導電性ボールの配列装置
【課題】ボールカップをジグザグに移動させて、落下する導電性ボールが、ボール配列マスクの挿入部のエッジとの間に挟まれ、導電性ボールが欠けて、異物が発生したり、導電性ボール自体が変形してしまう危険を回避することを目的とする。
【解決手段】導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備える。
第２に、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する装置とする。
第３に、前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させる。
【解決手段】導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備える。
第２に、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する装置とする。
第３に、前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールの収容されたボールカップが、配列治具上を移動することにより、導電性ボールを配列治具上に配列する装置の改良に関するもので、特に、ボールカップの移動に着目して開発された導電性ボールの配列装置である。
【背景技術】
【０００２】
搭載対象物上に所定の配列パターンで形成された各電極に、粘着材料を塗布してから半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置として、特許文献１に示すような配列板を有するボール搭載ヘッドに半田ボールを吸引配列して吸着してから搭載対象物上の各電極に半田ボールを搭載する装置が従来より存在した。しかし、ウエハ等の搭載対象製品の大型化に伴い、１回に搭載する半田ボール数は１００万を越える状態となり、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させることは困難であるのが現状であった。
【０００３】
そこで、特許文献２に示すようなフラックスが印刷された搭載対象物である電子基板上に配列マスク（特許文献２ではテンプレート）を設け、配列マスク上をボールカップ（特許文献２では半田ボール収納部）が移動し、直接電子基板の電極上に半田ボールを落とす装置が提供されていた。しかし、この種導電性ボールの配列装置は、導電性ボールの変形や異物の発生が多く見られるものであった。
【０００４】
この種配列装置は、図８（Ａ）に示されるように半田ボール２１をボールカップ２３ａで押して、半田ボール２１を挿入部１８に落とし込むものであるが、半田ボール２１を真っ直ぐに押すと、落とし込まれる半田ボール２１Ａは、図８（Ｂ）に示されるように、その後に続く半田ボール２１Ｂ、２１Ｃに真っ直ぐ押されることになり、ボール配列マスク１９の挿入部１８のエッジ１８Ａとの間で挟まれる状況が頻繁に発生し、その力によっては半田ボール２１Ａが欠けて、異物が発生したり、半田ボール２１Ａ自体が変形してしまう危険があった。
【０００５】
そのため特許文献２記載の半田ボール搭載装置のようにボールカップ（特許文献１では半田ボール収納部）を、らせん運動させながら水平移動させる手段が開発されてきた。しかし、らせん運動させることは、進行方向の逆方向への移動を伴うものであり、ボール搭載に時間がかかってしまうという問題や、進行方向への移動においては直線的部分が生じて、ボール欠けが発生しやすくなるという問題や、更には、らせん運動のために横方向への移動幅も無駄が多く、効率的でないという問題を有していた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５８４５１号公開特許公報
【特許文献２】特許３２７１４８２号特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ボールカップをジグザグに移動させて、図８（Ｃ）に示されるように導電性ボールに進行方向斜めへ動きを与えることにより、挿入部に落下する導電性ボールが回りながら落下しやすくなると共に、ボールカップのジグザグの動きによりボールカップ内の導電性ボールをばらけさせて、落下する導電性ボールが、ボール配列マスクの挿入部のエッジとの間に挟まれ、導電性ボールが欠けて、異物が発生したり、導電性ボール自体が変形してしまう危険を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するため、導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備える。
第２に、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する導電性ボールの配列装置とする。
第３に、前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とする導電性ボールの配列装置とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に、前記ボールカップの開口部が、前記領域の幅より狭い幅であり、前記移動手段が、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものであることを付加した導電性ボールの配列装置である。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に、ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下であるという手段を付加した導電性ボールの配列装置である。第４の発明は、第１の発明または第２の発明または第３の発明に、ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持する手段を付加した導電性ボールの配列治具である。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明は、移動手段により、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とするので、導電性ボールに進行方向斜めへ動きを与えることになり、挿入部に落下する導電性ボールが回りながら落下しやすくなると共に、ボールカップのジグザグの動きによりボールカップ内の導電性ボールをばらけさせることになり、落下する導電性ボールが、ボール配列マスクの挿入部のエッジとの間に挟まれ、導電性ボールが欠けて、異物が発生したり、導電性ボール自体が変形してしまう危険を回避することができるものとなった。
【００１２】
第２の発明は、ボールカップの開口部が、前記領域の幅より狭い幅であっても、移動手段が、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものであるので、ウエハ全面に半田ボールを効率的に配列することが可能となった。
第３の発明は、ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下であるので、導電性ボールが挿入された挿入部に２重にボールカップの移動を行うことを防止でき、無駄な動きをなくすことができた。
【００１３】
第４の発明は、ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持するようにしてあるため、ボールカップ内の導電性ボールが多すぎて、最下層で導電性ボール同士が強く押し合って動きが妨げられ、挿入部に落ちないという障害や、ボールカップ内の導電性ボールの数が少なすぎて、導電性ボールの抜けが発生するという障害をなくし、導電性ボールの配列装置の生産性向上させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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いて説明する。本発明において、導電性ボールの搭載対象物としては、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例ではウエハ１４を用いている。また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックスが用いられている。
【００１５】
図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略平面図であり、該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、搬入用のウエハ受渡部２、フラックス印刷部３、ボール搭載部４、搬出用のウエハ受渡部５を有している。半田ボール搭載装置１の前工程には、ウエハ供給部６、一次アライメント部７及び搬入用ロボット８が存在し、後工程に反転ユニット９、ウエハ収納部１０及び搬出用ロボット１１が存在する。
【００１６】
前工程の一次アライメント部７は、ウエハ１４を水平面で回転するようになっており、ウエハ１４を回転させることによって、ウエハ１４のオリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正すると共にウエハ受渡部２に載置するウエハ１４を所定の方向にする部分である。他方、後工程の反転ユニット９は、ウエハ１４を水平方向に回転させるものであり、ウエハ１４のオリフラやノッチの位置が所定の位置となるよう回転させ、カセット３２に収容する。
【００１７】
半田ボール搭載装置１には、ウエハ受渡部２よりフラックス印刷部３、ボール搭載部４、ウエハ受渡部５へとウエハ１４を搬送するウエハ搬送ステージ１２及び搬送路１３が形成されている。搬送路１３には、図３に示されるように搬送ステージ１２のＸ軸（図中左右方向）移動装置４０が設けられている。
【００１８】
フラックス印刷部３には、フラックス供給装置１６と、ウエハ１４に粘着材料であるフラックスを印刷するための印刷マスク１５と、ウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを観察し、ウエハ１４と印刷マスク１５との位置合わせをするための上下観察カメラ３１とが図３に示されるように配備されている。印刷マスク１５は、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された貫通孔が形成されており、貫通孔形成領域３８内の印刷マスク１５の下面２カ所にはアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠１７に張り付けられ、更にフレームなどの固定部に保持されている。
【００１９】
フラックス供給装置１６は、印刷マスク１５上面に沿ってスキージ（図示されていない）を移動することによってフラックスが印刷マスク１５の貫通孔内に刷り込まれ、ウエハ１４の電極上に供給されるようになっている。尚、図中３３は、印刷マスク１５に付着したフラックスを除去するクリーニングユニットである。
【００２０】
ボール搭載部４には、半田ボール供給装置２０と、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された挿入部１８（図４及び図７に示される）が、複数形成された配列治具としてのボール配列マスク１９と、ウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークを観察して位置合わせをするための上下観察カメラ３４（図３に示される）とが配備されている。
【００２１】
ボール配列マスク１９の厚みは供給される半田ボール２１の径と略同等であり、挿入部１８の径は半田ボールの径より若干大きく形成してある。ボール配列マスク１９での挿入部１８の横方向の配列ピッチＰは、図７に示されるように一般に挿入部１８の孔径ｄの約２倍とされている。尚、ボール配列マスク１９は、印刷マスク１５と同様、挿入部形成領域３６内の下面２カ所にアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠３７に張り付けられ、フレームなどの固定部に保持されている。
【００２２】
半田ボール供給装置２０は、図４に示すように、多数の半田ボール２１を貯留したボールホッパ２２と、ボール配列マスク１９に半田ボール２１を落とし込むボールカップ２３ａと、高さ測定手段としてのマスク高さ検出センサ２７と、ボールカップ２３ａ，ｂを図５に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるボールカップ移動手段２４と、ボールカップ２３ａ，ｂをＺ軸方向に変移させる昇降手段４５を有している。
【００２３】
ボールカップ２３ａ，ｂは、上部にボール供給用の長方形をした開口部６３が形成され、下面にボール落下用の長方形をした開口部６４が形成されており、ボールカップ２３ａ，ｂの内壁は、開口部６４に向かって狭くなるように傾斜して形成されている。
【００２４】
このボールカップ２３ａ，ｂの水平面での移動手段となるボールカップ移動手段２４は、図５に示すようにＸ軸駆動機構２５及びＹ軸駆動機構２６を備えている。Ｘ軸駆動機構２５は、昇降手段４５を介してボールカップ２３ａ，ｂが取り付けられたベース部材５８を、Ｘ軸の駆動モータ５４で回転するボールねじ５５により、Ｘ軸ガイド５６に沿ってＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸駆動機構２６は、ベース部材５８をＸ軸駆動機構２５と共にＹ軸の駆動モータ５２で回転するボールねじ５３により、Ｙ軸ガイド５７に沿ってＹ軸方向に移動させる。ボールカップ２３ａ，ｂの具体的移動は、Ｙ軸駆動機構２６及びＸ軸駆動機構２５を連動させて、図５及び図６の矢印で示されるようにジグザグにＹ軸方向へ移動した後、Ｘ軸方向へ位置替えをし、その後、Ｙ軸方向へ折り返しジグザグに移動する動作を繰り返し、ボール配列マスク１９の挿入部１８に半田ボール２１を落とし込んで挿入する。このようにボールカップ２３ａ，ｂをジグザグに移動することにより半田ボール２１を押し込むボールカップ２３ａ，ｂの内壁面に対し、常にボールカップ２３ａ，ｂは斜め前方に移動するので、半田ボール２１は挿入部１８に落下しやすくなる。尚、このジグザグ移動のボールカップ２３ａ，ｂの進行方向と交差する方向の幅Ｗは、図７に示すように挿入部１８の同方向の配列ピッチＰの２分の１以下である。
【００２５】
ボールカップ２３ａ，ｂは、図５に示されるように横方向（Ｘ軸方向）に、２つ並んで同一の取付ベース４１に取り付けられ、両方のボールカップ２３ａ，ｂで搭載エリア全面をカバーする。このように２つのボールカップ２３ａ，ｂにより、ウエハ１４の全面をカバーすることで生産性がアップする。尚、ボールカップ２３ａ，ｂは挿入部形成領域３６の幅より広い幅に形成したものとしてもよい。この場合Ｘ軸駆動機構２５を設ける必要がなく、Ｙ軸方向を往復させるだけでよい。
【００２６】
ボールカップ２３ａ，ｂの昇降手段４５は、図４に示すようにボールカップ移動手段２４のベース部材５８に装備されたＺ軸の駆動モータ５０により回転するボールねじ５１に取付ベース４１をナット部材４４を介して取り付け、該取付ベース４１がガイドレール４３に沿って上下動できるようになっている。該取付ベース４１には、ボールカップ２３ａの取付傾きを調整するための傾き調整機構４２を介してボールカップ２３ａが取り付けられている。尚、ボールカップ２３ａ，ｂの取付傾きは、ボールカップ２３ａ，ｂの組立時に行われる。
【００２７】
ボールカップ２３ａ，ｂのボール供給用開口部６３の上方には、ボールホッパ２２が配置されている。ボールホッパ２２は、内部空間に多数の半田ボール２１を貯留すると共に貯留した半田ボール２１をボールカップ２３ａ，ｂへと排出する供給口と、該供給口を開放閉鎖可能とする開閉手段たるシャッタ６５を有しており、ボールホッパ２２も、ボールカップ２３ａ，ｂと同じ取付ベース４１に取り付けられている。図中６６は、シャッタ６５を作動させるためのシリンダである。尚、ボールホッパ２２は、半田ボール２１のサイズと材料により交換される。
【００２８】
ボールホッパ２２のボール供給口の下方には、ボール検出機構付きの受け部６７、左右のボールカップ２３ａ，ｂへのボール供給を切り換える切換部６８、ボールカップ２３ａ，ｂへ半田ボール２１を導き入れるボール導入部６９が配置されている。受け部６７に設けられたボール検出センサ７０は、ボールホッパ２２のボール供給口から供給される半田ボール２１の供給量とボール詰まりを検出するもので、実施例では投受光型センサを用いている。また、切換部６８は揺動型エアシリンダ７１により揺動し、受け部６７からの半田ボール２１を左右のボール導入部６９を介して左右のボールカップ２３ａ，ｂへと振り分ける。
【００２９】
ボールホッパ２２のシャッタ６５の開でボール補充動作となるが、シャッタ６５の作動時期であるボール補充時期は、予め半田ボール配列数から求めておく。更に、シャッタ６５の開でのボール供給時間に対するボール供給量も予め求めておく。尚、ボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール２１の収容量はボールホッパ２２からのボール供給量とボールカップ２３ａ，ｂの移動に伴うボールカップ２３ａ，ｂからのボール排出量とから把握され最適なボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール量を予め求めておく。
【００３０】
ボール補充動作は、次のように行われる。まず、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにしてボールホッパ２２内に負圧を発生させる。ここでシャッタ６５を開にする。次にボールホッパ２２内の真空をＯＦＦにすると、ボールホッパ２２内の負圧が解除され、ボールホッパ２２内の半田ボール２１が、供給口から受け部６７へと落下する。このとき受け部６７へ落下した半田ボール２１は、ボール検出センサ７０で検出される。所定時間経過後、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにして半田ボール２１の落下を停止し、シャッタ６５を閉とし真空をＯＦＦとする。
【００３１】
受け部６７へ落下した半田ボール２１は、切換部６８及びボール導入部６９を経て、一方のボールカップ２３ａへと補充される。一方への補充が完了すると、供給されるボールカップ２３ａ，ｂを切り換えるため、揺動型エアシリンダ７１が作動し、切換部６８の導入方向が切り換わり、他方のボールカップ２３ｂへのボール補充の準備が完了する。
【００３２】
ここで再度、上記ボール補充動作を繰り返し、他方のボールカップ２３ｂへボール補充を行う。以上の動作を繰り返してこまめなボール補充を行う。このボール補充動作はボールカップ２３ａ，ｂを停止して行っても良いが、移動しながら行うことも可能である。
【００３３】
マスク高さ検出センサ２７は、ボールカップ２３ａ，ｂ近傍に取り付けられており、接触式、非接触式であるとを問わない。具体的にはレーザセンサや静電容量センサなどが用いられる。マスク高さ検出は、初期設定時や型替え時のボール配列マスク１９の変更の際に、ボール配列マスク１９の型枠３７をフレーム側に設けられた支持部に固定した後に行う。具体的にはボール配列マスク１９が固定された後、半田ボール２１が空の状態のボールカップ２３ａ，ｂが、予め挿入部形成領域３６外に設定した複数の高さ検出点（実施例では４カ所設定されている）上に順次移動し、ボール配列マスク１９の上面の高さを測定する。勿論、マスク高さ検出は、４カ所の検出点のみの測定ではなく、ボールカップ２３ａ，ｂの移動に伴うマスク高さ検出センサ２７の移動中に連続して測定しても良い。
【００３４】
他方、挿入部形成領域３６内におけるボール配列マスク１９の上面の高さは、計算で求める。更に、ボールカップ２３ａ，ｂに半田ボール２１が収容されたときにかかる重量も考慮して各位置での高さを演算する。ボール搭載時には、この求めた高さをもとに、ボール配列マスク１９上面とボールカップ２３ａ，ｂの下面との隙間が所定距離を越えないように、ボールカップ２３ａ，ｂの上下動を昇降手段４５にて制御しながらボールカップ２３ａ，ｂがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。
【００３５】
ウエハ搬送ステージ１２は、ウエハ１４を載置するステージであって、搬送路１３上に搬送路１３によってＸ軸方向に移動可能に装着されており、図３に示されるとおりウエハ１４の搬送方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の移動手段であるＹ軸駆動機構２８と回動手段であるθ軸駆動機構２９と、上下動手段であるＺ軸駆動機構３０を有している。
【００３６】
以下、図面に従って実施例の半田ボール搭載装置１の動作について説明する。まず、半田ボール２１が搭載されるウエハ１４は、ウエハ供給部６のカセット３２に収納されている。そこで、搬入用ロボット８により、ウエハ供給部６のカセット３２から１枚のウエハ１４が取り出され、一次アライメント部７へ搬入される。一次アライメント部７では、ウエハ１４を回転することによって、オリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正すると共に、オリフラまたはノッチを所定位置となるようにする。続いて、ウエハ１４は、搬入用ロボット８によって一次アライメント部７からウエハ受渡部２に待機しているウエハ搬送ステージ１２に載置される。
【００３７】
ウエハ１４が載置されたウエハ搬送ステージ１２は、搬送路１３に沿ってフラックス印刷部３へと移動し、所定の位置で停止する。ここでウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを上下観察カメラ３１により、それぞれ観察し、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８によりＹ軸方向、及びθ軸駆動機構２９によりθ軸方向での位置決めをする。位置決め終了後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、フラックスが準備された印刷マスク１５に対して所定の高さ位置で停止する。この状態で印刷マスク１５上のＹ軸方向一端部にフラックスが供給され、スキージをＹ軸方向の一方の端部から他方の端部に向けて移動することにより印刷マスク１５の貫通孔からウエハ１４の電極上にフラックスが印刷される。
【００３８】
フラックス印刷後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により下降し、搬送路１３によってボール搭載部４へ移動し、所定の位置で停止する。ここでも上下観察カメラ３４によりウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークをそれぞれ観察して、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８及びθ軸駆動機構２９によりＹ軸方向、θ軸方向で位置決めをする。その後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、ボール配列マスク１９との間にウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して停止する。
【００３９】
これまでに半田ボール供給装置２０は、ボールカップ２３ａ，ｂをボール配列マスク１９の挿入部形成領域３６の外側に位置させ、ボールカップ２３ａ，ｂ内に所定量の半田ボール２１を収容しておく。そしてウエハ１４がボール配列マスク１９の下方にセットされたら、ボール配列マスク１９上を、ボールカップ２３ａ，ｂがジグザグ移動によりＹ軸方向に移動して、ボール配列マスク１９の挿入部１８に半田ボール２１を落として、ウエハ１４上に半田ボール２１を搭載する。その後、ボールカップ２３ａ，ｂは、Ｘ軸方向に所定量移動した後、Ｙ軸方向移動で戻ってくる往復移動をする。Ｘ軸方向への所定量の移動は、ボールカップ２３ａ，ｂでの次の半田ボール２１の落とし込み部分のＸ軸方向の位置よりボールカップ２３ａのカップ幅より４分の１から２分の１の距離分オーバーランさせた後、次のボール配列マスク１９の半田ボール２１の落とし込み部分まで戻すことにより行われる。この間、ボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール量が、予め求められた最適な範囲を維持するようにボールホッパ２２からボールカップ２３ａ，ｂへと半田ボール２１を補充する。
【００４０】
ボールカップ２３ａ，ｂへの半田ボール２１の供給は、ボールホッパ２２より行われるが、ウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して、ボール配列マスク１９を配置しているので、ボールカップ２３ａ，ｂ内に半田ボール２１が多いと、半田ボール２１が落下しないことが発生しやすい上、ボール配列マスク１９のたわみ量が大きくなり、フラックス付着の危険が生じたり、半田ボール２１が種々の原因で落ちにくくなるので、必要最小限の量となるようこまめに補充される。
【００４１】
尚、ボール落とし込み後に、ボール配列マスク１９をウエハ搬送ステージ１２に対して、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に相対的に微動させることによって、挿入部１８内の半田ボール２１の位置を補正する。
【００４２】
半田ボール搭載後、ウエハ搬送ステージ１２はＺ軸駆動機構３０により下降し、搬出用のウエハ受渡部５へ移動し、停止する。ウエハ収納部１０では、搬出用ロボット１１により、ウエハ１４をウエハ搬送ステージ１２から反転ユニット９へ移載し、オリフラまたはノッチが所定位置となるように回転させる。ウエハ１４は、更に、搬出用ロボット１１により、反転ユニット９からウエハ収納部１０のカセット３２に移載される。搬出用ロボット１１がウエハ搬送ステージ１２からウエハ１４を取り出したら、ウエハ搬送ステージ１２は元の位置であるウエハ受渡部２に戻り、１工程を完了する。本装置は以上の動作を繰り返す。
【００４３】
図１に示す実施例では、半田ボール搭載装置１の前方にウエハ供給部６が設けられ、後方にウエハ収納部１０が設けられているが、ウエハ搬送ステージ１２が、上記のように元の位置に戻るものであるので、図２に示されるようにウエハ供給部６とウエハ収納部１０を同一方向に設けたものであっても良い。
【００４４】
このように構成することにより、搬出用ロボット１１は、搬入用ロボット８で代用することができる上、搬入の際のウエハ１４の方向と同一の方向でウエハ１４が保持されて収納されるため反転ユニット９も省くことができ、更にはウエハ受渡部２，５も、一方のウエハ受渡部を省くことができるので構成部材の少数化を図ることができた。
【００４５】
また、印刷マスク１５及びボール配列マスク１９とウエハ１４の位置合わせ手段として、本実施例は、ウエハ搬送ステージ１２の停止時にウエハ１４と印刷マスク１５またはボール配列マスク１９とのアライメントマークを同時に撮影する上下観察カメラ３１，３４を用いているが、これに限定されるものではなく種々の構成が考えられる。
【００４６】
本実施例は、ウエハ１４上面の電極に直接半田ボール２１を搭載するものであり、挿入部１８がボール挿入部になるが、本発明は、一旦ボール収納凹部などが設けられた配列治具に半田ボール２１を配列して、半田ボール吸着ヘッドで配列治具より半田ボールを吸着保持して、ウエハ１４上の電極などの搭載対象物に半田ボール２１を移載する場合にも適応できるものであり、この場合はボール収納凹部がボール挿入部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例にかかる半田ボール搭載装置の全体を示す概略平面図
【図２】ウエハ供給部とウエハ収納部を同一方向に設けた場合の概略平面図
【図３】ウエハ搬送ステージの移動を示す説明図
【図４】ボール搭載部を示す一部断面の側面説明図
【図５】ボール搭載部の平面図
【図６】ボールカップの移動示す説明図
【図７】ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅の説明図
【図８】半田ボールと挿入部の関係を示す説明図で、（Ａ）は、断面説明図で、（Ｂ）は、真っ直ぐ押された場合の平面説明図で、（Ｃ）は斜めに押された場合の平面説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２，５．．．．ウエハ受渡部
３．．．．．．フラックス印刷部
４．．．．．．ボール搭載部
６．．．．．．ウエハ供給部
７．．．．．．一次アライメント部
８．．．．．．搬入用ロボット
９．．．．．．反転ユニット
１０．．．．．ウエハ収納部
１１．．．．．搬出用ロボット
１２．．．．．ウエハ搬送ステージ
１３．．．．．搬送路
１４．．．．．ウエハ
１５．．．．．印刷マスク
１６．．．．．フラックス供給装置
１７，３７．型枠
１８．．．．．挿入部
１８Ａ．．．エッジ
１９．．．．．ボール配列マスク
２０．．．．．半田ボール供給装置
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ．．．．．半田ボール
２２．．．．．ボールホッパ
２３ａ、２３ｂ．．．．．ボールカップ
２４．．．．．ボールカップ移動手段
２５．．．．．Ｘ軸駆動機構
２６．．．．．Ｙ軸駆動機構
２７．．．．．マスク高さ検出センサ
２８．．．．．Ｙ軸駆動機構
２９．．．．．θ軸駆動機構
３０．．．．．Ｚ軸駆動機構
３１，３４．上下観察カメラ
３２．．．．．カセット
３３．．．．．クリーニングユニット
３６．．．．．挿入部形成領域
３８．．．．．貫通孔形成領域
４０．．．．．Ｘ軸駆動装置
４１．．．．．取付ベース
４２．．．．．傾き調整機構
４３．．．．．ガイドレール
４４．．．．．ナット部材
４５．．．．．昇降手段
５０，５２，５４．．．．．駆動モータ
５１，５３，５５．．．．．ボールねじ
５６．．．．．Ｘ軸ガイド
５７．．．．．Ｙ軸ガイド
５８．．．．．ベース部材
６３，６４．．．．開口部
６５．．．．．シャッタ
６６．．．．．シリンダ
６７．．．．．受け部
６８．．．．．切換部
６９．．．．．ボール導入部
７０．．．．．ボール検出センサ
７１．．．．．揺動型エアシリンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールの収容されたボールカップが、配列治具上を移動することにより、導電性ボールを配列治具上に配列する装置の改良に関するもので、特に、ボールカップの移動に着目して開発された導電性ボールの配列装置である。
【背景技術】
【０００２】
搭載対象物上に所定の配列パターンで形成された各電極に、粘着材料を塗布してから半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置として、特許文献１に示すような配列板を有するボール搭載ヘッドに半田ボールを吸引配列して吸着してから搭載対象物上の各電極に半田ボールを搭載する装置が従来より存在した。しかし、ウエハ等の搭載対象製品の大型化に伴い、１回に搭載する半田ボール数は１００万を越える状態となり、半田ボールの配列の欠陥や搭載時の欠陥を減少させることは困難であるのが現状であった。
【０００３】
そこで、特許文献２に示すようなフラックスが印刷された搭載対象物である電子基板上に配列マスク（特許文献２ではテンプレート）を設け、配列マスク上をボールカップ（特許文献２では半田ボール収納部）が移動し、直接電子基板の電極上に半田ボールを落とす装置が提供されていた。しかし、この種導電性ボールの配列装置は、導電性ボールの変形や異物の発生が多く見られるものであった。
【０００４】
この種配列装置は、図８（Ａ）に示されるように半田ボール２１をボールカップ２３ａで押して、半田ボール２１を挿入部１８に落とし込むものであるが、半田ボール２１を真っ直ぐに押すと、落とし込まれる半田ボール２１Ａは、図８（Ｂ）に示されるように、その後に続く半田ボール２１Ｂ、２１Ｃに真っ直ぐ押されることになり、ボール配列マスク１９の挿入部１８のエッジ１８Ａとの間で挟まれる状況が頻繁に発生し、その力によっては半田ボール２１Ａが欠けて、異物が発生したり、半田ボール２１Ａ自体が変形してしまう危険があった。
【０００５】
そのため特許文献２記載の半田ボール搭載装置のようにボールカップ（特許文献１では半田ボール収納部）を、らせん運動させながら水平移動させる手段が開発されてきた。しかし、らせん運動させることは、進行方向の逆方向への移動を伴うものであり、ボール搭載に時間がかかってしまうという問題や、進行方向への移動においては直線的部分が生じて、ボール欠けが発生しやすくなるという問題や、更には、らせん運動のために横方向への移動幅も無駄が多く、効率的でないという問題を有していた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５８４５１号公開特許公報
【特許文献２】特許３２７１４８２号特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ボールカップをジグザグに移動させて、図８（Ｃ）に示されるように導電性ボールに進行方向斜めへ動きを与えることにより、挿入部に落下する導電性ボールが回りながら落下しやすくなると共に、ボールカップのジグザグの動きによりボールカップ内の導電性ボールをばらけさせて、落下する導電性ボールが、ボール配列マスクの挿入部のエッジとの間に挟まれ、導電性ボールが欠けて、異物が発生したり、導電性ボール自体が変形してしまう危険を回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記課題を解決するため、導電性ボールの配列装置に次の手段を採用する。
第１に、導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備える。
第２に、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する導電性ボールの配列装置とする。
第３に、前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とする導電性ボールの配列装置とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に、前記ボールカップの開口部が、前記領域の幅より狭い幅であり、前記移動手段が、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものであることを付加した導電性ボールの配列装置である。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に、ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下であるという手段を付加した導電性ボールの配列装置である。第４の発明は、第１の発明または第２の発明または第３の発明に、ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持する手段を付加した導電性ボールの配列治具である。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明は、移動手段により、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とするので、導電性ボールに進行方向斜めへ動きを与えることになり、挿入部に落下する導電性ボールが回りながら落下しやすくなると共に、ボールカップのジグザグの動きによりボールカップ内の導電性ボールをばらけさせることになり、落下する導電性ボールが、ボール配列マスクの挿入部のエッジとの間に挟まれ、導電性ボールが欠けて、異物が発生したり、導電性ボール自体が変形してしまう危険を回避することができるものとなった。
【００１２】
第２の発明は、ボールカップの開口部が、前記領域の幅より狭い幅であっても、移動手段が、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものであるので、ウエハ全面に半田ボールを効率的に配列することが可能となった。
第３の発明は、ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下であるので、導電性ボールが挿入された挿入部に２重にボールカップの移動を行うことを防止でき、無駄な動きをなくすことができた。
【００１３】
第４の発明は、ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持するようにしてあるため、ボールカップ内の導電性ボールが多すぎて、最下層で導電性ボール同士が強く押し合って動きが妨げられ、挿入部に落ちないという障害や、ボールカップ内の導電性ボールの数が少なすぎて、導電性ボールの抜けが発生するという障害をなくし、導電性ボールの配列装置の生産性向上させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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いて説明する。本発明において、導電性ボールの搭載対象物としては、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例ではウエハ１４を用いている。また、粘着材料としては、フラックスや半田ペーストや導電性の接着剤などが用いられるが、実施例ではフラックスが用いられている。
【００１５】
図１は、半田ボール搭載装置１の全体を示す概略平面図であり、該半田ボール搭載装置１は、図１中左方より、搬入用のウエハ受渡部２、フラックス印刷部３、ボール搭載部４、搬出用のウエハ受渡部５を有している。半田ボール搭載装置１の前工程には、ウエハ供給部６、一次アライメント部７及び搬入用ロボット８が存在し、後工程に反転ユニット９、ウエハ収納部１０及び搬出用ロボット１１が存在する。
【００１６】
前工程の一次アライメント部７は、ウエハ１４を水平面で回転するようになっており、ウエハ１４を回転させることによって、ウエハ１４のオリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正すると共にウエハ受渡部２に載置するウエハ１４を所定の方向にする部分である。他方、後工程の反転ユニット９は、ウエハ１４を水平方向に回転させるものであり、ウエハ１４のオリフラやノッチの位置が所定の位置となるよう回転させ、カセット３２に収容する。
【００１７】
半田ボール搭載装置１には、ウエハ受渡部２よりフラックス印刷部３、ボール搭載部４、ウエハ受渡部５へとウエハ１４を搬送するウエハ搬送ステージ１２及び搬送路１３が形成されている。搬送路１３には、図３に示されるように搬送ステージ１２のＸ軸（図中左右方向）移動装置４０が設けられている。
【００１８】
フラックス印刷部３には、フラックス供給装置１６と、ウエハ１４に粘着材料であるフラックスを印刷するための印刷マスク１５と、ウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを観察し、ウエハ１４と印刷マスク１５との位置合わせをするための上下観察カメラ３１とが図３に示されるように配備されている。印刷マスク１５は、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された貫通孔が形成されており、貫通孔形成領域３８内の印刷マスク１５の下面２カ所にはアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠１７に張り付けられ、更にフレームなどの固定部に保持されている。
【００１９】
フラックス供給装置１６は、印刷マスク１５上面に沿ってスキージ（図示されていない）を移動することによってフラックスが印刷マスク１５の貫通孔内に刷り込まれ、ウエハ１４の電極上に供給されるようになっている。尚、図中３３は、印刷マスク１５に付着したフラックスを除去するクリーニングユニットである。
【００２０】
ボール搭載部４には、半田ボール供給装置２０と、ウエハ１４上の電極のパターンに合わせて配列された挿入部１８（図４及び図７に示される）が、複数形成された配列治具としてのボール配列マスク１９と、ウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークを観察して位置合わせをするための上下観察カメラ３４（図３に示される）とが配備されている。
【００２１】
ボール配列マスク１９の厚みは供給される半田ボール２１の径と略同等であり、挿入部１８の径は半田ボールの径より若干大きく形成してある。ボール配列マスク１９での挿入部１８の横方向の配列ピッチＰは、図７に示されるように一般に挿入部１８の孔径ｄの約２倍とされている。尚、ボール配列マスク１９は、印刷マスク１５と同様、挿入部形成領域３６内の下面２カ所にアライメントマーク（図示されていない）が表記され、型枠３７に張り付けられ、フレームなどの固定部に保持されている。
【００２２】
半田ボール供給装置２０は、図４に示すように、多数の半田ボール２１を貯留したボールホッパ２２と、ボール配列マスク１９に半田ボール２１を落とし込むボールカップ２３ａと、高さ測定手段としてのマスク高さ検出センサ２７と、ボールカップ２３ａ，ｂを図５に示されるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるボールカップ移動手段２４と、ボールカップ２３ａ，ｂをＺ軸方向に変移させる昇降手段４５を有している。
【００２３】
ボールカップ２３ａ，ｂは、上部にボール供給用の長方形をした開口部６３が形成され、下面にボール落下用の長方形をした開口部６４が形成されており、ボールカップ２３ａ，ｂの内壁は、開口部６４に向かって狭くなるように傾斜して形成されている。
【００２４】
このボールカップ２３ａ，ｂの水平面での移動手段となるボールカップ移動手段２４は、図５に示すようにＸ軸駆動機構２５及びＹ軸駆動機構２６を備えている。Ｘ軸駆動機構２５は、昇降手段４５を介してボールカップ２３ａ，ｂが取り付けられたベース部材５８を、Ｘ軸の駆動モータ５４で回転するボールねじ５５により、Ｘ軸ガイド５６に沿ってＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸駆動機構２６は、ベース部材５８をＸ軸駆動機構２５と共にＹ軸の駆動モータ５２で回転するボールねじ５３により、Ｙ軸ガイド５７に沿ってＹ軸方向に移動させる。ボールカップ２３ａ，ｂの具体的移動は、Ｙ軸駆動機構２６及びＸ軸駆動機構２５を連動させて、図５及び図６の矢印で示されるようにジグザグにＹ軸方向へ移動した後、Ｘ軸方向へ位置替えをし、その後、Ｙ軸方向へ折り返しジグザグに移動する動作を繰り返し、ボール配列マスク１９の挿入部１８に半田ボール２１を落とし込んで挿入する。このようにボールカップ２３ａ，ｂをジグザグに移動することにより半田ボール２１を押し込むボールカップ２３ａ，ｂの内壁面に対し、常にボールカップ２３ａ，ｂは斜め前方に移動するので、半田ボール２１は挿入部１８に落下しやすくなる。尚、このジグザグ移動のボールカップ２３ａ，ｂの進行方向と交差する方向の幅Ｗは、図７に示すように挿入部１８の同方向の配列ピッチＰの２分の１以下である。
【００２５】
ボールカップ２３ａ，ｂは、図５に示されるように横方向（Ｘ軸方向）に、２つ並んで同一の取付ベース４１に取り付けられ、両方のボールカップ２３ａ，ｂで搭載エリア全面をカバーする。このように２つのボールカップ２３ａ，ｂにより、ウエハ１４の全面をカバーすることで生産性がアップする。尚、ボールカップ２３ａ，ｂは挿入部形成領域３６の幅より広い幅に形成したものとしてもよい。この場合Ｘ軸駆動機構２５を設ける必要がなく、Ｙ軸方向を往復させるだけでよい。
【００２６】
ボールカップ２３ａ，ｂの昇降手段４５は、図４に示すようにボールカップ移動手段２４のベース部材５８に装備されたＺ軸の駆動モータ５０により回転するボールねじ５１に取付ベース４１をナット部材４４を介して取り付け、該取付ベース４１がガイドレール４３に沿って上下動できるようになっている。該取付ベース４１には、ボールカップ２３ａの取付傾きを調整するための傾き調整機構４２を介してボールカップ２３ａが取り付けられている。尚、ボールカップ２３ａ，ｂの取付傾きは、ボールカップ２３ａ，ｂの組立時に行われる。
【００２７】
ボールカップ２３ａ，ｂのボール供給用開口部６３の上方には、ボールホッパ２２が配置されている。ボールホッパ２２は、内部空間に多数の半田ボール２１を貯留すると共に貯留した半田ボール２１をボールカップ２３ａ，ｂへと排出する供給口と、該供給口を開放閉鎖可能とする開閉手段たるシャッタ６５を有しており、ボールホッパ２２も、ボールカップ２３ａ，ｂと同じ取付ベース４１に取り付けられている。図中６６は、シャッタ６５を作動させるためのシリンダである。尚、ボールホッパ２２は、半田ボール２１のサイズと材料により交換される。
【００２８】
ボールホッパ２２のボール供給口の下方には、ボール検出機構付きの受け部６７、左右のボールカップ２３ａ，ｂへのボール供給を切り換える切換部６８、ボールカップ２３ａ，ｂへ半田ボール２１を導き入れるボール導入部６９が配置されている。受け部６７に設けられたボール検出センサ７０は、ボールホッパ２２のボール供給口から供給される半田ボール２１の供給量とボール詰まりを検出するもので、実施例では投受光型センサを用いている。また、切換部６８は揺動型エアシリンダ７１により揺動し、受け部６７からの半田ボール２１を左右のボール導入部６９を介して左右のボールカップ２３ａ，ｂへと振り分ける。
【００２９】
ボールホッパ２２のシャッタ６５の開でボール補充動作となるが、シャッタ６５の作動時期であるボール補充時期は、予め半田ボール配列数から求めておく。更に、シャッタ６５の開でのボール供給時間に対するボール供給量も予め求めておく。尚、ボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール２１の収容量はボールホッパ２２からのボール供給量とボールカップ２３ａ，ｂの移動に伴うボールカップ２３ａ，ｂからのボール排出量とから把握され最適なボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール量を予め求めておく。
【００３０】
ボール補充動作は、次のように行われる。まず、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにしてボールホッパ２２内に負圧を発生させる。ここでシャッタ６５を開にする。次にボールホッパ２２内の真空をＯＦＦにすると、ボールホッパ２２内の負圧が解除され、ボールホッパ２２内の半田ボール２１が、供給口から受け部６７へと落下する。このとき受け部６７へ落下した半田ボール２１は、ボール検出センサ７０で検出される。所定時間経過後、ボールホッパ２２内の真空をＯＮにして半田ボール２１の落下を停止し、シャッタ６５を閉とし真空をＯＦＦとする。
【００３１】
受け部６７へ落下した半田ボール２１は、切換部６８及びボール導入部６９を経て、一方のボールカップ２３ａへと補充される。一方への補充が完了すると、供給されるボールカップ２３ａ，ｂを切り換えるため、揺動型エアシリンダ７１が作動し、切換部６８の導入方向が切り換わり、他方のボールカップ２３ｂへのボール補充の準備が完了する。
【００３２】
ここで再度、上記ボール補充動作を繰り返し、他方のボールカップ２３ｂへボール補充を行う。以上の動作を繰り返してこまめなボール補充を行う。このボール補充動作はボールカップ２３ａ，ｂを停止して行っても良いが、移動しながら行うことも可能である。
【００３３】
マスク高さ検出センサ２７は、ボールカップ２３ａ，ｂ近傍に取り付けられており、接触式、非接触式であるとを問わない。具体的にはレーザセンサや静電容量センサなどが用いられる。マスク高さ検出は、初期設定時や型替え時のボール配列マスク１９の変更の際に、ボール配列マスク１９の型枠３７をフレーム側に設けられた支持部に固定した後に行う。具体的にはボール配列マスク１９が固定された後、半田ボール２１が空の状態のボールカップ２３ａ，ｂが、予め挿入部形成領域３６外に設定した複数の高さ検出点（実施例では４カ所設定されている）上に順次移動し、ボール配列マスク１９の上面の高さを測定する。勿論、マスク高さ検出は、４カ所の検出点のみの測定ではなく、ボールカップ２３ａ，ｂの移動に伴うマスク高さ検出センサ２７の移動中に連続して測定しても良い。
【００３４】
他方、挿入部形成領域３６内におけるボール配列マスク１９の上面の高さは、計算で求める。更に、ボールカップ２３ａ，ｂに半田ボール２１が収容されたときにかかる重量も考慮して各位置での高さを演算する。ボール搭載時には、この求めた高さをもとに、ボール配列マスク１９上面とボールカップ２３ａ，ｂの下面との隙間が所定距離を越えないように、ボールカップ２３ａ，ｂの上下動を昇降手段４５にて制御しながらボールカップ２３ａ，ｂがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。
【００３５】
ウエハ搬送ステージ１２は、ウエハ１４を載置するステージであって、搬送路１３上に搬送路１３によってＸ軸方向に移動可能に装着されており、図３に示されるとおりウエハ１４の搬送方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の移動手段であるＹ軸駆動機構２８と回動手段であるθ軸駆動機構２９と、上下動手段であるＺ軸駆動機構３０を有している。
【００３６】
以下、図面に従って実施例の半田ボール搭載装置１の動作について説明する。まず、半田ボール２１が搭載されるウエハ１４は、ウエハ供給部６のカセット３２に収納されている。そこで、搬入用ロボット８により、ウエハ供給部６のカセット３２から１枚のウエハ１４が取り出され、一次アライメント部７へ搬入される。一次アライメント部７では、ウエハ１４を回転することによって、オリフラまたはノッチの位置を検出し、ウエハ１４のおおまかな位置を補正すると共に、オリフラまたはノッチを所定位置となるようにする。続いて、ウエハ１４は、搬入用ロボット８によって一次アライメント部７からウエハ受渡部２に待機しているウエハ搬送ステージ１２に載置される。
【００３７】
ウエハ１４が載置されたウエハ搬送ステージ１２は、搬送路１３に沿ってフラックス印刷部３へと移動し、所定の位置で停止する。ここでウエハ１４と印刷マスク１５のアライメントマークを上下観察カメラ３１により、それぞれ観察し、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８によりＹ軸方向、及びθ軸駆動機構２９によりθ軸方向での位置決めをする。位置決め終了後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、フラックスが準備された印刷マスク１５に対して所定の高さ位置で停止する。この状態で印刷マスク１５上のＹ軸方向一端部にフラックスが供給され、スキージをＹ軸方向の一方の端部から他方の端部に向けて移動することにより印刷マスク１５の貫通孔からウエハ１４の電極上にフラックスが印刷される。
【００３８】
フラックス印刷後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により下降し、搬送路１３によってボール搭載部４へ移動し、所定の位置で停止する。ここでも上下観察カメラ３４によりウエハ１４とボール配列マスク１９のアライメントマークをそれぞれ観察して、ウエハ搬送ステージ１２を、搬送路１３のＸ軸駆動機構４０によりＸ軸方向、Ｙ軸駆動機構２８及びθ軸駆動機構２９によりＹ軸方向、θ軸方向で位置決めをする。その後、ウエハ搬送ステージ１２は、Ｚ軸駆動機構３０により上昇し、ボール配列マスク１９との間にウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して停止する。
【００３９】
これまでに半田ボール供給装置２０は、ボールカップ２３ａ，ｂをボール配列マスク１９の挿入部形成領域３６の外側に位置させ、ボールカップ２３ａ，ｂ内に所定量の半田ボール２１を収容しておく。そしてウエハ１４がボール配列マスク１９の下方にセットされたら、ボール配列マスク１９上を、ボールカップ２３ａ，ｂがジグザグ移動によりＹ軸方向に移動して、ボール配列マスク１９の挿入部１８に半田ボール２１を落として、ウエハ１４上に半田ボール２１を搭載する。その後、ボールカップ２３ａ，ｂは、Ｘ軸方向に所定量移動した後、Ｙ軸方向移動で戻ってくる往復移動をする。Ｘ軸方向への所定量の移動は、ボールカップ２３ａ，ｂでの次の半田ボール２１の落とし込み部分のＸ軸方向の位置よりボールカップ２３ａのカップ幅より４分の１から２分の１の距離分オーバーランさせた後、次のボール配列マスク１９の半田ボール２１の落とし込み部分まで戻すことにより行われる。この間、ボールカップ２３ａ，ｂ内の半田ボール量が、予め求められた最適な範囲を維持するようにボールホッパ２２からボールカップ２３ａ，ｂへと半田ボール２１を補充する。
【００４０】
ボールカップ２３ａ，ｂへの半田ボール２１の供給は、ボールホッパ２２より行われるが、ウエハ１４に印刷されたフラックスがボール配列マスク１９に付着しない程度の隙間を残して、ボール配列マスク１９を配置しているので、ボールカップ２３ａ，ｂ内に半田ボール２１が多いと、半田ボール２１が落下しないことが発生しやすい上、ボール配列マスク１９のたわみ量が大きくなり、フラックス付着の危険が生じたり、半田ボール２１が種々の原因で落ちにくくなるので、必要最小限の量となるようこまめに補充される。
【００４１】
尚、ボール落とし込み後に、ボール配列マスク１９をウエハ搬送ステージ１２に対して、水平方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に相対的に微動させることによって、挿入部１８内の半田ボール２１の位置を補正する。
【００４２】
半田ボール搭載後、ウエハ搬送ステージ１２はＺ軸駆動機構３０により下降し、搬出用のウエハ受渡部５へ移動し、停止する。ウエハ収納部１０では、搬出用ロボット１１により、ウエハ１４をウエハ搬送ステージ１２から反転ユニット９へ移載し、オリフラまたはノッチが所定位置となるように回転させる。ウエハ１４は、更に、搬出用ロボット１１により、反転ユニット９からウエハ収納部１０のカセット３２に移載される。搬出用ロボット１１がウエハ搬送ステージ１２からウエハ１４を取り出したら、ウエハ搬送ステージ１２は元の位置であるウエハ受渡部２に戻り、１工程を完了する。本装置は以上の動作を繰り返す。
【００４３】
図１に示す実施例では、半田ボール搭載装置１の前方にウエハ供給部６が設けられ、後方にウエハ収納部１０が設けられているが、ウエハ搬送ステージ１２が、上記のように元の位置に戻るものであるので、図２に示されるようにウエハ供給部６とウエハ収納部１０を同一方向に設けたものであっても良い。
【００４４】
このように構成することにより、搬出用ロボット１１は、搬入用ロボット８で代用することができる上、搬入の際のウエハ１４の方向と同一の方向でウエハ１４が保持されて収納されるため反転ユニット９も省くことができ、更にはウエハ受渡部２，５も、一方のウエハ受渡部を省くことができるので構成部材の少数化を図ることができた。
【００４５】
また、印刷マスク１５及びボール配列マスク１９とウエハ１４の位置合わせ手段として、本実施例は、ウエハ搬送ステージ１２の停止時にウエハ１４と印刷マスク１５またはボール配列マスク１９とのアライメントマークを同時に撮影する上下観察カメラ３１，３４を用いているが、これに限定されるものではなく種々の構成が考えられる。
【００４６】
本実施例は、ウエハ１４上面の電極に直接半田ボール２１を搭載するものであり、挿入部１８がボール挿入部になるが、本発明は、一旦ボール収納凹部などが設けられた配列治具に半田ボール２１を配列して、半田ボール吸着ヘッドで配列治具より半田ボールを吸着保持して、ウエハ１４上の電極などの搭載対象物に半田ボール２１を移載する場合にも適応できるものであり、この場合はボール収納凹部がボール挿入部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例にかかる半田ボール搭載装置の全体を示す概略平面図
【図２】ウエハ供給部とウエハ収納部を同一方向に設けた場合の概略平面図
【図３】ウエハ搬送ステージの移動を示す説明図
【図４】ボール搭載部を示す一部断面の側面説明図
【図５】ボール搭載部の平面図
【図６】ボールカップの移動示す説明図
【図７】ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅の説明図
【図８】半田ボールと挿入部の関係を示す説明図で、（Ａ）は、断面説明図で、（Ｂ）は、真っ直ぐ押された場合の平面説明図で、（Ｃ）は斜めに押された場合の平面説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１．．．．．．半田ボール搭載装置
２，５．．．．ウエハ受渡部
３．．．．．．フラックス印刷部
４．．．．．．ボール搭載部
６．．．．．．ウエハ供給部
７．．．．．．一次アライメント部
８．．．．．．搬入用ロボット
９．．．．．．反転ユニット
１０．．．．．ウエハ収納部
１１．．．．．搬出用ロボット
１２．．．．．ウエハ搬送ステージ
１３．．．．．搬送路
１４．．．．．ウエハ
１５．．．．．印刷マスク
１６．．．．．フラックス供給装置
１７，３７．型枠
１８．．．．．挿入部
１８Ａ．．．エッジ
１９．．．．．ボール配列マスク
２０．．．．．半田ボール供給装置
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ．．．．．半田ボール
２２．．．．．ボールホッパ
２３ａ、２３ｂ．．．．．ボールカップ
２４．．．．．ボールカップ移動手段
２５．．．．．Ｘ軸駆動機構
２６．．．．．Ｙ軸駆動機構
２７．．．．．マスク高さ検出センサ
２８．．．．．Ｙ軸駆動機構
２９．．．．．θ軸駆動機構
３０．．．．．Ｚ軸駆動機構
３１，３４．上下観察カメラ
３２．．．．．カセット
３３．．．．．クリーニングユニット
３６．．．．．挿入部形成領域
３８．．．．．貫通孔形成領域
４０．．．．．Ｘ軸駆動装置
４１．．．．．取付ベース
４２．．．．．傾き調整機構
４３．．．．．ガイドレール
４４．．．．．ナット部材
４５．．．．．昇降手段
５０，５２，５４．．．．．駆動モータ
５１，５３，５５．．．．．ボールねじ
５６．．．．．Ｘ軸ガイド
５７．．．．．Ｙ軸ガイド
５８．．．．．ベース部材
６３，６４．．．．開口部
６５．．．．．シャッタ
６６．．．．．シリンダ
６７．．．．．受け部
６８．．．．．切換部
６９．．．．．ボール導入部
７０．．．．．ボール検出センサ
７１．．．．．揺動型エアシリンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備え、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する導電性ボールの配列装置において、
前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とする導電性ボールの配列装置。
【請求項２】
前記ボールカップの開口部は、前記領域の幅より狭い幅であり、前記移動手段は、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものである請求項１記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項３】
ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下である請求項１または２記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項４】
ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持するようにした請求項１または２または３記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項１】
導電性ボールの挿入部が所定の領域に形成された配列治具と下面に開口部が形成されると共に前記配列治具とで多数の導電性ボールを収容可能なボールカップと前記ボールカップを配列治具の上面に沿って移動させる移動手段とを備え、多数の導電性ボールを収容したボールカップを配列治具の上面に沿って移動させることにより配列治具の挿入部に導電性ボールを落とし込んで配列する導電性ボールの配列装置において、
前記移動手段は、ボールカップをジグザグに移動させることを特徴とする導電性ボールの配列装置。
【請求項２】
前記ボールカップの開口部は、前記領域の幅より狭い幅であり、前記移動手段は、ボールカップの進行方向を折り返す際に、進行方向と直交する方向へ移動するようにしたものである請求項１記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項３】
ボールカップの進行方向と交差する方向のジグザグの幅が、上記配列治具の挿入部の同方向の配列ピッチの２分の１以下である請求項１または２記載の導電性ボールの配列装置。
【請求項４】
ボールカップ内に収容される導電性ボールの量を、所定の範囲に維持するようにした請求項１または２または３記載の導電性ボールの配列装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１５７７４０（Ｐ２００７−１５７７４０Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４６４１４（Ｐ２００５−３４６４１４）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
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