JPH10256312A

JPH10256312A - ボール吸着ヘッド及びボール実装装置

Info

Publication number: JPH10256312A
Application number: JP6320997A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kamata; 修鎌田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は基板にバンプとなるボールを実装する
再に用いるボール吸着ヘッド及びボール実装装置に関
し、低コストでかつ高い精度を有するボール吸着ヘッド
及びボール実装装置を実現することを課題とする。【解決手段】ボール13を吸引して基板30の所定位置に実
装するのに用いるボール吸着ヘッドにおいて、このボー
ル吸着ヘッドを位置決めプレート11A と補強プレート12
A とにより構成する。そして、位置決めプレート11A
を、気体の通過抵抗の高い多孔セラミックにより形成す
ると共に、ボール13の吸引位置に位置決め孔14A を形成
する。また、補強プレート12A を気体の通過抵抗の低い
無孔質セラミックにより形成し、かつその下面に位置決
めプレート11A を配設すると共に、上面にボール13を吸
引するための吸引装置を接続する。そして、この補強プ
レート12A により位置決めプレート11A を補強する構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボール吸着ヘッド及
びボール実装装置に係り、特に基板にバンプとなるボー
ルを実装する際に用いるボール吸着ヘッド及びボール実
装装置に関する。近年の半導体装置の高密度実装化に伴
い、パッケージの小型化が要求されている。また、半導
体チップの高集積化に伴い、パッケージング技術の向上
も望まれている。

【０００２】上記の各要求を実現するためには、高密度
化されることにより多数の端子を有した半導体チップを
小型のパッケージに収納する必要がある。しかるに、パ
ッケージの側面よりリードを延出された構成のパッケー
ジ構造では、半導体チップの端子の増大に伴いリード数
も増大するため、パッケージの小型化にはリードの配設
面より限界がある。

【０００３】そこで近年では、例えば外部接続端子とし
てボール（例えば、半田ボール）を用い、バッケージの
底面（実装基板との対向面）にボールをマトリックス状
に配設することによりバンプ（外部接続端子）を形成
し、これにより半導体チップの高密度化及びパッケージ
の小型化に共に対応できるようにした半導体装置が提供
されている。

【０００４】

【従来の技術】一般に、バンプとなるボールを基板（半
導体チップ或いは半導体チップが搭載された回路基板
等）に実装する行程では、ボール吸着ヘッドを用いて実
装処理することが行われている。このボール吸着ヘッド
は、半導体基板の各品種に対応して１ヘッド設けられ、
半導体装置では品種毎に夫々のボール吸着ヘッドを選択
して使用している。

【０００５】図８は、従来用いられていたボール吸着ヘ
ッドの一例を示している。同図では、ボール吸着ヘッド
１にボール２が吸着された状態を示している。このボー
ル吸着ヘッド１は、単一素材よりなるヘッド本体３に複
数の微細吸引孔４及びボール接触部５を加工した構成と
されている。ヘッド本体３は単一体であり、その材質と
して気体の通過抵抗の大きい金属，樹脂，ガラス，或い
はセラミック等が用いられている。微細吸引孔３はヘッ
ド本体２を図中上下に貫通するよう形成されており、そ
の形成位置は基板（図示せず）に対するボール２の配設
位置と対応するよう選定されている。

【０００６】また、ボール接触部５は、微細吸引孔３の
端部、詳細にはボール２が吸着される側の端部に形成さ
れた円錐台形状の凹部である。このボール接触部５を形
成することにより、微細吸引孔３開口部分の面積を広く
することができるため、ボール２の吸引処理を確実かつ
容易に行うことができ、また円錐台形状であるため吸着
状態におけるボール２の位置決めを確実に行うことがで
きる。

【０００７】上記の微細吸引孔４及びボール接触部５を
ヘッド本体３に形成する方法としては、例えばヘッド本
体３の材料が金属である場合には切削加工或いはエッチ
ングにより形成され、またヘッド本体２の材料が樹脂で
ある場合には切削加工或いはレーザ加工により形成さ
れ、更にヘッド本体２の材料がガラスである場合にはエ
ッチングにより形成されていた。

【０００８】また、ヘッド本体３の厚さ（図中、矢印Ｈ
で示す）に注目すると、この厚さＨが小さい（薄い）
と、吸引処理が行われる際に、この吸引力によりヘッド
本体３が変形してしまう。ヘッド本体３が変形すると、
円滑なボール２の吸引処理が困難となり、またボール２
の吸引位置と基板上の所定バンプ実装位置とがずれるお
それがあり、良好なボール２の実装処理が行われない可
能性がある。

【０００９】このため、従来のボール吸着ヘッド１で
は、ヘッド本体３の厚さＨを大きく（厚く）設定し、こ
れにより機械的強度を向上させることにより、良好なボ
ール２の実装処理を実現する構成とされていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに従来のボール
吸着ヘッド１では、上記のように吸引時における変形を
防止する点からヘッド本体３の厚さＨを大きく（例え
ば、２ｍｍ程度）設定する必要があったため、これに伴
い微細吸引孔４を長く形成する必要が生じる。この微細
吸引孔４の径寸法は例えば０．２５ｍｍと小径であり、
また一つのヘッド本体３に数十から数百個形成する必要
がある。

【００１１】よって、従来のボール吸着ヘッド１を製造
するには、厚さの大なるヘッド本体３を貫通するよう小
径の微細吸引孔４を長く形成せねばならず、その加工が
困難となり、またこれに伴い製造効率が低下し製造コス
トが上昇してしまうという問題点があった。また、ボー
ル２が接触するボール接触部５は、その面粗度が良好で
ないと吸着時にボール２がボール接触部５に食い付きが
発生し、吸引処理を停止してもボール２がボール接触部
５から離間しなくなるおそれがある。このため、ボール
接触部５の表面は精度の高い平滑面とする必要がある
が、例えばこのボール接触部５の加工に切削加工（機械
加工）を用いた場合には、加工によりボール接触部５の
表面にバリ等が発生し、平滑面を形成することが困難で
ある。

【００１２】また、バリ等の発生した面を平滑面とする
ためには、別個に仕上げ加工を行う必要があり、製造工
程の複雑化すると共に製造コストが上昇してしまうとい
う問題点がある。更に、機械加工では、微細吸引孔４を
近接して形成するには限度があり、隣接する微細吸引孔
４間のピッチを狭ピッチ化することが難しい。このた
め、従来行われていた機械加工では今後予想されるボー
ル２の狭ピッチ化に対応することができないという問題
点もあった。

【００１３】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、低コストでかつ高い精度を有するボール吸着ヘッ
ド及びボール実装装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴と
するものである。請求項１記載の発明では、突起電極と
なるボールを吸引し、基板の所定位置に前記ボールを実
装するのに用いるボール吸着ヘッドにおいて、気体の通
過抵抗の高い材質により形成されており、前記ボールの
吸引位置を規定する位置決め孔を形成してなる位置決め
プレートと、気体の通過抵抗の低い材質により形成され
ており、下面に前記位置決めプレートが配設されると共
に上面に前記ボールを吸引するための吸引力が印加され
る構成とされており、前記位置決めプレートの補強を行
う補強プレートとを具備することを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、請求項２記載の発明では、前記請求
項１記載のボール吸着ヘッドにおいて、前記位置決めプ
レートの材質としてセラミックを用いたことを特徴とす
るものである。また、請求項３記載の発明では、前記請
求項１記載のボール吸着ヘッドにおいて、前記位置決め
プレートを、樹脂フィルムにより構成したことを特徴と
するものである。

【００１６】また、請求項４記載の発明では、前記請求
項１記載のボール吸着ヘッドにおいて、前記位置決めプ
レートを、前記補強プレートの前記ボールを吸引する側
の面に樹脂を含浸させることにより形成したことを特徴
とするものである。また、請求項５記載の発明では、前
記請求項１乃至４のいずれかに記載のボール吸着ヘッド
において、前記補強プレートを多孔質部材により形成し
たことを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項６記載の発明では、前記請求
項５記載のボール吸着ヘッドにおいて、前記多孔質部材
としてセラミックスまたは金属メッシユを用いたことを
特徴とするものである。更に、請求項７記載の発明に係
るボール実装装置では、前記請求項１乃至６のいずれか
に記載のボール吸着ヘッドと、前記ボール吸着ヘッドと
接続されており、前記ボールを吸引する吸引力を発生さ
せる吸引装置と、前記ボール吸着ヘッドを、少なくとも
ボール吸引位置と前記基板にボールを実装する実装位置
との間で移動させるヘッド移動装置とを設けたことを特
徴とするものである。

【００１８】上記の各手段は、次のように作用する。請
求項１記載の発明によれば、位置決めプレートは気体の
通過抵抗の高い材質により形成されているため、吸引処
理を行った場合、気体が位置決めプレートを通過するこ
とはない。一方、補強プレートは気体の通過抵抗の低い
材質により形成されているため、その全体において吸引
処理を行うことができる。

【００１９】この補強プレートは、その下面に前記位置
決めプレートが配設されると共に、上面にボールを吸引
するための吸引力が印加される構成とされている。この
ため、吸引力は補強プレートを介して位置決めプレート
に印加される。また、位置決めプレートにはボールの吸
引位置を規定する位置決め孔が形成されているため、ボ
ールの吸引処理は位置決め孔の形成位置においてのみ行
われる。よって、ボールはこの位置決め孔に吸引され保
持されることとなる。

【００２０】この際、上記のように補強プレートはその
全体において吸引処理を行うため、補強プレートにボー
ルを吸引するための微細吸引孔を形成する必要はなくな
り、よって補強プレートの製造を容易に行うことが可能
となる。また、補強プレートは位置決めプレートの補強
板としての機能も奏するため、ボール吸着ヘッドを位置
決めプレートと補強プレートとにより構成することによ
り、位置決めプレートの薄型化を図ることができる。よ
って、位置決めプレートに対する加工性は良好となり、
位置決め孔を精度よく形成することが可能となる。この
ため、位置決め孔のボールが接触する接触面を平滑面と
することができると共に、狭ピッチ化にも対応すること
ができる。

【００２１】また、請求項２記載の発明によれば、位置
決めプレートの材質としてセラミックを用いたことによ
り、セラミックは加工性が良好であるため、位置決め孔
を特に精度よく形成することができる。また、請求項３
記載の発明によれば、位置決めプレートを樹脂フィルム
により構成したことにより、樹脂フィルムは可撓性を有
しているため、位置決め孔を形成の容易な円筒形状とし
ても、吸引時にボールに印加される吸引力により樹脂フ
ィルムはボールの外形に沿った形状に可撓変形する。よ
って、樹脂フィルムを用いることにより、吸引時に確実
にボールを保持することができる。

【００２２】また、ボールを基板に実装するために吸引
を停止すると、上記吸引力が解除されるため樹脂フィル
ムは元の状態に弾性復元しようとする。よって、この弾
性復元力はボールを樹脂フィルムから離間させる力とし
て作用するため、ボール実装時にボールが位置決めプレ
ートに残留することを防止することができる。また、請
求項４記載の発明によれば、補強プレートのボールを吸
引する側の面に樹脂を含浸させることにより位置決めプ
レートを形成したことにより、補強プレートと位置決め
プレートとは一体化した構成となる。即ち、位置決めプ
レートの製造と補強プレートとの製造を同一の製造ライ
ンで行うことが可能となり、位置決めプレートを別個形
成する構成に比べて製造工程の簡単化を図ることができ
る。また、位置決めプレートが補強プレートから剥離す
ることを確実に防止することができる。

【００２３】また、請求項５及び請求項６記載の発明に
よれば、補強プレートをセラミックスまたは金属メッシ
ユ等の多孔質部材により形成したことにより、これらの
多孔質部材は比較的安価に供給されているものであるた
め製品コストの低減を図ることができる。また、上記の
多孔質部材は比較的機械的強度が強いため、確実に位置
決めプレートを補強することができる。

【００２４】更に、請求項７記載の発明によれば、吸引
装置はボールを吸引する吸引力を発生させ、この吸引力
は吸引装置に接続されているボール吸着ヘッドに印加さ
れる。よって、ボール吸着ヘッドはボールを吸引するこ
とが可能となる。また、ヘッド移動装置は少なくともボ
ール吸引位置と基板にボールを実装する実装位置との間
でボール吸着ヘッドを移動させるため、ボール吸引位置
から実装位置へボールを搬送し、基板に実装することが
できる。この際、ボール吸着ヘッドとして前記した請求
項１乃至６のいずれかに記載のボール吸着ヘッドを用い
ているため、確実にボールを基板上に実装することがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面と共に説明する。図１は本発明の第１実施例である
ボール吸着ヘッド１０Ａを示しており、また図２及び図
３はボール吸着ヘッド１０Ａを用いたボール実装装置２
０を示している。先ず、ボール吸着ヘッド１０Ａの説明
に先立ち、図２及び図３を用いてボール吸着ヘッド１０
Ａを用いたボール実装装置２０について説明する。

【００２６】ボール実装装置２０は、大略するとボール
吸着ヘッド１０Ａ，吸引装置２１，ヘッド移動装置２２
等により構成されている。ボール吸着ヘッド１０Ａは、
後に詳述するように、位置決めプレート１１Ａと補強プ
レート１２Ａとにより構成されており、例えば半田によ
り形成されたボール１３を吸引し保持する機能を奏する
ものである。

【００２７】このボール吸着ヘッド１０Ａはチャンバー
２３の開口部に装着脱自在な構成とされており、チャン
バー２３に取り付けられた状態において、ボール吸着ヘ
ッド１０Ａとチャンバー２３とは気密状態を実現できる
構成とされている。また、ボール吸着ヘッド１０Ａがチ
ャンバー２３に取り付けられた状態において、位置決め
プレート１１Ａが外側に、補強プレート１２Ａがチャン
バー２３の内部に位置するよう構成されている。

【００２８】吸引装置２１は例えば真空ポンプであり、
配管２４を介してチャンバー２３に接続されている。吸
引装置２１は駆動することにより吸引力を発生し、この
吸引力は配管２４を介してチャンバー２３内に印加され
る。従って、ボール吸着ヘッド１０Ａのチャンバー２３
側、即ち補強プレート１２Ａに上記吸引力は印加され
る。この吸引力により、後に詳述するようにボール吸着
ヘッド１０Ａはボール１３を吸引処理する。

【００２９】ヘッド移動装置２２は例えば３軸駆動型の
搬送装置であり、駆動装置２５及びアーム２６等により
構成されている。アーム２６の上端部は駆動装置２５に
接続されており、またアーム２６の下端部はチャンバー
２３に接続されている。従って、駆動装置２５が作動す
ることによりアーム２６は移動し、これに伴いチャンバ
ー２３に設けられたボール吸着ヘッド１０Ａも移動する
構成とされている。尚、２９は配管２４内の圧力を検出
する圧力センサである。

【００３０】続いて、上記構成とさたれボール実装装置
２０の動作について説明する。図２は、ボール実装装置
２０がボール１３を吸引している状態（以下、吸引モー
ドという）を示している。吸引モードでは、ヘッド移動
装置２２は駆動装置２５及びアーム２６を作動させるこ
とにより、ボール吸着ヘッド１０Ａをバンプトレイ２７
と対向する位置まで移動させる。

【００３１】このバンプトレイ２７には振動発生装置２
８が接続されており、バンプトレイ２７を超音波振動し
うる構成とされている。また、このバンプトレイ２７に
収納されるボール１３は別工程により予め形成されるも
のであり、その各径寸法は等しくなるよう形成されてい
る。上記のようにボール吸着ヘッド１０Ａがバンプトレ
イ２７と対向する位置まで移動されると、続いて吸引装
置２１及び振動発生装置２８が起動される。吸引装置２
１が駆動することにより発生する吸引力は、配管２４及
びチャンバー２３を介してボール吸着ヘッド１０Ａに伝
達され、これによりボール吸着ヘッド１０Ａはバンプト
レイ２７内のボール１３を吸引する。

【００３２】また、振動発生装置２８が駆動することに
よりバンプトレイ２７は超音波振動を開始し、これに伴
い収納されているボール１３も振動する。このように、
ボール１３が超音波振動することにより、ボール１３は
バンプトレイ２７より飛び上がりやすい状態となってお
り、よってボール吸着ヘッド１０Ａへのボール１３の吸
着処理を容易に行うことができる。

【００３３】また、上記のように配管２４に圧力センサ
２９を設けておくことにより、ボール吸着ヘッド１０Ａ
に対するボール１３の吸着状態をこの圧力センサ２９の
検出結果より判断することができる。即ち、ボール吸着
ヘッド１０Ａにボール１３が吸引されていない状態では
ボール吸着ヘッド１０Ａは大気と連通するため配管２４
内の圧力は大気圧に近づく。

【００３４】この配管２４内の圧力は、ボール吸着ヘッ
ド１０Ａにボール１３が吸着される程低い圧力となり、
完全にボール１３が吸着された状態で管内圧力は最低と
なる。この最低圧力を予め知っておくことにより、圧力
センサ２９の検出結果よりボール吸着ヘッド１０Ａに完
全にボール１３が吸着されたかどうかを判断することが
できる。よって、ボール１３が完全に吸引されない状態
のままで、後述するボール１３の実装処理を行うことを
防止できる。

【００３５】図２に示す吸引作業によりボール吸着ヘッ
ド１０Ａにボール１３が吸引されると、このボール吸着
ヘッド１０Ａにボール１３が吸引された状態を維持しつ
つ、ヘッド移動装置２２は移動を開始し、図３に示され
るように、ボール吸着ヘッド１０Ａはボール１３を実装
する基板３０の上部位置まで移動される。この基板３０
は例えばベアチップ状の半導体チップであり、その表面
（ボール１３が装着される面）には予めフラックス３１
が塗布されている。

【００３６】上記のように、ボール吸着ヘッド１０Ａが
基板３０の上部位置まで移動すると、続いてヘッド移動
装置２２はボール吸着ヘッド１０Ａを下動させ、ヘッド
移動装置２２に吸着されているボール１３を基板３０に
押圧する。また、この動作と共に、吸引装置２１により
吸引動作は停止される。このように、吸引装置２１が停
止されることによりボール１３はボール吸着ヘッド１０
Ａから離脱可能な状態となる。また、基板３０の表面に
はフラックス３１が塗布されており、このフラックス３
１はある程度の粘性を有しているため、その粘着力によ
りボール１３を基板３０に保持する機能を奏する。

【００３７】上記押圧処理が終了すると、再びヘッド移
動装置２２は駆動してボール吸着ヘッド１０Ａを上方に
向け移動させる。上記のように、ボール吸着ヘッド１０
Ａが上動する時点において、吸引装置２１は停止され、
かつボール１３はフラックス３１により基板３０に粘着
された状態であるため、ボール１３は基板３０に実装さ
れた状態となる。以上説明した一連の動作をボール実装
装置２０が行うことにより、図４に示されるように基板
３０にボール１３が実装された半導体装置３２が製造さ
れる。

【００３８】続いて、図１を用いてボール吸着ヘッド１
０Ａの詳細について説明する。前記したように、ボール
吸着ヘッド１０Ａは、位置決めプレート１１Ａと補強プ
レート１２Ａとにより構成されている。前記したよう
に、このボール吸着ヘッド１０Ａは、バンプトレイ２７
からボール１３を吸引し、基板３０の所定位置に吸引し
たボール１３を実装する機能を奏するものである。

【００３９】位置決めプレート１１Ａは、気体の通過抵
抗の高い材質により形成されており、具体的には本実施
例ではセラミックにより位置決めプレート１１Ａを形成
している。また、図示されるように、位置決めプレート
１１Ａの厚さ（矢印Ｈ２で示す。尚、Ｈ２≒０．３ｍ
ｍ）は、従来のボール吸着ヘッド１の厚さＨ（Ｈ≒１〜
２ｍｍ）に比べて非常に薄くなっている。尚、位置決め
プレート１１Ａの材質はセラミックに限定されるものて
はなく、気体の通過抵抗の高い材質であれば他の材質
（例えば、ガラス，金属，樹脂等）を用いることも可能
である。

【００４０】また、位置決めプレート１１Ａには複数の
位置決め孔１４Ａが形成されており、この位置決め孔１
４Ａの形成位置はボール１３を基板３０に実装する実装
位置に対応するよう選定されている。この位置決め孔１
４Ａは円錐台形状を有しており、大径側は開口側に、ま
た小径側は補強プレート１２Ａに開口するよう構成され
ている。このように、位置決め孔１４Ａを円錐台形状と
することにより、球状のボール１３を吸引しやすくなる
と共に、吸引された際にボール１３の中心と位置決め孔
１４Ａの中心を容易に位置決めすることができる。

【００４１】上記の位置決め孔１４Ａは、位置決めプレ
ート１１Ａを機械加工（切削加工）することにより形成
される。この際、従来のボール接触部５を形成する時に
発生した面粗度の低下が問題となるが（図８参照）、本
実施例では位置決めプレート１１Ａの材質として加工性
が良好であるセラミックを用いてる。また、位置決めプ
レート１１Ａの厚さは薄くなっているため、これによっ
ても加工性は向上している。

【００４２】よって、位置決め孔１４Ａの形成を精度良
く行うことが可能となり、位置決め孔１４Ａの面粗度を
向上させることができる。これにより、ボール１３を位
置決めプレート１１Ａに吸着した際、ボール１３が位置
決め孔１４Ａに食い付き離れなくなることを防止するこ
とができ、実装性を向上させることができる。一方、補
強プレート１２Ａは、気体の通過抵抗の低い材質により
形成されており、具体的には本実施例では多孔質セラミ
ックが用いられている。

【００４３】この補強プレート１２Ａの下面には、前記
した位置決めプレート１１Ａが例えば接着により固定さ
れている。但しこの接着に際し、位置決めプレート１１
Ａに形成された位置決め孔１４Ａが、接着剤により塞が
れないように接着されている。よって、位置決め孔１４
Ａは補強プレート１２Ａと連通した構成となっている。
また、補強プレート１２Ａの上面は、前記したチャンバ
ー２３に開口した構成とされている。

【００４４】従って、吸引装置２１が作動し、吸引力が
チャンバー２３に印加されると、この吸引力は補強プレ
ート１２Ａを通過して位置決めプレート１１Ａに印加さ
れる。また、位置決めプレート１１Ａには位置決め孔１
４Ａが形成されているため、他の部位では吸引処理は行
われず、ボール１３の吸引処理は位置決め孔１４Ａの形
成位置においてのみ行われることとなる。よって、ボー
ル１３はこの位置決め孔１４Ａに吸引され保持されるこ
ととなる。また、前記のように位置決め孔１４Ａの形成
位置は、基板３０のバンプ形成位置に対応しているた
め、上記吸着処理が行われた時点でボール１３の位置決
め処理も行われたことになる。

【００４５】この吸引処理の際、補強プレート１２Ａは
その全体において吸引処理を行うため、従来必要とされ
たボール１３を吸引するための微細吸引孔４（図８参
照）を補強プレート１２Ａに形成する必要はなくなり、
よって補強プレート１２Ａの製造を容易に行うことが可
能となる。また、補強プレート１２Ａの厚さ（図中、矢
印Ｈ３で示す）に注目すると、補強プレート１２Ａの厚
さ寸法Ｈ３は位置決めプレート１１Ａの厚さＨ２に比べ
て厚く設定されており（Ｈ３＞Ｈ２）、位置決めプレー
ト１１Ａの厚さＨ２と補強プレート１２Ａの厚さＨ３を
加えて、従来のボール吸着ヘッド１と略同一の厚さとな
るよう構成されている（Ｈ＝Ｈ２＋Ｈ３）。

【００４６】前記したように、補強プレート１２Ａは多
孔質セラミックであり、その機械的強度は高い。このた
め、補強プレート１２Ａは位置決めプレート１１Ａの補
強板としても機能する。よって、ボール吸着ヘッド１０
Ａを位置決めプレート１１Ａと補強プレート１２Ａとに
より構成することにより、位置決めプレート１１Ａの薄
型化を図ることができる。

【００４７】従って、上記したように位置決めプレート
１１Ａに対する加工性は良好となり、位置決め孔１４Ａ
を精度よく形成することが可能となり、位置決め孔１４
Ａのボール１３が接触する接触面を平滑面とすることが
できる。更に、位置決め孔１４Ａを近接した形成するこ
とが可能となり、狭ピッチ化にも対応することも可能と
なる。更に、強い吸引力がボール吸着ヘッド１０Ａに印
加されても、薄い位置決めプレート１１Ａは機械的強度
の高い補強プレート１２Ａで補強されているため変形が
発生するようなことはなく、ボール１３の基板３０への
実装を確実に行うことができる。

【００４８】尚、上記した実施例では補強プレート１２
Ａとして多孔質セラミックを用いた例を示したが、補強
プレート１２Ａの材質は多孔質セラミックに限定される
ものではなく、例えば金属メッシユ素材を用いることも
可能であり、更にフレーム構造とされた補強プレートと
することも可能である。続いて、本発明の第２実施例で
あるボール吸着ヘッドについて説明する。

【００４９】図５は、発目本発明の第２実施例であるボ
ール吸着ヘッド１０Ｂを示している。尚、図５におい
て、図１乃至図４を用いて説明した第１実施例に係るボ
ール吸着ヘッド１０Ａと同一構成については、同一符号
を付してその説明を省略するものとする。本実施例に係
るボール吸着ヘッド１０Ｂも位置決めプレート１１Ｂと
補強プレート１２Ｂとにより構成されており、位置決め
プレート１１Ｂには位置決め孔１４Ｂが形成されてい
る。しかるに本実施例では、位置決めプレート１１Ｂを
形成するに際し、補強プレート１２Ｂのボール１３を吸
引する側の面に樹脂を含浸させ、これにより位置決めプ
レート１１Ｂを形成したことを特徴とする。

【００５０】具体的なボール吸着ヘッド１０Ｂの形成方
法としては、樹脂を加熱溶融した樹脂槽に、補強プレー
ト１２Ｂとなる多孔質セラミック材を所定の深さ（この
深さは位置決めプレート１１Ｂの厚さに対応する）に浸
漬させ、樹脂を多孔質内に含浸させ、続いてこの樹脂を
冷却して硬化させ含浸樹脂層を形成する。続いて、この
含浸樹脂層を例えば機械加工等を用いて切削加工し、含
浸樹脂層に位置決め孔１４Ｂを形成する。この際、位置
決め孔１４Ｂの形状は、第１実施例で述べた位置決め孔
１４Ａと同様に円錐台形状とされており、その小径部は
樹脂が含浸されていない位置、即ち補強プレート１２Ｂ
に開口するよう構成されている。

【００５１】上記の処理を行うことにより、位置決めプ
レート１１Ｂと補強プレート１２Ｂとを形成し、これに
よりボール吸着ヘッド１０Ｂは完成する。尚、必要に応
じて、位置決め孔１４Ｂの表面を平滑化させる処理を実
施してもよい。本実施例に係るボール吸着ヘッド１０Ｂ
では、位置決めプレート１１Ｂと補強プレート１２Ｂと
は一体化した構成となる。これにより、位置決めプレー
ト１１Ｂの製造と補強プレート１２Ｂとの製造を同一の
製造ラインで行うことが可能となり、位置決めプレート
１１Ｂを別個形成する構成に比べて製造工程の簡単化を
図ることができる。

【００５２】また、位置決めプレート１１Ｂは、補強プ
レート１２Ｂ自体に樹脂を含浸させて形成するものであ
るため、位置決めプレート１１Ｂと補強プレート１２Ｂ
との接合強度は非常に強い。よって、位置決めプレート
１１Ｂが補強プレート１２Ｂから剥離することを確実に
防止することができ、ボール吸着ヘッド１０Ｂの信頼性
を向上させることができる。

【００５３】続いて、本発明の第３実施例であるボール
吸着ヘッドについて説明する。図６及び図７は、発目本
発明の第３実施例であるボール吸着ヘッド１０Ｃを示し
ている。尚、図６及び図７において、図１乃至図４を用
いて説明した第１実施例に係るボール吸着ヘッド１０Ａ
と同一構成については、同一符号を付してその説明を省
略するものとする。

【００５４】図６は、ボール１３を吸着処理する前のボ
ール吸着ヘッド１０Ｃを示している。本実施例に係るボ
ール吸着ヘッド１０Ｃは、位置決めプレート１１Ｃを樹
脂フィルムにより構成したことを特徴とするものであ
る。この樹脂フィルムによりなる位置決めプレート１１
Ｃは、例えば接着材を用いて補強プレート１２Ａに固定
されている。また、位置決めプレート１１Ｃには位置決
め孔１４Ｃが形成されているが、この位置決め孔１４Ｃ
の形状は円筒形状とされている。

【００５５】従って、上記した各実施例のように円錐台
形状の位置決め孔１４Ａ，１４Ｂを形成するのに比べ、
容易に位置決め孔１４Ｃを形成することができる。更
に、位置決めプレート１１Ｃを樹脂フィルムであるた
め、孔加工にプレス加工を用いることができ、これによ
っても容易にかつ生産性及び加工性よく位置決め孔１４
Ｃを形成することができる。

【００５６】また、図７はボール１３を吸着した状態の
ボール吸着ヘッド１０Ｃを示している。前記したよう
に、樹脂フィルムよりなる位置決めプレート１１Ｃは可
撓性を有しているため、位置決め孔１４Ｃを形成の容易
な円筒形状としても、吸引時にボール１３に印加される
吸引力により、位置決めプレート１１Ｃはボール１３の
外形に沿った形状に可撓変形する。よって、位置決めプ
レート１１Ｃを樹脂フィルムにより構成することによ
り、吸引時にボール１３を確実にボール吸着ヘッド１０
Ｃに保持させることができる。

【００５７】また、ボール１３を基板３０に実装した後
に吸引を停止すると、上記吸引力が解除されるため、位
置決めプレート１１Ｃは元の状態（図６に示す状態）に
弾性復元しようとする。よって、この弾性復元力はボー
ル１３を位置決めプレート１１Ｃから離間させる力とし
て作用し、これによりボール吸着ヘッド１０Ｃが基板３
０から離間する時にボール１３が位置決めプレート１１
Ｃに残留することを防止することができる。従って、ボ
ール吸着ヘッド１０Ｃを用いることにより、ボール１３
を確実に基板３０に実装することが可能となる。

【００５８】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。請求項１記載の発
明によれば、補強プレートはその全体において吸引処理
を行うため、補強プレートにボールを吸引するための微
細吸引孔を形成する必要はなくなり、よって補強プレー
トの製造を容易に行うことが可能となる。

【００５９】また、補強プレートは位置決めプレートの
補強板としての機能も奏するため位置決めプレートの薄
型化を図ることができ、よって位置決めプレートに対す
る加工性を向上させることができる。よって、位置決め
孔を精度よく形成することが可能となり、これにより位
置決め孔のボールが接触する接触面を平滑面とすること
ができると共に狭ピッチ化に対応することも可能とな
る。

【００６０】また、請求項２記載の発明によれば、位置
決めプレートの材質としてセラミックを用いたことによ
り、セラミックは加工性が良好であるため、位置決め孔
を特に精度よく形成することができる。また、請求項３
記載の発明によれば、樹脂フィルムは可撓性を有してい
るため、位置決め孔を形成の容易な円筒形状としても吸
引時にボールが吸引力により当接することにより樹脂フ
ィルムはボールの外形に対応した形状に可撓変形し、よ
って吸引時に確実にボールを保持することができる。

【００６１】また、ボールを基板に実装するために吸引
を停止すると、上記吸引力が解除されるため樹脂フィル
ムは元の状態に弾性復元しようとし、この弾性復元力は
ボールを樹脂フィルムから離間させる力として作用する
ため、ボール実装時にボールが位置決めプレートに残留
することを防止することができる。また、請求項４記載
の発明によれば、位置決めプレートの製造と補強プレー
トとの製造を同一の製造ラインで行うことが可能とな
り、位置決めプレートを別個形成する構成に比べて製造
工程の簡単化を図ることができ、更に位置決めプレート
が補強プレートから剥離することを確実に防止すること
ができる。

【００６２】また、請求項５及び請求項６記載の発明に
よれば、補強プレートをセラミックスまたは金属メッシ
ユ等の多孔質部材により形成したことにより、これらの
多孔質部材は比較的安価に供給されているものであるた
め製品コストの低減を図ることができる。また、上記の
多孔質部材は比較的機械的強度が強いため、確実に位置
決めプレートを補強することができる。

【００６３】更に、請求項７記載の発明によれば、吸引
装置はボール吸着ヘッドとして前記した請求項１乃至６
のいずれかに記載のボール吸着ヘッドを用いているた
め、確実にボールを基板上に実装することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であるボール吸着ヘッドを
説明するための図である。

【図２】本発明の一実施例であるボール実装装置を説明
するための概略構成図である（その１）。

【図３】本発明の一実施例であるボール実装装置を説明
するための概略構成図である（その２）。

【図４】実装が行われた基板を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２実施例であるボール吸着ヘッドを
説明するための図である。

【図６】本発明の第３実施例であるボール吸着ヘッドを
説明するための図である（その１）。

【図７】本発明の第３実施例であるボール吸着ヘッドを
説明するための図である（その２）。

【図８】従来のボール吸着ヘッドの一例を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃボール吸着ヘッド１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ位置決めプレート１２Ａ，１２Ｂ補強プレート１３ボール１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ位置決め孔２０ボール実装装置２１吸引装置２２ヘッド移動装置２３チャンバー２５駆動装置２７パンプトレイ２８振動発生装置３０基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】突起電極となるボールを吸引し、基板の
所定位置に前記ボールを実装するのに用いるボール吸着
ヘッドにおいて、気体の通過抵抗の高い材質により形成されており、前記
ボールの吸引位置を規定する位置決め孔を形成してなる
位置決めプレートと、気体の通過抵抗の低い材質により形成されており、下面
に前記位置決めプレートが配設されると共に上面に前記
ボールを吸引するための吸引力が印加される構成とされ
ており、前記位置決めプレートの補強を行う補強プレー
トとを具備することを特徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項２】請求項１記載のボール吸着ヘッドにおい
て、前記位置決めプレートの材質としてセラミックを用
いたことを特徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項３】請求項１記載のボール吸着ヘッドにおい
て、前記位置決めプレートを、樹脂フィルムにより構成した
ことを特徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項４】請求項１記載のボール吸着ヘッドにおい
て、前記位置決めプレートを、前記補強プレートの前記ボー
ルを吸引する側の面に樹脂を含浸させることにより形成
したことを特徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のボー
ル吸着ヘッドにおいて、前記補強プレートを多孔質部材により形成したことを特
徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項６】請求項５記載のボール吸着ヘッドにおい
て、前記多孔質部材としてセラミックスまたは金属メッシユ
を用いたことを特徴とするボール吸着ヘッド。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載のボー
ル吸着ヘッドと、前記ボール吸着ヘッドと接続されてお
り、前記ボールを吸引する吸引力を発生させる吸引装置
と、前記ボール吸着ヘッドを、少なくともボール吸引位置と
前記基板にボールを実装する実装位置との間で移動させ
るヘッド移動装置とを具備することを特徴とするボール
実装装置。