(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搭載物の上面に所定のパターンで配置された凹部の各底面に電極を設けた被搭載物に対し、該電極に略対応するように配置された開口部を備える配列マスクを被搭載物の上方に配置し、該配列マスクの開口部を介して導電性ボールを被搭載物の電極に搭載する導電性ボールの搭載方法において、
前記配列マスクを前記被搭載物の上方に配置するステップと、
前記導電性ボールを前記配列マスクの上面に供給して、前記導電性ボールを前記配列マスクの開口部へ落とし込むステップと、
前記配列マスクの開口部下端と前記被搭載物の電極が所定間隔を有するまで配列マスクと被搭載物を相対的に離隔させるステップと、
前記配列マスクと前記被搭載物を水平面において相対的に微動させることによって、前記電極に前記導電性ボールを搭載するステップと、
を備え、
前記配列マスクと被搭載物を相対的に離隔させるステップにおける所定間隔は、前記配列マスクと前記被搭載物を水平面において相対的に微動させた時、前記配列マスクの開口部下端が前記電極に搭載された導電性ボールと接触せず、且つ、前記被搭載物の凹部以外の上面にある導電性ボールに接触する間隔である
ことを特徴とする導電性ボールの搭載方法。
【請求項２】
被搭載物の上面に所定のパターンで配置された凹部の各底面に電極を設けた被搭載物に対し、該電極に略対応するように配置された開口部を備える配列マスクを被搭載物の上方に配置し、該配列マスクの開口部を介して導電性ボールを被搭載物の電極に搭載する導電性ボールの搭載方法において、
前記導電性ボールを前記配列マスクの上面に供給して、前記導電性ボールを前記配列マスクの開口部へ落とし込み、
前記配列マスクと前記被搭載物との間隔を、前記配列マスクの開口部下端から上記電極までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より大きく、且つ、前記配列マスクの開口部下端から前記被搭載物の凹部以外の上面までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より小さい間隔として水平面において相対的に微動させることによって、前記電極に前記導電性ボールを搭載することを特徴とする導電性ボールの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被搭載物の上面に所定のパターンで配置された凹部の各底面に電極を設けた被搭載物に対し、該電極に対応するするように配置された開口部を備える配列マスクを被搭載物の上方に配置し、該配列マスクの開口部を介して導電性ボールを被搭載物の電極に搭載する導電性ボールの搭載方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電性ボールの被搭載物である基板は、その上面に所定のパターンで凹部が形成され、この凹部底面に電極が形成されていた。この電極の位置に対応する開口部を備えた配列マスクにより、導電性ボールを基板の電極に搭載していく方法として、特許文献１に示されるような方法が開示されていた。このような方法の場合、配列マスクの開口部は、所定パターンで設けられる電極の位置にそれぞれ対応して設けられていた。従って、開口部の位置と電極の位置が正確ならば、図２（イ）に示すように、開口部６に落とし込まれた半田ボール１などの導電性ボールは電極４上に搭載されるはずである。
【０００３】
しかし近年、小型化が進む導電性ボールに対応するため、より薄い配列マスクが用いられている。その上、１つの開口部に対し、２つ以上の導電性ボールが落ち込まないようにするため、配列マスクのマスク厚を導電性ボールのボール径と略同等とする必要があった。
【０００４】
このように薄い配列マスクを用いた場合、配列マスクの開口部は、電極と位置が合うように製作されるが、導電性ボール径が微小になると、開口部の穴径と電極の大きさが小さくなり、基板個々の寸法誤差や配列マスクの経年変化による寸法の変化により、開口部の位置と電極が合わない現象が生じていた。
【０００５】
詳しく説明すると、配列マスクの撓みによる開口部の位置ずれを防止するために、配列マスクに張力を与えた状態で保持する必要があり、更に、配列マスクと基板の間に導電性ボールが入り込むことを防止するために、配列マスクに対し基板を密着させる必要があった。上記のように配列マスクに常時加えられる張力と、配列マスクと基板との密接による繰り返し負荷により、装置の使用につれ、配列マスクが伸び、導電性ボールを落とし込む開口部と導電性ボールが搭載される電極との対応位置がずれ、図２（ロ）（ハ）に表れるように、正確な導電性ボールの搭載ができなくなるという問題点があった。
【０００６】
この問題点を解決し、導電性ボールの搭載精度を担保するには、適宜配列マスクを新しいものに交換する必要がある。しかし、かかる交換はコスト増加を招くものである。又、基板個々に電極位置寸法誤差がある場合には、新しい配列マスクを用いても電極位置とマスク開口部位置が対応せず、やはり正確な導電性ボールの搭載が難しくなるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−４５７２７号公開特許公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決し、配列マスクの寸法誤差や経年劣化による配列マスクの開口部と電極の位置の不一致があっても、導電性ボールを正確に電極に搭載できる導電性ボールの搭載方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため第１の発明は，被搭載物の上面に所定のパターンで配置された凹部の各底面に電極を設けた被搭載物に対し、該電極に略対応するするように配置された開口部を備える配列マスクを被搭載物の上方に配置し、該配列マスクの開口部を介して導電性ボールを被搭載物の電極に搭載する導電性ボールの搭載方法に次のステップを採用する。
第１のステップは、前記配列マスクを前記被搭載物の上方に配置するステップとする。
第２のステップは、前記導電性ボールを前記配列マスクの上面に供給して、前記導電性ボールを前記配列マスクの開口部へ落とし込むステップとする。
第３のステップは、前記配列マスクの開口部下端と前記被搭載物の電極が所定間隔を有するまで配列マスクと被搭載物を相対的に離隔させるステップとする。
第４のステップは、前記配列マスクと前記被搭載物を水平面において相対的に微動させることによって、前記電極に前記導電性ボールを搭載するステップとする。
【００１０】
第３のステップの、前記配列マスクと被搭載物を相対的に離隔させるステップにおける所定間隔が、前記配列マスクと前記被搭載物を水平面において相対的に微動させた時、前記配列マスクの開口部下端が前記電極に搭載された導電性ボールと接触せず、且つ、前記被搭載物の凹部以外の上面にある導電性ボールに接触する間隔である。
【００１１】
第２の発明は、被搭載物の上面に所定のパターンで配置された凹部の各底面に電極を設けた被搭載物に対し、該電極に略対応するように配置された開口部を備える配列マスクを被搭載物の上方に配置し、該配列マスクの開口部を介して導電性ボールを被搭載物の電極に搭載する導電性ボールの搭載方法において、前記導電性ボールを前記配列マスクの上面に供給して、前記導電性ボールを前記配列マスクの開口部へ落とし込み、前記配列マスクと前記被搭載物との間隔を、前記配列マスクの開口部下端から上記電極までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より大きく、且つ、前記配列マスクの開口部下端から前記被搭載物の凹部以外の上面までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より小さい間隔として水平面において相対的に微動させることによって、前記電極に前記導電性ボールを搭載することを特徴とする導電性ボールの搭載方法とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、配列マスクの開口部に導電性ボールを落とし込んだものの、電極が設けられた凹部底面にまで落ちなかったものが生じた場合、配列マスクの開口部下端と被搭載物の電極とを所定間隔だけ離隔させ、配列マスクと被搭載物を相対的に微動させることにより、確実に凹部へボールを落とし込むことが可能な導電性ボールの搭載方法となった。従って、仮に配列マスクの寸法誤差や経年劣化により、配列マスクの開口部と電極の位置が合っていなくても、導電性ボールを正確に電極に搭載することができ、配列マスクの基板の寸法誤差への対応力向上及び長寿命化を図ることができるものとなった。
【００１３】
又、配列マスクの開口部への導電性ボールの落とし込み後、配列マスクの開口部下端が上記電極に搭載された導電性ボールと接触せず、且つ、前記被搭載物の凹部以外の上面にある導電性ボールに接触する間隔まで、配列マスクを離隔するので、いったん電極が設けられる凹部底面に落ちた導電性ボールに対しては、微動中の配列マスクが当接せず、搭載後の導電性ボールの位置をずらす恐れがなく、凹部以外に残された導電性ボールには、微動中の配列マスクの開口部が当接するので、導電性ボールを確実に凹部に落とし込むことが可能となった。
【００１４】
第２の発明の効果ではあるが、第１の発明では、落とし込むステップの後、配列マスクと被搭載物を相対的に離隔し、配列マスクと被搭載物を水平面で相対的に微動させているが、第２の発明では、予め、配列マスクの開口部下端から電極までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より大きく、且つ、配列マスクの開口部下端から被搭載物の凹部以外の上面までの間隔が搭載される導電性ボールの直径より小さい間隔としているので、上記離隔するステップが不要となり、装置による処理の高速化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施例で用いられる半田ボール搭載装置のボール搭載部の説明図
【図２】配列マスクと半田ボールと電極の関係を示す図で、（イ）は、落とし込みにより図示された全ての半田ボールが電極に搭載された場合の図であり、（ロ）は、図示された全ての半田ボールが電極に乗らなかった場合を示す図であり、（ハ）は、一部の半田ボールが電極に乗らなかった場合を示す図である。
【図３】ボール位置補正方法の手順を示す説明図
【図４】離隔ステップにおける所定間隔の一例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下，図面に従って，実施例とともに本発明の実施の形態について説明する。本実施例は半田ボール搭載装置において利用される。導電性ボールとしては、半田ボール１を、導電性ボールの搭載対象物としては、電子回路基板２を用いる。電子回路基板２には、プリント基板、半導体ウエハ、セラミック基板等がある。
【００１７】
電子回路基板２の表面（上面）には、図２に示すように、所定のパターンに多数の凹部３が形成されており、各凹部３の底面には電極４が形成されている。尚、半田ボール１を搭載するための粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられる。実施例ではフラックスを用いている。
【００１８】
半田ボール搭載装置は、通常、搬入用の基板受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、搬出用の基板受渡部を有しているが、本発明及び実施例はボール搭載部での搭載方法に関するものである。
【００１９】
実施例のボール搭載部には、図１に示されるように、貫通孔６が形成された配列マスク７と、半田ボール１を貫通孔６に落とし込むためのボールカップ８と、ボールカップ８へ半田ボール１を供給する半田ボール供給装置５と、電子回路基板２が載置される基板ステージ９とが存在する。配列マスク７における貫通孔６が本発明における開口部となる。
【００２０】
基板ステージ９は、上面に電子回路基板２が載置されるステージであって、Ｙ軸駆動機構、Ｘ軸駆動機構、Ｚ軸駆動機構及びＸＹ方向微動機構を有する。ここで、Ｙ軸駆動機構は、搬入用の基板受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、搬出用の基板受渡部へと電子回路基板２を搬送する機構であり、Ｘ軸駆動機構は、Ｙ軸方向と直交する方向へ電子回路基板２を移動させる機構である。
【００２１】
基板ステージ９のＺ軸駆動機構は、基板ステージ９上に搭載された電子回路基板２を上下動させる機構であって、本発明での第３のステップにおける配列マスク７と被搭載物を相対的に離隔させる手段となる。ＸＹ方向微動機構は、本発明での第４のステップにおける配列マスク７と被搭載物を水平面において微動させるための手段である。
【００２２】
配列マスク７は、電子回路基板２上の電極４のパターンに合わせて貫通孔６が形成されている。配列マスク７の厚みは、実施例では供給される半田ボール１の径と略同等であり、貫通孔６の径は半田ボール１の径より若干大きく形成してある。但し、貫通孔６は、配列マスク７に、電子回路基板２に印刷されたフラックスが付着しないように、下部の開口径を上部の開口径よりも大きなものとしてもよい。又、この開口径の拡大のかわりに、配列マスク７と電子回路基板２との間に、フラックス付着防止間隙を設けてもよい。図２及び図４に示される配列マスク７は、このフラックス付着防止間隙を設けたものであるが、このような断面形状に限られるものではなく、均等な厚みを持った配列マスク７であってもよい。尚、配列マスク７は、型枠などに張り付けられ、フレームなどの固定部によって保持されている。
【００２３】
ボールカップ８は、内部が空間で、下端面が開口部８１とされ、内部空間が、ボール吸着体８２により上部空間８３と下部空間８４とに仕切られている。このためボールカップ８のボール吸着体８２の取り付け位置より上部が、ボール吸着体８２のケーシングとなっている。ボール吸着体８２は、半田ボール１が通過せず、気体が通過可能なステンレスメッシュ等の金網で製作されている。
【００２４】
尚、ボールカップ８は実施例では１個の矩形のものであるが、その数や形状及び大きさは被搭載物である電子回路基板２の形状や搭載効率を考慮して決められる。例えば、下端の開口部８１を円形にしたり、ボール吸着体８２を備えたボールカップ８を複数設けたりしてもよい。
【００２５】
ボールカップ８の上部空間８３は、真空切り換え手段としての電磁開閉弁８７と気体の圧力や流量を調節可能なレギュレータ８８を介して吸引通路８５により真空源８９に接続されている。尚、真空源８９によるボールカップ８内の吸引状態のＯＮ及びＯＦＦを切り換える真空切り換え手段としての電磁開閉弁８７を開くことで、ボールカップ８内の吸引状態をＯＮにしてボールカップ８下方に存在する半田ボール１をボール吸着体８２に吸着させた後、電磁開閉弁８７を閉じることでボールカップ８内の吸引状態をＯＦＦにしてボール吸着体８２に吸着していた半田ボール１を落下させることにより、半田ボール１を電子回路基板２へと落とし込む。
【００２６】
尚、ボールカップ８及びボール吸着体８２は導電性材料から構成され、図１に示されるようにアース９０により接地されている。これにより静電気を帯びた半田ボール１がボールカップ８の内面やボール吸着体８２に付着することを防止している。更に、ボールカップ８の外側には微小な振動をボールカップ８に付与するバイブレータ９１が取り付けられており、少なくともボールカップ８内の吸引状態がＯＦＦの時に振動し、ボールカップ８に取り付けられているボール吸着体８２に振動を伝え、半田ボール１の落下を促進するようになっている。
【００２７】
半田ボール供給装置５は、多数の半田ボール１を貯留したボールホッパからボールカップ８へボール供給路８６を介して供給する。尚、ボールホッパは、半田ボール１のサイズと材料により交換される。ボールカップ８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動して、電子回路基板２の全面をカバーする。
【００２８】
以下、実施例での半田ボール搭載装置によるボール搭載方法について図３に従って説明する。
搬入用の基板受渡部から基板ステージ９で搬送された電子回路基板２は、フラックス印刷部でスクリーン印刷等により、電極４の上部にフラックスが塗布される。その後、電子回路基板２をボール搭載部のボール搭載位置までＹ軸駆動機構により搬送する。ここが、本発明の第１のステップである配列マスク７を被搭載物である電子回路基板２の上方に配置するステップである。
【００２９】
その後、Ｚ軸駆動機構により基板ステージ９を上昇させ、図３の第１のステップで示すように、上方に位置する配列マスク７に電子回路基板２を密着させる。尚、第３の発明にあっては、配列マスク７と電子回路基板２は密着せず所定間隔離れている。該所定間隔は、配列マスク７の開口部たる貫通孔６の下端から電極４までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より大きく、且つ、配列マスク７の貫通孔６の下端から電子回路基板２の凹部３以外の上面までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より小さい間隔である。配列マスク７と電子回路基板２を密着させた後、配列マスク７に設けられたアライメントマークと該アライメントマークを観察して位置合わせをするための撮影カメラ等とを用いて、貫通孔６と電極４との位置の位置合わせを行う。
【００３０】
続いて、ボールカップ８のボール吸着体８２により、配列マスク７の貫通孔６への半田ボール１の落とし込みを行う。この工程が，本発明の第２のステップである導電性ボールを配列マスク７の上面に供給して、導電性ボールを配列マスク７の開口部へ落とし込むステップであり、図３の第２のステップ部分に示される。
【００３１】
半田ボール１の貫通孔６への供給が完了した後、ボール位置補正動作に移る。これにはまず、基板ステージ９のＺ軸駆動機構により、配列マスク７と電子回路基板２とを図３の第３のステップに示すように離隔させる。この工程が，第１の発明及び第２の発明における第３のステップである配列マスク７の開口部たる貫通孔６の下端と被搭載物たる電子回路基板２の電極４が所定間隔を有するまで配列マスク７と被搭載物である電子回路基板２を相対的に離隔させるステップである。実施例では、この離隔を行うために基板ステージ９のＺ軸駆動機構（昇降機構）を利用するが、配列マスク７に昇降機構を設け、それを利用したり、基板ステージ９のＺ軸駆動機構及び配列マスク７の昇降機構の両者を利用したものであってもよい。
【００３２】
尚、第３の発明では、第１ステップにて、予め、配列マスク７の開口部たる貫通孔６の下端から電極４までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より大きく、且つ、配列マスク７の貫通孔６の下端から電子回路基板２の凹部３以外の上面までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より小さい間隔に配列マスク７が位置されるため、上記離隔するステップが不要となる。これにより、装置による処理の高速化が可能となる。
【００３３】
実施例における配列マスク７と電子回路基板２を相対的に離隔させるステップにおける所定間隔は、図４に示されるように、配列マスク７の貫通孔６の下端から電極４までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より大きく、且つ、配列マスク７の貫通孔６の下端から電子回路基板２の凹部３以外の上面までの間隔が搭載される半田ボール１の直径より小さいものである。
【００３４】
次に、図３の第４のステップに示すように、基板ステージ９のＸＹ方向微動機構を作動させて、電子回路基板２を配列マスク７に対し水平面で直交する二方向（ＸＹ軸方向）にそれぞれ少なくとも一往復ずつ微動させる。これにより、第２のステップにおける落とし込みで電子回路基板２の凹部３に落ち込まず上面に残ってしまった半田ボール１は、配列マスク７の貫通孔６の下端に当たり、凹部３へと導かれ、電極４に搭載される。他方、凹部に落ち込んだ半田ボール１に配列マスク７の貫通孔６の下端は当たらず、微動により電極４に搭載された半田ボール１の位置を変えることはない。尚、実施例では微動は二方向に行っているが、微動は一方向のみでもよいし、水平面での旋回としてもよい。その場合、基板ステージ９には旋回機構を設けるようにする。
【００３５】
この工程が、本発明における第４のステップである配列マスク７と被搭載物である電子回路基板２を水平面において相対的に微動させることによって、電極４に導電性ボールを搭載するステップである。尚、この微動も実施例では基板ステージ９により行われるが、配列マスク７と電子回路基板２との相対的な微動であればよく、配列マスク７側又は両者にＸＹ方向微動機構を設け、それらを動作させることにより対応するものであってもよい。
【００３６】
微動のストローク量は、ボール位置補正動作時に配列マスク７と当接した半田ボール１の回転により、半田ボール１下部についたフラックスが回転に伴って半田ボール１上部に移動して、配列マスク７にフラックスが付着してしまわない程度に設定される。従って、半田ボール１径に応じて、適宜設定される。ボール位置補正動作の終了後の電子回路基板２は、下流側に搬送され、所定の処理が行われる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・・・半田ボール
２・・・・・電子回路基板
３・・・・・凹部
４・・・・・電極
５・・・・・半田ボール供給装置
６・・・・・貫通孔
７・・・・・配列マスク
８・・・・・ボールカップ
９・・・・・基板ステージ
８１・・・・開口部
８２・・・・ボール吸着体
８３・・・・上部空間
８４・・・・下部空間
８５・・・・吸引通路
８６・・・・ボール供給路
８７・・・・電磁開閉弁
８８・・・・レギュレータ
８９・・・・真空源
９０・・・・アース
９１・・・・バイブレータ
【図１】
0005541485.tif 000002
【図２】
0005541485.tif 000003
【図３】
0005541485.tif 000004
【図４】
0005541485.tif 000005