KR101728798B1 - 기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법 Download PDF

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아키노리 고와
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마코토 홈마
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에이아이 메카테크 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 처리 비용이 저렴한 기판 처리 장치 등을 제공한다.
(해결 수단) 기판 처리 장치는, 평면에서 보아 복수의 영역(R1~R4)을 갖는 기판(B)에 관하여, 상기 영역 내의 각 전극(Q)에 대응하는 복수의 구멍(h1)이 설치된 제 1 마스크(211)와, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 한 개씩 충전하는 땜납 볼 충전 수단과, 상기 영역 내의 각 전극(Q)에 대응하는 복수의 구멍(h2)이 설치된 제 2 마스크(25)를 가지고, 상기 땜납 볼 충전 수단에 의해 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 충전된 땜납 볼을 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)을 개재하여 흡착하고, 흡착한 땜납 볼을 상기 영역의 각 전극(Q)에 탑재하는 처리를, 상기 영역마다 반복하는 땜납 볼 탑재 수단을 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 시스템 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치 등에 관한 것이다.
컴퓨터, 휴대전화, 디지털 가전 등에는, BGA(Ball Grid Array)나 CSP(Chip Size Package) 등 표면 실장형의 전자 부품이 실장되어 있다. 이와 같은 전자 부품의 이면에는, 반구 형상으로 형성된 범프(돌기 형상의 단자)가 다수 설치되어 있다. 전자 부품의 이면에 범프를 설치함으로써, 기판과 전자 부품과의 접점수를 대폭 증가시켜, 전자 부품의 소형화·고밀도화를 도모하고 있다.
또한, 전자 부품의 이면에 설치된 범프에 대응하여, 이 전자 부품이 실장되는 기판에도 다수의 범프가 형성되어 있다. 기판에 범프를 형성하는 방법으로서, 예를 들면, 볼 진입법(振入法)이 알려져 있다. 볼 진입법은, 마스크에 설치된 다수의 미세한 구멍을 개재하여 기판에 땜납 볼을 진입시키는(떨어뜨리는, 탑재하는) 방법이며, 피치가 매우 좁은 범프를 고정밀도로 형성할 수 있다는 이점이 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 기판의 전극 상에 마스크의 각 구멍을 개재하여 플럭스를 도포하고, 플럭스가 도포된 전극 상에, 별도의 마스크의 각 구멍을 개재하여 땜납 볼을 탑재하는 기술에 대하여 기재되어 있다.
일본 공개특허 특개2009-177015호 공보
상기한 볼 진입법이 이용되는 경우에는, 면적이 비교적 큰 기판(예를 들면, 450㎜×600㎜)을 절단하여 복수개로 분할하고, 분할 후의 기판의 각각에 땜납 볼을 탑재하는 경우가 많다. 기판의 면적이 너무 크면, 단계식 노광에 의해 기판에 회로 패턴을 인쇄할 때의 위치 어긋남이나, 수지제인 기판의 수축 변형 등에 기인하여, 기판의 각 전극과 마스크의 각 구멍과의 위치 어긋남이 허용 범위를 넘어버리기 때문이다. 또한, 기판에 설치하는 범프의 미세화나, 범프간의 피치의 협소화가 진행됨에 따라, 이와 같은 위치 어긋남이 일어나기 쉬워진다.
따라서, 면적이 비교적 큰 기판을 절단·세정한 후, 특허문헌 1의 기술을 이용하여 땜납 볼의 탑재 등을 행하고, 이 기판을 추가로 절단·세정하여 전자 부품을 실장한다는 처리가 일반적으로 행하여지고 있다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 기판의 절단·세정을 적어도 2회 행하기 때문에, 일련의 처리에 요하는 비용이 높아진다는 문제가 있다. 상기한 위치 어긋남의 문제를 해결하여, 절단·세정의 공정을 1회분 생략하고, 기판의 처리 비용의 저감을 도모하는 것이 요망되고 있다.
그래서, 본 발명은, 처리 비용이 저렴한 기판 처리 장치 등을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치는, 평면에서 보아 복수의 영역을 갖는 기판에 관하여, 상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 구멍이 설치된 제 1 마스크와, 상기 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼을 한 개씩 충전하는 땜납 볼 충전 수단과, 상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 구멍이 설치된 제 2 마스크를 가지고, 상기 땜납 볼 충전 수단에 의해 상기 제 1 마스크의 각 구멍에 충전된 땜납 볼을 상기 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 흡착하고, 흡착한 땜납 볼을 상기 영역의 각 전극에 탑재하는 처리를, 상기 영역마다 반복하는 땜납 볼 탑재 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 처리 비용이 저렴한 기판 처리 장치 등을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 기판 처리 시스템의 설명도이다.
도 2는, 기판의 모식적인 평면도이다.
도 3은, 플럭스 인쇄 장치의 종단면도이다.
도 4는, 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 5는, 땜납 볼 충전 유닛의 종단면도이다.
도 6의 (a)는, 슬릿 형상체의 전개도이고, (b)는 (a)에 나타내는 범위 K의 부분 확대도이다.
도 7은, 기판 처리 장치가 구비하는 제어 장치에 관한 기능 블록도이다.
도 8은, 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼을 충전하는 처리에 관한 플로우 차트이다.
도 9의 (a)는, 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼이 충전된 상태를 나타내는 설명도이고, (b)는 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 땜납 볼이 흡착된 상태를 나타내는 설명도이며, (c)는 기판에 있어서 하나의 영역의 각 전극에 땜납 볼이 탑재된 상태를 나타내는 설명도이다.
도 10은, 기판 처리 장치의 동작의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 11은, 기판의 각 전극에 땜납 볼을 탑재하는 처리에 관한 플로우 차트이다.
도 12는, 검사 처리 및 리페어 처리에 관한 플로우 차트이다.
도 13은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 기판 처리 시스템에 관한 단면도이고, (a)는 제 2 마스크 및 제 4 마스크를 포함하는 모식적인 단면도이며, (b)는 제 1 마스크 및 제 3 마스크를 포함하는 모식적인 단면도이다.
도 14는, 기판 처리 장치가 구비하는 제어 장치에 관한 기능 블록도이다.
도 15는, 기판의 각 전극에 땜납 볼을 탑재하는 처리에 관한 플로우 차트이다.
도 16의 (a)는, 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼이 충전된 상태를 나타내는 설명도이고, (b)는 제 3 마스크에 의해 땜납 볼을 밀어올린 상태를 나타내는 설명도이며, (c)는 대상이 되는 영역의 바로 위에 탑재 헤드가 이동한 상태를 나타내는 설명도이고, (d)는 기판에 있어서 하나의 영역의 각 전극에 땜납 볼이 탑재된 상태를 나타내는 설명도이다.
도 17은, 본 발명의 변형례에 관련되는 기판 처리 시스템이 구비하는 땜납 볼 충전 유닛의 종단면도이다.
《제 1 실시형태》
<기판 처리 시스템의 구성>
도 1은, 제 1 실시형태에 관련되는 기판 처리 시스템(S)의 설명도이다. 또한, 도 1에 나타내는 화살표는 기판(B)가 반송되는 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 x, y, z방향을 정의한다.
기판 처리 시스템(S)은, 기판(B)의 각 전극(Q)(도 2 참조)에 플럭스를 도포하고, 또한 땜납 볼을 탑재하여 범프(돌기 형상의 단자)를 형성하는 시스템이다.
기판 처리 시스템(S)은, 플럭스 인쇄 장치(1)와, 기판 처리 장치(2)를 구비하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 하류측을 향해 순서대로, 플럭스 인쇄 장치(1) 및 기판 처리 장치(2)가 배치되고, 반송체(P)에 의해 기판(B)이 순차 반송되도록 되어 있다. 또한, 판 형상의 반송체(P)는 x방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 그 하면에 기판(B)을 흡착한 후, 이 흡착을 x방향의 소정 위치에서 해제하도록 되어 있다.
여기에서, 기판 처리 시스템(S)의 구성에 앞서, 그 처리 대상인 기판(B)에 대하여 간단하게 설명한다.
도 2는 기판(B)의 모식적인 평면도이다. 기판(B)은 전자 부품(도시 생략)이 실장되는 판 형상체이고, 평면에서 보아 네 개의 영역(R1~R4)을 가지고 있다. 서로 인접하는 직사각형 형상의 영역(R1~R4)에는, 각각 전극(Q)이 밀집하여 이루어지는 복수의 전극군(도시 생략)이 설치되어 있다. 또한, 영역(R1~R4)에 있어서의 전극(Q)의 배열은 대략 동일한 것으로 한다.
상세에 대해서는 후기하겠으나, 영역(R1~R4)에는, 각각 탑재 헤드(26)(도 4 참조)에 의해 땜납 볼이 개별적으로 탑재되도록 있다.
도 2에 나타내는 영역(R1~R4)은, 수지제의 기판(B)이 수축 변형된 경우라도, 땜납 볼과 전극(Q)의 위치 어긋남이 소정의 허용 범위 내에서 해결되도록 설정되어 있다.
또한, 기판(B)에는, 소정의 회로 패턴이 단계식으로 노광 인쇄되어 있다. 그리고, 영역(R1~R4)은, 각각 1회당 노광 범위에 포함되도록 설정되어 있다. 이로 인해, 단계식의 노광 인쇄를 행할 때에 각 노광 범위의 사이에서 위치 어긋남이 발생한 경우라도, 복수의 노광 범위에 걸쳐 일괄로 땜납 볼이 탑재되는 일이 없어지기 때문에, 전극(Q)과 땜납 볼의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
(플럭스 인쇄 장치)
플럭스 인쇄 장치(1)는, 플럭스 도포용의 마스크(11)에 형성된 다수의 구멍(도시 생략)을 개재하여, 이 마스크(11)의 하방에 배치된 기판(B)의 각 전극(Q)(도 2 참조)에 플럭스를 도포하는 장치이다. 상기한 「플럭스」는, 그 점성에 의해 땜납 볼을 기판(B)에 부착시키거나, 땜납 볼의 용융시의 산화 등을 방지하기 위한 액체이다.
도 3은, 플럭스 인쇄 장치(1)의 종단면도이다.
플럭스 인쇄 장치(1)는 마스크(11)와, 판 프레임(12)과, 카메라(13)와, 인쇄 테이블(14)과, 스퀴지 헤드(15)를 구비하고 있다. 마스크(11)는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 대응하는 다수의 구멍이 형성된 메탈 마스크이고, xy평면(수평면)과 평행하게 배치되어 있다.
판 프레임(12)은, 마스크(11)를 고정하기 위한 사각 프레임 형상의 프레임체이고, 마스크(11)의 주연부(周緣部)에 설치되어 있다. 또한, 도 2에 나타내는 예에서는, 판 프레임(12)의 z방향의 위치가 고정되어 있다.
카메라(13)는, 자신의 상방 및 하방을 촬상하는 2시야 카메라이고, x, y방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 카메라(13)는, 마스크(11)의 하면에 인쇄된 위치 맞춤 마크(2개소 이상:도시 생략)와, 기판(B)의 상면에 인쇄된 위치 맞춤 마크(2개소 이상:도시 생략)를 각각 촬상하고, 그 촬상 결과를 인쇄 테이블(14)의 제어 장치(도시 생략)에 출력하도록 되어 있다.
인쇄 테이블(14)은, x, y방향 및 θ방향(xy평면상에서의 회전방향)으로 기판(B)의 위치를 조정하고, 또한 승강 기구(14a)에 의해 기판(B)과 마스크(11)와의 z방향의 거리를 조정하는 장치이다. 인쇄 테이블(14)은, 카메라(13)의 촬상 결과에 의거하여, 마스크(11)의 각 구멍의 위치와 기판(B)의 각 전극(Q)(도 2 참조)의 위치가, 평면에서 보아 일치하도록, 기판(B)의 위치를 조정하도록 되어 있다.
또한, 기판(B)에 플럭스를 도포할 때에는, 카메라(13)가 퇴피한 상태에서 인쇄 테이블(14)이 상승하여, 기판(B)을 마스크(11)에 접근시키도록(양자간의 거리를 소정의 스크린 갭으로 하도록) 되어 있다.
스퀴지 헤드(15)는, 마스크(11)의 각 구멍을 개재하여 기판(B)의 각 전극(Q)(도 2 참조)에 플럭스를 도포하는 것이고, 스크레이퍼(15a)와 스퀴지(15b)를 구비하고 있다. 기판(B)에 플럭스를 도포할 때에는, 기판(B)에 플럭스를 바르도록, 스퀴지 헤드(15)가 x방향으로 왕복한다.
구체적으로는, 스크레이퍼(15a)를 하강시킨 후, 마스크(11)의 상면에 스크레이퍼(15a)를 누르면서 지면 왼쪽방향으로 이동시킨다. 그 후, 스크레이퍼(15a)를 상승시켜 스퀴지(15b)를 하강시키고, 이 스퀴지(15b)를 지면 오른쪽방향으로 이동시킨다. 이와 같이, 스퀴지 헤드(15)가 이동하는 방향에 따라서, 스크레이퍼(15a) 및 스퀴지(15b)가 번갈아 이용된다.
(기판 처리 장치)
도 1에 나타내는 기판 처리 장치(2)는, 플럭스가 도포된 기판(B)의 각 전극(Q)(도 2 참조)에 땜납 볼을 탑재하는 장치이다. 또한, 기판 처리 장치(2)는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼이 적절하게 탑재되어 있는지의 여부를 검사하고, 땜납 볼이 적절하게 탑재되어 있지 않은 전극에 땜납 볼을 다시 탑재하는 기능도 가지고 있다.
도 4는 기판 처리 장치(2)의 사시도이다. 기판 처리 장치(2)는 땜납 볼 충전 유닛(21, 22)과, 재치대(載置臺)(23)와, 이동 기구(24)와, 제 2 마스크(25)와, 탑재 헤드(26)와, 카메라(27, 28)와, 리페어 노즐(29)과, 제어 장치(30)(도 7 참조)를 구비하고 있다.
땜납 볼 충전 유닛(21)은, 제 1 마스크(211)에 설치된 복수의 구멍(h1)(도 5 참조)을 개재하여 땜납 볼을 충전하는(땜납 볼을 정렬시키는) 것이다.
도 5는 땜납 볼 충전 유닛(21)의 종단면도이다.
땜납 볼 충전 유닛(21)은 제 1 마스크(211)와, 판 프레임(212)과, 충전대(213)와, 공기압 조정기(214)(도 7 참조)와, 땜납 볼 충전 수단(215)을 구비하고 있다
제 1 마스크(211)는, 기판(B)에 있어서의 하나의 영역(영역(R1~R4) 중 임의의 하나:도 4 참조)의 각 전극(Q)에 대응하는 다수의 구멍(h1)이 설치된 마스크이다. 즉, 제 1 마스크(211)의 영역(U1)(도 4에 나타내는 일점 쇄선의 테두리 내)에 설치된 각 구멍(h1)의 배열은, 영역(R1~R4) 중 임의의 하나에 있어서의 각 전극(Q)의 배열과 동일하게 되어 있다.
도 5에 나타내는 판 프레임(212)은, 제 1 마스크(211)를 충전대(213)에 고정하는 프레임체이고, 제 1 마스크(211)의 주연부에 설치되어 있다(도 4에서는, 도시를 생략). 충전대(213)는 제 1 마스크(211)가 재치되는 대이다. 충전대(213)는, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 연통하는 연통로(D1)를 가지고 있다.
공기압 조정기(214)(도 7 참조)는, 후기하는 충전 제어부(32)로부터의 지령에 따라 부압을 발생시키거나, 이 부압을 해제하는 것이다. 공기압 조정기(214)에 의한 부압의 발생은, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 충전할 때에 행하여진다.
도 5에 나타내는 땜납 볼 충전 수단(215)은, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 한 개씩 충전하는 것이다. 땜납 볼 충전 수단(215)은, 땜납 볼 공급부(215a)와, 장착 프레임(215b)과, 슬릿 형상체(215c)와, 가진기(加振機)(215d)와, 모터(215e)를 구비하고 있다(도 4에서는, 장착 프레임(215b) 및 슬릿 형상체(215c)만을 도시).
땜납 볼 공급부(215a)는, 슬릿 형상체(215c)를 향해 적당량의 땜납 볼을 공급하는 것이다. 땜납 볼을 공급할 때에는, 그 개구(H)가 슬릿 형상체(215c)에 면하도록, 회전축(G)을 중심으로 땜납 볼 공급부(215a)가 회전하도록 되어 있다. 이로 인해, 개구(H)를 개재하여 땜납 볼이 낙하하고, 슬릿 형상체(215c)에 땜납 볼이 공급된다.
장착 프레임(215b)은, 슬릿 형상체(215c)가 장착되는 프레임체이고, y방향으로 가늘고 긴 사각 프레임 형상을 나타내고 있다(도 4 참조). 슬릿 형상체(215c)는, 땜납 볼이 이동 가능한 다수의 슬릿(T)(도 6의 (b) 참조)을 가지고, 제 1 마스크(211)에 대하여 볼록 형상으로 만곡한 상태에서, 이 제 1 마스크(211)에 접하도록 배치되어 있다.
도 6의 (a)는 슬릿 형상체(215c)의 전개도이다. 슬릿 형상체(215c)는, 평행하게 연장되는 한 쌍의 장착부(c1)와, 장착부(c1)에 대하여 소정 각도를 갖는 다수의 선 형상체(c2)를 구비하고 있다. 슬릿 형상체(215c)는, 장착 프레임(215b)(도 5 참조)에 있어서 x방향으로 대향하는 한 쌍의 내벽면에 장착부(c1, c1)를 각각 누른 상태에서, 이 장착 프레임(215b)에 고정되어 있다.
도 6의 (b)는, 도 6의 (a)에 나타내는 범위 K의 부분 확대도이다.
슬릿 형상체(215c)에 설치된 슬릿(T)은, 이웃하는 선 형상체(c2)의 사이의 간극이다. 또한, 이웃하는 선 형상체(c2)의 거리(L)는, 땜납 볼의 지름 이상이어도 되고, 또, 가진기(215d)가 일으키는 진동으로 슬릿(T)이 넓어졌을 때에 땜납 볼이 이동 가능하면, 땜납 볼의 지름 미만이어도 된다.
또한, 슬릿 형상체(215c)는, 장착부(c1)와 선 형상체(c2)의 이루는 각이 소정 각도(θ)(0<θ<45°)가 되도록 형성되어 있다. 이것은, 후기하는 가진기(215d)(도 5 참조)에 의해 슬릿 형상체(215c)가 x방향으로 진동하고 있을 때에, 땜납 볼을 전동(轉動)·분산시키기 때문이다.
도 5에 나타내는 가진기(215d)는, 상기한 바와 같이, 슬릿 형상체(215c)를 x방향으로 진동시키는 것이고, 장착 프레임(215b)에 설치되어 있다. 가진기(215d)에 의해 슬릿 형상체(215c)를 x방향으로 진동시키면, 슬릿 형상체(215c)의 내측 또는 외측에 존재하는 땜납 볼이 선 형상체(c2)와의 접촉에 의해 전동한다. 이로 인해, 땜납 볼을 분산시켜, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)(도 5 참조)에 땜납 볼을 한 개씩 충전할 수 있다.
모터(215e)는, 슬릿 형상체(215c) 등을 x방향으로 이동시키기 위한 구동원이다. 모터(215e)에 의해 볼 나사 축(도시 생략)을 회전시키면, 땜납 볼 공급부(215a), 장착 프레임(215b), 슬릿 형상체(215c) 및 가진기(215d)가, 일체로서 x방향으로 이동하도록 되어 있다. 상기한 바와 같이, 제 1 마스크(211)에 접촉한 슬릿 형상체(215c)가 진동하면서 x방향으로 이동함으로써, 슬릿(T)(도 6의 (b) 참조)을 개재하여 낙하한 땜납 볼이 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 충전된다.
또한, 도 5에서는 도면을 생략하였으나, 땜납 볼의 충전을 마친 후, 마스크(11) 상에 잔류하는 땜납 볼을 제거하여 청소를 행하는 스위퍼가 설치되어 있다.
도 4에 나타내는 땜납 볼 충전 유닛(22)은, 상기한 땜납 볼 충전 유닛(21)과 동일한 구성을 구비하고 있다. 이와 같이 두 개의 땜납 볼 충전 유닛(21, 22)을 설치하고 있는 것은, 땜납 볼의 1회당 충전에 요하는 시간 쪽이, 기판(B)의 각 전극(Q)으로의 1회당 탑재에 요하는 시간보다 길기 때문이다.
도 4에 나타내는 재치대(23)는 기판(B)이 놓여지는 대이다. 도 4에 나타내는 예에서는, 반송체(P)에 의해 기판(B)이 지면 오른쪽방향으로 반송되어, 재치대(23)에 재치되도록 되어 있다.
이동 기구(24)는, 후기하는 탑재 헤드(26)를 x, y, z방향 및 θ방향(x, y평면상에서의 회전방향)으로 이동시키는 것이다. 도 4에 나타내는 예에서는, 이동 기구(24)는 한 쌍의 지지체(241a, 241b)와, 갠트리(242)와, 판 형상체(243)와, 피설치체(244)와, 모터(245, 246)를 포함하여 구성된다.
갠트리(242)는, 한 쌍의 지지체(241a, 241b)에 설치된 레일(E1, E1)을 따라 y방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 판 형상체(243)는, 갠트리(242)에 설치된 레일(E2, E2)을 따라 x방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 피설치체(244)는, 판 형상체(243)에 설치된 레일(E3, E3)을 따라 z방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 모터(245)는 피설치체(244)를 z방향으로 이동시키는 구동원이다. 모터(246)는, 피설치체(244)에 대하여 탑재 헤드(26)를 θ방향으로 회전시키는 구동원이다.
이러한 모터(245, 246)는, 후기하는 탑재 제어부(33)(도 7 참조)로부터의 지령에 의해 구동하도록 되어 있다. 또한, 갠트리(242)를 y방향으로 이동시키는 모터 및 판 형상체(243)를 x방향으로 이동시키는 모터에 대해서는 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 4에 나타내는 이동 기구(24)는 일례이고, 탑재 헤드(26)를 x, y, z, θ방향으로 이동 가능하면, 다른 구성이어도 된다.
제 2 마스크(25)는, 기판(B)에 있어서의 하나의 영역(영역(R1~R4) 중 임의의 하나)의 각 전극(Q)에 대응하는 다수의 구멍(h2)(도 9의 (a) 참조)이 설치된 마스크이고, 탑재 헤드(26)의 하면에 설치되어 있다.
탑재 헤드(26)는, 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)(도 9의 (a) 참조)을 개재하여 땜납 볼을 흡착하고, 흡착한 땜납 볼을 기판(B)의 각 전극(Q)에 탑재하는 것이다. 탑재 헤드(26)는, 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)에 연통하는 연통로(D2)(도 9의 (a) 참조)와, 이 연통로(D2)를 개재한 부압의 발생/해제를 행하는 공기압 조정기(261)(도 7 참조)를 구비하고 있다.
카메라(27)는, 제 1 마스크(211)와 제 2 마스크(25)의 위치 맞춤을 행할 때(도 9의 (a) 참조), 제 1 마스크(211)에 인쇄된 위치 맞춤 마크(도시 생략)를 촬상하는 기능을 가지고, x, y방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한, 카메라(27)는, 제 2 마스크(25)와, 기판(B)의 영역(R1~R4) 중 어느 하나와의 위치 맞춤을 행할 때(도 9의 (c) 참조), 대상으로 하는 영역에 인쇄된 위치 맞춤 마크를 촬상하는 기능도 가지고 있다.
또한, 카메라(27)는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼이 적절하게 탑재되어 있는지의 여부를 검사할 때, 기판(B)을 촬상하여 화상 정보를 취득하는 기능을 가지고 있다.
카메라(28)는, 그때까지와는 다른 회로 패턴의 기판(B)에 땜납 볼을 탑재하는 경우(즉, 제 1 마스크(211, 221) 및 제 2 마스크(25)를 교체한 경우), 기억부(31)(도 7 참조)에 저장되어 있는 좌표계를 보정하기 위해, 제 2 마스크(25)에 인쇄되어 있는 위치 맞춤 마크를 촬상하는 것이다.
리페어 노즐(29)은, 후기하는 리페어 제어부(35)(도 7 참조)로부터의 지령에 따라, 땜납 볼의 제거나 재탑재를 전극(Q)마다 행하는 것이고, x, y, z방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
도 7은, 기판 처리 장치(2)가 구비하는 제어 장치(30)에 관한 기능 블록도이다.
제어 장치(30)는, 땜납 볼의 충전·탑재에 관한 처리와, 땜납 볼이 적절하게 충전되어 있는지의 여부의 검사 처리와, 검사 처리의 결과에 의거한 리페어 처리를 행하는 것이다. 제어 장치(30)는, 도시는 하지 않으나, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 각종 인터페이스 등의 전자 회로를 포함하여 구성된다. 그리고, ROM에 기억된 프로그램을 독출하여 RAM에 전개하고, CPU가 각종 처리를 실행하도록 되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(30)는 기억부(31)와, 충전 제어부(32)와, 탑재 제어부(33)와, 검사부(34)와, 리페어 제어부(35)를 구비하고 있다.
기억부(31)는, 예를 들면, 반도체 기억 장치이다. 기억부(31)에는, 카메라(27, 28)의 촬상 결과, 검사부(34)에 의한 검사 처리의 결과, 리페어 제어부(35)에 의한 리페어 처리의 결과 등이 저장된다.
충전 제어부(32)는, 공기압 조정기(214)에 의한 부압의 발생/해제나, 가진기(215d)에 의한 슬릿 형상체(215c)(도 5 참조)의 가진, 모터(215e)에 의한 슬릿 형상체(215c)의 이동 등을 행하는 기능을 가지고 있다.
탑재 제어부(33)는, 공기압 조정기(261)에 의한 부압의 발생/해제나, 이동 기구(24)에 의한 탑재 헤드(26)의 이동 등을 행하는 기능을 가지고 있다.
검사부(34)는, 카메라(27)에 의해 취득되는 화상 정보에 의거하여, 예를 들면, 패턴 매칭에 의해, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼이 적절하게 탑재되어 있는지의 여부를 검사하는 기능을 가지고 있다.
리페어 제어부(35)는, 검사부(34)에 의해 땜납 볼의 탑재가 부적절하다고 판정된 전극에 땜납 볼을 다시 탑재하도록, 리페어 노즐(29)의 위치 등을 조정하는 기능을 가지고 있다.
<기판 처리 시스템의 동작>
도 8은, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 충전하는 처리에 관한 플로우 차트이다.
단계 S101에 있어서 제어 장치(30)는, 공기압 조정기(214)(도 7 참조)에 의해, 충전대(213)의 연통로(D1)를 개재하여 부압을 발생시킨다. 또한, 후기하는 땜납 볼의 충전 직후에 부압의 발생을 개시해도 된다.
단계 S102에 있어서 제어 장치(30)는, 땜납 볼 충전 수단(215)(도 5 참조)에 의해, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 한 개씩 땜납 볼을 충전한다. 즉, 제어 장치(30)는, 가진기(215d)(도 5 참조)에 의해 슬릿 형상체(215c)를 진동시키면서, 이 슬릿 형상체(215c)를 x방향으로 이동시킨다.
도 9의 (a)는, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼이 충전된 상태를 나타내는 설명도이다. 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 한 개씩 충전된 땜납 볼은, 연통로(D1)를 개재하여 흡인되어 있다(S101, S102). 한편, 기판(B)의 각 전극(Q)에는 플럭스가 도포되어 있으나, 영역(R1~R4) 중 어느 것에도 땜납 볼은 탑재되어 있지 않다.
도 8의 단계 S103에 있어서 제어 장치(30)는, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)에 접근하였는지의 여부를 판정한다. 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)에 접근하고 있지 않은 경우(S103:No), 제어 장치(30)는 단계 S103의 처리를 반복한다. 한편, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)에 접근한 경우(S103:Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S104로 진행된다.
단계 S104에 있어서 제어 장치(30)는, 공기압 조정기(214)에 의해 발생시켰던 부압을 해제한다. 또한, 상기한 부압의 해제 대신에, 땜납 볼을 밀어올리는 정압을, 연통로(D1)를 개재하여 가하도록 해도 된다.
단계 S105에 있어서 제어 장치(30)는, 땜납 볼을 흡착한 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)로부터 떨어졌는지의 여부를 판정한다. 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)로부터 떨어져 있지 않은 경우(S105:No), 제어 장치(30)는 단계 S105의 처리를 반복한다. 한편, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)로부터 떨어진 경우(S105:Yes), 제어 장치(30)의 처리는 「START」로 되돌아간다(RETURN).
이와 같이 하여 제어 장치(30)는, 제 1 마스크(211)에 땜납 볼을 충전하는 처리를, 기판(B)의 각 영역마다 반복한다. 또한, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 한 개씩 충전하는 「땜납 볼 충전 처리」에는, 단계 S101~S105의 처리가 포함된다.
다음에, 2개의 땜납 볼 충전 유닛(21, 22)(도 4 참조)이 땜납 볼의 충전을 개시하는 타이밍에 대하여 설명한다.
도 10은, 기판 처리 장치(2)의 동작의 흐름을 나타내는 설명도이다.
도 10의 가로축은, 제 1 마스크(211)를 향해 탑재 헤드(26)가 이동하기 시작하고 나서부터의 경과 시간(1눈금:0.5초)이다. 상측의 범위 N1에는, 일방의 땜납 볼 충전 유닛(21)(도 4 참조)에 의해 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 충전하고, 또한, 땜납 볼을 기판(B)에 탑재할 때까지의 일련의 흐름을 나타내고 있다. 하측의 범위 N2에는, 타방의 땜납 볼 충전 유닛(22)(도 4 참조)에 의해 제 1 마스크(221)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 충전하고, 또한, 땜납 볼을 기판(B)에 탑재할 때까지의 일련의 흐름을 나타내고 있다.
도 10에 나타내는 예에서는, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)의 바로 위까지 이동하고(0~1초), 탑재 헤드(26)가 땜납 볼을 흡착하고(1초~2.5초), 또한 탑재 헤드(26)가 상승하고 나서(2.5초~3.5초), 땜납 볼의 충전이 개시되고 있다(105:Yes, RETURN, S101, S102).
또한, 도 10에 나타내는 예에서는, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211) 부근에 있을 때의 대기 시간(3.5초간)을 포함하면, 땜납 볼의 충전에 16초간(범위 N1:0초~16초)을 요하고 하고 있다. 마찬가지로, 땜납 볼 충전 유닛(22)에 의해 땜납 볼의 충전을 행하는 경우도, 16초간(범위 N2:8초~24초)을 요하고 있다.
상세에 대하여는 후기하겠으나, 탑재 헤드(26)가 제 1 마스크(211)를 향하고 나서 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재하는 동작은, 예를 들면, 0초~8초까지의 8초간으로 끝난다. 즉, 땜납 볼의 1회당 탑재 시간은, 1회당 충전 시간의 절반으로 끝난다.
따라서, 본 실시형태에서는, 땜납 볼 충전 유닛(21, 22)이, 타이밍을 8초분(分) 어긋나게 하여 땜납 볼의 충전을 개시하고, 제 1 마스크(211, 221)(도 4 참조) 중 충전이 완료되어 있는 쪽부터, 탑재 헤드(26)에 의해 땜납 볼을 흡착하도록 하고 있다. 이로 인해 땜납 볼의 충전·탑재를 행할 때의 대기 시간을 없애, 단위 시간당 다수의 기판(B)을 처리할 수 있다.
도 11은, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재하는 처리에 관한 플로우 차트이다.
단계 S201에 있어서 제어 장치(30)는, 땜납 볼 충전 유닛(21, 22) 중 어느 하나에 의해 땜납 볼이 충전되었는지(즉, 땜납 볼의 충전이 완료되었는지)의 여부를 판정한다. 땜납 볼 충전 유닛(21, 22) 모두 땜납 볼을 충전 중인 경우(S201:No), 제어 장치(30)는 단계 S201의 처리를 반복한다. 한편, 땜납 볼 충전 유닛(21, 22) 중 어느 하나에 의해 땜납 볼이 충전된 경우(S201:Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S202로 진행된다.
단계 S202에 있어서 제어 장치(30)는, 이동 기구(24)(도 4 참조)에 의해, 탑재 헤드(26)를 제 1 마스크(211)의 바로 위까지 이동시킨다(도 9의 (a), 도 10의 0초~1초). 즉, 제어 장치(30)는, 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)의 위치와 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)의 위치가, 평면에서 보아 일치하도록 탑재 헤드(26)를 이동시킨다.
단계 S203에 있어서 제어 장치(30)는, 공기압 조정기(261)(도 7 참조)에 의해 부압을 발생시키고, 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)을 개재하여 땜납 볼을 흡착한다(도 10의 1초~2.5초).
단계 S204에 있어서 제어 장치(30)는, 이동 기구(24)(도 4 참조)에 의해, 기판(B)의 대상으로 하는 영역(영역(R1~R4) 중 어느 하나)의 바로 위까지 탑재 헤드(26)를 이동시킨다. 즉, 제어 장치(30)는, 탑재 헤드(26)를 상승시킨 후(도 10의 2.5초~3.5초), 카메라(27)의 촬상 결과에 의거하여, 기판(B)의 위치 맞춤 마크의 인식 및 탑재 헤드(26)의 이동을 행한다(도 10의 3.5초~5초).
도 9의 (b)는, 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)에 땜납 볼이 흡착된 상태를 나타내는 설명도이다. 제어 장치(30)는, 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)에 땜납 볼을 흡착한 상태를 유지하면서, 대상으로 하는 영역의 각 전극(Q)의 위치와 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)의 위치가, 평면에서 보아 일치하도록 탑재 헤드(26)를 이동시킨다.
도 11의 단계 S205에 있어서 제어 장치(30)는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재한다. 즉, 제어 장치(30)는, 공기압 조정기(261)에 의한 부압을 해제하고, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재한다. 또한, 땜납 볼을 탑재할 때, 땜납 볼을 기판(B)을 향해 밀어내리는 정압을, 연통로(D2) 및 제 2 마스크(25)의 각 구멍(h2)을 개재하여 가하여도 된다.
도 9의 (c)는, 기판(B)에 있어서 하나의 영역의 각 전극(Q)에 땜납 볼이 탑재된 상태를 나타내는 설명도이다. 도 9의 (c)에 나타내는 예에서는, 땜납 볼이 탑재되어 있지 않은 영역(지면 우측의 영역)이 존재하고 있다.
도 11의 단계 S206에 있어서 제어 장치(30)는, 기판(B)에 있어서 땜납 볼이 탑재되어 있지 않은 영역이 존재하는지의 여부를 판정한다. 땜납 볼이 탑재되어 있지 않은 영역이 존재하는 경우(S206:Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S201로 되돌아간다. 한편, 기판(B)의 영역(R1~R4) 모두에 땜납 볼이 탑재되어 있는 경우(S206:No), 제어 장치(30)는 처리를 종료한다(END).
또한, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재하는 처리를, 영역마다 반복하는 「땜납 볼 탑재 처리」에는, 단계 S201~S206의 처리가 포함된다.
도 12는, 검사 처리 및 리페어 처리에 관한 플로우 차트이다.
또한, 도 12에 나타내는 「START」의 시점에서는, 기판(B)의 영역(R1~R4) 모두에 땜납 볼이 탑재되어 있는 것으로 한다.
단계 S301에 있어서 제어 장치(30)는, 검사부(34)(도 7 참조)에 의해 검사 처리를 실행한다. 즉, 제어 장치(30)는, 예를 들면, 패턴 매칭에 의해, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼이 적절하게 탑재되어 있는지의 여부를 검사한다. 그리고, 제어 장치(30)는 검사 처리의 결과를 기억부(31)에 저장한다.
단계 S302에 있어서 제어 장치(30)는, 검사 처리의 결과를 기억부(31)로부터 독출하여, 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하는지의 여부를 판정한다. 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하지 않는 경우(S302:No), 제어 장치(30)는 처리를 종료한다(END). 한편, 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하는 경우(S3021Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S303으로 진행된다.
단계 S303에 있어서 제어 장치(30)는, 리페어 제어부(35)(도 7 참조)에 의해 리페어 처리를 실행한다. 예를 들면, 제어 장치(30)는, 땜납 볼의 탑재 위치가 기판(B)의 전극으로부터 어긋나 있거나, 하나의 전극에 복수의 땜납 볼이 탑재되어 있는 경우, 이 전극으로부터 땜납 볼을 제거한다. 그리고, 제어 장치(30)는, 이 전극에 플럭스가 부착된 새로운 땜납 볼을 탑재한다. 또한, 땜납 볼이 탑재되어 있지 않은 전극이 존재하는 경우, 제어 장치(30)는, 이 전극에 플럭스가 부착된 새로운 땜납 볼을 탑재한다.
단계 S304에 있어서 제어 장치(30)는, 그 밖에 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하는지의 여부를 판정한다. 그 밖에 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하는 경우(S304:Yes), 제어 장치(30)의 처리는 단계 S303으로 되돌아간다. 한편, 땜납 볼의 탑재가 부적절한 전극이 존재하지 않는 경우(S304:No), 제어 장치(30)는 처리를 종료한다(END).
<효과>
본 실시형태에 의하면, 기판(B)의 영역(R1~R4)(도 2 참조)에 개별적으로 땜납 볼이 탑재되기 때문에, 기판(B)의 면적이 비교적 큰 경우라도, 기판(B)의 수축 변형 등에 따른 위치 어긋남을 허용 범위 내로 억제할 수 있다.
또한, 다수의 구멍이 설치된 마스크(도시 생략)를 기판에 놓고 땜납 볼을 일괄 탑재하는 종래 방법에서는, 마스크의 각 구멍과 기판의 각 전극과의 위치 어긋남을 허용 범위 내로 억제하기 위해, 면적이 비교적 큰 기판을 절단·세정한 후, 각각의 기판에 대하여 땜납 볼의 탑재 등을 행하도록 하였다.
이에 대하여 본 실시형태에서는, 면적이 비교적 큰 한 장의 기판(B)에 관하여, 그 영역(R1~R4)에 개별적으로 땜납 볼을 탑재하기 때문에, 땜납 볼의 탑재 등을 행하기 전의 기판(B)의 절단·세정을 생략할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 일련의 처리에 요하는 비용을 종래보다 대폭 저감할 수 있다.
또한, 제 1 마스크(211)에 접하도록 배치된 슬릿 형상체(215c)(도 5 참조)를 진동시킴으로써, 상기한 바와 같이, 땜납 볼을 분산시켜, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 한 개씩 탑재할 수 있다. 따라서, 리페어 처리(S303:도 12 참조)에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 나아가서는, 단위 시간당 많은 기판(B)을 처리할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치(2)는, 땜납 볼의 충전·탑재에 추가로, 그 후의 검사 처리 및 리페어 처리도 행하도록 구성되어 있다. 따라서, 검사·리페어 장치(도시 생략)를 별체로 설치하는 경우와 비교하여, 기판 처리 장치(2)의 제조 비용을 싸게 할 수 있고, 또, 플럭스 인쇄 장치(1)를 포함한 각 장치 전체의 가로 폭을 작게 할 수 있다.
《제 2 실시형태》
제 2 실시형태는, 제 2 마스크(25A)(도 13의 (a) 참조)의 상측에 배치되는 제 4 마스크(M4)와, 제 1 마스크(211A)(도 13의 (b) 참조)의 하측에 배치되는 제 3 마스크(M3)를 설치하는 점이 제 1 실시형태와는 다르다. 또한, 그 밖의 점(플럭스 인쇄 장치(1), 이동 기구(24), 카메라(27, 28), 리페어 노즐(29) 등 : 도 1, 도 4 참조)에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서. 제 1 실시형태와는 다른 부분에 대하여 설명하고, 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 13의 (a)는, 제 2 마스크(25A) 및 제 4 마스크(M4)를 포함하는 모식적인 단면도이다. 제 2 마스크(25A)는, 다수의 구멍(h1)이 설치된 마스크부(25a)와, 이 마스크부(25a)의 주연부로부터 상방으로 연장되는 슬라이딩 접속부(25b)를 구비하고 있다. 슬라이딩 접속부(25b)는 탑재 헤드(26)의 주벽면(周壁面)에 슬라이딩 접속하고 있다.
제 4 마스크(M4)는, 기판(B)의 하나의 영역(영역(R1~R4) 중 임의의 하나:도 2 참조)의 각 전극(Q)에 대응하는 볼록부(a4)를 가지고, 탑재 헤드(26)에 고정되어 있다. 각각의 볼록부(a4)는 하방으로 돌출되어 있고, 제 2 마스크(25A)의 각 구멍(h2)에 면하고 있다. 즉, 상하방향에 있어서 볼록부(a4)와 구멍(h2)이 포개지도록, 제 4 마스크(M4)가 제 2 마스크(25A)의 상측에 배치되어 있다.
상기한 바와 같이, 슬라이딩 접속부(25b)가 탑재 헤드(26)의 주벽면에 슬라이딩 접속하고 있기 때문에, 제 2 마스크(25A)와 제 4 마스크(M4)의 사이의 공간은 대략 밀폐된 상태로 되어 있다. 또한, 도 13의 (a)에서는 도시를 생략하였으나, 제 4 마스크(M4)에는 복수의 구멍이 설치되고, 탑재 헤드(26)의 연통로(D2)를 개재하여 부압/정압이 작용하도록 되어 있다.
도 13의 (b)는, 제 1 마스크(211A) 및 제 3 마스크(M3)를 포함하는 모식적인 단면도이다. 제 1 마스크(211A)는, 다수의 구멍(h1)이 설치된 마스크부(211a)와, 이 마스크부(211a)의 주연부로부터 하방으로 연장되는 슬라이딩 접속부(211b)를 구비하고 있다. 슬라이딩 접속부(211b)는 충전대(213)의 주벽면에 슬라이딩 접속하고 있다.
제 3 마스크(M3)는, 기판(B)에 있어서의 하나의 영역(영역(R1~R4)의 임의의 하나:도 2 참조)의 각 전극(Q)에 대응하는 다수의 볼록부(a3)를 가지고, 충전대(213)에 고정되어 있다. 각각의 볼록부(a3)는 상방으로 돌출되어 있고, 제 1 마스크(211A)의 각 구멍(h1)에 면하고 있다. 즉, 상하방향에 있어서 볼록부(a3)와 구멍(h1)이 포개지도록, 제 3 마스크(M3)가 제 1 마스크(211A)의 하측에 배치되어 있다.
상기한 바와 같이, 슬라이딩 접속부(211b)가 충전대(213)의 주벽면에 슬라이딩 접속하고 있기 때문에, 제 1 마스크(211A)와 제 3 마스크(M3)의 사이의 공간은 대략 밀폐된 상태로 되어 있다. 또한, 도 13의 (b)에서는 도시를 생략하였으나, 제 3 마스크(M3)에는 복수의 구멍이 설치되고, 충전대(213)의 연통로(D1)를 개재하여 부압/정압이 작용하도록 되어 있다.
또한, 타방의 땜납 볼 충전 유닛(22A)(도시 생략)도, 도 13의 (b)에 나타내는 땜납 볼 충전 유닛(21A)과 동일한 구성을 구비하고 있다.
도 14는, 기판 처리 장치(2)가 구비하는 제어 장치(30A)에 관한 기능 블록도이다.
도 14에 나타내는 제 3 마스크 이동용 모터(41)는, 제 1 마스크(211A)(도 13의 (b) 참조)와 제 3 마스크(M3)를, 예를 들면, 볼 나사 축을 이용하여 접근/이간시키는 구동원이다. 제 4 마스크 이동용 모터(42)는, 제 2 마스크(25A)(도 13의 (a) 참조)와 제 4 마스크(M4)를, 예를 들면, 볼 나사 축을 이용하여 접근/이간시키는 구동원이다.
충전 제어부(32A)는, 제 1 마스크(211A)(도 13의 (b) 참조)의 각 구멍(h1)에 땜납 볼을 충전할 때, 제 3 마스크 이동용 모터(41)에 의해, 제 3 마스크(M3)를 제 1 마스크(211A)로부터 이간시키는 기능을 가지고 있다.
탑재 제어부(33A)는, 제 2 마스크(25A)(도 13의 (a) 참조)의 각 구멍(h2)을 개재하여 부압을 발생시킬(땜납 볼을 흡착할) 때, 제 3 마스크 이동용 모터(41)에 의해, 제 3 마스크(M3)를 제 1 마스크(211A)에 접근시킴과 함께, 제 4 마스크 이동용 모터(42)에 의해, 제 4 마스크(M4)를 제 2 마스크(25A)로부터 이간시키는 기능을 가지고 있다.
또한, 탑재 제어부(33A)는, 제 2 마스크(25A)의 구멍(h2)을 개재하여 흡착한 땜납 볼을 기판(B)의 각 전극(Q)에 탑재할 때, 제 4 마스크 이동용 모터(42)에 의해, 제 4 마스크(M4)를 제 2 마스크(25A)에 접근시키는 기능도 가지고 있다.
도 15는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재하는 처리에 관한 플로우 차트이다. 또한, 제 1 실시형태에서 설명한 도 11의 플로우 차트와 중복되는 부분에는 동일한 단계 번호를 붙이고 있다.
단계 S202에 있어서 제어 장치(30A)는, 탑재 헤드(26)를 제 1 마스크(211A)의 바로 위까지 이동시킨다. 이때, 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 연통로(D1)를 개재하여 부압이 작용하고 있기 때문에, 제 1 마스크(211A)의 각 구멍(h1)에 충전된 땜납 볼이 하방으로 흡인되고 있다.
단계 S203a에 있어서 제어 장치(30A)는, 제 3 마스크 이동용 모터(41)에 의해 제 3 마스크(M3)를 상승시키고, 볼록부(a3)에 의해 땜납 볼을 밀어올린다. 또한, 제어 장치(30A)는, 연통로(D2)를 개재하여 부압을 작용시키고, 제 2 마스크(25A)의 각 구멍(h2)을 개재하여 땜납 볼을 흡착한다. 또한, 단계 S203a의 처리를 행하기 전에, 충전대(213)의 연통로(D1)를 개재하여 작용시켰던 부압은 해제되어 있다.
도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 볼록부(a3)에 의해 땜납 볼을 밀어올림으로써, 제 1 마스크(211A)의 각 구멍(h1)에 충전된 땜납 볼이 탑재 헤드(26)에 의해 흡착되기 쉬워진다. 따라서, 제 1 마스크(211A)의 구멍(h1)에 땜납 볼이 잔류하는 것을 방지할 수 있다.
단계 S204에 있어서 제어 장치(30A)는, 탑재 헤드(26)를, 대상으로 하는 영역의 바로 위까지 이동시킨다. 즉, 도 16의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(30A)는, 연통로(D2)를 개재하여 부압을 작용시키면서, 기판(B)에 있어서의 소정의 영역의 바로 위까지 탑재 헤드(26)를 이동시킨다.
단계 S205a에 있어서 제어 장치(30A)는, 제 4 마스크 이동용 모터(42)에 의해 제 4 마스크(M4)를 하강시키고, 볼록부(a4)에 의해 땜납 볼을 밀어내린다. 도 16의 (d)에 나타내는 바와 같이, 볼록부(a4)에 의해 땜납 볼을 밀어내림으로써, 제 2 마스크(25A)의 각 구멍(h2)에 흡착된 땜납 볼이, 기판(B)의 각 전극(Q)에 탑재되기 쉬워진다. 또한, 제어 장치(30A)는, 연통로(D2)를 개재하여 땜납 볼을 밀어내리는 정압을 작용시켜, 기판(B)의 소정의 영역에 땜납 볼을 탑재한다.
제어 장치(30A)는, 땜납 볼의 탑재를 기판(B)의 각 영역마다 반복하여 행한다(S206:Yes, RETURN).
<효과>
본 실시형태에 의하면, 제어 장치(30A)는, 제 2 마스크(25A)의 각 구멍(h2)을 개재하여 땜납 볼을 흡착할 때에는, 제 3 마스크(M3)의 볼록부(a3)에 의해 땜납 볼을 밀어올린다(S203a). 또한, 제어 장치(30A)는, 기판(B)의 각 전극(Q)에 땜납 볼을 탑재할 때에는, 제 4 마스크(M4)의 볼록부(a4)에 의해 땜납 볼을 밀어내린다(S205a). 이로 인해, 제 1 마스크(211A)의 구멍(h1)에 땜납 볼이 잔류하거나, 제 2 마스크(25A)의 구멍(h2)에 땜납 볼이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 검사 처리에 있어서 「땜납 볼 없음」이라고 판정되는 전극이 거의 없어지기 때문에, 리페어 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있고, 나아가서는, 단위 시간당 많은 기판(B)을 처리할 수 있다.
《변형례》
이상, 본 발명에 관련되는 기판 처리 시스템(S)에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 각 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들면, 각 실시형태에서는, 땜납 볼 충전 수단(215)(도 5 참조)이 하나의 슬릿 형상체(215c)(도 5, 도 6 참조)를 구비하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다.
도 17은, 본 발명의 변형례에 관련되는 기판 처리 시스템(S)이 구비하는 땜납 볼 충전 유닛(21B)의 종단면도이다. 이하에서는, 땜납 볼 충전 유닛(21B)이 구비하는 땜납 볼 충전 수단(215B)에 대하여 설명하고, 그 밖의 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
땜납 볼 충전 수단(215B)은 회전체(215f)와, 8매의 슬릿 형상체(215c)와, 커버(215g)를 구비하고 있다.
회전체(215f)는, 단면에서 보아 정다각형 형상(도 17에서는, 정팔각형 형상)을 나타내고 있고, y방향으로 연장되는 회전축(y1)을 중심으로 회전하도록 되어 있다. 슬릿 형상체(215c)는, 각각 제 1 실시형태(도 5, 도 6 참조)에서 설명한 것과 동일한 구성이고, 단면에서 보아 회전체(215f)의 각 변에 하나씩 설치되어 있다. 또한, 회전체(215f)의 회전축(y1)의 높이는, 8매의 슬릿 형상체(215c) 중 하나(가장 하측에 위치하고 있는 것)가 제 1 마스크(211)에 접하도록 설정되어 있다.
커버(215g)는, 회전체(215f) 및 슬릿 형상체(215c)를 수용하는 것이다. 커버(215g)의 하단(下端) 부근에는, 커버(215g) 내에 공기를 불어넣기 위한 개구(h3)가 설치되어 있다. 이로 인해, 제 1 마스크(211) 상에 땜납 볼이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 상기한 회전체(215f)와, 슬릿 형상체(215c)와, 커버(215g)를 구비하는 땜납 볼 충전 수단(215B)은, 제 1 마스크(211)의 각 구멍에 땜납 볼을 충전할 때, x방향으로 이동하도록 되어 있다.
슬릿 형상체(215c)에는 다수의 슬릿(T)(도 6의 (b) 참조)이 설치되어 있기 때문에, 회전체(215f)의 회전에 의해 커버(215g) 내의 땜납 볼이 분산되고, 분산된 땜납 볼이 제 1 마스크(211)의 각 구멍(h1)에 하나씩 충전된다.
또한, 각 실시형태에서는, 기판(B)이 네 개의 영역(R1~R4)(도 2 참조)을 가지고, 영역(R1~R4)의 각각에 땜납 볼을 순차 탑재하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 영역의 수는, 땜납 볼의 지름, 기판(B)의 면적, 범프(즉, 기판(B)의 전극(Q))간의 피치 등에 의거하여 적절히 설정하면 된다.
또한, 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치(2)가, 두 개의 땜납 볼 충전 유닛(21, 22)(도 4 참조)을 구비하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 땜납 볼의 충전·탑재에 요하는 시간에 의거하여, 하나의 땜납 볼 충전 유닛을 구비하는 구성으로 해도 되고, 또, 3개 이상의 땜납 볼 충전 유닛을 구비하는 구성으로 해도 된다.
또한, 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치(2)가 하나의 탑재 헤드(26)를 구비하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제 2 마스크(25)가 설치된 탑재 헤드(26)를 복수 설치해도 된다. 이 경우에 있어서 제어 장치(30)는, 땜납 볼의 충전·탑재가 쉬지 않고 행하여지도록, 땜납 볼의 충전이 완료되어 있는 제 1 마스크(211)부터, 탑재 헤드(26)에 의해 땜납 볼의 흡착을 행한다.
또한, 각 실시형태에서는, 기판 처리 장치(2)가, 땜납 볼에 관한 검사 처리(S301:도 12 참조) 및 리페어 처리(S303:도 12 참조)를 행하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 땜납 볼의 충전·탑재를 행하는 기판 처리 장치의 하류측에, 검사 처리 및 리페어 처리를 순차 행하는 검사·리페어 장치(도시 생략)를 설치 하도록 해도 된다. 또한, 기판 처리 시스템(S)이, 플럭스의 인쇄를 행하는 플럭스 인쇄 장치(1)와, 땜납 볼의 충전·탑재만을 행하는 기판 처리 장치를 구비하는 구성으로 해도 된다.
또한, 제 2 실시형태에서는, 제 2 마스크(25A)(도 13의 (a) 참조)의 상측에 제 4 마스크(M4)를 배치하고, 제 1 마스크(211A)(도 13의 (b) 참조)의 하측에 제 3 마스크(M3)를 배치하는 구성에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 제 2 실시형태로부터 제 3 마스크(M3) 및 제 4 마스크(M4) 중 일방을 생략해도 된다.
또한, 각 실시형태에서 설명한 기판(B)은, 프린트 기판이어도 되고, 반도체 웨이퍼 등, 다른 회로 부품이어도 된다.
또한, 각 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 기재한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않는다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 각 구성, 기능, 처리부, 처리 수단 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 등에 의해 하드웨어로 실현해도 된다. 또한, 기구나 구성은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 제품상 반드시 모든 기구나 구성을 나타내고 있다고는 한정되지 않는다.
S : 기판 처리 시스템
1 : 플럭스 인쇄 장치(플럭스 도포 수단)
2 : 기판 처리 장치
21, 22, 21A, 22A, 21B, 22B : 땜납 볼 충전 유닛
211, 211A : 제 1 마스크
215, 215B : 땜납 볼 충전 수단
215c : 슬릿 형상체
24 : 이동 기구(땜납 볼 탑재 수단)
25, 25A : 제 2 마스크(땜납 볼 탑재 수단)
26 : 탑재 헤드(땜납 볼 탑재 수단)
27 : 카메라(촬상 수단)
29 : 리페어 노즐(리페어 수단)
30, 30A : 제어 장치
32, 32A : 충전 제어부(땜납 볼 충전 수단)
33, 33A : 탑재 제어부(땜납 볼 탑재 수단)
34 : 검사부(검사 수단)
35 : 리페어 제어부(리페어 수단)
41 : 제 3 마스크 이동용 모터(제 3 마스크 이동 수단)
42 : 제 4 마스크 이동용 모터(제 4 마스크 이동 수단)
a3 : 제 3 마스크의 볼록부
a4 : 제 4 마스크의 볼록부
B : 기판
h1 : 제 1 마스크의 구멍
h2 : 제 2 마스크의 구멍
M3 : 제 3 마스크
M4 : 제 4 마스크
R1, R2, R3, R4 : 영역
T : 슬릿
Q : 전극

Claims (9)

  1. 평면에서 보아 복수의 영역을 갖는 기판에 관하여, 상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 구멍이 설치된 제 1 마스크와,
    상기 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼을 한 개씩 충전하는 땜납 볼 충전 수단과,
    상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 구멍이 설치된 제 2 마스크를 가지고, 상기 땜납 볼 충전 수단에 의해 상기 제 1 마스크의 각 구멍에 충전된 땜납 볼을 상기 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 흡착하고, 흡착한 땜납 볼을 상기 영역의 각 전극에 탑재하는 처리를, 상기 영역마다 반복하는 땜납 볼 탑재 수단과,
    복수의 상기 영역에 땜납 볼이 탑재된 상기 기판을 촬상하여 화상 정보를 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의해 취득되는 화상 정보에 의거하여, 상기 기판의 각 전극에 땜납 볼이 미리 결정된 기준에 충족하도록 탑재되어 있는지의 여부를 검사하는 검사 수단과,
    상기 검사 수단에 의해 땜납 볼의 탑재가 상기 미리 결정된 기준에 미달되는 것으로 판정된 전극에 땜납 볼을 다시 탑재하는 리페어 수단과,
    상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 볼록부를 가지고, 복수의 상기 볼록부와, 상기 제 1 마스크의 각 구멍이, 상하방향으로 포개지도록, 상기 제 1 마스크의 하측에 배치되는 제 3 마스크와,
    상기 제 1 마스크에 대하여 상기 제 3 마스크를 접근/이간시키는 제 3 마스크 이동 수단을 구비하고,
    상기 땜납 볼 충전 수단은,
    땜납 볼이 이동 가능한 복수의 슬릿을 가지고, 상기 제 1 마스크에 대하여 볼록 형상으로 만곡한 상태에서, 상기 제 1 마스크에 접하도록 배치되는 슬릿 형상체를 구비하고,
    상기 제 3 마스크 이동 수단은,
    상기 땜납 볼 충전 수단에 의해 상기 제 1 마스크의 각 구멍에 땜납 볼이 충전될 때에는, 상기 제 3 마스크를 상기 제 1 마스크로부터 이간시키고,
    상기 땜납 볼 탑재 수단에 의해 상기 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 땜납 볼이 흡착될 때에는, 상기 제 3 마스크를 상기 제 1 마스크에 접근시켜, 상기 볼록부에 의해 땜납 볼을 밀어올리는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 영역 내의 각 전극에 대응하는 복수의 볼록부를 가지고, 복수의 상기 볼록부와, 상기 제 2 마스크의 각 구멍이, 상하방향으로 포개지도록, 상기 제 2 마스크의 상측에 배치되는 제 4 마스크와,
    상기 제 2 마스크에 대하여 상기 제 4 마스크를 접근/이간시키는 제 4 마스크 이동 수단을 구비하고,
    상기 제 4 마스크 이동 수단은,
    상기 땜납 볼 탑재 수단에 의해 상기 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 땜납 볼이 흡착될 때에는, 상기 제 4 마스크를 상기 제 2 마스크로부터 이간시키고,
    상기 땜납 볼 탑재 수단에 의해 상기 제 2 마스크의 각 구멍을 개재하여 흡착한 땜납 볼이 상기 기판의 각 전극에 탑재될 때에는, 상기 제 4 마스크를 상기 제 2 마스크에 접근시켜, 상기 볼록부에 의해 땜납 볼을 밀어내리는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 마스크와 상기 땜납 볼 충전 수단을 갖는 땜납 볼 충전 유닛을 복수 구비하고,
    각각의 상기 땜납 볼 충전 유닛은, 타이밍을 어긋나게 하여 땜납 볼의 충전을 개시하고,
    상기 땜납 볼 탑재 수단은, 복수의 상기 땜납 볼 충전 유닛 중, 땜납 볼의 충전이 완료되어 있는 땜납 볼 충전 유닛의 상기 제 1 마스크부터, 상기 제 2 마스크의 구멍을 개재하여 땜납 볼을 흡착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 마스크와 상기 땜납 볼 충전 수단을 갖는 땜납 볼 충전 유닛을 복수 구비함과 함께, 상기 땜납 볼 탑재 수단을 복수 구비하고,
    각각의 상기 땜납 볼 충전 유닛은, 타이밍을 어긋나게 하여 땜납 볼의 충전을 개시하고,
    각각의 상기 땜납 볼 탑재 수단은, 복수의 상기 땜납 볼 충전 유닛 중, 땜납 볼의 충전이 완료되어 있는 땜납 볼 충전 유닛의 상기 제 2 마스크의 구멍을 개재하여 땜납 볼을 흡착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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