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JP2005044978A - Conductive ball mounting device - Google Patents

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JP2005044978A
JP2005044978A JP2003202632A JP2003202632A JP2005044978A JP 2005044978 A JP2005044978 A JP 2005044978A JP 2003202632 A JP2003202632 A JP 2003202632A JP 2003202632 A JP2003202632 A JP 2003202632A JP 2005044978 A JP2005044978 A JP 2005044978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive ball
ball
conductive
array plate
mounting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003202632A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Uchiyama
朋幸 内山
Shinji Ishikawa
信二 石川
Hideji Hashino
英児 橋野
Yukihiro Yamamoto
幸弘 山本
Taro Kono
太郎 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2003202632A priority Critical patent/JP2005044978A/en
Publication of JP2005044978A publication Critical patent/JP2005044978A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、効率的かつ的確に配列板上に導電性ボールを吸着させる装置を提供する。
【解決手段】基板に形成された複数の電子部品の電極上に、吸着ツールによって導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記複数の電極が形成された基板を位置決めする搭載部と、複数の前記導電性ボールを収容した導電性ボール供給部と、前記導電性ボールを帯電せしめる帯電装置と、真空源に接続され、吸着面に前記基板に形成された複数の接続端子と同じ配列で複数の吸着穴が形成され、前記導電性ボール供給部から前記吸着穴に導電性ボールを吸着して取出し、前記搭載部に位置決めされた基板の接続端子上に導電性ボールを搭載する配列板とを少なくとも備えたことを特徴とする導電性ボール搭載装置である。
【選択図】 図1
The present invention provides an apparatus for adsorbing conductive balls on an array plate efficiently and accurately.
A conductive ball mounting device for mounting a conductive ball on an electrode of a plurality of electronic components formed on a substrate by means of a suction tool, wherein the mounting is performed for positioning the substrate on which the plurality of electrodes are formed. A conductive ball supply unit that accommodates the plurality of conductive balls, a charging device that charges the conductive balls, and a plurality of connection terminals that are connected to a vacuum source and formed on the substrate on the suction surface A plurality of suction holes are formed in the same arrangement, and the conductive balls are sucked and taken out from the conductive ball supply part to the suction holes, and the conductive balls are mounted on the connection terminals of the substrate positioned in the mounting part. A conductive ball mounting device comprising at least an array plate.
[Selection] Figure 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ボール搭載装置に関し、特に、微細な導電性ボールを配列板上に保持して、プリント基板あるいはチップ等の電子部品の電極上に一括で配列搭載させる装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年においては、半導体チップの電気的接続に微小金属ボールを用いたボールバンプが用いられるようになってきている。ボールバンプを用いることにより、パッケージの小型化、多ピン化等の数々のメリットを得ることができる。このような微小金属ボールを用いたバンプ形成技術は、例えば、(特許文献1)に記載されている。前記文献に記載されているバンプ形成方法は、少なくとも半導体チップ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板を用いる。このボール配列板に微小金属ボールを吸着保持した後、前記ボール配列板を搭載用ステージまで搬送して、被搭載部に搭載するようにしている。この方法によれば、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搭載することができるので、ばらつきが少なく、形状精度の高いボールバンプを容易かつ効率的に形成することができる。
【0003】
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極めて小さくなってきている。そのため、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、極めて微細になってきている。このような状況において、半導体チップ1つ分(チップ単位)の配列を行うことは、工程の繰り返し回数が多くなり、コスト面、時間的にもデメリットが大きい。このため、ウエハを個々のチップ毎に切断する前、即ち、ダイシング工程を行う前に、ウエハ上の複数のチップに相当する全ての電極上にボールバンプを形成することが行われている。
【0004】
図4は、一技術例である、ウエハ上の複数のチップに相当する全ての電極上にボールバンプを搭載するための装置を横から見た概略図である。ボール供給装置22上のボール収納容器16に導電性ボール14が導入され、ボール搭載ヘッド12に接続された図示しない駆動装置によって、ボール収納容器16との間の距離を任意に調節することができる。図示しない真空源により、配列板の吸着孔12bを通して、ボール収納容器16側からボール搭載ヘッド12内側への吸引を行いながら、ボール搭載ヘッド12をボール収納容器16側に向かって接近させる。導電性ボール14は、配列板の吸着孔12bからの真空排気による吸引力により、配列板12a上に配列される。導電性ボール14が配列板12aに搭載された後、ボール搭載ヘッド12をガイドレール10に沿って、ボール搭載部30上に移動する。ボール搭載部30は、ボール搭載ステージ28とその上部に設置されるシリコンウェハ等のボール搭載基板26より構成される。ボール搭載基板26は、例えば、真空吸着等の方法によって、ボール搭載ステージ28上に固定されている。また、ボール搭載基板26上に配置される上部電極には、図示しないフラックス等の固定材が塗布されており、一度上部電極上に搭載されたボールは、その箇所に仮固定されるようになっている。導電性ボール14が搭載基板26上の所定の電極上に搭載されるよう、ボール搭載部30において水平方向の位置決めがなされた後、ボール搭載部30と搭載基板26を近づけ、配列板12a上に配置された導電性ボール14を搭載基板26上の所定の電極上に押し付ける。その後、ボール搭載ヘッド12内部における吸引を停止させ、ボール搭載ヘッド12内部を大気圧もしくは大気圧より大きい圧力になるよう調節する。さらに、その後、ボール搭載ヘッド12を搭載基板26から引き離すことで、搭載基板26上への導電性ボール14の搭載は完了する。
【0005】
【特許文献1】特開平7−153765号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のボール配列搭載技術のように、搭載ヘッド内部へ排気することによりボールを配列板の吸着孔に固定する方法においては、吸着力を高めるために搭載ヘッド内部への排気速度を増加させると、配列板とボール供給部間の空間において気流の乱れが生じるため、むしろボールの吸着孔への吸着効率が低下するという現象がみられ、その結果として、配列板中の全吸着孔へのボール配列が完了するまでに長時間を要するということが問題になっている。この現象は、配列板の面積が大きくなるほど顕著に現れる。
【0007】
さらに、加えて導電性ボールの配列板への搭載過程において、図5に示すような、吸着孔以外に導電性ボール(14a)が付着するという、所謂余剰ボールの発生が問題となっている。
【0008】
本発明は、かかる実情に鑑み、効率的かつ的確に配列板上に導電性ボールを吸着させる装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボール搭載装置は、基板に形成された複数の電子部品の電極上に、吸着ツールによって導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記複数の電極が形成された基板を位置決めする搭載部と、複数の前記導電性ボールを収容した導電性ボール供給部と、前記導電性ボールを帯電せしめる帯電装置と、真空源に接続され、吸着面に前記基板に形成された複数の接続端子と同じ配列で複数の吸着穴が形成され、前記導電性ボール供給部から前記吸着穴に導電性ボールを吸着して取出し、前記搭載部に位置決めされた基板の接続端子上に導電性ボールを搭載する配列板とを少なくとも備えていることを特徴とする。
【0010】
また、前記導電性ボール供給部は、振動により前記導電性ボールを跳躍させる手段を備えていることが好ましい。
また、前記帯電装置は、前記導電性ボール供給部中に導入されている前記導電性ボールを帯電させるイオナイザーを備えているか、又は、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に電位差を印加する手段を備えていることが好ましい。さらに、前記電位差の最大値が10〜1000Vの範囲内であること、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される電位差は、直流電圧又は交流電圧の一方又は双方であること、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記直流電圧の大きさを時間と共に変化させることができる手段を備えたこと、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記交流電圧の大きさ及び周波数を時間と共に変化させることができる手段を備えたこと、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間の電気的接続を任意に解除する手段を備えたこと、がより好ましい。
また、前記導電性ボールの搭載が、一括搭載であることが、より好適である。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明では、ボール供給装置に導入されている導電性ボールに対する帯電装置を有する。帯電装置としては、図1に示すように、ボール供給装置上のボール収納容器と配列板の間に電圧を与えるシステムや、図2に示すように、ボール供給装置上の導電性ボールに対してイオナイザーにて正又は負イオンを照射するシステムがある。
【0012】
まず、図1について説明する。図1は、本発明の第一例として示した導電性ボール搭載装置を横から見た概略図である。ボール供給装置22上のボール収納容器16に、直流電源24によって正の直流電圧が印加されており、配列板12aを含むボール搭載ヘッド12に負電圧が与えられている。図1では、直流電源を用いているが、本発明はこれに限定するものではなく、交流電圧や、直流と交流を重畳した電圧を用いても良く、ボール収納容器16とボール搭載ヘッド12の間に電位差を印加できる電源であれば良い。このボール搭載ヘッド12とボール収納容器16との間の距離は、図示しない駆動装置によって任意に調節することができる。前記駆動装置は、ボール搭載ヘッド12とボール収納容器16の内の少なくとも一方において接続されている。なお、直流電源24の負極側はアースされており、接地電位となっている。ボール収納容器16上の導電性ボール14は、ボール収納容器16と同じ大きさの正の電位を有しており、配列板12aからは電気的な引力を受けている。しかしながら、その電気的引力は、導電性ボール14に加わる重力を超えない範囲で、直流電源24の電圧の値が設定されている。即ち、電位差の最大値が10〜1000Vの範囲内であることが望ましい。
【0013】
次に、加振機20にてボール収納容器16に適当な振動を継続的に与えると、導電性ボール14がボール収納容器16から配列板12aに向かって継続的に跳躍する。導電性ボール14が跳躍した状態で、図示しない真空源により、配列板の吸着孔12bを通してボール収納容器16側からボール搭載ヘッド12内側への吸引を行う。継続的な振動を加えられることにより跳躍された導電性ボール14は、配列板12aに接近するが、導電性ボール14と配列板12aの間隔が一定距離以下になると、導電性ボール14と配列板12a間の電気的引力が強まり、さらに配列板12aの吸着孔12bからの真空排気による吸引力が加わる効果により、効率的に導電性ボール14が配列板12a上に配列される。吸着孔12bの直径は、導電性ボール14の直径よりも小さく設定されており、図3に示すように、導電性ボール14は、配列板12a表面で吸着された状態で静止する。しかしながら、上で述べた過程で、図5に示されるような余剰ボール14aが存在する場合があるため、これらを除去する必要がある。
【0014】
以下、余剰ボールを除去するための方法を述べる。導電性ボール14が配列板12aに搭載された後、ボール搭載ヘッド12への加振を止め、ボール搭載ヘッド12とボール収納容器16との間に直流電圧を印加しながら、ボール搭載ヘッド12とボール収納容器16との間隔を一定値まで変化させる。これにより余剰ボール14aに対して、ボール収納容器16方向への重力と静電気力のバランスが変化する。この効果により、余剰ボール14aのみが配列板12aから取り去られ、ボール収納容器16へ落下する。この際、配列板12aの吸着孔12bに吸着されている導電性ボール14bにも同様の力が働くが、吸着孔12bからの吸引力のため、配列板12aより離脱することはない。さらに、ボール収納容器16上に存在する導電性ボール14cに対しては、ボール搭載ヘッド12側への電気的引力が生じるが、ボール搭載ヘッド12とボール収納容器16との間に印加されている電圧による電気的引力を導電性ボール14c自体の重力を越えない程度に設定しているため、ボール収納容器16上に存在する導電性ボール14cが配列板12aに新たに吸着されることはない。また、搭載ヘッドとボール収納容器との距離を変化させる手段以外の手段として、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記直流電圧の大きさを時間と共に変化させることができる手段を備えたり、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記交流電圧の大きさ及び周波数を時間と共に変化させることができる手段を備えたりしても、同様に余剰ボールを除去することができる。
【0015】
以上のようにして、余剰ボール14aを配列板12aより除去した後、ボール搭載ヘッド12をガイドレール10に沿ってボール搭載部30上に移動する。ボール搭載部30は、ボール搭載ステージ28と、その上部に設置されるシリコンウェハ等のボール搭載基板26より構成される。ボール搭載基板26は、例えば、真空吸着等の方法によってボール搭載ステージ28上に固定されている。また、ボール搭載基板26上の図示しない上部電極には、図示しないフラックス等の固定材が塗布されており、一度上部電極上に搭載されたボールは、その箇所に仮固定されるようになっている。導電性ボール14が搭載基板26上の所定の電極上に搭載されるように、ボール搭載部30において水平方向の位置決めがなされた後、ボール搭載ヘッド12と搭載基板26を近づけ、配列板12a上に配置された導電性ボール14が、搭載基板26上の所定の電極上に押し付けられる。その後、ボール搭載ヘッド12内部における吸引を停止させ、ボール搭載ヘッド12内部を大気圧もしくは大気圧より大きい圧力になるよう調節する。そして、その後、ボール搭載ヘッド12を搭載基板26から引き離すことで、搭載基板26上への導電性ボール14の搭載が完了する。
【0016】
次に、図2について説明する。図2は、本発明の第二の例として示した導電性ボール搭載装置を横から見た概略図である。本例では、ボール供給装置22上のボール収納容器16に対して、静電気を帯電させるイオナイザー32が配置されている。以下、負の静電気を与えるイオナイザー32が配置されているとして説明するが、仮にこれが正の静電気を与えるイオナイザーであったとしても、その効果は全く同様である。加振機20とボール収納容器16の間には、絶縁体18が配置され、ボール収納容器16に与えられた静電気による電荷が加振機20側に流れない構造になっている。一方、ボール搭載ヘッド12はアースされ、接地電位となっている。イオナイザー32からのイオン照射により、ボール収納容器16上及び導電性ボール14は、負の静電気を帯び、接地電位である配列板12aからは電気的な引力を受けている。しかしながら、イオナイザーより照射されるイオン照射量を調節することにより、その電気的引力は、導電性ボール14の重力を超えない範囲となっている。次に、ボール収納容器16に適当な振動を継続的に与えると、導電性ボール14がボール収納容器16から配列板12aに向かって継続的に跳躍する。導電性ボール14が跳躍した状態で、図示しない真空源により、配列板の吸着孔12bを通してボール収納容器16側からボール搭載ヘッド12内側への吸引を行う。継続的な振動を加えられることにより、跳躍された導電性ボール14は配列板12aに接近するが、導電性ボール14と配列板12aの間隔が一定距離以下になると、導電性ボール14と配列板12a間の電気的引力が強まり、さらに配列板の吸着孔12bからの真空排気による吸引力が加わる効果により、効率的に導電性ボール14が配列板12a上に配列される。吸着孔12bの直径は導電性ボール14の直径よりも小さく設定されており、図3に示すように、導電性ボール14は配列板12a表面で吸着された状態で静止する。しかしながら、以上述べた過程で、図5に示されるような余剰ボール14aが存在する場合があるため、これらを除去する必要がある。
【0017】
以下、余剰ボールを除去するための方法を述べる。導電性ボール14が配列板12aに搭載された後、ボール搭載ヘッド12への加振を止め、ボール搭載ヘッド12とボール収納容器16との間隔を一定値まで接近させる。これにより、接地電位である余剰ボール14aに対して、負電位であるボール収納容器16方向への静電気力が働く。この静電気力に余剰ボール自体の重力が加わる効果により、余剰ボールのみが配列板12aから取り去られ、ボール収納容器16へ落下する。この際、配列板の吸着孔12bに吸着されている導電性ボール14bにも同様の力が働くが、吸着孔からの吸引力のため配列板12aより離脱することはない。さらに、ボール収納容器16上に存在する負電位に帯電した導電性ボール14cに対しては、ボール搭載ヘッド12側への電気的引力が生じるが、この電気的引力は、導電性ボール14c自身に加わる重力よりも小さいため、ボール収納容器16上に存在する導電性ボール14cが配列板12aに吸着されることはない。
【0018】
以上のようにして、余剰ボール14aは配列板12aより除去される。その後のボール搭載ヘッド12のボール搭載部30上への移動から搭載基板26上への導電性ボール14の搭載までの手順は、第一例と同様である。
【0019】
また、上記導電性ボールの搭載基板への搭載は、シリコンウェハ等に形成されたチップ毎に行っても良いが、スループットの観点から、シリコンウェハ上に形成された電極全てに一括で搭載することが望ましい。
【0020】
【実施例】
本発明の実施例ついて、第1図を用いて説明する。
【0021】
ボール供給装置22上のステンレス製のボール収納容器16に、直流電源24によって1000Vの直流電圧が印加されており、一方、負電極側の配列板12aを含むボール搭載ヘッド12は、アースされている。配列板12aは、ステンレス製であり、直径60μmの円形の吸着孔が約10万個規則的な間隔で配列されている。このボール搭載ヘッド12には、図示しない駆動装置が接続されており、垂直方向に任意に位置を調節できる。ボール収納容器16上に、図示しない装置により、直径100μmの半田ボールからなる導電性ボール14が約100万個程度導入される。次に、ボール収納容器16に加振機20により超音波振動を継続的に与え、導電性ボール14をボール収納容器16から配列板12aに向かって継続的に跳躍させる。導電性ボール14が跳躍した状態で、図示しない真空ポンプにより、配列板の吸着孔12bを通してボール収納容器16側からボール搭載ヘッド12内側へ、相対圧力−100mmHgを保ちながら吸引を行う。最初、配列板12aとボール収納容器16との間隔は100mmに設定されているが、そこから徐々に間隔を近づけて、配列板12aとボール収納容器16との間隔を10mmになるようにし、そのまま30秒間静止させる。これにより、配列板のほぼ全数の吸着孔12bに対して、導電性ボール14が吸着する。その後、加振機20を停止し、配列板12aとボール収納容器16との間隔を5mmに接近させる。これにより、配列板の吸着孔12b以外に付着した導電性ボール14が配列板12aより除去される。その後、ボール搭載ヘッド12を上昇させ、直流電源24とボール搭載ヘッド12との電気的接続を切り離す。ボール搭載ヘッド12は、ガイドレール10に沿って、ボール搭載部30上に移動する。ボール搭載部30上には、ボール搭載基板26としてシリコンウェハが、真空吸着によって配置固定されている。ボール搭載基板26上に形成されている上部電極には、図示しない装置によりフラックスが塗布されている。ボール搭載部30を所定の位置になるように、水平方向に位置決めがなされた後、ボール搭載部30を下降させ、ボール搭載基板26に近づけ、配列板12a上に配置された導電性ボール14を搭載基板26上の所定の電極上に押し付ける。その後、ボール搭載ヘッド12内部における吸引を停止させ、ボール搭載ヘッド12内部を大気圧にする。さらにその後、ボール搭載ヘッド12を搭載基板26から引き離すことで、ボール搭載基板26上への導電性ボール14の搭載は完了する。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種のボール配列装置において、特に、シリコンウェハへの一括搭載のような大面積の搭載基板への多数の微細導電性ボール搭載に対して、配列板からの吸引量を一定値以下にとどめても、余剰ボールを発生させることなく効率よく短時間で配列板上に導電性ボールを配列でき、これにより、導電性ボール搭載歩留および生産性を大幅に向上させることができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の例である、直流電源を帯電装置として用いた導電性ボール搭載装置の概略図である。
【図2】本発明の第二の例である、イオナイザーを帯電装置として用いた導電性ボール搭載装置の概略図である。
【図3】導電性ボールのボール収納容器から配列板への吸着状況を示す図である。
【図4】従来の導電性ボール搭載装置の概略図である。
【図5】配列板上への余剰ボールの付着状況を示す図である。
【符号の説明】
10 ガイドレール
12 ボール搭載ヘッド
12a 配列板
12b 吸着孔
14 導電性ボール
14a 余剰ボール
14b 吸着孔に吸着された導電性ボール
14c ボール収納容器上に残存する導電性ボール
16 ボール収納容器
18 絶縁体
20 加振機
22 ボール供給装置
24 直流電源
26 ボール搭載基板
28 ボール搭載ステージ
30 ボール搭載部
32 イオナイザー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive ball mounting device, and more particularly to a device that holds fine conductive balls on an array plate and collectively mounts them on electrodes of an electronic component such as a printed board or a chip.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ball bumps using minute metal balls have been used for electrical connection of semiconductor chips. By using the ball bumps, it is possible to obtain a number of merits such as downsizing the package and increasing the number of pins. A bump forming technique using such a fine metal ball is described in, for example, (Patent Document 1). In the bump forming method described in the above document, at least a metal ball group corresponding to one semiconductor chip is sucked and held. In order to suck and hold a plurality of metal ball groups, a ball array plate in which suction holes are formed at all positions corresponding to bump formation positions on the semiconductor chip is used. After the fine metal balls are attracted and held on the ball array plate, the ball array plate is transported to the mounting stage and mounted on the mounted portion. According to this method, the uniformly formed minute metal balls can be collectively mounted at the bump forming position, so that it is possible to easily and efficiently form a ball bump with little variation and high shape accuracy.
[0003]
By the way, recently, the miniaturization of semiconductor devices has progressed, and the wiring pitch of electrodes has become extremely small. For this reason, metal balls used for forming ball bumps on electrodes have become extremely fine as the wiring pitch of the electrodes becomes finer. In such a situation, the arrangement of one semiconductor chip (on a chip basis) increases the number of repetitions of the process, and is disadvantageous in terms of cost and time. For this reason, before the wafer is cut into individual chips, that is, before the dicing process is performed, ball bumps are formed on all the electrodes corresponding to a plurality of chips on the wafer.
[0004]
FIG. 4 is a schematic view of an apparatus for mounting ball bumps on all electrodes corresponding to a plurality of chips on a wafer as a technical example, as viewed from the side. The conductive ball 14 is introduced into the ball storage container 16 on the ball supply device 22, and the distance from the ball storage container 16 can be arbitrarily adjusted by a driving device (not shown) connected to the ball mounting head 12. . The ball mounting head 12 is moved closer to the ball storage container 16 side while suctioning from the ball storage container 16 side to the inside of the ball mounting head 12 through the suction holes 12b of the array plate by a vacuum source (not shown). The conductive balls 14 are arranged on the arrangement plate 12a by a suction force generated by vacuum exhaust from the adsorption holes 12b of the arrangement plate. After the conductive balls 14 are mounted on the array plate 12a, the ball mounting head 12 is moved along the guide rail 10 onto the ball mounting portion 30. The ball mounting unit 30 includes a ball mounting stage 28 and a ball mounting substrate 26 such as a silicon wafer installed on the ball mounting stage 28. The ball mounting substrate 26 is fixed on the ball mounting stage 28 by a method such as vacuum suction. Further, a fixing material such as a flux (not shown) is applied to the upper electrode disposed on the ball mounting substrate 26, and the ball once mounted on the upper electrode is temporarily fixed at that position. ing. After the ball mounting portion 30 is positioned in the horizontal direction so that the conductive ball 14 is mounted on a predetermined electrode on the mounting substrate 26, the ball mounting portion 30 and the mounting substrate 26 are brought close to each other on the array plate 12a. The arranged conductive balls 14 are pressed onto predetermined electrodes on the mounting substrate 26. Thereafter, the suction inside the ball mounting head 12 is stopped, and the inside of the ball mounting head 12 is adjusted to atmospheric pressure or a pressure higher than atmospheric pressure. Further, after that, the ball mounting head 12 is pulled away from the mounting substrate 26 to complete the mounting of the conductive ball 14 on the mounting substrate 26.
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 7-153765 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this type of ball array mounting technology, in the method of fixing the balls in the suction holes of the array plate by exhausting into the mounting head, the exhaust speed into the mounting head is increased to increase the suction force. As a result, the airflow is disturbed in the space between the array plate and the ball supply unit, and rather, the phenomenon that the efficiency of adsorption to the adsorption holes of the balls is reduced, and as a result, all the adsorption holes in the array plate are observed. It takes a long time to complete the ball arrangement. This phenomenon becomes more prominent as the area of the array plate increases.
[0007]
In addition, in the process of mounting the conductive balls on the array plate, there is a problem of so-called surplus ball generation in which the conductive balls (14a) adhere to other than the suction holes as shown in FIG.
[0008]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an apparatus for adsorbing conductive balls on an array plate efficiently and accurately.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The conductive ball mounting device according to the present invention is a conductive ball mounting device in which a conductive ball is mounted on an electrode of a plurality of electronic components formed on a substrate by an adsorption tool, wherein the plurality of electrodes are formed. A mounting portion for positioning the substrate, a conductive ball supply portion for storing the plurality of conductive balls, a charging device for charging the conductive balls, and a vacuum source, and formed on the substrate on the suction surface. A plurality of suction holes are formed in the same arrangement as the plurality of connection terminals, and the conductive balls are sucked and taken out from the conductive ball supply part to the suction holes, on the connection terminals of the substrate positioned in the mounting part. It has at least an array plate on which conductive balls are mounted.
[0010]
Moreover, it is preferable that the said conductive ball supply part is provided with the means to jump the said conductive ball by vibration.
In addition, the charging device includes an ionizer that charges the conductive balls introduced into the conductive ball supply unit, or generates a potential difference between the conductive ball supply unit and the array plate. It is preferable that a means for applying is provided. Furthermore, the maximum value of the potential difference is within a range of 10 to 1000 V, and the potential difference applied between the conductive ball supply unit and the array plate is one or both of a DC voltage and an AC voltage. And a means capable of changing with time the magnitude of the DC voltage applied between the conductive ball supply unit and the array plate, the conductive ball supply unit and the array plate Means for changing the magnitude and frequency of the alternating voltage applied between them with time, and means for arbitrarily releasing the electrical connection between the conductive ball supply unit and the array plate More preferably.
Further, it is more preferable that the conductive balls are mounted together.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention includes a charging device for the conductive ball introduced into the ball supply device. As a charging device, as shown in FIG. 1, a system for applying a voltage between a ball container and an array plate on the ball supply device, or as an ionizer for conductive balls on the ball supply device as shown in FIG. There are systems that irradiate positive or negative ions.
[0012]
First, FIG. 1 will be described. FIG. 1 is a schematic view of a conductive ball mounting apparatus shown as a first example of the present invention as viewed from the side. A positive DC voltage is applied to the ball storage container 16 on the ball supply device 22 by a DC power supply 24, and a negative voltage is applied to the ball mounting head 12 including the array plate 12a. In FIG. 1, a DC power source is used, but the present invention is not limited to this, and an AC voltage or a voltage in which DC and AC are superimposed may be used. Any power source that can apply a potential difference between them may be used. The distance between the ball mounting head 12 and the ball storage container 16 can be arbitrarily adjusted by a driving device (not shown). The driving device is connected to at least one of the ball mounting head 12 and the ball storage container 16. Note that the negative electrode side of the DC power supply 24 is grounded and has a ground potential. The conductive ball 14 on the ball storage container 16 has a positive potential of the same magnitude as that of the ball storage container 16 and receives an electrical attractive force from the array plate 12a. However, the value of the voltage of the DC power supply 24 is set so that the electric attractive force does not exceed the gravity applied to the conductive ball 14. That is, it is desirable that the maximum value of the potential difference is in the range of 10 to 1000V.
[0013]
Next, when an appropriate vibration is continuously applied to the ball storage container 16 by the shaker 20, the conductive balls 14 continuously jump from the ball storage container 16 toward the array plate 12a. With the conductive ball 14 jumping, suction from the ball storage container 16 side to the inside of the ball mounting head 12 is performed through the suction holes 12b of the array plate by a vacuum source (not shown). The conductive balls 14 jumped by applying continuous vibration approach the array plate 12a. However, when the distance between the conductive balls 14 and the array plate 12a is equal to or less than a certain distance, the conductive balls 14 and the array plate 12a. The electrically attractive balls 14 are efficiently arranged on the array plate 12a due to the effect of increasing the electric attractive force between 12a and applying the suction force by vacuum exhaust from the suction holes 12b of the array plate 12a. The diameter of the suction hole 12b is set to be smaller than the diameter of the conductive ball 14, and as shown in FIG. 3, the conductive ball 14 is stationary while being sucked on the surface of the array plate 12a. However, in the process described above, there are cases where surplus balls 14a as shown in FIG. 5 exist, and these need to be removed.
[0014]
Hereinafter, a method for removing excess balls will be described. After the conductive balls 14 are mounted on the array plate 12a, the ball mounting head 12 and the ball mounting head 12 are stopped while applying vibration to the ball mounting head 12 and applying a DC voltage between the ball mounting head 12 and the ball storage container 16. The distance from the ball storage container 16 is changed to a certain value. As a result, the balance between gravity and electrostatic force in the direction of the ball container 16 changes with respect to the surplus balls 14a. Due to this effect, only the surplus balls 14 a are removed from the array plate 12 a and dropped into the ball storage container 16. At this time, the same force also acts on the conductive balls 14b attracted to the suction holes 12b of the array plate 12a, but does not separate from the array plates 12a due to the suction force from the suction holes 12b. Furthermore, an electrical attractive force toward the ball mounting head 12 is generated for the conductive ball 14 c existing on the ball storage container 16, but is applied between the ball mounting head 12 and the ball storage container 16. Since the electric attractive force due to the voltage is set so as not to exceed the gravity of the conductive ball 14c itself, the conductive ball 14c existing on the ball storage container 16 is not newly attracted to the array plate 12a. Further, as means other than the means for changing the distance between the mounting head and the ball storage container, the magnitude of the DC voltage applied between the conductive ball supply unit and the array plate can be changed with time. Or a means capable of changing the magnitude and frequency of the AC voltage applied between the conductive ball supply unit and the array plate with time. The ball can be removed.
[0015]
As described above, after the surplus balls 14 a are removed from the array plate 12 a, the ball mounting head 12 is moved along the guide rail 10 onto the ball mounting portion 30. The ball mounting unit 30 includes a ball mounting stage 28 and a ball mounting substrate 26 such as a silicon wafer installed on the ball mounting stage 28. The ball mounting substrate 26 is fixed on the ball mounting stage 28 by a method such as vacuum suction. Further, a fixing material such as a flux (not shown) is applied to the upper electrode (not shown) on the ball mounting substrate 26, and the ball once mounted on the upper electrode is temporarily fixed to the place. Yes. After the ball mounting portion 30 is positioned in the horizontal direction so that the conductive ball 14 is mounted on a predetermined electrode on the mounting substrate 26, the ball mounting head 12 and the mounting substrate 26 are brought close to each other on the array plate 12a. The conductive ball 14 disposed on the mounting substrate 26 is pressed onto a predetermined electrode on the mounting substrate 26. Thereafter, the suction inside the ball mounting head 12 is stopped, and the inside of the ball mounting head 12 is adjusted to atmospheric pressure or a pressure higher than atmospheric pressure. Thereafter, the ball mounting head 12 is pulled away from the mounting substrate 26, thereby completing the mounting of the conductive ball 14 on the mounting substrate 26.
[0016]
Next, FIG. 2 will be described. FIG. 2 is a schematic view of the conductive ball mounting apparatus shown as the second example of the present invention as seen from the side. In this example, an ionizer 32 that charges static electricity is disposed on the ball storage container 16 on the ball supply device 22. In the following description, it is assumed that the ionizer 32 that gives negative static electricity is arranged. Even if this is an ionizer that gives positive static electricity, the effect is exactly the same. An insulator 18 is disposed between the shaker 20 and the ball storage container 16, so that charges due to static electricity applied to the ball storage container 16 do not flow to the shaker 20 side. On the other hand, the ball mounting head 12 is grounded and has a ground potential. Due to the ion irradiation from the ionizer 32, the ball container 16 and the conductive ball 14 are negatively charged and receive an electric attractive force from the array plate 12a at the ground potential. However, by adjusting the ion irradiation amount irradiated from the ionizer, the electric attractive force is in a range not exceeding the gravity of the conductive ball 14. Next, when appropriate vibration is continuously applied to the ball storage container 16, the conductive balls 14 continuously jump from the ball storage container 16 toward the array plate 12a. With the conductive ball 14 jumping, suction from the ball storage container 16 side to the inside of the ball mounting head 12 is performed through the suction holes 12b of the array plate by a vacuum source (not shown). By applying continuous vibration, the jumped conductive balls 14 approach the array plate 12a. However, when the distance between the conductive balls 14 and the array plate 12a is equal to or less than a predetermined distance, the conductive balls 14 and the array plate 12a. The electrically attractive balls 14 are efficiently arranged on the array plate 12a by the effect of increasing the electric attractive force between the 12a and applying the suction force by the vacuum exhaust from the suction holes 12b of the array plate. The diameter of the suction hole 12b is set to be smaller than the diameter of the conductive ball 14, and as shown in FIG. 3, the conductive ball 14 stops in a state of being sucked on the surface of the array plate 12a. However, in the process described above, there are cases where the surplus balls 14a as shown in FIG. 5 exist, and these need to be removed.
[0017]
Hereinafter, a method for removing excess balls will be described. After the conductive balls 14 are mounted on the array plate 12a, the vibration to the ball mounting head 12 is stopped, and the distance between the ball mounting head 12 and the ball storage container 16 is brought close to a certain value. Thereby, an electrostatic force in the direction of the ball storage container 16 having a negative potential acts on the surplus balls 14a having the ground potential. Due to the effect of the gravity of the surplus balls themselves on this electrostatic force, only the surplus balls are removed from the array plate 12a and dropped into the ball storage container 16. At this time, the same force also acts on the conductive balls 14b adsorbed in the adsorption holes 12b of the array plate, but does not leave the array plate 12a due to the suction force from the adsorption holes. Further, an electrically attractive force toward the ball mounting head 12 is generated for the negatively charged conductive ball 14c existing on the ball storage container 16, and this electric attractive force is applied to the conductive ball 14c itself. Since it is smaller than the applied gravity, the conductive balls 14c existing on the ball storage container 16 are not attracted to the array plate 12a.
[0018]
As described above, the surplus balls 14a are removed from the array plate 12a. The procedure from the subsequent movement of the ball mounting head 12 onto the ball mounting portion 30 to the mounting of the conductive ball 14 onto the mounting substrate 26 is the same as in the first example.
[0019]
The conductive balls may be mounted on the mounting substrate for each chip formed on the silicon wafer or the like. However, from the viewpoint of throughput, all the electrodes formed on the silicon wafer should be mounted at once. Is desirable.
[0020]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0021]
A DC voltage of 1000 V is applied to the stainless steel ball storage container 16 on the ball supply device 22 by a DC power supply 24, while the ball mounting head 12 including the array plate 12a on the negative electrode side is grounded. . The array plate 12a is made of stainless steel, and approximately 100,000 circular suction holes having a diameter of 60 μm are arrayed at regular intervals. A driving device (not shown) is connected to the ball mounting head 12, and the position can be arbitrarily adjusted in the vertical direction. About 1 million conductive balls 14 made of solder balls having a diameter of 100 μm are introduced onto the ball container 16 by a device (not shown). Next, ultrasonic vibration is continuously applied to the ball storage container 16 by the vibrator 20, and the conductive balls 14 are continuously jumped from the ball storage container 16 toward the array plate 12a. With the conductive ball 14 jumping, suction is performed by a vacuum pump (not shown) from the ball container 16 side to the ball mounting head 12 through the suction hole 12b of the array plate while maintaining a relative pressure of −100 mmHg. Initially, the distance between the array plate 12a and the ball storage container 16 is set to 100 mm, but the distance between the array plate 12a and the ball storage container 16 is gradually reduced from there to become 10 mm. Let stand for 30 seconds. As a result, the conductive balls 14 are attracted to almost all the suction holes 12b of the array plate. Thereafter, the vibration exciter 20 is stopped, and the distance between the array plate 12a and the ball storage container 16 is brought close to 5 mm. As a result, the conductive balls 14 other than the adsorbing holes 12b of the array plate are removed from the array plate 12a. Thereafter, the ball mounting head 12 is raised, and the electrical connection between the DC power supply 24 and the ball mounting head 12 is disconnected. The ball mounting head 12 moves on the ball mounting portion 30 along the guide rail 10. On the ball mounting portion 30, a silicon wafer is disposed and fixed as a ball mounting substrate 26 by vacuum suction. A flux is applied to the upper electrode formed on the ball mounting substrate 26 by a device (not shown). After the ball mounting portion 30 is positioned in the horizontal direction so as to be in a predetermined position, the ball mounting portion 30 is lowered and brought close to the ball mounting substrate 26 so that the conductive balls 14 arranged on the array plate 12a are moved. It presses on the predetermined electrode on the mounting substrate 26. Thereafter, suction inside the ball mounting head 12 is stopped, and the inside of the ball mounting head 12 is brought to atmospheric pressure. Thereafter, the ball mounting head 12 is pulled away from the mounting substrate 26, whereby the mounting of the conductive ball 14 on the ball mounting substrate 26 is completed.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in this kind of ball arraying apparatus, particularly for mounting a large number of fine conductive balls on a large-sized mounting substrate such as batch mounting on a silicon wafer, the array plate Even if the amount of suction from the container is kept below a certain value, conductive balls can be arranged on the array plate efficiently and in a short time without generating excess balls, which greatly increases the yield and productivity of conductive balls. It has the advantage that it can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a conductive ball mounting device using a DC power source as a charging device, which is a first example of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a conductive ball mounting device using an ionizer as a charging device, which is a second example of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a state of adsorption of conductive balls from a ball storage container to an array plate.
FIG. 4 is a schematic view of a conventional conductive ball mounting apparatus.
FIG. 5 is a view showing a state of attachment of surplus balls on the array plate.
[Explanation of symbols]
10 guide rail 12 ball mounting head 12a array plate 12b suction hole 14 conductive ball 14a surplus ball 14b conductive ball 14c adsorbed in the suction hole conductive ball 16 remaining on the ball storage container 16 ball storage container 18 insulator 20 addition Vibrator 22 Ball supply device 24 DC power supply 26 Ball mounting substrate 28 Ball mounting stage 30 Ball mounting portion 32 Ionizer

Claims (10)

基板に形成された複数の電子部品の電極上に、吸着ツールによって導電性ボールを搭載する導電性ボールの搭載装置であって、前記複数の電極が形成された基板を位置決めする搭載部と、複数の前記導電性ボールを収容した導電性ボール供給部と、前記導電性ボールを帯電せしめる帯電装置と、真空源に接続され、吸着面に前記基板に形成された複数の電極と同じ配列で複数の吸着孔が形成され、前記導電性ボール供給部から前記吸着孔に導電性ボールを吸着して取出し、前記搭載部に位置決めされた基板の電極上に導電性ボールを搭載する配列板とを少なくとも備えたことを特徴とする導電性ボール搭載装置。A conductive ball mounting device for mounting a conductive ball on an electrode of a plurality of electronic components formed on a substrate by a suction tool, the mounting portion positioning the substrate on which the plurality of electrodes are formed, and a plurality of A conductive ball supply unit containing the conductive ball, a charging device for charging the conductive ball, a vacuum source, and a plurality of electrodes in the same arrangement as the plurality of electrodes formed on the substrate on the suction surface An adsorption hole is formed, and at least an array plate for adsorbing and removing the conductive ball from the conductive ball supply unit to the adsorption hole and mounting the conductive ball on the electrode of the substrate positioned in the mounting unit is provided. A conductive ball mounting device characterized by the above. 前記導電性ボール供給部は、振動により前記導電性ボールを跳躍させる手段を備えた請求項1記載の導電性ボール搭載装置。The conductive ball mounting device according to claim 1, wherein the conductive ball supply unit includes means for jumping the conductive ball by vibration. 前記帯電装置は、前記導電性ボール供給部中に導入されている前記導電性ボールを帯電させるイオナイザーを備えている請求項1記載の導電性ボール搭載装置。The conductive ball mounting device according to claim 1, wherein the charging device includes an ionizer that charges the conductive ball introduced into the conductive ball supply unit. 前記帯電装置は、前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に電位差を印加する手段を備えている請求項1記載の導電性ボール搭載装置。The conductive ball mounting device according to claim 1, wherein the charging device includes means for applying a potential difference between the conductive ball supply unit and the array plate. 前記電位差の最大値が10〜1000Vの範囲内である請求項4記載の導電性ボール搭載装置。The conductive ball mounting apparatus according to claim 4, wherein a maximum value of the potential difference is in a range of 10 to 1000V. 前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される電位差は、直流電圧又は交流電圧の一方又は双方である請求項4又は5に記載の導電性ボール搭載装置。6. The conductive ball mounting apparatus according to claim 4, wherein a potential difference applied between the conductive ball supply unit and the array plate is one or both of a DC voltage and an AC voltage. 前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記直流電圧の大きさを時間と共に変化させることができる手段を備えた請求項6記載の導電性ボール搭載装置。7. The conductive ball mounting device according to claim 6, further comprising means capable of changing the magnitude of the DC voltage applied between the conductive ball supply unit and the array plate with time. 前記導電性ボール供給部と前記配列板との間に印加される前記交流電圧の大きさ及び周波数を時間と共に変化させることができる手段を備えた請求項6記載の導電性ボール搭載装置。7. The conductive ball mounting device according to claim 6, further comprising means capable of changing with time the magnitude and frequency of the alternating voltage applied between the conductive ball supply unit and the array plate. 前記導電性ボール供給部と前記配列板との間の電気的接続を任意に解除する手段を備えた請求項4〜8の何れか1項に記載の導電性ボール搭載装置。The conductive ball mounting device according to any one of claims 4 to 8, further comprising means for arbitrarily releasing an electrical connection between the conductive ball supply unit and the array plate. 前記導電性ボールの搭載が、一括搭載である請求項1記載の導電性ボール搭載装置。2. The conductive ball mounting apparatus according to claim 1, wherein the mounting of the conductive balls is a batch mounting.
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