JP6346981B2 - 結束線状部材、ボール振込ヘッド、ボール搭載装置およびボール搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は、結束線状部材、ボール振込ヘッド、ボール搭載装置およびボール搭載方法に関する。

特許文献１、特許文献２には、振込マスク上に供給された半田ボールを線状部材を用いて移動させ、半田ボールを基板に形成された電極に搭載する技術が開示されている。

しかしながら、振込マスク上に供給された半田ボールをより確実に移動させて基板に搭載することが望まれている。

特開２００９−２６７２９０号公報 特開２００５−１０１５０２号公報

そこで、本発明は、振込マスク上に供給された導電性ボールをより確実に移動することができる結束線状部材、ボール振込ヘッド、ボール搭載装置およびボール搭載方法を提供することを目的とする。

本発明は、基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスクに沿わせて移動させることで振込マスク上に供給された複数の導電性ボールを複数の開口に振り込む結束線状部材において、複数本の線状部材が撚られて形成した撚線が複数束その両端で束ねられ、その両端が固定リングにより弾性のある樹脂を介してカシメ固定され、線状部材の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線として撚られる線状部材の本数を３本以上１００本以下とすることとする。

また、他の発明は、上述の結束線状部材において、撚線として撚られる線状部材の本数は、撚線の直径が導電性ボールの半径以上かつ直径の２倍以下となる本数とすることとする。

また、他の発明は、上述の結束線状部材において、線状部材の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線として撚られる線状部材の本数を３本以上１００本以下とすることとする。

また、他の発明は、上述の結束線状部材において、結束線状部材として束ねられる撚線の束数は、１０束以上３００００束以下であることとする。

また、他の発明は、上述の結束線状部材において、線状部材は、金属線であることとする。

本発明は、基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスク上に供給された複数の導電性ボールを複数本の線状部材により複数の開口に振り込むボール振込ヘッドにおいて、複数本の線状部材を撚って形成した撚線が複数束その両端で束ねられ、かつ、その両端は固定リングにより弾性のある樹脂を介してカシメ固定された結束線状部材を有し、線状部材の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線として撚られる線状部材の本数を３本以上１００本以下とし、結束線状部材は、一端から他端に亘って捩じられた状態とされ、結束線状部材を振込マスクに沿わせて移動させることで導電性ボールを前記複数の開口に振り込むこととする。

また、他の発明は、上述のボール振込ヘッドにおいて、撚線として撚られる線状部材の本数を、撚線の直径が導電性ボールの半径以上かつ直径の２倍以下となる本数とすることとする。

また、他の発明は、上述のボール振込ヘッドにおいて、結束線状部材として束ねられる撚線の束数は、１０束以上３００００束以下であることとする。

また、他の発明は、上述のボール振込ヘッドにおいて、線状部材を金属線とする。

基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスクと、基板を載置して、複数の電極のそれぞれを対応する開口に位置合せするステージと、複数の電極にバンプを形成する複数の導電性ボールを振込マスク上に供給するボール供給装置と、振込マスク上に供給された複数の導電性ボールを複数の開口に振り込むボール振込ヘッドとを有するボール搭載装置において、ボール振込ヘッドに上述の各ボール振込ヘッドを用いることとする。

本発明は、上述のボール搭載装置を用いて、基板に形成された複数の電極に複数の導電性ボールを搭載することとする。

本発明のボール振込ヘッド、ボール搭載装置およびボール搭載方法によれば、振込マスク上に供給された導電性ボールをより確実に移動することができる。

本発明の実施の形態に係るボール搭載装置を上方から見た平面図である。 図１に示すボール搭載装置に備えられるボール振込装置を上方から見た平面図である。 基板の一例としてのシリコンウエハを示す図である。 図１に示すボール搭載装置に備えられるボール振込ヘッドユニットを前方から見た正面図である。 ボールが結束線状部材に押されて移動し、振込マスクの開口から落下し、基板に設けられた電極上に振り込まれる状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るボール振込ヘッドの構成を示す図である。 図６に示す結束線状部材のボール振込ヘッドへの取り付けの構造を示す図である。 図６に示す取付部材に取り付ける前の結束線状部材の構成を示す図である。 結束線状部材の線状部の構成を示す図である。 捩じった結束線状部材の中央部付近を拡大して示す概略図を示す。 中央部が膨らんだ結束線状部材が捩じられた状態を示す図である。 結束線状部材を湾曲させ、かつ、捩じった状態を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係るボール搭載装置１を上方から見た平面図である。なお、ボール搭載方法については、ボール搭載装置１の説明に併せて説明する。ボール搭載装置１には、基板ストッカ２、基板搬送ロボット３と、プレアライナ４と、ステージ移動装置５と、基板矯正装置６と、印刷装置７と、クリーニング装置８と、ボール振込装置９と、検査装置１０と、Ｘ軸テーブル１１と、Ｙ軸テーブル１２と、基板載置台１３と、ボール振込ヘッドユニット１４とが備えられている。

基板ストッカ２は、ロードポート２Ａとアンロードポート２Ｂとを有する。基板搬送ロボット３は、ロードポート２Ａから基板Ｐを取り出して、プレアライナ４に搬送する。基板Ｐがウエハの場合には、プレアライナ４は、基板Ｐの中心位置と基板Ｐの外周に形成されたノッチ方向との双方について補正を行い、補正の行われた基板Ｐをステージ移動装置５のステージ５Ａに取り付けられる基板載置台１３上に載置する。その後、基板搬送ロボット３は、待機位置に戻る。ステージ移動装置５はステージ５Ａを有し、ステージ５Ａには基板載置台１３が取り付けられている。基板載置台１３に載置された基板Ｐは、基板載置台１３に対して減圧吸着されるとともに、基板矯正装置６により押圧されることにより反りが矯正される。

基板矯正装置６は、８個の押圧部材で基板Ｐの外周部を押圧して基板Ｐの反りを矯正するものである。この基板矯正装置６は、反りが比較的大きい基板に特に有効である。これらの押圧部材は、空気シリンダのシリンダロッドの下部に治具を介して取付けられており、基板搬送ロボット３で基板Ｐを基板載置台１３に載置するときと、基板Ｐが載置された基板載置台１３を移動するときと、基板搬送ロボット３で基板Ｐを基板載置台１３から取り外すときに、上方向に逃げることができるようになっている。基板矯正装置６に対応する基板載置台１３の位置が、基板Ｐを基板載置台１３に載置したり取り外したりする位置である。

ステージ移動装置５には、ステージ５Ａを介して基板載置台１３が取り付けられている。ステージ移動装置５には、ステージ５Ａを移動させる機構としてＸ軸テーブル１１と、Ｙ軸テーブル１２と、Ｚテーブル（図示略）と、θテーブル（図示略）とが備えられている。ステージ移動装置５は、印刷装置７およびボール振込装置９の下方へステージ５Ａおよび基板載置台１３を搬送することができるようになっている。ステージ移動装置５は、Ｘ軸テーブル１１により、ステージ５Ａを基板矯正装置６と印刷装置７とボール振込装置９との間を往復させることができる。なお、基板Ｐが回転困難なテープ状の長尺の場合等では、θテーブルをボール振込ヘッドユニット１４に配置することが好ましい。

基板Ｐを載置された基板載置台１３が、Ｘ軸テーブル１１により印刷装置７の下方へ移動させた後、フラックスＦＸ（図５参照）を基板Ｐに印刷する。なお、フラックスＦＸが、予め他所または他工程で基板Ｐに印刷されている場合は、この印刷工程をスキップする。クリーニング装置８は、溶剤を含ませたシートまたはロールを用いて、印刷マスク１５の下面に付着したフラックスを除去する装置である。

フラックスＦＸが印刷された基板Ｐは、基板載置台１３に載置された状態で、ボール振込装置９の下方へＸ軸テーブル１１により移動させられる。ステージ移動装置５は、基板Ｐに形成された電極Ｔ（図５参照）と振込マスク１６に形成された開口１７（図５参照）とを位置合せする。その後、振込マスク１６上に、ボール供給装置１８（図４参照）から導電性ボールとしての半田ボールＢ（図４参照）が供給される。供給された半田ボール（以下、単に、ボールと記載する）Ｂは、ボール振込ヘッドユニット１４により振込マスク１６上で移動させられて、開口１７に振り込まれ、基板Ｐの電極Ｔ上に搭載される。

ボールＢを搭載した基板Ｐは、ステージ移動装置５により基板Ｐの載置・取外し位置に戻される。そして、基板Ｐは、基板載置台１３への吸着と基板矯正装置６による押圧が解除され、基板搬送ロボット３により検査装置１０へ搬送される。ボールＢの搭載ミスや余剰ボール等の検査が終了した後、基板Ｐは、基板搬送ロボット３により基板ストッカ２のアンロードポート２Ｂに収納される。ボール搭載ミスが継続的に少ない場合、検査を省略し、ボールＢが搭載された基板Ｐをリフロー装置（図示略）に送る場合もある。

他方、検査装置１０は、搭載不良を修正するリペア装置と一体の構成にして、ボール搭載装置１の外に設置しても良い。基板ストッカ２に収納された基板Ｐは、リフロー装置（図示略）に送られバンプを形成される。バンプを形成された基板Ｐは、次工程で処理が続くか、切断機で個別チップに切断される。

図２は、ボール振込装置９を上方から見た平面図である。
ボール振込装置９には、マスク枠１９と、ボールＢの振込マスク１６と、開口１７の形成領域２０と、ボール振込ヘッド用Ｙ軸駆動ユニット２１と、ボール振込ヘッド用Ｘ軸駆動ユニット２２と、ボール振込ヘッドユニット１４と、ヘッド用スライダ２３と、カメラ２４Ａ，２４Ｂと、残留ボール除去ユニット２５と、残留ボール除去用結束線状部材２６とが備えられる。

形成領域２０は点線で示され、形成領域２０には、ボールＢが振り込まれる開口１７（図５参照）が形成されている。この領域内の開口１７の配置を開口パターンとも呼ぶ。

振込マスク１６に形成された開口１７の直径は、振り込まれるボールＢの直径より大きく、かつ、１個のボールＢが通過できる大きさで、同時に２個のボールＢが通過できない大きさである。なお、印刷マスク１５（図１参照）に形成された開口の直径は、振り込まれるボールＢの直径より小さい。フラックスＦＸが通過する印刷マスク１５の開口と、ボールＢが通過する振込マスク１６の開口１７とは異なる寸法であるが、開口パターンは同じである。

ボール振込装置９は、１台のカメラ２４Ａと、互いに離間して配置される２台のカメラ２４Ｂとにより撮影される画像に基づき、電極Ｔと開口１７との位置合わせを行う。２台のカメラ２４Ｂは、移動してきた基板Ｐの位置マーク（図示略）が視野に入る位置に配設されている。これらのカメラ２４Ｂは、ボール振込装置９の架台９Ａに取付けられたペアのカメラで、基板Ｐの位置マーク（図示略）を画像認識して、基板Ｐの位置と角度を算出するために用いられる。カメラ２４Ｂの視野は、例えば、２ｍｍ角に設定される。プレアライナ４は、カメラ２４Ｂの撮影範囲から基板Ｐの位置マークが外れないようにする役目を有する。

一方、カメラ２４Ａは、ボール振込ヘッドユニット１４と一緒に移動するカメラである。カメラ２４Ａは、開口１７と電極Ｔとの位置ずれや振込マスク１６の上面の位置マークを振込マスク１６の上方から画像認識するために用いられる。なお、フラックスＦＸを印刷する場合も同様に位置合せをすることができる。

振込ヘッド用Ｙ軸駆動ユニット２１は、架台９Ａ上に固定されている。一方、マスク枠１９は、架台９Ａに取付治具（図示略）を介して脱着可能に取付けられている。

ボール振込ヘッドユニット１４は、ヘッド用スライダ２３を介してボール振込ヘッド用Ｘ軸駆動ユニット２２に移動可能に連結し、更にボール振込ヘッド用Ｘ軸駆動ユニット２２は、ボール振込ヘッド用Ｙ軸駆動ユニット２１に対して移動可能に連結している。また、ヘッド用スライダ２３には、Ｚ軸駆動ユニット（図示略）が配設されている。このような駆動機構により、ボール振込ヘッドユニット１４は、振込マスク１６上を水平移動と上下移動ができるようになっている。ボールＢが開口１７に振り込まれて基板Ｐに搭載された後、基板載置台１３を下方へ移動させて、ボールＢを開口１７（振込マスク１６）から離間する。

図２において、ボール振込ヘッドユニット１４を２台横方向に並べた例を記載したが、縦方向に並べること、ボール振込ヘッド２７（図４参照）の形状を大きくしてボール振込ヘッドユニット１４を１台としたり、逆に、１台のボール振込ヘッドユニット１４に３個以上のボール振込ヘッド２７を、一列または複数列に並べる構成としてもよい。

Ｙ軸テーブル１２は、振込マスク１６等の下に隠れて上からは見えない。また、振込マスク１６の下面にフラックスが付着するエラーが多発する場合、図示していないが、印刷装置７と同様に振込マスク１６のクリーニング装置を設けることが好ましい。

ボール振込ヘッド２７は、ボール供給装置１８（図４参照）から基板Ｐ上に供給されたボールＢを逸散させないように工夫されている。しかし、ボール振込ヘッド２７に逸散したボールＢが、振込マスク１６上に残留する場合が生じる。この残留したボールＢを振込マスク１６から除去する装置が、残留ボール除去ユニット２５である。残留ボール除去ユニット２５は、残留ボール除去ユニット用スライダ２８に取付けられ、Ｙ軸方向に移動できるようになっている。

そして、残留ボール除去ユニット２５には、残留ボール除去用結束線状部材２６が取り付けられている。この残留ボール除去用結束線状部材２６で振込マスク１６上の残留ボールを押して、振込マスク１６を清掃できるようになっている。残留ボール除去用結束線状部材２６は、ボール振込ヘッド２７に取り付けられる後述の結束線状部材３３（図４，５，６等参照）と同様に捩じられて取り付けられても良く、あるいは、それに替えてゴムや金属のブレイド、空気を吹き出すエアナイフ、真空吸引でボールを吸引排除する機構等を用いることもできる。図２において、２組の残留ボール除去用結束線状部材２６の間を空けて図示しているが、この間の部分についても、図示外の残留ボール除去用結束線状部材２６が備えられ、振込マスク１６上の残留ボールを全て清掃できるようになっている。

図３は、基板Ｐの一例としてのシリコンウエハを示し、図３の上段（Ａ）はシリコンウエハの平面図、図３の下段（Ｂ）は図３（Ａ）に示す点線円Ａ内を拡大した図である。図３において、基板Ｐには、電極Ｔと、半導体集積回路ＳＣと、スクライブラインＳとが設けられる。電極Ｔは、形成領域（半導体集積回路の形成領域）ＳＥ内に設けられている。半導体集積回路ＳＣは、スクライブラインＳで４辺を囲まれ、スクライブラインＳを切断することにより、個別の半導体集積回路チップとなる。この切断は、通常、ボールＢを搭載した基板Ｐをリフロー炉でリフローした後や、実装工程の最後に行なわれる。

基板Ｐは、接続に必要な電極部分を除く領域を保護膜Ｇ（図５参照）により覆われ保護される構造となっている。基板Ｐに形成された半導体集積回路ＳＣには、その外周部に外部接続端子（電極）が形成されているが、電極の面積が小さく、かつ、電極間の間隔が狭いので、そのピッチを拡大するために半導体集積回路の全面に再配線層が形成されている。電極Ｔは再配線された電極である。再配線の電極Ｔのピッチは、大略５０〜４００μｍである。図３は、基板Ｐに形成された電極Ｔと、電極Ｔが形成されている電極Ｔの形成領域ＳＥと、電極Ｔの配置とを説明するために判りやすく描いたものであり、電極Ｔの大きさや分布、および形成領域ＳＥの形状は、実物とは異なり、更に相似していない。

基板Ｐは、直径が３００ｍｍや２００ｍｍ等である。点線で囲われた多角形の形成領域ＳＥに形成された電極Ｔの配置のパターンを電極パターンという。振込マスク１６に形成されている開口１７の開口パターンは、基板Ｐに形成された電極Ｔの電極パターンと一致したパターンである。

図４は、ボール振込ヘッドユニット１４を前方から見た正面図である。ボール振込ヘッドユニット１４には、ボール供給装置１８と、ボール振込ヘッド２７と、ボール供給管２９と、回転モータ３０と、ボール振込ヘッド用取付板３１とが備えられている。ボールＢは、３０〜３００μｍ程度と小さいので拡大して図示されている。図４に示される各構成部分の縮尺は一定ではない。

ボール供給装置１８は、たとえば、特願２０１０−２７７０８６（特開２０１１−１５１３７４）に開示されている構成のものを用いることができる。ボール供給装置１８との一例として開示される特願２０１０−２７７０８６（特開２０１１−１５１３７４）の構成は、ボール供給装置１８に圧縮ガスを注入することによりボールを計量し供給する構成となっている。

なお、ボール供給装置１８には、他の構成のものを用いることもできる。ボール供給装置１８は、ボール振込ヘッド２７一つに対して１台が配設されている。図４に図示されるボールＢは、ボール振込ヘッドユニット１４を移動させない状態で、ボール供給装置１８から振込マスク１６上に供給された状態を示されている。実際は、このようにボールＢが１ヵ所に堆積しないで、飛散する。結束線状部材３３は、ボール供給装置１８から振込マスク１６上に落下してきたボールＢの飛散を防止する役目も果たす。

ボール振込ヘッド用取付板３１をヘッド用スライダ２３（図２参照）に取付けることにより、ボール振込ヘッド２７は、ボール振込ヘッド用Ｘ軸駆動ユニット２２、ボール振込ヘッド用Ｙ軸駆動ユニット２１およびＺ軸駆動ユニット（図示略）と連結し、ボールＢを振込マスク１６上で移動させることができる。ボール振込ヘッドユニット１４が移動するとボールＢは中心部からボール振込ヘッド２７の移動方向と反対方向へ偏る。ボール振込ヘッド２７は、回転モータ３０により自転し、ボールＢを所定領域に囲い込むことができるようになっている。また、回転モータ３０でボール振込ヘッド２７を回転する必要がない場合は、回転モータ３０を回転させないか、または設けないようにする。

図５は、ボールＢが結束線状部材３３に押されて移動し、振込マスク１６の開口１７から落下し、基板Ｐに設けられた電極Ｔ上に振り込まれる状態を示す断面図である。振込マスク１６と基板Ｐとの間には、振込マスク１６と基板Ｐとの間隔を所定の間隔に設定するスペーサ３２が配置されている。図５は、図を判り易くするため、各部品の断面の斜線（ハッチング）を省略している。

振込マスク１６には、ボールＢが１個通る開口１７が形成されている。開口１７の直径は、ボールＢの直径より５％以上３０％以下の範囲で大きいことが好ましい。スペーサ３２は、スクライブラインＳ（図３参照）や、開口１７と開口１７の間に配置されている。保護膜Ｇは、基板Ｐ（ウエハ）の能動面を保護するもので、電極Ｔの外周部を覆うように形成される。フラックスＦＸは、保護膜Ｇが被覆していない電極Ｔの上面に印刷され、保護膜Ｇの孔の中で、中央が少し盛り上がるように印刷されることが好ましい。

振込マスク１６の厚みは、ボールＢが開口１７に安定して保持されるように、ボールＢの頂点が振込マスク１６の上面より下になるようになっている。ボールＢの頂点が振込マスク１６上面から下がる距離は、ボールＢの直径の３％以上２０％以下の範囲とすることが好ましい。このようにボールＢが振込マスク１６上面より沈むことにより、振り込まれた後のボールＢと結束線状部材３３とが接触し難くなる。振り込まれた後のボールＢと結束線状部材３３とが接触すると、移動する結束線状部材３３によりボールＢが回転させられ、ボールＢに付着したフラックスが結束線状部材３３に付着してしまう虞がある。結束線状部材３３にフラックスが付着してしまうと振込マスク１６にもフラックスが付着してしまう虞があり好ましくない。

結束線状部材３３が、図５で左から右へ移動するとボールＢは押されて次々と開口１７へ振り込まれる。結束線状部材３３は、図５〜図１２に示すように、複数本の線状部材３４が撚られた撚線３５の両端を結束した（束ねた）構成となっている。結束線状部材３３として束ねられた撚線３５が、開口１７上を通過する際に、開口１７に亘る部分が僅かに下方へ向かって湾曲し、開口１７の中へ僅かに入り込むことができる撓み性を有するように、線状部材３４の太さ、材質、線状部材３４の撚り数等が設定されている。このように撚線３５が僅かに撓むことで、開口１７内に振り込まれたボールＢは、撚線３５（結束線状部材３３）により、電極Ｔ上に印刷されたフラックスＦＸの中に押し込まれ、基板Ｐに大きな衝撃を与えなければ、移動しない程度に保持される。振り込まれたボールＢがフラックスＦＸ中に押し込まれることで、後工程（基板搬送、検査、リフロー等）においてボールＢが所定位置から離脱し難くすることができる。撚線の撓みは、開口１７に振り込まれたボールＢを上から僅かに押圧する程度であることが好ましい。

たとえば、線状部材３４の太さ（直径）を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線３５として撚られる線状部材３４の本数を３本以上１００本以下とすることで、結束線状部材３３に上記の撓み性を付与できる。なお、これらの例示は、線状部材３４の材質により適宜変更することが好ましい。

図６は、ボール振込ヘッド２７を示す図である。図６の上段（Ａ）は、ボール振込ヘッド２７を前方からみた正面図であり、図６の下段（Ｂ）は、ボール振込ヘッド２７を下方から見た底面図である。ボール振込ヘッド２７には、結束線状部材３３が取り付けられる取付部材３６と、押え板３７とが備えられる。取付部材３６の上下方向に沿う断面の形状は、逆Ｔ字型をしている。

取付部材３６の中心には、上下方向に沿って貫通孔３８が形成されている。貫通孔３８はボール供給管２９に連通し、ボール供給装置１８から振込マスク１６上へボールＢを通す通路となっている。ボール振込ヘッド２７は、回転モータ３０により矢印Ｒの方向に回転する。

図７は、結束線状部材３３のボール振込ヘッド２７への取り付けの構造を示す図である。図７に示すように、本発明の実施の形態に係るボール振込ヘッド２７においては、結束線状部材３３は、取付部材３６の下面３６Ａの下側に配置されるように、取付部材３６に取り付けられている。

下面３６Ａは、振込マスク１６の上面に対向する面である。押え板３７は、結束線状部材３３の取付部材３６への固定部分（取り付けを行う部分）にボールＢを付着させない目的等で備えられている。図７に示す矢印Ｒは、ボール振込ヘッド２７によりボールＢを開口１７に振り込む際のボール振込ヘッド２７の回転方向を示す。なお、ボール振込ヘッド２７は、ボール振込ヘッド用Ｙ軸駆動ユニット２１およびボール振込ヘッド用Ｘ軸駆動ユニット２２により振込マスク１６上を移動される。

結束線状部材３３の取付部材３６への取り付け位置は、下面３６Ａとされているが、取付位置は、取付部材３６の側面でも良い。側面に取り付けることにより、結束線状部材３３の水平部分の長さを長くとることができる。結束線状部材３３は、取付部材３６に取り付けられたときに、下面３６Ａとの間に間隔を有することが好ましい。取付部材３６に取り付けられた結束線状部材３３と下面３６Ａとの間に間隔が形成されることで、結束線状部材３３は上下に撓むことができ、ボールＢを開口１７内に押し込む弾性を発生させることができる。

ここで、図８、９を参照しながら、結束線状部材３３の構成について詳しく説明する。図８は、取付部材３６に取り付ける前の結束線状部材３３を示す図であり、結束線状部材３３の全体的な構成を示す図である。図９は、結束線状部材３３の線状部の構成を示す図である。

図８に示すように、結束線状部材３３は、複数の撚線３５の両端を固定リング３９で結束した（束ねた）ものである。固定リング３９は、カシメ部３９Ａにて複数の撚線３５を押圧し束ねている。つまり、複数の撚線３５の両端が固定リング３９のカシメ部３９Ａによりかしめられ束ねられることにより結束線状部材３３が構成されている。

固定リング３９は、全体として円筒型をしているが、結束線状部材３３をかしめるカシメ部３９Ａは、多角形（６〜８角形）に変形され、結束線状部材３３をかしめている。上述したように、結束線状部材３３の両端は固定リング３９のカシメ部３９Ａによりかしめられている。

結束線状部材３３は、カシメ端部３３Ａ（カシメ部３９Ａと接触する部分）にカシメの応力に加えて、移動に伴う結束線状部材３３の変形による応力もかかる。そのため、結束線状部材３３はカシメ端部３３Ａの近傍で破断しやすい。その破断を防止するために、カシメ端３３Ａの近傍と固定リング３９とを弾性のある樹脂で接着することにより、カシメ端３３Ａに作用する応力の集中を緩和できる。なお、結束線状部材３３を捩じった状態で取付部材３６に取り付けたとき、カシメ端部３３Ａの近傍を弾性のある樹脂で固定することにより、カシメ端部３３Ａの近傍部分の寿命を長くすることができる。

図９を参照しながら、結束線状部材３３の線状部の構成について説明する。図９の左欄（Ａ）は、取付部材３６に捩じられた状態で取り付けられた結束線状部材３３の一部分を拡大して示す図である。図９の右欄（Ｂ）は、結束線状部材３３として撚られる一本の撚線３５を拡大して示す図である。図９（Ａ）（Ｂ）は、ボール振込ヘッド２７を上方から見てボール振込ヘッド２７の回転中心から外周に向かう方向を矢印Ｐで示す方向として描かれている。また、矢印Ｒは、ボール振込ヘッド２７の回転による結束線状部材３３の移動方向を示す。

図９（Ｂ）に示すように撚線３５は、複数の線状部材３４を撚って形成されている。複数の線状部材３４が撚られることで、撚線３５には撚り合される線状部材３４の撚り目が凹凸３５Ａとして形成される。図９（Ｂ）では、３本の線状部材３４を撚って撚線３５として形成した例を示しているが、４本以上の線状部材３４を撚って撚線３５として形成してもよい。

撚線３５の直径は、線状部材３４の材質やボールＢの直径等を考慮して設定されるが、９μｍ以上１２００μｍ以下が好ましい。結束線状部材３３がボールＢを押してボールＢを移動させること等を考慮すると、ボールＢの直径に応じて撚線３５の直径を設定することが好ましい。つまり、ボールＢの直径が小さいほど撚線３５の直径を細くする方が好ましく、逆に、ボールＢの直径が大きくなるほど撚線３５の直径を大きくすることが好ましい。

また、結束線状部材３３として結束される撚線３５の束数（以下では「本数」と呼ぶ。）は、１０束以上３００００束（以下では「本」と呼ぶ。）以下であることが好ましい。結束される撚線３５の本数は、撚線３５の直径にも依存するが、結束される本数が少ないとボールＢが結束線状部材３３を乗り越え易くなり好ましくない。逆に、結束される本数が多すぎると結束線状部材３３が太くなり過ぎ、ボール振込ヘッド２７が大型化し易く好ましくない。また、撚線３５の本数が多すぎると、撚線３５が開口１７の上を通過する回数が多くなり過ぎ、振り込まれた後のボールＢと結束線状部材３３とが接触する可能が高まる。ボールＢと結束線状部材３３とが接触するとボールＢに付着したフラックスが結束線状部材３３に付着してしまう虞がある。結束線状部材３３にフラックスが付着してしまうと振込マスク１６にもフラックスが付着してしまう虞があり好ましくない。

撚線３５が結束された結束線状部材３３の断面は、全体として円形となる。結束線状部材３３は、振込マスク１６に押し付けられると、振込マスク１６と接触する部分は押し潰され平になり、結束線状部材３３の断面は、結束線状部材３３の振込マスク１６への押し付け方向につぶれた扁平した円形となる。結束線状部材３３は、扁平させられることで振込マスク１６との接触面積が増やされる。これにより、ボールＢの移動をより確実に行うことができる。

図７に示すように、取付部材３６の下面３６Ａには、結束線状部材３３を取り付けるための穴４０が形成されている。穴４０は、取付部材３６の外周側と内周側に形成されている。穴４０が外周側と内周側との各側に、ボール振込ヘッド２７に取り付けられる結束線状部材３３の本数分形成されている。外周側に形成される穴４０と内周側に形成される穴４０との２つの穴４０が一対となって一本の結束線状部材３３をボール振込ヘッド２７に取り付ける。

結束線状部材３３の両端を束ねる固定リング３９の一方が外周側の穴４０に挿入され、他方が内周側の外周側の穴４０に挿入されることで、結束線状部材３３が取付部材３６に取り付けられる。固定リング３９は、穴４０へ挿入され、押え板３７により固定が補強されている。穴４０は、深さ方向を下方から上方に向かって、結束線状部材３３の移動方向（矢印Ｒ ボール振込ヘッド２７の回転方向）に傾斜するように形成されている。言い換えれば、穴４０から下方に出る結束線状部材３３は、結束線状部材３３の移動方向Ｒに対して後方に向けて傾斜している。本実施の形態においては、鉛直に対して下方から上方に向かって、結束線状部材３３の移動方向Ｒに向かって４０度傾斜している。

穴４０は、結束線状部材３３の傾き等の取付仕様に対応して加工される。取付角度は、２０度以上９０度未満とすることが好ましい。更に、穴４０の位置は、取付部材３６の下面３６Ａに限定されず、取付部材３６の側面でも良い。結束線状部材３３の固定位置は、両端が取付部材３６の側面、一方の固定端が取付部材３６の側面で他方が下面３６Ａであ
っても良い。

結束線状部材３３は、図６（Ｂ）に示すように、ボール振込ヘッド２７の外周側の一端側を内周側の他端側よりもボール振込ヘッド２７の回転方向（矢印Ｒ）の前方に配置させるように、ボール振込ヘッド２７に対して取り付けられている。ボール振込ヘッド２７が回転すると、結束線状部材３３に押されるボールＢもボール振込ヘッド２７と共に回転する。したがって、ボールＢには、遠心力によりボール振込ヘッド２７の外周側に移動させようとする力が作用する。しかしながら、上述のように、結束線状部材３３はボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かってボール振込ヘッド２７の回転方向前方に向かって傾斜している。そのため、ボールＢがボール振込ヘッド２７の外周側に移動し難い。すなわち、ボールＢがボール振込ヘッド２７の外側に出難い。

図６（Ｂ）に示すように、結束線状部材３３は、一端から他端側に向かって捩じられた状態で取付部材３６に取り付けられている。たとえば、結束線状部材３３の長さが５０ｍｍ、固定リング３９の内径の直径が２ｍｍ、線状部材３４がナイロンで撚線３５の直径が９μｍの場合、捩じり角度を、５度以上７２０度以下とすることが好ましく、より好ましい捩じり角度は、４５度以上３６０度以下である。

捩じり角度が小さ過ぎると、撚線３５同士の捩じりによる押圧力が小さく、結束線状部材３３がばらけ易い。逆に、捩じり角度が大き過ぎると、撚線３５と撚線３５同士とが撚られてしまい、結束線状部材３３にうねりが発生していまい、振込マスク１６と結束線状部材３３とが当接しない個所が生じてしまう虞が生じる。撚線３５の太さ（直径）および長さや、束ねられる撚線３５の本数等により、捩じり角度による撚線３５同士の押圧力の程度は異なる。撚線３５同士がほど良く押圧されるように、撚線３５の直径および本数と、撚線３５に撚られる線状部材３４の材質、線径および撚られる本数と、結束線状部材３３の長さと、固定リング３９の内径等を設定する。

図１０は、捩じった結束線状部材３３の中央部付近の概略の拡大図であり、ボール振込ヘッド２７を上方から見てボール振込ヘッド２７の回転中心から外周に向かう方向を矢印Ｐで示している。矢印Ｒは、ボール振込ヘッド２７の回転による結束線状部材３３の移動方向を示す。図１０の上段（Ａ）は、結束線状部材３３をボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かって中心線Ｘを中心として左方向に捩じった状態を示す図である。図１０の下段（Ｂ）は、結束線状部材３３をボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かって中心線Ｘを中心として右方向に捩じった状態を示す図である。

ボール振込ヘッド２７が回転するとボールＢはボール振込ヘッド２７の回転方向に移動しながら回転の遠心力で結束線状部材３３に沿って外周方向にも移動する。ボールＢの結束線状部材３３に沿った外周方向への移動に対して、結束線状部材３３の捩じりの向きがボールＢを結束線状部材３３の下側（振込マスク１６側）に入り込ませる向きとなっていると、結束線状部材３３と振込マスク１６との間に挟まれたボールＢが結束線状部材３３の撚線３５と撚線３５との間に入り込み易くなり好ましくない。ボールＢが、結束線状部材３３の撚線３５と撚線３５との間に入り込むと、次の基板Ｐに対してボール搭載を行う際、前回のボール搭載におけるボールが酸化した状態で混ざり込んでしまう虞がある。また、フラックスも入り込んで酸化してしまう虞がある。

ボールＢの結束線状部材３３に沿った外周方向への移動に対して、結束線状部材３３の捩じりの向きがボールＢを結束線状部材３３の上側に移動させる向きとなっていると、ボールＢが結束線状部材３３と振込マスク１６との間に入り込み難くなる。

つまり、図１０（Ａ）に示すように、結束線状部材３３をボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かって中心線Ｘを中心として左方向に捩じっている場合は、ボールＢは、撚線３５と撚線３５との合わせ目に沿って上方に移動する。そのため、ボールＢが、結束線状部材３３の撚線３５と撚線３５との間に入り込み難い。これに対し、図１０（Ｂ）に示すように、結束線状部材３３をボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かって中心線Ｘを中心として右方向に捩じっている場合は、ボールＢは、撚線３５と撚線３５との合わせ目に沿って下方に移動する。そのため、ボールＢが、結束線状部材３３の撚線３５と撚線３５との間に入り込み易くなる。

撚線３５についても、図９（Ｂ）に示すように、結束線状部材３３の捩じり方向と同一方向の撚り方向とし、ボール振込ヘッド２７の内周側から外周側に向かって左方向に捩じることが好ましい。撚線３５についても、結束線状部材３３の移動によりボールＢを上方に向かわせる方向に撚ることで、結束線状部材３３の撚線３５と撚線３５との間にボールＢを入り込み難くすることができる。

なお、結束線状部材３３の捩じり方向、あるいは撚線３５の撚り方向の少なくとも一方が、上述の右方向であってもよい。右方向の場合には、上述したように、結束線状部材３３の移動（ボール振込ヘッド２７の回転）に際して、ボールＢが結束線状部材３３と振込マスク１６との間に入り込み易くなる。しかしながら、結束線状部材３３を撚線３５により構成することで、ボールＢが撚線３５の凹凸３５Ａに引っ掛かり移動し易くなる。そのため、結束線状部材３３を撚りの無い線状部材により構成する場合に比べて、ボールＢを移動し易く、これによりボールＢを開口１７内に振り込み易くなる。

なお、ボール振込ヘッド２７の回転方向が矢印Ｒと反対方向になる場合には、結束線状部材３３の捩じり方向および撚線３５の撚り方向を右方向とすることで、ボールＢを撚線３５と撚線３５との合わせ目に沿わせて上方に移動させ易くなる。

図１１は、中央部が膨らんだ結束線状部材３３が捩じられた状態を示している。線状部材３４がナイロン、ポリエステル等の場合は、結束線状部材３３の中央部は膨らむ。これに対して、線状部材３４が金属線の場合には、中央部に膨らみは殆ど生じない。これは、撚線３５をその両端でカシメ固定するとき、剛性の小さいプラスチック線が不規則に移動し、結合リング間の一本一本の線状部材３４の長さが変化することが原因の１つである。

図１２は、結束線状部材３３を湾曲させ、かつ、捩じった状態を示す。結束線状部材３３は、全体が直線状ではなく、下方へ曲がるように取付部材３６に取り付けられる。結束線状部材３３は曲げられることにより、中央部Ｃが両端と比較して扁平した楕円形状になる。結束線状部材３３は、中央部Ｃの近傍で振込マスク１６に押し付けられると、楕円形は更に扁平した形状になる。なお、結束線状部材３３を捩じらずに下方に曲げて振込マスク１６に当接させると、中央部Ｃ近傍が極めて薄く扁平し、さらに曲げると中央部Ｃ近傍の結束線状部材３３の高さ方向で重なる撚線３５の本数は数本となり、最後には１本となる。

撚線３５の高さ方向での重なりの本数が少なくなると、結束線状部材３３がボールＢを押したときに、ボールＢが結束線状部材３３を乗り越え易くなり、結束線状部材３３によ
りボールＢを押す効率が下がる。しかし、捩じった結束線状部材３３の場合は、捩じりの効果により、捩じらない結束線状部材３３のように撚線３５が高さ方向で重ならないほどに扁平してしまうことはない。したがって、結束線状部材３３を捩じることにより、結束線状部材３３を構成する撚線３５の本数を少なくしても、撚線３５を高さ方向で重ねた状態でボールＢを送ることができ、結束線状部材３３のボールＢを押す効率の低下を防ぐことができる。

（本実施の形態の主な効果）
上述したように、ボール振込ヘッド２７に備えられる結束線状部材３３は、複数の撚線３５が束ねられて構成されている。そして、撚線３５は、複数本の線状部材３４を撚って形成されている。複数本の線状部材３４を撚ることで、隣接する線状部材３４の合わせ目（撚り目）が凹凸３５Ａとして形成される。また、撚線３５が束ねられた結束線状部材３３は捩じられた状態でボール振込ヘッド２７に取り付けられている。

撚線３５に凹凸３５Ａが形成されることで、結束線状部材３３によりボールＢを押す際に、ボールＢが凹凸３５Ａに引っ掛かり移動し易くなる。そのため、線状部材が撚られることなく束ねられた構成の結束線状部材に比べて、撚線３５を束ねた結束線状部材３３の方がボールＢを移動し易く、これによりボールＢを開口１７内に振り込み易くなる。

線状部材３４を単に束ねた構成に比べて、線状部材３４を撚った構成の方が結束線状部材３３の強度を高くできる。一方、単線での線状部材の太さを撚られた撚線３５の太さと同じにした場合、強度は高くなるものの、線状部材の柔軟性が低く（剛性が高く）なり、これに伴って結束線状部材３３の柔軟性も低くなる。結束線状部材３３の柔軟性が低いとボール振込ヘッド２７の上面への追従性が低下し易く、ボールＢが結束線状部材３３の下を通過し易くボールＢの移動を効率的に行えない虞が生じる。これに対し、細く柔軟性の高い（剛性が低い）線状部材３４を撚ることで、柔軟性の低下を抑えつつ強度の高い結束線状部材３３を構成することができる。これにより、ボールＢの移動を効率的に行うことができる。

結束線状部材３３は、複数の撚線３５が束ねられた構成である。撚線３５に柔軟性を持たせることで、撚線３５が開口１７から下方へ向かって僅かに湾曲し、開口１７の中へ僅かに入り込むことができる撓み性を持たせることができる。撚線３５が僅かな撓み性を有することで、開口１７内に振り込まれたボールＢは、撚線３５（結束線状部材３３）により、電極Ｔ上に印刷されたフラックスＦＸの中に押し込まれ、基板Ｐに大きな衝撃を与えなければ、移動しない程度に保持される。

また、単線での線状部材の太さを、撚線３５の太さと同じにし、線状部材を撚ることなく結束線状部材を構成した場合には、線状部材の剛性が高すぎ、ボールＢを損傷させてしまう虞がある。特に、線状部材を金属材とした場合には、線状部材の剛性が高くなり易い。これに対し、本実施の形態のように、線状部材３４を金属材で形成すると共に細く形成し、これを撚り撚線３５とすることで、耐久性と柔軟性を有する結束線状部材３３を構成することができる。

撚線３５として撚られる線状部材３４の本数は、撚線３５の直径（太さ）がボールＢの半径以上、かつ、直径の２倍以下となる本数とすることが好ましい。

撚線３５の直径が、ボールＢの半径未満となると、撚線３５がボールＢを押す際に撚線３５がボールＢの下側に入り込み易くなり、ボールＢの移動を行い難くなる。また、撚線３５の直径がボールＢの直径の２倍を超えると、ボールＢが撚線３５の下側に入り込み易くなり、ボールＢの移動を行い難くなる。

撚線３５の直径がボールＢの直径の±２０％以内になるように、線状部材３４の本数を設定することで、ボールＢの移動を行い易くなる。

なお、具体的には、撚線３５の直径をボールＢの直径に対して上述の関係を保持しながら、線状部材３４の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線３５として撚られる線状部材３４の本数を３本以上１００本以下とすることが好ましい。線状部材３４の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、撚線３５として撚られる線状部材３４の本数を３本以上１００本以下とすることで、撚線３５の柔軟性の低下を抑えつつ強度を確保することができる。

結束線状部材３３として束ねられる撚線３５の本数は、１０本以上３００００本以下であることが好ましい。

結束線状部材３３として束ねられる撚線３５の本数が、１０本未満となるとボールＢが結束線状部材３３を乗り越え易くなりボールＢを移動し難くなる。一方、結束線状部材３３として束ねられる撚線３５の本数が、３００００本を超えると、撚線３５が開口１７の上を通過する回数が多くなり過ぎ、一旦振り込まれたボールＢが掻き出されてしまう虞が高くなる。結束線状部材３３として束ねられる撚線３５の本数は、２００本以上１００００本以下とすることで、ボールＢの結束線状部材３３の乗り越えを効果的に抑えつつ、かつ、一旦振り込まれたボールＢが掻き出されてしまう虞を効果的に低くすることができる。

線状部材３４は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリマー繊維や導電性高強度繊維等のプラスチック線であってもよいが、金属材であることが好ましい。線状部材３４を金属材とすることで、耐摩耗性および耐薬品等の耐久性が向上する。耐摩耗性が向上することで、擦れによる塵埃の発生を抑えることができ信頼性の高いボール搭載を行うことが可能になる。金属材としては、ステンレス、タングステン、アモルファス金属の他、鉄、パーマロイ、銅等を用いることができる。線状部材３４をステンレスにより形成する場合は、細線化が行い易く、また、一般に、タングステンやアモルファス金属に比べて安価な材料である。また、線状部材３４をタングステンにより形成する場合は、細線化が行い易く、ステンレスに比べて強度を高くすることでき耐摩耗性を向上させることができる。また、線状部材３４をアモルファス金属により形成する場合は、細線化が行い易く、タングステンに比べて強度を高くすることでき耐摩耗性を向上させることができる。

ボール搭載装置１は、基板Ｐに形成された電極Ｔの配置パターンに開口１７の配置パターンを一致させた振込マスク１６と、基板Ｐを載置して、電極Ｔを開口１７に位置合せするステージ５Ａと、電極Ｔにバンプを形成するボールＢを振込マスク１６上に供給するボール供給装置１８と、振込マスク１６上に供給されたボールＢを開口１７に振り込むボール振込ヘッド２７とを有する。

ボール振込ヘッド２７が、上述の構成を有するため、ボール搭載装置１は、振込マスク１６上に供給されたボールＢをより確実に移動することができる。

上述の実施の形態の説明おいて、ボールＢは、半田ボールの他、金属ボール、導電性プラスチックボール、導電性セラミックボール等の導電性を有するものであればよい。ボールＢの形状は、球状以外に、多角形や表面に凹凸がある粒状であってもよい。線状部材３４は、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、液晶ポリマー繊維等のプラスチック線や、カーボン繊維や、導電性高強度繊維等であってもよく、形状として扁平形状にした線や、断面が矩形のリボンや、鎖状のものであってもよい。

基板Ｐは、プリント配線板の場合もある。プリント配線板は、電子部品を固定して配線するための板状またはフィルム状のものであってもよい。フラックスＦＸは、半田等の濡れ性を増すためのもので、ボールＢが例えば金ボールの場合、ペースト半田となる。また、フラックスＦＸは、ロジン系と水溶性系の何れでも良いが、振り込まれたボールＢが移動しないように、粘着力が大きい組成を選択することが好ましい。

１ … ボール搭載装置
５Ａ … ステージ
１６ … 振込マスク
１７ … 開口
１８ … ボール供給装置
２７ … ボール振込ヘッド
３３ … 結束線状部材
３４ … 線状部材
３５ … 撚線
Ｂ … ボール（導電性ボール）
Ｐ … 基板
Ｔ … 電極

Claims (7)

1. 基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスクに沿わせて移動させることで前記振込マスク上に供給された複数の導電性ボー
   ルを前記複数の開口に振り込む結束線状部材において、
   複数本の線状部材が撚られて形成した撚線が複数束その両端で束ねられ、その両端が固定リングにより弾性のある樹脂を介してカシメ固定され、
   前記線状部材の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、前記撚線として撚られる前記線状部材の本数を３本以上１００本以下とする、
   ことを特徴とする結束線状部材。
2. 請求項１に記載の結束線状部材において、
   前記撚線として撚られる前記線状部材の本数は、前記撚線の直径が前記導電性ボールの半径以上かつ直径の２倍以下となる本数とする、
   ことを特徴とする結束線状部材。
3. 請求項１または２記載の結束線状部材において、
   前記結束線状部材として束ねられる前記撚線の束数は、１０束以上３００００束以下である、
   ことを特徴とする結束線状部材。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の結束線状部材において、
   前記線状部材は、金属線である、
   ことを特徴とする結束線状部材。
5. 基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスク上に供給された複数の導電性ボールを複数本の線状部材により前記複数の開口に振り込むボール振込ヘッドにおいて、
   前記複数本の線状部材を撚って形成した撚線が複数束その両端で束ねられ、かつ、その両端が固定リングにより弾性のある樹脂を介してカシメ固定された結束線状部材を有し、
   前記線状部材の線径を３μｍ以上３０μｍ以下とし、前記撚線として撚られる前記線状部材の本数を３本以上１００本以下とし、
   前記結束線状部材は、一端から他端に亘って捩じられた状態とされ、
   前記結束線状部材を前記振込マスクに沿わせて移動させることで前記複数の導電性ボールを前記複数の開口に振り込む、
   ことを特徴とするボール振込ヘッド。
6. 基板に形成された複数の電極の配置パターンに複数の開口の配置パターンを一致させた振込マスクと、
   前記基板を載置して、前記複数の電極のそれぞれを対応する前記開口に位置合せするステージと、
   前記複数の電極にバンプを形成する複数の導電性ボールを前記振込マスク上に供給するボール供給装置と、
   前記振込マスク上に供給された前記複数の導電性ボールを前記複数の開口に振り込むボール振込ヘッドと、
   を有するボール搭載装置において、
   前記ボール振込ヘッドは、請求項５に記載のボール振込ヘッドである、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
7. 請求項６に記載したボール搭載装置を用いて、基板に形成された複数の電極に複数の導電性ボールを搭載する、
   ことを特徴とするボール搭載方法。
   

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