JP4017256B2 - はんだボールの整列用マスク - Google Patents
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板やウエハ等のワークの表面に配置されたパッドの位置にはんだボールを位置決めする
ためのはんだボールの整列用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールグリッドアレイ法（以下、ＢＧＡ法という。）では、ワーク表面のパッド位置に対応させてはんだボールよりも小径の穴を形成したマスクに、はんだボールを吸着させ、はんだボールを吸着した状態でフラックス槽に僅かに漬けることによりボールの表面にフラックスを塗布し、塗布したフラックスを介してはんだボールをパッド上に位置決めしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、はんだボールの外径にはばらつきがあるから、ＢＧＡ法の場合、小径のはんだボールに合わせてフラックスを塗布すると、マスクにフラックスが付着することがあり、吸着を停止してもはんだボールがマスクから離れない場合があった。このため、ボールの外径の公差を小さく、また、フラックス表面の高さおよび平坦度を常に管理する必要があり、作業能率を向上させることができなかった。また、１度に整列させることができるはんだボールの数は１０００個程度までであった。
【０００４】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、作業が容易で、１度に２〜３万個のはんだボールを整列させることができ、例えば８インチのウエハであっても全領域を１回の作業ではんだボールを整列させることができるはんだボールの整列用マスクを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は、はんだボールの整列用マスクとして、はんだボールの直径より大径の穴を備え、板厚が前記はんだボールの直径よりも薄い整列マスクと、前記整列マスクのワークと対向する側の前記穴から外れた位置に互いに平行に配置され、上端が前記マスクに、下端が前記ワークに接する複数のライナマスクと、前記整列マスクのワークと対向しない側の前記穴から外れた位置かつ前記ライナマスクと重なる位置に配置され、下端が前記整列マスクに接するようにして配置される前記ライナマスクと同数の押え部材と、水平方向の大きさが総ての前記穴を含む大きさである中抜きの空間部と、この空間部と外側の端面とを接続する深さが前記はんだボールの直径より大きい溝と、を備える略直方体のマスク治具と、からなり、前記マスク治具に設けた前記溝の幅を前記押え部材の配列方向の両端の距離よりも大としておき、前記両端の前記押え部材が前記溝に対向するようにして、前記ライナマスクと、前記整列マスクと、前記押え部材とを前記マスク治具に一体に保持させたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明に係るはんだボール搭載装置の要部側面図、図２は要部平面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視図である。１はワーク取付ベースで、表面にはワーク２の外径よりも僅かに大径で、深さがワーク２の厚さよりも僅かに浅い穴１ｃが形成されている。また、穴１ａ、１ｂは図示を省略する吸引装置に接続されている。また、穴１ｃの内周部を中心とする穴１ｄが設けられている。２は円盤状のワークで、表面（ワーク取付ベース１と接しない上側の面。）には多数のパッド２ａが形成されていると共に、図示を省略するフラックスが予め所定の厚さに塗布されている。また、図３に示すように、ワーク２の側面には、略半円形の切欠き２ｂが形成されている。そして、ワーク２は穴１ｃに嵌合している。
【００１１】
３は第１のライナマスクである。ライナマスクの穴３ａはワーク２の外径よりも大きい。４は整列マスクで、はんだボール６の直径より所定寸法だけ大きい（はんだボール６の直径の１．１５倍程度）マスク穴４ａがパッド２ａと同一のパターンで形成されている。なお、パッド２ａの数は２〜３万個であるため、図２および後述する他の平面図には２列分を代表して記入してある。整列マスク４の厚さは、はんだボール６の直径の０．６〜０．８倍程度である。５は第２のライナマスクで、厚さはＣ１であり、整列マスク４の下面（ワーク２側の面）のマスク穴４ａを塞がない位置で、後述する押え部材８と対向するようにして複数列が配置されている。
【００１２】
７は方形のマスク治具で、ライナマスク３、整列マスク４およびライナマスク５を一体に保持している。マスク治具７の中央部は総てのマスク穴４ａが内側に入る大きさの中抜きの空間部７ａと、中抜きの空間部７ａと外側の端面とを接続する深さがマスク治具７の１／３〜１／２程度で、入口部がテーパ状のはんだボール６の断面積よりも十分に大きい溝７ｂが形成されている。なお、溝７ｂの幅は後述する複数の押え部材８の配列方向の両端の距離よりも大である。各溝７ｂの中間部には、溝７ｂと直交する方向の穴７ｃが設けられている。８は押え部材で、水平方向の端部が隣接する溝７ｂを仕切り、垂直方向の端部が整列マスク４上面に接し、整列マスク４の平坦度を保ち穴４ａと重ならないようにして中抜きの空間部７ａに配置されている。
すなわち、図１、図２に示すように、整列マスク４を基準にして、整列マスク４のワーク側のマスク穴４ａから外れた位置には複数のライナマスク５が互いに平行に配置され、空間部７ａの整列マスク４のワークと対向しない側にはマスク穴４ａから外れた位置かつライナマスク５と重なる位置にはライナマスクと同数の押え部材８が配置されている。ライナマスク５と押え部材８はライナマスク５の下端がワークの表面に当接し、配列方向の両端の押え部材８が溝７ｂに対向するようにして、マスク治具７に一体に保持されている。
【００１３】
９は電磁シリンダで、マスク治具７の上面に固定され、図示しないスイッチを閉じると、穴７ｃに嵌合する軸９ａが溝７ｂを封鎖するようになっている。１０は１対の直線案内装置で、マスク治具７に保持され、ワーク取付ベース１に固定された１対のガイドピン１１に係合している。そして、直線案内装置１０をガイドピン１１に係合させると、マスク治具７は穴１ｃおよび穴１ｄに関して位置決めされる。
【００１４】
２０は回収箱で、マスク治具７の溝７ｂが形成された側面に固定されている。２１は傾斜装置で、押え部材８の配置方向と直角の方向で、穴１ｃの中心位置の軸Ｏに関してワーク取付ベース１を所定の角度傾斜させる。なお、後述する図５における２２はガイドピンで、図示を省略する位置決め装置により上下方向に移動し、穴１ｄに嵌合するようになっている。
【００１５】
次に、動作を説明する。図４はワーク２をワーク取付ベース１に位置決めする途中経過図、図５は図４のＢ部拡大図である。なお、ワーク取付ベース１は水平に位置決めされている。
始めに、ワーク２の取付、位置合わせ手順を説明する。なお、ワーク２の表面にはフラックスが所定の厚さ（ただし、Ｃ１未満である。）に塗布されている。
１．切欠き２ｂを穴１ｄに略合わせてワーク２を穴１ｃに配置する。
２．穴１ｂを図示しない圧縮空気源に接続し、穴１ａを介して穴１ｃに圧縮空気を供給し、ワーク２を僅かに浮かせる。
３．ガイドピン２２を下降させて、切欠き２ｂを穴１ｄに位置決めする。
４．穴１ｂを図示しない真空源に接続し、穴１ａを介してワーク２をワーク取付ベース１に固定する。
５．ガイドピン２２を上昇させる。
【００１６】
次に、図６〜図９を参照して、はんだボールの整列手順を説明する。なお、図６、図８は動作の途中経過を示す側面図、また、図７、図９は平面図である。なお、符号は最小限のものにだけ付してある。
ａ．マスク治具７をガイドピン１１に挿入し、ライナマスク５をワーク２の表面に当接させる。
ｂ．電磁シリンダ９を閉じ、軸９ａにより溝７ｂを封鎖する。
ｃ．空間部７ａにはんだボール６を供給する。この場合、はんだボール６の数をマスク穴４aの数よりも十分多い数にする。すると、図６、図７に示すように、大部分のマスク穴４aにはんだボール６が入り、一部は積み重なる。
ｄ．傾斜装置２１を動作させ、図８に示すように、右上がりにθ度（１０〜１５度程度。）傾けた後、右下がりにθ度傾け、再び右上がりにθ度傾ける。この動作により、はんだボール６はマスク４上を転動し、総てのマスク穴４aにはんだボール６が供給され、フラックスにより保持される。
ｅ．図８の状態で電磁シリンダ９を開く。すると、マスク穴４aに入らなかった余剰のはんだボール６は転動して、回収箱２０に移動する。なお、回収されたはんだボール６は再度使用される。
ｆ．ワーク取付ベース１を水平にする。
ｇ．マスク治具７を上方に外す。
【００１７】
以上の動作により、はんだボール６はパッド２ａ上に整列、すなわち位置決めされる。そして、ワーク２は図示しない加熱装置に移動され、はんだボール６を溶融させてバンプが形成される。
【００１８】
上記実施の形態では、ワーク２を圧縮空気により浮上させた状態で、切欠き２ｂを穴１ｄに合わせるようにしたから、ワーク２は容易に回転し、回転方向のずれ量が矯正され、しかも表面に傷がつくことがない。
【００１９】
なお、上記手順ｄ、ｅにおいて、マスク治具７に僅かの振動を加えるようにすると、はんだボール６のマスク穴４ａへの位置決めおよび回収箱２０への移動をさらに確実にすることができると共に、作業時間を短縮することができる。
【００２０】
また、手順ｇにおいて、図示しない手段によりはんだボール６をフラックスに押し付けてフラックス中に僅かに押し込むようにすると、はんだボール６がフラックスの粘着力により保持され位置決めが確実になる。
【００２１】
さらに、ガイドピン２２による位置決めに代えて、ワーク２に基準マークを設けておき、ワーク２を穴１ｃ内で回転および位置決めする手段を設け、例えばＣＣＤカメラにより前記基準マークにより位置決めするようにしてもよい。
【００２２】
また、電磁シリンダ９を総ての溝７ｂに設けたが、マスク治具７の回収箱２０側の端面に上下に移動可能のシャッタを設け、１個のシャッタで総ての溝７ｂを封鎖するようにしても良い。
【００２３】
なお、ワークの形状は円盤状に限られるものではないし、マスク穴４ａとパッド２ａとの位置決め手段は、任意の手段を選択することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パッド２ａおよびマスク穴４ａの数がそれぞれ２〜３万個であっても、１度の作業で確実にはんだボール６を整列させることができる。したがって、例えば８インチウエハ全域のような広い面積であっても、１回の作業ではんだボールを整列させることができ、作業が容易で、しかも作業能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだボール搭載装置の要部側面図である。
【図２】本発明に係るはんだボール搭載装置の要部平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】ワークをワーク取付ベースに位置決めする手順の途中経過図である。
【図５】図５は図４のＢ部拡大図である。
【図６】動作の途中経過を示す側面図である。
【図７】動作の途中経過を示す平面図である。
【図８】動作の途中経過を示す側面図である。
【図９】動作の途中経過を示す平面図である。
【符号の説明】
１ べース
２ ワーク
４ 整列マスク
４ａ マスク穴
６ はんだボール
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板やウエハ等のワークの表面に配置されたパッドの位置にはんだボールを位置決めする
ためのはんだボールの整列用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールグリッドアレイ法（以下、ＢＧＡ法という。）では、ワーク表面のパッド位置に対応させてはんだボールよりも小径の穴を形成したマスクに、はんだボールを吸着させ、はんだボールを吸着した状態でフラックス槽に僅かに漬けることによりボールの表面にフラックスを塗布し、塗布したフラックスを介してはんだボールをパッド上に位置決めしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、はんだボールの外径にはばらつきがあるから、ＢＧＡ法の場合、小径のはんだボールに合わせてフラックスを塗布すると、マスクにフラックスが付着することがあり、吸着を停止してもはんだボールがマスクから離れない場合があった。このため、ボールの外径の公差を小さく、また、フラックス表面の高さおよび平坦度を常に管理する必要があり、作業能率を向上させることができなかった。また、１度に整列させることができるはんだボールの数は１０００個程度までであった。
【０００４】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、作業が容易で、１度に２〜３万個のはんだボールを整列させることができ、例えば８インチのウエハであっても全領域を１回の作業ではんだボールを整列させることができるはんだボールの整列用マスクを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するため、本発明は、はんだボールの整列用マスクとして、はんだボールの直径より大径の穴を備え、板厚が前記はんだボールの直径よりも薄い整列マスクと、前記整列マスクのワークと対向する側の前記穴から外れた位置に互いに平行に配置され、上端が前記マスクに、下端が前記ワークに接する複数のライナマスクと、前記整列マスクのワークと対向しない側の前記穴から外れた位置かつ前記ライナマスクと重なる位置に配置され、下端が前記整列マスクに接するようにして配置される前記ライナマスクと同数の押え部材と、水平方向の大きさが総ての前記穴を含む大きさである中抜きの空間部と、この空間部と外側の端面とを接続する深さが前記はんだボールの直径より大きい溝と、を備える略直方体のマスク治具と、からなり、前記マスク治具に設けた前記溝の幅を前記押え部材の配列方向の両端の距離よりも大としておき、前記両端の前記押え部材が前記溝に対向するようにして、前記ライナマスクと、前記整列マスクと、前記押え部材とを前記マスク治具に一体に保持させたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明に係るはんだボール搭載装置の要部側面図、図２は要部平面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視図である。１はワーク取付ベースで、表面にはワーク２の外径よりも僅かに大径で、深さがワーク２の厚さよりも僅かに浅い穴１ｃが形成されている。また、穴１ａ、１ｂは図示を省略する吸引装置に接続されている。また、穴１ｃの内周部を中心とする穴１ｄが設けられている。２は円盤状のワークで、表面（ワーク取付ベース１と接しない上側の面。）には多数のパッド２ａが形成されていると共に、図示を省略するフラックスが予め所定の厚さに塗布されている。また、図３に示すように、ワーク２の側面には、略半円形の切欠き２ｂが形成されている。そして、ワーク２は穴１ｃに嵌合している。
【００１１】
３は第１のライナマスクである。ライナマスクの穴３ａはワーク２の外径よりも大きい。４は整列マスクで、はんだボール６の直径より所定寸法だけ大きい（はんだボール６の直径の１．１５倍程度）マスク穴４ａがパッド２ａと同一のパターンで形成されている。なお、パッド２ａの数は２〜３万個であるため、図２および後述する他の平面図には２列分を代表して記入してある。整列マスク４の厚さは、はんだボール６の直径の０．６〜０．８倍程度である。５は第２のライナマスクで、厚さはＣ１であり、整列マスク４の下面（ワーク２側の面）のマスク穴４ａを塞がない位置で、後述する押え部材８と対向するようにして複数列が配置されている。
【００１２】
７は方形のマスク治具で、ライナマスク３、整列マスク４およびライナマスク５を一体に保持している。マスク治具７の中央部は総てのマスク穴４ａが内側に入る大きさの中抜きの空間部７ａと、中抜きの空間部７ａと外側の端面とを接続する深さがマスク治具７の１／３〜１／２程度で、入口部がテーパ状のはんだボール６の断面積よりも十分に大きい溝７ｂが形成されている。なお、溝７ｂの幅は後述する複数の押え部材８の配列方向の両端の距離よりも大である。各溝７ｂの中間部には、溝７ｂと直交する方向の穴７ｃが設けられている。８は押え部材で、水平方向の端部が隣接する溝７ｂを仕切り、垂直方向の端部が整列マスク４上面に接し、整列マスク４の平坦度を保ち穴４ａと重ならないようにして中抜きの空間部７ａに配置されている。
すなわち、図１、図２に示すように、整列マスク４を基準にして、整列マスク４のワーク側のマスク穴４ａから外れた位置には複数のライナマスク５が互いに平行に配置され、空間部７ａの整列マスク４のワークと対向しない側にはマスク穴４ａから外れた位置かつライナマスク５と重なる位置にはライナマスクと同数の押え部材８が配置されている。ライナマスク５と押え部材８はライナマスク５の下端がワークの表面に当接し、配列方向の両端の押え部材８が溝７ｂに対向するようにして、マスク治具７に一体に保持されている。
【００１３】
９は電磁シリンダで、マスク治具７の上面に固定され、図示しないスイッチを閉じると、穴７ｃに嵌合する軸９ａが溝７ｂを封鎖するようになっている。１０は１対の直線案内装置で、マスク治具７に保持され、ワーク取付ベース１に固定された１対のガイドピン１１に係合している。そして、直線案内装置１０をガイドピン１１に係合させると、マスク治具７は穴１ｃおよび穴１ｄに関して位置決めされる。
【００１４】
２０は回収箱で、マスク治具７の溝７ｂが形成された側面に固定されている。２１は傾斜装置で、押え部材８の配置方向と直角の方向で、穴１ｃの中心位置の軸Ｏに関してワーク取付ベース１を所定の角度傾斜させる。なお、後述する図５における２２はガイドピンで、図示を省略する位置決め装置により上下方向に移動し、穴１ｄに嵌合するようになっている。
【００１５】
次に、動作を説明する。図４はワーク２をワーク取付ベース１に位置決めする途中経過図、図５は図４のＢ部拡大図である。なお、ワーク取付ベース１は水平に位置決めされている。
始めに、ワーク２の取付、位置合わせ手順を説明する。なお、ワーク２の表面にはフラックスが所定の厚さ（ただし、Ｃ１未満である。）に塗布されている。
１．切欠き２ｂを穴１ｄに略合わせてワーク２を穴１ｃに配置する。
２．穴１ｂを図示しない圧縮空気源に接続し、穴１ａを介して穴１ｃに圧縮空気を供給し、ワーク２を僅かに浮かせる。
３．ガイドピン２２を下降させて、切欠き２ｂを穴１ｄに位置決めする。
４．穴１ｂを図示しない真空源に接続し、穴１ａを介してワーク２をワーク取付ベース１に固定する。
５．ガイドピン２２を上昇させる。
【００１６】
次に、図６〜図９を参照して、はんだボールの整列手順を説明する。なお、図６、図８は動作の途中経過を示す側面図、また、図７、図９は平面図である。なお、符号は最小限のものにだけ付してある。
ａ．マスク治具７をガイドピン１１に挿入し、ライナマスク５をワーク２の表面に当接させる。
ｂ．電磁シリンダ９を閉じ、軸９ａにより溝７ｂを封鎖する。
ｃ．空間部７ａにはんだボール６を供給する。この場合、はんだボール６の数をマスク穴４aの数よりも十分多い数にする。すると、図６、図７に示すように、大部分のマスク穴４aにはんだボール６が入り、一部は積み重なる。
ｄ．傾斜装置２１を動作させ、図８に示すように、右上がりにθ度（１０〜１５度程度。）傾けた後、右下がりにθ度傾け、再び右上がりにθ度傾ける。この動作により、はんだボール６はマスク４上を転動し、総てのマスク穴４aにはんだボール６が供給され、フラックスにより保持される。
ｅ．図８の状態で電磁シリンダ９を開く。すると、マスク穴４aに入らなかった余剰のはんだボール６は転動して、回収箱２０に移動する。なお、回収されたはんだボール６は再度使用される。
ｆ．ワーク取付ベース１を水平にする。
ｇ．マスク治具７を上方に外す。
【００１７】
以上の動作により、はんだボール６はパッド２ａ上に整列、すなわち位置決めされる。そして、ワーク２は図示しない加熱装置に移動され、はんだボール６を溶融させてバンプが形成される。
【００１８】
上記実施の形態では、ワーク２を圧縮空気により浮上させた状態で、切欠き２ｂを穴１ｄに合わせるようにしたから、ワーク２は容易に回転し、回転方向のずれ量が矯正され、しかも表面に傷がつくことがない。
【００１９】
なお、上記手順ｄ、ｅにおいて、マスク治具７に僅かの振動を加えるようにすると、はんだボール６のマスク穴４ａへの位置決めおよび回収箱２０への移動をさらに確実にすることができると共に、作業時間を短縮することができる。
【００２０】
また、手順ｇにおいて、図示しない手段によりはんだボール６をフラックスに押し付けてフラックス中に僅かに押し込むようにすると、はんだボール６がフラックスの粘着力により保持され位置決めが確実になる。
【００２１】
さらに、ガイドピン２２による位置決めに代えて、ワーク２に基準マークを設けておき、ワーク２を穴１ｃ内で回転および位置決めする手段を設け、例えばＣＣＤカメラにより前記基準マークにより位置決めするようにしてもよい。
【００２２】
また、電磁シリンダ９を総ての溝７ｂに設けたが、マスク治具７の回収箱２０側の端面に上下に移動可能のシャッタを設け、１個のシャッタで総ての溝７ｂを封鎖するようにしても良い。
【００２３】
なお、ワークの形状は円盤状に限られるものではないし、マスク穴４ａとパッド２ａとの位置決め手段は、任意の手段を選択することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パッド２ａおよびマスク穴４ａの数がそれぞれ２〜３万個であっても、１度の作業で確実にはんだボール６を整列させることができる。したがって、例えば８インチウエハ全域のような広い面積であっても、１回の作業ではんだボールを整列させることができ、作業が容易で、しかも作業能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るはんだボール搭載装置の要部側面図である。
【図２】本発明に係るはんだボール搭載装置の要部平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】ワークをワーク取付ベースに位置決めする手順の途中経過図である。
【図５】図５は図４のＢ部拡大図である。
【図６】動作の途中経過を示す側面図である。
【図７】動作の途中経過を示す平面図である。
【図８】動作の途中経過を示す側面図である。
【図９】動作の途中経過を示す平面図である。
【符号の説明】
１ べース
２ ワーク
４ 整列マスク
４ａ マスク穴
６ はんだボール
Claims (1)
- はんだボールの直径より大径の穴を備え、板厚が前記はんだボールの直径よりも薄い整列マスクと、
前記整列マスクのワークと対向する側の前記穴から外れた位置に互いに平行に配置され、上端が前記マスクに、下端が前記ワークに接する複数のライナマスクと、
前記整列マスクのワークと対向しない側の前記穴から外れた位置かつ前記ライナマスクと重なる位置に配置され、下端が前記整列マスクに接するようにして配置される前記ライナマスクと同数の押え部材と、
水平方向の大きさが総ての前記穴を含む大きさである中抜きの空間部と、この空間部と外側の端面とを接続する深さが前記はんだボールの直径より大きい溝と、を備える略直方体のマスク治具と、からなり、
前記マスク治具に設けた前記溝の幅を前記押え部材の配列方向の両端の距離よりも大としておき、前記両端の前記押え部材が前記溝に対向するようにして、前記ライナマスクと、前記整列マスクと、前記押え部材とを前記マスク治具に一体に保持させた
ことを特徴とするはんだボールの整列用マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18623698A JP4017256B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | はんだボールの整列用マスク |
Applications Claiming Priority (1)
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