JP4973633B2 - ハンダボール印刷装置 - Google Patents

Description

本発明はハンダボールを基板面上の電極に印刷するための装置に関する。

従来のハンダボールを印刷するため、マスク（整列部材）上にハンダボールを供給後、軸心をほぼ揃えた状態で配接した２本以上の線状部材を設けた振込具を用いて、前記線状部材が略水平な姿勢で当接可能な状態で、前記線状部材を押付ながら振込具を水平移動させて、マスク面の開口部にハンダボールを供給するものが、特許文献１に開示されている。

同様に、複数の線状部材を備えた振込具を用いて、線状部材を振込具の移動方向に対して上下方向及び水平方向に密接させた状態で配置したものが特許文献２に開示されている。

特開２００４−６２５０５号公報 特開２００５−３４３５９３号公報

上記振込具を用いる方式では、マスク上にハンダボールを供給する供給口と、ハンダボールをマスク面の開口部に押込むために複数の線状部材を備えた振込具とが設けられハンダボールに対して線状部材が水平な姿勢で当接するように配置されている。またボール供給部はマスクの右側端に設け、左側端にハンダボールを吸引する吸引口を設けた構成としてある。すなわちボール供給口と、振込具とは別体の構成となっている。このため、ボール供給部からは電極数より多いハンダボールを定量秤量してマスク面上に供給しておき、振込具を水平移動させることでマスク開口部にハンダボールを供給するため、マスク開口部が振込具の移動方向に連続して設けてある場合、ボールが供給されない開口部が発生しやすい。また、ハンダボールが多目に開口部に供給される場合も発生し易く、ハンダボールの供給量の調整が難しい。また、ハンダボールの振込具に設けた軸心がほぼ揃えられた線状部材をどのようにして、上下方向及び水平方向に密接させるかの開示もない。さらに線状部材をハンダボールに対して水平な姿勢で当接させているために、余分ハンダボールをマスク開口に押し込む所謂２重ボールの欠陥を発生させる恐れもある。

本発明の目的は上記課題を解消し、微少サイズのハンダボールをマスク開口に精度よく供給するための、ハンダボール印刷装置を提供することにある。

基板のフラックスの印刷された電極パッド上にハンダボール供給ヘッドからハンダボールを供給して印刷を行うハンダボール印刷機において、ハンダボール供給ヘッドが、ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、ハンダボール貯留部から所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのシブ状体と、ハンダボール供給ヘッドの移動方向でハンダボール貯留部の前後に、ハンダボールをマスク面の開口部に押し込み、余分な判断ボールを掻き取るためにマスク面に接触する側に半らせん状の複数の線材で形成したハンダボール充填部材を設けた構成とした。

ハンダボール供給ヘッドにハンダボール貯留部の前後に半らせん状の複数の線材からなるハンダボール充填部材を設けたことで、ハンダボール充填部材の線材で構成される上下方向の空間部で供給されたハンダボールに回転力が作用され、ハンダボールを分散できると共に、１つのマスク開口部に１つのハンダボールを精度良く押し込むことができ印刷精度を向上できる。

最近ハンダボールを電極部に印刷する方法が提案されている。特に、印刷対象のピッチが４０μｍ〜１５０μｍと小さくなる傾向にあり、ハンダボールのサイズも、φ２０〜φ１００μｍと小さなサイズのものを使用するようになってきている。そこで、小さなハンダボールも印刷できる装置を提供するものである。

以下、図面を参照して、本発明の印刷装置及びバンプ形成方法の好適な実施の形態について説明する。

図１に、ハンダボール充填・印刷部のハンダボール供給ヘッドの概略構成を示す。図１において、ハンダボール供給ヘッド３は、中央部に設けた枠体６１とその下部側（マスクに対向する側）に設けたシブ状体６２からなるハンダボール貯留部６０と、そのハンダボール貯留部の前後方向及び下部にはスキージに相当する半らせん状の複数の線材から構成されるハンダボール充填部材６３が、枠体６１と充填部材取付枠６９にネジ留めにより取付られている。

ハンダボール貯留部６０の枠体６１上部には蓋６４が設けてある。蓋６４は加振枠７０に取付られている。加振枠７０にはヘッドの移動方向に高周波で加振するための水平方向加振器６５と、移動方向に低速に往復移動させるためのカム６６が設けてある。加振枠７０の上部側にはリニアガイド６７Ｒに沿って移動できるようにスライダ６７が設けてある。さらにリニアガイド６７Ｒは上記カム６６を設けたカム軸駆動用モータ６８をヘッド取付枠７１に設けてある。このヘッド取付枠７１は、ヘッド移動フレーム２に固定されたヘッド上下駆動機構４の駆動軸に取付てある。ヘッド移動フレーム２は図２に示すようにフレーム移動機構が設けてあり、マスク面に対して平行に移動できるように構成されている。

図２には、ハンダボールを印刷するためのハンダボール印刷機の概略構成を示す。図２（ａ）にはマスクと基板の位置合わせを行っている状態を、図２（ｂ）には基板上にハンダボールを印刷している状態を示している。

ハンダボール印刷機１には、上下に移動可能なように駆動部１１を備えた印刷テーブル１０が設けてある。この印刷テーブル１０上に基板を載置して、マスク２０の面と基板２１の面とをカメラ１５を用いて位置合わせを行う。その後、位置合わせ用のカメラ１５を退避させ、図２（ｂ）に示すように、テーブル上部に設けあるマスク２０を基板２１の面に接触させて、ヘッド上下駆動機構４を駆動して、ボール供給ヘッド３を上下移動してハンダボール充填部６３をマスク面に接触させる。そして、ヘッド駆動部２ｇを駆動することでボールネジ２ｂを回転させ、ハンダボール供給ヘッド３を水平方向に移動させる。ハンダボール供給ヘッド３が移動しているときに、ボール貯留部６０を水平方向加振器６５で加振することで、ボール貯留部６０内のハンダボール２４を振り出す。それと同時に、ボール貯留部６０を挟んでハンダボール供給ヘッド３の移動方向に設けてあるハンダボール充填部材６３により、マスク２０に設けてある開口部にハンダボールを充填するものである。また本装置にはマスク裏面を清掃するための清掃機構４５がカメラ移動フレームに設けてあり、カメラと同様、水平方向に移動できるようになっている。

図３にハンダボール充填部材の平面図を示す。図３（ａ）はハンダボール充填部材６３を装置に取付前の平面図を、図３（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図を示したものである。ハンダボール充填部材６３は、図に示すように、平行に設けられた、所定の間隔（本実施例では約３５ｍｍ）を有する２つの取付部６３Ｐ（取付部の幅は約５ｍｍ）と、上記取付部６３Ｐの間に所定角度（約５度〜３５度）の複数の線材６３Ｌ（太さ０．１ｍｍ）を所定の間隔６３Ｓ（約０．１ｍｍ）で形成したものである。すなわち、本実施例の線材は、間隔を設けた２つ取付部６３Ｐに軸心をずらした状態で設けられている。線材の角度は好ましくは約１０度程度が良い。この取付部６３Ｐはヘッドの進行方向に対して直角方向が長手方向になるように形成されている。すなわち、ヘッドの幅の長さとなっている。このハンダボール充填部材６３を充填部材取付枠６９とボール貯留部６０の枠体に取付られる。すなわち、取付時にはハンダボール供給ヘッドの上下方向に螺旋形コイルの上半分をカットして取付た形状となる。このため、ハンダボール供給ヘッドをマスク側に所定の押付力を作用させて接触させた場合、マスクとの接触部がヘッド進行方向に対して所定の角度を有する線材が複数同時に移動することになる。

図４にハンダボール充填状況の概略図を示す。図４において、基板２１上の電極部にはフラックス２２が印刷されている。そして、マスク２０の開口部近傍の裏面側には微小突起２０ａが設けてあり、フラックス等に接触しないように構成されている。微小突起２０ａの代わりに、フィルム等の微小段差を設けても良い。また、図４に示すように、ハンダボール供給ヘッドに設けてあるハンダボール充填部材は、上下方向には線材６３Ｌで形成される螺旋形（半円形）の空間が存在し、この空間によってハンダボール２４に、ヘッドの進行方向に回転力が発生し、これにより、ハンダボールが分散され、１つのマスク開口部に１つのハンダボールが供給されるようになる。なお、ハンダボール貯留部６０に設けたシブ状体６２はハンダボール充填部材６３と同様な製法とし、その線間隔を適用ボール直径より約５μｍ小さくした構造としている。

図５にハンダボール供給ヘッドを移動したときに移動方向に対するハンダボールの集合状況を示したものである。

ハンダボール貯留部６０のマスク面と対向する面側をこのハンダボール充填部材６３にて形成することにより、図５に示すように、ハンダボール供給ヘッド３がマスク面上を移動するとき、移動方向に応じてハンダボール２４が集合して、水平加振器６５の動作で線材の間隔が変化してマスク面に適量のハンダボールが供給され、さらに進行方向後方にあるハンダボール充填部材によりマスク開口面に押し込まれる。なお図５に示すように線材６３Ｌの傾斜の向きはハンダボール貯留部６０下方のハンダボール充填部材６３の線材に対して、ハンダボール充填部材６３の線材６３Ｌは逆方の傾斜が設けてある。

なお本シブ状体やハンダボール充填部材の制作方法の一例としては、厚さ０．０５〜０.１ｍｍの鋼板を所定の外形寸法に機械加工した後、線材部分を残して線材間の隙間部をエッチング加工したものである。

次に、ハンダボール印刷の一連の動作を説明する。

まず電極部にフラックスの印刷された基板がハンダボール印刷機に搬入され印刷テーブル１０上に載置される。印刷テーブル１０には負圧を供給する吸着口が複数設けてあり、ここに負圧を供給することで基板がテーブル面上を移動しないように保持している。

次に、基板面に設けた位置合わせマークと、マスクに設けてある位置合わせマークを位置合わせ用のカメラを用いて撮像する。撮像したデータは図示していない制御部に送られ、そこで画像処理され、位置ずれ量が求められ、その結果に基づいて、印刷テーブルが図示していない水平方向移動機構により、ずれを補正する方向に移動される。

位置合わせが終了すると、印刷テーブルを上昇させてマスク裏面に接触させる。

次に、ハンダボール供給ヘッドを印刷開始位置に水平移動し、マスク面まで降下させる。

水平方向加振器６１及びカム軸駆動モータを駆動してハンダボール貯留部に収納されているハンダボールをマスク面に供給する。

ハンダボール供給ヘッドを水平方向に移動しながらハンダボール充填部材（コイル状の洗剤のばね作用）により、ハンダボールをマスク開口部に押し込み、基板上のフラックスに付着させる。

ハンダボール供給ヘッドがマスク面上を移動し終わると、ハンダ供給ヘッドをマスク面から離間するように上昇させ、ハンダボール供給ヘッドを原点位置に戻す。

次に、印刷テーブルを降下させて、マスクをテーブルから離間させる。

印刷された基板の印刷状態をカメラにて撮像し欠陥の有無を調べる。

欠陥があればリペア部に基板を搬送しそこで欠陥部を修復する。

欠陥部修復後リフロー部に基板を搬送し、ハンダボールを溶融固着させる。
以上、大まかなハンダボールの印刷の工程を述べたが、リペア部やリフロー部に関しては前述の装置とは別装置となるので、詳細な説明はしていない。

この工程中で、本発明のハンダボール供給ヘッドを用いることで、微少径のハンダボールを確実にマスク開口部からフラックス上に供給することが出来る。

ハンダボール供給ヘッドの概略構成を示す図である。 ハンダボール印刷機の概略構成図である。 ハンダボール充填部材の構成を示す図である。 ハンダボール充填部材のハンダボール充填の状況を示す図である。 ハンダボール供給ヘッドの移動方向とハンダボールの状態を説明する図である。

符号の説明

１…ハンダボール印刷機、２…ヘッド移動フレーム、３…ハンダボール供給ヘッド、４…ヘッド上下駆動機構、１０…印刷テーブル、１１…印刷テーブル上昇機構、１５…カメラ、２０…スクリーン、２１…基板、２４…ハンダボール、４５…清掃機構、６０…ハンダボール貯留部、６２…シブ状体、６３…ハンダボール充填部材、６５…水平方向加振器、６６…カム。

Claims (4)

1. 基板のフラックスの印刷された電極パッド上にハンダボール供給ヘッドからハンダボールを供給して印刷を行うハンダボール印刷機において、
   前記ハンダボール供給ヘッドが、ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、
   ハンダボール貯留部から所定量のハンダボールをマスク面に供給するためのシブ状体と、
   前記ハンダボール供給ヘッドの進行方向に対して傾斜を有する半らせん状の線材で形成されたハンダボール充填部材とを備え、
   前記ハンダボール充填部材は、前記シブ状体の下部に設けられ前記シブ状体から供給されたハンダボールをマスク面の開口部に供給するものと、前記ハンダボール供給ヘッドの移動方向で前記ハンダボール貯留部の前後に余分なハンダボールを掻き取るためのものとを含み、
   さらに、前記ハンダボール貯留部又はハンダボール充填部材を前記ハンダボール供給ヘッドの移動方向に加振する水平方向加振器を前記ハンダボール供給ヘッドに設けた構成としたことを特徴とするハンダボール印刷機。
2. 請求項１に記載のハンダボール印刷機において、
   前記ハンダボール供給ヘッドを上下移動するヘッド上下駆動機構を備え、前記ヘッド上下駆動機構でハンダボール供給ヘッドに設けたハンダボール充填部材をマスク面に押付る押付力を作用させることで、前記ハンダボール充填部材を構成する線材をハンダボール供給ヘッドの移動方向に対して所定の角度で接触させることを特徴とするハンダボール印刷機。
3. 請求項１に記載のハンダボール印刷機において、
   前記シブ状体及びハンダボール充填部材が、厚さ０．０５〜０．１ｍｍの鋼板を用いて、０．１ｍｍ間隔に幅０．１ｍｍで約５度〜３５度の傾斜で充填部材取付部を除いてエッチング加工することで複数の線材を形成したことを特徴とするハンダボール印刷機。
4. 請求項３に記載のハンダボール印刷機において、
   前記ハンダボール供給ヘッドに設けた複数のハンダボール充填部材の線材の傾斜方向を互いに逆方向になるように設けてあることを特徴とするハンダボール印刷機。

Images