JP2005294490A - Method and device for arraying and loading conductive ball - Google Patents
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Abstract
Description
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。
The present invention relates to a conductive ball suction mounting method and an array mounting device, and in particular, a plurality of fine balls are collectively held on a ball array plate on which a plurality of ball suction holes are formed, and a wafer, a printed circuit board, The present invention relates to a method and an apparatus for collectively mounting on an electrode of an electronic component such as a semiconductor chip.
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、たとえば特許文献1に記載されている。 Recently, a bump forming technique using a minute metal ball for electrical connection of a semiconductor chip has been used. By using the bump forming technology, it is possible to obtain a number of merits such as a reduction in size of the package and an increase in the number of pins. A bump forming technique using such a fine metal ball is described in Patent Document 1, for example.
上記特許文献1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。 In the bump forming method proposed in Patent Document 1, suction holes are formed at all positions corresponding to the bump forming positions on the semiconductor chip in order to suck and hold the metal ball group for at least one semiconductor chip. A ball array plate is used. Then, after the fine metal balls are attracted and held on the ball array plate, the ball array plate is transported to the joining stage and mounted on the bump forming position.
したがって、この場合は真球度や粒径精度が高く、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。 Accordingly, in this case, the sphericity and particle size accuracy are high, and minute conductive balls formed uniformly can be collectively mounted at the bump forming position. As a result, uniform bumps with little variation can be formed easily and efficiently.
ところが、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毎に切断する前、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。 However, performing the arrangement for each semiconductor chip increases the number of repetitive operations and has a large demerit in terms of cost and time. For this reason, balls are arranged on all the electrodes corresponding to a plurality of chips on the wafer before cutting the wafer into individual chips, that is, before the dicing process.
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。配列板にボールを減圧吸着する場合、その負圧により配列板が変形して水平面が確保されない、あるいは機械的な精度が原因で水平面が確保されないことがある。またウェハまたは基板上のチップ配列が非対称になっていると、ボールを吸着した吸着ヘッドを水平保持してウェハ側へ降下させても多数の電極に対してボールが均一に接触しないことがある。その結果、配列板の外周部がウェハ外周部に接触し、ウェハ表面の汚れ、コーティング材あるいはフラックス等、配列板表面が汚染され、次回ボール吸着時に配列板汚染部に余剰付着ボールが発生する原因となる。また、局所的にボールに過荷重が加わり(偏荷重)あるいは接触不良が発生し、ボール搭載不良になってしまう。 However, when balls are arranged collectively 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. When the balls are adsorbed under reduced pressure on the array plate, the array plate may be deformed by the negative pressure and the horizontal plane may not be secured, or the horizontal plane may not be secured due to mechanical accuracy. If the chip arrangement on the wafer or substrate is asymmetrical, the balls may not uniformly contact a large number of electrodes even if the suction head that sucks the balls is held horizontally and lowered to the wafer side. As a result, the outer periphery of the array plate comes into contact with the outer periphery of the wafer, the surface of the array plate is contaminated, such as dirt on the wafer surface, coating material or flux, etc. It becomes. In addition, an overload is locally applied to the ball (uneven load) or contact failure occurs, resulting in poor ball mounting.
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。 In view of such circumstances, the present invention is a conductive ball that is difficult to cause a suction failure when the conductive balls are sucked and arranged on the ball arrangement plate and can be efficiently arranged. An object is to provide an array mounting method and an array mounting apparatus.
本発明の導電性ボールの配列搭載方法は、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、前記導電性ボールを前記電極に搭載する際、前記配列板の周縁部にスペーサを当接させ、前記スペーサにより、前記配列板の汚染および前記ボールに対する偏荷重のいずれか一方または双方を防止するようにしたことを特徴とする。 In the conductive ball array mounting method according to the present invention, the conductive balls are sucked and arranged on the array plate, and then the conductive balls are collectively mounted on the electrodes of the mounting object on which the balls are to be mounted. In the ball array mounting method, when mounting the conductive balls on the electrodes, a spacer is brought into contact with a peripheral portion of the array plate, and the spacer causes any contamination of the array plate and a bias load on the balls. One or both of them are prevented.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載方法において、前記スペーサは、前記配列板の周縁部の一部または全部に当接することを特徴とする。 Further, in the conductive ball array mounting method of the present invention, the spacer is in contact with part or all of the peripheral edge of the array plate.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載方法において、前記スペーサは、前記搭載対象物と前記配列板の間に間接または直接介挿され、前記搭載対象物および前記配列板間の高さ方向距離を規定することを特徴とする。 Further, in the conductive ball array mounting method of the present invention, the spacer is indirectly or directly inserted between the mounting object and the array plate to define a height direction distance between the mounting object and the array plate. It is characterized by doing.
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、前記導電性ボールを前記電極に搭載する際、前記配列板の周縁部に当接するスペーサを有し、前記スペーサにより、前記配列板の汚染および前記ボールに対する偏荷重のいずれか一方または双方を防止するようにしたことを特徴とする。 In the conductive ball array mounting device of the present invention, the conductive balls in the container are sucked and arrayed on the array plate, and then the conductive balls are collectively placed on the electrodes of the mounting object on which the balls are to be mounted. A ball array mounting device to be mounted, comprising: a spacer that contacts a peripheral edge of the array plate when the conductive ball is mounted on the electrode, and the spacer causes contamination of the array plate and the spacer One or both of the uneven loads on the balls are prevented.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記スペーサは、前記配列板の周縁部の一部または全部に当接することを特徴とする。 In the conductive ball array mounting device of the present invention, the spacer is in contact with a part or all of the peripheral edge of the array plate.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記スペーサは、前記搭載対象物を載置するステージ上で前記搭載対象物の側近に配置されることを特徴とする。 In the conductive ball array mounting device according to the present invention, the spacer may be arranged near the mounting object on a stage on which the mounting object is mounted.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記スペーサは、前記搭載対象物の周縁部上に配置されることを特徴とする。 In the conductive ball array mounting device according to the present invention, the spacer is disposed on a peripheral portion of the mounting object.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載方法において、前記スペーサが弾性体からなり、ボール搭載時に変形することを特徴とする。 Further, in the conductive ball array mounting method of the present invention, the spacer is made of an elastic body and is deformed when the ball is mounted.
また、本発明の導電性ボールの配列搭載装置において、前記スペーサが弾性体からなり、ボール搭載時に変形することを特徴とする。 The conductive ball array mounting device of the present invention is characterized in that the spacer is made of an elastic body and is deformed when the ball is mounted.
本発明によれば、導電性ボールを電極に搭載する際、配列板の周縁部に当接するスペーサを有する。このスペーサは、搭載対象物を載置するステージ上で搭載対象物の側近に配置され、あるいは搭載対象物の周縁部上に配置されるが、ボール搭載時に配列板の周縁部あるいは配列板の延長上にある部位の一部または全部に当接することで、ウェハと配列板が直接接触するのを防ぎ、配列板の汚染を防止する。また、導電性ボールに対する偏荷重を吸収し、これによりボール吸着不良および搭載不良を防ぎ、適正かつ効率的に導電性ボールを配列することができる。 According to the present invention, when the conductive ball is mounted on the electrode, the spacer is in contact with the peripheral portion of the array plate. This spacer is arranged on the side of the mounting target on the stage on which the mounting target is placed, or on the peripheral edge of the mounting target. By contacting a part or all of the upper part, direct contact between the wafer and the array plate is prevented, and contamination of the array plate is prevented. Further, it is possible to absorb the unbalanced load on the conductive balls, thereby preventing ball adsorption failure and mounting failure, and arranging the conductive balls appropriately and efficiently.
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。
ここでまず、本発明方法あるいは装置に係る導電性ボールを使ったバンプ形成工程システムの概要を説明する。図1に示すようにまず、導電性ボールを搭載すべきウェハあるいは基板の検査を行ない、必要に応じて表面等を洗浄する。洗浄されたウェハ等の表面等にスパッタリングやメッキ等により、バンプを形成すべき電極が形成される。
Hereinafter, preferred embodiments of a method and apparatus for mounting and arranging conductive balls according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an outline of a bump forming process system using conductive balls according to the method or apparatus of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, first, a wafer or substrate on which conductive balls are to be mounted is inspected, and the surface and the like are cleaned as necessary. Electrodes on which bumps are to be formed are formed on the surface of the cleaned wafer or the like by sputtering, plating, or the like.
つぎに電極上にフラックスが塗布され、その上に導電性ボールを搭載する。ボール搭載不良(余剰ボールあるいは欠落ボール等)を検査し、必要に応じてリペアが行なわれる。このリペアによりほぼ100%程度の歩留りが得られ、さらにリフロー後洗浄する。洗浄後の状態を再び検査し、必要に応じてリペアが行なわれる。このような工程によりウェハあるいは基板等の基板上にバンプが形成される。 Next, a flux is applied on the electrode, and a conductive ball is mounted thereon. Ball mounting defects (excess balls, missing balls, etc.) are inspected and repaired as necessary. By this repair, a yield of about 100% is obtained, and further, washing is performed after reflow. The state after cleaning is inspected again, and repairs are performed as necessary. Through such a process, bumps are formed on a substrate such as a wafer or a substrate.
図2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、ボール配列搭載部で待機する。なお、ボール配列搭工程の前で予めウェハWの電極にフラックスを塗布するフラックス塗布工程が設定される。このフラックス塗布工程では、たとえばウェハWの電極に対応する転写ピンを有する転写ヘッドにより、ウエハステージ10上のウェハWの電極に対してフラックスを塗布するようになっている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the device of the present invention. In this embodiment, the semiconductor substrate or wafer W moves while being fixed on the
ここで、本発明の実施形態では、たとえば特に4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4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4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。 Here, in the embodiment of the present invention, for example, a wafer having a size of 4 inches or more is particularly targeted. According to this wafer W, it is possible to obtain a plurality of semiconductor chips C (individual square portions) to be formed as shown in FIG. A plurality of conductive balls are mounted. Although the conductive balls are shown in a simplified manner in FIG. 4, there are hundreds of thousands of conductive balls used in the entire semiconductor chip C. In the present invention, a very large amount of conductive balls are thus collectively mounted on the wafer W.
図2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。
As shown in FIG. 2, a guide or guide rail 11 is installed along a direction (Y direction) orthogonal to the wafer transfer path, and a
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。
A
また、図2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。
In FIG. 2, the ball replenishing device is simplified, but an optical sensor is provided so that the conductive balls B in the
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。
Between the
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3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。
The
ここで、ウェハWまたは基板上のチップ配列は、非対称になっていてもよい。つまり図4の図示例ではウエハWにおいて半導体チップCは、X軸またはY軸に関して対称に配列されているが、このような場合だけでなくX軸またはY軸に関して非対称に配列されている場合も含む。 Here, the chip arrangement on the wafer W or the substrate may be asymmetric. That is, in the example shown in FIG. 4, the semiconductor chips C are arranged symmetrically with respect to the X axis or Y axis on the wafer W. However, not only in this case, the semiconductor chips C may be arranged asymmetrically with respect to the X axis or Y axis. Including.
さて、本発明において図5に示したように、導電性ボールBを電極に搭載する際ボール配列板19の周縁部に当接するスペーサ20を有する。スペーサ20は、ボール配列板19の周縁部、すなわち導電性ボールBが配列されない領域に当接するようにステージ10上でウエハWの側近に配置される。この場合、ボール配列板19の周縁部の一部または全部に当接するものであってよい。
Now, as shown in FIG. 5 in the present invention, it has a
スペーサ20の具体的構成において、たとえばリング状の形態を有し、合成樹脂あるいは金属等を素材とする所定の弾性および剛性、さらには耐熱性を備えたものが好適である。スペーサ20はたとえば、耐熱テープやオーリング、シリコンゴム等をステージ10の表面に貼着することにより構成される。また、スペーサ20の初期厚さ(高さH)は荷重値とスペーサの材質によって決定されるが、ゴムのような弾性体であればウエハWの厚さ、電極厚さおよび導電性ボールBの直径の合計よりも大きく設定され、剛性の高い金属等であれば数〜数10μm低く設定される場合もある。たとえば弾性体の場合の硬さは、60〜100(JIS Hs)のものが好ましい。
In the specific configuration of the
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、ウェハWに導電性ボールBを搭載する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2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。
An arrangement operation in which the
In the
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。
Next, after attracting the conductive ball B, the
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。
At the time of this defect removal, the removed position is stored by a removal position storage device (not shown), and feedback is performed so that the
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。
Next, the
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数や材質、スペーサ厚みや材料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。
The
さて、上記のように導電性ボールBを電極に搭載する際、ボール配列板19の周縁部にはスペーサ20が配置されている。ここで、装置の機械的な精度が原因でボール配列板19の水平面が確保されず、あるいはウェハWまたは基板上のチップ配列が非対称である場合、そのままでは導電性ボールBを吸着した吸着ヘッド12を水平保持してウェハW側へ降下させても多数の電極に対して導電性ボールBが均一に接触しない、すなわち片当りすることがある(図5における点線図示参照)。本発明によれば、スペーサ20がまず一旦そのような片当り部分付近に当接し、その部分の過荷重を吸収しながらボール配列板19の姿勢を矯正し、これにより導電性ボールBに対する偏荷重を吸収する。この結果ボール搭載不良を防ぎ、適正かつ効率的に導電性ボールBを配列することができる。
When the conductive balls B are mounted on the electrodes as described above, the
スペーサ20は前述のように、ボール配列板19の周縁部の一部または全部に当接するものであってよいが、たとえば図6に示したようにリング状のものを円周方向に分割して、複数の小片20aをリング状に配置してもよい。この場合、各小片20aの個数あるいは配設ピッチ等は必要に応じて適宜設定可能である。
As described above, the
つぎに、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第2の実施の形態を説明する。
図7は、第2の実施形態を示している。この第2の実施形態においてスペーサ20は、ウェハWの周縁部上、すなわち電極が設けられていない部分に配置される。この場合、ボール配列板19の周縁部の一部または全部に当接するものであってよい。
Next, a second embodiment of the conductive ball array mounting method and apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 7 shows a second embodiment. In the second embodiment, the
スペーサ20の具体的構成において、たとえばリング状の形態を有し、合成樹脂あるいは金属等を素材とする所定の弾性および剛性、さらには耐熱性を備えたものが好適である。スペーサ20の初期厚さ(高さH)は、荷重値とスペーサの材質等によって決定するが、たとえば弾性体である場合、電極厚さおよび導電性ボールBの直径の合計よりも大きく設定される。また、この例でも図6に示したようにリング状のものを円周方向に分割して、複数の小片20aをリング状に配置してもよい。この場合、各小片20aの個数あるいは配設ピッチ等は必要に応じて適宜設定可能である。
In the specific configuration of the
ここで、配列板19に導電性ボールBを減圧吸着する場合、その負圧によりボール配列板19が変形して(図7における実線図示参照)水平面が確保されない場合、そのままでは導電性ボールBを吸着した吸着ヘッド12を水平保持してウェハW側へ降下させても多数の電極に対して導電性ボールBが均一に接触しないことがある。第2の実施形態において、スペーサ20がまず一旦ボール配列板19の周縁部付近に当接し、その部分の過荷重を吸収しながらボール配列板19の水平面を矯正し、これにより導電性ボールBに対する偏荷重を吸収する。この結果ボール搭載不良を防ぎ、適正かつ効率的に導電性ボールBを配列することができる。
Here, when the conductive balls B are adsorbed to the
つぎに、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第3の実施の形態を説明する。
図8および図9は、ゴム弾性を有するスペーサ20を用いた例を示している。ボール搭載前のスペーサ20の高さHは、ウェハ厚みとボール径を足した値よりも大きいが、搭載時は荷重によって変形し、適正高さH′となる。なお、この例では導電性ボールBを電極に搭載する際、ボール配列板19の周縁部に当接するスペーサ20を有する。この時、スペーサ20は、第2の実施形態で前述したように導電性ボールBを吸着する際の負圧によるボール配列板19の変形による偏荷重を吸収する。したがって、本実施形態おいてもボール搭載不良を防ぎ、適正かつ効率的に導電性ボールBを配列することができる。この場合、スペーサ20は弾性を有するため、ボール配列板19の水平面を矯正する際に全体としてバランスをとりながら行い、適正なボール配列に有効に寄与する。
Next, a third embodiment of the conductive ball array mounting method and apparatus according to the present invention will be described.
8 and 9 show an example in which a
さらに、本実施形態において図示しないが、ボール搭載時(厳密には、ウェハWの電極に対して導電性ボールBが接触した後)には吸着ヘッド12内を負圧から正圧に切り替えて、導電性ボールBを吸着孔19aから離脱させ易くすることができる。この場合、吸着ヘッド12内を正圧にすると、仮にスペーサ20がないとしたとき、接触相手となる導電性ボールBがないボール配列板19の周縁部は、その正圧により下方(ステージ10側)に撓み変位もしくは変形する。すなわち、ボール配列板19の周縁部よりも内側の領域は、ウェハWとの間に導電性ボールBが挟まれているため、それらに支持されることで撓み変位しない。そして、ボール配列板19の周縁部はそのままでは、吸着ヘッド12本体から下方に変位する結果、ウェハW表面に接触してしまう。
Further, although not shown in the present embodiment, when the ball is mounted (strictly, after the conductive ball B contacts the electrode of the wafer W), the inside of the
これに対してスペーサ20を用いることで、吸着ヘッド12内の正圧時にボール配列板19の周縁部が該スペーサ20によって支承される。したがって、ボール配列板19の周縁部において、吸着ヘッド12本体から変位してウェハWの表面に接触し、これによりウェハW上のフラックスやコーティング材などで汚染されるのを未然に防止することができる。このように本実施形態において、導電性ボールBを適正かつ効率的に配列するとともに、ボール配列板19の汚染等を有効に防止することができる。
On the other hand, by using the
上記の場合、ボール配列板19の吸着ヘッド12からの下方への変位量は、ボール配列板19自体の材質や厚さh、ウェハW上に搭載される最外周の導電性ボールBとスペーサ20との位置関係等によって異なる。たとえば導電性ボールBの搭載位置は、ウェハW上の電極配置によって決定されるため、最外周のボール搭載位置がウェハWのエッジから内側に離れた位置にある場合、スペーサ20の取付位置と最外周のボール搭載位置との距離が大きくなり、そのままではスペーサ20を挿入してもボール配列板19自身が撓んでウェハWの表面に接触し、汚染される場合がある。これは、ボール配列板19の厚さhが薄い場合や軟らかい材質の場合に発生し易い。これらの点については、本発明者らはつぎの関係があることを見出した。
In the above case, the amount of downward displacement of the
ボール搭載時に導電性ボールBとスペーサ20に荷重がかかっている状態において、ボール配列板19は、ウェハW上の最外周にある導電性ボールBとスペーサ20によって固定支持されている。この状態で吸着ヘッド12を正圧にした場合を材料力学的な垂直荷重を受ける平板の撓みモデルに置き換えて考えると、次式が成り立つ。
ωmax=αβ(pa4/Eh3) (1)
ここに、ωmax;最大撓み(変位量)、αおよびβ;定数、p;単位面積あたりの均一垂直荷重(正圧力)、a;ボール配列板の1/2支持点間距離(2a=最外周にある導電性ボールおよびスペーサ間距離)、E;ヤング率、h;ボール配列板の厚さである。
In a state where a load is applied to the conductive balls B and the
ω max = αβ (pa 4 / Eh 3 ) (1)
Where, ω max : maximum deflection (displacement), α and β; constant, p: uniform vertical load (positive pressure) per unit area, a: distance between ½ support points of ball array plate (2a = maximum) Distance between conductive balls and spacers on the outer periphery), E: Young's modulus, h: thickness of the ball array plate.
(1)式において、ボール搭載過程で荷重が作用しており、ボール配列板19が導電性ボールBとスペーサ20によって、その周辺を支持されているものとする。ωmaxは、吸着ヘッド12を正圧にしたときのボール配列板19の変位量を示す。定数αはポアソン比νと板形状によって決定され、定数βは種々の不確定要素を考慮して決定される。
In equation (1), it is assumed that a load is applied during the ball mounting process, and the
つぎに、(1)式を用いて、吸着ヘッド12を正圧にしたときのボール配列板19の撓み量(変位量)を考慮して、スペーサ20の配置位置を決定する一例を図9に基いて説明する。
ボール配列板19の材質を硬質Ni(E=219.2Gpa)、厚さh=100μm、α=0.171、p=1kgf/cm2とする。また、ウェハWに搭載する導電性ボールBの径を100μmφ、ボール配列板19の吸着孔の径を70μmφとすると、ボール搭載時におけるボール配列板19の表面からウェハWの表面までの距離は、吸着孔に導電性ボールBの一部が入り込むので約85μmとなる。スペーサ20は荷重によって高さH′になるまで変形し、導電性ボールBとウェハWの表面が接触するような材質、厚さが適用される。
Next, FIG. 9 shows an example of determining the arrangement position of the
The material of the
また、このボール搭載時のボール配列板19の表面からウェハWの表面までの距離が、ωmaxであり、これ以上ボール配列板19が撓むとウェハWの表面に接触して汚染されてしまう。すなわち、接触しないためには最大撓みωmax<85μmでなければならない。従って、スペーサ20の位置を調整し、撓みωmax<85μmとなるように最外周にある導電性ボールおよびスペーサ間距離2aを算出する。そこで、(1)式よりつぎの(2)式が導出される。
2a=[ωmaxEh3/αβp]1/4 (2)
Further, the distance from the surface of the
2a = [ω max Eh 3 / αβp] 1/4 (2)
スペーサ20は、(2)式で導き出される2a以下になるように設置される。実験の結果(2)式をβ=1以上、好ましくは3以上であれば、ボール配列板19がウェハWに接触することなく導電性ボールBを搭載することができることが確認された。たとえばβ=1とすると、上記例の値で2a≒11mmとなり、従ってスペーサ20を11mm以内に設置すれば、吸着ヘッド12を正圧にした際にボール配列板19がウェハWに接触するのを防止することができた。また、β=0.2以下にすると、ボール配列板19がウェハWに接触する場合があった。
The
ボール配列板19の厚みhは、30μm程度のものから200μm以上の厚いものもあり、撓みを考慮した場合にはより厚い方が好適である。一方、吸着孔を加工する上では薄い方が加工し易く、従って撓みと加工の双方を十分考慮する必要がある。上式を活用することで、簡便に設計指針を得ることができる。
The thickness h of the
本発明を実施形態において説明したが、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更等が可能である。
たとえば、第1の実施形態におけるスペーサ20は、ステージ10に対して上下に位置調整可能に構成し、その高さHを調節し得るようにしてもよい。このようにスペーサ20を高さ調整可能にすることで、導電性ボールBに対して微妙に作用する偏荷重をつねに的確に吸収することができる。
Although the present invention has been described in the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the present invention.
For example, the
また、第2の実施形態におけるスペーサ20は、吸着ヘッド12の動きに連動してウェハW上に挿脱されるように構成することができる。たとえば、ウェハWのステージ10への搬出入の際には、ボール搭載時にのみ自動的に設置されるものであってもよい。このようにスペーサ20を挿脱可能にすることで、個々のウェハWに対して共用することができる。
Further, the
また、第3の実施形態におけるボール配列板19の材質はNi以外の材料であってもよく、たとえばNi合金、FeやFeを含む合金あるいはCoやCoを含む合金、さらにはガラス等であってもよく、いずれの場合も上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
In addition, the material of the
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 スペーサ
W ウエハ
DESCRIPTION OF
15
Claims (9)
前記導電性ボールを前記電極に搭載する際、前記配列板の周縁部にスペーサを当接させ、前記スペーサにより、前記配列板の汚染および前記ボールに対する偏荷重のいずれか一方または双方を防止するようにしたことを特徴とするボール配列搭載方法。 A ball array mounting method in which the conductive balls are collectively mounted on the electrodes of the mounting object on which the balls are to be mounted after the conductive balls are suction-arranged on the array plate,
When mounting the conductive balls on the electrodes, a spacer is brought into contact with a peripheral portion of the array plate so that either or both of contamination of the array plate and a biased load on the balls are prevented by the spacer. A ball array mounting method characterized by that.
前記導電性ボールを前記電極に搭載する際、前記配列板の周縁部に当接するスペーサを有し、前記スペーサにより、前記配列板の汚染および前記ボールに対する偏荷重のいずれか一方または双方を防止するようにしたことを特徴とするボール配列搭載装置。 A ball array mounting device in which the conductive balls are collectively mounted on the electrodes of the mounting object on which the balls are mounted after the conductive balls are sucked and arrayed on the array plate,
When the conductive ball is mounted on the electrode, the conductive ball has a spacer that abuts on the peripheral edge of the array plate, and the spacer prevents either or both of contamination of the array plate and a biased load on the ball. A ball array mounting device characterized by the above.
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