JPH11836A - 導電性ボールの搭載方法 - Google Patents

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、確実に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を下降させて導電性ボール１を
パッド１２上に着地させ、次いで吸着ヘッド２１が上昇
するときに、第２の弁２９の開閉と、第３の弁３０およ
びまたは第４の弁３１の開閉を複数回組み合わせて行う
ことにより、空間２２の圧力を脈動させる。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１
２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】導電性ボールの搭載時には、導電性ボール
の真空吸着を解除して吸着ヘッドから脱落させるが、こ
の吸着解除を行う際に導電性ボールが吸着ヘッドから脱
落するのに時間を要したり、または脱落せずに吸着孔に
残留する搭載ミスを生じることがある。このような問題
点を解決する手段として、導電性ボールの搭載時に吸着
ヘッドに正圧の空気圧を付与して吸着ヘッド内の真空破
壊を促進する方法が知られている。以下、従来の導電性
ボールの搭載方法について図面を参照して説明する。図
６は従来の導電性ボールの搭載方法の説明図である。

【０００４】図６（ａ）は、導電性ボール１を真空吸着
した吸着ヘッド２をワーク４の上方に位置決めした状態
を示す。このとき、吸着ヘッド２の内部は負圧となって
いる。次に図６（ｂ）で示すように、吸着ヘッド２を下
降させて導電性ボール１をワーク４のパッド５上に着地
させて搭載する。７は、パッド５上に予め塗布されたフ
ラックスである。このとき、吸着ヘッド２内部の真空破
壊を促進するため正圧の空気圧が付与され、その後大気
圧に降圧される。これにより、吸着孔３からの導電性ボ
ール１の脱落が容易となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
であっても導電性ボール１の吸着孔３からの脱落は必ず
しも確実ではなく、ある確率で搭載ミスが発生する。図
６（ｃ）は、吸着孔３の１つに導電性ボール１が残留し
た状態を示している。この原因は十分には解明されてい
ないが、吸着ヘッド２を製作する際のドリル加工によっ
て吸着孔３内に生じるバリが関係しているものと推定さ
れる。吸着ヘッド２には樹脂材料が用いられており、吸
着孔３は樹脂に直接ドリルによって穿孔して形成され
る。このため、図６に示すように吸着孔３の内部には穿
孔の際に生じたバリ６が残留することがある。このバリ
６は樹脂バリであるため脱落しにくく、またバリ６の位
置が穴の内部であるため外部からのバリ６を完全に除去
することは困難である。

【０００６】このバリ６の存在は吸着孔３内部での空気
の円滑な流れを阻害し、真空吸着を解除する際に真空破
壊のために導入される空気の流れを阻害する。その結
果、バリ６が残留している吸着孔３には導電性ボール１
の残留が生じやすく、搭載ミスの１つの原因になってい
るとと考えられる。このように、導電性ボール１の搭載
時に空気圧により真空破壊を行っても搭載ミスが確実に
防止できないという問題点があった。

【０００７】そこで本発明は、導電性ボールの搭載時に
搭載ミスを確実に防止することが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とともに、吸
着ヘッドの内部の圧力を脈動させて導電性ボールを脱落
させるようにした。

【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とともに、吸着ヘッ
ドの内部の圧力を脈動させることにより、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脱落さ
せ、パッドに確実に搭載することができる。

【００１０】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、図５は同
導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの部分断面図であ
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（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３７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）。

【００２０】また同じタイミング８にて再び第３の弁３
０およびまたは第４の弁３１を閉じるとともに、再び第
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の内圧は再び急激
に上昇する。そして、タイミング９にて第３の弁３０お
よびまたは第４の弁３１を開くことにより、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の内圧は再び正圧から大気圧へ急激に低
下する（タイミング１０）。

【００２１】また、タイミングｔ６〜ｔ１０の間は、正
圧となった空間２２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。

【００２２】以上のようにして吸着ヘッド２１の内部の
空間２２の圧力はタイミングｔ６からタイミングｔ１０
の間に負圧→正圧→大気圧→正圧→大気圧と、急激な脈
動を繰り返し、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ｔ１０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
によれば、高圧空気供給部２８から吸着ヘッド２１内の
空間２２に正圧を付与して空間２２内の真空破壊を積極
的に行うとともに吸着ヘッド２１内の圧力を脈動させる
ことにより、吸着孔２３からの導電性ボール１の脱落を
促進し、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〜
ｔ１０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。

【００２３】このように、吸着ヘッド２１の内部の圧力
を脈動させることによる作用効果は完全には解明されて
いないが、次のようなものであると推察される。吸着ヘ
ッド２１の下面は樹脂材料によって製作されており、こ
の下面に吸着孔２３を形成するに際し、ドリルによる穴
加工が行われる。この穴加工時には、図５（ａ）に示す
ように吸着孔２３の内部にバリ６が発生しやすく、また
このバリ６は弾力性に富む樹脂バリであるため、加工後
に除去することが困難である。このため、実際の使用時
にもある割合で吸着孔２３の内部にはバリ６が残留して
おり、図４（ｂ）に示すように吸着孔２３内の空気の円
滑な流れ（矢印ａ参照）を阻害していると考えられる。

【００２４】そこで吸着ヘッド２１内部の圧力を脈動さ
せて吸着孔２３内の空気の流れ方向を正逆交互に変える
ことにより、吸着孔２３内部のバリ６を振動させる作用
が働く。すると、図５（ｃ）に示すようにバリ６の向き
が変わって隙間が生じ、その隙間から空気圧が導電性ボ
ール１に作用し（矢印ｂ参照）、導電性ボール１の吸着
孔２３からの脱落を促進するものと推察される。実際の
応用例では、このように吸着ヘッド２１内の圧力を脈動
させることにより、搭載ミスを大幅に減少させることが
確認されている。

【００２５】なお、本実施の形態では吸着ヘッド２１内
に空気圧を付与する各弁の開閉切り換えを２回行う例を
示しているが、これに限定されず、空気圧を付与する回
数はこれ以上であってもよい。

【００２６】

【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とともに、吸着ヘッド内部
の圧力を脈動させるようにしたので、吸着孔の内部に残
留して空気の円滑な流れを阻害しているバリを振動させ
てバリの向きを変えることにより空気の流れを円滑に
し、この結果空気圧が導電性ボールに作用して吸着孔に
真空吸着されていた導電性ボールの吸着孔からの脱落を
促進し、導電性ボールをワークの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】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の正面図

【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの構成図

【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の搭載動作の説明図

【図４】本発明の一実施の形態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】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装
置の吸着ヘッドの部分断面図

【図６】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 １１ ワーク １２ パッド １３ 位置決め部 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

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
   状態を破壊するとともに、吸着ヘッドの内部の圧力を脈
   動させて導電性ボールを吸着孔から脱落させることを特
   徴とする導電性ボールの搭載方法。