TWI661523B - 柱狀構件搭載裝置以及柱狀構件搭載方法 - Google Patents

Abstract

提供一種柱狀構件搭載裝置以及柱狀構件搭載方法，其能夠將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

本發明的柱狀構件搭載裝置(1)，將柱狀構件(12)豎立著搭載於基板(5)的規定位置上，其包括：柱狀構件轉移用遮罩(21)，配置在基板(5)上，並且具有與基板(5)的規定位置相對應的複數個遮罩開口部(34)；柱狀構件排列用刷刮板(28)，配置在柱狀構件轉移用遮罩(21)的上方，一邊旋轉並移動一邊將柱狀構件(12)轉移至遮罩開口部(34)中；以及激振裝置(22)、(23)，在柱狀構件排列用刷刮板(28)被驅動時，對柱狀構件轉移用遮罩(21)施加振動。柱狀構件搭載裝置(1)以及柱狀構件搭載方法為：一邊對柱狀構件轉移用遮罩(21)施加振動，一邊藉由柱狀構件排列用刷刮板(28)將柱狀構件(12)排列搭載於基板(5)上。

Description

柱狀構件搭載裝置以及柱狀構件搭載方法

本發明涉及柱狀構件搭載裝置以及柱狀構件搭載方法。

以往，在將半導體基板與電路基板電氣接合時，將形成在半導體基板上的複數個焊料凸塊(Solder bump)溶融在半導體基板與電路基板之間來進行接合的裝置已被普遍認知(例如參照專利文獻1)。但是，在專利文獻1中，在將焊料凸塊作為接合材料來將半導體基板與電路基板進行接合時，由於焊料凸塊在被碾壓後會在徑方向上擴張，從而縮短相鄰的焊料凸塊之間的距離，因此無法適應不斷微細化的基板安裝趨勢。因此，在專利文獻2中，揭露了一種在半導體基板上形成銅柱(Cu pillar)來作為與電路基板的接合材料從而藉由形成焊料層來進行接合的方法。專利文獻2中所公開的銅柱由於在進行半導體基板與電路基板的接合時直徑不會發生變化，因此適用於微細化的安裝作業。不過，由於銅柱是經由在半導體基板上藉由電鍍來形成柱狀的，因此需要耗費大量的時間，很難稱得上具有良好的生產性。另外，幾年來，行業內又出現了以藉由銅等金屬形成的柱狀構件(導體銷件(Pin))替代形成在半導體基板上的銅柱來作為接合材料。

但是，由於上述柱狀構件(導體銷件)的長度方向上的長度相對於其直徑而言非常長(縱橫比較大)，因此很難將柱狀構件搭載於半導體基板 上。在專利文獻3中，揭露了一種將將柱狀構件搭載於半導體基板上的方法。在專利文獻3中所記載的柱狀構件搭載方法中，首先，將夾具面板(Jig palette)、銷件豎立夾具以及***引導夾具疊加配置，使柱狀構件從***引導夾具的上方落下，使夾具面板振動從而使銷件豎立夾具在夾具面板與***引導夾具之間滑動，從而將柱狀構件配置在銷件豎立夾具中。並且，在夾具面板、銷件豎立夾具以及***引導夾具疊加的狀態下使其上下翻轉，在使柱狀構件豎立的狀態下將其接合在印刷佈線板上。

先前技術文獻

特開平5-243232號公報

特開2014-157906號公報

特開2002-314291號公報

然而，在專利文獻3所記載的柱狀構件搭載方法中，由於是藉由對夾具面板施加振動來使柱狀構件下落至銷件孔中的，因此振動會使柱狀構件相互重疊或偏向***引導夾具上的一部分，從而導致很難將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

因此，為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種柱狀構件搭載裝置以及柱狀構件搭載方法，其能夠將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

1.本發明的柱狀構件搭載裝置，將柱狀構件豎立著搭載於基板的規定位置上，其包括：柱狀構件轉移用遮罩(Transfer Mask)，配置在所述基板 上，並且具有與所述基板的規定位置相對應的複數個遮罩開口部；柱狀構件排列用刷刮板(Brush-Squeegee)，配置在所述柱狀構件轉移用遮罩的上方，一邊旋轉並移動一邊將所述柱狀構件轉移至所述遮罩開口部中；以及激振裝置，在所述柱狀構件排列用刷刮板被驅動時，對所述柱狀構件轉移用遮罩施加振動。

根據本發明的柱狀構件搭載裝置，在藉由柱狀構件排列用刷刮板將柱狀構件轉移至柱狀構件轉移用遮罩的遮罩開口部時，藉由對柱狀構件轉移用遮罩施加振動，就能夠將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

2.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置能夠與所述柱狀構件排列用刷刮板的移動相聯動地沿所述柱狀構件轉移用遮罩的上端面移動。

像這樣，只要使激振裝置與柱狀構件排列用刷刮板的移動相聯動，就能夠在柱狀構件排列用刷刮板的旋轉位置附近對柱狀構件轉移用遮罩施加振動，從而將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

3.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置被配置有複數個，從而在配置上將所述柱狀構件排列用刷刮板夾在中間。

只要在柱狀構件排列用刷刮板的附近配置複數個激振裝置，就能夠在柱狀構件轉移用遮罩的柱狀構件排列對象位置上施加幾乎相同的振動，從而高效率地將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

4.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置的振動頻率為100Hz~40kHz。

雖然激振裝置的振動頻率可以根據柱狀構件的尺寸和形狀來進行調整，但只要將其在100Hz~40kHz範圍內進行適當的調整，就能夠對柱狀構件轉移至柱狀構件轉移用遮罩施加合適的振動，從而將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

5.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置的振動頻率為10kHz~40kHz。

如上述般，雖然只要將激振裝置的振動頻率在100Hz~40kHz範圍內進行適當的調整，就能夠對柱狀構件施加振動從而使其轉移至基板上，但如果激振裝置的振動頻率進一步設定在10kHz~40kHz範圍內的話，就能夠使柱狀構件的搭載產量提升80%以上，從而更高效地將柱狀構件轉移至基板上。

6.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：將所述激振裝置的振動的振幅設置為0.1μm~10μm。

雖然激振裝置的振動的振幅可以根據柱狀構件的尺寸和形狀來進行調整，但只要將其在0.1μm~10μm範圍內進行適當的調整，就能夠在避免柱狀構件發生跳躍或不震動的情況下，將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

7.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：將所述激振裝置的振動的振幅設置為0.1μm~0.3μm。

如上述般，雖然只要將激振裝置的振動的振幅設定在0.1μm~10μm範圍內，就能夠使其轉移至基板上。但是如果振幅太大的話就可能會導致柱狀構件上跳從而撞擊柱狀構件轉移用遮罩並導致柱狀構件和柱狀構件轉移用遮罩的損傷。因此，藉由將激振裝置的振動的振幅進一步設定在0.1μm~0.3μm範圍內，就能夠抑制對柱狀構件和柱狀構件轉移用遮罩所造成的損傷。

8.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置為超聲波振動裝置，所述激振裝置具有激振部，並且具有：能夠將所述柱狀構件轉移用遮罩與所述激振部之間的距離調整在0mm~1mm範圍內的激振部升降機構部。

藉由採用超聲波振動裝置來作為將激振裝置，就能夠在無論激振部是否與柱狀構件轉移用遮罩發生接觸的情況下，對柱狀構件轉移用遮罩施加振動，並且只要將柱狀構件轉移用遮罩與激振部之間的距離適當地調整在0mm~1mm範圍內，就能夠對柱狀構件轉移用遮罩施加適當的振動。

9.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述激振裝置為超聲波振動裝置並具有激振部，所述激振部進一步具有：在使所述柱狀構件轉移用遮罩一側的端面一直與所述柱狀構件轉移用遮罩相接觸的同時，抵消所述激振部的自重的彈性構件。

彈性構件是產生將激振部向上方拉升的構件，例如，為彈簧等。藉由利用彈性構件來抵消激振部的自重，就能夠減輕激振部自身的振動所帶來的負荷，以規定的頻率以及振幅使柱狀構件轉移用遮罩穩定地振動。

10.在本發明的柱狀構件搭載裝置中，理想的情況是：所述柱狀構件排列用刷刮板具有：由具備導電性以及柔軟性的細的撚線集合體所構成的，並且在所述柱狀構件轉移用遮罩的表面上一邊旋轉一邊移動的集束線狀構件，所述集束線狀構件在所述柱狀構件的轉移運作時，對所述柱狀構件轉移用遮罩施加5g/cm²~10g/cm²的接觸壓力。

這樣的話，就能夠藉由柱狀構件轉移用遮罩的振動，來抑制柱狀構件混入到柱狀構件轉移用遮罩與集束線狀構件之間。即便偶爾有柱狀構件混入到柱狀構件轉移用遮罩與集束線狀構件之間，由於集束線狀構件所按壓的接觸壓力為5g/cm²~10g/cm²這樣的極小壓力，因此就能夠在不會對柱狀構件造成傷口以及凹痕等損傷的情況下以良好的狀態來進行轉移。另外，由於集束線狀構件具有適度的柔軟性並且一直與微小振動的柱狀構件轉移用遮罩的表面保持著接觸，因此還能夠抑制柱狀構件遺漏到外部。

11.本發明的柱狀構件搭載方法，將柱狀構件豎立著搭載於基板的規定位置上，其包括：印刷步驟，在所述基板的上端面上配置焊料印刷用遮罩，並在所述基板的規定位置上進行焊料印刷；以及排列步驟，在印刷有所述焊料的所述基板的上方配置柱狀構件轉移用遮罩後，在所述柱狀構件轉移用遮罩上提供所述柱狀構件，並且一邊對所述柱狀構件轉移用遮罩施加振動，一邊使柱狀構件排列用刷刮板旋轉並移動從而在印刷有所述焊料的所述基板的規定位置上排列所述柱狀構件。

根據本發明的柱狀構件搭載方法，在藉由柱狀構件排列用刷刮板將柱狀構件轉移至柱狀構件轉移用遮罩的遮罩開口部時，藉由對柱狀構件轉移用遮罩施加振動，就能夠將柱狀構件不多不少地搭載於基板的規定位置上。

1‧‧‧柱狀構件搭載裝置

2‧‧‧焊料印刷裝置

3、3A‧‧‧柱狀構件轉移裝置

4‧‧‧基板存放器

5‧‧‧基板(晶片)

5a‧‧‧凹部

6‧‧‧預對準器

7‧‧‧機器人

8‧‧‧基板矯正裝置

9‧‧‧平台

10‧‧‧Y軸導軌

11‧‧‧X軸導軌

12‧‧‧柱狀構件

15、21‧‧‧焊料印刷用遮罩

15a、34‧‧‧遮罩開口部(焊料印刷用遮罩)

16‧‧‧電極

17‧‧‧X軸驅動裝置

18‧‧‧Y軸驅動裝置

19‧‧‧Z軸驅動裝置

20‧‧‧清潔裝置

21‧‧‧柱狀構件轉移用遮罩

22、23‧‧‧激振裝置

24‧‧‧刮板

25‧‧‧柱狀構件轉移部

26‧‧‧檢查裝置

27‧‧‧柱狀構件通道

28‧‧‧柱狀構件排列用刷刮板

29‧‧‧驅動裝置

30‧‧‧安裝部

31、32、33‧‧‧集束線狀構件

34‧‧‧遮罩開口部(柱狀構件轉移用遮罩)

35‧‧‧焊料

36‧‧‧口部

37‧‧‧孔部

40‧‧‧吸引通道

41‧‧‧基部

42‧‧‧真空吸引通道

45‧‧‧激振部

45a‧‧‧端面

46‧‧‧激振部升降機構部

51‧‧‧電極形成區域

52‧‧‧積體電路

52a‧‧‧半導體芯片

53‧‧‧切割線

55‧‧‧線圈彈簧

第1圖是展示實施方式涉及的柱狀構件搭載裝置1的大致構成的平面圖。

第2圖是藉由柱狀構件搭載裝置1中所使用的焊料印刷裝置2來進行焊料35的印刷步驟的說明圖。

第3圖是柱狀構件搭載裝置1中所使用的柱狀構件轉移部25的大致構成的說明圖。

第4圖是藉由柱狀構件搭載裝置1中所使用的柱狀構件轉移部25來進行柱狀構件12的轉移運作的說明圖。

第5圖是展示實施方式涉及的排列並搭載有複數個柱狀構件12的基板5的一例斜視圖。

第6圖是當實施方式中的基板5為晶片時的一例平面圖。

第7圖是實施方式涉及的柱狀構件搭載方法的主要步驟的步驟流程說明圖。

第8圖是展示實施方式涉及的柱狀構件搭載方法的主要步驟的說明圖。

第9圖是展示第二例涉及的柱狀構件搭載裝置3A的大致構成的說明圖。

第10圖是展示藉由實驗獲得的激振頻率f與柱狀構件12搭載(轉移)產量之間關係的圖表。

第11圖是搭載產量的評估結果的一例說明圖。

以下，將參照第1圖至第8圖對本發明的實施方式所涉及的柱狀構件搭載裝置1以及使用了該柱狀構件搭載裝置1的柱狀構件搭載方法進行說明。

柱狀構件搭載裝置1的構成以及運作

第1圖是展示實施方式涉及的柱狀構件搭載裝置1的大致構成的平面圖。柱狀構件搭載裝置1具有：存放應當搭載柱狀構件12(參照第3圖、第4圖)的基板5的基板存放器(Stocker)4；將基板5從基板存放器4輸送至預對準器(Prealigner)6，並且進一步將基板5從預對準器6輸送至平台(Stage)9的基板輸送機器人7；將焊料35(參照第2圖)印刷在基板5上的焊料印刷裝置2；以及將柱狀構件12轉移至印刷有焊料35的基板5上的柱狀構件轉移裝置3。另外，柱狀構件搭載裝置1還進一步具有：用於檢查柱狀構件12的搭載狀態的檢查裝置26；以及用於去除附著在焊料印刷用遮罩15背面的多餘的焊料35的清潔裝置20。

基板5是用於固定電子部件後進行佈線的板狀或膜狀構件，安裝有以積體電路為首的電子部件，也包含矽半導體基板和化合物半導體基板等晶片、以及玻璃基板等。焊料35用於將柱狀構件12與基板5接合，柱狀構件12的材質為銅或銅系合金等。焊料35選用具有高黏著力成分的焊料從而使轉移後的柱狀構件12不會發生移動或傾倒。

基板存放器4由未圖示的裝載端口(Load Port)和卸載端口(UnLoad Port)(當對象基板為晶片時有時會稱為裝載端口)組成，輸送機器人7從裝載端口處取出基板5後輸送至預對準器6。當基板5為晶片時，將藉由預對準器6對基板5的重心位置以及形成於基板5外周的槽口方向(Notch direction)這兩者進行補正後的基板5輸送至平台9，然後，輸送機器人7返回待機位置。被載置在平台9上的基板5在被減壓吸附在平台9上的同時，藉由利用基板矯正裝置8對基板5進行按壓來矯正基板的翹曲。平台9在Y軸導軌10上進行Y軸方向的位置調整，並在載置有基板5的狀態下在X軸導軌11上移動從而被輸送至焊料印刷裝置2的規定位置上。這裡，將第1圖中的橫方向作為X軸，縱方向作為Y軸，高度方向(厚度方向)作為Z軸。

平台9能夠藉由X軸導軌11、Y軸導軌10、Z台(Table)(未圖示)、以及θ台(未圖示)在X-Y平面以及Z方向上移動，從而能夠將基板5輸送至焊料印刷裝置2和柱狀構件轉移裝置3的下方。平台9沿X軸導軌11在基板矯正裝置8、焊料印刷裝置2以及柱狀構件轉移裝置3之間往復移動，從而將基板5輸送至各個規定位置上。

在使載置有基板5的平台9沿X軸導軌11移動至焊料印刷裝置2的下方後，使用焊料印刷用遮罩15將焊料35印刷在基板5上。如焊料35在別處或其他步驟中已被預先印刷在了基板5上，則可跳過該印刷步驟。清潔裝置20使用含有溶劑的清潔片或滾輪將附著於焊料印刷用遮罩15背面的多餘的焊料35清除。 清潔裝置20也可以藉由***將附著於焊料印刷用遮罩15背面的多餘的焊料35吹走或真空吸引。關於將焊料35印刷在基板5上的步驟，將參照第2圖來作具體說明。印刷有焊料35的基板5在被載置在平台9上的狀態下，會沿X軸導軌11移動至柱狀構件轉移裝置3的下方。

柱狀構件轉移裝置3具備X軸驅動裝置17、Y軸驅動裝置18以及Z軸驅動裝置19，可使柱狀構件轉移部25在X軸方向、Y軸方向以及Z軸方向上移動。另外，在Y軸導軌10、X軸導軌11上存在有Z軸以及θ軸(未圖示)，藉由Z軸以及θ軸的驅動，從而按照焊料印刷用遮罩15的遮罩開口部15a(參照第2圖)、柱狀構件轉移用遮罩21的遮罩開口部34(參照第3圖)、以及基板5的金屬電極16的位置，在基板5上進行焊料印刷以及搭載柱狀構件12。

X軸驅動裝置17上配置有在兩側將柱狀構件轉移部25夾在中間的激振裝置22、23。激振裝置22、23與柱狀構件轉移部25的移動相聯動地移動，並對柱狀構件轉移用遮罩21施加Z方向的振動，與後述的柱狀構件排列用刷刮板28(參照第3圖)協同工作從而將柱狀構件12轉移至柱狀構件轉移用遮罩21的開口部34中。關於柱狀構件轉移部25的構成和轉移運作，將參照第3圖以及第4圖來進行說明。

搭載有柱狀構件12的基板5在途徑焊料印刷裝置2以及基板矯正裝置8後，藉由被輸送至檢查裝置26處並藉由圖像識別攝像頭(未圖示)來檢查柱狀構件12的排列狀態，然後被排入至基板存放器中。在返程中則不途徑預對準器6。

焊料35的印刷

第2圖是藉由柱狀構件搭載裝置1中所使用的焊料印刷裝置2來進行焊料35的印刷步驟的說明圖。圖中將各部位進行例如放大展示。在基板5上的應當搭載柱狀構件12的位置上穿設有凹部5a，並且在凹部5a的底部形成有金屬電 極16。印刷用刮板24沿焊料印刷用遮罩15的上端面從圖示左側向右側移動。印刷用刮板24採用具有柔軟性的樹脂材料從而不會損傷焊料印刷用遮罩15的表面。焊料印刷用遮罩15上，與基板5的凹部5a的形成位置相對應地形成有開口部15a。

在第2圖中，將最左側的遮罩開口部15a的位置作為位置(a)、中間的遮罩開口部15a的位置作為位置(b)、最右側的遮罩開口部15a的位置作為位置(c)。位置(a)表示在印刷用刮板24途徑遮罩開口部15a後的焊料35，此時焊料35不離開焊料印刷用遮罩15的表面。並且，包含在基板5的凹部5a中與金屬電極16相接觸。位置(b)表示印刷用刮板24從遮罩開口部15a將焊料35印刷在基板5上之前的樣子。

位置(c)表示用於印刷下一個焊膏的遮罩開口部15a。在完成刮板操作之後，卸下印刷遮罩15，將焊膏35與遮罩開口部15a分離後轉移到基板5的開口底部並完成焊膏35的印刷。第8(b)圖表示印刷結束後的焊膏35的狀態。在位置(c)處，在先前的焊膏印刷時殘留的焊膏35殘渣會有很少量附著到遮罩開口部15a的內周面上。因此，當該多餘的焊膏大於基準量時，則會藉由清潔裝置20清潔並去除該多餘焊膏。

柱狀構件轉移部25的構成以及轉移運作

第3圖是柱狀構件搭載裝置1中所使用的柱狀構件轉移部25的大致構成的說明圖。柱狀構件轉移部25具有安裝在X軸驅動裝置17上的可旋轉的柱狀構件排列用刷刮板28。柱狀構件排列用刷刮板28具有被植入到固定於刮板旋轉驅動裝置29的安裝部30上的集束線狀構件31。集束線狀構件31在柱狀構件排列用刷刮板28的旋轉軌跡的徑方向上具有雙重結構(雙同心圓)，並且由內側的集束線狀構件32和外側的集束線狀構件33所構成。內側的集束線狀構件32和 外側的集束線狀構件33均為：具有從安裝部30向柱狀構件轉移用遮罩21的發散形狀的刷子。在第3圖中，以簡化的方式展示出了集束線狀構件31。

內側的集束線狀構件32主要功能是將柱狀構件12導入柱狀構件轉移用遮罩21的遮罩開口部34內，而外側的集束線狀構件33的主要功能則是不讓柱狀構件12脫離柱狀構件排列用刷刮板28的外側，也就是說，不讓柱狀構件12脫離外側的集束線狀構件33的外側。再有，外側的集束線狀構件33還具有將位於其與內側的集束線狀構件32之間的柱狀構件12在導入至遮罩開口部34的同時，返回內側的集束線狀構件32內的功能。例如，只要使柱狀構件排列用刷刮板28向箭頭方向旋轉從而將柱狀構件12導入遮罩開口部34，就能夠使柱狀構件排列用刷刮板28向箭頭相反方向旋轉從而使柱狀構件12返回內側的集束線狀構件32內。

集束線狀構件31是具備導電性以及柔軟性的細的撚線集合體，其旋轉著掃過柱狀構件轉移用遮罩21的表面並在X軸方向、Y軸方向上移動，並且在此期間，將柱狀構件12導入遮罩開口部34。因此，其不會對柱狀構件12造成損傷。

另外，由於集束線狀構件31具有導電性，因此依靠靜電就不會附著塵埃，從而能夠進行清潔度很高的安裝。另外，雖然在第3圖中進行了簡化，但外側的集束線狀構件33相比內側的集束線狀構件32在配置上更加稠密。

在載置基板5的平台9上，設置有沿厚度方向貫穿的吸引通道40，吸引通道40與設置在基部41上的真空吸引通道42連通並將基板5真空吸引至平台9。

在柱狀構件轉移部25的兩側，配置有激振裝置22、23。激振裝置22、23各自具有激振部45，激振部45與柱狀構件轉移用遮罩21相接觸。激振裝置22、23還具有將柱狀構件轉移用遮罩21與激振部45之間的距離調整在0mm~ 1mm範圍內的激振部升降機構部46。激振裝置22、23為超聲波振動裝置，在柱狀構件排列用刷刮板28進行柱狀構件12的轉移運作時，對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動。只要激振裝置22、23為超聲波振動裝置，就能夠在激振部45與柱狀構件轉移用遮罩21之間的距離不足1mm的情況下對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動。另外，最好將激振裝置22、23(激振部45)的振動頻率設定在100Hz~40kHz範圍內，並將振幅設定在0.1μm~10μm。藉由像這樣適宜地選擇振動條件，就能夠與柱狀構件排列用刷刮板28協同工作，從而將柱狀構件12不多不少地排列搭載於基板5的規定位置上。另外，除了超聲波振動裝置以外，還可以使用將電機的旋轉轉換為振動的機構、使用氣缸連續運作的機構、磁致伸縮振盪器、或音圈馬達等來作為激振裝置。

激振裝置22、23被安裝在X驅動裝置17上，並能夠藉由Y驅動裝置18與柱狀構件排列用刷刮板28的移動相聯動地在Y軸方向上移動。另外，激振裝置22與激振裝置23之間的距離是固定的。另外，可以使激振裝置22、23能夠相互同步地在X軸方向上移動，還可以使激振裝置22、23能夠各自獨立地在X軸方向上移動，並且使其各自與柱狀構件排列用刷刮板28之間的距離保持固定。不過，激振裝置22、23的移動範圍被設定在柱狀構件12被搭載於基板5上的範圍之外。關於柱狀構件12的轉移運作將進一步參照第4圖來進行詳細說明。

第4圖是藉由柱狀構件轉移部25來進行柱狀構件12的轉移運作的說明圖。圖中將柱狀構件轉移部25的一部分進行了簡化展示。在載置在平台9上的基板5上，形成有複數”個金屬電極16，在金屬電極16的上端面上印刷塗布有焊料35。在基板5的上方配置有柱狀構件轉移用遮罩21。多複數柱狀構件12被從柱狀構件通道27隨機地提供至柱狀構件轉移用遮罩21的上端面上。柱狀構件12藉由柱狀構件計量裝置(未圖示)按固定量(或固定數量)下落並提供至柱狀構件轉移用遮罩21上。柱狀構件排列用刷刮板28一邊沿柱狀構件轉移用遮罩21的上 端面旋轉一邊呈旋渦狀地移動，並藉由內側的集束線狀構件32以及外側的集束線狀構件33從柱狀構件轉移用遮罩21的表面上掃過從而將柱狀構件12轉移至設置在柱狀構件轉移用遮罩21上的遮罩開口部34中。由於基板5上的規定位置處塗布有焊料35，因此在利用焊料35的黏性來進行轉移時的柱狀構件12的位置以及姿勢便得以被維持。

內側的集束線狀構件32以及外側的集束線狀構件33可以在柱狀構件12被轉移至遮罩開口部34中之後，將柱狀構件12輕輕地向下方按壓從而使之能夠藉由焊料35來保持柱狀構件12的位置、姿勢。為了達到這樣的目的，最好將柱狀構件轉移用遮罩21的厚度相對於柱狀構件排列用刷刮板28的長度方向上的長度設定為合適的尺寸。另外，焊料35最好選用所具有的黏性能在將柱狀構件12搭載於基板5後直到進行接合硬化的回流步驟之前能夠維持其姿勢。

當柱狀構件12為圓柱體時，柱狀構件轉移用遮罩21上設置的遮罩開口部34上的提供柱狀構件12的一側的引導口部36的大小比柱狀構件12的最大徑更大，並且比柱狀構件12的長度更小。另外，基板5一側的遮罩開口部34的直徑為能夠在焊膏35的塗布範圍內規範柱狀構件12的位置的位置規範孔部37的尺寸。並且，引導口部36與位置規範孔部37呈錐形孔相連的結構。藉由將遮罩開口部34設置為該形狀，就能夠連同使柱狀構件轉移用遮罩21振動的效果一起，使柱狀構件12順利地落入遮罩開口部34中，從而在焊料35的塗布範圍中的規定位置上正確地進行排列和搭載。另外，遮罩開口部34的形狀是按照柱狀構件12的形狀來設置的。

第5圖是展示排列和搭載有複數個柱狀構件12的基板5的一例斜視圖。在基板5上，柱狀構件12被配置在焊料35上，也就是金屬電極16上的規定位置上。柱狀構件12藉由焊料35的黏性來維持姿勢。然後，藉由檢查裝置26(參照第1圖)來檢查柱狀構件12的排列狀態，並被排入至基板存放器4中。搭載有 柱狀構件12的半導體基板5例如被輸送至回流裝置，從而基板5與柱狀構件12被接合固定。

第6圖是當基板5為晶片時的一例平面圖，其中，第6(a)圖為晶片5的平面圖，第6(b)圖是第6(a)途中被虛線A所包圍的電極形成區域(半導體積體電路區域)51的部分放大圖。半導體積體電路52的四條邊被設置在一群金屬電極16之間的切割線53所包圍，並藉由按照切割線53來進行切割，從而成為各個半導體積體電路芯片。該切割步驟是在：將搭載有柱狀構件12的基板(晶片)5利用回流裝置進行回流後、或在安裝步驟的最後進行的。

電極16是經過重新佈線後的電極。重新佈線的電極16的間隙大致為50μm~400μm。第6圖是用於說明形成在基板(晶片)5上的電極16、以及形成有電極16的電極形成區域51的配置的圖，圖中展示的電極大小、分佈以及電極形成區域51的形狀與實物不同，並且也不相似。

基板(晶片)5的直徑尺寸為300mm和200mm等。形成在被虛線所包圍多角形的電極形成區域51上的電極16的配置稱為電極圖案(Pattern)。形成在柱狀構件轉移用遮罩21上的遮罩開口部34的圖案與形成在基板(晶片)5上的電極圖案類似。

柱狀構件搭載方法

接著，將參照第7圖以及第8圖對柱狀構件搭載方法進行說明。

第7圖是柱狀構件搭載方法的主要步驟的步驟流程說明圖。第8圖是主要步驟的說明圖。首先，利用基板輸送機器人7從基板存放器4中將基板5設置在平台9上(步驟S10)。接著，在藉由基板矯正裝置8對基板5進行矯正後，將基板5輸送至焊料印刷裝置2處。第8(a)圖展示的是被輸送至焊料印刷裝置2後的基板5。在基板5上設置的凹部5a的底部形成有金屬電極16。

接著，設置焊料印刷用遮罩15，並藉由焊料印刷裝置2將焊料35印刷在基板5上(步驟S20)。第8(b)圖展示的是將焊料35印刷在基板5後的狀態。焊料35藉由表面張力在金屬電極16上擴展，並填入至凹部5a中。接著，將基板5輸送至柱狀構件轉移裝置3，並設置柱狀構件轉移用遮罩21，將規定量的柱狀構件12提供至柱狀構件轉移用遮罩21上，一邊藉由激振裝置22、23對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動，一邊驅動柱狀構件排列用刷刮板28將柱狀構件12導入至柱狀構件轉移用遮罩21的遮罩開口部34中從而將其排列在金屬電極16上(步驟S30)。

第8(c)圖展示的是將柱狀構件12排列在基板5上的狀態。焊料35在凹部5a中流轉至柱狀構件12的底面以及側面並依靠黏著力來支撐柱狀構件12。在進行柱狀構件排列後，將基板5輸送至檢查裝置26，並對柱狀構件12的排列狀態進行檢查(步驟S40)。當柱狀構件12被不多不少地排列的情況下(GO)，從柱狀構件搭載裝置1上進行去料，並進入到回流步驟，將柱狀構件12固定在基板5上(步驟S50)。然後，對搭載有柱狀構件12的基板5進行清潔(步驟S60)。經過上述這些步驟後，搭載有柱狀構件12的基板5便得以完成。

另外，當在對柱狀構件12的排列狀態進行檢查時(步驟S40)，判定為柱狀構件12過多或過少時(NG)，則會在進行修理作業(步驟S45)後再進入到回流步驟(步驟S50)。當柱狀構件12過少時，將柱狀構件12追加至基板5上，而當柱狀構件12過多時，則會將多餘的柱狀構件12去除。在檢查步驟(步驟S40)中，能夠將柱狀構件搭載的產量達到規定產量以上的基板5直接輸送至回流步驟(步驟S50)，而對未達到規定產量的基板5，會預先對其的柱狀構件過多過少的位置進行記憶，然後在經過另外的修理機修整後，再與正常的輸送路線向回合後進入至回流步驟(步驟S50)。另外，還能夠在連續產生未達到規定產量的基板5的情況下自動停止運作，並發出呼叫操作人員(Operator call)等 指令。在進行檢查步驟(步驟S40)時，當判斷為NG時，也可以將基板5返回至柱狀構件轉移裝置3，並在此進行排列步驟(步驟S30)。還可以將柱狀構件搭載裝置1與修理裝置、回流裝置以及清潔裝置連接在一起。

如前述說明般，柱狀構件搭載裝置1將柱狀構件12搭載於基板5的規定位置上，其包括：柱狀構件轉移用遮罩21，配置在基板5上，並且具有與基板5的規定位置相對應的複數個遮罩開口部34；柱狀構件排列用刷刮板28，配置在柱狀構件轉移用遮罩21的上方，一邊旋轉並移動一邊將柱狀構件12轉移至遮罩開口部34中；以及激振裝置22、23，在柱狀構件排列用刷刮板28被驅動時，對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動。

根據上述柱狀構件搭載裝置1，在藉由柱狀構件排列用刷刮板28將柱狀構件12轉移至柱狀構件轉移用遮罩21的遮罩開口部34中時，藉由利用激振裝置22、23對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動，就能夠將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。

另外，激振裝置22、23能夠與柱狀構件排列用刷刮板28的移動相聯動地沿柱狀構件轉移用遮罩21的上端面移動。像這樣，只要使激振裝置22、23與柱狀構件排列用刷刮板28的移動相聯動，就能夠在柱狀構件排列用刷刮板28的旋轉位置附近對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動，從而將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。

另外，激振裝置22、23在配置上將柱狀構件排列用刷刮板28夾在中間。只要在柱狀構件排列用刷刮板28的附近配置激振裝置22、23，就能夠在柱狀構件轉移用遮罩21的柱狀構件排列對象位置上施加幾乎相同的振動，從而高效率地將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。另外，激振裝置不限於2台，可以配置3台或4台以上，也可以只配置1台。

另外，柱狀構件搭載裝置1所使用激振裝置22、23的振動頻率為100Hz~40kHz。激振裝置22、23的振動頻率雖然可以根據柱狀構件12的尺寸和形狀來進行調整，但只要將其在100Hz~40kHz範圍內進行適當的調整，就能夠對柱狀構件轉移至柱狀構件轉移用遮罩21施加合適的振動，從而將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。

另外，只要將激振裝置22、23的振動的振幅在0.1μm~10μm範圍內進行適當的調整，就能夠在避免柱狀構件12發生跳躍或不震動的情況下，將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。

另外，柱狀構件搭載裝置1所使用的激振裝置22、23為超聲波振動裝置，激振裝置22、23具有激振部45，並且具有：能夠將柱狀構件轉移用遮罩21與激振部45之間的距離調整在0mm~1mm範圍內的激振部升降機構部46。藉由採用超聲波振動裝置來作為將激振裝置22、23，就能夠在無論激振部45是否與柱狀構件轉移用遮罩21發生接觸的情況下，對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動，並且只要將柱狀構件轉移用遮罩21與激振部45之間的距離適當地調整在0mm~1mm範圍內，就能夠對柱狀構件轉移用遮罩21施加適當的振動。

另外，在柱狀構件搭載方法中，包括：印刷步驟(步驟S20)，在基板5的上端面上配置焊料印刷用遮罩15，並在基板5的規定位置上進行焊料35的印刷；以及排列步驟(步驟S30)，在印刷有焊料35的基板5的上方配置柱狀構件轉移用遮罩21後，在柱狀構件轉移用遮罩21上提供柱狀構件12，並且一邊對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動，一邊使柱狀構件排列用刷刮板28旋轉並移動從而在印刷有焊料35的基板5的規定位置上排列柱狀構件12。

根據這種的柱狀構件搭載方法，在藉由柱狀構件排列用刷刮板28將柱狀構件12轉移至柱狀構件轉移用遮罩21的遮罩開口部34時，藉由對柱狀構 件轉移用遮罩21施加振動，就能夠將柱狀構件12不多不少地搭載於基板5的規定位置上。

另外，在以第3圖中說明的柱狀構件轉移裝置3的構成為例時，可以將柱狀構件排列用刷刮板28以及激振裝置22、23的構成進行更換。下面，將以此為第二例並參照第9圖來進行說明。

第9圖是展示第二例涉及的柱狀構件搭載裝置3A的大致構成的說明圖。下面將對其與第一例(參照第3圖)之間的不同點進行說明，其與圖3相同的部分、構件則使用與第3圖相同的符號來進行圖示。如第9圖所示，柱狀構件排列用刷刮板28具有被植入到固定於刮板旋轉驅動裝置29的安裝部30上的集束線狀構件33。集束線狀構件33沿柱狀構件排列用刷刮板28的旋轉軌跡構成。第9圖中所示的集束線狀構件33相當於第3圖中所示的外側的集束線狀構件33，並且省略了內側的集束線狀構件32。另外，在第9圖中，以簡化的方式展示出了集束線狀構件33。

集束線狀構件33為具備導電性以及柔軟性的細的撚線集合體，其旋轉著掃過柱狀構件轉移用遮罩21的表面並在X軸方向、Y軸方向上移動，在此期間，將柱狀構件12導入至遮罩開口部34。此時，在進行柱狀構件12的轉移運作時，集束線狀構件33對柱狀構件轉移用遮罩21施加5g/cm²~10g/cm²的接觸壓力。

像這樣，由於在進行柱狀構件12的轉移運作時，集束線狀構件33對柱狀構件轉移用遮罩21施加5g/cm²~10g/cm²的接觸壓力，因此不會妨礙到柱狀構件轉移用遮罩21的振動。而且，還能夠防止柱狀構件12混入到柱狀構件轉移用遮罩21與集束線狀構件33之間，從而抑制對柱狀構件12和柱狀構件轉移用遮罩21造成損傷或變形。即便偶爾有柱狀構件12混入到柱狀構件轉移用遮罩21與集束線狀構件33之間，由於集束線狀構件33所按壓的接觸壓力為5g/cm²~ 10g/cm²這樣的極小壓力，因此就能夠在不會對柱狀構件12造成傷口以及凹痕等損傷的情況下以良好的狀態來進行轉移。另外，由於集束線狀構件33具有適度的柔軟性並且一直與微小振動的柱狀構件轉移用遮罩21的表面保持著接觸，因此還能夠抑制柱狀構件12遺漏到外部。

如第9圖所示，在柱狀構件轉移部25的兩側配置有激振裝置22、23。激振裝置22、23各自具有激振部45，激振部45上的位於柱狀構件轉移用遮罩21一側的端面45a與柱狀構件轉移用遮罩21接觸從而使柱狀構件轉移用遮罩21振動。激振部45具有作為一例彈性構件的線圈彈簧55。

激振部45對柱狀構件轉移用遮罩21所施加的力來自於激振部45的自重和激振部升降機構部46的按壓力。線圈彈簧55使激振部45的端面45a與柱狀構件轉移用遮罩21一直保持著接觸，並且與振動相同步地來施加抵消激振部45的自重的方向的力。

在進行柱狀構件12的轉移運作時，藉由使激振部45一直與柱狀構件轉移用遮罩21保持著接觸，並利用線圈彈簧55來抵消激振部45的自重，就能夠減輕激振部45自身的振動所帶來的負荷，從而以規定的頻率以及振幅使柱狀構件轉移用遮罩21穩定地振動。

實驗例

在實驗中，已判明柱狀構件12的搭載(轉移)作業需要激振裝置22、23(即柱狀構件轉移用遮罩21)具備合適的振動頻率f以及振幅Z(半振幅Z0)。關於這一點將參照第10圖、第11圖來進行說明。另外，以下說明的實驗例中展示的是在直徑為200mm的晶片5上搭載直徑為150μm且長度為200μm的銅製的柱狀構件12後的實驗結果。

為了使柱狀構件12能夠轉移地進行振動，需要對柱狀構件12施加大於重力加速度G的加速度。也就是說，在柱狀構件轉移用遮罩21上升或下降 使，對柱狀構件轉移用遮罩21支架Z0(2πf)2的加速度。一旦該加速度值超過重力加速度G(9.8m/sec²)，柱狀構件12就會離開柱狀構件轉移用遮罩21。也就是說，在柱狀構件轉移用遮罩21由上升轉為下降、或由下降轉為上升時，柱狀構件12會跳起。

即，當滿足Z0(2πf)2>G時，柱狀構件12就會單獨地振動從而易於被轉移至遮罩開口部34中。此處的Z0為激振頻率。因此，被施加於柱狀構件轉移用遮罩21的加速度受振幅Z0和激振頻率f所支配，一旦振幅Z0過大則以較低的激振頻率f來振動，而一旦振幅Z0過小則以較高的激振頻率f來振動。柱狀構件12容易振動與否不受柱狀構件12自身重量的影響。

第10圖是展示經由實驗獲得的激振頻率f與柱狀構件12搭載(轉移)產量之間關係的圖表。圖中橫軸表示激振頻率(kHz)，縱軸表示搭載產量(%)。在實驗中，將振幅Z0設定在0.15μm~0.3μm，並將激振頻率f按照0.01kHz、0.1kHz、1kHz、10kHz、20kHz、40kHz的每個激振頻率來測定搭載產量。上述各激振頻率下的振動施加時間是固定的。在上述的加速度計算公式中，由於激振頻率f以平方後的方式產生影響因此對相對於激振頻率f的搭載產量進行了測定。另外，考慮搭載產量的方式將參照第11圖來進行說明。

如第10圖所示，當激振頻率f在1kHz以下時，搭載產量為10%~20%，而當激振頻率f超過0.1kHz後，搭載產量會急劇地上升，在10kHz時為80%，在20kHz時為85%，在40kHz時為90%。雖然可以預想到的是如果將激振頻率f設定在40kHz以上就能夠進一步提升搭載產量，但考慮到激振部45的尺寸、以及發熱量因素，將激振頻率f設定在40kHz的程度為為宜。另外，在第10圖中，雖然顯示當激振頻率f在10kHz以下時搭載產量處於較低的水平，但已經確認只要增加激振時間就能夠使搭載產量上升。

當振幅Z0在0.1μm~10μm範圍內就能夠實現柱狀構件12的轉移。並且如果加大振幅Z0就會使柱狀構件12的跳起量變大從而使轉移更加地容易。但是，這會受到激振裝置22、23的輸出能力、以及剛性等條件的制約(大型化)。另外，由於一旦柱狀構件12的跳起量過大的話會可能會導致對柱狀構件轉移用遮罩21和柱狀構件12造成損傷，或產生變形，因此從實驗結果來推定的話將振幅Z0在0.1μm~0.3μm範圍內為宜。

第11圖是搭載產量的評估結果的一例說明圖。如第11圖所示，晶片5為半導體積體電路(半導體芯片)52的集合體。在第11圖所示例中，半導體芯片52的數量為89個，其中搭載失敗的半導體芯片52a的數量為10個。因此搭載產量為10/89=88.8(%)。另外，在第11圖中，搭載失敗的半導體芯片52a的框內所記載的數字代表一個半導體芯片52a上的搭載失敗的數量(柱狀構件12過多或過少的數量)。在實驗例中，一個芯片內所搭載的柱狀構件12的數量為400個。因此，上述搭載產量也就代表了芯片的產量。搭載失敗的半導體芯片52a或藉由在柱狀構件轉移裝置3或3A中進行過多或過少的修正、或利用修理裝置(未圖示)來進行過多或過少的修正。

如上述說明般，在柱狀構件搭載裝置1中，藉由將激振裝置22、23的振動頻率(激振頻率)f設定為10kHz~40kHz，就能夠將柱狀構件12的搭載產量維持在80%以上，從而高效地將柱狀構件搭載於基板上。

另外，在柱狀構件搭載裝置1中，藉由將激振裝置22、23的振動的振幅設定為0.1μm~0.3μm範圍內，不僅能夠高效地將柱狀構件12轉移至基板(晶片)5上，還能夠抑制對柱狀構件轉移用遮罩21和柱狀構件12造成損傷。

另外，本發明並不僅限於上述各實施方式，只要在能夠達成本發明目的的範圍內，就可以對本發明進行各種變形以及改良。例如，在上述實施方式中，雖然是藉由激振裝置22、23來對柱狀構件轉移用遮罩21施加振動的， 但也可以將柱狀構件排列用刷刮板28作為激振裝置的一部分，藉由使柱狀構件排列用刷刮板28振動來轉移柱狀構件12。另外，還可以藉由柱狀構件排列用刷刮板28的振動來使柱狀構件轉移用遮罩21振動。

Claims (11)

1. 一種柱狀構件搭載裝置，將柱狀構件豎立著搭載於基板的規定位置上，其包括：柱狀構件轉移用遮罩，配置在該基板上，並且具有與該基板的規定位置相對應的複數個遮罩開口部；柱狀構件排列用刷刮板，配置在該柱狀構件轉移用遮罩的上方，一邊旋轉並移動一邊將該柱狀構件轉移至該遮罩開口部中；以及激振裝置，在該柱狀構件排列用刷刮板被驅動時，對該柱狀構件轉移用遮罩施加振動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置能夠與該柱狀構件排列用刷刮板的移動相聯動地沿該柱狀構件轉移用遮罩的上端面移動。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置被配置有複數個，從而在配置上將該柱狀構件排列用刷刮板夾在中間。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置的振動頻率為100Hz~40kHz。
5. 如申請專利範圍第4項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置的振動頻率為10kHz~40kHz。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，將該激振裝置的振動的振幅設置為0.1μm~10μm。
7. 如申請專利範圍第6項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，將該激振裝置的振動的振幅設置為0.1μm~0.3μm。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置為超聲波振動裝置，該激振裝置具有激振部，並且具有：能夠將該柱狀構件轉移用遮罩與該激振部之間的距離調整在0mm~1mm範圍內的激振部升降機構部。
9. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該激振裝置為超聲波振動裝置並具有激振部，該激振部進一步具有：在使該柱狀構件轉移用遮罩一側的端面一直與該柱狀構件轉移用遮罩相接觸的同時，抵消該激振部的自重的彈性構件。
10. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的柱狀構件搭載裝置，其中，該柱狀構件排列用刷刮板具有：由具備導電性以及柔軟性的細的撚線集合體所構成的，並且在該柱狀構件轉移用遮罩的表面上一邊旋轉一邊移動的集束線狀構件，該集束線狀構件在該柱狀構件的轉移運作時，對該柱狀構件轉移用遮罩施加5g/cm²~10g/cm²的接觸壓力。
11. 一種柱狀構件搭載方法，將柱狀構件豎立著搭載於基板的規定位置上，其包括：印刷步驟，在該基板的上端面上配置焊料印刷用遮罩，並在該基板的規定位置上進行焊料印刷；以及排列步驟，在印刷有該焊料的該基板的上方配置柱狀構件轉移用遮罩後，在該柱狀構件轉移用遮罩上提供該柱狀構件，並且一邊對該柱狀構件轉移用遮罩施加振動，一邊使柱狀構件排列用刷刮板旋轉並移動從而在印刷有該焊料的該基板的規定位置上排列該柱狀構件。