JPH11233686A

JPH11233686A - ユニバーサル運搬装置および方法

Info

Publication number: JPH11233686A
Application number: JP10297320A
Authority: JP
Inventors: Patel Dilip; ディリップ・パテル; A Mix Jeffrey; ジェフリー・エー・ミクス; L Daniels Waito; ワイト・エル・ダニエルズ
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2018-10-19
Also published as: TW379194B; KR100577620B1; US6139079A; KR19990037181A; JP4416854B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークピース（４４）上にあるボンディング
・パッド（４６）の位置に、フラックスおよびはんだボ
ール（５０）を運搬するための運搬ヘッド（１０）およ
び方法を提供する。【解決手段】フラックスを転送するためには、第１パ
ターン規定マスク（１２）を運搬ヘッド（１０）に取り
付け、選択ピン（６４）を最大限延出させ、基板（４
４）上のボンディング・パッド（４６）に運搬するフラ
ックスを受け取らせる。はんだボール（５０）を転送す
るために、運搬ヘッド（１０）に取り付けられたパター
ン規定マスク（１２）が、はんだボール（５０）を移植
する位置を規定する。運搬ヘッド（１０）は、基板（４
４）のボンディング・パッド（４６）にはんだボール
（５０）を転送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、運搬機
構に関し、更に特定すれば、半導体デバイスの製造にお
いて用いられる材料を運搬する機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造における重要な面
の１つは、組み立てプロセスの間に保管区域から半導体
デバイスまでコンポーネントを運搬することである。例
えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ：Ball Grid
Array^R）パッケージの組み立てにおける一工程は、貯蔵
部からＧＢＡパッケージのボンド・パッドまでフラック
ス(flux)を移動させる必要がある。他の組み立て工程に
おいても、ハンダ・ボールをビン(bin) から移動させ、
ボンド・パッド上にそれらを配する必要がある。

【０００３】典型的に、ＢＧＡパッケージの各設計は、
基板上に形成されているボンド・パッドの位置まで、フ
ラックスを貯蔵部から移動させるために、専用の運搬ツ
ールを必要とする。パッケージの設計が異なると、ボン
ド・パッド位置間のピッチ寸法即ち分離幅が異なる可能
性がある。加えて、パッケージの設計が異なると、ボン
ド・パッドの数も異なる可能性がある。したがって、各
ＢＧＡパッケージの設計毎に、専用の運搬ツールが必要
となる。同様に、各ＢＧＡパッケージの設計は、はんだ
ボールをビンからボンド・パッド位置まで移動させるた
めに専用の運搬ツールを必要とする。このように、ボン
ド・パッド位置間のピッチ寸法が様々に異なる基板や、
ボンド・パッドの数が異なる基板を扱うには、別々の運
搬ツールが必要とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、フラック
ス，はんだボール，またはその他のコンポーネントを運
搬する、安価でしかもサイクル・タイムを短縮させる方
法および装置を有することができれば有利であろう。更
に、かかる運搬ツールが、パッケージ組み立てプロセス
の自動化を容易にし、更に交換によって新しいＢＧＡパ
ッケージ設計に容易に対処することができれば、一層有
利であろう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】概して言えば、本発明
は、半導体デバイスの基板上のボンド・パッド位置まで
フラックスおよびはんだボールを運搬するための運搬ツ
ールおよび方法を提供する。更に特定すれば、本発明
は、種々のサイズおよび異なる数の入出力（Ｉ／Ｏ）ピ
ンを有する半導体デバイスに対処可能な運搬ヘッドおよ
びマスクを提供する。本発明の一態様によれば、運搬ヘ
ッド内のマスクが、フラックス材を受容する半導体デバ
イスの部分を規定する。本発明の別の態様によれば、運
搬ヘッド内の別のマスクが、はんだボールを移植する(p
opulate)半導体デバイスの部分を規定する。この運搬ツ
ールは、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ），グロッ
ブ・トップ・アレイ（ＧＴＡ：Glob Top Array），ピン
・グリッド・アレイ（ＰＧＡ：Pin Grid Array）等のた
めの組み立てプロセスに用いて好適である。運搬ツール
および対応するマスク集合は、種々の半導体デバイスに
対処し、パッケージ・ツールのコスト低減およびパッケ
ージ開発のサイクル・タイム短縮をもたらすことができ
る。本発明の更に別の態様では、基板のようなワークピ
ースが提供され、固定ピッチだけ互いに分離されたボン
ディング・パッドを第１部分上に有し、更に固定ピッチ
だけ互いに分離されたボンディング・パッドを第２部分
上に有する。第１および第２部分のボンディング・パッ
ド間の距離は、第１部分または第２部分のいずれかの固
定ピッチの整数倍とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による運搬ヘッド
１０の分解等幅図であり、凹領域２９内部にパターン規
定マスク１２が固着されている。パターン規定マスク１
２のことを、構成変更可能アパーチャ・セレクタ(confi
gurable aperture selector)とも呼ぶことにする。ま
た、運搬ヘッド１０のことを、ユニバーサル運搬装置と
も呼ぶことにする。運搬ヘッド１０は、下側プレート１
６および上側プレート１８を有する。アパーチャ即ち孔
２２が上側プレート１８を貫通する。ねじ切りしたボル
ト２０が各孔２２に挿通され、下側プレート１６内の対
応するねじ孔２８にねじ込まれる。このようにして、上
側プレート１８は、ねじ切りボルト２０によって下側プ
レート１６に固定可能に取り付けられる。あるいは、締
結機構（図示せず）を用いて、上側プレート１８を下側
プレート１６に固着することも可能である。

【０００７】一例として、上側プレート１８は、矩形状
であり、好ましくは半透明または透明な物質２４で形成
された中央部を有する。典型的に、上側プレート１８
は、アルミニウム・プレートであり、透明物質２４は、
プレキシグラス(Plexiglas) で作られる。尚、上側プレ
ート１８または透明物質２４に用いられる材料の種類
は、本発明の限定ではないことを注記しておく。言い換
えると、上側プレート１８は、例えば、セラミクス，プ
ラスチック，樹脂，アクリル等のような、種々の材料で
作ることができる。

【０００８】下側プレート１６は、上面３０および下面
３８を有する。ねじ切り孔２８を下側プレート１６に加
工即ち形成し、上側プレート１８の孔２２と整合させる
ことによって、孔２２を挿通したねじ切りボルト２０を
ねじ切り孔２８に受容させる。こうして、ねじ切りボル
ト２０は、上側プレート１８の下面２６を、下側プレー
ト１６の上面３０と嵌合させる。加えて、下側プレート
１６は、内部に凹領域２９が形成されている。凹領域２
９は、下側プレート１６の中央部分に形成され、空洞ま
たはチャンバとも呼ぶことにする。凹領域２９は、上側
凹面３６を有する。好ましくは、下側プレート１６およ
び上側プレート１８は、同一材料で作る。凹領域２９は
下側プレート１６に形成したものとして示されている
が、これを上側プレート１８形成したり、下側プレート
１６および上側プレート１８双方に部分的に形成するこ
とも可能である。

【０００９】運搬ヘッド１０の第１実施例では、下側プ
レート１６の凹領域２９に、複数の孔３２を穿設即ち形
成する。孔３２は、上側凹面３６から下側プレート１６
の下面３８まで達する。孔３２はＭｘＮのアレイ３４に
配列され、ここでＭはアレイ３４の行数、Ｎはアレイ３
４の列数である。一例として、孔３２を円形とし、各孔
３２の直径は、運搬対象物質の直径の約半分とする。
尚、孔３２の形状は、本発明の限定ではないことを注記
しておく。更に、下側プレート１６の下面３８に向かっ
て孔３２を広げても(flare) 広げなくてもよいことも注
記しておく。好ましくは、孔３２の中心は、隣接する孔
３２の中心から、約１ミリメートル離間する。２つの隣
接する孔は、アレイ３４の同一行または同一列に位置す
る、即ち、孔３２は約１ミリメートルのピッチを有する
ことは理解されよう。尚、孔３２のピッチは、１ミリメ
ートルに限定される訳ではない。図示の簡略化のため
に、アレイ３４を１２ｘ１３のアレイとして構成する。
アレイ３４のサイズは、本発明の限定として意図する訳
ではないことを注記しておく。

【００１０】パターン規定マスク１２を上側凹面３６上
に配置し、ユーザが規定する数およびパターンの孔３２
を塞ぐように設計する。パターン規定マスク１２は、矩
形状マスクとして示されているが、アレイ３４内のいず
れかの孔３２または複数の孔３２を塞ぐ他の形状を有す
ることも可能である。パターン規定マスク１２は、例え
ば、プラスチック，金属，ゴム等のような、多数の材料
で作ることができる。一例として、パターン規定マスク
１２を、柔軟性接着剤（図示せず）によって、下側プレ
ート１６の上側凹面３６に固定する。あるいは、パター
ン規定マスク１２を、締付具，クランプ，または圧入(p
ress fit) によって、下側プレート１６の上側凹面３６
に保持することも可能である。このように、第１パター
ン規定マスク１２を上側凹面３６に取り付け、アレイ３
４内の特定の孔３２を塞ぐことができる。また、アレイ
３４内の異なる孔３２を塞ぐ異なるパターンを有する第
２規定マスクを、第１パターン規定マスク１２と置換
し、上側凹面３６に取り付けることができる。言い換え
ると、運搬ヘッド１０は、異なるパターン規定マスクの
交換によって、種々の半導体デバイスの組み立てプロセ
スに使用することが可能である。

【００１１】加えて、下側プレート１６は、下側プレー
ト１６の一辺を貫通する孔４０を有する。凹領域２９の
外側にある孔４０の部分にホース４２を取り付ける。上
側プレート１８を下側プレート１６に締着し、次いで真
空ポンプ（図示せず）をホース４２に取り付け、凹領域
２９内の空気圧を減圧する。言い換えると、真空ポンプ
によって空気流を発生させ、運搬ヘッド１０の外側か
ら、パターン規定マスク１２によって塞がれていない孔
３２を通り、凹領域２９に空気を流入させる。次いで、
凹領域２９内の空気を、真空ポンプによって除去する。

【００１２】図２は、図１に示す凹領域２９の内側にパ
ターン規定マスク１２を有する運搬ヘッド１０の側断面
図である。これらの図では同一エレメントを示す際に、
同一参照番号を用いていることを注記しておく。上側プ
レート１８は、ねじ切りボルト２０によって、下側プレ
ート１６に固着された状態で示されている。ねじ切りボ
ルト２０は、上側プレート１８内の孔２２を貫通し、下
側プレート１６内のねじ切り孔２８内に達している。

【００１３】動作の間、運搬ヘッド１０は、典型的に、
はんだボール５０を収容するはんだボール・ビン５２の
上方に位置付けられる。あるいは、運搬ヘッド１０は、
予め規定されたパターンに配列されたはんだボール５０
を拾い上げることも可能である。加えて、例えば、導電
性エポキシのような、はんだボール５０以外の物体も、
運搬ヘッド１０によって運搬可能である。図１および図
２を参照すると、ホース４２に取り付けられた真空ポン
プ（図示せず）が、孔３２Ａを通って凹領域２９に空気
を流入させる。文字「Ａ」を参照番号３２に添付したの
は、パターン規定マスク１２によって塞がれていない孔
３２を示すためである。パターン規定マスク１２は、空
気が孔３２Ｂを通って凹領域２９に流入するのを遮断す
る。文字「Ｂ」を参照番号３２に添付したのは、パター
ン規定マスク１２によって塞がれている孔３２を示すた
めである。はんだボール５０は、孔３２Ａの位置におい
て、真空によってはんだボール・ビン５２から吸い上げ
られる。パターン規定マスク１２が孔３２Ｂを塞いでい
るので、はんだボール５０は孔３２Ｂの位置では吸い上
げられない。こうして、運搬ヘッド１０内のパターン規
定マスク１２によって規定されたはんだボールの特定パ
ターンが、下面３８に保持される。孔３２Ａが塞がれて
いる場合、凹領域２９内には真空が形成される。孔３２
Ａにはんだボール５０を移植した後、運搬ヘッド１０
を、例えば、基板４４（図３）のようなワークピースま
で移動させる。次いで、真空を解除することにより、は
んだボール５０を基板４４上に被着させる。この実施例
では、運搬ヘッド１０は、保持構造であり、運搬はんだ
ボール・ヘッドと呼ぶことにする。

【００１４】図３は、図２の運搬ヘッド１０および基板
４４の一部断面等幅図を示す。図３は、真空によって保
持され、パターン規定マスク１２によって決定される位
置において下面３８と接触するはんだボール５０を示
す。上側プレート１８は、ねじ切りボルト２０によって
下側プレート１６に固着された状態で示されており、ね
じ切りボルト２０は、上側プレート１８内の孔２２を貫
通し、下側プレート１６内のねじ切り孔２８内に達して
いる。基板４４は、基板４４の表面上に形成された複数
のボンド・パッド４６を含む。参照番号４４に文字
「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」を添付し、基板４４のセグメン
ト４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃを示すことにする。言い換え
ると、基板４４は、多数の接続された基板４４Ａ，４４
Ｂ，４４Ｃから成り、これらを単独化する(singulate)
ことができる。尚、基板４４内に含まれる個々の基板の
数は、本発明の限定として意図する訳ではないことを注
記しておく。更に、基板４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃは、あ
らゆるパターンで基板４４上に配列することができ、そ
のパターンには、区分基板４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃのア
レイ，Ｌ字型等が含まれることも注記しておく。加え
て、参照番号４６に文字「Ａ」を添付し、基板４４Ａ上
に形成されたボンディング・パッド４６Ａを示す。ま
た、参照番号４６に文字「Ｂ」を添付し、基板４４Ｂ上
に形成されたボンディング・パッド４６Ｂを示す。更
に、参照番号４６に文字「Ｃ」を添付し、基板４４Ｃ上
に形成されたボンディング・パッド４６Ｃを示す。ボン
ディング・パッド４６は、例えば、円形，矩形等のよう
に、種々の形状を有して形成することができる。ボンデ
ィング・パッド４６のことを、取り付け部位とも呼ぶこ
とにする。

【００１５】ある行に沿って位置するボンディング・パ
ッド４６Ａは、固定ピッチを有する。言い換えると、あ
るボンディング・パッド４６Ａの中心から隣接するボン
ディング・パッド４６Ａの中心までの距離は、固定距離
である。同様に、ある行に沿って位置する隣接ボンディ
ング・パッド４６Ｂは、例えば、１ミリメートルの固定
ピッチだけ、互いから分離されている。更に、ある行に
沿って位置する隣接ボンディング・パッド４６Ｃは、１
ミリメートルの固定ピッチだけ、互いから分離されてい
る。尚、基板４４上のボンディング・パッド４６Ａ，４
６Ｂ，４６Ｃだけでなく、運搬ヘッド１０のアレイ３４
内の孔３２も、１ミリメートルの固定ピッチを有するこ
とを注記しておく。更に、ボンディング・パッド４６Ｂ
に隣接するボンディング・パッド４６Ａは、固定ピッチ
距離、または整数倍数とこのピッチ距離との積に等しい
値だけ分離されたボンディング・パッドの集合であるこ
とを注記しておく。同様に、ボンディング・パッド４６
Ｃに隣接して位置するボンディング・パッド４６Ｂは、
１ミリメートルの距離、または整数の定数とこのピッチ
距離との積に等しい値だけ互いから分離されている。ボ
ンディング・パッド４６Ａは、１ミリメートル以外の距
離、例えば、２ミリメートル，３ミリメートル等だけ、
ボンディング・パッド４６Ｂから分離することも可能で
ある。このように、パターン規定マスク１２は、基板４
４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの各ボンディング・パッド４６
Ａ，４６Ｂ，４６Ｃ上に被着するために、はんだボール
５０を保持する孔３２Ａ（図２）を規定する。

【００１６】図４は、本発明の第２実施例による、凹領
域２９の外側にパターン規定マスク１２を有する運搬ヘ
ッド１０の側断面図である。上側プレート１８は、ねじ
切りボルト２０によって下側プレート１６に固着された
状態で示されており、ねじ切りボルト２０は、上側プレ
ート１８内の孔２２を貫通し、下側プレート１６内のね
じ切り孔２８内に達している。第２実施例では、パター
ン規定マスク１２は凹状空洞２９内には装着されていな
い。代わりに、パターン規定マスク１２は、機械的なク
ランプ，接着剤，または圧入等によって、運搬ヘッド１
０の下面３８に取り付けられている。

【００１７】下側プレート１６の孔４０に、ホース４２
を取り付ける。上側プレート１８を下側プレート１６に
締着し、次いで真空ポンプ（図示せず）をホース４２に
取り付ける。真空ポンプによって空気流が発生し、運搬
ヘッド１０外側から、パターン規定マスク１２によって
塞がれていない孔３２を通って、凹領域２９内に空気を
流入させる。次いで、真空ポンプによって孔４０を通じ
て空気を除去する。

【００１８】動作の間、運搬ヘッド１０は、はんだボー
ル５０（図２）を収容するはんだボール・ビン５２の上
方に位置付けられる。ホース４２に取り付けられた真空
ポンプが、孔３２Ａを通って凹領域２９内に空気を流入
させる。パターン規定マスク１２を凹領域２９内部に配
置した図１および図２と同様、凹領域２９の外側に位置
するパターン規定マスク１２は、空気が孔３２Ｂを通過
するのを遮断する。文字「Ａ」，「Ｂ」を参照番号３２
に添付したのは、空気が通過できる孔およびできない孔
をそれぞれ示すためである。孔３２Ａを通過する空気
は、はんだボール５０に、下面３８の孔３２Ａを塞がせ
る。一方、空気は孔３２Ｂを通過せず、はんだボール５
０は下面３８には吸い上げられず、したがって孔３２Ｂ
を塞がない。このように、パターン規定マスク１２は、
運搬ヘッド１０の下面３８において、ハンダボール５０
を保持するための特定のパターンを規定する。運搬ヘッ
ド１０は、図３の基板４４のようなワークピースの上方
に位置付け、はんだボール５０のパターンを、基板４４
Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの各ボンディング・パッド４６Ａ，
４６Ｂ，４６Ｃ上に被着させることも可能である。

【００１９】図５は、本発明の第３実施例による、複数
のセレクタ・ピン(selector pin)６４を含む、フラック
ス運搬ヘッド(transport flux head) ６１の一部の側断
面図である。フラックス運搬ヘッド６１は、例えば、半
導体パッケージを識別するためのマークを付ける際に用
いられるインクのような、液体物質を運搬するために用
いることができる。下側プレート６６は、上面６７およ
び下面６８を含む。図１に示した運搬ヘッド１０は、フ
ラックス運搬ヘッド６１のような、フラックス運搬ヘッ
ドに変換することができる。変換には、セレクタ・ピン
６４を含む複数のカウンタシンク孔(countersink hole)
６２を、下側プレート６６に形成することを含む。図５
の実施例では、カウンタシンク孔６２が上側凹面６７か
ら、下側プレート６６の下面６８まで貫通する。カウン
タシンク孔６２は、カウンタシンク孔６２の各々の上側
凹面６７に最も近い部分を拡張したカウンタボア(count
erbore) を含む。

【００２０】図５は、カウンタシンク孔６２に挿入され
ている、ばね荷重式セレクタ・ピン６４を示す。これら
には、参照番号６４Ａまたは６４Ｂを有するものがあ
る。セレクタ・ピン６４のことを、運搬選択機構または
ポゴ・ピン(pogo pin)とも呼ぶことにする。セレクタ・
ピン６４は、本体６３および延長ロッド６５を含む。セ
レクタ・ピン６４の本体６３は、カウンタシンク孔６２
のカウンタシンク部分に嵌入する。カウンタシンク孔６
２内の延長ロッド６５は、下側プレート６６の下面６８
の下方に突出する。参照番号６４に文字「Ａ」を添付し
たのは、複数のばね荷重式セレクタ・ピン６４の内、延
長した状態のセレクタ・ピン６４Ａの部分集合を示すた
めである。図５では、セレクタ・ピン６４Ａのばねは圧
縮されており、本体６３は、パターン規定マスク１１に
よって、カウンタシンク孔６２内に押し込まれている。
パターン規定マスク１１は、セレクタ・ピン６４Ａの上
方にある下側プレート６６の上側凹面６７の部分と同一
面を形成する。この実施例では、パターン規定マスク１
１のことを、アクチュエータとも呼ぶことにする。この
ように、セレクタ・ピン６４Ａのばねは、セレクタ・ピ
ン６４Ａの頂部上で、パターン規定マスク１１の力によ
って圧縮される。セレクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６
５の先端は、下側プレート６６の下面６８の下方に突出
し、共平面(co-planar) となっている。共平面とは、セ
レクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６５全ての先端が、ほ
ぼ同一の面内にあることを意味する。下側プレート６６
内のカウンタシンク孔６２の深さを制御し、セレクタ・
ピン６４を均一とすることによって、セレクタ・ピン６
４Ａに所望の共平面性が得られる。

【００２１】参照番号６４に文字「Ｂ」を添付したの
は、ばねがカウンタシンク孔６２内に圧縮されていない
セレクタ・ピン６４Ｂを示すためである。セレクタ・ピ
ン６４Ｂのばねが圧縮されていないのは、セレクタ・ピ
ン６４Ｂの直上にあるパターン規定マスク１１の部分
が、下側プレート６６の上側凹面６７と同一面となって
いないからである。言い換えると、パターン規定マスク
１１はセレクタ・ピン６４Ｂを塞いでおらず、セレクタ
・ピン６４Ｂは圧縮されない。セレクタ・ピン６４Ｂの
圧縮されていないばねのばね張力によって、セレクタ・
ピン６４Ｂに対する延長ロッド６５の先端が、セレクタ
・ピン６４Ａに対する延長ロッド６５の先端よりも更に
下面６８の下方に突出するのを防止する。

【００２２】動作において、セレクタ・ピン６４Ａの延
長ロッド６５の先端は、セレクタ・ピン６４Ｂの延長ロ
ッド６５の先端よりも下まで延出する。フラックス運搬
ヘッド６１は、セレクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６５
の先端がフラックスで被覆されるまで、フラックスの貯
蔵部（図示せず）内に降下することができる。フラック
ス材料の貯蔵部からフラックス運搬ヘッド６１を除去す
ると、セレクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６５の先端に
はフラックスが残っている。セレクタ・ピン６４Ｂの延
長ロッド６５の先端は、フラックスで被覆されておら
ず、セレクタ・ピン６４Ａのみがフラックスを基板４４
（図３）に運搬する。

【００２３】加えて、図５は、カウンタシンク孔６２内
に挿入されたセレクタ・ピン６４Ｃも示す。参照番号６
４に文字「Ｃ」を添付したのは、セレクタ・ピン６４Ｃ
がばね荷重を受けていないことを示すためである。セレ
クタ・ピン６４Ｃは、パターン規定マスク１１によっ
て、カウンタシンク孔６２内に収まるように制限され、
その延長ロッド６５は、基板４４に運搬するためのフラ
ックスを保持している。パターン規定マスク１１によっ
て制限されていないセレクタ・ピン６４Ｃは、基板４４
に運搬するためのフラックスを保持しても、しなくても
よい。

【００２４】あるいは、パターン規定マスク１１を表面
６７から除去し、運搬ヘッド６１の下面６８（図示せ
ず）に対向して配置することも可能である。パターン規
定マスク１１は、開放部分および閉鎖部分を有する。パ
ターン規定マスク１１の開放部分では、セレクタ・ピン
６４Ａの延長ロッド６５は、底面６８の下方に突出する
ことができる。一方、セレクタ・ピン６４Ｂの延長ロッ
ド６５は、下面６８の下方に突出するのを妨げられる。
この部分では、パターン規定マスク１１は、中実即ち閉
鎖状である。即ち、パターン規定マスク１１のこの部分
には孔がない。したがって、パターン規定マスク１１を
貫通して突出するセレクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６
５の先端のみにフラックスが被覆され、次いで、図３の
基板４４のようなワークピースに運搬される。

【００２５】図６は、本発明の第４実施例による、運搬
プレート７４からスタンドオフ(standoff)７６によって
オフセット(offset)されたパターン規定マスク７２を有
する運搬ヘッド７０の側断面図である。セレクタ・ピン
６４は、運搬ヘッド７０の下面７８に取り付けられてい
る。好ましくは、セレクタ・ピン６４は、ＭｘＮのアレ
イに配列され、Ｍは行数、Ｎは列数である。図示の簡略
化のために、アレイの２つの行のみを示す。尚、アレイ
のサイズは、本発明の限定として意図する訳ではないこ
とを注記しておく。

【００２６】パターン規定マスク７２は、開口７１を有
し、セレクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６５はこれを通
過して、パターン規定マスク７２の下方に突出すること
ができる。参照番号６４に文字「Ａ」を添付したのは、
最大限延長しているセレクタ・ピン６４Ａの部分集合を
示すためである。一方、セレクタ・ピン６４Ｂの延長ロ
ッド６５は、パターン規定マスク７２の下方に突出する
のを妨げられている。この部分では、パターン規定マス
ク７２は開口７１を有していない。参照番号６４に文字
「Ｂ」を添付したのは、最大限延出していないセレクタ
・ピン６４の部分集合６４Ｂを識別するためである。セ
レクタ・ピン６４Ａの延長ロッド６５の先端は、セレク
タ・ピン６４Ｂの延長ロッド６５の先端よりも、更に下
面７８から延出している。セレクタ・ピン６４Ａの延長
ロッド６５の先端は、パターン規定マスク７２を貫通し
て突出し、先端がフラックス貯蔵部内に浸漬されると、
フラックスを被覆することができる。セレクタ・ピン６
４Ａのみが、図３の基板４４のようなワークピースにフ
ラックスを運搬する。

【００２７】図７は、本発明の第５実施例による、フラ
ックス運搬ヘッド８０の側断面図である。フラックス運
搬ヘッド８０は、上側プレート１８を有し、ねじ切りボ
ルト２０によって下側プレート８１に固着された状態で
示されている。ねじ切りボルト２０は、上側プレート１
８内の孔２２を貫通し、下側プレート８１内のねじ切り
孔８５内に達している。フラックス運搬ヘッド８０の中
央部分に凹領域２９が成され、半透明または透明な物質
２４で覆われている。典型的に、上側プレート１８およ
び下側プレート８１はアルミニウム・プレートであり、
透明物質は、プレキシガラスで作られている。複数の孔
８３が下側プレート８１内に形成され、凹領域２９から
下側プレート８１の下面８４まで貫通する。図示の簡略
化のために、１３個の孔８３を示す。尚、孔８３の数
は、本発明の限定として意図する訳ではないことを注記
しておく。更に、下側板８１の下面８４に向かって孔８
３を広げても、広げなくてもよいことも注記しておく。

【００２８】加えて、凹領域２９内部にパターン規定マ
スク１２を配置し、下側プレート８１の孔８３の一部を
塞ぐ。凹領域２９において、真空によって下側プレート
１６の下面８４に柔軟性シート８２を保持する。あるい
は、接着剤（図示せず）によって柔軟性シート８２を下
面８４に保持することも可能である。柔軟性シート８２
は、全ての孔８３を塞ぐのに十分な大きさとする。尚、
柔軟性シート８２は平坦ではなく、代わりに柔軟性シー
ト８２上に配したドーム領域７９を有し、これを下側プ
レート８１の各孔８３と対応させていることを注記して
おく。ドーム領域７９Ａは、下側プレート８１の下面８
４から遠ざかるように延出する、柔軟性シート８２の形
成領域である。参照番号７９に文字「Ａ」を添付したの
は、パターン規定マスク１２によって覆われるドーム領
域７９の部分集合を区別するためである。言い換える
と、パターン規定マスク１２およびドーム領域７９Ａ
は、対応する孔８３の端部を塞いでいる。

【００２９】動作の間、凹領域２９内の真空によって、
ドーム領域７９Ｂの一部が反転状態となる。ドーム領域
７９Ｂは、下面８４から下側プレート８１の孔８３の中
に延出する。参照番号７９に文字「Ｂ」を添付したの
は、パターン規定マスク１２によって覆われていないド
ーム領域の部分集合を区別するためである。言い換える
と、パターン規定マスク１２は、ドーム領域７９Ｂが位
置するところでは、孔８３を塞いでいない。このよう
に、パターン規定マスク１２は、下面８４より下方に延
出するドーム領域７９Ａのパターンを規定する。加え
て、パターン規定マスク１２は、反転し、下面８４から
延出しないドーム領域７９Ｂのパターンを規定する。

【００３０】図８は、図７のフラックス運搬ヘッド８０
と基板４４との関係を示す。上側プレート１８は、孔２
２を貫通し上側プレート１８まで達するねじ切りボルト
２０によって、下側プレート８１に固着した状態で示さ
れている。複数の孔８３が、柔軟性シート８２によって
塞がれている。フラックス運搬ヘッド８０が、基板４４
の上方に位置付けられている。基板４４は、当該基板４
４の表面上に形成された複数のボンディング・パッド４
６を含む。参照番号４４に文字「Ａ」および「Ｂ」を添
付し、基板４４はセグメント４４Ａ，４４Ｂに単独化可
能であることを示す。加えて、参照番号４６に文字
「Ａ」を添付し、基板４４Ａ上に形成されているボンデ
ィング・パッド４６Ａを示す。また、参照番号４６に文
字「Ｂ」を添付し、基板４４Ｂ上に形成されているボン
ディング・パッド４６Ｂを示す。

【００３１】基板４４上のボンディング・パッド４６
Ａ，４６Ｂだけでなく、下側プレート８１内の孔８３も
固定ピッチを有する。ボンディング・パッド４６Ｂに隣
接するボンディング・パッド４６Ａは、固定ピッチ距離
だけ、または整数倍数とこのピッチ距離との積に等しい
値だけ分離されていることを注記しておく。２つの隣接
するボンディング・パッドは、同一行または同一列内に
位置する、即ち、ボンディング・パッド４６は、約１ミ
リメートルのピッチを有することは理解されよう。尚、
ボンディング・パッド４６のピッチは、１ミリメートル
に限定される訳ではない。

【００３２】パターン規定マスク１２は、フラックス運
搬ヘッド８０の下面８４の下方に延出し、基板４４上に
ある対応するボンディング・パッド４６Ａ，４６Ｂ，４
６Ｃに整合する、ドーム領域７９Ａ（図７）のパターン
を規定する。したがって、フラックス運搬ヘッド８０
は、ドーム領域７９Ａの先端がフラックス材で被覆され
るまで、フラックス材の貯蔵部（図示せず）内に降下す
ることができる。フラックス運搬ヘッド８０は、基板４
４の上方に配置され、ドーム領域７９Ａはボンディング
・パッド４６Ａ，４６Ｂと接触し、フラックス材は、ド
ーム領域７９Ａが接触することによって、ボンディング
・パッド４６Ａ，４６Ｂに被着する。

【００３３】以上の説明から、半導体デバイスの基板上
にあるボンド・パッド位置にフラックスおよびはんだボ
ールを運搬するための構造および方法が提供されたこと
が認められよう。本発明は、種々のサイズおよび入出力
（Ｉ／Ｏ）ピン数が異なる半導体デバイスに対応する特
定のマスクを有する運搬ヘッドを提供する。運搬ツール
およびパターン規定マスクは、ボール・グリッド・アレ
イ（ＢＧＡ），グロッブ・トップ・アレイ（ＧＴＡ），
ピン・グリッド・アレイ（ＰＧＡ）等の組み立てプロセ
スにおいて、フラックスおよびはんだボールを運搬する
のに適している。これらの運搬ツールおよびマスクを選
択することによって種々の半導体デバイスに対処するこ
とが可能となるので、パッケージ・ツール・コストの削
減，およびパッケージ開発のサイクル・タイムの短縮が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による、真空チャンバ内にパターン規定
マスクを有する運搬ヘッドの分解等幅図。

【図２】図１に示す真空チャンバの内側にマスキング・
プレートを有する運搬ヘッドの側断面図。

【図３】図２の運搬ヘッドおよびワークピースの部分断
面等幅図。

【図４】本発明の第２実施例による、凹領域の外側にパ
ターン規定マスクを配置した運搬ヘッドの側断面図。

【図５】本発明の第３実施例による、複数の選択ピンを
含む、フラックス運搬ヘッドの一部の側断面図。

【図６】本発明の第４実施例による、運搬プレートから
パターン規定マスクを隔離したフラックス運搬ヘッドの
側断面図。

【図７】本発明の第５実施例による、フラックス運搬ヘ
ッドの側断面図。

【図８】図７のフラックス運搬ヘッドおよびワークピー
スの部分断面等幅図。

【符号の説明】

１０，７０運搬ヘッド１２，７２パターン規定マスク１６，６６，８１下側プレート１８上側プレート２０，８７ねじ切りボルト２２アパーチャ２８ねじ孔２９凹領域３０上面３２，８３孔３４アレイ３６上側凹面３８，６８，７８，８４下面４０孔４２ホース４４基板４６ボンディング・パッド５０はんだボール５２はんだボール・ビン６１フラックス運搬ヘッド６２カウンタシンク孔６３本体６４セレクタ・ピン６５延長ロッド６７上面７１開口７４運搬プレート７６スタンドオフ７９ドーム領域８０フラックス運搬ヘッド８２柔軟性シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ワイト・エル・ダニエルズアメリカ合衆国アリゾナ州メサ、ウエスト・エメラルド・アベニュー654

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ユニバーサル運搬装置であって：第１表
面，第２表面，および内部に形成された複数のアパーチ
ャ（３２）を有する保持構造（１０）；および前記保持
構造（１０）と協同し、所望のアパーチャを選択する、
構成変更可能アパーチャ・セレクタ（１２）；から成る
ことを特徴とするユニバーサル運搬装置。
【請求項２】前記構成変更可能アパーチャ・セレクタ
（１２）は、内部に複数の孔が形成されたプレートを含
み、前記複数の孔の少なくとも１つが、前記複数のアパ
ーチャ（３２）の少なくとも１つと協同するように位置
付けられていることを特徴とする請求項１記載のユニバ
ーサル運搬装置。
【請求項３】運搬ヘッドであって：第１表面，および該
第１表面に固定された複数の運搬選択機構（６４）を有
する保持構造（１０）；および前記保持構造（１０）に
着脱自在に取り付けられ、前記複数の運搬選択機構（６
４）の少なくとも１つを選択的に作動させるアクチュエ
ータ（１１）；とから成ることを特徴とする運搬ヘッ
ド。
【請求項４】区分可能なワークピース（４４）であっ
て：第１の固定ピッチによって分離された取り付け部位
の第１集合（４６Ａ）を有する第１部分と、第２の固定ピッチによって分離された取り付け部位の第
２集合（４６Ｂ）を有する第２部分と、から成り、前記取り付け部位の第１および第２集合は、
前記第１の固定ピッチと整数倍数との積、または前記第
２の固定ピッチと前記整数倍数との積の一方に等しい距
離だけ分離されていることを特徴とする区分可能なワー
クピース（４４）。
【請求項５】物質を半導体ワークピースに運搬する方法
であって：アパーチャ（３２）のアレイを有する運搬ツ
ールを用意する段階；前記アパーチャ（３２）のアレイ
内の少なくとも１つのアパーチャを塞ぐことによって、
閉塞アパーチャ（３２Ｂ）を形成する段階；および非閉
塞アパーチャ（３２Ａ）を用いて、前記物質を運搬する
段階；から成ることを特徴とする方法。