导电球搭载装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种导电球搭载装置及其控制方法，更详细而言，涉及一种在形成在基板上的安装槽搭载导电球，在作业待机区域防止导电球旋转的导电球搭载装置及其控制方法。

背景技术：

在装设包含大规模集成电路(Large Scale Integration，LSI)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)在内的半导体装置等时，为了实现电连接而利用如焊球(solder ball)的导电球的情况较多。

将直径为1mm左右以下的微小粒子形态的导电球搭载到基板上而用于进行基板的电装设。此时，在基板上丝网印刷焊接用助焊剂且配置形成有安装槽的遮罩，之后通过将导电球插入到安装槽的方法而将导电球搭载到安装槽。除如上所述的构成以外，还使用通过蚀刻等方法在基板本身形成安装槽而将导电球搭载到所述安装槽的方法。

作为发明的背景技术，在韩国公开专利公报10-2007-0029764(2007.3.14)等中揭示有用以将导电球装设到基板上的几种构成。

以往，还使用利用称为“压辊(squeegee)”的构成使导电球相对于基板移动而搭载到安装槽的方法，还使用在圆筒形态的导电球搭载头内收容导电球后，通过空气的流动使导电球在导电球搭载头的内部移动而搭载到安装槽的方法。

如上所述的以往的导电球搭载装置在对多个基板依次执行球搭载作业的过程中，为了更换基板等而还执行将搭载头从作业待机区域转移到作业待机区域的过程。

如上所述的以往的导电球搭载装置即便在作业待机状态下，搭载头也使导电球从搭载头内部的外侧向内侧按照螺旋形进行高速移动、回旋或旋转。因此，旋转中的导电球氧化或受损，还会因导电球受损而产生异物及发生变色等污染。像上述内容一样受到污染的导电球会导致产品不良，故而产生无法再利用而废弃的问题。

并且，在以往技术中，导电球在作业待机状态下也呈继续在搭载头的内部旋转的状态，因此会产生静电而使球搭载效率或产率下降。

并且，在以往技术中，在搭载导电球时，无压力调节地使用利用相对高价的设备制成的高价的氮气，故而具有在不进行实际性的球搭载作业的作业待机状态下，氮气等的消耗量相对较多的缺点。

并且，在以往技术中，作为用以减少氮气等压缩气体的消耗量的方法，尝试阻断压缩气体的供给的功能。在使用所述功能的情况下，存在如下问题：如果阻断压缩气体的供给，则导电球因惯性而向搭载头的外部飞出、或向球群集区域的外围散乱。

在如上所述的情况下，向搭载头的外部飞出的导电球还会向遮罩、基板或支撑基板的真空块(vacuum block)流动。像上述内容一样流入到真空块的导电球存在导致真空块产生缺陷、或导致基板或遮罩发生产品不良及导致遮罩破损等问题。

技术实现要素：

[发明欲解决的课题]

本发明是为了解决如上所述的问题而提出，其目的在于提供一种以在导电球搭载头的作业待机区域防止导电球旋转的方式对第二压缩气体的压力进行控制，从而可防止导电球受损、氧化、产生静电的导电球搭载装置及其控制方法。

[解决课题的手段]

为了解决如上所述的目的，本发明的导电球搭载装置的控制方法为，所述导电球搭载装置具备导电球搭载头，所述导电球搭载头包含：中央腔室，接收用以搭载到形成在基板上的安装槽的导电球；内侧腔室，以包覆所述中央腔室的方式形成而向所述中央腔室传达第一压缩气体；外侧腔室，以包覆所述内侧腔室的方式形成而向所述中央腔室传达第二压缩气体；及多个导销，以向圆周方向倾斜的方式设置到所述内侧腔室的内部；所述导电球搭载装置的控制方法包含如下步骤：(a)将所述导电球供给到所述中央腔室的步骤；(b)以固定压力将所述第一压缩气体供给到所述内侧腔室的步骤；(c)在通过所述(b)步骤供给所述第一压缩气体的状态下，为了将所述中央腔室内部的导电球搭载到所述基板的安装槽，在将所述导电球搭载头配置到所述基板的上侧的状态下，以可使所述中央腔室内部的导电球通过所述第一压缩气体及第二压缩气体沿所述中央腔室的内径移动而搭载到所述基板的安装槽的压力(作业压力)向所述外侧腔室供给所述第二压缩气体的步骤；及(d)在通过所述(b)步骤供给所述第一压缩气体的状态下，为了保持所述导电球搭载头的作业待机状态，将所述第二压缩气体的压力保持为大于0且小于所述(c)步骤的第二压缩气体的压力(作业压力)的压力(作业待机压力)的步骤。

并且，本发明的导电球搭载装置的控制装置包含：导电球搭载头，包含中央腔室、内侧腔室、外侧腔室、及多个导销，所述中央腔室接收所述导电球，以便将导电球搭载到形成在基板上的安装槽，所述内侧腔室以包覆所述中央腔室的方式形成而向所述中央腔室传达第一压缩气体，所述外侧腔室以包覆所述内侧腔室的方式形成而向所述中央腔室传达第二压缩气体，所述多个导销以向圆周方向倾斜的方式设置到所述内侧腔室的内部；头移送单元，移送所述导电球搭载头；及压力控制模块，在以固定压力向所述内侧腔室供给所述第一压缩气体的状态下将所述导电球搭载到所述基板的安装槽的作业状态的情况下，以可使所述中央腔室内部的导电球沿所述中央腔室的内径移动而搭载到所述基板的安装槽的压力(作业压力)向所述外侧腔室供给所述第二压缩气体，在所述导电球搭载头为作业待机状态的情况下，以小于所述作业压力的压力(作业待机压力)供给所述第二压缩气体。

[发明的效果]

本发明的导电球搭载装置及其控制方法在搭载球时，防止导电球在作业待机状态下高速移动或旋转，因此具有防止导电球氧化、受损、产生异物、发生变色等污染的效果。

并且，本发明通过防止导电球旋转而防止产生静电，故而具有可增加产率的优点。

并且，本发明以仅可产生不会使导电球在作业待机状态下过度地向导电球搭载头的外部飞出的程度的最小压力即作业待机压力的方式将第二压缩气体的消耗量最小化，因此具有可相对大幅地减少用作第二压缩气体的氮气的消耗量的效果。

并且，本发明可通过对导电球搭载头的第二压缩气体进行压力调节而使高速旋转中的导电球的移动稳定化，稳定化的球可相对均匀地集中到群集区域，因此具有防止由导电球引起的真空块缺陷、或防止发生产品不良及遮罩破损等的效果。

附图说明

图1是本发明的一实施例的导电球搭载装置的构成图。

图2是用以说明通过图1所示的导电球搭载装置实现的导电球搭载装置的控制方法的流程图。

图3是用以说明图1所示的压力控制模块的构成的框图。

图4是由图1所示的压力控制模块引起的第二压缩气体的压力变化的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地对本发明的导电球搭载装置及其控制方法进行说明。

图1是本发明的一实施例的导电球搭载装置的构成图。

参照图1，本实施例的导电球搭载装置包含导电球搭载头H(以下，简称为“搭载头H”)、控制部90、头移送单元91、压缩气体供给部T、压力控制模块200而构成。

在本实施例的说明中，在本实施例的情况下，第一压缩气体及第二压缩气体可为氮气、或选自使用于导电球搭载作业的惰性气体族群(group)中的任一惰性气体。

搭载头H包含头主体10、内侧部件20、外侧部件30及承容器40而构成。

头主体10形成为圆筒形，在上侧形成用以与内侧部件20及外侧部件30结合的凸缘。在头主体10的圆筒形部件的内侧形成中央腔室11。用以搭载到基板100的导电球102供给到中央腔室11而待机。

在头主体10的外侧覆盖内侧部件20。内侧部件20以形成为圆筒形而沿圆周方向包覆头主体10的外径的方式形成。在头主体10的外径与内侧部件20的内径之间形成内侧腔室21。

内侧腔室21以包覆中央腔室11的方式形成而向中央腔室11传达第一压缩气体。并且，第一压缩气体从内侧腔室21的上部流入而向内侧腔室21的下部喷射。内侧腔室21在下侧具备流路形成地较窄的内侧喷嘴22。内侧喷嘴22以如下方式形成：向朝向内侧部件20的内侧下方倾斜45度的方向延长。

在内侧部件20的外侧覆盖外侧部件30。外侧部件30以形成为圆筒形而沿圆周方向包覆内侧部件20的外径的方式形成。在内侧部件20的外径与外侧部件30的内径之间形成外侧腔室31。

外侧腔室31以包覆内侧腔室21的方式形成而向中央腔室11传达第二压缩气体。

第二压缩气体从外侧腔室31的上部流入而向外侧腔室31的下部喷射。外侧腔室31在下侧具备流路形成地较窄的外侧喷嘴32。外侧喷嘴32以如下方式形成：向朝向外侧部件30的内侧下方倾斜45度的方向延长。

承容器40具备盖部41及排出部42。盖部41形成为圆筒形，插入到头主体10的中央腔室11。排出部42形成为筛网(mesh)形态而结合到盖部41的下表面。

此处，排出部42位于承容器40的盖部41的下端，但也可考虑导电球102的储存容量而位于盖部41内周面的中间位置或盖部41的上端。

通过内侧喷嘴22及外侧喷嘴32而流入在中央腔室11的内部的第一压缩气体及第二压缩气体通过筛网形态的排出部42排出到盖部41的内径。收容在中央腔室11的导电球102卡止到排出部42而向外部脱离的情况得到抑制，所述导电球集中到中央腔室11的内部。排出部42可由合成树脂材质形成，也可由不锈钢材质形成。在排出部42由不锈钢材质形成的情况下，也可利用如特富龙的合成树脂材质进行涂敷而使用。

在内侧腔室21或内侧喷嘴22设置导引部件50。例如，导引部件50在内侧腔室的内部以从内侧喷嘴22向圆周方向倾斜的方式设置，对通过内侧喷嘴22喷射的第一压缩气体的喷射方向进行导引。

通过设置在导引部件50的多个导销51导引第一压缩气体的喷射方向。导销51以相对于内侧喷嘴22的延长方向而向圆周方向倾斜的方式形成，导引第一压缩气体沿逆时针方向旋转。导销51以相对于内侧喷嘴22的延长方向而向逆时针方向倾斜30度的方式形成。通过导引部件50的导销51而沿圆周方向倾斜地导引从内侧喷嘴22喷射的第一压缩气体。即，从内侧喷嘴22喷射的第一压缩气体一面向逆时针方向旋转，一面流入到中央腔室11。

用以向中央腔室11的承容器40的下部供给导电球102的球供给管61例如可像图1一样设置到承容器40的内侧，或在以可向中央腔室11侧供给导电球102的方式设计变更头主体10的情况下，也可设置到头主体10。

在球供给管61设置到盖部41的侧壁的情况下，球供给管61以导电球102经由头主体10的内径与盖部41的外径之间的空间而流入到排出部42的下部空间的方式配置到盖部41。

基板100可放置在如未图示的真空块(vacuum block)等的作业台上。此处，在基板100上，可丝网印刷有未图示的焊接用助焊剂，且可放置有同样未图示的形成有安装槽的遮罩。

控制部90是对下文将述的压力控制模块200、及用以移送搭载头H的头移送单元91进行控制的元件。

头移送单元91通过多轴移送机构而在基板100上沿X轴、Y轴、Z轴方向移送搭载头H。

控制部90以检查供给到搭载头H的第一压缩气体、第二压缩气体各自的压力值的方式构成，与上述检查结果对应地控制头移送单元91。即，控制部90以如下方式控制头移送单元91：相对于基板100向作业待机区域或如基板100的上侧位置等的作业区域移送搭载头H。

压缩气体供给部T可包含储存氮气的储存器件、将氮气制成进行导电球搭载作业所需的压缩气体的压缩机、储存压缩气体的压力罐、及从压力罐到搭载头H为止的成为压缩气体的移送路径的多个流路71、72而构成。此处，流路71、72为多个柔性压力软管、配管部件、计测器等的统称，包含用于供给第一压缩气体的第一流路71、及用于供给第二压缩气体的第二流路72。

第一流路71以连接压缩气体供给部T与内侧腔室21的方式形成。

第二流路72以连接压缩气体供给部T与外侧腔室31的方式形成。此时，第二压缩气体从连接在压缩气体供给部T的第二流路72的一侧部流入到压力控制模块200的电动气动调节器的供气埠，在接受电动气动调节器内部的供气用电子阀及排气用电子阀的压力调节后，通过电动气动调节器的排气埠及第二流路72的另一侧部供给到外侧腔室31侧。

压力控制模块200结合到第二流路72，与搭载头H的作动情况对应地调节压缩气体供给部T的第二压缩气体的压力。例如，压力控制模块200可包含电动气动调节器220而构成，所述电动气动调节器220根据第一继电器240及第二继电器241的输出信号(接通/断开)调节第二压缩气体的压力而供给到搭载头H的外侧腔室31侧。

以下，对通过像上述内容一样构成的本实施例的导电球搭载装置实现的导电球搭载装置的控制方法进行说明。

图2是用以说明通过图1所示的导电球搭载装置实现的导电球搭载装置的控制方法的流程图。

参照图1或图2，搭载头H配置到用以安装导电球的基板100的周边或脱离基板100的上侧的作业台(例如：真空块)的上方即作业待机区域。

球供给单元(未图示)向球供给管61侧供给导电球102((a)步骤：S100)。由此，导电球102通过球供给管61供给到排出部42下侧的中央腔室11。

其次，通过第一流路71向内侧腔室21供给具有预先设定的固定压力的第一压缩气体((b)步骤：S200)。此时，供给在内侧腔室21的第一压缩气体通过内侧喷嘴22流入到中央腔室11。

在像上述内容一样第一压缩气体供给到内侧腔室21的状态下，以作业压力向外侧腔室31供给第二压缩气体((c)步骤：S300)。此时，作业压力设定为可使中央腔室11内部的导电球102沿中央腔室11的内径移动而搭载到基板100的安装槽的程度的压力。可根据导电球102的尺寸及作业环境而设定各种作业压力。大致而言，如果作业压力施加到外侧腔室31，则中央腔室11内部的导电球102快速地在中央腔室11的下侧移动。

供给在内侧腔室21的第一压缩气体及供给在外侧腔室31的第二压缩气体经由相应的内侧喷嘴22及外侧喷嘴32而喷射到头主体10的下表面与基板100之间的空间。

此时，如上所述，内侧喷嘴22及外侧喷嘴32分别以向半径方向倾斜的方式形成，因此从内侧喷嘴22及外侧喷嘴32喷射的压缩气体使向中央腔室11移动的气体快速流动。

并且，因气体的快速流动而头主体10外侧的气体也会通过头主体10与基板100相面对的面之间的空间向中央腔室11的内部流动。即，也可通过从内侧喷嘴22及外侧喷嘴32喷射的压缩气体的快速流动而使外部气体从头主体10的外部向头主体10内部的中央腔室11流动。特别是，通过内侧喷嘴22与外侧喷嘴32的双重构造向中央腔室11喷射压缩气体，因此具有可进一步提高头主体10外部的气体向中央腔室11的内部流动的效果的优点。

特别是，因设置在内侧喷嘴22的导引部件50的作用而从内侧喷嘴22喷射的第一压缩气体一面向逆时针方向旋转，一面流入到中央腔室11。结果，在中央腔室11的内部，第二压缩气体及第一压缩气体按照螺旋形向中心部流动。

另外，流入在中央腔室11的压缩气体通过承容器40的排出部42而排出到头主体10的外部。

此时，因中央腔室11内部的压缩气体的螺旋形流动而导电球102从中央腔室11的外侧向内侧按照螺旋形进行移动、回旋、旋转中的任一动作。

在如上所述的状态下，控制部90对头移送单元91进行控制而向作业区域移送搭载头H((e)步骤：S400)。即，使头移送单元91作动而向基板100的上侧(作业区域)移送搭载头H。

如果像上述内容一样搭载头H配置到基板100的上侧，则因中央腔室11内部的压缩气体的流动而导电球102分别搭载到形成在基板100上的安装槽。

如果在基板100上搭载导电球102的作业结束，则控制部90对头移送单元91进行控制而向作业待机区域移送搭载头H((f)步骤：S500)。

其次，为了保持搭载头H的作业待机状态，在保持第一压缩气体的供给的状态下，实施将第二压缩气体的压力保持为大于0且小于作业压力的压力(作业待机压力)的过程((d)步骤：S600)。如上所述，将第二压缩气体的压力降为作业待机压力。以如下方式降低作业待机压力：因导电球102的旋转而作用于导电球102的离心力变得小于由第一压缩气体及第二压缩气体作用于导电球102的朝向中央腔室11的中心方向的力。如上所述，将第二压缩气体的压力从作业压力降为作业待机压力，由此可防止导电球102沿中央腔室11的内径进行圆周方向运动。

可通过图3所示的压力控制模块200而将第二压缩气体的压力调节为作业压力及作业待机压力。

图3是用以说明图1所示的压力控制模块的构成的框图。

参照图3，压力控制模块200包含电源供给部210、电动气动调节器220、第一电位器230、第二电位器231、第一继电器240、第二继电器241。

电源供给部210是将外部交流电源220V转换为电位器230、231用直流电源5V的切换式电源供应器(Switching Mode Power Supply，SMPS)、及用以供给电动气动调节器的作动电源即直流电源24V的元件。

特别是，本实施例的电源供给部210连接到要求精确转换的第一电位器230及第二电位器231，与适配器形式的普通电源装置相比，可明显地使电源供给稳定化，另外，与线性方式的普通电源装置相比，可相对于装置尺寸及费用提高电源供给效率而实现稳定的电源供给作动。

第一电位器230及第二电位器231分别是能够以3600度的调节角度旋转操作电位器用调节轴的精密可变电阻器。此处，第一电位器230对从电动气动调节器220排出的第二压缩气体的作业压力的大小进行比例调节。

并且，第二电位器231对从电动气动调节器220排出的第二压缩气体的作业待机压力的大小进行比例调节。

电动气动调节器220可根据由第一继电器240及第二继电器241产生的输出信号调节从第二流路72的一侧部接收的第二压缩气体的压力而向第二流路72的另一侧部排出，最终向搭载头H的外侧腔室31侧供给压力经调节的第二压缩气体。

即，如果第一继电器240及第二继电器241接通(ON)，则电动气动调节器220以(c)步骤的作业压力供给第二压缩气体。

并且，如果第二继电器241接通(ON)且第一继电器240断开(OFF)，则电动气动调节器220以(d)步骤的作业待机压力供给第二压缩气体。

并且，在第一继电器240断开(OFF)的情况下，可与第二继电器241的接通(ON)或断开(OFF)无关地完全阻断第二压缩气体的供给而使搭载头H的内侧腔室21的压力成为0。

通过如上所述的构成，压力控制模块200在以固定压力向搭载头H的内侧腔室21供给第一压缩气体的状态下将导电球102搭载到基板100的安装槽的作业状态的情况下，以可使中央腔室11内部的导电球102沿中央腔室11的内径移动而搭载到基板100的安装槽的压力(作业压力)向外侧腔室31供给第二压缩气体。

并且，压力控制模块200在搭载头H为作业待机状态的情况下，以小于作业压力的压力(作业待机压力)供给第二压缩气体。如上所述，在作业待机状态下，将第二压缩气体的压力降为作业待机压力而进行供给，因此具有可防止导电球102旋转及碰撞而防止导电球102氧化、受损、产生异物、变色、产生静电的优点。并且，通过降低第二压缩气体的压力，具有减少第二压缩气体的消耗量而防止过度消耗高价的氮气即第二压缩气体的优点。并且，如果使用氮气来代替空气，则具有通过防止产生静电而增加产率(yield)的优点。

即，在本实施例中，可通过图4确认第二压缩气体的变化。

图4是由图1所示的压力控制模块引起的第二压缩气体的压力变化的曲线图。

参照图4，第二压缩气体能够以与因完全阻断供给而大小为0的压力P1、0.04Mpa～0.06Mpa的作业待机压力P2、0.14Mpa～0.15Mpa的作业压力P3中的任一压力对应的方式反复进行转换及保持。

特别是，作业待机压力P2的0.04Mpa～0.06Mpa的数值范围具有如下临界含义：在所述数值范围前后，导电球过度地向作业待机区域的外部飞出或飞出的导电球的个数急剧增加，但在0.04Mpa～0.06Mpa的数值范围内，导电球可整齐地排列到作业待机区域。

另一方面，在超过0.06Mpa及未达0.14Mpa的压力范围内，导电球会在中央腔室内开始移动、逐渐开始旋转、或在发生大量移动后高速(例如：200mm/s)旋转或回旋。

在超过0.06Mpa及未达0.14Mpa的压力范围内立即全面阻断第二压缩气体的供给的情况下，产生相对较多的导电球向搭载头H的外部飞出的问题。

在不将第二压缩气体的压力控制成作业待机压力的情况下，导电球会在中央腔室内高速旋转后，通过中央腔室的下部向搭载头H的外部飞出而散乱地配置。

即，与本实施例不同，以往高速旋转中的导电球在作业待机状态下，也与作业状态相同地高速旋转，故而在非常时期(例如：安全事故、静电、基板更换等)无压力调节地阻断压缩气体的情况下，因高速旋转产生的旋转惯性力而不稳定。并且，未稳定化的导电球过度地向放射方向或任意方向分散而向搭载头H的外部飞出。

然而，在本实施例的情况下，即便将第二压缩气体的压力控制成作业待机压力而旋转惯性力缩小的导电球排出到搭载头H的外部，所述导电球的排出状态也会保持整齐群集或整齐排列的状态而配置到作业待机区域。

以下，列举优选实施例对本发明的导电球搭载头进行说明，但本发明的范围并不限定于之前说明且图示的情况。

例如，通过头移送单元或压力控制模块执行的图2所示的各步骤可不仅仅限定于特定顺序。即，图2的供给球的步骤((a)步骤：S100)可在供给第一压缩气体的步骤((b)步骤：S200)与以作业压力供给第二压缩气体的步骤((c)步骤：S300)之间进行、或在以作业压力供给第二压缩气体的步骤((c)步骤：S300)后进行。

并且，也可与位准与使用于第二压缩气体的压力控制模块相同的压力控制模块(未图示)结合而调节第一压缩气体的压力。

并且，控制部在对头移送单元进行控制时，也可使向搭载待机区域或作业区域移送搭载头的时序、与将第二压缩气体保持为作业待机压力或作业压力的时序彼此同步化而同时进行或分段进行。

并且，之前说明为在将第二压缩气体的压力提高成作业压力的状态下向作业区域移送搭载头，在作业结束后向作业待机区域移送搭载头，之后将第二压缩气体的压力降为作业待机压力，但也可按照如下顺序实施本发明的导电球搭载装置的控制方法：首先，在作业待机区域将第二压缩气体的压力提高成作业压力而向作业区域移送搭载头，在将第二压缩气体的压力降为作业待机压力后，向作业待机区域移送所述搭载头。

并且，之前将在搭载头的中央腔室11设置承容器40的情况列举为例而进行了说明，但也可构成如下形态的导电球搭载装置：不在中央腔室设置承容器，以筛网(mesh)形态的部件覆盖中央腔室的上侧。