JP6761690B2 - 柱状部材搭載装置、柱状部材搭載方法 - Google Patents

Description

本発明は、柱状部材搭載装置および柱状部材搭載方法に関する。

半導体基板と回路基板などの基板を電気的に接合する場合、半導体基板上に形成された複数の半田バンプを回路基板との間で溶融して接合するものが知られている（たとえば、特許文献１）。しかしながら、特許文献１では、半田バンプを接合材として半導体基板と回路基板とを接合する際、半田バンプが潰れて径方向に拡がり、隣接する半田バンプ間の距離が縮まってしまうことから、微細化が進む基板の実装に対応できない場合がある（図８（Ａ）参照）。そこで、半導体基板に銅（Ｃｕ）ピラーを形成し回路基板との接合材として半田層を形成して接合するものが特許文献２に開示されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に開示される銅ピラーは、半導体基板と回路基板とを接合する際に直径が変化しないことから微細化に適している（図８（Ｂ）参照）。しかし、銅ピラーは、半導体基板に電界メッキなどによって柱状に形成されるため、形成に要する時間が多くかかり生産性が良好とは言えない。また、直近では、半導体基板上に形成される銅ピラーに替えて銅などの金属によって形成された柱状部材（導体ピン）を接合部材とするものが知られている。

しかし、上記柱状部材（導体ピン）の長手方向の長さは、直径に対して長い（アスペクト比が大きい）ことから、半導体基板上に柱状部材を配列、搭載するのは困難であった。特許文献３には、導体ピンを半導体基板に配列、搭載する導体ピンの接合法が開示されている。

特開平５−２４３２３２号公報 特開２０１４−１５７９０６号公報 特開２００２−３１４２９１号公報

特許文献３に記載の導体ピン（柱状部材）の接合方法は、まず、治具パレット、ピン立て治具および挿入案内治具を重ねて配置し、導体ピンを挿入案内治具の上方から落下させ、ピン立て治具が治具パレットと挿入案内治具との間をスライドするように治具パレットを振動させて、ピン立て治具のピン穴に導体ピンを配置する。そして、治具パレット、ピン立て治具および挿入案内治具を重ねた状態で上下を逆にして、プリント配線板に導体ピンを立設させた状態で接合している。このような導体ピンの接合方法では、治具パレットに振動を与えることによって導体ピンをピン穴に供給することから、導体ピン表面に傷がつきやすく接合不良が発生しやすいという課題がある。また、振動によって導体ピンが重なり合ったり、挿入案内治具上の一部に偏って供給されてしまったりすることで、全ての導体ピンを立設させるのに時間がかかり、生産性が良いとはいえない。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アスペクト比が大きく微小な柱状部材を半導体基板などに傷をつけずに効率よく搭載することが可能な柱状部材搭載装置および柱状部材搭載方法を提供しようとするものである。

上述の課題を解決するため、本発明に係る柱状部材搭載装置は、基板の所定位置に柱状部材を配列させる柱状部材搭載装置であって、複数の開口部を有し前記基板上に配置される柱状部材配列用マスクと、柱状部材配列用マスクの上方に配置されるブラシスキージとを有し、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材をブラシスキージによって開口部内に導入し、フラックスが塗布された基板の所定位置に柱状部材を配列し、ブラシスキージは、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有し、結束線状部材は、柱状部材を柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成され、結束線状部材を回転しながら移動することによって、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材を開口部に誘導することを特徴とする。

また、上記発明に加えて、基板への柱状部材の配列状態を検査する検査装置を有することが好ましい。

また、上記発明に加えて、結束線状部材は、ブラシスキージの回転軌跡の径方向に２重に構成されていることが好ましい。

また、上記発明に加えて、結束線状部材は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体であることが好ましい。

また、上記発明に加えて、フラックスは、基板の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスクと、樹脂スキージとによるスクリーン印刷法で塗布されることが好ましい。

本発明の柱状部材搭載方法は、基板の所定位置に柱状部材を搭載する方法であって、基板の上面にフラックス印刷用マスクを配置し、基板上の所定位置にフラックスを印刷する工程と、フラックスが塗布された基板の上方に、開口部を有する柱状部材配列用マスクを配置する工程と、柱状部材配列用マスク上に柱状部材を供給する工程と、柱状部材配列用マスク上に供給された柱状部材を、柱状部材配列用マスクの上方に配置され、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有するブラシスキージによって開口部内に導入する工程と、柱状部材配列用マスクの開口部からフラックスが塗布された基板の所定位置に柱状部材を配列させる工程と、柱状部材の配列状態を検査する工程とを含み、結束線状部材は、柱状部材を柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、柱状部材をブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成されていることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る柱状部材搭載装置の概略全体構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る柱状部材振込部の概略構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る柱状部材振込部の作用を表す説明図である。 本発明の実施の形態に係る柱状部材が配列、搭載された半導体基板の１例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る柱状部材搭載方法の主要工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るフラックス印刷工程を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る柱状部材の他の複数例の形状を表した図である。 従来技術および本発明の実施の形態に係る柱状部材を用いた半導体基板と回路基板の実装例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態に係る柱状部材搭載装置１および柱状部材搭載方法について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態を説明する前に、既述した従来技術（特許文献１、特許文献２）および柱状部材１２を用いた実装形態について図８を参照しながら説明する。

図８は、従来技術および本実施の形態の柱状部材を用いた半導体基板（ウエハーなど）５と回路基板５０の実装例を示す説明図で、接合材として、（Ａ）は半田バンプ５１を用いるもの、（Ｂ）は、半導体基板５に形成された銅ピラー５２を用いるもの、（Ｃ）は、銅などで形成された柱状部材１２を用いるものである。図８（Ａ）に示すように、半田バンプ５１は、半導体基板５に形成された実装前の形状が図中二点鎖線で表す直径がＢ０のほぼ球形となっている。半導体基板５を回路基板５０に実装すると、半田バンプ５１が溶融されて高さ（厚み）方向に沈み込み径方向に直径がＢ１に膨らむ。隣接する半田バンプ５１間のピッチＰは変化しないので、実装前の半田バンプ５１間の距離Ｄ０は、実装後の距離Ｄ１に縮まる。したがって、さらにピッチＰを小さくする場合には、半田バンプ５１の膨らみが不利となる。なお、図中、半導体基板５には電極１６が形成されていて、回路基板５０には電極５３が形成されている。

図８（Ｂ）に示すように、銅ピラー５２は、半導体基板５上に形成された電極１６に積層形成されたＵＢＭ（アンダーバンプメタル）５４上に電界メッキによって銅を析出させることによって形成される。半導体基板５上の銅ピラー５２の周囲には絶縁層５５が形成されている。銅ピラー５２の回路基板５０側の先端には、半田層５６が形成されていて、半田層５６を回路基板５０側の接合材としている。隣接する銅ピラー５２間のピッチＰを半田バンプ５１（図８（Ａ）参照）と同じにしても、実装による銅ピラー５２の直径は変化しないので、実装後の銅ピラー５２間の距離Ｄ２は変化しない。すなわち、半田バンプ５１の場合に対してピッチＰが同じであればＤ２＞Ｄ１となることから、少なくともその差分はピッチＰを小さくでき、微細化に貢献する。しかし、銅ピラー５２を形成するのに多くの時間と専用の装置を要するという課題がある。

図８（Ｃ）は、銅などの導電性が高い金属製の柱状部材１２を半導体基板５と回路基板５０との接合に用いた例である。柱状部材１２は、実装時において銅ピラー５２と同じように変形しないので、銅ピラー５２と同じ直径、同じピッチＰにすれば柱状部材１２間の距離はＤ２であり、半導体基板５の電極間ピッチを微細化できる。なお、半導体基板には電極１６が形成されていて、回路基板５０には電極５３が形成されていて、柱状部材１２によって半導体基板５と回路基板５０とが接続される。柱状部材１２は、機械加工などで形成できるので銅ピラー５２の形成に比べ短時間で容易に大量に製造可能である。しかし、前述した従来技術（特許文献３参照）のような方法で微細な柱状部材１２を半導体基板５の所定位置に配列搭載することは困難であった。そこで、以下に、本発明に係る柱状部材１２の半導体基板５への搭載装置および搭載方法について説明する。柱状部材１２を搭載する搭載対象部材としての基板としては、半導体基板（ウエハーなど）５や回路基板５０があり、そのうちのどちらか一方に搭載することが可能であるが、以下の説明では、半導体基板５に柱状部材１２を搭載する構造を例示して説明する。

（柱状部材搭載装置１の全体構成）
図１は、柱状部材搭載装置１の概略全体構成を示す平面図である。図１に示すように、柱状部材搭載装置１は、フラックス印刷装置２と柱状部材振込装置３とを有する。また、柱状部材搭載装置１は、ローダ／アンローダ４から半導体基板５をプレアライナー６に搬送する基板搬送用ロボット７を有し、基板搬送用ロボット７はプレアライナー６から押し圧装置８に半導体基板５を搬送する。プレアライナー６は、半導体基板５のＸＹ座標位置を粗調整する。粗調整によって位置補正された半導体基板５は、基板搬送用ロボット７でステージ９に載置される。ステージ９に載置された半導体基板５は、押し圧装置８で上方からステージ９側に押圧して反り矯正しながらステージ９に減圧吸引される。ステージ９は、Ｙ軸レール１０上でＹ軸方向に位置調整され、半導体基板５を載置した状態でＸ軸レール１１上を移動してフラックス印刷装置２の所定位置に停止される。なお、図１の図示横方向をＸ軸、図示縦方向をＹ軸、高さ方向（厚み方向）をＺ軸とする。

フラックス印刷装置２は、図６（Ａ）に示すようにフラックス印刷用マスク１５の開口部４５から半導体基板５の電極１６上の所定位置にフラックス３５を印刷塗布する。フラックス３５を塗布された半導体基板５は、ステージ９に載置された状態で柱状部材振込装置３に搬送される。柱状部材振込装置３は、Ｘ軸駆動装置１７、Ｙ軸駆動装置１８およびＺ軸駆動装置１９を備えていて、柱状部材振込装置３をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させることが可能になっている。なお、Ｙ軸レール１０、Ｘ軸レール１１上には、Ｚ軸およびθ軸（不図示）があり、Ｚ軸およびθ軸の駆動によってフラックス印刷用マスク１５の開口部４５（図６（Ａ）参照）、柱状部材配列用マスク２０の開口部３４（図２参照）各々の下面と半導体基板５のＰＡＤ部（柱状部材を搭載をすべき電極部）を合わせて、フラックス印刷および半導体基板５への柱状部材１２の配列を行う。

図２に示すように、柱状部材計量装置（不図示）から柱状部材振込部２５に落下供給された柱状部材１２は、柱状部材振込部２５から逸脱しないように結束線状部材３１によって囲まれている。柱状部材１２は、柱状部材振込部２５を移動させることによって、柱状部材配列用マスク２０の開口部３４（図２参照）から半導体基板５上のフラックス３５が塗布された場所に振り込まれて配列搭載される。柱状部材１２が搭載された半導体基板５は、検査装置２６に搬送され画像認識カメラ（不図示）によって柱状部材１２の配列状態が検査し、ローダ／アンローダ４に排出される。戻りの行程では、プレアライナー６は通過しない。なお、以上説明した柱状部材搭載装置１では、半導体基板５に柱状部材１２を搭載する構成について説明したが、回路基板５０側に柱状部材１２を搭載する構成とすることが可能である。柱状部材１２としては、たとえば、直径が数十μｍで長さが１００μｍレベルのアスペクト比が大きい微細サイズのものがある。柱状部材１２の半導体基板５への搭載については、図２〜図７を参照して後述する。

（柱状部材振込部２５の構成および作用）
図２は、柱状部材振込部２５の概略構成を説明する図である。柱状部材振込部２５は、Ｘ軸駆動装置１７に取り付けられた回転可能なブラシスキージ２８を有している。ブラシスキージ２８は、スキージ回転駆動装置２９に固定された取付け部３０に植え込まれた結束線状部材３１を有している。結束線状部材３１は、ブラシスキージ２８の回転軌跡の径方向に２重構造（２重の同心円）となっており、内側の結束線状部材３２と外側の結束線状部材３３とから構成されている。内側の結束線状部材３２と外側の結束線状部材３３は共に、取付け部３０から柱状部材配列用マスク２０に向かって末広がり形状のいわゆるブラシである。なお、図２では、結束線状部材３１は、簡略化して表している。

内側の結束線状部材３２は、主として柱状部材１２を柱状部材配列用マスク２０の開口部３４に導入する機能を有し、外側の結束線状部材３３は、主として柱状部材１２をブラシスキージ２８の外側に逸脱させない、つまり、外側の結束線状部材３３の外側に逸脱させない機能を有する。さらに、外側の結束線状部材３３は、内側の結束線状部材３２との間にある柱状部材１２を開口部３４に導入しつつ、内側の結束線状部材３２内に戻す機能を有する。たとえば、ブラシスキージ２８を矢印方向に回転させて柱状部材１２を開口部３４に導入するとすれば、矢印の逆方向に回転させて柱状部材１２を内側の結束線状部材３２の内側に戻すように機能させることが可能である。

図２に示すように、ステージ９の上面には、半導体基板５が載置されており、半導体基板５の上面には柱状部材配列用マスク２０が配置されている。半導体基板５と柱状部材配列用マスク２０の間には、隙間Ｅが設けられている。なお、開口部３４が配置される位置には、フラックス３５（図３参照）が塗布されている。結束線状部材３２，３３は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸集合体であって、柱状部材配列用マスク２０の表面を掃くように回転およびＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動する間に、柱状部材１２を柱状部材配列用マスク２０に設けられた開口部３４に導入する。したがって、柱状部材１２に傷がつくようなことがない。

また、結束線状部材３２，３３は、導電性を有しているので静電気による埃など吸着がなく、クリーン度が高い実装を行うことができる。なお、図２では図示を簡略化しているが、外側の結束線状部材３３は、内側の結束線状部材３２よりも密に配置されている。図２に記載の柱状部材１２は、単純な円柱形状を例示しているが、柱状部材１２の形状としては、たとえば、図７に示すように様々な形状が適合可能である。そのような場合、柱状部材１２が、サイズ、比重、縦横比（アスペクト比）が大きいものや重心位置などによる転がりの異方性から内側の結束線状部材３２の外側に出てしまうことがあるが、外側の結束線状部材３３を設けることによって、外側の結束線状部材３３の外側に柱状部材１２が逸脱しないようにしている。次に、図３を参照しながら柱状部材振込部２５の作用について説明する。

図３は、柱状部材振込部２５の作用を表す説明図である。なお、図３は、柱状部材振込部２５の一部を簡略化して表している。ステージ９上に載置された半導体基板５には、複数の電極１６が形成されており、電極１６の上面にはフラックス３５が塗布されている。半導体基板５の上方には、柱状部材配列用マスク２０が配設される。柱状部材配列用マスク２０の上面には、多数の柱状部材１２がランダムに供給される。柱状部材１２は、柱状部材計量装置で計量され一定量（一定数）が柱状部材通路２７を落下し、柱状部材配列マスク２０上に供給される。ブラシスキージ２８は、柱状部材配列用マスク２０上をＸ軸駆動装置１７とＹ軸駆動装置１８（図１参照）によってＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能であり、Ｚ軸駆動装置１９によってＺ軸方向に移動可能である。ブラシスキージ２８を所定の高さ位置で回転しながらＸ軸およびＹ軸方向に移動することによって、内側の結束線状部材３２および外側の結束線状部材３３によって柱状部材配列マスク２０表面上を掃くように移動しながら柱状部材１２を柱状部材配列用マスク２０に設けられた開口部３４内に落下させる。半導体基板５には、所定位置にフラックス３５が塗布されているので、柱状部材１２は、フラックス３５の粘性を利用して落下したときの姿勢が維持される。

内側の結束線状部材３２と外側の結束線状部材３３は、柱状部材１２が開口部３４内に落下した後、フラックス３５によって柱状部材１２の位置、姿勢が保持できるように柱状部材１２を軽く下方に押すようにしてもよい。そのようにするために、柱状部材配列マスク２０の厚みを柱状部材１２の長手方向の長さ（以下、「全長」と呼ぶ。）に対して適切な寸法にすることが好ましい。また、フラックス３５としては、柱状部材１２の半導体基板５への搭載後、接合硬化させる工程までその姿勢を維持できる粘性を有するものが選択されることが好ましい。

柱状部材１２が円柱の場合、柱状部材配列用マスク２０に設けられた開口部３４の大きさは、柱状部材１２の供給側の誘導口部４０が柱状部材１２の最大径より大きく、柱状部材１２の全長より小さい。また、開口部３４の半導体基板５側の直径は、フラックス３５の塗布範囲内で柱状部材１２の位置を規定できる大きさの位置規定孔部４１となっている。そして、誘導口部４０と位置規定孔部４１は、テーパ孔で接続されている。開口部３４をこのような形状にすれば、柱状部材１２を開口部３４にスムーズに落とし込むことができ、フラックス３５の塗布範囲の所定位置に正確に配列、搭載させることが可能となる。なお、開口部３４の形状は、柱状部材１２の形状に合わせて設定される。

図４は、複数の柱状部材１２が配列、搭載された半導体基板５の１例を示す斜視図である。図４に示すように、半導体基板５には、柱状部材１２がフラックス３５上、つまり電極１６上の所定位置に配列されている。柱状部材１２は、フラックス３５の粘性によって姿勢が維持されている。その後、検査装置２６（図１参照）によって柱状部材１２の配列状態を検査し、ローダ／アンローダ４に排出される。柱状部材１２が搭載された半導体基板５は、たとえばリフロー装置に搬送され半導体基板５と柱状部材１２とが接合固定される。次に、柱状部材搭載装置１を用いた柱状部材搭載方法について図１〜図６を参照しながら説明する。

（柱状部材搭載方法）
図５は、柱状部材搭載方法の主要工程を示すフローチャート、図６は、フラックス印刷工程を示す説明図である。まず、ステージ９上に半導体基板５をセットする（ステップＳ１）。続いて、半導体基板５の位置を画像認識カメラ（不図示）で認識する（ステップＳ２）。次に、半導体基板５をステージ９に載置した状態でフラックス印刷装置２（図１参照）に搬送する。フラックス印刷装置２において、半導体基板５にフラックス印刷用マスク１５をセットし、半導体基板５とフラックス印刷用マスク１５の位置を合わせる（ステップＳ３）。つまり、半導体基板５の電極１６の位置と、フラックス印刷用マスク１５の開口部４５の位置を合わせる。フラックス印刷用マスク１５は、半導体基板５に密着させた状態でフラックス３５を印刷する（ステップＳ４）。フラックス３５は、開口部４５を有するフラックス印刷用マスク１５と樹脂スキージ４６を用いる、いわゆるスクリーン印刷法によって半導体基板５の電極１６上に印刷塗布される。印刷した後、版離れ（フラックス印刷用マスク１５を半導体基板５から分離すること）に、開口部３５内の一部のフラックス３５が、半導体基板５に転写される。転写されたフラックス３５の厚みは、フラックス３５の粘度、開口部３５の大きさおよび版離れのスピードなどで決まる。フラックス印刷用マスク１５は、ＳＵＳなどの金属製のマスクである（ステンシルマスクと呼ばれる）。フラックス印刷によって、半導体基板５の電極１６上にはフラックス３５が所定の面積および厚みで塗布される。フラックス印刷後に、半導体基板５をステージ９に載置した状態で柱状部材振込装置３に搬送する。

柱状部材振込装置３において、半導体基板５上に柱状部材配列用マスク２０をセットし、半導体基板５と柱状部材配列用マスク２０の位置を合わせる（ステップＳ５）。つまり、半導体基板５の電極１６の位置と、柱状部材配列用マスク２０の開口部３４の位置を合わせる。そして、図２に示すように、柱状部材計量装置から一定量の柱状部材１２を柱状部材配列用マスク２０上に供給する（ステップＳ６）。柱状部材配列用マスク２０は、ＳＵＳなどの金属製のマスクである。柱状部材１２は、内側の結束線状部材３２内に供給される。

次いで、ブラシスキージ２８を回転しながらＸ軸、Ｙ軸方向に移動させて柱状部材１２を半導体基板５上に落下させ、配列する（ステップＳ７）。柱状部材１２は、内側の結束線状部材３２によって柱状部材配列用マスク２０に設けられた開口部３４内に落下され、フラックス３５の塗布部に達する。この際、柱状部材１２が、内側の結束線状部材３２の外側に出てしまうことがあるが、外側の結束線状部材３３から外側に逸脱することはない。外側の結束線状部材３３は、回転することによって内側の結束線状部材３２の内部に柱状部材１２を戻す機能も有している。柱状部材１２を半導体基板５に配列した（図４参照）後、ステージ９に半導体基板５をセットした状態で検査装置２６に搬送し、柱状部材１２の配列状態を検査する（ステップＳ８）。この検査は、検査装置２６に設けられている画像認識カメラおよび画像処理部（共に図示せず）によって行われる。検査結果は、不図示の制御部に送られる。検査工程が終了したところで、半導体基板５は、ローダ／アンローダ４に排出され、リフロー装置などで、半導体基板５と柱状部材１２とが接合固定される。

なお、上記実施の形態で説明した柱状部材１２の材質は、銅、銅合金、銅に半田メッキが施されたものを使用することが可能である。また、既述した柱状部材１２は、単純な円柱形状をしているものを例示しているが、用途により様々な形状やサイズのものに応用可能であり、いずれもアスペクト比が大きい。図７に柱状部材１２の円柱以外の形状を有する柱状部材を例にあげ説明する。

図７は、柱状部材１２の他の複数例の形状を表した図である。図７（Ａ）に示す柱状部材１２は、円錐形状の本体部を底面１２Ａに平行な面１２Ｂでカットしたような側面視台形形状を有している。図７（Ｂ）に示す柱状部材１２は、長手方向の中央部が括れ部１２Ｃとなる略鼓形状をしたものである。また、図７（Ｃ）に示す柱状部材１２は、６角柱であるが、３角柱、４角柱あるいは５角柱などの多角柱であってもよく限定されない。さらに、図７（Ｄ）に示す柱状部材１２は、円柱の一方の端部に鍔１２Ｄを設けたものである。鍔１２Ｄは、他方側の端部に設けてもよく、両端部に設けるようにしてもよい。また、鍔１２Ｄの平面形状を多角形にしてもよく、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に示す各形状を組み合わせてもよい。図７に示す柱状部材の形状は１例であって、その形状やサイズは、搭載対象部材、使用場所あるいは使用方法によって様々な形状を任意に選択できる。

以上説明した柱状部材搭載装置１は、複数の開口部３４を有し基板である半導体基板５上に配置される柱状部材配列用マスク２０と、柱状部材配列用マスク２０の上方に配置されるブラシスキージ２８とを有し、柱状部材配列用マスク２０上に供給された柱状部材１２をブラシスキージ２８によって開口部３４内に導入し、フラックス３５が塗布された半導体基板５の所定位置に柱状部材１２を配列する。

このように構成される柱状部材搭載装置１は、導体ピンである複数の柱状部材１２を柱状部材配置用マスク２０に設けられた開口部３４に導入することで、柱状部材１２の搭載姿勢を規定しながら半導体基板５への一括搭載が可能となる。しかも、柱状部材１２の仮固定材としてフラックス３５を用いているため位置と姿勢が維持されるため、搭載後にリフローに直結可能であることから高い生産性を実現できる。また、従来の半導体基板５に銅ピラー５２を電界メッキによって形成する方法に比べ、柱状部材１２は機械加工などによって短時間で大量に製造することが可能で、しかも、銅ピラー５２を形成するための専用の装置などを必要とせず、装置コストおよび製造コストを低減できる。さらに、柱状部材１２を形成過程、半導体基板５への搭載過程などにおいて、処理液などが発生しないことから環境に優しい装置、方法ともいえる。

また、柱状部材搭載装置１は、基板である半導体基板５への柱状部材１２の配列状態を検査する検査装置２６を有しているので、柱状部材１２の欠損や配列不良などの欠陥を検出でき、搭載品質を高めることができる。

また、ブラシスキージ２８は、取付け部３０に植え込まれた結束線状部材３１を有し、結束線状部材３１を回転しながら移動することによって、柱状部材配列用マスク２０上に供給された柱状部材１２を開口部３４に誘導している。結束線状部材３１は、柔軟性を有するブラシである。したがって、従来技術のように柱状部材１２を振動させる方式に比べ、柱状部材１２に傷をつけたり、柱状部材１２の表面に施された接合材としての半田メッキに傷をつけたりする虞がない。

また、ブラシである結束線状部材３１は、ブラシスキージ２８の回転軌跡の径方向に２重に構成されている。つまり、結束線状部材３１は、主として柱状部材１２を開口部３４に誘導する内側の結束線状部材３２と、主として柱状部材１２をブラシスキージ２８外に逸脱させない外側の結束線状部材３３との２重構造を有している。このように、結束線状部材３１を２重構造にすれば、外側の結束線状部材３３からの逸脱による余剰柱状部材の発生や、柱状部材の過少によるミッシング（Ｍｉｓｓｉｎｇ／半導体基板５に搭載される柱状部材１２の数不足）などの不良が無くなり安定した柱状部材１２の搭載が可能になる。

また、結束線状部材３１は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体である。このように構成される結束線状部材３１（外側の結束線状部材３２と内側の結束線状部材３３）は、柔軟性を備えた細い撚糸の集合体であることから、柱状部材１２を損傷させることがない。また、結束線状部材３１は、導電性を有しているので静電気による埃など吸着がなく、クリーン度が高い実装を行うことができる。

また、フラックス３５は、基板である半導体基板５の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスク１５と、樹脂スキージ４６とによるスクリーン印刷法で塗布される。このようにすれば、フラックス３５を半導体基板５上の正確な位置および正確な量（範囲と厚み）で塗布することができる。フラックス印刷用マスク１５は、ステンシルマスクと呼ばれるメタルマスクであることから、耐久性を有し、フラックス塗布品質を維持できる。

また、本実施の形態に係る柱状部材搭載方法は、基板である半導体基板５の上面にフラックス印刷用マスク１５を配置し、半導体基板５の所定位置にフラックス３５を印刷する工程と、フラックス３５が塗布された半導体基板５の上方に柱状部材配列用マスク２０を配置する工程と、柱状部材配列用マスク２０上に柱状部材１２を供給する工程と、柱状部材配列用マスク２０の開口部３４からフラックス３５が塗布された半導体基板５の所定位置に柱状部材１２を導入して配列させる工程と、柱状部材１２の配列状態を検査する工程とを含む。

上記の柱状部材搭載方法によれば、導体ピンである複数の柱状部材１２を柱状部材配置用マスク２０に設けられた開口部３４に導入することで、柱状部材１２の搭載姿勢を規定しながら半導体基板５への一括搭載が可能となり、しかも、柱状部材１２の仮固定材としてフラックスを用いているため、搭載後にリフローに直結可能であることから高い生産性を実現できる。半導体基板５への搭載の一連の行程において、処理液などが発生しないことから環境に優しい柱状部材搭載方法を実現できる。

なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。前述した実施の形態では、半導体基板５に柱状部材１２を植立するように搭載しているが、たとえば、半導体基板５内において、下層の配線と上層の配線とを柱状部材１２によって３次元的に接続することや、回路基板５０において表面電極と裏面電極とを接続する、いわゆるビアの機能を備えることで、高密度実装を可能とする。また、複数層に配置される半導体基板や回路基板を柱状部材によって３次元的に接続することで、高密度な３次元回路素子の製造などに適合可能である。

また、前述した柱状部材搭載装置１は、柱状部材１２が半導体基板５と回路基板５０とを接合する導体ピンである場合を例示して説明したがこれに限らず、たとえば、アスペクト比が大きい柱状部材を基板以外の搭載対象物に搭載したり、搭載対象物に設けられた孔に挿入したりする装置にもこの技術思想は応用可能である。

１…柱状部材搭載装置
２…フラックス印刷装置
３…柱状部材振込装置
５…半導体基板（基板）
１２…柱状部材
１５…フラックス印刷用マスク
２０…柱状部材配列用マスク
２６…検査装置
２８…ブラシスキージ
３０…取付け部（ブラシスキージ）
３１…結束線状部材
３２…内側の結束線状部材
３３…外側の結束線状部材
３４…開口部（柱状部材配列用マスク）
３５…フラックス
４０…誘導口部（開口部）
４１…位置規定孔部（開口部）
４６…樹脂スキージ

Claims (6)

1. 基板の所定位置に柱状部材を配列させる柱状部材搭載装置であって、
   複数の開口部を有し前記基板上に配置される柱状部材配列用マスクと、
   前記柱状部材配列用マスクの上方に配置されるブラシスキージと、
   を有し、
   前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を前記ブラシスキージによって前記開口部内に導入し、フラックスが塗布された前記基板の所定位置に前記柱状部材を配列し、
   前記ブラシスキージは、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有し、
   前記結束線状部材は、前記柱状部材を前記柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成され、
   前記結束線状部材を回転しながら移動することによって、前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を前記開口部に誘導する、
   ことを特徴とする柱状部材搭載装置。
2. 請求項１に記載の柱状部材搭載装置において、
   前記基板への前記柱状部材の配列状態を検査する検査装置を有する、
   ことを特徴とする柱状部材搭載装置。
3. 請求項１に記載の柱状部材搭載装置において、
   前記結束線状部材は、前記ブラシスキージの回転軌跡の径方向に２重に構成されている、
   ことを特徴とする柱状部材搭載装置。
4. 請求項３に記載の柱状部材搭載装置において、
   前記結束線状部材は、導電性を有する柔軟性を備えた細い撚糸の集合体である、
   ことを特徴とする柱状部材搭載装置。
5. 請求項１に記載の柱状部材搭載装置において、
   前記フラックスは、前記基板の上方に配置され複数の開口部を有するフラックス印刷用マスクと、樹脂スキージとによるスクリーン印刷法で塗布される、
   ことを特徴とする柱状部材搭載装置。
6. 基板の所定位置に柱状部材を搭載する方法であって、
   前記基板の上面にフラックス印刷用マスクを配置し、前記基板上の所定位置にフラックスを印刷する工程と、
   前記フラックスが塗布された前記基板の上方に、開口部を有する柱状部材配列用マスクを配置する工程と、
   前記柱状部材配列用マスク上に前記柱状部材を供給する工程と、
   前記柱状部材配列用マスク上に供給された前記柱状部材を、前記柱状部材配列用マスクの上方に配置され、取付け部に植え込まれた結束線状部材を有するブラシスキージによって前記開口部内に導入する工程と、
   前記柱状部材配列用マスクの開口部から前記フラックスが塗布された前記基板の所定位置に前記柱状部材を配列させる工程と、
   前記柱状部材の配列状態を検査する工程とを含み、
   前記結束線状部材は、前記柱状部材を前記柱状部材配列用マスクの開口部に導入する機能を有する内側結束線状部材と、前記柱状部材を前記ブラシスキージの外側に逸脱させない機能を有する外側結束線状部材とで構成されている、
   ことを特徴とする柱状部材搭載方法。

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