(57)【要約】【課題】ハンダボールをマスク面上に均一に分散させ、マスク開口部に充填するハンダボール印刷装置を提供する。【解決手段】ハンダボール振出部は、ハンダボール貯留部からのハンダボールを受け取るハンダボール振出部と、ハンダボール振出部のハンダボール振出口を囲むように取り付けられると共に所定間隔で複数の線材が配列された凸状の線材と、ハンダボールを凸状の線材に掻き集めるハンダボール回転回収機構とを有する。【選択図】図１
2010258133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上の電極にマスクを介してハンダボールを印刷するハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、
前記ハンダボール貯留部の下方に位置し、前記ハンダボール貯留部から所定量のハンダボールを受け取り、受け取った前記ハンダボールを前記基板の上に位置する前記マスク面上に供給するハンダボール振出部と、
前記ハンダボール振出部を前記基板に沿って移動させる移動機構部と、
前記ハンダボール振出部に所定の振動を付与する加振手段とを備え、
前記ハンダボール振出部は、前記ハンダボール貯留部からのハンダボールを受け取るための長方形の漏斗状のハンダボール受取部と、該受け取った前記ハンダボールを前記基板の上に位置する前記マスク面上にハンダボールを供給し分散するための凸状の線材、該線材は、所定間隔で複数の線材が配列された構造を有し、前記凸状の線材の前後方部にそれぞれ位置し、前記凸状の線材で充填されず分散されたハンダボールを前記凸状の線材の近傍に集めるハンダボール回転回収機構とを有することを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、
前記ハンダボール振出部は、前記凸状の線材および前記ハンダボール回転回収機構を覆うように、ヘッド天井板と、カバー板とにより密閉型ヘッド構造とされ、前記ヘッド天井板に前記長方形の漏斗状の前記ハンダボール受取り部の広開口側が取り付けられている構成であることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハンダボール印刷装置において、
前記移動機構部は、ハンダボール振出部を上下移動する上下駆動機構をさらに備え、前記上下駆動機構でハンダボール振出部に設けた前記凸状の線材を前記マスク面に押付る押付力を作用させ、前記凸状の線材をハンダボール振出部の移動方向に対して所定の押付力で接触させることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項４】
請求項１に記載のハンダボール印刷装置において、前記凸状の線材は、所定間隔の複数の線材で構成され、該線材は、厚さ０．０５〜０．１ｍｍの鋼板で、前記線材の幅は、０．１ｍｍ、線材間隔は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍで構成され、前記線材は、前記ハンダボール振出部の進行方向に直角な方向に対して約５度〜３５度の傾斜で設置されていることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【請求項５】
請求項１から４記載のハンダボール印刷装置において、
更に、前記基板を固定する印刷テーブルと、前記印刷テーブルを前記基板上の電極パターンと前記マスクの電極パターンとを認識するための上下２視野カメラと、前記２視野カメラにて認識した結果に基づいて前記印刷テーブルを駆動して位置決めするための駆動装置と、前記基板が前記マスクに接触するよう前記印刷テーブルを上昇させる駆動機構とを具備していることを特徴とするハンダボール印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体等の基板の電極上にはんだを印刷法により形成するための印刷装置に係り、特にハンダボールを用いて印刷するハンダボール印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハンダボール印刷装置においては、半導体等の基板上にハンダボールを印刷するマスクを搭載し、このマスク面上にハンダボールを供給し、供給されたハンダボールをマスクに設けた開口部から半導体等の基板面上に押し込むための様々な構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されているように、マスク面上にハンダボールを供給するハンダボール供給部と、マスク面上に供給されたハンダボールをマスクに設けた開口部から基板面上に押し込むため、振込具に設けた複数の線状部材をマスク面に押付ながら水平方向に移動させる構成の印刷装置が開示されている。
【０００４】
なおこの印刷装置では、マスクの左端にハンダボール吸引口を備えており、これでマスク上面に残ったボールを吸引除去することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、スキージヘッドを回転させながら水平移動させてハンダボールをマスク開口部に振り込むものにおいて、スキージヘッド上部に設けた計量部からスキージヘッドの回転シャフト部に所定量のハンダボールを供給し、回転シャフトからマスク面上にハンダボールを供給することが開示されている。
【０００６】
上記特許文献１の構成では、マスクをテーブル上に載置するときに、マスクの搬入側の入り口にハンダボール供給装置を設置しておき、供給装置からマスク面にハンダボールを供給しながらテーブル上にマスクを移動させる。
【０００７】
これによって、マスク面上に均一にハンダボールを分散配置する。その後、振込具を水平移動してマスク開口部にハンダボールを供給するものである。この方式ではマスク上にハンダボールを分散配置する時、マスクの移動側の変動やマスク停止時の振動により、分散配置したハンダボールに偏りを生じる恐れがある。
【０００８】
また、マスクを印刷装置にセットする前にハンダボールを供給するため、一回印刷する毎にマスクを移動させる必要が生じタクトタイムが伸びるという課題がある。
【０００９】
また、印刷に使用されなかったハンダボールはハンダボール供給ヘッドとは別に設けた吸引口で吸引するようにしているが、この場合、線状の振込具の先頭の線材が保持しきれない場合、後方の線材により保持してハンダボールを吸引口近傍まで余剰ボールを搬送することにしてあるが、後方の線材に保持されたハンダボールが先に供給されたハンダボールに重なってマスク開口部に供給される場合が発生する可能性がある。
【００１０】
また引用文献２のように回転シャフト部からハンダボールをマスク面に供給する方式では、スキージヘッドの回転に伴ってハンダボールをマスク面に分散配置するために、必ずしもハンダボールが均一に分散配置することが出来ずに印刷欠陥が発生し、リペア工程が不可欠となるという課題ある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１０１５０２号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、マスク上にハンダボールを分散配置する時、マスクの移動側の変動やマスク停止時の振動により、分散配置したハンダボールに偏りを生じる恐れ、およびスキージヘッドの回転に伴ってハンダボールをマスク面に分散配置するために、ハンダボールが均一に分散配置することが出来ず構成面および印刷方法に課題がある。
【００１３】
そこで本発明の第１の目的は、ハンダボールを均一に、精度良くハンダボールを印刷するハンダボール印刷装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２の目的は、ハンダボール印刷のタクトタイムを縮めるハンダボール印刷装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第３の目的は、簡潔な構成で、装置が小型なハンダボール印刷装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第４の目的は、ハンダボール回転回収機構によりマスク開口部に充填されなかったハンダボールを回収し、再利用可能なハンダボール印刷装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の第５の目的は、ハンダボールをハンダボール貯留部からハンダボール振出部に供給する際に、ハンダボールの飛散を防止し、確実にハンダボール振出部にハンダボールを供給するハンダボール印刷装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の第６の目的は、ハンダボールを大気にさらされる時間を短くし、酸化を防止するハンダボール印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のハンダボール印刷装置は、基板と、前記基板上の電極にマスクを介してハンダボールを印刷するハンダボール印刷装置において、前記ハンダボールを貯留するハンダボール貯留部と、前記ハンダボール貯留部の下方に位置し、前記ハンダボール貯留部から所定量のハンダボールを受け取り、受け取った前記ハンダボールを前記基板の上に位置する前記マスク面上に供給するハンダボール振出部と、前記ハンダボール振出部を前記基板に沿って移動させる移動機構部と、前記ハンダボール振出部に所定の振動を付与する加振手段とを備え、前記ハンダボール振出部は、前記ハンダボール貯留部からのハンダボールを受け取るための長方形の漏斗状のハンダボール受取部と、該受け取った前記ハンダボールを前記基板の上に位置する前記マスク面上にハンダボールを供給し分散するための凸状の線材、該線材は、所定間隔で複数の線材が配列された構造を有し、前記凸状の線材の前後方部にそれぞれ位置し、前記凸状の線材で充填されず分散されたハンダボールを前記凸状の線材の近傍に集めるハンダボール回転回収機構とを有する構成であるとされる。
【００２０】
また、前記ハンダボール振出部は、前記凸状の線材および前記ハンダボール回転回収機構を覆うように、ヘッド天井板と、カバー板とにより密閉型ヘッド構造とされ、前記ヘッド天井板に前記長方形の漏斗状の前記ハンダボール受取り部の広開口側が取り付けられている構成であるとされる。
【００２１】
また上記構成において、前記ハンダボール振出部は、前記ハンダボール充填部材および前記ハンダボール回転回収機構を覆うように、ヘッド天井板と、カバー板とにより密閉型ヘッド構造とされ、前記ヘッド天井板に前記漏斗状の前記ハンダボール受取り部の広開口側が取り付けられている構成とされる。
【００２２】
また上記構成において、前記移動機構部は、ハンダボール振出部を上下移動する上下駆動機構をさらに備え、前記上下駆動機構でハンダボール振出部に設けた前記凸状の線材を前記マスク面に押付る押付力を作用させ、前記凸状の線材をハンダボール振出部の移動方向に対して所定の押付力で接触させるように構成される。
【００２３】
また上記構成において、前記凸状の線材は、所定間隔の複数の線材で構成され、該線材は、厚さ約０．０５〜０．１ｍｍ程度の鋼板で、前記線材の幅は、０．１ｍｍ、線材間隔は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍで構成され、前記線材は、前記ハンダボール振出部の進行方向に直角な方向に対して約５度〜３５度の傾斜で設置されているように構成される。
【００２４】
また上記構成において、前記ハンダボール振出部に設けた複数の前記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ように構成される。
【００２５】
また上記構成において、更に、前記基板を固定する印刷テーブルと、前記印刷テーブルを前記基板上の電極パターンと前記マスクの電極パターンとを認識するための上下２視野カメラと、前記２視野カメラにて認識した結果に基づいて前記印刷テーブルを駆動して位置決めするための駆動装置と、前記基板が前記マスクに接触するよう前記印刷テーブルを上昇させる駆動機構とを具備しているように構成される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、マスク上にハンダボールを均一に供給でき、かつハンダボールの供給もハンダボール貯留部のハンダボールの残量をみてハンダボール貯留部の交換又はハンダボール貯留部への外部からの供給で済み、ハンダボール過不足で作業を中断する必要がない等の効果がある。
【００２７】
また、ハンダボール振出口に設けた半らせん状の線材または凸状の線材を配置したため、半らせん状の線材または凸状の線材で形成される空間で振動によりハンダボールに回転力を付加することが出来るので、ハンダボールが均一に分散し、マスク開口部にもスムーズに充填できる特徴がある。また、マスク面上に残留した余剰ハンダボールはハンダボール回転回収機構によって半らせん状の線材または凸状の線材近傍に回収使用されるためハンダボールを有効に利用されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ハンダボール印刷装置用ハンダボール供給ヘッドの一実施例の概略構成を示す図である。
【図２】ハンダボールを印刷するためのハンダボール印刷装置の概略構成図である。
【図３】ハンダボール印刷装置用ハンダボール振出部の一実施例の詳細を示す図である。
【図４】ハンダボール振出部に使用する半らせん状の線材の一実施例を示す図である。
【図５】ハンダボール充填の動作を説明する図である。
【図６】ハンダボール印刷方法の一実施例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下図面を用いて本発明を説明する。以下に記載する実施例は、一の態様であり、当業者が容易に想到できる範囲内において、修正、変形可能とする。
【実施例１】
【００３０】
本発明にかかるハンダボール印刷装置の一実施例を図１および図２を用いて説明する。図１は、本発明のハンダボール印刷装置用ハンダボール供給ヘッドの一実施例の概略構成を示す図である。図１（Ａ）は、ハンダボール印刷装置用ハンダボール供給ヘッドの一実施例の側面の概略構成を示す図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のハンダボール印刷装置用ハンダボール供給ヘッドにおける線分Ｂ−Ｂから見た平面図の概略を示す図である。図２は、ハンダボール印刷用ヘッドを設けたハンダボール印刷装置の一実施例の概略構成を示す図である。図２（Ａ）は、マスクと基板の位置合わせを行っている状態を説明するための図であり、図２（Ｂ）は、基板上にハンダボールを印刷している状態を説明するための図を示している。
【００３１】
図２に示すハンダボール印刷装置１において、ハンダボール供給ヘッド３は、ヘッド移動テーブル２を介してハンダボール印刷装置１の取り付け枠６とボールネジ２ｂに可動自在に取り付けられ、モータ２ｇの制御によりボールネジ２ｂが回転し、ハンダボール供給ヘッド３が矢印方向に移動するよう構成されている。なお、ハンダボール印刷装置１の詳細は、後述する。
【００３２】
まず、ハンダボール供給ヘッド３の一実施例について図１を用いて説明する。図１（Ａ）に示すハンダボール供給ヘッド３は、ハンダボール振出部６４と、ハンダボール振出部６４を移動する移動機構部８と、ハンダボール振出部６４及び移動機構部８を接続するための接続部材７２とで構成されている。また、ハンダボール供給ヘッド３において、ヘッド移動テーブル２にはハンダボール貯留部６０を取り付けたハンダボール供給テーブル６１が設けてある。そして、ハンダボール貯留部６０に対してマスク面にハンダボールを供給するためのハンダボール振出部６４が下側に位置するように配置してある。なお、マスク面２０の位置と、ハンダボール供給ヘッド３のハンダボール振出部６４の位置関係は、図１（Ｂ）の平面図に示すようになっている。また、ハンダボール振出部６４は、マスク２０の幅（ヘッド進行方向に対して直角方向）に略同じ長さか多少短く形成されている。図１（Ｂ）の平面図では、短く形成されている。ハンダボール振出部６４の大きさは、例えば、図１（Ｂ）に示すようにヘッド進行方向の長さＷ：約１００ｍｍ、ヘッド進行方向に対して直角な方向の幅Ｄ：約４５０ｍｍである。
【００３３】
ハンダボール振出部６４は、図１（図３に拡大図を示す。）に示すようにカバー板７３ｃ−１、７３ｃ−２、７３ｃ−３、７３ｃ−４とヘッド天井板７３ｂで囲まれた構造となっている。そして、このハンダボール振出部６４の内部には、ハンダボール貯留部６０から供給されたハンダボール２４を受取るハンダボール受取り部６４ａと、ハンダボール振込部支持部材６４ｂと、ハンダボール受取り部６４ａから供給されたハンダボール２４をマスク２０面上に供給すると共に、マスク２０に設けてある開口部に充填する半らせん状または凸状の線材６２（これについては後述する）と、ハンダボール振出部６４を支持するヘッド支持部材７３ａと、開閉蓋８２と、ハンダボール回転回収機構７５−１、７５−２（ハンダボール回転回収機構７５−１、７５−２を代表する場合は、ハンダボール回転回収機構７５と称する。）およびハンダボール回転回収機構７５と半らせん状または凸状の線材６２との間を仕切るための仕切りカバー７４−１、７４−２とを有している。
【００３４】
ハンダボール受取り部６４ａは、ヘッド天井板７３ｂの内側にボルト締めで取り付けられている。また、ヘッド支持部材７３ａとヘッド天井板７３ｂには、ハンダボール貯留部６０からのハンダボール２４が供給できるように開口部８１―２、８１―１が設けてある。この、ハンダボール受取り部６４ａは、図１（Ｂ）および図３に示すように長方形の漏斗状に形成されている。即ち、上部がヘッド天井板７３ｂの開口部８１―１の大きさにほぼ等しく、下部に行くに従ってハンダボール振出部６４の進行方向の長さが狭くなる、所謂、長方形の漏斗状に形成されている。
【００３５】
このハンダボール受取部６４ａは、広い開口側がヘッド天井板７３ｂにボルト締めにより取り付けられ、狭い開口部側がハンダボール振込部支持部材６４ｂに設けた開口部８４に接続してある。ハンダボール受取り部６４ａをこのような長方形の漏斗状の形状とすることで、ハンダボール供給部６４の上側に離れて設けられているハンダボール貯留部６０から供給されるハンダボール２４がハンダボール振出部６４の周囲に飛散することなく、確実に受取ることが可能となる。
【００３６】
このハンダボール受取部６４ａの狭い開口およびハンダボール振込部支持部材６４ｂに設けた開口８４は、ヘッド進行方向（矢印方向）にはハンダボール１個の大きさより多少大きめに形成され、ヘッド横方向(ヘッド進行方向に対して直角な方向)には、ハンダボール振出部６４の幅Ｄよりも短い長さの開口を有するように形成されている。そして、このハンダボール振込部支持部材６４ｂに設けた開口部８４のヘッド進行方向の開口の大きさは、２つ以上のハンダボール２４が同時に供給されないようにしてある。例えば、ハンダボール２４の大きさが５０μｍであれば、それより僅かに大きい７０μｍ程度の開口に設定される。
【００３７】
半らせん状または凸状の線材６２は、ハンダボール振込部支持部材６４ｂに設けた開口部８４を覆うように設けられている。この半らせん状または凸状の線材６２は、ハンダボール２４をマスク２０面に後述する加振により均一に振り落とし、マスク開口部に充填するための作用をする。
【００３８】
また、上記開口部８１―２の上部には開閉蓋８２を設け、ハンダボール２４をハンダボール振出部６４に供給するとき以外は、開閉蓋８２を閉め、そして、ハンダボール振出部６４の半らせん状または凸状の線材６２がマスク２０に接触したときに、ハンダボール振出部６４内を密閉状態にしている、所謂密閉型のヘッド構成としている。このようにハンダボール振出部６４の内部を密閉状態にすることによってハンダボール２４が空気により酸化するのを防ぐことができる。なお、更に、酸化を防ぐためには、ハンダボール振出部６４の内部に窒素ガス供給口７７−１、７７−２を設け、ハンダボール振出部６４の内部に窒素ガスを導入することによってハンダボール２４の酸化を防ぎ、ハンダボール２４の接続不良を低減することもできる。
【００３９】
次に、ハンダボール回転回収機構７５について説明する。ハンダボール回転回収機構７５−１は、カバー板７３ｃ−１、７３ｃ−３、７３ｃ−４と仕切りカバー７４−１でか囲まれた空間に設置され、また、ハンダボール回転回収機構７５−２は、カバー板７３ｃ−２、７３ｃ−３、７３ｃ−４と仕切りカバー７４−２でか囲まれた空間に設置されている。そして、ハンダボール回転回収機構７５−１、７５−２は、それぞれ回転軸７５ｊ−１、７５ｊ−２と、これら回転軸を挟んで取り付けた刷毛取り付け部材７５ｃ−１、７５ｃ−２と、これら刷毛取り付け部材に設けた一対の刷毛７５ｂ−１、７５ｂ−２、で構成されている。なお、カバー板７３ｃ−１、７３ｃ−２、７３ｃ−３、７３ｃ−４、ハンダボール回転回収機構７５−１、７５−２、回転軸７５ｊ−１、７５ｊ−２、取り付け部材７５ｃ−１、７５ｃ−２、刷毛７５ｂ−１、７５ｂ−２、仕切りカバー７４−１、７４−２を代表する場合は、それぞれカバー板７３ｃ、ハンダボール回転回収機構７５、回転軸７５ｊ、取り付け部材７５ｃ、刷毛７５ｂ、仕切りカバー７４と称する。
【００４０】
さて、ハンダボール回転回収機構７５は、矢印のように回転するように構成されている。そして、半らせん状または凸状の線材６２から振り出されたハンダボール２４がマスク２０上に分散し、広がるが、ハンダボール回転回収機構７５が回転することによってハンダボール２４が半らせん状または凸状の線材６２の周りに集められ、効率的にマスク２０のマスク開口部９４に印刷される。
【００４１】
また、上記の仕切りカバー７４によって、マスク２０面上からハンダボール回転回収機構７５の刷毛７５ｂがかき上げたハンダボール２４が飛び散らず、半らせん状または凸状の線材６２側に確実に掻き集めることができるようにしてある。また、図示してはいないが回転軸７５ｊを回転駆動する駆動源は、ヘッド支持部材７３ａの長手方向両側端部側の上部にそれぞれ取り付けた駆動用モータである。その駆動用モータ軸と回転軸７５ｊ間は駆動力を伝達するためのプーリとベルトからなるベルト機構で構成されている。この刷毛７５ｂによりかき集められたハンダボール２４は、半らせん状または凸状の線材６２の周辺部に留まり、ハンダボール振出部６４が矢印方向に移動することにより充填用ハンダボールとして用いられる。
【００４２】
次に、移動機構部８について説明する。移動機構部８は、接続部材７２に取付けられたヘッド取付枠７１と、ヘッド移動テーブル２と、ヘッド上下移動機構４と、ヘッド移動テーブル２と結合されたハンダボール供給テーブル６１およびハンダボール貯留部６０で構成されている。ヘッド上下移動機構４は、シリンダとピストンから構成され、ヘッド移動テーブル２に取り付けられている。そして、上下移動機構４のピストン軸にヘッド取付枠７１が取り付けてある。従って、ピストン軸が上下することによってヘッド取付枠７１と接続部材７２を介して接続しているハンダボール振出部７が上下に移動するように構成されている。これは、ハンダボールをマスク２０を介して基板上に印刷する場合に、ハンダボール振出部６４をマスク２０に接触させる場合に下方に移動し、印刷終了で元の位置（例えば、ホームポジション）に戻す場合に上方に移動する働きをする。また、ヘッド移動テーブル２は、先にも説明したように装置本体側に設けたモータ２ｇとボールネジ２ｂからなる水平方向移動機構のボールネジ部に接続され、モータ２ｇを駆動することにより水平方向に移動される。
【００４３】
また、ヘッド移動テーブル２には、ハンダボール貯留部６０を取り付けたハンダボール供給テーブル６１が設けてある。ハンダボール貯留部６０は、ハンダボール供給テーブル６１に対して矢印のように回転できるように取り付けられている。そして、ハンダボール貯留部６０は、リニア駆動部７６によって上下に移動できるようになっている。これは、ハンダボール２４をハンダボール振出部６４に供給するときに、ハンダボール貯留部６０は下方に移動すると共に、ハンダボール貯留部６０の開口部が下向きになるように回転して、ハンダボール貯留部６０を構成する容器(シリンダ)内からヘッド天井板７３ｂの開口部８１―１、ヘッド支持部材７３ａの開口部８１―２を介してハンダボール受取部６４ａ内にハンダボール２４を振り落とせるようにしてある。
【００４４】
また、ハンダボール貯留部６０を取り付けたハンダボール供給テーブル６１は、リニア駆動部７６によってハンダボール振出部６４の進行方向に直角な方向（長手方向と称する。）に移動するようになされており、ハンダボール２４をハンダボール受取部６４ａに供給する場合、ハンダボール貯留部６０を長手方向に移動して、ハンダボール２４をハンダボール受取部６４ａの長手方向にも均一に供給するようにしている。
【００４５】
また、ハンダボール振出部６４のハンダボール受取部６４ａには、予め初期供給により1回分のハンダボールが供給されている。即ち、ハンダボール振出部６４は、図１（Ａ）に示すように矢印方向に移動し、移動に応じてハンダボール２４をマスク２０上に振り出すが、例えば、図２のハンダボール印刷装置で、ハンダボール供給ヘッド３が右端から左端までの移動を１ストロークとすると、この１ストロークでマスク２０上に十分なハンダボール２４を供給するだけのハンダボール２４をハンダボール受取部６４ａに供給しておく必要がある。これが例えば、１回分のハンダボール供給である。ここで、１回分のハンダボールとは、ハンダボールをマスク面に供給する際の１ストロークに必要なハンダボールの量を言い、この量を予め予測してハンダボール受取部６４ａに供給しておくことを意味する。しかしながら、この量を正確に予測することは難しいので、適宜、ハンダボールの量が不足した場合は、ハンダボール貯留部６０から不足分のハンダボールを補充し、量が多かった場合は、余剰ハンダボールを回収する。
【００４６】
なお、本実施例において、印刷するハンダボールの直径は、マスク開口の大きさに略等しく２０μｍ〜８０μｍの範囲のものが使用可能である。例えば、マスク２０の開口が５０μｍであれば、印刷するハンダボールの直径は、５０μｍより少し小さいハンダボールが使用される。なお、本実施例では、ハンダボールの直径は、２０μｍ〜８０μｍの範囲のものとして説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４７】
また、後述する図５に示すマスク開口部９４は、ハンダボール２４が収まるために、ハンダボール２４の直径より少しだけ大きいようになっている。また、ハンダボール振出口８４もマスク開口部９４と略等しく、ハンダボール２４の直径より少しだけ大きいようになっている。これは、ハンダボール振出口８４からハンダボール２４が一度に大量に放出しないように略等しいか、少しだけ大きいようになっている。
【００４８】
ここで、ハンダボール振出部６４について更に詳細に説明する。ハンダボール振出部６４は、ハンダボール２４をマスク２０上にほぼ均一に振り出すように所定の振動が付与されているように加振構造としてある。この加振構造について詳細に説明する。接続部材７２は、加振枠７０に取り付けられている。加振枠７０には、ハンダボール振出部６４をハンダボール振出部６４の移動方向の前後方向に高周波加振、例えば、約２２０〜２５０Ｈｚの周波数で加振する加振器６５が設けてある。また、加振枠７１の上部にはスライダ６７Ｍが設けてある。このスライダ６７Ｍは、加振枠上部に設けたヘッド取付枠７１に設けたリニアガイド６７Ｒに取り付けられている。加振枠７０の一端部にはカム６６が設けてあり、ヘッド取付枠７１に設けたカム軸駆動モータ６８によって回転駆動することで加振枠７０を水平方向(リニアガイドの方向)に先に述べた加振器６５の周波数より低い周波数、例えば、約１〜１０Ｈｚ程度の周波数で遥動する構成となっている。
【００４９】
このように、２つの異なる加振手段を設けることで、ハンダボール振出部６４を振動される周波数の選択幅を広くし、ハンダボール受取部６４ａからハンダボール振出口８４を覆うように設けた半らせん状または凸状の線材６２から振動により振出すハンダボールをマスク面に効果的に供給できるように構成している。
【００５０】
また、ハンダボール振込部支持部材６４ｂのハンダボール振出口８４には弁（図示せず。）が設けてあり余分なハンダボール２４が半らせん状または凸状の線材６２に落ちないようにしている。この弁は、例えば、ダンパー機構にて蓋状態（シャッター）を９０度回転することで開閉するものである。
【００５１】
図５は、ハンダボール振出部６４の一部分の拡大図を示している。この図５を用いてハンダボール２４が印刷される状態を詳細に説明する。
【００５２】
図５において、基板２１上の電極部２３にはフラックス２２が前もって印刷されている。そして、マスク２０の開口部９４の近傍の裏面側には微小突起２０ａが設けてあり、マスク２０が直接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５に示すように、ハンダボール振出部６４のハンダボール振出口８４の近傍には、ハンダボール振出口８４を覆うように半らせん状または凸状の線材６２が取り付けてある。
【００５３】
この半らせん状または凸状の線材６２は、ハンダボール振出部６４がマスク２０に所定の押圧で接触する程度に上下移動機構４により押し付けられるので、若干変形した状態で、マスク２０に接触する。ここで、半らせん状または凸状の線材６２が若干変形した状態を、ほぼ螺旋形（または、ほぼ半円形）の状態と称することにする。なお、このほぼ螺旋形（または、ほぼ半円形）の状態は、前もって本発明のハンダボール印刷装置を実験的に動作させ、ハンダボール２４がハンダボール受取部６４ａの開口部８４からマスク２０上にほぼ均一に振り出されるように押圧が調節され、また、加振する周波数が選定されることは言うまでもない。
【００５４】
次に、ハンダボール２４がハンダボール受取部６４ａの開口部８４からマスク２０上にほぼ均一に振り出すための動作について説明する。ハンダボール受取部６４ａのハンダボール振出口８４の近傍に設けられた半らせん状または凸状の線材６２は、上下方向にはほぼ螺旋形（または、ほぼ半円形）の空間が形成され、この空間内で、図に示すようにハンダボール２４にはヘッドの進行方向に応じて回転力が発生する。ハンダボール２４の回転力は、半らせん状または凸状の線材６２及びマスク２０の双方との摩擦力でも発生するが、上述したようにハンダボール振出部６４を加振している揺動動作が効率的に回転力を発生させている。また、図１に示す加振器６５は、ボールに微振動を与え、ボール分散とファンデスワールス力によるボール間の付着を回避し、効率的にハンダボール２４をマスク２０上に振り込みをする効果がある。これにより、ハンダボール２４が分散され、１つのマスク開口部９４に１つのハンダボール２４が供給されるようになる。
【００５５】
なお、半らせん状または凸状の線材６２の詳細については、後述するが、半らせん状または凸状の線材６２を構成する線材の線間隔は、使用するハンダボール２４の直径より小さい、例えば、約５μｍ程度小さくした構造としている。このように、線間隔を使用するハンダボール２４の直径より約５μｍ小さくしたことで、多くのハンダボールが一度にマスク上に落ちるのを防ぐ効果があり、マスク２０上に均一にハンダボール２４を振り落とすことができる。なお、半らせん状または凸状の線材６２を構成する線材の線間隔をハンダボール２４の直径よりも約５μｍ程度小さくしても、ハンダボール２４が回転しているので、線材の間隙をすり抜けてマスク２０上に供給される。
【００５６】
次に、図２を用いてハンダボール印刷装置の一実施例を更に詳しく説明する。図２（Ａ）に示すようにハンダボール印刷装置１には、ハンダボール２４を印刷する基板２１を搭載した印刷テーブル１０と、この印刷テーブル１０を上下に移動可能なように駆動する駆動部１１を備えてある。この印刷テーブル１０上に搭載してある基板２１とマスク２０の面とをカメラ１５を用いて、図示していない印刷テーブル１０の下側に設けてある水平方向移動機構であるＸＹテーブルを駆動して位置合わせを行う。即ち、カメラ１５は、例えば、基板２１に設けてある位置合わせマークとマスク２０に設けてある位置合わせマークを同時に撮像し、それぞれの画像のマークが一致するようにＸＹテーブルを動かし、位置合わせを行う。
【００５７】
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、印刷テーブル１０を上昇させテーブル上部に設けてあるマスク２０面を基板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供給用の半らせん状または凸状の線材６２をマスク面に接触させる。このようにヘッド上下駆動機構４により、線材６２に押付力を発生させることよりハンダボール２４をマスク開口部９４に押し込む、いわゆる印圧を生じさせている。
【００５８】
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(矢示方向)に移動させる。ハンダボール供給ヘッド３が移動している時に、ハンダボール振出部６４を加振器６５によって水平方向(ヘッド移動方向)に振動させると共に、カム６６もカム軸駆動モータ６８を駆動して回転させることで水平方向に振動させて、半らせん状または凸状の線材６２内のハンダボール２４を効果的に振り出す。
【００５９】
なお、本実施例では、ハンダボール２４の振り出しに加振器６５とカム６６を同時に駆動することで説明したが、どちらか一方を駆動することでハンダボールの振り出しを行なってもよい。また、ハンダボールの振り出しと同時に、ハンダボール振出部６４の半らせん状または凸状の線材６２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。
【００６０】
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１５と同様、水平方向に移動しながらマスク清掃するようになっている。この清掃機構４５は、ロール対ロール式クリーンワイパーを介した吸引ノズルをマスク裏面に接触移動させることで、清掃を実行する。
【００６１】
次に、ハンダボール受取部６４ａのハンダボール振出口８４近傍に設けた半らせん状または凸状の線材６２について、図４を用いて詳細に説明する。なお、半らせん状または凸状の線材６２について、図４では、例えば、半らせん状線材６２について詳細に説明するが、これに類似するような構成は、凸状の線材で構成することもできる。
【００６２】
図４（Ａ）は、半らせん状線材６２をハンダボール振出部６４の支持部材６４ｂに取付前の平面図を、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ―Ｂ断面を示した図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＢ部の拡大図を示したものである。図４（Ｄ）は、半らせん状線材６２を凸状に湾曲し、ハンダボール受取部６４ａのハンダボール振出口８４の近傍に取り付けた状態の断面図である。
【００６３】
図４（Ａ）において、半らせん状線材６２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６２Ｐ−１、６２Ｐ−２（取付部の幅は約５ｍｍ）（取付部を代表する場合は、取付部６２Ｐと称する。）と、上記取付部６２Ｐの間に、取付部６２Ｐに対して所定角度を持つ複数の線材６２Ｌで構成されている。更に詳述すると、図４（Ｃ）に示すように、半らせん状線材６２は、取付部６２Ｐと、取付部６２Ｐに対して所定角度θ、例えば、約５度〜３５度、好ましくは、約１０度を持つ複数の線材６２Ｌで構成され、線材６２Ｌの太さは、例えば、約０．１ｍｍであり、この線材６２Ｌを所定の間隔６２Ｓ、例えば、約０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ間隔で形成したものである。なお、ここに示す各寸法は、一実施例であって、これに限定されない。例えば、所定の間隔６２Ｓの幅約０．１ｍｍは、ハンダボールの直径により変更されることがある。しかし、間隔６２Ｓの幅約０．１ｍｍは、２０〜８０μｍの大きさのハンダボールに対して共用可能であることが実験的に確かめられている。
【００６４】
また、本実施例では、半らせん状線材６２として説明しているが、これは図４（Ａ）で示すように平面状の半らせん状線材６２を図４（Ｄ）に示すように湾曲してハンダボール振出部６４の支持部材６４ｂに取り付けると、その線材６２Ｌの形状が半らせん状となることから半らせん状線材６２として説明している。しかしながら、半らせん状線材６２に限定されるものではなく、凸状の線材６２とすることもできる。従って、ここでは、半らせん状の線材６２を含めて凸状の線材６２と称することにする。
【００６５】
次に、半らせん状の線材６２の作り方について説明する。半らせん状の線材６２は、厚さ０．１ｍｍの鋼板に所定形状のマスクを介してエッチングにより加工し、図４（Ａ）のような形状にしたものである。
【００６６】
従って、半らせん状の線材６２の長さは、ハンダボール供給ヘッド３の幅の長さとほぼ同じ長さか少し短い長さとなっている。このハンダボール振出部６４のハンダボール振出口８４を跨ぐ形で半らせん状の線材６２が取付られる。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たような取付形状となる。これは、一例として、図４（Ｄ）のように湾曲して形成したものである。
【００６７】
また、ヘッド取付枠７１は、駆動手段であるモータ４にて上下に移動できるようになっている。なお、本実施例では、ヘッド取付枠７１の上下駆動をモータ４で行うように記載したが、モータ４に変えて空圧シリンダを用いても良い。
【００６８】
次に、ハンダボール印刷の一連の動作を図６を用いて説明する。
【００６９】
まず、電極部２３にフラックス２２の印刷された基板２１、例えば、半導体ウエハ２１（以下の説明では基板２１として説明する。）がハンダボール印刷装置に搬入され印刷テーブル１０上に載置される（ステップＳ１０１）。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２１が印刷テーブル面上を移動しないように保持している。
【００７０】
次に、基板２１面に設けた位置合わせマークと、マスク２０に設けてある位置合わせマークとを、位置合わせ用のカメラ１５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る。その結果に基づいて、印刷テーブルを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する（ステップＳ１０２）。
【００７１】
位置合わせが終了すると、印刷テーブル１０を上昇させてマスク２０裏面にウエハ２１の印刷面を接触させる（ステップＳ１０３）。
【００７２】
次に、ハンダボール供給ヘッド３を印刷開始位置に水平移動し、その後、ハンダボール供給ヘッド３を所定の印圧(押付力)がマスク面に作用するようにマスク面上に降下させる。次に、窒素ガス供給口７７からヘッド内に窒素ガスを供給して、ヘッド内を窒素雰囲気とする（ステップＳ１０４）。なお、本印刷方法で、窒素ガスを供給しない場合は、ステップＳ１０４は、不要である。その後、ハンダボール供給部６４内のハンダボールの量を検査し、印刷に必要な量になっていない場合はハンダボール貯留部６０を動作させて、ハンダボール供給部６４に必要量のハンダボールを供給する（ステップＳ１０５）。
【００７３】
その後、加振器６５及びカム軸駆動モータ６８を駆動してハンダボール受取部６４ａに収納されているハンダボール２４を、ハンダボール振込部支持部材６４ｂに設けたハンダボール振出口８４から凸状の線材６２を介してマスク面に供給する。
【００７４】
ハンダボール供給ヘッド３を水平方向に移動しながら線材６２から振り出されたハンダボール２４を凸状の線材６２によりマスク開口部９４に押し込み、基板２１上のフラックス２２に付着させる（ステップＳ１０６）。この時、ハンダボール回転回収機構７５において、ハンダボール回転回収機構部７５の刷毛７５を回転軸７５ｊにより駆動させてマスク開口部９４に押し込まれなかったハンダボール２４を、つまりは、余剰ハンダボールを線材６２の方向へと掻き集めることで、再びマスク開口部９４に押し込み、ハンダボール２４がハンダボール振出部６４内から外に洩れ出ないようにしている。
【００７５】
ハンダボール供給ヘッド３がマスク面上を移動し終わると、一端停止して、余剰ハンダボール２４を回収する（ステップＳ１０７）。次に、ハンダボール供給ヘッド３をマスク２０面から離間するように上昇させ、その後ハンダボール供給ヘッド３を原点位置（ホーム位置）に戻す。
【００７６】
次に、印刷テーブル１０を降下させて、マスクを印刷テーブルから離間させる。印刷された基板２１の印刷状態をカメラ１０にて撮像し欠陥の有無を調べる。そして、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２１を搬送し、ハンダボール２４を溶融し、電極部２３に固着させる。
【００７７】
以上、大まかなハンダボールの印刷方法の工程を述べたが、上述したステップＳ１０７以降の欠陥部のリペアの方法や欠陥部修復後のリフローの方法に関しては従来から良く知られた方法であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７８】
以上詳述したように本発明のハンダボール印刷装置を用いることで、微小径のハンダボールを１個ずつ確実にマスク開口部から基板のフラックス上に供給することが出来る。
【００７９】
以上、本実施例について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたハンダボール印刷装置およびハンダボール印刷方法の実施例に限定されるものではなく、他のハンダボール印刷装置およびハンダボール印刷方法にも容易に適用することが出来ることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８０】
１…ハンダボール印刷装置、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…ウエハ、２４…ハンダボール、４５…清掃機構、６０…ハンダボール貯留部、６２…線材、６４…ハンダボール振出部、６５…加振器、６６…カム、カバー板…７３ｃ−１、７３ｃ−２、仕切りカバー…７４−１、７４−２、７５−１、７５−２…回転回収機構、刷毛…７５ｂ−１、７５ｂ−２、取り付け部材…７５ｃ−１、７５ｃ−２、回転軸…７５ｊ−１、７５ｊ−２。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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