(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運搬装置であって：
主面を有する保持構造；
各々前記保持構造の主面上に配置された延長ロッドおよび本体を有する第１および第２セレクタ・ピン；および
前記保持構造の主面から離れてかつ前記保持構造の主面の下に保持されたマスクであって、該マスクは前記第１セレクタ・ピンの延長ロッドの先端が前記マスクの下に延出することを防止し、前記マスクはさらに開口を有し、前記第２セレクタ・ピンの前記延長ロッドの先端が前記開口を通って延出するもの；
を具備することを特徴とする運搬装置。
【請求項２】
運搬装置であって、
主面を有する構造体と、
前記主面上に配置された第１および第２セレクタ・ピンと、
前記構造体の主面と反対側の面に配置されるマスクとを備え、
前記マスクは、前記第１セレクタ・ピンの終端部が前記マスクを通って延出することを防止する閉塞部分と、前記第２セレクタ・ピンの終端を前記マスクを通って延出可能にする開放部分とを有することを特徴とする運搬装置。
【請求項３】
前記マスクは前記構造体に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の運搬装置。
【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 ArrayR）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(populate)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１２のことを、構成変更可能アパーチャ・セレクタ(configurable 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１６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２９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３４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(press 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３４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３２Ａ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，４４Ｂ，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，４６Ｂ，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４６Ｃ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４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃの各ボンディング・パッド４６Ａ，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１０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５０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４４Ａ，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(counterbore) 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６２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１１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６５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６４Ａ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６４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６５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６４Ａ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１８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８３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８４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２２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４４の表面上に形成された複数のボンディング・パッド４６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４６Ａ，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，４６Ｃ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４４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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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