CN111162010B - 安装导电球的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种安装导电球的方法，且更具体地说，提供一种可防止在通过使用形成于掩模中的安装孔将导电球安装在基底上的工艺期间的缺陷且还可将具有较小大小的导电球有效地安装在基底上的用于安装导电球的方法。根据安装导电球的方法，安装导电球的工艺可通过防止掩模的变形从而实现工艺的高质量而不省略任何导电球来执行。

Description

安装导电球的方法
相关申请案的交叉引用
本申请案要求2018年11月7日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0135516号韩国专利申请的权益，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
一或多个实施例涉及一种安装导电球的方法，且更具体地说，涉及一种可防止在通过使用形成于掩模中的安装孔将导电球安装在基底上的工艺期间的缺陷且还可将具有较小大小的导电球有效地安装在基底上的安装导电球的方法。
背景技术
举例来说，在安装时，如大规模集成(large-scale integration；ISI)装置的半导体装置、液晶显示器(liquid-crystal display；LCD)、如焊球的导电球通常用于电性连接。
导电球具有直径为约1毫米或小于1毫米的极小粒子形状。导电球安装在基底上且用以将基底电性安装。一般来说，其中形成有安装孔的掩模安置在印刷有焊剂的基底上，且导电球经由安装孔转移到基底以经由焊剂暂时粘附导电球，从而将导电球安装在基底上。
近年来，半导体装置已变为高度集成且紧凑的，并且导电球的大小也已显著地降低。另外，通过使用掩模一次所安装的导电球的数量已经增加。
因此，需要一种有效执行安装数万或数十万各自大小为小于100微米的导电球的工艺的安装导电球的方法。
在安装具有如上较小大小的导电球时，使用厚度与导电球的大小类似的掩模。在使用如上文所描述的较薄掩模时，导电球未安装在掩模的安装孔中的缺陷的可能性增加。另外，也增加了将导电球安装在安装孔中的时间。
因此，需要一种安装导电球的方法，所述方法能够以高速将导电球安装在掩模的安装孔中且同时降低导电球未安装在安装孔中的缺陷的可能性。
使用较薄掩模有可能导致掩模的变形，如弯曲。安置在掩模下的基底也具有易于弯曲的结构。当基底和掩模弯曲时，在基底与掩模与之间形成间隙，且可能导致安装在安装孔中的导电球通过间隙逸出的缺陷。导电球从可能存在于安装孔周围的基底与掩模之间的间隙当中遗失也可能是工艺缺陷的原因。另外，因此此间隙，可能导致两个导电球安装在一个安装孔中的缺陷。
因此，需要一种安装导电球的方法，所述方法能够防止掩模的变形且因而防止缺陷以及通过使用掩模将多个小型导电球快速地安装在基底上。
发明内容
一或多个实施例包含一种可将小型导电球快速地安装在基底上而不省略导电球的安装导电球的方法。
额外方面将部分地在以下描述中得到阐述，且部分地将从所述描述中显而易见，或可通过对所呈现实施例的实践而习得。
根据一或多个实施例，一种安装导电球的方法包含：步骤a提供包括多个安装孔的掩模，所述多个安装孔形成为使得多个导电球分别安装在多个安装孔中且将掩模水平固定；步骤b通过使支撑板与掩模的下部表面接触来支撑掩模，所述支撑板具有平坦上部表面以接触掩模的下部表面并阻挡多个安装孔中的每一个的下部部分；步骤c使用安装单元将多个导电球安装在掩模的多个安装孔中；步骤d使用固持单元通过使固持单元与掩模的上部表面接触而将导电球分别维持在安装于掩模的安装孔中的状态中；步骤e当执行步骤d时，通过使用运输单元来运输掩模、支撑板以及涂布有焊剂的基底中的至少一个而将基底放置在掩模下方；以及步骤f通过使用控制器停止对固持单元的操作而使安装在掩模的安装孔中的导电球掉落到基底上。
附图说明
根据结合附图对实施例进行的以下描述，这些和/或其它方面将变得显而易见且更加容易了解，在所述附图中：
图1是根据本公开的一实施例的用以实施安装导电球的方法的用于安装导电球的设备的结构附图。
图2到图5是用于描述通过使用图1中所示出的用于安装导电球的设备来执行的根据本公开的安装导电球的方法的一实例的视图。
图6是根据本公开的另一实施例的使用图1中所示出的用于安装导电球的设备来执行的与图5相对应的安装导电球的方法的一实例的视图。
具体实施方式
下文中，将参考附图来描述根据本公开的用以实施安装导电球的方法的用于安装导电球的设备。
图1是根据本公开的一实施例的用以实施安装导电球的方法的用于安装导电球的设备的结构附图。
参考图1，根据本发明实施例的用以实施安装导电球的方法的用于安装导电球的设备包含掩模100、支撑板200、安装单元300以及固持单元400。
掩模100呈较薄且平坦的金属板的形式。多个安装孔101在掩模100中形成。掩模100用以将导电球B安装在基底10上。安装孔101在掩模100中在与其中导电球B待安装在基底10上的位置相对应的位置处形成。为了防止两个或大于两个导电球B安装在掩模100的一个安装孔101中，掩模100具有大约类似于或略小于导电球B的直径的厚度。
支撑板200放置在掩模100下。将支撑板200安装为通过使用将在稍后描述的运输单元500而相对于掩模100可移动。支撑板200放置在与掩模100的下部表面接触的位置处以支撑掩模100的下部表面。与其厚度相比，掩模100具有相对较宽的面积，且因此有可能受其自身重量而朝下变形。支撑板200具有在与掩模100的下部表面接触时通过支撑掩模100来防止掩模100的变形的功能。另外，支撑板200接触掩模100的下部表面，进而阻挡安装孔101形成在掩模100中的下部部分。因此，安装在掩模100的安装孔101中的导电球B并不朝下逸出，而是因此支撑板200而保持容纳在安装孔101中。
根据本发明实施例的支撑板200包含发光部分210和由多孔材料形成的第一吸附构件210。第一吸附构件210具有平面板形状且放置为与掩模100的下部表面接触。当真空泵连接到第一吸附构件210时，朝下流动到安装孔101下的空气的流动诱使导电球B安装在安装孔101中。另外，第一吸附构件210具有以下功能：防止导电球B逸出安装孔101且维持导电球B容纳在安装孔101中并附接到处于容纳状态中的第一吸附构件210。根据本发明实施例，支撑板200的第一吸附构件210由透明材料形成。支撑板200的发光部分201由发光二极管(light-emitting diode；LED)灯形成。当发光部分201发光时，光传输通过由透明材料形成的第一吸附构件210，进而照射掩模100的下部表面和安装孔101。
安装单元300放置在掩模100上。安装单元300经由运输单元500水平地运输。在本发明实施例中，使用具有旋风器头部形状的安装单元300。旋风器头部具有包含容纳多个导电球B的圆柱体腔室的结构，且压缩空气喷射到腔室中。在本发明实施例中，具有各种熟知结构的旋风器头部可用作安装单元300。当安装单元300沿掩模100的上部表面移动时，容纳在安装单元300的腔室中的导电球B在任意方向上移动且随后被安装在安装单元300下的安装孔101中。根据情况，还可使用具有与旋风器头部不同的结构的安装单元。包含相对于掩模100移动的电刷或橡皮刮板的安装单元也可用以将导电球B安装在掩模100中。
固持单元400放置在掩模100上。固持单元400安装为经由运输单元500水平和竖直地运输。固持单元400与掩模100的上部表面接触以维持导电球B安装在安装孔101中。即，即使当支撑板200移动且因而不再支撑掩模100的下部表面时，固持单元400仍可使导电球保持容纳在安装孔101中且防止导电球B朝下掉落。
固持单元400可具有各种结构。举例来说，具有与上文所描述的第一吸附构件210的结构类似的结构的吸附构件或静电卡盘可用作固持单元400。在本发明实施例中，将把具有包含静电卡盘的结构的固持单元400描述为一实例。固持单元400的静电卡盘执行利用经由所施加电力而产生静电力来夹持物件的功能。在本发明实施例中，固持单元400的静电卡盘可接触掩模100的上部表面以夹持掩模100和分别容纳在安装孔101中的导电球B。当控制器消除静电卡盘的静电力时，容纳在安装孔101中的导电球B朝下掉落。
运输单元500包含支撑板运输单元510、固持单元运输单元530以及基底运输单元520。如上文所描述，运输单元500的支撑板运输单元510相对于掩模100来运输支撑板200。运输单元500的固持单元运输单元530相对于掩模100来运输固持单元400。另外，运输单元500的基底运输单元520相对于掩模100在水平和竖直方向上运输基底10。
在本发明实施例中，基底运输单元520使包含涂布有用以附接导电球B的焊剂的衬垫11的基底10移动到掩模100下。根据必要性，基底运输单元520以较近距离将基底10运输到基底10的掩模100的下部表面。
运输单元500还执行运输安装单元300和如检测照相机600或类似物的其它元件的功能。
控制器对包含上文所描述的固持单元400、运输单元500以及安装单元300的主要元件的操作进行控制。
检测照相机600放置在掩模100上面。检测照相机600安装为通过运输单元500在期望方向上可移动。检测照相机600捕获放置在其下的掩模100的图像。将使用检测照相机600捕获到的图像传输到控制器且用于检测安装在安装孔101中的导电球B的安装状态。
分离单元将附接到固持单元400的导电球B与固持单元400分离。如上文所描述，导电球B经由静电卡盘附接到固持单元400，且当静电卡盘的操作停止时，导电球B与固持单元400分离。分离单元530促进导电球B与固持单元400的分离。
根据本发明实施例，运输单元500的固持单元运输单元530执行分离单元的功能。在除去静电卡盘的静电力之后，当固持单元运输单元530使固持单元400相对于掩模100水平地滑动时，附接到固持单元400的导电球B易于与固持单元400分离。
下文中，将描述执行根据本公开通过使用如上文所描述来配置的用于安装导电球的设备来安装导电球的方法的操作。
首先，如图2中所示出，提供其中形成有多个安装孔101的掩模100且将掩模100水平固定(步骤a)。
随后，如图2中所示出，操作运输单元500以使支撑板200与掩模100的下部表面接触(步骤b)。
在这种状态下，控制器操作安装单元300分别将导电球B安装在掩模100的安装孔101中(步骤c)。
通过使支撑板200与如上文所描述的掩模100的下部表面接触，可防止掩模100的弯曲或翘曲。随着半导体工艺已变得精密，通常使用具有小于100微米的大小的导电球B。在这种情况下，即使是掩模100的极小变形也可能导致安装导电球B的工艺的缺陷。根据本公开，在通过使用支撑板200支撑掩模100的下部表面时，操作安装单元300，且因而可防止掩模100的弯曲或翘曲，且安装导电球B的工艺可同时有效地执行。因此，在将导电球B安装在安装孔101中时，可防止省略导电球B，或可防止安装在安装孔101中的导电球B通过因此掩模100的变形而产生的间隙逸出。
另外，因此使用如上文所描述的支撑板200的第一吸附构件210来吸附掩模100的下部表面，所以掩模100维持平坦状态同时紧密地粘附到支撑板200的上部表面。因此施加到第一吸附构件210的真空不仅转移到掩模100的下部表面而且转移到安装孔101，所以导电球B甚至更有效地安装在安装孔101中。一旦将导电球B安装在安装孔101中，那么导电球B便通过第一吸附构件210的上部表面经由真空持续地吸附。因此，即使在导电球B与由安装单元300施加的压缩空气或与其它导电球B碰撞时，导电球B也并不从安装孔101当中逸出。因此，可减少用于执行将导电球B安装在掩模100的安装孔101中的工艺的时间。
当安装单元300完成安装导电球B的工艺时，控制器使安装单元300移动到如图3中所示出的掩模100的一侧以将安装单元置于备用。随后，控制器操作发光部分201接通LED灯。产生于发光部分201中的光经由由透明材料形成的第一吸附构件210照射到掩模100的下部表面。
控制器操作运输单元500将检测照相机600运输到掩模100上方的位置，且检测照相机600捕获掩模100的图像(步骤g)。当导电球B未安装在掩模100的安装孔101中的一些中时，产生于发光部分201中的光朝上照射穿过安装孔101。
控制器基于使用检测照相机600捕获到的图像来检测安装在掩模100的安装孔101中的导电球B的安装状态(步骤h)。控制器可易于基于是否捕获到安装孔101的明亮图像来检测安装孔101是否是空的。当控制器确定空的安装孔101的位置时，再次操作安装单元300将导电球B安装在那一位置处。控制器操作运输单元500将安装单元300运输到空的安装孔101的位置，并操作安装单元300也将导电球B安装在空的安装孔101中。
如上文所描述，通过使用透明材料的第一吸附构件210、发光部分201以及检测照相机600，可易于检测是否安装导电球B。另外，可将导电球B立即填充在空的安装孔101中。可在如上文所描述的安装单元300的操作之后立即检测到是否安装导电球B，且因此，可根据本公开显著地改善导电球B的安装工艺的质量和工艺的工艺速率。
当如上文所描述的导电球B在安装孔101中的安装工艺完成时，执行如图3中所示出的通过使用固持单元400来维持导电球B安装在安装孔101中的工艺(步骤d)。首先，运输单元500将安装单元300运输到掩模100的边缘。随后，控制器通过使用运输单元500使固持单元400与掩模100的上部表面接触。随后，在操作固持单元400之前或恰好在其之后，控制器停止第一吸附构件210的操作。
当控制器操作固持单元400的静电卡盘时，因此静电卡盘中产生的静电力，掩模100和导电球B紧密地粘附到固持单元400的下部表面。因此控制器已停止对第一吸附构件210的操作，所以经由第一吸附构件210紧密地粘附到支撑板200的掩模100和导电球B自发地紧密粘附到固持单元400的下部表面。此处，导电球B仍安装在掩模100的安装孔101中且附接到处于所述状态中的静电卡盘。因此掩模100紧密地粘附到静电卡盘，所以在安装孔101的上部部分中，并没有导电球B可由其逸出的间隙。因此，导电球B维持牢固地附接到固持单元400。即使当运输单元500使支撑板200与掩模100的下部表面分离时，导电球B也并不从掩模100移动。
随后，如图4中所示出，控制器使支撑板200移动到另一位置并将基底10运输到与掩模100的下部表面相对接近的位置(步骤e)。此处，控制器控制运输单元500的基底运输单元520相对于掩模100在水平方向上与基底10对准，并将基底10提升到与掩模100的下部表面接近的位置。基底运输单元520通过利用吸附基底10的下部表面来夹持基底10而使基底10相对于掩模100移动。此处，基底运输单元520可将基底10移动到其中基底10与掩模100尽可能接近但并不接触掩模100的位置。
随后，如图5中所示出，执行使安装在安装孔101中的导电球B掉落以及将导电球B附接到基底10的操作(步骤f)。当控制器停止对固持单元400的操作时，静电卡盘的静电力不再起作用。附接到固持单元400的导电球B经过安装孔101掉落到基底10上。因此先前将焊剂涂布在导电球B所附接的基底10的衬垫11上，所以掉落在基底10上的导电球B暂时利用焊剂而粘附到基底10。在回焊工艺中，将导电球B与基底10一起加热以使其粘附到基底10。
归因于固持单元400上剩余的静电力或在固持单元400与导电球B之间产生的静电力，一些导电球B可能并不与固持单元400分离而是保持在其上。尤其是在使用具有100微米或小于100微米的极小大小的导电球B时，此现象有可能频繁出现。
当导电球B不易于与固持单元400分离时，可执行通过使用分离单元而使导电球B与固持单元400分离以使得导电球B掉落到基底10上的操作(步骤i)。
分离单元用以使导电球B与固持单元400分离。作为使导电球B与固持单元400分离的分离单元，可使用各种元件。举例来说，可通过在掩模100与固持单元400之间喷射压缩空气而使导电球B与固持单元400分离。另外，可使用对固持单元400施加较小冲击力的分离单元。
在本发明实施例中，将通过使用运输固持单元400的固持单元运输单元530作为分离单元来执行步骤i描述为一实例。当控制器停止对固持单元400的操作时，导电球B掉落到基底10上。如图5中所示出，通过使用固持单元运输单元530而使固持单元400相对于掩模100精细地水平滑动。通过固持单元400的滑动来加快导电球B通过安装孔101掉落到基底10上。此处，导电球B容纳在安装孔101中，且因而即使在固持单元400水平移动时也并不移动。导电球B维持在安装孔101中且随后朝下掉落。受其自身重量而已经朝下掉落的导电球B附接到基底10。通过使用如上文所描述的分离单元530，可改善将导电球B附接到基底10的操作的质量和操作速度。即，可显著降低安装导电球B的工艺的缺陷比。
根据本公开，当使用具有平板形状的支撑板200来支撑掩模100时，执行将导电球B安装在安装孔101中的操作，且因此，可执行安装导电球B的操作同时防止掩模100的变形，如弯曲或翘曲。通过防止掩模100的变形，可有效防止安装导电球B的操作的缺陷，例如在安装具有极小大小的导电球B时或在使用具有较小厚度的掩模100时。
另外，同样在支撑板200不支撑如图4中所示出的掩模100的下部表面时，固持单元400从上方固持并支撑掩模100和导电球B，进而防止掩模100的变形。因此，可防止安装在安装孔101中的导电球B逸出。
另外，如图5中所示出，导电球B接合到基底10同时通过使用基底运输单元520来支撑处于平坦状态中的基底10的下部表面，且因而也防止了基底10的变形。因此，可防止安装在安装孔101中而未附接到基底10的衬垫11的导电球B的漏出。
尽管已参考优选实施例来描述本公开，但本公开的范围并不限于上文所描述和所示出的结构。
举例来说，尽管上文描述为使用包含由透明材料形成的第一吸附构件210的支撑板200来执行步骤b，但也可以使用不透明的第一吸附构件来执行步骤b。另外，也可以使用不包含第一吸附构件210而仅支撑掩模100的下部表面的支撑板来执行步骤b。根据本公开的安装导电球的方法还可以通过使用不具有吸附功能而是部分地由透明材料形成以照射安装孔101的支撑板来执行。
另外，根据本公开的安装导电球的方法还可以在不通过使用检测照相机600来捕获掩模的图像的情况下执行。
另外，尽管上文描述包含静电卡盘来固持掩模100和导电球B的固持单元400，但步骤d和步骤f也可以通过使用具有如图6中所示出的结构的固持单元410来执行。在这种情况下，固持单元410包含由多孔材料形成的第二吸附构件411。当与掩模100的上部表面接触时，第二吸附构件411从上方吸附安装在安装孔101中的导电球B。即，呈如图6中所示出的形式的固持单元410通过吸附掩模100和导电球B来固持掩模100和导电球B。在这种情况下，执行步骤f以使得当基底10放置在掩模100下方时，控制器停止对固持单元400的第二吸附构件411的操作以使得安装在安装孔101中的导电球B掉落到基底10上。
另外，安装导电球的方法也可以使用配置成不具有如上文所描述的分离单元的用于安装导电球的设备来执行，或安装导电球的方法可使用包含与上述分离单元具有不同结构的分离单元的用于安装导电球的设备来执行。
另外，尽管上文将呈旋风器头部形式的安装单元300描述为一实例，但步骤c也可以通过使用具有不同结构的安装单元来执行以使得将导电球B安装在掩模100的安装孔101中。
另外，尽管上文将基底运输单元520描述为通过吸附基底10的下部表面来固定和运输基底10，但步骤e也可以通过使用以下基底运输单元来执行：通过使用除吸附以外的不同方法来固定和运输基底10的基底运输单元。
根据安装根据本公开的导电球的方法，可通过防止掩模的变形来执行安装导电球的工艺，从而实现工艺的高质量而不省略任何导电球。
另外，根据安装根据本公开的导电球的方法，可有效地执行将具有极小大小的导电球安装在基底上的工艺。

Claims (10)

1.一种安装导电球的方法，其特征在于，包括：
步骤a，提供包括多个安装孔的掩模，所述多个安装孔形成为使得分别将多个导电球安装在所述多个安装孔中且将所述掩模水平固定；
步骤b，通过使支撑板与所述掩模的下部表面接触来支撑所述掩模，所述支撑板具有平坦上部表面以接触所述掩模的所述下部表面并阻挡所述多个安装孔中的每一个的下部部分；
步骤c，使用安装单元将所述多个导电球安装在所述掩模的所述多个安装孔中；
步骤d，使用固持单元通过使所述固持单元与所述掩模的上部表面接触而将所述导电球分别维持在安装于所述掩模的所述安装孔中的状态中；
步骤e，当执行所述步骤d时，通过使用运输单元来运输所述掩模、所述支撑板以及涂布有焊剂的基底中的至少一个而将所述基底放置在所述掩模下方；以及
步骤f，通过使用控制器停止对所述固持单元的操作而使安装在所述掩模的所述安装孔中的所述导电球掉落到所述基底上，
其中，所述步骤b包括通过使用包含由多孔材料形成的第一吸附构件的所述支撑板经由真空吸附来吸附和支撑所述掩模的所述下部表面，以及
当执行所述步骤d时，通过使用所述控制器停止对所述步骤b的所述支撑板的所述第一吸附构件的操作，
其中，使用包含由透明材料形成的所述第一吸附构件的所述支撑板来执行所述步骤b，使用包含发光部分的所述支撑板来执行所述步骤b，所述发光部分接触所述掩模的所述下部表面以将光传输到所述掩模的所述安装孔。
2.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，所述步骤d包括使用包含静电卡盘的所述固持单元经由静电力来夹持安装在所述安装孔中的所述导电球，以及
所述步骤f包括通过使用所述控制器停止对所述固持单元的所述静电卡盘的操作而使安装在所述安装孔中的所述导电球掉落到所述基底上。
3.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，所述步骤d包括利用真空吸附使用包含由多孔材料形成的第二吸附构件的所述固持单元来夹持处于安装在所述安装孔中的状态中的所述导电球，以及
所述步骤f包括通过使用所述控制器停止对所述固持单元的所述第二吸附构件的操作而使安装在所述安装孔中的所述导电球掉落到所述基底上。
4.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，更包括：
步骤g，在执行所述步骤c之后，通过使用检测照相机从所述掩模上面捕获所述掩模的图像；以及
步骤h，通过使用所述控制器通过使用所述步骤g中所捕获到的所述图像来检测安装在所述掩模的所述安装孔中的所述导电球的安装状态。
5.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，执行所述步骤d以使得安装在所述安装孔中的所述导电球与所述固持单元接触，
其中当执行所述步骤f时，所述安装导电球的方法更包括步骤i，通过使用分离单元使所述导电球与所述固持单元分离，以使得所述导电球掉落到所述基底上。
6.根据权利要求5所述的安装导电球的方法，其特征在于，通过使用所述分离单元利用在所述掩模与所述固持单元之间喷射压缩空气来执行所述步骤i。
7.根据权利要求5所述的安装导电球的方法，其特征在于，通过使用所述分离单元利用使所述掩模与所述固持单元相对于彼此在水平方向上移动来执行所述步骤i。
8.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，使用所述运输单元来执行所述步骤e，所述运输单元包括相对于所述掩模来运输所述支撑板的支撑板运输单元、相对于所述掩模来运输所述基底的基底运输单元以及相对于所述掩模来运输所述固持单元的固持单元运输单元。
9.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，使用至少部分地由透明材料形成的所述支撑板来执行所述步骤b。
10.根据权利要求1所述的安装导电球的方法，其特征在于，使用所述安装单元来执行所述步骤c，所述安装单元呈进行以下操作的旋风器头部形式：将压缩空气喷射到安置于所述旋风器头部的腔室中的所述多个导电球以将所述多个导电球安装在所述掩模的所述安装孔中。
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