JP3565031B2

JP3565031B2 - Solder ball mounting device and mounting method

Info

Publication number: JP3565031B2
Application number: JP22137098A
Authority: JP
Inventors: 隆稔石川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-08-05
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2018-08-05
Also published as: JP2000058586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田バンプを形成するために半田ボールを搭載する半田ボールの搭載装置および搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品や基板などのワークに半田バンプを形成する方法として、半田ボールを用いる方法が知られている。この方法は、ワークの電極上に半田ボールを搭載し、加熱により半田ボールを溶融させて電極に半田接合するものである。半田ボールと電極の接合部には接合性を向上させるためにフラックス中に半田粒子を含有させた半田ペーストが塗布される。この際の塗布の方法として、予め半田ボールの下端部に半田ペーストを塗布する方法や、ピンによって電極表面に転写して塗布する方法などが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子部品の種類によっては、ＴＡＢテープなど電極を覆う絶縁層に設けられた凹部上に半田バンプを形成する場合がある。このような場合には、バンプ形成用の半田ボールを凹部の底に形成された電極と導通させて半田接合することとなるため、前述の半田ペーストは凹部の内部に充填させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、半田ペーストは粘着性を有するペースト状の材料であるため、前記凹部内に満遍なく充填させることは容易ではない。特に電子部品の高密度化に伴って凹部の開口径が半田ボールの径や転写ピンのサイズよりも小さくなったことから、凹部内への半田ペースト充填はより困難なものとなっている。ステンシルマスクを用いて凹部内に印刷により半田ペーストを充填させる方法などを用いれば半田ペーストの良好な充填は実現できるが、この方法では半田ペースト印刷装置が必要となり、設備費を増大させるとともに工程が複雑化するため好ましくない。そして、半田ペーストの充填不良のまま半田接合を行うと、電極表面との接合不良のため半田バンプが良好に形成されないという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、良好な金属ペーストの充填を行うことができる半田ボールの搭載装置および搭載方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の半田ボールの搭載装置は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田バンプを形成するため、この凹部の開口寸法よりも大きなサイズの半田ボールを前記凹部に搭載する半田ボールの搭載装置であって、前記凹部が形成された面を上方に向けてワークを保持するワーク保持部と、半田ボールを供給する半田ボール供給部と、前記半田ボール供給部の半田ボールを吸着保持する吸着ヘッドと、金属ペーストの液面を平らに整形する金属ペースト供給部と、前記吸着ヘッドを移動させて、前記半田ボール供給部から半田ボールを吸着する吸着動作、この半田ボールの下面に前記金属ペースト供給部の金属ペーストを付着させる付着動作および金属ペーストを塗布された半田ボールを前記ワーク保持部に保持されたワークの凹部に搭載する搭載動作、の各動作を前記吸着ヘッドに行わせる吸着ヘッド移動手段と、前記搭載動作時に半田ボールの下面に塗布された金属ペーストを前記凹部の上面に付着させた後この半田ボールを前記凹部から一旦遠ざけ、再度接近させる動作を少なくとも１回行わせるように前記吸着ヘッド移動手段を制御する制御部とを備えた。
【０００７】
請求項２記載の半田ボールの搭載方法は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田バンプを形成するため、この凹部の開口寸法よりも大きなサイズの半田ボールを前記凹部に搭載する半田ボールの搭載方法であって、半田ボールの下面に金属ペーストを塗布する第１の工程と、半田ボールを前記凹部に位置合わせすることにより前記半田ボールに付着した金属ペーストをこの凹部の上面に付着させる第２の工程と、前記金属ペーストを前記凹部の電極に付着させるために、前記半田ボールを凹部から一旦遠ざけた後再度接近させる動作を少なくとも１回行わせる第３の工程とを含む。
【０００８】
請求項３記載の半田ボールの搭載方法は、請求項２記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを上下方向に移動させる動作を含む。
【０００９】
請求項４記載の半田ボールの搭載方法は、請求項２記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを水平方向に移動させる動作を含む。
【００１０】
請求項５記載の半田ボールの搭載方法は、請求項２記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを上方へ移動させた後、前記凹部の中心から外れた位置に下降させる動作を含む。
【００１１】
請求項６記載の半田ボールの搭載装置は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田バンプを形成するため、この凹部の開口寸法よりも大きなサイズの半田ボールを前記凹部に搭載する半田ボールの搭載装置であって、前記凹部が形成された面を上方に向けてワークを保持するワーク保持部と、半田ボールを供給する半田ボール供給部と、前記半田ボール供給部の半田ボールを吸着保持して凹部に搭載する吸着ヘッドと、金属ペーストの液面を平らに整形する金属ペースト供給部と、前記凹部の開口寸法よりも太いサイズの下端部を有し、金属ペーストをこの下端部に付着させる転写ピンを複数備えた転写ヘッドと、前記転写ヘッドを移動させて、前記金属ペースト供給部の金属ペーストを前記ワーク保持部に保持された基板の凹部に付着させる付着動作を行わせる転写ヘッド移動手段と、前記付着動作時に前記転写ピンの下面に塗布された金属ペーストを前記凹部の上面に付着させた後この転写ピンを凹部から一旦遠ざけ、再度接近させる動作を少なくとも１回行わせるように前記転写ヘッド移動手段を制御する制御部とを備えた。
【００１２】
請求項７記載の半田ボールの搭載方法は、ワークに形成された凹部の底の電極に半田バンプを形成するため、この凹部の開口寸法よりも大きなサイズの半田ボールを前記凹部に搭載する半田ボールの搭載方法であって、前記凹部の開口寸法よりも太いサイズの下端部を有する転写ピンの前記下端部に金属ペーストを付着させる第１の工程と、前記転写ピンを前記ワークの凹部に位置合わせすることにより前記転写ピンに塗布された金属ペーストをこの凹部の上面に付着させる第２の工程と、前記金属ペーストを前記凹部の底の電極に付着させるために前記転写ピンを凹部から一旦遠ざけた後再度接近させる動作を少なくとも１回行わせる第３の工程と、金属ペーストが付着した前記凹部に半田ボールを搭載する工程とを含む。
【００１３】
請求項８記載の半田ボールの搭載方法は、請求項７記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを上下方向に移動させる動作を含む。
【００１４】
請求項９記載の半田ボールの搭載方法は、請求項７記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを水平方向に移動させる動作を含む。
【００１５】
請求項１０記載の半田ボールの搭載方法は、請求項７記載の半田ボールの搭載方法であって、前記第３の工程において、半田ボールを上方へ移動させた後、前記凹部の中心から外れた位置に下降させる動作を含む。
【００１８】
請求項１〜１０記載の発明によれば、半田ボールまたは転写ピンを凹部から一旦遠ざけた後再度接近させる動作を少なくとも１回行わせることにより、凹部内に金属ペーストを良好に充填することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載装置の正面図、図２（ａ）は同電子部品の断面図、図２（ｂ）は同半田バンプの拡大断面図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は同半田ボールの搭載方法の工程説明図、図４、図５、図６は同半田ボールの搭載動作の説明図である。
【００２０】
まず図１を参照して半田ボールの搭載装置の構造を説明する。図１において、半田ボール供給部１の容器２内には、半田ボール３が多数貯溜されている。半田ボール供給部１の側方には金属ペースト供給部４が配設されている。金属ペースト供給部４は、平らな底面を有する容器５を備えており、容器５の底面には金属ペースト６が塗布されている。容器５にはスキージ７を備えたスキージユニット８が設けられており、スキージユニット８はプーリ１０，１１の間に調帯されたベルト９に結合されている。モータ１２を駆動してプーリ１１を回転駆動させることにより、スキージユニット８は水平移動し、スキージ７はこの水平移動により容器５の底面上で金属ペースト６を平らに整形する。これにより、容器５の底面上には一定の厚さｔで金属ペースト６が塗布される。ここで、金属ペースト６はフラックスもしくは樹脂中に半田や金、銀、アルミなどの導電性粒子を含有させたものである。
【００２１】
金属ペースト供給部４の側方には、ワーク保持部２０が配設されている。ワーク保持部２０は保持テーブル２１を備えており、保持テーブル２１のホルダ２２にはワークである電子部品１５が保持されている。ここで、図２を参照して電子部品１５について説明する。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、電子部品１５はポリイミドやガラスエポキシ（ＦＲ−４）で形成された基板１６に半導体素子１８を実装し、樹脂層１９によって封止したものである。基板１６の下面にはワイヤ１８ａによって半導体素子１８と接続された電極１７が設けられており、電極１７の位置には貫通孔１６ａが設けられている。貫通孔１６ａは電極１７を底として基板１６に形成された凹部となっている（以下凹部１６ａと称する）。電子部品１５は、ワーク保持部２０にはこの凹部１６ａを上方に向けた状態で保持される。そして、凹部１６ａの開口寸法よりも大きいサイズの半田ボール３をこの凹部１６ａ上に搭載し、加熱することにより半田ボール３を溶融させて電極１７に接合する。すなわち、半田ボール３を凹部１６ａ上に搭載し、半田ボール３を加熱溶融することにより、図２（ｂ）に示すように、凹部１６ａの底の電極１７に半田バンプ３’が形成される。
【００２３】
再び図１において、半田ボール供給部１、金属ペースト供給部４およびワーク保持部２０の上方には吸着ヘッド３０が配設されている。吸着ヘッド３０は昇降機構３２を備えており、昇降機構３２の下端部には吸着ツール３１が装着されている。吸着ツール３１の内部を図外の吸引手段によって真空吸引することにより、吸着ツール３１の下面に設けられた吸着孔には半田ボール３が真空吸着される。吸着ヘッド３０はブラケット３３によってナット３４と結合されており、ナット３４にはフレーム３７に保持された送りねじ３５が螺入している。更に、フレーム３７はＹ軸モータ３９によって駆動されるＹ軸テーブル３８に結合されている。
【００２４】
したがって、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３９および昇降機構３２を制御部４０によって制御することにより、吸着ヘッド３０は半田ボール供給部１、金属ペースト供給部４およびワーク保持部２０の各部を移動範囲に含んでＸ方向、Ｙ方向（図１紙面垂直方向）およびＺ方向に移動し、半田ボール供給部１から半田ボール３を吸着する吸着動作、ピックアップした半田ボール３の下面に金属ペースト供給部４の金属ペースト６を付着させる付着動作、およびこの半田ボール３を電子部品１５の凹部１６ａに搭載する搭載動作を行わせることができる。
【００２５】
すなわち、昇降機構３２、ナット３４、送りねじ３５、Ｘ軸モータ３６、フレーム３７、Ｙ軸テーブル３８、Ｙ軸モータ３９は吸着ヘッド移動手段を構成している。この吸着ヘッド３０による半田ボール３の搭載動作において、制御部４０によって吸着ヘッド移動手段を制御することにより、半田ボール３に所定の動作を行わせることができる。制御部４０には設定部４１によって各種の動作パターンが入力される。
【００２６】
この半田ボールの搭載装置は上記のように構成されており、以下半田ボールの搭載方法について図３を参照して説明する。図３（ａ）において、吸着ヘッド移動手段により吸着ヘッド３０を半田ボール供給部１上に移動させ、そこで昇降動作を行わせることにより、吸着ツール３１の下面に半田ボール３を真空吸着してピックアップする。この後、図３（ｂ）に示すように吸着ヘッド３０を金属ペースト供給部４の上方に移動させる。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように容器５の底面に塗布された金属ペースト６に対して吸着ツール３１に保持された半田ボール３を昇降させることにより、半田ボール３の下面には金属ペースト６が転写により付着する（第１の工程）。この後、吸着ヘッド３０はワーク保持部２０の上方に移動し、図３（ｄ）に示すように、保持テーブル２１のホルダ２２によって保持された電子部品１５に対して位置合わせされる。なお、この間金属ペースト供給部４では、スキージユニット８を水平移動させることにより金属ペースト６の整形が行われる。
【００２８】
そして吸着ヘッド３０に昇降動作を行わせることにより、図３（ｅ）に示すように、金属ペースト６が付着した半田ボール３を電子部品１５の基板１６上に当接させ、金属ペースト６を凹部１６ａの上面に付着させる（第２の工程）。図３（ｅ）では、簡単のために基板１６表面に金属ペースト６が塗布されるように描かれているが、詳細には以下に示すように基板１６に設けられた凹部１６ａ上に搭載される。
【００２９】
次に図４〜図６を参照して半田ボール３を凹部１６ａに搭載する際の半田ボール３の搭載動作について説明する。これらの動作は、粘着性が高く狭い隙間内への充填が困難な金属ペースト６を、開口寸法が小さい凹部１６ａへ良好に充填するために、半田ボール３に金属ペースト６の充填を促進する目的で行わせるものである。
【００３０】
まず図４に示す動作について説明する。図４（イ）は下面に金属ペースト６が塗布された半田ボール３を吸着ツール３１により保持して、基板１６の凹部１６ａ上に位置合わせした状態を示している。この後吸着ツール３１を下降させることにより、図４（ロ）に示すように半田ボール３に付着した金属ペースト６を凹部１６ａの上面に付着させる。次に、図４（ハ）に示すように吸着ツール３１を上昇させて、凹部１６ａの上面に付着した金属ペースト６から半田ボール３を引き離す。すると図４（ニ）に示すように金属ペースト６の一部が半田ボール３に付着したまま上昇する結果、凹部１６ａに付着した金属ペースト６は半田ボール３に引っ張られるようにして凹部１６ａの中央部に集まり、やがて凹部１６ａ上に残留する部分と半田ボール３に付着した部分に引き離されて分離する。このとき、引き離された部分の形状は、頂点が相対向する錐状となっている。
【００３１】
次に、半田ボール３を再び下降させると、図４（ホ）に示すように、半田ボール３に付着した金属ペースト６が凹部１６ａ上に集められ、流動性により凹部１６ａ内に垂下しようとする金属ペースト６を更に押し下げる形となる。これにより凹部１６ａ内部には金属ペースト６が押し込まれて良好に充填され、金属ペースト６は凹部１６ａの底の電極１７に付着する。そしてこの状態で吸着ツール３１による真空吸着を解除し、吸着ツール３１を上昇させることにより、図４（ヘ）に示すように金属ペースト６が充填された凹部１６ａ上に半田ボール３が搭載される。すなわち、図４は金属ペースト６を凹部１６ａの底の電極１７に付着させるために、半田ボール３を凹部１６ａから一旦遠ざけた後、再度接近させる動作を少なくとも１回行わせる工程（第３の工程）の過程を示しており、ここではこの動作において半田ボール３を凹部１６ａ上で上下方向にのみ移動させる例を示している。この半田ボール３を上下方向へ移動させる動作によって、凹部１６ａ上に付着した金属ペースト６を凹部１６ａの中央に集めてその底に押し込むという作用を奏するものである。なお、この動作は少なくとも１回行われ、実際に行われる回数は、金属ペースト６の性状や凹部１６ａの形状などに応じて、試行により決定される。また半田ボール３を上下させる方向は凹部１６ａから斜め上方でも良い。
【００３２】
次に上述の動作と同じ目的で行われる他の動作例について図５を参照して説明する。図５において、図５（イ），（ロ）までは図４に示す例と同様である。ここでは、図５（ロ）に示すように凹部１６ａ上に金属ペースト６を付着させた状態から半田ボール３をわずかに水平方向に移動させる。このとき金属ペースト６は既に凹部１６ａ内に入り込んでいるため図５（ハ）に示すように相当部分が凹部１６ａ内に位置し下垂状態にある。
【００３３】
この状態から半田ボール３を反対方向に水平移動させると、図５（ニ）に示すように半田ボール３によって凹部１６ａの中心に向って寄せられた金属ペースト６が既に凹部１６ａ内に位置していた金属ペースト６を凹部１６ａ内で押し下げる。この図５（ハ），（ニ）に示す動作を所定回数繰り返すことにより、金属ペースト６は順次半田ボール３により凹部１６ａ内に寄せられ、図５（ホ）に示すように金属ペースト６は凹部１６ａ内に充填されて電極１７の上面に付着する。図５（ヘ）は、図４（ヘ）と同様の状態を示している。すなわち図５に示す動作は、金属ペースト６を凹部１６ａの底の電極１７に付着させるために、半田ボール３を凹部１６ａから水平方向へ一旦遠ざけた後、再度接近させる動作を少なくとも１回行わせる（第３工程）ものであり、この動作において、半田ボールを水平方向に移動させる動作を含むものである。
【００３４】
次に図６を参照して同様目的で行われるもう１つの動作例について説明する。図６において、図６（イ），（ロ），（ハ）までについては、図４（イ）〜（ニ）と同様の動作である。この後、図６（ニ）に示すように、半田ボール３を、金属ペーストの付着幅に相当する程度のわずかな距離だけ水平移動させた後に下降させる。これにより、半田ボール３の下面の球面部によって金属ペースト６は凹部１６ａの中心方向に寄せられ、図６（ハ）にて既に凹部１６ａ上に位置していた金属ペースト６は凹部１６ａ内に押し下げられる。
【００３５】
次いで図６（ホ）に示すように半田ボール３を上昇させ、反対方向に同様の距離だけ水平移動させた後に、再び下降させる。これにより金属ペースト６は更に凹部１６ａ中心方向に寄せられ、この動作を反復することにより、金属ペースト６は凹部１６ａの底の電極１７に付着する。図６（ヘ）はこのようにして金属ペースト６が凹部１６ａ内に充填された状態を、また図６（ト）は半田ボール３の搭載が完了した状態を示している。すなわち図６に示す動作は、半田ボール３を凹部１６ａから一旦遠ざけた後、再度接近させる動作を少なくとも１回行わせる（第３工程）ものであり、半田ボール３を上方へ移動させた後、凹部の中心から外れた位置に下降させるものである。
【００３６】
図４〜図６に示すいずれの動作においても、凹部１６ａの上面に付着した金属ペースト６は、半田ボール３に前述の動作を行わせることにより、有効に凹部１６ａ内に押し込まれ、凹部１６ａに充填されて底の電極１７に付着する。なお、この第３の工程にて行われる動作は前述の３つに限定されず、これらの動作を組み合わせたものであっても良い。
【００３７】
上記のような工程を経て凹部１６ａ上に半田ボール３が搭載された電子部品１５はリフロー工程に送られる。ここで半田の融点温度以上に加熱されることにより、半田ボール３は溶融して凹部１６ａの底の電極１７の上面に半田接合される。このとき、前工程にて凹部１６ａ内には金属ペースト６が良好に充填され、電極１７の表面に接触しているので、半田接合に際しては半田ボール３および電極１７の表面の酸化膜は除去され、良好な半田接合が行われる。また、半田ボール３の溶融時には、凹部１６ａ内の金属ペースト６中の導電性粒子の存在により、溶融半田は確実に電極１７の表面まで到達して表面を濡らし、電極１７の全面と半田接合面を形成することができ、凹部１６ａの電極１７には強度に優れた良好な半田バンプ３’（図２（ｂ）参照）が形成される。
【００３８】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載装置の正面図、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）は同半田ボールの搭載方法の工程説明図、図９は同半田ボール搭載装置の転写ピンの部分拡大図、図１０、図１１は同転写ピンによる塗布動作の説明図である。
【００３９】
まず図７を参照して半田ボールの搭載装置について説明する。図７において、半田ボール供給部１の側方には、ワーク保持部２０が配設されており、ワーク保持部２０の側方には金属ペースト供給部４が配設されている。半田ボール供給部１、ワーク保持部２０および金属ペースト供給部４は、図１に示す実施の形態１におけるものと同様である。ただし、本実施の形態２では、ワーク保持部２０が中央に位置している点で異っている。
【００４０】
半田ボール供給部１、ワーク保持部２０および金属ペースト供給部４の上方には、実施の形態１におけるものと同様のヘッド移動手段が設けられており、ヘッド移動手段のブラケット３３には、吸着ヘッド３０および転写ヘッド４２が装着されている。吸着ヘッド３０および転写ヘッド４２は水平方向に一体的に移動する。ここで吸着ヘッド３０は実施の形態１におけるものと同様である。転写ヘッド４２は、複数の転写ピン４４を備えた転写ツール４３および転写ツール４３を昇降させる昇降機構４６を備えている。
【００４１】
昇降機構４６、ナット３４、送りねじ３５、Ｘ軸モータ３６、フレーム３７、Ｙ軸テーブル３８、Ｙ軸モータ３９は転写ヘッド移動手段を構成している。制御部４０によって転写ヘッド移動手段を制御することにより、転写ピン４４に所定の動作を行わせることができる。転写ツール４３を金属ペースト供給部４上に位置させた状態で、転写ピン４４を下降させて容器５に塗布された金属ペースト６に接触させ、その後転写ピン４４を上昇させることにより、転写ピン４４の下端部には金属ペースト６が付着する。
【００４２】
この半田ボールの搭載装置は上記のように構成されており、以下半田ボールの搭載方法について説明する。まず図８（ａ）において、転写ヘッド移動手段を駆動して転写ヘッド４２を金属ペースト供給部４上に位置させる。このとき、同時に移動する吸着ヘッド３０はワーク保持部２０上に位置している。次に図８（ｂ）に示すように、転写ツール４３を下降させて転写ピン４４を金属ペースト６が塗布された容器５の底面に当接させ、次いで転写ツール４３を上昇させる。これにより転写ピン４４の下端部には金属ペースト６が転写により付着する（第１工程）。
【００４３】
この後、図８（ｃ）に示すようにヘッド移動手段を駆動して転写ヘッド４２をワーク保持部２０上に、吸着ヘッド３０を半田ボール供給部１上に位置させる。そして転写ピン４４を電子部品１５の基板１６に設けられた凹部１６ａに位置合わせする。次いで図８（ｄ）に示すように転写ツール４３を下降させて転写ピン４４の下端部に付着した金属ペースト６を基板１６の凹部１６ａ上に付着させる（第２の工程）。この動作と併行して、吸着ツール３１が半田ボール供給部１に対して昇降し、吸着ツール３１から真空吸引することにより、吸着ツール３１の下面には半田ボール３が真空吸着によりピックアップされる。このとき、金属ペースト供給部４では、スキージユニット８を水平移動させて、金属ペースト６表面の整形が行われる。
【００４４】
次に図８（ｅ）に示すようにヘッド移動手段を再び駆動して、吸着ヘッド３０をワーク保持部２０上に位置させ、吸着ツール３１に保持された半田ボール３を、金属ペースト６が付着した凹部１６ａに位置合わせする。次いで吸着ツール３１を下降させて真空吸着を解除することにより、半田ボール３を金属ペースト６が付着した凹部１６ａ上に搭載する。
【００４５】
次に、図９、図１０を参照して、転写ピン４４による金属ペースト６の凹部１６ａへの転写について説明する。図９に示すように転写ピン４４は凹部１６ａの開口寸法よりも太いサイズの下端部４４ａを有し、下端部４４ａの形状は略球状となっている。この下端部４４ａを金属ペースト供給部４に塗布された金属ペースト６に接触させることにより、実施の形態１における半田ボール３に金属ペースト６を付着させる場合と同様に、下端部４４ａには金属ペースト６が付着する。
【００４６】
図１０は、金属ペースト６を凹部１６ａ内に良好に充填させて凹部１６ａの底の電極１７に付着させるために転写ピン４４に行わせる動作、すなわち転写ピン４４を凹部１６ａから一旦遠ざけた後、再度接近させる動作（第３の工程）を説明したものである。図１０に示す例は、実施の形態１における図４に示す半田ボール３による当該動作と同様の作用を、金属ペースト６に対して与えるものであり、図４（イ）〜（ヘ）の各状態が図１０（イ）〜（ヘ）に対応している。
【００４７】
図１０は、前記動作時において、転写ピンを上下方向に移動させる例を示したものであり、実施の形態１において図５、図６に示す動作に対応してそれぞれ、転写ピン４４を水平方向に移動させる動作を含む例、または転写ピン４４を上方に移動させた後、凹部１６ａの中心から外れた位置に下降させる動作を含む例も、同様目的の動作として用いることができる。これらいずれの例も、実施の形態１において半田ボール３を用いて金属ペースト６を凹部１６ａ内に充填させる場合と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
上記説明したように、金属ペースト６を凹部１６ａ内の底に形成された電極上に供給する方法として、半田ボール３または転写ピン４４による転写を採用し、しかも凹部１６ａ内への充填をより良好に行わせるための動作を半田ボール３や転写ピン４４に行わせることによ凹部１６ａ内への専用装置による金属ペースト供給工程を別途設けることなく、半田バンプ形成のための半田ボールの搭載を効率よく行うことができる。また、凹部１６ａ内への金属ペーストの供給が確保されるので、半田接合性に優れ、形状の良好な半田バンプを形成することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、金属ペーストが付着した半田ボールまたは転写ピンを凹部から一旦遠ざける動作を少なくとも１回行わせるようにしたので、または凹部の開口寸法よりも細いサイズの下端部を有する転写ピンを用いるようにしたので、専用装置による金属ペースト供給工程を別途設けることなく、凹部内に金属ペーストを良好に充填させて、半田バンプ形成のための半田ボールの搭載を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載装置の正面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の電子部品の断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の半田バンプの拡大断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｃ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｄ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｅ）本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載動作の説明図
【図５】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載動作の説明図
【図６】本発明の実施の形態１の半田ボールの搭載動作の説明図
【図７】本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載装置の正面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｃ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｄ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｅ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
（ｆ）本発明の実施の形態２の半田ボールの搭載方法の工程説明図
【図９】本発明の実施の形態２の半田ボール搭載装置の転写ピンの部分拡大図
【図１０】本発明の実施の形態２の転写ピンによる塗布動作の説明図
【符号の説明】
１半田ボール供給部
３半田ボール
４金属ペースト供給部
６金属ペースト
１５電子部品
１６基板
１６ａ凹部
３０吸着ヘッド
３１吸着ツール
３２昇降機構
３４ナット
３５送りねじ
３６Ｘ軸モータ
３８Ｙ軸テーブル
３９Ｙ軸モータ
４０制御部
４２転写ヘッド
４４転写ピン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solder ball mounting apparatus and a mounting method for mounting a solder ball to form a solder bump.
[0002]
[Prior art]
As a method for forming solder bumps on a work such as an electronic component or a substrate, a method using a solder ball is known. In this method, a solder ball is mounted on an electrode of a work, and the solder ball is melted by heating and soldered to the electrode. A solder paste containing solder particles in a flux is applied to the joint between the solder ball and the electrode in order to improve the jointability. As a method of application at this time, a method of applying a solder paste to the lower end portion of the solder ball in advance, or a method of applying the solder paste by transferring it to the electrode surface with a pin is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, depending on the type of electronic component, a solder bump may be formed on a concave portion provided in an insulating layer covering an electrode such as a TAB tape. In such a case, the solder balls for forming the bumps are electrically connected to the electrodes formed at the bottoms of the concave portions to perform solder bonding. Therefore, the above-described solder paste needs to be filled in the concave portions.
[0004]
However, since the solder paste is a paste-like material having adhesiveness, it is not easy to uniformly fill the recesses. In particular, with the increase in the density of electronic components, the opening diameter of the concave portion has become smaller than the diameter of the solder ball and the size of the transfer pin, so that it is more difficult to fill the concave portion with the solder paste. A good method of filling the solder paste by printing the recesses with a stencil mask can be used to achieve good filling of the solder paste. It is not preferable because of complication. Then, if the soldering is performed while the filling of the solder paste is insufficient, there is a problem that the solder bumps are not formed satisfactorily due to the insufficient bonding with the electrode surface.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a solder ball mounting apparatus and a mounting method capable of performing favorable filling of a metal paste.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
2. The solder ball mounting apparatus according to claim 1, wherein a solder ball having a size larger than an opening dimension of the concave portion is mounted in the concave portion in order to form a solder bump on an electrode at a bottom of the concave portion formed in the work. A work holding unit for holding a work with the surface having the recess formed upward, a solder ball supply unit for supplying a solder ball, and a suction ball for holding the solder ball of the solder ball supply unit. A suction head, a metal paste supply unit for shaping the liquid surface of the metal paste to be flat, and a suction operation for moving the suction head to suction the solder ball from the solder ball supply unit. The attaching operation of attaching the metal paste of the metal paste supply unit and the solder ball coated with the metal paste are mounted on the recess of the work held by the work holding unit. Mounting operation, the suction head moving means for each operation to perform on the suction head, the solder balls during the mounting operation to After the metal paste applied to the lower surface of the solder ball is attached to the upper surface of the recess, the solder ball Once away from the recess , And a control unit for controlling the suction head moving means so as to perform the approach operation again at least once.
[0007]
3. The solder ball mounting method according to claim 2, wherein a solder bump having a size larger than an opening dimension of the concave portion is mounted in the concave portion in order to form a solder bump on an electrode at the bottom of the concave portion formed in the work. A first step of applying a metal paste to the lower surface of the solder ball; and positioning the solder ball in the concave portion to cause the metal paste adhered to the solder ball to adhere to the upper surface of the concave portion. A second step and a third step of performing at least one operation of moving the solder ball once away from the recess and then approaching the solder ball again to adhere the metal paste to the electrode in the recess.
[0008]
The method of mounting a solder ball according to a third aspect is the method of mounting a solder ball according to the second aspect, wherein the third step includes an operation of vertically moving the solder ball.
[0009]
A solder ball mounting method according to a fourth aspect is the solder ball mounting method according to the second aspect, wherein the third step includes an operation of moving the solder ball in a horizontal direction.
[0010]
The method of mounting a solder ball according to claim 5 is the method of mounting a solder ball according to claim 2, wherein in the third step, after moving the solder ball upward, the solder ball deviates from the center of the recess. Includes the operation of lowering to the position.
[0011]
7. The solder ball mounting apparatus according to claim 6, wherein a solder ball having a size larger than an opening dimension of the concave portion is mounted in the concave portion in order to form a solder bump on an electrode at a bottom of the concave portion formed in the work. A work holding unit for holding a work with the surface having the recess formed upward, a solder ball supply unit for supplying a solder ball, and a suction ball for holding the solder ball of the solder ball supply unit. A suction head to be mounted in the recess, a metal paste supply unit for flattening the liquid surface of the metal paste, and a lower end having a size larger than the opening dimension of the recess, and the metal paste is attached to the lower end. A transfer head provided with a plurality of transfer pins to be transferred, and moving the transfer head so that the metal paste of the metal paste supply unit adheres to the concave portion of the substrate held by the work holding unit. A transfer head moving means for causing the attachment operation that, the transfer pin during the attachment operation After the metal paste applied to the lower surface of the transfer pin is adhered to the upper surface of the recess, the transfer pin Once away from the recess , A control unit for controlling the transfer head moving means so as to perform the operation of approaching again at least once.
[0012]
8. The solder ball mounting method according to claim 7, wherein a solder ball having a size larger than an opening dimension of the concave portion is mounted in the concave portion in order to form a solder bump on an electrode at a bottom of the concave portion formed in the work. A first step of attaching a metal paste to the lower end portion of a transfer pin having a lower end portion having a size larger than the opening dimension of the concave portion, and aligning the transfer pin with the concave portion of the work. A second step of attaching the metal paste applied to the transfer pin to the upper surface of the concave portion, and once moving the transfer pin away from the concave portion in order to attach the metal paste to the electrode at the bottom of the concave portion. The method includes a third step of performing at least one operation of approaching again later, and a step of mounting a solder ball in the concave portion to which the metal paste has adhered.
[0013]
The method of mounting a solder ball according to an eighth aspect is the method of mounting a solder ball according to the seventh aspect, wherein the third step includes an operation of vertically moving the solder ball.
[0014]
A method of mounting a solder ball according to a ninth aspect is the method of mounting a solder ball according to the seventh aspect, wherein the third step includes an operation of moving the solder ball in a horizontal direction.
[0015]
The method of mounting a solder ball according to claim 10 is the method of mounting a solder ball according to claim 7, wherein in the third step, after moving the solder ball upward, the solder ball deviates from the center of the recess. Includes the operation of lowering to the position.
[0018]
According to the first to tenth aspects of the present invention, the operation of moving the solder ball or the transfer pin once away from the recess and then approaching it again is performed at least once. , Concave The metal paste can be favorably filled in the part.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a solder ball mounting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2A is a sectional view of the electronic component, FIG. 2B is an enlarged sectional view of the solder bump, and FIG. a), (b), (c), (d), and (e) are process explanatory views of the solder ball mounting method, and FIGS. 4, 5, and 6 are explanatory views of the solder ball mounting operation. .
[0020]
First, the structure of the solder ball mounting device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a large number of solder balls 3 are stored in a container 2 of a solder ball supply unit 1. A metal paste supply unit 4 is provided on a side of the solder ball supply unit 1. The metal paste supply unit 4 includes a container 5 having a flat bottom surface, and a metal paste 6 is applied to the bottom surface of the container 5. The container 5 is provided with a squeegee unit 8 having a squeegee 7, and the squeegee unit 8 is connected to a belt 9 adjusted between pulleys 10 and 11. By driving the motor 12 to rotate the pulley 11, the squeegee unit 8 moves horizontally, and the squeegee 7 flattens the metal paste 6 on the bottom surface of the container 5 by this horizontal movement. Thereby, the metal paste 6 is applied on the bottom surface of the container 5 with a constant thickness t. Here, the metal paste 6 is a flux or resin containing conductive particles such as solder, gold, silver, and aluminum.
[0021]
A work holding unit 20 is provided beside the metal paste supply unit 4. The work holding unit 20 has a holding table 21, and the holder 22 of the holding table 21 holds the electronic component 15 as a work. Here, the electronic component 15 will be described with reference to FIG.
[0022]
As shown in FIG. 2A, the electronic component 15 is obtained by mounting a semiconductor element 18 on a substrate 16 made of polyimide or glass epoxy (FR-4) and sealing it with a resin layer 19. An electrode 17 connected to the semiconductor element 18 by a wire 18 a is provided on the lower surface of the substrate 16, and a through hole 16 a is provided at the position of the electrode 17. The through hole 16a is a recess formed in the substrate 16 with the electrode 17 as the bottom (hereinafter, referred to as a recess 16a). The electronic component 15 is held by the work holding portion 20 with the concave portion 16a facing upward. Then, the solder ball 3 having a size larger than the opening dimension of the concave portion 16a is mounted on the concave portion 16a, and the solder ball 3 is melted by heating and joined to the electrode 17. That is, the solder ball 3 is mounted on the concave portion 16a, and the solder ball 3 is heated and melted, so that the solder bump 3 'is formed on the electrode 17 at the bottom of the concave portion 16a as shown in FIG. 2B.
[0023]
Referring again to FIG. 1, a suction head 30 is provided above the solder ball supply unit 1, the metal paste supply unit 4, and the work holding unit 20. The suction head 30 includes a lifting mechanism 32, and a suction tool 31 is mounted on a lower end of the lifting mechanism 32. The inside of the suction tool 31 is vacuum-suctioned by a suction means (not shown), so that the solder ball 3 is vacuum-sucked in a suction hole provided on the lower surface of the suction tool 31. The suction head 30 is connected to a nut 34 by a bracket 33, and a feed screw 35 held by a frame 37 is screwed into the nut 34. Further, the frame 37 is connected to a Y-axis table 38 driven by a Y-axis motor 39.
[0024]
Therefore, by controlling the X-axis motor 36, the Y-axis motor 39, and the elevating mechanism 32 by the control unit 40, the suction head 30 moves each part of the solder ball supply unit 1, the metal paste supply unit 4, and the work holding unit 20 to the moving range. , And moves in the X direction, the Y direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) and the Z direction to attract the solder ball 3 from the solder ball supply unit 1, and the metal paste supply unit 4 And the mounting operation of mounting the solder ball 3 in the recess 16a of the electronic component 15 can be performed.
[0025]
That is, the lifting mechanism 32, the nut 34, the feed screw 35, the X-axis motor 36, the frame 37, the Y-axis table 38, and the Y-axis motor 39 constitute a suction head moving unit. In the mounting operation of the solder ball 3 by the suction head 30, the control unit 40 controls the suction head moving means, so that the solder ball 3 can perform a predetermined operation. Various operation patterns are input to the control unit 40 by the setting unit 41.
[0026]
The solder ball mounting apparatus is configured as described above, and a method for mounting the solder balls will be described below with reference to FIG. In FIG. 3A, the suction head 30 is moved above the solder ball supply unit 1 by the suction head moving means, and is moved up and down there. I do. Thereafter, the suction head 30 is moved above the metal paste supply unit 4 as shown in FIG.
[0027]
Next, as shown in FIG. 3C, the solder ball 3 held by the suction tool 31 is moved up and down with respect to the metal paste 6 applied to the bottom surface of the container 5, so that the lower surface of the solder ball 3 The paste 6 adheres by transfer (first step). Thereafter, the suction head 30 moves above the work holding unit 20 and is positioned with respect to the electronic component 15 held by the holder 22 of the holding table 21 as shown in FIG. Meanwhile, in the metal paste supply unit 4, the squeegee unit 8 is horizontally moved to shape the metal paste 6.
[0028]
Then, by causing the suction head 30 to perform a lifting operation, the solder balls 3 to which the metal paste 6 has adhered are brought into contact with the substrate 16 of the electronic component 15 as shown in FIG. 16a is attached to the upper surface (second step). In FIG. 3E, the metal paste 6 is illustrated as being applied to the surface of the substrate 16 for simplicity, but is mounted on a concave portion 16 a provided on the substrate 16 as described below in detail. You.
[0029]
Next, the mounting operation of the solder ball 3 when mounting the solder ball 3 in the recess 16a will be described with reference to FIGS. These operations are intended to promote the filling of the solder ball 3 with the metal paste 6 in order to satisfactorily fill the concave portion 16a with a small opening size with the metal paste 6 having high adhesiveness and difficult to fill the narrow gap. Is to be performed.
[0030]
First, the operation shown in FIG. 4 will be described. FIG. 4A shows a state in which the solder ball 3 having the lower surface coated with the metal paste 6 is held by the suction tool 31 and positioned on the concave portion 16 a of the substrate 16. Thereafter, by lowering the suction tool 31, the metal paste 6 adhered to the solder ball 3 is adhered to the upper surface of the concave portion 16a as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4C, the suction tool 31 is raised to separate the solder ball 3 from the metal paste 6 attached to the upper surface of the concave portion 16a. As a result, as shown in FIG. 4D, a portion of the metal paste 6 rises while adhering to the solder ball 3, so that the metal paste 6 adhering to the recess 16a is pulled by the solder ball 3 so that the center of the recess 16a And then separated into a portion remaining on the recess 16 a and a portion attached to the solder ball 3. At this time, the shape of the separated portion is a conical shape with vertices facing each other.
[0031]
Next, when the solder ball 3 is lowered again, as shown in FIG. 4E, the metal paste 6 attached to the solder ball 3 is collected on the concave portion 16a and tends to hang down in the concave portion 16a due to fluidity. The metal paste 6 is further pressed down. As a result, the metal paste 6 is pushed into the recess 16a and is filled well, and the metal paste 6 adheres to the electrode 17 at the bottom of the recess 16a. Then, in this state, the vacuum suction by the suction tool 31 is released and the suction tool 31 is raised, so that the solder ball 3 is mounted on the concave portion 16a filled with the metal paste 6 as shown in FIG. . That is, FIG. 4 shows a process of once moving the solder ball 3 away from the recess 16a and then approaching it again at least once in order to attach the metal paste 6 to the electrode 17 at the bottom of the recess 16a (third process). 3) shows an example in which the solder ball 3 is moved only vertically in the recess 16a in this operation. By the operation of moving the solder ball 3 in the vertical direction, the metal paste 6 attached on the concave portion 16a is gathered at the center of the concave portion 16a and pushed into the bottom thereof. This operation is performed at least once, and the actual number of times is determined by trial according to the properties of the metal paste 6 and the shape of the concave portion 16a. The direction in which the solder ball 3 is moved up and down may be obliquely upward from the recess 16a.
[0032]
Next, another operation example performed for the same purpose as the above operation will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the steps up to FIGS. 5A and 5B are the same as the example shown in FIG. Here, as shown in FIG. 5B, the solder ball 3 is slightly moved in the horizontal direction from the state where the metal paste 6 is adhered on the concave portion 16a. At this time, since the metal paste 6 has already entered the concave portion 16a, as shown in FIG. 5C, a considerable portion is located in the concave portion 16a and is in a hanging state.
[0033]
When the solder ball 3 is horizontally moved in the opposite direction from this state, the metal paste 6 brought toward the center of the recess 16a by the solder ball 3 is already located in the recess 16a as shown in FIG. The metal paste 6 is pushed down in the recess 16a. By repeating the operations shown in FIGS. 5C and 5D a predetermined number of times, the metal paste 6 is sequentially brought into the recess 16a by the solder ball 3, and as shown in FIG. It is filled in 16 a and adheres to the upper surface of the electrode 17. FIG. 5F shows a state similar to FIG. That is, in the operation shown in FIG. 5, in order to attach the metal paste 6 to the electrode 17 at the bottom of the concave portion 16a, the solder ball 3 is once moved away from the concave portion 16a in the horizontal direction, and then is made to approach again at least once. (3rd step), which includes an operation of moving the solder ball in the horizontal direction.
[0034]
Next, another operation example performed for the same purpose will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the operations up to FIGS. 6A, 6B, and 6C are the same as those in FIGS. 4A to 4D. Thereafter, as shown in FIG. 6D, the solder ball 3 is horizontally moved by a slight distance corresponding to the width of the metal paste, and then lowered. As a result, the metal paste 6 is moved toward the center of the concave portion 16a by the spherical portion on the lower surface of the solder ball 3, and the metal paste 6 already located on the concave portion 16a in FIG. Can be
[0035]
Next, as shown in FIG. 6 (e), the solder ball 3 is raised, horizontally moved by the same distance in the opposite direction, and then lowered again. Thereby, the metal paste 6 is further moved toward the center of the concave portion 16a, and by repeating this operation, the metal paste 6 adheres to the electrode 17 at the bottom of the concave portion 16a. FIG. 6F shows a state in which the metal paste 6 is filled in the recess 16a in this way, and FIG. 6G shows a state in which the mounting of the solder balls 3 is completed. That is, the operation shown in FIG. 6 is to move the solder ball 3 once away from the concave portion 16a and then to approach the solder ball 3 again at least once (third step), and after moving the solder ball 3 upward, It is lowered to a position off the center of the recess.
[0036]
In any of the operations shown in FIGS. 4 to 6, the metal paste 6 attached to the upper surface of the concave portion 16a is effectively pushed into the concave portion 16a by causing the solder ball 3 to perform the above-described operation, and It is filled and adheres to the bottom electrode 17. The operation performed in the third step is not limited to the above three operations, and may be a combination of these operations.
[0037]
The electronic component 15 having the solder balls 3 mounted on the concave portions 16a through the above-described steps is sent to the reflow step. Here, by being heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, the solder ball 3 is melted and soldered to the upper surface of the electrode 17 at the bottom of the concave portion 16a. At this time, since the metal paste 6 is well filled in the recess 16a in the previous step and is in contact with the surface of the electrode 17, the solder film 3 and the oxide film on the surface of the electrode 17 are removed at the time of soldering. And good solder joints are performed. Further, when the solder ball 3 is melted, the presence of the conductive particles in the metal paste 6 in the concave portion 16a ensures that the molten solder reaches the surface of the electrode 17 and wets the surface. A good solder bump 3 ′ (see FIG. 2 (b)) having excellent strength is formed on the electrode 17 in the concave portion 16 a.
[0038]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a front view of a solder ball mounting apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. 8 (a), (b), (c), (d), (e), and (f) show the solder ball mounting apparatus. 9 is a partially enlarged view of a transfer pin of the solder ball mounting apparatus, and FIGS. 10 and 11 are explanatory views of a coating operation by the transfer pin.
[0039]
First, a solder ball mounting device will be described with reference to FIG. In FIG. 7, a work holding unit 20 is provided on a side of the solder ball supply unit 1, and a metal paste supply unit 4 is provided on a side of the work holding unit 20. The solder ball supply unit 1, the work holding unit 20, and the metal paste supply unit 4 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. However, Embodiment 2 is different in that the work holding unit 20 is located at the center.
[0040]
A head moving unit similar to that in the first embodiment is provided above the solder ball supply unit 1, the work holding unit 20, and the metal paste supply unit 4, and the head 33 has a suction head. 30 and a transfer head 42 are mounted. The suction head 30 and the transfer head 42 move integrally in the horizontal direction. Here, the suction head 30 is the same as that in the first embodiment. The transfer head 42 includes a transfer tool 43 having a plurality of transfer pins 44 and an elevating mechanism 46 for moving the transfer tool 43 up and down.
[0041]
The lifting mechanism 46, the nut 34, the feed screw 35, the X-axis motor 36, the frame 37, the Y-axis table 38, and the Y-axis motor 39 constitute a transfer head moving means. By controlling the transfer head moving means by the control unit 40, the transfer pin 44 can perform a predetermined operation. With the transfer tool 43 positioned on the metal paste supply unit 4, the transfer pins 44 are lowered to come into contact with the metal paste 6 applied to the container 5, and then the transfer pins 44 are raised. Has a metal paste 6 adhered to the lower end thereof.
[0042]
The solder ball mounting apparatus is configured as described above, and a method for mounting the solder balls will be described below. First, in FIG. 8A, the transfer head moving means is driven to position the transfer head 42 on the metal paste supply unit 4. At this time, the suction head 30 that moves at the same time is located on the work holding unit 20. Next, as shown in FIG. 8B, the transfer tool 43 is lowered to bring the transfer pins 44 into contact with the bottom surface of the container 5 on which the metal paste 6 has been applied, and then the transfer tool 43 is raised. As a result, the metal paste 6 adheres to the lower end of the transfer pin 44 by transfer (first step).
[0043]
Thereafter, as shown in FIG. 8C, the head moving means is driven to position the transfer head 42 on the work holding unit 20 and the suction head 30 on the solder ball supply unit 1. Then, the transfer pins 44 are aligned with the concave portions 16 a provided on the substrate 16 of the electronic component 15. Next, as shown in FIG. 8D, the transfer tool 43 is lowered to attach the metal paste 6 attached to the lower end of the transfer pin 44 onto the concave portion 16a of the substrate 16 (second step). Concurrently with this operation, the suction tool 31 is moved up and down with respect to the solder ball supply unit 1 and vacuum-sucked from the suction tool 31, whereby the solder ball 3 is picked up on the lower surface of the suction tool 31 by vacuum suction. At this time, in the metal paste supply unit 4, the squeegee unit 8 is moved horizontally to shape the surface of the metal paste 6.
[0044]
Next, as shown in FIG. 8 (e), the head moving means is driven again to position the suction head 30 on the work holding portion 20, and the solder paste 3 held by the suction tool 31 is attached to the metal paste 6. It is aligned with the recess 16a. Next, the suction tool 31 is lowered to release the vacuum suction, whereby the solder ball 3 is mounted on the concave portion 16a to which the metal paste 6 has adhered.
[0045]
Next, the transfer of the metal paste 6 to the recess 16a by the transfer pin 44 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9, the transfer pin 44 has a lower end portion 44a having a size larger than the opening size of the concave portion 16a, and the shape of the lower end portion 44a is substantially spherical. By bringing the lower end portion 44a into contact with the metal paste 6 applied to the metal paste supply section 4, the lower end portion 44a is provided with the metal paste 6 as in the case where the metal paste 6 is attached to the solder balls 3 in the first embodiment. 6 adheres.
[0046]
FIG. 10 shows an operation performed by the transfer pin 44 to fill the recess 16a with the metal paste 6 and adhere to the electrode 17 at the bottom of the recess 16a. That is, after the transfer pin 44 is once separated from the recess 16a, This is an explanation of the operation (third step) of approaching again. In the example shown in FIG. 10, the same operation as the operation by the solder ball 3 shown in FIG. 4 in the first embodiment is applied to the metal paste 6, and each of FIGS. The state corresponds to FIGS.
[0047]
FIG. 10 shows an example in which the transfer pin is moved in the vertical direction during the operation. In the first embodiment, the transfer pin 44 is moved in the horizontal direction corresponding to the operation shown in FIGS. An example including an operation of moving the transfer pin 44 upward and then an operation of lowering the transfer pin 44 to a position deviated from the center of the concave portion 16a can also be used as the target operation. In any of these examples, the same effect as in the case of filling the metal paste 6 into the recess 16a using the solder ball 3 in the first embodiment can be obtained.
[0051]
As described above, as a method of supplying the metal paste 6 onto the electrode formed at the bottom in the recess 16a, the solder ball 3 or the transfer pin 4 To four The operation for adopting the transfer by the solder ball 3 and the transfer pin 4 to improve the filling in the concave portion 16a is performed. To four By doing so, it is possible to efficiently mount a solder ball for forming a solder bump without separately providing a step of supplying a metal paste into the concave portion 16a using a dedicated device. In addition, since the supply of the metal paste into the recess 16a is ensured, it is possible to form a solder bump having excellent solder joining properties and a good shape.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the solder ball or the transfer pin to which the metal paste is attached is once moved away from the recess at least once, or the transfer pin having a lower end smaller in size than the opening dimension of the recess is used. Since it is used, the concave portion can be filled with the metal paste satisfactorily, and the mounting of the solder ball for forming the solder bump can be performed efficiently without separately providing a metal paste supply step by a dedicated device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a solder ball mounting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a cross-sectional view of the electronic component according to the first embodiment of the present invention.
(B) An enlarged sectional view of the solder bump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a process explanatory view of a method for mounting a solder ball according to the first embodiment of the present invention;
(B) Process explanatory diagram of the solder ball mounting method according to the first embodiment of the present invention
(C) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 1 of the present invention
(D) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 1 of the present invention
(E) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 1 of the present invention
FIG. 4 is an explanatory diagram of a mounting operation of a solder ball according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a solder ball mounting operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a mounting operation of the solder ball according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a solder ball mounting device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 8A is a process explanatory view of a method for mounting solder balls according to the second embodiment of the present invention;
(B) Process explanatory view of the method for mounting solder balls according to the second embodiment of the present invention
(C) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 2 of the present invention
(D) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 2 of the present invention
(E) Process explanatory view of solder ball mounting method according to Embodiment 2 of the present invention
(F) Process explanatory view of the solder ball mounting method according to the second embodiment of the present invention
FIG. 9 is a partially enlarged view of a transfer pin of the solder ball mounting device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a coating operation using a transfer pin according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Solder ball supply unit
3 solder balls
4 Metal paste supply unit
6 metal paste
15 Electronic components
16 Substrate
16a recess
30 Suction head
31 Suction tool
32 lifting mechanism
34 nuts
35 Lead screw
36 X-axis motor
38 Y axis table
39 Y-axis motor
40 control unit
42 Transfer Head
44 Transfer Pin

Claims

A solder ball mounting apparatus for mounting a solder ball having a size larger than an opening dimension of the concave portion in the concave portion to form a solder bump on an electrode at the bottom of the concave portion formed in the work, wherein the concave portion is formed. A work holding unit that holds a work with its face facing upward, a solder ball supply unit that supplies solder balls, a suction head that suctions and holds the solder balls of the solder ball supply unit, and a liquid surface of the metal paste that is flat. A metal paste supply unit for shaping the solder ball, a suction operation for moving the suction head to suck the solder ball from the solder ball supply unit, and an attachment operation for attaching the metal paste of the metal paste supply unit to the lower surface of the solder ball. And a mounting operation of mounting a solder ball coated with a metal paste in a concave portion of the work held by the work holding portion. A suction head moving means for causing the, away once the solder balls after the metal paste applied to the lower surface of the solder balls during the mounting operation was attached to the top surface of the recess from the recess, at least the operation to close again A control unit for controlling the suction head moving means so as to rotate the suction head.

In order to form a solder bump on the electrode at the bottom of the recess formed in the work, a solder ball mounting method of mounting a solder ball having a size larger than the opening dimension of the recess in the recess is provided. A first step of attaching a metal paste, a second step of aligning a solder ball with the recess, and attaching a metal paste attached to the solder ball to an upper surface of the recess, and applying the metal paste to the recess. A step of once moving the solder ball away from the recess and then approaching it again at least once in order to attach the solder ball to the electrode.

3. The method for mounting a solder ball according to claim 2, wherein the third step includes an operation of vertically moving the solder ball.

3. The method according to claim 2, wherein the third step includes an operation of moving the solder ball in a horizontal direction.

3. The method according to claim 2, further comprising, after moving the solder ball upward, lowering the solder ball to a position deviated from the center of the recess.

A solder ball mounting apparatus for mounting a solder ball having a size larger than an opening dimension of the concave portion in the concave portion to form a solder bump on an electrode at the bottom of the concave portion formed in the work, wherein the concave portion is formed. A work holding part for holding the work with the surface facing upward,
A solder ball supply unit for supplying a solder ball, a suction head for sucking and holding the solder ball of the solder ball supply unit and mounting the solder ball in the recess, a metal paste supply unit for flattening the liquid surface of the metal paste, and the recess A transfer head having a plurality of transfer pins for attaching a metal paste to the lower end, the transfer head being moved, and the metal paste of the metal paste supply unit being removed. A transfer head moving means for performing an attaching operation for attaching to the concave portion of the substrate held by the work holding portion; and after attaching the metal paste applied on the lower surface of the transfer pin to the upper surface of the concave portion during the attaching operation. once away the transfer pin from the recess, this with a control unit for controlling the transfer head moving means so as to perform at least once an operation to close again Mounting apparatus of solder ball and said.

A method of mounting a solder ball, wherein a solder ball having a size larger than the opening dimension of the concave portion is formed in the concave portion so as to form a solder bump on an electrode at the bottom of the concave portion formed in the work, A first step of attaching a metal paste to the lower end of a transfer pin having a larger bottom end, and positioning the transfer pin in a recess of the work to remove the metal paste attached to the transfer pin. A third step of performing at least once a second step of attaching the transfer pin to the upper surface of the recess, and an operation of moving the transfer pin away from the recess and then approaching the transfer pin again in order to attach the metal paste to the electrode at the bottom of the recess. And a step of mounting a solder ball in the concave portion to which the metal paste has adhered.

8. The method according to claim 7, wherein the third step includes an operation of moving the transfer pin in a vertical direction.

8. The method according to claim 7, wherein the third step includes an operation of moving the transfer pin in a horizontal direction.

8. The method according to claim 7, wherein the third step includes an operation of moving the transfer pin upward and then lowering the transfer pin to a position off the center of the concave portion.