WO1998009323A1 - Method and device for forming very small ball bump - Google Patents

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WO1998009323A1
WO1998009323A1 PCT/JP1997/002996 JP9702996W WO9809323A1 WO 1998009323 A1 WO1998009323 A1 WO 1998009323A1 JP 9702996 W JP9702996 W JP 9702996W WO 9809323 A1 WO9809323 A1 WO 9809323A1
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ball
balls
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surplus
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PCT/JP1997/002996
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Kenji Shimokawa
Kohei Tatsumi
Eiji Hashino
Toshio Yamamoto
Toshiharu Kikuchi
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Nippon Steel Corporation
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Priority claimed from JP16055397A external-priority patent/JP3927280B2/en
Priority claimed from JP16055297A external-priority patent/JP3684033B2/en
Priority claimed from JP18172597A external-priority patent/JPH1116917A/en
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    • H01L2224/13099Material

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for forming a bump made of minute metal balls on an electrode such as a semiconductor chip or a printed circuit board.
  • wafer bumps, stud bumps, transfer bumps, and the like have been known as bumps serving as bonding media between electrodes of a semiconductor chip and external circuits.
  • bumps serving as bonding media between electrodes of a semiconductor chip and external circuits.
  • the pitch of electrodes has been reduced or the size of bumps has been reduced.
  • a bump forming method in which minute metal balls on which bumps are to be formed are arranged in advance at the same coordinates as the electrodes of a semiconductor chip, and the bumps are collectively bonded on the electrodes has been put into practical use.
  • the present applicant has already arranged micro metal balls so as to be flush with electrode pads of a semiconductor chip.
  • a bump formation method that collectively picks up a metal ball group for one semiconductor chip from the arrayed substrate, transports it to the bonding stage, and bonds it to the part to be bonded.
  • the bump forming method proposed in the above publication at least one metal ball group of a semiconductor chip is sucked and held.
  • a ball array substrate having suction holes formed at all positions corresponding to bump forming positions on the semiconductor chip is used. After sucking and holding the ball array substrate, the ball array substrate is transported to a joining stage to be joined to a portion to be joined.
  • the uniformly formed fine metal balls can be collectively joined to the bump formation position, so that ball bumps with high reliability can be easily and efficiently formed.
  • 61 is an array substrate, 62 is a ball suction hole, 63 is a metal ball, 6 Two
  • Reference numeral 4 denotes an array head to which the array substrate 61 is attached. Further, 65 is a vacuum chamber provided between the array substrate 61 and the array head 64, 66 is a vent hole communicating with the vacuum chamber 65, and 67 indicated by an arrow is a vacuum chamber 65. This is a ventilation pipe provided between the decompression and Z pressure devices.
  • ball suction holes 62 are formed at all positions corresponding to the bump formation positions in order to collectively hold a plurality of metal balls 63 by suction. After the plurality of metal balls 63 are collectively held on the array substrate 61, the array substrate 63 is conveyed to a bonding stage (not shown) and bonded to a portion to be bonded of an electronic component. Like that.
  • the uniformly formed minute metal balls 63 can be bonded together at the bump formation positions of the electronic component, so that ball bumps with high resilience and reliability can be obtained easily and It can be formed efficiently.
  • the array head 64 is moved onto the container 14 in which the metal balls 63 are accommodated.
  • a vacuum chamber 65 formed inside the array head 64 is connected to a decompression and pressurization device (not shown) through a ventilation pipe 67, and the vacuum chamber 65 is formed by the decompression and Z pressurization device. ⁇ Pressure is applied inside.
  • the container 14 is fixed on a vibration generator 15 such as a parts feeder, and the metal ball 63 is viewed by the vibration of the vibration generator 15.
  • the frequency of the vibration generated by the vibration generator 15 is the size of the metal ball 63.
  • the container 14 can be detached from the vibration generator 15.
  • the array heads 64 are lowered to the vicinity of the container 14 and are swung, and the jumping metal balls 63 are arranged. Vacuum suction is performed on the ball suction holes 62 of the substrate 61.
  • the descending distance and the amplitude distance of the array head 64 can be controlled, for example, in units of 0.1 mm, and the number of amplitudes can be controlled.
  • the metal balls 63 are sucked onto the dumplings at the center of the array substrate 61. It may be done. This is because when the arrangement substrate 61 approaches the container 14 and attracts the metal balls 63, the air flowing from the peripheral portion of the arrangement substrate 6 ⁇ flows into the arrangement substrate 61 and the container. This is because it is easy to approach the center of the space facing 14.
  • FIG. 19 shows a schematic configuration of an apparatus used for a bump forming method for a semiconductor chip using micro balls.
  • the main components of this device are a ball pickup stage] 0, a joining stage 120, an array head 130, and a drive mechanism 140 for moving the array head 130 in the X direction. It has.
  • the direction perpendicular to the plane of the drawing is the Y direction
  • the up and down direction is the Z direction, and it is possible to move in these Y and Z directions.
  • the array head 130 moves between a ball-bickup stage 100 (dotted line) and a joining stage 120 (solid line) as shown in FIG.
  • a large number of minute balls 4 are accommodated in a container 14 as shown in FIG. 20 (A).
  • the microballs 4 that have jumped in this manner are adsorbed and arranged by the array substrate 1 attached to the tip of the array head 10, as shown in FIG. 20 (B).
  • the array substrate 1 has suction holes 3 corresponding to the electrodes of the semiconductor chip on which bumps are to be formed, and each of the suction holes 3 holds one fine / j and a ball 4 by suction. I'm sorry.
  • the array head 10 (in FIG. 19, 30) is moved to the joining stage 120 by the driving mechanism 140 (FIG. 20 (C)).
  • the array head 10 In this bonding stage 12 (), the array head 10 is aligned with the semiconductor chip 1, which is positioned at a predetermined position, and lowered, and the micro-balls 4 held on the array substrate 1 are moved downward. It is brought into contact with the electrodes 12 of the semiconductor chip 11.
  • the micro-balls 4 can be bonded to the electrodes 12 as shown in FIG.
  • the above example is a case where bumps are formed on the electrodes 12 of the semiconductor chip 11, the bumps are formed in substantially the same manner in the case of a printed circuit board including TAB (Tape Automated Bonding).
  • a conventional bump forming method using such a metal ball as shown in FIG. 21, for example, a plurality of semiconductor chips (semiconductor chips on a wafer) are placed on a substrate 104 side on which a bump is to be formed. May be included), a specific one of the already formed bumps 25a, the force 25ai ; and the formation of a new bump 25b to be formed again by the array substrate 1 There was a problem that it could be pressed.
  • the peripheral portion 1 a has a certain degree as shown in the drawing to secure a certain mechanical strength, particularly in relation to the formation of the suction holes 3.
  • the length must be overhanged.
  • the bumps 25a As in the case of (2), it is pushed twice, and as a result, the bump height varies on the substrate 104. Such a variation in bump height leads to problems such as impairing the reliability of bump bonding.
  • the suction holes formed in the array substrate are uniquely determined according to the bump formation positions of the semiconductors forming the ball bumps. There was a problem that an array board corresponding to it had to be prepared and prepared every time.
  • the method of collectively forming a plurality of ball bumps using the array substrate having a plurality of suction holes as described above is suitable for mass production of multi-pin semiconductor products.
  • the “solder ball forming method” is a method of forming a solder ball by using a solder bump tool provided with a suction hole penetrating from a tip of a heat generating portion at a tool end to a connection portion with a suction means, and a suction means. In this way, it is possible to form a good solder bump having a large thickness and a small variation.
  • solder ball forming method the solder balls are welded to the bump forming positions. Therefore, the tip of the soldering tool must be at a high temperature corresponding to the melting point of the solder ball. Therefore, since a high melting point noble metal ball such as AuPt has a high melting point, it is desirable to perform thermocompression bonding at a temperature as low as possible so as not to cause thermal damage to a chip or the like.
  • dicing semiconductor chips are arranged one by one on a bonding stage, and bumps are formed on each semiconductor chip. Therefore, the conventional method has room for improvement in terms of manufacturing efficiency or productivity.
  • an array having an array substrate 1 having a number of ball array holes 3 corresponding to the electrodes of a semiconductor chip is formed.
  • Head 10 is used.
  • the array head 10 is adapted to be evacuated by the suction chamber 5.
  • a vacuum pump 16 as a vacuum source is connected to the suction chamber 5.
  • the array head 10 is supported by the actuator 140.
  • a container 14 for accommodating micro gold balls 4 for forming bumps is arranged below the arrangement bed 10.
  • the arrayed substrate 1 is lowered into the container 14 at a predetermined timing as shown by a dashed line in FIG. 36, so that the minute metal balls 4 are attracted to the ball array holes 3, and the attracted minute metal balls 4 are not shown. Transfer to the joining stage.
  • the container 14 can be vibrated so that the small metal balls 4 can be viewed in the container 14 ⁇ to facilitate adsorption. Be taken.
  • a small amount of fine metal balls 4 should be formed in an appropriate amount by appropriate timing so that the fine metal balls 4 do not become excessive or insufficient in the container 14. Is supplied.
  • the supply amount of the minute metal balls 4 in the container 14 is controlled by the weight. When the amount of the minute metal balls 4 in the container 14 becomes small, the device is stopped appropriately and supplied.
  • the success rate of ball suction changes. That is, as shown in FIG. 37, when the amount of the minute metal balls 4 is out of the optimum range and extremely small or large, the ball suction success rate decreases. Also, the width of the optimum range itself may vary as indicated by the dotted line depending on the ball diameter and the like.
  • 1 is an array substrate
  • 3 is a through hole formed on the array substrate 1
  • 4 is a fine metal ball adsorbed in the through hole 3
  • 4a is an excess ball
  • 304 is an excess ball.
  • Detecting device 305 indicates the direction in which surplus ball detecting device 304 detects surplus ball 4a.
  • the surplus ball detecting device 304 was arranged so as to face the array substrate 1, and detected the surplus ball 4a from the front of the array substrate 1.
  • the positions of the fine metal balls 4 held at predetermined positions on the array substrate 1 are all known.
  • the present invention is to prevent the fine balls from being intensively sucked into the central portion of the array substrate, so that the micro balls can be uniformly vacuum-sucked on the entire surface of the array substrate, and
  • the first object is to reduce the probability of occurrence of a problem when re-adsorbing a fine ball and to shorten the time required for the re-adsorption process.
  • the present invention provides a micro-ball array substrate and bump formation that prevent over-hanging portions of the array substrate from pressing the already formed bumps again in bump formation, realize proper bump bonding, and ensure high reliability.
  • the secondary purpose is to provide a method.
  • a fourth object of the present invention is to provide a bump forming method and a bonding apparatus capable of forming bumps on a semiconductor chip more efficiently and properly and more reliably than before.
  • a fifth object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of accurately supplying micro-balls to a container in an amount in an optimum range.
  • a sixth object of the present invention is to make it possible to reliably detect two or more extra balls arranged in the vertical direction when bumps are formed using fine balls. Disclosure of the invention
  • the arrangement device for fine balls includes: an array substrate having a plurality of ball suction holes formed on a suction surface of the fine balls; and a microball array head holding the array substrate. And a pressure reducing system for reducing the pressure of the vacuum chambers and pressurizing the fine balls into and out of each of the ball suction holes.
  • a micro-ball arrangement device that collectively holds the printed circuit board and the semiconductor chip at least on the electrodes of the electronic components including at least the semiconductor chip, wherein a plurality of vacuum chambers formed inside the array head are provided.
  • the pressure reduction Z pressurizing system is provided for each of the plurality of areas, and the pressure reduction timing and the magnitude of the pressure reduction in each of the areas can be controlled for each of the areas.
  • Another feature of the present invention is that, in the arrangement device, in addition to the pressure reduction timing and the pressure reduction magnitude in each of the areas, the suction and release of the fine ball can be controlled for each of the areas. It is characterized by doing.
  • the method for arranging fine balls of the present invention provides a vacuum chamber formed inside a fine ball array head holding an array substrate having a plurality of ball suction holes formed on a suction surface of the fine balls.
  • the micro-balls are pressed / pressurized so that the micro-balls are sucked and released from each of the ball suction holes, and a plurality of micro-balls are collectively held on the arrayed substrate, and at least a printed substrate and a semiconductor chip are included.
  • the micro balls are formed inside the arrangement head.
  • the vacuum chamber is divided into a plurality of areas, and an array head in which a decompression system is provided for each of the plurality of areas is used.
  • the decompression timing and the magnitude of the decompression in each area are determined.
  • the present invention is characterized in that a plurality of fine balls are collectively arranged by being collectively sucked on the suction surface while controlling for each of the plurality of areas.
  • Another feature of the present invention is that, in the method for arranging fine balls, in addition to the pressure reduction timing and the pressure reduction in each of the areas, the suction / release of the fine balls is performed for each of the plurality of areas. It is characterized in that a plurality of fine balls are collectively arranged by being collectively adsorbed on the suction surface while being controlled.
  • the method of arranging the fine balls it is possible to collectively adsorb the fine balls on the suction surface only by controlling the suction / release of the fine balls for each of the plurality of areas, and to arrange the plurality of fine balls collectively. is there.
  • the present invention comprises the above technical means, it becomes possible to vary the suction timing and the suction force of the fine balls in accordance with the positions of the plurality of ball suction holes formed on the suction surface of the arrayed substrate.
  • the suction of fine balls is started at an early timing and a large suction force is obtained, and the ball is formed at the center of the array substrate.
  • the suction timing and reducing the suction force in the ball suction hole the inconvenience of intensive suction of fine balls at the center of the array substrate can be prevented. .
  • the fine ball when fine balls are sucked and held in a plurality of ball suction holes formed on an array substrate, and these fine balls are collectively arranged on electrodes of an electronic component,
  • the fine ball can be re-adsorbed on the array substrate because only the depressurization and pressurization system corresponding to the area where the problem has occurred need be re-adsorbed. In this case, it is possible to greatly reduce the probability of occurrence of a failure again, and to shorten the time required for the re-adsorption process.
  • the fine ball array substrate of the present invention has a vacuum chamber formed therein and a plurality of ball suction holes formed on the suction surface thereof, the ball suction holes communicating with the vacuum chamber.
  • a micro-ball array head holding a cell array substrate an air suction hole is formed around the vacuum chamber, and a partition wall is formed between the air suction hole and the center of the vacuum chamber. The flow of air sucked from each of the ball suction holes and reaching the air suction holes can be controlled by the partition wall.
  • the method of arranging fine balls of the present invention includes a method of arranging a fine ball array substrate in which a vacuum chamber is formed and a plurality of ball suction holes communicating with the vacuum chamber are formed on the suction surface.
  • An air suction hole is formed in a peripheral portion of the vacuum chamber, and a fine ball array head having a partition wall formed between the air suction hole and a central portion of the vacuum chamber; The flow of the air sucked from each of the ball suction holes is controlled to be a predetermined flow by the partition wall, and a plurality of fine balls are collectively sucked into the ball suction holes and arranged in a predetermined state.
  • the present invention comprises the above technical means, the flow of air in the vacuum chamber formed inside is obstructed by the partition wall, and thereby the positions of the plurality of ball suction holes formed on the surface of the ball array substrate are reduced.
  • This makes it possible to vary the suction timing and suction force of the fine ball, and the ball suction hole located near the air suction hole starts suctioning the fine ball at an early timing and obtains a large size. It becomes possible to be made.
  • the suction timing can be delayed and the suction force can be reduced, so that the fine balls are intensively sucked in the center of the ball array substrate. Inconvenience is prevented.
  • the micro-ball array substrate of the present invention is a micro-ball array substrate having a large number of suction holes for sucking and holding conductive micro-balls, wherein a peripheral portion of the substrate on the opening side of the suction hole is thin. It has an excision part formed in the above.
  • the cutout portion is provided with a suction hole near the peripheral portion of the substrate on the outside.
  • the bump forming method of the present invention is a method of forming bumps by transferring conductive micro balls arranged and carried on an array substrate to a joined portion, wherein the joined portion is divided into a plurality of regions. The above-mentioned minute balls arranged and carried on the arrangement substrate are joined to each of the divided areas.
  • the bonded portion is constituted by electrode portions of a plurality of semiconductor elements f.
  • the bonded portion is divided into one or a plurality of semiconductor elements, and the minute balls are bonded to electrode portions of the respective semiconductor elements.
  • the minute ball array substrate is used.
  • a portion to be bonded of a microball that is, for example, a plurality of semiconductor chips on a wafer is divided into a plurality of regions, and each divided region is arranged and carried on an array substrate. Join the small balls.
  • a cutout is provided on the periphery of the array substrate. There is no danger of being pressed again by the array substrate.
  • a wafer to be joined for example, a wafer is divided into a plurality of regions, and the micro balls arranged and carried on the arrangement substrate are joined for each of the divided regions.
  • High production efficiency can be achieved by joining micro balls together in each divided area.
  • the method of forming a fine ball bump according to the present invention includes the steps of: providing a fine ball to a container in which the fine ball is housed; One of the micro-balls is vacuum-adsorbed and held at the tip of an arrayed substrate having at least one suction hole, and the micro-ball sucking process is held at the tip of the arrayed substrate 1
  • An unnecessary ball removing step of removing extra fine balls other than the two fine balls by vibration with a minute amplitude; and an array substrate from which the extra fine balls have been removed in the unnecessary ball removing step An array substrate moving step of moving the ball bump forming object including the electrode and aligning the ball bump forming object with the fine ball adsorbed on the array substrate; and A step of transferring the attracted fine ball to a predetermined position of the ball bump forming object to form a ball bump.
  • the vibration with the minute amplitude in the unnecessary ball removing step is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator.
  • Another feature of the present invention is that, in the bump forming step according to any one of claims 1 and 2, the minute ball and the ball bump forming object are formed while applying ultrasonic energy. It is characterized in that it is joined.
  • the fine ball bump forming apparatus of the present invention includes: an array substrate having one end of an adsorbing hole for adsorbing one of the micro balls being viewed opened at a tip end thereof; A vacuum suction device for applying a negative pressure to the inside of the suction hole, so that one of the jumping fine balls is vacuum-sucked to the tip of the array substrate; and a vacuum is applied to the tip of the array substrate. And vibrating means for vibrating the ball array substrate with a minute amplitude in order to remove extra fine balls other than the sucked fine balls.
  • the vibration means for removing the extra fine ball is an ultrasonic vibrator.
  • the tip of the ball array substrate is formed to have a small diameter corresponding to the size of the fine ball to be used, so that the pitch at which the ball bumps are formed is formed.
  • the fine ball adsorbed on the tip of the array substrate is transferred to a predetermined position on the ball bump forming object.
  • the ball bumps are formed by holding the fine balls one by one, so that a ball array substrate is produced for each type of product for forming the ball bumps. There is no need, and great versatility can be obtained.
  • bumps can be formed by using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and bumps having high bonding reliability can be obtained. It can be formed.
  • the fine ball and the ball bump forming object are bonded while applying ultrasonic energy to the fine ball, so that the bonding temperature is reduced.
  • the joining time can be shortened and the joining strength can be improved.
  • two or more diced semiconductor chips or printed circuit boards are positioned and arranged at predetermined positions, and bumps using conductive balls are collectively formed.
  • the bump forming method includes a step of arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrodes, and a method of forming a semiconductor chip or printed circuit board. A step of aligning the conductive balls held and arranged with each other; and a step of transferring and joining the conductive balls held and arranged to an electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board.
  • the bump forming method according to the present invention is characterized in that the method further comprises a step of inspecting an arrangement state of the conductive balls held in the arrangement.
  • the bump forming apparatus includes a ball arranging means for arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrodes, and a semiconductor chip or printed circuit board. Positioning means for positioning the electrode portion and the conductive balls arranged and held by the ball arranging means. And transfer joining means for transferring and joining the conductive balls held in alignment to an electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board.
  • the positioning means includes a tray having a groove formed at a position corresponding to each semiconductor chip.
  • the positioning means includes a stage having a groove formed at a position corresponding to each semiconductor chip.
  • the positioning means includes two or more stages whose orthogonal and rotational coordinates can be independently controlled.
  • the positioning means includes a stage configured to position each semiconductor chip and fix the semiconductor chip by suction at the position.
  • two or more diced semiconductor chips are positioned and arranged, and conductive balls are bonded to these semiconductor chips to form bumps.
  • Productivity can be significantly improved by selecting and using semiconductor chips after dicing and good products.
  • bumps are formed on two or more semiconductor chips before dicing at the wafer stage, it is difficult to increase the production efficiency because defective semiconductor chips are included.
  • the semiconductor chips when two or more semiconductor chips after dicing are positioned and arranged on a predetermined stage, the semiconductor chips can be accurately positioned relative to each other by the positioning means. As a result, the alignment of the ball arrangement means and the conductive balls can be performed efficiently and accurately.
  • a semiconductor chip or a printed circuit board is placed in a groove larger than the size of a semiconductor chip or a printed circuit board formed on the tray or the stage, and the tray or the stage is appropriately tilted. By doing so, it is possible to align the semiconductor chip and the like at the corners of the concave groove.
  • the method for supplying micro-balls of the present invention is a method for supplying micro-balls to a predetermined container, wherein the number of micro-balls to be supplied from the ball supply means to the container is counted and stored in the container. This is to control the supply amount of the minute balls so that the amount of the minute balls is maintained in the optimum range.
  • the number of micro-balls discharged from the container is detected, and the amount of ball supply from the ball supply means is controlled according to the amount of the discharged micro-balls. It is characterized by.
  • micro-balls of the present invention substantially the same number of micro-balls as the micro-balls discharged from the container are supplied until the next ball is discharged.
  • the micro ball supply device of the present invention comprises: a ball supply means for supplying a micro pole to the container; and a ball counter for counting the number of micro balls to be supplied from the ball supply means to the container. And supplying the minute balls to the container from the ball supply means while counting the minute balls by the ball counter.
  • the drive control means for driving the ball supply means to supply an appropriate amount of micro-balls to the container based on the quantity data of the micro-balls discharged from the container is characterized by having.
  • the ball supply means includes a chute set to pass a single micro ball, and the micro balls passing through the chute are counted by a ball counter. It is characterized by.
  • the present invention in this type of bump formation, when supplying minute metal balls to a predetermined container, the number of discharged minute metal balls is refilled based on the number of minute metal balls discharged or used from the container. Calculate the quantity of minute metal balls to be supplied to the container.
  • the metal balls passing through the chute are accurately counted by the ball counter. In this way, by counting the number of minute gold balls and supplying them to the container, the number of minute metal balls in the container can always be maintained in the optimum range.
  • the present invention can be applied irrespective of the diameter of the ball, but it is difficult to control the number by the conventional method of measuring the weight. The effect is remarkable for the small ball below.
  • the method for detecting excess balls is a method for detecting excess balls generated when holding fine balls on an array substrate, comprising irradiating the fine balls held on the array substrate with light in an oblique direction, Thereby, the surplus balls are detected based on the shadows of the fine balls formed on the surface of the array substrate.
  • Another feature of the present invention is a method of detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, wherein the method includes focusing the fine ball held on the array substrate at a predetermined position. It is characterized in that an image is taken by a detection camera whose distance is adjusted, and an extra ball is detected based on an image output of the detection output lens.
  • Another feature of the present invention is that when imaging the fine balls held on the array substrate, the imaging is performed by focusing on the fine balls normally held on the array substrate.
  • Another feature of the present invention is that, when imaging the fine ball held on the array substrate, the focus is on a position before the focus of the fine ball normally held on the array substrate.
  • the imaging is performed by combining the above.
  • an image of the fine ball held on the array substrate is taken obliquely.
  • the method is characterized in that a surplus ball is detected based on an image obtained by imaging from the oblique direction.
  • Another feature of the present invention is that imaging in the oblique direction is performed by a CCD camera.
  • the method further includes applying vibration to the array substrate holding the fine ball.
  • the method is characterized in that a fine ball held on the array substrate is imaged in a state where the vibration is applied, and a surplus ball is detected based on the image obtained by the imaging.
  • the method further comprises: This is characterized in that the surplus balls held are defeated and detected.
  • the array substrate is passed over a ball defeating jig positioned at a predetermined height, and the vertical connection is performed.
  • the method is characterized in that the retained excess ball is brought into contact with the ball dropping jig and is dropped.
  • the method of defeating the surplus balls includes injecting a fluid toward the array substrate, and using the surplus balls held in the vertical direction with the fluid. It is characterized by the method of defeating.
  • the array substrate holding the fine ball is set to a predetermined height. After passing over the ball dropping jig positioned at the position above, the surplus balls connected vertically are tilted, and then the fine balls held on the array substrate are imaged. It is characterized by detecting surplus balls based on the surplus balls.
  • a fluid is ejected toward the array substrate holding the fine ball. This makes it possible to image the fine balls held on the array substrate after the surplus balls that are vertically connected are turned down, and to detect the extra balls based on the image obtained by the imaging.
  • the fluid is nitrogen gas.
  • the surplus ball detection device of the present invention is a detection device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, wherein light is emitted obliquely toward the fine ball held on the array substrate.
  • a detection device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate It is characterized by comprising: a detection camera for imaging a fine ball at a predetermined position with a focal length adjusted; and an extra ball detection means for detecting an extra ball based on an image output of the detection camera.
  • Another feature of the present invention is that when the detection camera captures an image of the fine ball held on the array substrate, the fine ball normally held on the array substrate is focused. It is characterized by imaging.
  • the surplus ball detecting means includes: an image obtained by imaging the fine balls in a state where the fine balls are normally held on the array substrate; The surplus ball is detected by comparing with an image captured by the method.
  • Another feature of the present invention is that, in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, an image of the fine ball held on the array substrate is taken in an oblique direction. It is characterized by comprising imaging means, and surplus ball detecting means for detecting an extra ball based on an image obtained by the imaging means.
  • the imaging means is a CCD camera.
  • Another feature of the present invention is that in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, vibration applying means for applying a vibration having a predetermined amplitude to the array substrate, Imaging means for imaging fine balls held on the array substrate in a state where the vibration is applied by the vibration applying means, and a surplus for detecting an extra ball based on an image obtained by the imaging means. And a ball detecting means.
  • Another feature of the present invention is that, in a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the excess ball held vertically in a row on the array substrate is provided.
  • Detection means for detecting the It is characterized by.
  • the detection means in an apparatus for detecting an excess ball generated when a fine ball is held on an array substrate, includes a ball positioned at a predetermined height. A tilting jig is provided, and the arrayed substrate is passed over the ball tilting jig, so that a surplus ball vertically connected to the arrayed substrate is tilted.
  • the detecting unit injects a fluid toward the array substrate. It is characterized in that it is provided with a jetting means, and the surplus balls, which are held in a vertically connected manner, are brought down by the fluid.
  • a predetermined distance from the array substrate holding the fine ball is provided in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate.
  • a ball dropping jig positioned at such a height that the ball is dropped, an arrayed board moving means for passing the arrayed board over the ball dropping jig to drop excess balls, and the ball dropping jig.
  • Image pickup means for picking up an image of the fine balls held on the array substrate passed over the tool, and extra ball detection means for detecting an extra ball based on the image obtained by the image pickup means. It is characterized by.
  • Another feature of the present invention is that in a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, a fluid is jetted toward the array substrate holding the fine ball.
  • a fluid ejecting apparatus for causing the surplus balls to fall down, imaging means for taking an image of the fine balls held on the array substrate in a state where the surplus balls have fallen by the fluid ejecting device, and the imaging means And a surplus ball detecting means for detecting a surplus ball based on the obtained image.
  • Another feature of the present invention is that the fluid ejected from the fluid ejecting apparatus is nitrogen gas.
  • the present invention comprises the above technical means, according to the first invention, the light irradiated from the oblique direction of the array substrate has a size corresponding to the height of the fine ball on the array substrate. A shadow is formed, and based on the size of the shadow, it is possible to reliably detect the surplus balls overlapping in a vertical straight line when viewed from the detection direction.
  • a fine ball held on the array substrate is imaged in an oblique direction, and a surplus ball is detected based on an image obtained by the imaging.
  • an image was taken in a state where vibration was applied to the array substrate holding the fine balls, so that the fine balls normally held were obtained by imaging.
  • the size and outline of the image and the obtained image of the surplus ball can be different, and even if the surplus ball overlaps in a vertical straight line when viewed from the detection direction, it can be detected reliably. Will be able to
  • another feature of the present invention is that the array substrate holding the fine balls is passed over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and the surplus balls are dropped and then imaged.
  • the surplus ball can be easily viewed and viewed from the front direction, and the surplus ball can be reliably detected. be able to.
  • FIG. 1 is a front view of an array head and a control board for explaining an example of dividing an adsorption surface into an area.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an array head and an array substrate.
  • FIG. 3 is a view for explaining the operation of the fine ball arrangement device of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example in which a plurality of ball suction holes provided on an array substrate are divided into a plurality of areas.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on the array substrate are divided into a plurality of areas.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on an array substrate are divided into a plurality of areas.
  • FIG. 7 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on the array substrate are divided into a plurality of areas.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional array head.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which fine balls are sucked using a conventional fine ball arrangement device.
  • FIG. 10 shows one embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating an example in which a partition wall is provided in a ball row head #.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a ball array substrate.
  • FIG. 12 is a view showing an example of a printed circuit board.
  • FIG. 13 illustrates the second embodiment, and is a view illustrating another example of the partition wall provided in the ball array head.
  • FIG. 14 is a diagram showing a state in which fine metal balls are attracted using the ball array substrate of the present embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a micro-ball array substrate of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment of the micro ball array substrate of the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view showing an example of area division of a wafer according to the bump forming method of the present invention.
  • FIG. 18 is a plan view showing an example of an array substrate according to the bump forming method of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a conventional bump forming apparatus.
  • FIG. 20 is a view sequentially showing main steps in a conventional bump forming apparatus.
  • FIG. 21 is a diagram showing a state when bumps are formed on a conventional array substrate.
  • FIG. 22 is a diagram showing a joining procedure in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating dimensions and a schematic configuration of a ball array substrate according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view showing an apparatus for floating a fine metal ball.
  • FIG. 25 is a perspective view showing a wafer dicing step in the present invention.
  • FIG. 26 is a perspective view showing a positioning step of the semiconductor chip after dicing in the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of a ball array head according to the present invention.
  • FIG. 28 is a diagram showing a state of moving and transporting the ball array head according to the present invention.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration example of a tray for a semiconductor chip according to the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of a concave groove of the tray according to the present invention.
  • # 31 is a plan view showing an example of the arrangement of semiconductor chips on a stage in the present invention.
  • FIG. 32 is a perspective view showing an example of means for positioning a semiconductor chip or the like on a stage or the like in the present invention.
  • FIG. 33 is a diagram sequentially illustrating a ball arrangement step of the ball arrangement head according to the present invention.
  • ⁇ FIG. 34 is a diagram showing a main configuration of a micro-ball supply device used in the present invention.
  • FIG. 35 is a block diagram illustrating a schematic configuration according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 Required around the ball array head used in the conventional bump formation method
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a unit.
  • FIG. 37 is a diagram showing the relationship between the number of small metal balls and the ball suction success rate in the ball array head used in the conventional bump forming method.
  • FIG. 38 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention and illustrating a schematic configuration of a surplus ball detection device.
  • FIG. 39 is a diagram for describing a first embodiment of a method of detecting an extra ball, and is a diagram illustrating a state where a shadow of a fine gold ball is formed by irradiating light from an oblique direction. is there.
  • FIG. 40 is a diagram illustrating a state of a shadow formed by irradiating light from an oblique direction.
  • FIG. 41 shows the second embodiment and is a diagram for explaining that the focal length differs depending on the position of a fine ball.
  • FIG. 42 is a diagram showing how images obtained by different focal lengths are different.
  • FIG. 43 illustrates the third embodiment, and is a diagram illustrating a state in which imaging is performed from an oblique direction.
  • FIG. 44 is a diagram illustrating an example of an image obtained by capturing an image in an oblique direction.
  • FIG. 45 shows the fourth embodiment, and is a diagram illustrating an example in which vibration is applied to an array substrate so that surplus balls can be easily viewed from the front.
  • FIG. 46 is a view showing the fifth embodiment, and showing an example in which an arrayed substrate is brought down on a ball and brought into contact with a jig to make it easy to see excess balls.
  • FIG. 47 is a view showing the sixth embodiment and showing an example in which a surplus ball is easily seen by injecting a fluid onto an array substrate.
  • FIG. 48 is a diagram illustrating an example of a conventional surplus ball detection method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the ball arrangement device of the present embodiment includes an arrangement head 10 and a ball arrangement substrate 1.
  • the ball array substrate 1 is held on the array head 10 by vacuum suction using a suction system different from a system for sucking a ball.
  • the ball array substrate 1 may be integrally formed with the array head 10 by bonding or the like.
  • the suction surface of the array substrate] is divided into four areas of a first area 11] to a fourth area 114 (actually, the array head 10 is divided into four areas).
  • the inside of the vacuum chamber 5 formed inside is divided, but for convenience, the suction surface of the array substrate 1 is shown as being divided).
  • a plurality of decompression Z pressurizing systems 2 provided on the back surface side of the array substrate] are provided corresponding to each area 1 11 to 11114.
  • each ball suction hole 3 is provided as indicated by 3a to 3d, and the pressure reduction /
  • An example is shown in which four pressurizing systems 2a to 2d are provided. That is, in this case, an example is shown in which one ball suction hole 3 is provided in each of the four areas, but in reality, each area 11 1 to 11 4 has several hundred or several thousand pieces. Ball suction holes 3 are provided.
  • a vacuum chamber 5 formed inside the array substrate 1 is divided by a partition plate 6 into four, a first vacuum chamber 5 a to a fourth vacuum chamber 5 d.
  • Each of the first vacuum chamber 5a to the fourth vacuum chamber 5d is provided with a decompression and pressurization system 2a to 2d.
  • ventilation holes 10 a to 10 communicating with the first vacuum chamber 5 a to the fourth vacuum chamber 5 d are provided in the array head 10 attached to the back side of the array substrate 1. These ventilation holes 10 a to 10 d are connected to a pressure device and a pressurizing device (both not shown) via vent pipes (not shown), respectively.
  • the system consists of 2a to 2d.
  • the pressure in each area 11 1 to 11 and the pressurization timing can be independently controlled by controlling the decompression and pressurization systems 2 a to 2 d. Like that. This makes it possible to obtain an optimal suction timing (separation timing) in each of the areas 11 1 to 14 and also obtain an optimal suction force.
  • the fine balls 4 are independently suctioned into the ball suction holes 3a to 3d for each of the pressure systems 23 to 2d. Or the fine balls 4 adsorbed in the ball suction holes 3a to 3d can be separated from the array plate.
  • the fine balls 4 are attracted onto the array substrate 1 by using the fine ball arranging apparatus of the present embodiment configured as described above, and are formed on the semiconductor chip 1]. The operation of bonding to the electrode 12 will now be described.
  • the array substrate 1 is moved onto a container 14 in which a fine ball 4 (for example, it is made of precious gold such as Au or a metal having a low melting point) is placed. Descent to a close distance.
  • the container 14 is vibrated with a small amplitude, and the fine balls 4 housed therein are viewed by the vibration.
  • the vacuum chamber 5a located in the peripheral portion of the array substrate 1 And start decompression from 5 d.
  • the fine balls 4 accommodated in the container 14 are sucked from the ball suction holes 3 a and 3 d located around the array substrate 1.
  • the fine balls 4 can be simultaneously adsorbed in the vacuum chambers 5b and 5c in the central part of the array substrate 1 and the vacuum chambers 5a and 5d in the peripheral part. .
  • the force for attracting the fine balls 4 can be balanced in the central portion and the peripheral portion of the array substrate 1. Is less likely to be inadvertently adsorbed
  • the fine balls 4 can be satisfactorily sucked over the entire surface of the array substrate 1.
  • the array substrate 1 is moved to a predetermined position on the semiconductor chip 11 for alignment. .
  • the array substrate 1 is then lowered to a short distance from the semiconductor chip 11, and the fine ball 4 held by suction is thermally placed on a specific portion of the electrode 12. Join by crimping or the like.
  • the stage on which the semiconductor chip 11 is mounted may have a heating mechanism. If a flux is supplied on the electrode 12 in advance, the fine pole 4 made of a low-melting-point alloy such as solder may be temporarily bonded, and then transferred to a furnace for reflow. In this case, the stage need not be heated.
  • the arrangement apparatus for fine balls according to the present embodiment can perform the decompression and pressurization independently for each of the decompression / pressurization systems 2a to 2d. It can be re-adsorbed.
  • the first micro-pressure pressurizing system 2a is pressurized to remove the fine ball 4 adsorbed there. Let go. At this time, the second to fourth decompression and pressurization systems 2 b to 2 d that normally adsorb the fine balls 4 are not pressurized, and thus are adsorbed to these decompression Z pressurization systems 2 b to 2 d. The fine ball 4 that has been detached.
  • the fine balls 4 are used only in the decompression / pressurization system in which the suction of the ball has a problem, in this case, in the first decompression / pressurization system 2a. Since it is sufficient to perform re-adsorption, the probability that a problem will occur again during re-adsorption can be greatly reduced, and the time required for the re-adsorption process can be significantly reduced.
  • each of the ball suction holes 3 a to 3 d has a low pressure.
  • the pressurizing systems 2a to 2d are provided, in practice, for example, 50 to 50
  • An extremely large number of fine balls 4 such as 0 are collectively held on the array substrate 1.
  • the manner in which the inside of the vacuum chamber 5 is divided into a plurality of areas can be arbitrarily set. For example, it may be divided into meshes as shown in FIG. 4 and FIG. 6, or divided vertically as shown in FIG. Although it may be divided as shown in FIG. 7, c , and in the above-described embodiment, a decompression Z pressurizing device may be provided for each reduction / pressurizing system.
  • a decompression Z pressurizing device may be provided for each reduction / pressurizing system.
  • the array substrate may include means for removing an extra pole made of minute vibration (for example, ultrasonic vibration).
  • FIG. 10 is a view from the side where the ball array head holds the ball array substrate 1
  • FIG. 11 is a front view of the ball array substrate 1.
  • the ball array substrate 1 according to the present embodiment has a plurality of ball suctions so that a plurality of fine metal balls 4 (see FIG. 12) can be suctioned at once. Hole 3 is formed.
  • the above-mentioned ball array head is composed of a head 10 and a ball array substrate 1 as shown in a partial sectional view of FIG.
  • the ball array substrate 1 is held on the head 10 by being sucked in a vacuum by a suction system different from a system for sucking a ball.
  • the ball array substrate 1 may be integrally formed with the head 10 by bonding or the like.
  • a vacuum chamber 5 is formed between the head 10 and the ball array substrate 1.
  • An air suction hole 7 is formed in the periphery of the head 10, and a vacuum device (not shown) is connected to the air suction hole 7 via a vacuum system.
  • a vacuum device (not shown) is connected to the air suction hole 7 via a vacuum system.
  • partition walls 8 a to 8 c are provided in the vacuum chamber 5, and a flow of air in the vacuum chamber 5 is provided. Can be controlled according to the position E where the ball suction hole 3 is formed.
  • the timing and the suction force for sucking the fine metal balls 4 are different for each of the first to fourth vacuum chambers 5a to 5d.
  • the first vacuum chamber 5a and the second vacuum chamber 5b communicate with each other. Therefore, as the pressure in the first vacuum chamber 5a decreases, the pressure in the second vacuum chamber 5b 5 also decreases, so that the pressure is formed at a position corresponding to the second vacuum chamber 5b. Air is also sucked from the ball suction holes 3 that are present.
  • the ball suction hole formed at a position corresponding to the second vacuum chamber 5b is slightly delayed from the ball suction hole 3 formed at the position corresponding to the first vacuum chamber 5a.
  • the adsorption of the fine metal balls 4 is started.
  • the third vacuum chamber 5b ⁇ decreases in pressure as the pressure in the second vacuum chamber 5b decreases.
  • the pressure in c decreases, and air is sucked from the ball suction holes 3 formed in the pin corresponding to the third vacuum chamber 5c.
  • the ball suction head 3 immediately after the start of suction, the ball suction head 3 is formed at a position corresponding to the ball suction hole 3 at the center (that is, the position corresponding to the fourth vacuum chamber 5d).
  • the inconvenience that the fine metal balls 4 are intensively attracted to the ball suction holes 3) is less likely to occur.
  • the pressure gradient in the vacuum chamber 5 is as follows: the first vacuum chamber 5a ⁇ the second vacuum chamber 5b ⁇ the third vacuum chamber 5c ⁇ the fourth vacuum chamber 5d, so that fine metal The force for sucking the ball 4 is greatest at the periphery of the ball array head 1, then the second vacuum chamber 5b is large, then the third vacuum chamber 5c is large, and the fourth The suction power of the shochu corresponding to the vacuum chamber 5d is the smallest.
  • the fine metal balls 4 can be satisfactorily suctioned even in the peripheral portion where the fine metal balls 4 have been difficult to be sucked, and the central portion where the fine metal balls 4 have been sucked too much in the past. Excessive adsorption can be prevented.
  • the fine metal balls 4 can be evenly adsorbed on the surface of the ball array substrate 1 to form a ball bump with high reliability. The work efficiency of the process of arranging the fine metal balls 4 to be performed can be greatly improved.
  • FIG. 14 is a diagram showing a state in which the fine metal balls 4 are sucked using the ball array head shown in FIG.
  • the fine metal balls 4 are centrally attracted only to the central portion of the ball array substrate 1 as in the related art. Inconvenience hardly occurs, and the fine metal balls 4 can be satisfactorily adsorbed over the entire surface of the ball array substrate 1.
  • the array substrate 1 may include means for removing excess balls made of minute vibration (for example, ultrasonic vibration).
  • the basic configuration of the bump forming device used in this embodiment is substantially the same as that of the conventional device (FIG. 19). That is, the ball pickup stage 100, the joining stage 120, the array head 130, and the drive mechanism 140 for moving the array head 130 in the X direction shown in FIG. Have.
  • FIG. 15 shows a main configuration of this embodiment.
  • An array substrate 1, a part of which is shown, is attached to the tip of the array head 130.
  • Suction holes 3 corresponding to the electrodes of the semiconductor chip on which the bumps are to be formed are formed in the array substrate 1, and one micro ball 4 is sucked and held in each suction hole 3.
  • the peripheral edge la of the array substrate 1 is overhanged to some extent as shown in the figure to secure a certain mechanical strength.
  • a cutout portion 102 is provided in the peripheral portion 1a.
  • the cut-out portion 102 is formed by thinning the substrate peripheral portion 1a on the substrate surface (lower side) on the opening side of the suction hole 3 and is provided outside the suction hole 3 near the peripheral edge 1a.
  • a cut-out portion 102 is provided by cutting the peripheral portion 1 a of the array substrate 1 as a flat surface by inclining.
  • the electrodes of the semiconductor chips on the substrate 104 which are the portions to be bonded of the microballs 4 are preferably divided into a plurality of regions in units of a plurality of semiconductor chips.
  • the micro-balls 4 arranged and carried on the arrangement substrate 1 are joined to each of the divided areas.
  • FIG. 16 shows another configuration example of the cutout portion 102 provided on the peripheral portion 1 a of the array substrate 1.
  • the peripheral portion 1a of the array substrate 1 is formed in a stepped shape as shown in the figure to provide the cutout portion 102, thereby making the peripheral portion 1a thin.
  • the cutout 102 is provided outside the suction hole 3 near the peripheral edge 1a.
  • a relief is formed for the already formed bump 25a, and a new portion is formed in the adjacent divided region without damaging the bump 25a.
  • the bump 25b can be formed properly.
  • the wafer 20 is divided into a plurality of semiconductor chip units (depending on the chip size, for example, as shown in FIG. 17). It is divided into a plurality of regions 20 ai to 20 a 9 by several tens to several hundreds). Each of these divided areas 20 a! Joining the minute balls are arranged supported on each to 2 0 a 9 to SEQ substrate 1.
  • the dicing process of the wafer 20 is performed. Assuming a dicing line before, it can be divided into a plurality of regions along the dicing line as described above. Further, after the dicing step of the wafer 20, the semiconductor chips diced may be in a state of being adhered on an adhesive tape or the like. Alternatively, in the case of a wafer having a relatively small size, it is possible to collectively form bumps on the entire wafer without dividing the area.
  • the array substrate 1 is formed with suction holes 3 corresponding to the electrodes of a plurality of semiconductor chips 11 on which bumps are to be formed. It is assumed that three micro balls 4 are held by suction. Further, a cut-out portion 102 substantially similar to that shown in FIG. 15 or FIG. 16 is provided in the peripheral portion 1a of the array substrate 1 used here. The micro balls 4 are sequentially bonded to each of a plurality of regions 20 ai to 20 a 9 defined on the wafer 20 using the powerful array substrate 1, thereby forming bumps. .
  • the productivity can be significantly improved compared to the case of.
  • the productivity can be generally increased by several tens to several hundreds of times, depending on the chip size.
  • the bumps in the divided areas adjacent to each other e.g., 2 0 8! And 2 0 a 2
  • damage to the already formed bumps It is possible to form bumps sequentially and appropriately for each of the divided regions without giving any problem.
  • the cutout portion 102 when the cutout portion 102 is provided in the peripheral portion 1a of the row substrate 1, it is formed by forming it as an inclined flat surface (FIG. 15) or forming it in a step shape (FIG. 16). Examples have been described.
  • the shape and the like of the cut portion 102 The shape is not limited to the above, and other shapes may be used as long as the peripheral portion 1a is made thin.
  • the peripheral portion 1a may be formed in an arc shape, a curved shape, or the like, and the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained.
  • the fine ball bump forming apparatus of the present embodiment has a A ball array substrate 1 and an ultrasonic vibrator 3 are provided.
  • the ball array substrate 1 is formed to have a smaller diameter toward the tip, and the diameter L at the tip is smaller than the pitch at which the bumps are formed. Further, a ball suction hole 3 is formed at the center thereof.
  • a vacuum suction device ⁇ 6 such as a vacuum pump is connected to the ball array substrate 1 via a hose 17, and the inside of the ball suction hole 3 is indicated by an arrow. As described above, the vacuum suction force is applied.
  • the ball array substrate 1 When forming ball bumps using the ball array substrate 1 configured as described above, first, the ball array substrate 1 is moved onto a container 4 in which fine metal balls 4 are stored. As shown in FIG. 24, the container 14 is fixed on a vibration generator 15 such as a parts feeder, and the fine metal ball 4 jumps when the vibration generator 15 vibrates.
  • a vibration generator 15 such as a parts feeder
  • the frequency of the vibration generated by the vibration generator 15 is variably set, for example, from 0 to 1 kHz according to the size of the fine metal ball 4 and the like. Desorption from 15 is possible.
  • the ball array substrate 1 is lowered to the vicinity of the container 14 and is swung, and the fine metal balls 4 that are being viewed are adjusted to the ball array substrate 1. Vacuum suction is applied to the ball suction hole 3.
  • the descending distance and the amplitude distance of the ball array substrate 1 can be controlled, for example, in units of 0.1 mm, and the control of the amplitude number is also possible.
  • the ball array substrate 1 is then moved to the semiconductor chip 1 as shown in FIG. 22 (c). Move to a predetermined position on 1.
  • a plurality of electrodes 12 are formed at a predetermined pitch.
  • FIG. The ball array substrate 1 is lowered as shown in FIG.
  • the ultrasonic vibrator # 3 is operated to apply ultrasonic energy.
  • ultrasonic vibration having a frequency of 20 to 150 KHz (preferably 30 to 120 KHz) is applied so that the fine metal ball 4 can be deformed with a very small force.
  • the new surface is exposed at the joint by the deformation, it is possible to carry out solid phase joining at a relatively low temperature, that is, to form an alloy by mutual diffusion of metal. Therefore, in the present embodiment, since bonding can be performed at a low temperature, the bonding time can be shortened and the bonding strength can be improved.
  • the fine metal balls 4 When the fine metal balls 4 are thermocompression bonded to the electrodes 12, they may be heated on the stage 18 side or on the ball array substrate 1 side. Alternatively, heating may be performed from both the stage 18 side and the ball array substrate 1 side.
  • the fine metal balls 4 are bonded to the predetermined positions of the electrodes 12 as described above, next, the vacuum suction is released, and the ball array substrate 1 is raised to complete one bonding. By repeating such processing, the fine metal balls 4 are bonded to predetermined positions of the semiconductor chip 11 to form ball bumps one after another. You.
  • the operation timing is synchronized with the suction of the fine metal ball 4, that is, when the fine metal ball 4 is suctioned to the ball array substrate. Good.
  • the fine metal balls 4 are adsorbed to the ball suction holes 3 and at the same time, the extra fine metal balls 4a can be prevented from being attached.
  • the ultrasonic vibrator 13 is fixed on the ball array substrate 1 .
  • the ultrasonic transducer 13 is fixed in place on the ball array substrate 1 using screws or the like. do it.
  • a suitable adhesive such as an adhesive, rubber, or high-viscosity grease may be interposed between one ball array substrate and fixed.
  • it may be embedded in the ball array substrate 1 in a buried form.
  • one ultrasonic vibrator 13 is provided to remove an extra fine ball or to bond the fine metal ball 4.
  • an ultrasonic vibrator for removing extra fine balls and an ultrasonic vibrator for bonding the fine metal balls 4 at predetermined positions of the semiconductor chip 11 may be separately provided.
  • a control device (not shown) so as to generate ultrasonic vibrations according to conditions such as the size and type of the fine metal balls 4.
  • a control device not shown
  • other vibration means such as a vibrator can be used in addition to the ultrasonic vibrator.
  • the fine metal balls 4 are transferred one by one to predetermined positions of the ball bump forming object and are bonded to each other, so that the semiconductor chip on which a plurality of ball bumps are already formed is used.
  • a ball bump can be formed well at a predetermined position. Therefore, the fine ball bump forming apparatus of the present invention can be favorably used for recovering pumping leakage.
  • the present apparatus may be provided with leveling means for adjusting the height of each bump after forming the bumps one by one, for example, pressing with a flat plate.
  • leveling means for adjusting the height of each bump after forming the bumps one by one, for example, pressing with a flat plate.
  • the best mode for carrying out the present invention for achieving the fourth object is described below.
  • two or more diced semiconductor chips are positioned and arranged at predetermined positions, and conductive balls are collectively placed.
  • the used bump is formed.
  • the wafer W is diced as shown in Fig. 25.
  • the diced semiconductor chip S is positioned and arranged at a predetermined position on the stage 201 by the transport head 200 as shown in FIG.
  • the transport head 200 arranges only good semiconductor chips S selected from the diced wafers W on the stage 201. At this time, if two or more transport heads 200 are used, two or more semiconductor chips S can be quickly arranged.
  • a ball array head 10 is provided as ball array means for arraying and holding the conductive balls 4 on which bumps are to be formed.
  • the array head 10 includes an array substrate 1 having a large number of ball array holes 3 corresponding to the electrode portions of two or more semiconductor chips S, and is evacuated through a suction chamber 5. .
  • a vacuum pump 16 as a vacuum suction source is connected to the suction chamber 5, and a ball array head 10 is arranged with conductive balls 4 in the ball array holes 3 as shown in the figure.
  • the held ball array head 10 is supported by a moving transport mechanism (not shown) so as to be movable in the horizontal and vertical directions as shown in FIG.
  • the ball array head 10 in which the conductive balls 4 are arranged and held in the supply section of the conductive balls 4 is transported to the stage 201 by this moving transport mechanism. While the ball array head 10 is aligned with the semiconductor chip S positioned at a predetermined position on the stage 201, the conductive ball 4 is bonded to the corresponding semiconductor chip S. It is composed of When the semiconductor chip S is placed on the stage 201 by the transport head 200, the tray 2 having the concave groove 211 formed at a position corresponding to each semiconductor chip S as shown in FIG. Use 1 ⁇ .
  • the tray 210 functions as positioning means for positioning the electrode portion of the semiconductor chip S and the conductive balls 4 arrayed and held by the ball array head 10.
  • the concave grooves 2 1 1 are formed with high dimensional accuracy between themselves and each other to accurately position the semiconductor chip S. Can be.
  • the concave groove 211 formed in the tray 210 preferably has a guide portion 212 formed in an appropriate tapered shape as shown in FIG. By providing such a guide portion 211, the semiconductor chip S can be smoothly set in the concave groove 211. Note that these concave grooves 211 and guide portions 212 can be formed in advance on the stage 201 itself without using a separate tray 20.
  • Figure 3 1 shows an example of the arrangement of the semiconductor chips S in that case, the four semiconductor chips Si ⁇ S 4 in a square shape (Fig. 3 1 (A)), or four semiconductors chips S! To S 4 are arranged in a row (Fig. 3 (B)).
  • the arrangement is not limited to the illustrated arrangement example, and two or more diced semiconductor chips s may be positioned and arranged at predetermined positions.
  • a concave groove larger than the size of the target semiconductor chip S or printed circuit board or the like is not like in Fig. 3 2 (A) is-out coffer a printed circuit board or the like, grooves 21 1 by appropriately tilting the trays 210 or the stage 20 1 aligning such as a semiconductor chip to S 4 at the corners ( Figure 32 (B)).
  • the ball array head 10 is lowered at a predetermined timing into the container 14 from above the container 14 for accommodating the conductive balls 4 for forming bumps in the supply section of the conductive balls 4 (FIG. )). Further, as shown in FIG. 33 (B), the conductive balls 4 are arranged and held in the ball arrangement holes 3 of the arrangement substrate 1 by evacuating through the suction chamber 5.
  • the container 1 When the conductive balls 4 are sucked into the ball array holes 3 of the array substrate 1, the container 1 By vibrating 4, the conductive balls 4 are made to be in a state of view in the container 14 to take measures such as facilitating adsorption.
  • one conductive ball 4 is attracted to each ball array hole 3 of the array substrate 1.
  • an extra ball removing means for removing extra balls from the array substrate 1 and adsorbing one conductive ball 4 to each ball arrangement hole 3 is further included.
  • the surplus ball removing means can be configured, for example, to apply a slight vibration to the array substrate 1 so that the extra conductive balls 4 are separated from the array substrate 1.
  • the arrangement state of the conductive balls 4 arranged and held on the arrangement substrate 1 as described above is inspected.
  • the arrangement state of the conductive balls 4 is photographed from below the arrangement substrate 1 by the image recognition means (TV camera) 29, and the quality of the arrangement state is confirmed. it can.
  • the ball array head 10 holding the conductive balls 4 in an appropriate arrangement descends while being aligned with the semiconductor chip S on the stage 201, and thereby, the conductive balls 4 correspond to the corresponding semiconductor chips S. Electrode.
  • the two or more diced semiconductor chips S are positioned and arranged on the stage 201, and the conductive balls 4 are bonded to these semiconductor chips S to form bumps.
  • non-defective semiconductor chips S after dicing non-defective products can be removed from the manufacturing process, and productivity can be significantly improved.
  • Another aspect of the positioning means in the above embodiment includes two or more stages whose orthogonal (X-y) and rotational coordinates ( ⁇ ) can be independently controlled.
  • one semiconductor chip is positioned and arranged on one stage, and the conductive balls 4 are joined.On the other stage, the next semiconductor chip is positioned and arranged independently and simultaneously, and the conductive balls 4 are arranged. Join.
  • the positioning means includes a stage configured to position each semiconductor chip and to suction-fix the semiconductor chip to the position.
  • the two or more semiconductor chips need not be of the same type, but may include different types of semiconductor chips. Not only for semiconductor chips, for example, the present invention can be applied to a printed circuit board or the like, and the same operational effects as those of the above embodiment can be obtained.
  • the fine metal ball when forming a bump made of a fine metal ball on an electrode or the like of a semiconductor chip, the fine metal ball is housed in a predetermined container, and the fine metal ball in the container is arranged in an array head. Shall be adsorbed. By moving the array head to which the minute metal balls are adsorbed to the next joining stage in this way, the minute metal balls are discharged from the container by a fixed amount.
  • FIG. 34 shows a main configuration of a micro-ball supply device used in the method of the present invention.
  • the array head 10 includes an array substrate having a number of ball array holes corresponding to the electrodes of the semiconductor chip, and is evacuated through a suction chamber ( See Figure 36).
  • the array head 10 is also supported so as to be able to move up and down above the container 14. By lowering the array substrate into the container 14 at a predetermined timing, the minute metal balls 4 are attracted to the ball array holes. .
  • This embodiment also includes a linear feeder 30 as ball supply means.
  • a chute 31 is attached to the linear feeder 30, and minute chute balls 4 are supplied to the container 14 from the chute 31.
  • the linear feeder 30 is driven by the drive unit 32.
  • the drive section 32 includes a drive control circuit, and is configured to be able to freely control the output of the linear feeder 30.
  • the shot 31 is set to pass one micro metal ball 4.
  • a counter 40 for counting the passing minute metal balls 4 is provided.
  • the counter 40 includes a light emitter 41 and a light receiver 42.
  • the light emitter 41 emits, for example, a visible light laser beam, and is emitted from the light emitter 41 according to the presence or absence of the minute metal ball 4 on the optical path between the light emitter 41 and the light receiver 42.
  • the received laser light is received by the light receiver 42.
  • FIG. 35 is a block diagram showing a schematic configuration in the present embodiment.
  • the drive of the linear buoyer 30 is controlled by the drive control circuit 33 of the drive unit 32.
  • the drive control circuit 33 receives the command of the CPU 34 and adjusts the output of the linear feeder 30. From the counter 40, the count data when the minute metal balls 4 are counted is output to the CPU 34. In addition, the number of the minute metal balls 4 in which the array heads 10 are discharged from the container 14 is always input to the CPU 34.
  • the array head 10 sucks the minute metal balls 4 into the ball array holes of the array substrate and moves and conveys them to the bonding stage in a predetermined cycle time.
  • the minute metal balls 4 are discharged from the container 14 in a fixed amount.
  • the discharge or use amount of the minute metal balls 4 from the container 14 can be accurately obtained from the number of times the array head 0 is sucked, and the data of the amount is input to the CPU 34.
  • the success rate of adsorption of the minute metal balls 4 on the array head 10 depends on the amount of the minute balls 4 accommodated in the container 14.
  • the CPU 34 calculates the number of minute metal balls 4 to be supplied to the container 14 in order to supplement the number of minute metal balls 4 discharged. Then, the CPU 34 drives the linear feeder 30 via the drive control circuit 33 to supply the fine metal balls 4 to the container 14. In this case, the minute metal pole 4 passing through the chute 31 is accurately counted by the counter 40.
  • the structure (diameter) of the chute is, for example, smaller than twice the ball diameter, and if it is larger than the ball diameter, a single ball can pass.
  • the chute is made of a transparent material such as a glass tube, it is possible to count a ball such as a laser beam without setting a window in the shot. Also, there may be a plurality of shorts.
  • the supply amount of the minute metal balls 4 can be managed by the number. Therefore, —The ability to supply a small amount of metal balls 4 in the optimal range for the success rate of metal adsorption, and to maintain a high level of adsorption success rate for the array head 10 to achieve high productivity. Can be. In the present embodiment, in the case of 35, 50, 80, 100 / im gold balls and the case of 50, 100, 150, 200 ⁇ m diameter solder balls, The productivity of the present invention was confirmed.
  • the minute metal balls 4 are supplied to the container 14 in the bump forming step as in the above embodiment, for example, the case where a predetermined number of minute metal balls 4 are packed in a fixed bin container or the like.
  • the present invention can also be applied effectively.
  • FIG. 38 is a block diagram showing a first embodiment of the surplus ball detecting device of the present invention.
  • the surplus ball detection device includes a projector 310, an image sensor 311, an AZD conversion unit 312, an image memory 313, a grayscale image preprocessing unit 3 14, binarizing means 3 15 and surplus ball detection processing means 3 16 etc.
  • the floodlight 310 is for irradiating the surface of the array substrate 1 with light 3107 from an oblique direction, whereby the fine metal balls 4 (see FIG. 39) are formed on the surface of the array substrate 1. ) Shadow is formed.
  • the imaging device 311 captures an image of the array substrate 1 from the front direction, and replaces the light amount distribution on the array substrate 1 with an electric signal, and includes a lens and peripheral circuits of the imaging device.
  • the AZD conversion means 3 1 2 is for converting the video signal S 1 output in an analog form from the image sensor 3 11 into a digital electric signal, and as a result, the array substrate which is the object to be detected
  • the information on the brightness distribution of the surface 1 is transferred to the image memory 3 13 as two-dimensional array data S 2.
  • the image memory 3 13 is for storing the two-dimensional array data S 2 input from the AZD conversion means 3 12 in a predetermined address.
  • the gray-scale image pre-processing means 3 14 is for pre-processing the image data fetched into the image memory 3 13, and performs, for example, processing such as image distortion correction and noise elimination.
  • the binarizing means 3 15 performs a process of determining each pixel fetched into the image memory 3 13 as “0” or “1”.
  • each pixel can be determined using a threshold (threshord) with a gray scale according to the mail or processing capacity.
  • the surplus ball detection processing means 3 16 based on the information on the brightness distribution of the surface of the array substrate 1 that has been binarized by the binarization means 3 15, etc. It is for determining whether or not there is.
  • FIG. 39 shows a second method of detecting a surplus ball by the surplus ball detection device of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment.
  • the same parts as those in FIG. 48 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
  • 320a shows the shadow formed when there is one fine metal ball 4
  • 320b shows the shadow when two extra balls 4a are arranged in the vertical direction. This shows the shadow that is formed.
  • the surplus ball detection processing means 3 16 force The reference pattern when there is no surplus ball 4a shown in FIG. 40 (b) is held, and the captured shadow pattern on the array substrate 1 and the To compare with the reference pattern Thus, the presence / absence of the extra ball 4a and the position of the extra pole 4a can be easily and reliably detected.
  • the surplus balls 4a are detected by setting the focal length when imaging the fine metal balls 4 held on the array substrate 1 to a predetermined value. I have.
  • FIG. 41 the image is focused on the position indicated by A, and the image is focused on the position indicated by B.
  • FIG. 42 (a) an image as shown in FIG. 42 (a) is obtained.
  • FIG. 42 (b) an image as shown in FIG. 42 (b) is obtained.
  • Image 3221b and the image obtained by imaging the fine metal ball 4 in the middle is a ⁇ ⁇ image 3221a.
  • the surplus ball detection processing means 316 compares the image of FIG. 42A with the image of FIG. 42C or the comparison of the image of FIG. 42B with the image of FIG. By doing so, the presence / absence of the extra ball 4a and the position of the extra ball 4a can be easily and reliably detected.
  • the first CCD camera 3 The second CCD camera 324b is used to image the fine balls 4 adsorbed on the array substrate 1.
  • the second CCD camera 324a captures an image of the array substrate 1 on which the plurality of fine balls 4 are adsorbed from an oblique direction 325a of 45 °.
  • the second CCD camera 324b captures an image from the front direction 325b of the array substrate 1.
  • FIGS. 44 (a) and (b) two types of images can be obtained as shown in FIGS. 44 (a) and (b).
  • FIG. 44 (a) is an image obtained by capturing the image from the oblique direction 325a by the first CCD camera 324a.
  • FIG. 44 (b) is an image obtained by capturing an image from the front direction 325b with the second CCD camera 324b.
  • FIG. 44 (b) which is an image taken from the front direction 3 25b
  • all the fine balls 4 are substantially circular images, that is, a normal image 3 26a It is imaged as.
  • FIG. 44 (a) a large elliptical abnormal image 326b which is not a perfect circle is captured.
  • the abnormal image 326b is captured due to the occurrence of the extra ball 4a. That is, even if the surplus ball 4a is generated, if the surplus ball 4a overlaps with the fine ball 4, the normal ball 326a is taken when photographed from the front direction 325b.
  • the height of that part is the sum of the height of the fine ball 4 and the height of the surplus ball 4a. Is large. That is, it can be captured as the abnormal image 326b.
  • the surplus ball detection processing means 316 compares the image of FIG. 44 (a) with the image of FIG. The presence / absence and the position of the surplus ball 4a can be easily and reliably detected.
  • an upper limit value of the area of the imaged surplus ball 4a is set, and the surplus ball is obtained by comparing the surface of the image of the surplus ball 4a actually imaged with the upper limit value. You can know the presence or absence of the 4a.
  • a vibration device 327 is mounted on the array substrate, and vibration is applied by the vibration device 327.
  • vibration of a predetermined frequency is applied to the array substrate 1, the surplus balls 4 a rotate together with the fine balls 4 as shown by the arrow R in FIG. 45 (a).
  • the surplus ball 4a When rotated in this manner, the surplus ball 4a is rotated by the action of the centrifugal force, as shown by the dotted line in FIG. 45 (b), in a state deviated from the vertical straight line when viewed from the detection direction. Therefore, even if the array substrate 1 is imaged from the front direction 3 25 b with the CCD camera 32 4, if the surplus ball 4 a exists, it can be imaged as a large image or an image with large swing. The presence or absence and position of the surplus ball 4a can be surely known.
  • the surplus ball detecting device of this embodiment is provided with a ball dropping jig 328 as a means for dropping excess ball, and the ball dropping jig 3288 is fixed. It is provided at the height. Then, as shown by an arrow F in FIG. 46 (a), the array substrate 1 is moved on the ball dropping jig 3 288.
  • the camera can be easily and reliably distinguished when viewed from the front direction 3 25 b, so that the image is captured by the CCD camera 3 24 as shown in FIG. 46 (b). Based on the obtained image, it is possible to easily know that the extra ball 4a has occurred.
  • the gas blowing device 3 It is arranged diagonally below the array substrate 1. Then, as indicated by an arrow 3229 a in FIG. 47 (a), nitrogen gas or the like is jetted toward the adsorption surface of the arrayed substrate 1.
  • nitrogen gas or the like is jetted toward the adsorption surface of the arrayed substrate 1.
  • the surplus ball detection method and apparatus of the present embodiment detects the surplus balls 4a as described above, it is difficult to detect the surplus balls 4a by the conventional detection method. 4a can be reliably detected.
  • the present invention can be effectively used in forming, and it is possible to detect the presence or absence of excess balls and the size of fine balls when forming fine ball bumps, and to greatly reduce the occurrence of defective products. Can be. Industrial applicability
  • the inconvenience that a fine ball is intensively adsorbed to the center part of an arrangement substrate can be prevented, and a fine ball can be adsorbed favorably over the whole surface of a ball arrangement substrate.
  • the apparatus and method for arranging fine balls of the present invention it is possible to reduce the probability of occurrence of a problem of ball suction during re-sucking to a fraction or less, and to reduce the time required for re-sucking to several minutes. It can be reduced to 1 or less.
  • suction timing and suction force are varied according to the positions of a plurality of ball suction holes formed on the surface of the ball array substrate, and the suction timing and the suction force are changed at the peripheral portion of the ball array substrate close to the air suction hole.
  • the suction of fine balls is started at an early timing and at the same time, and the suction force is increased.
  • the suction timing is set in the ball suction hole formed in the center of the ball array substrate. Slowly and with a small suction force, the fine holes are spread over the entire surface of the ball array substrate. This makes it possible to adsorb the tool well.
  • the present invention proper, high-level, and reliable bump bonding can be realized without damaging a bump on which a bump is already formed in this type of bump formation.
  • the uniformity of the bump height in at least the divided areas is ensured, and the bonding reliability is improved in the process after bump formation.
  • the production efficiency can be remarkably improved by joining the micro balls in each divided region.
  • the ball bumps are formed by holding the fine balls jumped by vibration one by one, there is no need to create a ball array substrate for each type of product for which a Bonore bump is formed. Versatility is obtained. Therefore, it is particularly effective, for example, when a small number of semiconductor devices with a small number of pins are manufactured.
  • bumps can be formed by using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and bumps having high bonding reliability can be obtained. However, it can be easily formed with a simple device.
  • the ultrasonic vibration by the ultrasonic vibrator it is possible to satisfactorily remove an extra ball that often appears when using a fine ball. It can be prevented reliably.
  • the bonding temperature between the fine balls and the ball bump forming object can be reduced, thereby shortening the bonding time and improving the bonding strength.
  • a plurality of bumps can be formed at the same time, whereby productivity can be remarkably improved.
  • the non-defective semiconductor chip since a non-defective semiconductor chip can be selected, the non-defective semiconductor chip has an advantage that the non-defective product rate can be increased to nearly 100% and the yield can be improved.
  • the present invention when supplying a minute metal ball to a predetermined container, the number of the minute metal balls in the container is always maintained in an optimum range by supplying the minute metal balls while controlling the number of the minute metal balls. Can be. This allows the ball to be adsorbed on the array head It has the advantages of always guaranteeing a high success rate and significantly improving productivity.
  • the present invention irradiates light from an oblique direction to form a shadow having a size corresponding to the height of the fine ball on the array substrate, Since the surplus balls are detected based on, the surplus balls overlapping in a straight line can be reliably detected when viewed from the detection direction.
  • the fine ball held on the array substrate is imaged by the detection camera, the fine ball is imaged at a predetermined focal length. It is possible to discriminate by the magnitude of the image signal, and based on the strength of the imaging output of the detection output mera, it is possible to reliably detect the surplus balls overlapping in a straight line when viewed from the detection direction.
  • an image of the minute ball held on the array substrate is taken in an oblique direction, and an extra ball is obtained based on the image obtained by the image taken in the oblique direction. Is detected, it is possible to obtain images of different sizes in the part where the ball is properly retained and the part where the surplus ball is generated, and they are vertically aligned when viewed from the detection direction. The surplus ball can be reliably detected.
  • the image is taken in a state where vibration is applied to the array substrate holding the fine balls, so that a surplus ball overlapping in a vertically connected state is generated.
  • the size and outline of the image obtained by imaging the image can be different from the image obtained by imaging the normally held part. It is possible to reliably detect the surplus balls that overlap.
  • Another feature of the present invention is that the array substrate holding the fine balls is passed over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and the surplus balls are dropped and then imaged. Even if there is a surplus ball that overlaps vertically, it can be taken in a state where the surplus ball is easy to see when viewed from the front. It can be detected reliably.
  • fine metal balls having a diameter of less than 500 ⁇ 0 0 / ⁇ ⁇ It is possible to detect well even when the fine metal balls of less than ⁇ overlap in the vertical direction to form a surplus ball, and when forming a bump using the fine metal balls, The occurrence of defective products can be greatly reduced.

Abstract

A method and device for forming bumps composed of very small metallic balls on electrodes of semiconductor chips, printed board, etc. A first invention is such that a vacuum chamber for vacuum clamping is divided into a plurality of divisions and the clamping/releasing are controlled for each division so as to prevent balls from being clamped to an array board in aggregates. Partition walls are provided in the vacuum chamber. A second invention is such that cut-off sections are provided in an edge portion of the array board so as to prevent bumps already formed from being pressed against the board again. A third invention is such that a bump forming device which hold only one ball is disclosed. A forth invention is such that bumps are formed at once on two or more diced semiconductor chips. A fifth invention is such that an optimum amount range of very small metallic balls are accurately supplied to a container. A sixth invention is such that two or more balls excessively arranged on one suction hole of the array board are reliably detected.

Description

明細書  Specification
微小ポールバンプ形成方法及び装置 技術分野  Method and apparatus for forming minute pole bumps
本発明は、 半導体チップやプリント基板等の電極に微小金属ボールで成るバン プを形成するための方法および装置に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a method and an apparatus for forming a bump made of minute metal balls on an electrode such as a semiconductor chip or a printed circuit board. Background art
従来より半導体チップの電極と外部回路等との接合媒体となるバンプとして、 ウェハバンプ, スタッドバンプおよび転写バンプ等が知られている。 近年、 半導 体装置の高密度化に伴って、 電極の狭ピッチ化あるいはバンプの微小化が進んで いる。 バンプを形成すべき微小金属ボールを予め半導体チップの電極と同一座標 に配列させ、 それを一括で電極上に接合するようにしたバンプの形成方法が実用 化されつつある。  2. Description of the Related Art Conventionally, wafer bumps, stud bumps, transfer bumps, and the like have been known as bumps serving as bonding media between electrodes of a semiconductor chip and external circuits. In recent years, as the density of semiconductor devices has increased, the pitch of electrodes has been reduced or the size of bumps has been reduced. A bump forming method in which minute metal balls on which bumps are to be formed are arranged in advance at the same coordinates as the electrodes of a semiconductor chip, and the bumps are collectively bonded on the electrodes has been put into practical use.
例えば本出願人はすでに、 5本特許公開平 7— 1 5 3 7 6 7 5号公報により開 示されるように、 半導体チップの電極パッドと同一位匱となるように微小金属ボ ールが配列されている配列基板から、 半導体チップ 1つ分の金属ボール群を一括 でピックアップし、 これを接合用ステージまで搬送し、 被接合部に接合するよう にしたバンプ形成方法を提案した。  For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-15373675, the present applicant has already arranged micro metal balls so as to be flush with electrode pads of a semiconductor chip. We proposed a bump formation method that collectively picks up a metal ball group for one semiconductor chip from the arrayed substrate, transports it to the bonding stage, and bonds it to the part to be bonded.
上記公報にて提案されているバンプ形成方法は、 少なくとも半導体チップの 1 つ分の金属ボール群を吸着保持するようにしている。 そして、 複数の金属ボール 群を吸着保持するために、 半導体チップ上のバンプ形成位置に対応した全ての位 置に吸着孔が形成されているボール配列基板を用い、 上記ボール配列基板に微小 金属ボールを吸着保持した後、 上記ボール配列基板を接合用ステージまで搬送し て被接合部に接合するようにしている。  In the bump forming method proposed in the above publication, at least one metal ball group of a semiconductor chip is sucked and held. In order to hold a plurality of metal ball groups by suction, a ball array substrate having suction holes formed at all positions corresponding to bump forming positions on the semiconductor chip is used. After sucking and holding the ball array substrate, the ball array substrate is transported to a joining stage to be joined to a portion to be joined.
したがって、 この場合は均一に形成された微小金属ボールをバンプ形成位置に 一括接合することができるので、 高い信頼性が得られるボールバンプを容易に、 かつ効率的に形成することができる。  Therefore, in this case, the uniformly formed fine metal balls can be collectively joined to the bump formation position, so that ball bumps with high reliability can be easily and efficiently formed.
図 8において、 6 1は配列基板、 6 2はボール吸着孔、 6 3は金属ボール、 6 2 In FIG. 8, 61 is an array substrate, 62 is a ball suction hole, 63 is a metal ball, 6 Two
4は配列基板 6 1を取り付けている配列へッドである。 また、 6 5は配列基板 6 1 と配列へッ ド 6 4との間に設けられた真空室、 6 6は真空室 6 5に通じる通気 孔、 矢印で示す 6 7は、 真空室 6 5と減圧 Z加圧装置との問に設けられた通気配 管である。 Reference numeral 4 denotes an array head to which the array substrate 61 is attached. Further, 65 is a vacuum chamber provided between the array substrate 61 and the array head 64, 66 is a vent hole communicating with the vacuum chamber 65, and 67 indicated by an arrow is a vacuum chamber 65. This is a ventilation pipe provided between the decompression and Z pressure devices.
このように構成された従来の微細ボールの配列装置は、 複数の金属ボール 6 3 を一括して吸着保持するために、 バンプ形成位置に対応した全ての位置にボール 吸着孔 6 2が形成されていて、 前記配列基板 6 1上に複数の金属ボール 6 3を - 括保持した後、 前記配列基板 6 〗 を接合用ステージ (図示せず) まで搬送して電 子部品の被接合部に接合するようにしている。  In the conventional arrangement apparatus for fine balls configured as described above, ball suction holes 62 are formed at all positions corresponding to the bump formation positions in order to collectively hold a plurality of metal balls 63 by suction. After the plurality of metal balls 63 are collectively held on the array substrate 61, the array substrate 63 is conveyed to a bonding stage (not shown) and bonded to a portion to be bonded of an electronic component. Like that.
したがって、 この場合は均一に形成された微小金属ボール 6 3を前記電子部品 のバンプ形成位置に - -括接合することができるので、 高レ、信頼性が得られるボ一 ルバンプを容易に、 かつ効率的に形成することができる。  Therefore, in this case, the uniformly formed minute metal balls 63 can be bonded together at the bump formation positions of the electronic component, so that ball bumps with high resilience and reliability can be obtained easily and It can be formed efficiently.
ところで、 最近は、 半導体装置の微細化が益々進み、 電極の配線ピッチは非常 に小さくなつてきている。 そのため、 前記電極上にボールバンプを形成する場合 に用いられる金属ボールは、 電極の配線ピッチの微細化に応じて非常に微細にな つてきている。  By the way, in recent years, the miniaturization of semiconductor devices has been increasingly advanced, and the wiring pitch of the electrodes has become extremely small. For this reason, metal balls used for forming ball bumps on the electrodes have become extremely fine as the wiring pitch of the electrodes becomes finer.
従来技術が有する第 1の課題を以下に説明する。  The first problem of the prior art will be described below.
狭ピッチかつ多ピンの接続の信頼性を向上するために、 従来の辺配置のピンか ら面配置のピンに変えることは有効な方法である。 しかしながら、 面配置のピン を対象として前記配列基板 6 1上に複数の金属ボール 6 3を一括して吸着保持す る際には、 以下に示すような問題が生じていた。  In order to improve the reliability of narrow pitch and multi-pin connections, it is effective to change from conventional side-placed pins to surface-placed pins. However, when a plurality of metal balls 63 are collectively sucked and held on the array substrate 61 for the pins arranged in a plane, the following problems occur.
すなわち、 配列基板 6 1を用いてボールバンプを形成する場合には、 図 9に示 すように、 まず、 金属ボール 6 3が収容されている容器 1 4上に配列ヘッド 6 4 が移動される。 前記配列ヘッド 6 4の内部に形成されている真空室 6 5は、 通気 配管 6 7を介して減圧 加圧装置 (図示せず) に接続されており、 前記減圧 Z加 圧装置によつてその内部が减圧 Z加圧される。  That is, when ball bumps are formed using the array substrate 61, as shown in FIG. 9, first, the array head 64 is moved onto the container 14 in which the metal balls 63 are accommodated. . A vacuum chamber 65 formed inside the array head 64 is connected to a decompression and pressurization device (not shown) through a ventilation pipe 67, and the vacuum chamber 65 is formed by the decompression and Z pressurization device.减 Pressure is applied inside.
また、 前記容器 1 4は、 パーツフィーダ一等の振動発生機 1 5上に固定されて おり、 前記振動発生機 1 5が振動することにより金属ボール 6 3は眺躍する。 な お、 前記振動発生機 1 5により行われる振動の周波数は金属ボール 6 3の大きさ CT/JP97/02996 Further, the container 14 is fixed on a vibration generator 15 such as a parts feeder, and the metal ball 63 is viewed by the vibration of the vibration generator 15. The frequency of the vibration generated by the vibration generator 15 is the size of the metal ball 63. CT / JP97 / 02996
3 等に応じて、 例えば 0〜1 k H zまで可変に成されている。 また、 容器 1 4は振 動発生機 1 5からの脱着が可能と成されている。  According to 3 etc., it is made variable from 0 to 1 kHz, for example. Further, the container 14 can be detached from the vibration generator 15.
次に、 配列基板 6 1の吸着面に金属ボール 6 3を吸着させるために、 配列へッ ド 6 4を容器 1 4の近傍まで下降させて振幅させ、 跳躍している金属ボール 6 3 を配列基板 6 1のボール吸着孔 6 2に真空吸着させる。 ここで、 配列へッド 6 4 の下降距離及び振幅距離は、 例えば 0 . 1 m m単位で制御可能とし、 振幅回数の 制御も可能としている。  Next, in order to adsorb the metal balls 63 on the adsorbing surface of the array substrate 61, the array heads 64 are lowered to the vicinity of the container 14 and are swung, and the jumping metal balls 63 are arranged. Vacuum suction is performed on the ball suction holes 62 of the substrate 61. Here, the descending distance and the amplitude distance of the array head 64 can be controlled, for example, in units of 0.1 mm, and the number of amplitudes can be controlled.
前述のようにして、 配列基板 6 1のポール吸着孔に金属ボール 6 を真空吸着 させるときに、 図 9に示したように、 配列基板 6 1の中央部に金属ボール 6 3が 団子上に吸着されてしまうことがある。 これは、 前記配列基板 6 1を前記容器 1 4に接近させて金属ボール 6 3を吸着するときに、 前記配列基板 6 〗 の周辺部か ら流入してきた空気が、 前記配列基板 6 1と容器 1 4との対向空間の中心に寄り やすいからである。  As described above, when the metal balls 6 are vacuum-sucked into the pole suction holes of the array substrate 61, as shown in FIG. 9, the metal balls 63 are sucked onto the dumplings at the center of the array substrate 61. It may be done. This is because when the arrangement substrate 61 approaches the container 14 and attracts the metal balls 63, the air flowing from the peripheral portion of the arrangement substrate 6 、 flows into the arrangement substrate 61 and the container. This is because it is easy to approach the center of the space facing 14.
配列基板 6 1の中央部に複数の金属ボール 6 3が団子状に真空吸着されてしま うと、 ボール吸引工程を最初からやり直さなければならなくなるので、 ボ一ルバ ンプの製造効率が低下してしまうので好ましくなかつた。  If a plurality of metal balls 63 are vacuum-adsorbed in the central part of the array substrate 61 in a ball-like manner, the ball suction process must be restarted from the beginning, and the production efficiency of the ball bump decreases. Not so good.
また、 金属ボール 6 3を再吸着する場合においても、 従来は全数の金属ボール 6 3を吸着しなければならなかったので、 吸着状態の不具合が再度発生する確率 が高い問題があった。 さらに、 全数の金属ボール 6 3を再吸着させるので、 金属 ボール 6 3の離脱/吸着処理に多くの時問がかかってしまう問題があった。 従来技術が有する第 2の課題を以下に説明する。  In addition, even when the metal balls 63 are re-adsorbed, conventionally, all of the metal balls 63 have to be adsorbed, so that there is a problem that the malfunction of the adsorbed state is likely to occur again. Further, since all of the metal balls 63 are re-adsorbed, there is a problem that the desorption / adsorption process of the metal balls 63 takes much time. The second problem of the prior art will be described below.
図 1 9は、 微小ボールを用いた半導体チップのバンプ形成方法に使用する装置 の概略構成を示している。 この装置は主要構成として、 ボールピックアップステ —ジ ] 0 0と接合ステージ 1 2 0と配列へッド 1 3 0と配列へッド 1 3 0を X方 向に移動させる駆動機構 1 4 0とを備えている。 なお、 図 1 9において紙面と直 交方向を Y方向、 また上下方向を Z方向とし、 これら Y方向及び Z方向にも移動 可能である。 この装置では、 配列ヘッド 1 3 0は図1 9に示すように、 ボ一ルビ ックアップステージ 1 0 0 (点線) と接合ステージ 1 2 0 (実線) の間を移動す る。 ボールピックアップステージ 1 0 0において、 図 2 0 ( A ) のように容器 1 4 内に多数の微小ボール 4が収容されている。 容器 1 4を加振器 1 5によって振動 させることにより、 容器 1 4内の微小ボール 4が眺躍する。 このように跳躍した 微小ボール 4は図 2 0 ( B ) のように、 配列へッド 1 0の先端に付設された配列 基板 1によって吸着 ·配列される。 なお、 配列基板 1にはバンプを形成すべき半 導体チップの電極に対応する吸着孔 3が形成されており、 各吸着孔 3には 1 つの 微/ j、ボール 4が吸着保持されるようになつている。 FIG. 19 shows a schematic configuration of an apparatus used for a bump forming method for a semiconductor chip using micro balls. The main components of this device are a ball pickup stage] 0, a joining stage 120, an array head 130, and a drive mechanism 140 for moving the array head 130 in the X direction. It has. In FIG. 19, the direction perpendicular to the plane of the drawing is the Y direction, and the up and down direction is the Z direction, and it is possible to move in these Y and Z directions. In this apparatus, the array head 130 moves between a ball-bickup stage 100 (dotted line) and a joining stage 120 (solid line) as shown in FIG. In the ball pickup stage 100, a large number of minute balls 4 are accommodated in a container 14 as shown in FIG. 20 (A). When the container 14 is vibrated by the vibrator 15, the minute balls 4 in the container 14 are viewed. The microballs 4 that have jumped in this manner are adsorbed and arranged by the array substrate 1 attached to the tip of the array head 10, as shown in FIG. 20 (B). The array substrate 1 has suction holes 3 corresponding to the electrodes of the semiconductor chip on which bumps are to be formed, and each of the suction holes 3 holds one fine / j and a ball 4 by suction. I'm sorry.
次に、 配列へッド 1 0 (図 1 9では] 3 0 ) は、 駆動機構 1 4 0によって接合 ステージ 1 2 0まで移動される (図 2 0 ( C ) ) 。 この接合ステージ 1 2 ()では 、 所定位置に载匱されている半導体チップ〗 1に対して配列へッ ド 1 0をァライ メントして下降させ、 配列基板 1に保持されている微小ボール 4を半導体チッブ 1 1の電極 1 2に接触させる。 この場合、 配列 S板 1により適度に押圧し、 これ により図 2 0 ( D) のように微小ボール 4を電極 1 2に接合することができる。 上述の例は半導体チップ 1 1の電極 1 2にバンプを形成する場合であるが、 T A B (Tape Automated Bonding) を含むプリント基板等の場合でも実質的に同 様にバンプが形成される。 このような金属ボ一ルを用いた従来のバンプ形成方法 において、 図 2 1のようにバンプが形成される対象物である基板 1 0 4側に例え ば複数の半導体チップ (ウェハ上の半導体チップであってよい) を含む場合、 既 に形成されたバンプ 2 5 aのうちの特定のバンプ 2 5 a i力;、 次に形成される新 たなバンプ 2 5 bの形成時に配列基板 1によって再度押圧されてしまうことがあ り問題であった。 Next, the array head 10 (in FIG. 19, 30) is moved to the joining stage 120 by the driving mechanism 140 (FIG. 20 (C)). In this bonding stage 12 (), the array head 10 is aligned with the semiconductor chip 1, which is positioned at a predetermined position, and lowered, and the micro-balls 4 held on the array substrate 1 are moved downward. It is brought into contact with the electrodes 12 of the semiconductor chip 11. In this case, the micro-balls 4 can be bonded to the electrodes 12 as shown in FIG. Although the above example is a case where bumps are formed on the electrodes 12 of the semiconductor chip 11, the bumps are formed in substantially the same manner in the case of a printed circuit board including TAB (Tape Automated Bonding). In a conventional bump forming method using such a metal ball, as shown in FIG. 21, for example, a plurality of semiconductor chips (semiconductor chips on a wafer) are placed on a substrate 104 side on which a bump is to be formed. May be included), a specific one of the already formed bumps 25a, the force 25ai ; and the formation of a new bump 25b to be formed again by the array substrate 1 There was a problem that it could be pressed.
つまり、 図 2 1に示した配列基板 1の例のようにその周緣部 1 aは、 特に吸着 孔 3を形成する関係上、 一定の機械的強度を確保するために図示するようにある 程度の長さオーバハングさせておく必要がある。 従来の配列基板 1ではそのよう にオーバハングした周縁部 1 aによって、 バンプ 2 5 a!の場合のように言わば 2度押しされてしまい、 その結果基板 1 0 4上でバンプ高さにばらつき生じる。 そして、 このようにバンプ高さがばらつくと、 バンプ接合の信頼性を損ねる等の 問題に発展する。  That is, as in the example of the array substrate 1 shown in FIG. 21, the peripheral portion 1 a has a certain degree as shown in the drawing to secure a certain mechanical strength, particularly in relation to the formation of the suction holes 3. The length must be overhanged. In the conventional array substrate 1, the bumps 25a! As in the case of (2), it is pushed twice, and as a result, the bump height varies on the substrate 104. Such a variation in bump height leads to problems such as impairing the reliability of bump bonding.
従来技術が有する第 3の課題を以下に説明する。 CT/JP97/029 6 The third problem of the prior art will be described below. CT / JP97 / 029 6
5 従来知られている微小ボールバンプ形成方法においては、 配列基板に形成され る吸着孔は、 ボールバンプを形成する半導体のバンプ形成位置に対応して一義的 に決まってしまうので、 半導体装置の種類毎にそれに対応した配列基板を作成し て用意しなければならない問題があつた。  5 In the conventionally known method of forming minute ball bumps, the suction holes formed in the array substrate are uniquely determined according to the bump formation positions of the semiconductors forming the ball bumps. There was a problem that an array board corresponding to it had to be prepared and prepared every time.
したがって、 前記のように複数の吸着孔が形成されている配列基板を用いて複 数のボールバンプを一括して形成する方法は、 多ピンの半導体製品を大量生産す る場合には好適であるが、 少ピンの半導体装置を少量生産する場合には不向きで あった。  Therefore, the method of collectively forming a plurality of ball bumps using the array substrate having a plurality of suction holes as described above is suitable for mass production of multi-pin semiconductor products. However, it was not suitable for the small-scale production of low-pin-count semiconductor devices.
少ピンの半導体装置を少量生産するのに適したポールバンプ形成方法として、 例えば、 日本特許公開昭 6 2— 1 6 6 5 4 8号公報にて提案されている 「半田ボ ―ル形成方法」 を考慮することができる。  As a method for forming a pole bump suitable for producing a small number of semiconductor devices with a small number of pins, for example, a "solder ball forming method" proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-166658 / 1988. Can be considered.
前記 「半田ボール形成方法」 は、 ツール端の発熱部の先端から吸引手段との接 続部にわたって貫通する吸引用孔が設けられている半田バンプ用ツールと、 吸引 手段とを用いて、 半田ボールを形成するようにして、 厚くてばらつきの少ない良 好な半田バンプを形成できるようにしている。  The “solder ball forming method” is a method of forming a solder ball by using a solder bump tool provided with a suction hole penetrating from a tip of a heat generating portion at a tool end to a connection portion with a suction means, and a suction means. In this way, it is possible to form a good solder bump having a large thickness and a small variation.
最近は、 半導体装置の微細化が益々進み、 電極の配線ピッチは非常に小さくな つてきている。 そのため、 前記電極上にボールバンプを形成する場合に用いられ る金属ボールは、 電極の配線ピッチの微細化に応じて非常に微細になっている。 このような微細な金属ボールは、 その取り扱いが大変難しいが、 前記 「半田ボ —ル形成方法」 においては、 微細な金属ボールを取り扱う際の格別な工夫が成さ れていなかった。 このため、 前記 「半田ボール形成方法」 を用いて微細ボールバ ンプを形成しょうとした場合には、 微細な金属ボールをツール端に 1つ吸着する 際に複数個の金属ボールを吸着してしまう可能性があった。  In recent years, semiconductor devices have been increasingly miniaturized, and the wiring pitch of the electrodes has become extremely small. For this reason, the metal balls used for forming the ball bumps on the electrodes are very fine in accordance with the finer wiring pitch of the electrodes. Such fine metal balls are very difficult to handle, but in the “solder ball forming method”, no special measures have been taken when handling fine metal balls. For this reason, when trying to form a fine ball bump using the above-mentioned “solder ball forming method”, a plurality of metal balls may be attracted when one fine metal ball is attracted to the tool end. There was sex.
余分な金属ボールを吸着してしまうと、 金属ボールが無駄になるばかりでなく 、 前記余分な金属ボールが半導体チップ上に落ちて不良品が発生してしまう恐れ があるので好ましくない。  If an extra metal ball is adsorbed, not only the metal ball is wasted, but also the extra metal ball may fall on the semiconductor chip and cause a defective product, which is not preferable.
また、 前記 「半田ボール形成方法」 の場合は、 バンプ形成位置に半田ボールを 溶着接合するようにしている。 したがって、 半田用ツールの先端部を半田ボール の融点に応じた高い温度にしなければならない。 したがって、 A u P tのような高融点の貴金属ボールの場合は融点が高いの で、 チップ等に熱ダメージを与えないために、 できるだけ低温で熱圧着接合する ことが望ましい。 Further, in the case of the “solder ball forming method”, the solder balls are welded to the bump forming positions. Therefore, the tip of the soldering tool must be at a high temperature corresponding to the melting point of the solder ball. Therefore, since a high melting point noble metal ball such as AuPt has a high melting point, it is desirable to perform thermocompression bonding at a temperature as low as possible so as not to cause thermal damage to a chip or the like.
従来技術が有する第 4の課題を以下に説明する。  The fourth problem of the prior art will be described below.
従来知られいてるバンプ形成方法においては、 ダイシングした半導体チップを 接合ステージに 1つずつ配置し、 各半導体チップにバンプを形成するようにして いる。 従って、 従来方法においては製造効率もしくは生産性の点で改善の余地が あった。  In a conventionally known bump forming method, dicing semiconductor chips are arranged one by one on a bonding stage, and bumps are formed on each semiconductor chip. Therefore, the conventional method has room for improvement in terms of manufacturing efficiency or productivity.
また、 従来ウェハ段階で、 つまりウェハをダイシングする前の状態で〗つ以上 の半導体チップにバンプを形成するものが知られている。 しかしながら、 そのゥ ハ内に不良品半導体チップが含まれている場合には、 曳品の半導体チップのみ ならず不良品半導体チップにもバンプを形成してしまう。 この方法においても^ レ、生産性を実現するのが難しかった。  Further, there is a known device in which bumps are formed on at least one semiconductor chip at the wafer stage, that is, before dicing the wafer. However, when a defective semiconductor chip is included in the semiconductor chip, bumps are formed not only on the pulled semiconductor chip but also on the defective semiconductor chip. Even with this method, it was difficult to achieve productivity.
従来技術が有する第 5の課題を以下に説明する。  The fifth problem of the prior art will be described below.
従来知られている微小金属ボールによりバンプを形成する方法では、 例えば図 3 6に示したように半導体チップの電極に対応する多数のボール配列孔 3を有す る配列基板 1を備えた配列へッド 1 0を用いる。 配列へッド 1 0は吸引チャンバ 5によって真空引きされるようになっている。 吸引チャンバ 5には真空源として の真空ポンプ 1 6が接続される。 配列へッド 1 0は、 ァクチユエ一タ 1 4 0によ つて に支持されている。  In the conventionally known method of forming bumps using minute metal balls, for example, as shown in FIG. 36, an array having an array substrate 1 having a number of ball array holes 3 corresponding to the electrodes of a semiconductor chip is formed. Head 10 is used. The array head 10 is adapted to be evacuated by the suction chamber 5. A vacuum pump 16 as a vacuum source is connected to the suction chamber 5. The array head 10 is supported by the actuator 140.
配列ベッド 1 0の下方には、 バンプを形成するための微小金 ボール 4を収容 する容器 1 4が配匱されている。 配列基板 1を所定タイミングで図 3 6の 1点鎖 線ように容器 1 4内に下降させることで、 ボール配列孔 3に微小金属ボール 4を 吸着させ、 吸着した微小金属ボール 4を図示しないボール接合ステージに搬送す る。 なお、 ボール配列孔 3に微小金属ボ一ル 4を吸着させる際、 容器 1 4を加振 することで容器 1 4內で微小金属ボール 4を眺躍状態にし、 吸着し易くする等の 手段がとられる。  Below the arrangement bed 10, a container 14 for accommodating micro gold balls 4 for forming bumps is arranged. The arrayed substrate 1 is lowered into the container 14 at a predetermined timing as shown by a dashed line in FIG. 36, so that the minute metal balls 4 are attracted to the ball array holes 3, and the attracted minute metal balls 4 are not shown. Transfer to the joining stage. When the small metal balls 4 are adsorbed to the ball array holes 3, the container 14 can be vibrated so that the small metal balls 4 can be viewed in the container 14 內 to facilitate adsorption. Be taken.
力、かるバンプ形成方法もしくは装置において、 容器 1 4には微小金属ボール 4 に過不足が生じないように、 適当なタイミイングで適当量だけ微小金属ボール 4 が供給される。 容器 1 4における微小金属ボール 4の供給量は、 重さで管理する ようにしている。 容器 1 4内の微小金属ボール 4の量が少なくなつたら適宜装置 を止めて供給するというものである。 In the method or the apparatus for forming the bumps, a small amount of fine metal balls 4 should be formed in an appropriate amount by appropriate timing so that the fine metal balls 4 do not become excessive or insufficient in the container 14. Is supplied. The supply amount of the minute metal balls 4 in the container 14 is controlled by the weight. When the amount of the minute metal balls 4 in the container 14 becomes small, the device is stopped appropriately and supplied.
ところで、 ボール接合ステージにおいて配列基板 1に吸着させた微小金属ボー ル 4を半導体チップの電極に接合する際、 ボール配列孔 3に微小金属ボール 4が 適正に吸着されていることが、 このバンプ形成方法では極めて重要である。 つま り各ボール配列孔 3には 1つの微小金属ボール 4が適正に吸着されていなければ ならない。  By the way, when the minute metal balls 4 attracted to the array substrate 1 are joined to the electrodes of the semiconductor chip in the ball joining stage, it is necessary that the minute metal balls 4 are properly attracted to the ball array holes 3. The method is extremely important. In other words, one micro metal ball 4 must be properly adsorbed in each ball arrangement hole 3.
図 3 6のように配列基板 1を容器 1 4内に下降させて、 ボール配列孔 3に微小 金属ボール 4を吸着させる場合、 容器 1 4内に収容されている微小金属ボール 4 の の多少によってボール吸着の成功率が変化する。 すなわち、 図 3 7に示した ように微小金属ボール 4の量が最適範囲から外れて極端に少なく、 あるいは多い 場合にはボール吸着の成功率が低下する。 また、 最適範囲の幅自体もボール径等 によって点線のように変動する場合がある。  As shown in Fig. 36, when the array substrate 1 is lowered into the container 14 and the minute metal balls 4 are sucked into the ball array holes 3, depending on the size of the minute metal balls 4 contained in the container 14, The success rate of ball suction changes. That is, as shown in FIG. 37, when the amount of the minute metal balls 4 is out of the optimum range and extremely small or large, the ball suction success rate decreases. Also, the width of the optimum range itself may vary as indicated by the dotted line depending on the ball diameter and the like.
容器 1 4内に収容される微小金属ボール 4を最適範囲の量で供給したいが、 微 小金属ボール 4は極めて微小であるため (直径数十 μ m程度のものも登場してい る) 、 ある程度まとまった重量でその量を把握せざるを得ない。 このように容器 1 4内に収容される微小金属ボール 4の量を重さで管理しているため、 大雑把な 供給となってしまう。 従って高い成功率でボール吸着を行うのことが実質的に困 難になるのが実情である。  We would like to supply the small metal balls 4 contained in the container 14 in an optimal range, but since the small metal balls 4 are extremely small (some diameters of several tens of μm have been introduced), to some extent I have to figure out the amount with the mass. As described above, since the amount of the minute metal balls 4 accommodated in the container 14 is controlled by the weight, the supply becomes rough. Therefore, it is actually difficult to perform ball suction with a high success rate.
従来技術が有する第 6の課題を以下に説明する。  The sixth problem of the prior art will be described below.
前述のように、 微細金属ボールのサイズが小さくなると、 前記配列基板に微細 金属ボールを複数吸着保持したときに、 余剰ボールが発生することがある。 その ため、 前記配列基板に複数の微細金属ボールを吸着保持した状態で、 余剰ボール を検出するようにしている。  As described above, when the size of the fine metal balls is reduced, excess balls may be generated when a plurality of the fine metal balls are suction-held on the array substrate. Therefore, the surplus balls are detected in a state where the plurality of fine metal balls are sucked and held on the array substrate.
前記余剰ボールの発生状態は種々であるが、 図 4 8 ( a ) 、 ( b ) に示すよう に大別することができる。  Although the state of generation of the surplus balls is various, they can be roughly classified as shown in FIGS. 48 (a) and (b).
図 4 8において、 1は配列基板、 3は配列基板 1上に形成された貫通孔、 4は 貫通孔 3に吸着された微細金属ボール、 4 aは余剰ボール、 3 0 4は余剰ボール 検出装置、 3 0 5は余剰ボール検出装置 3 0 4が余剰ボール 4 aを検出する方向 をそれぞれ示している。 In FIG. 48, 1 is an array substrate, 3 is a through hole formed on the array substrate 1, 4 is a fine metal ball adsorbed in the through hole 3, 4a is an excess ball, and 304 is an excess ball. Detecting device 305 indicates the direction in which surplus ball detecting device 304 detects surplus ball 4a.
図 4 8に示したように、 前記余剰ボール検出装置 3 0 4は配列基板 1に対向し て配置され、 前記配列基板 1の正面から前記余剰ボール 4 aの検出を行っていた 。 なお、 前記配列基板 1の所定位置に保持されている微細金属ボール 4の位置は 全て既知である。  As shown in FIG. 48, the surplus ball detecting device 304 was arranged so as to face the array substrate 1, and detected the surplus ball 4a from the front of the array substrate 1. The positions of the fine metal balls 4 held at predetermined positions on the array substrate 1 are all known.
したがって、 前記微細金属ボール 4の個数が非常に多くても、 微細金属ボール 4が所定位置に保持されているか否か、 あるいは所定位置以外の位置に余剰ボ一 ル 4 aが付着しているか否かを確実に検出することができるので、 例えば図 4 8 ( a ) に示したように、 所^ f 匱以外の位置に付着した余剰ボール 4 aを確実に 検出することができる。  Therefore, even if the number of the fine metal balls 4 is very large, it is determined whether the fine metal balls 4 are held at a predetermined position, or whether the surplus balls 4a are attached to positions other than the predetermined position. Therefore, as shown in FIG. 48 (a), for example, as shown in FIG. 48 (a), it is possible to reliably detect the surplus ball 4a adhering to a position other than the location of the f f.
しかし、 図 4 8 ( b ) に示したケースの場合は、 余剰ボール検出装置 3 0 4の 検出方向に沿う方向、 すなわち、 図 4 8中の縦方向に 2個以上の微細金厲ボール が並んでいるので、 従来の検出方法のように、 所定位置に微細金属ボール 4があ るか否か、 あるいは所定位置以外の位置に余剰ボール 4 aが付着しているか否か を検出する方法では検出することができなかった。  However, in the case shown in FIG. 48 (b), two or more fine gold balls are arranged in the direction along the detection direction of the surplus ball detecting device 304, that is, in the vertical direction in FIG. Therefore, the method of detecting whether the fine metal ball 4 is at a predetermined position or whether the surplus ball 4a is attached to a position other than the predetermined position as in the conventional detection method is detected. I couldn't.
以下に本発明の目的を記载する。  The purpose of the present invention will be described below.
本発明は、 配列基板の中央部に微細ボールが集中的に吸引されるのを防止して 、 配列基板の全面に微細ボールを万遍なく真空吸着できるようにすること、 及び 、 配列基板上に微細ボールを再吸着させる際に不具合が生じる確率を低下させる とともに、 再吸着処理に要する時間を短縮できるようにすることを第 1の目的と する。  The present invention is to prevent the fine balls from being intensively sucked into the central portion of the array substrate, so that the micro balls can be uniformly vacuum-sucked on the entire surface of the array substrate, and The first object is to reduce the probability of occurrence of a problem when re-adsorbing a fine ball and to shorten the time required for the re-adsorption process.
本発明は、 バンプ形成において配列基板のオーバ一ハング部が既に形成された バンプを再度押圧することを防止し、 適正なバンプ接合を実現し、 高い信頼性を 確保する微小ボール配列基板及びバンプ形成方法を提供することを第 2の目的と する。  The present invention provides a micro-ball array substrate and bump formation that prevent over-hanging portions of the array substrate from pressing the already formed bumps again in bump formation, realize proper bump bonding, and ensure high reliability. The secondary purpose is to provide a method.
本発明は、 微細ボールを吸着してバンプ形成位置に転写する際に、 1つの微細 ボールだけを確実に吸着保持できるようにすること、 及び、 微細ボールバンプを 低温で、 かつ確実に形成できるようにすることを第 3の目的とする。 本発明は、 半導体チップへのバンプの形成を従来よりも効率的にしかも適正か つ確実にバンプを形成し得るバンプ形成方法及び接合装置を提供することを第 4 の目的とする。 The present invention is intended to ensure that only one fine ball can be sucked and held when a fine ball is sucked and transferred to a bump formation position, and that a fine ball bump can be formed at a low temperature and reliably. Is the third purpose. A fourth object of the present invention is to provide a bump forming method and a bonding apparatus capable of forming bumps on a semiconductor chip more efficiently and properly and more reliably than before.
本発明は、 容器に対し微小ボールを最適範囲の量で正確に供給し得る方法およ び装置を提供することを第 5の目的とする。  A fifth object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of accurately supplying micro-balls to a container in an amount in an optimum range.
本発明は、 微細ボールを用いてバンプを形成する際に縦方向に 2個以上並んだ 余剰ボールを確実に検出できるようにすることを第 6の目的とする。 発明の開示  A sixth object of the present invention is to make it possible to reliably detect two or more extra balls arranged in the vertical direction when bumps are formed using fine balls. Disclosure of the invention
第 1の目的を達成する本発明の第〗の発明の形態を以下に示す。  An embodiment of the second invention of the present invention that achieves the first object will be described below.
本発明の微細ボールの配列装置は、 微細ボールの吸着面にボ一ル吸着孔が複数 個形成されている配列基板と、 前記配列基板を保持している微細ボール配列へッ ドの内部に形成されている真空室を減圧 z加圧して、 前記ボール吸着孔のそれぞ れに微細ボールを吸着/離脱させるようにする減圧 Z加圧系統とを備え、 前記配 列基板上に複数の微細ボールを一括保持して、 プリント基板及ぴ半導体チップを 少なくとも含む電子部品の電極上に一括配列させるようにする微細ボールの配列 装置において、 前記配列へッドの内部に形成されている真空室を複数のエリアに 区画するとともに、 前記減圧 Z加圧系統を前記複数のエリア毎に設け、 前記各ェ リァにおける減圧タイミング及び減圧の大きさを、 前記各ェリァ毎に制御可能と したことを特徴としてい  The arrangement device for fine balls according to the present invention includes: an array substrate having a plurality of ball suction holes formed on a suction surface of the fine balls; and a microball array head holding the array substrate. And a pressure reducing system for reducing the pressure of the vacuum chambers and pressurizing the fine balls into and out of each of the ball suction holes. A micro-ball arrangement device that collectively holds the printed circuit board and the semiconductor chip at least on the electrodes of the electronic components including at least the semiconductor chip, wherein a plurality of vacuum chambers formed inside the array head are provided. And the pressure reduction Z pressurizing system is provided for each of the plurality of areas, and the pressure reduction timing and the magnitude of the pressure reduction in each of the areas can be controlled for each of the areas. As a sign
また、 本発明の他の特徴とするところは、 上記配列装置において、 前記各エリ ァにおける減圧タイミング及び減圧の大きさに加え、 前記微細ボールの吸着 z離 脱を前記各エリア毎に制御可能としたことを特徴としている。  Another feature of the present invention is that, in the arrangement device, in addition to the pressure reduction timing and the pressure reduction magnitude in each of the areas, the suction and release of the fine ball can be controlled for each of the areas. It is characterized by doing.
また、 本発明の微細ボールの配列方法は、 微細ボールの吸着面にボール吸着孔 が複数個形成されている配列基板を保持している微細ボール配列へッドの内部に 形成されている真空室を减圧/加圧して、 前記ボール吸着孔のそれぞれに微細ボ ールを吸着 Z離脱させるようにして、 前記配列基板上に複数の微細ボールを一括 保持し、 ブリント基板及び半導体チップを少なくとも含む電子部品の電極上に一 括配列させる微細ボールの配列方法において、 前記配列へッドの内部に形成され ている真空室が複数のェリァに区画されているとともに、 前記複数のェリァ毎に 減圧ノ加圧系統が設けられている配列へッドを用い、 前記各エリアにおける減圧 タイミング及び減圧の大きさを、 前記複数のェリァ毎に制御しながら前記吸着面 に一括吸着して複数の微細ボールを一括配列することを特徴としている。 Further, the method for arranging fine balls of the present invention provides a vacuum chamber formed inside a fine ball array head holding an array substrate having a plurality of ball suction holes formed on a suction surface of the fine balls. The micro-balls are pressed / pressurized so that the micro-balls are sucked and released from each of the ball suction holes, and a plurality of micro-balls are collectively held on the arrayed substrate, and at least a printed substrate and a semiconductor chip are included. In a method for arranging micro balls to be collectively arranged on electrodes of an electronic component, the micro balls are formed inside the arrangement head. The vacuum chamber is divided into a plurality of areas, and an array head in which a decompression system is provided for each of the plurality of areas is used. The decompression timing and the magnitude of the decompression in each area are determined. The present invention is characterized in that a plurality of fine balls are collectively arranged by being collectively sucked on the suction surface while controlling for each of the plurality of areas.
また、 本発明の他の特徴とするところは、 前記微細ボールの配列方法において 、 前記各エリアにおける減圧タイミング及び減圧の大きさに加え、 前記微細ボー ルの吸着/離脱を前記複数のエリア毎に制御しながら前記吸着面に一括吸着して 複数の微細ボールを一括配列することを特徴としている。  Another feature of the present invention is that, in the method for arranging fine balls, in addition to the pressure reduction timing and the pressure reduction in each of the areas, the suction / release of the fine balls is performed for each of the plurality of areas. It is characterized in that a plurality of fine balls are collectively arranged by being collectively adsorbed on the suction surface while being controlled.
さらに、 前記微細ボールの配列方法において、 前記複数のエリア毎に前記微細 ボールの吸着 離脱を制御するのみで前記吸着面に一括吸着して、 複数の微細ボ ールを一括配列することも可能である。  Further, in the method of arranging the fine balls, it is possible to collectively adsorb the fine balls on the suction surface only by controlling the suction / release of the fine balls for each of the plurality of areas, and to arrange the plurality of fine balls collectively. is there.
本発明は前記技術手段よりなるので、 配列基板の吸着面に形成されている複数 のボール吸着孔の位置に応じて微細ボールの吸引タイミング及び吸引力を異なら せることが可能となり、 減圧 Z加圧系統を制御することで、 配列基板の周辺部に 位置するボール吸着孔においては早いタイミングで微細ボールの吸着を開始する とともに大きな吸引力が得られるようにし、 また、 配列基板の中央部に形成され ているボール吸着孔においては吸引タイミングを遅く し、 かつ吸引力を小さくす るようにすることで、 配列基板の中央部に微細ボールが集中的に吸着されてしま う不都合を防止することができる。  Since the present invention comprises the above technical means, it becomes possible to vary the suction timing and the suction force of the fine balls in accordance with the positions of the plurality of ball suction holes formed on the suction surface of the arrayed substrate. By controlling the system, in the ball suction holes located in the peripheral part of the array substrate, the suction of fine balls is started at an early timing and a large suction force is obtained, and the ball is formed at the center of the array substrate. By delaying the suction timing and reducing the suction force in the ball suction hole, the inconvenience of intensive suction of fine balls at the center of the array substrate can be prevented. .
また、 本発明の他の特徴によれば、 配列基板上に形成されている複数のボール 吸着孔に微細ボールをそれぞれ吸着保持して、 これらの微細ボールを電子部品の 電極上に一括配列させる際に、 微細ボールの吸着に関して不具合が生じた場合に は、 前記不具合が生じたエリアに対応する減圧 加圧系統についてのみ再吸着処 理を行えば済むので、 配列基板上に微細ボールを再吸着させる際に不具合が再度 生じる確率を大幅に低下できるとともに、 再吸着処理に要する時問を短縮するこ とができる。  Further, according to another feature of the present invention, when fine balls are sucked and held in a plurality of ball suction holes formed on an array substrate, and these fine balls are collectively arranged on electrodes of an electronic component, In the case where a problem occurs with respect to the suction of the fine balls, the fine ball can be re-adsorbed on the array substrate because only the depressurization and pressurization system corresponding to the area where the problem has occurred need be re-adsorbed. In this case, it is possible to greatly reduce the probability of occurrence of a failure again, and to shorten the time required for the re-adsorption process.
第 1の目的を達成する本発明の第 2の発明の形態を以下に示す。  A second embodiment of the present invention that achieves the first object will be described below.
本発明の微細ボール配列基板は、 内部に真空室が形成されているとともに、 そ の吸着面には上記真空室に連通するボール吸着孔が複数個形成されている微細ボ —ル配列基板を保持している微細ボール配列へッドにおいて、 上記真空室の周辺 部に空気吸入孔を形成するとともに、 上記空気吸入孔と上記真空室の中央部との 問に区画壁を形成し、 上記各ボール吸着孔のそれぞれから吸引されて上記空気吸 入孔に至る空気の流れを上記区画壁で制御可能にしたことを特徴としている。 また、 本発明の微細ボール配列方法は、 内部に真空室が形成されているととも に、 その吸着面には上記真空室に連通するボール吸着孔が複数個形成されている 微細ボール配列基板を保持している微細ボール配列へッドを用い、 上記複数のボ —ル吸着孔に微細ボールを一括吸着して所定の位置に複数の微細ボールを配列す るようにした微細ボール配列方法において、 上記真空室の周辺部に空気吸入孔が 形成されるとともに、 上記空気吸入孔と上記真空室の中央部との間に区画壁が形 成されている微細ボール配列へッドを用レ、、 上記各ボール吸着孔のそれぞれから 吸引される空気の流れが上記区画壁により所定の流れとなるように制御し、 上記 ボール吸着孔に複数の微細ボールを一括吸着させて所定の状態に配列させること を特徴としている。 The fine ball array substrate of the present invention has a vacuum chamber formed therein and a plurality of ball suction holes formed on the suction surface thereof, the ball suction holes communicating with the vacuum chamber. In a micro-ball array head holding a cell array substrate, an air suction hole is formed around the vacuum chamber, and a partition wall is formed between the air suction hole and the center of the vacuum chamber. The flow of air sucked from each of the ball suction holes and reaching the air suction holes can be controlled by the partition wall. Further, the method of arranging fine balls of the present invention includes a method of arranging a fine ball array substrate in which a vacuum chamber is formed and a plurality of ball suction holes communicating with the vacuum chamber are formed on the suction surface. A fine ball arranging method using a held fine ball arranging head to collectively adsorb fine balls into the plurality of ball suction holes and arrange a plurality of fine balls at predetermined positions. An air suction hole is formed in a peripheral portion of the vacuum chamber, and a fine ball array head having a partition wall formed between the air suction hole and a central portion of the vacuum chamber; The flow of the air sucked from each of the ball suction holes is controlled to be a predetermined flow by the partition wall, and a plurality of fine balls are collectively sucked into the ball suction holes and arranged in a predetermined state. Features It is.
本発明は上記技術手段よりなるので、 内部に形成されている真空室内における 空気の流れが区画壁によって妨げられ、 これにより、 ボール配列基板の表面に形 成されている複数のボール吸着孔の位置によって微細ボールの吸引タイミング及 び吸引力を異ならすことが可能となり、 空気吸入孔に近い周辺部に位置するボ一 ル吸着孔においては早いタイミングで微細ボールの吸着を開始するとともに大き な が得られるようにすることが可能となる。 また、 ボール配列基板の中央 部に形成されているボール吸着孔においては吸引タイミング 遅く し、 かつ吸引 力を小さくすることが可能となり、 ボール配列基板の中央部に微細ボールが集中 的に吸着されてしまう不都合が防止される。  Since the present invention comprises the above technical means, the flow of air in the vacuum chamber formed inside is obstructed by the partition wall, and thereby the positions of the plurality of ball suction holes formed on the surface of the ball array substrate are reduced. This makes it possible to vary the suction timing and suction force of the fine ball, and the ball suction hole located near the air suction hole starts suctioning the fine ball at an early timing and obtains a large size. It becomes possible to be made. In addition, in the ball suction hole formed in the center of the ball array substrate, the suction timing can be delayed and the suction force can be reduced, so that the fine balls are intensively sucked in the center of the ball array substrate. Inconvenience is prevented.
第 2の目的を達成する本発明の形態を以下に示す。  Embodiments of the present invention that achieve the second object will be described below.
本発明の微小ボール配列基板は、 導電性の微小ボールを吸引保持するための多 数の吸引孔を有する微小ボール配列基板であつて、 前記吸引孔の開口側の基板面 における基板周縁部を薄肉に形成して成る切除部を有するものである。  The micro-ball array substrate of the present invention is a micro-ball array substrate having a large number of suction holes for sucking and holding conductive micro-balls, wherein a peripheral portion of the substrate on the opening side of the suction hole is thin. It has an excision part formed in the above.
また、 本発明の微小ボール配列基板において、 前記切除部は、 基板周縁部寄 りの吸引孔ょりも外側に設けられることを特徴とする。 或いはまた、 本発明のバンプ形成方法は、 配列基板に配列担持した導電性の 微小ボールを被接合部に転写してバンプを形成する方法であって、 前記被接合部 を複数の領域に分割し、 分割された各領域毎に前記配列基板に配列担持された前 記微小ボールを接合するものである。 Further, in the micro ball array substrate according to the present invention, the cutout portion is provided with a suction hole near the peripheral portion of the substrate on the outside. Alternatively, the bump forming method of the present invention is a method of forming bumps by transferring conductive micro balls arranged and carried on an array substrate to a joined portion, wherein the joined portion is divided into a plurality of regions. The above-mentioned minute balls arranged and carried on the arrangement substrate are joined to each of the divided areas.
また、 本発明のバンプ形成方法において、 前記被接合部は複数の半導体素 f の電極部により構成されることを特徴とする。  Further, in the bump forming method according to the present invention, the bonded portion is constituted by electrode portions of a plurality of semiconductor elements f.
また、 本発明のバンプ形成方法において、 前記被接合部が 1又は複数の半導 体素子単位で分割されると共に、 各半導体素子の電極部に前記微小ボールを接合 することを特徴とする。  Further, in the bump forming method of the present invention, the bonded portion is divided into one or a plurality of semiconductor elements, and the minute balls are bonded to electrode portions of the respective semiconductor elements.
また、 本発明のバンプ形成方法において、 前記微小ボール配列基板を用いる ことを特徴とする。  Further, in the bump forming method of the present invention, the minute ball array substrate is used.
本発明によれば、 バンプの形成に際して微小ボールの被接合部、 即ち例えばゥ ェハ上の複数の半導体チップを複数の領域に分割し、 分割された各領域毎に配列 基板に配列担持された微小ボールを接合する。 分割された領域毎にバンプを形成 する際、 既にバンプが形成された領域の隣接領域で微小ボールを接合するとき配 列基板の周縁部に切除部が設けられているため、 既に形成されたバンプがその配 列基板によって再度押圧されてしまう危険がな 、。  According to the present invention, at the time of forming a bump, a portion to be bonded of a microball, that is, for example, a plurality of semiconductor chips on a wafer is divided into a plurality of regions, and each divided region is arranged and carried on an array substrate. Join the small balls. When forming a bump in each of the divided areas, when a micro-ball is joined in the area adjacent to the area where the bump has already been formed, a cutout is provided on the periphery of the array substrate. There is no danger of being pressed again by the array substrate.
また、 本発明によれば、 被接合部である例えば特にウェハを複数の領域に分割 し、 分割された各領域毎に前記配列基板に配列担持された前記微小ボールを接合 する。 分割領域ずつまとめて微小ボールを接合することで、 高い生産効率を実現 することができる。  Further, according to the present invention, for example, a wafer to be joined, for example, a wafer is divided into a plurality of regions, and the micro balls arranged and carried on the arrangement substrate are joined for each of the divided regions. High production efficiency can be achieved by joining micro balls together in each divided area.
第 3の目的を達成する本発明の形態を以下に示す。  An embodiment of the present invention that achieves the third object will be described below.
本発明の微細ボールバンプ形成方法は、 微細ボールが収容されている容器に微 振動を与えて前記微細ボールを跳躍させる微細ボール眺躍工程と、 前記微細ボー ル眺躍工程の処理によって眺躍している微細ボールの 1つを、 吸着孔が]つ形成 されている配列基板の先端部に真空吸着して保持する微細ボール吸若工程と、 前 記配列基板の先端部に吸着している 1つの微細ボール以外の余分な微細ボールを 微小振幅による振動によって除去する不要ボール除去工程と、 前記不要ボール除 去工程で余分な微細ボールが除去された配列基板を、 基板または半導体チップの 電極を含むボールバンプ形成対象物の上に移動させ、 前記ボールバンプ形成対象 物と前記配列基板に吸着している微細ボールとの位置合わせを行う配列基板移動 工程と、 前記配列基板の先端部に吸着している微細ボールを前記ボールバンプ形 成対象物の所定位匱に転写してボールバンプを形成するバンプ形成工程とを行う ことを特徴としている。 The method of forming a fine ball bump according to the present invention includes the steps of: providing a fine ball to a container in which the fine ball is housed; One of the micro-balls is vacuum-adsorbed and held at the tip of an arrayed substrate having at least one suction hole, and the micro-ball sucking process is held at the tip of the arrayed substrate 1 An unnecessary ball removing step of removing extra fine balls other than the two fine balls by vibration with a minute amplitude; and an array substrate from which the extra fine balls have been removed in the unnecessary ball removing step, An array substrate moving step of moving the ball bump forming object including the electrode and aligning the ball bump forming object with the fine ball adsorbed on the array substrate; and A step of transferring the attracted fine ball to a predetermined position of the ball bump forming object to form a ball bump.
また、 本発明の他の特徴とするところは、 前記不要ボール除去工程における微 小振幅による振動は、 超音波振動子によって発生される超音波振動であることを 特徴としている。  Another feature of the present invention is that the vibration with the minute amplitude in the unnecessary ball removing step is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 請求項 1または 2のいずれか 1 項に記載のバンプ形成工程において、 超音波エネルギーを加えながら前記微細ボ —ルと前記ボールバンプ形成対象物とを接合するようにしたことを特徴としてい る。  Another feature of the present invention is that, in the bump forming step according to any one of claims 1 and 2, the minute ball and the ball bump forming object are formed while applying ultrasonic energy. It is characterized in that it is joined.
また、 本発明の微細ボールバンプ形成装置は、 眺躍している微細ボールの 1つ を吸着するための吸着孔の一端がその先端部に開口している配列基板と、 前記配 列基板に形成されている吸着孔の内部を負圧にして、 前記配列基板の先端に前記 跳躍している微細ボールの 1つを真空吸着させるようにするための真空吸着装置 と、 前記配列基板の先端に真空吸着している微細ボール以外の余分な微細ボール を除去するために前記ボール配列基板を微小振幅で振動させる振動手段とを具備 することを特徴としている。  In addition, the fine ball bump forming apparatus of the present invention includes: an array substrate having one end of an adsorbing hole for adsorbing one of the micro balls being viewed opened at a tip end thereof; A vacuum suction device for applying a negative pressure to the inside of the suction hole, so that one of the jumping fine balls is vacuum-sucked to the tip of the array substrate; and a vacuum is applied to the tip of the array substrate. And vibrating means for vibrating the ball array substrate with a minute amplitude in order to remove extra fine balls other than the sucked fine balls.
また、 本発明の他の特徴とするところは、 前記余分な微細ボールを除去するた めの振動手段が超音波振動子であることを特徴としている。  Another feature of the present invention is that the vibration means for removing the extra fine ball is an ultrasonic vibrator.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記ボール配列基板の先端部は 、 使用する微細ボールの大きさに対応して細径に形成されることにより、 前記ボ —ルバンプを形成するピッチよりも小さく形成されていることを特徴としている また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記配列基板の先端部に吸着し ている微細ボールを前記ボールバンプ形成対象物の所定位置に転写してボールバ ンプを形成する際に、 前記微細ボールに超音波エネルギーを加えるための超音波 振動子を更に具備することを特徴としている。 また、 この超音波振動子は余分ボ P 7 02996 Another feature of the present invention is that the tip of the ball array substrate is formed to have a small diameter corresponding to the size of the fine ball to be used, so that the pitch at which the ball bumps are formed is formed. Another feature of the present invention is that the fine ball adsorbed on the tip of the array substrate is transferred to a predetermined position on the ball bump forming object. When the ball bump is formed by the method, an ultrasonic vibrator for applying ultrasonic energy to the fine ball is further provided. Also, this ultrasonic vibrator has extra P 7 02996
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—ルを除去する機能を兼ねていてもよい。 —It may also have the function of removing the rule.
本発明は前記技術手段を有するので、 微細ボールを 1つ 1つ保持してボ一ルバ ンプを形成していくので、 ボールバンプを形成する製品の種類毎にボ一ル配列基 板を作製する必要がなく、 大きな汎用性が得られる。  Since the present invention has the above technical means, the ball bumps are formed by holding the fine balls one by one, so that a ball array substrate is produced for each type of product for forming the ball bumps. There is no need, and great versatility can be obtained.
また、 予め所望の大きさに形成した微細ボールを使用してバンプを形成するこ とができるので、 バンプの高さ及び径を一様にすることができ、 高い接合信頼性 が得られるバンプを形成することが可能となる。  In addition, since bumps can be formed by using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and bumps having high bonding reliability can be obtained. It can be formed.
さらに、 振動体として超音波振動子を用いることにより、 微細ボールを使用す る際に出現することが多い余分なボールを良好に除去することができるので、 余 分なボールにより生じる不都合を確実に防止することができる。  Furthermore, by using an ultrasonic vibrator as a vibrator, extra balls often appearing when using fine balls can be removed satisfactorily. Can be prevented.
また、 本発明の他の特徴によれば、 バンプ形成時に、 微細ボールに超音波エネ ルギ一を加えながら、 前記微細ボールとボールバンプ形成対象物とを接合するの で、 接合温度を低下させて接合時間の短縮を図ることができるとともに、 接合強 度を向上させることができる。  Further, according to another feature of the present invention, at the time of bump formation, the fine ball and the ball bump forming object are bonded while applying ultrasonic energy to the fine ball, so that the bonding temperature is reduced. The joining time can be shortened and the joining strength can be improved.
第 4の目的を達成する本発明の形態を以下に示す。  Embodiments of the present invention that achieve the fourth object will be described below.
本発明によるバンプ形成方法は、 2つ以上のダイシングした半導体チップまた はプリント基板を所定位置に位置決め配置し、 一括で導電性ボールを用いたバン プを形成する。  In the bump forming method according to the present invention, two or more diced semiconductor chips or printed circuit boards are positioned and arranged at predetermined positions, and bumps using conductive balls are collectively formed.
また、 本発明によるバンプ形成方法は、 2つ以上のダイシングした半導体チッ プまたはプリン卜基板の電極部に対応する位置に導電性ボールを配列保持するェ 程と、 半導体チップまたはプリント基板の電極部と配列保持された前記導電性ボ —ルとを位置合わせする工程と、 配列保持された前記導電性ボールを半導体チッ プまたはプリント基板の電極部に転写接合する工程と、 を含んでいる。  Further, the bump forming method according to the present invention includes a step of arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrodes, and a method of forming a semiconductor chip or printed circuit board. A step of aligning the conductive balls held and arranged with each other; and a step of transferring and joining the conductive balls held and arranged to an electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board.
また、 本発明によるバンプ形成方法において、 前記配列保持された導電性ボ一 ルの配列状態を検査する工程を、 さらに含んでいることを特徴とする。  The bump forming method according to the present invention is characterized in that the method further comprises a step of inspecting an arrangement state of the conductive balls held in the arrangement.
また、 本発明によるバンプ形成装置は、 2つ以上のダイシングした半導体チッ プまたはプリント基板の電極部に対応する位置に導電性ボールを配列保持するボ —ル配列手段と、 半導体チップまたはプリント基板の電極部と前記ボール配列手 段によつて配列保持された導電性ボ一ルとを位置合わせするための位匱出し手段 と、 前記配列保持された導電性ボールを半導体チップまたはプリント基板の電極 部に転写接合する転写接合手段と、 を含んでいる。 In addition, the bump forming apparatus according to the present invention includes a ball arranging means for arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrodes, and a semiconductor chip or printed circuit board. Positioning means for positioning the electrode portion and the conductive balls arranged and held by the ball arranging means. And transfer joining means for transferring and joining the conductive balls held in alignment to an electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board.
また、 本発明によるバンプ形成装置において、 前記位置出し手段は、 各半導体 チップに対応した位置に凹溝が形成されて成るトレ一を含んでいることを特徴と する。  In the bump forming apparatus according to the present invention, the positioning means includes a tray having a groove formed at a position corresponding to each semiconductor chip.
また、 本発明によるバンプ形成装置において、 前記位置出し手段は、 各半導体 チップに対応した位置に凹溝が形成されたステージを含んでいることを特徴とす る。  Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the positioning means includes a stage having a groove formed at a position corresponding to each semiconductor chip.
また、 本発明によるバンプ形成装置において、 前記位匱出し手段は、 直交およ び回転座標が独立に制御可能な 2つ以上のステージを含んでいることを特徴とす る。  Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the positioning means includes two or more stages whose orthogonal and rotational coordinates can be independently controlled.
また、 本発明によるバンプ形成装置において、 前記位置出し手段は、 各半導体 チップを位置決めし、 その位置に吸引固定し得るように構成されたステージを含 んでいることを特徴とする。  Further, in the bump forming apparatus according to the present invention, the positioning means includes a stage configured to position each semiconductor chip and fix the semiconductor chip by suction at the position.
本発明によれば、 2つ以上のダイシングした半導体チップを位置決め配置し、 これらの半導体チップに導電性ボールを接合してバンプを形成する。 ダイシング 後の半導体チップ、 しかも良品を選択して用いることで生産性を格段に向上させ ることができる。 ちなみにウェハ段階で、 ダイシングする前の 2つ以上の半導体 チップにバンプ形成する場合では、 不良品の半導体チップが含まれるため生産効 率を上げるのが難しい。  According to the present invention, two or more diced semiconductor chips are positioned and arranged, and conductive balls are bonded to these semiconductor chips to form bumps. Productivity can be significantly improved by selecting and using semiconductor chips after dicing and good products. By the way, when bumps are formed on two or more semiconductor chips before dicing at the wafer stage, it is difficult to increase the production efficiency because defective semiconductor chips are included.
また、 ダイシング後の 2つ以上の半導体チップを所定のステージ上に位置決め 配置する際、 位置出し手段によって半導体チップを相互に正確に位置決めするこ とができる。 これによりボール配列手段と導電性ボールの位匱合わせを効率よく 、 正確に行うことができる。  Further, when two or more semiconductor chips after dicing are positioned and arranged on a predetermined stage, the semiconductor chips can be accurately positioned relative to each other by the positioning means. As a result, the alignment of the ball arrangement means and the conductive balls can be performed efficiently and accurately.
なお、 位置出し手段の例として、 トレ一またはステージに形成された半導体チ ップあるいはプリント基板等の大きさよりも大きな凹溝に半導体チップあるいは プリント基板等を置き、 トレ一またはステージを適度に傾斜することで凹溝の角 部で半導体チップ等の位置合わせを行うことができる。  As an example of the positioning means, a semiconductor chip or a printed circuit board is placed in a groove larger than the size of a semiconductor chip or a printed circuit board formed on the tray or the stage, and the tray or the stage is appropriately tilted. By doing so, it is possible to align the semiconductor chip and the like at the corners of the concave groove.
第 5の目的を達成する本発明の形態を以下に示す。 本発明の微小ボール供給方法は、 所定容器に微小ボールを供給する方法であつ て、 ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量を計 数し、 前記容器内に収容される微小ボールの量が最適範囲に維持されるように微 小ボールの供給量を制御するものである。 Embodiments of the present invention that achieve the fifth object are described below. The method for supplying micro-balls of the present invention is a method for supplying micro-balls to a predetermined container, wherein the number of micro-balls to be supplied from the ball supply means to the container is counted and stored in the container. This is to control the supply amount of the minute balls so that the amount of the minute balls is maintained in the optimum range.
また、 本発明の微小ボール供給方法において、 前記容器から排出された微小ボ ールの数量を検知し、 この排出数量の多少に応じて前記ボール供給手段からのボ —ル供給量を制御することを特徴とする。  Further, in the method for supplying micro-balls of the present invention, the number of micro-balls discharged from the container is detected, and the amount of ball supply from the ball supply means is controlled according to the amount of the discharged micro-balls. It is characterized by.
また、 本発明の微小ボール供給方法において、 前記 ¾器から排出された微小ボ ―ルとほぼ同数の微小ボールが、 つぎのボール排出までに供給されることを特徴 とする。  Further, in the method for supplying micro-balls of the present invention, substantially the same number of micro-balls as the micro-balls discharged from the container are supplied until the next ball is discharged.
また、 本発明の微小ボール供給装置は、 前記容器に微小ポールを供給するボー ル供給手段と、 前記ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールの ボール数量を計数するボールカウンタと、 を備え、 前記ボールカウンタにより微 小ボールを計数しながら、 前記ボール供給手段から前記容器に微小ボールを供給 するものである。  Further, the micro ball supply device of the present invention comprises: a ball supply means for supplying a micro pole to the container; and a ball counter for counting the number of micro balls to be supplied from the ball supply means to the container. And supplying the minute balls to the container from the ball supply means while counting the minute balls by the ball counter.
また、 本発明の微小ボール供給装置において、 前記容器から排出された微小ボ ールの数量データに基づき、 前記容器に適量の微小ボールを供給するように前記 ボール供給手段を駆動させる駆動制御手段を備えたことを特徴とする。  Further, in the micro-ball supply device of the present invention, the drive control means for driving the ball supply means to supply an appropriate amount of micro-balls to the container based on the quantity data of the micro-balls discharged from the container. It is characterized by having.
また、 本発明の微小ボール供給装置において、 前記ボール供給手段は単一の微 小ボールを通過させるように設定されたシュートを備え、 このシュートを通過す る微小ボールがボールカウンタによってカウントされることを特徴とする。 本発明によれば、 この種のバンプ形成において、 微小金属ボールを所定容器に 供給する際、 該容器から排出され、 あるいは使用された微小金属ボールの数量に 基づいて、 その排出数量を補充すべく容器へ供給すべき微小金属ボールの数量を 算出する。 容器へ微小金属ボールを供給するとき、 シュートを通過する微小金属 ボールはボールカウンタによって正確にカウントされる。 このように微小金厲ボ —ルの個数を計数しながら容器に供給することで、 容器内の微小金属ボールの数 量をつねに最適範囲に維持することができる。 本発明は、 ボールの径によらずに 適用できるが、 特に従来からの重さを測る方法では数制御が困難な 3 0 0 /i m以 下の小サイズのボールに対してその効果が著しい。 Further, in the micro ball supply device of the present invention, the ball supply means includes a chute set to pass a single micro ball, and the micro balls passing through the chute are counted by a ball counter. It is characterized by. According to the present invention, in this type of bump formation, when supplying minute metal balls to a predetermined container, the number of discharged minute metal balls is refilled based on the number of minute metal balls discharged or used from the container. Calculate the quantity of minute metal balls to be supplied to the container. When supplying the metal balls to the container, the metal balls passing through the chute are accurately counted by the ball counter. In this way, by counting the number of minute gold balls and supplying them to the container, the number of minute metal balls in the container can always be maintained in the optimum range. The present invention can be applied irrespective of the diameter of the ball, but it is difficult to control the number by the conventional method of measuring the weight. The effect is remarkable for the small ball below.
第 6の目的を達成する本発明の形態を以下に示す。  Embodiments of the present invention that achieve the sixth object are described below.
本発明の余剰ボールの検出方法は、 微細ボールを配列基板に保持するときに発 生する余剰ボールを検出する方法において、 前記配列基板に保持されている微細 ボールに斜め方向から光を照射し、 それによつて前記配列基板の表面に形成され る微細ボールの影に基づいて余剰ボールを検出することを特徴としている。 また、 本発明の他の特徵とするところは、 微細ボールを配列基板に保持すると きに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記配列基板に保持されてい る微細ボールを、 所定の位置に焦点距離を合わせた検出カメラで撮像し、 前記検 出力メラの撮像出力に基づいて余剰ボールを検出することを特徴としている。 また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記配列基板に保持されている 微細ボールを撮像する際に、 前記配列基板に正常に保持されている微細ボールに 焦点を合わせて撮像することを特徴としている。  The method for detecting excess balls according to the present invention is a method for detecting excess balls generated when holding fine balls on an array substrate, comprising irradiating the fine balls held on the array substrate with light in an oblique direction, Thereby, the surplus balls are detected based on the shadows of the fine balls formed on the surface of the array substrate. Another feature of the present invention is a method of detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, wherein the method includes focusing the fine ball held on the array substrate at a predetermined position. It is characterized in that an image is taken by a detection camera whose distance is adjusted, and an extra ball is detected based on an image output of the detection output lens. Another feature of the present invention is that when imaging the fine balls held on the array substrate, the imaging is performed by focusing on the fine balls normally held on the array substrate. Features.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記配列基板に保持されている 微細ボールを撮像する際に、 前記配列基板に正常に保持されている微細ボールの 焦点よりも手前の位置に焦点を合わせて撮像することを特徴としている。  Another feature of the present invention is that, when imaging the fine ball held on the array substrate, the focus is on a position before the focus of the fine ball normally held on the array substrate. The imaging is performed by combining the above.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記配列基板に保持され ている微細ボールを斜め方向から撮像し、 前記斜め方向からの撮像によって得ら れた画像に基づいて余剰ボ一ルを検出することを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in a method for detecting a surplus ball generated when a fine ball is held on an array substrate, an image of the fine ball held on the array substrate is taken obliquely. The method is characterized in that a surplus ball is detected based on an image obtained by imaging from the oblique direction.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記斜め方向からの撮像を C C Dカメラによって行うことを特徴としている。  Another feature of the present invention is that imaging in the oblique direction is performed by a CCD camera.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記微細ボールを保持し ている配列基板に振動を印加するとともに、 前記振動を印加した状態で前記配列 基板に保持されている微細ボールを撮像し、 前記撮像して得られた画像に基づい て余剰ボールを検出することを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the method further includes applying vibration to the array substrate holding the fine ball. The method is characterized in that a fine ball held on the array substrate is imaged in a state where the vibration is applied, and a surplus ball is detected based on the image obtained by the imaging.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記配列基板に縦に連な つて保持されている余剰ボ一ルを倒して検出することを特徴としている。 According to another feature of the present invention, in a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the method further comprises: This is characterized in that the surplus balls held are defeated and detected.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記余剰ボールを倒す方法は、 前記配列基板を、 所定の高さに位置決めされたボール倒し治具の上を通過させ、 前記縦に連なつて保持されている余剰ボールを前記ボ一ル倒し治具に当接させて 倒す方法であることを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in the method of defeating the surplus balls, the array substrate is passed over a ball defeating jig positioned at a predetermined height, and the vertical connection is performed. The method is characterized in that the retained excess ball is brought into contact with the ball dropping jig and is dropped.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記余剰ボールを倒す方法は、 前記配列基板に向けて流体を噴射し、 前記縦に連なつて保持されている余剰ボ一 ルを前記流体で倒す方法であることを特徴としている。  According to another feature of the present invention, the method of defeating the surplus balls includes injecting a fluid toward the array substrate, and using the surplus balls held in the vertical direction with the fluid. It is characterized by the method of defeating.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記微細ボールを保持し ている配列基板を、 所定の高さに位置決めされたボール倒し治具の上を通過させ 、 縦に連なった余剰ボールを倒した状態にしてから前記配列基板に保持されてい る微細ボールを撮像し、 前記撮像して得られた画像に基づいて余剰ボールを検出 することを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in a method for detecting an excess ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the array substrate holding the fine ball is set to a predetermined height. After passing over the ball dropping jig positioned at the position above, the surplus balls connected vertically are tilted, and then the fine balls held on the array substrate are imaged. It is characterized by detecting surplus balls based on the surplus balls.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する方法において、 前記微細ボールを保持し ている配列基板に向けて流体を噴射することにより、 縦に連なった余剰ボールを 倒した状態にしてから前記配列基板に保持されている微細ボールを撮像し、 前記 撮像して得られた画像に基づいて余剰ボールを検出することを特徴としている。 ま for-本発明のその他の特徴とするところは、 前記流体は窒素ガスであること を特徴としている。  According to another feature of the present invention, in a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, a fluid is ejected toward the array substrate holding the fine ball. This makes it possible to image the fine balls held on the array substrate after the surplus balls that are vertically connected are turned down, and to detect the extra balls based on the image obtained by the imaging. And Another feature of the present invention is that the fluid is nitrogen gas.
また、 本発明の余剰ボール検出装置は、 微細ボールを配列基板に保持するとき に発生する余剰ボールを検出する検出装置において、 前記配列基板に保持されて いる微細ボールに向けて斜め方向から光を照射する投光器と、 前記投光器によつ て前記配列基板上に形成される微細ボールの影を撮像する撮像手段と、 前記撮像 手段から出力される画像データに基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出 手段とを具備することを特徴としている。  In addition, the surplus ball detection device of the present invention is a detection device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, wherein light is emitted obliquely toward the fine ball held on the array substrate. A projector for irradiating, an imaging unit for capturing a shadow of a fine ball formed on the array substrate by the projector, and a surplus ball detection for detecting a surplus ball based on image data output from the imaging unit Means.
また、 本発明の他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持すると きに発生する余剰ボールを検出する検出装置において、 前記配列基板に保持され ている微細ボールを、 所定の位置に焦点距離を合わせて撮像する検出カメラと、 前記検出カメラの撮像出力に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出手段 とを具備することを特徴としている。 According to another feature of the present invention, in a detection device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, It is characterized by comprising: a detection camera for imaging a fine ball at a predetermined position with a focal length adjusted; and an extra ball detection means for detecting an extra ball based on an image output of the detection camera.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記配列基板に保持されている 微細ボールを前記検出カメラで撮像する際に、 前記配列基板に正常に保持されて いる微細ボールに焦点を合わせて撮像することを特徴としている。  Another feature of the present invention is that when the detection camera captures an image of the fine ball held on the array substrate, the fine ball normally held on the array substrate is focused. It is characterized by imaging.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記配列基板に保持されている 微細ボールを前記検出カメラで撮像する際に、 前記配列基板に正常に保持されて いる微細ボールよりも手前に焦点を合わせて撮像することを特徴としている。 また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記余剰ボール検出手段は、 前 記微細ボールが前記配列基板上に正常に保持されている状態で撮像して得られた 画像と、 前記検出カメラにより撮像された画像とを比較して余剰ボールを検出す ることを特徴としている。  Another feature of the present invention is that, when the fine ball held on the array substrate is imaged by the detection camera, the fine ball is focused on the front side of the fine ball normally held on the array substrate. The imaging is performed by combining the above. According to another feature of the present invention, the surplus ball detecting means includes: an image obtained by imaging the fine balls in a state where the fine balls are normally held on the array substrate; The surplus ball is detected by comparing with an image captured by the method.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記配列基板に保持され ている微細ボールを斜め方向から撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって得 られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出手段とを具備するこ とを特徴としている。  Another feature of the present invention is that, in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, an image of the fine ball held on the array substrate is taken in an oblique direction. It is characterized by comprising imaging means, and surplus ball detecting means for detecting an extra ball based on an image obtained by the imaging means.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記撮像手段は C C Dカメラで あることを特徴としている。  Another feature of the present invention is that the imaging means is a CCD camera.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記配列基板に所定振幅 の振動を印加する振動印加手段と、 前記振動印加手段によって振動が印加されて レ、る伏態の配列基板に保持されている微細ボールを撮像する撮像手段と、 前記撮 像手段によって得られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出手 段とを具備することを特徴としている。  Another feature of the present invention is that in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, vibration applying means for applying a vibration having a predetermined amplitude to the array substrate, Imaging means for imaging fine balls held on the array substrate in a state where the vibration is applied by the vibration applying means, and a surplus for detecting an extra ball based on an image obtained by the imaging means. And a ball detecting means.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装匱において、 前記配列基板に縦に連な つて保持されている余剰ボールを倒した状態にして検出する検出手段を有するこ とを特徴としている。 Another feature of the present invention is that, in a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the excess ball held vertically in a row on the array substrate is provided. Detection means for detecting the It is characterized by.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記検出手段は、 所定の 高さに位置決めされたボ一ル倒し治具を具備し、 前記配列基板を前記ボール倒し 治具の上を通過させて前記配列基板に縦に連なつて保持されている余剰ボールを 倒した状態にすることを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in an apparatus for detecting an excess ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the detection means includes a ball positioned at a predetermined height. A tilting jig is provided, and the arrayed substrate is passed over the ball tilting jig, so that a surplus ball vertically connected to the arrayed substrate is tilted.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記検出手段は、 前記配 列基板に向けて流体を噴射する噴射手段を具備し、 前記縦に連なつて保持されて いる余剰ボールを前記流体により倒した状態にすることを特徴としている。 また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記微細ボールを保持し ている配列基板に対して所定の間隔となるような高さに位置決めされたボール倒 し治具と、 前記配列基板を前記ボール倒し治具の上を通過させて余剰ボールを倒 すようにする配列基板移動手段と、 前記ボール倒し治具の上を通過させた配列基 板に保持されている微細ボールを撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって得 られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出手段とを具備するこ とを特徴としている。  According to another feature of the present invention, in an apparatus for detecting an excess ball generated when a fine ball is held on an array substrate, the detecting unit injects a fluid toward the array substrate. It is characterized in that it is provided with a jetting means, and the surplus balls, which are held in a vertically connected manner, are brought down by the fluid. Another feature of the present invention is that in an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, a predetermined distance from the array substrate holding the fine ball is provided. A ball dropping jig positioned at such a height that the ball is dropped, an arrayed board moving means for passing the arrayed board over the ball dropping jig to drop excess balls, and the ball dropping jig. Image pickup means for picking up an image of the fine balls held on the array substrate passed over the tool, and extra ball detection means for detecting an extra ball based on the image obtained by the image pickup means. It is characterized by.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 微細ボールを配列基板に保持す るときに発生する余剰ボールを検出する装置において、 前記微細ボールを保持し ている配列基板に向けて流体を噴射して前記余剰ボールを倒した状態とする流体 噴射装置と、 前記流体噴射装匱によって余剰ボールが倒された状態の配列基板に 保持されている微細ボールを撮像する撮像手段と、 前記撮像手段によって得られ た画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出手段とを具備することを 特徴としている。  Another feature of the present invention is that in a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate, a fluid is jetted toward the array substrate holding the fine ball. A fluid ejecting apparatus for causing the surplus balls to fall down, imaging means for taking an image of the fine balls held on the array substrate in a state where the surplus balls have fallen by the fluid ejecting device, and the imaging means And a surplus ball detecting means for detecting a surplus ball based on the obtained image.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記流体噴射装置から噴射され る流体は窒素ガスであることを特徴としている。  Another feature of the present invention is that the fluid ejected from the fluid ejecting apparatus is nitrogen gas.
本発明は前記技術手段よりなるので、 第 1の発明によれば、 配列基板の斜め方 向から照射された光により、 配列基板上には微細ボールの高さに応じた大きさの 影が形成され、 前記影の大きさに基づいて、 検出方向からみて縦一直線の状態に 重なっている余剰ボールを確実に検出することができるようになる。 Since the present invention comprises the above technical means, according to the first invention, the light irradiated from the oblique direction of the array substrate has a size corresponding to the height of the fine ball on the array substrate. A shadow is formed, and based on the size of the shadow, it is possible to reliably detect the surplus balls overlapping in a vertical straight line when viewed from the detection direction.
また、 本発明の他の特徴によれば、 余剰ボールの場合には所定の焦点距離から 離れた位置に存在しているので、 前記配列基板に保持されてレ、る微細ボールを検 出力メラを所定の焦点距離にして撮像することにより、 前記検出カメラの撮像出 力の強弱に基づいて、 検出方向からみて縦一直線の状態に重なっている余剰ボー ルを確実に検出することができるようになる。  According to another feature of the present invention, in the case of a surplus ball, since the surplus ball exists at a position away from a predetermined focal length, a fine ball held on the array substrate is detected and detected. By taking an image with a predetermined focal length, it is possible to reliably detect an extra ball overlapping in a vertical straight line when viewed from the detection direction based on the strength of the imaging output of the detection camera. .
また、 本発明のその他の特徴によれば、 前記配列基板に保持されている微細ボ ールを斜め方向から撮像し、 前記撮像によって得られた画像に基づいて余剰ボ一 ルを検出するようにしたので、 正常に保持されている部分と余剰ボールが発生し ている部分とでは異なる大きさの画像を得ることができ、 検出方向からみて縦一- 直線の状態に重なっている余剰ボールが発生しても、 確実に検出することができ るようになる。  According to another feature of the present invention, a fine ball held on the array substrate is imaged in an oblique direction, and a surplus ball is detected based on an image obtained by the imaging. As a result, it is possible to obtain images of different sizes between the portion normally held and the portion where the surplus ball is generated, and the surplus balls are overlapped in a vertical straight line when viewed from the detection direction. Even so, it can be detected reliably.
また、 本発明のその他の特徴によれば、 前記微細ボールを保持している配列基 板に振動を印加した状態で撮像したので、 正常に保持されている微細ボールを撮 像して得られた画像と、 余剰ボールを撮像した得られた画像では、 その大きさ及 び輪郭を異ならせることができ、 検出方向からみて縦一直線の状態に重なってい る余剰ボールが発生しても、 確実に検出することができるようになる。  Further, according to another feature of the present invention, an image was taken in a state where vibration was applied to the array substrate holding the fine balls, so that the fine balls normally held were obtained by imaging. The size and outline of the image and the obtained image of the surplus ball can be different, and even if the surplus ball overlaps in a vertical straight line when viewed from the detection direction, it can be detected reliably. Will be able to
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記微細ボールを保持している 配列基板を、 所定の高さに位置決めされたボール倒し治具の上を通過させ、 余剰 ボールを倒してから撮像するようにしたので、 縦に連なっている状態の余剰ボ一 ルが発生しても、 正面方向からみて余剰ボールが見やすレ、状態にして撮像するこ とができ、 余剰ボールを確実に検出することができる。  Further, another feature of the present invention is that the array substrate holding the fine balls is passed over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and the surplus balls are dropped and then imaged. As a result, even if a surplus ball in a vertically connected state occurs, the surplus ball can be easily viewed and viewed from the front direction, and the surplus ball can be reliably detected. be able to.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記微細ボールを保持している 配列基板に流体を噴射して、 前記配列基板に縦に連なって保持されている余剰ボ —ルを倒した状態にするようにしたので、 正面方向からみて縦一直線の状態に重 なっている余剰ボールが発生しても確実に検出することができる。 図面の簡単な説明 【図 1】 吸着面をェリァ分割する一例を説明するための配列へッドと配歹リ 基板の表面図である。 Another feature of the present invention is that a fluid is jetted to the array substrate holding the fine balls, and a surplus ball held vertically in a row on the array substrate is tilted. As a result, it is possible to reliably detect the occurrence of an extra ball that is vertically aligned when viewed from the front. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a front view of an array head and a control board for explaining an example of dividing an adsorption surface into an area.
【図 2】 配列へッドと配列基板の要部の概略構成を示す断面図である。 【図 3】 実施形態の微細ボールの配列装置の動作を説明するための図であ る。  FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an array head and an array substrate. FIG. 3 is a view for explaining the operation of the fine ball arrangement device of the embodiment.
【図 4】 配列基板に複数個設けられているボール吸着孔を複数のェリアに 分割する例を示す図である。  FIG. 4 is a diagram showing an example in which a plurality of ball suction holes provided on an array substrate are divided into a plurality of areas.
【図 5】 配列基板に複数個設けられているボール吸着孔を複数のェリアに 分割する他の例を示す図である。  FIG. 5 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on the array substrate are divided into a plurality of areas.
【図 6】 配列基板に複数個設けられているボール吸着孔を複数のエリアに 分割する他の例を示す図である。  FIG. 6 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on an array substrate are divided into a plurality of areas.
【図 7】 配列基板に複数個設けられているボール吸着孔を複数のェリアに 分割する他の例を示す図である。  FIG. 7 is a diagram showing another example in which a plurality of ball suction holes provided on the array substrate are divided into a plurality of areas.
【図 8】 従来の配列へッドの構成例を示す断面図である。  FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional array head.
【図 9】 従来の微細ボールの配列装置を用いて微細ボールを吸着する様子 を示す図である。  FIG. 9 is a diagram showing a state in which fine balls are sucked using a conventional fine ball arrangement device.
【図 1 0】 本発明の一実施形態を示し、 ボール 列へッド內に区画壁を設 けた一例を示す図である。  FIG. 10 shows one embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating an example in which a partition wall is provided in a ball row head #.
【図 1 1】 ボール配列基板の一例を示す図である。  FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a ball array substrate.
【図 1 2】 ボ一ノレ配列基板の一例を示す図である。  FIG. 12 is a view showing an example of a printed circuit board.
【図 1 3】 第 2の本実施形態を示し、 ボール配列へッド内に設ける区画壁 の他の例を示す図である。  FIG. 13 illustrates the second embodiment, and is a view illustrating another example of the partition wall provided in the ball array head.
【図 1 4】 本実施形態のボール配列基板を用いて微細金属ボールを吸着し ている様子を示す図である。  FIG. 14 is a diagram showing a state in which fine metal balls are attracted using the ball array substrate of the present embodiment.
【図 1 5】 本発明の微小ボール配列基板の実施形態を示す断面図である。 【図 1 6】 本発明の微小ボール配列基板の別の実施形態を示す断面図であ る。  FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a micro-ball array substrate of the present invention. FIG. 16 is a cross-sectional view showing another embodiment of the micro ball array substrate of the present invention.
【図 1 7】 本発明のバンプ形成方法に係るウェハの領域分割の例を示す平 面図である。 【図 1 8】 本発明のバンプ形成方法に係る配列基板の例を示す平面図であ る。 FIG. 17 is a plan view showing an example of area division of a wafer according to the bump forming method of the present invention. FIG. 18 is a plan view showing an example of an array substrate according to the bump forming method of the present invention.
【図 1 9】 従来のバンプ形成装置の概略構成例を示す図である。  FIG. 19 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a conventional bump forming apparatus.
【図 2 0】 従来のバンプ形成装置における主要工程を順に示す図である。 〖図 2 1】 従来の配列基板によるバンプ形成時の状態を示す図である。 FIG. 20 is a view sequentially showing main steps in a conventional bump forming apparatus. FIG. 21 is a diagram showing a state when bumps are formed on a conventional array substrate.
【図 2 2】 本発明の実施形態における接合手順を示す図である。 FIG. 22 is a diagram showing a joining procedure in the embodiment of the present invention.
【図 2 3】 本発明の実施形態におけるボール配列基板の寸法及び概略構成 を説明するための図である。 FIG. 23 is a diagram illustrating dimensions and a schematic configuration of a ball array substrate according to the embodiment of the present invention.
【図 2 4】 微細金属ボ一ルを浮遊させる装置を示す図である。  FIG. 24 is a view showing an apparatus for floating a fine metal ball.
【図 2 5】 本発明におけるウェハダイシング工程を示す斜視図である。 【図 2 6】 本発明におけるダイシング後の半導体チップの位置決め配置ェ 程を示す斜視図である。  FIG. 25 is a perspective view showing a wafer dicing step in the present invention. FIG. 26 is a perspective view showing a positioning step of the semiconductor chip after dicing in the present invention.
【図 2 7】 本発明に係るボール配列へッドの構成例を示す図である。 【図 2 8】 本発明におけるボール配列ヘッドの移動搬送の様子を示す図で ある。  FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of a ball array head according to the present invention. FIG. 28 is a diagram showing a state of moving and transporting the ball array head according to the present invention.
【図 2 9】 本発明に係る半導体チップのためのトレーの構成例を示す図で ある。  FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration example of a tray for a semiconductor chip according to the present invention.
【図 3 0】 本発明に係る上記トレーの凹溝の構成例を示す図である。 ΐΒ3 1】 本発明におけるステージ上の半導体チップの配置例を示す平面 図である。  FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration example of a concave groove of the tray according to the present invention. # 31 is a plan view showing an example of the arrangement of semiconductor chips on a stage in the present invention.
【図 3 2】 本発明におけるステージ等での半導体チップ等の位置決め手段 の例を示すそれぞれ斜視図である。  FIG. 32 is a perspective view showing an example of means for positioning a semiconductor chip or the like on a stage or the like in the present invention.
【図 3 3】 本発明に係るボール配列へッ ドのボール配列工程を順に示す図 である。  FIG. 33 is a diagram sequentially illustrating a ball arrangement step of the ball arrangement head according to the present invention.
ί図 3 4】 本発明に使用する微小ボール供給装匱の要部構成を示す図であ る。  ίFIG. 34 is a diagram showing a main configuration of a micro-ball supply device used in the present invention.
【図 3 5】 本発明の実施形態における概略構成を示すブロック図である。 【図 3 6】 従来のバンプ形成方法に使用するボール配列へッドまわりの要 部構成を示す図である。 FIG. 35 is a block diagram illustrating a schematic configuration according to the embodiment of the present invention. [Fig. 36] Required around the ball array head used in the conventional bump formation method FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a unit.
【図 3 7】 従来のバンプ形成方法に使用するボール配列へッドにおける微 小金属ボールの数量とボール吸着成功率との関係を示す図である。  FIG. 37 is a diagram showing the relationship between the number of small metal balls and the ball suction success rate in the ball array head used in the conventional bump forming method.
【図 3 8】 本発明の一実施形態を示し、 余剰ボール検出装置の概略構成を 示すブロック図である。  FIG. 38 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention and illustrating a schematic configuration of a surplus ball detection device.
【図 3 9】 余剰ボールを検出する方法の第 1の実施形態を説明するための 図であり、 斜め方向から光を照射することにより微細金厲ボールの影が形成され る様子を示す図である。  FIG. 39 is a diagram for describing a first embodiment of a method of detecting an extra ball, and is a diagram illustrating a state where a shadow of a fine gold ball is formed by irradiating light from an oblique direction. is there.
【図 4 0】 斜め方向から光を照射することにより形成される影の様子を示 す図である。  FIG. 40 is a diagram illustrating a state of a shadow formed by irradiating light from an oblique direction.
【図 4 1】 第 2の実施形態を示し、 微細ボールの位置により焦点距離が異 なることを説明する図である。  FIG. 41 shows the second embodiment and is a diagram for explaining that the focal length differs depending on the position of a fine ball.
【図 4 2】 焦点距離が異なることにより得られる画像が異なる様子を示す 図である。  FIG. 42 is a diagram showing how images obtained by different focal lengths are different.
【図 4 3】 第 3の実施形態を示し、 斜め方向から撮像している様子を示す 図である。  FIG. 43 illustrates the third embodiment, and is a diagram illustrating a state in which imaging is performed from an oblique direction.
【図 4 4】 斜め方向から撮像して得られた画像の一例を示す図である。 【図 4 5】 第 4の実施形態を示し、 配列基板に振動を印加して余剰ボール が正面方向から見やすくなった例を示す図である。  FIG. 44 is a diagram illustrating an example of an image obtained by capturing an image in an oblique direction. FIG. 45 shows the fourth embodiment, and is a diagram illustrating an example in which vibration is applied to an array substrate so that surplus balls can be easily viewed from the front.
【図 4 6】 第 5の実施形態を示し、 配列基板をボール倒し治具に当接させ て余剰ボールを見やすく した例を示す図である。  FIG. 46 is a view showing the fifth embodiment, and showing an example in which an arrayed substrate is brought down on a ball and brought into contact with a jig to make it easy to see excess balls.
【図 4 7】 第 6の実施形態を示し、 配列基板に流体を噴射して余剰ボール を見やすく した例を示す図である。  FIG. 47 is a view showing the sixth embodiment and showing an example in which a surplus ball is easily seen by injecting a fluid onto an array substrate.
【図 4 8】 従来の余剰ボール検出方法の一例を説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 48 is a diagram illustrating an example of a conventional surplus ball detection method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
第 1の目的を達成するための本発明の第 1の発明の形態を実施するための最良 の形態を以下に示す。  The best mode for carrying out the first embodiment of the present invention for achieving the first object will be described below.
図 1及び図 2の例は、 配列へッド 1 0の真空室を複数のェリアに分割するとと もに各ェリァ毎に減圧 //加圧系統を設けた例を示し、 図 1はェリァ分割の一例を 説明するための配列基板 1の表面図、 図 2は要部の概略構成を示す断面図である 図 1に示したように、 本実施形態のボール配列装置は、 配列へッド 1 0とボー ル配列基板 1 とで構成されている。 上記ボール配列基板 1は、 ボールを吸引する 系とは別の吸引系で真空吸引されることにより上記配列へッド 1 0に保持されて いる。 なお、 上記ボール配列基板 1は接着等により上記配列ヘッ ド 1 0に一体に 構成されていてもよい。 The examples in Figures 1 and 2 assume that the vacuum chamber of array head 10 is divided into multiple areas. In addition, an example in which a decompression // pressure system is provided for each area is shown. Fig. 1 is a front view of an array substrate 1 for explaining an example of area division, and Fig. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part. As shown in FIG. 1, the ball arrangement device of the present embodiment includes an arrangement head 10 and a ball arrangement substrate 1. The ball array substrate 1 is held on the array head 10 by vacuum suction using a suction system different from a system for sucking a ball. The ball array substrate 1 may be integrally formed with the array head 10 by bonding or the like.
本実施形態においては、 配列基板] の吸着面を第 1のエリア 1 1 ]〜第 4のェ リア 1 1 4の 4つに分割している (なお、 実際には配列へッド 1 0の内部に形成 された真空室 5内を分割しているが、 便宜上配列基板 1の吸着面を分割している ように示している) 。 そして、 図 2に示したように、 配列基板] の裏面側に設け られる減圧 Z加圧系統 2を、 各エリア 1 〗 1〜1 1 4に対応させて複数系統設け ている。  In the present embodiment, the suction surface of the array substrate] is divided into four areas of a first area 11] to a fourth area 114 (actually, the array head 10 is divided into four areas). The inside of the vacuum chamber 5 formed inside is divided, but for convenience, the suction surface of the array substrate 1 is shown as being divided). Then, as shown in FIG. 2, a plurality of decompression Z pressurizing systems 2 provided on the back surface side of the array substrate] are provided corresponding to each area 1 11 to 11114.
図 2の例では、 ボール吸着孔 3が 3 a〜3 dとして示されているように 4個設 けられていて、 これらのボール吸着孔 3 a〜3 dのそれぞれに対応させて、 減圧 /加圧系統を 2 a〜2 dの 4系統設けた例を示している。 すなわち、 この場合は 4つのエリアのそれぞれにボール吸着孔 3を 1個ずつ設けた例を示しているが、 実際には各エリア 1 1 1〜1 1 4には数百個、 或いは数千個のボール吸着孔 3が それぞれ設けられる。  In the example of FIG. 2, four ball suction holes 3 are provided as indicated by 3a to 3d, and the pressure reduction / An example is shown in which four pressurizing systems 2a to 2d are provided. That is, in this case, an example is shown in which one ball suction hole 3 is provided in each of the four areas, but in reality, each area 11 1 to 11 4 has several hundred or several thousand pieces. Ball suction holes 3 are provided.
図 2において、 配列基板 1の内部に形成されている真空室 5は、 間仕切り板 6 によって第 1の真空室 5 a〜第 4の真空室 5 dの 4つに分割されている。 そして 、 前記第 1の真空室 5 a〜第 4の真空室 5 dのそれぞれに、 減圧 加圧系統 2 a 〜2 dが設けられている。  In FIG. 2, a vacuum chamber 5 formed inside the array substrate 1 is divided by a partition plate 6 into four, a first vacuum chamber 5 a to a fourth vacuum chamber 5 d. Each of the first vacuum chamber 5a to the fourth vacuum chamber 5d is provided with a decompression and pressurization system 2a to 2d.
すなわち、 配列基板 1の裏面側に取り付けられた配列へッド 1 0に、 前記第 1 の真空室 5 a〜第 4の真空室 5 dのそれぞれに連通する通気孔 1 0 a〜l 0 が 形成されており、 これらの通気孔 1 0 a ~ l 0 dと减圧装置及び加圧装置 (共に 図示せず) とを、 通気配管 (図示せず) を介してそれぞれ接続して減圧 加圧系 統 2 a〜2 dを構成している。 そして、 本実施形態においては上記減圧 加圧系統 2 a〜 2 dを制御すること により各ェリア 1 1 1〜 1 1 4内の圧力、 及び加圧タイミング (减圧タイミング ) を独立的に制御できるようにしている。 これにより、 各エリア 1 1 1 〜〗 1 4 において最適な吸引タイミング (離脱タイミング) を得ることができるとともに 、 最適な吸引力を得ることができる。 That is, ventilation holes 10 a to 10 communicating with the first vacuum chamber 5 a to the fourth vacuum chamber 5 d are provided in the array head 10 attached to the back side of the array substrate 1. These ventilation holes 10 a to 10 d are connected to a pressure device and a pressurizing device (both not shown) via vent pipes (not shown), respectively. The system consists of 2a to 2d. In the present embodiment, the pressure in each area 11 1 to 11 and the pressurization timing (减 pressure timing) can be independently controlled by controlling the decompression and pressurization systems 2 a to 2 d. Like that. This makes it possible to obtain an optimal suction timing (separation timing) in each of the areas 11 1 to 14 and also obtain an optimal suction force.
また、 本実施形態の微細ボールの配列装置においては、 各減『士:7加圧系統2 3 〜 2 d毎に独立して微細ボール 4を各ボール吸着孔 3 a〜: 3 dに吸着したり、 各 ボール吸着孔 3 a〜3 dに吸着している微細ボール 4を配列某板】から離脱させ たりすることができる。  Further, in the arrangement apparatus for fine balls according to the present embodiment, the fine balls 4 are independently suctioned into the ball suction holes 3a to 3d for each of the pressure systems 23 to 2d. Or the fine balls 4 adsorbed in the ball suction holes 3a to 3d can be separated from the array plate.
次に、 図 3を参照しながら ^述のように構成された本実施形態の微細ボール の配列装置を用いて微細ボール 4を配列基板 1上に吸着して、 半導体チップ 1 ] に形成されている電極 1 2上に接着接合する動作を説明する。  Next, referring to FIG. 3, the fine balls 4 are attracted onto the array substrate 1 by using the fine ball arranging apparatus of the present embodiment configured as described above, and are formed on the semiconductor chip 1]. The operation of bonding to the electrode 12 will now be described.
図 3に示すように、 微細ボ一ル 4 (例えば、 それは A u等の貴金厲、 あるいは 低融点の金属よりなる) が収容されている容器 1 4上に配列基板 1を移動させ、 所定の至近距離まで降下させる。 この容器 1 4は、 小さい振幅で振動させられて いて、 内部に収容されている微細ボール 4は振動により眺躍している。  As shown in FIG. 3, the array substrate 1 is moved onto a container 14 in which a fine ball 4 (for example, it is made of precious gold such as Au or a metal having a low melting point) is placed. Descent to a close distance. The container 14 is vibrated with a small amplitude, and the fine balls 4 housed therein are viewed by the vibration.
したがって、 前記配列基板 1に連設されている減圧装 (図示せず) を動作さ せて全てのボール吸着孔 3 a〜 3 dを吸着状態にすると、 容器 1 4上で跳躍して いる微細ボール 4を各ボール吸着孔 3 a〜3 dに吸着することができる。  Therefore, when the decompression device (not shown) connected to the array substrate 1 is operated to bring all the ball suction holes 3 a to 3 d into a suction state, the fine particles jumping on the container 14 The ball 4 can be sucked into each of the ball suction holes 3a to 3d.
本実施形態においては、 減圧ノ加圧系統 2 a〜 2 dを介して各真空室 5 a〜 5 d内の空気が吸引される際に、 配列基板 1の周辺部に位置する真空室 5 a及び 5 dから減圧を開始するようにしている。 このため、 容器 1 4内に収容されている 微細ボール 4は、 配列基板 1の周辺部に位匱するボール吸着孔 3 a及び 3 dから 吸着される。 なお、 減圧タイミングを調整することにより、 配列基板 1の中央部 の真空室 5 b, 5 c及び周辺部の真空室 5 a, 5 dにおいて微細ボール 4を同時 に吸着させるようにすることもできる。  In the present embodiment, when the air in each of the vacuum chambers 5a to 5d is sucked through the decompression and pressurizing systems 2a to 2d, the vacuum chamber 5a located in the peripheral portion of the array substrate 1 And start decompression from 5 d. For this reason, the fine balls 4 accommodated in the container 14 are sucked from the ball suction holes 3 a and 3 d located around the array substrate 1. By adjusting the pressure reduction timing, the fine balls 4 can be simultaneously adsorbed in the vacuum chambers 5b and 5c in the central part of the array substrate 1 and the vacuum chambers 5a and 5d in the peripheral part. .
また、 本実施形態においては、 配列基板 1の中央部及び周辺部において、 微細 ボール 4を吸引する力がバランスさせることができるので、 従来のように配列基 板 1の中央部のみに微細ボール 4が集中的に吸着されてしまう不都合が生じ難く 、 配列基板 1の全面に渡って微細ボール 4を良好に吸着することができる。 前述のようにして、 各ボール吸着孔 3 a〜 3 dのそれぞれに微細ボール 4を吸 着保持したら、 次に、 半導体チップ 1 1上の所定位置に配列基板 1を移動させて 位置合わせを行う。 そして、 配列基板 1を所定の位置に合わせたら、 次に、 半導 体チップ 1 1の至近距離まで降下させ、 前記吸着保持している微細ボール 4を電 極 1 2の特定箇所の上に熱圧着等にて接合する。 Further, in the present embodiment, the force for attracting the fine balls 4 can be balanced in the central portion and the peripheral portion of the array substrate 1. Is less likely to be inadvertently adsorbed The fine balls 4 can be satisfactorily sucked over the entire surface of the array substrate 1. As described above, after the fine balls 4 are sucked and held in each of the ball suction holes 3a to 3d, next, the array substrate 1 is moved to a predetermined position on the semiconductor chip 11 for alignment. . After aligning the array substrate 1 at a predetermined position, the array substrate 1 is then lowered to a short distance from the semiconductor chip 11, and the fine ball 4 held by suction is thermally placed on a specific portion of the electrode 12. Join by crimping or the like.
ここで、 半導体チップ 1 1を載置するステージは加熱機構を持っていてもよい 。 また、 あらかじめフラックスを前記電極 1 2上に供給しておけば、 半田等の低 融点合金よりなる微細ポール 4を仮接着し、 その後で炉に搬送してリフローして もよい。 この場合は、 ステージを加熱しなくてもよい。  Here, the stage on which the semiconductor chip 11 is mounted may have a heating mechanism. If a flux is supplied on the electrode 12 in advance, the fine pole 4 made of a low-melting-point alloy such as solder may be temporarily bonded, and then transferred to a furnace for reflow. In this case, the stage need not be heated.
このようにして、 複数の微細ボール 4を半導体チップ〗 1上に一括配列する際 に、 前述した団子状の吸着の他にも、 一つのボール吸着孔 3に微細ボール 4を複 数個吸着したり、 または微細ボール 4の吸着漏れが生じることがある。  In this way, when a plurality of fine balls 4 are collectively arranged on the semiconductor chip # 1, a plurality of fine balls 4 are sucked into one ball suction hole 3 in addition to the above-described dumpling-like suction. Or the fine ball 4 may leak.
本実施形態の微細ボールの配列装置は、 各減圧/加圧系統 2 a〜 2 d毎に独立 して減圧ノ加圧を行うことが可能なので、 吸着に不具合が生じた減圧 加圧系統 のみについて再吸着するようにすることができる。  The arrangement apparatus for fine balls according to the present embodiment can perform the decompression and pressurization independently for each of the decompression / pressurization systems 2a to 2d. It can be re-adsorbed.
例えば、 第 1のボール吸着孔 3 aに余分な微細ボール 4が吸着されていた場合 には、 第 1の减圧ノ加圧系統 2 aを加圧してそこに吸着している微細ボール 4を 離脱させる。 このときに、 微細ボール 4を正常に吸着している第 2〜第 4の減圧 加圧系統 2 b〜2 dについては加圧されないので、 これらの減圧 Z加圧系統 2 b ~ 2 dに吸着されている微細ボール 4は離脱されなレ、。  For example, if an extra fine ball 4 is adsorbed in the first ball suction hole 3a, the first micro-pressure pressurizing system 2a is pressurized to remove the fine ball 4 adsorbed there. Let go. At this time, the second to fourth decompression and pressurization systems 2 b to 2 d that normally adsorb the fine balls 4 are not pressurized, and thus are adsorbed to these decompression Z pressurization systems 2 b to 2 d. The fine ball 4 that has been detached.
したがって、 本実施形態の微細ボールの配列装置の場合には、 ボールの吸着に 関して不具合が生じた減圧/加圧系統、 この場合には第 1の減圧 加圧系統 2 a についてのみ微細ボール 4の再吸着を行えばよいので、 再吸着時に不具合が再度 生じる確率を大幅に減少させることができるとともに、 再吸着処理に必要な時間 を格段と短縮することができる。  Accordingly, in the case of the arrangement apparatus for fine balls according to the present embodiment, the fine balls 4 are used only in the decompression / pressurization system in which the suction of the ball has a problem, in this case, in the first decompression / pressurization system 2a. Since it is sufficient to perform re-adsorption, the probability that a problem will occur again during re-adsorption can be greatly reduced, and the time required for the re-adsorption process can be significantly reduced.
なお、 前述の実施形態においては、 説明を容易にするために、 配列基板 1上に 4つのボール吸着孔 3 a〜3 dを構成し、 これらのボール吸着孔 3 a〜3 d毎に 减圧 加圧系統 2 a〜2 dを設けた例を示したが、 実際には、 例えば 5 0〜5 0 0個のような、 非常に多くの微細ボール 4を配列基板 1上に一括保持するように している。 In the above-described embodiment, for ease of explanation, four ball suction holes 3 a to 3 d are formed on the array substrate 1, and each of the ball suction holes 3 a to 3 d has a low pressure. Although an example in which the pressurizing systems 2a to 2d are provided is shown, in practice, for example, 50 to 50 An extremely large number of fine balls 4 such as 0 are collectively held on the array substrate 1.
前記真空室 5内を複数のェリァに分割する仕方は任意に設定することができる 。 例えば、 図 4、 図 6に示すように桥目状に分割してもよく、 また、 図 5に示す ように、 縦方向に分割するようにしてよレ、。 図 7のように分割してもよレ、 c, また、 前述した実施形態において、 減圧 Z加圧装置を各減 /加圧系統毎に設 けてよいが、 減圧ノ加圧装置は 1個だけ設けるようにして、 減圧 Z加 ΒΞ配管中に 電磁弁を介設し、 各電磁弁の開閉動作を制御することにより、 各エリア毎に独立 して減圧ノ加圧動作を行うようにしてもよレ、。 また、 本発明においては、 配列基 板に微小振動 (例えば、 超音波振動) よりなる余剰ポールを除去する手段を含め てもよい。 The manner in which the inside of the vacuum chamber 5 is divided into a plurality of areas can be arbitrarily set. For example, it may be divided into meshes as shown in FIG. 4 and FIG. 6, or divided vertically as shown in FIG. Although it may be divided as shown in FIG. 7, c , and in the above-described embodiment, a decompression Z pressurizing device may be provided for each reduction / pressurizing system. By installing a solenoid valve in the pressure reduction Z heating pipe and controlling the opening and closing operation of each solenoid valve, the pressure reduction operation can be performed independently for each area. Yeah. Further, in the present invention, the array substrate may include means for removing an extra pole made of minute vibration (for example, ultrasonic vibration).
第 1の目的を達成するための本発明の第 2の発明の形態を実施するための最 の形態を以下に示す。  The best mode for carrying out the second aspect of the present invention for achieving the first object will be described below.
図 1 0はボール配列へッドがボール配列基板 1を保持する側から見た図であり 、 図 1 1はボール配列基板 1の表面図である。 図 1 1に示したように、 本実施形 態のボール配列基板 1は、 複数個の微細金属ボール 4 (図 1 2参照) を一括して 吸着することができるように、 複数個のボール吸着孔 3が形成されている。 上記ボール配列へッドは、 図 1 2の部分断面図に示すように、 ヘッド 1 0とボ ール配列基板 1 とで構成されている。 上記ボール配列基板 1は、 ボールを吸引す る系とは別の吸引系で真空吸引されることにより上記へッド 1 0に保持されてい る。 なお、 上記ボール配列基板 1は接着等により上記へッド 1 0に一体に構成さ れていてもよい。  FIG. 10 is a view from the side where the ball array head holds the ball array substrate 1, and FIG. 11 is a front view of the ball array substrate 1. As shown in FIG. 11, the ball array substrate 1 according to the present embodiment has a plurality of ball suctions so that a plurality of fine metal balls 4 (see FIG. 12) can be suctioned at once. Hole 3 is formed. The above-mentioned ball array head is composed of a head 10 and a ball array substrate 1 as shown in a partial sectional view of FIG. The ball array substrate 1 is held on the head 10 by being sucked in a vacuum by a suction system different from a system for sucking a ball. The ball array substrate 1 may be integrally formed with the head 10 by bonding or the like.
上記へッド 1 0と上記ボール配列基板 1との間に真空室 5が形成されている。 また、 上記ヘッド 1 0の周辺部に空気吸入孔 7が形成されており、 ここに真空系 を介して真空装置 (図示せず) が接続されている。 これにより、 上記真空装置の 吸引力によつて真空室 5内の空気が吸引されると上記真空室 5内の圧力が低下す ることにより、 上記ボール吸着孔 3のそれぞれから真空室 5内に空気が吸引され 、 その吸引力によって微細金属ボール 4が上記ボール吸着孔 3に真空吸着される このようなボール配列へッド 1において、 上述した不都合を解決するために本 実施形態においては、 上記真空室 5内に区画壁 8 a〜8 cを設け、 上記真空室 5 内における空気の流れを、 上記ボール吸着孔 3が形成されている位 Eに応じて制 御できるようにしている。 A vacuum chamber 5 is formed between the head 10 and the ball array substrate 1. An air suction hole 7 is formed in the periphery of the head 10, and a vacuum device (not shown) is connected to the air suction hole 7 via a vacuum system. As a result, when the air in the vacuum chamber 5 is sucked by the suction force of the vacuum device, the pressure in the vacuum chamber 5 decreases, and the air is sucked from each of the ball suction holes 3 into the vacuum chamber 5. The air is sucked, and the fine metal balls 4 are sucked by vacuum into the ball suction holes 3 by the suction force. In such a ball array head 1, in order to solve the above-mentioned inconvenience, in the present embodiment, partition walls 8 a to 8 c are provided in the vacuum chamber 5, and a flow of air in the vacuum chamber 5 is provided. Can be controlled according to the position E where the ball suction hole 3 is formed.
すなわち、 図 1 0に示す例の場合には、 開口部が 1力所だけ形成された 4角形 状の区画壁 8 a〜8 cを設けて上記真空室 5内を、 第 1の真空室 5 a〜第 4の真 空室 5 dの 4つに区画している。 That is, in the case of the example shown in FIG. 10, rectangular partition walls 8 a to 8 c having openings formed only in one place are provided, and the inside of the above-mentioned vacuum chamber 5 is made into the first vacuum chamber 5. a to 4th vacant rooms 5d are divided into four.
上記真空室 5内をこのように区画することにより、 微細金属ボール 4を吸引す るタイミング及び吸引力が第]の真空室 5 a〜第 4の真空室 5 d毎に異なること になる。  By dividing the inside of the vacuum chamber 5 in this manner, the timing and the suction force for sucking the fine metal balls 4 are different for each of the first to fourth vacuum chambers 5a to 5d.
すなわち、 真空装置が動作することにより上記真空室 5内の空気が上記空気吸 入孔 7から吸引されると、 先ず、 第 1の真空室 5 a内の空気圧が低下する。 これ により、 上記第 1の真空室 5 aに対応する位置に形成されているボール吸着孔 3 力 ら空気が吸引されるようになるので、 この部分では微細金属ボール 4の吸着が 開始される。  That is, when the air in the vacuum chamber 5 is sucked from the air suction hole 7 by operating the vacuum device, first, the air pressure in the first vacuum chamber 5a decreases. As a result, air is sucked from the ball suction hole 3 formed at a position corresponding to the first vacuum chamber 5a, and the suction of the fine metal ball 4 is started in this portion.
一方、 上記第 1の区画壁 8 aに開口部が形成されているので、 上記第 1の真空 室 5 aと上記第 2の真空室 5 bとは連通している。 このため、 上記第 1の真空室 5 a内の圧力が低下するに従って第 2の真空室 5 b內の圧力も低下して行くので 、 第 2の真空室 5 bに対応する位置に形成されているボール吸着孔 3からも空気 が吸 [ れるようになる。  On the other hand, since an opening is formed in the first partition wall 8a, the first vacuum chamber 5a and the second vacuum chamber 5b communicate with each other. Therefore, as the pressure in the first vacuum chamber 5a decreases, the pressure in the second vacuum chamber 5b 5 also decreases, so that the pressure is formed at a position corresponding to the second vacuum chamber 5b. Air is also sucked from the ball suction holes 3 that are present.
したがって、 上記第 1の真空室 5 aに対応する位置に形成されているボール吸 着孔 3よりは若千遅れるが、 第 2の真空室 5 bに対応する位置に形成されている ボール吸着孔 3においても微細金属ボール 4の吸着が開始される。  Therefore, the ball suction hole formed at a position corresponding to the second vacuum chamber 5b is slightly delayed from the ball suction hole 3 formed at the position corresponding to the first vacuum chamber 5a. At 3 also, the adsorption of the fine metal balls 4 is started.
さらに、 上記第 2の区画壁 8 bに形成されている開孔部を介して空気が吸引さ れるので、 上記第 2の真空室 5 b內の圧力の低下に連れて第 3の真空室 5 c内の 圧力が低下して行き、 第 3の真空室 5 cに対応する位匱に形成されているボール 吸着孔 3からも空気が吸引されるようになる。  Furthermore, since air is sucked through the opening formed in the second partition wall 8b, the third vacuum chamber 5b 內 decreases in pressure as the pressure in the second vacuum chamber 5b decreases. The pressure in c decreases, and air is sucked from the ball suction holes 3 formed in the pin corresponding to the third vacuum chamber 5c.
次に、 上記第 3の真空室 5 c内の圧力が低下して行くと、 上記第 3の区画壁 8 cに形成されている開孔部を介して空気が吸引されるので、 第 4の真空室 5 d內 の圧力が低下して行き、 第 4の真空室 5 dに対応する位置に形成されてレ、るボー ル吸着孔 3からも空気が吸引されるようになる。 Next, as the pressure in the third vacuum chamber 5c decreases, air is sucked through the opening formed in the third partition wall 8c. Vacuum chamber 5 d 內 As the pressure of the second vacuum chamber 5 d decreases, air is sucked from the ball suction hole 3 formed at a position corresponding to the fourth vacuum chamber 5 d.
したがって、 本実施形態のボール配列ヘッド 1の場合には、 第 1の真空室 5 a に対応する位置に形成されているボール吸着孔 3—第 2の真空室 5 bに対応する 位置に形成されているボール吸着孔 3→第 3の真空室 5 cに対応する位置に形成 されているボール吸着孔 3—第 4の真空室 5 dに対応する位置に形成されている ボール吸着孔 3の順番に微細金属ボール 4の吸着が行われるようになる。  Therefore, in the case of the ball array head 1 of the present embodiment, the ball suction holes 3 formed at positions corresponding to the first vacuum chamber 5a—the positions formed at the positions corresponding to the second vacuum chamber 5b. Ball suction hole 3 → ball suction hole 3 formed at a position corresponding to third vacuum chamber 5 c — ball suction hole 3 formed at a position corresponding to fourth vacuum chamber 5 d Then, the fine metal balls 4 are attracted.
これにより、 本実施形態のボール配列ヘッド 1の場合には、 吸着の開始直後に おいて、 中央部のボール吸着孔 3 (すなわち、 第 4の真空室 5 dに対応する位置 に形成されているボール吸着孔 3 ) の部分に微細金属ボール 4が集中的に吸着さ れてしまう不都合が生じ難くなる。  Thus, in the case of the ball array head 1 of the present embodiment, immediately after the start of suction, the ball suction head 3 is formed at a position corresponding to the ball suction hole 3 at the center (that is, the position corresponding to the fourth vacuum chamber 5d). The inconvenience that the fine metal balls 4 are intensively attracted to the ball suction holes 3) is less likely to occur.
また、 真空室 5内の圧力勾配が、 第〗の真空室 5 a→第 2の真空室 5 b→第 3 の真空室 5 c→第 4の真空室 5 dのようになるので、 微細金属ボール 4を吸引す る力もボール配列へッド 1の周辺部が一番大きく、 次に第 2の真空室 5 bが大き く、 次に第 3の真空室 5 cが大きくなり、 第 4の真空室 5 dに対応する位匱の吸 引力が一番小さくなつている。  Also, the pressure gradient in the vacuum chamber 5 is as follows: the first vacuum chamber 5a → the second vacuum chamber 5b → the third vacuum chamber 5c → the fourth vacuum chamber 5d, so that fine metal The force for sucking the ball 4 is greatest at the periphery of the ball array head 1, then the second vacuum chamber 5b is large, then the third vacuum chamber 5c is large, and the fourth The suction power of the shochu corresponding to the vacuum chamber 5d is the smallest.
したがって、 従来は微細金属ボール 4を吸引しにくかった周辺部においても微 細金属ボール 4を良好に吸引することができるようになるとともに、 微細金属ボ ール 4を吸引し過ぎていた中央部における過吸着を防止することができる。 これにより、 本実施形態のボ一ル配列へッド 1の場合には、 ボール配列基板 1 の表面に微細金属ボール 4を満遍なく吸着することが可能となり、 高い信頼性が 得られるボールバンプを形成するために行う微細金属ボール 4の配列工程の作業 効率を大幅に向上させることができる。  Therefore, the fine metal balls 4 can be satisfactorily suctioned even in the peripheral portion where the fine metal balls 4 have been difficult to be sucked, and the central portion where the fine metal balls 4 have been sucked too much in the past. Excessive adsorption can be prevented. As a result, in the case of the ball array head 1 of the present embodiment, the fine metal balls 4 can be evenly adsorbed on the surface of the ball array substrate 1 to form a ball bump with high reliability. The work efficiency of the process of arranging the fine metal balls 4 to be performed can be greatly improved.
上記真空室 5内に形成する区画壁 8の形状は、 図 1 0に示した例の外に種々の 形状が考慮される。 例えば、 図 1 3に示すように、 空気吸入孔 7を真空室 5内の 両側にそれぞれ形成した場合には、 直線状の区画壁 9を平行に複数個並設するよ うにしても、 周辺部から微細金属ボール 4の吸着が開始されるようにすることが できる。 また、 周辺部から中央部に行くに従って圧力勾配が低くなるようにする ことができる。 図 1 4は、 図 1 0に示したボール配列へッドを用いて微細金属ボール 4を吸着 している様子を示す図である。 As the shape of the partition wall 8 formed in the vacuum chamber 5, various shapes other than the example shown in FIG. 10 are considered. For example, as shown in FIG. 13, when the air suction holes 7 are formed on both sides in the vacuum chamber 5, even if a plurality of linear partition walls 9 are arranged in parallel, The suction of the fine metal ball 4 can be started from the portion. Also, the pressure gradient can be reduced from the periphery to the center. FIG. 14 is a diagram showing a state in which the fine metal balls 4 are sucked using the ball array head shown in FIG.
図 1 4に示したように、 ボ一ノレ配列ヘッドにおいては真空系 2 8を介して真空 室 5内の空気が吸引されると、 ボ一ル配列基板 1の周辺部に位置するボール吸着 孔 3から空気の吸着が開始されるので、 振動発生機 1 5上に載置された容器 1 4 内に収容されている微細金属ボール 4は、 ボール配列基板 1の周辺部に位置する ボール吸着孔 3から吸着、 若しくはボール配列基板 1の中央部及び周辺部にぉレ、 て微細金属ボール 4を同時に吸着する。  As shown in FIG. 14, in the ball array head, when air in the vacuum chamber 5 is sucked through the vacuum system 28, a ball suction hole located in the peripheral portion of the ball array substrate 1 is formed. Since the suction of air is started from 3, the fine metal balls 4 contained in the container 14 placed on the vibration generator 15 are placed in the ball suction holes located in the periphery of the ball array substrate 1. Then, the fine metal balls 4 are simultaneously attracted to the central portion and the peripheral portion of the ball array substrate 1 by attracting.
また、 ボール配列基板 1の中央部及び周辺部において、 吸引力がバランスして いるので、 従来のようにボール 列基板 1の中央部のみに微細金属ボール 4が集 中的に吸着されるてしまう不都合が生じ難く、 ボール配列基板 1の全面に渡って 微細金属ボール 4を良好に吸着することができる。 なお、 微小振動 (例えば、 超 音波振動) よりなる余剰ボールを除去する手段を配列基板 1に含めてもよい。 以下、 図面に基づき、 従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を 用いて、 第 2の目的を達成するための本発明を実施するための最良の形態を以下 に示す。  In addition, since the suction force is balanced in the central portion and the peripheral portion of the ball array substrate 1, the fine metal balls 4 are centrally attracted only to the central portion of the ball array substrate 1 as in the related art. Inconvenience hardly occurs, and the fine metal balls 4 can be satisfactorily adsorbed over the entire surface of the ball array substrate 1. Note that the array substrate 1 may include means for removing excess balls made of minute vibration (for example, ultrasonic vibration). Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention for achieving the second object will be described below using the same reference numerals for members substantially the same as or corresponding to those of the conventional example based on the drawings.
ここで先ず、 この実施形態で使用されるバンプ形成装匱の基本構成は、 実質的 に従来装置 (図 1 9 ) のものと同様とする。 即ち、 図 1 9に示したボールピック ァップステージ 1 0 0と接合ステージ 1 2 0と配列へッド 1 3 0と配列へッド 1 3 0を X方向に移動させる駆動機構 1 4 0とを備えている。  Here, first, the basic configuration of the bump forming device used in this embodiment is substantially the same as that of the conventional device (FIG. 19). That is, the ball pickup stage 100, the joining stage 120, the array head 130, and the drive mechanism 140 for moving the array head 130 in the X direction shown in FIG. Have.
図 1 5は、 この実施形態における要部構成を示している。 配列へッド 1 3 0の 先端には、 その一部が図示された配列基板 1が付設されている。 配列基板 1には バンプを形成すべき半導体チップの電極に対応する吸着孔 3が形成されており、 各吸着孔 3には 1つの微小ボール 4が吸着保持されるようになつている。 配列基 板 1の周縁部 l aは、 一定の機械的強度を確保すべく図示ようにある程度の長さ オーバハングしている。  FIG. 15 shows a main configuration of this embodiment. An array substrate 1, a part of which is shown, is attached to the tip of the array head 130. Suction holes 3 corresponding to the electrodes of the semiconductor chip on which the bumps are to be formed are formed in the array substrate 1, and one micro ball 4 is sucked and held in each suction hole 3. The peripheral edge la of the array substrate 1 is overhanged to some extent as shown in the figure to secure a certain mechanical strength.
この実施形態では、 周縁部 1 aに切除部 1 0 2が設けられる。 この切除部 1 0 2は、 吸引孔 3の開口側の基板面 (下側) における基板周緣部 1 aを薄肉に形成 されたもので、 周縁部 1 a寄りの吸引孔 3よりも外側に設けられる。 この例では 配列基板 1の周縁部 1 aを傾斜して平坦面としてカッ トすることで、 切除部 1 0 2を設けている。 In this embodiment, a cutout portion 102 is provided in the peripheral portion 1a. The cut-out portion 102 is formed by thinning the substrate peripheral portion 1a on the substrate surface (lower side) on the opening side of the suction hole 3 and is provided outside the suction hole 3 near the peripheral edge 1a. Can be In this example A cut-out portion 102 is provided by cutting the peripheral portion 1 a of the array substrate 1 as a flat surface by inclining.
例えばバンプが形成される対象物である基板 1 0 4側において、 ウェハ上に複 数の半導体チップ 1 1を含んでいるものとする。 このようなウェハに本発明を適 用する場合、 微小ボール 4の被接合部である基板 1 0 4上の半導体チップの電極 を、 好適には複数の半導体チップ単位で複数の領域に分割する。 分割された各領 域毎に配列基板 1に配列担持された微小ボール 4を接合する。  For example, it is assumed that a plurality of semiconductor chips 11 are included on a wafer on a substrate 104 side on which a bump is to be formed. When the present invention is applied to such a wafer, the electrodes of the semiconductor chips on the substrate 104, which are the portions to be bonded of the microballs 4, are preferably divided into a plurality of regions in units of a plurality of semiconductor chips. The micro-balls 4 arranged and carried on the arrangement substrate 1 are joined to each of the divided areas.
図 1 5において、 ]つの分割領域を構成する基板] 0 4上には、 その領域内 の半導体チップの電極に対応してバンプ 2 5 aが既に形成されているものとする 。 次に隣接の分割領域に対してバンプを形成する際、 吸着孔 3に微小ボール 4を 吸着保持した配列基板 1を基板 1 0 4の所定部位に押し付けることで、 新たなバ ンプ 2 5 bが形成される。 この例のようにウェハを領域分割して、 隣接の分割領 域に対してバンプを形成する場合、 図示のように配列基板]の周緣部 1 aに切除 部 1 0 2が設けられているため、 既に形成されたバンプ 2 5 aがその配列基板 1 の特に周緣部 1 aによって再度押圧されてしまう危険がなレ、。 つまり切除部 1 0 2は、 バンプ 2 5 aに対して言わば逃げを構成している。  In FIG. 15, it is assumed that bumps 25 a are already formed on the substrate that constitutes one of the divided regions] 04 in correspondence with the electrodes of the semiconductor chip in that region. Next, when a bump is formed in an adjacent divided region, the array substrate 1 holding the minute balls 4 by suction in the suction holes 3 is pressed against a predetermined portion of the substrate 104, so that a new bump 25b is formed. It is formed. When a wafer is divided into regions as in this example and bumps are formed in adjacent divided regions, a cutout portion 102 is provided on the peripheral portion 1a of the array substrate as shown in the figure. There is no danger that the already formed bumps 25a will be pressed again by the peripheral part 1a of the array substrate 1 in particular. That is, the cut portion 102 constitutes a relief for the bump 25a.
ここで、 図 1 6は、 配列基板 1の周縁部 1 aに設けた切除部 1 0 2の別の構成 例を示しいる。 この例では配列基板 1の周縁部 1 aを図示のように段状に形成す ることで切除部 1 0 2を設け、 これにより周縁部 1 aを薄肉にしている。 また、 切除部 1 0 2は周縁部 1 a寄りの吸引孔 3よりも外側に設けられる。 この例の切 除部 1 0 2の場合にも、 既に形成されたバンプ 2 5 aに対して逃げを構成し、 該 バンプ 2 5 aに損傷等を与えることなく、 隣接の分割領域において新たなバンプ 2 5 bを適正に形成することができる。  Here, FIG. 16 shows another configuration example of the cutout portion 102 provided on the peripheral portion 1 a of the array substrate 1. In this example, the peripheral portion 1a of the array substrate 1 is formed in a stepped shape as shown in the figure to provide the cutout portion 102, thereby making the peripheral portion 1a thin. Further, the cutout 102 is provided outside the suction hole 3 near the peripheral edge 1a. Also in the case of the cut portion 102 in this example, a relief is formed for the already formed bump 25a, and a new portion is formed in the adjacent divided region without damaging the bump 25a. The bump 25b can be formed properly.
ところで、 ウェハ上の複数の半導体チップにバンプを形成する場合、 本発明方 法によれば例えば図 1 7の例のように、 ウェハ 2 0を複数の半導体チップ単位 ( チップサイズによって異なるが、 例えば数十から数百個程度とする) で複数の領 域 2 0 a i ~ 2 0 a 9に分割する。 これら分割された各領域 2 0 a! 〜2 0 a 9毎 に配列基板 1に配列担持された微小ボールを接合する。 When bumps are formed on a plurality of semiconductor chips on a wafer, according to the method of the present invention, the wafer 20 is divided into a plurality of semiconductor chip units (depending on the chip size, for example, as shown in FIG. 17). It is divided into a plurality of regions 20 ai to 20 a 9 by several tens to several hundreds). Each of these divided areas 20 a! Joining the minute balls are arranged supported on each to 2 0 a 9 to SEQ substrate 1.
このようにウェハ 2 0を領域分割する場合、 そのウェハ 2 0のダイシング工程 前にダイシングラインを想定して、 これに沿って上記のように複数領域に分割す ることができる。 また、 ウェハ 2 0のダイシング工程後に、 ダイシングされた各 半導体チップが粘着テープ等上に貼着されている状態のものであってもよい。 或いはまた、 比較的に小サイズのウェハの場合には、 領域分割することなくゥ ェハ全体を一括でバンプ形成することが可能である。 When the wafer 20 is divided into regions as described above, the dicing process of the wafer 20 is performed. Assuming a dicing line before, it can be divided into a plurality of regions along the dicing line as described above. Further, after the dicing step of the wafer 20, the semiconductor chips diced may be in a state of being adhered on an adhesive tape or the like. Alternatively, in the case of a wafer having a relatively small size, it is possible to collectively form bumps on the entire wafer without dividing the area.
配列基板 1には例えば図 1 8のように、 バンプを形成すべき複数の半導体チッ ブ 1 1の電極に対応する吸着孔 3が形成されており、 前述のように各吸着孔 3に は 1つの微小ボール 4が吸着保持されるようになっているものとする。 また、 こ こで使用する配列基板 1の周縁部 1 aには、 図 1 5或いは図 1 6で示したものと 実質的に同様な切除部 1 0 2が設けられている。 力かる配列基板 1を用いて、 ゥ ェハ 2 0上に画定された複数の領域 2 0 a i〜 2 0 a 9毎に順次微小ボール 4を 接合し、 これによりバンプを形成するというものである。 For example, as shown in FIG. 18, the array substrate 1 is formed with suction holes 3 corresponding to the electrodes of a plurality of semiconductor chips 11 on which bumps are to be formed. It is assumed that three micro balls 4 are held by suction. Further, a cut-out portion 102 substantially similar to that shown in FIG. 15 or FIG. 16 is provided in the peripheral portion 1a of the array substrate 1 used here. The micro balls 4 are sequentially bonded to each of a plurality of regions 20 ai to 20 a 9 defined on the wafer 20 using the powerful array substrate 1, thereby forming bumps. .
このようにウェハ 2 0を複数の複数の領域 2 0 a 1 ~ 2 0 a 9に分割し、分割さ れた領域毎に一括で微小ボールを接合することにより、 1チップずつ処理してい た従来の場合に比べて、 生産性を格段に向上することができる。 因みに本発明に よれば、 チップサイズによっても異なるが、 生産性を概ね数十倍から数百倍に向 上することができる。 しかもこの場合、 相互に隣接する分割領域 (例えば 2 0 8 ! 及び 2 0 a 2 ) においてバンプを形成する際、 切除部 1 0 2を有していることに より、 既に形成されたバンプに損傷等を与えることなく、 分割領域毎に順次適正 にバンプ形成することができる。 Thus by dividing the wafer 2 0 to a plurality of the plurality of regions 2 0 a 1 ~ 2 0 a 9, by joining the minute balls at once for each divided region, conventionally which has been processed one chip The productivity can be significantly improved compared to the case of. Incidentally, according to the present invention, the productivity can be generally increased by several tens to several hundreds of times, depending on the chip size. Moreover this case, when forming the bumps in the divided areas adjacent to each other (e.g., 2 0 8! And 2 0 a 2), and more to have a cutout 1 0 2, damage to the already formed bumps It is possible to form bumps sequentially and appropriately for each of the divided regions without giving any problem.
なお、 図 1 7に示したウェハ 2 0において中央部の分割領域 2 0 a t〜2 0 a 9 の外側の周辺部領域 2 O b t ~ 2 0 b 12でバンプ形成する場合、 それらの領域に 適合するサイズの配列基板を用いて上記と同様に行うことができる。 この場合、 同一のバンプ形成装置において、 ウェハ 2 0の中央部及び周辺部用の配列基板を 適宜切り換えて使用してもよく、 或いはまたそれらの領域毎に別のバンプ形成装 置によって行ってもよレ、。 In the case of bump formation on the outside of the peripheral region 2 O b t ~ 2 0 b 12 divided area 2 0 at~2 0 a 9 in the central portion in the wafer 2 0 shown in FIG. 1 7, in those areas This can be performed in the same manner as described above using an array substrate of a suitable size. In this case, in the same bump forming apparatus, the arrangement substrates for the central portion and the peripheral portion of the wafer 20 may be appropriately switched and used, or alternatively, a different bump forming device may be used for each of those regions. Yeah.
上記実施形態において、 列基板 1の周縁部 1 aに切除部 1 0 2を設ける場合 、 傾斜した平坦面として (図 1 5 ) 、 或いは段状に形成する (図 1 6 ) ことで形 成する例を説明した。 特に切除部 1 0 2の形状等については、 これらの図示例の みに限定されるものではなく、 周縁部 1 aを薄肉にするものであればその他の形 状であってもよい。 例えば、 周縁部 1 aを円弧状或いは湾曲状等に形成したもの でもよく、 上記実施形態の場合の同様の作用効果を得ることができる。 In the above embodiment, when the cutout portion 102 is provided in the peripheral portion 1a of the row substrate 1, it is formed by forming it as an inclined flat surface (FIG. 15) or forming it in a step shape (FIG. 16). Examples have been described. In particular, regarding the shape and the like of the cut portion 102, The shape is not limited to the above, and other shapes may be used as long as the peripheral portion 1a is made thin. For example, the peripheral portion 1a may be formed in an arc shape, a curved shape, or the like, and the same operation and effect as in the above embodiment can be obtained.
第 3の目的を達成するための本発明を実施するための最¾の形態を以下に示す 図 2 2及び図 2 3に示すように、 本実施形態の微細ボールバンプ形成装置は、 主要構成としてボール配列基板 1 と、 超音波振動子] 3とを備えている。  The best mode for carrying out the present invention for achieving the third object is shown below. As shown in FIGS. 22 and 23, the fine ball bump forming apparatus of the present embodiment has a A ball array substrate 1 and an ultrasonic vibrator 3 are provided.
ボール配列基板 1は、 先端に行くに従って細径に形成されていて、 先端部の直 径 Lはバンプを形成するピッチよりも小さく形成されている。 また、 その中心部 にはボール吸着孔 3が形成されている。 そして、 前記ボール配列基板 1にはホ一 ス 1 7を介して真空ポンプ等の真空吸引装置〗 6 (図 2 3参照) が接続されてい て、 前記ボール吸着孔 3の内部には矢印で示したように、 真空吸引力が作用する ように成されている。  The ball array substrate 1 is formed to have a smaller diameter toward the tip, and the diameter L at the tip is smaller than the pitch at which the bumps are formed. Further, a ball suction hole 3 is formed at the center thereof. A vacuum suction device〗 6 (see FIG. 23) such as a vacuum pump is connected to the ball array substrate 1 via a hose 17, and the inside of the ball suction hole 3 is indicated by an arrow. As described above, the vacuum suction force is applied.
前述のように構成されたボール配列基板 1を用いてボールバンプを形成する場 合には、 まず、 微細金属ボール 4が収容されている容器] 4上にボール配列基板 1が移動される。 図 2 4に示すように、 容器 1 4はパーツフィーダ一等の振動発 生機 1 5上に固定されており、 前記振動発生機 1 5が振動することにより微細金 属ボール 4は跳躍する。  When forming ball bumps using the ball array substrate 1 configured as described above, first, the ball array substrate 1 is moved onto a container 4 in which fine metal balls 4 are stored. As shown in FIG. 24, the container 14 is fixed on a vibration generator 15 such as a parts feeder, and the fine metal ball 4 jumps when the vibration generator 15 vibrates.
前記振動発生機 1 5により行われる振動の周波数は微細金属ボール 4の大きさ 等に応じて、 例えば 0〜 1 k H zまで可変に成されており、 また、 容器 1 4は振 動発生機 1 5からの脱着が可能と成されている。  The frequency of the vibration generated by the vibration generator 15 is variably set, for example, from 0 to 1 kHz according to the size of the fine metal ball 4 and the like. Desorption from 15 is possible.
次に、 ボール配列基板 1に微細金属ボール 4を吸着させるために、 ボール配列 基板 1を容器 1 4の近傍まで下降させて振幅させ、 眺躍している微細金属ボール 4をボール配列基板 1のボール吸着孔 3に真空吸着させる。 ここで、 ボール配列 基板 1の下降距離及び振幅距離は、 例えば 0 . 1 mm単位で制御可能とし、 振幅 数の制御も可能としている。  Next, in order to attract the fine metal balls 4 to the ball array substrate 1, the ball array substrate 1 is lowered to the vicinity of the container 14 and is swung, and the fine metal balls 4 that are being viewed are adjusted to the ball array substrate 1. Vacuum suction is applied to the ball suction hole 3. Here, the descending distance and the amplitude distance of the ball array substrate 1 can be controlled, for example, in units of 0.1 mm, and the control of the amplitude number is also possible.
前述のようにして、 ボール配列基板 1のボール吸着孔 3に微細金属ボール 4を 真空吸着させたときに、 図 2 2 ( a ) に示すように、 余分な微細金属ボール 4 a が付着してくることがある。 本実施形態においては、 前記余分な微細金属ボール 4 aを除去するために、 超 音波振動子 1 3を動作させ、 図 2 2 ( b ) 中において示したように、 ボール配列 基板 1を超音波振動させる。 これにより、 図 2 2 ( b ) 中にで示すように、 微細 金属ボール 4に付着していた余分な微細金厲ボール 4 aを下方に落下させること ができ、 1つの微細金厲ボ一ル 4のみをボール配列基板 1の先端部に確実に真空 吸着することができる。 As described above, when the fine metal balls 4 are vacuum-sucked into the ball suction holes 3 of the ball array substrate 1, as shown in FIG. 22 (a), extra fine metal balls 4a are attached. May come. In this embodiment, in order to remove the extra fine metal balls 4a, the ultrasonic vibrator 13 is operated, and as shown in FIG. Vibrate. As a result, as shown in FIG. 22 (b), extra fine gold balls 4a attached to the fine metal balls 4 can be dropped downward, and one fine gold ball Only 4 can be reliably vacuum-sucked to the tip of the ball array substrate 1.
前述のようにして、 1つの微細金属ボール 4をボール配列基板〗 の先端部に J¾ 空吸着したら、 次に、 図 2 2 ( c ) に示すように、 ボール配列基板 1を半導体チ ップ 1 1上の所定位置に移動させる。  As described above, when one fine metal ball 4 is vacuum-adsorbed to the tip of the ball array substrate ¾, the ball array substrate 1 is then moved to the semiconductor chip 1 as shown in FIG. 22 (c). Move to a predetermined position on 1.
前記半導体チップ 1 1上には、 複数の電極 1 2が所定のピッチで形成されてお り、 バンプを形成する予定の電極 1 2上にボール配列基板 1を移動させたら、 図 2 2 ( d ) に示すようにボール配列基板 1を下降させる。  On the semiconductor chip 11, a plurality of electrodes 12 are formed at a predetermined pitch. When the ball array substrate 1 is moved onto the electrodes 12 on which bumps are to be formed, FIG. The ball array substrate 1 is lowered as shown in FIG.
そして、 微細金属ボール 4を加熱したステージ 1 8上の半導体チップ 1 ]の電 極 1 2上の所定位置に位置決めした後、 微細金属ボール 4を電極 1 2上に熱圧着 接合する。 この際、 本実施形態においては超音波振動子〗 3を動作させて超音波 エネルギーを加えるようにしている。 例えば 2 0〜 1 5 0 K H z (好ましくは 3 0〜 1 2 0 K H z ) の周波数の超音波振動を加えるようにしており、 これにより 、 微細金属ボール 4を非常に小さい力で変形できる状態にする。  Then, after positioning the fine metal ball 4 at a predetermined position on the electrode 12 of the semiconductor chip 1] on the stage 18 where the fine metal ball 4 is heated, the fine metal ball 4 is thermocompression bonded to the electrode 12. At this time, in the present embodiment, the ultrasonic vibrator # 3 is operated to apply ultrasonic energy. For example, ultrasonic vibration having a frequency of 20 to 150 KHz (preferably 30 to 120 KHz) is applied so that the fine metal ball 4 can be deformed with a very small force. To
そして、 変形によって接合部に新生面が露出するので、 比較的低温で固相接合 、 すなわち、 金属の相互拡散による合金の形成を行うことができる。 したがって 、 本実施形態においては、 低温で接合することが可能なので、 接着時間を短縮で きるとともに、 接合強度を向上させることができる。  And, since the new surface is exposed at the joint by the deformation, it is possible to carry out solid phase joining at a relatively low temperature, that is, to form an alloy by mutual diffusion of metal. Therefore, in the present embodiment, since bonding can be performed at a low temperature, the bonding time can be shortened and the bonding strength can be improved.
なお、 微細金属ボール 4を電極 1 2上に熱圧着接合する際に、 ステージ 1 8側 で加熱してもよく、 ボール配列基板 1側で加熱してもよレ、。 またはステージ 1 8 側及びボール配列基板 1側の両方から加熱するようにしてもよレ、。  When the fine metal balls 4 are thermocompression bonded to the electrodes 12, they may be heated on the stage 18 side or on the ball array substrate 1 side. Alternatively, heating may be performed from both the stage 18 side and the ball array substrate 1 side.
前述のようにして、 微細金属ボール 4を電極 1 2の所定位置に接合したら、 次 に、 真空吸着を解除するとともに、 ボール配列基板 1を上昇させて 1回の接合を 終了する。 このような処理を繰り返し行うことにより、 半導体チップ 1 1の所定 位置に微細金属ボール 4を接合してボールバンプを次々に形成するようにしてい る。 After the fine metal balls 4 are bonded to the predetermined positions of the electrodes 12 as described above, next, the vacuum suction is released, and the ball array substrate 1 is raised to complete one bonding. By repeating such processing, the fine metal balls 4 are bonded to predetermined positions of the semiconductor chip 11 to form ball bumps one after another. You.
超音波振動子 1 3を動作させる際に、 その作動させるタイミングは、 微細金属 ボール 4の吸着と同期して、 すなわち、 ボール配列基板] へ微細金属ボール 4を 吸着する際に作動させるようにしてよい。 このようにした場合には、 微細金属ボ —ル 4がボール吸着孔 3に吸着されるのと同時に、 余分な微細金属ボール 4 aが 付着されないようにすることができる。  When operating the ultrasonic vibrator 13, the operation timing is synchronized with the suction of the fine metal ball 4, that is, when the fine metal ball 4 is suctioned to the ball array substrate. Good. In this case, the fine metal balls 4 are adsorbed to the ball suction holes 3 and at the same time, the extra fine metal balls 4a can be prevented from being attached.
なお、 前述の説明では、 超音波振動子 1 3をボール配列基板 1上に固着した例 を示したが、 このように固着する場合にはビス等を用いてボール配列基板 1上の 適所に固定すればよい。 また、 適::の接着剤やゴムまたは高粘性のグリース等を ボール配列基板 1問に介在させて固定するようにしてもよレ、。 さらに、 ボール配 列基板 1上に固着する代わりに、 埋設する形態で前記ボール配列基板 1に内蔵す るようにしてもよレ、。  In the above description, an example in which the ultrasonic vibrator 13 is fixed on the ball array substrate 1 is shown. However, in such a case, the ultrasonic transducer 13 is fixed in place on the ball array substrate 1 using screws or the like. do it. Also, a suitable adhesive such as an adhesive, rubber, or high-viscosity grease may be interposed between one ball array substrate and fixed. Further, instead of being fixed on the ball array substrate 1, it may be embedded in the ball array substrate 1 in a buried form.
さらに、 前記実施形態においては超音波振動子 1 3を 1個設け、 余分な微細ボ —ルを除去したり、 微細金属ボール 4を接合したりするようにしていた。 しかし 、 余分な微細ボールを除去するための超音波振動子と、 半導体チップ 1 1の所定 位置に微細金属ボール 4を接合するための超音波振動子とを別個に設けるように してもよい。  Further, in the above-described embodiment, one ultrasonic vibrator 13 is provided to remove an extra fine ball or to bond the fine metal ball 4. However, an ultrasonic vibrator for removing extra fine balls and an ultrasonic vibrator for bonding the fine metal balls 4 at predetermined positions of the semiconductor chip 11 may be separately provided.
いずれにしても、 微細金属ボール 4の大きさや種類等の条件に応じた超音波振 動を発生するように、 制御装置 (図示せず) によって制御されるように構成され ている。 なお、 余分な微細ボールを除去するための手段としては、 超音波振動子 の他に、 例えば、 バイブレータ等のような他の振動手段を用いるようにすること もできる。  In any case, it is configured to be controlled by a control device (not shown) so as to generate ultrasonic vibrations according to conditions such as the size and type of the fine metal balls 4. In addition, as a means for removing extra fine balls, other vibration means such as a vibrator can be used in addition to the ultrasonic vibrator.
本発明は前述のようにして、 ボールバンプ形成対象物の所定位置に微細金厲ボ ール 4を 1つ 1つ転写して接合するので、 既に複数のボールバンプが形成されて いる半導体チップの所定位置にも良好にボールバンプを形成することができる。 したがって、 本発明の微細ボールバンプ形成装置は、 パンピング漏れをリカバー するために良好に用いることができる。  According to the present invention, as described above, the fine metal balls 4 are transferred one by one to predetermined positions of the ball bump forming object and are bonded to each other, so that the semiconductor chip on which a plurality of ball bumps are already formed is used. A ball bump can be formed well at a predetermined position. Therefore, the fine ball bump forming apparatus of the present invention can be favorably used for recovering pumping leakage.
なお、 本装置はバンプを一つ一つ形成した後に、 各々のバンプの高さを揃える ためのレべリング手段、 例えば平板で押圧する等、 を備えていてもよい。 第 4の目的を達成するための本発明を実施するための最良の形態を以下に示す この実施形態において、 2つ以上のダイシングした半導体チップを所定位置に 位置決め配置し、 一括で導電性ボールを用いたバンプを形成する。 図 2 5のよう にウェハ Wがダイシングされる。 ダイシングされた半導体チップ Sは、 図 2 6の ように搬送へッド 2 0 0によってステージ 2 0 1上の所定位置に位置決め配置さ れる。 搬送へッド 2 0 0は、 ダイシングされたゥュハ Wのうちから選択された良 品の半導体チップ Sのみをステージ 2 0 1に配置する。 このとき 2つ以上の搬送 へッド 2 0 0を用いれば、 2つ以上の半導体チップ Sを迅速に配匱することがで きる。 一 In addition, the present apparatus may be provided with leveling means for adjusting the height of each bump after forming the bumps one by one, for example, pressing with a flat plate. The best mode for carrying out the present invention for achieving the fourth object is described below.In this embodiment, two or more diced semiconductor chips are positioned and arranged at predetermined positions, and conductive balls are collectively placed. The used bump is formed. The wafer W is diced as shown in Fig. 25. The diced semiconductor chip S is positioned and arranged at a predetermined position on the stage 201 by the transport head 200 as shown in FIG. The transport head 200 arranges only good semiconductor chips S selected from the diced wafers W on the stage 201. At this time, if two or more transport heads 200 are used, two or more semiconductor chips S can be quickly arranged. one
また、 図 2 7のようにバンプを形成すべき導電性ボール 4を配列保持するボー ル配列手段として、 ボール配列へッド 1 0を備えている。 配列へッド 1 0は、 2 つ以上の半導体チップ Sの電極部に対応する多数のボール配列孔 3を有する配列 基板 1を備え、 吸引チャンバ 5を介して真空引されるようになっている。 吸引チ ヤンバ 5には、 真空吸引源としての真空ポンプ 1 6が接続され、 図示のようにボ —ル配列へッド 1 0は、 そのボール配列孔 3にて導電性ボ一ル 4を配列保持する ボール配列へッド 1 0は図示しない移動搬送機構によって、 図 2 8のように水 平および上下方向に移動可能に支持されている。 導電性ボール 4の供給部で導電 性ボール 4を配列保持したボール配列へッ ド 1 0は、 この移動搬送機構によって ステージ 2 0 1まで搬送される。 ボール配列へッド 1 0は、 ステージ 2 0 1上の 所定位置に位置決め配置されている半導体チップ Sに対して位置合わせされなが ら、 導電性ボール 4を対応する半導体チップ Sに接合するように構成される。 搬送へッド 2 0 0によって半導体チップ Sをステージ 2 0 1に配置する際、 図 2 9に示したように各半導体チップ Sに対応した位置に凹溝 2 1 1が形成されて 成るトレー 2 1 ◦を使用する。 このトレー 2 1 0は、 半導体チップ Sの電極部と 、 ボール配列へッド 1 0によつて配列保持された導電性ボール 4とを位置合わせ するための位置合わせ手段として機能する。 凹溝 2 1 1はそれ自体、 および相互 間で高い寸法精度で形成されており、 半導体チップ Sを正確に位置決めすること ができる。 Further, as shown in FIG. 27, a ball array head 10 is provided as ball array means for arraying and holding the conductive balls 4 on which bumps are to be formed. The array head 10 includes an array substrate 1 having a large number of ball array holes 3 corresponding to the electrode portions of two or more semiconductor chips S, and is evacuated through a suction chamber 5. . A vacuum pump 16 as a vacuum suction source is connected to the suction chamber 5, and a ball array head 10 is arranged with conductive balls 4 in the ball array holes 3 as shown in the figure. The held ball array head 10 is supported by a moving transport mechanism (not shown) so as to be movable in the horizontal and vertical directions as shown in FIG. The ball array head 10 in which the conductive balls 4 are arranged and held in the supply section of the conductive balls 4 is transported to the stage 201 by this moving transport mechanism. While the ball array head 10 is aligned with the semiconductor chip S positioned at a predetermined position on the stage 201, the conductive ball 4 is bonded to the corresponding semiconductor chip S. It is composed of When the semiconductor chip S is placed on the stage 201 by the transport head 200, the tray 2 having the concave groove 211 formed at a position corresponding to each semiconductor chip S as shown in FIG. Use 1 ◦. The tray 210 functions as positioning means for positioning the electrode portion of the semiconductor chip S and the conductive balls 4 arrayed and held by the ball array head 10. The concave grooves 2 1 1 are formed with high dimensional accuracy between themselves and each other to accurately position the semiconductor chip S. Can be.
トレ一 210に形成される凹溝 21 1は好ましくは、 図 30に示したように適 度なテーパ状に形成されたガイ ド部 21 2を有する。 このようなガイ ド部 2 1 2 を設けることで半導体チップ Sを凹溝 2 1 1に円滑にセットすることができる。 なお、 これらの凹溝 21 1およびガイ ド部 2 1 2は、 別体のトレー 2 0を用い ずに、 すなわちステージ 20 1 自体に予め形成しておくこともできる。  The concave groove 211 formed in the tray 210 preferably has a guide portion 212 formed in an appropriate tapered shape as shown in FIG. By providing such a guide portion 211, the semiconductor chip S can be smoothly set in the concave groove 211. Note that these concave grooves 211 and guide portions 212 can be formed in advance on the stage 201 itself without using a separate tray 20.
前述のようにステージ 201上には、 2つ以上のダイシングした半導体チップ Sが配置される。 図 3 1はその場合の半導体チップ Sの配置例を示すもので、 4 つの半導体チップ Si〜S4を正方形状に (図 3 1 (A) ) 、 あるいは 4つの半導 体チップ S!〜S4を列設するかたちで (図 3 ] (B) ) 配置する。 なお、 これら 図示した配置例に限らず、 2つ以上のダイシングした半導体チップ sを所定位 . に位置決め配置してもよい。 As described above, on the stage 201, two or more diced semiconductor chips S are arranged. Figure 3 1 shows an example of the arrangement of the semiconductor chips S in that case, the four semiconductor chips Si~S 4 in a square shape (Fig. 3 1 (A)), or four semiconductors chips S! To S 4 are arranged in a row (Fig. 3 (B)). The arrangement is not limited to the illustrated arrangement example, and two or more diced semiconductor chips s may be positioned and arranged at predetermined positions.
あるいはまた、 トレ一 21 0またはステージ 201に 2つ以上の半導体チップ あるいはプリント基板等を並べる際、 たとえば図 32に示すように対象とする半 導体チップ Sあるいはプリント基板等の大きさよりも大きな凹溝 2 1 1を形成す る。 この凹溝 21 1にまず、 図 3 2 (A) のように半導体チップ Si〜S4あるい はプリント基板等を匱き、 トレー 210またはステージ 20 1を適度に傾斜する ことで凹溝 21 1の角部で半導体チップ 〜S4等の位置合わせを行う (図 32 (B) ) 。 Alternatively, when arranging two or more semiconductor chips or printed circuit boards on the tray 210 or the stage 201, for example, as shown in FIG. 32, a concave groove larger than the size of the target semiconductor chip S or printed circuit board or the like. Form 2 1 1 First, the grooves 21 1, semiconductor chip Si~S 4 is not like in Fig. 3 2 (A) is-out coffer a printed circuit board or the like, grooves 21 1 by appropriately tilting the trays 210 or the stage 20 1 aligning such as a semiconductor chip to S 4 at the corners (Figure 32 (B)).
凹溝 1 1内で半導体チップ St〜S4等を位置合わせする際、 図 32 (B) のよ うに半導体チップ 〜S4をその背面側から吸引孔 213で吸引固定する。そし てこの位置決め状態を保持しながら、 図 32 (C) のようにトレ一 2 1 0または ステージ 20 1が元の状態位置に戻される。 When aligning the semiconductor chip St~S 4 like in the recessed groove 1 within 1 sucks fixed by suction holes 213 of good urchin semiconductor chip to S 4 in FIG. 32 (B) from its rear side. Then, while maintaining this positioning state, the tray 210 or the stage 201 is returned to the original state position as shown in FIG. 32 (C).
一方、 ボール配列ヘッド 10は導電性ボール 4の供給部において、 バンプを形 成するための導電性ボール 4を収容する容器 14上方から、 所定タイミングで該 容器 14内に下降する (図 33 (八) ) 。 さらに、 図 33 (B) のように吸引チ ャンバ 5を介して真空引することで、 配列基板 1のボール配列孔 3にて導電性ボ —ル 4を配列保持する。  On the other hand, the ball array head 10 is lowered at a predetermined timing into the container 14 from above the container 14 for accommodating the conductive balls 4 for forming bumps in the supply section of the conductive balls 4 (FIG. )). Further, as shown in FIG. 33 (B), the conductive balls 4 are arranged and held in the ball arrangement holes 3 of the arrangement substrate 1 by evacuating through the suction chamber 5.
なお、 配列基板 1のボール配列孔 3に導電性ボール 4を吸着させる際、 容器 1 4を加振することで容器 1 4内で導電性ボール 4を眺躍状態にし、 吸着し易くす る等の手段がとられる。 When the conductive balls 4 are sucked into the ball array holes 3 of the array substrate 1, the container 1 By vibrating 4, the conductive balls 4 are made to be in a state of view in the container 14 to take measures such as facilitating adsorption.
図 3 3 ( C ) のように配列基板 1の各ボール配列孔 3に 1つの導電性ボール 4 が吸着される。 ここで、 導電性ボール 4を吸着する際、 配列基板 1から余剰ボー ルを除去して各ボール配列孔 3に 1つの導電性ボール 4を吸着させるための余剰 ボール除去手段をさらに含んでいる。 この余剰ボール除去手段は例えば、 配列基 板 1に微振動を与えることにより余分な導電性ボール 4を配列基板 1から離脱さ せるように構成することができる。  As shown in FIG. 33 (C), one conductive ball 4 is attracted to each ball array hole 3 of the array substrate 1. Here, when the conductive balls 4 are adsorbed, an extra ball removing means for removing extra balls from the array substrate 1 and adsorbing one conductive ball 4 to each ball arrangement hole 3 is further included. The surplus ball removing means can be configured, for example, to apply a slight vibration to the array substrate 1 so that the extra conductive balls 4 are separated from the array substrate 1.
さらに、 上記のように配列基板 1に配列保持された導電性ボール 4の配列状態 が検査される。 この場合、 図 3 3 ( C ) に示すように配列基板 1の下方から画像 認識手段 (T Vカメラ) 2 9により導電性ボール 4の配列状態を撮影し、 配列状 態の良否を確認することができる。  Further, the arrangement state of the conductive balls 4 arranged and held on the arrangement substrate 1 as described above is inspected. In this case, as shown in FIG. 33 (C), the arrangement state of the conductive balls 4 is photographed from below the arrangement substrate 1 by the image recognition means (TV camera) 29, and the quality of the arrangement state is confirmed. it can.
導電性ボール 4を適正に配列保持したボール配列ヘッ ド 1 0は、 ステージ 2 0 1上の半導体チップ Sに対して位置合わせされながら降下し、 これにより導電性 ボール 4を対応する各半導体チップ Sの電極に接合することができる。  The ball array head 10 holding the conductive balls 4 in an appropriate arrangement descends while being aligned with the semiconductor chip S on the stage 201, and thereby, the conductive balls 4 correspond to the corresponding semiconductor chips S. Electrode.
このように 2つ以上のダイシングした半導体チップ Sをステージ 2 0 1上に位 置決め配置し、 これらの半導体チップ Sに導電性ボール 4を接合してバンプを形 成する。 ダイシング後の良品の半導体チップ Sを用いることで、 製造工程から不 良品を除くことができ生産性を格段に向上させることができる。  The two or more diced semiconductor chips S are positioned and arranged on the stage 201, and the conductive balls 4 are bonded to these semiconductor chips S to form bumps. By using non-defective semiconductor chips S after dicing, non-defective products can be removed from the manufacturing process, and productivity can be significantly improved.
上記実施形態における位置出し手段の他の態様として、 直交 (X— y ) および 回転座標 ( Θ ) が独立に制御可能な 2つ以上のステージを含んでいる。 この場合 1つのステージ上で 1つの半導体チップを位置決め配置して導電性ボール 4を接 合し、 もう一つのステージの上で同時に独立してつぎの半導体チップを位置決め 配置して導電性ボール 4を接合する。  Another aspect of the positioning means in the above embodiment includes two or more stages whose orthogonal (X-y) and rotational coordinates (Θ) can be independently controlled. In this case, one semiconductor chip is positioned and arranged on one stage, and the conductive balls 4 are joined.On the other stage, the next semiconductor chip is positioned and arranged independently and simultaneously, and the conductive balls 4 are arranged. Join.
位置出し手段のさらに別の態様として、 各半導体チップを位置決めし、 その位 -匱に吸引固定し得るように構成されたステージを含んでいる。  As still another embodiment of the positioning means, the positioning means includes a stage configured to position each semiconductor chip and to suction-fix the semiconductor chip to the position.
上記実施形態においては、 半導体チップの電極にバンプを形成する例を説明し た。 本発明によれば 2つ以上の半導体チップは、 同種のものである必要はなく、 異なる種類の半導体チップを含んでいてもよい。 半導体チップの場合に限らず、 たとえばプリント基板等に対しても本発明を有効を適用可能であり、 上記実施形 態と同様な作用効果を得ることができる。 In the above embodiment, the example in which the bump is formed on the electrode of the semiconductor chip has been described. According to the present invention, the two or more semiconductor chips need not be of the same type, but may include different types of semiconductor chips. Not only for semiconductor chips, For example, the present invention can be applied to a printed circuit board or the like, and the same operational effects as those of the above embodiment can be obtained.
図 3 4および図 3 5に基づき、 従来例と実質的に同一または対応する部材には 同一符号を用 、て、 第 5の目的を達成するための本発明を実施するための最良の 形態を以下に示す。  Based on FIGS. 34 and 35, the same reference numerals are used for members that are substantially the same as or correspond to those of the conventional example, and the best mode for carrying out the present invention for achieving the fifth object is described. It is shown below.
この実施形態にぉレ、て、 半導体チップの電極等に微小金属ボールで成るバンプ を形成する際、 その微小金属ボールを所定容器に収容し、 容器内の微小金属ボ一 ルを配列へッドによって吸着するものとする。 このように微小金属ボ一ルを吸着 した配列へッドをつぎの接合ステージへと移動させることで、 該容器から微小金 属ボールが一定量ずつ排出される。  According to this embodiment, when forming a bump made of a fine metal ball on an electrode or the like of a semiconductor chip, the fine metal ball is housed in a predetermined container, and the fine metal ball in the container is arranged in an array head. Shall be adsorbed. By moving the array head to which the minute metal balls are adsorbed to the next joining stage in this way, the minute metal balls are discharged from the container by a fixed amount.
図 3 4は、 本発明方法に使用する微小ボール供給装蹬の要部構成を示している 。 図において、 既に説明したように配列ヘッ ド 1 0は、 半導体チップの電極に対 応する多数のボール配列孔を有する配列基板を備え、 吸引チャンバを介して真空 引されるようになっている (図 3 6参照) 。 配列ヘッド 1 0はまた、 容器 1 4の 上方で昇降可能に支持されており、 配列基板を所定タイミングで容器 1 4内に下 降させることで、 そのボール配列孔に微小金属ボール 4を吸着させる。  FIG. 34 shows a main configuration of a micro-ball supply device used in the method of the present invention. In the figure, as described above, the array head 10 includes an array substrate having a number of ball array holes corresponding to the electrodes of the semiconductor chip, and is evacuated through a suction chamber ( See Figure 36). The array head 10 is also supported so as to be able to move up and down above the container 14. By lowering the array substrate into the container 14 at a predetermined timing, the minute metal balls 4 are attracted to the ball array holes. .
この実施形態においてまた、 ボール供給手段としてリニアフィーダ 3 0を備え ている。 リニアフィーダ 3 0にはシュート 3 1が付設されており、 このシュート 3 1から微小金属ボール 4を容器 1 4に供給する。 リニアフィーダ 3 0は駆動部 3 2によって駆動される。 駆動部 3 2は駆動制御回路を含んでおり、 リニアフィ —ダ 3 0の出力を自在に制御可能に構成されている。  This embodiment also includes a linear feeder 30 as ball supply means. A chute 31 is attached to the linear feeder 30, and minute chute balls 4 are supplied to the container 14 from the chute 31. The linear feeder 30 is driven by the drive unit 32. The drive section 32 includes a drive control circuit, and is configured to be able to freely control the output of the linear feeder 30.
シユート 3 1は 1つの微小金属ボール 4を通過させるように設定されている。 シュート 3 1の途中には、 通過する微小金属ボール 4を計数するためのカウンタ 4 0が設置されている。 カウンタ 4 0は、 投光器 4 1および受光器 4 2を含んで いる。 投光器 4 1は例えば可視光レーザ光を照射するようになっているが、 投光 器 4 1および受光器 4 2間の光路上における微小金属ボール 4の有無に応じて、 投光器 4 1から照射されたレーザ光が受光器 4 2によって受光される。  The shot 31 is set to pass one micro metal ball 4. In the middle of the chute 31, a counter 40 for counting the passing minute metal balls 4 is provided. The counter 40 includes a light emitter 41 and a light receiver 42. The light emitter 41 emits, for example, a visible light laser beam, and is emitted from the light emitter 41 according to the presence or absence of the minute metal ball 4 on the optical path between the light emitter 41 and the light receiver 42. The received laser light is received by the light receiver 42.
すなわち、 図示のように投光器 4 1および受光器 4 2問の光路を微小金属ボー ル 4が通過すると、 受光器 4 2の出力が O N/O F F切り換わることで微小金属 ボール 4をカウントすることができる。 なお、 投光器 4 1においてレ一ザ光を用 いることにより、 極微小な微小金属ボール 4であっても受光器 4 2によって的確 に検知し、 正確な計数データを得ることができる。 That is, as shown in the figure, when the minute metal ball 4 passes through the optical path between the emitter 41 and the receiver 42, the output of the receiver 42 is switched ON / OFF, Ball 4 can be counted. By using laser light in the projector 41, even the extremely minute metal balls 4 can be accurately detected by the light receiver 42, and accurate count data can be obtained.
図 3 5は、 本実施形態における概略構成を示すブロック図である。 リニアブイ —ダ 3 0は、 駆動部 3 2の駆動制御回路 3 3により駆動制御される。 この例では 駆動制御回路 3 3は C P U 3 4の命令を受け、 リニアフィーダ 3 0の出力を調整 するようになつている。 カウンタ 4 0からは、 微小金属ボール 4をカウントした 際の計数値データが C P U 3 4へ出力される。 また、 配列へッド 1 0が容器 1 4 から排出された微小金属ボール 4の数量は常時、 C P U 3 4へ入力される。 上記構成において、 配列ヘッド 1 0は、 その配列基板のボール配列孔に微小金 厲ボール 4を吸着し、 所定のサイクルタイムで接合ステージへ移動搬送させる。 このように容器 1 4から微小金属ボール 4がー定量ずつ排出される。 容器 1 4か らの微小金属ボール 4の排出もしくは使用数量は、 配列へッ ド] 0の吸着回数か ら正確に求めることができ、 その数量データは C P U 3 4へ入力される。  FIG. 35 is a block diagram showing a schematic configuration in the present embodiment. The drive of the linear buoyer 30 is controlled by the drive control circuit 33 of the drive unit 32. In this example, the drive control circuit 33 receives the command of the CPU 34 and adjusts the output of the linear feeder 30. From the counter 40, the count data when the minute metal balls 4 are counted is output to the CPU 34. In addition, the number of the minute metal balls 4 in which the array heads 10 are discharged from the container 14 is always input to the CPU 34. In the above configuration, the array head 10 sucks the minute metal balls 4 into the ball array holes of the array substrate and moves and conveys them to the bonding stage in a predetermined cycle time. In this manner, the minute metal balls 4 are discharged from the container 14 in a fixed amount. The discharge or use amount of the minute metal balls 4 from the container 14 can be accurately obtained from the number of times the array head 0 is sucked, and the data of the amount is input to the CPU 34.
ところで、 前述のように配列へッド 1 0における微小金属ボール 4の吸着成功 率は、 容器 1 4内に収容される微小ボール 4の量に左右される。 C P U 3 4は微 小金属ボール 4の排出数量から、 この排出数量を補充すべく容器 1 4へ供給すベ き微小金属ボール 4の数量を算出する。 そして、 C P U 3 4は駆動制御回路 3 3 を介してリニアフィーダ 3 0を駆動し、 容器 1 4へ微小金属ボール 4を供給させ る。 こ 場合シュート 3 1を通過する微小金属ポール 4はカウンタ 4 0によって 正確にカウントされる。 微小金属ボール 4の個数を 1つ 1つカウントしながら容 器 2 0に供給することで、 容器 2 0内の微小金属ボール 4の数量をつねに最適範 囲に維持することができる。 シュートの構造 (径) は例えばボール直径の 2倍よ りも小さく、 ボール直径よりも大きくしておけば単一のボールを通過させること ができる。 また、 ガラス管等の透明材でそのシュートを作製すれば、 シュ一卜に 窓を設定することなく、 レーザ光等のボールのカウントが可能である。 また、 シ ユートは複数あってもよい。  By the way, as described above, the success rate of adsorption of the minute metal balls 4 on the array head 10 depends on the amount of the minute balls 4 accommodated in the container 14. The CPU 34 calculates the number of minute metal balls 4 to be supplied to the container 14 in order to supplement the number of minute metal balls 4 discharged. Then, the CPU 34 drives the linear feeder 30 via the drive control circuit 33 to supply the fine metal balls 4 to the container 14. In this case, the minute metal pole 4 passing through the chute 31 is accurately counted by the counter 40. By supplying the small metal balls 4 to the container 20 while counting them one by one, the number of the small metal balls 4 in the container 20 can always be maintained in an optimum range. The structure (diameter) of the chute is, for example, smaller than twice the ball diameter, and if it is larger than the ball diameter, a single ball can pass. In addition, if the chute is made of a transparent material such as a glass tube, it is possible to count a ball such as a laser beam without setting a window in the shot. Also, there may be a plurality of shorts.
このように微小金属ボール 4を 1つ 1つカウントしながら容器 1 4に供給する ことで、 微小金属ボール 4の供給量を個数で管理することができる。 従って、 ボ —ル吸着の成功率に最適範囲の量の微小金属ボール 4を供給することができ、 配 列へッド 1 0の吸着成功率を高レベルに維持する結果、 高い生産性を実現するこ とができる。 本実施形態では、 直径が 3 5, 5 0, 8 0, 1 0 0 /i m金ボールの 場合と直径が 5 0, 1 0 0 , 1 5 0, 2 0 0 μ m半田ボールの場合について、 本 発明の生産性を確認することができた。 By supplying the minute metal balls 4 to the container 14 while counting them one by one, the supply amount of the minute metal balls 4 can be managed by the number. Therefore, —The ability to supply a small amount of metal balls 4 in the optimal range for the success rate of metal adsorption, and to maintain a high level of adsorption success rate for the array head 10 to achieve high productivity. Can be. In the present embodiment, in the case of 35, 50, 80, 100 / im gold balls and the case of 50, 100, 150, 200 μm diameter solder balls, The productivity of the present invention was confirmed.
なお、 上記実施形態において、 ボール供給手段としてリニアフィーダ 3 0を備 えた例を説明したが、 所謂円形フィーダ等のボール供給手段を用いることができ る。 この場合にも上記実施形態を同様な作用効果を得ることができる。  In the above embodiment, the example in which the linear feeder 30 is provided as the ball supply means has been described. However, a ball supply means such as a so-called circular feeder can be used. In this case, the same operation and effect as those of the above embodiment can be obtained.
また、 上記実施形態のようにバンプ形成工程において容器 1 4に微小金属ボー ル 4を供給する場合の他に、 例えば所定数量の微小金属ボール 4を一定のビン容 器等に詰めておく場合にも本発明を有効に適用可能である。  Further, in addition to the case where the minute metal balls 4 are supplied to the container 14 in the bump forming step as in the above embodiment, for example, the case where a predetermined number of minute metal balls 4 are packed in a fixed bin container or the like. The present invention can also be applied effectively.
第 6の目的を達成するための本発明を実施するための最良の形態を以下に示す 図 3 8は、 本発明の余剰ボール検出装置の第 1の実施形態を示すプロック図で ある。  The best mode for carrying out the present invention for achieving the sixth object is shown below. FIG. 38 is a block diagram showing a first embodiment of the surplus ball detecting device of the present invention.
図 3 8に示したように、 本実施形態の余剰ボール検出装置は、 投光器 3 1 0、 撮像素子 3 1 1、 AZD変換手段 3 1 2、 画像メモリ 3 1 3、 濃淡画像前処理手 段 3 1 4、 2値化手段 3 1 5、 余剰ボール検出処理手段 3 1 6等により構成され ている。  As shown in FIG. 38, the surplus ball detection device according to the present embodiment includes a projector 310, an image sensor 311, an AZD conversion unit 312, an image memory 313, a grayscale image preprocessing unit 3 14, binarizing means 3 15 and surplus ball detection processing means 3 16 etc.
投光器 3 1 0は、 配列基板 1の表面に対して斜め方向から光 3 0 7を照射する ためのものであり、 これにより、 前記配列基板 1の面上に微細金属ボール 4 (図 3 9参照) の影が形成される。  The floodlight 310 is for irradiating the surface of the array substrate 1 with light 3107 from an oblique direction, whereby the fine metal balls 4 (see FIG. 39) are formed on the surface of the array substrate 1. ) Shadow is formed.
撮像素子 3 1 1は、 配列基板 1を正面方向から撮像して、 前記配列基板 1上の 光量分布を電気信号に置き換えるものであり、 レンズ及び撮像素子の周辺回路に よって構成されている。  The imaging device 311 captures an image of the array substrate 1 from the front direction, and replaces the light amount distribution on the array substrate 1 with an electric signal, and includes a lens and peripheral circuits of the imaging device.
AZD変換手段 3 1 2は、 前記撮像素子 3 1 1からアナログの形態で出力され るビデオ信号 S 1をデジタルの電気信号に変換するためのものであり、 この結果 、 検出対象物である配列基板 1の表面の明るさ分布の情報が 2次元配列データ S 2として画像メモリ 3 1 3に転送される。 画像メモリ 3 1 3は、 AZD変換手段 3 1 2から入力される 2次元配列データ S 2を所定のァドレスに記憶しておくためのものである。 The AZD conversion means 3 1 2 is for converting the video signal S 1 output in an analog form from the image sensor 3 11 into a digital electric signal, and as a result, the array substrate which is the object to be detected The information on the brightness distribution of the surface 1 is transferred to the image memory 3 13 as two-dimensional array data S 2. The image memory 3 13 is for storing the two-dimensional array data S 2 input from the AZD conversion means 3 12 in a predetermined address.
濃淡画像前処理手段 3 1 4は、 画像メモリ 3 1 3に取り込んだ画像データの前 処理を行うためのものであり、 例えば画像のひずみ補正ゃノィズの除去等の処理 を行う。  The gray-scale image pre-processing means 3 14 is for pre-processing the image data fetched into the image memory 3 13, and performs, for example, processing such as image distortion correction and noise elimination.
2値化手段 3 1 5は、 画像メモリ 3 1 3に取り込んだ各画素を "0" 力 "1 " かに決定する処理を行う。 ここで、 メ^リあるいは処理能力によって、 グレース ケ一ルでしきい値 (t h r e s h o l d) を用いて各画素を判断することもでき る。  The binarizing means 3 15 performs a process of determining each pixel fetched into the image memory 3 13 as “0” or “1”. Here, each pixel can be determined using a threshold (threshord) with a gray scale according to the mail or processing capacity.
余剰ボール検出処理手段 3 1 6は、 2値化手段等 3 1 5によって 2値化処理さ れた配列基板 1の表面の明るさ分布の情報に基づいて、 前記配列基板 1上に余剰 ボールがあるか否かを判断するためのものである。  The surplus ball detection processing means 3 16, based on the information on the brightness distribution of the surface of the array substrate 1 that has been binarized by the binarization means 3 15, etc. It is for determining whether or not there is.
次に、 前述のように構成された本実施形態の余剰ボール検出装置により余剰ボ —ルを検出する具体例を説明する。  Next, a specific example in which the surplus ball is detected by the surplus ball detection device of the present embodiment configured as described above will be described.
図 3 9は、 本発明の余剰ボール検出装置により余剰ボールを検出する方法の第 FIG. 39 shows a second method of detecting a surplus ball by the surplus ball detection device of the present invention.
1の実施形態を説明するための図である。 図 3 9において、 図 4 8と同一部分に ついては同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment. In FIG. 39, the same parts as those in FIG. 48 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted.
図 3 9に示すように、 余剰ボール 4 aが存在すると、 投光器 3 1 0によって光 As shown in Fig. 39, when there is an extra ball 4a, the light is
30 7が斜め方向から照射されると、 配列基板 1の表面上には、 図 4 0 (a) に 示すように微細金属ボール 4の影は、 3 20 a及び 3 20 bのように 2種類形成 される。 When 30 7 is irradiated from an oblique direction, the shadows of the fine metal balls 4 appear on the surface of the array substrate 1 as shown in FIG. It is formed.
図 4 0 (a) において、 3 20 aは微細金属ボ一ル 4が 1個の場合に形成され る影を示し、 3 20 bは余剰ボール 4 aが縦方向に 2個並んでいる場合に形成さ れる影を示している。  In Fig. 40 (a), 320a shows the shadow formed when there is one fine metal ball 4, and 320b shows the shadow when two extra balls 4a are arranged in the vertical direction. This shows the shadow that is formed.
図 40 (a) から明らかなように、 余剰ボール 4 aが存在する場合に形成され る影 3 20 bは、 余剰ボール 4 aが無い場合に形成される影 3 20 aと比較して 格段と大きくなつている。 したがって、 余剰ボ一ル検出処理手段 3 1 6力 図 4 0 (b) に示す余剰ボール 4 aが存在しない場合の基準パターンを保持しておき 、 撮像した配列基板 1上の影のパターンと前記基準パターンとを比較することに より、 余剰ボール 4 aの有無、 及び余剰ポール 4 aの位置を簡単に、 かつ確実に 検出することができる。 As is clear from FIG. 40 (a), the shadow 320b formed when the surplus ball 4a is present is much more remarkable than the shadow 320a formed when the surplus ball 4a is not present. It is getting bigger. Therefore, the surplus ball detection processing means 3 16 force The reference pattern when there is no surplus ball 4a shown in FIG. 40 (b) is held, and the captured shadow pattern on the array substrate 1 and the To compare with the reference pattern Thus, the presence / absence of the extra ball 4a and the position of the extra pole 4a can be easily and reliably detected.
次に、 図 4 1及び図 4 2を参照しながら本発明の余剰ボールの検出方法及び装 置の第 2の実施形態を説明する。  Next, a second embodiment of the surplus ball detection method and device of the present invention will be described with reference to FIGS. 41 and 42.
この第 2の実施形態の場合には、 配列基板 1上に保持されている微細金属ボー ル 4を撮像する際の焦点距離を所定値にすることにより、 余剰ボール 4 aを検出 するようにしている。  In the case of the second embodiment, the surplus balls 4a are detected by setting the focal length when imaging the fine metal balls 4 held on the array substrate 1 to a predetermined value. I have.
すなわち、 図 4 1中において Aで示した位置に焦点を合わせて撮像したり、 B で示した位置に焦点を合わせて撮像したりするようにしている。 前述のように、 Aで示した位置に焦点を合わせて撮像すると、 図 4 2 ( a ) に示すような画像が 得られる。 また、 Bで示した位置に焦点を合わせて撮像すると、 図 4 2 ( b ) に 示すような画像が得られる。  That is, in FIG. 41, the image is focused on the position indicated by A, and the image is focused on the position indicated by B. As described above, when the image is focused on the position indicated by A, an image as shown in FIG. 42 (a) is obtained. When the image is focused on the position indicated by B, an image as shown in FIG. 42 (b) is obtained.
図 4 2 ( a ) の画像は、 Aで示した位置に焦点を合わせて撮像しているので、 3個撮像した微細金属ボール 4のうち、 両側の微細金属ボール 4が正常な画像 3 2 1 aとなっていて、 真ん中の微細金属ポール 4を撮像して得られた画像はピン ぼけ状態の画像 3 2 1 bとなっている。  Since the image of FIG. 4 2 (a) is focused on the position indicated by A, the fine metal balls 4 on both sides of the three captured fine metal balls 4 are normal images 3 2 1 a, and the image obtained by imaging the fine metal pole 4 in the middle is an out-of-focus image 3221b.
また、 図 4 2 ( b ) の画像は、 Bで示した位置に焦点を合わせて撮像している ので、 3個撮像した微細金属ボール 4のうち、 両側の微細金属ボール 4がピンぼ け状態の画像 3 2 1 bとなり、 真ん中の微細金属ボール 4を撮像して得られた画 像は ΙΕ^な画像 3 2 1 aとなっている。  In the image of FIG. 42 (b), since the image is focused on the position indicated by B, out of the three captured fine metal balls 4, the fine metal balls 4 on both sides are out of focus. Image 3221b, and the image obtained by imaging the fine metal ball 4 in the middle is a 画像 ^ image 3221a.
—方、 余剰ボール 4 aが無い正常な状態の配列基板 1を撮像すると、 図 4 2の ( c ) に示すように、 全ての微細金属ボール 4を正常な画像 3 2 1 aとして撮像 することができる。  On the other hand, when an image of the array substrate 1 in a normal state without the surplus balls 4a is taken, all the fine metal balls 4 are taken as a normal image 3 2 1a as shown in (c) of FIG. Can be.
したがって、 余剰ボール検出処理手段 3 1 6により、 図 4 2の (a ) の画像と ( c ) 画像との比較、 または図 4 2の (b ) の画像と (c ) の画像との比較を行 うことにより、 余剰ボール 4 aの有無、 及び余剰ボール 4 aの位置を簡単に、 か つ確実に検出することができる。  Therefore, the surplus ball detection processing means 316 compares the image of FIG. 42A with the image of FIG. 42C or the comparison of the image of FIG. 42B with the image of FIG. By doing so, the presence / absence of the extra ball 4a and the position of the extra ball 4a can be easily and reliably detected.
次に、 図 4 3を参照しながら本発明の第 3の実施形態を説明する。  Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図 4 3に示すように、 本実施形態においては第 1の C C Dカメラ 3 2 4 a及び 第 2の CCDカメラ 3 24 bを用いて配列基板 1に吸着されている微細ボール 4 を撮像するようにしている。 As shown in FIG. 43, in the present embodiment, the first CCD camera 3 The second CCD camera 324b is used to image the fine balls 4 adsorbed on the array substrate 1.
前記第]の CCDカメラ 3 24 aは、 複数の微細ボール 4を吸着している配列 基板 1を 4 5° の斜め方向 3 25 aから撮像するようにしている。 また、 第 2の CCDカメラ 3 24 bは配列基板 1の正面方向 3 25 bから撮像するようにして レヽる。  The second CCD camera 324a captures an image of the array substrate 1 on which the plurality of fine balls 4 are adsorbed from an oblique direction 325a of 45 °. In addition, the second CCD camera 324b captures an image from the front direction 325b of the array substrate 1.
前述のように、 撮像方向を異ならせると、 図 44 (a ) 及び (b) に示すよう に、 2種類の画像を得ることができる。 ここで、 図 44 (a) は、 第 1の CCD カメラ 3 24 aにより斜め方向 3 25 aから撮像して得た画像である。 また、 図 44 (b) は、 第 2の CCDカメラ 3 24 bにより正面方向 3 2 5 bから撮像し て得た画像である。  As described above, if the imaging directions are different, two types of images can be obtained as shown in FIGS. 44 (a) and (b). Here, FIG. 44 (a) is an image obtained by capturing the image from the oblique direction 325a by the first CCD camera 324a. FIG. 44 (b) is an image obtained by capturing an image from the front direction 325b with the second CCD camera 324b.
これらの画像を比較すると、 正面方向 3 2 5 bから撮像して得た画像である図 44 (b) においては、 全ての微細ボール 4が略真円の画像として、 すなわち、 正常画像 3 26 aとして撮像されている。 それに対して、 図 44 (a) において は、 真円ではない大きな楕円状の異常画像 3 26 bが撮像されている。  Comparing these images, in FIG. 44 (b), which is an image taken from the front direction 3 25b, all the fine balls 4 are substantially circular images, that is, a normal image 3 26a It is imaged as. In contrast, in FIG. 44 (a), a large elliptical abnormal image 326b which is not a perfect circle is captured.
前記異常画像 3 26 bは、 図 43に示すように、 余剰ボール 4 aが発生してい たことにより撮像されたものである。 すなわち、 余剰ボール 4 aが発生しても、 前記余剰ボール 4 aが微細ボール 4と重なっていると、 正面方向 3 25 bから撮 像すると正常画像 3 26 aとして撮像されてしまう。  As shown in FIG. 43, the abnormal image 326b is captured due to the occurrence of the extra ball 4a. That is, even if the surplus ball 4a is generated, if the surplus ball 4a overlaps with the fine ball 4, the normal ball 326a is taken when photographed from the front direction 325b.
し力 し、 余剰ボール 4 aが発生すると、 その部分の高さは微細ボール 4の高さ と余剰ボール 4 aの高さを合計したものとなるので、 斜め方向 3 25 aから撮像 すれば面積が大きい画像となる。 すなわち、 異常画像 3 26 bとして撮像するこ とができる。  When the surplus ball 4a is generated, the height of that part is the sum of the height of the fine ball 4 and the height of the surplus ball 4a. Is large. That is, it can be captured as the abnormal image 326b.
したがって、 本実施形態の場合には、 前述した余剰ボール検出処理手段 3 1 6 により、 図 44 (a) の画像と図 44 (b) の画像とを比較することにより、 余 剰ボール 4 aの有無、 及び余剰ボール 4 aの位置を簡単に、 かつ確実に検出する ことができる。  Therefore, in the case of the present embodiment, the surplus ball detection processing means 316 compares the image of FIG. 44 (a) with the image of FIG. The presence / absence and the position of the surplus ball 4a can be easily and reliably detected.
また、 撮像した余剰ボール 4 aの面積の上限値を設定しておき、 実際に撮像し た余剰ボール 4 aの画像の面稍と、 前記上限値と比較することにより、 余剰ボー ル 4 aの有無及び位匱を知ることができる。 In addition, an upper limit value of the area of the imaged surplus ball 4a is set, and the surplus ball is obtained by comparing the surface of the image of the surplus ball 4a actually imaged with the upper limit value. You can know the presence or absence of the 4a.
次に、 図 4 5を参照しながら本発明の第 4の実施形態を説明する。  Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図 4 5に示したように、 本実施形態においては、 配列基板]に振動装置 3 2 7 を取り付け、 前記振動装置 3 2 7によって振動を印加するようにしている。 配列 基板 1に所定周波数の振動を印加すると、 図 4 5 ( a ) 中において矢印 Rで示し たように、 余剰ボール 4 aは微細ボ一ル 4と共に回転する。  As shown in FIG. 45, in the present embodiment, a vibration device 327 is mounted on the array substrate, and vibration is applied by the vibration device 327. When vibration of a predetermined frequency is applied to the array substrate 1, the surplus balls 4 a rotate together with the fine balls 4 as shown by the arrow R in FIG. 45 (a).
このように回転すると、 遠心力の作用により余剰ボール 4 aは、 図 4 5 ( b ) 中において点線で示したように、 検出方向からみて縦一直線からずれた状態で回 転するようになる。 したがって、 配列基板 1を正面方向 3 2 5 bから C C Dカメ ラ 3 2 4で撮像しても、 余剰ボール 4 aが存在する場合には大きな画像、 または 振れが大きな画像として撮像することができるので、 余剰ボール 4 aの有無及び 位置を確実に知ることができる。  When rotated in this manner, the surplus ball 4a is rotated by the action of the centrifugal force, as shown by the dotted line in FIG. 45 (b), in a state deviated from the vertical straight line when viewed from the detection direction. Therefore, even if the array substrate 1 is imaged from the front direction 3 25 b with the CCD camera 32 4, if the surplus ball 4 a exists, it can be imaged as a large image or an image with large swing. The presence or absence and position of the surplus ball 4a can be surely known.
次に、 図 4 6を参照しながら本発明の第 5の実施形態を説明する。  Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の余剰ボール検出装置は、 図 4 6 ( a ) 中に示すように、 余剰ボー ル倒し手段としてボール倒し治具 3 2 8を設け、 上記ボール倒し治具 3 2 8を所 定の高さで設けたものである。 そして、 図 4 6 ( a ) に矢印 Fで示すように配列 基板 1を、 上記ボール倒し治具 3 2 8の上を移動させる。  As shown in FIG. 46 (a), the surplus ball detecting device of this embodiment is provided with a ball dropping jig 328 as a means for dropping excess ball, and the ball dropping jig 3288 is fixed. It is provided at the height. Then, as shown by an arrow F in FIG. 46 (a), the array substrate 1 is moved on the ball dropping jig 3 288.
すると、 配列基板 1の貫通孔 3に正常に吸着されている微細ボール 4は前記ボ ール倒し治具 3 2 8には当接しないが、 前記微細ボール 4に重なっている余剰ボ ール 4 aは前記ボール倒し治具 3 2 8に当接し、 図 4 6 ( b ) に示したように、 縦一直線からみて倒した状態となる。  Then, the fine balls 4 normally sucked into the through holes 3 of the array substrate 1 do not come into contact with the ball knocking jigs 3 28, but the surplus balls 4 overlapping the fine balls 4 “a” comes into contact with the ball falling jig 3 288 and falls down when viewed from a vertical straight line as shown in FIG. 46 (b).
このように倒した状態となれば、 正面方向 3 2 5 bからみて容易に、 かつ確実 に区別することができるので、 図 4 6 ( b ) に示したように C C Dカメラ 3 2 4 で撮像して得られた画像に基づ 、て余剰ボール 4 aが発生していることを容易に 知ることができる。  In this state, the camera can be easily and reliably distinguished when viewed from the front direction 3 25 b, so that the image is captured by the CCD camera 3 24 as shown in FIG. 46 (b). Based on the obtained image, it is possible to easily know that the extra ball 4a has occurred.
次に、 図 4 7を参照しながら本発明の第 6の実施形態を説明する。  Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この実施形態の場合は、 前述した余剰ボール倒し治具の代わりにガス噴出装置 3 2 9を用いた例を示している。  In the case of this embodiment, an example is shown in which a gas ejection device 329 is used in place of the above-described surplus ball falling jig.
すなわ"、 図 4 7に示したように、 前記ボール倒し用のガス噴出装置 3 2 9を 配列基板 1の斜め下方に配置している。 そして、 図 4 7 ( a ) 中の矢印 3 2 9 a で示したように、 配列基板 1の吸着面に向けて窒素ガス等を噴射するようにして いる。 このようにすることにより、 余剰ボール 4 aが発生している場合には、 前 述した第 5の実施形態で示したように、 微細ボール 4に重なっている余剰ボール 4 aを、 縦一直線からみて倒した状態とすることができるので、 容易にかつ確実 に余剰ボール 4 aを検出することができる。 なお、 余剰ボールを倒すために噴出 するのは窒素ガスの他に、 例えば空気等の気体でもよい。 In other words, as shown in FIG. 47, the gas blowing device 3 It is arranged diagonally below the array substrate 1. Then, as indicated by an arrow 3229 a in FIG. 47 (a), nitrogen gas or the like is jetted toward the adsorption surface of the arrayed substrate 1. By doing so, when the surplus ball 4a is generated, as shown in the fifth embodiment described above, the surplus ball 4a overlapping the fine ball 4 is removed from the vertical straight line. The surplus ball 4a can be easily and reliably detected because the surplus ball 4a can be easily and reliably detected. It should be noted that, in addition to nitrogen gas, a gas such as air may be ejected in order to knock down the surplus ball.
本実施形態の余剰ボールの検出方法及び装置は、 前述のようにして余剰ボール 4 aを検出するので、 従来の検出方法では検出することが困難であった、 縦方向 に一列に並んだ余剰ボール 4 aを確実に検出することができる。  Since the surplus ball detection method and apparatus of the present embodiment detects the surplus balls 4a as described above, it is difficult to detect the surplus balls 4a by the conventional detection method. 4a can be reliably detected.
したがって、 5 0 0 / m φ未、満の微細金属ボーノレ、 特に、 3 O O u m 0未満の 微細金厲ボールは縦方向に余剰ボールが発生し易いが、 これらの微細金属ボール を用いてバンプを形成する際に、 本発明は有効に利用することができ、 微細なボ —ルバンプを形成する際の余剰ボールの有無及び位匱を確実に検出して、 不良品 の発生を大幅に減少させることができる。 産業上の利用可能性  Therefore, extra fine metal balls with a diameter of less than 500 / mφ, especially fine gold balls less than 3 000 μm, tend to generate extra balls in the vertical direction, but bumps are formed using these fine metal balls. The present invention can be effectively used in forming, and it is possible to detect the presence or absence of excess balls and the size of fine balls when forming fine ball bumps, and to greatly reduce the occurrence of defective products. Can be. Industrial applicability
本発明によれば、 配列基板の中央部に微細ボールが集中的に吸着されてしまう 不都合を防止することができ、 ボール配列基板の全面に渡って微細ボールを良好 に吸着することができる。 また、 本発明の微細ボールの配列装置及び方法によれ ば、 再吸着時にボール吸着の不具合が発生する確率を数分の 1以下に減少させる ことができるとともに、 再吸着に要する時問も数分の 1以下に减少させることが できる。  ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the inconvenience that a fine ball is intensively adsorbed to the center part of an arrangement substrate can be prevented, and a fine ball can be adsorbed favorably over the whole surface of a ball arrangement substrate. Further, according to the apparatus and method for arranging fine balls of the present invention, it is possible to reduce the probability of occurrence of a problem of ball suction during re-sucking to a fraction or less, and to reduce the time required for re-sucking to several minutes. It can be reduced to 1 or less.
本発明によれば、 ボール配列基板の表面に複数形成されたボール吸着孔の位置 に応じて、 吸引タイミング及び吸引力を異ならせるようにし、 上記空気吸入孔に 近いボール配列基板の周辺部に形成されているボール吸着孔においては早レ、タィ ミングで微細ボールの吸着を開始するとともに吸引力を大きく し、 その反対に、 ボール配列基板の中央部に形成されているボール吸着孔では吸引タイミングを遅 く、 かつ吸引力が小さくなるようにして、 ボール配列基板の全面に渡って微細ボ ールを良好に吸着できるようにすることが可能となった。 According to the present invention, suction timing and suction force are varied according to the positions of a plurality of ball suction holes formed on the surface of the ball array substrate, and the suction timing and the suction force are changed at the peripheral portion of the ball array substrate close to the air suction hole. In the ball suction hole, the suction of fine balls is started at an early timing and at the same time, and the suction force is increased. On the contrary, the suction timing is set in the ball suction hole formed in the center of the ball array substrate. Slowly and with a small suction force, the fine holes are spread over the entire surface of the ball array substrate. This makes it possible to adsorb the tool well.
本発明によれば、 この種のバンプ形成において既にバンプが形成されたバンプ を損傷等することなく、 適正且つ高レ、信頼性のバンプ接合を実現することができ る。 特に、 ウェハ上の複数の領域毎に微小ボールを一括で接合することで、 少な くともその分割領域内のバンプ高さを均一性を確保し、 バンプ形成後のプロセス において接合信頼性を有効に高めることができる。 また、 分割領域ずつまとめて 微小ボールを接合することで、 生産効率を格段に向上することができる等の利点 を有している。  According to the present invention, proper, high-level, and reliable bump bonding can be realized without damaging a bump on which a bump is already formed in this type of bump formation. In particular, by joining micro-balls in multiple areas on the wafer at once, the uniformity of the bump height in at least the divided areas is ensured, and the bonding reliability is improved in the process after bump formation. Can be enhanced. In addition, there is an advantage that the production efficiency can be remarkably improved by joining the micro balls in each divided region.
本発明によれば、 振動により跳躍させた微細ボールを 1つ 1つ保持してボール バンプを形成していくので、 ボーノレバンプを形成する製品の種類毎にボール配列 基板を作成する必要がなくなり、 大きな汎用性が得られる。 したがって、 例えば 少ピンの半導体装置を少量生産する場合に用いて特に有効である。  According to the present invention, since the ball bumps are formed by holding the fine balls jumped by vibration one by one, there is no need to create a ball array substrate for each type of product for which a Bonore bump is formed. Versatility is obtained. Therefore, it is particularly effective, for example, when a small number of semiconductor devices with a small number of pins are manufactured.
また、 予め所望の大きさに形成した微細ボールを使用してバンプを形成するこ とができるので、 バンプの高さ及び径を一様にすることができ、 高い接合信頼性 が得られるバンプを、 簡単な装置で容易に形成することが可能となる。  In addition, since bumps can be formed by using fine balls formed in a desired size in advance, the height and diameter of the bumps can be made uniform, and bumps having high bonding reliability can be obtained. However, it can be easily formed with a simple device.
さらに、 超音波振動子により超音波振動を印加することにより、 微細ボールを 使用する際に出現することが多い余分なボールを良好に除去することができるの で、 前記余分なボールにより生じる不都合を確実に防止することができる。 また、 微細ボールを接合するときに超音波エネルギーを加えことで、 前記微細 ボールとボールバンプ形成対象物との接合温度を低下させて接合時間の短縮を図 ることができるとともに、 接合強度を向上させることができるようになる。 本発明によれば、 この種のバンプを形成する際、 2つ以上のダイシングした半 導体チップを用いることにより、 複数個同時にバンプ形成を行うことで生産性を 格段に向上させることができる。 この場合、 良品の半導体チップを選択可能とし たことで、 1 0 0 %近くまで良品率を高めよく、 歩留り向上を図ることができる 等の利点を有している。  Further, by applying the ultrasonic vibration by the ultrasonic vibrator, it is possible to satisfactorily remove an extra ball that often appears when using a fine ball. It can be prevented reliably. In addition, by applying ultrasonic energy when bonding the fine balls, the bonding temperature between the fine balls and the ball bump forming object can be reduced, thereby shortening the bonding time and improving the bonding strength. Will be able to According to the present invention, when forming this kind of bump, by using two or more diced semiconductor chips, a plurality of bumps can be formed at the same time, whereby productivity can be remarkably improved. In this case, since a non-defective semiconductor chip can be selected, the non-defective semiconductor chip has an advantage that the non-defective product rate can be increased to nearly 100% and the yield can be improved.
本発明によれば、 微小金属ボ一ルを所定容器に供給する際、 微小金属ボールを 個数で管理しながら供給することで、 容器内の微小金属ボールの数量をつねに最 適範囲に維持することができる。 これにより配列へッドにおけるボール吸着の際 つねに高い成功率を保証し、 生産性を格段に向上し得る等の利点を備えている。 本発明は前述したように、 第 1の発明によれば、 斜め方向から光を照射して、 微細ボールの高さに応じた大きさの影を配列基板上に形成し、 前記影の大きさに 基づいて余剰ボールを検出するので、 検出方向からみて --直線状に重なっている 余剰ボールを確実に検出することができる。 According to the present invention, when supplying a minute metal ball to a predetermined container, the number of the minute metal balls in the container is always maintained in an optimum range by supplying the minute metal balls while controlling the number of the minute metal balls. Can be. This allows the ball to be adsorbed on the array head It has the advantages of always guaranteeing a high success rate and significantly improving productivity. As described above, according to the first aspect, the present invention irradiates light from an oblique direction to form a shadow having a size corresponding to the height of the fine ball on the array substrate, Since the surplus balls are detected based on, the surplus balls overlapping in a straight line can be reliably detected when viewed from the detection direction.
また、 本発明の他の特徴によれば、 前記配列基板に保持されている微細ボール を検出カメラで撮像する際に、 所定の焦点距離で撮像するので、 前記余剰ボール と正常な微細ボールとを画像信号の大きさで区別することが可能となり、 前記検 出力メラの撮像出力の強弱に基づいて、 検出方向からみて一直線状に重なってい る余剰ボールを確実に検出" ¾ことができる。  Further, according to another feature of the present invention, when the fine ball held on the array substrate is imaged by the detection camera, the fine ball is imaged at a predetermined focal length. It is possible to discriminate by the magnitude of the image signal, and based on the strength of the imaging output of the detection output mera, it is possible to reliably detect the surplus balls overlapping in a straight line when viewed from the detection direction.
また、 本発明のその他の特徴によれば、 前記配列基板に保持されている微細ボ —ルを斜め方向から撮像し、 前記斜め方向からの撮像によつて得られた画像に基 づいて余剰ボールを検出するようにしたので、 正常に保持されている部分と余剰 ボールが発生している部分とで 異なる大きさの画像を得ることができ、 検出方 向からみて縦一直線の状態に重なっている余剰ボールを確実に検出することがで さる。  Further, according to another feature of the present invention, an image of the minute ball held on the array substrate is taken in an oblique direction, and an extra ball is obtained based on the image obtained by the image taken in the oblique direction. Is detected, it is possible to obtain images of different sizes in the part where the ball is properly retained and the part where the surplus ball is generated, and they are vertically aligned when viewed from the detection direction. The surplus ball can be reliably detected.
また、 本発明のその他の特徴によれば、 前記微細ボールを保持している配列基 板に振動を印加した状態で撮像したので、 縦に連なった状態に重なっている余剰 ボールが発生して部分を撮像して得た画像は、 正常に保持されている部分を撮像 して得た画像と比較して、 その大きさ及ぴ輪郭を異ならせることができ、 検出方 向からみて縦一直線の状態に重なっている余剰ボールを確実に検出することがで さる。  Further, according to another feature of the present invention, the image is taken in a state where vibration is applied to the array substrate holding the fine balls, so that a surplus ball overlapping in a vertically connected state is generated. The size and outline of the image obtained by imaging the image can be different from the image obtained by imaging the normally held part. It is possible to reliably detect the surplus balls that overlap.
また、 本発明のその他の特徴とするところは、 前記微細ボールを保持している 配列基板を、 所定の高さに位置決めされたボール倒し治具の上を通過させて余剰 ボールを倒してから撮像するようにしたので、 縦に連なった状態に重なっている 余剰ボールが発生しても、 正面方向からみて余剰ボールが見やすい状態にして撮 像することができ、 縦に連なった状態の余剰ボールでも確実に検出することがで さる。  Another feature of the present invention is that the array substrate holding the fine balls is passed over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and the surplus balls are dropped and then imaged. Even if there is a surplus ball that overlaps vertically, it can be taken in a state where the surplus ball is easy to see when viewed from the front. It can be detected reliably.
したがって、 本発明によれば、 5 0 0 μ πι φ未満の微細金属ボール、 特に、 3 0 0 /Ζ ΙΏ φ未満の微細金属ボールが縦方向に重なって余剰ボ一ルとなっている場 合においても良好に検出することができ、 微細金属ボールを用いてバンプを形成 する際に、 不良品の発生を大幅に减少させることができる。 Therefore, according to the present invention, fine metal balls having a diameter of less than 500 μπιφ 0 0 / Ζ 良好 It is possible to detect well even when the fine metal balls of less than φ overlap in the vertical direction to form a surplus ball, and when forming a bump using the fine metal balls, The occurrence of defective products can be greatly reduced.

Claims

請求の範囲 . 微細ボールの吸着面にボール吸着孔が複数個形成されている配列基板と、 前記配列基板を保持している微細ボール配列へッドの内部に形成されている真 空室を減圧ノ加圧して、 前記ボール吸着孔のそれぞれに微細ボールを吸着ノ離 脱させるようにする減圧 加圧系統とを備え、 前記配列基板上に複数の微細ボ —ルを一括保持して、 プリント基板及び半導体チップを少なくとも含む電子部 品の電極上に一括配列させるようにする微細ボールの配列装置において、 前記配列へッドの内部に形成されている真空室を複数のェリアに区画すると ともに、 前記減圧 加圧系統を前記複数のエリア毎に設け、 Claims: An array substrate having a plurality of ball suction holes formed on the suction surface of the micro-balls, and a vacuum chamber formed inside a micro-ball array head holding the array substrate are depressurized. A pressurizing system for depressurizing the micro balls in each of the ball suction holes so as to adsorb and desorb the fine balls. And an arrangement device for fine balls arranged at a time on an electrode of an electronic component including at least a semiconductor chip, wherein a vacuum chamber formed inside the arrangement head is divided into a plurality of areas, and Decompression and pressurization systems are provided for each of the plurality of areas,
前記各ェリアにおける減圧タイミング及び減圧の大きさを、 前記各ェリァ毎 に制御可能としたことを特徴とする微細ボールの配列装置。  A minute ball arrangement apparatus, wherein the pressure reduction timing and the pressure reduction magnitude in each area can be controlled for each area.
. 請求項 1記載の微細ボール配列装匱であって、 The fine ball array shingle according to claim 1,
前記各エリアにおける減圧タイミング及び減圧の大きさに代え、 前記微細ボ ールの吸着/離脱を前記各ェリァ毎に制御可能にしたことを特徴とする微細ボ ールの配列装置。  A fine ball arrangement apparatus, characterized in that the suction / release of the fine balls can be controlled for each of the areas, instead of the pressure reduction timing and the magnitude of the pressure reduction in each of the areas.
. 請求項 1記載の微細ボールの配列装置であって、 The arrangement device for fine balls according to claim 1, wherein
前記各ェリアにおける滅圧タイミング及び減圧の大きさに加え、 前記微細ボ ールの吸着 Z離脱を前記各エリア毎に制御可能としたことを特徴とする微細ボ —ルの配列装置。 An arrangement apparatus for microballs, characterized in that, in addition to the decompression timing and the magnitude of decompression in each area, the adsorption and desorption of the microballs can be controlled for each of the areas.
. 内部に真空室が形成されているとともに、 その吸着面には上記真空室に連 通するボール吸着孔が複数個形成されている微細ボール配列基板を保持してい る微細ボール配列へッドにおいて、 A micro-ball array head holding a micro-ball array substrate having a vacuum chamber formed inside and a plurality of ball suction holes communicating with the vacuum chamber formed on the suction surface. ,
上記真空室の周辺部に空気吸入孔を形成するとともに、 上記空気吸入孔と上 記真空室の中央部との間に区画壁を形成し  An air suction hole is formed in the periphery of the vacuum chamber, and a partition wall is formed between the air suction hole and the center of the vacuum chamber.
上記各ボール吸着孔のそれぞれから吸引されて上記空気吸入孔に至る空気の 流れを上記区画壁により制御可能にしたことを特徴とする微細ボール配列へッ K。 A fine ball arrangement head, wherein the flow of air sucked from each of the ball suction holes and reaching the air suction holes can be controlled by the partition wall.
. 導電性の微小ボールを吸引保持するための多数の吸引孔を有する微小ボ一 ル配列基板であって、 . Microbore with multiple suction holes for holding and holding conductive microballs Array board,
前記基板の微小ボールを保持する側の面における基板周縁部を薄肉に形成し て成る切除部を有することを特徴とする微小ボール配列基板。  A micro-ball array substrate, comprising: a cutout portion formed by thinning a peripheral portion of the substrate on a side of the substrate on which a micro-ball is held.
6 . 前記切除部は、 基板周縁部寄りの吸引孔よりも外側に設けられることを特 徴とする請求項 5に記載の微小ボール配列基板。  6. The microball array substrate according to claim 5, wherein the cutout portion is provided outside a suction hole near a peripheral portion of the substrate.
7 . 跳躍している微細ボールの 1つを吸着するための吸着孔の一端がその先端 部に開口している配列基板と、  7. An array substrate having one end of a suction hole for sucking one of the jumping fine balls opened at the tip thereof;
前記配列基板に形成されている吸着孔の内部を負圧にして、 前記配列基板の 先端に前記跳躍している微細ボールの 1つを真空吸着させるようにするための 真空吸着装置と、 一  A vacuum suction device for causing the inside of the suction hole formed in the array substrate to have a negative pressure so that one of the jumping fine balls is vacuum-adsorbed to the tip of the array substrate;
前記配列基板の先端に真空吸着している微細ボール以外の余分な微細ボ一ル を除去するために前記ボール配列基板を微小振幅で振動させる振動手段とを具 備することを特徴とする微細ボールバンプ形成装置。  Vibrating means for vibrating the ball array substrate with a minute amplitude in order to remove extra fine balls other than the fine balls that are vacuum-adsorbed at the tip of the array substrate. Bump forming equipment.
8 . 前記余分な微細ボールを除去するための振動手段が超音波振動子であるこ とを特徴とする請求項 7に記載の微細ボールバンプ形成装置。  8. The fine ball bump forming apparatus according to claim 7, wherein the vibrating means for removing the extra fine balls is an ultrasonic vibrator.
9 . 前記ボール配列基板の先端部は、 使用する微細ボールの大きさに対応して 細径に形成されることにより、 前記ボールバンプを形成するピッチよりも小さ く形成されていることを特徴とする請求項 7または 8のいずれか 1項に記載の 微細ボールバンプ形成装置。  9. The tip of the ball array substrate is formed to have a small diameter corresponding to the size of the fine ball to be used, so that it is formed smaller than the pitch for forming the ball bumps. 9. The fine ball bump forming apparatus according to claim 7, wherein
1 0 . 前記配列基板の先端部に吸着している微細ボールを前記ボールバンプ形 成対象物の所定位置に転写してボールバンプを形成する際に、 前記微細ボール に超音波エネルギーを加えるための超音波振動子を更に具備することを特徴と する請求項 7乃至 9のいずれか 1項に記載の微細ボールバンプ形成装置。 1 1 . 2つ以上のダイシングした半導体チップまたはプリント基板の電極部に 対応する位置に導電性ボールを配列保持するボール配列手段と、 10. A method for applying ultrasonic energy to the fine balls when transferring the fine balls adsorbed to the tip of the array substrate to predetermined positions of the ball bump forming object to form ball bumps. The fine ball bump forming apparatus according to any one of claims 7 to 9, further comprising an ultrasonic vibrator. 11. Ball arrangement means for arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrodes,
半導体チップまたはプリン卜基板の電極部と前記ボール配列手段によって配 列保持された導電性ボールとを位置合わせするための位置出し手段と、 前記配列保持された導電性ボールを半導体チップまたはプリント基板の電極 部に転写接合する転写接合手段と、 を含んでいることを特徴とするバンプ形成装置。 Positioning means for aligning the electrode portion of the semiconductor chip or the printed board with the conductive balls arranged and held by the ball arranging means; and Transfer joining means for transferring and joining to the electrode portion, A bump forming apparatus comprising:
1 2 . 請求項 1 1に記載のバンプ形成装置において、 12. The bump forming apparatus according to claim 11,
前記位置出し手段は、 各半導体チップに対応した位置に凹溝が形成されて成 る トレーを含んでいることを特徴とするバンプ形成装置。  The bump forming apparatus, wherein the positioning means includes a tray having a groove formed at a position corresponding to each semiconductor chip.
1 3 . 請求項 1 1に記載のバンプ形成装置において、 13. The bump forming apparatus according to claim 11,
前記位置出し手段は、 各半導体チップに対応した位匱に凹溝が形成されたス テ一ジを含んでいることを特徴とするバンプ形成装置。  The positioning device includes a stage in which a groove is formed in a position corresponding to each semiconductor chip.
1 4 . 請求項 1 1に記載のバンプ形成装置において、 14. The bump forming apparatus according to claim 11,
前記位置出し手段は、 直交および回転座標が独立に制御可能な 2つ以上のス テ一ジを含んでいることを特徴とするバンプ形成装置。  A bump forming apparatus, wherein the positioning means includes two or more stages whose orthogonal and rotational coordinates can be independently controlled.
5 . 請求項 1 1に記載のバンプ形成装置において、  5. The bump forming apparatus according to claim 11,
前記位置出し手段は、 各半導体チップを位置決めし、 その位置に吸引固定し 得るように構成されたステージを含んでいることを特徴とするバンプ形成装置。 6 . 所定容器に微小ボールを供給するボール供給手段と、  The bump forming apparatus, wherein the positioning means includes a stage configured to position each semiconductor chip and fix the semiconductor chip by suction. 6. Ball supply means for supplying minute balls to a predetermined container;
前記ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量 を計数するボールカウンタと、 を備え、  A ball counter for counting the number of micro balls to be supplied from the ball supply means to the container,
前記ボールカウンタにより微小ボールを計数しながら、 前記ボール供給手段 から前記容器に微小ボールを供給することを特徴とする微小ボール供給装置。 7 . 請求項 1 6に記載の微小ボール供給装匱において、  A minute ball supply device, wherein the minute ball is supplied from the ball supply means to the container while counting the minute balls by the ball counter. 7. The micro-ball supply device according to claim 16,
前記容器から排出され^小ボールの数量データに基づき、 前記容器に適量 の微小ボールを供給するように前記ボール供給手段を駆動させる駆動制御手段 を備えたことを特徴とする微小ボール供給装匱。  A micro-ball supply device comprising: a drive control means for driving the ball supply means to supply an appropriate amount of micro-balls to the container based on data on the number of small balls discharged from the container.
8 . 前記ボール供給手段は単一の微小ボールを通過させるように設定された シユートを備え、 このシユートを通過する微小ボールが前記ボールカウンタに よってカウントされることを特徴とする請求項 1 7に記載の微小ボール供給装 置。  8. The ball supply device according to claim 17, wherein the ball supply means includes a shot set to pass a single minute ball, and the minute balls passing through the shot are counted by the ball counter. The described micro ball supply device.
9 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 検出装置において、  9. In a detection device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記配列基板に保持されている微細ボールに向けて斜め方向から光を照射す る投光器と、 Irradiating light from an oblique direction toward the fine balls held on the array substrate A floodlight,
前記投光器によって前記配列基板上に形成される微細ボールの影を撮像する 撮像手段と、  Imaging means for imaging a shadow of a fine ball formed on the array substrate by the light projector;
前記撮像手段から出力される画像デ一タに基づいて余剰ボールを検出する余 剰ボール検出手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。  A surplus ball detecting device, comprising: surplus ball detecting means for detecting a surplus ball based on image data output from the imaging means.
2 0 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 検出装置において、  20. In a detection device that detects surplus balls generated when fine balls are held on an array substrate,
前記配列基板に保持されている微細ボールを、 所定の位置に焦点距離を合わ せて撮像する検出カメラと、  A detection camera for imaging the fine ball held on the array substrate at a predetermined position with a focal length adjusted;
前記検出カメラの撮像出力に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボール検出 手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。  A surplus ball detection device, comprising: surplus ball detection means for detecting a surplus ball based on an imaging output of the detection camera.
2 1 . 前記配列基板に保持されている微細ボールを前記検出カメラで撮像する 際に、 前記配列基板に正常に保持されている微細ボールに焦点を合わせて撮像 することを特徴とする請求項 2 0に記载の余剰ボール検出装置。  21. When imaging the fine balls held on the array substrate by the detection camera, the imaging is performed by focusing on the fine balls normally held on the array substrate. The surplus ball detection device described in 0.
2 2 . 前記配列基板に保持されている微細ボールを前記検出カメラで撮像する 際に、 前記配列基板に正常に保持されている微細ボールよりも手前に焦点を合 わせて撮像することを特徴とする請求項 2 0に記載の余剰ボール検出装置。22. When imaging the fine ball held on the array substrate with the detection camera, the image is focused on the front side of the fine ball normally held on the array substrate. 22. The surplus ball detection device according to claim 20, wherein
2 3 . 前記余剰ボール検出手段は、 前記微細ボールが前記配列基板上に正常に 保持されている状態で撮像して得られた画像と、 前記検出力メラにより撮像さ れた画像とを比較して余剰ボールを検出することを特徴とする請求項 1 9乃至 2 2の何れか 1項に記載の余剰ボール検出装置。 23. The surplus ball detection means compares an image obtained by imaging the fine ball in a state where it is normally held on the array substrate with an image obtained by the detection power mela. The surplus ball detection device according to any one of claims 19 to 22, wherein the surplus ball detection device detects the surplus ball.
2 4 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、  24. In a device for detecting surplus balls generated when micro balls are held on an array substrate,
前記配列基板に保持されている微細ボールを斜め方向から撮像する撮像手段 と、  Imaging means for imaging the fine ball held on the array substrate from an oblique direction;
前記撮像手段によって得られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボー ル検出手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。  A surplus ball detection device, comprising: a surplus ball detection unit that detects a surplus ball based on an image obtained by the imaging unit.
2 5 . 前記撮像手段は C C カメラであることを特徴とする請求項 2 4に記載 の余剰ボール検出装置。 25. The surplus ball detection device according to claim 24, wherein the imaging means is a CC camera.
6 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、 6. In an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記配列基板に所定振幅の振動を印加する振動印加手段と、  Vibration applying means for applying a vibration of a predetermined amplitude to the array substrate,
前記振動印加手段によつて振動が印加されている状態の配列基板に保持され ている微細ボールを撮像する撮像手段と、  Imaging means for imaging the fine ball held on the array substrate in a state where the vibration is applied by the vibration applying means;
前記撮像手段によって得られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボ ール検出手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。  A surplus ball detection device comprising surplus ball detection means for detecting a surplus ball based on an image obtained by the imaging means.
7 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、  7. In an apparatus for detecting excess balls generated when micro balls are held on an array substrate,
前記配列基板に縦に連なつて保持されている余剰ボールを倒した状態にして 検出する検出手段を有することを特徴と余剰ボール検出装置。  A surplus ball detecting device, comprising: detecting means for detecting a surplus ball, which is vertically connected to the array substrate and held, in a depressed state.
8 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、  8. In a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記検出手段は、 所定の高さに位置決めされたボール倒し治具を具備し、 前記配列基板を前記ボール倒し治具の上を通過させて前記配列基板に縦に連 なって保持されている余剰ボールを倒した状態にすることを特徴とする請求項 2 7に記載の余剰ボールの検出装置。  The detecting means includes a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and passes the array board over the ball dropping jig, and holds a surplus vertically connected to the array board. 28. The surplus ball detecting device according to claim 27, wherein the surplus ball is set in a state where the ball is tilted.
9 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、 9. In a device for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記検出手段は、 前記配列基板に向けて流体を噴射する噴射手段を具備し、 前記縦に連なって保持されている余剰ボールを前記流体により倒した状態に することを特徴とする請求項 2 7に記載の余剰ボールの検出装置。  28. The detection device according to claim 27, wherein the detection device includes an ejection device that ejects a fluid toward the arrayed substrate, and the surplus balls held in the vertical direction are brought down by the fluid. The surplus ball detection device according to any one of the above.
0 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、 0. In an apparatus for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記微細ボールを保持している配列基板に対して 定の間隔となるような高 さに位置決めされたボール倒し治具と、  A ball dropping jig positioned at a height such that it is at a fixed interval with respect to the array substrate holding the fine balls,
前記配列基板を前記ボール倒し治具の上を通過させて余剰ボールを倒すよう にする配列基板移動手段と、  Array substrate moving means for passing the array substrate over the ball drop jig to drop excess balls,
前記ボール倒し治具の上を通過させた配列基板に保持されている微細ボール を撮像する撮像手段と、 Fine balls held on an array substrate passed over the ball dropping jig Imaging means for imaging
前記撮像手段によって得られた画像に基づいて余剰ボールを検出する余剰ボ ール検出手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。  A surplus ball detection device comprising surplus ball detection means for detecting a surplus ball based on an image obtained by the imaging means.
3 1 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 装置において、 3 1. In an apparatus that detects excess balls generated when micro balls are held on an array substrate,
前記微細ボールを保持している配列基板に向けて流体を噴射して前記余剰ボ 一ルを倒した状態とする流体噴射装匱と、  A fluid ejecting device for ejecting a fluid toward the array substrate holding the fine balls to bring the surplus balls down,
前記流体噴射装置によつて余剰ボールが倒された状態の配列基板に保持され ている微細ボールを撮像する撮像手段と、  Imaging means for imaging the fine balls held on the array substrate in a state where the surplus balls are tilted by the fluid ejecting device;
前記撮像手段によって得られた画像に基づいて余剰ボ一ルを検出する余剰ボ A surplus volume detecting a surplus volume based on the image obtained by the imaging means;
—ル検出手段とを具備することを特徴とする余剰ボール検出装置。 A surplus ball detection device comprising a rule detection means;
3 2 . 前記流体噴射装置から噴射される流体は窒素ガスであることを特徴とす る請求項 3 1に記載の余剰ボール検出装匱。 3 3 . 微細ボールの吸着面にボール吸着孔が複数個形成されている配列基板を 保持している微細ボール配列へッドの内部に形成されている真空室を減圧 加 圧して、 前記ボール吸着孔のそれぞれに微細ボールを吸着/離脱させるように して、 前記配列基板上に複数の微細ボールを一括保持し、 プリント基板及び半 導体チップを少なくとも含む電子部品の電極上に一括配列させる微細ボールの 配列 法において、  32. The surplus ball detecting device according to claim 31, wherein the fluid ejected from the fluid ejecting device is a nitrogen gas. 33. A vacuum chamber formed inside a micro-ball array head holding an array substrate having a plurality of ball suction holes formed on the micro-ball suction surface is depressurized and pressurized, and the ball suction is performed. A plurality of fine balls are collectively held on the array substrate so as to adsorb / remove the fine balls in each of the holes, and the fine balls are collectively arranged on electrodes of an electronic component including at least a printed board and a semiconductor chip. In the array method of
前記配列へッドの内部に形成されている真空室が複数のェリァに区画されて いるとともに、 前記複数のェリァ毎に减圧 加圧系統が設けられている配列へ ッドを用い、  A vacuum chamber formed inside the array head is partitioned into a plurality of areas, and an array head in which a pressure and pressure system is provided for each of the plurality of areas is used.
前記各エリアにおける减圧タイミング及び减圧の大きさを、 前記複数のェリ ァ毎に制御しながら前記吸着面に一括吸着して複数の微細ボールを一括配列す ることを特徴とする微細ボールの配列方法。  A fine ball, wherein a plurality of fine balls are collectively adsorbed on the suction surface while controlling the timing of the pressure and the magnitude of the pressure in each of the areas for each of the plurality of layers. Array method.
3 4 . 請求項 3 3に記載の微細ボールの発列方法において、 34. In the method for arranging fine balls according to claim 33,
前記各エリアにおける減圧タイミング及び减圧の大きさに代え、 前記微細ボ ールの吸着/離脱のみを前記複数のェリァ毎に制御しながら前記吸着面に一括 吸着して複数の微細ボールを一括配列することを特徴とする微細ボールの配列 方法。 Instead of the pressure reduction timing and the magnitude of the pressure in each of the areas, only the suction / release of the fine ball is controlled on each of the plurality of areas and collectively on the suction surface. A method for arranging fine balls, wherein a plurality of fine balls are collectively arranged by suction.
3 5 . 請求項 3 3に記載の微細ボールの発列方法において、  35. In the method for arranging fine balls according to claim 33,
前記各ェリアにおける減圧タイミング及び減圧の大きさに加え、 前記微細ボ —ルの吸着 離脱を前記複数のェリァ毎に制御しながら前記吸着面に一括吸着 して複数の微細ボールを一括配列することを特徴とする微細ボールの配列方法。 3 6 . 内部に真空室が形成されているとともに、 その吸着面には上記真空室に 連通するボール吸着孔が複数個形成されている微細ボール配列基板を保持して いる微細ボール配列へッドを用い、 上記複数のボール吸着孔に微細ボールを一 括吸着して所定の位置に複数の微細ボールを配列するようにした微細ボール配 列方法において、  In addition to the decompression timing and the magnitude of the decompression in each of the areas, the plurality of micro balls are collectively arranged by collectively adsorbing on the adsorption surface while controlling the adsorption and desorption of the micro balls for each of the plurality of areas. Characteristic method of arranging fine balls. 36. A micro-ball array head holding a micro-ball array substrate having a vacuum chamber formed inside and a plurality of ball suction holes communicating with the vacuum chamber formed on the suction surface. In the method for arranging fine balls, the fine balls are collectively sucked into the plurality of ball suction holes and the plurality of fine balls are arranged at predetermined positions.
上記真空室の周辺部に空気吸入孔が形成されるとともに、 上記空気吸入孔と 上記真空室の中央部との間に区画壁が形成されている微細ボール配列へッドを 用い、 上記各ボール吸着孔のそれぞれから吸引される空気の流れが上記区画壁 により所定の流れとなるように制御し、 上記ボール吸着孔に複数の微細ボール を一括吸着させて所定の状態に配列させることを特徴とする微細ボールの配列 方法。  Each of the balls is formed by using a fine ball array head in which an air suction hole is formed in a peripheral portion of the vacuum chamber and a partition wall is formed between the air suction hole and a central portion of the vacuum chamber. The flow of the air sucked from each of the suction holes is controlled to be a predetermined flow by the partition wall, and a plurality of fine balls are collectively sucked into the ball suction holes and arranged in a predetermined state. How to arrange the fine balls.
3 7 . 配列基板に配列担持した導電性の微小ボールを被接合部に転写してバン プを形成する方法であって、  37. A method of forming bumps by transferring conductive micro balls arranged and carried on an arrangement substrate to a portion to be joined,
前記被接合部を複数の領域に分割し、 分割された各領域毎に前記配列基板に 配列担持された前記微小ボールを接合することを特徴とするバンプ形成方法。 3 8 . 前記被接合部は複数の半導体素子の電極部により構成されることを特徴 とする請求項 3 7に記載のバンプ形成方法。  A method for forming a bump, comprising: dividing the portion to be joined into a plurality of regions; and joining the micro balls arranged and carried on the arrangement substrate for each of the divided regions. 38. The bump forming method according to claim 37, wherein the part to be joined is constituted by electrode parts of a plurality of semiconductor elements.
3 9 . 前記被接合部が 1又は複数の半導体素子単位で分割されると共に、 各半 導体素子の電極部に前記微小ボールを接合することを特徴とする請求項 3 8に 39. The method according to claim 38, wherein the part to be bonded is divided into one or a plurality of semiconductor elements, and the micro-ball is bonded to an electrode part of each semiconductor element.
- 記载のバンプ形成方法。 -The bump formation method described above.
4 0 . 請求項 5又は 6に記載の微小ボ一ル配列基板を用いることを特徴とする 請求項 3 7に記載のバンプ形成方法。  40. The method of forming a bump according to claim 37, wherein the microball array substrate according to claim 5 or 6 is used.
4 1 . 微細ボールが収容されている容器に微振動を与えて前記微細ボールを跳 躍させる微細ボール跳躍工程と、 4 1. Micro-vibration is applied to the container containing the micro-balls to jump the micro-balls. The fine ball jumping process that makes you jump,
前記微細ボール跳躍工程の処理によって跳躍している微細ボールの 1つを、 吸着孔が 1つ形成されている配列基板の先端部に真空吸着して保持する微細ボ ール吸着工程と、  A fine ball suction step of holding one of the fine balls jumping by the processing of the fine ball jumping step by vacuum suction at the tip of the arrayed substrate having one suction hole;
前記配列基板の先端部に吸着している 1つの微細ボール以外の余分な微細ボ Extra fine holes other than one fine ball adsorbed on the tip of the array substrate
—ルを微小振幅による振動によつて除去する不要ボール除去工程と、 An unnecessary ball removing process for removing the ball by vibration with a small amplitude;
前記不要ボール除去工程で余分な微細ボールが除去された配列基板を、 基板 または半導体チップの電極を含むボールバンプ形成対象物の上に移動させ、 前 記ボールバンプ形成対象物と前記配列基板に吸着している微細ボールとの位置 合わせを行う配列基板移動工程と、  The arrangement substrate from which the extra fine balls have been removed in the unnecessary ball removal step is moved onto a substrate or a ball bump formation target including electrodes of a semiconductor chip, and is attracted to the ball bump formation target and the arrangement substrate. An array substrate moving step for aligning with the fine ball
前記配列基板の先端部に吸着している微細ボールを前記ボールバンプ形成対 象物の所定位置に転写してボールバンプを形成するバンプ形成工程とを行うこ とを特徴とする微細ボ一ルバンプ形成方法。  Forming a ball bump by transferring a micro ball adsorbed to the tip of the array substrate to a predetermined position of the ball bump forming object. Method.
4 2 . 前記不要ボール除去工程における微小振幅による振動は、 超音波振動子 によって発生される超音波振動であることを特徴とする請求項 4 1に記载の微 細ボールバンプ形成方法。  42. The method for forming a fine ball bump according to claim 41, wherein the vibration due to the minute amplitude in the unnecessary ball removing step is an ultrasonic vibration generated by an ultrasonic vibrator.
4 3 . 請求項 4 1または 4 2のいずれか 1項に記載のバンプ形成工程において、 超音波エネルギーを加えながら前記微細ボールと前記ボールバンプ形成対象物 とを接合するようにしたことを特徴とする微細ボールバンプ形成方法。  43. The bump forming step according to claim 41, wherein the micro-ball and the ball bump forming object are joined while applying ultrasonic energy. Method for forming fine ball bumps.
4 4 . 2つ以上のダイシングした半導体チップまたはプリン卜基板を所定位置 に位置決め配置し、 一括で導電性ボールを用いたバンプを形成することを特徴 とするバンプ形成方法。 44. A bump forming method comprising: positioning two or more diced semiconductor chips or print substrates at predetermined positions; and forming bumps using conductive balls all at once.
4 5 . 2つ以上のダイシングした半導体チップまたはプリント基板の電極部に 対応する位置に導電性ボールを配列保持する工程と、 45. A step of arranging and holding conductive balls at positions corresponding to two or more diced semiconductor chips or printed circuit board electrode portions;
半導体チップまたはプリント基板の電極部と、 配列保持された前記導電性ボ An electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board;
—ルとを位置合わせする工程と、 And the process of aligning the
配列保持された前記導電性ボールを半導体チップまたはプリント基板の電極 部に転写接合する工程と、  Transferring and bonding the conductive balls held in alignment to an electrode portion of a semiconductor chip or a printed circuit board;
を含んでいることを特徴とするバンプ形成方法。 A method of forming a bump, comprising:
4 6 . 前記配列保持された導電性ボールの配列状態を検査する工程を、 さらに 含んでいることを特徴とする請求項 4 5に記載のバンプ形成方法。 46. The bump forming method according to claim 45, further comprising a step of inspecting an arrangement state of the conductive balls held in the arrangement.
4 7 . 所定容器に微小ボールを供給する方法であって、 4 7. A method of supplying micro balls to a predetermined container,
ボール供給手段から前記容器に供給されるべき微小ボールのボール数量を計 数し、 前記容器内に収容される微小ボールの量が最適範囲に維持されるように 微小ボールの供給量を制御することを特徴とする微小ボール供給方法。  Counting the number of minute balls to be supplied from the ball supply means to the container, and controlling the supply amount of the minute balls so that the amount of the minute balls contained in the container is maintained in an optimum range. A method for supplying micro-balls, characterized in that:
4 8 . 前記容器から排出された微小ボールの数量を検知し、 この排出数量の多 少に応じて前記ボール供給手段からのボール供給量を制御することを特徴とす る請求項 4 7に記載の微小ボール供給方法。  48. The method according to claim 47, wherein the number of minute balls discharged from the container is detected, and the amount of ball supply from the ball supply means is controlled according to the amount of the discharged balls. Micro ball supply method.
4 9 . 前記容器から排出された微小ボールとほぼ同数の微小ボールが、 つぎの ボール排出までに供給されることを特徴とする請求項 4 7または 4 8に記載の 微小ボール供給方法。 49. The method according to claim 47 or 48, wherein the same number of micro balls as the micro balls discharged from the container are supplied until the next ball is discharged.
5 0 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  50. In a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記配列基板に保持されている微細ボールに斜め方向から光を照射し、 それ によって前記配列基板の表面に形成される微細ボールの影に基づいて余剰ボ一 ルを検出することを特徴とする余剰ボールの検出方法。  Irradiating the micro balls held on the array substrate with light in an oblique direction, thereby detecting an excess ball based on a shadow of the micro balls formed on the surface of the array substrate. Ball detection method.
5 1 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  5 1. In a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記配列基板に保持されている微細ボールを、 所定の位置に焦点距離を合わ せた検出カメラで撮像し、 前記検出カメラの撮像出力に基づいて余剰ボールを 検出することを特徴とする余剰ボールの検出方法。  An image of the fine ball held on the array substrate is captured by a detection camera having a focal length adjusted to a predetermined position, and a surplus ball is detected based on an image output of the detection camera. Detection method.
5 2 . 前記配列基板に保持されている微細ボールを撮像する際に、 前記配列基 板に正常に保持されている微細ボールに焦点を合わせて撮像することを特徴と する請求項 5 1に記載の余剰ボールの検出方法。  52. The imaging method according to claim 51, wherein when imaging the fine balls held on the array substrate, the imaging is performed by focusing on the fine balls normally held on the array substrate. Surplus ball detection method.
5 3 . 前記配列基板に保持されている微細ボールを撮像する際に、 前記配列基 板に正常に保持されている微細ボールの焦点よりも手前の位置に焦点を合わせ て撮像することを特徴とする請求項 5 1に記載の余剰ボールの検出方法。 5 3. When capturing an image of the fine ball held on the array substrate, imaging is performed by focusing on a position in front of the focus of the fine ball normally held on the array substrate. The method for detecting a surplus ball according to claim 51, wherein the surplus ball is detected.
5 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、 5. Detect surplus balls generated when micro balls are held on an array substrate In the method,
前記配列基板に保持されている微細ボールを斜め方向から撮像し、 前記斜め 方向からの撮像によって得られた画像に基づいて余剰ボールを検出することを 特徴とする余剰ボールの検出方法。  A method of detecting a surplus ball, comprising: taking an image of a fine ball held on the array substrate in an oblique direction; and detecting an extra ball based on an image obtained by the imaging in the oblique direction.
5 5 . 前記斜め方向からの撮像を C C Dカメラによって行うことを特徴とする 請求項 5 4に記載の余剰ボールの検出方法。  55. The surplus ball detection method according to claim 54, wherein the imaging from the oblique direction is performed by a CCD camera.
5 6 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  5 6. In a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記微細ボールを保持している配列基板に振動を印加するとともに、 前記振 動を印加した伏態で前記配列基板に保持されている微細ボールを撮像し、 前記 撮像して得られた画像に基づいて余剰ボールを検出することを特徴とする余剰 ボールの検出方法。  Vibration is applied to the array substrate holding the micro-balls, and the micro-balls held on the array substrate are imaged in a prone state in which the vibration is applied, based on the image obtained by the imaging. And detecting a surplus ball.
5 7 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  5 7. In a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記配列基板に縦に連なって保持されている余剰ボールを倒して検出するこ とを特徴とする余剰ボールの検出方法。  A surplus ball detection method, characterized in that surplus balls held vertically in a row on the array substrate are tilted and detected.
5 8 . 前記余剰ボールを倒す方法は、 前記配列基板を、 所定の高さに位置決め されたボール倒し治具の上を通過させ、 前記縦に連なって保持されている余剰 ボールを前記ボーノレ倒し治具に当接させて倒す方法であることを特徴とする請 求項 5 7に記載の余剰ボールの検出方法。  5 8. The method of knocking down the surplus balls is to pass the arrayed substrate over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and to drop the surplus balls held in a row in the vertical direction. The surplus ball detection method according to claim 57, wherein the surplus ball is a method of being brought down by contacting a tool.
5 9 . 前記余剰ボールを倒す方法は、 前記配列基板に向けて流体を噴射し、 前 記縦に連なって保持されている余剰ボールを前記流体で倒す方法であることを 特徴とする請求項 5 7に記載の余剰ボールの検出方法。  59. The method of tilting the surplus balls is a method of injecting a fluid toward the arrayed substrate and tilting the surplus balls held in a vertical line with the fluid. 7. The surplus ball detection method according to 7.
6 0 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  60. In a method for detecting an extra ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
一 前記微細ボールを保持している配列基板を、 所定の高さに位置決めされたボ ール倒し治具の上を通過させ、 縦に連なった状態の余剰ボールを倒した状態に してから前記配列基板に保持されている微細ボールを撮像し、 前記撮像して得 られた画像に基づいて余剰ボールを検出することを特徴とする余剰ボールの検 出方法。 (I) The array substrate holding the fine balls is passed over a ball dropping jig positioned at a predetermined height, and the excess balls in a vertically connected state are tilted, and then the A method for detecting a surplus ball, wherein the micro ball held on the array substrate is imaged, and the surplus ball is detected based on the image obtained by the imaging. How to get out.
1 . 微細ボールを配列基板に保持するときに発生する余剰ボールを検出する 方法において、  1. A method for detecting a surplus ball generated when a fine ball is held on an array substrate,
前記微細ボールを保持している配列基板に向けて流体を噴射することにより、 縦に連なった余剰ボールを倒した状態にしてから前記配列基板に保持されてい る微細ボールを撮像し、 前記撮像して得られた画像に基づいて余剰ボールを検 出することを特徴とする余剰ボールの検出方法。  By injecting a fluid toward the array substrate holding the micro-balls, an image of the micro-balls held on the array substrate is taken after the surplus balls connected vertically have been turned down, and the imaging is performed. Surplus balls are detected based on images obtained by the method.
2 . 前記流体は窒素ガスであることを特徴とする請求項 6 1に記載の余剰ボ —ルの検出方法。 2. The method for detecting surplus balls according to claim 61, wherein the fluid is nitrogen gas.
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