(57)【要約】【課題】従来の技術による諸問題を解決するため、複数のソルダーボールを快速かつ正確にＢＧＡパッケージの表面における対応位置に接着する接着装置を提供する。【解決手段】接着装置３０はメインボード３２と固定具を具える。メインボード３２には複数のソルダーボールをそれぞれ収容する複数の開口３４が設けられ、固定具はチップ７２をメインボード３２の下方に固定する。チップ７２に各開口３４におけるソルダーボールをチップ７２に貼り付けるための接着剤が塗り付けられる。【選択図】　　　図２
2004079998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソルダーボールをチップに貼り付ける接着装置であって、該接着装置は、
複数のソルダーボールをそれぞれ収容する複数の開口が設けられるメインボードと、
チップをメインボードの下方に固定する固定具とを含み、
そのうち各開口におけるソルダーボールをチップに貼り付けるための接着剤がチップに塗り付けられることを特徴とするソルダーボール接着装置。
【請求項２】
前記ソルダーボール接着装置は更に複数のソルダーボールを載せるソルダーボールキャリアを具え、そのうちメインボードはソルダーボールキャリアの一端に設けられ、ソルダーボールキャリアが震えるときに複数の開口によってソルダーボールキャリアから滑り込むソルダーボールを収容することを特徴とする請求項１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項３】
前記ソルダーボールキャリアの位置が前記メインボードの位置よりやや低いことを特徴とする請求項２記載のソルダーボール接着装置。
【請求項４】
前記ソルダーボール接着装置が更にソルダーボールキャリアの上方に開閉可能な防塵カバーが設けられることを特徴とする請求項２記載のソルダーボール接着装置。
【請求項５】
前記ソルダーボール接着装置が更にソルダーボールキャリアを支持する支持フレームを具えることを特徴とする請求項２記載のソルダーボール接着装置。
【請求項６】
前記ソルダーボール接着装置が更に支持フレームの一端に固定される接続具を具えることを特徴とする請求項５記載のソルダーボール接着装置。
【請求項７】
前記ソルダーボール接着装置は更に一端が回転できるように接続具に接続される昇降プレートを具え、該昇降プレートはチップを載せて位置を定めるチップベースを具え、よって昇降プレートの接続具と接続されていない一端がソルダーボールキャリアと同じ位置に上げられるときにチップをメインボードの下方における固定具に正確に位置を定めることを特徴とする請求項６記載のソルダーボール接着装置。
【請求項８】
前記ソルダーボールキャリアは弾性片を具え、前記昇降プレートは弾性片穴を具え、よって昇降プレートの位置がソルダーボールキャリアと一致するとき、弾性片は弾性片穴に差し込まれることによって昇降プレートをソルダーボールキャリアの下方に固定することを特徴とする請求項７記載のソルダーボール接着装置。
【請求項９】
前記ソルダーボール接着装置は更に基底を具え、前記支持フレームは基底の上に固定されることを特徴とする請求項７記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１０】
前記ソルダーボール接着装置は更にじょうご型四角錐体のチップキャリアを具え、前記固定具の形はチップキャリアに相応することを特徴とする請求項６記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１１】
前記チップキャリアはソルダーボールの接着しようとするチップを支えるチップホルダーを具えることを特徴とする請求項１０記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１２】
前記チップホルダーの形と寸法がチップの形と寸法と一致することを特徴とする請求項１１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１３】
前記チップホルダーの深さがチップの厚さをやや下回ることを特徴とする請求項１１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１４】
前記チップホルダーの四方の角にチップをチップホルダーから取り出すためのチップ取り出し穴が設けられることを特徴とする請求項１１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１５】
前記ソルダーボール接着装置は、更に複数のソルダーボールを収容する容器と接続する容器コネクターがメインボードに設けられ、前記複数の開口は容器コネクターの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１６】
前記接着剤が融剤であることを特徴とする請求項１記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１７】
複数のソルダーボールをチップに貼り付ける接着装置であって、該接着装置は、
複数のソルダーボールをそれぞれ収容する複数の開口が設けられるメインボードと、
チップをメインボードの下方に固定する固定具と、
チップを載せて位置を定めることによって、昇降プレートがソルダーボール穴と同じ位置に上げられるときにチップをメインボードの下方における固定具に正確に位置を定めるためのチップベースを具える昇降プレートとを含み、
そのうち各開口におけるソルダーボールをチップに貼り付けるための接着剤がチップに塗り付けられることを特徴とするソルダーボール接着装置。
【請求項１８】
前記ソルダーボール接着装置は更にじょうご型四角錐体のチップキャリアを具え、前記固定具の形はチップキャリアに相応することを特徴とする請求項１７記載のソルダーボール接着装置。
【請求項１９】
前記チップキャリアはソルダーボールの接着しようとするチップを支えるチップホルダーを具えることを特徴とする請求項１７記載のソルダーボール接着装置。
【請求項２０】
前記チップホルダーの形と寸法がチップの形と寸法と一致することを特徴とする請求項１７記載のソルダーボール接着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はソルダーボール接着装置に関し、特に複数のソルダーボールをチップに貼り付ける接着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、電子技術の迅速な発展とＬＳＩ、ＶＬＳＩとＵＬＳＩの相次いだ出現にしたがって、単一シリコンチップの密度は高められつつある。入出力ピン数の急速増加によって、各シリコンチップの電力消費も高まりつつある。ゆえに従来のＤＩＰ（デュアルインラインパッケージ）、ＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）はいずれも実際の需要に応じられず、ＢＧＡパッケージ（ボールグリッドアレイパッケージ）はこの問題を解決できた。
【０００３】
図１を参照する。図１は従来のＢＧＡパッケージを表わす断面図である。ＢＧＡパッケージ１０は基板１２を具え、基板１２は基板の下側に設けられる銅導線層１６と、銅導線層１６の表面に設けられる複数のソルダーボールパッド１４と、ソルダーボールパッド１４の外側にある銅導線層１６の表面を覆いかぶるソルダーマスク１８を含む。ソルダーボールパッド１４は銅導線層１６の表面に製作され、ソルダーマスク１８を絶縁層とする。ＢＧＡパッケージ１０が完成された後、複数のソルダーボール２０を利用してパッケージ１０をプリント回路ボード２２に固定し、ＢＧＡパッケージ１０をプリント回路ボード２２と電気的に接続する。ソルダーボールの成分は６３％のすずと３７％の鉛からなる合金である。
【０００４】
ＢＧＡパッケージの長所は以下の通りである。
【０００５】
ＢＧＡパッケージの入出力ピンが多いが、ピンの間隔はＱＦＰのピンの間隔を上回るため、製品の歩留まりを高める。
（１）　ＢＧＡパッケージの単位面積にあるピン数はＱＦＰの単位面積にあるピン数を上回り、言い換えれば、ＢＧＡパッケージがＱＦＰと同じピン数を有すれば、面積はＱＦＰより小さいことである。
（２）　ＢＧＡパッケージの電力消費はＱＦＰを上回るが、Ｃ４法（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｏｌｌａｐｓｅ　ｃｈｉｐ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，　制御圧壊チップ接続）によってＢＧＡパッケージの電気性能を改善できる。
（３）　ＢＧＡパッケージの厚さはＱＦＰの厚さより半分以上減少して、重量も３／４以上軽減する。
（４）　ＢＧＡパッケージが応用できる周波数はＱＦＰより高い。
（５）　ＢＧＡパッケージは共平面溶接（ｃｏｐｌａｎａｒ　ｗｅｌｄｉｎｇ）を採用するため、プリント回路ボードにおける堅固性はＱＦＰを上回る。
【０００６】
しかし従来のＢＧＡパッケージはまったく欠点がないと言えない。例えば、プリント回路ボードを修理しようとするとき、プリント回路ボードにあるＱＦＰは簡単な道具か素手で取り外されるか取り付けられるが、ＢＧＡパッケージの場合は決して簡単ではない。まずプリント回路ボードを特定温度まで加熱してＢＧＡパッケージをプリント回路ボードに貼り付ける複数のソルダーボールを溶かしてから、ＢＧＡパッケージを取り外す。ＢＧＡパッケージをプリント回路ボードに取り付け戻すときは複数のソルダーボールを一つずつＢＧＡパッケージの表面におけるパッドに置かなければならない。熟練した技術をもつ作業員は平均的に１０から１５分間を費やして複数のソルダーボールを一つずつＢＧＡパッケージの表面におけるパッドに置ける。かかる過程は時間上の浪費をもたらすのみならず、作業員の疲労によってソルダーボールを正確にパッドに置くことは保証されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は前述の問題を解決するため、複数のソルダーボールを快速かつ正確にＢＧＡパッケージの表面における対応位置に接着する接着装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明によるソルダーボール接着装置は複数のソルダーボールをチップに貼り付ける装置である。該接着装置はメインボードと固定具を具える。メインボードには複数のソルダーボールをそれぞれ収容する複数の開口が設けられ、固定具はチップをメインボードの下方に固定する。チップに各開口におけるソルダーボールをチップに貼り付けるための接着剤が塗り付けられる。
【０００９】
かかるソルダーボール接着装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図２を参照する。図２はこの発明による机上型ソルダーボール接着装置３０を表わす説明図である。接着装置３０は複数の直径０．３５から０．７ミリのソルダーボールをチップ７２に貼り付け、チップ７２に接着装置３０が接着するソルダーボールをチップ７２に貼り付けるための融剤などの接着剤が塗り付けられる。接着装置３０はメインボード３２を含み、その上に複数の開口３４が設けられ、各開口３４はそれぞれ一つのソルダーボールを収容する。接着装置３０は更にメインボード３２の下方に設けられ、チップ７２をメインボード３２の下方に固定してメインボード３２における複数の開口３４の位置が複数のソルダーボールの接着されるチップ７２における位置に正確に対応させるための固定具３６（図３に示される）と、複数のソルダーボールを載せるソルダーボールキャリア３８を具える。メインボード３２における各開口３４の位置は複数のソルダーボールの接着されるチップ７２における位置にそれぞれ対応し、ソルダーボールキャリア３８は二千から三千個のソルダーボールを載せられるが、実際の需要によりソルダーボールキャリア３８の高さまたは面積を調整してソルダーボールの収容数を決められる。接着装置３０におけるメインボード３２はソルダーボールキャリア３８の一端に設けられ、ソルダーボールキャリア３８が揺られるか傾斜されるときに、複数の開口３４にソルダーボールキャリア３８のその他の一端から滑ってくるソルダーボールを収容させる。ソルダーボールキャリア３８のその他の一端の高さはメインボード３２の高さをやや下回り、よって接着過程が終了したとき、メインボード３２にある残りのソルダーボールをメインボード３２から滑り戻るようにさせる。
【００１１】
接着装置３０は更にソルダーボールキャリア３８の上方に設けられる開閉可能な防塵カバー４０を具える。ソルダーボールがソルダーボールキャリア３８に載せられるとき、防塵カバー４０は開けられ、ソルダーボールキャリア３８が充分のソルダーボールを載せた後、防塵カバー４０は閉められてほこりがソルダーボールキャリア３８に入らないようにさせる。接着装置３０は更に一組のソルダーボールキャリア３８を支持して固定する支持フレーム４２と、支持フレーム４２を固定する基底５４と、支持フレーム４２の一端に固定される接続具４４と、一端が回転できるように接続具４４に接続される昇降プレート４６を含む。昇降プレート４６にはチップベース４８が設けられ、チップベース４８にはチップ７２を載せるチップキャリア８０（詳しい図示は図３を参照されたい）とを含む。チップベース４８はチップ７２を予め位置づけ、よって昇降プレート４６の接続具４４と接続されていない一端を昇降プレート４６がソルダーボールキャリア３８の高さに持ち上げられるときに、チップ７２をメインボード３２の下方における固定具３６に正確に置くようにさせる。ソルダーボールキャリア３８の外側に弾性片５０が設けられ、更に昇降プレート４６の上に弾性片穴５２が設けられ、昇降プレート４６がソルダーボールキャリア３８に寄り合うときに、弾性片５０は弾性片穴５２に弾力的に差し込まれ、昇降プレート４６をソルダーボールキャリア３８の下方に固定する。
【００１２】
図３と図４を参照する。図３は接着装置３０の固定具３６とチップキャリア８０をもっと詳しく表わす説明図であり、図４は固定具３６とチップキャリア８０の側面断面図である。チップキャリア８０は形と寸法がチップ７２と一致していて深さがチップ７２の厚さよりやや薄いチップホルダー８２を含み、よって昇降プレート４６がソルダーボールキャリア３８に寄り合うときに、チップキャリア８０にあるチップ７２をメインボード３２の下方に完全に寄り合わせ、接着過程が終了した後にチップ７２をチップホルダー８２からの取り出しを迅速にさせる。チップホルダー８２の四つの隅に、接着過程が終了した後にチップ７２をチップホルダー８２からの取り出しを迅速にさせるためのチップ取り出し穴８４が設けられる。チップキャリア８０はじょうご型四角錐体であり、言い換えれば、チップキャリア８０の第一周辺８６の各辺は第二周辺８８にある対応する辺と平行し、第一周辺８６の周長は第二周辺８８の周長より短く、固定具３６の形はチップキャリア８０の形と対応して、よってチップキャリア８０を固定具３６に簡単にはめ込める。図３を参照されたい。チップキャリア８０は更にチップベース４８の固定具３６と寄り合う面の周辺に設けられる複数の突出点９０を具え、固定具３６に複数の突出点９０と対応する複数の穴３７を具える。複数の突出点９０と複数の穴３７の用途はチップキャリア８０が固定具３６にはめ込まれるときに、チップキャリア８０を正確に固定具３６に置くようにさせることである。複数の突出点９０をチップキャリア８０に設けてもよく、もっとも、この場合複数の突出点９０と対応する複数の穴３７は固定具３６に設けなければならない。複数の突出点９０の数量（穴３７の数量と同じ）、突出点９０の間隔距離（穴３７の間隔距離と同じ）、及び突出点９０の寸法（穴３７の寸法と同じ）は実際の需要によって変えられる。
【００１３】
作業員はこの発明による接着装置３０を利用して複数のソルダーボールをチップに快速に接着できる。まず、チップを昇降プレート４６のチップベース４８におけるチップキャリア８０にあるチップホルダー８２に置き、チップの融剤が塗られる面を上方に向ける。次に、昇降プレート４６の接続具４４と接続していない一端を基底５４の位置から、チップの表面がメインボード３２の下方と完全に寄り合えるまで持ち上げてから、ソルダーボールキャリア３８にある弾性片５０を昇降プレート４６にある弾性片穴５２にはめ込み、昇降プレート４６をソルダーボールキャリア３８の下方に固定する。続いて防塵カバー４０を開け、二千から三千個のソルダーボールをソルダーボールキャリア３８に置いてから、防塵カバー４０を閉め、よって複数のソルダーボールをチップに貼り付ける過程においてほこりをよける。前述の手順が終了した後、ソルダーボールキャリア３８を揺らし、または接着装置３０の一端を持ち上げてソルダーボールキャリア３８にある複数のソルダーボールをメインボード３２の複数の開口３４に覆わせる。各開口３４がそれぞれ一つのソルダーボールを収容した後、接着装置３０を置いて、または持ち上げられた接着装置３０の一端を置き戻してから、弾性片５０を弾性片穴５２から抜き出し、昇降プレート４６の接続具４４と接続していない一端を基底５４に置き、チップキャリア８０のチップホルダー８２からチップを取り出す。このときチップのソルダーボールを置くべきところは全てソルダーボールを置かれる。この発明による接着装置３０の接着過程はたった１０から１５秒がかかり、簡単な訓練を終えた作業員は前述の操作を身につける。
【００１４】
（第２の実施例）
図５と図６を参照する。図５はこの発明による手持型接着装置６０を表わす説明図であり、図６は図５における接着装置６０を複数のソルダーボールを収容する容器と接続した後の状態を表わす説明図である。接着装置６０は複数の開口６４が設けられるメインボード６２を具え、各開口６４はそれぞれ一つのソルダーボールを収容し、各開口６４の位置は複数のソルダーボールのチップ７４における置くべき位置とそれぞれ対応する。接着装置６０は更にメインボード６２の上方に設けられる固定具６６を具え、よってチップ７４をメインボード６２の上方に固定し、メインボード６２における複数の開口６４の位置が複数のソルダーボールのチップ７４における置くべき位置とそれぞれ正確に対応できるようにさせる。接着装置６０は更にメインボード６２の下方に設けられる容器コネクター６８を具え、よって複数のソルダーボールを収容できる容器７０（図６に示される）を接続する。作業員が接着装置６０を利用して複数のソルダーボールをチップ７４の表面に貼り付けようとする場合、チップ７４を接着装置６０の固定具６６に置き、そのうちチップ７４の接着剤が塗り付けられる面を内側に向け、接着剤の塗り付けられない面を外側に向け、更に簡単な道具または指でチップ７４を止め、チップ７４が接着装置６０で移動するか滑り落ちないようにさせる。続いて作業員は複数のソルダーボールを収容できる容器７０の開け口を接着装置６０の容器コネクター６８に接続する。次に容器７０の底部を上に向け、容器７０を軽く揺らし、容器７０に収容されるソルダーボールをメインボード６２に覆わせる。メインボード６２の各開口６４がそれぞれ一つのソルダーボールを収容した後、容器７０の底部を下に向けてチップ７４を固定具６６から取り出す。このときチップ７４のソルダーボールを置くべきとことは全てソルダーボールが置かれる。前述の接着過程は５秒間を超えない。注意すべき点は、固定具６６の深さはチップ７４の厚さを超えないことであり、よって接着過程が終了した後にチップ７４を固定具６６から快速に取り出せる。
【００１５】
この発明による接着装置のメインボードにおいて、その開口の数量と配列方法、開口の間隔距離はＢＧＡパッケージの種類によって変えられ、接着装置の固定具もしたがって変えられる。なお、この発明による接着装置は複数のソルダーボールを修理されたチップに貼り付ける工程に応用され、言い換えればチップは新品ではないことである。もっとも、新品のチップに応用してもよい。最後に、図２における昇降プレート４６の一端は回転できるように接続具４４に接続されるが、昇降プレート４６の設計はこれに限らず、チップを載せて固定具３６の下方に運び、複数のソルダーボールをチップに正確に接着させる全ての昇降プレート４６は、いずれもこの発明の範囲内に属する。
【００１６】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００１７】
【発明の効果】
人手でソルダーボールを一つずつＢＧＡパッケージに貼り付ける従来の技術と比べて、この発明による接着装置は少なくとも以下の長所を備える。第一、簡単な操作。簡単な訓練を終えるので誰でもこの発明による方法を身につけられる。第二、この発明による接着装置を使用する作業員はＢＧＡパッケージを見つめなくてよいため、目の疲労がなくなって休憩時間も減らされる。第三、この発明による接着装置のメインボードと固定具の設計は、ソルダーボールをＢＧＡパッケージに正確に接着されるように配慮するため、この発明による接着装置を利用すれば複数のソルダーボールを正確かつ同時にＢＧＡパッケージに貼り付けられる。第四、この発明のもっとも重要な長所は、この発明による接着装置を通して複数のソルダーボールをチップに貼り付けるには１０から１５秒しかかからず、１０から１５分間がかかる従来の技術より著しく時間を節約できることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＧＡパッケージを表わす断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例による机上型ソルダーボール接着装置を表わす説明図である。
【図３】図２における接着装置の固定具とチップキャリアを表わす説明図である。
【図４】図２における接着装置の固定具とチップキャリアの側面断面図である。
【図５】この発明の第２の実施例による手持型接着装置を表わす説明図である。
【図６】図５における接着装置を複数のソルダーボールを収容する容器と接続した後の状態を表わす説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　　　　ＢＧＡパッケージ
１２　　　　　　　　　基板
１４　　　　　　　　　ソルダーボールパッド
１６　　　　　　　　　銅導線層
１８　　　　　　　　　融剤
２０　　　　　　　　　ソルダーボール
２２　　　　　　　　　プリント回路ボード
３０、６０　　　　　　接着装置
３２、６２　　　　　　メインボード
３４、６４　　　　　　開口
３６、６６　　　　　　固定具
３７　　　　　　　　　穴
３８　　　　　　　　　ソルダーボールキャリア
４０　　　　　　　　　防塵カバー
４２　　　　　　　　　支持フレーム
４４　　　　　　　　　接続具
４６　　　　　　　　　昇降プレート
４８　　　　　　　　　チップベース
５０　　　　　　　　　弾性片
５２　　　　　　　　　弾性片穴
６８　　　　　　　　　容器コネクター
７０　　　　　　　　　容器
７２、７４　　　　　　チップ
８０　　　　　　　　　チップキャリア
８２　　　　　　　　　チップホルダー
８４　　　　　　　　　チップ取り出し穴
８６　　　　　　　　　第一周辺
８８　　　　　　　　　第二周辺
９０　　　　　　　　　突出点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004079998.tif 000006
【図５】
2004079998.tif 000007
【図６】
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