JPH1058250A - 導電性ボールの搭載方法 - Google Patents

導電性ボールの搭載方法

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JPH1058250A
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忠彦 境
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着ヘッドの下面に真空吸着された導電性ボ
ールを、高速度でワークのパッド上に搭載できる導電性
ボールの搭載方法を提供すること。 【解決手段】 吸着ヘッド２１は吸着孔２３に導電性ボ
ール１を真空吸着し、ワーク１１のパッド１２に搭載す
る。吸着ヘッド２１の内部の空間２２は、第１の弁２５
を介して吸引部２４に接続され、また第２の弁２９を介
して高圧空気供給部２８に接続される。また空間２２に
は真空破壊用の第３の弁３０と第４の弁３１が接続され
ている。吸着ヘッド２１は下降して導電性ボール１をパ
ッド１２上に着地させ、次いで上昇するが、このとき第
２の弁２９を開いて空間２２を正圧して真空状態を破壊
し、次いで第３の弁３０およびまたは第４の弁３１を開
いて空間２２を大気圧にする。これにより導電性ボール
１は吸着孔２３から確実に離れてパッド１２に搭載され
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、導電性ボールをワ
ークのパッド上に搭載する導電性ボールの搭載方法に関
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きのワー
クを製造する方法として、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、導電性ボ
ールの供給部に備えられた導電性ボールを吸着ヘッドの
下面に真空吸着してピックアップし、ワークのパッド上
に搭載するものであり、多数個の導電性ボールをワーク
に一括して搭載できるという利点を有している。
【０００３】図９は、従来の導電性ボールの搭載方法の
説明図であって、吸着ヘッドがワークの上方で下降・上
昇動作を行って、導電性ボールをワークのパッド上に搭
載する様子を示している。図９（ａ）において、導電性
ボール１は吸着ヘッド２の下面に多数開孔された吸着孔
３に真空吸着されている。吸着ヘッド２の内部は吸引部
（図外）に真空吸引されて負圧となっている。ワーク４
のパッド５上には予めフラックス６が塗布されている。
ワーク４としては、ウエハから切り出された半導体チッ
プや基板などである。
【０００４】次に図９（ｂ）に示すように吸着ヘッド２
を下降させ、導電性ボール１をパッド５上に着地させる
とともに吸着ヘッド２の内部の真空吸引を停止して、導
電性ボール１の真空吸着状態を解除する。すると導電性
ボール１と吸着孔３の間のすき間から外部の空気が吸着
ヘッド２の内部に侵入し（破線矢印参照）、吸着ヘッド
２の内部は大気圧となる。そこで図９（ｃ）に示すよう
に吸着ヘッド２を上昇させれば、導電性ボール１はパッ
ド５上に搭載される。この後、ワーク４を加熱炉へ送っ
て導電性ボール１を加熱・溶融・固化させるなどして、
パッド５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】上記従来方法は、図９
（ｂ）に示すように、吸着ヘッド２を下降させて導電性
ボール１をパッド５上に着地させるとともに、吸着ヘッ
ド２内部の真空吸引を停止し、外部の空気が吸着ヘッド
２の内部に侵入して真空状態が十分に破壊されてから吸
着ヘッド２を上昇させていたため、導電性ボール１をパ
ッド５上に搭載するタクトタイムが長くなり、生産性が
あがらないという問題点があった。
【０００６】このような問題点を解決する手段として、
図９（ｂ）、（ｃ）に示すように導電性ボール１をパッ
ド５上に搭載するときには、吸着ヘッド２を加振器（図
示せず）により振動させ、吸着孔３からの導電性ボール
１の離れをよくする方法も知られているが、この方法で
あってもかなりのタクトタイムを要し、また導電性ボー
ル１の吸着孔３からの離れは必ずしも確実でないという
問題点があった。
【０００７】したがって本発明は、吸着ヘッドの下面に
真空吸着された導電性ボールを、高速度でワークのパッ
ド上に搭載できる導電性ボールの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】本発明は、吸着ヘッドの
内部を真空吸引することにより供給部に備えられた導電
性ボールを吸着ヘッドの下面に開孔された吸着孔に真空
吸着してピックアップした後、位置決め部に位置決めさ
れたワークに対して吸着ヘッドに下降・上昇動作を行な
わせて、ワークのパッド上に導電性ボールを搭載する導
電性ボールの搭載方法であって、導電性ボールを前記ワ
ークのパッド上に搭載するときには、前記吸着ヘッドの
内部に正圧を付与して真空状態を破壊するようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、吸着ヘッドが導
電性ボールをワークのパッドに搭載するときには、その
内部の真空状態を積極的に破壊することにより、吸着孔
に真空吸着されていた導電性ボールを速かに吸着孔から
離れさせ、パッドに確実に搭載することができる。
【００１０】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の導電性ボールの搭載装置の正面図、図２は同導
電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成図、図３は同
導電性ボールの搭載装置の搭載動作の説明図、図４は同
導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動作のタイムチ
ャートである。
【００１１】まず、図１を参照して導電性ボールの搭載
装置の全体構造を説明する。１０は導電性ボールの供給
部としての容器であり、その内部には導電性ボール１が
収納されている。９は基台である。１１はワークであ
り、その上面にはパッド１２が多数個形成されている。
ワーク１１は位置決め部１３上に位置決めされている。
位置決め部１３は可動テーブルであり、ワーク１１をＸ
方向やＹ方向へ水平移動させてその位置を調整すること
ができる。
【００１２】容器１０と位置決め部１３の上方には移動
テーブル１４が設けられている。移動テーブル１４には
ケース１５が保持されており、ケース１５には吸着ヘッ
ド２１が保持されている。移動テーブル１４が駆動する
と、ケース１５および吸着ヘッド２１は移動テーブル１
４に沿って容器１０とワーク１１の間を移動する。
【００１３】図２において、ケース１５上にはモータ１
６が設けられている。またケース１５の内部には、垂直
な送りねじ１７が設けられている。送りねじ１７にはナ
ット１８が装着されており、吸着ヘッド２１はナット１
８に結合されている。したがってモータ１６が駆動して
送りねじ１７が回転すると、ナット１８は送りねじ１７
に沿って上下動し、吸着ヘッド２１も上下動する。すな
わち、モータ１６、送りねじ１７、ナット１８は吸着ヘ
ッド２１の上下動手段となっている。１９はケース１５
の前面に設けられた垂直なガイドレール、２０は吸着ヘ
ッド２１の背面に設けられてこのガイドレール１９に嵌
合するスライダであり、ガイドレール１９とスライダ２
０は吸着ヘッド２１の上下動を案内する。
【００１４】図２において、吸着ヘッド２１の内部には
空間２２があり、またその下面には吸着孔２３が多数開
孔されている。２４は吸引部であって、第１の弁２５や
配管２６、２７を介して空間２２に接続されている。２
８は高圧空気供給部であって、第２の弁２９や配管２
６、２７を介して空間２２に接続されている。３０は第
３の弁であって、配管２７を介して空間２２に接続され
ている。３１は第４の弁であって、配管３２を介して空
間２２に接続されている。３３は制御部であって、吸引
部２４、高圧空気供給部２８、第１の弁２５、第２の弁
２９、第３の弁３０、第４の弁３１およびモータ制御部
３４を制御する。モータ制御部３４はモータ１６の駆動
を制御する。３５は記憶部であって、装置の運転に必要
なデータを記憶する。３６はキーボードやマウスなどの
入力部であって、必要なデータの入力などを行う。
【００１５】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
な構成より成り、次に全体の動作を説明する。図１にお
いて、吸着ヘッド２１は容器１０の上方へ移動し、そこ
で下降・上昇動作を行うことにより吸着孔２３に導電性
ボール１を真空吸着してピックアップする。次に吸着ヘ
ッド２１はワーク１１の上方へ移動し、そこで再度下降
・上昇動作を行って導電性ボール１をワーク１１のパッ
ド１２上に搭載する。
【００１６】次に図３および図４を参照して、吸着ヘッ
ド２１の動作を詳細に説明する。図４において、（ａ）
は吸着ヘッド２１の高さを示している。また（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ第１の弁２５、第２の弁２
９、第３の弁３０および第４の弁３１の開閉動作を示し
ている。また（ｅ）は吸着ヘッド２１の空間２２の内圧
の変化を示している。
【００１７】図４（ａ）において、吸着ヘッド２１が容
器１０に貯溜された導電性ボール１をピックアップする
ための吸着動作を行うときは、図４（ｂ）に示すように
タイミングｔ１で吸着ヘッド２１が下降を開始するとと
もに第１の弁２５は開いて吸引部２４による空間２２の
真空吸引を開始する。これにより、図４（ｅ）に示すよ
うに空間２２の内圧は大気圧から負圧へ低下する。そし
てタイミングｔ２で吸着ヘッド２１は下降を停止し、導
電性ボール１を吸着孔２３に真空吸着する。次にタイミ
ングｔ３で吸着ヘッド２１は上昇を開始するとともに、
ワーク１１への移動動作を開始する。なお上記の間、第
２の弁２９、第３の弁３０、第４の弁３１は閉じてい
る。
【００１８】次いで吸着ヘッド２１は移動動作から搭載
動作へ移行する。すなわちタイミングｔ４で下降を開始
し、タイミングｔ５で下降を終了する。図３の（ａ）
は、タイミングｔ４の状態を示している。この状態で、
吸着ヘッド２１はワーク１１の真上に位置する。なおこ
のとき、パッド１２上には、図示しないフラックス塗布
手段により、フラックス３３がすでに塗布されている。
また図３（ｂ）は、タイミングｔ５の状態を示してい
る。この状態で、導電性ボール１はパッド１２上に着地
する。
【００１９】次に、タイミング６で第１の弁２５を閉じ
ることにより、吸引部２４による真空吸引を中止すると
ともに、第２の弁２９を開いて高圧空気供給部２８から
空間２２に空気が送られる。これにより空間２２内は真
空破壊され、その内圧は図４（ｅ）に示すように急激に
上昇して負圧から正圧に瞬間的に切り替わる。次にタイ
ミングｔ７で、第３の弁３０およびまたは第４の弁３１
を開く。すると空間２２は外部と連通して外部の空気は
空間２２内に瞬間的に導入され、空間２２の内圧は正圧
から大気圧へ急激に低下する（タイミングｔ８）。ま
た、タイミングｔ６〜ｔ８の間は、正圧となった空間２
２から吹き出す空気によって導電性ボール１が吹き飛ば
されないようにするために吸着ヘッド２１を下降させた
ままにしておき、吸引孔２３で導電性ボール１が移動し
ないようにその位置を規制しておく。
【００２０】以上のようにして空間２２はタイミングｔ
６からタイミングｔ８の間に負圧→正圧→大気圧へ急激
に変化し、吸着孔２３は導電性ボール１の真空吸着状態
を積極的に解除する。そこでタイミングｔ８で第３の弁
３０およびまたは第４の弁３１を閉じるとともに、吸着
ヘッド２１は上昇を開始し（図３（ｃ）参照）、一連の
搭載動作は終了する。以上のように本方法、高圧空気供
給部２８から空間２２に正圧を付与して空間２２内の真
空破壊を積極的に行うことにより、吸着孔２３からの導
電性ボール１の離れをよくし、短時間で導電性ボール１
をワーク１１のパッド１２上に搭載することができる。
なおタイミングｔ１〜ｔ８は、プログラムデータとして
予め記憶部３５に登録されている。
【００２１】（実施の形態２）図５は、本発明の実施の
形態２の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成
図、図６は同導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動
作のタイムチャートである。
【００２２】図５において、第１の弁２５と第２の弁２
９は配管２６により吸着ヘッド２１の空間２２に接続さ
れており、また実施の形態１の第３の弁３０と第４の弁
３１は有していない。次に、図６を参照して動作を説明
する。タイミングｔ１〜ｔ７の動作は、図４に示す実施
の形態１と同じであるので説明は省略する。
【００２３】さて、タイミングｔ７で、高圧空気供給部
２８から空間２２に空気を供給して空間２２が正圧とな
ったならば、第２の弁２９を閉じて正圧の付与を停止す
る。すると空間２２内の空気は、吸着孔２３と導電性ボ
ール１の間のわずかなすき間から洩れ出し、空間２２の
内圧は徐々に大気圧へ向って低下する。そこで所定の時
間Ｔが経過したならば、タイミングｔ８で吸着ヘッド２
１を上昇させる。この時間Ｔ（空間２２の内圧がほぼ大
気圧まで低下するのに要する時間）は、予めテストを行
うなどして記憶部３５に登録しておく。なお、吸着孔２
３と導電性ボール１の間には、加工上のがたつきや成形
誤差のため、わずかなすき間が生じるものであり、この
すき間から空間２２内の空気が外部に洩れる。また因み
に、図６（ｄ）において、内圧が完全に大気圧になると
きにタイミングｔ８’を設定すると、時間Ｔは長くなっ
てしまう。したがってタイミングｔ８は、内圧が完全に
大気圧になる前、すなわち若干の正圧状態の時に設定し
てもよいものであり、これにより時間Ｔを短くしてタク
トタイムを短縮できる。
【００２４】（実施の形態３）図７は、本発明の実施の
形態３の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの構成
図、図８は同導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの動
作のタイムチャートである。
【００２５】図７において、空間２２の内部には圧力セ
ンサ３８が設けられている。圧力センサ３８は、Ａ／Ｄ
変換器３７を介して制御部３３に接続されている。空間
２２内の内圧は圧力センサ３８で検出され、そのデーダ
は制御部３３に入力される。
【００２６】次に、図８を参照して動作を説明する。タ
イミングｔ１〜ｔ７の動作は、図４の実施の形態１と同
じであるので説明は省略する。本実施の形態３では、圧
力センサ３８で空間２２の圧力を測定しており、タイミ
ングｔ７で第２の弁２９を閉じて正圧の付与を停止す
る。すると空間２２内の空気は、吸着孔２３と導電性ボ
ール１の間のわずかなすき間から洩れ出し、空間２２の
内圧は徐々に低下する。そして内圧が所定圧Ｐまで低下
したことが圧力センサ３８で検出されたならば、導電性
ボール１の真空吸着状態は実質的に解除されたものと判
定され、吸着ヘッド２１は上昇する（タイミングｔ
８）。以上により、導電性ボール１はワーク１１のパッ
ド１２上に搭載される。なお本実施の形態は、実施の形
態１と組み合わせることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、吸着ヘッドが導電性ボ
ールをワークのパッドに搭載するときには、その内部の
真空状態を積極的に破壊することにより、吸着孔に真空
吸着されていた導電性ボールを速かに吸着孔から離れさ
せ、パッドに確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の正面図
【図２】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図３】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の搭載動作の説明図
【図４】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図５】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図６】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図７】本発明の実施の形態３の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図
【図８】本発明の実施の形態３の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの動作のタイムチャート
【図９】従来の導電性ボールの搭載方法の説明図
【符号の説明】
１ 導電性ボール ５ 容器 １０ 位置決め部 １１ ワーク １２ パッド １６ モータ １７ 送りねじ １８ ナット ２１ 吸着ヘッド ２２ 空間 ２３ 吸着孔 ２４ 吸引部 ２５ 第１の弁 ２８ 高圧空気供給部 ２９ 第２の弁 ３０ 第３の弁 ３１ 第４の弁 ３３ 制御部 ３５ 記憶部 ３８ 圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 15/06 Ｂ２５Ｊ 15/06 Ｎ // Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１ Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１Ｑ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸着ヘッドの内部を真空吸引することによ
    り供給部に備えられた導電性ボールを吸着ヘッドの下面
    に開孔された吸着孔に真空吸着してピックアップした
    後、位置決め部に位置決めされたワークに対して吸着ヘ
    ッドに下降・上昇動作を行なわせて、ワークのパッド上
    に導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であ
    って、導電性ボールを前記ワークのパッド上に搭載する
    ときには、前記吸着ヘッドの内部に正圧を付与して真空
    状態を破壊することを特徴とする導電性ボールの搭載方
    法。
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