説明

ペースト供給装置及びペースト供給方法

【課題】従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板2の電極3に対応して配置された開口部14aを有するブロック状のマスク14を下端に備えてマスク14の開口部14aからペースト4を圧出するヘッド部13を有し、マスク14の開口部14aと基板保持部12に保持された基板2の電極3とが上下方向に合致するように基板2とヘッド部13とを相対移動させて基板2とヘッド部13との位置合わせを行った後、マスク14の開口部14aのMtよりも高さの高いペースト4(ペースト柱4a)が電極3上に供給されるように、ヘッド部13からマスク14の開口部14aを介してペースト4を押し出させつつ基板2とヘッド部13とを上下に離間させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板の電極にマスクの開口部を介してペーストを供給するペースト供給装置及びペースト供給方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ICチップに内蔵される基板やICチップ等が実装されるプリント配線基板等の各種基板には複数の電極が設けられており、各電極には他の基板の電極と接合させるため或いは他の基板の電極と接合させるバンプを形成させるために半田や導電性ペースト等のペーストが供給される。このような基板の電極へのペーストの供給に用いられるペースト供給装置は、基板を保持する基板保持部、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するプレート状のマスク及び基板に接触させたマスクの開口部内にペーストを充填させるヘッド部を備えており、マスクの開口部内にペーストを充填させた状態で基板とマスクとを離間させることにより、マスクの開口部からペーストを版抜けさせて基板の電極上にペーストを転写させるようになっている。
【0003】
このようなペースト供給装置にはスキージング方式のものと加圧方式のものとがあり、スキージング方式のものでは、ヘッド部がスキージを備え、基板にマスクを接触させた状態でスキージをマスク上で摺動させてマスク上のペーストを開口部内に充填させる。一方、加圧方式のものでは、ヘッド部がペーストを圧出する機構を備え、基板にマスクを接触させた状態でヘッド部をマスクに押し当て、ヘッド部からペーストを押し出してマスクの開口部内にペーストを充填させる(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2001−225443号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記従来のペースト供給装置では、基板の電極に供給されるペーストの縦横のアスペクト比はマスクの厚みと開口部の開口長さによって決まっていた。このため、例えば、電極に形成されるバンプの高さを高くしたい場合など、電極に供給されるペーストのアスペクト比を大きくする必要がある場合には、従来のペーストの供給方法ではマスクの開口部の開口長さに対してマスクの厚みを厚くせざるを得ず、マスクの開口部からのペーストの版抜けが難しく、高アスペクト比のペーストを電極上に供給することが困難であるという問題点があった。
【0006】
そこで本発明では、従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法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】
請求項1に記載のペースト供給装置は、電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部と、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる制御を行う制御手段とを備えた。
【0008】
請求項2に記載のペースト供給方法は、電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部とを備えたペースト供給装置によるペースト供給方法であって、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行う工程と、基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる工程とを含む。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ基板とヘッド部とを上下に離間させることによって、マスクの開口部から圧出されたペーストがマスクの下方に伸長されるようになっているので、基板とヘッド部とを離間させる距離に応じて電極上に供給するペーストの高さを調節することができ、従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを電極上に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置の構成図
【図2】本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置により実行するペースト供給作業の手順を示すフローチャート
【図3】(a)(b)(c)本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図
【図4】(a)(b)本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図
【図5】(a)(b)本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図
【図6】(a)(b)本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置によってペーストが供給された基板の下面図
【図7】本発明の一実施の形態におけるペースト供給装置のペースト供給作業を実行するときの動作説明図
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1に示すペースト供給装置1は、基板2が備える電極3に半田や導電性ペースト等のペースト4を供給する装置であり、基台10上には基板保持部移動機構11を介して基板保持部12が取り付けられている。基板保持部12は電極3が形成された基板2を保持し、基板保持部移動機構11を構成する水平移動機構部11aと垂直移動機構部11bとの連動作動によって三次元的に移動される。本実施の形態では、図1中の拡大図に示すように、基板2は周辺部にのみ電極3を有するICチップ用のペリフェラル型基板であるとする。
【0012】
基板保持部12の上方にはヘッド部13が基板保持部12に対して相対移動自在に設けられている。ヘッド部13は、基板2の電極3に対応して配置された開口部14aを有するブロック状のマスク14を下端に備えるとともに、マスク14の開口部14aからペースト4を圧出するペースト圧出機構15を備えている。
【0013】
ヘッド部13の側方には撮像視野を下方に向けたカメラ16が設けられている。カメラ16はヘッド部13と一体になって移動し、基板保持部12に保持された基板2上の位置決めマーク2aの撮像を行う。
【0014】
ペースト圧出機構15はヘッド部13内に形成されたペースト貯留室20と、ペースト貯留室20内を上下に移動する加圧板21と、ペースト貯留室20内で加圧板21を下降させる加圧シリンダ22から成る。ペースト貯留室20内にはペースト4が貯留されており、加圧シリンダ22によって加圧板21がペースト貯留室20内で下降されてペースト貯留室20内でペースト4が加圧されると、その加圧されたペースト4がマスク14に設けられた開口部14aを介してヘッド部13の下方(マスク14の下方)に圧出される。
【0015】
図1において、基板保持部12の(すなわち基板2の)移動動作は、ペースト供給装置1が備える制御装置30が基板保持部移動機構11の水平移動機構部11aと垂直移動機構部11bの作動制御を行うことによってなされ、ヘッド部13によるペースト4の圧出動作は、制御装置30が加圧シリンダ22の作動制御を行うことによってなされる。また、カメラ16の撮像動作は制御装置30によって制御がなされ、カメラ16の撮像動作によって得られた画像データは制御装置30に送信される
【0016】
次に、図2に示すフローチャートを参照して、ペースト供給装置1によって基板保持部12に保持された基板2上の電極3にペースト4を供給するペースト供給作業の実行手順を説明する。ペースト供給作業では、制御装置30は先ず、基板保持部移動機構11の水平移動機構部11a及び垂直移動機構部11bの作動制御を行ってヘッド部13の下方に基板2を移動させ、カメラ16で基板2上の位置決めマーク2aの画像データを取得しつつ、基板2とヘッド部13との位置合わせを行う。このとき、マスク14の開口部14aと基板2の電極3とが上下方向に合致するようにヘッド部13に対して基板2を移動(すなわち基板2とヘッド部13とを相対移動)させ、基板2の上面とヘッド部13のマスク14の下面とを当接させて電極3がマスク14の開口部14a内に入り込む(或いは電極3の上面とマスク14の下面とが同一の高さになる)ようにする(図3(a)。図2に示すステップST1の位置合わせ工程)。なお、このようにヘッド部13に位置合わせされた状態の基板2の位置を、以下、初期位置と称する。
【0017】
制御装置30は、基板2とヘッド部13との位置合わせを行って基板2を初期位置に位置させたら、加圧シリンダ22の作動制御を行ってペースト貯留室20内で加圧板21を押し下げて(図3(b)中に示す矢印A)、ヘッド部13からマスク14の開口部14aを介してペースト4を押し出させつつ、垂直移動機構部11bの作動制御を行って基板2をヘッド部13に対して下方に離間(すなわち基板2とヘッド部13とを上下に離間)させ(図3(b)中に示す矢印B1)、ヘッド部13から圧出されるペースト4がマスク14の下方に伸長されるようにする(図3(b)。図2に示すステップST2の離間工程)。
【0018】
制御装置30は、基板2とヘッド部13とを上下に離間させたら、加圧シリンダ22の作動制御を行い、加圧板21の下降動作を停止させることによって、ヘッド部13からのペースト4の押し出しを停止させる(図3(c)。図2に示すステップST3のペースト押し出し停止工程)。
【0019】
これにより基板2の電極3上には柱状のペースト4(以下、ペースト柱4aと称する)が形成されるが、このペースト柱4aの電極3の上面からの高さH(図3(c))は、ヘッド部13に対して基板2を離間させる距離Lm(図3(c))に応じて調節することができる。
【0020】
制御装置30は、ヘッド部13からのペースト4の押し出しを停止させたら、基板保持部移動機構11の作動制御を行い、ヘッド部13に対して基板2を水平面内方向に小刻みに往復相対移動させつつ基板2をヘッド部13に対して下方に離間(すなわち基板2とヘッド部13とを上下に離間)させることによって(図4(a)中に示す矢印B1及び矢印C)、マスク14の開口部14aからペースト4を版抜けさせる(図4(a)→図4(b)。図2に示すステップST4の版抜け工程)。これにより、版抜けしたペースト4は倒伏することなく安定した状態で基板2の電極3上に供給される。
【0021】
上記のように、ステップST4の版抜け工程によって基板2の各電極3上にはヘッド部13から分離したペースト柱4aが形成されるが、ペースト4の材料の経時変化に伴う物性のばらつきに起因して版離れ時におけるペースト4(ペースト柱4a)のマスク14の開口部14aからの抜け状態が安定しない状態では、図4(b)に示すように、ペースト4の版抜け時に基板2の電極3に供給されるべきペースト4(ペースト柱4a)の一部がマスク14の開口部14a内に残ってしまったりマスク14の開口部14a内に残るべきペースト4の一部が電極3上のペースト4にくっついてしまったりする場合がある。このため制御装置30は、基板2を再びヘッド部13に対して相対的に近接(上昇)させて初期位置に位置させ(図5(a)中に示す矢印B2)、電極3上に供給されたペースト4(ペースト柱4a)の上端をマスク14の開口部14a内のペースト4の下端に接触させてからヘッド部13に対して基板2を水平面内方向に小刻みに往復相対移動させつつ基板2とヘッド部13とを上下に離間(下降)させる(図5(b)中に示す矢印B1及び矢印C。図2に示すステップST5の近接離間工程)。これにより、版抜け時に不足又は過剰状態となった電極3上のペースト4の高さを修正して必要な高さのペースト4を基板2の電極3上に確保することができる(図5(b))。
【0022】
なお、ヘッド部13に対する基板2の往復相対移動は上記の水平面内方向に代えて上下方向であってもよいし、上下方向の移動と水平面内方向の移動を組み合わせてもよい。
【0023】
これにより基板2の電極3上にはペースト4(ペースト柱4a)が形成され、ペースト供給装置1による基板2の電極3上へのペースト供給作業が終了する(図6(a))。
【0024】
ペースト供給作業によって電極3にペースト4が供給された基板2は図示しないリフロー炉に送られてリフロー処理がなされる。このリフロー処理によって各電極3上のペースト柱4aは溶融してボール状のバンプBpとなる(図6(b))。
【0025】
なお、上記ペースト供給作業において、各電極3に形成されるペースト柱4aのペースト4の高さを増大させてリフロー処理後の形成されるバンプBpの高さを高くしたい場合には、ステップST2の離間工程において基板2をヘッド部13に対して離間させる距離Lmを増大すればよく、バンプBpの幅を大きくしたい場合には、ステップST3のペースト押し出し工程(図3(c))の後、加圧板21を下降させて、ヘッド部13から更にペースト4を圧出させるようにすればよい(図7。図中に示す矢印A)。
【0026】
以上説明したように、本実施の形態におけるペースト供給装置1は、電極3が形成された基板2を保持する基板保持部12と、基板保持部12の上方に基板保持部12に対して相対移動自在に設けられ、基板2の電極3に対応して配置された開口部14aを有するブロック状のマスク14を下端に備えてマスク14の開口部14aからペースト4を圧出するヘッド部13と、マスク14の開口部14aと基板保持部12に保持された基板2の電極3とが上下方向に合致するように基板2とヘッド部13とを相対移動させて基板2とヘッド部13との位置合わせを行った後、マスク14の開口部14aの厚みMtよりも高さの高いペースト4(ペースト柱4a)が電極3上に供給されるように、ヘッド部13からマスク14の開口部14aを介してペースト4を押し出させつつ基板2とヘッド部13とを上下に離間させる制御を行う制御手段(制御装置30)を備えたものとなっている。
【0027】
また、本実施の形態におけるペースト供給方法は、上記ペースト供給装置1によるペースト供給方法であり、マスク14の開口部14aと基板保持部12に保持された基板2の電極3とが上下方向に合致するように基板2とヘッド部13とを相対移動させて基板2とヘッド部13との位置合わせを行う工程(ステップST1の位置合わせ工程)と、基板2とヘッド部13との位置合わせを行った後、マスク14の開口部14aの厚みMtよりも高さの高いペースト4(ペースト柱4a)が電極3上に供給されるように、ヘッド部13からマスク14の開口部14aを介してペースト4を押し出させつつ基板2とヘッド部13とを上下に離間させる工程(ステップST2の離間工程)を含むものとなっている。
【0028】
本実施の形態におけるペースト供給装置1(ペースト供給方法)では、マスク14の開口部14aと基板保持部12に保持された基板2の電極3とが上下方向に合致するように基板2とヘッド部13との位置合わせを行った後、マスク14の開口部14aの厚みMtよりも高さの高いペースト4(ペースト柱4a)が電極3上に供給されるように、ヘッド部13からマスク14の開口部14aを介してペースト4を押し出させつつ基板2とヘッド部13とを上下に離間させることによって、マスク14の開口部14aから圧出されたペースト4がマスク14の下方に伸長されるようになっているので、基板2とヘッド部13とを離間させる距離Lmに応じて電極3上に供給するペースト4(ペースト柱4a)の高さを調節することができ、従来のペースト4の供給方法では困難であった高アスペクト比のペースト4(ペースト柱4a)を電極3上に供給することができる。
【0029】
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、基板2とヘッド部13との間の相対移動を、ヘッド部13に対して基板2を移動させることによって行う構成となっていたが、基板2に対してヘッド部13を移動させることによって基板2とヘッド部13との間の相対移動を行う構成としてもよい。また、上述の実施の形態では、基板2はその周囲にのみ電極3を有するペリフェラル型基板であったが、これは一例に過ぎず、基板2に対する電極3の配置は特に制限されない。また、基板2はICチップ用の基板に限られず、プリント配線基板等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0030】
従来のペーストの供給方法では困難であった高アスペクト比のペーストを基板の電極上に供給することができるペースト供給装置及びペースト供給方法を提供する。
【符号の説明】
【0031】
1 ペースト供給装置
2 基板
3 電極
4 ペースト
12 基板保持部
13 ヘッド部
14 マスク
14a 開口部
30 制御装置(制御手段)
Mt マスクの開口部の厚み

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極が形成された基板を保持する基板保持部と、
基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部と、
マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とするペースト供給装置。
【請求項2】
電極が形成された基板を保持する基板保持部と、基板保持部の上方に基板保持部に対して相対移動自在に設けられ、基板の電極に対応して配置された開口部を有するブロック状のマスクを下端に備えてマスクの開口部からペーストを圧出するヘッド部とを備えたペースト供給装置によるペースト供給方法であって、
マスクの開口部と基板保持部に保持された基板の電極とが上下方向に合致するように基板とヘッド部とを相対移動させて基板とヘッド部との位置合わせを行う工程と、
基板とヘッド部との位置合わせを行った後、マスクの開口部の厚みよりも高さの高いペーストが電極上に供給されるように、ヘッド部からマスクの開口部を介してペーストを押し出させつつ、基板とヘッド部とを上下に離間させる工程とを含むことを特徴とするペースト供給方法。

【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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【図7】
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【公開番号】特開2012−104629(P2012−104629A)
【公開日】平成24年5月31日(2012.5.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−251473(P2010−251473)
【出願日】平成22年11月10日(2010.11.10)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】