JPH07302814A - 半田ボールのボンディング装置 - Google Patents

半田ボールのボンディング装置

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JPH07302814A
JPH07302814A JP9620394A JP9620394A JPH07302814A JP H07302814 A JPH07302814 A JP H07302814A JP 9620394 A JP9620394 A JP 9620394A JP 9620394 A JP9620394 A JP 9620394A JP H07302814 A JPH07302814 A JP H07302814A
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solder ball
flux
suction head
bonding apparatus
liquid level
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JP9620394A
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Tadahiko Sakai
忠彦 境
Seiji Sakami
省二 酒見
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田ボールを吸着ヘッドに真空吸着して基板
やチップにボンディングし、バンプを形成する半田ボー
ルのボンディング装置において、半田ボールに適正量の
フラックスを付着させることができる半田ボールのボン
ディング装置を提供することを目的とする。 【構成】 容器11に貯溜された半田ボール1を吸着ヘ
ッド3が真空吸着し、基板45へ向かって移動する。そ
の途中で、吸着ヘッド3に昇降動作を行わせて、半田ボ
ール1を貯溜槽70に貯溜されたフラックスに浸漬し、
半田ボール1に適正量のフラックスを付着させた後、吸
着ヘッド3は基板45の上方へ移動し、そこで再度昇降
動作を行って半田ボール1を基板45にボンディングす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チップや基板などのワ
ークの表面に、バンプとなる半田ボールをボンディング
する半田ボールのボンディング装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】チップや基板の表面に半田ボールをボン
ディングし、次いで半田ボールを加熱して溶融固化させ
てバンプ(突出電極)を形成することが知られている。
図6は従来の半田ボールのボンディング装置の概略側面
図である。1は半田ボールであって、容器2に貯溜され
ている。3は吸着ヘッドであって、昇降動作を行うこと
により、容器2内の半田ボール1をその下面に開孔され
た吸着孔に真空吸着し、位置決め部のクランパ44にク
ランプして位置決めされた基板45の上方へ移動し、そ
こで再度昇降動作を行うことにより半田ボール1を基板
45にボンディングする。なお吸着ヘッド3が昇降動作
を行って半田ボール1を真空吸着してピックアップする
際には、図示しない手段によって容器2内へチッソガス
や乾燥空気を吹き出すことにより半田ボール1を流動さ
せ、吸着ヘッド3が半田ボール1を真空吸着しやすくす
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述のように
して基板45に半田ボール1をボンディングするのに先
立って、半田ボール1が基板45に良好に半田付けでき
るように、基板45の表面には転写ピンなどにより予め
フラックスが塗布される。しかしながら基板45に反り
があると、フラックスは均一に塗布されず、その結果、
半田ボール1のボンディング不良が発生しやすいという
問題点があった。
【0004】そこで本発明は、すべての半田ボールを適
量のフラックスにより基板やチップなどのワークに良好
に半田付けできる半田ボールのボンディング装置を提供
することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、半
田ボールの貯溜部と、ワークの位置決め部と、貯溜部に
貯溜された半田ボールを下面に真空吸着し、位置決め部
に位置決めされたワークにボンディングする吸着ヘッド
と、この吸着ヘッドを貯溜部と位置決め部の間を往復移
動させる往復移動手段と、この吸着ヘッドに昇降動作を
行わせる昇降手段と、この往復移動路の途中に設けられ
たフラックスの貯溜槽とから半田ボールのボンディング
装置を構成している。
【0006】
【作用】上記構成によれば、貯溜部に備えられた半田ボ
ールを真空吸着した吸着ヘッドは、フラックスの貯溜槽
の上方へ移動し、そこで昇降動作を行うことにより半田
ボールをフラックスに浸漬してフラックスを付着させ、
次いでワークの上方へ移動して再度昇降動作を行うこと
により、半田ボールをワークにボンディングする。
【0007】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。図1は本発明の第一実施例の半田ボールの
ボンディング装置の側面図、図2は同半田ボールのボン
ディング装置に備えられたフラックスの貯溜槽の断面
図、図3(a),(b)は同半田ボールのボンディング
装置に備えられた吸着ヘッドのピックアップ動作中の断
面図、図4は同半田ボールのボンディング装置の構成ブ
ロック図である。
【0008】図1において、11は半田ボールの貯溜部
としての容器であり、半田ボール1が貯溜されている。
12は基台であって、弾性支持部13により容器11を
両側方と下方から揺動自在に弾持している。14は超音
波振動手段としての圧電素子などの振動子であって、容
器11の下面に装着されている。この振動子14は高周
波電圧が印加されると超音波振動し、容器11も超音波
振動して、これに貯溜された半田ボール1は流動化す
る。この高周波電圧の大きさを調整することにより、容
器11の超音波振動の大きさを調整できる。
【0009】15は半田ボールの供給装置であって、パ
イプ16を通して半田ボール1を容器11に供給する。
容器11には光学センサ(後述)などの半田ボール1の
残量検出センサ47が設けられており、容器11内の半
田ボール1の残量が少なくなったことが検出されたなら
ば、半田ボール1を供給する。17は供給装置15の台
部である。
【0010】吸着ヘッド3の下面には、半田ボール1の
吸着孔4(図2参照)がマトリスク状に多数開孔されて
いる。この吸着ヘッド3は、支軸18、チューブ19な
どを介してバキューム装置20に接続されており、バキ
ューム装置20が駆動することにより半田ボール1を吸
着孔4に真空吸着し、また真空吸着状態を解除する。5
3はチューブ19に設けられたバルブ、55は圧力セン
サである。
【0011】21は吸着ヘッド3の保持ブロックであっ
て、吸着ヘッド3の支軸18はこの保持ブロック21に
保持されている。22は可動ブロックであって、その前
面にはガイドレール23が2本垂直に配設されており、
保持ブロック21はこのガイドレール23に昇降自在に
装着されている。保持ブロック21の側部にはナット2
4が設けられており、ナット24には垂直な送りねじ2
5が螺入されている。可動ブロック22に設けられたモ
ータ26に駆動されて送りねじ25が回転すると、保持
ブロック21や吸着ヘッド3は昇降動作を行う。すなわ
ちナット24、送りねじ25、モータ26は吸着ヘッド
3に昇降動作を行わせる昇降手段となっている。
【0012】30は移動テーブルであって、可動ブロッ
ク22はこの移動テーブル30に横方向にスライド自在
に装着されている。移動テーブル30の側部にはモータ
31が取り付けられており、このモータ31が駆動する
と、移動テーブル30に内蔵された送りねじ32が回転
し、可動ブロック22は送りねじ32に沿って横方向に
往復移動する。すなわちこの移動テーブル30は、吸着
ヘッド3の往復移動手段となっている。
【0013】40は位置決め部であって、底台41と、
Xテーブル42と、Yテーブル43を段積して構成され
ている。Yテーブル43上にはクランパ44が設けられ
ており、基板45を左右からクランプして位置決めす
る。吸着ヘッド3は、移動テーブル30により、容器1
1と位置決め部40の間を往復移動する。
【0014】70は吸着ヘッド3の往復移動路の途中に
設けられたフラックスの貯溜槽であり、次に図2を参照
しながらその詳細な構造を説明する。貯溜槽70にはフ
ラックス71が貯溜されている。貯溜槽70の上部には
着地部72が設けられている。着地部72にはフラック
ス71の流通口73が部分的に開口されている。また貯
溜槽70の側方にはカメラ74が設けられており、貯溜
槽70の側壁に設けられた透明板75を通してフラック
ス71の液面レベルを検出する。また貯溜槽70にはフ
ラックス71の排出部としての排出パイプ76が連結さ
れている。排出パイプ76の途中に設けられたバルブ7
7を開くと、貯溜槽70内のフラックス71は排出さ
れ、液面レベルは下降する。80はフラックス71の補
給手段としてのディスペンサであり、フラックス71の
液面レベルが所定レベルまで下降したことがカメラ74
で検出されると、ノズル81からフラックス71を滴下
してフラックス71を貯溜槽70に補給する。なお液面
レベルの検知手段としては、カメラ74以外にも、フロ
ートスイッチなども適用できる。
【0015】図3(a)において、46は振動子14に
接続されたリード線であり、このリード線46を通して
振動子14に高周波電圧が印加される。また容器11の
側面には光学センサから成る残量検出センサ47が設け
られている。この容器11は透明であり、残量検出セン
サ47により半田ボール1のレベルすなわち半田ボール
1の残量を検出する。そして半田ボール1の残量が少な
くなったならば、上述したように供給装置15から容器
11に半田ボール1が供給される。48は残量検出セン
サ47が接続された検出回路である。
【0016】図4において、53はバキューム装置20
の吸引路に備えられたバルブ(図1参照)、54はバル
ブ駆動回路である。このバルブ53が開閉することによ
り、吸着ヘッド3は半田ボール1を真空吸着し、また真
空吸着状態を解除する。
【0017】55はバキューム装置20の真空吸着力を
検出する圧力センサ(図1参照)、56はその検出回
路、57はモータ26を駆動するモータ駆動回路、58
は振動子14を駆動する振動子駆動回路、59はモータ
31の駆動を制御するモータ駆動回路、60は供給装置
15の駆動を制御する供給装置駆動回路、64はディペ
ンサ駆動回路である。上記各回路はインターフェイス6
1を介して制御部(CPU)62に接続されている。制
御部62はメモリ63に格納されたプログラムデータな
どを読み取りながら、上記各回路を制御する。
【0018】この半田ボールのボンディング装置は上記
のように構成されており、次に全体の動作を説明する。
図1において、モータ26が正回転すると、吸着ヘッド
3は下降する。図3(a)において、振動子14が駆動
することにより容器11は超音波振動して、その内部に
貯溜された半田ボール1は流動している。そこで吸着ヘ
ッド3が下降することにより(同図鎖線で示す吸着ヘッ
ド3参照)、吸着孔4に半田ボール1が真空吸着され
る。次にモータ26が逆回転することにより、吸着ヘッ
ド3は上昇し、半田ボール1はピックアップされる。
【0019】次に図1において、モータ31が正回転す
ることにより、吸着ヘッド3はフラックス71の貯溜槽
70の上方へ移動する。そこで、図2においてモータ2
6が正回転することにより吸着ヘッド3は下降し、半田
ボール1が着地部72に着地することにより下降は停止
し(破線で示す半田ボール1を参照)、次いでモータ2
6が逆回転して吸着ヘッド3は上昇する。フラックス7
1の液面レベルは、半田ボール1が適正な深さだけ浸漬
するように予め調整されており、したがって上記昇降動
作を行うことにより、半田ボール1の表面には適正量の
フラックス71が付着する。
【0020】図1において、次にモータ31が正回転す
ることにより吸着ヘッド3は基板45の上方へ移動し、
そこでモータ26が正回転することにより、吸着ヘッド
3は下降して半田ボール1を基板45の上面に搭載す
る。次にバキューム装置20による真空吸着状態を解除
して吸着ヘッド3は上昇し、モータ31が逆回転するこ
とにより、吸着ヘッド3は容器11の上方へ復帰する。
半田ボール1は、フラックス71の付着力により基板4
5にボンディングされる。以上の動作が繰り返されるこ
とにより、基板45の上面に半田ボール1が次々にボン
ディングされる。ボンディングされた半田ボール1は、
後工程で加熱されて溶融し、バンプとなる。
【0021】なお、基板45の品種変更などにより半田
ボール1の直径が変わるような場合は、フラックス71
の液面レベルを調整することにより、半田ボール1の浸
漬深さを調整することができる。また半田ボール1の品
種交換などによりその直径が小さくなって液面レベルを
下げた場合や、フラックス71の交換のためにフラック
ス71を排出したい場合は、図2においてバルブ77を
開いてフラックス71を貯溜槽70から排出する。
【0022】図5は本発明の第二実施例の半田ボールの
ボンディング装置に備えられたフラックスの貯溜槽の断
面図である。フラックス71の貯溜槽90の上部にはプ
レート形の着地部91が設けられている。また貯溜槽9
0の側壁には越流口92が形成されており、ディスペン
サ80のノズル81からフラックス71を滴下させて補
給することにより、フラックス71の液面レベルを所定
のレベルに保持する。すなわち越流口92は、フラック
ス71の液面レベルを所定のレベルに保つための液面レ
ベル調整手段となっている。また吸着ヘッド3の下面に
はピン状のスペーサ93が突設されている。吸着ヘッド
3が下降してスペーサ93が着地部91に着地すると、
半田ボール1は所定の深さだけフラックス71に浸漬す
る。すなわち着地部91やスペーサ93は吸着ヘッド3
の下降限度を規定する下降限度規定手段となっている。
その他の構成は第一実施例と同様である。
【0023】したがって本実施例の場合も、半田ボール
1に適正量のフラックス71を付着させることができ
る。また基板45の品種変更などに応じて半田ボール1
の直径が変わるような場合は、スペーサ93の長さを変
えることにより、半田ボール1の浸漬深さを調整するこ
とができる。なお、スペーサ93は着地部91に立設し
てもよいものであり、またワークとしてはチップでもよ
く、本発明は様々な設計変更が可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
田ボールに適正量のフラックスを付着させて、基板やチ
ップなどのワークにボンディングすることができる。ま
たフラックスの液面レベル調整手段や吸着ヘッドの下降
限度規定手段などを設けることにより、半田ボールの直
径などに対応して、半田ボールを所定深さフラックスに
浸漬して、適正量のフラックスを付着させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の半田ボールのボンディン
グ装置の側面図
【図2】本発明の第一実施例の半田ボールのボンディン
グ装置に備えられたフラックスの貯溜槽の断面図
【図3】(a)本発明の第一実施例の半田ボールのボン
ディング装置に備えられた吸着ヘッドのピックアップ動
作中の断面図 (b)本発明の第一実施例の半田ボールのボンディング
装置に備えられた吸着ヘッドのピックアップ動作中の断
面図
【図4】本発明の第一実施例の半田ボールのボンディン
グ装置の構成ブロック図
【図5】本発明の第二実施例の半田ボールのボンディン
グ装置に備えられたフラックスの貯溜槽の断面図
【図6】従来の半田ボールのボンディング装置の概略側
面図
【符号の説明】
1 半田ボール 3 吸着ヘッド 11 容器(貯溜部) 24 ナット 25 送りねじ 26 モータ 30 移動テーブル 40 位置決め部 45 基板 70,90 貯溜槽 71 フラックス 72,91 着地部 74 カメラ 80 ディスペンサ 92 越流口 93 スペーサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半田ボールの貯溜部と、ワークの位置決め
    部と、前記貯溜部に貯溜された半田ボールを下面に真空
    吸着し、前記位置決め部に位置決めされたワークにボン
    ディングする吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを前記貯溜
    部と前記位置決め部の間を往復移動させる往復移動手段
    と、前記吸着ヘッドに昇降動作を行わせる昇降手段と、
    前記往復移動手段の途中に設けられたフラックスの貯溜
    槽とを備えたことを特徴とする半田ボールのボンディン
    グ装置。
  2. 【請求項2】前記貯溜槽に、前記昇降手段に駆動された
    下降した半田ボールが着地する着地部と、着地した半田
    ボールが所定のレベルまでフラックスに浸漬するように
    フラックスの液面レベルを調整する液面レベル調整手段
    とを設けたことを特徴とする請求項1記載の半田ボール
    のボンディング装置。
  3. 【請求項3】前記貯溜槽へ下降する前記吸着ヘッドの下
    降限度を規定する下降限度規定手段と、前記貯溜槽に貯
    溜されたフラックスの液面レベルを所定のレベルに保つ
    ための液面レベル調整手段とを設けたことを特徴とする
    請求項1記載の半田ボールのボンディング装置。
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