KR20170109060A - 결속 선형 부재, 볼 투입 헤드, 볼 탑재 장치 및 볼 탑재 방법 - Google Patents
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Abstract
투입 마스크 상에 공급된 도전 볼을 보다 확실하게 이동시킬 수 있는, 볼 투입 헤드, 볼 탑재 장치 및 볼 탑재 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 기판(P)에 형성된 전극(T)의 배치 패턴에 개구(17)의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크(16) 상에 공급된 볼(B)을 선형 부재(34)에 의해 개구(17)에 투입하는 볼 투입 헤드(27)에 있어서, 복수 개의 선형 부재(34)를 꼬아서 형성한 연선(撚線)(35)이 복수 개 그 양단(兩端)에서 다발진 결속 선형 부재(33)를 가지고, 결속 선형 부재(33)는, 일단으로부터 타단에 걸쳐서 비틀린 상태로 되고, 결속 선형 부재(33)를 투입 마스크(16)를 따르게 하여 이동시킴으로써 볼(B)을 개구(17)에 투입하는 것.
Description
본 발명은, 결속 선형 부재, 볼 투입 헤드, 볼 탑재 장치 및 볼 탑재 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1, 특허 문헌 2에는, 투입 마스크 상에 공급된 땜납 볼을 선형 부재를 사용하여 이동시키고, 땜납 볼을 기판에 형성된 전극에 탑재하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 투입 마스크 상에 공급된 땜납 볼을 보다 확실하게 이동시켜 기판에 탑재하는 것이 기대되고 있다.
이에, 본 발명은, 투입 마스크 상에 공급된 도전성(導電性) 볼을 보다 확실하게 이동시킬 수 있는 결속 선형 부재, 볼 투입 헤드, 볼 탑재 장치 및 볼 탑재 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크를 따르게 하여 이동시킴으로써 투입 마스크 상에 공급된 도전성 볼을 개구에 투입하는 결속 선형 부재에 있어서, 복수 개의 선형 부재가 꼬아져서 형성한 연선(撚線)이 복수 개 그 양단(兩端)에서 다발져 있는 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 결속 선형 부재에 있어서, 연선으로서 꼬아지는 선형 부재의 개수는, 연선의 직경이 도전성 볼의 반경 이상이며 또한 직경의 2배 이하가 되는 개수로 하는 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 결속 선형 부재에 있어서, 선형 부재의 선 직경을 3㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고, 연선으로서 꼬아지는 선형 부재의 개수를 3개 이상 100개 이하로 하는 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 결속 선형 부재에 있어서, 결속 선형 부재로서 다발지는 연선의 개수는, 10개 이상 30000개 이하인 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 결속 선형 부재에 있어서, 선형 부재는, 금속선인 것으로 한다.
본 발명은, 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크 상에 공급된 도전성 볼을 선형 부재에 의해 개구에 투입하는 볼 투입 헤드에 있어서, 복수 개의 선형 부재를 꼬아서 형성한 연선이 복수 개 그 양단에서 다발진 결속 선형 부재를 가지고, 결속 선형 부재는, 일단으로부터 타단에 걸쳐서 비틀어진 상태로 되고, 결속 선형 부재를 투입 마스크를 따르게 하여 이동시킴으로써 도전성 볼을 개구에 투입하는 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 볼 투입 헤드에 있어서, 연선으로서 꼬아지는 선형 부재의 개수를, 연선의 직경이 도전성 볼의 반경 이상이며 또한 직경의 2배 이하가 되는 개수로 하는 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 볼 투입 헤드에 있어서, 결속 선형 부재로서 다발지는 연선의 개수를, 10개 이상 30000개 이하인 것으로 한다.
또한, 다른 발명은, 전술한 볼 투입 헤드에 있어서, 선형 부재를 금속선으로 한다.
본 발명은, 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크와, 기판을 탑재하고, 전극을 개구에 위치 맞춤하는 스테이지와, 전극에 범프(bump)를 형성하는 도전성 볼을 투입 마스크 상에 공급하는 볼 공급 장치와, 투입 마스크 상에 공급된 도전성 볼을 개구에 투입하는 볼 투입 헤드를 가지는 볼 탑재 장치에 있어서, 볼 투입 헤드에 전술한 각 볼 투입 헤드를 사용하는 것으로 한다.
본 발명은, 전술한 볼 탑재 장치를 사용하여, 기판에 형성된 전극에 도전성 볼을 탑재하는 것으로 한다.
본 발명의 볼 투입 헤드, 볼 탑재 장치 및 볼 탑재 방법에 의하면, 투입 마스크 상에 공급된 도전성 볼을 보다 확실하게 이동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 볼 탑재 장치를 상방으로부터 본 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 볼 탑재 장치에 구비된 볼 투입 장치를 상방으로부터 본 평면도이다.
도 3은 기판의 일례로서의 실리콘 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 볼 탑재 장치에 구비된 볼 투입 헤드 유닛을 전방으로부터 본 정면도이다.
도 5는 볼이 결속 선형 부재에 밀려서 이동하고, 투입 마스크의 개구로부터 낙하하고, 기판에 설치된 전극 상에 투입되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 볼 투입 헤드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 결속 선형 부재의 볼 투입 헤드로의 장착 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에 나타낸 장착 부재에 장착하기 전의 결속 선형 부재의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 결속 선형 부재의 선형부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 비튼 결속 선형 부재의 중앙부 부근을 확대하여 나타내는 개략도를 나타낸다.
도 11은 중앙부가 부풀어 오른 결속 선형 부재가 비틀린 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 결속 선형 부재를 만곡시키고, 또한, 비튼 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 볼 탑재 장치에 구비된 볼 투입 장치를 상방으로부터 본 평면도이다.
도 3은 기판의 일례로서의 실리콘 웨이퍼를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 볼 탑재 장치에 구비된 볼 투입 헤드 유닛을 전방으로부터 본 정면도이다.
도 5는 볼이 결속 선형 부재에 밀려서 이동하고, 투입 마스크의 개구로부터 낙하하고, 기판에 설치된 전극 상에 투입되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 볼 투입 헤드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 결속 선형 부재의 볼 투입 헤드로의 장착 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에 나타낸 장착 부재에 장착하기 전의 결속 선형 부재의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 결속 선형 부재의 선형부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 비튼 결속 선형 부재의 중앙부 부근을 확대하여 나타내는 개략도를 나타낸다.
도 11은 중앙부가 부풀어 오른 결속 선형 부재가 비틀린 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 결속 선형 부재를 만곡시키고, 또한, 비튼 상태를 나타낸 도면이다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 볼 탑재 장치(1)를 상방으로부터 본 평면도이다. 그리고, 볼 탑재 방법에 대해서는, 볼 탑재 장치(1)의 설명과 함께 설명한다. 볼 탑재 장치(1)에는, 기판 스토커(2), 기판 반송 로봇(3)과, 프리 얼라이너(4)와, 스테이지 이동 장치(5)와, 기판 교정 장치(6)와, 인쇄 장치(7)와, 클리닝 장치(8)와, 볼 투입 장치(9)와, 검사 장치(10)와, X축 테이블(11)과, Y축 테이블(12)과, 기판 탑재대(13)와, 볼 투입 헤드 유닛(14)이 구비되어 있다.
기판 스토커(2)는, 로드 포트(2A)와 언로드 포트(2B)를 가진다. 기판 반송 로봇(3)은, 로드 포트(2A)로부터 기판(P)을 꺼내고, 프리 얼라이너(4)에 반송한다. 기판(P)이 웨이퍼인 경우에는, 프리 얼라이너(4)는, 기판(P)의 중심 위치와 기판(P)의 외주에 형성된 노치(notch) 방향의 양쪽에 대하여 보정을 행하고, 보정이 행해진 기판(P)을 스테이지 이동 장치(5)의 스테이지(5A)에 장착되는 기판 탑재대(13) 상에 탑재한다. 그 후, 기판 반송 로봇(3)은, 대기 위치로 되돌아간다. 스테이지 이동 장치(5)는 스테이지(5A)를 가지고, 스테이지(5A)에는 기판 탑재대(13)가 장착되어 있다. 기판 탑재대(13)에 탑재된 기판(P)은, 기판 탑재대(13)에 대하여 감압 흡착되고, 또한 기판 교정 장치(6)에 의해 압압(押壓)되는 것에 의해 휨이 교정된다.
기판 교정 장치(6)는, 8개의 압압 부재로 기판(P)의 외주부를 압압하여 기판(P)의 휨을 교정하는 것이다. 이 기판 교정 장치(6)는, 휨이 비교적 큰 기판에 특히 유효하다. 이들 압압 부재는, 공기 실린더의 실린더 로드의 하부에 지그(jig)를 통하여 장착되어 있고, 기판 반송 로봇(3)으로 기판(P)을 기판 탑재대(13)에 탑재할 때와, 기판(P)이 탑재된 기판 탑재대(13)를 이동할 때와, 기판 반송 로봇(3)으로 기판(P)을 기판 탑재대(13)로부터 분리할 때, 상방향으로 퇴피할 수 있도록 되어 있다. 기판 교정 장치(6)에 대응하는 기판 탑재대(13)의 위치가, 기판(P)을 기판 탑재대(13)에 탑재하거나 분리하는 위치이다.
스테이지 이동 장치(5)에는, 스테이지(5A)를 통하여 기판 탑재대(13)가 장착되고 있다. 스테이지 이동 장치(5)에는, 스테이지(5A)를 이동시키는 기구(機構)로서 X축 테이블(11)과, Y축 테이블(12)과, Z 테이블(도시 생략)과, θ 테이블(도시 생략)이 구비되어 있다. 스테이지 이동 장치(5)는, 인쇄 장치(7) 및 볼 투입 장치(9)의 하방으로 스테이지(5A) 및 기판 탑재대(13)를 반송할 수 있도록 되어 있다. 스테이지 이동 장치(5)는, X축 테이블(11)에 의해, 스테이지(5A)를 기판 교정 장치(6)와 인쇄 장치(7)와 볼 투입 장치(9)의 사이를 왕복시킬 수 있다. 그리고, 기판(P)이 회전 곤란한 테이프형의 장척(長尺)인 경우 등에는, θ 테이블을 볼 투입 헤드 유닛(14)에 배치하는 것이 바람직하다.
기판(P)을 탑재된 기판 탑재대(13)가, X축 테이블(11)에 의해 인쇄 장치(7)의 하방으로 이동시킨 후, 플럭스(FX)(도 5 참조)를 기판(P)에 인쇄한다. 그리고, 플럭스(FX)가, 사전에 타소(他所) 또는 다른 공정에서 기판(P)에 인쇄되고 있는 경우에는, 이 인쇄 공정을 스킵한다. 클리닝 장치(8)는, 용제를 포함시킨 시트 또는 롤을 사용하여, 인쇄 마스크(15)의 하면에 부착된 플럭스를 제거하는 장치이다.
플럭스(FX)가 인쇄된 기판(P)은, 기판 탑재대(13)에 탑재된 상태에서, 볼 투입 장치(9)의 하방으로 X축 테이블(11)에 의해 이동시킬 수 있다. 스테이지 이동 장치(5)는, 기판(P)에 형성된 전극(T)(도 5 참조)과 투입 마스크(16)에 형성된 개구(17)(도 5 참조)를 위치 맞춤한다. 그 후, 투입 마스크(16) 상에, 볼 공급 장치(18)(도 4 참조)로부터 도전성 볼로서의 땜납 볼(B)(도 4 참조)이 공급된다. 공급된 땜납 볼(이하, 간단히, "볼"로 기재함)(B)은, 볼 투입 헤드 유닛(14)에 의해 투입 마스크(16) 상에서 이동되고, 개구(17)에 투입되고, 기판(P)의 전극(T) 상에 탑재된다.
볼(B)을 탑재한 기판(P)은, 스테이지 이동 장치(5)에 의해 기판(P)의 탑재·분리 위치로 되돌려진다. 그리고, 기판(P)은, 기판 탑재대(13)로의 흡착과 기판 교정 장치(6)에 의한 압압이 해제되고, 기판 반송 로봇(3)에 의해 검사 장치(10)에 반송된다. 볼(B)의 탑재 미스나 잉여 볼 등의 검사가 종료한 후, 기판(P)은, 기판 반송 로봇(3)에 의해 기판 스토커(2)의 언로드 포트(2B)에 수납된다. 볼 탑재 미스가 계속적으로 적을 경우, 검사를 생략하고, 볼(B)이 탑재된 기판(P)을 리플로우 장치(도시 생략)에 보내는 경우도 있다.
한편, 검사 장치(10)는, 탑재 불량을 수정하는 리페어 장치와 일체의 구성으로 하고, 볼 탑재 장치(1)의 밖에 설치해도 된다. 기판 스토커(2)에 수납된 기판(P)은, 리플로우 장치(도시 생략)에 보내지고 범프를 형성한다. 범프가 형성된 기판(P)은, 다음 공정에서 처리가 계속되거나, 절단기로 개별 칩으로 절단된다.
도 2는, 볼 투입 장치(9)를 상방으로부터 본 평면도이다.
볼 투입 장치(9)에는, 마스크 테두리(19)와, 볼(B)의 투입 마스크(16)와, 개구(17)의 형성 영역(20)과, 볼 투입 헤드용 Y축 구동 유닛(21)과, 볼 투입 헤드용 X축 구동 유닛(22)과, 볼 투입 헤드 유닛(14)과, 헤드용 슬라이더(23)와, 카메라(24A, 24B)와, 잔류 볼 제거 유닛(25)과, 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)가 구비된다.
형성 영역(20)은 점선으로 나타내고, 형성 영역(20)에는, 볼(B)이 투입되는 개구(17)(도 5 참조)가 형성되어 있다. 이 영역 내의 개구(17)의 배치를 개구 패턴이라고도 칭한다.
투입 마스크(16)에 형성된 개구(17)의 직경은, 투입되는 볼(B)의 직경보다 크고, 또한, 1개의 볼(B)이 통과할 수 있는 크기이며, 동시에 2개의 볼(B)이 통과할 수 없는 크기이다. 그리고, 인쇄 마스크(15)(도 1 참조)에 형성된 개구의 직경은, 투입되는 볼(B)의 직경보다 작다. 플럭스(FX)가 통과하는 인쇄 마스크(15)의 개구와, 볼(B)이 통과하는 투입 마스크(16)의 개구(17)는 상이한 치수이지만, 개구 패턴은 동일하다.
볼 투입 장치(9)는, 1대의 카메라(24A)와, 서로 이격되어 배치되는 2대의 카메라(24B)에 의해 촬영되는 이미지에 기초하여, 전극(T)과 개구(17)와의 위치 맞춤을 한다. 2대의 카메라(24B)는, 이동해 온 기판(P)의 위치 마크(도시 생략)가 시야에 들어오는 위치에 설치되어 있다. 이들 카메라(24B)는, 볼 투입 장치(9)의 가대(架臺)(9A)에 장착된 페어(pair)의 카메라이며, 기판(P)의 위치 마크(도시 생략)를 화상 인식하여, 기판(P)의 위치와 각도를 산출하기 위해 사용된다. 카메라(24B)의 시야는, 예를 들면, 2mm×2mm로 설정된다. 프리 얼라이너(4)는, 카메라(24B)의 촬영범위로부터 기판(P)의 위치 마크가 벗어나지 않도록 하는 역할을 가진다.
한편, 카메라(24A)는, 볼 투입 헤드 유닛(14)과 함께 이동하는 카메라이다. 카메라(24A)는, 개구(17)와 전극(T)과의 위치 어긋남이나 투입 마스크(16)의 상면 위치 마크를 투입 마스크(16)의 상방으로부터 화상 인식하기 위해 사용된다. 그리고, 플럭스(FX)를 인쇄할 경우에도 마찬가지로 위치 맞춤을 할 수 있다.
투입 헤드용 Y축 구동 유닛(21)은, 가대(9A) 상에 고정되어 있다. 한편, 마스크 테두리(19)는, 가대(9A)에 장착 지그(도시 생략)를 통하여 탈착 가능하게 장착되어 있다.
볼 투입 헤드 유닛(14)은, 헤드용 슬라이더(23)를 통하여 볼 투입 헤드용 X축 구동 유닛(22)에 이동 가능하게 연결되고, 또한 볼 투입 헤드용 X축 구동 유닛(22)은, 볼 투입 헤드용 Y축 구동 유닛(21)에 대하여 이동 가능하게 연결되어 있다. 또한, 헤드용 슬라이더(23)에는, Z축 구동 유닛(도시 생략)이 설치되어 있다. 이러한 구동 기구에 의해, 볼 투입 헤드 유닛(14)은, 투입 마스크(16) 상을 수평 이동과 상하 이동을 할 수 있도록 되어 있다. 볼(B)이 개구(17)에 투입되고 기판(P)에 탑재된 후, 기판 탑재대(13)를 하방으로 이동시켜, 볼(B)을 개구(17)(투입 마스크(16))로부터 이격시킨다.
도 2에 있어서, 볼 투입 헤드 유닛(14)을 2대 가로 방향으로 배치한 예를 기재했지만, 세로 방향으로 배치한 것, 볼 투입 헤드(27)(도 4 참조)의 형상을 크게 하여 볼 투입 헤드 유닛(14)를 1대로 하거나, 반대로, 1대의 볼 투입 헤드 유닛(14)에 3개 이상의 볼 투입 헤드(27)를, 1열로 또는 복수열로 배치한 구성으로 해도 된다.
Y축 테이블(12)은, 투입 마스크(16) 등의 밑에 숨어서 위에서는 보이지 않는다. 또한, 투입 마스크(16)의 하면에 플럭스가 부착되는 에러가 다발할 경우, 도시하고 있지 않지만, 인쇄 장치(7)와 마찬가지로 투입 마스크(16)의 클리닝 장치를 설치하는 것이 바람직하다.
볼 투입 헤드(27)는, 볼 공급 장치(18)(도 4 참조)로부터 기판(P) 상에 공급된 볼(B)을 일산(逸散)하지 않도록 하도록 고안되어 있다. 그러나, 볼 투입 헤드(27)에 일산한 볼(B)이, 투입 마스크(16) 상에 잔류하는 경우가 생긴다. 이 잔류한 볼(B)을 투입 마스크(16)로부터 제거하는 장치가, 잔류 볼 제거 유닛(25)이다. 잔류 볼 제거 유닛(25)은, 잔류 볼 제거 유닛용 슬라이더(28)에 장착되고, Y축 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 잔류 볼 제거 유닛(25)에는, 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)가 장착되어 있다. 이 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)로 투입 마스크(16) 상의 잔류 볼을 밀어서, 투입 마스크(16)를 청소할 수 있도록 되어 있다. 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)는, 볼 투입 헤드(27)에 장착되는 후술하는 결속 선형 부재(33)(도 4, 5, 6 등 참조)와 마찬가지로 비틀려서 장착되어도 되고, 혹은, 이를 대신하여 고무나 금속의 블레이드, 공기를 내뿜는 에어 나이프, 진공 흡인으로 볼을 흡인 배제하는 기구 등을 사용할 수 있다. 도 2에 있어서, 2조(組)의 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)의 사이를 띄워서 도시하고 있지만, 이 사이의 부분에 대해서도, 도시 외의 잔류 볼 제거용 결속 선형 부재(26)가 구비되어, 투입 마스크(16) 상의 잔류 볼을 모두 청소할 수 있도록 되어 있다.
도 3은, 기판(P)의 일례로서의 실리콘 웨이퍼를 나타내고, 도 3의 상단 (A)는 실리콘 웨이퍼의 평면도, 도 3의 하단 (B)는 도 3의 (A)에 나타낸 점선 원(A) 내를 확대한 도면이다. 도 3에 있어서, 기판(P)에는, 전극(T)와, 반도체 집적 회로(SC)와, 스크라이브 라인(S)이 설치된다. 전극(T)은, 형성 영역(반도체 집적 회로의 형성 영역)(SE) 내에 설치되어 있다. 반도체 집적 회로(SC)는, 스크라이브 라인(S)으로 4변이 에워싸이고, 스크라이브 라인(S)을 절단함으로써, 개별의 반도체 집적 회로 칩이 된다. 이 절단은, 통상, 볼(B)을 탑재한 기판(P)을 리플로우로(爐)로 리플로우한 후나, 실장 공정의 마지막에 행해진다.
기판(P)은, 접속에 필요한 전극 부분을 제외한 영역을 보호막(G)(도 5 참조)에 의해 덮혀져 보호되는 구조로 되어 있다. 기판(P)에 형성된 반도체 집적 회로(SC)에는, 그 외주부에 외부 연결 단자(전극)가 형성되어 있지만, 전극의 면적이 작고, 또한, 전극 사이의 간격이 좁으므로, 그 피치를 확대하기 위하여 반도체 집적 회로의 전체면에 재배선층이 형성되어 있다. 전극(T)은 재배선된 전극이다. 재배선의 전극(T)의 피치는, 대략 50∼400 ㎛이다. 도 3은, 기판(P)에 형성된 전극(T)과, 전극(T)이 형성되어 있는 전극(T)의 형성 영역(SE)과, 전극(T)의 배치를 설명하기 위하여 알기 쉽게 묘사한 것이며, 전극(T)의 크기나 분포, 및 형성 영역(SE)의 형상은, 실물과는 다르며, 또한 상사(相似)하지 않고 있다.
기판(P)은, 직경이 300mm나 200mm 등이다. 점선으로 에워싸인 다각형의 형성 영역(SE)에 형성된 전극(T)의 배치의 패턴을 전극 패턴이라고 한다. 투입 마스크(16)에 형성되어 있는 개구(17)의 개구 패턴은, 기판(P)에 형성된 전극(T)의 전극 패턴과 일치한 패턴이다.
도 4는, 볼 투입 헤드 유닛(14)을 전방으로부터 본 정면도이다. 볼 투입 헤드 유닛(14)에는, 볼 공급 장치(18)와, 볼 투입 헤드(27)와, 볼 공급관(29)과, 회전 모터(30)와, 볼 투입 헤드용 장착판(31)이 구비되어 있다. 볼(B)은, 30∼300 ㎛정도로 작으므로 확대하여 도시되어 있다. 도 4에 나타낸 각 구성 부분의 축척은 일정하지 않다.
볼 공급 장치(18)는, 예를 들면, 일본특원 2010-277086(일본공개특허 제2011-151374)에 개시되어 있는 구성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 볼 공급 장치(18)의 일례로서 공개된 일본특원 2010-277086(일본공개특허 제2011-151374)의 구성은, 볼 공급 장치(18)에 압축 가스를 주입함으로써 볼을 계량하여 공급하는 구성으로 되어 있다.
그리고, 볼 공급 장치(18)에는, 다른 구성의 것을 사용할 수 있다. 볼 공급 장치(18)는, 볼 투입 헤드(27) 하나에 대하여 1대가 설치되어 있다. 도 4에 도시된 볼(B)은, 볼 투입 헤드 유닛(14)을 이동시키지 않은 상태에서, 볼 공급 장치(18)로부터 투입 마스크(16) 상에 공급된 상태를 나타내고 있다. 실제로는, 이렇게 볼(B)이 1군데에 퇴적하지 않고, 비산한다. 결속 선형 부재(33)는, 볼 공급 장치(18)로부터 투입 마스크(16) 상에 낙하해 온 볼(B)의 비산을 방지하는 역할도 한다.
볼 투입 헤드용 장착판(31)을 헤드용 슬라이더(23)(도 2 참조)에 설치함으로써, 볼 투입 헤드(27)는, 볼 투입 헤드용 X축 구동 유닛(22), 볼 투입 헤드용 Y축 구동 유닛(21) 및 Z축 구동 유닛(도시 생략)과 연결되어, 볼(B)을 투입 마스크(16) 상에서 이동시킬 수 있다. 볼 투입 헤드 유닛(14)이 이동하면 볼(B)은 중심부로부터 볼 투입 헤드(27)의 이동 방향과 반대 방향으로 치우친다. 볼 투입 헤드(27)는, 회전 모터(30)에 의해 자전(自轉)하여, 볼(B)을 소정 영역으로 에워쌀 수 있도록 되어 있다. 또한, 회전 모터(30)로 볼 투입 헤드(27)를 회전시킬 필요가 없을 경우에는, 회전 모터(30)를 회전시키지 않거나, 또는 설치하지 않도록 한다.
도 5는, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)에 밀려서 이동하여, 투입 마스크(16)의 개구(17)로부터 낙하하고, 기판(P)에 설치된 전극(T) 상에 투입되는 상태를 나타낸 단면도이다. 투입 마스크(16)와 기판(P)의 사이에는, 투입 마스크(16)와 기판(P)과의 간격을 소정의 간격으로 설정하는 스페이서(32)가 배치되어 있다. 도 5는, 도면을 알기 쉽게 하기 위하여, 각 부품의 단면 사선(해칭)을 생략하고 있다.
투입 마스크(16)에는, 볼(B)이 1개 통과하는 개구(17)가 형성되어 있다. 개구(17)의 직경은, 볼(B)의 직경보다 5% 이상 30% 이하의 범위에서 큰 것이 바람직하다. 스페이서(32)는, 스크라이브 라인(S)(도 3 참조)이나, 개구(17)와 개구(17)의 사이에 배치되어 있다. 보호막(G)은, 기판(P)(웨이퍼)의 능동면을 보호하는 것이며, 전극(T)의 외주부를 덮도록 형성된다. 플럭스(FX)는, 보호막(G)이 피복하지 않고 있는 전극(T)의 상면에 인쇄되고, 보호막(G)의 구멍 중에서, 중앙이 조금 솟아오르듯이 인쇄되는 것이 바람직하다.
투입 마스크(16)의 두께는, 볼(B)이 개구(17)에 안정적으로 유지되도록, 볼(B)의 정점(頂点)이 투입 마스크(16)의 상면보다 아래로 되도록 되어 있다. 볼(B)의 정점이 투입 마스크(16) 상면으로부터 내려가는 거리는, 볼(B)의 직경의 3% 이상 20% 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 볼(B)이 투입 마스크(16) 상면보다 가라앉는 것에 의해, 투입된 후의 볼(B)과 결속 선형 부재(33)가 접촉하기 어려워진다. 투입된 후의 볼(B)과 결속 선형 부재(33)가 접촉하면, 이동하는 결속 선형 부재(33)에 의해 볼(B)이 회전되어서, 볼(B)에 부착된 플럭스가 결속 선형 부재(33)에 부착될 우려가 있다. 결속 선형 부재(33)에 플럭스가 부착되면 투입 마스크(16)에도 플럭스가 부착될 우려가 있어 바람직하지 않다.
결속 선형 부재(33)가, 도 5에서 왼쪽으로부터 오른쪽으로 이동하면 볼(B)은 밀려서 차례로 개구(17)에 투입된다. 결속 선형 부재(33)는, 도 5∼도 12에 나타낸 바와 같이, 복수 개의 선형 부재(34)가 꼬아진 연선(35)의 양단을 결속한(묶은) 구성으로 되어 있다. 결속 선형 부재(33)로서 다발진 연선(35)이, 개구(17) 상을 통과할 때, 개구(17)에 걸친 부분이 약간 하방을 향하여 만곡하고, 개구(17) 중에 약간 들어갈 수있는 휨성을 가지도록, 선형 부재(34)의 굵기, 재질, 선형 부재(34)의 꼬는 수 등이 설정되어 있다. 이와 같이 연선(35)이 약간 휨으로써, 개구(17) 내에 투입된 볼(B)은, 연선(35)(결속 선형 부재(33))에 의해, 전극(T) 상에 인쇄된 플럭스(FX) 중에 밀어 넣어지고, 기판(P)에 큰 충격을 주지 않으면, 이동하지 않을 정도로 유지된다. 투입된 볼(B)이 플럭스(FX) 중에 밀어 넣어짐으로써, 후 공정(기판반송, 검사, 리플로우 등)에 있어서 볼(B)이 소정 위치로부터 이탈하기 어렵게 할 수 있다. 연선의 휨은, 개구(17)에 투입된 볼(B)을 위에서 약간 압압할 정도인 것이 바람직하다.
예를 들면, 선형 부재(34)의 굵기(직경)를 3㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고, 연선(35)으로서 꼬아지는 선형 부재(34)의 개수를 3개 이상 100개 이하로 함으로써, 결속 선형 부재(33)에 상기한 휨성을 부여할 수 있다. 그리고, 이들 예시는, 선형 부재(34)의 재질에 따라 적절하게 변경하는 것이 바람직하다.
도 6은, 볼 투입 헤드(27)를 나타낸 도면이다. 도 6의 상단 (A)는, 볼 투입 헤드(27)를 전방으로부터 본 정면도이며, 도 6의 하단 (B)는, 볼 투입 헤드(27)를 하방으로부터 본 바닥면도이다. 볼 투입 헤드(27)에는, 결속 선형 부재(33)가 장착되는 장착 부재(36)와, 누름판(37)이 구비된다. 장착 부재(36)의 상하 방향을 따른 단면의 형상은, 역T자형을 하고 있다.
장착 부재(36)의 중심에는, 상하 방향을 따라 관통공(38)이 형성되어 있다. 관통공(38)은 볼 공급관(29)과 연통되어, 볼 공급 장치(18)로부터 투입 마스크(16) 상으로 볼(B)을 통과시키는 통로가 되어 있다. 볼 투입 헤드(27)는, 회전 모터(30)에 의해 화살표(R) 방향으로 회전한다.
도 7은, 결속 선형 부재(33)의 볼 투입 헤드(27)로의 장착 구조를 나타낸 도면이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 볼 투입 헤드(27)에 있어서는, 결속 선형 부재(33)는, 장착 부재(36)의 하면(36A)의 하측에 배치되도록, 장착 부재(36)에 장착되어 있다.
하면(36A)은, 투입 마스크(16)의 상면에 대향하는 면이다. 누름판(37)은, 결속 선형 부재(33)의 장착 부재(36)로의 고정 부분(장착을 행하는 부분)에 볼(B)을 부착시키지 않을 목적 등으로 구비되어 있다. 도 7에 나타낸 화살표(R)는, 볼 투입 헤드(27)에 의해 볼(B)을 개구(17)에 투입할 때의 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향을 나타낸다. 그리고, 볼 투입 헤드(27)는, 볼 투입 헤드용 Y축 구동 유닛(21) 및 볼 투입 헤드용 X축 구동 유닛(22)에 의해 투입 마스크(16) 상을 이동한다.
결속 선형 부재(33)의 장착 부재(36)로의 장착 위치는, 하면(36A)이 되어 있지만, 장착 위치는, 장착 부재(36)의 측면이라도 된다. 측면에 장착함으로써, 결속 선형 부재(33)의 수평 부분의 길이를 길게 할 수 있다. 결속 선형 부재(33)는, 장착 부재(36)에 장착되었을 때, 하면(36A)과의 사이에 간격을 가지는 것이 바람직하다. 장착 부재(36)에 장착된 결속 선형 부재(33)와 하면(36A)의 사이에 간격이 형성됨으로써, 결속 선형 부재(33)는 상하로 휠 수 있어, 볼(B)을 개구(17) 내에 밀어 넣는 탄성을 발생시킬 수 있다.
여기서, 도 8, 9를 참조하면서, 결속 선형 부재(33)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 도 8은, 장착 부재(36)에 장착하기 전의 결속 선형 부재(33)를 나타낸 도면이며, 결속 선형 부재(33)의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다. 도 9는, 결속 선형 부재(33)의 선형부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 결속 선형 부재(33)는, 복수의 연선(35)의 양단을 고정 링(39)으로 결속한(묶은) 것이다. 고정 링(39)은, 코킹부(39A)에서 복수의 연선(35)을 압압하여 묶고 있다. 즉, 복수의 연선(35)의 양단이 고정 링(39)의 코킹부(39A)에 의해 코킹되어 다발지는 것에 의해 결속 선형 부재(33)가 구성되어 있다.
고정 링(39)은, 전체적으로 원통형을 하고 있지만, 결속 선형 부재(33)를 코킹하는 코킹부(39A)는, 다각형(6∼8 각형)으로 변형되어, 결속 선형 부재(33)를 코킹하고 있다. 전술한 바와 같이, 결속 선형 부재(33)의 양단은 고정 링(39)의 코킹부(39A)에 의해 코킹되어 있다.
결속 선형 부재(33)는, 코킹 단부(端部)(33A)(코킹부(39A)와 접촉하는 부분)에 코킹의 응력에 더하여, 이동에 따른 결속 선형 부재(33)의 변형에 의한 응력도 걸린다. 이 때문에, 결속 선형 부재(33)는 코킹 단부(33A)의 근방에서 파단하기 쉽다. 이 파단을 방지하기 위하여, 코킹 단부(33A)의 근방과 고정 링(39)을 탄성이 있는 수지로 접착함으로써, 코킹 단부(33A)에 작용하는 응력의 집중을 완화할 수 있다. 그리고, 결속 선형 부재(33)를 비튼 상태로 장착 부재(36)에 장착했을 때, 코킹 단부(33A)의 근방을 탄성이 있는 수지로 고정함으로써, 코킹 단부(33A)의 근방 부분의 수명을 길게 할 수 있다.
도 9를 참조하면서, 결속 선형 부재(33)의 선형부의 구성에 대하여 설명한다. 도 9의 좌측 란 (A)는, 장착 부재(36)에 비틀린 상태로 장착된 결속 선형 부재(33)의 일부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 9의 우측 란 (B)는, 결속 선형 부재(33)로서 꼬아지는 1개의 연선(35)을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 9의 (A) 및 (B)는, 볼 투입 헤드(27)를 상방으로부터 볼 때 볼 투입 헤드(27)의 회전 중심으로부터 외주를 향하는 방향을 화살표(P)로 나타내는 방향으로서 묘사되어 있다. 또한, 화살표(R)는, 볼 투입 헤드(27)의 회전에 의한 결속 선형 부재(33)의 이동 방향을 나타낸다.
도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이 연선(35)은, 복수의 선형 부재(34)를 꼬아서 형성되어 있다. 복수의 선형 부재(34)가 꼬아짐으로써, 연선(35)에는 꼬아져서 합쳐지는 선형 부재(34)와 선형 부재(34)의 사이의 골 부분이 요철(35A)로서 형성된다. 도 9의 (B)에서는, 3개의 선형 부재(34)를 꼬아서 연선(35)으로서 형성한 예를 나타내고 있지만, 4개 이상의 선형 부재(34)를 꼬아서 연선(35)으로서 형성해도 된다.
연선(35)의 직경은, 선형 부재(34)의 재질이나 볼(B)의 직경 등을 고려하여 설정되지만, 9㎛ 이상 1200㎛ 이하가 바람직하다. 결속 선형 부재(33)가 볼(B)을 밀어서 볼(B)을 이동시키는 것 등을 고려하면, 볼(B)의 직경에 따라 연선(35)의 직경을 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 볼(B)의 직경이 작을수록 연선(35)의 직경을 가늘게 하는 것이 바람직하고, 반대로, 볼(B)의 직경이 커질수록 연선(35)의 직경을 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 결속 선형 부재(33)로서 결속되는 연선(35)의 개수는, 10개 이상 30000개 이하인 것이 바람직하다. 결속되는 연선(35)의 개수는, 연선(35)의 직경에도 의존하지만, 결속되는 개수가 적으면 볼(B)이 결속 선형 부재(33)를 타고 넘기 쉬워져서 바람직하지 않다. 반대로, 결속되는 개수가 지나치게 많으면 결속 선형 부재(33)가 지나치게 굵어져서, 볼 투입 헤드(27)가 대형화되기 쉬워 바람직하지 않다. 또한, 연선(35)의 개수가 지나치게 많으면, 연선(35)이 개구(17) 상을 통과하는 횟수가 지나치게 많아져, 투입된 후의 볼(B)과 결속 선형 부재(33)가 접촉할 가능이 높아진다. 볼(B)과 결속 선형 부재(33)가 접촉하면 볼(B)에 부착된 플럭스가 결속 선형 부재(33)에 부착될 우려가 있다. 결속 선형 부재(33)에 플럭스가 부착되면 투입 마스크(16)에도 플럭스가 부착될 우려가 있어 바람직하지 않다.
연선(35)이 결속된 결속 선형 부재(33)의 단면은, 전체적으로 원형이 된다. 결속 선형 부재(33)는, 투입 마스크(16)에 눌러져서, 투입 마스크(16)와 접촉하는 부분은 눌러져서 찌부러져 평평하게 되고, 결속 선형 부재(33)의 단면은, 결속 선형 부재(33)의 투입 마스크(16)로의 누르는 방향으로 찌부러진 편평한 원형이 된다. 결속 선형 부재(33)는, 편평하게 됨으로써 투입 마스크(16)와의 접촉 면적이 증가된다. 이로써, 볼(B)의 이동을 보다 확실하게 행할 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 장착 부재(36)의 하면(36A)에는, 결속 선형 부재(33)를 장착하기 위한 구멍(40)이 형성되어 있다. 구멍(40)은, 장착 부재(36)의 외주측과 내주측에 형성되어 있다. 구멍(40)이 외주측과 내주측의 각 측에, 볼 투입 헤드(27)에 장착되는 결속 선형 부재(33)의 개수분 형성되어 있다. 외주측에 형성되는 구멍(40)과 내주측에 형성되는 구멍(40)의 2개의 구멍(40)이 한 쌍이 되어 1개의 결속 선형 부재(33)를 볼 투입 헤드(27)에 장착한다.
결속 선형 부재(33)의 양단을 묶는 고정 링(39)의 한쪽이 외주측의 구멍(40)에 삽입되고, 다른 쪽이 내주측의 외주측 구멍(40)에 삽입됨으로써, 결속 선형 부재(33)가 장착 부재(36)에 장착된다. 고정 링(39)은, 구멍(40)에 삽입되고, 누름판(37)에 의해 고정이 보강되어 있다. 구멍(40)은, 깊이 방향을 하방으로부터 상방을 향하고, 결속 선형 부재(33)의 이동 방향(화살표(R) 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향)으로 경사지게 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 구멍(40)으로부터 하방으로 나오는 결속 선형 부재(33)는, 결속 선형 부재(33)의 이동 방향(R)에 대하여 후방을 향하여 경사져 있다. 본 실시형태에 있어서는, 연직에 대하여 하방으로부터 상방을 향하고, 결속 선형 부재(33)의 이동 방향(R)을 향하여 40° 경사져 있다.
구멍(40)은, 결속 선형 부재(33)의 경사 등의 장착 사양에 대응하여 가공된다. 설치 각도는, 20° 이상 90° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 구멍(40)의 위치는, 장착 부재(36)의 하면(36A)으로 한정되지 않고, 장착 부재(36)의 측면이라도 된다. 결속 선형 부재(33)의 고정 위치는, 양단이 장착 부재(36)의 측면, 한쪽의 고정단이 장착 부재(36)의 측면이며 다른 쪽이 하면(36A)이라도 된다.
결속 선형 부재(33)는, 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 볼 투입 헤드(27)의 외주측의 일단측을 내주측의 타단측보다 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향(화살표(R))의 전방에 배치시키도록, 볼 투입 헤드(27)에 대하여 장착되어 있다. 볼 투입 헤드(27)가 회전하면, 결속 선형 부재(33)에 밀리는 볼(B)도 볼 투입 헤드(27)와 함께 회전한다. 따라서, 볼(B)에는, 원심력에 의해 볼 투입 헤드(27)의 외주측으로 이동시키고자 하는 힘이 작용한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 결속 선형 부재(33)는 볼 투입 헤드(27)의 내주측으로부터 외주측을 향하여 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향 전방을 향하여 경사져 있다. 이 때문에, 볼(B)이 볼 투입 헤드(27)의 외주측으로 이동하기 어렵다. 즉, 볼(B)이 볼 투입 헤드(27)의 외측으로 나오기 어렵다.
도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 결속 선형 부재(33)는, 일단으로부터 타단측을 향하여 비틀린 상태에서 장착 부재(36)에 장착되어 있다. 예를 들면, 결속 선형 부재(33)의 길이가 50mm, 고정 링(39)의 내경의 직경이 2mm, 선형 부재(34)가 나일론이며 연선(35)의 직경이 9㎛인 경우, 비트는 각도를, 5° 이상 720° 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 비트는 각도는, 45° 이상 360° 이하이다.
비트는 각도가 지나치게 작으면, 연선(35)끼리의 비틀림에 의한 압압력이 작아, 결속 선형 부재(33)가 뿔뿔이 흩어지기 쉽다. 반대로, 비트는 각도가 지나치게 크면, 연선(35)과 연선(35)끼리 꼬여서, 결속 선형 부재(33)에 기복이 발생하여, 투입 마스크(16)와 결속 선형 부재(33)가 맞닿는 부분이 생길 우려가 생긴다. 연선(35)의 굵기(직경) 및 길이나, 다발지는 연선(35)의 개수 등에 따라, 비트는 각도에 의한 연선(35)끼리의 압압력의 정도는 상이하다. 연선(35)끼리 알맞게 압압되도록, 연선(35)의 직경 및 개수와, 연선(35)에 꼬아지는 선형 부재(34)의 재질, 선 직경 및 꼬아지는 개수와, 결속 선형 부재(33)의 길이와, 고정 링(39)의 내경 등을 설정한다.
도 10은, 비튼 결속 선형 부재(33)의 중앙부 부근의 개략적인 확대도이며, 볼 투입 헤드(27)를 상방으로부터 보아 볼 투입 헤드(27)의 회전 중심부터 외주를 향하는 방향을 화살표(P)로 나타내고 있다. 화살표(R)는, 볼 투입 헤드(27)의 회전에 의한 결속 선형 부재(33)의 이동 방향을 나타낸다. 도 10의 상단 (A)는, 결속 선형 부재(33)를 볼 투입 헤드(27)의 내주측부터 외주측을 향하여 중심선(X)을 중심으로 좌측 방향으로 비튼 상태를 나타낸 도면이다. 도 10의 하단 (B)는, 결속 선형 부재(33)를 볼 투입 헤드(27)의 내주측부터 외주측을 향하여 중심선(X)을 중심으로서 우측 방향으로 비튼 상태를 나타낸 도면이다.
볼 투입 헤드(27)가 회전하면 볼(B)은 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향으로 이동하면서 회전의 원심력으로 결속 선형 부재(33)를 따라 외주 방향으로도 이동한다. 볼(B)의 결속 선형 부재(33)를 따른 외주 방향으로의 이동에 대하여, 결속 선형 부재(33)의 비튼 방향이 볼(B)을 결속 선형 부재(33)의 하측(투입 마스크(16) 측)에 들어가게 하는 방향이 되어 있으면, 결속 선형 부재(33)와 투입 마스크(16)의 사이에 협지된 볼(B)이 결속 선형 부재(33)의 연선(35)과 연선(35)의 사이에 들어가기 쉬워 바람직하지 않다. 볼(B)이, 결속 선형 부재(33)의 연선(35)과 연선(35)의 사이에 들어가면, 다음 기판(P)에 대하여 볼 탑재를 행할 때, 전회의 볼 탑재에 있어서의 볼이 산화한 상태로 혼입될 우려가 있다. 또한, 플럭스도 들어가서 산화할 우려가 있다.
볼(B)의 결속 선형 부재(33)를 따른 외주 방향으로의 이동에 대하여, 결속 선형 부재(33)의 비튼 방향이 볼(B)을 결속 선형 부재(33)의 상측으로 이동시키는 방향이 되어 있으면, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)와 투입 마스크(16)의 사이에 들어가기 어려워진다.
즉, 도 10의 (A)에 나타낸 바와 같이, 결속 선형 부재(33)를 볼 투입 헤드(27)의 내주측으로부터 외주측을 향하여 중심선(X)을 중심으로 좌측 방향으로 비틀고 있는 경우에는, 볼(B)은, 연선(35)과 연선(35)이 이어진 이음매를 따라 상방으로 이동한다. 이 때문에, 볼(B)이, 결속 선형 부재(33)의 연선(35)과 연선(35)의 사이에 들어가기 어렵다. 이에 비해, 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 결속 선형 부재(33)를 볼 투입 헤드(27)의 내주측으로부터 외주측을 향하여 중심선(X)을 중심으로 우측 방향으로 비틀고 있을 경우에는, 볼(B)은, 연선(35)과 연선(35)이 이어진 이음매를 따라 하방으로 이동한다. 이 때문에, 볼(B)이, 결속 선형 부재(33)의 연선(35)과 연선(35)의 사이에 들어가기 쉬워진다.
연선(35)에 대해서도, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 결속 선형 부재(33)의 비트는 방향과 동일 방향의 비트는 방향으로 하고, 볼 투입 헤드(27)의 내주측으로부터 외주측을 향하여 좌측 방향으로 비트는 것이 바람직하다. 연선(35)에 대해서도, 결속 선형 부재(33)의 이동에 의해 볼(B)을 상방으로 향하게 하는 방향으로 꼬는 것에 의해, 결속 선형 부재(33)의 연선(35)과 연선(35)의 사이에 볼(B)을 들어가기 어렵게 할 수 있다.
그리고, 결속 선형 부재(33)의 비트는 방향, 혹은 연선(35)의 꼬는 방향 중 적어도 한쪽이, 전술한 우측 방향이라도 된다. 우측 방향의 경우에는, 전술한 바와 같이, 결속 선형 부재(33)의 이동(볼 투입 헤드(27)의 회전) 시에, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)와 투입 마스크(16)의 사이에 들어가기 쉬워진다. 그러나, 결속 선형 부재(33)를 연선(35)에 의해 구성함으로써, 볼(B)이 연선(35)의 요철(35A)에 걸려서 이동하기 쉬워진다. 이 때문에, 결속 선형 부재(33)를 꼬지 않은 선형 부재에 의해 구성하는 경우에 비해, 볼(B)을 이동시키기 쉽고, 이로써, 볼(B)을 개구(17) 내에 투입하기 쉬워진다.
그리고, 볼 투입 헤드(27)의 회전 방향이 화살표(R)와 반대 방향이 되는 경우에는, 결속 선형 부재(33)의 비트는 방향 및 연선(35)의 꼬는 방향을 우측 방향으로 함으로써, 볼(B)을 연선(35)과 연선(35)의 이음매를 따르게 하여 상방으로 이동시키기 쉬워진다.
도 11은, 중앙부가 부풀어 오른 결속 선형 부재(33)가 비틀린 상태를 나타내고 있다. 선형 부재(34)가 나일론, 폴리에스테르 등인 경우에는, 결속 선형 부재(33)의 중앙부는 부풀어 오른다. 이에 비해, 선형 부재(34)가 금속선인 경우에는, 중앙부에 부풀어 오름이 거의 생기지 않는다. 이는, 연선(35)을 그 양단에서 코킹 고정할 때, 강성이 작은 플라스틱선이 불규칙하게 이동하여, 결합 링 사이의 하나하나의 선형 부재(34)의 길이가 변화되는 것이 원인의 하나이다.
도 12는, 결속 선형 부재(33)를 만곡시키고, 또한, 비튼 상태를 나타낸다. 결속 선형 부재(33)는, 전체가 직선형이 아니며, 하방으로 구부러지도록 장착 부재(36)에 장착된다. 결속 선형 부재(33)는 구부러지는 것에 의해, 중앙부(C)가 양단과 비교하여 편평한 타원 형상이 된다. 결속 선형 부재(33)는, 중앙부(C)의 근방에서 투입 마스크(16)에 눌러지면, 타원형은 더욱 편평한 형상이 된다. 그리고, 결속 선형 부재(33)를 비틀지 않고 하방으로 구부려서 투입 마스크(16)와 맞닿게 하면, 중앙부(C) 근방이 매우 얇게 편평하고, 더욱 구부리면 중앙부(C) 근방의 결속 선형 부재(33)의 높이 방향에서 중첩되는 연선(35)의 개수는 수개가 되며, 마지막에는 1개가 된다.
연선(35)의 높이 방향에서의 중첩 개수가 적어지면, 결속 선형 부재(33)가 볼(B)을 밀 때, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)를 타고 넘기 쉬워지고, 결속 선형 부재(33)로 의해 볼(B)을 미는 효율이 저하된다. 그러나, 비튼 결속 선형 부재(33)의 경우에는, 비트는 효과에 의해, 비틀지 않은 결속 선형 부재(33)와 같이 연선(35)이 높이 방향에서 중첩되지 않을 정도로 편평하게 되지는 않는다. 따라서, 결속 선형 부재(33)를 비트는 것에 의해, 결속 선형 부재(33)를 구성하는 연선(35)의 개수를 적게 해도, 연선(35)을 높이 방향에서 중첩한 상태에서 볼(B)을 보낼 수 있고, 결속 선형 부재(33)의 볼(B)을 미는 효율의 저하를 방지할 수 있다.
(본 실시형태의 주된 효과)
전술한 바와 같이, 볼 투입 헤드(27)에 구비된 결속 선형 부재(33)는, 복수의 연선(35)이 다발져 구성되어 있다. 그리고, 연선(35)은, 복수 개의 선형 부재(34)를 꼬아서 형성되어 있다. 복수 개의 선형 부재(34)를 꼬는 것에 의해, 인접하는 선형 부재(34)의 이음매(골 부분)가 요철(35A)로서 형성된다. 또한, 연선(35)이 다발진 결속 선형 부재(33)는 비틀린 상태에서 볼 투입 헤드(27)에 장착되어 있다.
연선(35)에 요철(35A)이 형성됨으로써, 결속 선형 부재(33)에 의해 볼(B)을 밀 때, 볼(B)이 요철(35A)에 걸려 이동하기 쉽게 된다. 이 때문에, 선형 부재가 꼬여지지 않고 다발진 구성의 결속 선형 부재에 비해, 연선(35)을 묶은 결속 선형 부재(33) 쪽이 볼(B)을 이동시키기 쉽고, 이로써, 볼(B)을 개구(17) 내에 투입하기 쉬워진다.
선형 부재(34)를 단지 묶은 구성에 비해, 선형 부재(34)를 꼬은 구성 쪽이 결속 선형 부재(33)의 강도를 높게 할 수 있다. 한편, 단선에서의 선형 부재의 굵기를 꼬아진 연선(35)의 굵기와 동일하게 한 경우, 강도는 높아지지만, 선형 부재의 유연성이 낮아(강성이 높아)지고, 이에 따라 결속 선형 부재(33)의 유연성도 낮아진다. 결속 선형 부재(33)의 유연성이 낮으면 볼 투입 헤드(27)의 상면으로의 추종성이 저하되기 쉽고, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)의 아래를 통과하기 쉬워 볼(B)의 이동을 효율적으로 행할 수 없을 우려가 생긴다. 이에 비해, 가늘고 유연성이 높은(강성이 낮은) 선형 부재(34)를 꼬는 것에 의해, 유연성의 저하를 억제하면서 강도가 높은 결속 선형 부재(33)를 구성할 수 있다. 이로써, 볼(B)의 이동을 효율적으로 행할 수 있다.
결속 선형 부재(33)는, 복수의 연선(35)이 다발진 구성이다. 연선(35)에 유연성을 가지게 함으로써, 연선(35)이 개구(17)로부터 하방을 향하여 약간 만곡하고, 개구(17) 중에 약간 들어갈 수 있는 휨성을 가지게 할 수 있다. 연선(35)이 약간의 휨성을 가짐으로써, 개구(17) 내에 투입된 볼(B)은, 연선(35)(결속 선형 부재(33))에 의해, 전극(T) 상에 인쇄된 플럭스(FX) 중에 들어가서, 기판(P)에 큰 충격을 주지 않으면, 이동하지 않을 정도로 유지된다.
또한, 단선에서의 선형 부재의 굵기를, 연선(35)의 굵기와 동일하게 하고, 선형 부재를 꼬지 않고 결속 선형 부재를 구성한 경우에는, 선형 부재의 강성이 지나치게 높아, 볼(B)을 손상시킬 우려가 있다. 특히, 선형 부재를 금속재로 한 경우에는, 선형 부재의 강성이 높아지기 쉽다. 이에 비해, 본 실시형태와 같이, 선형 부재(34)를 금속재로 형성하고 또한 가늘게 형성하고, 이것을 꼬은 연선(35)으로 함으로써, 내구성과 유연성을 가지는 결속 선형 부재(33)를 구성할 수 있다.
연선(35)으로서 꼬아지는 선형 부재(34)의 개수는, 연선(35)의 직경(굵기)이 볼(B)의 반경 이상, 또한, 직경 이하가 되는 개수로 하는 것이 바람직하다.
연선(35)의 직경이, 볼(B)의 반경 미만이 되면, 연선(35)이 볼(B)을 밀 때 연선(35)이 볼(B)의 하측에 들어가기 쉬워져서, 볼(B)의 이동을 행하기 어려워진다. 또한, 연선(35)의 직경이 볼(B)의 직경의 2배를 넘으면, 볼(B)이 연선(35)의 하측에 들어가기 쉬워져서, 볼(B)의 이동을 행하기 어려워진다.
연선(35)의 직경이 볼(B)의 직경의 ±20% 이내가 되도록, 선형 부재(34)의 개수를 설정함으로써, 볼(B)의 이동을 행하기 쉬워진다.
그리고, 구체적으로는, 연선(35)의 직경을 볼(B)의 직경에 대하여 전술한 관계를 유지하면서, 선형 부재(34)의 선 직경을 3㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고, 연선(35)으로서 꼬아지는 선형 부재(34)의 개수를 3개 이상 100개 이하로 하는 것이 바람직하다. 선형 부재(34)의 선 직경을 3㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고, 연선(35)으로서 꼬아지는 선형 부재(34)의 개수를 3개 이상 100개 이하로 함으로써, 연선(35)의 유연성 저하를 억제하면서 강도를 확보할 수 있다.
결속 선형 부재(33)로서 다발지는 연선(35)의 개수는, 10개 이상 30000개 이하인 것이 바람직하다.
결속 선형 부재(33)로서 다발지는 연선(35)의 개수가, 10개 미만이 되면 볼(B)이 결속 선형 부재(33)를 타고 넘기 쉬워져 볼(B)을 이동시키기 어려워진다. 한편, 결속 선형 부재(33)로서 다발지는 연선(35)의 개수가, 30000개를 넘으면, 연선(35)이 개구(17) 상을 통과하는 횟수가 지나치게 많아져, 일단 투입된 볼(B)이 긁어져서 나오게 될 우려가 높아진다. 결속 선형 부재(33)로서 다발지는 연선(35)의 개수는, 200개 이상 10000개 이하로 함으로써, 볼(B)이 결속 선형 부재(33)를 타고 넘는 것을 효과적으로 억제하고, 또한, 일단 투입된 볼(B)이 긁어져서 나오게 될 우려를 효과적으로 낮게 할 수 있다.
선형 부재(34)는, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌이미드 섬유, 액정 폴리머 섬유나 도전성 고강도 섬유 등의 플라스틱선이라도 되지만, 금속재인 것이 바람직하다. 선형 부재(34)를 금속재로 함으로써, 내마모성 및 내약품 등의 내구성이 향상된다. 내마모성이 향상됨으로써, 마찰에 의한 먼지의 발생을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 볼 탑재를 행하는 것이 가능하게 된다. 금속재로서는, 스테인레스, 텅스텐, 아몰퍼스 금속 외에, 철, 퍼멀로이(permalloy), 구리 등을 사용할 수 있다. 선형 부재(34)를 스테인레스에 의해 형성하는 경우에는, 세선화(細線化)를 행하기 쉬우며, 또한, 일반적으로, 텅스텐이나 아몰퍼스 금속에 비해 저렴한 재료이다. 또한, 선형 부재(34)를 텅스텐에 의해 형성하는 경우는, 세선화를 행하기 쉽고, 스테인레스에 비해 강도를 높게 할 수 있고 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또한, 선형 부재(34)를 아몰퍼스 금속에 의해 형성하는 경우는, 세선화를 행하기 쉽고, 텅스텐에 비해 강도를 높게 할 수 있고 내마모성을 향상시킬 수 있다.
볼 탑재 장치(1)는, 기판(P)에 형성된 전극(T)의 배치 패턴에 개구(17)의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크(16)와, 기판(P)을 탑재하고, 전극(T)을 개구(17)에 위치 맞춤하는 스테이지(5A)와, 전극(T)에 범프를 형성하는 볼(B)을 투입 마스크(16) 상에 공급하는 볼 공급 장치(18)와, 투입 마스크(16) 상에 공급된 볼(B)을 개구(17)에 투입하는 볼 투입 헤드(27)를 가진다.
볼 투입 헤드(27)가, 전술한 구성을 가지므로, 볼 탑재 장치(1)는, 투입 마스크(16) 상에 공급된 볼(B)을 보다 확실하게 이동시킬 수 있다.
전술한 실시형태의 설명에 있어서, 볼(B)은, 땜납 볼 외에, 금속 볼, 도전성 플라스틱 볼, 도전성 세라믹 볼 등의 도전성을 가지는 것이면 된다. 볼(B)의 형상은, 구형(球形) 외에, 다각형이나 표면에 요철이 있는 입상(粒狀)이라도 된다. 선형 부재(34)는, 나일론 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리에틸렌이미드 섬유, 액정 폴리머 섬유 등의 플라스틱선이나, 카본 파이버나, 도전성 고강도 섬유 등이라도 되고, 형상으로서 편평 형상으로 한 선이나, 단면이 직사각형인 리본이나, 사슬(chain)형인 것이라도 된다.
기판(P)은, 프린트 배선판인 경우도 있다. 프린트 배선판은, 전자 부품을 고정하여 배선하기 위한 판형 또는 필름형인 것이라도 된다. 플럭스(FX)는, 땜납 등의 젖음성을 증가시키기 위한 것이며, 볼(B)이 예를 들면, 골드 볼인 경우, 페이스트 땜납이 된다. 또한, 플럭스(FX)는, 로진(rosin)계와 수용성계의 어느 것이라도 되지만, 투입된 볼(B)이 이동하지 않도록, 점착력이 큰 조성을 선택하는 것이 바람직하다.
1…볼 탑재 장치
5A…스테이지
16…투입 마스크
17…개구
18…볼 공급 장치
27…볼 투입 헤드
33…결속 선형 부재
34…선형 부재
35…연선
B…볼(도전성 볼)
P…기판
T…전극
5A…스테이지
16…투입 마스크
17…개구
18…볼 공급 장치
27…볼 투입 헤드
33…결속 선형 부재
34…선형 부재
35…연선
B…볼(도전성 볼)
P…기판
T…전극
Claims (8)
- 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크를 따르게 하여 이동시킴으로써 상기 투입 마스크 상에 공급된 도전성(導電性) 볼을 상기 개구에 투입하는 결속(結束) 선형 부재에 있어서,
복수 개의 선형 부재가 꼬아져서 형성된 연선(撚線)이 복수 개 그 양단(兩端)에서 다발져 있는, 결속 선형 부재. - 제1항에 있어서,
상기 연선으로서 꼬아지는 상기 선형 부재의 개수는, 상기 연선의 직경이 상기 도전성 볼의 반경 이상이며 또한 직경의 2배 이하가 되는 개수로 하는, 결속 선형 부재. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선형 부재의 선 직경을 3㎛ 이상 30㎛ 이하로 하고, 상기 연선으로서 꼬아지는 상기 선형 부재의 개수를 3개 이상 100개 이하로 하는, 결속 선형 부재. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결속 선형 부재로서 다발지는 상기 연선의 개수는, 10개 이상 30000개 이하인, 결속 선형 부재. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선형 부재는 금속선인, 결속 선형 부재. - 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크 상에 공급된 도전성 볼을 선형 부재에 의해 상기 개구에 투입하는 볼 투입 헤드에 있어서,
복수 개의 선형 부재를 꼬아서 형성된 연선이 복수 개 그 양단에서 다발진 결속 선형 부재를 가지고,
상기 결속 선형 부재는, 일단으로부터 타단에 걸쳐서 비틀린 상태로 되어 있고,
상기 결속 선형 부재를 상기 투입 마스크를 따르게 하여 이동시킴으로써 상기 도전성 볼을 상기 개구에 투입하는, 볼 투입 헤드. - 기판에 형성된 전극의 배치 패턴에 개구의 배치 패턴을 일치시킨 투입 마스크와,
상기 기판을 탑재하고, 상기 전극을 상기 개구에 위치 맞춤하는 스테이지와,
상기 전극에 범프를 형성하는 도전성 볼을 상기 투입 마스크 상에 공급하는 볼 공급 장치와,
상기 투입 마스크 상에 공급된 상기 도전성 볼을 상기 개구에 투입하는 볼 투입 헤드
를 포함하는 볼 탑재 장치에 있어서,
상기 볼 투입 헤드는, 제6항에 기재된 볼 투입 헤드인, 볼 탑재 장치. - 제7항에 기재된 볼 탑재 장치를 사용하여, 기판에 형성된 전극에 도전성 볼을 탑재하는, 볼 탑재 방법.
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