JP3228140B2 - 導電性ボールの搭載方法 - Google Patents

導電性ボールの搭載方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ボールをワ
ークのパッド上に搭載する導電性ボールの搭載方法に関
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きのワー
クを製造する方法として、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、導電性ボ
ールの供給部に備えられた導電性ボールを吸着ヘッドの
下面に真空吸着してピックアップし、ワークのパッド上
に搭載するものであり、多数個の導電性ボールをワーク
に一括して搭載できるという利点を有している。
【0003】図9は、従来の導電性ボールの搭載方法の
説明図であって、吸着ヘッドがワークの上方で下降・上
昇動作を行って、導電性ボールをワークのパッド上に搭
載する様子を示している。図9(a)において、導電性
ボール1は吸着ヘッド2の下面に多数開孔された吸着孔
3に真空吸着されている。吸着ヘッド2の内部は吸引部
(図外)に真空吸引されて負圧となっている。ワーク4
のパッド5上には予めフラックス6が塗布されている。
ワーク4としては、ウエハから切り出された半導体チッ
プや基板などである。
【0004】次に図9(b)に示すように吸着ヘッド2
を下降させ、導電性ボール1をパッド5上に着地させる
とともに吸着ヘッド2の内部の真空吸引を停止して、導
電性ボール1の真空吸着状態を解除する。すると導電性
ボール1と吸着孔3の間のすき間から外部の空気が吸着
ヘッド2の内部に侵入し(破線矢印参照)、吸着ヘッド
2の内部は大気圧となる。そこで図9(c)に示すよう
に吸着ヘッド2を上昇させれば、導電性ボール1はパッ
ド5上に搭載される。この後、ワーク4を加熱炉へ送っ
て導電性ボール1を加熱・溶融・固化させるなどして、
パッド5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】上記従来方法は、図9
(b)に示すように、吸着ヘッド2を下降させて導電性
ボール1をパッド5上に着地させるとともに、吸着ヘッ
ド2内部の真空吸引を停止し、外部の空気が吸着ヘッド
2の内部に侵入して真空状態が十分に破壊されてから吸
着ヘッド2を上昇させていたため、導電性ボール1をパ
ッド5上に搭載するタクトタイムが長くなり、生産性が
あがらないという問題点があった。
【0006】このような問題点を解決する手段として、
図9(b)、(c)に示すように導電性ボール1をパッ
ド5上に搭載するときには、吸着ヘッド2を加振器(図
示せず)により振動させ、吸着孔3からの導電性ボール
1の離れをよくする方法も知られているが、この方法で
あってもかなりのタクトタイムを要し、また導電性ボー
ル1の吸着孔3からの離れは必ずしも確実でないという
問題点があった。
【0007】したがって本発明は、吸着ヘッドの下面に
真空吸着された導電性ボールを、高速度でワークのパッ
ド上に搭載できる導電性ボールの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】本発明は、吸着ヘッドの
内部を真空吸引することにより供給部に備えられた導電
性ボールを吸着ヘッドの下面に開孔された吸着孔に真空
吸着してピックアップした後、導電性ボールをワークの
パッド上に搭載するときには、前記吸着ヘッドの内部の
空間に正圧を付与して真空状態を破壊してワークのパッ
ド上に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法
であって、真空状態を破壊するときには、正圧となった
空間から前記吸着孔より吹き出す空気によって導電性ボ
ールが吹き飛ばされないようにするために前記吸着ヘッ
ドを下降させたままにしておき、次いで正圧から大気圧
へ向って内圧を低下させて前記吸着ヘッドを上昇させ
ようにした。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明によれば、吸着ヘッドが導
電性ボールをワークのパッドに搭載するときには、その
内部の真空状態を積極的に破壊し、次いで正圧から大気
圧へ向って内圧を低下させることにより、吸着孔に真空
吸着されていた導電性ボールを速かに吸着孔から離れさ
せ、パッドに確実に搭載することができる。
【0010】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1の導電性ボールの搭載装置の正面図、図2は同導
電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成図、図3は同
導電性ボールの搭載装置の搭載動作の説明図、図4は同
導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動作のタイムチ
ャートである。
【0011】まず、図1を参照して導電性ボールの搭載
装置の全体構造を説明する。10は導電性ボールの供給
部としての容器であり、その内部には導電性ボール1が
収納されている。9は基台である。11はワークであ
り、その上面にはパッド12が多数個形成されている。
ワーク11は位置決め部13上に位置決めされている。
位置決め部13は可動テーブルであり、ワーク11をX
方向やY方向へ水平移動させてその位置を調整すること
ができる。
【0012】容器10と位置決め部13の上方には移動
テーブル14が設けられている。移動テーブル14には
ケース15が保持されており、ケース15には吸着ヘッ
ド21が保持されている。移動テーブル14が駆動する
と、ケース15および吸着ヘッド21は移動テーブル1
4に沿って容器10とワーク11の間を移動する。
【0013】図2において、ケース15上にはモータ1
6が設けられている。またケース15の内部には、垂直
な送りねじ17が設けられている。送りねじ17にはナ
ット18が装着されており、吸着ヘッド21はナット1
8に結合されている。したがってモータ16が駆動して
送りねじ17が回転すると、ナット18は送りねじ17
に沿って上下動し、吸着ヘッド21も上下動する。すな
わち、モータ16、送りねじ17、ナット18は吸着ヘ
ッド21の上下動手段となっている。19はケース15
の前面に設けられた垂直なガイドレール、20は吸着ヘ
ッド21の背面に設けられてこのガイドレール19に嵌
合するスライダであり、ガイドレール19とスライダ2
0は吸着ヘッド21の上下動を案内する。
【0014】図2において、吸着ヘッド21の内部には
空間22があり、またその下面には吸着孔23が多数開
孔されている。24は吸引部であって、第1の弁25や
配管26、27を介して空間22に接続されている。2
8は高圧空気供給部であって、第2の弁29や配管2
6、27を介して空間22に接続されている。30は第
3の弁であって、配管27を介して空間22に接続され
ている。31は第4の弁であって、配管32を介して空
間22に接続されている。33は制御部であって、吸引
部24、高圧空気供給部28、第1の弁25、第2の弁
29、第3の弁30、第4の弁31およびモータ制御部
34を制御する。モータ制御部34はモータ16の駆動
を制御する。35は記憶部であって、装置の運転に必要
なデータを記憶する。36はキーボードやマウスなどの
入力部であって、必要なデータの入力などを行う。
【0015】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
な構成より成り、次に全体の動作を説明する。図1にお
いて、吸着ヘッド21は容器10の上方へ移動し、そこ
で下降・上昇動作を行うことにより吸着孔23に導電性
ボール1を真空吸着してピックアップする。次に吸着ヘ
ッド21はワーク11の上方へ移動し、そこで再度下降
・上昇動作を行って導電性ボール1をワーク11のパッ
ド12上に搭載する。
【0016】次に図3および図4を参照して、吸着ヘッ
ド21の動作を詳細に説明する。図4において、(a)
は吸着ヘッド21の高さを示している。また(b)、
(c)、(d)はそれぞれ第1の弁25、第2の弁2
9、第3の弁30および第4の弁31の開閉動作を示し
ている。また(e)は吸着ヘッド21の空間22の内圧
の変化を示している。
【0017】図4(a)において、吸着ヘッド21が容
器10に貯溜された導電性ボール1をピックアップする
ための吸着動作を行うときは、図4(b)に示すように
タイミングt1で吸着ヘッド21が下降を開始するとと
もに第1の弁25は開いて吸引部24による空間22の
真空吸引を開始する。これにより、図4(e)に示すよ
うに空間22の内圧は大気圧から負圧へ低下する。そし
てタイミングt2で吸着ヘッド21は下降を停止し、導
電性ボール1を吸着孔23に真空吸着する。次にタイミ
ングt3で吸着ヘッド21は上昇を開始するとともに、
ワーク11への移動動作を開始する。なお上記の間、第
2の弁29、第3の弁30、第4の弁31は閉じてい
る。
【0018】次いで吸着ヘッド21は移動動作から搭載
動作へ移行する。すなわちタイミングt4で下降を開始
し、タイミングt5で下降を終了する。図3の(a)
は、タイミングt4の状態を示している。この状態で、
吸着ヘッド21はワーク11の真上に位置する。なおこ
のとき、パッド12上には、図示しないフラックス塗布
手段により、フラックス33がすでに塗布されている。
また図3(b)は、タイミングt5の状態を示してい
る。この状態で、導電性ボール1はパッド12上に着地
する。
【0019】次に、タイミング6で第1の弁25を閉じ
ることにより、吸引部24による真空吸引を中止すると
ともに、第2の弁29を開いて高圧空気供給部28から
空間22に空気が送られる。これにより空間22内は真
空破壊され、その内圧は図4(e)に示すように急激に
上昇して負圧から正圧に瞬間的に切り替わる。次にタイ
ミングt7で、第3の弁30およびまたは第4の弁31
を開く。すると空間22は外部と連通して外部の空気は
空間22内に瞬間的に導入され、空間22の内圧は正圧
から大気圧へ急激に低下する(タイミングt8)。ま
た、タイミングt6〜t8の間は、正圧となった空間2
2から吹き出す空気によって導電性ボール1が吹き飛ば
されないようにするために吸着ヘッド21を下降させた
ままにしておき、吸引孔23で導電性ボール1が移動し
ないようにその位置を規制しておく。
【0020】以上のようにして空間22はタイミングt
6からタイミングt8の間に負圧→正圧→大気圧へ急激
に変化し、吸着孔23は導電性ボール1の真空吸着状態
を積極的に解除する。そこでタイミングt8で第3の弁
30およびまたは第4の弁31を閉じるとともに、吸着
ヘッド21は上昇を開始し(図3(c)参照)、一連の
搭載動作は終了する。以上のように本方法、高圧空気供
給部28から空間22に正圧を付与して空間22内の真
空破壊を積極的に行うことにより、吸着孔23からの導
電性ボール1の離れをよくし、短時間で導電性ボール1
をワーク11のパッド12上に搭載することができる。
なおタイミングt1〜t8は、プログラムデータとして
予め記憶部35に登録されている。
【0021】(実施の形態2)図5は、本発明の実施の
形態2の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成
図、図6は同導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動
作のタイムチャートである。
【0022】図5において、第1の弁25と第2の弁2
9は配管26により吸着ヘッド21の空間22に接続さ
れており、また実施の形態1の第3の弁30と第4の弁
31は有していない。次に、図6を参照して動作を説明
する。タイミングt1〜t7の動作は、図4に示す実施
の形態1と同じであるので説明は省略する。
【0023】さて、タイミングt7で、高圧空気供給部
28から空間22に空気を供給して空間22が正圧とな
ったならば、第2の弁29を閉じて正圧の付与を停止す
る。すると空間22内の空気は、吸着孔23と導電性ボ
ール1の間のわずかなすき間から洩れ出し、空間22の
内圧は徐々に大気圧へ向って低下する。そこで所定の時
間Tが経過したならば、タイミングt8で吸着ヘッド2
1を上昇させる。この時間T(空間22の内圧がほぼ大
気圧まで低下するのに要する時間)は、予めテストを行
うなどして記憶部35に登録しておく。なお、吸着孔2
3と導電性ボール1の間には、加工上のがたつきや成形
誤差のため、わずかなすき間が生じるものであり、この
すき間から空間22内の空気が外部に洩れる。また因み
に、図6(d)において、内圧が完全に大気圧になると
きにタイミングt8’を設定すると、時間Tは長くなっ
てしまう。したがってタイミングt8は、内圧が完全に
大気圧になる前、すなわち若干の正圧状態の時に設定し
てもよいものであり、これにより時間Tを短くしてタク
トタイムを短縮できる。
【0024】(実施の形態3)図7は、本発明の実施の
形態3の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成
図、図8は同導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動
作のタイムチャートである。
【0025】図7において、空間22の内部には圧力セ
ンサ38が設けられている。圧力センサ38は、A/D
変換器37を介して制御部33に接続されている。空間
22内の内圧は圧力センサ38で検出され、そのデーダ
は制御部33に入力される。
【0026】次に、図8を参照して動作を説明する。タ
イミングt1〜t7の動作は、図4の実施の形態1と同
じであるので説明は省略する。本実施の形態3では、圧
力センサ38で空間22の圧力を測定しており、タイミ
ングt7で第2の弁29を閉じて正圧の付与を停止す
る。すると空間22内の空気は、吸着孔23と導電性ボ
ール1の間のわずかなすき間から洩れ出し、空間22の
内圧は徐々に低下する。そして内圧が所定圧Pまで低下
したことが圧力センサ38で検出されたならば、導電性
ボール1の真空吸着状態は実質的に解除されたものと判
定され、吸着ヘッド21は上昇する(タイミングt
8)。以上により、導電性ボール1はワーク11のパッ
ド12上に搭載される。なお本実施の形態は、実施の形
態1と組み合わせることも可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、吸着ヘッドが導電性ボ
ールをワークのパッドに搭載するときには、吸着孔に真
空吸着されていた導電性ボールを速かに吸着孔から離れ
させ、パッドに確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の導電性ボールの搭載装
置の正面図
【図2】本発明の実施の形態1の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図3】本発明の実施の形態1の導電性ボールの搭載装
置の搭載動作の説明図
【図4】本発明の実施の形態1の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図5】本発明の実施の形態2の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図6】本発明の実施の形態2の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図7】本発明の実施の形態3の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図8】本発明の実施の形態3の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図9】従来の導電性ボールの搭載方法の説明図
【符号の説明】
1 導電性ボール 5 容器 10 位置決め部 11 ワーク 12 パッド 16 モータ 17 送りねじ 18 ナット 21 吸着ヘッド 22 空間 23 吸着孔 24 吸引部 25 第1の弁 28 高圧空気供給部 29 第2の弁 30 第3の弁 31 第4の弁 33 制御部 35 記憶部 38 圧力センサ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34 B23K 3/06 B25J 15/06 B65G 47/91 H01L 21/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸着ヘッドの内部を真空吸引することによ
    り供給部に備えられた導電性ボールを吸着ヘッドの下面
    に開孔された吸着孔に真空吸着してピックアップした
    後、導電性ボールをワークのパッド上に搭載するときに
    は、前記吸着ヘッドの内部の空間に正圧を付与して真空
    状態を破壊してワークのパッド上に導電性ボールを搭載
    する導電性ボールの搭載方法であって、真空状態を破壊
    するときには、正圧となった空間から前記吸着孔より吹
    き出す空気によって導電性ボールが吹き飛ばされないよ
    うにするために前記吸着ヘッドを下降させたままにして
    おき、次いで正圧から大気圧へ向って内圧を低下させて
    前記吸着ヘッドを上昇させることを特徴とする導電性ボ
    ールの搭載方法。
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