(57)【要約】  本発明は、半田ボール（１２）の形にした半田を基板（１０４）に供給するためのアセンブリ（１００）に関する。このアセンブリは、複数の半田ボール（１２）を含むリザーバ（１４）と、各々の半田ボール（１２）を排出するための出口開口（２６）と、リザーバ（１４）と出口開口（２６）との間に設けられ、リザーバ（１４）から出口開口（２６）に半田ボール（１２）を供給するための供給チャンネル（４８）とを備え、供給チャンネル（４８）は、使用された半田ボール（１２）の１つのボールの直径よりも大きく、使用された半田ボール（１２）の２つのボールの直径よりも小さい直径を有する開口断面を有することを特徴とする。アセンブリは、供給チャネル（４８）に終了する吸引チャネル（６８、７０、７２）を備え、吸引チャネル（６８、７０、７２）は、供給チャネル（４８）との間の遷移区域（６２、６４、６６）において、使用された半田ボール（１２）の１つのボールの断面よりも小さい断面を有し、吸引チャネル（６８、７０、７２）の圧力が供給チャネル（４８）の圧力よりも小さくなり、供給チャネル（４８）にある半田ボール（１２）を吸引チャネル（６８、７０、７２）の遷移区域（６２、６４、６６）に吸い込むことができるように、供給チャネル（４８）と吸引チャネル（６８、７０、７２）との間に圧力差を生成するための手段を備え、第１の圧力差で吸引チャネル（６８、７０、７２）と供給チャネル（４８）との間の遷移区域に少なくとも１つの半田ボール（１２）を保持することによって半田ボール（１２）の更なる供給をブロックし、第２の圧力差で少なくとも１つの半田ボール（１２）を排出するように、圧力差を制御するための制御手段を備えることを特徴とする。複数の構成可能なモジュールを組み合わせることによって、単体として配置できる要素のモジュール式アセンブリを形成することができる。
2020520561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボール（１２）からの半田を基板（１０４）上に配置するためのアセンブリ（１００）であって、
（ａ）複数の半田ボール（１２）を含むリザーバ（１４）と、
（ｂ）各々の半田ボール（１２）を排出するための出口開口（２６）と、
（ｃ）前記リザーバ（１４）と前記出口開口（２６）との間に設けられ、前記リザーバ（１４）から前記出口開口（２６）に半田ボール（１２）を供給するための供給チャンネル（４８）とを備え、
（ｄ）前記供給チャンネル（４８）は、使用された前記半田ボール（１２）の１つのボールの直径よりも大きく、使用された前記半田ボール（１２）の２つのボールの直径よりも小さい直径を有する開口断面を有し、
（ｅ）前記供給チャネル（４８）に終了する吸引チャネル（６８、７０、７２）を備え、前記吸引チャネル（６８、７０、７２）は、前記供給チャネル（４８）との間の遷移区域（６２、６４、６６）において、使用された前記半田ボール（１２）の１つのボールの断面よりも小さい断面を有し、
（ｆ）前記吸引チャネル（６８、７０、７２）の圧力が前記供給チャネル（４８）の圧力よりも小さくなり、前記供給チャネル（４８）にある半田ボール（１２）を前記吸引チャネル（６８、７０、７２）の前記遷移区域（６２、６４、６６）に吸い込むことができるように、前記供給チャネル（４８）と前記吸引チャネル（６８、７０、７２）との間に圧力差を生成するための手段と、
（ｇ）第１の圧力差で前記吸引チャネル（６８、７０、７２）と前記供給チャネル（４８）との間の前記遷移区域に少なくとも１つの半田ボール（１２）を保持し且つ更なる半田ボール（１２）の供給をブロックし、第２の圧力差で少なくとも１つの半田ボール（１２）を排出するように、前記圧力差を制御するための制御手段とを備えることを特徴とする、アセンブリ。
【請求項２】
２つ、３つまたはそれ以上の吸引チャネル（６８、７０、７２）は、前記半田ボール（１２）の移動方向に沿って前記供給チャネル（４８）に連続的に接続され、
前記制御手段は、前記出口開口に近い側の前記半田ボールを排出すると共に、少なくとも１つの半田ボールを他の１つの吸引チャネルに保持するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記供給チャネル（４８）は、大気圧よりも高いガス圧にさらされることを特徴とする、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記供給チャンネル（４８）は、この目的のために、高圧の窒素または別の不活性ガスのガス源に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記吸引チャンネル（６８、７０、７２）は、大気に接続され、
前記制御手段は、前記吸引チャンネル（６８、７０、７２）と大気との間の接続を確立および中断するためのシャッターまたはバルブを含むことを特徴とする、請求項３または４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記供給チャネル（４８）は、排出チャネル（５４、３０）に終了し、
前記排出チャネル（３０）は、前記半田を前記基板（１０４）上に配置するめに使用される出口開口（２６）と、前記排出チャネル（３０）を通って前記出口開口（２６）に到達する放射線（２４）を出射するためのレーザとを含み、
前記放射線（２４）は、前記半田ボール（１２）の半田が放射線の衝撃によって前記基板（１０４）に移されるように構成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
シートアセンブリが、互いに重ねるように構成され、その位置で固定されたいくつかの平面シート（３２、３４、３６、８２）を含み、
前記供給チャネル（４８）および前記吸引チャネルは、前記シートアセンブリの前記シートに設けられたスリット（８４、８６、８８）によって形成されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記シートアセンブリは、前記供給チャネル（４８）を有する供給チャネルシート（３４）と、前記供給チャネル（４８）の区域に設けられ、前記供給チャネル（４８）内の前記半田ボールの移動を案内するための案内スリット（５０）を有する隣接の案内シート（３６）とを含み、
前記案内スリットは、前記供給チャネルの幅よりも小さい幅を有することを特徴とする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記シートアセンブリは、
前記供給チャネルシート（３４）に隣接する第１の吸引チャネルシート（３２）を含み、前記吸引チャネルシートは、前記リザーバ（１４）から離れた端部区域において、前記半田ボールの移動方向に沿って互いに隣接するように一列に配置されたボアホール（６２、６４、６６）を有し、前記ボアホールは、前記吸引チャネル（６８、７０、７２）と前記供給チャネル（４８）との間の前記遷移区域を形成し、
前記供給チャネルシート（３４）から離れた前記第１の吸引チャネルシート（３２）の側に位置する第２の吸引チャネルシート（８２）を含み、前記第２の吸引チャネルシートは、前記ボアホール（６２、６４、６６）を大気に接続するまたは大気に接続されたチャネル（６８、７０、７２）に接続するためのスリット（８４、８６、８８）を有することを特徴とする、請求項７または８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記リザーバ（１４）、前記出口開口（２６）、前記供給チャネル（４８）および前記吸引チャネル（６８、７０、７２）は、１つのモジュール（１００）に一体化され、
前記モジュール（１００）と共に少なくとも１つの更なる同等のモジュール（１１４、１１６）を設けることによって、モジュール式アセンブリ（１０２）を形成し、
前記モジュール（１００、１１４、１１６）の前記出口開口（２６）は、前記基板（１０４）の上方に互いに隣接するように配置されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記モジュール（１００）は、互いに離れるように配置され、
少なくとも１つの前記モジュールの位置は、前記基板平面に垂直な軸に対して調整可能であることを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記モジュール式アセンブリ（１０２）の位置は、前記基板平面に垂直および／または平行な軸（１１８、１２８）に対して調整されるように構成されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、半田ボールを基板上に配置するためのアセンブリに関する。このアセンブリは、（ａ）複数の半田ボールを含むリザーバと、（ｂ）各々の半田ボールを排出するための出口開口と、（ｃ）リザーバと出口開口との間に設けられ、リザーバから出口開口に半田ボールを供給するための供給チャネルとを備える。
【０００２】
このようなアセンブリは、具体的に半導体回路接着の分野に使用される。小さなスペースにできるだけ多くの接続ポイントを配置するによって、小さな直径を有する半導体回路を製造するためには、小さな直径を有する半田ボールが有利である。例えば、１００μｍ未満の直径、例えば４０μｍの直径を有する半田ボールが使用される。しかしながら、小さなボールの取り扱いは困難である。単にリザーバからボールを取り出して、基板上に置くではなく、ボールを選択し、制御された方法で移動する必要がある。
【背景技術】
【０００３】
先行技術
リザーバからの半田ボールを円盤上に円形パターンで配置することが知られている。ボールは、円盤を回転させることによって接続ポイントに移動され、基板上に配置される。この目的のためにシャッター装置が提供されている。ボールを配置した後、円盤をさらに回転させる。必要に応じて、この手順を繰り返す。
【０００４】
ボールを配置する間に、円盤の回転および精確な位置決めが必要である。これは、時間がかかる。可動部品を含むため、アセンブリは、ある程度に磨耗され、傷つけられる。さらに、硬い素材を使用する必要がある。このような材料は、高価である。円盤を備えるアセンブリを用いて基板上に配置できるボールは、１つのみである。
【０００５】
特開２０１０−１６２５７４Ａは、半田ボールを配置するためのアセンブリを開示している。半田ボールは、Ｌ字形のチャネルを通過する。圧力差を生成できるチャネルの屈折点にコネクタを設ける。これによって、最初にボールを吸い込むことができる。その後、過圧を個別に加えることによって、重力に逆らって、ボールを屈折点の後方のチャネルの垂直脚に押し上げる。このようなアセンブリの場合、最初に吸い込まれたボールが供給チャネルに戻ってくる可能性がある。また、このようなアセンブリの製造は、複雑である。
【発明の概要】
【０００６】
発明の開示
本発明の目的は、上述した種類のアセンブリに比べて、より経済的であり、基板上にボールをより迅速に配置することができるアセンブリを提供することである。本発明によれば、この目的は、
（ｄ）供給チャンネルは、使用された半田ボールの１つのボールの直径よりも大きく、使用された半田ボールの２つのボールの直径よりも小さい直径を有する開口断面を有し、
（ｅ）供給チャネルに終了する吸引チャネルを備え、吸引チャネルは、供給チャネルとの間の遷移区域において、使用された半田ボールの１つのボールの断面よりも小さい断面を有し、
（ｆ）吸引チャネルの圧力が供給チャネルの圧力よりも小さくなり、供給チャネルにある半田ボールを吸引チャネルの遷移区域に吸い込むことができるように、供給チャネルと吸引チャネルとの間に圧力差を生成する手段と、
（ｇ）第１の圧力差で吸引チャネルと供給チャネルとの間の遷移区域に少なくとも１つの半田ボールを保持し且つ更なる半田ボールの供給をブロックし、第２の圧力差で少なくとも１つの半田ボールを排出するように、圧力差を制御するための制御手段とを備えるアセンブリによって達成される。
【０００７】
アセンブリを用いて、吸引チャネルと供給チャネルの間に圧力差を生成することによって、供給チャネルに保持されているボールが、吸引チャネルによって吸い上げされる。このことは、吸引チャネル内の圧力を下げるまたは供給チャネル内の圧力を上げるまたはその両方を行うことによって実現することができる。供給チャネルと吸引チャネルとの間の遷移区域では、吸引チャネルは、ボールよりも小さい直径を有する。したがって、ボールは、吸引チャネルに入ることができない。ボールは、遷移区域に固定される。供給チャネルは、ボールが自由に移動することができるように十分に大きな直径を有する。供給チャネルは、ボールの直径の２倍より小さい直径を有する。したがって、次のボールは、遷移区域に固定されているボールを通過することができない。圧力条件を小さな圧力差またはゼロの圧力差に一時的に変更することによって、固定されているボールを解放することができる。そのボールは、出口開口に向かって移動する。その後、圧力差を上げることによって、次のボールを固定する。
【０００８】
既知のアセンブリとは異なり、このアセンブリは、可動部品を必要とせず、圧力条件のみを制御することによって制御することができる。このような制御は、円盤などの部品の移動よりも遥かに高速に実現することができる。
【０００９】
ボールの移動を個別に制御することは、２つ、３つまたはそれ以上の吸引チャネルが、移動方向に沿って連続的に供給チャネルに接続され、制御手段が、出口開口に近い側の半田ボールを排出すると共に、少なくとも１つの半田ボールを他の１つの吸引チャネルに保持するように構成されている場合に、特に有利である。これによって、固定されているボールを排出するときに、１つ以上のボールが遷移区域を通過してしまうというリスクを回避することができる。排出プロセス中に、供給チャネルの上流に固定されたボールは、他のボールを抑え、供給チャネルをブロックする。３つ以上の遷移区域を有する３つ以上の吸引チャネルを使用すると、ボールを対応する次の吸引チャネルに連続的に固定することができる。この目的のために、吸引チャンネルの圧力差を順次に下げることができる。
【００１０】
好ましくは、供給チャネルは、大気圧よりも高いガス圧にさらされる。この目的のために、供給チャネルは、高圧の窒素または別の不活性ガスのガス源に接続されてもよい。特に、不活性ガスは、半田ボールが酸化することによってまたは環境と化学的に反応することによって、コールド半田接合（cold solder joint）を引き起こすことを防止する。代替的には、吸引チャネルに負圧を与えてもよい。
【００１１】
本発明の特に有利な変形例において、吸引チャネルは、大気に接続され、制御手段は、吸引チャネルと大気との間の接続を確立および中断するためのシャッターまたはバルブを含む。シャッターが開くたびに、吸引チャネルの圧力と供給チャネルの圧力との間に圧力差が生成される。このようなシャッターまたはバルブを非常に快速に開閉することができる。したがって、半田ボールを非常に迅速に配置することができる。また、大気に向かって終了する代わりに、吸引チャネルは、例えば負圧を有する別の圧力チャンバに終了してもよい。
【００１２】
好ましくは、供給チャネルは、排出チャネルに終了し、排出チャネルは、半田を基板上に配置するために使用される出口開口と、排出チャネルを通って出口開口に到達する放射線を出射するためのレーザとを含み、放射線は、半田ボールの半田が放射線の衝撃によって基板上に移されるように構成されている。したがって、ボールは、供給チャネルから排出チャネルに移動される。レーザビームは、排出チャネルを通って出口開口に到達する。半田ボールは、レーザビームによって溶融され、基板上に配置される。
【００１３】
好ましくは、供給チャネルと排出チャネルとは、角度を形成する。供給チャネルは、例えば、水平またはほぼ水平に延在することができる。排出チャネルの方向に対して供給チャネルをわずかに下向きに傾けることによって、ボールは、重力の作用を受け、更なる力を加えることなく排出チャネルに向かって転がる。排出チャネルの前の区域の傾斜を残りの区域の傾斜よりも大きくしてもよい。排出チャネルは、垂直またはほぼ垂直あってもよい。これによって、ボールは、重力によって出口開口に向かって落下する。角度付きアセンブリの上端には、レーザおよび／または偏向光学装置および／または集束光学装置を簡単に設けることができる。必要に応じて、排出チャネルの他の位置にレンズなどの集束光学装置を設けてもよい。
【００１４】
非常に小さなボールを取り扱うアセンブリのために、非常に小さなチャネルを製造する必要がある。本発明の特に有利な変形例において、シートアセンブリは、互いに重ねるように構成され、その位置で固定されたいくつかの平面シートを含み、供給チャネルおよび吸引チャネルは、シートアセンブリのシートに設けられたスリットによって形成される。これらのシートは、隣接するシートのスリットを塞ぐように、他のシート上に置くことができる。スリットは、レーザを用いて、シートの所望の位置で所望のサイズに高精度に作製されてもよい。代替的には、チャネルおよびボアホールは、例えば、３Ｄ印刷を用いて一体に作製されてもよい。
【００１５】
本発明のさらなる変形例において、シートアセンブリは、供給チャネルを有する供給チャネルシートと、供給チャネルの区域に設けられ、供給チャネル内の半田ボールの移動を案内するための案内スリットを有する隣接の案内シートとを備えてもよい。案内スリットは、供給チャネルの幅よりも小さい幅を有する。好ましくは、案内シートは、供給チャネルを有するシートの下に配置される。ボールは、軌道に乗っているように案内スリット上で移動することができる。これによって、ボールが供給チャネルの中央で移動され、蓄積またはブロックできないことは、保証される。
【００１６】
好ましくは、シートアセンブリは、供給チャネルシートに隣接する第１の吸引チャネルシートを含み、吸引チャネルシートは、リザーバから離れた端部区域において、半田ボールの移動方向に沿って互いに隣接するように一列に配置されたボアホールを有し、ボアホールは、吸引チャネルと供給チャネルとの間の遷移区域を形成し、供給チャネルシートから離れた第１の吸引チャネルシートの側に位置する第２の吸引チャネルシートを含み、第２の吸引チャネルシートは、ボアホールを大気に接続するまたは大気に接続されたチャネルに接続するためのスリットを有する。これらのシートが組み立てられたときに、第１吸引チャネルシートのボアホールは、供給チャネルのスリットの上方且つ供給チャネルの端部の直前にある。これらのボアホールは、上方に配置された第２の吸引チャネルシートに設けられた異なるスリットに終了する。必要に応じて、第２の吸引チャネルシートのスリットが接続されてもよい。これらのスリットは、大気への開口に終了する。しかしながら、これらのスリットを表面まで延長し、これらのスリットを真空チャンバに接続することもできる。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態において、リザーバ、出口開口、供給チャネルおよび吸引チャネルは、１つのモジュールに一体化され、当該モジュールと共に少なくとも１つの更なる同等のモジュールを設けることによって、モジュール式アセンブリを形成し、モジュールの出口開口は、基板上で互いに隣接するように配置される。シートを備えたアセンブリとは対照的に、当該アセンブリは、コンパクトなブロックを形成し、このブロックは、平坦な側面から他のブロックにさらに接続するように構成されている。このようにして、いくつかのボールを基板上に同時に配置することができる。
【００１８】
複数の個別に調整可能なモジュールは、全体として調整可能なモジュール式アセンブリに一体化することができる。
【００１９】
本発明のさらなる修正は、従属請求項の主題である。以下、添付図面を参照して、実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】半田ボールを基板上に配置するためのアセンブリの垂直断面を示す概略図である。
【図２ａ】図１のアセンブリに使用されるシートアセンブリのシートの実施形態を示す図である。
【図２ｂ】図１のアセンブリに使用されるシートアセンブリのシートの実施形態を示す図である。
【図２ｃ】図１のアセンブリに使用されるシートアセンブリのシートの実施形態を示す図である。
【図２ｄ】図１のアセンブリに使用されるシートアセンブリのシートの実施形態を示す図である。
【図３】図２のシートアセンブリのうち、図２ｄのシートに設けられた案内スリットの効果を示す図である。
【図４】半田ボールを配置するための図１のアセンブリに設けられた排出チャネルを示す概略図である。
【図５】吸い上げたボールと共に、図１の切断面Ａ−Ａに沿った垂直断面を示す図である。
【図６】排出されたボールと共に、図１の切断面Ａ−Ａに沿った垂直断面を示す図である。
【図７】いくつかの半田ボールを同時に配置するための複数のモジュールを備えたアセンブリを示す図である。
【図８】複数のモジュールを備えたモジュール式アセンブリを用いて、基板上に配置した半田ボールを示す概略図である。
【図９】水平軸に対して傾斜した図８のモジュール式アセンブリを用いて、基板上に配置した半田ボールを示す概略図である。
【図１０】垂直軸に対して傾斜した図８のモジュール式アセンブリを用いて、基板上に配置した半田ボールを示す概略図である。
【図１１】垂直軸に対してモジュール式アセンブリを傾斜した場合に、半田ボール間の距離の変化を示す図である。
【図１２】モジュール式アセンブリのモジュールを互いに対して傾斜した場合に、半田ボール間の距離の変化を示す図である。
【図１３】所望の位置を調整するためにモジュールを傾斜する程度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施形態の説明
図１は、一般に数字１０で表されたボンドヘッドを示す概略図である。明瞭性のために、ボンドヘッド１０は、必要な制御ユニットおよび取り付けを有しないように示されている。１つのこのようなボンドヘッドは、基板（図示せず）の上方に配置される。半田ボール１２は、以下に説明するようにリザーバ１４から選択され、基板上に配置される。一例として、基板は、ウエハである。
【００２２】
ボンドヘッド１０は、ブロック１６を有する。本実施形態において、ブロック１６は、アルミニウムから作られる。しかしながら、任意の他の材料が適していることを理解すべきである。高価で硬い材料を使用する必要がない。ブロック１６は、実質的に直方体形状を有するが、必要に応じて、任意の他の外形をとることもできる。
【００２３】
ブロック１６には、リザーバ１４として機能する大きな空洞が設けられている。リザーバ１４は、蓋１８によって密閉される。さらにブロック１６には、大孔径の貫通ボアホール２０が設けられている。貫通ボアホール２０は、排出チャンネルの一部として機能する。貫通ボアホール２０には、集束レンズ２２が配置されている。集束レンズ２２またはレンズ組立体は、レーザビーム２４を出口開口２６の区域に集束させるように機能する。レーザビーム２４は、出口開口に存在する半田ボールを溶融するように機能する。
【００２４】
ブロック１６は、複数の積層シート３２、３４および３６を含むシートアセンブリに接続されている。シート３２、３４および３６は、図２ｂ、２ｃおよび２ｄに各々示されている。シート３２、３４および３６を含むシートアセンブリは、ブロック１６とベース３８との間に位置する。全ての部材は、アルミニウムまたは任意の他の適切な材料で作ることができる。図２からよく認識できるように、固定の目的のために、ブロック１６およびシートアセンブリのシートの縁に沿ってボアホール４０が設けられる。本実施形態において、１０個のボアホール４０が設けられる。ネジをボアホールに挿入して、ベースに設けられたネジ穴にしっかりとねじ込むことができる。ネジの頭は、ブロック１６に設けられた凹部に隠すことができる。
【００２５】
シート３２、３４および３６の各々には、ボアホール４２が設けられている。各シートのボアホール４２は、他のシートの対応するボアホール４２および貫通ボアホール２０と整列されている。これらのボアホールは、ベース３８に設けられた対応のボアホール４４と共に、排出チャネル３０の一部を形成する。
【００２６】
また、シート３２には、大孔径のボアホール４６が設けられている。ボアホール４６は、リザーバ１４を形成する空洞と整列され、ほぼ同様の直径を有している。これは、図１からよく認識することができる。シート３４には、スリット４８が設けられている。スリット４８は、ボール１２をリザーバ１４から出口開口２６に案内するための供給チャネルの一部を形成する。スリット４８は、ボアホール４６の下方からボアホール４２の手前の区域まで延在する。スリット４６の幅は、リザーバ１４からのボール１２の直径よりも大きい。したがって、ボールは、スリット４８を通って円滑に移動することができる。しかしながら、スリット４８の幅は、第２のボール１２が別のボールを通過することを防ぐのに十分に小さい。このようにして、一箇所では、１つのボール１２のみがスリット４８を通って移動することができる。その結果、ボール１２は、連続してスリット４８を個別に通過する。
【００２７】
本実施形態において、ボール１２は、スリット４８の中心で案内される。この目的のために、下方に配置されているシート３６には、ほぼ同じ長さのスリット５０が設けられる。スリット５０は、ボール１２の直径よりも小さい幅を有する。これは、図３からよく認識することができる。したがって、ボール１２は、スリット５０に進入することができず、スリット５０上で軌道に乗っているように案内される。これによって、ボール１２は、図１に概略的に示すように、スリット４８により形成された供給チャネル内のスリット５０上で連続的に移動する。スリット５０は、リザーバ１４から離れた端部５２で円形に拡径される。この拡径部は、ボール１２の直径よりも大きい。したがって、ボール１２は、拡径部５２を通って下方に移動することができる。同様に、スリット４８の端部には、拡径部６０を設けることもできる。これによって、下方の移動が容易になる。
【００２８】
ベース３８には、接続チャネル５４が設けられており、接続チャネル５４は、傾斜したボアホールの形状を有する。これは、特に図１からよく認識することができる。接続チャネル５４は、拡径部５２と拡径部上方のスリット４８および拡径部６０とを貫通ボアホール４４に接続する。接続チャネル５４は、ボール１２の直径よりも広いため、ボール１２は、供給チャネル４８から、拡径部６０および５２および接続チャネル５４を通って排出チャネル３０に進入することができる。
【００２９】
図４は、図１の切断面に対して９０度の角度で回転した垂直切断面に沿って切断した排出チャネル３０の断面を示している。ボール１２を含む排出チャネル３０前方の接続チャネル５４の端部５６を視認することができる。図５および図６は、横方向にシフトされたスリット４８および５０の長手方向の断面を示す。接続チャネル５４の入口部５８を視認することができる。図５および図６から分かるように、拡径部５２の位置は、入口部５８の位置と整列されている。
【００３０】
シート３２は、供給チャネル４８を備えたシート３４上に配置されている。シート３２には、使用されるボール１２の直径よりも小さい直径を有する３つのボアホール６２、６４および６６が設けられている。これは、図１から認識することができる。ボアホールは、縮尺通りに示された場合に図２ｂによく視認できないため、縮尺を大きくして示される。ボアホール６２、６４および６６は、長手方向に沿ってシフトされ、スリット４８の上方に一列に配置される。ボアホール６２は、リザーバ１４から離れたスリット４８の側に設けられ、スリット４８および５０の拡径部６０および５２の上方に位置する。ボアホール６４および６６は、リザーバ１４により近くなるように、スリット４８および５０の上方の区域において長手方向に沿ってシフトされる。
【００３１】
図１は、概略図である。図１において、ボアホール６２、６４および６６は、ブロック１６に設けられた垂直な貫通ボアホール６８、７０および７２に終了する。貫通ボアホール６８、７０および７２は、ボアホール６２、６４および６６を各々大気に連通する。矢印７４、７６および７８で示すように、制御可能なバルブまたはシャッター（図示せず）は、大気への連通を制御する。
【００３２】
ブロック１６には、横方向のボアホール８０が設けられている。ボアホール８０は、スリット４８および５０の区域およびボアホール４６の区域に終了する。窒素などの不活性ガスを含むガス源が、ボアホール８０に接続される。ガスは、圧力を高める。このようにして、蓋１８によって密閉されたリザーバ１４、スリット４８および５０、ボアホール６２、６４、６６、６８、７０および７２、並びにボアホール５４を含むアセンブリ内部の全体は、高圧にさらされる。ボアホール６８、７０または７２のいずれかのバルブが大気に向かって開放されると、圧力差が生成される。スリット４８および５０内の圧力は、ボアホール内の圧力よりも高い。したがって、吸引効果が生じる。供給チャンネル内のボールは、バルブが開いたボアホールを通過するときに吸い上げられる。
【００３３】
スリット４８によって形成された供給チャネルの直径は、ボール１２が他のボールを通過できないように選択される。したがって、ボール１２が吸引効果によってボアホール６２、６４または６６に固定されている場合、他のボールが供給チャネルを通過できない。供給チャネルの通路は、完全にブロックされる。図１は、ボールがボアホール６２、６４および６６の各々に固定されている状況を概略に示している。
【００３４】
図１の概略図に示されたチャネル６８、７０および７２を製造することは、困難である。ボアホール６２、６４および６６は、非常に小さい直径を有し、互いに近接している。シート３２上に別のシート８２を敷設することによって、製造を容易にすることができる。他のシートに関して既に説明したように、シート８２も、ボアホール４０、４２および４６を有する。さらに、シート８２は、３つのスリット８４、８６および８８を有する。スリット８４は、ボアホール６２の上方の区域に位置する出口側端部９０に終了する。スリット８６は、ボアホール６４の上方の区域に位置する出口側端部９０に終了する。スリット８８は、ボアホール６６の上方の区域に位置する出口側端部９０に終了する。スリット８４、８６、および８８の出口側端部９０は、比較的小さいため、隣接するボアホールの上方の区域まで延在しない。一方、スリット８４、８６および８８は、広がっている。ボアホール６８、７０および７２と同様に、ベース１６は、わずかに幅が広く、側面からまたは上方から大気側のスリット８４、８６、８８の他端９２まで延在するボアホールを有する。このようなスリットは、レーザを用いて、シートに簡単に作ることができる。超音波バイブレータ９４は、高周波でアセンブリを動かすように機能する。バイブレータ９４は、ボール１２の運動性を改善する。これによって、ボールは、チャンネルを塞ぐまたはブロックすることがない。
【００３５】
アセンブリは、次のように動作する。
蓋が開いているときに、半田ボール１２をリザーバ１４に充填することができる。次に、蓋を用いてリザーバ１４を密閉する。ボール１２は、ボアホール４６を通って下方のスリット４８に落下する。そこで、ボールは右へ移動する。図１は、供給チャネル４８が実質的に水平であるアセンブリを示している。ボールの移動は、圧力低下によって引き起こされる。出口開口の方向へのボールの移動を改善するために、供給チャネル４８を出口開口の方向にわずかに下向きに傾斜させることもできる。これは、楔形のシートを設けることによってまたはアセンブリの全体を傾けることによって実現することができる。図３および図６からよく認識できるように、ボール１２は、スリット５０によって、供給チャネル４８の中心で案内される。
【００３６】
最初に、全てのバルブを大気に向かって開く。圧力差によって、ボール１２は、供給チャネル４８とボアホール６２、６４、６６との間の遷移区域に吸い上げられる。これによって、図１からよく認識できるように、後続のボールの通過をブロックする。
【００３７】
チャネル６８のバルブを閉めると、ボールは、ボアホール６２から放出される。ボールは、重力によって接続チャネル５４に落下する。その後、ボール１２は、接続チャネル５４から排出チャネル３０に落下する。まず、ボールは、出口開口２６に留まる。したがって、出口開口２６は、閉塞される。排出チャネル３０および接続チャネル５４内の圧力が上昇する。圧力センサ（図示せず）が、接続チャネル５４内の圧力を測定する。接続チャネル５４内の圧力の増加は、ボールが出口開口２６に存在することを示す。
【００３８】
ボール１２が出口開口２６に到達すると、ボアホール６８内のバルブを開き、ボアホール７０内のバルブを閉める。これによって、固定されたボールのうち、中央のボールが排出される。このボールは、次のボアホール６８に吸い上げられ、固定される。その後、ボアホール７０内のバルブを再び開き、ボアホール７２のバルブを閉める。リザーバ側のボアホール６６によって固定されていたボールは、放出され、中央のボアホール６４に吸い上げられ、固定される。ボアホール７２内のバルブを再び開くと、供給チャネル４８からの新しいボールがボアホール６６に固定される。これによって、後続のボールの移動がブロックされる。このようにして、一度に１つのボールのみが出口開口２６に移動される。
【００３９】
レーザビーム２４は、レンズ２２またはレンズ組立体を用いて排出チャネル３０に集束される。出口開口２６内のボールは、レーザビーム２４の焦点に位置する。レーザビームのエネルギーは、ボール１２を融解させ、半田を下方の基板上に配置するように選択される。理解すべきことは、出口開口は、半田を塗布する位置に精確に配置されることである。アセンブリは、可動部品を使用しない。したがって、半田ボールを配置する速度は、バルブを閉める時間のみによって制限される。この時間は、円盤などを移動するのに必要な時間よりも遥かに短い。
【００４０】
ＩＲセンサは、半田の温度を測定する。このようにして、レーザの放射量を制御することができる。この目的のために、半透明ミラーを設けることによって、レーザ放射線を側面から排出チャネル３０に導く。半透明ミラーは、ＩＲ放射を上方に伝導する。このレーザは、ＩＲレーザまたはＶＩＳレーザであってもよい。
【００４１】
本実施形態において、全体として実質的に直方体のモジュラーブロック１００を形成するアセンブリは、選択された。出口開口２６のみは、下方に延在する先端として設けられている。これによって、図７に模式的に示すように、いくつかのモジュール１００を並列に配置することができる。このように形成されたモジュールアセンブリ１０２を基板１０４に沿って移動することができ、またはモジュールアセンブリ１０２の下方で基板１０４を移動することができる。
【００４２】
図８は、各モジュール１００が基板上に半田ボールを同時に配置するときに生成されたパターンを示している。理解すべきことは、各モジュールを適切に時間制御することによって、接点１０６の位置を所望の方法でｙ方向、すなわち、基板１４またはモジュール式アセンブリ１０２の移動方向にシフトすることができることである。
【００４３】
モジュール式アセンブリを用いて、ｘ方向の接点間の距離を調整することもできる。例えば、２つの接点１０６と１０８の間の距離１１２は、対応するモジュール１１４および１１６の出口開口の距離によって決定される。出口開口は、モジュール１１４および１１６の前方にある。垂直軸を中心にして小さな角度でモジュール１１４および１１６を回転させると、モジュール１１４および１１６は、角度を形成する。したがって、モジュール間の距離１０８は、対応する出口開口の範囲に変化する。
【００４４】
コンパクトなモジュール式アセンブリにおいて、垂直軸を中心にして各々のモジュールの角運動を可能にする角度範囲は、制限されている。したがって、場合によって、モジュール１００間の距離が小さいと、全ての範囲をカバーすることができない。したがって、提供された本発明のアセンブリにおいて、モジュール式アセンブリの全体は、共通軸１１８を中心に回転するように構成される。これは、矢印１２０で示される。軸１１８を中心に回転すると、出口開口２６は、移動方向に垂直な列１２４に整列されない。その代わりに、図９に示すに、出口開口の列１２４は、基板１０４またはモジュール式アセンブリの移動方向１２２と９０°でない角度αを形成する。これによって、接点間の距離１２６は、例示として図８に示された最大距離１１２に比べて小さくなる。
【００４５】
このような回転の効果は、図１１により詳細に示される。いくつかの出口開口２６は、線１３０によって示された一列に整列されている。この列に位置する半田ボール１３４は、ｄ１で示された間隔１１２を有する。図７から認識できるように、モジュール式アセンブリを一定の角度で回転させると、半田ボールは、列１３２に整列される。ｄ２として示されたｄ方向の距離１２６は、ｄ１よりも小さい。
【００４６】
モジュール式アセンブリ全体の回転によって、全ての間隔は、同様に変化する。しかしながら、モジュールを個別に傾斜させることもできる。一例として、図１２は、モジュール１１４に対して、紙面に垂直な水平軸を中心にしてモジュール１００を垂直面から傾けることによって、間隔１３６を減少することを示している。
【００４７】
したがって、空間内でモジュール式アセンブリ全体を適切な方向に向けて、個々のモジュールを互いに向けることによって、接点の位置を調整することができる。既知のアセンブリとは異なり、基板の広い領域に半田を実際に同時に供給することができる。
【００４８】
図１３の側面図に示すように、水平軸１２８を中心にしてモジュール式アセンブリ全体を回転することによって、同じ時間分解能で接点間の距離を小さくすることができる。このことは、図１０に示される。
【００４９】
理解すべきことは、１列のみのモジュールを備えたモジュール式アセンブリだけではなく、同様に複数のモジュールを移動方向に直列に配置することができることである。これによって、基板の全領域に半田を同時に供給することができる。
【図１】
2020520561.tif 000003
【図２ａ】
2020520561.tif 000004
【図２ｂ】
2020520561.tif 000005
【図２ｃ】
2020520561.tif 000006
【図２ｄ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月5日(2019.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半田ボール（１２）からの半田を基板（１０４）上に配置するためのアセンブリ（１００）であって、
（ａ）複数の半田ボール（１２）を含むリザーバ（１４）と、
（ｂ）各々の半田ボール（１２）を排出するための出口開口（２６）と、
（ｃ）前記リザーバ（１４）と前記出口開口（２６）との間に設けられ、前記リザーバ（１４）から前記出口開口（２６）に半田ボール（１２）を供給するための供給チャンネル（４８）とを備え、
（ｄ）前記供給チャンネル（４８）は、使用された前記半田ボール（１２）の１つのボールの直径よりも大きく、使用された前記半田ボール（１２）の２つのボールの直径よりも小さい直径を有する開口断面を有し、
（ｅ）前記供給チャネル（４８）に終了する吸引チャネル（６８、７０、７２）を備え、前記吸引チャネル（６８、７０、７２）は、前記供給チャネル（４８）との間の遷移区域（６２、６４、６６）において、使用された前記半田ボール（１２）の１つのボールの断面よりも小さい断面を有し、
（ｆ）前記吸引チャネル（６８、７０、７２）の圧力が前記供給チャネル（４８）の圧力よりも小さくなり、前記供給チャネル（４８）にある半田ボール（１２）を前記吸引チャネル（６８、７０、７２）の前記遷移区域（６２、６４、６６）に吸い込むことができるように、前記供給チャネル（４８）と前記吸引チャネル（６８、７０、７２）との間に圧力差を生成するための手段と、
（ｇ）第１の圧力差で前記吸引チャネル（６８、７０、７２）と前記供給チャネル（４８）との間の前記遷移区域に少なくとも１つの半田ボール（１２）を保持し且つ更なる半田ボール（１２）の供給をブロックし、第２の圧力差で少なくとも１つの半田ボール（１２）を排出するように、前記圧力差を制御するための制御手段とを備えることを特徴とする、アセンブリ。
【請求項２】
３つまたはそれ以上の吸引チャネル（６８、７０、７２）は、前記半田ボール（１２）の移動方向に沿って前記供給チャネル（４８）に連続的に接続され、
前記制御手段は、前記出口開口に近い側の前記半田ボールを排出すると共に、少なくとも１つの半田ボールを他の１つの吸引チャネルに保持するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記供給チャネル（４８）は、大気圧よりも高いガス圧にさらされることを特徴とする、請求項１または２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記供給チャンネル（４８）は、この目的のために、高圧の窒素または別の不活性ガスのガス源に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記吸引チャンネル（６８、７０、７２）は、大気に接続され、
前記制御手段は、前記吸引チャンネル（６８、７０、７２）と大気との間の接続を確立および中断するためのシャッターまたはバルブを含むことを特徴とする、請求項３または４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記供給チャネル（４８）は、排出チャネル（５４、３０）に終了し、
前記排出チャネル（３０）は、前記半田を前記基板（１０４）上に配置するめに使用される出口開口（２６）と、前記排出チャネル（３０）を通って前記出口開口（２６）に到達する放射線（２４）を出射するためのレーザとを含み、
前記放射線（２４）は、前記半田ボール（１２）の半田が放射線の衝撃によって前記基板（１０４）に移されるように構成されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項７】
シートアセンブリが、互いに重ねるように構成され、その位置で固定されたいくつかの平面シート（３２、３４、３６、８２）を含み、
前記供給チャネル（４８）および前記吸引チャネルは、前記シートアセンブリの前記シートに設けられたスリット（８４、８６、８８）によって形成されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記シートアセンブリは、前記供給チャネル（４８）を有する供給チャネルシート（３４）と、前記供給チャネル（４８）の区域に設けられ、前記供給チャネル（４８）内の前記半田ボールの移動を案内するための案内スリット（５０）を有する隣接の案内シート（３６）とを含み、
前記案内スリットは、前記供給チャネルの幅よりも小さい幅を有することを特徴とする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記シートアセンブリは、
前記供給チャネルシート（３４）に隣接する第１の吸引チャネルシート（３２）を含み、前記吸引チャネルシートは、前記リザーバ（１４）から離れた端部区域において、前記半田ボールの移動方向に沿って互いに隣接するように一列に配置されたボアホール（６２、６４、６６）を有し、前記ボアホールは、前記吸引チャネル（６８、７０、７２）と前記供給チャネル（４８）との間の前記遷移区域を形成し、
前記供給チャネルシート（３４）から離れた前記第１の吸引チャネルシート（３２）の側に位置する第２の吸引チャネルシート（８２）を含み、前記第２の吸引チャネルシートは、前記ボアホール（６２、６４、６６）を大気に接続するまたは大気に接続されたチャネル（６８、７０、７２）に接続するためのスリット（８４、８６、８８）を有することを特徴とする、請求項７または８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記リザーバ（１４）、前記出口開口（２６）、前記供給チャネル（４８）および前記吸引チャネル（６８、７０、７２）は、１つのモジュール（１００）に一体化され、
前記モジュール（１００）と共に少なくとも１つの更なる同等のモジュール（１１４、１１６）を設けることによって、モジュール式アセンブリ（１０２）を形成し、
前記モジュール（１００、１１４、１１６）の前記出口開口（２６）は、前記基板（１０４）の上方に互いに隣接するように配置されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記モジュール（１００）は、互いに離れるように配置され、
少なくとも１つの前記モジュールの位置は、前記基板平面に垂直な軸に対して調整可能であることを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記モジュール式アセンブリ（１０２）の位置は、前記基板平面に垂直および／または平行な軸（１１８、１２８）に対して調整されるように構成されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のアセンブリ。
【国際調査報告】
2020520561.tif 000019
2020520561.tif 000020
2020520561.tif 000021
2020520561.tif 000022