KR100268632B1 - 범프형성방법 및 장치 - Google Patents

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고스케 이노우에
다카미치 스즈키
히토시 오다시마
가츠히로 이와시타
다츠야 요네다
미치하루 혼다
가츠히사 다나카
츠요시 야마구치
데츠오 무라카미
아사히 츠치야
요시타츠 나이토
미츠히로 스즈키
이즈미 하타
고지 사지키
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야마구치 다케시
히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

범프형성방법 및 장치에 관한 것으로서, 고신뢰도를 실현할 수 있는 땜납범프의 형상방법과 장치 및 이들의 방법과 장치에 의해 형성된 전자부품을 제공하기 위해, 땜납볼의 정렬, 플럭스의 공급, 기판으로의 땜납볼의 탑재의 각 공정마다 땜납볼의 유무를 검사하고, 작업의 상태를 확인하면서 공정을 진행시키는 구성으로 하였다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해, 신뢰성을 향상시킴과 동시에 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

범프형성방법 및 장치
본 발명은 예를 들면 반도체의 패키지형태중에서 BGA(Ball Grid Array)패키지, CSP(Chip Size Package 또는 Chip Scale Package)등 땜납볼을 실장기판과의 접속재로서 사용하는 패키지(이하, 단지 패키지라 한다)에 땜납볼이나 금볼로 대표되는 도전성 볼을 탑재하고 범프를 형성하기 위한 범프의 형성방법과 그 장치 및 형성된 전자부품에 관한 것이다.
BGA등의 패키지는 도 65a 및 도 65b에 도시한 바와 같이 기판(2001)의 한쪽 면에 LSI칩(2005)를 탑재하고, 금 또는 금도금된 알루미늄 등의 리이드선(2006)에 의해 LSI칩(2005) 단자와 기판(2001) 단자를 접속하고, 봉지수지(2002)에 의해 LSI칩(2005)를 기판(2001)에 봉지한 후, 기판(2001)의 다른쪽 면에 형성되어 레지스트막(2004) 사이에서 노출되는 패드(2003)상에 땜납범프(2000)을 형성한 구조로 되어 있다.
이 땜납범프(2000)을 형성하는 방법으로서는 USP 5,284,287에 개시된 것이 있다. 이 미국특허에는 흡착지그에 진공흡인된 땜납볼을 플럭스액조에 담그는 것에 의해 땜납볼로 플럭스를 공급하고, 이 땜납볼을 전자회로기판에 형성된 패드(접속단자)상으로 전사하고, 플럭스의 점착력에 의해 땜납볼을 점착 유지한 전자회로기판을 가열(리플로)하는 것에 의해 땜납범프를 형성하는 기술이 개시되어 있다.
또, USP 5, 279, 045에도 땜납범프의 형성방법이 개시되어 있다. 이 미국특허에는 기체류에 의해 땜납볼을 흡착지그로 공급하고, 반도체소자상에 그것을 탑재한 후 가열하는 것에 의해 범프를 형성하는 기술이 개시되어 있다.
도 66∼도 68은 종래의 땜납볼 탑재장치의 1예를 도시한 것이다. 블럭(2)는 베이스(1)상에 평행하게 고정되어 있다. 직선안내장치(3)은 블럭(2)상에 평행하게 고정되어 있다. 빔(4)는 직선안내장치(3)에 이동가능하게 지지되어 있다. 이송나사(5)가 블럭(2)상에 회전가능하게 지지되어 빔(4)에 고정된 너트(도시하지 않음)와 나사결합되어 있다. 모터(6)은 베이스(1)에 지지되어 이송나사(5)와 결합되어 있다. 따라서, 모터(6)이 작동하면 빔(4)가 Y방향(도 66에서는 상하방향)으로 이동한다.
직선안내장치(7)은 빔(4)에 평행하게 고정되어 있다. 슬라이더(8)은 직선안내장치(7)에 이동가능하게 지지되어 있다. 이송나사(9)는 빔(4)에 회전가능하게 지지되어 슬라이더(8)에 고정된 너트(도시하지 않음)와 나사결합되어 있다. 모터(10)은 빔(4)에 지지되어 이송나사(9)와 결합되어 있다. 따라서, 모터(10)이 작동하면 슬라이더(8)이 X방향(도 66에서는 좌우방향)으로 이동한다.
직선안내장치(11)은 슬라이더(8)에 평행하게 고정되어 있다. 새들(12)는 직선안내장치(11)에 이동가능하게 지지되어 있다. 이송나사(13)은 슬라이더(8)에 회전가능하게 지지되어 새들(12)에 고정된 너트(도시하지 않음)와 나사결합되어 있다. 모터(14)는 슬라이더(8)에 고정되어 이송나사(13)과 결합되어 있다. 따라서, 모터(14)가 작동하면 새들(12)가 Z방향(도 67에서는 상하방향)으로 이동한다.
흡착지그(15)는 새들(12)에 고정되어 있다. 이 흡착지그(15)는 상자형상으로 형성되고, 도 67에 도시한 바와 같이 하면에는 패키지에 탑재하는 땜납볼의 배열과 동일한 배열로 땜납볼(16)을 흡착유지하기 위한 여러개의 구멍(17)이 형성되어 있다.
땜납볼 공급장치(19)는 베이스(1)상에 고정되어 땜납볼(16)을 수용하고 있다. 이 땜납볼 공급장치(19)는 상면이 뚫린 상자형상으로 형성되고, 바닥면에는 땜납볼(16)의 직경보다 작은 여러개의 구멍이 형성되어 있다.
플럭스공급장치(20)은 베이스(1)상에 고정되어 플럭스가 고여있는 곳에 땜납볼(16)을 소정 깊이 담가 플럭스(21)을 도포하고 있다.
땜납볼(16)이 탑재되는 패키지(24)는 벨트(22)에 의해 반송되어 스토퍼(23)과 맞닿아서 위치결정된다.
이와 같은 구성에 의해 모터(6)과 모터(10)을 작동시켜 흡착지그(15)를 땜납볼공급장치(19)의 위쪽에 위치결정한다. 그리고, 모터(14)를 작동시켜 흡착지그(15)를 그의 하단이 땜납볼공급장치(19)의 개구부를 덮는 위치까지 이동시킨다. 그후, 땜납볼공급장치(19)의 바닥면에서 압축공기가 분출되어 흡착지그(15)와 땜납볼공급장치(19)의 바닥면 사이에서 땜납볼(16)을 부유시킨다. 동시에, 흡착지그(15)로 진공압이 공급되어 구멍(17)을 통해서 흡인하는 것에 의해 흡착지그(15)의 구멍(17)에 땜납볼(16)을 흡착한다.
미리 설정된 시간이 경과하면, 땜납볼공급장치(19)의 바닥면에서 분출하고 있던 압축공기가 차단되고 모터(14)가 작동해서 땜납볼(16)을 흡착한 흡착지그(15)를 상승시킨다.
그후, 모터(6)과 모터(10)이 작동해서 땜납볼(16)을 흡착한 흡착지그(15)를 플럭스공급장치(20)의 위쪽으로 이동시킨다. 그리고, 모터(14)를 이동시켜 흡착지그(15)를 하면에 흡착된 땜납볼(16)의 하단(땜납볼의 직경의 1/4∼1/3정도)이 플럭스에 잠긴 위치까지 하강시키고 땜납볼(16)으로 플럭스(21)을 공급한다. 땜납볼(16)으로 플럭스(21)이 공급되면, 모터(14)가 작동해서 흡착지그(15)를 상승시킨다.
모터(6)과 모터(10)이 작동해서 하단에 플럭스가 공급된 땜납볼(16)을 흡착한 흡착지그(15)를 패키지(24)로의 탑재위치의 위쪽으로 이동시킨다. 이 때, 벨트(22)상에 탑재되고 밸트(22)에 의해 반송되어 스토퍼(23)과 맞닿아서 위치결정된 패키지(24)가 미리 탑재위치에서 대기하고 있다. 그리고, 흡착지그(15)가 패키지(24)의 위쪽의 소정위치에 위치결정되면, 모터(14)가 작동해서 흡착지그(15)를 하강시키고 땜납볼(16)을 패키지(24)에 근접시킨다.
이 때, 배관(18)을 통해서 흡착지그(15)로 압축공기가 공급된다. 이 공기를 구멍(17)에서 분출시키는 것에 의해 흡착되어 있던 땜납볼(16)을 개방하고, 패키지(24)상에 탑재한다. 패키지(24)에 탑재된 땜납볼(16)은 그 하단에 공급된 플럭스의 점성에 의해서 패키지(24)에 유지된다. 그후, 모터(14)의 작동에 의해 흡착지그(15)가 상승하여 다음의 땜납볼(16)을 흡착해간다.
그러나, 상기 종래방법에는 다음과 같은 문제가 있다.
상기와 같은 땜납볼 탑재장치에 있어서는 각 동작이 순차 실행되므로, 1사이클에 필요로 되는 시간이 길어져(약 15초 정도) 땜납볼 탑재장치의 생산능력이 낮은 것으로 되고 있다.
또, 패키지의 품종이 변경되면 흡착지그를 교환하지 않으면 안되어 고가인 흡착지그를 다종 준비하는 비용 및 교환시간이 문제였다. 또, 각 공정에 있어서 땜납볼의 빠짐이 있거나 패키지와 흡착지그의 위치맞춤이 불완전하다는 것 등에 의해, 땜납볼의 빠짐이나 패키지로의 탑재에 있어서의 패드와의 위치어긋남 등이 발생하여 불량품을 발생시키고 있다.
땜납볼의 흡착시에는 흡착지그가 갖는 다수개의 흡착구멍중 1개라도 흡착빠짐이 발생하면 빠짐이 있는 땜납볼을 패키지상에 탑재해도 불량으로 되므로, 빠짐이 없는 땜납볼의 흡착이 불가결하다. 이 때문에, 빠짐이 있는 경우에는 땜납볼의 흡착을 재반복하여 빠진 흡착구멍에 땜납볼을 흡착시킬 필요가 있다. 이 재반복을 최소한으로 하는 확실한 땜납볼의 흡착을 위해서는 전체 흡착구멍에 대해서 에어를 뿜어올리는 것에 의해서 균일하게 땜납볼을 공급할 필요가 있지만, 평면상에 배치된 흡착구멍에 대해서 이것을 실현하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.
또, 흡착지그의 면적이 커지면 커질수록 땜납볼을 용기면내를 균일하게 불어올려 흡착지그의 흡착구멍 근방으로까지 공급하는 것이 곤란하게 되므로, 경우에 따라서는 땜납볼 흡착빠짐이 빈번하게 발생한다는 문제도 있다.
또, 도 69에 도시한 바와 같이 흡착지그(15)에 의해 흡인된 땜납볼(16)의 하단부를 플럭스(21)에 담가서 플럭스(21)의 공급을 실행할 때, 습윤성이 좋은 플럭스(21)을 사용하면 땜납볼(16)을 덮도록 플럭스(21)이 젖어올라가 흡착지그(15)를 오염시키는 경우가 있다. 한번 플럭스(21)이 흡착지그(15)를 오염시키면 플럭스(21)의 점착력에 의해 흡착지그(15)에서 기판으로의 땜납볼(16)의 탑재가 불확실하게 되므로, 그 때마다 흡착지그(15)의 청소작업이 필요하게 된다는 문제가 발생한다.
또, 패키지가 휘어 있는 경우에는 땜납볼이 패드와 접촉한 부분은 확실하게 탑재할 수 있지만, 접촉하지 않은 부분에서는 패드로 낙하하는 형태로 되어 탑재위치어긋남을 일으키는 경우가 있다. 또, 도 70에 도시한 바와 같이 땜납볼(1302)를 기판(1311)에 탑재할 때 땜납볼(1302)에 작용하는 누름력(1314)가 기판 연직방향분력(1313)과 기판면방향분력(1312)로서 작용한다. 이중에서 기판면방향분력(1312)는 땜납볼(1302)를 패드(1309)상에서 어긋나게 하는 방향으로 작용하는 힘으로서, 이 힘 때문에 땜납볼(1302)가 패드(1309)상에서 어긋나는 경우가 있다. 이 경우에도 양품범프는 형성되지 않게 된다.
또, 도 71에 도시한 바와 같이 플럭스(1319)가 치우친 형태로 부착된 경우, 점선으로 나타낸 땜납볼 탑재위치에 탑재된 땜납볼(1302)에서도 플럭스(1319)의 표면장력 등의 유체력의 작용에 의해 실선으로 나타낸 위치까지 어긋나는 것이 관찰되는 경우가 있다. 이 상태에서는 리플로에 의해 땜납볼을 재용융하더라도 패드(1309)와 땜납볼(1302)는 접촉하고 있지 않으므로, 땜납볼(1302)는 용이하게 이동하여 다른 땜납볼과 합체되거나 유실되어 버린다. 이 때문에 패드(1309)상에 양품범프가 형성되지 않고 불량으로 된다.
또, 도 72에 도시한 바와 같이 리플로시에 땜납볼(1302)의 산화막(1315)가 파괴되기 시작하는 개소에 이물(1316)이 존재하면, 땜납이 패드(1309)상을 웨트확산하지 않으므로 땜납볼(1302)의 산화막(1315)가 충분히 제거되지 않아 땜납볼(1302)와 패드(1309)의 접합이 불충분한 불량땜납범프가 형성되어 버린다.
본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, 신뢰성이 높고 또한 생산능력이 높은 땜납범프 형성방법과 장치 및 이 방법과 장치에 의해 형성된 전자부품을 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명에 있어서의 땜납범프 형성공정을 도시한 흐름도.
제2도는 도 1에 있어서의 공정을 도시한 공정도.
제3a도 및 제3b도는 제1도에 있어서의 공정을 도시한 공정도.
제4도는 제1도에 있어서의 공정을 도시한 공정도.
제5도는 제1도에 있어서의 공정을 도시한 공정도.
제6도는 제1도에 있어서의 공정을 도시한 공정도.
제7도는 본 발명에 있어서의 땜납볼 탑재장치의 평면도.
제8도는 제7도의 땜납볼 탑재장치의 정면도.
제9도는 제7도에 있어서의 흡착지그의 단면도.
제10도는 제7도에 있어서의 탑재부의 측면도.
제11도는 제7도에 있어서의 탑재부의 정면단면도.
제12도는 제7도에 있어서의 땜납볼 검출시의 테이블의 정지위치를 도시한 평면도.
제13도는 흡착지그의 제2 실시예를 도시한 단면도.
제14도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제15도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제16도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제17도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제18도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제19도는 제13도의 흡착지그를 사용한 경우의 탑재공정을 도시한 공정도.
제20도는 흡착지그의 제3 실시예를 도시한 단면도.
제21도는 흡착지그의 제4 실시예를 도시한 단면도.
제22도는 흡착지그의 제5 실시예를 도시한 단면도.
제23도는 흡착지그의 제6 실시예를 도시한 단면도.
제24도는 흡착지그의 제7 실시예를 도시한 단면도.
제25도는 제24도에 도시한 흡착지그의 동작설명도.
제26도는 흡착지그의 제8 실시예를 도시한 단면도.
제27도는 제26도에 도시한 흡착지그의 동작설명도.
제28도는 땜납볼 공급장치의 제2 실시예를 도시한 단면도.
제29도는 흡착지그에 대한 땜납볼의 정렬방법을 도시한 설명도.
제30도는 흡착지그에 대한 땜납볼의 정렬방법을 도시한 설명도.
제31도는 흡착지그에 대한 땜납볼의 정렬방법을 도시한 설명도.
제32도는 흡착지그에 대한 땜납볼의 정렬방법을 도시한 설명도.
제33도는 플럭스 공급장치의 제2 실시예를 도시한 사시도.
제34도는 제33도에 도시한 플럭스 공급장치를 사용한 경우의 공정도.
제35도는 제33도에 도시한 플럭스 공급장치를 사용한 경우의 공정도.
제36도는 제33도에 도시한 플럭스 공급장치를 사용한 경우의 공정도.
제37도는 플럭스 공급장치의 제3 실시예를 도시한 단면도.
제38도는 제37도에 도시한 플럭스 공급장치를 사용한 경우의 공정도.
제39도는 제37도에 도시한 플럭스 공급장치를 사용한 경우의 공정도.
제40도는 플럭스 공급장치의 제3 실시예의 변형예를 도시한 단면도.
제41도는 플럭스 공급장치의 제3 실시예의 변형예를 도시한 단면도.
제42도는 플럭스 공급장치의 제4 실시예를 도시한 단면도.
제43도는 플럭스 공급장치의 제5 실시예를 도시한 단면도.
제44도는 저항판의 플럭스의 웨트상승효과를 도시한 특성도.
제45도는 플럭스 공급장치의 제6 실시예를 도시한 단면도.
제46도는 플럭스 공급장치의 제7 실시예를 도시한 단면도.
제47도는 플럭스 공급장치의 제8 실시예를 도시한 단면도.
제48도는 땜납볼의 정렬검사방법을 도시한 개략도.
제49도는 제48도에 있어서의 땜납볼 부근의 확대도.
제50도는 제48도에 있어서의 땜납볼의 저면도.
제51도는 땜납볼을 기판의 패스상에 탑재하는 상태를 도시한 측면도.
제52도는 땜납의 웨트확산을 도시한 확대도.
제53도는 땜납범프 형성장치의 제3 실시형태를 도시한 전체 구성도.
제54도는 제53도에 있어서의 공정의 흐름도.
제55도는 땜납범프 형성방법의 제4 실시예를 도시한 흐름도.
제56도는 땜납볼의 평탄화공정의 제1 형태를 도시한 공정도.
제57도는 바닥면이 평탄화된 땜납볼의 검출방법을 도시한 측면도.
제58도는 바닥면이 평탄화된 땜납볼의 검출방법을 도시한 저면도.
제59도는 평탄화된 땜납볼을 기판에 탑재한 상태를 도시한 확대도.
제60도는 땜납볼의 리플로시의 상태를 도시한 확대도.
제61도는 땜납볼의 리플로 후의 상태를 도시한 확대도.
제62도는 땜납볼의 평탄화공정의 제2 형태를 도시한 공정도.
제63도는 땜납볼의 평탄화공정의 제3 형태를 도시한 공정도.
제64도는 제63도의 단면도.
제65a도는 본 발명을 적용하는 전자부품의 1예를 도시한 사시도.
제65b도는 제65a도의 B-B선을 따라서 본 단면도.
제66도는 종래의 땜납볼 탑재장치의 평면도.
제67도는 제66도의 정면도.
제68도는 제66도에 있어서의 흡착지그의 단면도.
제69도는 땜납볼에 대한 플럭스의 웨트상승상태를 도시한 확대도.
제70도는 기판이 기울어져 있는 경우에 발생하는 땜납볼의 어긋남을 도시한 확대도.
제71도는 플럭스 치우침에 의한 땜납볼의 위치어긋남을 도시한 확대도.
제72도는 땜납볼의 리플로시의 상태를 도시한 확대도.
이들 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 공정, 도전성 볼에 플럭스나 땜납 페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 공정, 도전성 볼과 전자부품의 패드를 위치맞춤하는 공정, 전자부품의 패드에 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 공정 및 도전성 볼이 탑재된 전자부품에 가열처리를 부가하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범프형성방법이 제공된다.
또, 본 발명의 다른 측면에서 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 수단, 도전성 볼에 플럭스나 땜납 페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 수단, 도전성 볼과 전자부품의 패드를 위치맞춤하는 수단, 전자부품의 패드에 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 수단 및 도전성 볼이 탑재된 전자부품에 가열처리를 부가하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.
본 발명에서는 먼저 도 2에 도시된 바와 같이 흡착지그(50)에 의해 땜납볼(61)을 흡착하고 정렬시킨다(도 1의 스텝A-1). 다음에, 그 정렬의 양부(良不)를 검사한다(도 1의 스텝A-2). 다음에, 도 3a 또는 도 3b에 도시한 바와 같이 땜납볼(61)로 플럭스(70a)(또는 (70b))를 공급한다(도 1의 스텝A-3). 다음에, 플럭스공급시에 땜납볼(61)이 흡착지그(50)에서 이탈하여 정렬이탈이 발생했는지의 여부를 검사한다(도 1의 스텝A-4). 지금까지의 공정에 의해, 플럭스(70)(a 또는 b)가 공급된 정렬이 완료된 땜납볼(61)이 준비된다.
한편, 필요에 따라 범프형성면을 청소한다(도 1의 스텝A-5). 청소완료된 기판을 땜납볼 탑재장치로 공급하고, 다음에 기판상의 범프형성위치인 패드를 땜납볼의 탑재위치에 위치결정한다(도 1의 스텝A-6). 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이 이 위치결정된 패키지(75)상에 땜납볼(61)을 탑재한다(도 1의 스텝A-7). 다음에, 땜납볼(61)의 정렬에 사용한 흡착지그(50)의 흡착면에 땜납볼(61)이 남아있지 않은지를 검사하고(도 1의 스템A-8), 패키지(75)의 패드(307)상의 땜납볼(61)의 수나 위치어긋남을 조사하는 검사를 실행하고(도 1의 스텝A-9), 바르고 정확하게 땜납볼(61)의 탑재가 실행되었는지의 여부를 확인한다.
이렇게 해서 도 5에 도시한 바와 같이 땜납볼(61)이 탑재된 패키지(75)는 고온환경하에 놓여지는 것에 의해서 땜납볼이 용융해서 기판의 패드에 접합되고, 그 후 냉각되어(도 1의 스텝A-10) 도 6에 도시된 바와 같이 패키지(75)의 패드(307)상에 땜납범프(311)이 형성된다.
다음에 본 발명의 제2 실시예를 도 7∼도 12를 참조해서 설명한다.
축(27)은 베어링(26)을 거쳐서 베이스(1)에 부착된 하우징(25)에 회전가능 하게 지지되어 있다. 서보모터(29)는 하우징(25)의 하단에 고정된 플레이트(28)에 지지되어 있다. 서보모터(29)에 의해 타이밍풀리(30),(31), 타이밍벨트(32)를 거쳐서 축(27)을 임의의 각도로 분할하여 회전시킬 수 있다.
급배기로(33)은 축(27)에 형성되어 있다. 회전연결기구(34)가 플레이트(28)에 브래킷(35)를 거쳐서 고정되어 있고, 축(27)의 외주면에 형성된 급배기로(33)의 개구부와 대향하도록 축(27)에 회전가능하게 끼워맞춰져 있다. 슬립링(36)이 회전연결기구(34)에 브래킷(37)을 거쳐서 고정되어 있고, 축(27)의 하단과 대향하고 있다. 디스크(38)은 축(27)과 일체로 형성되어 있다.
에어실린더(39)는 디스크(38)의 중심에 고정되어 있다. 이 에어실린더(39)가 작동하면 테이블(41)이 상하로 이동한다.
흡착지그(50)은 플레이트(51)을 거쳐서 테이블(41)에 소정의 간격(이 실시예에서는 120 °간격)으로 고정되어 있다. 이 흡착지그(50)은 도 9에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 흡착지그(50)은 상자형상으로 형성되고 그 하면에는 땜납볼(61)을 흡착시키기 위한 구멍(52)가 필요한 배열패턴에 따라서 형성되어 있다. 배관(53)은 (27)에 형성된 급배기로(33)과 흡착지그(50)을 접속하고 있고, 이것을 거쳐서 흡착지그(50)으로 진공압이 공급된다.
흡착지그(50)의 하면에 형성된 구멍(52)의 직경보다 가는 침봉핀(57)이 구멍(52)를 관통할 수 있도록 구멍(52)와 동일한 배열로 플레이트(56)에 배열되어 있다. 배관(58)은 축(27)에 형성된 급배기로(33)과 실린더(55)를 접속하고 있다.
땜납볼(61)을 흡착할 때에는 실린더(55)를 작동시켜 플레이트(56)을 상승 시키고, 침봉핀(57)을 구멍(52)의 위쪽으로 이동시킨다. 또, 흡착된 땜납볼(61)을 패키지에 탑재할 때에는 실린더(55)를 작동시켜 플레이트(56)을 하강시키는 것에 의해 구멍(52)를 관통시켜 침봉핀(57)에 의해 땜납볼(61)을 패키지측으로 밀어 붙이는 것에 의해, 흡착지그(50)에서 패키지로 땜납볼(61)을 보다 확실하게 탑재 할 수 있다.
땜납볼공급장치(200)에 있어서 땜납볼호퍼(59)는 도 8에 도시된 바와 같이 상부에 개구부가 형성되어 있고, 내부에 땜납볼(61)을 수용하고 있고, 바닥면에는 땜납볼(61)보다 소직경인 여러개의 구멍(54)가 형성되어 있고, 베이스(1)상에 고정되어 있다. 호퍼(59)의 상부의 개구부를 흡착지그(50)으로 덮어 바닥면의 구멍(54)를 통해서 에어배관(60)으로부터의 압축공기를 호퍼(59)내로 공급하는 것에 의해, 흡착지그(50)과 바닥면 사이에서 땜납볼(61)을 부유시킨다. 흡착지그(50)내에서 진공흡인관(53)을 거쳐서 배기하는 것에 의해 흡착지그(50)의 구멍(52)에 땜납볼(61)을 흡착할 수 있다.
플럭스공급장치(201)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 구성으로 되어 있다. 하우징(62)는 그의 하부의 외주면에 나사(104)가 형성되어 있고, 그의 상단에는 플랜지(102)가 형성되어 있다. 플랜지(102)는 베이스(1)에 고정된 가이드핀(101)과 이동가능하게 끼워맞춰져 있고, 베이스(1)에 대해서 상하방향을 이동가능하게 지지되어 있다. 축(63)은 하우징(62)에 베어링(64)를 거쳐서 회전가능하게 지지되어 있다.
모터(65)는 하우징(62)의 하단에 지지된 하우징(103)에 대해 지지되어 있고, 그의 출력축이 커플링(66)을 거쳐서 축(63)과 결합되어 있다.
하우징(107)은 스터드 볼트(113)을 거쳐서 하우징(62)와 동심형상으로 베이스(1)의 하면에 지지되어 있다. 너트(105)는 하우징(62)의 나사(104)와 나사 결합되어 있고, 축받이(106)을 거쳐서 하우징(107)에 회전가능하게 지지되어 있다. 스텝핑모터(108)은 하우징(107)에 탑재되어 있다. 타이밍풀리(109)는 스텝핑모터(108)의 회전축에 고정되어 있다. 타이밍풀리(111)은 너트(105)에 고정되어 있다. 타이밍벨트(110)은 타이밍풀리(109)와 (111)의 사이에 걸쳐 있다.
따라서, 스텝핑모터(108)이 작동하면 타이밍풀리(109), 타이밍벨트(110), 타이밍풀리(111)을 거쳐서 너트(105)가 회전한다. 그후, 나사(104)를 거쳐서 하우징(62)와 이 하우징(62)에 지지된 축(63)이 그의 축선방향으로 이동한다. 또, 모터(65)가 작동하면 축(63)이 회전한다.
액조(67)은 축(63)의 상단에 고정되어 있다. 이 액조(67)의 바닥면에는 고무 또는 탄성플라스틱 등의 탄성재등에 의해 형성된 시트가 배치되어 있다. 스퀴지(squeegee)(69)는 액조(67)의 바닥면에 배치된 시트와 필요한 간격으로 대향하고 있고 또한 베이스(1)에 고정된 스탠드(68)을 따라서 도시하지 않은 구동수단에 의해서 이동이 자유롭게 되어 있다.
플럭스(70)은 액조(67)의 시트상으로 공급되고 있다. 땜납볼(61)의 크기에 맞게 플럭스공급장치(201)의 스텝핑모터(108)을 작동시키고 축(63)을 이동시켜 액조(67)의 높이를 조정함과 동시에 스퀴지(69)의 위치를 조정한다. 스텝핑모터(65)를 작동시켜 액조(67)을 회전시키는 것에 의해 스퀴지(69)에 의해 플럭스(70)이 시트상으로 확산된다. 이것에 의해, 플럭스(70)은 필요한 두께(액조(67)의 바닥면에 배치된 시트와 스퀴지(69)의 간격에 상당하는 두께)의 액막으로 된다. 이 플럭스(70)의 두께를 제어하는 것에 의해 땜납볼(61)에 대한 플럭스(70)의 공급량을 조정할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 CCD카메라(80), (81), (82)는 땜납볼공급장치(200)과 플럭스공급장치(201) 사이, 플럭스공급장치(201)과 위치결정장치(202) 사이 및 위치결정장치(202)와 땜납볼공급장치(200) 사이에 각각 흡착지그(50)의 하면과 대향하도록 소정의 간격으로 배치되어 있다. CCD카메라(83)은 땜납볼(61)의 패키지로의 탑재위치의 위쪽에 패키지(75)와 대향하도록 배치되어 있다. CCD카메라(80), (81), (82), (83)은 화상처리장치(84)에 접속되어 있다. 화상처리장치(84)는 제어장치(85)에 접속되어 있다.
위치결정장치(202)는 도7, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같은 구성으로 되어 있다. 로울러(71)은 베이스(1)에 회전가능하게 지지되어 있다. 베이스(1)에 지지된 모터(72)의 출력축은 로울러(71)에 결합되어 있다. 벨트(73)은 로울러(71) 사이에 걸쳐져 있다. 패키지(75)를 탑재한 캐리어(74)는 벨트(73)상에 탑재되어 있다. 캐리어(74)에는 패키지(75)의 탑재위치에 관통구멍이 형성되어 있다.
Y스테이지(86)은 베이스(1)에 지지되어 있고, X스테이지(87)은 이 Y스테이지(86)에 이동가능하게 지지되어 있다. θ스테이지(88)은 X스테이지(87)에 회전가능하게 지지되어 있다. 이 θ스테이지(88)상에 실린더(76)을 거쳐서 진공원에 연결된 배관(78)을 갖는 리프트 노즐(77)이 부착되어 있다. 이들 Y스테이지(86), X스테이지(87) 및 θ스테이지(88)은 제어장치(85)로부터의 명령에 의해 이동하도록 되어 있다.
패키지(75)를 탑재한 캐리어(74)가 벨트(73)상에 탑재되면, 모터(72)가 작동해서 캐리어(74)를 반송시킨다. 그리고, 캐리어(74)가 도시하지 않은 스토퍼등의 위치결정수단에 의해 소정의 위치에서 정지되면, 실린더(76)이 작동한다. 리프트노즐(77)이 상승하고 진공흡인력에 의해 패키지(75)를 흡착하고 또 패키지(75)를 캐리어(74)에서 땜납볼의 탑재위치로 이동시킨다.
그리고, CCD카메라(83)을 거쳐서 패키지(75)의 패드의 위치를 화상처리장치(84)가 인식한다. 제어장치(85)는 패키지(75)의 패드가 흡착지그(50)에 흡착된 땜납볼과 정합하도록 Y스테이지(86), X스테이지(87) 및 θ스테이지(88)을 구동한다. 이것에 의해, 땜납볼(61)을 보다 정확하게 패키지(75)의 패드에 탑재할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 이하 기술하는 바와 같이 땜납볼(61)을 패키지(75)의 패드상에 탑재한다.
먼저, 서보모터(29)의 작동에 의해 테이블(41)의 분할회전을 실행한다. A에 위치결정된 흡착지그(50)은 땜납볼공급장치(200)과 대향하고, B에 위치결정된 다른 흡착지그(50)은 플럭스공급장치(201)의 액조(67)에 액막형상으로 형성된 플럭스(70)과 대향하고, C에 위치결정된 또 다른 흡착지그(50)은 위치결정장치(202)에 의해서 위치결정된 패키지(75)와 대향한다. 그리고, 실린더(39)가 작동해서 테이블(41)을 하강시키고 각각의 흡착지그(50)을 필요한 위치로 하강시킨다.
A에 있는 흡착지그(50)은 땜납볼호퍼(59)의 상단의 개구부를 덮는다. 그후, 땜납볼호퍼(59)의 바닥면에서 압축공기가 공급되고 동시에 흡착지그(50)으로 진공압이 공급된다. 압축공기에 의해서 불어올려진 땜납볼(61)이 흡착지그(50)에 흡착유지된다.
또, B에 있는 흡착지그(50)은 흡착지그(50)에 유지된 땜납볼(61)이 액조(67)의 시트와 접촉할 때까지 하강한다. 그후, 땜납볼(61)의 하단이 액막형상으로 형성된 플럭스(70)에 잠기고 땜납볼(61)에 플럭스(70)이 부착한다.
또, C에 있는 흡착지그(50)은 흡착유지된 땜납볼(61)이 패키지(75)와 접촉할 때까지 하강한다. 그후, 흡착지그(50)내가 대기에 개방되어 땜납볼(61)의 흡착을 개방한다. 동시에 실린더(55)가 작동해서 플레이트(56)을 하강시키고 침봉핀(57)을 흡착지그(50)의 구멍(52)에서 패키지(75)측으로 돌출시키고, 강제적으로 땜납볼(61)을 흡착지그(50)에서 패키지(75)로 탑재한다. 패키지(75)에 탑재된 땜납볼(61)은 그의 하단에 공급된 플럭스(70)의 점성에 의해 패키지(75)에 점착 유지된다.
상기한 바와 같이, 분할위치A, B, C에서 흡착지그(50)으로의 땜납볼(61)의 흡착, 땜납볼(61)로의 플럭스(70)의 공급 및 패키지(75)로의 땜납볼(61)의 탑재를 동시에 실행한다. 그리고, 실린더(39)가 작동해서 테이블(41)을 상승시키고 서보모터(29)가 작동해서 테이블(41)을 분할회전시키고, 도 12에 도시된 바와 같이 흡착지그(50)이 각각의 CCD카메라와 대향하는 위치에서 테이블(41)을 일단 정지 시킨다. 땜납볼(61)의 흡착 후, 플럭스공급 후, 패키지(75)로의 땜납볼(61)의 탑재후의 흡착지그(50)의 하면을 각각 CCD카메라(80), (81), (82)에 의해 촬상한다.
이들 촬상데이타는 화상처리장치(84)로 보내지고, 화상처리장치(84)는 촬상데이타를 처리하여 땜납볼(61)의 흡착 웨팅(습윤), 탈락, 탑재 웨팅 등을 검출한다. 이와 같이 해서 확인을 실행한 후, 재차 테이블(41)이 분할회전되어 도 7에 도시된 바와 같이 각 흡착지그(50)은 분할위치A, B, C로 이동된다.
또, 땜납볼(61)의 탑재후에 패키지(75)상의 땜납볼(61)의 배열을 관찰하는 것에 의해, 탑재시에 있어서의 땜납볼(61)의 위치어긋남, 탑재미스를 체크할 수도 있다.
다음에, 위치결정장치(202)는 리프트노즐(77)을 대기압으로 개방함과 동시에 실린더(76)을 작동시켜 리프트노즐(77)을 하강시키고, 땜납볼(61)이 탑재된 패키지(75)를 캐리어(74)상에 탑재시킨다. 위치결정장치(202)는 캐리어(74)를 이동시키고 다음의 패키지(75)를 탑재위치의 아래쪽에 위치결정한다. 또, 위치결정장치(202)는 실린더(76)을 작동시켜 진공압이 공급된 리프트노즐(77)을 상승시키고, 이 리프트노즐(77)은 패키지(75)를 흡착유지하고, 패키지(75)를 소정의 탑재위치로 상승시키고 대기한다. 또, 플럭스공급장치(201)은 스텝핑모터(65)를 작동시켜 액조(67)을 필요한 각도만큼 회전시키고 액막형상으로 형성한 플럭스(70)을 B의 위치로 이동시키고 대기한다.
상기한 실시예에 의하면, 땜납볼(61)의 흡착과 플럭스(70)의 공급 및 패키지(75)에 대한 탑재를 동시에 실행할 수 있으므로, 1사이클에 필요한 시간을 단축(약 6초 정도)시킬 수 있다. 이것에 의해, 땜납볼 탑재작업의 고속화를 도모할 수 있다. 또, 각 공정을 체크하는 것에 의해 불량을 검출할 수 있어 고신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 폐기박스(90)을 배치해도 좋다. 플럭스 공급시에 땜납볼(61)이 흡착지그(50)에서 탈락한 경우, 흡착지그(50)에 남아 있는 땜납볼(61)을 폐기박스(90)에 폐기하고 새로운 땜납볼(61)을 흡착지그(50)에 흡착시켜 상술한 공정을 새로 실행할 수 있다.
또, 샘플제작 등 소량생산에 적용하는 경우에는 흡착지그(50)을 1개만 사용하도록 해도 좋다. 또, 3종류의 흡착지그(50)을 장착하고 필요에 따라서 선정된 흡착지그(50)만을 사용해도 좋다.
다음에, 흡착지그(50)의 다른 실시예에 대해서 도 13 내지 도 28을 사용해서 설명한다.
흡착지그(50)은 땜납볼을 흡착하는 흡착부(600)과 땜납볼을 밀어내는 스탠딩 핀 어레이 디바이스(standing pin array device)(601)로 이루어진다.
흡착부(600)은 땜납볼을 흡착하는 고무 등의 탄성체로 이루어지는 마스크(602), 이것을 접착 유지하는 흡착플레이트(603) 및 플레이트(603)이 고정된 흡착블럭(604)를 구비하고 있다. 디바이스(601)은 핀(605), 이들을 가압유지하는 가압고무체(606), 이들을 유지하기 위한 플레이트(607) 및 블럭(608)을 구비하고 있다.
흡착부(600)에는 진공압이 적용되는 구멍(612), 침봉부(601)의 상하방향의 미끄러짐을 안내하는 안내구멍(610), 진공도를 유지하기 위한 O링(611)이 있다. 도 7에 있어서의 땜납볼공급장치(200)에서 구멍(612)에 진공압을 적용하는 것에 의해 흡착구멍(609)에 땜납볼(61)이 흡착된다.
도 14에 도시된 바와 같이 플럭스공급장치(201)에 있어서 플럭스(70)의 액막에 땜납볼을 담그고, 땜납볼(61)에 플럭스(70)을 부착시킨다. 다음에 도 15에 도시된 바와 같이 패키지(75)의 패드(307)에 땜납볼(61)이 접근하게 된다. 이때 패키지(75)가 휘여 있으면 땜납볼(61)은 패키지(75)의 볼록하게 된 부분의 패드(307)부터 접촉하기 시작한다. 또, 땜납볼(61)이 패키지(75)로 접근해 가면 도 16에 도시된 바와 같이 마스크(602)가 변형하여 패키지(75)의 휘어짐을 따라서 땜납볼(61)을 밀어붙인 상태로 된다.
다음에, 디바이스(601)이 하강해서 도 17에 도시된 바와 같이 핀(605)가 땜납볼(61)을 민다. 이 때, 땜납볼(61)로부터의 반력에 의해 가압고무체(606)은 변형한다. 다음에, 도 18에 도시된 바와 같이 흡착부(600)을 상승시켜 마스크(602)에서 땜납볼(61)을 이간시킨다. 마지막으로 도 19에 도시된 바와 같이 디바이스(601)을 상승시킨다. 땜납볼(61)은 플럭스(70)의 점착력에 의해 패키지(75)에 부착한다.
이상의 방법에 의해 휘어짐이 있는 패키지(75)의 패드(307)에도 확실하게 땜납볼(61)을 탑재할 수 있다. 여기에서 도 17에 도시된 바와 같이 땜납볼(61)을 패키지(75)에 밀어붙일 때 땜납볼(61)에 핀(605)의 압흔(壓痕)이 남을 정도로 밀어붙이면, 땜납볼(61)과 패드(307)의 접촉부가 약간 찌부러져서 접촉면이 넓어 지므로, 땜납볼(61)과 패드(307)의 밀착이 양호하게 되고, 반송중의 어긋남을 방지 할 수 있다. 또, 리플로시의 패드(307)로의 웨팅이 양호하게 되어 범프형성의 신뢰성이 높아진다. 또, 패드(307)의 면에 오염이 점재(点在)하는 경우에도 접촉면이 넓은 것에 의해 패드(307)의 오염이 없는 부분과 용융땜납이 접촉할 수 있는 기회가 많아져 패드(307)과 땜납볼(61)의 금속접합이 확실하게 실행된다.
도 21은 흡착지그(50)에 관한 제3 실시예를 도시한 단면도이다.
흡착지그(50)은 땜납볼을 흡착시키는 흡착부(600)과 땜납볼을 밀어내는 여러개의 스탠딩 핀 어레이 디바이스(601)로 이루어진다. 여러개의 패키지(75)에 동시에 또는 순차 땜납볼(61)을 탑재할 수 있다. 이 예에서는 흡착부(600)내에 2개의 디바이스(601)을 내장하고 있어 동시에 2개의 패키지(75)에 땜납볼(61)을 탑재할 수 있다. 또, 패키지(75)가 대형이고 또한 휘어짐이 큰 경우에는 여러개의 디바이스(601)을 배치해서 1개의 패키지(75)에 땜납볼(61)을 탑재할 수도 있다.
도 20은 흡착지그(50)에 관한 제4 실시예를 도시한 단면도이다.
이 예에서는 탄성체로 구성한 핀(605)가 블럭(608)에 매립되어 있다. 디바이스(601)을 하강시켜 땜납볼(61)을 패드(307)에 밀어붙일 때 핀(605)가 변형 해서 패키지(75)의 휘어짐을 흡수하도록 하고 있다.
도 22는 흡착지그(50)에 관한 제5 실시예를 도시한 단면도이다.
이 예에서는 흡착지그(50)은 땜납볼(61)을 흡착하는 흡착부(600)만을 갖는다. 흡착부(600)은 블럭(604)와 고무 등의 탄성체로 형성되어 블럭(604)의 하면에 고정된 마스크(602)로 구성되어 있다.
그리고, 마스크(602)는 플럭스가 공급된 땜납볼(61)을 유지하고 땜납볼(61)을 패키지(75)의 패드(307)에 밀어붙인다. 이 경우, 마스크(602)는 패키지(75)를 따라서 탄성변형하고 땜납볼(61)은 각각 대응하는 패드(307)로 공급된다.
이 때, 패키지(75)의 둘레가장자리부의 패드(307)에 대응한 땜납볼(61)이 패드(307)과 접촉하지 않는 상태로 마스크(602)에서 낙하하더라도 땜납볼(61)의 하면과 패드(307) 사이의 거리는 얼마 안되므로, 땜납볼(61) 하면의 플럭스(70)이 패드(307)과 접촉해서 크게 위치어긋나는 일은 없다.
따라서, 패키지(75)의 패드(307)의 치수가 크고 땜납볼의 탑재정밀도가 그다지 문제로 되지 않는 경우에 유효하다.
도 23은 흡착지그(50)에 관한 제6 실시예를 도시한 단면도이다.
이 예에서는 흡착지그(50)은 땜납볼(61)을 흡착하는 흡착부(600)만을 갖는다. 흡착부(600)은 마스크(602)와 블럭(604)로 구성되어 있다. 마스크(602)는 저가공정밀도로 구멍이 뚫린 고무판(614)와 레이저가공 등에 의해 고정밀도로 구멍이 뚫려 고무판(614)에 부착된 수지막(615)에 의해 구성되어 있다. 마스크(602)는 저렴하고 전체적인 개구정밀도는 높고 또한 내용제성도 높다.
도 24에 도시된 바와 같은 제7 실시예인 흡착지그(50)은 흡착부(600)과 파이프형상의 핀(616)을 갖는 스탠딩 핀 어레이 디바이스(601)을 갖는다. 흡착부(600)은 핀(616)의 외경 및 땜납볼(61)의 외경보다 약간 큰 구멍이 뚫려 있는 마스크(602)와 블럭(604)를 갖는다. 핀(616)의 플랜지부를 고무판(617)을 거쳐서 플레이트(618)과 플레이트(619) 사이에 위치시켜 강성을 갖는 스탠딩 핀 어레이 플레이트를 구성한다. 이 플레이트를 블럭(608)에 고정시켜 디바이스(601)이 형성된다. 이 때, 핀(616)의 선단은 마스크(602)의 하면에서 땜납볼(61)의 직경의 1/2정도 인입되어 있다.
이 실시예에서는 땜납볼공급장치(200)에 의해 땜납볼(61)을 흡착할 때 땜납볼(61)이 마스크(602)내로 인입된 핀(616)에 흡착되므로, 도 24에 도시된 바와 같이 마스크(602)의 개구부에 여러개의 땜납볼(61)이 흡인될 확률이 낮아진다.
또, 여러개의 땜납볼(61)이 흡착되어도 흡착된 땜납볼(61)과 후속해서 불어 올려져 오는 땜납볼(61)이 충돌하는 것에 의해서 여분의 땜납볼(61)은 마스크(602)의 개구부에서 제거된다. 이것에 의해 신속하게 핀(616)에 1개씩의 땜납볼(61)이 흡착된다. 이와 같이 해서 흡착된 땜납볼(61)을 휘어짐이 있는 패키지(75)의 패드(307)에 탑재하면, 도 25에 도시한 바와 같이 패키지(75)의 휘어짐에 대응해서 고무(617)이 변형하여 핀(616)에 흡착된 땜납볼(61)은 모두 패드(307)에 밀어붙여지게 되어 확실한 탑재가 실행된다.
도 26에 도시된 제8 실시예인 흡착지그(50)에서는 블럭(604)의 하면에 고정된 플레이트(603)과 이 플레이트(603)의 하면에 고정된 마스크(602) 사이에 필요한 패턴으로 관통구멍(623)이 형성된 차폐판(622)가 착탈가능하게 마련되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 차폐판(622)의 구멍패턴에 의해서 결정된 마스크(602)의 구멍에만 땜납볼(61)이 흡착하게 된다.
또, 도 27에 도시된 바와 같이 땜납볼(61)을 패키지(75)에 탑재하는 경우, 차폐판(622)의 구멍(623)이 없는 부분에 대응한 핀(605)는 차폐판(622)와 맞닿아 마스크(602)측으로는 나오지 않는다.
차폐판(622)의 교환만으로 1개의 흡착지그(50)을 패드수가 다른 여러종류의 패키지(75)에 대응시킬 수 있다.
이상 기술한 바와 같이 흡착지그(50)에 의해 휘어짐이 있는 패키지(75)에도 확실하게 땜납볼(61)을 탑재할 수 있고 패드(307)과의 밀착도 양호하므로, 리플로시의 웨팅불량을 저감할 수 있다. 또, 차폐판(622)의 사용에 의해 품종이 다른 패키지(75)로의 대응도 용이하게 된다.
도 28에 도시된 다른 땜납볼공급장치(200)에서는 땜납볼호퍼(59)에는 그의 상단 개구부에 필요한 패턴으로 땜납볼(61)의 직경보다 크고 또한 그의 2배보다 작은 관통구멍이 형성된 스크린(620)이 마련되어 있다.
에어배관(621)로 부터의 공기류에 의해 불어올려진 땜납볼(61)은 스크린(620)의 관통구멍으로 침입해서 마스크(602)에 흡착된다. 이 때, 1개의 관통구멍에 여러개의 땜납볼(61)이 침입하는 일이 없으므로, 확실하게 땜납볼(61)을 마스크(602)에 흡착시킬 수 있다. 또, 한번 흡착된 땜납볼(61)은 그의 1/2 이상이 스크린(620)의 관통구멍내로 들어가므로, 나중에 불어올려진 땜납볼(61)이 충돌해도 탈락하는 일이 없다.
스크린(620)의 관통구멍에 2개의 땜납볼(61)이 동시에 흡인된 경우에도 그 흡인력은 작으므로, 나중에 불어올려진 땜납볼(61)이 충돌하는 것에 의해 이들 땜납볼(61)은 용이하게 관통구멍에서 떨어진다. 따라서, 스크린(620)의 1개의 관통구멍에는 1개의 땜납볼(61)이 흡착되게 된다.
도 29∼도 32를 참조해서 흡착지그에 흡착된 땜납볼을 정렬시키기 위한 방법을 설명한다.
흡착지그(50)이 땜납볼(61)을 흡착한 상태로 흡착지그(50)의 하면과 소정의 간격으로 배치된 솔(503)을 이동시킨다. 그후, 1개의 흡착구멍에 2개의 땜납볼(61)이 흡인되어 있는 경우, 그들 땜납볼(61)의 흡착지그(50)의 하면으로 부터의 돌출량이 다른 땜납볼(61)보다 크므로, 솔(503)의 선단에 의해서 눌려져 동시에 흡인되고 있는 다른 땜납볼(61)을 밀어내고 흡착지그(50)의 흡착구멍에 흡착된다. 이와 같이 해서 흡착지그(50)에 땜납볼(61)을 정렬시킬 수 있다.
도 30에 도시된 바와 같이 솔(503) 대신에 블레이드(504)를 사용해도 도 29의 경우와 마찬가지로 해서 흡착지그(50)에 땜납볼(61)을 정렬시킬 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이 흡착지그(50)과 대략 동일한 폭의 에어분출구가 형성되어 있는 에어노즐(505)를 사용하면, 에어노즐(505)에서 땜납볼(61)로 에어를 뿜어내면서 에어노즐(505)를 이동시키는 것에 의해 흡착지그(50)에 땜납볼(61)을 정렬시킬 수 있다.
도 32에 도시된 실시예에 있어서 땜납볼용기(501)의 바닥면은 땜납볼(61)의 직경보다 작은 눈을 갖는 망(502)로 형성되어 있다. 에어노즐(505)에는 흡착지그(50)과 대략 동일한 폭의 에어분출구가 형성되어 있다.
분출구에서 에어를 뿜어내면서 에어노즐(505)를 이동시키는 것에 의해, 흡착지그(50)의 각 땜납볼 흡착구멍으로 끝에서부터 순서대로 땜납볼(61)을 불어올린다. 이것에 의해 땜납볼(61)을 불어올리는 경우에 비해 불어올리는 조정이 용이하게 되어 흡착지그(50)으로의 확실한 땜납볼(61)의 공급과 흡착을 실행시킬수 있다.
다음에, 플럭스공급장치의 다른 실시예에 대해서 도 33∼도 42를 사용해서 설명한다.
도 33에 있어서 원반(308)은 모터(314)의 회전축에 지지되어 있다. 축받이(331)은 스탠드(68)에 지지되어 있다. 축(332)는 축받이(331)에 이동 가능하게 지지되어 있다. 이동기구(312)는 예를 들면 마이크로 메타헤드 등에 의해 형성되어 스탠드(68)에 고정되어 있다. 이동기구(312)의 가동부와 축(332)는 브래킷(333)을 거쳐서 결합되어 있다. 스퀴지(69)는 축(332)에 고정되어 있다.
이동기구(312)를 거쳐서 원반(308)과 스퀴지(69)의 간격이 소정의 값으로 설정되고 스퀴지(69)와 원반(308) 사이로 플럭스(70)이 공급된다. 그리고, 모터(314)가 작동되어 원반(308)이 회전하면 도 34에 도시된 바와 같이 플럭스(70)이 원반(308)상에 도포확산되어 원반(308)상에 원반(308)과 스퀴지(69)의 간격에 상당하는 두께의 플럭스(70)의 액막(305)가 형성된다. 필요한 액막(305)가 형성되면 원반(308)은 정지한다.
다음에, 도 35에 도시된 바와 같이 이 액막(305)에 흡착지그(50)에 흡착된 땜납볼(61a)∼(61f)를 담그고, 땜납볼(61a)∼(61f)로 플럭스(70)을 공급한다. 그후, 땜납볼(61)과 부착해서 플럭스(70)이 빼내진 액막(305)의 표면에는 요철이 형성된다.
이 때문에, 도 36에 도시된 바와 같이 재차 원반(308)을 회전시켜 액막(305)의 표면의 요철을 평탄하게 한다.
본 실시예에 의하면, 플럭스(70)이 도포 확산되어 있는 원반(308)이 플럭스(70)에 유동저항을 인가하는 저항판을 겸하게 된다. 이것에 의해 플럭스공급 장치의 플럭스(70)이 고여 있는 부분의 구조가 플레이트형상으로 되어 간단한 것으로 된다. 이 때문에, 플럭스의 교환이나 장치의 보수가 용이하게 된다.
플럭스공급장치의 제3 실시예를 도시한 도 37에 있어서 오목부(316)은 플럭스조(318)에 소정의 간격으로 형성되어 있다. 플럭스조(318)상으로 공급된 플럭스(70)을 스퀴지(69)에 의해 확산시켜 오목부(316)내에 플럭스(70)을 충전한다.
그리고, 도 38에 도시된 바와 같이 흡착지그(50)에 흡착된 땜납볼(61)을 오목부(316)에 충전된 플럭스(70)내에 소정의 깊이까지 담근다.
또, 도 39에 도시된 바와 같이 땜납볼(61)을 오목부(316)의 바닥면과 접촉시키도록 해도 좋다. 이 때, 접촉에 의한 땜납볼의 낙하나 손상이 염려되는 경우에는 땜납볼(61)의 접촉하는 면을 실리콘고무 등의 탄성체로 형성하는 것에 의해 이것을 방지할 수 있다.
이러한 구성으로 하는 것에 의해 땜납볼(61)에 대한 플럭스(70)의 공급량을 균일화할 수 있다.
또한, 도 40에 도시된 바와 같이 오목부(316) 1개에 대해서 땜납볼(61)을 여러개 대응시키는 것도 가능하다. 또, 도 41에 도시된 바와 같이 1개의 땜납볼(61)에 대해서 여러개의 오목부(316)이 대응하도록 해도 좋다. 이와 같이 반드시 땜납볼(61)과 오목부(316)이 1대 1로 대응할 필요는 없다.
플럭스공급장치의 제4 실시예를 도시한 도 42에 있어서 플레이트(335)에는 소정의 간격으로 관통구멍(336)이 형성되어 있다.
플레이트(335)를 사이에 두도록 배치된 스퀴지(69)를 이동시키는 것에 의해, 관통구멍(336)내에 플럭스(70)이 충전된다. 이 관통구멍(336)에 흡착지그(50)에 흡착된 땜납볼(61)을 담그고 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급한다.
도 43에 도시된 제5 실시예인 플럭스공급장치는 플럭스액조(318)과 웨트상승방지용 저항판(316)을 구비하고 있다. 탄성체(310)은 땜납볼(61)을 플럭스(70)에 담글 때 땜납볼(61)이 저항판(316)과 접촉하거나 하는 것에 의해, 땜납볼(61)에 하중이 가해져 땜납볼(61)이 흡착지그(50)에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 쿠션재로 된다.
이러한 구성에 의해 흡착지그(50)에 흡착된 땜납볼(61)의 하단부를 플럭스(70)내에 담그는 것에 의해, 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급한다. 웨트상승 방지용 저항판(316)을 플럭스공급부에 마련하는 것에 의해, 플럭스(70)을 땜납볼(61)로 공급할 때 플럭스(70)이 흡착지그(50)으로까지 웨트상승하는 것을 제한할 수 있다. 따라서, 종래와 동일한 플럭스를 사용해도 흡착지그(50)을 오염시키는 일이 없게된다. 이 때문에, 흡착지그(50)은 청정하게 유지되어 땜납범프 형성장치의 안정한 가동이 가능하게 된다는 효과가 있다.
도 44는 저항판(316)의 웨트상승 방지효과를 도시한 것이다.
또한 본 데이타는 직경 0.76㎜ 공정 땜납과 점도는 8000cP의 플럭스를 사용해서 계측하였다. 또, 흡착지그(50)은 스테인레스강제로 땜납볼 흡착부가 돌기형상으로 된 것을 사용하고 저항판(316)도 스테인레스강제의 것을 사용하였다.
플럭스액면에서 저항판(316) 상면까지의 거리를 6mm로 한 경우, 땜납볼(61)이 플럭스액면과 가볍게 접촉하는 것만으로 플럭스(70)은 흡착지그(50)으로 웨트상승하여 흡착지그(50)을 오염시켜 버린다.
그러나, 플럭스액면에서 저항판(316)의 상면까지의 거리를 0.4mm로 한 경우, 플럭스(70)의 웨트상승은 흡착지그(50)에 약간 못미치는 범위에 머무른다.
또, 플럭스액면에서 저항판(316)의 상면까지의 거리를 0.2mm로 한 경우, 플럭스(70)의 웨트상승은 더욱 감소하여 흡착지그(250)의 오염의 걱정이 없는 안전한 방법에 머무른다. 그리고, 흡착지그(50)으로의 플럭스(70)의 부착에 의한 오염이 원인으로 되는 각종 불합리를 해소할 수 있다.
이와 같이, 저항판(316)을 사용하는 경우, 플럭스액면에서 저항판까지의 거리를 땜납볼(61)의 직경의 50% 이하로 억제하는 것에 의해 흡착지그(50)의 오염을 방지할 수 있다.
또, 땜납볼(61)을 플럭스(70)에 담근 상태에서 플럭스(70)이 땜납볼(61)에 대해서 형성하는 메니스커스의 상단의 위치를 각 땜납볼(61)의 하단보다 직경의 50% 이하로 억제하도록 플럭스액면에서 저항판(316)까지의 거리를 설정하면 흡착지그(50)의 오염이 없는 더욱 안전한 설정으로 된다.
도 45에 도시된 제6 실시예인 플럭스공급장치에 있어서 망형상의 저항판(319)가 사용되고 있다.
이와 같은 구성으로 해도 플럭스(70)의 액면에서 저항판(319)의 상면까지의 거리를 메니스커스의 상단의 위치가 각 땜납볼(61)의 하단보다 직경이 50% 이하로 되도록 설정하는 것에 의해, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 46에 도시된 제 7 실시예인 플럭스공급장치에 있어서 저항판(316)의 상면에 탄성체(310)이 고정되어 있다.
이와 같은 구성에 의해 플럭스(70)의 액면에서 탄성체(310)의 상면까지의 거리를 메니스커스의 상단의 위치가 각 땜납볼(61)의 하단보다 직경의 50% 이하로 되도록 설정하는 것에 의해, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 땜납볼(61)이 탄성체(319)와 충돌하더라도 땜납볼(61)이 흡착지그(50)에서 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
도 47에 도시된 제8 실시예인 플럭스공급장치에 있어서 저항판(320)은 다공질재로 형성되어 있고, 그의 상면에는 땜납볼(61)과 대향하는 오목부가 형성되어 있으며, 또한 플럭스(70)의 액면에서 돌출하도록 설치되어 있다.
이와 같은 구성에 의해 저항판(320)을 스폰지형상의 연질재 또는 세라믹스 등으로 형성하는 것에 의해, 플럭스(70)이 침투압이나 모세관현상에 의해서 그 표면으로 스며나온다. 따라서, 흡착지그(50)이 흡착된 땜납볼(61)을 저항판(320)의 오목부에 접촉 또는 밀어넣는 것에 의해 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급할 수 있다.
저항판(320)의 표면이 플럭스(70)에서 노출되어 있으므로, 저항판(320)의 표면으로 스며나온 플럭스(70)의 건조, 산화 등에 의해 그 특성이 열화하는 경우가 있다. 그 경우, 스퀴지(69)를 이동시키고 저항판(320)의 표면의 플럭스(70)을 긁어 떼어내어 새로운 플럭스(70)을 표면으로 스며나오게 한다.
또한, 상기의 각 실시예에 있어서는 땜납볼을 사용한 경우에 대해서 설명 했지만, 그 이외의 도전성 볼이나 도전성 원주 등, 더 나아가서는 도전성을 필요로 하지 않는 경우, 예를 들면 액정유리의 간격설정에 사용하는 유리공, 플라스틱공 등과 같은 비도전성의 볼인 경우에도 그 접착제의 공급에 관하여 동등한 효과가 얻어진다.
또, 본 실시예에서는 땜납볼을 패키지 등에 부착시키기 위한 점착액으로서 플럭스를 사용해서 설명했지만, 점착액으로서 땜납페이스트나 도전성 입자배합의 접착제 등을 사용한 경우도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
도 48 및 도 49는 땜납볼의 정렬검사방법을 도시한 것이다.
흡착지그(50)에 정렬흡착된 땜납볼(61)의 정렬검사는 다음과 같이 실행된다. 조명용 광원(1303)으로 부터의 광선으로 조사되고 있는 땜납볼(61)의 아래쪽부터 촬상용 카메라(80)이 찍은 촬상화상을 화상처리장치(84)에 의해 화상처리한다. 촬상화상중의 땜납볼(61)의 밝은 부분(1307)의 위치계측 및 수를 세는 것에 의해 실행된다(도 50).
도 51은 땜납볼을 기판의 패드상에 탑재하는 상태를 도시한 도면이다.
패키지의 기판(302)에는 패드(307)이 형성되어 있다. 패드(307)을 제외한 기판(302)의 전면에 레지스트막(1310)이 도포되어 있다.
흡착지그(50)은 땜납볼(61)을 진공흡착한 상태로 하강시켜 최종적으로 내부를 대기개방한다. 동시에 핀(57)에서 땜납볼(61)을 패드(307)을 향해서 밀어내는 것에 의해, 땜납볼(61)을 패드(307)상에 탑재한다. 땜납볼(61)은 패드(307)상에 플럭스(70)의 점착력에 의해 고정된다.
일반적으로 땜납볼(61)의 표면은 산화막(1315)에 의해 덮여져 있다(도 52). 리플로시에는 플럭스(70)의 환원작용에 의해 땜납볼(61)을 덮고 있는 산화막(1315)가 파괴되어 그곳으로부터 용융된 땜납이 패드(307)상을 웨트확산한다.
도 53에 도시된 제3 실시예인 땜납범프 형성장치는 수개의 땜납볼(61)을 수용하는 땜납볼 수용부(401), 이 땜납볼 수용부(401)내의 땜납볼(61)을 흡착, 정렬하기 위한 지그인 흡착지그(50), 흡착지그(50)에 흡착되어 있는 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급하는 플럭스공급장치(402), 흡착지그(50)에 흡착되어 있는 땜납볼(61)을 기판상에 탑재하는 탑재부(403)의 3개의 스테이션과 흡착지그(50)을 각 스테이션 사이에서 이동시키거나 각 스테이션에 있어서 상하바향으로 이동시키는데 사용되는 반송수단(로보트)(404) 및 도시하지 않은 리플로 노(爐)로 구성된다. 이하, 특별히 언급하지 않는 한 흡착지그(50)의 이동은 로보트(404)에 의해 실행된다.
흡착지그(50)을 땜납볼 수용부(401)로 이동시키고, 땜납볼(61)을 흡착지그(50)에 필요수만큼 정렬시킨 상태로 진공흡착한다.(도 54의 스텝B-1). 다음에, 흡착지그(50)을 플럭스공급부(402)로 이동시키고 흡착지그(50)을 하강시키고 플럭스(70)에 땜납볼(61)을 담그는 것에 의해, 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급한다(도 54의 스텝B-2). 땜납볼(61)로 플럭스(70)이 공급된 후, 흡착지그(50)은 상승한다.
다음에 흡착지그(50)은 탑재부(403)으로 이동하여 땜납볼(61)을 탑재하는 기판 위쪽에 위치결정된다. 그리고, 흡착지그(50)을 하강시키고 기판의 패드상에 땜납볼(61)을 탑재한다(도 54의 스텝B-3). 또한, 땜납볼(61)은 플럭스(70)의 점착력에 의해 패드상에 가고정된다. 그 후, 땜납볼(61)이 탑재된 기판은 콘베어 등에 의해 리플로 노내로 반송된다. 땜납볼(61)은 리플로 노에 있어서 가열, 용융하여 그 후 냉각되는 것에 의해 땜납범프가 형성된다(도 54의 스텝B-4).
또한, 이 실시예에 있어서의 흡착지그, 땜납볼공급부, 플럭스공급부, 검출부, 탑재부 등은 상기 각 실시예에서 설명한 것을 적절히 조합하는 것에 의해 구성할 수 있다. 또, 도시는 생략하고 있지만 각부 사이에는 CCD카메라를 배치한다. 이와 같은 구성으로 해도 상기의 각 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 55에 도시된 다른 땜납범프 형성방법에서는 흡착지그에 의해 땜납볼을 흡착하고 정렬시킨다(스텝 C-1). 다음에, 땜납볼의 하면을 평탄화시킨다(스텝 C-2). 다음에, 그 정렬의 양부를 검사한다(스텝C-3). 다음에, 땜납볼로 플럭스를 공급한다(스텝C-4). 다음에 플럭스공급시에 땜납볼이 흡착지그에서 이탈하여 정렬이탈이 발생하지 않았는지의 여부를 검사한다(스텝C-5). 지금까지의 공정에 의해 플럭스가 공급된 정렬이 완료된 땜납볼이 준비된다.
한편, 필요에 따라 탄산가스레이저의 펄스조사 등에 의해 범프형성면을 청소(스텝C-6)한 기판을 땜납볼 탑재장치로 공급하고, 다음에 기판상의 범프형성위치인 패드를 땜납볼의 탑재위치에 위치결정(위치보정)한다(스텝C-7). 그리고, 이 위치결정된 기판상에 땜납볼을 탑재한다(스텝C-8).
다음에, 땜납볼의 정렬에 사용한 흡착지그의 흡착면에 땜납볼이 남아 있지 않은지의 검사(스텝C-9) 및 기판의 패드상의 땜납볼의 수나 위치어긋남을 조사하는 검사를 실행하고(스텝C-10), 바르고 정확하게 땜납볼의 탑재가 실행되었는지의 여부를 확인한다.
이와 같이 해서 땜납볼이 탑재된 기판은 고온환경하에 놓여지는 것에 의해, 땜납볼이 용융해서 기판의 패드에 접합되고, 그 후 냉각되어(스텝C-11) 기판의 패드상에 땜납범프가 형성된다.
이 실시예와 같이 땜납볼의 평탄화를 실행하는 것에 의해 땜납볼의 검출을 용이하게 할 수 있다. 또, 땜납볼을 기판에 탑재할 때 땜납볼과 기판의 패드의 접촉면적이 커지므로, 플럭스의 표면력에 의한 땜납볼 이동을 방지해서 보다 안정한 작업을 실행할 수 있다. 또, 기판의 패드가 유기물의 부착에 의해 오염되어 있어도리플로에 의한 패드와 땜납의 확실한 접합을 확보할 수 있다.
땜납볼의 평탄화는 도 56에 도시된 바와 같이 흡착지그(50)에 정렬흡착되어 있는 땜납볼(61)을 강체판(1308)에 밀어붙여 가압하는 것에 의해, 땜납볼(61)을 소성변형시키고 그 바닥면을 평탄화하는 것에 의해 실행된다. 또한, 이 강체판(1308)은 예를 들면 도 7의 땜납볼공급장치(200)과 CCD카메라(80) 사이에 배치된다.
도 57 및 도 58에 도시된 바와 같이, 흡착지그(50)에 정렬흡착되고 그 바닥면을 평탄화한 땜납볼(61)의 경우는 카메라방향으로 광원으로부터의 조명광을 반사하는 면(1306)중 정반사하는 면(1307)의 면적이 도 49에 도시한 경우에 비해 훨씬 크다. 정렬검사시의 화상처리에 있어서는 땜납볼(61)의 인식이 용이하게 된다. 이것에 의해, 정렬검사시의 오인식을 적게할 수 있을 뿐만 아니라 고속의 정렬검사를 실현할 수 있다.
도 59에 도시된 바와 같이 땜납볼(61)의 바닥면을 평탄화하는 것에 의해, 기판(302)의 패드(307)과 땜납볼(61)의 접촉면적이 커지므로, 땜납볼(61)을 기판(302)의 패드(307)에 탑재했을 때, 땜납볼(61)의 안정성이 증가하여 플럭스(70)의 표면력에 의한 땜납볼(61)의 이동을 방지할 수 있다.
도 60에 도시된 바와 같이 기판의 패드(307)상에 이물(1316)이 존재해도 리플로시에 플럭스(70)의 환원작용에 의해서 땜납볼(61)을 덮고 있는 산화막(1315)가 파괴되는 위치가 여러개소 발생하므로, 땜납패드(307)상을 웨트확산시킬 수 있다. 따라서, 도 61에 도시된 바와 같이 정확하게 접속된 땜납범프(1317)을 형성할 수 있다.
땜납볼의 바닥면의 다른 평탄화로서 도 62에 도시된 바와 같이 플럭스공급장치의 저항판을 강체판(1308)로 구성하고, 땜납볼(61)로 플럭스(70)을 공급할때 땜납볼(61)을 강체판(1308)에 밀어붙여 평탄화시켜도 좋다.
땜납볼의 바닥면의 또 다른 평탄화로서 도 63 및 도 64에 도시된 바와 같이 전자부품(1320)을 강체판(1308)상에 탑재하고, 땜납볼(61)을 전자부품(1320)에 탑재할 때, 땜납볼(61)을 핀(57)에 의해 전자부품(1320)에 세게 밀어붙여 평탄화시켜도 좋다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 흡착지그에 의한 땜납볼의 흡착과 땜납볼에 대한 플럭스의 공급 및 패키지에 대한 땜납볼의 탑재를 동시에 실행하도록 하는 장치구성의 채용이 가능하게 되므로, 장치사이클타임이 단축되어 가동효율이 높은 땜납볼 탑재장치를 제공할 수 있다.
또, CCD카메라를 배치하고 흡착지그의 하면을 감시하는 것에 의해 불합리의 발생을 체크할 수 있어 불량품의 발생을 방지할 수 있다.
또, 패키지의 위치맞춤마크 또는 패드 등의 기준으로 되는 것을 검출하는 1대의 CCD카메라와 패키지의 위치보정을 실행하는 기구 및 제어장치를 마련하고, 땜납볼의 탑재전에 흡착지그와 패키지의 위치맞춤을 실행함과 동시에 땜납볼 탑재후의 패키지의 패드상으로의 땜납볼의 탑재상태의 확인도 실행하도록 하였다.
이상의 체크기능에 의해 땜납볼의 탑재를 고신뢰도로 할 수 있음과 동시에 불량품의 체크도 할 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또, 플럭스공급장치의 플럭스 표면 근방에 플럭스에 대해서 유동저항을 인가하는 저항판을 마련하고, 상기 땜납볼의 플럭스로의 침지시에 플럭스의 웨트상승에 의한 흡착지그로의 플럭스의 부착을 방지하도록 했으므로, 습윤성이 양호한 플럭스를 간단한 기구로 계속적으로 땜납볼에 대해서 공급하는 것이 가능하게 됨과 동시에 흡착지그로의 플럭스 부착에 의한 흡착미스나 탑재미스를 방지할 수 있다.
또, 기판 휘어짐에 대해서는 흡착지그의 흡착면 및 침봉을 기판의 휘어짐에 따른 구조로 함과 동시에 여러개의 땜납볼의 흡착을 방지하는 스크린을 마련하여 단시간에 흡착할 수 있도록 함과 동시에, 패키지의 품종교환을 용이하게 하기 위해 패키지에 대응한 착탈용이한 차폐판을 구비하였다. 이것에 의해, 휘어짐이 있는 기판에 대해서도 확실하게 땜납볼을 탑재할 수 있고 또한 흡착에 필요한 시간도 단축할 수 있으며, 또 품종교환에 대응한 마스크나 침봉의 교환을 하지 않아도 되도록 할 수 있다.
또, 패키지의 패드의 오염에 대해서는 패드면을 땜납볼의 탑재 직전에 탑재장치내에서 청소하도록 하였다. 이것에 의해, 패드로의 땜납의 웨트불량이 없어져 신뢰성이 높은 범프형성이 가능하게 되었다.
또, 땜납볼의 일부를 평탄화하도록 했으므로, 땜납볼의 정렬검사를 용이하게 하고, 탑재후의 어긋남을 방지하고 또한 약간의 패드의 오염이 있어도 땜납웨트불량의 발생을 방지할 수 있도록 하였다.
또, 플럭스의 땜납볼로의 공급시에 오목부가 형성된 플럭스공급플레이트를 사용하는 것에 의해 땜납볼 사이에서 편차가 적은 고정밀도 플럭스 공급이 가능하게 된다. 이 때문에, 각 땜납볼에 공급되는 플럭스량에 과부족이 없어져 이것에 기인하는 불량의 발생이 억제되므로, 범프형성을 안정하게 계속적으로 실행 할 수 있다.
또, 땜납볼의 흡착지그로의 공급시에 진공흡인과 에어분출 이외에 에어분출 노즐을 땜납볼을 수납한 용기의 하측으로 이동시켰으므로, 땜납볼의 분출불균일이 문제로 되지 않게 되어 고신뢰도의 땜납볼 공급이 가능하게 된다.
또, 흡착지그의 1개의 흡착구멍에 대해서 여러개의 땜납볼이 흡착해 버린 경우에도 각 흡착구멍으로의 여러개의 땜납볼 흡착을 방지하는 마스크판을 사용하거나 또는 솔에 의한 털어냄, 블레이드에 의한 긁어냄 및 에어의 분출에 의해 잉여 땜납볼을 제거할 수 있다.
이상에 의해 고신뢰도의 범프형성을 실현할 수 있고, 저가격으로 범프를 갖는 전자부품을 시장에 공급할 수 있게 된다.

Claims (39)

  1. 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 공정, 상기 도전성 볼에 플럭스나 땜납 페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 공정, 상기 도전성 볼과 전자부품의 패드를 위치맞춤하는 공정, 상기 도전성 볼에 진공흡인력 또는 외력을 인가하는 것에 의해 상기 전자부품의 패드에 상기 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 공정 및 도전성 볼이 탑재된 전자부품에 가열처리를 부가하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 전자부품의 패드에 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 상기 공정에 있어서, 상기 전자부품의 패드가 형성되어 있는 면의 휘어짐에 대응해서 흡착지그를 이 패드면의 휘어짐을 따라서 상기 도전성 볼을 상기 전자부품의 패드면에 밀어붙여 탑재하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 도전성 볼을 점착액의 웨트상승방지용 저항판에 접근 또는 접촉시키는 것에 의해 점착액을 상기 도전성 볼에 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 공정보다 후이고 또한 도전성 볼이 탑재된 전자부품에 가열처리를 가하는 상기 공정보다 전에 상기 전자부품의 패드와 대향하는 상기 도전성 볼의 면을 평탄화하는 공정을 단독으로 또는 다른 공정과 병행해서 더 실행하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  5. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 고정액에 유동저항을 인가하는 저항판을 그 점착액 표면 부근에 구비하고, 상기 점착액을 상기 도전성 볼에 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  6. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 점착액을 수납한 용기의 바닥면을 저항판과 겸용하고, 상기 점착액을 상기 도전성 볼에 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  7. 제6항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 도전성 볼을 고정액에 담근 상태에서 점착액이 도전성 볼에 대해서 형성하는 메니스커스의 상단의 위치를 도전성 볼 하단보다 도전성 볼 직경의 50% 이하로 하고, 상기 점착액을 상기 도전성 볼에 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  8. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 점착액을 함유시킨 다공질재의 저항판을 마련하고, 도전성 볼을 다공질재에서 스며나오는 점착액과 접촉시키는 것에 의해 점착액을 도전성 볼에 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  9. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 점착액의 웨트상승방지용 저항판을 오목형상으로 하고, 이 오목부에 점착액을 충전하고 상기 도전성 볼을 상기 오목부에 근접시켜 충전된 점착액과 접촉시키는 것에 의해 점착액을 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  10. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 점착액의 웨트상승방지용 저항판을 관통구멍형상으로 하고, 이 관통구멍부에 점착액을 충전하고 상기 도전성 볼을 상기 관통구멍에 근접시켜 충전된 점착액과 접촉시키는 것에 의해 점착액을 부착시키는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  11. 제3항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 공정에 있어서, 점착액의 웨트상승방지용 저항판을 탄성체로 한 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  12. 제1항에 있어서, 도전성 볼을 흡착유지하는 흡착지그의 흡착면과 도전성 볼을 밀어내는 침봉핀의 적어도 한쪽을 전자부품의 패드형성면의 휘어짐을 따라서 변위시키고 도전성 볼을 전자부품의 패드면에 밀어붙여 탑재하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  13. 제1항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 공정에 있어서, 볼 불어올림 기체노즐과 도전성 볼 흡착구멍의 상대위치를 변환시키는 것을 특징으로하는 범프형성방법.
  14. 제13항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 공정에 있어서, 슬릿형상의 분출구를 갖는 볼 불어올림 기체노즐을 사용하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  15. 제1항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 공정에 있어서, 흡착지그의 도전성 볼 흡착측의 면과 도전성 볼을 수용한 용기 사이에 흡착지그의 흡착구멍과 동일한 배열로 도전성 볼의 직경의 100%∼200% 미만의 관통구멍을 갖는 스크린을 흡착지그의 흡착구멍과 대략 합치하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 범프형성방법.
  16. 특허청구의 범위 제1항∼제15항 중의 어느 한항에 기재된 범프형성방법에 의해서 범프를 형성한 것을 특징으로 하는 전자부품.
  17. 도전성 볼을 흡착지그에 흡착시키는 수단, 상기 도전성 볼에 플럭스나 땜납 페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 수단, 상기 도전성 볼과 전자부품의 패드를 위치맞춤하는 수단, 상기 전자부품의 패드에 상기 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 수단 및 도전성 볼이 탑재된 전자부품에 가열처리를 부가하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  18. 제17항에 있어서, 전자부품의 패드에 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 상기 수단은 상기 전자부품의 패드가 형성되어 있는 면의 휘어짐에 대응해서 흡착지그를 이 패드면의 휘어짐을 따라서 상기 도전성 볼을 상기 전자부품의 패드면에 밀어붙이는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  19. 제17항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 수단은 점착액의 웨트상승방지용 저항판을 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  20. 제17항에 있어서, 전자부품의 패드와 대향하는 상기 도전성 볼의 면을 평탄화하는 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  21. 제19항에 있어서, 점착액의 웨트상승방지용 상기 저항판을 다공질재로 한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  22. 제19항에 있어서, 점착액의 웨트상승방지용 상기 저항판에 도전성 볼의 배치에 대응한 오목형상을 마련한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  23. 제17항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 수단에 있어서, 도전성 볼을 수용한 용기의 흡착지그와 대향하는 부분에 흡착지그의 흡착구멍위치와 대략 합치하도록 직경의 100%∼200% 미만의 흡착구멍과 동일한 배열의 관통구멍을 갖는 스크린을 마련한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  24. 제17항에 있어서, 흡착지그는 흡착구멍의 수를 가변으로 하는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  25. 제17항에 있어서, 여러개의 흡착지그를 마련하고, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 공정, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 공정 및 전자부품의 패드에 상기 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 공정을 병행해서 처리하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  26. 제17항에 있어서, 소정의 간격으로 분할회전 및 승강가능한 테이블, 도전성 볼의 흡착구멍을 형성하고, 상기 테이블의 회전방향으로 소정의 간격으로 배치된 흡착지그, 바닥면에서 기체를 분출하는 여러개의 소직경의 구멍을 형성하고, 상기 도전성 볼을 기체로 부유시키는 도전성 볼 공급장치, 회전가능한 원반, 이 원반의 표면과 소정의 간격으로 대향해서 배치된 스퀴지를 구비하고, 원반상에 공급된 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 액막형상으로 형성하는 점착액 공급장치와 도전성 볼을 탑재하는 전자부품을 위치결정하는 위치결정장치를 마련하고, 상기 도전성 볼 공급장치와 점착액 공급장치 및 위치결정장치를 상기 테이블의 회전방향을 따라서 흡착지그의 분할위치에서 각 흡착지그와 순차 대향하도록 배치한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  27. 제25항에 있어서, 여러개의 화상촬영장치와 화상촬영장치의 화상정보를 처리하는 화상처리장치를 마련하고, 화상촬영장치를 상기 도전성 볼 공급장치와 점착액 공급장치 및 위치결정장치의 중간위치에 상기 흡착지그와 대향하도록 배치하고, 각 공정에서의 도전성 볼의 흡착지그로의 흡착상태를 검사하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  28. 제25항에 있어서, 1대의 화상촬영장치를 위치결정장치의 위쪽에 상기 전자부품의 도전성 볼 탑재면과 대향하도록 배치하고, 전자부품의 패드의 위치를 검출하고, 흡착지그와의 상대위치를 산출하고, 위치결정장치에 의해서 상대위치오차를 보정함과 동시에 필요에 따라서 탑재후의 도전성 볼의 수 및 위치를 검사하도록 한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  29. 제17항에 있어서, 침봉핀과 전자부품의 패드형성면의 휘어짐에 따라서 변위하는 흡착지그의 흡착면과 침봉핀의 적어도 어는 한쪽을 구비한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  30. 제17항에 있어서, 침봉핀을 변형가능한 탄성재로 구성한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  31. 제17항에 있어서, 침봉핀을 파이프형상의 부재로 구성한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  32. 제17항에 있어서, 흡착면을 탄성체와 얇은 막으로 구성한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  33. 제17항에 있어서, 1개의 흡착지그에 침봉기구를 여러개 내장한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  34. 제17항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 수단에 오목형상을 배치한 점착액 웨트상승방지용 저항판을 마련한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  35. 제17항에 있어서, 도전성 볼에 플럭스나 땜납페이스트 또는 도전성 입자배합의 접착제 등의 점착액을 부착시키는 상기 수단에 관통구멍을 배치한 점착액 웨트상승방지용 저항판을 마련한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  36. 제17항에 있어서, 도전성 볼을 흡착지그에 흡착하는 상기 수단에 흡착지그의 흡착구멍과의 상대위치가 변화하는 기체분출노즐을 마련한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  37. 제36항에 있어서, 기체분출노즐의 분출구형상을 슬릿형상으로 한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
  38. 특허청구의 범위 제17항∼제37항 중의 어느 한 항에 기재된 범프형성장치를 사용해서 범프를 형성한 것을 특징으로 하는 전자부품.
  39. 제17항에 있어서, 상기 전자부품의 패드에 상기 도전성 볼을 밀어붙여 탑재하는 상기 수단은 흡착지그에 수용된 블럭에 침봉되어 지지되는 핀이고, 상기 핀은 상기 흡착지그에 형성된 진공 흡착구멍을 거쳐 축방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 범프형성장치.
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