JP5240776B2

JP5240776B2 - ボール供給装置

Info

Publication number: JP5240776B2
Application number: JP2009015024A
Authority: JP
Inventors: 武彦村上
Original assignee: ミナミ株式会社
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010177230A

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ、回路装置或いは配線基板等における端子となる電極部にはんだバンプを形成する際に、電極部にはんだボールを供給して載せるための装置に関するものである。

例えば、半導体ウエハ、回路装置或いは配線基板等における端子となる電極部にはんだバンプを形成する際に、電極部にはんだボールを供給して載せるための方法として、予め電極部に印刷によりフラックスやクリームはんだを塗布しておき、ホッパからマスク上にはんだボールを落として載せ、このはんだボールを刷毛で撫でながらマスクの貫通孔内に落下させる方法が用いられている。

しかし、斯かる従来方法によると、はんだボールがなかなかマスクの貫通孔に入らず、また、マスク上の不要な箇所にまで拡散し、能率が悪かった。また、刷毛で撫でると静電気が発生し、マスクの貫通孔の縁に付着して落下しないものもあった。

斯かる点に鑑み、本発明者は、先に、はんだボールのマスクの貫通孔への落とし込みを能率良く行うことができると共に不要箇所への拡散を防止し、また静電気の発生を従来の刷毛で行う場合に比して極力少なくした状態においてはんだボールのマスク上での移動を可能とし、加えてはんだボールがマスクの貫通孔を通過する際に、マスクの上面側からの気圧の上昇による加圧によって、確実にはんだボールがマスクの貫通孔内に落下するようになしたボール供給装置を案出した（特許文献１）。

特開２００８−１３０９５６号公報

特許文献１に示された本発明者が先に案出したボール供給装置は、図５乃至図７に示す通りである。

該図５乃至図７において、１は後記マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室である。また、該気圧の昇降手段として、図示した例ではエアバッグ２、３を用いている。尚、該エアバッグは１個のみでもよい。そして、該エアバッグ２、３は空の状態から空気を注入することによって室１内の気圧を上昇させるものである。尚、空気の注入はポンプ等の公知の適宜の手段で行う。また、室１の内部の気圧の昇降手段として、図示した例ではエアバッグを用いたが、この他の手段も採用可能であり、例えば室１の適宜の部分に孔をあけ、空気を直接室１内に吹き込んで気圧を高めたり、或いは空気を抜いて下げたりしてもよいものである。

４は図示しない公知の適宜の駆動手段をもって後記マスク上を水平に移動する支持架台である。５は前記支持架台４に取着され、底部にはんだボールの直径に合わせて開口面積を調節可能とした供給口６を設けた樋状のホッパである。該樋状のホッパ５によってマスク上にはんだボールを供給するものである。尚、該樋状のホッパ５は内部を仕切板５ａ、５ａ、５ａ・・・をもって複数に仕切っている。また、７は該樋状のホッパ５の開口面積を調節する絞り板であり、可逆転モータ８の駆動力を伝達される回転軸９をもって上下方向に回動せしめられる作動杆７ａの先端に固着されている。

１０は前記樋状のホッパ５の直上に配設され、該樋状のホッパ５にはんだボールを落下供給するボール供給手段である。また、該ボール供給手段１０として、図示した例では、前記樋状のホッパ５に沿って移動する、所要箇所に充填口１１ａを設けた口部が窄まるガラス瓶形の透明ガラス製ボール供給カートリッジ１１を用いている。また前記充填口１１ａはボールの充填後、適宜の手段により密閉する。

また、該ボール供給カートリッジ１１は、図示した例では、前記支持架台４上に立設されたガイドフレーム１２に、水平方向に往復移動すると共に垂直方向にも回動するよう取り付けられたホルダー１３のホルダー本体に抱持された状態でセットされている。これにより該ボール供給カートリッジ１１は、ホルダー本体によって横に倒した状態において樋状のホッパ５の一端側に運ばれ、端部に到達すると口を下にして倒立状態となり、内部に充填されたはんだボールを樋状のホッパ５に落下供給する。そしてこの状態において元の方向に戻り、樋状のホッパ５の長さ方向の全体或いは所要範囲まではんだボールを供給するものである。

また、該ホルダー１３は、図示した例では、ガイドフレーム１２にその長さ方向に沿って設けた長孔に取り付けられ、該長孔に沿って水平に移動する移動支持板と、該移動支持板に、回転軸が前部側に突出するように固着された、後記ホルダー本体を垂直方向に回動させるモータと、該モータの回転軸の先端に固着され、平板にＵ字形のバンドを取り付けてなるホルダー本体と、前記移動支持板を移動させるためのモータ、該モータの回転軸に固着された駆動プーリ、ガイドフレーム１２の該駆動プーリと反対側に取り付けられた従動プーリ、並びに前記駆動プーリと従動プーリとの間に掛け回され、前記移動支持板に一部を接続した無端ベルトとをもって構成されている。

１４、１４、１４、１４は前記樋状のホッパの周囲に設けた、マスク上のはんだボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってはんだボールを転動させる手段である。また該はんだボールの拡散防止及び転動手段１４、１４、１４、１４として、図示した例では前記樋状のホッパ５の移動方向の前後及び左右側部に配設され、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成するエア噴出装置を用いている。尚、該エア噴出装置１４、１４、１４、１４は、エアコンプレッサ（図示せず。）に接続されて給気され、ノズル１４ａからやや内向きにエアを噴出するようになされている。

１５は前記樋状のホッパ５から落下して転動するはんだボールをその貫通孔の途中迄受け入れて一時的に通過を遮断することができるようになしたマスクである。また、該マスク１５は、二枚一組のマスクであり、相対位置を水平方向にずらすことにより夫々の貫通孔の位置を一致或いは不一致とするようになしたものである。また、１６、１７はこれらマスクのマスク支持枠である。

また、その他１８は冶具（図示せず。）をもって固定したはんだボールの被供給体である半導体ウエハ、２１ははんだバンプ形成用のはんだボール、２２ははんだボールの被供給体の支持テーブルである。

上記本発明者が先に案出したボール供給装置（以下、「先行技術」と称す。）は、所期の効果を奏するものではあるが、実際の使用において能率の面とコストの面から更に改善すべき点が判明した。

それは、先行技術において、エア噴出装置の風圧によるボールの転動が不充分であることに起因するものである。即ち、先行技術において、エア噴出装置１４、１４、１４・・・は、ホッパ５の周囲を取り囲むように設けているが、平面視において方形をなしている。そしてまた、ノズル１４ａからのエアの噴出は、マスク１５に向けてやや内向きに噴出するものの、いずれも真っ直ぐ内向きであり、ホッパ５側に向けて前後左右から単に風を吹きつけているだけである。このため、ボールはホッパ５から落下した地点に集中し、マスク１５上において全てのボールを充分に転動させることができなかった。したがって、マスク１５に設けた貫通孔の全てにボールを入れるまでに相当な時間がかかり、能率が悪かった。

そしてまた、上記の如くボールの転動が悪いことから、マスク１５に設けた貫通孔の全てに短時間でボールを入れようとすると、マスク１５の貫通孔の数に比してはるかに多くの数のボールをマスク上に載せなければならない。そして、この場合には、マスクの貫通孔内に入らずにマスク上に残った多数のボールは、いずれも転動時の相互の衝突によって変形して殆どが不良品となってしまい、その分無駄なコストがかかることになる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、エア噴出装置から噴出するエアの流れが渦巻き状になるようにして、マスク上に載せた多数のボールの全てを強力な風圧によって大きく且つ速く転動せしめ、もって上記の問題点を悉く解消することができるようになしたボール供給装置を提供しようとするものである。

而して、本発明の要旨とするところは、マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室と、前記室内に配設し、適宜の駆動手段をもってマスク上を水平に移動する支持架台と、前記支持架台に取着され、底部にボールの供給口を設けたホッパと、前記ホッパの直上に配設され、該ホッパにボールを落下供給するボール供給手段と、前記ホッパの周囲を取り囲むように設け、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成し、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させるエア噴出装置と、所定の位置にボールの貫通孔を設けたマスクとからなり、更に前記エア噴出装置を、前記ホッパの周囲を円形に取り囲むようになすと共にエアの噴出方向を、やや内向きで且つ円周方向斜め下向きになし、エアの流れが渦巻き状になるようになしたボール供給装置において、前記エア噴出装置を、下部がテーパー形状の内筒と外筒とからなり、これら内筒と外筒との間に給気路を設けると共に、該給気路に連通する、やや内向きのエア噴出口内に、内筒と外筒の円周方向に沿って所定角度に傾斜するフィンを多数櫛歯状に設けた風向規制板を取り付けてなるエア噴出装置となしたことを特徴とするボール供給装置にある。

本発明は上記の如き構成であり、エア噴出装置から噴出するエアの流れが渦巻き状になるようにして、マスク上に乗った多数のボールの全てを強力な風圧によって大きく且つ速く転動せしめるものであるから、マスクの貫通孔の全てへのボールの入りが先行技術に比してはるかに早くなる。したがって、作業能率が大幅に向上する。また、マスク上に載せるボールは先行技術における場合に比してはるかに少ない数のボールで足りるから、変形して使いものにならなくなるボールの数が大幅に減少し、その分コストを下げることができる。

本発明の実施形態に係るボール供給装置の要部の縦断面図である。エア噴出装置の部分平面図である。エア噴出装置における風向規制板の平面図である。エア噴出装置における風向規制板の一部の斜視図である。先行技術に係るボール供給装置の正面側から看た概略的説明図である。先行技術に係るボール供給装置の側面側から看た概略的説明図である。先行技術に係るボール供給装置におけるボール供給時のエア噴出装置の作動説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
本発明は、前記先行技術の改良に係るものであり、前記先行技術とエア噴出装置の点を除いて基本的な構成は同一であるから、その基本的な構成についての説明は省略するが、概略は次の通りである。

即ち、本発明に係るボール供給装置は、マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室と、前記室内に配設し、適宜の駆動手段をもってマスク上を水平に移動する支持架台と、前記支持架台に取着され、底部にボールの供給口を設けたホッパと、前記ホッパの直上に配設され、該ホッパにボールを落下供給するボール供給手段と、前記ホッパの周囲を取り囲むように設け、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成し、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させるエア噴出装置と、所定の位置にボールの貫通孔を設けたマスクとからなるものである。

そして、本発明は、上記の構成を基本的な構成とするものであって、そのエア噴出装置を上記と異なるものとした点に差異を有するものである。

即ち、本発明に係るボール供給装置においては、エア噴出装置２３を、ホッパ５の周囲を円形に取り囲むようになし、更にエアの噴出方向を、やや内向きで且つ円周方向斜め下向きになし、エアの流れが渦巻き状になるようになしたエア噴出装置となしている。
するものである。

そしてまた、上記エア噴出装置２３は、下部がテーパー形状の内筒２４と外筒２５とからなり、これら内筒２４と外筒２５との間に給気路２６を設けると共に、該給気路２６に連通するやや内向きのエア噴出口２７内に、内筒２４と外筒２５の円周方向に沿って所定角度に傾斜するフィン２８ａ、２８ａ、２８ａ・・・を多数櫛歯状に設けた風向規制板２８を取り付けてなるものである。また、２９は前記エア噴出装置２３の上部開口を覆う部材であり、３０はボールの飛び出し防止用メッシュである。ホッパ５にボールを供給するときには、前記エア噴出装置２３の上部開口を覆う部材２９を外すか、或いはボールの飛び出し防止用メッシュ３０を開閉式にして、該ボールの飛び出し防止用メッシュ３０を一部ずらして開口することにより行うものである。

而して、上記実施形態において、上記エア噴出装置２３における給気路２６にエアコンプレッサ（図示せず。）によって給気すると、エア噴出口２７から噴出するエアの流れは、図３に示す如く渦巻き状になり、マスク１５上に乗った多数のボールの全てを強力な風圧によって大きく且つ速く転動せしめるものである。もってマスクの貫通孔の全てへのボールの入りが先行技術に比してはるかに早くなり、作業能率を大幅に向上させることができるものである。また、マスク１５上に載せるボールは先行技術における場合に比してはるかに少ない数のボールで足りるから、変形して使いものにならなくなるボールの数が大幅に減少し、その分コストを下げることができるものである。

１室
４支持架台
５ホッパ
６供給口
１０ボール供給手段
１１ボール供給カートリッジ
１２ガイドフレーム
１４、１４、１４、・・・エア噴出装置
１５マスク
１６、１７マスク支持枠
２３エア噴出装置
２４内筒
２５外筒
２６給気路
２７エア噴出口
２８風向規制板
２８ａ、２８ａ、２８ａ・・・フィン

Claims

マスク支持枠を境として該マスク支持枠の上部側に形成し、その内部の気圧を適宜の気圧の昇降手段を用いて所要のタイミングで上昇及び下降させるようになした密閉可能な室と、前記室内に配設し、適宜の駆動手段をもってマスク上を水平に移動する支持架台と、前記支持架台に取着され、底部にボールの供給口を設けたホッパと、前記ホッパの直上に配設され、該ホッパにボールを落下供給するボール供給手段と、前記ホッパの周囲を取り囲むように設け、所要のタイミングで上方からマスクに向けてエアを噴出してエアカーテンを形成し、マスク上のボールの不要箇所への拡散を防止すると共に風圧によってボールを転動させるエア噴出装置と、所定の位置にボールの貫通孔を設けたマスクとからなり、更に前記エア噴出装置を、前記ホッパの周囲を円形に取り囲むようになすと共にエアの噴出方向を、やや内向きで且つ円周方向斜め下向きになし、エアの流れが渦巻き状になるようになしたボール供給装置において、
前記エア噴出装置を、下部がテーパー形状の内筒と外筒とからなり、これら内筒と外筒との間に給気路を設けると共に、該給気路に連通する、やや内向きのエア噴出口内に、内筒と外筒の円周方向に沿って所定角度に傾斜するフィンを多数櫛歯状に設けた風向規制板を取り付けてなるエア噴出装置となしたことを特徴とするボール供給装置。