483298 Α7 Β7 五、發明說明（，） 發明之領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種覆晶（fllp chip)連接，球柵陣列 (b a 1 1 g r i d a r r a y )等之中凸塊之形成，更特別係關於球 轉移裝置及其方法，以轉移焊料，金屬等之電導球到半導 體晶片，配線基材等之上。 配置導體球，一般爲焊球的方法，被包括在形成凸塊電 極，如覆晶，類晶片構裝（CSP)，球柵陣列（ba 1 1 gr id ar ray ) 等之半導體晶片封裝中。 配置球的方法被發展並且轉變成實際應用。亦即將球配 置並且裝到電極片（electrode pad)上，由真空吸引球到 球吸引板而形成凸塊，該球吸引板是在相當於配線基材等 之電極片之處由鈾刻，電鑛鑄模（e 1 e c t r 〇 f 〇 r m i n g )等形成 吸引孔，因而將球吸引到吸引孔上，並且當球在配線基材 等之上時，終止真空吸引。 先前技術說明 第1及2圖在此被提及，以解釋日本未審專利申請公報 No.7 - 20240 1中所述習知凸塊之形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第1 A圖中之球吸引程序中所示，吸引治具1 0被放置 於焊球槽1 1中。 隨後，被吸引到吸引治具10底部之篩網12被設定成更 靠近焊球槽11之頂部，如第18圖所示。 然後，第2A圖中之球吸引程序中所示，在焊球槽1中 之焊球1 4被吸引，並且以預定真空泵而被加入到吸引孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483298 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（> ) 1 3的真空夾在每一個形成於篩網1 2中之吸引孔1 3上。 其次，焊球1 4在被吸引孔1 3吸引時被升起。在將球移 動到印刷配線板1 5上之後，吸引被終止，如第2B圖所示 〇 故，當焊球1 4被裝設在電極片1 6上時，凸塊之形成可 被完成，如第2C圖所示。 再者，另外之習知方法亦可採用。亦即以由使球之儲存 槽產生振動而使球被振動或扔攤，以確保吸引球。 在日本未審專利申請公報No. 7 - 20240 1之習知技術中， 形成在篩網中之吸引孔以預定間隔被配置在其間，使最靠 近每一個吸引孔之焊球被吸引，並且被夾住於吸引孔上。 但是，在焊球槽中之焊球散亂地被定位。故，視焊球散 亂之程度而定，即使在強的吸力之下，亦經常難以使焊球 被吸在吸引孔上。 由於靜電作用，濕氣等因素，有時多個焊球會被吸到一 個吸孔上，或者有時一個焊球被結合到預定吸孔之外的部 份上。 雖然此方法可被認爲，藉著振動球之儲存槽，而使球被 振動或扔攤，以確實地將球吸住，但是此方法會產生問題 。例如，振動的球與吸頭底部發生碰撞，或者與其他球產 生碰撞而被變形，或者球被摩擦而造成磨損，因而顆粒跑 出，因此對形成凸塊，或是完成之半導體晶片或基材產生 負面效應。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨· 裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 483298 A7 ------B7__ 五、發明說明（》） 再者’因爲形成在篩網中之吸孔尺寸及節距被減小，以 使目標配線基材，半導體晶片等有較細之圖型，故必須減 少做爲篩網材料用之金屬板或玻璃板的厚度。 例如，在形成節距爲2 5 0 // m直徑爲1 0 0 // m之吸孔時， 板厚通常爲1 00 // m或以下。此薄板造成一個問題，強度 被減少，並且在球被吸住時篩網被吸力所扭曲。因爲篩網 被扭曲時，球之吸住會走樣，或者吸孔之圖形尺寸會失序 ’故凸塊無法在高精度下被形成。 靈明之扼要說明 從而，本發明之一個目的在使球可滿意地被轉移到配線 基材、半導體晶片等之電極片上。 本發明之球轉移裝置如下： (1 ) 一種球轉移裝置，用來將球轉移到形成在基材上之電 極片上，包括有： 一個球排列托板，具有在相當於電極片之位置的排列 孔，球排列托板之排列孔是用來將球排列在相當於該 電極片之位置上；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個球吸住板，具有穿孔相當於球排列托板之排列孔 ;以及 一個球吸住用之基部，它連到球吸住板，並且有吸孔 及真空吸引通道，使真空吸力可通過球吸住板之穿孔 〇 (2 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球排列托板包括有矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 ______ Β7 五、發明說明（+ ) 基材，排列孔是由一邊非等方性鈾刻及一邊等方性鈾 刻中之任何一個方法，而形成在球排列托板上。 (3 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住板包括有矽基 材，穿孔是由兩邊非等方性蝕刻及兩邊等方性蝕刻中 之任何一個方法’而形成在球吸住板上。 (4 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住板及球排列托 板之至少一個爲金屬製成。 (5 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住板及球排列托 板之至少一個爲玻璃製成。 (6 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住板及球排列托 板之至少一個爲陶瓷所製成。 (7 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住板及球排列托 板之至少一個爲樹脂板所製成。 (8 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中每一個排列孔及每一 個穿孔中至少一個有去斜角。 (9 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住用之基部有一 個容室形成真空吸引通道，容室具有一個可變化之體 積。 (1 0 )如第（9 )項中之球轉移裝置，其中球吸住用之基部裝 設有一個調整螺栓用來使容室之體積可變化。 (1 1 )如第（1 )項中之球轉移裝置，其中球吸住用之基部裝 有振動裝置用來對球吸住用之基部產生振動。 (1 2 )如第（1 1 )項中之球轉移裝置，其中振動裝置包括壓電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 483298 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 元件。 (1 3 ) —種球轉移裝置，用來將球轉移到形成在基材上之電 極片上，包括有： 一個球排列托板，具有在相當於電極片之位置的第 一芽孔’球排列托板之第一穿孔是用來排列在相當於、 電極片之位置的球； 一個球排列托板平台，連到球排列托板，並且裝設 有壓力孔用來使壓力經由球排列托板的第一穿孔施 加到球上； 一個球吸住板，具有第二穿孔相當於球排列托板之 第一穿孔；以及 一個球吸住用之基部，它連到球吸住板，並且有吸 孔及真空吸引通道，使真空吸力可通過球吸住板之第 一牙孔。 (1 4 )如第（1 3 )項中之球轉移裝置，其中壓力孔是排泄孔用 來施加排泄壓力’以做爲經由球排列托板之第一穿孔 到球的壓力。 (1 5 )如第（1 3 )項中之球轉移裝置，其中壓力孔是洩放孔用 來施加洩放用之洩漏壓力，以做爲經由球排列托板之 第一穿孔到球的壓力。 (1 6 )如第（1 5 )項中之球轉移裝置，其中是洩放孔爲助熔劑 及黏著劑中之任何一種，每一種可用來將球固定到電 極片上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 .. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 ___B7_ 五、發明說明（6 ) 本發明一種球之轉移方法如下： (1 7 ) —種球轉移方法，用來將球轉移到形成在基材上之電 極片上，包括的步驟有： 準備一個球排列托板，它具有在相當於電極片之位 置的排列孔，球排列托板之排列孔是用來排列球排歹[j 托板上的排列孔；以及 準備一個球吸住板，它具有穿孔相當於球排列托板 之排列孔；以及 使球與球排列托板上的排列孔對齊； 使球吸住板的穿孔與球排列托板之排列孔對齊； 使球從球排列托板之排列孔被吸到球吸住板的穿 孔中； 使穿孔由移動於基材上方而與電極片對齊，球吸住 板與被吸到穿孔之球對齊；以及 使被吸到穿孔中之球被置於電極片之上，因而將球 轉移到電極片上。 (1 8 )如第（1 7 )項中之球轉移方法，其中吸住步驟是由真空 吸引方法而將球從球排列托板上的排列孔吸到球吸 住板的穿孔中。 (1 9 )如第（·1 7 )項中之球轉移方法，另外包括有將球吸住板 在球已轉移到電極片上之後被移去的步驟。 (20)如第（17)項中之球轉移方法，另外包括有向著球產生 波形運動之步驟，當被吸到球吸住板的穿孔中之球， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 _ 483298 A7 ___B7 __ 五、發明說明（7 ) 被轉移到電極片上時，可由於波形運動而協助球從球 吸住板上釋放。 (2 1 )如第（1 7 )項中之球轉移方法，其中球排列托板之排列 孔爲穿孔，吸住步驟是將流體經由球排列托板上的穿 孔吹向球吸住板，而造成的真空吸引使球從球排列托 板上的排列孔吸到球吸住板的穿孔中，因而使球從球 排列托板移動到球吸住板。爲了達成上述目的，本發 明一種球轉移裝置，用來將球轉移到形成在基材上之 電極片上，包括有：一個球排列托板，具有在相當於 電極片之位置的排列孔；一個球吸住板，具有穿孔相 當於球排列托板之排列孔；以及一個球吸住用之基部 ，它連到球吸住板，並且有吸孔及真空吸引通道，使 真空吸力可通過穿孔。 在本發明轉移導電之球到配線基材，半導體晶片等之電 極片上之方法中，真空吸引被進行在導電之球上，它預先 在相當於電極片之處而且形成有孔之球排列托板上被排 列，使球被吸住並且被夾住在相當於電極片之處而且形成 有穿孔之球吸住板上。 故，可以滿意並且確實地將球吸到球吸住板上◦從而， 導電之球可順利地被轉移到配線基材，半導體晶片等之電 極片上。 再者，球吸住板是由蝕刻矽基材之兩側以形成穿孔而製 備，因而即使節距很微細時，亦可使尺寸上及位置上之高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事_ 再 頁 訂 m 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 B7 五、發明說明（s ) 精度而形成穿孔。 ， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者，因爲板子被加厚，故而顯著地被強化。因而導電 之球可在高精度下被轉移。 圖面之簡單說明 第1 A及1 B圖是顯示做爲球吸住步驟之傳統的球轉移方 法之圖； 第2A，2B及2C圖是顯示做爲球安裝步驟之傳統的球轉移 方法之圖； 第3 A , 3 B及3 C圖是顯示本發明第一實施例之球轉移方法 之圖； 第4A及4B圖是顯示本發明第二實施例之球轉移方法之 圖； 第5圖是顯示本發明第三實施例之球轉移方法之圖； 第6A，6B及6C圖是顯示本發明第四實施例之球轉移方法 之圖； 第7A，7B及7C圖是顯示本發明第五實施例之球轉移方法 之圖。 本_發明較佳實施例之詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之較佳實施例將參照附圖而解釋。 第一實施例： 本發明第一實施例將參照第3 A，3B及3C圖而說明。 如第3A圖所示，球6被排列在形成於球排列托板4中之 排列凹處4 1上。排列凹處4 1之形狀與如第3C圖所示之 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 483298 A7 B7 五、發明說明（1 ) 半導體晶片7之電極片7 1之形狀相同。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 隨後，使吸頭1之球吸住板3中形成的吸住凹處（穿孔）3 1 與排列凹處41進行對齊。吸頭1是由吸頭基部2及球吸 住板3所組成。 此球吸住板3是由矽基材所製成。與排列凹處4 1有相同 形狀之吸住凹處31是由兩側非等方性或等方性蝕刻所形 成，並且有穿過之構造。 再者，球排列托板4是由矽基材所製成，並且排列凹處 4 1是由一側非等方性或等方性鈾刻所形成。 球吸住板3或球排列托板4是由金屬，玻璃，陶瓷或樹 脂板所製成。在球吸住板3或球排列托板4中形成的排列 凹處4 1或吸住凹處3 1設有斜角。 形成在球吸住板3或球排列托板4中的排列凹處4 1或吸 住凹處31有四角金字塔形在最頂端處結合在一起，結合 半球或圓錐在頂端處結合在一起。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除此之外，吸頭基部2形成具有與吸住凹處3 1相同形狀 之吸孔22，由連接到一個圖中未顯示之吸住裝置，到一個 吸住裝置連接口 2 1而將球吸住。吸孔22不一定與吸住凹 處3 1有相同形狀，只要所有吸住凹處3 1可進行吸住作用 即可。 . 然後，如第3B圖所示，吸頭1被降低，並且球6被吸到 吸住凹處3 1。 隨後，吸頭1被升起，並且被移動到半導體晶片7之上 -1 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 483298 A7 ___B7____ 五、發明說明（㈧） ，如第3C圖所示，而使吸住凹處31與電極片71對齊。 吸頭1被降低，並且球6被安裝到電極片7 1上，因而完 成轉移。 在球6爲焊料等形成時，球吸住板3可同時被轉移，由 在流回爐等之中加熱而使球6熔解。然後，在球6之熔解 或球6之固化過程中，凸塊電極被形成在電極片71之後 ，球吸住板3可被移去。 第二實施例 本發明第二實施例將參照第4A及4B圖而說明。 如第4A圖所示，球6被排列在形成於球排列托板4之排 列凹處41上。 隨後如第一實施例一般，球6由真空吸引而被吸到吸頭 1之球吸住板3上。 然後，如第4B圖所示，吸頭1被移動到半導體晶片7 之上方。吸住凹處3 1及電極片7 1被對齊，並且然後吸頭 1被降低，因而將球6轉移到電極片7 1上。 在球6到達半導體晶片7之前之瞬間，真空吸引力之源 被停止。容室24之體積由調整螺栓25所調整，在時，可 消除足夠的吸力以維持球6在到達半導體晶片7之點上。 故，球6可確實地被轉移到半導體晶片7之上。即使助 焊劑8已被提供在半導體晶片7之電極片7 1上，助焊劑 不會進入吸住凹處31或吸頭1之真空吸引通道23，因爲 吸住助焊劑8之足夠吸力並不存在。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 B7 五、發明說明（Μ ) 第三實施例 本發明第三實施例將參照第5圖而解釋。 以第一及第二實施例之相同方法中，.球6被吸到吸頭1 上。吸頭1被移動到半導體晶片7之上方。吸住凹處31 及電極片7 1被對齊’並且然後吸頭1被降低，因而將球6 轉移到電極片71上。此時，當真空吸引力之源被停止之 時，真空吸引通道23充滿氣體，並且吸頭基部2由連到 吸頭基部2的壓電元件26之運作而振動。因而真空吸引 通道23中之氣體產生波動。 再者’波動被傳遞通過吸孔2 2及吸住凹處3 1中之氣體 ，使氣體到達球6。球6由力的作用而完全地從吸住凹處 3 1釋放，因而被轉移到電極片7 1上。 壓電元件被用在此實施例中。但是，任何可將振動提供 到吸頭基部2之元件均可使用’如超音波振盪器及馬達。 再者，雖然助焊劑8被形成在第5圖中之電極片71上， 助焊劑在不需要助焊劑之製程等之中亦不一定需要。 第四實施例 本發明第四實施例將參照第6A，6B及6C圖而解釋。 如第6A圖所示，球6被排列在形成於球排列托板4之排 列穿孔42 .上。排列穿孔42之形狀與第6C圖所示之半導 體晶片7之電極片7 1的形狀相同。 一個球排列托板平台5上形成有排出孔52，與排列穿孔 4 2具有相同形狀。將圖中未顯示之排出裝置連到一個排出 -1 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 _______Β7 五、發明說明（U ) 裝置連接口 5 1時，排出壓力可被加到球6上，以協助球6 的釋放。排出氣體最好爲如氬的惰性氣體。 再者，只要所有的排列穿孔42可排出氣體的話，排出孔 5 2不一定要與排列穿孔42之形狀一樣。 隨後，使形成在吸頭1之球吸住板3上的吸住凹處3 1 與排列穿孔42進行對齊。 然後，如第6 B圖所示，吸頭1被降低，並且球6被吸到 吸住凹處31上。此時，排出壓力被圖中未顯示之排出裝 置施加到球6上。從而，球6可以很容易地從排列穿孔42 釋放。 吸頭1然後被升起，並且移到半導體晶片7上方，如第 6C圖所示。吸住凹處3 1與電極片7 1進行對齊，並且吸頭 1被降低，而將球6裝到電極片7 1上，因而完成轉移。 如第一實施例一樣，在球6爲焊料等之情況時，球吸住 板3可同時被轉移，由在流回爐等之中加熱而使球6熔解 。然後，在球6之熔解或球6之固化過程中，凸塊電極被 形成在電極片7 1之後，球吸住板3可被移去。 雖然排出壓力被排出裝置所施加，以使球6可以很容易 地從排列穿孔42釋放，洩放亦可被由洩放裝置而被加入 。此時，最好使用如乙醇之可揮發性液體。 第五實施例 本發明第五實施例將參照第7A，7B及7C圖而說明。 如第7A圖所示，球6與第四實施例中一樣，被排列在形 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 483298 A7 ____ Β7______ 五、發明說明（D ) 成於球排列托板4之排列穿孔4 2上。球排列托板平台5 上形成有洩放孔5 2 ’它與排列穿孔4 2具有相同形狀。將 圖中未顯示之洩放裝置連到一個洩放裝置連接口 51時， 洩放壓力可被加到球6上，以協助球6的釋放。助焊劑8 在此被做爲液體。 隨後，使形成在吸頭1之球吸住板3上的吸住凹處31 與排列穿孔42進行對齊。如第7B圖所示，吸頭1被降低 ，並且球6被吸到吸住凹處3 1上。 此時，排出壓力被圖中未顯示之洩放裝置施加到球6上 。從而，球6可以很容易地從排列穿孔42釋放，並且適 量的助焊劑8僅被結合到球6之底部。 然後，吸頭1然後被升起，並且移到半導體晶片7上方 ，如第7C圖所示，使吸住凹處3 1與電極片7 1進行對齊 。隨後吸頭1被降低，而將球6裝到電極片71上，因而 完成轉移。 在球6爲焊料等之情況時，球吸住板3可同時被轉移， 由在流回爐等之中加熱而使球6熔解。然後，在球6之熔 解或球6之固化過程中，凸塊電極被形成在電極片7 1之 後，球吸住板3可被移去。 依照第五實施例，球6爲錫-鉛焊料等所製成。當助焊劑 被需要時，可跳過將助焊劑塗到半導體晶片7之電極片 7 1及球6之步驟。 助焊劑以液體之一個例子被提到。但是，黏著劑等可被 -1 5- $1^尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 __ B7___ 五、發明說明（丨4 ) 代替使用，並且視用途而定，可選用不同型式之液體。 依照本發明，在轉移球到配線基材、半導體晶片等之電 極片上之方法中，真空吸引被施加在球上，它預先在相當 於電極片之處而且形成有孔之球排列托板上被排列，使球 被吸住並且被夾住在相當於電極片之處而且形成有穿孔 之球吸住板上。故，可以滿意並且確實地將球吸到球吸住 板上。從而，導電之球可順利地被轉移到配線基材，半導 體晶片等之電極片上。 特別地，球吸住板是由蝕刻矽基材之兩側以形成穿孔而 製備，因而即使節距很微細時，亦可使尺寸上及位置上之 高精度而形成穿孔。再者，因爲板子被加厚，故而顯著地 被強化。因而球可在高精度下被轉移。 再者’當球排列托板有穿孔使球定位時，氣體或液體從 球排列托板之穿孔被吹出，使球可確實地被吸住。 再者’當助焊劑被做爲液體時，在球被吸到球吸住板的 同時，助焊劑亦被結合到球，故步驟可被簡化。 再者，因爲僅有需要量之助焊劑被結合到球之底部，在 淸洗之後殘留物可減到最小，因而改進了良率。 元件符號對照表 1 吸頭 2 吸頭基部 3 球吸住板 4 球排列托板 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(^Γ^7公μ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 483298 A7 _B7 五、發明說明（W ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 球排列托板平台 6 球 7 半導體晶片 8 助焊齊ij 21 吸住裝置連接口 22 吸孔 23 真空吸引通道 24 容室 25 調整螺栓 26 壓電元件 3 1 吸住凹處 41 排列凹處 42 排列穿孔 5 1 排出裝置連接口 52 排出孔 71 電極片 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）