JP2743058B2 - Method and apparatus for removing microspheres - Google Patents
Method and apparatus for removing microspheresInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、好適にはフィルムキャ
リアのインナーリード、電極又は半導体チップの電極等
に微小金属球で成るバンプを接合する際、その微小金属
球を配列・固定しておくための配列基板から余剰の微小
金属球を除去するための微小球除去方法及びその装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is preferably applied to a method in which, when a bump made of a fine metal sphere is joined to an inner lead, an electrode of a film carrier, an electrode of a semiconductor chip or the like, the fine metal sphere is arranged and fixed. For removing extra fine metal spheres from an array substrate for use in the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】所謂フィルムキャリアのインナーリード
と半導体チップの電極の接合媒体となるバンプとして、
ウェハバンプ,スタッドバンプ及び転写バンプ等が知ら
れている。ウェハバンプは、半導体製造後、ウェハの形
態で電極パッド上にバリアメタルを形成し、その上にA
u等のバンプをメッキにより形成するものである。とこ
ろが、このウェハバンプは、プロセスの工程数を増加さ
せ、半導体装置の歩留り低下の原因となるばかりか、特
に少量多品種品に対してはコスト的に見合わない等の問
題がある。2. Description of the Related Art As bumps that serve as a bonding medium between a so-called inner lead of a film carrier and an electrode of a semiconductor chip,
Wafer bumps, stud bumps, transfer bumps and the like are known. After the semiconductor is manufactured, a barrier metal is formed on the electrode pads in the form of a wafer, and A is formed thereon.
The bumps such as u are formed by plating. However, this wafer bump not only causes an increase in the number of process steps and causes a decrease in the yield of semiconductor devices, but also has a problem that it is not worth the cost especially for a small number of high-mix products.
【0003】スタッドバンプは、半導体チップの電極パ
ッドに1つずつワイヤボンディングの1次接合時のボー
ルボンディングを行い、接合後にワイヤのネック部を切
断することによって、スタッドバンプを形成するが、こ
の切断部にワイヤの残りが凸形状且つ不均一に残る。こ
のためかかるバンプを用いた場合、接合信頼性はかなり
低いものになってしまう。また1ピンずつバンピングす
るために時間がかからざるを得ない。The stud bumps are formed one by one by performing ball bonding at the time of primary bonding of wire bonding to electrode pads of the semiconductor chip one by one, and cutting the neck portion of the wire after bonding. The remainder of the wire in the portion remains convex and non-uniform. For this reason, when such bumps are used, the bonding reliability becomes considerably low. In addition, it takes time to bump one pin at a time.
【0004】更に、フィルムキャリアのインナーリード
にバンプを接合する方法として、基板にメッキ成長させ
たバンプをインナーリードに接合するようにした転写バ
ンプにおいては、メッキ成長によるバンプは半球状のバ
ンプであるため、接合に必要となるバンプ高さに対して
バンプ幅が大きくなってしまい、特に100μm以下の
狭ピッチ接合には適当なものではない。Further, as a method of joining a bump to an inner lead of a film carrier, in a transfer bump in which a bump grown by plating on a substrate is joined to the inner lead, the bump formed by plating is a hemispherical bump. For this reason, the bump width becomes larger than the bump height required for bonding, which is not particularly suitable for narrow pitch bonding of 100 μm or less.
【0005】なお、このような問題に対処するため、微
小金属球を予め半導体の電極パッド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
形成方法が検討されている。In order to cope with such a problem, a method of forming a bump in which minute metal spheres are arranged in advance at the same coordinates as the electrode pads of the semiconductor and are joined together on the electrodes has been studied. I have.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バンプ接合もしくは形成方法において、微小金属球を配
列基板上に配列させるとき、静電気等の原因により基板
上に余分な金属球が付着し、または金属球同士が付着し
てしまうという問題があった。かかる余分な微小金属球
は、その基板から確実に除去しなければならないが、微
小でしかも多数の金属球を使用しているため、余分なも
のだけを的確に除去することは困難であった。However, in the conventional bump bonding or forming method, when arranging minute metal spheres on an arrayed substrate, extra metal spheres adhere to the substrate due to static electricity or the like, There was a problem that the balls would adhere to each other. Such extra fine metal spheres must be surely removed from the substrate, but it is difficult to accurately remove only extraneous metal spheres because they are small and use a large number of metal spheres.
【0007】本発明は、かかる実情に鑑み、配列基板に
おける配列時、余分な微小金属球を確実かつ迅速に除去
し得る微小球除去方法及びその装置を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for removing microspheres capable of reliably and quickly removing extra fine metal spheres when arranging them on an array substrate.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明による微小球除去
方法は、好適には、例えば微小金属球で成るバンプに適
用されるが、多数の微小球を配列基板の所定位置に配列
し、この配列基板に超音波振動を付与することにより、
前記配列基板に付着した余分な微小球を除去するように
したものである。この微小球除去方法において、特に前
記微小球は、真空吸着により前記配列基板に固定され
る。The method for removing microspheres according to the present invention is preferably applied to, for example, bumps made of fine metal spheres. However, a large number of microspheres are arranged at predetermined positions on an array substrate. By applying ultrasonic vibration to the array substrate,
An extra microsphere attached to the array substrate is removed. In this method for removing microspheres, particularly, the microspheres are fixed to the array substrate by vacuum suction.
【0009】本発明による微小球除去装置は、微小球を
配列・固定するための多数の配列孔を有する配列基板に
対して、超音波振動を付与する超音波振動源を備え、前
記超音波振動源を作動させて、前記配列基板を超音波振
動させるようにしたものである。この微小球除去装置に
おいて、特に超音波振動源としての超音波振動子は、配
列基板に内蔵され、或いは配列基板の外部に設けられて
いる。The apparatus for removing microspheres according to the present invention comprises an ultrasonic vibration source for applying ultrasonic vibration to an array substrate having a large number of array holes for arraying and fixing microspheres. A source is operated to ultrasonically vibrate the array substrate. In this microsphere removing apparatus, an ultrasonic vibrator as an ultrasonic vibration source is built in the array substrate or provided outside the array substrate.
【0010】[0010]
【作用】本発明によれば、微小球を配列・固定するため
の配列基板に対して超音波振動を付与し得る超音波振動
源として、超音波振動子を備えている。この超音波振動
子を作動させることにより、余分な微小金属球が付着し
た配列基板、又はこの配列基板を固定している部材に超
音波振動が付与される。この結果、配列基板に付着した
余分な微小球が瞬間的に除去される。従って、配列基板
の所定位置に、多数の微小球を適正且つ確実に配列する
ことができる。According to the present invention, an ultrasonic vibrator is provided as an ultrasonic vibration source capable of applying ultrasonic vibration to an array substrate for arranging and fixing microspheres. By operating the ultrasonic vibrator, ultrasonic vibration is applied to the array substrate to which the extra fine metal spheres are attached, or to the member fixing the array substrate. As a result, extra microspheres attached to the array substrate are instantaneously removed. Therefore, a large number of microspheres can be properly and reliably arranged at predetermined positions on the arrangement substrate.
【0011】[0011]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明による微小球
除去方法及びその装置の好適な実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a method and an apparatus for removing microspheres according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は、本発明の微小球除去装置1の代表
的構成例を示している。この実施例では、超音波振動源
としての超音波振動子2を備えている。この超音波振動
子2は、配線3を介して、その超音波振動を制御するた
めの制御装置4に接続されている。なお、本実施例にお
いて、本発明を適用すべき微小球として、好適には例え
ばバンプを構成する微小金属球Bとする。FIG. 1 shows a typical configuration example of a microsphere removing apparatus 1 according to the present invention. In this embodiment, an ultrasonic vibrator 2 as an ultrasonic vibration source is provided. This ultrasonic vibrator 2 is connected via a wiring 3 to a control device 4 for controlling the ultrasonic vibration. In the present embodiment, the microsphere to which the present invention is applied is preferably, for example, a micrometal sphere B constituting a bump.
【0013】また図1において、配列基板10は、微小
金属球Bを吸着・固定するための吸着孔11を有し、ま
た基材12は、吸引管14を介して真空ポンプ等の真空
源(図示せず)と接続した吸引孔13を有しいる。配列
基板10は、吸着孔11及び吸引孔13が整合するよう
に、正確に位置合わせして基材12に固定される。具体
的には、吸着孔11の穴径は30μmであり、所定のピ
ッチ及び配列パターンにて例えば328個設けられてい
る。なお、本実施例において配列基板10と基材12と
は、別体構成となっているが、これらを一体形成して全
体として1つの配列基板(一体配列基板)が構成される
ようにしてもよい。超音波振動子2は、基材12内に埋
設するかたちで組み込まれ、即ち内蔵されている。超音
波振動子2が発生すべき超音波振動の振動数及び振幅等
は、制御装置4によって適宜制御されるようになってい
る。In FIG. 1, the array substrate 10 has an adsorption hole 11 for adsorbing and fixing the minute metal spheres B, and a base material 12 is connected via a suction pipe 14 to a vacuum source such as a vacuum pump. (Not shown). The array substrate 10 is accurately positioned and fixed to the base material 12 such that the suction holes 11 and the suction holes 13 are aligned. Specifically, the hole diameter of the suction holes 11 is 30 μm, and for example, 328 holes are provided in a predetermined pitch and arrangement pattern. In the present embodiment, the array substrate 10 and the base material 12 are formed separately, but they may be integrally formed to form a single array substrate (integral array substrate) as a whole. Good. The ultrasonic vibrator 2 is incorporated in a form embedded in the base material 12, that is, is incorporated therein. The frequency and amplitude of the ultrasonic vibration to be generated by the ultrasonic vibrator 2 are appropriately controlled by the control device 4.
【0014】次に、上述の構成で成る本発明装置を用い
た微小球除去方法を説明する。上記真空源により吸引管
14を介して真空引きすると、微小金属球Bが吸着孔1
1に吸着される。本実施例では、球径40μmのAu
(金)の微小金属球Bが用いられるが、基本的に1つの
吸着孔11に対して1つの微小金属球Bが吸着されるこ
とが好ましい。ところで、静電気等の原因で図1に示さ
れるように、配列基板10の表面、または既に吸着孔1
1に適正に吸着されている微小金属球Bに余分な微小金
属球B′が付着する場合がある。この余分な微小金属球
B′は、吸引孔11に適正に吸着されるべき微小金属球
Bの全数等にもよるが、本実施例では5〜10個程度の
余分な微小金属球B′が付着する。Next, a method for removing microspheres using the apparatus of the present invention having the above-described configuration will be described. When the vacuum source is evacuated through the suction tube 14, the minute metal spheres B are drawn into the suction holes 1.
Adsorbed to 1. In this embodiment, Au having a spherical diameter of 40 μm is used.
Although a (F) fine metal sphere B is used, it is basically preferable that one fine metal sphere B is adsorbed to one adsorption hole 11. By the way, as shown in FIG. 1, due to static electricity or the like, the surface of the
In some cases, extra fine metal spheres B ′ may adhere to the fine metal spheres B that are properly adsorbed to the first. Although this extra fine metal sphere B 'depends on the total number of the fine metal spheres B to be properly adsorbed to the suction hole 11, about 5 to 10 extra fine metal spheres B' are used in this embodiment. Adhere to.
【0015】前記制御装置4により超音波振動子2を作
動させると、基材12、そして配列基板10に対して超
音波振動が付与される。この超音波振動の振動数は、好
ましくは50kHzである。このように配列基板10を
超音波振動させることにより、配列基板10に付着して
いる余分な微小金属球B′はすべて瞬間的に配列基板1
0から離脱し、その配列基板10の下方に設置されてい
る回収皿(図示せず)内に落下する。そして微小金属球
B′が完全に配列基板10から除去されたことを確認し
て、超音波振動子2の作動が停止される。上記の場合、
超音波振動子2を作動させるタイミングは、微小金属球
Bの吸着と同期して、即ち配列基板10への微小金属球
Bの吸着の際に常時作動させるようにしてよい。この場
合には、微小金属球Bが吸引孔11に吸着されるのと同
時に、余分な微小金属球B′が付着され得ないようにす
ることができる。When the ultrasonic vibrator 2 is operated by the control device 4, ultrasonic vibration is applied to the substrate 12 and the array substrate 10. The frequency of the ultrasonic vibration is preferably 50 kHz. By oscillating the array substrate 10 in this manner, any extra fine metal spheres B 'attached to the array substrate 10 are instantaneously removed.
0, and falls into a collection dish (not shown) installed below the array substrate 10. After confirming that the minute metal spheres B 'have been completely removed from the array substrate 10, the operation of the ultrasonic transducer 2 is stopped. In the above case,
The operation timing of the ultrasonic vibrator 2 may be synchronized with the suction of the minute metal spheres B, that is, always activated when the minute metal spheres B are attracted to the array substrate 10. In this case, it is possible to prevent the extra fine metal spheres B 'from being attached at the same time as the fine metal spheres B are adsorbed to the suction holes 11.
【0016】ここで、超音波振動子2は、図2に示した
ように基材12の裏面に固着するようにしてもよい。こ
の場合、超音波振動子2は、ビス等を用いて基材12の
適所に固定される。このように超音波振動子2を基材1
2もしくは一体配列基板に対して所謂、外付けした場合
でも、上記と同様に配列基板10に対して超音波振動を
付与し、余分な微小金属球B′を完全に除去することが
できる。特にこの場合には、基材12を大型化しないで
済む。Here, the ultrasonic transducer 2 may be fixed to the back surface of the substrate 12 as shown in FIG. In this case, the ultrasonic vibrator 2 is fixed in place on the base material 12 using screws or the like. Thus, the ultrasonic vibrator 2 is
Even in the case of externally attaching to the two or one integrated array substrate, ultrasonic vibration is applied to the array substrate 10 in the same manner as described above, and the extra small metal sphere B 'can be completely removed. In particular, in this case, the size of the base 12 does not need to be increased.
【0017】また超音波振動子2は、図3に示したよう
に、例えば適宜の接着剤5を用いて基材12に固着する
こともできる。そして、接着剤5によって超音波振動子
2を基材12に密着させる。なお、接着剤5の代わりに
ゴム材又は高粘性のグリース等を基材12及び超音波振
動子2間に介在させてその超音波振動子2を固定するよ
うにしてもよい。Further, as shown in FIG. 3, the ultrasonic vibrator 2 can be fixed to the base material 12 using, for example, an appropriate adhesive 5. Then, the ultrasonic transducer 2 is brought into close contact with the base material 12 with the adhesive 5. Note that, instead of the adhesive 5, a rubber material or high-viscosity grease may be interposed between the base material 12 and the ultrasonic vibrator 2 to fix the ultrasonic vibrator 2.
【0018】上記の説明において、超音波振動子2が、
配列基板10及び基材12(もしくは一体配列基板)に
内蔵され(図1)、又は外付けされる例(図2及び図
3)を示したが、超音波振動源を配列基板10及び基材
12と切離して別体に設け、一定の媒体(例えば水)を
介して配列基板10に超音波振動を付与するようにして
もよい。この場合、超音波振動源にて発生した超音波振
動がその媒体中を伝播し、これにより配列基板10に対
して超音波振動を付与するというものである。In the above description, the ultrasonic vibrator 2
An example in which the ultrasonic vibration source is built into the array substrate 10 and the base material 12 (or an integrated array substrate) (FIG. 1) or externally attached (FIGS. 2 and 3) is shown. 12 may be provided separately and separated from each other, and ultrasonic vibration may be applied to the array substrate 10 via a certain medium (for example, water). In this case, the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibration source propagates through the medium, thereby applying the ultrasonic vibration to the array substrate 10.
【0019】更に配列基板10に対する超音波振動の付
与の仕方としては、超音波振動源を配列基板10に対し
て機械的に当接させることにより、超音波振動を付与す
ることも可能である。即ち、例えば図4に示したよう
に、微小金属球Bが吸着されている配列基板10を所定
のステージ6上に載置・固定し、配列基板10の中心部
に対して、超音波振動源1′としての例えばワイヤボン
ダのキャピラリー7を一定の荷重(100gf程度)を
かけながら当接させ、このキャピラリー7を超音波振動
させる。Further, as a method of applying ultrasonic vibration to the array substrate 10, it is possible to apply ultrasonic vibration by mechanically bringing an ultrasonic vibration source into contact with the array substrate 10. That is, as shown in FIG. 4, for example, the array substrate 10 on which the minute metal spheres B are adsorbed is mounted and fixed on a predetermined stage 6, and the ultrasonic vibration source The capillary 7 of, for example, a wire bonder as 1 'is brought into contact with a certain load (approximately 100 gf) while the capillary 7 is ultrasonically vibrated.
【0020】このようにキャピラリー7を介して超音波
振動を付与することにより、余分な微小金属球B′を完
全に配列基板10から除去することができるが、この場
合、特に配列基板10の上表面に所定量のエアブローを
適用し、配列基板10から浮遊する余分な微小金属球
B′を強制的に排除する。なお、配列基板10を図4の
場合とは上下反転させて固定する場合には、特にエアブ
ローを適用する必要はなく、その場合、余分な微小金属
球B′は自然落下する。By applying the ultrasonic vibration through the capillary 7 as described above, the extra fine metal spheres B 'can be completely removed from the array substrate 10; A predetermined amount of air blow is applied to the surface to forcibly remove extra small metal spheres B ′ floating from the array substrate 10. When the arrangement substrate 10 is fixed upside down from the case of FIG. 4, it is not necessary to apply air blow, and in this case, an extra fine metal ball B 'falls naturally.
【0021】次に、本発明の具体的な適用例について、
特にフィルムキャリアのインナーリード又は半導体チッ
プの電極チップ等に対して、微小金属球Bを接合する工
程を例にとって説明する。Next, specific application examples of the present invention will be described.
In particular, a description will be given of an example of a step of bonding the minute metal sphere B to the inner lead of the film carrier or the electrode chip of the semiconductor chip.
【0022】先ず図5に示すように、この接合工程にて
使用される接合装置は、主要構成として、微小球配列機
構100と、基板搬送機構200と、微小球認識手段3
00と、接合用ステージ400とを備えている。なお、
この装置は、例えばインナーリードボンダ等の接合機構
を有する装置に微小金属球を配列・接合する機能を付加
させることによって構成することができる。First, as shown in FIG. 5, the bonding apparatus used in this bonding step includes, as main components, a microsphere array mechanism 100, a substrate transport mechanism 200, and a microsphere recognition means 3.
00 and a joining stage 400. In addition,
This device can be configured by adding a function of arranging and joining minute metal spheres to a device having a joining mechanism such as an inner lead bonder.
【0023】次に、微小球配列機構100においては、
図6に示すように、微小球ストック皿101に振動が与
えられている。即ち、金属製の微小球ストック皿101
に微小金属球Bを入れ、パーツフィーダー等の振動発生
機102により振動させる。これにより微小金属球Bは
効果的に浮遊する。この時の振動周波数は微小金属球B
の大きさ等に応じて0〜1kHzまで可変とし、また、
微小球ストック皿101は振動発生機102からの脱着
が可能とする。Next, in the microsphere arrangement mechanism 100,
As shown in FIG. 6, the microsphere stock dish 101 is vibrated. That is, a metal microsphere stock dish 101
A small metal sphere B is put in the box and vibrated by a vibration generator 102 such as a parts feeder. Thereby, the minute metal sphere B floats effectively. The vibration frequency at this time is a minute metal ball B
Variable from 0 to 1 kHz depending on the size of
The microsphere stock dish 101 is detachable from the vibration generator 102.
【0024】次に、本発明に係る配列基板10及び基材
12に微小金属球Bを吸着させる。基材12は、前述の
ように球径よりも小さい吸着孔11が所定位置に配列さ
れた配列基板10を有しており、吸着孔11は半導体チ
ップ複数分で設けられているのが好ましい。そして、基
材12を逆さにし、微小球ストック皿101の近傍まで
下降させ、上下に振幅させながら微小金属球Bを配列基
板10の吸着孔11に真空吸着させる。ここで、基材1
2の下降距離及び振幅距離は0.1mm単位で制御可能
とし、振幅回数の制御も可能とする。また、このとき、
基材12を水平方向に微振動させると、余剰に吸着され
る微小金属球Bの数が最小限度に抑制され、より効果的
に吸着させることができる。Next, the fine metal spheres B are adsorbed on the array substrate 10 and the base material 12 according to the present invention. The substrate 12 has the array substrate 10 in which the suction holes 11 smaller than the spherical diameter are arranged at predetermined positions as described above, and it is preferable that the suction holes 11 are provided for a plurality of semiconductor chips. Then, the base material 12 is turned upside down, lowered to the vicinity of the microsphere stock dish 101, and the fine metal spheres B are vacuum-sucked into the suction holes 11 of the arrayed substrate 10 while swinging up and down. Here, substrate 1
2, the descending distance and the amplitude distance can be controlled in units of 0.1 mm, and the number of amplitudes can be controlled. At this time,
When the base material 12 is slightly vibrated in the horizontal direction, the number of the minute metal spheres B that are excessively adsorbed is suppressed to a minimum, and the adsorbing can be performed more effectively.
【0025】さて、基材12を上昇させて、制御装置4
により超音波振動子2を作動させると、配列基板10に
対して超音波振動が付与される。これにより余分な微小
金属球B′は、図示されているようにすべて瞬間的に配
列基板10から離脱し落下する。なお、超音波振動子2
を作動させるタイミングは、微小金属球Bの吸着と同時
に配列基板10を超音波振動させるように設定してもよ
い。Now, the base material 12 is raised and the control device 4
When the ultrasonic vibrator 2 is operated, ultrasonic vibration is applied to the array substrate 10. As a result, all the extra fine metal spheres B 'instantly separate from the array substrate 10 and fall as shown in the figure. In addition, the ultrasonic vibrator 2
May be set so that the array substrate 10 is ultrasonically vibrated simultaneously with the adsorption of the minute metal spheres B.
【0026】次に、図7に示すように、余剰の微小球除
去後の基材12を認識位置に移動させ、微小球認識手段
300により微小球欠落、微小球余剰の有無を画像認識
させる。仮に微小球認識時に不良が発生していた場合、
真空リークと機械的除去により、吸着させている微小金
属球Bを全て回収し、微小球吸着を再度行う。Next, as shown in FIG. 7, the base material 12 from which excess microspheres have been removed is moved to a recognition position, and the presence or absence of microspheres and the presence or absence of microspheres are image-recognized by the microsphere recognition means 300. If a defect occurs during microsphere recognition,
By the vacuum leak and the mechanical removal, all the adsorbed fine metal spheres B are collected, and the fine sphere adsorption is performed again.
【0027】次に、図5に示した基板搬送機構200に
より、基材12を接合ステージ400まで搬送する。こ
の搬送時には、振動等により微小金属球Bが欠落するこ
とがないようにする。Next, the substrate 12 is transported to the bonding stage 400 by the substrate transport mechanism 200 shown in FIG. At the time of this transfer, the minute metal sphere B is prevented from dropping due to vibration or the like.
【0028】次に、図7に示すように、搬送された基材
12を反転させて、接合ステージ400上に装着し固定
する。接合ステージ400は接合装置本体ステージと共
用し、ステージ固定は真空吸着とする。接合ステージ4
00にセットされた基材12の配列基板10の微小金属
球Bと、フィルムキャリアのインナーリード20とのア
ライメントを行う。これは本体装置のアライメント機構
を用いることができる。そして、アライメント後、微小
金属球Bをインナーリード20に接合(転写)する。こ
の接合はインナーリードボンダ装置本体の機能を用いて
行うことができる。Next, as shown in FIG. 7, the conveyed substrate 12 is turned over, and mounted and fixed on a bonding stage 400. The bonding stage 400 is shared with the main stage of the bonding apparatus, and the stage is fixed by vacuum suction. Joining stage 4
Alignment is performed between the fine metal spheres B of the array substrate 10 of the base material 12 set to 00 and the inner leads 20 of the film carrier. For this, the alignment mechanism of the main unit can be used. Then, after the alignment, the minute metal balls B are bonded (transferred) to the inner leads 20. This joining can be performed using the function of the inner lead bonder device main body.
【0029】また、半導体チップの電極パッドに微小金
属球Bを接合する場合は、図8に示すように、接合用ス
テージ400上に半導体チップ30を載置する。そし
て、微小金属球を反転させずに下降させて、微小金属球
Bを半導体チップ30の電極パッドに接触させ、加熱ツ
ール500により基板12を押圧して、微小金属球Bを
電極パッドに接合する。When bonding the fine metal balls B to the electrode pads of the semiconductor chip, the semiconductor chip 30 is placed on the bonding stage 400 as shown in FIG. Then, the minute metal sphere B is lowered without being inverted, and the minute metal sphere B is brought into contact with the electrode pad of the semiconductor chip 30, and the substrate 12 is pressed by the heating tool 500 to join the minute metal sphere B to the electrode pad. .
【0030】更に、プリント回路基板(PCB)におい
て本発明を適用し、定量的に半田供給を行う場合の例を
説明する。ところで、QFP,TSOP,TCP等をP
CB上に表面実装する際、接合されるPCBのパッド上
には半田がメッキ或いは印刷されている。例えば、多ピ
ンパッケージを小面積に実装する場合、そのパッケージ
のアウターリードのピッチが0.3mm以下のものもあ
る。ところが、従来の例えばレベラー法では実装するの
が実質的に不可能であり、また他の方法でもコスト的及
び品質的に多くの問題点が残っている。Further, an example in which the present invention is applied to a printed circuit board (PCB) and the solder is supplied quantitatively will be described. By the way, QFP, TSOP, TCP, etc.
When surface mounting on the CB, solder is plated or printed on the pads of the PCB to be joined. For example, when a multi-pin package is mounted in a small area, the package may have an outer lead pitch of 0.3 mm or less. However, it is practically impossible to implement by the conventional leveler method, for example, and other methods still have many problems in cost and quality.
【0031】さて、プリント回路基板40は、例えば図
9に示したように、基板41上に多数のパッド42が所
定のピッチ(0.15mm)及びパターンで配列されて
いるものとする。また配列基板10′は、図10に示し
たようにパッド42に対応して多数の吸着孔11′を有
している。この吸着孔11′は、上記パッド42のピッ
チや長さ(2.0mm)を考慮して形成されるが、この
例では孔径50μmである。配列基板10′はまた、板
厚0.2mmでステンレス鋼もしくはガラス材料等によ
り形成される。The printed circuit board 40 has a large number of pads 42 arranged at a predetermined pitch (0.15 mm) and in a pattern on a board 41 as shown in FIG. 9, for example. The array substrate 10 'has a number of suction holes 11' corresponding to the pads 42 as shown in FIG. The suction holes 11 'are formed in consideration of the pitch and length (2.0 mm) of the pads 42. In this example, the suction holes 11' have a hole diameter of 50 m. The array substrate 10 'is also made of stainless steel or glass material with a thickness of 0.2 mm.
【0032】この適用例では、微小球として球径70μ
mの半田球とするが、図11に示すように、かかる微小
金属球Bを入れた微小球ストック皿101が振動発生機
102にセットされる。そしてこの微小球ストック皿1
01を400Hz程度の振動数で振動させることによ
り、微小金属球Bは効果的に浮遊する。次に、配列基板
10′を下方に向けて基材12′を下降させ、浮遊して
いる微小金属球Bを配列基板10′の吸着孔11′に吸
着させる。この後、基材12′を上昇させて、制御装置
4により超音波振動子2を作動させて、配列基板10′
に対して超音波振動させることにより、余分な微小金属
球B′はすべて瞬間的に配列基板10′から除去され、
この工程により配列基板10′において微小金属球Bを
確実且つ正確に配列させることができる。In this application example, the microspheres have a sphere diameter of 70 μm.
As shown in FIG. 11, the microsphere stock dish 101 containing the microspheres B is set in the vibration generator 102 as shown in FIG. And this microsphere stock dish 1
By oscillating 01 at a frequency of about 400 Hz, the minute metal sphere B floats effectively. Next, the base 12 'is lowered with the arrangement substrate 10' facing downward, and the floating fine metal spheres B are adsorbed to the suction holes 11 'of the arrangement substrate 10'. Thereafter, the base material 12 'is raised, and the ultrasonic vibrator 2 is operated by the control device 4, so that the array substrate 10'
By supersonic vibration, all the extra fine metal spheres B 'are instantaneously removed from the array substrate 10',
By this step, the minute metal spheres B can be reliably and accurately arranged on the arrangement substrate 10 '.
【0033】次に、図12に示すように、微小球認識手
段300により微小球欠落、微小球余剰の有無を画像認
識し、接合ステージ400上の所定位置に固定されてい
るプリント回路基板40との位置合わせ(アライメン
ト)を行う。なお、プリント回路基板40のパッド42
上には、後のリフロー工程において該パッド42への半
田漏れ性を良くするために、予めフラックス43が塗布
されている。次にアライメント完了後、基材12′をプ
リント回路基板40まで下降させ、パッド42に対して
微小金属球Bを接合もしくは接着する。そしてプリント
回路基板40を熱処理することにより、その半田がパッ
ド42に漏れて、最終的に半田量が均一になったプリン
ト回路基板40が得られる。このようにプリント回路基
板40の場合においても、定量的な半田供給を実現する
ことができる。Next, as shown in FIG. 12, the presence / absence of microspheres missing or surplus microspheres is image-recognized by the microsphere recognition means 300, and the printed circuit board 40 fixed at a predetermined position on the bonding stage 400 is connected to the printed circuit board 40. Is performed (alignment). The pad 42 of the printed circuit board 40
A flux 43 is applied on the upper surface in advance to improve the solder leakage to the pad 42 in a later reflow process. Next, after the alignment is completed, the base material 12 ′ is lowered to the printed circuit board 40, and the minute metal spheres B are bonded or adhered to the pads 42. Then, by heat-treating the printed circuit board 40, the solder leaks to the pads 42, and finally the printed circuit board 40 having a uniform amount of solder is obtained. Thus, even in the case of the printed circuit board 40, quantitative solder supply can be realized.
【0034】また、上記の微小球除去方法の応用例とし
て、リペア後の半田供給に有効に適用することができ
る。例えば図13に示したように、プリント回路基板4
0上に複数の半導体パッケージ50,51,52が実装
されている場合(図13(a))、それらのうちの例え
ば半導体パッケージ51を取り除き、このリペア後にプ
リント回路基板40上に残留する半田が除去される。そ
して、図13(b)に示されるように、プリント回路基
板40上の半導体パッケージ50及び52間で、上述の
定量的な半田供給を行うものである。即ち、図示のよう
に微小金属球Bを吸着した配列基板10′を有する基材
12′がアライメントされ、この場合にも定量的に半田
供給を行うことができる。Further, as an application example of the above-mentioned method for removing microspheres, the method can be effectively applied to solder supply after repair. For example, as shown in FIG.
When a plurality of semiconductor packages 50, 51, and 52 are mounted on the semiconductor chip 0 (FIG. 13A), for example, the semiconductor package 51 is removed, and solder remaining on the printed circuit board 40 after the repair is removed. Removed. Then, as shown in FIG. 13B, the above-described quantitative solder supply is performed between the semiconductor packages 50 and 52 on the printed circuit board 40. That is, as shown in the figure, the base material 12 'having the arrayed substrate 10' on which the minute metal spheres B are adsorbed is aligned, and in this case also, the solder can be supplied quantitatively.
【0035】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が
可能である。例えば、特に微小球として、バンプ又は半
田球である微小金属球Bの例を説明したが、導電性ゴム
材料で成る微小球を用いて、この種の接合を行う場合に
おいても、上記実施例の場合と同様に配列基板を超音波
振動させることにより、配列基板に付着した余分なその
微小球を完全に除去することができる。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various effective modifications and applications are possible based on the technical idea of the present invention. For example, although the example of the minute metal sphere B which is a bump or a solder sphere has been described as the microsphere in particular, the above-described embodiment is also applicable to the case where this kind of bonding is performed using the microsphere made of a conductive rubber material. As in the case described above, by oscillating the array substrate with ultrasonic waves, the extra microspheres attached to the array substrate can be completely removed.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
この種の微小球の接合工程において、その配列基板に超
音波振動を付与することにより、配列基板から余分な微
小球を完全に除去することができる。特に極めて微小な
多数の金属球にあっては、僅かな静電気力だけで簡単に
配列基板、或いは相互に付着してしまう場合がある。こ
のような微小金属球に対しては超音波振動が極めて有効
であり、この振動エネルギを与えることで例えば、バン
プとして微小金属球を用いる場合、フィルムキャリアの
インナーリード、電極又は半導体チップ上の電極パッド
等に接合されるべきバンプを確実且つ正確に配列し、品
質や生産性を有効且つ大幅に向上させることができる等
の利点を有している。As described above, according to the present invention,
In this type of bonding of microspheres, by applying ultrasonic vibration to the array substrate, extra microspheres can be completely removed from the array substrate. Particularly, in the case of a large number of extremely minute metal spheres, there is a case where they are easily adhered to the array substrates or to each other with only a slight electrostatic force. Ultrasonic vibration is extremely effective for such a small metal sphere. By applying this vibration energy, for example, when using a small metal sphere as a bump, the inner lead of a film carrier, an electrode or an electrode on a semiconductor chip is used. This has the advantage that bumps to be bonded to pads and the like can be arranged reliably and accurately, and quality and productivity can be effectively and greatly improved.
【図1】本発明の微小球除去装置の代表的構成例を示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a typical configuration example of a microsphere removing device of the present invention.
【図2】本発明の微小球除去装置の変形例を示す断面図
である。FIG. 2 is a sectional view showing a modified example of the microsphere removing device of the present invention.
【図3】本発明の微小球除去装置の他の変形例を示す断
面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another modified example of the microsphere removing device of the present invention.
【図4】本発明の微小球除去装置の別の変形例を示す断
面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another modified example of the microsphere removing device of the present invention.
【図5】本発明の具体的適用例における微小金属球の接
合装置全体の構成を示す概略平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the entire apparatus for bonding micro metal spheres in a specific application example of the present invention.
【図6】本発明に係る上記接合装置における微小球配列
機構による微小球配列動作を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a microsphere arranging operation by a microsphere arranging mechanism in the bonding apparatus according to the present invention.
【図7】本発明に係る上記接合装置におけるフィルムキ
ャリアのリードへの微小球接合を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing a microsphere bonding to a lead of a film carrier in the bonding apparatus according to the present invention.
【図8】本発明に係る上記接合装置における半導体チッ
プの電極パッドへの微小球接合を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing microsphere bonding to a semiconductor chip to an electrode pad in the bonding apparatus according to the present invention.
【図9】本発明の具体的適用例に係るプリント回路基板
の概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of a printed circuit board according to a specific application example of the present invention.
【図10】本発明の微小球除去装置に係る上記プリント
回路基板のための配列基板の概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of an array substrate for the printed circuit board according to the microsphere removing device of the present invention.
【図11】本発明の上記プリント回路基板への適用例に
おける微小球配列機構による微小球配列動作を示す概略
図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a microsphere arranging operation by a microsphere arranging mechanism in an application example of the present invention to the printed circuit board.
【図12】本発明の上記プリント回路基板への適用例に
おけるパッドに対する半田供給を示す概略図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing a supply of solder to a pad in an example in which the present invention is applied to the printed circuit board.
【図13】本発明の上記プリント回路基板への適用例に
おける応用例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic view showing an application example of the present invention applied to the printed circuit board.
1 微小球除去装置 2 超音波振動子 3 配線 4 制御装置 5 接着剤 6 ステージ 7 キャピラリー 10 配列基板 11 吸着孔 12 基材 13 吸引孔 14 吸引管 20 インナーリード 30 半導体チップ 40 プリント回路基板 41 基板 42 パッド 50,51,52 半導体パッケージ 100 微小球配列機構 200 基板搬送機構 300 微小球認識手段 400 接合用ステージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microsphere removal apparatus 2 Ultrasonic transducer 3 Wiring 4 Controller 5 Adhesive 6 Stage 7 Capillary 10 Array substrate 11 Suction hole 12 Base material 13 Suction hole 14 Suction tube 20 Inner lead 30 Semiconductor chip 40 Printed circuit board 41 Substrate 42 Pad 50, 51, 52 semiconductor package 100 microsphere arrangement mechanism 200 substrate transport mechanism 300 microsphere recognition means 400 bonding stage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−15057(JP,A) 特開 昭51−7043(JP,A) 特開 昭52−130810(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-48-15057 (JP, A) JP-A-51-7043 (JP, A) JP-A-52-130810 (JP, A)
Claims (9)
ある吸着孔に真空吸着によって配列担持し、前記配列基
板に超音波振動を付与することにより、前記配列担持さ
れた微小球以外の余分な微小球を除去することを特徴と
する微小球除去方法。1. A method in which a large number of microspheres are arrayed and held in vacuum holes at predetermined positions on an array substrate by vacuum suction, and ultrasonic vibration is applied to the array substrate, thereby excluding the microspheres other than the arrayed microspheres. A method for removing microspheres, comprising removing extra microspheres.
ら成ることを特徴とする請求項1に記載の微小球除去方
法。2. The method according to claim 1, wherein the microspheres are made of a metal or a conductive rubber material.
吸着によって配列担持するための多数の配列孔を有する
配列基板と、 前記配列基板に配列担持された微小球以外の余分な微小
球を除去するように前記配列基板に超音波振動を付与す
る超音波振動源と、 を備えたことを特徴とする微小球除去装置。3. An array substrate having a large number of array holes for arraying and supporting microspheres in vacuum holes at predetermined positions by vacuum suction, and extra microspheres other than the microspheres arrayed and supported on the array substrate. And an ultrasonic vibration source for applying ultrasonic vibration to the array substrate so as to remove the microspheres.
ら成ることを特徴とする請求項3に記載の微小球除去装
置。4. The apparatus according to claim 3, wherein the microspheres are made of a metal or a conductive rubber material.
ていることを特徴とする請求項3に記載の微小球除去装
置。5. The apparatus for removing microspheres according to claim 3, wherein an ultrasonic vibrator is built in the array substrate.
けられていることを特徴とする請求項3に記載の微小球
除去装置。6. The apparatus for removing microspheres according to claim 3, wherein an ultrasonic transducer is provided outside the array substrate.
て前記配列基板に超音波振動を付与することを特徴とす
る請求項3に記載の微小球除去装置。7. The apparatus for removing microspheres according to claim 3, wherein the ultrasonic vibration source applies ultrasonic vibration to the array substrate via a fixed medium.
させることにより、前記配列基板に超音波振動を付与す
ることを特徴とする請求項3に記載の微小球除去装置。8. The apparatus for removing microspheres according to claim 3, wherein the ultrasonic vibration source is brought into contact with the array substrate to apply ultrasonic vibration to the array substrate.
音波振動子から、接着固定材料を介して前記配列基板に
超音波振動が伝達されることを特徴とする請求項7に記
載の微小球除去装置。9. The microscopic device according to claim 7, wherein the ultrasonic vibration is transmitted to the array substrate via an adhesive fixing material from an ultrasonic transducer bonded and fixed to the outside of the array substrate. Ball removal device.
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