JP4991256B2 - ボール供給方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ、回路装置或いは配線基板等における端子となる電極部にはんだバンプを形成する際に、電極部にはんだボールを供給して載せるための方法及びその装置に関するものである。

例えば、半導体ウエハ、回路装置或いは配線基板等における端子となる電極部にはんだバンプを形成する際に、電極部にはんだボールを供給して載せるための方法として、予め電極部に印刷によりフラックスやクリームはんだを塗布しておき、ホッパからマスク上にはんだボールを落として載せ、このはんだボールを刷毛で撫でながらマスクの貫通孔内に落下させる方法が用いられている。

しかし、斯かる従来方法によると、はんだボールがなかなかマスクの貫通孔に入らず、また、マスク上の不要な箇所にまで拡散し、能率が悪かった。また、刷毛で撫でると静電気が発生し、マスクの貫通孔の縁に付着して落下しないものもあった。そしてまた、マスクの貫通孔内に落ち込んだはんだボールはマスクの上面側からは確認しずらく、全ての貫通孔に入ったかどうかの確認が困難であった。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、はんだボールのマスクの貫通孔への落とし込みを能率よく行うことができると共に不要箇所への拡散を防止し、また静電気の発生を従来の刷毛で行う場合に比して極力少なくした状態においてはんだボールのマスク上での移動を可能とし、加えてはんだボールがマスクの貫通孔を通過する際に、マスクの上面側からの気圧の上昇による加圧によって、確実にはんだボールがマスクの貫通孔内に落下するようになし、更にはんだボールがマスクの全ての貫通孔に入ったかどうかの確認を容易に行うことができるようになしたボール供給方法及びその装置を提供せんとするものである。

而して、本発明に係るボール供給方法は、以下のａ．〜ｄ．の工程からなることを特徴とするものである。
ａ．冶具をもって固定したボールの被供給体と、該ボールの被供給体の上面に配置するマスクとを、該マスクの貫通孔が所定の位置となるように位置合わせする工程。
ｂ．支持架台に取着され、底部に供給口を設けた樋状のホッパに、該樋状のホッパの直上に配設されたボール供給手段からボールを落下供給する工程。
ｃ．支持架台をマスク上面に沿って移動させ、樋状のホッパの供給口からボールをマスク上に落下させ、これと同時に樋状のホッパの周囲に設けた適宜の手段により、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させる工程。
ｄ．マスクの貫通孔に入ったボールを途中迄受け入れて一時的に通過を遮断し、マスクの全ての貫通孔にボールが入ったことを確認した後に通過させ、この通過時にマスクの上面側から気圧の上昇による加圧を行う工程。

また、上記方法において用いるボール供給装置は、マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室と、前記室内に配設し、適宜の駆動手段をもってマスク上を水平に移動する支持架台と、前記支持架台に取着され、底部に、ボールの直径に合わせて開口面積を調節可能とした供給口を設けた樋状のホッパと、前記樋状のホッパの直上に配設され、該樋状のホッパにボールを落下供給するボール供給手段と、前記樋状のホッパの周囲に設けた、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させる手段と、貫通孔に入ったボールを、その貫通孔の途中迄受け入れて一時的に通過を遮断することができるようになしたマスクとからなるものである。

また、上記ボール供給装置におけるボール供給手段の望ましい例として、樋状のホッパに沿って移動する、所要箇所に充填口を設けた口部が窄まるガラス瓶形のガラス製ボール供給カートリッジを挙げることができる。この場合には、一定量宛充填すれば、一つの被供給体への使用量を使用回数で乗ずることにより容易に残量が分かる、つまり交換時期を把握することができるものである。したがって、途中でボールがなくなって作業を中断する無駄を省くことができる。そしてまた、ボールを密閉された中に保存するから、埃の付着を防ぐことができ、またカートリッジであるから、新しいものと交換が迅速に行えるものである。また、ガラス製であることから静電気が起こりにくいものである。また、透明ガラスであれば残量が視認でき、残量の把握がより一層容易且つ確実となるものである。

また、上記ボール供給装置におけるボールの拡散防止及び転動手段の望ましい例として、樋状のホッパの移動方向の前後及び左右側部に配設され、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成するエア噴出装置を挙げることができる。

また、上記ボール供給装置におけるマスクの望ましい例として、二枚一組のマスクであり、相対位置を水平方向にずらすことにより夫々の貫通孔の位置を一致或いは不一致とするようになしたマスクを挙げることができる。

また、上記マスクに代えて、同一位置に貫通孔を設けた二枚一組のマスクと、該マスクの間に設けた移動シャッター板とをもって構成し、該移動シャッター板をずらすことにより二枚一組のマスクの貫通孔が連通するようになしたマスクを用いるようにしてもよい。

本発明によれば、ボールのマスクの貫通孔への落とし込みを能率よく行うことができると共に不要箇所への拡散を防止することができる。また静電気の発生を従来の刷毛で行う場合に比して極力少なくした状態においてボールのマスク上での移動を可能とし、加えてボールがマスクの貫通孔を通過する際に、マスクの上面側からの気圧の上昇による加圧を行うものであるから、確実にボールがマスクの貫通孔内に落下するようにすることができるものである。更に、マスクはその貫通孔に入ったボールの一部がマスクの上面側に露出するように構成しているから、ボールがマスクの全ての貫通孔に入ったかどうかの確認を容易に行うことができるものである。

また、ボール供給手段として、樋状のホッパに沿って移動する、所要箇所に充填口を設けた口部が窄まるガラス瓶形のガラス製ボール供給カートリッジを用いる場合には、一定量宛充填すれば、一つの被供給体への使用量を使用回数で乗ずることにより容易に残量が分かる、つまり交換時期を把握することができるものである。したがって、途中でボールがなくなって作業を中断する無駄を省くことができる。そしてまた、カートリッジであるから、新しいものとの交換が迅速に行えるものである。またガラス製であることから、静電気が起こりにくいものである。また、透明ガラスであれば、残量が視認でき、残量の把握がより一層容易且つ確実となるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、冶具をもって固定したボールの被供給体と、該ボールの被供給体の上面に配置するマスクとを、該マスクの貫通孔が所定の位置となるように位置合わせする工程と、支持架台に取着され、底部に供給口を設けた樋状のホッパに、該樋状のホッパの直上に配設されたボール供給手段からボールを落下供給する工程と、支持架台をマスク上面に沿って移動させ、樋状のホッパの供給口からボールをマスク上に落下させ、これと同時に樋状のホッパの周囲に設けた適宜の手段により、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させる工程と、マスクの貫通孔に入ったボールを途中迄受け入れて一時的に通過を遮断し、マスクの全ての貫通孔にボールが入ったことを確認した後に通過させ、この通過時にマスクの上面側から気圧の上昇による加圧を行う工程とをもって構成することにある。

以下、本発明の実施例について説明する。
図１は本発明において用いるボール供給装置の正面側から看た概略的説明図、図２は同側面側から看た概略的説明図、図３はボール供給機構の背面図、図４は同平面図、図５は同底面図、図６は同左側面図、図７は同右側面図、図８は図１中Ａ−Ａ線断面図、図９は図１中Ｂ−Ｂ線断面図、図１０はエア噴出装置の中央縦断面図、図１１はボール供給時の作動説明図、図１２はマスクの分解斜視図、図１３はマスクの平面図、図１４及び図１５はマスクの作動説明図、図１６及び図１７はマスクの他の例の作動説明図である。

本実施例は、半導体ウエハにおける端子となる電極部にはんだバンプを形成する際に、電極部にはんだボールを供給して載せるための装置である。図中、１は後記マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室である。また、該気圧の昇降手段として、本実施例ではエアバッグ２、３を用いている。尚、該エアバッグは１個のみでもよい。そして、該エアバッグ２、３は空の状態から空気を注入することによって室１内の気圧を上昇させるものである。尚、空気の注入はポンプ等の公知の適宜の手段で行う。また、室１の内部の気圧の昇降手段として、本実施例ではエアバッグを用いたが、この他の手段も採用可能であり、例えば室１の適宜の部分に孔をあけ、空気を直接室１内に吹き込んで気圧を高めたり、或いは空気を抜いて下げたりしてもよいものである。

４は図示しない公知の適宜の駆動手段をもって後記マスク上を水平に移動する支持架台である。５は前記支持架台４に取着され、底部にはんだボールの直径に合わせて開口面積を調節可能とした供給口６を設けた樋状のホッパである。該樋状のホッパ５によってマスク上にはんだボールを供給するものである。尚、該樋状のホッパ５は内部を仕切板５ａ、５ａ、５ａ．・・・をもって複数に仕切っている。また、７は該樋状のホッパ５の開口面積を調節する絞り板であり、可逆転モータ８の駆動力を伝達される回転軸９をもって上下方向に回動せしめられる作動杆７ａの先端に固着されている。

１０は前記樋状のホッパ５の直上に配設され、該樋状のホッパ５にはんだボールを落下供給するボール供給手段である。また、該ボール供給手段１０として、本実施例では、前記樋状のホッパ５に沿って移動する、所要箇所に充填口１１ａを設けた口部が窄まるガラス瓶形の透明ガラス製ボール供給カートリッジ１１を用いている。また前記充填口１１ａはボールの充填後、適宜の手段により密閉する。

また、該ボール供給カートリッジ１１は、本実施例では、前記支持架台４上に立設されたガイドフレーム１２に、水平方向に往復移動すると共に垂直方向にも回動するよう取り付けられたホルダー１３のホルダー本体１３Ｃに抱持された状態でセットされている。これにより該ボール供給カートリッジ１１は、図４に示す如く、ホルダー本体１３Ｃによって横に倒した状態において樋状のホッパ５の一端側に運ばれ、端部に到達すると口を下にして倒立状態となり、内部に充填されたはんだボールを樋状のホッパ５に落下供給する。そしてこの状態において元の方向に戻り、樋状のホッパ５の長さ方向の全体或いは所要範囲まではんだボールを供給するものである。

また、該ホルダー１３は、本実施例では、ガイドフレーム１２にその長さ方向に沿って設けた長孔１２ａに取付けられ、該長孔１２ａに沿って水平に移動する移動支持板１３Ａと、該移動支持板１３Ａに、回転軸が前部側に突出するように固着された、後記ホルダー本体を垂直方向に回動させるモータ１３Ｂと、該モータ１３Ｂの回転軸の先端に固着され、平板１３ａにＵ字形のバンド１３ｂを取り付けてなるホルダー本体１３Ｃと、前記移動支持板１３Ａを移動させるためのモータ１３Ｄ、該モータ１３Ｄの回転軸に固着された駆動プーリ１３Ｅ、ガイドフレーム１２の該駆動プーリ１３Ｅと反対側に取り付けられた従動プーリ１３Ｆ、並びに前記駆動プーリ１３Ｅと従動プーリ１３Ｆとの間に掛け回され、前記移動支持板１３Ａに一部を接続した無端ベルト１３Ｇとをもって構成されている。

１４、１４、１４、１４は前記樋状のホッパの周囲に設けた、マスク上のはんだボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってはんだボールを転動させる手段である。また該はんだボールの拡散防止及び転動手段１４、１４、１４、１４として、本実施例では前記樋状のホッパ５の移動方向の前後及び左右側部に配設され、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成するエア噴出装置を用いている。尚、該エア噴出装置１４、１４、１４、１４は、エアコンプレッサ（図示せず。）に接続されて給気され、ノズル１４ａからやや内向きにエアを噴出するようになされている。

１５は前記樋状のホッパ５から落下して転動するはんだボールをその貫通孔の途中迄受け入れて一時的に通過を遮断することができるようになしたマスクである。また、該マスク１５は、二枚一組のマスク１５Ａ、１５Ｂであり、相対位置を水平方向にずらすことにより夫々の貫通孔１５ａ、１５ｂの位置を一致或いは不一致とするようになしたものである。即ち、図１４に示す如く一方のマスク１５Ａをずらすことにより相互の貫通孔１５ａ、１５ｂがずれ、これにより上側の一方のマスク１５Ａの貫通孔１５ａに入ったはんだボールは下側の他方のマスク１５Ｂの上面によって通過を遮断される。そしてこれにより、はんだボールの上側部分は上側のマスク１５Ａの貫通孔１５ａから突出した状態となる。そして、マスクの全ての貫通孔にはんだボールが入ったことを確認したら、上側のマスク１５Ａを水平方向にずらして貫通孔１５ａ、１５ｂの位置を一致させる。これによりはんだボールが下側のマスク１５Ｂの貫通孔１５ｂ内に落下するものである。また、１６、１７はこれらマスク１５Ａ、１５Ｂのマスク支持枠である。また、該マスク支持枠１６、１７は、本実施例においては、外側の一方のマスク支持枠１７に固着したシリンダー１７Ａのピストンロッド１７Ａ′を内側の他方のマスク支持枠１６に接続し、該シリンダー１７Ａを作動してそのピストンロッド１７Ａ′を進退させることによって水平方向にずらすようになしている。

また、前記マスク支持枠１５は、図１６及び図１７に示したマスクとしてもよい。該マスク１５は、同一位置に貫通孔１５ａ、１５ｂを設けた二枚一組のマスク１５Ａ、１５Ｂと、該マスク１５Ａ、１５Ｂの間に設けた移動シャッター板１５Ｃとをもって構成し、該移動シャッター板１５Ｃをずらすことにより二枚一組のマスク１５Ａ、１５Ｂの貫通孔１５ａ、１５ｂが連通するようになしたものである。この場合には、図１６に示す如く、上側のマスク１５Ａの貫通孔１５ａに入ったはんだボールは移動シャッター板１５Ｃによって通過を遮断される。そしてこれにより、はんだボールの上側部分は上側のマスク１５Ａの貫通孔１５ａから突出した状態となる。そしてマスクの全ての貫通孔にはんだボールが入ったことを確認したら、図１７に示す如く、移動シャッター板１５Ｃをずらすと、上下のマスク１５Ａ、１５Ｂの貫通孔１５ａ、１５ｂが連通し、下側のマスク１５Ｂの貫通孔１５ｂ内にはんだボールが落下するものである。尚、移動シャッター板１５Ｃをずらす手段は、公知の適宜の手段を用いて行うものである。

また、その他図中１８は冶具（図示せず。）をもって固定したはんだボールの被供給体である半導体ウエハ、１９はその端子となる電極部、２０は該電極部１９の上面に塗布したフラックス、２１ははんだバンプ形成用のはんだボールである。また、２２ははんだボールの被供給体の支持テーブルである。

次に、上記装置を用いて行うはんだボール供給方法について説明する。
先ず、冶具をもって固定したボールの被供給体である半導体ウエハ１８と、該半導体ウエハ１８の上面に配置するマスク１５とを、該マスク１５の貫通孔１５ａ、１５ｂが所定の位置となるように、即ち半導体ウエハ１８の電極部１９とマスク１５の貫通孔１５ａ、１５ｂとが一致する位置となるように位置合わせを行う。

次に、支持架台４に取着され、底部に、はんだボール２１の直径に合わせて開口面積を調節可能とした供給口６を設けた樋状のホッパ５に、該樋状のホッパ５の直上に配設されたはんだボール供給手段１０からはんだボール２１を落下供給する。

次に、支持架台４をマスク１５の上面に沿って移動させ、樋状のホッパ５の供給口６からはんだボール２１をマスク５上に落下させる。そしてまたこれと同時に樋状のホッパ５の周囲に設けたエア噴出装置１４、１４、１４、１４によりマスク１５上のはんだボール２１の不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってはんだボール２１を転動させる。

転動するはんだボール２１がマスク１５の貫通孔１５ａに入ったら、該貫通孔１５ａの途中迄受け入れて一時的に通過を遮断する。そして、支持架台４が一回分の移動範囲において移動し、その終端位置に達したら、マスク１５の全ての貫通孔にはんだボール２１が入ったか否かを確認する。尚、この確認は、図示しないカメラ装置等の公知の適宜の手段をもって行う。

そして、マスク１５の全ての貫通孔１５ａにはんだボール２１が入ったことを確認したら、該マスク１５の貫通孔１５ｂを通過させる。そしてこの通過のときに室１内の気圧を上昇させてマスク１５の上面側から加圧を行うものである。

尚、上記においては半導体ウエハの電極部にはんだバンプ形成用のはんだボールを供給する場合の実施例を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の場合にも用いることができるものである。

本発明において用いるボール供給装置の正面側から看た概略的説明図である。 本発明において用いるボール供給装置の側面側から看た概略的説明図である。 ボール供給機構の背面図である。 ボール供給機構の平面図である。 ボール供給機構の底面図である。 ボール供給機構の左側面図である。 ボール供給機構の右側面図である。 図１中Ａ−Ａ線断面図である。 図１中Ｂ−Ｂ線断面図である。 エア噴出装置の中央縦断面図である。 ボール供給時の作動説明図である。 マスクの分解斜視図である。 マスクの平面図である。 マスクの作動説明図であり、貫通孔を一時的に遮断した状態を示すものである。 マスクの作動説明図であり、貫通孔を通過可能とした状態を示すものである。 マスクの他の例の作動説明図であり、貫通孔を一時的に遮断した状態を示すものである。 マスクの他の例の作動説明図であり、貫通孔を通過可能とした状態を示すものである。

符号の説明

１ 室
４ 支持架台
５ 樋状のホッパ
６ 供給口
１０ ボール供給手段
１１ ボール供給カートリッジ
１２ ガイドフレーム
１３ ボール供給カートリッジのホルダー
１４、１４、１４、１４ エア噴出装置
１５ マスク
１５Ａ、１５Ｂ 二枚一組のマスク
１５ａ、１５ｂ 貫通孔
１５Ｃ 移動シャッター板
１６、１７ マスク支持枠

Claims (6)

1. 以下（ａ．〜ｄ．）の工程からなることを特徴とするボール供給方法。
   ａ．冶具をもって固定したボールの被供給体と、該ボールの被供給体の上面に配置するマスクとを、該マスクの貫通孔が所定の位置となるように位置合わせする工程。
   ｂ．支持架台に取着され、底部に供給口を設けた樋状のホッパに、該樋状のホッパの直上に配設されたボール供給手段からボールを落下供給する工程。
   ｃ．支持架台をマスク上面に沿って移動させ、樋状のホッパの供給口からボールをマスク上に落下させ、これと同時に樋状のホッパの周囲に設けた適宜の手段により、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させる工程。
   ｄ．マスクの貫通孔に入ったボールを途中迄受け入れて一時的に通過を遮断し、マスクの全ての貫通孔にボールが入ったことを確認した後に通過させ、この通過時にマスクの上面側から気圧の上昇による加圧を行う工程。
2. マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室と、前記室内に配設し、適宜の駆動手段をもってマスク上を水平に移動する支持架台と、前記支持架台に取着され、底部に、ボールの直径に合わせて開口面積を調節可能とした供給口を設けた樋状のホッパと、前記樋状のホッパの直上に配設され、該樋状のホッパにボールを落下供給するボール供給手段と、前記樋状のホッパの周囲に設けた、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させる手段と、貫通孔に入ったボールを、その貫通孔の途中迄受け入れて一時的に通過を遮断し、マスクの全ての貫通孔にボールが入ったことを確認した後に通過させるることができるようになしたマスクとからなり、はんだボールがマスクの貫通孔を通過するときに前記室内の気圧を上昇させてマスクの上面側から気圧の上昇による加圧を行うようになしたことを特徴とするボール供給装置。
   
   
3. ボール供給手段が、樋状のホッパに沿って移動する、所要箇所に充填口を設けた口部が窄まるガラス瓶形のガラス製ボール供給カートリッジである請求項２記載のボール供給装置。
4. ボールの拡散防止及び転動手段が、樋状のホッパの移動方向の前後及び左右側部に配設され、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成するエア噴出装置である請求項２又は３記載のボール供給装置。
5. 前記マスクが、二枚一組のマスクであり、相対位置を水平方向にずらすことにより夫々の貫通孔の位置を一致或いは不一致とするようになしたマスクである請求項２、３又は４記載のボール供給装置。
6. 前記マスクが、同一位置に貫通孔を設けた二枚一組のマスクと、該マスクの間に設けた移動シャッター板とをもって構成し、該移動シャッター板をずらすことにより二枚一組のマスクの貫通孔が連通するようになしたマスクである請求項２、３又は４記載のボール供給装置。
   

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