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JP5373725B2 - Conductive ball capturing apparatus, conductive ball capturing method, and conductive ball mounting method - Google Patents

Conductive ball capturing apparatus, conductive ball capturing method, and conductive ball mounting method Download PDF

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JP5373725B2 JP2010204485A JP2010204485A JP5373725B2 JP 5373725 B2 JP5373725 B2 JP 5373725B2 JP 2010204485 A JP2010204485 A JP 2010204485A JP 2010204485 A JP2010204485 A JP 2010204485A JP 5373725 B2 JP5373725 B2 JP 5373725B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive ball trapping device, a conductive ball trapping method, and a conductive ball mounting method, which enable a ball loading operation to be accurately performed even in the case of a minute conductive ball. <P>SOLUTION: A conductive ball trapping device 10 includes: a bar electrode 11; a dielectric layer 12 including a contact surface 12A coming into contact with a tip of the bar electrode 11, and a trapping surface 12B on the other side of the contact surface 12A by which a conductive ball 1 is trapped; and an auxiliary electrode 14 disposed on the contact surface 12A so as to surround the bar electrode 11. The conductive ball 1 is trapped by using the conductive ball trapping device 10 and mounted in a desired position on a substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、導電性ボール捕獲装置及び導電性ボール捕獲方法並びに導電性ボール搭載方法、特に静電気力による導電性ボール捕獲装置及び導電性ボール捕獲方法並びに導電性ボール搭載方法に関する。   The present invention relates to a conductive ball capturing device, a conductive ball capturing method, and a conductive ball mounting method, and more particularly to a conductive ball capturing device, a conductive ball capturing method, and a conductive ball mounting method using electrostatic force.

半導体チップと実装基板とを電気的に接続するバンプを形成する方法として、例えば、フォトレジスト膜を利用するめっき方式、メタルマスクを利用する印刷方式、所定箇所に導電性ボールを搭載するボールバンプ方式が知られている。   As a method of forming a bump for electrically connecting a semiconductor chip and a mounting substrate, for example, a plating method using a photoresist film, a printing method using a metal mask, and a ball bump method in which conductive balls are mounted at predetermined locations. It has been known.

ボールバンプ方式には、例えば、導電性ボールを吸引機で吸引して所定箇所にて導電性ボールを落下させて搭載を行う方法があるが、ボールバンプ方式では導電性ボールの搭載ミス(例えば、搭載漏れ、搭載位置ずれ)が生じることがある。   In the ball bump method, for example, there is a method in which a conductive ball is sucked with a suction machine and the conductive ball is dropped at a predetermined position and mounted. However, in the ball bump method, a conductive ball mounting error (for example, (Mounting leakage, mounting position deviation) may occur.

導電性ボールの搭載ミスは、ボール搭載後に、導電性ボールの搭載状況を検査することにより発見できる。ボールの搭載ミスがあった場合には、搭載ミスがあった位置に対して個別に導電性ボールを搭載する処置(以下、リペアという)が行われる。リペアには、一般に、導電性ボールを個別に搭載できる吸引管を備えた装置が用いられる(例えば、特許文献1参照)。   The mounting mistake of the conductive ball can be detected by inspecting the mounting state of the conductive ball after mounting the ball. When there is a ball mounting error, a treatment (hereinafter referred to as repair) for individually mounting the conductive ball is performed at the position where the mounting error occurred. Generally, an apparatus including a suction tube capable of individually mounting conductive balls is used for repair (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−294835号公報JP 2007-294835 A

しかし、吸引管を備えた装置によれば、導電性ボールの微小化に合わせた極細な吸引管の作製が難しいという問題がある。また、吸引管の先端部が欠けることで導電性ボールの吸引位置が不統一となりボール搭載操作の正確性が低下する、吸引管の孔にボールが食い込むことにより落下させたい位置(搭載させたい位置)でボールを落下できないといった問題もある。   However, according to the apparatus provided with the suction tube, there is a problem that it is difficult to produce an extremely fine suction tube in accordance with the miniaturization of the conductive ball. In addition, if the tip of the suction tube is missing, the suction position of the conductive ball will become inconsistent and the accuracy of the ball mounting operation will be reduced. The position where you want to drop the ball by biting into the hole of the suction tube (the position you want to mount) ) Can not drop the ball.

従って、本発明の目的は、微小な導電性ボールであってもボール搭載操作を正確に行なうことができる導電性ボール捕獲装置及び導電性ボール捕獲方法並びに導電性ボール搭載方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive ball trapping device, a conductive ball trapping method, and a conductive ball mounting method capable of accurately performing a ball mounting operation even with a small conductive ball. .

本発明は、上記目的を達成するため、電極と、前記電極の先端部と接触する接触面及び導電性ボールが捕獲される前記接触面とは反対側の捕獲面を有する誘電体層とを備え、前記電極は、棒状電極であり、その前記先端部は、0より大の曲率を有することを特徴とする導電性ボール捕獲装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises an electrode and a dielectric layer having a contact surface in contact with the tip of the electrode and a capture surface opposite to the contact surface in which a conductive ball is captured. the electrode is rod-shaped electrode, the said tip portion provides a conductive ball catching device according to claim Rukoto that having a large curvature than zero.

また、本発明は、上記目的を達成するため、導電性ボールを正又は負に帯電させる工程と、電極に第1の電圧を印加し、前記電極の先端部と接触する接触面及び前記導電性ボールが捕獲される前記接触面とは反対側の捕獲面を有する誘電体層を帯電させることで前記捕獲面側に前記導電性ボールとは逆の電荷を帯電させて、前記導電性ボールを静電気力により前記捕獲面に捕獲する工程とを含むことを特徴とする導電性ボール捕獲方法を提供する。   In addition, in order to achieve the above object, the present invention includes a step of charging the conductive ball positively or negatively, a contact surface that contacts the tip of the electrode by applying a first voltage to the electrode, and the conductive By charging a dielectric layer having a capture surface opposite to the contact surface on which the ball is captured, a charge opposite to that of the conductive ball is charged on the capture surface side, thereby electrostatically charging the conductive ball. There is provided a method for capturing a conductive ball, comprising the step of capturing on the capture surface by force.

また、本発明は、上記目的を達成するため、上記本発明の導電性ボール捕獲方法により捕獲した前記導電性ボールを基板上の所望の位置に搭載させる工程を含むことを特徴とする導電性ボール搭載方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention includes a step of mounting the conductive ball captured by the conductive ball capturing method of the present invention at a desired position on a substrate. Provide mounting method.

本発明によれば、微小な導電性ボールであってもボール搭載操作を正確に行なうことができる導電性ボール捕獲装置及び導電性ボール捕獲方法並びに導電性ボール搭載方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a conductive ball capturing device, a conductive ball capturing method, and a conductive ball mounting method capable of accurately performing a ball mounting operation even with a small conductive ball.

第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conductive ball capture | acquisition apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the conductive ball | bowl capture apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conductive ball capture | acquisition method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る導電性ボール搭載方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conductive ball mounting method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る導電性ボール搭載方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conductive ball mounting method which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conductive ball capture apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the electroconductive ball capture apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 実施例に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conductive ball capturing apparatus which concerns on an Example. 導電性ボールに働く静電気力と誘電体層の厚さの相関図である。It is a correlation diagram of the electrostatic force which acts on a conductive ball, and the thickness of a dielectric material layer.

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔第1の実施の形態〕
(導電性ボール捕獲装置の構成)
図1は、第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す。
導電性ボール捕獲装置10は、棒状電極11と、棒状電極11の先端部と接触する接触面12A及び導電性ボール1が捕獲される接触面12Aとは反対側の捕獲面12Bを有する誘電体層12とを備える。また、棒状電極11と誘電体層12とを互いに固定し、連結する連結部13を備えることにより、これらを固定状態で一緒に移動させることができる。棒状電極11は、他の形状であっても構わないが、本実施の形態においては、支持部を備えた電極である棒状電極を用いることが好ましい。棒状部分が円柱状の棒状電極であることが好ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
[First Embodiment]
(Configuration of conductive ball catcher)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a conductive ball capturing apparatus according to the first embodiment.
The conductive ball capturing device 10 includes a dielectric layer having a rod-shaped electrode 11, a contact surface 12A that contacts the tip of the rod-shaped electrode 11, and a capture surface 12B opposite to the contact surface 12A that captures the conductive ball 1. 12. Moreover, the rod-shaped electrode 11 and the dielectric layer 12 are fixed to each other, and provided with a connecting portion 13 for connecting them, they can be moved together in a fixed state. The rod-shaped electrode 11 may have another shape, but in the present embodiment, it is preferable to use a rod-shaped electrode that is an electrode provided with a support portion. It is preferable that the rod-shaped portion is a columnar rod-shaped electrode.

棒状電極11は、その先端部が0より大の曲率(凸状の曲面)を有することが好ましく、当該先端部が半球状であることがより好ましい。半球状先端部と円柱状の棒状部分とは、双方の直径が同一であり滑らかに接続されていることが好ましい。半球状先端部の直径は、捕獲するボールの直径の1/5〜5倍であることが好ましく、ボール直径の1/2〜2倍であることがより好ましい。   The rod-shaped electrode 11 preferably has a tip portion having a curvature (convex curved surface) larger than 0, and more preferably the tip portion is hemispherical. It is preferable that the hemispherical tip and the cylindrical rod-shaped portion have the same diameter and are smoothly connected. The diameter of the hemispherical tip is preferably 1/5 to 5 times the diameter of the ball to be captured, and more preferably 1/2 to 2 times the diameter of the ball.

棒状電極11の材料としては、導体であればよく、例えば、銅、スチール、アルミ等を用いることができる。   The rod-shaped electrode 11 may be made of a conductor, for example, copper, steel, aluminum, or the like.

誘電体層12は、その曲率中心が接触面12A側(すなわち、棒状電極11側)である0より大の曲率を有する。誘電体層12の曲率は、棒状電極11の先端部の曲率よりも小さいことが好ましい。棒状電極11の先端部の曲率の1/5〜1/20倍以上であることが好ましく、1/10〜1/20倍であることがさらに好ましい。   The dielectric layer 12 has a curvature larger than 0 whose center of curvature is the contact surface 12A side (that is, the rod-shaped electrode 11 side). The curvature of the dielectric layer 12 is preferably smaller than the curvature of the tip of the rod-shaped electrode 11. The curvature is preferably 1/5 to 1/20 times or more, more preferably 1/10 to 1/20 times the curvature of the tip of the rod-shaped electrode 11.

誘電体層12の材料としては、例えば、プラスチック、ガラス、セラミック、マイカ(雲母)等を用いることができる。   As a material of the dielectric layer 12, for example, plastic, glass, ceramic, mica (mica) or the like can be used.

誘電体層12の厚さは、例えば、0.01〜2mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましく、0.2〜0.5mmであることがさらに好ましい。   For example, the thickness of the dielectric layer 12 is preferably 0.01 to 2 mm, more preferably 0.1 to 1 mm, and still more preferably 0.2 to 0.5 mm.

導電性ボール1は、金属製ボール、例えば、半田ボール、鉄ボール、金ボール、銅ボールである。樹脂ボール、セラミックボール等に導電性皮膜を形成したものでも良い。   The conductive ball 1 is a metal ball, for example, a solder ball, an iron ball, a gold ball, or a copper ball. A resin ball, a ceramic ball or the like formed with a conductive film may be used.

本実施の形態においては、導電性ボール1の直径はあらゆるサイズのものをその用途・条件等に合わせて使用することができるが、微小な導電性ボール、特に、従来の吸引管を備えた装置では困難であった、直径10〜300μmの範囲内、より限定すれば直径30〜300μmの範囲内、さらに限定すれば直径50〜250μmの範囲内の導電性ボールを正確に搭載することができる点で本実施の形態は優れている。   In the present embodiment, the conductive ball 1 having any size can be used in accordance with its application / conditions, etc., but the apparatus is provided with a small conductive ball, particularly a conventional suction tube. However, it is difficult to accurately mount a conductive ball within the range of 10 to 300 μm in diameter, more specifically within the range of 30 to 300 μm, and more limited within the range of 50 to 250 μm. Thus, this embodiment is excellent.

導電性ボール捕獲装置10は、導電性ボール1を帯電させる導電性ボール帯電用電極である電極板2をさらに備えていてもよい。   The conductive ball capturing device 10 may further include an electrode plate 2 that is a conductive ball charging electrode that charges the conductive ball 1.

電極板2の材料としては、例えば、銅、ステンレス、導電性処理樹脂を用いることができる。   As a material of the electrode plate 2, for example, copper, stainless steel, or conductive treatment resin can be used.

(導電性ボール捕獲装置の変形例の構成)
図2は、第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の変形例の概略構成を示す図である。
導電性ボール捕獲装置10は、接触面12A上に棒状電極11を取り囲むように配置される補助電極14をさらに備えることが好ましい。
補助電極14は、例えば、ドーナツ形状、中抜き四角形状等であり、棒状電極11の近傍において、具体的には、棒状電極11の直径の3〜50倍、より好ましくは5〜20倍、棒状電極11から離れて、棒状電極11を取り囲むように接触面12A上に配置される。
(Configuration of Modified Example of Conductive Ball Capturing Device)
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the conductive ball capturing apparatus according to the first embodiment.
The conductive ball capturing device 10 preferably further includes an auxiliary electrode 14 disposed so as to surround the rod-shaped electrode 11 on the contact surface 12A.
The auxiliary electrode 14 has, for example, a donut shape, a hollow square shape, and the like, and in the vicinity of the rod electrode 11, specifically, 3 to 50 times the diameter of the rod electrode 11, more preferably 5 to 20 times, a rod shape. The electrode 11 is disposed on the contact surface 12 </ b> A so as to surround the rod-shaped electrode 11 apart from the electrode 11.

補助電極14の材料としては、導電体であれば良く、例えば、銅、ステンレス、アルミ等を用いることができる。   The material of the auxiliary electrode 14 may be a conductor, and for example, copper, stainless steel, aluminum, or the like can be used.

(導電性ボール捕獲方法)
図3は、第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法を説明するための図である。図3(a)は、導電性ボールを捕獲する前の状態を示す図であり、図3(b)は、導電性ボールを捕獲した後の状態を示す図である。
(Conductive ball capture method)
FIG. 3 is a diagram for explaining the conductive ball capturing method according to the first embodiment. FIG. 3A is a diagram illustrating a state before capturing the conductive ball, and FIG. 3B is a diagram illustrating a state after capturing the conductive ball.

第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法は、導電性ボール1を正又は負に帯電させる工程と、棒状電極11に第1の電圧Vを印加し、棒状電極11の先端部と接触する接触面12A及び導電性ボール1が捕獲される接触面12Aとは反対側の捕獲面12Bを有する誘電体層12を帯電させることで捕獲面12B側に導電性ボール1とは逆の電荷を帯電させて、導電性ボール1を静電気力により捕獲面12Bに捕獲する工程とを含む。 The method for capturing a conductive ball according to the first embodiment includes a step of charging the conductive ball 1 positively or negatively, applying a first voltage V 1 to the rod-shaped electrode 11, By charging the dielectric layer 12 having the contact surface 12A that contacts and the capture surface 12B opposite to the contact surface 12A where the conductive ball 1 is captured, the charge opposite to that of the conductive ball 1 is obtained on the capture surface 12B side. And charging the conductive ball 1 onto the capture surface 12B by electrostatic force.

図3では、図1の導電性ボール捕獲装置10を図示して説明しているが、図2の導電性ボール捕獲装置10を用いる場合には、図2に示すように、棒状電極11に第1の電圧Vを印加するとともに、棒状電極11を取り囲むように接触面12A上に配置された補助電極14に第1の電圧Vと同一方向(図2では各電極ともに正の電圧が印加される方向)の第2の電圧Vを印加する。棒状電極11に印加する第1の電圧Vは、補助電極14に印加する第2の電圧Vよりも高い。第2の電圧Vは、第1の電圧Vの0.1〜0.95倍であることが好ましく、0.3〜0.9倍であることがより好ましく、0.5〜0.8倍であることがさらに好ましい。 In FIG. 3, the conductive ball catching device 10 of FIG. 1 is illustrated and described. However, when the conductive ball catching device 10 of FIG. 2 is used, as shown in FIG. is applied with one of voltages V 1, a positive voltage is applied to the first voltage V 1 and the same direction (both in Figure 2 each electrode to the auxiliary electrode 14 disposed on the contact surface 12A so as to surround the rod-like electrodes 11 applying a second voltage V 2 direction) to be. The first voltage V 1 applied to the rod-shaped electrode 11 is higher than the second voltage V 2 applied to the auxiliary electrode 14. Second voltage V 2 is preferably first is a 0.1 to 0.95 times the voltage V 1, more preferably from 0.3 to 0.9 times, 0.5 to 0. More preferably, it is 8 times.

導電性ボール1を正又は負に帯電させる工程は、その方法は特に限定されるものではないが、第1の電圧Vを印加する工程と同一工程であることが好ましく、棒状電極11と導電性ボール帯電用電極である電極板2との間に第1の電圧Vを印加することにより行なわれることが好ましい。例えば、電極板2に負の電圧を印加すれば、電極板2上の導電性ボール1は負の電荷を帯電する。図2の導電性ボール捕獲装置10を用いる場合には、図2に示すように、棒状電極11に第1の電圧Vを印加するとともに、補助電極14と電極板2との間に第2の電圧Vを印加することにより行なわれることが好ましい。 Step of charging a conductive ball 1 positive or negative, but the method is not particularly limited, is preferably the same process of applying a first voltage V 1, the rod-shaped electrode 11 and the conductive It is preferable that the first voltage V 1 be applied between the electrode plate 2 which is a conductive ball charging electrode. For example, when a negative voltage is applied to the electrode plate 2, the conductive ball 1 on the electrode plate 2 is charged with a negative charge. When the conductive ball trapping device 10 of FIG. 2 is used, as shown in FIG. 2, the first voltage V 1 is applied to the rod-shaped electrode 11 and the second electrode is interposed between the auxiliary electrode 14 and the electrode plate 2. it is preferably performed by applying a voltage V 2 of.

次に具体的な動作例を説明する。
図3(a)に示すように、導電性ボール捕獲装置10を導電性ボール1のほぼ直上の位置まで移動させる。棒状電極11が導電性ボール1のほぼ直上の位置となるように移動させることがより好ましい。導電性ボール捕獲装置10の移動は、CPU等により制御することができる。導電性ボール捕獲装置10の誘電体層12の捕獲面12Bと導電性ボール1との間隔は、導電性ボール1の直径の1〜2倍程度であることが好ましい。
Next, a specific operation example will be described.
As shown in FIG. 3A, the conductive ball capturing device 10 is moved to a position almost directly above the conductive ball 1. More preferably, the rod-shaped electrode 11 is moved so as to be positioned almost immediately above the conductive ball 1. The movement of the conductive ball capturing apparatus 10 can be controlled by a CPU or the like. The distance between the capture surface 12B of the dielectric layer 12 of the conductive ball capturing device 10 and the conductive ball 1 is preferably about 1 to 2 times the diameter of the conductive ball 1.

次に、棒状電極11と電極板2との間に第1の電圧Vを印加する。第1の電圧Vは、例えば、導電性ボール1の直径が100μmの場合、+200〜+600Vとし、導電性ボール1の直径が50μmの場合、+100〜+300Vとする。図2の導電性ボール捕獲装置10を用いる場合には、第1の電圧Vを印加するとともに、補助電極14と電極板2との間に第2の電圧Vを印加する。第2の電圧Vは、例えば、導電性ボール1の直径が100μmの場合、+150〜+550Vとし、導電性ボール1の直径が50μmの場合、+90〜+280Vとする。 Next, the first voltage V 1 is applied between the rod-shaped electrode 11 and the electrode plate 2. The first voltage V 1 is, for example, +200 to +600 V when the diameter of the conductive ball 1 is 100 μm, and +100 to +300 V when the diameter of the conductive ball 1 is 50 μm. When the conductive ball capturing device 10 of FIG. 2 is used, the first voltage V 1 is applied, and the second voltage V 2 is applied between the auxiliary electrode 14 and the electrode plate 2. Second voltage V 2, for example, when the diameter of the conductive ball 1 is 100 [mu] m, + 150 to + and 550 V, the diameter of the conductive ball 1 is the case of 50 [mu] m, and + 90 to + 280 V.

これにより、図3(b)に示すように、正又は負(図では負)に帯電した導電性ボール1が正又は負(図では正)に帯電した捕獲面12Bに静電気力により捕獲される。導電性ボール1は、棒状電極11の直下の位置に捕獲される。   As a result, as shown in FIG. 3B, the conductive ball 1 charged positively or negatively (negative in the figure) is captured by the electrostatic force on the capture surface 12B charged positively or negatively (positive in the figure). . The conductive ball 1 is captured at a position directly below the rod-shaped electrode 11.

捕獲後は、電圧を切っても、導電性ボール1の捕獲状態は維持される。   After capture, the captured state of the conductive ball 1 is maintained even when the voltage is turned off.

(導電性ボール搭載方法)
図4及び図5は、第1の実施の形態に係る導電性ボール搭載方法を説明するための図である。
第1の実施の形態に係る導電性ボール搭載方法は、上記第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法により捕獲した導電性ボール1を基板3上の所望の位置に搭載させる工程を含む。所望の位置とは、例えば、導電性ボール1の搭載ミスがあった位置である。
(Conductive ball mounting method)
4 and 5 are views for explaining the conductive ball mounting method according to the first embodiment.
The conductive ball mounting method according to the first embodiment includes a step of mounting the conductive ball 1 captured by the conductive ball capturing method according to the first embodiment at a desired position on the substrate 3. . The desired position is, for example, a position where there is a mounting error of the conductive ball 1.

また、第1の実施の形態に係る導電性ボール搭載方法は、導電性ボール1を基板3上の所望の位置に搭載させる工程の後、誘電体層12を除電する工程及び/又は棒状電極11に第1の電圧Vとは逆方向の電圧を印加する工程を含むことができる。 Further, in the conductive ball mounting method according to the first embodiment, after the step of mounting the conductive ball 1 at a desired position on the substrate 3, the step of removing the dielectric layer 12 and / or the rod-shaped electrode 11. the first and the voltages V 1 may include the step of applying a reverse voltage to.

以下に導電性ボール搭載方法の具体的な動作例を説明する。
図4(a)は、導電性ボール1を捕獲した導電性ボール捕獲装置10を導電性ボール1を搭載したい所望の位置に移動した状態を示す図である。所望の位置への導電性ボール捕獲装置10の移動は、CPU等により制御することができる。
A specific operation example of the conductive ball mounting method will be described below.
FIG. 4A is a diagram illustrating a state in which the conductive ball capturing device 10 that has captured the conductive ball 1 is moved to a desired position where the conductive ball 1 is to be mounted. The movement of the conductive ball capturing device 10 to a desired position can be controlled by a CPU or the like.

図4(b)は、所望の位置に導電性ボール1を搭載させる状態を示す図である。
基板3上における導電性ボール1の搭載ミスがあった位置の直上に移動してきた導電性ボール捕獲装置10を基板3の方向へ移動させ、予めフラックスが塗布された当該位置に導電性ボール1を押し付ける。
FIG. 4B is a diagram illustrating a state in which the conductive ball 1 is mounted at a desired position.
The conductive ball capturing device 10 that has moved to the position immediately above the position where the mounting mistake of the conductive ball 1 on the substrate 3 is moved in the direction of the substrate 3, and the conductive ball 1 is placed at the position where the flux is applied in advance. Press.

図4(c)は、所望の位置への導電性ボール1の搭載が完了した状態を示す図である。
導電性ボール1を押し付けてから適当な時間(例えば、数百ミリ秒)経過後、導電性ボール捕獲装置10を元の位置に戻す。これにより、導電性ボール1はフラックスの粘着力(タック力)により導電性ボール捕獲装置10から離れ、基板3上へ転載される。このとき、フラックスの粘着力(タック力)は捕獲面12Bへの付着力よりも十分に大きいので、導電性ボール1は基板3上へ転載される。
FIG. 4C is a diagram showing a state where the mounting of the conductive ball 1 at a desired position is completed.
After an appropriate time (for example, several hundred milliseconds) has passed since the conductive ball 1 was pressed, the conductive ball capturing device 10 is returned to the original position. As a result, the conductive ball 1 is separated from the conductive ball capturing device 10 by the adhesive force (tack force) of the flux, and is transferred onto the substrate 3. At this time, since the adhesive force (tack force) of the flux is sufficiently larger than the adhesion force to the capture surface 12B, the conductive ball 1 is transferred onto the substrate 3.

図5は、誘電体層12を除電器により除電する工程を示す図である。
導電性ボール1を所望の位置に搭載した後、導電性ボール捕獲装置10を除電器(例えば、ACを用いたコロナ放電式)の位置まで移動させ、誘電体層12の残留電荷を消去するために、除電を行なう。或いは、導電性ボール捕獲装置10の棒状電極11に第1の電圧Vとは逆方向の電圧を印加することにより除電を行なってもよい。もちろん、これら両方の除電処理を行なっても良い。これにより、導電性ボール1が離れた導電性ボール捕獲装置10を再度、使用することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of discharging the dielectric layer 12 with a static eliminator.
After the conductive ball 1 is mounted at a desired position, the conductive ball trapping device 10 is moved to the position of a static eliminator (for example, a corona discharge type using AC) to erase the residual charge on the dielectric layer 12. Then, remove the static electricity. Alternatively, static elimination may be performed by applying a voltage in the direction opposite to the first voltage V 1 to the rod-shaped electrode 11 of the conductive ball capturing device 10. Of course, both of these static elimination processes may be performed. Thereby, the conductive ball capture device 10 from which the conductive ball 1 is separated can be used again.

〔第2の実施の形態〕
(導電性ボール捕獲装置の構成)
図6は、第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す図である。
図6に示した第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置20は、図1に示される第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置10と構成が共通しているが、平板の誘電体層22を用いている点で0より大の曲率を有する誘電体層12を用いている第1の実施の形態と相違する。誘電体層22の形状以外の材料・厚さ等は、誘電体層12と同じである。
[Second Embodiment]
(Configuration of conductive ball catcher)
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a conductive ball capturing apparatus according to the second embodiment.
The conductive ball catching device 20 according to the second embodiment shown in FIG. 6 has the same configuration as the conductive ball catching device 10 according to the first embodiment shown in FIG. This is different from the first embodiment in which the dielectric layer 22 having a curvature larger than 0 is used in that the dielectric layer 22 is used. The material, thickness, and the like other than the shape of the dielectric layer 22 are the same as those of the dielectric layer 12.

(導電性ボール捕獲装置の変形例の構成)
図7は、第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲装置の変形例の概略構成を示す図である。
図7に示した第2の実施の形態の変形例に係る導電性ボール捕獲装置20は、図2に示される第1の実施の形態の変形例に係る導電性ボール捕獲装置10と構成が共通しているが、平板の誘電体層22を用いている点で0より大の曲率を有する誘電体層12を用いている第1の実施の形態の変形例と相違する。誘電体層22の形状以外の材料・厚さ等は、誘電体層12と同じである。
(Configuration of Modified Example of Conductive Ball Capturing Device)
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a modified example of the conductive ball capturing apparatus according to the second embodiment.
The conductive ball catching device 20 according to the modified example of the second embodiment shown in FIG. 7 has the same configuration as the conductive ball catching device 10 according to the modified example of the first embodiment shown in FIG. However, this embodiment is different from the modification of the first embodiment in which the dielectric layer 12 having a curvature larger than 0 is used in that the flat dielectric layer 22 is used. The material, thickness, and the like other than the shape of the dielectric layer 22 are the same as those of the dielectric layer 12.

第2の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法や導電性ボール搭載方法は、第1の実施の形態に係る導電性ボール捕獲方法や導電性ボール搭載方法と同じであるので説明を省略する。   Since the conductive ball capturing method and the conductive ball mounting method according to the second embodiment are the same as the conductive ball capturing method and the conductive ball mounting method according to the first embodiment, description thereof is omitted.

〔本発明の実施の形態の効果〕
(1)微小な導電性ボールであってもボール搭載操作を正確に行なうことができる導電性ボール捕獲装置及び導電性ボール捕獲方法並びに導電性ボール搭載方法を提供できる。
(2)補助電極14を備えている各変形例によれば、補助電極14を備えていない実施の形態よりも導電性ボールに働く静電気力が増大し、導電性ボールの飛翔力が高まり、導電性ボールを誘電体層に捕獲し易い。
(3)第1の実施の形態によれば、誘電体層が0より大の曲率を有しているため、搭載ミスの位置に導電性ボールを搭載する際に、基板上の周囲の搭載済みの導電性ボールに導電性ボール捕獲装置が接触しにくいので、第2の実施の形態よりも小型化、高密度実装化した半導体装置の製造におけるリペアに適している。
[Effect of the embodiment of the present invention]
(1) It is possible to provide a conductive ball capturing device, a conductive ball capturing method, and a conductive ball mounting method capable of accurately performing a ball mounting operation even with a small conductive ball.
(2) According to each modification including the auxiliary electrode 14, the electrostatic force acting on the conductive ball is increased as compared with the embodiment not including the auxiliary electrode 14, and the flying force of the conductive ball is increased. It is easy to trap the conductive ball in the dielectric layer.
(3) According to the first embodiment, since the dielectric layer has a curvature larger than 0, when the conductive ball is mounted at the position of the mounting error, the surrounding mounting on the substrate is completed. Since the conductive ball trapping device is less likely to contact the conductive ball, it is suitable for repair in the manufacture of a semiconductor device that is smaller and denser than the second embodiment.

(導電性ボールの捕獲実験1)
図8は、実施例に係る導電性ボール捕獲装置の概略構成を示す図である。
以下の導電性ボール捕獲装置を用いて、導電性ボールの捕獲実験を行なった。
導電性ボール1として、直径d=1mmのスチールボールを用い、電極板2として、ステンレスを用いた。また、棒状電極11として、半球状(直径R=0.7mm、曲率:2.9/mm)の先端部と同直径の円柱状の棒状部分とを有する長さ5cmのステンレスからなる棒状電極を用い、誘電体層12として、厚さ0.3mmの透明樹脂板を用いた。棒状電極11と導電性ボール1との間隔Lは、1.0mmとした。それぞれを支持・固定する器具の図示は省略した。
(Conductive ball capture experiment 1)
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of the conductive ball capturing apparatus according to the embodiment.
Conductive balls were captured using the following conductive ball trapping device.
A steel ball having a diameter d = 1 mm was used as the conductive ball 1, and stainless steel was used as the electrode plate 2. Further, as the rod-shaped electrode 11, a rod-shaped electrode made of stainless steel having a length of 5 cm having a hemispherical (diameter R = 0.7 mm, curvature: 2.9 / mm) tip portion and a columnar rod-shaped portion having the same diameter. A transparent resin plate having a thickness of 0.3 mm was used as the dielectric layer 12. The distance L between the rod-shaped electrode 11 and the conductive ball 1 was 1.0 mm. The illustrations of the devices that support and fix each of them are omitted.

棒状電極11と電極板2との間で3000Vの電圧を印加したところ、導電性ボール1が飛翔し、棒状電極11の直下の位置で誘電体層12に捕獲された。   When a voltage of 3000 V was applied between the rod-shaped electrode 11 and the electrode plate 2, the conductive ball 1 flew and was captured by the dielectric layer 12 at a position immediately below the rod-shaped electrode 11.

(導電性ボールの捕獲実験2)
図9は、導電性ボールに働く静電気力と誘電体層の厚さの相関図である。
以下の導電性ボール捕獲装置を用いて、導電性ボールの捕獲実験を行なった。
導電性ボール1として、直径d=1mmのスチールボールを用い、電極板2として、ステンレスを用いた。また、棒状電極11として、半球状(直径R=0.1,0.2,0.5、1.0,2.0,5.0mm)の先端部と同直径の円柱状の棒状部分とを有する長さ5cmのステンレスからなる棒状電極を用いた。誘電体層12は使用しない場合と使用する場合の実験を行ない、使用する場合の誘電体層12として、比誘電率が2であり、厚さが0.1,0.2,0.3mmの透明樹脂板を用いた。棒状電極11と導電性ボール1との間隔Lは、1.0mmとした。棒状電極11と電極板2との間隔は0.5mmとした。
(Capture experiment 2 of conductive ball)
FIG. 9 is a correlation diagram between the electrostatic force acting on the conductive ball and the thickness of the dielectric layer.
Conductive balls were captured using the following conductive ball trapping device.
A steel ball having a diameter d = 1 mm was used as the conductive ball 1, and stainless steel was used as the electrode plate 2. Further, as the rod-shaped electrode 11, a hemispherical (diameter R = 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0 mm) tip portion and a columnar rod-shaped portion having the same diameter, A rod-shaped electrode made of stainless steel having a length of 5 cm was used. When the dielectric layer 12 is not used and used, experiments are conducted. When the dielectric layer 12 is used, the dielectric layer 12 has a relative dielectric constant of 2 and a thickness of 0.1, 0.2, 0.3 mm. A transparent resin plate was used. The distance L between the rod-shaped electrode 11 and the conductive ball 1 was 1.0 mm. The distance between the rod-shaped electrode 11 and the electrode plate 2 was 0.5 mm.

棒状電極11と電極板2との間で3000Vの電圧を印加したときの導電性ボール1に働く静電気力F(N)を測定した。測定結果を図9に示した。   The electrostatic force F (N) acting on the conductive ball 1 when a voltage of 3000 V was applied between the rod-shaped electrode 11 and the electrode plate 2 was measured. The measurement results are shown in FIG.

図9から明らかなように、電極間の距離が一定の場合、誘電体層12の厚さが厚くなるほど導電性ボール1に働く静電気力F(N)が大きくなることが分かる。また、棒状電極11の先端部の棒状電極11の半球状先端部の直径Rが大きくなるほど導電性ボール1に働く静電気力F(N)が大きくなることが分かる。
なお、誘電体層12を使用した場合はいずれの場合も、導電性ボール1は棒状電極11の直下の位置で誘電体層12に捕獲されたが、誘電体層12を使用しない場合はいずれの場合も導電性ボール1は棒状電極11の先端部直下の位置では捕獲することができなかった。
As can be seen from FIG. 9, when the distance between the electrodes is constant, the electrostatic force F (N) acting on the conductive ball 1 increases as the thickness of the dielectric layer 12 increases. It can also be seen that the electrostatic force F (N) acting on the conductive ball 1 increases as the diameter R of the hemispherical tip of the rod electrode 11 at the tip of the rod electrode 11 increases.
In each case where the dielectric layer 12 was used, the conductive ball 1 was captured by the dielectric layer 12 at a position immediately below the rod-shaped electrode 11, but when the dielectric layer 12 was not used, Also in this case, the conductive ball 1 could not be captured at a position immediately below the tip of the rod-shaped electrode 11.

(導電性ボールの捕獲実験3)
導電性ボール1として直径d=100μmの半田ボールを用い、棒状電極11と導電性ボール1との間隔Lを0.1mmとし、上記導電性ボールの捕獲実験1と同様にして捕獲実験を行なった。棒状電極11と電極板2との間で300Vの電圧を印加したところ、導電性ボール1が飛翔し、棒状電極11の直下の位置で誘電体層12に捕獲された。
(Capture experiment 3 of conductive ball)
A solder ball having a diameter d = 100 μm was used as the conductive ball 1, the interval L between the rod-shaped electrode 11 and the conductive ball 1 was set to 0.1 mm, and a capture experiment was performed in the same manner as the conductive ball capture experiment 1. . When a voltage of 300 V was applied between the rod-shaped electrode 11 and the electrode plate 2, the conductive ball 1 flew and was captured by the dielectric layer 12 at a position immediately below the rod-shaped electrode 11.

1:導電性ボール、2:電極板、3:基板
10,20:導電性ボール捕獲装置
11:棒状電極、12,22:誘電体層、13:連結部、14:補助電極
12A,22A:接触面、12B,22B:捕獲面
1: conductive ball, 2: electrode plate, 3: substrate 10, 20: conductive ball trapping device 11: rod-shaped electrode, 12, 22: dielectric layer, 13: connecting portion, 14: auxiliary electrodes 12A, 22A: contact Surface, 12B, 22B: capture surface

Claims (10)

電極と、前記電極の先端部と接触する接触面及び導電性ボールが捕獲される前記接触面とは反対側の捕獲面を有する誘電体層とを備え
前記電極は、棒状電極であり、その前記先端部は、0より大の曲率を有することを特徴とする導電性ボール捕獲装置。
An electrode, and a dielectric layer having a contact surface in contact with the tip of the electrode and a capture surface opposite to the contact surface in which a conductive ball is captured ,
The electrode is rod-shaped electrode, the said tip portion, the conductive ball catching device according to claim Rukoto that having a large curvature than zero.
前記接触面上に前記電極を取り囲むように配置される補助電極を備えることを特徴とする請求項1に記載の導電性ボール捕獲装置。 Conductive ball capturing apparatus according to claim 1, characterized in that it comprises an auxiliary electrode which is arranged to surround the electrode on the contact surface. 前記誘電体層は、その曲率中心が前記接触面側(前記棒状電極側)である0より大の曲率を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電性ボール捕獲装置。 Said dielectric layer, the conductive ball catching device according to claim 1 or claim 2 that the center of curvature and having a large curvature of from 0 the a contact surface side (the rod-shaped electrode side). 前記誘電体層の曲率は、前記電極の先端部の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項に記載の導電性ボール捕獲装置。 The conductive ball capturing device according to claim 3 , wherein a curvature of the dielectric layer is smaller than a curvature of a tip portion of the electrode. 前記導電性ボールを帯電させる導電性ボール帯電用電極を備えることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の導電性ボール捕獲装置。 Conductive ball catching device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a conductive ball charging electrode for charging the conductive ball. 導電性ボールを正又は負に帯電させる工程と、
電極に第1の電圧を印加し、前記電極の先端部と接触する接触面及び前記導電性ボールが捕獲される前記接触面とは反対側の捕獲面を有する誘電体層を帯電させることで前記捕獲面側に前記導電性ボールとは逆の電荷を帯電させて、前記導電性ボールを静電気力により前記捕獲面に捕獲する工程とを含むことを特徴とする導電性ボール捕獲方法。
Charging the conductive ball positively or negatively;
Applying a first voltage to the electrode to charge a dielectric layer having a contact surface that contacts the tip of the electrode and a capture surface opposite to the contact surface where the conductive ball is captured A method for capturing a conductive ball, comprising a step of charging a charge opposite to the conductive ball on the capture surface side and capturing the conductive ball on the capture surface by electrostatic force.
前記電極に第1の電圧を印加するとともに、前記電極を取り囲むように前記接触面上に配置された補助電極に前記第1の電圧と同一方向の第2の電圧を印加することを特徴とする請求項に記載の導電性ボール捕獲方法。 A first voltage is applied to the electrode, and a second voltage in the same direction as the first voltage is applied to the auxiliary electrode disposed on the contact surface so as to surround the electrode. The method for capturing a conductive ball according to claim 6 . 前記導電性ボールを正又は負に帯電させる工程は、前記第1の電圧を印加する工程と同一工程であり、前記電極と導電性ボール帯電用電極との間に前記第1の電圧を印加することにより行なわれることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の導電性ボール捕獲方法。 The step of charging the conductive ball positively or negatively is the same as the step of applying the first voltage, and the first voltage is applied between the electrode and the conductive ball charging electrode. The conductive ball capturing method according to claim 6, wherein the method is performed. 請求項〜請求項のいずれか1項に記載の導電性ボール捕獲方法により捕獲した前記導電性ボールを基板上の所望の位置に搭載させる工程を含むことを特徴とする導電性ボール搭載方法。 A method for mounting a conductive ball, comprising the step of mounting the conductive ball captured by the method for capturing a conductive ball according to any one of claims 6 to 8 at a desired position on a substrate. . 前記導電性ボールを基板上の所望の位置に搭載させる工程の後、前記誘電体層を除電する工程及び/又は前記電極に前記第1の電圧とは逆方向の電圧を印加する工程を含むことを特徴とする請求項に記載の導電性ボール搭載方法。 After the step of mounting the conductive ball at a desired position on the substrate, the method includes a step of neutralizing the dielectric layer and / or a step of applying a voltage in the direction opposite to the first voltage to the electrode. The method for mounting a conductive ball according to claim 9 .
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