CN110651360A - 接合装置以及接合方法 - Google Patents

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Abstract

接合装置1将半导体裸片102经由粘接材料103而热压接于基板101上。接合装置1包括：接合工具12，包括经由胶带200的第一部分R1而保持半导体裸片102的接合面24，以及，以接合面24夹持的方式配置而对胶带200的第二部分R2进行约束的一对第一胶带约束面26A、26B；胶带约束机构21A、21B，包括将胶带200按压至第一胶带约束面26A、26B的第二胶带约束面37；以及控制部8，对接合工具12及胶带约束机构21A、21B的运行进行控制。

Description

接合装置以及接合方法
技术领域
本公开涉及一种接合装置以及接合方法。
背景技术
已知有将半导体裸片(die)等电子零件接合于基板上的封装技术。例如，在专利文献1的封装技术中，首先，为了容易地控制粘接剂的供给量，将树脂薄膜(粘接剂)供给至基板。其次，将半导体裸片经由树脂薄膜而接合于基板上。进行接合时，半导体裸片由接合工具保持。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4780858号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，基板上的粘接剂通过接合工具的加热而熔融。进而，通过接合工具对半导体裸片的加压，经熔融的粘接剂会自半导体裸片的侧面向上方爬升。因经熔融的粘接剂的爬升，粘接剂可能附着在接合工具的前端部。又，当对粘接剂进行加热及熔融而实施封装时，由粘接剂产生烟气(fume gas)。烟气会进入至接合工具的抽吸孔。其结果，存在接合工具受到污染的情况。
本公开是鉴于如上所述的情况而开发的，本公开说明可经由粘接材料将电子零件良好地接合于基板上的接合装置以及接合方法。
解决问题的技术手段
本公开的接合装置是将电子零件经由粘接材料而热压接于基板或其他电子零件上的接合装置，其包括：接合工具，包括接合面及一对第一片材约束面，其中，所述接合面经由具有透气性的片材构件的第一部分而能够拆装地保持电子零件，所述一对第一片材约束面是在与接合面平行的轴线上以夹着接合面的方式分别配置在接合面的两侧，而对片材构件的第二部分进行约束；片材约束部，具有第二片材约束面，其中，所述第二片材约束面将第一片材约束面上的片材构件按压至第一片材约束面，对夹持于第一片材约束面与第二片材约束面之间的片材构件中的第二部分进行约束；以及接合控制部，对接合工具及片材约束部的运行进行控制。
接合装置是对电子零件进行热压接。如此一来，在进行接合的步骤中，为了对电子零件进行加热，进行保持电子零件的接合面的加热。由接合面所提供的热经由片材而传递至电子零件。此处，根据所述构成，片材的第二部分通过片材约束部而受到约束，故当因片材的加热，片材欲产生热变形时，所述热变形得到抑制。其结果，可通过片材的第一部分来确实地覆盖保持着电子零件的接合面。因此，可抑制经熔融的粘接材料附着在接合面上。其结果，接合装置可进行良好的接合。
发明的效果
本公开的接合装置，可经由粘接材料将电子零件良好地接合于基板上。
附图说明
图1是表示第一公开的接合装置的构成的概略图。
图2是表示通过图1的接合装置而组装的半导体装置的剖面图。
图3是图1所示的接合装置的接合工具的放大图。
图4的(a)是接合面的平面图。图4的(b)是沿图4的(a)所示的IV-IV线的剖面图。
图5是表示利用图1所示的接合装置的接合方法的主要步骤的流程图。
图6的(a)是表示安装胶带(tape)的步骤中的一个步骤的图。图6的(b)是表示继图6的(a)所示的步骤之后进行的步骤的图。
图7的(a)是表示安装胶带的步骤中的一个步骤的图。图7的(b)是继图7的(a)所示的步骤之后进行的步骤的图。
图8的(a)是表示安装胶带的步骤中的一个步骤的图。图8的(b)是继图8的(a)所示的步骤之后进行的步骤的图。
图9的(a)及图9的(b)是表示比较例的接合装置的运行的图。
图10是表示第一公开的接合装置的运行的图。
图13是表示第二公开的接合装置的构成的概略图。
图12的(a)是图11所示的接合工具的平面图。图12的(b)是沿图12的(a)所示的XV-XV线的剖面图。
图13是表示图11所示的片材约束平台(stage)的剖面图。
图14是表示利用图11所示的接合装置的接合方法的主要步骤的流程图。
图15的(a)是表示约束片材的步骤中的接合工具的剖面图。图15的(b)是继图15的(a)所示的步骤之后进行的步骤的图。
图16的(a)是表示约束片材的步骤中的接合工具的剖面图。图16的(b)是表示继图16的(a)所示的步骤之后进行的步骤的图。
图17是变形例1的接合装置的接合工具的放大图。
图18是变形例2的接合装置的接合工具的放大图。
图19是变形例3的接合装置的接合工具的放大图。
图20是变形例4的接合装置的接合工具的放大图。
图21是变形例5的接合装置的接合工具的放大图。
图22是变形例6的接合装置的接合工具的放大图。
具体实施方式
以下，一面参照附图，一面详细地说明用以实施第一公开及第二公开的接合装置及接合方法的形态。在附图的说明中对相同的部件标注相同的符号，并省略重复说明。
此处，在接合头与半导体裸片之间夹持着防爬升用的片材。防爬升用的片材使空气透过。通过所述空气的透过，接合头通过自抽吸孔提供的真空而保持半导体裸片。即，在以下的说明中，所谓具有透气性，是指具有如下性能：防爬升用的片材以如下程度使空气透过，即，半导体裸片可保持于接合头。具有透气性的防爬升用的片材，例如如下所述，可采用多孔片材、不织布或具有透气孔的片材，但片材的形式并不限定于这些来进行解释。
如图1所示，接合装置1在基板101的接合区域内封装半导体裸片102。半导体裸片102为电子零件的一例。通过半导体裸片102的封装，而获得包括基板101及半导体裸片102的半导体装置100。在以下的说明中，将彼此正交的X轴及Y轴设为与半导体裸片102的主面(或任一平台的主面)平行的方向。Z轴是与X轴及Y轴两者垂直的方向。
接合装置1组装半导体装置100。其次，对半导体装置100进行说明。如图2所示，半导体装置100包括基板101及半导体裸片102。
基板101呈单片的板状。基板101具有第一主面101a及第二主面101b。第一主面101a具有至少一处搭载区域。半导体裸片102搭载于搭载区域。因此，半导体裸片102与基板101的第一主面101a接合。第二主面101b是第一主面101a的背面。基板101的材质例如为有机材料(例如环氧基板或聚酰亚胺基板)、无机材料(例如玻璃基板)或这些的复合材料(例如玻璃环氧基板)。基板101为所谓插入器(interposer)。
再者，基板101也可具有多处搭载区域。此时，在每个基板的搭载区域内接合半导体裸片102。其后，在每个搭载区域内使基板单片化。其结果，获得多个半导体装置100。又，半导体装置也可具有堆叠(stack)构造。所谓堆叠构造是层叠有多个半导体裸片102的构造。在具有堆叠构造的半导体装置中，也可为两个以上的半导体裸片102全部朝向同一方向。又，在具有堆叠构造的半导体装置中，也可为两个以上的半导体裸片102朝向彼此不同的方向。又，半导体装置也可在一处搭载区域内接合两个以上的半导体裸片102。
半导体裸片102通过热硬化性树脂等粘接材料103而固定在基板101上。
半导体裸片102在俯视时呈小于基板101的单片的板状。半导体裸片102具有第一主面102a及第二主面102b。第一主面102a具有规定的电路图案。在第一主面102a上，进而具有多个电极垫(electrode pad)104、多个凸块电极106及保护膜108。而且，第一主面102a与基板101的第一主面101a相对。此种接合形式为倒装接合(face down bonding)。第二主面102b是与第一主面102a相反的背面。半导体裸片102包含硅等半导体材料。
电极垫104与形成于第一主面101a上的电极垫107电性连接。凸块电极106设置在电极垫104上。保护膜108设置在多个凸块电极106的周围。换言之，保护膜108覆盖电极垫104的外周端部。另一方面，电极垫104的中央部自保护膜108露出。所述露出的部分是与凸块电极106的电性连接部。作为电极垫104及凸块电极106的材质，可采用具有导电性的材料。例如，作为电极垫104的材质，可采用铝或铜等。又，例如，作为凸块电极106的材质，可采用金等。
其次，对接合装置1进行说明。如图1所示，接合装置1包括晶片平台(wafer stage)2、中间平台3、接合平台4、接合单元6、XY平台7、接合控制部(以下简称为“控制部8”)及摄像部9。
晶片110暂时载置于晶片平台2。晶片110通过粘附薄膜(未图示)而固定在晶片平台2的搭载面2a上。晶片110包含经单片化的多个半导体裸片102。晶片110包括第一主面110a及第二主面110b。第一主面110a具有规定的电路图案。第一主面110a对应于半导体裸片102的第一主面102a。第二主面110b是与第一主面110a相反的背面。又，第二主面110b对应于半导体裸片102的第二主面102b。
半导体裸片102暂时载置于中间平台3。半导体裸片102通过粘附薄膜(未图示)而固定在中间平台3的载置面3a上。中间平台3配置在晶片平台2与接合平台4之间。中间平台3具有线性马达(未图示)等驱动机构。中间平台3可在X轴方向及Y轴方向上移动。
在使半导体裸片102自晶片平台2移动至接合平台4的步骤中，自晶片平台2拾取半导体裸片102。其次，使半导体裸片102上下反转。即，最初，第一主面102a为上侧而第二主面102b为下侧。通过使上下反转，而使得第二主面102b为上侧而第一主面102a为下侧。在所述状态下，半导体裸片102是载置在中间平台3上。因此，当半导体裸片102载置在中间平台3上时，第一主面102a与中间平台3的载置面3a相对。
正在接合的基板101暂时载置于接合平台4。基板101通过粘附薄膜(未图示)而固定在接合平台4的搭载面4a上。此时，基板101的第一主面101a与接合平台4的搭载面4a相对。接合平台4具有包含导轨(guide rail)的驱动机构(未图示)。接合平台4使基板101沿X轴方向移动。又，接合平台4具有用以对基板101进行加热的加热器。
接合单元6包括：接合头11、接合工具12、Z轴驱动机构13及摄像部14。接合头11安装在XY平台7上。接合头11可沿X轴方向及Y轴方向移动。接合工具12经由Z轴驱动机构13而安装在接合头11上。又，摄像部14也安装在接合头11上。即，若接合头11通过XY平台7而移动，则安装在接合头11上的接合工具12及摄像部14也移动。再者，摄像部14也可不固定于接合头11上。摄像部14也可与接合工具12能够各别地移动。
摄像部14与接合工具12在Y轴方向上隔开仅规定距离。摄像部14对载置于中间平台3上的半导体裸片102的第二主面102b进行拍摄。又，摄像部14对载置于接合平台4上的半导体裸片102的第二主面102b进行拍摄。
接合工具12具有接合前端部23。接合前端部23保持半导体裸片102。接合前端部23是沿Z轴方向延伸的接合工具12之中接合平台4侧的端部。又，接合工具12具有抽真空(airvacuum)功能和/或鼓风(air blow)功能。通过这些功能，接合工具12可使半导体裸片102吸附或脱离。在第一公开的接合装置1中，接合工具12经由胶带200而保持半导体裸片102。再者，接合工具12的构成将在后文描述。
且说，胶带200具有用以使其中一个主面与另一个主面之间通气的多个孔。关于胶带200的哥雷值(Gurley number)，为了吸附半导体裸片102等电子零件，值可小。胶带200的哥雷值例如为1(s/100cc/in2)～2(s/100cc/in2)。
又，胶带200较作为接合对象的半导体裸片102的半导体材料更柔软。又，胶带200较构成接合前端部23的材料更柔软。此处所谓“柔软”，是指例如，胶带200的刚性低于半导体裸片102的刚性。作为胶带200，例如可采用不织布胶带。
胶带200的材质并无特别限定，对于胶带200，作为一例，可采用四氟乙烯树脂(聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE))或聚酰亚胺。例如，当使用四氟乙烯树脂作为胶带200时，四氟乙烯树脂也可为PTFE纳米纤维。PTFE纳米纤维也可使用具有约1μm以上且2μm以下的孔径，具有约56μm的厚度，且哥雷值具有1.2(s/100cc/in2)的纤维。PTFE纳米纤维确保厚度，同时可减小哥雷值(即提高通气性)。
控制部8对接合装置1的构成零件的运行进行控制。具体而言，控制部8是可收发信号地连接在接合单元6、XY平台7、摄像部9、摄像部14等各构成之间。由此，控制部8对接合单元6、XY平台7、摄像部9、摄像部14等的运行进行控制。例如，控制部8是包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)及存储器等的计算机装置。存储器存储用以进行接合所需要的处理的接合程序等。控制部8是可执行后述第一公开的半导体裸片的接合方法的相关各步骤而构成。在控制部8上，连接着用以输入控制信息的操作部8a、及用以输出控制信息的显示部8b。
控制部8进行接合单元6的位置控制(XYZ轴)。又，控制部8进行接合工具12的位置控制(Z轴)。此外，控制部8进行接合工具12的围绕着Z轴的位置控制(θ)。而且，控制部8进行接合工具12的倾斜控制(相对于Z轴的倾斜)。此外，控制部8进行使抽真空运行和/或鼓风运行接通或断开的控制。又，控制部8进行将半导体裸片102封装至基板101时的载荷控制、接合平台4的热供给控制、及接合工具12的热供给控制、及胶带200的约束运行控制等。
以下，一面参照图3及图4，一面对接合工具12进行更详细的说明。如图3所示，接合工具12包括：主体(body)17、加热器18(加热部)、胶带搬运机构19(片材供给部)及一对胶带约束机构21A、21B(片材约束部)(胶带约束机构21B参照图3的(b))。
主体17包括基础部22及接合前端部23。基础部22呈四棱柱状。再者，基础部22也可为圆柱状。基础部22的上端与Z轴驱动机构13连结。基础部22的下端安装在接合前端部23。接合前端部23呈所谓四棱锥台状的形状。接合前端部23包括接合面24、及一对第一胶带约束面26A、26B(第一片材约束面，参照图4)及一对胶带搬运面27A、27B。接合面24是接合前端部23的下端面。接合面24经由胶带200而可拆装地保持半导体裸片102。所述半导体裸片102的拆装是通过多个抽吸孔28来进行。抽吸孔28设置于基础部22及接合前端部23。抽吸孔28的上端与泵(未图示)等空气压系统连接。抽吸孔28的下端在接合面24上形成开口28a。第一胶带约束面26A、26B(参照图4的(a))是在接合前端部23上的一对斜面。第一胶带约束面26A、26B与胶带200的搬运方向(Y轴方向)大致平行。第一胶带约束面26A、26B经由一对第一分界边部24a(参照图4的(a))而与接合面24连续。即，第一胶带约束面26A、26B分别配置在接合面24的两侧。胶带搬运面27A、27B是在接合前端部23上的另外一对斜面。胶带搬运面27A、27B朝向胶带200的搬运方向(Y轴方向)倾斜。胶带搬运面27A、27B经由一对第二分界边部24b而与接合面24连续。即，第一胶带约束面26A、26B及胶带搬运面27A、27B呈锥状。换言之，第一胶带约束面26A、26B及胶带搬运面27A、27B朝向接合面24而前端变细。
加热器18配置在主体17的内部。加热器18对半导体裸片102进行加热。又，加热器18也可对基板101进行加热。加热器18根据自控制部8接收到的控制信号，切换加热运行的开始与停止。
胶带搬运机构19将胶带200搬运至接合面24。又，胶带搬运机构19对使用后的胶带200进行回收。胶带搬运机构19安装在主体17上。胶带搬运机构19的位置为较接合前端部23的位置更上方。胶带搬运机构19包含供给卷轴(reel)29(第一卷轴)及回收卷轴31(第二卷轴)。供给卷轴29及回收卷轴31夹着接合前端部23。自供给卷轴29卷绕出的胶带200经由接合面24而缠绕在回收卷轴31上。
胶带200的第一端部安装在供给卷轴29上。胶带200的第二端部安装在回收卷轴31上。供给马达32安装在供给卷轴29上。又，回收马达33安装在回收卷轴31上。这些供给马达32及回收马达33根据自控制部8接收到的控制信号，进行各种运行。首先，供给马达32使供给卷轴29朝向顺时针方向旋转。又，回收马达33使回收卷轴31朝向逆时针方向旋转。此外，供给马达32将供给卷轴29设为旋转约束状态。此外，回收马达33将回收卷轴31设为旋转约束状态。所谓旋转约束状态为不允许供给卷轴29及回收卷轴31旋转的状态。此外，供给马达32将供给卷轴29设为可旋转状态。而且，回收马达33将回收卷轴31设为可旋转状态。所谓可旋转状态为允许供给卷轴29及回收卷轴31自由旋转的状态。
如图4的(a)及图4的(b)所示，胶带约束机构21A对胶带200的边部200a进行约束。又，胶带约束机构21B对胶带200的边部200b进行约束。边部200a、200b为一对自由边部。胶带约束机构21A配置在与第一胶带约束面26A相对的位置上。胶带约束机构21B配置在与第一胶带约束面26B相对的位置上。即，胶带约束机构21A、21B沿胶带200的搬运方向(Y轴方向)延伸。胶带约束机构21A具有胶带约束框34及框驱动机构36。又，胶带约束机构21B也具有胶带约束框34及框驱动机构36。
胶带约束机构21A的胶带约束框34将胶带200的边部200a按压至接合前端部23。通过所述按压，而将胶带200夹入至胶带约束框34与接合前端部23之间。胶带约束框34具有第二胶带约束面37(第二片材约束面)。第二胶带约束面37与第一胶带约束面26A相对。又，第二胶带约束面37模仿第一胶带约束面26A。
胶带约束机构21B的胶带约束框34，将胶带200的边部200b按压至接合前端部23。通过所述按压，而将胶带200夹入至胶带约束框34与接合前端部23之间。胶带约束机构21B的胶带约束框34具有第二胶带约束面37。第二胶带约束面37与第一胶带约束面26B相对。第二胶带约束面37模仿第一胶带约束面26A。
框驱动机构36根据自控制部8提供的控制信号，使胶带约束框34在上下方向(Z轴方向)上往返移动。因此，胶带约束框34可获得非约束状态、以及约束状态。所谓非约束状态为胶带约束框34与接合前端部23在负的Z轴方向上分离的状态。所谓约束状态为胶带约束框34朝向接合前端部23被按压的状态。作为框驱动机构36，例如可采用齿条与小齿轮(rack-and-pinion)机构等。
＜接合方法＞
其次，一面参照图5、图6、图7及图8，一面对利用接合装置1的接合方法进行说明。第一公开的接合方法是使用图1所示的接合装置1来进行。通过第一公开的接合方法来制造半导体装置100(参照图2)。半导体装置100包括半导体裸片102及基板101。半导体裸片102经由粘接材料103而封装在基板101上。
首先，在晶片平台2上，准备经单片化的多个半导体裸片102(S10)。具体而言，如图1所示，在晶片平台2上，准备晶片110。晶片110包括粘附于薄膜上的多个半导体裸片102。多个半导体裸片102的第一主面102a朝向上方。又，多个半导体裸片102的第二主面102b与晶片平台2相对。
其次，将半导体裸片102移送至中间平台3(S11)。例如，通过吸附工具及拾取单元(均未图示)的合作运行，而将晶片平台2上的多个半导体裸片102一个个地移送至中间平台3。
其次，实施将胶带200安装至接合前端部23的步骤(S12)。
首先，实施供给胶带的运行。如图6的(a)所示，控制部8对框驱动机构36发送控制信号。其结果，胶带约束框34向负的Z轴方向移动。所述移动也可在检测到胶带约束框34已移动预先设定的距离时结束。通过所述移动，来解除胶带200的宽度方向上的约束。接着，如图6的(b)所示，控制部8使供给卷轴29朝向逆时针方向CCW稍微旋转。如此一来，解除搬运方向(Y轴方向)上的胶带200的紧张状态。其结果，使得胶带200松弛。继而，控制部8使供给卷轴29及回收卷轴31运行。其结果，使下一个第一部分R1移动至接合面24为止。使第一部分R1移动至接合面24为止之后，控制部8使供给卷轴29沿顺时针方向CW旋转，并且使回收卷轴31沿逆时针方向CCW旋转。通过这些运行，而使胶带200再次在搬运方向(Y轴方向)上紧张。
其次，控制部8如图7的(a)所示，对框驱动机构36发送控制信号。其结果，而使胶带约束框34向正的Z轴方向移动。所述移动也可在检测到胶带约束框34已移动预先设定的距离时结束。通过所述移动，而使胶带200夹持于第一胶带约束面26A与第二胶带约束面37之间。此外，使胶带200夹持于第一胶带约束面26B与第二胶带约束面37之间。因此，胶带200沿宽度方向(X轴方向)的移动受到限制。而且，控制部8对XY平台7进行控制。其结果，使接合工具12在中间平台3上移动。
其次，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12在负的Z轴方向上移动。控制部8在半导体裸片102的第二主面102b与接合面24上的胶带200相接触时，停止接合工具12的移动。其次，控制部8对空气压系统(未图示)进行控制。其结果，开始利用抽吸孔28进行抽吸。通过所述抽吸，接合工具12吸附半导体裸片102。继而，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12在正的Z轴方向上移动。
其次，经由粘接材料103而将半导体裸片102热压接于基板101上(S13)。热压接运行中，使用接合工具12。
具体而言，首先，如图7的(b)所示，控制部8对XY平台7进行控制。其结果，使吸附有半导体裸片102的接合工具12移动至接合平台4上。在接合平台4上配置有基板101。在基板101的搭载半导体裸片102的区域内配置粘接材料103。粘接材料103在常温下呈糊状。
如图8的(a)所示，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12朝向接合平台4下降。所述下降运行持续进行至凸块电极106与基板101的第一主面101a相接触为止。控制部8在探测到凸块电极106与基板101相接触时，停止下降运行。并且，控制部8对加热器18进行控制。其结果，开始加热。所述加热运行既可在进行下降运行期间开始，也可在下降运行结束之后开始。通过这些运行，首先，通过下降运行而使半导体裸片102与粘接材料103接触。继而，通过加热运行使热经由半导体裸片102自接合面24传递至粘接材料103。通过所述热，而使得粘接材料103产生硬化。
再者，粘接材料也可在常温下具有薄膜状的形状。所述薄膜状的粘接材料通过受热而软化。因此，控制部8通过同时进行下降运行及加热运行，而一面使薄膜状的粘接材料软化，一面将半导体裸片102向下方按压，而使凸块电极106与基板101接触。继而，控制部8停止加热运行。其结果为，薄膜状的粘接材料的温度下降，因此粘接材料产生硬化。通过所述硬化，而将半导体裸片102固定在基板101上。
如此一来，半导体裸片102的凸块电极106与基板101的配线(未图示)的电性接合。此外，对半导体裸片102与基板101之间进行树脂密封。再者，粘接材料103并不限于在接合前预先设置在基板101上的形式。例如，粘接材料103也可在接合步骤中作为底部填料(underfill)而填充于半导体裸片102与基板101之间。
半导体裸片102的朝向基板101的热压接结束之后，控制部8停止抽吸孔28的抽吸运行。其结果，如图8的(b)所示，使半导体裸片102自接合面24离开(S14)。其后，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12在正的Z轴方向上移动。通过这些运行，可保持已约束胶带200的状态，同时使半导体裸片102自接合面24离开。
其次，一面参照图9及图10，一面对接合装置1的作用效果进行说明。
首先，对比较例的接合装置300的运行进行说明。图9是自负的Z轴方向俯视接合装置300所具有的接合面324的图。比较例的接合装置300与第一公开的接合装置1的不同点在于：不含胶带约束机构。比较例的接合装置300的其他构成与第一公开的接合装置1相同。
首先，如图9的(a)所示，在保持半导体裸片102之前，胶带200覆盖接合面324的整个区域。其次，进行保持半导体裸片102之后，进行将半导体裸片102粘接至基板的步骤。此处，接合装置300对加热器进行控制而开始加热。所述热是自接合面324传递至胶带200，其后自胶带200传递至半导体裸片102。而且，热最终抵达至粘接材料。如此一来，当将半导体裸片102粘接于基板时，胶带200会被加热。
胶带200具有规定的热膨胀系数。其结果，如图9的(b)所示，胶带200有时会通过温度的上升而自原来的大小收缩。例如，设为具有胶带200根据温度的上升而在其宽度方向(X轴方向)上收缩的特性。在将半导体裸片102粘接于基板上时，会产生胶带200的收缩。根据所述收缩的程度，胶带200的宽度也有可能小于接合面324的宽度。如此一来，接合面24产生不被胶带200覆盖的部分。换言之，在接合面24产生露出的部分。在所述露出的接合面324会出现附着爬升的粘接剂的可能性。
第一公开的接合装置1对半导体裸片102进行热压接。如此一来，在进行接合的步骤中，会进行保持所述半导体裸片102的接合面24的加热。由接合面24提供的热经由胶带200而传递至半导体裸片102。此处，当胶带200经加热时，胶带200欲产生热变形。但是，如图10所示，胶带200的第二部分R2被胶带约束机构21A、21B约束。因此，胶带200的热变形受到抑制。其结果，可通过胶带200的第一部分R1来确实地覆盖保持半导体裸片102的接合面24。因此，可抑制经熔融的粘接材料103附着在接合面24上，故而可进行良好的接合。
更详细而言，第一公开的接合装置1的胶带200的朝向4个方向的活动受到约束。具体而言，约束状态下的胶带200的朝向正的搬运方向及负的搬运方向的活动受到约束。此外，约束状态下的胶带200的与搬运方向交叉的正的宽度方向及负的宽度方向的活动受到约束。
在接合面24上，配置胶带200。在胶带200上，保持半导体裸片102。首先，接合面24通过胶带200的第一部分R1而覆盖整个面。胶带200在胶带宽度(X轴方向)的方向上自接合面24露出。自所述接合面24露出的胶带200的部分是胶带200的第二部分R2。而且，胶带200的第二部分R2位于第一胶带约束面26A、26B上。即，胶带200的第二部分R2在与搬运方向(Y轴方向)正交的方向上，以夹着胶带200的第一部分R1的方式而设定。此外，胶带200包括在搬运方向(Y轴方向)上在第一部分R1的两侧所形成第三部分R3。第三部分R3分别位于在接合前端部23的胶带搬运面27A、27B上。
在所述位置关系中，首先，供给卷轴29通过供给马达32而产生朝向顺时针方向CW的旋转扭矩(torque)。又，回收卷轴31通过回收马达33而产生朝向逆时针方向CCW的旋转扭矩。各个旋转扭矩的旋转方向彼此相反，而其大小相同。即，胶带200是以在正的搬运方向(Y轴方向)及负的搬运方向(Y轴方向)上经拉伸的状态而静止。即，胶带200的朝向正的搬运方向(正的Y轴方向)及负的搬运方向(负的Y轴方向)的移动受到约束。
此外，胶带约束框34通过框驱动机构36而向正的Z轴方向移动。如此一来，通过胶带约束框34与接合前端部23夹持胶带200的第二部分R2。通过所述夹持，在胶带200与胶带约束框34之间产生摩擦力。此外，在胶带200与接合前端部23之间也产生摩擦力。这些摩擦力与胶带200欲在其宽度方向上收缩的力相对抗。即，胶带200朝向正的X轴方向及负的X轴方向的移动受到约束。
如上所述，在已约束朝向4个方向的移动的状态下，开始接合面24的加热。通过所述加热，胶带200的温度上升。即使伴随着温度上升，胶带200欲产生变形，也会在各个方向上产生与产生所述变形的力相对抗的力。因此，伴随着温度上升而导致的胶带200的变形得到抑制。其结果，接合面24不会局部地露出。
再者，第一公开中所述的“约束”，并不限定于胶带200的第二部分R2相对于第一胶带约束面26A、26B的相对位置不发生变化的意思。为了进行良好的接合，只要在接合工具12的加热时实现胶带200覆盖接合面24的状态即可。因此，也可包含如下状态：即使通过温度的上升而产生胶带200的宽度方向上的收缩，所述收缩也会通过胶带约束机构21A、21B的力而缓慢地行进，从而在一个接合步骤中，实现胶带200覆盖接合面24的状态。
又，在接合前端部23，第一胶带约束面26A、26B经由第一分界边部24a(参照图4的(a))而与接合面24连续。接合前端部23具有前端朝向接合面24而变细的锥状。因此，可进行应对窄间距化的接合。
又，片材构件为胶带状。根据所述构成，可对接合工具12连续地供给片材构件。
＜第二公开＞
对图11所示的接合装置1A进行说明。接合装置1A与第一公开的接合装置1A的不同点在于：作为片材构件，并非胶带状，而是使用单片状态的片材片。以下，对与接合装置1不同的构成部件进行详细说明，关于与接合装置1共同的构成部件，则使用相同符号来表示。因此，共同的构成部件省略详细的说明。
接合装置1A包括：晶片平台2、中间平台3、接合平台4、接合单元6A、XY平台7、接合控制部(以下简称为“控制部8”)及摄像部9。这些构成之中，接合单元6A具有与接合单元6不同的构成。具体而言，接合单元6A不具有胶带搬运机构19。又，除了这些构成，接合装置1A进而具有片材约束平台41。片材约束平台41配置在晶片平台2与接合平台4之间。例如，片材约束平台41配置在晶片平台2与中间平台3之间。接合单元6A具有：接合头11、接合工具12A、Z轴驱动机构13及摄像部14。这些构成之中，接合工具12A具有与接合工具12不同的构成。
如图12的(a)及图12的(b)所示，接合工具12A包括：主体17A、加热器18及片材约束机构21C。这些构成之中，主体17A具有与主体17不同的构成。又，片材约束机构21C具有与胶带约束机构21A、21B不同的构成。
主体17A包括基础部22A及接合前端部23A。基础部22A呈四棱柱状。再者，基础部22A也可为圆柱状。基础部22A的上端与Z轴驱动机构13连结。基础部22A的下端安装在接合前端部23A。在基础部22A的下端部，设置台阶部42。台阶部42包括环状平面部43及突出部44。突出部44自环状平面部43在负的Z轴方向上突出。突出部44的中心轴线与环状平面部43的中心轴线重合。即，突出部44相对于环状平面部43设置成同心状。在突出部44的下表面44a上，安装接合前端部23A。再者，接合前端部23A也可与主体17A形成为一体。
主体17A包括：至少一个裸片抽吸孔46及至少一个片材抽吸孔47A、47B。裸片抽吸孔46是贯通主体17A的孔。裸片抽吸孔46的下端在接合前端部23A的接合面24上形成开口。片材抽吸孔47A也是贯通主体17A的孔。片材抽吸孔47A的下端在接合前端部23A的锥面48上形成开口。又，其他的片材抽吸孔47B的下端在主体17A的环状平面部43上形成开口。
片材约束机构21C具有吸附部49及约束框51。片材约束机构21C将片材200A夹于吸附部49与约束框51之间。其结果，片材200A受到约束。吸附部49例如是埋入于基础部22A的电磁铁。通过所述电磁铁，可利用控制部8来控制约束框51的吸附及释放。作为吸附部49的电磁铁是以表面露出于环状平面部43的方式，埋入于基础部22A。又，约束框51是框体。约束框51是由包围突出部44的四边形状的磁性材料形成。约束框51具有开口。所述开口具有稍大于突出部44的外形的内部尺寸。又，约束框51具有与环状平面部43相对的约束面51a。即，约束框51的约束面51a夹着片材200A而与露出于环状平面部43的吸附部49相对。
在此种片材约束机构21C中，片材200A覆盖基础部22A的下部及接合前端部23A。具体而言，片材200A覆盖基础部22A的环状平面部43及突出部44的侧面44b。又，片材200A覆盖接合前端部23A的锥面48及接合面24。位于基础部22A的环状平面部43上的片材200A的部分(第二部分R2)在Z轴方向上夹于吸附部49与约束框51之间。其结果，第二部分R2受到约束。位于接合面24上的片材200A的部分(第一部分R1)覆盖接合面24。其结果，抑制粘接材料附着于接合面24等。
其次，对片材约束平台41进行说明。如图13所示，片材约束平台41对接合工具12A提供片材200A及约束框51。片材约束平台41例如为板状的构件。片材约束平台41具有在主面41a上并列设置的片材供给部52及框供给部53。
片材供给部52是载置片材200A的片材凹部。片材供给部52的形状模仿接合前端部23A及突出部44的外形形状。即，片材供给部52的内侧形状稍大于接合前端部23A的外形形状、且稍大于突出部44的外形形状(例如相当于片材200A的厚度)。而且，片材供给部52包括底面52a、与底面52a连续的斜面52b、与斜面52b连续的壁面52c、及与壁面52c连续的肩面52d。在这些底面52a、斜面52b、壁面52c、肩面52d上，预先载置片材200A。片材供给部52包括用以保持片材200A的多个抽吸孔54A、54B、54C、54D。抽吸孔54A在底面52a上形成开口。抽吸孔54B在斜面52b上形成开口。抽吸孔54C在壁面52c上形成开口。抽吸孔54D在肩面52d上形成开口。根据如上所述的构成，片材200A模仿片材供给部52的内侧形状。其结果，可将片材200A确实地提供至接合工具12A。
框供给部53是载置约束框51的框凹部。框供给部53的内侧形状模仿接合前端部23A的外形形状及约束框51的外形形状。框供给部53包括底面53a、与底面53a连续的斜面53b、与斜面53b连续的肩面53c、及与肩面53c连续的壁面53d。在肩面53c上，载置约束框51。即，壁面53d彼此的间隔对应于约束框51的外形尺寸。
以下，一面参照图14、图15、图16，一面对利用接合装置1A的接合方法进行说明。如图14所示，第二公开的接合方法与第一公开的接合方法的不同点仅在于：将片材200A约束于接合工具12A的步骤(步骤S12A)。因此，在晶片平台上准备经单片化的多个半导体裸片的步骤(步骤S10)、将半导体裸片自晶片平台移送至中间平台的步骤(步骤S11)、利用接合工具经由粘接材料将半导体裸片热压接于基板上的步骤(步骤S13)及使半导体裸片脱离的步骤(S14)与第一公开的接合方法相同。因此，省略这些步骤的详细说明。
首先，控制部8进行在晶片平台上准备经单片化的多个半导体裸片102的步骤(步骤S10)、以及将半导体裸片102自晶片平台2移送至中间平台3的步骤(步骤S11)。
其次，控制部8进行将片材200A约束于接合工具12A的步骤(步骤S12A)。
具体而言，如图15的(a)所示，控制部8对XY平台7进行控制。其结果，使接合工具12A在片材约束平台41的片材供给部52上移动。此时，控制部8对与设置在片材约束平台41上的抽吸孔54A、54B、54C、54D连接的空气压系统(未图示)进行控制。其结果，使片材200A吸附于片材供给部52的内表面。
其次，如图15的(b)所示，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12A在负的Z轴方向上移动。通过所述移动，而将接合工具12A插入至片材供给部52。插入后，控制部8对与设置在接合工具12A上的片材抽吸孔47连接的空气压系统(未图示)进行控制。其结果，开始朝向接合工具12A抽吸片材200A。又，控制部8停止朝向片材约束平台41抽吸片材200A。
其次，如图16的(a)所示，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12A在正的Z轴方向上移动。接着，控制部8对XY平台7进行控制。其结果，使接合工具12A在片材约束平台41的框供给部53上移动。其次，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12A在负的Z轴方向上移动。通过所述移动，而将接合工具12A插入至框供给部53。此时，控制部8不使电磁铁即吸附部49产生磁力。继而，当插入完毕，变为将约束框51经由片材200A按压至环状平面部43的状态时，控制部8使电磁铁即吸附部49产生磁力。通过所述运行，而将约束框51固定在接合工具12A上。即，对片材200A进行约束。
其次，如图16的(b)所示，控制部8对Z轴驱动机构13进行控制。其结果，使接合工具12A在正的Z轴方向上移动。
继而，控制部8进行利用接合工具12A经由粘接材料103将半导体裸片102热压接于基板101上的步骤(步骤S13)、以及使半导体裸片102脱离的步骤(S14)。
在第二公开的接合装置1A中，也与第一公开的接合装置1同样地，片材200A的热变形得到抑制。其结果，可通过片材200A来确实地覆盖保持半导体裸片102的接合面24。因此，可抑制经熔融的粘接材料103附着在接合面24上。其结果，可进行良好的接合。
(变形例)
以上，对本公开的接合装置进行详细说明。但是，本公开并不限定于所述实施方式。本公开的接合装置在不脱离其主旨的范围内可进行各种变形。例如，图17、图18、图19、图20、图21及图22是放大地表示变形例1～变形例6的接合装置的接合工具的图。
例如，片材约束部只要将片材构件约束至在片材的温度经上升时，可继续覆盖接合面24的程度即可。因此，对片材构件进行约束的具体构成并不限定于所述第一公开及第二公开所示的构成。例如，如图17所示，也可通过设置在接合装置1B的接合工具12B上的片材握持机构56，来对片材200B进行约束。片材握持机构56具有可围绕着规定的旋转轴转动的夹具(grip)57。夹具57的握持面57a握持片材200B的端部。
又，在第一公开中，第一胶带约束面26A、26B及第二胶带约束面37并不限定于锥状。例如，如图18所示，也可利用平坦的第一胶带约束面26A1、26B1及平坦的第二胶带约束面37A夹着胶带200而进行约束。所述第一胶带约束面26A1、26B1与接合面24设定于相同的面上。此外，第一胶带约束面26A1、26B1以包围接合面24的方式而设定为框状。胶带约束框34A具有第二胶带约束面37A。第二胶带约束面37A与第一胶带约束面26A1、26B1相对。胶带约束框34A通过在正的Z轴方向上移动，而经由胶带200将第二胶带约束面37A推碰至第一胶带约束面26A1、26B1。
又，例如，如图19所示，第一胶带约束面26A2、26B2也可与接合面24垂直。胶带约束框34B通过在X轴方向上移动，而经由胶带200将第二胶带约束面37B推碰至第一胶带约束面26A2、26B2。
此外，如图20所示，第一胶带约束面26A3、26B3也可为具有与接合面24大致垂直的面的阶差部。胶带约束框34C的第二胶带约束面37C是以与阶差部咬合的方式夹着片材而加以约束。
此外，如图21所示，第一胶带约束面26A4、26B4也可为设置在接合面24的周缘部的槽部。胶带约束框34D的第二胶带约束面37D是以与槽部咬合的方式夹着片材而加以约束。第一胶带约束面26A4、26B4是槽部的底面。
此外，如图22所示，第一胶带约束面26A5、26B5及胶带约束框34E的第二胶带约束面37E也可为曲面。
符号的说明
1、1A：接合装置
2：晶片平台
3：中间平台
4：接合平台
6、6A：接合单元
7：XY平台
8：控制部(接合控制部)
9：摄像部
11：接合头
12、12A：接合工具
13：Z轴驱动机构
14：摄像部
17、17A：主体
18：加热器
19：胶带搬运机构
21A、21B：胶带约束机构(片材约束部)
21C：片材约束机构(片材约束部)
22、22A：基础部
23、23A：接合前端部
24：接合面
24a：第一分界边部
24b：第二分界边部
26A、26A1、26A2、26A3、26A4、26A5、26B、26B1、26B2、26B3、26B4、26B5：第一胶带约束面(第一片材约束面)
27A、27B：胶带搬运面
28抽吸孔
29：供给卷轴(第一卷轴)
31：回收卷轴(第二卷轴)
32：供给马达
33：回收马达
34、34A、34B、34C、34D、34E：胶带约束框
36：框驱动机构
37、37A、37B、37C、37D、37E：第二胶带约束面(第二片材约束面)
41：片材约束平台
42：台阶部
43：环状平面部
44：突出部
46：裸片抽吸孔
47、47A、47B：片材抽吸孔
48：锥面
49：吸附部
51：约束框
51a：约束面
52：片材供给部
53：框供给部
54A、54B、54C、54D：抽吸孔
56：片材握持机构
57：夹具
101：基板
102：半导体裸片(电子零件)
100：半导体装置
103：粘接材料
104：电极垫
106：凸块电极
108：保护膜
107：电极垫
110：晶片
200：胶带(片材构件)
200A：片材(片材构件)
200a、200b：边部
300：接合装置
324：接合面
R1：第一部分
R2：第二部分
R3：第三部分

Claims (6)

1.一种接合装置，将电子零件经由粘接材料而热压接于基板或其他电子零件上，所述接合装置的特征在于，包括：
接合工具，包括接合面及一对第一片材约束面，其中，所述接合面经由具有透气性的片材构件的第一部分而能够拆装地保持所述电子零件，所述一对第一片材约束面是在与所述接合面平行的轴线上以夹着所述接合面的方式分别配置在所述接合面的两侧，而对所述片材构件的第二部分进行约束；
片材约束部，具有第二片材约束面，其中，所述第二片材约束面将所述第一片材约束面上的所述片材构件按压至所述第一片材约束面，对夹持于所述第一片材约束面与所述第二片材约束面之间的所述片材构件中的所述第二部分进行约束；以及
接合控制部，对所述接合工具及所述片材约束部的运行进行控制。
2.根据权利要求1所述的接合装置，其特征在于，
所述接合工具包括：使所述接合面的温度上升的加热部，
所述接合控制部在利用所述片材约束部对所述片材构件中的所述第二部分进行约束之后，开始所述加热部的加热。
3.根据权利要求1或2所述的接合装置，其特征在于，
所述第一片材约束面经由分界边部而与所述接合面连续。
4.根据权利要求1或2所述的接合装置，其特征在于，
所述片材构件呈胶带状，
所述接合装置还包括片材供给部，所述片材供给部包括第一卷轴及第二卷轴，所述第一卷轴连结着所述片材构件的一端部，卷绕出所述片材构件而提供所述片材构件，所述第二卷轴连结着所述片材构件的另一端部，缠绕自所述第一卷轴提供的所述片材构件，
所述接合工具配置在所述第一卷轴与所述第二卷轴之间，
所述片材约束部对所述片材构件中的所述第二部分即一对自由边部进行约束。
5.根据权利要求1或2所述的接合装置，其特征在于，
所述片材构件为单片状的片材，
所述片材约束部对所述片材构件中的所述第二部分即至少一对自由边部进行约束。
6.一种接合方法，将电子零件经由粘接材料而热压接于基板或其他电子零件上，所述接合方法的特征在于，包括：
准备接合工具的步骤，所述接合工具包括接合面及一对第一片材约束面，其中，所述接合面经由具有透气性的片材构件的第一部分而能够拆装地保持所述电子零件，所述一对第一片材约束面是在与所述接合面平行的轴线上以夹着所述接合面的方式分别配置在所述接合面的两侧，而对所述片材构件的第二部分进行约束；
约束步骤，在所述接合面上配置所述片材构件的所述第一部分，并且在所述第一片材约束面上配置所述片材构件的所述第二部分之后，通过片材约束部来对所述第二部分进行约束，所述片材约束部具有第二片材约束面，其中，所述第二片材约束面将所述第一片材约束面上的所述片材构件按压至所述第一片材约束面，对夹持于所述第一片材约束面与所述第二片材约束面之间的所述片材构件中的所述第二部分进行约束；
保持步骤，经由所述片材构件的所述第一部分将所述电子零件保持于所述接合面；以及
热压接步骤，利用所述接合工具所具有的加热部对所述接合面进行加热，将所述电子零件经由粘接剂而热压接于所述基板或所述其他电子零件上。
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