JP2009111226A - 吸着ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】半田ボールの吸着ミスや傷付きを防止することが可能な吸着ヘッドを提供することを目的とする。
【解決手段】所定の配列パターンに対応した孔４を有し、金属より成る第一層２ａと樹脂より成る第二層２ｂとを積層して形成されるマスク２と、前記マスク２の第一層２ａ側に配設する多孔質体３とにより構成されている。これにより、マスク２を積層形成したことによる補強効果が向上され、取り扱いやすく、しかも吸引作用によるマスク２の変形が生じにくくなり、よって、半田ボール５を確実に吸着することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半田バンプを形成するのに用いられる吸着ヘッドに関する。

半田バンプの形成方法としては、ウエハ・フレキシブル基板・リジッド基板などのワーク上の電極にフラックスを塗布する印刷工程と、フラックス上に半田ボールを配列・搭載する配列工程と、半田ボールを加熱・溶解する加熱工程を経てバンプを形成している。そして、前述の配列工程において、ワーク上に半田ボールを配列する方式としては、吸着ヘッドを用いた吸着方式がある。この吸着方式は、電子部品の電極の配列パターンに対応した吸着孔を有する吸着ヘッドを装着した吸着装置によって多数の半田ボールを一度に真空吸引し、吸着孔と電極とが一致するように吸着ヘッドとワークとを位置合わせした後に吸引を解除することでワークの電極上に半田ボールを搭載させている。

係る吸着ヘッドとして、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１には、気体の通過抵抗の高い材質から形成される半田ボールの吸引位置を規定する位置決め孔を有する位置決めプレートと、気体の通過抵抗の低い材質から形成される位置決めプレートを補強する補強プレートとにより構成された吸着ヘッドが記載されている。

特開平１０−２５６３１２号公報

位置決めプレートの材質としては、吸着孔に半田ボールを吸引した際に半田ボールを傷付けるという問題を生じさせないため、樹脂といった軟らかい材質で形成するのが好ましい。しかしながら、樹脂で形成したものの場合、ペラペラで強度がない故に、取り扱いが難しく、補強プレートへの形成が困難であった。また、特許文献１には、補強プレートを加熱溶融した樹脂槽に浸漬して位置決めプレートを形成することが記載されているが、補強プレートが多孔質であるが故に、樹脂の浸漬の制御が難しく、精度良いものを形成するのが困難であった。また、機械加工で孔を開けた場合、バリ/カエリが孔付近に形成され、半田ボールを吸着した際にそのバリ/カエリに半田ボールが食い込んでしまい、吸引を解除してもボールが落ちないといった不具合も見受けられた。本発明は、上記問題を解消することができる吸着ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の吸着ヘッドは、所定の配列パターンに対応した孔４を有し、金属より成る第一層２ａと樹脂より成る第二層２ｂとを積層して形成されるマスク２と、前記マスク２の第一層２ａ側に配設する多孔質体３とにより構成されていることを特徴とする。

また、前記孔４は、第一層２ａに設けられた前記貫通孔６と前記第二層２ｂに設けられた吸着孔７とから成り、前記吸着孔７の径は前記貫通孔６の径より大きいことを特徴とする。さらに、前記第二層２ｂは、半田ボール５を吸着孔７に吸着する際に、半田ボール５が前記第一層２ａに当接しないように設定して形成されていることを特徴とする。

本発明の吸着ヘッド１は、所定の配列パターンに対応した孔４を有し、金属より成る第一層２ａと樹脂より成る第二層２ｂとを積層して形成されるマスク２と、前記マスク２の第一層２ａ側に配設する多孔質体３とにより構成されている。これによれば、マスク２を積層形成したことによるマスク２の補強効果（強度の向上効果）が期待できるので、マスク２が取り扱いやすくなり、吸着装置や多孔質体３への装着が容易にできるとともに、吸引作用によるマスク２の変形が生じにくくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る吸着ヘッドを図１及び図２に示す。図１は、本発明の吸着ヘッド１の断面図であり、図２は、本発明の吸着ヘッド１をマスク２側から見た底面図である。本実施形態の吸着ヘッド１は、マスク２と多孔質体３とから構成されている。マスク２は孔４（貫通孔６及び吸着孔７）を有しており、多孔質体３と対向する第一層２ａに第二層２ｂを積層して形成されている。この吸着ヘッド１の厚みは、０．０９５〜４．０ｍｍの範囲が好ましく、本実施形態では、１．０５ｍｍとした。詳しくは、マスク２を４５μｍ以上（第一層２ａは３０μｍ以上、第二層２ｂは１５μｍ以上）の範囲で５０μｍとし、多孔質体３を０．０５〜３．０ｍｍの範囲で１．０ｍｍとした。第二層２ｂは、半田ボール５を吸着孔７に吸着する際に、半田ボール５を傷付けないようにするために、半田ボール５より硬度が低い材質から成るのが好ましく、例えば樹脂等により形成すると良い。また、第一層２ａは、第二層２ｂをしっかりと固定するために、第二層２ｂより硬度の高い材質から成るのが好ましく、例えば鉄・銅・ニッケル等といった金属等により形成すると良い。ここで、第一層２ａ上に積層形成する第二層２ｂは、図２（ａ）に示すように、第一層２ａ表面前面にわたって形成する形態が好ましいが、半田ボール５をしっかりと吸着することができるならば、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、第二層２ｂを第一層２ａ上に部分的に形成した形態でも良い。なお、多孔質体３にはメッシュも含まれ、その材質は金属・樹脂等と何でも良いが、マスク２との密着相性が良いものが好ましい。また、多孔質体３が有する孔径は１〜５００μｍの範囲が好ましい。

吸着ヘッド１（マスク２）が有する吸着孔７の径は、使用する半田ボール５の径によって決まる。ここで、第一層２ａが有する貫通孔６と第二層２ｂが有する吸着孔７との径を同じとしたものでも良いが、図１に示すように、吸着孔７の径を貫通孔６の径より大きくした方が良い。これによれば、第一層２ａによって第二層２ｂを全面にわたってしっかりと固定した状態が得られる。もちろん、貫通孔６の径が吸着孔７の径より大きくしたものでも良い。また、吸着孔７及び／又は貫通孔６をテーパ状にしたものでも良い。

この吸着ヘッド１は、吸着孔７に半田ボール５を吸着する際に、半田ボール５の傷付きを防止するために、図３（ｂ）に示すように、半田ボール５が第一層２ａの特に吸着孔７から臨む部分に当接しないよう第二層２ｂの厚みや吸着孔７の径を設定することが望ましい。

次に、図３を用いて本実施形態の吸着ヘッドを装着した吸着装置の動作を説明する。吸着ヘッド１は、図３（ａ）に示すように、吸着装置の吸着ヘッド取付部に密着するように装着されている。吸着ヘッド１には、所定の配列パターンに対応した吸着孔７が形成されており、吸着装置の上方に備えられた吸気管・貫通孔６を通して真空吸引を行うことによって、吸着ヘッド１の各吸着孔７には半田ボール５が吸着されるようになっている。図３（ｂ）は、吸引装置により真空吸引して吸着ヘッド１の各吸着孔７に半田ボール５を吸着させた状態を示す。

図３（ｂ）に示す状態で、載置台１０上に配された半導体チップや回路基板等の電子部品９が有する多数のパッド８上に半田ボール５を移送し、この状態で真空吸引を解除することで、図３（ｃ）の示すごとく、予めフラックスが塗布されたパッド８上に所定の配列で半田ボール５が一度に載置される。

ここで、本実施形態に係る吸着ヘッドの製造方法について図４を用いて説明する。まず、導電性を有する、例えばステンレス製・真ちゅう鋼製・銅製等の母型３０の表面に、ネガタイプの感光性ドライフォトレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着することによりフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層の上に、貫通孔６に対応する透光孔を有するパターンフィルム（ガラスマスク）を密着させたのち、紫外光ランプで紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図４（ａ）に示すように、貫通孔６に対応するレジスト体３１ａを有する一次パターンレジスト３１を母型３０上に形成した。

次に、上記母型３０を所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、先のレジスト体３１ａの高さの範囲内で、母型３０のレジスト体３１ａで覆われていない表面にニッケルや銅等の電着金属を電鋳して、図４（ｂ）に示すように、マスク２の第一層２ａに対応する一次電鋳層３２を母型３０の略全面にわたって形成した。この後、一次電鋳層３２の表面に研磨処理を施し、レジスト体３１ａを溶解除去した。

次いで、一次電鋳層３２の表面上に、ソルダーレジスト層を上記同様に形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図４（ｃ）に示すごとく、マスク２の第二層２ｂに対応するレジスト体３３ａを有する二次パターンレジスト３３を一次電鋳層３２上に形成した。ここで、二次パターンレジスト３３を形成した後にベーキングなどといった脱落防止処理を行えば、レジスト体３３ａと一次電鋳層３２との密着がより強固なものとすることができる。

続いて、母型３０から一次電鋳層３２とその表面に形成されたレジスト体３３ａを剥離することによって、図４（ｄ）に示すように、第一層２ａ及び第二層２ｂとが積層してなるマスク２を得た。

最後に、得られたマスク２を多孔質体３と接合することにより、図４（ｅ）及び図１に示すような、本発明の吸着ヘッド１が得られる。ここで、上記においては、マスク２を形成した後に多孔質体３と接合しているが、多孔質体３を母型とし、この上に図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す工程を施せば、より容易に吸着ヘッド１を製造することができる。

本実施形態の吸着ヘッド１のように、マスク２の吸着面側（第二層２ｂ）をレジストや樹脂等といった柔らかい材質で形成すれば、半田ボール５を吸着する際に、半田ボール５を傷付けるおそれが減少する。さらに、半田ボール５が第一層２ａや多孔質体３に当接しないよう第二層２ｂの厚さや吸着孔７の大きさを設定して形成すれば、半田ボール５を傷付けるおそれがより減少する。また、吸着時には、図３（ｂ）に示すように、半田ボール５は第二層２ｂにくい込むような状態でしっかりと吸着保持されるので、半田ボール５の脱落を可及的に防止できる。ここで、上記のように、電鋳技術やレジストパターンニング技術を用いれば、一連の流れでマスク２を製造可能だが、ドリルやパンチ等といった機械加工によって金属板に孔を形成したもの（第一層２ａ）に樹脂（第二層２ｂ）を形成することによって製造することもできる。係る場合は、第二層２ｂが吸着時の半田ボール５の傷付きを防止できるとともに、機械加工により孔を開けた際にバリ/カエリが形成されたとしても、第二層２ｂがカバー的な役割となるため、上述した半田ボールを吸着した際にバリ/カエリに半田ボールが食い込んでしまい、吸引を解除してもボールが落ちないといった不具合が解消できる。

上記実施形態の吸着ヘッド１は、マスク２と多孔質体３とをセットとした構成であり、多孔質体３は、欠けたり割れたりした半田ボール５が吸着装置内に吸引されるのを防止するフィルターの役割を有するが、イレギュラーな半田ボール５が混合していないならば、図５に示すように、マスク２のみを吸着装置に装着して使用することも可能であり、必ずしも必要なものではない。また、樹脂から成るプレートの場合、吸着時に半田ボール５を傷付けるおそれがなくなるものの、ペラペラのため、取り扱いや吸着装置への装着がしづらかったが、樹脂から成る第二層２ｂに金属から成る層２ａを裏打ちすることで、強度を向上することができる。このマスク２の厚みは、４５μｍ以上（第一層２ａは３０μｍ以上、第二層２ｂは１５μｍ以上）の範囲が好ましい。

本発明の第１実施形態に係る吸着ヘッドを模式的に示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る吸着ヘッドを模式的に示す底面図である。 本発明の第１実施形態に係る吸着ヘッドを装着した吸着装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る吸着ヘッドの製造方法を説明するための図である。 本発明の吸着ヘッドを装着した吸着装置の参考図である。

符号の説明

１ 吸着ヘッド
２ マスク
２ａ 第一層
２ｂ 第二層
３ 多孔質体
４ 孔
５ 半田ボール
６ 貫通孔
７ 吸着孔
３０ 母型
３１ 一次パターンレジスト
３１ａ レジスト体
３２ 一次電着層
３３ 一次パターンレジスト
３３ａ レジスト体

Claims (3)

1. 所定の配列パターンに対応した孔（４）を有し、金属より成る第一層（２ａ）と樹脂より成る第二層（２ｂ）とを積層して形成されるマスク（２）と、前記マスク（２）の第一層（２ａ）側に配設する多孔質体（３）とにより構成されていることを特徴とする吸着ヘッド。
2. 前記孔（４）は、第一層（２ａ）に設けられた前記貫通孔（６）と前記第二層（２ｂ）に設けられた吸着孔（７）とから成り、前記吸着孔（７）の径は前記貫通孔（６）の径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の吸着ヘッド。
3. 前記第二層（２ｂ）は、半田ボール（５）を吸着孔（７）に吸着する際に、半田ボール（５）が前記第一層（２ａ）に当接しないように設定して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着ヘッド。