JP3272178B2 - 微小金属球の配列方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＩＣパッケージ
に使用するＩＣチップをＴＡＢテープのバンプと接合す
る際、或いは所謂フリップチップの接合に際して、バン
プ自体を予めチップ上に配列固定するための微小金属球
の配列方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において、ＩＣチ
ップ等の電極部（電極パッド）をリード等と接続するた
めに、微小金属球で成るバンプを介して両者がバンプ接
合される。このバンプ接合の際、微小金属球を所定位置
に配列固定するために、その微小金属球は、個々に捕捉
されてＩＣチップ上の目標位置に配列される。或いはま
た、かかる微小金属球を配列固定するための別の方法に
よれば、ＩＣチップもしくはＬＳＩチップの電極パッド
位置に対応する多数の穿孔を有する配列基板に微小金属
球を一旦吸着し、その後、微小金属球をその配列基板か
ら一括で各電極パッドに固定させるというものである。

【０００３】ところで、近年の半導体装置においては小
型化，高性能化の要請等により高密度化が進んでおり、
そのため電極パッドピッチが微小化し、更にはそのバン
プ接合に使用する微小金属球自体が微細化している。従
って、これらに対応して上述の例の配列用基板において
も、穿孔ピッチの微小化が進んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の製造工程もしくは装置において、バンプ、即ち微小金
属球が微細化するのに従って、一度に処理し得る微小金
属球の量は制限されざるを得ない。つまり、配列基板に
て一度に吸着し、更にその後、微小ピッチ化している電
極パッドに配列固定し得る数量には限界があり、従って
特に、量産性の点で問題となっていた。

【０００５】本発明はかかる実情に鑑み、この種の微小
金属球の適切な配列固定を保証すると共に、量産性を大
幅に向上し得る微小金属球の配列方法及び装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の微小金属球の配
列方法は、所定の流路に沿って搬送流体の流れを形成す
る工程と、前記搬送流体に対して微小金属球を供給し、
この微小金属球を含んだ搬送流体の噴流を形成する工程
と、前記流路の所定位置にて前記搬送流体の前記噴流を
整流する工程と、整流された前記噴流を配列基板に対し
て直角に且つ均一に衝突させ、前記噴流の流速を減速す
る工程と、前記配列基板の配列孔を介して真空吸引し、
その配列孔に前記微小金属球を吸着させる工程と、を備
えたものである。

【０００７】本発明の微小金属球の配列装置は、所定の
流路に沿って搬送流体の流れを形成し、その流れ状態を
制御し得るようにした搬送流形成・制御手段と、前記搬
送流体に対して微小金属球を供給し、この微小金属球を
含んだ搬送流体の噴流を形成する微小金属球供給手段
と、前記流路の所定位置に配置され、前記搬送流体の前
記噴流を整流し得るように構成された整流手段と、前記
整流手段の下流側至近位置に配置され、前記流路内に開
口する多数の配列孔を有する配列基板と、前記配列基板
の前記配列孔を介して真空吸引するようにした真空吸引
手段と、を備え、前記整流手段を通過した前記搬送流体
の前記噴流を、前記配列基板に対して直角に且つ均一に
衝突させるものである。

【０００８】また、本発明の微小金属球の配列装置にお
いて、前記整流手段が、前記流路に対して直交方向に移
動可能に構成されている。或いはまた、本発明の微小金
属球の配列装置において、前記配列基板が、前記整流手
段に対して平行に移動可能に構成されている。

【０００９】更に、本発明の微小金属球の配列装置にお
いて、前記整流手段を複数備えている。更にまた、本発
明の微小金属球の配列装置において、前記配列基板を複
数備えている。

【００１０】

【作用】本発明によれば、搬送流形成・制御手段により
所定の流路に沿った搬送流体の流れが形成され、その搬
送流体中に微小金属球供給手段によって微小金属球が供
給される。微小金属球を含んだ搬送流体の噴流は次に、
配列基板に対して直角に衝突し、その流速が急激に減速
する。この流速が減速した所謂、淀み点もしくは岐点に
て搬送流体中の微小金属球は、真空吸引手段の吸引によ
って配列基板の配列孔に吸着される。この場合、搬送流
体の噴流が配列基板に衝突する際、整流手段がその噴流
を整流することにより、微小金属球を含んだ搬送流体を
配列基板に対して直角に且つ均一に衝突させ、これによ
り淀み点付近において微小金属球を安定且つ的確に吸着
させることができる。

【００１１】上記の場合、整流手段を搬送流体の流路に
対して直交方向に移動可能とすることにより、整流され
た搬送流体を配列基板に対する最適な位置で衝突させる
ことができる。また、配列基板を整流手段に対して平行
に移動可能とすることにより、この場合にも両者の最適
な位置関係を得ることができる。そして、いずれの場合
においても、微小金属球を安定且つ的確に吸着させるこ
とができる。

【００１２】また、整流手段或いは配列基板はそれぞれ
複数設けてもよく、一括で処理できる微小金属球の量を
増やすことができ、これにより生産能率を高めることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、図１〜図３に基づき、本発明による微
小金属球の配列方法及び装置の好適な実施例を説明す
る。

【００１４】図１は、本実施例に係る配列装置の全体構
成例を示している。図１において、この微小金属球の配
列装置は、図示のような流路に沿って搬送流体の流れ
（矢印Ｆ）を形成し、その流れ状態を形成・制御し得る
ようにした搬送流形成・制御手段１０と、搬送流体に対
して微小金属球１を供給し、この微小金属球１を含んだ
搬送流体の噴流を形成する微小金属球供給手段２０と、
上記流路の所定位置に配置されており、搬送流体の噴流
を整流し得るように構成された整流手段３０と、整流手
段３０の下流側至近位置に配置され、上記流路内に開口
する多数の配列孔を有する配列基板４０と、配列基板４
０の配列孔を介して真空吸引する真空吸引手段５０と、
を備えている。また、配列基板４０の下方には、この配
列基板４０における微小金属球１の配列状態を確認する
ための配列確認手段６０が配置されている。

【００１５】搬送流形成・制御手段１０において、回転
ファン等によって搬送流体の流れを生成し、その搬送流
体を流路に沿って循環させると共に、所定の流量，圧力
等に設定・維持する。微小金属球１の媒体となる搬送流
体としては、気体或いは液体を用いることができるが、
本実施例では、好適には空気もしくはアルゴン等の不活
性気体が選ばれる。

【００１６】微小金属球供給手段２０は、搬送流体の流
路に設定したベンチュリー部２１に設けられ、このベン
チュリー部２１に発生する負圧を利用して微小金属球１
を流路内に供給するようになっている。微小金属球供給
手段２０の固体分離装置２２の収容部２２ａに収容され
た多数の微小金属球１は、その収容部２２ａを超音波振
動させることにより、相互に分離した状態で浮遊する。
ベンチュリー部２１と収容部２２ａの間は、ベローズ２
３によって封緘されている。また、ベンチュリー部２１
への供給口には、取り出す微小金属球の寸法に応じた開
口部を有する網状体（メッシュ）２４が装着され、この
網状体２４を介して個々に分離された微小金属球１を供
給する。なお、収容部２２ａは、通気孔２２ｂを介して
外部（大気圧）と連通する。

【００１７】微小金属球供給手段２０によって微小金属
球１を供給された搬送流体の噴流は次に、整流手段３０
に流入する。整流手段３０は、搬送流体の流れ状態を整
えてこれを配列基板４０に対して流出させるが、本実施
例では、例えば図２に示したように断面格子状の多数の
平行通路３１を備え、各通路３１にて搬送流体を流通さ
せるようになっている。１又は複数の平行通路３１が設
けられるが、その大きさ（断面積）等は配列基板４０と
の関係で適宜設定されるものとする。整流手段３０は、
駆動機構３２，３３とそれぞれ連結されている。駆動機
構３２は、整流手段３０を流れの方向に垂直（矢印Ｈ）
に自在に平行移動させ、また、駆動機構３３は、整流手
段３０を垂直方向（矢印Ｖ）に移動させ得るように構成
されている。

【００１８】配列基板４０は、搬送流体の噴流と直交す
るように架台４１上に固定・支持される。架台４１は、
図３に示されるように真空吸引孔もしくは管４２を有し
ており、支持した配列基板４０の配列孔４０ａと真空吸
引孔４２が連通するようになっている。架台４１、従っ
て配列基板４０は、図示されていない駆動機構によって
噴流に直角の方向に自在に平行移動し得るように構成さ
れている。

【００１９】真空吸引手段５０において、バキューム装
置５１を備えている。このバキューム装置５１は、架台
４１を支持する隔板５２の下側に画成された閉空間５３
と接続している。そして、バキューム装置５１のバキュ
ームによって閉空間５３内を真空状態に保持する。隔板
５２は、架台４１にほぼ対応するかたちで開口５３ａを
有している。

【００２０】配列確認手段６０は、配列基板４０の下方
に配置された光学系６１と、この光学系６１で得られた
画像情報を表示するためのディスプレイ装置６２を有し
ている。光学系６１は、ＣＣＤカメラ等の撮影手段によ
って配列基板４０における微小金属球１の配列状態を撮
像するが、そのため配列基板４０及び架台４１等の部材
は透明もしくは半透明の材料により形成されている。

【００２１】次に、上記のように構成された本発明装置
を使用した微小金属球の配列方法を説明する。搬送流形
成・制御手段１０は、図１に示したように所定の流路に
沿った搬送流体の流れを形成する。この場合、搬送流体
の特に流量，圧力等は、最適な状態に安定的に維持され
る。次に、固体分離装置２２の収容部２２ａに収容され
た多数の微小金属球１に超音波振動を付与すると、収容
部２２ａにて相互に分離した状態で浮遊する微小金属球
１は、ベンチュリー部２１の負圧によって吸引され、流
路内に供給される。微小金属球１は超音波振動によって
相互に分離するが、本実施例では更に、重力に逆らうよ
うに上方へ吸い上げられる際に網状体２４を通過するこ
とにより、完全に分離されると共に、所望の寸法と異な
る微小金属球をも除去することができる。

【００２２】微小金属球供給手段２０によって供給され
た微小金属球１を含んだ搬送流体の噴流は次に、整流手
段３０に流入する。整流手段３０は前述のように、搬送
流体の流れ状態を整えてこれを配列基板４０に対して流
出させる。搬送流体は、整流手段３０内を流通すること
により、配列基板４０に対して直角に且つ均一に衝突す
る。そして、この衝突により搬送流体の流速が急激に減
速し、図３に示したように淀み点Ｐが生じる。

【００２３】一方、真空吸引手段５０によって配列基板
４０の配列孔４０ａから真空吸引が行われている。淀み
点Ｐに到達した微小金属球１は、その速度がほぼゼロと
なっており、これにより配列孔４０ａに容易且つ確実に
吸着される。この場合、整流手段３０が複数の平行通路
３１を有していれば、各平行通路３１に対応して淀み点
Ｐが設定されるため、これにより極めて高い効率で多数
の微小金属球１を吸着させることができる。しかも、各
平行通路３１ごとに搬送流体を配列基板４０に対して直
角に且つ均一に衝突させるものであるから、微小金属球
１を安定且つ的確に吸着させることができる。

【００２４】また、整流手段３０を通過した搬送流体を
配列基板４０に衝突させる際、その整流手段３０を搬送
流体の流路に対して直交方向、即ち水平方向に適宜移動
することにより、整流された搬送流体を配列基板４０に
対する最適な位置で衝突させることができる。配列基板
４０の広い範囲に亘って淀み点Ｐを設定し、確実且つ能
率的に微小金属球１を吸着させることができる。この場
合、配列基板４０を適宜、平行移動させてもよく、これ
により整流手段３０及び配列基板４０の最適な位置関係
を確保することができる。

【００２５】配列基板４０における微小金属球１の吸着
状態は、配列確認手段６０による画像表示によって確認
され、吸着状態の適否を容易且つ確実に判断することが
できる。また、その画像情報に基づく検査結果を整流手
段３０の駆動機構３２，３３もしくは配列基板４０の駆
動機構にフィードバックをかけ、微小金属球１の吸着プ
ロセスの能率化を図ることができる。

【００２６】ここで、微小金属球１の媒体となる搬送流
体として、液体を用いることができる。図４〜図６は、
この場合の装置の構成例を示している。この液体には、
粘性が比較的小さいものが選ばれ、また揮発性を有して
いてもよい。例えば、アセトン等の液体を用いることが
できる。なお、揮発性の液体とすれば、吸着後の乾燥工
程にて有利である。

【００２７】図４において、１００は液体１０１を満た
した液槽、１０２は液槽１００内で液体１０１を攪拌し
て一定の対流を起こさせるための攪拌器である。液体１
０１には多数の微小金属球１が混入されている。液体１
０１の対流の流路における攪拌器１０２の至近位置に
は、メッシュ（格子網状体）１０３を設けてもよい。ま
た、１０４は配列基板、１０５は複数の配列基板１０４
を固定・支持する基台、１０６は配列基板１０４の配列
孔１０４ａ（図５及び図６参照）と連通する吸引管であ
り、この吸引管１０６は、液体１０１のドレン装置１０
７を経由して吸引ポンプ１０８と接続している。ドレン
装置１０７は、配列孔１０４ａから吸引した液体１０１
を貯留しておくことができる。

【００２８】液槽１００内で対流する微小金属球１は、
配列基板１０４の近くを通過、もしくは近づいたとき、
吸引ポンプ１０８のバキュームによって吸引管１０６を
介して配列孔１０４ａにて吸着される（図６）。この場
合、上記のようにメッシュ１０３を設けておくことによ
り、これを通過する微小金属球１を個々に完全に分離
し、これにより配列孔１０４ａにおいて微小金属球１を
適正に吸着させることができる。この例のように搬送流
体として液体１０１を用いた場合においても、複数の配
列基板１０４により多数の微小金属球１を効率良く吸着
し、高い生産能率を確保することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、こ
の種の微小金属球を一括で多量に且つ的確に吸着し、そ
れらを基板上の所望位置に配列することができ、生産能
率を格段に向上させることができる。また、微細化が進
んだ場合においても、これに有効に対応することがで
き、高い精度を保証した上で、優れた量産効果を奏する
等の利点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による微小金属球の配列装置の実施例に
おける全体構成例を示す図である。

【図２】本発明による微小金属球の配列装置に係る整流
手段の部分斜視図である。

【図３】本発明による微小金属球の配列装置における整
流手段まわりの構造及びその作用を示す部分断面図であ
る。

【図４】本発明による微小金属球の配列装置の変形例を
示す図である。

【図５】本発明による微小金属球の配列装置の上記変形
例に係る配列基板を示す図である。

【図６】本発明による微小金属球の配列装置の上記変形
例における微小金属球の吸着状態を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 微小金属球 １０ 搬送流形成・制御手段 ２０ 微小金属球供給手段 ２１ ベンチュリー部 ２２ 固体分離装置 ２２ａ 収容部 ２３ ベローズ ２４ 網状体 ３０ 整流手段 ３１ 平行通路 ４０ 配列基板 ４１ 架台 ４２ 真空吸引孔 ５０ 真空吸引手段 ５１ バキューム装置 ５２ 隔板 ５３ 閉空間 ６０ 配列確認手段 ６１ 光学系 ６２ ディスプレイ装置 １００ 液槽 １０１ 液体 １０２ 攪拌器 １０３ メッシュ １０４ 配列基板 １０６ 吸引管 １０７ ドレン装置

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の流路に沿って搬送流体の流れを形
   成する工程と、 前記搬送流体に対して微小金属球を供給し、この微小金
   属球を含んだ搬送流体の噴流を形成する工程と、 前記流路の所定位置にて前記搬送流体の前記噴流を整流
   する工程と、 整流された前記噴流を配列基板に対して直角に且つ均一
   に衝突させ、前記噴流の流速を減速する工程と、 前記配列基板の配列孔を介して真空吸引し、その配列孔
   に前記微小金属球を吸着させる工程と、を備えたことを
   特徴とする微小金属球の配列方法。
2. 【請求項２】 所定の流路に沿って搬送流体の流れを形
   成し、その流れ状態を制御し得るようにした搬送流形成
   ・制御手段と、 前記搬送流体に対して微小金属球を供給し、この微小金
   属球を含んだ搬送流体の噴流を形成する微小金属球供給
   手段と、 前記流路の所定位置に配置され、前記搬送流体の前記噴
   流を整流し得るように構成された整流手段と、 前記整流手段の下流側至近位置に配置され、前記流路内
   に開口する多数の配列孔を有する配列基板と、 前記配列基板の前記配列孔を介して真空吸引するように
   した真空吸引手段と、を備え、 前記整流手段を通過した前記搬送流体の前記噴流を、前
   記配列基板に対して直角に且つ均一に衝突させることを
   特徴とする微小金属球の配列装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の微小金属球の配列装置
   において、 前記整流手段が、前記流路に対して直交方向に移動可能
   に構成されていることを特徴とする微小金属球の配列装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の微小金属球の配列装置
   において、 前記配列基板が、前記整流手段に対して平行に移動可能
   に構成されていることを特徴とする微小金属球の配列装
   置。
5. 【請求項５】 請求項２又は３に記載の微小金属球の配
   列装置において、 前記整流手段を複数備えていることを特徴とする微小金
   属球の配列装置。
6. 【請求項６】 請求項２又は４に記載の微小金属球の配
   列装置において、 前記配列基板を複数備えていることを特徴とする微小金
   属球の配列装置。