(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの位置決め部と、導電性ボールの供給部と、導電性ボールを多数個保持する搭載ヘッドと、この搭載ヘッドを前記ワークの位置決め部と前記導電性ボールの供給部の間を移動させる移動手段とを備えた導電性ボールの搭載装置であって、前記搭載ヘッドの移動路に、前記搭載ヘッドに誤って余分に付着したエキストラボールとワークに搭載されずに前記搭載ヘッドの下面に残存付着する残存ボールを検出する検出手段を設けたことを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
【請求項２】
前記搭載ヘッドの下部に吸着孔が多数個形成され、この吸着孔に導電性ボールを真空吸着して保持し、また前記検出手段が、前記エキストラボールおよび前記残存ボールによって遮光される光路を有する光学素子であることを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項３】
前記検出手段が、前記搭載ヘッドの下面へ光を照射する光源と、この下面を観察するカメラから成ることを特徴とする請求項１記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項４】
前記搭載ヘッドの下面を暗色にしたことを特徴とする請求項３記載の導電性ボールの搭載装置。
【請求項５】
前記検出手段が、前記搭載ヘッドの下面のレベル分布を検出するレーザユニットであることを特徴とする請求項１記載の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、チップや基板などのワークの電極上に、バンプを形成するための導電性ボールを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きワークの製造工程において、ワークの電極にバンプ（突出電極）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。また導電性ボールを用いる方法として、搭載ヘッドを導電性ボールの供給部の上方へ移動させ、そこで搭載ヘッドに上下動作を行わせることにより、搭載ヘッドで多数個の導電性ボールをピックアップし、次いでこの搭載ヘッドをワークの上方へ移動させ、そこで上下動作を行わせて、多数個の導電性ボールをワークの電極に一括して搭載する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、搭載ヘッドは、導電性ボールの供給部において余分な導電性ボール（本発明では、この余分なボールのことを「エキストラボール」と称する）をピックアップしやすく、ワークにはこのエキストラボールも誤って搭載されることとなって、不良ワークが生産されてしまうという問題点があった。
【０００４】
したがって本発明は、エキストラボールが誤ってワークに搭載されるのを解消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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搭載ヘッドの移動路に、前記搭載ヘッドに誤って余分に付着したエキストラボールとワークに搭載されずに前記搭載ヘッドの下面に残存付着する残存ボールを検出する検出手段を設けた。
【０００６】
また前記搭載ヘッドの下部に吸着孔が多数個形成され、この吸着孔に導電性ボールを真空吸着して保持し、また前記検出手段が、前記エキストラボールおよび前記残存ボールによって遮光される光路を有する光学素子とした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、搭載ヘッドに誤って余分に付着したエキストラボールを検出し、エキストラボールが検出されなかった搭載ヘッドの導電性ボールのみをワークに搭載できる。またワークに搭載されずに搭載ヘッドの下面に残存付着する残存ボールを検出できる。
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の側面図、図２および図３は同導電性ボールの移送動作の説明図、図４は同エキストラボールの検出部の斜視図、図５は同エキストラボールの検出動作の説明図、図６は同残留ボールの検出動作の説明図、図７は同搭載ヘッドの下部の部分拡大断面図である。
【００１１】
図１において、１は導電性ボールとしての半田ボールであり、容器２に貯溜されている。３は容器２を載置する基台である。基台３の内部には、容器２内の半田ボール１を流動化させるために、容器２を振動させる振動手段や、容器２の内部へガスを送り込むガス供給手段が内蔵されている。容器２の右壁には、ブラシ４が上向きに突設されている。容器２や基台３は、半田ボール１の供給部を構成している。
【００１２】
図１において、１０はワークであり、クランパ１１にクランプして位置決めされている。クランパ１１は台部１２に立設された支柱１３に支持されている。クランパ１１と台部１２と支柱１３は、ワーク１０の位置決め部となっている。容器２とワーク１０の間には、半田ボール１の回収部であるケース１４が設けられている。図４において、ケース１４の両側部にはブラケット１５、１６が立設されている。ブラケット１５の内面には発光素子１７が装着されており、またブラケット１６の内面には受光素子１８が装着されている。発光素子１７と受光素子１８は、ケーブル１９を介して検出部２０に接続されている。検出部２０は制御部２１に接続されている。Ｌは発光素子１７から受光素子１８へ向って照射される光の光路である。この発光素子１７と受光素子１８は、エキストラボールの検出手段を構成している。
【００１３】
図１において、２２は搭載ヘッドである。搭載ヘッド２２はボックス２３の下部に保持されている。ボックス２３の上部にはモータ２４が設けられている。ボックス２３の内部には、モータ２４に駆動される送りねじなどの上下動手段が内蔵されており、モータ２４が駆動すると、搭載ヘッド２２は上下動作を行う。図７に示すように、搭載ヘッド２２の下部には吸着孔２５が多数開孔されている。搭載ヘッド２２は空気圧ユニット（図外）に接続されており、空気圧ユニットが駆動することにより、吸着孔２５に半田ボール１を真空吸着して保持し、また真空吸着状態を解除することにより半田ボール１を落下させる。
【００１４】
吸着孔２５は、半田ボール１を１個だけ収容可能なテーパ状の凹部２５ａを備えており、半田ボール１が正常に吸着されるとこの凹部２５ａに収容される。一方、エキストラボール１Ａは凹部に収容されずに搭載ヘッド２２の下面２２ａに付着するので、正常に吸着された半田ボール１との間に高低差ができる。実施の形態１の導電性ボールの搭載装置では、正常な半田ボール１とエキストラボール１Ａとの高低差を利用することによりエキストラボール１Ａを正常に吸着された半田ボール１と区別して検出できるようにしている。
【００１５】
ボックス２３は移動手段としての横長の移動テーブル２６に保持されている。移動テーブル２６には送りねじ機構が内蔵されており、モータ２７が駆動して送りねじ機構が作動すると、搭載ヘッド２２は容器２、ケース１４、ワーク１０の間を水平方向へ移動する。
【００１６】
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、次に動作を説明する。図１において、搭載ヘッド２２は容器２の上方へ移動し、そこで下降・上昇動作を行うことにより、その下部の吸着孔２５に半田ボール１を真空吸着してピックアップする。図７は、半田ボール１をピックアップした搭載ヘッド２２の下部を示している。図示するように、各吸着孔２５には、それぞれ１個の半田ボール１が真空吸着されているが、この図７では、１個の余分な導電性ボール（エキストラボール）１Ａが付着している。このエキストラボール１Ａをワーク１０に搭載すると、ワーク１０は不良品になるので、エキストラボール１Ａはワーク１０に搭載してはならない。なおエキストラボール１Ａの発生原因は、静電気による半田ボール同士の付着や吸着孔２５の真空漏れなどである。
【００１７】
さて、図１において、半田ボール１をピックアップした搭載ヘッド２２は、ワーク１０へ向って右方へ移動する（図２も参照）。このとき、搭載ヘッド２２はブラシ４の上方を通過し、ブラシ４の上端部は搭載ヘッド２２の下面に保持された半田ボール１に摺接する。図７に示す半田ボールのうち、吸着孔２５に直接正しく真空吸着された正常な半田ボール１は、強く真空吸着して保持されているためブラシ４が摺接しても落下しないが、エキストラボール１Ａは静電気などにより弱い力で保持されているので、ブラシ４に摺接すると落下して容器２に回収される。なお本実施の形態のように、搭載ヘッドの移動路にブラシ４を設け、ブラシ４を半田ボール１に摺接させるようにすれば、半田ボール１をワーク１０へ移送する途中において、エキストラボール１Ａを簡単に落下させて除去できる。またブラシ４を容器２に設けることにより、ブラシ４で落下せられたエキストラボール１Ａをそのまま容器２に回収できる。
【００１８】
次いで、搭載ヘッド２２は、図５に示すように発光素子１７と受光素子１８の間を通過する。図５および図７に示すように、搭載ヘッド２２のレベルは、正常な半田ボール１には光路Ｌは遮光されないが、正常な半田ボール１よりも下方へ突出するエキストラボール１Ａには遮光される高さに設定されている。勿論、搭載ヘッド２２のレベルは、モータ２４を駆動して行う。上述のように、エキストラボール１Ａはブラシ４で摺接落下せられるものであるが、摺接落下は必ずしも成功するものではなく、図５および図７に示すようにエキストラボール１Ａがなおも残存付着している場合がある。このようなエキストラボール１Ａは光路Ｌを遮光することにより検出される。
【００１９】
このように、エキストラボール１Ａが検出された場合には、様々な対応方法があり、次にそのいくつかを説明する。まず第１の方法は、搭載ヘッド２２をケース１４の上方で停止させ、そこで空気圧ユニット（図外）を逆方向に作動させることにより、吸着孔２５からエアを吹き出すか、あるいは真空吸着状態を解除することにより、搭載ヘッド２２が保持するすべての半田ボール１とエキストラボール１Ａをケース１４に落下させて回収する。そして搭載ヘッド２２を容器２の上方へ復帰させ、ピックアップ動作をやり直す。
【００２０】
第２の方法は、図２において矢印Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３で示すように、搭載ヘッド２２を容器２の上方へ戻し、矢印Ｑ４で示すようにブラシ４の上方を再度移動させて、ブラシ４によるエキストラボール１Ａの摺接落下をやり直す。
【００２１】
第３の方法は、搭載ヘッド２２を容器２の上方へ戻し、そこで搭載ヘッド２２を下降させて搭載ヘッド２２の下面を容器２に大量に貯溜された半田ボール１の層中に突入させ、その状態でモータ２７を正逆駆動することにより搭載ヘッド２２を横方向にスクラブ動作させることにより、エキストラボール１Ａを強制的に振り落す。以上のように、エキストラボール１Ａは様々な方法で除去できる。
【００２２】
さて、エキストラボール１Ａが除去された搭載ヘッド２２は、図１においてワーク１０の上方へ移動する。そこで搭載ヘッド２２は下降して半田ボール１をワーク１０の電極上に着地させる。次に半田ボール１の真空吸着状態を解除して搭載ヘッド２２を上昇させれば、半田ボール１はワーク１０の電極上に搭載される。半田ボール１が搭載されたワーク１０は、加熱炉（図外）へ送られ、半田ボール１を加熱溶融固化させてバンプが形成される。なお半田ボール１を加熱溶融するためには、フラックスが必要である。フラックスは図示しない手段により、搭載ヘッド２２の下面に保持された半田ボール１の下面若しくはワーク１０の電極上に塗布される。
【００２３】
さて、上述のように搭載ヘッド２２はワーク１０に半田ボール１を搭載したならば、搭載ヘッド２２は容器２の上方へ復帰する。図６は、この復帰中にケース１４上を通過する搭載ヘッド２２を示している。１Ｂは搭載ヘッド２２の下面に残存する半田ボール（以下、「残存ボール」と称する）である。残存ボール１Ｂは、ワーク１０への搭載に失敗して、搭載ヘッド２２の下面に残存付着するものである。
【００２４】
この残存ボール１Ｂは、光路Ｌを遮光するとにより検出される。なお、モータ２４を駆動することにより、搭載ヘッド２２の高さを、往路よりも復路をわずかに低くするか、あるいは図外のリフターによりケース１４をわずかに高くすることにより、図６に示すように残存ボール１Ｂで光路Ｌを遮光させ、これを検出することができる。
【００２５】
残存ボール１Ｂが検出された場合には、先のワーク１０は半田ボール不足の不良品であるので、ラインから除去するか、若しくは半田ボール１が存在しない電極上に別途のリカバリー手段により半田ボール１を補充する。また図６において、搭載ヘッド２２の吸着孔２５からエアを吹き出すことにより、残存ボール１Ｂはケース１４に強制的に落下させて回収する。次いでこの搭載ヘッド２２は容器２の上方へ復帰し、上述した動作が繰り返される。
【００２６】
（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装置の側面図、図９は同カメラの明暗画像図である。３０はカメラ、３１は上方へ照明光を照射する光源であり、上記発光素子１７と受光素子１８に替えて、搭載ヘッド２２の移動路の下方に設けられている。容器２内の半田ボール１をピックアップした搭載ヘッド２２は、このカメラ３０の上方へ移動し、カメラ３０で観察される。
【００２７】
図９はカメラ３０で入手された画像を示している。半田ボール１は光沢のある金属の球体であり、下方から光を照射すると、そのセンターに入射した光のみが下方へ強く反射されてカメラ３０に入射するので、半田ボール１のセンターのみが明るく観察される。なお搭載ヘッド２２の下面は、カメラ３０で黒く観察されるように、黒色などの暗色にしておく。図９において、１’は正常な半田ボール１の画像、１Ａ’はエキストラボールの画像である。したがってこの画像を周知画像処理技術によって解析することにより、エキストラボール１Ａの存在を簡単に検出できる。
【００２８】
（実施の形態３）
図１０は本発明の実施の形態３の導電性ボールの搭載装置の側面図、図１１は同部分側面図である。３２はレーザユニットであり、上記発光素子１７と受光素子１８に替えて、搭載ヘッド２２の移動路の下方に設けられている。
【００２９】
レーザユニット３２からレーザスポット光を照射し、このレーザスポット光を搭載ヘッド２２の下面全面にスキャンニングさせてその反射光を受光すれば、搭載ヘッド２２の下面のレベル分布を検出できる。エキストラボール１Ａは正常な半田ボール１よりも下方へ突出しているので、このレベル分布を周知解析技術で解析することにより、エキストラボール１Ａの有無を簡単に確認できる。
【００３０】
本発明はさらに様々な設計変更が可能であって、図６に示す残存ボール１Ｂの検出も、図８に示すカメラ３０や図１０に示すレーザユニット３２で行ってもよい。また導電性ボールとしては、半田ボール以外にも、金ボールなども使用できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、搭載ヘッドに誤って付着したエキストラボールを検出し、エキストラボールが検出されなかった搭載ヘッドの導電性ボールのみをワークに搭載できる。また導電性ボールをワークに搭載した後に残存する残存ボールの検出も簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の側面図
【図２】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の導電性ボールの移送動作の説明図
【図３】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の導電性ボールの移送動作の説明図
【図４】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置のエキストラボールの検出部の斜視図
【図５】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置のエキストラボールの検出動作の説明図
【図６】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の残留ボールの検出動作の説明図
【図７】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の搭載ヘッドの下部の部分拡大断面図
【図８】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装置の側面図
【図９】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装置のカメラの明暗画像図
【図１０】本発明の実施の形態３の導電性ボールの搭載装置の側面図
【図１１】本発明の実施の形態３の導電性ボールの搭載装置の部分側面図
【符号の説明】
１  半田ボール
１Ａ  エキストラボール
１Ｂ  残存ボール
２  容器
３  基台
４  ブラシ
１０  ワーク
１１  クランパ
１４  ケース
１７  発光素子
１８  受光素子
２２  搭載ヘッド
２５  吸着孔
２６  移動テーブル
３０  カメラ
３１  光源
３２  レーザユニット
【図１】
0003539258.tif 000002
【図２】
0003539258.tif 000003
【図３】
0003539258.tif 000004
【図４】
0003539258.tif 000005
【図５】
0003539258.tif 000006
【図６】
0003539258.tif 000007
【図７】
0003539258.tif 000008
【図８】
0003539258.tif 000009
【図９】
0003539258.tif 000010
【図１０】
0003539258.tif 000011
【図１１】
0003539258.tif 000012