(57)【要約】【課題】パッケージ裏面等の不要な場所へのフラックスの転写を防止し、半田バンプに対する良好な転写状態を得る。【解決手段】転写ステージ１０には、半田バンプ１４ａの配列に合わせて複数の凹部１０ａが形成されている（Ａ）。各凹部１０ａには、スキージングによりフラックスＦＬが充填される（Ｂ）。そして、半導体チップ１４を吸着した吸着ヘッド１６が下降し、半導体チップ１４を転写ステージ１０に近接させる（Ｃ），（Ｄ）。このとき、各凹部１０ａ内ではフラックスＦＬの逃げが抑えられるので、パッケージの裏面への付着を防止することができる。【選択図】図１
2009283734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部材の外面に配列して保持された複数の半田バンプにフラックスを転写するフラックス転写方法であって、
前記半田バンプの配列に対応させて、少なくとも２箇所以上に区分けして形成された凹部を有する転写ステージを配置する工程と、
前記転写ステージの凹部にそれぞれフラックスを充填する工程と、
前記転写ステージと前記保持部材の外面とを相対的に近接させて前記半田バンプをそれぞれ対応する箇所の前記凹部内に進入させ、前記凹部に充填されたフラックスに前記半田バンプを浸す工程と
を通じて複数の前記半田バンプにフラックスを転写することを特徴とするフラックス転写方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフラックス転写方法において、
前記凹部は、個々の前記半田バンプにそれぞれ対応した位置に形成されており、
前記フラックスに前記半田バンプを浸す工程では、個々の前記凹部に対して前記半田バンプが１つずつ進入することを特徴とするフラックス転写方法。
【請求項３】
請求項１に記載のフラックス転写方法において、
前記凹部は、前記配列中でみて所定数の前記半田バンプを含むバンプ領域に対応した大きさに形成されており、
前記フラックスに前記半田バンプを浸す工程では、前記バンプ領域に含まれる全ての前記半田バンプが共通の前記凹部内に進入することを特徴とするフラックス転写方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のフラックス転写方法において、
前記凹部にフラックスを充填する工程では、スキージングによる充填が行われることを特徴とするフラックス転写方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のフラックス転写方法において、
前記保持部材として、集積回路をパッケージした半導体チップを用いることを特徴とするフラックス転写方法。
【請求項６】
保持部材の外面に配列して保持された複数の半田バンプにフラックスを転写するフラックス転写装置であって、
前記半田バンプの配列に対応させて、少なくとも２箇所以上に区分けして形成された凹部を有する転写ステージと、
前記転写ステージの凹部にそれぞれフラックスを充填する充填機構と、
前記転写ステージと前記保持部材の外面とを相対的に近接させて前記半田バンプをそれぞれ対応する箇所の前記凹部内に進入させ、前記凹部に充填されたフラックスに前記半田バンプを浸す駆動機構と
を備えたことを特徴とするフラックス転写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば基板に実装される前の電子部品の外面に配列された半田ボールにフラックスを転写するフラックス転写方法及びフラックス転写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、テーブル上に形成されたフラックス層に半田ボールを接触させてフラックスを転写する先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この先行技術では、底面が平坦な容器状のテーブルに予め多量のフラックスを供給しておき、これをスキージングによって掻き寄せることで、テーブルの底面上に所定厚さのフラックス層（膜）を形成する。この状態で保持ヘッドを下降させると、半田ボールがフラックス層に接触してフラックスの転写が行われる。この後、保持ヘッドを上昇させると、半田ボールに転写されたフラックスが半田ボールとともに上昇する。そして、この半田ボールを実装用の基板の電極に位置合わせして下降させることにより、半田ボールが電極との接合面にフラックスを介して載置される。
【０００３】
このように先行技術では、スキージングによってフラックス層の厚さを均一化しておき、そこに多数の半田ボールを同時に接触させて転写しているため、フラックス層の粘性のばらつきによる転写不良を抑え、全体的にフラックスの転写量を安定化させることができると考えられる。
【特許文献１】特開２０００−２２８５７５号公報（段落００２４，００２５、図４、図５）
【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、先行技術ではステージ上の広い面積にわたってフラックスが充填されているため、そこに半田ボールのような突起物を接触させようとすると、表面張力でフラックスが半田ボールにはじかれて周辺に逃げやすくなる。この場合、逃げたフラックスが半田ボールを避けてその周辺（例えばパッケージの裏面）に付着してしまい、不要な場所にまで転写されてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、不要な場所へのフラックスの転写を防止し、半田バンプに対する良好な転写状態を得ることができる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のフラックス転写方法を提供する。本発明のフラックス転写方法は、保持部材の外面に配列して保持された複数の半田バンプにフラックスを転写するフラックス転写方法であって、詳しくは以下の工程を含む。
【０００７】
（１）ステージを配置する工程
この工程は、保持部材の外面に保持されている半田バンプの配列に対応させて、少なくとも２箇所以上に区分けして形成された凹部を有する転写ステージを配置するものである。例えば、半田バンプがグリッド状に配列されている場合を想定すると、凹部は少なくとも２箇所以上に区分けして形成されているので、１つの凹部は半田バンプの配列全体に対応しておらず、その一部のみに対応している。このとき、凹部の区分け数を多くすれば、それだけ１つの凹部に対応する半田バンプの数も少なくなる。区分け数が最小の２つであれば、例えば１つの凹部に対して半田バンプの総数の２分の１程度が対応することになる。
【０００８】
（２）フラックスを充填する工程
この工程は、転写ステージの凹部にそれぞれフラックスを充填するものである。なお、フラックスの充填手法は特に制約されない。
【０００９】
（３）フラックスに半田バンプを浸す工程
この工程は、転写ステージと保持部材の外面とを相対的に近接させて半田バンプをそれぞれ対応する箇所の凹部内に進入させ、凹部に充填されたフラックスに半田バンプを浸すものである。
【００１０】
本発明のフラックス転写方法は、以上の工程（１）〜（３）を通じて複数の半田バンプにフラックスを転写するものである。
【００１１】
また本発明は、上記の工程（１）〜（３）を実行するための転写装置を提供する。フラックス転写装置は、半田バンプの配列に対応させて少なくとも２箇所以上に区分けして形成された凹部を有する転写ステージと、転写ステージの凹部にそれぞれフラックスを充填する充填機構と、転写ステージと保持部材の外面とを相対的に近接させて半田バンプをそれぞれ対応する箇所の凹部内に進入させ、凹部に充填されたフラックスに半田バンプを浸す駆動機構とを備える。
【００１２】
本発明の転写方法及び転写装置によれば、転写ステージに形成された凹部がいくつかに区分けされているため、上記（３）の工程でフラックスに半田バンプを浸す際、その表面張力でフラックスがはじかれたとしても、周囲に逃げるだけの余裕（凹部内での容積）がほとんどないため、最初に表面張力ではじかれたフラックスは粘性で押し戻される。このため、フラックスが半田バンプの周辺にまで付着することがなく、本来の位置である半田バンプの表面に対して適量のフラックスを転写することができる。また、周囲にフラックスが逃げる量を抑えることで液面が半田バンプの上部位置まで到達しやすくなるため、半田バンプの表面の広い範囲にわたってフラックスを転写することができる。これにより、リフロー等による半田付け時に半田バンプの酸化膜が破壊されやすくなり、それだけ加熱による溶融を促進することができる。
【００１３】
また本発明のフラックス転写方法には、以下の好ましい態様〔１〕，〔２〕がある。
【００１４】
〔１〕上記（１）の工程でステージに形成されている凹部は、個々の半田バンプにそれぞれ対応した位置に形成されていてもよい。この場合、上記（３）の工程では、個々の凹部に対して半田バンプが１つずつ進入することになる。
【００１５】
〔２〕上記（１）の工程でステージに形成されている凹部は、半田バンプの配列中でみて所定数の半田バンプを含むバンプ領域に対応した大きさに形成されている。そして上記（３）の工程では、１つのバンプ領域に含まれる全ての半田バンプが共通の凹部内に進入する。
【００１６】
いずれの場合についても、１つ１つの凹部が半田バンプの配列全体を収容する程の大きさを有していないため、上記のように半田バンプを進入させたときにフラックスの逃げる量が抑えられ、それによって個々の半田バンプに適量のフラックスを転写することができる。
【００１７】
また上記（２）のフラックスを充填する工程では、スキージングによる充填が行われることが好ましい。
【００１８】
この場合、スキージングによって各凹部内にフラックスを満充填することができる上、すり切り作用によって凹部以外のステージ上面から残留フラックスを除去することができる。このため、保持部材を相対的にステージに近接させる際に残留フラックスが保持部材の外面に付着するのを確実に防止することができる。
【００１９】
なお本発明では、保持部材として集積回路をパッケージした半導体チップを用いることができる。この種の半導体チップを基板に実装する場合、上記のように半田バンプにフラックスを転写した後、基板上へのマウント前に半田バンプの位置をカメラにより撮像し、画像認識による位置調整が行われる。このとき、転写不良によってパッケージ裏面にフラックスが付着していると、半田バンプ配列を正確に画像認識することができず、位置調整が困難となる。この場合、マウント作業が一々ストップしてしまい、実装作業の効率を悪化させてしまう。
【００２０】
この点、本発明ではパッケージ裏面へのフラックスの付着を防止することができるため、画像認識による位置調整を妨げることがない。このため半導体チップの円滑なマウントを可能とし、作業効率の向上に寄与することができる。
【００２１】
また半導体チップの基板への実装においては、接続信頼性を確保するためアンダーフィルが使用される。アンダーフィルは、基板上面とパッケージ裏面との間だけでなく、パッケージ側面にまで充填した状態で硬化させるものであるが、半田付け後の半導体チップが基板の上面から極端に浮き上がっていると、特にパッケージ側面への付着（いわゆる塗れ上がり）が不十分となり、アンダーフィルによる接着強度を充分に確保できない。
【００２２】
本発明の発明者等は、上記のように基板上面からチップが浮き上がる１つの原因として、半田付け時に半田バンプの溶融が不十分であると、それだけパッケージ全体の沈み込みが不足となり、結果的に実装高さが高くなってしまうという現象に着目した。これは、半田バンプ表面の酸化膜が溶融による沈み込みを抑えてしまうことに起因するものであり、この原因を取り除くには、フラックス転写時に半田バンプ表面の上部までフラックスを転写することが有効である。
【００２３】
この点について、本発明では上記のように凹部をいくつかに区分けすることでフラックスの逃げを抑えているため、個々の半田バンプをフラックスに深く浸すことができる。この場合、半田バンプ表面の上部までフラックスを適切に転写することができるため、それだけ半田付け時に酸化膜が全体的に破壊されやすくなり、半田バンプの溶融による沈み込みを促進することができる。その結果、半導体チップの基板上での実装高さを低く抑え、アンダーフィルによる接着強度を高めることに寄与することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明のフラックス転写方法及びフラックス転写装置は、不要な場所へのフラックスの付着を防止し、適切量のフラックスを正しく半田バンプに転写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１及び図２は、フラックス転写方法の各工程を説明するための流れ図である。一実施形態のフラックス転写方法は、例えばパッケージの裏面に半田バンプが配列して形成（保持）されている半導体チップの実装作業において、基板へのマウント前に半田バンプに対してフラックスを転写する目的で使用することができる。
【００２６】
以下、一実施形態のフラックス転写方法の工程について順を追って説明する。また以下の説明を通じて適宜、フラックス転写装置としての必要な構成についても言及する。
【００２７】
〔転写ステージの設置工程〕
図１中（Ａ）：この工程では、転写ステージ１０が適切な場所に設置される。転写ステージ１０は、例えばフラックス転写装置の機体フレーム（図示していない）に固定して設置することができる。
【００２８】
ここで用いる転写ステージ１０には、上面に開口した複数の凹部１０ａが形成されている。個々の凹部１０ａは、転写ステージ１０上において他と区分けされており、それぞれが独立した形態である。また凹部１０ａは、図示される断面中の横方向だけでなく、その前後方向（奥行き方向）にも複数に区分けして形成されている。なお、具体的な凹部１０ａの配置例についてはさらに別の図面を参照しながら後述する。
【００２９】
〔フラックスの充填〕
図１中（Ｂ）：この工程では、各凹部１０ａにフラックスＦＬが充填される。フラックスＦＬの充填は、スキージングにより行うことが好ましい。フラックス転写装置は、例えば転写ステージ１０の上面にフラックスＦＬを供給するノズル（図示していない）や可動式のスキージ１２を備えている。転写装置は、例えば図示しない送りねじ機構を備えており、この送りねじ機構によってスキージ１２を転写ステージ１０の上面に沿って移動させる。この移動に伴い、フラックスＦＬが各凹部１０ａ内に一杯まで充填される。またスキージ１２のすり切り作用により、転写ステージ１０の上面にフラックスＦＬが残留するのを確実に防止することができる。
【００３０】
〔半田バンプの転写〕
図１中（Ｃ）：先ず、実装する前の半導体チップ１４が転写ステージ１０の上面に対向して位置付けられる。フラックス転写装置は、例えば吸着ヘッド１６を備えており、この吸着ヘッド１６により半導体チップ１４を吸着した状態で、図示しない駆動機構により吸着ヘッド１６を転写ステージ１０に対して上面から近接させる。
【００３１】
半導体チップ１４のパッケージの裏面（下面）には、ボール状の半田バンプ１４ａが配列して保持されている。半田バンプ１４ａは、例えば３×３のグリッド状に配列されており、転写ステージ１０の凹部１０ａは、半田バンプ１４ａの配列に対応して予め３×３のグリッド状に形成されている。半導体チップ１４を転写ステージ１０に対向させた状態では、各凹部１０ａの鉛直上に個々の半田バンプ１４ａが位置付けられている。
【００３２】
図１中（Ｄ）：次に、図示しない駆動機構が作動し、半導体チップ１４を下降させて個々の半田バンプ１４ａをそれぞれ対応する凹部１０ａ内に進入させる。これにより、凹部１０ａに充填されたフラックスＦＬに半田バンプ１４ａが浸される。
【００３３】
このとき、フラックスＦＬが表面張力で半田バンプ１４ａにはじかれ、その周囲に逃げようとするが、区分けされた個々の凹部１０ａ内では充分な逃げ場（容積）がないため、フラックスＦＬの逃げによって液面が大きく凹むことはない。また、周囲に逃げようとしたフラックスＦＬは粘性で押し戻されるので、半田バンプ１４ａの表面に対してフラックスＦＬが良好に付着する。このときフラックスＦＬは半田バンプ１４ａにのみ良好に付着し、その他の場所（例えば、パッケージの裏面）に付着することはない。また上記のように、転写ステージ１０の上面には余分なフラックスＦＬが残留していないので、半導体チップ１４を転写ステージ１０の上面に近接させたとしても、パッケージの裏面にフラックスＦＬが付着してしまうことはない。
【００３４】
図２中（Ｅ）：さらに、フラックス転写装置の駆動機構による荷重の微調整を行いながら、吸着ヘッド１６が最大まで下降する。これにより、各凹部１０ａ内で半田バンプ１４ａを最大深さまでフラックスＦＬに浸すことができる。
【００３５】
図２中（Ｆ）：次に、図示しない駆動機構が吸着ヘッド１６を上昇させ、半導体チップ１４を転写ステージ１０から引き離すと、半田バンプ１４ａの表面にフラックスＦＬが転写された状態となる。また、上記のように半田バンプ１４ａを最大深さまで浸しているため、半田バンプ１４ａの上部位置（高さｈ）までフラックスＦＬを転写することができる。このときの高さｈは、例えば半田バンプ１４ａの半径を超えている。
【００３６】
この後、吸着ヘッド１６は半導体チップ１４を吸着したまま、図示しない撮像領域に移動する。この撮像領域にて半導体チップ１４の下面が撮像されると、画像認識処理を通じて半田バンプ１４ａの位置が特定される。そして、この特定した位置情報を基に吸着ヘッド１６が基板上のマウント位置まで移動し、半導体チップ１４が正確にマウントされる。
【００３７】
〔実装状態〕
図３は、半導体チップ１４の実装状態を示す縦断面図である。上記のように半導体チップ１４の基板１８へのマウント後、リフロー処理によって半田バンプ１４ａを溶融させ、基板１８上の電極（ランド）１８ａへの半田付けが行われる。このとき、各半田バンプ１４ａの表面には上部位置まで充分なフラックスＦＬが転写されているので、それによって酸化膜が破壊されやくすなり、半田バンプ１４ａの溶融によるパッケージ全体の沈み込みを促進することができる。その結果、実装後の基板１８上からパッケージ裏面までの高さ（図中寸法Ｈ）を適度に低く抑えることができる。
【００３８】
そして、半導体チップ１４の半田付け後、残留フラックスが除去（洗浄）されると、基板１８とパッケージとの間に樹脂製のアンダーフィルＵＬが充填される。アンダーフィルＵＬは、基板１８に対して半導体チップ１４を強固に接着する他に、例えば熱変形による半田付け部分への応力集中を緩和する役割を果たす。このため接着強度を高めるには、パッケージの側面にまでアンダーフィルＵＬを広く行き渡らせることが好ましい。この点、本実施形態では基板１８の上面からパッケージの裏面までの高さＨが低く抑えられているため、パッケージの側面にまでアンダーフィルＵＬを良好に付着（いわゆる塗れ上がり）させることができる。これにより、アンダーフィルＵＬによる半導体チップ１４の接続信頼性を充分に確保することができる。
【００３９】
〔凹部の配置例〕
図４は、凹部１０ａの配置例を示す転写ステージ１０の斜視図である。以下、凹部１０ａの配置例について説明する。
【００４０】
〔第１例〕
図４中（Ａ）：第１例は、円形穴状に形成された凹部１０ａを３×３のグリッド状に配置したものである。この場合、転写ステージ１０の上面における各凹部１０ａの配置は、半導体チップ１４のパッケージ裏面における各半田バンプ１４ａの配置に対応している。なお各凹部１０ａの内径は、例えば半田バンプ１４ａの外径よりも大きく設定されており、その深さは半田バンプ１４ａの外径よりも小さく設定されている。
【００４１】
〔第２例〕
図４中（Ｂ）：第２例は、溝状に形成された凹部１０ａを平行に３列で配置したものである。この場合、１つの凹部１０ａは、半導体チップ１４のパッケージ裏面において３つの半田バンプ１４ａを含むバンプ領域に対応する。このようなバンプ領域内では、３つの半田バンプ１４ａが一列に並んだグループとして構成される。
【００４２】
〔その他の例〕
特に図示していないが、１つの転写ステージ１０に円形穴状の凹部１０ａ（第１例）と溝状の凹部１０ａ（第２例）とを混在させて配置してもよい。例えば、図４中（Ｂ）において、３列に並んだ凹部１０ａのいずれか１つに代えて、図４中（Ａ）に示される円形穴状の凹部１０ａを３つ並べて配置してもよい。
【００４３】
なお、一実施形態では半田バンプ１４ａの配列を３×３のグリッド状としているが、特にこのような配列に限られるものではない。例えば、パッケージの裏面の周縁部に沿って半田バンプ１４ａが配列されていてもよい。また凹部１０ａについては、対象となる半田バンプ１４ａの配列に合わせて適宜に配置を変更すればよい。
【００４４】
さらに、凹部１０ａの具体的な形状は図示のものに限らず、適宜に変形して実施可能であることはもちろんである。
【００４５】
一実施形態では転写ステージ１０を静止させた状態で吸着ヘッド１６を下降させているが、逆に吸着ヘッド１６を静止させた状態で転写ステージ１０を上昇させてもよいし、両方の動作を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】フラックス転写方法の各工程を説明するための流れ図（１／２）である。
【図２】フラックス転写方法の各工程を説明するための流れ図（２／２）である。
【図３】半導体チップの実装状態を示す縦断面図である。
【図４】凹部の配置例を示す転写ステージの斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０    転写ステージ
１０ａ  凹部
１２    スキージ
１４    半導体チップ
１４ａ  半田バンプ
１６    吸着ヘッド
１８    基板
１８ａ  電極
ＦＬ    フラックス
ＵＦ    アンダーフィル
【図１】
2009283734.tif 000003
【図２】
2009283734.tif 000004
【図３】
2009283734.tif 000005
【図４】
2009283734.tif 000006