JP3972164B2 - フラックスの貯留装置及び転写方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハや基板に半田ボール等をマウントするボールマウント装置やフリップチップボンダ等におけるフラックスの転写に利用されるフラックスの貯留装置及び転写方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、フリップチップボンダやボールマウント装置等においては、フラックスをワークに転写する装置が用いられている。これらの装置では、ワークを保持したボンディングヘッドをフラックス貯留装置へ下降させ、ワークにフラックスを転写したり、転写ヘッドをフラックス貯留装置へ下降させ、転写ヘッドに付着したフラックスを再度所望のワークへ転写していた。
【0003】
このようなフラックス貯留装置10では、ワークや転写ヘッド13に均一なフラックスを転写するため、スキージ15でフラックス貯留スペース14のフラックス層40の厚さを均一にしている。スキージ15でフラックス層40を均した場合、図8及び図9に示されるように、フラックス層40の端部にフラックスの盛り上がり41、42が生じる。ワーク全体にフラックスを転写する場合には問題は少ないが、転写ヘッド13にフラックスを転写する場合には、図9に示されるように、盛り上がり41、42により転写ヘッド13の余分なところにフラックスが付着する危険性が生じる。
【0004】
従来のように転写ヘッドの転写のための突起部が大きい場合には大きな問題とはならないが、近年の微小チップ化により、転写のための突起部が小さく高密度化されることにより、不具合が予想されるようになってきた。これを避けるためには、スキージによる均し面積を大きくすれば、フラックスの盛り上がり部分を避けることができるが、ウエハ一括転写のように大面積を同時に転写する場合には、フラックス貯留装置が大型化し、好ましくない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、転写ヘッドの余分なところにフラックスが付着せず、コンパクトなサイズで微少な転写でも、確実に転写を行うことのできるフラックスの貯留装置及び転写方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、上記課題を解決するため、フラックスを転写するための平坦な供給領域が形成されたフラックス貯留スペースと、少なくとも供給領域内のフラックス面を均一にならすためのスキージとを有するフラックス貯留装置において、フラックス貯留スペース内の供給領域は、転写ヘッドの転写領域と実質的に同一の大きさで、供給領域のフラックス面と転写ヘッドの転写領域との実質的平行を維持しつつ供給領域を除くフラックス貯留スペースに対して上昇可能とされたことを特徴とするフラックスの貯留装置を提供するものである。
【0007】
第2の発明は、フラックス貯留スペースに形成されたフラックスを転写するための平坦な供給領域内のフラックス面をスキージにより均一にならした後、転写ヘッドにフラックスを転写する方法において、フラックス貯留スペース内の供給領域を、転写ヘッドの転写領域と実質的に同一の大きさのものとし、供給領域のフラックス面と転写ヘッドの転写領域との実質的平行を維持しながら、供給領域を、該領域を除くフラックス貯留スペースに対して上昇させて、転写ヘッドを供給領域に接触させ、転写ヘッドにフラックスを転写することを特徴とするフラックスの転写方法を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図1は、半田ボールマウント装置の平面図である。該半田ボールマウント装置は、ウエハ供給部1と、フラックス転写部2と、ボールマウント部3と、ワーク駆動機構4とで構成される。本発明はフラックス転写部2に表れる。
【0009】
ウエハ供給部1は、供給用のウエハカセット5と、搬出用のウエハカセット6と、不良用のウエハカセット7との各ウエハカセットと、ウエハの搬送を行うクリーンルーム用スカラー型ロボット9と、ワーク駆動機構4上のウエハ位置決め位置8とでなる。
【0010】
ウエハ位置決め位置8の上方には、図2に示されるように、CCDカメラ31が図面上前後に重なり合うように2台配置されており(図面上は前方の1台のみが表れている)、その下方には、ウエハ上に向いた照明器32が配備されている。CCDカメラ31は、ワーク駆動機構4上のウエハ位置決め位置8上方で、ワーク駆動機構4と平行な方向(X軸方向)にモータ33により移動可能とされている。
【0011】
ワーク駆動機構4には、ウエハステージ30が設けられており、ウエハステージ30を駆動させるX軸(図1中左右方向)とΘ軸(回転方向)の2軸の駆動機構が設けられる。ウエハステージ30は、X軸駆動機構により、ウエハ位置決め位置8と、フラックス転写位置11と、ボールマウント位置20の間を移動停止可能とされている。尚、ウエハステージ30には転写ヘッド13とマウントヘッド25を観察するための2台のCCDカメラ23、23′が配備されている。
【0012】
フラックス転写部2は、転写ヘッド13及びその駆動機構と、フラックス貯留装置10と、ワーク駆動機構4上のフラックス転写位置11とからなり、転写ヘッド13の移動路に転写ヘッド13のクリーニング部12が設けられている。
【0013】
フラックス貯留装置10の転写ヘッド13には、図3の側面図に示されるように、フラックス貯留装置10とワーク駆動機構4上のフラックス転写位置11との間を往復するY軸と、フラックス転写のための上下動をするZ軸(昇降軸)の2軸の駆動機構が設けられている。図中34は、転写ヘッド13のZ軸駆動モータであり、図中34′は、Y軸駆動モータである。ここにおけるY軸の駆動機構は、転写ヘッド13の移動の役割とともに、転写ヘッド13とワークの位置決めにおいても利用される。
【0014】
本発明の特徴はフラックス貯留装置10にあり、フラックス貯留装置10には、図5に示されるように、フラックスを転写するための平坦な供給領域17′を有するフラックス貯留スペース14と、供給領域17′内のフラックス面を一定の厚さに均一にならすためのスキージ15とを設ける。
【0015】
このフラックス貯留スペース14内の供給領域17′は、転写ヘッド13のフラックス転写領域17に対応するステージ16により形成される。ステージ16は、図6に示されるように、転写ヘッド13への転写領域17と実質的に同一の大きさで、転写領域17と実質的に平行に設定される。ステージ16は上下動可能とされており、フラックスを転写ヘッド13に転写するときには、供給領域17′のフラックス面をその角度を維持しながら、言い換えれば転写ヘッド13の転写領域17との実質的平行を維持しながら、図示されていないサーボモータ、又はシリンダ等により、ステージ16を微少寸法昇降させる。他実施例としてステージ16を除くフラックス貯留スペース14を下降させることにより、ステージ16を、貯留スペース14に対して上方に位置させることもできる。尚、本実施例における転写ヘッド13には、図6に示されるように、転写ピンではなく、転写スタンプ18が用いられている。
【0016】
ボールマウント部3は、マウントヘッド25及びその駆動機構と、ボール供給装置19と、ワーク駆動機構4上のボールマウント位置20と、その間に配置される余剰ボール除去装置21と、ボール吸着ミス検査装置と、ボール吸着ミス検査装置で余剰ボールが検知されたときにマウントヘッド25下に侵入するボール排出装置24とで構成される。
【0017】
ボール供給装置19のボールトレイ27の上方にはボールストッカ(図示されていない)からボールトレイ27内に半田ボールを供給する供給口28が進退自在に配置される。供給口28の先端にはボールトレイ27内のボール残量を検知するセンサ29が取り付けられており、ボール残量不足を検知するとボールストッカより一定量の半田ボールを供給する。供給口28は、マウントヘッド25が半田ボールを吸着時には干渉を避けるためボールトレイ27外へ待避する構造となっている。
【0018】
余剰ボール除去装置21は、マウントヘッド25に吸着された余剰ボールを除去するための除去ノズルである。
【0019】
マウントヘッド25には、図4に示されるように、ボール供給装置19とワーク駆動機構4上のボールマウント位置20との間を往復するY軸と、Z軸(昇降軸)の2軸の駆動機構が設けられる。図中35はZ軸駆動モータであり、図中35′はY軸駆動モータである。
【0020】
ボール吸着ミス検査装置は、4台のラインCCDカメラ22、22′によりミッシングボール、エキストラボール(余剰ボール)等の吸着ミスと、搭載ミスであるリメインボールとを検知する。
【0021】
以下、本実施例における半田ボールマウント装置の作動手順について説明する。まず、供給用のウエハカセット5から1枚ずつロボット9でウエハをウエハ位置決め位置8にあるウエハステージ30上に供給する。ウエハステージ30では、ウエハが供給されると図示されていないブロアモータを通して、ウエハステージ30上面の穴から真空吸引を開始し、ウエハを保持する。
【0022】
保持されたウエハは、ウエハ位置決め位置8の上方に配置された2台のCCDカメラ31によりターゲットマーク又は配線パターンが読みとられ、ウエハのウエハステージ30上の位置が認識され、図示されていない制御装置へデータが送られる。ウエハの位置認識が終了したウエハステージ30はフラックス転写位置11へ送られる。
【0023】
フラックス転写部2では、図7のフロー図に示されるように、転写ヘッド13が、フラックス貯留装置10の上方へと移動する。その時フラックス貯留装置10では、スキージ15によりフラックス表面を平坦化する。その後、転写ヘッド13が下降すると同時にステージ16が上昇する。転写ヘッド13とステージ16が接触し、所定圧力以上の負荷がかかった時点で転写ヘッド13へのフラックスの転写の終了と判断し、転写ヘッド13の下降を停止し、上昇する。同時にステージ16も下降する。
【0024】
その後、転写ヘッド13は、フラックス転写位置11へ移動し、ウエハステージ30に設けられた2台のCCDカメラ23、23′で転写ヘッド13のアライメントマークを認識する。この認識結果に先に認識したウエハの位置データを加味し、転写ヘッド13の1軸(Y軸)とウエハステージ30の2軸(X軸、Θ軸)でウエハと転写ヘッド13の位置が整合するように位置合わせを行う。
【0025】
位置合わせ後、転写ヘッド13を下降させ、転写ヘッド13のZ軸駆動モータ34への負荷が一定値に達した時点でウエハへのフラックス転写終了と判断し、転写ヘッド13を上昇させる。上昇後、転写ヘッド13はフラックス貯留装置10へ戻り、ウエハステージ30はボールマウント位置20へ移動する。尚、転写ヘッド13は、必要回数毎にクリーニング部12に移動し、転写ヘッド13をクリーニング部12に接触させ、転写ヘッド13に残留するフラックスを除去している。
【0026】
マウントヘッド25は、ボール供給装置19の上方より下降して指定位置で停止し、マウントヘッド25に図示されていないブロアモータより吸引力を与え、半田ボールをマウントヘッド25下面に吸着させる。マウントヘッド25内圧が所定圧力より低くなった時点で、吸着完了と判断し、マウントヘッド25を上昇させる。その後余剰ボール除去装置21で余剰ボールを除去して、ボール吸着ミス検査装置へ移動する。
【0027】
ボール吸着ミスがあった場合、ミッシングボールなら再度ボール供給装置19へ移動し、吸着動作を繰り返す。余剰ボールがあった場合には、ボール排出装置24がマウントヘッド25下へ侵入し、ボール排出装置24内へ吸着ボールを全て排出した後、再度ボール供給装置19へ移動し、吸着動作を繰り返す。
【0028】
異常がなかった場合には、ボールマウント位置20へ移動する。ボールマウント位置20では、ウエハステージ30に設けられたCCDカメラ23、23′でマウントヘッド25下面のアライメントマークを認識し、フラックス転写位置同様に位置決めを行う。位置決め後マウントヘッド25は下降し、ボールマウント位置20のウエハ上に半田ボールをマウントして、その後上昇する。
【0029】
半田ボールのマウントが終了したウエハステージ30はウエハ位置決め位置8へ戻るが、事前にボールマウント検査位置へ移動させたCCDカメラ31により、ウエハ上の半田ボールのマウント状況を検査する。
【0030】
この時、CCDカメラ31は停止しており、ウエハステージ30の移動によりCCDカメラ31で全面をスキャニングする形となる。検査の結果、マウントが良好ならば搬出用のウエハカセット6へ、マウントが不良ならば不良用のウエハカセット7へ、ロボット9により挿入する。
【0031】
【発明の効果】
本発明は、フラックス貯留装置において、フラックス貯留スペース内の供給領域は、転写ヘッドへの転写領域と実質的に同一の大きさで、供給領域のフラックス面と転写ヘッドの転写領域との実質的平行を維持しつつ供給領域を除くフラックス貯留スペースに対して上昇可能とされたことにより、フラックスを転写ヘッドに転写する際に、転写ヘッドの下降と同調させてステージを上昇させれば、フラックスの盛り上がり部分を転写ヘッドに近づけることなく転写することができるので、転写ヘッドの余分なところにフラックスが付着せず、コンパクトなサイズで微少な転写でも、確実に転写を行うことのできるフラックスの貯留装置及び転写方法を提供することができた。
【0032】
実施例の効果ではあるが、転写ヘッドに転写スタンプを用いることにより、転写ヘッドに転写ピンを用いる場合と比較して、アタッチメントコスト(部品の値段)を低く押さえることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】半田ボールマウント装置の平面図
【図2】ウエハ位置決め位置での検査用CCDカメラを示す説明図
【図3】フラックス転写部の側面図
【図4】ボールマウント部の側面図
【図5】フラックス貯留装置を示す断面図
【図6】ステージ上昇時の転写ヘッドとの関係を示す断面説明図
【図7】フラックス転写手順のフロー図
【図8】従来のフラックス貯留装置の断面図
【図9】従来のフラックス転写の説明図
【符号の説明】
1........ウエハ供給部
2........フラックス転写部
3........ボールマウント部
4........ワーク駆動機構
5、6、7....ウエハカセット
8........ウエハ位置決め位置
9........ロボット
10.......フラックス貯留装置
11.......フラックス転写位置
12.......クリーニング部
13.......転写ヘッド
14.......フラックス貯留スペース
15.......スキージ
16.......ステージ
17.......転写領域
17′......供給領域
18.......転写スタンプ
19.......ボール供給装置
20.......ボールマウント位置
21.......余剰ボール除去装置
22、22′、23、23′、31...CCDカメラ
24.......ボール排出装置
25.......マウントヘッド
27.......ボールトレイ
28.......供給口
29.......センサ
30.......ウエハステージ
32.......照明器
33、34、34′、35、35′...モータ
40.......フラックス層
41、42....盛り上がり

Claims (2)

  1. フラックスを転写するための平坦な供給領域が形成されたフラックス貯留スペースと、少なくとも供給領域内のフラックス面を均一にならすためのスキージとを有するフラックス貯留装置において、フラックス貯留スペース内の供給領域は、転写ヘッドの転写領域と実質的に同一の大きさで、供給領域のフラックス面と転写ヘッドの転写領域との実質的平行を維持しつつ供給領域を除くフラックス貯留スペースに対して上昇可能とされたことを特徴とするフラックスの貯留装置。
  2. フラックス貯留スペースに形成されたフラックスを転写するための平坦な供給領域内のフラックス面をスキージにより均一にならした後、転写ヘッドにフラックスを転写する方法において、フラックス貯留スペース内の供給領域を、転写ヘッドの転写領域と実質的に同一の大きさのものとし、供給領域のフラックス面と転写ヘッドの転写領域との実質的平行を維持しながら、供給領域を、該領域を除くフラックス貯留スペースに対して上昇させて、転写ヘッドを供給領域に接触させ、転写ヘッドにフラックスを転写することを特徴とするフラックスの転写方法。
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