JP2001015537A

JP2001015537A - 微細ボール配列用吸着ヘッド

Info

Publication number: JP2001015537A
Application number: JP11180967A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Mizuno; 吉規水野
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】微細ボール搭載装置において、ピッチの狭い
配列でも、効率よくかつばらつきなく吸着させることの
できる微細ボール配列用吸着ヘッドを提供する。【解決手段】吸着ヘッドは、吸着板１と配列板２を組
み合わせて使用し、微細ボール１１を配列する構造を有
する。複数の配列穴４（貫通穴や、サラ穴形状）が形成
された配列板２は、微細ボール径より薄く、金属等で作
成される。配列板２の両端を吸引手段によって吸着板１
に固定するとき、固定面に僅かな段差を設けることによ
って配列板２の弾性力によって固定面と配列板２が密着
する。吸着板１は、ボール吸着エリアで数μｍ〜数百μ
ｍピッチの多数の吸着孔があいている構造を有する。配
列穴４の径は充分大きいため、吸着板１の固定面のどこ
でも吸着動作が可能である。従って、細かい精度での複
雑な形状の穴の形成や、配列板２と吸着板１との位置決
めが不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の実
装に関し、特にバンプとなる微細ボールを配列してワー
ク上へ搭載させる微細ボール搭載装置における微細ボー
ル配列用吸着ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の実装においては、バンプと
なる微細ボールを基板やチップといったワーク上に配列
して搭載させる微細ボール搭載装置が用いられる。特開
平７−１５３７６５号公報および特開平７−１５３７６
６号公報により開示されている微細ボール搭載装置とし
ては、板状の配列板に、チップ上の電極パッドと同配列
となるように吸着孔を設け、ワークの少なくとも１回分
の微細ボール群をこれら吸着孔に吸着させて、これらの
微細ボールをワークの電極パッドに接合するものがあ
る。

【０００３】この種の微細ボール搭載装置には、真空圧
により微細ボールを所望の配列で吸着させる微細ボール
吸着ヘッドが設けられている。図２（ａ）は従来技術に
よる微細ボール吸着ヘッドの上面図、図２（ｂ）は同じ
く断面図である。図３はワークとなるチップ上の電極パ
ッドの配置を示す上面図および前面図である。

【０００４】図２において、符号２は配列板、２ａ，・
・・は配列板２に設けられている複数の吸着孔、２ｂ，
・・・は配列板２に吸着孔２ａ，・・・と同心状に設け
られている複数の配列穴、６は真空吸引装置、９は配列
板吸着ポート、７は配列板固定用バルブ、１０は微細ボ
ール吸着ポート、８は微細ボール吸着用バルブ、１１は
微細ボールである。

【０００５】微細ボール供給手段によって微細ボール１
１，・・・が吸着孔２ａ，・・・付近に近付けられた状
態で、微細ボール吸着用バルブ８を調節して真空吸引装
置６により吸引すると、微細ボール１１，・・・が吸着
孔２ａ，・・・に真空吸着される。そのままの状態で微
細ボール吸着ヘッドを移動させ、たとえば図３に示すよ
うなチップに配列された電極パッド１３，・・・の位置
に微細ボール１１，・・・を運んでバンプを形成する。

【０００６】上述した吸着孔２ａの直径は微細ボール１
１より小さく、極めて小径である。このため、一度吸着
された微細ボール１１が不用意にはずれないように、ま
た微細ボール供給手段によって供給される余剰の微細ボ
ールが隙間にはまり込まないように、吸着孔２ａの口元
に配列穴２ｂを座グリ穴やサラ穴形状に加工し、微細ボ
ール１１を吸着した状態で配列板２の表面の凹凸が少な
くなるようにしてある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】吸着孔２ａ，・・・
は、図３に示すようなチップの電極パッドにあわせて、
□型の格子配列となっている場合が多い。年々電子デバ
イスの実装の高密度化が進むのに伴って、微細ボール吸
着ヘッドは吸着孔数が多く吸着孔ピッチが狭くなり、従
ってその位置精度も厳しくなる傾向がある。

【０００８】従来技術による方法のように吸着ヘッドに
吸着孔２ａと配列孔２ｂを同軸に配置するには、座グリ
加工するか、別々に穴あけした板を穴の軸をあわせて接
合するという方法があるが、どちらの方法をとるにして
も製造が難しくコストが高い。特に、前述のように吸着
孔数が多くピッチが狭くなると、このデメリットが顕著
になる。つまり、精度の安定した配列板を作ることが難
しく、この精度の低下は微細ボール吸着の確実性の低下
につながり、微細ボール配列工程での歩留まり低下を招
く恐れがある。

【０００９】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、微細ボール搭載装置に使用され、高密度な微細ボー
ル配置が必要な場合にも、効率よくかつばらつきなく微
細ボールを吸着させることができる安価な微細ボール配
列用吸着ヘッドを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、微細ボール配列用吸着
ヘッドが、真空圧源に連結された内部空間を有し、該内
部空間に連通された吸着孔が所定平面内で複数箇所に開
口されたマニホールドと、該マニホールドに着脱可能に
取り付けられていて前記平面を覆い、前記吸着孔に連通
する複数の配列穴が設けられた配列板とからなることを
特徴とする。これにより、マニホールドと配列板とを別
個独立に加工することができ、製作が容易となる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記配列穴は微
細ボールより大径であることを特徴とする請求項１記載
の微細ボール配列用吸着ヘッドである。これにより、配
列穴はちょうど１個の微細ボールを確実に収容する。

【００１２】請求項３に記載の発明は、前記吸着孔は、
平面視において前記配列穴と重なる位置に配置された第
一の吸着孔と、平面視において前記配列穴と重ならない
位置に配置された第二の吸着孔とからなることを特徴と
する請求項２記載の微細ボール配列用吸着ヘッドであ
る。これにより、前記配列穴と重なる位置に配置された
第一の吸着孔はボールを吸着し、前記配列穴と重ならな
い位置に配置された第二の吸着孔は配列板自体を吸着す
る。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記第一の吸着
孔の中心と前記配列穴の中心とが一致することを特徴と
する請求項３記載の微細ボール配列用吸着ヘッドであ
る。これにより、前記第一の吸着孔が前記配列穴にそれ
ぞれ真空圧を作用させることができる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、前記第二の吸着
孔は、前記第一の吸着孔が存在する領域より外側に設け
られたことを特徴とする請求項３記載の微細ボール配列
用吸着ヘッドである。これにより、前記第二の吸着孔
は、前記第一の吸着孔が存在する領域より外側に設けら
れているので、配列板をマニホールドに確実に固定する
ことができる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、前記第一の吸着
孔が開口する平面が、前記第二の吸着孔が開口する平面
より突出することを特徴とする請求項５記載の微細ボー
ル配列用吸着ヘッドである。これにより、前記第一の吸
着孔が開口する平面が、前記第二の吸着孔が開口する平
面より突出するので、配列板の中央が凸の状態で取り付
けられる。

【００１６】請求項７に記載の発明は、前記第一の吸着
孔および第二の吸着孔と真空圧源との間には、流路をそ
れぞれ開閉するバルブが設けられたことを特徴とする請
求項１ないし６のいずれかに記載の微細ボール搭載装置
である。これによって、真空圧源自体のオン／オフでは
なくバルブ操作によって、配列板自体の着脱と微細ボー
ルの着脱とを個々に実行することができる。

【００１７】請求項８に記載の発明は、前記吸着孔およ
び配列穴はいずれも内径寸法が一定に形成されたことを
特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の微細ボ
ール配列用吸着ヘッドである。これによって、前記吸着
孔および配列穴はいずれも内径寸法が一定に形成されて
いるので、単純なドリル加工やプレス加工で吸着板およ
び配列板を製造できる。

【００１８】請求項９に記載の発明は、前記マニホール
ドの先端に空気流通性のある多孔質材料からなる吸着板
を設け、該吸着板が有する孔が前記吸着孔としての機能
を果たして真空圧を作用させることを特徴とする請求項
１ないし８のいずれかに記載の微細ボール配列用吸着ヘ
ッドである。これによって、前記多孔質材料の孔を介し
て真空圧を作用させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しこの発明の一
実施形態について説明する。図１（ａ）は本発明の一実
施形態による微細ボール配列用吸着ヘッドの構造を示す
上面図、図１（ｂ）は同じく断面図である。図１におい
て、１は吸着板、２は配列板、１１，・・・は微細ボー
ルである。３，・・・は微細ボール１１，・・・を吸着
するために吸着板１を貫通している多数の吸着孔であ
り、４，・・・は微細ボール１１，・・・をそれぞれ１
個だけ収容するために配列板２を貫通している複数の配
列穴である。

【００２０】配列板２の複数の配列穴４，・・・はスト
レートまたはテーパ形状となっており、ストレート穴の
場合の穴直径は微細ボールよりも僅かに大きく、テーパ
穴の場合は口元が微細ボールよりも僅かに大きく、従っ
て微細ボール１個だけを収容できる。

【００２１】５はマニホールド、１０は微細ボール吸着
ポート、１０ａは微細ボール吸着用空間であり、吸着板
１はマニホールド５に機械的に保持されており、微細ボ
ール吸着用空間１０ａを通して微細ボール吸着ポート１
０につながっている。

【００２２】９は配列板吸着ポート、１２はチューブ、
６は真空吸引装置、７は配列板固定用バルブ、８は微細
ボール吸着用バルブである。微細ボール吸着ポート１０
はチューブ１２および微細ボール吸着用バルブ８を通し
て真空圧源としての真空吸引装置６に接続されており、
微細ボール吸着用バルブ８によって任意に真空圧源に接
続することが可能となっている。また、配列板吸着ポー
ト９はチューブ１２および配列板固定用バルブ７を通し
て真空吸引装置６に接続されており、配列板固定用バル
ブ７によって任意に真空圧源に接続することが可能とな
っている。１４は、マニホールド５と吸着板１との間に
吸着板１の上面が僅かに高くなるように設けられた段差
である。

【００２３】配列板固定用バルブ７を開くことによって
配列板吸着ポート９に真空圧が供給され、それによって
配列板２の両端がマニホールド５に固定されると同時
に、配列板２の中央の配列穴４，・・・が存在する部分
が吸着板１に密着される。配列板２は金属等の弾性を持
つ材料で作成され、段差１４が設けられているため配列
板２に弾性力が生じ、配列板２の吸着板１への密着度が
より高くなる。

【００２４】また、吸着板１の微細ボール吸着エリアに
は数μｍ〜数百μｍピッチで多数の吸着孔３，・・・が
あいている構造を有している。配列穴４，・・・の径は
吸着孔ピッチに比べて充分に大きい数百μｍのオーダで
あり、特に吸着孔３，・・・と配列穴４，・・・との位
置あわせを行わなくても、充分良好な吸引力が配列穴
４，・・・において得られる。

【００２５】微細ボール供給手段によって微細ボール１
１，・・・を配列穴４，・・・付近に移動させ、次に微
細ボール吸着用バルブ８を開くと、微細ボール吸着ポー
ト１０に真空圧が供給され、微細ボール吸着用空間１０
ａそして吸着孔３，・・・を経由して配列穴４，・・・
に真空圧が発生し、微細ボール１１，・・・は配列穴
４，・・・にそれぞれ１個ずつ収容される。

【００２６】配列穴４，・・・の直径は微細ボール１
１，・・・の直径よりも僅かに大きいため、微細ボール
を収容した状態においても微細ボール周辺部に僅かな隙
間が残り、吸着孔３，・・・は完全には密閉されない。
しかし、この隙間から漏れる気体の量は僅かであり、吸
着孔３，・・・の内部と配列板２の上部との間には充分
に大きな気圧差が維持されるため、また微細ボール１
１，・・・の重量は充分に小さいため、微細ボール１
１，・・・を配列穴４，・・・に収容した状態で吸着可
能である。また、配列穴４，・・・をテーパ穴にする場
合は、微細ボール周辺部隙間はなくなることとなる。こ
のようにして、所要の微細ボール配列状態を得ることが
できる。

【００２７】上述した実施形態においては、真空吸引装
置６が供給する真空圧を微細ボール吸着ポート１０と共
用できるために、配列板吸着ポート９を設け、これによ
り配列板２をマニホールド５に固定しかつ吸着板１に密
着させていたが、配列板２を固定する手段はこれに限定
されず、他の形態であっても良い。

【００２８】また、上述した実施形態においては、吸着
板１の上面がマニホールド５上の配列板吸着ポート９の
開口面よりも突出しているため、配列板２を僅かに湾曲
させ、それによって生じる弾性力を利用して配列板２の
吸着板１への密着度を高めているが、この段差は必須で
はなく、なくても良い。

【００２９】また、上述した実施形態においては、吸着
板１に吸着孔のピッチを配列穴４，・・・の径より十分
に小さくすることにより、吸着孔３，・・・と配列穴
４，・・・の位置あわせを不要にしているが、吸着板１
を必ずしもこのような構造にせず、吸着孔３，・・・と
配列穴４，・・・の位置をあわせる形態としてもよい。

【００３０】また、吸着板１の微細ボール吸着エリア
を、数十μｍ以下のピッチで均一に分布する多数の穴を
持つ多孔質の材料により作成し、数百μｍ以上のオーダ
の径を持つ配列穴４，・・・を吸着板１の複数の穴から
吸引するようにしても良い。これにより微細ボールの吸
引圧力がより一層安定する。これに適した多孔質材料と
しては、たとえばセラミックを素材とするものなどを用
いることができるが、それに限定されない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の微細ボー
ル配列用吸着ヘッドによれば、下記の効果を得ることが
できる。請求項１の発明の吸着ヘッドによれば、配列板
と吸着板が別々に構成され切り離し可能な構造であるた
め、それぞれ別個に容易に製作が可能となる。また、機
種変更の場合の段取り替えは、配列板の交換のみで良く
なり、作業時間の短縮が見込める。また、メタルマスク
を使用した場合は、印刷方法で広く使用されているため
入手し易い。

【００３２】また、請求項１の発明が請求項４の要件を
備える場合を除いては、配列板の配列穴と吸着板の吸着
孔をあわせることが不要であるため、比較的低い工作精
度で良好な微細ボールの吸着を行える。また、同じ理由
により、配列板を吸着板に設定する際の位置決めが不要
となり、交換作業の短縮や、位置決め部品がいらないこ
とによる装置の構造の簡略化が見込まれる。

【００３３】また、請求項２の発明によれば、配列穴は
微細ボールちょうど１個を収容するため、微細ボールの
吸着が安定し、また余分の微細ボールを吸着してしまう
ことがないため、バンプ形成工程における歩留まりが向
上する。

【００３４】また、請求項３の発明によれば、第一の吸
着孔は微細ボールを吸着し第二の吸着孔は配列板を吸着
するため、真空圧源を微細ボール自体の吸着と配列板の
固定との両方の目的に用いることができ、装置の構成が
簡単になる。

【００３５】また、請求項４の発明によれば、それぞれ
の吸着孔がひとつの配列穴に真空圧を提供し、また吸着
孔の中心と配列穴の中心が一致しているため、配列穴に
作用する吸引力にムラがなく安定する。

【００３６】また、請求項５の発明によれば、第一の吸
着孔が存在する領域の外側に第二の吸着孔が設けられて
いるため、第二の吸着孔からの吸引により配列板をより
確実にマニホールドに固定することができる。

【００３７】また、請求項６の発明によれば、第一の吸
着孔が開口する平面が第二の吸着孔が開口する平面より
も突出しており、配列板の中央が凸の状態で取り付けら
れ配列板に弾性力が生じるため、配列板の吸着板への密
着度が増し、微細ボールの吸着がより一層安定するとい
う効果が得られる。

【００３８】また、請求項７の発明によれば、第一の吸
着孔および第二の吸着孔と真空圧源との間には、個別の
バルブにより流路をそれぞれ開閉するため、真空圧源自
体のオン／オフを行うことなくバルブの操作によって、
配列板の着脱と微細ボールの着脱を行うことができ、操
作時間の短縮と操作性の向上が期待できる。

【００３９】また、請求項８の発明によれば、吸着板に
形成する吸着孔および配列板に形成する配列板はそれぞ
れ内径寸法が一定の貫通穴であるため、単純なドリル加
工やプレス加工で吸着板や配列板を製造することがで
き、製造が容易になり製造コストを下げることができ
る。

【００４０】また、請求項９の発明によれば、多孔質材
料が持つ孔をそのまま真空圧を伝達する空間として用い
ることができ、別途吸着孔を設ける工作を不要にでき
る。しかも密に分布する吸着孔が備わっているため、よ
り安定した微細ボールの吸着が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による微細ボール吸着
ヘッドの構造を示す上面図（ａ）および断面図（ｂ）で
ある。

【図２】従来技術による微細ボール吸着ヘッドの構造
を示す上面図（ａ）および断面図（ｂ）である。

【図３】電極パッドの配置を示すチップの上面図およ
び前面図である。

【符号の説明】

１吸着板２配列板３吸着孔４配列穴５マニホールド６真空吸引装置７配列板固定用バルブ８微細ボール吸着用バルブ９配列板吸着ポート１０微細ボール吸着ポート１０ａ微細ボール吸着用空間１１微細ボール１２チューブ１４段差

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バンプとなる微細ボールを吸着して搬送
する微細ボール搭載装置に設けられる微細ボール配列用
吸着ヘッドにおいて、真空圧源に連結された内部空間を有し、該内部空間に連
通された吸着孔が所定平面内で複数箇所に開口されたマ
ニホールドと、該マニホールドに着脱可能に取り付けられていて前記平
面を覆い、前記吸着孔に連通する複数の配列穴が設けら
れた配列板と、からなることを特徴とする微細ボール配
列用吸着ヘッド。
【請求項２】前記配列穴は微細ボールより大径である
ことを特徴とする請求項１記載の微細ボール配列用吸着
ヘッド。
【請求項３】前記吸着孔は、平面視において前記配列
穴と重なる位置に配置された第一の吸着孔と、平面視に
おいて前記配列穴と重ならない位置に配置された第二の
吸着孔とからなることを特徴とする請求項１または２に
記載の微細ボール配列用吸着ヘッド。
【請求項４】前記第一の吸着孔の中心と前記配列穴の
中心とが一致することを特徴とする請求項３記載の微細
ボール配列用吸着ヘッド。
【請求項５】前記第二の吸着孔は、前記第一の吸着孔
が存在する領域より外側に設けられたことを特徴とする
請求項３記載の微細ボール配列用吸着ヘッド。
【請求項６】前記第一の吸着孔が開口する平面が、前
記第二の吸着孔が開口する平面より突出することを特徴
とする請求項５記載の微細ボール配列用吸着ヘッド。
【請求項７】前記第一の吸着孔および第二の吸着孔と
真空圧源との間には、流路をそれぞれ開閉するバルブが
設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
かに記載の微細ボール搭載装置。
【請求項８】前記吸着孔および配列穴はいずれも内径
寸法が一定に形成されたことを特徴とする請求項１ない
し７のいずれかに記載の微細ボール配列用吸着ヘッド。
【請求項９】前記マニホールドの先端に空気流通性の
ある多孔質材料からなる吸着板を設け、該吸着板が有す
る孔が前記吸着孔としての機能を果たして真空圧を作用
させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに
記載の微細ボール配列用吸着ヘッド。