KR20150090993A - 도전성 볼의 배열장치 - Google Patents

Abstract

(과제)
본 발명은, 도전성 볼의 배열장치에서의 볼교환시의 볼배출이나 회수를 확실하게 하여, 기판에 대한 도전성 볼의 탑재불량을 방지하는 것을 목적으로 한다.
(해결수단)
도전성 볼의 배열장치에 다음의 수단을 채용한다.
첫번째, 배열치구(5)와, 배열치구(5)의 수용구멍인 지지공(54)으로 도전성 볼(B)의 볼 군을 공급하는 볼공급헤드와, 볼공급헤드를 상대적으로 이동시키는 이동수단을 구비한다.
두번째, 볼 군을 이동시키는 유입동작에 의하여 지지공(54)으로 도전성 볼(B)을 유입시켜서 배열한다.
세번째, 유입동작시에 볼 군이 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 배열치구(5)를 관통하는 배출공(53)을 형성한다.
네번째, 볼공급헤드로부터 볼 군을 배열치구(5) 상면의 외부로 배출할 때에는 볼 군을 배출공(53)이 형성된 위치로 이동시킨다.

Description

도전성 볼의 배열장치{DEVICE FOR ARRANGING CONDUCTIVE BALLS}

본 발명은 도전성 볼(導電性 ball)의 배열장치(配列裝置)의 개량에 관한 것으로서, 상세하게는 도전성 볼을 기판에 탑재하는 장치에 있어서 도전성 볼을 소정의 패턴(pattern)으로 배열하는 장치의 개량에 관한 것이다.

특허문헌1에 나타나 있는 바와 같은 도전성 볼 탑재장치가 종래로부터 존재하였다. 이런 종류의 장치는, 흡착헤드(吸着head)에 소정의 패턴으로 형성된 다수의 흡착구멍(吸着hole)으로 도전성 볼을 흡착지지(吸着支持)하여, 그 도전성 볼을 기판에 탑재하는 것이었다.

이런 종류의 도전성 볼 탑재장치에서는, 랜덤(random)한 상태에서 다수의 도전성 볼이 저장되어 있는 볼공급부로 흡착헤드가 이동하여, 거기에 있는 도전성 볼을 흡착헤드의 흡착구멍에 흡착지지하는 것이었다.

이러한 도전성 볼의 흡착수단에서는, 흡착헤드의 흡착구멍의 일부에 도전성 볼이 지지되지 않는 상태가 발생하는 경우가 있었다. 이러한 상태에서 기판으로의 탑재동작이 이루어지면 도전성 볼 탑재동작 후의 워크(work)인 기판에는, 볼이 탑재되어 있지 않은 부분의 발생, 이른바 이빨 빠진 상태가 발생되어 버린다는 문제가 있었다.

그래서 이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 도전성 볼의 수용구멍(收容hole)이 소정의 배열패턴으로 형성된 배열치구(配列治具)를 사용하여, 그 상면(上面)에서, 볼 공급헤드가 되는 다수의 도전성 볼이 수용되고 하면(下面)이 개구(開口)된 볼컵(ball cup)을 이동시켜서, 배열치구의 수용구멍에 도전성 볼을 소정의 배열패턴으로 수용하고, 배열된 도전성 볼을 흡착헤드로 지지하여 기판에 탑재시키는 도전성 볼 탑재장치가 제안되었다.

또한 이 장치를 개량시킨 것으로서, 특허문헌2에 나타내는 도전성 볼 탑재장치가 개시되어 있다. 이 장치는, 경사상태의 템플레이트(template)(배열치구)의 상면을 따라 볼스위퍼(ball sweeper)(볼컵)를 이동시켜서, 템플레이트의 애퍼처(aperture)(수용구멍)에 도전성 볼을 수용함으로써 소정의 패턴으로 도전성 볼을 배열하는 배열장치를 사용하고, 그 배열장치에 의하여 배열된 도전성 볼을 피크 헤드(pick head)(흡착헤드)로 지지하여 기판에 탑재시키는 것이었다.

; 일본국 특허 제4487142호 특허공보 ; Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ．ＵＳ6766938 B2 미국 특허공보

도전성 볼의 수용구멍이 형성된 배열치구와 볼컵 등(특허문헌2에서는 볼스위퍼)을 사용한 배열장치에 있어서는, 먼저 탑재가 이루어져 있는 도전성 볼과 지름이 서로 다른 도전성 볼을 다음에 취급하는 경우에, 볼컵에 저장되어 있는 도전성 볼을 교환할 필요가 있었다. 도전성 볼의 교환을 위해서는, 먼저 사용된 볼컵내의 도전성 볼의 배출 또는 회수를 하지 않으면 안되었다. 그러나 특허문헌2에 기재된 배열장치에서는, 이 도전성 볼의 배출 또는 회수의 수단이 개시되어 있지 않다.

일반적으로 이런 종류의 배열장치에 있어서 도전성 볼의 배출 또는 회수는, 품종교체 때마다 오퍼레이터(operator)가 흡인도구에 의하여 도전성 볼을 흡인하여 이루어지고 있었다. 이 작업은 매우 번거로운 작업임과 아울러 누락이 있으면 신구(新舊)의 지름이 서로 다른 도전성 볼이 혼재하게 되어, 탑재불량을 발생시키는 원인이 되고 있었다.

본 발명은, 도전성 볼의 배출이나 회수에 따른 번거로운 작업이 필요없이 확실한 도전성 볼의 배출이나 회수를 가능하게 하여, 기판에 대한 도전성 볼의 탑재불량을 방지하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 제1발명은 도전성 볼의 배열장치에 다음의 수단을 채용한다.

첫번째, 도전성 볼의 수용구멍이 소정의 배열패턴으로 형성된 배열치구와, 상기 배열치구의 상면 내에서 필요한 영역에 형성된 수용구멍으로 다수의 도전성 볼로 이루어지는 볼 군을 공급하는 볼공급헤드와, 상기 볼공급헤드를 배열치구의 상면을 따라 상대적으로 이동시키는 이동수단을 구비한다.

두번째, 상기 배열치구의 상면을 따라 상기 볼 군을 이동시키는 유입동작에 의하여, 당해 배열치구의 수용구멍으로 도전성 볼을 유입시켜서 배열하는 도전성 볼의 배열장치로 한다.

세번째, 상기 배열치구의 상면 내에서, 상기 유입동작시에 상기 볼 군이 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 상기 배열치구를 관통하는 배출공을 형성한다.

네번째, 상기 볼공급헤드로부터 상기 볼 군을 상기 배열치구 상면의 외부로 배출할 때에는, 상기 볼 군을 상기 배출공이 형성된 위치로 이동시킨다.

제2발명은, 제1발명에 다음의 수단을 채용한 도전성 볼의 배열장치로 한다.

첫번째, 상기 배열치구에 당해 배열치구를 경사지게 하는 경사수단을 설치한다.

두번째, 상기 볼공급헤드를, 하면에 개구부가 형성되고 상기 배열치구와의 사이에서 다수의 도전성 볼을 수용 가능한 볼컵으로 한다.

세번째, 상기 유입동작에서는, 상기 배열치구를 경사지게 하는 경사수단에 의하여, 상기 배열치구의 일단측이 타단측보다 상방에 위치한 경사상태로 하여, 다수의 도전성 볼을 수용한 상기 볼컵을 상기 배열치구 상면의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상대적으로 이동시킴으로써 당해 배열치구의 수용구멍으로 도전성 볼을 유입시킨다.

네번째, 상기 배출공은, 상기 배열치구의 상면 내에서 상기 유입동작시에 상기 볼컵의 개구부가 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 형성된다.

다섯번째, 상기 볼컵에 수용된 다수의 도전성 볼을 배출할 때에는, 상기 배열치구를 경사상태로 하여, 상기 개구부가 상기 배출공과 통하게 되는 위치까지 상기 볼컵을 이동시킨다.

제3발명은, 제1 또는 제2발명에 있어서의 배열치구에 도전성 볼 회수수단을 설치하여, 상기 배출공으로부터 배출되는 도전성 볼을 수용하는 것을 부가한 도전성 볼의 배열장치로 한다.

제1발명은, 배열치구의 상면 내에서 유입동작시에 볼 군이 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 배열치구를 관통하는 배출공을 형성하여 볼공급헤드로부터 볼 군을 배열치구 상면의 외부로 배출할 때에는, 볼 군을 배출공이 형성된 위치로 이동시킴으로써 자체 중량에 의하여 자동적으로 배출되는 것이기 때문에, 품종교체 때마다 오퍼레이터가 흡인구(吸引具)에 의하여 도전성 볼을 흡인해서 배출하는 것과 같은 도전성 볼의 배출에 따르는 번거로운 작업이 불필요하였다. 또한 배출의 누락이 없게 되어 신구의 지름이 서로 다른 도전성 볼이 혼재되는 것과 같은 일이 없어졌기 때문에, 기판에 잘못된 도전성 볼을 탑재시켜 버린다는 탑재불량을 방지할 수 있었다.

제2발명은, 제1발명과 동일한 효과를 발휘하는 것 이외에 배열치구에 당해 배열치구를 경사지게 하는 경사수단을 설치하여, 볼컵에 수용된 다수의 도전성 볼을 배출할 때에는 배열치구를 경사상태로 하여 볼컵의 개구부가 배출공과 통하게 되는 위치까지 볼컵을 이동시켜서 배출하기 때문에, 도전성 볼의 배출이 더 확실하고 용이하게 되었다.

제3발명의 효과이지만, 배열치구에 도전성 볼 회수수단을 부설하여 배출공으로부터 배출되는 도전성 볼을 회수수단에 수용함으로써 도전성 볼의 회수가 간단하고 확실한 것이 되었다.

도1은, 제1실시예에 관한 솔더볼 탑재장치의 개요를 나타내는 설명도이다.
도2는, 상기 솔더볼 탑재장치에 있어서 배열장치의 평면 설명도이다.
도3은, 배열장치에 있어서 정렬영역에서의 정렬상태의 설명도이다.
도4는, 왕복정렬방식에 있어서 배열장치의 왕로동작을 나타내는 설명도로서, (A)는 정렬동작을 나타내고, (B)는 그 직후의 흡착헤드에서의 흡착동작을 나타낸다.
도5는, 왕복정렬방식에 있어서 배열장치의 귀로동작을 나타내는 설명도로서, (A)는 정렬동작을 나타내고, (B)는 그 직후의 흡착헤드에서의 흡착동작을 나타낸다.
도6은, 배출 회수시의 볼컵 위치를 나타내는 배열장치의 평면 설명도이다.
도7은, 배출 회수상태를 나타내는 설명도로서, (A)는 좌측으로 내려간 상태를 나타내고, (B)는 우측으로 내려간 상태를 나타낸다.
도8은, 배열치구가 경사수단을 구비하지 않은 마스크인 제2실시예를 나타내는 설명도로서, (A)는 평면 설명도이고, (B)는 측면 설명도이고, (C)는 배출 회수시의 확대 설명도이다.
도9는, 볼컵이 컵내에 설치된 볼 흡착체에 의하여 볼을 흡착 또는 낙하시킴으로써 볼을 공급하는 것인 제3실시예를 나타내는 설명도로서, (A)는 평면 설명도이고, (B)는 측면 설명도이고, (C)는 배출 회수시의 확대 설명도이다.

이하에서는 도면에 나타낸 제1실시예와 아울러 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도1은 솔더볼 탑재장치(solder ball 搭載裝置)의 개요를 나타내는 설명도로서, 솔더볼 탑재장치는, 도전성 볼(導電性 ball)인 솔더볼(B)을 흡착지지(吸着支持)하여 기판(A)에 탑재시키는 흡착헤드(吸着head)(1)와, 흡착헤드(1)의 흡착구멍(吸着hole)에 상당하는 위치에 솔더볼(B)을 배열시키는 배열장치(配列裝置)(2)와, 흡착헤드(1)가 기판(A)에 솔더볼(B)을 탑재시키는 기판 스테이지(基板 stage)(3)와, 배열장치(2)의 볼컵(ball cup)(7)에 솔더볼(B)을 공급하는 볼 공급장치(ball 供給裝置)(4)를 구비한다.

흡착헤드(1)는, 도면에 나타내지 않은 이동장치에 의하여, 도1에 있어서 배열장치(2)의 상방에 점선으로 나타내는 흡착헤드(1)의 대기위치(待機位置)와, 같은 도면에서 배열장치(2)의 상방에 실선으로 나타내는 흡착헤드(1)의 취출위치(取出位置)와, 같은 도면에서 기판 스테이지(3)의 상방에 점선으로 나타내는 흡착헤드(1)의 탑재위치(搭載位置) 사이를 이동 가능하게 되어 있다.

도2는 볼 탑재장치에 있어서의 배열장치(2)의 평면 설명도로서, 배열장치(2)는, 도2 및 도1에 나타나 있는 바와 같이 도전성 볼(B)의 수용구멍(收容孔)이 소정의 배열패턴(配列pattern)으로 형성된 배열치구(配列治具)(5)와, 배열치구(5)를 경사지게 하는 경사수단(傾斜手段)(6)과, 하면에 개구부(開口部)가 형성되고 있으며 배열치구(5)와의 사이에서 다수의 솔더볼(B)을 수용 가능한 볼컵(7)과, 볼컵(7)을 배열치구(5)의 상면을 따라 이동시키는 이동장치(移動裝置)(8)와, 볼 회수박스(ball 回收box)(9)를 구비하고 있다. 한편 본 발명에서는, 볼컵(7)과 배열치구(5)는 상대적으로 이동시키면 좋지만, 제1실시예에서는 볼컵(7)이 배열치구(5)의 상면을 단독으로 이동한다.

배열치구(5)는, 정렬 플레이트(整列 plate)(51)와 시소 스테이지(seesaw stage)(52)로 이루어진다. 원래 배열치구(5)는, 정렬 플레이트(51)만으로 이루어지더라도 좋지만, 제1실시예에서는 도1에 나타나 있는 바와 같이 배출공(排出孔)(53)이 시소 스테이지(52)도 관통(貫通)하는 구조로 되어 있기 때문에 시소 스테이지(52)도 배열치구(5)의 일부로 되어 있다.

정렬 플레이트(51)는, 일정한 두께가 있는 경질(硬質)의 플레이트로서, 중앙부에 정렬영역(55)이 형성되고, 정렬영역(55)으로부터 벗어난 위치의 좌우 양쪽 단부(端部)에 다수의 배출공(53)에 의하여 형성되는 배출부(排出部)가 열(列)로서 형성되어 있다.

도2에서 정렬 플레이트(51)의 중앙부에 나타낸 점선으로 둘러싸인 직사각형 부분이 정렬영역(55)이 된다. 정렬영역(55)에는, 솔더볼(B)의 수용구멍인 지지공(支持孔)(54)이 소정의 배열패턴으로 형성되어 있다. 정렬영역(55)의 배열패턴은, 흡착헤드(1)의 흡착구멍(도면에 나타내지 않는다)의 배열과 동일한 것이다.

지지공(54)은, 도3에 나타나 있는 바와 같이 솔더볼(B)이 1개 들어가는 크기의 구멍으로서, 사용되는 솔더볼(B)의 크기, 사용되는 흡착헤드(1)의 흡착구멍의 배열과 합치시켜서 형성되어 있다. 한편 지지공(54)은, 관통공(貫通孔)이 아니라 솔더볼(B)을 수용하기 위한 오목부로 되어 있다.

정렬영역(55)은 솔더볼(B)을 소정의 배열패턴으로 정렬시키는 영역이며, 정렬영역(55)의 지지공(54)은 도3에서 화살표로 나타나 있는 바와 같이 하면측으로부터 도면에 나타내지 않은 진공원(眞空源)에 의하여 흡인되고 있다. 이에 따라 지지공(54)으로 솔더볼(B)의 유입(流入)을 쉽게 하여 그 지지를 확실한 것으로 하고 있다.

배출공(53)은, 정렬 플레이트(51)를 관통하는 관통공, 정확하게는 정렬 플레이트(51) 및 시소 스테이지(52)도 관통하는 관통공으로서 형성되어 있다. 제1실시예에서의 배출공(53)은 솔더볼(B)이 통과할 수 있는 작은 구멍을 간격을 두고 다수 배열된 열로서 형성되어, 솔더볼(B)의 배출부를 구성하고 있다. 배출공(53)은 작은 구멍으로 되어 있기 때문에, 정렬 플레이트(51) 및 시소 스테이지(52)가 경질의 플레이트이더라도 장공(長孔)의 형성에 비해 저비용으로 만들 수 있다. 또한 배출공(53)이 작은 구멍을 간격을 두고 다수 배열된 열로 되어 있기 때문에, 연속되는 슬릿(slit)과 비교해서 강한 강도를 확보할 수 있다. 배출공(53)의 형성위치는, 정렬영역(55)으로부터 벗어난 위치이지만, 정확하게는 볼컵(7)의 하면의 개구부가 정렬영역(55)의 지지공(54)에 대한 볼의 유입동작을 위하여 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치, 표현을 바꾸면 유입동작시에 볼 군(群)이 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치이다.

제1실시예에서의 배출공(53)의 열은, 정렬 플레이트(51)의 좌우 양쪽 단부에 형성되어 있지만, 좌우 양쪽 단부에 형성할 필요는 없고, 일방(一方)의 단부에만 형성하더라도 좋다. 또한 정렬 플레이트(51)에 형성된 배출공(53)의 열은, 제1실시예에서는 도면에서 좌우 1열로 형성되어 있지만, 2열 또는 복수 열로 형성하더라도 좋다. 또한 배출공(53)의 열의 길이는, 볼컵(7) 개구부에 있어서 길이가 긴 방향의 전역(全域)에 대응하는 길이로 형성되어 있지만, 전역에 대응하는 길이만큼 형성할 필요는 없다.

정렬 플레이트(51)는, 사용되는 솔더볼(B)의 크기의 변경, 사용되는 흡착헤드(1)의 흡착구멍의 배열 변경에 의하여 교환될 필요가 있다. 그래서 정렬 플레이트(51)는, 정렬 플레이트 고정구(整列 plate 固定具)(50)에 의하여 착탈되도록 시소 스테이지(52) 위에 장착되어 있다. 한편 제1실시예에 있어서 정렬 플레이트(51)와 시소 스테이지(52)가 본원발명에 있어서의 배열치구가 된다. 정렬 플레이트(51)는 시소 플레이트(52)와 일체로 되어 시소 운동(seesaw運動)을 한다.

시소 스테이지(52)는, 정렬 플레이트(51)를 시소운동시키기 위해서 경질의 플레이트로 형성되고, 정렬 플레이트(51)와 동일한 위치에 배출공(53)이 되는 관통공이 형성되어 있다. 시소 스테이지(52)의 하면측에서 배출공(53)이 있는 위치에는, 솔더볼(B)의 회수수단이 되는 볼 회수박스(9)가 설치되어 있다. 볼 회수박스(9)는 시소 스테이지(52)에 착탈되도록 직접 장착되어 있다. 시소 스테이지(52)가 제1실시예보다 작고, 배출공(53)의 열이 정렬 플레이트(51)에만 존재할 때에는, 볼 회수박스(9)를 정렬 플레이트(51)의 하면측에서 배출공(53)의 열의 위치에 착탈되도록 장착한다.

볼 회수박스(9)는 제1실시예에서는 배열치구(5)에 직접 부착되어 있지만, 배열치구(5)가 도8이나 도9에 나타내는 배열 마스크(配列 mask)(56)와 같이 얇은 것일 경우에 직접 부착할 수 없어 약간 떨어져서 지지될 필요가 있다. 이러한 경우에 연속되는 절단 공간부나 긴 창(窓)을 배출부로 하면, 볼 회수박스(9)는, 볼이 도약(跳躍)에 의하여 외부로 튀어나가는 것을 방지하기 위해서 볼 회수에 있어서 필요 이상의 깊이의 것으로 하지 않으면 안되어 장치의 스페이스의 증대로 이어지는 문제점이 있었지만, 볼 회수박스(9)의 상방에 존재하는 배출부인 배출공(53)이 작은 구멍이기 때문에 깊이가 얕은 볼 회수박스(9)이더라도 대응할 수 있다.

정렬 플레이트(51)와 시소 스테이지(52)를 경사지게 하는 경사수단(6)은, 고정 베이스(固定 base)(60)에 회전축(63)을 지점(支點)으로 시소운동하는 시소 베이스(seesaw base)(62)와, 상기 시소 베이스(62)를 시소운동시키는 시소운동 모터(61)로 이루어진다.

시소 스테이지(52)는 시소 베이스(62)에 고정되어 있으며, 정렬 플레이트(51)도 정렬 플레이트 고정구(50)에 의하여 시소 스테이지(52) 위에 착탈 가능하기는 하지만 고정되어 있다. 따라서 시소운동 모터(61)의 구동에 의하여, 고정 베이스(60)의 회전축(63)에 회전하도록 장착된 시소 베이스(62)를 회전시켜서 좌측으로 내려가는 상태 및 우측으로 내려가는 상태로 경사지게 함으로써, 시소 베이스(62) 상면에 고정되는 시소 스테이지(52) 및 정렬 플레이트(51)를 좌측으로 내려가는 상태 및 우측으로 내려가는 상태로 경사지게 한다. 시소각도인 경사각도는, 제1실시예에서는 수평상태로부터 상하로 30°씩 합계 60°이다.

배열장치(2)에는, 상면 및 하면이 개구부로 된 볼컵(7)이 배치되어 있다. 본 발명에 있어서 볼공급헤드가 되는 볼컵(7)은, 정렬 플레이트(51)와의 사이에서 다수의 솔더볼(B)을 수용 가능하게 한다. 볼컵(7)은, 이동장치(8)에 의하여, 배열치구(5)의 상측을 구성하는 정렬 플레이트(51)의 상면을 따라 이동한다. 이에 따라 볼컵(7)에 수용된 솔더볼(B)은, 볼 군으로서 정렬 플레이트(51) 위를 이동한다. 한편 본 발명에서는 볼컵(7)과 배열치구(5)의 관계는 상대적 이동이 좋지만, 제1실시예에서는 볼컵(7)만이 이동한다.

이동장치(8)는, 컵이동용 모터(80)와, 구동풀리(驅動pulley)(81)와, 피동풀리(被動pulley)(82)와, 타이밍 벨트(timing belt)(83) 및 슬라이더(slider)(84)로 이루어진다. 즉 볼컵(7)은, 컵이동용 모터(80)의 구동에 의하여, 구동풀리(81) 및 피동풀리(82)에 감긴 타이밍 벨트(83)에 부착되는 슬라이더(84)를 통하여 도2에서 좌우측방향으로 이동 가능하게 되어 있다.

한편 볼컵(7)은, 도면에 나타내지 않은 잔량검출 센서(殘量檢出 sensor)에 의한 감시가 이루어지고 있어, 솔더볼(B)의 잔량이 소정량이 되면 볼 공급장치(4)에 의하여 솔더볼(B)이 볼컵(7)내로 추가적으로 보충된다.

이하에서는 제1실시예에 있어서의 배열장치(2)의 동작에 대해서 설명한다. 우선 정렬동작에 대해서 설명한다. 배열장치(2)는 왕복정렬방식(往復整列方式)을 채용하고 있으며, 도4는 왕로동작(往路動作)을 나타내는 설명도로서, (A)는 정렬동작을 나타내고, (B)는 그 직후의 흡착헤드에서의 흡착동작을 나타내고 있다.

배열장치(2)의 초기상태는 도1과 같이 수평상태이며, 볼컵(7)은 도1에서 좌측방향의 실선위치에 있다. 여기에서 시소운동 모터(61)를 구동하여 고정 베이스(60)에 축착(軸着)된 시소 베이스(62)를 시소운동 즉 회전시켜서 우측으로 내려가도록 경사지게 한다. 이에 따라 시소 베이스(62)에 장착된 시소 스테이지(52)와, 시소 스테이지(52)에 장착되어있는 정렬 플레이트(51)를 도4(A)에 나타나 있는 바와 같이 우측으로 경사진 상태로 한다.

이 상태에서 배열장치(2)는, 일단(一端)측(도4(A)에서 좌단(左端))이 타단(他端)측(같은 도면에서 우단(右端))보다 상방에 위치한 경사상태로 되어 있다. 이 상태에서 컵이동용 모터(80)를 구동하여, 볼컵(7)을 도4(A)에서 점선으로 나타낸 좌측의 볼컵(7)의 위치로부터 같은 도면에서 실선으로 나타낸 우측의 볼컵(7)의 위치로 이동시킨다. 이렇게 이동하는 동안에 정렬 플레이트(51)의 각 지지공(54)을 진공원과 접속시켜 두어 흡인해 둔다.

솔더볼(B)이 수용된 볼컵(7)이 정렬 플레이트(51)의 상면을 이동하여 솔더볼(B)의 유입동작을 함으로써, 정렬 플레이트(51)의 수용구멍인 지지공(54)으로 솔더볼(B)이 유입되어 수용됨으로써, 솔더볼(B)은 소정의 배열로 정렬된다.

그 후에 도4(B)에 나타나 있는 바와 같이 수평상태로 복귀시켜서 도면에 나타내지 않은 검사 카메라로 솔더볼(B)의 수용을 점검하고, 흡착헤드(1)를 취출위치 상방으로 이동시키고, 각 지지공(54)과 진공원의 접속을 끊고, 흡착헤드(1)를 흡인상태로 하여 흡착헤드(1)에서 솔더볼(B)을 흡착지지하여 정렬 플레이트(51)의 각 지지공(54)으로부터 꺼낸다. 그 후에 흡착헤드(1)는, 도1에서 우측방향에 나타내는 기판 스테이지(3) 상방으로 이동하고, 하강해서 기판(A)에 솔더볼(B)을 탑재시킨다.

다음의 탑재동작에서는, 볼컵(7)은 도4(B)에서 우측의 실선 볼컵(7)의 위치에 있기 때문에, 도5(A)와 같이 배열장치(2)를 좌측으로 내려가도록 경사지게 하여 도5(A)의 우측 상방의 점선 볼컵(7)의 위치로부터 좌측 하방의 실선 볼컵(7)의 위치로 이동시켜서, 정렬 플레이트(51)의 각 지지공(54)에 솔더볼(B)을 수용시킨다. 그 후에 최초의 탑재동작과 동일한 순서에 의하여 솔더볼(B)은 기판(A)에 탑재된다.

제1품종의 솔더볼(B)의 탑재가 종료되고 지름이 서로 다른 제2품종의 솔더볼(B)로 변경하는 경우에는, 다음과 같은 배출동작을 하여 볼컵(7)내의 솔더볼(B)을 배출한다.

우선 직전의 탑재동작의 종료시점에서의 볼컵(7)의 위치가 도4(B)에 실선으로 나타낸 볼컵(7)의 위치인 경우에, 정렬 플레이트(51)를 도7(B)에 나타나 있는 바와 같은 우측으로 내려가는 경사상태로 하여, 같은 도면에 나타나 있는 바와 같이 볼컵(7)의 개구부가 하방측의 배출공(53)과 통하게 되는 위치까지 볼컵(7)을 이동시킨다.

한편 제1실시예와 같이 배출공(53)의 열이 정렬 플레이트(51)의 좌우 양쪽 단부에 형성되어 있는 경우에는, 정렬 플레이트(51)의 경사는 우측으로 내려가는 상태뿐만 아니라, 도7(A)에 나타나 있는 바와 같이 좌측으로 내려가는 경사상태로 하더라도 좋다. 이 경우에도 마찬가지로 볼컵(7)의 개구부가 하방측의 배출공(53)과 통하게 되는 위치까지 볼컵(7)을 이동시킨다.

볼컵(7)의 개구부와 배출공(53)이 통하게 되는 결과, 배출공(53)으로부터 솔더볼(B)이 자체 중량에 의하여 배출되고, 배출된 솔더볼(B)은 볼 회수박스(9)로 수용된다. 이 볼 회수박스(9)를 분리하여 처리할 수 있다.

제1실시예에서는, 도7(A), (B)에 나타나 있는 바와 같이 경사진 배열장치(2)의 하방에 위치하는 쪽의 배출공(53)으로부터 배출하는 예가 나타나 있지만, 상방에 위치하는 쪽의 배출공(53)으로부터 배출시키는 것도 가능하다.

또한 제1실시예에서는 경질이고 일정한 두께를 구비하는 정렬 플레이트(51)를 사용하고 있지만, 도8에 나타내는 제2실시예의 배열치구(5)나 도9에 나타내는 제3실시예의 배열치구(5)에 있어서는, 사용되는 솔더볼(B)의 지름과 동일한 두께의 배열 마스크(56)를 사용하고 있다. 이러한 얇은 배열 마스크(56)를 배열치구(5)로서 이용하기 위해서는, 장력(張力)을 주어서 프레임(frame)(도면에 나타내지 않는다)에 붙어 있어야 한다. 이러한 상황에서 배열 마스크(56)에 장공이나 연속되는 슬릿을 형성시키는 것은 강도(强度)상 어려운 것이다. 그러나 배출공(53)이 작은 구멍이며 간격을 두고 다수 배열된 열로서 형성되는 것이라면, 연속되는 슬릿이나 장공과 비교해서 강한 강도를 확보할 수 있다.

한편 본 발명에 있어서의 볼공급헤드는, 도면에 나타내는 각 실시예에서는 볼컵(7)이 사용되고 있지만, 볼컵(7)에 한정되는 것이 아니라 다수의 솔더볼(B)로 이루어지는 볼 군을 수용 또는 지지하여, 배열치구(5) 위를 이동시키는 것이 가능한 것이면 좋다.

또한 볼컵(7)에 있어서도 제1실시예나 제2실시예에서의 볼컵(7)에서는, 상면 및 하면이 개구부로 되고 정렬영역(55)을 커버하는 길이를 구비하는 긴 상자체로서 정렬 플레이트(51)와의 사이에서 다수의 솔더볼(B)을 수용하는 것이지만, 도9에 나타내는 제3실시예와 같이 상면은 비개구(非開口)이고 정렬영역(55)보다 작은 하면 개구 면적의 상자체로서, 내부에 설치된 흡착 플레이트(70)에 솔더볼(B)을 흡착해서 이동시켜서, 정렬영역(55) 및 배출공(53)이 형성된 배출부에서 흡착을 1회 또는 복수 회 해제하여 솔더볼(B)을 정렬영역(55) 및 배출공(53)으로 유입하거나 또는 배출하는 것이더라도 좋다.

한편 볼컵(7)의 하면이 개구되고 면적이 제3실시예와 같이 정렬영역(55)보다 작은 경우에, 배출공(53)은 긴 열로 형성되지 않고 도9에 나타나 있는 바와 같이 볼컵(7)의 하면 개구부와 같은 모양으로 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.

제1실시예에서의 배열치구(5)는 경사수단(6)을 구비하는 것이지만, 도8 및 도9에 나타내는 제2 및 제3실시예와 같이 경사수단(6)을 구비하지 않고, 배열치구(5)를 수평상태인 채로 볼컵(7)을 배출공(53)의 위치로 이동시켜 배출할 수도 있다.

도8에 나타내는 제2실시예의 배열치구(5)에서는, 정렬영역(55)에 대한 솔더볼(B)의 유입동작이나 배출공(53)으로의 솔더볼(B)의 배출동작을 수평상태에서 한다. 유입동작에서는 배열치구(5)를 수평상태로 한 채로 도8에서 우측방향에 있는 볼컵(7)을 도면에서 좌측방향으로 이동시켜 정렬영역(55)에서 솔더볼(B)을 정렬을 위한 지지공(도8에서는 도면에 나타내지 않는다)으로 유입시키는 동작을 왕복해서 하고, 배출동작에서는 배열치구(5)를 수평상태로 한 채로 배출공(53)의 전방에서 정지하고 있었던 볼컵(7)을 도8(C)와 같이 배출공(53) 위로 이동시켜서 볼컵(7)으로부터 솔더볼(B)을 자체 중량에 의하여 배출공(53)으로부터 배출시킨다.

한편 도9에 나타내는 제3실시예의 배열치구(5)에 있어서는, 배열치구(5)를 수평상태로 한 채로 정렬영역(55)을 커버하도록 볼컵(7)을 사행(蛇行)하도록 왕복으로 이동시켜서 정렬영역(55)의 지지공(도9에서는 나타내지 않고 있다)으로 유입시키는 동작을 하고, 배출동작에서는 배열치구(5)를 수평상태로 한 채로 볼컵(7)을 도9(C)와 같이 배출공(53) 위로 이동시켜서 흡착 플레이트(70)의 흡착을 1회 또는 복수 회 해제하여 솔더볼(B)을 배출공(53)으로부터 배출시키는 것이다.

1 ; 흡착헤드
2 ; 배열장치
3 ; 기판 스테이지
4 ; 볼 공급장치
5 ; 배열치구
6 ; 경사수단
7 ; 볼컵
8 ; 이동장치
9 ; 볼 회수박스
50 ; 정렬 플레이트 고정구
51 ; 정렬 플레이트
52 ; 시소 스테이지
53 ; 배출공
54 ; 지지공
55 ; 정렬영역
56 ; 배열 마스크
60 ; 고정 베이스
61 ; 시소운동 모터
62 ; 시소 베이스
63 ; 회전축
70 ; 흡착 플레이트
80 ; 컵이동용 모터
81 ; 구동풀리
82 ; 피동풀리
83 ; 타이밍 벨트
84 ; 슬라이더
A ; 기판
B ; 솔더링볼

Claims (3)

1. 도전성 볼(導電性 ball)의 수용구멍(收容hole)이 소정의 배열패턴(配列pattern)으로 형성된 배열치구(配列治具)와,
   상기 배열치구의 상면(上面) 내에서 필요한 영역에 형성된 수용구멍으로, 다수의 도전성 볼로 이루어지는 볼 군(群)을 공급하는 볼공급헤드(ball供給head)와,
   상기 볼공급헤드를 배열치구의 상면을 따라 상대적으로 이동시키는 이동수단(移動手段)을
   구비하고,
   상기 배열치구의 상면을 따라 상기 볼 군을 이동시키는 유입동작에 의하여, 상기 배열치구의 수용구멍으로 도전성 볼을 유입시켜서 배열하는 도전성 볼의 배열장치(配列裝置)에 있어서,
   상기 배열치구의 상면 내에서, 상기 유입동작시에 상기 볼 군이 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 상기 배열치구를 관통하는 배출공(排出孔)을 형성하고,
   상기 볼공급헤드로부터 상기 볼 군을 상기 배열치구 상면의 외부로 배출할 때에는, 상기 볼 군을 상기 배출공이 형성된 위치로 이동시키는
   것을 특징으로 하는 도전성 볼의 배열장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 배열치구에, 상기 배열치구를 경사지게 하는 경사수단(傾斜手段)을 설치하고,
   상기 볼공급헤드를, 하면(下面)에 개구부(開口部)가 형성되고, 상기 배열치구와의 사이에서 다수의 도전성 볼을 수용 가능한 볼컵(ball cup)으로 하고,
   상기 유입동작에서는, 상기 배열치구를 경사지게 하는 경사수단에 의하여, 상기 배열치구의 일단(一端)측이 타단(他端)측보다 상방에 위치한 경사상태로 하여, 다수의 도전성 볼을 수용한 상기 볼컵을 상기 배열치구 상면의 일단측으로부터 타단측을 향하여 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 배열치구의 수용구멍으로 도전성 볼을 유입시키도록 하고,
   상기 배출공은, 상기 배열치구의 상면 내에서 상기 유입동작시에 상기 볼컵의 개구부가 통과하는 영역으로부터 벗어난 위치에 형성되고,
   상기 볼컵에 수용된 다수의 도전성 볼을 배출할 때에는, 상기 배열치구를 경사상태로 하여, 상기 개구부가 상기 배출공과 통하게 되는 위치까지 상기 볼컵을 이동시키는
   것을 특징으로 하는 도전성 볼의 배열장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 배열치구에 도전성 볼 회수수단(導電性 ball 回收手段)을 설치하여, 상기 배출공으로부터 배출되는 도전성 볼을 수용하는
   것을 특징으로 하는 도전성 볼의 배열장치.

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