JPH07307342A - 半田ボールのボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板やチップに半田ボールをボンディングす
るのに際し、容器内の半田ボールを吸着ヘッドの吸着孔
に確実に真空吸着してピックアップしたか否か、またピ
ックアップした半田ボールを基板やチップに確実に移載
したか否かを判定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】 半田ボール１を真空吸着して基板に移載する
吸着ヘッド３の移動路に、ピックアップミス検出ユニッ
ト７０を設ける。ピックアップミス検出ユニット７０の
電極７２に半田ボール１を着地させ、検出器７６に電流
が流れるか否かを検査し、電流が流れればピックアップ
ミスはないと判定する。

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、次いでこの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要部
側面図である。バンプの素材である半田ボール１が容器
２に貯溜されている。３は吸着ヘッドであって、昇降手
段（図示せず）に駆動されて昇降動作を行うことによ
り、その下面に開孔された吸着孔に半田ボール１を真空
吸着し、往復移動手段（図示せず）に駆動されて水平移
動することにより、クランパ４４でクランプして位置決
めされた基板４５などのワークの上方へ移動し、そこで
再度昇降動作を行うことにより、半田ボール１を基板の
所定位置にボンディングするようになっている。

【０００３】吸着ヘッド３の下面には吸着孔が多数開孔
されており、すべての吸着孔に半田ボール１を真空吸着
し、基板４５にボンディングしなければならない。そこ
で従来は、吸着ヘッド３の移動路の下方にカメラ７を設
置し、カメラ７により吸着ヘッド３の下面を観察して、
すべての吸着孔に半田ボール１が真空吸着されているか
どうかを画像処理により判定し、ＯＫであればそのまま
吸着ヘッド３は基板４５の上方へ移動して半田ボール１
を基板４５にボンディングしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の手段では、カメラ７の画像のちらつきやノイズなどの
ために誤判定しやすいという問題点があった。また半田
ボール１はきわめて多数個（一般に数１０個以上）真空
吸着される場合が多く、このためすべての吸着孔につい
て半田ボール１が真空吸着されているかどうかを検査す
るためにかなりの時間を要し、作業能率があがらないと
いう問題点があった。

【０００５】また吸着ヘッドがピックアップした半田ボ
ール１は、必ずしもそのすべてがワークに移載されるも
のとは限らず、移載ミスによって吸着ヘッド３の吸着孔
に残存付着したままになる半田ボール１も生じるが、そ
の場合、ワークは半田ボール１が欠落した不良品とな
る。ところが従来、このような移載ミスを自動検出する
手段はなかったため、移載ミスにともなうトラブルや、
ワークの不良品が発生しやすいものであった。

【０００６】そこで本発明は上記従来の問題点を解消
し、運転の信頼性の高い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。詳しくは、吸着ヘッドが
半田ボールのピックアップミスをしたかどうかを的確に
判定できる手段を備えた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。また吸着ヘッドがピック
アップした半田ボールをワークにすべて移載ミスなくボ
ンディングしたかどうかを簡単に判定できる半田ボール
のボンディング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、吸
着ヘッドの移動路に、半田ボールが接触する電極を設
け、かつこの電極に電流を流して半田ボールを検出する
検出手段を備えたものである。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、半田ボールを真空吸着して
ピックアップした吸着ヘッドを電極の上方へ移動させ
て、半田ボールを電極に接触させて導通するか否かを検
出手段で検出することにより、ピックアップミスの有無
を的確に判定できる。

【０００９】

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
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
ィング装置の吸着ヘッドの移動路に設けられたピックア
ップミス検出ユニットの断面図である。

【００１０】図１において、１１は半田ボールの供給部
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
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１
１の超音波振動の大きさを調整できる。

【００１１】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４７などの半田ボール１の残量
検出センサが設けられており、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。

【００１２】吸着ヘッド３の下面には、半田ボール１の
吸着孔４がマトリスク状に多数開孔されている（図２も
参照）。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。
５３はチューブ１９の吸引路を開閉するバルブ、５５は
真空圧を検出する圧力センサである。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。容器１１と基
板４５の位置決め部４０の間の吸着ヘッド３の移動路に
は、ピックアップミス検出ユニット７０が設けられてい
る。６９はその載置テーブルである。次に図２を参照し
てその構造を説明する。

【００１６】７１は絶縁性の台板であって、その上面に
は電極７２が並設されている。これらの電極７２は、吸
着ヘッド３の吸着孔４に対応する位置に並設されてい
る。各電極７２はそれぞれ接点７３ａ，７３ｂ，７３
ｃ，７３ｄに接続されている。７４は各接点７３ａ〜７
３ｄに接触するロータリー式の可動接点であり、矢印方
向に回転することにより、各接点７３ａ〜７３ｄに順に
接触する。

【００１７】可動接点７４は電源７５、検出器７６に接
続されている。また検出器７６には固定端子７７が接続
されており、吸着ヘッド３が下降すると、この固定端子
７７は吸着ヘッド３の底面に接触する。この吸着ヘッド
３は導電性の金属により形成するか、あるいは絶縁物質
により形成しその表面に導電膜をコーティングするなど
して形成されている。吸着ヘッド３がピックアップミス
検出ユニット７０の上方へ移動し、そこで下降すること
により、半田ボール１は電極７２に着地して接触し、ま
た吸着ヘッド３の下面も固定端子７７に接触する。そこ
で可動接点７４を矢印方向に回転させて各接点７３ａ〜
７３ｄに順に接触させれば、各半田ボール１と電極７２
を含む電気回路の閉ループが生成され、検出器７６に電
流が検出される。また半田ボール１が無ければ、電流は
流れないので、半田ボール１はピックアップミスされた
ことが判る。このような判定は、コンピュータ（図外）
により行われる。

【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は容器１１へ向って下降する。そのとき、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、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はピックアップミス検出ユ
ニット７０の上方へ移動し、そこで停止する。そこで再
度モータ２６が正回転することにより、吸着ヘッド３は
下降し、その下面に真空吸着された半田ボール１は、図
２に示すように各電極７２に着地する。そこで可動接点
７４を矢印方向に回転させて、電流が流れるか否かを検
出器７６により検出し、ピックアップミスの有無を判定
する。

【００２０】すべて電流が検出されれば、ピックアップ
ミスはないものと判定され、次いでモータ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
する。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。基板４５の上面には図示しない手段によってフラッ
クスが予め塗布されており、このフラックスの粘着力に
より半田ボール１は基板４５にボンディングされる。な
おピックアップミスがあった場合には、ブザーなどの報
知手段により作業者にその旨報知してもよく、あるいは
吸着ヘッド３を容器１１の上方へ復動させ、そこで再度
昇降動作を行わせて半田ボール１を真空吸着してもよ
く、リカバリー動作の具体的手段は様々考えられる。

【００２１】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。

【００２２】図３は本発明の第二実施例の半田ボールの
ボンディング装置の吸着ヘッドの移動路に設けられたピ
ックアップミス検出ユニットの断面図である。このピッ
クアップミス検出ユニット８０は、上記ピックアップミ
ス検出ユニット７０と同様に載置テーブル６９上に設置
されるものであって、絶縁性の台板８１上に電極８２を
並設して構成されている。相隣る電極８２はリード部８
３により接続されている。また吸着ヘッド３は絶縁物質
にて形成されているが、その下面一側部には導電部８４
がコーティングするなどして設けられている。８５はリ
ード部８３に接触する端子、８６は導電部８４に接触す
る端子であり、端子８５と端子８６は電源７５、検出器
７６に接触されている。他の構成は第一実施例と同様で
ある。

【００２３】したがって吸着ヘッド３がピックアップミ
ス検出ユニット８０の上方で停止し、そこで下降するこ
とにより、半田ボール１は図示するように各電極８２に
着地し、直列回路が生成される。ここで、すべての吸着
孔４に半田ボール１が真空吸着されていれば、回路は閉
じて検出器７６に電流が流れる。また半田ボール１が１
つでもピックアップミスされて存在しなければ、回路は
開いたままであって、検出器７６には電流は流れない。
したがってピックアップミスの有無を的確に判定でき
る。

【００２４】図４は、本発明の第三実施例の半田ボール
のボンディング装置の吸着ヘッドの移動路に設けられた
移載ミス検出ユニットの平面図、図５は同側面図であ
る。この移載ミス検出ユニット９０は、上記ピックアッ
プミス検出ユニット７０，８０と同様に載置テーブル６
９上に設けられる。この移載ミス検出ユニット９０は、
吸着ヘッド３が真空吸着してピックアップしたすべて
（本実施例では１６個）の半田ボール１を、基板４５に
移載ミスなくすべて移載したかどうかを、移載動作の後
で判定するためのものである。

【００２５】９１は絶縁性の台板であり、その上面に
は、電極９２が対をなして多数個（本実施例では１６
対）並設されている。これらの電極９２は、吸着ヘッド
３の吸着孔４に対応する位置にマトリクス状に並設され
ている。本発明の第三実施例では、４つの縦列Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに分割されており、各縦列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについ
て図４に示す並列回路が構成されている。また各縦列
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの一方の端子ａ，ｂ，ｃ，ｄに接離する
スイッチ９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，９３ｄが設けられて
おり、各スイッチ９３ａ〜９３ｄは検出器７６に接続さ
れている。また各縦列Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの他方の端子は電
源７５に接続されている。

【００２６】次に動作を説明する。図１において、半田
ボール１を真空吸着してピックアップした吸着ヘッド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に移載してボンディングす
るが、その場合、すべての半田ボール１が吸着ヘッド３
から基板４５へ移載されるとは限らず、吸着ヘッド３に
付着したまま残存する場合も生じる。すると基板４５は
半田ボール１が一部欠落した不良品になってしまう。

【００２７】そこで本発明の第三実施例では、吸着ヘッ
ド３が基板４５に対する半田ボール１の移載動作を行っ
た後、モータ３１が逆回転して吸着ヘッド３が容器１１
の上方へ復帰する途中において、吸着ヘッド３を移載ミ
ス検出ユニット９０の上方で停止させる。そこでモータ
２６を正回転させることにより、吸着ヘッド３を下降さ
せる。図５はこのときの状態を示しており、この例では
１個の半田ボール１が吸着ヘッド３に付着残存している
（図４において、鎖線で示す半田ボール１も参照）。そ
こで、図４において、スイッチ９３ａ〜９３ｄを順に開
閉すれば、縦列Ｃでは半田ボール１により一対の電極９
２が導通しているため、検出器７６に電流が検出され、
移載ミスがあったことが判明する。

【００２８】移載ミスがあったことが判明した場合のリ
カバリー動作は様々考えられる。すなわち、第１には、
吸着ヘッド３を基板４５の上方へ再度移動させ、そこで
吸着ヘッド３に昇降動作を行わせることにより、この半
田ボール１を基板４５に移載しなおす。この場合、バキ
ューム装置２０から空気を吸着ヘッド３に圧送し、その
空気圧で半田ボール１を基板４５に押し付けてもよい。
このようなバキューム装置２０の空気流の切り替えは、
周知機構により簡単に行える。

【００２９】第２には、移載ミス有りと判定された場合
には、装置の運転を停止するとともに、ブザーなどの報
知手段により作業者にその旨報知する。そこで作業者は
吸着ヘッド３に残存付着する半田ボール１をピンセット
などで作業者により除去し、基板４５の欠落箇所にこの
半田ボール１を移載する。このように移載ミスがあった
場合のリカバリー動作は様々考えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
着ヘッドが半田ボールをピックアップミスをしなかった
かどうか、またピックアップした半田ボールを基板など
のワークにすべて移載したかどうかを、電気的に的確に
判定できる。またピックアップミスや移載ミスが発生し
た場合のリカバリーを適切に行うことが可能となり、し
たがって信頼性の高い半田ボールのボンディング装置を
実現できる。

【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
グ装置の吸着ヘッドの移動路に設けられたピックアップ
ミス検出ユニットの断面図

【図３】本発明の第二実施例の半田ボールのボンディン
グ装置の吸着ヘッドの移動路に設けられたピックアップ
ミス検出ユニットの断面図

【図４】本発明の第三実施例の半田ボールのボンディン
グ装置の吸着ヘッドの移動路に設けられた移載ミス検出
ユニットの平面図

【図５】本発明の第三実施例の半田ボールのボンディン
グ装置の吸着ヘッドの移動路に設けられた移載ミス検出
ユニットの側面図

【図６】従来の半田ボールのボンディング装置の要部側
面図

【符号の説明】

１ 半田ボール ２ 容器（供給部） ３ 吸着ヘッド ４ 吸着孔 ７０，８０ ピックアップミス検出ユニット ７２，８２，９２ 電極 ７６ 検出器 ９０ 移載ミス検出ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半田ボールの供給部と、半田ボールをその
   下面に開孔された複数の吸着孔に真空吸着する吸着ヘッ
   ドと、この吸着ヘッドに昇降動作を行わせる昇降手段
   と、ワークの位置決め部と、この吸着ヘッドを前記供給
   部とこの位置決め部の間を往復移動させる往復移動手段
   とを備えた半田ボールのボンディング装置であって、 前記吸着ヘッドの移動路に、前記吸着ヘッドに真空吸着
   された半田ボールが接触する電極を設け、かつこの電極
   に電流を流して半田ボールを検出する検出手段を備えた
   ことを特徴とする半田ボールのボンディング装置。