JP3436245B2 - バンプ付電子部品の製造装置 - Google Patents

バンプ付電子部品の製造装置

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JP3436245B2
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    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの電極に半
田ボールを搭載してバンプを形成するバンプ付電子部品
の製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ワークの電極にバンプ(突出電極)を形
成してバンプ付電子部品を製造する方法として、半田ボ
ールを用いる方法が知られている。この方法は、ヘッド
の下面に多数形成された吸着孔に半田ボールを真空吸着
してワークの電極上に移送搭載した後、ワークを加熱炉
で加熱して半田ボールを溶融固化させ、バンプを生成す
る。この方法は、ワークの電極に多数個のバンプを一括
形成してバンプ付電子部品を製造できるので、作業能率
上きわめて有利である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークは一
般にきわめて小形であり、したがってワークは複数個づ
つキャリアに装着されて製造ラインを搬送されることが
多い。ところが従来のヘッドは、ワーク1個分の半田ボ
ールしか真空吸着できなかったため、後に図11(a)
を参照して説明するように、半田ボールの供給部とキャ
リアの間を繰り返し往復移動して各々のワーク毎に半田
ボールを搭載せねばならず、したがって全体のタクトタ
イムは長くなって作業能率がはかどらないという問題点
があった。
【0004】そこで本発明は、複数個のワークに対して
作業能率よく半田ボールを搭載できるバンプ付電子部品
の製造装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、半
田ボールの供給部と、複数個のワークを位置決めするワ
ークの位置決め部と、前記半田ボールの供給部に備えら
れた半田ボールを下面に多数個開孔された吸着孔に真空
吸着してピックアップし前記ワークに移送搭載するヘッ
ドとを備えたバンプ付電子部品の製造装置であって、前
記ヘッドが複数のブロックに分割され、また前記吸着孔
は各々のブロックの下面に多数個開孔され、かつ各々の
ブロックに互いに独立した真空吸引手段を備え、各々の
ブロックが互いに別個に半田ボールを真空吸着するよう
にした。
【0006】上記構成によれば、ヘッドは半田ボールの
供給部において複数個のワーク分の半田ボールを一括し
てピックアップし、各ワークに対して相対的に水平移動
をしながら、各ワークに順に半田ボールを搭載するの
で、全体のタクトタイムを大巾に短縮することができ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態
におけるバンプ付電子部品の製造工程図、図2は本発明
の一実施の形態におけるバンプ付電子部品の製造装置の
平面図、図3は本発明の一実施の形態におけるバンプ付
電子部品の製造装置の側面図、図4は本発明の一実施の
形態におけるバンプ付電子部品の製造装置のヘッドとキ
ャリアの斜視図、図5は本発明の一実施の形態における
バンプ付電子部品の製造装置のヘッドの断面図、図6は
本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部品の製造
装置の制御系のブロック図である。また図7は本発明の
一実施の形態におけるバンプ付電子部品の製造装置の半
田ボールの下面にフラックスを塗布中の要部断面図、図
8は本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部品の
製造装置の半田ボールを基板の電極に搭載中の要部断面
図、図9は本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子
部品の製造装置のヘッドと第1の光源の正面図、図10
は本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部品の製
造装置のヘッドと発光部および受光部の正面図である。
【0008】まず図1を参照して、バンプ付電子部品の
全製造工程を簡単に説明する。図1(a)において、3
はワークとしての基板であり、図1(b)に示すように
その上面と下面に電極20を形成するとともに、電極2
0同士を電気的に接続するスルーホール3aを形成す
る。
【0009】次に基板3の上面にチップCを搭載し(図
1(c))、チップCの上面の電極と基板3の上面の電
極20をワイヤWで接続する(図1(d))。次いでチ
ップCとワイヤWを保護するモールド体Mを合成樹脂に
より形成する(図1(e))。次いで基板3を上下反転
させて電極20の上面に半田ボール5を搭載する(図1
(f))。次いで基板3を加熱炉へ送って加熱し、半田
ボール5を溶融固化させることによりバンプ5’を形成
する(図1(g))。
【0010】以上によりバンプ付電子部品が完成する。
次に、各図を参照して、図1(f)(g)の工程、すな
わちバンプ用の電極20に半田ボール5を搭載し、バン
プ5’を形成する工程について詳しく説明する。
【0011】図2において、3は図1(e)に示す基板
であり、その下面にはチップCをモールドするモールド
体Mが形成されている。基板3はキャリア10に4枚搭
載されている。
【0012】図2において、1はテーブルであり、その
上面中央にはガイドレール2が2本配設されている。キ
ャリア10はガイドレール2に沿って搬送され、またガ
イドレール2にクランプされて所定の位置に位置決めさ
れる。本実施の形態では、ガイドレール2によるキャリ
ア10の搬送方向をX方向、これに直交する方向をY方
向とする。テーブル1の隅部には半田ボールの供給部4
が設けられている。図3に示すように、供給部4はボッ
クスから成り、その内部には半田ボール5が大量に貯溜
されている。またガイドレール2の側部には、半田ボー
ル5の回収部19が設けられている。この回収部19は
ボックスから成っている。
【0013】図2および図3において、テーブル1の他
方の隅部にはフラックスの塗布部6が設けられている。
フラックスの塗布部6は、皿状の容器7と平滑ヘッド8
を備えている。容器7にはフラックス9が浅く貯溜され
ている。平滑ヘッド8は、テーブル1にX方向へ摺動自
在に装着され、容器7の上方に架設された台板15を備
えている。台板15上にはシリンダ16が2個設置され
ており、そのロッド17の下端部にスキージ18a、1
8bが結合されている。シリンダ16のロッド17が突
没することにより、スキージ18a、18bは上下動す
る。
【0014】図2において、13は送りねじであり、モ
ータ14に駆動されて回転する。台板15の側部の下面
には送りねじ13に螺合するナット(図示せず)が設け
られており、モータ14が駆動して送りねじ13が回転
すると、平滑ヘッド8はX方向へ水平移動する。この場
合、図3に示すスキージ18aまたは18bが選択的に
フラックス9に着水して摺動し、フラックス9の上面を
平滑する。
【0015】次に、半田ボールの移送手段としてのヘッ
ドとその移動手段について説明する。図2および図4、
図5において、ヘッド50は、箱形のヘッド本体51と
ヘッド部52から成っている。ヘッド部52は複数個の
ブロックA、B、C、Dに仕切壁53により仕切られて
おり、各々のブロックA〜Dの下面には半田ボール5を
真空吸着するための吸着孔54がマトリクス状に多数個
開孔されている。本実施の形態では、平面視して十字形
の仕切壁53により、4個の正方形のブロックA〜Dに
仕切られている。
【0016】各ブロックA〜Dは、互いに独立した吸引
空間Tを有しており、各々の吸引空間Tはチューブ55
を通じて真空ポンプ62やブロア63(後に図6を参照
して説明する)などの配管系に接続されている。また各
吸引空間Tの上部には、吸着孔54に真空吸着された半
田ボール5の有無を検出するための光学センサ56が設
けられている。真空ポンプ62が作動することにより、
吸引空間Tは真空引きされ、吸着孔54に半田ボール5
を真空吸着する。またブロア63を作動させて吸引空間
Tにエアを吹き込むことにより真空吸引による保持状態
は解除されて、半田ボール5は吸着孔54から落下す
る。ヘッド50の側面には、基板認識用のカメラ11が
一体的に設けられている(図2)。
【0017】図2において、テーブル1の上方には長尺
のフレーム24が架設されている。フレーム24には送
りねじ25とガイドレール26が平行に配設されてい
る。27は送りねじ25を回転させるモータである。ヘ
ッド50には、送りねじ25に螺合するナット28が結
合されている。したがってモータ27が駆動して送りね
じ25が回転すると、ナット28は送りねじ25に沿っ
てX方向へ水平移動し、ヘッド50もガイドレール26
に沿ってX方向へ水平移動する。
【0018】フレーム24の両側端部は、ガイドレール
29、30上にスライド自在に設置されている。このガ
イドレール29、30は上記ガイドレール26と直交し
ている。またガイドレール29と平行に送りねじ31が
配設されている。フレーム24の下面にはこの送りねじ
31が螺合するナット(図示せず)が設けられている。
したがってモータ32が駆動して送りねじ31が回転す
ると、フレーム24およびこれに結合されたヘッド50
はガイドレール29、30に沿ってY方向に水平移動す
る。
【0019】上述のように、送りねじ25、31、ガイ
ドレール26、29、30、モータ27、32などは、
ヘッド50をX方向やY方向へ水平移動させる移動手段
を構成しており、これによりヘッド50は半田ボールの
供給部4、回収部19、ガイドレール2に位置決めされ
たキャリア10の間を自由に移動する。
【0020】次に検査手段について説明する。図2にお
いて、40は長尺の第1の光源である。この第1の光源
40は半田ボールの供給部4とフラックスの塗布部6の
間に設置されており、下方からヘッド50の下面へ向っ
て光を照射する(図9参照)。ヘッド50の内部には光
学センサ56が内蔵されている。したがってすべての吸
着孔54に半田ボール5が真空吸着されているときは、
吸着孔54は半田ボール5で完全に遮光されて光学セン
サ56には光は入射しないが、何れかの吸着孔54に半
田ボール5が真空吸着されていないときは、第1の光源
40から照射された光はその吸着孔54を通過して光学
センサ56に入射する。これにより、半田ボール5のピ
ックアップミスがあったことが判明する。すなわち第1
の光源40と光学センサ56はすべての吸着孔54に半
田ボール5が正しく真空吸着されているか否か、すなわ
ちピックアップミスの有無を検査する検査手段である。
【0021】図2において、フラックスの塗布部6とガ
イドレール2の間には、第2の光源42が設置されてい
る。第2の光源42は第1の光源40と同様に、ヘッド
50の下面へ向って光を照射し、すべての吸着孔54に
半田ボール5が正しく真空吸着されているか否か、すな
わち半田ボール5の落下の有無を検査する(図9を参
照)。
【0022】この第2の光源42の設置理由は次のとお
りである。すなわち、ヘッド50を容器7の上方で上下
動作させて、その下面に真空吸着された半田ボール5を
フラックス9に着水させ、その下面にフラックス9を付
着させるが(図7(a)(b)を参照)、フラックス9
は粘性が大きいため、半田ボール5をフラックス9に着
水させると、その粘性のために半田ボール5は吸着孔5
4から落下することがある。このように半田ボール5が
脱落したヘッド50を基板3の上方へ移動させて、半田
ボール5を基板3に搭載すると、基板3は半田ボール5
が不足する不良品となってしまう。そこでヘッド50を
基板3へ移動させる途中において、第2の光源42と光
学センサ56により、すべての吸着孔54に半田ボール
5が正しく真空吸着されているか否かを検査する。すな
わち第2の光源42と光学センサ56は、半田ボール5
の落下の有無を検査する検査手段である。
【0023】図2において、ガイドレール2と供給部4
の間には発光部43と受光部44が設けられている。図
10に示すように、発光部43から受光部44へ向って
光が水平に照射される。ヘッド50は基板3に半田ボー
ル5を搭載した後、この発光部43と受光部44の間を
その光路に直交する方向へ移動して半田ボールの供給部
4上へ復帰するが、そのとき、ヘッド50の下面に半田
ボール5が残存付着していると光は遮られ、受光部44
は受光しない。また半田ボール5がすべて基板3に搭載
され、ヘッド50の下面に半田ボール5がまったく残存
付着していないと、発光部43から照射された光は受光
部44に受光される。これにより、ヘッド50の下面に
半田ボール5が残存付着して保持しているか否か、すな
わちヘッド50がすべての半田ボール5を基板3に搭載
したか否かの搭載ミスの有無を検査する。
【0024】次に、図6を参照して制御系の説明を行
う。各ブロックA〜Dの各吸引空間Tに接続されたチュ
ーブ55は、バルブ60、61を介して真空ポンプ62
とブロア63に接続されている。各バルブ60、61は
バルブ駆動回路64で制御される。また光学センサ56
と受光部44は検出回路65に接続されている。66は
全体を制御する制御部であって、バルブ駆動回路64、
モータ駆動回路67、カメラ11に接続された位置検出
部68が接続されている。モータ駆動回路67は上記各
モータ14、27、32を制御する。図6から明らかな
ように、各ブロックA〜Dの各吸引空間Tは、互いに独
立したチューブ55、バルブ60、61などの配管系を
備えることにより、互いに独立して吸引・吸引解除の制
御が行われる。
【0025】このバンプ付電子部品の製造装置は上記の
ように構成されており、次に図1(f)に示す半田ボー
ル搭載を行うための動作を説明する。図2において、ヘ
ッド50は半田ボールの供給部4の上方へ移動する(矢
印イ)。そこでヘッド50は上下動作を行って、その4
つのブロックA〜Dのすべての下面の吸着孔54に複数
の半田ボール5を一括して真空吸着してピックアップす
る。なおヘッド50に上下動作を行わせる機構の説明は
省略している。
【0026】図2において、次にヘッド50は左方(第
1の光源40の上方)へ移動し(矢印ロ)、図9を参照
しながら説明したように、半田ボール5のピックアップ
ミスの有無を検査する。ピックアップミスがあれば、ヘ
ッド50は半田ボールの供給部4の上方へ戻り(矢印
ハ)、そこで再度上下動作を行って、半田ボール5をピ
ックアップし、再度左方へ移動する(矢印ニ)。そして
第1の光源40の上方を通過してピックアップミスの有
無を再検査する。
【0027】ピックアップミスがなく、すべての吸着孔
54に半田ボール5が正しく真空吸着して保持されてい
るときは、ヘッド50は容器7の上方へ移動し、そこで
ヘッド50は上下動作を行って、その下面に真空吸着さ
れた半田ボール5の下面にフラックス9を付着させる。
図7(a)(b)は、その動作を示している。
【0028】次に図2において、ヘッド50は容器7の
上方から第2の光源42の上方へ移動し(矢印ホ)、図
9を参照しながら説明したように、半田ボール5の落下
の有無を検査する。もし1個もしくはそれ以上の半田ボ
ール5がヘッド50の下面から落下していることが判明
したならば、ヘッド50は回収部19の上方へ移動し、
その下面に真空吸着している半田ボール5をすべて回収
部19に落下させる。すべての半田ボール5を落下させ
たヘッド50は、半田ボールの供給部4の上方へ移動
し、上述した動作をやり直す。
【0029】さて、図2において、第2の光源42およ
び光学センサ56により半田ボール5の落下がなかった
ことが検出されたならば、ヘッド50は基板3の上方へ
移動し(矢印ヘ)、半田ボール5を基板3に搭載する。
次に、図4を参照して、キャリア10上の4枚の基板3
に対する半田ボール5の搭載動作を説明する。図4にお
いて、a、b、c、dは4つのブロックA〜Dにより半
田ボール5を搭載するときのキャリア10に対するヘッ
ド部52の位置を示している。すなわち、ヘッド部52
をa位置にすることにより、ブロックAの半田ボール5
を基板3の電極20上に搭載する。同様に、ヘッド部5
2をb位置、c位置、d位置にすることにより、ブロッ
クB、ブロックC、ブロックDの半田ボール5を基板3
に搭載する。この場合、ヘッド部52は矢印で示すよう
にキャリア10上をX方向やY方向へ水平移動する。勿
論、この移動はモータ27、32(図2)を駆動して行
う。
【0030】また例えばa位置において、ブロックAの
半田ボール5を基板3に搭載するときは、図6におい
て、ブロックAに接続された真空ポンプ62側のバルブ
60を閉じるとともに、ブロア63側のバルブ61を開
いてブロックAの吸引空間Tにエアを吹き込むことによ
り、ブロックAの吸着孔54に真空吸着されていた半田
ボール5の真空吸着状態を解除する。このとき他のブロ
ックB〜Dのバルブ60,61の状態はそのまま(真空
ポンプ62側のバルブ60は開、ブロア63側のバルブ
61は閉)であり、各ブロックB〜Dは半田ボール5の
真空吸着状態を保持する。以下同様にして、他のブロッ
クB〜Dの半田ボール5を基板3に搭載するときは、ブ
ロックAの場合と同様のバルブ60,61の開閉を行っ
ていく。このように、本装置は、半田ボールの供給部4
において、4つのブロックA〜Dに半田ボール5を一括
して同時に真空吸着したうえで、4個の基板3に次々に
半田ボール5を搭載していく。なお図8は、半田ボール
5を基板3の電極20に搭載している様子を示してい
る。
【0031】図11は半田ボールの搭載動作のタイムチ
ャートであって、図11(a)は従来の半田ボールの搭
載動作のタイムチャート、図11(b)は上述した本発
明の一実施の形態における半田ボールの搭載動作のタイ
ムチャートである。図11(a)に示す従来方法では、
「基板認識」「半田ボールのピックアップ」「フラック
ス付着」「半田ボールの基板への搭載」の一連の動作
を、キャリア10上の4枚の基板3について、一枚づつ
個別に繰り返し行っていたため、全体のタクトタイムが
長くなり、作業能率があがらなかったものである。
【0032】これに対し本実施の形態では、図11
(b)に示すように、第1枚目の基板認識をした後、す
べて(4枚)の基板3についての半田ボールのピックア
ップとフラックス付着を一括して行い、第1枚目の基板
3に対する半田ボール5の搭載を行った後、第2枚目〜
4枚目の基板3については、基板認識と半田ボール5の
搭載のみを行って次々に半田ボール5を搭載するので、
図11(a)に示す従来方法よりも、タクトタイムを大
巾に短縮できる。
【0033】以上のようにして4枚の基板3に半田ボー
ルを搭載したならば、次にヘッド50は発光部43と受
光部44の手前へ移動し(図2矢印ト)、次に供給部4
へ向って移動する(矢印イ)。このとき、図10を参照
して説明したように、ヘッド50の下面に半田ボール5
が残存付着して保持していないか否かを検査する。ここ
で、半田ボール5が残存付着しているのが検出されたな
らば、この半田ボール5は基板3に搭載し損ったもの、
すなわち搭載ミスによるものであり、ヘッド50は回収
部19の上方へ移動してこの半田ボール5を回収部19
に落下させて回収する。なお半田ボール5をヘッド50
から回収部19へ落下させる場合には、図6に示すバル
ブ60を閉じ、バルブ61を開いて、半田ボール5の吸
着状態を解除する。また上記基板3は、半田ボール5が
欠落しているので不良品であり、ライン外へ除去され
る。次に、ヘッド50は半田ボールの供給部4の上方へ
移動し(矢印イ)、上述した動作が繰り返される。また
半田ボール5が正しく搭載された基板3は、ガイドレー
ル2に沿って次の工程へ向って搬送される。
【0034】図12は、本発明の他の実施の形態におけ
るキャリアの斜視図である。このキャリア70は多面取
り基板であって、電極20上にバンプを形成した後、鎖
線に沿って切断することにより、4枚の基板3’が得ら
れるものである。上記キャリア10に替えて、このキャ
リア70をガイドレール2に位置決めすることにより、
上述した実施の形態と同様に、電極20上に半田ボール
5を搭載する。
【0035】以上のようにこのバンプ付電子部品の製造
装置によれば、ヘッドが供給部の半田ボールをピックア
ップし、半田ボールにフラックスを付着させて複数枚の
基板に搭載するまでの一連の作業を自動的に連続して行
うことができる。また半田ボールのピックアップミスや
途中での落下、あるいは基板への搭載ミスの有無を各工
程の間においてその都度速かに検出し、もしもこれらの
ミスがあったときには、速かにリカバリー動作を行うこ
とができる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、ヘッドが半田ボールの
供給部の半田ボールをピックアップしてから複数個のワ
ークに搭載するまでの全工程を作業性よく行うことがで
き、タクトタイムを大巾に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造工程図
【図2】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置の平面図
【図3】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置の側面図
【図4】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置のヘッドとキャリアの斜視図
【図5】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置のヘッドの断面図
【図6】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置の制御系のブロック図
【図7】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置の半田ボールの下面にフラックスを塗布中
の要部断面図
【図8】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置の半田ボールを基板の電極に搭載中の要部
断面図
【図9】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子部
品の製造装置のヘッドと第1の光源の正面図
【図10】本発明の一実施の形態におけるバンプ付電子
部品の製造装置のヘッドと発光部および受光部の正面図
【図11】(a)従来の半田ボールの搭載動作のタイム
チャート(b)本発明の一実施の形態における半田ボー
ルの搭載動作のタイムチャート
【図12】本発明の他の実施の形態におけるキャリアの
斜視図
【符号の説明】
2 ガイドレール(ワークの位置決め部) 3、3’ 基板(ワーク) 4 半田ボールの供給部 5 半田ボール 6 フラックスの塗布部 7 容器 8 平滑ヘッド 9 フラックス 10、70 キャリア 11 ガイドレール 13 送りねじ 14 モータ 18a、18b スキージ 19 回収部 25 送りねじ 27 モータ 28 ナット 31 送りねじ 32 モータ 40 第1の光源 42 第2の光源 43 発光部 44 受光部 50 ヘッド 54 吸着孔 55 チューブ 60、61 バルブ 62 真空ポンプ 63 ブロア A、B、C、D ブロック T 吸引空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/12 501 H01L 21/92 604H (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/34 B23K 1/00 B23K 3/06 B25J 15/06 H01L 21/60 H01L 23/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半田ボールの供給部と、複数個のワークを
    位置決めするワークの位置決め部と、前記半田ボールの
    供給部に備えられた半田ボールを下面に多数個開孔され
    た吸着孔に真空吸着してピックアップし前記ワークに移
    送搭載するヘッドとを備えたバンプ付電子部品の製造装
    置であって、 前記ヘッドが複数のブロックに分割され、また前記吸着
    孔は各々のブロックの下面に多数個開孔され、かつ各々
    のブロックに互いに独立した真空吸引手段を備え、各々
    のブロックが互いに別個に半田ボールを真空吸着するよ
    うにしたことを特徴とするバンプ付電子部品の製造装
    置。
  2. 【請求項2】前記各々のブロックは、チューブとバルブ
    を介して前記真空吸引手段の真空ポンプに接続されてお
    り、且つ各々のバルブを制御する制御部を備えたことを
    特徴とする請求項1記載のバンプ付電子部品の製造装
    置。
  3. 【請求項3】前記各々のブロックは、チューブとバルブ
    を介してブロアに接続されており、且つ各々のバルブを
    制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項1記載
    のバンプ付電子部品の製造装置。
  4. 【請求項4】前記ワークはキャリアに搭載された基板で
    あり、前記位置決め部はキャリアが搬送されるガイドレ
    ールであることを特徴とする請求項1記載のバンプ付電
    子部品の製造装置。
  5. 【請求項5】前記ワークは多面取り基板であり、前記位
    置決め部は多面取り基板のガイドレールであることを特
    徴とする請求項1記載のバンプ付電子部品の製造装置。
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