JPH1064957A

JPH1064957A - 導電性ボール搭載装置及び導電性ボール搭載方法

Info

Publication number: JPH1064957A
Application number: JP8220928A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Sakai; 忠彦境; Seiji Sakami; 省二酒見
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06
Anticipated expiration: 2016-08-22
Also published as: JP3303684B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性ボールの搭載動作を確実に行える導電
性ボール搭載装置を提供することを目的とする。【解決手段】貯溜部においてフラックス２を導電性ボ
ール１に付着させる際に吸着ツール３２に加える押圧力
Ｆ１を位置決め部に位置決めされたワークに導電性ボー
ルを搭載する際に吸着ツール３２に加える押圧力Ｆ２よ
りも小さくなるように設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バンプ付ワークの
製造工程で用いられる導電性ボールの搭載装置および導
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ワークの
製造工程において、ワークの電極にバンプ（突出電極）
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、ワークの電
極上に導電性ボールを搭載した後、導電性ボールを加
熱、溶融、固化させてバンプを形成するものである。

【０００３】さて、導電性ボール搭載方法のうち、重要
なプロセスとして、（１）導電性ボールの下部にフラッ
クスを付着させるステップと、（２）フラックスが付着
した導電性ボールを基板などのワークに搭載するステッ
プとがある。図４（ａ）において導電性ボール１にフラ
ックス２を塗布する場合（ステップ（１））は容器Ｓの
平坦面に導電性ボール１の下端部がこの平坦面に当接す
るまで吸着ツール３を下降させ、その後吸着ツール３を
上昇させる。図４（ｂ）において導電性ボール１を基板
５の電極６上に搭載する場合（ステップ（２））は導電
性ボール１が電極６に当接する位置まで吸着ツール３を
下降させ、その状態で吸着孔４内の真空破壊を行うため
に負圧から正圧に変更しその後吸着ノズル３を上昇させ
ている。

【０００４】図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上述のス
テップ（１）、（２）における状態を示しており、図
中、１は導電性ボール、２は容器Ｓに所定の厚さでため
られたフラックス、３は下面に開口する吸着孔４に導電
性ボール１を保持する吸着ツール、５はワークとしての
基板であり、基板５上には電極６が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の導
電性ボールの搭載装置では吸着した導電性ボール１を容
器Ｓの平坦面や基板５の電極６へ当接させる際に吸着ツ
ール３を下方へ押し下げる力（以下押圧力と呼ぶ）につ
いてあまり考慮されておらず、このため上述のプロセス
（１），（２）において種々の不具合を生じていた。ス
テップ（１）における押圧力Ｆ０が必要以上に大きいと
いう場合がある。

【０００６】こうなると、図４（ａ）に示すように、フ
ラックス２は確かに導電性ボール１に付着するものの、
導電性ボール１が過大に変形したり吸着孔４へ過大にく
い込んだりして吸着ツール３の下面とフラックス２の液
面とのすき間が小さくなり過ぎ、その結果、吸着ツール
３にフラックス２が付着してしまい、次回導電性ボール
１の供給を行うときには、付着したフラックス２によっ
て動作不良を発生する。

【０００７】また、逆に押圧力Ｆ０が小さめになってい
ると、図４（ｂ）に示すようにステップ（２）で不具合
を生じやすい。即ち、導電性ボール１を基板５の電極６
に搭載するプロセスでは、吸着孔４に吸い付いている導
電性ボール１を強制的に外すために、吸着孔４内を負圧
から正圧に変更したときに、矢印Ｎ１で示すように導電
性ボール１に風圧が作用する。

【０００８】このとき、上記押圧力Ｆ０が不足している
と、風圧によって吸着ツール３が鎖線位置から実線で示
す位置まで浮き上がり、さらに矢印Ｎ２、Ｎ３で示すよ
うに、軽量の導電性ボール１は、風圧に負けて電極６か
らずれてしまい、搭載失敗という結果になる。

【０００９】そこで本発明は、導電性ボールの搭載動作
を確実に行える導電性ボール搭載装置及び導電性ボール
搭載方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の導電性ボール搭
載装置では、貯溜部においてフラックス２等の粘着物を
導電性ボール１に付着させる際の押圧力Ｆ１が位置決め
部に位置決めされたワークに導電性ボールを搭載する際
の押圧力Ｆ２よりも小さくなるように設定している。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１記載の導電性ボール搭載
装置では、粘着物を導電性ボールへ付着させる際の吸着
ツールの押圧力とワークに導電性ボールを搭載する際の
吸着ツールの押圧力を変更する押圧力変更手段を備えた
のでステップに最適な押圧力を設定して導電性ボールの
搭載を行うことができる。また請求項２記載の導電性ボ
ールの搭載方法では、貯溜部において粘着物を導電性ボ
ールに付着させる際の押圧力が、位置決め部に位置決め
されたワークに導電性ボールを搭載する際の押圧力より
も小さくなるように設定しているので、粘着物を付着さ
せる際に粘着物が吸着ツールに付着せず、又導電性ボー
ルを搭載する際に導電性ボールをワークにしっかり押付
けて導電性ボールのずれを回避できる。

【００１２】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態における導電
性ボールの搭載装置の斜視図、図２は同導電性ボールの
搭載装置の搭載ヘッドの断面図、図３は同導電性ボール
の搭載装置の導電性ボールの搭載動作の説明図である。

【００１３】本実施の形態では説明の一貫性を確保する
ために導電性ボールとして半田ボールを、粘着物として
フラックスを、ワークとして基板を例に説明を行ってい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく例えば半
田ボールの他に金、銅や樹脂ボールの表面に導電体をコ
ートしたものでもよく、粘着物としてクリーム半田や導
電性接着剤を使用してもよい。またワークとしては、半
導体装置やパッケージ化された電子部品等も含むもので
ある。

【００１４】図１において、１１は基板であり、ガイド
レール１３に載置されている。ガイドレール１３は、基
板をクランプして位置決めする位置決め部となってい
る。基板の上面には導電性ボールとしての半田ボール１
が搭載される電極１２が多数個形成されている。ガイド
レール１３の側方には、半田ボール１の供給部１４と、
ピックアップミス検出用の光源１５と、フラックスの貯
溜部としての容器１６が設置されている。１７はフラッ
クスの液面を平滑するスキージである。このスキージ１
７が容器１６上を容器１６の平坦面１６ａに沿って移動
することにより平坦面１６ａ上に所定の厚さ（好ましく
は半田ボール１の直径の半分以下）でフラックス２を供
給する（図３（ａ）参照）。供給部１４はボックスから
成り、その内部に半田ボール１が貯溜されている。

【００１５】ガイドレール１３の上方には搭載ヘッド２
０が設けられている。搭載ヘッド２０はガイドシャフト
２１に沿ってＸ方向へ移動する。またガイドシャフト２
１の両端部はスライダ２２を介してガイドシャフト２３
に結合されており、ガイドシャフト２１はガイドシャフ
ト２３に沿ってＹ方向へ移動する。すなわち、ガイドシ
ャフト２１、２３は、搭載ヘッド２０をＸ方向やＹ方向
へ移動させる移動手段となっている。なお搭載ヘッド２
０をガイドシャフト２１、２３に沿って移動させるため
の動力系の説明は省略している。

【００１６】次に、図２を参照して搭載ヘッド２０の構
造を説明する。３０は昇降部材としてのボックスであ
る。ボックス３０は無底であって、その内部にはケース
３１が収納されている。ケース３１の下部には箱型の吸
着ツール３２が結合されている。吸着ツール３２はチュ
ーブ３３を介して吸引ユニット６４に接続されており、
吸引ユニット６４が作動することにより、その下面に多
数個形成された吸着孔３５に半田ボール１を真空吸着す
る。また吸引ユニット６４を逆に作動させることにより
吸着孔３５に空気を送り込み真空破壊を行う。

【００１７】ケース３１の内部には、集光素子３６と光
検出センサ３７が設けられている。ボックス３０の上面
には空気の圧力によって作動するシリンダ３８が設置さ
れており、そのロッド３９の下端部にケース３１は結合
されている。４０はバネ材であって、ボックス３０の天
井面とケース３１の上面を結合している。バネ材４０は
そのバネ力でケース３１を上方へ弾発し、吸着ツール３
２側の自重Ｇを相殺している。本形態では、バネ材４０
のバネ力は、ケース３１および吸着ツール３２の自重Ｇ
と等しくしている。ケース３１の両側面に設けられたス
ライダ４１は、ボックス３０内面に設けられた垂直なレ
ール４２にスライド自在に嵌合している。従って吸着ツ
ール３２はケース３１を介してボックス３０に対して昇
降自在に取り付けられている。尚、吸着ツール３２を直
接ボックス３０に対して昇降自在に取り付けてもよい。
またボックス３０の底部にはタッチセンサ４３が設けら
れている。

【００１８】次にボックス３０の上下動手段について説
明する。５０はボックス３０の側部に設けられた縦長の
駆動ケースであり、その内部には垂直なボールねじ５１
が収納されている。ボールねじ５１にはナット５２が螺
合しており、ナット５２はロッド５３を介してボックス
３０に結合されている。駆動ケース５０の側面には垂直
なレール５４が設けられており、ボックス３０の側面に
設けられたスライダ５５はこのレール５４にスライド自
在に嵌合している。モータ５６が駆動してボールねじ５
１が回転すると、ナット５２はボールねじ５１に沿って
上下動する。これにより、ボックス３０や吸着ツール３
２は上下動作を行う。

【００１９】６０は制御部であって、モータ駆動回路６
１、押圧力制御部６２、吸着ミス検出回路６３、吸引ユ
ニット６４、振動器駆動回路６５などを制御し、またタ
ッチセンサ４３に接続されたタッチ検出回路６６から信
号が入力される。モータ駆動回路６１は、モータ５６を
制御する。吸着ミス検出回路６３は光検出センサ３７か
らの信号により吸着ミスの有無を検出する。図２に示す
ように、吸着ツール３２の側面には振動器駆動回路６５
で制御される振動器３４が装着されており、吸着ツール
３２を超音波振動させる。

【００２０】さて、押圧力制御部６２は、制御部６０か
らの指令により圧力源６７の圧力を調節してシリンダ３
８を制御し、吸着ツール３２を下方へ押し付ける押圧力
を調節する。そして、この押圧力として、半田ボール１
にフラックスを付着させる際の第１押圧力Ｆ１（半田ボ
ール１のそれぞれにつき０．５〜２０ｇｆ程度）と、半
田ボール１を基板１１の電極１２に搭載する際の第２押
圧力Ｆ２（同上２５〜１００ｇｆ程度）が設定されてお
り、押圧力制御部６２は、設定された押圧力Ｆ１、Ｆ２
を動作に合わせてその大きさを適宜切換えるものであ
る。

【００２１】本実施の形態では制御部６０と圧力制御部
６２が吸着ツール３２の押圧力を変更する押圧力変更手
段となっている。

【００２２】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、次に動作を説明する。図１におい
て、搭載ヘッド２０は供給部１４の上方へ移動する。次
にモータ５６（図２）が駆動することにより搭載ヘッド
２０は下降・上昇し、吸着ツール３２の下面の吸着孔３
５に半田ボール１を真空吸着してピックアップする。

【００２３】次に搭載ヘッド２０は容器１６の上方へ向
って移動する。その途中、搭載ヘッド２０は光源１５の
上方を通過する。光源１５は吸着ツール３２の下面へ向
って光を照射するが、図２において何れかの吸着孔３５
に半田ボール１が真空吸着されていないと（すなわち半
田ボール１のピックアップミスがあった場合）、光は吸
着孔３５を通って光検出センサ３７に入射するので、ピ
ックアップミスがあったことが判明する。ピックアップ
ミスがあった場合には、搭載ヘッド２０を供給部１４の
上方へ戻し、ピックアップ動作をやり直す。

【００２４】一方搭載ヘッド２０が半田ボール１のピッ
クアップを行う間に容器１６上をスキージ１７が移動し
て平坦面１６ａ上に所定の厚さでフラックス２を供給す
る。

【００２５】さて、ピックアップミスがなかった場合
は、搭載ヘッド２０は容器１６の上方へ移動し、そこで
モータ５６が駆動して吸着ツール３２が上下動作を行う
ことにより、半田ボール１の下面に容器１６に貯溜され
たフラックス２を付着させる（ステップ（１））。次に
搭載ヘッド２０は基板１１の上方へ移動し、そこで下降
・上昇動作を行うことにより、半田ボール１を基板１１
の電極１２上に搭載する（ステップ（２））。

【００２６】次に、図３を用いて、半田ボール１に作用
する押圧力を説明する。まず、図３（ａ）に示すよう
に、上述したステップ（１）では、容器１６の平坦面１
６ａに半田ボール１を押し付けたときに半田ボール１や
吸着ツール３２の下面に過大な力が作用しないように小
さな押圧力Ｆ１が半田ボール１に作用するように、押圧
力制御部６２はシリンダ３８をコントロールして吸着ツ
ール３２を弱い押圧力Ｆ１で下方へ押し下げる。したが
って、半田ボール１は弱い力で容器１６の平坦面１６ａ
に接触し、フラックス２が吸着ツール３２に付着するこ
とはない。このため、次回の半田ボール１の供給時に、
フラックス２による吸着ツール３２の汚染に起因して、
吸着孔３５以外に余剰のエキストラボールが付着するこ
とはない。

【００２７】次に、図３（ｂ）に示すように、吸着ツー
ル３２によって、フラックス２が付着した半田ボール１
を基板１１側へ移送する。

【００２８】そして、図３（ｃ）に示すように、上述し
たステップ（２）では、大きな押圧力Ｆ２が吸着ツール
３２に作用するように、押圧力制御部６２はシリンダ３
８をコントロールする。このため、電極１２に半田ボー
ル１がしっかり押し付けられ、フラックス２が電極１２
上に十分広がって十分な粘着力を発生する。したがっ
て、真空破壊を行っても、吸着ツール３２の浮き上がり
は発生せず半田ボール１は電極１２上に載ったままの状
態になる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の導電性ボール搭載装置は、貯溜
部においてフラックスを導電性ボールに付着させる際の
押圧力が、位置決め部に位置決めされたワークに導電性
ボールを搭載する際の押圧力よりも小さくなるように設
定してあるので、フラックスが吸着ツールに付着した
り、搭載後の導電性ボールがずれたりする不具合を抑制
でき、それだけ確実に搭載動作を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における導電性ボールの
搭載装置の斜視図

【図２】本発明の一実施の形態における導電性ボールの
搭載装置の搭載ヘッド部の断面図

【図３】（ａ）本発明の一実施の形態における導電性ボ
ールの搭載装置の導電性ボールの搭載動作の説明図（ｂ）本発明の一実施の形態における導電性ボールの搭
載装置の導電性ボールの搭載動作の説明図（ｃ）本発明の一実施の形態における導電性ボールの搭
載装置の導電性ボールの搭載動作の説明図

【図４】（ａ）従来の導電性ボールの搭載装置の搭載動
作の説明図（ｂ）従来の導電性ボールの搭載装置の搭載動作の説明
図

【符号の説明】

１半田ボール２フラックス１１基板１２電極１４供給部２０搭載ヘッド３２吸着ツール３５吸着孔３８シリンダ６２押圧力制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークの位置決め部と、導電性ボールの供
給部と、粘着物の貯溜部と、搭載ヘッドと、この搭載ヘ
ッドに上下動作を行わせる上下動手段と、この搭載ヘッ
ドを前記ワークの位置決め部と前記導電性ボールの供給
部の間を移動させる移動手段とを備えた導電性ボールの
搭載装置であって、前記搭載ヘッドが、上下動手段によ
って昇降する昇降部材と、この昇降部材に設けられてそ
の下面に導電性ボールの吸着孔が形成された吸着ツール
と、この吸着ツールを下方へ押圧する押圧手段とを備
え、前記押圧手段の押圧力の大きさを、前記貯溜部にお
いて粘着物を導電性ボールに付着させる場合と、前記位
置決め部に位置決めされたワークに導電性ボールを搭載
する場合とで変更する押圧力変更手段を備えたことを特
徴とする導電性ボール搭載装置。
【請求項２】容器の平坦面上に粘着物を所定の厚さで供
給するステップと吸着ツールの下面に形成された吸着孔
に導電性ボールを吸着するステップと、前記吸着ツール
を第１の押圧力で下方へ押し下げた状態でこの吸着ツー
ルに吸着された導電性ボールを前記平坦面に押し付け
て、この平坦面上の前記粘着物を付着させるステップ
と、前記吸着ツールを前記第１の押圧力よりも大きな第
２の押圧力で下方へ押し下げた状態で、前記粘着物が付
着した導電性ボールをワークへ押し付けてこの導電性ボ
ールをワークに搭載するステップとを含むことを特徴と
する導電性ボールの搭載方法。