JP2973889B2 - 導電性ボールの搭載装置および搭載方法 - Google Patents

導電性ボールの搭載装置および搭載方法

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップや基板などのワ
ークの電極上にバンプを形成するための導電性ボールの
搭載装置および搭載方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付ワークの
バンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性
ボールを用いる方法が知られている。この方法は、半田
ボールをヘッドに保持してワークの電極上に搭載した
後、ワークを加熱炉で加熱して半田ボールを溶融固化さ
せ、電極上にバンプ(突出電極)を形成するものであ
る。この方法によれば、ワークの表面に多数個形成され
た電極上に一括してバンプを形成できる利点がある。
【0003】図6は従来の導電性ボールの搭載装置によ
りワークの電極上に搭載された半田ボールの正面図であ
る。1はワークであって、ワーク1としては例えばウエ
ハから切り出されたチップや基板である。ワーク1の電
極2上には半田ボール3が搭載されている。実線で示す
半田ボール3は、電極2の中央に正しく搭載されてい
る。また鎖線で示す半田ボール3は図において右方へか
なり大きく位置ずれしており、かろうじて電極2に接触
している。本例の位置ずれ量は、電極2の直径(電極2
の平面形状は一般に円である)Dの半分(D/2)であ
る。なお図6において、電極2の上面もしくは半田ボー
ル3の下面にはフラックスが塗布されているが、図では
フラックスは省略している。
【0004】図6に示すように半田ボール3が搭載され
たワーク1は加熱炉へ送られ、加熱される。すると半田
ボール3は溶融し、次いで冷却されることにより固化し
て電極2上にバンプが形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように加熱炉に
おいてワーク1が加熱されると半田ボール3は溶融する
が、この場合、半田ボール3が位置ずれしていても、図
6において鎖線で示す半田ボール3のようにわずかでも
電極2に接触していれば、溶融した半田は電極2の表面
張力に吹い寄せられて電極2上にバンプが形成される。
このような電極2への溶融した半田の吹い寄せ作用はセ
ルフアライメント作用と称されている。以上のことか
ら、電極2上にバンプが形成される半田ボール3の位置
ずれの限界量はD/2であり、これ以上半田ボール3が
電極2から位置ずれして電極2と非接触状態になると、
セルフアライメント作用ははたらかず、電極2上にバン
プは形成されないこととなる。換言すれば、従来方法に
よれば、半田ボール3はD/2以内の位置ずれ量で電極
2上に搭載されねばならない。
【0006】しかしながらヘッドに多数個保持されたす
べての半田ボールをD/2以内の位置ずれ量で電極上に
搭載することは困難である。殊に近年は半田ボールなど
の導電性ボールや電極の寸法は益々小形化する傾向にあ
ることから、導電性ボールの位置ずれ量をD/2以内に
抑えることは益々困難になってきている。因みに、最近
は、その直径が0.3mm以下の超小形の導電性ボール
や電極があらわれている。
【0007】したがって本発明は、導電性ボールが電極
から大きく位置ずれしても、導電性ボールを電極に接触
させてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上に
バンプを首尾よく形成できる導電性ボールの搭載装置お
よび搭載方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、導
電性ボールの供給部と、ワークの位置決め部と、導電性
ボールの供給部の導電性ボールをピックアップしてワー
クの位置決め部に位置決めされたワークの電極上に搭載
するヘッドと、ヘッドに保持された導電性ボールを押し
付けて半田ボールの下面を圧潰する圧潰手段とから導電
性ボールの搭載装置を構成した。
【0009】またヘッドにより導電性ボールの供給部に
備えられた導電性ボールをピックアップする工程と、ヘ
ッドに保持された導電性ボールの下面を圧潰手段により
圧潰する工程と、導電性ボールを位置決め部に位置決め
されたワークの電極上に搭載する工程とから導電性ボー
ルの搭載方法を構成した。
【0010】
【作用】上記構成によれば、導電性ボールの下面を圧潰
することによりワークの電極への接触可能面積は大きく
なる。したがって導電性ボールが上記従来方法よりも大
きく位置ずれしていても、導電性ボールを電極に接触さ
せてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上にバ
ンプを形成することができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装
置の平面図、図2、図3、図4は同導電性ボールの搭載
装置のヘッドの断面図、図5は同ワークの電極上に搭載
された導電性ボールの正面図である。
【0012】図1において、基台4の上面中央にはガイ
ドレール5が配設されている。ガイドレール5はワーク
1を搬送し、またワーク1をクランプして位置決めする
位置決め部になっている。ガイドレール5の一方の側方
には半田ボールの供給部14とフラックスの塗布部15
が設けられている。供給部14はボックスであって、そ
の内部には導電性ボールとしての半田ボール3が大量に
貯溜されている。
【0013】フラックスの塗布部15はフラックスの貯
溜槽7を備えている。貯溜槽7上には台板8が設置され
ている。台板8の下面にはスキージ9が2枚設けられて
いる。台板8の側部にはナット10が設けられている。
ナット10はモータ11に駆動されて回転するボールね
じ12が螺合している。したがってモータ11が駆動し
てボールねじ12が回転すると、台板8は貯溜槽7上を
摺動し、スキージ9によりフラックスの液面が平滑され
る。供給部14と貯溜槽7の間には、プレート状の治具
13が配設されている。後述するように、この治具13
は半田ボール3の下面の圧潰手段となる。
【0014】20はヘッドであって、その背面にはナッ
ト21が結合されている。ヘッド20の下面には、半田
ボール3を真空吸着する吸着孔19が多数形成されてい
る(図2参照)。なお真空吸着のための配管系は省略し
ている。ナット21はボールねじ22に螺合している。
23はボールねじ22と平行なガイドレールである。ボ
ールねじ22とガイドレール23は長板24上に配設さ
れている。モータ25が駆動してボールねじ22が回転
すると、ヘッド20はボールねじ22やガイドレール2
3に沿って横方向へ移動する。長板24の両側部には、
ボールねじ26とガイドレール27、28が配設されて
いる。長板24の側部下面には、ボールねじ26に螺合
するナット(図示せず)が設けられている。モータ29
が駆動してボールねじ26が回転すると、長板24はボ
ールねじ26やガイドレール27、28に沿って移動す
る。したがってモータ25、29が駆動すると、ヘッド
20は水平方向へ自由に移動する。30はガイドレール
2の側部に設けられた半田ボールの回収用ボックスであ
る。31は、ヘッド20に取り付けられた振動発生器で
あり、ヘッド20を振動させる。
【0015】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
に構成されており、次にその動作を説明する。図1にお
いて、ヘッド20は供給部14の上方へ移動し(矢印
a)、そこでヘッド20は上下動手段(図示せず)に駆
動されて上下動作を行って、吸着孔19に半田ボール3
を真空吸着してピックアップする(図2参照)。次にヘ
ッド20は治具13の上方へ移動する(矢印b)。そこ
でヘッド20は下降して半田ボール3を治具13の上面
に押し付ける(図3参照)。半田ボール3はやわらかい
合金であり、治具13に押し付けられるとその下面は圧
潰されてフラットな下面となる。
【0016】次にヘッド20は貯溜槽7の上方へ移動し
(矢印c)、そこで上下動作を行うことにより、半田ボ
ール3の下面にフラックスを付着させる。次にヘッド2
0はワーク1の上方へ移動する(矢印dおよび図4参
照)。そこでヘッド20は下降して半田ボール3をワー
ク1の上面の電極2上に着地させる。次いで半田ボール
3の真空吸着状態を解除してヘッド20を上昇させれ
ば、半田ボール3は電極2上に移載される。このとき振
動発生器31を作動させて半田ボール3がヘッド20か
ら離れやすいようにする。以上のようにして一連の動作
が終了したヘッド20は、再び供給部14の上方へ移動
し、上述した動作を繰り返す。
【0017】半田ボール3が搭載されたワーク1は、加
熱炉へ送られ、加熱される。すると半田ボール3は溶融
固化して電極2上にバンプが形成される。図5は、電極
2上の半田ボール3を示している。半田ボール3の下面
は圧潰されてフラットな下面となっており、このフラッ
トな下面がワーク1上に着地する。実線で示す半田ボー
ル3は電極2の中央に正しく搭載されている。また鎖線
で示す半田ボール3は右方へ大きく位置ずれし、下面の
左端部が電極2の右端部にかろうじて接触している。こ
のように半田ボール3が電極2に接触していれば、セル
フアライメント作用によって電極2上にバンプを形成で
きる。
【0018】フラットな下面の長さをdとすると、半田
ボール3が電極2に接触可能な(すなわちセルフアライ
メント作用がはたらき得る)最大位置ずれ量はD/2+
d/2であり、図6に示す従来例よりもd/2長い。こ
のことは、半田ボール3の搭載位置精度は、従来例より
もかなり劣ってもよいことを意味する。また下面はフラ
ットな面であるので、ワーク1がガイドレール5や加熱
炉の搬送路を搬送される際などにがたついても、電極2
上に搭載されて半田ボール3は転動して電極2から脱落
しにくくなる。以上のことから、本方法によれば従来例
よりもより確実に電極2上にバンプを形成することがで
きる。
【0019】本発明は上記実施例に限定されないのであ
って、例えば導電性ボールとしては半田ボール以外のも
のでもよく、また図4に示すようにヘッド20を下降さ
せて半田ボール3をワーク1の電極2上に着地させる際
に、半田ボール3をワーク1の上面に押し付けてその下
面をフラットに圧潰してもよい。すなわちこの場合は、
ワーク1が半田ボール3の下面を圧潰するための治具を
兼務することとなり、供給部14と貯溜槽7の間の治具
13は不要になる。またフラックスは、ディスペンサな
どの塗布手段によりワーク1の電極2上に塗布するよう
にしてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、導電性ボールの下面を
圧潰することによりワークの電極への接触可能面積は大
きくなる。したがって導電性ボールが上記従来方法より
も大きく位置ずれしていても、導電性ボールを電極に接
触させてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上
にバンプを形成することができる。また下面を圧潰した
ことにより、ワークががたついても導電性ボールは電極
から脱落しにくく、したがってより確実に電極上にバン
プを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
平面図
【図2】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図
【図3】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図
【図4】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図
【図5】本発明の一実施例のワークの電極上に搭載され
た導電性ボールの正面図
【図6】従来の導電性ボールの搭載装置によりワークの
電極上に搭載された半田ボールの正面図
【符号の説明】
1 ワーク 2 電極 3 半田ボール 13 治具 14 半田ボールの供給部 19 吸着孔 20 ヘッド

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性ボールの供給部と、ワークの位置決
    め部と、導電性ボールの供給部の導電性ボールをピック
    アップしてワークの位置決め部に位置決めされたワーク
    の電極上に搭載するヘッドと、ヘッドに保持された導電
    性ボールを押し付けて導電性ボールの下面を圧潰する圧
    潰手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの搭載
    装置。
  2. 【請求項2】ヘッドにより導電性ボールの供給部に備え
    られた導電性ボールをピックアップする工程と、ヘッド
    に保持された導電性ボールの下面を圧潰手段により圧潰
    する工程と、導電性ボールを位置決め部に位置決めされ
    たワークの電極上に搭載する工程と、を含むことを特徴
    とする導電性ボールの搭載方法。
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