(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のボール吸着孔が形成され、且つ、吸引通路により減圧源と接続されたボール吸着ヘッドにおいて、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔を閉鎖可能なマスクと、該マスクによるボール吸着孔の閉鎖及び開放の切り替え手段を設け、マスクにより閉鎖されたボール吸着孔以外のボール吸着孔にボールが吸着したことを検知する検知手段を設け、前記マスクにより所定のボール吸着孔を閉鎖した状態でボール吸着ヘッドに半田ボールを吸着し、検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させマスクによるボール吸着孔の閉鎖を開放して全てのボール吸着孔に半田ボールを吸着するように構成したことを特徴とするボールマウント装置におけるボール吸着ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板やウエハに半田ボールや半田バンプ等をマウントするボールマウント装置に利用されるボール吸着ヘッドの改良に関するものであり、主として、ウエハ全面に半田ボールをマウントするＢＧＡ（ボールグリッドアレー）半田ボールマウント装置における半田ボールの吸着ヘッドを主眼に開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＧＡ半田ボールマウント装置において、半田ボール７を吸着するボール吸着ヘッド１は、図６に示されるように、下面に半田ボール７を吸着するための多数のボール吸着孔２を設け、ボール吸着ヘッド１内をバキューム手段で減圧することにより、半田ボール７を半田ボール供給トレイ８から吸引吸着している。従来ボール吸着ヘッド１の１回当たりの半田ボール７の吸着量は、２００個程度であったので、特に問題はなかったが、近年の半田ボール７の微小化やウエハへの搭載技術の開発に伴い、ボール吸着ヘッド１は多数（数万個）の半田ボール７を吸着するようになってきた。
【０００３】
ボール吸着ヘッド１が多数の半田ボール７を同時に吸着する場合や、ボール吸着ヘッド１のボール吸着孔２の口径が大きくなった場合には、ボール吸着ヘッド１内を減圧するための減圧手段の大型化が要求されることとなるが、スペースや有用性の点で問題がある。又、ボール吸着ヘッド１が多数の半田ボール７を同時に吸着する場合、減圧手段の能力が落ちると多数の半田ボール７を均等に吸着できないといった問題も発生していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するため、第１に、小型低能力の減圧手段で均一なボールの吸着を行うことのできるボール吸着ヘッドを提供すること、第２に、吸着面積を分割して半田ボールを吸着することにより、減圧手段の能力より広いエリアのボール吸着孔に半田ボールを均一に吸着できるボール吸着ヘッドを提供すること、第３に、半田ボールの吸着ミスをなくすことにより、吸着時間の短縮を図ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、多数のボール吸着孔が形成され、且つ、吸引通路により減圧源と接続されたボール吸着ヘッドにおいて、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔を閉鎖可能なマスクと、該マスクによるボール吸着孔の閉鎖及び開放の切り替え手段を設け、マスクにより閉鎖されたボール吸着孔以外のボール吸着孔にボールが吸着したことを検知する検知手段を設け、前記マスクにより所定のボール吸着孔を閉鎖した状態でボール吸着ヘッドに半田ボールを吸着し、検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させマスクによるボール吸着孔の閉鎖を開放して全てのボール吸着孔に半田ボールを吸着するように構成した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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き説明する。本発明のボール吸着ヘッド１が利用されるＢＧＡ半田ボールマウント装置は、半田ボール７が貯留されたボールトレイ８内の半田ボール７を吸着し、ステージ上のウエハに半田ボール７をマウントするためのマスク付きのボール吸着ヘッド１と、吸着検知手段（例えば圧力センサ１７）とを有することを特徴とする。他の点は、従来のＢＧＡ半田ボールマウント装置と同様の構成であって良い。
【０００７】
ボール吸着ヘッド１の下面には、図１及び図３乃至図５に示されるように、多数のボール吸着孔２が形成された吸着プレート３が装着されている。図面の実施例ではボール吸着孔２と半田ボール７との関係を明確に表すため略図的に描かれているが、半田ボール７は微小であり、ボール吸着孔２の数は数万個にのぼる場合もある。
【０００８】
ボール吸着ヘッド１内部には、図１及び図３乃至図４に示す第１実施例では、所定のボール吸着孔２を閉鎖及び開放可能な可動のマスク４が設けられている。本実施例においては、ウエハへ半田ボール７をマウントすることを前提としているため、ボール吸着孔２は円形状に配列されており、マスク４の形状も図２に示されるように円形形状に対応できるものとされ、更に、吸着プレート３に形成されたボール吸着孔２の半分（５０パーセント）を閉鎖できるものとされている。ボール吸着孔２の半分を閉鎖できるマスク４を設けることにより、減圧手段は、一度に全ボール吸着孔２に半田ボール７を吸着する場合と比較して、必要な能力の半分の能力のポンプで吸着可能となる。
【０００９】
マスク４は、４インチ乃至８インチのウエハに対応可能であり、その形状は、４枚羽根のプロペラのような形状とされているが、ボール吸着孔２の半分を閉鎖できるマスク４であれば良く、該形状に限定されるものではない。
【００１０】
マスク４には、ボール吸着孔２の閉鎖及び開放の切り替え手段（マスク４の移動手段）として、エアシリンダ５が設けられている。マスク４は、ボール吸着ヘッド１内に設けられたエアシリンダ５のロッド１５に取付られており、エアシリンダ５の作動によりボール吸着ヘッド１内の吸着プレート３の内側面とその上方待避位置間を上下移動可能とされている。
【００１１】
尚、マスク４の切り替え手段は、ボール吸着ヘッド１の外部に設けることも可能である。即ち、エアシリンダ５を用いる場合、エアシリンダ５本体をボール吸着ヘッド１外上部に設け、エアシリンダ５のロッド１５のみをボール吸着ヘッド１内に挿入し、該ロッド１５にマスク４を装着するのである。
【００１２】
ボール吸着ヘッド１は、半田ボール７が貯留されたボールトレイ８より半田ボール７を吸着するため、吸引通路６により、減圧源１６と接続されて、図１及び図３乃至図４の中央矢印方向に吸引されている。減圧源１６としては、真空ポンプやブロアモータが利用される。
【００１３】
以下、第１実施例のボール吸着ヘッド１の作用について説明する。ボール吸着ヘッド１を半田ボール７の貯留されたボールトレイ８上に下降させ、半田ボール７の吸着を開始する前に、エアシリンダ５によりマスク４を吸着プレート３の内側面に下降させ、密着させて、吸着プレート３に配列されている半分のボール吸着孔２を閉鎖する。図１はこの状態を示すものである。
【００１４】
この状態で吸引通路６に接続された減圧源１６により、ボール吸着ヘッド１内の空気を吸引し、マスク４により閉鎖されていない吸着プレート３のボール吸着孔２に半田ボール７を吸引吸着する。図３はこの状態を示すものである。
【００１５】
その後、マスク４により閉鎖されたボール吸着孔２以外の全てのボール吸着孔２に半田ボール７が吸着されたか否かを検知手段（例えば圧力センサ１７）により検知する。マスク４により閉鎖されたボール吸着孔２以外の全てのボール吸着孔２が、半田ボール７を吸着したか否かを検知する検知手段として、圧力センサ１７が用いられている。圧力センサ１７の変わりにタイマーを用いることも可能である。
【００１６】
マスク４により閉鎖されていない全てのボール吸着孔２が半田ボール７を吸着すると、ボール吸着ヘッド１内の圧力が低下（真空度上昇）する。所定圧力に達した時点で検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させる。即ち、マスク４をエアシリンダ５により吸着プレート３より開放し、上方へ待避させ、残りのボール吸着孔２に半田ボール７を吸着させる。図４はこの状態を示すものである。全てのボール吸着孔２に半田ボール７を吸着した後、ステージ上のウエハに半田ボール７をマウントする。
【００１７】
第１実施例でのマスク４は、ボール吸着孔２に対して直接作用して、閉鎖するものであったが、本発明におけるマスク４は、ボール吸着孔２に対して吸引力を作用させる位置と作用させない位置と設定することができるものであれば良いので、図５に示す第２実施例のように吸着孔２対して間接的に作用するものであっても良い。
【００１８】
第２実施例のボール吸着ヘッド１は、ボール吸着ヘッド１下面に、支持プレートとなるパンチングメタル１８と、気体導通部材となる微細な網で構成されるサポートプレート１９と、半田ボール７吸着用の微細なボール吸着孔２を設けた吸着プレート３とをプレートホルダにて一体的に取り付けられたもので、マスク４はパンチングメタル１８に接するよう配置されている。尚、マスク４の構成や移動手段（切り替え手段）、及び圧力センサ１７等は、第１実施例と同様でよい。
【００１９】
パンチングメタル１８は、図５に示されるように、吸着プレート３のボール吸着孔２に対応しない気体導通路を多数有するものであり、穴径３．８ミリメートル、ピッチ５ミリメートルの気体導通路が形成されている。パンチングメタル１８は、サポートプレート１９を外力から支持するものであり、半田ボール７吸着時の負圧による吸着プレート３のたわみやウエハからの反作用力での吸着プレート３のたわみ等を防止する。パンチングメタル１８の代わりにハニカム構造の支持部材を用いても良い。
【００２０】
サポートプレート１９は、図５に示されるように、吸着プレート３とパンチングメタル１８の間に配置される。サポートプレート１９は、厚さ０．１５ミリメートルのステンレス板の中央を吸着プレート３の吸着領域を包含する大きさに開口した枠材の中央開口部に気体導通部材である高張力樹脂製網を貼り付けてなるものである。高張力樹脂製網の代わりに金属網や多孔質材を用いても良い。サポートプレート１９は、パンチングメタル１８と吸着プレート３との間に空気の流れる層を作り、吸着プレート３の吸着エリア全体で均等なボール吸着状態を作り出すことを目的としている。
【００２１】
この第２実施例においても第１実施例と同様に吸着プレート３の表面がボール吸着面とされ、その裏面側に減圧源１６に接続された減圧室２０が設けられている。そして、第２実施例においては、まず、マスク４がパンチングメタル１８に当接した状態で減圧室２０を減圧させ、半田ボール供給トレイ８から半田ボール７を吸引することにより、減圧室２０に対応する多数のボール吸着孔２の内の一部、すなわちマスク４により減圧室２０の吸引力を遮断していないボール吸着孔２の部分に半田ボール７が吸着される。そして、圧力センサ１７により所定の半田ボール７が吸着されたことを検出すると、マスク４が上昇し、これまで吸引力が遮蔽されていた部分のボール吸着孔２に吸引力が作用し、この部分のボール吸孔２に半田ボール７が吸着する。
【００２２】
上記のような第２実施例ではマスク４が、ボール吸着孔２を直接閉鎖せず、パンチングメタル１８の気体導通路の一部を閉鎖する。このことによっても半田ボール７を吸着可能な吸引力を作用させる位置と作用させない位置を設定することができるのである。よってマスク４の動作により第１実施例と同様の効果を発揮できるのである。
【００２３】
尚、第１及び第２実施例ではマスク４を一つ設け、２段階で半田ボール７をボール吸着孔２に吸着しているが、マスクを複数、それぞれを独立昇降可能に設けて、３段階または４段階で、すべてのボール吸着孔２に半田ボール７が吸着するようにしても良い。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、如上のように構成され作用するため以下のような効果を発揮する。第１に、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔に吸引力を作用させる位置と作用させない位置とを設定するマスクを設け、該マスクを使用することにより、吸引力が作用しているボール吸着孔のボール吸着効率をアップさせることができる。この吸着の後にマスクをはずして、残りのボール吸着孔への吸着を行うものであるので、減圧手段が従来のものより小型低能力で済むと共に、均一なボールの吸着を行うことのできるボール吸着ヘッドを提供することができた。
【００２５】
第２に、ボール吸着ヘッド内部に所定のボール吸着孔にのみ吸引力を作用させるマスクを設けて、吸着面積を分割して半田ボールを吸着することにより、減圧源の能力以上の広いエリアの半田ボールの吸着が可能なボール吸着ヘッドを提供することができると共に、吸着効率がアップし、吸着時間の短縮を図ることができた。
【００２６】
第３に、ボール吸着孔にボールを吸着したことを検知する検知手段を設け、検知手段からの指令により、切り替え手段を作動させてマスクによるボール吸着孔の吸引力を作用させる位置を変更することにより、上記効果を確実に発揮できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスク付きボール吸着ヘッドの第１実施例を示す断面説明図
【図２】マスクの平面図
【図３】第１実施例の部分吸着状態を示す断面説明図
【図４】第１実施例の全面吸着状態を示す断面説明図
【図５】第２実施例の部分吸着状態を示す断面説明図
【図６】従来のボール吸着ヘッドを示す説明図
【符号の説明】
１．．．．．．ボール吸着ヘッド
２．．．．．．ボール吸着孔
３．．．．．．吸着プレート
４．．．．．．マスク
５．．．．．．エアシリンダ
６．．．．．．吸引通路
７．．．．．．半田ボール
８．．．．．．半田ボール供給トレイ
１５．．．．．．ロッド
１６．．．．．．減圧源
１７．．．．．．圧力センサ
１８．．．．．．パンチングメタル
１９．．．．．．サポートプレート
【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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【図６】
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