JP2889328B2 - 半田バンプ形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半田球を溶融して半田球接続部に半田バン
プを形成する半田バンプ形成措置に関する。

［従来の技術］ 従来のバンプ形成方法としては、例えば、特許昭64−
819号公報に記載されたものがある。

これは、第18図〜第20図に示すように、セラミック基
板111に貫通させた接続ピン115に半田バンプを形成する
技術に関するものである。まず、フラックス分配装置11
7で、接続ピン115の頭部に所定量のフラックス118を塗
布する。次に、振動装置127上に設けられている容器126
に半田球125を入れ、その半田球125を吸着装置128の吸
着マスク133に吸着させ、それをフラックス118が塗布さ
れている接続ピン115の頭部に乗せる。そして、真空吸
引手段を切り、振動をかけて吸着マスク133から半田球1
25を分離するというものである。半田球125は、フラッ
クス118の接着力で接続ピン115の頭部に保持される。

接続ピンに付着している半田球の溶融には、例えば、
特開昭62−257737号公報に記載されているもののよう
に、半田球が付着しているセラミック基板を炉内に持ち
込み、所定の温度コントロールを行い、半田球を溶融す
るというものや、レーザ光を微小径に集光し、特定の半
田球に対してレーザ光をスキャニングさせながら、半田
球を溶融するというものがある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の半田バンプ形成方法
では、振動により吸着マスクから半田球を分離する際
や、半田球を溶融するため半田球が付着しているセラミ
ック基板を運搬する際に、半田球の位置がズレことがあ
る。また、フラックスの塗布量と粘度が適切に管理され
ていない場合でも、フラックスが乾燥して半田球の位置
ズレを起こすことがあり、特に、半田球の溶融時には、
フラックスの乾燥により、半田球が脱落してしまうこと
さえある。

このように、従来の半田バンプ形成方法では、半田球
をフラックスの接着力だけで保持しているために、半田
球がズレやすくて、半田バンプを所望する位置に形成す
ることができないことがあるという問題点がある。

また、半田球の溶融のために、セラミック基板を炉内
に持ち込むものでは、セラミック基板の運搬時間がかか
り、レーザ光を微小径に集光させ、これをスキャニング
させるものでは、レーザ光を部分的に当て、レーザ光を
スキャニングさせるため、すべての半田球が溶融するま
でに時間がかかる。このように、従来の半田バンプ形成
方法では、セラミック基板の運搬時間やすべての半田球
が溶融するまでの時間がかかり、半田バンプ形成に時間
が嵩むという問題点がある。

本発明は、このような従来の問題点について着目して
なされたもので、半田球がズレことがなく、半田バンプ
を所望する位置に形成することができ、かつ、すべての
半田球が溶融するまでの時間がかからず、半田バンプ形
成の時間を削減することができる半田バンプ形成装置を
提供することである。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための半田バンプ形成装置は、 複数の半田球を溶融して、半田球接続部材の複数の半
田接続部に半田バンプを形成する半田バンプ形成装置に
おいて、 レーザ光を透過する材料で形成され、深さが前記半田
球の径よりも小さい複数の穴が、複数の前記半田球接続
部に対応する位置に形成されている半田球保持具と、前
記半田球保持具を所定の位置に位置決めする保持具位置
決め手段と、位置決めされた前記半田球保持具に対し
て、前記半田球接続部材の複数の前記半田球接続部が前
記半田球保持具に形成されている複数の前記穴に対応す
るよう、該半田球接続部材を位置決めする半田球接続部
材位置決め手段と、前記半田球保持具の前記穴に入れら
れた前記半田球が前記半田球接続部に所定の力で押しつ
けられるよう、前記半田球保持具と前記半田球接続部材
とを所定の力て押し付ける半田球押し付け手段と、前記
半田球接続部材、及び該半田球接続部材の複数の前記半
田球接続部に押し付けられている全ての半田球に、前記
半田球保持具を介して前記レーザ光を一括照射して、複
数の該半田球を一括溶融するレーザ光照射手段と、を備
えていることを特徴とするものである。

ここで、前記半田バンプ形成装置は、前記半田球接続
部に対する前記半田球の位置ズレを検知する位置ズレ検
知手段を有することが好ましい。この場合、前記半田球
接続部に対する前記半田球の位置ズレを補正すべく、前
記半田球接続部材位置決め手段と前記保持具位置決め手
段とのうち、少なくともいずれか一方を動作させる位置
ズレ補正指示手段を有することが好ましい。

前記半田保持具には、該半田球保持具の穴の底部から
貫通孔が形成され、前記貫通孔に負圧源が接続されてい
ることが好ましい。

［作用］ まず、半田球保持具の穴に複数の半田球を装着する。
この半田球保持具の穴の底部から貫通孔が形成され、該
貫通孔に負圧源が接続されていれば、半田球は、半田球
保持具に吸着され、半田球保持具が急速に移動しても、
また半田球保持具がいずれの方向を向いても、半田球保
持具から半田球は脱落しない。

複数の半田球が装着された半田球保持具を保持具位置
決め手段により、所定の位置に位置決めする。

位置決めされた前記半田球保持具に対して、複数の半
田球接続部を有する半田球接続部材を、半田球接続部材
位置決め手段により、複数の該半田球接続部が前記半田
球保持具に形成されている複数の前記穴に対向するよう
位置決めする。

この際、前記半田球接続部と前記半田球との位置ズレ
を検出する位置ズレ検出手段と、位置ズレ補正指示手段
とを有していれば、検出された位置ズレに対して、位置
ズレ補正指示手段が前記半田球接続部材位置決め手段と
前記保持具位置決め手段とのうち、少なくともいずれか
一方を動作させて、位置ズレを補正する。

半田球保持具および半田球接続部材が位置決めされる
と、半田球押し付け手段により、半田球が半田球接続部
に所定の力で押し付けられると共に、半田球溶融手段に
より、半田球保持具に装着されているすべての半田球が
溶融されて行く。

溶融中の半田球は、保持具に装着されていると共に所
定の力で押し付けられているので、半田球接続部からズ
レることがなく、かつ確実に半田球接続部に接触するの
で、目的の位置に確実に半田バンプを形成することがで
きる。

また、複数の半田球は、一括加熱されて溶融されるの
で、半田球の溶融時間を削減することができる。

実施例 以下、本発明の各種実施例について第１図〜第17図に
基づいて説明する。

本発明の第１の実施例について第１図〜第３図に基づ
き説明する。

本発明の対象ワークである半導体素子１は、第８図に
示すように、リードレス型のもので、これを基板等に電
気的に接続するために、直径0.1〜0.5mmの半田球３が接
合される複数のパッド2,2,…（半田球接続部）が設けら
れている。これらのパッド2,2,…は、相互の間隔が0.3
〜0.5mmで数百個設けられている。

この半導体素子１は、第10図に示すように、複数の半
導体素子装着部201,201,…が穿設されているパレット20
に、複数個まとめて収納される。

複数の半田球3,3,…を保持する半田球保持具４は、ガ
ラス板で形成されており、第９図に示すように、半導体
素子１の複数のパッド2,2,…の配列と同様の配列で、半
田球３が装着される複数の装着穴5a,5a,…が形成されて
いる。

この装着穴5aは、その深さが半田球３の径よりも小さ
く形成されている。装着穴5aの底から半田球保持具１の
裏面にかけて、半田球３の径よりも小さい貫通孔5bが形
成されている。

半田バンプ形成装置は、第11図に示すように、各種機
器が載置される基台10と、半導体素子3,3,が収納されて
いるパレット20,20,を収納しておくと共にこれを送り出
すパレット供給部22と、送り出されたパレット20を固定
してＸ方向およびＹ方向に移動させるXYテーブル部23
と、パレット20に収納されている半導体素子1,1,を１個
づつ取り出す半導体素子供給部24と、半導体素子1,1,が
取り出され空になったパレット20を収納する空パレット
収納部25と、パレット20から取り出された半導体素子１
を吸着するヘッド265を有して所定角度づつ間欠回転す
る素子用ターンテーブル部26と、半田球保持具４を収納
排出する保持具収納排出部30と、半田球保持具４を吸着
するヘッド380を有し所定角度づつ間欠回転する保持具
用ターンテーブル部38と、保持具用ターンテーブル部38
上の半田球保持具４に半田球３を供給する半田球供給部
50と、素子用ターンテーブル部26上の半導体素子１を把
持し、保持具用ターンテーブル部38上の半田球保持具４
との相対的な位置決めを行うと共に、半田球３を溶融す
る半田球接合部60と、半田球３が溶融し半田バンプが形
成された半導体素子１を収納する半田バンプ形成素子収
納部80と、これら各種部位を制御する図示されていない
制御部とを有して構成されている。

パレット供給部22は、第６図に示すような、複数のパ
レット20,20を段積みして収納しておく素子用マガジン2
1と、素子用マガジン21からパレット20を送り出すパレ
ット送り出し機構221と有している。

素子用ターンテーブル部26は、第11図および第12図
（ｂ）に示すように、半導体素子１を吸着すべく、吸引
孔266が形成されている４個のヘッド265,265,…と、４
個のヘッド265,265,…が載置され間欠回転するターンテ
ーブル261と、図示されていない駆動機構とを有してい
る。吸引口266には図示されていない負圧源とチューブ
を介して接続されている。

保持具収納排出部30は、第７図に示すような、複数の
半導体保持具4,4を段積みしておく複数のマガジン301,3
01,…で構成される第１の保持具用マガジン群302と、第
２の保持具用マガジン群303と、第１の保持具用マガジ
ン群302から半田球保持具４を取り出し保持具用ターン
テーブル部38に供給すると共に、保持具用ターンテーブ
ル部38上の半田球保持具４を第２の保持具用マガジン群
303に収納する保持具供給排出機構305とを有している。

保持具用ターンテーブル部38は、第11図および第12図
（ｂ）に示すように、半田球保持具４と共に半田球３を
吸着すべく、吸引孔3801が形成されている６個のヘッド
380,380,380,…と、６個のヘッド380,380,380,…が載置
され間欠回転するターンテーブル381と、図示されてい
ない駆動機構とを有している。吸引口3801には、図示さ
れていない負圧源とチューブを介して接続されている。
ヘッド380の半田球保持具４が吸着される部位と反対側
の部位には、ガラス板3829が設けられており、ガラス板
3829と半田球保持具４との間は貫通している。ヘッド38
0は、半田球保持具４とガラス板3829との向きが入れ替
わるよう、180°回転可能にターンテーブル381に装着さ
れている。

半田球接合部60は、第１図に示すように、レーザ光を
照射するレーザ光照射部600と、半田球保持具４に吸着
されている半田球３と半導体素子１のパッドとの位置ズ
レを検出する位置ズレ検出部610と、半導体素子１と保
持具用ターンテーブル部38に吸着されている半田球保持
具４との相対的な位置決めを行う位置決め部600aとを有
して構成されている。

レーザ光照射部600は、第１図、第４図、および第５
図に示すように、基台10上に設けられている照射台6004
と、図示されていないYAGレーザ発振器と、レーザ光を
半導体素子１全体に照射できるようにレーザ光径を調節
する光学系6002と、光学系6002とレーザ発振器と接続す
る光ファイバー6001と、光学系6002を支持する光学系支
持台6005とで構成されている。この光学系支持台6005
は、照射台6004上に設けられている。

位置ズレ検出部610には、第１図、第４図、および第
５図に示すように、半導体素子１を撮像する素子用カメ
ラ6105と、半田球保持具４を撮像する保持具用カメラ61
01とが設けられている。素子用カメラ6105と保持具用カ
メラ6101とは、互いに対向するように、鏡筒6106により
接続されている。鏡筒6106内の略中央には、両面反射型
の反射鏡6102が設けられている。鏡筒6106は、照射台60
04に、凸型のスライドレール6011とこれに摺動可能に係
合する凹型のスライドレール6012とから成るスライドユ
ニット6013を介して設けられている。鏡筒6106に固定さ
れている凹型のスライドレール6012には、ロッド6023を
介してエアーシリンダ6022に接続されている。このエア
ーシリンダ6022は、照射台6004に固定されている。照射
台6004には、反射鏡6003とこの反射鏡6003を介して半田
球保持具４を照らす保持具用光源6103と、半導体素子１
を照らす素子用光源6104とが設けられている。

位置決め部600aは、第１図〜第３図に示すように、位
置ズレ検出部610の真下に配されており、素子用ターン
テーブル部26のヘッド265を把持するチャック部620と、
これを回転させる回転部630と、チャック部620をカム機
構により上下動させる上下駆動部（Ａ）640と、チャッ
ク部620をエアーシリンダ6506により上下動させる上下
駆動部（Ｂ）650と、チャック部620をＸ方向およびＹ方
向に動かすXY駆動部660とを有して構成されている。

チャック部620は、素子用ターンテーブル部26のヘッ
ド265を把持する爪6202a,6202bと、これを駆動するアク
チュエータ6201とで構成されている。チャック部620
は、上下動ロッド6303に支持されている。

上下動ロッド6303は、上下駆動部（Ａ）640の一部を
構成する上下台（ａ）6300に回転および上下動可能に支
持されている。

上下台（ａ）6300には、チャック部620を回転させる
回転部630が設けられている。回転部630は、チャック回
転モータ6310と、これを支持するモータブラケット6313
と、チャック回転モータ6310の駆動力を伝達するシャフ
ト6311と、このシャフト6311の先端に設けられているプ
ーリ6307と、上下動ロッド6303の上部に固定されている
プーリ6306と、プーリ6307,6306に掛合するベルト6308
とで構成されている。

上下動ロッド6303の下部には、これを回転可能に支持
するロッド受け6406が設けられている。ロッド受け6406
は、１対のスライドレールから成るスライドユニット64
08を介して、上下台（ａ）と6300に支持されている。上
下台（ａ）6300とロッド受け6406とには、バネ掛け6414
a,6414bが固設されており、この間にロッド受け6406お
よび上下動ロッド6303を上方に付勢するバネ6412が設け
られている。上下台（ａ）6300には、さらに、ロッド受
け6406の上方向への移動を規制するストッパ6415と、上
下台（ａ）6300自体を持ち上げるためのカム機構を構成
するカムフロー6409とが設けられている。

上下台（ａ）6300は、上下駆動部（Ｂ）640の一部を
構成する上下台（ｂ）6400に上下動可能に支持されてい
る。上下台（ｂ）6400には、カムフロー6409と対を成す
カム6405が、カム軸6420および軸受6404を介して、設け
られている。カム6405の輪郭は変形台形曲線を描いてい
る。カム軸6420は、ジョイント6403を介してカム駆動モ
ータ6410のシャフト6402と接続されている。カム駆動モ
ータ6410は、上下台（ｂ）6400に固設されている。

上下台（ｂ）6400は、上下駆動部支持台6500に上下動
可能に設けられている。上下駆動部支持台6500には、上
下台（ｂ）6400を上下させるエアーシリンダ6506が固設
されている。エアーシリンダ6506のロッド6508は、上下
台（ｂ）6400と連結板6509を介して接続されている。エ
アーシリンダ6506は、チャック部620に把持される半導
体素子１が、最下段位置から半田球保持具４との位置ズ
レが検出される位置ズレ検出位置までと、ここから半導
体素子１と半田球保持具４との間隔が0.5mmになる接触
直前位置までとに、移動可能に、２段階駆動する。

上下駆動部支持台6500は、Ｘ方向摺動台6601に固設さ
れている。Ｘ方向摺動台6601は、Ｘ方向に案内溝が形成
されているＸ方向摺動基台6602に摺動可能に設けられて
おり、これにＸ方向摺動台6601を移動させるＸ方向駆動
アクチュエータ6603が固設されている。Ｘ方向摺動基台
6602は、Ｙ方向摺動台6611に固定されている。Ｙ方向摺
動台6611は、Ｙ方向に案内溝が形成されているＹ方向摺
動基台6612に摺動可能に設けられており、これにＹ方向
摺動台6611を移動させるＹ方向駆動アクチュエータ6613
が固設されている。

図示されていない制御部は、制御パネルと、CPUとメ
モリ等から構成される制御部本体とを有して構成されて
おり、メモリ内には、以上の各部位の動作を制御するプ
ログラムが記憶されている。なお、カメラ6101,6105で
捕らえられた映像は、光ファイバーケーブルを介して、
制御部本体に導かれる。

次に、本実施例の半田バンプ形成装置の動作について
説明する。

まず、パレット供給部22の素子用マガジン21に、複数
の半導体素子1,1,…が収納されているパレット20をセッ
トする。

また、保持具収納排出部30の第１の保持具用マガジン
群302に、半田球保持具４をセットする。半田球供給部5
0には、半田球3,3,…を入れる。

パレット20等がセットされると、制御部からの指示に
より、半田バンプ形成装置が動作を開始する。

パレット供給部22のパレット20は、パレット送り出し
機構221により、XYテーブル部23に送り出され、そこで
半導体素子供給部24により、パレット20から１個づつ半
導体素子１が取り出されて、素子用ターンテーブル部26
のヘッド265に載置される。空になったパレット20は、
空パレット収納部25に収納される。ターンテーブル261
は、ヘッド265に吸着されている半導体素子１が、レー
ザ光照射部600の光学系6002の真下、位置決め部600aの
チャック部620の真上にくるよう、略90°回転する。

一方、半田球保持具４は、第１の保持具用マガジン群
302から、保持具供給排出機構305により取り出され、保
持具用ターンテーブル部38のヘッド380に載置される。
ターンテーブル381が所定角度回転して、そこで半田球
供給部50から複数の半田球3,3,…が、ヘッド380に載置
されている半田球保持具４の複数の装着穴5a,5a,…装着
される。そして、再び、ターンテーブル381が所定回転
して、第12図（ａ）に示すように、半田球保持具４はレ
ーザ光照射部600の光学系6002の真下にくる。このと
き、ヘッド380は180°回転して、半田球保持具４および
半田球３は下方を向いて半導体素子１と対向するが、こ
れらはヘッド380に吸着されているので脱落しない。

素子用ターンテーブル部26および保持具用ターンテー
ブル部38とが回転して、レーザ光照射部600の光学系600
2と、半田球保持具４と、半導体素子１と、位置決め部6
00aのチャック部620とが、ほぼ一直線上に並ぶと、位置
決め部600aのエアーシリンダ6506が駆動して、上下台
（ｂ）6400と共に、上下台（ａ）6300とチャック部620
とが上昇する。この上昇中にチャック部620の爪6202a,6
202bが素子用ヘッド265を把持する。そして、チャック
部620は、第12図（ｂ）に示すように、半導体素子１が
前記位置ズレ検出位置に至るまで、さらに上昇する。

半導体素子１が前記位置ズレ検出位置に達すると、保
持具用光源6103と素子用光源6104とが光り、それぞれ
が、半田球保持具４、半導体素子１を照らす。保持具用
光源6103からの光は、反射鏡6003を反射し、ガラス板38
29を透過して、半田球保持具４に至る。

半田球保持具４およびそこに装着されている半田球3,
3,…は、光に照らされて、保持具用カメラ6101に撮像さ
れる。半導体素子１も、光に照らされて、素子用カメラ
6105に撮像される。画像データは、光ファイバーを介し
て制御部本体に送られ、ここで、電気信号に変換されて
画像処理される。この画像処理で半田球３と半導体素子
１のパッド２とに位置ズレが検出されると、制御部本体
からＸ方向駆動アクチュエータ6603とＹ方向駆動アクチ
ュエータ6613とチャック回転モータ6310とに動作指令が
出力され、これらが駆動して、Ｘ方向、Ｙ方向およびθ
方向の位置ズレが１μｍ単位で補正される。

位置ズレが補正されると、位置ズレ検出部610のエア
ーシリンダ6022が駆動して、鏡筒6106と共に素子用カメ
ラ6105と保持具用カメラ6101とを退避させる。そして、
再び、位置決め部600aのエアーシリンダ6506が駆動し
て、第12図（ｃ）に示すように、半導体素子１を位置ズ
レ検出位置から接触直前位置まで上昇させる。

次に、カム駆動モータ6410が駆動してカム6405が回転
し、変形台形カム曲線に沿って、カムフロー6409および
上下台（Ａ）6300をゆっくりと上昇させる。これに伴
い、チャック部620および半導体素子１が上昇して、半
導体素子１は、第12図（ｄ）に示すように、半田球接触
位置に達し、半田球保持具４内に入っている半田球３に
当接する。半田球３と半導体素子１とが当接した後もカ
ム駆動モータ6410は駆動し続け、上下台（Ａ）6300をさ
らに上昇させる。上下台（Ａ）6300の上昇に対して、半
導体素子１が半田球３に当接しているので、スライドユ
ニット6408がスライドして、チャック部620および半導
体素子１は上昇せず、バネ6412が伸びる。このときの半
田球保持具４および半田球3,3,…と半導体素子１のパッ
ド2,2,…との位置関係は、第13図（ａ）に示すように、
複数の半田球3,3,…はそれぞれ径が異なるので、パッド
2,2,…に当接しているものもあれば、当接していないの
もある。パッド2,2,…に当接している半田球は、バネ64
12の作用により、パッド2,2,…に押し付けられている。

この状態なると、第12図（ｅ）に示すように、レーザ
光照射部600からデフォーカスされたレーザ光が、ガラ
ス板3829および半田球保持具４を介して、すべての半田
球3,3,…および半導体素子１に照射される。半田球3,3,
…が溶け始めると、第13図（ｂ）に示すように、バネ64
12により半導体素子１が上昇して、パッド2,2,…と当接
していなかった半田球3,3,…もパッド2,2,…に当接し、
半田バンプが形成されて行く。

このように、半田球3,3,…の溶融中、半田球3,3,…
は、半田球保持具４の装着穴5aに装着されていると共
に、バネ6412による押し付け力によりパッド2,2,…に押
し付けられているので、位置ズレを起こすことがなく、
かつ半田球3,3,…の径の違いによる未接続半田球も生じ
ない。また、複数の半田球3,3,…を一括加熱しているの
で、半田球3,3,…の溶融に時間がかからない。

次に、本発明の第２の実施例について、第14図および
第15図に基づき説明する。

本実施例の半田バンプ形成装置は、第１の実施例が、
バネ6412により半田球１の押し付け力を確保したもので
あるのに対して、カム機構によりこれを確保したもの
で、第１の実施例における位置決め部600aの構成のみが
異なっている。

本実施例の位置決め部800は、素子用ターンテーブル
部26のヘッド265を把持するチャック部850と、これを回
転させる回転部860と、チャック部850に把持されている
半導体素子１を前記最下段位置から位置ズレ検出位置お
よび前記接触直前位置まで移動させる上下駆動部（Ｃ）
830と、半導体素子１を前記接触直前位置から半田球接
触位置まで移動させる上下駆動部（Ｂ）820と、チャッ
ク部620をカム機構により上下動させる上下駆動部
（Ａ）810と、チャック部850をＸ方向およびＹ方向に動
かす図示されていないXY駆動部とを有して構成されてい
る。

上下駆動部（Ｃ）830は、図示されていないXY駆動部
上に設けられている上下駆動部支持台8301と、２段階に
ストロークが変化するエアーシリンダ8302と、上下駆動
部支持台8301にスライドユニット8311を介して上下動可
能に支持されていると共にエアーシリンダ8302に連結板
8307を介して接続されている上下台（ｃ）8310とを有し
ている。

スライドユニット8311は、上下駆動部支持台に固定さ
れているスライドレール8312と、これに係合し上下台
（ｃ）8310に固定されているレール受け8313とで構成さ
れている。

上下駆動部（Ｂ）820は、上下台（ｃ）8310にスライ
ドユニット8220を介して上下動可能に支持されている上
下台（ｂ）8210と、上下台（ｃ）8310に設けられている
カム駆動モータ8230と、これに連結されているカム8231
と、上下台（ｂ）8210に設けられカム8231と対を成すカ
ムフォロー8232と、上下駆動部（Ａ）810の上下台（a
2）8120に固定されているエアーシリンダ8240と、上下
台（a2）8120と上下台（ｂ）8210との間に設けられてい
るバネ8250とを有している。

スライドユニット8220は、上下台（ｃ）8210に固定さ
れているスライドレール8222と、これに係合し上下台
（ｂ）8210に固定されているレール受け8221とで構成さ
れている。

カム8231は、半導体素子１が、滑らかでかつゆっくり
と、前後接触直前位置から前記接触位置までの上昇する
ように、第１の実施例と同様に、その輪郭が変形台形曲
線を描いている。

上下駆動部（Ａ）810は、上下台（ｂ）8210にスライ
ドユニット8121を介して上下動可能に支持されている上
下台（a2）8120と、上下台（a2）8120と同じくスライド
ユニット8111を介して上下動可能に支持されている上下
台（a1）8110と、上下台（a2）8120に設けられているカ
ム駆動モータ8130と、これに連結されているカム8131
と、上下台（a1）8110に設けられカム8131と対を成すカ
ムフォロー8132と、上下台（a1）8110と上下台（a2）81
20との間に設けられているバネ8140とを有している。

スライドユニット8111,8121とは、共にスライドレー
ル8112,8122と、これに係合するレール受け8113,8123と
で構成されている。

カム8131は、半導体素子１が、一定速度でかつゆっく
りと、前記接触位置から半田球３が溶融して適切な高さ
の半田バンプが形成される半田バンプ形成位置まで上昇
するように形成されている。

バネ8140は、上下台（a1）8110を持ち上げ、カム8131
とカムフォロー8132とが常に一定の力で当接させるため
に設けたものである。

なお、前述した上下駆動部（Ｂ）820のバネ8250は、
上下台（a2）8120を持ち上げており、上下駆動部（Ｂ）
820のカム8231の回転により半田球３と半導体素子１と
が接触した際に、上下駆動部（Ａ）810がさらに上昇し
ようとして半導体素子１に無理な力がかからないよう
に、上下駆動部（Ａ）810を逃すために設けたものであ
る。エアーシリンダ8240は、上下台（a2）8120と上下台
（ｂ）8210との相対的な位置を規制するために、これが
駆動すると、シリンダロッド8241が上下台（ｂ）8210に
当接するように、設けられている。

回転部860は、上下台（a1）8110に軸受8611を介して
回転可能に設けられているチャックロッド8610と、上下
台（a1）8110に固定されているチャック回転モータ8620
と、チャック回転モータ8620のシャフトに設けられてい
るプーリ8621と、チャクロッド8610に設けられているプ
ーリ8622と、プーリ8621,8622に掛合するベルト8623と
を有して構成されている。

チャック部850は、第１の実施例と同一構成で、回転
部860のチャックロッドの先端部に設けられている。

次に、本実施例の半田バンプ形成装置の動作について
説明する。なお、本実施例において、チャック部850に
把持されている半導体素子１が接触直前位置に至るまで
の動作は、第１の実施例と同様なので、ここまでの動作
の説明を省略する。

半導体素子１が接触直前位置に達すると、上下駆動部
（Ｂ）820のカム駆動モータ8230が駆動してカム8231を
回転させる。この回転により、上下台（ｂ）8210および
上下駆動部（Ａ）810は、半導体素子１が接触直前位置
から半田球３と当接する半田球接触位置にくるように、
上昇する。このとき、半導体素子１がカム機構に完全に
追従して上昇すると、接触直前位置から半田球接触位置
までの変位量の変化により、半導体素子１に無理な力が
かかることが考えられるが、チャック部850が設けられ
ている上下駆動部（Ａ）810は、バネ8250により、上下
台（ｂ）8210に対して相対的に下方に逃げることができ
るので、半導体素子１には無理な力はかからない。な
お、接触直前位置から半田球接触位置までの変位量の変
化としては、半田球３の径の違いや半導体素子１の厚さ
の違い等が考えられる。

半導体素子１が半田球接触位置に到達すると、上下駆
動部（Ｂ）820のエアーシリンダ8240が駆動して、シリ
ンダロッド8241が上下台（ｂ）8210に当接し、上下台
（ｂ）に対する上下駆動部（Ａ）の相対的な移動を拘束
する。

次に、レーザ照射部600から、第１の実施例と同様
に、ガラス板3829および半田球保持具４を介して、レー
ザ光が半田球3,3,と半導体素子１に照射される。この照
射と同時に、上下駆動部（Ａ）810のカム駆動モータ813
0が駆動して、上下台（a1）8110および半導体素子１が
把持されているチャック部850が、半田球3,3,の溶融に
追従するように、ゆっくりと上昇して行く。上下台（a
1）8110およびチャック部850は、バネ8140により一定の
力で持ち上げられているので、チャック部850がカムの
回転に追従して無理に上昇しようとしても、バネが縮ん
でカム8131とカムフォロー8132とが離れてしまい、チャ
ック部850は上昇できなくなる。

したがって、溶融中の半田球３に対しては常に一定の
押し付け力がかかり、本実施例も第１の実施例と同様
に、半田球３が位置ズレを起こすことがなく、かつ半田
球3,3,…の径の違いによる未接続半田球も生じない。

次に、第16図および第17図に基づき、第３の実施例に
ついて説明する。

本実施例の半田バンプ形成装置は、第２の実施例が、
カムおよびバネにより半田球３の押し付け力を確保した
ものであるのに対して、エアーシリンダとバネによりこ
れを確保したものである。なお、本実施例は、第２の実
施例に対して、半導体素子を半田球接触位置から半田バ
ンプ形成位置まで上昇させる上下駆動部（Ａ）のみが異
なっているので、この部位についてのみ説明し、その他
の部位については、第２の実施例とほぼ同様なので、第
２の実施例と同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施例の位置決め部700は、素子用ターンテーブル
部26のヘッド265を把持するチャック部850と、これを回
転させる回転部860と、チャック部850に把持されている
半導体素子１を前記最下段位置から位置ズレ検出位置お
よび前記接触直前位置まで移動させる上下駆動部（Ｃ）
830と、半導体素子１を前記接触直前位置から半田球接
触位置まで移動させる上下駆動部（Ｂ）820と、半導体
素子１を半田球接触位置からバンプ形成位置まで上昇さ
せる上下駆動部（Ａ）710と、チャック部750をＸ方向お
よびＹ方向に動かす図示されていないXY駆動部とを有し
て構成されている。

ここで、チャック部850、回転部860、上下駆動部
（Ｃ）830、上下駆動部（Ｂ）820、およびXY駆動部は、
前述したように、第２の実施例とほぼ同様である。

上下駆動部（Ａ）は、上下台（ｂ）8210にスライドレ
ール7150およびレール受け7152を介して上下動可能に支
持されている上下台（a2）7120と、同じく上下台（ｂ）
8210にスライドレール7150およびレール受け7151を介し
て上下動可能に支持されている上下台（a1）7110と、上
下台（a2）7120に固定され上下台（a1）7110を持ち上げ
るエアーシリンダ7140と、上下台（a2）7120に固定され
ているカム駆動モータ7130と、これに連結されているカ
ム7131と、上下台（a1）7110に設けられカム7131と対を
成すカムフォロー7132とを有して構成されている。

上下駆動部（Ａ）710のエアーシリンダ7140の駆動力
Ｆは、上下台（a1）7110と回転部860とチャック部850と
の合計重量をＷとし、溶融中の半田球３に対する押し付
け力をΔＦとすると、次式で示される力が必要である。

Ｆ＝Ｗ＋ΔＦ カム7131は、エアーシリンダ7140により持ち上げられ
る上下台（a1）7110の変位速度がゆっくりとなるように
形成されている。

なお、上下駆動部（Ｂ）のエアーシリンダ8240は、第
２の実施例と同様に、上下台（a2）7120に設けられ、上
下駆動部（Ｂ）のバネ8250も第２の実施例を同様に、上
下台（a2）7120と上下台（ｂ）8210との間に設けられて
いる。また、回転部860とチャック部850は、上下台（a
1）7110に設けられている。

次に、本実施例の動作について説明する。なお、本実
施例において、チャック部850に把持されている半導体
素子１が半田球接触位置に至るまでの動作は、第２の実
施例と同様なので、ここまでの動作の説明を省略する。

半導体素子１が半田球３に接触すると、上下駆動部
（Ｂ）820のエアーシリンダ8240が駆動して、シリンダ
ロッドが上下台（ｂ）8210に当接し上下台（a2）7120の
上下台（ｂ）8210に対する動きが拘束される。

次に、レーザ照射部600から、第１の実施例と同様
に、ガラス板3829および半田球保持具４を介して、レー
ザ光が半田球3,3,と半導体素子１に照射される。この照
射と同時に、上下駆動部（Ａ）710のエアーシリンダ714
0とカム駆動モータ7130とが駆動する。

エアーシリンダ7140の駆動により、上下台（a1）711
0、回転部860、およびチャック部850が持ち上げられ
る。これに対して、カム駆動モータ7130の駆動により、
上下台（a1）7110、回転部860、およびチャック部850の
上昇速度が規制され、一定の速度でゆっくりと上昇して
行く。

したがって、本実施例も第１の実施例と同様に、溶融
中の半田球３に対しては常に一定の押し付け力がかか
り、半田球３が位置ズレを起こすことがなく、かつ半田
球3,3,…の径の違いによる未接続半田球も生じない。

また、以上の実施例では、リードレス型の半導体素子
１に半田バンプを形成するものを示したが、本発明は、
半田バンプを形成するものであれば、あらゆるものに適
用することができ、例えば、従来技術で示した接続ピン
の頭部に半田バンプを形成するものに適用してもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、半田球を半田球接続部に所定の力で
押し付けつつ溶融しているので、半田球が半田球接続部
からズレることがなく、かつ確実に半田球接続部に接触
するので、目的の位置に半田バンプを形成することがで
きる。

また、複数の半田球が半田球接触部に当接すると、そ
こから他の場所へ半田球および半田球接続部材が運搬さ
れることなく、その場で溶融され、かつ、複数の半田球
は一括加熱されて溶融されるので、半田バンプ形成時間
を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第13図は第１の実施例を示しており、第１図は
半田球接続部の全体正面図、第２図は位置決め部の要部
断面図、第３図は位置決め部の全体側断面図、第４図は
位置ズレ検出部の全体上面図、第５図はレーザ光照射部
および位置ズレ検出部の全体側面図、第６図は素子用マ
ガジンの全体斜視図、第７図は保持具用マガジンの全体
斜視図、第８図（ａ）は半導体素子の全体斜視図、第８
図（ｂ）は半田球の全体斜視図、第９図（ａ）は半田球
保持具の全体斜視図、第９図（ｂ）は半田球保持具の全
体断面図、第10図はパレットの全体斜視図、第11図は半
田バンプ形成装置の全体斜視図、第12図は半田バンプ形
成工程を説明するための説明図、第13図は半田球溶融中
の半田球と半田球保持具と半導体素子との位置関係を示
す説明図、第14図および第15図は第２の実施例を示して
おり、第14図は位置決め部の要部正面図、第15図は位置
決め部の要部側面図、第16図および第17図は第３の実施
例を示しており、第16図は位置決め部の要部正面図、第
17図は位置決め部の要部側面図、第18図〜第20図は従来
技術を示しており、第18図は吸着装置の全体断面図、第
19図は振動装置の全体断面図、第20図はフラックス分配
装置の全体断面図である。 １…半導体素子、２…パッド、３…半田球、４…半田球
保持具、5a…装着穴、10…基台、22…パレット供給部、
23…XYテーブル、24…半導体素子供給部、25…空パレッ
ト収納部、26…素子用ターンテーブル、30…保持具収納
排出部、38…保持具用ターンテーブル、50…半田球供給
部、60…半田球接続部、600…レーザ光照射部、600a…
位置決め部、610…位置ズレ検出部、620…チャック部、
630…回転部、640…上下駆動部（Ａ）、650…上下駆動
部（Ｂ）、660…XY駆動部、6101…保持具用カメラ、610
5…素子用カメラ、6300…上下台（ａ）、6310…チャッ
ク回転モータ、6400…上下台（ｂ）、6405…カム、6409
…カムフォロー、6410…カム駆動モータ、6412…バネ、
6506…エアーシリンダ、6603…Ｘ方向駆動アクチュエー
タ、6613…Ｙ方向駆動アクチュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原田 政幸 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所神奈川工場内 (56)参考文献 特開 平３−270290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25435（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243554（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−225832（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の半田球を溶融して、半田球接続部材
   の複数の半田接続部に半田バンプを形成する半田バンプ
   形成装置において、 レーザ光を透過する材料で形成され、深さが前記半田球
   の径よりも小さい複数の穴が、複数の前記半田球接続部
   に対応する位置に形成されている半田球保持具と、 前記半田球保持具を所定の位置に位置決めする保持具位
   置決め手段と、 位置決めされた前記半田球保持具に対して、前記半田球
   接続部材の複数の前記半田球接続部が前記半田球保持具
   に形成されている複数の前記穴に対応するよう、該半田
   球接続部材を位置決めする半田球接続部材位置決め手段
   と、 前記半田球保持具の前記穴に入れられた前記半田球が前
   記半田球接続部に所定の力で押しつけられるよう、前記
   半田球保持具と前記半田球接続部材とを所定の力て押し
   付ける半田球押し付け手段と、 前記半田球接続部材、及び該半田球接続部材の複数の前
   記半田球接続部に押し付けられている全ての半田球に、
   前記半田球保持具を介して前記レーザ光を一括照射し
   て、複数の該半田球を一括溶融するレーザ光照射手段
   と、 を備えていることを特徴とする半田バンプ形成装置。
2. 【請求項２】前記半田球接続部に対する前記半田球の位
   置ズレを検知する位置ズレ検知手段を有することを特徴
   とする請求項１記載の半田バンプ形成装置。
3. 【請求項３】前記半田球接続部に対する前記半田球の位
   置ズレが検知されると、該位置ズレを補正すべく、前記
   半田球接続部材位置決め手段と前記保持具位置決め手段
   とのうち、少なくともいずれか一方を動作させる位置ズ
   レ補正指示手段を有することを特徴とする請求項２記載
   の半田バンプ形成装置。