(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージに形成された接続端子と同じ配列で吸着用の穴が形成された整列マスクで導電性ボールを吸着した後、フラックスの粘着力により導電性ボールを前記パッケージの接続端子に搭載するようにした導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置であって、ゲル状のフラックスを収容するフラックス槽と、フラックス槽に沿って移動して所定の厚さのフラックス膜を形成するスキージと、前記フラックス槽に形成されたフラックス膜の表面と所定の間隔で配置され、フラックス膜の厚さを検出するセンサを設けた導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置において、
前記フラックス槽のフラックス膜形成領域の両端部に、少なくとも導電性ボールの直径より大きい段差で低くなっている段差部を形成し、フラックス膜形成領域と段差部の接続面が、フラックス膜形成領域の下方に侵入する傾斜面で形成されていることを特徴とする導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置。
【請求項２】
パッケージに形成された接続端子と同じ配列で吸着用の穴が形成された整列マスクで導電性ボールを吸着した後、フラックスの粘着力により導電性ボールを前記パッケージの接続端子に搭載するようにした導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置であって、ゲル状のフラックスを収容するフラックス槽と、所定の間隔で、前記フラックス槽との間隔を調整可能に配置され、それぞれフラックス槽に沿って移動して所定の厚さのフラックス膜を形成する一対のスキージと、前記フラックス槽に形成されたフラックス膜の表面と所定の間隔で配置され、フラックス膜の厚さを検出するセンサを設けた導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置において、
前記フラックス槽のフラックス膜形成領域の両端部に、少なくとも導電性ボールの直径より大きい段差で低くなっている段差部を形成し、フラックス膜形成領域と段差部の接続面が、フラックス膜形成領域の下方に侵入する傾斜面で形成されていることを特徴とする導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋｇｅ  または、Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）など、導電性ボール（以下、はんだボールという）を実装基板との接続材として用いるパッケージにはんだボールを整列搭載するためのはんだボール搭載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、図１４に示すはんだボール搭載装置が提案されている。このはんだボール搭載装置は、容器１内に貯留した複数個のはんだボール２を圧縮ガスを吹き上げて浮遊させるようにしたはんだボール供給部Ａと、フラックス槽３内で所定の厚さに掻き均されたフラックス４を供給するフラックス供給部Ｂと、はんだボール２を搭載すべきパッケージ５を位置決めする搭載部Ｃと、前記パッケージ５のはんだボール１を搭載する接続端子の配列と同じ配列で複数の吸着穴６ａが形成され、配管７を介して真空源８に接続された整列マスク６と、この整列マスク６を前記ボール供給部Ａ、フラックス供給部Ｂおよび搭載部Ｃの順に順次移動させる搬送装置Ｄとを備えている。
【０００３】
搬送装置Ｄにより、図１５に示すように、整列マスク６をボール供給部Ａ上に位置決めした状態で、真空源８から配管７を通して整列マスク６に真空圧を供給するとともに、容器１の底部から圧縮ガスを吹き出させて内部のはんだボール２を整列マスク６に向けて吹き上げて浮遊させ、整列マスク６の吸着穴６ａにはんだボール２を吸着させる。
【０００４】
整列マスク６に所定数のはんだボール２が吸着されると、搬送装置Ｄは、図１６に示すように、整列マスク６をフラックス供給部Ｂの上方に移動させた後、図１７に示すように、整列マスク６を下降させ、整列マスク６に吸着されたはんだボール２の下端部をフラックス４に浸漬させ、はんだボール２にフラックス４を塗布させる。
【０００５】
はんだボール２にフラックス４が塗布されると、搬送装置Ｄは、図１８に示すように、整列マスク６を搭載部Ｃの上方に、はんだボール２がパッケージ５の接続端子５ａと対向するように移動させた後、はんだボール２をパッケージ５の接続端子に押し付ける。そして、整列マスク６に供給されている真空圧を遮断し、整列マスク６からはんだボール２を解放してパッケージ５にはんだボール２を搭載する。このとき、図１９に示すように、はんだボール２は、フラックス４の粘着力によりパッケージ５の接続端子５ａに保持される。
【０００６】
はんだボール２を保持したパッケージ５を加熱（リフロー）することにより、はんだボール２を溶かし、たとえば、１００〜３００個のはんだバンプ（接続用突起）を一度に形成する。
【０００７】
また、他のはんだボール搭載方法として、図２０に示すように、パッケージの接続端子と同じ配列で複数の転写ピン９を備えた転写治具１０を用い、フラックス槽３内で予め掻き均されたフラックス４を転写ピン９の先端で取り出し、図２１に示すように、転写ピンの先端に付着したフラックスをパッケージ５の接続端子５ａに転写し、その上に、図２２に示すように、整列マスク６に吸着されたはんだボール２を搭載するようにしたものもある。
【０００８】
前記の各はんだボールの搭載工程において、はんだボールにフラックスを塗布する際、はんだボールをフラックス槽の底面に接触させてフラックスを供給する方法と、接触させないで供給する方法があるが、いずれの方法であっても、はんだボールに適正量のフラックスを供給することが求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、ゲル状のフラックスを用いた場合、使用開始から一定期間はフラックスの粘度が低下し、その後粘度が上昇する傾向がある。フラックスの粘度が変化するのに伴って、フラックスの表面張力が変化するため、図２３に示すように、フラックス槽３の底面と所定の間隔Ｈに設定されたスキージ９でフラックス４を掻き均しても、フラックス４の膜厚Ｔがばらつくことになる。
【００１０】
掻き均されたフラックスの膜厚Ｔがばらつくと、図２４に示すように、はんだボール２をフラックス槽３の底面に接触させても、はんだボール２に供給されるフラックス４の量がばらつくことになる。また、図２５に示すように、はんだボール２をフラックス槽３の底面に接触させない場合には、はんだボール２にフラックス４が供給されないこともある。
【００１１】
はんだボールに対するフラックスの付着量が少ないと、パッケージに搭載されたとき、フラックスの粘着力によるはんだボールの保持力が小さくなり、はんだボールの保持が不安定になるだけでなく、リフロー工程におけるはんだ表面の酸化物の除去が不完全となり、はんだ付け不良が発生する。また、はんだボールに対するフラックスの付着量が多くなると、リフロー後の洗浄工程でフラックスを完全に除去できないものがでる等不良の原因になる。
【００１２】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、フラックスの表面位置を検出して、常に一定量のフラックスを供給することができるようにしたはんだボール搭載装置におけるフラックス供給装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本出願の請求項１に記載の発明は、パッケージに形成された接続端子と同じ配列で吸着用の穴が形成された整列マスクで導電性ボールを吸着した後、フラックスの粘着力により導電性ボールを前記パッケージの接続端子に搭載するようにした導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置において、ゲル状のフラックスを収容するフラックス槽と、フラックス槽に沿って移動して所定の厚さのフラックス膜を形成するスキージと、前記フラックス槽に形成されたフラックス膜の表面と所定の間隔で配置され、フラックス膜の厚さを検出するセンサを設けた。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、パッケージに形成された接続端子と同じ配列で吸着用の穴が形成された整列マスクで導電性ボールを吸着した後、フラックスの粘着力により導電性ボールを前記パッケージの接続端子に搭載するようにした導電性ボール搭載装置におけるフラックス供給装置において、ゲル状のフラックスを収容するフラックス槽と、所定の間隔で、前記フラックス槽との間隔を調整可能に配置され、それぞれフラックス槽に沿って移動して所定の厚さのフラックス膜を形成する一対のスキージと、前記フラックス槽に形成されたフラックス膜の表面と所定の間隔で配置され、フラックス膜の厚さを検出するセンサを設けた。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２に記載の発明において、前記フラックス槽のフラックス膜形成領域の両端部に、少なくとも導電性ボールの直径より大きい段差で低くなっている段差部を形成し、フラックス膜形成領域と段差部の接続面が、フラックス膜形成領域の下方に侵入する傾斜面で形成した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１ないし図１２は、本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１は、本発明によるフラックス塗布装置の側面図、図２は、図１のＡ矢視図、図３は、図１のＢ矢視図、図４は、フラックス槽とスキージおよびセンサの関係を示す平面図、図５は、フラックス槽の正面断面図、図６は、フラックス槽の段差部を示す拡大図、図７は、センサによるフラックス表面の検出経路の一例を示す平面図、図８は、センサによるフラックス表面の検出状態を示す正面図、図９は、フラックス膜の厚さを制御するための制御系統図、図１０は、センサによる検出方法とその出力を示す説明図、図１１は、掻き均されたフラックスの表面に発生する異常の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は拡大図、第１２図は、センサによる出力の一例を示す特性図である。
【００１７】
図１ないし図４において、２１はベースプレート。２２は支柱で、ベースプレート２１に所定の間隔で立設されている。２３はフラックスベースで、支柱２２に固定されている。２４はフラックス槽で、フラックスベース２３に固定されている。２５はブラケットで、フラックス槽２４と平行にベースプレート２１に固定されている。
【００１８】
２６は直線案内装置のレールで、ブラケット２５に固定されている。２７は直線案内装置のベアリングで、レール２６に摺動可能に支持されている。２８は送りねじで、レール２６と平行に、一対の軸受け２９を介してブラケット２５に回転可能に支持されている。３０はモータで、ブラケット３１を介してブラケット２５に固定され、ジョイント３２を介して送りねじ２８と結合されている。
【００１９】
３３はスライダで、送りねじ２８が螺合するナットが形成され、ベアリング２７に固定されている。３４はプレートで、スライダ３３の上端に固定されている。
【００２０】
３５は直線案内手段のレールで、プレート３４に固定されている。３６は直線案内手段のベアリングで、レール３５に摺動可能に固定されている。３７はモータで、ブラケット３８を介してスライダ３３に固定されている。３９は送りねじで、ジョイント４０を介してモータ３７に結合されている。
【００２１】
４１はスライダで、送りねじ３９が螺合するナットが形成され、ベアリング３６に固定されている。４２は取付プレートで、スライダ４１の一端に固定されている。４３はセンサで、フラックス槽２４と対向するように取付プレート４２に固定されている。
【００２２】
４４は直線案内装置のレールで、ブラケット２５に固定されている。４５は直線案内装置のベアリングで、レール４４に摺動可能に支持されている。４６は送りねじで、レール４４と平行に、一対の軸受け４７を介してブラケット２５に回転可能に支持されている。４８はモータで、ブラケット４９を介してブラケット２５に固定され、ジョイント５０を介して送りねじ４６と結合されている。
【００２３】
５１はスライダで、送りねじ４６と螺合するナットが形成され、ベアリング４５に固定されている。
【００２４】
５２は直線案内装置のレールで、スライダ５１に固定されている。５３は直線案内装置のベアリングで、レール５２に摺動可能に支持されている。５４はモータで、ブラケット５５を介してスライダ５１の上端に固定されている。５６は送りねじで、モータ５４に結合されている。
【００２５】
５７はスライダで、送りねじ５６に螺合するナットが形成され、ベアリング５３に固定されている。５８、５９はエアシリンダで、所定の間隔でスライダ５７に固定されている。６０、６１はスキージで、それぞれエアシリンダ５８、５９に固定されている。
【００２６】
図５、図６において、スラックス槽２４は、所定の厚さのフラックス膜を形成する領域の両端に、少なくともはんだボール２の直径より大きい高さの段差部２４Ａが形成されている。そして、フラックス膜形成領域と段差部２４Ａは、たとえば、スキージ６１で押されたはんだボール２がフラックス膜形成領域の下方に侵入するように、傾斜面２４Ｂで接続されている。
【００２７】
前記モータ３０、３７の作動により、センサ４３は、図７、図８に示すように、フラックス槽２４のフラックス膜形成領域内を走査して、フラックス膜の厚さを測定する。
【００２８】
図９において、６２は加算器で、予め設定されたフラックスの膜厚とセンサ４３の出力を増幅するアンプ６７の出力とを比較して、その差を出力する。６３は制御装置で、加算器６２の出力に基づいて、スキージの移動方向、移動量などを求めるコントローラ６４と、このコントローラ６４の指令に基づいて移動速度を制御する速度制御系６５と、位置を制御する位置制御系６６を備え、モータ５４を駆動してスキージ６０、６１の位置を制御する。
【００２９】
図１０は、半導体レーザを用いたセンサ４３を示し、半導体レーザ４３Ａから発振されたレーザ光をレンズ４３Ｂでフラックス４の表面に照射し、その反射光をレンズ４３Ｃで光電変換素子４３Ｄ上に集光させる用に構成されている。このとき、フラックス４の表面の高さにより、（ｂ）に示すように、光電変換素子４３Ｄ上の集光位置のずれによりフラックス４の表面の位置を検出する。
【００３０】
このような構成で、スキージ６０、６１がフラックス槽２４の段差部２４Ａの上方にある状態で、モータ５４を作動させ、スライダ５７を移動させてスキージ６０、６１を、フラックス槽２４の底面から予め設定された高さ位置へ移動させる。
【００３１】
シリンダ５９を作動させ、図３に示すように、スライダ５１の移動方向前方のスキージ６１を上昇させた後、モータ４８を作動させて、スライダ５１をモータ４８側へ移動させる。すると、フラックス槽２４内のフラックス４は、スキージ６０により掻き均される。
【００３２】
この状態で、モータ３０、３７を作動させ、センサ４３を図７に示すように移動させ、フラックス４の表面の高さ、すなわちフラックス４の膜厚を測定する。測定の結果、フラックス４の膜厚が許容範囲内であれば、はんだボールに対するフラックス４の供給を行う。
【００３３】
フラックス４の膜厚が許容範囲外であれば、測定結果がフィードバックされている制御装置６３によりモータ５４を制御して、再び、フラックス４を掻き均し再度フラックスの膜厚の測定を行う操作を繰り返し、フラックス４の膜厚を許容値内に制御する。
【００３４】
スキージ６０、６１でフラックス４を掻き均したとき、フラックス４上に比較的大きい異物（たとえば、整列マスクから脱落したはんだボールなど）が落下していると、フラックス４の表面に図１１に示すような溝４Ａが発生することがある。このような溝４Ａは、図１２に示すように、センサ４３で検出される。したがって、センサ４３の出力が１点でも許容偏差を超えた場合には、フラックス４を再度掻き均すことにより、はんだボールへフラックスを均一に供給することができる。
【００３５】
フラックス４とともにフラックス槽２４の段差部２４Ａに移動した異物は、図５、図６に示すように、スキージ６０、６１の移動方向前面に形成された傾斜面により、斜め下方に押されるため、段差部２４Ａに溜まっているフラックス４内に沈み込み、さらに、スキージ６１、６０が逆方向に移動する際、異物はフラックス槽２４の傾斜面２４Ｂに捕捉され、段差部２４Ａの底部に向けて沈み込む。
【００３６】
上記のように、フラックス４の表面の位置を検出して、フラックス４の表面の高さが許容範囲内にあるときのみ、はんだボールにフラックス４を供給するようにしたので、はんだボールに適正な量のフラックスを供給することができる。
【００３７】
図１３は、本発明に用いるセンサの他の実施の形態を示すもので、（ａ）はセンサの正面断面図、（ｂ）はその出力の特性図である。
【００３８】
同図において、７０はエアノズル。７１は圧力センサで、エアノズル７０内の圧力を測定する。
【００３９】
このような構成で、エアノズル７０の吹き出し口をフラックス４の表面に近づけると、その距離に対応してエアノズル７０内の圧力が変化する。この圧力の変化は、エアノズル７０の吹き出し口とフラックス４の間隔をＳとすると、（ｂ）にしめすようになり、エアノズル７０の先端とフラックス４の表面の間隔を検出することができる。
【００４０】
なお、上記の実施の形態では、フラックス槽に対してセンサ４３を移動させるようにしているが、センサ４３を固定して、１点のみでフラックスの表面位置を検出するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、スキージで掻き均されたフラックスの表面の高さを検出して、フラックスの表面の高さが許容範囲内にあるとき、フラックスを供給するようにしたので、はんだボールに一定量のフラックスを供給することができる。
【００４２】
また、フラックス内に混入した異物を検出することができる。さらに、フラックス内に混入した異物をフラックス膜形成領域から排除し、フラックス槽の段差部に沈み込ませることができるので、はんだ付け不良や洗浄不良の発生を未然に防止することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフラックス塗布装置の側面図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】図１のＢ矢視図。
【図４】フラックス槽とスキージおよびセンサの関係を示す平面図。
【図５】フラックス槽の正面断面図。
【図６】フラックス槽の段差部を示す拡大図。
【図７】センサによるフラックス表面の検出経路の一例を示す平面図。
【図８】センサによるフラックス表面の検出状態を示す正面図。
【図９】フラックス膜の厚さを制御するための制御系統図。
【図１０】センサによる検出方法とその出力を示す説明図。
【図１１】掻き均されたフラックスの表面に発生する異常の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は拡大図。
【図１２】センサによる出力の一例を示す特性図。
【図１３】本発明に用いるセンサの他の実施の形態を示すもので、（ａ）はセンサの正面断面図、（ｂ）はその出力の特性図。
【図１４】本発明を適用するはんだボール搭載装置の一例を示す構成図。
【図１５】はんだボールの吸着工程を示す工程図。
【図１６】フラックス塗布工程を示す工程図。
【図１７】フラックス塗布工程を示す工程図。
【図１８】搭載工程を示す工程図。
【図１９】パッケージにはんだボールが搭載された状態を示す拡大図。
【図２０】他のはんだボール搭載方法におけるフラックス供給工程を示す工程図。
【図２１】他のはんだボール搭載方法におけるフラックス供給工程を示す工程図。
【図２２】他のはんだボール搭載方法におけるはんだボール搭載工程を示す工程図。
【図２３】フラックス搭載工程におけるフラックスの掻き均し状態を示す拡大図。
【図２４】フラックス塗布工程における課題を示す拡大図。
【図２５】フラックス塗布工程における課題を示す拡大図。
【符号の説明】
２…はんだボール、４…フラックス、５…パッケージ、５ａ…接続端子、
６…整列マスク、６ａ…穴、２４…フラックス槽、４３…センサ、
６０、６１…スキージ。
【図１】
0004187873.tif 000002
【図２】
0004187873.tif 000003
【図３】
0004187873.tif 000004
【図４】
0004187873.tif 000005
【図５】
0004187873.tif 000006
【図６】
0004187873.tif 000007
【図７】
0004187873.tif 000008
【図８】
0004187873.tif 000009
【図９】
0004187873.tif 000010
【図１０】
0004187873.tif 000011
【図１１】
0004187873.tif 000012
【図１２】
0004187873.tif 000013
【図１３】
0004187873.tif 000014
【図１４】
0004187873.tif 000015
【図１５】
0004187873.tif 000016
【図１６】
0004187873.tif 000017
【図１７】
0004187873.tif 000018
【図１８】
0004187873.tif 000019
【図１９】
0004187873.tif 000020
【図２０】
0004187873.tif 000021
【図２１】
0004187873.tif 000022
【図２２】
0004187873.tif 000023
【図２３】
0004187873.tif 000024
【図２４】
0004187873.tif 000025
【図２５】
0004187873.tif 000026