JP3854859B2

JP3854859B2 - Conductive ball mounting device

Info

Publication number: JP3854859B2
Application number: JP2001377824A
Authority: JP
Inventors: 芳達内藤; 輝博綿住
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: JP2003179089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ、又は、ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）など、導電性の突出接点（以下、バンプという）を実装基板との接続材として用いるパッケージの接続端子に、前記バンプを形成するための導電性ボールを搭載する導電性ボール搭載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩを用いた半導体パッケージのように接続端子（入出力端子）数の多いパッケージを実装基板に接続するための構造として、パッケージの接続端子上にバンプを形成する構造が採用されている。このバンプは、パッケージの接続端子上に導電性ボール（例えば、はんだボール、以下、はんだボールという）を搭載し、リフロー（加熱溶融）することにより形成される。
【０００３】
前記はんだボールをパッケージの接続端子へ搭載するためのはんだボール搭載装置として、整列マスクで吸着したはんだボールにフラックスを付着させ、パッケージの接続端子に搭載する装置と、予め、前記パッケージの接続端子にフラックスを塗布した後、該フラックスの上に、整列マスクで吸着したはんだボールを搭載する装置がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記何れのはんだボール搭載装置においても、整列マスクでのはんだボールの吸着は、図１０に示すような工程で行なわれている。即ち、はんだボール１を収容したはんだボール容器２の上方に、配管３を介して真空源５に接続され、かつ吸着穴６が形成された整列マスク７を配置する。そして、はんだボール容器２に振動を与えて収容したはんだボール１を浮遊させると共に、吸着穴６を真空源５に接続して真空吸引して、整列マスク７の吸着穴６にはんだボール１を吸着している。
【０００５】
このとき、図１１に示すように、整列マスク７の吸着穴６の内、はんだボール１が吸着できない（未吸着）吸着穴６が発生したり、図１２に示すように、整列マスク７の吸着穴６の内、複数のはんだボール１を同時に吸着した（余剰吸着）吸着穴６が発生することがある。そして、このような未吸着や余剰吸着は、リフロー後、バンプ不良となる。
【０００６】
このような現象を防止するように、整列マスクではんだボールを吸着した後、その吸着面をＣＣＤカメラで撮像し、その画像を処理して吸着状態を検査することが行なわれている。そして、未吸着や余剰吸着が発生した場合、整列マスクに吸着されたはんだボールを廃棄して、再度整列マスクにより吸着するリトライ動作を行なっている。このため、整列マスクの吸着穴の数が多くなるほど、即ち、一回の吸着動作で吸着するはんだボールの数が多くなるほど、リトライ動作の発生回数が多くなり、はんだボール搭載装置の生産性を低下させている。
【０００７】
整列マスクではんだボールを吸着する場合、はんだボール容器内のはんだボールの数が少ない場合には、未吸着が発生しやすくなり、はんだボールの数が多い場合には、余剰吸着が発生しやすくなる。このため、はんだボール容器内のはんだボールの数を適当な範囲（規定範囲）に管理することが要求されている。
【０００８】
はんだボール容器内のはんだボールの数を規定範囲に管理する方法として、整列マスクによるはんだボールの整列回数（はんだボールの取出し回数）からはんだボールの消費量を求め、はんだボール容器内のはんだボールの数が規定範囲の下限に達したとき、はんだボール容器内に新たなはんだボールを供給することが行なわれていた。
【０００９】
しかし、はんだボール容器内のはんだボールは、整列マスクに吸着されて持ち出されるだけでなく、はんだボール表面が極端に変色していたり、複数個のはんだボールが一つになっていたり、大きさの異なるものの混入など、はんだボール自体の不良によって廃棄されることがあり、予測できない消費がある。このため、はんだボール容器内のはんだボールの数を精度よく管理することが困難であった。
【００１０】
上記の事情に鑑み、本発明は、予測できないはんだボールの消費があっても、はんだボール容器内のはんだボールの数を規定範囲に精度よく管理することができ、生産性を向上させることが出来るようにしたはんだボール搭載装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１は、複数の接続端子が形成されたパッケージ（１２）を位置決めする搭載部（２５）と、
複数のはんだボール（１）を収容するはんだボール容器（２）を有し、該はんだボール容器（２）の底面を低反射面としたはんだボール供給部（５７）と、
真空源に接続され、吸着面に前記パッケージ（１２）に形成された複数の接続端子と同じ配列で複数の吸着穴が形成され、前記はんだボール供給部（５７）から前記吸着穴にはんだボール（１）を吸着して取出し、前記搭載部（２５）に位置決めされたパッケージ（１２）の接続端子上にはんだボール（１）を搭載する整列マスク（７）と、
前記はんだボール供給部（５７）のはんだボール容器（２）の底面におけるはんだボール（１）の占有面積を計測し、該占有面積からはんだボール（１）の数を算出する計測手段（６３）と、
該計測手段（６３）による算出結果に基づいて、前記計測手段で算出された導電性ボール（１）の数が、規定範囲より少ないと判断した場合（Ｓ６；ＮＯ）、前記整列マスク（７）による前記パッケージ（１２）への導電性ボールの搭載を停止させると共に（Ｓ９）、前記導電性ボール容器（２）に導電性ボールを補充する導電性ボール補充手段（７０，Ｓ１０）と、
前記計測手段（６３）による算出結果に基づいて、前記計測手段で算出された導電性ボール（１）の数が、規定範囲より多いと判断した場合（Ｓ７；ＮＯ）、前記整列マスク（７）による前記パッケージ（１２）への導電性ボールの搭載を停止させると共に（Ｓ１１）、アラームを作動する制御手段（Ｓ１２）と、を備えた、
ことを特徴とする、はんだボール搭載装置にある。
【００１２】
また、本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において、前記計測手段（６３）は、前記はんだボール供給部（５７）の上方に配置され、前記はんだボール容器（２）内を撮影するＣＣＤカメラ（６４）と、該ＣＣＤカメラ（６４）から出力される画像データを処理して、前記はんだボール容器（２）内におけるはんだボール（１）の占有面積を算出し、該占有面積から前記はんだボール容器（２）内のはんだボール（１）の数を算出する画像処理手段（６５）からなる、
ことを特徴とする、はんだボール搭載装置にある。
【００１３】
また、本発明の請求項３は、請求項１記載の発明において、前記計測手段（６３）は、はんだボール容器（２）内からの反射光を受光し、受光した光量に比例する電圧信号に変換する光センサ（８１）と、該光センサ（８１）から出力される電圧信号の大きさに基づき、前記はんだボール容器（２）内のはんだボール（１）の数を算出するようにした信号処理手段（８２）からなる、
ことを特徴とする、はんだボール搭載装置にある。
【００１４】
なお、括弧内の符号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１乃至図４は、本発明の実施の形態を示すもので、図１は、本発明を適用するはんだボール搭載装置の斜視図、図２は、本発明におけるはんだボール搭載装置の検出部の構成図、図３は、図２における検出部によるはんだボール数の計測手順を示すフローチャート、図４は、はんだボール容器内におけるはんだボールの占有面積とはんだボールの数との相関関係を示す特性図、図５は、はんだボール搭載装置に使用するはんだボール補充装置の構成図、図６は、図５におけるはんだボール補充装置の動作説明図である。
【００１６】
図１において、はんだボールの搭載装置１０は、ベース１１に配置され、はんだボール１を搭載するパッケージ１２の供給と排出を行なう搬送部１３と、パッケージ１２の位置決めを行なう搭載部２５と、フラックス供給治具５６と整列マスク７を移動させる駆動部３０と、搭載部２５で位置決めされたパッケージ１２にフラックス９を供給するフラックス供給部５２と、フラックス９が塗布されたパッケージ１２の接続端子上にはんだボール１を搭載するはんだボール供給部５７と、搭載位置に位置決めされたパッケージ１２の接続端子の位置を検出する検出部６１とを有している。
【００１７】
前記搬送部１３は、ベース１１の上面を矢印Ｘ方向（図１の左右方向）に貫通する溝１５の両端部の上部に、溝１５を横切るように回転可能に支持された一対の軸１６を備えている。該軸１６の両端にはそれぞれ一対のプーリ１７が固定され、該プーリ１７には、前記溝１５の長手方向（矢印Ｘ方向）と平行にベルト１９が掛け渡されている。そして、前記軸１６の一方は、前記ベース１１に固定されたモータ２０に結合され駆動される。
【００１８】
また、搬送部１３は、複数のパッケージ１２を載置するキャリア２１を有し、このキャリア２１を前記ベルト１９上に載置して、パッケージ１２の矢印Ｘ方向への搬送を行なう。前記溝１５内には、前記キャリア２１の移動経路の下方に位置するようにシリンダ２２が配置されている。このシリンダ２２には、前記キャリア２１の移動経路に対し進退可能なストッパ２３が取付けられている。
【００１９】
従って、ベルト１９上にキャリア２１を載置して、モータ２０を作動させることにより、キャリア２１を矢印Ｘ方向に搬送することが出来る。また、このとき、シリンダ２２の作動により、ストッパ２３をキャリア２１の移動経路中に突出させておくと、キャリア２１をストッパ２３に当接させて、停止させることが出来る。
【００２０】
前記搭載部２５は、前記溝１５の下方に位置し、矢印Ｘ方向に移動可能なスライド部材（図示せず）を有する直線案内手段２６と、ねじ送り機構（図示せず）を介して前記スライド部材を駆動するモータ２７を備えている。そして、前記スライド部材には、可動部材が前記溝１５の底面を矢印Ｘ方向と矢印Ｚ方向（図面の上下方向）に摺動可能に貫通するようにシリンダ２９が固定され、このシリンダ２９の可動部材には、載置台２８が固定されている。
【００２１】
従って、シリンダ２９を作動させて載置台２８を上昇させることにより、前記ストッパ２３で停止させられたキャリア２１を、ベルト１９から上方の搭載位置へ移動させることが出来る。また、モータ２７を作動させることにより、キャリア２１上のパッケージ１２の配置間隔分を順次移動させ、キャリア２１に配置されたパッケージ１２を順次搭載位置へ移動させることが出来る。
【００２２】
前記駆動部３０は、前記溝１５を跨ぐように、前記ベース１１の矢印Ｘ方向の両端部に、所定の間隔で平行に固定された一対のコラム３１を備えている。これらのコラム３１の上端面には、それぞれ直線案内装置を構成するレール３２が、所定の間隔で平行に固定されている。また、一方のコラム３１の上端面には、軸受３３を介して、レール３２と所定の間隔で平行にボールねじ３５が回転可能に支持されている。そして、このボールねじ３５の一端は、コラム３１に固定されたモータ３６に連結されている。
【００２３】
スライダ３７は、前記レール３２に摺動可能に嵌合するベアリング（図示せず）と、前記ボールねじ３５と螺合するナット（図示せず）を備えている。そして、前記モータ３６の作動により、レール３２に沿って矢印Ｙ方向（図１の紙面の前後方向）に移動する。
【００２４】
このスライダ３７の正面には、その上下に所定の間隔で平行に、矢印Ｘ方向に延び、直線案内装置を構成する一対のレール３９が固定されている。また、スライダ３７の正面には、軸受４０を介して、前記レール３９の間に位置するように、レール３９と所定の間隔で平行にボールねじ４１が回転可能に支持されている。そして、このボールねじ４１の一端は、スライダ３７に固定されたモータ４２に連結されている。
【００２５】
スライドプレート４３は、前記レール３９に摺動可能に嵌合するベアリング（図示せず）と、前記ボールねじ４１に螺合するナット（図示せず）を備えている。そして、前記モータ４２の作動により、レール３９に沿って矢印Ｘ方向に移動する。
【００２６】
このスライドプレート４３の正面には、所定の間隔で平行に、矢印Ｚ方向に延び、直線案内装置を構成する一対のレール４５が固定されている。また、スライドプレート４３の正面には、軸受４６を介して、前記レール４５の間に位置するように、レール４５と所定の間隔で平行にボールねじ４７が回転可能に支持されている。そして、このボールねじ４７の一端は、スライドプレート４３に固定されたモータ４９に連結されている。
【００２７】
マウントヘッド５０は、前記レール４５に摺動可能に嵌合するベアリング５１と、前記ボールねじ４７に螺合するナット（図示せず）を備え、前記モータ４９の作動により、レール４５に沿って矢印Ｚ方向に移動する。
【００２８】
従って、駆動部３０は、モータ３６、モータ４２及びモータ４９を作動させることにより、マウントヘッド５０を矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の任意の位置へ移動させることが出来る。
【００２９】
前記フラックス供給部５２は、前記ベース１１に支持されたフラックス供給手段５３と、前記マウントヘッド５０に支持されたフラックス供給治具５６からなる。
【００３０】
前記フラックス供給手段５３は、内部に平面が形成されたフラックス容器５４と、このフラックス容器５４内に供給されたフラックス９を掻き均すスキージ５５を備えている。そして、前記スキージ５５を前記フラックス容器５４の平面と所定の間隔で対向させ、矢印Ｘ方向に移動させて、フラックス容器５４内に供給されたフラックス９を掻き均すことにより、フラックス９の膜を形成する。
【００３１】
前記フラックス供給治具５６は、前記パッケージ１２の接続端子の配列と同じ配列で、それぞれ個別に矢印Ｚ方向に移動可能な複数のピン（図示せず）を備えている。そして、各ピンの先端を前記フラックス９の膜に浸漬させることにより、ピンの先端にフラックス９を付着させ、このフラックス９が付着したピンの先端をパッケージ１２の接続端子に接触させることにより、パッケージ１２の接続端子にフラックス９を転写するようになっている。
【００３２】
前記はんだボール供給部５７は、前記ベース１１に支持されたはんだボール供給手段５９と、前記マウントヘッド５０に支持され、はんだボール１を吸着して保持する整列マスク７からなる。
【００３３】
前記はんだボール供給手段５９は、前記ベース１１上に配置され、底面が低反射率になるように形成され、複数のはんだボール１を収納するはんだボール容器２と、はんだボール容器２内に収納したはんだボール１を整列マスク７に向けて浮遊させる振動発生源（図示せず）を備えている。
【００３４】
従って、整列マスク７を、はんだボール容器２の開口部を覆うように配置して、整列マスク７に真空圧を供給すると共に、はんだボール容器２に振動を与えて内部に収納したはんだボール１を浮遊させる。すると、はんだボール１が、はんだボール容器２の底から整列マスク７の吸着面に向けて浮遊するため、浮遊したはんだボール１は、吸着穴６から吸引される空気の流れによって吸着穴に引きつけられ、吸着保持される。
【００３５】
前記検出部６１は、図１に示すように、マウントヘッド５０に取付けられたリングライト６２と、ＣＣＤカメラ６４を有し、図２に示すように、ＣＣＤカメラ６４の撮影画像を表示するモニタ６６を備えている。また、ＣＣＤカメラ６４と、その撮影画像を処理する画像処理手段６５で計測手段６３を構成している。
【００３６】
そして、画像処理手段６５は、ＣＣＤカメラ６４でパッケージ１２の接続端子を撮影した場合には、パッケージ１２の接続端子の位置を演算する。また、ＣＣＤカメラ６４ではんだボール容器２を撮影した場合には、はんだボール１の数を演算する。
【００３７】
制御手段６７は、ＣＣＤカメラ６４でパッケージ１２の接続端子を撮影した場合には、画像処理手段６５で算出されたパッケージ１２の接続端子の位置に合わせてマウントヘッド５０を移動させる。また、ＣＣＤカメラ６４ではんだボール容器２を撮影した場合には、画像処理手段６５で算出されたはんだボール１の数に基づいてはんだボール容器２内のはんだボール１の過不足を判定して、はんだボール搭載装置１０における作業を継続したり、はんだボール搭載装置１０を停止させてアラームを発振するなどの制御を行なう。
【００３８】
はんだボール自動補充装置７０は、図５に示すように、例えば、前記コラム３１（図１参照）に固定され、はんだボール１を収容するホッパー７１と、該ホッパー７１とはんだボール容器２を接続するフレキシブル配管７２と、前記コラム３１に揺動可能に支持され、前記フレキシブル配管７２の中間部を保持するシリンダ７３を備えている。
【００３９】
このような構成で、導電性ボール搭載装置１０は、パッケージ１２を搭載したキャリア２１が、図１の左側から搬送部１３のベルト１９上に供給されると、シリンダ２２が作動してストッパ２３を上昇させる。すると、モータ２０が作動して、ベルト１９を走行させ、キャリア２１を図１の左側から右側に向けて矢印Ｘ方向に搬送する。そして、キャリア２１がストッパ２３に当接すると、キャリア２１はその位置に停止させられる。キャリア２１の搬送が終了すると、モータ２０が停止してベルト１９の走行も停止する。すると、シリンダ２２が作動して、ストッパ２３を下降させる。
【００４０】
搭載部２５のシリンダ２９が作動して、載置台２８を上昇させ、ベルト１９に載置されているキャリア２１を載置台２８で押し上げ、キャリア２１に載置されているパッケージ１２を搭載位置に位置決めする。
【００４１】
一方、駆動部３０は、モータ３６とモータ４２を作動させ、ＣＣＤカメラ６４をはんだボール容器２と対向する位置へ移動させる。同時に、モータ４９を作動させ、ＣＣＤカメラ６４を矢印Ｚ方向へ移動させ、ＣＣＤカメラ６４のピントをはんだボール容器２の底面に合わせる。
【００４２】
この状態で、リングライト６２を点灯させ、ＣＣＤカメラ６４ではんだボール容器２内の底面全体を撮影する（図３のステップＳ１、以下、単にステップＳ○という）。このとき、撮影された画像は、図２に示すように、モニタ６６に映し出すことが出来る。この画像は、比較的暗いはんだボール容器２の底面の像２ａと、リングライト６２の光を反射して、比較的明るいはんだボール１の像１ａとで構成される。
【００４３】
ＣＣＤカメラ６４から画像データが印加された画像処理手段６５は、ＣＣＤを構成する各素子のそれぞれについて、予め設定された閾値と比較して２値化を行う（ステップＳ２）。例えば、閾値より明るい素子を「１」、閾値より暗い素子を「０」とする。
【００４４】
画像処理手段６５は、２値化された画像データの内、「１」とされた素子の数を計数する（ステップＳ３）。そして、ＣＣＤを構成する素子の総数（既知）と計数された素子の数を比較して、画像データ内における「１」の占める割合を、はんだボール容器２の底面積（既知）に乗算し、はんだボール１の占有面積として算出する（ステップＳ４）。
【００４５】
また、画像処理手段６５は、算出されたはんだボール１の占有面積に所定の係数（単位面積当たりのはんだボール１の数）を乗算してはんだボール容器２内のはんだボール１の数を算出する（ステップＳ５）。なお、前記係数は、はんだボール１の直径により異なる。
【００４６】
はんだボールの占有面積とはんだボールの数との間には、図４に示すような相関関係がある。はんだボールの占有面積がＳの場合、直径が０．７６ｍｍのはんだボールの数をＮ１、直径が０．５ｍｍのはんだボールの数をＮ２、直径が０．３ｍｍのはんだボールの数をＮ３とすると、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３となる。即ち、占有面積が同じであっても、はんだボールの直径によりはんだボール容器内のはんだボールの数は異なることになる。
【００４７】
制御手段６７は、画像処理手段６５から印加されたはんだボール容器２内のはんだボール１の数と、予め設定されている規定範囲の下限（規定値下限）とを比較する（ステップＳ６）。そして、はんだボール容器２内のはんだボール１の数が規定値下限より多い場合には、はんだボール１の数を規定範囲の上限（規定値上限）と比較する（ステップＳ７）。
【００４８】
はんだボール容器２内のはんだボール１の数が規定値上限より少ない場合には、駆動部３０の各モータ３６、４２、４９を作動させ、整列マスク７をはんだボール容器２へ移動させ（ステップＳ８）、搭載作業を開始させる。
【００４９】
前記ステップＳ６で、はんだボール容器２内のはんだボール１の数が規定値下限より少ない場合には、はんだボール搭載装置１０を停止させる（ステップＳ９）。そして、はんだボール補充装置７０のシリンダ７３を作動させ、図６に示すように、フレキシブル配管７２の中間部を押し下げる。
【００５０】
すると、フレキシブル配管７２は、ホッパー７１からはんだボール容器２に向けて下降するように傾斜した状態になり、フレキシブル配管７２内及びホッパー７１内のはんだボール１が、はんだボール容器２に向かって流れ落ち補充される（ステップＳ１０）。
【００５１】
前記はんだボール１の補充は、例えば、一定時間、はんだボール１を補充したら、シリンダ７３を作動させて、図５に示すように、フレキシブル配管７２の中間部を引き上げることにより、はんだボール１の流れを止めて、補充を停止させる。はんだボール１の補充が終わったら、前記ステップＳ１からステップＳ６を繰り返す。
【００５２】
なお、はんだボール１の補充は、手動で行なうようにしてもよい。そして、はんだボール１の補充を手動で行なう場合には、はんだボール搭載装置１０を停止させたとき、アラームを発振させるようにすることも出来る。
【００５３】
一方、前記ステップＳ７で、はんだボール容器２内のはんだボール１の数が規定値上限より多い場合には、はんだボール搭載装置１０を停止させる（ステップＳ１１）。同時に、アラームを発振する（ステップＳ１２）。そして、作業者の手作業により、はんだボール容器２内のはんだボール１の一部が排出され（ステップＳ１３）、再起動スイッチ（図示せず）が押されると、前記ステップＳ１からステップＳ７を繰り返す。
【００５４】
このようにして、はんだボール容器２内のはんだボール１の数を計測し、はんだボール１の補充、排出を行なうようにしたので、はんだボール容器２内のはんだボール１の数を規定範囲内に入るように制御することが出来る。
【００５５】
なお、前記アラームは、ベル、ブザー等の吹鳴と、ランプの点灯により表示することが出来る。
【００５６】
はんだボール容器２内のはんだボール１の数が規定範囲内にあるときには、駆動部３０のモータ３６、モータ４２及びモータ４９を作動させ、マウントヘッド５０を移動させ、整列マスク７をはんだボール容器２へ、フラックス供給治具５６を、フラックス供給手段５３のフラックス容器５４内へそれぞれ移動させる。すると、フラックス供給治具５６のピンの先端がフラックス容器５４内に形成された薄膜状のフラックス９内に浸漬され、ピンの先端にフラックス９を付着させる。
【００５７】
一方、整列マスク７は、はんだボール容器２の開口部を覆い、配管３を通して真空圧が供給される。同時に、はんだボール容器２を加振して中に収納されたはんだボール１を浮遊させる。所定の吸着時間が経過すると、はんだボール容器２への加振を止め、吸着工程を終了する。
【００５８】
駆動部３０のモータ３６、モータ４２及びモータ４９が作動してマウントヘッド５０を矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、ＣＣＤカメラ６４を搭載位置にあるパッケージ１２と対向する位置へ移動させる。そして、リングライト６２を点灯し、ＣＣＤカメラ６４でパッケージ１２を撮影する。画像処理手段６５は、撮影された画像データからパッケージ１２の接続端子の像を抽出すると共に、その位置を演算して、その演算結果を制御手段６７へ送る。
【００５９】
制御手段６７は、画像処理手段６５から入力されたパッケージ１２の接続端子の位置データに基づき、駆動部３０のモータ３６及びモータ４２を作動させ、フラックス供給治具５６のピンをパッケージ１２の接続端子と対向する位置へ移動させる。そして、モータ４９を作動して、マウントヘッド５０を下降させ、フラックス供給治具５６のピンをパッケージ１２の接続端子に接触させ、ピンに付着したフラックス９を接続端子に転写し供給する。
【００６０】
フラックス９の供給が終わると、モータ４９の作動によりマウントヘッド５０を所定の位置まで上昇させた後、モータ３６及びモータ４２を作動させて、整列マスク７に吸着保持したはんだボール１を、フラックス９が供給されたパッケージ１２の接続端子と対向させる。そして、モータ４９を作動させて、はんだボール１がパッケージ１２の接続端子と接触する位置までマウントヘッド５０を下降させる。
【００６１】
モータ４９を停止させた後、整列マスク７に供給されている真空圧を遮断し、整列マスク７内を大気圧に連通させる。すると、真空圧による吸着力が解放され、はんだボール１は整列マスク７から解放される。この状態で、モータ４９が作動してマウントヘッド５０（即ち、整列マスク７）を上昇させると、はんだボール１は、フラックス９の粘着力によってパッケージ１２の接続端子上に残り、整列マスク７からパッケージ１２の接続端子へ搭載される。
【００６２】
マウントヘッド５０が上昇すると、搭載部２５のモータ２７が作動して、載置台２８をキャリア２１に載置されたパッケージ１２の載置間隔分だけ移動させ、次のパッケージ１２を搭載位置へ移動させる。
【００６３】
このような操作を繰り返すことにより、キャリア２１上に載置された全てのパッケージ１２にはんだボール１が搭載されると、搭載部２５のシリンダ２９が作動して、載置台２８を下降させ、キャリア２１を搬送部１３のベルト１９上に載置する。すると、モータ２０が作動してベルト１９を走行させ、キャリア２１を図１の右側に向けて搬送し排出する。
【００６４】
なお、上記の説明によれば、整列マスク７ではんだボール１を吸着する度に、はんだボール容器２内のはんだボール１の数を計測するようにしているが、はんだボール１の数の計測間隔は、適宜設定することが出来る。
【００６５】
また、上記の実施形態では、計測手段６３のＣＣＤカメラ６４と画像処理手段６５を、はんだボール１の数の計測と、パッケージ１２の接続端子の検出を共用する構成で説明したが、それぞれ専用の撮影手段と、画像処理手段を配置してもよい。
【００６６】
図７乃至図９は、はんだボール容器内のはんだボールの数を計測する検出部の他の実施形態を示すもので、図７は、はんだボール搭載装置の検出部の構成図、図８は、図７における検出部の光センサの視野を示す模式図、図９は、光センサの出力電圧とはんだボールの数の相関関係を示す特性図である。
【００６７】
同図において、図１、図２と同じものは同じ符号をつけて示してある。はんだボール１を収容するはんだボール容器２は、発振器７５に接続された圧電振動子７６を介してベースに配置されている。
【００６８】
照明用電源７７に接続されたリングライト７９と、集光レンズ８０を有する光センサ８１は、一体に結合され、はんだボール容器２と対向し、かつ、前記マウントヘッド５０（図１参照）と干渉しないように、前記コラム３１（図１参照）に配置されている。信号処理手段８２は、光センサ８１に接続され、光センサ８１から印加される出力電圧に基づいて、はんだボール容器２内のはんだボール１の数を算出する。なお、計測手段６３は、光センサ８１と信号処理手段８２で構成されている。
【００６９】
このような構成で、光センサ８１がはんだボール容器２を見通せる状態のときに、照明用電源７７からの電力によりリングライト７９を点灯させる。リングライト７９で照明されたはんだボール容器２の内部（底面）からの反射光を集光レンズ８０を通して光センサ８１で受光する。
【００７０】
このとき、光センサ８１には、図８に示すような視野の反射光が入射される。この視野の中には、はんだボール１からの明るい反射光１ａと、はんだボール容器２の底面からの暗い反射光２ａが混在している。そして、光センサ８１は、受光した反射光の光量に比例した電圧を出力する。
【００７１】
信号処理手段８２は、光センサ８１から印加される出力電圧に基づいて、はんだボール容器２におけるはんだボール１の占有面積を算出し、該占有面積からはんだボール１の数を算出して、制御手段６７に印加する。
【００７２】
即ち、はんだボール容器２内のはんだボール１の数が多く、その底面におけるはんだボール１の占有面積が大きくなると、光センサ８１から出力される出力電圧が高くなり、はんだボール１の数が少なく、その底面におけるはんだボール１の占有面積が小さくなると、光センサ８１から出力される出力電圧が低くなる。従って、光センサ８１の出力電圧を検出することで、はんだボール容器２内におけるはんだボール１の占有面積の大きさを検出することが出来る。
【００７３】
また、はんだボール容器２内のはんだボール１の占有面積と、はんだボール１の数の関係は、前記実施形態と同様に、はんだボール１の直径により異なる。従って、検出された占有面積にはんだボール１の大きさに対応する係数（単位面積当たりのはんだボールの数）を乗算すれば、はんだボール容器２内のはんだボール１の数を算出することが出来る。
【００７４】
なお、図９に示すような、光センサの出力電圧とはんだボールの数の相関関係を、はんだボールの直径ごとに求めておけば、光センサの出力電圧からはんだボールの数を直接算出することも出来る。
【００７５】
一方、信号処理手段８２から、はんだボール容器２内のはんだボール１の数が印加された制御手段６７は、前記実施形態と同様に、はんだボール搭載装置を制御する。
【００７６】
なお、はんだボールを浮遊させる方法は、上記の振動による他、圧縮空気の噴出しによるものであってもよい。また、はんだボール搭載装置は、図１に示すように、フラックスとはんだボールを、それぞれパッケージに転写、搭載する構成であってもよいし、整列マスクで吸着したはんだボールにフラックスを付着させてパッケージへ搭載する構成であってもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、はんだボール容器の底面におけるはんだボールの占有面積を検出し、該占有面積に基づいてはんだボール容器内のはんだボールの数を算出するようにしているので、はんだボールの数を精度よく計測することが出来る。従って、はんだボール容器内のはんだボールの数を規定範囲内に精度よく制御することが可能になり、整列マスクによるはんだボールの未吸着や余剰吸着の発生を少なくして、生産性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するはんだボール搭載装置の斜視図。
【図２】図１におけるはんだボール搭載装置の検出部の構成図。
【図３】図２における検出部によるはんだボール数の計測手順を示すフローチャート。
【図４】はんだボール容器内におけるはんだボールの占有面積とはんだボールの数との相関関係を示す特性図。
【図５】はんだボール搭載装置に使用するはんだボール補充装置の構成図。
【図６】図５におけるはんだボール補充装置の動作説明図。
【図７】はんだボール搭載装置の検出部の構成図。
【図８】図７における検出部の光センサの視野を示す模式図。
【図９】光センサの出力電圧とはんだボールの数の相関関係を示す特性図。
【図１０】整列マスクによるはんだボールの吸着工程を示す構成図。
【図１１】整列マスクにはんだボールの未吸着が発生した状態を示す説明図。
【図１２】整列マスクにはんだボールの余剰吸着が発生した状態を示す説明図。
【符号の説明】
１…導電性ボール（はんだボール）
２…導電性ボール容器（はんだボール容器）
７…整列マスク
１２…パッケージ
２５…搭載部
５７…導電性ボール供給部（はんだボール供給部）
６３…計測手段
６４…ＣＣＤカメラ
６５…画像処理手段
６７…制御手段
８１…光センサ
８２…信号処理手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a connection terminal for a package that uses a conductive protruding contact (hereinafter referred to as a bump) as a connecting material to a mounting substrate, such as BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), or Chip Scale Package (CSP). The present invention relates to a conductive ball mounting apparatus for mounting a conductive ball for forming the bump.
[0002]
[Prior art]
As a structure for connecting a package having a large number of connection terminals (input / output terminals), such as a semiconductor package using an LSI, to a mounting substrate, a structure in which bumps are formed on the connection terminals of the package is employed. The bumps are formed by mounting conductive balls (for example, solder balls, hereinafter referred to as solder balls) on the connection terminals of the package and performing reflow (heating and melting).
[0003]
As a solder ball mounting device for mounting the solder ball on the connection terminal of the package, a flux is attached to the solder ball adsorbed by the alignment mask, and the device is mounted on the connection terminal of the package in advance. There is an apparatus for mounting solder balls adsorbed by an alignment mask on the flux after applying the flux.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In any of the above-described solder ball mounting apparatuses, the adsorption of the solder balls with the alignment mask is performed in a process as shown in FIG. That is, an alignment mask 7 connected to a vacuum source 5 through a pipe 3 and having suction holes 6 is disposed above a solder ball container 2 that contains solder balls 1. Then, the solder ball 1 accommodated by applying vibration to the solder ball container 2 is floated, and the suction hole 6 is connected to the vacuum source 5 and is sucked by vacuum to suck the solder ball 1 into the suction hole 6 of the alignment mask 7. is doing.
[0005]
At this time, as shown in FIG. 11, among the suction holes 6 of the alignment mask 7, there are generated suction holes 6 where the solder balls 1 cannot be sucked (unsucked), or as shown in FIG. 12, the suction of the alignment mask 7. Among the holes 6, there may be a suction hole 6 that sucks a plurality of solder balls 1 at the same time (surplus suction). Such unadsorbed or excessive adsorption results in a bump failure after reflow.
[0006]
In order to prevent such a phenomenon, after attracting a solder ball with an alignment mask, the attracting surface is imaged with a CCD camera, and the image is processed to inspect the attracting state. When non-adsorption or excessive adsorption occurs, a retry operation is performed in which the solder balls adsorbed on the alignment mask are discarded and again adsorbed by the alignment mask. For this reason, as the number of suction holes in the alignment mask increases, that is, as the number of solder balls attracted by one suction operation increases, the number of retry operations increases and the productivity of the solder ball mounting device decreases. I am letting.
[0007]
When adsorbing solder balls with an alignment mask, non-adsorption tends to occur when the number of solder balls in the solder ball container is small, and excessive adsorption tends to occur when the number of solder balls is large. . For this reason, it is required to manage the number of solder balls in the solder ball container within an appropriate range (specified range).
[0008]
As a method of managing the number of solder balls in the solder ball container within the specified range, the consumption amount of the solder balls is obtained from the number of solder ball alignments by the alignment mask (the number of solder balls taken out). When the number reaches the lower limit of the specified range, a new solder ball has been supplied into the solder ball container.
[0009]
However, the solder balls in the solder ball container are not only attracted to the alignment mask and taken out, but the surface of the solder balls is extremely discolored, a plurality of solder balls are combined, It can be discarded due to defects in the solder balls, such as the inclusion of different things, resulting in unpredictable consumption. For this reason, it has been difficult to accurately manage the number of solder balls in the solder ball container.
[0010]
In view of the above circumstances, the present invention can accurately manage the number of solder balls in the solder ball container within a specified range even when consumption of solder balls is unpredictable, and can improve productivity. An object of the present invention is to provide a solder ball mounting apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention includes a mounting portion (25) for positioning a package (12) in which a plurality of connection terminals are formed,
  A solder ball supply section (57) having a solder ball container (2) for accommodating a plurality of solder balls (1), and having a bottom surface of the solder ball container (2) as a low reflection surface;
  A plurality of suction holes are formed in the same arrangement as the plurality of connection terminals formed in the package (12) on the suction surface, connected to a vacuum source, and solder balls (57) from the solder ball supply part (57) to the suction holes ( 1) adsorbing and taking out, an alignment mask (7) for mounting the solder balls (1) on the connection terminals of the package (12) positioned on the mounting portion (25);
  Measuring means (63) for measuring the occupied area of the solder ball (1) on the bottom surface of the solder ball container (2) of the solder ball supply section (57) and calculating the number of solder balls (1) from the occupied area; ,
  Based on the calculation result by the measurement means (63), the calculation means calculatesConductivityNumber of balls (1) is within the specified rangeJudged lessIn case (S6; NO),To the package (12) by the alignment mask (7)Conductive ballLoadingStopAnd (S9) conductive ball replenishing means (70, S10) for replenishing the conductive ball container (2) with conductive balls;
  When it is determined that the number of conductive balls (1) calculated by the measuring means is larger than a specified range based on the calculation result by the measuring means (63) (S7; NO), the alignment mask (7) And the control means (S12) for stopping the mounting of the conductive ball to the package (12) according to (S11) and actuating an alarm,
  It is in the solder ball mounting apparatus characterized by this.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the measuring means (63) is disposed above the solder ball supply section (57) and photographs the inside of the solder ball container (2). A CCD camera (64), and image data output from the CCD camera (64) are processed to calculate the occupied area of the solder ball (1) in the solder ball container (2). Comprising image processing means (65) for calculating the number of solder balls (1) in the solder ball container (2);
It is in the solder ball mounting apparatus characterized by this.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the measuring means (63) receives reflected light from within the solder ball container (2) and generates a voltage signal proportional to the received light quantity. An optical sensor (81) to be converted and a signal for calculating the number of solder balls (1) in the solder ball container (2) based on the magnitude of the voltage signal output from the optical sensor (81). Comprising processing means (82),
It is in the solder ball mounting apparatus characterized by this.
[0014]
In addition, the code | symbol etc. in a parenthesis is the thing which shows the corresponding element in drawing, and, for this reason, this description is not restrained restrict | limited to the description on drawing.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a solder ball mounting apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram of a detection unit of the solder ball mounting apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a flow chart showing the procedure for measuring the number of solder balls by the detection unit in FIG. 2, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the correlation between the area occupied by the solder balls in the solder ball container and the number of solder balls. 5 is a configuration diagram of a solder ball replenishing device used in the solder ball mounting device, and FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the solder ball replenishing device in FIG.
[0016]
In FIG. 1, a solder ball mounting device 10 is disposed on a base 11 and includes a transport unit 13 for supplying and discharging a package 12 on which the solder ball 1 is mounted, a mounting unit 25 for positioning the package 12, and a flux supply. A drive unit 30 that moves the jig 56 and the alignment mask 7, a flux supply unit 52 that supplies the flux 9 to the package 12 positioned by the mounting unit 25, and solder on the connection terminals of the package 12 coated with the flux 9 A solder ball supply unit 57 for mounting the ball 1 and a detection unit 61 for detecting the position of the connection terminal of the package 12 positioned at the mounting position are provided.
[0017]
The transport unit 13 has a pair of shafts 16 rotatably supported so as to cross the groove 15 on upper ends of both ends of the groove 15 that penetrates the upper surface of the base 11 in the arrow X direction (left-right direction in FIG. 1). I have. A pair of pulleys 17 are fixed to both ends of the shaft 16, and a belt 19 is stretched over the pulley 17 in parallel with the longitudinal direction of the groove 15 (arrow X direction). One of the shafts 16 is coupled to and driven by a motor 20 fixed to the base 11.
[0018]
The transport unit 13 has a carrier 21 on which a plurality of packages 12 are placed. The carrier 21 is placed on the belt 19 and transports the package 12 in the arrow X direction. A cylinder 22 is disposed in the groove 15 so as to be positioned below the movement path of the carrier 21. The cylinder 22 is provided with a stopper 23 that can advance and retreat with respect to the movement path of the carrier 21.
[0019]
Therefore, by placing the carrier 21 on the belt 19 and operating the motor 20, the carrier 21 can be conveyed in the direction of the arrow X. At this time, if the stopper 23 is projected into the movement path of the carrier 21 by the operation of the cylinder 22, the carrier 21 can be brought into contact with the stopper 23 and stopped.
[0020]
The mounting portion 25 is positioned below the groove 15 and slides via a linear guide means 26 having a slide member (not shown) movable in the direction of arrow X, and a screw feed mechanism (not shown). A motor 27 for driving the member is provided. A cylinder 29 is fixed to the slide member so that the movable member slidably penetrates the bottom surface of the groove 15 in the arrow X direction and the arrow Z direction (vertical direction in the drawing). A mounting table 28 is fixed to the member.
[0021]
Accordingly, the carrier 21 stopped by the stopper 23 can be moved from the belt 19 to the upper mounting position by operating the cylinder 29 to raise the mounting table 28. Further, by operating the motor 27, it is possible to sequentially move the arrangement interval of the packages 12 on the carrier 21 and sequentially move the packages 12 arranged on the carrier 21 to the mounting position.
[0022]
The drive unit 30 includes a pair of columns 31 fixed in parallel at predetermined intervals on both ends of the base 11 in the arrow X direction so as to straddle the groove 15. On the upper end surfaces of the columns 31, rails 32 constituting a linear guide device are fixed in parallel at predetermined intervals. A ball screw 35 is rotatably supported on the upper end surface of one column 31 via a bearing 33 in parallel with the rail 32 at a predetermined interval. One end of the ball screw 35 is connected to a motor 36 fixed to the column 31.
[0023]
The slider 37 includes a bearing (not shown) that is slidably fitted to the rail 32 and a nut (not shown) that is screwed to the ball screw 35. Then, by the operation of the motor 36, the motor 36 moves along the rail 32 in the arrow Y direction (the front-rear direction of the paper surface of FIG. 1).
[0024]
A pair of rails 39 constituting a linear guide device are fixed to the front surface of the slider 37 so as to extend in the direction of the arrow X in parallel at a predetermined interval vertically. A ball screw 41 is rotatably supported in parallel with the rail 39 at a predetermined interval on the front surface of the slider 37 via a bearing 40 so as to be positioned between the rails 39. One end of the ball screw 41 is connected to a motor 42 fixed to the slider 37.
[0025]
The slide plate 43 includes a bearing (not shown) that is slidably fitted to the rail 39 and a nut (not shown) that is screwed to the ball screw 41. Then, the motor 42 moves in the direction of the arrow X along the rail 39 by the operation of the motor 42.
[0026]
A pair of rails 45 are fixed to the front surface of the slide plate 43, extending in the direction of the arrow Z in parallel at a predetermined interval, and constituting a linear guide device. A ball screw 47 is rotatably supported on the front surface of the slide plate 43 via a bearing 46 in parallel with the rail 45 at a predetermined interval so as to be positioned between the rails 45. One end of the ball screw 47 is connected to a motor 49 fixed to the slide plate 43.
[0027]
The mount head 50 includes a bearing 51 that is slidably fitted to the rail 45 and a nut (not shown) that is screwed to the ball screw 47. The motor 49 operates to move the arrow along the rail 45. Move in the Z direction.
[0028]
Therefore, the drive unit 30 can move the mount head 50 to any position in the directions of the arrows X, Y, and Z by operating the motor 36, the motor 42, and the motor 49.
[0029]
The flux supply unit 52 includes a flux supply means 53 supported by the base 11 and a flux supply jig 56 supported by the mount head 50.
[0030]
The flux supply means 53 includes a flux container 54 having a flat surface formed therein, and a squeegee 55 that scrapes the flux 9 supplied into the flux container 54. Then, the squeegee 55 is opposed to the flat surface of the flux container 54 at a predetermined interval, moved in the direction of arrow X, and the flux 9 supplied into the flux container 54 is scraped to level the film of the flux 9. Form.
[0031]
The flux supply jig 56 includes a plurality of pins (not shown) that can be individually moved in the arrow Z direction in the same arrangement as that of the connection terminals of the package 12. Then, the tip of each pin is immersed in the film of the flux 9 so that the flux 9 is attached to the tip of the pin, and the tip of the pin to which the flux 9 is attached is brought into contact with the connection terminal of the package 12, thereby providing a package. The flux 9 is transferred to 12 connection terminals.
[0032]
The solder ball supply unit 57 includes a solder ball supply means 59 supported by the base 11 and an alignment mask 7 supported by the mount head 50 and attracting and holding the solder balls 1.
[0033]
The solder ball supply means 59 is disposed on the base 11 and is formed so that the bottom surface has low reflectivity. The solder ball container 2 accommodates a plurality of solder balls 1 and is accommodated in the solder ball container 2. A vibration source (not shown) that floats the solder balls 1 toward the alignment mask 7 is provided.
[0034]
Accordingly, the alignment mask 7 is disposed so as to cover the opening of the solder ball container 2, and the vacuum pressure is supplied to the alignment mask 7, and the solder ball 1 accommodated in the solder ball container 2 is vibrated. Let it float. Then, since the solder ball 1 floats from the bottom of the solder ball container 2 toward the suction surface of the alignment mask 7, the floated solder ball 1 is attracted to the suction hole by the air flow sucked from the suction hole 6. Adsorbed and retained.
[0035]
As shown in FIG. 1, the detection unit 61 includes a ring light 62 attached to the mount head 50 and a CCD camera 64, and as shown in FIG. I have. The CCD camera 64 and the image processing means 65 for processing the photographed image constitute a measuring means 63.
[0036]
Then, when the CCD camera 64 images the connection terminal of the package 12, the image processing unit 65 calculates the position of the connection terminal of the package 12. When the solder ball container 2 is photographed by the CCD camera 64, the number of solder balls 1 is calculated.
[0037]
When the CCD camera 64 captures the connection terminal of the package 12, the control unit 67 moves the mount head 50 according to the position of the connection terminal of the package 12 calculated by the image processing unit 65. When the solder ball container 2 is photographed by the CCD camera 64, it is determined whether the solder balls 1 in the solder ball container 2 are excessive or insufficient based on the number of solder balls 1 calculated by the image processing means 65. Control is performed such as continuing the work in the solder ball mounting apparatus 10 or suspending the solder ball mounting apparatus 10 to generate an alarm.
[0038]
As shown in FIG. 5, the solder ball automatic replenishing device 70 is fixed to the column 31 (see FIG. 1), for example, and connects the hopper 71 that houses the solder balls 1, and the hopper 71 and the solder ball container 2. A flexible pipe 72 and a cylinder 73 supported by the column 31 so as to be swingable and holding an intermediate portion of the flexible pipe 72 are provided.
[0039]
With such a configuration, the conductive ball mounting apparatus 10 is configured such that when the carrier 21 on which the package 12 is mounted is supplied from the left side of FIG. Raise. Then, the motor 20 is actuated to run the belt 19 and transport the carrier 21 in the arrow X direction from the left side to the right side in FIG. When the carrier 21 comes into contact with the stopper 23, the carrier 21 is stopped at that position. When the conveyance of the carrier 21 is completed, the motor 20 is stopped and the traveling of the belt 19 is also stopped. Then, the cylinder 22 operates and the stopper 23 is lowered.
[0040]
The cylinder 29 of the mounting portion 25 is actuated to raise the mounting table 28, the carrier 21 mounted on the belt 19 is pushed up by the mounting table 28, and the package 12 mounted on the carrier 21 is positioned at the mounting position. To do.
[0041]
On the other hand, the drive unit 30 operates the motor 36 and the motor 42 to move the CCD camera 64 to a position facing the solder ball container 2. At the same time, the motor 49 is operated to move the CCD camera 64 in the direction of arrow Z, and the focus of the CCD camera 64 is aligned with the bottom surface of the solder ball container 2.
[0042]
In this state, the ring light 62 is turned on, and the entire bottom surface in the solder ball container 2 is photographed by the CCD camera 64 (step S1 in FIG. 3, hereinafter, simply referred to as step S). At this time, the photographed image can be displayed on the monitor 66 as shown in FIG. This image is composed of an image 2 a of the bottom surface of the relatively dark solder ball container 2 and an image 1 a of the relatively bright solder ball 1 that reflects the light of the ring light 62.
[0043]
The image processing means 65 to which image data is applied from the CCD camera 64 binarizes each element constituting the CCD by comparing with a preset threshold value (step S2). For example, an element brighter than the threshold is “1”, and an element darker than the threshold is “0”.
[0044]
The image processing means 65 counts the number of elements set to “1” in the binarized image data (step S3). Then, the total number (known) of the elements constituting the CCD is compared with the counted number of elements, and the ratio occupied by “1” in the image data is multiplied by the bottom area (known) of the solder ball container 2, The occupation area of the solder ball 1 is calculated (step S4).
[0045]
Further, the image processing unit 65 calculates the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 by multiplying the calculated occupied area of the solder balls 1 by a predetermined coefficient (the number of solder balls 1 per unit area). (Step S5). The coefficient varies depending on the diameter of the solder ball 1.
[0046]
There is a correlation as shown in FIG. 4 between the area occupied by the solder balls and the number of solder balls. When the area occupied by the solder balls is S, the number of solder balls having a diameter of 0.76 mm is N1, the number of solder balls having a diameter of 0.5 mm is N2, and the number of solder balls having a diameter of 0.3 mm is N3. N1 <N2 <N3. That is, even if the occupied area is the same, the number of solder balls in the solder ball container varies depending on the diameter of the solder balls.
[0047]
The control means 67 compares the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 applied from the image processing means 65 with the lower limit (specified value lower limit) of a preset specified range (step S6). When the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is larger than the specified value lower limit, the number of solder balls 1 is compared with the upper limit (specified value upper limit) of the specified range (step S7).
[0048]
If the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is less than the upper limit of the specified value, the motors 36, 42, 49 of the drive unit 30 are operated to move the alignment mask 7 to the solder ball container 2 (step S8). ), Start the mounting work.
[0049]
If the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is less than the specified lower limit in step S6, the solder ball mounting device 10 is stopped (step S9). Then, the cylinder 73 of the solder ball replenishing device 70 is operated to push down the intermediate portion of the flexible pipe 72 as shown in FIG.
[0050]
Then, the flexible pipe 72 is inclined so as to descend from the hopper 71 toward the solder ball container 2, and the solder balls 1 in the flexible pipe 72 and the hopper 71 flow down toward the solder ball container 2 and are replenished. (Step S10).
[0051]
For example, when the solder ball 1 is replenished for a certain period of time, the cylinder 73 is operated to pull up the middle portion of the flexible pipe 72 as shown in FIG. To stop replenishment. When the replenishment of the solder balls 1 is completed, the steps S1 to S6 are repeated.
[0052]
The replenishment of the solder balls 1 may be performed manually. When refilling the solder balls 1 manually, an alarm can be oscillated when the solder ball mounting device 10 is stopped.
[0053]
On the other hand, if the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is greater than the upper limit of the prescribed value in step S7, the solder ball mounting device 10 is stopped (step S11). At the same time, an alarm is oscillated (step S12). When a part of the solder ball 1 in the solder ball container 2 is discharged by the operator's manual work (step S13) and a restart switch (not shown) is pressed, the steps S1 to S7 are repeated. .
[0054]
In this way, the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is measured, and the solder balls 1 are replenished and discharged, so that the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is within a specified range. It can be controlled to enter.
[0055]
The alarm can be displayed by sounding a bell, a buzzer or the like and lighting the lamp.
[0056]
When the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is within the specified range, the motor 36, the motor 42, and the motor 49 of the drive unit 30 are operated to move the mount head 50, and the alignment mask 7 is moved to the solder ball container 2. The flux supply jig 56 is moved into the flux container 54 of the flux supply means 53, respectively. Then, the tip of the pin of the flux supply jig 56 is immersed in the thin film-like flux 9 formed in the flux container 54, and the flux 9 is attached to the tip of the pin.
[0057]
On the other hand, the alignment mask 7 covers the opening of the solder ball container 2, and a vacuum pressure is supplied through the pipe 3. At the same time, the solder ball container 2 is vibrated to float the solder ball 1 accommodated therein. When the predetermined adsorption time has elapsed, the vibration to the solder ball container 2 is stopped and the adsorption process is terminated.
[0058]
The motor 36, the motor 42, and the motor 49 of the drive unit 30 are operated to move the mount head 50 in the directions of arrows X, Y, and Z, and the CCD camera 64 is moved to a position facing the package 12 at the mounting position. Then, the ring light 62 is turned on and the package 12 is photographed by the CCD camera 64. The image processing means 65 extracts the image of the connection terminal of the package 12 from the photographed image data, calculates its position, and sends the calculation result to the control means 67.
[0059]
The control unit 67 operates the motor 36 and the motor 42 of the driving unit 30 based on the position data of the connection terminal of the package 12 input from the image processing unit 65, and the pin of the flux supply jig 56 is connected to the connection terminal of the package 12. And move it to the position facing it. Then, the motor 49 is operated to lower the mount head 50, the pins of the flux supply jig 56 are brought into contact with the connection terminals of the package 12, and the flux 9 attached to the pins is transferred and supplied to the connection terminals.
[0060]
When the supply of the flux 9 is finished, the mount head 50 is moved up to a predetermined position by the operation of the motor 49, and then the motor 36 and the motor 42 are operated so that the solder balls 1 attracted and held on the alignment mask 7 are replaced with the flux 9 Is made to face the connection terminal of the package 12 to which is supplied. Then, the motor 49 is operated to lower the mount head 50 to a position where the solder ball 1 comes into contact with the connection terminal of the package 12.
[0061]
After the motor 49 is stopped, the vacuum pressure supplied to the alignment mask 7 is shut off, and the inside of the alignment mask 7 is communicated with the atmospheric pressure. Then, the suction force due to the vacuum pressure is released, and the solder balls 1 are released from the alignment mask 7. In this state, when the motor 49 is operated to raise the mount head 50 (that is, the alignment mask 7), the solder balls 1 remain on the connection terminals of the package 12 due to the adhesive force of the flux 9, and the package is removed from the alignment mask 7. It is mounted on 12 connection terminals.
[0062]
When the mount head 50 is raised, the motor 27 of the mounting unit 25 is operated to move the mounting table 28 by the mounting interval of the package 12 mounted on the carrier 21 and move the next package 12 to the mounting position. .
[0063]
By repeating such an operation, when the solder balls 1 are mounted on all the packages 12 mounted on the carrier 21, the cylinder 29 of the mounting portion 25 operates to lower the mounting table 28, and the carrier 21 is placed on the belt 19 of the transport unit 13. Then, the motor 20 is actuated to run the belt 19, and the carrier 21 is conveyed and discharged toward the right side of FIG.
[0064]
According to the above description, every time the solder balls 1 are attracted by the alignment mask 7, the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is measured, but the measurement interval of the number of solder balls 1 is measured. Can be set as appropriate.
[0065]
In the above-described embodiment, the CCD camera 64 and the image processing unit 65 of the measuring unit 63 are described as being configured to share the measurement of the number of solder balls 1 and the detection of the connection terminals of the package 12. An imaging unit and an image processing unit may be arranged.
[0066]
7 to 9 show another embodiment of the detection unit for measuring the number of solder balls in the solder ball container, FIG. 7 is a configuration diagram of the detection unit of the solder ball mounting device, and FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing the field of view of the optical sensor of the detection unit in FIG. 7, and FIG.
[0067]
In the figure, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. The solder ball container 2 that accommodates the solder ball 1 is disposed on the base via a piezoelectric vibrator 76 connected to an oscillator 75.
[0068]
The ring light 79 connected to the illumination power source 77 and the optical sensor 81 having the condenser lens 80 are integrally coupled, face the solder ball container 2 and do not interfere with the mount head 50 (see FIG. 1). Thus, it arrange | positions at the said column 31 (refer FIG. 1). The signal processing means 82 is connected to the optical sensor 81 and calculates the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 based on the output voltage applied from the optical sensor 81. The measuring unit 63 includes an optical sensor 81 and a signal processing unit 82.
[0069]
With such a configuration, when the optical sensor 81 is in a state where the solder ball container 2 can be seen, the ring light 79 is turned on by the power from the illumination power source 77. Reflected light from the inside (bottom surface) of the solder ball container 2 illuminated by the ring light 79 is received by the optical sensor 81 through the condenser lens 80.
[0070]
At this time, the reflected light of the visual field as shown in FIG. In this visual field, bright reflected light 1a from the solder ball 1 and dark reflected light 2a from the bottom surface of the solder ball container 2 are mixed. The optical sensor 81 outputs a voltage proportional to the amount of reflected light received.
[0071]
The signal processing means 82 calculates the occupied area of the solder balls 1 in the solder ball container 2 based on the output voltage applied from the optical sensor 81, calculates the number of solder balls 1 from the occupied area, and controls the control means. 67 is applied.
[0072]
That is, when the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 is large and the area occupied by the solder balls 1 on the bottom surface is large, the output voltage output from the optical sensor 81 is high, and the number of solder balls 1 is small. When the occupied area of the solder ball 1 on the bottom surface becomes small, the output voltage output from the optical sensor 81 becomes low. Therefore, by detecting the output voltage of the optical sensor 81, the size of the area occupied by the solder ball 1 in the solder ball container 2 can be detected.
[0073]
Further, the relationship between the occupied area of the solder balls 1 in the solder ball container 2 and the number of the solder balls 1 is different depending on the diameter of the solder balls 1 as in the above embodiment. Therefore, the number of solder balls 1 in the solder ball container 2 can be calculated by multiplying the detected occupied area by a coefficient corresponding to the size of the solder ball 1 (number of solder balls per unit area). .
[0074]
If the correlation between the output voltage of the optical sensor and the number of solder balls as shown in FIG. 9 is obtained for each diameter of the solder ball, the number of solder balls can be directly calculated from the output voltage of the optical sensor. You can also.
[0075]
On the other hand, the control means 67 to which the number of the solder balls 1 in the solder ball container 2 is applied from the signal processing means 82 controls the solder ball mounting apparatus, as in the above embodiment.
[0076]
Note that the method of floating the solder ball may be based on the above-described vibration or by blowing compressed air. Further, as shown in FIG. 1, the solder ball mounting apparatus may be configured to transfer and mount the flux and the solder ball on the package, respectively. Alternatively, the flux is attached to the solder ball adsorbed by the alignment mask. It may be configured to be mounted on.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the occupied area of the solder balls on the bottom surface of the solder ball container is detected, and the number of solder balls in the solder ball container is calculated based on the occupied area. The number of solder balls can be accurately measured. Therefore, the number of solder balls in the solder ball container can be accurately controlled within a specified range, and the occurrence of unadsorbed or excessively attracted solder balls by the alignment mask can be reduced to improve productivity. I can do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a solder ball mounting apparatus to which the present invention is applied.
2 is a configuration diagram of a detection unit of the solder ball mounting device in FIG. 1;
3 is a flowchart showing a procedure for measuring the number of solder balls by a detection unit in FIG. 2;
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the correlation between the area occupied by solder balls in the solder ball container and the number of solder balls.
FIG. 5 is a configuration diagram of a solder ball replenishing device used in a solder ball mounting device.
6 is an operation explanatory view of the solder ball replenishing device in FIG. 5;
FIG. 7 is a configuration diagram of a detection unit of the solder ball mounting device.
8 is a schematic diagram showing a field of view of a photosensor of a detection unit in FIG. 7;
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the correlation between the output voltage of the optical sensor and the number of solder balls.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a solder ball adsorption process using an alignment mask;
FIG. 11 is an explanatory view showing a state where solder balls are not attracted to the alignment mask.
FIG. 12 is an explanatory view showing a state in which excessive adsorption of solder balls occurs on the alignment mask.
[Explanation of symbols]
1 ... Conductive ball (solder ball)
2… Conductive ball container (solder ball container)
7 ... Alignment mask
12 ... Package
25 ... Mounting part
57... Conductive ball supply unit (solder ball supply unit)
63 ... Measurement means
64 ... CCD camera
65. Image processing means
67. Control means
81. Optical sensor
82 ... Signal processing means

Claims

複数の接続端子が形成されたパッケージを位置決めする搭載部と、
複数の導電性ボールを収容する導電性ボール容器を有し、該導電性ボール容器の底面を低反射面とした導電性ボール供給部と、
真空源に接続され、吸着面に前記パッケージに形成された複数の接続端子と同じ配列で複数の吸着穴が形成され、前記導電性ボール供給部から前記吸着穴に導電性ボールを吸着して取出し、前記搭載部に位置決めされたパッケージの接続端子上に導電性ボールを搭載する整列マスクと、
前記導電性ボール供給部の導電性ボール容器の底面における導電性ボールの占有面積を計測し、該占有面積から導電性ボールの数を算出する計測手段と、
該計測手段による算出結果に基づいて、前記計測手段で算出された導電性ボールの数が、規定範囲より少ないと判断した場合、前記整列マスクによる前記パッケージへの導電性ボールの搭載を停止させると共に、前記導電性ボール容器に導電性ボールを補充する導電性ボール補充手段と、
前記計測手段による算出結果に基づいて、前記計測手段で算出された導電性ボールの数が、規定範囲より多いと判断した場合、前記整列マスクによる前記パッケージへの導電性ボールの搭載を停止させると共に、アラームを作動する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする、導電性ボール搭載装置。A mounting portion for positioning a package in which a plurality of connection terminals are formed;
A conductive ball container containing a plurality of conductive balls, and a conductive ball supply unit having a bottom surface of the conductive ball container as a low reflection surface;
Connected to a vacuum source, a plurality of suction holes are formed on the suction surface in the same arrangement as the plurality of connection terminals formed on the package, and the conductive balls are sucked into the suction holes from the conductive ball supply unit and taken out. An alignment mask for mounting conductive balls on connection terminals of the package positioned on the mounting portion;
Measuring means for measuring the occupied area of the conductive balls on the bottom surface of the conductive ball container of the conductive ball supply unit, and calculating the number of conductive balls from the occupied area;
Based on the calculation result by said measuring means, the number of the conductive balls calculated by the measuring means is, if it is determined that less than the specified range, stops the mounting conductive balls to the package by the aligning mask Conductive ball replenishing means for replenishing the conductive ball container with conductive balls;
When it is determined that the number of conductive balls calculated by the measuring unit is greater than a specified range based on the calculation result by the measuring unit, the mounting of the conductive balls on the package by the alignment mask is stopped. A control means for activating an alarm,
A conductive ball mounting device characterized by that.

前記計測手段は、前記導電性ボール供給部の上方に配置され、前記導電性ボール容器内を撮影するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラから出力される画像データから、導電性ボール容器内における導電性ボールの占有面積を算出し、該占有面積から導電性ボール容器内の導電性ボールの数を算出するようにした画像処理手段からなる、
ことを特徴とする、請求項１記載の導電性ボール搭載装置。The measuring means is disposed above the conductive ball supply unit, and a CCD camera for photographing the inside of the conductive ball container, and a conductive ball in the conductive ball container from image data output from the CCD camera. Comprising an image processing means for calculating the occupied area of and calculating the number of conductive balls in the conductive ball container from the occupied area,
The conductive ball mounting device according to claim 1, wherein:

前記計測手段は、導電性ボール容器内からの反射光を受光し、受光した光量に比例した電圧に変換する光センサと、該光センサから出力される電圧信号の大きさに基づき、前記導電性ボール容器内の導電性ボールの数を算出するようにした信号処理手段からなる、
ことを特徴とする、請求項１記載の導電性ボール搭載装置。The measuring means receives the reflected light from the inside of the conductive ball container, converts the light into a voltage proportional to the received light amount, and the conductivity based on the magnitude of the voltage signal output from the light sensor. Comprising signal processing means adapted to calculate the number of conductive balls in the ball container;
The conductive ball mounting device according to claim 1, wherein: