JPH08236527A - バンプ形成方法とその装置 - Google Patents
バンプ形成方法とその装置Info
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- JPH08236527A JPH08236527A JP3402595A JP3402595A JPH08236527A JP H08236527 A JPH08236527 A JP H08236527A JP 3402595 A JP3402595 A JP 3402595A JP 3402595 A JP3402595 A JP 3402595A JP H08236527 A JPH08236527 A JP H08236527A
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
の動作で同時にバンプを形成し、且つ、レベリング処理
が不要なバンプ形成方法の提供。 【構成】 バンプを形成する導電性材料により導電性材
料ボール9を形成し、導電性材料ボール9を、バンプを
形成すべき半導体素子の各素子電極に対応する位置に配
されたボール保持具11、11aを有する導電性材料ボ
ール移送手段1により、バンプを形成すべき半導体素子
3上に移送し、ボール保持具11、11aに保持されて
いる導電性材料ボール9を素子電極12上に位置決め
し、前記位置決め状態で、加温と衝撃力と押圧力と超音
波振動との2つ以上の組合せによって導電性材料ボール
9を素子電極12に接合してバンプを形成する。
Description
導体素子の素子電極にバンプを形成するバンプ形成方法
とその装置とに関し、特に、導電性材料ボールによるバ
ンプ形成方法とその装置とに関する。
方法として、半導体素子を、回路基板上の電極にフェイ
スダウン実装する、FCB(Flip Chip Bo
nding)実装方法の採用が増加している。
法としては、従来から、ワイヤーボンダーを使用し、S
BB(Stud Bump Bonding)方法で金
線によってバンプを形成するのが主流である。
装置を図12、図13に基づいて説明する。
図である図12と、従来例の金線によるバンプ形成方法
の動作を示す図13とにおいて、半導体素子移送手段6
が、トレイ5に詰められて搬送されてきた半導体素子3
を吸着して、昇温されたバンプ形成ステージ2の上に移
送し、移送されてきた半導体素子3をバンプ形成ステー
ジ2に固定する。超音波ユニット10に保持され超音波
による振動がかかる構造になっているキャピラリー14
に金線16が通されている。
ー14に通されている金線16の先端を図示しないスパ
ーク手段によって溶かして球形16aに形成する。キャ
ピラリー14が、キャピラリー14に保持された金線1
6の先端に形成された球形16aを半導体素子3の素子
電極12に押圧する。超音波ユニット10によって超音
波による振動が加えられ、前記球形16aは、温度と圧
力と超音波による振動とによって素子電極12に1st
ボンディングされる。キャピラリー14を上昇させ、金
線16でループを作るように僅かに横にずらしながら下
降させて前記の1stボンディング位置の横に押圧して
金線16を切り取り、2ndボンディングして金線16
によるバンプ16bを形成する。
に構成では、各素子電極上にバンプを一連の動作毎に1
個ずつしか形成できないので、生産のタクトタイムが遅
く、最近のように、一つの半導体素子に300個以上の
素子電極がある場合にはバンプ形成に長時間かかり、生
産性が低いという問題点がある。
で、後工程で、バンプの高さを揃えるレベリング処理が
必要になる。
素子の複数の素子電極上に1回の一連の動作で同時にバ
ンプを形成し、且つ、レベリング処理が不要なバンプ形
成方法とその装置の提供を課題とする。
は、上記の課題を解決するために、形成すべきバンプの
大きさに合わせた大きさの導電性材料ボールをバンプを
形成すべき電極との接合性が良い導電性材料により形成
し、前記導電性材料ボールを導電性材料ボール供給部に
層状に配列し、前記の配列された導電性材料ボール層か
ら、バンプを形成すべき半導体素子の各素子電極に対応
する位置に配されたボール保持具を有する導電性材料ボ
ール移送手段により、前記導電性材料ボールを前記ボー
ル保持具に取り出し保持してバンプを形成すべき半導体
素子上に移送し、前記ボール保持具に保持されている前
記導電性材料ボールを前記のバンプを形成すべき半導体
素子の素子電極上に位置決めし、前記位置決め状態で、
加温と衝撃力と押圧力と超音波振動との2つ以上の組合
せによって前記導電性材料ボールを前記素子電極に接合
してバンプを形成することを特徴とする。
解決するために、半導体素子を装置内に搬入する搬入手
段と、装置内で半導体素子を移送する半導体素子移送手
段と、バンプを形成した半導体素子を装置から搬出する
搬出手段と、バンプを形成する半導体素子を固定するバ
ンプ形成ステージと、バンプを形成すべき半導体素子の
各素子電極の位置に対応するボール保持具を有し、バン
プ形成用の導電性材料ボールを前記ボール保持具に保持
して前記バンプ形成ステージに固定された半導体素子上
に移送する導電性材料ボール移送手段と、前記導電性材
料ボール移送手段のボール保持具に保持されている前記
導電性材料ボールを前記バンプ形成ステージ上に固定さ
れた半導体素子の素子電極上に位置決めする位置決め部
と、前記の位置決め状態で前記導電性材料ボールを前記
半導体素子の素子電極上に接合する接合手段とを有する
ことを特徴とする。
の大きさに合わせた大きさの導電性材料ボールを、バン
プを形成すべき電極との接合性が良い導電性材料により
形成して使用するので、バンプ形成に使用する導電性材
料の選択範囲が広くなる。
供給部に層状に配列することにより、導電性材料ボール
移送手段による導電性材料ボールの取り出しが容易にな
り、特に、1層に配列すると、導電性材料ボールの取り
出しが更に容易になる。
ら、バンプを形成すべき半導体素子の各素子電極に対応
する位置に配されたボール保持具を有する導電性材料ボ
ール移送手段により、前記導電性材料ボールを前記ボー
ル保持具に取り出し保持してバンプを形成すべき半導体
素子上に移送し、前記ボール保持具に保持されている前
記導電性材料ボールを前記のバンプを形成すべき半導体
素子の素子電極上に位置決めし、前記位置決め状態で、
加温と衝撃力と押圧力と超音波振動との2つ以上の組合
せによって前記導電性材料ボールを前記素子電極に接合
してバンプを形成することにより、半導体素子の多数の
素子電極に1回の一連の動作で同時にバンプを形成する
ことができ、生産のタクトタイムを大幅に短縮すること
ができ、且つ、バンプの高さを揃えることができる。
材料ボールを、主物質の外側を別物質で被覆する多層構
造とし、必要により、最外層を相互に付着しにくい材質
と、導電性材料ボールの選択範囲が広がり、作業性が向
上する。
装置内に搬入する搬入手段と、装置内で半導体素子を移
送する半導体素子移送手段と、バンプを形成した半導体
素子を装置から搬出する搬出手段とを有するので、半導
体素子を搬入し、加工し、搬出することができる。
ンプ形成ステージと、バンプを形成すべき半導体素子の
各素子電極の位置に対応するボール保持具を有し、バン
プ形成用の導電性材料ボールを前記ボール保持具に保持
して前記バンプ形成ステージに固定された半導体素子上
に移送する導電性材料ボール移送手段と、前記導電性材
料ボール移送手段のボール保持具に保持されている前記
導電性材料ボールを前記バンプ形成ステージ上に固定さ
れた半導体素子の素子電極上に位置決めする位置決め部
と、前記の位置決め状態で前記導電性材料ボールを前記
半導体素子の素子電極上に接合する接合手段とを有する
ので、超音波振動と、押圧と、衝撃力とを使用して、半
導体素子の多数の素子電極に1回の一連の動作で同時に
バンプを形成することができ、生産のタクトタイムを大
幅に短縮することができ、且つ、バンプの高さを揃える
ことができる。
を形成する導電性材料ボールを層状に配列する導電性材
料ボール供給部を付加すると、導電性材料ボール移送手
段による導電性材料ボールの取り出しが容易になり、1
層に配列すると、導電性材料ボールの取り出しが更に容
易になる。
材料ボール移送手段と導電性材料ボール供給部との間
に、導電性材料ボールを前記導電性材料ボール供給部か
ら受け取り前記導電性材料ボール移送手段に渡す導電性
材料ボール受け渡し手段を付加すると、受け渡し手段の
受取り動作と、導電性材料ボール移送手段のバンプ形成
動作とが並行して行われ、同一のタクトタイムで、導電
性材料ボールの移送個数の確認を確実に行うことができ
る。
ール保持具を、導電性材料ボールを吸着し保持するキャ
ピラリーにすると、超音波振動によるバンプと電極との
接合作用が向上する。
電性材料ボール移送手段に、除去手段を設けると、ボー
ル保持具以外の位置に導電性材料ボールが付着している
のを除去することができる。
電性材料ボール移送手段と、導電性材料ボール供給部と
を、静電気を帯電しない材質で構成すると、静電気によ
り導電性材料ボールの動きが妨げられることを防止でき
る。
成装置の第1実施例を図1〜図9に基づいて説明する。
ンプを形成すべき半導体素子3が詰められた半導体素子
トレー5が搬入手段22aによってバンプ形成装置に搬
入され、半導体素子移送手段6が、前記搬入された半導
体素子トレー5に詰められた半導体素子3を1個ずつ吸
着して、順次、ヒータを内蔵するバンプ形成ステージ2
上に移送する。
ンプ形成ステージ2上に固定する。
体素子移送手段6が、バンプが形成された半導体素子3
をバンプ形成ステージ2上から吸着して、搬出手段22
b上にある半導体素子トレー5aに移送する。半導体素
子トレー5aが一杯になると、搬出手段22bが半導体
素子トレー5aを搬出する。
送方法とその手段は、金属ボール9を吸着して移送する
金属ボール移送手段1が、図3に示すように、金属ボー
ル供給部8に1層に配列されている金属ボール9を吸着
し、図4に示すように、前記のヒータを内蔵し所定温度
に加温されたバンプ形成ステージ2上に固定されている
半導体素子3上に移送する。尚、金属ボール移送手段1
は、超音波ユニット10の先端に保持されている。
体素子3の素子電極12の材質との組合せによって決ま
り、後述のように、加温と衝撃力と押圧力と超音波振動
との2つ以上の組合せによって素子電極に接合する金属
を選択する。例えば、素子電極がアルミニウムの場合に
は金を使用する。但し、金を使用する場合には、金属ボ
ール供給部8内において、金属ボール9同士が付着する
ことがあるので、図9に示すように、金属ボール9を2
重構造とし、例えば、内部の主物質19を金、外部の別
物質20を樹脂にして金属ボール9どうしの付着を防止
する。勿論、バンプを形成するボールは、加温と衝撃力
と押圧力と超音波振動等によって、半導体素子3の素子
電極12に接合する材質であれば、金属以外の物質で構
成しても良い。金属ボール9の大きさは、形成すべきバ
ンプの大きさに合わせて設定する。
ように、下面の所定位置に吸着穴11が設けられ、上部
に取付けられた吸引チューブ4による空気吸引によっ
て、金属ボール9を吸着する構造になっている。そし
て、前記吸着穴11の所定位置は、図4に示すように、
バンプを形成すべき半導体素子3の素子電極12の位置
に対応するように設定されている。更に、吸着穴11の
周縁にはテーパー部11aを設けて、金属ボール9の吸
着を安定させ、且つ、バンプ形成後にバンプが抜け易い
ようにしており、吸着穴11の直径とテーパー部11a
の形状は、形成すべきバンプの形状と大きさと金属ボー
ル9の大きさとに合わせて調整する。又、金属ボール9
が金属ボール移送手段1に静電気で付着しないように、
金属ボール移送手段1と金属ボール供給部8とは、帯電
防止剤を使用する等して静電気が発生しない材質にして
おく。又、金属ボール移送手段1は、図2に示すよう
に、吸着穴11の部分が少し突き出しており、吸着穴1
1以外の部分には、金属ボール供給部8に1層に配列さ
れた金属ボール9が付着しないようにするのが望まし
い。
金属ボール9を保持することができるボール保持具であ
れば良い。
1層に配列する理由は、図3に示すように、1層に並ん
でいると、金属ボール移送手段1の所定位置に配置され
た各吸着穴11が確実に金属ボール9を吸着できるのに
対して、配列された金属ボールが2層以上に重なると並
んでいる各金属ボール9の上面が揃わず、金属ボール移
送手段1の吸着が不安定になるからである。又、図6に
示すように、金属ボール供給部8の底部に、金属ボール
移送手段1の吸着穴11のピッチに合わせて溝8aを設
け、前記溝8aに金属ボール9が1つずつ並ぶようにし
ても良い。又、図7に示すように、金属ボール供給部8
の底部に、切り込み8bを所定ピッチで設け、前記切り
込み8bに金属ボール9が1つずつ並ぶようにしても良
い。又、図8に示すように、金属ボール供給部8の底部
に、波形凹部8cを所定ピッチで設け、前記波形凹部8
cに金属ボール9が1つずつ並ぶようにしても良い。
又、図8に示すように、金属ボール供給部8に加振手段
17を取付け、振動によって、金属ボール9を、1層に
並べたり、前記溝8aや切り込み8bや波形凹部8cに
はめ込むようにすることができる。尚、前記の加振に
は、金属ボール移送手段1側の超音波ユニット10の加
振を利用できる。
の手段は、図1に示す認識手段7、7が、バンプ形成ス
テージ2上に固定された半導体素子3の位置と、金属ボ
ール移送手段1が金属ボール9を過不足なく吸着してい
るか否かを確認する。先ず、下側にある認識手段7の確
認により、金属ボール移送手段1の吸着穴11以外の部
分に金属ボール9が付着しておれば、付着している金属
ボール9をエアーブロー等の方法により除去手段21に
よって除去する。各吸着穴11に吸着している金属ボー
ル9が不足しておれば、金属ボール移送手段1は前工程
に戻って再吸着する。次いで、図4に示すように、金属
ボール移送手段1を半導体素子3の素子電極12の上に
位置決めする。金属ボール移送手段1は、バンプを形成
すべき半導体素子3の素子電極に対応する所定位置に吸
着穴11を有するので、この位置決めによって、前記各
吸着穴11が吸着している各金属ボール9は夫々が対応
すべき素子電極位置に位置決めされる。
極に接合する接合方法とその手段は、半導体素子3を固
定するバンプ形成ステージ2が内蔵するヒータによる半
導体素子3の加温と、金属ボール移送手段1を先端に保
持している超音波ユニット10の超音波による加振と、
金属ボール移送手段1が吸着保持している金属ボール9
を半導体素子3の素子電極に当接させる際の衝撃と、金
属ボール移送手段1による押圧とである。これらの加温
と超音波による加振と衝撃と押圧とを使用すると、図5
に示すように、複数の金属ボール9を半導体素子3の各
素子電極12上にバンプ13として同時に接合すること
ができ、且つ、接合されたバンプ13は、金属ボール移
送手段1の吸着穴11とテーパー部11aとによって決
まる形に形成され、それらの高さが揃う。
とは、半導体素子3の素子電極12の材質・大きさや金
属ボール9の材質・直径等によって調整すれば良い。
バンプ形成装置の第2実施例を図10に基づいて説明す
る。
0に示すように、金属ボール移送手段1の吸着穴11部
分が、キャピラリー14で構成されていることだけであ
り、他は、第1実施例と同様である。各キャピラリー1
4は、キャピラリー固定部材15で固定されて、吸引チ
ューブ4に接続されている。図10に示すように、キャ
ピラリー14を使用すると、余分の金属ボール9が金属
ボール移送手段1に付着することを完全に防止でき、且
つ、キャピラリー14の使用によって、超音波ユニット
10の超音波加振による接合効果が増大する。
形成装置の第3実施例を図11に基づいて説明する。
1に示すように、金属ボール供給部8と金属ボール移送
手段1との間に、受け渡し手段18を介在させることだ
けであり、他は、第1実施例と同様である。受け渡し手
段18は、水平を維持して上下方向に移動する支持軸2
1の回りを上下方向に180°回動する。そして、下方
を向き下方に下降して金属ボール供給部8から金属ボー
ル9を受け取り、上昇し180°回転して上方を向き、
金属ボール9を、金属ボール移送手段1に渡す。受け渡
し手段18が金属ボール供給部8から金属ボール9を受
け取る機構は、第1実施例の金属ボール移送手段1の機
構と同様のものを使用すれば良い。このようにすると、
受け渡し手段18の受取り動作と、金属ボール移送手段
1のバンプ形成動作とが並行して行われるので、同一の
タクトタイムで、金属ボール9の移送個数の確認を確実
に行うことができる。
導電性材料ボールを使用することにより、バンプ形成に
使用する導電性材料の選択範囲が広くなるという効果を
奏する。
一連の動作で同時にバンプを形成することができ、生産
のタクトタイムを大幅に短縮することができ、且つ、バ
ンプの高さを揃えることができ従来技術で行っているバ
ンプの高さを揃える工程を省略できるという効果を奏す
る。
別物質で被覆する多層構造とし、必要により、最外層を
相互に付着しにくい材質にすることにより、導電性材料
ボールの選択範囲が更に広がり、作業性が向上するとい
う効果を奏する。
装置の第1実施例の斜視図である。
す図である。
す図である。
と接合動作とを示す図である。
である。
を示す図である。
例を示す図である。
例を示す図である。
断面図である。
成装置の第2実施例の要部を示す斜視図である。
成装置の第3実施例の要部を示す側面図である。
成装置の斜視図である。
る。
Claims (20)
- 【請求項1】 形成すべきバンプの大きさに合わせた大
きさの導電性材料ボールをバンプを形成すべき電極との
接合性が良い導電性材料により形成し、前記導電性材料
ボールを導電性材料ボール供給部に層状に配列し、前記
の配列された導電性材料ボール層から、バンプを形成す
べき半導体素子の各素子電極に対応する位置に配された
ボール保持具を有する導電性材料ボール移送手段によ
り、前記導電性材料ボールを前記ボール保持具に取り出
し保持してバンプを形成すべき半導体素子上に移送し、
前記ボール保持具に保持されている前記導電性材料ボー
ルを前記のバンプを形成すべき半導体素子の素子電極上
に位置決めし、前記位置決め状態で、加温と衝撃力と押
圧力と超音波振動との2つ以上の組合せによって前記導
電性材料ボールを前記素子電極に接合してバンプを形成
することを特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項2】 ボール保持具に、導電性材料ボールを吸
着して保持させる請求項1に記載のバンプ形成方法。 - 【請求項3】 導電性材料ボール供給部に、導電性材料
ボールを1層に配列する請求項1に記載のバンプ形成方
法。 - 【請求項4】 導電性材料ボールは、主物質の外側を別
物質で被覆する多層構造とする請求項1、2または3に
記載のバンプ形成装置。 - 【請求項5】 多層構造の導電性材料ボールは、最外層
が相互に付着しにくい材質である請求項4に記載のバン
プ形成装置。 - 【請求項6】 半導体素子を装置内に搬入する搬入手段
と、装置内で半導体素子を移送する半導体素子移送手段
と、バンプを形成した半導体素子を装置から搬出する搬
出手段と、バンプを形成する半導体素子を固定するバン
プ形成ステージと、バンプを形成すべき半導体素子の各
素子電極の位置に対応するボール保持具を有し、バンプ
形成用の導電性材料ボールを前記ボール保持具に保持し
て前記バンプ形成ステージに固定された半導体素子上に
移送する導電性材料ボール移送手段と、前記導電性材料
ボール移送手段のボール保持具に保持されている前記導
電性材料ボールを前記バンプ形成ステージ上に固定され
た半導体素子の素子電極上に位置決めする位置決め部
と、前記の位置決め状態で前記導電性材料ボールを前記
半導体素子の素子電極上に接合する接合手段とを有する
ことを特徴とするバンプ形成装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載のバンプ形成装置におい
て、バンプを形成する導電性材料ボールを層状に配列す
る導電性材料ボール供給部を付加することを特徴とする
バンプ形成装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載のバンプ形成装置におい
て、導電性材料ボール移送手段と導電性材料ボール供給
部との間に、導電性材料ボールを前記導電性材料ボール
供給部から受け取り前記導電性材料ボール移送手段に渡
す導電性材料ボール受け渡し手段を付加することを特徴
とするバンプ形成装置。 - 【請求項9】 ボール保持具は、導電性材料ボールを吸
着し保持する吸着穴またはキャピラリーである請求項
6、7または8に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項10】 位置決め部は、画像処理による認識手
段を有する請求項6、7または8に記載のバンプ形成装
置。 - 【請求項11】 認識手段は、導電性材料ボール移送手
段による導電性材料ボールの保持状態を認識する請求項
10に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項12】 導電性材料ボール移送手段は、ボール
保持具以外の位置に導電性材料ボールが付着しているの
を認識手段が認識した場合に、付着している導電性材料
ボールを除去する除去手段を有する請求項10に記載の
バンプ形成装置。 - 【請求項13】 導電性材料ボール移送手段は、保持し
ている導電性材料ボールの数が不足していることを認識
手段が認識した場合に、前工程に戻って導電性材料ボー
ルを保持し直す請求項10に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項14】 接合手段は、導電性材料ボール移送手
段に超音波振動を与える超音波ユニットである請求項
6、7または8に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項15】 接合手段は、導電性材料ボール移送手
段が保持する導電性材料ボールを半導体素子の素子電極
に押圧する請求項6、7または8に記載のバンプ形成装
置。 - 【請求項16】 接合手段は、導電性材料ボール移送手
段が保持する導電性材料ボールを半導体素子の素子電極
に衝撃的に接触させる請求項6、7または8に記載のバ
ンプ形成装置。 - 【請求項17】 導電性材料ボール供給部は、導電性材
料ボールを所定位置に配列させる複数の凹部を有する請
求項7または8に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項18】 導電性材料ボール供給部は、加振手段
を有する請求項7または8に記載のバンプ形成装置。 - 【請求項19】 導電性材料ボール移送手段は、静電気
を帯電しない材質で構成される請求項6、7または8に
記載のバンプ形成装置。 - 【請求項20】 導電性材料ボール供給部は、静電気を
帯電しない材質で構成される請求項7または8に記載の
バンプ形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03402595A JP3571398B2 (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | バンプ形成方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03402595A JP3571398B2 (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | バンプ形成方法とその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08236527A true JPH08236527A (ja) | 1996-09-13 |
JP3571398B2 JP3571398B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=12402841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03402595A Expired - Lifetime JP3571398B2 (ja) | 1995-02-22 | 1995-02-22 | バンプ形成方法とその装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3571398B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6270002B1 (en) | 1997-09-10 | 2001-08-07 | Nippon Micrometal Co., Ltd. | Ball arrangement method and ball arrangement apparatus |
-
1995
- 1995-02-22 JP JP03402595A patent/JP3571398B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6270002B1 (en) | 1997-09-10 | 2001-08-07 | Nippon Micrometal Co., Ltd. | Ball arrangement method and ball arrangement apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3571398B2 (ja) | 2004-09-29 |
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