JP3988158B2 - Ball suction head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板やウエハに半田ボールや半田バンプ等をマウントするボールマウント装置に利用されるボール吸着ヘッドの改良に関するものであり、主として、ウエハ全面に半田ボールをマウントするBGA(ボールグリッドアレー)半田ボールマウント装置における半田ボールの吸着ヘッドを主眼に開発されたものである。
【0002】
【従来の技術】
BGA半田ボールマウント装置において、半田ボール7を吸着するボール吸着ヘッド1は、図6に示されるように、下面に半田ボール7を吸着するための多数のボール吸着孔2を設け、ボール吸着ヘッド1内をバキューム手段で減圧することにより、半田ボール7を半田ボール供給トレイ8から吸引吸着している。従来ボール吸着ヘッド1の1回当たりの半田ボール7の吸着量は、200個程度であったので、特に問題はなかったが、近年の半田ボール7の微小化やウエハへの搭載技術の開発に伴い、ボール吸着ヘッド1は多数(数万個)の半田ボール7を吸着するようになってきた。
【0003】
ボール吸着ヘッド1が多数の半田ボール7を同時に吸着する場合や、ボール吸着ヘッド1のボール吸着孔2の口径が大きくなった場合には、ボール吸着ヘッド1内を減圧するための減圧手段の大型化が要求されることとなるが、スペースや有用性の点で問題がある。又、ボール吸着ヘッド1が多数の半田ボール7を同時に吸着する場合、減圧手段の能力が落ちると多数の半田ボール7を均等に吸着できないといった問題も発生していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するため、第1に、小型低能力の減圧手段で均一なボールの吸着を行うことのできるボール吸着ヘッドを提供すること、第2に、吸着面積を分割して半田ボールを吸着することにより、減圧手段の能力より広いエリアのボール吸着孔に半田ボールを均一に吸着できるボール吸着ヘッドを提供すること、第3に、半田ボールの吸着ミスをなくすことにより、吸着時間の短縮を図ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、多数のボール吸着孔が形成され、且つ、吸引通路により減圧源と接続されたボール吸着ヘッドにおいて、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔を閉鎖可能なマスクと、該マスクによるボール吸着孔の閉鎖及び開放の切り替え手段を設け、マスクにより閉鎖されたボール吸着孔以外のボール吸着孔にボールが吸着したことを検知する検知手段を設け、前記マスクにより所定のボール吸着孔を閉鎖した状態でボール吸着ヘッドに半田ボールを吸着し、検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させマスクによるボール吸着孔の閉鎖を開放して全てのボール吸着孔に半田ボールを吸着するように構成した。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態につき説明する。本発明のボール吸着ヘッド1が利用されるBGA半田ボールマウント装置は、半田ボール7が貯留されたボールトレイ8内の半田ボール7を吸着し、ステージ上のウエハに半田ボール7をマウントするためのマスク付きのボール吸着ヘッド1と、吸着検知手段(例えば圧力センサ17)とを有することを特徴とする。他の点は、従来のBGA半田ボールマウント装置と同様の構成であって良い。
【0007】
ボール吸着ヘッド1の下面には、図1及び図3乃至図5に示されるように、多数のボール吸着孔2が形成された吸着プレート3が装着されている。図面の実施例ではボール吸着孔2と半田ボール7との関係を明確に表すため略図的に描かれているが、半田ボール7は微小であり、ボール吸着孔2の数は数万個にのぼる場合もある。
【0008】
ボール吸着ヘッド1内部には、図1及び図3乃至図4に示す第1実施例では、所定のボール吸着孔2を閉鎖及び開放可能な可動のマスク4が設けられている。本実施例においては、ウエハへ半田ボール7をマウントすることを前提としているため、ボール吸着孔2は円形状に配列されており、マスク4の形状も図2に示されるように円形形状に対応できるものとされ、更に、吸着プレート3に形成されたボール吸着孔2の半分(50パーセント)を閉鎖できるものとされている。ボール吸着孔2の半分を閉鎖できるマスク4を設けることにより、減圧手段は、一度に全ボール吸着孔2に半田ボール7を吸着する場合と比較して、必要な能力の半分の能力のポンプで吸着可能となる。
【0009】
マスク4は、4インチ乃至8インチのウエハに対応可能であり、その形状は、4枚羽根のプロペラのような形状とされているが、ボール吸着孔2の半分を閉鎖できるマスク4であれば良く、該形状に限定されるものではない。
【0010】
マスク4には、ボール吸着孔2の閉鎖及び開放の切り替え手段(マスク4の移動手段)として、エアシリンダ5が設けられている。マスク4は、ボール吸着ヘッド1内に設けられたエアシリンダ5のロッド15に取付られており、エアシリンダ5の作動によりボール吸着ヘッド1内の吸着プレート3の内側面とその上方待避位置間を上下移動可能とされている。
【0011】
尚、マスク4の切り替え手段は、ボール吸着ヘッド1の外部に設けることも可能である。即ち、エアシリンダ5を用いる場合、エアシリンダ5本体をボール吸着ヘッド1外上部に設け、エアシリンダ5のロッド15のみをボール吸着ヘッド1内に挿入し、該ロッド15にマスク4を装着するのである。
【0012】
ボール吸着ヘッド1は、半田ボール7が貯留されたボールトレイ8より半田ボール7を吸着するため、吸引通路6により、減圧源16と接続されて、図1及び図3乃至図4の中央矢印方向に吸引されている。減圧源16としては、真空ポンプやブロアモータが利用される。
【0013】
以下、第1実施例のボール吸着ヘッド1の作用について説明する。ボール吸着ヘッド1を半田ボール7の貯留されたボールトレイ8上に下降させ、半田ボール7の吸着を開始する前に、エアシリンダ5によりマスク4を吸着プレート3の内側面に下降させ、密着させて、吸着プレート3に配列されている半分のボール吸着孔2を閉鎖する。図1はこの状態を示すものである。
【0014】
この状態で吸引通路6に接続された減圧源16により、ボール吸着ヘッド1内の空気を吸引し、マスク4により閉鎖されていない吸着プレート3のボール吸着孔2に半田ボール7を吸引吸着する。図3はこの状態を示すものである。
【0015】
その後、マスク4により閉鎖されたボール吸着孔2以外の全てのボール吸着孔2に半田ボール7が吸着されたか否かを検知手段(例えば圧力センサ17)により検知する。マスク4により閉鎖されたボール吸着孔2以外の全てのボール吸着孔2が、半田ボール7を吸着したか否かを検知する検知手段として、圧力センサ17が用いられている。圧力センサ17の変わりにタイマーを用いることも可能である。
【0016】
マスク4により閉鎖されていない全てのボール吸着孔2が半田ボール7を吸着すると、ボール吸着ヘッド1内の圧力が低下(真空度上昇)する。所定圧力に達した時点で検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させる。即ち、マスク4をエアシリンダ5により吸着プレート3より開放し、上方へ待避させ、残りのボール吸着孔2に半田ボール7を吸着させる。図4はこの状態を示すものである。全てのボール吸着孔2に半田ボール7を吸着した後、ステージ上のウエハに半田ボール7をマウントする。
【0017】
第1実施例でのマスク4は、ボール吸着孔2に対して直接作用して、閉鎖するものであったが、本発明におけるマスク4は、ボール吸着孔2に対して吸引力を作用させる位置と作用させない位置と設定することができるものであれば良いので、図5に示す第2実施例のように吸着孔2対して間接的に作用するものであっても良い。
【0018】
第2実施例のボール吸着ヘッド1は、ボール吸着ヘッド1下面に、支持プレートとなるパンチングメタル18と、気体導通部材となる微細な網で構成されるサポートプレート19と、半田ボール7吸着用の微細なボール吸着孔2を設けた吸着プレート3とをプレートホルダにて一体的に取り付けられたもので、マスク4はパンチングメタル18に接するよう配置されている。尚、マスク4の構成や移動手段(切り替え手段)、及び圧力センサ17等は、第1実施例と同様でよい。
【0019】
パンチングメタル18は、図5に示されるように、吸着プレート3のボール吸着孔2に対応しない気体導通路を多数有するものであり、穴径3.8ミリメートル、ピッチ5ミリメートルの気体導通路が形成されている。パンチングメタル18は、サポートプレート19を外力から支持するものであり、半田ボール7吸着時の負圧による吸着プレート3のたわみやウエハからの反作用力での吸着プレート3のたわみ等を防止する。パンチングメタル18の代わりにハニカム構造の支持部材を用いても良い。
【0020】
サポートプレート19は、図5に示されるように、吸着プレート3とパンチングメタル18の間に配置される。サポートプレート19は、厚さ0.15ミリメートルのステンレス板の中央を吸着プレート3の吸着領域を包含する大きさに開口した枠材の中央開口部に気体導通部材である高張力樹脂製網を貼り付けてなるものである。高張力樹脂製網の代わりに金属網や多孔質材を用いても良い。サポートプレート19は、パンチングメタル18と吸着プレート3との間に空気の流れる層を作り、吸着プレート3の吸着エリア全体で均等なボール吸着状態を作り出すことを目的としている。
【0021】
この第2実施例においても第1実施例と同様に吸着プレート3の表面がボール吸着面とされ、その裏面側に減圧源16に接続された減圧室20が設けられている。そして、第2実施例においては、まず、マスク4がパンチングメタル18に当接した状態で減圧室20を減圧させ、半田ボール供給トレイ8から半田ボール7を吸引することにより、減圧室20に対応する多数のボール吸着孔2の内の一部、すなわちマスク4により減圧室20の吸引力を遮断していないボール吸着孔2の部分に半田ボール7が吸着される。そして、圧力センサ17により所定の半田ボール7が吸着されたことを検出すると、マスク4が上昇し、これまで吸引力が遮蔽されていた部分のボール吸着孔2に吸引力が作用し、この部分のボール吸孔2に半田ボール7が吸着する。
【0022】
上記のような第2実施例ではマスク4が、ボール吸着孔2を直接閉鎖せず、パンチングメタル18の気体導通路の一部を閉鎖する。このことによっても半田ボール7を吸着可能な吸引力を作用させる位置と作用させない位置を設定することができるのである。よってマスク4の動作により第1実施例と同様の効果を発揮できるのである。
【0023】
尚、第1及び第2実施例ではマスク4を一つ設け、2段階で半田ボール7をボール吸着孔2に吸着しているが、マスクを複数、それぞれを独立昇降可能に設けて、3段階または4段階で、すべてのボール吸着孔2に半田ボール7が吸着するようにしても良い。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、如上のように構成され作用するため以下のような効果を発揮する。第1に、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔に吸引力を作用させる位置と作用させない位置とを設定するマスクを設け、該マスクを使用することにより、吸引力が作用しているボール吸着孔のボール吸着効率をアップさせることができる。この吸着の後にマスクをはずして、残りのボール吸着孔への吸着を行うものであるので、減圧手段が従来のものより小型低能力で済むと共に、均一なボールの吸着を行うことのできるボール吸着ヘッドを提供することができた。
【0025】
第2に、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔にのみ吸引力を作用させるマスクを設けて、吸着面積を分割して半田ボールを吸着することにより、減圧源の能力以上の広いエリアの半田ボールの吸着が可能なボール吸着ヘッドを提供することができると共に、吸着効率がアップし、吸着時間の短縮を図ることができた。
【0026】
第3に、ボール吸着孔にボールを吸着したことを検知する検知手段を設け、検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させてマスクによるボール吸着孔の吸引力を作用させる位置を変更することにより、上記効果を確実に発揮できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】マスク付きボール吸着ヘッドの第1実施例を示す断面説明図
【図2】マスクの平面図
【図3】第1実施例の部分吸着状態を示す断面説明図
【図4】第1実施例の全面吸着状態を示す断面説明図
【図5】第2実施例の部分吸着状態を示す断面説明図
【図6】従来のボール吸着ヘッドを示す説明図
【符号の説明】
1......ボール吸着ヘッド
2......ボール吸着孔
3......吸着プレート
4......マスク
5......エアシリンダ
6......吸引通路
7......半田ボール
8......半田ボール供給トレイ
15......ロッド
16......減圧源
17......圧力センサ
18......パンチングメタル
19......サポートプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a ball suction head used in a ball mounting apparatus for mounting a solder ball, a solder bump or the like on a substrate or a wafer, and mainly a BGA (ball grid array) for mounting a solder ball on the entire surface of the wafer. This was developed mainly for the solder ball suction head in the solder ball mounting device.
[0002]
[Prior art]
In the BGA solder ball mounting apparatus, the ball suction head 1 for sucking the
[0003]
When the ball suction head 1 sucks a large number of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above problems, the present invention firstly provides a ball suction head capable of uniformly sucking a ball with a small and low-capacity decompression means, and secondly, by dividing the suction area. Providing a ball adsorption head that can uniformly adsorb solder balls into ball adsorbing holes in a wider area than the capacity of the decompression means by adsorbing solder balls; Third, adsorbing by eliminating solder ball adsorption mistakes The purpose is to shorten the time.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is capable of closing a predetermined ball suction hole inside the ball suction head in a ball suction head in which a large number of ball suction holes are formed and connected to a decompression source by a suction passage. A mask and a switching means for closing and opening the ball suction hole by the mask are provided, and a detection means for detecting that the ball is sucked into a ball suction hole other than the ball suction hole closed by the mask is provided. Solder balls are adsorbed to the ball adsorbing head with the ball adsorbing holes closed, and the switching means is actuated in response to a command from the detecting means to open the ball adsorbing holes closed by the mask. Was configured to adsorb.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The BGA solder ball mounting apparatus using the ball suction head 1 of the present invention is for sucking the
[0007]
As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, a
[0008]
In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 3 to 4, a
[0009]
The
[0010]
The
[0011]
The switching means for the
[0012]
The ball suction head 1 is connected to a
[0013]
Hereinafter, the operation of the ball suction head 1 of the first embodiment will be described. The ball suction head 1 is lowered onto the
[0014]
In this state, the air in the ball suction head 1 is sucked by the
[0015]
Thereafter, whether or not the
[0016]
When all the ball suction holes 2 that are not closed by the
[0017]
The
[0018]
In the ball suction head 1 of the second embodiment, a punching
[0019]
As shown in FIG. 5, the punching
[0020]
As shown in FIG. 5, the
[0021]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the surface of the
[0022]
In the second embodiment as described above, the
[0023]
In the first and second embodiments, one
[0024]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured and operates as described above, the following effects are exhibited. First, a mask for setting a position at which a suction force is applied to a predetermined ball suction hole and a position at which the suction force is not applied to a predetermined ball suction hole is provided in the ball suction head. The ball adsorption efficiency of the holes can be increased. After this suction, the mask is removed and suction to the remaining ball suction holes is performed, so that the pressure reducing means can be smaller and lower capacity than the conventional one, and the ball suction that can perform uniform ball suction Could provide a head.
[0025]
Secondly, by providing a mask that applies a suction force only to a predetermined ball suction hole inside the ball suction head, and by dividing the suction area and sucking the solder balls, the solder of a wide area that exceeds the capacity of the decompression source In addition to providing a ball suction head capable of sucking balls, the suction efficiency was improved and the suction time was shortened.
[0026]
Third, the detection means for detecting that has adsorbed the ball to the ball suction holes provided, by a command from the detecting means, changing the position for applying a suction force of the ball suction holes by the mask to operate the switching means As a result, the above-described effects can be surely exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a first embodiment of a ball suction head with a mask. FIG. 2 is a plan view of the mask. FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a partial suction state of the first embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view showing a partial suction state of the second embodiment. FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional ball suction head.
1. . . . . . 1. Ball suction head . . . . . 2. Ball suction hole . . . . . 3. Adsorption plate . . . . .
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