(57)【要約】【課題】  配列治具の上面の高さ、および挿入部の大きさを限定することにより、落とし込まれた導電性ボールに隣接する導電性ボールが、挿入部の開口端部に噛み込まれることがないようにする。【解決手段】導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。  第１に、被搭載物の上方に所定の間隙を介して設けられ、導電性ボールを落とし込む挿入部が形成された配列治具と、配列治具の上面に供給された多数の導電性ボールを押しながら移動して、導電性ボールを挿入部に落とし込むと共に余分な導電性ボールを除去するボール押し手段とを備える導電性ボールの配列装置とする。  第２に、配列治具の挿入部に挿入された導電性ボールに隣接する導電性ボールの下端が配列治具の上面と接するように前記配列治具の挿入部の大きさ、および被搭載面から配列治具の上面までの高さを設定して形成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搭載物の上方に所定の間隙を介して設けられ、導電性ボールを落とし込む挿入部が形成された配列治具と、
配列治具の上面に供給された多数の導電性ボールを押しながら移動して、導電性ボールを挿入部に落とし込むと共に余分な導電性ボールを除去するボール押し手段とを備える導電性ボールの配列装置において、
配列治具の挿入部に挿入された導電性ボールに隣接する導電性ボールの下端が配列治具の上面と接するように前記配列治具の挿入部の大きさ、および被搭載面から配列治具の上面までの高さを設定して形成したことを特徴とする導電性ボールの配列装置。
【請求項２】
被搭載面から配列治具上面までの高さを、導電性ボールの径の０．５倍から０．６５倍とした請求項１記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項３】
前記配列治具の挿入部の開口径を導電性ボールが挿入可能な最小径から導電性ボール径の１．４倍以下の大きさとした請求項１または２記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項４】
ボール押し手段は、枠状のボール収納部を有し、且つ、配列治具上面を往復移動するものである請求項1乃至３のうちいずれかに記載の導電性ボールの配列装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールを落とし込む挿入部が形成された配列治具と、配列治具の上面に供給された多数の導電性ボールを押しながら移動して、導電性ボールを挿入部に落とし込むと共に余分な導電性ボールを除去するボール押し手段とを備える導電性ボールの配列装置の改良に関するものであって、特に、配列治具の挿入口への導電性ボールの噛み込みを防止することを目的に開発された導電性ボールの配列装置である。
【背景技術】
【０００２】
搭載対象物上に所定の配列パターンで形成された各電極に、半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置は、近年、半田ボールが微小化し、ウエハ等の搭載対象製品が大型化したこともあり、１回に搭載する半田ボール数が増大した。このような状況において、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させるため、特許文献１に示すようなフラックスが印刷された搭載対象物である電子基板上に配列マスク等の配列治具（特許文献１ではテンプレート）を設け、配列治具上をボールカップ（特許文献１では半田ボール収納部）が移動し、直接電子基板の電極上に半田ボールを落とす装置が提供されていた。
【０００３】
しかし、この種の半田ボールの配列装置では、挿入部である貫通孔の開口端部に半田ボールが噛み込んでしまう事態が多く発生していた。通常、この種の半田ボールの配列装置における貫通孔の開口径は、半田ボールの径の約１．３倍としており、貫通孔の開口径がこれより小さいと半田ボールが落ち難いため、この程度の大きさが最適な大きさとされている。しかし、図４に示されるように貫通孔７が形成されている配列マスク３上面６の高さが高く設定され、挿入された半田ボール１に隣接する半田ボール２１が貫通孔７の中に深く沈み込んでしまい、隣接する半田ボール２１が貫通孔７の開口端部に噛み込まれてしまう現象が生じていた。
【０００４】
更に、特許文献２では、貫通孔７に落とし込まれた半田ボール１の貫通孔７からの突出量を半田ボール１の径の１０パーセントとする手段が開示されている。しかし、落とし込まれた半田ボール１の貫通孔７からの突出量、すなわち配列マスク３の上面６からの突出量が半田ボール１の径の１０パーセント程度の突出量とした程度では、図５に示されるように隣接する半田ボール３１は、その下端部が配列マスク３の上面６より下に入り込むようにして、貫通孔７の開口端部に当接しており、押されることによる噛み込みの発生率は依然として高いものであった。すなわち配列マスク３の上面６の高さが落とし込まれた半田ボール１の径に近い場合には噛み込みやすいものであった。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２７１４８２号特許公報
【特許文献２】特開２０００−３３２０４４号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、配列治具の上面の高さ、および挿入部の大きさを限定することにより、落とし込まれた導電性ボールに隣接する導電性ボールが、挿入部の開口端部に噛み込まれることがないようにした導電性ボールの配列装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記課題の解決のため、導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。
第１に、被搭載物の上方に所定の間隙を介して設けられ、導電性ボールを落とし込む挿入部が形成された配列治具と、配列治具の上面に供給された多数の導電性ボールを押しながら移動して、導電性ボールを挿入部に落とし込むと共に余分な導電性ボールを除去するボール押し手段とを備える導電性ボールの配列装置とする。
第２に、配列治具の挿入部に挿入された導電性ボールに隣接する導電性ボールの下端が配列治具の上面と接するように前記配列治具の挿入部の大きさ、および被搭載面から配列治具の上面までの高さを設定して形成する。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に、被搭載面から配列治具上面までの高さを、導電性ボールの径の０．５倍から０．６５倍としたことを付加した導電性ボールの配列装置であり、第３の発明は、第１または第２の発明に、配列治具の挿入部の開口径を導電性ボールが挿入可能な最小径から導電性ボール径の１．４倍以下の大きさとしたことを付加した導電性ボールの配列装置である。更に、第４の発明は、第１乃至４の発明のうちいずれかに、ボール押し手段が、枠状のボール収納部を有し、且つ、配列治具上面を往復移動するものであることを付加した導電性ボールの配列装置である。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明では、配列治具の挿入部に挿入された導電性ボールに隣接する導電性ボールの下端が配列治具の上面と接するように、前記配列治具の挿入部の大きさ、および被搭載面から配列治具の上面までの高さを設定して形成しているので、隣接する導電性ボールがボール押し手段からの押し圧を受けた場合でも、配列治具上面をスムーズに移動し、挿入部の開口端部に噛み込む危険がないものとなった。
【００１０】
第２および第３の発明では、上面の高さ、および挿入部の開口径を具体的に限定したものであって、隣接する導電性ボールがボール押し手段からの押し圧を受けた場合でも、第１の発明同様、配列治具上面をスムーズに移動し、挿入部の開口端部に噛み込まれる危険がないものとなった。更に、第４の発明にあっては、ボール押し手段は、枠状のボール収納部を有し、且つ、配列治具上面を往復移動するものとしたので、別途ボール供給のための手段を必要とせず、連続的に導電性ボールの配列が行えるものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。実施例は、半田ボール搭載装置であり、半田ボール搭載装置は、搬入用のウエハ受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、および搬出用のウエハ受渡部を有するものであるが、本発明はボール搭載部に特徴を有するものである。
【００１２】
本発明における導電性ボールとしては、半田ボールや白金ボールなどがあり、導電性ボールの被搭載物としては、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例では、半田ボール１とウエハ２を用いている。尚、実施例での半田ボール１の径ｄは２００μｍである。
【００１３】
また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックス５が用いられており、半田ボール１が載置されるウエハ２上の電極にはフラックス５が塗布されている。実施例でのフラックス５の塗布高さは２０〜５０μｍである。
【００１４】
本実施例でのボール搭載部は、図１に示されるように、半田ボール１を落とし込むためのボールカップ４と、所定の配列パターンに半田ボール１を配列するための配列マスク３と、図示されていないボールカップ４を配列マスク３の上面６に沿って移動させるボールカップ移動装置と、やはり図示されていないウエハ２が載置されるウエハ載置テーブルとを備えている。
【００１５】
配列マスク３が、本発明における配列治具に相当し、ボールカップ４が、配列治具の上面６に供給された多数の導電性ボールを押しながら移動して、導電性ボールを挿入部に落とし込むと共に余分な導電性ボールを除去するボール押し手段に相当する。尚、配列マスク３の厚さｔは半田ボール１の径ｄの半分以下の長さとされている。実施例での配列マスク３の厚さｔは４０μｍである。
【００１６】
配列マスク３は、中央部には半田ボール１が挿入される貫通孔７が、ウエハ２上面の電極に合わせた所定の配列パターンで形成されている。貫通孔７が本発明における挿入部に相当する。貫通孔７の大きさは、半田ボール１が挿入可能な最小径から、半田ボール１の径ｄの１．４倍以下の径の大きさとされ、好ましくは半田ボール１の径の１．３倍から１．４倍とされている。実施例では、図３に示されるように半田ボール１の径の１．３６倍の径の大きさに形成されている。実施例では半田ボール１の径ｄが２００μｍであるので、貫通孔７の開口径Ｄは約２７６μｍとされている。
【００１７】
配列マスク３は、ウエハ２の上面に形成される半田ボール１の搭載面の上方に所定の間隔を設けて図示されていない配列マスク支持装置に支持されている。尚、ウエハ２の上面の半田ボール１の搭載面から配列マスク３の上面６までの高さＨ１を、半田ボール１の径ｄの０．５倍から０．６５倍の高さとしている。
【００１８】
図２に示されるように半田ボール１の径ｄが２００μｍであるので、配列マスク３の上面６までの高さＨ１は、１００μｍから１３０μｍとなる。以上のようにウエハ２の半田ボール搭載面より配列マスク３の上面までの高さＨ１および貫通孔７の開口径を上記のように設定することにより、貫通孔７に挿入された半田ボール１と隣接するすべての半田ボール１１の下端は、配列マスク３の上面６と接することになる。
【００１９】
尚、配列マスク３の厚さｔは４０μｍであるので、上記半田ボール１の搭載面と配列マスク３の下面までの所定の間隔は、６０μｍから９０μｍとなり、フラックス５が配列マスク３の下面に付着することのない高さとされている。
【００２０】
半田ボール１を配列マスク３の貫通孔７に落とし込むボールカップ４は、上部にボール供給用の開口部が形成され、下面にボール落下用の開口部が形成されている。尚、下面の開口部は、配列マスク３の貫通孔形成領域の幅より広い幅で形成されており、ボールカップ４と配列マスク３の上面６とで多数の半田ボール１を収容可能としている。尚、ウエハ２の半田ボール搭載面よりボールカップ４下面までの高さＨ２は、貫通孔７に挿入された半田ボール１に、ボールカップ４下面が接しないよう半田ボール１の径ｄより若干高く設定してある。
【００２１】
以上のような設定のもとで、ボールカップ移動装置により、ボールカップ４を配列マスク３の上面６に沿って往復運動させると、ボールカップ４の内壁８が、収納された半田ボール１を押しながら移動し、半田ボール１を配列マスク３の貫通孔７に落とし込むと共に、余分な半田ボール１を除去しながら進行するのである。その際、落とし込まれた半田ボール１に隣接する半田ボール１１は、配列マスク３の上面に乗った状態であるので、貫通孔７の開口端部に噛み込まれることなく、移動することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施例に係るボールカップと配列マスクとウエハの関係を示す断面説明図
【図２】半田ボールと配列マスク上面の高さ関係示す説明図
【図３】半田ボールと貫通孔の径の関係を示す説明図
【図４】従来の半田ボールと配列マスク上面の高さ関係を示す説明図
【図５】特許文献２に開示された半田ボールと配列マスク上面の高さ関係を示す説明図
【符号の説明】
【００２３】
１．．．．．．半田ボール
２．．．．．．ウエハ
３．．．．．．配列マスク
４．．．．．．ボールカップ
５．．．．．．フラックス
６．．．．．．上面
７．．．．．．貫通孔
８．．．．．．内壁
１１，２１，３１．．．．．．隣接する半田ボール
ｄ．．．．．．半田ボールの径
ｔ．．．．．．配列マスクの厚さ
Ｄ．．．．．．貫通孔の開口径
Ｈ１．．．．．．半田ボール搭載面より配列マスク上面までの高さ
Ｈ２．．．．．．半田ボール搭載面よりボールカップ下面までの高さ
【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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