JPH09270429A - ボール配列基板及び配列ヘッド - Google Patents
ボール配列基板及び配列ヘッドInfo
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- JPH09270429A JPH09270429A JP3127497A JP3127497A JPH09270429A JP H09270429 A JPH09270429 A JP H09270429A JP 3127497 A JP3127497 A JP 3127497A JP 3127497 A JP3127497 A JP 3127497A JP H09270429 A JPH09270429 A JP H09270429A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バンプ形成位置精度を向上させ、従来よりも
確実にボールバンプを形成し得るボール配列基板及び配
列ヘッドを提供する。 【解決手段】 半導体素子又は基板の電極４に対応する
位置に微小導電性ボール３を配列するための配列基板１
において、微小導電性ボール３の径よりも小さい径の配
列孔２（好適には、１／３≦（配列孔の径／微小導電性
ボールの径）≦４／５）を設けたガラス基板で成る。配
列基板は好適には、感光性ガラスであり、その厚みが
０．３ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍである。配列
ヘッドは、配列基板１と、配列基板１における微小導電
性ボール３を保持する面とは反対側に減圧空間７，８を
設けた配列基板保持手段と、を含んでいる。微小導電性
ボール３を吸引保持する配列孔の開孔位置と孔形状の精
度を上げることで、ボール配列位置精度を格段に向上す
る。
確実にボールバンプを形成し得るボール配列基板及び配
列ヘッドを提供する。 【解決手段】 半導体素子又は基板の電極４に対応する
位置に微小導電性ボール３を配列するための配列基板１
において、微小導電性ボール３の径よりも小さい径の配
列孔２（好適には、１／３≦（配列孔の径／微小導電性
ボールの径）≦４／５）を設けたガラス基板で成る。配
列基板は好適には、感光性ガラスであり、その厚みが
０．３ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍである。配列
ヘッドは、配列基板１と、配列基板１における微小導電
性ボール３を保持する面とは反対側に減圧空間７，８を
設けた配列基板保持手段と、を含んでいる。微小導電性
ボール３を吸引保持する配列孔の開孔位置と孔形状の精
度を上げることで、ボール配列位置精度を格段に向上す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子又は基
板等の電極部に対し、多数の微小導電性ボールからバン
プを形成するための微小導電性ボールの配列基板及び配
列用ヘッドに関するものである。
板等の電極部に対し、多数の微小導電性ボールからバン
プを形成するための微小導電性ボールの配列基板及び配
列用ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程において、半導体
素子の電極部（電極パッド）と、プリント配線板等の電
極部或いはＴＡＢテープのインナーリード等とを接続す
るための方法として、微小導電性ボールで形成されたバ
ンプを介して両者を接合する方法が知られている（所謂
ボールバンプ法）。このバンプを形成する際に、半導体
素子の電極部に対応する多数の配列孔を有し、各配列孔
に微小導電性ボールを列設配置するようにした配列用基
板が使用される。
素子の電極部（電極パッド）と、プリント配線板等の電
極部或いはＴＡＢテープのインナーリード等とを接続す
るための方法として、微小導電性ボールで形成されたバ
ンプを介して両者を接合する方法が知られている（所謂
ボールバンプ法）。このバンプを形成する際に、半導体
素子の電極部に対応する多数の配列孔を有し、各配列孔
に微小導電性ボールを列設配置するようにした配列用基
板が使用される。
【０００３】このバンプ形成において、例えば半導体素
子の電極パッドにバンプを形成する場合、真空吸引等の
方法により配列基板を下側にしてその配列孔に微小導電
性ボールを吸引させて保持し、その状態でバンプ接合用
ステージまで搬送する。その後、接合用ステージにて電
極パッドに微小導電性ボールを熱圧着させることによっ
てバンプを形成する。或いはまた、プリント配線板等の
電極部に低融点金属から成るバンプを形成する場合は、
電極部に予めフラックスを供給しておき、微小導電性ボ
ールを電極部に配列した後リフローする方法が一般的で
ある。
子の電極パッドにバンプを形成する場合、真空吸引等の
方法により配列基板を下側にしてその配列孔に微小導電
性ボールを吸引させて保持し、その状態でバンプ接合用
ステージまで搬送する。その後、接合用ステージにて電
極パッドに微小導電性ボールを熱圧着させることによっ
てバンプを形成する。或いはまた、プリント配線板等の
電極部に低融点金属から成るバンプを形成する場合は、
電極部に予めフラックスを供給しておき、微小導電性ボ
ールを電極部に配列した後リフローする方法が一般的で
ある。
【０００４】従来の配列用基板では、例えば、特開平４
−２５０６４３号公報に記載されているようにステンレ
ス等の金属或いはセラミック等を材料とし、各配列孔が
精密放電加工、レーザー照射、エレクトロフォーミン
グ、エッチング等によって加工形成されるというもので
あった。
−２５０６４３号公報に記載されているようにステンレ
ス等の金属或いはセラミック等を材料とし、各配列孔が
精密放電加工、レーザー照射、エレクトロフォーミン
グ、エッチング等によって加工形成されるというもので
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配列基
板がステンレス等の金属である場合、Ｓｉとの大きな熱
膨張係数差に起因して、接合時の熱による配列基板の熱
膨張によってボール配列時に電極と配列孔の位置ずれが
生じるという問題があった。また、レーザー照射、放電
加工による孔開け法では、配列孔周辺の肉が盛り上が
り、吸引ボールの高さのバラツキや吸引性能の低下等が
発生するという問題があった。
板がステンレス等の金属である場合、Ｓｉとの大きな熱
膨張係数差に起因して、接合時の熱による配列基板の熱
膨張によってボール配列時に電極と配列孔の位置ずれが
生じるという問題があった。また、レーザー照射、放電
加工による孔開け法では、配列孔周辺の肉が盛り上が
り、吸引ボールの高さのバラツキや吸引性能の低下等が
発生するという問題があった。
【０００６】さらに、従来の配列孔開け加工では孔径１
００μｍ以下の場合、汎用装置での精密な加工が困難で
あり、それ以下の孔径が必要な場合、孔開け加工後メッ
キによって孔径を窄める方法がとられており、製造工程
が増える上に孔径が不均一になる等の問題があった。ま
た、孔形状も真円形に揃わないためにボールの配列位置
が微妙にずれ、バンプ形成対象（半導体素子やＴＡＢの
インナーリード、プリント配線板等）が微細ピッチとな
った場合に、ボールの搭載位置精度が悪くなる等の問題
があった。
００μｍ以下の場合、汎用装置での精密な加工が困難で
あり、それ以下の孔径が必要な場合、孔開け加工後メッ
キによって孔径を窄める方法がとられており、製造工程
が増える上に孔径が不均一になる等の問題があった。ま
た、孔形状も真円形に揃わないためにボールの配列位置
が微妙にずれ、バンプ形成対象（半導体素子やＴＡＢの
インナーリード、プリント配線板等）が微細ピッチとな
った場合に、ボールの搭載位置精度が悪くなる等の問題
があった。
【０００７】本発明の目的は、バンプ形成位置精度を向
上させ、従来よりも確実にボールバンプを形成し得るボ
ール配列基板及び配列ヘッドを提供するものである。
上させ、従来よりも確実にボールバンプを形成し得るボ
ール配列基板及び配列ヘッドを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のボール配列基板
は、半導体素子または基板の電極に対応する位置に微小
導電性ボールを配列するために、前記微小導電性ボール
の径よりも小さい径の配列孔を設けたガラスより成る配
列基板であって、前記配列孔の前記微小導電性ボールを
配列する側の配列孔の径が前記微小導電性ボールの径に
比較して １／３≦（配列孔の径／微小導電性ボールの径）≦４／
５ なる条件を満足し、かつ前記配列基板の厚みが ０．３ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍ を満足するガラス配列基板である。
は、半導体素子または基板の電極に対応する位置に微小
導電性ボールを配列するために、前記微小導電性ボール
の径よりも小さい径の配列孔を設けたガラスより成る配
列基板であって、前記配列孔の前記微小導電性ボールを
配列する側の配列孔の径が前記微小導電性ボールの径に
比較して １／３≦（配列孔の径／微小導電性ボールの径）≦４／
５ なる条件を満足し、かつ前記配列基板の厚みが ０．３ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍ を満足するガラス配列基板である。
【０００９】また、本発明のボール配列基板において、
前記ガラス製の配列基板が感光性ガラスを用いて作製さ
れたことを特徴とするガラス配列基板である。
前記ガラス製の配列基板が感光性ガラスを用いて作製さ
れたことを特徴とするガラス配列基板である。
【００１０】或いはまた、本発明の配列ヘッドは、前記
配列基板の下側に前記微小導電性ボールを配列保持する
前記微小導電性ボール配列手段と、前記配列基板を保持
する手段であって、前記配列基板における前記微小導電
性ボールを保持する面とは反対側に減圧空間を設けた配
列基板保持手段と、を含んでいる。
配列基板の下側に前記微小導電性ボールを配列保持する
前記微小導電性ボール配列手段と、前記配列基板を保持
する手段であって、前記配列基板における前記微小導電
性ボールを保持する面とは反対側に減圧空間を設けた配
列基板保持手段と、を含んでいる。
【００１１】本発明によれば、配列基板の材質をガラス
にし、ボールを吸引保持する配列孔の開孔位置と孔形状
の精度を上げることで、ボール配列位置精度を格段に向
上することができる。
にし、ボールを吸引保持する配列孔の開孔位置と孔形状
の精度を上げることで、ボール配列位置精度を格段に向
上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明によ
るボール配列基板及び配列ヘッドの好適な実施の形態を
説明する。
るボール配列基板及び配列ヘッドの好適な実施の形態を
説明する。
【００１３】本発明の微小導電性ボールの配列基板は、
例えば図１に示されるように半導体素子や基板の電極部
に対応するように形成された複数の配列孔を有し、半導
体素子等の電極部に形成されるべき微小導電性ボール
を、配列孔に吸引等により保持し得るようになってい
る。特に、基板材質としてステンレス等の金属に比べ熱
膨張率が低く、Ｓｉの熱膨張係数に近いガラスを用いる
ことにより、高温の熱圧着に際しても微小導電性ボール
と電極部の位置ずれを低減させることができる。
例えば図１に示されるように半導体素子や基板の電極部
に対応するように形成された複数の配列孔を有し、半導
体素子等の電極部に形成されるべき微小導電性ボール
を、配列孔に吸引等により保持し得るようになってい
る。特に、基板材質としてステンレス等の金属に比べ熱
膨張率が低く、Ｓｉの熱膨張係数に近いガラスを用いる
ことにより、高温の熱圧着に際しても微小導電性ボール
と電極部の位置ずれを低減させることができる。
【００１４】ガラスより成る配列基板を用いると、例え
ば加圧転写する際に圧力をかけ過ぎて配列基板の開孔部
にボールが食い込んだ場合に、酸あるいはアルカリ等の
金属を溶解する溶液に浸すことにより容易にその食い込
んだ微小金属ボールを除去することができる。金属製の
配列基板の場合は配列基板自身が金属であるため、溶解
液に溶けてしまい食い込んだ微小ボールを完全に除去す
るのは困難である。
ば加圧転写する際に圧力をかけ過ぎて配列基板の開孔部
にボールが食い込んだ場合に、酸あるいはアルカリ等の
金属を溶解する溶液に浸すことにより容易にその食い込
んだ微小金属ボールを除去することができる。金属製の
配列基板の場合は配列基板自身が金属であるため、溶解
液に溶けてしまい食い込んだ微小ボールを完全に除去す
るのは困難である。
【００１５】本発明のガラス配列基板の熱膨張係数は１
〜１００（×１０-7／℃）の範囲、望ましくはＳｉの熱
膨張係数（約４０×１０-7／℃）程度からその２倍程度
までの熱膨張係数の値２０〜９０（×１０-7／℃）であ
れば、金属製の配列基板に比べ配列時の位置ずれをかな
り小さくすることができる。また、ガラスのうちでも特
に感光性ガラスを用いることにより、孔形状の良い微細
配列孔を位置精度よく開孔させ、ボールバンプを微細ピ
ッチ（３００μｍ以下、特に１００μｍ以下のピッチ）
においても位置ずれなく形成することができる。
〜１００（×１０-7／℃）の範囲、望ましくはＳｉの熱
膨張係数（約４０×１０-7／℃）程度からその２倍程度
までの熱膨張係数の値２０〜９０（×１０-7／℃）であ
れば、金属製の配列基板に比べ配列時の位置ずれをかな
り小さくすることができる。また、ガラスのうちでも特
に感光性ガラスを用いることにより、孔形状の良い微細
配列孔を位置精度よく開孔させ、ボールバンプを微細ピ
ッチ（３００μｍ以下、特に１００μｍ以下のピッチ）
においても位置ずれなく形成することができる。
【００１６】さらに、感光性ガラスを用いると、後述す
るようにマスクを用いて露光するため、一括して孔を形
成することができるので配列基板のコストを極めて安く
することができる。この効果は１００ピン以上（特に３
００ピン以上）の配列基板の作製で顕著になる。すなわ
ち、放電加工等で１個ずつ開孔を形成する場合は１つで
も失敗すると最初からやり直しとなり、基板作製の歩留
まりが低下してしまう。また、本発明の配列基板にはア
ライメントマークを容易に任意の場所で、しかも任意の
個数で形成することができ、バンプを形成させる電極部
との位置合わせに利用することができる。
るようにマスクを用いて露光するため、一括して孔を形
成することができるので配列基板のコストを極めて安く
することができる。この効果は１００ピン以上（特に３
００ピン以上）の配列基板の作製で顕著になる。すなわ
ち、放電加工等で１個ずつ開孔を形成する場合は１つで
も失敗すると最初からやり直しとなり、基板作製の歩留
まりが低下してしまう。また、本発明の配列基板にはア
ライメントマークを容易に任意の場所で、しかも任意の
個数で形成することができ、バンプを形成させる電極部
との位置合わせに利用することができる。
【００１７】本発明の感光性ガラスは、例えばＳｉＯ2
- Ａｌ2 Ｏ3 - ＬｉＯ系ガラスをベースにして、感光性
金属してＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ等を含むガラスから成る。ま
た、必要に応じて光増感剤であるＣｅＯ2 等を添加して
もよい。この感光性ガラスの両面を研磨し、所望の（半
導体素子等の電極位置に対応した）位置に配列孔開孔パ
ターンを描いたマスクを、研磨したガラス面の一方の面
に載せる。その後マスク上から紫外線を照射し、開孔部
分のガラスを感光させる。そのマスクを除去し、感光し
た部分を結晶化させるために適度な熱処理をする。結晶
化した部分を酸で溶解し、配列孔を形成する。
- Ａｌ2 Ｏ3 - ＬｉＯ系ガラスをベースにして、感光性
金属してＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ等を含むガラスから成る。ま
た、必要に応じて光増感剤であるＣｅＯ2 等を添加して
もよい。この感光性ガラスの両面を研磨し、所望の（半
導体素子等の電極位置に対応した）位置に配列孔開孔パ
ターンを描いたマスクを、研磨したガラス面の一方の面
に載せる。その後マスク上から紫外線を照射し、開孔部
分のガラスを感光させる。そのマスクを除去し、感光し
た部分を結晶化させるために適度な熱処理をする。結晶
化した部分を酸で溶解し、配列孔を形成する。
【００１８】開孔位置を±５μｍ以内（望ましくは±３
μｍ以内）の精度で加工した本発明の配列基板を使用す
ることにより、配列孔の中心とそれに対応する半導体素
子上のＡｌ電極パッド等の中心から±５μｍ以内（望ま
しくは±３μｍ以内）の位置精度でバンプを形成するこ
とが可能である。
μｍ以内）の精度で加工した本発明の配列基板を使用す
ることにより、配列孔の中心とそれに対応する半導体素
子上のＡｌ電極パッド等の中心から±５μｍ以内（望ま
しくは±３μｍ以内）の位置精度でバンプを形成するこ
とが可能である。
【００１９】上記方法では、感光した部分が酸によって
エッチングされ易くなることで開口を形成するものであ
るが、感光ガラスの種類を選ぶことによって、感光する
ことにより開孔部以外を酸等によってエッチングされ難
くすることによっても同様の開口部を形成することがで
きる。
エッチングされ易くなることで開口を形成するものであ
るが、感光ガラスの種類を選ぶことによって、感光する
ことにより開孔部以外を酸等によってエッチングされ難
くすることによっても同様の開口部を形成することがで
きる。
【００２０】本発明の配列基板は、ボール配列時に圧力
或いは熱を印加し得るヘッドに付設して使用することも
できる。この場合、配列基板には接合時の圧力に耐え得
る強度を持たせるために、ある程度の厚みが必要であ
る。なお、この厚みが厚過ぎると酸等による溶解が困難
になる。本発明者等は種々の厚みの配列基板を用いて検
討した結果、開孔が不均一にならないためには０．１〜
１．０ｍｍの厚さが適当であることを見出した。
或いは熱を印加し得るヘッドに付設して使用することも
できる。この場合、配列基板には接合時の圧力に耐え得
る強度を持たせるために、ある程度の厚みが必要であ
る。なお、この厚みが厚過ぎると酸等による溶解が困難
になる。本発明者等は種々の厚みの配列基板を用いて検
討した結果、開孔が不均一にならないためには０．１〜
１．０ｍｍの厚さが適当であることを見出した。
【００２１】ガラス基板の厚みには前述したように制限
がある。例えばその厚みが０．２５ｍｍ未満の場合に配
列基板を５ｋｇの力が加圧すると、加圧力に耐えられず
配列基板の割れの現象が加圧回数に対して１０％程度の
割合で発生した。厚みを０．３ｍｍに設定すると１万回
の加圧においても、配列基板の破損が見られず生産に使
用することができる。一方、その厚みが１ｍｍ以上に場
合は、ガラスをエッチング等で溶解して開口する場合、
エッチング時間が長時間になり、また孔径の精度も時間
がかかると多くの孔数で一様に揃えるのが困難であっ
た。従って、ガラス配列基板の厚みは好ましくは０．３
ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍであることが必要で
あることが本発明により明らかになった。
がある。例えばその厚みが０．２５ｍｍ未満の場合に配
列基板を５ｋｇの力が加圧すると、加圧力に耐えられず
配列基板の割れの現象が加圧回数に対して１０％程度の
割合で発生した。厚みを０．３ｍｍに設定すると１万回
の加圧においても、配列基板の破損が見られず生産に使
用することができる。一方、その厚みが１ｍｍ以上に場
合は、ガラスをエッチング等で溶解して開口する場合、
エッチング時間が長時間になり、また孔径の精度も時間
がかかると多くの孔数で一様に揃えるのが困難であっ
た。従って、ガラス配列基板の厚みは好ましくは０．３
ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍであることが必要で
あることが本発明により明らかになった。
【００２２】微細ボールを配列基板に適用する際にその
厚みのみならず、吸引保持に必要な開孔径を種々の実験
を通して最適化する必要があった。配列孔の径は単に微
小導電性ボールの径に比べて小さいだけでは、吸引によ
る配列成功率は確保することができない。配列孔の径と
微小導電性ボールの径の比は、１／３未満であると吸引
効率が低下する。本発明の検討では、例えば８０μｍφ
の半田ボールを５００個吸引保持する場合、配列基板の
孔径が２０μｍ以下では吸引保持成功率が８０〜８７％
であり、孔径を２５μｍ以上に設定すると９５％以上の
吸引保持成功率を確保することができた。
厚みのみならず、吸引保持に必要な開孔径を種々の実験
を通して最適化する必要があった。配列孔の径は単に微
小導電性ボールの径に比べて小さいだけでは、吸引によ
る配列成功率は確保することができない。配列孔の径と
微小導電性ボールの径の比は、１／３未満であると吸引
効率が低下する。本発明の検討では、例えば８０μｍφ
の半田ボールを５００個吸引保持する場合、配列基板の
孔径が２０μｍ以下では吸引保持成功率が８０〜８７％
であり、孔径を２５μｍ以上に設定すると９５％以上の
吸引保持成功率を確保することができた。
【００２３】また、配列孔の径と微小導電性ボールの径
の比が４／５を越えると、微小ボールを電極に転写する
際にかかる圧力によってボールが孔の中へ食い込んでし
まうことが詳細な実験により判明した。例えば４０μｍ
径の金ボールを孔径３４μｍの配列基板で保持し、ボー
ル１個あたり２０ｇの力で電極上で加圧すると３００個
中５２個のボールが配列基板の孔に食い込み、電極への
ボール接合不良が発生した。孔径を３２μｍに設定する
と食い込みは全く発生しなかった。従って、孔径は１／
３≦（配列孔の径／微小導電性ボールの径）≦４／５な
る条件を満足する必要があることが本発明で始めて明ら
かになった。ステンレス等の金属製の配列基板に放電加
工で孔を形成する場合、開孔のまわりに肉の盛り上がり
が発生するため明確にはこのような傾向は現れない。
の比が４／５を越えると、微小ボールを電極に転写する
際にかかる圧力によってボールが孔の中へ食い込んでし
まうことが詳細な実験により判明した。例えば４０μｍ
径の金ボールを孔径３４μｍの配列基板で保持し、ボー
ル１個あたり２０ｇの力で電極上で加圧すると３００個
中５２個のボールが配列基板の孔に食い込み、電極への
ボール接合不良が発生した。孔径を３２μｍに設定する
と食い込みは全く発生しなかった。従って、孔径は１／
３≦（配列孔の径／微小導電性ボールの径）≦４／５な
る条件を満足する必要があることが本発明で始めて明ら
かになった。ステンレス等の金属製の配列基板に放電加
工で孔を形成する場合、開孔のまわりに肉の盛り上がり
が発生するため明確にはこのような傾向は現れない。
【００２４】本発明の配列基板における配列孔形状の幾
つかの例を図２に示す。ボールを配列させる側の面を表
面とする。図２において、配列孔の表、裏面の孔径が等
しいものを（Ａ）、表面の孔径が裏面の孔径に比べて小
さいものが（Ｂ）、（Ｂ）のものとは逆に表面の孔径が
裏面に比べて大きいものが（Ｃ）としている。また、
（Ａ）に示されるタイプのものを加工し、表面の孔径を
大きくし、表面開孔部エッジを落としたものを（Ｄ）、
（Ｄ）に示されるタイプの表面の加工を同様に裏面にも
加えたものを（Ｅ）、（Ｂ）のタイプと（Ｃ）のタイプ
を混合した形状であって、表、裏面の開孔部の孔径が広
く、配列基板内部に向かって孔径が小さくなっていくも
のを（Ｆ）としている。
つかの例を図２に示す。ボールを配列させる側の面を表
面とする。図２において、配列孔の表、裏面の孔径が等
しいものを（Ａ）、表面の孔径が裏面の孔径に比べて小
さいものが（Ｂ）、（Ｂ）のものとは逆に表面の孔径が
裏面に比べて大きいものが（Ｃ）としている。また、
（Ａ）に示されるタイプのものを加工し、表面の孔径を
大きくし、表面開孔部エッジを落としたものを（Ｄ）、
（Ｄ）に示されるタイプの表面の加工を同様に裏面にも
加えたものを（Ｅ）、（Ｂ）のタイプと（Ｃ）のタイプ
を混合した形状であって、表、裏面の開孔部の孔径が広
く、配列基板内部に向かって孔径が小さくなっていくも
のを（Ｆ）としている。
【００２５】ここで、（Ｂ）のタイプはボール吸着面よ
りも反対側の減圧側の径が大きく、配列基板を保持する
配列ヘッドのボールを吸引するために吸引系統の作製が
容易である（配列ヘッドの配列基板を保持する部分に
は、例えば配列基板の孔に対応して真空を供給するため
の溝パターンを作製する必要があり、孔径や孔のピッチ
が狭いとその形成は困難になってくる）。
りも反対側の減圧側の径が大きく、配列基板を保持する
配列ヘッドのボールを吸引するために吸引系統の作製が
容易である（配列ヘッドの配列基板を保持する部分に
は、例えば配列基板の孔に対応して真空を供給するため
の溝パターンを作製する必要があり、孔径や孔のピッチ
が狭いとその形成は困難になってくる）。
【００２６】上記図２（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）のタイ
プのものにおいて、配列孔の加工は酸によるエッチッグ
法、機械的研磨のどちらでも良い。その際、直線的なテ
ーパーではなく、なめらかな曲線でもかまわない。ま
た、図２（Ｅ）、（Ｆ）タイプにおいては配列基板の
表、裏面どちらの孔径が大きくても、等しくても良い
が、裏面のボールを吸引保持させる最小孔径部分の孔径
はボール径の１／３〜４／５が望ましい。
プのものにおいて、配列孔の加工は酸によるエッチッグ
法、機械的研磨のどちらでも良い。その際、直線的なテ
ーパーではなく、なめらかな曲線でもかまわない。ま
た、図２（Ｅ）、（Ｆ）タイプにおいては配列基板の
表、裏面どちらの孔径が大きくても、等しくても良い
が、裏面のボールを吸引保持させる最小孔径部分の孔径
はボール径の１／３〜４／５が望ましい。
【００２７】なお、本発明による配列基板は以下の実施
例に述べる金ボールのチップへの配列の他に、ＴＡＢ等
のフィルムキャリアの電極への金や半田ボールの配列、
或いはプリント配線板の電極への金や半田ボールの配列
等にも適用できる。半田ボールでバンプを形成する際
は、予め電極部にフラックスを供給しておいてもよい。
本発明によるガラス基板から成る配列基板と、その配列
基板と微小導電性ボールをそれぞれ保持するための減圧
空間を、ボールを保持する面とは反対側に設けた保持手
段と、を含むヘッドと併用すると極めて高精度でボール
バンプを形成することができる。
例に述べる金ボールのチップへの配列の他に、ＴＡＢ等
のフィルムキャリアの電極への金や半田ボールの配列、
或いはプリント配線板の電極への金や半田ボールの配列
等にも適用できる。半田ボールでバンプを形成する際
は、予め電極部にフラックスを供給しておいてもよい。
本発明によるガラス基板から成る配列基板と、その配列
基板と微小導電性ボールをそれぞれ保持するための減圧
空間を、ボールを保持する面とは反対側に設けた保持手
段と、を含むヘッドと併用すると極めて高精度でボール
バンプを形成することができる。
【００２８】
【実施例】図３は、本発明による配列基板を用いた微小
導電性ボールバンプの製造法を示している。以下に図面
を参照しながら詳細に説明する。図３（Ａ）において、
図２（Ｂ）のタイプの配列基板１がステンレス製の配列
基板固定治具９に配列基板吸引用減圧空間８を減圧する
ことにより固定されている。直径６０μｍのＡｕを主成
分とする微小なボール３を配列基板固定治具９のボール
吸引用減圧空間７を減圧することにより一括吸引して保
持する。
導電性ボールバンプの製造法を示している。以下に図面
を参照しながら詳細に説明する。図３（Ａ）において、
図２（Ｂ）のタイプの配列基板１がステンレス製の配列
基板固定治具９に配列基板吸引用減圧空間８を減圧する
ことにより固定されている。直径６０μｍのＡｕを主成
分とする微小なボール３を配列基板固定治具９のボール
吸引用減圧空間７を減圧することにより一括吸引して保
持する。
【００２９】配列基板１にはボール径の１／２の３０μ
ｍ径の配列孔２が開けてある。ボール３は配列基板１の
背面から配列基板固定治具９のボール吸引用減圧空間７
の減圧により吸引することによってこの配列孔２に保持
されている。
ｍ径の配列孔２が開けてある。ボール３は配列基板１の
背面から配列基板固定治具９のボール吸引用減圧空間７
の減圧により吸引することによってこの配列孔２に保持
されている。
【００３０】図３（Ｂ）において、配列基板１を半導体
素子５上に移動し、ボール３と電極パッド４の位置を合
わせる。ここで、配列基板に形成したアライメントマー
クを用いると迅速な位置合わせが可能である。
素子５上に移動し、ボール３と電極パッド４の位置を合
わせる。ここで、配列基板に形成したアライメントマー
クを用いると迅速な位置合わせが可能である。
【００３１】図３（Ｃ）において、保持したボール３を
支持台６の上に置かれた半導体素子電極パッド４に向か
って下降させる。そして、ボール１ケ当たり１０〜３０
ｇの荷重で加圧する。
支持台６の上に置かれた半導体素子電極パッド４に向か
って下降させる。そして、ボール１ケ当たり１０〜３０
ｇの荷重で加圧する。
【００３２】図３（Ｄ）において、ボール３を一括接合
し、ボール吸引用減圧空間７を大気圧にし、配列基板１
を上昇させる。
し、ボール吸引用減圧空間７を大気圧にし、配列基板１
を上昇させる。
【００３３】この例では上記のように、この配列基板１
は配列基板吸引用減圧空間８を減圧することによって吸
着されるが、配列基板吸引用減圧空間８を無くした配列
基板固定治具９に配列基板１を固定した一体型のボール
吸引、転写用ヘッドを使用しても良い。また、本発明の
配列基板固定治具９は加熱機構を備えており、ボールの
温度を上げて接合することもできる。
は配列基板吸引用減圧空間８を減圧することによって吸
着されるが、配列基板吸引用減圧空間８を無くした配列
基板固定治具９に配列基板１を固定した一体型のボール
吸引、転写用ヘッドを使用しても良い。また、本発明の
配列基板固定治具９は加熱機構を備えており、ボールの
温度を上げて接合することもできる。
【００３４】上記実施例において、微小導電性ボール３
を吸引保持する際に、吸引もれ（抜け）、或いは孔形状
不良によるエアーもれ等による余剰ボールの吸着は全く
なかった。半導体素子支持台６に設置した半導体素子５
は、３００〜５００℃に加熱してある。バンプは電極材
のＡｌとＡｌ−Ａｕ系合金を形成して接合しており欠落
はない。本発明の配列基板の熱影響によるバンプ形成時
の位置ずれは±３μｍ以内であった。バンプ高さのバラ
ツキは±２μｍ以内であった。また、このようなバンプ
付き半導体素子を搬送してもバンプの脱落はなかった。
更に、このバンプを用いて半導体素子をフィルムキャリ
アのインナーリードに接合したところ、リードの流れ落
ちが全くないことも確認している。
を吸引保持する際に、吸引もれ（抜け）、或いは孔形状
不良によるエアーもれ等による余剰ボールの吸着は全く
なかった。半導体素子支持台６に設置した半導体素子５
は、３００〜５００℃に加熱してある。バンプは電極材
のＡｌとＡｌ−Ａｕ系合金を形成して接合しており欠落
はない。本発明の配列基板の熱影響によるバンプ形成時
の位置ずれは±３μｍ以内であった。バンプ高さのバラ
ツキは±２μｍ以内であった。また、このようなバンプ
付き半導体素子を搬送してもバンプの脱落はなかった。
更に、このバンプを用いて半導体素子をフィルムキャリ
アのインナーリードに接合したところ、リードの流れ落
ちが全くないことも確認している。
【００３５】上述の接合条件と同一条件で、放電加工に
よって配列孔を形成させたステンレスの配列基板を用い
てボールバンプを形成させたところ、±１０μｍ以上の
位置ずれが生じた。また、±７μｍのバンプ高さのバラ
ツキが生じた。配列基板固定治具に設けるボール吸引用
減圧空間が大きく、配列孔周辺の配列基板固定治具との
接触面積が著しく小さいと接合時の圧力に配列基板が耐
えられなくなる恐れがある。配列基板の破壊を防ぐため
ボール吸引用減圧空間は配列孔の直径の１０〜１００倍
の溝状であることが望ましい。
よって配列孔を形成させたステンレスの配列基板を用い
てボールバンプを形成させたところ、±１０μｍ以上の
位置ずれが生じた。また、±７μｍのバンプ高さのバラ
ツキが生じた。配列基板固定治具に設けるボール吸引用
減圧空間が大きく、配列孔周辺の配列基板固定治具との
接触面積が著しく小さいと接合時の圧力に配列基板が耐
えられなくなる恐れがある。配列基板の破壊を防ぐため
ボール吸引用減圧空間は配列孔の直径の１０〜１００倍
の溝状であることが望ましい。
【００３６】しかし、格子状にボールを吸引して面配列
させる場合、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように配列基板
１に格子状に配列孔２を設けるが、その際、図５に示す
ようにボール吸引用減圧空間７ａに柱状突起１０を設
け、配列基板固定治具９と配列基板１の接触面積を増や
す必要がある。前記接触面積を増やす方法としては、そ
の他に例えばボール吸引用減圧空間７ａに多孔質材を使
用しても良いし、配列基板固定治具９自体に多孔質材を
使用しても良い。
させる場合、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように配列基板
１に格子状に配列孔２を設けるが、その際、図５に示す
ようにボール吸引用減圧空間７ａに柱状突起１０を設
け、配列基板固定治具９と配列基板１の接触面積を増や
す必要がある。前記接触面積を増やす方法としては、そ
の他に例えばボール吸引用減圧空間７ａに多孔質材を使
用しても良いし、配列基板固定治具９自体に多孔質材を
使用しても良い。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、微
小導電性ボール配列基板或いはそれを用いた配列用ヘッ
ドにより、配列基板の材質をガラスにし、ボールを吸引
保持する配列孔の開孔位置と孔形状の精度を上げたの
で、ボール配列位置精度が格段に向上し、半導体チッ
プ、フィルムキャリア及びプリント配線板等の電極に高
精度で微小導電性バンプを形成することができる。
小導電性ボール配列基板或いはそれを用いた配列用ヘッ
ドにより、配列基板の材質をガラスにし、ボールを吸引
保持する配列孔の開孔位置と孔形状の精度を上げたの
で、ボール配列位置精度が格段に向上し、半導体チッ
プ、フィルムキャリア及びプリント配線板等の電極に高
精度で微小導電性バンプを形成することができる。
【図１】本発明による配列基板の実施形態における外観
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明の配列基板における配列孔の形状例をそ
れぞれ示す断面図である。
れぞれ示す断面図である。
【図３】本発明の配列基板を用いた微小導電性ボールバ
ンプ形成法の例を工程順に示す図である。
ンプ形成法の例を工程順に示す図である。
【図４】本発明における（Ａ）は微小導電性ボールの格
子状配列孔の例を示す配列基板の外観斜視図、（Ｂ）は
該配列基板とその配列基板固定治具を示す図である。
子状配列孔の例を示す配列基板の外観斜視図、（Ｂ）は
該配列基板とその配列基板固定治具を示す図である。
【図５】本発明における（Ａ）は微小導電性ボールの格
子状配列孔の例を示す配列基板の断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＰ矢視図である。
子状配列孔の例を示す配列基板の断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＰ矢視図である。
１ 微小導電性ボール配列基板 ２ 配列孔 ３ 微小導電性ボール ４ 電極パッド ５ 半導体素子 ６ 支持台 ７，７ａ ボール吸引用減圧空間 ８ 配列基板吸引用減圧空間 ９ 配列基板固定治具 １０ 柱状突起
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体素子または基板の電極に対応する
位置に微小導電性ボールを配列するために、前記微小導
電性ボールの径よりも小さい径の配列孔を設けたガラス
より成る配列基板であって、 前記配列孔の前記微小導電性ボールを配列する側の配列
孔の径が前記微小導電性ボールの径に比較して １／３≦（配列孔の径／微小導電性ボールの径）≦４／
５ なる条件を満足し、かつ前記配列基板の厚みが ０．３ｍｍ≦配列基板の厚み≦１．０ｍｍ を満足することを特徴とする微小導電性ボールの配列基
板。 - 【請求項２】 前記ガラス製の配列基板が感光性ガラス
を用いて作製されたことを特徴とする請求項１に記載の
微小導電性ボールの配列基板。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の配列基板
と、 前記配列基板の下側に前記微小導電性ボールを配列保持
する前記微小導電性ボール配列手段と、 前記配列基板を保持する手段であって、前記配列基板に
おける前記微小導電性ボールを保持する面とは反対側に
減圧空間を設けた配列基板保持手段と、を含むことを特
徴とする微小導電性ボール配列ヘッド。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03127497A JP3819984B2 (ja) | 1996-01-30 | 1997-01-30 | ボール配列基板及び配列ヘッド |
| US09/355,517 US6571007B1 (en) | 1997-01-30 | 1997-08-28 | Ball-arranging substrate for forming bump, ball-arranging head, ball-arranging device, and ball-arranging method |
| PCT/JP1997/003011 WO1998034273A1 (en) | 1997-01-30 | 1997-08-28 | Ball arranging substrate for forming bump, ball arranging head, ball arranging device, and ball arranging method |
| EP97937832A EP0964442B1 (en) | 1997-01-30 | 1997-08-28 | Ball arranging substrate for forming bump, ball arranging head, ball arranging apparatus, and ball arranging method |
| DE69740081T DE69740081D1 (de) | 1997-01-30 | 1997-08-28 | Kugelanordnungssubstrat zur herstellung von höckern, kugelanordnungskopf, kugelanordnungsvorrichtung und kugelanordnungsverfahren |
| EP10174137A EP2256793B1 (en) | 1997-01-30 | 1997-08-28 | Ball-arranging substrate for placement of bumps, ball-arranging head, ball-arranging apparatus and method for arranging balls |
| TW086112433A TW365682B (en) | 1997-01-30 | 1997-08-30 | Ball arranging substrate for forming bump, ball arranging head, ball arranging device and ball arranging method |
| MYPI97004781A MY119459A (en) | 1997-01-30 | 1997-10-13 | Ball-arranging substrate for forming bump, ball-arranging head, ball-arranging device and ball-arranging method. |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3554296 | 1996-01-30 | ||
| JP8-35542 | 1996-01-30 | ||
| JP03127497A JP3819984B2 (ja) | 1996-01-30 | 1997-01-30 | ボール配列基板及び配列ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09270429A true JPH09270429A (ja) | 1997-10-14 |
| JP3819984B2 JP3819984B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=26369731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03127497A Expired - Fee Related JP3819984B2 (ja) | 1996-01-30 | 1997-01-30 | ボール配列基板及び配列ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3819984B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000015595A (ko) * | 1998-08-31 | 2000-03-15 | 김규현 | 반도체 패키지 제조를 위한 솔더볼 범핑방법 |
| US6107181A (en) * | 1997-09-08 | 2000-08-22 | Fujitsu Limited | Method of forming bumps and template used for forming bumps |
| US6320158B1 (en) | 1998-01-29 | 2001-11-20 | Fujitsu Limited | Method and apparatus of fabricating perforated plate |
| JP2003069207A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyushu Hitachi Maxell Ltd | 半田ボール吸着用マスクおよびその製造方法 |
| KR20250088129A (ko) * | 2023-12-08 | 2025-06-17 | 주광정밀주식회사 | 반도체 볼 그리드 어레이 공정용 지그 및 시스템 |
-
1997
- 1997-01-30 JP JP03127497A patent/JP3819984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6107181A (en) * | 1997-09-08 | 2000-08-22 | Fujitsu Limited | Method of forming bumps and template used for forming bumps |
| US6432806B1 (en) | 1997-09-08 | 2002-08-13 | Fujitsu Limited | Method of forming bumps and template used for forming bumps |
| US6320158B1 (en) | 1998-01-29 | 2001-11-20 | Fujitsu Limited | Method and apparatus of fabricating perforated plate |
| KR20000015595A (ko) * | 1998-08-31 | 2000-03-15 | 김규현 | 반도체 패키지 제조를 위한 솔더볼 범핑방법 |
| JP2003069207A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Kyushu Hitachi Maxell Ltd | 半田ボール吸着用マスクおよびその製造方法 |
| KR20250088129A (ko) * | 2023-12-08 | 2025-06-17 | 주광정밀주식회사 | 반도체 볼 그리드 어레이 공정용 지그 및 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3819984B2 (ja) | 2006-09-13 |
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