【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 used for arranging and fixing fine metal balls when bonding bumps made of fine metal balls to inner leads of a film carrier or electrodes of a semiconductor chip. The present invention relates to a microsphere removing method and apparatus for removing surplus fine metal balls from an array substrate.
【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 A so-called bump that serves as a bonding medium between an inner lead of a film carrier and an electrode of a semiconductor chip,
Wafer bumps, stud bumps, transfer bumps, etc. are known. The wafer bump is manufactured by forming a barrier metal on the electrode pad in the form of a wafer after manufacturing the semiconductor, and then forming a barrier metal on the barrier metal.
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 reduction in the yield of semiconductor devices, but also has a problem that it is not cost-effective, especially for a small amount of a wide variety of 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 by ball-bonding the electrode pads of the semiconductor chip one at a time in the primary bonding of the wire bonding, and cutting the neck portion of the wires after the bonding to form the stud bumps. The rest of the wire remains convex and non-uniform on the part. 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 bonding the bumps to the inner leads of the film carrier, in the transfer bumps in which the bumps plated and grown on the substrate are bonded to the inner leads, the bumps by plating growth are hemispherical bumps. Therefore, the bump width becomes larger than the bump height required for the joining, and it is not suitable especially for the narrow pitch joining 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 bumps in which fine metal balls are arranged in advance at the same coordinates as the electrode pads of the semiconductor and are bonded to the electrodes at once has been studied. There is.
【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 the fine metal spheres on the arrangement substrate, extra metal spheres adhere to the substrate due to static electricity or the like, or There was a problem that the balls stick to each other. Such extra fine metal spheres must be surely removed from the substrate, but it is difficult to precisely remove only the extra fine metal spheres because a large number of fine metal spheres are used.
【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。In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a microsphere removing method and apparatus capable of removing extra fine metal spheres reliably and quickly when arraying 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 a bump made of, for example, a fine metal sphere, and a large number of fine spheres are arranged at predetermined positions on an array substrate. By applying ultrasonic vibration to the array substrate,
The extra fine spheres attached to the array substrate are removed. In this method of removing microspheres, the microspheres are fixed to the array substrate by vacuum adsorption.
【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 microsphere removing apparatus 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 the microspheres. A source is activated to ultrasonically vibrate the array substrate. In this microsphere removing apparatus, an ultrasonic transducer 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 arraying and fixing microspheres. By operating this ultrasonic oscillator, ultrasonic vibration is applied to the array substrate to which the extra fine metal balls are attached, or the member fixing the array substrate. As a result, the extra microspheres attached to the array substrate are instantaneously removed. Therefore, a large number of microspheres can be properly and reliably arranged at a predetermined position on the array 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 the microsphere removing method and apparatus 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 the microsphere removing apparatus 1 of the present invention. In this embodiment, an ultrasonic vibrator 2 as an ultrasonic vibration source is provided. The ultrasonic oscillator 2 is connected via a wiring 3 to a control device 4 for controlling the ultrasonic vibration. In the present embodiment, the microspheres to which the present invention is applied are preferably, for example, the micrometal spheres B forming bumps.
【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。Further, in FIG. 1, the array substrate 10 has suction holes 11 for sucking and fixing the fine metal balls B, and the base material 12 has a vacuum source (such as a vacuum pump) via a suction pipe 14 ( It has a suction hole 13 connected to (not shown). The array substrate 10 is accurately aligned and fixed to the base material 12 so that the suction holes 11 and the suction holes 13 are aligned with each other. Specifically, the suction holes 11 have a hole diameter of 30 μm, and for example, 328 holes are provided with a predetermined pitch and arrangement pattern. Although the array substrate 10 and the base material 12 are separately configured in this embodiment, they may be integrally formed to form one array substrate (integrated array substrate) as a whole. Good. The ultrasonic vibrator 2 is embedded in the base material 12, that is, built-in. The control device 4 appropriately controls the frequency and the amplitude of the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 2.
【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-mentioned structure will be described. When the vacuum source is evacuated through the suction tube 14, the fine metal balls B are attracted to the suction holes 1
Adsorbed to 1. In this embodiment, Au having a spherical diameter of 40 μm is used.
Although (gold) fine metal spheres B are used, it is basically preferable that one fine metal sphere B is adsorbed to one adsorption hole 11. By the way, due to static electricity or the like, as shown in FIG.
In some cases, extra fine metal spheres B ′ may be attached to the fine metal spheres B that are properly adsorbed on the first substrate. The extra fine metal spheres B ′ depend on the total number of the fine metal spheres B to be properly attracted to the suction holes 11, but in the present embodiment, about 5 to 10 extra fine metal spheres B ′ are present. 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 oscillator 2 is operated by the control device 4, ultrasonic vibration is applied to the base material 12 and the array substrate 10. The frequency of this ultrasonic vibration is preferably 50 kHz. By ultrasonically vibrating the array substrate 10 in this manner, all the extra fine metal balls B ′ attached to the array substrate 10 are instantaneously transferred.
0, and falls into a recovery tray (not shown) installed below the array substrate 10. Then, after confirming that the fine metal balls B ′ have been completely removed from the array substrate 10, the operation of the ultrasonic transducer 2 is stopped. In the above case,
The ultrasonic oscillator 2 may be activated at any timing in synchronization with the adsorption of the fine metal balls B, that is, at the time of the adsorption of the fine metal balls B on 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 transducer 2 is fixed in place on the base material 12 using screws or the like. In this way, the ultrasonic transducer 2 is attached to the substrate 1.
Even if it is so-called externally attached to the two or the integrated array substrate, ultrasonic vibration can be applied to the array substrate 10 in the same manner as described above to completely remove the extra fine metal spheres B ′. In this case, in particular, it is not necessary to upsize the base material 12.
【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, the ultrasonic vibrator 2 can be fixed to the base material 12 by using, for example, an appropriate adhesive 5 as shown in FIG. Then, the ultrasonic transducer 2 is brought into close contact with the base material 12 with the adhesive 5. Instead of the adhesive 5, a rubber material or highly viscous 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 transducer 2 is
The example in which the array substrate 10 and the base material 12 (or the integrated array substrate) are incorporated (FIG. 1) or externally attached (FIGS. 2 and 3) is shown. It may be separated from 12 and provided as a separate body, 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 in the medium, thereby applying 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。As a method of applying ultrasonic vibration to the array substrate 10, it is also possible to apply ultrasonic vibration by mechanically bringing the ultrasonic vibration source into contact with the array substrate 10. That is, for example, as shown in FIG. 4, the array substrate 10 on which the fine metal balls B are adsorbed is placed and fixed on a predetermined stage 6, and the ultrasonic vibration source is applied to the center of the array substrate 10. A capillary 7 such as a wire bonder as 1'is brought into contact with a fixed load (about 100 gf), and 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 ultrasonic vibration through the capillaries 7 in this way, the extra fine metal spheres B'can be completely removed from the array substrate 10, but in this case, especially on the array substrate 10. A predetermined amount of air blow is applied to the surface to forcibly remove the extra fine metal spheres B ′ floating from the array substrate 10. When the array substrate 10 is fixed upside down with respect to the case of FIG. 4, it is not necessary to apply an air blow, and in that case, the extra fine metal balls B'fall 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, a specific application example of the present invention will be described.
Particularly, a process of joining the fine metal balls B to the inner leads of the film carrier or the electrode chips of the semiconductor chip will be described as an example.
【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 has, as main components, a microsphere array mechanism 100, a substrate transfer 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 bonding the fine metal balls to a device having a bonding 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 array mechanism 100,
As shown in FIG. 6, the microsphere stock dish 101 is vibrated. That is, metal microsphere stock dish 101
The fine metal sphere B is put in and is vibrated by a vibration generator 102 such as a parts feeder. As a result, the fine metal balls B float effectively. The vibration frequency at this time is the fine metal ball B.
Can be changed from 0 to 1 kHz according to the size of
The microsphere stock tray 101 can be attached to and detached 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 balls B are adsorbed on the array substrate 10 and the base material 12 according to the present invention. As described above, the base material 12 has the array substrate 10 in which the suction holes 11 each having a smaller diameter than the spherical diameter are arranged at predetermined positions, and the suction holes 11 are preferably provided for a plurality of semiconductor chips. Then, the base material 12 is turned upside down, lowered to the vicinity of the microsphere stock tray 101, and the micrometal balls B are vacuum-adsorbed in the adsorption holes 11 of the array substrate 10 while oscillating vertically. Here, the base material 1
The descending distance and the amplitude distance of 2 can be controlled in units of 0.1 mm, and the number of times of amplitude can also be controlled. Also, at this time,
When the base material 12 is slightly vibrated in the horizontal direction, the number of excessively adsorbed fine metal spheres B is suppressed to a minimum, and it is possible to adsorb 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 controller 4
When the ultrasonic transducer 2 is operated by, the ultrasonic vibration is applied to the array substrate 10. As a result, all the extra fine metal balls B ′ are instantaneously detached from the array substrate 10 and dropped. The ultrasonic transducer 2
The timing of activating may be set so that the array substrate 10 is ultrasonically vibrated at the same time as the adsorption of the fine metal balls 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 after the removal of the excess microspheres is moved to the recognition position, and the microsphere recognition means 300 recognizes the presence or absence of the microspheres and the presence or absence of the microsphere surplus. If a defect occurs when recognizing microspheres,
By vacuum leak and 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 transfer mechanism 200 shown in FIG. 5 transfers the base material 12 to the bonding stage 400. At the time of this transportation, it is ensured that the fine metal balls B are not dropped 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 transported base material 12 is inverted and mounted and fixed on the bonding stage 400. The joining stage 400 is also used as the joining apparatus main body stage, and the stage is fixed by vacuum suction. Joining stage 4
The fine metal balls B of the array substrate 10 of the base material 12 set to 00 and the inner leads 20 of the film carrier are aligned. This can use the alignment mechanism of the main body device. After the alignment, the fine 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 the fine metal balls B are bonded 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 fine metal sphere is lowered without being inverted, the fine 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 bond the fine 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) to quantitatively supply solder will be described. By the way, P for QFP, TSOP, TCP, etc.
When the surface mounting is performed on the CB, solder is plated or printed on the pads of the PCB to be joined. For example, when mounting a multi-pin package in a small area, the outer lead pitch of the package may be 0.3 mm or less. However, it is practically impossible to implement by the conventional leveler method, for example, and there are many problems in cost and quality in other methods.
【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。In the printed circuit board 40, a large number of pads 42 are arranged on the board 41 at a predetermined pitch (0.15 mm) and pattern, as shown in FIG. 9, for example. Further, the array substrate 10 'has a large 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 the length (2.0 mm) of the pads 42, but in this example, the hole diameter is 50 μm. The array substrate 10 'is also made of stainless steel or glass material with a plate 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 microsphere has a spherical diameter of 70 μm.
Although a solder ball of m is used, as shown in FIG. 11, a microsphere stock tray 101 containing such a fine metal sphere B is set on a vibration generator 102. And this microsphere stock dish 1
By vibrating 01 at a frequency of about 400 Hz, the fine metal balls B are effectively suspended. Next, the base material 12 'is lowered with the array substrate 10' facing downward, and the floating fine metal balls B are adsorbed by the adsorption holes 11 'of the array substrate 10'. After that, the base material 12 'is raised and the ultrasonic oscillator 2 is operated by the control device 4, so that the array substrate 10'
By vibrating ultrasonic waves with respect to, all the extra fine metal balls B ′ are instantaneously removed from the array substrate 10 ′,
By this step, the fine metal balls B can be surely 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 microsphere recognition means 300 performs image recognition of the presence or absence of microsphere missing and microsphere surplus, and the printed circuit board 40 fixed at a predetermined position on the bonding stage 400. Perform the alignment of. The pads 42 of the printed circuit board 40
A flux 43 is previously applied on the upper surface of the pad 42 in order to improve the solder leak property to the pad 42 in the subsequent reflow process. Next, after the alignment is completed, the base material 12 'is lowered to the printed circuit board 40, and the fine metal balls B are bonded or bonded 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, it can be effectively applied to solder supply after repair. For example, as shown in FIG. 13, the printed circuit board 4
13 has a plurality of semiconductor packages 50, 51, 52 mounted thereon (FIG. 13A), for example, the semiconductor package 51 is removed, and solder remaining on the printed circuit board 40 after the repair is removed. To be 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 drawing, the base material 12 'having the array substrate 10' on which the fine metal balls 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 embodiments, and various effective modifications and applications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, although the example of the micro metal sphere B which is a bump or a solder sphere has been described as the micro sphere, the micro sphere made of a conductive rubber material is used to perform this type of bonding, and the micro sphere of the above embodiment is also used. By ultrasonically vibrating the array substrate as in the case, it is possible to completely remove the extra microspheres attached to the array substrate.
【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。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 step of joining microspheres, by applying ultrasonic vibration to the array substrate, the extra microspheres can be completely removed from the array substrate. For example, when using micro metal spheres as bumps, the bumps to be bonded to the inner leads of the film carrier or the electrode pads on the semiconductor chip should be arranged reliably and accurately to improve quality and productivity effectively and significantly. It has advantages such as
【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 apparatus 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 apparatus 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 cross-sectional view showing another modified example of the microsphere removing apparatus 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 modification of the microsphere removing apparatus 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 overall configuration of a bonding apparatus for fine metal balls 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 view showing a microsphere array operation by the microsphere array 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 the bonding of the microspheres to the leads of the 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 an electrode pad of a semiconductor chip in the bonding device 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 apparatus 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 view showing a microsphere array operation by a microsphere array 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 solder supply to pads in an application example of the present invention 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 diagram showing an application example of an application example of the present invention 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 1 Microsphere Removal Device 2 Ultrasonic Transducer 3 Wiring 4 Control Device 5 Adhesive 6 Stage 7 Capillary 10 Array Substrate 11 Adsorption Hole 12 Base Material 13 Suction Hole 14 Suction Tube 20 Inner Lead 30 Semiconductor Chip 40 Printed Circuit Board 41 Substrate 42 Pads 50, 51, 52 Semiconductor package 100 Microsphere array mechanism 200 Substrate transfer mechanism 300 Microsphere recognition means 400 Bonding stage
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