(57)【要約】【課題】複数種類のボール体をワークに一括搭載することのできるボール体の保持具、搭載装置および搭載方法を提供する。【解決手段】ボール保持用ステージ３を備えたボール体搭載装置において、マウントヘッド１に吸着したボール体２ａをステージ３の上方ですべて落下させると、一部のボール体２ａが上壁部２２の第１孔５に保持されるとともに別の一部のボール体２ａが第２孔６を通過して受皿部２１へ導かれる。その後、ステージ３の第１孔５に保持されたボール体２ａをマウントヘッド１に再吸着する。次いで、種類の異なるボール体２ｂを、マウントヘッド１のボール体２ａを吸着していない吸着孔１０に吸着させると、マウントヘッド１に２種類のボール体２ａ・２ｂが吸着される。従って、その後の一回のボール体搭載動作によって、ワーク７の所望のランド１１上に、ボール体２ａ・２ｂを同時に搭載することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、ある特定種類のボール体を一時的に保持しておくために用いられ、
ボール体を受けるための受皿部と、この受皿部に被せられた上壁部とを備え、この上壁部に、少なくとも上方へ開口するように配列され、マウントヘッドによって吸着されていたボール体が吸着解除により落下するときに、前記単位配列パターンにおけるある特定配列パターンに一致させるために一部のボール体を受けてマウントヘッドへの再吸着が可能となるように保持するための複数または単数の第１孔と、上方および下方へ開口するように配列され、マウントヘッドによって吸着されていたボール体が吸着解除により落下するときに、前記単位配列パターンにおける別の特定配列パターンに一致させるために別の一部のボール体をマウントヘッドへの再吸着が不能となるように通過させて受皿部へ導くための複数または単数の第２孔とが設けられてなることを特徴とするボール体保持具。
【請求項２】
受皿部および上壁部により、第２孔を介して外部に通じる空洞部が構成され、この空洞部の圧力を調節する圧力調節手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のボール体保持具。
【請求項３】
第１孔が、上方および下方へ開口するように配列され、かつ空洞部に通じていることを特徴とする請求項２に記載のボール体保持具。
【請求項４】
ある特定種類の複数のボール体を収容するための第１容器と、他の特定種類の複数のボール体を収容するための第２容器と、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドと、請求項１に記載のボール体保持具とを備えてなることを特徴とするボール体搭載装置。
【請求項５】
ボール体保持具の受皿部および上壁部により、第２孔を介して外部に通じる空洞部が構成され、この空洞部の圧力を調節する圧力調節手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載のボール体搭載装置。
【請求項６】
ボール体保持具の第１孔が、上方および下方へ開口するように配列され、かつ空洞部に通じていることを特徴とする請求項５に記載のボール体搭載装置。
【請求項７】
マウントヘッドを第１容器の上方、第２容器の上方およびワークの上方の間で往復移動させる移動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載のボール体搭載装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１つに記載のボール体搭載装置を用いるボール体搭載方法であって、マウントヘッドの吸着動作によってすべての吸着孔に第１容器内のボール体を吸着する工程と、この工程で吸着したすべてのボール体をマウントヘッドの吸着解除動作によってボール体保持具の上方からその上壁部へ落下させて、一部のボール体を第１孔に保持させるとともに別の一部のボール体を第２孔を通過させて受皿部へ導く工程と、この工程でボール体保持具の第１孔に保持されたボール体をマウントヘッドの吸着動作によって所定吸着孔に再吸着する工程と、この工程でボール体を再吸着した状態のままマウントヘッドを第１容器の上方から第２容器の上方まで移動させた後に、ボール体を再吸着していない吸着孔にマウントヘッドの吸着動作によって第２容器内のボール体を吸着する工程と、この工程でボール体を吸着した状態のままマウントヘッドを第２容器の上方からワークの上方まで移動させた後に、マウントヘッドに吸着されていたすべてのボール体をマウントヘッドの吸着解除動作によってワークにおける前記単位配列パターンへ搭載する工程とを含んでいることを特徴とするボール体搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボール体の保持具、搭載装置および搭載方法に関するものであり、さらに詳しくは、電子部品や回路基板上などにはんだボールやボール状光学部品などのボール体を搭載するためのボール体保持具、その保持具を備えたボール体搭載装置、その搭載装置を用いるボール体搭載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯情報機器に代表される電子機器や電子装置の小型化、軽量化の要求に伴い、半導体装置の小型化、高密度化が図られている。そして、このような目的のために、ＬＳＩチップを回路基板上に直接搭載するベアチップ実装による構造や、半導体装置の形状をＬＳＩチップに極力近づけることにより小型化を図った、いわゆるチップサイズパッケージ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ、以下「ＣＳＰ」と略記する）構造やウエハレベルＣＳＰ構造の半導体装置が提案されている。
【０００３】
これらの半導体装置にあっては、回路基板の底面に形成した複数の電極ランドのそれぞれにはんだバンプを形成し、これらのはんだバンプによって回路基板の電極ランドとの電気的接続を行なう。
【０００４】
このような半導体装置へのはんだバンプの形成方法の１つとして、半導体基板に形成した複数のランドに複数のはんだボールのそれぞれを搭載しリフローする方法があり、この方法は、同一体積のはんだボールを搭載して均一な形状のはんだバンプが得られることから、広く用いられている。
【０００５】
しかし、近年、半導体基板に形成した複数のランドにおける一部のランドに、他のランド上に搭載されるはんだボールとはサイズ、組成または構造の異なる他のはんだボールを搭載する必要のある場合が出てきた。
【０００６】
１つの従来例として、図９に示されるように、半導体基板１７のコーナー部のランド１１を他のランド１１よりも大きくし、コーナー部のランド１１に、それ以外のランド１１に搭載するはんだボールよりも大きいはんだボールを搭載してはんだバンプ１６を形成する場合について説明する。なお、図９（ａ）は半導体装置を上方から見た平面図であり、図９（ｂ）はその半導体装置を側方から見た垂直断面図である。
【０００７】
一般に、はんだバンプ１６の体積が大きいほど応力緩和効果は大きいが、はんだバンプ１６の体積が大きすぎると、隣接するはんだバンプ１６との間でブリッジを起こすおそれがある。しかし、半導体装置の外周部におけるランド１１は、それ以外の部分におけるランド１１に比べて、隣接するランド１１の数が少ないため、外周部におけるランド１１のサイズとはんだバンプ１６の体積とをそれ以外の部分よりも大きくすることができる。
【０００８】
他の従来例として、後に詳しく説明する特許文献１および特許文献２に示すものが知られている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−１５１５３２号公報（第２〜８頁、図１〜図１０）
【特許文献２】
特開２００１−２２３２３４号公報（第２〜４頁、図１〜図６）
【００１０】
他の従来例として、図１０に示されるように、特許文献１に開示された技術に基づいて、半導体基板１７のコーナー部およびその近傍のランド１１に樹脂コアはんだボールを搭載して樹脂コアはんだバンプ１８を形成し、それ以外のランド１１にはんだボールを搭載してはんだバンプ１６を形成する場合を説明する。なお、図１０（ａ）は半導体装置を上方から見た平面図であり、図１０（ｂ）はその半導体装置を側方から見た垂直断面図である。
【００１１】
樹脂コアはんだボールにあっては、内部の樹脂コアにより応力緩和効果が高いが、はんだ量が少ないのでリフロー時のセルフアライメント効果が小さい。そこで、熱応力が大きいコーナー部およびその近傍のランド１１には、熱応力に対して高い信頼性を持つ樹脂コアはんだボールを用いて樹脂コアはんだバンプ１８を形成する。また、コーナー部およびその近傍以外のランド１１には、従来のはんだボールを搭載して、リフロー時のセルフアライメント性を確保する。
【００１２】
これらの要求を満たす方法として、特許文献２に開示された技術による方法がある。この方法は、ボール体を真空吸着するための多数の吸着孔がそれぞれ設けられた複数のマウントヘッド（吸着ヘッド）を用いることで、はんだボールなどのボール体を複数回に分けてワークの電極ランドに搭載する方法である。
【００１３】
このとき、すでに搭載されているボール体にマウントヘッドが押し付けられてボール体が変形することのないように、マウントヘッドには、すでに搭載されているボール体の位置に対応した凹部（逃げ部）が設けられている。
【００１４】
この方法では、１つのワークにｎ種類のボール体を搭載したい場合、ボール体は、マウントヘッドによるｎ回以上のボール体搭載動作（ボール体の吸着およびその解除）によってワークに順次搭載される。
【００１５】
この方法によれば、コーナー部およびその近傍以外のランドにはんだボールを搭載し、次に、別のマウントヘッドを用いて、すでに搭載されているはんだボールを変形させることなく、すでに搭載したはんだボールと異なる組成やサイズのはんだボールをコーナー部およびその近傍のランド上に搭載することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このボール体搭載方法には次のような問題があった。
【００１７】
ランドにボール体を搭載するときは、マウントヘッド内部を陽圧にして吸着孔から排気を行なうことで真空吸着が解除され、ボール体はマウントヘッドから下方へ吐出される。吐出されたボール体は、ランド上あるいはボール体にあらかじめ塗布されていたフラックスの粘性によって、ランド上に仮固定される。
【００１８】
しかしながら、すでにボール体が搭載されているランドに隣接したランドに次のボール体を搭載する場合に、ボール体吐出時の吸着孔からの排気によって、すでに搭載されているボール体が動いて所定位置からずれてしまうことがある。
【００１９】
そして、ランドの中心に対してボール体の位置ずれ量が大きくなりすぎると、リフロー後にランド上に良好な形状のはんだバンプが形成されず、工程の歩留まりを低下させることになる。
【００２０】
近年、半導体装置の電極の狭ピッチ化に伴って、ボール体搭載にも高い位置精度が要求されてきており、ボール体の大きい位置ずれが生じることは問題である。
【００２１】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解決し、２種類以上のボール体をワーク上に一括して搭載するためのボール体保持具、ボール体搭載装置およびボール体搭載方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明における１つの観点によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、ある特定種類のボール体を一時的に保持しておくために用いられ、ボール体を受けるための受皿部と、この受皿部に被せられた上壁部とを備え、この上壁部に、少なくとも上方へ開口するように配列され、マウントヘッドによって吸着されていたボール体が吸着解除により落下するときに、前記単位配列パターンにおけるある特定配列パターンに一致させるために一部のボール体を受けてマウントヘッドへの再吸着が可能となるように保持するための複数の第１孔と、上方および下方へ開口するように配列され、マウントヘッドによって吸着されていたボール体が吸着解除により落下するときに、前記単位配列パターンにおける別の特定配列パターンに一致させるために別の一部のボール体をマウントヘッドへの再吸着が不能となるように通過させて受皿部へ導くための複数の第２孔とが設けられてなることを特徴とするボール体保持具が提供される。
【００２３】
本発明に係るボール体保持具によれば、マウントヘッドの吸着動作によってすべての吸着孔に吸着されていたある特定種類のボール体が吸着解除動作によりボール体保持具の上方からその上壁部へ落下するときに、一部のボール体が第１孔に保持されるとともに別の一部のボール体が第２孔を通過して受皿部へ導かれる。
【００２４】
ここで、マウントヘッドにおける複数の吸着孔が、ワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられ、かつ、ボール体保持具における複数または単数の第１孔の配列パターンが、ワークにおける単位配列パターンにおけるある特定配列パターンに一致させて設けられ、さらに、ボール体保持具における複数または単数の第２孔の配列パターンが、ワークにおける単位配列パターンにおける別の特定配列パターンに一致させて設けられている。
【００２５】
このため、ボール体保持具の第１孔に保持された一部のボール体の配列パターンは、ワークにおける単位配列パターンにおけるある特定配列パターンに等しくなっている。
【００２６】
従って、第１孔に保持されたボール体をマウントヘッドの吸着動作によって所定吸着孔に再吸着すれば、マウントヘッドに再吸着されたボール体の配列状態はワークにおける単位配列パターンにおけるある特定配列パターンに等しくなる。
【００２７】
次いで、ボール体を再吸着した状態のままマウントヘッドを他の特定種類のボール体が収容されている容器などのある所定箇所まで移動させ、マウントヘッドの吸着動作によって、ボール体を再吸着していない吸着孔、すなわち、ボール体保持具の第２孔に対応している吸着孔に他の特定種類のボール体を吸着する。
【００２８】
すると、マウントヘッドに吸着されたある特定種類および他の特定種類のボール体の配列状態がワークにおける単位配列パターンに等しくなるので、これらすべてのボール体を吸着した状態のままマウントヘッドをワークの上方まで移動させた後に、マウントヘッドに吸着されていたすべてのボール体を吸着解除動作によってマウントヘッドから解放すれば、これらのボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００２９】
ここで、３種類以上のボール体を扱う場合の１例を挙げる。すなわち、ボール体保持具の第１孔に第１種類のボール体を保持し、マウントヘッドの吸着動作によって所定吸着孔に第１種類のボール体を再吸着した後に、マウントヘッドの吸着動作によって、ボール体保持具の第２孔に対応している吸着孔のうち特定吸着孔に第２種類のボール体を吸着させ、次いで、ボール体保持具の第２孔に対応している吸着孔のうち他の特定吸着孔に第３種類以降のボール体を吸着させるように構成すればよい。
【００３０】
この場合、ボール体保持具の第２孔に対応している吸着孔のうち特定吸着孔に第２種類のボール体を吸着させ、次いで、ボール体保持具の第２孔に対応している吸着孔のうち他の特定吸着孔に第３種類以降のボール体を吸着させるには、例えば、特定吸着孔に第２種類のボール体を吸着させる際には他の特定吸着孔を吸着阻止部材で覆っておき、他の特定吸着孔に第３種類以降のボール体を吸着させる際には特定吸着孔の吸着阻止部材を除去するような方法によればよい。
【００３１】
また、３種類以上のボール体を扱う場合の他の１例を挙げる。すなわち、ボール体保持具を２種類以上設けておき、ボール体をマウントヘッドに吸着する工程と、ボール体をボール体保持具へ落下させマウントヘッドに再吸着するする工程とを、さらに１回ずつ増加させるようにすればよい。
【００３２】
以上のように構成された本発明に係るボール体保持具によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドに吸着されているある特定種類のボール体の一部を排除して他の特定種類のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００３３】
本発明に係るボール体保持具は、受皿部および上壁部により、第２孔を介して外部に通じる空洞部が構成され、この空洞部の圧力を調節する圧力調節手段をさらに備えているのが好ましい。
【００３４】
このような場合には、圧力調節手段によって空洞部が負圧（陰圧）になると、第２孔はマウントヘッド側から吸気され、マウントヘッドからボール体保持具の上壁部へ落下したボール体は第２孔を通って空洞部へと強制的に吸引されるので、ボール体は、第２孔の内部に付着することなく、空洞部を介して受皿部へ確実に導かれる。
【００３５】
ここで、第１孔は、上方および下方へ開口するように配列され、かつ空洞部に通じているのが好ましい。
【００３６】
第１孔がこのように構成されている場合には、圧力調節手段によって空洞部が負圧になると、第１孔はマウントヘッド側から吸気されるので、第１孔の底面でボール体をいっそう確実に保持することができる。また、圧力調節手段によって空洞部が正圧（陽圧）になると、第１孔はマウントヘッド側へ排気されるので、ボール体をマウントヘッドに再吸着するときに、排気圧によってボール体を浮遊させてマウントヘッド側へ押し返し、いっそう確実にマウントヘッドに再吸着させることができる。
【００３７】
なお、このような効果を顕著なものにするために、第１孔の下方側の開口は上方側の開口よりも小さい内径にされているのがいっそう好ましい。
【００３８】
本発明における別の観点によれば、ある特定種類の複数のボール体を収容するための第１容器と、他の特定種類の複数のボール体を収容するための第２容器と、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドと、本発明における１つの観点によるボール体保持具とを備えてなることを特徴とするボール体搭載装置が提供される。
【００３９】
以上のように構成された本発明に係るボール体搭載装置によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドの吸着孔に吸着した第１容器内のボール体をボール体保持具の第１孔および第２孔の利用によって一部再吸着するとともに一部排除し、次いで、ボール体を排除した吸着孔に第２容器内のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００４０】
本発明に係るボール体搭載装置は、ボール体保持具の受皿部および上壁部により、第２孔を介して外部に通じる空洞部が構成され、この空洞部の圧力を調節する圧力調節手段をさらに備えているのが好ましい。
【００４１】
このような場合には、圧力調節手段によって空洞部が負圧（陰圧）になると、第２孔はマウントヘッド側から吸気され、マウントヘッドからボール体保持具の上壁部へ落下したボール体は第２孔を通って空洞部へと強制的に吸引されるので、マウントヘッドの吸着解除動作によって吸着孔からいっそう確実にボール体を取り外すことができる。
【００４２】
ここで、ボール体保持具の第１孔は、上方および下方へ開口するように配列され、かつ空洞部に通じているのが好ましい。
【００４３】
ボール体保持具の第１孔がこのように構成されている場合には、圧力調節手段によって空洞部が負圧になると、第１孔はマウントヘッド側から吸気されるので、第１孔の底面でボール体をいっそう確実に保持することができる。圧力調節手段によって空洞部が正圧（陽圧）になると、第１孔はマウントヘッド側へ排気されるので、ボール体をマウントヘッドに再吸着するときに、排気圧によってボール体をマウントヘッド側へ押し返し、いっそう確実にマウントヘッドに再吸着させることができる。
【００４４】
本発明に係るボール体搭載装置は、マウントヘッドを第１容器の上方、第２容器の上方およびワークの上方の間で往復移動させる移動手段をさらに備えているのが好ましい。
【００４５】
このような移動手段をさらに備えている場合には、マウントヘッドによるボール体の吸引および吸引解除に先立って、マウントヘッドを第１容器の上方、第２容器の上方およびワークの上方に容易かつ迅速に位置させることができる。
【００４６】
本発明におけるさらに別の観点によれば、本発明における別の観点によるボール体搭載装置を用いるボール体搭載方法であって、マウントヘッドの吸着動作によってすべての吸着孔に第１容器内のボール体を吸着する工程と、この工程で吸着したすべてのボール体をマウントヘッドの吸着解除動作によってボール体保持具の上方からその上壁部へ落下させて、一部のボール体を第１孔に保持させるとともに別の一部のボール体を第２孔を通過させて受皿部へ導く工程と、この工程でボール体保持具の第１孔に保持されたボール体をマウントヘッドの吸着動作によって所定吸着孔に再吸着する工程と、この工程でボール体を再吸着した状態のままマウントヘッドを第１容器の上方から第２容器の上方まで移動させた後に、ボール体を再吸着していない吸着孔にマウントヘッドの吸着動作によって第２容器内のボール体を吸着する工程と、この工程でボール体を吸着した状態のままマウントヘッドを第２容器の上方からワークの上方まで移動させた後に、マウントヘッドに吸着されていたすべてのボール体をマウントヘッドの吸着解除動作によってワークにおける前記単位配列パターンへ搭載する工程とを含んでいることを特徴とするボール体搭載方法が提供される。
【００４７】
以上のように構成された本発明に係るボール体搭載方法によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドの吸着孔に吸着した第１容器内のボール体をボール体保持具の第１孔および第２孔の利用によって一部再吸着するとともに一部排除し、次いで、ボール体を排除した吸着孔に第２容器内のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳述する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
【００４９】
図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明に係るボール体保持具の構造を説明する図である。図１（ａ）は、そのボール体保持具の一部切欠斜視図である。図１（ｂ）は、そのボール体保持具の垂直断面図である。
【００５０】
図１において、本発明に係るボール体保持具としてのボール体保持用ステージ３は、平面形状が正方形をなす偏平状直方体であり、ボール体を受けるための受皿部２１と、この受皿部２１に被せられた上壁部２２と、受皿部２１および上壁部２２により構成された空洞部２３とを備えている。
【００５１】
上壁部２２には、複数の円形第１孔５と複数の円形第２孔６とが設けられている。すなわち、第１孔５は、上壁部２２の上面から見て縦横ともに４列ずつでその４つのコーナー部を除く合計１０箇所に、上方のみへ開口するように、すなわち空洞部２３に通じないように配列されている。第２孔６は、前記４つのコーナー部の４箇所に、上方および下方へ開口するように、すなわち空洞部２３に通じるように配列されている。
【００５２】
第１孔５は、互いに同じものであり、それぞれの内径が後述するボール体２ａの直径よりも約５％大きくなるように、また、それぞれの深さがボール体２ａの直径よりも約５％浅くなるように構成されている。第２孔６は、互いに同じものであり、それぞれの内径が後述するボール体２ｂの直径よりも約１０％大きくなるように構成されている。
【００５３】
このステージ３は、図２に示された本発明に係るボール体搭載装置の一部に組み込まれて使用される。なお、図２は、そのボール体搭載装置の構造を説明する垂直断面図である。
【００５４】
図２において、ボール体搭載装置は、ボール体搭載用のマウントヘッド１、第１種類のボール体２ａ、第２種類のボール体２ｂ、ボール体保持用ステージ３、第１容器４ａ、第２容器４ｂ、ワーク７を載置して固定するためのワークステージ８、およびマウントヘッド１を往復移動させる移動手段の一部としての搬送路９を備えてなる。
【００５５】
マウントヘッド１は、中空部とこれに通じる複数の吸着孔１０とを備えてなり、搬送路９に沿って、第１容器４ａ、ステージ３、第２容器４ｂおよびワークステージ８の上方で水平方向および垂直方向に往復移動される。マウントヘッド１の中空部には、吸着孔１０にボール体を解除可能に吸着させるための吸気／排気手段（図示略）が接続されている。
【００５６】
ボール体２ａ・２ｂとしては例えば、はんだボールどうしの組み合わせ、はんだボールと樹脂コアはんだボールとの組み合わせ、あるいは半硬化させた熱硬化性樹脂からなるボール状光学部品とはんだボールとの組み合わせなどがある。
【００５７】
マウントヘッド１の吸着孔１０の位置は、ワーク７上でボール体搭載用単位配列パターンに形成された複数のランド１１の位置に対応するように、位置合わせされている。そして、ボール保持用ステージ３における第１孔５および第２孔６の位置は、マウントヘッド１に設けられた吸着孔１０の位置に対応するように、すなわち、前記単位配列パターンにおけるある特定配列パターンおよび別の特定配列パターンにそれぞれ一致するように、位置合わせされている。
【００５８】
第１容器４ａには、第１種類の導電性ボール体２ａが複数個収容され、第２容器４ｂには、導電性ボール体２ａとは構造の異なる第２種類の導電性ボール体２ｂが複数個収容されている。
【００５９】
次に、図３（ａ）〜図３（ｆ）および図４を参照しながら、ボール体２ａ・２ｂを、半導体素子が形成されたダイシング前のウエハであるワーク７に搭載して突起電極を形成する場合を例にとって、本発明に係るボール体搭載方法を説明する。なお、図３（ａ）〜図３（ｆ）は本発明に係るボール体搭載方法を説明する垂直断面図であり、図４は同方法を説明する平面図である。
【００６０】
まず、図３（ａ）に示すように、マウントヘッド１を第１容器４ａの上方へ水平に移動させた後に垂直に下降させる。このとき、第１容器４ａ内のボール体２ａは、第１容器４ａの底面から吹き出す気流により一部が浮遊している。この状態で吸気／排気手段によりマウントヘッド１の中空部を負圧にして吸着動作を行なわせ、すべての吸着孔１０にボール体２ａを吸着する。
【００６１】
次に、図３（ｂ）に示すように、ボール体２ａを吸着保持した状態でマウントヘッド１を上昇させ、ステージ３の上方へ移動させた後に下降させる。そして、この状態で吸気／排気手段によりマウントヘッド１の中空部を正圧にして吸着解除動作を行なわせ、吸着しているボール体２ａをすべてステージ３の上壁部２２へ向けて吐出状に落下させる。
【００６２】
上壁部２２に落下したボール体２ａは、その一部が第１孔５に嵌まり込んで保持されるとともに、別の一部が第２孔６および空洞部２３を通過して受皿部２１へ導かれる。第１孔５に保持されたボール体２ａの配列パターンは、ワーク７に形成されたランド１１の単位配列パターンにおけるある特定配列パターン、すなわち、ボール体２ａを搭載すべき配列パターンに等しくなっている。
【００６３】
次に、図３（ｃ）に示すように、マウントヘッド１をステージ３にさらに近づけるともにその中空部を負圧にして、第１孔５のボール体２ａをマウントヘッド１の所定吸着孔１０に再吸着する。マウントヘッド１に再吸着されたボール体２ａの配列状態は、ワーク７における前記特定配列パターンに等しくなっている。
【００６４】
その後、図３（ｄ）に示すように、マウントヘッド１を第２容器４ｂの上方へ水平に移動させた後に垂直に下降させる。このとき、第２容器４ｂ内のボール体２ｂは、第２容器４ｂの底面から吹き出す気流により一部が浮遊している。この状態で吸気／排気手段によりマウントヘッド１の中空部を負圧にして吸着動作を行なわせ、ボール体２ａを吸着していない吸着孔１０にボール体２ｂを吸着する。
【００６５】
この吸着後のマウントヘッド１を下面側つまりワークステージ８側から見た場合、図４に示すように、２種類のボール体２ａ・２ｂがマウントヘッド１のすべての吸着孔１０に同時に吸着保持されている。
【００６６】
次に、図３（ｅ）に示すように、マウントヘッド１をワークステージ８の上方へ水平移動する。このとき、ワークステージ８に固定したワーク７におけるそれぞれのランド１１の上には、フラックス１２があらかじめ塗布されている。
【００６７】
最後に、図３（ｆ）に示すように、マウントヘッド１を下降させた後にマウントヘッド１内を正圧にして、吸着していたボール体２ａおよびボール体２ｂをすべて、対応するランド１１上に吐出状に載置する。すると、ボール体２ａおよびボール体２ｂは、フラックス１２の粘性によってそれぞれのランド１１の上に仮固定される。
【００６８】
以上のようなプロセスを繰り返すことで、ワーク７上に必要なボール体２ａおよびボール体２ｂをすべて搭載した後、ワーク７をリフローする。ボール体２ａおよびボール体２ｂが溶融してそれぞれのランド１１と接合する結果、ワーク７上には２種類の突起電極が形成される。
【００６９】
ここで使われるボール体２ａ・２ｂとしては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだボールが考えられる。Ｓｎ−Ａｇはんだボールや、Ｓｎ−Ｐｂはんだボールなどでもよい。
【００７０】
図４に示されるように、１チップ分のランドパターンにおける４つのコーナー部にのみボール体２ｂを搭載する場合は、ボール体２ａとしてのＳｎ−Ａｇ―Ｃｕはんだボールと、ボール体２ｂとしての、ボール体２ａよりも大きいＳｎ−Ａｇ―Ｃｕボールとの組み合わせが考えられる。
【００７１】
一般に、リフロー後に形成されるはんだバンプの直径が大きいほど熱応力に対する信頼性が高いので、ランド直径を大きくするのは好ましい。しかし、このランド直径が大き過ぎると、隣接するランドとの間ではんだブリッジが生じるため、ランド直径の大きさには限界がある。
【００７２】
ただ、４つのコーナー部のランドは他の部分のランドに比べて隣接するランドの数が少ないため、ランド直径を他のランドの直径より大きくしても、はんだバンプがブリッジすることはない。また、コーナー部には熱応力が集中するため、コーナー部のはんだバンプの熱応力信頼性が高いと、半導体装置全体の信頼性が向上する。
【００７３】
また、ボール体２ａ・２ｂの組み合わせとしては、はんだボールと、樹脂性コアの周囲にはんだをメッキした樹脂コアはんだボールとの組み合わせも考えられる。樹脂コアはんだボールの構造は、ポリイミドなどの樹脂性コアの周囲に銅をメッキし、その上にＳｎ−ＰｂはんだやＳｎ−Ａｇはんだをメッキしたものである。
【００７４】
樹脂コアはんだボールは、樹脂コアによって応力が緩和されるが、樹脂性コアを持たない従来のはんだボールに比べてはんだ量が少ないため、リフロー時のセルフアライメント効果が弱い。そこで、熱応力が大きい、半導体基板における４つのコーナー部付近のランドに樹脂コアはんだボールを搭載することによって、樹脂性コアの熱応力緩和効果で温度サイクル信頼性を向上させるとともに、リフロー時のセルフアライメント効果をコーナー部以外のランドに搭載したはんだボールによって確保する。
【００７５】
さらに、ボール体２ａ・２ｂの組み合わせとしては、半硬化させた熱硬化性樹脂からなるボール状光学部品と、はんだボールとの組み合わせも考えられる。この場合、ボール体２ａ・２ｂの搭載後にはんだボールをリフローして突起電極を形成し、同時にボール状光学部品を完全に硬化させて、ワーク７上にプリズムやレンズなどを形成することができる。なお、ボール体２ａ・２ｂを搭載する順番はどちらが先でもよい。
【００７６】
上述のボール体搭載プロセスでは、半導体装置が形成されたダイシング前のウエハであるワーク７に、１回のボール体搭載操作によって図４に示されたようなパターンでボール体２を搭載し、それを数回繰り返す方法について説明した。
【００７７】
しかし、図４に示されたボール体の配列パターンが数回繰り返されたようなパターンが、マウントヘッド１の吸着孔１０と、ステージ３の第１孔５および第２孔６とにあらかじめ形成されていてもよい。この場合は、１回のボール体搭載操作で、ボール体２ａ・２ｂを数パターンずつ搭載することができる。また、１回のボール体搭載操作で、ウエハ全体にボール体２ａ・２ｂを搭載してもよい。
【００７８】
ワーク７としては、１チップにダイシングした半導体基板や、樹脂でモールドした半導体装置なども考えられる。
【００７９】
フラックス１２を塗布する他の方法としては、マウントヘッド１に吸着させたボール体にフラックスを塗布する方法や、ウエハ上にフラックスを印刷する方法が挙げられる。さらに、フラックス１２の代わりに、はんだペーストなどを用いても構わない。
【００８０】
上述した実施の形態では、２種類のボール体２ａ・２ｂを一度にワーク７上に搭載するプロセスについて説明した。すなわち、ここでのボール体搭載に関するプロセスは、第１容器４ａおよび第２容器４ｂからマウントヘッド１へのボール体吸着工程と、ボール体２ａ・２ｂをステージ３上へ落下させマウントヘッド１に再吸着する１回の工程と、ワーク７上への１回のボール体搭載工程とからなる。
【００８１】
しかし、ボール体の種類は３種類以上でもよい。この場合、ボール体の種類が１つ増えるに伴い、ボール体搭載装置の構造はボール体収容容器とボール体保持用ステージとが１つずつ増え、ボール体収容容器からのボール体吸着工程と、ボール体保持用ステージ上へ落下させマウントヘッド１に再吸着するする工程とが、１回ずつ増加する。
【００８２】
上述した実施の形態に係る方法は、前記特許文献２に記載のボール体搭載方法における工程に比較すると、ワーク７にボール体２ａ・２ｂを搭載するプロセスが１回ですむため、すでに搭載したボール体２ａ・２ｂが後のボール体搭載プロセスによって位置ずれを起こしにくくなる。また、ボール体搭載時にボール体２ａ・２ｂをワーク７に押し付けることによって、ワーク７が受ける圧力ダメージを軽減することができる。
【００８３】
ボール体保持用ステージ３を構成する材料としては、ステンレス鋼などの金属や、プラスチックなどが考えられる。ボール体２ａがステージ３に静電気によって付着すると、マウントヘッド１がボール体２ａを再吸着することができなくなるおそれが考えられる。この場合、ステージ３の構成材料として帯電防止用樹脂を用いると、静電気が生じないので望ましい。また、ステージ３の表面に帯電防止加工を施しても同様の効果が得られる。
【００８４】
次に、図５および図６を参照しながら、図１のボール体保持具とは異なる構造を有するボール体保持具について説明する。なお、図５は、図１のボール体保持具とは別の構造を有するボール体保持具を説明する垂直断面図であり、図６は、図１のボール体保持具とはさらに別の構造を有するボール体保持具を説明する垂直断面図である。
【００８５】
図５に示されるボール体保持具としてのボール体保持用ステージ３は、空洞部２３に接続されて空洞部２３の圧力を調節する圧力調節手段（空気圧系）１３をさらに備えている。
【００８６】
この圧力調節手段１３によって空洞部２３が負圧（陰圧）になると、第２孔６はマウントヘッド側から吸気され、マウントヘッドから上壁部２２へ落下したボール体は第２孔６を通って空洞部２３へと強制的に吸引されるので、ボール体は、第２孔６の内部に付着することなく、空洞部２３を介して受皿部２１へ確実に導かれる。
【００８７】
さらに、図６に示されるように、ステージ３は、第１孔５が、上方および下方へ開口するように配列され、かつ空洞部２３に通じているのがいっそう好ましい。
【００８８】
第１孔５がこのように構成されている場合には、圧力調節手段１３によって空洞部２３が負圧になると、第１孔５はマウントヘッド側から吸気されるので、第１孔５の底面でボール体をいっそう確実に保持することができる。また、圧力調節手段１３によって空洞部２３が正圧（陽圧）になると、第１孔５はマウントヘッド側へ排気されるので、ボール体をマウントヘッドに再吸着するときに、排気圧によってボール体を浮遊させてマウントヘッド側へ押し返し、いっそう確実にマウントヘッドに再吸着させることができる。
【００８９】
次に、図７（ａ）および図７（ｂ）を参照しながら、ステージ３における第１孔５の深さに関して説明する。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）は、空洞部２３に接続された圧力調節手段１３に通じていない第１孔５の形状を説明する垂直断面図である。
【００９０】
空洞部２３に接続された圧力調節手段１３に通じていない第１孔５に保持したボール体２ａをマウントヘッド１が再吸着する場合には、マウントヘッド１の中空部を負圧にしてボール体２ａを吸着するために、マウントヘッド１とボール体２ａとを互いに接触させるか、至近距離に近づける必要がある。
【００９１】
このため、図７（ａ）に示されたように、第１孔５の深さが深すぎてボール体２ａの全体が第１孔５の内部に入ってしまうと、マウントヘッド１はボール体２ａを再吸着しにくくなる。そこで、図７（ｂ）に示されたように、第１孔５の深さは、ボール体２ａ全体が入らないように浅い方が望ましい。
【００９２】
次に、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照しながら、ステージ３における第１孔５の深さに関してさらに説明する。なお、図８（ａ）および図８（ｂ）は、空洞部２３に接続された圧力調節手段１３に通じている第１孔５の形状を説明する垂直断面図である。
【００９３】
空洞部２３に接続された圧力調節手段１３に通じている第１孔５に保持したボール体２ａをマウントヘッド１が再吸着する場合には、図７（ａ）および図７（ｂ）に示された場合とは異なり、圧力調節手段１３を正圧にして第１孔５の底面から排気することで、ボール体２を上方へ浮遊させることができる。
【００９４】
その結果、図８（ａ）に示されたように、ボール体２ａの全体が第１孔５の内部に入っている場合でも、底面からの排気でボール体２ａをマウントヘッド１に近づけることができる。逆に、図８（ｂ）に示されたように、第１孔５の内部にボール体２ａの全体が入っていないときには、マウントヘッド１の吸着孔と第１孔５の底面とに挟まれてボール体２ａが変形するおそれがある。従って、第１孔５の深さは図８（ａ）に示されたようなものの方が望ましい。
【００９５】
【発明の効果】
本発明に係るボール体保持具によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドに吸着されているある特定種類のボール体の一部を排除して他の特定種類のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００９６】
本発明に係るボール体搭載装置によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドの吸着孔に吸着した第１容器内のボール体をボール体保持具の第１孔および第２孔の利用によって一部再吸着するとともに一部排除し、次いで、ボール体を排除した吸着孔に第２容器内のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【００９７】
本発明に係るボール体搭載方法によれば、ボール体を解除可能に吸着する複数の吸着孔がワークにおけるボール体搭載用単位配列パターンに対応して設けられたマウントヘッドによって２種類以上のボール体をワークに搭載する前に、マウントヘッドの吸着孔に吸着した第１容器内のボール体をボール体保持具の第１孔および第２孔の利用によって一部再吸着するとともに一部排除し、次いで、ボール体を排除した吸着孔に第２容器内のボール体を吸着させることができるので、直径、材質、層構造などが異なる２種類以上のボール体を単位配列パターンでワークに一括搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明に係るボール体保持具の構造を説明する図である。
図１（ａ）は、そのボール体保持具の一部切欠斜視図である。
図１（ｂ）は、そのボール体保持具の垂直断面図である。
【図２】図２は、本発明に係るボール体搭載装置の構造を説明する垂直断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｆ）は、本発明に係るボール体搭載方法を説明する垂直断面図である。
図３（ａ）は、その第１プロセスを説明する垂直断面図である。
図３（ｂ）は、その第２プロセスを説明する垂直断面図である。
図３（ｃ）は、その第３プロセスを説明する垂直断面図である。
図３（ｄ）は、その第４プロセスを説明する垂直断面図である。
図３（ｅ）は、その第５プロセスを説明する垂直断面図である。
図３（ｆ）は、その第６プロセスを説明する垂直断面図である。
【図４】図４は、本発明に係るボール体搭載方法を説明する平面図である。
【図５】図５は、図１のボール体保持具とは別の構造を有するボール体保持具を説明する垂直断面図である。
【図６】図６は、図１のボール体保持具とはさらに別の構造を有するボール体保持具を説明する垂直断面図である。
【図７】図７（ａ）および図７（ｂ）は、ボール体保持具における第１孔の形状を説明する垂直断面図である。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は、ボール体保持具における別の第１孔の形状を説明する垂直断面図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は、従来例１の半導体装置を説明する図である。
図９（ａ）はその平面図である。
図９（ｂ）はその垂直断面図である。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、従来例２の半導体装置を説明する図である。
図１０（ａ）はその平面図である。
図１０（ｂ）はその垂直断面図である。
【符号の説明】
１    マウントヘッド
２ａ  ボール体
２ｂ  ボール体
３    ボール体保持用ステージ（ボール体保持具）
４ａ  第１容器
４ｂ  第２容器
５    第１孔
６    第２孔
７    ワーク
８    ワークステージ
９    搬送路（移動手段）
１０    吸着孔
１１    ランド
１２    フラックス
１３    圧力調節手段
１４    変形前のボール体の形状
１５    はんだバンプ
１６    ソルダーレジスト
１７    半導体基板
１８    樹脂コアはんだバンプ
【図１】
2004172393.tif 000003
【図２】
2004172393.tif 000004
【図３】
2004172393.tif 000005
【図４】
2004172393.tif 000006
【図５】
2004172393.tif 000007
【図６】
2004172393.tif 000008
【図７】
2004172393.tif 000009
【図８】
2004172393.tif 000010
【図９】
2004172393.tif 000011
【図１０】
2004172393.tif 000012