JPH118272A - 微小金属ボールの配列方法 - Google Patents

微小金属ボールの配列方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バンプ電極形成用の多数の微小金属ボール
を、静電気や湿気によってボール同士またはボールと治
具が付着することなく、効率よくテンプレート上の多数
の穴に配列させる。 【解決手段】 導電性液体の浴槽底面に所定の多数の微
小穴が形成されたテンプレートを載置し、このテンプレ
ート上面に微小金属ボールを降下させることにより、微
小金属ボールのテンプレートの穴への配列が円滑に行わ
れることを特徴とする。さらに、浴槽に対し振動または
揺動のうち少なくともいずれか一方を加えることが追加
されるものが好ましい。また、導電性液体の浴槽中にテ
ンプレートを水平に、または傾斜させて固定して、この
テンプレート上面に微小金属ボールを降下させる方法も
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＧＡ（ボールグ
リッドアレイ）、ＣＳＰ（チップサイズパケージ）、フ
リップチップ接続等のバンプ電極形成工程における微小
金属ボールの配列方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】 図３（ａ）は、第１の従
来例の振込治具および基板の斜視図、（ｂ）は、（ａ）
の基板を振込治具に填入した状態の断面図、図４（ａ）
は、第２の従来例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の搭
載プレートに半田ボールが搭載されている状態を示す部
分断面図、図５は、第３の従来例の微小金属ボールの配
列方法の説明図である。
【０００３】ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）やＣ
ＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）、フリップチップ
接続技術に用いられるバンプ電極は、実装密度の向上、
小型化、大容量化の要求が高まるにつれ、多ピン化、狭
ピッチ化が必要となる。金属ボールを用いてバンプを形
成する方法においては、多数の微小金属ボールを狭ピッ
チに効率よく配列することが重要であり、治具、プロセ
スの面からいくつかの配列方法が提案されている。
【０００４】例えば、第１の従来例として図３（ａ）お
よび図３（ｂ）に示すように、特開平８−３３０７１６
に記載のものにおいては、接続端子１４が形成された基
板８上に、４個の位置合わせ用のガイドピン１２と位置
決め孔１３を用いて振込治具９を位置合わせして、設置
する。振込治具９には、基板８に形成してある接続端子
１４と対応する位置に、半田ボール１１の挿入孔１０が
形成されている。半田ボール１１を振込治具９の上に搭
載すると、半田ボール１１は移動し、挿入孔１０に没入
する。また、半田ボール１１が全ての挿入孔１０に入る
ように、スキージで振込治具９の上を当接して移動し、
余分な半田ボール１１を除去して半田ボール１１の位置
決めを行う。次に、基板８の接続端子１４上に位置決め
された半田ボール１１をリフロー炉などで加熱、溶融
し、半田バンプを形成する。
【０００５】このような方法で行うことにより、ガイド
ピン１２により振込治具９を精度よく位置決めすること
ができ、半田ボール１１を接続端子１４に正確に位置決
めできる。
【０００６】第２の従来例として図４（ａ）および図
（ｂ）に示すように、特開平６−３１０５１５に記載の
ものにおいては、半田ボール１８をスクリューフィーダ
１５により搭載プレート１７上に供給する。搭載プレー
ト１７の表面には半田ボール１８が１個入るだけの搭載
穴４２があり、裏面には真空吸引し半田ボール１８を固
定保持するための吸引孔４３が開いている。バイプレー
タ２１で搭載プレート１７に振動を与えながら、真空ポ
ンプ３０で搭載プレート１７を介して半田ボール１８を
固定保持する。余分な半田ボール１８は、サイドカバー
１９を上昇させながら振動を加えることにより、排出ス
トッカ２０へ排出する。次に搭載プレート１７を右端に
移動し、ＴＶカメラ３４により半田ボール１８が全数搭
載されているかを検査する。バイブレータ２１の振動に
より半田ボール１８と搭載プレート１７との間に摩擦が
生じた場合、半田ボール１８は帯電し搭載プレート１７
上に残ることがある。帯電した半田ボール１８と搭載プ
レート１７の表面は、静電気除去装置３７よりイオンエ
ア３８が流れ、半田ボール１８と搭載プレート１７の表
面は中和される。中和された半田ボール１８は、排出ノ
ズル３５から圧縮エア３６が流れ、排出ストッカ２０に
排出される。圧縮エア３６として不活性ガスを使用する
ことにより、付着、凝集、架橋、酸化、静電気などは発
生しにくくなる。なお、１個でも搭載されない半田ボー
ルが有ったり、除去されない半田ボールが有った場合
は、再度搭載を行う。
【０００７】このような方法で行うことにより、半田ボ
ールを一定数整列、搭載でき、かつ、保持することがで
きる。
【０００８】さらに第３の従来例として図５に示すよう
に、特開平４−７５３５７に記載のものにおいては、吸
引装置５０には、基板４６が取り付けられており、その
基板４６には、微小金属ボール４４を配列すべき全ての
位置に貫通孔４７が形成されている。まず排気管４９を
介して、吸引部４８内を減圧状態にし、貫通孔４７の表
側に吸引力を発生させる。次に基板４６部分を多数の微
小金属ボール４４が載っている微小金属ボールの供給部
４５の近くに寄せて、イオンガン５１によってイオンビ
ームを基板４６や供給部４５の周辺に照射しながら、微
小金属ボール４４を貫通孔４７に吸引する。その後は、
チップや配線基板などに、加圧、加熱などにより、微小
金属ボール４４を転写する。また、イオンガン５１の代
わりに、イオンブロワにより、イオン化した気体を吹き
付けながら微小金属ボール４４に配列してもよい。
【０００９】このような方法で行うことにより、帯電し
た微小金属ボール４４を電気的に中性にすることによ
り、微小金属ボール４４の凝集を防止し、微小金属ボー
ル４４を一つずつ確実に所定の位置に配列することが可
能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前述の第１の従来例で
は、大気中で作業を行い、静電気対策を行っていないの
で、ボール同士あるいはボールと振込治具との間で生ず
る摩擦のため、静電気が発生し、ボールの凝集などが起
こり、振込治具の一つの穴に２個以上のボールが入って
しまうなどの不具合が発生する。また、湿気のためにボ
ールが凝集してしまうこともあり、歩留まりの低下の原
因となるという問題がある。
【００１１】また、前述の第２の従来例では、搭載プレ
ートの搭載穴に半田ボールを搭載後、静電気のためにプ
レートの上に残った半田ボールは、イオンエアを吹き付
けて電気的に中和させ、緩やかな不活性ガスのエアで半
田ボールを除去するとしているが、イオン源からの距離
や、位置関係によって、効果の度合いが均一でないとい
う問題があり、場所により静電気が除去されない部分が
生じる可能性がある。また、特に直径１００μｍ以下の
微小な半田ボールの場合は、質量が非常に小さいため、
イオンエアあるいは不活性ガスのエアによって、穴に入
っているボールまで除去されてしまうことがある。さら
に、微小な半田ボールの場合、静電気の他に、湿気など
のために凝集してしまうことがあり、これを防ぐ効果は
ない。
【００１２】また、前述の第３の従来例では、微小な金
属ボールを配列する部分に、イオンガンを用いイオンビ
ームを発生させ、静電気を除去しているが、この場合も
イオン源からの距離、位置関係による、電気的に中和さ
せる効果のばらつきにより、場所によって静電気が除去
されない部分が生じる可能性がある。また、湿気などに
よる凝集を防ぐ効果はない。
【００１３】そこで本発明の目的は、微小金属ボールを
配列させる際に、静電気や湿気によってボール同士また
はボールと治具が付着することなく、効率よく微小金属
ボールを配列させる方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の微小金属ボール
の配列方法は、バンプ電極形成用の多数の微小金属ボー
ルを、それぞれテンプレート上に形成された多数の微小
穴に配列させる方法において、第１の発明の方法の場
合、導電性液体の浴槽底面にテンプレートを載置し、こ
のテンプレート上面に微小金属ボールを降下させること
により、微小金属ボールのテンプレートへの配列が円滑
に行われることを特徴とする。
【００１５】さらに、浴槽に対し振動または揺動のう
ち、少なくともいずれか一方を加えることが追加される
ものが好ましい。
【００１６】なお、第２の発明の方法の場合は、導電性
液体の浴槽中にテンプレートを水平に、または傾斜させ
て固定し、このテンプレート上面に微小金属ボールを降
下させることにより、微小金属ボールのテンプレートへ
の配列が円滑に行われることを特徴とする。
【００１７】そして、さらに、浴槽に対し振動または揺
動のうち、少なくともいずれか一方を加えることが追加
されるものが好ましい。
【００１８】上述の第１および第２の本発明において、
所定のパターンの微小穴が備えられたた基板に、微小金
属ボールを、必要に応じ振動や揺動により配列させると
き、アルコールなどの導電性液体中で行うことを特徴と
するものである。これにより、静電気や、湿気などによ
る、微小金属ボールの凝集する問題が解消し、効率的に
微小金属ボールを基板に配列させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２０】図１は、本発明の微小金属ボールの配列方
法の第１の実施形態例を示す断面図である。
【００２１】エッチングにより所定のパターンに微小穴
２が形成されたシリコン製のテンプレート１を、エタノ
ール５が満たされたエタノール浴４中に浸漬させ固定す
る。次に、そのテンプレート１上に微小金属ボール３を
適量供給し、振動、揺動を加えることによって、微小金
属ボール３を微小穴２に振込み、配列させる。振動、揺
動は、一度微小穴２に入った微小金属ボール３が再び微
小穴２から飛び出さないような条件で行う。
【００２２】以上のような微小金属ボール３の配列方法
を用いれば、微小金属ボールが静電気や湿気などのため
に凝集するということがなく、テンプレート１に効率よ
く配列することができる。また、微小金属ボール３を配
列した後は、エタノールは揮発しやすいので、容易に乾
燥できる。しかし、テンプレート１の微小穴２の底部
と、その微小穴２に入っている微小金属ボール３との間
のわずかな間隙に、エタノールが残存しているので、微
小金属ボール３は微小穴２に吸着され、容易に離脱せ
ず、取り扱い性がよいという利点もある。
【００２３】次に、本発明の第２の実施の形態例につい
て説明する。
【００２４】図２は、本発明の微小金属ボールの配列方
法の第２の実施形態例を示す断面図である。
【００２５】エッチングにより所定のパターンに微小穴
２が形成されたシリコン製のテンプレート１を、エタノ
ール５が満たされたエタノール浴４中に浸漬、傾斜させ
た状態で固定する。次に、ボール供給装置７から微小金
属ボール３を落し込むことによって、テンプレート１上
端部に微小金属ボール３を供給する。このとき、上方か
ら落下してきた微小金属ボール３は、テンプレート１に
達するまでにエタノール５中を通過することにより、エ
ネルギーを消費し減速するため、テンプレート１に達し
たときに微小金属ボール３が弾んでしまうことがない。
微小金属ボール３はテンプレート１の面に沿って下降す
る過程で、微小穴２に配列される。また、テンプレート
１の全面に均一に微小金属ボール３が移動するために、
適度に振動、揺動を加えるのが好ましい。
【００２６】以上のような微小金属ボール３の配列方法
を用いれば、第１の実施形態例の場合と同様に、微小金
属ボール３が静電気や湿気などのために凝集するという
ことがなく、テンプレート１に効率よく配列することが
できる。また、微小金属ボール３を配列した後は、エタ
ノールは揮発しやすいので、容易に乾燥できる。しか
し、テンプレート１の微小穴２の底部とその微小穴２に
入っている微小金属ボール３との間のわずかな間隙に、
エタノールが残存しているので、微小金属ボール３は微
小穴２に吸着され、容易に離脱せず、取り扱い易いとい
う利点もある。
【００２７】また、テンプレート１の素材は、シリコン
の他、ステンレス、アルミニウム、セラミックなどでも
よい。なお、微小金属ボールを移動しやすくするため、
表面は可能な限り平滑であることが望ましい。また、使
用する液体として、エタノールの他、メタノール、イソ
プロピルアルコール、水など、あるいはそれらの混合液
体であってもよい。導電性の高い液体であれば、静電気
防止に効果が高いので、より好ましい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、微小穴の
パターンが設けられているテンプレートに、微小金属ボ
ールを配列させる場合に、アルコールなどの液体中で行
っているので、静電気や湿気などによる微小金属ボール
同士の付着、および微小金属ボールと治具との付着など
を起こさず、効率よく配列させる微小金属ボールの配列
方法を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微小金属ボールの配列方法の第１の実
施形態例を示す断面図である。
【図２】本発明の微小金属ボールの配列方法の第２の実
施形態例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、第１の従来例の振込治具および基板
の斜視図、（ｂ）は、（ａ）の基板を振込治具に填入し
た状態の断面図である。
【図４】（ａ）は、第２の従来例を示す正面図、（ｂ）
は、（ａ）の搭載プレートに半田ボールが搭載されてい
る状態を示す部分断面図である。
【図５】第３の従来例の微小金属ボールの配列方法の説
明図である。
【符号の説明】
１ テンプレート ２ 微小穴 ３，４４ 微小金属ボール ４ エタノール浴 ５ エタノール ６ 振動・揺動板 ７ ボール供給装置 ８，４６ 基板 ９ 振込治具 １０ 挿入孔 １１，１８ 半田ボール １２ ガイドピン １３ 位置決め孔 １４ 接続端子 １５ スクリューフィーダ １６ 排出口 １７ 搭載プレート １９ サイドカバー ２０ 排出ストッカ ２１ バイブレータ ２２，２３ 防振ゴム ２４ Ｚ方向移動ユニット ２５ Ｚレール ２６ サイドカバー支持柱 ２７ 固定ブロック ２８ フィルタ ２９ チューブ ３０ 真空ポンプ ３１ Ｘ方向移動ユニット ３２ Ｘレール ３３ 不活性ガス供給装置 ３４ ＴＶカメラ ３５ 排出ノズル ３６ 圧縮エア ３７ 静電気除去装置 ３８ イオンエア ３９，４０ 制御装置 ４１ 画像処理装置 ４２ 搭載穴 ４３ 吸引孔 ４５ 供給部 ４７ 貫通孔 ４８ 吸引部 ４９ 排気管 ５０ 吸引装置 ５１ イオンガン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バンプ電極形成用の多数の微小金属ボー
    ルを、それぞれテンプレート上に形成された多数の微小
    穴に配列させる方法において、 導電性液体の浴槽底面に前記テンプレートを載置し、該
    テンプレート上面に前記微小金属ボールを降下させるこ
    とにより、前記微小金属ボールの前記テンプレートへの
    配列が円滑に行われることを特徴とする微小金属ボール
    の配列方法。
  2. 【請求項２】 さらに、前記浴槽に対し振動または揺動
    のうち少なくともいずれか一方を加えることを特徴とす
    る、請求項１記載の微小金属ボールの配列方法。
  3. 【請求項３】 バンプ電極形成用の多数の微小金属ボー
    ルを、それぞれテンプレート上に形成された多数の微小
    穴に配列させる方法において、 導電性液体の浴槽中に前記テンプレートを水平に、また
    は傾斜させて固定し、該テンプレート上面に前記微小金
    属ボールを降下させることにより、前記微小金属ボール
    の前記テンプレートへの配列が円滑に行われることを特
    徴とする微小金属ボールの配列方法。
  4. 【請求項４】 さらに、前記浴槽に対し振動または揺動
    のうち、少なくともいずれか一方を加えることを特徴と
    する請求項３記載の微小金属ボールの配列方法。
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