JP2001068494A - 金属球配列方法及び配列装置 - Google Patents
金属球配列方法及び配列装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属球を配列対象に一括搭載する金属球配列
方法及び装置において、転写する金属球の個数が増大し
直径が小径化しても、金属球吸着孔から金属球を確実に
引き離すことのできる金属球配列方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 金属球配列治具１の配列板５に金属球吸
着孔６を配置し、金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、
次いで吸着した金属球４を配列対象２に転写して金属球
４を配列対象２に一括搭載する金属球配列方法におい
て、配列板５を金属箔で形成し、配列板５の表面から金
属球吸着孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂
部が配列板５裏面側に突き出るように前記金属箔の厚み
と金属球吸着孔６の直径を定め、吸着した金属球４を配
列対象２に転写するときに配列板５の裏面側から押し具
７を金属球４に押し付けることによって金属球４を金属
球吸着孔６から引き離すことを特徴とする金属球配列方
法及び装置。
方法及び装置において、転写する金属球の個数が増大し
直径が小径化しても、金属球吸着孔から金属球を確実に
引き離すことのできる金属球配列方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 金属球配列治具１の配列板５に金属球吸
着孔６を配置し、金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、
次いで吸着した金属球４を配列対象２に転写して金属球
４を配列対象２に一括搭載する金属球配列方法におい
て、配列板５を金属箔で形成し、配列板５の表面から金
属球吸着孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂
部が配列板５裏面側に突き出るように前記金属箔の厚み
と金属球吸着孔６の直径を定め、吸着した金属球４を配
列対象２に転写するときに配列板５の裏面側から押し具
７を金属球４に押し付けることによって金属球４を金属
球吸着孔６から引き離すことを特徴とする金属球配列方
法及び装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属球を金属球配
列対象に配列するための方法及び装置に関し、特に半導
体チップ上の電極、半導体実装基板上の電極あるいは半
導体素子電極にボールバンプとしての微細金属球を配列
するための方法及び装置に関する。
列対象に配列するための方法及び装置に関し、特に半導
体チップ上の電極、半導体実装基板上の電極あるいは半
導体素子電極にボールバンプとしての微細金属球を配列
するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属球を対象物に一括して配列し固定す
るための手段として、金属球吸着孔を配置した配列板を
有する金属球配列治具を用意し、金属球吸着孔は対象物
に金属球を配列する位置に対応して配置され、金属球吸
着孔に金属球を吸着し一括して対象物に金属球を転写す
る技術が知られている。特に、半導体チップの電極と外
部回路との接合媒体となるバンプ、あるいはボールグリ
ッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとして、微細金属球を半
導体基板や半導体チップ等に転写してバンプを形成する
技術が重要になってきている。半導体チップ等の電極と
対応する位置に金属球吸着孔を有する金属球配列治具を
用意し、バンプを形成すべき微細金属球を予め該吸着孔
に吸着し、該金属球配列治具を転写台まで搬送し、転写
台上には予め金属球を転写すべき対象として半導体チッ
プ等の配列対象を載置しておき、該半導体チップ等の表
面に形成された電極に金属球を転写するもである。
るための手段として、金属球吸着孔を配置した配列板を
有する金属球配列治具を用意し、金属球吸着孔は対象物
に金属球を配列する位置に対応して配置され、金属球吸
着孔に金属球を吸着し一括して対象物に金属球を転写す
る技術が知られている。特に、半導体チップの電極と外
部回路との接合媒体となるバンプ、あるいはボールグリ
ッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとして、微細金属球を半
導体基板や半導体チップ等に転写してバンプを形成する
技術が重要になってきている。半導体チップ等の電極と
対応する位置に金属球吸着孔を有する金属球配列治具を
用意し、バンプを形成すべき微細金属球を予め該吸着孔
に吸着し、該金属球配列治具を転写台まで搬送し、転写
台上には予め金属球を転写すべき対象として半導体チッ
プ等の配列対象を載置しておき、該半導体チップ等の表
面に形成された電極に金属球を転写するもである。
【０００３】最近の半導体素子の高集積化に伴い、半導
体１個の電極の数も増大している。電極数１００〜３０
０個が一般的になり、更に最近は５００〜１０００個の
電極を備える半導体素子も出現している。金属球の直径
についても小径化が進んでおり、最近は直径８００μｍ
以下の金属球が主流となっており、更に直径３００μｍ
以下の金属球も使われている。金属球をバンプとして転
写する上記技術においても、半導体１個の電極の数と同
数の金属球を一括して転写する。
体１個の電極の数も増大している。電極数１００〜３０
０個が一般的になり、更に最近は５００〜１０００個の
電極を備える半導体素子も出現している。金属球の直径
についても小径化が進んでおり、最近は直径８００μｍ
以下の金属球が主流となっており、更に直径３００μｍ
以下の金属球も使われている。金属球をバンプとして転
写する上記技術においても、半導体１個の電極の数と同
数の金属球を一括して転写する。
【０００４】金属球としては、金ボールあいは半田ボー
ルが用いられる。金ボールを用いる場合、金ボールは配
列対象表面の電極に熱圧着によって接合される。金属球
として半田ボールを用いる場合は、金属球を配列対象に
転写する前に、通常は配列対象の転写位置あるいは半田
ボールにフラックスを塗布しておく。半田ボールはフラ
ックスの粘着力によって配列板の金属球吸着孔から配列
対象に転写され、その後加熱されて半田ボールは溶融・
リフローし、半田バンプが形成される。
ルが用いられる。金ボールを用いる場合、金ボールは配
列対象表面の電極に熱圧着によって接合される。金属球
として半田ボールを用いる場合は、金属球を配列対象に
転写する前に、通常は配列対象の転写位置あるいは半田
ボールにフラックスを塗布しておく。半田ボールはフラ
ックスの粘着力によって配列板の金属球吸着孔から配列
対象に転写され、その後加熱されて半田ボールは溶融・
リフローし、半田バンプが形成される。
【０００５】金属球吸着孔に吸着された金属球は、吸着
孔に噛み込んだりあるいは配列板と金属球との間に吸着
力が働き、金属球吸着孔の吸引を解除しても金属球が配
列板から離れない場合がある。金属球として半田ボール
を用いる場合、該半田ボールはフラックスの粘着力によ
って配列対象に転写されるため、噛み込みや吸着力によ
る金属球と配列板との間の吸着力がフラックスの粘着力
よりも大きくなった場合、金属球は配列対象に転写され
ずに配列板上に残ってしまうこととなる。
孔に噛み込んだりあるいは配列板と金属球との間に吸着
力が働き、金属球吸着孔の吸引を解除しても金属球が配
列板から離れない場合がある。金属球として半田ボール
を用いる場合、該半田ボールはフラックスの粘着力によ
って配列対象に転写されるため、噛み込みや吸着力によ
る金属球と配列板との間の吸着力がフラックスの粘着力
よりも大きくなった場合、金属球は配列対象に転写され
ずに配列板上に残ってしまうこととなる。
【０００６】特に、金属製の配列板を用いた場合、金属
球が金属球吸着孔に食い込んで付着しやすいために転写
時に金属球が配列板に残留する確率が高いため、樹脂性
の配列板を用いることが多かった。
球が金属球吸着孔に食い込んで付着しやすいために転写
時に金属球が配列板に残留する確率が高いため、樹脂性
の配列板を用いることが多かった。
【０００７】金属球配列治具の内部、配列板の背後に、
金属球吸着孔の数と同じ数だけのピンを有するピン押し
具を備え、金属球を配列対象に転写するときに該ピン押
し具のピンを金属球吸着孔に押し入れることによって金
属球を金属球吸着孔から引き離す技術が用いられてい
る。これにより、金属球は該ピン押し具のピンによって
金属球吸着孔から押し出され、金属球が配列板に残るこ
となく金属球を配列対象に転写することが可能となる。
これにより、配列板として金属製のものを用いることも
できる。
金属球吸着孔の数と同じ数だけのピンを有するピン押し
具を備え、金属球を配列対象に転写するときに該ピン押
し具のピンを金属球吸着孔に押し入れることによって金
属球を金属球吸着孔から引き離す技術が用いられてい
る。これにより、金属球は該ピン押し具のピンによって
金属球吸着孔から押し出され、金属球が配列板に残るこ
となく金属球を配列対象に転写することが可能となる。
これにより、配列板として金属製のものを用いることも
できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のとおり、半導体
の高集積化に伴って一個の半導体素子に搭載する金属球
の個数が増大し、また金属球の直径が小径化している。
必然的に上記ピン押し具のピンの数が増大し、またピン
の直径も小径化せざるを得ない。ピン数の増大はピン押
し具の高価格化を招いている。また、ピン直径の小径化
により、ピンの剛性が低下し、金属球を金属球吸着孔か
ら引き離すための押し力が十分に確保できない場合が生
じることとなる。
の高集積化に伴って一個の半導体素子に搭載する金属球
の個数が増大し、また金属球の直径が小径化している。
必然的に上記ピン押し具のピンの数が増大し、またピン
の直径も小径化せざるを得ない。ピン数の増大はピン押
し具の高価格化を招いている。また、ピン直径の小径化
により、ピンの剛性が低下し、金属球を金属球吸着孔か
ら引き離すための押し力が十分に確保できない場合が生
じることとなる。
【０００９】本発明は、金属球配列治具の配列板上の金
属球吸着孔に吸着した金属球を配列対象に転写して金属
球を配列対象に一括搭載する金属球配列方法及び装置に
おいて、転写する金属球の個数が増大し直径が小径化し
ても、金属球吸着孔から金属球を確実に引き離すことの
できる金属球配列方法並びに配列装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。
属球吸着孔に吸着した金属球を配列対象に転写して金属
球を配列対象に一括搭載する金属球配列方法及び装置に
おいて、転写する金属球の個数が増大し直径が小径化し
ても、金属球吸着孔から金属球を確実に引き離すことの
できる金属球配列方法並びに配列装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは、以下のとおりである。 （１）金属球配列治具１の配列板５に金属球吸着孔６を
配置し、金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、次いで該
吸着した金属球４を配列対象２に転写して金属球４を配
列対象２に一括搭載する金属球配列方法において、配列
板５を金属箔で形成し、配列板５の表面から金属球吸着
孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂部が配列
板５裏面側に突き出るように前記金属箔の厚みと金属球
吸着孔６の直径を定め、吸着した金属球４を配列対象２
に転写するときに配列板５の裏面側から押し具７を金属
球４に押し付けることによって金属球４を金属球吸着孔
６から引き離すことを特徴とする金属球配列方法。 （２）配列板５の厚みを金属球直径の１／７〜１／４と
し、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の０．８倍〜
０．９倍とすることを特徴とする上記（１）に記載の金
属球配列方法。 （３）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（１）又は（２）に記
載の金属球配列方法。 （４）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法によ
って穿孔することを特徴とする上記（１）又は（２）に
記載の金属球配列方法。 （５）金属球吸着孔６を配置した配列板５を有し該金属
球吸着孔６に金属球４を吸着する金属球配列治具１と、
該金属球配列治具１の内部にあって金属球吸着孔６に吸
着した金属球４を押す押し具７と、前記金属球配列治具
１の金属球吸着孔６に吸着した金属球４を金属球配列対
象２に転写するために金属球配列対象２を載せる転写台
３とを有し、前記配列板５を金属箔で形成し、前記配列
板５の表面から金属球吸着孔６に金属球４を吸着したと
きに金属球４の頂部が配列板５裏面側に突き出るように
前記金属箔の厚みと金属球吸着孔６の直径を定め、前記
配列板５の金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、該吸着
した金属球４を配列対象２に転写するときに配列板５の
裏面側から押し具７を金属球４に押し付けることによっ
て金属球４を金属球吸着孔６から引き離して金属球４を
配列対象２に一括搭載することを特徴とする金属球配列
装置。 （６）配列板５の厚みを金属球直径の１／７〜１／４と
し、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の０．８倍〜
０．９倍とすることを特徴とする上記（５）に記載の金
属球配列装置。 （７）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（５）又は（６）に記
載の金属球配列装置。 （８）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法によ
って穿孔することを特徴とする上記（５）又は（６）に
記載の金属球配列装置。 （９）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（５）又は（６）に記
載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。 （１０）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法に
よって穿孔することを特徴とする上記（５）又は（６）
に記載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。
るところは、以下のとおりである。 （１）金属球配列治具１の配列板５に金属球吸着孔６を
配置し、金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、次いで該
吸着した金属球４を配列対象２に転写して金属球４を配
列対象２に一括搭載する金属球配列方法において、配列
板５を金属箔で形成し、配列板５の表面から金属球吸着
孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂部が配列
板５裏面側に突き出るように前記金属箔の厚みと金属球
吸着孔６の直径を定め、吸着した金属球４を配列対象２
に転写するときに配列板５の裏面側から押し具７を金属
球４に押し付けることによって金属球４を金属球吸着孔
６から引き離すことを特徴とする金属球配列方法。 （２）配列板５の厚みを金属球直径の１／７〜１／４と
し、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の０．８倍〜
０．９倍とすることを特徴とする上記（１）に記載の金
属球配列方法。 （３）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（１）又は（２）に記
載の金属球配列方法。 （４）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法によ
って穿孔することを特徴とする上記（１）又は（２）に
記載の金属球配列方法。 （５）金属球吸着孔６を配置した配列板５を有し該金属
球吸着孔６に金属球４を吸着する金属球配列治具１と、
該金属球配列治具１の内部にあって金属球吸着孔６に吸
着した金属球４を押す押し具７と、前記金属球配列治具
１の金属球吸着孔６に吸着した金属球４を金属球配列対
象２に転写するために金属球配列対象２を載せる転写台
３とを有し、前記配列板５を金属箔で形成し、前記配列
板５の表面から金属球吸着孔６に金属球４を吸着したと
きに金属球４の頂部が配列板５裏面側に突き出るように
前記金属箔の厚みと金属球吸着孔６の直径を定め、前記
配列板５の金属球吸着孔６に金属球４を吸着し、該吸着
した金属球４を配列対象２に転写するときに配列板５の
裏面側から押し具７を金属球４に押し付けることによっ
て金属球４を金属球吸着孔６から引き離して金属球４を
配列対象２に一括搭載することを特徴とする金属球配列
装置。 （６）配列板５の厚みを金属球直径の１／７〜１／４と
し、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の０．８倍〜
０．９倍とすることを特徴とする上記（５）に記載の金
属球配列装置。 （７）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（５）又は（６）に記
載の金属球配列装置。 （８）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法によ
って穿孔することを特徴とする上記（５）又は（６）に
記載の金属球配列装置。 （９）金属球吸着孔６を有する配列板５を電鋳法によっ
て形成することを特徴とする上記（５）又は（６）に記
載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。 （１０）配列板５の金属球吸着孔６をレーザー加工法に
よって穿孔することを特徴とする上記（５）又は（６）
に記載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。
【００１１】従来の金属球配列治具の配列板は、所定の
厚みを有する金属板あるいは樹脂板を用い、この配列板
にドリル等を用いて金属球吸着孔を穿孔することによっ
て形成されていた。本発明においては、配列板５を金属
箔で形成する。これにより、配列板５の厚みを薄くする
ことができ、配列板５の表面から金属球吸着孔６に金属
球４を吸着したときに金属球４の頂部が配列板裏面側に
突き出るように前記金属箔の厚みと金属球吸着孔の直径
を定めることが可能になる。吸着時に金属球４の頂部が
配列板裏面側に突き出るので、金属球４を金属球吸着孔
６から引き離すに際し、従来のように金属球の数に等し
いピンを有するピン押し具を用いる必要はなくなり、単
純な平面押し部を有する押し具７を用意して金属球配列
治具１の内部に配置し、該押し具７を配列板５の裏面に
押し付けさえすれば、吸着したすべての金属球４を一括
して金属球吸着孔６から引き離すことが可能になる。
厚みを有する金属板あるいは樹脂板を用い、この配列板
にドリル等を用いて金属球吸着孔を穿孔することによっ
て形成されていた。本発明においては、配列板５を金属
箔で形成する。これにより、配列板５の厚みを薄くする
ことができ、配列板５の表面から金属球吸着孔６に金属
球４を吸着したときに金属球４の頂部が配列板裏面側に
突き出るように前記金属箔の厚みと金属球吸着孔の直径
を定めることが可能になる。吸着時に金属球４の頂部が
配列板裏面側に突き出るので、金属球４を金属球吸着孔
６から引き離すに際し、従来のように金属球の数に等し
いピンを有するピン押し具を用いる必要はなくなり、単
純な平面押し部を有する押し具７を用意して金属球配列
治具１の内部に配置し、該押し具７を配列板５の裏面に
押し付けさえすれば、吸着したすべての金属球４を一括
して金属球吸着孔６から引き離すことが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、半導体チップの電極と
外部回路との接合媒体となるバンプ、あるいはボールグ
リッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとして、微細金属球を
半導体基板や半導体チップ等に転写してバンプを形成す
る方法及び装置として特に有用である。この場合、配列
対象２は微細金属球を転写する半導体基板や半導体チッ
プであり、金属球４はバンプとしての金ボールや半田ボ
ールである。本発明を適用する金属球としては、直径が
４０μｍから８００μｍの微細金属球において特に有効
である。
外部回路との接合媒体となるバンプ、あるいはボールグ
リッドアレイ（ＢＧＡ）のバンプとして、微細金属球を
半導体基板や半導体チップ等に転写してバンプを形成す
る方法及び装置として特に有用である。この場合、配列
対象２は微細金属球を転写する半導体基板や半導体チッ
プであり、金属球４はバンプとしての金ボールや半田ボ
ールである。本発明を適用する金属球としては、直径が
４０μｍから８００μｍの微細金属球において特に有効
である。
【００１３】図１〜４に基づいて本発明の実施の形態の
説明をする。図１に示すように、金属球配列治具１は、
その一端に配列板５を有し、内部に押し具７を配置す
る。配列板５はその表面に貫通した金属球吸着孔６を有
する平板であり、配列板５の背面から金属球配列治具１
の内部を真空吸引して金属球吸着孔６を負圧とし、金属
球４を吸引することができる。押し具７は配列板５の裏
面に対面する平面押し部を有し、該平面押し部を配列板
裏面に押し付けあるいは引き離す動作を行なうことがで
きる。該押し具７の動作は、空気圧駆動、モーター駆
動、油圧駆動等によって行なうことができる。
説明をする。図１に示すように、金属球配列治具１は、
その一端に配列板５を有し、内部に押し具７を配置す
る。配列板５はその表面に貫通した金属球吸着孔６を有
する平板であり、配列板５の背面から金属球配列治具１
の内部を真空吸引して金属球吸着孔６を負圧とし、金属
球４を吸引することができる。押し具７は配列板５の裏
面に対面する平面押し部を有し、該平面押し部を配列板
裏面に押し付けあるいは引き離す動作を行なうことがで
きる。該押し具７の動作は、空気圧駆動、モーター駆
動、油圧駆動等によって行なうことができる。
【００１４】図１（ａ）のように金属球配列治具１の配
列板５を金属球群に接近させ、金属球吸着孔６の背面か
ら真空吸引を行って図１（ｂ）、図２（ｂ）のように金
属球吸着孔６に金属球４の吸着を行う。このとき、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように金属球配列治具内の押し具
７は配列板５から離れて位置している。
列板５を金属球群に接近させ、金属球吸着孔６の背面か
ら真空吸引を行って図１（ｂ）、図２（ｂ）のように金
属球吸着孔６に金属球４の吸着を行う。このとき、図２
（ａ）、（ｂ）に示すように金属球配列治具内の押し具
７は配列板５から離れて位置している。
【００１５】金属球吸着孔６は、金属球４を転写すべき
配列対象２の半導体チップ等の電極位置に対応して配置
されている。転写台３に配列対象２を載置し、図１
（ｃ）〜（ｅ）に示すように予めすべての金属球吸着孔
６に金属球４を吸着した金属球配列治具１を転写台３上
の配列対象２に密接させ、金属球４を配列対象２に転写
する。
配列対象２の半導体チップ等の電極位置に対応して配置
されている。転写台３に配列対象２を載置し、図１
（ｃ）〜（ｅ）に示すように予めすべての金属球吸着孔
６に金属球４を吸着した金属球配列治具１を転写台３上
の配列対象２に密接させ、金属球４を配列対象２に転写
する。
【００１６】金属球４が金ボールである場合は、予め転
写台上の配列対象２を熱しておき、配列対象２の上の電
極と金ボールとの間を熱圧着によって圧着する。金属球
４が半田ボールである場合は、転写台上の配列対象２の
電極位置にフラックスを印刷塗布するか、あるいは金属
球配列治具に吸着された半田ボールの先端にフラックス
を塗布する。この状態で半田ボールを配列対象２に接触
させ、フラックスの粘着力で半田ボールを配列対象に粘
着させて転写を行う。
写台上の配列対象２を熱しておき、配列対象２の上の電
極と金ボールとの間を熱圧着によって圧着する。金属球
４が半田ボールである場合は、転写台上の配列対象２の
電極位置にフラックスを印刷塗布するか、あるいは金属
球配列治具に吸着された半田ボールの先端にフラックス
を塗布する。この状態で半田ボールを配列対象２に接触
させ、フラックスの粘着力で半田ボールを配列対象に粘
着させて転写を行う。
【００１７】図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すように金属
球吸着孔６に吸着した金属球４が配列対象２に密接した
ら、金属球配列治具１の真空吸引を解除する。同時に金
属球配列治具内の押し具７を移動し、金属球４の頂部に
に密着させる。
球吸着孔６に吸着した金属球４が配列対象２に密接した
ら、金属球配列治具１の真空吸引を解除する。同時に金
属球配列治具内の押し具７を移動し、金属球４の頂部に
に密着させる。
【００１８】金属球４が金ボールの場合、押し具７を金
ボール頂部に押し付けた状態で金属球配列治具１全体を
加圧（下降）することで金ボールを配列対象に圧着させ
る（図２（ｄ1））。金ボール圧着と同時、あるいは圧
着後に押し具７をさらに押し下げて押し具７を配列板の
裏面に密着させる（図１（ｄ）、図２（ｄ2））。
ボール頂部に押し付けた状態で金属球配列治具１全体を
加圧（下降）することで金ボールを配列対象に圧着させ
る（図２（ｄ1））。金ボール圧着と同時、あるいは圧
着後に押し具７をさらに押し下げて押し具７を配列板の
裏面に密着させる（図１（ｄ）、図２（ｄ2））。
【００１９】金属球４が半田ボールの場合、押し具７を
半田ボール頂部に接触するまで下降する（図２
（ｄ1））。次いで押し具７を金属球配列治具１に対し
て相対的に下降させながら、金属球配列治具１全体を該
下降速度と同じ速度で上昇させる。配列対象２を基準に
すると押し具７が固定され配列板５が上昇する状況とな
るので、半田ボールが押し具７と配列対象２の間にはさ
まれて密着したまま金属球吸着孔から半田ボールが引き
離される（図１（ｄ）、図２（ｄ2））。
半田ボール頂部に接触するまで下降する（図２
（ｄ1））。次いで押し具７を金属球配列治具１に対し
て相対的に下降させながら、金属球配列治具１全体を該
下降速度と同じ速度で上昇させる。配列対象２を基準に
すると押し具７が固定され配列板５が上昇する状況とな
るので、半田ボールが押し具７と配列対象２の間にはさ
まれて密着したまま金属球吸着孔から半田ボールが引き
離される（図１（ｄ）、図２（ｄ2））。
【００２０】金属球４が吸着した状態では金属球の頂部
が配列板裏面から頭を出しているので、押し具７を配列
板５の裏面に密着させることによって金属球４は該押し
具７に押され、金属球吸着孔６から引き離される。押し
具７を配列板裏面に押し付けた状態で金属球配列治具１
を上昇させて配列対象２から離すと、図１（ｅ）、図２
（ｅ）に示すように金属球４は配列対象２に押し付けら
れた状態が維持され、従って、たとえ金属球４が金属球
吸着孔６に噛み込んでいる状況であっても該金属球４は
確実に配列対象２に転写され、金属球４が配列板５に残
留することがなくなる。
が配列板裏面から頭を出しているので、押し具７を配列
板５の裏面に密着させることによって金属球４は該押し
具７に押され、金属球吸着孔６から引き離される。押し
具７を配列板裏面に押し付けた状態で金属球配列治具１
を上昇させて配列対象２から離すと、図１（ｅ）、図２
（ｅ）に示すように金属球４は配列対象２に押し付けら
れた状態が維持され、従って、たとえ金属球４が金属球
吸着孔６に噛み込んでいる状況であっても該金属球４は
確実に配列対象２に転写され、金属球４が配列板５に残
留することがなくなる。
【００２１】配列板５としては、金属箔のうちでもステ
ンレス鋼箔で形成することが好ましい。ステンレス鋼箔
は金属球を吸着して転写するために十分な剛性を有して
おり、加工が容易であり、また耐食性にも優れているか
らである。
ンレス鋼箔で形成することが好ましい。ステンレス鋼箔
は金属球を吸着して転写するために十分な剛性を有して
おり、加工が容易であり、また耐食性にも優れているか
らである。
【００２２】押し具７の金属球と接触する面の材質とし
ては、金属球が金ボールの場合は、配列対象２に接合す
るときに熱圧着法を用いるので高温になるため、ステン
レス鋼等の金属で構成することが望ましい。金属球が半
田ボールの場合は、半田ボールと押し具との間の付着を
防止するため、剥離性の良好な樹脂製とすることが望ま
しい。樹脂としては、導電性を持たせたＰＥＥＫ、ある
いはナイロン等を用いることができる。
ては、金属球が金ボールの場合は、配列対象２に接合す
るときに熱圧着法を用いるので高温になるため、ステン
レス鋼等の金属で構成することが望ましい。金属球が半
田ボールの場合は、半田ボールと押し具との間の付着を
防止するため、剥離性の良好な樹脂製とすることが望ま
しい。樹脂としては、導電性を持たせたＰＥＥＫ、ある
いはナイロン等を用いることができる。
【００２３】本発明においては、配列板５の表面から金
属球吸着孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂
部が配列板裏面側に突き出るように前記配列板５（金属
箔）の厚みと金属球吸着孔６の直径を定めることが必須
条件である。このような条件を満足するためには、配列
板厚みと金属球吸着孔直径とが以下の関係を満たしてい
る必要がある。 t < [D - (D2 - d2) 1/2]/2 ただし、Dは金属球直径、dは金属球吸着孔直径、tは配
列板厚みである。
属球吸着孔６に金属球４を吸着したときに金属球４の頂
部が配列板裏面側に突き出るように前記配列板５（金属
箔）の厚みと金属球吸着孔６の直径を定めることが必須
条件である。このような条件を満足するためには、配列
板厚みと金属球吸着孔直径とが以下の関係を満たしてい
る必要がある。 t < [D - (D2 - d2) 1/2]/2 ただし、Dは金属球直径、dは金属球吸着孔直径、tは配
列板厚みである。
【００２４】金属球、特に半田ボールのように軟質の金
属球においては、金属球吸着孔６に吸着したときに該金
属球４が変形するため、上記式で示した配列板厚みｔよ
りも厚い配列板とすることができる場合がある。実際に
金属球４を用いて実験を行なうことにより、最適な金属
球吸着孔直径と配列板厚みを定めることができる。
属球においては、金属球吸着孔６に吸着したときに該金
属球４が変形するため、上記式で示した配列板厚みｔよ
りも厚い配列板とすることができる場合がある。実際に
金属球４を用いて実験を行なうことにより、最適な金属
球吸着孔直径と配列板厚みを定めることができる。
【００２５】更に、配列板５の厚みを金属球直径の１／
７〜１／４とし、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の
０．８倍〜０．９倍とすることが好ましい。
７〜１／４とし、金属球吸着孔６の直径を金属球直径の
０．８倍〜０．９倍とすることが好ましい。
【００２６】配列板５の厚みが金属球直径の１／７以上
であれば配列板の剛性を確保することができ、金属球吸
着のための真空吸引時、あるいは配列対象への金属球の
転写時の配列板のたわみを必要範囲内に抑えることがで
きる。配列板５の厚みが金属球直径の１／４以下であれ
ば、金属球の頂部が配列板裏面側に突き出るように金属
球吸着孔の直径を定めるときの直径選択の自由度を確保
することができ好ましい。
であれば配列板の剛性を確保することができ、金属球吸
着のための真空吸引時、あるいは配列対象への金属球の
転写時の配列板のたわみを必要範囲内に抑えることがで
きる。配列板５の厚みが金属球直径の１／４以下であれ
ば、金属球の頂部が配列板裏面側に突き出るように金属
球吸着孔の直径を定めるときの直径選択の自由度を確保
することができ好ましい。
【００２７】金属球吸着孔６の直径が金属球直径の０．
８倍以上であれば、金属球４の頂部が配列板裏面側に突
き出るように配列板の厚みを定めるときの厚み選択の自
由度を確保することができ好ましい。金属球吸着孔６の
直径が金属球４の直径に近くなると、金属球吸着時ある
いは配列対象２への転写時に金属球４を配列板５に押し
付ける力が働いたときに金属球４が金属球吸着孔６に食
い込みやすくなる。金属球吸着孔６の直径が金属球直径
の０．９倍以下であれば該食い込みを抑えることができ
好ましい。
８倍以上であれば、金属球４の頂部が配列板裏面側に突
き出るように配列板の厚みを定めるときの厚み選択の自
由度を確保することができ好ましい。金属球吸着孔６の
直径が金属球４の直径に近くなると、金属球吸着時ある
いは配列対象２への転写時に金属球４を配列板５に押し
付ける力が働いたときに金属球４が金属球吸着孔６に食
い込みやすくなる。金属球吸着孔６の直径が金属球直径
の０．９倍以下であれば該食い込みを抑えることができ
好ましい。
【００２８】本発明の金属球吸着孔６を有する配列板５
の製造方法としては、平板としての金属箔にドリル加工
等の手段で金属球吸着孔６を穿孔する方法を採用するこ
とができる。更に、穿孔する対象が金属箔であるという
特質を生かし、レーザー加工法を用いて金属箔に穿孔す
ることもできる。レーザー加工法によれば、金属球吸着
孔６の直径が小径化した場合においても精度の高い穿孔
を行なうことができる。
の製造方法としては、平板としての金属箔にドリル加工
等の手段で金属球吸着孔６を穿孔する方法を採用するこ
とができる。更に、穿孔する対象が金属箔であるという
特質を生かし、レーザー加工法を用いて金属箔に穿孔す
ることもできる。レーザー加工法によれば、金属球吸着
孔６の直径が小径化した場合においても精度の高い穿孔
を行なうことができる。
【００２９】平板としての金属箔に孔加工を行なうので
はなく、電鋳法を用い、ガラスマスク等に金属球吸着孔
のパターンを形成し、該マスクに金属をデポすることに
より、金属球吸着孔を有する金属箔を直接製造すること
も可能である。多数の金属球吸着孔を有する配列板を１
回のデポで作成することができるので、配列板を安価に
製造することができる。また、金属球吸着孔のパターン
をガラスマスク上に高い位置精度で形成することができ
るので、従来のドリルによる金属球吸着孔形成に比較
し、配列板上の金属球吸着孔の位置精度が格段に向上す
る。配列板を電鋳法で製造する場合、配列板の材質とし
てはニッケル金属若しくはニッケル・コバルト合金が好
ましい。
はなく、電鋳法を用い、ガラスマスク等に金属球吸着孔
のパターンを形成し、該マスクに金属をデポすることに
より、金属球吸着孔を有する金属箔を直接製造すること
も可能である。多数の金属球吸着孔を有する配列板を１
回のデポで作成することができるので、配列板を安価に
製造することができる。また、金属球吸着孔のパターン
をガラスマスク上に高い位置精度で形成することができ
るので、従来のドリルによる金属球吸着孔形成に比較
し、配列板上の金属球吸着孔の位置精度が格段に向上す
る。配列板を電鋳法で製造する場合、配列板の材質とし
てはニッケル金属若しくはニッケル・コバルト合金が好
ましい。
【００３０】金属球４を金属球配列治具１の金属球吸着
孔６に吸着するに際し、準備する金属球は、図１（ａ）
に示すようにトレー９内に入れておくことが可能であ
る。更に、図３に示すような金属球４の保持孔１３を有
する仮配列板１２を準備し、図３（ａ）、（ｂ）に示す
ように金属球供給装置１４を用いて仮配列板１２の各保
持孔１３に金属球４を保持させ、次いで図３（ｃ）に示
すように金属球配列治具１の配列板５を該仮配列板１２
に面するように近接させ、仮配列板１２の保持孔１３か
ら金属球４を受け取ることによって吸着する方法を採用
することもできる。仮配列板１２を用いることにより、
配列板５に余剰の金属球４が吸着されるトラブル、ある
いは金属球４を吸着しない金属球吸着孔６が発生するト
ラブルを防止することができる。
孔６に吸着するに際し、準備する金属球は、図１（ａ）
に示すようにトレー９内に入れておくことが可能であ
る。更に、図３に示すような金属球４の保持孔１３を有
する仮配列板１２を準備し、図３（ａ）、（ｂ）に示す
ように金属球供給装置１４を用いて仮配列板１２の各保
持孔１３に金属球４を保持させ、次いで図３（ｃ）に示
すように金属球配列治具１の配列板５を該仮配列板１２
に面するように近接させ、仮配列板１２の保持孔１３か
ら金属球４を受け取ることによって吸着する方法を採用
することもできる。仮配列板１２を用いることにより、
配列板５に余剰の金属球４が吸着されるトラブル、ある
いは金属球４を吸着しない金属球吸着孔６が発生するト
ラブルを防止することができる。
【００３１】
【実施例】直径７６０μｍ及び直径２５０μｍの半田ボ
ールを半導体基板上に転写する場合について本発明を適
用した。１回に転写する半田ボールの個数は、いずれの
直径の場合も３３６個であった。本発明例Ｎｏ．１及び
比較例Ｎｏ．３は直径７６０μｍの半田ボールの配列、
本発明例Ｎｏ．２及び比較例Ｎｏ．４は直径２５０μｍ
の半田ボールの配列を行なった。
ールを半導体基板上に転写する場合について本発明を適
用した。１回に転写する半田ボールの個数は、いずれの
直径の場合も３３６個であった。本発明例Ｎｏ．１及び
比較例Ｎｏ．３は直径７６０μｍの半田ボールの配列、
本発明例Ｎｏ．２及び比較例Ｎｏ．４は直径２５０μｍ
の半田ボールの配列を行なった。
【００３２】本発明例の内容を図１〜３に基づいて説明
する。本発明例Ｎｏ．１においては、配列板５に厚み１
５０μｍのステンレス鋼箔を用い、金属球吸着孔６の直
径は６８０μｍとした。本発明例Ｎｏ．２においては、
配列板５に厚み５０μｍのステンレス鋼箔を用い、金属
球吸着孔６の直径は２２５μｍとした。金属球吸着孔６
の製造方法としては、レーザー加工法を採用した。
する。本発明例Ｎｏ．１においては、配列板５に厚み１
５０μｍのステンレス鋼箔を用い、金属球吸着孔６の直
径は６８０μｍとした。本発明例Ｎｏ．２においては、
配列板５に厚み５０μｍのステンレス鋼箔を用い、金属
球吸着孔６の直径は２２５μｍとした。金属球吸着孔６
の製造方法としては、レーザー加工法を採用した。
【００３３】押し具７は導電性を有するＰＥＥＫとし、
図１に示すように配列板５の裏面に密着する平面押し部
を有する形状として金属球配列治具１の内部に配置し、
空気圧駆動によって配列板５の裏面と密着あるいは裏面
から引き離すことができる。
図１に示すように配列板５の裏面に密着する平面押し部
を有する形状として金属球配列治具１の内部に配置し、
空気圧駆動によって配列板５の裏面と密着あるいは裏面
から引き離すことができる。
【００３４】比較例として、導電性を有するＰＥＥＫ製
の配列板を用い、金属球吸着孔からの金属球の引き離し
にピン押し具を用いる例を実施した。比較例Ｎｏ．３は
直径７６０μｍ、比較例Ｎｏ．４は２５０μｍの半田ボ
ールを用いた。金属球吸着孔の直径はそれぞれ５００μ
ｍ、１６０μｍ、ピン押し具としてステンレス鋼製、直
径４５０μｍ、１４０μｍ、長さ４ｍｍ、３ｍｍのピン
を３３６本配置したものを使用した。
の配列板を用い、金属球吸着孔からの金属球の引き離し
にピン押し具を用いる例を実施した。比較例Ｎｏ．３は
直径７６０μｍ、比較例Ｎｏ．４は２５０μｍの半田ボ
ールを用いた。金属球吸着孔の直径はそれぞれ５００μ
ｍ、１６０μｍ、ピン押し具としてステンレス鋼製、直
径４５０μｍ、１４０μｍ、長さ４ｍｍ、３ｍｍのピン
を３３６本配置したものを使用した。
【００３５】本発明例Ｎｏ．１、２については、配列板
５への半田ボールの残留は一切発生せず、良好な配列を
行なうことができた。また、金属球配列治具の組み立て
も容易であり、能率のよい配列を行なうことができた。
５への半田ボールの残留は一切発生せず、良好な配列を
行なうことができた。また、金属球配列治具の組み立て
も容易であり、能率のよい配列を行なうことができた。
【００３６】比較例については、比較例Ｎｏ．３はピン
の曲損は発生しなかったが、比較例Ｎｏ．４の２５０μ
ｍ径ボール配列においては、配列を２０回繰り返したと
ころでピン押し具のピンが曲損し、それ以上の連続処理
が不可能となった。また、比較例Ｎｏ．３、４とも、金
属球配列治具へのピン押し具の組み立てに数時間を要
し、能率のよい生産を阻害することとなった。またピン
押し具の製作費は本発明例Ｎｏ．１、２の押し具の製作
費に比較して高価であった。
の曲損は発生しなかったが、比較例Ｎｏ．４の２５０μ
ｍ径ボール配列においては、配列を２０回繰り返したと
ころでピン押し具のピンが曲損し、それ以上の連続処理
が不可能となった。また、比較例Ｎｏ．３、４とも、金
属球配列治具へのピン押し具の組み立てに数時間を要
し、能率のよい生産を阻害することとなった。またピン
押し具の製作費は本発明例Ｎｏ．１、２の押し具の製作
費に比較して高価であった。
【００３７】
【発明の効果】本発明により、金属球配列治具の配列板
上の金属球吸着孔に吸着した金属球を配列対象に転写し
て金属球を配列対象に一括搭載する金属球配列方法及び
装置において、金属球吸着孔から金属球を確実に引き離
すことができるようになり、金属球の転写不良トラブル
をなくすことができた。また、配列板を金属製とするこ
とができ、金属球配列装置の部品加工のコストを削減
し、工期を短縮することができた。
上の金属球吸着孔に吸着した金属球を配列対象に転写し
て金属球を配列対象に一括搭載する金属球配列方法及び
装置において、金属球吸着孔から金属球を確実に引き離
すことができるようになり、金属球の転写不良トラブル
をなくすことができた。また、配列板を金属製とするこ
とができ、金属球配列装置の部品加工のコストを削減
し、工期を短縮することができた。
【図１】本発明の金属球配列方法を示す概略図であり、
（ａ）は金属球配列治具を金属球に接近させる状況、
（ｂ）は金属球吸着孔に金属球が吸着した状況、（ｃ）
は吸着した金属球を配列対象に密着した状況、（ｄ）は
金属球配列治具の押し具を押し下げた状況、（ｅ）は金
属球を配列対象に転写した状況を示す。
（ａ）は金属球配列治具を金属球に接近させる状況、
（ｂ）は金属球吸着孔に金属球が吸着した状況、（ｃ）
は吸着した金属球を配列対象に密着した状況、（ｄ）は
金属球配列治具の押し具を押し下げた状況、（ｅ）は金
属球を配列対象に転写した状況を示す。
【図２】本発明の金属球吸着孔付近を拡大して金属球配
列方法を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）、（ｅ）は図１
と同じ状況を示し、（ｄ1）は金属球を配列対象に密着
させかつ押し具を金属球頂部に密着させた状況、
（ｄ2）はさらに押し具を配列板に密着させた状況を示
す。
列方法を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）、（ｅ）は図１
と同じ状況を示し、（ｄ1）は金属球を配列対象に密着
させかつ押し具を金属球頂部に密着させた状況、
（ｄ2）はさらに押し具を配列板に密着させた状況を示
す。
【図３】本発明において、仮配列板を用いて金属球を吸
着する方法を示す概略図である。
着する方法を示す概略図である。
１ 金属球配列治具 ２ 配列対象 ３ 転写台 ４ 金属球 ５ 配列板 ６ 金属球吸着孔 ７ 押し具 ８ 面取り部 ９ トレー １２ 仮配列板 １３ 保持孔 １４ 金属球供給装置 １５ 貫通孔
Claims (10)
- 【請求項１】 金属球配列治具の配列板に金属球吸着孔
を配置し、該金属球吸着孔に金属球を吸着し、次いで該
吸着した金属球を配列対象に転写して金属球を配列対象
に一括搭載する金属球配列方法において、前記配列板を
金属箔で形成し、前記配列板の表面から金属球吸着孔に
金属球を吸着したときに金属球の頂部が配列板裏面側に
突き出るように前記金属箔の厚みと金属球吸着孔の直径
を定め、吸着した金属球を配列対象に転写するときに配
列板の裏面側から押し具を金属球に押し付けることによ
って金属球を金属球吸着孔から引き離すことを特徴とす
る金属球配列方法。 - 【請求項２】 配列板の厚みを金属球直径の１／７〜１
／４とし、金属球吸着孔の直径を金属球直径の０．８倍
〜０．９倍とすることを特徴とする請求項１に記載の金
属球配列方法。 - 【請求項３】 前記金属球吸着孔を有する配列板を電鋳
法によって形成することを特徴とする請求項１又は２に
記載の金属球配列方法。 - 【請求項４】 前記配列板の金属球吸着孔をレーザー加
工法によって穿孔することを特徴とする請求項１又は２
に記載の金属球配列方法。 - 【請求項５】 金属球吸着孔を配置した配列板を有し該
金属球吸着孔に金属球を吸着する金属球配列治具と、該
金属球配列治具の内部にあって金属球吸着孔に吸着した
金属球を押す押し具と、前記金属球配列治具の金属球吸
着孔に吸着した金属球を金属球配列対象に転写するため
に金属球配列対象を載せる転写台とを有し、前記配列板
を金属箔で形成し、前記配列板の表面から金属球吸着孔
に金属球を吸着したときに金属球の頂部が配列板裏面側
に突き出るように前記金属箔の厚みと金属球吸着孔の直
径を定め、前記配列板の金属球吸着孔に金属球を吸着
し、該吸着した金属球を配列対象に転写するときに配列
板の裏面側から押し具を金属球に押し付けることによっ
て金属球を金属球吸着孔から引き離して金属球を配列対
象に一括搭載することを特徴とする金属球配列装置。 - 【請求項６】 配列板の厚みを金属球直径の１／７〜１
／４とし、金属球吸着孔の直径を金属球直径の０．８倍
〜０．９倍とすることを特徴とする請求項５に記載の金
属球配列装置。 - 【請求項７】 前記金属球吸着孔を有する配列板を電鋳
法によって形成することを特徴とする請求項５又は６に
記載の金属球配列装置。 - 【請求項８】 前記配列板の金属球吸着孔をレーザー加
工法によって穿孔することを特徴とする請求項５又は６
に記載の金属球配列装置。 - 【請求項９】 前記金属球吸着孔を有する配列板を電鋳
法によって形成することを特徴とする請求項５又は６に
記載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。 - 【請求項１０】 前記配列板の金属球吸着孔をレーザー
加工法によって穿孔することを特徴とする請求項５又は
６に記載の金属球配列装置に用いる配列板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11239840A JP3078804B1 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 金属球配列方法及び配列装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11239840A JP3078804B1 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 金属球配列方法及び配列装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3078804B1 JP3078804B1 (ja) | 2000-08-21 |
| JP2001068494A true JP2001068494A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17050658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11239840A Expired - Fee Related JP3078804B1 (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 金属球配列方法及び配列装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3078804B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197610A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Sony Corp | 微小構造体のアッセンブリ方法および装置ならびに電子応用装置の製造方法 |
-
1999
- 1999-08-26 JP JP11239840A patent/JP3078804B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005197610A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Sony Corp | 微小構造体のアッセンブリ方法および装置ならびに電子応用装置の製造方法 |
| JP4534491B2 (ja) * | 2004-01-09 | 2010-09-01 | ソニー株式会社 | 電子応用装置の製造方法およびマイクロロッドトランジスタのアッセンブリ方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3078804B1 (ja) | 2000-08-21 |
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