配置した金属球配列治具
を用意し、金属球吸着孔に金属球を吸着し一括して対象
物に金属球を転写する技術が知られている。特に、半導
体チップの電極と外部回路との接合媒体となるバンプ、
あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとし
て、微細金属金属を半導体基板や半導体チップ等に転写
してバンプを形成する技術が重要になってきている。半
導体チップ等の電極と対応する位置に金属球吸着孔を有
する金属球配列治具を用意し、バンプを形成すべき微細
金属球を予め該吸着孔に吸着し、該金属球配列治具を転
写台まで搬送して転写台上の半導体チップ等の電極の金
属球接合位置に金属球を転写するもである。
るための手段として、対象物に金属球を配列する位置に
対応した位置に金属球吸着孔を配置した金属球配列治具
を用意し、金属球吸着孔に金属球を吸着し一括して対象
物に金属球を転写する技術が知られている。特に、半導
体チップの電極と外部回路との接合媒体となるバンプ、
あるいはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとし
て、微細金属金属を半導体基板や半導体チップ等に転写
してバンプを形成する技術が重要になってきている。半
導体チップ等の電極と対応する位置に金属球吸着孔を有
する金属球配列治具を用意し、バンプを形成すべき微細
金属球を予め該吸着孔に吸着し、該金属球配列治具を転
写台まで搬送して転写台上の半導体チップ等の電極の金
属球接合位置に金属球を転写するもである。
【０００３】前記の公知の技術では、大きさの揃った微
細金属球を容器の中に多数準備し、金属球配列治具の金
属球吸着孔が開口された面を該容器内の微細金属球に向
けて容器に近づけ、該金属球吸着孔の背面を減圧して空
気を吸引することにより金属球吸着孔に微細金属球を吸
着させる。吸着に際して金属球容器に振動を与えて金属
球を容器内で跳躍させることにより、より容易に吸着を
行うことができる。
細金属球を容器の中に多数準備し、金属球配列治具の金
属球吸着孔が開口された面を該容器内の微細金属球に向
けて容器に近づけ、該金属球吸着孔の背面を減圧して空
気を吸引することにより金属球吸着孔に微細金属球を吸
着させる。吸着に際して金属球容器に振動を与えて金属
球を容器内で跳躍させることにより、より容易に吸着を
行うことができる。
【０００４】金属球容器内に供給される微細金属球は、
ごく僅かであるが直径が規格上下限を外れた金属球が混
在することがある。規格上限を外れる直径の大きな金属
球については、金属球の製造段階での排除が容易である
が、規格下限を外れる直径の小さな金属球の排除が十分
ではない場合が発生する。従来の金属球配列装置におい
ては、このような直径が規格下限以下の不良球を排除す
る機能がなかったため、不良球が混在した場合はボール
グリッドアレイ等の製品に直径の不足した金属球が搭載
されることとなる。更には、金属球が半田ボールの場合
には、フラックスの粘着力で搭載対象の電極に半田ボー
ルを仮搭載する手段が用いられるが、直径が小さな半田
ボールでは、半田ボールにフラックスが塗られない、半
田ボールが電極に届かない等の不良発生につながる。金
属球が金ボールの場合には、金ボールを熱圧着で電極に
圧着する手段が用いられるが、直径が小さな金ボールで
は、十分な加圧がなされず圧着できない不良につなが
る。
ごく僅かであるが直径が規格上下限を外れた金属球が混
在することがある。規格上限を外れる直径の大きな金属
球については、金属球の製造段階での排除が容易である
が、規格下限を外れる直径の小さな金属球の排除が十分
ではない場合が発生する。従来の金属球配列装置におい
ては、このような直径が規格下限以下の不良球を排除す
る機能がなかったため、不良球が混在した場合はボール
グリッドアレイ等の製品に直径の不足した金属球が搭載
されることとなる。更には、金属球が半田ボールの場合
には、フラックスの粘着力で搭載対象の電極に半田ボー
ルを仮搭載する手段が用いられるが、直径が小さな半田
ボールでは、半田ボールにフラックスが塗られない、半
田ボールが電極に届かない等の不良発生につながる。金
属球が金ボールの場合には、金ボールを熱圧着で電極に
圧着する手段が用いられるが、直径が小さな金ボールで
は、十分な加圧がなされず圧着できない不良につなが
る。
【０００５】また、大量の金属球を金属球容器に供給
し、必要によって容器内の金属球を跳躍させる目的で容
器に振動を加えるため、周囲から容器内へのゴミの混入
が避けられない。金属球容器内にはゴミが大量の金属球
と混在するため、ゴミを除去することは不可能である。
このゴミが金属球のかわりに金属球配列治具の金属球吸
着孔に吸着されると金属球配列に失敗することとなる。
し、必要によって容器内の金属球を跳躍させる目的で容
器に振動を加えるため、周囲から容器内へのゴミの混入
が避けられない。金属球容器内にはゴミが大量の金属球
と混在するため、ゴミを除去することは不可能である。
このゴミが金属球のかわりに金属球配列治具の金属球吸
着孔に吸着されると金属球配列に失敗することとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決し、規格下限を外れる直径の小さな金属球および混
入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸着する前に排
除し、金属球の配列失敗を防止することを目的とする。
解決し、規格下限を外れる直径の小さな金属球および混
入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸着する前に排
除し、金属球の配列失敗を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は第１に、金属球
吸着孔を配置した金属球配列治具の該金属球吸着孔に金
属球を吸着し、次いで該吸着した金属球群を金属球配列
対象に転写して金属球を金属球配列対象に一括搭載する
金属球配列方法において、予め前記金属球配列治具の金
属球吸着孔に対応する位置に金属球を保持する保持孔で
あってその開口部の断面形状が直径最大値の金属球が通
過可能な形状であり奥側の断面形状が直径最小値の金属
球より大きい径の金属球が通過不可能で小さい径の金属
球が通過可能な形状である保持孔を有する仮配列板の該
保持孔に金属球を仮配列し、次いで該仮配列板に仮配列
した金属球を前記金属球配列治具の金属球吸着孔に吸着
することを特徴とする金属球配列方法である。仮配列板
に金属球を仮配列するに際し、該仮配列板の金属球保持
孔の開口部と反対側を減圧し金属球を吸引することがで
きる。また、仮配列板に金属球を仮配列するに際し、該
仮配列板に振動を与えることができる。仮配列板に金属
球を仮配列するに際し、仮配列板の表面に気流を吹き付
けることができる。
吸着孔を配置した金属球配列治具の該金属球吸着孔に金
属球を吸着し、次いで該吸着した金属球群を金属球配列
対象に転写して金属球を金属球配列対象に一括搭載する
金属球配列方法において、予め前記金属球配列治具の金
属球吸着孔に対応する位置に金属球を保持する保持孔で
あってその開口部の断面形状が直径最大値の金属球が通
過可能な形状であり奥側の断面形状が直径最小値の金属
球より大きい径の金属球が通過不可能で小さい径の金属
球が通過可能な形状である保持孔を有する仮配列板の該
保持孔に金属球を仮配列し、次いで該仮配列板に仮配列
した金属球を前記金属球配列治具の金属球吸着孔に吸着
することを特徴とする金属球配列方法である。仮配列板
に金属球を仮配列するに際し、該仮配列板の金属球保持
孔の開口部と反対側を減圧し金属球を吸引することがで
きる。また、仮配列板に金属球を仮配列するに際し、該
仮配列板に振動を与えることができる。仮配列板に金属
球を仮配列するに際し、仮配列板の表面に気流を吹き付
けることができる。
【０００８】本発明は第２に、金属球吸着孔を配置した
金属球配列治具の該金属球吸着孔に金属球を吸着し、次
いで該吸着した金属球群を金属球配列対象に転写して金
属球を金属球配列対象に一括搭載するための金属球配列
装置であって、前記金属球配列治具の金属球吸着孔に対
応する位置に金属球を保持する保持孔であってその開口
部の断面形状が直径最大値の金属球が通過可能な形状で
あり奥側の断面形状が直径最小値の金属球より大きい径
の金属球が通過不可能で小さい径の金属球が通過可能な
形状である保持孔を有する仮配列板と、前記仮配列板の
保持孔に仮配列した金属球を吸引する金属球吸着孔を配
置した金属球配列治具と、前記金属球配列治具の金属球
吸着孔に吸着した金属球を該金属球配列対象に転写する
ために金属球配列対象を載せる転写台とを有する金属球
配列装置である。また、仮配列板の保持孔の奥側の断面
形状を矩形とすることができる。また、仮配列板の保持
孔が開口部側から奥側に向かって断面が細くなるテーパ
ー状であるとすることができる。仮配列板の保持孔は、
背後から保持孔を減圧して金属球を吸引する吸引手段を
有することができる。また、金属球を仮配列した仮配列
板に振動を与える振動手段を有することができる。ま
た、金属球を仮配列した仮配列板の表面に気流を吹き付
ける手段を有することができる。
金属球配列治具の該金属球吸着孔に金属球を吸着し、次
いで該吸着した金属球群を金属球配列対象に転写して金
属球を金属球配列対象に一括搭載するための金属球配列
装置であって、前記金属球配列治具の金属球吸着孔に対
応する位置に金属球を保持する保持孔であってその開口
部の断面形状が直径最大値の金属球が通過可能な形状で
あり奥側の断面形状が直径最小値の金属球より大きい径
の金属球が通過不可能で小さい径の金属球が通過可能な
形状である保持孔を有する仮配列板と、前記仮配列板の
保持孔に仮配列した金属球を吸引する金属球吸着孔を配
置した金属球配列治具と、前記金属球配列治具の金属球
吸着孔に吸着した金属球を該金属球配列対象に転写する
ために金属球配列対象を載せる転写台とを有する金属球
配列装置である。また、仮配列板の保持孔の奥側の断面
形状を矩形とすることができる。また、仮配列板の保持
孔が開口部側から奥側に向かって断面が細くなるテーパ
ー状であるとすることができる。仮配列板の保持孔は、
背後から保持孔を減圧して金属球を吸引する吸引手段を
有することができる。また、金属球を仮配列した仮配列
板に振動を与える振動手段を有することができる。ま
た、金属球を仮配列した仮配列板の表面に気流を吹き付
ける手段を有することができる。
【０００９】本発明によれば、金属球配列治具の金属球
吸着孔に金属球を吸着する前に、仮配列板の保持孔に金
属球を仮配列するので、直径が規格下限以下の直径の小
さな金属球及び微小なゴミは保持孔の孔を通過して開口
部の反対側に落下する。従って、径の小さな金属球及び
微小なゴミが金属球配列治具に吸着されて金属球配列対
象に転写されることを防止することができる。
吸着孔に金属球を吸着する前に、仮配列板の保持孔に金
属球を仮配列するので、直径が規格下限以下の直径の小
さな金属球及び微小なゴミは保持孔の孔を通過して開口
部の反対側に落下する。従って、径の小さな金属球及び
微小なゴミが金属球配列治具に吸着されて金属球配列対
象に転写されることを防止することができる。
【００１０】本発明では更に、仮配列板の金属球保持孔
の奥側の断面形状を矩形とすることにより、断面形状を
円形とした場合と比較して金属球の保持孔内へのつまり
を防止することができる。断面形状が矩形の方が金属球
が通過し易いからである。仮配列板に金属球を仮配列す
るときに保持孔を減圧することで、径小球及びゴミをよ
り一層通過し易くすることができる。
の奥側の断面形状を矩形とすることにより、断面形状を
円形とした場合と比較して金属球の保持孔内へのつまり
を防止することができる。断面形状が矩形の方が金属球
が通過し易いからである。仮配列板に金属球を仮配列す
るときに保持孔を減圧することで、径小球及びゴミをよ
り一層通過し易くすることができる。
【００１１】本発明では更に、仮配列板に金属球を仮配
列するときに仮配列板に振動を加えることにより、各保
持孔に一つずつの金属球が確実に保持されるようにし、
また仮配列板の表面に気流を吹き付けることにより、保
持孔に余剰の金属球が保持されている場合にその余剰の
金属球を除去することが可能になる。
列するときに仮配列板に振動を加えることにより、各保
持孔に一つずつの金属球が確実に保持されるようにし、
また仮配列板の表面に気流を吹き付けることにより、保
持孔に余剰の金属球が保持されている場合にその余剰の
金属球を除去することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１及び図２に基づいて本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００１３】金属球１の種類・大きさには制限はない
が、半導体チップの電極と外部回路との接合媒体となる
バンプとしての金ボール、あるいはボールグリッドアレ
イのボールバンプとしての半田ボール等であって、直径
が４０μｍから８００μｍの微細な金属球において特に
有効である。
が、半導体チップの電極と外部回路との接合媒体となる
バンプとしての金ボール、あるいはボールグリッドアレ
イのボールバンプとしての半田ボール等であって、直径
が４０μｍから８００μｍの微細な金属球において特に
有効である。
【００１４】図１において、仮配列板２には金属球配列
対象５の金属球を配列すべき位置に対応した位置に金属
球保持孔３が配置され、保持孔３は仮配列板を貫通して
いる。保持孔３は、開口部側７の断面形状は金属球１の
規格上限の直径（最大直径）よりも大きな直径の金属球
が通過可能であり、奥側８の断面形状は金属球の規格下
限の直径（最小直径）より大きい径の金属球は通過不可
能で小さい径の金属球は通過可能である断面形状を有し
ている。保持孔３は２段階の断面形状を有する孔とする
ことができ、この場合、開口部側７の断面形状を有して
いる保持孔３の部分の深さは、この部分に金属球１を保
持するのに適する深さを選択するが、通常は金属球１の
直径の半分程度が適当である。
対象５の金属球を配列すべき位置に対応した位置に金属
球保持孔３が配置され、保持孔３は仮配列板を貫通して
いる。保持孔３は、開口部側７の断面形状は金属球１の
規格上限の直径（最大直径）よりも大きな直径の金属球
が通過可能であり、奥側８の断面形状は金属球の規格下
限の直径（最小直径）より大きい径の金属球は通過不可
能で小さい径の金属球は通過可能である断面形状を有し
ている。保持孔３は２段階の断面形状を有する孔とする
ことができ、この場合、開口部側７の断面形状を有して
いる保持孔３の部分の深さは、この部分に金属球１を保
持するのに適する深さを選択するが、通常は金属球１の
直径の半分程度が適当である。
【００１５】仮配列板２は傾斜板２０と共になめらかな
傾斜面を形成している。傾斜の角度は２°から１５°が
好適である。傾斜板の上端には金属球１を収めた金属球
容器６を配置し、図示しない金属球供給手段によって順
次金属球１が傾斜板２０に供給される。金属球供給手段
としてはパーツフィーダーの使用が最適である。
傾斜面を形成している。傾斜の角度は２°から１５°が
好適である。傾斜板の上端には金属球１を収めた金属球
容器６を配置し、図示しない金属球供給手段によって順
次金属球１が傾斜板２０に供給される。金属球供給手段
としてはパーツフィーダーの使用が最適である。
【００１６】金属球容器６から供給され傾斜板２０を転
がり落ちる金属球は、途中で仮配列板２の金属球保持孔
３に落ち込み、直径が規格下限よりも大きい正規な直径
を有する金属球１は保持孔３に保持される。直径が規格
下限よりも小さい径小の規格外れ金属球は、保持孔３の
奥側８の断面形状を有する部分を通過してしまい、仮配
列板２の下側に落ちこぼれるので、保持孔３には正規な
直径を有する金属球１のみが保持されることとなる。保
持孔３に保持されなかった残余の金属球１は、傾斜板２
０を滑り落ちて下方に準備された金属球容器６’に収容
される。金属球容器６’に収容された金属球１は、図示
しないパーツフィーダーによって上方の金属球容器６に
送り返すことができる。また、保持孔３を通過して仮配
列板２の下方に落下した径小規格外れ金属球は、規格外
れ品として回収される。
がり落ちる金属球は、途中で仮配列板２の金属球保持孔
３に落ち込み、直径が規格下限よりも大きい正規な直径
を有する金属球１は保持孔３に保持される。直径が規格
下限よりも小さい径小の規格外れ金属球は、保持孔３の
奥側８の断面形状を有する部分を通過してしまい、仮配
列板２の下側に落ちこぼれるので、保持孔３には正規な
直径を有する金属球１のみが保持されることとなる。保
持孔３に保持されなかった残余の金属球１は、傾斜板２
０を滑り落ちて下方に準備された金属球容器６’に収容
される。金属球容器６’に収容された金属球１は、図示
しないパーツフィーダーによって上方の金属球容器６に
送り返すことができる。また、保持孔３を通過して仮配
列板２の下方に落下した径小規格外れ金属球は、規格外
れ品として回収される。
【００１７】仮配列板２のすべての保持孔３に金属球１
が保持されるに十分な時間の経過後、金属球１の供給を
停止する。半田ボールの供給の例においては、４秒程度
が適当な供給時間である。供給停止後、仮配列板を回転
して面を水平に保つ。次いで、図２（ａ）に示すよう
に、金属球吸着治具４を移動し、金属球吸着治具４の金
属球吸着孔１１が対応する金属球１を吸着可能なように
配置する。次いで金属球を吸着するため、吸着孔を減圧
するための吸引１２を行う。通常は金属球配列ヘッド１
０に図示しない真空ポンプを接続して行う。次に吸引１
２を行ったまま仮配列板２と金属球配列治具４とを離し
（図２（ｂ））、更に図２（ｃ）のように金属球配列治
具４を金属球配列対象５の対応する位置に移動し、金属
球１を金属球配列対象５に転写する。金属球が半田ボー
ルである場合は、事前に金属球配列対象５の金属球を転
写する位置にフラックスを印刷しておき、金属球配列治
具４を配列対象５まで下降して軽く圧着する。次いで金
属球配列治具４の真空系を開放して配列治具４を上昇す
ると、金属球１はフラックスの粘着力で金属球配列対象
５に保持される。
が保持されるに十分な時間の経過後、金属球１の供給を
停止する。半田ボールの供給の例においては、４秒程度
が適当な供給時間である。供給停止後、仮配列板を回転
して面を水平に保つ。次いで、図２（ａ）に示すよう
に、金属球吸着治具４を移動し、金属球吸着治具４の金
属球吸着孔１１が対応する金属球１を吸着可能なように
配置する。次いで金属球を吸着するため、吸着孔を減圧
するための吸引１２を行う。通常は金属球配列ヘッド１
０に図示しない真空ポンプを接続して行う。次に吸引１
２を行ったまま仮配列板２と金属球配列治具４とを離し
（図２（ｂ））、更に図２（ｃ）のように金属球配列治
具４を金属球配列対象５の対応する位置に移動し、金属
球１を金属球配列対象５に転写する。金属球が半田ボー
ルである場合は、事前に金属球配列対象５の金属球を転
写する位置にフラックスを印刷しておき、金属球配列治
具４を配列対象５まで下降して軽く圧着する。次いで金
属球配列治具４の真空系を開放して配列治具４を上昇す
ると、金属球１はフラックスの粘着力で金属球配列対象
５に保持される。
【００１８】仮配列板２は、図３に示すようにその背後
に仮配列板ヘッド１３を設け、金属球１を保持する際に
背後を吸引１４して保持孔３を減圧してもよい。これに
よって金属球１の保持が確実になるとともに径小規格外
れ品やゴミが保持孔３を通過することが容易となり、確
実に径小規格外れ品やゴミを排除することが可能とな
る。
に仮配列板ヘッド１３を設け、金属球１を保持する際に
背後を吸引１４して保持孔３を減圧してもよい。これに
よって金属球１の保持が確実になるとともに径小規格外
れ品やゴミが保持孔３を通過することが容易となり、確
実に径小規格外れ品やゴミを排除することが可能とな
る。
【００１９】また、図３と同様の吸引機構を有する仮配
列板２を用い、図４に示すように金属球１を仮配列板２
の保持孔３に保持することもできる。この方法では、図
４（ａ）に示すように金属球１を容器６に保持し、容器
６に接続した振動発生機１５によって振動を与え金属球
１を容器６内で跳躍させる。次いで仮配列板２の開口部
を下に向けて容器６内に下降させ、吸引１４することで
金属球１を保持孔３に吸着することができる。この場合
も径小規格外れ品やゴミは保持孔３を通過して仮配列板
ヘッド１３内に吸引される。次いで仮配列板２を反転
し、図４（ｂ）のように金属球配列治具４を接触させ
る。金属球配列治具４の吸引１２を開始すると同時に仮
配列板２の吸引を中止し、金属球１を金属球配列治具４
の吸着孔１１に吸着させ、後は図２と同様の工程で金属
球の配列を行う。
列板２を用い、図４に示すように金属球１を仮配列板２
の保持孔３に保持することもできる。この方法では、図
４（ａ）に示すように金属球１を容器６に保持し、容器
６に接続した振動発生機１５によって振動を与え金属球
１を容器６内で跳躍させる。次いで仮配列板２の開口部
を下に向けて容器６内に下降させ、吸引１４することで
金属球１を保持孔３に吸着することができる。この場合
も径小規格外れ品やゴミは保持孔３を通過して仮配列板
ヘッド１３内に吸引される。次いで仮配列板２を反転
し、図４（ｂ）のように金属球配列治具４を接触させ
る。金属球配列治具４の吸引１２を開始すると同時に仮
配列板２の吸引を中止し、金属球１を金属球配列治具４
の吸着孔１１に吸着させ、後は図２と同様の工程で金属
球の配列を行う。
【００２０】図３、図４のように仮配列板の背後に吸引
機構を設置する場合、金属球１を仮配列板２から金属球
配列治具４に移動する際に、仮配列板２のヘッド１３内
を加圧することもできる。金属球の直径が合格範囲だが
径小規格外れぎりぎりの直径である場合、金属球１が保
持孔３の奥側８に食い込むことがあるが、ヘッド１３内
を加圧することで保持孔３に食い込んだ金属球１を開放
させることができる。仮配列板２の保持孔３の断面形状
を図５〜図７に示す。いずれの図においても、保持孔は
各４つしか描かれていないが、実際の保持孔の数は４つ
に限定されるものではない。半導体基板のボールバンプ
配列の例をとれば、数百個の保持孔が碁盤の目のように
仮配列板に設置される。
機構を設置する場合、金属球１を仮配列板２から金属球
配列治具４に移動する際に、仮配列板２のヘッド１３内
を加圧することもできる。金属球の直径が合格範囲だが
径小規格外れぎりぎりの直径である場合、金属球１が保
持孔３の奥側８に食い込むことがあるが、ヘッド１３内
を加圧することで保持孔３に食い込んだ金属球１を開放
させることができる。仮配列板２の保持孔３の断面形状
を図５〜図７に示す。いずれの図においても、保持孔は
各４つしか描かれていないが、実際の保持孔の数は４つ
に限定されるものではない。半導体基板のボールバンプ
配列の例をとれば、数百個の保持孔が碁盤の目のように
仮配列板に設置される。
【００２１】保持孔３の開口部側７については、金属球
の規格上限の直径の球が通過できれば、その断面形状は
どのような形状でもよい。通常は円形ないし矩形を採用
する。保持孔の奥側８については、図６に示す円形を採
用することもできるが、図５に示すように断面形状を矩
形にすることが径小規格外れ品を下方に通過させるうえ
で好適である。規格外れぎりぎりの金属球は保持孔３の
奥側８の壁面に接触しつつ保持孔３を通過するが、保持
孔３の奥側８の断面形状は、図６に示すように円形であ
るよりも図５に示すように矩形であった方が金属球と保
持孔壁面との接触面積が少なくてすむからである。
の規格上限の直径の球が通過できれば、その断面形状は
どのような形状でもよい。通常は円形ないし矩形を採用
する。保持孔の奥側８については、図６に示す円形を採
用することもできるが、図５に示すように断面形状を矩
形にすることが径小規格外れ品を下方に通過させるうえ
で好適である。規格外れぎりぎりの金属球は保持孔３の
奥側８の壁面に接触しつつ保持孔３を通過するが、保持
孔３の奥側８の断面形状は、図６に示すように円形であ
るよりも図５に示すように矩形であった方が金属球と保
持孔壁面との接触面積が少なくてすむからである。
【００２２】保持孔３の断面形状は、図７（ｂ）に示す
ようにテーパー状であってもよい。この場合、保持孔３
の開口部７の断面形状は規格上限の直径の金属球が通過
可能な形状を有し、奥側８の断面形状は規格下限の直径
より大きい直径の金属球は通過不可能であり小さい直径
の金属球は通過可能な形状を有する。断面形状は矩形で
も円形でも可能であるが、保持した金属球１を円滑に離
脱させる上では、金属球と保持孔の壁面との接触面積の
少ない矩形の形状が良好である。
ようにテーパー状であってもよい。この場合、保持孔３
の開口部７の断面形状は規格上限の直径の金属球が通過
可能な形状を有し、奥側８の断面形状は規格下限の直径
より大きい直径の金属球は通過不可能であり小さい直径
の金属球は通過可能な形状を有する。断面形状は矩形で
も円形でも可能であるが、保持した金属球１を円滑に離
脱させる上では、金属球と保持孔の壁面との接触面積の
少ない矩形の形状が良好である。
【００２３】図１の方式、図４（ａ）の方式いずれを採
用した場合でも、図８（ａ）に示すように保持孔３に正
規の金属球１の他に余剰の金属球１ａが付着することが
ある。この余剰の金属球１ａが付着したままでは、結局
金属球配列治具４にも付着し、余剰の金属球１ａが金属
球配列対象５に転写されることとなり不都合である。図
８（ｂ）に示すように仮配列板２に振動発生機１６を接
触させ、金属球１を仮配列板２に保持させるタイミング
で仮配列板２に振動を与えれば、余剰の金属球１ａを排
除することが可能となり好適である。
用した場合でも、図８（ａ）に示すように保持孔３に正
規の金属球１の他に余剰の金属球１ａが付着することが
ある。この余剰の金属球１ａが付着したままでは、結局
金属球配列治具４にも付着し、余剰の金属球１ａが金属
球配列対象５に転写されることとなり不都合である。図
８（ｂ）に示すように仮配列板２に振動発生機１６を接
触させ、金属球１を仮配列板２に保持させるタイミング
で仮配列板２に振動を与えれば、余剰の金属球１ａを排
除することが可能となり好適である。
【００２４】また、図８（ｃ）に示すように、仮配列板
２の表面に気流を吹き付ける手段１７を配置し、金属球
１を保持させるタイミングで仮配列板２の表面に気流を
吹き付ければ、同じく余剰の金属球１ａを排除すること
が可能である。吹き付ける気体としては、乾燥空気、窒
素ガス等が好適である。
２の表面に気流を吹き付ける手段１７を配置し、金属球
１を保持させるタイミングで仮配列板２の表面に気流を
吹き付ければ、同じく余剰の金属球１ａを排除すること
が可能である。吹き付ける気体としては、乾燥空気、窒
素ガス等が好適である。
【００２５】
【実施例】直径３００μｍの半田ボール（金属球）を４
００個一括して配列対象に搭載する装置に本発明を適用
した。装置の概要は図１、図２に示す通りであり、更に
仮配列板は図３に示すような減圧吸引機構を採用した。
００個一括して配列対象に搭載する装置に本発明を適用
した。装置の概要は図１、図２に示す通りであり、更に
仮配列板は図３に示すような減圧吸引機構を採用した。
【００２６】仮配列板２の保持孔３の形状として、図５
の形状を採用し、２００μｍ厚の感光性エッチングガラ
スに３１１μｍφの円形の孔を開けたガラスと５００μ
ｍ厚の感光性エッチングガラスに２８９μｍ角の矩形の
穴を開けたガラスとを接着して製作した。仮配列板２は
５°の傾斜で傾斜板２０と共に配置し、金属球容器６か
らパーツフィーダーで半田ボールが供給される。半田ボ
ール供給中は仮配列板２の背後の仮配列板ヘッド１３に
真空ポンプを接続して減圧し、半田ボールが保持孔３に
保持されるのを助ける。傾斜台２０の下流には金属球容
器６’を設置し余剰ボールを回収する。また、径小規格
外れ半田ボール及び微小なゴミは保持孔３を通過して仮
配列板ヘッド１３内に設置したフィルター（図示せず）
に捕獲される。
の形状を採用し、２００μｍ厚の感光性エッチングガラ
スに３１１μｍφの円形の孔を開けたガラスと５００μ
ｍ厚の感光性エッチングガラスに２８９μｍ角の矩形の
穴を開けたガラスとを接着して製作した。仮配列板２は
５°の傾斜で傾斜板２０と共に配置し、金属球容器６か
らパーツフィーダーで半田ボールが供給される。半田ボ
ール供給中は仮配列板２の背後の仮配列板ヘッド１３に
真空ポンプを接続して減圧し、半田ボールが保持孔３に
保持されるのを助ける。傾斜台２０の下流には金属球容
器６’を設置し余剰ボールを回収する。また、径小規格
外れ半田ボール及び微小なゴミは保持孔３を通過して仮
配列板ヘッド１３内に設置したフィルター（図示せず）
に捕獲される。
【００２７】半田ボールの供給を４秒間継続し、その後
供給を停止する。半田ボール供給中、及び供給停止後し
ばらく、仮配列板２の斜め上方から図８（ｃ）に示す気
体を吹き付ける手段１７として窒素ガスノズルを配置
し、仮配列板２に向かって窒素ガスを吹き付ける。これ
によって保持孔３に保持された余剰の半田ボールを除去
することができる。更に、仮配置板２に図８（ｂ）に示
す振動発生機１６を設けて振動を加えてもいい。以上が
完了した後、仮配列板２を水平に回転させる。
供給を停止する。半田ボール供給中、及び供給停止後し
ばらく、仮配列板２の斜め上方から図８（ｃ）に示す気
体を吹き付ける手段１７として窒素ガスノズルを配置
し、仮配列板２に向かって窒素ガスを吹き付ける。これ
によって保持孔３に保持された余剰の半田ボールを除去
することができる。更に、仮配置板２に図８（ｂ）に示
す振動発生機１６を設けて振動を加えてもいい。以上が
完了した後、仮配列板２を水平に回転させる。
【００２８】次いで、図２（ａ）に示すように、金属球
吸着治具４を移動し、金属球吸着治具４の金属球吸着孔
１１が対応する半田ボール１を吸着可能なように配置す
る。次いで半田ボールを吸着するため、仮配列板２の保
持孔３の減圧を解除すると同時に金属球吸着治具４の吸
着孔１１を減圧するための吸引１２を行う。金属球配列
ヘッド１０には図示しない真空ポンプを接続している。
次に吸引１２を行ったまま仮配列板２と金属球配列治具
４とを離し（図２（ｂ））、更に図２（ｃ）のように金
属球配列治具４を金属球配列対象５の対応する位置に移
動し、半田ボール１を金属球配列対象５に転写する。事
前に金属球配列対象５の半田ボールを転写する位置にフ
ラックスを印刷しておき、金属球配列治具４を配列対象
５まで下降して軽く圧着する。次いで金属球配列治具４
の真空系を開放して配列治具４を上昇すると、半田ボー
ル１はフラックスの粘着力で金属球配列対象５に保持さ
れる。
吸着治具４を移動し、金属球吸着治具４の金属球吸着孔
１１が対応する半田ボール１を吸着可能なように配置す
る。次いで半田ボールを吸着するため、仮配列板２の保
持孔３の減圧を解除すると同時に金属球吸着治具４の吸
着孔１１を減圧するための吸引１２を行う。金属球配列
ヘッド１０には図示しない真空ポンプを接続している。
次に吸引１２を行ったまま仮配列板２と金属球配列治具
４とを離し（図２（ｂ））、更に図２（ｃ）のように金
属球配列治具４を金属球配列対象５の対応する位置に移
動し、半田ボール１を金属球配列対象５に転写する。事
前に金属球配列対象５の半田ボールを転写する位置にフ
ラックスを印刷しておき、金属球配列治具４を配列対象
５まで下降して軽く圧着する。次いで金属球配列治具４
の真空系を開放して配列治具４を上昇すると、半田ボー
ル１はフラックスの粘着力で金属球配列対象５に保持さ
れる。
【００２９】以上の配列処理を連続して５００回行った
結果、配列治具の汚れ、金属球吸着孔へのゴミ付着は皆
無であった。また、径小規格外れ半田ボールはすべて仮
配列板の保持孔を通過して排除された。金属球配列対象
単位での半田ボール搭載成功率は４９９回／５００回で
あった。
結果、配列治具の汚れ、金属球吸着孔へのゴミ付着は皆
無であった。また、径小規格外れ半田ボールはすべて仮
配列板の保持孔を通過して排除された。金属球配列対象
単位での半田ボール搭載成功率は４９９回／５００回で
あった。
【００３０】仮配列板２の保持孔３の製造方法について
は、上記の方法の他、下記の方法によって製造したもの
も用いたが、いずれも良好な結果をうることができた。 （１）５００μｍ厚の感光性エッチングガラスに、図７
に示すようなテーパー状の矩形の孔であって開口部側が
３１１μｍ角、奥側が２８８μｍ角の孔を開口した。 （２）６００μｍ厚のセラミックス板に図７に示すよう
なテーパー状の矩形の孔であって開口部側が３１１μｍ
角、奥側が２８８μｍ角の孔を開口した。 （３）５００μｍ厚のセラミックス板に２８９μｍφの
円形の貫通孔を開け、次いで同一孔位置に３１１μｍφ
の円形の孔を１８０μｍ深さまでドリルで掘った。
は、上記の方法の他、下記の方法によって製造したもの
も用いたが、いずれも良好な結果をうることができた。 （１）５００μｍ厚の感光性エッチングガラスに、図７
に示すようなテーパー状の矩形の孔であって開口部側が
３１１μｍ角、奥側が２８８μｍ角の孔を開口した。 （２）６００μｍ厚のセラミックス板に図７に示すよう
なテーパー状の矩形の孔であって開口部側が３１１μｍ
角、奥側が２８８μｍ角の孔を開口した。 （３）５００μｍ厚のセラミックス板に２８９μｍφの
円形の貫通孔を開け、次いで同一孔位置に３１１μｍφ
の円形の孔を１８０μｍ深さまでドリルで掘った。
【００３１】
【発明の効果】本発明の金属球配列装置及び方法を使用
することにより、規格下限を外れる直径の小さな金属球
および混入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸着す
る前に排除し、金属球の配列失敗を防止することができ
る。
することにより、規格下限を外れる直径の小さな金属球
および混入したゴミを金属球配列治具に金属球を吸着す
る前に排除し、金属球の配列失敗を防止することができ
る。
【図１】本発明の仮配列板に金属球を仮配列する状況を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】仮配列板に仮配列した金属球を金属球配列治具
に吸引し金属球配列対象に転写するまでの状況を示す断
面図であり、（ａ）は金属球を仮配列した仮配列板に金
属球配列治具を接触した状況、（ｂ）は金属球配列治具
に金属球を吸着した状況、（ｃ）は金属球配列治具に吸
着した金属球を金属球配列対象に押し付けて転写してい
る状況を示す図である。
に吸引し金属球配列対象に転写するまでの状況を示す断
面図であり、（ａ）は金属球を仮配列した仮配列板に金
属球配列治具を接触した状況、（ｂ）は金属球配列治具
に金属球を吸着した状況、（ｃ）は金属球配列治具に吸
着した金属球を金属球配列対象に押し付けて転写してい
る状況を示す図である。
【図３】本発明の仮配列板の１実施態様を示す断面図で
ある。
ある。
【図４】本発明の仮配列板の他の実施態様を示す断面図
であり、（ａ）は仮配列板に金属球を吸着する状況を示
す断面図、（ｂ）は仮配列した金属球を金属球配列治具
に吸着する状況を示す断面図である。
であり、（ａ）は仮配列板に金属球を吸着する状況を示
す断面図、（ｂ）は仮配列した金属球を金属球配列治具
に吸着する状況を示す断面図である。
【図５】本発明の仮配列板の実施態様を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の仮配列板の実施態様を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の仮配列板の実施態様を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の仮配列の状況を示す図であり、（ａ）
は仮配列時に余剰金属球が付着している状況を示す断面
図、（ｂ）は振動発生機による振動で余剰金属球を除去
している状況を示す断面図、（ｃ）は気流吹き付けで余
剰金属球を除去している状況を示す断面図である。
は仮配列時に余剰金属球が付着している状況を示す断面
図、（ｂ）は振動発生機による振動で余剰金属球を除去
している状況を示す断面図、（ｃ）は気流吹き付けで余
剰金属球を除去している状況を示す断面図である。
１ 金属球 ２ 仮配列板 ３ 保持孔 ４ 金属球配列治具 ５ 金属球配列対象 ６ 金属球容器 ７ 金属球保持孔の開口部側 ８ 金属球保持孔の奥側 ９ 金属球配列基板 １０ 金属球配列ヘッド １１ 金属球吸着孔 １２ 金属球吸着孔を減圧するための吸引 １３ 仮配列板ヘッド １４ 金属球保持孔を減圧するための吸引 １５ 振動発生機 １６ 振動発生機 １７ 気流を吹き付ける手段 １８ 気体の送り込み １９ 吹き付けられた気流 ２０ 傾斜板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０５ Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｈ ６０４Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/50 H01L 23/12 H05K 3/34 H01L 21/92
Claims (10)
- 【請求項１】 金属球吸着孔を配置した金属球配列治具
の該金属球吸着孔に金属球を吸着し、次いで該吸着した
金属球群を金属球配列対象に転写して金属球を金属球配
列対象に一括搭載する金属球配列方法において、予め前
記金属球配列治具の金属球吸着孔に対応する位置に金属
球を保持する保持孔であってその開口部の断面形状が直
径最大値の金属球が通過可能な形状であり奥側の断面形
状が直径最小値の金属球より大きい径の金属球が通過不
可能で小さい径の金属球が通過可能な形状である保持孔
を有する仮配列板の該保持孔に金属球を仮配列し、次い
で該仮配列板に仮配列した金属球を前記金属球配列治具
の金属球吸着孔に吸着することを特徴とする金属球配列
方法。 - 【請求項２】 仮配列板に金属球を仮配列するに際し、
該仮配列板の金属球保持孔の開口部と反対側を減圧し金
属球を吸引することを特徴とする請求項１記載の金属球
配列方法。 - 【請求項３】 仮配列板に金属球を仮配列するに際し、
該仮配列板に振動を与えることを特徴とする請求項１又
は２記載の金属球配列方法。 - 【請求項４】 仮配列板に金属球を仮配列するに際し、
仮配列板の表面に気流を吹き付けることを特徴とする請
求項１乃至３記載の金属球配列方法。 - 【請求項５】 金属球吸着孔を配置した金属球配列治具
の該金属球吸着孔に金属球を吸着し、次いで該吸着した
金属球群を金属球配列対象に転写して金属球を金属球配
列対象に一括搭載するための金属球配列装置であって、
前記金属球配列治具の金属球吸着孔に対応する位置に金
属球を保持する保持孔であってその開口部の断面形状が
直径最大値の金属球が通過可能な形状であり奥側の断面
形状が直径最小値の金属球より大きい径の金属球が通過
不可能で小さい径の金属球が通過可能な形状である保持
孔を有する仮配列板と、前記仮配列板の保持孔に仮配列
した金属球を吸引する金属球吸着孔を配置した金属球配
列治具と、前記金属球配列治具の金属球吸着孔に吸着し
た金属球を該金属球配列対象に転写するために金属球配
列対象を載せる転写台とを有することを特徴とする金属
球配列装置。 - 【請求項６】 仮配列板の保持孔の奥側の断面形状が矩
形であることを特徴とする請求項５記載の金属球配列装
置。 - 【請求項７】 仮配列板の保持孔が開口部側から奥側に
向かって断面が細くなるテーパー状であることを特徴と
する請求項５又は６記載の金属球配列装置。 - 【請求項８】 仮配列板の保持孔は、背後から保持孔を
減圧して金属球を吸引する吸引手段を有することを特徴
とする請求項５乃至７記載の金属球配列装置。 - 【請求項９】 金属球を仮配列した仮配列板に振動を与
える振動手段を有することを特徴とする請求項５乃至８
記載の金属球配列装置。 - 【請求項１０】 金属球を仮配列した仮配列板の表面に
気流を吹き付ける手段を有することを特徴とする請求項
５乃至９記載の金属球配列装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9245284A JP2865646B1 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 金属球配列装置及び配列方法 |
| TW087113272A TW406381B (en) | 1997-09-10 | 1998-08-12 | Method and device for arraying metallic sphere |
| US09/149,129 US6270002B1 (en) | 1997-09-10 | 1998-09-08 | Ball arrangement method and ball arrangement apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9245284A JP2865646B1 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 金属球配列装置及び配列方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2865646B1 true JP2865646B1 (ja) | 1999-03-08 |
| JPH1187901A JPH1187901A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17131385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9245284A Expired - Lifetime JP2865646B1 (ja) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 金属球配列装置及び配列方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865646B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000061632A (ja) * | 1998-08-18 | 2000-02-29 | Ibiden Co Ltd | 半田ボール配給方法および半田ボール配給装置 |
| JP4937101B2 (ja) * | 2007-12-25 | 2012-05-23 | 勝行 戸津 | 小ねじ整列器具 |
| JP6067388B2 (ja) * | 2013-01-24 | 2017-01-25 | 株式会社Ｌｉｘｉｌ | パルスシャワー装置 |
| WO2016110938A1 (ja) * | 2015-01-05 | 2016-07-14 | 富士機械製造株式会社 | 半田ボールフィーダ |
-
1997
- 1997-09-10 JP JP9245284A patent/JP2865646B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187901A (ja) | 1999-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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