JP4947408B2 - 配列マスク支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、導電性ボールの収容されたボールカップが、所定パターンにボールが挿入される挿入孔が設けられた配列マスク上を相対移動することにより、導電性ボールを配列する装置における配列マスク支持装置に関するものである。

搭載対象物であるウエハ上に所定の配列パターンで形成された各電極に、半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置は、近年、半田ボールが微小化し、ウエハ等の搭載対象製品が大型化したこともあり、１回に搭載する半田ボール数が増大した。このような状況において、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させるため、図７に示すようにフラックスが印刷されたウエハ１上に配列マスク３を設け、配列マスク３上をボールカップ４が移動し、直接ウエハ１の電極上に半田ボール２を落とし込む装置が提供されていた。

この種の導電性ボール配列装置における配列マスク３は、図６に示すようにスクリーン印刷用のメタルマスクと同様に四角形のフレーム枠５に撓まないように張力を付加して取り付けられていた。この張力付加に関する技術として、特許文献１や特許文献２に示すようなフレーム枠の辺部材を平行移動させることにより張力を調整するものが提案されてきた。この配列マスク３は、搭載対象製品に対応して多くの種類のものが用意され、搭載対象製品に応じて交換されるものである。

しかし、配列マスク３を取り付けるフレーム枠５側の平面度の精度が悪いものであると、配列マスク３に張力を付加しても配列マスク３の平面度はよいものとはならない。配列マスク３の平面度が良くないと、ボールカップ４と配列マスク３の間隙が大きくなって、ボールカップ４と配列マスク３の間で半田ボール２を噛み込む現象が発生したり、配列マスク３とウエハ１との間隙が小さくなりウエハ１上のフラックスが不要な箇所に付着したりして、安定して半田ボール２を配列できないことになる難点を有していた。

特開２００３−６２９７３号公開特許公報 特開２００４−２６２２１６号公開特許公報

本発明は、上記難点を解消すべく、被搭載物を囲むように配置したベース部材を設け、該ベース部材の上端部に配列マスクを張力をかけて当接させて保持することにより、配列マスクの平面精度を高くすることを課題とする。

第１の発明は、上記課題を解決するため、マスク支持装置に次の手段を採用する。
第１に、中央部に導電性ボールの挿入される貫通孔が所定の配列パターンに形成された配列マスクを、被搭載物の上面に形成される導電性ボールの搭載面から適宜の間隔を介して支持する配列マスク支持装置とする。
第２に、被搭載物を囲むように配置されるベース部材を設け、該ベース部材の上端部が被搭載面よりわずかに高くなるように該ベース部材を支持する。
第３に、上記配列マスクを上記ベース部材上端部に張力をかけるように当接させて保持する。

第２の発明は、第１の発明における配列マスクを多角形に形成するとともに、該配列マスクの角部に保持用ブロック部材を取り付け、該保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持したことを特徴とする配列マスク支持装置である。

第３の発明は、第２の発明に、上記保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持する保持手段を設け、該保持手段に対して上記保持用ブロック部材を着脱自在に装着する手段を付加した配列マスク支持装置である。

第４の発明は、第１乃至３の発明のうちのいずれかに、上記ベース部材が石材で形成されたものであるという手段を付加した配列マスク支持装置である。

第１の発明は、被搭載物を囲むように配置されるベース部材を設け、配列マスクをベース部材上端部に張力をかけるように当接させて保持したことを特徴とするので配列マスクの平面精度を向上させることができるものとなった。更に、フレーム枠５に配列マスク３が設けられていると、型替え時に配列マスク３を交換する場合などにボールカップ４を上昇退避させ、ボールカップ４内の半田ボール２を吸引除去するような装置を必要とするが、本発明ではフレーム枠５がないため配列マスク３から外れる位置までボールカップ４を移動させ、その下方に設けたボール受けに回収することも可能となる。

第２の発明は、配列マスクを多角形に形成するとともに、配列マスクの角部に保持用ブロック部材を取り付け、該保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持したものであるので、均等に張力を加えることができ、確実に平面精度を上げることができた。例えば四角形の配列マスクを、各４辺で引っ張った場合、各辺への取り付けの際の歪みがあれば、その歪みがそのまま残ってしまうが、各４角で引っ張った場合には、そのような歪みを解消させることができ、確実に平面精度を上げることができる。

第３の発明は、保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持する保持手段を設け、該保持手段に対して保持用ブロック部材を着脱自在に装着する手段を有するので、配列マスクの交換が容易なものとなった。

第４の発明は、ベース部材が石材で形成されたものであるので、金属材料によりベース部材を形成する場合と比較して、平面精度をよくすることができ、加工も容易になり、コスト低減の効果もある。更に、熱による変形の影響も低減させることができる。

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。実施例は、半田ボール搭載装置であり、半田ボール搭載装置は、搬入用のウエハ受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、および搬出用のウエハ受渡部を有するものであるが、本発明にかかる配列マスク支持装置は、ボール搭載部で用いられる。

本発明における導電性ボールとしては、半田ボールや白金ボールなどがあり、導電性ボールの搭載対象物としては、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例では、半田ボールとウエハを用いている。また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックスが用いられており、半田ボールが載置されるウエハ上の電極には予めフラックスが塗布されている。

本実施例でのボール搭載部の詳細は単独の図面としては図示されていないが、ウエハ１が載置されるウエハ載置テーブル９（図２に示される）と、半田ボール２の供給のためのボールカップ４（図６の従来例と同様）と、所定の配列パターンに半田ボール２を挿入するための配列マスク３（図１乃至４に示される）が配備されている。尚、ウエハ載置テーブル９は昇降機構を備え、半田ボール２の配列時に、ウエハ１の半田ボール搭載面と配列マスク３の下端面とが所定の間隔となるようにウエハ１を上昇させるようになっている。

配列マスク３は、中央部の貫通孔形成領域６に、半田ボール２が挿入され、通過可能な大きさの貫通孔８が、ウエハ１上面の電極に合わせた所定の配列パターンで形成されている。実施例での配列マスク３は、図３および図４に示されるように四角形に形成されいる。勿論、四角形である必要はないが、多角形であることが、張力を付加する上で適している。四角形の配列マスク３の四つの角部には、配列マスク３自体に張力を与えるための保持用ブロック部材１０が取り付けられている。

配列マスク３は、図２に示されるようにウエハ１の上面に形成される半田ボール２の搭載面の上方に適宜の間隔を介して支持されるよう配列マスク支持装置に支持されている。該配列マスク支持装置には、ウエハ載置テーブル９に載置されたウエハ１を囲むように配置される本発明におけるベース部材であるバックアッププレート１１と、該バックアッププレート支持部１２（図2に示される）と、配列マスク３に取り付けられた保持用ブロック部材１０を外方へ引っ張る三カ所の引っ張り機構１３および一カ所の引っ掛け部１５が設けられている。

バックアッププレート１１は、図３および図５に示されるように中央にウエハ１より若干大きめの開口部１４を形成したプレート状の石材で形成されており、ウエハ１を囲むように配置されている。バックアッププレート１１は、実施例ではウエハ１の周囲を全て囲む形状の一枚の中央部中空のプレート状のものであるが、必ずしも全てを囲むものでなくともよく、且つ、一枚プレートではなく、分割構造としたものであってもよい。

該バックアッププレート１１は、上端面がウエハ１の半田ボール２の搭載面よりわずかに高くなる位置にバックアッププレート支持部１２により支持されている。尚、バックアッププレート１１が、金属材料ではなく石材で形成されているため、金属材料に比較して平面精度をよくすることができ、加工も容易になり、コスト低減の効果もある。更に、熱による変形の影響も低減させることができた。

図１および図５に示されるようにバックアッププレート１１の位置より、外方向で配列マスク３の四つの角部中少なくとも三つの角部に相当する位置付近に引っ張り機構１３が設けられている。尚、四つの角部の内他の一つの角部は基準位置として、配列マスク３に形成された保持用ブロック部材１０を引っ掛け保持する保持部１９を有する引っ掛け部１５のみが形成されていればよく、引っ張り機構１３を有しなくてもよい。図１および図５において、図中左上の角部が基準位置としての引っ掛け部１５として形成されており、他の三つの角部が引っ張り機構１３として形成されている。

引っ張り機構１３は、バックアッププレート支持部１２と同一フレーム１６に固定されたスタンド１７の上部に、アーム１８を支点７を介して回動可能に装着し、該アーム１８の上端部を保持用ブロック部材１０と着脱自在に装着できる保持部１９として形成したものであり、アーム１８の下方に連結されたエアーシリンダ２０を作動させることにより、保持部１９を、バックアッププレート１１の外方の若干下方へと移動可能とされている。従って、引っ掛け部１５の保持部１９および引っ張り部１３の保持部１９と、保持用ブロック部材１０との係止位置は、バックアッププレート１１とほぼ同じ高さまたは若干低い高さとされている。

次に、この配列マスク支持装置に配列マスク３を装着する手順について説明する。先ず、配列マスク３をバックアッププレート１１に当接させながら、配列マスク３の角部に存在する保持用ブロック部材１０を、引っ掛け部１５の保持部１９および引っ張り機構１３の保持部１９に装着する。

装着完了後、基準位置となる引っ掛け部１５の対角位置にある引っ張り機構１３のエアーシリンダ２０を作動させて、配列マスク３を同方向へ引っ張る。このとき引っ張り機構１３の保持部１９は、外方の若干下方へと移動するため配列マスク３をバックアッププレート１１に、張力をかけられた状態で当接する。

その後、残った二つの角部に存在する引っ張り機構１３のエアーシリンダ２０を作動させ、先の張力方向と交差する方向に張力を付加し、全体的な平面精度を高める。この状態で、引っ張り機構１３の保持部１９は、バックアッププレート１１の上面より若干下方に引っ張られているので、配列マスク３は、張力をかけられてバックアッププレート１１にしっかりと張り付くのである。

尚、配列マスク３を交換する場合は、ボールカップ４を、配列マスク３から外れる位置まで移動させ、ボールカップ４に収容されている半田ボール２を、当該位置の下方に設けたボール受けに回収したのち、エアーシリンダ２０を開放し、保持用ブロック部材１０を保持部１９から外し、交換用の配列マスク３を装着することで容易に作業することができる。フレーム枠５に張られた従来の場合と異なり、ボールカップ４を上昇退避させ、ボールカップ４内の半田ボール２を吸引除去するような特別の装置を必要としない。

本実施例にかかる配列マスク支持装置の全体を示す平面説明図 同正面説明図 ウエハとバックアッププレートと配列マスクとの関係を示す分解斜視図 配列マスクの平面図 バックアッププレートの装着されたバックアッププレート支持装置の平面図 従来のボールカップと配列マスクの関係を示す斜視説明図 ウエハと配列マスクとボールカップの関係を示す説明図

符号の説明

１．．．．．．ウエハ
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．配列マスク
４．．．．．．ボールカップ
５．．．．．．フレーム枠
６．．．．．．貫通孔形成領域
７．．．．．．支点
８．．．．．．貫通孔
９．．．．．．ウエハ載置テーブル
１０．．．．．保持用ブロック部材
１１．．．．．バックアッププレート
１２．．．．．バックアッププレート支持部
１３．．．．．引っ張り機構
１４．．．．．開口部
１５．．．．．引っ掛け部
１６．．．．．フレーム
１７．．．．．スタンド
１８．．．．．アーム
１９．．．．．保持部
２０．．．．．エアーシリンダ

Claims (4)

1. 中央部に導電性ボールの挿入される貫通孔が所定の配列パターンに形成された配列マスクを、被搭載物の上面に形成される導電性ボールの搭載面から適宜の間隔を介して支持する配列マスク支持装置において、
   被搭載物を囲むように配置されるベース部材を設け、該ベース部材の上端部が被搭載面よりわずかに高くなるように該ベース部材を支持し、
   上記配列マスクを上記ベース部材上端部に張力をかけるように当接させて保持したことを特徴とする配列マスク支持装置。
2. 上記配列マスクを多角形に形成するとともに、該配列マスクの角部に保持用ブロック部材を取り付け、該保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持したことを特徴とする請求項１記載の配列マスク支持装置。
3. 上記保持用ブロック部材を外方へ引っ張るように保持する保持手段を設け、該保持手段に対して上記保持用ブロック部材を着脱自在に装着したことを特徴とする請求項２記載の配列マスク支持装置。
4. 上記ベース部材が石材で形成されたものである請求項１または２または３記載の配列マスク支持装置。

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