TWI479969B - Installation of conductive balls - Google Patents

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Description

導電球之安裝裝置
本發明係有關於一種導電球之安裝裝置，使用對應於以既定圖案形成在被安裝物上之安裝位置而設置有貫通孔之排列遮罩，來將導電球安裝在被安裝物之安裝位置。
習知，如專利文獻1所記載之導電球之安裝裝置中，係具備有於內部含有球吸附體之球杯，當在球徑或遮罩配置等為相同安裝條件下使裝置運轉時，對1個晶圓完成導電球之安裝後，藉由使吸引狀態之球杯沿著球排列遮罩上面移動而從球杯漏出，藉以除去在遮罩上呈散亂之導電球(專利文獻1項目0024)。為防止安裝動作和移動時咬入，在球杯和遮罩之間具有球徑以上之間隙，故必須進行有關除去動作。
在除去動作之後，搬運下一個安裝對象之晶圓至安裝動作開始為止之期間，球杯維持吸引狀態而在排列遮罩上之既定位置待機。但是在所安裝之導電球之直徑有變更之情況時，必須將已除去之導電球回收至球杯之別的場所。另外，在為了排列圖案變更而更換遮罩時，因為會有裝置之運轉成本等問題，最好解除球杯之吸引狀態，在此種情況亦必須回收導電球。
在此種情況，導電球安裝裝置之使用者在使托盤等從裝置外部伸出至移動至既定位置之球杯下方後，藉由解除吸引狀 態，以回收導電球。但是，此種作業不僅增加使用者之負擔，更會造成手邊工作慌亂而使導電球在裝置內部溢出之問題。
另外，習知導電球之安裝裝置中如上述方式除去和回收導電球，揭示例如，如專利文獻3所示，另外設置回收單元；或揭示如專利文獻2所示，利用空氣流從進料斗排出導電球，以托盤接受溢出落下之導電球。但是要再利用回收之導電球時必須設置導電球之循環機構，會發生裝置成本上升有關聯之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-153336號公開專利公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-312699號公開專利公報
[專利文獻3]日本專利第4130526號專利公報
本發明為解決上述問題，在除去手段可移動之範圍，設置用來儲存導電球之球儲存手段，將球安裝手段吸附保持之導電球回收至球儲存手段，或從球儲存手段將導電球供給至球安裝手段，藉以提供導電球之回收或供給變為容易之導電球之安裝裝置。
另外，本發明係提供一種導電球之安裝裝置，並作成將除去手段所除去之導電球回收至球儲存手段，在球徑變更或遮 罩更換等程序變換時，可輕易地進行導電球之回收，以提高程序更換作業之效率。
另外，更提供一種可再利用導電球之導電球之安裝裝置，透過兼作導電球之除去手段和球安裝手段使用，可以達成裝置之簡單化，同時可將回收之導電球再度從球儲存手段供給至球安裝手段。
第1發明為解決上述問題採用下列手段。
第1，具備有：排列遮罩，對應於以既定圖案形成在被安裝物上之安裝位置而設置貫通孔；和球安裝手段，設置成可在上述排列遮罩上方移動，以將導電球供給至該排列遮罩上。
第2，一種導電球之安裝裝置，藉由使上述球安裝手段位於上述排列遮罩上方，而將上述球安裝手段所保持之導電球供給至上述排列遮罩上，透過上述排列遮罩之貫通孔安裝在被安裝物之安裝位置。
第3，係設置有：除去手段，設置成可在上述排列遮罩上方移動，在利用上述球安裝手段供給至上述排列遮罩之導電球的過程中，將殘留在該排列遮罩上之導電球，吸附至設置於與真空源連接之殼體下面之球吸附體，並從該排列遮罩上除去；除去手段之移動手段，設定成可在上述排列遮罩上方移動；和球儲存手段，在該移動手段可移動之範圍儲存導電 球。
第4，作為導電球之安裝裝置，係使上述除去手段移動至上述球儲存手段上，使被上述除去手段所除去之導電球落下，以回收導電球。
第2發明是在第1發明附加有下列手段之導電球之安裝裝置。使上述除去手段兼作球安裝手段使用，係在上述排列遮罩上解除上述殼體和真空源之連接，使吸附至上述球吸附體之上述導電球落下至上述排列遮罩，用來將導電球安裝在上述被安裝物上之安裝位置，藉以兼作球安裝手段使用。
第3發明是在第1或第2發明，相對於上述球安裝手段，在上述球儲存手段連接上述殼體和真空源，藉此使導電球吸附至上述球安裝手段，以供給導電球。
依照第1發明時，在移動手段可移動之範圍設置球儲存手段，來儲存導電球，藉由將除去手段所吸附保持之導電球回收至球儲存手段；或從球儲存手段將導電球供給至球安裝手段，而可輕易地進行導電球之回收或供給，可以提高球徑變更或遮罩更換等程序更換作業之效率，因而可以達成裝置運用之成本降低。
第2發明之效果透過兼作導電球之除去手段和球安裝手段使用，可達成裝置之簡單化。
第3發明之效果可以從球儲存手段將導電球適當地供給 至球安裝手段，同時可聚集回收至球儲存手段之導電球，再度地從球儲存手段將導電球供給至球安裝手段，而可將導電球再利用。
以下，依照圖面說明實施例和本發明之實施形態。
在本發明中，作為導電球之被安裝物，為半導體晶圓(以下，簡稱為晶圓)、或電子電路基板、或陶瓷基板等，並形成有電極以作為該等導電球安裝位置。在實施例中，係使用導電球為焊球1、被安裝物為晶圓2之焊球安裝器。
焊球安裝器一般具有搬入用晶圓取放部、助焊劑印刷部、球安裝部和搬出用晶圓取放部，但是本發明導電球之安裝裝置是有關於球安裝部者。
實施例之球安裝部具備有：晶圓載置台6，載置有本發明被安裝物之晶圓2；球排列遮罩3，對應於以既定圖案形成在晶圓2上之安裝位置而設置有貫通孔31；球杯5，本發明球安裝手段和除去手段；移動手段，使球杯5在球排列遮罩3上移動；和球儲存托盤4、4'、24、24'，成為焊球1之球儲存手段。
球杯5其內部為空間，下端面作成開口部51，在內部空間設有用以吸附焊球1之球吸附體52，並利用球吸附體52分隔成上部空間53和下部空間54。因此球杯5之球吸附體52之安裝位置上部成為球吸附體52殼體。球吸附體52係利用焊球1不能通過但是氣體可以通過之不銹鋼網等金屬網來製作。
另外，在實施例中是如圖4所示，球杯5為1個矩形者，但是其數目或形狀及大小需要考慮被安裝物之晶圓2形狀或安裝效率而決定。例如，亦可以將下端開口部51作成圓形，設置複數個具備有球吸附體52之球杯5。
球杯5之上部空間53，透過作為真空變換手段之電磁開關閥57和可調節氣體壓力或流量之調節器58，利用吸引通路55連接於真空源59，而在與球排列遮罩3之間形成如圖2和圖3中以箭頭所示之氣體流通路徑。
另外，藉由啟動作為切換手段之電磁開關閥57，切換真空源59之球杯5內吸引狀態下的ON及OFF，將球杯5內之吸引狀態設定為ON，而使焊球1吸附至球吸附體52；以及藉由關閉電磁開關閥57，將球杯5內之吸引狀態設定為OFF，而使吸附在球吸附體52之焊球1落下，並通過球排列遮罩3，將焊球1安裝在已載置於晶圓載置台6上之晶圓2之電極上。
另外，球杯5和球吸附體52由導電性材料構成，如圖1所示，透過地線60接地。利用此種方式防止帶有靜電之焊球1在吸引狀態OFF時，附著在球杯5內面和球吸附體52。另外，在球杯5外側安裝有用來對球杯5施加微小振動之振動器61，至少在球杯5內之吸引狀態為OFF時進行振動，將振動傳達到安裝在球杯5之球吸附體52，來促進焊球1之落下。
球杯5具備有作為球杯5在水平面之移動手段之X軸驅動機構和Y軸驅動機構，使球杯5在X軸方向(圖4中之左右方向)和Y軸方向(圖4中之上下方向)移動，並覆蓋在晶圓2之全面。球杯5係利用安裝在以X軸驅動機構之驅動馬達8而旋轉之滾珠螺桿13之基座構件11，在X軸方向移動；以及利用安裝在以Y軸驅動機構之驅動馬達9驅動而旋轉之滾珠螺桿14之基座構件12，在Y軸方向移動。
球杯5之升降是在利用Z軸之驅動馬達10而旋轉之滾珠螺桿15，安裝裝著有球杯5之升降基座18，使升降基座18沿著基座構件12之導引器上下移動，而使球杯5上下移動。另外，球杯5下端和球排列遮罩3上面只要在球吸附動作時具有可以獲得既定氣體流之間隙，亦可以大於焊球1之直徑。
球儲存托盤4、4'、24、24'係透過基座40配置在球排列遮罩3之外部側方。球儲存托盤4、4'、24、24'係用在焊球1之回收和供給。在此，焊球1回收是指在利用球杯5除去在球排列遮罩3上呈散亂之焊球1之後，使該焊球1移動至其他場所、在實施例中，係如圖4所示，配置有4個球儲存托盤4、4'、24、24'。對各個球儲存托盤4、4'、24、24'，利用焊球供給裝置7透過球供給路徑71適當地自動補給各種不同之焊球1。
在實施例中，焊球1之供給不是直接在球杯5進行，而是對球儲存托盤4、4'、24、24'進行，所以球杯5僅由球儲存托盤4、4'、24、24'任一個吸附保持可吸附保持之既定焊球1，因此如直接將焊球1供給至球杯5時，不會有焊球1從球杯5之球吸附體52落下之問題，關係到球供給時間之縮短(節拍加快)。
當然，如習知例，亦可以具備有將焊球1直接供給至球杯5之焊球供給裝置7。在此種情況時，球儲存托盤4、4'、24、24'僅可用在回收焊球1之際。
實施例之球儲存托盤4、4'、24、24'配置有4個，但是並不只限於此種方式。僅配置1個球儲存托盤4之情況下，最好設置為可相對於基座40自由裝卸。在球徑變更之情況或球排列遮罩3更換之情況下，可以簡單地更換球儲存托盤4。
以下，說明實施例之動作。首先，在晶圓2移送至球安裝部之前步驟，可在助焊劑印刷部於晶圓2上之球安裝位置預先塗佈助焊劑。
當晶圓2移送至球安裝部時，如圖1所示，晶圓2載置在晶圓載置台6，球排列遮罩3配置在該晶圓2上。另外，在實施例中，利用球排列遮罩3之貫通孔31形狀，使助焊劑不會附著在球排列遮罩3，所以即使球排列遮罩3和晶圓2接觸，但是在上下間之間隙進行防止助焊劑附著之情況時，兩者不接觸。
其次，啟動作為真空變換手段之電磁開關閥57，將球杯5內之吸引狀態設定為ON後，使球杯5移動至儲存有既定焊球1之球儲存托盤4，然後下降至既定位置。然後，藉由將球杯5內之吸引狀態設定為ON，而在球杯5和球儲存托盤4之間形成氣體流通路徑。利用其吸引力，使存在於球杯5下方之球儲存托盤4內之焊球1浮起而吸附在球吸附體52。此狀態為球杯5可移動狀態。吸引狀態為OFF之狀態不使球杯5移動。
在使球杯5移動至球排列遮罩3上方後，關閉電磁開關閥57，將球杯5內之吸引狀態設定為OFF，同時使振動器61振動。當吸引停止，則球杯5對大氣開放，所以如圖1所示，附著在球吸附體52之焊球1落下，進入球排列遮罩3之貫通孔31而安裝在晶圓2。為使焊球1落入貫通孔31，亦即，為了將安裝至晶圓2設定為確實，重複進行複數次吸引狀態ON(吸引)和OFF(停止)，同時振動器61與電磁開關閥57之開閉一致，重複進行振動之停止和發生。另外，因為球吸附體52配置在球排列遮罩3上方，所以所吸附之焊球1具有位能，在焊球1落下到助焊劑上時與電極密接。
另外，在上述實施例中，是利用球吸附體52之吸引狀態OFF，對大氣開放，焊球1受到振動器61振動而落下，但是亦可以在將吸引狀態設定為OFF之後，透過吸引通路55進行加壓，強制地使焊球1落下。
安裝完成後，如圖2所示，啟動作為真空變換手段之電磁開關閥57，將球杯5內之吸引狀態設定為ON，進行再度吸引，使吸引狀態之球杯5沿著球排列遮罩3上面移動。安裝在晶圓2之焊球1藉由與助焊劑接觸產生黏著力而不會上升，未與助焊劑接觸之焊球1全部被吸起、浮起，而成為吸附在球吸附體52。這時吸附至球吸附體52之焊球1為從球排列遮罩3除去之焊球1。在此種狀態下，球杯5係將吸引狀態維持ON，再度移動至儲存有既定焊球1之球儲存托盤4，並從球儲存托盤4吸引保持不足部分之焊球1，再移動至下一個安裝位置(已供給下一個晶圓之球排列遮罩3上方位置)。
在球徑變更或球排列遮罩3更換等變換程序時，必須回收焊球1，所以使從球排列遮罩3上面除去焊球1後之球杯5，移動至儲存有至目前使用過之焊球1之球儲存托盤4上，關閉電磁開關閥57，將球杯5內之吸引狀態設定為OFF，而使球杯5所吸附保持之焊球1落下到球儲存托盤4內。在變換程序作業完成後，使球杯5移動至透過球供給路徑71供給由焊球供給裝置7新安裝之焊球1球徑或材料之球儲存托盤24，並吸引保持新的焊球1，轉移到安裝動作，重複進行安裝動作。
在使利用球排列遮罩3除去之焊球1落下到球儲存托盤4一者(儲存有所回收之焊球1球徑或材料之托盤)之後，使球杯5移動到其他球儲存托盤24(儲存有新安裝之焊球1之托盤)上，吸附保持新的不同直徑或材料之焊球1，轉移到下一個安裝動作，因為重複進行安裝動作，所以使用者在程序變換作業時，可以只更換球排列遮罩3，可以提高裝置運用效率。
另外，在本實施例中是使球杯5兼作除去手段和球安裝手段使用，但是亦可以使該球杯5專作除去手段之用，與其分開地另外設置球安裝手段。亦即，亦可以使用與作為除去手段之球杯5相同構造之球杯，作為球安裝手段，或使用如日本專利特開2006-310593號專利公報所記載使可儲存複數個導電球之球儲存部，沿著排列遮罩移動之球安裝手段。當然，該等只是舉例，亦可以有其他球安裝手段，只要在安裝原理上可以使導電球殘留在排列遮罩上之球安裝手段均可。依此，若另外設置球安裝手段，因為可以在大致同一步驟進行球安裝手段之安裝和殘留球之回收，故可達成工作時間之縮短。
1．．．焊球
2．．．晶圓
3．．．球排列遮罩
4、4'、24、24'．．．球儲存托盤
5．．．球杯
6．．．晶圓載置台
7．．．焊球供給裝置
8、9、10．．．驅動馬達
11、12．．．基座構件
13、14、15．．．滾珠螺桿
18．．．升降基座
31．．．貫通孔
40．．．基座
51．．．開口部
52．．．球吸附體
53．．．上部空間
54．．．下部空間
55．．．吸引通路
57．．．電磁開關閥
58．．．調節器
59．．．真空源
60．．．地線
61．．．振動器
71．．．球供給路徑
圖1是球落入時球安裝部之說明圖。
圖2是球除去時球安裝部之說明圖。
圖3是球回收和供給時球安裝部之說明圖。
圖4是球安裝部之俯視說明圖。
1‧‧‧焊球
2‧‧‧晶圓
3‧‧‧球排列遮罩
4、24‧‧‧球儲存托盤
5‧‧‧球杯
6‧‧‧晶圓載置台
7‧‧‧焊球供給裝置
8、10‧‧‧驅動馬達
12‧‧‧基座構件
13、15‧‧‧滾珠螺桿
18‧‧‧升降基座
31‧‧‧貫通孔
40‧‧‧基座
51‧‧‧開口部
52‧‧‧球吸附體
53‧‧‧上部空間
54‧‧‧下部空間
55‧‧‧吸引通路
57‧‧‧電磁開關閥
58‧‧‧調節器
59‧‧‧真空源
60‧‧‧地線
61‧‧‧振動器
71‧‧‧球供給路徑

Claims (3)

  1. 一種導電球之安裝裝置，具備有：排列遮罩，對應於以既定圖案形成在被安裝物上之安裝位置而設置有貫通孔；和球安裝手段，設置成可在上述排列遮罩上方移動，而將導電球供給至該排列遮罩上；使上述球安裝手段位於上述排列遮罩上方，藉由將上述球安裝手段所保持之導電球供給至上述排列遮罩上，透過上述排列遮罩之貫通孔而安裝在被安裝物之安裝位置；其特徵在於，其設有：除去手段，設置成可在上述排列遮罩上方移動，將利用上述球安裝手段供給至上述排列遮罩之導電球中殘留在該排列遮罩上之導電球，吸附至設置於與真空源連接之殼體下面之球吸附體而從該排列遮罩上除去；除去手段之移動手段，設定成可在上述排列遮罩上方移動；和球儲存手段，在該移動手段可移動之範圍儲存導電球，並且將所儲存之導電球供給至上述球安裝手段；其使上述除去手段移動至上述球儲存手段上，使上述除去手段所除去之導電球落下，藉此回收導電球。
  2. 如申請專利範圍第1項之導電球之安裝裝置，其中，在上述排列遮罩上解除上述殼體和真空源之連接，使吸附 至上述球吸附體之上述導電球落下至上述排列遮罩，用來將導電球安裝在上述被安裝物上之安裝位置，而將上述除去手段兼作球安裝手段而使用。
  3. 如申請專利範圍第2項之導電球之安裝裝置，其中，相對於上述球安裝手段，在上述球儲存手段上連接上述殼體和真空源，藉此使導電球吸附至上述球安裝手段，以供給導電球。
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