JP4324516B2 - Ball detection method and ball detection apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、正規に整列しているボール以外に付着している余剰ボールを検出するボール検出方法とボール検出装置に関する。   The present invention relates to a ball detection method and a ball detection device for detecting surplus balls adhering to balls other than regularly aligned balls.

従来、BGA(Ball Grid Array)製造方法として、半田ボールを整列させるボール整列面に設けられた吸着孔等に半田ボールを吸着して整列した後、回路基板に半田ボールを搭載する方法が広く実用されている。ボール整列面に付着した余剰ボールは、通常、ボール搭載ヘッドに振動を印加等して落下させて除去されているが、1回で搭載する半田ボールの個数が、数千〜数万個になり、且つボールの直径が小さくなると、余剰ボールを全ては除去できない場合が生じる。余剰ボールが付着した状態で回路基板に半田ボールを搭載すると高価な半導体集積回路を含む回路基板が不良となる重大な問題が発生する。   Conventionally, as a method for manufacturing a BGA (Ball Grid Array), a method of mounting a solder ball on a circuit board after adsorbing and aligning the solder ball in an adsorption hole or the like provided on a ball alignment surface for aligning the solder ball is widely used. Has been. Excess balls adhering to the ball alignment surface are usually removed by dropping the ball mounting head by applying vibration to the ball mounting head. However, the number of solder balls mounted at one time is several thousand to several tens of thousands. In addition, when the diameter of the ball becomes small, there is a case where not all the excess balls can be removed. If a solder ball is mounted on a circuit board in a state where surplus balls are attached, a serious problem that a circuit board including an expensive semiconductor integrated circuit becomes defective occurs.

遮光型の光センサーでボールの有無を検出する方法は、特開平11−154690号公報に開示されている。この方法は、吸着ヘッドの下面に付着したボールの有無を遮光型の光センサで検査するものであり、回路基板にボールを搭載した後にボール整列面に残る残留ボールの検出には大変有効である。   A method for detecting the presence or absence of a ball with a light-shielding optical sensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-154690. This method uses a light-shielding type optical sensor to check for the presence of balls adhering to the lower surface of the suction head, and is very effective in detecting residual balls remaining on the ball alignment surface after mounting the balls on the circuit board. .

しかし、図3から分かるように、余剰ボールが遮光する面積は、余剰ボールが付着している位置により大幅(15〜100%)に変化する。更に、ボール整列面の水平度や、振動や、各種ドリフトなどによる誤差が加算される。加えて、ボール整列面に正規に整列しているボールといえども、吸着状態や振動等により、光を遮光する遮光量がサンプリング毎に変動する。このようなことから、余剰ボールの遮光に起因する電圧低下値とノイズの比であるS/N比は小さく(図9(a)参照)、更にボール径が小さくなるとS/N比は著しく低下して、余剰ボールの有無を誤って判断する問題が生じる。 However, as can be seen from FIG. 3, the area that the surplus ball shields from light varies greatly (15 to 100%) depending on the position where the surplus ball is attached. Further, errors due to the level of the ball alignment surface, vibration, various drifts, and the like are added. In addition, even for a ball that is regularly aligned on the ball alignment surface, the amount of light that is blocked varies depending on the sampling due to the suction state, vibration, and the like. For this reason, the S / N ratio, which is the ratio between the voltage drop value and noise caused by the light shielding of the surplus balls, is small (see FIG. 9A), and the S / N ratio is significantly reduced when the ball diameter is further reduced. Thus, there arises a problem of erroneously determining the presence or absence of surplus balls.

一方、半田ボールを搭載する基板は、ボール搭載個所がディンプルとなっている場合が多い。ディンプルは、基板表面がレジストで被服されている外部接続端子を露出するために、外部接続端子領域のレジストをエッチング除去したために生じた凹部である。このような基板では、半田ボールを基板に搭載するとき遮光板が邪魔になり、半田ボールが外部接続端子まで届かない問題が生じる。
特開平11−154690号公報
On the other hand, a board on which a solder ball is mounted often has dimples at the ball mounting location. The dimple is a recess formed by etching away the resist in the external connection terminal region in order to expose the external connection terminal whose substrate surface is covered with the resist. In such a substrate, there is a problem that when the solder balls are mounted on the substrate, the light shielding plate becomes an obstacle and the solder balls do not reach the external connection terminals.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-154690

本発明は、ボール整列面に付着した余剰ボールを確実に検出する方法と装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus for reliably detecting excess balls attached to a ball alignment surface.

本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを、発光部から出射する光を受光部で光電変換する光センサーにより検出するボール検出装置において、正規ボールを光から遮光する遮光部材をボール整列部に設けたことを特徴とする。   The present invention relates to a light-blocking member that shields a regular ball from light in a ball detection device that detects an excess ball attached to a ball alignment surface of a ball alignment unit by an optical sensor that photoelectrically converts light emitted from a light-emitting unit at a light-receiving unit. Is provided in the ball alignment portion.

本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを、発光部から出射する光を受光部で受光する光センサーにより検出するボール検出装置であって、正規ボールの一部または全体を光から遮光する遮光部材と、遮光部材を移動する第1駆動機構と、第1駆動機構をボール整列部に固定する固定部材と、ボール整列部を移動させる第2駆動機構とからなることを特徴とする。   The present invention is a ball detection device for detecting surplus balls adhering to a ball alignment surface of a ball alignment unit by an optical sensor that receives light emitted from a light emitting unit by a light receiving unit, and a part or the whole of a regular ball is detected. A light shielding member that shields light from light, a first drive mechanism that moves the light shielding member, a fixing member that fixes the first drive mechanism to the ball alignment portion, and a second drive mechanism that moves the ball alignment portion. And

本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法であって、遮光部材を余剰ボール測定位置に移動させる工程と、ボール整列面の近傍を光で走査し、走査した光を受光部で光電変換する工程と、受光部からの出力電圧をサンプリングする工程と、余剰ボールの有無を出力電圧により判断する工程と、遮光部材を退避位置に移動する工程とからなることを特徴とする。   The present invention is a ball detection method for detecting surplus balls adhering to a ball alignment surface of a ball alignment unit by a light-shielding type optical sensor including a light emitting unit and a light receiving unit, and a step of moving a light shielding member to a surplus ball measurement position Scanning the vicinity of the ball alignment surface with light, photoelectrically converting the scanned light with the light receiving unit, sampling the output voltage from the light receiving unit, and determining whether there is an excess ball based on the output voltage, And a step of moving the light shielding member to the retracted position.

また、本発明は、ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる遮光型の光センサーにより検出するボール検出方法であって、 遮光部材をボール測定位置に移動させる操作と、ボールを搭載したボール整列部を発光部と受光部との間を移動させる操作と、受光部からのn個の出力電圧と(n+1)番目の出力電圧をサンプリングする操作と、n個の出力電圧の平均値Aを演算する操作と、(n+1)番目の出力電圧を含むm個の出力電圧の平均値Bを演算する操作と、平均値Bと平均値Aとの差である差分値Dを演算する操作と、差分値Dを所定の閾値と比較して、余剰ボールの有無を判断する操作と、遮光部材をボール測定位置から退避させる操作とからなることを特徴とする。   The present invention is also a ball detection method for detecting surplus balls adhering to the ball alignment surface of the ball alignment unit by a light-shielding type optical sensor comprising a light-emitting part and a light-receiving part, wherein the light-shielding member is moved to the ball measurement position. An operation, an operation of moving a ball aligning unit on which a ball is mounted between a light emitting unit and a light receiving unit, an operation of sampling n output voltages and (n + 1) th output voltage from the light receiving unit, and n operations The difference between the average value B and the average value A, the operation for calculating the average value A of the output voltages, the operation for calculating the average value B of the m output voltages including the (n + 1) th output voltage, It is characterized by comprising an operation for calculating the value D, an operation for comparing the difference value D with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of surplus balls, and an operation for retracting the light shielding member from the ball measurement position.

また、本発明は、m=1であることを特徴とする。   Further, the present invention is characterized in that m = 1.

更に、本発明は、差分値Dを時系列に並べた差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断することを特徴とする。   Furthermore, the present invention is characterized in that the presence or absence of surplus balls is determined using a difference value curve in which the difference values D are arranged in time series.

本発明は、以下の効果を奏する。
本発明のボール検出装置は、正規ボールを光から遮光する遮光部材を配設することにより正規ボールの影響を除くことができるので、余剰ボールの有無を高精度に判定することができる。
The present invention has the following effects.
The ball detection device of the present invention can eliminate the influence of the regular ball by disposing the light blocking member that shields the regular ball from the light, so that the presence or absence of the surplus ball can be determined with high accuracy.

本発明は、遮光部材を上下に移動する駆動機構を設けることにより、他の工程(例えばボール整列工程やボール搭載工程)で遮光板が操作の邪魔になることのないボール検出装置を提供できる。   The present invention can provide a ball detection device in which the light shielding plate does not obstruct the operation in other processes (for example, a ball alignment process or a ball mounting process) by providing a drive mechanism that moves the light shielding member up and down.

本発明のボール搭載装置は、遮光部材を余剰ボール測定位置に移動させた後、ボール整列面近傍を光で走査することにより、正規ボールに起因する変動を除去することが可能となり、余剰ボールの有無を確実に判定できる。 The ball mounting device of the present invention can remove fluctuations caused by regular balls by scanning the vicinity of the ball alignment surface with light after moving the light shielding member to the surplus ball measurement position. Presence / absence can be determined with certainty.

本発明のボール搭載方法は、遮光部材を用いて余剰ボールを光検出した後、遮光部材を退避位置に移動させるのことにより、ボールを基板の外部接続端子へ確実に搭載することができる。 According to the ball mounting method of the present invention, the ball can be reliably mounted on the external connection terminal of the substrate by detecting the surplus ball using the light blocking member and then moving the light blocking member to the retracted position.

本発明のボール検出方法は、受光部からのn個の出力電圧の平均値Aと、(n+1)番目の出力を含むm個の出力の平均値Bとの差分値Dを用いるので、背景ノイズのドリフトを相殺して余剰ボールの有無を容易に判断することができる。 Since the ball detection method of the present invention uses the difference value D between the average value A of the n output voltages from the light receiving unit and the average value B of the m outputs including the (n + 1) th output, the background noise It is possible to easily determine the presence or absence of surplus balls by offsetting the drift.

本発明のボール搭載方法は、m=1とすることにより、余剰ボールに対応する差分値Dを大きくすることができる。   In the ball mounting method of the present invention, the difference value D corresponding to the surplus ball can be increased by setting m = 1.

本発明のボール検出方法は、差分値Dを時系列に連ねた差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断するので、より正確に余剰ボールの有無の判断ができる。   In the ball detection method of the present invention, the presence / absence of surplus balls is determined using a difference value curve obtained by connecting the difference values D in time series, so that the presence / absence of surplus balls can be determined more accurately.

本発明は、余剰ボールの光検出において、光センサーの背景ノイズを低減する方法と装置を実現したものである。 The present invention realizes a method and apparatus for reducing background noise of an optical sensor in light detection of surplus balls.

図1は、発光部1と受光部2からなる光センサーと、ボール整列部4に移動可能に取付けられた遮光板12と、ボール整列面5に吸着又は付着された半田ボール(6,7,8)の関係を示す。図2は、それらの底面図である。図3は、ボール整列面5の断面の一部を拡大した図である。余剰ボールの遮光部を強調するために斜線を施してある。図4は、スリット板3の正面図で、半田ボールと光の関係を示した図である。図1、図2、図3と図4を参照しながら、本発明のボール検出装置について説明する。   FIG. 1 shows an optical sensor composed of a light emitting unit 1 and a light receiving unit 2, a light shielding plate 12 movably attached to a ball alignment unit 4, and solder balls (6, 7, The relationship of 8) is shown. FIG. 2 is a bottom view thereof. FIG. 3 is an enlarged view of a part of the cross section of the ball alignment surface 5. In order to emphasize the shading part of the surplus ball, it is shaded. FIG. 4 is a front view of the slit plate 3 and shows the relationship between solder balls and light. The ball detection device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3 and 4.

発光部1は、レーザ素子を内蔵し、出射される光束16を矢印16で示してある。レーザ光の波長は670nmで、光束の直径は1mmである。受光部2は、フォトトランジスタを内蔵し、入射口付近にスリット板3が外付けされている。発光部1と受光部2は、ボール搭載ヘッドが移動してもそれに連動して移動しないようになっている。なお、ボール搭載ヘッドは、図1に示すボール整列部4等を含み、ボールを吸着して回路基板等に搭載する機能を有するものである。 The light emitting unit 1 has a built-in laser element, and an emitted light beam 16 is indicated by an arrow 16. The wavelength of the laser beam is 670 nm, and the diameter of the light beam is 1 mm. The light receiving unit 2 incorporates a phototransistor, and a slit plate 3 is externally attached near the entrance. The light emitting unit 1 and the light receiving unit 2 do not move in conjunction with the movement of the ball mounting head. The ball mounting head includes the ball alignment unit 4 shown in FIG. 1 and has a function of sucking and mounting the ball on a circuit board or the like.

スリット板3は、中央部にスリット15が加工されている。レーザの光束16と遮光板下端12aを破線で示してある。正規ボール6は、遮光板下端12aの上に、余剰ボール7は、その一部が遮光板下端12aから露出している。ボールの直径は0.3mm、スリット巾は0.3mm、スリット長さは3mm、光束の直径は1mmである。なお、ボール6の直径は、種々の大きさ(例えば、0.3、0.2,0.1,0.05mm)をとることができ、ボールの直径が0.3、0.2,0.1,0.05mmの場合、スリット巾はそれぞれ0.3、0.2,0.1,0.05mmである。なお、スリットの巾は、ボール径の1/3以下になると出力電圧が小さくなる欠点がある。一方、スリット巾は、ボール直径より大き過ぎると背景ノイズが大きくなるので、ボール直径の2倍以下が好ましい。 The slit plate 3 has a slit 15 processed at the center. It is shown with the laser light beam 16 shielding plate lower end 12a by a broken line. The regular balls 6 are exposed on the light shielding plate lower end 12a, and the surplus balls 7 are partially exposed from the light shielding plate lower end 12a. The diameter of the ball is 0.3 mm, the slit width is 0.3 mm, the slit length is 3 mm, and the diameter of the light beam is 1 mm. The diameter of the ball 6 can take various sizes (for example, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05 mm), and the diameter of the ball is 0.3, 0.2, 0. .1, 0.05 mm, the slit widths are 0.3, 0.2, 0.1, and 0.05 mm, respectively. It should be noted that there is a disadvantage that the output voltage is reduced when the width of the slit is 1/3 or less of the ball diameter. On the other hand, if the slit width is too larger than the ball diameter, the background noise increases, so it is preferably less than twice the ball diameter.

エアシリンダ9は、ボール整列部4の側面に固定部材11を介して固定されている。そして、遮光版12は、エアシリンダ9のスライド部10に固定され、空圧によって上下に移動できるようになっている。半田ボールの搭載基板が半導体ウエハで、8インチや12インチ等の大型の場合、一回で半田ボールを搭載することが難しく、ボール搭載を複数回に分割して行わなければならない。この場合、遮光板12を退避させないと、遮光板12が半導体ウエハ上に既に搭載してある半田ボールと接触する問題を引き起こす。 The air cylinder 9 is fixed to the side surface of the ball alignment portion 4 via a fixing member 11. And the light-shielding plate 12 is fixed to the slide part 10 of the air cylinder 9, and can move up and down by pneumatic pressure. If the solder ball mounting substrate is a semiconductor wafer and is large, such as 8 inches or 12 inches, it is difficult to mount the solder balls at one time, and the ball mounting must be divided into a plurality of times. In this case, if the light shielding plate 12 is not retracted, the light shielding plate 12 is brought into contact with the solder balls already mounted on the semiconductor wafer.

ボール整列面5には、複数個の吸着孔13が明けられていて、ボール6が吸着孔13に吸着される。吸着孔13の位置は、回路基板に半田バンプを形成する位置に対応している。ボール径が0.3mmの場合、吸着孔は、直径が0.13mm、面取14の外径が0.34mmである。 A plurality of suction holes 13 are opened in the ball alignment surface 5, and the balls 6 are sucked into the suction holes 13. The position of the suction hole 13 corresponds to the position where the solder bump is formed on the circuit board. When the ball diameter is 0.3 mm, the suction hole has a diameter of 0.13 mm, and the outer diameter of the chamfer 14 is 0.34 mm.

吸着孔13に吸着されているボール6を余剰ボール(7,8)と区別して呼称する場合、このボール6が正規の位置に吸着されていることに鑑み、正規ボールと呼ぶ。余剰ボールは、欠陥を有するボールではなく、運悪くボール整列面5の吸着孔13以外の所に付着しているボールである。 When the ball 6 attracted to the suction hole 13 is referred to as being distinguished from the surplus ball (7, 8), it is referred to as a regular ball in view of the fact that the ball 6 is attracted to a regular position. The surplus ball is not a ball having a defect but a ball that is unfortunately attached to a place other than the suction hole 13 of the ball alignment surface 5.

正規ボール6は、面取りされた吸着孔13に真空吸着されているので、ボール整列面5から少し凹んだ状態に図示されている。余剰ボール(7と8)は、正規の位置に吸着されたボールでなく、ボール整列面5上に付着しているので、余剰ボール7の端部は、正規ボール6より下に顔を出している。なお、余剰ボールは、正規ボールに付着したり、複数のボールが集合したり、いろいろモードで付着する場合もある。 Since the regular ball 6 is vacuum-sucked in the chamfered suction hole 13, the regular ball 6 is illustrated as being slightly recessed from the ball alignment surface 5. Since the surplus balls (7 and 8) are not attracted to the regular position but are attached on the ball alignment surface 5, the end of the surplus ball 7 is exposed below the regular ball 6. Yes. The surplus balls may adhere to the regular balls, a plurality of balls may gather, or may adhere in various modes.

エアシリンダ9は、スライダ部10の停止位置を2箇所設定できるようになっている。1つの停止位置は、遮光版12を退避する位置である。他の停止位置は、余剰ボール7を測定するための位置である。この位置は、ティーチングにより設定する。退避位置は、回路基板にボールを搭載する場合に遮光板12が操作の邪魔にならないように退避させる位置である。従って位置精度は特段に要求されない。なお、エアシリンダ9は、退避位置の精度がラフでも良いので、停止位置を1箇所設定できる単動型エアシリンダでも良い。   The air cylinder 9 can set two stop positions of the slider portion 10. One stop position is a position where the light shielding plate 12 is retracted. The other stop position is a position for measuring the surplus ball 7. This position is set by teaching. The retracted position is a position where the light shielding plate 12 is retracted so as not to interfere with the operation when the ball is mounted on the circuit board. Therefore, the position accuracy is not particularly required. Note that the air cylinder 9 may be a single-action air cylinder in which one stop position can be set because the accuracy of the retracted position may be rough.

余剰ボール8を検出する場合、遮光板から露出している余剰ボール8の高さは、ボール径が0.3mmの場合、75ミクロンで、更に、ボール径が0.2mm、0.1mmの場合、露出高さは、それぞれ50ミクロン、25ミクロンで、いずれもボール径と比較して1/4程度と小さい。 When detecting the surplus ball 8, the height of the surplus ball 8 exposed from the light shielding plate is 75 microns when the ball diameter is 0.3 mm, and when the ball diameter is 0.2 mm and 0.1 mm. The exposed heights are 50 microns and 25 microns, respectively, and both are as small as about 1/4 compared with the ball diameter.

このようなことから、ボール径が小さくなると、遮光板12の高さ位置を正確に制御する必要がある。具体的に言及すると、遮光板の下端12aの高さ位置精度は、10ミクロン以下が好ましく、更に5ミクロン以下がより好ましい。なお、ヘッドや光センサーの振動による揺れは、2ミクロン以下が好ましく、加えて、ボール整列面5の水平度も5ミクロン以下が好ましい。ボール整列面5の水平度は、ボール搭載ヘッドの移動方向でのボール整列面5の高低差である。   For this reason, when the ball diameter is reduced, it is necessary to accurately control the height position of the light shielding plate 12. Specifically, the height position accuracy of the lower end 12a of the light shielding plate is preferably 10 microns or less, and more preferably 5 microns or less. The vibration due to the vibration of the head or the optical sensor is preferably 2 microns or less, and in addition, the level of the ball alignment surface 5 is preferably 5 microns or less. The level of the ball alignment surface 5 is the height difference of the ball alignment surface 5 in the moving direction of the ball mounting head.

図1及び図2で示したボール6の寸法、個数や位置は、余剰ボールの検出を説明するために図示したもので実例とは異なる。半田ボールを搭載する回路基板の1例を図5に示す。回路基板17は、6個のモジュール基板18からなり、モジュール基板18毎に切断されて実用に供される。なお、回路基板17が半導体ウエハの場合、モジュール基板18は、半導体集積回路チップとなり、半田ボール6は、半導体集積回路チップのバンプ上に搭載される。   The dimensions, the number, and the positions of the balls 6 shown in FIGS. 1 and 2 are shown for explaining the detection of surplus balls and are different from the actual examples. An example of a circuit board on which solder balls are mounted is shown in FIG. The circuit board 17 is composed of six module boards 18, and is cut for each module board 18 for practical use. When the circuit board 17 is a semiconductor wafer, the module board 18 is a semiconductor integrated circuit chip, and the solder balls 6 are mounted on the bumps of the semiconductor integrated circuit chip.

図6は、ボールの個数が18×18個のBGAの1例で、モジュール基板18の裏面に搭載されている半田ボールを拡大して図示した図である。半田ボールを搭載する回路基板は、ボール搭載個所に延在するポリイミドテープやレジストが削除されディンプル(凹部)になっている。ディンプルの底には、外部接続端子が露出している。更に、ディンプルには、フラックスが塗布されている。ボールを搭載するとき搭載残りを防止することと、ボール搭載後にボールが移動することを防止するためにボールはディンプルの底に達するまでフラックスの中に十分押込むことが大切である。 FIG. 6 is an example of a BGA having 18 × 18 balls, and is an enlarged view of the solder balls mounted on the back surface of the module substrate 18. The circuit board on which the solder balls are mounted has dimples (recesses) by removing the polyimide tape and resist extending to the ball mounting locations. The external connection terminal is exposed at the bottom of the dimple. Further, flux is applied to the dimples. It is important that the ball is fully pushed into the flux until it reaches the bottom of the dimple in order to prevent the remaining load when the ball is mounted and to prevent the ball from moving after the ball is mounted.

半田ボールは、リフローされてモジュール基板の外部接続端子に半田バンプを形成する。モジュール基板18の表面には、半導体集積回路チップがフェイスダウンで実装され、多層配線によりビアホールを介して、半田バンプと接続する。モジュール基板は、半田バンプを利用して他の電子回路基板に実装される。このような実装方式は、CSP(Chip Size Package)に広く実用されている。 The solder balls are reflowed to form solder bumps on the external connection terminals of the module substrate. A semiconductor integrated circuit chip is mounted face down on the surface of the module substrate 18 and connected to solder bumps via via holes by multilayer wiring. The module board is mounted on another electronic circuit board using solder bumps. Such a mounting method is widely used in CSP (Chip Size Package).

ボール搭載装置には、いろいろなボール整列方法とフラックス塗布方法が開発されている。ボール整列方法として、流動浸漬吸着方法、跳躍吸着方法、反転吸着方法、振込方法等がある。更に、フラックスの塗布方法として、スクリーン印刷方法、ディッピング方法、ピン転写方法等がある。   Various ball alignment methods and flux coating methods have been developed for ball mounting devices. Examples of the ball alignment method include a fluid immersion adsorption method, a jump adsorption method, a reverse adsorption method, and a transfer method. Further, as a flux application method, there are a screen printing method, a dipping method, a pin transfer method, and the like.

図7は、振動によりジャンプさせたボールを吸着孔に吸着する跳躍吸着方法と転写ピン先にフラックスを塗布し回路基板に転写するピン転写方法を組み合わせたボール搭載装置1例である。以下概要を説明する。 FIG. 7 shows an example of a ball mounting apparatus that combines a jumping suction method in which a ball jumped by vibration is sucked into a suction hole and a pin transfer method in which a flux is applied to a transfer pin tip and transferred to a circuit board. The outline will be described below.

15は回路基板、19はローダ、20は転写ヘッド、21は転写ユニット、23はボール搭載ヘッド、24はボール供給ユニット、25はボール吸着状態を検査するための照明装置、26は発光部1と受光部2からなる光センサー、27は回路基板にボールが正しく搭載されているかどうかを検査するボール搭載検査装置、28はアンローダ、29はリペアユニット、30は回路基板の移動を案内する基板ガイド、31はY軸スライダ、32は転写ピンの先端部を加熱してクリーニングする転写ピン洗浄装置、33はX軸スライダ、34はCCDカメラ、35はスキージ、36はパーツフィーダ、37はボール振動容器、38はボール量検出センサーである。   Reference numeral 15 is a circuit board, 19 is a loader, 20 is a transfer head, 21 is a transfer unit, 23 is a ball mounting head, 24 is a ball supply unit, 25 is an illumination device for inspecting the ball adsorption state, and 26 is a light emitting unit 1. An optical sensor comprising the light receiving unit 2, 27 is a ball mounting inspection device for inspecting whether or not the ball is correctly mounted on the circuit board, 28 is an unloader, 29 is a repair unit, 30 is a board guide for guiding the movement of the circuit board, 31 is a Y-axis slider, 32 is a transfer pin cleaning device that heats and cleans the tip of the transfer pin, 33 is an X-axis slider, 34 is a CCD camera, 35 is a squeegee, 36 is a parts feeder, 37 is a ball vibrating container, Reference numeral 38 denotes a ball amount detection sensor.

ボール搭載の代表的工程は、ボールをボール搭載ヘッドに吸着する工程と、ボールが全ての吸着孔に吸着されていることを検査する工程と、付着している余剰ボールを検出する余剰ボール検出工程と、フラックスが塗布された基板にボールを搭載する工程と、基板に搭載されたボールを検査する工程と、基板に搭載されたボールをリフローする工程とからなる。図8は、ボール搭載方法のフローチャートで、余剰ボールが付着しているかどうかを検出する操作を中心として記載してある。図7と図8を参照しながら余剰ボールの検出工程を中心にボール搭載方法を説明する。   A typical process for mounting a ball includes a process of adsorbing the ball to the ball mounting head, a process of inspecting that the ball is adsorbed in all the adsorbing holes, and a surplus ball detecting process of detecting adhering surplus balls. And a step of mounting the ball on the substrate coated with the flux, a step of inspecting the ball mounted on the substrate, and a step of reflowing the ball mounted on the substrate. FIG. 8 is a flowchart of the ball mounting method, which mainly describes an operation for detecting whether or not an excess ball is attached. With reference to FIGS. 7 and 8, the ball mounting method will be described focusing on the excess ball detection step.

ステップ1(S1)は、ボール振動容器37を振動させてボールを1〜2cmジャンプさせ、ボール搭載ヘッド23をジャンプしているボール群の中に入れ、ボール整列面5に設けられた吸着孔13にボール6を真空吸着する。ボール振動容器37には、ボール量検出センサー38が付設されていている。ボールがボール振動容器37の底面の大凡半分を占めるように、ボール量検出センサー38からの信号によりボールがパーツフィーダ36から供給される。ボール振動容器37の底面でボール同士が接触し干渉し合うとボールが正常にジャンプしなくなる。ボールの量は、ボールが全ての吸着孔に吸着される時間を短くするために、ボール同士が干渉し合わない最大値をとることが望ましい。ボール振動容器37は、水平にセットされ、その下方に設けられたバイブレータにより上下に振動するので、ボールは、ボール振動容器37の底面にほぼ均一に分布する。   In step 1 (S1), the ball vibrating container 37 is vibrated to cause the ball to jump 1 to 2 cm, and the ball mounting head 23 is placed in the jumping ball group, and the suction hole 13 provided in the ball alignment surface 5 is placed. The ball 6 is vacuum-sucked. A ball amount detection sensor 38 is attached to the ball vibrating container 37. The ball is supplied from the parts feeder 36 by a signal from the ball amount detection sensor 38 so that the ball occupies approximately half of the bottom surface of the ball vibrating container 37. When the balls come in contact with each other on the bottom surface of the ball vibrating container 37 and interfere with each other, the balls do not jump normally. It is desirable that the amount of the ball take a maximum value so that the balls do not interfere with each other in order to shorten the time for the balls to be attracted to all the suction holes. Since the ball vibrating container 37 is set horizontally and vibrates up and down by a vibrator provided below the ball vibrating container 37, the balls are distributed almost uniformly on the bottom surface of the ball vibrating container 37.

ボールをボール搭載ヘッド23に所定時間吸着させた後、ボール搭載ヘッド23をY軸スライダ31に沿って照明装置25の上に移動させ、ボールが吸着孔の全てに吸着されているか否かを検査する。ボール搭載ヘッドは、その内部に配設された複数のフォトセンサにより吸着孔から漏れる光を検出するようになっている。光の漏洩が検出されない場合、余剰ボールの検出工程に移る。   After the ball is attracted to the ball mounting head 23 for a predetermined time, the ball mounting head 23 is moved on the illumination device 25 along the Y-axis slider 31 to inspect whether or not the ball is attracted to all the suction holes. To do. The ball mounting head is configured to detect light leaking from the suction holes by a plurality of photosensors disposed therein. If no light leakage is detected, the process proceeds to a surplus ball detection process.

ステップ2(S2)は、ボール搭載ヘッド23の下部(ボール整列部4)の側面に取付けられているエアシリンダ9を作動させ、遮光板12を測定位置(図4に示す遮光板下端12a)まで移動させる。遮光板の下端12aより上部は光束16が遮光される。余剰ボール7は、図4の斜線を施した領域で光を遮蔽する。遮光板12を配設すると、ボール整列面5に付着している余剰ボール7は、付着位置に関係なく、遮光する面積はいずれも同じとなる。   In step 2 (S2), the air cylinder 9 attached to the side surface of the lower portion (ball alignment portion 4) of the ball mounting head 23 is operated to move the light shielding plate 12 to the measurement position (light shielding plate lower end 12a shown in FIG. 4). Move. The light flux 16 is shielded from the lower end 12a of the light shielding plate. The surplus ball 7 blocks light in the shaded area in FIG. When the light shielding plate 12 is provided, the surplus balls 7 attached to the ball alignment surface 5 have the same light shielding area regardless of the attachment position.

ボール径が0.2mm以下となり、エアシリンダでは遮光板12の位置精度が不十分となる場合、駆動装置にACサーボモータとボールネジを用いると良い。 When the ball diameter is 0.2 mm or less and the position accuracy of the light shielding plate 12 is insufficient in the air cylinder, an AC servo motor and a ball screw may be used as the driving device.

ステップ3(S3)は、ボール搭載ヘッドをY軸スライダ31に沿って水平に移動させる。移動速度は、40cm/秒である。発光部1から照射されるレーザ光の光束16は、余剰ボール7のほぼ中心を通るように設定されている。ボール整列面が発光部に対して移動するので、光束16がボール整列面をスキャンしたことと実質的に同じに受光部から光電変換された出力電圧が発生する。 In step 3 (S3), the ball mounting head is moved horizontally along the Y-axis slider 31. The moving speed is 40 cm / second. The light beam 16 of the laser light emitted from the light emitting unit 1 is set so as to pass through the approximate center of the surplus ball 7. Since the ball alignment surface moves relative to the light emitting portion, an output voltage generated by photoelectric conversion from the light receiving portion is generated in substantially the same manner as the light beam 16 scans the ball alignment surface.

ステップ4(S4)は、受光部2からの出力電圧をサンプリングする。サンプリング時間(速度)は、500μsである。サンプリングデータ(受光部からの出力)は、最大で0.5ボルトである。このサンプル値をメモリに記憶させる。なお、ボール直径が0.3mmと大きい場合、遮光板で遮光した出力電圧で余剰ボールの有無を誤り無く検出できる。   In step 4 (S4), the output voltage from the light receiving unit 2 is sampled. The sampling time (speed) is 500 μs. Sampling data (output from the light receiving unit) is 0.5 volt at maximum. This sample value is stored in the memory. When the ball diameter is as large as 0.3 mm, it is possible to detect the presence / absence of an excess ball without error by using the output voltage shielded by the light shielding plate.

ステップ5(S5)は、検出精度を更に高めるため背景ノイズの除去を行う。連続した8個のサンプル値を演算の対象とする。先ず、7個のサンプル値の平均値Aを演算し、背景(バックグランド)ノイズ値にする。次に、8番目のサンプル値Bから平均値Aを差し引いて差分値Dを求める。上記例は、1例である。例えば、平均値Bを7番目のサンプル値と8番目のサンプル値の平均とし、同様にBからAを引いて差分値Dを算出しても良い。更に、平均値Bは、7個のサンプル値の平均でも良い。 In step 5 (S5), background noise is removed to further improve the detection accuracy. Eight consecutive sample values are set as calculation targets. First, an average value A of seven sample values is calculated to obtain a background (background) noise value. Next, a difference value D is obtained by subtracting the average value A from the eighth sample value B. The above example is an example. For example, the average value B may be the average of the seventh sample value and the eighth sample value, and similarly, the difference value D may be calculated by subtracting A from B. Further, the average value B may be an average of seven sample values.

ステップ6(S6)は、余剰ボールの有無を判断する。上記差分値Dを余剰ボール有無検出のデータとし、別に定めた閾値(0.15ボルト)と比較して、余剰ボールの有無を判断する。余剰ボール1個に対して複数個の差分値Dが演算され、複数の余剰ボールがあると判断される場合も生じる。差分値Dが閾値を1回以上越えれば、余剰ボールがあると判断するので問題は生じない。 In step 6 (S6), it is determined whether or not there is a surplus ball. The difference value D is used as data for detecting the presence / absence of surplus balls, and the presence / absence of surplus balls is determined by comparing the data with a threshold (0.15 volts) determined separately. In some cases, a plurality of difference values D are calculated for one surplus ball and it is determined that there are a plurality of surplus balls. If the difference value D exceeds the threshold value once or more, it is determined that there is an excess ball, so no problem occurs.

差分値Dの絶対値が閾値より小さく余剰ボールが無いと判断された場合、後続のボール搭載操作を続ける。余剰ボールが有ると判断された場合、ボール搭載ヘッドの真空をブレイクし、吸着した全てのボールを含めて廃棄する。そして、ステップ1に戻る。 When it is determined that the absolute value of the difference value D is smaller than the threshold value and there is no surplus ball, the subsequent ball mounting operation is continued. When it is determined that there are surplus balls, the vacuum of the ball mounting head is broken, and all the adsorbed balls are discarded. And it returns to step 1.

ステップ7(S7)は、ボールを回路基板に搭載するステップで、遮光板12が邪魔にならないように、遮光板12をエアシリンダ9で退避位置へ移動させる。 In step 7 (S7), the ball is mounted on the circuit board, and the light shielding plate 12 is moved to the retracted position by the air cylinder 9 so that the light shielding plate 12 does not get in the way.

ステップ8(S8)は、ボールを回路基板15へ搭載する。ピン転写ヘッド20のピン先端を転写ユニット21に形成されているフラックス中に浸漬し、ピンに付着したフラックスが転写された回路基板を用いる。回路基板がボール搭載位置に移動される。ボールを吸着したボール搭載ヘッド23を降下させて、ボールが回路基板に接するまで、ボールをフラックスの中に押し入れる。その後、ボール搭載ヘッドの真空をブレイクしてボール搭載ヘッドを上昇させ、ボールをボール搭載ヘッドから離間させ、回路基板に移載する。なお、ボール搭載ヘッドは、ばねにより自重がカウンターバランスされているので、ボールを回路基板に押し付けても大きな力がボールには掛からないようになっている。しかし、ボール搭載ヘッドは、移動時にはエアシリンダで固定部材に押圧固定され、移動に伴う外乱により振動しない仕組みとなっている。 In step 8 (S8), the ball is mounted on the circuit board 15. A circuit board is used in which the tip of the pin transfer head 20 is dipped in the flux formed in the transfer unit 21 and the flux attached to the pins is transferred. The circuit board is moved to the ball mounting position. The ball mounting head 23 adsorbing the ball is lowered, and the ball is pushed into the flux until the ball contacts the circuit board. Thereafter, the vacuum of the ball mounting head is broken to raise the ball mounting head, the ball is separated from the ball mounting head, and transferred to the circuit board. In addition, since the weight of the ball mounting head is counterbalanced by a spring, even if the ball is pressed against the circuit board, a large force is not applied to the ball. However, the ball mounting head is pressed and fixed to the fixing member by an air cylinder during movement, and is not oscillated due to disturbance caused by movement.

ボールを搭載した回路基板にボールの欠落が有るかどうかをCCD画像処理装置で検査する。ボールが正しく搭載されていると判断されると、回路基板は、アンローダに送られ、更にリフロー処理に送られる。ボール搭載が不足であると判断された場合、リペア装置でボールの追加を行う。又、余剰ボールを光センサ−で検出する方法と同様に、ボール搭載ヘッドに残留したボールを検出しても良い。 The CCD image processing apparatus inspects whether there is any missing ball on the circuit board on which the ball is mounted. If it is determined that the ball is correctly mounted, the circuit board is sent to the unloader and further sent to the reflow process. If it is determined that the ball mounting is insufficient, the repair device adds the ball. Further, the ball remaining on the ball mounting head may be detected in the same manner as the method of detecting the surplus ball with the optical sensor.

図8のフローチャートでは、ステップ8の次に判断ステップを省略してステップ1に戻ると記載してあるが、ボール搭載を継続しない場合は、処理は終了する。なお、ステップ8の次工程は、リフロー工程である。 In the flowchart of FIG. 8, it is described that the determination step is omitted after step 8 and the process returns to step 1. However, when the ball mounting is not continued, the process ends. The next process after step 8 is a reflow process.

次に、受光部で光電変換された出力電圧について説明する。ボール搭載ヘッド23を発光部1と受光部2の間を移動させるとき、ボール整列面にボールがないところの出力電圧を0ボルトとする。正規ボール又は余剰ボール等の遮光物があるところは、受光量が減少するので、センサーの出力電圧は低下し、マイナスとなる。   Next, the output voltage photoelectrically converted by the light receiving unit will be described. When the ball mounting head 23 is moved between the light emitting unit 1 and the light receiving unit 2, the output voltage at the point where there is no ball on the ball alignment surface is 0 volts. Where there is a light-shielding object such as a regular ball or an extra ball, the amount of light received decreases, so the output voltage of the sensor decreases and becomes negative.

図9は、受光部で光電変換された電圧をサンプリングして縦軸に、時間を横軸にしたグラフである。測定に用いたボール整列面5は、図5に示す回路基板に対応するものである。ボール整列面5には、モジュール基板18に対応して吸着孔36群が形成されている。図9は、全ての吸着孔にボールを整列させ、それぞれの吸着孔群に余剰ボールを1個付着させて測定したものである。これらのモジュール基板は、図1及び図2で示したボール数とボール数を異にするが、その集合に相当する。なお、モジュール基板に付着させた余剰ボールの数は1個である。そして余剰ボールの位置は、特定位置に定められていない。図9(a)と図9(b)では、余剰ボールの位置が実験誤差により正確には対応していない。 FIG. 9 is a graph obtained by sampling the voltage photoelectrically converted by the light receiving unit and setting the vertical axis and time the horizontal axis. The ball alignment surface 5 used for the measurement corresponds to the circuit board shown in FIG. In the ball alignment surface 5, a group of suction holes 36 are formed corresponding to the module substrate 18. FIG. 9 shows a measurement in which balls are aligned in all the suction holes and one surplus ball is attached to each of the suction hole groups. These module boards correspond to a set of balls that differ in the number of balls and the number of balls shown in FIGS. The number of surplus balls attached to the module substrate is one. The position of the surplus ball is not set at a specific position. In FIG. 9 (a) and FIG. 9 (b), the position of the surplus ball does not accurately correspond to the experimental error.

図9(a)は、遮光板12を用いない場合の受光部の出力である。出力電圧の幅広い降下部39は、ボールの一列一列を健全に分離した波形を示していないが、正規ボールの集合(モジュール18)に対応している。出力電圧の狭い降下部40は、余剰ボールに起因する電圧降下である。また、モジュール基板の間でボールが搭載されない領域42は、遮光するものがないので、電圧は0ボルトで、最大である。 FIG. 9A shows the output of the light receiving unit when the light shielding plate 12 is not used. The wide drop portion 39 of the output voltage does not show a waveform in which one row and one row of the balls are soundly separated, but corresponds to a set of regular balls (module 18). The narrow drop 40 of the output voltage is a voltage drop caused by excess balls. In addition, the area 42 where the ball is not mounted between the module boards has nothing to shield, so the voltage is 0 volts, which is the maximum.

図9(b)は、遮光板12を配した場合である。遮光板12により、正規ボールに起因する出力電圧の変化が除去されている。しかし、余剰ボールによる遮光効果に、装置の振動等に起因する背景ノイズ41が重畳されている。出力電圧の狭い下降部40は、余剰ボールによる遮光に対応する。なお、ボール搭載ヘッドの移動速度を10cmとすると、狭い下降部40は、5〜6個のサンプリング電圧の集合となる。 FIG. 9B shows a case where the light shielding plate 12 is provided. The light shielding plate 12 removes the change in the output voltage caused by the regular ball. However, the background noise 41 resulting from the vibration of the apparatus is superimposed on the light shielding effect by the surplus balls. The descending portion 40 with a narrow output voltage corresponds to light shielding by surplus balls. When the moving speed of the ball mounting head is 10 cm, the narrow descending portion 40 is a set of 5 to 6 sampling voltages.

このように、遮光板12を用いることにより、受光部で光電変換された出力電圧から、正常ボールの有無による変動が削除されるので、余剰ボールに起因する出力電圧を小さい背景ノイズで検出することができる。しかし、ボール整列面がボール搭載ヘッド送り方向に対して傾いていると、遮光板12を配しても、背景ノイズの水準がドリフトする。 As described above, by using the light shielding plate 12, fluctuation due to the presence or absence of a normal ball is deleted from the output voltage photoelectrically converted by the light receiving unit, so that the output voltage caused by the surplus ball is detected with a small background noise. Can do. However, if the ball alignment surface is inclined with respect to the ball mounting head feed direction, the background noise level drifts even if the light shielding plate 12 is provided.

本発明の1つである背景ノイズのドリフトを除去する方法について、一般化した方法について説明する。
順序立ててサンプリングしたサンプリング数を(n+1)とする。その中からn番目までのサンプルデータを平均して平均値Aを求める。次に、(n+1)番目のサンプルデータを含むm(n以下の整数)個の平均値Bを求める。平均値Bと平均値Aの差分値Dを求める。差分値Dは、余剰ボールがレーザ光を遮蔽したことによる出力電圧降下に相当する。なお、余剰ボールがない場合、D=0ボルトであるが、背景ノイズが重畳されている。背景ノイズの水準は、いろいろな要因によりドリフトする。しかし、平均値を差分することにより殆んど除去することができる。
A generalized method for removing background noise drift, which is one of the present invention, will be described.
Let the number of samples sampled in order be (n + 1). The average value A is obtained by averaging the n-th sample data. Next, m (an integer equal to or less than n) average values B including the (n + 1) th sample data are obtained. A difference value D between the average value B and the average value A is obtained. The difference value D corresponds to an output voltage drop due to the extra ball shielding the laser beam. If there is no surplus ball, D = 0 volts, but background noise is superimposed. The background noise level drifts due to various factors. However, it can be almost eliminated by subtracting the average value.

このように、上記多点平均値法を採用することにより、受光素子からの出力電圧のドリフトを消去できるので、ホール搭載ヘッド取り付けの水平度やボール搭載ヘッド移動の水平度は、高精度な設定が要求されなくなる。具体的に、余剰ボール検出の初めと終わりで遮光板下端12aが、光束16に対して0.2mm移動していても、多点平均法により出力電圧のドリフトを消去することができる。一方、ボール径が100μ以下と小さくなった場合、光束16の径を0.3mm程度に小さくし、感度の向上を図っても良い。   In this way, by adopting the above-mentioned multipoint average value method, it is possible to eliminate the drift of the output voltage from the light receiving element, so that the horizontality of the mounting hole mounting head and the horizontal movement of the ball mounting head can be set with high accuracy. Is no longer required. Specifically, even if the light shielding plate lower end 12a moves 0.2 mm with respect to the light beam 16 at the beginning and end of the excess ball detection, the drift of the output voltage can be eliminated by the multipoint averaging method. On the other hand, when the ball diameter is reduced to 100 μm or less, the diameter of the light beam 16 may be reduced to about 0.3 mm to improve the sensitivity.

差分値Dを時系列に連ねて差分値曲線を作成する。この曲線は、多点平均値処理をしているので、図9(b)に類似しているが、均された電圧波形をしている。パルス整形回路にこの差分値曲線の電圧を通すことにより、余剰ボールに対応する電圧波形を矩形波のパルスに整形し、背景ノイズをカットできる。このパルス整形された差分値曲線を用いて余剰ボールの有無を判断する。 A difference value curve is created by connecting the difference values D in time series. Since this curve is subjected to the multipoint average value processing, it is similar to FIG. 9B, but has a uniform voltage waveform. By passing the voltage of this difference value curve through the pulse shaping circuit, the voltage waveform corresponding to the surplus ball is shaped into a rectangular wave pulse, and the background noise can be cut. The presence / absence of a surplus ball is determined using the pulse-shaped difference value curve.

1個の余剰ボールで遮光されることにより低下した出力電圧をサンプリングする回数は、ボール搭載ヘッドの移動速度とサンプリング速度により異なるが、1回以上でなければならない。通常1回以上に設定され、より好ましくは、2回〜4回である。10回を超えて多くなりすぎると精度はでるが、測定時間がかかり過ぎることと、又は測定器の感度を高める必要があり好ましくない。 The number of times of sampling the output voltage that has decreased due to light shielding by one surplus ball depends on the moving speed of the ball mounting head and the sampling speed, but it must be one or more times. Usually, it is set to 1 or more times, and more preferably 2 to 4 times. If the number exceeds 10 times, the accuracy is improved, but it is not preferable because it takes too much measurement time or the sensitivity of the measuring device needs to be increased.

余剰ボール有無の検出に要する時間を短縮するために、発光部と受光部からなる光センサを複数台配置すると良い。その場合、サンプリングする位相が異なるように光センサを配置し、又は適当は位相差になるタイミングでサンプリングする。光センサを複数台設置した場合、サンプリングされたデータを位相の順に並び替える。光センサの組数は、2〜4が良い。5組み以上では、効果が逓減する。 In order to shorten the time required for detecting the presence or absence of excess balls, it is preferable to arrange a plurality of optical sensors each including a light emitting unit and a light receiving unit. In that case, the photosensors are arranged so that the phases to be sampled are different, or are sampled at a timing when the phase difference is appropriate. When a plurality of optical sensors are installed, the sampled data is rearranged in order of phase. The number of sets of optical sensors is preferably 2-4. With 5 or more sets, the effect diminishes.

本発明において、ボールは、半田ボールや導電性ボールに限定されないことは、原理的に明らかである。また、ボール径は、ボール径が20ミクロンより小さくなると検出が困難となる。30ミクロンより大きい直径が好ましい。更に、発光部は、レーザダイオード以外に、レーザやLEDでも良く、受光部は、フォトダイオードやフォトトランジスタで良い。 In the present invention, it is apparent in principle that the balls are not limited to solder balls or conductive balls. Also, the ball diameter is difficult to detect when the ball diameter is smaller than 20 microns. A diameter greater than 30 microns is preferred. In addition to the laser diode, the light emitting unit may be a laser or an LED, and the light receiving unit may be a photodiode or a phototransistor.

ボール整列は、吸着孔への吸着以外に、振込みにより配列する方法もあり、原理的に配列方法は限定されないことも自明である。この場合、回路基板上にボールが振り込まれるので、ボール整列面や基板の上にボールが仮固定される。上記で説明した遮光板12の位置関係は上下反転する。本発明において、遮光部材を遮光板で説明したが、その形状は、板状に限定されないで、円柱や角柱等形状でも良い。 As for the ball alignment, there is a method of arranging by transfer other than the adsorption to the adsorption hole, and it is obvious that the arrangement method is not limited in principle. In this case, since the ball is transferred onto the circuit board, the ball is temporarily fixed on the ball alignment surface or the board. The positional relationship of the light shielding plate 12 described above is inverted upside down. In the present invention, the light shielding member has been described as a light shielding plate, but the shape is not limited to a plate shape, and may be a shape such as a cylinder or a prism.

本発明において、ボール検出方法とボール検出装置は、必ずしもリンクするものではない。即ち、本発明のボール検出装置のボール検出方法は、本発明のボール検出方法を用いても良く、また他のボール検出方法を用いても良い。同様に本発明のボール検出方法を実施する装置は、本発明のボール搭載装置に限定されない。 In the present invention, the ball detection method and the ball detection device are not necessarily linked. That is, the ball detection method of the ball detection apparatus of the present invention may use the ball detection method of the present invention, or may use another ball detection method. Similarly, the apparatus for performing the ball detection method of the present invention is not limited to the ball mounting apparatus of the present invention.

光センサーとボール整列部の正面図である。It is a front view of an optical sensor and a ball alignment part. 光センサーとボール整列部の底面図である。It is a bottom view of a photo sensor and a ball alignment part. ボール整列面の一部を拡大した断面である。It is the cross section which expanded a part of ball alignment surface. スリット板の正面図である。It is a front view of a slit board. 回路基板の平面図である。It is a top view of a circuit board. モジュール基板の図である。It is a figure of a module board. ボール搭載装置の平面図である。It is a top view of a ball mounting apparatus. ボール検出工程を中心としたフローチャートである。It is a flowchart centering on a ball | bowl detection process. 受光部の出力−時間曲線の図で、(a)は遮光板なし、(b)は遮光板を配した場合の図である。It is a figure of the output-time curve of a light-receiving part, (a) without a light-shielding plate, (b) is a figure at the time of arranging a light-shielding plate.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・発光部、2・・・受光部、3・・・スリット板、4・・・ボール整列部、5・・・ボール整列面、6・・・正規ボール、7,8・・・余剰ボール、9・・・エアシリンダ、10・・・スライド部、11・・・固定部材、12・・・遮光板、12a・・・遮光板下端、13・・・吸着孔、14・・・面取り、15・・・スリット、16・・・光束、17・・・回路基板、18・・・モジュール基板、19・・・ローダ、20・・・ピン転写ヘッド、21・・・転写ユニット、23・・・ボール搭載ヘッド、24・・・ボール供給ユニット、25・・・照明装置、26・・・光センサー、27・・・ボール搭載検査装置、28・・・アンローダ、29・・・リペアユニット、30・・・基板ガイド、31・・・Y軸スライダ、32・・・X軸スライダ、33・・・スライダ、34・・・CCDカメラ、35・・・スキージ、36・・・パーツフィーダ、37・・・ボール振動容器、38・・・ボール量検出センサー、39・・・正常ボールによる出力電圧の低下部、40・・・余剰ボールによる出力電圧の低下部、41・・・出力電圧の背景ノイズ、42・・・モジュール間の間隙   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light-emitting part, 2 ... Light-receiving part, 3 ... Slit board, 4 ... Ball alignment part, 5 ... Ball alignment surface, 6 ... Regular ball, 7, 8 ... Excess ball, 9 ... air cylinder, 10 ... slide part, 11 ... fixing member, 12 ... light shielding plate, 12a ... lower end of light shielding plate, 13 ... suction hole, 14 ... Chamfering, 15 ... slit, 16 ... luminous flux, 17 ... circuit board, 18 ... module board, 19 ... loader, 20 ... pin transfer head, 21 ... transfer unit, 23 ... Ball mounting head, 24 ... Ball supply unit, 25 ... Illumination device, 26 ... Optical sensor, 27 ... Ball mounting inspection device, 28 ... Unloader, 29 ... Repair unit 30 ... substrate guide, 31 ... Y-axis slider, 32 ... Axis slider, 33 ... Slider, 34 ... CCD camera, 35 ... Squeegee, 36 ... Parts feeder, 37 ... Ball vibration container, 38 ... Ball quantity detection sensor, 39 ... Output voltage drop due to normal balls, 40 ... Output voltage drop due to surplus balls, 41 ... Output voltage background noise, 42 ... Gap between modules

Claims (4)

ボール搭載ヘッドのボール整列部のボール整列面上に付着した余剰ボールであって、上記ボール整列面に明けられ且つ面取りされた吸着孔に吸着された正規ボールより下に端部が出ている上記余剰ボールの有無を発光部と受光部からなる光センサーで検出するボール検出装置において、
上記ボール整列部の側面に固定部材を介して固定されているエアシリンダのスライド部に固定され、上下に移動できる遮光板と、
上記ボール搭載ヘッドを水平に移動させるY軸スライダと、
上記ボール搭載ヘッドが移動してもそれに連動して移動しない上記発光部と上記受光部であって、レーザ素子を内蔵した上記発光部と、フォトトランジスタを内蔵し、中央部にスリット15が加工されているスリット板が外付けされている上記受光部と、
とからなるボール検出装置。
The surplus balls attached on the ball alignment surface of the ball alignment portion of the ball mounting head, the end protruding below the regular ball opened on the ball alignment surface and adsorbed by the chamfered suction holes In a ball detection device that detects the presence or absence of an excess ball with a light sensor comprising a light emitting part and a light receiving part,
A light-shielding plate that is fixed to a slide portion of an air cylinder that is fixed to a side surface of the ball alignment portion via a fixing member, and is movable up and down;
A Y-axis slider for moving the ball mounting head horizontally;
The light emitting unit and the light receiving unit that do not move in conjunction with the movement of the ball mounting head, the light emitting unit incorporating the laser element, the phototransistor, and the slit 15 being processed at the center. The light receiving unit to which the slit plate is externally attached;
A ball detector comprising:
ボール搭載ヘッドのボール整列部のボール整列面上に付着した余剰ボールであって、上記ボール整列面に明けられ且つ面取りされた吸着孔に吸着された正規ボールより下に端部が出ている上記余剰ボールの有無を発光部と受光部からなる光センサーで検出するボール検出方法において、
上記ボール整列部の側面に取付られたエアシリンダを作動させ、上記正規ボールが遮光板下端の上になり且つ上記余剰ボールの一部が上記遮光板下端から露出する測定位置へ遮光板を移動させる工程と、
上記ボール搭載ヘッドが移動してもそれに連動して移動しない上記発光部と上記受光部であって、上記発光部から照射されるレーザ光の光束が上記余剰ボールのほぼ中心を通るように設定する工程と、
上記ボール搭載ヘッドをY軸スライダにより水平に移動さる工程と、
上記受光部からの出力電圧をサンプリングする工程と、
上記余剰ボールの有無を上記出力電圧により判断する工程と、
上記遮光板を退避位置に移動する工程と
からなることを特徴とするボール検出方法。
The surplus balls attached on the ball alignment surface of the ball alignment portion of the ball mounting head, the end protruding below the regular ball opened on the ball alignment surface and adsorbed by the chamfered suction holes In the ball detection method for detecting the presence or absence of an excess ball with an optical sensor comprising a light emitting part and a light receiving part,
The air cylinder attached to the side surface of the ball alignment portion is operated to move the light shielding plate to a measurement position where the regular ball is above the lower end of the light shielding plate and a part of the excess ball is exposed from the lower end of the light shielding plate. Process,
The light emitting unit and the light receiving unit that do not move in conjunction with the movement of the ball mounting head, and set so that the light beam of the laser light emitted from the light emitting unit passes through the approximate center of the surplus ball. Process,
Moving the ball mounting head horizontally by a Y-axis slider;
Sampling the output voltage from the light receiving unit;
Determining the presence or absence of the surplus balls from the output voltage;
And a step of moving the light shielding plate to a retracted position.
ボール整列部のボール整列面に付着した余剰ボールを発光部と受光部からなる光センサーにより検出するボール検出方法において、
遮光板をボール測定位置に移動する操作と、
ボールを搭載した上記ボール整列部が上記発光部から出射された光をよぎるように上記発光部と上記受光部との間を移動する操作と、
上記受光部からのn個の出力電圧と(n+1)番目の出力電圧をサンプリングする操作と、
n個の出力電圧の平均値Aを演算する操作と、
(n+1)番目の出力電圧を含むm個の出力電圧の平均値Bを演算する操作と、
上記平均値Bと上記平均値Aとの差である差分値Dを演算する操作と、
上記差分値Dを所定の閾値と比較して、上記余剰ボールの有無を判定する操作と、
上記遮光板を上記ボール測定位置から退避させる操作と
からなることを特徴とするボール検出方法。
In ball detection method for detecting by an optical sensor a surplus balls adhered to the ball alignment surface of the ball aligning portion ing from light emitting portion and a light receiving portion,
An operation of moving the light shielding plate to the ball measurement position;
An operation of moving between the light emitting unit and the light receiving unit so that the ball alignment unit on which the ball is mounted crosses the light emitted from the light emitting unit;
Sampling n output voltages and (n + 1) th output voltage from the light receiving unit;
an operation of calculating an average value A of n output voltages;
An operation of calculating an average value B of m output voltages including the (n + 1) th output voltage;
An operation of calculating a difference value D which is a difference between the average value B and the average value A;
An operation for comparing the difference value D with a predetermined threshold value to determine the presence or absence of the surplus ball;
A ball detection method comprising: an operation of retracting the light shielding plate from the ball measurement position.
m=1であることを特徴とする請求項3記載のボール検出方法。 4. The ball detection method according to claim 3, wherein m = 1.
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