JP2022115105A - Bump formation device, bump formation method, solder ball repair device, and solder ball repair method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に使用されるパッケージ基板の電極製造工程において、基板上にハンダボールを搭載するバンプ形成装置及びバンプ形成方法、そして、形成される電極を検査して欠陥部分を補修(リペア)するハンダボールリペア装置及びハンダボールリペア方法に関する。 The present invention provides a bump forming apparatus and bump forming method for mounting solder balls on a substrate in the electrode manufacturing process of a package substrate used in a semiconductor device, and inspects the formed electrodes to repair defective portions. ) to a solder ball repair device and a solder ball repair method.
近年、半導体装置の電気的接続に、はんだを使用するバンプ形成技術が使用されている。例えば、高精度スクリーン印刷装置を使用し、基板の電極上にクリームはんだを印刷してリフローすることにより、150~180μmピッチで直径80~100μmのはんだバンプ電極を形成するクリームはんだ印刷法がある。 2. Description of the Related Art In recent years, bump forming techniques using solder have been used for electrical connection of semiconductor devices. For example, there is a cream solder printing method that forms solder bump electrodes with a pitch of 150 to 180 μm and a diameter of 80 to 100 μm by using a high-precision screen printer to print cream solder on electrodes of a substrate and reflow the solder.
また、半導体装置の小型化・高性能化による電極微細化に伴い、微細な穴を高精度に加工した冶具にハンダボールを振込んで所定のピッチで整列させ、直接基板上に搭載してからリフローすることにより、ハンダバンプ電極を形成するボール振込み法がある。 In addition, along with the miniaturization of electrodes due to the miniaturization and high performance of semiconductor devices, solder balls are placed in a jig with fine holes processed with high precision, aligned at a predetermined pitch, and mounted directly on the substrate before reflow. There is a ball feeding method for forming solder bump electrodes by
こうした背景技術において、特開2000-049183号公報(特許文献1)には、マスク上にエアーノズルからハンダボールを供給し、マスクを揺動及び振動させながら、所定の開口部にハンダボールを充填し、更に、ブラシやスキージの併進運動によって充填してから加熱する方法が開示されている。しかし、すべてのハンダボールが各バンプ形成位置に正しく搭載されるとは限らず、場合によっては搭載不良が発生することがある。 In such background art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-049183 (Patent Document 1) discloses that solder balls are supplied from an air nozzle onto a mask, and solder balls are filled into predetermined openings while the mask is rocked and vibrated. Also disclosed is a method of filling and then heating by translational movement of a brush or squeegee. However, it is not always the case that all the solder balls are correctly mounted at each bump formation position, and mounting failures may occur in some cases.
そこで、特開2003-309139号公報(特許文献2)には、ハンダボールのリペア装置を設置し、不良ハンダボールを管部材で吸引し、除去した後、管部材に新たな良品ハンダボールを吸着させてから欠陥のあった部分に搬送及び再搭載して、レーザー光照射部により、管部材の内側からレーザー光を照射してハンダボールを溶融させて仮止めする技術が開示されている。 Therefore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-309139 (Patent Document 2), a solder ball repair device is installed, and after sucking and removing defective solder balls with a pipe member, new good solder balls are adsorbed on the pipe member. A technique is disclosed in which the pipe member is transported and remounted on the defective portion, and the laser beam irradiation unit irradiates the pipe member with a laser beam from the inside to melt the solder ball and temporarily fix it.
また、特開2008-288515号公報(特許文献3)及び特開2009-177015号公報(特許文献4)には、ハンダボールの印刷された基板の状態を検査し、不良状態に応じて補修を行う検査・リペア部からなるハンダボール印刷装置が開示されている。 In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2008-288515 (Patent Document 3) and 2009-177015 (Patent Document 4), the state of a substrate on which solder balls are printed is inspected, and repair is performed according to the defective state. A solder ball printing apparatus is disclosed which consists of an inspection and repair section for performing.
また、特開2010-010565号公報(特許文献5)には、基板の電極パッド上に搭載されたハンダボールの状態を検査して、欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給する修復用ディスペンサを備えたハンダボール検査リペア装置が開示されている。 In addition, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-010565 (Patent Document 5), there is disclosed a method for repairing by inspecting the state of solder balls mounted on electrode pads of a substrate and supplying solder balls to electrode pads in which defects have been detected. A solder ball inspection and repair device with a dispenser is disclosed.
また、ハンダボールを加熱するものとして、特許第3173338号(特許文献6)、特許第3822834号(特許文献7)、特許第5098648号(特許文献8)があり、プラズマを使用し酸化膜を除去するものとして、特開2015-103688号公報(特許文献9)があり、加熱溶融をレーザーで行うものとして、特開2003-309139号公報(特許文献10)がある。 In addition, as methods for heating solder balls, there are Japanese Patent No. 3173338 (Patent Document 6), Japanese Patent No. 3822834 (Patent Document 7), and Japanese Patent No. 5098648 (Patent Document 8), which use plasma to remove an oxide film. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-103688 (Patent Document 9) is a method for doing so, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-309139 (Patent Document 10) is a method for performing heating and melting with a laser.
現在、5G(第5世代移動通信システム)対応技術の実用化が始まっている。また、バンプ電極形成に用いられる、ハンダボール直径も70~80μmから、30~50μm以下等へと極小サイズ化が進んでいる。5Gに使用される半導体装置の小型化・高速化・大容量化によるバンプ電極の極微細化に伴い、上記した特許文献で開示された技術や装置によりリフローを行った場合であっても、はんだ濡れ性や金属間化合物(IMC)層などの問題から、はんだ付け欠陥や割れなど、はんだ接合界面の信頼性の低下やはんだバンプ電極における欠陥発生などが問題となっている。 Currently, 5G (fifth generation mobile communication system) compatible technology has started to be put into practical use. Also, the diameter of solder balls used for forming bump electrodes is being reduced from 70 to 80 μm to 30 to 50 μm or less. With the miniaturization of bump electrodes due to the miniaturization, high speed, and large capacity of semiconductor devices used in 5G, even if reflow is performed by the techniques and devices disclosed in the above patent documents, solder Due to problems such as wettability and intermetallic compound (IMC) layers, there are problems such as soldering defects and cracks, the deterioration of the reliability of solder joint interfaces, and the occurrence of defects in solder bump electrodes.
特許文献2に開示されている技術では、リペア後に残存フラックスの量が少なくなっている確率が高く、リフロー時に、はんだ濡れ性が悪い場合、ハンダボールが溶けたときに電極パッド部に対するはんだ付けが不完全となる濡れ不良が発生する恐れがある。
In the technique disclosed in
また、特許文献3~5に開示されているハンダボール印刷装置におけるハンダボール検査リペア装置、及び、特許文献6~10に開示されている技術では、リフロー後に再検査し、ハンダボールを搭載し、リペアを実施した場合、新たに再供給するハンダボールにフラックスを塗布してあっても、先行して行われたリフロー工程の酸化作用により電極パッド部がダメージ(影響)を受けているため、はんだ付け欠陥が発生する確率が高い。また、通常のはんだ付けに比較すると、はんだ付け信頼性に問題が発生する可能性があった。
In addition, in the solder ball inspection and repair device in the solder ball printing apparatus disclosed in
そこで、本発明は、基板の電極パッド上に発生したバンプ欠陥を検査して、欠陥電極部にハンダボールを再供給・リペアを行い、はんだ付けする装置を提供することを目的とする。また、極微細はんだバンプにおいて、リフロー後のバンプ電極の欠陥部位へのリペア・はんだ付けとして、信頼性の高いリペアはんだ付け装置及び方法を提供することを目的とする。また、極微細はんだバンプ形成において、信頼性の高いはんだ付け装置及び方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus for inspecting bump defects occurring on electrode pads of a substrate, resupplying solder balls to defective electrode portions, repairing them, and soldering them. Another object of the present invention is to provide a highly reliable repair soldering apparatus and method for repairing and soldering defective portions of bump electrodes after reflow in ultra-fine solder bumps. Another object of the present invention is to provide a highly reliable soldering apparatus and method for forming ultrafine solder bumps.
上記した課題を解決するため、本発明のバンプ形成装置は、基板上に形成された電極パッド上に、ハンダボールを供給するバンプ形成装置であって、供給されたハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマ発生装置(プラズマ照射手段)と、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールを溶融するレーザー発生装置(レーザー照射手段)と、を備え、プラズマ照射手段から照射されるプラズマによりハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、レーザー照射手段から照射されるレーザーによりハンダボールを溶融し、電極パッドにハンダバンプを形成することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the bump forming apparatus of the present invention is a bump forming apparatus that supplies solder balls onto electrode pads formed on a substrate, wherein the supplied solder balls are irradiated with plasma, A plasma generator (plasma irradiation means) for removing an oxide film of a solder ball, and a laser generator (laser irradiation means) for irradiating the solder ball with a laser to melt the solder ball, wherein the plasma is irradiated from the plasma irradiation means. At the same time, the solder ball is melted by the laser emitted from the laser irradiation means to form a solder bump on the electrode pad.
また、本発明のバンプ形成方法は、基板上に形成された電極パッド上に、ハンダボールを供給するバンプ形成方法であって、電極パッドにハンダボールを供給後、ハンダボールにプラズマを照射すると共に、レーザーを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、ハンダボールを溶融して、電極パッドにハンダ付けすることを特徴とする。 Further, the bump forming method of the present invention is a bump forming method for supplying solder balls onto electrode pads formed on a substrate, wherein after the solder balls are supplied to the electrode pads, the solder balls are irradiated with plasma and A laser is irradiated to remove the oxide film of the solder ball, and at the same time, the solder ball is melted and soldered to the electrode pad.
また、本発明のハンダボールリペア装置は、基板の電極パッド上に形成されたハンダバンプの状態を検査して、欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給する修復用ディスペンサを備え、修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマ発生装置と、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールを溶融するレーザー発生装置と、を備え、ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、ハンダボールを溶融し、電極パッドにハンダバンプを形成することを特徴とする。 Further, the solder ball repair apparatus of the present invention includes a repair dispenser that inspects the state of the solder bumps formed on the electrode pads of the substrate and supplies the solder balls to the electrode pads for which defects have been detected. and a plasma generator for removing an oxide film of the solder ball by irradiating plasma onto the solder ball supplied by a plasma generator, and a laser generator for irradiating the solder ball with a laser and melting the solder ball, wherein the solder ball is oxidized. At the same time as removing the film, the solder balls are melted to form solder bumps on the electrode pads.
また、本発明のハンダボールリペア方法は、基板の電極パッド上に形成されたハンダバンプの状態をハンダボール検査工程によって検査し、ハンダボール検査工程によって欠陥が検出された電極パッドに修復用ディスペンサによってハンダボールを供給し、修復用ディスペンサによって欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給後、ハンダボールにプラズマを照射すると共に、レーザーを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、ハンダボールを溶融して、前記電極パッドにハンダ付けすることを特徴とする。 Also, in the solder ball repair method of the present invention, the state of the solder bumps formed on the electrode pads of the substrate is inspected by a solder ball inspection process, and the electrode pads detected to be defective by the solder ball inspection process are soldered with a repair dispenser. After supplying the ball and supplying the solder ball to the electrode pad whose defect was detected by the repair dispenser, the solder ball was irradiated with plasma and laser to remove the oxide film of the solder ball and at the same time remove the solder ball. It is characterized in that it is melted and soldered to the electrode pad.
本発明により、基板の電極パッド上に発生したバンプ欠陥を検査して、欠陥電極部にハンダボールを再供給・リペアを行い、はんだ付けする装置を提供することができる。また、極微細はんだバンプにおいて、リフロー後のバンプ電極の欠陥部位へのリペア・はんだ付けとして、信頼性の高いリペアはんだ付け装置及び方法を提供することができる。また、極微細はんだバンプ形成において、信頼性の高いはんだ付け装置及び方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an apparatus for inspecting bump defects occurring on electrode pads of a substrate, resupplying and repairing solder balls to defective electrode portions, and soldering them. Also, in ultra-fine solder bumps, it is possible to provide a highly reliable repair soldering apparatus and method for repairing and soldering defective portions of bump electrodes after reflow. Also, it is possible to provide a highly reliable soldering apparatus and method for forming ultra-fine solder bumps.
なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、実施例の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the description of the embodiments.
以下、図面を使用して、本発明の実施例による装置及び方法の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the apparatus and method according to the embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
図1に、フラックス印刷およびハンダボール搭載・印刷工程の概要を示す。 FIG. 1 shows an overview of flux printing and solder ball mounting/printing processes.
図1(a)に示すように、まず、基板21の電極パッド22上に所定量のフラックス23をスクリーン印刷法により転写する。本実施例では、スクリーン20には高精度なパターン位置精度を保障できるように、アディティブ法で製作したメタルスクリーンを使用している。スキージ3としては角スキージ、剣スキージ、および平スキージの何れを用いても良い。まず、フラックス23の粘度・チクソ性に応じたスクリーンギャップ、印圧、およびスキージ速度等の条件を設定する。そして、設定された条件でフラックスの印刷を実行する。
As shown in FIG. 1(a), first, a predetermined amount of
印刷されたフラックス23の量が少ない場合、ハンダボール充填時にハンダボールを電極パッド22上に付着することができない恐れがある。またリフロー時のハンダ濡れ不良の要因となり、綺麗な形状のバンプが形成できず、バンプ高さ不良やハンダ接続強度不足の要因ともなる。
If the amount of printed
反対にフラックスの量が多過ぎる場合、ハンダボール搭載・印刷時にスクリーンの開口部に余分なフラックスが付着すると、ハンダボールがスクリーンの開口部に付着してしまい、ハンダボールが基板上に転写できなくなる。このようにフラックス印刷は、ハンダボール搭載における品質を維持するために非常に重要なファクターである。 On the other hand, if the amount of flux is too much, and excess flux adheres to the openings of the screen during mounting and printing of the solder balls, the solder balls will adhere to the openings of the screen, making it impossible to transfer the solder balls onto the board. . Thus, flux printing is a very important factor for maintaining the quality of solder ball mounting.
次に、図1(b)に示すように、フラックス23が印刷された基板21の電極パッド22上にハンダボール24を搭載・印刷する。本実施例では、直径約30μmのハンダボールを使用する。なお、ハンダボールは半導体装置の小型化・高速化・大容量化によるバンプ電極の極微細化に伴い、その直径も25μm~30μmと、極小サイズ化が進んでいる。
ハンダボール24の搭載において使用するスクリーン20bには、高精度なパターン位置精度を保障できるようにアディティブ法で製作したメタルスクリーンを使用する。
Next, as shown in FIG. 1B,
As the
スクリーン20bの材質にはたとえばニッケルのような磁性体材料を使用する。それによって、スクリーン20bは、ステージ10に設けてある磁石10sから磁力で吸引され、基板21とスクリーン20bとの間のギャップをゼロにすることができる。したがって、ハンダボール24が基板21とスクリーン20bの間に潜り込み余剰ボールを発生させるという不良を防止できる。
A magnetic material such as nickel is used for the material of the
また、スクリーン20bの裏面には樹脂製または金属製の微小な支柱20aを設けている。これにより、フラックス23がにじんだ場合の逃げ部を構成している。したがって、フラックス23を印刷した基板21がスクリーン20bに密着した時に、フラックス23のにじみがスクリーンの開口部内に付着するのを防止できる。
In addition, resin or
基板21のコーナー4点には位置決めマーク(図示せず)が設けてある。基板21上の位置決めマークとスクリーン20b側の位置決めマーク(図示せず)をカメラ15f(図2参照)により視覚認識し、高精度に位置合わせする。それにより、所定の電極パッド22上にハンダボール24を高精度に供給することが可能になる。
Positioning marks (not shown) are provided at four corners of the
スクリーン20b上に示したスリット状体63は、ハンダボールを供給するための充填ユニット(図4参照)を構成する一要素である。スリット状体63を揺動させながら充填ユニットが矢印60V方向に移動することによって、ハンダボール24が押し転がされ、スクリーン20bの開口部20dへ次々と充填されていく。
The slit-
図2は、フラックス印刷からハンダボール検査リペアまでの工程の一実施例を示す概略図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of processes from flux printing to solder ball inspection and repair.
図2に示す装置は、フラックス印刷部101、ハンダボール搭載・印刷部103、および検査・リペア部104を一体として構成したものである。各部はベルトコンベア25で連結され、そのベルトコンベア25により基板が搬送される。フラックス印刷部101およびハンダボール搭載・印刷部103には、作業のためのテーブル10f、テーブル10bが設けてある。このテーブル10f、テーブル10bを上下移動して基板の受け渡しと受け取りを行う。テーブル10f、テーブル10bは水平方向(XYθ方向)にも移動可能に構成してある。また、カメラ15f、カメラ15bでスクリーン20、スクリーン20bと基板の位置合わせマーク(図示せず)を撮像することによって、スクリーン20、スクリーン20bと基板との位置合わせが行えるように構成してある。検査・リペア部104を通過した基板は次段の工程の図示しないリフロー部に送られ、加熱することにより、搭載されたハンダボールは溶融され、電極パッド上にはんだ付けされ、バンプが形成されることになる。
The apparatus shown in FIG. 2 comprises a
図3に、本実施例におけるバンプ形成工程のフローチャートを示す。 FIG. 3 shows a flow chart of the bump formation process in this embodiment.
まず基板をフラックス印刷部に搬入する(STEP1)。その後、電極パッド上に所定量のフラックスを印刷する(STEP2)。次に、フラックス印刷後のスクリーン開口状況を検査する(STEP3)。検査の結果NG(不良)の場合、印刷装置内に備えた版下清掃装置にて自動的にスクリーン清掃を実施し、必要に応じフラックスを供給補充する。またNGとなった基板は、ハンダボール印刷以降の工程を実施しないように、NG信号と共に後工程のコンベア上で待機させライン外へ排出する。インラインのNG基板ストッカー等を使用することによりマガジン一括で排出しても良い。NG基板はライン外の工程で洗浄実施後、再度フラックス印刷に使用可能となる(STEP4)。 First, the board is loaded into the flux printing unit (STEP 1). After that, a predetermined amount of flux is printed on the electrode pads (STEP 2). Next, the screen opening condition after flux printing is inspected (STEP 3). If the result of the inspection is NG (defective), the screen is automatically cleaned by the block cleaning device provided in the printing apparatus, and the flux is supplied and replenished as necessary. In addition, the NG board is put on standby on the conveyor for the post-process together with the NG signal so as not to carry out the process after the solder ball printing, and is discharged out of the line. By using an in-line NG substrate stocker or the like, the magazine may be discharged all at once. NG substrates can be used again for flux printing after cleaning in a process outside the line (STEP 4).
良品基板に対してはハンダボール搭載・印刷を実施する(STEP5)。ハンダボール搭載・印刷が終了すると、版離れさせる前に、スクリーンの上方からスクリーン開口内におけるハンダボールの充填状況を検査する(STEP6)。その結果、充填不足の箇所があった場合、再度ハンダボール搭載・印刷動作を実行する(STEP7)。これにより、ハンダボールの充填率を向上させることができる。 Solder balls are mounted and printed on non-defective boards (STEP 5). After the mounting and printing of the solder balls is completed, before releasing the plate, the state of filling of the solder balls in the opening of the screen is inspected from above the screen (STEP 6). As a result, if there is an insufficiently filled portion, the solder ball mounting/printing operation is executed again (STEP 7). Thereby, the filling rate of the solder balls can be improved.
STEP6の検査でOKとなったら、版離れを実施し(STEP8)、検査・リペア装置にてハンダボールの搭載状況を検査する(STEP9)。ハンダボール搭載状況の検査によりNGの場合は、フラックスを供給してから、不良箇所の電極パッド部にハンダボールを再供給する(STEP10)。搭載状況の検査によりOKの場合、次段の工程に配置した図示しないリフロー装置にてハンダボールを溶融し(STEP11)、ハンダバンプが完成する。 If the inspection in STEP6 is OK, the stencil is removed (STEP8), and the mounting status of the solder balls is inspected by the inspection/repair device (STEP9). If the inspection of the solder ball mounting state is NG, flux is supplied and then solder balls are re-supplied to the defective electrode pad portion (STEP 10). If the inspection of the mounting state is OK, the solder balls are melted by a reflow device (not shown) arranged in the next step (STEP 11), and the solder bumps are completed.
図4は、ハンダボール供給ヘッドの全体構造を示す側面図であり、ハンダボール搭載・印刷部における、ハンダボールを基板上に搭載するためのハンダボール供給ヘッド(充填ユニット)の構成を示す図である。 FIG. 4 is a side view showing the overall structure of the solder ball supply head, showing the configuration of the solder ball supply head (filling unit) for mounting the solder balls on the substrate in the solder ball mounting/printing section. be.
ハンダボール供給ヘッド60は、筐体61と蓋64とシブ状体62で形成される空間にハンダボール24を収納するボールケースと、シブ状体62の下方に間隔をあけて設けられたスリット状体63とを備えている。シブ状体62は、供給対象のハンダボール24の直径に適合するように、網目状の開口あるいは連続した長方形状のスリット部等の開口を有する極薄の金属板で形成してある。シブ状体62の下方には、スリット状体63を配置し、スリット状体63がスクリーン20bと面接触するように構成してある。
The solder
また、蓋64の上方に設けられた印刷ヘッド昇降機構4により、スクリーン20bに対するスリット状体63の接触度合い・ギャップを微調整することができる。スリット状体63は磁性材料からなる極薄の金属板で形成してある。磁性材料を使用することで、磁石を設けたステージ10からの磁力により、磁性材料で形成されたスクリーン20bに対してスリット状体63が吸着可能としたものである。スリット状体63は、対象のハンダボール24の直径およびスクリーン20bの開口部20dの寸法に適合するように、たとえば網目状の開口あるいは連続した長方形状のスリット部を有する。
Further, the degree of contact and the gap between the slit-shaped
さらに、ハンダボール供給ヘッド60は、ボールケースに設けてあるシブ状体62を水平方向に加振する水平振動機構を備えている。水平振動機構は、ボールケースの側面に対して平行な位置に形成した部材に加振手段65を取り付け、その部材を取り付けた支持部材70を蓋64の上面に設けることにより構成した。この構成により、ボールケースをその側面側から加振手段65により加振することで、シブ状体62を振動させることができる。シブ状体62を振動させることで、シブ状体62に設けてあるスリット状の開口がハンダボール24の直径より大きく開くことができる。これにより、ボールケースに収納したハンダボール24が、シブ状体62のスリット部からスリット状体63上に落下する。
スリット状体63上に落下させるハンダボール24の数量、すなわちハンダボール24の供給量は加振手段65による加振エネルギーを制御することで調整できる。
Further, the solder
The number of
加振手段65は、エアーロータリー式バイブレータを用い、圧縮エアー圧力をデジタル制御により微調整することで振動数を制御できるものである。あるいは、圧縮エアー流量を制御して振動数を可変してもよい。加振手段65により、シブ状体62およびボールケースは、ボールケース内に収容されたハンダボール24に振動を与え、ハンダボール24間に働くファンデスワールス力による吸引力を相殺し分散させる。その分散効果によって、ハンダボール24の材料や生産環境における温度・湿度の影響によりハンダボール供給量が変化することを防止できる。したがって、生産効率を考慮した調整が可能となる。
The vibrating means 65 uses an air rotary vibrator, and can control the vibration frequency by finely adjusting the compressed air pressure by digital control. Alternatively, the frequency may be varied by controlling the flow rate of compressed air. The
また、ハンダボール供給ヘッド60には、ボールケースを水平方向に揺動するための水平揺動機構が設けてある。水平揺動機構は次のように構成されている。支持部材70の上部にリニアガイド67を設け、リニアガイド67が移動できるようにリニアレールを設けた充填ヘッド支持部材71が設けてある。この充填ヘッド支持部材71には駆動用モータ68が設けてあり、この駆動用モータ68の軸に偏芯カム66が取り付けられている。偏芯カム66が回転すると支持部材70が水平方向に移動(揺動)する構成となっている。
充填ヘッド支持部材71はモータ支持部材2に支持されており、モータ支持部材2に対して左右方向には移動しないように構成してある。
Further, the solder
The filling
すなわち、水平揺動機構は、駆動用モータ68により偏芯カム66を回転させることにより、任意のストローク量にてスリット状体63に対して水平方向に揺動動作を与えるものである。スリット状体63は、磁力によりスクリーン20bに吸着された状態で揺動動作するので、スリット状体63とスクリーン20bの間には隙間が空かずに確実にハンダボール24を転がすことが可能である。また、スリット状体63の開口サイズにより、ハンダボール24を確実にスリット状体63の開口に補充しながら効率の良い充填動作が可能である。スクリーン20bと揺動動作のサイクル速度は、駆動用モータ68の速度を制御することで任意に可変でき、ラインバランスを考慮したハンダボール24の充填タクトを設定することができる。また、ハンダボール24の材料の種類、スクリーン20bの開口、および環境条件に適合したサイクル速度を調整することで充填率を制御可能とした。
That is, the horizontal rocking mechanism rotates the
さらに、ハンダボール供給ヘッド60にはヘラ状体69を設けてある。ハンダボール供給ヘッド60により基板21上にハンダボール24を供給した後に、スクリーン20bを基板21面から離す時、すなわち版離れを実施して基板上へハンダボールを転写する時に、スクリーン20bの版面上にハンダボール24の残りがあると、スクリーン20bの開口部20dを通してハンダボール24が基板21上に落下し、過剰ハンダボールが供給されてしまう原因となる。そのため、本実施例ではハンダボール供給ヘッド60の進行方向にボールケースから間隔を空けて、ヘラ状体69をスリット状体63と略同じ高さに設けてある。ヘラ状体69の先端は極薄で平坦精度の高い状態に研磨してあり、スクリーン20bに密着した状態で、ハンダボール24をハンダボール供給ヘッド60の外部にはみ出さないようにしている。
Further, the solder
また、ヘラ状体69には磁性体材料を用い、スリット状体63と同様に磁力でスクリーン20bに密着するので、ハンダボール24がハンダボール供給ヘッド60の外部へはみ出してしまうことを防止できる。なお、ヘラ状体69をボールケースの外周部全領域に設けるように構成してもよい。ヘラ状体69によってスクリーン20bの版面上のボール残りは極力少なくすることができる。
Further, the spatula-shaped
しかしながら、スクリーン20bの版面の微小変位によるボール残りの影響はまだ考えられる。そこで、本実施例では、過剰ハンダボールによる不良をさらに少なくするために、ハンダボール供給ヘッド60に、エアーカーテンを形成するための送風機構75を設けた。
However, the impact of ball remnants due to minute displacements of the plate surface of the
すなわち、印刷ヘッド昇降機構4を支持するモータ支持部材2に送風機構75を設けて、充填ユニットの周囲にエアーカーテンを形成するようにしたものである。この送風機構75には図示しない圧縮空気供給源から圧縮空気が供給されるように構成してある。送風機構75を使用すると、ハンダボール供給ヘッド60が基板端面方向へ移動する時に、はみ出たハンダボールを圧縮エアーによりハンダボール供給ヘッド60の移動方向側へ押し転がす。したがって、版面上のハンダボール残りを防止できる。
That is, the
次に、ハンダボールを基板上に搭載・印刷する動作について説明する。 Next, the operation of mounting and printing solder balls on the board will be described.
図5はハンダボール搭載・印刷動作を説明する概略図である。ハンダボール搭載・印刷動作には、主にハンダボール供給ヘッド60とスイーパ130が使用される。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the solder ball mounting/printing operation. The solder
まず、(1)に示すように、ハンダボール供給ヘッド60は、基板21の長手方向に移動しながら、水平振動機構によりボールケースを振動させ、スクリーン20bの開口部にハンダボールを充填する。また、(2)に示すように、ハンダボール供給ヘッド60は、水平揺動機構による揺動動作も併用して、ハンダボールを転がして確実に開口部に充填しながら、水平方向(矢印A方向)に往復移動する。
First, as shown in (1), the solder
スクリーン開口部へのハンダボール充填動作が終わると、ハンダボール供給ヘッド60は(3)の矢印Bに示すように上昇する。その後、(4)の矢印Cに示すように基板21の上方を長手方向に移動し、元の位置に戻ったら矢印Dに示すようにスクリーン20bに接する位置まで下降して停止する。
After completing the operation of filling the screen openings with solder balls, the solder
次に、スイーパ130によるスイープ動作について説明する。
Next, the sweep operation of
スイーパ130は、上記充填動作後に意図せずスクリーン上に残ってしまったハンダボールを履き集めるためのものである。スイーパ130の底部には、図5に示すように、複数のスキージ131が形成されている。スキージ131は、スイーパ130の動作進行方向とは逆方向に一定角度傾けて取り付けられている(細部は図示せず)。スキージ131がスクリーン上を移動しその表面をなでることによって、スクリーン上のハンダボールをほうきのように掃いて集めることができる。
The
ハンダボール供給ヘッド60による充填動作が終了すると、(5)に示すように、スイーパ130がスクリーン20bに接した状態で矢印Eに示す水平方向に移動する。すなわち、スイーパ130の底部に取り付けられた複数のスキージ131が、スクリーン20bの上面に沿って水平方向に進行する。このとき、スクリーン20b上に残っているハンダボールが履き集められて、スクリーン20bの空いている開口部へ落とし込まれる。これによって、後述する図6、7に示すようなボール無し不良をなくすことができる。さらに、スクリーン20b上のハンダボールをすべて履き出して、最終的にスクリーン20b上に余剰ハンダボールが残っていない状態にする。
When the solder
スイーパ130は、スクリーン20bにおける開口部の存在する端部付近まで移動すると、矢印Fに示すように一旦上昇する。その後、(6)の矢印Gに示すように基板21の上方を長手方向に戻り、矢印Hに示すように再びスクリーン20bに接する位置まで下降する。その後さらに同様なスイープ動作を繰り返す。このスイープ動作は、スクリーン20b上のハンダボールが完全に一掃されるまで数回にわたって実行される。また、場合によっては、(7)の矢印Iに示すように、スクリーン20b上の一部分に限定したスイープ動作を他の部分に移動しながら連続して実行してもよい。
Once the
以上のスイープ動作により、空いているすべての開口部へハンダボールを充填することができるので、ボール無し不良をなくすことが可能になる。また、最終的にスクリーン20b上の余剰ハンダボールがすべて残らず履き出されるので、スクリーン20bを基板21から分離するときに、スクリーン20bの開口部に余剰ハンダボールが入り込んでしまうことを防止できる。したがって、後述する図6、7に示すようなダブルボール不良をなくすことができる。
By the sweep operation described above, all the empty openings can be filled with solder balls, so that the no-ball defect can be eliminated. Moreover, since all the surplus solder balls on the
図6に、ハンダボール搭載・印刷後における、基板上のハンダボール充填状況の例を示す。 FIG. 6 shows an example of how solder balls are filled on a board after solder balls are mounted and printed.
基板21をカメラで撮像した場合、ハンダボールが全ての電極部に対して良好に充填されると、(a)に示すような状態を観察することができる。(b)は、ハンダボールの一部の充填が不完全な状態(ボール無し不良)を示す。(c)は、ハンダボール同士が吸着したダブルボール状態、および余剰ハンダボールが電極部からはみ出している状態を示す。
When the
図7はハンダボール搭載・印刷後の代表的な欠陥例を示している。図7に示すように、ハンダボール充填不良の例として、たとえば、ハンダボールが充填されていない「ボール無しの状態」、近接するハンダボール同士が重なった「ダブルボールの状態」、およびハンダボールが電極部のフラックス塗布位置からずれた「位置ずれボールの状態」を挙げることができる。 FIG. 7 shows a typical defect example after solder ball mounting and printing. As shown in FIG. 7, as examples of solder ball filling failures, for example, a "no ball state" in which no solder ball is filled, a "double ball state" in which adjacent solder balls overlap each other, and a solder ball A "displaced ball state" that is displaced from the flux application position of the electrode portion can be mentioned.
これらの状態で基板を後工程(リフロー工程)に流してしまうと、不合格品が生産されることになる。そこで基板上の充填状況を検査し、前記の充填ユニット(ハンダボール供給ヘッド)により搭載・印刷動作をリトライすることで、不良品を良品に修正することが可能になる。この検出には、良品モデルと比較するパターンマッチングにて判定が可能である。ハンダボール搭載・印刷後に、充填ユニットに取り付けたラインセンサカメラ(図示せず)にてエリア単位で一括認識を行う。もしNGであれば再度ハンダボール搭載・印刷を実行する。合格であれば、版離れ動作を実行し、基板を後工程へ排出する。 If the board is sent to the post-process (reflow process) in these conditions, a rejected product will be produced. Therefore, by inspecting the filling condition on the board and retrying the mounting/printing operation by the filling unit (solder ball supply head), it becomes possible to correct the defective product to a good product. This detection can be determined by pattern matching that compares with a non-defective product model. After mounting and printing solder balls, batch recognition is performed for each area by a line sensor camera (not shown) attached to the filling unit. If NG, solder ball mounting and printing are executed again. If it passes, the plate separation operation is executed, and the substrate is discharged to the post-process.
図8は、ハンダボール搭載・印刷後の検査・リペア部でのリペア作業について説明する図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the inspection/repair work after solder ball mounting/printing.
検査・リペア部では、まず、ハンダボール搭載・印刷が完了した後、基板上の充填状況をCCD(Charge Coupled Device)カメラで確認する。そして、不良が検出されると、不良箇所の位置座標を求める。ダブルボール、位置ずれボール、過剰ボールなどの不良の場合は、(1)に示すように、除去用ディスペンサである吸引用の真空吸着ノズル86が、不良ハンダボール24xの位置へ移動する。そして、不良ハンダボール24xを真空吸着し、不良ボール廃棄ステーション(図示せず)へ移動させる。不良ボール廃棄ステーションでは、廃棄ボックス83(図9参照)にボールを真空遮断により落下・廃棄する。
In the inspection/repair section, first, after solder ball mounting/printing is completed, the state of filling on the board is checked with a CCD (Charge Coupled Device) camera. Then, when a defect is detected, the position coordinates of the defect location are obtained. In the case of a defect such as a double ball, a misaligned ball, or an excessive ball, as shown in (1), the
ハンダボール24が供給されていない電極パッド部を検出した場合や、真空吸着ノズル86で不良ハンダボールを取り除いた場合は、(2)に示すように、ハンダボール収納部84に収納されている正常なハンダボール24を、修復用ディスペンサ87を用いて負圧により吸着する。そして(3)に示すように、正常なハンダボール24を吸着した修復用ディスペンサ87は、ハンダボール収納部84からフラックス供給部85に移動する。(4)に示すように、フラックス供給部85に蓄えられているフラックス23に、ハンダボール24を吸着した修復用ディスペンサ87を移動して、ハンダボール24をフラックス23に浸漬する(又は、ハンダボール24にフラックス23を付着する)ことで、ハンダボール24にフラックス23を添加する。その後、(5)に示すように、ハンダボール24を吸着した修復用ディスペンサ87を、基板上の欠陥のあった箇所に移動する。最後に(6)に示すように、欠陥部にハンダボール24を供給する。上記の(1)~(6)の工程でリペア作業が完了する。
When an electrode pad portion to which no
上記工程で、除去用ディスペンサをフラックス供給用ディスペンサとして兼用できるようにして、不良ハンダボールを除去した後に、欠陥部分にフラックスを供給する方法も実施できる。この場合、新規のハンダボールを供給時に、フラックスを付着させる工程を行なわなくてよい。 In the above process, the removing dispenser can also be used as a flux supplying dispenser, and after the defective solder ball is removed, the flux can be supplied to the defective portion. In this case, it is not necessary to carry out the step of applying flux when supplying new solder balls.
なお、前述の検査で、位置ずれボールなどの不良ボールを取り除いた場合は、上述のリペア作業で正常なハンダボールを正しい位置に補給して欠陥を修復することが可能である。 If defective balls such as misaligned balls are removed in the above inspection, the defect can be repaired by replenishing normal solder balls to the correct positions in the repair work described above.
図9は、検査リペア装置の概略構成について説明する図であり、検査・リペア部を1つの独立した装置として上から見た平面図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the schematic configuration of the inspection/repair apparatus, and is a plan view of the inspection/repair section as one independent apparatus viewed from above.
図9に示すように、搬入コンベア81から検査対象の基板21が搬入されると、検査部コンベア82上に受け渡され、矢印J方向に搬送される。検査部コンベア82の上部には門型フレーム80が設けてある。門型フレーム80の搬入コンベア81側には、基板搬送方向(矢印J方向)に対して直角方向にラインセンサ79が配置してある。このラインセンサ79によって、基板21上の電極パッド22に印刷したハンダボール24の状態を検出する。なお、ここでは、ハンダボールの状態検出器としてラインセンサ79を設けた構成にしたが、撮像用カメラを設けて、門型フレーム80の長手方向に移動し、ハンダボールの状態を撮像して欠陥を検出する構成としてもよい。
As shown in FIG. 9, when the
門型フレーム80を支持する一方の足側には、正常なハンダボールを収納したハンダボール収納部84と、フラックス供給部85が設けてある。また他方の足側には、廃棄ボックス83が設けてある。門型フレーム80には、不良ハンダボールを吸引除去するための除去用ディスペンサである真空吸着ノズル86と、基板上の欠陥を補修するための修復用ディスペンサ87とが、リニアモータにより水平方向(矢印K方向)に移動可能に設けてある。
A solder
検査部コンベア82は、矢印J方向およびその逆方向に往復動できるように構成されており、基板21の欠陥位置に応じて、修復用ディスペンサ87や真空吸着ノズル86の位置に欠陥位置を合わせることができるように構成してある。検査・リペアの終了した基板21は搬出コンベア88によって搬出され、リフロー装置に送られる。上記の構成により、図8で説明した動作で検査リペアを行うことが可能となる。
The
図10は修復用ディスペンサの構成を示す側面図であり、図11は修復用ディスペンサの先端部におけるハンダボールの吸着分離動作を説明する拡大図である。 FIG. 10 is a side view showing the configuration of the repair dispenser, and FIG. 11 is an enlarged view for explaining the suction and separation operation of the solder ball at the tip of the repair dispenser.
図10に示すように、修復用ディスペンサ87には、ハンダボールを保持して移動させるためのたとえばプラスチック製の吸着ノズル90が形成されている(ただし材質はプラスチック製に限定されるわけではない)。吸着ノズル90は先端部98から上方に向かってテーパー状に施されている。すなわち、吸着ノズル90は先端部98から基端部99に向かって幅が拡大していく形状になっている。吸着ノズル90内には貫通穴92が形成されている。
As shown in FIG. 10, the repairing
図11に示すように、貫通穴92もまた(吸着ノズル90の形状ほどではないが)上方に向かってテーパー状に形成されている。すなわち、貫通穴92は上部になるほど太く、下部になるほど細くなるように形成されている。なお詳細には、貫通穴92の下端に設けた開口端部92aの内径が、後述の心棒91の外径と略同一になるように、貫通穴92を形成する。貫通穴92の内部空間には、図示しない負圧印加機構により負圧が施されるようになっている。
As shown in FIG. 11, the through
吸着ノズル90はノズル支持枠94にボルト等により固定されている。ノズル支持枠94は駆動部96に連結されている。そのため、吸着ノズル90は駆動部96とともに上下方向に自在に移動できるようになっている。
The
吸着ノズル90内の貫通穴92には、心棒91がシール部材(図示せず)を介して挿入、保持されている。心棒91は、たとえば直径約10μmの円柱状の金属製の棒であり、強度が大きく帯電しにくい材質からなる(ただし心棒91の形状(直径)と材質は上記に限定されず、ハンダボール24の直径よりも小さいことが好ましい)。貫通穴92の開口端部92aの部分を除いて、心棒91の外径は貫通穴92の内径よりも小さく、心棒91は吸着ノズル90の軸方向に自在に上下動できるようになっている。心棒91の上端部91aは支持部材93に固定されている。支持部材93はモータ95に連結しており、心棒91とともに上下方向に自在に移動できるようになっている。
A
支持部材93と駆動部96とはリニアレール97を介して接続されているので、支持部材93と駆動部96とはそれぞれ独立して上下動できるようになっている。すなわち、支持部材93に取り付けられた心棒91と、駆動部96に連結した吸着ノズル90はそれぞれ独立して上下動が可能である。
Since the supporting
このように、上記の支持部材93、ノズル支持枠94、モータ95、駆動部96、リニアレール97等で駆動機構を構成している。
Thus, the
支持部材93が下降、または吸着ノズル90が上昇すると、図10(b)に示すように支持部材93の下端面と吸着ノズル90の上端面とが当接する。この当接状態で、心棒91の下端部91bが吸着ノズル90の先端部98から下方向に突出する。上記機能を実現するために、心棒91の全長Aは吸着ノズル90の全長Bよりも長くなるように構成されている。
When the
なお、図11に拡大して示すように、吸着ノズル90の先端部98はハンダボール24を保持しやすいように、テーパー溝の形状に加工されている。吸着ノズル90の先端部98がテーパー溝の形状に加工されていることにより、ハンダボール24を真空吸着したときに、ハンダボール24がテーパー溝内にぴったりと良好にフィットし、ハンダボール24が先端部98から容易にはずれにくくなる。なお、先端部98の溝部の形状を、ハンダボール24の形状と同様な球状とすることにより、さらに良好な吸着が可能になる。しかしながら、先端部98の形状は上記に限定されるものではない。
11, the
次に、上記のように構成された修復用ディスペンサによるハンダボールの欠陥リペア動作を説明する。 Next, the operation of repairing defective solder balls by the repair dispenser configured as described above will be described.
最初に、修復用ディスペンサ87の吸着ノズル90で、補修するための新規ハンダボール24(直径約30μm)を吸着する。このとき、吸着ノズル90内には貫通穴92を介して負圧が供給されるので、ハンダボール24は吸着ノズル90の先端部98に真空吸着される。図示はしないが、心棒91が挿入されている貫通穴92の上部から負圧が洩れないような構造が施されている。またこのとき、図10(a)に示すように、心棒91は吸着ノズル90の先端部98から内側(上方)に引っ込んでいる状態になっている。
First, the
この吸着状態で、ハンダボール24を欠陥箇所の電極パッド120上方に搬送し、修復用ディスペンサ87を電極パッド120方向に降下させて、図11(a)に示すように、電極パッド120上のフラックス121内にハンダボール24を載置する。
In this suction state, the
次に、モータ95を駆動して、心棒91の下端部91bがハンダボール24に当接するまで、心棒91を吸着ノズル90の貫通穴92を通って降下させる。それによって、図11(b)に示すように、心棒91がハンダボール24を電極パッド120に対して押し付けることになる。前記のように心棒91の外径と貫通穴92の開口端部92aの内径とは略同一なので、心棒91の移動過程において、心棒91が貫通穴92の開口端部92aをふさぐ状態になる。そのために、貫通穴92内の隙間が狭少状態になり、負圧力が作用していても、それによる真空吸着(負圧)力が小さくなり、ハンダボール24は吸着ノズル90から分離自在になる。
Next, the
したがって、上記構成によれば負圧を遮断するための真空ポンプ弁を別途設ける必要がなく、コスト削減につながる。 Therefore, according to the above configuration, there is no need to separately provide a vacuum pump valve for shutting off the negative pressure, which leads to cost reduction.
次に、図10(b)に示すように心棒91でハンダボール24を電極パッド120に押さえ付けた状態で、図11(b)に示すように吸着ノズル90を上昇させてハンダボール24から分離する。
Next, as shown in FIG. 10B, while the
最後に、モータ95を駆動して、心棒91を再び上昇させてハンダボール24から分離する。このとき、心棒91とハンダボール24との接触面積は非常に小さいので、たとえ静電気が発生しても無視できるほどに小さいため、心棒91とハンダボール24の分離は問題なくスムーズにおこなわれる。
Finally, the
以上のように、本発明の実施例によるハンダボール検査リペア装置(以下、ハンダボールリペア装置と呼称する場合がある)は、補修用ディスペンサ87内に上下動できる心棒91を設けて、ハンダボール24を欠陥のあった部分に供給するときに、ハンダボール24を心棒91で物理的に電極パッド120側に押し付けながら、吸着ノズル91を引き上げてハンダボール24から引き離すようにしたことにより、ハンダボールを電極パッド上に効率よく確実に搭載できる。
As described above, the solder ball inspection and repair apparatus according to the embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to as a solder ball repair apparatus) is provided with the
また、ハンダボール搭載のためにたとえばレーザー光照射装置のような高価な装置を使用することなく、シンプルな構成で前記の機能を実現したので、装置の製造コストを低く抑えることが可能になる。 In addition, since the above functions are realized with a simple configuration without using an expensive device such as a laser beam irradiation device for mounting solder balls, the manufacturing cost of the device can be kept low.
次に、本発明の実施例であるプラズマレーザーリペアシステムを説明する。図12は、本発明の実施例であるプラズマレーザーリペアシステムを示す外見図である。 Next, a plasma laser repair system that is an embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is an external view showing a plasma laser repair system that is an embodiment of the present invention.
半導体装置の小型化・高速化・大容量化によるバンプ電極の極微細化に伴い、例えば、図2で示す検査・リペア部104により、はんだバンプ電極における欠陥などを検査し、修復した場合であり、そのリフロー後であっても、図7に示すような、ハンダボール充填不良、たとえば、ハンダボールが充填されていない「ボール無しの状態」、近接するハンダボール同士が重なった「ダブルボールの状態」、およびハンダボールが電極部のフラックス塗布位置からずれた「位置ずれボールの状態」が存在する場合がある。
With the miniaturization of bump electrodes due to miniaturization, high speed, and high capacity of semiconductor devices, for example, defects in solder bump electrodes are inspected and repaired by the inspection/
これらの状態は、例え、ハンダボール充填不良が1つの場合であっても、不合格品であることから、そこで基板上の充填状況を再度(2回目)検査し、充填ユニット(ハンダボール供給ヘッド)により搭載動作を再々トライすることにより、不良品を良品に修復することが可能になる。この検出には、良品モデルと比較するパターンマッチングにて判定が可能である。 In these states, even if there is only one defective solder ball filling, the product is rejected. ) makes it possible to restore defective products to non-defective products by retrying the mounting operation. This detection can be determined by pattern matching that compares with a non-defective product model.
そこで、本実施例に示すプラズマレーザーリペアシステムは、リフロー装置を通過した基板を再度検査し、基板の電極パッド上に発生したバンプに欠陥がある欠陥電極部にハンダボールを再供給・再リペアを行い、はんだ付けする。そして、このような極微細はんだバンプにおいて、本実施例に示すプラズマレーザーリペアシステムは、リフロー後のバンプ電極の欠陥部位をリペア・はんだ付けする信頼性の高いリペアはんだ付け装置である。 Therefore, the plasma laser repair system shown in this embodiment re-inspects the board that has passed through the reflow device, and re-supplies solder balls to the defective electrode portions where the bumps generated on the electrode pads of the board are defective and repairs them again. go and solder. In such ultra-fine solder bumps, the plasma laser repair system shown in this embodiment is a highly reliable repair-soldering apparatus for repairing and soldering defective portions of bump electrodes after reflow.
本実施例に示すプラズマレーザーリペアシステムは、図2で示す検査・リペア部104の後工程、及び図示されないリフロー装置の後工程に設置される。なお、このプラズマレーザーリペアシステムは、図2で示す検査・リペア部104の後工程やリフロー装置の後工程に設置されることに限定されず、このシステム単体で設置してもよい。なお、このプラズマレーザーリペアシステムを、オフライン等にて、システム単体で設置する場合を、便宜上、バンプ形成装置と呼称し、この装置を使用し、バンプを形成する方法を、便宜上、バンプ形成方法と呼称する場合がある。なお、バンプ形成装置は、基板に形成される複数の電極パッドの各々にハンダボールを搭載し、ハンダボールをリフローすることにより、電極パッド上にバンプを形成するものである。
The plasma laser repair system shown in this embodiment is installed in the post-process of the inspection/
なお、本実施例では、図2で示す検査・リペア部104の後工程に位置するリフロー部の次段の工程に設置されるものとして説明する。この際、プラズマレーザーリペアシステムの設置に際しては、オンラインであっても、オフラインであってもよい。つまり、リフロー後に欠陥部位が検出されたバンプ電極が存在する基板を、オンラインでこのプラズマレーザーリペアシステムに流通させても良く、また、リフロー後に欠陥部位が検出されたバンプ電極が存在する基板を、ストックし、オフラインでこのプラズマレーザーリペアシステムに流通させても良い。なお、本実施例では、オフラインの場合を説明する。
In the present embodiment, it is assumed that the device is installed in a step subsequent to the reflow portion positioned after the inspection/
なお、プラズマレーザーリペアシステムが図2で示す検査・リペア部104の後工程に位置するリフロー部の次段の工程にされる、すなわちオンラインの場合、欠陥部位が検出されない基板は、このプラズマレーザーリペアシステムを単に通過するよう各部を制御するようにしてもよい。この場合、装置の一連の、いわゆる製造ライン構成を単純化することができる。
In addition, when the plasma laser repair system is in the process next to the reflow part located in the post-process of the inspection/
プラズマレーザーリペアシステムは、基板(リフロー後に欠陥部位が検出されたバンプ電極が存在する基板)を搬入する搬入ステージ(BF(LD))と、リフロー後の基板に対して検査・リペア作業を実行する検査・リペアユニット(IR)と、リペアされたハンダボールを電極バッドに固着(はんだ付けや溶着)するレーザーリペアユニット(LR)と、修復された基板を搬出する搬出ステージ(BF(ULD))と、を有する。制御ユニット(制御部(以下CON)又は制御手段)は、これら搬入ステージ(BF(LD))、検査・リペアユニット(IR)、レーザーリペアユニット(LR)及び搬出ステージ(BF(ULD))の全体を所定の状態に制御する制御ユニットである。 The plasma laser repair system carries out the loading stage (BF (LD)) for loading the substrate (the substrate on which the bump electrode where the defective part is detected after reflow exists), and the inspection and repair work for the substrate after reflow. An inspection/repair unit (IR), a laser repair unit (LR) that fixes (soldering or welding) the repaired solder ball to the electrode pad, and a carry-out stage (BF (ULD)) that carries out the repaired board. , has The control unit (control unit (hereinafter referred to as CON) or control means) controls the entire loading stage (BF (LD)), inspection/repair unit (IR), laser repair unit (LR), and unloading stage (BF (ULD)). is a control unit that controls to a predetermined state.
なお、図2に示す装置、すなわちフラックス印刷部101、ハンダボール搭載・印刷部103、および検査・リペア部104も同様に図3で示すような一連の制御フローで制御されるが、この一連の制御フローとCONとは、個別の制御装置を、専用の通信手段等で接続し連携を取ってもよいが、一体の制御装置として構成してもよい。(一連のシステムの構成図の図12を参照)。勿論、図2に示すフラックス印刷部101、ハンダボール搭載・印刷部103、および検査・リペア部104、次段の工程に配置される図示しないリフロー部、及び図12に示す搬入ステージ(BF(LD))、検査・リペアユニット(IR)、レーザーリペアユニット(LR)、搬出ステージ(BF(ULD))を一連のシステムとして構成する場合には、これら全体を1つの制御装置で制御するようにしてもよい。
2, that is, the
検査・リペアユニット(IR)は、例えば、図2で示す検査・リペア部104のようなハンダボールの状態を検査するハンダボール検査装置の機能も有し、ハンダボールの搭載状況を検査した結果、ハンダボール搭載状況の検査によりNGの場合(欠陥が検出された場合)は、ハンダボールにフラックスを供給してから、不良箇所の電極パッド部に、例えば、図10に記載するような修復用ディスペンサを使用し、ハンダボールを再供給する。
The inspection/repair unit (IR) also has the function of a solder ball inspection device for inspecting the state of the solder balls, such as the inspection/
そして、基本的な一例としては、図8に示す(1)~(6)の工程でリペア作業が実施される。また、装置構成としても、基本的な一例としては、図9及び図10に示す装置構成が適用される。なお、この際、ハンダボールを再供給した位置データが取得され、この位置データは、検査・リペアユニット(IR)や、レーザーリペアユニット(LR)に専用の通信手段等で送信される等で、連携を取ってもよい。 As a basic example, the repair work is carried out in steps (1) to (6) shown in FIG. Also, as a basic example of the device configuration, the device configurations shown in FIGS. 9 and 10 are applied. At this time, the position data where the solder ball is re-supplied is acquired, and this position data is transmitted to the inspection/repair unit (IR) or the laser repair unit (LR) by a dedicated communication means, etc. You can cooperate.
次に、図13を使用し、レーザーリペアユニット(LR)であるプラズマレーザーリペア装置を説明する。 Next, a plasma laser repair device, which is a laser repair unit (LR), will be described with reference to FIG.
プラズマレーザーリペア装置は、プラズマレーザーリペアヘッド部200と、基板215を設置するアラインメントステージ216と、アラインメントステージ216を水平方向(XYθ方向)に移動させるステージ移動軸218と、を有する。なお、プラズマレーザーリペアヘッド部200は、水平方向(XYθ方向)に移動可能としても良い。これにより、リペアされたハンダボール(ハンダボール位置)に、ピンポイント(局所的)に、プラズマとレーザーとを照射することができる。なお、プラズマにあっては、放出、放射とも表現することができるが、本実施例では、これらを含め、照射と称することとする。
The plasma laser repair apparatus has a plasma laser
そして、プラズマレーザーリペア装置は、検査・リペアユニット(IR)から送信される位置データに基づいて、アラインメントステージ216を水平方向(XYθ方向)に移動させる。また、この位置データに基づいて、プラズマレーザーリペアヘッド部200も移動させてもよい。
Then, the plasma laser repair apparatus moves the
なお、実施例においてはアラインメントステージ216を水平方向(XYθ方向)に移動させる場合について説明するが、プラズマレーザーリペアヘッド部200をX方向、Y方向に移動可能に構成し、アラインメントステージ216をθ方向に移動可能に構成してもよい。もしくはリペアヘッドが基板215を設置するステージと相対的にX方向、Y方向、θ方向に移動するよう構成してもよい。
In this embodiment, the case where the
次に、図14を使用し、プラズマレーザーリペアヘッド部200を説明する。
Next, using FIG. 14, the plasma laser
プラズマレーザーリペアヘッド部(バンプ形成装置として意味合いも有する)200は、リペアされたハンダボール位置に移動し、このハンダボールに対してピンポイントでスポット的に予熱をかけ、このハンダボールに対してプラズマを照射してハンダボールの酸化膜(例えば、厚さが数nmから数μm程度)を除去(酸化還元)し、酸化膜(酸化被膜)を除去した後、レーザー(レーザー光)を照射して、局所的にリフローする。 The plasma laser repair head unit (which also has a meaning as a bump forming device) 200 moves to the repaired solder ball position, applies pinpoint spot preheating to the solder ball, and applies plasma to the solder ball. is irradiated to remove (oxidation-reduction) the oxide film (for example, thickness of several nm to several μm) of the solder ball, and after removing the oxide film (oxide film), a laser (laser beam) is irradiated. , locally reflow.
プラズマレーザーリペアヘッド部200は、ハンダボールに対してスポット的にレーザーを照射し、ハンダボールを加熱、溶融するレーザーユニット(レーザーヘッドやレーザー発生装置(レーザー照射手段の意味)と呼称する場合がある)205と、ハンダボールに対してスポット的にプラズマを照射するプラズマユニット(マイクロプラズマヘッドやプラズマ発生装置(プラズマ照射手段の意味)とも呼称する場合がある)と、ハンダボール(ハンダボールが配置された基板や電極パッド(例えば、銅パッド))に対してスポット的に予熱をかけるスポットヒータ210と、を有する。そして、少なくともレーザーユニット205とプラズマユニットとを固定するユニット固定板219を有する。
The plasma laser
なお、本実施例では、例えば、赤外線などを使用するスポットヒータ210を使用し、スポット的に予熱をかけるが、基板215を事前に温め、所定の温度(例えば、150~180℃程度)までプレヒートするホットプレートを使用してもよい。
In this embodiment, for example, a
また、スポットヒータ210の代わりに、デフォーカスレーザーを使用し、ハンダボールの周辺に対して予熱をかけてもよい。デフォーカスレーザーは、ハンダボールの周辺を加熱するものであり、デフォーカスレーザーには、例えば、赤外線レーザーを使用することができる。なお、デフォーカスレーザーの焦点は、レーザーユニット205から照射されるレーザーの焦点よりも、大きいことが好ましい。
Also, instead of the
また、レーザーユニット205から照射されるレーザーは、パルス的(15~25KHz、例えば、マイクロウエーブ)に照射されることが好ましい。ハンダボールにレーザーをパルス的に照射することにより、ハンダボールの酸化膜を効率的に除去することができる。これは、レーザーをパルス的に照射し、熱音響効果を使用し、その衝撃により、ハンダボールの表面に形成される酸化膜に効率的にひびを入れることができるためである。
Also, the laser emitted from the
また、プラズマレーザーリペアヘッド部200は、ユニット固定板219を上下方向(Z軸方向)に移動するためのアクチュエータ202と、アクチュエータ202を駆動するモータ201と、を有する。これにより、少なくともレーザーユニット205とプラズマユニットとは、上下方向に移動し、レーザーの照射方向とプラズマの照射方向とを搭載されたハンダボールに合致させることができる。そして、アクチュエータ202は、ヘッドフレーム203に固定される。
The plasma laser
プラズマユニットは、プラズマを発生させる高周波電圧を印加するプラズマ電極213と、高周波電圧が印加され、電界を発生させるプラズマアンテナ211と、ガスが導入され、プラズマ放電管であるプラズマキャピラリ212と、発生するプラズマを射出するプラズマノズル214と、を有する。これにより、ハンダボールに対してスポット的にプラズマを照射することができる。なお、本実施例においては、プラズマ電極213と、プラズマアンテナ211と、プラズマキャピラリ212と、プラズマノズル214と、は、直線状に配置される。なお、これらの配置は任意であり、要はハンダボールに対してスポット的にプラズマを照射できる配置であれば、その限定はない。
The plasma unit includes a
そして、媒体ガスを使用してプラズマを発生させ、プラズマとなるガスとしては、本実施例では、重量%にて、アルゴン97~97.5%、水素3~2.5%の混合気体が使用される。なお、これらガスの種類、混合比率は任意であり、装置構成、あるいは照射対象となる電極パッド又はハンダボールによって、ガスの種類及びその混合比率は適正に選択すればよい。このガスは、プラズマ電極213側からプラズマキャピラリ212に導入される。なお、プラズマユニットは、電極パッド又は/及びハンダボールに対して、アルゴンガスを有するプラズマを照射することが好ましい。また、媒体ガスは、重量%にて、1~4%の水素成分を含むアルゴンガスであることが好ましい。
Plasma is generated using the medium gas, and as the plasma gas in this embodiment, a mixed gas of 97 to 97.5% by weight argon and 3 to 2.5% hydrogen is used. be done. The types and mixing ratios of these gases are arbitrary, and the types of gases and their mixing ratios may be appropriately selected according to the apparatus configuration, or the electrode pads or solder balls to be irradiated. This gas is introduced into the
なお、この場合は、水素がラジカル化し、活性化され、ハンダボールの表面に形成される酸化膜を除去する。原理としては、酸化膜の酸素とこの水素とが結合し、水蒸気として、酸化膜が除去される。 In this case, the hydrogen is radicalized and activated to remove the oxide film formed on the surface of the solder ball. The principle is that the oxygen in the oxide film and this hydrogen combine to form water vapor to remove the oxide film.
また、レーザーユニット205は、ハンダボールの状態を観察する観察カメラ206と、レーザー光を導入するレーザー導光口207と、レーザー光の平行光を得るために収差補正するコリメートレンズ208と、平行光のレーザー光を集光する集光レンズ209と、を有する。なお、本実施例においては、観察カメラ206と集光レンズ209とは、直線状に配置され、レーザー導光口207とコリメートレンズ208と、観察カメラ206と集光レンズ209との直線状の軸に対して、垂直に配置される。
The
つまり、ハンダボールの状態を観察カメラ206により直線状に観察し、レーザー光は90°屈折され、ハンダボールに照射される。これにより、ハンダボールに対してスポット的にレーザーを照射することができる。なお、この装置構成は一例であり、これらの配置構成に限定はない。また、装置構成として、観察カメラ206は、必ずしも必須ではない。
That is, the
そして、プラズマユニットの直線状の軸と、レーザーユニット205の直線状の軸と、スポットヒータ210の軸とは、1つのハンダボールに向かうように、1点に集中することが好ましい。つまり、プラズマユニットのプラズマ照射軸(プラズマユニットの直線状の軸)とレーザーユニット205のレーザー照射軸(レーザーユニット205の直線状の軸)との交点(焦点)が、ハンダボールの略中心となる位置になるように、プラズマユニットとレーザーユニット205を配置し、また、この交点に、修復するハンダボールが配置されるように、基板の配置位置を制御する。勿論、基板配置位置の制御は相対的であり、プラズマレーザーヘッドを所定の位置となるよう移動制御してもよい。
The linear axis of the plasma unit, the linear axis of the
レーザーユニット205のレーザー照射軸とプラズマユニットのプラズマ照射軸とのなす角度は、特に限定はないが修復するハンダボールに対してレーザー、プラズマを照射可能であればよく、装置構成あるいは修復するハンダボールの状態にもよるが、概ね0~180度で調整されることが好ましい。つまり、この角度が0度の場合は、レーザー照射軸とプラズマ照射軸とは同じ方向であり、例えば、レーザーとプラズマとが上方からハンダボールに照射されることを意味し、この角度が180度の場合は、レーザー照射軸とプラズマ照射軸とが対向し、例えば、ハンダボールに対して、左右方向からレーザーとプラズマとがそれぞれ照射されることを意味する。
The angle between the laser irradiation axis of the
なお、本実施例では、プラズマユニットの直線状の軸と、レーザーユニット205の直線状の軸と、スポットヒータ210の軸とは、それぞれ、Z軸に対して、所定の角度を有して配置され、それぞれが90°の角度をもって配置される。つまり、プラズマユニット、レーザーユニット205は、電極パッドに供給されたハンダボールに対して、略中心にプラズマやレーザーを照射する。
In this embodiment, the linear axis of the plasma unit, the linear axis of the
また、プラズマユニット、レーザーユニット205は、電極パッドに供給されたハンダボールの略上半分部分に、プラズマやレーザーを照射することが好ましい。つまり、プラズマやレーザーを、ハンダボールに対して、上方から照射することが好ましい。
Also, the plasma unit/
なお、プラズマユニットの直線状の軸と、レーザーユニット205の直線状の軸と、スポットヒータ210の軸とは、必ずしもZ軸に対して、所定の角度を有して配置されなくても良く、例えば、レーザーユニット205の直線状の軸をZ軸と平行(Z軸と同軸)にし、これに対して、プラズマユニットの直線状の軸とスポットヒータ210の軸とを所定の角度を有して配置させてもよい。また、プラズマユニットの直線状の軸やスポットヒータ210の軸もZ軸と平行にしてもよい。また、レーザーユニット205の軸と、プラズマユニットの軸とは、平行であっても良く、また、これら軸が同軸であってもよい。
The linear axis of the plasma unit, the linear axis of the
更に、プラズマレーザーリペアヘッド部200は、レーザーユニット205の先端(基板側)から基板までの高さ(GAP高さ)を測定する基板高さ変位計204や基板におけるハンダボール充填不良を観測するアラインメントカメラ217が設置されてもよい。なお、基板高さ変位計204やアラインメントカメラ217は、ユニット固定板219に固定されてもよく、スポットヒータ210もユニット固定板219に固定されてもよい。
Further, the plasma laser
これにより、アラインメントステージ216上に設置される基板215や基板215に配置されたハンダボールに対して、スポット的にレーザーを照射し、スポット的にプラズマを照射し、スポット的に予熱をかけることができる。
As a result, the
また、スポットヒータ210を使用し、スポット的に予熱をかけることにより、基板全体を予熱する必要がなく、基板に対する熱ダメージを抑制することができる。また、レーザーユニット205を使用し、スポット的にレーザーを照射することにより、基板全体に対してリフローする必要がなく、基板や健全なハンダボールに対する熱ダメージを抑制することができる。
Further, by using the
つまり、本実施例は、ハンダボールにレーザーを照射するレーザーユニット205とハンダボールにプラズマを照射するプラズマユニットとを備えるハンダボールリペア装置やバンプ形成装置であり、プラズマとレーザーとを特定のハンダボールに共に又は同時に照射するものである。ここで、「共に」又は「同時に」照射とは、レーザー照射に対し、時間的に先立ってプラズマを照射することを含み、互いに照射している時間がオーバラップしていることである。
In other words, this embodiment is a solder ball repair apparatus or bump forming apparatus comprising a
つまり、プラズマを照射してハンダボールの酸化膜を除去し、その後、レーザーを照射したのでは、プラズマによりハンダボールが活性化しているため、この時間差により、レーザーを照射するまでの間に、ハンダボールに酸化膜が形成されてしまうが、これらを共に又は同時に照射することにより、こうしたハンダボールに対する酸化膜の発生を抑制することができる。したがって、必ずしも、ハンダボールの酸化膜の除去処理は、窒素ガスなどの不活性ガスを処理室内に充満させ、不活性ガス雰囲気下で行う必要はない。本実施例では、プラズマレーザーリペア装置が設置される環境は、大気環境である。なお、本実施例は、プラズマレーザーリペア装置を覆い、覆われた内部を窒素環境とすることを妨げるものではない。 In other words, if the plasma is irradiated to remove the oxide film of the solder ball and then the laser is irradiated, the solder ball is activated by the plasma. Although an oxide film is formed on the ball, by irradiating these together or simultaneously, the occurrence of such an oxide film on the solder ball can be suppressed. Therefore, it is not always necessary to fill the processing chamber with an inert gas such as nitrogen gas and perform the removal processing of the oxide film of the solder ball in an inert gas atmosphere. In this embodiment, the environment in which the plasma laser repair apparatus is installed is an atmospheric environment. It should be noted that this embodiment does not prevent the plasma laser repair apparatus from being covered and the covered interior to be in a nitrogen environment.
なお、プラズマレーザーリペアシステムは、ハンダボールに照射するプラズマユニットからのプラズマとハンダボールに照射するレーザーユニットからのレーザーとを同時に照射するよう制御ユニット(CON)で制御する。また、このCONは、修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールへのレーザー照射に先立って、ハンダボールにプラズマを照射するよう制御する。また、このCONは、プラズマ照射とレーザー照射とに先立って、ハンダボールを予熱するスポットヒータ210により、ハンダボールを予熱するよう制御する。
The plasma laser repair system is controlled by a control unit (CON) so that the plasma from the plasma unit that irradiates the solder balls and the laser from the laser unit that irradiates the solder balls are simultaneously irradiated. The CON also controls the exposure of the solder balls to the plasma prior to the laser exposure of the solder balls supplied by the repair dispenser. Also, this CON controls the
また、CONは、バンプ形成においても、プラズマユニットによるプラズマの照射とレーザーユニットによるレーザーの照射とを制御する制御ユニットであり、プラズマユニットによるプラズマの照射とレーザーユニットによるレーザーの照射とが同時に照射される時間帯を確保する(時間帯が存在する)よう制御する。また、CONは、バンプ形成においても、レーザーユニットによるレーザーの照射に先立って、プラズマユニットによるプラズマの照射が行われるように制御する。更に、CONは、バンプ形成においても、プラズマ照射とレーザー照射とに先立って、ハンダボールやハンダボールの周辺を予熱するよう制御する。 CON is also a control unit for controlling the plasma irradiation by the plasma unit and the laser irradiation by the laser unit in bump formation, and the plasma irradiation by the plasma unit and the laser irradiation by the laser unit are simultaneously irradiated. control to secure a time slot (there is a time slot). In addition, CON controls so that plasma irradiation by the plasma unit is performed prior to laser irradiation by the laser unit also in bump formation. Furthermore, CON also controls preheating of the solder ball and the periphery of the solder ball prior to plasma irradiation and laser irradiation in bump formation as well.
図15に、プラズマレーザーリペア動作のフローチャートを示す。CONは各部をこの動作のフローチャートに沿って適正に制御する。 FIG. 15 shows a flow chart of the plasma laser repair operation. CON properly controls each part according to this operation flow chart.
まず、基板215をプラズマレーザーリペア装置の搬入ステージに搬入する(STEP1)。
その後、位置データを検査・リペアユニット(IR)から受信する(STEP2)。そして、基板215をアラインメントステージ216上に配置する(STEP3)。受信した位置データに基づいて、例えば、アラインメントステージ216を移動させ、基板215を所定の位置に配置する(STEP4)。
First, the
After that, position data is received from the inspection/repair unit (IR) (STEP 2). Then, the
その後、配置が完了すると、モータ201を駆動し、アクチュエータ202を下方向(Z軸方向)に移動させ、レーザーユニット205の先端が、設定されているGAP高さ(間隙高さ)になるように移動させる(STEP5)。このGAP高さを基板高さ変位計204にて確認する(STEP6)。このGAP高さに問題がない場合(OKの場合)は、次のSTEPに進む。このGAP高さに問題がある場合には、アクチュエータ202を下方向に移動させ、レーザーユニット205の先端が設定されているGAP高さ(間隙高さ)になるように移動させ、再度、このGAP高さを基板高さ変位計204にて確認する。
After that, when the arrangement is completed, the
GAP高さを基板高さ変位計204にて確認し、問題がない場合には、スポットヒータ210により、ハンダボール(ハンダボールが配置された基板215や電極パッド)に対してスポット的に例えば150~180℃程度まで予熱をかける(STEP7)。そして、ハンダボール(ハンダボールが配置された基板215や電極パッド)の温度が、特に、基板215の温度が、設定される温度に到達しているか否かを、例えば図示していない温度計などにより確認する(STEP8)。なお、この温度が設定温度に到達している場合には、次のSTEPに進む。この温度が設定温度に到達していない場合には、スポットヒータ210により予熱し続ける。又は、スポットヒータ210の出力を増加し、温度上昇を促進する。そして、この温度が設定温度に到達したか否かを再度確認する。
The GAP height is confirmed by the board
また、GAP高さを基板高さ変位計204にて確認し、問題がない場合には、プラズマユニットにより、ハンダボールに対してスポット的にプラズマを照射する(STEP9)。そして、ハンダボール及び/又は電極パッドが、酸化還元(ハンダボールの表面に形成される酸化膜が除去)されているか否かを、例えば、観察カメラ206によりか確認する(STEP10)。
この場合、ハンダボールの表面に形成される酸化膜が除去されるとハンダボールが紫色に輝いて見える。このことから、酸化膜が除去されていることを確認することもできる。なお、酸化還元が完了している場合には、次のSTEPに進む。酸化還元が完了していない場合には、プラズマを照射し続ける。そして、酸化還元が完了したか否かを再度確認する。なお、ここでは、電極パッドの酸化膜を除去し、その後、ハンダボールの酸化膜を除去する場合も含む。なお、観察カメラ206が設置されない場合には、酸化還元が完了する時間を予め設定し、その設定時間に基づいて、次のSTEPに進んでもよい。
Further, the GAP height is confirmed by the substrate
In this case, when the oxide film formed on the surface of the solder ball is removed, the solder ball looks purple. From this, it can also be confirmed that the oxide film has been removed. In addition, when oxidation-reduction is completed, it progresses to the following STEP. If the oxidation-reduction is not completed, plasma irradiation is continued. Then, it is confirmed again whether or not the oxidation-reduction is completed. Here, the case where the oxide film on the electrode pad is removed and then the oxide film on the solder ball is removed is also included. In addition, when the
基板215の温度が設定される温度に到達していること、及び、ハンダボールが酸化還元されていることを確認した後、レーザーユニット205により、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールの温度を例えば250℃程度まで2秒程度で上昇させ、ハンダボールを溶融し、電極パッドに固着(はんだ付けや溶着)する(STEP11)。これにより、ハンダボール充填不良をなくすことができる。
After confirming that the temperature of the
この後、修復され、ハンダボール充填不良がなくなった基板215を搬出ステージから搬出する(STEP12)。
After that, the
このように、プラズマユニットが、ハンダボールに対して、プラズマを照射するプラズマ照射タイミングは、レーザーユニット205がハンダボールに対して、レーザーを照射するレーザー照射タイミングよりも早く、プラズマは、レーザーが照射されている間は、照射し続けられていることが好ましい。つまり、プラズマとレーザーとは共に又は同時に照射されている時間帯があることが好ましい。また、スポットヒータ210が、ハンダボールに対して、予熱をかける予熱タイミングは、レーザーユニット205がハンダボールに対して、レーザーを照射するレーザー照射タイミングよりも早く、予熱は、レーザーが照射されている間は、かけ続けられていることが好ましい。
In this way, the plasma irradiation timing at which the plasma unit irradiates the solder ball with plasma is earlier than the laser irradiation timing at which the
つまり、共に又は同時に、ハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去し、ハンダボールを溶融してハンダボールを電極パッドにハンダ付けする。なお、共に又は同時に、ハンダボールを予熱し、ハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去し、ハンダボールを溶融してハンダボールを電極パッドにハンダ付けしてもよい。つまり、共に又は同時にとは、重なる時間帯を有することを意味する。 That is, simultaneously or simultaneously, the solder balls are irradiated with plasma, the solder balls are irradiated with laser, the oxide film of the solder balls is removed, the solder balls are melted, and the solder balls are soldered to the electrode pads. At the same time or together, the solder ball is preheated, the solder ball is irradiated with plasma, the solder ball is irradiated with laser, the oxide film of the solder ball is removed, the solder ball is melted, and the solder ball is soldered to the electrode pad. may be attached. That is, together or simultaneously means having overlapping time periods.
また、ハンダボールを設置する前に、電極パッドにプラズマを照射し、電極パッドの酸化膜を除去し、その後に、ハンダボールを設置し、ハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去と、同時に、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールを溶融してハンダボールを電極パッドにハンダ付けてもよい。 Before placing the solder ball, the electrode pad is irradiated with plasma to remove the oxide film of the electrode pad, then the solder ball is placed, the solder ball is irradiated with plasma, and the oxide film of the solder ball is removed. At the same time as the removal, the solder balls may be melted by irradiating the solder balls with a laser and soldered to the electrode pads.
このように、本実施例に記載するハンダボールリペア方法又はバンプ形成方法は、基板215の電極パッド上に形成されたハンダバンプの状態をハンダボール検査工程によって検査し、ハンダボール検査工程によって欠陥が検出された電極パッドに修復用ディスペンサによってハンダボールを供給する方法である。
As described above, the solder ball repair method or bump formation method described in this embodiment inspects the state of the solder bumps formed on the electrode pads of the
そして、ハンダボールリペア方法又はバンプ形成方法は、修復用ディスペンサによって欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給後、ハンダボールにプラズマを照射すると共に、レーザーを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、ハンダボールを溶融して、ハンダボールを電極パッドにハンダ付けする。また、ハンダボールリペア方法又はバンプ形成方法は、修復用ディスペンサによって欠陥が検出された電極パッドにプラズマを照射して電極パッドの酸化膜を除去し、その後、この電極パッドにハンダボールを供給し、ハンダボールにプラズマとレーザーとを照射して、ハンダボールの酸化膜を除去しつつ、ハンダボールを溶融し、ハンダボールを電極パッドに固着(はんだ付けや溶着)する。 In the solder ball repair method or bump formation method, after the solder ball is supplied to the electrode pad whose defect has been detected by the repair dispenser, the solder ball is irradiated with plasma and laser to remove the oxide film of the solder ball. Upon removal, the solder balls are melted and soldered to the electrode pads. Further, in the solder ball repair method or bump formation method, plasma is irradiated to the electrode pad whose defect is detected by the repair dispenser to remove the oxide film of the electrode pad, and then solder balls are supplied to the electrode pad, The solder ball is irradiated with plasma and laser to melt the solder ball while removing the oxide film of the solder ball, thereby fixing (soldering or welding) the solder ball to the electrode pad.
なお、バンプ形成装置又はバンプ形成方法は、基板21上に形成された電極パッド22上に、ハンダボール24を供給すると考えることもできる。
The bump forming apparatus or bump forming method can also be considered to supply
これにより、基板の電極パッド上に発生したバンプ欠陥を検査して、欠陥電極部にハンダボールを再供給・リペアを行い、はんだ付けすることができる。また、極微細はんだバンプにおいて、リフロー後のバンプ電極の欠陥部位へのリペア・はんだ付けとして、信頼性の高いリペアはんだ付けを実施することができる。 As a result, it is possible to inspect the bump defect generated on the electrode pad of the substrate, re-supply the solder ball to the defective electrode portion, repair the defective electrode portion, and perform soldering. Moreover, in ultra-fine solder bumps, highly reliable repair soldering can be performed as repair/soldering to defective portions of bump electrodes after reflow.
このように、本実施例に記載するハンダボールリペア装置又はバンプ形成装置は、基板215の電極パッド22上のハンダボールをターゲットとするものであり、基板215の電極パッド22上に形成されたハンダバンプの状態を検査して、欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給する修復用ディスペンサを備える。
Thus, the solder ball repair apparatus or bump forming apparatus described in this embodiment targets the solder balls on the
そして、ハンダボールリペア装置又はバンプ形成装置は、修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマユニット(プラズマ発生装置)と、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールを溶融するレーザーユニット(レーザー発生装置)205と、を備え、ハンダボールの酸化膜を除去すると共に又は同時に、ハンダボールを溶融し、電極パッドにハンダバンプを形成する(ハンダボールを電極パッドにはんだ付けする)。 Then, the solder ball repair device or bump forming device includes a plasma unit (plasma generator) that irradiates plasma onto the solder balls supplied by the repair dispenser to remove the oxide film of the solder balls, and a laser that irradiates the solder balls. and a laser unit (laser generator) 205 that melts the solder ball, and removes the oxide film of the solder ball or at the same time melts the solder ball to form a solder bump on the electrode pad (the solder ball is turned into an electrode). solder to the pad).
また、ハンダボールリペア装置又はバンプ形成装置は、欠陥が検出された電極パッドにプラズマを照射し、酸化膜を除去すると共に、修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマユニット(プラズマ発生装置)と、ハンダボールにレーザーを照射し、ハンダボールを溶融するレーザーユニット(レーザー発生装置)205と、を備え、欠陥が検出された電極パッドの酸化膜を除去し、ハンダボールの酸化膜を除去すると共に又は同時に、ハンダボールを溶融し、電極パッドにハンダボールをはんだ付けする(電極パッドにハンダバンプを形成する)。 In addition, the solder ball repair apparatus or bump forming apparatus irradiates the electrode pad in which the defect has been detected with plasma to remove the oxide film, and irradiates the solder ball supplied by the dispenser for repair with the plasma to remove the solder ball. Equipped with a plasma unit (plasma generator) for removing an oxide film and a laser unit (laser generator) 205 for irradiating a solder ball with a laser to melt the solder ball, the oxide film of the electrode pad where the defect is detected. are removed, the oxide film of the solder ball is removed, or at the same time, the solder ball is melted and soldered to the electrode pad (solder bump is formed on the electrode pad).
また、レーザーユニット205は、電極パッドに供給されたハンダボールの上部にレーザーを照射することが好ましい。また、レーザーユニット205は、電極パッドに供給されたハンダボールの表面に対して、略垂直にレーザーを照射することが好ましい。また、レーザーユニット205は、ハンダボール直径に適したスポット径でレーザーを照射することが好ましく、このスポット径は、ハンダボール直径と略同一またはハンダボール直径よりも小さいことが好ましい。
Also, the
また、プラズマユニットは、電極パッドに対してハンダボール直径または電極パッド直径より広い範囲でプラズマを照射することが好ましい。これにより、効率よく酸化膜を除去することができる。 Also, the plasma unit preferably irradiates the electrode pad with plasma in a range wider than the diameter of the solder ball or the electrode pad. Thereby, the oxide film can be removed efficiently.
以上の説明において、プラズマ照射によりハンダボールの酸化膜を除去すると共に又は同時に、レーザー照射によりハンダボールを溶融するとは、同期間、同時間帯にわたり、プラズマ照射とレーザー照射とを同時に行うことは勿論、少なくとも同時に照射する期間を有する、あるいは少なくとも同時に照射する時間帯を有することを意味する。したがって、プラズマ照射をレーザー照射に先立って行ってもよく、レーザー照射を行っている間にプラズマ照射を停止してもよく、またこの逆であってもよい。 In the above description, removing the oxide film of the solder ball by plasma irradiation or melting the solder ball by laser irradiation at the same time means that plasma irradiation and laser irradiation are performed at the same time over the same period of time. , means to have at least a simultaneous irradiation period or at least a simultaneous irradiation time period. Therefore, the plasma irradiation may precede the laser irradiation, the plasma irradiation may be stopped during the laser irradiation, or vice versa.
また、仮に、プラズマ照射とレーザー照射とを瞬時に、あるいは短時間に切り替えるにしても、プラズマ照射による酸化膜の除去が、レーザー照射による溶融に問題の無い程度である短時間の差であれば、少なくとも同時に照射する期間を有する、あるいは少なくとも同時に照射する時間帯を有することを意味する。 Even if the plasma irradiation and the laser irradiation are switched instantaneously or in a short time, if the removal of the oxide film by the plasma irradiation is a short time difference that causes no problem with the melting by the laser irradiation. , means to have at least a simultaneous irradiation period or at least a simultaneous irradiation time period.
また、プラズマユニットが、電極パッド又は/及びハンダボールに対して、プラズマを照射するプラズマ照射タイミングは、レーザーユニット205がハンダボールに対して、レーザーを照射するレーザー照射タイミングよりも早く、プラズマは、レーザーが照射されている間は、照射し続けられていることが好ましい。つまり、プラズマとレーザーとは同時に照射されている時間帯があることが好ましい。
In addition, the plasma irradiation timing at which the plasma unit irradiates the electrode pad and/or the solder ball with plasma is earlier than the laser irradiation timing at which the
特に、プラズマが照射されたハンダボールは、その表面が活性化されているため、酸化されやすく、プラズマの照射を停止するとすぐに酸化されてしまう。そこで、プラズマを照射しつつ、レーザーを照射することが重要である。 In particular, since the surface of a solder ball irradiated with plasma is activated, it is easily oxidized, and is oxidized as soon as the plasma irradiation is stopped. Therefore, it is important to irradiate the laser while irradiating the plasma.
このように、本実施例に記載するハンダボールリペア装置では、基板215の電極パッド上に供給されたハンダボール及び/又は電極パッドに対して、プラズマを照射しつつ、ハンダボールにレーザーを照射する。
Thus, in the solder ball repair apparatus described in this embodiment, the solder balls and/or electrode pads supplied onto the electrode pads of the
また、本実施例に記載するハンダボールリペア装置では、スポットヒータ210を備えた場合について説明したが、これは、製品の品種や材料などの状況によっては、必ずしも必要なものでは無く、省略してもよい場合があるが、このスポットヒータ210を備え、これを実施例のように制御すれば、レーザーの出力をより小さくできる。
In addition, although the solder ball repair apparatus described in this embodiment has been described as having the
本実施例によれば、ハンダボールを電極パッド上にはんだ付けダメージが少なく、効率よく確実にリペア、はんだ付けをすることができる。 According to the present embodiment, soldering the solder balls onto the electrode pads causes little damage, and can be repaired and soldered efficiently and reliably.
また、本実施例によれば、欠陥の発生した部位のみに、レーザーを照射し、プラズマを照射するため、はんだ付けにかかる時間が短く、一括リフロー工程を用いることなく、シンプルなライン構成でリペアを完結できるため、装置の製造コストを低く抑えることが可能になる。 In addition, according to the present embodiment, only the portion where the defect is generated is irradiated with the laser and the plasma, so the time required for soldering is short, and the repair can be performed with a simple line configuration without using a batch reflow process. can be completed, the manufacturing cost of the device can be kept low.
また、本実施例によれば、欠陥の発生した電極パッド部のみをレーザー&プラズマにてリペアし、はんだ付けが可能なため、再はんだ付けにかかるエネルギーが少なくて済み、大量の熱を発生させないため、省エネルギーかつ環境に良いシステム提供が可能となる。 Moreover, according to this embodiment, only the defective electrode pad portion can be repaired by laser and plasma, and soldering can be performed. Therefore, less energy is required for re-soldering, and a large amount of heat is not generated. Therefore, it is possible to provide an energy-saving and environment-friendly system.
また、本実施例によれば、欠陥の発生した部位のみをレーザー&プラズマにてリペアし、はんだ付けが可能なため、再はんだ付けの範囲が狭く、リフローはんだ付け済みの良品部位に熱履歴を加えないため、信頼性が高いリペアし、はんだ付けが可能になる。 In addition, according to the present embodiment, only the portion where the defect has occurred can be repaired by laser and plasma, and soldering is possible. No additions allow for reliable repair and soldering.
次に、図16を使用し、実施例2のプラズマレーザーヘッド部300を説明する。なお、実施例2を説明するにあたり、実施例1との相違部分について説明する。
Next, using FIG. 16, the plasma
プラズマレーザーリペアヘッド部300は、ハンダボール位置に移動し、このハンダボール24に対してピンポイントでスポット的に予熱をかけ、このハンダボール24に対してプラズマを照射してハンダボール24の酸化膜を除去し、酸化膜を除去した後、レーザーを照射して、局所的にリフロー又はバンプ形成する。
The plasma laser
プラズマレーザーリペアヘッド部300は、ハンダボール24に対してスポット的にレーザーを照射し、ハンダボールを加熱、溶融するレーザーユニット(レーザー発生装置(レーザー照射手段の意味))305と、ハンダボール24に対してスポット的にプラズマを照射するプラズマユニット(プラズマ発生装置(プラズマ照射手段の意味))306と、ハンダボール34に対してスポット的に予熱をかけるスポットヒータ210と、を有する。そして、少なくともレーザーユニット305とプラズマユニット306とを固定するユニット固定板219を有する。
The plasma laser
実施例2では、レーザーユニット305のレーザー照射軸とプラズマユニット306のプラズマ照射軸とは、ハンダボール24の近傍で同軸であり、プラズマやレーザーを、ハンダボール24に対して、上方(真上)から照射する。なお、スポットヒータ210の軸は、プラズマやレーザーが照射される1つのハンダボール24に向かうように、設定される。これにより、レーザーユニット305のレーザー照射軸、プラズマユニット306のプラズマ照射軸、スポットヒータ210の軸は、1つのハンダボール24に集中する。
In Example 2, the laser irradiation axis of the
次に、図17を使用し、実施例2のプラズマレーザーヘッド部300の原理を説明する。
Next, using FIG. 17, the principle of the plasma
実施例2では、レーザーユニット305から照射されるレーザーは、水平方向に導入され、ハーフミラー309により、鉛直方向に反射し、ハンダボール24の上方から、ハンダボール24に照射される。
In the second embodiment, the laser emitted from the
また、実施例2では、プラズマユニット306から照射されるプラズマも、ハンダボール24の上方から、ハンダボール24に照射される。
Further, in the second embodiment, the
プラズマユニット306は、ホローカソード放電を使用し、高密度のプラズマを発生させるものであり、プラズマを発生させる高周波電圧を印加するプラズマ電極313を有する。なお、プラズマを発生させる高周波電圧は、プラズマ電極313に高周波電圧を供給する電極電源314から供給され、プラズマとなるガスは、ガス供給部315から供給され、プラズマ発生領域でプラズマが発生する。特に、実施例2では、ガスは、レーザーの導入方向と同一となるように、水平方向から供給される。つまり、レーザーの導入方向とガスの供給方向とが同一となる。これにより、プラズマレーザーヘッド部300をコンパクト化することができる。
The
そして、このように、実施例2では、レーザーがプラズマ発生領域を貫通し、プラズマとレーザーとが、同時にハンダボール24に照射される。これにより、効率的に、同時に、プラズマとレーザーとをハンダボール24に照射することができる。
Thus, in Example 2, the laser penetrates the plasma generation region, and the
また、レーザーユニット305のレーザー照射軸とプラズマユニット306のプラズマ照射軸とを同軸にすることにより、レーザーユニット305のレーザー照射軸とプラズマユニット306のプラズマ照射軸との軸合わせをする必要がなく、効率的に、プラズマとレーザーとをハンダボール24に照射することができる。
Further, by making the laser irradiation axis of the
また、実施例2でも、例えば、マイクロスコープなどの観察カメラ206が設置される。観察カメラ206は、ハーフミラー309を透して、上方(真上)から、ハンダボール24の状態を観察する。ただし、装置構成として、観察カメラ206は、必ずしも必須ではない。
Also in the second embodiment, for example, an
なお、観察カメラ206が設置されない場合には、ハーフミラー309を設置せず、レーザーユニット305をハンダボール24の上方(真上)に設置し、レーザーを、直接、ハンダボール24に照射することができる。
If the
また、実施例2でも、ハンダボール34に対してスポット的に予熱をかけるスポットヒータ210を使用するが、スポットヒータ210の代わりに、デフォーカスレーザーを使用し、ハンダボールの周辺に対して予熱をかけてもよい。
Also in the second embodiment, the
特に、観察カメラ206が設置されない場合には、デフォーカスレーザーを、ハーフミラー309を透して、ハンダボール24の上方(真上)から、ハンダボール24に照射することもできる。つまり、デフォーカスレーザーの照射軸を、レーザーユニット305のレーザー照射軸とプラズマユニット306のプラズマ照射軸と、ハンダボール24の近傍で同軸とする。これにより、効率的にハンダボール24の周辺を予熱することができる。
In particular, when the
次に、図18を使用し、実施例2のプラズマレーザーヘッド部300の構成、特に、プラズマユニット306の構成を説明する。
Next, using FIG. 18, the configuration of the plasma
ハンダボール24に対してスポット的にプラズマを照射するプラズマユニット306は、ホローカソード放電を使用し、高密度のプラズマを発生させるものである。
The
図18において、部材330は、ガス案内路を構成する案内路構成部材であり、略円筒形に形成される。この部材330には、軸方向にガス案内路331が適宜ドリル加工などにより直線状に穿設されている。
In FIG. 18, a
このガス案内路331は、上端が広く開口し、下端は狭まってノズル形状となって開放している。ガス案内路331の側方には、ガス供給口332が穿設され、ガス供給部315からガス案内路331にプラズマとなるガスが供給される。
The
ガス案内路331の開口した一端には、この開口部を塞ぐよう部材320を設置する。
部材320は、ガス案内路331の一端を封緘し、後記するレーザー光を透過する部材であれば特に限定はないが、一般的には石英ガラスが使用される(以下、部材320は石英ガラス板と称する。)。
A
The
この石英ガラス板320は、部材330との間にOリング321を挟み、その上方には中央部を開口した蓋体316を、部材330に螺合する。これにより、石英ガラス板320は、Oリング321側に押し付けられ、ガス案内路331の一端は密閉されることになる。(なお、石英ガラス板320が密閉される方法であれば、特に螺合方式に限定するものではない。)
この構成により、ガス供給部315からガス導入部317及びガス供給口332を通して案内されたガスは、ガス案内路331によって案内され、ガス案内路331の下端に形成したノズルから下方に照射される。
An O-
With this configuration, the gas guided from the
ガス案内路331のノズル形状となって開放している下端にも石英ガラス板322を設置する。上記と同様な構成により、この下端に配置した石英ガラス板322は、Oリング323、蓋体324により、石英ガラス板322がOリング323側に押し付けられ、ガス案内路331の一端は(以下に説明する第1孔部を除き)密閉されることになる。
A
下部に設置した石英ガラス板322の上部面及び下部面には、ガスを励起してプラズマを生成する高周波電圧を印加するタングステンからなるプラズマ電極313を設置する。
そして、プラズマ電極313には、電極電源314から高圧、高周波電圧を供給するための電極電源線を接続する。
The
下部の石英ガラス板322には、ガス案内路331の下端に構成したノズル形状となって開放しているノズル先端と同様の直径0.5~0.8mm程度の第1孔部を形成する。
更に、下部の石英ガラス板322の上部面及び下部面に設置したプラズマ電極313にも第2孔部が形成される。第2孔部の直径は、第1孔部の直径よりも大きいか、又は、第1孔部の直径とほぼ同等である。
The lower
Further, second holes are also formed in the
プラズマは、電極電源314から高圧、高周波電圧をプラズマ電極313に供給することにより、プラズマ電極313の周辺(第2孔部の近傍)で生成され、ここがプラズマ発生領域318となる。そして、この生成されたプラズマは蓋体324に形成される下部の開口部から、下方に位置するハンダボール24に向けて照射される。
Plasma is generated around the plasma electrode 313 (in the vicinity of the second hole) by supplying a high-frequency high-frequency voltage from the
この照射は、ガス供給部315からのガスの供給圧力によって調整することができる。
ガス供給部315からのガスの供給圧力は、ガス圧により基板に搭載したハンダボール24が飛び散らない、あるいは所定の電極上から移動(位置ズレ)しない適正な圧力とする。
This irradiation can be adjusted by the gas supply pressure from the
The gas supply pressure from the
なお、蓋体324の下部の開口部の直径は、第1孔部の直径とほぼ同等であるか、又は、第1孔部の直径よりも大きくすることが望ましい。
It is desirable that the diameter of the opening in the lower portion of the
レーザーユニット305から照射されるレーザーは、水平方向に導入され、ハーフミラー309により、鉛直方向に反射し、蓋体316の上部の開口部を通過し、部材330に設置される上部の石英ガラス板320を透過し、ガス案内路331を通って、第1孔部、第2孔部、蓋体324の下部の開口部を通過し、ハンダボール24の上方から、ハンダボール24に照射される。
The laser emitted from the
また、実施例1と同様に、ガス(媒体ガス)は、重量%にて、1~4%の水素成分を含むアルゴンガスであることが好ましい。この場合も、高周波電源(例えば、5kV、50Hz)であるプラズマ電極313により、ガスが励起され、ガスがラジカル化し、ガスがプラズマ化する。
Further, as in Example 1, the gas (medium gas) is preferably argon gas containing 1 to 4% by weight of hydrogen. Also in this case, the gas is excited by the
これにより、レーザーユニット305のレーザー照射軸とプラズマユニット306のプラズマ照射軸とは、ハンダボール24の近傍で同軸となると共に、レーザーがプラズマ発生領域318を貫通し、プラズマとレーザーとが、同時にハンダボール24に照射される。これにより、効率的に、同時に、プラズマとレーザーとをハンダボール24に照射することができる。
As a result, the laser irradiation axis of the
なお、実施例2では、ホローカソード放電を使用し、高密度のプラズマを発生させるプラズマの発生方式を使用したが、プラズマの発生方式はこれに限定されるものではなく、例えば、ガスを高周波コイルによって励起する構成のものであってもよい。 In Example 2, hollow cathode discharge is used to generate high-density plasma, but the plasma generation method is not limited to this. may be configured to be excited by
また、実施例2では、ホローカソード放電を使用し、ガス案内路331のガス出口側にプラズマ電極を設け、プラズマを生成するようしたが、プラズマ電極の位置は、実施例のガス出口側に限らず、ガス流通経路の任意の一部に設けるようにしてもよい。
In Example 2, a hollow cathode discharge was used, and a plasma electrode was provided on the gas outlet side of the
以上、実施例2のようにすれば、一端がレーザー光を透過する光透過部材(例えば、石英ガラス板320)で封緘された側方にプラズマを生成するガスを供給するガス供給口332を有し、このガス供給口332から供給されたガスを基板に搭載されたハンダボールに照射するよう導く直線状に形成したガス案内路331と、このガス案内路331からハンダボールに至る流通経路の一部を包囲し、ガスに高圧・高周波電源を印加してガスをプラズマ化するプラズマ生成手段(例えば、プラズマ電極313)と、生成したレーザー光を、光透過部材を透過し、ガスの流通経路およびプラズマ生成領域の中央部を通してハンダボールに照射するレーザー発生手段(例えば、レーザーユニット305)と、を備え、プラズマでハンダボールの酸化膜を除去すると共に、レーザー光でハンダボールを溶融してバンプを形成するバンプ形成装置を得ることができる。
As described above, according to the second embodiment, one end of which is sealed with a light transmitting member (for example, a quartz glass plate 320) that transmits laser light has a
次に、図19を使用し、実施例2を応用したレーザーのパルス照射について説明する。 Next, laser pulse irradiation to which the second embodiment is applied will be described with reference to FIG.
レーザーユニット305から照射されるレーザーは、パルス的(15~25kHz)に照射されることが好ましい。ハンダボール24にレーザーをパルス的に照射することにより、ハンダボールの酸化膜を効率的に除去することができる。これは、レーザーをパルス的に照射し、熱音響効果を使用し、その衝撃により、ハンダボールの表面に形成される酸化膜に効率的にひびを入れることができるためである。
The laser emitted from the
このように、実施例2によれば、レーザー&プラズマにてはんだ付けが可能なため、はんだ付けの範囲が狭く、極微細はんだバンプ形成において、信頼性が高いはんだ付けが可能になる。 As described above, according to the second embodiment, since soldering can be performed by laser and plasma, the range of soldering is narrow, and highly reliable soldering is possible in forming ultra-fine solder bumps.
以上のように、本実施例により、バンプ形成装置、バンプ形成方法、ハンダボールリペア装置、ハンダボールリペア方法を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施例によって限定的に解釈されるものではない。すなわち、本発明はその趣旨、主要な特徴から逸脱しない範囲において、種々の変更および様々な形態での実施が可能である。 As described above, the bump forming apparatus, the bump forming method, the solder ball repair apparatus, and the solder ball repair method have been described based on the preferred embodiments, but the present invention is limited to the above embodiments. not to be interpreted. That is, the present invention can be embodied in various modifications and forms without departing from its spirit and main characteristics.
1…印刷装置、2…印刷ヘッド、3…スキージ、4…モータ、10…印刷テーブル、15…カメラ、20、20b…スクリーン、20d…開口部、21…基板、22…電極パッド、23…フラックス、24…ハンダボール、60…ハンダボール供給ヘッド、87…修復用ディスペンサ、90…吸着ノズル、91…心棒、91a…上端部、91b…下端部、92…貫通穴、92a…開口端部、93…支持部材、94…ノズル支持枠、95…モータ、96…駆動部、97…リニアレール、98…先端部、99…基端部、120…電極パッド、121…フラックス、130…スイーパ、131…スキージ、200…プラズマレーザーリペアヘッド部、201…モータ、202…アクチュエータ、203…ヘッドフレーム、204…基板高さ変位計、205…レーザーユニット、206…観察カメラ、207…レーザー導光口、208…コリメートレンズ、209…集光レンズ、210…スポットヒータ、211…プラズマアンテナ、212…プラズマキャピラリ、213…プラズマ電極、214…プラズマノズル、215…基板、216…アラインメントステージ、217…アラインメントカメラ、218…ステージ移動軸、219…ユニット固定板、300…プラズマレーザーヘッド部、305…レーザーユニット、306…プラズマユニット、309…ハーフミラー、313…プラズマ電極、314…電極電源、315…ガス供給部、316…蓋体、317…ガス導入部、318…プラズマ発生領域、320…部材、石英ガラス板、321…Oリング、322…石英ガラス板、323…Oリング、324…蓋体、330…部材、331…ガス案内路、332…ガス供給口。
Claims (37)
前記プラズマ発生装置により前記ハンダボールに前記プラズマを照射して、前記ハンダボールの酸化膜を除去すると共に、前記レーザー発生装置により前記ハンダボールに前記レーザーを照射して、前記ハンダボールを溶融し、前記電極パッドにハンダバンプを形成することを特徴とするバンプ形成装置。 A bump forming apparatus for supplying solder balls to electrode pads formed on a substrate, comprising: a plasma generating apparatus for irradiating the supplied solder balls with plasma to remove an oxide film of the solder balls; and a laser for the solder balls. and a laser generator that irradiates and melts the solder ball,
The plasma generator irradiates the solder ball with the plasma to remove the oxide film of the solder ball, and the laser generator irradiates the solder ball with the laser to melt the solder ball, A bump forming apparatus for forming a solder bump on the electrode pad.
前記プラズマ発生装置によるプラズマの照射と前記レーザー発生装置によるレーザーの照射とを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記プラズマ発生装置によるプラズマの照射と前記レーザー発生装置によるレーザーの照射とが同時に照射される時間帯が存在するよう制御することを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 1,
A controller for controlling plasma irradiation by the plasma generator and laser irradiation by the laser generator, wherein the controller controls the plasma irradiation by the plasma generator and the laser irradiation by the laser generator. A bump forming apparatus characterized in that control is performed so that there is a time zone for simultaneous irradiation.
前記制御部は、前記レーザー発生装置によるレーザーの照射に先立って、前記プラズマ発生装置によるプラズマの照射が行われるように制御することを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 2,
The bump forming apparatus according to claim 1, wherein the controller performs control such that the plasma generator irradiates the plasma prior to the laser irradiation by the laser generator.
前記プラズマ発生装置によるプラズマ照射軸と前記レーザー発生装置によるレーザー照射軸とが同軸であることを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 1,
A bump forming apparatus, wherein a plasma irradiation axis of the plasma generator and a laser irradiation axis of the laser generator are coaxial.
前記ハンダボールに対するプラズマの照射とレーザーの照射とに先立って、前記ハンダボール及びハンダボールの周辺を予熱することを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 1,
A bump forming apparatus, wherein the solder ball and the periphery of the solder ball are preheated prior to plasma irradiation and laser irradiation of the solder ball.
前記予熱が、前記ハンダボールに対してスポット的に予熱するスポットヒータにより行われることを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 5,
A bump forming apparatus, wherein the preheating is performed by a spot heater for spot-preheating the solder ball.
前記予熱が、前記ハンダボールの周辺に対して予熱するデフォーカスレーザーにより行われることを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 5,
A bump forming apparatus, wherein the preheating is performed by a defocus laser that preheats the periphery of the solder ball.
前記レーザー発生装置から照射されるレーザーが、パルス的に前記ハンダボールに照射されることを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 1,
A bump forming apparatus, wherein the laser emitted from the laser generator is applied to the solder ball in a pulsed manner.
前記プラズマ発生装置が、ホローカソード放電を使用し、プラズマを発生させるものであることを特徴とするバンプ形成装置。 In the bump forming apparatus according to claim 1,
A bump forming apparatus, wherein the plasma generator uses hollow cathode discharge to generate plasma.
前記ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、前記ハンダボールを溶融し、前記電極パッドにハンダバンプを形成することを特徴とするバンプ形成装置。 A bump forming apparatus for supplying solder balls to electrode pads formed on a substrate, comprising: a plasma generating apparatus for irradiating the electrode pads with plasma to remove an oxide film of the electrode pads; The plasma generator for supplying balls and irradiating the supplied solder balls with the plasma to remove the oxide film of the solder balls, and the laser generator for irradiating the solder balls with a laser and melting the solder balls. and
A bump forming apparatus for forming a solder bump on the electrode pad by melting the solder ball at the same time as removing the oxide film of the solder ball.
前記修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、前記ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマ発生装置と、前記ハンダボールにレーザーを照射し、前記ハンダボールを溶融するレーザー発生装置と、を備え、
前記ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、前記ハンダボールを溶融し、前記電極パッドにハンダバンプを形成することを特徴とするハンダボールリペア装置。 A solder ball repairing apparatus having a repair dispenser that inspects the state of solder bumps formed on electrode pads of a substrate and supplies solder balls to electrode pads for which defects have been detected,
A plasma generator for irradiating plasma onto the solder ball supplied by the repair dispenser to remove the oxide film of the solder ball, and a laser generator for irradiating the solder ball with laser and melting the solder ball, with
A solder ball repairing device, wherein an oxide film of the solder ball is removed and at the same time, the solder ball is melted to form a solder bump on the electrode pad.
制御部を備え、前記制御部は前記プラズマ発生装置によるプラズマの照射と前記レーザー発生装置によるレーザーの照射とが同時に照射される時間帯が存在するよう制御することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13,
A solder ball repair apparatus comprising a control unit, wherein the control unit performs control so that there is a time zone in which the plasma irradiation by the plasma generator and the laser irradiation by the laser generator are simultaneously irradiated.
プラズマ照射はレーザー照射に先立って行うことを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
A solder ball repair apparatus characterized in that plasma irradiation is performed prior to laser irradiation.
前記修復用ディスペンサにより欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給するに先立って前記プラズマ発生装置により前記電極パッドの酸化膜を除去することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13, 14 or 15,
A solder ball repairing apparatus, wherein an oxide film of the electrode pad is removed by the plasma generator prior to supplying the solder ball to the electrode pad, the defect of which has been detected by the repairing dispenser.
前記欠陥が検出された電極パッドにプラズマを照射し、酸化膜を除去すると共に、前記修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、前記ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマ発生装置と、前記ハンダボールにレーザーを照射し、前記ハンダボールを溶融するレーザー発生装置と、を備え、
前記欠陥が検出された電極パッドの酸化膜を除去し、前記ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、前記ハンダボールを溶融し、前記電極パッドに前記ハンダボールをはんだ付けすることを特徴とするハンダボールリペア装置。 A solder ball repairing apparatus having a repair dispenser that inspects the state of solder bumps formed on electrode pads of a substrate and supplies solder balls to electrode pads for which defects have been detected,
a plasma generator that irradiates the electrode pad with the defect detected with plasma to remove the oxide film, and irradiates the solder ball supplied by the repair dispenser with plasma to remove the oxide film of the solder ball; , a laser generator that irradiates the solder ball with a laser and melts the solder ball,
Solder characterized by removing the oxide film of the electrode pad where the defect is detected, removing the oxide film of the solder ball, melting the solder ball, and soldering the solder ball to the electrode pad. ball repair equipment.
前記レーザー発生装置は、ハンダボールの直径と略同一のスポット径で、前記ハンダボールにレーザーを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repairing apparatus, wherein the laser generator irradiates the solder ball with a laser beam having a spot diameter substantially equal to the diameter of the solder ball.
前記プラズマ発生装置は、前記電極パッドに供給されたハンダボールに対して、略中心にプラズマを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repair apparatus, wherein the plasma generator irradiates the solder ball supplied to the electrode pad with plasma substantially at the center thereof.
前記プラズマ発生装置は、前記電極パッドに供給されたハンダボールの略上半分部分にプラズマを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repair apparatus, wherein the plasma generator irradiates substantially upper half portions of the solder balls supplied to the electrode pads with plasma.
前記レーザー発生装置は、前記電極パッドに供給されたハンダボールに対して、略中心にレーザーを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repairing apparatus, wherein the laser generator irradiates the solder ball supplied to the electrode pad with a laser substantially at the center thereof.
前記レーザー発生装置は、前記電極パッドに供給されたハンダボールの略上半分部分にレーザーを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
A solder ball repairing apparatus, wherein the laser generator irradiates a substantially upper half portion of the solder ball supplied to the electrode pad with a laser.
前記プラズマ発生装置は、前記電極パッドに対して、ハンダボールの直径または電極パッドの直径よりも広い範囲で、プラズマを照射することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repair apparatus, wherein the plasma generator irradiates the electrode pad with plasma over a diameter of the solder ball or a range wider than the diameter of the electrode pad.
前記プラズマ発生装置は、媒体ガスを使用してプラズマを発生させることを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
The solder ball repair apparatus, wherein the plasma generator uses a medium gas to generate plasma.
前記媒体ガスは、重量%にて1~4%の水素成分を含むアルゴンガスであることを特徴とするハンダボールリペア装置。 The solder ball repair device according to claim 24,
The solder ball repair apparatus, wherein the medium gas is argon gas containing 1 to 4% by weight of hydrogen.
前記レーザー発生装置の照射軸と前記プラズマ発生装置の照射軸とのなす角度が、0~180度で調整されることを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13 or 14,
A solder ball repairing apparatus, wherein an angle between an irradiation axis of the laser generator and an irradiation axis of the plasma generator is adjusted within a range of 0 to 180 degrees.
前記修復用ディスペンサによって供給されたハンダボールにプラズマを照射し、前記ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマ発生装置と、前記ハンダボールにレーザーを照射し、前記ハンダボールを溶融するレーザー発生装置と、を備えることを特徴とするハンダボールリペア装置。 A solder ball repairing apparatus having a repair dispenser that inspects the state of solder bumps formed on electrode pads of a substrate and supplies solder balls to electrode pads for which defects have been detected,
A plasma generator for irradiating plasma onto the solder ball supplied by the repair dispenser to remove the oxide film of the solder ball, and a laser generator for irradiating the solder ball with laser and melting the solder ball, A solder ball repair device comprising:
前記修復用ディスペンサによって前記欠陥が検出された電極パッドにハンダボールを供給後、前記ハンダボールにプラズマを照射すると共に、レーザーを照射し、前記ハンダボールの酸化膜を除去すると同時に、前記ハンダボールを溶融して、前記電極パッドにハンダ付けすることを特徴とするハンダボールリペア方法。 In a solder ball repair method, the state of solder bumps formed on electrode pads of a substrate is inspected by a solder ball inspection process, and solder balls are supplied from a repair dispenser to the electrode pads for which defects are detected by the solder ball inspection process,
After the solder ball is supplied to the electrode pad in which the defect is detected by the repair dispenser, the solder ball is irradiated with plasma and laser to remove the oxide film of the solder ball and remove the solder ball. A method of repairing a solder ball, characterized in that the solder ball is melted and soldered to the electrode pad.
前記修復用ディスペンサによって前記欠陥が検出された電極パッドにプラズマを照射して前記電極パッドの酸化被膜を除去し、その後、前記電極パッドにハンダボールを供給し、前記ハンダボールにプラズマとレーザーとを照射して、前記ハンダボールを前記電極パッドに固着することを特徴とするハンダボールリペア方法。 In a solder ball repair method, the state of solder bumps formed on electrode pads of a substrate is inspected by a solder ball inspection process, and solder balls are supplied from a repair dispenser to the electrode pads for which defects are detected by the solder ball inspection process,
The repair dispenser irradiates the electrode pad with the defect detected with plasma to remove the oxide film of the electrode pad, supplies a solder ball to the electrode pad, and applies the plasma and the laser to the solder ball. A method for repairing solder balls, wherein the solder balls are fixed to the electrode pads by irradiation.
前記プラズマ発生装置によるプラズマ照射軸と前記レーザー発生装置によるレーザー照射軸とが同軸であることを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13,
A solder ball repairing apparatus, wherein a plasma irradiation axis of the plasma generator and a laser irradiation axis of the laser generator are coaxial.
前記ハンダボールに対するプラズマの照射とレーザーの照射とに先立って、前記ハンダボール及びハンダボールの周辺を予熱することを特徴とするハンダボールリペア装置。 In the solder ball repair device according to claim 13,
A solder ball repairing apparatus, wherein the solder ball and the periphery of the solder ball are preheated prior to plasma irradiation and laser irradiation of the solder ball.
前記予熱が、前記ハンダボールに対してスポット的に予熱するスポットヒータにより行われることを特徴とするハンダボールリペア装置。 32. A solder ball repair apparatus according to claim 31, wherein
A solder ball repairing apparatus, wherein the preheating is performed by a spot heater for spot-preheating the solder ball.
前記予熱が、前記ハンダボールの周辺に対して予熱するデフォーカスレーザーにより行われることを特徴とするハンダボールリペア装置。 32. A solder ball repair apparatus according to claim 31, wherein
A solder ball repairing apparatus, wherein the preheating is performed by a defocus laser that preheats the periphery of the solder ball.
前記レーザー発生装置から照射されるレーザーが、パルス的に前記ハンダボールに照射されることを特徴とするハンダボールリペア装置。 32. A solder ball repair apparatus according to claim 31, wherein
A solder ball repairing device, wherein the laser emitted from the laser generating device is applied to the solder ball in a pulsed manner.
前記プラズマ発生装置が、ホローカソード放電を使用し、プラズマを発生させるものであることを特徴とするハンダボールリペア装置。 32. A solder ball repair apparatus according to claim 31, wherein
A solder ball repair apparatus, wherein the plasma generator uses hollow cathode discharge to generate plasma.
当該ガス案内路から前記ハンダボールに至る前記ガスの流通経路の一部を包囲し、当該ガスに高圧・高周波電源を印加して当該ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、
生成したレーザー光を、前記光透過部材を透過し、前記ガスの流通経路およびプラズマ生成領域の中央部を通して前記ハンダボールに照射するレーザー発生手段と
を備え、前記プラズマで前記ハンダボールの酸化膜を除去すると共に、前記レーザー光で前記ハンダボールを溶融してバンプを形成するバンプ形成装置。 A solder ball whose one end is sealed with a light transmitting member that transmits laser light, has a gas supply port for supplying a gas for generating plasma on the side, and the gas supplied from the gas supply port is mounted on a substrate. A gas guide path formed in a straight line that guides irradiation to
plasma generation means for surrounding part of the gas flow path from the gas guide path to the solder ball and applying a high-pressure/high-frequency power supply to the gas to turn the gas into plasma;
a laser generating means for irradiating the solder ball with the generated laser light through the light transmitting member and through the gas flow path and the central portion of the plasma generation region, wherein the oxide film of the solder ball is formed by the plasma. A bump forming apparatus for removing and melting the solder ball with the laser beam to form a bump.
電極パッドに供給された特定のハンダボールにプラズマを照射し、当該ハンダボールの酸化膜を除去するプラズマユニットと、前記特定のハンダボールにレーザーを照射し、当該ハンダボールを溶融するレーザーユニットとを、前記各ユニットの照射方向が前記特定のハンダボールを照射するよう固定したユニット固定版と、
当該ユニット固定版を前記各ユニットの照射方向が前記特定のハンダボールを照射するよう位置決めする駆動手段と、
を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。 In a bump forming apparatus that supplies solder balls onto electrode pads formed on a substrate and melts the solder balls to form bumps,
A plasma unit that irradiates a specific solder ball supplied to an electrode pad with plasma to remove the oxide film of the solder ball, and a laser unit that irradiates the specific solder ball with a laser and melts the solder ball. , a unit fixing plate fixed so that the irradiation direction of each unit irradiates the specific solder ball;
driving means for positioning the unit fixed plate so that the irradiation direction of each unit irradiates the specific solder balls;
A bump forming apparatus comprising:
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