(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールを保持して所定の配列で整列させる導電性ボールの整列治具であって、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に前記配列に対応して設けられ１個の導電性ボールを収容可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくしたことを特徴とする導電性ボールの整列治具。
【請求項２】
前記金属層が電解金属メッキにより前記金属膜上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの整列治具。
【請求項３】
前記基板部の両面に金属層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの整列治具。
【請求項４】
導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、複数の導電性ボールを所定の配列で整列させる整列治具と、この整列治具に整列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドとを備え、前記整列治具は、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に前記配列に対応して設けられ１個の導電性ボールを収容可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくしたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項５】
導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、導電性ボールを供給するボール供給部から複数の導電性ボールを配列状態で吸着してピックアップする整列吸着板を有する移載ヘッドを備え、この整列吸着板は、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に所定の配列で設けられ１個の導電性ボールを収納可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に真空吸引用の貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくしたことを特徴とする導電性ボールの移載装置。
【請求項６】
前記基板部の両面に金属層が設けられていることを特徴とする請求項５記載の導電性ボールの移載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールを所定の配列で整列させる導電性ボールの整列治具およびこの整列治具の製造方法並びにこの整列治具を用いた導電性ボールの移載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板や電子部品の電極に金属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電極上に移載して半田接合する方法が知られている。導電性ボールの移載には、移載ヘッドにより導電性ボールを真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は、移載ヘッドの吸着ツールの下面に設けられた多数の吸着孔に導電性ボールを吸着させてこの吸着ツールをワーク上に移動させ、真空吸着を解除することにより導電性ボールをワークに移載するものである。吸着ツールは、板状の基板部に所定の配列で複数の真空吸引用の貫通孔を設けたものであり、一般に貫通孔の開口面には導電性ボールの導入用の凹部が加工されている。
【０００３】
また、吸着ツールによって導電性ボールをピックアップする際に、導電性ボールの吸着を促進するために予め導電性ボールを吸着ツールの吸着孔の配列に応じて整列させておく場合がある。この場合には、所定の配列で導電性ボールが１個収容可能な凹部を吸着ツールの配列に対応して設けた整列治具が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子部品の小型化、導電性ボールの細径化に伴い、吸着ツールや整列治具に形成される導入孔や凹部のサイズはますます微細化する傾向にある。したがって、これらの導入孔や凹部の加工の難度は上昇し、これに伴ってこれらの部品の製作コストはきわめて高価なものとなっている。このため、吸着ツールや整列治具などの部品コストの削減が強く望まれていた。
【０００５】
そこで本発明は、製造コストを削減することができる導電性ボールの整列治具および整列治具の製造方法並びに導電性ボールの移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整列治具は、導電性ボールを保持して所定の配列で整列させる導電性ボールの整列治具であって、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に前記配列に対応して設けられ１個の導電性ボールを収容可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくした。
【０００７】
請求項２記載の導電性ボールの整列治具は、請求項１記載の導電性ボールの整列治具であって、前記金属層が電解金属メッキにより前記金属膜上に形成されている。
【０００８】
請求項３記載の導電性ボールの整列治具は、請求項１記載の導電性ボールの整列治具であって、前記基板部の両面に金属層が設けられている。
【００１２】
請求項４記載の導電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、複数の導電性ボールを所定の配列で整列させる整列治具と、この整列治具に整列された複数の導電性ボールをピックアップして所定位置へ移載する移載ヘッドとを備え、前記整列治具は、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に前記配列に対応して設けられ１個の導電性ボールを収容可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくした。
【００１６】
請求項５記載載電性ボールの移載装置は、導電性ボールを保持して所定位置へ移載する導電性ボールの移載装置であって、導電性ボールを供給するボール供給部から複数の導電性ボールを配列状態で吸着してピックアップする整列吸着板を有する移載ヘッドを備え、この整列吸着板は、板状の基板部と、前記基板部の少なくとも一方側の表面に設けられた金属層と、この金属層に所定の配列で設けられ１個の導電性ボールを収納可能な凹部とを備え、前記基板部は樹脂基板の表面に金属膜を形成して成り、且つ前記凹部の位置に真空吸引用の貫通孔が形成されており、この貫通孔の直径を導電性ボールの直径よりも小さくした。
【００１８】
請求項６記載の導電性ボールの移載装置は、請求項５記載の導電性ボールの移載装置であって、前記基板部の両面に金属層が設けられている。
【００１９】
本発明によれば、基板部の少なくとも一方側の表面に保護膜を形成し、この基板部表面の保護膜を貫通孔に対応する所定部位のみを残して除去し、保護膜が部分的に除去された基板部に金属メッキにより金属層を形成し、この金属層形成後に基板部表面の保護膜を除去することにより、高コストを必要とする凹部形成のための加工を行う必要がなく、加工コストを大幅に削減することができる。また基板部に樹脂基板を用いることにより、貫通孔形成が容易となり貫通孔形成のための加工コストを大幅に削減することができる。
【００２０】
【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移載装置の斜視図、図２は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図、図３は同導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図、図４（ａ）は同ボール供給部の配列部材の拡大断面図、図４（ｂ）は同ボール供給部の移載ヘッドの拡大断面図、図５、図６は同導電性ボールの移載装置の動作説明図、図７、図８は同導電性ボールの移載装置の整列治具の製造方法の工程説明図である。
【００２１】
まず図１を参照して導電性ボールの移載装置の構造を説明する。図１において基台１の中央にはＸ方向に搬送路２が配設されている。搬送路２は基板３を搬送し位置決めする。基台１の上面の両端部には２基のＹ軸テーブル５が配設されている。Ｙ軸テーブル５にはＸ軸テーブル６が架設されており、Ｘ軸テーブル６には整列吸着板８（整列治具）を備えた移載ヘッド７が装着されている。Ｘ軸テーブル６およびＹ軸テーブル５を駆動することにより移載ヘッド７は水平移動する。
【００２２】
搬送路２の前方には、導電性ボール４のボール供給部９が配設されている。ボール供給部９は導電性ボール４を所定の配列パターンで配列する整列治具１０を備えている。移載ヘッド７を整列治具１０に位置させ、移載ヘッド７を整列治具１０に対して下降させることにより、移載ヘッド７は整列治具１０上に配列された導電性ボール４を整列吸着板８（整列治具）によって吸着してピックアップし、この導電性ボール４を基板３上の所定位置に移載する。
【００２３】
次に図２、図３、図４を参照してボール供給部９について説明する。図２において、ボール槽１２は無底の略箱状の容器であり、ボール槽１２の内部には箱部材１１が配設されている。箱部材１１の上部には整列治具１０が装着され、箱部材１１の内部は気密に形成されている。図３は図２のＡ−Ａ断面を示しており、ボール槽１２の上部には、４辺から内側に向かって延出する延出部１２ａが設けられている。箱部材１１は、延出部１２ａの端面によって形成される開口部内に挿入されている。延出部１２ａの上面は内側に向かって傾斜した傾斜面１２ｂとなっており、箱部材１１の側面と傾斜面１２ｂによって形成される凹部内は、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃとなっている。
【００２４】
箱部材１１の底面にはラック部材１４が垂直方向に取り付けられており、ラック部材１４にはモータ１６によって回転駆動されるピニオン１５が噛み合っている。モータ１６を駆動することにより、箱部材１１は上下動する。箱部材１１が下降し、整列治具１０が貯溜部１２ｃのボール貯溜レベルより下方に位置した状態では、貯溜部１２ｃ内の導電性ボール４は傾斜面１２ｂ上を下方に転落し、整列治具１０の上面に移動する（図５（ａ）参照）。すなわち、導電性ボール４を貯溜する貯溜部１２ｃおよび箱部材１１を上下動させるモータ１６は、整列治具１０上に導電性ボール４を供給するボール供給手段となっている。
【００２５】
ここで図４を参照してボール供給部９に装着されている整列治具１０および移載ヘッド７に装着されている整列吸着板８について説明する。図４（ａ）に示すように整列治具１０の上面および下面には複数の円形状の凹部１０ａ，１０ｂが格子状に設けられている。凹部１０ａ，１０ｂの配列ピッチは所定の配列、すなわち移載ヘッド７の整列吸着板８（図４（ｂ）参照）に設けられた凹部８ａの配列ピッチと等しく設定されている。
【００２６】
凹部１０ａの底面には整列治具１０を貫通する貫通孔１０ｃが設けられており、凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で、貫通孔１０ｃから真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に保持される。したがって、凹部１０ａおよび貫通孔１０ｃは導電性ボール４を保持するボール保持部となっている。図示するように、貫通孔１０ｃの直径は導電性ボール４の直径よりも小さい。
【００２７】
ここで、整列治具１０の構造について説明する。図４（ａ）の断面図に示すように、整列治具１０は板状の樹脂基板１０ｄの表裏両面に銅などの金属膜１０ｆが形成された基板部１０Ｂをベースとして製作されている。この基板部１０Ｂには所定の配列で複数の数の貫通孔１０ｃが設けられており、基板部１０Ｂの両面には同様にニッケルなどの金属より成る金属層１０ｇが形成されている。金属層１０ｇには貫通孔１０ｃの配列に対応して１個の導電性ボール４を収容可能な大きさの凹部１０ａ，１０ｂが設けられている。
【００２８】
また、整列吸着板８は整列治具１０とほぼ同一構造であり、図４（ｂ）の断面図に示すように、樹脂基板８ｄの表裏両面に金属膜８ｆが形成された基板部８Ｂをベースとし、この基板部８Ｂに同様の貫通孔８ｃが設けられたものとなっており、基板部８Ｂの両面に同様に形成された金属層８ｇには、貫通孔８ｃの配列に対応して１個の導電性ボール４を収容可能な大きさの凹部８ａ，８ｂが形成されている。凹部８ｂ側（移載ヘッド７側）から真空吸引することにより、導入孔としての凹部８ａには、導電性ボール４が整列状態で吸着保持される。すなわちこの場合では、整列治具を移載ヘッド７に装着して整列吸着板８として用いている。
【００２９】
ボール槽１２の上面は、左右両方向（Ｘ方向）に張り出した張り出し部１３となっており、張り出し部１３の上面にはＹ方向にガイドレール１７が配設されている。ガイドレール１７には、スライダ１８が水平方向にスライド自在に嵌合しており、手前側のスライダ１８の側面には、ナット１９が固着されている。ナット１９には、モータ２１によって回転駆動される送りねじ２０が螺入している。
【００３０】
２つのスライダ１８上には門型のフレーム２２が架設されている。フレーム２２の中央部には、取付部材２４を介してスキージ２５が取り付けられている。スキージ２５は板状の部材であり、下端部が上昇した整列治具１０の上面から僅かな隙間を保った高さ位置にある。モータ２１を駆動することにより、スキージ２５は整列治具１０の上面に沿って相対的に水平移動する。
【００３１】
整列治具１０上に導電性ボール４が存在する状態でスキージ２５を整列治具１０の上面に沿って移動させることにより、スキージ２５は下端部で導電性ボール４を掻き寄せながら移動し、導電性ボール４を整列治具１０に設けられた凹部１０ａ内に進入させるとともに、凹部１０ａ以外に位置する余分な導電性ボール４を移動させて整列治具１０上から掻き落として除去する。
【００３２】
また箱部材１１の下部にはチューブ３６が接続されており、チューブ３６は切り換え弁３７を介して図示しない真空吸引源および空気供給源と接続されている。切り換え弁３７を切り換えることにより、箱部材１１の内部を真空吸引し、または内部に正圧のエアを送給することができる。
【００３３】
整列治具１０の凹部１０ａ内に導電性ボール４が存在する状態で箱部材１１の内部を真空吸引することにより、導電性ボール４は凹部１０ａ内に真空吸着により保持される。また箱部材１１の内部にエアを送給することにより、凹部１０ａ内の導電性ボール４はエアブローにより外部へ排出される。
【００３４】
この導電性ボールの移載装置は上記のように構成されており、以下ボール供給部９によって移載ヘッド７へ導電性ボール４を供給するボール供給動作について説明する。図５に示す状態に先立って、ボール槽１２内には導電性ボール４が多数投入され、貯溜部１２ｃ内に貯溜される。
【００３５】
この状態より、図５（ａ）に示すように箱部材１１を下降させる。これにより整列治具１０は貯溜部１２ｃの導電性ボール４のボール層内に沈下し、整列治具１０上には導電性ボール４が移動して整列治具１０に供給される。このときチューブ３６を介して箱部材１１の内部を真空吸引し、貫通孔１０ｃから真空吸引する。これにより、凹部１０ａ内に捕捉された導電性ボール４は保持される。このとき、スキージ２５は整列治具１０の上方から退避した位置にある。
【００３６】
次いで、図５（ｂ）に示すように箱部材１１を上昇させる。これにより、整列治具１０上に位置していた導電性ボール４の一部は、整列治具１０の端部から貯溜部１２ｃ内に落下する。そして整列治具１０上には不定量の導電性ボール４が残存する。この後、図５（ｃ）に示すようにスキージ２５を移動させ整列治具１０上の導電性ボール４を進行方向に掻き寄せる。
【００３７】
このとき未だ導電性ボール４が捕捉されていない凹部１０ａがあれば、この掻き寄せ動作において導電性ボール４が未捕捉の凹部１０ａ内に落とし込まれる。そしてスキージ２５は更に移動し、整列治具１０の端部まで到達したときに、整列治具１０上から余分な導電性ボール４を掻き落として除去する。除去された導電性ボール４は貯溜部１２ｃ内に落下する。
【００３８】
この後、スキージ２５が整列治具１０上から退避した後、図６（ａ）に示すように移載ヘッド７を整列治具１０上に移動させ、整列吸着板８に設けられた凹部８ａを凹部１０ａに対して位置あわせした後、整列吸着板８を整列治具１０に対して下降させる。そして整列吸着板８の下面が整列治具１０の上面に対して所定の吸着高さ位置まで下降したならば下降を停止し、貫通孔８ｃから真空吸着すると共に、箱部材１１内部の真空吸引を解除する。
【００３９】
これにより、凹部１０ａ内に保持されていた導電性ボール４は整列吸着板８の凹部８ａに真空吸着される。このとき、切り換え弁３７を切り換えて、箱部材１１の内部にわずかに正圧のエアを送給するようにしてもよい。これにより、凹部１０ａからの導電性ボール４の分離を容易にして、凹部８ａへの導電性ボール４の吸着を促進する効果を有する。この後、図６（ｂ）に示すように移載ヘッド７は上昇し、整列吸着板８の凹部８ａによって導電性ボール４をピックアップした移載ヘッド７は、基板３の所定位置に導電性ボール４を移載する。
【００４０】
次に、図７、図８を参照して整列治具１０の製造方法について説明する。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は整列治具の製造方法を工程順に示すものである。まず図７（ａ）は、樹脂基板１０ｄの両面に銅の金属膜１０ｆが形成された基板部１０Ｂを示している。この基板部１０Ｂは、電子部品実装用として用いられる実装用の樹脂基板と同様のものである。次に図７（ｂ）に示すように、基板部には貫通孔１０ｃが形成される。この貫通孔形成は、実装基板製造工程におけるスルーホール形成工程と同様の方法で行われる。
【００４１】
この貫通孔形成は、実装基板の製造において特化され確立された専用技術を応用することができるため、微細径の多数の穴開けをきわめて効率よく行うことができる。したがって、従来金属部品を用いた整列治具の製造において必要とされた貫通孔形成工程と比較して、格段のコストダウンが可能となっている。
【００４２】
次いで、図７（ｃ）に示すように貫通孔形成後の基板部１０Ｂの両面に保護膜１０ｈが形成され、その後図７（ｄ）に示すように保護膜１０ｈの表面は、フォトマスク１０ｉによってマスキングされる。ここで整列治具１０において凹部１０ａに相当する所定部位以外の範囲がマスキング範囲となっている。
【００４３】
次に、図８（ａ）に示すように保護膜１０ｈが形成された基板部１０Ｂはマスキング状態で露光されてマスキング範囲外の保護膜１０ｈを硬化させる。そしてこの後エッチング処理を行うことにより、図８（ｂ）に示すようにフォトマスク１０ｉとマスキング範囲の保護膜１０ｈが除去される。この後、金属層形成が行われる。図８（ｃ）に示すように、エッチングによって保護膜１０ｈが部分的に除去された後の基板部１０Ｂに電解金属メッキを行うことにより、保護膜１０ｈの除去部には銅やニッケルなどの金属層１０ｇが所定厚さで形成される。
【００４４】
次いで、図８（ｄ）に示すように、保護膜１０ｈを基板部１０Ｂの表面から除去することにより、金属層１０ｇに所定配列で凹部１０ａが形成された整列治具１０が完成する。上記方法によって形成される凹部１０ａは、従来の金属部品の整列治具の場合のようなザグリ加工によるものではないため、従来必要とされた高コストのザグリ加工を省くことができる。
【００４５】
なお、凹部形成後に、整列治具１０全体に表面被覆処理、例えば、ニッケルメッキを施した後にこのニッケル層の表面にメッキにより金膜を形成する処理などを行うことが望ましい。これにより、使用中の大気暴露による基板部１０Ｂの金属膜１０ｇ表面の発錆を防止することができる。
【００４６】
このように、格子状の配列で形成された貫通孔１０ｃの配列に対応して凹部１０ａを形成するに際し、従来の金属部品に対する整列治具の製作工程で必要とされた微細径の貫通孔加工やザグリ加工を必要としないため、整列治具の製造コストを大幅に削減することが可能となっている。上記は整列治具１０の例を対象にして説明したが、整列吸着板８についても同様の工程によって製造される。
【００４７】
なお、本実施の形態では、基板部の表裏両面に金属層を形成する例を示しているが、片面のみに金属層を形成するようにしてもよい。ただし、両面に金属層を形成することにより、金属メッキ工程での熱による変形を防止できる効果が得られることから、両面に金属層を形成することが望ましい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、貫通孔が形成された基板部の少なくとも一方側の表面に保護膜を形成し、この基板部表面の保護膜を貫通孔に対応する所定部位のみを残して除去し、保護膜が部分的に除去された基板部に金属メッキにより金属層を形成し、この金属層形成後に基板部表面の保護膜を除去して金属層の貫通孔に対応する位置に凹部を形成するようにしたので、高コストを必要とする凹部形成のための機械加工を行う必要がなく、加工コストを大幅に削減することができる。
【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移載装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置のボール供給部の断面図
【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のボール供給部の配列部材の拡大断面図（ｂ）本発明の一実施の形態のボール供給部の移載ヘッドの拡大断面図
【図５】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図６】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の動作説明図
【図７】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の整列治具の製造方法の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態の導電性ボールの移載装置の整列治具の製造方法の工程説明図
【符号の説明】
３  基板
４  導電性ボール
７  移載ヘッド
８  整列吸着板
８ａ、８ｂ  凹部
９  ボール供給部
１０  整列治具
１０Ｂ  基板部
１０ａ、１０ｂ  凹部
１０ｃ  貫通孔
１０ｇ  金属層
１０ｈ  保護膜
１０ｉ  フォトマスク
１１  箱部材
２５  スキージ
【図１】
0003661534.tif 000002
【図２】
0003661534.tif 000003
【図３】
0003661534.tif 000004
【図４】
0003661534.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003661534.tif 000009