JP7489140B2 - 検査・リペア装置 - Google Patents
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Description
<基板処理システムの構成>
図1は、第1実施形態に係る基板処理システムSの説明図である。なお、図1に示す矢印は、基板Bが搬送される向きを示している。また、図1に示すようにx,y,z方向を定義する。
基板処理システムSは、基板Bの各電極Q(図2参照)にフラックスを塗布し、さらにハンダボールを搭載してバンプ(突起状の端子)を形成するシステムである。
図1に示すように、下流側に向かって順に、フラックス印刷装置1及び基板処理装置2が配置され、搬送体Pによって基板Bが順次搬送されるようになっている。なお、板状の搬送体Pは、x方向に移動可能になっており、その下面に基板Bを吸着した後、この吸着をx方向の所定位置で解除するようになっている。
図2は、基板Bの模式的な平面図である。基板Bは、電子部品(図示せず)が実装される板状体であり、平面視において四つの領域R1~R4を有している。互いに隣接する矩形状の領域R1~R4には、それぞれ、電極Qが密集してなる複数の電極群(図示せず)が設けられている。なお、領域R1~R4における電極Qの配列は、略同一であるものとする。
図2に示す領域R1~R4は、樹脂製の基板Bが収縮変形した場合でも、ハンダボールと電極Qとの位置ずれが所定の許容範囲内で収まるように設定されている。
また、基板Bには、所定の回路パターンがステップ式で露光印刷されている。そして、領域R1~R4は、それぞれ、一回当たりの露光範囲に含まれるように設定されている。これによって、ステップ式の露光印刷を行う際に各露光範囲の間で位置ずれが生じた場合でも、複数の露光範囲に亘って一括でハンダボールが搭載されることがなくなるため、電極Qとハンダボールとの位置ずれを抑制できる。
フラックス印刷装置1は、フラックス塗布用のマスク11に形成された多数の孔(図示せず)を介して、このマスク11の下方に配置された基板Bの各電極Q(図2参照)にフラックスを塗布する装置である。前記した「フラックス」は、その粘性によってハンダボールを基板Bに付着させたり、ハンダボールの溶融時の酸化等を防止したりするための液体である。
フラックス印刷装置1は、マスク11と、版枠12と、カメラ13と、印刷テーブル14と、スキージヘッド15と、を備えている。マスク11は、基板Bの各電極Qに対応する多数の孔が形成されたメタルマスクであり、xy平面(水平面)と平行に配置されている。
版枠12は、マスク11を固定するための四角枠状の枠体であり、マスク11の周縁部に設置されている。なお、図2に示す例では、版枠12のz方向の位置が固定されている。
なお、基板Bにフラックスを塗布する際には、カメラ13が退避した状態で印刷テーブル14が上昇し、基板Bをマスク11に接近させる(両者間の距離を所定のスクリーンギャップにする)ようになっている。
具体的には、スクレーパ15aを下降させた後、マスク11の上面にスクレーパ15aを押し当てながら紙面左向きに移動させる。その後、スクレーパ15aを上昇させてスキージ15bを下降させ、このスキージ15bを紙面右向きに移動させる。このように、スキージヘッド15が移動する向きに応じて、スクレーパ15a及びスキージ15bが交互に用いられる。
図1に示す基板処理装置2は、フラックスが塗布された基板Bの各電極Q(図2参照)にハンダボールを搭載する装置である。また、基板処理装置2は、基板Bの各電極Qにハンダボールが適切に搭載されているか否かを検査し、ハンダボールが適切に搭載されていない電極にハンダボールを搭載し直す機能も有している。
ハンダボール充填ユニット21は、第1マスク211に設けられた複数の孔h1(図5参照)を介してハンダボールを充填する(ハンダボールを整列させる)ものである。
ハンダボール充填ユニット21は、第1マスク211と、版枠212と、充填台213と、空気圧調整器214(図7参照)と、ハンダボール充填手段215と、を備えている。
空気圧調整器214(図7参照)は、後記する充填制御部32からの指令に従って負圧を発生させたり、この負圧を解除したりするものである。空気圧調整器214による負圧の発生は、第1マスク211の各孔h1にハンダボールを充填する際に行われる。
スリット状体215cに設けられたスリットTは、隣り合う線状体c2の間の隙間である。なお、隣り合う線状体c2の距離Lは、ハンダボールの径以上であってもよいし、また、加振機215dが起こす振動でスリットTが広がったときにハンダボールが移動可能であれば、ハンダボールの径未満であってもよい。
また、スリット状体215cは、取付部c1と線状体c2とのなす角が所定角度θ(0<θ<45°)となるように形成されている。これは、後記する加振機215d(図5参照)によってスリット状体215cがx方向で振動しているときに、ハンダボールを転動・分散させるためである。
移動機構24は、後記する搭載ヘッド26をx,y,z方向、及びθ方向(x,y平面上での回転方向)に移動させるものである。図4に示す例では、移動機構24は、一対の支持体241a,241bと、ガントリ242と、板状体243と、被設置体244と、モータ245,246と、を含んで構成される。
また、カメラ27は、第2マスク25と、基板Bの領域R1~R4のいずれか一つと、の位置わせを行う際(図9(c)参照)、対象とする領域に印刷された位置合わせマークを撮像する機能も有している。
さらに、カメラ27は、基板Bの各電極Qにハンダボールが適切に搭載されているか否かを検査する際、基板Bを撮像して画像情報を取得する機能を有している。
リペアノズル29は、後記するリペア制御部35(図7参照)からの指令に従って、ハンダボールの除去や再搭載を電極Qごとに行うものであり、x,y,z方向に移動可能になっている。
制御装置30は、ハンダボールの充填・搭載に関する処理と、ハンダボールが適切に充填されているか否かの検査処理と、検査処理の結果に基づくリペア処理と、を行うものである。制御装置30は、図示はしないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成される。そして、ROMに記憶されたプログラムを読み出してRAMに展開し、CPUが各種処理を実行するようになっている。
記憶部31は、例えば、半導体記憶装置である。記憶部31には、カメラ27,28の撮像結果、検査部34による検査処理の結果、リペア制御部35によるリペア処理の結果等が格納される。
搭載制御部33は、空気圧調整器261による負圧の発生/解除や、移動機構24による搭載ヘッド26の移動等を行う機能を有している。
リペア制御部35は、検査部34によってハンダボールの搭載が不適切と判定された電極にハンダボールを搭載し直すように、リペアノズル29の位置等を調整する機能を有している。
図8は、第1マスク211の各孔h1にハンダボールを充填する処理に関するフローチャートである。
ステップS101において制御装置30は、空気圧調整器214(図7参照)によって、充填台213の連通路D1を介して負圧を発生させる。なお、後記するハンダボールの充填直後に負圧の発生を開始してもよい。
ステップS105において制御装置30は、ハンダボールを吸着した搭載ヘッド26が第1マスク211から離れたか否かを判定する。搭載ヘッド26が第1マスク211から離れていない場合(S105:No)、制御装置30はステップS105の処理を繰り返す。一方、搭載ヘッド26が第1マスク211から離れた場合(S105:Yes)、制御装置30の処理は「START」に戻る(RETURN)。
次に、二つのハンダボール充填ユニット21,22(図4参照)がハンダボールの充填を開始するタイミングについて説明する。
図10の横軸は、第1マスク211に向けて搭載ヘッド26が移動し始めてからの経過時間(1目盛:0.5秒)である。上側の範囲N1には、一方のハンダボール充填ユニット21(図4参照)によって第1マスク211の各孔h1にハンダボールを充填し、さらに、ハンダボールを基板Bに搭載するまでの一連の流れを示している。下側の範囲N2には、他方のハンダボール充填ユニット22(図4参照)によって第1マスク221の各孔h1にハンダボールを充填し、さらに、ハンダボールを基板Bに搭載するまでの一連の流れを示している。
したがって、本実施形態では、ハンダボール充填ユニット21,22が、タイミングを8秒分ずらしてハンダボールの充填を開始し、第1マスク211,221(図4参照)のうち充填が完了している方から、搭載ヘッド26によってハンダボールを吸着するようにしている。これによってハンダボールの充填・搭載を行う際の待ち時間をなくし、単位時間当たりに多数の基板Bを処理できる。
ステップS201において制御装置30は、ハンダボール充填ユニット21,22のいずれかによってハンダボールが充填された(つまり、ハンダボールの充填が完了した)か否かを判定する。ハンダボール充填ユニット21,22のいずれもハンダボールを充填中である場合(S201:No)、制御装置30はステップS201の処理を繰り返す。一方、ハンダボール充填ユニット21,22のいずれかによってハンダボールが充填された場合(S201:Yes)、制御装置30の処理はステップS202に進む。
ステップS203において制御装置30は、空気圧調整器261(図7参照)によって負圧を発生させ、第2マスク25の各孔h2を介してハンダボールを吸着する(図10の1秒~2.5秒)。
図11のステップS206において制御装置30は、基板Bにおいてハンダボールが搭載されていない領域が存在するか否かを判定する。ハンダボールが搭載されていない領域が存在する場合(S206:Yes)、制御装置30の処理はステップS201に戻る。一方、基板Bの領域R1~R4の全てにハンダボールが搭載されている場合(S206:No)、制御装置30は処理を終了する(END)。
なお、図12に示す「START」の時点では、基板Bの領域R1~~R4の全てにハンダボールが搭載されているものとする。
ステップS301において制御装置30は、検査部34(図7参照)によって検査処理を実行する。すなわち、制御装置30は、例えば、パターンマッチングによって、基板Bの各電極Qにハンダボールが適切に搭載されているか否かを検査する。そして、制御装置30は、検査処理の結果を記憶部31に格納する。
本実施形態によれば、基板Bの領域R1~R4(図2参照)に個別にハンダボールが搭載されるため、基板Bの面積が比較的大きい場合でも、基板Bの収縮変形等に伴う位置ずれを許容範囲内に抑えることができる。
なお、多数の孔が設けられたマスク(図示せず)を基板に載せてハンダボールを一括搭載する従来方法では、マスクの各孔と基板の各電極との位置ずれを許容範囲内に抑えるために、面積の比較的大きい基板を切断・洗浄した後、それぞれの基板に対してハンダボールの搭載等を行うようにしていた。
第2実施形態は、第2マスク25A(図13(a)参照)の上側に配置される第4マスクM4と、第1マスク211A(図13(b)参照)の下側に配置される第3マスクM3と、を設ける点が第1実施形態とは異なっている。なお、その他の点(フラックス印刷装置1、移動機構24、カメラ27,28、リペアノズル29等:図1、図4参照)については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
なお、他方のハンダボール充填ユニット22A(図示せず)も、図13(b)に示すハンダボール充填ユニット21Aと同様の構成を備えている。
図14に示す第3マスク移動用モータ41は、第1マスク211A(図13(b)参照)と第3マスクM3とを、例えば、ボールねじ軸を用いて接近/離間させる駆動源である。第4マスク移動用モータ42は、第2マスク25A(図13(a)参照)と第4マスクM4とを、例えば、ボールねじ軸を用いて接近/離間させる駆動源である。
ステップS202において制御装置30Aは、搭載ヘッド26を第1マスク211Aの真上まで移動させる。このとき、図16(a)に示すように、連通路D1を介して負圧が作用しているため、第1マスク211Aの各孔h1に充填されたハンダボールが下方に吸引されている。
制御装置30Aは、ハンダボールの搭載を基板Bの各領域ごとに繰り返し行う(S206:Yes,RETURN)。
本実施形態によれば、制御装置30Aは、第2マスク25Aの各孔h2を介してハンダボールを吸着する際には、第3マスクM3の凸部a3によってハンダボールを押し上げる(S203a)。また、制御装置30Aは、基板Bの各電極Qにハンダボールを搭載する際には、第4マスクM4の凸部a4によってハンダボールを押し下げる(S205a)。これによって、第1マスク211Aの孔h1にハンダボールが残留したり、第2マスク25Aの孔h2にハンダボールが残留したりすることを防止できる。その結果、検査処理において「ハンダボールなし」と判定される電極がほとんどなくなるため、リペア処理に要する時間を短縮でき、ひいては、単位時間当たりに多くの基板Bを処理できる。
以上、本発明に係る基板処理システムSについて説明したが、本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、各実施形態では、ハンダボール充填手段215(図5参照)が一つのスリット状体215c(図5、図6参照)を備える場合について説明したが、これに限らない。
ハンダボール充填手段215Bは、回転体215fと、八枚のスリット状体215cと、カバー215gと、を備えている。
スリット状体215cには多数のスリットT(図6(b)参照)が設けられているため、回転体215fの回転によってカバー215g内のハンダボールが分散し、分散したハンダボールが第1マスク211の各孔h1に一つずつ充填される。
また、各実施形態で説明した基板Bは、プリント基板であってもよいし、半導体ウェハ等、他の回路部品であってもよい。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
1 フラックス印刷装置
2 基板処理装置(検査・リペア装置)
21,22,21A,22A,21B,22B ハンダボール充填ユニット
211,211A 第1マスク
215,215B ハンダボール充填手段
215c スリット状体
24 移動機構
241a,241b 支持体
242 ガントリ
25,25A 第2マスク
26 搭載ヘッド
27 カメラ(撮像手段)
29 リペアノズル(リペア手段)
30,30A 制御装置
32,32A 充填制御部
33,33A 搭載制御部
34 検査部
35 リペア制御部
41 第3マスク移動用モータ
42 第4マスク移動用モータ
a3 第3マスクの凸部
a4 第4マスクの凸部
B 基板
h1 第1マスクの孔
h2 第2マスクの孔
M3 第3マスク
M4 第4マスク
R1,R2,R3,R4 領域
T スリット
P 搬送体
Q 電極
Claims (3)
- 複数の電極を備えた基板を搬送する搬送体と、
前記搬送体の搬送方向と平行に配置したガントリと、
前記ガントリを前記搬送体の上方で前記搬送体の幅方向に移動可能に支持する支持体と、
前記基板を撮像し、前記基板の複数の前記電極にハンダボールが適切に搭載されているか否かの検査に用いられる画像情報を取得する撮像手段と、
当該撮像手段からの前記画像情報に基づき、前記ハンダボールが適切に搭載されていない前記電極に対して、前記ハンダボールの除去又は再搭載を行うリペア手段と、を備えるとともに、
前記基板への前記ハンダボールの搭載に用いられる搭載ヘッドを備え、
前記撮像手段、前記リペア手段、及び前記搭載ヘッドが、それぞれ、前記ガントリのレールに沿うように、前記搬送体の搬送方向に対して平行に移動可能であり、
前記撮像手段及び前記リペア手段よりも前記搭載ヘッドの方が、前記搬送方向の上流側に設けられる、検査・リペア装置。 - 複数の電極を備えた基板を搬送する搬送体と、
前記搬送体の搬送方向と平行に配置したガントリと、
前記ガントリを前記搬送体の上方で前記搬送体の幅方向に移動可能に支持する支持体と、
前記基板を撮像し、前記基板の複数の前記電極にハンダボールが適切に搭載されているか否かの検査に用いられる画像情報を取得する撮像手段と、
当該撮像手段からの前記画像情報に基づき、前記ハンダボールが適切に搭載されていない前記電極に対して、前記ハンダボールの除去又は再搭載を行うリペア手段と、を備えるとともに、
前記基板への前記ハンダボールの搭載に用いられる搭載ヘッドを備え、
前記撮像手段、前記リペア手段、及び前記搭載ヘッドが、それぞれ、前記ガントリのレールに沿うように、前記搬送体の搬送方向に対して平行に移動可能であり、
前記搭載ヘッドは、鉛直方向の回転軸線を中心に回転可能である、検査・リペア装置。 - 前記リペア手段は、前記ハンダボールが搭載されていない前記電極に、フラックス付きの新たなハンダボールを搭載するように制御を行う制御装置を有すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の検査・リペア装置。
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