JP4080635B2 - 導電性ボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅ Ｐａｃｋｇｅ または、Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）など、導電性ボール（以下、はんだボールという）を実装基板との接続材として用いるパッケージにはんだボールを整列搭載するためのはんだボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、図６に示すはんだボール搭載装置が提案されている。このはんだボール搭載装置は、容器１内に貯留した複数個のはんだボール２を圧縮ガスを吹き上げて浮遊させるようにしたはんだボール供給部Ａと、フラックス槽３内で所定の厚さに掻き均されたフラックス４を供給するフラックス供給部Ｂと、はんだボール２を搭載すべきパッケージ５を位置決めする搭載部Ｃと、前記パッケージ５のはんだボール１を搭載する接続端子の配列と同じ配列で複数の吸着穴６ａが形成され、配管７を介して真空源８に接続された整列マスク６と、この整列マスク６を前記ボール供給部Ａ、フラックス供給部Ｂおよび搭載部Ｃの順に順次移動させる搬送装置Ｄとを備えている。
【０００３】
そして、図７に示すように、整列マスク６の吸着穴６ａと真空源８を結ぶ配管７には、真空圧計９と、ソレノイドバルブ１０および真空圧設定器１１が接続されている。
【０００４】
搬送装置Ｄにより、図７に示すように、整列マスク６をボール供給部Ａ上に位置決めした状態でソレノイドバルブ１０を開き、真空源８から配管７を通して整列マスク６に真空圧設定器１１で設定された真空圧を供給するとともに、容器１の底部から圧縮ガスを吹き出させて内部のはんだボール２を整列マスク６に向けて吹き上げて浮遊させ、整列マスク６の吸着穴６ａにはんだボール２を吸着させる。
【０００５】
整列マスク６に所定数のはんだボール２が吸着されると、ソレノイドバルブ１０を開いた状態で、搬送装置Ｄは、図８に示すように、整列マスク６をフラックス供給部Ｂの上方に移動させた後、図９に示すように、整列マスク６を下降させ、整列マスク６に吸着されたはんだボール２の下端部をフラックス４に浸漬させ、はんだボール２にフラックス４を塗布させる。
【０００６】
はんだボール２にフラックス４が塗布されると、搬送装置Ｄは、図１０に示すように、整列マスク６を搭載部Ｃの上方に、はんだボール２がパッケージ５の接続端子５ａと対向するように移動させた後、はんだボール２をパッケージ５の接続端子に押しつける。同時に、前記ソレノイドバルブ１０を閉じて整列マスク６への真空圧を遮断し、整列マスク６からはんだボール２を解放してパッケージ５にはんだボール２を搭載する。このとき、図１１に示すように、はんだボール２は、フラックス４の粘着力によりパッケージ５の接続端子５ａに保持される。
【０００７】
はんだボール２を保持したパッケージ５を加熱（リフロー）することにより、はんだボール２を溶かし、たとえば、１００〜３０００個のはんだバンプ（接続用突起）を一度に形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようなはんだボール搭載装置において、従来の整列マスク６ではんだボール２を確実に吸着するため、吸着穴６の先端にはんだボール２が嵌合する窪みが形成されている。
【０００９】
前記窪みの深さにばらつきがあると、整列マスク６に吸着されたはんだボールの下端の高さにばらつきができるため、はんだボール２にフラックス４を塗布したとき、個々のはんだボール２によりフラックス４の塗布量が異なる。
【００１０】
また、場合によっては、図１２に示すように、フラックス４を塗布する際に、整列マスク６の吸着穴６ａに供給された真空圧により、フラックス４が吸い上げられて整列マスク６とはんだボール２の間に入り、はんだボール２がフラックス４の粘着力により整列マスク６に付着してしまうことがある。
【００１１】
また、整列マスク６の吸着穴６ａに供給される真空圧が高いと、図１３、図１４に示すように、吸着穴６ａの先端に窪みがあるなしに関わらず複数のはんだボール２を吸着することがあり、さらに、隣接する吸着穴６ａに吸着されたはんだボール２の間に不要なはんだボール２が挟まれた状態で供給されることがありリフロー後に、はんだブリッジなどの不良原因となることがあった。
【００１２】
前記の事情に鑑み、本発明の目的は、整列マスクのはんだボール吸着面に窪みを設けることなく、しかも、不要なはんだボールを吸着することなく必要数のはんだボールを確実にパッケージに搭載することができるようにしたはんだボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明においては、容器内に供給された導電性ボールを浮遊させて供給する導電性ボール供給部と、フラックスの膜を形成するフラックス供給部と、導電性ボールを搭載すべきパッケージを位置決めする搭載部と、真空圧供給源に接続され、かつ、前記パッケージの接続端子と同じ配列で導電性ボールを吸着する複数の穴が形成された整列マスクと、この整列マスクを移動させる搬送部とを備えた導電性ボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法において、前記整列マスクに供給される真空圧を、導電性ボールを導電性ボール供給部から吸着する第１の設定圧力Ｘと、該設定圧力Ｘと比較して真空圧が小さい第２の設定圧力Ｙと、該設定圧力Ｙと比較して真空圧が小さい第３の設定圧力Ｚとに変えられるようにしておき、真空圧を前記設定圧力Ｘとして前記電性ボール供給部から導電性ボールを吸着する期間中に真空圧を前記設定圧力Ｙとする期間を設け、前記搬送部が前記整列マスクを移動させるときの真空圧を前記設定圧力Ｘから前記設定圧力Ｚとすることを特徴とする。
【００１４】
ここで、真空圧を前記設定圧力Ｘおよび前記設定圧力Ｙとする期間は、前記整列マスクを振動させるとさらに効果的である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は、本発明に好適なはんだボール搭載装置における真空圧供給回路を示す系統図、図２は、図１における真空圧の切替タイミングを示すタイムチャート図である。
【００１６】
同図において、２ははんだボール。６は整列マスクで、配管７を介して真空圧供給源８に接続されている。９は真空圧計で配管７に取り付けられている。１０ａ、１０ｂ、１０ｃはソレノイドバルブで、配管７に並列に接続されている。なお、本実施の形態では、５ポート２位置ソレノイドバルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いている。
【００１７】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃはそれぞれ異なる真空圧を設定するための真空圧設定器で、前記各ソレノイドバルブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃと直列に接続され、真空圧設定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれの設定圧力Ｘ、Ｙ、Ｚは、Ｘ＞Ｙ＞Ｚの関係になっている。
【００１８】
このような構成で、整列マスク６をはんだボール供給部に移動させ、整列マスク６ではんだボール２を吸着して必要な数のはんだボール２を整列させる際、まず、ソレノイドバルブ１０ａを開き整列マスク６に設定圧力Ｘの真空圧を供給してはんだボール２を吸着させる。
【００１９】
整列マスク６に設定圧力Ｘを供給開始後一定時間経過後、ソレノイドバルブ１０ｂを開き、ソレノイドバルブ１０ａを閉じる。すると、整列マスク６に供給されていた真空圧が設定圧力Ｘから設定圧力Ｙに切り替えられて、整列マスク６の吸着力が低下し、一つの吸着穴に複数個不安定な状態で吸着されたはんだボール２は吸着マスク６から落下する。
【００２０】
設定圧力Ｙに切り替えた後一定時間経過後、ソレノイドバルブ１０ａを開き、ソレノイドバルブ１０ｂを閉じる。すると、整列マスク６に供給されていた真空圧が設定圧力Ｙから設定圧力Ｘに切り替えられて、整列マスク６の吸着力が強くなる。このような操作を１回もしくは複数回繰り返し（図２の破線参照）、整列マスク６に必要数のはんだボール２を吸着させる。
【００２１】
はんだボール２の吸着開始から所定時間経過すると、ソレノイドバルブ１０ｃが開きソレノイドバルブ１０ａが閉じられる。すると、整列マスク６には、設定圧力Ｚの真空圧が供給され、はんだボール２は必要最小限の吸着力で整列マスク６に吸着される。
【００２２】
この状態で、フラックス塗布、移送およびパッケージへの搭載が行われる。はんだボール２がパッケージに所要の圧力で押し付けられると、ソレノイドバルブ１０ｃが閉じられる。すると、整列マスク６への真空圧の供給が遮断され、整列マスク６ははんだボール２を開放する。この状態で、整列マスク６を上昇させることによりはんだボール２がパッケージに転写される。
【００２３】
上記のように、整列マスク６ではんだボール２を吸着する際に、整列マスク６に供給する真空圧を切り替えることにより必要数のはんだボール２を確実に吸着、整列させることができる。
【００２４】
また、はんだボール２にフラックスを塗布する際、整列マスク６に供給された真空圧によるフラックスの吸い上げを防止することができ、フラックスによる整列マスク６とはんだボール２の粘着をなくし、パッケージに対するはんだボール２の転写を確実に行うことができる。
【００２５】
図３ないし図５は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、図３は、本発明に好適なはんだボール搭載装置における真空圧供給回路を示す系統図、図４は、吸着マスクを示し、（ａ）は加振器を取り付けた正面図、（ｂ）はエアシリンダを取り付けた正面図、図５は、図３における真空圧の切替タイミングを示すタイムチャート図である。
【００２６】
同図において、図１および図２と同じものには同じ符号を付けて示してある。図３において、１２ａ、１２ｂ、１２ｃはエアオペレートバルブで、それぞれ整列マスク６と真空圧設定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃの間に接続されている。なお、本実施の形態では、３ポート３位置のエアオペレートバルブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを使用している。
【００２７】
１３は圧縮空気の供給源。１４ａ、１４ｂ、１４ｃはソレノイドバルブで、それぞれ圧縮空気の供給源１３とエアオペレートバルブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間に接続されている。
【００２８】
図４において、１５は動電型あるいは電磁式の加振器で、整列マスク６に直接固定されている。
１６はエアシリンダで、そのロッド１７が整列マスクと対向するようにブラケット１８を介して整列マスク６に固定されている。
【００２９】
このような構成で、前期実施の形態と同様に容器１内のはんだボール６を整列マスク６で吸着する。このとき、ソレノイドバルブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを作動させることにより、エアオペレートバルブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを作動させ、整列マスク６と真空源８の接続回路を切り替える。
【００３０】
同時に、加振器１５を作動させ、整列マスク６に振動を与えることにより、一つの吸着穴に複数個のはんだボール２を吸着するような不安定な状態を発生させることなく確実に整列マスク６で必要数のはんだボール２を整列させて保持することができる。
【００３１】
また、エアシリンダ１６を設けた場合には、図５に破線で示すように、エアシリンダ１６を作動させ、そのピストン１７で整列マスク６を間欠的に叩くことにより整列マスク６に間欠的な振動を与え、整列マスク６に不安定な状態で保持されたはんだボール２を容器１内に戻し、確実に整列マスク６で必要数のはんだボール２を整列させて保持することができる。
【００３２】
この実施の形態においては、エアオペレートバルブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃで整列マスク６に供給される真空圧を切り替えるようにしたので、前記実施の形態のように大口径のソレノイドバルブを直接切り替えるようにした場合と比較して、装置を小型化することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明は、整列マスクではんだボールを吸着する際に、必要数のはんだボールを確実に吸着、整列させることができる。また、はんだボールにフラックスを塗布する際、整列マスクに供給された真空圧によるフラックスの吸い上げを防止することができ、フラックスによる整列マスク６とはんだボールの粘着をなくし、パッケージに対するはんだボールの転写を確実に行うことができる。
【００３４】
また、真空圧を前記設定圧力Ｘおよび前記設定圧力Ｙとする期間に、前記整列マスクを振動させることによりはんだボールの誤吸着率をさらに低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に好適な真空圧供給回路を示す系統図。
【図２】図１における真空圧の切替タイミングを示すタイムチャート図。
【図３】本発明に好適な真空圧供給回路を示す系統図。
【図４】吸着マスクを示し、（ａ）は加振機を取り付けた正面図、（ｂ）はエアシリンダを取り付けた正面図。
【図５】図３における真空圧の切替タイミングを示すタイムチャート図。
【図６】はんだボール搭載装置の一例を示す構成図。
【図７】図６のはんだボー津搭載装置におけるはんだボール吸着工程を示す工程図。
【図８】図６のはんだボール搭載装置におけるフラックス塗布工程を示す工程図。
【図９】フラックスの塗布状態を示す拡大図。
【図１０】図６のはんだボール搭載装置における搭載工程を示す工程図。
【図１１】パッケージにはんだボールが搭載された状態を示す拡大図。
【図１２】フラックス塗布工程における従来技術の問題点を示す拡大図。
【図１３】はんだボール吸着工程における従来技術の問題点を示す拡大図。
【図１４】はんだボール吸着工程における従来技術の問題点を示す拡大図。

Claims (2)

1. 容器内に供給された導電性ボールを浮遊させて供給する導電性ボール供給部と、フラックスの膜を形成するフラックス供給部と、導電性ボールを搭載すべきパッケージを位置決めする搭載部と、真空圧供給源に接続され、かつ、前記パッケージの接続端子と同じ配列で導電性ボールを吸着する複数の穴が形成された整列マスクと、この整列マスクを移動させる搬送部とを備えた導電性ボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法において、
   前記整列マスクに供給される真空圧を、導電性ボールを導電性ボール供給部から吸着する第１の設定圧力Ｘと、該設定圧力Ｘと比較して真空圧が小さい第２の設定圧力Ｙと、該設定圧力Ｙと比較して真空圧が小さい第３の設定圧力Ｚとに変えられるようにしておき、 真空圧を前記設定圧力Ｘとして前記電性ボール供給部から導電性ボールを吸着する期間中に真空圧を前記設定圧力Ｙとする期間を設け、
   前記搬送部が前記整列マスクを移動させるときの真空圧を前記設定圧力Ｘから前記設定圧力Ｚとすることを特徴とする導電性ボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法。
2. 真空圧を前記設定圧力Ｘおよび前記設定圧力Ｙとする期間に、前記整列マスクを振動させることを特徴とする請求項１に記載の導電性ボール搭載装置における導電性ボールの吸着方法。

Images