JP2004031584A - Method and device for arranging and mounting conductive ball - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボールの吸引搭載方法および配列搭載装置に係り、特にボール吸着孔が複数個形成されているボール配列板上に、複数の微細ボールを一括保持して、ウエハやプリント基板、半導体チップ等の電子部品の電極上に一括搭載させる方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近時においては、半導体チップの電気的接続に微小金属ボールを使用したバンプ形成技術が用いられるようになっている。当該バンプ形成技術を用いることにより、パッケージの小型化、多ピン化等の数々のメリットを得ることができる。このような微小金属ボールを用いたバンプ形成技術は、たとえば特開平7−153765号公報に記載されている。
【0003】
上記公報にて提案されているバンプ形成方法は、少なくとも半導体チップ1つ分の金属ボール群を吸着保持するために、半導体チップ上のバンプ形成位置に対応した全ての位置に吸着孔が形成されているボール配列板が用いられる。そして、このボール配列板に微小金属ボールを吸着保持した後、ボール配列板を接合用ステージまで搬送してバンプ形成位置にボールを搭載するようにしている。
【0004】
したがって、この場合は均一に形成された微小な導電性ボールをバンプ形成位置に一括搭載することができる。これによりバラツキの少ない均一形状のバンプを容易に、かつ効率的に形成することができる。
【0005】
しかしながら、半導体チップ1つ毎に配列を行うことは、繰返し動作が多くなり、コスト的あるいは時間的にもデメリットが大きい。このためウエハを個々のチップごとに切断する前、すなわちダイシング工程前にウエハ上に複数チップに相当する全ての電極上にボールを配置することが行われるようになった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップが形成されたウエハ上の全ての電極上に一括してボールを配置しようとした場合、電極数は数十万個程度に及ぶ。このためボールの吸着配列時に、大量のボールが吸着孔に集中し余剰ボールが発生し易く、不良配列のない状態でボール配列板の全ての吸着孔に確実にボールを吸着することは、実質的に困難であった。特に、大面積での一括吸着によるボール配列は、長い吸着時間を要し、バンプ形成時間が長期化するため量産時の問題となっていた。
【0007】
本発明はかかる実情に鑑み、ボール配列板に導電性ボールを吸着して配列する際に、吸着不良が発生し難く、かつ効率的に導電性ボールを配列することを可能とした導電性ボールの配列搭載方法および配列搭載装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボールの配列搭載方法は、容器内の導電性ボールを配列板に吸引配列した後、そのボールを搭載すべき搭載対象物の電極に対して前記導電性ボールを一括で搭載するようにしたボール配列搭載方法であって、前記容器と前記配列板が配列面に対して相対的に平行移動しながら、前記配列面における前記容器の対向部分でのみ吸引配列させることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の導電性ボールの配列搭載方法において、前記配列板の配列エリアと対向する前記容器のボール供給エリアの面積が、前記配列板の配列エリアよりも小さいことを特徴とする。
【0010】
また、本発明の導電性ボールの配列搭載方法において、前記容器内の導電性ボールの量を検出し、所定量の導電性ボールが維持されるように前記容器に導電性ボールを供給することを特徴とする。
【0011】
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置は、容器内の導電性ボールを配列板に吸引配列した後、そのボールを搭載すべき搭載対象物の電極に対して前記導電性ボールを一括で搭載するようにしたボール配列搭載装置であって、前記容器と前記配列板が配列面に対して相対的に平行移動しながら、前記配列面における前記容器の対向部分でのみ吸引配列させることを特徴とする。
【0012】
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記配列板の配列エリアと対向する前記容器のボール供給エリアの面積が、前記配列板の配列エリアよりも小さいことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記容器内の導電性ボールの量を検出するセンサを有し、所定量の導電性ボールが維持されるように前記容器に導電性ボールを供給するボール補充装置を備えたことを特徴とする。
【0014】
本発明によれば、ウエハ上へのボールを用いたバンプ形成のように大量のボールを一括搭載する場合、配列板と容器とを相対的に平行移動させながら、配列面における容器の対向部分でのみ吸引配列させ、結果的に配列面全域にボールを供給するようにする。このように容器の対向部分で吸引配列することで、高い吸引力を確保することができる。
この場合、容器のボール供給エリアを配列板の配列エリアよりも小さくしていることで、配列面全域に満遍なくかつ適正にボールを供給することができる。これによりボール吸引配列時に余剰ボールなどのエラーを格段に少なくすることができる。しかも、吸着時間の短縮を図れるため、生産性を大幅に向上させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明による導電性ボールの配列搭載方法および装置の好適な実施の形態を説明する。
図1は、本発明装置の概略構成を示している。この実施形態において半導体基板もしくはウエハWは紙面と垂直方向(X方向)のウエハ搬送路に沿ってウエハステージ10上に固定された状態で移動し、所定の位置で待機する。
【0016】
ここで、本発明の実施形態では、たとえば特に3インチ以上のサイズのウエハを対象としている。このウエハWによれば、図3に示されるように形成すべき複数の半導体チップC(個々の正方形部分)を得ることができ、各半導体チップCの電極部には後述するように本発明装置によって複数の導電性ボールが搭載される。図3においては導電性ボールを簡略化して示しているが、これらの半導体チップC全体で使用する導電性ボールは、数十万個になる。本発明は、このように極めて大量の導電性ボールを一括でウエハWに搭載するものである。
【0017】
また、図1に示されるようにウエハ搬送路と直交する方向(Y方向)に沿ってガイドもしくはガイドレール11が設置され、このガイドレール11にはY−Z方向に移動可能なボール搭載ヘッド12が支持される。ボール搭載ヘッド12は後述するように、導電性ボールBをボール配列板に吸引配列する。そして、ウエハW上に形成された半導体チップCの電極部に対して、その導電性ボールBを一括で搭載する。
【0018】
ガイドレール11の一端側にてボール搭載ヘッド12の下方に位置するようにボール供給装置13が配置される。ボール供給装置13は相当量の導電性ボールBを収容するボール収容容器(ボールトレー)14とボールトレー14を加振してボールトレー14内で導電性ボールBを跳躍させる加振機を含んでいる。ボール供給方法としては、本実施形態のように導電性ボールBの跳躍によるものでもよいし、ガス流による吹き上げ、吹き付け等であってもよい。
【0019】
また、図1においてはボール補充装置を簡略化しているが、ボールトレー14内の導電性ボールBが一定レベル以上減少しないように光センサ21が設けられている(図2参照)。この光センサ21によれば、跳躍する導電性ボールBが相当量以上であれば光を遮るが、導電性ボールの密度が低下し光が透過するようになると、該光センサ21がその透過光を受光する。これにより導電性ボール補充装置22からつねに、自動的に相当量の導電性ボールBが補充されるようになっている。
【0020】
ボール供給装置13とボール搭載ステージ10の間には、配列不良ボール除去機構16と配列検査用カメラ17が配置される。ボール除去機構16は、ボール搭載ヘッド12における配列不良ボールを、吸引またはガス吹付けによって除去する。除去する際に搭載ヘッド12に振動を加えると、より効果的に除去することができる。この場合、振動周波数は数Hz〜1GHz程度が好ましい。また、配列検査カメラ17はボール搭載ヘッド12におけるボール配列不良を検査する。
【0021】
ボール搭載ヘッド12は、ボール供給装置13とボール搭載ステージ10との問を往復運動するが、図2に示すように負圧もしくは真空源に接続された吸引機構18を持ち、ボール配列板19にて多数の導電性ボールBを吸引配列するようになっている。ボール配列板19は、ウエハWにおける複数の半導体チップCの電極部に対応する吸着孔19aを有する。そして、吸引機構18によって、ボールトレー14内で跳躍する導電性ボールBを各吸着孔19aに1つずつ吸着させることができる。
【0022】
ここで、図2(a),(b)からも分かるようにボール配列板19に対向しているボールトレー14のボール供給エリア部分20の面積(開口部14a)が、ボール配列板19の配列エリアよりも小さく設定されている。なお、この場合図4のようにボールトレー14の幅(図示例ではX方向)については、ボール配列板19の配列エリアとほぼ同一幅もしくは幅広であってもよい。
【0023】
上記構成において、ボール搭載ヘッド12がボールを吸引し始め、搭載対象物に導電性ボールBを搭載するまでの配列動作について説明する。
ボール供給装置13においてボールトレー14内の導電性ボールBは、加振機によって跳躍している。図1の点線のようにボール搭載ヘッド12をボールトレー14の所定の高さまで降下させ、その跳躍する導電性ボールBを吸着する。このとき図4に示すように、Z軸方向は一定としたままで、配列エリアの一方から他方にかけて、Y方向にヘッドを移動させ、配列面全域にボールを供給するようにする。この場合、配列エリアに対向しているボールトレー14のボール供給エリアをボール配列板19の配列エリアよりも小さくしていることで、配列面全域に満遍なくかつ適正にボールを供給することができる。
【0024】
ここで、上記のようにボール配列板19とボールトレー14とを相対的に平行移動させる際、ボール配列板19の配列面におけるボールトレー14の対向部分でのみ吸引配列させことで、高い吸引力を確保することができる。すなわち配列面におけるボールトレー14と対向していない未吸着の部分(これから吸着しようとする配列面の領域)は、実質的に閉塞しておき、ボールトレー14の対向部分のみを開口して行なうとよい。この場合、ボール搭載ヘッド12内にたとえば分割昇降可能なプレート部材を装着し、そのプレート部材をボールトレー14の動き(Y方向)とリンクさせて昇降させるように構成する。そしてボールトレー14の対向部分のみを開口しながら吸引することで、高い吸引効率を得ることができる。
【0025】
なお、ボール搭載ヘッド12とボールトレー14が相対的に平行移動するように、ボールトレー14がY方向に移動するようにしてもよい。また、Y方向の一方向に1回のみの吸引動作では配列エリア全体に完全に吸着できない場合は、何度か往復させてもよいし、ボールトレーを2つ用意して、間隔を開けてセットして二重構造にしてもよい。あるいはまた、図5に示されるように配列エリアの中央にボール搭載ヘッド12を設置し、ボールトレーを回転させて配列エリア全域をカバーするようにしてもよい。
【0026】
つぎに、導電性ボールBを吸着した後、ボール搭載ヘッド12は上昇し、ガイドレール11に沿ってボール搭載ステージ10まで移動する。この際、不良ボールの除去を行う。この後、配列検査用カメラ17がX方向に移動して、ボール配列板19の配列面全域のボール吸着状態を検査する。検査結果が良好である場合には、ボール搭載ステージ10まで移動する。また、この検査時に配列不良が発見された場合には、ボール除去機構16位置に戻って不良除去を行う。
【0027】
なお、この不良除去の際、図示されていない除去位置記憶装置によって、除去した位置を記憶し、ボール配列板19上の不良除去位置にボールトレー14が来るようにフィードバックさせ、再吸着を行うようにすることもできる。
【0028】
つぎに、ボール搭載ヘッド12は、ボール搭載ステージ10で待機しているウエハWに対する位置合せが行われる。そしてボール搭載ヘッド12を降下させることにより、ボール配列板19に吸着されている導電性ボールBが、フラックスが塗布されてたウエハWの電極部に搭載される。
【0029】
なお、ボール搭載ヘッド12はウエハWに接触する際の搭載荷重が導電性ボールの種類等に応じて制御可能に構成されている。これにより導電性ボールBをウエハWに対して最適荷重で接触させ、導電性ボールBをつねに適性かつ円滑に搭載することができる。
【0030】
ウエハW上にボール搭載後、ボール配列板19上に残存するボールがあることを考慮して、ボール除去機構16によって吸引除去動作をする。
【0031】
なお、上記実施形態におけるボールトレー14の具体的形状等については、図示例のものに限定されるものではなく、多角形あるいは円弧状等の種々の形態を採用することができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種のボール搭載装置あるいは方法において、典型的にはウエハ上へのボールを用いたバンプ形成のように大量のボールを一括搭載する場合、ボール吸引配列時に余剰ボールなどのエラーを格段に少なくすることができる。しかも、吸着時間の短縮を図れるため、生産性を大幅に向上させることができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明装置におけるボール搭載ヘッドまわりの構成を示す側面図および平面図である。
【図3】本発明の実施形態における導電性ボールが搭載されるウエハの例を示す平面図である。
【図4】本発明の実施形態における作用を示す斜視図である。
【図5】本発明の実施形態におけるボールトレーの変形例を示す図である。
【符号の説明】
10 ボール搭載ステージ
11 ガイドレール
12 ボール搭載ヘッド
13 ボール供給装置
14 ボール収容容器(ボールトレー)
15 加振機
16 ボール除去機構
17 配列検査用カメラ
18 吸引機構
19 配列板
19a 吸着孔
21 光センサ
22 導電性ボール補充装置
W ウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive ball suction mounting method and an array mounting apparatus, in particular, a plurality of ball suction holes are formed on a ball array plate, a plurality of fine balls are collectively held, a wafer or a printed board, The present invention relates to a method and an apparatus for collectively mounting electronic components such as semiconductor chips on electrodes.
[0002]
[Prior art]
Recently, a bump forming technique using minute metal balls has been used for electrical connection of semiconductor chips. By using the bump formation technology, various advantages such as miniaturization of the package and increase in the number of pins can be obtained. A bump forming technique using such a minute metal ball is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-153765.
[0003]
In the bump formation method proposed in the above publication, suction holes are formed at all positions corresponding to the bump formation positions on the semiconductor chip in order to suck and hold at least one metal ball group for a semiconductor chip. Ball arrangement plate is used. Then, after the minute metal balls are sucked and held on the ball array plate, the ball array plate is transported to the joining stage to mount the ball at the bump forming position.
[0004]
Therefore, in this case, minute conductive balls uniformly formed can be collectively mounted at the bump formation positions. This makes it possible to easily and efficiently form bumps having a uniform shape with little variation.
[0005]
However, arranging one semiconductor chip at a time involves a large number of repetitive operations, and is disadvantageous in terms of cost and time. Therefore, before the wafer is cut into individual chips, that is, before the dicing process, balls are arranged on all the electrodes corresponding to a plurality of chips on the wafer.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the balls are to be collectively arranged on all the electrodes on the wafer on which a plurality of semiconductor chips are formed, the number of electrodes reaches about several hundred thousand. For this reason, during the ball suction arrangement, a large amount of balls are concentrated on the suction holes and surplus balls are likely to be generated, and it is substantially impossible to surely suction the balls to all the suction holes of the ball array plate without a defective arrangement. Was difficult. In particular, the ball arrangement by the collective suction in a large area requires a long suction time and a long bump formation time, which has been a problem in mass production.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when a conductive ball is adsorbed and arranged on a ball array plate, poor suction is unlikely to occur, and a conductive ball that enables efficient arrangement of the conductive ball is provided. An object of the present invention is to provide an array mounting method and an array mounting device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The conductive ball array mounting method according to the present invention is configured such that, after the conductive balls in the container are suction-arranged on the array plate, the conductive balls are collectively mounted on the electrodes of the mounting object on which the balls are to be mounted. The ball array mounting method as described above, wherein the container and the array plate are moved in parallel relative to the array surface, and the suction array is performed only at a portion of the array surface facing the container. .
[0009]
Further, in the conductive ball array mounting method of the present invention, the area of the ball supply area of the container facing the array area of the array plate is smaller than the array area of the array plate.
[0010]
Further, in the conductive ball array mounting method of the present invention, detecting the amount of the conductive balls in the container and supplying the conductive balls to the container such that a predetermined amount of the conductive balls is maintained. Features.
[0011]
Further, the conductive ball array mounting apparatus of the present invention, after the conductive balls in the container are suction-arranged on the array plate, collectively apply the conductive balls to the electrodes of the mounting object on which the balls are to be mounted. A ball array mounting device adapted to be mounted, wherein the container and the array plate move in parallel relative to an array surface, and are suction-arranged only at a portion of the array surface facing the container. And
[0012]
Further, in the conductive ball array mounting device of the present invention, the area of the ball supply area of the container facing the array area of the array plate is smaller than the array area of the array plate.
[0013]
Further, in the conductive ball array mounting device of the present invention, the conductive ball has a sensor for detecting the amount of the conductive balls in the container, the conductive balls in the container so that a predetermined amount of the conductive balls is maintained. It is characterized by having a ball replenishing device for supplying.
[0014]
According to the present invention, when a large number of balls are collectively mounted as in the case of bump formation using balls on a wafer, the arrangement plate and the container are relatively moved in parallel while the arrangement plate and the container are opposed to each other on the arrangement surface. Only the suction arrangement is performed, and as a result, the balls are supplied to the entire arrangement surface. By arranging the suction at the opposed portions of the containers in this manner, a high suction force can be secured.
In this case, by making the ball supply area of the container smaller than the arrangement area of the arrangement plate, the balls can be supplied uniformly and properly over the entire arrangement surface. As a result, errors such as surplus balls during the ball suction arrangement can be significantly reduced. Moreover, since the adsorption time can be shortened, the productivity can be greatly improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a method and an apparatus for arranging and mounting conductive balls according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the device of the present invention. In this embodiment, the semiconductor substrate or the wafer W moves while being fixed on the wafer stage 10 along a wafer transfer path in a direction (X direction) perpendicular to the paper surface, and waits at a predetermined position.
[0016]
Here, in the embodiment of the present invention, for example, particularly, a wafer having a size of 3 inches or more is targeted. According to the wafer W, a plurality of semiconductor chips C (individual square portions) to be formed as shown in FIG. 3 can be obtained, and the electrode portion of each semiconductor chip C has the device of the present invention as described later. , A plurality of conductive balls are mounted. Although the conductive balls are simplified in FIG. 3, the number of conductive balls used in the entire semiconductor chip C is several hundred thousand. According to the present invention, an extremely large number of conductive balls are mounted on the wafer W at a time.
[0017]
As shown in FIG. 1, a guide or guide rail 11 is provided along a direction (Y direction) orthogonal to the wafer transfer path, and the guide rail 11 has a
[0018]
A
[0019]
Although the ball replenishing device is simplified in FIG. 1, an
[0020]
Between the
[0021]
The
[0022]
Here, as can be seen from FIGS. 2A and 2B, the area (opening 14a) of the ball
[0023]
In the above configuration, an arrangement operation from when the
In the
[0024]
Here, when the
[0025]
Note that the
[0026]
Next, after attracting the conductive ball B, the
[0027]
At the time of this defect removal, the removed position is stored by a removal position storage device (not shown), and the
[0028]
Next, the
[0029]
Note that the
[0030]
After the balls are mounted on the wafer W, a suction removing operation is performed by the
[0031]
The specific shape and the like of the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in this type of ball mounting apparatus or method, typically, when a large number of balls are collectively mounted such as bump formation using balls on a wafer, a ball suction arrangement is used. At times, errors such as extra balls can be significantly reduced. Moreover, since the adsorption time can be shortened, there is an advantage that productivity can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a device of the present invention.
FIG. 2 is a side view and a plan view showing a configuration around a ball mounting head in the device of the present invention.
FIG. 3 is a plan view illustrating an example of a wafer on which conductive balls are mounted according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing an operation in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a modification of the ball tray according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Ball mounting stage 11
Claims (6)
前記容器と前記配列板が配列面に対して相対的に平行移動しながら、前記配列面における前記容器の対向部分でのみ吸引配列させることを特徴とする導電性ボールの配列搭載方法。A ball array mounting method in which the conductive balls in the container are arranged by suction on an array plate, and the conductive balls are mounted collectively on an electrode of a mounting object on which the balls are to be mounted,
A method for arranging and mounting conductive balls, wherein the container and the arrangement plate are moved in parallel relative to the arrangement surface, and the suction arrangement is performed only at a portion of the arrangement surface facing the container.
前記容器と前記配列板が配列面に対して相対的に平行移動しながら、前記配列面における前記容器の対向部分でのみ吸引配列させることを特徴とする導電性ボールの配列搭載装置。A ball array mounting device, in which the conductive balls in the container are arranged by suction on the array plate, and then the conductive balls are collectively mounted on an electrode of a mounting object on which the balls are to be mounted,
The conductive ball arrangement mounting apparatus, wherein the container and the arrangement plate are moved relatively in parallel with respect to the arrangement surface, and the suction arrangement is performed only at a portion of the arrangement surface facing the container.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
KR101738511B1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-05-22 | (주) 에스에스피 | Solder ball mounting equipment with extra ball removal and scattering prevention function |
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2002
- 2002-06-25 JP JP2002184814A patent/JP2004031584A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101738511B1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-05-22 | (주) 에스에스피 | Solder ball mounting equipment with extra ball removal and scattering prevention function |
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