JPH11135991A - 半田ボールマウント装置 - Google Patents

半田ボールマウント装置

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JPH11135991A
JPH11135991A JP31627197A JP31627197A JPH11135991A JP H11135991 A JPH11135991 A JP H11135991A JP 31627197 A JP31627197 A JP 31627197A JP 31627197 A JP31627197 A JP 31627197A JP H11135991 A JPH11135991 A JP H11135991A
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suction
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solder
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Kazuo Niitsuma
和生 新妻
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3478Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】第1に、吸着穴の半田ボールの保持力を小さく
して半田ボールの吸着穴への喰付きを減少させ、半田ボ
ール搭載ミスの少ない半田ボールマウント装置を提供す
ること。第2に、半田ボールを吸着穴に吸着する際の衝
突エネルギーを小さくして半田ボールの変形要因の少な
い半田ボールマウント装置を提供すること 【解決手段】複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成さ
れた吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置におい
て、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加
により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適性圧以上
の高圧とならないよう半田ボール吸着動作途中から圧力
を制御する手段を有する半田ボールマウント装置とす
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、基板に半田ボール
を搭載する半田ボールマウント装置に関するものであっ
て、主としてBGA(ボールグリッドアレー)用半田ボ
ールマウント装置における半田ボール吸着(バキューム
吸着)時の圧力制御手段の改良を主眼に発明されたもの
である。
【0002】
【従来技術】半田ボールマウント装置において基板に複
数個の半田ボールを搭載する場合、吸着ヘッドに複数の
半田ボール吸着穴を開けた吸着プレートを設け、該吸着
穴に半田ボールを真空吸着し、基板上に搭載する方法が
一般的である。
【0003】図2が、従来の半田ボールマウント装置の
吸引回路図である。図中1は、真空ポンプまたはブロア
よりなる吸引装置1であり、吸引装置1は配管3(図2
及至図5に実線で示されている。)により吸着ヘッド2
と連結されている。該配管3の途中には、チャンバー7
内の真空圧力(負圧)を決定するリリーフ弁6と吸引動
作の開始と終了の制御を行うバルブ8が設けられてい
る。
【0004】吸着ヘッド2には、負圧を蓄える部屋とな
るチャンバー7、その下面に半田ボール4が吸着される
吸着穴5が多数形成された吸着プレート12が形成され
ている。また、チャンバー7には圧力検出器9が設置さ
れ、別設の制御装置10により、バルブ8の開閉を行な
うものであった。図2中11の点線で示す部分は配線で
ある。
【0005】従来の半田ボールマウント装置での吸着ヘ
ッド2の圧力制御は、最終到達圧(設定圧P1)のみを
リリーフ弁6により設定するにすぎないものであった。
図6に従って説明すれば、バルブ8が開となることによ
り、吸引が開始され、半田ボール4の吸着が開始され
る。吸着プレート12には、吸着穴5が多数存在するの
で、半田ボール4の吸着数の増加により、逐次開口面積
が減少し、吸着穴5の真空圧力は低真空から高真空へと
変動することになる。設定圧P1に到達後、半田ボール
4の吸着完了確認に要する設定時間t1および、その後
の吸着ヘッド2の移動の時間とも設定圧P1での吸引を
継続するものであった。
【0006】吸着動作の初期時点と吸着動作終了時点で
は、吸着のための真空圧力が異なり、後半ほど半田ボー
ル4の吸着は高い真空度となる。必要以上に高い真空圧
力で半田ボール4を吸着保持することは、吸着穴5への
喰付きを生じさせ、半田ボール4の搭載ミスを起こす要
因ともなっていた。更に、後半ほど半田ボール4の吸着
速度が速くなり、これは吸着プレート12上に吸着する
際の衝突エネルギー(力)が強くなることであって、半
田ボール4が変形する原因となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、第1に、半
田ボールの吸着穴への保持力を小さくして半田ボールの
吸着穴への喰付きを減少させ、それにより半田ボールの
基板への搭載ミスの少ない半田ボールマウント装置とす
ると同時に、第2に、半田ボールを吸着穴に吸着する際
の衝突エネルギー(力)を小さくして、半田ボールの変
形の要因の少ない半田ボールマウント装置を提供しよう
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、次の3つの手段が採用される。第1の発明は、複数
個の半田ボール吸着穴が下面に形成された吸着ヘッドを
有する半田ボールマウント装置において、半田ボール吸
着動作中の吸着半田ボールの数の増加により吸着ヘッド
内の真空圧力が設定された適性圧以上の高圧とならない
よう半田ボール吸着動作途中から圧力を制御する手段を
有する半田ボールマウント装置である。
【0009】第2の発明は、複数個の半田ボール吸着穴
が下面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウ
ント装置において、全半田ボールの吸着動作完了後に、
吸着ヘッド内の真空圧力を半田ボールが吸着穴に保持可
能な所定圧力に減圧する制御手段を有する半田ボールマ
ウント装置である。
【0010】第3の発明は、第1の発明と第2の発明の
特色を併せ持つもので、複数個の半田ボール吸着穴が下
面に形成された吸着ヘッドを有する半田ボールマウント
装置において、増加する吸着半田ボールの数により吸着
ヘッド内の真空圧力が設定された適性圧以上に高圧とな
らないよう半田ボール吸着動作途中から圧力を制御する
手段を有するとともに、全半田ボールの吸着動作完了後
に、吸着ヘッド内の真空圧力を半田ボールが吸着穴に保
持可能な所定圧力にまで減圧する制御手段を有する半田
ボールマウント装置である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図示の実施例とともに発明の
実施の形態につき説明する。図1は、本発明が実施され
る半田ボールマウント装置の概要を示す斜視図であり、
図中2が吸着ヘッドであり、3が、真空吸引のため図1
では示されていない吸引装置と吸着ヘッド2を連結する
ための配管である。尚、吸引装置としては、真空ポンプ
やブロアが利用される。
【0012】吸着ヘッド2は、半田ボール供給ボックス
41上方より下降し、半田ボール4を吸着する。他方、
フラックス供給装置21ではフラックス転写ピンにフラ
ックスを供給した後、転写ピンにより基板22にフラッ
クスを転写する。その後、吸着ヘッド2は、図1に示す
ように基板22上に移動し、更に下降して基板22に半
田ボール4を搭載するのである。本発明は、吸着ヘッド
2への半田ボールの吸着から、半田ボール4を基板に搭
載するまでの、吸着ヘッド2の真空圧力の制御に特徴を
有するものである。
【0013】第1の発明の特徴は、増加する吸着半田ボ
ール4の数による開口面積の減少により吸着ヘッド2内
の真空圧力(負圧)が設定された適性圧以上の高圧とな
らないよう半田ボール吸着動作途中から圧力を制御する
手段を有することである。
【0014】この発明の実施のため、第1の吸引回路が
図3に示されている。すなわち、吸引装置1と吸着ヘッ
ド2の間の配管3(図中実線で示される。)途中に、バ
ルブ8と、バルブ8より吸引装置1側に比例制御圧力調
整弁13が設けられている。他方、吸着ヘッド2のチャ
ンバー7には圧力検出器9が取り付けてあり、圧力検出
器9は、制御装置10と接続されている。更に、制御装
置10は、バルブ8及び比例制御圧力調整弁13とも接
続され、バルブ8及び比例制御圧力調整弁13を制御し
ている。図中点線で示される11(図2乃至図5で共通
する。)が、これらの接続のための配線である。
【0015】その制御方法は、図7のグラフに示され
る。バルブ8がONで開となり、吸引が開始され、半田
ボール4の吸着が開始される。半田ボール4の吸着数の
増加により、開口面積は減少し、チャンバー7内の真空
度は高くなる。チャンバー7内の真空圧力が通常の最終
到達圧P1より真空度が低い設定圧P2になったら比例
制御を開始する。すなわち、吸着ヘッド2のチャンバー
7内の真空圧力が設定圧P2になるように圧力検出器9
からの信号をもとにして比例制御圧力調整弁13により
圧力制御が行われる。その後、設定圧P2のまま半田ボ
ール吸着完了確認に要する設定時間t2の経過で、吸着
ヘッド2は移動する。
【0016】第2の発明の特徴は、全半田ボール4の吸
着動作完了後に、吸着ヘッド2内の負圧を半田ボール4
が保持可能な所定圧力にまで減圧する制御手段を有する
ことである。
【0017】第2の発明の実施のための吸引回路は、前
記が第1の吸引回路で行うこともできるのであるが、比
例制御圧力調整弁13を用いずに、リリーフ弁6を有す
る従来の回路に、絞り弁14とバルブ18の組み合わせ
を加えた第2の吸引回路によっても良い。第2の吸引回
路は、図4に示されている。
【0018】その制御方法は、図8のグラフに示され
る。バルブ8がONで開となり、吸引が開始され、半田
ボール4の吸着が開始される。半田ボール4の吸着数の
増加により、開口面積は減少し、チャンバー7内の真空
度は高くなり、リリーフ弁6で設定された最終到達圧で
ある設定圧P1まで至る。設定圧P1で、吸着完了確認
に要する設定時間t1の経過を待ち、半田ボール4の吸
着動作が完了する。吸着完了確認に要する設定時間t1
経過の後、バルブ18がON(開)となり、絞り弁14
の設定により、半田ボール4の保持可能な設定圧P3に
減圧され、同時に吸着ヘッド2は移動する。
【0019】第3の発明の特徴は、半田ボール吸着動作
中の吸着半田ボールの数の増加による開口面積の減少に
より、吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適性圧以上
の高圧とならないよう半田ボール吸着動作途中から圧力
を制御する手段を有するとともに、全半田ボールの吸着
動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を半田ボールを
吸着穴に保持可能な所定圧力にまで減圧する制御手段を
有することである。すなわち第1の発明と第2の発明の
特徴を併せ持つ。
【0020】第3の発明の実施のための吸引回路は、第
1の吸引回路を用いて行う。その制御方法は、図9のグ
ラフに示される。バルブ8がONで開となり、吸引が開
始され、半田ボール4の吸着が開始される。半田ボール
4の吸着数の増加により、開口面積は減少し、チャンバ
ー7内の真空度は高くなる。チャンバー7内の真空圧力
が通常の最終到達圧P1より真空度が低い設定圧P2に
なったら比例制御を開始する。すなわち、吸着ヘッド2
のチャンバー7内の真空圧力が設定圧P2になるように
圧力検出器9からの信号をもとにして比例制御圧力調整
弁13により設定圧P2の圧力を維持する。
【0021】その後、比例制御圧力調整弁13への電流
値一定で設定圧P2のまま半田ボール吸着完了確認に要
する設定時間t2経過で半田ボール4の吸着動作を完了
する。設定時間t2経過後、比例制御圧力調整弁13へ
半田ボール保持可能な低圧である設定圧P3になるよう
信号をおくる。同時に吸着ヘッド2移動は移動する。
【0022】第1の発明及び第3の発明の実施のため比
例制御圧力調整弁13を利用した第1の吸引回路を用い
たが、絞り弁14,24、34を組合わせたブリードオ
フ回路を構成してもよい。このための第3の吸引回路が
図5に示される。図5では、絞り弁14、24、34と
それに対応するバルブ18,28,38を、3組利用し
た例を示したが、必要に応じn組利用する。
【0023】第3の吸引回路による第1の発明での制御
方法は、バルブ8がONで開となり、吸引が開始され、
半田ボール4の吸着が開始される。半田ボール4の吸着
数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー7内の
真空度は高くなり、最終到達圧P1より真空度が低い設
定圧P2になったところでバルブ28をONにし、圧力
制御を開始する。n個のバルブが存在する場合、以後順
にバルブ38からバルブ(n−1)までONさせてい
く、設定圧P2になって設定時間t2が経過したら半田
ボール4の吸着動作は完了し、吸着ヘッド2は移動す
る。
【0024】第3の吸引回路による第3の発明での制御
方法は、バルブ8がONで開となり、吸引が開始され、
半田ボール4の吸着が開始される。半田ボール4の吸着
数の増加により、開口面積は減少し、チャンバー7内の
真空度は高くなり、最終到達圧より真空度が低い設定圧
P2になったところでバルブ28をONにし、圧力制御
を開始する。n個のバルブが存在する場合、以後順にバ
ルブ38からバルブ(n−1)までONさせていく、設
定圧P2になって設定時間t2が経過したら半田ボール
4の吸着動作完了で、さらにバルブ(n)をONにする
と半田ボールの保持に必要な設定圧P3に減圧され、同
時に吸着ヘッド2は移動する。
【0025】
【発明の効果】第1の発明及び第3の発明にあっては、
吸着及び移動中の半田ボールの保持力を小さくして吸着
プレートへの喰付きを減少することができるので半田ボ
ールの基板への搭載ミスを防止できるものとなった。更
に、吸着プレート上に半田ボールを吸着する際の衝突エ
ネルギー(力)を小さくすることができ、半田ボールの
変形を有効に防止できるものとなった。
【0026】第2の発明にあっては、半田ボール吸着の
際の衝突エネルギーは従来と同じものであるが、吸着後
移動中の半田ボールの保持力を小さくできるので、吸着
プレートへの喰付きを減少することができ、半田ボール
の搭載ミスを有効に防止できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が利用される半田ボールマウント装置の
概要を示す斜視図
【図2】従来の半田ボールマウント装置の吸引回路図
【図3】本発明に用いられる第1の吸引回路図
【図4】第2の発明に用いられる第2の吸引回路図
【図5】本発明に用いられる第3の吸引回路図
【図6】従来の圧力制御をしめすグラフ
【図7】第1の発明の圧力制御を示すグラフ
【図8】第2の発明の圧力制御を示すグラフ
【図9】第3の発明の圧力制御を示すグラフ
【符号の説明】
1..........吸引装置 2..........吸着ヘッド 3..........配管 4..........半田ボール 5..........吸着穴 6..........リリーフ弁 7..........チャンバー 8、18、28、38.バルブ 9..........圧力検出器 10..........制御装置 11..........配線 12..........吸着プレート 13..........比例制御圧力制御弁 14、24、34....絞り弁 21..........フラックス供給装置 22..........基板 41..........半田ボール供給装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/92 604Z 604T

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成さ
    れた吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置におい
    て、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加
    により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適性圧以上
    の高圧とならないよう半田ボール吸着動作の途中から圧
    力を制御する手段を有する半田ボールマウント装置。
  2. 【請求項2】複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成さ
    れた吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置におい
    て、全半田ボールの吸着動作完了後に、吸着ヘッド内の
    真空圧力を半田ボールが吸着穴に保持可能な所定圧力に
    減圧する制御手段を有する半田ボールマウント装置。
  3. 【請求項3】複数個の半田ボール吸着穴が下面に形成さ
    れた吸着ヘッドを有する半田ボールマウント装置におい
    て、半田ボール吸着動作中の吸着半田ボールの数の増加
    により吸着ヘッド内の真空圧力が設定された適性圧以上
    の高圧とならないよう半田ボール吸着動作途中から圧力
    を制御する手段を有するとともに、全半田ボールの吸着
    動作完了後に、吸着ヘッド内の真空圧力を半田ボールが
    吸着穴に保持可能な所定圧力にまで減圧する制御手段を
    有する半田ボールマウント装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005652A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Athlete Fa Kk ボール搭載装置およびボール搭載方法
JP2007019050A (ja) * 2005-06-06 2007-01-25 Athlete Fa Kk ボール搭載装置およびボール搭載方法
DE102014109923B4 (de) * 2014-07-15 2019-10-17 Pac Tech - Packaging Technologies Gmbh Lotkugeltransfervorrichtung zur Aufnahme einer Lotkugelanordnung und Übertragung auf einen Wafer

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