(57)【要約】【課題】  ＣＳＰ等の半導体装置において、柱状電極上に半田ボールを配置するとき、半田ボールが変形しにくいようにする。【解決手段】  まず、ウエハ状態のシリコン基板１上の柱状電極９上にスクリーン印刷法によりフラックス２５を塗布し、その上に半田ボール配置マスク２６を配置する。次に、半田ボール配置マスク２６上において半田ボール配置装置３１を移動させる。この場合、ファン３８の駆動により、ケース３２内に設けられた内部ケース３３内に上昇気流が発生し、内部ケース３３内に収容された半田ボール１１が内部ケース３３内の底部中心部に集められる。したがって、内部ケース３３を含むケース３２の移動に伴い、半田ボール１１がそれ同士で接触するが内部ケース３３と接触することなく半田ボール配置マスク２６上を転がるように移動するだけであり、半田ボール１１が変形しにくいようにすることができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の複数の導電性ボール形成領域上に導電性ボールを形成する導電性ボールの形成方法であって、前記基板上の複数の導電性ボール形成領域に対応する部分に開口部を有するマスクを配置し、前記マスク上に下面が開放されたケースを配置するとともに、前記マスク上において前記ケース内に多数の導電性ボールを収容し、気流発生手段により前記ケース内に該ケース内に収容された前記導電性ボールが前記ケース内の底部中心部に集まるような気流を発生させ、この状態で前記ケースを前記マスク上において移動させることにより、前記マスクの各開口部内に前記導電性ボールを配置することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記気流発生手段は、前記ケース内に該ケース内に収容された前記導電性ボールが前記ケース内の底部中心部に集まるような上昇気流を発生させることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記気流発生手段は、前記ケース内に該ケース内に収容された前記導電性ボールが前記ケース内の底部中心部に集まるような回転上昇気流を発生させることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ケース内に収容された前記導電性ボールを前記ケース内の底部中心部に集めるような気流の流量を流量調整手段により調整することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記ケース内に収容された前記導電性ボールを前記ケース内の底部中心部に集めるような気流中の異物をフィルタで捕獲することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記マスクの各開口部内に前記導電性ボールを配置する前に、スクリーン印刷法により、前記基板上の導電性ボール形成領域上にフラックスを塗布することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記マスクの各開口部内に前記導電性ボールを配置した後に、リフローにより前記導電性ボールを前記基板上の導電性ボール形成領域上に固着することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項８】
請求項１に記載の発明において、前記基板は複数の接続パッドを有する半導体基板であり、前記導電性ボール形成領域は前記各接続パッドに接続された柱状電極の上面であることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の発明において、前記柱状電極は前記半導体基板上に形成された配線上に形成されていることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の発明において、前記マスクの各開口部内における前記基板上の導電性ボール形成領域上への前記導電性ボールの配置は、前記半導体基板がウエハ状態であるときに行うことを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発明において、前記マスクの各開口部内に前記導電性ボールを配置した後に、前記ウエハ状態の半導体基板を切断して個々の半導体装置とすることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の発明において、前記マスク上に供給された前記多数の導電性ボールのうちの前記マスクの各開口部内に配置されなかった余分の導電性ボールを回収して再使用することを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の発明において、前記導電性ボールは半田ボールであることを特徴とする導電性ボールの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半田ボール等からなる導電性ボールの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＢＧＡ(Ball Grid Array)と呼ばれる半導体装置では、半導体基板上の複数の半田ボール形成領域に半田ボールを形成している。従来のこのような半田ボールの形成方法には、半導体基板上の複数の半田ボール形成領域に対応する部分に開口部を有するマスクを半導体基板上に配置し、マスク上に多数の半田ボールを供給し、マスク上においてブラシあるいはスキージを移動させて、マスクの各開口部内の半導体基板上に半田ボールを配置するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２１２５号公報（第３３段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の半田ボールの形成方法では、マスク上において比較的軟らかいブラシあるいはスキージを移動させているので、ブラシあるいはスキージが摩耗しやすく、ブラシあるいはスキージを新品と交換しなければならず、消耗品が発生するという問題があった。また、マスク上においてブラシあるいはスキージで半田ボールをマスク上面に押し付けているので、半田ボールが変形することがあり、この変形した半田ボールをマスクの開口部内の半導体基板上に配置することができない場合があるという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は、ブラシあるいはスキージのような消耗品が発生しにくく、且つ、半田ボール等の導電性ボールが変形しにくいようにすることができる導電性ボールの形成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】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、基板上の複数の導電性ボール形成領域上に導電性ボールを形成する導電性ボールの形成方法であって、前記基板上の複数の導電性ボール形成領域に対応する部分に開口部を有するマスクを配置し、前記マスク上に下面が開放されたケースを配置するとともに、前記マスク上において前記ケース内に多数の導電性ボールを収容し、気流発生手段により前記ケース内に該ケース内に収容された前記導電性ボールが前記ケース内の底部中心部に集まるような気流を発生させ、この状態で前記ケースを前記マスク上において移動させることにより、前記マスクの各開口部内に前記導電性ボールを配置することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、導電性ボールが収容されたケースをマスク上において移動させているので、ブラシあるいはスキージのような消耗品が発生しにくく、また、気流発生手段によりケース内に発生した気流によりケース内に収容された導電性ボールをケース内の底部中心部に集めているので、ケースの移動に伴い、導電性ボールがそれ同士で接触するがケースと接触することなくマスク上を転がるように移動するだけであり、導電性ボールが変形しにくいようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１はこの発明の形成方法により形成された半田ボールを備えたものの一例としての半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、ＣＳＰ(chip size package)と呼ばれるもので、シリコン基板（半導体基板）１を備えている。シリコン基板１の上面には集積回路（図示せず）が設けられ、上面周辺部にはアルミニウム系金属等からなる複数の接続パッド２が設けられている。
【０００９】
接続パッド２の中央部を除くシリコン基板１の上面には酸化シリコン等からなる絶縁膜３が設けられ、接続パッド２の中央部は絶縁膜３に設けられた開口部４を介して露出されている。絶縁膜３の上面にはポリイミド系樹脂等からなる保護膜５が設けられている。絶縁膜３の開口部４に対応する部分における保護膜５には開口部６が設けられている。
【００１０】
保護膜５の上面には銅等からなる下地金属層７が設けられている。下地金属層７の上面全体には銅からなる配線８が設けられている。下地金属層７を含む配線８の一端部は、絶縁膜３及び保護膜５の開口部４、６を介して接続パッド２に接続されている。配線８の接続パッド部上面には銅からなる柱状電極９が設けられている。配線８を含む保護膜５の上面にはエポキシ系樹脂等からなる封止膜１０がその上面が柱状電極９の上面と面一となるように設けられている。柱状電極９の上面には半田ボール１１が設けられている。
【００１１】
次に、この半導体装置の製造方法の一例について半田ボールの形成方法と併せて説明する。まず、図２に示すように、ウエハ状態のシリコン基板１上に、接続パッド２、絶縁膜３、保護膜５、下地金属層７、配線８、柱状電極９及び封止膜１０が形成され、半田ボール１１のみが形成されていないものを用意する。なお、図２において、符号２１で示す領域はダイシングストリートに対応する領域である。
【００１２】
次に、図３に示すように、封止膜１０の上面にメタルマスク等からなる印刷マスク２２を配置する。この場合、柱状電極９の上面に対応する部分における印刷マスク２２には開口部２３が設けられている。印刷マスク２２の開口部２３のサイズは、柱状電極９の上面のサイズとほぼ同じとなっている。
【００１３】
次に、印刷マスク２２上においてスキージ２４を所定の方向（図３において右方向）に移動させることにより、印刷マスク２２上の所定の箇所に予め供給されたフラックス２５を印刷マスク２２の開口部２３内の柱状電極９の上面に塗布する。次に、印刷マスク２２を取り除く。
【００１４】
次に、図４に示すように、封止膜１０の上面にメタルマスク等からなる半田ボール配置マスク２６を配置する。この場合、柱状電極９の上面に対応する部分における半田ボール配置マスク２６には開口部２７が設けられている。半田ボール配置マスク２６の開口部２７のサイズは、後述する半田ボール１１の直径よりもある程度大きくなっている。
【００１５】
次に、図５に示すように、半田ボール配置装置３１を用意する。この半田ボール配置装置３１は、下面が開放された有頭円筒状のケース３２を備えている。ケース３２内には円筒状の内部ケース３３が同心円状に設けられ、ケース３２と内部ケース３３との間には円筒状の空間３４が設けられている。
【００１６】
内部ケース３３の上部及び下部にはそれぞれ複数のスリット状の上部開口部３５及び下部開口部３６が等間隔に設けられている。この場合、下部開口部３６の開口幅は、後述する半田ボール１１が内部ケース３３内から空間３４へ移動するのを阻止するため、半田ボール１１の径よりもある程度小さくなっている。
【００１７】
内部ケース３３の下部外周面には、下部開口部３６の開口量を調整して該開口部３６を通過する空気の流量を調整するための円筒状の流量調整部材３７が上下動可能に設けられている。内部ケース３３内の上部において上部開口部３５の下側にはファン３８が設けられ、その下側にはフィルタ３９が設けられている。なお、フィルタ３９の配置位置はファン３８の上側であってもよく、また空間３４であってもよい。
【００１８】
次に、この半田ボール配置装置３１を用いて半田ボール１１を配置する場合について説明する。まず、半田ボール配置マスク２６の上面に半田ボール配置装置３１を配置するとともに、半田ボール配置マスク２６の上面において内部ケース３３の内部に多数の半田ボール１１を収容する。
【００１９】
次に、ファン３８を駆動させると、図５において矢印で示すように、フィルタ３９の下方における内部ケース３３内の空気がフィルタ３９、ファン３８、内部ケース３３内の上部、上部開口部３５、空間３４、下部開口部３６及び内部ケース３３内の下部をこの順で通過して循環する。この場合、特に、下部開口部３６から内部ケース３３内に流入して上昇する空気により、内部ケース３３内に収容された半田ボール１１を内部ケース３３内の底部中心部に集めるような上昇気流が発生し、内部ケース３３内に収容された半田ボール１１が内部ケース３３内の底部中心部に集められる。
【００２０】
そして、この状態を維持しながら、すなわち、ファン３８の駆動により、内部ケース３３内に収容された半田ボール１１を内部ケース３３内の底部中心部に常に集めながら、半田ボール配置装置３１を半田ボール配置マスク２６の上面においてＸＹ方向（図５において紙面垂直方向及び右方向）に移動させると、半田ボール配置マスク２６の各開口部２７内のフラックス２５の上面に半田ボール１１が１個ずつ配置されて付着される。
【００２１】
この場合、半田ボール１１が収容された内部ケース３３を含むケース３２を半田ボール配置マスク２６上において移動させているので、ブラシあるいはスキージのような消耗品が発生しにくく、また、内部ケース３３内に発生した上昇気流により内部ケース３３内に収容された半田ボール１１を内部ケース３３内の底部中心部に集めているので、内部ケース３３を含むケース３２の移動に伴い、半田ボール１１がそれ同士で接触するが内部ケース３３と接触することなく半田ボール配置マスク２６上を転がるように移動するだけであり、半田ボール１１が変形しにくいようにすることができる。
【００２２】
また、半田ボール配置マスク２６の上面に比較的軽い塵埃等の異物がある場合には、当該異物は上記のような上昇気流により舞い上がってフィルタ３９に捕獲され、半田ボール配置マスク２６の開口部２７内への当該異物の侵入が防止され、半田ボール配置マスク２６の開口部２７内への半田ボール１１の配置を促進することができる。
【００２３】
さて、半田ボール配置マスク２６の各開口部２７内のフラックス２５の上面に半田ボール１１を１個ずつ配置して付着させたら、次に、半田ボール配置マスク２６を取り除く。次に、リフローにより、フラックス２５を蒸発させて取り除くとともに、図６に示すように、柱状電極９の上面に半田ボール１１を固着させて形成する。次に、図７に示すように、ウエハ状態のシリコン基板１等をダイシングストリート２１に沿って切断すると、図１に示す半導体装置が複数個得られる。
【００２４】
ところで、図５において、半田ボール配置マスク２６の右側の所定の箇所に半田ボール回収容器（図示せず）を配置しておくと、半田ボール配置装置３１の内部ケース３３内に収容された多数の半田ボール１１のうちの半田ボール配置マスク２６の開口部２７内に配置されなかった余分の半田ボール１１を回収して再使用することができる。この場合、余分の半田ボール１１は半田ボール配置装置３１の内部ケース３３内に収容されているため、あちこちに飛び散ることがなく、半田ボール回収容器内に確実に且つほとんど変形することなく回収することができる。
【００２５】
なお、図８は半田ボール配置装置３１の他の例の下部開口部３６の部分の横断平面図を示す。この半田ボール配置装置３１では、内部ケース３３の下部に複数の下部開口部３６が一定の方向にある程度傾斜して且つ等間隔に設けられている。このようにした場合には、図８において矢印で示すように、空間３４から下部開口部３６を介して内部ケース３３内の下部に流入した空気が反時計方向に回転し、回転上昇気流が発生し、内部ケース３３内に収容された半田ボール１１の内部ケース３３内の底部中心部への集中を促進することができる。なお、空気の代わりに、窒素等の不活性ガスを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の形成方法により形成された半田ボールを備えたものの一例としての半導体装置の断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の製造に際し、当初用意したものの断面図。
【図３】図２に続く工程の断面図。
【図４】図３に続く工程の断面図。
【図５】図４に続く工程の断面図。
【図６】図５に続く工程の断面図。
【図７】図６に続く工程の断面図。
【図８】半田ボール配置装置の他の例の横断断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  シリコン基板
２  接続パッド
８  配線
９  柱状電極
１０  封止膜
１１  半田ボール
２２  印刷マスク
２４  スキージ
２５  フラックス
２６  半田ボール配置マスク
３１  半田ボール配置装置
３２  ケース
３３  内部ケース
３４  空間
３５  上部開口部
３６  下部開口部
３７  流量調整部材
３８  ファン
３９  フィルタ
【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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