JP3781574B2 - 導電性ボールの搭載装置および搭載方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク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】
電子部品に突出電極であるバンプを形成する工程においては、半田ボールなどの導電性ボールが電子部品の電極上に搭載される。近年この導電性ボールの搭載形態として、電子部品が個片に切り出される前のウェハの状態、すなわち電子部品である半導体素子が格子状の配列で多数形成された状態で導電性ボールを搭載する方法が用いられるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ウェハに直接導電性ボールを搭載する場合、従来は以下に述べるような問題点があった。ウェハは円形状であり、この円形状のウェハから矩形状の個片電子部品を切り出すことから、切り出し線とウェハの外周とは一致しない。このためウェハの外周近傍では切り出し線は不規則な階段状となる。この結果ウェハの各電子部品に導電性ボールを搭載する際に、複数の電子部品をまとまりの良い矩形状のブロックとして括ることができず、個片単位で搭載するか、またはウェハ全体を一括して搭載するかのいずれかを選択するしかなかった。このため個片で搭載する場合には多数回の搭載を行う必要があって生産性が低下し、また全体を一括して搭載する場合には正常な搭載を確保する信頼性に難点があるなど、従来はウェハへ直接導電性ボールを搭載する場合には、効率良く安定した搭載が困難であった。
【0004】
そこで本発明は、ワークに効率良く安定した導電性ボールの搭載を行う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、ボール供給部の導電性ボールを吸着ツールを有するピックアップヘッドによって真空吸着してピックアップし、略円形状の基板上に搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記吸着ツールの吸着面に形成され導電性ボールを真空吸着する複数の吸着孔を部分的に閉塞する複数の異なる形状のマスク部材と、前記複数のマスク部材を載置するマスク載置部を備え、前記マスク載置部に載置されている複数のマスク部材の何れかを前記吸着ツールの下面に真空吸着にて着脱自在に装着して、ボール供給部の導電性ボールのピックアップと略円形状の基板への搭載を行うようにした。
【0008】
請求項2記載の導電性ボールの搭載方法は、請求項1記載の導電性ボールの搭載装置を用いて略円形状の基板上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、前記マスク載置部に載置されている複数の異なる形状のマスク部材の何れかを前記吸着ツールの下面に真空吸着にて装着して前記吸着孔を部分的に閉塞することにより、単一の吸着ツールによって前記ボール供給部の導電性ボールをピックアップし、装着されたマスク部材に対応するボール搭載範囲を対象としてピックアップした導電性ボールを前記マスク部材を装着した状態で搭載するようにした。
【0011】
本発明によれば、吸着ツールに形成され導電性ボールを吸着する複数の吸着孔を着脱自在なマスク部材によって導電性ボールの搭載範囲に応じて部分的に閉塞することにより、単一の吸着ツールによって異る搭載範囲を対象として導電性ボールを搭載することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の斜視図、図2(a)は同導電性ボールの搭載装置のピックアップヘッドの断面図、図2(b)は同導電性ボールの搭載装置のピックアップヘッド下面の平面図、図3(a)は同ウェハの平面図、図3(b)は同ウェハの部分平面図、図4(a),(b)は同ウェハの平面図、図5は同導電性ボールの搭載装置のマスク載置部の平面図、図6(a),(b),(c),(d),(e)は同導電性ボールの搭載方法の工程説明図、図7は同搭載ヘッドの断面図である。
【0013】
まず図1を参照して導電性ボールの搭載装置の構造を説明する。図1において、基台1の中央には搬送路2が設けられている。搬送路2はワークであるウェハ4を保持したプレート3を搬送し位置決めする。このウェハ4は略円形状の基板であり、後述するように複数の半導体素子が格子状に多数形成されている。基台1の上面の両端部には2台のY軸テーブル5が配設されている。2台のY軸テーブル5にはX軸テーブル6が架設されており、X軸テーブル6には搭載ヘッド7が装着されている。
【0014】
搭載ヘッド7は下部にピックアップヘッド8を備えている。X軸テーブル6およびY軸テーブル5を駆動することにより搭載ヘッド7は水平移動する。搬送路2の前方にはボール供給部9が配設されており、ボール供給部9には導電性ボール10が多数貯溜されている。搭載ヘッド7をボール供給部9の上方に位置させてピックアップヘッド8を上下動させることにより、ピックアップヘッド8は導電性ボール10をピックアップする。そして搭載ヘッド7を位置決めされたウェハ4上に位置させてピックアップヘッド8を再度上下動させることにより、ピックアップヘッド8に保持された導電性ボール10をウェハ4上に搭載する。
【0015】
ボール供給部9の側方には、ピックアップヘッド8に装着されるマスク部材12を載置するマスク載置部11が配設されている。マスク載置部11に対してピックアップヘッド8を上下動させることにより、ピックアップヘッド8にマスク部材12を着脱・交換することができる。
【0016】
ここで、ウェハ4について図3を参照して説明する。図3(a)に示すようにウェハ4は略円形状の基板であり、ウェハ4には矩形の電子部品である半導体素子4aが配列ピッチPx,Pyで格子状に多数形成されている。図3(b)で示すように、各半導体素子4aには導電性ボール10が搭載される電極4bが所定の電極配列パターンで多数形成されており、これらの電極4bは電極群4cを形成している。すなわちウェハ4のうち、これらの電極群4cが形成された範囲が導電性ボールのボール搭載範囲(図3(a)の太線で囲まれた範囲)であり、ボール搭載範囲の外形は階段状となっている。
【0017】
次に図2を参照して、搭載ヘッド7に備えられたピックアップヘッド8およびピックアップヘッド8の下面の吸着ツール8aについて説明する。図2(a)に示すようにピックアップヘッド8の下面は突部形状の吸着ツール8aとなっており、吸着ツール8aの下面の吸着面には吸着孔8bが多数設けられている。吸引孔8cから真空吸引することにより、吸着孔8bには導電性ボール10が吸着保持される。
【0018】
ここで、吸着孔8bの配列について説明する。吸着ツール8aの吸着面には、吸着孔8bの集合である吸着部14が吸着面全面にわたって格子状に配列されている。ここで、吸着部14の配列ピッチは、ウェハ4における半導体素子4aの配列ピッチPx,Pyと等しいものとなっている。すなわち吸着部14は半導体素子4aの配列ピッチに対応して形成されている。各吸着部14内には、前述の電極群4cを構成する電極4bの電極配列パターンに対応した位置に複数の吸着孔8bが形成されている。すなわち、各吸着部14の吸着孔8bに吸着保持された導電性ボール10の配列は、ウェハ4の半導体素子4aの電極4bの配列に対応したものとなっている。
【0019】
次に、図4を参照して吸着ツール8aを用いてウェハ4への導電性ボールの搭載を行う際の、前述のボール搭載エリアの分割について説明する。ウェハ4のサイズは、通常は単一の吸着ツールで1回の搭載動作で導電性ボールを一括搭載可能なサイズを超える場合が多く、このような場合にはウェハ4のボール搭載範囲を複数の分割区画に分割し、各分割区画毎に導電性ボールの搭載を行う。
【0020】
図4に示すように、ウェハ4のボール搭載エリアは複数区画に分割される。図4(a)は、ウェハ4のボール搭載エリアを4区画に分割した例を示している。このとき吸着ツール8aの吸着面(サイズWX,WY)は、各分割区画[1],[2],[3],[4]をカバーするものとなっている。すなわち、ボール搭載エリアの分割に際しては、各分割区画が吸着ツール8aの吸着面のサイズ以下となるようにウェハ4のボール搭載エリアの分割区画が設定される。
【0021】
なお、図4(a)では、ウェハのボール搭載範囲を略同形状の4分割区画[1],[2],[3],[4]に分割した例を示しているが、分割区画の形状やサイズは同一形状、同一サイズに限定されず、例えば図4(b)の例のように、ウェハ4より大きいサイズのウェハ4’のボール搭載範囲を分割する際には、吸着ツール8aの吸着面がカバー可能なサイズを勘案して、例えば9区画[1]〜[9]に分割してもよい。すなわち、半導体素子4aの配列ピッチと半導体素子4a内の電極配列パターンが同一であれば、大きさが異なるウェハに対しても分割区画の設定を変えることにより、同一の吸着ツールを用いて導電性ボールの搭載を行うことが出来る。
【0022】
次に、同一の吸着ツール8aを用いて異なる分割区画への導電性ボールの搭載を行う際に用いられるマスク部材について説明する。図2(a)に示すように、吸着ツール8aの下面にはマスク部材12が装着されている。マスク部材12は吸着ツール8aの突部形状に対応したものとなっており、吸着ツール8aの吸着面に当接するプレート部12aは、図2(b)に示すように部分的に吸着部14を吸着面側から閉塞するような形状となっている。図2(a)に示すように、吸着ツール8aの吸着部14のうち、範囲Bの部分のみに導電性ボール10が吸着され、範囲Aの部分は吸着部14の吸着孔8bがプレート部12aによって閉塞されているため導電性ボール10は吸着されない。
【0023】
すなわちマスク部材12は吸着孔閉塞手段であり、上記範囲Aの部分の吸着孔8bを閉塞することにより導電性ボール10を当該分割区画内の所定範囲の吸着部14のみに限定して吸着させる吸着限定手段となっている。マスク部材12は位置決めピン13によってピックアップヘッド8に位置合わせされ、吸引孔8dから吸着用開口8eを介して真空吸着によりピックアップヘッド8に着脱自在に保持される。このように吸着面側から吸着孔を閉塞することにより、単純形状のマスク部材12で簡便な方法で所定の吸着孔を閉塞することが出来る。
【0024】
マスク部材12は、図4(a)に示す4つの各分割区画[1],[2],[3],[4]に応じて異る形状のものが準備される。すなわち、分割区画[1]に導電性ボールを搭載する際に用いられるマスク部材12Aは、図2(b)に示すような形状のプレート部12aを備えており、ウェハ4の分割区画[1]内の半導体素子4aに対応した吸着部14のみを対象とする所定範囲に限定して導電性ボール10を吸着するようになっている。分割区画[2],[3],[4]に導電性ボール10を搭載する場合に用いられるマスク部材12B,12C,12Dについても同様である。
【0025】
これらの4種類のマスク部材12A,12B,12C,12Dは図5に示すようにマスク載置部11上に載置され、マスク載置部11に対してピックアップヘッド8を上下動させることにより、既装着のマスク部材12を離脱し、他の任意のマスク部材12を新たに装着することができる。
【0026】
この導電性ボールの搭載装置は上記の様に構成されており、以下ボール搭載方法について図6を参照して説明する。図6(a)において、ピックアップヘッド8には分割区画[1]に対応するマスク部材12Aが装着されており、このピックアップヘッド8をボール供給部9内の導電性ボール10に対して下降させ、吸着ツール8aによって導電性ボール10を真空吸着する。
【0027】
このとき、マスク部材12Aによって吸着ツール8aの所定範囲Cを除く部分の吸着孔8bが閉塞され、分割区画[1]内の半導体素子4aに対応する吸着部14のみに導電性ボール10が吸着される。次いでピックアップヘッド8を上昇させてウェハ4上に移動させ、ウェハ4の所定部位に対して位置合わせしてピックアップヘッド8を下降させ、図6(b),(c)に示すようにウェハ4の分割区画[1]に属する各半導体素子4aの各電極4b(図3参照)に導電性ボール10を搭載する。
【0028】
この後、ピックアップヘッド8を上昇させ、マスク載置部11上へ移動させる。そしてピックアップヘッド8を下降させ、図6(d)に示すようにマスク部材12Aの吸着保持を解除してマスク載置部11の所定位置に載置する。次いでピックアップヘッド8を次回使用のマスク部材12B上に移動させて下降させることにより、吸着ツール8aの下面には分割区画[2]に対応したマスク部材12Bが装着される。
【0029】
次に、ピックアップヘッド8を再度ボール供給部9上に移動させ、ここで上下動作を行わせることにより、吸着ツール8aの下面の所定範囲Dのみに導電性ボール10を吸着する。そして同様にウェハ4の分割区画[2]に属する半導体素子4aの電極に対して導電性ボール10を搭載する。そして上記動作をマスク部材12を交換しながら4回反復することにより、ウェハ4の全半導体素子4aの各電極に対して導電性ボール10を搭載することができる。すなわち、単一の吸着ツール8aを用いて異なるボール搭載範囲を対象として導電性ボール10を搭載することができる。
【0030】
上記搭載動作において搭載ヘッド7の往復回数は4回のみでよく、従来の個片ごとに搭載を行う方法と比較すれば往復回数は格段に少なくてすみ、したがって導電性ボールの搭載効率を向上させることができる。また本実施の形態では、製作費の高価な吸着ツール8aは同一のものを用い、簡便安価に製作可能なマスク部材12のみを交換するようにしているので、設備費用を低減することができる。また分割区画の大きさは従来実績からみて過大とならない妥当な範囲で設定されるため、搭載不良の少ない安定した導電性ボールの搭載が確保される。すなわち、従来方法では実現が困難であった、良好な搭載効率と安定した搭載品質とを両立させることが可能となる。
【0032】
また、導電性ボールが搭載されるワークの例として、本実施の形態では半導体素子が形成されたウェハを示しているがこれに限定されるものではなく、例えば複数の電子部品が格子状に作り込まれた基板であってもよい。この場合には、複数の電子部品の電極に導電性ボールが搭載される。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、吸着ツールに形成され導電性ボールを吸着する複数の吸着孔を着脱自在なマスク部材によってボール搭載範囲に応じて部分的に閉塞することにより、単一の吸着ツールによって異る搭載範囲を対象として導電性ボールを搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置の斜視図
【図2】 (a)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置のピックアップヘッドの断面図
(b)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置のピックアップヘッド下面の平面図
【図3】 (a)本発明の一実施の形態のウェハの平面図
(b)本発明の一実施の形態のウェハの部分平面図
【図4】 (a)本発明の一実施の形態のウェハの平面図
(b)本発明の一実施の形態のウェハの平面図
【図5】 本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載装置のマスク載置部の平面図
【図6】 (a)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
(b)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
(c)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
(d)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
(e)本発明の一実施の形態の導電性ボールの搭載方法の工程説明図
【符号の説明】
4 ウェハ
4a 半導体素子
4b 電極
8 ピックアップヘッド
8a 吸着ツール
8b 吸着孔
10 導電性ボール
12,12A,12B,12C,12D マスク部材
12a プレート部
14 吸着部
Claims (2)
- ボール供給部の導電性ボールを吸着ツールを有するピックアップヘッドによって真空吸着してピックアップし、略円形状の基板上に搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記吸着ツールの吸着面に形成され導電性ボールを真空吸着する複数の吸着孔を部分的に閉塞する複数の異なる形状のマスク部材と、前記複数のマスク部材を載置するマスク載置部を備え、前記マスク載置部に載置されている複数のマスク部材の何れかを前記吸着ツールの下面に真空吸着にて着脱自在に装着して、ボール供給部の導電性ボールのピックアップと略円形状の基板への搭載を行うようにしたことを特徴とする導電性ボールの搭載装置。
- 請求項1記載の導電性ボールの搭載装置を用いて略円形状の基板上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、前記マスク載置部に載置されている複数の異なる形状のマスク部材の何れかを前記吸着ツールの下面に真空吸着にて装着して前記吸着孔を部分的に閉塞することにより、単一の吸着ツールによって前記ボール供給部の導電性ボールをピックアップし、装着されたマスク部材に対応するボール搭載範囲を対象としてピックアップした導電性ボールを前記マスク部材を装着した状態で搭載することを特徴とする導電性ボールの搭載方法。
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