JPH0982713A - 導電性ボールの搭載装置および搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性ボールが電極から大きく位置ずれして
も、導電性ボールを電極に接触させてセルフアライメン
ト作用をはたらかせ、電極上にバンプを形成できる導電
性ボールの搭載装置および搭載方法を提供することを目
的とする。 【構成】 供給部に備えられた導電性ボールである半田
ボール３をヘッド２０の下面の吸着孔１９に真空吸着し
てピックアップし、ワークへ向って移送する。その途中
において、ヘッド２０に上下動作を行わせて半田ボール
３を治具１３の上面に押し付け、半田ボール３の下面を
フラットに圧潰した後、半田ボール３をワークの電極上
に搭載する。半田ボール３の下面は圧潰されているので
電極への接触可能面積は大きくなっている。したがって
半田ボール３の位置ずれ量が大きくても電極に接触でき
るので、加熱炉で半田ボール３を溶融させてバンプを形
成する際のセルフアライメント作用がはたらき、電極上
にバンプを形成できる。

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
ークの電極上にバンプを形成するための導電性ボールの
搭載装置および搭載方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付ワークの
バンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性
ボールを用いる方法が知られている。この方法は、半田
ボールをヘッドに保持してワークの電極上に搭載した
後、ワークを加熱炉で加熱して半田ボールを溶融固化さ
せ、電極上にバンプ（突出電極）を形成するものであ
る。この方法によれば、ワークの表面に多数個形成され
た電極上に一括してバンプを形成できる利点がある。

【０００３】図６は従来の導電性ボールの搭載装置によ
りワークの電極上に搭載された半田ボールの正面図であ
る。１はワークであって、ワーク１としては例えばウエ
ハから切り出されたチップや基板である。ワーク１の電
極２上には半田ボール３が搭載されている。実線で示す
半田ボール３は、電極２の中央に正しく搭載されてい
る。また鎖線で示す半田ボール３は図において右方へか
なり大きく位置ずれしており、かろうじて電極２に接触
している。本例の位置ずれ量は、電極２の直径（電極２
の平面形状は一般に円である）Ｄの半分（Ｄ／２）であ
る。なお図６において、電極２の上面もしくは半田ボー
ル３の下面にはフラックスが塗布されているが、図では
フラックスは省略している。

【０００４】図６に示すように半田ボール３が搭載され
たワーク１は加熱炉へ送られ、加熱される。すると半田
ボール３は溶融し、次いで冷却されることにより固化し
て電極２上にバンプが形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように加熱炉に
おいてワーク１が加熱されると半田ボール３は溶融する
が、この場合、半田ボール３が位置ずれしていても、図
６において鎖線で示す半田ボール３のようにわずかでも
電極２に接触していれば、溶融した半田は電極２の表面
張力に吹い寄せられて電極２上にバンプが形成される。
このような電極２への溶融した半田の吹い寄せ作用はセ
ルフアライメント作用と称されている。以上のことか
ら、電極２上にバンプが形成される半田ボール３の位置
ずれの限界量はＤ／２であり、これ以上半田ボール３が
電極２から位置ずれして電極２と非接触状態になると、
セルフアライメント作用ははたらかず、電極２上にバン
プは形成されないこととなる。換言すれば、従来方法に
よれば、半田ボール３はＤ／２以内の位置ずれ量で電極
２上に搭載されねばならない。

【０００６】しかしながらヘッドに多数個保持されたす
べての半田ボールをＤ／２以内の位置ずれ量で電極上に
搭載することは困難である。殊に近年は半田ボールなど
の導電性ボールや電極の寸法は益々小形化する傾向にあ
ることから、導電性ボールの位置ずれ量をＤ／２以内に
抑えることは益々困難になってきている。因みに、最近
は、その直径が０．３ｍｍ以下の超小形の導電性ボール
や電極があらわれている。

【０００７】したがって本発明は、導電性ボールが電極
から大きく位置ずれしても、導電性ボールを電極に接触
させてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上に
バンプを首尾よく形成できる導電性ボールの搭載装置お
よび搭載方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このために本発明は、導
電性ボールの供給部と、ワークの位置決め部と、導電性
ボールの供給部の導電性ボールをピックアップしてワー
クの位置決め部に位置決めされたワークの電極上に搭載
するヘッドと、ヘッドに保持された導電性ボールを押し
付けて半田ボールの下面を圧潰する圧潰手段とから導電
性ボールの搭載装置を構成した。

【０００９】またヘッドにより導電性ボールの供給部に
備えられた導電性ボールをピックアップする工程と、ヘ
ッドに保持された導電性ボールの下面を圧潰手段により
圧潰する工程と、導電性ボールを位置決め部に位置決め
されたワークの電極上に搭載する工程とから導電性ボー
ルの搭載方法を構成した。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、導電性ボールの下面を圧潰
することによりワークの電極への接触可能面積は大きく
なる。したがって導電性ボールが上記従来方法よりも大
きく位置ずれしていても、導電性ボールを電極に接触さ
せてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上にバ
ンプを形成することができる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装
置の平面図、図２、図３、図４は同導電性ボールの搭載
装置のヘッドの断面図、図５は同ワークの電極上に搭載
された導電性ボールの正面図である。

【００１２】図１において、基台４の上面中央にはガイ
ドレール５が配設されている。ガイドレール５はワーク
１を搬送し、またワーク１をクランプして位置決めする
位置決め部になっている。ガイドレール５の一方の側方
には半田ボールの供給部１４とフラックスの塗布部１５
が設けられている。供給部１４はボックスであって、そ
の内部には導電性ボールとしての半田ボール３が大量に
貯溜されている。

【００１３】フラックスの塗布部１５はフラックスの貯
溜槽７を備えている。貯溜槽７上には台板８が設置され
ている。台板８の下面にはスキージ９が２枚設けられて
いる。台板８の側部にはナット１０が設けられている。
ナット１０はモータ１１に駆動されて回転するボールね
じ１２が螺合している。したがってモータ１１が駆動し
てボールねじ１２が回転すると、台板８は貯溜槽７上を
摺動し、スキージ９によりフラックスの液面が平滑され
る。供給部１４と貯溜槽７の間には、プレート状の治具
１３が配設されている。後述するように、この治具１３
は半田ボール３の下面の圧潰手段となる。

【００１４】２０はヘッドであって、その背面にはナッ
ト２１が結合されている。ヘッド２０の下面には、半田
ボール３を真空吸着する吸着孔１９が多数形成されてい
る（図２参照）。なお真空吸着のための配管系は省略し
ている。ナット２１はボールねじ２２に螺合している。
２３はボールねじ２２と平行なガイドレールである。ボ
ールねじ２２とガイドレール２３は長板２４上に配設さ
れている。モータ２５が駆動してボールねじ２２が回転
すると、ヘッド２０はボールねじ２２やガイドレール２
３に沿って横方向へ移動する。長板２４の両側部には、
ボールねじ２６とガイドレール２７、２８が配設されて
いる。長板２４の側部下面には、ボールねじ２６に螺合
するナット（図示せず）が設けられている。モータ２９
が駆動してボールねじ２６が回転すると、長板２４はボ
ールねじ２６やガイドレール２７、２８に沿って移動す
る。したがってモータ２５、２９が駆動すると、ヘッド
２０は水平方向へ自由に移動する。３０はガイドレール
２の側部に設けられた半田ボールの回収用ボックスであ
る。３１は、ヘッド２０に取り付けられた振動発生器で
あり、ヘッド２０を振動させる。

【００１５】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
に構成されており、次にその動作を説明する。図１にお
いて、ヘッド２０は供給部１４の上方へ移動し（矢印
ａ）、そこでヘッド２０は上下動手段（図示せず）に駆
動されて上下動作を行って、吸着孔１９に半田ボール３
を真空吸着してピックアップする（図２参照）。次にヘ
ッド２０は治具１３の上方へ移動する（矢印ｂ）。そこ
でヘッド２０は下降して半田ボール３を治具１３の上面
に押し付ける（図３参照）。半田ボール３はやわらかい
合金であり、治具１３に押し付けられるとその下面は圧
潰されてフラットな下面となる。

【００１６】次にヘッド２０は貯溜槽７の上方へ移動し
（矢印ｃ）、そこで上下動作を行うことにより、半田ボ
ール３の下面にフラックスを付着させる。次にヘッド２
０はワーク１の上方へ移動する（矢印ｄおよび図４参
照）。そこでヘッド２０は下降して半田ボール３をワー
ク１の上面の電極２上に着地させる。次いで半田ボール
３の真空吸着状態を解除してヘッド２０を上昇させれ
ば、半田ボール３は電極２上に移載される。このとき振
動発生器３１を作動させて半田ボール３がヘッド２０か
ら離れやすいようにする。以上のようにして一連の動作
が終了したヘッド２０は、再び供給部１４の上方へ移動
し、上述した動作を繰り返す。

【００１７】半田ボール３が搭載されたワーク１は、加
熱炉へ送られ、加熱される。すると半田ボール３は溶融
固化して電極２上にバンプが形成される。図５は、電極
２上の半田ボール３を示している。半田ボール３の下面
は圧潰されてフラットな下面となっており、このフラッ
トな下面がワーク１上に着地する。実線で示す半田ボー
ル３は電極２の中央に正しく搭載されている。また鎖線
で示す半田ボール３は右方へ大きく位置ずれし、下面の
左端部が電極２の右端部にかろうじて接触している。こ
のように半田ボール３が電極２に接触していれば、セル
フアライメント作用によって電極２上にバンプを形成で
きる。

【００１８】フラットな下面の長さをｄとすると、半田
ボール３が電極２に接触可能な（すなわちセルフアライ
メント作用がはたらき得る）最大位置ずれ量はＤ／２＋
ｄ／２であり、図６に示す従来例よりもｄ／２長い。こ
のことは、半田ボール３の搭載位置精度は、従来例より
もかなり劣ってもよいことを意味する。また下面はフラ
ットな面であるので、ワーク１がガイドレール５や加熱
炉の搬送路を搬送される際などにがたついても、電極２
上に搭載されて半田ボール３は転動して電極２から脱落
しにくくなる。以上のことから、本方法によれば従来例
よりもより確実に電極２上にバンプを形成することがで
きる。

【００１９】本発明は上記実施例に限定されないのであ
って、例えば導電性ボールとしては半田ボール以外のも
のでもよく、また図４に示すようにヘッド２０を下降さ
せて半田ボール３をワーク１の電極２上に着地させる際
に、半田ボール３をワーク１の上面に押し付けてその下
面をフラットに圧潰してもよい。すなわちこの場合は、
ワーク１が半田ボール３の下面を圧潰するための治具を
兼務することとなり、供給部１４と貯溜槽７の間の治具
１３は不要になる。またフラックスは、ディスペンサな
どの塗布手段によりワーク１の電極２上に塗布するよう
にしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、導電性ボールの下面を
圧潰することによりワークの電極への接触可能面積は大
きくなる。したがって導電性ボールが上記従来方法より
も大きく位置ずれしていても、導電性ボールを電極に接
触させてセルフアライメント作用をはたらかせ、電極上
にバンプを形成することができる。また下面を圧潰した
ことにより、ワークががたついても導電性ボールは電極
から脱落しにくく、したがってより確実に電極上にバン
プを形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
平面図

【図２】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図

【図３】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図

【図４】本発明の一実施例の導電性ボールの搭載装置の
ヘッドの断面図

【図５】本発明の一実施例のワークの電極上に搭載され
た導電性ボールの正面図

【図６】従来の導電性ボールの搭載装置によりワークの
電極上に搭載された半田ボールの正面図

【符号の説明】

１ ワーク ２ 電極 ３ 半田ボール １３ 治具 １４ 半田ボールの供給部 １９ 吸着孔 ２０ ヘッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性ボールの供給部と、ワークの位置決
   め部と、導電性ボールの供給部の導電性ボールをピック
   アップしてワークの位置決め部に位置決めされたワーク
   の電極上に搭載するヘッドと、ヘッドに保持された導電
   性ボールを押し付けて導電性ボールの下面を圧潰する圧
   潰手段とを備えたことを特徴とする導電性ボールの搭載
   装置。
2. 【請求項２】ヘッドにより導電性ボールの供給部に備え
   られた導電性ボールをピックアップする工程と、ヘッド
   に保持された導電性ボールの下面を圧潰手段により圧潰
   する工程と、導電性ボールを位置決め部に位置決めされ
   たワークの電極上に搭載する工程と、を含むことを特徴
   とする導電性ボールの搭載方法。