JPH1074767A - Fine ball bump forming method and device - Google Patents

Fine ball bump forming method and device

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Publication number
JPH1074767A
JPH1074767A JP24709096A JP24709096A JPH1074767A JP H1074767 A JPH1074767 A JP H1074767A JP 24709096 A JP24709096 A JP 24709096A JP 24709096 A JP24709096 A JP 24709096A JP H1074767 A JPH1074767 A JP H1074767A
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JP
Japan
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ball
fine
array substrate
balls
bump
Prior art date
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Pending
Application number
JP24709096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shimokawa
健二 下川
Kohei Tatsumi
宏平 巽
Hideji Hashino
英児 橋野
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Priority to TW086112557A priority patent/TW353771B/en
Priority to PCT/JP1997/002996 priority patent/WO1998009323A1/en
Publication of JPH1074767A publication Critical patent/JPH1074767A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable fine ball bumps to be quickly and surely formed. SOLUTION: Fine vibrations are applied to a case 6 where fine balls 5 are housed to make fine balls 5 start jumping, one of the jumping fine balls 5 is attracted by vacuum suction to a ball arranging board 1 where a ball suction hole is bored, fine balls 5a other than the fine ball 5 attracted to the ball suction hole 3 by vacuum suction are removed by vibrations of smaller amplitude, and then the ball arranging board 1 is moved over a ball bump forming target board 10 and aligned. Then, the fine ball 5 attracted to the ball suction hole 3 of the ball arranging board l is transferred onto the target board 10 at a bump forming position for the formation of a ball bump, thereby a fine ball bump of high bonding reliability can be easily formed through a simple device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微細ボールバンプ形
成方法及び装置に係わり、特に、基板や半導体チップの
電極等に微細ボールバンプを形成する方法及び装置に用
いて好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming a fine ball bump, and more particularly to a method and an apparatus suitable for forming a fine ball bump on a substrate or an electrode of a semiconductor chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体チップ等の電極に形成
するバンプとして、ウエハバンプやスタッドバンプが知
られている。前記ウエハバンプは、ウエハ段階の半導体
素子上にバンプを形成するものであり、ウエハプロセス
として複雑な工程を何回も繰り返し行う必要があるた
め、歩留りが悪い欠点がある。また、コスト高になるの
で、少量多品種製品には適用できない欠点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, wafer bumps and stud bumps have been known as bumps formed on electrodes such as semiconductor chips. The wafer bump is used to form a bump on a semiconductor element at a wafer stage, and it is necessary to repeat a complicated process many times as a wafer process. In addition, there is a disadvantage that it cannot be applied to small-quantity multi-products due to high cost.

【0003】それに対して、スタッドバンプは半導体チ
ップの電極パッド等に1つずつワイヤボンディングの一
次接合時のボールボンディングを行い、接合後に前記ワ
イヤのネック部を切断して形成するものである。
On the other hand, stud bumps are formed by performing ball bonding at the time of primary bonding of wire bonding on electrode pads of a semiconductor chip one by one, and cutting the neck portion of the wire after bonding.

【0004】したがって、前記スタッドバンプの場合に
は、切断部において前記ワイヤの残りが凸形状となる上
に、前記ワイヤの高さが不均一に残ってしまう。また、
ワイヤのボールボンディングを用いるために、ボール径
はワイヤ径の2〜3倍となり、微小なバンプを形成する
のは困難であった。
Therefore, in the case of the stud bump, the rest of the wire at the cut portion becomes convex, and the height of the wire remains uneven. Also,
Since the ball diameter of the wire is used, the ball diameter becomes two to three times the wire diameter, and it is difficult to form a minute bump.

【0005】基板にメッキ成長させたバンプをバンプ形
成位置に転写して接合する方法がある。しかし、前記メ
ッキ成長によるバンプは半球状のバンプなので、接合に
必要なバンプ高さに形成するとバンプ幅がかなり大きく
なってしまう。このため、例えば100μm以下の狭ピ
ッチ接合を行う場合には適用できない問題があった。
[0005] There is a method in which a bump formed by plating on a substrate is transferred to a bump forming position and joined. However, since the bumps formed by the plating are hemispherical bumps, the bump width becomes considerably large when the bumps are formed to have a bump height necessary for bonding. For this reason, for example, there is a problem that cannot be applied to a case where a narrow pitch bonding of 100 μm or less is performed.

【0006】そこで、均一でかつ微細なバンプを形成す
ることができる技術として、微小金属ボールを用いたバ
ンプ形成技術が、例えば、特開平7−153765号公
報にて提案されている。
Accordingly, as a technique for forming uniform and fine bumps, a bump forming technique using minute metal balls has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-153765.

【0007】前記公報にて提案されているバンプ形成方
法は、少なくとも半導体チップの1つ分の金属ボール群
を吸着保持するようにしている。そして、複数の金属ボ
ール群を吸着保持するために、バンプ形成位置に対応し
た全ての位置に吸着孔が形成されている配列基板を用
い、前記配列基板に微小金属ボールを吸着保持した後、
前記配列基板を接合用ステージまで搬送して被接合部に
接合するようにしている。
In the bump forming method proposed in the above publication, at least one metal ball group of a semiconductor chip is sucked and held. Then, in order to suck and hold the plurality of metal ball groups, using an array substrate in which suction holes are formed in all positions corresponding to the bump formation positions, and after sucking and holding the minute metal balls on the array substrate,
The arrangement substrate is transported to a joining stage and joined to a portion to be joined.

【0008】したがって、この場合は均一に形成された
微小金属ボールをバンプ形成位置に一括接合することが
できるので、高い信頼性が得られるボールバンプを容易
に、かつ効率的に形成することができる。
[0008] Therefore, in this case, the uniformly formed fine metal balls can be joined together at the bump formation position, so that ball bumps with high reliability can be easily and efficiently formed. .

【0009】しかし、前記配列基板に形成される吸着孔
は、ボールバンプを形成する半導体のバンプ形成位置に
対応して一義的に決まってしまうので、半導体装置の種
類毎にそれに対応した配列基板を作成して用意しなけれ
ばならない問題があった。
However, the suction holes formed in the array substrate are uniquely determined according to the bump formation positions of the semiconductors forming the ball bumps. There was a problem that had to be created and prepared.

【0010】したがって、前記のように複数の吸着孔が
形成されている配列基板を用いて複数のボールバンプを
一括して形成する方法は、多ピンの半導体製品を大量生
産する場合には好適であるが、少ピンの半導体装置を少
量生産する場合には不向きであった。
Therefore, the method of collectively forming a plurality of ball bumps using an array substrate having a plurality of suction holes as described above is suitable for mass production of multi-pin semiconductor products. However, it is not suitable for producing a small number of semiconductor devices with a small number of pins.

【0011】少ピンの半導体装置を少量生産するのに適
したボールバンプ形成方法として、例えば、特開昭62
−166548号公報にて提案されている「半田ボール
形成方法」を考慮することができる。
As a method of forming a ball bump suitable for producing a small number of semiconductor devices with a small number of pins, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62
The "solder ball forming method" proposed in Japanese Patent Application Publication No. 166548 can be considered.

【0012】前記「半田ボール形成方法」は、ツール端
の発熱部の先端から吸引手段との接続部にわたって貫通
する吸引用孔が設けられている半田バンプ用ツールと、
吸引手段とを用いて、半田ボールを形成するようにし
て、厚くてばらつきの少ない良好な半田バンプを形成で
きるようにしている。
The "solder ball forming method" includes a solder bump tool provided with a suction hole penetrating from a tip end of a heat generating portion at a tool end to a connection portion with a suction means;
The suction balls are used to form the solder balls, so that a thick solder bump with little variation can be formed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】最近は、半導体装置の
微細化が益々進み、電極の配線ピッチは非常に小さくな
ってきている。そのため、前記電極上にボールバンプを
形成する場合に用いられる金属ボールは、電極の配線ピ
ッチの微細化に応じて非常に微細になっている。
In recent years, semiconductor devices have been increasingly miniaturized, and the wiring pitch of electrodes has become extremely small. For this reason, metal balls used for forming ball bumps on the electrodes have become extremely fine in accordance with the miniaturization of the wiring pitch of the electrodes.

【0014】このような微細な金属ボールは、その取り
扱いが大変難しいが、前記「半田ボール形成方法」にお
いては、微細な金属ボールを取り扱う際の格別な工夫が
成されていなかった。このため、前記「半田ボール形成
方法」を用いて微細ボールバンプを形成しようとした場
合には、微細な金属ボールをツール端に1つ吸着する際
に複数個の金属ボールを吸着してしまう可能性があっ
た。
The handling of such fine metal balls is very difficult. However, in the "solder ball forming method", no special measure has been taken when handling the fine metal balls. For this reason, when trying to form a fine ball bump using the "solder ball forming method", a plurality of metal balls may be attracted when one fine metal ball is attracted to the tool end. There was sex.

【0015】余分な金属ボールを吸着してしまうと、金
属ボールが無駄になるばかりでなく、前記余分な金属ボ
ールが半導体チップ上に落ちて不良品が発生してしまう
恐れがあるので好ましくない。
If an extra metal ball is adsorbed, not only the metal ball is wasted, but also the extra metal ball may fall on the semiconductor chip to cause a defective product, which is not preferable.

【0016】また、前記「半田ボール形成方法」の場合
は、バンプ形成位置に半田ボールを溶着接合するように
している。したがって、半田用ツールの先端部を半田ボ
ールの融点に応じた高い温度にしなければならない。
In the case of the "solder ball forming method", a solder ball is welded to a bump forming position. Therefore, the tip of the soldering tool must be set to a high temperature corresponding to the melting point of the solder ball.

【0017】したがって、AuやPtのような高融点の
貴金属ボールの場合は融点が高いので、チップ等に熱ダ
メージを与えないために、できるだけ低温で熱圧着接合
することが望ましい。
Therefore, high melting point noble metal balls such as Au and Pt have a high melting point, and it is desirable to perform thermocompression bonding at a temperature as low as possible in order to prevent thermal damage to chips and the like.

【0018】本発明は前述の問題点にかんがみ、微細ボ
ールを吸着してバンプ形成位置に転写する際に、1つの
微細ボールだけを確実に吸着保持できるようにすること
を第1の目的とする。また、微細ボールバンプを低温
で、かつ確実に形成できるようにすることを第2の目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is a first object of the present invention to surely hold only one fine ball when sucking the fine ball and transferring it to the bump formation position. . It is a second object of the present invention to reliably form a fine ball bump at a low temperature.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の微細ボールバン
プ形成方法は、微細ボールが収容されている容器に微振
動を与えて前記微細ボールを跳躍させる微細ボール跳躍
工程と、前記微細ボール跳躍工程の処理によって跳躍し
ている微細ボールの1つを、吸着孔が1つ形成されてい
る配列基板の先端部に真空吸着して保持する微細ボール
吸着工程と、前記配列基板の先端部に吸着している1つ
の微細ボール以外の余分な微細ボールを微小振幅による
振動によって除去する不要ボール除去工程と、前記不要
ボール除去工程で余分な微細ボールが除去された配列基
板を、基板または半導体チップの電極を含むボールバン
プ形成対象物の上に移動させ、前記ボールバンプ形成対
象物と前記配列基板に吸着している微細ボールとの位置
合わせを行う配列基板移動工程と、前記配列基板の先端
部に吸着している微細ボールを前記ボールバンプ形成対
象物の所定位置に転写してボールバンプを形成するバン
プ形成工程とを行うことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a method for forming a fine ball bump, comprising: a fine ball jumping step in which a fine ball is jumped by applying a slight vibration to a container containing the fine ball; A fine ball sucking step of vacuum-sucking and holding one of the fine balls jumping by the process at the tip of the arrayed substrate having one suction hole, and sucking the fine ball at the tip of the arrayed substrate. An unnecessary ball removing step of removing extra fine balls other than the one fine ball by vibration with a minute amplitude, and an array substrate from which the extra fine balls have been removed in the unnecessary ball removing step is mounted on an electrode of a substrate or a semiconductor chip. An array for moving the ball bump forming object including the ball bump forming object and positioning the ball bump forming object and the fine ball adsorbed on the array substrate A plate moving step is characterized by performing the bump forming step of forming a ball bump is transferred to a predetermined position of the fine balls adsorbed on the tip of the array substrate the ball bump forming object.

【0020】また、本発明の他の特徴とするところは、
前記不要ボール除去工程における微小振幅による振動
は、超音波振動子によって発生される超音波振動である
ことを特徴としている。
Another feature of the present invention is that
The vibration due to the minute amplitude in the unnecessary ball removing step is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator.

【0021】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、請求項1または2のいずれか1項に記載のバンプ形
成工程において、超音波エネルギーを加えながら前記微
細ボールと前記ボールバンプ形成対象物とを接合するよ
うにしたことを特徴としている。
Another feature of the present invention is that, in the bump forming step according to any one of claims 1 and 2, the fine ball and the ball bump forming object are applied while applying ultrasonic energy. And is joined.

【0022】また、本発明の微細ボールバンプ形成装置
は、跳躍している微細ボールの1つを吸着するための吸
着孔の一端がその先端部に開口している配列基板と、前
記配列基板に形成されている吸着孔の内部を負圧にし
て、前記配列基板の先端に前記跳躍している微細ボール
の1つを真空吸着させるようにするための真空吸着装置
と、前記配列基板の先端に真空吸着している微細ボール
以外の余分な微細ボールを除去するために前記ボール配
列基板を微小振幅で振動させる振動手段とを具備するこ
とを特徴としている。
Further, the fine ball bump forming apparatus of the present invention has an arrangement substrate having one end of a suction hole for adsorbing one of the jumping fine balls opened at a tip end thereof; A vacuum suction device for applying a negative pressure to the inside of the formed suction holes to vacuum-suck one of the jumping fine balls at the tip of the array substrate; And a vibrating means for vibrating the ball array substrate with a minute amplitude in order to remove extra fine balls other than the fine balls sucked in vacuum.

【0023】また、本発明の他の特徴とするところは、
前記余分な微細ボールを除去するための振動手段が超音
波振動子であることを特徴としている。
Another feature of the present invention is that
The vibration means for removing the extra fine ball is an ultrasonic vibrator.

【0024】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記ボール配列基板の先端部は、使用する微細ボー
ルの大きさに対応して細径に形成されることにより、前
記ボールバンプを形成するピッチよりも小さく形成され
ていることを特徴としている。
Another feature of the present invention is that the tip of the ball array substrate has a small diameter corresponding to the size of the fine ball to be used, thereby forming the ball bump. It is characterized in that it is formed smaller than the pitch at which it is formed.

【0025】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、前記配列基板の先端部に吸着している微細ボールを
前記ボールバンプ形成対象物の所定位置に転写してボー
ルバンプを形成する際に、前記微細ボールに超音波エネ
ルギーを加えるための超音波振動子を更に具備すること
を特徴としている。また、この超音波振動子は余分ボー
ルを除去する機能を兼ねていてもよい。
Another feature of the present invention resides in that, when a ball is formed by transferring a fine ball adsorbed to a tip portion of the array substrate to a predetermined position of the ball bump forming object. An ultrasonic transducer for applying ultrasonic energy to the fine ball is further provided. Further, the ultrasonic vibrator may also have a function of removing extra balls.

【0026】[0026]

【作用】本発明は前記技術手段を有するので、微細ボー
ルを1つ1つ保持してボールバンプを形成していくの
で、ボールバンプを形成する製品の種類毎にボール配列
基板を作製する必要がなく、大きな汎用性が得られる。
Since the present invention has the above technical means, the ball bumps are formed by holding the fine balls one by one. Therefore, it is necessary to manufacture a ball array substrate for each type of the product on which the ball bumps are formed. And great versatility is obtained.

【0027】また、予め所望の大きさに形成した微細ボ
ールを使用してバンプを形成することができるので、バ
ンプの高さ及び径を一様にすることができ、高い接合信
頼性が得られるバンプを形成することが可能となる。
Further, since bumps can be formed using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and high bonding reliability can be obtained. A bump can be formed.

【0028】さらに、振動体として超音波振動子を用い
ることにより、微細ボールを使用する際に出現すること
が多い余分なボールを良好に除去することができるの
で、余分なボールにより生じる不都合を確実に防止する
ことができる。
Further, by using an ultrasonic vibrator as the vibrator, extra balls often appearing when using fine balls can be satisfactorily removed. Can be prevented.

【0029】また、本発明の他の特徴によれば、バンプ
形成時に、微細ボールに超音波エネルギーを加えなが
ら、前記微細ボールとボールバンプ形成対象物とを接合
するので、接合温度を低下させて接合時間の短縮を図る
ことができるとともに、接合強度を向上させることがで
きる。
Further, according to another feature of the present invention, at the time of forming a bump, the fine ball and the ball bump forming object are bonded while applying ultrasonic energy to the fine ball. The joining time can be reduced, and the joining strength can be improved.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の微細ボールバンプ
形成方法及び装置の実施形態を図面を参照して説明す
る。図1及び図2に示すように、本実施形態の微細ボー
ルバンプ形成装置は、主要構成としてボール配列基板1
と、超音波振動子2とを備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the method and apparatus for forming a fine ball bump according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the fine ball bump forming apparatus of the present embodiment has a ball array substrate 1 as a main configuration.
And an ultrasonic transducer 2.

【0031】ボール配列基板1は、先端に行くに従って
細径に形成されていて、先端部の直径Lはバンプを形成
するピッチよりも小さく形成されている。また、その中
心部にはボール吸着孔3が形成されている。そして、前
記ボール配列基板1にはホース21を介して真空ポンプ
等の真空吸引装置20(図2参照)が接続されていて、
前記ボール吸着孔3の内部には矢印4で示したように、
真空吸引力が作用するように成されている。
The ball array substrate 1 is formed to have a smaller diameter toward the tip, and the diameter L at the tip is smaller than the pitch for forming the bumps. Further, a ball suction hole 3 is formed at the center thereof. A vacuum suction device 20 (see FIG. 2) such as a vacuum pump is connected to the ball array substrate 1 through a hose 21.
As shown by an arrow 4 inside the ball suction hole 3,
The vacuum suction force is applied.

【0032】前述のように構成されたボール配列基板1
を用いてボールバンプを形成する場合には、まず、微細
金属ボール5が収容されている容器6上にボール配列基
板1が移動される。図3に示すように、容器6はパーツ
フィーダー等の振動発生機7上に固定されており、前記
振動発生機7が振動することにより微細金属ボール5は
跳躍する。
The ball array substrate 1 configured as described above
When the ball bump is formed by using the above, first, the ball array substrate 1 is moved onto the container 6 in which the fine metal balls 5 are stored. As shown in FIG. 3, the container 6 is fixed on a vibration generator 7 such as a parts feeder, and the fine metal balls 5 jump when the vibration generator 7 vibrates.

【0033】前記振動発生機7により行われる振動の周
波数は微細金属ボール5の大きさ等に応じて、例えば0
〜1kHzまで可変に成されており、また、容器6は振
動発生機7からの脱着が可能と成されている。
The frequency of the vibration generated by the vibration generator 7 is, for example, 0 in accordance with the size of the fine metal ball 5 or the like.
The frequency is variable up to 1 kHz, and the container 6 can be detached from the vibration generator 7.

【0034】次に、ボール配列基板1に微細金属ボール
5を吸着させるために、ボール配列基板1を容器6の近
傍まで下降させて振幅させ、跳躍している微細金属ボー
ル5をボール配列基板1のボール吸着孔3に真空吸着さ
せる。ここで、ボール配列基板1の下降距離及び振幅距
離は、例えば0.1mm単位で制御可能とし、振幅回数
の制御も可能としている。
Next, in order to attract the fine metal balls 5 to the ball array substrate 1, the ball array substrate 1 is lowered to the vicinity of the container 6 and amplitude is applied, and the jumping fine metal balls 5 are moved to the ball array substrate 1. Is vacuum-sucked into the ball suction hole 3 of FIG. Here, the descending distance and the amplitude distance of the ball array substrate 1 can be controlled, for example, in units of 0.1 mm, and the number of amplitudes can be controlled.

【0035】前述のようにして、ボール配列基板1のボ
ール吸着孔3に微細金属ボール5を真空吸着させたとき
に、図1(a)に示すように、余分な微細金属ボール5
aが付着してくることがある。
As described above, when the fine metal balls 5 are vacuum-sucked into the ball suction holes 3 of the ball array substrate 1, as shown in FIG.
a may adhere.

【0036】本実施形態においては、前記余分な微細金
属ボール5aを除去するために、超音波振動子2を動作
させ、図1(b)中において符号8で示したように、ボ
ール配列基板1を超音波振動させる。これにより、矢印
9で示すように、微細金属ボール5に付着していた余分
な微細金属ボール5aを下方に落下させることができ、
1つの微細金属ボール5のみをボール配列基板1の先端
部に確実に真空吸着することができる。
In this embodiment, the ultrasonic vibrator 2 is operated in order to remove the extra fine metal balls 5a, and as shown by reference numeral 8 in FIG. Is subjected to ultrasonic vibration. Thereby, as shown by the arrow 9, the extra fine metal ball 5a attached to the fine metal ball 5 can be dropped downward,
Only one fine metal ball 5 can be reliably sucked to the tip of the ball array substrate 1 by vacuum.

【0037】前述のようにして、1つの微細金属ボール
5をボール配列基板1の先端部に真空吸着したら、次
に、図1(c)に示すように、ボール配列基板1を半導
体チップ10上の所定位置に移動させる。
After one fine metal ball 5 is vacuum-adsorbed to the tip of the ball array substrate 1 as described above, the ball array substrate 1 is then placed on the semiconductor chip 10 as shown in FIG. To a predetermined position.

【0038】前記半導体チップ10上には、複数の電極
11が所定のピッチで形成されており、バンプを形成す
る予定の電極11上にボール配列基板1を移動させた
ら、図1(d)に示すようにボール配列基板1を下降さ
せる。
A plurality of electrodes 11 are formed on the semiconductor chip 10 at a predetermined pitch, and when the ball array substrate 1 is moved onto the electrodes 11 on which bumps are to be formed, FIG. The ball array substrate 1 is lowered as shown.

【0039】そして、微細金属ボール5を加熱したステ
ージ12上の半導体チップ10の電極11上の所定位置
に位置決めした後、微細金属ボール5を電極11上に熱
圧着接合する。この際、本実施形態においては超音波振
動子2を動作させて超音波エネルギーを加えるようにし
ている。例えば20〜150KHz(好ましくは30〜
120KHz)の周波数の超音波振動を加えるようにし
ており、これにより、微細金属ボール5を非常に小さい
力で変形できる状態にする。
Then, after positioning the fine metal balls 5 at predetermined positions on the electrodes 11 of the semiconductor chip 10 on the heated stage 12, the fine metal balls 5 are thermocompression bonded to the electrodes 11. At this time, in the present embodiment, the ultrasonic vibrator 2 is operated to apply ultrasonic energy. For example, 20 to 150 KHz (preferably 30 to
Ultrasonic vibration of a frequency of 120 KHz is applied, whereby the fine metal ball 5 is brought into a state in which it can be deformed with a very small force.

【0040】そして、変形によって接合部に新生面が露
出するので、比較的低温で固相接合、すなわち、金属の
相互拡散による合金の形成を行うことができる。したが
って、本実施形態においては、低温で接合することが可
能なので、接着時間を短縮できるとともに、接合強度を
向上させることができる。
Since the new surface is exposed at the bonding portion by the deformation, solid phase bonding can be performed at a relatively low temperature, that is, an alloy can be formed by mutual diffusion of metals. Therefore, in this embodiment, since bonding can be performed at a low temperature, the bonding time can be shortened and the bonding strength can be improved.

【0041】なお、微細金属ボール5を電極11上に熱
圧着接合する際に、ステージ12側で加熱してもよく、
ボール配列基板1側で加熱してもよい。またはステージ
12側及びボール配列基板1側の両方から加熱するよう
にしてもよい。
When the fine metal ball 5 is thermocompression bonded to the electrode 11, it may be heated on the stage 12 side.
Heating may be performed on the ball array substrate 1 side. Alternatively, heating may be performed from both the stage 12 side and the ball array substrate 1 side.

【0042】前述のようにして、微細金属ボール5を電
極11の所定位置に接合したら、次に、真空吸着を解除
するとともに、ボール配列基板1を上昇させて1回の接
合を終了する。このような処理を繰り返し行うことによ
り、半導体チップ10の所定位置に微細金属ボール5を
接合してボールバンプを次々に形成するようにしてい
る。
After the fine metal balls 5 have been bonded to the predetermined positions of the electrodes 11 as described above, the vacuum suction is released and the ball array substrate 1 is raised to complete one bonding. By repeating such processing, the fine metal balls 5 are bonded to predetermined positions of the semiconductor chip 10 to form ball bumps one after another.

【0043】超音波振動子2を動作させる際に、その作
動させるタイミングは、微細金属ボール5の吸着と同期
して、すなわち、ボール配列基板1へ微細金属ボール5
を吸着する際に作動させるようにしてよい。このように
した場合には、微細金属ボール5がボール吸着孔3に吸
着されるのと同時に、余分な微細金属ボール5aが付着
されないようにすることができる。
When operating the ultrasonic vibrator 2, the operation timing is synchronized with the suction of the fine metal balls 5, that is, the fine metal balls 5 are transferred to the ball array substrate 1.
May be activated at the time of adsorption. In this case, the fine metal balls 5 are adsorbed to the ball suction holes 3 and, at the same time, the extra fine metal balls 5a can be prevented from being attached.

【0044】なお、前述の説明では、超音波振動子2を
ボール配列基板1上に固着した例を示したが、このよう
に固着する場合にはビス等を用いてボール配列基板1上
の適所に固定すればよい。また、適宜の接着剤やゴムま
たは高粘性のグリース等をボール配列基板1間に介在さ
せて固定するようにしてもよい。さらに、ボール配列基
板1上に固着する代わりに、埋設する形態で前記ボール
配列基板1に内蔵するようにしてもよい。
In the above description, an example in which the ultrasonic transducer 2 is fixed on the ball array substrate 1 has been described. Should be fixed to. Further, an appropriate adhesive, rubber, high-viscosity grease, or the like may be interposed between the ball array substrates 1 and fixed. Further, instead of being fixed on the ball array substrate 1, it may be embedded in the ball array substrate 1 in a buried form.

【0045】さらに、前記実施形態においては超音波振
動子2を1個設け、余分な微細ボールを除去したり、微
細金属ボール5を接合したりするようにしていた。しか
し、余分な微細ボールを除去するための超音波振動子
と、半導体チップ10の所定位置に微細金属ボール5を
接合するための超音波振動子とを別個に設けるようにし
てもよい。
Further, in the above-described embodiment, one ultrasonic vibrator 2 is provided to remove an extra fine ball or to join a fine metal ball 5. However, an ultrasonic vibrator for removing extra fine balls and an ultrasonic vibrator for joining the fine metal balls 5 at predetermined positions of the semiconductor chip 10 may be separately provided.

【0046】いずれにしても、微細金属ボール5の大き
さや種類等の条件に応じた超音波振動を発生するよう
に、制御装置(図示せず)によって制御されるように構
成されている。なお、余分な微細ボールを除去するため
の手段としては、超音波振動子の他に、例えば、バイブ
レータ等のような他の振動手段を用いるようにすること
もできる。
In any case, the apparatus is configured to be controlled by a control device (not shown) so as to generate ultrasonic vibrations according to conditions such as the size and type of the fine metal balls 5. As means for removing extra fine balls, other vibration means such as a vibrator may be used in addition to the ultrasonic vibrator.

【0047】本発明は前述のようにして、ボールバンプ
形成対象物の所定位置に微細金属ボール5を1つ1つ転
写して接合するので、既に複数のボールバンプが形成さ
れている半導体チップの所定位置にも良好にボールバン
プを形成することができる。したがって、本発明の微細
ボールバンプ形成装置は、バンピング漏れをリカバーす
るために良好に用いることができる。
According to the present invention, as described above, the fine metal balls 5 are transferred one by one to the predetermined positions of the ball bump forming object and joined, so that the semiconductor chip on which a plurality of ball bumps are already formed is formed. A ball bump can be formed well at a predetermined position. Therefore, the fine ball bump forming apparatus of the present invention can be used favorably to recover bumping leakage.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動により跳躍させた微細ボールを1つ1つ保持してボ
ールバンプを形成していくので、ボールバンプを形成す
る製品の種類毎にボール配列基板を作成する必要がなく
なり、大きな汎用性が得られる。したがって、例えば少
ピンの半導体装置を少量生産する場合に用いて特に有効
である。
As described above, according to the present invention,
Since the ball bumps are formed by holding the fine balls jumped by the vibration one by one, it is not necessary to create a ball array substrate for each type of the product on which the ball bumps are formed, and great versatility can be obtained. . Therefore, it is particularly effective, for example, when producing a small number of semiconductor devices with a small number of pins.

【0049】また、予め所望の大きさに形成した微細ボ
ールを使用してバンプを形成することができるので、バ
ンプの高さ及び径を一様にすることができ、高い接合信
頼性が得られるバンプを、簡単な装置で容易に形成する
ことが可能となる。
Further, since bumps can be formed by using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and high bonding reliability can be obtained. The bump can be easily formed with a simple device.

【0050】さらに、超音波振動子により超音波振動を
印加することにより、微細ボールを使用する際に出現す
ることが多い余分なボールを良好に除去することができ
るので、前記余分なボールにより生じる不都合を確実に
防止することができる。
Further, by applying ultrasonic vibration with an ultrasonic vibrator, an extra ball often appearing when a fine ball is used can be satisfactorily removed. Inconvenience can be reliably prevented.

【0051】また、微細ボールを接合するときに超音波
エネルギーを加えことで、前記微細ボールとボールバン
プ形成対象物との接合温度を低下させて接合時間の短縮
を図ることができるとともに、接合強度を向上させるこ
とができるようになる。
Also, by applying ultrasonic energy when joining the fine balls, the joining temperature between the minute balls and the ball bump forming object can be lowered to shorten the joining time, and the joining strength can be reduced. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態における接合手順を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a joining procedure in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態におけるボール配列基板の寸
法及び概略構成を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining dimensions and a schematic configuration of a ball array substrate according to the embodiment of the present invention.

【図3】微細金属ボールを浮遊させる装置を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing an apparatus for floating fine metal balls.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボール配列基板 2 超音波振動子 3 ボール吸着孔 4 矢印 5 微細金属ボール 6 容器 7 振動発生機 10 半導体チップ 11 電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball arrangement board 2 Ultrasonic transducer 3 Ball suction hole 4 Arrow 5 Fine metal ball 6 Container 7 Vibration generator 10 Semiconductor chip 11 Electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微細ボールが収容されている容器に微振
動を与えて前記微細ボールを跳躍させる微細ボール跳躍
工程と、 前記微細ボール跳躍工程の処理によって跳躍している微
細ボールの1つを、吸着孔が1つ形成されている配列基
板の先端部に真空吸着して保持する微細ボール吸着工程
と、 前記配列基板の先端部に吸着している1つの微細ボール
以外の余分な微細ボールを微小振幅による振動によって
除去する不要ボール除去工程と、 前記不要ボール除去工程で余分な微細ボールが除去され
た配列基板を、基板または半導体チップの電極を含むボ
ールバンプ形成対象物の上に移動させ、前記ボールバン
プ形成対象物と前記配列基板に吸着している微細ボール
との位置合わせを行う配列基板移動工程と、 前記配列基板の先端部に吸着している微細ボールを前記
ボールバンプ形成対象物の所定位置に転写してボールバ
ンプを形成するバンプ形成工程とを行うことを特徴とす
る微細ボールバンプ形成方法。
1. A fine ball jumping step in which a fine ball is jumped by applying a slight vibration to a container containing the fine ball, and one of the fine balls jumping by the processing of the fine ball jumping step is: A fine ball suction step of vacuum-sucking and holding the tip of the arrayed substrate having one suction hole formed therein, and an extra fine ball other than the one fine ball sucked at the tip of the arrayed substrate is minutely removed. Unnecessary ball removing step of removing by vibration due to amplitude, and moving the array substrate from which extra fine balls have been removed in the unnecessary ball removing step, onto a ball bump forming object including electrodes of a substrate or a semiconductor chip, An array substrate moving step for aligning the ball bump forming object and the fine ball adsorbed on the array substrate; and adsorbing the tip of the array substrate. Fine ball bump forming method characterized by fine balls is transferred to a predetermined position of the ball bump forming object performing the bump forming step of forming a ball bump.
【請求項2】 前記不要ボール除去工程における微小振
幅による振動は、超音波振動子によって発生される超音
波振動であることを特徴とする請求項1に記載の微細ボ
ールバンプ形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the vibration with the minute amplitude in the unnecessary ball removing step is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator.
【請求項3】 請求項1または2のいずれか1項に記載
のバンプ形成工程において、超音波エネルギーを加えな
がら前記微細ボールと前記ボールバンプ形成対象物とを
接合するようにしたことを特徴とする微細ボールバンプ
形成方法。
3. The bump forming step according to claim 1, wherein the fine ball and the ball bump forming object are joined while applying ultrasonic energy. Method for forming fine ball bumps.
【請求項4】 跳躍している微細ボールの1つを吸着す
るための吸着孔の一端がその先端部に開口している配列
基板と、 前記配列基板に形成されている吸着孔の内部を負圧にし
て、前記配列基板の先端に前記跳躍している微細ボール
の1つを真空吸着させるようにするための真空吸着装置
と、 前記配列基板の先端に真空吸着している微細ボール以外
の余分な微細ボールを除去するために前記ボール配列基
板を微小振幅で振動させる振動手段とを具備することを
特徴とする微細ボールバンプ形成装置。
4. An array substrate having one end of a suction hole for sucking one of the jumping fine balls opened at a tip end thereof, and the inside of the suction hole formed in the array substrate being negative. A vacuum suction device for causing one of the jumping fine balls to be vacuum-sucked to the tip of the array substrate by applying pressure, and an extra part other than the fine balls vacuum-sucked to the tip of the array substrate. Vibrating means for vibrating the ball array substrate with a minute amplitude to remove fine balls.
【請求項5】 前記余分な微細ボールを除去するための
振動手段が超音波振動子であることを特徴とする請求項
4に記載の微細ボールバンプ形成装置。
5. The fine ball bump forming apparatus according to claim 4, wherein the vibrating means for removing the extra fine balls is an ultrasonic vibrator.
【請求項6】 前記ボール配列基板の先端部は、使用す
る微細ボールの大きさに対応して細径に形成されること
により、前記ボールバンプを形成するピッチよりも小さ
く形成されていることを特徴とする請求項4または5の
いずれか1項に記載の微細ボールバンプ形成装置。
6. The method according to claim 6, wherein the tip of the ball array substrate is formed to have a small diameter corresponding to the size of the fine ball to be used, so that the tip is formed smaller than the pitch for forming the ball bumps. The apparatus for forming a fine ball bump according to claim 4, wherein:
【請求項7】 前記配列基板の先端部に吸着している微
細ボールを前記ボールバンプ形成対象物の所定位置に転
写してボールバンプを形成する際に、前記微細ボールに
超音波エネルギーを加えるための超音波振動子を更に具
備することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に
記載の微細ボールバンプ形成装置。
7. A method for applying ultrasonic energy to the fine ball when transferring the fine ball adsorbed to the tip of the array substrate to a predetermined position of the ball bump forming object to form a ball bump. The fine ball bump forming apparatus according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109630522A (en) * 2019-02-01 2019-04-16 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 A kind of adhering device and adhering method
CN112811176A (en) * 2021-01-27 2021-05-18 余海迪 Chip handling device of chip burning machine
CN113695647A (en) * 2021-09-10 2021-11-26 哈尔滨工业大学 Process method for machining full-surface micro-pit structure of thin-wall spherical shell type micro component

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109630522A (en) * 2019-02-01 2019-04-16 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 A kind of adhering device and adhering method
CN109630522B (en) * 2019-02-01 2023-11-14 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 Bonding device and bonding method
CN112811176A (en) * 2021-01-27 2021-05-18 余海迪 Chip handling device of chip burning machine
CN113695647A (en) * 2021-09-10 2021-11-26 哈尔滨工业大学 Process method for machining full-surface micro-pit structure of thin-wall spherical shell type micro component
CN113695647B (en) * 2021-09-10 2022-06-14 哈尔滨工业大学 Process method for processing full-surface micro-pit structure of thin-wall spherical shell type micro component

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