(57)【要約】      （修正有）【課題】反りが発生しても基板のボールランドの各々に正確にソルダボールをアタッチすることができるボールアタッチ装置及びこれを用いるソルダボールアタッチ方法を提供する。【解決手段】複数のボールランドを具備し、ボールランド間にモールドキャップが形成された資材のボールランドの各々にソルダボールをアタッチさせるためのボールアタッチ装置４００であって、資材が安着及び固定されるインデックス４１０と、インデックス４１０の上部に上昇・下降可能に配置されたホルダ４２０と、ホルダ４２０の下面に設置され、資材のモールドキャップに対応する部分に突出部を具備し、資材のボールランドに対応する部分にソルダボールが搭載される溝を具備したアタッチプレートと、アタッチプレート４２２の各溝内に設置され、真空及び真空解除によりソルダボールを移送及びドロップ（Drop）させるイジェクトピンと、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボールランドを具備し、前記ボールランド間にモールドキャップが形成された資材の前記ボールランドの各々にソルダボールをアタッチさせるためのボールアタッチ装置であって、
資材が安着及び固定されるインデックスと、
前記インデックスの上部に上昇・下降可能に配置されたホルダと、
前記ホルダの下面に設置され、前記資材のモールドキャップに対応する部分に突出部を具備し、前記資材のボールランドに対応する部分にソルダボールが搭載される溝を具備したアタッチプレートと、
前記アタッチプレートの各溝内に設置され、真空及び真空解除によりソルダボールを移送及びドロップ（Drop）させるイジェクトピンと、
を含むことを特徴とするボールアタッチ装置。
【請求項２】
前記アタッチプレートとホルダは、内部に資材のモールドキャップと前記アタッチプレートの突出部との間の張力を一定に維持させるためにダイヤルゲージが備えられたテンション部を更に含むことを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項３】
前記イジェクトピンは、その底面が前記アタッチプレートの最下面より高い位置に配置されたことを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項４】
前記イジェクトピンは、その底面が前記アタッチプレートの最下面より０．１〜０．２ｍｍ高い位置に配置されたことを特徴とする請求項３記載のボールアタッチ装置。
【請求項５】
前記突出部は、前記突出部と前記資材に備えられたモールドキャップの高さとの和が、アタッチされるソルダボールの最上部と前記イジェクトピンとの間の距離を０．０２〜０．０３ｍｍにする高さを有することを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項６】
前記突出部は、ソルダボールの最上部と前記イジェクトピンとの間の距離が０．０２〜０．０３ｍｍになるように、アタッチされるソルダボールの高さに比例する高さを有することを特徴とする請求項５記載のボールアタッチ装置。
【請求項７】
前記溝はアタッチされるソルダボールの幅より広い幅を有することを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項８】
前記資材は基板であることを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項９】
前記インデックスには、前記資材を真空で固定させる資材固定手段が更に備えられることを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項１０】
前記ホルダには、前記ホルダの上昇・下降の高さを調節するためのストッパが更に備えられることを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項１１】
前記ホルダには、前記ホルダの上昇・下降を制御する駆動ユニットが更に備えられることを特徴とする請求項１記載のボールアタッチ装置。
【請求項１２】
資材が安着及び固定されるインデックスと、前記インデックスの上部に上昇・下降可能に配置されたホルダと、前記ホルダの下面に設置され、前記資材のモールドキャップに対応する部分に突出部を具備し、前記資材のボールランドに対応する部分にソルダボールが搭載される溝を具備したアタッチプレートと、前記アタッチプレートの各溝内に設置され、真空及び真空解除によりソルダボールを移送及びドロップ（Drop）させるイジェクトピンとを含むボールアタッチ装置を利用したソルダボールアタッチ方法であって、
複数のボールランドを具備し、前記ボールランド間にモールドキャップが形成された資材をインデックス上に安着及び固定させる段階と、
前記ホルダを下降させてアタッチプレートに備えられた突出部を対応する前記資材のモールドキャップ上に安着させると共に押さえて、資材の反りを伸ばす段階と、
前記イジェクトピンの真空を解除して前記資材に備えられたボールランド上にソルダボールをアタッチさせる段階と、
を含むことを特徴とするソルダボールアタッチ方法。
【請求項１３】
前記アタッチプレートを資材のモールドキャップ上に安着させる段階の際、前記イジェクトピンと資材との間隔は、前記アタッチプレート及びホルダの内部に備えられたダイヤルゲージを含むテンション部により前記モールドキャップに加えられる圧力で一定に維持されることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１４】
前記イジェクトピンは、その底面が前記アタッチプレートの最下面より高い位置に位置するように配置されることを特徴とする請求項１３記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１５】
前記イジェクトピンは、その底面が前記アタッチプレートの最下面より０．１〜０．２ｍｍ高い位置に位置するように配置されることを特徴とする請求項１４記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１６】
前記突出部は、前記突出部と前記資材に備えられたモールドキャップの高さとの和が、アタッチされるソルダボールの最上部と前記イジェクトピンとの間の距離を０．０２〜０．０３ｍｍにする高さで形成されることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１７】
前記突出部は、ソルダボールの最上部と前記イジェクトピンとの間の距離が０．０２〜０．０３ｍｍになるように、アタッチされるソルダボールの高さに比例する高さで形成されることを特徴とする請求項１６記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１８】
前記溝は、アタッチされるソルダボールの幅より広い幅で形成されることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項１９】
前記資材は、基板が使われることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項２０】
前記インデックスには、前記資材を真空で固定させる資材固定手段が備えられることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項２１】
前記ホルダには、前記ホルダの上昇・下降の高さを調節するためのストッパが形成されることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【請求項２２】
前記ホルダには、前記ホルダの上昇・下降を制御する駆動ユニットが形成されることを特徴とする請求項１２記載のソルダボールアタッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールアタッチ装置及びこれを用いたソルダボールアタッチ方法に関し、より詳しくは、基板に反り（Warpage）が発生しても基板のボールランドの各々に正確にソルダボールをアタッチすることができるボールアタッチ装置及びこれを用いたソルダボールアタッチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージはそのサイズを小さくし、かつ、電気的特性を向上させる方向に開発されて来た。ボールグリッドアレイ（Ball Grid Array；以下、ＢＧＡ）パッケージはその良い例である。
【０００３】
ＢＧＡパッケージは全サイズが半導体チップのサイズと類似するので実装面積を最小化することができる。また、ＢＧＡパッケージはソルダボールにより外部回路との電気的連結がなされるので、電気的信号伝達経路を最小化することにより向上した電気的特性を有する。
【０００４】
特に、最近の半導体チップは高性能化により、小さなサイズで、かつ、より多くの信号入出力パッドを具備することになるので、ＢＧＡパッケージはＦＢＧＡ（Fine-pitch BGA）パッケージで製作されている。
【０００５】
図１は、従来のＦＢＧＡパッケージを示す断面図である。
図示するように、半導体チップ１００は、中央部にキャビティ（cavity）１０７を有する基板１０２上に接着剤を媒介にして付着される。半導体チップ１００のボンディングパッド１０１は基板１０２の電極端子１０３とキャビティ１０７を貫通する金属ワイヤ１０６により電気的に連結される。半導体チップ１００を含んだ基板１０２の上部面と金属ワイヤ１０６を含んだ基板１０２のキャビティ１０７は封止剤１０８により封入される。基板１０２の下面に備えられた複数のボールランド１０４の各々には外部回路への実装手段として使われるソルダボール１０５がアタッチされる。
【０００６】
ここで、ソルダボールのアタッチ工程は、ボールアタッチ装置を使用して進行する。ボールアタッチ装置を使用したソルダボールアタッチ工程は、ボールアタッチ装置の内部に備えられているイジェクトピン（Eject pin）でソルダボールを真空吸着し、ソルダボールをアタッチさせる基板のボールランド上に位置させた後、イジェクトピンの真空を解除してソルダボールをドロップさせる方式により進行する。
【０００７】
一方、半導体パッケージは、組立過程で基板の反り現象が生じることになる。基板の反り現象はソルダボールをドロップさせるイジェクトピンとボールランドとの間の垂直的な位置変化を誘発させて正確なソルダボールのアタッチがなされない。
【０００８】
図２は基板の反り現象を説明するために図示した図であり、図３は半導体基板の反り現象により発生するソルダボールのアタッチ類型を図示した図及び写真である。
【０００９】
図２を参照すれば、半導体基板の組立過程で発生する基板の反り現象はスマイリング（Smiling）形態、クライング（Crying）形態、鴎（Gull）形態及び逆鴎（Inversed gull）形態で発生する。これによって、基板の反り現象によりボールアタッチ装置と基板に備えられた各ボールランドはソルダボールのアタッチ工程時、同一な間隔を持てない。詳細には、基板の反り現象によりボールアタッチ装置と基板に備えられたボールランドの間隔が３００μｍ以下の小さな部分と９００μｍ以上の大きい部分とができる。
【００１０】
したがって、ボールアタッチ装置と基板に備えられた各ボールランドが同一な間隔を持てないようにする基板の反り現象はソルダボールのアタッチ工程の際、ソルダボールがボールランドに正確にドロップできなくて発生するミッシング（Missing）ボール、エクストラ（Extra）ボール及びミス−ポジション（Miss-Position）ボール現象を誘発する。
【００１１】
図３を参照すれば、例えば、ＢＧＡパッケージに使われるソルダボールは４００〜４５０μｍの高さを有し、基板の反りがスマイルリング形態で発生すると仮定する。この際、基板の縁部では基板の反りによりイジェクトピンとボールランドとの間の間隔が３００μｍ以下になってソルダボールをアタッチするための間隔を確保することができない。
【００１２】
したがって、ソルダボールのアタッチの際、ソルダボールはイジェクトピンにより押されてイジェクトピンがソルダボールを再び運んでいくミッシングボール現象、及びソルダボールを再び運んでいきながら基板上の他のボールランドに落とすエクストラボール現象が発生する。
【００１３】
一方、基板の中央部分では、イジェクトピンとボールランドとの間の間隔がソルダボールの高さより２倍以上高い９００μｍ以上になって、ソルダボールのアタッチの際、ソルダボールがボールランドの位置から外れてアタッチされるミス−ポジションボール現象が発生する。
【００１４】
したがって、基板の反り現象によるボールランドの高さ変化によりソルダボールはボールランドに正確にアタッチされ難くなって、不良が発生し及び生産性が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、基板に反りが発生しても基板のボールランドの各々に正確にソルダボールをアタッチすることができるボールアタッチ装置、及びこれを用いたソルダボールアタッチ方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
一実施形態において、ボールアタッチ装置は、複数のボールランドを具備し、ボールランド間にモールドキャップが形成された資材のボールランドの各々にソルダボールをアタッチさせるためのボールアタッチ装置であって、資材が安着及び固定されるインデックスと、インデックスの上部に上昇・下降可能に配置されたホルダと、ホルダの下面に設置され、資材のモールドキャップに対応する部分に突出部を具備し、資材のボールランドに対応する部分にソルダボールが搭載される溝を具備したアタッチプレートと、アタッチプレートの各溝内に設置され、真空及び真空解除によりソルダボールを移送及びドロップ（
Drop）させるイジェクトピンと、を含む。
【００１７】
アタッチプレートとホルダは、内部に資材のモールドキャップとアタッチプレートの突出部との間の張力を一定に維持させるためにダイヤルゲージが備えられたテンション部を更に含む。
【００１８】
イジェクトピンは、その底面がアタッチプレートの最下面より高い位置に配置される。
イジェクトピンは、その底面がアタッチプレートの最下面より０．１〜０．２ｍｍ高い位置に配置される。
【００１９】
突出部は、突出部と資材に備えられたモールドキャップの高さとの和が、アタッチされるソルダボールの最上部とイジェクトピンとの間の距離を０．０２〜０．０３ｍｍにする高さを有する。
【００２０】
突出部は、ソルダボールの最上部とイジェクトピンとの間の距離が０．０２〜０．０３ｍｍになるように、アタッチされるソルダボールの高さに比例する高さを有する。
【００２１】
溝は、アタッチされるソルダボールの幅より広い幅を有する。
資材は基板である。
【００２２】
インデックスには資材を真空で固定させる資材固定手段が更に備えられる。
ホルダには、ホルダの上昇・下降の高さを調節するためのストッパが更に備えられる。
【００２３】
ホルダには、ホルダの上昇・下降を制御する駆動ユニットが更に備えられる。
他の実施形態において、ボールアタッチ装置を利用したソルダボールアタッチ方法は、資材が安着及び固定されるインデックスと、インデックスの上部に上昇・下降可能に配置されたホルダと、ホルダの下面に設置され、資材のモールドキャップに対応する部分に突出部を具備し、資材のボールランドに対応する部分にソルダボールが搭載される溝を具備したアタッチプレートと、アタッチプレートの各溝内に設置され、真空及び真空解除によりソルダボールを移送及びドロップ（Drop）させるイジェクトピンとを含むボールアタッチ装置を利用したソルダボールアタッチ方法であって、複数のボールランドを具備し、ボールランド間にモールドキャップが形成された資材をインデックス上に安着及び固定させる段階と、インデックス上に安着した資材をイジェクトピンにソルダボールが真空付着された状態のホルダが位置したソルダボールアタッチ位置に移動させる段階と、イジェクトピンの真空を解除して資材に備えられたボールランド上にソルダボールをアタッチさせる段階と、を含む。
【００２４】
アタッチプレートを資材のモールドキャップ上に安着させる段階時、イジェクトピンと資材との間隔はアタッチプレート及びホルダの内部に備えられたダイヤルゲージを含むテンション部によりモールドキャップに加えられる圧力で一定に維持される。
【００２５】
イジェクトピンは、その底面がアタッチプレートの最下面より高い位置に位置するように配置される。
【００２６】
イジェクトピンは、その底面がアタッチプレートの最下面より０．１〜０．２ｍｍ高い位置に位置するように配置される。
【００２７】
突出部は、突出部と資材に備えられたモールドキャップの高さとの和が、アタッチされるソルダボールの最上部とイジェクトピンとの間の距離を０．０２〜０．０３ｍｍにする高さで形成される。
【００２８】
突出部は、ソルダボールの最上部とイジェクトピンとの間の距離が０．０２〜０．０３ｍｍになるように、アタッチされるソルダボールの高さに比例する高さで形成される。
【００２９】
溝は、アタッチされるソルダボールの幅より広い幅で形成される。
資材には、基板が使われる。
【００３０】
インデックスには、資材を真空で固定させる資材固定手段が備えられる。
ホルダには、ホルダの上昇・下降の高さを調節するためのストッパが形成される。
ホルダには、ホルダの上昇・下降を制御する駆動ユニットが形成される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、半導体製造過程中に発生する資材の変形に対して、突出部が備えられるようにボールアタッチ装置を構成し、突出部に基板を一定のテンション値で押さえて基板の反りを伸ばした後、ソルダボールのアタッチを進行することによって、ボールランド上に正確にソルダボールをアタッチすることができる。
【００３２】
したがって、本発明は、ソルダボールアタッチ時に発生するおそれのあるミッシング（Missing）ボール現象、エクストラ（Extra）ボール現象及びポジションボール現象などを防止できるので、半導体素子の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
また、正確なソルダボールのアタッチが進行することにより、品質管理検査器での瞬間停止を９５％以上減少させることができ、ＦＢＧＡパッケージのソルダボール検査装備を経なくてもよいので、工程を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明は、半導体製造過程中に発生する資材の反りに対応して、突出部が備えられたボールアタッチ装置を使用し、ボールアタッチ装置の突出部で反りが発生した資材を一定のテンション値で押さえて資材の反りを伸ばした後、ソルダボールのアタッチを進行する。
【００３５】
これによって、本発明は資材のボールランド上に正確にソルダボールをアタッチすることができるので、本発明はソルダボールアタッチの際、基板の反りにより誘発されるミッシングボール現象、エクストラボール現象及びミス−ポジションボール現象を防止できるので、半導体パッケージの信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明は、資材のボールランド上に正確にソルダボールをアタッチすることができるので、不正確にソルダボールがアタッチされた半導体パッケージに誘発される品質管理検査器での瞬間停止を９５％以上減少させることができる。そして、ＦＢＧＡパッケージのソルダボール検査装備を経なくてもよいので、工程を単純化することができる。
【００３７】
以下、図３乃至図６を参照して本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置を詳細に説明する。
【００３８】
図４は本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置を示す図であり、図５は図４のＡ部分を拡大した図であり、図６は本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置に備えられたテンション部を示す図である。
【００３９】
図４及び図５を参照すれば、本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置４００は、資材４５０が安着するインデックス４１０、ソルダボール４５６のアタッチのために上昇・下降するホルダ４２０、ホルダ４２０の下部に取り付けられるアタッチプレート４２２、及びソルダボール４５６を移送するイジェクトピン４２６を含む。
【００４０】
資材４５０は、複数のボールランド４５４とモールドキャップ４５２が備えられた基板であることが分かる。インデックス４１０は、内部に資材４５０を真空で固定させる資材固定手段４１２を具備する。
【００４１】
ホルダ４２０は、上面の縁部にホルダ４２０の上昇・下降の高さを調節するためのストッパ４３０と、上面中央部にホルダ４２０の上昇・下降を制御して、駆動シリンダ（図示していない）及び駆動回路（図示していない）から構成される駆動ユニット４４０を具備する。
【００４２】
アタッチプレート４２２は、資材４５０のボールランド４５６に対応する下面部分に、アタッチされるソルダボール４５６との干渉を防止するためにソルダボール４５６の幅より広い幅を持つ溝４２５と、資材４５０のモールドキャップ４５２に対応する下面部分に突出部４２８を具備する。
【００４３】
イジェクトピン４２６は、資材４５０のボールランド４５４と対応する位置のアタッチプレート４２２の各溝４２５内に備えられ、真空及び真空解除によりソルダボール４５６を移送及びドロップ（Drop）させる。また、イジェクトピン４２６は、アタッチされるソルダボール４５６との干渉を防止するために最下面がアタッチプレート４２２の底面より高い位置に配置され、イジェクトピン４２６の最下面とアタッチプレート４２２の底面との間の間隔（ａ）は０．１〜０．２ｍｍである。
【００４４】
突出部４２８は、突出部４２８と資材４５０に備えられたモールドキャップ４５２の高さとの和が、アタッチされるソルダボール４５６の最上部とイジェクトピン４２６との間の距離を０．０２〜０．０３ｍｍにする高さ（ｂ）を有する。即ち、突出部４２８はアタッチされるソルダボール４５６の高さに比例する高さを有する。
【００４５】
図６を参照すれば、アタッチプレート４２２とホルダ４２０は、内部にソルダボール４５６アタッチの際、資材４５０のモールドキャップ４５２とアタッチプレート４２２の突出部４２８との間に一定の張力（Tension）を維持させるために、ダイヤルゲージ４６２を含むテンション部４６０を具備する。
【００４６】
以下、図４乃至図６を参照して発明の実施形態に係るボールアタッチ装置を使用したボールアタッチ方法を詳細に説明する。
【００４７】
図示したように、複数のボールランド４５４及びモールドキャップ４５２を具備した資材４５０は、資材固定手段４１２を具備したインデックス４１０上にローディングされて固定される。
【００４８】
各イジェクトピン４２６には資材４５０のボールランド４５４にアタッチされるソルダボール４５６が真空で吸着されている。
【００４９】
ホルダ４２０は中央部に備えられた駆動ユニット４４０により下降する。この際、アタッチプレート４２２に備えられた突出部４２８は資材４５０のモールドキャップ４５２に密着し、かつ、ホルダ４２０内部に備えられたテンション部４６０により設定されたテンション値で資材４５０のモールドキャップ４５２を押さえて資材４５０の反りを伸ばす。そして、テンション部４６０に備えられたダイヤルゲージ４６２には設定されたテンション値がセッティング（Setting）されているので、突出部４２８がモールドキャップ４５２に与える張力の程度は常に一定である。
【００５０】
したがって、ボールアタッチ工程時、資材４５０は反りが伸ばされ、資材４５０に備えられたボールランド４５４は全ての部分で同一な高さを有することになるので、全ての部分のボールランド４５４で正確なソルダボール４５６のアタッチが可能である。
【００５１】
イジェクトピン４２６の真空は解除され、イジェクトピン４２６に真空で吸着されたソルダボール４５６は基板４５０のボールランド４５４に正確にドロップされる。
【００５２】
このように、本発明はアタッチプレートに備えられた突出部に対応する位置の資材に備えられたモールドキャップを一定のテンション値で押さえて資材の反りを伸ばした後、ソルダボールのアタッチを進行することにより正確なソルダボールのアタッチを遂行することができる。
【００５３】
したがって、本発明はボールアタッチ工程時、基板の反りにより発生するミッシングボール現象、エクストラボール現象、及びミス−ポジションボール現象は、根本的に防止できるので、半導体パッケージの信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また、本発明は資材のボールランド上に正確にソルダボールをアタッチすることができるので、不正確にソルダボールがアタッチされた半導体パッケージに誘発される品質管理（Quality Control：ＱＣ）検査器での瞬間停止を９５％以上減少させることができる。そして、ＦＢＧＡパッケージのソルダボール検査装備（External Visual Inspection：ＥＶＩ）を経なくてもよくなるようにすることで、工程を単純化することができる。
【００５５】
以上、ここでは、本発明を特定の実施形態に関連して図示及び説明したが、本発明がそれに限定されるのではなく、特許請求範囲は、本発明の精神と分野を離脱しない限度内で本発明が多様に改造及び変形できるということを当業系で通常の知識を有する者であれば容易に分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来のＦＢＧＡパッケージを示す断面図である。
【図２】基板の反り現象を説明するために示す図である。
【図３】半導体基板の反り現象により発生するソルダボールのアタッチ類型を示す図及び写真である。
【図４】本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置を示す図である。
【図５】図４のＡ部分を拡大した図である。
【図６】本発明の実施形態に係るボールアタッチ装置に備えられたテンション部を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
４００    ボールアタッチ装置
４１０    インデックス
４１２    資材固定手段
４２０    ホルダ
４２２    アタッチプレート
４２５    溝
４２６    イジェクトピン
４２８    突出部
４３０    ストッパ
４４０    駆動ユニット
４５０    資材
４５２    モールドキャップ
４５４    ボールランド
４５６    ソルダボール
４６０    テンション部
４６２    ダイヤルゲージ
【図１】
2008227439.tif 000003
【図２】
2008227439.tif 000004
【図４】
2008227439.tif 000005
【図５】
2008227439.tif 000006
【図６】
2008227439.tif 000007
【図３】
2008227439.tif 000008