(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッドを備えた基板に導電性ボールを搭載する導電性ボール搭載装置であって、
上部が開口し導電性ボールを収容するカップと、
前記カップの内部に配設され、下面と外側面が前記カップの底面と内側面からそれぞれ離間するように支持されて前記カップの間に前記導電性ボールを前記カップの底面上に回収する回収通路を形成する吹出ノズルと、
を含み、
前記吹出ノズルは、
上面と下面との間を貫通し、前記下面に向かって縮径された吹出孔と、
前記吹出孔において縮径された側面に開口し、外部から供給される空気を前記吹出孔の内部上方へと吹き出すように形成された整流通路と、
を有する、
導電性ボール搭載装置。
【請求項２】
前記カップは、
前記開口に沿って内側面に凹設された吸引通路と、
前記吸引通路と連通され排気ポンプに接続された吸引ポートと、
を有すること、
を特徴とする請求項１に記載の導電性ボール搭載装置。
【請求項３】
前記カップは、
前記吸引通路の下方に内設され前記吸引ポートが接続された環状のバッファ通路と、
前記吸引通路と前記バッファ通路とを接続し、前記吸引通路及び前記バッファ通路より幅狭に形成された接続通路と、
を有すること、
を特徴とする請求項２に記載の導電性ボール搭載装置。
【請求項４】
前記整流通路に配置され、環状に形成された前記整流通路の周方向に沿って配置され、側面が前記整流通路の周方向に傾いて形成された複数の整流板を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ボール搭載装置。
【請求項５】
前記カップに微振動を与える振動装置を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボール搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子は、たとえばフリップチップ実装にて配線基板に実装される。配線基板には電極（パッド）が設けられ、この電極上のバンプを用いて半導体素子が接続される。バンプは、電極上の粘着材（例えばフラックス）に微少な導電性ボール（マイクロボール）を搭載し、その導電性ボールを溶融して形成される。例えば、上部が開放の容器に導電性ボールを収容し、その容器を上下方向に移動させ、容器の移動による導電性ボールの慣性力によってその容器の上方に配置した配線基板の粘着材に導電性ボールを付着させる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−４４１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、半導体素子の小型化に伴って導電性ボールの小径化がなされている。このため、小径の導電性ボールを効率よく電極（パッド）に搭載することが望まれている。上記のように導電性ボールを収容した容器を上下方向に移動させるものでは、小径の導電性ボールが配線基板に向かって移動し難く、導電性ボールを効率よく搭載することができない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、パッドを備えた基板に導電性ボールを搭載する導電性ボール搭載装置であって、上部が開口し導電性ボールを収容するカップと、前記カップの内部に配設され、下面と外側面が前記カップの底面と内側面からそれぞれ離間するように支持されて前記カップの間に前記導電性ボールを前記カップの底面上に回収する回収通路を形成する吹出ノズルと、を含み、前記吹出ノズルは、上面と下面との間を貫通し、前記下面に向かって縮径された吹出孔と、前記吹出孔において縮径された側面に開口し、外部から供給される空気を前記吹出孔の内部上方へと吹き出すように形成された整流孔と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一観点によれば、小径の導電性ボールを基板に効率よく搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】導電性ボール搭載装置の概略断面図。
【図２】導電性ボール搭載装置の一部斜視断面図。
【図３】吹出ノズルに配設された整流板を示す一部透視斜視図。
【図４】導電性ボール搭載装置の作用を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、各形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
【０００９】
図１に示すように、導電性ボール搭載装置１０は、基板保持装置１００の下方に配置される。
先ず、基板保持装置１００について説明する。
【００１０】
基板保持装置１００には、配線基板１１０が保持される。配線基板１１０は、例えば、複数の配線基板を一括して形成するために用いられる基板である。配線基板１１０は、粘着剤１１２を塗布したパッド１１１を下向きにして配置される。粘着剤１１２は、たとえば、塗布用のマスクを用いた印刷法により形成される。粘着剤１１２としては、フラックス、接着剤、導電性ペースト等を用いることができる。基板保持装置１００は、吸着や、機械的な保持手段（例えばクランプなど）によって、上方から配線基板１１０を保持する。
【００１１】
配線基板１１０の下面には、マスク１２０が配設されている。マスク１２０は、パッド１１１に対応する位置に開口部１２１を有している。開口部１２１は、１個の導電性ボール１３０が通過可能な大きさに形成されている。導電性ボール１３０の直径は、例えば１０〜６０μｍ（例えば、４０μｍ）である。導電性ボール１３０の材料としては、たとえば、すず（Ｓｎ）と金（Ａｕ）の合金、Ｓｎと銅（Ｃｕ）の合金、Ｓｎと銀（Ａｇ）の合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等の導電性材料を用いることができる。また、導電性ボール１３０としては、樹脂や金属の核（コア）の表面を導電性材料により被覆した球状体を用いることができる。
【００１２】
次に、導電性ボール搭載装置１０を説明する。
導電性ボール搭載装置１０は、カップ２０、吹出ノズル３０、供給ポート８１、吸引ポート８２，８３を有している。
【００１３】
図２に示すように、カップ２０は、上部が開口しており、底部から上部に向かって拡径された逆円錐台状に形成されている。図１に示すように、カップ２０には、導電性ボール１３０が収容されている。
【００１４】
カップ２０は、底面２１からカップ２０の形状に沿って上方に向かうほど拡径した下部内側面２２と、その下部内側面の上端から開口端に向かって延びる円筒状の上部内側面２３とを有している。
【００１５】
カップ２０には、上部内側面２３から径方向外側に向かって吸引通路２４が凹設されている。吸引通路２４は、カップ２０の上部内側面２３に沿って環状に形成されている。
吸引通路２４より下方には、連通路２５とバッファ通路２６が形成されている。吸引通路２４とバッファ通路２６は、カップ２０の上下方向（図１において上下方向）に延びる連通路２５により互いに連通されている。連通路２５及びバッファ通路２６は、環状に形成されている。したがって、それぞれが環状に形成された吸引通路２４とバッファ通路２６は、連通路２５によって、カップ２０の全周において互いに連通されている。連通路２５は、吸引通路２４とバッファ通路２６よりも幅狭に形成されている。
【００１６】
図２に示すように、カップ２０には、所定位置に吸引ポート８２，８３が形成されている。吸引ポート８２，８３は、カップ２０の中心を通る直線上に配置されている。吸引ポート８２，８３は、バッファ通路２６に接続されている。吸引ポート８２，８３は、排気ポンプ９２に接続されている。
【００１７】
排気ポンプ９２により、カップ２０の内部の空気が、吸引通路２４、連通路２５、バッファ通路２６、及び吸引ポート８２，８３を介して排気される。連通路２５は、吸引通路２４とバッファ通路２６よりも幅狭に形成されている。従って、カップ２０の内部からバッファ通路２６へと向かう流路は、連通路２５により一旦絞られる。
【００１８】
図１に示すように、カップ２０の上部内側面２３には、吸引通路２４を覆うように筒状のフィルタ２８が配設されている。フィルタ２８は、気体（空気）を通過可能とし、導電性ボール１３０を非通過とするように形成されている。なお、図２では、フィルタ２８は省略されている。
【００１９】
カップ２０の内部には、吹出ノズル３０が配設されている。
吹出ノズル３０は、カップ２０の内面に応じて、その内面から所定の間隔にて離間するように形成されている。詳述すると、吹出ノズル３０は、略円形状の下面３１と、その下面の外側端部から上方に向かうほど拡径した下部外側面３２と、その下部外側面３２の上端からほぼ一定の径で上方に延びる上部外側面３３とを有している。
【００２０】
このようなカップ２０及び吹出ノズル３０は、それらの間に、カップ２０の開口、つまり上部内側面２３の上端からカップ２０の内側面２３，２２に沿ってカップ２０の底面２１へと続く回収通路６０を形成している。カップ２０と吹出ノズル３０との間隔は、導電性ボール１３０の直径よりも大きな値に設定されている。
【００２１】
吹出ノズル３０の上面３４は、カップ２０の上面２７よりも下方に位置している。また、吹出ノズル３０は、上面外周部３５は、径方向外側に向かうに従って下方に位置するように傾斜して形成されている。
【００２２】
吹出ノズル３０の中心には、上下方向に吹出ノズル３０を貫通する吹出孔４０が形成されている。
吹出孔４０は、略中央から吹出ノズル３０の下面３１まで延びる吸い上げ部４１と、略中央から上面３４まで延びる吹き出し部４２とを有している。吸い上げ部４１は、下面３１から上方へ向かうほど拡径された、言い換えれば略中央から下面３１まで縮径されている。吹出孔４０の下端の開口、つまり吸い上げ部４１の下端の開口は、導電性ボール１３０の直径よりも大きく形成されている。吹き出し部４２は、略中央から上面３４までほぼ一定の径にて形成されている。
【００２３】
また、吹出ノズル３０には、吸気通路４３が形成されている。吸気通路４３は、吹出ノズル３０の下端に内設された巡回通路４４と、その巡回通路４４に接続された整流通路４５とから構成されている。巡回通路４４は、環状に形成され、供給ポート８１と接続されている。供給ポート８１は、吹出ノズル３０及びカップ２０を貫通して所定方向（図１では左方向）に延びる筒状に形成され、供給ポンプ９１に接続されている。供給ポンプ９１から供給される気体（圧縮空気）は、供給ポート８１を介して吸気通路４３の巡回通路４４に供給される。
【００２４】
整流通路４５は、環状に形成されている。そして、整流通路４５は、巡回通路４４から上方にむかうにつれて縮径され、吸い上げ部４１に開口している。巡回通路４４に供給される空気は、上方に向かうにつれて縮径された整流通路４５により、開口から吹出孔４０の内部へ、整流板５０を介して斜め上方へ向かって吹き出される。
【００２５】
図３に示すように、整流通路４５には、複数（本実施形態において４枚）の整流板５０が配設されている。各整流板５０は、互いに同じ形状に形成されている。複数の整流板５０は、整流通路４５を、複数（本実施形態では４つ）の流路４６に区画する。また、各整流板５０の側面５１は、周方向に傾いて形成されている。これにより、各整流板５０は、周方向に傾いた略螺旋状の流路４６を形成する。このように形成された流路４６により、整流通路４５に供給された空気は、流路４６の傾きによって、吹出孔４０の内部において、回転しながら上昇する。このように、整流板５０は、吹出孔４０の内部において、螺旋状に上昇する空気流を形成する。
【００２６】
図１に示すように、カップ２０は、振動装置９３に接続されている。振動装置９３は、カップ２０に微振動を与える。
次に、上記の導電性ボール搭載装置の作用を説明する。
【００２７】
図４に示すように、配線基板１１０は、マスク１２０が配設された面を下側にして基板保持装置１００に保持される。配線基板１１０のパッド１１１には粘着剤１１２が配設されている。配線基板１１０の下方には、導電性ボール搭載装置１０が配設される。
【００２８】
導電性ボール搭載装置１０は、カップ２０を有している。導電性ボール搭載装置１０は、カップ２０が配線基板１１０から所定の間隔にて配設される。カップ２０と配線基板１１０との間隔は、例えば１００〜２００μｍである。
【００２９】
カップ２０の内部に配設された吹出ノズル３０には、供給ポンプ９１から圧縮空気が供給される。図４において、空気の流れを矢印にて示す。その空気は、吹出ノズル３０の整流通路４５から吹出孔４０の内部上方へと供給される。整流通路４５は、吹出ノズル３０の吸い上げ部４１にて開口し、その吸い上げ部４１は、吹出ノズル３０の下面３１に向かって縮径している。したがって、吹出孔４０内に供給される空気によって、吹出孔４０の下端、つまり吸い上げ部４１において整流通路４５の開口より下の部分には、ベンチュリ効果によって負圧が生じる。その負圧により、小径の導電性ボール１３０が吹出孔４０内に吸い上げられる。その導電性ボール１３０は、整流通路４５から吹出孔４０に供給される空気によってカップ２０の上部へと移動し、配線基板１１０に到達する。そして、配線基板１１０に配設されたマスク１２０の開口部１２１に入り込み、配線基板１１０のパッド１１１に配設された粘着剤１１２に付着する。このように、配線基板１１０のパッド１１１に導電性ボール１３０が搭載される。
【００３０】
吹出孔４０の空気によって移動した導電性ボール１３０のうち、粘着剤１１２に付着しなかったもの（残存する導電性ボール）は、吹出孔４０から吹き出される空気によって、吹出孔４０から径方向外側に向かって移動する。
【００３１】
カップ２０の上部内側面２３には、吸引通路２４が凹設され、その吸引通路２４は、連通路２５とバッファ通路２６を介して吸引ポート８２，８３に接続され、その吸引ポート８２，８３は排気ポンプ９２に接続されている。排気ポンプ９２は、吸気通路４３を介してカップ２０の内部から空気を吸引する。このため、吹出孔４０から径方向外側、つまりカップ２０の端部へと向かう空気は、吸引通路２４による吸引によって、カップ２０の下方へと流れる。この空気の流れによって、残存する導電性ボール１３０が下方へ、つまり配線基板１１０から離間する方向へと移動する。このため、残存する導電性ボール１３０が、カップ２０と配線基板１１０との間からカップ２０の外側に飛び出すことはない。
【００３２】
残存する導電性ボール１３０は、回収通路６０によってカップ２０の底部へと回収される。そして、カップ２０の底部から、吹出ノズル３０の吹出孔４０に吸い上げられ、配線基板１１０に向かって吹き上げられる。このように、吹出ノズル３０の吹出孔４０からカップ２０の上部、カップ２０と吹出ノズル３０との間の回収通路６０、吹出孔４０へと循環する空気の回流が形成され、この回流によって小径の導電性ボール１３０が移動し、配線基板１１０のパッド１１１へ搭載される。
【００３３】
吹出ノズル３０の整流通路４５には複数の整流板５０が配設されている。整流板５０は、整流通路４５を区画して流路４６を形成し、この流路４６によって、整流通路４５へ供給される空気は、吹出孔４０において回転しながら上昇する。この回転し上昇する空気よって、複数の導電性ボール１３０が固まらず互いに分離され、配線基板１１０へ向かって配線基板１１０に対して真っ直ぐ移動する。これによって、導電性ボール１３０がマスク１２０の開口部１２１に入り易い。
【００３４】
カップ２０には、振動装置９３によって微振動が与えられる。この微振動は、カップ２０の内部に配設された吹出ノズル３０、フィルタ２８に伝達される。この微振動により、導電性ボール１３０がカップ２０の内面や吹出ノズル３０の表面から離間し、回収通路６０内の空気流によってカップ２０の底部へと移動する。
【００３５】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）導電性ボール搭載装置１０は、配線基板１１０を保持する基板保持装置１００の下方に配置される。導電性ボール搭載装置１０は、カップ２０と吹出ノズル３０を有している。カップ２０は上部が開口し、導電性ボール１３０を収容する。吹出ノズル３０は、カップ２０の内部に配設されている。吹出ノズル３０は、下面３１と外側面３２，３３がカップ２０の底面２１と内側面２２，２３からそれぞれ離間するように支持されている。カップ２０と吹出ノズル３０は、導電性ボール１３０をカップ２０の底面２１上に回収する回収通路を形成する。更に、吹出ノズル３０は、上面３４と下面３１の間を貫通する吹出孔４０を有している。吹出孔４０は、略中央から下面３１まで縮径された吸い上げ部４１を有している。また、吹出ノズル３０は、整流通路４５を有している。この整流通路４５は、吹出孔４０において縮径された吸い上げ部４１に開口し、外部から供給される空気を吹出孔４０の内部上方へと吹き出すように形成されている。
【００３６】
整流通路４５から吹出孔４０内に供給される空気によって、吹出孔４０の下端、つまり吸い上げ部４１において整流通路４５の開口より下の部分には、ベンチュリ効果によって負圧が生じる。その負圧により、小径の導電性ボール１３０が吹出孔４０内に吸い上げられる。その導電性ボール１３０は、整流通路４５から吹出孔４０に供給される空気によってカップ２０の上部へと移動し、配線基板１１０に到達する。そして、配線基板１１０に配設されたマスク１２０の開口部１２１に入り込み、配線基板１１０のパッド１１１に配設された粘着剤１１２に付着する。このため、小径の導電性ボール１３０を配線基板１１０に向かって移動させることができ、その導電性ボール１３０を効率よく配線基板１１０に搭載することができる。
【００３７】
（２）カップ２０には、開口に沿って内側面２３に凹設された吸引通路２４を有している。その吸引通路２４は、排気ポンプ９２に接続された吸引ポート８２．８３と接続されている。排気ポンプ９２は、吸気通路４３を介してカップ２０の内部から空気を吸引する。このため、吹出孔４０から径方向外側、つまりカップ２０の端部へと向かう空気は、吸引通路２４による吸引によって、カップ２０の下方へと流れる。この空気の流れによって、残存する導電性ボール１３０が下方へ、つまり配線基板１１０から離間する方向へと移動する。このため、残存する導電性ボール１３０が、カップ２０と配線基板１１０との間からカップ２０の外側に飛び出すことを防止することができ、導電性ボール１３０を回収することができる。
【００３８】
（３）カップ２０には、吸引通路２４の下方に、連通路２５とバッファ通路２６が内設されている。連通路２５及びバッファ通路２６は環状に形成されている。連通路２５は、吸引通路２４及びバッファ通路２６より幅狭に形成されている。そして、カップ２０の内部の空気は、バッファ通路２６が接続された２つの吸引ポート８２．８３を介して排気ポンプ９２により排気される。連通路２５によって排気される空気の流れが絞られるため、カップ２０の全周において、ほぼ同じ力にて空気を連通路２５に向かって吸引して導電性ボール１３０をカップ２０の内部へと吸引することができる。
【００３９】
（４）整流通路４５には、複数の整流板５０が配設されている。整流板５０は、整流通路４５を区画して流路４６を形成し、この流路４６によって、整流通路４５へ供給される空気は、吹出孔４０において回転しながら上昇する。この回転し上昇する空気よって、複数の導電性ボール１３０が固まらず互いに分離され、配線基板１１０へ向かって配線基板１１０に対して真っ直ぐ移動する。これによって、導電性ボール１３０がマスク１２０の開口部１２１に入り易く、導電性ボール１３０を容易に搭載することができる。
【００４０】
（５）カップ２０には、振動装置９３によって微振動が与えられる。この微振動により、導電性ボール１３０がカップ２０の内面や吹出ノズル３０の表面から離間し、回収通路６０内の空気流によってカップ２０の底部へと移動する。このため、導電性ボール１３０の付着体積を防止することができる。
【００４１】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、カップ２０の内面及び吹出ノズル３０、フィルタ２８の外面に皮膜を形成してもよい。皮膜としては、導電性を有する皮膜、例えばフッ素系の皮膜を用いることができる。このような皮膜は、導電性ボール１３０がカップ２０や吹出ノズル３０の表面へ付着することを低減し、導電性ボール１３０を好適に循環させる。
【００４２】
・上記実施形態において、振動装置９３を省略してもよい。
・上記実施形態において、整流板５０を省略してもよい。
・上記実施形態において、排気ポンプ９２を省略してもよい。
【００４３】
・上記実施形態において、吸引ポートの数を１個、３個以上のように適宜変更してもよい。
・上記実施形態において、吹出孔４０の形状を適宜変更してもよい。例えば、吹出ノズル３０の下面から上端にかけて徐々に拡径するように形成してもよい。
【００４４】
・上記実施形態において、供給ポート８１の形状を適宜変更してもよい。例えば、カップ２０の下方からカップ２０内に圧縮空気を供給するように形成してもよい。
・上記実施形態において、カップ２０の外形を適宜変更してもよい。
【００４５】
・上記実施形態では、導電性ボール１３０を搭載する基板の一例として配線基板１１０を示したが、基板としてパッケージ基板やウェハ等に導電性ボール１３０を搭載する装置としてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  導電性ボール搭載装置
２０  カップ
２１  底面
２２  下部内側面
２３  上部内側面
２４  吸引通路
２５  連通路
２６  バッファ通路
３０  吹出ノズル
３１  下面
３４  上面
４０  吹出孔
４５  整流通路
５０  整流板
６０  回収通路
８１  供給ポート
８２，８３  吸引ポート
９３  振動装置
１１０  配線基板（基板）
１３０  導電性ボール
【図１】
0006605397.tif 000002
【図２】
0006605397.tif 000003
【図３】
0006605397.tif 000004
【図４】
0006605397.tif 000005