JP2009009974A - 電子写真による半田ボール搭載方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンプ高さの均一性に優れ、多種多様の電極パターン及び多種多様の大きさの半田ボールに適用ができ、且つ、基板あるいはウエハー等のハンドリングに優れた半田ボール搭載方法および装置を提供する。
【解決手段】基板あるいはウエハー等の上の電極パターンに合致するように静電潜像が形成された感光体と平面状態に形成された半田ボールとを近接させ、接触あるいは非接触でその静電潜像を現像し、現像ざれた半田ボールを、フラックスが塗布された基板あるいはウエハー等の上の電極パターンに粘着転写させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、半田ボール搭載装置および半田ボール搭載方法に関し、特にバンプ高さの均一性に優れ及び多種多様の電極パターン及び多種多様の大きさの半田ボールに適用ができる半田ボール搭載方法および装置に関する。

半導体チップと実装基板とを電気的に接続する半田ボールを形成する方法として、フォトレジスト膜を利用したメッキ方式、マスクを利用したスクリーン方式、キャピラリを使用したスタッドバンプ方式および半田ボールを吸引機で吸引して所定箇所にて半田ボールを落下させて搭載を行うボールバンプ方式が知られている。

近年、基板あるいはウエハー上の電極の多様化に対応するため、溶融した半田をインクジェット方式で半田ボールを形成する方法および電子写真方式で半田ボールを形成する方法が提案されている。

例えば、電子写真で半田ボールあるいは導電性金属粉を現像する方法として以下がある。
特開２００６−１８６１４０ 特開昭６３−８８８９３

しかし、特許文献１で半田ボールを形成しようとする場合あるいは、特許文献２を応用して半田ボールを形成しようとすると、基板あるいはウエハー等を垂直方向に移動させなければならないので、基板あるいはウエハー等のハンドリングが悪くなるという問題がある。また、基板あるいはウエハー等を垂直に移送させるため、重力の影響を受けやすく、基板あるいはウエハー等の上に付いた半田ボールが落ちやすくなり欠陥が生じやすく、生産性が悪くなるという問題がある。

本発明の目的は、基板あるいはウエハー上の電極の微細化や多様化に対応ができ、かつ基板あるいはウエハー等のハンドリングを良くし、生産性の向上を目指した半田ボール搭載方法および半田ボール搭載方法および装置の提供である。

本発明は、上記目的を達成するため、基板あるいはウエハー等を保持する手段と固体状態の半田ボールを平面に貯蔵する平面ボール貯蔵手段と感光体、帯電器、露光器、クリーナー器及び除電器を備えた感光体ユニット手段とを備え、該感光体ユニットの感光体に静電潜像を形成し、回転する該感光体に対しボール貯蔵手段を移動近接させて半田ボールを該感光体に現像させ、更に回転する感光体に基板あるいはウエハー等を近接移動させながら該感光体上の半田ボールを基板あるいはウエハー等の上に転写させることを行っている。

また、本発明は、上記目的を達成するため基板あるいはウエハー等を保持する手段と固体状態の半田ボールを平面に貯蔵する平面ボール貯蔵手段と感光体、帯電器、露光器、クリーナー器及び除電器を備えた感光体ユニット手段とを備え、該感光体ユニット手段の感光体に静電潜像を形成し、該感光体を回転させながら該感光体ユニットを移動させながら該感光体を平面ボール貯蔵手段に近接させて半田ボールを該感光体に現像させ、引き続き該感光体ユニット手段を移動させて該感光体を基板あるいはウエハー等に近接させ該感光体上の半田ボールを基板あるいはウエハー等に転写させることも行っている。

本発明による半田ボール搭載装置によれば、基板あるいはウエハー等の上の電極の多様化に対応ができ、かつ基板あるいはウエハー等の移動を水平方向にすることにより、基板あるいはウエハー等のハンドリングを良くでき、かつ基板あるいはウエハー等の上に載った半田ボールが落下することもない為、生産性の向上を目指した半田ボール搭載方法および半田ボール搭載装置の提供ができる。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明するが、本発明はこれ等に限定されるものではない。
（実施例１）
図１（a）は本発明の半田ボール搭載装置の概略構成の実施例を示す。感光体ユニット１は感光体２、帯電部３、露光部４、クリーニング部５およびイレース部６からなっている。平面ボール貯蔵手段７は１００μｍの半田ボール８を平面かつ厚みを一定に保持している。平面ボール貯蔵手段にはDCにACを重畳した電源１０が接続されており、現像時にバイアスが加わるようになっている。感光体は矢印の方向に回転し、帯電部３により表面電位―６００Ｖに帯電され、露光部４にて露光され表面電位―１００Ｖ以下になり感光体上には潜像が形成される。

露光は６００dpiの解像度のレーザーあるいはLEDで露光を行っている。画像は１ピクセル２×２ドットである。ピクセル間のピッチは２５０μｍである。２０×２０ピクセルで１つのセルを形成している。セルの間隔は１ｍｍである。９は基板あるいはウエハー等であり、平面ボール貯蔵手段７と共に矢印の方向に移動する。感光体は周速５０mm/secで回転しており、平面ボール貯蔵手段７と基板あるいはウエハー等９はそれと同じ速度５０ｍｍ/秒で移動している。

図１（ｂ）は平面ボール貯蔵手段７が矢印の方向に移動しながら潜像が形成された感光体に近接し、半田ボールが現像されている状態を示す。感光体と半田ボール先端との間隙は０．１５ｍｍであり、このとき現像電源１０はスイッチが入り、現像バイアスが平面現像手段に加わり現像が遂行される。現像バイアスはＤＣが―５００ｖでＡＣがピークツウピークで４００ｖで周波数１ｋＨｚである。現像時、半田ボールと感光体は接触あるいは非接触にさせるかは、不要な部分への半田ボールの付着状況を見て調整すればよく、接触、非接触どちらでも良い。実験では非接触の方が不要な部分に半田ボールの付着が少なかった。そのときの感光体と半田ボール先端との間隙は０．０５〜０．１５ｍｍであった。

感光体に半田ボールが現像されているときは、クリーニングユニットは感光体から離間しておき、感光体の周長渡り、半田ボールを現像する。このようにすることにより感光体の径を小さくすることが可能になり、装置が小さくできる。感光体の周長は基板あるいはウエハー等の長さ以上必要で有り、平面現像手段の長さも基板あるいはウエハー等の長さ以上で有る必要がある。

図１（ｃ）は基板あるいはウエハー等９が矢印の方向に移動しながら半田ボールが現像形成された感光体に近接し、半田ボールが転写されている状態を示す。感光体に形成される潜像と基板あるいはウエハー等９上の電極とが転写時には一致するように感光体上の潜像が形成されている。基板あるいはウエハー等９には半田ボールを転写させる電極部分にフラックスが塗布されており、そのフラックスと感光体上の半田ボールが接触し粘着により半田ボールが基板あるいはウエハー等９上に形成された電極に転写される。
基板あるいはウエハー等の上へのフラックス塗布は図示しないがインクジェット等で行っている。

図１（d）は、転写が終了し、矢印の方向に平面ボール貯蔵手段７と基板あるいはウエハー等９が移動し図１（a）に位置に戻る。このときクリーニング部は感光体に接触しており、感光体をクリーニングする。

（実施例２）
図２（a）は本発明の半田ボール搭載装置の概略構成の他の実施例を示す。
図１の例では、感光体ユニットは固定しており、平面ボール貯蔵手段７と基板あるいはウエハー等９が移動して、半田ボールを現像転写させる構成に対し、本実施例では、平面ボール貯蔵手段７と基板あるいはウエハー等９が固定しており、感光体ユニットが移動する構成である。
感光体は周速５０mm/secで矢印方向に回転しており、感光体ユニットは矢印の方向に速度５０mm/secで移動する。

図２（ｂ）は感光体ユニット１が矢印の方向に移動しながら平面ボール貯蔵手段７に近接し、半田ボールが現像されている状態を示す。感光体と半田ボール先端との間隙は０．１５ｍｍであり、このとき現像電源１０はスイッチが入り、現像バイアスが平面現像手段に加わり現像が遂行される。現像バイアスはＤＣが―５００ｖでＡＣがピークツウピークで４００ｖで周波数１ｋＨｚである。現像時、半田ボールと感光体は接触あるいは非接触にさせるかは、不要な部分への半田ボールの付着状況を見て調整すればよく、接触、非接触どちらでも良い。実験では非接触の方が不要な部分に半田ボールの付着が少なかった。そのときの感光体と半田ボール先端との間隙は０．０５〜０．１５ｍｍであった。

図２（ｃ）は感光体ユニット１が矢印の方向に移動しながら基板あるいはウエハー等９にに近接し、半田ボールが感光体２から転写されている状態を示す。感光体に形成される潜像と基板あるいはウエハー等９上の電極に一致するように感光体上の潜像が形成されている。基板あるいはウエハー等９には半田ボールを転写させる電極部分にフラックスが塗布されており、そのフラックスと感光体上の半田ボールが接触し粘着により半田ボールが基板あるいはウエハー等９上に形成された電極に転写される。
基板あるいはウエハー等上へのフラックス塗布は図示しないがインクジェット等で行っている。

図２（d）は、転写が終了し、矢印の方向に平面ボール貯蔵手段７と基板あるいはウエハー等９が移動し図２（a）に位置に戻る。このときクリーニング部は感光体に接触しており、感光体をクリーニングする。

次に平面ボール貯蔵手段の具体的手法について述べる。
現像時は感光体上の１ピクセルの信号場所にそれぞれ確実に一個だけの半田ボールを付着させる必要がある。
そのためには半田ボールの厚みが一定でないと均一現像とはなりにくい。

図３に平面ボール貯蔵手段７に厚みを一定に供給する一方法を示す。
平面ボール貯蔵手段７は、使用する半田ボールの目的量によって半田ボールの直径２ｒに対して２ｒ×ｎ（ｎ＝整数）＋α（α＜ｒ）の深さに彫り込まれており、その中に半田ボールが２ｒ×ｎ以上重なるように補給される（図３（a））。
この状態では半田ボールは蜜になっておらず、所々に隙間が見られる。
平面ボール貯蔵手段７の裏面には例えば超音波振動素子の様な振動子１１が張り付けられており、その振動によって、半田ボールが彫り込み溝に密に充填される（図３（b））。

次に平面ボール貯蔵手段７の表面の枠に習って先端直線度を保ったブレード１２を移動させ余分に重なった半田ボールをこそぎ落とす。α＜ｒであるため２ｒ×ｎ層以上の半田ボールはきれいにこそぎ落とすことが出来る（図３（c））。
これによって密で目的量だけ重なった半田ボール層を作ることが出来る。
この半田ボールを現像する方法は前述したが、現像中に電界と同時にわずかな振動を重畳させることも有効である。

現像が終わった後には平面ボール貯蔵手段７に再び十分な半田ボールを供給し、振動させた後にブレードでこそぎ一定とし、次の現像に備える。
平面ボール貯蔵手段７は基本的には半田ボールが一層だけきちんと並べられていれば良いが、半田ボールが小さくなると、彫り込みの加工精度が厳しくなるため多層でも良いことを確認した。

本発明の概略構成の説明図 本発明の概略構成の他の説明図 半田ボールの厚み一定にする手段の説明図

符号の説明

１・・・・・感光体ユニット
２・・・・・感光体
３・・・・・帯電部
４・・・・・露光部
５・・・・・クリーニング部
６・・・・・イレース部
７・・・・・平面ボール貯蔵手段
８・・・・・半田ボール
９・・・・・基板あるいはウエハー等
１０・・・・現像電源
１１・・・・振動子
１２・・・・ブレード

Claims (5)

1. 
   基板あるいはウエハー等を保持する手段と固体状態の半田ボールを平面に貯蔵する平面ボール貯蔵手段と感光体、帯電器、露光器、クリーナー器及び除電器を備えた感光体ユニット手段とを備え、該感光体ユニットの感光体に静電潜像を形成し、回転する該感光体に対し平面ボール貯蔵手段を移動近接させて半田ボールを該感光体に現像させ、更に回転する感光体に基板あるいはウエハー等を近接移動させて該感光体上の半田ボールを基板あるいはウエハー等の上に転写させることを特徴とする半田ボール搭載方法および装置。
2. 基板あるいはウエハー等を保持する手段と固体状態の半田ボールを平面に貯蔵する平面ボール貯蔵手段と感光体、帯電器、露光器、クリーナー器及び除電器を備えた感光体ユニット手段とを備え、該感光体ユニット手段の感光体に静電潜像を形成し、該感光体を回転させながら該感光体ユニットを移動させながら該感光体を平面ボール貯蔵手段に近接させて半田ボールを該感光体に現像させ、引き続き該感光体ユニット手段を移動させて該感光体を基板あるいはウエハー等に近接させ、該感光体上の半田ボールを基板あるいはウエハー等に転写させることを特徴とする半田ボール搭載方法および装置。
3. 該平面ボール貯蔵手段は半田ボールを揃える彫り込みが設けられており、その深さは半田ボールの直径２ｒに対して２ｒ×ｎ（ｎ＝整数）＋α（α＜ｒ）であることを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の半田ボール搭載方法及び装置。
4. 該平面ボール貯蔵手段の裏面に振動素子を張り付け、その振動によって半田ボールを彫り込みに密に充填する事を特徴とする。請求項３に記載の平面ボール貯蔵手段。
5. 該平面ボール貯蔵手段の表面に習って先端直線度を保ったブレードを移動させ余分に重なった半田ボールをこそぎ落とす事を特徴とする請求項３乃至請求項４に記載の平面ボール貯蔵手段。

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