(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの表面にフラックスを供給し、その粘着力で前記表面の電極に導電性ボールを仮固定し、この表面以外の部位であって、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有するリフロートレーに移動する際に干渉しない、前記半導体デバイスのボール搭載面に対する側面若しくは底面の部位を機械的に支持してピックアップするようにしたことを特徴とする半導体デバイスのハンドリング方法。
【請求項２】
前記半導体デバイスの側面の上部をクランプしてピックアップすることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスのハンドリング方法。
【請求項３】
前記半導体デバイスの底面を、
該半導体デバイスを上下動可能にするリフタ又はピックアップツールを挿入可能にする溝と、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部と、を有するデバイス収容部と干渉しないように構成された、
支持部面が半導体デバイス底面よりも小さいフォーク状又はアーム状ピックアップツールで支持してピックアップすることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスのハンドリング方法。
【請求項４】
前記半導体デバイスは、該半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有する受け台に載置され、前記受け台の上表面の空きスペースを吸引してピックアップするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスのハンドリング方法。
【請求項５】
表面に供給されたフラックスの粘着力で前記表面の電極に導電性ボールが仮固定された半導体デバイスをハンドリングする装置であって、
前記表面以外の部位であって、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有するリフロートレーに移動する際に干渉しない、前記半導体デバイスのボール搭載面に対する側面若しくは底面の部位を機械的に支持して前記半導体デバイスをピックアップするピックアップ手段を備えたことを特徴とする半導体デバイスのハンドリング装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体デバイスのハンドリング装置において、
前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスの側面の上部をクランプしてピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする半導体デバイスのハンドリング装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体デバイスのハンドリング装置において、
前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスの底面を、
該半導体デバイスを上下動可能にするリフタ又はピックアップツールを挿入可能にする溝と、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部と、を有するデバイス収容部と干渉しないように構成された、
支持部面が半導体デバイス底面よりも小さいフォーク状又はアーム状ピックアップツールで支持してピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする半導体デバイスのハンドリング装置。
【請求項８】
請求項５に記載の半導体デバイスのハンドリング装置において、
前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスを載置する、該半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有する受け台の上表面の空きスペースを吸引してピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする半導体デバイスのハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの実装工程においてその表面の電極にバンプを形成する際、導電性ボール（半田ボール）が仮固定された半導体デバイスを工程間で移動もしくは移載するためのハンドリング方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体デバイスの電極（電極パッド）と、プリント配線板等の電極部あるいはＴＡＢテープのインナーリード等とを接続するための方法として、微小導電性ボールで形成されたバンプを介して両者を接合する方法が知られている（所謂ボールバンプ法）。このバンプを形成する際に、半導体デバイスの電極に対応する多数の配列孔を有し、各配列孔に微小導電性ボールを列設配置するようにした配列用基板が使用される。
【０００３】
このバンプ形成において、たとえば半導体デバイスの電極パッドにバンプを形成する場合、電極のある表面に予めフラックスを供給しておき、微小導電性ボールを電極に仮配列した後リフローする方法が一般的である。
【０００４】
ここで半田バンプの形成方法の１例を概略説明する。
図６は、この種の半田バンプの形成方法の主要工程を示している。図６（Ａ）において、半導体デバイス１にフラックス２を供給する。フラックス２の供給方法としては、たとえば印刷あるいはディスペンサを用いて電極部分のみ、または電極がある表面全体に供給する。フラックス２を供給された半導体デバイス１は所定のトレーに配置される。
【０００５】
つぎに、トレーから半導体デバイス１をピックアップして、バンプ用半田ボール搭載ステージに移載する。この半田ボール搭載ステージにおいて、図６（Ｂ）のようにフラックス２の粘着力で表面の電極に半田ボール３を仮固定する。半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１は、もとのトレーの所定位置に戻される。
【０００６】
つぎに、半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１は、リフロー炉に搬送され、半田の融点以上の温度に加熱される。このリフロー炉で溶融した半田ボール３は、図６（Ｃ）のように電極に接合される。なお、このリフロー工程は、トレーごと一緒に行ってもよい。その後、余分なフラックスを洗浄除去することで図６（Ｄ）のように半田バンプ４が形成される。なお、この洗浄工程は、トレーごと一緒に洗浄槽に入れて行ってもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバンプ形成方法において特に半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１をピックアップする際、たとえば図７に示したようにコレット１００を用いて、矢印のように吸引することで半導体デバイス１をピックアップしていた。この場合、図示のようにコレット１００の開口部１００ａを半導体デバイス１の周縁部にあててバキュームをかけるが、このバキュームによる吸引力で半田ボール３が脱落し、あるいは半導体デバイス１の表面に供給されているフラックス２が吸引口１００ａあるいは１００ｂ付近に付着する等の問題があった。
【０００８】
また、半導体デバイスの表面中心部を吸引することでピックアップする方法もある。ところが、この方法では表面中心部にも電極が配置されている所謂エリア配置の半導体デバイスに対しては、実質的に適用不可能となる。
このように半導体デバイスを工程間で移動もしくは移載させるハンドリングの際に、上記のように半田ボールの脱落をはじめ種々の不都合があった。
【０００９】
本発明はかかる実情に鑑み、半導体デバイスの実装工程において特に円滑かつ安定して半導体デバイスを搬送可能な半導体デバイスのハンドリング方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体デバイスのハンドリング方法は、半導体デバイスの表面にフラックスを供給し、その粘着力で前記表面の電極に導電性ボールを仮固定し、この表面以外の部位であって、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有するリフロートレーに移動する際に干渉しない、前記半導体デバイスのボール搭載面に対する側面若しくは底面の部位を機械的に支持してピックアップするようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング方法において、前記半導体デバイスの側面の上部をクランプしてピックアップすることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング方法において、前記半導体デバイスの底面を、該半導体デバイスを上下動可能にするリフタ又はピックアップツールを挿入可能にする溝と、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部と、を有するデバイス収容部と干渉しないように構成された、支持部面が半導体デバイス底面よりも小さいフォーク状又はアーム状ピックアップツールで支持してピックアップすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング方法において、前記半導体デバイスは、該半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有する受け台に載置され、前記受け台の上表面の空きスペースを吸引してピックアップするようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング装置は、表面に供給されたフラックスの粘着力で前記表面の電極に導電性ボールが仮固定された半導体デバイスをハンドリングする装置であって、前記表面以外の部位であって、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有するリフロートレーに移動する際に干渉しない、前記半導体デバイスのボール搭載面に対する側面若しくは底面の部位を機械的に支持して前記半導体デバイスをピックアップするピックアップ手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング装置において、前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスの側面の上部をクランプしてピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング装置において、前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスの底面を、該半導体デバイスを上下動可能にするリフタ又はピックアップツールを挿入可能にする溝と、前記半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部と、を有するデバイス収容部と干渉しないように構成された、支持部面が半導体デバイス底面よりも小さいフォーク状又はアーム状ピックアップツールで支持してピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による半導体デバイスのハンドリング装置において、前記ピックアップ手段として、前記半導体デバイスを載置する、該半導体デバイスを収容する略同形状の凹型開口部を有する受け台の上表面の空きスペースを吸引してピックアップするように構成された手段を含んでいることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、特に導電性ボールを用いてバンプ形成する方法において、半導体デバイスを工程間でハンドリングすべく、半田ボールが仮固定された半導体デバイスをピックアップする際、電極のある表面以外の部位であって、リフロートレーに移動する際に干渉しない部位に機械的に作用してピックアップする。つまり典型的には半導体デバイスの側面の上部をクランプし、あるいは半導体デバイスの底面を、デバイス収容部と干渉しないように構成された、フォーク状又はアーム状ピックアップツールで支持してピックアップするというものである。
【００１９】
このように導電性ボールが仮固定状態で搭載されている半導体デバイスの表面に対しては、吸引力等何ら機械的力を作用させない。したがって、ハンドリング中に導電性ボールが脱落する等の危険が全くなく、導電性ボールの仮固定状態を適正に維持しながら、半導体デバイスを工程間で移動もしくは移載することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき従来例と実質的に同一または対応する部材には同一符号を用いて、本発明による半導体デバイスのハンドリング方法および装置の好適な実施の形態を説明する。
【００２１】
この実施形態では半導体デバイスの実装工程において、半田ボール（導電性ボール）を用いて表面の電極にバンプを形成するものとする。また、前述したようにこの半田バンプの形成方法において、半導体デバイス１にフラックス２を供給し、フラックス２を供給された半導体デバイス１は所定のトレーに配置される。トレーから半導体デバイス１をピックアップして、半田ボール搭載ステージに移載し、フラックス２の粘着力で表面の電極に半田ボール３を仮固定する。半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１を、もとのトレーの所定位置に戻し、リフロー炉に搬送して、リフロー炉で溶融した半田ボール３が電極に接合されるものとする。
【００２２】
本発明は、表面の電極に半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１をハンドリングする際、その表面以外の部位に機械的に作用して半導体デバイス１をピックアップするというものである。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるハンドリング装置１０の要部構成と主要工程を順に示している。
図１（Ａ）において、半導体デバイス１の電極がある表面全体にフラックス２を供給され、半田ボール搭載ステージで半田ボール３が仮固定される。半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１は、半田ボール搭載ステージのトレー２０上に置かれている。
【００２４】
図１（Ｂ）において、トレー２０上に置かれた半導体デバイス１はつぎに、もとのトレーの所定位置に戻され、あるいは後述するリフロー用トレーに移載される。この場合、半導体デバイス１をピックアップするピックアップ手段として、半導体デバイス１の側面をクランプしてピックアップするように構成されたクランプ式ピックアップツール１１を含んでいる。
【００２５】
このクランプ式ピックアップツール１１は、半導体デバイス１をその両側面にて挟持するように構成された一対の爪１１ａ，１１ａを有している。また、図示しない駆動機構によって上下動および水平移動可能に支持されている。この例では半導体デバイス１の側面の上部を挟持し、リフロー用トレーに移載する際に干渉しないようにする。
【００２６】
図１（Ｃ）において、半導体デバイス１はピックアップツール１１により、たとえばこの例のようにリフロー用トレー２１まで搬送され、トレー２１に移載される。このようにフラックス２の供給から半田ボール搭載ステージを経て、リフロー用トレー２１に移載する間にバキューム等の吸引手段を用いずに、半導体デバイス１の側面をクランプしてハンドリングすることで半田ボール３の脱落等を完全になくすることができる。
【００２７】
つぎに図２は、本発明の第２の実施形態を示している。
図２（Ａ）において、半導体デバイス１の電極がある表面全体にフラックス２を供給され、半田ボール搭載ステージで半田ボール３が仮固定される。半田ボール３が仮固定された半導体デバイス１は、半田ボール搭載ステージのトレー２０上に置かれている。この例ではトレー２０にリフタ２２が装着されている。このリフタ２２は、図示しない駆動機構によって所定タイミングで上下動可能に構成される。半導体デバイス１は図示のように、リフタ２２によって一旦持ち上げられる。
【００２８】
図２（Ｂ）において、リフタ２２によって持ち上げられた半導体デバイス１はつぎに、もとのトレーの所定位置に戻され、あるいは後述するリフロー用トレー２１に移載される。この場合、半導体デバイス１をピックアップするピックアップ手段として、半導体デバイス１の底面を支持してピックアップするように構成されたフォーク状ピックアップツール１２を含んでいる。
【００２９】
このフォーク状ピックアップツール１２は、リフタ２２と干渉しないように構成されたフォーク状の支持部１２ａを有している。また、図示しない駆動機構によって上下動および水平移動可能に支持されている。半導体デバイス１は図示のように、その底面を支持される。ここで底面の支持は、吸引や溝等によるチップの固定手段を含んでもよい。
【００３０】
図２（Ｃ）において、半導体デバイス１はピックアップツール１２により、たとえばリフロー用トレー２１まで搬送され、トレー２１に移載される。この例ではまた、トレー２１にリフタ２３が装着されている。このリフタ２３は、図示しない駆動機構によって所定タイミングで上下動可能に構成される。半導体デバイス１はトレー２１に移載される際、上昇位置で待機しているリフタ２３上に置かれる。そして図２（Ｄ）のようにリフタ２３を下降させることで、図示のように半導体デバイス１を移載することができる。
【００３１】
この例でもフラックス２の供給から半田ボール搭載ステージを経て、リフロー用トレー２１に移載する間に、半導体デバイス１の底面を支持してハンドリングすることで半田ボール３の脱落等を完全になくすることができる。
【００３２】
つぎに図３および図４は、本発明の第３の実施形態を示している。
この第３の実施形態において半導体デバイス１は、たとえば半田ボール搭載ステージのトレー２０上に置かれる。第３の実施形態に係るトレー２０には図示のように、後述するピックアップツール１３が適度な隙間で挿入し得るように形成された溝２４が設けられている。溝２４は図３（Ａ）に示されるように、トレー２０のデバイス収容部２０ａをさらに堀り下げることで形成することができる。また、図３（Ｂ）の例に示すように４個どりのトレー２０の場合、トレー２０の一方向に沿って形成するとよい。
なお、デバイス収容部２０ａは複数でもよく、たとえばトレー２０の周辺部に沿って縦・横それぞれ３列とし、この場合ピックアップツール１３によってピックアップし得るためにトレー２０の内部領域にはデバイス収容部２０ａを設けないのが好ましい。また、縦２列で横３列以上の複数のデバイス収容部２０ａを設けることもできる。
【００３３】
第３の実施形態においてまた、半導体デバイス１をピックアップするピックアップ手段として、図４に示すように半導体デバイス１の底面を支持してピックアップするように構成されたアーム状ピックアップツール１３を含んでいる。
【００３４】
ピックアップツール１３は、トレー２０のデバイス収容部２０ａと干渉しないように構成されたアームの支持部１３ａを有している。ピックアップツール１３は、図示しない駆動機構によって上下動および水平移動可能に支持されている。半導体デバイス１はピックアップツール１３によって、図３のようにその底面を支持される。
【００３５】
半導体デバイス１はピックアップツール１３により、たとえばリフロー用トレー２１まで搬送され、トレー２１に移載される。第３の実施形態においては、リフロー用トレー２１のデバイス収容部２１ａにも、トレー２０の場合と同様にピックアップツール１３が適度な隙間で挿入し得るように形成された溝２５が設けられる。この例でも半導体デバイス１のハンドリング中に半田ボール３の脱落等を完全になくすることができるが、たとえば第２の実施形態に係るリフタ２２およびリフタ２３やそれらの駆動機構等が省略されるため構成の簡素化を図ることができる。
【００３６】
つぎに図５は、本発明の第４の実施形態を示している。
この第４の実施形態において半導体デバイス１は、たとえば半田ボール搭載ステージのトレー２０上に置かれる。第４の実施形態に係るトレー２０において、図示のように半導体デバイス１を載置する受け台２６を備えている。半導体デバイス１はこの受け台２６を介して、たとえばトレー２０のデバイス収容部２０ａに収容される。
【００３７】
なお、受け台２６に半導体デバイス１を固定する場合、図５に示すように凹部２６ａを設けて、この凹部２６ａに半導体デバイス１を収容することで固定することができる。あるいはまた、このような凹部２６ａを設ける代わりに、たとえば受け台２６上の所定部位にゲル状の粘着物を塗布しておき、この粘着物によって半導体デバイス１を固定するようにしてもよい。
【００３８】
第４の実施形態においてまた、ピックアップ手段として、たとえば図５（Ｂ）に示すように半導体デバイス１を載置する受け台２６の所定部位を吸引してピックアップするように構成された吸引式ピックアップツール１４を含んでいる。このピックアップツール１４は、受け台２６の上表面の空きスペースに吸着する吸着パッド１４ａを有している。ピックアップツール１４はまた、図示しない駆動機構によって上下動および水平移動可能に支持されている。半導体デバイス１はピックアップツール１４によって、受け台２６を介して支持される。
【００３９】
なお、第４の実施形態において、吸引式ピックアップツール１４の代わりに、前述の第２の実施形態あるいは第３の実施形態でそれぞれ説明したフォーク状ピックアップツール１２またはアーム状ピックアップツール１３と実質的に同等な手段を用い、これらのピックアップ手段によって受け台２６をピックアップすることも可能である。
【００４０】
上記実施形態において、基本的には単一の半導体デバイス１をピックアップする例を説明したが、その他たとえば図３（Ｂ）に示したような複数個どりのトレーに対しても本発明を適用可能である。つまりそのようなトレーを一括でピックアップすることで生産効率を高めることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種のバンプ形成において半田ボールが仮固定状態で搭載されている半導体デバイスの表面を吸引する必要がなく、ハンドリング中の半田ボールの脱落をなくすることができる。このように半田ボールの仮固定状態を適正に維持しながら、半導体デバイスを工程間で移動もしくは移載することができるため、半導体デバイスの実装工程を大幅に効率化することができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるハンドリング装置の要部構成と主要工程を順に示すそれぞれ断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるハンドリング装置の要部構成と主要工程を順に示すそれぞれ断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における半導体デバイス収容トレーの構成例を示す断面図および平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるピックアップツールの構成例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施形態におけるハンドリング装置の要部構成と主要工程を順に示すそれぞれ断面図である。
【図６】半田バンプの形成方法の主要工程を示すそれぞれ断面図である。
【図７】従来の半導体デバイスのピックアップツールの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    半導体デバイス
２    フラックス
３    半田ボール
１０    ハンドリング装置
１１    クランプ式ピックアップツール
１１ａ    爪
１２    フォーク状ピックアップツール
１３    アーム状ピックアップツール
１３ａ    支持部
１４    吸引式ピックアップツール
２０    トレー
２１    リフロー用トレー
２２，２３    リフタ
２４，２５    溝
２６    受け台
【図１】
0004053666.tif 000002
【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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