JP3474798B2 - バンプレベリング装置 - Google Patents
バンプレベリング装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップを回路
基板に直接実装するフリップチップボンディングを行う
ことを目的としてＩＣチップに形成された比較的多数個
のバンプを全て同一の高さに揃えるためのバンプレベリ
ング装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、電子機器においては小型化および
軽量化が求められており、それに伴って、電子回路の実
装密度を高めることを目的として、ウェハを個片に分割
したＩＣチップを裏返して回路基板上に直接実装するフ
リップチップボンディング工法が多用されている。ま
た、このフリップチップボンディング工法は、ＩＣチッ
プ上の電極と回路基板上の電極との接続距離を短縮した
実装形態となることから、近年のＩＣチップの高周波化
に伴って要求されている耐ノイズ性を高めることができ
る利点がある。 【０００３】上記フリップチップボンディング工法によ
り実装するＩＣチップには、これの電極と回路基板の電
極とを接続するための突起電極（以下、一般に呼称され
ているバンプという）が、金ワイヤなどのボンディング
ワイヤによって比較的多数個（一般に50〜100 個）形成
されたのち、これら多数個のバンプがバンプレベリング
装置を用いたレベリング工程を経て全て同一高さに揃え
られる。このレベリング工程に用いられる従来のバンプ
レベリング装置は、図４に示すような構成になってい
る。すなわち、バンプレベリング装置のステージ３上に
は、多数個のバンプ１が不均一な高さに形成されたＩＣ
チップ２が載置して保持されるとともに、ＩＣチップ２
の厚みとバンプ１のレベリングすべき所要の高さとに対
応して選択されたスペーサ４が、ＩＣチップ２の周囲を
囲む配置で載置される。この状態において、加圧手段
（図示せず）により下動されるレベラ７はバンプ１の上
端部を押し潰しながらスペーサ４に当接する下限位置ま
で下降し、且つ所定の加圧時間の間スペーサ４との密着
状態を保持する。 【０００４】したがって、ＩＣチップ２上の不均一な高
さの多数個の各パンプ１は、スペーサ４の厚みの間隔で
相対向する状態を保持するステージ３とレベラ７との間
にＩＣチップ２を介して各々挟み込まれることにより、
図５に示すように、塑性変形して先端に平坦面１ａが形
成され、且つＩＣチップ２の表面から平坦面１ａまでの
高さｈが全て同一になるようレベリングされる。これに
より、ＩＣチップ２をフリップチップボンディング工法
により回路基板に実装するに際してＩＣチップ２を回路
基板に重ね合わせたときに、ＩＣチップ２の全てのバン
プ１は、回路基板の対応する各電極に対してそれぞれ均
等な状態で接触し、且つ平坦面１ａの存在によって回路
基板の電極に容易に位置決めされる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バンプレベリング装置では、多数個のバンプ１を有する
ＩＣチップ２を挟み込むレベラ７とステージ３との対向
間隔、つまりバンプ１のレベリングすべき高さｈをスペ
ーサ４の厚みによって規制しているが、ＩＣチップ２の
厚みには製造ロット間で±10μｍ程度のばらつきがある
ので、ＩＣチップ２の全てのバンプ１のレベリング後の
高さｈのばらつきを±２μｍ内に維持しようとすれば、
厚みの異なる複数種類のスペーサ４を用意するととも
に、測定したＩＣチップ２の厚さに適合するスペーサ４
を選択して、そのスペーサ４をその都度バンプレベリン
グ装置に付け替えなければならないという問題がある。
しかも、バンプ１のレベリング後の高さｈは、ＩＣチッ
プの品種や実装すべき回路基板の品種などの相違に応じ
て種々の値に設定されるので、さらに厚みの異なる多種
類のスペーサ４を保有する必要があるとともに、その都
度、所要のスペーサ４を選択して交換しなければなら
ず、これがフリップチップボンディング工法の生産性の
低下を招く原因になっている。 【０００６】そこで本発明は、上記従来の課題に鑑みて
なされたもので、ＩＣチップの製造ロットや品種などの
データを設定入力するのみで、ＩＣチップ上の複数個の
バンプを常に所要の高さに確実にレベリングすることの
できるバンプレベリング装置を提供することを目的とす
るものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、フリップチップボンディング用のＩＣチ
ップの電極上に形成された複数個の各バンプを同時に同
一高さにレベリングするバンプレベリング装置におい
て、前記ＩＣチップを保持するステージと、前記ステー
ジに対し平行に配置されて前記各バンプを同時に押圧す
るレベラと、前記レベラに対して前記各バンプへの加圧
力を付与する加圧手段と、前記加圧手段による前記各バ
ンプへの加圧力を検出する加圧力検出手段と、前記加圧
手段による前記レベラへの目標加圧力を設定する加圧目
標値設定手段とを備え、前記加圧手段に付与する加圧力
を、前記目標値設定手段に設定した加圧力目標値になる
ように前記加圧力目標値と前記加圧力検出手段による加
圧力検出値との偏差に基づきフィードバック制御するよ
うに構成している。 【０００８】このバンプレベリング装置では、レベラに
よる各バンプへの加圧力を検出し、その加圧力検出値に
基づいてレベラによる各バンプへの加圧力を加圧目標値
設定手段に設定した目標加圧力になるようフィードハッ
グ制御することにより、ＩＣチップの多数個のバンプを
同時にレベリングする。したがって、ＩＣチップの製造
ロットや品種などが異なることによるチップ厚さの相違
とは無関係に、ＩＣチップ上の全てのバンプには常に設
定した目標加圧力がレベラによって加えられるから、各
バンプを所定の高さになるように高精度にレベリングす
ることができる。したがって、加圧目標値設定手段に対
してレベリングすべきＩＣチップの製造ロットや品種な
どのデータを設定入力するだけでよいから、従来のバン
プレベリング装置が備えていた多種類のスペーサの管理
および交換などが不要となり、生産性を格段に向上させ
ることができる。 【０００９】また本発明は、加圧力検出手段の加圧力検
出値の変化に基づいてレベラがバンプに接触した時点を
検出する接触検出手段を設け、前記接触検出手段が前記
レベラの前記バンプに対する接触を検出するまでは前記
レベラを等速度移動させるとともに、前記接触検出手段
が接触を検出した時点から加圧力目標値と加圧力検出値
との偏差に基づき加圧手段の加圧力をフィードバック制
御する加圧制御に切り換えるように構成している。 【００１０】これにより、レベラを等速度移動させてＩ
Ｃチップ上の各バンプに迅速に接触させ、この接触した
時点からレベラによる各バンプへの加圧制御に切り換え
るので、生産性を一層向上させることができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施の形態に係るバンプレベリング装置の機構部分
を示す概略側面図、図２は同バンプレベリング装置の制
御部のブロック構成図てある。先ず、図１において、基
台８の支持台部９上には、例えばロードセルのような加
圧力検出器１０が設置されており、基台８の中央部から
鉛直に突設されたスライドガイド部１１には、上面にＩ
Ｃチップ２を載置して保持するステージ１２および加圧
用アーム１３がそれぞれ上下動自在に設けられている。
ステージ１２は、ばね１４により常に加圧力検出器１０
の検出端１０ａ上に載置する状態に保持されている。加
圧用アーム１３の一端部は基台８に固定されたモータ１
７により回転駆動されるボールねじ１８に螺合してお
り、加圧用アーム１３はボールねじ１８の回転に伴って
スライドガイド部１１に沿って上下動する。加圧用アー
ム１３の他端部にはレベラ１９がステージ１２に対し上
下位置において平行に相対向する配置で固着されてい
る。 【００１２】このバンプレベリング装置では、多数個の
バンプ１が形成されたＩＣチップ２がステージ１２上に
載置して保持されると、モータ１７が回転を開始し、こ
のモータ１７により回転されるボールねじ１８によって
加圧用アーム１３がスライドガイド部１１に沿いながら
下動し、加圧用アーム１３に設けられたレベラ１９は、
下方のステージ１２に載置保持されているＩＣチップ２
上の多数個のバンプ１の先端部に接触したのち、これを
押し潰すように変形させる。 【００１３】ここで、加圧力検出器１０は、通常時にス
テージ１２およびＩＣチップ２の合計重量を検出してい
るが、レベラ１９が何れかのバンプ１の先端部に接触し
た時点から、加圧用アーム１３の下動によるレベラ１９
のバンプ１に対する加圧力がステージ１２を介して伝達
されて、その印加された加圧力を検出する。後述する制
御部は、加圧力検出器１０の検出加圧力の上述の変化を
検知した時点から、レベラ１９を移動制御から加圧制御
に切り換えるようにモータ１７の回転を制御して、レベ
ラ１９による各バンプ１に対する加圧力が予め設定した
目標加圧力になるように制御する。これにより、ＩＣチ
ップ２上の各バンプ１は、全て所定の高さにレベリング
される。 【００１４】つぎに、図２の制御部２０のブロック構成
図について、図３のタイミングチャートを参照しながら
説明する。なお、図２において、図１と同一のものには
同一の符号を付してある。位置加圧力指令器２１は、Ｉ
Ｃチップ２の製造ロットや品種の相違によるチップ厚
さ、或いは回路基板の品種に応じて予め設定されたバン
プ１のレベリング後の高さに対応する位置指令信号ｓ１
および加圧力指令信号ｓ２をそれぞれ出力する。位置セ
ンサ２２は、駆動源のモータ１７の位置、換言すればレ
ベラ１９の位置を常に検出して、位置検出信号ｓ３を出
力している。位置制御器２３は、位置加圧指令器２１か
らの位置指令信号ｓ１と位置センサ２２からの位置検出
信号ｓ３との偏差に応じて速度指令信号ｓ４を生成し、
出力する。また、速度検出器２７は、位置センサ２２か
ら出力される位置検出信号ｓ３に基づき速度検出信号ｓ
５を生成し、出力する。さらに、速度制御器２４は、位
置制御器２３からの速度指令信号ｓ４と速度検出器２７
からの速度検出信号ｓ５との偏差に応じて第１のトルク
指令信号ｓ６を生成し、出力する。 【００１５】一方、加圧制御器２８は、位置加圧力指令
器２１からの加圧力指令信号ｓ２と図１に示した加圧力
検出器１０からの加圧力検出信号ｓ７との偏差に応じて
第２のトルク指令信号ｓ８を生成し、出力する。また、
接触検出器２９は、加圧力検出器１０から出力される加
圧力検出信号ｓ７に変化が発生したか否かを常時監視し
て、加圧力検出信号ｓ７に変化が発生した時点で下動す
るレベラ１９がＩＣチップ２のバンプ１に対し接触した
のを検出する。切換器３０は、通常時に接触検出器２９
により第１の接点Ｃ1 に接続されて、第１のトルク指令
信号ｓ６を選択的に後述の電流制御器３１に対し出力す
るとともに、レベラ１９がＩＣチップ２のバンプ１に接
触したのを接触検出器２９が検出したときに、接触検出
器２９により第２の接点Ｃ２に切り換え接続されて、第
２のトルク指令信号ｓ８を選択的に電流制御器３１に対
し出力する。電流制御器３１は、供給される第１のトル
ク指令信号ｓ６または第２のトルク指令信号ｓ８に応じ
た電流をモータ１７に供給して、モータ１７の回転を制
御する。 【００１６】いま、図１のステージ１２上に次にレベリ
ングすべき新たなＩＣチップ２のセットが終了したのち
の図３のｔ１時に、位置加圧力指令器２１が予め設定さ
れたデータのうちの所定のものを選択して位置指令信号
ｓ１を出力したとする。位置制御器２３は位置指令信号
ｓ１とモータ１７の位置検出信号ｓ３との偏差に応じて
速度指令信号ｓ４を生成して出力し、速度制御器２４
は、上記速度指令信号ｓ４と速度検出器２７からの速度
検出信号ｓ５との偏差に応じて生成した第１のトルク指
令信号ｓ６を出力する。 【００１７】このとき、切換器３０は、レベラ１９がバ
ンプ１に接触していない通常時であるから、第１の接点
Ｃ１に接続されており、電流制御器３１は、入力された
第１のトルク指令信号ｓ６に応じた電流をモータ１７に
供給する。この電流の供給によってモータ１７が回転を
開始するので、レベラ１９は、図３（ａ）に示すよう
に、ボールねじ１８に沿って下降する加圧用アーム１３
と一体に下降動作を開始したのちに、モータ１７の回転
が、速度指令信号ｓ４とモータ１７の速度検出信号ｓ５
との偏差に応じた第１のトルク指令信号ｓ６によってフ
ィードバック制御されることにより、位置−速度制御さ
れながら等速度で下降していく。 【００１８】一方、加圧力検出器１０は、レベラ１９の
等速度下降動作時において、ステージ１２とＩＣチップ
２との重量のみによる加圧力を検出して基準値の加圧力
検出信号ｓ７を出力している。そして、図３のｔ２時
に、レベラ１９がＩＣチップ２の各バンプ１の先端部に
接触することにより、加圧力検出器１０の加圧力検出信
号ｓ７が増大するよう変化して、その変化分が所定値に
達したｔ３時に、接触検出器２９は、その加圧力検出信
号ｓ７の変化を検出してレベラ１９のバンプ１への接触
であると判別し、切換器３０を第２の接点Ｃ２に切換接
続する。これにより、電流制御器３１には、第１のトル
ク指令信号ｓ６に代えて、加圧力指令信号ｓ２と加圧力
検出信号ｓ７との偏差に応じた第２のトルク指令信号ｓ
８が入力されるので、モータ１７は、電流制御器３１か
ら第２のトルク指令信号ｓ８に応じた電流の供給による
回転制御に切り換えられて、レベラ１９の下降動作は位
置−速度制御から加圧制御に切り換えられる。 【００１９】すなわち、レベラ１９は、所定の等速度で
単に下降する動作からＩＣチップ２上の多数個のバンプ
１を加圧する動作に切り換えられる。このレベラ１９の
各バンプ１に対する加圧力は加圧力検出器１０で検出さ
れ、図３（ｂ）に示すように、加圧力検出器１０から出
力される加圧力検出信号ｓ７が位置加圧力指令器２１の
加圧力指令信号ｓ２によって設定された所定の加圧増分
で徐々に増大するようにモータ１７の回転がフィードバ
ック制御され、レベラ１９の各バンプ１に対する加圧力
は上記の加圧増分に基づき増大していく。 【００２０】そして、所定の加圧増分で増大する加圧力
検出器１０の加圧力検出信号ｓ７が、図３のｔ４時に、
加圧力指令信号ｓ２によって設定された目標加圧力まで
増大すると、加圧力指令信号ｓ２と加圧力検出信号ｓ７
との偏差である第２のトルク指令信号ｓ８が「０」とな
るので、以後は、このレベラ１９が各バンプ１を目標加
圧力で押圧する状態を位置加圧力指令器２１に予め設定
された加圧時間だけ保持し続ける。 【００２１】上記の加圧時間が経過したｔ５時になる
と、加圧力指令信号ｓ２が加圧力検出信号ｓ７に対し小
さい値に変更される。それにより、モータ１７は上述と
は逆方向に回転されてレベラ１９が上昇し始めるので、
接触検出器２９は、加圧力検出信号ｓ７が図３（ｂ）に
示すようにステージ１２とＩＣチップ２との合計重量の
みの基準値になったのを検知して、切換器３０を再び第
１の接点Ｃ１に切り換え接続する。したがって、モータ
１７は、再び第１のトルク指令信号ｓ６に応じた電流を
電流制御器３１から供給されて逆方向に等速度回転さ
れ、レベラ１９が加圧制御から再び位置−速度制御に切
り換えられて、定速度で基準位置まで上昇される。 【００２２】ところで、位置加圧力指令器２１には、１
個のバンプ１を種々の所要の高さｈに変形するのに要す
るレベラ１９の加圧力が予め実測してそれぞれ設定され
ているとともに、ＩＣチップ２の品種毎にバンプ１の個
数も設定されており、パンプ１のレベリングに際して、
ステージ１２上にセットするＩＣチップ２の品種などの
データが設定入力される。これにより、位置加圧力指令
器２１は、セットされるＩＣチップ２に対応して、その
ＩＣチップ２が有する全てのバンプ１を同時に所定の高
さｈまで塑性変形させるのに要する加圧力を算出して、
上記の加圧力指令信号ｓ２を出力する。 【００２３】レベラ１９は、加圧力指令信号ｓ２に基づ
き回転制御されるモータ１７の回転力を加圧用アーム１
３を介して伝達されることにより、ＩＣチップ２の全て
のバンプ１に対し同時に所定の加圧増分に基づき加圧し
ていき、このレベラ１９による各バンプ１への加圧力
は、加圧力検出器１０により検出されて所定値になるよ
うフィードバック制御される。 【００２４】したがって、ＩＣチップ２の多数個のバン
プ１は、そのＩＣチップ２の製造ロットや品種などが異
なることによるチップ厚さの相違とは無関係に、常に位
置加圧力指令器２１に設定された所定の高さｈになるよ
うレベリングされる。実測結果によると、上記実施の形
態のバンプレベリング装置を用いて各種のＩＣチップ２
のバンプ１をレベリングしたところ、ＩＣチップ２上の
全てのバンプ１のレベリング後の高さｈのばらつきは、
ＩＣチップ２のチップ厚さのばらつきが±10μｍあった
にも拘わらず、±２μｍ以内となることが確認できた。
このため、従来のバンプレベリング装置が備えていた多
種類のスペーサ４の管理および交換などが不要となり、
位置加圧力指令器２１に対しレベリングすべきＩＣチッ
プ２の製造ロットや品種などのデータを設定入力するだ
けでよいから、生産性を格段に向上させることができ
る。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明のバンプのレベリ
ング装置によれば、レベラによる各バンプへの加圧力を
検出し、その加圧力検出値に基づいてレベラによる各バ
ンプへの加圧力を加圧目標値設定手段に設定した目標加
圧力になるようフィードバック制御することにより、Ｉ
Ｃチップの多数個のバンプをレベリングするようにした
ので、ＩＣチップの製造ロットや品種などが異なること
によるチップ厚さの相違とは無関係に、ＩＣチップ上の
全てのバンプを設定した目標加圧力によって常に所定の
高さになるように高精度にレベリングすることができ
る。また本発明はレベラを等速度移動させてＩＣチップ
上の各バンプに迅速に接触させ、この接触した時点から
レベラによる各バンプへの加圧制御に切り換えるので、
生産性を一層向上させることができる。したがって、加
圧目標値設定手段に対してレベリングすべきＩＣチップ
の製造ロットや品種などのデータを設定入力するだけで
よいから、従来のバンプレベリング装置が備えていた多
種類のスペーサの管理および交換などが不要となり、生
産性を格段に向上させることができる。
基板に直接実装するフリップチップボンディングを行う
ことを目的としてＩＣチップに形成された比較的多数個
のバンプを全て同一の高さに揃えるためのバンプレベリ
ング装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、電子機器においては小型化および
軽量化が求められており、それに伴って、電子回路の実
装密度を高めることを目的として、ウェハを個片に分割
したＩＣチップを裏返して回路基板上に直接実装するフ
リップチップボンディング工法が多用されている。ま
た、このフリップチップボンディング工法は、ＩＣチッ
プ上の電極と回路基板上の電極との接続距離を短縮した
実装形態となることから、近年のＩＣチップの高周波化
に伴って要求されている耐ノイズ性を高めることができ
る利点がある。 【０００３】上記フリップチップボンディング工法によ
り実装するＩＣチップには、これの電極と回路基板の電
極とを接続するための突起電極（以下、一般に呼称され
ているバンプという）が、金ワイヤなどのボンディング
ワイヤによって比較的多数個（一般に50〜100 個）形成
されたのち、これら多数個のバンプがバンプレベリング
装置を用いたレベリング工程を経て全て同一高さに揃え
られる。このレベリング工程に用いられる従来のバンプ
レベリング装置は、図４に示すような構成になってい
る。すなわち、バンプレベリング装置のステージ３上に
は、多数個のバンプ１が不均一な高さに形成されたＩＣ
チップ２が載置して保持されるとともに、ＩＣチップ２
の厚みとバンプ１のレベリングすべき所要の高さとに対
応して選択されたスペーサ４が、ＩＣチップ２の周囲を
囲む配置で載置される。この状態において、加圧手段
（図示せず）により下動されるレベラ７はバンプ１の上
端部を押し潰しながらスペーサ４に当接する下限位置ま
で下降し、且つ所定の加圧時間の間スペーサ４との密着
状態を保持する。 【０００４】したがって、ＩＣチップ２上の不均一な高
さの多数個の各パンプ１は、スペーサ４の厚みの間隔で
相対向する状態を保持するステージ３とレベラ７との間
にＩＣチップ２を介して各々挟み込まれることにより、
図５に示すように、塑性変形して先端に平坦面１ａが形
成され、且つＩＣチップ２の表面から平坦面１ａまでの
高さｈが全て同一になるようレベリングされる。これに
より、ＩＣチップ２をフリップチップボンディング工法
により回路基板に実装するに際してＩＣチップ２を回路
基板に重ね合わせたときに、ＩＣチップ２の全てのバン
プ１は、回路基板の対応する各電極に対してそれぞれ均
等な状態で接触し、且つ平坦面１ａの存在によって回路
基板の電極に容易に位置決めされる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バンプレベリング装置では、多数個のバンプ１を有する
ＩＣチップ２を挟み込むレベラ７とステージ３との対向
間隔、つまりバンプ１のレベリングすべき高さｈをスペ
ーサ４の厚みによって規制しているが、ＩＣチップ２の
厚みには製造ロット間で±10μｍ程度のばらつきがある
ので、ＩＣチップ２の全てのバンプ１のレベリング後の
高さｈのばらつきを±２μｍ内に維持しようとすれば、
厚みの異なる複数種類のスペーサ４を用意するととも
に、測定したＩＣチップ２の厚さに適合するスペーサ４
を選択して、そのスペーサ４をその都度バンプレベリン
グ装置に付け替えなければならないという問題がある。
しかも、バンプ１のレベリング後の高さｈは、ＩＣチッ
プの品種や実装すべき回路基板の品種などの相違に応じ
て種々の値に設定されるので、さらに厚みの異なる多種
類のスペーサ４を保有する必要があるとともに、その都
度、所要のスペーサ４を選択して交換しなければなら
ず、これがフリップチップボンディング工法の生産性の
低下を招く原因になっている。 【０００６】そこで本発明は、上記従来の課題に鑑みて
なされたもので、ＩＣチップの製造ロットや品種などの
データを設定入力するのみで、ＩＣチップ上の複数個の
バンプを常に所要の高さに確実にレベリングすることの
できるバンプレベリング装置を提供することを目的とす
るものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、フリップチップボンディング用のＩＣチ
ップの電極上に形成された複数個の各バンプを同時に同
一高さにレベリングするバンプレベリング装置におい
て、前記ＩＣチップを保持するステージと、前記ステー
ジに対し平行に配置されて前記各バンプを同時に押圧す
るレベラと、前記レベラに対して前記各バンプへの加圧
力を付与する加圧手段と、前記加圧手段による前記各バ
ンプへの加圧力を検出する加圧力検出手段と、前記加圧
手段による前記レベラへの目標加圧力を設定する加圧目
標値設定手段とを備え、前記加圧手段に付与する加圧力
を、前記目標値設定手段に設定した加圧力目標値になる
ように前記加圧力目標値と前記加圧力検出手段による加
圧力検出値との偏差に基づきフィードバック制御するよ
うに構成している。 【０００８】このバンプレベリング装置では、レベラに
よる各バンプへの加圧力を検出し、その加圧力検出値に
基づいてレベラによる各バンプへの加圧力を加圧目標値
設定手段に設定した目標加圧力になるようフィードハッ
グ制御することにより、ＩＣチップの多数個のバンプを
同時にレベリングする。したがって、ＩＣチップの製造
ロットや品種などが異なることによるチップ厚さの相違
とは無関係に、ＩＣチップ上の全てのバンプには常に設
定した目標加圧力がレベラによって加えられるから、各
バンプを所定の高さになるように高精度にレベリングす
ることができる。したがって、加圧目標値設定手段に対
してレベリングすべきＩＣチップの製造ロットや品種な
どのデータを設定入力するだけでよいから、従来のバン
プレベリング装置が備えていた多種類のスペーサの管理
および交換などが不要となり、生産性を格段に向上させ
ることができる。 【０００９】また本発明は、加圧力検出手段の加圧力検
出値の変化に基づいてレベラがバンプに接触した時点を
検出する接触検出手段を設け、前記接触検出手段が前記
レベラの前記バンプに対する接触を検出するまでは前記
レベラを等速度移動させるとともに、前記接触検出手段
が接触を検出した時点から加圧力目標値と加圧力検出値
との偏差に基づき加圧手段の加圧力をフィードバック制
御する加圧制御に切り換えるように構成している。 【００１０】これにより、レベラを等速度移動させてＩ
Ｃチップ上の各バンプに迅速に接触させ、この接触した
時点からレベラによる各バンプへの加圧制御に切り換え
るので、生産性を一層向上させることができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施の形態に係るバンプレベリング装置の機構部分
を示す概略側面図、図２は同バンプレベリング装置の制
御部のブロック構成図てある。先ず、図１において、基
台８の支持台部９上には、例えばロードセルのような加
圧力検出器１０が設置されており、基台８の中央部から
鉛直に突設されたスライドガイド部１１には、上面にＩ
Ｃチップ２を載置して保持するステージ１２および加圧
用アーム１３がそれぞれ上下動自在に設けられている。
ステージ１２は、ばね１４により常に加圧力検出器１０
の検出端１０ａ上に載置する状態に保持されている。加
圧用アーム１３の一端部は基台８に固定されたモータ１
７により回転駆動されるボールねじ１８に螺合してお
り、加圧用アーム１３はボールねじ１８の回転に伴って
スライドガイド部１１に沿って上下動する。加圧用アー
ム１３の他端部にはレベラ１９がステージ１２に対し上
下位置において平行に相対向する配置で固着されてい
る。 【００１２】このバンプレベリング装置では、多数個の
バンプ１が形成されたＩＣチップ２がステージ１２上に
載置して保持されると、モータ１７が回転を開始し、こ
のモータ１７により回転されるボールねじ１８によって
加圧用アーム１３がスライドガイド部１１に沿いながら
下動し、加圧用アーム１３に設けられたレベラ１９は、
下方のステージ１２に載置保持されているＩＣチップ２
上の多数個のバンプ１の先端部に接触したのち、これを
押し潰すように変形させる。 【００１３】ここで、加圧力検出器１０は、通常時にス
テージ１２およびＩＣチップ２の合計重量を検出してい
るが、レベラ１９が何れかのバンプ１の先端部に接触し
た時点から、加圧用アーム１３の下動によるレベラ１９
のバンプ１に対する加圧力がステージ１２を介して伝達
されて、その印加された加圧力を検出する。後述する制
御部は、加圧力検出器１０の検出加圧力の上述の変化を
検知した時点から、レベラ１９を移動制御から加圧制御
に切り換えるようにモータ１７の回転を制御して、レベ
ラ１９による各バンプ１に対する加圧力が予め設定した
目標加圧力になるように制御する。これにより、ＩＣチ
ップ２上の各バンプ１は、全て所定の高さにレベリング
される。 【００１４】つぎに、図２の制御部２０のブロック構成
図について、図３のタイミングチャートを参照しながら
説明する。なお、図２において、図１と同一のものには
同一の符号を付してある。位置加圧力指令器２１は、Ｉ
Ｃチップ２の製造ロットや品種の相違によるチップ厚
さ、或いは回路基板の品種に応じて予め設定されたバン
プ１のレベリング後の高さに対応する位置指令信号ｓ１
および加圧力指令信号ｓ２をそれぞれ出力する。位置セ
ンサ２２は、駆動源のモータ１７の位置、換言すればレ
ベラ１９の位置を常に検出して、位置検出信号ｓ３を出
力している。位置制御器２３は、位置加圧指令器２１か
らの位置指令信号ｓ１と位置センサ２２からの位置検出
信号ｓ３との偏差に応じて速度指令信号ｓ４を生成し、
出力する。また、速度検出器２７は、位置センサ２２か
ら出力される位置検出信号ｓ３に基づき速度検出信号ｓ
５を生成し、出力する。さらに、速度制御器２４は、位
置制御器２３からの速度指令信号ｓ４と速度検出器２７
からの速度検出信号ｓ５との偏差に応じて第１のトルク
指令信号ｓ６を生成し、出力する。 【００１５】一方、加圧制御器２８は、位置加圧力指令
器２１からの加圧力指令信号ｓ２と図１に示した加圧力
検出器１０からの加圧力検出信号ｓ７との偏差に応じて
第２のトルク指令信号ｓ８を生成し、出力する。また、
接触検出器２９は、加圧力検出器１０から出力される加
圧力検出信号ｓ７に変化が発生したか否かを常時監視し
て、加圧力検出信号ｓ７に変化が発生した時点で下動す
るレベラ１９がＩＣチップ２のバンプ１に対し接触した
のを検出する。切換器３０は、通常時に接触検出器２９
により第１の接点Ｃ1 に接続されて、第１のトルク指令
信号ｓ６を選択的に後述の電流制御器３１に対し出力す
るとともに、レベラ１９がＩＣチップ２のバンプ１に接
触したのを接触検出器２９が検出したときに、接触検出
器２９により第２の接点Ｃ２に切り換え接続されて、第
２のトルク指令信号ｓ８を選択的に電流制御器３１に対
し出力する。電流制御器３１は、供給される第１のトル
ク指令信号ｓ６または第２のトルク指令信号ｓ８に応じ
た電流をモータ１７に供給して、モータ１７の回転を制
御する。 【００１６】いま、図１のステージ１２上に次にレベリ
ングすべき新たなＩＣチップ２のセットが終了したのち
の図３のｔ１時に、位置加圧力指令器２１が予め設定さ
れたデータのうちの所定のものを選択して位置指令信号
ｓ１を出力したとする。位置制御器２３は位置指令信号
ｓ１とモータ１７の位置検出信号ｓ３との偏差に応じて
速度指令信号ｓ４を生成して出力し、速度制御器２４
は、上記速度指令信号ｓ４と速度検出器２７からの速度
検出信号ｓ５との偏差に応じて生成した第１のトルク指
令信号ｓ６を出力する。 【００１７】このとき、切換器３０は、レベラ１９がバ
ンプ１に接触していない通常時であるから、第１の接点
Ｃ１に接続されており、電流制御器３１は、入力された
第１のトルク指令信号ｓ６に応じた電流をモータ１７に
供給する。この電流の供給によってモータ１７が回転を
開始するので、レベラ１９は、図３（ａ）に示すよう
に、ボールねじ１８に沿って下降する加圧用アーム１３
と一体に下降動作を開始したのちに、モータ１７の回転
が、速度指令信号ｓ４とモータ１７の速度検出信号ｓ５
との偏差に応じた第１のトルク指令信号ｓ６によってフ
ィードバック制御されることにより、位置−速度制御さ
れながら等速度で下降していく。 【００１８】一方、加圧力検出器１０は、レベラ１９の
等速度下降動作時において、ステージ１２とＩＣチップ
２との重量のみによる加圧力を検出して基準値の加圧力
検出信号ｓ７を出力している。そして、図３のｔ２時
に、レベラ１９がＩＣチップ２の各バンプ１の先端部に
接触することにより、加圧力検出器１０の加圧力検出信
号ｓ７が増大するよう変化して、その変化分が所定値に
達したｔ３時に、接触検出器２９は、その加圧力検出信
号ｓ７の変化を検出してレベラ１９のバンプ１への接触
であると判別し、切換器３０を第２の接点Ｃ２に切換接
続する。これにより、電流制御器３１には、第１のトル
ク指令信号ｓ６に代えて、加圧力指令信号ｓ２と加圧力
検出信号ｓ７との偏差に応じた第２のトルク指令信号ｓ
８が入力されるので、モータ１７は、電流制御器３１か
ら第２のトルク指令信号ｓ８に応じた電流の供給による
回転制御に切り換えられて、レベラ１９の下降動作は位
置−速度制御から加圧制御に切り換えられる。 【００１９】すなわち、レベラ１９は、所定の等速度で
単に下降する動作からＩＣチップ２上の多数個のバンプ
１を加圧する動作に切り換えられる。このレベラ１９の
各バンプ１に対する加圧力は加圧力検出器１０で検出さ
れ、図３（ｂ）に示すように、加圧力検出器１０から出
力される加圧力検出信号ｓ７が位置加圧力指令器２１の
加圧力指令信号ｓ２によって設定された所定の加圧増分
で徐々に増大するようにモータ１７の回転がフィードバ
ック制御され、レベラ１９の各バンプ１に対する加圧力
は上記の加圧増分に基づき増大していく。 【００２０】そして、所定の加圧増分で増大する加圧力
検出器１０の加圧力検出信号ｓ７が、図３のｔ４時に、
加圧力指令信号ｓ２によって設定された目標加圧力まで
増大すると、加圧力指令信号ｓ２と加圧力検出信号ｓ７
との偏差である第２のトルク指令信号ｓ８が「０」とな
るので、以後は、このレベラ１９が各バンプ１を目標加
圧力で押圧する状態を位置加圧力指令器２１に予め設定
された加圧時間だけ保持し続ける。 【００２１】上記の加圧時間が経過したｔ５時になる
と、加圧力指令信号ｓ２が加圧力検出信号ｓ７に対し小
さい値に変更される。それにより、モータ１７は上述と
は逆方向に回転されてレベラ１９が上昇し始めるので、
接触検出器２９は、加圧力検出信号ｓ７が図３（ｂ）に
示すようにステージ１２とＩＣチップ２との合計重量の
みの基準値になったのを検知して、切換器３０を再び第
１の接点Ｃ１に切り換え接続する。したがって、モータ
１７は、再び第１のトルク指令信号ｓ６に応じた電流を
電流制御器３１から供給されて逆方向に等速度回転さ
れ、レベラ１９が加圧制御から再び位置−速度制御に切
り換えられて、定速度で基準位置まで上昇される。 【００２２】ところで、位置加圧力指令器２１には、１
個のバンプ１を種々の所要の高さｈに変形するのに要す
るレベラ１９の加圧力が予め実測してそれぞれ設定され
ているとともに、ＩＣチップ２の品種毎にバンプ１の個
数も設定されており、パンプ１のレベリングに際して、
ステージ１２上にセットするＩＣチップ２の品種などの
データが設定入力される。これにより、位置加圧力指令
器２１は、セットされるＩＣチップ２に対応して、その
ＩＣチップ２が有する全てのバンプ１を同時に所定の高
さｈまで塑性変形させるのに要する加圧力を算出して、
上記の加圧力指令信号ｓ２を出力する。 【００２３】レベラ１９は、加圧力指令信号ｓ２に基づ
き回転制御されるモータ１７の回転力を加圧用アーム１
３を介して伝達されることにより、ＩＣチップ２の全て
のバンプ１に対し同時に所定の加圧増分に基づき加圧し
ていき、このレベラ１９による各バンプ１への加圧力
は、加圧力検出器１０により検出されて所定値になるよ
うフィードバック制御される。 【００２４】したがって、ＩＣチップ２の多数個のバン
プ１は、そのＩＣチップ２の製造ロットや品種などが異
なることによるチップ厚さの相違とは無関係に、常に位
置加圧力指令器２１に設定された所定の高さｈになるよ
うレベリングされる。実測結果によると、上記実施の形
態のバンプレベリング装置を用いて各種のＩＣチップ２
のバンプ１をレベリングしたところ、ＩＣチップ２上の
全てのバンプ１のレベリング後の高さｈのばらつきは、
ＩＣチップ２のチップ厚さのばらつきが±10μｍあった
にも拘わらず、±２μｍ以内となることが確認できた。
このため、従来のバンプレベリング装置が備えていた多
種類のスペーサ４の管理および交換などが不要となり、
位置加圧力指令器２１に対しレベリングすべきＩＣチッ
プ２の製造ロットや品種などのデータを設定入力するだ
けでよいから、生産性を格段に向上させることができ
る。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明のバンプのレベリ
ング装置によれば、レベラによる各バンプへの加圧力を
検出し、その加圧力検出値に基づいてレベラによる各バ
ンプへの加圧力を加圧目標値設定手段に設定した目標加
圧力になるようフィードバック制御することにより、Ｉ
Ｃチップの多数個のバンプをレベリングするようにした
ので、ＩＣチップの製造ロットや品種などが異なること
によるチップ厚さの相違とは無関係に、ＩＣチップ上の
全てのバンプを設定した目標加圧力によって常に所定の
高さになるように高精度にレベリングすることができ
る。また本発明はレベラを等速度移動させてＩＣチップ
上の各バンプに迅速に接触させ、この接触した時点から
レベラによる各バンプへの加圧制御に切り換えるので、
生産性を一層向上させることができる。したがって、加
圧目標値設定手段に対してレベリングすべきＩＣチップ
の製造ロットや品種などのデータを設定入力するだけで
よいから、従来のバンプレベリング装置が備えていた多
種類のスペーサの管理および交換などが不要となり、生
産性を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバンプレベリング
装置の機構部分を示す概略側面図。 【図２】同上バンプレベリング装置の制御部を示すブロ
ック構成図。 【図３】同上バンプレベリング装置のタイミングチャー
トを示し、（ａ）はレベラの位置、（ｂ）は加圧力検出
器の加圧力検出値をそれぞれ示す。 【図４】従来のバンプレベリング装置の概略断面図。 【図５】レベリング後のバンプの状態を示す側面図。 【符号の説明】 １ バンプ ２ ＩＣチップ １０ 加圧力検出器（加圧力検出手段） １２ ステージ １７ モータ（加圧手段） １９ レベラ ２１ 位置加圧力指令器（加圧目標値設定手段） ２９ 接触検出器（接触検出手段） ３０ 切換器
装置の機構部分を示す概略側面図。 【図２】同上バンプレベリング装置の制御部を示すブロ
ック構成図。 【図３】同上バンプレベリング装置のタイミングチャー
トを示し、（ａ）はレベラの位置、（ｂ）は加圧力検出
器の加圧力検出値をそれぞれ示す。 【図４】従来のバンプレベリング装置の概略断面図。 【図５】レベリング後のバンプの状態を示す側面図。 【符号の説明】 １ バンプ ２ ＩＣチップ １０ 加圧力検出器（加圧力検出手段） １２ ステージ １７ モータ（加圧手段） １９ レベラ ２１ 位置加圧力指令器（加圧目標値設定手段） ２９ 接触検出器（接触検出手段） ３０ 切換器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−163215（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−242150（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−134935（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−284496（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−81258（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−161752（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 フリップチップボンディング用のＩＣチ
ップの電極上に形成された複数個の各バンプを同時に同
一高さにレベリングするバンプレベリング装置におい
て、 前記ＩＣチップを保持するステージと、 前記ステージに対し平行に配置されて前記各バンプを同
時に押圧するレベラと、 前記レベラに対して前記各バンプへの加圧力を付与する
加圧手段と、 前記加圧手段による前記各バンプへの加圧力を検出する
加圧力検出手段と、 前記加圧手段による前記レベラへの目標加圧力を設定す
る加圧力目標値設定手段とを備え、 前記加圧手段に付与する加圧力を、前記加圧力目標値設
定手段に設定した加圧力目標値になるように前記加圧力
目標値と前記加圧力検出手段による加圧力検出値との偏
差に基づきフィードバック制御するように構成したバン
プレベリング装置であって、 加圧力検出手段の加圧力検出値の変化に基づいてレベラ
がバンプに接触した時点を検出する接触検出手段を設
け、 前記接触検出手段が前記レベラの前記バンプに対する接
触を検出するまでは前記レベラを等速度移動させるとと
もに、前記接触検出手段が接触を検出した時点から加圧
力目標値と加圧力検出値との偏差に基づき加圧手段の加
圧力をフィードバック制御する加圧制御に切り換えるよ
うに構成したことを特徴とするバンプレベリング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08850199A JP3474798B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | バンプレベリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08850199A JP3474798B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | バンプレベリング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286280A JP2000286280A (ja) | 2000-10-13 |
| JP3474798B2 true JP3474798B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=13944585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08850199A Expired - Fee Related JP3474798B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | バンプレベリング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3474798B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-30 JP JP08850199A patent/JP3474798B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000286280A (ja) | 2000-10-13 |
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