JP2002151539A - バンプ形成方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
ェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価
なバンプ形成装置を実現する。 【解決手段】マスク11は導電粒子13を搭載する複数の電
極部10aが一方面に形成された被対象物10の電極部10aに
対応する位置に複数の孔が形成され被対象物10の電極部
10aに複数の孔がそれぞれ対向する。テーブル12は被対
象物10を他方の面側から吸引し粒子13が被対象物10の電
極部10aに搭載されるようにマスク11の孔を介して粒子1
3を吸引する複数の孔12aを有する。ホッパ14は複数の粒
子13を収容し互いの吸着を抑制し自重により落下させる
スリット部17が形成される。ホッパ14のスリット部17は
マスク11の上面と粒子13の径より大の間隔で対向して移
動され先行側にホッパ14、後行側にユニット15が配置さ
れ、マスク11の孔に落下しなかった粒子13を回収ユニッ
ト15が回収する。
Description
半導体ウエハ、電子回路を形成した基板等の、いわゆる
半導体装置の端子となる電極部にバンプを形成するバン
プ形成方法に関する。
は、従来から数多く存在している。例えば、メッキによ
り半導体装置の電極部に金属を析出させてバンプを形成
するメッキ法、はんだペーストを半導体装置の電極部に
印刷し、加熱することではんだペースト中のはんだを溶
融させてバンプを形成する印刷法、金ワイヤの一端を半
導体装置の電極部に接続し切断することでバンプを形成
するスタッドバンプ法がある。
吸引により治具に吸引しはんだボールの下面部にフラッ
クスを付着させて、これをウエハまたは回路基板上の電
極部に搭載し、加熱することではんだボールを溶融させ
てバンプを形成するはんだボール搭載法がある。
CパッケージがQFP(Quad FlatPackage)からBGA
(Ball Grid Array)へ、更にCSP(Chip Size Packa
ge)からフリップチップへとバンプ間隔の狭ピッチ化及
びバンプ径の小径化が急速に進んでいる。
は十分な体積を持つバンプを形成することが難しく、更
にメッキ時間が長い問題が存在する。
びバンプ高さのバラツキが生じるため、回路基板などに
ICのバンプを接続するとき、全てのバンプが正常に接
続ができない問題が存在する。
プの材質が金のためバンプと接続する回路基板の導体材
料が限定されるという問題が存在する。
ンプ体積及びバンプ高さのバラツキがなくバンプ形成が
できるが、一度に数百個のはんだボール搭載しかできな
いという問題と、このはんだボールの径が300μm以
上ではないと、搭載することができない問題が存在す
る。
/回必要であり、数万個のはんだボールを搭載する場合
には数時間以上を費やすため、生産性が低いという問題
が存在する。具体的には以下に説明するA〜Iが公知技
術としてあげられる。
としては、特開平9−246704号公報に記載のよう
に、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッド
の表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフラックス
塗布工程と、上記はんだパッドに対向し、はんだボール
が通過できる貫通孔を有するマスクを通して、はんだボ
ールをはんだパッドの表面にフラックス粘着させるはん
だボール粘着工程と、マスクを取り外した後に、はんだ
溶融温度で加熱し、はんだバンプを形成する加熱工程と
を有している。
貫通孔以外の領域に多数残ったはんだボールを回路基板
とマスクとを逆さまにひっくり返すことではんだボール
を下部に落下させる方法である。
としては、特許番号2663927号公報に記載のよう
に、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッド
の表面にのみ部分的にはんだペーストを印刷するはんだ
ペースト印刷工程と、上記はんだパッドに対向し、はん
だボールが通過できるマスクの貫通孔にはんだボールを
入れ、このはんだボールの上からはんだボール径より若
干小さい突起を押圧するはんだボール押圧工程とを有す
る方法がある。
としては、特開平6−291122号公報に記載のよう
に、マスクに袋小路の多孔をあけ、これらの多孔にはん
だボールを入れた後に、マスク上面部を刷毛を移動する
ことにより余分なはんだボールをはんだボール排出口か
ら排出する方法がある。
としては、特開平7−254777号公報に記載のよう
に、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッ
ドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクと
を位置決めした後に、升状の側壁内に供給したはんだボ
ールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボールを落下
させる方法がある。
としては、特開平7−202403号公報に記載のよう
に、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッ
ドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクと
を位置決めした後に、升状のボールホッパに供給したは
んだボールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボール
を落下させる方法がある。
としては、特開平9−107045号公報に記載のよう
に、BGAパッケージ上のはんだバンプを形成するはん
だパッドの表面にのみ部分的にはんだペーストを塗布
し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを
位置決めした後に、スキージを移動させてはんだボール
をマスクの貫通孔に落下させる方法がある。
としては、特開平11−135565号公報に記載のよ
うに、基板上のはんだバンプを形成するバンプパッドの
表面にのみ部分的にフラックスを塗布し、はんだボール
が通過できる貫通孔を有するマスクを位置決めした後
に、はんだボール押え板ではんだボールの上部を加圧
し、その後に加熱する方法がある。
としては、特許番号第2713263号公報に記載のよ
うに、プリント基板上のはんだバンプを形成するパッド
の表面にのみ部分的にクリームはんだを塗布し、はんだ
ボールが通過できる貫通孔を有するノズル部を位置決め
した後に、ノズル部内のはんだボールを押圧部でプリン
ト基板に押し付け、その後加熱する方法がある。
としては、特許番号第2891085号公報に記載のよ
うに、半導体素子上のはんだバンプを形成するはんだボ
ール電極の表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフ
ラックス塗布工程と、上記はんだパッドに対向しはんだ
ボールが通過できる貫通孔を有するマスクを通してはん
だボールをはんだボール電極の表面のフラックスに粘着
させ、マスク貫通孔以外に多数残ったはんだボールを半
導体素子とマスクを少し傾けた状態で、はんだボールを
下部に落下させる方法がある。
特開平9−134923号公報に記載された「はんだボ
ール供給装置」がある。
特開2000−133923号公報に記載された「導電
性ボールの基板への搭載方法」がある。
記載された「導電性ボールの基板への搭載方法」は、導
電性ボール受け穴を多数有する平板状の位置決め手段を
下り勾配状に配置し、この位置決め手段に、ボール貯蔵
ホッパから複数の導電性ボールを供給して、ボール受け
穴に受け入れさせる。
ボールは、導電性ボール回収ホッパに受け入れられる。
位置決め手段は、ほぼ水平となるように回動され、導電
性ボール吸着手段により、位置決め手段上の導電性ボー
ルが吸着される。
ール吸着手段は、被導電性部材供給部に搭載される。
(例A)から(例I)までの従来のバンプ形成方法に
は、次のような問題点があった。
ある。これは、直径が300μm以下の場合に多く発生
する現象であり、導電性粒子の帯電または導電性粒子の
電子密度の偏りにより発生するファンデルワールス力が
原因である。
より導電性粒子をマスク上で滑らせながらマスク貫通孔
に落下させる場合、導電性粒子同士及びマスク、供給装
置、刷毛、スキージ等の接触により静電気が発生する。
面部又はマスクの貫通孔内及び供給装置又は刷毛、スキ
ージ等に導電性粒子が付着するため、導電性粒子の運動
を制御できず、自重でマスクの貫通孔に確実に供給でき
ない構造であった。
完全な状態ではなく、中途半端な位置で導電性粒子が付
着するため、供給装置の先端部又はスキージ端面部に導
電性粒子が噛み込む現象が発生し、導電性粒子へのダメ
ージが発生しやすい構造であった。
ージ又は刷毛などでマスク上を滑らせるため、導電性粒
子に外力が加わり導電性粒子の変形が発生し、マスクの
貫通孔の直径以上に導電性粒子が変形した場合は導電性
粒子の自重でマスクの貫通孔に確実には挿入又は供給で
きない構造となっていた。
導電性粒子を多数個入れた後にウエハまたは回路基板と
マスクとを引き離すときに、マスクの貫通孔内壁と導電
性粒子とが摩擦して回路基板上の電極部に搭載されてい
る導電性粒子が脱落しやすい構造であるという構造とな
っていた。
いて述べると、はんだボールの自重のみの力でマスクの
貫通孔に、はんだボールを落下させるため、はんだボー
ル同士が帯電し、マスクの貫通孔以外に多数のはんだボ
ールが残るという問題が存在し、静電気の影響について
は考慮されてがいなかった。
くり返す時に発生するマスクの振動によりマスク貫通孔
に入っているはんだボールが脱落しやすいという問題が
存在し、この振動の影響について考慮していない構造と
なっていた。
通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮してい
ない。また、位置決めした突起を押し出して、はんだボ
ールを上部に押し出す時に、はんだボールとマスクの貫
通孔との摩擦により発生する静電気の影響を考慮してい
ない構造となっていた。
することにより、マスクとはんだボールとを刷毛により
摩擦することによって、はんだボールが帯電し、一度マ
スクの多孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造
となっていた。
ールを回路基板上のはんだバンプを形成するはんだ凹状
パッドに落下される構造のため、マスクと回路基板とを
ひっくり返した時に、はんだボールの帯電により、はん
だボールが自重でマスク貫通孔に落下しにくい構造とな
っていた。
毛を用いてマスク上を滑らせる構造のため、導電性粒子
に外力が加わり導電性粒子の変形が発生しやすく、マス
クの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒
子の自重では、マスクの貫通孔に落下できない構造とな
っていた。
枠に供給したはんだボール移動することにより、マスク
と、はんだボール表面と、升状の内壁とが帯電し、マス
クの貫通孔に入っているはんだボールがマスクの多孔か
ら飛び出しやすい構造となっていた。
で、はんだボールが付着するため、はんだボールと升状
の収納枠の角部とが噛み込む現象が発生し、はんだボー
ルの欠けが発生しやすい構造となっていた。
上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発
生しやすい構造であり、マスク貫通孔以上に導電性粒子
が変形した場合、導電性粒子の自重ではマスクの貫通孔
に落下しにくい構造となっていた。
ホッパに供給したはんだボールを移動することにより、
マスクとはんだボール表面とボールホッパの内壁とが帯
電し、マスクの貫通孔に入っているはんだボールがマス
ク多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
貫通孔の中途半端な位置ではんだボールが付着するた
め、ボールホッパ先端部または押圧部材と、はんだボー
ルとが噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発
生しやすい構造となっていた。
ールホッパでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外
力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスクの貫
通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自
重ではマスクの貫通孔に落下しにくい構造となってい
た。
キージに供給したはんだボールを移動することによりマ
スクとはんだボール表面とスキージとが帯電し、マスク
の貫通孔に一度入ったはんだボールがマスクの多孔から
飛び出しやすい構造となっていた。
クの貫通孔の中途半端な位置で付着するため、スキージ
と、はんだボールとが互いに噛み込む現象が発生し、は
んだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
スク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形
が発生しやすい構造であり、マスクの貫通孔以上に導電
性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重では、マスク
の貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮してい
ない。
ズル部の貫通孔に入れる時に、金属ボールとノズル部の
貫通孔の角部との噛み込みが発生しやすい構造であっ
た。また、金属ボールに外力が加わるため、金属ボール
の変形が発生しやすい構造となっていた。
ルを、半導体素子とマスクとを少し傾けた状態で、はん
だボールをマスクの上部から下部に滑らせながらマスク
の貫通孔に入れるため、はんだボールの摩擦によって、
はんだボールが帯電しマスク上に、はんだボールが残り
やすい構造となっていた。
クの貫通孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造
となっていた。
を主成分とするはんだであり、直径がΦ300μm以下
の場合に、マスク上に、はんだボールを滑らせた場合に
マスク表面と、はんだボール表面とで±50から±30
00Vの静電気が発生する。
に発生する静電気及びファンデルワールス力の影響で、
導電性粒子がマスクの貫通孔に落下しにくい構造であ
り、また、導電性粒子と供給装置であるホッパなどの先
端部とが噛み込みやすい構造のため、導電性粒子の欠け
などのダメージが発生する問題を解決できないため実用
化されていなかった。
の導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくす
るために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いて
ウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安
価なバンプ形成方法及びその装置を実現することであ
る。また、本発明の他の目的は、マスク上に残った余分
な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することによ
り、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能
なバンプ形成方法及びその装置を実現することである。
め、本発明は次のように構成される。 (1)導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路
基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成方法にお
いて、バンプ形成位置に導電性粒子の貫通孔を有するマ
スクと上記ウエハまたは回路基板とを位置合わせし、吸
引孔が形成されたテーブル上に配置する工程と、導電性
粒子供給手段により、導電性粒子をマスク上の貫通孔へ
落下しながら移動し、導電性粒子供給手段の移動する位
置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスク
に形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導
体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を
搭載する粒子搭載工程と、上記マスクの貫通孔に落下し
なかった導電性粒子を回収するボール回収工程とを備え
る。
上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝
が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸
引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性
粒子の保持及び落下を制御する。
(2)において、上記供給手段内に収容された導電性粒
子に、除電用流体が吹き付けられる。
(2)、(3)において、上記供給手段の導電粒子収容
部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えなが
ら供給手段から導電性粒子を落下させる。
(2)、(3)、(4)において、上記半導体ウエハま
たは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだ
ペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子
を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給し
て上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させる。
(2)、(3)、(4)、(5)において、上記マスク
の貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段
により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸
引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のス
リット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性
粒子を回収する。
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)において、上
記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又
はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有す
る。
いて、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤
の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、+10℃
から+40℃の特性を有する。
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、
(8)において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の
遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電
性粒子を回収する。
または電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバン
プ形成装置において、バンプ形成位置に導電性粒子の貫
通孔を有するマスクと、複数の吸引孔が形成され、上記
ウエハまたは回路基板とが配置され、上記吸引孔からマ
スクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引する
テーブルと、複数の導電性粒子を上記マスク上の貫通孔
へ落下しながら移動する導電性粒子供給手段と、導電性
粒子を回収する導電性粒子回収手段と、を備え、 導電
性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブ
ルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介し
て導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基
板上の電極部に導電性粒子を搭載し、上記マスクの貫通
孔に落下しなかった導電性粒子を導電粒子回収手段によ
り回収する。
て、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸
引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子
の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導
電性粒子の保持及び落下を制御する。
0)、(11)において、上記供給手段内に収容された
導電性粒子に、除電用流体が吹き付けられる。
0)、(11)、(12)において、上記供給手段の導
電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動
を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させる。
0)、(11)、(12)、(13)において、上記半
導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックス
またははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上
記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上か
ら熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増
加させる。
0)、(11)、(12)、(13)、(14)におい
て、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子
は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段
は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の
入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流
を発生させて導電性粒子を回収する。
0)、(11)、(12)、(13)、(14)、(1
5)において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコ
ニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのい
ずれかの膜を有する。
において、フラックスまたははんだペースト、導電性接
着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、+1
0℃から+40℃の特性を有する。
0)、(11)、(12)、(13)、(14)、(1
5)、(16)、(17)において、回収した導電性粒
子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵
とを分離して、導電性粒子を回収する。
発明の一実施形態によるバンプ形成装置について説明す
る。
形成装置の概略断面図である。
供給装置は、ホッパ14と回収ユニット15とから構成
されており、全体でボール搭載ヘッドを構成している。
12の吸引穴12aの吸引力12bにより保持され、被対
象物10の電極10aの位置とマスク11のマスク11
の貫通孔11aの位置とを合わせた後に、マスク11を
テーブル12の吸引力12bにより密着する構造となっ
ている。
4内に投入したはんだボール13をホッパ14に形成さ
れたスリット17から1列にマスク11に落下しなが
ら、搭載ヘッドの進行方向18に進む。
ボール13は、回収ユニット15の吸引力15aにより
マスク11上を転がりながら、マスク11の貫通孔11
aに落下し被対象物10上の電極10aに印刷されたフラ
ックス10bの粘着力で固定する構造となっている。
7のスリット幅17aは、はんだボール13の径13aの
1倍から2倍であり、スリット17に、はんだボール1
3が詰まりにくい寸法構成としてある。
ランス16は、はんだボール13の径13aの1倍から
2倍であり、マスク11に落下したはんだボール13と
ホッパ14とが噛み込まない寸法構成としてある。
13は、回収ユニット15の吸引力15aにより、全て
回収する構造となっている。
成装置のテーブル部について説明する。
形成装置のテーブル部の正面図である。
吸引穴22a(12a)、22b、22cが設けられてい
る。また、マスク21(11)の裏側にはマスク21
(11)の裏側から彫り込んだハーフエッチング部21
bと、このハーフエッチング部21bと繋がっている吸
引溝25a、25b、25cと貫通孔21a(11a)とが
設けられている。
(12)に保持され、ホッパ23(14)内に投入され
たはんだボール24(13)が落下しながら進行方向2
3a(18)を進む。
2a(12a)の位置にきた時に、吸引孔22a(12
a)のみに吸引力22d(12b)を発生させることに
より、マスク21(11)の裏側の吸引溝25aを通し
てマスク21の貫通孔21a(11a)を吸引し、はん
だボール24(13)を確実に落下させる構造となって
いる。
向23aの進行速度に合わせて、テーブル22(12)
に設けた吸引穴A(22a)、B(22b)、C(22
c)を順次切り替えてマスク21(11)の吸引溝25
a、25b、25cを介してはんだボール24(13)
を吸引することにより、全てのマスク貫通孔21a(1
1a)に、はんだボール24(13)を落下する構造と
なっている。
成装置のホッパ部について説明する。
形成装置の供給装置を示す断面図である。
ット部31a(17)の側壁部に吸引溝32を設け、ホ
ッパ31内のはんだボール30(13)を吸引力32に
よりホッパ31内に保持する構造となっている。
この吸引力32aを切ることによりスリット31aから落
下して、落下したはんだボール30aとする構造となっ
ている。
制御することにより、はんだボール30の落下を制御で
きる構造となっている。
成装置のホッパ部へのはんだボールの供給について説明
する。
形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボール
どおしの吸着を防止する手段の一例を示す図である。
電器42に空気などの流体42bを入れ、除電流体43
aとし、流路42aを経由してパイプ43の開口穴43b
から、この除電流体43aをホッパ40内のはんだボー
ル41(13)に吹き付ける構成となっている。
だボール41(13)同士の摩擦により発生した、静電
気を除電することにより、ホッパ40(14)の先端部
のスリット40a(17)から一列に、はんだボール4
1(213)を落下し、落下したはんだボール41aと
することができる構造となっている。
成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールど
おしの吸着を防止する手段の他の例について説明する。
形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボール
どおしの吸着を防止する手段の他の例を示す図である。
は、ホッパ55(14)の側面板54に振動を加える振
動子52を有する構成となっている。ホッパ55とはん
だボール50(13)同士の摩擦により発生した静電気
により、密着しているはんだボール50を分離させるた
め、ホッパ55の側面板54に振動子52のシャフト5
3を衝突させて(例えば、毎秒1回)、スリット51
(17)から一列に、はんだボール50(13)を落下
する構造となっている。
成装置のはんだボール回収部について説明する。
形成装置のはんだボール回収部を示す正面図である。
は、はんだボール66(13)を吸引する吸引用流路6
0と、遠心分離室62と、回収室63と、排気パイプ6
4から構成されている。
たはんだボール66(13)を遠心分離室62の内壁を
回転させながら、下部の回収室63に落下させる構造と
なっている。
うことにより、はんだボール66(13)と、粉塵67
とを分離して、空気などの流体と共に粉塵67を外部に
排気できる構造となっている。
成装置のヒータ部について説明する。
形成装置のヒータ部を示す正面図である。
2)に保持され、被対象物75(10)の電極75aの
位置とマスク73(11)のマスク貫通孔73a(11
a)の位置を合わせた後に、マスク73(11)をテー
ブル74(12)に密着する構造となっている。
熱硬化性を用い、マスク73(11)の上から加熱室7
0のヒータ71に加圧流体70aを入れて、加熱流体7
1aを貫通孔73aを通して被対象物75(10)の電極
部75a上のフラックス75bを軟化させて、はんだボー
ル13を密着しやすくしている。
である。図8において、例えば被対象物がSiウエハ8
0の場合、このウエハ80上に回路が構成され電極部8
2が設けられている。
れ、この電極部82に、はんだバンプ83が形成されて
いる。
m以下で、バンプ間ピッチは500μm以下のフリップチ
ップが最近使用されてきている。
万個から数十万個のため、ウェハ状態で一括ではんだボ
ールを搭載できる技術が必要となっている。
成装置のはんだボール回収部について説明する。
である。このはんだボール回収部は、回収ユニット10
0と回収管100aとを備える。はんだマスク300上
に落下した、はんだボール200(13)を回収するた
めに、回収ユニット100が、この回収ユニット100
の進行方向400に移動する構成となっている。
は、吸引力200dにより回収ユニット100の吸引方
向200cに吸い込まれる。そして、吸引されたはんだ
ボール200bは、回収管100aを通過し回収され、
回収されたはんだボール200aとする構成となってい
る。
200(13)の吸引力200dを向上するために、吸
引部入口100bを凹凸形状とし、吸引部入口100b
の断面積を大きくしている。
んだボール200(13)は、回収ユニット100内の
乱流200eにより吸引部後部100cに留まることな
く、吸引力200dにより、全て回収される構造となっ
ている。
だマスク300(11)と回収ユニット100の吸引部
底面は、隙間を設け、吸引部入口100bは、凹凸形状
とし、吸引部角部100cはテーパ形状としている。
成装置のマスクについて説明する。図10は、本発明の
一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの正面図であ
る。
は貫通孔110a、ストッパ110b、ハーフエッチン
グ部110c、吸引溝111aから111iが設けられ
ている。
は、はんだボール落下の進行方向112の進行速度と同
期して、吸引溝111aから111iの順に、吸引を順
次切り替える構造となっている。
0aは、上記吸引溝111aから111iを通して、マ
スク110上のはんだボールを落下させる構造となって
いる。
成装置のマスクの裏面について説明する。図11は、上
記マスクの裏面を示す図である。図11において、マス
ク120には、貫通孔120a、ストッパ120b、ハ
ーフエッチング部120c、吸引溝121aが設けられ
ている。
121aからの吸引力により、はんだボールを貫通孔1
20aに落下する構造となっている。
成方法について説明する。
プ形成方法を示す図である。図12において、被対象物
90(10)は、テーブル92(12)に保持され、被
対象物90(10)の電極90a(10a)の位置と、
マスク91のマスク貫通孔の位置とを合わせた後に、マ
スク91をテーブル92(12)の吸引力12bにより
密着する。その後、フラックス94をスキージ93を移
動することにより被対象物90(10)の電極90a
(10a)上にフラックス94を印刷する。
と、マスク91aのマスク貫通孔の位置とを合わせた後
に、マスク91aをテーブル92の吸引力により密着
し、ヒータ95からの加熱流体95aにより電極90a上
のフラックスを加熱させる。
はんだボール97(13)を落下させながら進行させ、
マスク91aの貫通孔にはんだボール97(13)を落
下させる。
8aにより、マスク91aの貫通孔以外のはんだボール9
7を回収する。
熱し、被対象物90の電極90a上のはんだボール97
を溶融させて、はんだバンプ97aを形成する。
だバンプ形成装置及びその方法によるフラックスの沸点
と、はんだボール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを
示すグラフである。
その後、このウエハの電極部上にはんだボールを搭載し
た場合、フラックスの沸点が低い程、フラックスだれが
発生し、はんだボールがフラックスと一緒に移動するた
め、はんだボールの搭載成功率は低下する。
0Ag−0.5Cuを用いて、バンプを形成する場合、
はんだボールの融点の+10℃の特性のフラックスを用
いた場合には、バンプ形成成功率が90%以上と良好と
なる。
ボールが溶融して電極部上にバンプ形成する前に、フラ
ックスが沸騰し、この力ではんだボールのズレが発生す
るからである。
のズレが発生しにくいが、フラックスの沸点が270℃
以上となると、バンプ形成後の洗浄液で完全には洗浄で
きず、フラックス残滓が生じる。
はんだボールの接続にはフラックス沸点がはんだボール
の融点の+10℃〜+40℃が最適な範囲となる。
プ形成装置によれば、導電粒子(はんだボール)13を
搭載する複数の電極部10aが一方の面に形成された被
対象物(半導体ウエハ又は電子回路基板)10の、上記
複数の電極部10aに対応する位置に、導電粒子13の
径以上の径を有する複数の孔110aが形成され、上記
被対象物10に形成された上記複数の電極部10aに、
上記複数の孔110aがそれぞれ対向するように、配置
されるマスク11と、上記被対象物10をこの被対象物
10の他方の面側から吸引するとともに、導電粒子13
が、被対象物10に形成された電極部10aに搭載され
るように、上記マスク11に形成された複数の孔110
aを介して、導電粒子13を吸引する複数の孔12aを
有するテーブル12と、複数の導電粒子13を収容し、
これら複数の導電粒子13が互いに吸着することを抑制
し、導電粒子13を自重により落下させるスリット部1
7が形成されたホッパ14と、導電粒子13を回収する
回収ユニット15と、を備え、ホッパ14に形成された
スリット部17は、上記マスク11の上面と導電粒子1
3の径より大の間隔を有して対向して移動され、この移
動の先行側に上記ホッパ14が配置され、後行側に回収
ユニット15が配置されて、上記マスク11の上面を移
動し、マスク11の孔110aに落下しなかった導電粒
子13を上記回収ユニット15が回収するように構成さ
れる。
電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするた
めに、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェ
ハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価な
バンプ形成装置を実現することができる。また、マスク
上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回
収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサ
イクル化が可能なバンプ形成装置を実現することができ
る。
部には、導電粒子13を吸引し、この導電粒子13が、
落下しないように固定する吸引溝32が形成されている
ため、導電粒子13が落下すべきではないタイミングで
は、導電粒子13の落下を防止することができる。
少することができる。
する手段として、図4の方法と図5の方法とを別個に説
明したが、図4の方法と図5の方法との2つを用いて、
導電性粒子13どおしの吸着を抑制することもできる。
ルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタン
のいずれかの膜を有するように構成することができる。
60%に保つ湿度調整機構を有するように構成すること
もできる。
さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精
度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の
電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成方法及び
その装置を実現することができる。また、マスク上に残
った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収する
ことにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル
化が可能なバンプ形成方法及び装置を実現することがで
きる。
括で導電性粒子を搭載でき、導電性粒子の搭載成功率が
高く設備費用も安価であるため、バンプ形成の生産性を
飛躍的に向上することができる。
部断面図である。
ーブルの要部断面図である。
ッパの要部断面図である。
んだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着
を防止する手段の一例を示す図である。
んだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着
を防止する手段の他の例を示す図である。
んだボール回収部の要部断面図である。
ータ部の一例についての要部断面図である。
対象物についての説明図である。
んだボール回収部についての説明図である。
マスクの正面図である。
マスクの裏面についての説明図である。
ついての説明図である。
装置及びその方法によるフラックスの沸点と、はんだボ
ール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを示すグラフで
ある。
Claims (18)
- 【請求項1】導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電
子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成方
法において、 バンプ形成位置に導電性粒子の貫通孔を有するマスクと
上記ウエハまたは回路基板とを位置合わせし、吸引孔が
形成されたテーブル上に配置する工程と、 導電性粒子供給手段により、導電性粒子をマスク上の貫
通孔へ落下しながら移動し、導電性粒子供給手段の移動
する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔から
マスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引
し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電
性粒子を搭載する粒子搭載工程と、 上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を回収
するボール回収工程と、 を備えることを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項2】請求項1記載のバンプ形成方法において、
上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝
が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸
引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性
粒子の保持及び落下を制御することを特徴とするバンプ
形成方法。 - 【請求項3】請求項1または2記載のバンプ形成方法に
おいて、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除
電用流体が吹き付けられることを特徴とするバンプ形成
方法。 - 【請求項4】請求項1、2、3のうちのいずれか一項記
載のバンプ形成方法において、上記供給手段の導電粒子
収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加え
ながら供給手段から導電性粒子を落下させることを特徴
とするバンプ形成方法。 - 【請求項5】請求項1、2、3、4のうちのいずれか一
項記載のバンプ形成方法において、上記半導体ウエハま
たは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだ
ペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子
を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給し
て上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させること
を特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項6】請求項1、2、3、4、5のうちのいずれ
か一項記載のバンプ形成方法において、上記マスクの貫
通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段によ
り回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引す
る吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリッ
ト溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子
を回収することを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項7】請求項1、2、3、4、5、6のうちのい
ずれか一項記載のバンプ形成方法において、上記テーブ
ルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコ
ニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有することを
特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項8】請求項5記載のバンプ形成方法において、
フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料
沸点の温度は、導電性粒子の融点より、+10℃から+
40℃の特性を有することを特徴とするバンプ形成方
法。 - 【請求項9】請求項1、2、3、4、5、6、7、8の
うちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、回
収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導
電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収するこ
とを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項10】導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは
電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成
装置において、 バンプ形成位置に導電性粒子の貫通孔を有するマスク
と、 複数の吸引孔が形成され、上記ウエハまたは回路基板と
が配置され、上記吸引孔からマスクに形成された貫通孔
を介して導電性粒子を吸引するテーブルと、 複数の導電性粒子を上記マスク上の貫通孔へ落下しなが
ら移動する導電性粒子供給手段と、 導電性粒子を回収する導電性粒子回収手段と、 を備え、 導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テ
ーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を
介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回
路基板上の電極部に導電性粒子を搭載し、上記マスクの
貫通孔に落下しなかった導電性粒子を導電粒子回収手段
により回収することを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項11】請求項10記載のバンプ形成装置おい
て、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸
引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子
の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導
電性粒子の保持及び落下を制御することを特徴とするバ
ンプ形成装置。 - 【請求項12】請求項10または11記載のバンプ形成
装置において、上記供給手段内に収容された導電性粒子
に、除電用流体が吹き付けられることを特徴とするバン
プ形成装置。 - 【請求項13】請求項10、11、12のうちのいずれ
か一項記載のバンプ形成装置において、上記供給手段の
導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振
動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させるこ
とを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項14】請求項10、11、12、13のうちの
いずれか一項記載のバンプ形成装置において、上記半導
体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスま
たははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記
導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から
熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加
させることを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項15】請求項10、11、12、13、14の
うちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、上
記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子
回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性
粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には
多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させ
て導電性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成装
置。 - 【請求項16】請求項10、11、12、13、14、
15のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置におい
て、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アル
ミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜
を有することを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項17】請求項14記載のバンプ形成装置におい
て、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の
材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、+10℃か
ら+40℃の特性を有することを特徴とするバンプ形成
装置。 - 【請求項18】請求項10、11、12、13、14、
15、16、17のうちのいずれか一項記載のバンプ形
成装置において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の
遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電
性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成装置。
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