JP3921607B2

JP3921607B2 - Conductive ball removal device

Info

Publication number: JP3921607B2
Application number: JP2002156211A
Authority: JP
Inventors: 英児橋野; 信二石川; 圭池田
Original assignee: Nippon Steel Materials Co Ltd; Shibuya Corp
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd; Shibuya Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003347339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールの除去装置の改良に関するもので、主としてマウントヘッドの導電性ボール保持面に保持された不要な導電性ボールを除去する装置を主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より導電性ボール搭載装置において、搭載前のマウントヘッドに吸着保持された不要導電性ボール（エキストラボール、ダブルボール等）を認識（画像取込、判定）手段で検査して除去する方法や、導電性ボールを被搭載物に搭載した後のマウントヘッドに残された不要導電性ボール（リメインボール等）を認識（画像取込、判定）して除去する方法は存在した。
【０００３】
この搭載前の不要導電性ボールの除去処理にしても、又、搭載後の不要導電性ボールの除去処理にしても、マウントヘッドのボール保持面全面を認識してから除去処理を行うものであった。更に、その工程も、全面画像取込、全面判定、全面除去という３行程を要するものであった。
【０００４】
しかし、全面画像取込及び全面判定には、除去動作に比べ時間がかかるので、マウントヘッドのボール保持面全面を認識してから除去するようにすると不要導電性ボール除去に要する全体処理時間が長くなってしまうことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、マウントヘッドのボール保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、エリア毎に不要な導電性ボールの位置を判定し、既に認識（画像取込、判定）を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させることにより不要導電性ボール除去に要する全体処理時間を短縮することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、導電性ボール除去装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールを吸着保持する保持面を有し、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載するマウントヘッドの、保持面上の不要な導電性ボールを除去する導電性ボール除去装置とする。
第２に、保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定する認識手段を設ける。
第３に、不要な導電性ボールを除去する除去手段を設ける。
第４に、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備える。
第５に、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行う。
【０００７】
【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いて説明する。図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略説明図であり、実施例では、本発明における導電性ボールとして、直径０．１ｍｍの半田ボール２が用いられている。勿論、本発明における導電性ボールが上記半田ボール２に限定されるものではない。又、実施例では被搭載物としてウエハ３１を使用しているが、他にＢＧＡ基板などのプリント配線基板であっても良いことは勿論である。
【０００８】
該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、半田ボール２が多数貯留されているボール供給装置３と、半田ボール２を真空吸引して保持するマウントヘッド４と、多数の半田ボール２が保持されているマウントヘッド４の下面全体を範囲として全体的に作用して、不要な半田ボール２２，２３を除去する全面除去装置５と、マウントヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、マウントヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）と、不要半田ボール２２，２３の位置を認識（画像取込、判定）する検査カメラ８と、不要半田ボール２２，２３に直接的に作用して全面除去装置５より高い除去作用を発揮する部分除去装置９と、ＹーΘ軸方向に移動するウエハ３１が載置されるＹーΘテーブル３２とが設けられている。
【０００９】
マウントヘッド４のＸ軸移動装置６（図１中左右への移動装置）と、マウントヘッド４のＺ軸移動装置７（図１中上下方向への移動装置）とが、供給部、すなわちボール供給装置３と、搭載部、すなわちＹーΘテーブル３２との間でマウントヘッド４を相対的に移動させる移動機構となる。勿論、相対的に移動可能であれば良いので、ＹーΘテーブル３２等が移動するものであっても、両者が移動するものであっても良い。
【００１０】
Ｘ軸移動装置６及びＺ軸移動装置７でのマウントヘッド４の移動は、ボール供給装置３上方への移動、ボール吸着のための上下移動及びＹーΘテーブル３２上方への移動、ボール搭載動作のための上下移動が主たるものであるが、検査カメラ８での画像取込のための移動及びボール除去のための移動も含まれる。
【００１１】
ＹーΘテーブル３２は、Ｙ軸駆動テーブル上にΘ軸駆動部が設置されており、Ｙ軸方向（図１中前後方向）及びΘ軸方向（回転方向）に平面移動可能に構成されており、搭載の際の位置合わせに用いられる。
【００１２】
マウントヘッド４は、半田ボール２を吸着保持する吸着孔１５が複数マトリックス状に整列して形成されたボール保持面１１が、マウントヘッド４の下面に形成されている。マウントヘッド４は、図示されていないバキューム源と接続されており、バキューム源からの負圧によりボール保持面１１に多数形成された吸着孔１５に半田ボール２を吸着保持する。
【００１３】
全面除去装置５は、マウントヘッド４のボール保持面１１の不要な半田ボール２２を吸引して取り除く全体吸引ノズル５１が設けられたもので、全体吸引ノズル５１は、幅方向横長、すなわち、図１前後方向にボール保持面１１の幅に対応する横長（図２中上下方向横長）なノズルで構成されたものである。尚、実施例では該全体吸引ノズル５１の吸引開口の寸法はボール保持面１１の幅の長さ、具体的にはウエハ３１が８インチである場合２２０ｍｍの長さであり、開口幅は２ｍｍである。
【００１４】
全面除去装置５には昇降装置が装備されている。該昇降装置による全面除去装置５の上昇とマウントヘッド４の下降により、両者は相対的に接近し、該全面除去装置５の上方をマウントヘッド４が全体吸引ノズル５１の長尺方向と交差する方向に横移動することにより、マウントヘッド４のボール保持面１１に存在する不要半田ボール２２に作用し、不要半田ボール２２を除去しようとするものである。
【００１５】
尚、実施例では、全面除去装置５によるボール除去動作中のマウントヘッド４の横移動の速度は３０ｍｍ／秒であって、幅２ｍｍの全体吸引ノズル５１が１個の不要半田ボール２２に直接作用できる時間が概ね０．０７秒である。この条件での吸引で、実施例では、全面除去装置５の吸引力が吸着孔１５の吸引力を上回ることはなく、適正に吸着孔１５に吸着された半田ボール２を除去することはない。
【００１６】
検査カメラ８は、図３に示されるようにマウントヘッド４のボール保持面１１を３つ（勿論、複数であれば足り、３つに限定されるものではない。）のエリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に分割し、分割したエリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）毎に該ボール保持面１１の画像取込を行い、不要な半田ボール２２，２３の位置を判定するものである。尚、図３中、縦の点線は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の分割を示す仮想線を示している。
【００１７】
ここで言う不要半田ボール２２，２３の位置とは、ボール供給装置３で半田ボール２を吸着保持したマウントヘッド４に余分に保持されれている半田ボール２２のボール保持面１１上の位置、若しくは搭載部でウエハ３１に半田ボール２を搭載した後のマウントヘッド４に搭載されずに保持されている半田ボール２３の位置を言う。
【００１８】
すなわち、検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の認識（画像取込、判定）は、マウントヘッド４の往路（ボール搭載前の移動経路）及び復路（ボール搭載後の移動経路）の両方で行われる。図４（Ａ）は、往路での検査カメラ８での認識（画像取込、判定）した検査画像であり、適正に吸着保持された半田ボール２と余剰ボールである不要な半田ボール２２がボール保持面１１上に認識（画像取込、判定）されている。他方図４（Ｂ）は、復路での検査カメラ８での認識（画像取込、判定）した検査画像であり、搭載されなかった残存ボールが不要な半田ボール２３としてボール保持面１１上に認識（画像取込、判定）されている。尚、図４中方形の実線がボール保持面１１を示し、縦の点線は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の分割を示す仮想線を示し、符号１５は、吸着孔を示している。
【００１９】
検査カメラ８には、図２に示されるように、マウントヘッド４の下面の幅方向、すなわち、マウントヘッド４の移動方向と直行する方向（図１中前後方向、図２中上下方向）へ移動する移動装置１７が、装備されている。該移動装置１７には、図示されていないが、検査カメラ用の検査光源も装備されいている。
【００２０】
図３では、点線矢印が、カメラの相対的走行方向を示すのものであるが、実施例では検査カメラ８は、エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）をカバーできる左、中、右の３ポジションに移動して停止し、該位置で検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することでボール保持面１１の各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の全体の画像取込を行い、不要な半田ボール２２，２３の位置を判定するものである。勿論、マウントヘッド４が、該当位置で停止し、検査カメラ８が走行して、ボール保持面１１の各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の画像取込を行い、不要な半田ボール２２，２３の位置を判定するよう構成することも可能である。
【００２１】
部分除去装置９は、上面に円形の吸引口１６が開口した円筒状の部分吸引ノズル１０を有し、該部分吸引ノズル１０は、図示していないが吸引通路を介してバキューム源と接続されている。部分吸引ノズル１０の吸引開口径は０．８ｍｍであって、不要半田ボール２２を取り囲むように位置することで不要半田ボール２２のほぼ全周から流入する外気が作用するので、全面除去装置５の全体吸引ノズル５１のように短尺方向からの外気流入と比較して強い除去力を得ることができる。従って、停止した状態で全面除去装置５より長く（１秒以上）吸引を行うことにより、全面除去装置５の全体吸引ノズル５１と比較して吸引開口が小さいこともあって、全面除去装置５の全体吸引ノズル５１より高い吸引力で除去でき、全面除去装置５より高い除去作用を発揮する。
【００２２】
尚、部分除去装置９には、部分吸引ノズル１０の昇降のためのエアーシリンダ１２が装備されている。
【００２３】
部分吸引ノズル１０での除去動作は次のように行う。部分吸引ノズル１０の先端は不要半田ボール２２の下方を取り囲むよう位置し、吸着孔１５に正規に保持されている半田ボール２のボール突出量が直径１００ミクロンの半田ボール２で９０ミクロン程度であるので、部分吸引ノズル１０も先端を、これに干渉しない程度にできるだけボール保持面１１に近づけて吸引することにより、部分吸引ノズル１０先端周囲からの外気の流入速度を高めることにより確実に不要半田ボール２２を除去しようとする。勿論、吸着孔１５に正規に保持されている半田ボール２を除去しないため、部分吸引ノズル１０の除去力は、吸着孔１５の吸引力より弱くなるように設定されている。
【００２４】
尚、部分除去装置９自体は、検査カメラ８の移動装置１７上に設置されており、該移動装置１７により、図１中前後方向に移動可能とされている。勿論、部分除去装置９専用の移動機構を設けても良い。
【００２５】
図１中基台１９内部に方形に示されているのが、制御装置１８である。制御装置１８は、検査カメラ８により得られた認識データに基づいて全面除去装置５及び部分除去装置９の動作を制御する。具体的には、動作説明の中で詳細に説明するが、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うのである。
【００２６】
次に、半田ボール搭載装置１の動作と共に部分除去装置９でのボール除去動作について説明する。先ず、Ｘ軸移動装置６が作動し、マウントヘッド４はボール供給装置３上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７の作動により、マウントヘッド４は下降し、ボール供給装置３より半田ボール２をマウントヘッド４のボール保持面１１に設けられた吸着孔１５に吸着し、半田ボール２を吸着したら、再びＺ軸移動装置７により上昇する。
【００２７】
上昇後、マウントヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、図１中右方への移動を開始し、全面除去装置５の全体吸引ノズル５１の上方に至る。ここで全面除去装置５の昇降装置が作動して、マウントヘッド４下面に接近し、マウントヘッド４が、全体吸引ノズル５１の上方を所定間隔を保って移動することで、マウントヘッド４下面のボール保持面１１全面を対象とした不要な半田ボール２２（余剰ボール）の除去が行われる。
【００２８】
全面除去装置５の除去動作の後、マウントヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、更に、図１中右方への移動を継続し、検査カメラ８上方に至る。ここで、検査カメラ８は、マウントヘッド４のボール保持面１１の分割されたエリア（Ａ）の画像を取込可能な位置に、移動装置１７により移動し待機している。ここで検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することでエリア（Ａ）の画像取込が行われる。実施例での、この一つのエリアの画像取込処理時間は７秒である。
【００２９】
画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ａ）における不要半田ボール（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。実施例での一つのエリアの判定に要する時間は５４秒である。尚、本発明における認識は、上記画像取込とこの判定を含むものである。
【００３０】
上記判定作業中に検査カメラ８を分割されたエリア（Ｂ）の画像取込可能な位置に位置させると共にマウントヘッド４を所定量後退させ、再度、検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することにより、エリア（Ｂ）の画像取込が行われる。エリア（Ｂ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｂ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００３１】
エリア（Ａ）で、不要半田ボール２２が判定された場合、図５の下段の処理手順に示されるように該エリア（Ｂ）の判定作業中に、移動装置１７とＸ軸移動装置６による相対的なＸ軸方向及びＹ軸方向の移動により、部分除去装置９による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。具体的には検査カメラ８の判定結果より、不要半田ボール２２の下方に部分除去装置９が移動し、部分吸引ノズル１０を、エアーシリンダ１２により所定間隔まで上昇させ、不要半田ボール２２に近づけ吸引力を作用させて除去するのである。実施例での除去作業に要する時間は５秒である。
【００３２】
エリア（Ａ）の除去作業が終了したら、検査カメラ８を分割されたエリア（Ｃ）の画像取込可能な位置に位置させると共にマウントヘッド４を所定位置まで後退させ、再度、検査カメラ８の上方をマウントヘッド４が移動することにより、エリア（Ｃ）の画像取込が行われる。エリア（Ｃ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｃ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００３３】
該判定作業中に、エリア（Ｂ）に不要半田ボール２２が、判定されている場合、上記除去作業と同様に不要半田ボール２２の除去が行われる。検査カメラ８と部分除去装置９が同じ移動装置１７により移動するものであるため、後の認識エリア（Ｂ）の判定中に、前の認識エリア（Ａ）の除去動作を行うのであるが、両者の移動機構を独立したものとすれば、検査カメラ８の取込動作中に除去動作を行うこともできる。尚、エリア（Ｃ）に不要半田ボール２２が判定された場合には、その後に除去作業が行われる。
【００３４】
不要半田ボール２２の除去作業が完了したら、マウントヘッド４は、更に図中右方へ移動し、ＹーΘテーブル３２のボール搭載位置上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７によりマウントヘッド４を下降させてウエハ３１上にボール搭載動作を行うのである。
【００３５】
ボール搭載動作の後、マウントヘッド４はボール供給装置３へ向かう復路に入るが、復路中、検査カメラ８上方に至ったとき、マウントヘッド４に残存する不要半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を往路における方法と同様の方法で認識する。各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で、残存半田ボール２３が認識（画像取込、判定）された場合、往路と同様の方法で残存半田ボール２３を除去するのである。
【００３６】
その後、ボール供給装置３にマウントヘッド４が戻り、半田ボール搭載装置１の一連の動作が完了する。一連の動作中、実施例では検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の認識（画像取込、判定）を往路及び復路の２度行うものであったが、本発明は、目的に応じ何れか一方を選択しても良い。
【００３７】
続いて、半田ボール搭載装置１の動作と共に、部分除去装置９を備えない場合の全面除去装置５でのボール除去動作について説明する。先ず、マウントヘッド４はボール供給装置３上方に移動し、下降し、ボール供給装置３より半田ボール２をマウントヘッド４のボール保持面１１に設けられた吸着孔１５に吸着し、上昇する。
【００３８】
上昇後、マウントヘッド４は、移動して全面除去装置５の全体吸引ノズル５１の上方に至る。ここで全面除去装置５でマウントヘッド４下面のボール保持面１１全面を対象とした不要な半田ボール２２（余剰ボール）の除去が行われる。ここまでの工程は部分除去装置９の動作説明の場合と同様である。
【００３９】
マウントヘッド４は、Ｘ軸移動装置６により、更に、図１中右方への移動を継続し、検査カメラ８上方で検査カメラ８が、ボール保持面１１の分割されたエリア（Ａ）の画像を取込可能な位置で停止する。ここで検査カメラ８が、移動装置１７によりエリア（Ａ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ａ）の画像取込が行われる。
【００４０】
画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ａ）における不要半田ボール（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。上記判定作業中に、検査カメラ８が分割されたエリア（Ｂ）の画像取込可能な位置に位置にマウントヘッド４が移動し、検査カメラ８をエリア（Ｂ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ｂ）の画像取込が行われる。エリア（Ｂ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｂ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００４１】
エリア（Ａ）で不要半田ボール２２が、判定された場合、該エリア（Ｂ）の判定作業中に、マウントヘッド４を全面除去装置５の位置まで移動させ、エリア（Ａ）の領域のみマウントヘッド４の移動による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。尚、実施例でのマウントヘッド４の移動速度は、単なる送り動作の場合、毎秒２００ｍｍであり、ボール除去動作の場合、毎秒３０ｍｍである。
【００４２】
エリア（Ａ）の除去作業が終了したら、検査カメラ８が分割されたエリア（Ｃ）の画像取込可能な位置に、マウントヘッド４が移動して停止し、検査カメラ８をエリア（Ｃ）の長尺方向（図１中前後方向、図２中上下方向）に移動することで、エリア（Ｃ）の画像取込が行われる。エリア（Ｃ）の画像取込の後、取り込まれた画像データをもとにエリア（Ｃ）における不要半田ボール２２（余剰ボール）の有無、及びその位置を判定する。
【００４３】
エリア（Ｂ）で不要半田ボール２２が、判定された場合、該エリア（Ｃ）の判定作業中に、マウントヘッド４を全面除去装置５の位置まで移動させ、エリア（Ｂ）の領域のみマウントヘッド４の移動による不要半田ボール２２の除去作業が行われる。尚、エリア（Ｃ）に不要半田ボール２２が判定された場合には、その後に除去作業が行われる。全面除去装置５でこのように分割エリア毎の除去動作をさせる場合には、常に全面移動させるのではなく、不要半田ボール２２が判定されたエリア部分だけ除去動作を行えば良いため、全体としての除去処理時間の短縮になる。
【００４４】
不要半田ボール２２の除去作業が完了したら、マウントヘッド４は、更に図中右方へ移動し、ＹーΘテーブル３２のボール搭載位置上方に移動する。次に、Ｚ軸移動装置７によりマウントヘッド４を下降させてウエハ３１上にボール搭載動作を行う。
【００４５】
ボール搭載動作の後、マウントヘッド４はボール供給装置３へ向かう復路に入るが、復路中、検査カメラ８上方に至ったとき、マウントヘッド４に残存する半田ボール２３のボール保持面１１上の位置を往路における方法と同様の方法で認識する。各エリア（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で、残存半田ボール２３が認識（画像取込、判定）された場合、往路と同様の方法で残存半田ボール２３を除去するのである。
【００４６】
その後、ボール供給装置３にマウントヘッド４が戻り、半田ボール搭載装置１の一連の動作が完了する。一連の動作中、実施例では検査カメラ８による不要半田ボール２２，２３の認識（画像取込、判定）を往路及び復路の２度行うものであったが、本発明は、目的に応じ何れか一方を選択しても良い。
【００４７】
以上、全面除去装置５及び部分除去装置９の実施例として、吸引して取り除く吸引ノズルを用いる場合を示したが、本発明では、不要な半田ボール２２，２３を取り除く除去装置として、不要半田ボール２２，２３に噴射圧を作用させて取り除く噴射ノズルを用いる場合や、不要な半田ボール２２，２３に直接作用させて取り除く接触部材を用いる場合にも利用できるものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、ボール保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎にボール保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定し、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備えたものであるので正確なる不要導電性ボールの除去が可能となった。
【００４９】
更に、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うことを特徴する導電性ボールの除去装置としたので、不要導電性ボール除去全体の処理時間の短縮ができる装置となった。すなわち、従来の処理手順に従えば、図５上段に示すように３分割した場合でも、９工程が必要になるが、図５下段に示すように並行処理を行うことにより、その工程を減らすことができ、不要導電性ボール除去に要する全体処理時間が短縮できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る半田ボール搭載装置の全体を示す概略正面図
【図２】同平面図
【図３】エリア分割例と検査カメラの装置の相対的移動方向を示す説明図
【図４】検査カメラでの取込画像を示す平面説明図で、（Ａ）はボール搭載前の取込画像を示す図であり、（Ｂ）は、搭載後の取込画像を示す図である。
【図５】順次処理と並行処理の手順比較説明図
【符号の説明】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．．半田ボール
３．．．．．．ボール供給装置
４．．．．．．マウントヘッド
５．．．．．．全面除去装置
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｚ軸移動装置
８．．．．．．．検査カメラ
３１．．．．．．ウエハ
３２．．．．．．ＹーΘテーブル
９．．．．．．部分除去装置
１０．．．．．部分吸引ノズル
１１．．．．．ボール保持面
１２．．．．．エアーシリンダ
１５．．．．．吸着孔
１６．．．．．吸引口
１７．．．．．移動装置
１８．．．．．制御装置
１９．．．．．基台
２２、２３．．不要半田ボール
５１．．．．．全体吸引ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of an apparatus for removing a conductive ball, and has been developed mainly for an apparatus for removing unnecessary conductive balls held on a conductive ball holding surface of a mount head.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a conductive ball mounting device, a method for inspecting and removing unnecessary conductive balls (extra balls, double balls, etc.) adsorbed and held by the mounting head before mounting by means of recognition (image capture, determination), There has been a method of recognizing (taking an image, determining) and removing unnecessary conductive balls (remain balls, etc.) left on the mount head after the conductive balls are mounted on the mounted object.
[0003]
Whether the removal of unnecessary conductive balls before mounting or the removal of unnecessary conductive balls after mounting, the removal processing is performed after the entire ball holding surface of the mount head is recognized. It was. Further, this process also requires three steps: full image capture, full surface determination, and full surface removal.
[0004]
However, since it takes more time to remove the entire surface image and determine the entire surface, the entire processing time required for removing unnecessary conductive balls is longer if the entire surface of the ball holding surface of the mount head is recognized and then removed. Will end up.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention divides the ball holding surface of the mount head into a plurality of areas, captures an image of the holding surface for each divided area, determines the position of the unnecessary conductive ball for each area, and already recognizes ( An object of the present invention is to shorten the overall processing time required for removing the unnecessary conductive balls by making the removal operation of the area after completing the image capture and determination) in parallel with the recognition operation of another area.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means for the conductive ball removing apparatus.
First, a conductive ball removing device that has a holding surface for holding and holding conductive balls, and removes unnecessary conductive balls on the holding surface of a mount head for mounting the held conductive balls on an object to be mounted. And
Second, the holding surface is divided into a plurality of areas, and a recognition unit is provided for determining the position of an unnecessary conductive ball by capturing an image of the holding surface for each divided area.
Third, a removing means for removing unnecessary conductive balls is provided.
Fourthly, a control means for controlling the operation of the removing means based on the recognition data obtained by the recognition means is provided.
Fifth, the control means performs control to make the removal operation of the area already recognized in parallel during the recognition operation of another area.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with examples according to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the entire solder ball mounting apparatus 1. In the embodiment, a solder ball 2 having a diameter of 0.1 mm is used as a conductive ball in the present invention. Of course, the conductive ball in the present invention is not limited to the solder ball 2. In the embodiment, the wafer 31 is used as an object to be mounted. However, it is a matter of course that a printed wiring board such as a BGA board may be used.
[0008]
The solder ball mounting device 1 includes, from the left in FIG. 1, a ball supply device 3 in which a large number of solder balls 2 are stored, a mount head 4 that holds the solder balls 2 by vacuum suction, and a large number of solder balls 2. And the entire lower surface of the mount head 4 holding the surface of the mount head 4 to act as a range to remove unnecessary solder balls 22 and 23, and the X-axis moving device 6 of the mount head 4 (in FIG. 1) Inspection apparatus for recognizing the positions of the unnecessary solder balls 22 and 23 (image capture and determination), the Z-axis movement device 7 of the mount head 4 (the vertical movement device in FIG. 1), and the position of the unnecessary solder balls 22 and 23. 8, a partial removal device 9 that directly acts on the unnecessary solder balls 22 and 23 and exhibits a higher removal action than the entire surface removal device 5, and a Y— on which a wafer 31 that moves in the Y-Θ axis direction is placed. Θ table 32 is provided. ing.
[0009]
The X-axis moving device 6 (moving device to the left and right in FIG. 1) of the mount head 4 and the Z-axis moving device 7 (moving device to the up and down direction in FIG. 1) of the mount head 4 are supplied parts, that is, a ball supply. This is a moving mechanism that relatively moves the mount head 4 between the apparatus 3 and the mounting portion, that is, the Y-Θ table 32. Of course, it suffices if it is relatively movable, so that the Y-Θ table 32 or the like may move, or both of them may move.
[0010]
The movement of the mount head 4 in the X-axis moving device 6 and the Z-axis moving device 7 includes the upward movement of the ball supply device 3, the vertical movement for ball adsorption, the upward movement of the Y-Θ table 32, and the ball mounting operation. However, the movement for image capture by the inspection camera 8 and the movement for ball removal are also included.
[0011]
The Y-Θ table 32 has a Θ-axis drive unit installed on the Y-axis drive table, and is configured to be movable in the Y-axis direction (front-rear direction in FIG. 1) and Θ-axis direction (rotation direction). , Used for alignment during mounting.
[0012]
In the mount head 4, a ball holding surface 11 formed by arranging a plurality of suction holes 15 for sucking and holding the solder balls 2 in a matrix is formed on the lower surface of the mount head 4. The mount head 4 is connected to a vacuum source (not shown), and sucks and holds the solder ball 2 in the suction holes 15 formed in the ball holding surface 11 by a negative pressure from the vacuum source.
[0013]
The entire surface removing device 5 is provided with an entire suction nozzle 51 that sucks and removes unnecessary solder balls 22 on the ball holding surface 11 of the mount head 4. The entire suction nozzle 51 is horizontally long, that is, FIG. This is composed of nozzles that are horizontally long (vertically long in FIG. 2) corresponding to the width of the ball holding surface 11 in the front-rear direction. In the embodiment, the size of the suction opening of the whole suction nozzle 51 is the length of the ball holding surface 11, specifically, the length of 220 mm when the wafer 31 is 8 inches, and the opening width is 2 mm. is there.
[0014]
The entire surface removing device 5 is equipped with a lifting device. As the entire surface removing device 5 is lifted by the lifting device and the mount head 4 is lowered, both are relatively close to each other, and the mount head 4 crosses the longitudinal direction of the entire suction nozzle 51 above the entire surface removing device 5. By moving laterally, the unnecessary solder balls 22 existing on the ball holding surface 11 of the mount head 4 act on the unnecessary solder balls 22 to try to remove them.
[0015]
In the embodiment, the speed of the lateral movement of the mount head 4 during the ball removing operation by the entire surface removing device 5 is 30 mm / second, and the entire suction nozzle 51 having a width of 2 mm directly acts on one unnecessary solder ball 22. The possible time is approximately 0.07 seconds. In this embodiment, suction under this condition does not cause the suction force of the entire surface removing device 5 to exceed the suction force of the suction holes 15 and does not remove the solder balls 2 that have been properly sucked into the suction holes 15.
[0016]
As shown in FIG. 3, the inspection camera 8 includes three (A) and (3) ball holding surfaces 11 of the mount head 4 (of course, a plurality of ball holding surfaces 11 are not limited to three). B) and (C) are divided, and the image of the ball holding surface 11 is taken for each of the divided areas (A), (B), and (C), and the positions of the unnecessary solder balls 22 and 23 are determined. Is. In FIG. 3, vertical dotted lines indicate virtual lines indicating division of the areas (A), (B), and (C).
[0017]
The positions of the unnecessary solder balls 22 and 23 referred to here are the positions on the ball holding surface 11 of the solder balls 22 that are excessively held by the mount head 4 that holds the solder balls 2 by the ball supply device 3, or The position of the solder ball 23 held without being mounted on the mount head 4 after the solder ball 2 is mounted on the wafer 31 at the mounting portion.
[0018]
That is, the unnecessary solder balls 22 and 23 are recognized (image capture and determination) by the inspection camera 8 both on the forward path (movement path before mounting the ball) and the return path (movement path after mounting the ball). Is called. FIG. 4A is an inspection image recognized (image capture, determination) by the inspection camera 8 in the forward path. The solder ball 2 that is properly attracted and held and the unnecessary solder ball 22 that is an excess ball are balls. Recognition (image capture, determination) is performed on the holding surface 11. On the other hand, FIG. 4B is an inspection image recognized (image capture, determination) by the inspection camera 8 on the return path, and the remaining balls not mounted are recognized on the ball holding surface 11 as unnecessary solder balls 23. (Image capture, determination). In FIG. 4, the solid square line indicates the ball holding surface 11, the vertical dotted line indicates a virtual line indicating the division of the areas (A), (B), and (C), and reference numeral 15 indicates the suction hole. ing.
[0019]
As shown in FIG. 2, the inspection camera 8 moves in the width direction of the lower surface of the mount head 4, that is, in the direction perpendicular to the moving direction of the mount head 4 (front-rear direction in FIG. 1, up and down direction in FIG. 2). The moving device 17 is equipped. Although not shown, the moving device 17 is also equipped with an inspection light source for an inspection camera.
[0020]
In FIG. 3, the dotted arrow indicates the relative traveling direction of the camera. In the embodiment, the inspection camera 8 can cover the areas (A), (B), and (C). When the mount head 4 moves above the inspection camera 8 at that position, the entire image of each area (A), (B), (C) of the ball holding surface 11 is captured. The position of the unnecessary solder balls 22 and 23 is determined. Of course, the mount head 4 stops at the corresponding position, and the inspection camera 8 travels to capture the images of the areas (A), (B), (C) of the ball holding surface 11 and unnecessary solder balls. It is also possible to configure to determine the positions of 22 and 23.
[0021]
The partial removal device 9 has a cylindrical partial suction nozzle 10 having a circular suction port 16 opened on the upper surface, and the partial suction nozzle 10 is connected to a vacuum source via a suction passage (not shown). Yes. The suction opening diameter of the partial suction nozzle 10 is 0.8 mm, and the outside air flowing from almost the entire circumference of the unnecessary solder ball 22 acts by being positioned so as to surround the unnecessary solder ball 22. Compared with the outside air inflow from the short direction like the whole suction nozzle 51, a strong removal force can be obtained. Therefore, when the suction is stopped longer than the entire surface removal device 5 (1 second or longer), the suction opening may be smaller than the entire suction nozzle 51 of the entire surface removal device 5. It can be removed with a higher suction force than the whole suction nozzle 51, and exhibits a higher removal action than the whole surface removal device 5.
[0022]
The partial removal device 9 is equipped with an air cylinder 12 for raising and lowering the partial suction nozzle 10.
[0023]
The removal operation at the partial suction nozzle 10 is performed as follows. The tip of the partial suction nozzle 10 is positioned so as to surround the lower part of the unnecessary solder ball 22, and the amount of protrusion of the solder ball 2 normally held in the suction hole 15 is about 90 μm for the solder ball 2 having a diameter of 100 μm. Therefore, the partial suction nozzle 10 also sucks the tip as close to the ball holding surface 11 as possible so as not to interfere with this, thereby increasing the inflow speed of the outside air from the periphery of the partial suction nozzle 10 to ensure the unnecessary solder ball. Try to remove 22. Of course, the removal force of the partial suction nozzle 10 is set to be weaker than the suction force of the suction hole 15 in order not to remove the solder ball 2 normally held in the suction hole 15.
[0024]
The partial removal device 9 itself is installed on the moving device 17 of the inspection camera 8 and can be moved in the front-rear direction in FIG. 1 by the moving device 17. Of course, you may provide the moving mechanism only for the partial removal apparatus 9. FIG.
[0025]
A control device 18 is shown in a square shape in the base 19 in FIG. The control device 18 controls the operations of the entire surface removal device 5 and the partial removal device 9 based on the recognition data obtained by the inspection camera 8. Specifically, as will be described in detail in the description of the operation, control is performed so that the removal operation of the area that has already been recognized is performed in parallel with the recognition operation of another area.
[0026]
Next, the ball removal operation in the partial removal device 9 together with the operation of the solder ball mounting device 1 will be described. First, the X-axis moving device 6 is operated, and the mount head 4 is moved above the ball supply device 3. Next, due to the operation of the Z-axis moving device 7, the mount head 4 is lowered, and the solder ball 2 is adsorbed from the ball supply device 3 to the adsorbing hole 15 provided in the ball holding surface 11 of the mount head 4. Is lifted by the Z-axis moving device 7 again.
[0027]
After rising, the mount head 4 starts moving rightward in FIG. 1 by the X-axis moving device 6 and reaches above the entire suction nozzle 51 of the entire surface removing device 5. Here, the lifting device of the entire surface removing device 5 is operated to approach the lower surface of the mount head 4, and the mount head 4 moves above the entire suction nozzle 51 at a predetermined interval, so that the ball on the lower surface of the mount head 4 is moved. Unnecessary solder balls 22 (excess balls) are removed from the entire holding surface 11.
[0028]
After the removal operation of the entire surface removal device 5, the mount head 4 continues to move rightward in FIG. 1 by the X-axis moving device 6 and reaches the upper side of the inspection camera 8. Here, the inspection camera 8 is moved to a position where it can take an image of the divided area (A) of the ball holding surface 11 of the mount head 4 and is waiting. Here, as the mount head 4 moves above the inspection camera 8, the image of the area (A) is captured. In this embodiment, the image capture processing time for this one area is 7 seconds.
[0029]
After image capture, the presence / absence of unnecessary solder balls (surplus balls) in the area (A) and their positions are determined based on the captured image data. The time required for determining one area in the embodiment is 54 seconds. The recognition in the present invention includes the above-described image capture and this determination.
[0030]
During the determination operation, the inspection camera 8 is positioned at a position where the image of the divided area (B) can be captured, the mount head 4 is moved backward by a predetermined amount, and the mount head 4 moves again above the inspection camera 8. As a result, the image in the area (B) is captured. After capturing the image of the area (B), the presence / absence and position of the unnecessary solder ball 22 (surplus ball) in the area (B) are determined based on the captured image data.
[0031]
When the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (A), the relative movement between the moving device 17 and the X-axis moving device 6 during the determination operation of the area (B) as shown in the processing procedure in the lower part of FIG. The removal operation of the unnecessary solder balls 22 by the partial removal device 9 is performed by the movement in the X-axis direction and the Y-axis direction. Specifically, based on the determination result of the inspection camera 8, the partial removal device 9 moves below the unnecessary solder ball 22, the partial suction nozzle 10 is raised to a predetermined interval by the air cylinder 12, and is sucked close to the unnecessary solder ball 22. It is removed by applying force. The time required for the removal work in the embodiment is 5 seconds.
[0032]
When the removal operation of the area (A) is completed, the inspection camera 8 is positioned at a position where the image can be taken in the divided area (C) and the mount head 4 is moved backward to a predetermined position, and again above the inspection camera 8. When the mount head 4 moves, the image of the area (C) is captured. After capturing the image of the area (C), the presence / absence of the unnecessary solder ball 22 (surplus ball) in the area (C) and its position are determined based on the captured image data.
[0033]
If the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (B) during the determination operation, the unnecessary solder ball 22 is removed in the same manner as the above-described removal operation. Since the inspection camera 8 and the partial removal device 9 are moved by the same moving device 17, the previous recognition area (A) is removed during the determination of the subsequent recognition area (B). If the moving mechanism is independent, the removing operation can be performed during the taking-in operation of the inspection camera 8. In addition, when the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (C), the removal work is performed thereafter.
[0034]
When the removal operation of the unnecessary solder ball 22 is completed, the mount head 4 further moves to the right in the drawing and moves above the ball mounting position of the Y-Θ table 32. Next, the mount head 4 is lowered by the Z-axis moving device 7 to perform a ball mounting operation on the wafer 31.
[0035]
After the ball mounting operation, the mount head 4 enters the return path toward the ball supply device 3. When the mount head 4 reaches above the inspection camera 8 during the return path, the unnecessary solder balls 23 remaining on the mount head 4 on the ball holding surface 11. The position is recognized by a method similar to the method in the forward path. When the remaining solder ball 23 is recognized (image capture, determination) in each of the areas (A), (B), and (C), the remaining solder ball 23 is removed by the same method as in the forward path.
[0036]
Thereafter, the mount head 4 returns to the ball supply device 3 and a series of operations of the solder ball mounting device 1 is completed. During the series of operations, in the embodiment, the inspection camera 8 recognizes the unnecessary solder balls 22 and 23 (image capture and determination) twice in the forward path and in the backward path. One may be selected.
[0037]
Subsequently, the operation of the solder ball mounting apparatus 1 and the ball removing operation in the entire surface removing apparatus 5 when the partial removing apparatus 9 is not provided will be described. First, the mount head 4 moves to the upper side of the ball supply device 3 and descends, and the solder ball 2 is adsorbed from the ball supply device 3 to the adsorption hole 15 provided in the ball holding surface 11 of the mount head 4 and then raised.
[0038]
After rising, the mount head 4 moves and reaches above the entire suction nozzle 51 of the entire surface removing device 5. Here, the entire surface removing device 5 removes unnecessary solder balls 22 (surplus balls) for the entire surface of the ball holding surface 11 on the lower surface of the mount head 4. The steps up to here are the same as those in the case of the operation of the partial removal apparatus 9.
[0039]
The mount head 4 continues to move further to the right in FIG. 1 by the X-axis moving device 6, and the inspection camera 8 is an image of the divided area (A) of the ball holding surface 11 above the inspection camera 8. Stop at a position where it can be taken in. Here, the inspection camera 8 is moved by the moving device 17 in the longitudinal direction of the area (A) (the front-rear direction in FIG. 1, the up-down direction in FIG. 2), and the image of the area (A) is captured.
[0040]
After image capture, the presence / absence of unnecessary solder balls (surplus balls) in the area (A) and their positions are determined based on the captured image data. During the determination operation, the mount head 4 moves to a position where the image can be captured in the area (B) where the inspection camera 8 is divided, and the inspection camera 8 is moved in the longitudinal direction of the area (B) (in FIG. 1). The image in the area (B) is captured by moving in the front-rear direction and the vertical direction in FIG. After capturing the image of the area (B), the presence / absence and position of the unnecessary solder ball 22 (surplus ball) in the area (B) are determined based on the captured image data.
[0041]
When the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (A), the mount head 4 is moved to the position of the entire surface removal device 5 during the determination operation of the area (B), and only the area in the area (A) is mounted head. The removal operation of the unnecessary solder ball 22 by the movement of 4 is performed. In the embodiment, the moving speed of the mount head 4 is 200 mm per second in the case of a simple feeding operation, and 30 mm per second in the case of a ball removing operation.
[0042]
When the removal operation of the area (A) is completed, the mount head 4 is moved to a position where the image can be captured in the area (C) where the inspection camera 8 is divided, and the inspection camera 8 is moved to the area (C). By moving in the longitudinal direction (front-rear direction in FIG. 1, up-down direction in FIG. 2), image capture of the area (C) is performed. After capturing the image of the area (C), the presence / absence of the unnecessary solder ball 22 (surplus ball) in the area (C) and its position are determined based on the captured image data.
[0043]
When the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (B), the mount head 4 is moved to the position of the entire surface removal device 5 during the determination operation of the area (C), and only the area of the area (B) is mounted head. The removal operation of the unnecessary solder ball 22 by the movement of 4 is performed. In addition, when the unnecessary solder ball 22 is determined in the area (C), the removal work is performed thereafter. When the entire surface removing device 5 performs the removal operation for each divided area in this way, the entire surface removal device 5 does not always move the entire surface, but only the area where the unnecessary solder balls 22 are determined may be removed. The removal processing time is shortened.
[0044]
When the removal operation of the unnecessary solder ball 22 is completed, the mount head 4 further moves to the right in the drawing and moves above the ball mounting position of the Y-Θ table 32. Next, the mount head 4 is lowered by the Z-axis moving device 7 to perform a ball mounting operation on the wafer 31.
[0045]
After the ball mounting operation, the mount head 4 enters the return path toward the ball supply device 3. When the mount head 4 reaches above the inspection camera 8 during the return path, the position of the solder ball 23 remaining on the mount head 4 on the ball holding surface 11. Is recognized in the same way as in the forward path. When the remaining solder ball 23 is recognized (image capture, determination) in each of the areas (A), (B), and (C), the remaining solder ball 23 is removed by the same method as in the forward path.
[0046]
Thereafter, the mount head 4 returns to the ball supply device 3 and a series of operations of the solder ball mounting device 1 is completed. During the series of operations, in the embodiment, the inspection camera 8 recognizes the unnecessary solder balls 22 and 23 (image capture and determination) twice in the forward path and in the backward path. One may be selected.
[0047]
As described above, as an example of the entire surface removal device 5 and the partial removal device 9, the case of using the suction nozzle that is removed by suction has been described. However, in the present invention, as the removal device that removes the unnecessary solder balls 22 and 23, the unnecessary solder ball is used. The present invention can also be used in the case of using a spray nozzle that is removed by applying a spray pressure to 22 and 23, or in the case of using a contact member that is removed by directly acting on unnecessary solder balls 22 and 23.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention divides the ball holding surface into a plurality of areas, captures an image of the ball holding surface for each divided area, determines the position of an unnecessary conductive ball, and recognizes the recognition data obtained by the recognition means. Since the control means for controlling the operation of the removing means is provided on the basis thereof, the unnecessary conductive balls can be accurately removed.
[0049]
Further, since the control means is a conductive ball removal device characterized in that the removal operation of the area that has already been recognized is controlled to be performed in parallel with the recognition operation of another area, the entire removal of the unnecessary conductive ball is performed. It became a device that can shorten the processing time. In other words, according to the conventional processing procedure, even if it is divided into three as shown in the upper part of FIG. 5, nine processes are required. However, by performing parallel processing as shown in the lower part of FIG. Thus, the total processing time required for removing unnecessary conductive balls can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing an entire solder ball mounting apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view. FIG. 3 is an explanatory view showing a relative movement direction of an area division example and an inspection camera apparatus. 4 is an explanatory plan view showing an image captured by the inspection camera, (A) is a diagram illustrating a captured image before mounting the ball, and (B) is a diagram illustrating a captured image after mounting.
FIG. 5 is an explanatory diagram for comparing procedures between sequential processing and parallel processing.
1. . . . . . 1. Solder ball mounting device . . . . . 2. Solder balls . . . . . 3. Ball supply device . . . . . 4. Mount head . . . . . 5. Whole surface removal device . . . . . X-axis moving device 7. . . . . . Z-axis moving device 8. . . . . . . Inspection camera 31. . . . . . Wafer 32. . . . . . Y-Θ table9. . . . . . Partial removal apparatus 10. . . . . Partial suction nozzle 11. . . . . Ball holding surface 12. . . . . Air cylinder 15. . . . . Adsorption hole 16. . . . . Suction port 17. . . . . Mobile device 18. . . . . Control device 19. . . . . Bases 22, 23. . Unnecessary solder balls 51. . . . . Whole suction nozzle

Claims

導電性ボールを吸着保持する保持面を有し、保持した導電性ボールを被搭載物に搭載するマウントヘッドの、保持面上の不要な導電性ボールを除去する導電性ボール除去装置であって、保持面を複数のエリアに分割し、分割したエリア毎に保持面の画像取込を行い、不要な導電性ボールの位置を判定する認識手段と、不要な導電性ボールを除去する除去手段と、認識手段により得られた認識データに基づいて除去手段の動作を制御する制御手段を備え、制御手段が、既に認識を終えたエリアの除去動作を、別のエリアの認識動作中に並行させる制御を行うことを特徴する導電性ボールの除去装置。A conductive ball removing device for removing unnecessary conductive balls on a holding surface of a mounting head having a holding surface for sucking and holding conductive balls and mounting the held conductive balls on an object to be mounted, Recognizing means for dividing the holding surface into a plurality of areas, capturing the image of the holding surface for each divided area, and determining the position of unnecessary conductive balls; and removing means for removing unnecessary conductive balls; Control means for controlling the operation of the removal means based on the recognition data obtained by the recognition means, and the control means performs control for making the removal operation of the already recognized area parallel to the recognition operation of another area. Conductive ball removal apparatus characterized by performing.