JP2019145707A - ボール搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ボールを極薄いワークに搭載することが可能なボール搭載装置を提供する。【解決手段】伸縮性を有するテープ９が貼着された搬送用リング８の内側に配置され、テープ９の表面側に仮貼着されているワークであるウエハ１０にフラックスＦを印刷するフラックス印刷装置１１と、フラックスＦが印刷されたウエハ１０に導電性ボール３を振り込むボール振込装置１２を有する。テープ９を介してウエハ１０を吸着ステージ５２に真空吸着し、搬送用リング８をクランプステージ４９とクランプリング５０とによって挟持したうえで、ウエハ１０の上面１０ａが搬送用リング８の上面８ｃに対して同じ高さになるまでテープ９を引き伸ばしながら搬送用リング８を引き下げ、フラックス印刷及びボール振込を行うボール搭載装置１。【選択図】図８

Description

本発明は、ボール搭載装置に関する。

近年、半導体チップの高密度化に伴い、半導体チップの接続手段として微小径の導電性ボールを基板などの電極上に高密度に搭載するボール搭載装置が採用されるようになってきている。このようなボール搭載装置は、フラックス印刷用マスクを使用して電極上にフラックスを印刷し、ボール振込用マスクのボール振込用孔内に導電性ボールを振り込むことによってフラックスが印刷された電極上に導電性ボールを搭載するものである。

特許文献１には、まず、ワークをフラックス印刷装置に搬送し、印刷用スキージによってフラックス印刷用マスクのマスク開口部からワークにフラックスを印刷する。その後、ワークをボール振込装置に搬送し、ブラシスキージによってボール振込用マスクのボール振込用孔から導電性ボールをワーク上に振り込むというボール搭載装置が開示されている。近年、電子機器の小型化に伴って、厚みが２００μｍ以下の極薄いワークが使用されることもある。このように極薄いワークはワーク単体で搬送することが困難である。そこで、極薄いワークにおいては、剛性を有する搬送用リングにテープを貼着し、このテープにワークを仮貼着したワーク搬送用ユニットの形態で搬送しフラックス印刷及びボール振込を行う。又、特許文献１に記載のボール搭載装置は、フラックス印刷やボール振込の際に、それぞれのステージに設けられた多数の吸着用孔によってワークを真空吸着してステージ固定している。

特開２０１４−３００３６号公報

ワーク搬送用ユニットにおいて、ワークは搬送用リングの径方向の中央部に配置される。例えば、ワークの厚みを２００μｍとし搬送用リングの厚みを１．５ｍｍとすれば、ワークの上面は搬送用リングの上面よりも１．３ｍｍ低い位置となる。つまり、ワークの周囲に搬送用リングのバンクができていることになり、フラックス印刷或いはボール振込の際にフラックス印刷用マスクやボール振込用マスクとワークとの間に過大な隙間ができてしまったり、各スキージが搬送用リングに当たってしまったりして、所定位置に均一なフラックス印刷ができないことや所定位置に導電性ボールを過不足なく振り込むことができないという課題がある。

又、従来から使用されている直径が３００ｍｍ、厚みが７７５μｍのワークにおいては、ワークを真空吸着する真空吸着孔の直径を３ｍｍ程度とすることが一般的である。しかし、厚みが２００μｍ以下のワークの場合、真空吸着孔の直径を３ｍｍにすると、真空吸着の際の負圧によってワークが真空吸着孔内に陥没し、良好なフラックス印刷及びボール搭載ができなくなるという課題がある。

そこで、本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、導電性ボールを極薄い板状のワークに搭載することが可能なボール搭載装置を提供しようとするものである。

［１］本発明のボール搭載装置は、伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置され、前記テープの貼着面側に仮貼着されたワークに導電性ボールを搭載するボール搭載装置であって、フラックス印刷用マスクのマスク開口部から前記ワークにフラックスを印刷するフラックス印刷装置と、前記フラックスが印刷された前記ワーク上に、ボール振込用マスクのボール振込用孔から前記導電性ボールを振り込むボール振込装置と、前記テープを介して前記ワークを真空吸着する吸着ステージと、前記搬送用リングを厚み方向で挟持するクランプステージ及びクランプリングと、前記ワークの上面と前記搬送用リングの上面とが同じ高さになるまで前記テープを引き伸ばしながら前記搬送用リングを引き下げるクランプユニット上下駆動アクチェータを有するクランプユニットと、を有していることを特徴とする。

例えば、厚みが２００μｍ以下というような極薄いワークは、ワーク単体で搬送することが困難である。そこで、このような極薄いワークにおいては、剛性を有する搬送用リングにテープを介してワークを仮貼着した状態でフラックス印刷及びボール振込を行う。このような場合、ワーク上面よりも搬送用リングの上面が高くなり段差ができてしまうことから、良好なフラックス印刷ができなくなり、又、過不足なく導電性ボールを振り込むことができない。

本発明のボール搭載装置によれば、クランプユニット上下駆動アクチュエータによって、ワークの上面が搬送用リングの上面に対して同じ高さになるまで搬送用リングを引き下げ、ワークの上面と搬送用リングの上面との段差をなくすことによって、良好なフラックス印刷を可能にし、さらに、導電性ボールを過不足なくワークに搭載することが可能となる。なお、ワークの上面と搬送用リングの上面が同じ高さとは、必ずしも高さが一致しなくてもよく、ワーク上面が搬送用リングの上面より僅かに高い場合も含む。

［２］本発明のボール搭載装置においては、前記クランプユニットは、前記クランプステージの周囲に前記クランプステージに対し前記クランプリングを同期された速度で上昇及び降下動作させる複数のクランプリング上下駆動アクチュエータを有していることが好ましい。

このようにすれば、クランプステージとクランプリングとで搬送用リングの周囲を均一に挟持することが可能となる。従って、吸着ステージの周囲３６０度に亘ってほぼ均一の引張り力でテープを引き伸ばすことが可能となり、ウエハの位置ずれが発生しない。

［３］本発明のボール搭載装置においては前記搬送用リングの引き下げ量は、前記搬送用リングを引き下げる際に前記テープを引き伸ばした後、前記搬送用リングを引き下げ前の位置に戻した際に、前記テープが引き伸ばし前の状態に復元可能な範囲内であることが好ましい。

ボール搭載後、テープが引き伸ばし状態から引き伸ばし前の状態に復元することによって、搬送用リング、テープ及びワークが給材前の初期状態に復元する。従って、テープに撓みが残らず、さらに、搭載された導電性ボールが搬送用リングの厚みの範囲内に収まることから除材経路において支障なく搬送及び除材することが可能となる。

［４］本発明のボール搭載装置においては、前記ボール振込用マスクに対向する前記クランプリングの上面には、前記吸着ステージの外周から離間した位置で前記ボール振込用マスクを吸着する真空吸着溝が設けられていることが好ましい。

このような構成によれば、ワーク及び搬送用リング両者の上面高さは同じであり、ワークは吸着ステージで真空吸着され、ボール振込用マスクはクランプリングに真空吸着される。従って、ワークとボール振込用マスクとの位置ずれを抑えつつ、平坦なボール振込用マスク上に導電性ボールを移動させることができるので、導電性ボールをワーク上に過不足なく振り込むことが可能となる。

［５］本発明のボール搭載装置においては、前記クランプリングは、前記ワークに向かって突設する鍔部を有し、フラックス印刷の際に前記クランプリングの上面は前記鍔部を含めて前記ワークの上面と同じ高さ位置に調整されていることが好ましい。

ワークとクランプリング両者の上面高さを合わせ、さらに鍔部によってワークとの平面方向の隙間を抑えながらフラックス印刷用マスクの下面を支持することができる。このようにすれば、フラックス印刷の際に、例えば印刷用スキージなどによってウエハの外周付近においてフラックス印刷用マスクを変形させたり、ワークに過剰な押圧力を加えたりすることを抑制することが可能となる。

［６］本発明のボール搭載装置においては、前記吸着ステージは、前記ワークを真空吸着する際に前記ワークが陥没しない大きさの真空吸着孔を有していることが好ましい。

例えば、ワークの厚みが２００μｍ以下というように従来の一般的なワークに比べ極薄い場合には、従来の一般的な真空吸着孔の直径が３ｍｍ程度とすると、ワークを真空吸着する際にワークが真空吸着孔に陥没してしまうことがある。そこで、真空吸着孔の直径を例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍと従来の半分以下に小さくすれば、吸着力を維持しつつワークの陥没を抑制することが可能となる。

［７］本発明のボール搭載装置においては、前記クランプユニットを昇降し、前記フラックス印刷用マスク及び前記ボール振込用マスクに対する前記ワークの高さ位置を調整するステージ上下駆動アクチュエータを、さらに有していることが好ましい。

このような構成にすれば、ワークとフラックス印刷用マスク或いは前記ボール振込用マスクとの高さを適切に調整できるため、均一なフラックス印刷や過不足のないボール振込を行うことが可能となる。

実施の形態に係るボール搭載装置１の概略構成を示す平面図である。 ウエハ搬送用ユニット２を拡大して示す図である。 ワークがウエハ１０であるときの構成例を示す平面図である。 クランプユニット６及びクランプ搬送用ユニット４５の構成を示す斜視図である。 ウエハ１０が吸着ステージ５２に真空吸着された状態を模式的に示す断面図である。 搬送用リング８を引き下げ、テープ９を引き伸ばした状態を模式的に示す断面図である。 フラックスＦをウエハ１０に印刷する動作を示す図である。 導電性ボール３をウエハ１０に振り込む動作を示す図である。 ボール搭載方法の主要工程を示す工程フロー図である。

以下、本発明の実施の形態に係るボール搭載装置１について図１〜図９を参照しながら説明する。なお、以下に説明するワークは、電子部品を固定して配線するための板状またはフィルム状の部材であり、プリント配線基板やシリコンウエハなどを含む。ワークの形状としては円形や四角形などである。そこで、以下に説明するワークの１例としてウエハ１０と記載し説明する。又、導電性ボールは、例えば、半田ボール、金属ボール、導電性プラスチックボール、導電性セラミックボールなど導電性を有し直径が３０μｍ〜３００μｍの球体をボール３として説明する。

［ボール搭載装置の全体構成及び動作］
図１は、ボール搭載装置１の概略構成を示す平面図である。なお、図１において、図示左右方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ−Ｙ平面に対して鉛直方向Ｚ軸又は上下方向と表し説明する。ボール搭載装置１は、ウエハ搬送用ユニット２をストックする給材部としてのローダ４ａと、ローダ４ａからプレアライナ５にウエハ搬送用ユニット２を搬送し、プレアライナ５からクランプユニット６にウエハ搬送用ユニット２を搬送する搬送ロボット７とを有している。ウエハ搬送用ユニット２は、搬送用リング８と、搬送用リング８の下面側に貼着されるテープ９と、テープ９の表面側（貼着面側）に仮貼着されたウエハ１０とから構成されている。ウエハ搬送用ユニット２の構成は、図２を参照して後述し、クランプユニット６の構成は図４を参照して後述する。

ボール搭載装置１は、ウエハ１０にフラックスＦを印刷するフラックス印刷装置１１と、フラックスＦが印刷されたウエハ１０に導電性ボール３を振り込むボール振込装置１２と、フラックス印刷用マスク１３に付着した余分なフラックスＦを除去するクリーニング装置１４とを有している。フラックスＦは、フラックス印刷用マスク１３を使用してウエハ３に印刷され、振り込まれた導電性ボール３がリフロー炉などで固着されるまでの間に位置ずれや落下しない程度の粘性を有している。

搬送ロボット７は、ウエハ搬送用ユニット２をローダ４ａからプレアライナ５、クランプユニット６に搬送し、導電性ボール３が振り込まれたウエハ搬送用ユニット２を除材部としてのアンローダ４ｂに搬送する。プレアライナ５では、ウエハ１０の中心又はアライメントマークと搬送用リング８の４か所のノッチ８ａ（図２参照）の双方のクランプユニット６に対する位置を補正する。搬送ロボット７は、ウエハ搬送用ユニット２をクランプユニット６に搬送し、搬送後、待機位置に戻る。

クランプユニット６に搬送されたウエハ搬送用ユニット２は、ウエハ１０がテープ９を介して吸着ステージ１５に真空吸着される。ウエハ１０は、ウエハ矯正装置１６により吸着ステージ１５に押圧されることによって反りが矯正される。クランプユニット６は、ステージＹ軸アクチュエータ１７によってＹ軸方向に位置が調整され、ステージＸ軸アクチュエータ１８によってウエハ搬送用ユニット２を保持した状態でフラックス印刷装置１１の所定位置に移送される。

フラックス印刷装置１１では、フラックス印刷用マスク１３及び印刷用スキージ１９を使用してウエハ１０に所定のパターンでフラックスＦを印刷する。なお、ステージＹ軸アクチュエータ１７上には、ステージ上下駆動アクチュエータ４６（図４参照）が配設されており、クランプユニット６を上下方向に昇降し、ウエハ１０とフラックス印刷用マスク１３との間を所定の隙間寸法に調整する。印刷用スキージ１９は、Ｙ軸駆動装置２０，２０によってＹ軸方向に移動しつつフラックスＦをウエハ１０に所定のパターンで印刷する。フラックスＦの印刷方法は、図７を参照して説明する。

クリーニング装置１４は、フラックス印刷用マスク１３に付着した余分なフラックスＦを、溶剤を含ませたシート又はロールを用いて除去する装置である。クリーニング装置１４は、フラックス印刷用マスク１３に付着した余分なフラックスＦをエアガンで吹き飛ばしたり、真空吸引したりしてもよい。フラックスＦが印刷されたウエハ１０は、クランプユニット６に保持された状態でステージＸ軸アクチュエータ１８によってボール振込装置１２に搬送される。

ボール振込装置１２は、Ｘ軸駆動装置２１、Ｙ軸駆動装置２２，２２及びＺ軸駆動装置２３を有しており、ボール振込部２４，２４をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。ステージ上下駆動アクチュエータ４６（図４参照）は、クランプユニット６をＺ軸方向に昇降させ、ウエハ１０とボール振込用マスク２６との高さ位置を調整する。ボール振込装置１２は、ボール振込用マスク２６とブラシスキージ２７（図８参照）を有する。ボール振込装置１２は、Ｘ軸駆動装置２１及びＹ軸駆動装置２２によって、ボール振込部２４，２４をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動しつつ、ブラシスキージ２７を回転させてボール振込用孔４２（図８参照）から導電性ボール３をウエハ１０上に振り込む。

ボール振込装置１２は、３台の位置検出カメラ２８，２８，２９を有している。位置検出カメラ２８，２８は、搬送されてきたウエハ１０のアライメントマーク（不図示）を画像認識してウエハ１０の平面位置とＸ軸及びＹ軸に対する角度を検出する。位置検出カメラ２９は、ボール振込用マスク２６のボール振込用孔４２と電極３７（共に図８参照）との位置ずれやボール振込用マスク２６のアライメントマーク（不図示）を検出する。この検出結果に基づきステージＹ軸アクチュエータ１７及びステージＸ軸アクチュエータ１８によってボール振込用孔４２とウエハ１０の電極３７との位置合わせを行う。

なお、図１に示すボール振込部２４，２４は、Ｘ軸方向に２個配置した例を記載しているが、ボール振込部２４，２４をＹ軸方向に配置する、或いは、２個に限らず３個以上配置してもよく、大型化して１個配置するようにしてもよい。ボール振込部２４，２４には、ボール供給装置（不図示）から導電性ボール３が所定量（所定数）供給される。

［ウエハ搬送用ユニット２の構成］
図２は、ウエハ搬送用ユニット２を拡大して示す図である。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ切断線で切断した断面図である。ウエハ搬送用ユニット２は、搬送時に撓まない程度の剛性を有する搬送用リング８と、搬送用リング８の下面８ｂに貼着される弾性及び伸縮性を有するテープ９と、テープ９の表面（貼着面）９ａに仮貼着されたウエハ１０とから構成されている。仮貼着とは、ウエハ１０がテープ９に密接固定されてはいるが、剥離することが可能な状態をいう。ウエハ１０を貼着する粘着剤は、ウエハ１０をスクライブしチップに個片化する際にはウエハ１０を強固に固定しておく必要があり、スクライブ後、テープ１０からチップを剥離する際には固定力を弱め剥離し易くすることが求められる。そこで、ウエハ１０がテープ９に貼着されている状態を仮貼着と記載する。粘着剤としては例えば、ＵＶ（紫外線）照射によって粘着力を変えることが可能な機能を有するものを使用することが好ましい。なお、テープ９の厚みは粘着剤を含めて４０μｍ〜２００μｍである。ウエハ１０は、ウエハ搬送ユニット２の形態にすることによって、破損したり、変形したり、撓んだりすることなく搬送することが可能となる。

例えば、搬送用リング８の厚みＴ１を１．５ｍｍ、ウエハ１０の厚みＴ２を２００μｍとしたとき、ウエハ１０の上面１０ａは搬送用リング８の上面８ｃよりも１．３ｍｍ低くなり、段差ができる。このような段差があると、フラックス印刷及びボール振込が良好にできないことがある。そこで、フラックス印刷及びボール振込を良好に行うために、少なくともウエハ１０の上面１０ａと搬送用リング８の上面８ｃの高さ位置を合わせる必要がある。ウエハ１０は、搬送用リング８の内側中央に配置される。ウエハ１０と搬送用リングの内周との距離Ｌは、概ね２００ｍｍ〜３００ｍｍである。詳しくは後述するが、この２００ｍｍ〜３００ｍｍの距離は、テープ９の弾性及び伸縮性を利用し、搬送用リング８を引き下げてウエハ１０の上面１０ａと搬送用リング８の上面８ｃの高さ位置を合わせ、搬送用リング８の引き下げを解除した際に引き下げ前の状態に復元可能な寸法である。従って、この距離Ｌは、テープ９の復元可能な許容伸縮量、ウエハ１０の外径及び厚みから適宜に設定される。

図３は、ワークがウエハ１０であるときの構成例を示す平面図である。図３（ａ）はウエハ１０の平面図、図３（ｂ）は図３（a）に示す点線Ａで囲まれた電極形成領域（半導体集積回路の形成領域）３５の一部を拡大して示す図である。半導体集積回路３６は、電極３７の群の間に設けられたスクライブライン３８で切断することにより個片化された半導体集積回路チップとなる。半導体集積回路３６の切断は、導電性ボール３を搭載したウエハ１０をリフロー装置でリフローした後や、実装工程の最後に行なわれる。

電極３７は再配線された電極である。再配線の電極３７のピッチは、大略５０μｍ〜４００μｍである。図３は、ウエハ１０に形成された電極３７と、電極３７が形成されている電極形成領域３５の配置とを説明するためのものであり、電極の大きさ、分布や電極形成領域３５の形状は実物とは異なり、さらに相似していない。

ウエハ１０のサイズとしては、直径が３００ｍｍや２００ｍｍなどである。点線で囲まれた多角形の電極形成領域３５に形成された電極３７の配置を電極パターンという。フラックス印刷用マスク１３のマスク開口部３４（図７参照）及びボール振込用マスク２６のボール振込用孔４２のパターンは、ウエハ１０に形成された電極パターンに相当するパターンである。

［クランプユニット６の構成］
図４は、クランプユニット６及びクランプ搬送用ユニット４５の構成を示す斜視図である。なお、図１も参照しながら説明する。クランプユニット６は、クランプ搬送用ユニット４５上に配置されている。クランプ搬送用ユニット４５は、ステージＹ軸アクチェータ１７、ステージＸ軸アクチュエータ１８及びステージ上下駆動アクチュエータ４６で構成されている。ステージ上下駆動アクチュエータ４６は、第１ベース４７を介してステージＹ軸アクチュエータ１７に固定されている。クランプユニット６は、第２ベース４８を介してステージ上下駆動アクチュエータ４６に取付けられている。クランプ搬送用ユニット４５は、クランプユニット６をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向（上下方向）に移動する。

クランプユニット６は、第２ベース４８の上方側に配置されるクランプステージ４９と、クランプステージ４９に対してウエハ搬送用ユニット２（図示を省略）を挟んで上方側に配置されるクランプリング５０とを有している。クランプステージ４９は中央に吸着ステージ５２より大きい開口部５１を有しており、開口部５１内には吸着ステージ５２が配置されている。吸着ステージ５２は、吸着ステージ取付けブロック５３を介して第２ベース４８に固定され、ステージ上下駆動アクチュエータ４６によって上下動が可能となっている。吸着ステージ５２には、多数の真空吸着孔５５が設けられている。真空吸着孔５５は、ウエハ１０が仮貼着されているテープ９を真空吸着する孔である。なお、真空吸着孔は円形に限らずスリット状にすることも可能である。吸着ステージ５２の中央部には、リフトピン孔５６が３か所又は４か所に設けられている。これらリフトピン孔５６には、図示しないリフトピンが挿通され、ボール振込後のウエハ搬送用ユニット２の中央部を押し上げ、吸着ステージ５２からウエハ搬送用ユニット２を浮き上がらせて除材可能な状態にする。

真空吸着孔５５の直径は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとする。従来のワークを真空吸着する孔は直径が３ｍｍ程度に設定されることが一般的である。しかし、ウエハの厚みが２００μｍ以下レベルの極薄いワークの場合に直径を３ｍｍにすると、真空吸着する際に、ウエハが真空吸着孔内に陥没してしまうことがある。ウエハ１０が陥没すると、ウエハ１０の平坦度が失われ良好なフラックス印刷やボール搭載ができなくなる恐れがある。そこで、真空吸着孔５５の直径を０．５ｍｍ〜１．０ｍｍにすることによって、吸着力を維持しつつウエハ１０が真空吸着孔５５内に陥没しまうことを防止できる。なお、本実施の形態では、吸着ステージ５２はウエハ１０を吸着するために真空吸着孔５５を設けているが、吸着ステージ５２を空気が通過可能な多孔質の材料で形成してもよい。

クランプリング５０は、吸着ステージ５２より大きな開口部５４を有している。開口部５４は、フラックス印刷及びボール振込の際にウエハ１０の全体を上方から視認可能な大きさを有している。開口部５４の径方向外側には、開口部５４と同心円の真空吸着溝５７が形成されている。真空吸着溝５７は不図示の真空吸引装置に接続され、ボール振込の際にボール振込用マスク２６の下面を吸着し、ボール振込用マスク２６をクランプリング５０に密接させる。なお、真空吸着溝５７を放射状に延びる複数の溝で形成しても、複数の孔で形成してもよい。

クランプステージ４９とクランプリング５０の間には、クランプリング上下駆動アクチュエータ５８が配設されている。クランプリング上下駆動アクチュエータ５８は、クランプリング５０をクランプステージ４９に対して降下させウエハ搬送用ユニット２の搬送用リング８を挟持する。クランプリング上下駆動アクチュエータ５８は、クランプステージ４９の４隅に配置され、４隅のクランプリング上下駆動アクチュエータ５８を同期駆動することによって、クランプリング５０をクランプステージ４９に対して平行に昇降させることが可能となっている。クランプリング上下駆動アクチュエータ５８の近傍には、クランプリング上下ガイド５９が設けられていてクランプステージ４９に対してクランプリング５０が平行に上下動できるように補助している。すなわち、クランプリング上下ガイド５９は、４個のクランプリング上下駆動アクチュエータ５８が同期駆動することと協働してクランプリング５０がクランプステージ４９に対して平行（言い換えれば水平に）に上下動できるように補助する。

クランプユニット上下駆動アクチュエータ６０は、吸着ステージ取付けブロック５３を挟んで対称位置の２か所に配置されている。２か所のクランプユニット上下駆動アクチュエータ６０は同時及び同期駆動し、クランプステージ４９とクランプリング５０とで挟持された搬送用リング８を吸着ステージ５２に対して平行に昇降し、搬送用リング８と吸着ステージ５２（つまりウエハ１０）の高さ位置を調整する。搬送用リング８とウエハ１０の高さ調整については、図５、図６を参照して説明する。

図５は、ウエハ１０が吸着ステージ５２に真空吸着された状態を模式的に示す断面図である。吸着ステージ５２には、多数の真空吸着孔５５が設けられており、真空吸着孔５５は、吸引路６５を経由して真空吸引装置（不図示）に連通している。吸着ステージ５２に載置されたウエハ搬送用ユニット２は、ウエハ１０の下方側でテープ９を介して真空吸着孔５５によって真空吸着される。真空吸着孔５５の直径は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍと従来例よりも小径としているので、吸着力を維持しつつ、ウエハ１０が真空吸着孔５５に陥没することはない。吸着ステージ５２とクランプステージ４９の上面は同じ高さでありテープ９は平坦状態である。搬送用リング８は、クランプステージ４９とクランプリング５０とで挟持される。クランプユニット６は、ウエハ搬送用ユニット２を保持した状態でフラックス印刷装置１１に移送される。なお、吸着ステージ５２は、吸着ステージ取付けブロック５３の上方側端部に取付けられている。

［フラックス印刷方法］
図６は、搬送用リング８を下方に引き下げ、テープ９を引き伸ばした状態を模式的に示す断面図である。図４、図５も参照しながら説明する。ウエハ１０は、テープ９を介して吸着ステージ５２に真空吸着孔５５によって真空吸着されている。搬送用リング８は、クランプステージ４９とクランプリング５０に挟持された状態でウエハ１０の上面１０ａとクランプリング５０の上面５０ａとが同じ高さになるまで下方に引き下げられる。テープ９は、弾性及び伸縮性を有しているために、図６に示すように、吸着ステージ５２とクランプステージ４９との間において下方側に引き伸ばされる。ウエハ１０は真空吸着されているため位置は変化しない。なお、クランプリング５０の上面５０ａが、ウエハ１０の上面１０ａよりも僅かに下方にあるようにしてもよい。このように、ウエハ１０の上面１０ａとクランプリング５０の上面５０ａとを同じ高さ位置にすることによってフラックス印刷及びボール振込を良好に行うことが可能となる。

図７は、フラックスＦをウエハ１０に印刷する動作を示す図である。図７（ａ）はフラックス印刷動作を模式的に示す断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の点線Ａで囲まれた範囲を拡大して示す図である（テープ９及び吸着ステージ５２の図示は省略）。フラックス印刷は、ウエハ１０を吸着ステージ５２に真空吸着した状態で、フラックス印刷用マスク１３及び印刷用スキージ１９を使用して行う。印刷用スキージ１９は、フラックス印刷用マスク１３を傷つけないように柔軟性を有する樹脂製とする。ウエハ１０は、フラックス印刷用マスク１３に対して所定の隙間を有して高さが保持されている。ウエハ１０の高さ位置は、ステージ上下駆動アクチュエータ４６（図４参照）によって調整される。

印刷用スキージ１９は、フラックス印刷用マスク１３をウエハ１０に接触する位置まで押圧しつつ図示矢印方向に移動しながらフラックスＦをウエハ１０の電極３７上に印刷する。図７（ａ）に示すように、クランプリング５０の内周側には、ウエハ１０に向かって突設される鍔部５０ｂが形成されており、印刷用スキージ１９がウエハ１０の周縁部まで移動する際に、フラックス印刷用マスク１３が必要以上に撓むことを規制している。鍔部５０ｂは、テープ９には接触しない範囲に形成されている。なお、図７（ａ）において、フラックス印刷用マスク１３の撓みは誇張して表している。

図７（ｂ）において、左側のマスク開口部３４の位置を位置（１）、中間のマスク開口部３４の位置を位置（２）、右側のマスク開口部３４の位置を位置（３）と表す。ウエハ１０には、導電性ボール３を振り込む位置に凹部４０が形成されており、凹部４０の底部には電極３７が形成されている。位置（１）は、印刷用スキージ１９がマスク開口部３４を通過した直後のフラックスＦを表しており、フラックスＦはフラックス印刷用マスク１３の表面からはみ出ない。そして、フラックスＦは、凹部４０内において電極３７に接触するように収まる。位置（２）は、印刷用スキージ１９がマスク開口部３４からウエハ１０にフラックスＦを印刷する直前を表している。位置（３）は、次に印刷するマスク開口部３４を表している。スキージ動作終了後にフラックス印刷用マスク１３を版離れさせると、フラックスＦは電極３７に転写されフラックス印刷が完了する。

図８は、導電性ボール３をウエハ１０に振り込む動作を示す図である。図８（ａ）はボール振込動作を模式的に示す断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の点線Ａで囲まれた範囲を拡大して示す図である（テープ９及び吸着ステージ５２の図示は省略）。ボール振込は、フラックスＦが印刷されたウエハ１０を吸着ステージ５２に真空吸着した状態でボール振込用マスク２６及びブラシスキージ２７を使用して行う。ブラシスキージ２７は、ボール振込部２４下方のブラシ取付け部４１に端部が埋め込まれた結束線状部材で構成されている。ボール振込用マスク２６は、クランプリング５０に設けられた真空吸着溝５７（図４参照）によってクランプリング５０に真空吸着される。クランプリング５０の上面とウエハ１０の上面の高さ位置が一致しているので、ボール振込用マスク２６はウエハ１０及びクランプリング５０の両方に密接する。

ブラシスキージ２７がウエハ１０の外周付近まで移動する際に、ボール振込用マスク２６の下面を鍔部５０ｂで支持することによってウエハ１０の外周付近においてもボール振込が可能となっている。ウエハ１０のボール振込用マスク２６に対する高さ位置は、ステージ上下駆動アクチュエータ４６（図４参照）によって調整される。ブラシスキージ２７は、スキージ回転駆動部（不図示）によって回転しつつＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、ブラシスキージ２７の回転軌跡内に供給される導電性ボール３をボール振込用マスク２６のボール振込用孔４２（図８（ｂ）参照）に振り込む。

図８（ｂ）に示すように、ボール振込用マスク２６上に供給された導電性ボール３は、ブラシスキージ２７によってボール振込用孔４２に１個ずつ振り込まれる。ウエハ１０の電極３７上にはフラックスＦが塗布されている。導電性ボール３は、ブラシスキージ２７によってフラックスＦに軽く押しつけられることによって、フラックスＦの粘着性によって仮固定される。導電性ボール３は、その後の搬送において仮固定された状態が維持される。

［ボール搭載方法］
図９は、ボール搭載方法の主要工程を示す工程フロー図である。まず、ローダ４ａにストックされているウエハ搬送用ユニット２をプレアライナ５に搬送する（ステップＳ１）。プレアライナ５では、ウエハ搬送用ユニット２の位置を補正する。具体的には、ウエハ１０の中心又はアライメントマークと搬送用リング８の４か所のノッチ８ａとの双方のクランプユニット６に対する位置を補正する（ステップＳ２）。次に、ウエハ搬送用ユニット２をクランプユニット６に搬送する（ステップＳ３）。クランプユニット６は、吸着ステージ５２にウエハ１０を真空吸着し、クランプステージ４９とクランプリング５０によってウエハ搬送用ユニット２の搬送用リング８を挟持する（ステップＳ４）。次に、ウエハ矯正装置１６においてウエハ１０の反りを矯正した後、ウエハ搬送用ユニット２をクランプユニット６で挟持した状態で、フラックス印刷装置１１に搬送する（ステップＳ５）。

次いで、吸着ステージ５２にテープ９を介してウエハ１０を真空吸着した状態で、クランプステージ４９とクランプリング５０で挟持した搬送用リング８を下方に引き下げテープ９を吸着ステージ５２の外周を起点に引き伸ばし、ウエハ１０の上面１０ａとクランプリング５０の上面５０ａの高さ位置を合わせる（ステップＳ６）。ステージ上下駆動アクチュエータ４６によってフラックス印刷用マスク１３に対するウエハ１０の高さ位置を調整し、フラックス印刷用マスク１３のマスク開口部３４とウエハ１０の電極３７との位置を合わせた後、印刷用スキージ１９を駆動しウエハ１０にフラックスＦを印刷する（ステップＳ７）。フラックスＦをウエハ１０に印刷した後、フラックス印刷用マスク１３をウエハ１０の上方に移動し、ウエハ搬送用ユニット２をクランプユニット６に挟持した状態でボール振込装置１２に搬送する（ステップＳ８）。

ボール振込装置１２は、ウエハ１０の電極３７とボール振込用マスク２６のボール振込用孔４２との位置合わせを行い、ボール振込用マスク２６をクランプリング５０に真空吸着する。その後、ブラシスキージ２７によってボール振込用孔４２から導電性ボール３をウエハ１０上に振り込む（ステップＳ９）。次に、ボール振込用マスク２６の真空吸着を解除してウエハ１０の上方にボール振込用マスク２６を移動（版離れ）し、搬送用リング８を押し上げテープ９の引き伸ばしを解除する（ステップＳ１０）。続いて、導電性ボール３が搭載されたウエハ搬送用ユニット２を保持した状態でクランプユニット６をウエハ矯正装置１６の位置まで移送し、ウエハ搬送用ユニット２を搬送ロボット７によってアンローダ４ｂに搬送し除材する（ステップＳ１１）。

以上説明したボール搭載装置１は、伸縮性を有するテープ９が貼着された搬送用リング８の径方向内側に配置され、テープ９の貼着面である表面９ａ側に仮貼着された搬送用リング８よりも薄いワークとしてのウエハ１０に導電性ボール３を搭載する装置である。ボール搭載装置１は、フラックス印刷用マスク１３のマスク開口部３４からウエハ１０にフラックスＦを印刷するフラックス印刷装置１１と、フラックスＦが印刷されたウエハ１０上に、ボール振込用マスク２６のボール振込用孔４２から導電性ボール３を振り込むボール振込装置１２とを有している。さらに、ボール搭載装置１は、テープ９を介してウエハ１０を真空吸着する吸着ステージ１５と、搬送用リング８を厚み方向で挟持するクランプステージ４９及びクランプリング５０と、ウエハ１０の上面１０ａと搬送用リング８の上面８ｃとが同じ高さになるまで前記テープを引き伸ばしながら搬送用リング８を引き下げるクランプユニット上下駆動アクチュエータと、を有するクランプユニット６を有している。

ボール搭載装置１によれば、クランプユニット６によってウエハ１０の上面１０ａの位置が搬送用リング８の上面８ｃの位置に対して同じ高さになるまでテープ９を引き伸ばしつつ搬送用リング８を引き下げ、ウエハ１０の上面１０ａと搬送用リング８の上面８ｃとの段差をなくす。そうすることによって、ボール振込用マスク２６とウエハ１０とを密接させることが可能となり、導電性ボール３を過不足なくウエハ１０に搭載することが可能となる。フラックス印刷においても、ウエハ１０の上面１０ａと搬送用リング８の上面８ｃとの段差をなくすことによって、ウエハ１０の外周付近における印刷用スキージ１９の印刷動作に支障がなくなりマスク開口部３４からフラックスＦをウエハ１０上に均一に塗布することが可能となる。

又、クランプユニット６は、クランプステージ４９の周囲にクランプステージ４９に対しクランプリング５０を同期された速度で上昇及び降下動作させる複数のクランプリング上下駆動アクチュエータ５８を有している。このようにすれば、クランプステージ４９とクランプリング５０とで搬送用リング８の周囲を均一に挟持することが可能となる。従って、搬送リング８を降下させて吸着ステージ５２の周囲３６０度に亘ってほぼ均一の引張り力でテープ９を引き伸ばすことが可能となり、ウエハ１０の位置ずれが発生しない。さらに、搬送リング８を上昇させて引き伸ばし前の状態に復元させることによって、ボール搭載後においてウエハ１０のダメージを緩和することが可能となる。

又、搬送用リング８の引き下げ量は、搬送用リング８を引き下げる際にテープ９を引き伸ばした後、搬送用リング８を引き下げ前の位置に戻した際に、テープ９が引き伸ばし前の状態に復元可能な範囲内としている。ボール搭載後、テープ９が引き伸ばし状態から引き伸ばし前の状態に復元することによって、搬送用リング８、テープ９及びウエハ１０が給材前の初期状態に復元する。従って、テープに撓みが残らず、さらに、搭載された導電性ボール３が搬送用リング８の厚みの範囲内に収まることから除材経路において支障なく搬送及び除材することが可能となる。

又、ボール振込用マスク２６に対向するクランプリング５０の上面５０ａには、吸着ステージ５２の外周から離間した位置でボール振込用マスク２６を吸着する真空吸着溝５７が設けられている。ウエハ１０及び搬送用リング８両者の上面高さは同じであり、ウエハ１０は吸着ステージ５２で真空吸着され、ボール振込用マスク２６はクランプリング５０に真空吸着される。従って、ウエハ１０とボール振込用マスク２６との位置ずれを抑えつつ、平坦なボール振込用マスク２６上にブラシスキージ２７を移動させることができるので、導電性ボール３をウエハ１０上に過不足なく振り込むことが可能となる。

クランプリング５０は、ウエハ１０に向かって突設する鍔部５０ｂを有し、フラックス印刷の際にクランプリング５０の上面５０ａは鍔部５０ｂを含めてウエハ１０の上面１０ａと同じ高さ位置に調整されている。このようにすれば、ウエハ１０とクランプリング５０両者の上面高さを合わせ、さらに鍔部５０ｂによってウエハ１０との平面方向の隙間を抑えながらフラックス印刷用マスク１３の下面を支持することができる。このようにすれば、フラックス印刷の際には印刷用スキージ１９によってウエハ１０の外周付近においてフラックス印刷用マスク１３を変形させたり、ウエハ１０に過剰な押圧力を加えたりすることを抑制することが可能となる。

又、吸着ステージ５２は、ウエハ１０を真空吸着する際にウエハ１０が陥没しない大きさの真空吸着孔５５を有している。例えば、従来の真空吸着孔の大きさに対して半分以下（例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ）にすれば、厚みが２００μｍ以下のウエハ１０においても、吸着力を維持しつつ、真空吸着孔５５内にウエハ１０が陥没を防止することが可能となる。なお、ウエハ１０の空吸着孔５５内への陥没を防止するためには、真空吸着孔５５の直径の最適化の他にテープ９の厚み及び真空圧も最適化させることが好ましい。

又、ボール搭載装置１は、クランプユニット６を昇降し、フラックス印刷用マスク１３或いはボール振込用マスク２６に対するウエハ１０の高さ位置を調整するステージ上下駆動アクチュエータ４６を有している。このような構成にすれば、ウエハ１０とフラックス印刷用マスク１３及びボール振込用マスク２６との高さ位置を適切に調整できるため、均一なフラックス印刷や過不足のないボール振込を行うことが可能となる。

以上説明した実施の形態では、ウエハ１０の厚みが搬送用リング８の厚みより薄い場合を例示して説明したが、ウエハ１０の厚みが搬送用リング８の厚みよりも厚い場合にも適合できる。このような場合においては、クランプユニット上下駆動アクチュエータ６０又はクランプリング上下駆動アクチュエータ５８によってクランプリング５０の上面５０ａを上昇させてウエハ１０の上面１０ａとの高さを合わせれば、フラックス印刷及びボール搭載を良好に行うことが可能となる。

又、上記実施の形態で説明したボール搭載装置１は、ウエハ１０、テープ９及び搬送用リング５０がウエハ搬送用ユニット２としてフラックス印刷装置１１及びボール振込装置１２に搬送している。しかし、ウエハ単体をクランプユニット６の吸着ステージ５２に真空吸着してフラックス印刷装置１１及びボール振込装置１２に搬送し、フラックス印刷及びボール振込を行うことも可能である。

１…ボール搭載装置、２…ウエハ搬送用ユニット、３…導電性ボール、６…クランプユニット、８…搬送用リング、８ｃ…上面（搬送用リング）、９…テープ、９ａ…表面（貼着面）、１０…ウエハ（ワーク）、１０ａ…上面（ウエハ）、１１…フラックス印刷装置、１２…ボール振込装置、１３…フラックス印刷用マスク、１９…印刷用スキージ、ボール振込用マスク、２７…ブラシスキージ、３４…マスク開口部、４２…ボール振込用孔、４６…ステージ上下駆動アクチュエータ、４９…クランプステージ、５０…クランプリング、５０ａ…上面（クランプリング）、５０ｂ…鍔部、５１…開口部（クランプステージ）、５２…吸着ステージ、５４…開口部（クランプリング）、５５…真空吸着孔、５７…真空吸着溝、５８…クランプリング上下駆動アクチュエータ、６０…クランプユニット上下起動アクチュエータ、Ｆ…フラックス

Claims (7)

1. 伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置され、前記テープの貼着面側に仮貼着されたワークに導電性ボールを搭載するボール搭載装置であって、
   フラックス印刷用マスクのマスク開口部から前記ワークにフラックスを印刷するフラックス印刷装置と、
   前記フラックスが印刷された前記ワーク上に、ボール振込用マスクのボール振込用孔から前記導電性ボールを振り込むボール振込装置と、
   前記テープを介して前記ワークを真空吸着する吸着ステージと、前記搬送用リングを厚み方向で挟持するクランプステージ及びクランプリングと、前記ワークの上面と前記搬送用リングの上面とが同じ高さになるまで前記テープを引き伸ばしながら前記搬送用リングを引き下げるクランプユニット上下駆動アクチェータと、を有するクランプユニットと、
   を有している、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
2. 請求項１に記載のボール搭載装置において、
   前記クランプユニットは、前記クランプステージの周囲に前記クランプステージに対し前記クランプリングを同期された速度で上昇及び降下動作させる複数のクランプリング上下駆動アクチュエータを有している、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のボール搭載装置において、
   前記搬送用リングの引き下げ量は、前記搬送用リングを引き下げる際に前記テープを引き伸ばした後、前記搬送用リングを引き下げ前の位置に戻した際に、前記テープが引き伸ばし前の状態に復元可能な範囲内である、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のボール搭載装置において、
   前記ボール振込用マスクに対向する前記クランプリングの上面には、前記吸着ステージの外周から離間した位置で前記ボール振込用マスクを吸着する真空吸着溝が設けられている、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボール搭載装置において、
   前記クランプリングは、前記ワークに向かって突設する鍔部を有し、
   フラックス印刷の際に、前記クランプリングの上面は前記鍔部を含めて前記ワークの上面と同じ高さ位置に調整されている、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
6. 請求項１に記載のボール搭載装置において、
   前記吸着ステージは、前記ワークを真空吸着する際に前記ワークが陥没しない大きさの真空吸着孔を有している、
   ことを特徴とするボール搭載装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のボール搭載装置において、
   前記クランプユニットを昇降し、前記フラックス印刷用マスク及び前記ボール振込用マスクに対する前記ワークの高さ位置を調整するステージ上下駆動アクチュエータを有している、
   ことを特徴とするボール搭載装置。

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