JP4822128B2 - ボール配列マスクの支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボール配列マスクの支持装置に関するもので、詳しくは、被搭載物の搭載箇所に対応してボール挿入用の貫通孔が形成されたボール配列マスクを用いて導電性ボールを搭載する装置おいて、ボール配列マスクを支持するための装置に関する。

フラックスが印刷された搭載対象物である半導体ウエハ上に、搭載箇所に対応した配列パターンにボール挿入用の貫通孔が形成されたボール配列マスクを配置し、直接半導体ウエハの電極上に半田ボールを落として搭載する装置が特許文献１に示されるように提供されていた。このボール配列マスクを用いた導電性ボールの落とし込み方式によるボール搭載装置においては、被搭載物である半導体ウエハの種類が変更された場合、ボール配列マスクの種類も変更する必要があった。

しかし、同じ大きさのフレームにボール配列マスクを取り付けることで、ボール搭載装置での、ボール配列マスクの取り付け部分を調整する機構を不要とした。例えば１２インチウエハ用のボール配列マスクと、８インチウエハ用のボール配列マスクとでは、ボールの搭載領域が異なるが、同じ大きさのフレームに貼り付けることで、複数種類のボール配列マスクに対応可能としていた。

近年、搭載ボールの微小化に伴い、ボール配列マスクの厚さも薄くなっているので、ボール配列マスク自体が歪み易くなってきている。その上、ボール配列マスクを貼り付けるフレームの貼り付け面の歪みもあり、該歪みがボール配列マスクの歪みを導いてしまう危険もある。

更に、ボール配列マスクは、特許文献２に示されるように外方に向けて引っ張るようにして枠状フレームに貼り付けられる（特許文献２段落００１６）が、フレームが大きいと、フレームに貼り付けられたボール配列マスクは、どうしても撓みが大きくなる。例えば、１２インチウエハに対応したボール搭載装置で、８インチウエハにボールを搭載する場合、８インチウエハ用のボール配列マスクは、フレームの枠体からボール配列マスクの搭載領域までは距離があり、８インチウエハ専用のボール搭載装置のボール配列マスクに比較して、ボール配列マスクの重量による撓みが大きく発生する。そこで、ボール配列マスクの歪みや撓みを抑えるマスク支持装置が必要となってきた。

特開２００６−３０２９２１号公開特許公報 特開平８−１９２５８５号公開特許公報

本発明は、ボール配列マスクを吸着手段にて吸着支持すること、その吸着支持もボール配列マスクの搭載領域を囲むように非搭載領域の上面に当接する当接面で吸着支持することにより、ボール配列マスクの歪みや撓みを最小限に抑えるボール配列マスクの支持装置を提供しようとするものである。

第１の発明は、上記課題を解決するため、ボール配列マスクの支持装置に次の手段を採用する。
第１に、所定の配列パターンに形成された被搭載物の搭載箇所に対応してボール挿入用の貫通孔がもうけられた搭載領域とその搭載領域を囲む非搭載領域とが形成されたボール配列マスクを被搭載物の上方に支持するボール配列マスク支持装置とする。
第２に、上記ボール配列マスクの搭載領域を囲むように非搭載領域の上面に当接する当接面を有し、該当接面にボール配列マスクを吸着するマスク吸着手段を設けたことを特徴とするボール配列マスクの支持装置とする。

第２の発明は、第１の発明におけるマスク吸着手段が、当接面に搭載領域を囲むようにボール配列マスクを吸着するための溝を形成する点を付加したボール配列マスクの支持装置であり、第３の発明は、第１または第２の発明に、当接面の下方にボール配列マスクを支持する支持部材を設ける点を付加したボール配列マスクの支持装置であり、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれかに、ボール配列マスクが、枠状のフレームに貼り付けられた点を付加したボール配列マスクの支持装置である。

本発明では、ボール配列マスクの搭載領域を囲むように非搭載領域の上面に当接する当接面を設け、この当接面に吸着するようにしたのでボール配列マスクの歪みを抑えることができた。更に、ボール配列マスクの搭載領域を囲むように、その搭載領域近傍をマスク吸着手段で吸着支持することができるので、ボール配列マスクの撓みを抑えることができた。

以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。
実施例は、半田ボール搭載装置に関するものである。勿論、本発明は、搭載対象物上に所定の配列パターンで形成された各電極に、導電性ボールを搭載するその他の導電性ボール搭載装置においても利用可能である。また、本発明において、ボールには、半田ボール等の導電性ボール、ボールの搭載対象物には、半導体ウエハ（以後、単にウエハと表記する）や、電子回路基板や、セラミックス基板などがあるが、実施例ではボールとして半田ボール４、ボールの搭載対象物としてウエハ８を用いている。

通常、半田ボール搭載装置は、搬入用のウエハ受渡部、フラックス印刷部、ボール搭載部、搬出用のウエハ受渡部を有するものであるが、本発明にかかるボール配列マスクの支持装置は、ボール搭載部に存在し、また、ボール搭載部には、ウエハ８上の電極のパターンに合わせて配列された貫通孔１０が形成されたボール配列マスク、図１及び図4に示されるように半田ボール供給装置１及びウエハ８を吸着保持し、上下動可能なウエハ載置テーブル２５とが配備されている。

半田ボール供給装置１は、多数の半田ボール４を貯留したボールホッパ（図示されていない）と、図１に示されるボール配列マスク２の貫通孔10内に落とし込む半田ボール４を収容したボールカップ５と、ボールカップ５をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸ軸移動装置６、Ｙ軸移動装置７を有しており、ボール配列マスク２上を、ボールカップ５が移動して、図５に示すようにボール配列マスク２の貫通孔１０に半田ボール４を落として、ウエハ８上の搭載箇所９にある電極に半田ボール４を搭載する。ボールカップ５が半田ボール４を貫通孔１０へ落とし込むための進行方向は、図５においては図中前後方向、図１においては図中上下方向である。

ボール配列マスク２には、図５に示すようにウエハ８の搭載箇所９に対応してボール挿入用の貫通孔１０が設けられている。この貫通孔１０は、ウエハ８に形成された搭載箇所９の所定の配列パターンに対応している。図２及び図３で、中央に現れた多数の矩形図形はダイサイズ領域２３を誇張して図示したもので、該ダイサイズ領域２３内に多数の貫通孔１０が存在する。

図１及び図２で点線で示した符号１１が、貫通孔１０が形成される搭載領域であり、ボール配列マスク２には、搭載領域１１、及び、その搭載領域１１を囲む非搭載領域１２が存在する。搭載領域１１のボール配列マスク２の裏面側（ウエハ８との対面側）は、該搭載領域１１の全域を包含する凹部１３として厚さが薄く形成され、該凹部１３に上記貫通孔１０が設けられている。ボール配列マスク２の貫通孔１０の径は、半田ボール４の径より若干大きく形成してある。

この搭載領域１１に形成された凹部１３は全体として、ウエハ８の外形より若干大きく、凹部１３全体の外周形状は概略円状に形成されている。ボール配列マスク２を矩形のフレーム１６に張力をかけて貼り付けた場合、ボール配列マスク２は左右前後方向（図２及び３中上下左右方向）に引っ張られるが、ボール配列マスク２の凹部１３全体の外周形状を概略円状に形成してあるため、左右前後方向への張力が円形外方向への平均的張力に変換され、張力による歪みが発生し難くなった。

凹部１３の凹み量は、使用される半田ボール４の径により異なる。実施例では、約１００ミクロメートルの半田ボール４を用いているので、８０ミクロメートルの板厚のボール配列マスク２に２０〜４０ミクロメートルの凹部１３を形成している。

また、凹部１３には、図３に示されるように手前側の非搭載領域１２から他方側の非搭載領域１２まで連続する凸部１４が設けられている。すなわち、凸部１４は、形成する方向の凹部１３の前後の縁部と接続されている。該凸部１４は、ウエハ８の一方向へのダイシングライン上に対応する位置で、ボールカップ５が半田ボール４を貫通孔１０へ落とし込むための進行方向と同方向に形成されている。ここでボールカップ５の進行方向は、図５においては図中前後方向、図１においては図中上下方向を意味する。尚、凸部１４はボール配列マスク２と同質材料で形成されている。この凸部１４を設けることにより、薄くなったボール配列マスク２の強度を上げることができ、ボール配列マスク２が撓み難くなった。また、ボール配列マスク２の厚みに関しては、凹部１３が形成された搭載領域１１の板厚と凸部１４の突出厚を合わせた総厚みが使用する半田ボール４の径より薄くされている。尚、非搭載領域１２の厚さは、凹部１３が形成された搭載領域１１の板厚と凸部１４の突出厚の和と等しくてもよいし、この和より厚いものであってもよい。

実施例でのボール配列マスク２の裏面には、図３及び図５乃至６に示されるように、ボール配列マスク２の搭載領域１１相当部分が空部に形成された補強用薄板２２が接着されている。これによりボール配列マスク２の強度をより向上でき歪みや撓みを抑制できるものとなる。尚、補強用薄板２２には適宜開口穴が形成されており、接着時の気泡や余分な接着剤が除去できるようになっている。

ボール配列マスク２は、可撓性のある樹脂製シートであるコンビネーション１５に貼り付けられた上、矩形状のフレーム１６に張力を加えられて貼り付けられており、フレーム１６は、クランプ用エアシリンダ１７により装置のボール搭載部構成枠等に固定されている。尚、固定箇所は数カ所に及ぶ。

ボール配列マスク２の支持装置３は、マスクサポート３１とマスクサポート保持具３２とマスクサポート３１を上下動させるエアシリンダ３３と図示されていない吸引装置及びボール配列マスク２の支持部材２１とによりなる。支持部材２１は、マスクサポート３１の当接面１８の下方に配置され、ボール配列マスク２は、支持部材２１上にボール配列マスク２の補強薄板２２下面が当接した状態で載置され、上方より上面がマスクサポート３１により吸着保持されている。このとき、ボール配列マスク２は、搭載領域１１の凹部１３内に形成された凸部１４がウエハ８の表面に接触しない状態で、マスクサポート３１に支持されている。

マスクサポート３１は、中央がボール配列マスク２の搭載領域１１に相応する大きさの矩形状中空部とされた矩形枠状体である。マスクサポート３１の枠の下面は、ボール配列マスク２の搭載領域１１を囲む非搭載領域１２への当接面１８とされ、高平面度の平坦面に形成されている。この当接面１８にはボール配列マスク２を吸着するための吸着溝１９が形成されている。更に、この吸着溝１９は、吸引パイプ２０により図示されていない外部吸引装置と連結されている。この吸着溝１９からの吸引力によりボール配列マスク２を吸着支持する。

尚、マスクサポート３１は、左右の複数箇所に設置されたマスクサポート保持具３２を介して上下用のエアシリンダ３３に保持され、マスクサポート３１の中空部がボール配列マスク２の搭載領域１１に対応し、マスクサポート３１の当接面１８が、搭載領域１１の全域を囲む非搭載領域１２上面に当接するよう配置されている。このマスクサポート３１の当接面１８に吸着支持されたボール配列マスク２は、少なくとも当接面１８の内側において歪みのない状態となる。

本実施例にかかる半田ボール搭載装置におけるボール搭載部の平面説明図 フレーム取付状態のボール配列マスクの平面説明図 フレーム取付状態のボール配列マスクの底面説明図 ボールカップとボール配列マスクと支持装置の関係を示す説明図 ウエハと半田ボールとボール配列マスクとの関係を示す説明図 支持装置とボール配列マスクを下方から観察した説明図

符号の説明

１．．．．．．ボール供給装置
２．．．．．．ボール配列マスク
３．．．．．．支持装置
４．．．．．．半田ボール
５．．．．．．ボールカップ
６．．．．．．Ｘ軸移動装置
７．．．．．．Ｙ軸移動装置
８．．．．．．ウエハ
９．．．．．．搭載箇所
１０．．．．．貫通孔
１１．．．．．搭載領域
１２．．．．．非搭載領域
１３．．．．．凹部
１４．．．．．凸部
１５．．．．．コンビネーション
１６．．．．．フレーム
１７．．．．．クランプ用エアシリンダ
１８．．．．．当接面
１９．．．．．吸着溝
２０．．．．．吸引パイプ
２１．．．．．支持部材
２２．．．．．補強用薄板
２３．．．．．ダイサイズ領域
２５．．．．．ウエハ載置テーブル
３１．．．．．マスクサポート
３２．．．．．マスクサポート保持具
３３．．．．．エアシリンダ

Claims (4)

1. 所定の配列パターンに形成された被搭載物の搭載箇所に対応してボール挿入用の貫通孔が設けられた搭載領域とその搭載領域を囲む非搭載領域とが形成されたボール配列マスクを被搭載物の上方に支持するボール配列マスク支持装置において、
   上記ボール配列マスクの搭載領域を囲むように非搭載領域の上面に当接する当接面を有し、
   該当接面にボール配列マスクを吸着するマスク吸着手段を設けたことを特徴とするボール配列マスクの支持装置。
   
2. 上記マスク吸着手段が、当接面に搭載領域を囲むようにボール配列マスクを吸着するための溝を形成したものである請求項1記載のボール配列マスクの支持装置。
   
3. 上記当接面の下方にボール配列マスクを支持する支持部材を設けた請求項１または２記載のボール配列マスクの支持装置。
   
4. ボール配列マスクは、枠状のフレームの内側に張力をかけて貼り付けられた請求項１または２または３記載のボール配列マスクの支持装置。

Images