JP3146932B2 - バンプ付電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの電極に半田ボ
ールを搭載してバンプを形成するバンプ付電子部品の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワークの電極にバンプ（突出電極）を形
成してバンプ付電子部品を製造する方法として、半田ボ
ールを用いる方法が知られている。この方法は、ヘッド
の下面に多数形成された吸着孔に半田ボールを真空吸着
してワークの電極上に移送搭載した後、ワークを加熱炉
で加熱して半田ボールを溶融固化させ、バンプを生成す
る。この方法は、ワークの電極に多数個のバンプを一括
形成してバンプ付電子部品を製造できるので、作業能率
上きわめて有利である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークは一
般にきわめて小形であり、したがってワークは複数個づ
つキャリアに装着されて製造ラインを搬送されることが
多い。ところが従来のヘッドは、ワーク１個分の半田ボ
ールしか真空吸着できなかったため、後に図１１（ａ）
を参照して説明するように、半田ボールの供給部とキャ
リアの間を繰り返し往復移動して各々のワーク毎に半田
ボールを搭載せねばならず、したがって全体のタクトタ
イムは長くなって作業能率がはかどらないという問題点
があった。

【０００４】そこで本発明は、複数個のワークに対して
作業能率よく半田ボールを搭載できるバンプ付電子部品
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明は、複数個のワー
クにそれぞれ対応する複数のブロックに分割され、かつ
各々のブロックに互いに独立した真空吸引手段を備えた
ヘッドが半田ボールの供給部に備えられた半田ボールを
真空吸着してピックアップする工程と、このヘッドが位
置決め部に位置決めされた複数個のワークの上方へ移動
する工程と、前記複数個のブロックが各々のワークの真
上に位置するように前記ヘッドを各々のワークに対して
相対的に水平移動させ、各々のワークに対応するブロッ
ク毎に半田ボールの真空吸着状態を解除して各々のワー
クに半田ボールを搭載する工程とからバンプ付電子部品
の製造方法を構成した。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、ヘッドは半田ボールの供給
部において複数個のワーク分の半田ボールを一括してピ
ックアップし、キャリアの上方へ移動して、各ワークに
対して相対的に水平移動をしながら、各ワークに順に半
田ボールを搭載するので、全体のタクトタイムを大巾に
短縮することができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の一実施例のバンプ付電子部
品の製造工程図、図２は同バンプ付電子部品の製造装置
の平面図、図３は同側面図、図４は同ヘッドとキャリア
の斜視図、図５は同ヘッドの断面図、図６は同制御系の
ブロック図である。また図７は同半田ボールの下面にフ
ラックスを塗布中の要部断面図、図８は同半田ボールを
基板の電極に搭載中の要部断面図、図９は同ヘッドと第
１の光源の正面図、図１０は同ヘッドと発光部および受
光部の正面図である。

【０００９】まず図１を参照して、バンプ付電子部品の
全製造工程を簡単に説明する。図１（ａ）において、３
はワークとしての基板であり、図１（ｂ）に示すように
その上面と下面に電極２０を形成するとともに、電極２
０同士を電気的に接続するスルーホール３ａを形成す
る。

【００１０】次に基板３の上面にチップＣを搭載し（図
１（ｃ））、チップＣの上面の電極と基板３の上面の電
極２０をワイヤＷで接続する（図１（ｄ））。次いでチ
ップＣとワイヤＷを保護するモールド体Ｍを合成樹脂に
より形成する（図１（ｅ））。次いで基板３を上下反転
させて電極２０の上面に半田ボール５を搭載する（図１
（ｆ））。次いで基板３を加熱炉へ送って加熱し、半田
ボール５を溶融固化させることによりバンプ５’を形成
する（図１（ｇ））。

【００１１】以上によりバンプ付電子部品が完成する。
次に、各図を参照して、図１（ｆ）（ｇ）の工程、すな
わちバンプ用の電極２０に半田ボール５を搭載し、バン
プ５’を形成する工程について詳しく説明する。

【００１２】図２において、３は図１（ｅ）に示す基板
であり、その下面にはチップＣをモールドするモールド
体Ｍが形成されている。基板３はキャリア１０に４枚搭
載されている。

【００１３】図２において、１はテーブルであり、その
上面中央にはガイドレール２が２本配設されている。キ
ャリア１０はガイドレール２に沿って搬送され、またガ
イドレール２にクランプされて所定の位置に位置決めさ
れる。本実施例では、ガイドレール２によるキャリア１
０の搬送方向をＸ方向、これに直交する方向をＹ方向と
する。テーブル１の隅部には半田ボールの供給部４が設
けられている。図３に示すように、半田ボールの供給部
４はボックスから成り、その内部には半田ボール５が大
量に貯溜されている。またガイドレール２の側部には、
半田ボール５の回収部１９が設けられている。この回収
部１９はボックスから成っている。

【００１４】図２および図３において、テーブル１の他
方の隅部にはフラックスの塗布部６が設けられている。
フラックスの塗布部６は、皿状の容器７と平滑ヘッド８
を備えている。容器７にはフラックス９が浅く貯溜され
ている。平滑ヘッド８は、テーブル１にＸ方向へ摺動自
在に装着され、容器７の上方に架設された台板１５を備
えている。台板１５上にはシリンダ１６が２個設置され
ており、そのロッド１７の下端部にスキージ１８ａ、１
８ｂが結合されている。シリンダ１６のロッド１７が突
没することにより、スキージ１８ａ、１８ｂは上下動す
る。

【００１５】図２において、１３は送りねじであり、モ
ータ１４に駆動されて回転する。台板１５の側部の下面
には送りねじ１３に螺合するナット（図示せず）が設け
られており、モータ１４が駆動して送りねじ１３が回転
すると、平滑ヘッド８はＸ方向へ水平移動する。この場
合、図３に示すスキージ１８ａまたは１８ｂが選択的に
フラックス９に着水して摺動し、フラックス９の上面を
平滑する。

【００１６】次に、半田ボールの移送手段としてのヘッ
ドとその移動手段について説明する。図２および図４、
図５において、ヘッド５０は、箱形のヘッド本体５１と
ヘッド部５２から成っている。ヘッド部５２は複数個の
ブロックＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに仕切壁５３により仕切られて
おり、各々のブロックＡ〜Ｄの下面には半田ボール５を
真空吸着するための吸着孔５４がマトリクス状に多数個
開孔されている。本実施例では、平面視して十字形の仕
切壁５３により、４個の正方形のブロックＡ〜Ｄに仕切
られている。

【００１７】各ブロックＡ〜Ｄは、互いに独立した吸引
空間Ｔを有しており、各々の吸引空間Ｔはチューブ５５
を通じて真空ポンプ６２やブロア６３（後に図６を参照
して説明する）などの配管系に接続されている。また各
吸引空間Ｔの上部には、吸着孔５４に真空吸着された半
田ボール５の有無を検出するための光学センサ５６が設
けられている。真空ポンプ６２が作動することにより、
吸引空間Ｔは真空引きされ、吸着孔５４に半田ボール５
を真空吸着する。またブロア６３を作動させて吸引空間
Ｔにエアを吹き込むことにより真空吸引による保持状態
は解除されて、半田ボール５は吸着孔５４から落下す
る。ヘッド５０の側面には、基板認識用のカメラ１１が
一体的に設けられている（図２）。

【００１８】図２において、テーブル１の上方には長尺
のフレーム２４が架設されている。フレーム２４には送
りねじ２５とガイドレール２６が平行に配設されてい
る。２７は送りねじ２５を回転させるモータである。ヘ
ッド５０には、送りねじ２５に螺合するナット２８が結
合されている。したがってモータ２７が駆動して送りね
じ２５が回転すると、ナット２８は送りねじ２５に沿っ
てＸ方向へ水平移動し、ヘッド５０もガイドレール２６
に沿ってＸ方向へ水平移動する。

【００１９】フレーム２４の両側端部は、ガイドレール
２９、３０上にスライド自在に設置されている。このガ
イドレール２９、３０は上記ガイドレール２６と直交し
ている。またガイドレール２９と平行に送りねじ３１が
配設されている。フレーム２４の下面にはこの送りねじ
３１が螺合するナット（図示せず）が設けられている。
したがってモータ３２が駆動して送りねじ３１が回転す
ると、フレーム２４およびこれに結合されたヘッド５０
はガイドレール２９、３０に沿ってＹ方向に水平移動す
る。

【００２０】上述のように、送りねじ２５、３１、ガイ
ドレール２６、２９、３０、モータ２７、３２などは、
ヘッド５０をＸ方向やＹ方向へ水平移動させる移動手段
を構成しており、これによりヘッド５０は半田ボールの
供給部４、回収部１９、ガイドレール２に位置決めされ
たキャリア１０の間を自由に移動する。

【００２１】次に検査手段について説明する。図２にお
いて、４０は長尺の第１の光源である。この第１の光源
４０は半田ボールの供給部４とフラックスの塗布部６の
間に設置されており、下方からヘッド５０の下面へ向っ
て光を照射する（図９参照）。ヘッド５０の内部には光
学センサ５６が内蔵されている。したがってすべての吸
着孔５４に半田ボール５が真空吸着されているときは、
吸着孔５４は半田ボール５で完全に遮光されて光学セン
サ５６には光は入射しないが、何れかの吸着孔５４に半
田ボール５が真空吸着されていないときは、第１の光源
４０から照射された光はその吸着孔５４を通過して光学
センサ５６に入射する。これにより、半田ボール５のピ
ックアップミスがあったことが判明する。すなわち第１
の光源４０と光学センサ５６はすべての吸着孔５４に半
田ボール５が正しく真空吸着されているか否か、すなわ
ちピックアップミスの有無を検査する検査手段である。

【００２２】図２において、フラックスの塗布部６とガ
イドレール２の間には、第２の光源４２が設置されてい
る。第２の光源４２は第１の光源４０と同様に、ヘッド
５０の下面へ向って光を照射し、すべての吸着孔５４に
半田ボール５が正しく真空吸着されているか否か、すな
わち半田ボール５の落下の有無を検査する（図９を参
照）。

【００２３】この第２の光源４２の設置理由は次のとお
りである。すなわち、ヘッド５０を容器７の上方で上下
動作させて、その下面に真空吸着された半田ボール５を
フラックス９に着水させ、その下面にフラックス９を付
着させるが（図７（ａ）（ｂ）を参照）、フラックス９
は粘性が大きいため、半田ボール５をフラックス９に着
水させると、その粘性のために半田ボール５は吸着孔５
４から落下することがある。このように半田ボール５が
脱落したヘッド５０を基板３の上方へ移動させて、半田
ボール５を基板３に搭載すると、基板３は半田ボール５
が不足する不良品となってしまう。そこでヘッド５０を
基板３へ移動させる途中において、第２の光源４２と光
学センサ５６により、すべての吸着孔５４に半田ボール
５が正しく真空吸着されているか否かを検査する。すな
わち第２の光源４２と光学センサ５６は、半田ボール５
の落下の有無を検査する検査手段である。

【００２４】図２において、ガイドレール２と半田ボー
ルの供給部４の間には発光部４３と受光部４４が設けら
れている。図１０に示すように、発光部４３から受光部
４４へ向って光が水平に照射される。ヘッド５０は基板
３に半田ボール５を搭載した後、この発光部４３と受光
部４４の間をその光路に直交する方向へ移動して半田ボ
ールの供給部４上へ復帰するが、そのとき、ヘッド５０
の下面に半田ボール５が残存付着していると光は遮ら
れ、受光部４４は受光しない。また半田ボール５がすべ
て基板３に搭載され、ヘッド５０の下面に半田ボール５
がまったく残存付着していないと、発光部４３から照射
された光は受光部４４に受光される。これにより、ヘッ
ド５０の下面に半田ボール５が残存付着して保持してい
るか否か、すなわちヘッド５０がすべての半田ボール５
を基板３に搭載したか否かの搭載ミスの有無を検査す
る。

【００２５】次に、図６を参照して制御系の説明を行
う。各ブロックＡ〜Ｄの各吸引空間Ｔに接続されたチュ
ーブ５５は、バルブ６０、６１を介して真空ポンプ６２
とブロア６３に接続されている。各バルブ６０、６１は
バルブ駆動回路６４で制御される。また光学センサ５６
と受光部４４は検出回路６５に接続されている。６６は
全体を制御する制御部であって、バルブ駆動回路６４、
モータ駆動回路６７、カメラ１１に接続された位置検出
部６８が接続されている。モータ駆動回路６７は上記各
モータ１４、２７、３２を制御する。図６から明らかな
ように、各ブロックＡ〜Ｄの各吸引空間Ｔは、互いに独
立したチューブ５５、バルブ６０、６１などの配管系を
備えることにより、互いに独立して吸引・吸引解除の制
御が行われる。

【００２６】このバンプ付電子部品の製造装置は上記の
ように構成されており、次に図１（ｆ）に示す半田ボー
ル搭載を行うための動作を説明する。図２において、ヘ
ッド５０は半田ボールの供給部４の上方へ移動する（矢
印イ）。そこでヘッド５０は上下動作を行って、その４
つのブロックＡ〜Ｄのすべての下面の吸着孔５４に複数
の半田ボール５を一括して真空吸着してピックアップす
る。なおヘッド５０に上下動作を行わせる機構の説明は
省略している。

【００２７】図２において、次にヘッド５０は左方（第
１の光源４０の上方）へ移動し（矢印ロ）、図９を参照
しながら説明したように、半田ボール５のピックアップ
ミスの有無を検査する。ピックアップミスがあれば、ヘ
ッド５０は半田ボールの供給部４の上方へ戻り（矢印
ハ）、そこで再度上下動作を行って、半田ボール５をピ
ックアップし、再度左方へ移動する（矢印ニ）。そして
第１の光源４０の上方を通過してピックアップミスの有
無を再検査する。

【００２８】ピックアップミスがなく、すべての吸着孔
５４に半田ボール５が正しく真空吸着して保持されてい
るときは、ヘッド５０は容器７の上方へ移動し、そこで
ヘッド５０は上下動作を行って、その下面に真空吸着さ
れた半田ボール５の下面にフラックス９を付着させる。
図７（ａ）（ｂ）は、その動作を示している。

【００２９】次に図２において、ヘッド５０は容器７の
上方から第２の光源４２の上方へ移動し（矢印ホ）、図
９を参照しながら説明したように、半田ボール５の落下
の有無を検査する。もし１個もしくはそれ以上の半田ボ
ール５がヘッド５０の下面から落下していることが判明
したならば、ヘッド５０は回収部１９の上方へ移動し、
その下面に真空吸着している半田ボール５をすべて回収
部１９に落下させる。すべての半田ボール５を落下させ
たヘッド５０は、半田ボールの供給部４の上方へ移動
し、上述した動作をやり直す。

【００３０】さて、図２において、第２の光源４２およ
び光学センサ５６により半田ボール５の落下がなかった
ことが検出されたならば、ヘッド５０は基板３の上方へ
移動し（矢印ヘ）、半田ボール５を基板３に搭載する。
次に、図４を参照して、キャリア１０上の４枚の基板３
に対する半田ボール５の搭載動作を説明する。図４にお
いて、ａ、ｂ、ｃ、ｄは４つのブロックＡ〜Ｄにより半
田ボール５を搭載するときのキャリア１０に対するヘッ
ド部５２の位置を示している。すなわち、ヘッド部５２
をａ位置にすることにより、ブロックＡの半田ボール５
を基板３の電極２０上に搭載する。同様に、ヘッド部５
２をｂ位置、ｃ位置、ｄ位置にすることにより、ブロッ
クＢ、ブロックＣ、ブロックＤの半田ボール５を基板３
に搭載する。この場合、ヘッド部５２は矢印で示すよう
にキャリア１０上をＸ方向やＹ方向へ水平移動する。勿
論、この移動はモータ２７、３２（図２）を駆動して行
う。

【００３１】また例えばａ位置において、ブロックＡの
半田ボール５を基板３に搭載するときは、図６におい
て、ブロックＡに接続された真空ポンプ６２側のバルブ
６０を閉じるとともに、ブロア６３側のバルブ６１を開
いてブロックＡの吸引空間Ｔにエアを吹き込むことによ
り、ブロックＡの吸着孔５４に真空吸着されていた半田
ボール５の真空吸着状態を解除する。このとき他のブロ
ックＢ〜Ｄのバルブ６０，６１の状態はそのまま（真空
ポンプ６２側のバルブ６０は開、ブロア６３側のバルブ
６１は閉）であり、各ブロックＢ〜Ｄは半田ボール５の
真空吸着状態を保持する。以下同様にして、他のブロッ
クＢ〜Ｄの半田ボール５を基板３に搭載するときは、ブ
ロックＡの場合と同様のバルブ６０，６１の開閉を行っ
ていく。このように、本装置は、半田ボールの供給部４
において、４つのブロックＡ〜Ｄに半田ボール５を一括
して同時に真空吸着したうえで、４個の基板３に次々に
半田ボール５を搭載していく。なお図８は、半田ボール
５を基板３の電極２０に搭載している様子を示してい
る。

【００３２】図１１は半田ボールの搭載動作のタイムチ
ャートであって、図１１（ａ）は従来の半田ボールの搭
載動作のタイムチャート、図１１（ｂ）は上述した本実
施例の半田ボールの搭載動作のタイムチャートである。
図１１（ａ）に示す従来方法では、「基板認識」「半田
ボールのピックアップ」「フラックス付着」「半田ボー
ルの基板への搭載」の一連の動作を、キャリア１０上の
４枚の基板３について、一枚づつ個別に繰り返し行って
いたため、全体のタクトタイムが長くなり、作業能率が
あがらなかったものである。

【００３３】これに対し本実施例では、図１１（ｂ）に
示すように、第１枚目の基板認識をした後、すべて（４
枚）の基板３についての半田ボールのピックアップとフ
ラックス付着を一括して行い、第１枚目の基板３に対す
る半田ボール５の搭載を行った後、第２枚目〜４枚目の
基板３については、基板認識と半田ボール５の搭載のみ
を行って次々に半田ボール５を搭載するので、図１１
（ａ）に示す従来方法よりも、タクトタイムを大巾に短
縮できる。

【００３４】以上のようにして４枚の基板３に半田ボー
ルを搭載したならば、次にヘッド５０は発光部４３と受
光部４４の手前へ移動し（図２矢印ト）、次に半田ボー
ルの供給部４へ向って移動する（矢印イ）。このとき、
図１０を参照して説明したように、ヘッド５０の下面に
半田ボール５が残存付着して保持していないか否かを検
査する。ここで、半田ボール５が残存付着しているのが
検出されたならば、この半田ボール５は基板３に搭載し
損ったもの、すなわち搭載ミスによるものであり、ヘッ
ド５０は回収部１９の上方へ移動してこの半田ボール５
を回収部１９に落下させて回収する。なお半田ボール５
をヘッド５０から回収部１９へ落下させる場合には、図
６に示すバルブ６０を閉じ、バルブ６１を開いて、半田
ボール５の吸着状態を解除する。また上記基板３は、半
田ボール５が欠落しているので不良品であり、ライン外
へ除去される。次に、ヘッド５０は半田ボールの供給部
４の上方へ移動し（矢印イ）、上述した動作が繰り返さ
れる。また半田ボール５が正しく搭載された基板３は、
ガイドレール２に沿って次の工程へ向って搬送される。

【００３５】図１２は、本発明の他の実施例のキャリア
の斜視図である。このキャリア７０は多面取り基板であ
って、電極２０上にバンプを形成した後、鎖線に沿って
切断することにより、４枚の基板３’が得られるもので
ある。上記キャリア１０に替えて、このキャリア７０を
ガイドレール２に位置決めすることにより、上述した実
施例と同様に、電極２０上に半田ボール５を搭載する。

【００３６】以上のようにこのバンプ付電子部品の製造
装置によれば、ヘッドが供給部の半田ボールをピックア
ップし、半田ボールにフラックスを付着させて複数枚の
基板に搭載するまでの一連の作業を自動的に連続して行
うことができる。また半田ボールのピックアップミスや
途中での落下、あるいは基板への搭載ミスの有無を各工
程の間においてその都度速かに検出し、もしもこれらの
ミスがあったときには、速かにリカバリー動作を行うこ
とができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ヘッドが半田ボールの
供給部の半田ボールをピックアップしてから複数個のワ
ークに搭載するまでの全工程を作業性よく行うことがで
き、タクトタイムを大巾に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造工
程図

【図２】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置の平面図

【図３】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置の側面図

【図４】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置のヘッドとキャリアの斜視図

【図５】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置のヘッドの断面図

【図６】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置の制御系のブロック図

【図７】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置の半田ボールの下面にフラックスを塗布中の要部断面
図

【図８】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置の半田ボールを基板の電極に搭載中の要部断面図

【図９】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造装
置のヘッドと第１の光源の正面図

【図１０】本発明の一実施例のバンプ付電子部品の製造
装置のヘッドと発光部および受光部の正面図

【図１１】（ａ）従来の半田ボールの搭載動作のタイム
チャート （ｂ）本発明の一実施例の半田ボールの搭載動作のタイ
ムチャート

【図１２】本発明の他の実施例のキャリアの斜視図

【符号の説明】

２ ガイドレール（ワークの位置決め部） ３、３’ 基板（ワーク） ４ 半田ボールの供給部 ５ 半田ボール ６ フラックスの塗布部 ７ 容器 ８ 平滑ヘッド ９ フラックス １０、７０ キャリア １１ ガイドレール １３ 送りねじ １４ モータ １８ａ、１８ｂ スキージ １９ 回収部 ２５ 送りねじ ２７ モータ ２８ ナット ３１ 送りねじ ３２ モータ ４０ 第１の光源 ４２ 第２の光源 ４３ 発光部 ４４ 受光部 ５０ ヘッド ５４ 吸着孔 ５５ チューブ ６０、６１ バルブ ６２ 真空ポンプ ６３ ブロア Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ ブロック Ｔ 吸引空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34 505 B23K 3/06 H01L 21/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個のワークにそれぞれ対応する複数の
   ブロックに分割され、かつ各々のブロックに互いに独立
   した真空吸引手段を備えたヘッドが半田ボールの供給部
   に備えられた半田ボールを真空吸着してピックアップす
   る工程と、このヘッドが位置決め部に位置決めされた複
   数個のワークの上方へ移動する工程と、前記複数個のブ
   ロックが各々のワークの真上に位置するように前記ヘッ
   ドを各々のワークに対して相対的に水平移動させ、各々
   のワークに対応するブロック毎に半田ボールの真空吸着
   状態を解除して各々のワークに半田ボールを搭載する工
   程と、を含むことを特徴とするバンプ付電子部品の製造
   方法。
2. 【請求項２】バンプ形成用の電極をワークに形成する工
   程と、複数個のワークにそれぞれ対応する複数のブロッ
   クに分割され、かつ各々のブロックに互いに独立した真
   空吸引手段を備えたヘッドが半田ボールの供給部に備え
   られた半田ボールを真空吸着してピックアップする工程
   と、このヘッドが位置決め部に位置決めされた複数個の
   ワークの上方へ移動する工程と、前記複数個のブロック
   が各々のワークの真上に位置するように前記ヘッドを各
   々のワークに対して相対的に水平移動させ、各々のワー
   クに対応するブロック毎に半田ボールの真空吸着状態を
   解除して各々のワークに半田ボールを搭載する工程と、
   を含むことを特徴とするバンプ付電子部品の製造方法。