JPH11204559A - バンプ形成ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置 - Google Patents
バンプ形成ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産のタクトタイムを短縮可能なバンプ形成
ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置を提供す
る。 【解決手段】 半導体素子３の電極１３に対応して配列
される複数の導電性材料排出穴１１１０を有し該導電性
材料排出穴を介してバンプとなる流動性を有する導電性
材料１３１を押し出す導電性材料供給部材１１１を備え
た。よって、１回のバンプ形成動作にて、複数のバンプ
を半導体素子の電極上に形成することができる。
ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置を提供す
る。 【解決手段】 半導体素子３の電極１３に対応して配列
される複数の導電性材料排出穴１１１０を有し該導電性
材料排出穴を介してバンプとなる流動性を有する導電性
材料１３１を押し出す導電性材料供給部材１１１を備え
た。よって、１回のバンプ形成動作にて、複数のバンプ
を半導体素子の電極上に形成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に実装す
る半導体素子の電極にバンプを形成するバンプ形成ヘッ
ド、該バンプ形成ヘッドにて実行されるバンプ形成方
法、及び上記バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形成装置
に関し、特に、流動性の導電性材料を使用したバンプ形
成ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置に関す
る。
る半導体素子の電極にバンプを形成するバンプ形成ヘッ
ド、該バンプ形成ヘッドにて実行されるバンプ形成方
法、及び上記バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形成装置
に関し、特に、流動性の導電性材料を使用したバンプ形
成ヘッド、バンプ形成方法、及びバンプ形成装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子を回路基板に実装する
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 Bonding）実装方
法の採用が増加している。このＦＣＢ実装方法における
バンプ形成方法としては、従来からワイヤーボンダーを
使用し、ＳＢＢ（Stud Bump Bonding）方法で、例えば
金線を利用してバンプを形成するのが主流である。従来
例の金線によるバンプ形成方法とその装置について、図
８、図９を参照して説明する。２は、バンプを形成する
ための半導体素子３がトレイ４ａに収められた状態でト
レイ４ａを当該バンプ形成装置２０へ搬入する搬入装置
である。１は、バンプが形成された半導体素子３をトレ
イ４に収納し該トレイ４を当該バンプ形成装置２０の外
部へ搬出する搬出装置である。５は、平面上で互いに直
交するＸ，Ｙ方向へ移動してトレイ４とバンプ形成ステ
ージ６との間で半導体素子３を移送する半導体素子移送
装置である。７はバンプ形成ヘッドであり、超音波ホー
ン９と、該超音波ホーン９に支持され金線１０を供給す
るとともに超音波ホーン９を介して超音波による振動を
上記金線１０に作用させるキャピラリ８とを備える。１
１は、バンプ形成ステージ６に保持された半導体素子３
に対して上記バンプ形成ヘッド７をＸ，Ｙ方向に移動さ
せるＸ，Ｙステージである。１２は、上記Ｘ，Ｙステー
ジ１１上に設置されバンプ形成ステージ６に保持された
半導体素子３においてバンプを形成する電極を認識する
認識カメラであり、上記Ｘ，Ｙステージ１１上にてバン
プ形成ヘッド７に隣接して設置されている。
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 Bonding）実装方
法の採用が増加している。このＦＣＢ実装方法における
バンプ形成方法としては、従来からワイヤーボンダーを
使用し、ＳＢＢ（Stud Bump Bonding）方法で、例えば
金線を利用してバンプを形成するのが主流である。従来
例の金線によるバンプ形成方法とその装置について、図
８、図９を参照して説明する。２は、バンプを形成する
ための半導体素子３がトレイ４ａに収められた状態でト
レイ４ａを当該バンプ形成装置２０へ搬入する搬入装置
である。１は、バンプが形成された半導体素子３をトレ
イ４に収納し該トレイ４を当該バンプ形成装置２０の外
部へ搬出する搬出装置である。５は、平面上で互いに直
交するＸ，Ｙ方向へ移動してトレイ４とバンプ形成ステ
ージ６との間で半導体素子３を移送する半導体素子移送
装置である。７はバンプ形成ヘッドであり、超音波ホー
ン９と、該超音波ホーン９に支持され金線１０を供給す
るとともに超音波ホーン９を介して超音波による振動を
上記金線１０に作用させるキャピラリ８とを備える。１
１は、バンプ形成ステージ６に保持された半導体素子３
に対して上記バンプ形成ヘッド７をＸ，Ｙ方向に移動さ
せるＸ，Ｙステージである。１２は、上記Ｘ，Ｙステー
ジ１１上に設置されバンプ形成ステージ６に保持された
半導体素子３においてバンプを形成する電極を認識する
認識カメラであり、上記Ｘ，Ｙステージ１１上にてバン
プ形成ヘッド７に隣接して設置されている。
【０００３】このように構成される従来のバンプ形成装
置２０の動作を以下に説明する。半導体素子移送装置６
が、トレイ４ａに収納され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６上に移送
し載置する。ここで半導体素子３は、真空吸着によりバ
ンプ形成ステージ６に固定される。半導体素子３の電極
１３にバンプを形成するには、図９の（ａ）に示すよう
に、まずキャピラリー８に通されている金線１０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に形成
する。次に図９の（ｂ）に示すように、キャピラリー８
が、キャピラリー８に保持された金線１０の先端に形成
された球体を半導体素子３の電極１３に押圧する。そし
て超音波振動が超音波ホーン９を介して加えられ、上記
球体は、温度と圧力と超音波による振動とによって電極
１３にファーストボンディングされる。次に図９の
（ｃ）に示すように、キャピラリ８を上昇させた後、金
線１０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、上記ファーストボンディングした位置の横に
押圧（セカンドボンディング）して、金線１０を切断し
て一連の動作を終える。この動作を繰り返し、半導体素
子３上の電極１３にバンプを形成し終えると、半導体素
子移送装置５が、バンプ形成ステージ６上の半導体素子
３を吸着保持し、トレイ４ｂまで搬送し、半導体素子３
はトレイ４ｂに収納される。
置２０の動作を以下に説明する。半導体素子移送装置６
が、トレイ４ａに収納され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６上に移送
し載置する。ここで半導体素子３は、真空吸着によりバ
ンプ形成ステージ６に固定される。半導体素子３の電極
１３にバンプを形成するには、図９の（ａ）に示すよう
に、まずキャピラリー８に通されている金線１０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に形成
する。次に図９の（ｂ）に示すように、キャピラリー８
が、キャピラリー８に保持された金線１０の先端に形成
された球体を半導体素子３の電極１３に押圧する。そし
て超音波振動が超音波ホーン９を介して加えられ、上記
球体は、温度と圧力と超音波による振動とによって電極
１３にファーストボンディングされる。次に図９の
（ｃ）に示すように、キャピラリ８を上昇させた後、金
線１０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、上記ファーストボンディングした位置の横に
押圧（セカンドボンディング）して、金線１０を切断し
て一連の動作を終える。この動作を繰り返し、半導体素
子３上の電極１３にバンプを形成し終えると、半導体素
子移送装置５が、バンプ形成ステージ６上の半導体素子
３を吸着保持し、トレイ４ｂまで搬送し、半導体素子３
はトレイ４ｂに収納される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バンプ形成装置２０の構成では、半導体素子３の各電極
１３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長く、例えば１つの半
導体素子３に３００個以上の電極１３が存在する場合に
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。又、バンプの材料である金線が細線化してき
たため、金線の供給が難しいという問題点もある。本発
明は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、生産のタクトタイムを短縮可能なバンプ形成ヘッ
ド、該バンプ形成ヘッドにて実行されるバンプ形成方
法、及び上記バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形成装置
を提供することを目的とする。
バンプ形成装置２０の構成では、半導体素子３の各電極
１３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長く、例えば１つの半
導体素子３に３００個以上の電極１３が存在する場合に
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。又、バンプの材料である金線が細線化してき
たため、金線の供給が難しいという問題点もある。本発
明は、このような問題点を解決するためになされたもの
で、生産のタクトタイムを短縮可能なバンプ形成ヘッ
ド、該バンプ形成ヘッドにて実行されるバンプ形成方
法、及び上記バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形成装置
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】本発明の第１態様のバン
プ形成ヘッドは、半導体素子に形成されている電極であ
ってバンプが形成される電極に対応して配列される複数
の導電性材料排出穴を有し該導電性材料排出穴を介して
上記バンプとなる流動性を有する導電性材料を押し出す
導電性材料供給部材と、上記導電性材料供給部材を取り
付けた支持部材と、を備えたことを特徴とする。
プ形成ヘッドは、半導体素子に形成されている電極であ
ってバンプが形成される電極に対応して配列される複数
の導電性材料排出穴を有し該導電性材料排出穴を介して
上記バンプとなる流動性を有する導電性材料を押し出す
導電性材料供給部材と、上記導電性材料供給部材を取り
付けた支持部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】本発明の第２態様のバンプ形成方法は、半
導体素子に形成されている電極であってバンプが形成さ
れる複数の電極に対応して、バンプとなる流動性を有す
る導電性材料を収納した導電性材料供給部材から上記導
電性材料を押し出し、押し出された導電性材料を上記電
極に押圧して、複数の電極のそれぞれに一度でバンプを
形成することを特徴とする。
導体素子に形成されている電極であってバンプが形成さ
れる複数の電極に対応して、バンプとなる流動性を有す
る導電性材料を収納した導電性材料供給部材から上記導
電性材料を押し出し、押し出された導電性材料を上記電
極に押圧して、複数の電極のそれぞれに一度でバンプを
形成することを特徴とする。
【０００７】本発明の第３態様のバンプ形成装置は、上
記第１態様のバンプ形成ヘッドを備えたことを特徴とす
る。
記第１態様のバンプ形成ヘッドを備えたことを特徴とす
る。
【０００８】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の実施形態のバ
ンプ形成ヘッド、該バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形
成装置、該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方
法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各
図において同じ構成部分については同じ符号を付してい
る。又、上記「課題を解決するための手段」に記載す
る、「支持部材」の機能を果たす一例が本実施形態では
超音波ホーン１１２に相当する。図７に示す上記バンプ
形成装置１０１は、大別して、搬入装置２と、搬出装置
１と、半導体素子移送装置５と、バンプ形成ヘッド１１
０と、第１認識装置１５１と、制御装置５０１とを備え
る。搬入装置２と、搬出装置１と、半導体素子移送装置
５は、上述した従来のバンプ形成装置２０に備わるもの
と同一の構成及び動作を有する。即ち、搬入装置２は、
バンプを形成するための半導体素子３を収納するトレイ
４ａを備え該トレイ４ａを当該バンプ形成装置２０へ搬
入する装置である。搬出装置１は、バンプが形成された
半導体素子３を収納するトレイ４を備え該トレイ４を当
該バンプ形成装置２０の外部へ搬出する装置である。半
導体素子移送装置５は、平面上で互いに直交するＸ，Ｙ
方向へ移動してトレイ４とバンプ形成ステージ６との間
で半導体素子３を移送するである。第１認識装置１５１
は、上記バンプ形成ステージ６に隣接して設置される、
本実施形態では認識カメラであり、半導体素子３上に形
成されている電極と、バンプ形成ヘッド１１０に備わる
後述の導電性材料供給部材１１１における導電性材料排
出穴１１１０との位置合わせを行うための画像情報を得
るために、主に上記導電性材料供給部材１１１を撮像す
る。これらの搬入装置２、搬出装置１、半導体素子移送
装置５、バンプ形成ヘッド１１０、及び第１認識装置１
５１は、制御装置５０１に接続され、制御装置５０１は
これらの構成部分の動作制御を実行する。
ンプ形成ヘッド、該バンプ形成ヘッドを備えたバンプ形
成装置、該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方
法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各
図において同じ構成部分については同じ符号を付してい
る。又、上記「課題を解決するための手段」に記載す
る、「支持部材」の機能を果たす一例が本実施形態では
超音波ホーン１１２に相当する。図７に示す上記バンプ
形成装置１０１は、大別して、搬入装置２と、搬出装置
１と、半導体素子移送装置５と、バンプ形成ヘッド１１
０と、第１認識装置１５１と、制御装置５０１とを備え
る。搬入装置２と、搬出装置１と、半導体素子移送装置
５は、上述した従来のバンプ形成装置２０に備わるもの
と同一の構成及び動作を有する。即ち、搬入装置２は、
バンプを形成するための半導体素子３を収納するトレイ
４ａを備え該トレイ４ａを当該バンプ形成装置２０へ搬
入する装置である。搬出装置１は、バンプが形成された
半導体素子３を収納するトレイ４を備え該トレイ４を当
該バンプ形成装置２０の外部へ搬出する装置である。半
導体素子移送装置５は、平面上で互いに直交するＸ，Ｙ
方向へ移動してトレイ４とバンプ形成ステージ６との間
で半導体素子３を移送するである。第１認識装置１５１
は、上記バンプ形成ステージ６に隣接して設置される、
本実施形態では認識カメラであり、半導体素子３上に形
成されている電極と、バンプ形成ヘッド１１０に備わる
後述の導電性材料供給部材１１１における導電性材料排
出穴１１１０との位置合わせを行うための画像情報を得
るために、主に上記導電性材料供給部材１１１を撮像す
る。これらの搬入装置２、搬出装置１、半導体素子移送
装置５、バンプ形成ヘッド１１０、及び第１認識装置１
５１は、制御装置５０１に接続され、制御装置５０１は
これらの構成部分の動作制御を実行する。
【０００９】バンプ形成ヘッド１１０の基本的構造は、
バンプ形成ヘッド７における構造と同じである。即ち、
図２に示すように、バンプ形成ヘッド１１０は、上記
Ｘ，Ｙ方向に移動可能なＸ，Ｙステージ１１５上に設置
されたフレーム１１６に取り付けられた超音波ホーン１
１２と、該超音波ホーン１１２の先端部１１２ａに鉛直
方向に沿って取り付けられる導電性材料供給部材１１１
と、上記フレーム１１６に取り付けられ該フレーム１１
６における支点１１７を回転中心として超音波ホーン１
１２を矢印I方向に揺動させる「支持部材駆動装置」の
機能を果たす一例であるアクチュエータ１１８と、上記
超音波ホーン１１２に超音波を発生される超音波発生器
１１９と、上記Ｘ，Ｙステージ１１５上に設置される第
２認識装置１１４とを備える。上記第２認識装置１１４
は、本実施形態では認識カメラであり、半導体素子３上
に形成されている電極と、上記導電性材料供給部材１１
１における導電性材料排出穴１１１０との位置合わせを
行うための画像情報を得るために、主に半導体素子３を
撮像する。上述の第１認識装置１５１及び第２認識装置
１１４からの撮像情報に従い、制御装置５０１は半導体
素子３上に形成されている電極と、上記導電性材料供給
部材１１１における導電性材料排出穴１１１０との位置
合わせを行うように、Ｘ，Ｙステージ１１５を移動させ
る。尚、本実施形態では、超音波発生器１１９をＸ，Ｙ
ステージ１１５上に設置しているが、これに限定される
ものではなくＸ，Ｙステージ１１５の外部に設置しても
よい。
バンプ形成ヘッド７における構造と同じである。即ち、
図２に示すように、バンプ形成ヘッド１１０は、上記
Ｘ，Ｙ方向に移動可能なＸ，Ｙステージ１１５上に設置
されたフレーム１１６に取り付けられた超音波ホーン１
１２と、該超音波ホーン１１２の先端部１１２ａに鉛直
方向に沿って取り付けられる導電性材料供給部材１１１
と、上記フレーム１１６に取り付けられ該フレーム１１
６における支点１１７を回転中心として超音波ホーン１
１２を矢印I方向に揺動させる「支持部材駆動装置」の
機能を果たす一例であるアクチュエータ１１８と、上記
超音波ホーン１１２に超音波を発生される超音波発生器
１１９と、上記Ｘ，Ｙステージ１１５上に設置される第
２認識装置１１４とを備える。上記第２認識装置１１４
は、本実施形態では認識カメラであり、半導体素子３上
に形成されている電極と、上記導電性材料供給部材１１
１における導電性材料排出穴１１１０との位置合わせを
行うための画像情報を得るために、主に半導体素子３を
撮像する。上述の第１認識装置１５１及び第２認識装置
１１４からの撮像情報に従い、制御装置５０１は半導体
素子３上に形成されている電極と、上記導電性材料供給
部材１１１における導電性材料排出穴１１１０との位置
合わせを行うように、Ｘ，Ｙステージ１１５を移動させ
る。尚、本実施形態では、超音波発生器１１９をＸ，Ｙ
ステージ１１５上に設置しているが、これに限定される
ものではなくＸ，Ｙステージ１１５の外部に設置しても
よい。
【００１０】上述の構成から明らかなように、バンプ形
成ヘッド１１０と従来のバンプ形成ヘッド７との相違点
は、従来のバンプ形成ヘッド７に備わるキャピラリーに
代えて上記導電性材料供給部材１１１を設けた点であ
り、その他の構成は従来のバンプ形成ヘッド７の場合に
基本的に同じである。又、上記導電性材料供給部材１１
１を設けたことで、バンプ形成装置１０１には、上記導
電性材料供給部材１１１内を加圧したり負圧にしたりす
る加圧吸引装置１２０を備える。尚、該加圧吸引装置１
２０が、本実施形態において、「導電性材料出入制御装
置」の機能を果たす一例に相当する。尚、該加圧吸引装
置１２０は、バンプ形成ヘッド１１０に設けてもよい。
又、上述のアクチュエータ１１８、超音波発生器１１
９、及び加圧吸引装置１２０は制御装置５０１に接続さ
れ、制御装置５０１はそれぞれの動作制御を実行する。
成ヘッド１１０と従来のバンプ形成ヘッド７との相違点
は、従来のバンプ形成ヘッド７に備わるキャピラリーに
代えて上記導電性材料供給部材１１１を設けた点であ
り、その他の構成は従来のバンプ形成ヘッド７の場合に
基本的に同じである。又、上記導電性材料供給部材１１
１を設けたことで、バンプ形成装置１０１には、上記導
電性材料供給部材１１１内を加圧したり負圧にしたりす
る加圧吸引装置１２０を備える。尚、該加圧吸引装置１
２０が、本実施形態において、「導電性材料出入制御装
置」の機能を果たす一例に相当する。尚、該加圧吸引装
置１２０は、バンプ形成ヘッド１１０に設けてもよい。
又、上述のアクチュエータ１１８、超音波発生器１１
９、及び加圧吸引装置１２０は制御装置５０１に接続さ
れ、制御装置５０１はそれぞれの動作制御を実行する。
【００１１】導電性材料供給部材１１１について詳しく
説明する。図１に示すように、導電性材料供給部材１１
１は、超音波ホーン１１２の先端部１１２ａに支持され
た空胴体であり、内部に収納したバンプ材料である導電
性材料１３１を押し出すことで、半導体素子３上の複数
の電極に対して１回の操作で複数のバンプを形成するた
めの部材である。導電性材料供給部材１１１の平面形状
は、当該導電性材料供給部材１１１にてバンプが形成さ
れる半導体素子３の平面形状にほぼ等しい。さらに、導
電性材料供給部材１１１は、その内部に上述のように導
電性材料１３１を収納する収納部１１１１を有する。
又、半導体素子３に対向する導電性材料供給部材１１１
の半導体素子側壁１１１４には、半導体素子３上に形成
されているそれぞれの電極にそれぞれ対応して、かつ導
電性材料供給部材１１１の内外を貫通する複数の導電性
材料排出穴１１１０が配列されている。図示するよう
に、導電性材料排出穴１１１０は、本実施形態では円形
の断面にてなり導電性材料供給部材１１１の内部側にお
ける直径に比べて半導体素子側面１１１ａにおける直径
の方が大きい漏斗状の断面形状を有する。尚、図示で
は、導電性材料排出穴１１１０は５個であるが、個数や
その形状に限定は無く、さまざまな態様が可能である。
一実施例では、導電性材料供給部材１１１は、ステンレ
ス材にてなり、その外形寸法は縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ
×高さ１０ｍｍであり、上記収納部１１１１の容積は約
３８４ｍｍ2であり、０．３ｍｍのピッチで４００個の
導電性材料排出穴１１１０がマトリックス状に配列され
ている。又、導電性材料排出穴１１１０について導電性
材料供給部材１１１の内部側における直径は０．０３ｍ
ｍであり半導体素子側面１１１ａにおける直径は０．０
７ｍｍである。
説明する。図１に示すように、導電性材料供給部材１１
１は、超音波ホーン１１２の先端部１１２ａに支持され
た空胴体であり、内部に収納したバンプ材料である導電
性材料１３１を押し出すことで、半導体素子３上の複数
の電極に対して１回の操作で複数のバンプを形成するた
めの部材である。導電性材料供給部材１１１の平面形状
は、当該導電性材料供給部材１１１にてバンプが形成さ
れる半導体素子３の平面形状にほぼ等しい。さらに、導
電性材料供給部材１１１は、その内部に上述のように導
電性材料１３１を収納する収納部１１１１を有する。
又、半導体素子３に対向する導電性材料供給部材１１１
の半導体素子側壁１１１４には、半導体素子３上に形成
されているそれぞれの電極にそれぞれ対応して、かつ導
電性材料供給部材１１１の内外を貫通する複数の導電性
材料排出穴１１１０が配列されている。図示するよう
に、導電性材料排出穴１１１０は、本実施形態では円形
の断面にてなり導電性材料供給部材１１１の内部側にお
ける直径に比べて半導体素子側面１１１ａにおける直径
の方が大きい漏斗状の断面形状を有する。尚、図示で
は、導電性材料排出穴１１１０は５個であるが、個数や
その形状に限定は無く、さまざまな態様が可能である。
一実施例では、導電性材料供給部材１１１は、ステンレ
ス材にてなり、その外形寸法は縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ
×高さ１０ｍｍであり、上記収納部１１１１の容積は約
３８４ｍｍ2であり、０．３ｍｍのピッチで４００個の
導電性材料排出穴１１１０がマトリックス状に配列され
ている。又、導電性材料排出穴１１１０について導電性
材料供給部材１１１の内部側における直径は０．０３ｍ
ｍであり半導体素子側面１１１ａにおける直径は０．０
７ｍｍである。
【００１２】又、収納部１１１１には、収納されている
導電性材料１３１を導電性材料排出穴１１１０から押し
出すため収納部１１１１内をその延在方向に沿って摺動
するピストン１１１２が設けられている。又、加圧吸引
装置１２０は、チューブ１１３を介して導電性材料供給
部材１１１に接続され、上記半導体素子側壁１１１４に
対向する取付壁１１１５には、上記加圧吸引装置１２０
による気体の通路となる開口１１１３が形成されてい
る。よって、上記ピストン１１１２は、上記加圧吸引装
置１２０によって開口１１１３を介して導電性材料供給
部材１１１内に出入する気体により、矢印II方向に摺動
する。尚、本実施形態では、加圧吸引装置１２０が扱う
気体は空気であるが、これに限定されるものではない。
加圧吸引装置１２０により加圧空気が導電性材料供給部
材１１１内に供給されピストン１１１２が押下されるこ
とで収納部１１１１に収納されている導電性材料１３１
が導電性材料排出穴１１１０を介して外部へ排出され
る。一方、加圧吸引装置１２０により導電性材料供給部
材１１１内が負圧となることでピストン１１１２が引き
上げられそれに伴い導電性材料排出穴１１１０に残留す
る導電性材料１３１が収納部１１１１へ戻される。本実
施形態では、導電性材料１３１としては、例えば銀とパ
ラジウムの混合材料であり、溶剤としてブチルカルビト
ールアセテート（ＢＣＡ）を用いた熱硬化性のエポキシ
樹脂で、その粘度が５０Ｐａ・ｓのものを使用する。
又、導電性材料１３１中に金の成分を含有することもで
きる。金を含有させることで導電性及び加工性が良くな
り、上述の従来技術で示した金バンプに近い性能を得る
ことができる。尚、導電性材料供給部材１１１内への導
電性材料１３１の供給は、導電性材料供給部材１１１の
蓋を構成する一側面をあけて注入することで行う。又、
導電性材料１３１は、バンプ形成ステージ６における加
熱により１２０℃で仮硬化する。
導電性材料１３１を導電性材料排出穴１１１０から押し
出すため収納部１１１１内をその延在方向に沿って摺動
するピストン１１１２が設けられている。又、加圧吸引
装置１２０は、チューブ１１３を介して導電性材料供給
部材１１１に接続され、上記半導体素子側壁１１１４に
対向する取付壁１１１５には、上記加圧吸引装置１２０
による気体の通路となる開口１１１３が形成されてい
る。よって、上記ピストン１１１２は、上記加圧吸引装
置１２０によって開口１１１３を介して導電性材料供給
部材１１１内に出入する気体により、矢印II方向に摺動
する。尚、本実施形態では、加圧吸引装置１２０が扱う
気体は空気であるが、これに限定されるものではない。
加圧吸引装置１２０により加圧空気が導電性材料供給部
材１１１内に供給されピストン１１１２が押下されるこ
とで収納部１１１１に収納されている導電性材料１３１
が導電性材料排出穴１１１０を介して外部へ排出され
る。一方、加圧吸引装置１２０により導電性材料供給部
材１１１内が負圧となることでピストン１１１２が引き
上げられそれに伴い導電性材料排出穴１１１０に残留す
る導電性材料１３１が収納部１１１１へ戻される。本実
施形態では、導電性材料１３１としては、例えば銀とパ
ラジウムの混合材料であり、溶剤としてブチルカルビト
ールアセテート（ＢＣＡ）を用いた熱硬化性のエポキシ
樹脂で、その粘度が５０Ｐａ・ｓのものを使用する。
又、導電性材料１３１中に金の成分を含有することもで
きる。金を含有させることで導電性及び加工性が良くな
り、上述の従来技術で示した金バンプに近い性能を得る
ことができる。尚、導電性材料供給部材１１１内への導
電性材料１３１の供給は、導電性材料供給部材１１１の
蓋を構成する一側面をあけて注入することで行う。又、
導電性材料１３１は、バンプ形成ステージ６における加
熱により１２０℃で仮硬化する。
【００１３】このように構成されるバンプ形成装置１０
１の動作を以下に説明する。まず、搬送装置１にて搬入
されたトレイ４ａ上の半導体素子３を半導体素子移送装
置５にて吸着し、加熱されたバンプ形成ステージ６上に
移送する。バンプ形成ステージ６上に載置された半導体
素子３は、例えば吸着等により固定される。次に、図３
に示すような導電性材料供給部材１１１内へ加圧吸引装
置１２０からチューブ１１３を介して加圧空気が供給さ
れる。該加圧空気にてピストン１１１２が押し下げら
れ、図４に示すように上記収納部１１１１に収納されて
いる導電性材料１３１が導電性材料排出穴１１１０を介
して吐出される。このときの吐出量が、半導体素子３の
電極上に形成されるバンプの大きさを決定する要因の一
つとなる。よって制御装置５０１は、上記導電性材料１
３１の粘度情報、導電性材料排出穴１１１０の直径等の
情報に応じて、加圧力と上記吐出量との関係を予め求
め、所定の吐出量が得られるように加圧吸引装置１２０
の動作を制御する。
１の動作を以下に説明する。まず、搬送装置１にて搬入
されたトレイ４ａ上の半導体素子３を半導体素子移送装
置５にて吸着し、加熱されたバンプ形成ステージ６上に
移送する。バンプ形成ステージ６上に載置された半導体
素子３は、例えば吸着等により固定される。次に、図３
に示すような導電性材料供給部材１１１内へ加圧吸引装
置１２０からチューブ１１３を介して加圧空気が供給さ
れる。該加圧空気にてピストン１１１２が押し下げら
れ、図４に示すように上記収納部１１１１に収納されて
いる導電性材料１３１が導電性材料排出穴１１１０を介
して吐出される。このときの吐出量が、半導体素子３の
電極上に形成されるバンプの大きさを決定する要因の一
つとなる。よって制御装置５０１は、上記導電性材料１
３１の粘度情報、導電性材料排出穴１１１０の直径等の
情報に応じて、加圧力と上記吐出量との関係を予め求
め、所定の吐出量が得られるように加圧吸引装置１２０
の動作を制御する。
【００１４】第１認識装置１５１及び第２認識装置１１
４から得られる撮像情報により、制御装置５０１は、半
導体素子３の電極と、導電性材料供給部材１１１の導電
性材料排出穴１１１０とを位置合わせし一致するよう
に、Ｘ，Ｙステージ１１５をＸ，Ｙ方向に移動させる。
上記位置合わせの終了後、制御装置５０１は、アクチュ
エータ１１８を駆動させて導電性材料供給部材１１１を
半導体素子３側へ下降し、図５に示すように導電性材料
排出穴１１１０から吐き出されている導電性材料１３１
と半導体素子３上の電極１３とを接触させる。このと
き、さらに、制御装置５０１は、超音波発振器１１９を
作動させ超音波ホーン１１２を介して超音波を電極１３
上の導電性材料１３１へ印加するとともに、さらにアク
チュエータ１１８を駆動して電極１３上の導電性材料１
３１を電極１３上へ押圧する。上記超音波を作用させる
ことで、球状となるバンプをバンプ導電性材料排出穴１
１１０の形状に沿った形状に成形することができるとと
もに、又、導電性材料１３１を電極１３に接触させて超
音波を作用させると上記電極１３の表面の酸化膜を破壊
し電極１３に対する導電性材料１３１の接合を容易にす
ることができる。尚、電極１３上への導電性材料１３１
の押圧は、過度に押圧により隣接電極間に導電性材料１
３１が流れ短絡の可能性が生じるため、導電性材料１３
１をバンプ導電性材料排出穴１１１０の形状に沿った形
状に成形可能な程度の圧力にて行う。このような動作に
より、さらにまた、バンプ形成ステージ６における上記
熱を利用して、半導体素子３の電極１３上にバンプ１４
を形成する。このように超音波を作用させることや、押
圧することや、上記熱を利用することで、導電性材料１
３１と電極１３とが、より信頼性の高い接合となり、高
品質化することができる。
４から得られる撮像情報により、制御装置５０１は、半
導体素子３の電極と、導電性材料供給部材１１１の導電
性材料排出穴１１１０とを位置合わせし一致するよう
に、Ｘ，Ｙステージ１１５をＸ，Ｙ方向に移動させる。
上記位置合わせの終了後、制御装置５０１は、アクチュ
エータ１１８を駆動させて導電性材料供給部材１１１を
半導体素子３側へ下降し、図５に示すように導電性材料
排出穴１１１０から吐き出されている導電性材料１３１
と半導体素子３上の電極１３とを接触させる。このと
き、さらに、制御装置５０１は、超音波発振器１１９を
作動させ超音波ホーン１１２を介して超音波を電極１３
上の導電性材料１３１へ印加するとともに、さらにアク
チュエータ１１８を駆動して電極１３上の導電性材料１
３１を電極１３上へ押圧する。上記超音波を作用させる
ことで、球状となるバンプをバンプ導電性材料排出穴１
１１０の形状に沿った形状に成形することができるとと
もに、又、導電性材料１３１を電極１３に接触させて超
音波を作用させると上記電極１３の表面の酸化膜を破壊
し電極１３に対する導電性材料１３１の接合を容易にす
ることができる。尚、電極１３上への導電性材料１３１
の押圧は、過度に押圧により隣接電極間に導電性材料１
３１が流れ短絡の可能性が生じるため、導電性材料１３
１をバンプ導電性材料排出穴１１１０の形状に沿った形
状に成形可能な程度の圧力にて行う。このような動作に
より、さらにまた、バンプ形成ステージ６における上記
熱を利用して、半導体素子３の電極１３上にバンプ１４
を形成する。このように超音波を作用させることや、押
圧することや、上記熱を利用することで、導電性材料１
３１と電極１３とが、より信頼性の高い接合となり、高
品質化することができる。
【００１５】電極１３上への導電性材料１３１の上記押
圧力や、電極１３上の導電性材料１３１へ印加する超音
波周波数、さらには、バンプ形成ステージ６における温
度、導電性材料供給部材１１１の下降速度による、導電
性材料排出穴１１１０から吐き出された導電性材料１３
１の電極１３への衝動力を変化させることで、電極１３
上に形成されるバンプ１４の形状を調整することができ
る。よって、制御装置５０１は所望の形状のバンプ１４
が形状されるように、超音波発振器１１９、アクチュエ
ータ１１８、及びバンプ形成ステージ１１５の温度を制
御する。具体的には、制御装置５０１は、バンプ形成ス
テージ１１５における温度が±５℃程度の変動となるよ
うに温度制御を行い、又、アクチュエータ１１８に対し
ては、導電性材料１３１が電極１３の上方１００μｍに
接近するまでは導電性材料供給部材１１１を例えば６０
０ｍｍ／ｓの速度にて下降させ、それ以後、導電性材料
１３１が電極１３に接触するまでは例えば１０ｍｍ／ｓ
の速度にて下降させるように制御する。尚、導電性材料
１３１と電極１３との接触は、アクチュエータ１１８の
トルク負荷にて判断する。
圧力や、電極１３上の導電性材料１３１へ印加する超音
波周波数、さらには、バンプ形成ステージ６における温
度、導電性材料供給部材１１１の下降速度による、導電
性材料排出穴１１１０から吐き出された導電性材料１３
１の電極１３への衝動力を変化させることで、電極１３
上に形成されるバンプ１４の形状を調整することができ
る。よって、制御装置５０１は所望の形状のバンプ１４
が形状されるように、超音波発振器１１９、アクチュエ
ータ１１８、及びバンプ形成ステージ１１５の温度を制
御する。具体的には、制御装置５０１は、バンプ形成ス
テージ１１５における温度が±５℃程度の変動となるよ
うに温度制御を行い、又、アクチュエータ１１８に対し
ては、導電性材料１３１が電極１３の上方１００μｍに
接近するまでは導電性材料供給部材１１１を例えば６０
０ｍｍ／ｓの速度にて下降させ、それ以後、導電性材料
１３１が電極１３に接触するまでは例えば１０ｍｍ／ｓ
の速度にて下降させるように制御する。尚、導電性材料
１３１と電極１３との接触は、アクチュエータ１１８の
トルク負荷にて判断する。
【００１６】その後、図６に示すように、アクチュエー
タ１１８の動作により導電性材料供給部材１１１は上昇
する。好ましくは上記上昇を開始する直前に、加圧吸引
装置１２０を動作させて導電性材料供給部材１１１内を
負圧にしピストン１１１２を引き上げる。これにより導
電性材料排出穴１１１０に残留する導電性材料１３１は
収納部１１１１内へ引き戻されるので、導電性材料供給
部材１１１が上記上昇したとき、導電性材料１３１が導
電性材料排出穴１１１０内で切断され易くなり、形成さ
れるバンプ形状を均一化することができるという効果が
ある。そして、制御装置５０１は、半導体素子移送装置
５を駆動してバンプ形成ステージ６上の半導体素子３を
吸着し、排出装置１のトレイ４ｂへ移送し、収納する。
上述のように、導電性材料１３１自身が粘着性を有する
ので、半導体素子３の移送などの振動によって、半導体
素子３の電極１３上からバンプ１４の位置ずれを防止す
ることができる。又、本実施形態で使用する以外の導電
性材料を使用する場合には、半導体素子３の電極１３上
にバンプ１４を形成した後に、上記導電性材料を硬化さ
せるための硬化装置を設けることもできるが、後工程で
半導体素子３をフェイスダウン実装するときには、バン
プ自体が流動性を持っている方が有利である。以後、上
述した動作を繰り返してそれぞれの半導体素子３にバン
プ１４を形成していく。
タ１１８の動作により導電性材料供給部材１１１は上昇
する。好ましくは上記上昇を開始する直前に、加圧吸引
装置１２０を動作させて導電性材料供給部材１１１内を
負圧にしピストン１１１２を引き上げる。これにより導
電性材料排出穴１１１０に残留する導電性材料１３１は
収納部１１１１内へ引き戻されるので、導電性材料供給
部材１１１が上記上昇したとき、導電性材料１３１が導
電性材料排出穴１１１０内で切断され易くなり、形成さ
れるバンプ形状を均一化することができるという効果が
ある。そして、制御装置５０１は、半導体素子移送装置
５を駆動してバンプ形成ステージ６上の半導体素子３を
吸着し、排出装置１のトレイ４ｂへ移送し、収納する。
上述のように、導電性材料１３１自身が粘着性を有する
ので、半導体素子３の移送などの振動によって、半導体
素子３の電極１３上からバンプ１４の位置ずれを防止す
ることができる。又、本実施形態で使用する以外の導電
性材料を使用する場合には、半導体素子３の電極１３上
にバンプ１４を形成した後に、上記導電性材料を硬化さ
せるための硬化装置を設けることもできるが、後工程で
半導体素子３をフェイスダウン実装するときには、バン
プ自体が流動性を持っている方が有利である。以後、上
述した動作を繰り返してそれぞれの半導体素子３にバン
プ１４を形成していく。
【００１７】又、上述した第１認識装置１５１にて、導
電性材料排出穴１１１０から導電性材料１３１を吐き出
した、図４に示すような状態を撮像することもできる。
該撮像動作により、導電性材料１３１の吐出の良否を制
御装置５０１にて判断させることもでき、もし吐出不良
が発見された場合には、例えば設備停止等の処置を採
り、メンテナンスをすることができる。尚、本実施形態
では、上述のように第１認識装置１５１及び第２認識装
置１１４の２つを備えるが、第２認識装置１１４のみを
備えて半導体素子３と、導電性材料供給部材１１１との
位置合わせを行うようにすることもできる。
電性材料排出穴１１１０から導電性材料１３１を吐き出
した、図４に示すような状態を撮像することもできる。
該撮像動作により、導電性材料１３１の吐出の良否を制
御装置５０１にて判断させることもでき、もし吐出不良
が発見された場合には、例えば設備停止等の処置を採
り、メンテナンスをすることができる。尚、本実施形態
では、上述のように第１認識装置１５１及び第２認識装
置１１４の２つを備えるが、第２認識装置１１４のみを
備えて半導体素子３と、導電性材料供給部材１１１との
位置合わせを行うようにすることもできる。
【００１８】尚、上述の実施形態では、加圧吸引装置１
２０により一つのチューブ１１３を介して加圧空気の送
出、及び空気の吸引の両動作を行うが、それぞれ別個の
装置、及びチューブを設けてもよい。
２０により一つのチューブ１１３を介して加圧空気の送
出、及び空気の吸引の両動作を行うが、それぞれ別個の
装置、及びチューブを設けてもよい。
【００１９】又、上述の実施形態では、超音波ホーン１
１２の先端に一つの導電性材料供給部材１１１を設けた
場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数
の導電性材料供給部材を設けてもよい。この場合、各導
電性材料供給部材は、半導体素子３の電極１３の配列に
対応して配置することができる。このように一つの半導
体素子３に対して複数の導電性材料供給部材を設けるこ
とで、大型の半導体素子３に対する場合であっても、そ
れぞれの導電性材料供給部材を小型化でき、導電性材料
排出穴１１１０からの導電性材料１３１の排出をより安
定して行うことができる。
１２の先端に一つの導電性材料供給部材１１１を設けた
場合を示したが、これに限定されるものではなく、複数
の導電性材料供給部材を設けてもよい。この場合、各導
電性材料供給部材は、半導体素子３の電極１３の配列に
対応して配置することができる。このように一つの半導
体素子３に対して複数の導電性材料供給部材を設けるこ
とで、大型の半導体素子３に対する場合であっても、そ
れぞれの導電性材料供給部材を小型化でき、導電性材料
排出穴１１１０からの導電性材料１３１の排出をより安
定して行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の第１態様の
バンプ形成ヘッド、第２態様のバンプ形成装置、及び第
３態様のバンプ形成方法によれば、複数の導電性材料排
出穴を有する導電性材料供給部材を備えたことで、１回
のバンプ形成動作により複数のバンプを形成することが
でき、生産のタクトタイムを短縮できる。
バンプ形成ヘッド、第２態様のバンプ形成装置、及び第
３態様のバンプ形成方法によれば、複数の導電性材料排
出穴を有する導電性材料供給部材を備えたことで、１回
のバンプ形成動作により複数のバンプを形成することが
でき、生産のタクトタイムを短縮できる。
【図１】 本発明の実施形態であるバンプ形成装置に備
わる導電性材料供給部材の断面図である。
わる導電性材料供給部材の断面図である。
【図２】 図１に示す導電性材料供給部材を備えたバン
プ形成ヘッド部分の側面図である。
プ形成ヘッド部分の側面図である。
【図３】 図１に示す導電性材料供給部材の動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】 図１に示す導電性材料供給部材の動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図５】 図１に示す導電性材料供給部材の動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図６】 図１に示す導電性材料供給部材の動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図７】 図１に示す導電性材料供給部材を備えたバン
プ形成装置を示す斜視図である。
プ形成装置を示す斜視図である。
【図８】 従来のバンプ形成装置を示す斜視図である。
【図９】 （ａ）〜（ｄ）は、従来のバンプ形成動作を
説明する図である。
説明する図である。
３…半導体素子、１３…電極、１４…バンプ、１０１…
バンプ形成装置、１１１…導電性材料供給部材、１１２
…超音波ホーン、１１３…チューブ、１１８…アクチュ
エータ、１２０…加圧吸引装置、１３１…導電性材料５
０１…制御装置、１１１０…導電性材料排出穴。
バンプ形成装置、１１１…導電性材料供給部材、１１２
…超音波ホーン、１１３…チューブ、１１８…アクチュ
エータ、１２０…加圧吸引装置、１３１…導電性材料５
０１…制御装置、１１１０…導電性材料排出穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 章博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 幸一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 半導体素子（３）に形成されている電極
であってバンプが形成される電極（１３）に対応して配
列される複数の導電性材料排出穴（１１１０）を有し該
導電性材料排出穴を介して上記バンプとなる流動性を有
する導電性材料を押し出す導電性材料供給部材（１１
１）と、 上記導電性材料供給部材を取り付けた支持部材（１１
２）と、を備えたことを特徴とするバンプ形成ヘッド。 - 【請求項２】 上記導電性材料供給部材を上記半導体素
子側へ移動して上記導電性材料排出穴から押し出された
上記導電性材料を上記半導体素子の上記電極に押圧して
上記バンプを形成し、上記押圧の解除後、上記導電性材
料供給部材を上記半導体素子から離れる方向へ移動して
上記電極に形成したバンプと上記導電性材料排出穴部分
に残留する上記導電性材料とを切断する、上記支持部材
に連結された支持部材駆動装置（１１８）をさらに備え
た、請求項１記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項３】 上記導電性材料排出穴から上記導電性材
料の押し出しを行うため、上記導電性材料供給部材に連
結され圧縮気体を上記導電性材料供給部材内へ供給する
導電性材料出入制御装置（１２０）を備えた、請求項１
又は２記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項４】 上記電極に形成したバンプと上記導電性
材料排出穴部分の上記導電性材料とを切断するとき、上
記導電性材料出入制御装置は、上記導電性材料供給部材
内を負圧にする、請求項３記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項５】 上記支持部材は超音波ホーンを備え、上
記導電性材料排出穴から押し出された上記導電性材料を
上記電極へ押圧するときには上記超音波ホーンを介して
超音波を上記電極上の導電性材料へ印加する、請求項２
ないし４のいずれかに記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項６】 上記導電性材料は金を含む、請求項１な
いし５のいずれかに記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項７】 上記導電性材料は粘着性を有する、１な
いし６のいずれかに記載のバンプ形成ヘッド。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載のバ
ンプ形成ヘッドを備えたことを特徴とするバンプ形成装
置。 - 【請求項９】 半導体素子（３）に形成されている電極
であってバンプが形成される複数の電極（１３）に対応
して、バンプとなる流動性を有する導電性材料を収納し
た導電性材料供給部材から上記導電性材料を押し出し、 押し出された導電性材料を上記電極に押圧して、複数の
電極のそれぞれに一度で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１０】 上記電極へ上記導電性材料を押圧する
とともに加熱も行う、請求項９記載のバンプ形成方法。 - 【請求項１１】 上記電極へ上記導電性材料を押圧する
とともに超音波を印加する、請求項９又は１０記載のバ
ンプ形成方法。 - 【請求項１２】 上記導電性材料の上記電極への押圧
後、上記導電性材料供給部材内へ上記導電性材料を吸引
して上記電極に形成されたバンプと上記導電性材料供給
部材における導電性材料とを切断する、請求項９ないし
１１のいずれかに記載のバンプ形成方法。
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|---|---|---|---|
| JP00237598A JP3429177B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バンプ形成方法 |
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| JP00237598A JP3429177B2 (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | バンプ形成方法 |
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| JPH11204559A true JPH11204559A (ja) | 1999-07-30 |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3429177B2 (ja) |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP00237598A patent/JP3429177B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3429177B2 (ja) | 2003-07-22 |
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