JP3518418B2 - 導電性ボールの搭載装置および搭載方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に導電
性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置および搭載
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋ
ａｇｅ）などの半導体装置の製造工程では、バンプ形成
のための導電性ボールが半導体装置の各電極上に搭載さ
れる。このボール搭載工程では、ボール搭載位置精度を
確保するため、半導体装置を所定位置精度で位置決めす
る必要がある。ウェハから個片に切り出された半導体装
置は取り扱いが難しいため、通状複数個の半導体装置を
トレイなどの保持部材に保持した状態で取り扱われる。
そして、ボール搭載工程では、各個片をそれぞれ位置決
めする必要がある。従来はこのような半導体装置の位置
決め方法として、半導体装置を位置決め基準部材に押当
することにより行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各個片
毎に位置決め基準部材に押当する方法では、精度を要す
る位置決め基準部材の加工に高コストを要するととも
に、押当動作のための駆動手段を必要とし、搭載装置の
設備コストが上昇する。またボール搭載動作毎に位置決
め基準部材に対して半導体装置を押当する動作時間を必
要とすることから、タクトタイム短縮上で位置決め時間
が阻害要因となり、生産性向上が困難であった。このよ
うに従来の導電性ボールの搭載装置には、低コストで効
率よくボール搭載が行えないという問題点があった。

【０００４】そこで本発明は、低コストで効率よく導電
性ボールを搭載することができる導電性ボールの搭載装
置および搭載方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の導電性ボ
ールの搭載装置は、保持部材に保持された半導体装置に
導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であっ
て、前記導電性ボールを吸着して保持する吸着ツール
と、この吸着ツールの吸着面に突設され吸着ツールを前
記半導体装置のボール搭載高さまで下降させた状態で半
導体装置の端部に当接して位置決めを行う突状部材とを
備えた。

【０００６】請求項２記載の導電性ボールの搭載装置
は、請求項１記載の導電性ボールの搭載装置であって、
前記吸着ツールに振動を付与する振動付与手段を備え
た。

【０００７】請求項３記載の導電性ボールの搭載装置
は、保持部材に保持された半導体装置に導電性ボールを
搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記保持部
材に保持された半導体装置を下受けして上昇させる下受
け昇降手段と、前記下受け昇降手段により半導体装置を
上昇させる過程で半導体装置を位置決めする位置決めテ
ーパ部を有する位置決め部材とを備えた。

【０００８】請求項４記載の導電性ボールの搭載装置
は、請求項３記載の導電性ボールの搭載装置であって、
前記位置決め部材に振動を付与する振動付与手段を備え
た。

【０００９】請求項５記載の導電性ボールの搭載方法
は、保持部材に保持された半導体装置に導電性ボールを
搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前記吸着ツ
ールの吸着面に前記半導体装置の配列に対応した突状部
材を設け、前記吸着ツールをボール搭載高さまで下降さ
せる際に、前記突状部材を半導体装置の端部に当接させ
てこの半導体装置を位置決めするようにした。

【００１０】請求項６記載の導電性ボールの搭載方法
は、請求項５記載の導線性ボールの搭載方法であって、
前記吸着ツールによる導電性ボールの搭載後に吸着ツー
ルを上昇させる際に、振動付与手段によって吸着ツール
に振動を付与するようにした。

【００１１】請求項７記載の導電性ボールの搭載方法
は、保持部材に保持された半導体装置に導電性ボールを
搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前記保持部
に保持された半導体装置を下受け昇降手段により下受け
して上昇させる際に、位置決めテーパ部を有する位置決
め部材によって導電性ボール搭載時の半導体装置の位置
決めを行うようにした。

【００１２】請求項８記載の導電性ボールの搭載方法
は、請求項７記載の導線性ボールの搭載方法であって、
前記下受け昇降手段を下降させる際に、前記位置決め部
材に振動付与手段によって振動を付与するようにした。

【００１３】請求項１，２，５および６記載の発明によ
れば、吸着ツールの吸着面に突設されこの吸着ツールを
前記半導体装置のボール搭載高さまで下降させた状態で
半導体装置の端部に当接して位置決めを行う突状部材を
備えることにより、簡便な機構でしかも位置決め動作時
間を別途に要することなく導電性ボールの搭載を行うこ
とができる。

【００１４】また請求項３，４，７および８記載の発明
によれば、保持部に保持された半導体装置を下受け昇降
手段により下受けして上昇させる際に、位置決めテーパ
部を有する位置決め部材によって半導体装置の位置決め
を行うことにより、同様の効果を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
実施の形態１の導電性ボールの搭載装置の正面図、図２
は同導線性ボールの搭載装置の吸着ツールの断面図、図
３（ａ）は同ボール搭載対象のＣＳＰパッケージのトレ
イの平面図、図３（ｂ）は同ボール搭載対象のＣＳＰパ
ッケージのトレイの側断面図、図４（ａ），（ｂ），
（ｃ）は同導電性ボールの搭載方法の工程説明図であ
る。

【００１６】まず、図１を参照して導電性ボールの搭載
装置の全体構造を説明する。図１において、基台１上に
は位置決めテーブル２が設けられている。位置決めテー
ブル２はＹテーブル３、Ｘテーブル４から構成される。
Ｘテーブル４上にはホルダ５が設けられており、ホルダ
５は凸部６ａが設けられた下受け部６を保持する。下受
け部６上には、半導体装置であるＣＳＰパッケージ７を
保持したトレイ９（図３参照）が載置される。位置決め
テーブル２を駆動することにより、トレイ９を載置した
下受け部６が位置決めされる。

【００１７】基台１上の位置決めテーブル２の側方に
は、導電性ボールＢのボール供給部１０が配設されてい
る。ボール供給部１０は、ボックス１１上にボール槽１
３を収容した容器１２を載置して構成されている。ボー
ル槽１３内には多数の導電性ボールＢが貯溜されてい
る。ボックス１１内にはブロア１５およびバルブ１４が
配設されており、ブロア１５を駆動することにより管路
１２ａを介して容器１２内に気体を送給する。この気体
は、ボール槽１３の底面に設けられた通気孔１３ａを介
してボール槽１３内の導電性ボール層内に吹き込まれ、
導電性ボールＢを撹拌する。これにより、ボール吸着過
程において、速やかに導電性ボールを吸着することがで
きる。

【００１８】次に導電性ボールを搭載する吸着ツール３
１について説明する。図１において、２０は吸着ツール
３１をボール供給部１０と位置決めテープル２との間を
移動させる移動手段である。吸着ツール３１はブロック
３０に保持されており、ブロック３０はブラケット２４
の前面に設けられた垂直なガイドレール２５に上下動自
在に装着されている。ブロック３０には、ナット２８が
一体的に設けられており、ナット２８には垂直の送りね
じ２６が螺合している。したがってＺ軸モータ２７が正
逆駆動して送りねじ２６が正逆回転すると、吸着ツール
３１はガイドレール２５に案内されて上下動する。Ｚ軸
モータ２７および送りねじ２６は吸着ツール３１を上下
させる上下動手段となっている。

【００１９】ブラケット２４の背面に設けられたナット
（図示せず）は、水平な送りねじ２２に螺合している。
２１は送りねじ２２の保持テーブルである。したがって
Ｘ軸モータ２３が正逆回転すると送りねじ２２は正逆回
転し、ブラケット２４に保持された吸着ツール３１は位
置決めテーブル２とボール供給部１０の間を水平移動す
る。

【００２０】図２に示すように、吸着ツール３１の下面
には複数の吸着孔３１ａが設けられている。吸着ツール
３１の内部を図示しない吸引手段で真空吸引することに
より、各吸着孔３１ａには導電性ボールＢが真空吸着さ
れる。また吸着ツール３１ａの下面には、突状部材であ
るテーパ形状の位置決めピン３３が突設されている。位
置決めピン３３は、ＣＳＰパッケージ７の配列に対応し
て、すなわちトレイ９に保持されたＣＳＰパッケージ７
の各４辺を囲む位置に配列されている（図３（ａ）にお
いて破線で示す位置決めピン３３参照）。ここで吸着ツ
ール３１の下面からボール搭載高さｈを隔てた高さ位置
でにおける位置決めピン３３相互の間隔は、ＣＳＰパッ
ケージ７の幅寸法ｂより僅かに大きくなるようにテーパ
勾配が設定されている。

【００２１】したがって、ＣＳＰパッケージ７を保持し
たトレイ９上に吸着ツール３１を位置させ、吸着ツール
３１下面からＣＳＰパッケージ７上面までの高さ寸法が
前記寸法ｈになる高さ位置まで下降させると、位置決め
ピン３３のテーパ面がＣＳＰパッケージ７の端部に当接
し、ＣＳＰパッケージ７は吸着ツール３１に対して位置
決めされる。また、吸着ツール３１の側面には振動付与
手段としての振動子３２が装着されており、振動子３２
を駆動することにより、吸着ツール３１には振動が付与
される。

【００２２】次に、図３を参照して導電性ボールＢの搭
載対象であるＣＳＰパッケージ７を保持するトレイ９に
ついて説明する。図３（ａ）に示すように、保持部材で
あるトレイ９の上面には、複数のＣＳＰパッケージ７が
保持されている。ＣＳＰパッケージ７は、トレイ９の上
面に突設されたガイド部９ａによって周囲をガイドされ
ている。図３（ｂ）に示すように、トレイ９にはＣＳＰ
パッケージ７の保持位置に対応して開口部９ｂが設けら
れている。開口部９ａの配列は、下受け部６の凸部６ａ
の位置に対応したものとなっている。

【００２３】この導電性ボールの搭載装置は上記のよう
な構成より成り、次に図４を参照してボール搭載動作を
説明する。まず図４（ａ）に示すように、位置決めテー
ブル２上の下受け部６上に、ＣＳＰパッケージ７を保持
したトレイ９を載置する。これにより、図４（ｂ）に示
すようにＣＳＰパッケージ７は凸部６ａによって持ち上
げられる。そしてこの状態で吸引部３４を駆動して下請
け部６の凸部６ａに設けられた吸引孔６ｂから真空吸引
することにより、ＣＳＰパッケージ７は凸部６ａ上に真
空吸着されて固定される。

【００２４】上記動作と別個に、吸着ツール３１をボー
ル供給部１０上に位置させ、ボール槽１３に対して上下
動を行わせることにより、吸着ツール３１の吸着孔３１
ａには導電性ボールＢが真空吸着される。次いで、この
吸着ツール３１を位置決め部２上に移動させ、下受け部
６に対して位置決めする。そして、吸着ツール３１下面
と凸部６ａに吸着されたＣＳＰパッケージ７上面との間
の寸法が前述の高さ寸法ｈと等しくなるまで吸着ツール
３１を下降させる。この下降の過程において、吸着ツー
ル３１の下面の位置決めピン３３のテーパ面がＣＳＰパ
ッケージ７の端部に当接する。

【００２５】これにより、ＣＳＰパッケージ７は吸着ツ
ール３１に対して位置決めされる。このとき、ＣＳＰパ
ッケージ７は真空吸着により保持されているのみである
ため、水平方向の移動が妨げられることはなく、ＣＳＰ
パッケージ７はダメージを受けることなくスムースに位
置決めされる。次いで、吸着ツール３１による真空吸着
を解除することにより、導電性ボールＢはＣＳＰパッケ
ージ７上の正しい位置に搭載される。この後吸着ツール
３１を上昇させることにより搭載動作を完了するが、こ
のとき振動子３２を駆動して吸着ツール３１に超音波振
動を付与する。これにより、位置決めピン３３がＣＳＰ
パッケージ７の端部に押し付けられた状態で固着するこ
とによる不具合を防止することができる。

【００２６】この搭載動作においては、従来のＣＳＰパ
ッケージへのボール搭載において必要とされた高精度・
高コストの押当位置決め部材および押当駆動機構を必要
とせず、単に吸着ツール３１の下面に単純形状の位置決
めピン３３を設けるのみでよいため、搭載装置の設備コ
ストを削減することができる。また、吸着ツール３１の
下降動作時に位置決めが行われるため、従来別個に必要
とされた位置決め動作時間を省いてタクトタイムの短縮
を実現することができる。

【００２７】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の導電性ボールの搭載装置の部分断面図、図６は同
導電性ボールの搭載動作の説明図である。本実施の形態
２は、実施の形態１に示す導電性ボールの搭載装置にお
いて、位置決めテーブル２上の下受け部６を昇降可能な
ものとし、さらに位置決めテーパ部を有する位置決め部
材を配設することによりＣＳＰパッケージ７の位置決め
を行うようにしたものである。

【００２８】図５において、トレイ９および下受け部６
は実施の形態１に示すものと同様である。位置決めテー
ブル２上のボール搭載位置に載置されたトレイ９の上方
には位置決め部材３５が配設されている。位置決め部材
３５には、トレイ９のＣＳＰパッケージ７の配列に対応
して開口部３５ａが形成されている。開口部３５ａの断
面形状はテーパ状であり、上端面での開口寸法はＣＳＰ
パッケージ７の幅寸法ｂより僅かに大きなものとなって
いる。また、位置決め部材３５の側面には、振動付与手
段である振動子３７が装着されている。

【００２９】下受け部６にはシリンダ３６のロッド３６
ａが結合されており、ロッド３６ａを突出させることに
より、図６に示すように凸部６ａはトレイ９の開口部９
ｂ内に貫入してＣＳＰパッケージ７を持ち上げる。これ
により、ＣＳＰパッケージ７は位置決め部材３５の開口
部３５ａ内に押し込まれ、開口部３５ａのテーパ面に沿
って上昇することにより開口部３５ａの上端面において
正しい位置に位置決めされる。すなわち、下受け部６お
よびシリンダ３６はＣＳＰパッケージ７を下受けして昇
降させる下受け昇降手段となっており、開口部３５ａの
内面はＣＳＰパッケージ７を位置決めする位置決めテー
パ面となっている。

【００３０】このようにして位置決め部材３５の上端面
に位置決めされたＣＳＰパッケージ７に対して、導電性
ボールＢの搭載が行われる。図６に示すように、位置決
め部材３５に対して吸着ツール３１を下降させて真空吸
着を解除することにより、ＣＳＰパッケージ７上には導
電性ボールＢが搭載される。そして吸着ツール３１を上
昇させた後、ロッド３６ａを没入させて下受け部６を下
降させるが、このとき、振動子３７を駆動して位置決め
部材３５に振動を付与する。これにより、ＣＳＰパッケ
ージ７が開口部３５ａの内面に押し付けられて固着する
ことによる不具合を防止することができる。

【００３１】上記搭載動作においても、実施の形態１と
同様に従来のＣＳＰパッケージへのボール搭載において
必要とされた高精度・高コストの押当位置決め部材およ
び押当駆動機構を必要とせず、搭載装置の設備コストを
削減することができるとともに、従来別個に必要とされ
た位置決め動作時間を省いてタクトタイムの短縮を実現
することができる。なお、上記実施の形態１、２におい
ては半導体装置の例としてＣＳＰパッケージを示してい
るが、これ以外でもトレイなどに保持された状態でボー
ル搭載が行われるものであれば本発明を適用することが
できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、吸着ツールの吸着面に
突設されこの吸着ツールを半導体装置のボール搭載高さ
まで下降させた状態で半導体装置の端部に当接して位置
決めを行う突状部材を備えたので、簡便な機構でしかも
位置決め動作時間を別途に要することなく導電性ボール
の搭載を行うことができる。また、保持部に保持された
半導体装置を下受け昇降手段により下受けして上昇させ
る際に、位置決めテーパ部を有する位置決め部材によっ
て半導体装置の位置決めを行うことにより、同様の効果
を得ることができ、低コストで効率のよい導電性ボール
の搭載を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の正面図

【図２】本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載装
置の吸着ツールの断面図

【図３】（ａ）本発明の実施の形態１のボール搭載対象
のＣＳＰパッケージのトレイの平面図 （ｂ）本発明の実施の形態１のボール搭載対象のＣＳＰ
パッケージのトレイの側断面図

【図４】（ａ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの
搭載方法の工程説明図 （ｂ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載方法
の工程説明図 （ｃ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの搭載方法
の工程説明図

【図５】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載装
置の部分断面図

【図６】本発明の実施の形態２の導電性ボールの搭載動
作の説明図

【符号の説明】

１ 基台 ２ 位置決めテーブル ６ 下受け部 ７ ＣＳＰパッケージ ９ トレイ １０ ボール供給部 ３１ 吸着ツール ３２、３７ 振動子 ３３ 位置決めピン ３５ 位置決め部材 ３５ａ 開口部 ３６ シリンダ

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】保持部材に保持された半導体装置に導電性
   ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前
   記導電性ボールを吸着して保持する吸着ツールと、この
   吸着ツールの吸着面に突設され吸着ツールを前記半導体
   装置のボール搭載高さまで下降させた状態で半導体装置
   の端部に当接して位置決めを行う突状部材とを備えたこ
   とを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
2. 【請求項２】前記吸着ツールに振動を付与する振動付与
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の導電性ボ
   ールの搭載装置。
3. 【請求項３】保持部材に保持された半導体装置に導電性
   ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前
   記保持部材に保持された半導体装置を下受けして上昇さ
   せる下受け昇降手段と、前記下受け昇降手段により半導
   体装置を上昇させる過程で半導体装置を位置決めする位
   置決めテーパ部を有する位置決め部材とを備えたことを
   特徴とする導電性ボールの搭載装置。
4. 【請求項４】前記位置決め部材に振動を付与する振動付
   与手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の導電性
   ボールの搭載装置。
5. 【請求項５】保持部材に保持された半導体装置に導電性
   ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前
   記吸着ツールの吸着面に前記半導体装置の配列に対応し
   た突状部材を設け、前記吸着ツールをボール搭載高さま
   で下降させる際に、前記突状部材を半導体装置の端部に
   当接させてこの半導体装置を位置決めすることを特徴と
   する導電性ボールの搭載方法。
6. 【請求項６】前記吸着ツールによる導電性ボールの搭載
   後に吸着ツールを上昇させる際に、振動付与手段によっ
   て吸着ツールに振動を付与することを特徴とする請求項
   ５記載の導電性ボールの搭載方法。
7. 【請求項７】保持部材に保持された半導体装置に導電性
   ボールを搭載する導電性ボールの搭載方法であって、前
   記保持部に保持された半導体装置を下受け昇降手段によ
   り下受けして上昇させる際に、位置決めテーパ部を有す
   る位置決め部材によって導電性ボール搭載時の半導体装
   置の位置決めを行うことを特徴とする導電性ボールの搭
   載方法。
8. 【請求項８】前記下受け昇降手段を下降させる際に、前
   記位置決め部材に振動付与手段によって振動を付与する
   ことを特徴とする請求項７記載の導電性ボールの搭載方
   法。