JP2004031585A - 導電性ボールの搭載装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性ボールBを吸引配列するための吸着孔付きの配列板19と、配列板19を保持するヘッド部12と、ヘッド部12へ導電性ボールBを供給するために導電性ボールBを収容するボール収容容器14とを備える。導電性ボールBを吸引配列した後、半導体の電極もしくは半導体接続用基板の電極に導電性ボールBを搭載する。ヘッド部12またはボール収容容器14の周囲に通気性材料を配置する。また、ボール収容容器14の底部のガス供給路に中心部と周辺部で通気性が異なるように粗密を有する通気性材料22を配置する。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の微細導電性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ボール搭載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。従来のバンプ形成方法においては、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が搭載するようにしている。
【0003】
しかしながら、半導体チップ1つ分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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
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。このためボール配列板に導電性ボールを吸着配列するために強力な吸引力で吸引するが、吸引時の空気流はかなり大きくなり、その空気流の影響で大量のボールを不良配列なく全ての吸着孔に確実に吸着することは、実質的に困難であった。大面積での一括吸着による均一なボール配列は、極めて難しいのが実状であった。
【0005】
本発明はかかる実情に鑑み、ガス流路を適正に制御し、吸着不良な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搭載装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボールの搭載装置は、導電性ボールを吸引配列するための吸着孔付きの配列板と、前記配列板を保持するヘッド部と、前記配列板へ前記導電性ボールを供給するために前記導電性ボールを収容するボール収容容器とを備え、導電性ボールを吸引配列した後、半導体の電極もしくは半導体接続用基板の電極に前記導電性ボールを搭載する装置であって、前記ヘッド部または前記ボール収容容器の周囲に通気性材料を配置したことを特徴とする。
【0007】
また、本発明の導電性ボールの搭載装置において、前記ボール収容容器の底部にガス供給路を有し、このガス供給路に中心部と周辺部で通気性が異なるように粗密を有する通気性材料を配置したことを特徴とする。
【0008】
また、本発明の導電性ボールの搭載装置において、前記通気性材料は、メッシュまたはガス流量調整用穴付板でなることを特徴とする。
【0009】
また、本発明の導電性ボールの搭載装置において、前記ヘッド部と前記導電性ボールが搭載される半導体もしくは半導体接続用基板を相対的に移動させるガイドレールと、前記半導体もしくは半導体接続用基板を保持するステージとを、さらに有することを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、ウエハ上へのボールバンプ形成のように大量のボールを一括搭載する場合、導電性ボールを吸引配列する際の空気流路の一部または全部に通気性材料が配置される。通気性材料は、メッシュまたは空気流量調整用穴付板でなるが、このように通気性材料を設置することにより空気流中の異物等を除去するとともに、空気流を均一に調整することができる。
【0011】
この場合、ボール収容容器とヘッド部の僅かな隙間から高速で空気が引き込まれるが、たとえばボール収容容器の周囲に通気性材料を配置することで、吸引時にへッド部周辺から中心部に向う空気流を緩和することができ、均一な吸引を行なうことができる。
【0012】
また、ボール収容容器の底部のガス供給路に中心部と周辺部で通気性が異なるように粗密を有する通気性材料を配置することでも、中心部および周辺部の空気流量を変えることで均一な吸引を行なうことができる。
【0013】
【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搭載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。
【0014】
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に搭載する際に必須の装置である。
【0015】
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。
【0016】
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15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、あるいは両者を兼ね備えるもの等であってもよい。
【0017】
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が設けられている。この光センサによれば、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から常に、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。
【0018】
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が配置されてもよい。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。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。
【0019】
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にその概略構成を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。
【0020】
ここで、導電性ボールBを吸引配列する際の空気流路の一部または全部に通気性材料が配置される。この通気性材料は、典型的にはメッシュまたは空気流量調整用穴付板でなる。この実施形態では図4に示されるように、ボールトレー14の周囲にメッシュ20が設置される。この場合、ボール配列板19の吸引側にもメッシュ21を設置してもよい。
【0021】
上記構成において、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15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、空気流路にメッシュ20あるいは21を設けることにより、ボール配列板19の全域で均一な空気流を形成することができる。この場合メッシュ21はボール配列板19の裏面に設置されることで、吸着孔19aから吸引される空気流を均一化あるいは全空気流量を調整することができる。
【0022】
これにより大面積のボール配列板19においてすべての吸着孔19aに対して均一な吸引力を生じさせ、導電性ボールBを各吸着孔19aに偏ることなく適正に吸着させることができる。また、メッシュ20を設けることで、吸引される空気中の異物を分離し、ボール配列板19に異物等が吸着するのを防止することができる。
【0023】
なお、メッシュ20については、導電性ボールBのボール径よりも小さいメッシュとすることで、余剰ボールの除去の際に導電性ボールBが飛散するのを防止することができる。
【0024】
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。
【0025】
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たウエハWの電極部に搭載される。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
つぎに図5は、本発明による導電性ボールの搭載装置における第2の実施形態を示している。
この例ではボールトレー14の底部に、導電性ボールBのボール径よりも小さいメッシュ22が設置される。また、ボール配列板19の吸引側にもメッシュ23が設置される。この場合、ボール配列板19はスペーサ24を設けることでボール搭載ヘッド12の中央部寄りに配置され、ボールトレー14は図示のように開口部が拡開した形態となっている。
【0029】
ボール搭載ヘッド12の周辺部と中央部寄りでは空気流速が異なることがある。本実施形態のようにボール搭載ヘッド12の中央部寄りにボール配列板19を配置することで、ボール搭載ヘッド12におけるボール配列板19の配置関係の影響をなくし、導電性ボールBを各吸着孔19aに偏ることなく適正に吸着させることができる。なお、スペーサ24等を用いないで、周辺部と中央部寄りとでメッシュ粗さを変化させ、つまり中央部側を細かいメッシュとすることで空気流を均一化することができる。
【0030】
また、この実施形態ではボールトレー14の底部に、導電性ボールBのボール径よりも小さいメッシュ22が設置されることで、ここを通過する空気を分散・均一化させ、導電性ボールBを適正に吸着させることができる。
【0031】
つぎに図6は、本発明による導電性ボールの搭載装置における第3の実施形態を示している。
この例ではボールトレー14の底部に、導電性ボールBのボール径よりも小さいメッシュ22′が設置される。また、ボール搭載ヘッド12の周囲にはボールトレー14の周囲を覆うようにメッシュ25が垂下設置される。
【0032】
この実施形態ではボールトレー14の底部にメッシュ22′が設置されることで、底部からの空気流を分散・均一化させ、あるいは側部からの空気流をメッシュ25により均一化させ、導電性ボールBを適正に吸着させることができる。
【0033】
上記のように本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの例にのみ限定されるものでなく、本発明の範囲内で種々変更等が可能である。
たとえば、メッシュ20等の粗さなどは必要に応じて適宜変更可能である。また、ガス流として空気流の例を説明したが、その他の気体を適用することもできる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ヘッド部またはボール収容容器の周囲に通気性材料を配置し、あるいはボール収容容器のガス供給路に中心部と周辺部で通気性が異なるように粗密を有する通気性材料を配置することにより、空気流を緩和しあるいは調節することで均一に吸引することができ、均一かつ効率的に導電性ボールを配列搭載することができる。
【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】本発明の実施形態におけるボール搭載ヘッドまわりを示す図である。
【図3】本発明の実施形態におけるウエハの例を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態における構成例を示す図である。
【図5】本発明の第2の実施形態における構成例を示す図である。
【図6】本発明の第3の実施形態における構成例を示す図である。
【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
20,21,22,23,25 メッシュ
W ウエハ
Claims (4)
- 導電性ボールを吸引配列するための吸着孔付きの配列板と、前記配列板を保持するヘッド部と、前記配列板へ前記導電性ボールを供給するために前記導電性ボールを収容するボール収容容器とを備え、導電性ボールを吸引配列した後、半導体の電極もしくは半導体接続用基板の電極に前記導電性ボールを搭載する装置であって、
前記ヘッド部または前記ボール収容容器の周囲に通気性材料を配置したことを特徴とする導電性ボールの搭載装置。 - 前記ボール収容容器の底部にガス供給路を有し、このガス供給路に中心部と周辺部で通気性が異なるように粗密を有する通気性材料を配置したことを特徴とする請求項1に記載の導電性ボールの搭載装置。
- 前記通気性材料は、メッシュまたはガス流量調整用穴付板でなることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性ボールの搭載装置。
- 前記ヘッド部と前記導電性ボールが搭載される半導体もしくは半導体接続用基板を相対的に移動させるガイドレールと、
前記半導体もしくは半導体接続用基板を保持するステージとを、さらに有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性ボールの搭載装置。
Priority Applications (1)
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JP2002184815A JP2004031585A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 導電性ボールの搭載装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2002184815A JP2004031585A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 導電性ボールの搭載装置 |
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JP2004031585A true JP2004031585A (ja) | 2004-01-29 |
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Family Applications (1)
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JP2002184815A Pending JP2004031585A (ja) | 2002-06-25 | 2002-06-25 | 導電性ボールの搭載装置 |
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Cited By (2)
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JP2006019741A (ja) * | 2005-06-30 | 2006-01-19 | Athlete Fa Kk | 微小粒子の配置装置および方法 |
JP2008028190A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 微小導電性ボール搭載装置 |
-
2002
- 2002-06-25 JP JP2002184815A patent/JP2004031585A/ja active Pending
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JP4557821B2 (ja) * | 2005-06-30 | 2010-10-06 | アスリートFa株式会社 | 微小粒子の配置装置および方法 |
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