KR20040086178A - Bump flattening device, bump flattening method and bump bonding device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 기판상에 형성된 범프의 높이를 일치시키는 범프 플래트닝 장치 및 그 방법 및 범프 본딩 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a bump flattening device, a method and a bump bonding device for matching the height of bumps formed on a substrate.
종래부터, 반도체소자상의 복수의 전극에 범프라고 불리는 돌기 전극을 형성하고, 이것에 의해 반도체소자상의 전극과 배선기판상의 전극을 접속 설치하는 방법이 알려져 있다. 범프는, 용융 상태의 금속을 반도체소자상의 전극에 부착시킨 것이다. 그리고, 이 반도체소자를 범프와 배선기판상의 전극이 접속하도록 배선기판에 부착함으로써, 이것들을 전기적으로 접속하고 있다.DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the method of forming bump electrodes called bumps in the some electrode on a semiconductor element, and connecting the electrode on a semiconductor element and the electrode on a wiring board by this is known. The bump is obtained by attaching a metal in a molten state to an electrode on a semiconductor element. The semiconductor elements are attached to the wiring boards so that the bumps and the electrodes on the wiring boards are connected to each other, thereby electrically connecting them.
이러한 접속을 행하기 위해서는, 범프의 머리부의 높이가 일치되어 있는 것이 바람직하다. 범프의 높이가 일치되어 있지 않은 경우, 일부의 전극에서 접속 불량이 발생하기 때문이다. 또, 그 상면(찌부러뜨림 면)은, 거의 원형이며, 범프 자체에 쓰러짐이 생겨 있지 않은 것이 바람직하다. 범프의 찌부러뜨림 면이 타원형상인 경우, 접촉면인 찌부러뜨림 면이 배선기판의 전극으로부터 비어져 나오는 등 하여, 단락이나 접촉 불량의 원인이 된다. 또, 범프에 쓰러짐이 생기면, 배선기판과의 접촉면인 찌부러뜨림 면의 위치가 어긋나버린다는 문제가 발생한다. 그때문에, 종래부터, 범프 형성후에 그 높이를 모양 좋게 일치시키는 범프 플래트닝이 행해지고 있다.In order to make such a connection, it is preferable that the height of the head of a bump matches. This is because, when the heights of the bumps do not coincide, a poor connection occurs in some electrodes. Moreover, it is preferable that the upper surface (crushing surface) is substantially circular, and does not generate | occur | produce in the bump itself. If the crushed surface of the bumps is elliptical, the crushed surface, which is the contact surface, may protrude from the electrode of the wiring board, resulting in a short circuit or poor contact. Moreover, when a bump falls, the problem that the position of the dent surface which is a contact surface with a wiring board will shift | deviate. For this reason, conventionally, bump flattening is performed to conform the height to the shape after bump formation.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 복수의 범프가 형성된 반도체소자에 대해 가압면을 가진 가압 부재로 가압하여, 범프의 높이를 일정하게 일치시키는 범프 플래트닝 장치가 개시되어 있다. 이것에 의해, 반도체소자상의 복수의 범프의 높이를 모양 좋게 일치시킬 수 있다. 그렇지만, 특허문헌 1의 장치에서는, 웨이퍼로부터 조각화된 반도체소자 단위로 밖에 플래트닝할 수 없다는 문제가 있었다. 즉, 웨이퍼의 상태에서 범프를 형성한 후, 이것을 조각화하고, 각 반도체소자마다 집어내서 범프 플래트닝을 하게 된다. 그 때문에 전체 공정이 복잡하게 되어 반도체장치의 생산 시간이 길어지고 있었다.For example, Patent Literature 1 discloses a bump flattening apparatus that presses a semiconductor member having a plurality of bumps with a pressing member having a pressing surface to constantly match the height of the bumps. As a result, the heights of the plurality of bumps on the semiconductor element can be matched in a good shape. However, in the apparatus of patent document 1, there existed a problem that only the semiconductor element unit carved from the wafer can be plated. That is, after the bumps are formed in the state of the wafer, the bumps are sculpted and picked up for each semiconductor element to perform bump flattening. As a result, the overall process was complicated, and the production time of the semiconductor device was lengthening.
여기에서, 특허문헌 1에서의 가압 부재의 가압면을 확대하여, 웨이퍼 전체에 대해 플래트닝하는 기술을 생각할 수 있다. 그렇지만, 웨이퍼 전체에 형성되는 범프는 대단히 다수이며, 이들 전부를 가압하기 위해서는 대단히 큰 가압력이 필요하게 된다. 이러한 가압력을 갖는 범프 플래트닝 장치는 대형이고 또한 고가로 되어, 실현성이 부족했다.Here, the technique of expanding the press surface of the press member in patent document 1, and flattening with respect to the whole wafer can be considered. However, there are a great number of bumps formed on the entire wafer, and a very large pressing force is required to press all of them. The bump flattening device having such a pressing force is large in size and expensive, and lacks practicality.
이 문제를 해결하는 것으로서, 특허문헌 2에는, 범프가 형성된 웨이퍼상에서 롤러를 이동시킴으로써, 범프를 가압하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같이 롤러로 부분적으로 가압하면서 이동함으로써, 작은 힘으로 범프를 가압할 수 있다.As a solution to this problem, Patent Document 2 discloses a method of pressing a bump by moving a roller on a wafer on which a bump is formed. In this way, the bump can be pressed with a small force by moving while partially pressing with the roller.
(특허문헌 1)(Patent Document 1)
일본 특개 2000-40766호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2000-40766
(특허문헌 2)(Patent Document 2)
일본 특공평 7-93305호 공보Japanese Patent Publication No. 7-93305
그렇지만, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 범프의 형상이 일그러지기 쉽다는 문제가 있다. 즉, 롤러로 부분적으로 가압하면서 이동하면, 범프의 머리부에 대해 수직하향의 가압력 뿐만아니라, 롤러의 이동방향의 힘도 부여하게 된다. 그 때문에, 범프 머리부는 평탄화되지만 동시에 이동방향으로 인장되어, 찌부러뜨림 면이 타원형상으로 되기 쉽다. 또, 범프 자체의 쓰러짐도 발생하기 쉬워진다. 그 경우, 상술한 바와 같이 단락이나 위치 어긋남 등 여러 문제가 발생한다.However, in the method of patent document 2, there exists a problem that the shape of a bump is easy to be distorted. In other words, when moving while partially pressing with the roller, not only the pressing force in the vertical direction with respect to the head of the bump but also the force in the moving direction of the roller is imparted. Therefore, the bump head is flattened but at the same time stretched in the moving direction, and the crushed surface tends to be elliptical. In addition, the bumps themselves fall easily. In that case, various problems, such as a short circuit and a position shift, generate | occur | produce as mentioned above.
그래서, 본 발명에서는, 웨이퍼와 같은 다수의 범프가 형성된 기판에 대해 모양 좋게 범프 플래트닝을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of forming bump bumps in a good shape with respect to a substrate on which a plurality of bumps such as a wafer are formed.
도 1은 본 발명의 실시형태인 범프 플래트닝 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a bump flattening device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 범프 플래트닝 장치의 장치 본체의 사시도이다.2 is a perspective view of the apparatus body of the bump flattening device.
도 3은 플래트닝의 대상이 되는 금 범프의 측면도이다.3 is a side view of a gold bump to be subjected to flattening.
도 4는 웨이퍼와 회전 롤러를 상면에서 본 도면이다.4 is a view of the wafer and the rotating roller viewed from above.
도 5는 범프 플래트닝의 측면도이다.5 is a side view of bump flattening.
도 6(A)는 범프 플래트닝의 측면도이고, 도 6(B)는 금 범프의 상면도이다.6 (A) is a side view of bump flattening, and FIG. 6 (B) is a top view of gold bumps.
도 7(A)는 쓰러짐이 발생한 금 범프의 측면도이고, 도 7(B)는 상면만이 일그러진 금 범프의 측면도이다.Fig. 7A is a side view of the gold bump in which the collapse occurs, and Fig. 7B is a side view of the gold bump in which only the top surface is distorted.
(부호의 설명)(Explanation of the sign)
10 범프 플래트닝 장치 12 장치 본체10 Bump Flattening Device 12 Gear Body
16 재치대 18 회전 롤러16 mounting table 18 rolling roller
18a 하단부 20 이동 유닛18a bottom 20 moving unit
22 상하이동 기구 24 회전 기구22 Shanghai Dong mechanism 24 rotary mechanism
26 수평이동 기구 28 위치·각도검출기26 Horizontal movement mechanism 28 Position angle detector
30 속도검출기 32 롤러 구동기구30 Speed detector 32 Roller drive mechanism
36 주제어부 38 구동제어 장치36 Main control part 38 Drive control device
40 웨이퍼 42 슬라이딩 부재40 wafer 42 sliding member
44 경사 부재 46 금 범프44 inclined member 46 gold bump
본 발명의 범프 플래트닝 장치는, 상면에 범프가 복수 배열설치된 기판을 재치(載置)하는 재치대와, 하단부로 기판상의 범프의 머리부를 가압하는 회전 롤러와, 회전 롤러를 회전시키는 회전 구동 기구와, 재치대를 회전 롤러에 대해 상대적으로 수평이동시키는 수평이동 기구를 구비하고, 회전 롤러의 하단부와 재치대를 상대적으로 거의 정지시키는 것을 특징으로 한다.The bump flattening apparatus of this invention has a mounting base which mounts the board | substrate with which multiple bumps were provided in the upper surface, the rotating roller which presses the head of the bump on a board | substrate to the lower end, and the rotation drive mechanism which rotates a rotating roller. And a horizontal moving mechanism for horizontally moving the mounting table relative to the rotating roller, wherein the lower end of the rotating roller and the mounting table are relatively stopped.
그 때문에, 기판상의 범프 머리부에 대해 수직 하향의 가압력만을 가하면서, 롤러를 이동시킬 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼와 같은 고면적의 기판에 형성된범프의 머리부의 높이를 모양 좋게 일치시킬 수 있다.Therefore, the roller can be moved while applying only the pressing force vertically downward with respect to the bump head part on a board | substrate. Thereby, the height of the head part of the bump formed in the board | substrate of high area, such as a wafer, can be matched in shape.
여기에서, 기판은 웨이퍼인 것이 매우 적합하지만, 예를 들면, 다수의 범프가 형성된 반도체소자 등이라도 좋다. 플래트닝의 대상이 되는 범프의 재질은 금 범프인 것이 바람직하지만, 다른 재질의 것이어도 좋다. 또, 수평이동 기구는, 재치대를 회전 롤러에 대해 상대적으로 이동시키는 것이면, 재치대, 회전 롤러 모두를 이동시키는 것이어도 좋다. 또, 회전 롤러의 하단부와 재치대를 상대적으로 거의 정지시킨다는 것은, 회전 롤러와 재치대의 이동 속도 및 방향을 일치시키는 것을 말한다.Although the substrate is preferably a wafer, for example, a semiconductor device or the like having a large number of bumps may be used. The material of the bump to be flattened is preferably a gold bump, but may be of a different material. The horizontal moving mechanism may move both the mounting table and the rotating roller as long as the mounting table is moved relative to the rotating roller. Moreover, relatively stopping the lower end part of a rotating roller and a mounting base relatively means to match the moving speed and direction of a rotating roller and a mounting base.
(발명의 실시형태)Embodiment of the Invention
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described.
도 1에 본 발명의 실시형태인 범프 플래트닝 장치(10)의 블록도를 도시한다. 이것은 장치 본체(12)와 그 제어부(14)로 대별된다.1 shows a block diagram of a bump flattening apparatus 10 that is an embodiment of the present invention. This is roughly divided into the apparatus main body 12 and its control unit 14.
장치 본체(12)는, 웨이퍼(40)를 재치하기 위한 재치대(16), 회전 롤러(18) 및 그 주변기구로 구성되어 있다. 재치대(16)에는, 수평이동 기구(26), 상하이동 기구(22), 회전 기구(24)로 구성되는 이동 유닛(20)이 설치되어 있다. 이 이동 유닛(20)으로부터 전달되는 구동력에 의해 재치대(16)는 수평, 상하 및 회전이동이 가능하게 되어 있다. 또, 재치대(16)의 위치, 각도 및 이동속도는, 각각의 검출기(28, 30)로 검출되어, 후술하는 제어부(14)에 출력된다. 제어부(14)에서는, 출력된 정보에 기초하여 이동 유닛(20)에 구동제어를 위한 신호를 산출, 출력한다.The apparatus main body 12 is comprised with the mounting base 16 for mounting the wafer 40, the rotating roller 18, and its peripheral mechanism. The mounting table 16 is provided with a moving unit 20 composed of a horizontal moving mechanism 26, a shank moving mechanism 22, and a rotating mechanism 24. By the driving force transmitted from this moving unit 20, the mounting base 16 is able to move horizontally, vertically, and rotationally. In addition, the position, the angle, and the moving speed of the mounting table 16 are detected by the respective detectors 28 and 30 and output to the control unit 14 described later. The control unit 14 calculates and outputs a signal for driving control to the mobile unit 20 based on the output information.
회전 롤러(18)에는, 회전 롤러(18)를 회전 구동시키기 위한 롤러구동기구(32)가 부설되어 있고, 구동제어 장치(38)로부터의 신호에 기초하여 구동하게 되어 있다. 또, 회전 롤러(18)의 회전속도는, 속도검출기(34)에 의해 검출되고, 주제어부(36)에 출력된다.The rotary roller 18 is provided with a roller drive mechanism 32 for rotationally driving the rotary roller 18 and is driven based on a signal from the drive control device 38. In addition, the rotational speed of the rotary roller 18 is detected by the speed detector 34 and output to the main control unit 36.
제어부(14)는, 이동 유닛(20)과 롤러 구동기구(32)의 구동제어 신호를 출력하는 구동제어 장치(38)와 속도검출기(30, 34) 등으로부터의 정보에 기초하여 제어값을 산출하는 주제어부(36)로 대별된다. 주제어부(36)에서는, 위치·각도검출기나 속도검출기(30, 34)로 검출된 속도 등을 기록하는 동시에, 그것들의 정보에 기초하여, 구동제어를 위한 제어값을 산출한다. 산출된 값은, 구동제어 장치(38)에 출력되고, 구동제어 장치에서는 그 값에 기초하여, 이동 유닛(20)과 롤러 구동기구(32)에 구동제어 신호를 출력한다.The control part 14 calculates a control value based on the information from the drive control apparatus 38 which outputs the drive control signal of the moving unit 20, the roller drive mechanism 32, the speed detectors 30, 34, etc. The main control unit 36 is roughly divided. The main control unit 36 records the speed and the like detected by the position and angle detectors and the speed detectors 30 and 34, and calculates control values for drive control based on the information. The calculated value is output to the drive control device 38, and the drive control device outputs a drive control signal to the moving unit 20 and the roller drive mechanism 32 based on the value.
또한, 이 범프 플래트닝 장치(10)는, 단체여도 좋고, 범프 본딩 장치에 병설 또는 포함시켜도 좋다.In addition, the bump flattening device 10 may be a single piece, or may be included or included in the bump bonding device.
다음에, 범프 플래트닝 장치(10)의 장치 본체(12)에 관하여 도 2를 사용하여 상세하게 설명한다. 도 2는 장치 본체의 사시도이다. 또한, 도면중, 각 이동 기구에 부설되어, 구동력을 발생시키는 모터에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.Next, the apparatus main body 12 of the bump flattening apparatus 10 is demonstrated in detail using FIG. 2 is a perspective view of the apparatus body; In addition, in the figure, illustration is abbreviate | omitted about the motor attached to each moving mechanism and generating a driving force.
회전 롤러(18)는, 재치대(16)의 상방에 설치된 직경 50mm의 회전 롤러(18)이며, X방향의 축을 중심으로 회전할 수 있게 되어 있다. 회전 롤러(18)에는, 모터가 부설되어 있고, 구동제어 장치(38)에 의해 모터의 회전 방향 및 속도가 제어된다. 이것에 의해, 회전 롤러(18)의 회전 방향 및 속도가 제어된다.The rotary roller 18 is the rotary roller 18 of diameter 50mm provided above the mounting base 16, and can rotate about the axis of a X direction. The motor is attached to the rotating roller 18, and the rotation direction and speed of the motor are controlled by the drive control apparatus 38. FIG. Thereby, the rotation direction and speed of the rotating roller 18 are controlled.
재치대(16)는, 웨이퍼(40)를 재치, 유지하기 위한 대(臺)이며, 웨이퍼(40)의위치맞춤을 위한 절결부(16a)가 형성되어 있다. 웨이퍼(40)를 재치하는 경우는, 이 절결부(16a)와 웨이퍼(40)의 오리엔테이션 플랫을 맞추도록 한다. 또, 재치된 웨이퍼(40)의 어긋남을 방지하기 위해서, 재치대(16)는 진공 흡착 기구를 갖고 있고, 그 흡착력으로 웨이퍼(40)를 유지한다.The mounting table 16 is a stand for placing and holding the wafer 40, and a cutout 16a for positioning the wafer 40 is formed. When the wafer 40 is placed, the orientation flat of the cutout 16a and the wafer 40 are aligned. Moreover, in order to prevent the displacement of the mounted wafer 40, the mounting base 16 has the vacuum adsorption mechanism, and hold | maintains the wafer 40 by the adsorption force.
더욱이, 재치대(16)에는, 도시하지 않는 회전 기구(24)가 설치되어 있고, 재치대(16)를 수평면내에서 360도 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 회전 기구의 구동도 구동제어 장치(38)에 의해 제어되어 있다. 또, 각도검출기(28)에 의해, 회전각도가 검출되어, 주제어부(36)에 출력되게 되어 있다.Furthermore, the mounting base 16 is provided with the rotating mechanism 24 which is not shown in figure, and the mounting base 16 can be rotated 360 degree in a horizontal plane. The drive of this rotating mechanism is also controlled by the drive control apparatus 38. In addition, the rotation angle is detected by the angle detector 28 and output to the main control unit 36.
상하이동 기구(22)는, 재치대(16)에 고착된 슬라이딩 부재(42)와 그 하측에 설치된 경사 부재(44) 및 슬라이딩 부재(42)를 Y방향으로 슬라이딩 시키는 구동 수단(도시 생략)으로 구성되어 있다. 경사 부재(44)의 상면은 소정의 각도를 가진 경사면으로 되어 있고, 도면중, 앞쪽이 될 수록 그 상면 위치가 높아지고 있다. 슬라이딩 부재(42)의 바닥면은 경사 부재(44)의 경사와 동일한 각도의 경사면으로 되어 있고, 구동 수단에 의해 경사 부재(44)의 상면을 Y방향으로 슬라이딩 할 수 있게 되어 있다. 그리고, 슬라이딩 부재(42)를 경사 부재(44) 상면에서 슬라이딩 시킴으로써, 슬라이딩 부재(42) 상면에 고착된 재치대(16)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 슬라이딩 부재(42)의 이동 거리 및 방향은, 구동제어 장치(38)에 의해 제어되어, 1㎛ 단위로 재치대(16)의 높이를 조정할 수 있게 되어 있다.The shank moving mechanism 22 is a driving means (not shown) which slides the sliding member 42 fixed to the mounting base 16, the inclined member 44 and the sliding member 42 provided in the lower direction to the Y direction. Consists of. The upper surface of the inclined member 44 is an inclined surface having a predetermined angle, and the upper surface position of the inclined member 44 increases as the front surface thereof becomes higher. The bottom surface of the sliding member 42 is an inclined surface at the same angle as that of the inclined member 44, and the upper surface of the inclined member 44 can be slid in the Y direction by the driving means. Then, by sliding the sliding member 42 on the upper surface of the inclined member 44, the mounting table 16 fixed to the upper surface of the sliding member 42 can be moved in the vertical direction. The movement distance and the direction of this sliding member 42 are controlled by the drive control apparatus 38, and the height of the mounting base 16 can be adjusted in 1 micrometer unit.
경사 부재(44)의 하측에는, 수평이동 기구(26)가 설치되어 있다. 이것은, 도시하지 않는 모터에 의해 경사 부재(44)를 Y방향으로 이동시키는 이동 스테이지이다. 경사 부재(44)를 이동시킴으로써, 그 상측에 있는 재치대(16)를 Y방향, 즉, 회전 롤러(18)에 대해 직행하는 방향으로 이동시킬 수 있다.Under the inclined member 44, a horizontal movement mechanism 26 is provided. This is a moving stage for moving the inclined member 44 in the Y direction by a motor (not shown). By moving the inclined member 44, the mounting base 16 on the upper side thereof can be moved in the Y direction, that is, the direction that is perpendicular to the rotary roller 18.
또한, 본 실시형태에서는, 재치대(16)를 이동시키는 구성으로 했지만, 회전 롤러(18)에 대해 상대적으로 이동시키는 것이면, 회전 롤러(18)을 이동시키는 것이여도 좋다. 예를 들면, 재치대(16)를 고정하고, 회전 롤러(18)를 수평, 상하 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비하는 것이여도 좋다. 또, 회전, 수평, 상하의 이동 기구는, 모두 상기 이외의 구성이여도 좋다. 더욱이, 회전 및 상하의 이동 기구가 있는 것이 바람직하지만, 어느 하나의 이동 기구가 결여되어 있어도 좋다.In addition, in this embodiment, although the mounting base 16 was made to move, as long as it moves relatively with respect to the rotating roller 18, you may move the rotating roller 18. FIG. For example, the mounting table 16 may be fixed, and moving means for moving the rotating roller 18 in the horizontal and vertical directions may be provided. Moreover, the structure of that excepting the above may be sufficient as rotation, a horizontal, and a vertical movement mechanism. Moreover, although it is preferable that there exists a rotating and up-and-down moving mechanism, any one of the moving mechanisms may be lacking.
다음에, 플래트닝의 대상이 되는 금 범프(46) 및 웨이퍼(40)에 대해서 설명한다. 웨이퍼(40)상면에는, 형상의 금 범프(46)가 다수배열설치 되어 있다.Next, the gold bump 46 and the wafer 40 to be flattened will be described. On the upper surface of the wafer 40, a plurality of gold bumps 46 having a shape are arranged.
범프 플래트닝전의 금 범프(46)는, 도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 그 머리부가 조그맣게 돌출한 형상이며, 그 높이(h)는 약 60㎛이다. 그렇지만, 이 높이는, 대략의 수치이며, 전체로서 금 범프(46)의 높이는 일치되어 있지 않다. 이 상태에서 배선기판에 부착하면, 일부의 금 범프(46)에서 접속 불량이 생긴다. 그 때문에 범프 플래트닝에서는, 금 범프(46)를 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 그 머리부의 작은 돌출을 찌부러뜨려서 평탄화하는 동시에, 그 높이를 일치시킨다. 이 때, 금 범프(46)의 높이(h)는 약 35㎛이다. 즉, 약 25㎛를 찌부러뜨리는 것이 된다. 이 때, 금 범프(46)의 상면인 찌부러뜨림 면(46a)이 거의 원형이고, 금 범프 자체는 쓰러짐이 생기지 않은 것이 바람직하다.The gold bump 46 before bump flattening has a shape in which its head protrudes small as shown in Fig. 3A, and its height h is about 60 mu m. However, this height is an approximate numerical value, and the height of the gold bumps 46 as a whole does not match. If it is attached to the wiring board in this state, connection failure occurs in some of the gold bumps 46. Therefore, in bump flattening, as shown in Fig. 3 (B), the gold bump 46 is crushed and flattened by small protrusions of the head, and the height thereof is matched. At this time, the height h of the gold bumps 46 is about 35 μm. That is, about 25 micrometers is crushed. At this time, it is preferable that the crushing surface 46a which is the upper surface of the gold bump 46 is almost circular, and the gold bump itself does not fall.
또한, 예를 들면, 8인치의 웨이퍼(40)에서, 금 범프(46)가 1mm2당 8개(8bump/mm2)의 비율로 형성된 경우, 그 범프수는 웨이퍼(40) 전체에서 약 250000개가 된다. 이 금 범프 1개를 가압하기 위해서 1N의 힘을 필요로 하면, 이들 전부를 동시에 면으로 가압하기 위해서는 약 25.5t의 힘이 필요하게 된다. 이러한 가압력을 갖는 범프 플래트닝 장치는 실현성이 부족하다는 것을 알 수 있다. 그래서, 후술하는 바와 같이, 부분적으로 가압력을 걸 수 있는 롤러로 가압하면서 이동함으로써 범프 플래트닝을 행할 수 있다.Also, for example, in a wafer 40 of an 8-inch, the gold bump 46, if formed at a rate of 1mm 8 per 2 (8bump / mm 2), the number of bumps is approximately 250 000 in the entire wafer 40 It becomes a dog. If a force of 1 N is required to press one of these gold bumps, a force of about 25.5 tons is required to press all of them to the surface simultaneously. It can be seen that a bump flattening device having such a pressing force is not practical. Therefore, as described later, bump flattening can be performed by moving while pressing with a roller capable of applying a pressing force.
다음에, 이 범프 플래트닝 장치(10)를 사용하여 웨이퍼(40)의 상면에 배열설치된 금 범프(46)를 플래트닝하는 흐름을 설명한다.Next, the flow of flattening the gold bumps 46 arranged on the upper surface of the wafer 40 using the bump flattening apparatus 10 will be described.
금 범프(46)를 플래트닝하는 경우는, 우선, 재치대(16)에 웨이퍼(40)를 재치한다. 이 경우는, 슬라이딩 부재(42)를 슬라이딩 시켜서, 재치대(16)를 가장 낮은 위치로 이동시켜 놓는다. 또, 수평이동 기구(26)를 구동시켜서, 재치대(16)를 회전 롤러(18)로부터 어긋난 위치로 이동시켜 놓는다. 그리고, 그 상태에서, 웨이퍼(40)를 재치대(16)에 재치한다. 이 때, 재치대(16)에 설치된 절결부(16a)와 웨이퍼(40)의 오리엔테이션 플랫이 맞추어지도록 재치한다. 재치된 웨이퍼(40)는, 재치대(16)에 설치된 진공 흡착 수단에 의해, 유지되는 동시에, 그 위치 어긋남이 방지된다.When flattening the gold bumps 46, the wafer 40 is first placed on the mounting table 16. In this case, the sliding member 42 is slid to move the mounting table 16 to the lowest position. Moreover, the horizontal moving mechanism 26 is driven to move the mounting base 16 to the position shifted from the rotating roller 18. In this state, the wafer 40 is placed on the mounting table 16. At this time, it mounts so that the notation part 16a provided in the mounting base 16 and the orientation flat of the wafer 40 may be aligned. The mounted wafer 40 is held by the vacuum suction means provided in the mounting table 16 and the position shift is prevented.
다음에, 회전 기구에 의해 재치대(16)를 회전시키고, 웨이퍼(40)의 각도를 조정한다. 이것은, 회전 롤러(18)와 금 범프(46)의 배열설치 방향이 교차하는 각도로 조정된다. 이것에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는, 재치대(16)에 재치된 웨이퍼(40)와 회전 롤러(18)를 상면에서 본 도면이다. 회전 롤러(18)를 금 범프(46)의 배열설치 방향과 비평행하게 되도록 한 경우, 회전 롤러(18)로 가압되는 금 범프(46)(도면중 흑색으로 칠한 찌부러뜨림 부분으로 표시)의 수는, 회전 롤러(18)와 배열설치 방향이 평행한 경우에 비해 적은 것을 알 수 있다. 금 범프(46)는 상술한 바와 같이 1개를 가압하는데도 약 1N 필요하며, 가압하는 금 범프수가 많은 경우는, 보다 큰 가압력이 필요하게 된다. 즉, 회전 롤러(18)와 금 범프(46)의 배열설치 방향을 평행하게 하면, 큰 가압력이 필요하게 된다. 그 때문에, 회전 기구에 의해 재치대(16)를 회전시켜, 회전 롤러(18)가 금 범프(46)의 배열설치 방향에 대해 교차하는 방향이 되게 한다. 이것에 의해 적은 힘으로 가압할 수 있다.Next, the mounting table 16 is rotated by the rotation mechanism to adjust the angle of the wafer 40. This is adjusted at the angle at which the arranging directions of the rotary roller 18 and the gold bump 46 intersect. This will be described with reference to FIG. 4. 4 is a view of the wafer 40 and the rotating roller 18 placed on the mounting table 16 as viewed from the top. When the rotary roller 18 is made non-parallel to the arrangement direction of the gold bumps 46, the number of gold bumps 46 (indicated by black shading in the drawing) pressed by the rotary rollers 18 It can be seen that the rotation roller 18 and the arrangement direction are smaller than those in parallel. As described above, the gold bumps 46 are also required to press about 1 N, and in the case where the number of gold bumps to be pressurized is large, a larger pressing force is required. That is, when the rotational installation direction of the rotation roller 18 and the gold bump 46 is made parallel, a large pressing force is needed. Therefore, the mounting base 16 is rotated by the rotating mechanism so that the rotating roller 18 may become the direction which intersects the arrangement direction of the gold bump 46. As shown in FIG. Thereby, it can pressurize with little force.
다음에, 회전 롤러(18)를 회전시키는 동시에, 수평이동 기구(26)에 의해 재치대(16)를 수평 왕복 이동시킨다. 또, 왕복의 반환때는, 슬라이딩 부재(42)를 미소거리 슬라이딩 시킴으로써 재치대(16)를 약 1㎛ 상승시킨다. 즉, 회전 롤러(18)와 재치대(16)와의 거리를 서서히 단축하면서, 재치대(16)를 왕복 수평 이동시키는 것이다. 이것에 의해, 서서히, 금 범프(46)의 머리부를 가압할 수 있다.Next, the rotating roller 18 is rotated and the mounting table 16 is horizontally reciprocated by the horizontal moving mechanism 26. In addition, at the time of return of reciprocation, the mounting base 16 is raised about 1 micrometer by making the sliding member 42 slide a small distance. In other words, the mounting table 16 is reciprocated horizontally while gradually reducing the distance between the rotary roller 18 and the mounting table 16. Thereby, the head part of the gold bump 46 can be pressed gradually.
이것에 대하여 도 5를 사용하여 더욱 상세하게 설명한다. 1㎛씩 거리를 단축한 경우, 회전 롤러(18)는 금 범프(46)의 머리부를 1㎛ 가압하게 된다. 그 때의 가압폭(d)은, 회전 롤러(18)의 반경을 R, 재치대(16)의 상승 거리를 p라고 하면 식(1)로 나타낼 수 있다.This will be described in more detail with reference to FIG. 5. When the distance is shortened by 1 μm, the rotary roller 18 presses the head of the gold bump 46 by 1 μm. The pressurizing width d at that time can be represented by Formula (1) if the radius of the rotary roller 18 is R and the rising distance of the mounting table 16 is p.
여기에서, 본 실시형태에서는 회전 롤러(18)의 반경은 25mm이므로, d는 약 220㎛가 된다. 즉, 어떤 순간에 회전 롤러(18)에서의 금 범프(46)의 가압면은 220㎛의 폭이며, 이 때, 가압되는 금 범프(46)의 수는 상술한 조건과 동일하다고 하면 최대로 약 350개가 된다. 이 경우 필요한 가압력은, 약 350N이 된다. 이와 같이, 면에서의 가압이 아니라, 회전 롤러(18)에 의해 선으로 가압함으로써, 작은 가압력으로 범프 플래트닝을 행할 수 있다. 또, 이 미소폭의 가압면을 재치대(16)의 이동에 의해 이동시키기 위해서, 웨이퍼(40)와 같은 넓은 면적 전체의 범프 플래트닝도 단시간에 행할 수 있다.Here, in this embodiment, since the radius of the rotating roller 18 is 25 mm, d becomes about 220 micrometers. That is, at any moment, the pressing surface of the gold bump 46 on the rotating roller 18 has a width of 220 占 퐉, and at this time, the number of the gold bumps 46 to be pressed is at most approximately equal to the above-described conditions. 350 pieces. In this case, the required pressing force is about 350N. In this manner, bump flattening can be performed at a small pressing force by pressing the line by the rotary roller 18 instead of pressing on the surface. Moreover, bump flattening of the whole large area like the wafer 40 can also be performed in a short time, in order to move this micro width | variety press surface by the movement of the mounting base 16. FIG.
이와 같이, 회전 롤러(18)를 회전시키는 동시에, 수평이동 기구(26)에 의해 재치대(16)를 수평 이동시킴으로써, 적은 힘으로 넓은 면적의 범프 플래트닝을 할 수 있다.Thus, by rotating the rotating roller 18 and horizontally moving the mounting base 16 by the horizontal moving mechanism 26, bump flattening of a large area can be performed with little force.
또한, 본 실시형태에서는, 1㎛씩 상승 이동시키고 있지만, 이외의 수치이여도 좋다. 이 상승 거리(p)는, 가압력이나 웨이퍼(40)의 면적, 금 범프(46)의 수, 또는, 플래트닝 속도에 맞추어 적당히 변경해도 좋다.In addition, in this embodiment, although it moves up by 1 micrometer, the numerical value other than this may be sufficient. The rising distance p may be appropriately changed in accordance with the pressing force, the area of the wafer 40, the number of the gold bumps 46, or the flattening speed.
다음에, 가압할 때의 회전 롤러(18)의 회전 및 재치대(16)의 이동 속도 및 방향에 대하여 설명한다. 가압할 때의 회전 롤러(18)의 회전 및 재치대(16)의 이동은, 회전 롤러(18)의 하단부와 금 범프(46)의 머리부가 상대적으로 거의 정지하는 속도 및 방향으로 행한다.Next, the rotation speed of the rotary roller 18 at the time of pressurization, the moving speed and the direction of the mounting base 16 are demonstrated. The rotation of the rotary roller 18 and the movement of the mounting base 16 at the time of pressurization are performed at a speed and a direction in which the lower end of the rotary roller 18 and the head of the gold bump 46 relatively rest.
회전 롤러(18)는 일정한 속도로 회전하고 있고, 재치대(16)의 수평이동에 의해 금 범프(46)도 일정한 속도로 수평이동하고 있게 된다. 여기에서, 회전 롤러(18)는, 금 범프(46)에 대해 충분히 크기 때문에, 그 하단부(18a)의 이동은, 금 범프(46)에 대해 거의 수평이동이라고 간주할 수 있다. 그 때문에, 재치대(16)의 이동 속도를 회전 롤러(18)의 회전속도와 거의 동일하게 하는 동시에, 그 이동방향을 동일하게 하면, 회전 롤러(18)의 하단부(18a)는, 금 범프(46)의 머리부와 상대적으로 거의 정지하게 된다.The rotary roller 18 is rotating at a constant speed, and the gold bumps 46 are also horizontally moved at a constant speed by the horizontal movement of the mounting table 16. Here, since the rotary roller 18 is large enough with respect to the gold bump 46, the movement of the lower end part 18a can be considered as substantially horizontal movement with respect to the gold bump 46. As shown in FIG. Therefore, if the moving speed of the mounting base 16 is made substantially the same as the rotating speed of the rotating roller 18, and the moving direction is the same, the lower end part 18a of the rotating roller 18 will have a gold bump ( Relatively close to the head of 46).
이와 같이, 하단부(18a)와 금 범프(46)의 머리부와 상대적으로 거의 정지시키면, 금 범프(46)에 대해 수직방향의 가압력만이 걸리게 된다. 그 때문에, 금 범프(46)의 머리부가 회전 롤러(18)에 의해 문질러지지 않아, 금 범프(46)의 찌부러뜨림 면 형상이 일그러지 않는다. 즉, 금 범프(46)에 대해 이동방향의 힘이 걸린 경우, 도 6(A)에 도시하는 바와 같이 금 범프(46)는, 이동방향으로 인장되어, 그 찌부러뜨림 면은 도 6(B)와 같이 거의 타원형상으로 된다. 또, 경우에 따라서는, 도 7(A)와 같이 금 범프 자체가 쓰러지는 경우도 있다. 그러나, 금 범프(46)에 대해 수직방향의 가압력만을 가함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다.As such, when the lower end 18a and the head of the gold bump 46 are relatively stopped, only the pressing force in the vertical direction with respect to the gold bump 46 is applied. Therefore, the head part of the gold bump 46 is not rubbed by the rotation roller 18, and the shape of the crushed surface of the gold bump 46 is not distorted. That is, when the force in the moving direction is applied to the gold bump 46, as shown in Fig. 6A, the gold bump 46 is stretched in the moving direction, and the crushed surface thereof is shown in Fig. 6B. It is almost elliptical like In some cases, the gold bumps themselves may fall as shown in Fig. 7A. However, this problem can be prevented by applying only the pressing force in the vertical direction to the gold bump 46.
또, 회전 롤러(18)와 재치대(16)와의 거리를 서서히 단축하면서, 수평이동을 되풀이함으로써, 금 범프(46)의 머리부를 서서히 찌부러뜨리는 것이 가능하게 되어, 금 범프(46)의 형상의 찌그러짐이 경감된다. 즉, 상술한 바와 같이 회전 롤러(18)와 재치대(16)를 상대적으로 정지시킴으로써, 수직방향만의 가압력을 가하는 것이 가능하지만, 실제로는, 미소한 속도차이가 생긴다. 그 때,찌부러뜨림량(p)이 많으면, 속도차이의 영향이 커진다. 그 때문에, 상술한 문제가 발생하여, 찌부러뜨림 면이 타원형상으로 되거나, 금 범프가 쓰러지기 쉽게 된다. 또, 찌부러뜨림량(p)이 많을 경우, 즉 가압력이 클 경우, 금 범프의 반력보다 훨씬 큰 가압력을 가하게 된다. 그 경우, 금 범프 전체에 가압력이 널리 퍼지지 않고, 그 상면에만 큰 가압력이 걸리게 된다. 그 결과, 상면(찌부러뜨림 면)만이 넓어진 불안정한 형상(도 7(B))이 된다. 본 실시형태와 같이, 회전 롤러(18)와 재치대(16)와의 거리를 서서히 단축하면서, 수평이동을 반복하면 이러한 여러 문제를 회피할 수 있다.In addition, by repeating horizontal movement while gradually reducing the distance between the rotary roller 18 and the mounting table 16, it is possible to crush the head of the gold bump 46 gradually, thereby reducing the shape of the gold bump 46. Distortion is reduced. In other words, by relatively stopping the rotary roller 18 and the mounting table 16 as described above, it is possible to apply a pressing force only in the vertical direction, but in practice, a slight speed difference occurs. At that time, if the amount of crushing p is large, the influence of the speed difference becomes large. Therefore, the above-described problem occurs, and the crushed surface becomes elliptical, or the gold bumps easily fall. In addition, when the amount of crushing p is large, that is, when the pressing force is large, a pressing force much larger than the reaction force of the gold bump is applied. In this case, the pressing force does not spread all over the gold bumps, and a large pressing force is applied only to the upper surface thereof. As a result, only an upper surface (crushing surface) becomes an unstable shape (FIG. 7B). As in this embodiment, repeating the horizontal movement while gradually reducing the distance between the rotary roller 18 and the mounting table 16 can avoid these various problems.
이상, 설명한 바와 같이 회전 롤러(18)와 재치대(16)와의 거리를 서서히 단축하면서, 수평이동을 반복한다. 그리고, 약 10에서 15 왕복 반복함으로써, 도 3(A)와 같은 형상의 금 범프(46)가 도 3(B)와 같이 모양 좋게 플래트닝된다.As described above, the horizontal movement is repeated while gradually reducing the distance between the rotary roller 18 and the mounting table 16. Then, by repeating the reciprocation of about 10 to 15, the gold bumps 46 having the shape as shown in Fig. 3A are flatly shaped as shown in Fig. 3B.
또한, 왕복 반환때에, 재치대(16)의 수직이동 뿐만아니라, 각도의 변경을 행해도 좋다. 즉, 반환때에 회전 롤러(18)와 금 범프(46)의 배열설치 방향과의 각도를 변경함으로써, 이것은, 반환때에 재치대(16)를 회전 기구에 의해 회전시킴으로써 변경할 수 있다. 이렇게 회전 롤러(18)의 배열설치 방향과의 각도를 변경함으로써, 찌부러뜨림 면 형상이 타원이 되는 것을 보다 방지할 수 있다.In addition, during the reciprocating return, not only the vertical movement of the mounting table 16 but also the angle may be changed. That is, by changing the angle between the rotational roller 18 and the arrangement direction of the gold bump 46 at the time of return, this can be changed by rotating the mounting base 16 by the rotation mechanism at the time of return. By changing the angle with the arrangement | positioning direction of the rotating roller 18 in this way, it can prevent more that an crushed surface shape becomes an ellipse.
상술한 바와 같이, 회전 롤러(18)와 재치대(16)가 상대적으로 거의 정지한 상태는 성립하기 어려워, 도 6(A)와 같이, 금 범프(46)의 머리부가 재치대(16)의 이동방향으로 인장되는 경우가 있다. 이 현상은, 찌부러뜨림량이 많을 경우, 즉, 수직이동 거리가 클 경우에 특히 현저하게 발생한다. 그리고, 이 때, 금 범프(46)의 찌부러뜨림 면은, 도 6(B)와 같이 타원형상이 되는 경향이 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해서, 왕복 이동의 반환때에, 재치대(16)를 회전시켜, 각 수평이동 때마다, 회전 롤러(18)와 금 범프(46)의 배열설치 방향과의 각도를 변경한다. 이것에 의해, 여러 방향에서 금 범프(46)를 가압할 수 있어, 타원형상으로 가압되는 것을 방지할 수 있다.As described above, a state in which the rotary roller 18 and the mounting table 16 are relatively almost stopped is difficult to be established. As shown in FIG. 6 (A), the head of the gold bump 46 is formed of the mounting table 16. There is a case where it is pulled in the moving direction. This phenomenon occurs particularly remarkably when the amount of crushing is large, that is, when the vertical movement distance is large. At this time, the crushed surface of the gold bumps 46 tends to be elliptical as shown in Fig. 6B. In order to prevent such a problem, when the reciprocating movement is returned, the mounting table 16 is rotated, and the angle between the rotation roller 18 and the arrangement direction of the gold bumps 46 is changed at each horizontal movement. . Thereby, the gold bump 46 can be pressed in various directions, and it can prevent that it presses to elliptical shape.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 용이하게 웨이퍼(40)와 같은 넓은 면적에 다수 배열설치된 금 범프(46)를 모양 좋게 플래트닝할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to easily flatten a large number of the gold bumps 46 arranged in a large area such as the wafer 40 easily.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼와 같은 다수의 범프가 형성된 기판에 대해 모양 좋게 범프 플래트닝할 수 있다.As described above, according to the present invention, bump flattening can be advantageously performed on a substrate on which a plurality of bumps such as a wafer are formed.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090601 Year of fee payment: 6 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |