KR102150528B1 - 주상 부재 탑재 장치 및 주상 부재 탑재 방법 - Google Patents

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아스리트 에프에이 가부시키가이샤
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Abstract

기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능한 주상 부재 탑재 장치 및 주상 부재 탑재 방법을 제공하는 것이다. 기판(5)의 소정 위치에 주상 부재(12)를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치로서, 기판(5)의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부(34)를 갖고 기판(5) 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크(21)와, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34) 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)와, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 구동 시에, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하는 가진 장치(22, 23)를 갖는 주상 부재 탑재 장치(1)이다. 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하면서, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)에 의해 주상 부재(12)를 기판(5)에 배열 탑재하는 주상 부재 탑재 장치(1) 및 주상 부재 탑재 방법이다.

Description

주상 부재 탑재 장치 및 주상 부재 탑재 방법{COLUMNAR MEMBER MOUNTING DEVICE AND COLUMNAR MEMBER MOUNTING METHOD}
본 발명은 주상 부재 탑재 장치 및 주상 부재 탑재 방법에 관한 것이다.
반도체 기판과 회로 기판을 전기적으로 접합하는 경우, 반도체 기판 상에 형성된 복수의 땜납 범프를 회로 기판과의 사이에서 용융하여 접합하는 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 특허문헌 1에서는, 땜납 범프를 접합재로 하여 반도체 기판과 회로 기판을 접합할 때, 땜납 범프가 찌부러져 직경 방향으로 퍼져, 인접하는 땜납 범프간의 거리가 축소되어 버리기 때문에, 미세화가 진행되는 기판의 실장에 대응할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 반도체 기판에 구리(Cu) 필러를 형성하고 회로 기판과의 접합재로서 땜납층을 형성하여 접합하는 것이 특허문헌 2에 개시되어 있다. 특허문헌 2에 개시되는 구리 필러는, 반도체 기판과 회로 기판을 접합할 때에 직경이 변화되지 않기 때문에 미세화에 적합하다. 그러나, 구리 필러는, 반도체 기판에 전계 도금 등에 의해 주상으로 형성되기 때문에, 형성에 요하는 시간이 많이 걸려 생산성이 양호하다고는 할 수 없다. 또한, 최근에는, 반도체 기판 상에 형성되는 구리 필러 대신에 구리 등의 금속에 의해 형성된 주상 부재(도체 핀)를 접합 부재로 하는 경우가 있다.
그러나, 상기 주상 부재(도체 핀)의 긴 변 방향의 길이는, 직경에 대하여 길기(애스펙트비가 크기) 때문에, 반도체 기판 상에 주상 부재를 배열 탑재하는 것은 곤란하였다. 특허문헌 3에는, 주상 부재를 반도체 기판에 배열 탑재하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에 기재된 주상 부재의 탑재 방법은, 먼저, 지그 팔레트, 핀 기립 지그 및 삽입 안내 지그를 겹쳐 배치하고, 주상 부재를 삽입 안내 지그의 상방으로부터 낙하시키고, 핀 기립 지그가 지그 팔레트와 삽입 안내 지그 사이를 슬라이드하도록 지그 팔레트를 진동시켜 핀 기립 지그의 핀 구멍에 주상 부재를 배치한다. 그리고, 지그 팔레트, 핀 기립 지그 및 삽입 안내 지그를 겹친 상태에서 상하를 반대로 하여, 프린트 배선판에 주상 부재를 세워 설치시킨 상태에서 접합한다는 것이다.
일본 특허 공개 평5-243232호 공보 일본 특허 공개 제2014-157906호 공보 일본 특허 공개 제2002-314291호 공보
특허문헌 3에 기재된 주상 부재의 탑재 방법에서는, 지그 팔레트에 진동을 부여함으로써 주상 부재를 핀 구멍에 낙하시키기 때문에, 진동에 의해 주상 부재가 중첩되거나, 삽입 안내 지그 상의 일부에 치우쳐 버리거나 하는 경우가 있어, 주상 부재를 기판의 소정 위치에 과부족없이 탑재시키는 것은 곤란하다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능한 주상 부재 탑재 장치 및 주상 부재 탑재 방법을 제공하려고 하는 것이다.
[1] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치는, 기판의 소정 위치에 주상 부재를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치로서, 상기 기판의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부를 갖고 상기 기판 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크와, 상기 주상 부재 도입용 마스크의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 상기 주상 부재를 상기 마스크 개구부 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지와, 상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 구동 시에, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 가진 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 따르면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지에 의해 주상 부재를 주상 부재 도입용 마스크의 마스크 개구부에 도입할 때에, 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여함으로써, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
[2] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치는, 상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 이동에 연동하여, 상기 주상 부재 도입용 마스크의 상면을 따라서 이동 가능한 것이 바람직하다.
이와 같이, 가진 장치를 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 이동에 연동시키면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 회전 위치의 근방에서 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 것이 가능해져, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
[3] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치는, 상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지를 사이에 두도록 복수 배치되는 것이 바람직하다.
주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 근방에 복수의 가진 장치를 배치하면, 주상 부재 도입용 마스크의 주상 부재 배열 대상 위치에 거의 동일하도록 진동을 부여하는 것이 가능해져, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 고효율로 탑재하는 것이 가능해진다.
[4] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치의 진동 주파수는 100㎐ 내지 40㎑로 하는 것이 바람직하다.
가진 장치의 진동수는, 주상 부재의 사이즈나 형상에 따라 조정되지만, 100㎐ 내지 40㎑의 범위에서 적절하게 조정하면, 주상 부재 도입용 마스크에 주상 부재의 도입에 적합한 진동을 부여할 수 있어, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
[5] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치의 진동 주파수를 10㎑ 내지 40㎑로 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 가진 장치의 진동 주파수를 100㎐ 내지 40㎑로 해도 주상 부재에 진동을 부여함으로써 기판에의 도입은 가능하지만, 진동 주파수를 10㎑ 내지 40㎑로 하면, 예를 들어 주상 부재의 탑재 수율을 80％ 이상으로 할 수 있어, 더 효율적으로 주상 부재를 기판에 도입하는 것이 가능해진다.
[6] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치의 진동의 진폭을 0.1㎛ 내지 10㎛로 하는 것이 바람직하다.
가진 장치의 진동의 진폭은, 주상 부재의 사이즈나 형상에 따라 조정되지만, 0.1㎛ 내지 10㎛의 범위에서 적절하게 조정하면, 주상 부재가 튀어오르거나, 진동하지 않거나 하는 일이 없어, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
[7] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치의 진동의 진폭을 0.1㎛ 내지 0.3㎛로 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 가진 장치의 진동의 진폭을 0.1㎛ 내지 10㎛로 하면 주상 부재의 기판에의 도입은 가능하다. 그러나, 진폭을 크게 해 가면 주상 부재의 튀어오름이 커져, 주상 부재 도입용 마스크에 충돌함으로써 주상 부재 도입용 마스크나 주상 부재에 흠집이 생기는 경우가 있다. 따라서, 진폭을 0.1㎛ 내지 0.3㎛로 억제함으로써 주상 부재 도입용 마스크나 주상 부재에 손상을 주는 것을 억제할 수 있다.
[8] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치는 초음파 진동 장치이며, 상기 가진 장치는 가진부를 갖고, 상기 주상 부재 도입용 마스크와 상기 가진부의 거리를 0 내지 1㎜의 범위에서 조정 가능한 가진부 승강 기구부를 갖는 것이 바람직하다.
가진 장치를 초음파 진동 장치로 하면, 가진부가 주상 부재 도입용 마스크에 접촉해도, 접촉하지 않아도 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 것이 가능하고, 주상 부재 도입용 마스크와 가진부의 거리를, 0 내지 1㎜의 범위로 적절하게 조정하면, 주상 부재 도입용 마스크에 적절한 진동을 부여하는 것이 가능해진다.
[9] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 가진 장치는 초음파 진동 장치이며 가진부를 갖고, 상기 가진부는, 상기 주상 부재 도입용 마스크측의 단부면을 상기 주상 부재 도입용 마스크에 상시 접촉시키면서 상기 가진부의 자체 중량을 캔슬하는 탄성 부재를 더 갖고 있는 것이 바람직하다.
탄성 부재는, 가진부를 상방으로 끌어올리는 힘을 발생하는 것이며, 예를 들어 스프링 등이다. 탄성 부재에 의해 가진부의 자체 중량을 캔슬함으로써, 가진부 자체의 진동에 관한 부하를 저감시켜 주상 부재 도입용 마스크를 소정의 주파수 및 진폭으로 안정적으로 진동시키는 것이 가능해진다.
[10] 본 발명의 주상 부재 탑재 장치에 있어서는, 상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지는, 도전성 및 유연성을 구비한 가는 연사 집합체를 포함하고, 상기 주상 부재 도입용 마스크 표면을 회전하면서 이동하는 상기 결속 선상 부재를 갖고, 상기 결속 선상 부재는 상기 주상 부재의 도입 동작 시에, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 5g/㎠ 내지 10g/㎠의 접촉 면압으로 부세되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 주상 부재 도입용 마스크가 진동함으로써, 주상 부재가 주상 부재 도입용 마스크와 결속 선상 부재 사이에 들어가 버리는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 드물게 주상 부재가 주상 부재 도입용 마스크와 결속 선상 부재 사이에 들어가 버려도, 결속 선상 부재의 압박의 접촉 면압이 5g/㎠ 내지 10g/㎠로 매우 작기 때문에, 주상 부재에 흠집, 타흔 등의 대미지가 없이 양호한 상태에서 도입하는 것이 가능해진다. 또한, 결속 선상 부재는 적당한 유연성을 갖고 미소 진동하는 주상 부재 도입용 마스크의 표면에 항상 접촉하고 있기 때문에, 주상 부재가 외부로 누출되는 것을 억제하는 것도 가능하게 되어 있다.
[11] 본 발명의 주상 부재 탑재 방법은, 기판의 소정 위치에 주상 부재를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 방법으로서, 상기 기판의 상면에 땜납 페이스트 인쇄용 마스크를 배치하고, 상기 기판 상의 소정 위치에 땜납 페이스트를 인쇄하는 공정과, 상기 땜납 페이스트가 인쇄된 상기 기판의 상방에 주상 부재 도입용 마스크를 배치한 후, 상기 주상 부재 도입용 마스크 상에 상기 주상 부재를 공급하고, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하면서, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지를 회전 또한 이동시켜 상기 땜납 페이스트가 인쇄된 상기 기판의 소정 위치에 상기 주상 부재를 배열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 주상 부재 탑재 방법에 따르면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지에 의해 주상 부재를 주상 부재 도입용 마스크의 마스크 개구부에 도입할 때에, 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여함으로써, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시 형태에 관한 주상 부재 탑재 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 2는 주상 부재 탑재 장치(1)에 사용하는 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)에 의한 땜납 페이스트(35)의 인쇄 공정을 도시하는 설명도.
도 3은 주상 부재 탑재 장치(1)에 사용하는 주상 부재 도입부(25)의 개략 구성을 설명하는 도면.
도 4는 주상 부재 탑재 장치(1)에 사용하는 주상 부재 도입부(25)에 의한 주상 부재(12)의 도입 동작을 나타내는 설명도.
도 5는 실시 형태에 있어서의 복수의 주상 부재(12)가 배열, 탑재된 기판(5)의 일례를 도시하는 사시도.
도 6은 실시 형태에 있어서의 기판(5)이 웨이퍼일 때의 일례를 도시하는 평면도.
도 7은 실시 형태에 관한 주상 부재 탑재 방법의 주요 공정을 나타내는 공정 플로우 설명도.
도 8은 실시 형태에 관한 주상 부재 탑재 방법의 주요 공정을 도시하는 설명도.
도 9는 제2 예에 관한 주상 부재 도입 장치(3A)의 개략 구성을 설명하는 도면.
도 10은 실험에 의해 얻어진 가진 주파수 f와 주상 부재(12)의 탑재(도입) 수율의 관계를 나타내는 그래프.
도 11은 탑재 수율의 평가 결과의 일례를 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 주상 부재 탑재 장치(1) 및 당해 주상 부재 탑재 장치(1)를 사용한 주상 부재 탑재 방법에 대하여 도 1 내지 도 8을 참조하면서 설명한다.
[주상 부재 탑재 장치(1)의 구성 및 동작]
도 1은 실시 형태에 관한 주상 부재 탑재 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 주상 부재 탑재 장치(1)는 주상 부재(12)(도 3, 도 4 참조)를 탑재해야 할 기판(5)을 스톡하는 기판 스토커(4)와, 기판 스토커(4)로부터 프리얼라이너(6)로 기판(5)을 반송하고, 또한, 프리얼라이너(6)로부터 스테이지(9)로 기판(5)을 반송하는 기판 반송 로봇(7)과, 기판(5)에 땜납 페이스트(35)(도 2 참조)를 인쇄하는 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)와, 땜납 페이스트(35)가 인쇄된 기판(5)에 주상 부재(12)를 도입하는 주상 부재 도입 장치(3)를 갖고 있다. 또한, 주상 부재 탑재 장치(1)는 주상 부재(12)의 탑재 상태를 검사하는 검사 장치(26)와, 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 이면에 부착된 여분의 땜납 페이스트(35)를 제거하는 클리닝 장치(20)를 갖고 있다.
기판(5)은 전자 부품을 고정하여 배선하기 위한 판상 또는 필름상의 부재이며, 반도체 집적 회로를 비롯한 전자 부품을 실장한 것, 혹은, 실리콘 반도체 기판이나 화합물 반도체 기판 등의 웨이퍼, 유리 기판 등을 포함한다. 땜납 페이스트(35)는 주상 부재(12)와 기판(5)의 접합을 행하는 것이며, 주상 부재(12)의 재질은 구리 또는 구리계 합금 등이다. 땜납 페이스트(35)는 도입된 주상 부재(12)가 이동하거나 쓰러지거나 하지 않도록 점착력이 높은 조성의 것을 선택한다.
기판 스토커(4)는, 도시하지 않은 로드 포트와 언로드 포트(대상 기판이 웨이퍼인 경우에는 로드 포트라 불리는 경우가 있음)를 포함하고, 반송 로봇(7)은 로드 포트로부터 기판(5)을 취출하여 프리얼라이너(6)로 반송한다. 기판(5)이 웨이퍼인 경우에는, 프리얼라이너(6)에서 기판(5)의 중심 위치와 기판(5)의 외주에 형성된 노치 방향의 양쪽을 보정한 기판(5)을 스테이지(9)로 반송하고, 그 후, 반송 로봇(7)은 대기 위치로 되돌아간다. 스테이지(9)에 적재된 기판(5)은 스테이지(9)에 감압 흡착됨과 함께, 기판(5)을 기판 교정 장치(8)에 의해 압박함으로써 휨이 교정된다. 스테이지(9)는 Y축 레일(10) 상에서 Y축 방향으로 위치 조정되고, 기판(5)을 적재한 상태에서 X축 레일(11) 상에서 이동하여 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)의 소정 위치로 반송된다. 또한, 도 1의 도시 가로 방향을 X축, 도시 세로 방향을 Y축, 높이 방향(두께 방향)을 Z축이라 한다.
스테이지(9)는 X축 레일(11)과, Y축 레일(10)과, Z 테이블(도시 생략)과, θ 테이블(도시 생략)에 의해 X-Y 평면 및 Z 방향으로 이동 가능하고, 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)와 주상 부재 도입 장치(3)의 하방으로 기판(5)을 반송할 수 있도록 되어 있다. 스테이지(9)는 X축 레일(11) 상에서 기판 교정 장치(8)와 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)와 주상 부재 도입 장치(3) 사이를 왕복 이동하여 기판(5)을 각 소정 위치로 반송한다.
기판(5)을 적재한 스테이지(9)를 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)의 하방으로 X축 레일(11) 상에서 이동시킨 후, 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)를 사용하여 기판(5)에 땜납 페이스트(35)를 인쇄한다. 또한, 땜납 페이스트(35)가 미리 타처 또는 타 공정에서 기판(5)에 인쇄되어 있는 경우에는, 이 인쇄 공정을 스킵한다. 클리닝 장치(20)는 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 이면에 부착된 여분의 땜납 페이스트(35)를, 용제를 포함시킨 시트 또는 롤을 사용하여 제거하는 장치이다. 클리닝 장치(20)는 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)에 부착된 여분의 땜납 페이스트(35)를 에어건으로 불어 날려버리거나, 진공 흡인하거나 해도 된다. 땜납 페이스트(35)의 기판(5)에의 인쇄에 대해서는, 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. 땜납 페이스트(35)가 인쇄된 기판(5)은 스테이지(9)에 적재된 상태에서, 주상 부재 도입 장치(3)의 하방으로 X축 레일(11) 상에서 이동한다.
주상 부재 도입 장치(3)는 X축 구동 장치(17), Y축 구동 장치(18) 및 Z축 구동 장치(19)를 구비하고 있어, 주상 부재 도입부(25)를 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동시키는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, Y축 레일(10), X축 레일(11) 상에는, Z축 및 θ축(도시하지 않음)이 있고, Z축 및 θ축의 구동에 의해 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 마스크 개구부(15a)(도 2 참조), 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34)(도 3 참조)와 기판(5)의 메탈 전극(16)의 위치를 맞추어, 기판(5)에의 땜납 페이스트 인쇄 및 주상 부재(12)의 탑재를 행한다.
X축 구동 장치(17)에는, 주상 부재 도입부(25)를 사이에 두고 양측에 가진 장치(22, 23)가 배치되어 있다. 가진 장치(22, 23)는 주상 부재 도입부(25)의 이동에 연동하여 이동하고, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 Z 방향의 진동을 부여하여, 후술하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)(도 3 참조)와 협동하여 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34)에 도입한다. 주상 부재 도입부(25)의 구성과 도입 동작에 대해서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
주상 부재(12)가 탑재된 기판(5)은, 땜납 페이스트 인쇄 장치(2) 및 기판 교정 장치(8)를 통과하고, 기판 반송 로봇(7)에 의해 검사 장치(26)로 반송되어 화상인식 카메라(도시하지 않음)에 의해 주상 부재(12)의 배열 상태를 검사하고, 기판 스토커(4)에 배출된다. 복귀의 행정에서는, 프리얼라이너(6)는 통과하지 않는다.
[땜납 페이스트(35)의 인쇄]
도 2는 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)에 의한 땜납 페이스트(35)의 인쇄 공정을 도시하는 설명도이다. 도 2는 각 부를 확대하여 도시하는 모식도이다. 기판(5)에는, 주상 부재(12)를 탑재해야 할 위치에 오목부(5a)가 천설되어 있고, 오목부(5a)의 저부에 메탈 전극(16)이 형성되어 있다. 인쇄용 스퀴지(24)는 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 상면을 따라서 도시 좌방으로부터 우방으로 움직이는 것으로 한다. 인쇄용 스퀴지(24)는 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 표면에 흠집을 내지 않도록 하기 위해 유연성을 갖는 수지제로 하고 있다. 땜납 페이스트 인쇄 마스크(15)에는, 기판(5)의 오목부(5a)의 형성 위치에 대응하여 마스크 개구부(15a)가 형성되어 있다.
도 2에 있어서, 가장 좌측의 마스크 개구부(15a)의 위치를 위치 (a), 중간의 마스크 개구부(15a)의 위치를 위치 (b), 가장 우측의 마스크 개구부(15a)의 위치를 위치 (c)로 나타낸다. 위치 (a)는 인쇄용 스퀴지(24)가 마스크 개구부(15a)를 통과한 후의 땜납 페이스트(35)를 나타내고 있고, 땜납 페이스트(35)는 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)의 표면으로부터 나오지 않는다. 그리고, 기판(5)의 오목부(5a) 내에 있어서 메탈 전극(16)에 접촉하도록 수용되어 있다. 위치 (b)는 인쇄용 스퀴지(24)가 마스크 개구부(15)로부터 기판(5)에 땜납 페이스트(35)를 인쇄하기 직전을 나타내고 있다. 위치 (c)는 다음 땜납 페이스트 인쇄용의 마스크 개구부(15a)를 나타내고 있다. 스퀴지 동작 종료 후, 인쇄 마스크(15)가 판분리되고 땜납 페이스트(35)는 마스크 개구부(15a)로부터 괴리되어 기판(5)의 개구 저부에 전사되어 땜납 페이스트(35)의 인쇄가 완료된다. 인쇄 완료 후의 땜납 페이스트(35)의 상태를 도 8의 (b)에 도시한다. 위치 (c)에 있어서는, 마스크 개구부(15a)의 내주면에, 전회 땜납 페이스트 인쇄 시의 땜납 페이스트(35)의 잔사가 약간이지만 부착된다. 따라서, 이 잉여 땜납 페이스트가 기준보다 많아진 경우에는, 클리닝 장치(20)에 의해 이 잉여 땜납 페이스트를 클리닝 제거한다.
[주상 부재 도입부(25)의 구성 및 도입 동작]
도 3은 주상 부재 도입 장치(3)에 사용하는 주상 부재 도입부(25)의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 주상 부재 도입부(25)는 X축 구동 장치(17)에 설치된 회전 가능한 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 갖고 있다. 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)는 스퀴지 회전 구동 장치(29)에 고정된 설치부(30)에 끼워 넣어진 결속 선상 부재(31)를 갖고 있다. 결속 선상 부재(31)는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 회전 궤적의 직경 방향으로 2중 구조(2중의 동심원)로 되어 있고, 내측의 결속 선상 부재(32)와 외측의 결속 선상 부재(33)를 포함하고 있다. 내측의 결속 선상 부재(32)와 외측의 결속 선상 부재(33)는 모두, 설치부(30)로부터 주상 부재 도입용 마스크(21)를 향하여 점차 확대되는 형상을 갖는 브러시이다. 또한, 도 3에서는, 결속 선상 부재(31)를 간략화하여 도시하고 있다.
내측의 결속 선상 부재(32)는 주로 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34) 내에 도입하는 기능을 갖고, 외측의 결속 선상 부재(33)는 주로 주상 부재(12)를 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 외측으로 일탈시키지 않는, 즉, 외측의 결속 선상 부재(33)의 외측으로 일탈시키지 않는 기능을 갖는다. 또한, 외측의 결속 선상 부재(33)는 내측의 결속 선상 부재(32)와의 사이에 있는 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34)에 도입하면서, 내측의 결속 선상 부재(32) 내로 되돌리는 기능을 갖는다. 예를 들어, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 화살표 방향으로 회전시켜 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34)에 도입한다고 하면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 화살표의 역방향으로 회전시켜 주상 부재(12)를 내측의 결속 선상 부재(32) 내로 되돌리도록 기능시키는 것이 가능하다.
결속 선상 부재(31)는 도전성을 갖고 유연성을 구비한 가는 연사 집합체이며, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 표면을 쓸도록 회전하면서 X축 방향, Y축 방향으로 이동하는 동안에, 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34)에 도입한다. 따라서, 주상 부재(12)에 흠집이 생기는 일이 없다.
또한, 결속 선상 부재(31)는 도전성을 갖고 있으므로 정전기에 의한 먼지 등의 흡착이 없어, 클린도가 높은 실장을 행할 수 있다. 또한, 도 3에서는 도시를 간략화하고 있지만, 외측의 결속 선상 부재(33)는 내측의 결속 선상 부재(32)보다도 밀하게 배치되어 있다.
기판(5)을 적재하는 스테이지(9)에는, 두께 방향으로 관통하는 흡인로(40)가 형성되어 있고, 흡인로(40)는 베이스부(41)에 형성된 진공 흡인로(42)에 연통하여, 기판(5)을 스테이지(9)에 진공 흡착한다.
주상 부재 도입부(25)의 양측에는, 가진 장치(22, 23)가 배치되어 있다. 가진 장치(22, 23)는, 각각 가진부(45)를 갖고 있고, 가진부(45)가 주상 부재 도입용 마스크(21)에 접촉하고 있다. 가진 장치(22, 23)는, 가진부(45)와 주상 부재 도입용 마스크(21)의 거리를, 0 내지 1㎜로 조정하는 가진부 승강 기구부(46)를 갖고 있다. 가진 장치(22, 23)는 초음파 진동 장치이며, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)가 주상 부재(12)의 도입 동작을 행하는 동안에는, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여한다. 가진 장치(22, 23)가 초음파 진동 장치이면, 가진부(45)가 주상 부재 도입용 마스크(21)와 1㎜ 미만의 거리를 갖고 있어도 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하는 것이 가능하다. 또한, 가진 장치(22, 23)(가진부(45))의 진동 주파수를 100㎐ 내지 40㎑로 하고, 진동의 진폭을 0.1㎛ 내지 10㎛로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 진동 조건을 적절하게 선택함으로써, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)와 협동하여, 주상 부재(12)를 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 배열 탑재하는 것이 가능해진다. 또한, 가진 장치로서는 초음파 진동 장치 외에, 모터의 회전을 진동으로 변환하는 기구, 에어 실린더의 연속 동작을 사용한 기구, 자왜 진동자, 혹은 보이스 코일 모터 등을 사용하는 것이 가능하다.
가진 장치(22, 23)는, X 구동 장치(17)에 설치되어 있고, Y축 구동 장치(18)에 의해 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 이동에 연동하여 Y축 방향으로 이동 가능하고, 가진 장치(22)와 가진 장치(23)의 거리는 일정하다. 또한, 가진 장치(22, 23)를 X축 방향으로 이동 가능하게 하고, 각각이 동기하여 X축 방향으로 이동 가능하도록 해도 되고, 각각 독립하여 X축 방향으로 이동 가능하게 하고, 각각 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)와의 거리를 일정하게 유지하도록 해도 된다. 단, 가진 장치(22, 23)의 이동 범위는, 주상 부재(12)가 기판(5)에 탑재되는 범위 외로 한다. 주상 부재(12)의 도입 동작에 대하여 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 주상 부재 도입부(25)에 의한 주상 부재(12)의 도입 동작을 나타내는 설명도이다. 또한, 도 4는 주상 부재 도입부(25)의 일부를 간략화하여 도시하고 있다. 스테이지(9) 상에 적재된 기판(5)에는, 복수의 메탈 전극(16)이 형성되어 있고, 메탈 전극(16)의 상면에는 땜납 페이스트(35)가 인쇄 도포되어 있다. 기판(5)의 상방에는, 주상 부재 도입용 마스크(21)가 배설된다. 주상 부재 도입용 마스크(21)의 상면에는, 다수의 주상 부재(12)가 주상 부재 통로(27)로부터 랜덤하게 공급된다. 주상 부재(12)는 주상 부재 계량 장치(도시하지 않음)에 의해 계량된 일정량(또는 일정수)이 주상 부재 도입용 마스크(21) 상에 낙하 공급된다. 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)는 주상 부재 도입용 마스크(21)의 상면을 따라서 회전하면서 소용돌이 형상으로 이동하고, 내측의 결속 선상 부재(32) 및 외측의 결속 선상 부재(33)에 의해 주상 부재 도입용 마스크(21)의 표면 상을 쓸도록 이동하여 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21)에 설치된 마스크 개구부(34) 내에 도입한다. 기판(5)에는, 소정 위치에 땜납 페이스트(35)가 도포되어 있으므로, 주상 부재(12)는 땜납 페이스트(35)의 점성을 이용하여 도입되었을 때의 위치 및 자세가 유지된다.
내측의 결속 선상 부재(32)와 외측의 결속 선상 부재(33)는 주상 부재(12)가 마스크 개구부(34) 내에 도입된 후, 땜납 페이스트(35)에 의해 주상 부재(12)의 위치, 자세를 유지할 수 있도록 주상 부재(12)를 가볍게 하방으로 누르도록 해도 된다. 그와 같이 하기 위해, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 두께를 주상 부재(12)의 긴 변 방향의 길이(이하, 「전체 길이」라 칭함)에 대하여 적절한 치수로 하는 것이 바람직하다. 또한, 땜납 페이스트(35)로서는, 주상 부재(12)의 기판(5)에의 탑재 후, 접합 경화하는 리플로우 공정까지 그 자세를 유지할 수 있을 정도의 점성을 갖는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
주상 부재(12)가 원기둥인 경우, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 형성된 마스크 개구부(34)의 크기는, 주상 부재(12)의 공급측의 유도구부(36)가 주상 부재(12)의 최대 직경보다 크고, 주상 부재(12)의 전체 길이보다 작다. 또한, 마스크 개구부(34)의 기판(5)측의 직경은, 땜납 페이스트(35)의 도포 범위 내에서 주상 부재(12)의 위치를 규정할 수 있는 크기의 위치 규정 구멍부(37)으로 되어 있다. 그리고, 유도구부(36)와 위치 규정 구멍부(37)는 테이퍼 구멍으로 연속하고 있다. 마스크 개구부(34)를 이와 같은 형상으로 하면, 주상 부재 도입용 마스크(21)를 진동시키는 것의 효과도 포함하여, 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34)에 원활하게 넣을 수 있어, 땜납 페이스트(35)의 도포 범위의 소정 위치에 정확하게 배열, 탑재하는 것이 가능해진다. 또한, 마스크 개구부(34)의 형상은, 주상 부재(12)의 형상에 맞추어 설정된다.
도 5는 복수의 주상 부재(12)가 배열, 탑재된 기판(5)의 일례를 도시하는 사시도이다. 기판(5)에는, 주상 부재(12)가 땜납 페이스트(35) 상, 즉 메탈 전극(16) 상의 소정 위치에 배열되어 있다. 주상 부재(12)는 땜납 페이스트(35)의 점성에 의해 자세가 유지되어 있다. 그 후, 검사 장치(26)(도 1 참조)에 의해 주상 부재(12)의 배열 상태를 검사하고, 기판 스토커(4)에 배출된다. 주상 부재(12)가 탑재된 반도체 기판(5)은, 예를 들어 리플로우 장치로 반송되어 기판(5)과 주상 부재(12)가 접합 고정된다.
도 6은 기판(5)이 웨이퍼일 때의 일례를 도시하는 평면도이며, 도 6의 (a)는 웨이퍼(5)의 평면도, 도 6의 (b)는 도 6의 (a)에 도시한 점선 A로 둘러싸인 전극 형성 영역(반도체 집적 회로의 형성 영역)(51)의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다. 반도체 집적 회로(52)는 메탈 전극(16)의 군의 사이에 형성된 스크라이브 라인(53)으로 4변을 둘러싸고, 스크라이브 라인(53)으로 절단함으로써, 개별의 반도체 집적 회로 칩으로 된다. 이 절단은, 주상 부재(12)를 탑재한 기판(웨이퍼)(5)을 리플로우 장치에서 리플로우한 후나, 실장 공정의 마지막에 행해진다.
전극(16)은 재배선된 전극이다. 재배선의 전극(16)의 피치는, 대략 50㎛ 내지 400㎛이다. 도 6은 기판(웨이퍼)(5)에 형성된 전극(16)과, 전극(16)이 형성되어 있는 전극 형성 영역(51)의 배치를 설명하기 위한 것이며, 전극의 크기, 분포나 전극 형성 영역(51)의 형상은 실물과는 상이하며, 또한 상사하고 있지 않다.
기판(웨이퍼)(5)의 사이즈로서는, 직경이 300㎜나 200㎜ 등이다. 점선으로 둘러싸인 다각형의 전극의 형성 영역(51)에 형성된 전극(16)의 배치를 전극 패턴이라 한다. 주상 부재 도입용 마스크(21)에 형성되어 있는 마스크 개구부(34)의 패턴은, 기판(웨이퍼)(5)에 형성된 전극 패턴과 유사한 패턴이다.
[주상 부재 탑재 방법]
계속해서, 주상 부재 탑재 방법에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
도 7은 주상 부재 탑재 방법의 주요 공정을 나타내는 공정 플로우 설명도이며, 도 8은 주요 공정을 나타내는 설명도이다. 먼저, 기판 스토커(4)로부터 기판 반송 로봇(7)에 의해 스테이지(9) 상에 기판(5)을 세트한다(스텝 S10). 계속해서, 기판 교정 장치(8)에 의해 기판(5)의 휨을 교정한 후, 기판(5)을 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)로 반송한다. 도 8의 (a)는 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)로 반송되었을 때의 기판(5)을 도시하고 있다. 기판(5)에 형성된 오목부(5a)의 저부에는 메탈 전극(16)이 형성되어 있다.
계속해서, 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)를 세트하고, 땜납 페이스트 인쇄 장치(2)에 의해 기판(5)에 땜납 페이스트(35)를 인쇄한다(스텝 S20). 도 8의 (b)는 기판(5)에 땜납 페이스트(35)를 인쇄한 후의 상태를 도시하고 있다. 땜납 페이스트(35)는 표면 장력에 의해 메탈 전극(16) 상으로 퍼져, 오목부(5a) 내에 수용된다. 계속해서, 기판(5)을 주상 부재 도입 장치(3)로 반송하고, 주상 부재 도입용 마스크(21)를 세트하고, 소정량의 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21) 상에 공급하고, 가진 장치(22, 23)에 의해 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하면서, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 구동하여 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34) 내에 주상 부재(12)를 도입하여 기판(5)의 메탈 전극(16) 상에 배열한다(스텝 S30).
도 8의 (c)는 주상 부재(12)를 기판(5)에 배열한 상태를 도시하고 있다. 땜납 페이스트(35)는 오목부(5a) 내에 있어서 주상 부재(12)의 저면 및 측면으로 돌아들어가 점착력으로 주상 부재(12)를 지지한다. 주상 부재 배열 후, 기판(5)을 검사 장치(26)로 반송하여, 주상 부재(12)의 배열 상태를 검사한다(스텝 S40). 주상 부재(12)의 배열에 과부족이 없는 경우(GO)에는, 주상 부재 탑재 장치(1)로부터제재(除材)하고, 리플로우 공정으로 이행하여, 주상 부재(12)를 기판(5)에 고착한다(스텝 S50). 그 후, 주상 부재(12)를 탑재한 기판(5)을 세정한다(스텝 S60). 이와 같은 공정을 거쳐 주상 부재(12)가 탑재된 기판(5)이 완성된다.
주상 부재(12)의 배열 상태의 검사(스텝 S40)에 의해, 주상 부재(12)에 과부족이 확인된 경우(NG)에는, 리페어 작업을 행하고(스텝 S45), 리플로우 공정(스텝 S50)으로 이행한다. 주상 부재(12)가 부족할 때에는 주상 부재(12)를 기판(5)에 추가하고, 주상 부재(12)가 잉여일 때에는 잉여 주상 부재를 제거한다. 또한, 검사 공정(스텝 S40)에서, 주상 부재 탑재가 소정의 수율 이상인 기판(5)은 그대로 리플로우 공정(스텝 S50)으로 보내고, 소정의 수율 이하인 기판(5)은 그 과부족 위치를 기억해 두고, 그 후, 다른 리페어기에 의해 수정한 후, 통상의 반송 루트에 합류시켜 리플로우 공정(스텝 S50)으로 이행하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 소정의 수율 이하인 기판(5)이 연속된 경우에는 자동으로 가동을 정지하고, 오퍼레이터 콜 등을 발신하는 것이 가능하다. 또한, 검사 공정(스텝 S40)에 있어서, NG로 된 경우에, 기판(5)을 주상 부재 도입 장치(3)까지 되돌려, 다시 배열 공정(스텝 S30)을 행하도록 해도 된다. 또한, 주상 부재 탑재 장치(1)에 리페어 장치, 리플로우 장치 및 세정 장치를 연결하도록 해도 된다.
이상 설명한 주상 부재 탑재 장치(1)는, 기판(5)의 소정 위치에 주상 부재(12)를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치이며, 기판(5)의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부(34)를 갖고 기판(5) 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크(21)와, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34) 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)와, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 구동 시에, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하는 가진 장치(22, 23)를 갖고 있다.
상기 주상 부재 탑재 장치(1)에 의하면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)에 의해 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34) 내에 도입할 때에, 가진 장치(22, 23)에 의해 주상 부재 도입용 마스크(43)에 진동을 부여함으로써, 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재(12)를 탑재하는 것이 가능해진다.
또한, 가진 장치(22, 23)는, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(82)의 이동에 연동하여, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 상면을 따라서 이동 가능하다. 이와 같이, 가진 장치(22, 23)를 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 이동에 연동시키면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 회전 위치의 근방에서 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하는 것이 가능해져, 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재(12)를 탑재하는 것이 가능해진다.
또한, 가진 장치(22, 23)는, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 사이에 두도록 배치되어 있다. 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 근방에 가진 장치(22, 23)를 배치하면, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 주상 부재 배열 대상 위치에 거의 동일하도록 진동을 부여하는 것이 가능해져, 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재(12)를 고효율로 탑재하는 것이 가능해진다. 또한, 가진 장치는, 2대에 한하지 않고 3대 또는 4대 이상 구비하도록 해도 되고, 1대여도 된다.
주상 부재 탑재 장치(1)에 사용되는 가진 장치(22, 23)의 진동 주파수는, 100㎐ 내지 40㎑로 한다. 가진 장치(22, 23)의 진동수는, 주상 부재(12)의 사이즈나 형상에 따라 조정되지만, 100㎐ 내지 40㎑의 범위에서 적절하게 조정하면, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 주상 부재(12)의 도입에 적합한 진동을 부여할 수 있어, 기판의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
또한, 가진 장치(22, 23)의 진동의 진폭을 0.1㎛ 내지 10㎛의 범위에서 적절하게 조정하면, 주상 부재(12)가 튀어오르거나, 진동하지 않거나 하는 일이 없어, 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재(12)를 탑재하는 것이 가능해진다.
주상 부재 탑재 장치(1)에 사용하는 가진 장치(22, 23)는 초음파 진동 장치이며, 가진 장치(22, 23)는 가진부(45)를 갖고, 주상 부재 도입용 마스크(21)와 가진부(45)의 거리를, 0 내지 1㎜의 범위에서 조정 가능한 가진부 승강 기구부(46)를 갖고 있다. 가진 장치(22, 23)를 초음파 진동 장치로 하면, 가진부(45)가 주상 부재 도입용 마스크(21)에 접촉해도, 접촉하지 않아도 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 것이 가능하고, 주상 부재 도입용 마스크(21)와 가진부(45)의 거리를 0 내지 1㎜의 범위에서 적절하게 조정하면, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 적절한 진동을 부여하는 것이 가능해진다.
또한, 주상 부재 탑재 방법에 있어서는, 기판(5)의 상면에 땜납 페이스트 인쇄용 마스크(15)를 배치하고, 기판(5) 상의 소정 위치에 땜납 페이스트(35)를 인쇄하는 공정(스텝 S20)과, 땜납 페이스트(35)가 인쇄된 기판(5)의 상방에 주상 부재 도입용 마스크(21)를 배치한 후, 주상 부재 도입용 마스크(21) 상에 주상 부재(12)를 공급하고, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하면서, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 회전 또한 이동시켜 땜납 페이스트(35)가 인쇄된 기판(5)의 소정 위치에 주상 부재(12)를 배열하는 공정(스텝 S30)에 의해, 기판(5)에 주상 부재(12)를 탑재한다.
이와 같은 주상 부재 탑재 방법에 따르면, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)에 의해 주상 부재(12)를 주상 부재 도입용 마스크(21)의 마스크 개구부(34)에 도입할 때에, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여함으로써, 기판(5)의 소정 위치에 과부족없이 주상 부재를 탑재하는 것이 가능해진다.
또한, 도 3에서 설명한 주상 도입 장치(3)의 구성을 제1 예로 하였을 때, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28) 및 가진 장치(22, 23)의 구성을 바꾸는 것이 가능하고, 이것을 제2 예로 하여 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 제2 예에 관한 주상 부재 도입 장치(3A)의 개략 구성을 설명하는 도면이다. 여기에서는, 제1 예(도 3 참조)와의 상이 개소를 설명하고, 도 3과 동일한 부분, 부재에는 도 3과 동일한 부호를 붙이고 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)는 스퀴지 회전 구동 장치(29)에 고정된 설치부(30)에 끼워 넣어진 결속 선상 부재(33)를 갖고 있다. 결속 선상 부재(33)는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 회전 궤적을 따르도록 구성되어 있다. 도 9에 도시한 결속 선상 부재(33)는, 도 3에 도시한 외측의 결속 선상 부재(33)에 상당하고, 내측의 결속 선상 부재(32)를 생략한 구성으로 되어 있다. 또한, 도 9에서는, 결속 선상 부재(33)를 간략화(모식화)하여 도시하고 있다.
결속 선상 부재(33)는, 도전성을 갖고 유연성을 구비한 가는 연사 집합체이며, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 표면을 쓸도록 회전하면서 X축 방향, Y축 방향으로 이동하는 동안에, 주상 부재(12)를 마스크 개구부(34)에 도입한다. 이때, 결속 선상 부재(33)는 주상 부재(12)의 도입 동작 시에 주상 부재 도입용 마스크(21)에 5g/㎠ 내지 10g/㎠의 접촉 면압으로 부세된다.
이와 같이, 주상 부재(12)의 도입 동작 시에 결속 선상 부재(33)를 주상 부재 도입용 마스크(21)에 5g/㎠ 내지 10g/㎠의 접촉 면압으로 부세하면, 주상 부재 도입용 마스크(21)의 진동을 방해하는 일이 없다. 게다가, 주상 부재(12)가 주상 부재 도입용 마스크(21)와 결속 선상 부재(33) 사이에 들어가 버리는 것을 방지하는 것이 가능해져, 주상 부재(21)나 주상 부재 도입용 마스크(21)에 흠집이 생기거나, 변형되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 드물게 주상 부재(12)가 주상 부재 도입용 마스크(12)와 결속 선상 부재(33) 사이에 들어가 버려도, 결속 선상 부재(33)의 압박의 접촉 면압이 5g/㎠ 내지 10g/㎠로 매우 작기 때문에, 주상 부재(12)에 흠집, 타흔 등의 대미지가 없이 양호한 상태에서 도입하는 것이 가능해진다. 또한, 결속 선상 부재(33)는 적당한 유연성을 갖고 미소 진동하는 주상 부재 도입용 마스크(21)의 표면에 항상 접촉하고 있기 때문에, 주상 부재(12)가 외부로 누출되는 것을 억제하는 것도 가능하게 되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 주상 부재 도입부(25)의 양측에는, 가진 장치(22, 23)가 배치되어 있다. 가진 장치(22, 23)는, 각각 가진부(45)를 갖고 있으며, 가진부(45)의 주상 부재 도입용 마스크(21)측의 단부면(45a)이 주상 부재 도입용 마스크(21)에 접촉하여 주상 부재 도입용 마스크(21)를 진동시킨다. 가진부(45)는 탄성 부재의 일례인 코일 스프링(55)을 갖고 있다.
가진부(45)가 주상 부재 도입용 마스크(21)에 부여하는 힘은, 가진부(45)의 자체 중량과 가진부 승강 기구부(46)의 압박력이다. 코일 스프링(55)은 가진부(45)의 단부면(45a)을 주상 부재 도입용 마스크(21)에 상시 접촉시키면서, 진동에 동기하여 가진부(45)의 자체 중량을 캔슬하는 방향의 힘이 작용한다.
주상 부재(12)의 도입 동작 시에, 가진부(45)를 주상 부재 도입용 마스크(21)에 상시 접촉시키면서 코일 스프링(55)으로 가진부의 자체 중량을 캔슬함으로써, 가진부 자신의 진동에 관한 부하를 저감시켜 주상 부재 도입용 마스크를 소정의 주파수 및 진폭으로 안정적으로 진동시키는 것이 가능해진다.
[실험예]
계속해서, 주상 부재(12)의 탑재(도입)에는, 가진 장치(22, 23)(즉, 주상 부재 도입용 마스크(21))의 적절한 진동 주파수 f 및 진폭 Z(편진폭 Z0)가 있는 것을 실험에 의해 명확하게 하였다. 이것에 대하여 도 10, 도 11을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명하는 실험예는, 직경이 200㎜인 웨이퍼(5), 직경이 150㎛이며 길이가 200㎛인 Cu제의 주상 부재(12)를 탑재하였을 때의 실험 결과를 나타내고 있다.
주상 부재(12)를 도입할 수 있도록 진동하기 위해서는, 중력 가속도 G 이상의 가속도를 주상 부재(12)에 가할 필요가 있다. 즉, 주상 부재 도입용 마스크(21)가 상승으로부터 하강으로 전환될 때에, 주상 부재 도입용 마스크(21)에는, Z0(2πf)2의 가속도가 가해진다. 이 값이 중력 가속도 G(9.8m/sec2)를 초과하면 주상 부재(12)는 주상 부재 도입용 마스크(21)로부터 이격된다. 즉, 주상 부재 도입용 마스크(21)가 상승으로부터 하강으로 전활될 때, 혹은 하강으로부터 상승으로 전환될 때에 주상 부재(12)는 튀어오른다.
즉, Z0(2πf)2>G를 만족시키면, 주상 부재(12)는 단독으로 진동하여, 마스크 개구부(34) 내에 도입되기 쉬워진다. 여기서, Z0은 진폭(편측 진폭), f는 가진 주파수이다. 따라서, 주상 부재 도입용 마스크(21)에 가해지는 가속도는, 진폭 Z0과 가진 주파수 f에 의해 규제되며, 진폭 Z0이 크면 낮은 가진 주파수 f로 진동하고, 진폭 Z0이 작으면 높은 가진 주파수 f로 진동하게 된다. 주상 부재(12)의 진동의 용이성은 주상 부재(12)의 질량에는 영향을 받지 않는다.
도 10은 실험에 의해 얻어진 가진 주파수 f와 주상 부재(12)의 탑재(도입) 수율의 관계를 나타내는 그래프이다. 횡축에 가진 주파수(㎑), 종축에 탑재 수율(％)을 나타내고 있다. 실험은, 진폭 Z0을 0.15㎛ 내지 0.3㎛로 하고, 가진 주파수 f를 0.01㎑, 0.1㎑, 1㎑, 10㎑, 20㎑, 40㎑의 각 가진 주파수마다 탑재 수율을 측정하였다. 각 가진 주파수에 있어서의 진동 인가 시간은 일정하게 하였다. 전술한 가속도의 계산식에 있어서, 가진 주파수 f는 제곱으로 영향을 미치기 때문에 가진 주파수 f에 대한 탑재 수율을 측정하였다. 또한, 탑재 수율의 개념은, 도 11을 참조하여 설명한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 가진 주파수 f가 1㎑ 이하에서는, 탑재 수율은 10％ 내지 20％이지만, 0.1㎑를 초과하여 급격하게 탑재 수율이 상승하여, 10㎑에서는 80％, 20㎑에서는 85％, 40㎑에서는 90％였다. 40㎑ 이상으로 하면, 탑재 수율은 더 향상될 것을 예상할 수 있지만, 가진부(45)의 사이즈, 발열 등을 고려하여 40㎑ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 10에 있어서, 가진 주파수 f가 10㎑ 이하에서는, 탑재부 수율이 낮은 것을 나타내고 있지만, 가진 시간을 길게 하면 탑재 수율이 상승하는 것이 확인되었다.
진폭 Z0은, 0.1㎛ 내지 10㎛의 범위에서 주상 부재(12)의 도입이 가능하다. 진폭 Z0을 크게 하면 주상 부재(12)의 튀어오름양이 커져 도입하기 쉬워진다. 그러나, 가진 장치(22, 23)의 출력 능력, 강성 등의 제약이 있다(대형화됨). 또한, 주상 부재(12)의 튀어오름양이 너무 커지면 주상 부재 도입용 마스크(21)나 주상 부재(12)에 흠집을 내거나, 변형시키거나 할 우려가 있기 때문에, 실험 결과로부터 추정하여 0.1㎛ 내지 0.3㎛로 하는 것이 바람직하다.
도 11은 탑재 수율에 대하여 평가 결과의 일례를 설명하는 도면이며, 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(5)는 반도체 집적 회로(반도체 칩)(52)의 집합체이며, 도 11에 도시한 예에서는, 반도체 칩(52)의 수는 89개이며, 그 중 탑재 불량의 반도체 칩(52a)의 수는 10이었다. 탑재 수율은, 10/89=88.8(％)로 된다. 또한, 도 11에 있어서, 불량의 반도체 칩(52a)의 프레임 내에 기재하는 숫자는, 1개의 반도체 칩(52a)에 있어서의 탑재 불량수(주상 부재(12)의 과부족수)를 나타내고 있다. 실험예에서는, 1칩 내에 탑재하는 주상 부재(12)의 수는 400개였다. 따라서, 상기의 탑재 수율은, 소위 칩 수율을 나타내고 있다. 탑재 불량의 반도체 칩(52a)은 주상 부재 도입 장치(3 또는 3A)에 있어서 과부족의 수정을 행하거나, 리페어 장치(도시하지 않음)에 의해 과부족을 수정한다.
이상 설명한 바와 같이, 주상 부재 탑재 장치(1)에 있어서는, 가진 장치(22, 23)의 진동 주파수(가진 주파수) f를 10㎑ 내지 40㎑로 함으로써, 주상 부재(12)의 탑재 수율을 80％ 이상으로 할 수 있어, 효율적으로 주상 부재를 기판에 도입하는 것이 가능해진다.
또한, 주상 부재 탑재 장치(1)에 있어서는, 가진 장치(22, 23)의 진동의 진폭 Z0을 0.1㎛ 내지 0.3㎛로 함으로써, 효율적으로 주상 부재(12)를 기판(웨이퍼)(5)에 도입하는 것이 가능해진다. 또한, 진폭을 0.1㎛ 내지 0.3㎛로 함으로써 주상 부재 도입용 마스크(21)나 주상 부재(12)에 흠집이 생기는 등의 손상의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다. 예를 들어, 전술한 실시 형태에서는, 가진 장치(22, 23)에 의해 주상 부재 도입용 마스크(21)에 진동을 부여하고 있지만, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 가진 장치의 일부로 하여, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)를 진동시켜 주상 부재(12)를 도입하는 것이 가능하다. 또한, 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지(28)의 진동으로 주상 부재 도입용 마스크(21)를 진동시키도록 해도 된다.
1 : 주상 부재 탑재 장치
2 : 땜납 페이스트 인쇄 장치
3, 3A : 주상 부재 도입 장치
5 : 기판(웨이퍼)
9 : 스테이지
12 : 주상 부재
15 : 땜납 페이스트 인쇄용 마스크
15a : 마스크 개구부(땜납 페이스트 인쇄용 마스크)
16 : 메탈 전극
21 : 주상 부재 도입용 마스크
22, 23 : 가진 장치
25 : 주상 부재 도입부
28 : 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지
31, 32, 33 : 결속 선상 부재
34 : 마스크 개구부(주상 부재 도입용 마스크)
35 : 땜납 페이스트
45 : 가진부
45a : (가진부의) 단부면
46 : 가진부 승강 기구부
51 : 스프링

Claims (11)

  1. 기판의 소정 위치에 주상 부재를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치로서,
    상기 기판의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부를 갖고 상기 기판 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크와,
    상기 주상 부재 도입용 마스크의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 상기 주상 부재를 상기 개구부 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지와,
    상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 구동 시에, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 가진 장치를 갖고,
    상기 가진 장치는, 상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 이동에 연동하여, 상기 주상 부재 도입용 마스크의 상면을 따라서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 주상 부재 탑재 장치.
  2. 기판의 소정 위치에 주상 부재를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치로서,
    상기 기판의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부를 갖고 상기 기판 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크와,
    상기 주상 부재 도입용 마스크의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 상기 주상 부재를 상기 개구부 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지와,
    상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 구동 시에, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 가진 장치를 갖고,
    상기 가진 장치는 초음파 진동 장치이며, 상기 가진 장치는 가진부를 갖고, 상기 주상 부재 도입용 마스크와 상기 가진부의 거리를 0 내지 1㎜의 범위에서 조정하는 가진부 승강 기구부를 갖는 것을 특징으로 하는 주상 부재 탑재 장치.
  3. 기판의 소정 위치에 주상 부재를 세워 탑재하는 주상 부재 탑재 장치로서,
    상기 기판의 소정 위치에 대응하는 복수의 마스크 개구부를 갖고 상기 기판 상에 배치되는 주상 부재 도입용 마스크와,
    상기 주상 부재 도입용 마스크의 상방에 배치되며, 회전 또한 이동하면서 상기 주상 부재를 상기 개구부 내에 도입하는 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지와,
    상기 주상 부재 배열용 브러시 스퀴지의 구동 시에, 상기 주상 부재 도입용 마스크에 진동을 부여하는 가진 장치를 갖고,
    상기 가진 장치는 초음파 진동 장치이며 가진부를 갖고,
    상기 가진부는, 상기 주상 부재 도입용 마스크측의 단부면을 상기 주상 부재 도입용 마스크에 상시 접촉시키면서 상기 가진부의 자체 중량을 캔슬하는 탄성 부재를 더 갖고 있는 것을 특징으로 하는 주상 부재 탑재 장치.
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