(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一面上に配置された複数の電極に、複数の吸着ヘッドによって順次導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、複数の吸着ヘッドのうち少なくとも１つは他の吸着ヘッドによって搭載される導電性ボールとは異なる組成またはサイズの導電性ボールを搭載し、さらに第２番目以降に導電性ボールを搭載する吸着ヘッドの下面には、前記電極への導電性ボールの搭載時に既搭載導電性ボールとの干渉を防止する逃げ部としての凹部が前記既搭載導電性ボールの位置に対応して形成されていることを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールをワークの電極に搭載する導電性ボールの搭載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップなどのバンプ付電子部品にバンプを形成する方法として、半田ボールなどの導電性ボールを用いる方法が知られている。この方法は電子部品の電極上に導電性ボールを搭載して電極と接合するものである。そして導電性ボールを搭載する手段として、吸着ヘッドが用いられている。この吸着ヘッドによる方法では、多数の吸着孔に導電性ボールを同時に真空吸着により保持させる。従来は、電極に搭載される導電性ボールは１つのワークに対しては全て同じ品種であり、同一組成・同一サイズの導電性ボールが搭載されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バンプ形成過程における種々の要因により、同一ワークに搭載される多数の導電性ボールのうち、特定位置に搭載される導電性ボールのサイズや組成を他の導電性ボールとは異ならせ、これらの特定の導電性ボールに他とは異なる機能を持たせる必要性が生じている。
【０００４】
例えば、ワークのコーナ部に搭載される導電性ボールの材質として、他の導電性ボールよりも高融点型の半田を用いるようにすれば、半田溶融時にこれらのコーナ部の導電性ボールは他のボールよりも遅れて溶融することから、これらのコーナ部の導電性ボールにワーク全体のバンプ高さ確保用としての機能を持たせることが可能となる。ところが、従来の導電性ボールの搭載装置では、同一ワークに対しては同一品種の導電性ボールの搭載しか行えず、上記機能を実現することができなかった。
【０００５】
そこで本発明は、同一ワークに対して異なる組成・サイズの導電性ボールを搭載することができる導電性ボールの搭載装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の導電性ボールの搭載装置は、同一面上に配置された複数の電極に、複数の吸着ヘッドによって順次導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、複数の吸着ヘッドのうち少なくとも１つは他の吸着ヘッドによって搭載される導電性ボールとは異なる組成またはサイズの導電性ボールを搭載し、さらに第２番目以降に導電性ボールを搭載する吸着ヘッドの下面には、前記電極への導電性ボールの搭載時に既搭載導電性ボールとの干渉を防止する逃げ部としての凹部が前記既搭載導電性ボールの位置に対応して形成されている。
【０００８】
本発明によれば、複数の吸着ヘッドのうち少なくとも１つは他の吸着ヘッドによって搭載される導電性ボールとは異なる組成またはサイズの導電性ボールを搭載し、さらに第２番目以降に導電性ボールを搭載する吸着ヘッドの下面には、前記電極への導電性ボールの搭載時に既搭載導電性ボールとの干渉を防止する逃げ部としての凹部を設けることにより、同一ワークに対して異なる品種の導電性ボールを搭載することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の正面図、図２（ａ）は本発明の一実施の形態のワークの平面図、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態のワークの側断面図、図３（ａ）は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの部分断面図、図３（ｂ）は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの下面図、図４（ａ）は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの部分断面図、図４（ｂ）は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの下面図、図５、図６は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して導電性ボールの搭載装置の構造を説明する。図１において、１はワークの位置決め部であり、位置決め部１はワーク３を保持する可動テーブル２を備えている。可動テーブル２を駆動することにより、ワーク３の位置が調整される。
【００１１】
位置決め部１の両側方には、導電性ボールである半田ボールを供給する第１の供給部４Ａ、および第２の供給部４Ｂが配設されている。第１の供給部４Ａ、および第２の供給部４Ｂはそれぞれ半田ボールを貯溜する容器５Ａ，５Ｂを備えており、容器５Ａ，５Ｂにはそれぞれ品種の異なる半田ボール６Ａ，６Ｂが多数貯溜されている。
【００１２】
ここで、半田ボール６Ａ，６Ｂは同サイズであり共に半田を成分とするものであるが、この半田の組成が異なっている。すなわち半田ボール６Ａの半田の融点温度は、半田ボール６Ｂの半田の融点温度よりも低くなるように成分が選定されている。したがって、ワーク３への搭載後リフロー工程で溶融する際には、半田ボール６Ａがまず先に溶融し、その後に半田ボール６Ｂが溶融する。
【００１３】
ワークの位置決め部１および第１の供給部４Ａ、第２の供給部４Ｂの上方には、移動テーブル７が配設されている。移動テーブル７にはそれぞれ独立に移動可能な第１の昇降駆動部８Ａ、第２の昇降駆動部８Ｂが装着されており、第１の昇降駆動部８Ａ、第２の昇降駆動部８Ｂには、それぞれ第１の吸着ヘッド９Ａ、第２の吸着ヘッド９Ｂが結合されている。
【００１４】
第１の吸着ヘッド９Ａ、第２の吸着ヘッド９Ｂの下面にはそれぞれ半田ボールを真空吸着する吸着孔が多数形成されており、図示しない吸引手段によって第１の吸着ヘッド９Ａ、第２の吸着ヘッド９Ｂの内部を真空吸引することにより、吸着孔には半田ボールが真空吸着される。第１の吸着ヘッド９Ａは第１の供給部４Ａの容器５Ａから半田ボール６Ａを、第２の吸着ヘッド９Ｂは第２の供給部４Ｂの容器５Ｂから半田ボール６Ｂを、それぞれ真空吸着してピックアップし、位置決め部１に位置決めされた同一のワーク３上の同一面上に形成された複数の電極に搭載する。
【００１５】
次に、図２を参照して、半田ボール６Ａ，６Ｂが搭載されるワーク３について説明する。図２（ａ）において、ワーク３の表面には、複数の電極３ａが格子状に配列されている。図２（ｂ）に示すように、電極３ａは同一面上に設けられている。これらの電極３ａ上には、以下に説明する第１の吸着ヘッド９Ａ、第２の吸着ヘッド９Ｂの異なる２種類の吸着ヘッドによって、金属バンプ形成用の半田ボール６Ａ，６Ｂが搭載される。
【００１６】
次に図３を参照して第１の吸着ヘッド９Ａ、図４を参照して第２の吸着ヘッド９Ｂについて説明する。図３（ａ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ断面を示しており、各吸引孔１０の下端にはテーパ面を有する吸着孔１０ａが設けられている。図３（ｂ）は第１の吸着ヘッド９Ａの下面の吸着孔１０ａの配列を示している。図３（ａ），（ｂ）から判るように、第１の吸着ヘッド９Ａは、正方格子状配列から各コーナ点に相当する４つの位置の吸着孔を除いた形態となっている。
【００１７】
これに対し、図４に示す第２の吸着ヘッド９Ｂにおいては、図４（ｂ）から判るように各コーナ点に相当する４つの位置のみに吸着孔１０ａが形成されている。そして、図４（ａ）（図４（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す）から判るように、各コーナ点の４つの吸着孔１０ａ以外の下面は削り込まれて、段付き形状の凹部が設けられている。この凹部は、後述するように電極３ａ上に既に搭載された既搭載半田ボールとの干渉を防止する逃げ部１１となっている。
【００１８】
この導電性ボールの搭載装置は上記のように構成されており、以下動作について、各図を参照して説明する。まず図１において、第１の昇降駆動部８Ａを移動させ、第１の吸着ヘッド９Ａを第１の供給部４Ａの容器５Ａ上に位置させる。次いで第１の吸着ヘッド９Ａを容器５Ａに対して下降させ、第１の吸着ヘッド９Ａを半田ボール６Ａの層に沈降させて吸着孔１０ａより真空吸引を行う。これにより、第１の吸着ヘッド９Ａの各吸着孔１０ａには半田ボール６Ａが真空吸着される。
【００１９】
この後、第１の吸着ヘッド９Ａを上昇させて移動テーブル７により第１の昇降駆動部８Ａを移動させ、第１の吸着ヘッド９Ａを位置決め部１のワーク３上に位置させる。次いで、第１の吸着ヘッド９Ａをワーク３に対して下降させ、真空吸着を解除することにより、図５（ａ）に示すように半田ボール６Ａを予めフラックス１２が塗布されたワーク３の電極３ａ上に搭載する。これにより、ワーク３の全ての電極３ａののうち、各コーナ点に相当する４つの電極３ａを除いた電極３ａに半田ボール６Ａが搭載される。
【００２０】
この後、第１の吸着ヘッド９Ａを上昇させたならば、次は第２の吸着ヘッド９Ｂにより半田ボール６Ｂのピックアップ動作・搭載動作を行わせる。すなわち、第２の供給部４Ｂの容器５Ｂから半田ボール６Ｂをピックアップし、図５（ｂ）に示すように、位置決め部１のワーク３上に搭載する。これにより、各コーナ点に相当する４つの電極３ａに半田ボール６Ｂが搭載される。このとき、図５（ｂ）に示すように、第２の吸着ヘッド９Ｂの下面には逃げ部１１が設けられているため、第１の吸着ヘッド９Ａによって先に搭載された既搭載半田ボール６Ｂと第２の吸着ヘッド９Ｂとの干渉が発生しない。
【００２１】
これにより、図５（ｃ）に示すように、ワーク３上面の同一面上に配置された複数の電極３ａに、第１の吸着ヘッド９Ａ、及び第２の吸着ヘッド９Ｂによって順次半田ボール６Ａ，６Ｂが搭載される。この半田ボール６Ａ，６Ｂの搭載は、２回の搭載動作によってワーク３の全ての電極３ａ上に重複することなく半田ボール６Ａ，６Ｂを搭載し、２回の搭載動作のうちの１回は、他の搭載回で搭載される半田ボールとは組成が異なる半田ボールを搭載する形態となっている。
【００２２】
この後、ワーク３はリフローに送られ加熱される。これにより半田ボール６Ａ、６Ｂが溶融し、図６（ｂ）に示すように、ワーク３の電極３ａ上には半田バンプ６’Ａ，６’Ｂが形成される。このとき、各コーナ位置の電極３ａ上には高融点温度の半田を成分とする半田バンプ６’Ｂが、それ以外の電極には低融点温度の半田を成分とする半田バンプ６’Ａが形成される。
【００２３】
このような半田バンプが形成されたワーク３を基板に実装することにより、下記のような効果を得ることができる。すなわち、実装後のリフローにおいて、これらのコーナ部の半田バンプ６’Ｂは他の部分の半田バンプ６’Ａよりも遅れて溶融する。したがって、大部分の半田バンプ６’Ａが溶融する際においても、これらのコーナの半田バンプ６’Ｂによってワーク３が支持された状態を保ち、半田接合後のバンプ高さを確保することができる。
【００２４】
このように、同一ワークに対して異なる品種の導電性ボールの搭載が可能となることにより、特定の導電性ボールに特定の機能を持たせることができる。例えば、半導体チップの発熱部位に対応した範囲に熱伝導性に優れた材質の導電性ボールを搭載して金属バンプを形成することにより、放熱特性に優れた実装構造を得る。このように本発明によれば多様な機能を複数の導電性ボールに分担させることができ、優れた特性を備えた実装構造が実現される。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の吸着ヘッドのうち少なくとも１つは他の吸着ヘッドによって搭載される導電性ボールとは異なる組成またはサイズの導電性ボールを搭載し、さらに第２番目以降に導電性ボールを搭載する吸着ヘッドの下面には、前記電極への導電性ボールの搭載時に既搭載導電性ボールとの干渉を防止する逃げ部としての凹部を設けることにより、同一ワークに対して異なる種類の導電性ボールを搭載することができ、優れた特性を備えた実装構造が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の正面図
【図２】（ａ）本発明の一実施の形態のワークの平面図
（ｂ）本発明の一実施の形態のワークの側断面図
【図３】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの下面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の吸着ヘッドの下面図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
【符号の説明】
３  ワーク
３ａ  電極
６Ａ，６Ｂ  半田ボール
９Ａ  第１の吸着ヘッド
９Ｂ  第２の吸着ヘッド
１０ａ  吸着孔
１１  逃げ部
【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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