JP6761690B2 - Column member mounting device, column member mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、柱状部材搭載装置および柱状部材搭載方法に関する。 The present invention relates to a columnar member mounting device and a columnar member mounting method.
半導体基板と回路基板などの基板を電気的に接合する場合、半導体基板上に形成された複数の半田バンプを回路基板との間で溶融して接合するものが知られている(たとえば、特許文献1)。しかしながら、特許文献1では、半田バンプを接合材として半導体基板と回路基板とを接合する際、半田バンプが潰れて径方向に拡がり、隣接する半田バンプ間の距離が縮まってしまうことから、微細化が進む基板の実装に対応できない場合がある(図8(A)参照)。そこで、半導体基板に銅(Cu)ピラーを形成し回路基板との接合材として半田層を形成して接合するものが特許文献2に開示されている(たとえば、特許文献2参照)。特許文献2に開示される銅ピラーは、半導体基板と回路基板とを接合する際に直径が変化しないことから微細化に適している(図8(B)参照)。しかし、銅ピラーは、半導体基板に電界メッキなどによって柱状に形成されるため、形成に要する時間が多くかかり生産性が良好とは言えない。また、直近では、半導体基板上に形成される銅ピラーに替えて銅などの金属によって形成された柱状部材(導体ピン)を接合部材とするものが知られている。
When electrically bonding a semiconductor substrate and a substrate such as a circuit board, it is known that a plurality of solder bumps formed on the semiconductor substrate are melted and bonded to the circuit board (for example, Patent Documents). 1). However, in Patent Document 1, when a semiconductor substrate and a circuit board are joined using a solder bump as a bonding material, the solder bump is crushed and expands in the radial direction, and the distance between adjacent solder bumps is shortened. It may not be possible to support the mounting of the board on which the process progresses (see FIG. 8 (A)). Therefore,
しかし、上記柱状部材(導体ピン)の長手方向の長さは、直径に対して長い(アスペクト比が大きい)ことから、半導体基板上に柱状部材を配列、搭載するのは困難であった。特許文献3には、導体ピンを半導体基板に配列、搭載する導体ピンの接合法が開示されている。
However, since the length of the columnar member (conductor pin) in the longitudinal direction is long with respect to the diameter (the aspect ratio is large), it is difficult to arrange and mount the columnar member on the semiconductor substrate.
特許文献3に記載の導体ピン(柱状部材)の接合方法は、まず、治具パレット、ピン立て治具および挿入案内治具を重ねて配置し、導体ピンを挿入案内治具の上方から落下させ、ピン立て治具が治具パレットと挿入案内治具との間をスライドするように治具パレットを振動させて、ピン立て治具のピン穴に導体ピンを配置する。そして、治具パレット、ピン立て治具および挿入案内治具を重ねた状態で上下を逆にして、プリント配線板に導体ピンを立設させた状態で接合している。このような導体ピンの接合方法では、治具パレットに振動を与えることによって導体ピンをピン穴に供給することから、導体ピン表面に傷がつきやすく接合不良が発生しやすいという課題がある。また、振動によって導体ピンが重なり合ったり、挿入案内治具上の一部に偏って供給されてしまったりすることで、全ての導体ピンを立設させるのに時間がかかり、生産性が良いとはいえない。
In the method of joining the conductor pin (columnar member) described in
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アスペクト比が大きく微小な柱状部材を半導体基板などに傷をつけずに効率よく搭載することが可能な柱状部材搭載装置および柱状部材搭載方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a columnar member capable of efficiently mounting a small columnar member having a large aspect ratio without damaging a semiconductor substrate or the like. It is intended to provide a mounting device and a method for mounting a columnar member.
上述の課題を解決するため、本発明に係る柱状部材搭載装置は、基板の所定位置に柱状部材を配列させる柱状部材搭載装置であって、複数の開口部を有し前記基板上に配置される柱状部材配列用マスクと、柱状部材配列用マスクの上方に配置されるブラシスキージとを有し、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材をブラシスキージによって開口部内に導入し、フラックスが塗布された基板の所定位置に柱状部材を配列し、ブラシスキージは、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有し、結束線状部材は、柱状部材を柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成され、結束線状部材を回転しながら移動することによって、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材を開口部に誘導することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the columnar member mounting device according to the present invention is a columnar member mounting device for arranging columnar members at predetermined positions on a substrate, and has a plurality of openings and is arranged on the substrate. It has a mask for arranging columnar members and a brush squeegee arranged above the mask for arranging columnar members, and the columnar members supplied on the mask for arranging columnar members are introduced into the opening by the brush squeegee, and flux is applied. The columnar members are arranged at predetermined positions on the substrate, the brush squeegee has a binding linear member implanted in the mounting portion, and the binding linear member places the columnar members in the opening of the mask for arranging the columnar members. It is composed of an inner binding linear member having a function to be introduced and an outer binding linear member having a function of preventing the columnar member from deviating to the outside of the brush squeegee, and by moving the binding linear member while rotating. It is characterized in that the columnar member supplied on the columnar member arrangement mask is guided to the opening .
また、上記発明に加えて、基板への柱状部材の配列状態を検査する検査装置を有することが好ましい。 Further, in addition to the above invention, it is preferable to have an inspection device for inspecting the arrangement state of the columnar members on the substrate.
また、上記発明に加えて、結束線状部材は、ブラシスキージの回転軌跡の径方向に2重に構成されていることが好ましい。 Further, in addition to the above invention, it is preferable that the binding linear member is doubly formed in the radial direction of the rotation locus of the brush squeegee.
また、上記発明に加えて、結束線状部材は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体であることが好ましい。 Further, in addition to the above invention, the binding linear member is preferably an aggregate of thin twisted yarns having conductivity and flexibility.
また、上記発明に加えて、フラックスは、基板の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスクと、樹脂スキージとによるスクリーン印刷法で塗布されることが好ましい。 Further, in addition to the above invention, the flux is preferably applied by a screen printing method using a flux printing mask arranged above the substrate and having a plurality of openings and a resin squeegee.
本発明の柱状部材搭載方法は、基板の所定位置に柱状部材を搭載する方法であって、基板の上面にフラックス印刷用マスクを配置し、基板上の所定位置にフラックスを印刷する工程と、フラックスが塗布された基板の上方に、開口部を有する柱状部材配列用マスクを配置する工程と、柱状部材配列用マスク上に柱状部材を供給する工程と、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材を、柱状部材配列用マスクの上方に配置され、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有するブラシスキージによって開口部内に導入する工程と、柱状部材配列用マスクの開口部からフラックスが塗布された基板の所定位置に柱状部材を配列させる工程と、柱状部材の配列状態を検査する工程とを含み、結束線状部材は、柱状部材を柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、柱状部材をブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成されていることを特徴とする。 The columnar member mounting method of the present invention is a method of mounting a columnar member at a predetermined position on a substrate, in which a mask for flux printing is placed on the upper surface of the substrate and the flux is printed at a predetermined position on the substrate, and the flux A step of arranging a columnar member arrangement mask having an opening above the substrate coated with the above, a step of supplying a columnar member on the columnar member arrangement mask, and a columnarity supplied on the columnar member arrangement mask. The process of introducing the member into the opening by a brush squeegee having a binding linear member implanted in the mounting portion, which is arranged above the columnar member arrangement mask, and the flux is applied from the opening of the columnar member arrangement mask. The binding linear member includes a step of arranging the columnar members at a predetermined position on the substrate and a step of inspecting the arrangement state of the columnar members, and the binding linear member has a function of introducing the columnar members into the opening of the mask for arranging the columnar members. It is characterized in that it is composed of an inner binding linear member having an inner binding linear member and an outer binding linear member having a function of preventing the columnar member from deviating to the outside of the brush squeegee.
以下、本発明の実施の形態に係る柱状部材搭載装置1および柱状部材搭載方法について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態を説明する前に、既述した従来技術(特許文献1、特許文献2)および柱状部材12を用いた実装形態について図8を参照しながら説明する。
Hereinafter, the columnar member mounting device 1 and the columnar member mounting method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Before explaining the embodiment of the present invention, the above-described prior art (Patent Document 1 and Patent Document 2) and the mounting embodiment using the
図8は、従来技術および本実施の形態の柱状部材を用いた半導体基板(ウエハーなど)5と回路基板50の実装例を示す説明図で、接合材として、(A)は半田バンプ51を用いるもの、(B)は、半導体基板5に形成された銅ピラー52を用いるもの、(C)は、銅などで形成された柱状部材12を用いるものである。図8(A)に示すように、半田バンプ51は、半導体基板5に形成された実装前の形状が図中二点鎖線で表す直径がB0のほぼ球形となっている。半導体基板5を回路基板50に実装すると、半田バンプ51が溶融されて高さ(厚み)方向に沈み込み径方向に直径がB1に膨らむ。隣接する半田バンプ51間のピッチPは変化しないので、実装前の半田バンプ51間の距離D0は、実装後の距離D1に縮まる。したがって、さらにピッチPを小さくする場合には、半田バンプ51の膨らみが不利となる。なお、図中、半導体基板5には電極16が形成されていて、回路基板50には電極53が形成されている。
FIG. 8 is an explanatory view showing a mounting example of a semiconductor substrate (wafer or the like) 5 and a
図8(B)に示すように、銅ピラー52は、半導体基板5上に形成された電極16に積層形成されたUBM(アンダーバンプメタル)54上に電界メッキによって銅を析出させることによって形成される。半導体基板5上の銅ピラー52の周囲には絶縁層55が形成されている。銅ピラー52の回路基板50側の先端には、半田層56が形成されていて、半田層56を回路基板50側の接合材としている。隣接する銅ピラー52間のピッチPを半田バンプ51(図8(A)参照)と同じにしても、実装による銅ピラー52の直径は変化しないので、実装後の銅ピラー52間の距離D2は変化しない。すなわち、半田バンプ51の場合に対してピッチPが同じであればD2>D1となることから、少なくともその差分はピッチPを小さくでき、微細化に貢献する。しかし、銅ピラー52を形成するのに多くの時間と専用の装置を要するという課題がある。
As shown in FIG. 8B, the
図8(C)は、銅などの導電性が高い金属製の柱状部材12を半導体基板5と回路基板50との接合に用いた例である。柱状部材12は、実装時において銅ピラー52と同じように変形しないので、銅ピラー52と同じ直径、同じピッチPにすれば柱状部材12間の距離はD2であり、半導体基板5の電極間ピッチを微細化できる。なお、半導体基板には電極16が形成されていて、回路基板50には電極53が形成されていて、柱状部材12によって半導体基板5と回路基板50とが接続される。柱状部材12は、機械加工などで形成できるので銅ピラー52の形成に比べ短時間で容易に大量に製造可能である。しかし、前述した従来技術(特許文献3参照)のような方法で微細な柱状部材12を半導体基板5の所定位置に配列搭載することは困難であった。そこで、以下に、本発明に係る柱状部材12の半導体基板5への搭載装置および搭載方法について説明する。柱状部材12を搭載する搭載対象部材としての基板としては、半導体基板(ウエハーなど)5や回路基板50があり、そのうちのどちらか一方に搭載することが可能であるが、以下の説明では、半導体基板5に柱状部材12を搭載する構造を例示して説明する。
FIG. 8C is an example in which a
(柱状部材搭載装置1の全体構成)
図1は、柱状部材搭載装置1の概略全体構成を示す平面図である。図1に示すように、柱状部材搭載装置1は、フラックス印刷装置2と柱状部材振込装置3とを有する。また、柱状部材搭載装置1は、ローダ/アンローダ4から半導体基板5をプレアライナー6に搬送する基板搬送用ロボット7を有し、基板搬送用ロボット7はプレアライナー6から押し圧装置8に半導体基板5を搬送する。プレアライナー6は、半導体基板5のXY座標位置を粗調整する。粗調整によって位置補正された半導体基板5は、基板搬送用ロボット7でステージ9に載置される。ステージ9に載置された半導体基板5は、押し圧装置8で上方からステージ9側に押圧して反り矯正しながらステージ9に減圧吸引される。ステージ9は、Y軸レール10上でY軸方向に位置調整され、半導体基板5を載置した状態でX軸レール11上を移動してフラックス印刷装置2の所定位置に停止される。なお、図1の図示横方向をX軸、図示縦方向をY軸、高さ方向(厚み方向)をZ軸とする。
(Overall configuration of columnar member mounting device 1)
FIG. 1 is a plan view showing a schematic overall configuration of the columnar member mounting device 1. As shown in FIG. 1, the columnar member mounting device 1 includes a
フラックス印刷装置2は、図6(A)に示すようにフラックス印刷用マスク15の開口部45から半導体基板5の電極16上の所定位置にフラックス35を印刷塗布する。フラックス35を塗布された半導体基板5は、ステージ9に載置された状態で柱状部材振込装置3に搬送される。柱状部材振込装置3は、X軸駆動装置17、Y軸駆動装置18およびZ軸駆動装置19を備えていて、柱状部材振込装置3をX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に移動させることが可能になっている。なお、Y軸レール10、X軸レール11上には、Z軸およびθ軸(不図示)があり、Z軸およびθ軸の駆動によってフラックス印刷用マスク15の開口部45(図6(A)参照)、柱状部材配列用マスク20の開口部34(図2参照)各々の下面と半導体基板5のPAD部(柱状部材を搭載をすべき電極部)を合わせて、フラックス印刷および半導体基板5への柱状部材12の配列を行う。
As shown in FIG. 6A, the
図2に示すように、柱状部材計量装置(不図示)から柱状部材振込部25に落下供給された柱状部材12は、柱状部材振込部25から逸脱しないように結束線状部材31によって囲まれている。柱状部材12は、柱状部材振込部25を移動させることによって、柱状部材配列用マスク20の開口部34(図2参照)から半導体基板5上のフラックス35が塗布された場所に振り込まれて配列搭載される。柱状部材12が搭載された半導体基板5は、検査装置26に搬送され画像認識カメラ(不図示)によって柱状部材12の配列状態が検査し、ローダ/アンローダ4に排出される。戻りの行程では、プレアライナー6は通過しない。なお、以上説明した柱状部材搭載装置1では、半導体基板5に柱状部材12を搭載する構成について説明したが、回路基板50側に柱状部材12を搭載する構成とすることが可能である。柱状部材12としては、たとえば、直径が数十μmで長さが100μmレベルのアスペクト比が大きい微細サイズのものがある。柱状部材12の半導体基板5への搭載については、図2〜図7を参照して後述する。
As shown in FIG. 2, the
(柱状部材振込部25の構成および作用)
図2は、柱状部材振込部25の概略構成を説明する図である。柱状部材振込部25は、X軸駆動装置17に取り付けられた回転可能なブラシスキージ28を有している。ブラシスキージ28は、スキージ回転駆動装置29に固定された取付け部30に植え込まれた結束線状部材31を有している。結束線状部材31は、ブラシスキージ28の回転軌跡の径方向に2重構造(2重の同心円)となっており、内側の結束線状部材32と外側の結束線状部材33とから構成されている。内側の結束線状部材32と外側の結束線状部材33は共に、取付け部30から柱状部材配列用マスク20に向かって末広がり形状のいわゆるブラシである。なお、図2では、結束線状部材31は、簡略化して表している。
(Structure and action of columnar member transfer unit 25)
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a columnar
内側の結束線状部材32は、主として柱状部材12を柱状部材配列用マスク20の開口部34に導入する機能を有し、外側の結束線状部材33は、主として柱状部材12をブラシスキージ28の外側に逸脱させない、つまり、外側の結束線状部材33の外側に逸脱させない機能を有する。さらに、外側の結束線状部材33は、内側の結束線状部材32との間にある柱状部材12を開口部34に導入しつつ、内側の結束線状部材32内に戻す機能を有する。たとえば、ブラシスキージ28を矢印方向に回転させて柱状部材12を開口部34に導入するとすれば、矢印の逆方向に回転させて柱状部材12を内側の結束線状部材32の内側に戻すように機能させることが可能である。
The inner binding
図2に示すように、ステージ9の上面には、半導体基板5が載置されており、半導体基板5の上面には柱状部材配列用マスク20が配置されている。半導体基板5と柱状部材配列用マスク20の間には、隙間Eが設けられている。なお、開口部34が配置される位置には、フラックス35(図3参照)が塗布されている。結束線状部材32,33は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸集合体であって、柱状部材配列用マスク20の表面を掃くように回転およびX軸方向、Y軸方向に移動する間に、柱状部材12を柱状部材配列用マスク20に設けられた開口部34に導入する。したがって、柱状部材12に傷がつくようなことがない。
As shown in FIG. 2, the
また、結束線状部材32,33は、導電性を有しているので静電気による埃など吸着がなく、クリーン度が高い実装を行うことができる。なお、図2では図示を簡略化しているが、外側の結束線状部材33は、内側の結束線状部材32よりも密に配置されている。図2に記載の柱状部材12は、単純な円柱形状を例示しているが、柱状部材12の形状としては、たとえば、図7に示すように様々な形状が適合可能である。そのような場合、柱状部材12が、サイズ、比重、縦横比(アスペクト比)が大きいものや重心位置などによる転がりの異方性から内側の結束線状部材32の外側に出てしまうことがあるが、外側の結束線状部材33を設けることによって、外側の結束線状部材33の外側に柱状部材12が逸脱しないようにしている。次に、図3を参照しながら柱状部材振込部25の作用について説明する。
Further, since the binding
図3は、柱状部材振込部25の作用を表す説明図である。なお、図3は、柱状部材振込部25の一部を簡略化して表している。ステージ9上に載置された半導体基板5には、複数の電極16が形成されており、電極16の上面にはフラックス35が塗布されている。半導体基板5の上方には、柱状部材配列用マスク20が配設される。柱状部材配列用マスク20の上面には、多数の柱状部材12がランダムに供給される。柱状部材12は、柱状部材計量装置で計量され一定量(一定数)が柱状部材通路27を落下し、柱状部材配列マスク20上に供給される。ブラシスキージ28は、柱状部材配列用マスク20上をX軸駆動装置17とY軸駆動装置18(図1参照)によってX軸方向、Y軸方向に移動可能であり、Z軸駆動装置19によってZ軸方向に移動可能である。ブラシスキージ28を所定の高さ位置で回転しながらX軸およびY軸方向に移動することによって、内側の結束線状部材32および外側の結束線状部材33によって柱状部材配列マスク20表面上を掃くように移動しながら柱状部材12を柱状部材配列用マスク20に設けられた開口部34内に落下させる。半導体基板5には、所定位置にフラックス35が塗布されているので、柱状部材12は、フラックス35の粘性を利用して落下したときの姿勢が維持される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the columnar
内側の結束線状部材32と外側の結束線状部材33は、柱状部材12が開口部34内に落下した後、フラックス35によって柱状部材12の位置、姿勢が保持できるように柱状部材12を軽く下方に押すようにしてもよい。そのようにするために、柱状部材配列マスク20の厚みを柱状部材12の長手方向の長さ(以下、「全長」と呼ぶ。)に対して適切な寸法にすることが好ましい。また、フラックス35としては、柱状部材12の半導体基板5への搭載後、接合硬化させる工程までその姿勢を維持できる粘性を有するものが選択されることが好ましい。
The inner binding
柱状部材12が円柱の場合、柱状部材配列用マスク20に設けられた開口部34の大きさは、柱状部材12の供給側の誘導口部40が柱状部材12の最大径より大きく、柱状部材12の全長より小さい。また、開口部34の半導体基板5側の直径は、フラックス35の塗布範囲内で柱状部材12の位置を規定できる大きさの位置規定孔部41となっている。そして、誘導口部40と位置規定孔部41は、テーパ孔で接続されている。開口部34をこのような形状にすれば、柱状部材12を開口部34にスムーズに落とし込むことができ、フラックス35の塗布範囲の所定位置に正確に配列、搭載させることが可能となる。なお、開口部34の形状は、柱状部材12の形状に合わせて設定される。
When the
図4は、複数の柱状部材12が配列、搭載された半導体基板5の1例を示す斜視図である。図4に示すように、半導体基板5には、柱状部材12がフラックス35上、つまり電極16上の所定位置に配列されている。柱状部材12は、フラックス35の粘性によって姿勢が維持されている。その後、検査装置26(図1参照)によって柱状部材12の配列状態を検査し、ローダ/アンローダ4に排出される。柱状部材12が搭載された半導体基板5は、たとえばリフロー装置に搬送され半導体基板5と柱状部材12とが接合固定される。次に、柱状部材搭載装置1を用いた柱状部材搭載方法について図1〜図6を参照しながら説明する。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a
(柱状部材搭載方法)
図5は、柱状部材搭載方法の主要工程を示すフローチャート、図6は、フラックス印刷工程を示す説明図である。まず、ステージ9上に半導体基板5をセットする(ステップS1)。続いて、半導体基板5の位置を画像認識カメラ(不図示)で認識する(ステップS2)。次に、半導体基板5をステージ9に載置した状態でフラックス印刷装置2(図1参照)に搬送する。フラックス印刷装置2において、半導体基板5にフラックス印刷用マスク15をセットし、半導体基板5とフラックス印刷用マスク15の位置を合わせる(ステップS3)。つまり、半導体基板5の電極16の位置と、フラックス印刷用マスク15の開口部45の位置を合わせる。フラックス印刷用マスク15は、半導体基板5に密着させた状態でフラックス35を印刷する(ステップS4)。フラックス35は、開口部45を有するフラックス印刷用マスク15と樹脂スキージ46を用いる、いわゆるスクリーン印刷法によって半導体基板5の電極16上に印刷塗布される。印刷した後、版離れ(フラックス印刷用マスク15を半導体基板5から分離すること)に、開口部35内の一部のフラックス35が、半導体基板5に転写される。転写されたフラックス35の厚みは、フラックス35の粘度、開口部35の大きさおよび版離れのスピードなどで決まる。フラックス印刷用マスク15は、SUSなどの金属製のマスクである(ステンシルマスクと呼ばれる)。フラックス印刷によって、半導体基板5の電極16上にはフラックス35が所定の面積および厚みで塗布される。フラックス印刷後に、半導体基板5をステージ9に載置した状態で柱状部材振込装置3に搬送する。
(Column member mounting method)
FIG. 5 is a flowchart showing a main process of the columnar member mounting method, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flux printing process. First, the
柱状部材振込装置3において、半導体基板5上に柱状部材配列用マスク20をセットし、半導体基板5と柱状部材配列用マスク20の位置を合わせる(ステップS5)。つまり、半導体基板5の電極16の位置と、柱状部材配列用マスク20の開口部34の位置を合わせる。そして、図2に示すように、柱状部材計量装置から一定量の柱状部材12を柱状部材配列用マスク20上に供給する(ステップS6)。柱状部材配列用マスク20は、SUSなどの金属製のマスクである。柱状部材12は、内側の結束線状部材32内に供給される。
In the columnar
次いで、ブラシスキージ28を回転しながらX軸、Y軸方向に移動させて柱状部材12を半導体基板5上に落下させ、配列する(ステップS7)。柱状部材12は、内側の結束線状部材32によって柱状部材配列用マスク20に設けられた開口部34内に落下され、フラックス35の塗布部に達する。この際、柱状部材12が、内側の結束線状部材32の外側に出てしまうことがあるが、外側の結束線状部材33から外側に逸脱することはない。外側の結束線状部材33は、回転することによって内側の結束線状部材32の内部に柱状部材12を戻す機能も有している。柱状部材12を半導体基板5に配列した(図4参照)後、ステージ9に半導体基板5をセットした状態で検査装置26に搬送し、柱状部材12の配列状態を検査する(ステップS8)。この検査は、検査装置26に設けられている画像認識カメラおよび画像処理部(共に図示せず)によって行われる。検査結果は、不図示の制御部に送られる。検査工程が終了したところで、半導体基板5は、ローダ/アンローダ4に排出され、リフロー装置などで、半導体基板5と柱状部材12とが接合固定される。
Next, the
なお、上記実施の形態で説明した柱状部材12の材質は、銅、銅合金、銅に半田メッキが施されたものを使用することが可能である。また、既述した柱状部材12は、単純な円柱形状をしているものを例示しているが、用途により様々な形状やサイズのものに応用可能であり、いずれもアスペクト比が大きい。図7に柱状部材12の円柱以外の形状を有する柱状部材を例にあげ説明する。
As the material of the
図7は、柱状部材12の他の複数例の形状を表した図である。図7(A)に示す柱状部材12は、円錐形状の本体部を底面12Aに平行な面12Bでカットしたような側面視台形形状を有している。図7(B)に示す柱状部材12は、長手方向の中央部が括れ部12Cとなる略鼓形状をしたものである。また、図7(C)に示す柱状部材12は、6角柱であるが、3角柱、4角柱あるいは5角柱などの多角柱であってもよく限定されない。さらに、図7(D)に示す柱状部材12は、円柱の一方の端部に鍔12Dを設けたものである。鍔12Dは、他方側の端部に設けてもよく、両端部に設けるようにしてもよい。また、鍔12Dの平面形状を多角形にしてもよく、図7(A)〜図7(D)に示す各形状を組み合わせてもよい。図7に示す柱状部材の形状は1例であって、その形状やサイズは、搭載対象部材、使用場所あるいは使用方法によって様々な形状を任意に選択できる。
FIG. 7 is a diagram showing the shapes of other plurality of examples of the
以上説明した柱状部材搭載装置1は、複数の開口部34を有し基板である半導体基板5上に配置される柱状部材配列用マスク20と、柱状部材配列用マスク20の上方に配置されるブラシスキージ28とを有し、柱状部材配列用マスク20上に供給された柱状部材12をブラシスキージ28によって開口部34内に導入し、フラックス35が塗布された半導体基板5の所定位置に柱状部材12を配列する。
The columnar member mounting device 1 described above includes a columnar
このように構成される柱状部材搭載装置1は、導体ピンである複数の柱状部材12を柱状部材配置用マスク20に設けられた開口部34に導入することで、柱状部材12の搭載姿勢を規定しながら半導体基板5への一括搭載が可能となる。しかも、柱状部材12の仮固定材としてフラックス35を用いているため位置と姿勢が維持されるため、搭載後にリフローに直結可能であることから高い生産性を実現できる。また、従来の半導体基板5に銅ピラー52を電界メッキによって形成する方法に比べ、柱状部材12は機械加工などによって短時間で大量に製造することが可能で、しかも、銅ピラー52を形成するための専用の装置などを必要とせず、装置コストおよび製造コストを低減できる。さらに、柱状部材12を形成過程、半導体基板5への搭載過程などにおいて、処理液などが発生しないことから環境に優しい装置、方法ともいえる。
The columnar member mounting device 1 configured in this way defines the mounting posture of the
また、柱状部材搭載装置1は、基板である半導体基板5への柱状部材12の配列状態を検査する検査装置26を有しているので、柱状部材12の欠損や配列不良などの欠陥を検出でき、搭載品質を高めることができる。
Further, since the columnar member mounting device 1 has an
また、ブラシスキージ28は、取付け部30に植え込まれた結束線状部材31を有し、結束線状部材31を回転しながら移動することによって、柱状部材配列用マスク20上に供給された柱状部材12を開口部34に誘導している。結束線状部材31は、柔軟性を有するブラシである。したがって、従来技術のように柱状部材12を振動させる方式に比べ、柱状部材12に傷をつけたり、柱状部材12の表面に施された接合材としての半田メッキに傷をつけたりする虞がない。
Further, the
また、ブラシである結束線状部材31は、ブラシスキージ28の回転軌跡の径方向に2重に構成されている。つまり、結束線状部材31は、主として柱状部材12を開口部34に誘導する内側の結束線状部材32と、主として柱状部材12をブラシスキージ28外に逸脱させない外側の結束線状部材33との2重構造を有している。このように、結束線状部材31を2重構造にすれば、外側の結束線状部材33からの逸脱による余剰柱状部材の発生や、柱状部材の過少によるミッシング(Missing/半導体基板5に搭載される柱状部材12の数不足)などの不良が無くなり安定した柱状部材12の搭載が可能になる。
Further, the binding
また、結束線状部材31は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体である。このように構成される結束線状部材31(外側の結束線状部材32と内側の結束線状部材33)は、柔軟性を備えた細い撚糸の集合体であることから、柱状部材12を損傷させることがない。また、結束線状部材31は、導電性を有しているので静電気による埃など吸着がなく、クリーン度が高い実装を行うことができる。
Further, the binding
また、フラックス35は、基板である半導体基板5の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスク15と、樹脂スキージ46とによるスクリーン印刷法で塗布される。このようにすれば、フラックス35を半導体基板5上の正確な位置および正確な量(範囲と厚み)で塗布することができる。フラックス印刷用マスク15は、ステンシルマスクと呼ばれるメタルマスクであることから、耐久性を有し、フラックス塗布品質を維持できる。
Further, the
また、本実施の形態に係る柱状部材搭載方法は、基板である半導体基板5の上面にフラックス印刷用マスク15を配置し、半導体基板5の所定位置にフラックス35を印刷する工程と、フラックス35が塗布された半導体基板5の上方に柱状部材配列用マスク20を配置する工程と、柱状部材配列用マスク20上に柱状部材12を供給する工程と、柱状部材配列用マスク20の開口部34からフラックス35が塗布された半導体基板5の所定位置に柱状部材12を導入して配列させる工程と、柱状部材12の配列状態を検査する工程とを含む。
Further, the columnar member mounting method according to the present embodiment includes a step of arranging a
上記の柱状部材搭載方法によれば、導体ピンである複数の柱状部材12を柱状部材配置用マスク20に設けられた開口部34に導入することで、柱状部材12の搭載姿勢を規定しながら半導体基板5への一括搭載が可能となり、しかも、柱状部材12の仮固定材としてフラックスを用いているため、搭載後にリフローに直結可能であることから高い生産性を実現できる。半導体基板5への搭載の一連の行程において、処理液などが発生しないことから環境に優しい柱状部材搭載方法を実現できる。
According to the above-mentioned columnar member mounting method, by introducing a plurality of
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。前述した実施の形態では、半導体基板5に柱状部材12を植立するように搭載しているが、たとえば、半導体基板5内において、下層の配線と上層の配線とを柱状部材12によって3次元的に接続することや、回路基板50において表面電極と裏面電極とを接続する、いわゆるビアの機能を備えることで、高密度実装を可能とする。また、複数層に配置される半導体基板や回路基板を柱状部材によって3次元的に接続することで、高密度な3次元回路素子の製造などに適合可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. In the above-described embodiment, the
また、前述した柱状部材搭載装置1は、柱状部材12が半導体基板5と回路基板50とを接合する導体ピンである場合を例示して説明したがこれに限らず、たとえば、アスペクト比が大きい柱状部材を基板以外の搭載対象物に搭載したり、搭載対象物に設けられた孔に挿入したりする装置にもこの技術思想は応用可能である。
Further, the columnar member mounting device 1 described above has been described by way of example in the case where the
1…柱状部材搭載装置
2…フラックス印刷装置
3…柱状部材振込装置
5…半導体基板(基板)
12…柱状部材
15…フラックス印刷用マスク
20…柱状部材配列用マスク
26…検査装置
28…ブラシスキージ
30…取付け部(ブラシスキージ)
31…結束線状部材
32…内側の結束線状部材
33…外側の結束線状部材
34…開口部(柱状部材配列用マスク)
35…フラックス
40…誘導口部(開口部)
41…位置規定孔部(開口部)
46…樹脂スキージ
1 ... Columnar
12 ...
31 ... Bundling
35 ...
41 ... Positioning hole (opening)
46 ... Resin squeegee
Claims (6)
複数の開口部を有し前記基板上に配置される柱状部材配列用マスクと、
前記柱状部材配列用マスクの上方に配置されるブラシスキージと、
を有し、
前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を前記ブラシスキージによって前記開口部内に導入し、フラックスが塗布された前記基板の所定位置に前記柱状部材を配列し、
前記ブラシスキージは、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有し、
前記結束線状部材は、前記柱状部材を前記柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成され、
前記結束線状部材を回転しながら移動することによって、前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を前記開口部に誘導する、
ことを特徴とする柱状部材搭載装置。 A columnar member mounting device that arranges columnar members at predetermined positions on a substrate.
A mask for arranging columnar members having a plurality of openings and arranged on the substrate,
A brush squeegee arranged above the columnar member arrangement mask and
Have,
The columnar member supplied on the columnar member arranging mask is introduced into the opening by the brush squeegee, and the columnar member is arranged at a predetermined position on the substrate to which flux is applied.
The brush squeegee has a binding linear member implanted in the mounting portion.
The binding linear member includes an inner binding linear member having a function of introducing the columnar member into the opening of the mask for arranging the columnar member, and an outer binding having a function of preventing the columnar member from deviating to the outside of the brush squeegee. Consists of linear members
By moving the binding linear member while rotating, the columnar member supplied on the columnar member arrangement mask is guided to the opening.
A columnar member mounting device characterized by this.
前記基板への前記柱状部材の配列状態を検査する検査装置を有する、
ことを特徴とする柱状部材搭載装置。 In the columnar member mounting device according to claim 1,
It has an inspection device for inspecting the arrangement state of the columnar members on the substrate.
A columnar member mounting device characterized by this.
前記結束線状部材は、前記ブラシスキージの回転軌跡の径方向に2重に構成されている、
ことを特徴とする柱状部材搭載装置。 In the columnar member mounting device according to claim 1,
The binding linear member is doubly formed in the radial direction of the rotation locus of the brush squeegee.
A columnar member mounting device characterized by this.
前記結束線状部材は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体である、
ことを特徴とする柱状部材搭載装置。 In the columnar member mounting device according to claim 3,
The binding linear member is an aggregate of thin twisted yarns having conductivity and flexibility.
A columnar member mounting device characterized by this.
前記フラックスは、前記基板の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスクと、樹脂スキージとによるスクリーン印刷法で塗布される、
ことを特徴とする柱状部材搭載装置。 In the columnar member mounting device according to claim 1,
The flux is applied by a screen printing method using a flux printing mask arranged above the substrate and having a plurality of openings and a resin squeegee.
A columnar member mounting device characterized by this.
前記基板の上面にフラックス印刷用マスクを配置し、前記基板上の所定位置にフラックスを印刷する工程と、
前記フラックスが塗布された前記基板の上方に、開口部を有する柱状部材配列用マスクを配置する工程と、
前記柱状部材配列用マスク上に前記柱状部材を供給する工程と、
前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を、前記柱状部材配列用マスクの上方に配置され、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有するブラシスキージによって前記開口部内に導入する工程と、
前記柱状部材配列用マスクの開口部から前記フラックスが塗布された前記基板の所定位置に前記柱状部材を配列させる工程と、
前記柱状部材の配列状態を検査する工程とを含み、
前記結束線状部材は、前記柱状部材を前記柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成されている、
ことを特徴とする柱状部材搭載方法。 This is a method of mounting a columnar member at a predetermined position on a substrate.
A step of arranging a flux printing mask on the upper surface of the substrate and printing the flux at a predetermined position on the substrate.
A step of arranging a mask for arranging columnar members having an opening above the substrate coated with the flux, and
A step of supplying the columnar member on the columnar member arrangement mask and
The columnar member supplied on the columnar member arrangement mask is introduced into the opening by a brush squeegee having a binding linear member arranged above the columnar member arrangement mask and implanted in the mounting portion. Process and
A step of arranging the columnar members at a predetermined position on the substrate to which the flux is applied from the opening of the columnar member arranging mask.
Including the step of inspecting the arrangement state of the columnar members.
The binding linear member includes an inner binding linear member having a function of introducing the columnar member into the opening of the mask for arranging the columnar member, and an outer binding having a function of preventing the columnar member from deviating to the outside of the brush squeegee. It is composed of linear members,
A method of mounting a columnar member, which is characterized in that.
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