CN113036026A - 半导体装置的制造方法和半导体装置的制造装置 - Google Patents
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Abstract
半导体装置的制造方法和半导体装置的制造装置。提供如下的半导体装置的制造装置:使经由具有导电粒子和热固性粘接剂的各向异性导电胶将多个半导体芯片搭载于基板而成的工件成为可通电状态且可返工状态,由此,能够飞跃性地提高产量。半导体装置的制造装置(1)构成为具有对工件(90)进行加热处理的第1回流炉(3)以及控制部(2),第1回流炉构成为,从入口侧一直到加热区(3b)设置有第1输送机(31),接着,从冷却区(3c)一直到出口侧设置有第2输送机(32),控制部针对第1输送机和第2输送机进行如下控制:将工件搬运到加热区而使焊料熔融,接着,将工件搬运到冷却区而使焊料固化,使工件成为可通电且可返工的状态。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法和半导体装置的制造装置。
背景技术
近年来,伴随着半导体芯片的小型化和高密度安装化,使用各向异性导电胶(ACP)或各向异性导电膜(ACF)的倒装芯片接合技术的重要度日益提高。各向异性导电胶含有导电粒子和粘合剂,考虑高温特性和高粘接力等,使用环氧树脂等热固性粘接剂作为粘合剂。
以往,提出了如下的制造方法:对经由各向异性导电胶在基板的安装面搭载多个LED元件而成的工件一边进行加压一边加热(专利文献1:日本特许第6565902号公报)。此外,提出了如下的制造方法:经由各向异性导电胶使LED芯片与基板中的形成有旁通布线图案的部位连接,由此,所述旁通布线图案断线(专利文献2:日本特许第6147645号公报)。而且,公知有一边利用输送机搬运工件一边进行加热处理的回流炉(专利文献3:日本特许第4818952号公报)。
现有技术文献
专利文献1:日本特许第6565902号公报
专利文献2:日本特许第6147645号公报
专利文献3:日本特许第4818952号公报
作为一例,作为高精细度显示器装置用的背光源,存在将宽度尺寸为0.1[mm]级的多个半导体芯片呈矩阵状安装于基板的半导体装置。该情况下,当如专利文献1那样对工件一边进行加压一边加热时,容易产生由于半导体芯片的位置偏移或应力变形等而引起的不良品。此外,当如专利文献2那样使用形成有旁通布线图案的基板时,很难进行半导体芯片的高密度安装。特别是在使用具有导电粒子和热固性粘接剂的各向异性导电胶的情况下,当热固性粘接剂热固化时,返工是不可能的。但是,专利文献1~3没有提及不良品的返工。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供如下的半导体装置的制造方法和半导体装置的制造装置:使经由具有导电粒子和热固性粘接剂的各向异性导电胶将多个半导体芯片搭载于基板而成的工件成为可通电状态且可返工状态,由此,能够飞跃性地提高需要高密度安装技术的半导体装置的产量。
本发明利用以下作为一个实施方式公开的解决策略解决所述课题。
本发明的半导体装置的制造方法构成为具有以下步骤:安装步骤,将各向异性导电胶转印到半导体芯片,利用倒装芯片安装技术将该半导体芯片搭载于基板,其中,所述各向异性导电胶是将导电粒子分散于未固化的热固性粘接剂而构成的;以及第1加热处理步骤,利用第1回流炉对经由所述各向异性导电胶将多个所述半导体芯片搭载于所述基板而成的工件进行加热处理,所述制造方法的特征在于,所述第1回流炉构成为,具有被设定成所述导电粒子中包含的焊料的熔融温度以上的加热区、被设定成小于所述焊料的熔融温度的冷却区、从入口侧一直设置到所述加热区的第1输送机、以及从所述冷却区一直设置到出口侧的第2输送机,利用所述第1输送机和所述第2输送机使所述工件以比所述热固性粘接剂的固化时间短的时间通过所述第1回流炉,在所述第1加热处理步骤中,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第1加热区并滞留于此,由此,在该第1加热区以平均值为4~8℃/秒的升温曲线对所述工件进行加热,接着,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第2加热区并滞留于此,由此使所述焊料熔融,接着,将所述工件搬运到所述冷却区而使所述焊料固化,使所述工件成为可通电状态且可返工状态。
优选在所述第1加热处理步骤中,在所述第1加热区将所述工件加热20~40秒直到到达峰值温度,在所述第2加热区将所述工件加热5~30秒以维持所述峰值温度,接着,在所述冷却区对所述工件进行冷却。作为一例,所述半导体芯片是LED,在所述第1加热处理步骤之后,具有:导通试验步骤,对所述工件进行导通试验;不良品去除步骤,在所述导通试验步骤中从所述LED中检测到导通不良品的情况下,利用不良品去除机去除所述导通不良品;以及再次安装步骤,代替所述导通不良品,向新的所述LED转印所述各向异性导电胶,并搭载于去除了所述导通不良品的部位,在所述不良品去除步骤中,一边以非接触的方式对所述导通不良品的安装部位进行加热,一边利用真空抽吸头进行抽吸,由此使所述焊料再次熔融,从所述基板去除所述导通不良品和连接部的所述热固性粘接剂。作为一例,在所述再次安装步骤之后,反复进行所述第1加热处理步骤和所述导通试验步骤,直到未检测到所述导通不良品为止,在所述导通试验步骤中,将所述LED有无点亮与所述LED的配置数据关联起来利用存储单元进行数据存储,确定所述导通不良品的位置。
根据该结构,各向异性导电胶中的焊料固化,因此,通过进行通电,能够检测搭载于基板的多个半导体芯片中的导通不良品。另外,各向异性导电胶中的热固性粘接剂为短于固化时间的凝胶状态,因此,能够容易地去除搭载于基板的多个半导体芯片中的导通不良品进行返工。这里,关于各向异性导电胶中的热固性粘接剂的固化时间,作为一例,能够应用材料制造商的推荐固化条件,此外,能够应用根据实验数据计算各向异性导电胶中的热固性粘接剂成为短于固化时间的凝胶状态的时间而得到的固化条件,或者,能够应用通过它们的组合而导出的固化条件。
本发明的半导体装置的制造装置构成为具有:涂布机,其将各向异性导电胶转印到半导体芯片,其中,所述各向异性导电胶是将导电粒子分散于未固化的热固性粘接剂而构成的;安装机,其利用倒装芯片安装技术将所述半导体芯片搭载于基板;第1回流炉,其对经由所述各向异性导电胶将多个所述半导体芯片搭载于所述基板而成的工件进行加热处理;以及控制部,所述制造装置的特征在于,所述第1回流炉构成为,具有被设定成所述导电粒子中包含的焊料的熔融温度以上的加热区、被设定成小于所述焊料的熔融温度的冷却区、从入口侧一直设置到所述加热区的第1输送机、以及从所述冷却区一直设置到出口侧的第2输送机,利用所述第1输送机和所述第2输送机使所述工件以比所述热固性粘接剂的固化时间短的时间通过所述第1回流炉,在所述第1输送机与所述第2输送机之间的位置设置有按压辊,在从所述第1输送机向所述第2输送机转移所述工件时,所述按压辊与所述基板的上表面接触,所述控制部构成为进行如下控制:以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第1加热区并滞留于此,由此,在该第1加热区以平均值为4~8℃/秒的升温曲线对所述工件进行加热,接着,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第2加热区并滞留于此,由此使所述焊料熔融,接着,将所述工件搬运到所述冷却区而使所述焊料固化,使所述工件成为可通电状态且可返工状态。
优选所述按压辊构成为,辊按照规定间隔以能够旋转的方式枢转支承于轴,利用所述辊的自重而与所述基板的避开安装面的位置接触,所述控制部构成为进行如下控制:在所述第1加热区将所述工件加热20~40秒直到到达峰值温度,在所述第2加热区将所述工件加热5~30秒以维持所述峰值温度,接着,在所述冷却区对所述工件进行冷却。作为一例,所述半导体芯片是LED,所述制造装置具有:导通试验机,其对所述工件进行导通试验;以及不良品去除机,其在所述导通试验机从所述LED中检测到导通不良品的情况下,去除所述导通不良品,所述不良品去除机构成为,一边以非接触的方式对所述导通不良品的安装部位进行加热,一边利用真空抽吸头进行抽吸,由此使所述焊料再次熔融,从所述基板去除所述导通不良品和连接部的所述热固性粘接剂,所述控制部构成为针对所述涂布机和所述安装机进行如下控制:向新的所述LED转印所述各向异性导电胶,并搭载于去除了所述导通不良品的部位。作为一例,所述导通试验机构成为,将所述LED有无点亮与所述LED的配置数据关联起来利用存储单元进行数据存储,确定所述导通不良品的位置。
根据该结构,利用第1输送机将工件搬运到加热区,使各向异性导电胶的导电粒子中的焊料迅速地熔融,接着,利用第2输送机将工件搬运到冷却区,使各向异性导电胶的导电粒子中的焊料迅速地固化,使工件以比热固性粘接剂的固化时间短的时间通过第1回流炉。由此,能够使工件成为可通电状态且可返工状态。
发明效果
根据本发明的半导体装置的制造方法和半导体装置的制造装置,能够使工件成为可通电状态且可返工状态。由此,作为一例,能够飞跃性地提高将宽度尺寸为0.1[mm]级的多个半导体芯片安装于基板的情况下等需要高密度安装技术的半导体装置的产量。
附图说明
图1是示意地示出本发明的实施方式的半导体装置的制造装置的第1回流炉的内部的结构图。
图2A是示出工件被搬运到图1的第1回流炉中的第1加热区的状态的图,图2B是接着图2A的状态示出工件被搬运到第2加热区的状态的图,图2C是接着图2B的状态示出工件被搬运到第1冷却区的状态的图。
图3A是接着图2C的状态示出工件被搬运到第2冷却区的状态的图,图3B是接着图3A的状态示出工件被搬运到出口侧的迷宫部的状态的图,图3C是接着图3B的状态示出工件被搬运到出口的状态的图。
图4是示出图1的第1回流炉中的工件的温度分布的曲线图。
图5是示意地示出本实施方式的半导体装置的制造装置的电路结构的结构图。
图6A是示意地示出在基板涂布各向异性导电胶来搭载半导体芯片而成的工件的剖视图,图6B是接着图6A的状态示意地示出进行第1加热处理以进行导通试验的工件的剖视图,图6C是接着图6B的状态示意地示出刚刚去除不良品后的工件的剖视图。
图7A是接着图6C的状态示意地示出在去除了不良品的部位搭载有新的半导体芯片的工件的剖视图,图7B是接着图7A的状态示意地示出进行第1加热处理以进行导通试验的工件的剖视图,图7C是接着图7B的状态示意地示出进行第2加热处理以进行检查的半导体装置的剖视图。
图8是示出本实施方式的半导体装置的制造顺序的流程图。
图9是示出本实施方式的半导体装置的制造顺序的另一例的流程图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1示出本实施方式的半导体装置的制造装置1(以下有时表记为装置1)的一部分或全部,特别地,是示意地示出第1回流炉3的内部的剖视图。图中的左侧是入口侧(上游侧),图中的右侧是出口侧(下游侧)。第1回流炉3具有主体30和控制器35,该主体30内置有搬运机构和加热机构。在图1的例子中,对构成制造装置1的各种装置进行控制的控制部2搭载或接近配置于第1回流炉3。控制部2有时包含控制器35。另外,在用于说明实施方式的全部附图中,对具有相同功能的部件标注相同标号,有时省略其重复说明。
工件90是在制造工序中成为半导体装置94之前的中间体,如图6A~图7C所示,存在第1中间体90a、第2中间体90b、第3中间体90c、第4中间体90d和第5中间体90e。工件90具有基板93、半导体芯片91和各向异性导电胶92。
图7C是示意地示出半导体装置94的一例的剖视图。基板93在上表面93a具有安装面,该安装面形成有由铜等导体构成的布线图案,电极93e露出。半导体芯片91在芯片形状的主体的一端侧和另一端侧分别形成有电极91e,半导体芯片91的下表面91b安装于基板93的上表面93a,电极91e和电极93e以能够通电的方式焊接。半导体装置94是多个半导体芯片91以倒装芯片的方式安装于基板93并与基板93电连接而接合得到的产品,作为一例,多个半导体芯片91呈矩阵状安装于基板93。作为一例,半导体芯片91是LED、晶体管、集成电路元件、其他已知的芯片形状的半导体。各向异性导电胶92具有用于对电极91e和电极93e进行焊接的导电粒子92a、以及用于对半导体芯片91和基板93进行粘接固定的热固性粘接剂92b。各向异性导电胶92的导电粒子92a以液状或凝胶状分散于未固化状态的热固性粘接剂92b。热固性粘接剂92b应用环氧树脂、聚酰亚胺、其他已知的热固性树脂。导电粒子92a具有焊料或构成焊料的导电金属,应用金、银、铜、锡、锌、镍、铋、铟、其他已知的导电金属或它们的合金。
图1是示意地示出第1回流炉3的内部的结构图。第1回流炉3从上游侧起依次配置有投放输送机33、第1输送机31、按压辊34和第2输送机32。主体30从上游侧起依次具有入口30a、迷宫部(labyrinth)36a、加热区3b、冷却区3c、迷宫部36f和出口30f。投放输送机33构成为从入口30a的上游侧一直配置到迷宫部36a的上游侧,将工件90a(90)从入口30a的上游侧搬运到迷宫部36a的上游侧。第1输送机31构成为从投放输送机33的下游侧一直配置到第2输送机32的上游侧,使从投放输送机33交接的工件90通过入口侧的迷宫部36a而搬运到加热区3b。按压辊34是用于在从加热区3b向冷却区3c转移工件90时保持工件90的搬运速度的机构。第2输送机32构成为从第1输送机31的下游侧一直配置到出口30f的下游侧,使从第1输送机31交接的工件90通过冷却区3c、出口侧的迷宫部36f、出口30f而搬运到下一工序。
即,第1回流炉3从入口侧一直到加热区3b设置有第1输送机31,接着,从冷却区3c一直到出口侧设置有第2输送机32。作为一例,有时将从入口30a的上游侧一直到加热区3b设为第1输送机31,此外,有时成为分割成通过冷却区3c、出口侧的迷宫部36f的第2输送机32和从出口侧的迷宫部36f通过出口30f而搬运到下一工序的搬出输送机的分割结构。
第1回流炉3是在氮气等惰性气体环境下一边搬运工件90一边以非接触的方式对工件90进行加热处理的装置。第1输送机31、第2输送机32和投放输送机33由钛或钛合金等抑制了热变形的金属制的链轨构成。加热区3b按照第1加热区3b1、第2加热区3b2的顺序配置,成为热风面板式加热器等使热分布均匀的加热器。冷却区3c按照第1冷却区3c1、第2冷却区3c2的顺序配置,由送风风扇等冷却机构构成。迷宫部36a和迷宫部36f成为保持炉内的温度且抑制惰性气体向机外流出的机构。另外,迷宫部、加热器和冷却机构能够应用上述专利文献3等公知技术。
图5是示意地示出半导体装置的制造装置1的电路结构的一例的结构图。作为一例,制造装置1具有控制部2、第1回流炉3、涂布机4、安装机5、导通试验机6、不良品去除机7和第2回流炉8。在图5的例子中,控制部2是计算机,安装有在该计算机上进行动作的控制程序27。在控制部2内置有CPU 21。而且,显示器装置24和键盘或鼠标等显示器输入单元23连接。这里,显示器输入单元23有时成为设置于显示器装置24的画面上的触摸面板。控制部2在二次存储装置的规定的存储区域存储有数据库22。数据库22还能够预先保存在闪存等外部存储装置或三次存储装置中。另外,控制部2能够变更已知的计算机的结构的一部分进行应用。作为一例,控制程序27的固件由C语言或汇编程序等语言构成,能够从Web浏览器和命令行进行更新。
在图5的例子中,第1回流炉3具有主体30和控制器35,涂布机4具有主体40和控制器45,安装机5具有主体50和控制器55,导通试验机6具有主体60和控制器65,不良品去除机7具有主体70和控制器75,第2回流炉8具有主体80和控制器85。而且,控制器25和控制器35信号连接,控制器25和控制器45信号连接,控制器25和控制器55信号连接,控制器25和控制器65信号连接,控制器25和控制器75信号连接,控制器25和控制器85信号连接。根据该结构,能够进行数据转送而实时进行控制。作为一例,信号连接方式举出有线LAN、无线LAN、USB连接、其他已知的网络连接。
作为一例,涂布机4构成为利用分配方式或印刷方式将各向异性导电胶92涂布于基板93。此外,作为一例,构成为利用转印方式将各向异性导电胶92转印到半导体芯片91。作为一例,安装机5构成为利用拾取和放置方式将半导体芯片91搭载于基板93。作为一例,也可以构成为组合涂布机4和安装机5。作为一例,导通试验机6构成为通过通电使半导体芯片91进行动作从而进行良否判定。作为一例,不良品去除机7构成为将非接触加热机构和抽吸或吸附机构组合起来,构成为在从半导体芯片91中检测到导通不良品的情况下去除该导通不良品。作为一例,也可以构成为组合导通试验机6和不良品去除机7。第2回流炉8构成为在从半导体芯片91中未检测到导通不良品的情况下,以非接触的方式对工件90进行加热,使热固性粘接剂92b热固化。作为一例,第2回流炉8也可以是间歇炉。
接着,下面对本实施方式的半导体装置的制造方法进行说明。
图8和图9是示出本实施方式的半导体装置94的制造顺序的例子的流程图。本实施方式具有以下步骤:安装步骤S1,经由各向异性导电胶92将多个半导体芯片91搭载于基板93,成为第1中间体90a;第1加热处理步骤S2,对第1中间体90a进行加热处理,成为第2中间体90b;导通试验步骤S3,对第2中间体90b进行导通试验;不良品去除步骤S4,在从被安装的半导体芯片91中检测到导通不良品911的情况下,去除导通不良品911,成为第3中间体90c;再次安装步骤S5,代替导通不良品911,将新的半导体芯片912搭载于基板93中的去除了导通不良品911的部位,成为第4中间体90d;以及第2加热处理步骤S6,在导通试验步骤S3中未检测到导通不良品的情况下,对工件90进行加热,使热固性粘接剂92b热固化。
在再次安装步骤S5中,作为一例,有时在基板93中的去除了导通不良品911的部位涂布各向异性导电胶92,搭载新的半导体芯片912,成为第4中间体90d,此外,作为一例,有时在新的半导体芯片912转印各向异性导电胶92,在基板93中的去除了导通不良品911的部位搭载新的半导体芯片912,成为第4中间体90d。
根据要安装的半导体芯片91的种类、个数、排列、间距、安装密度、加工条件、其他条件,不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5的次数有时变动。图8的例子是反复进行1次以上的不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5直到未检测到导通不良品为止的情况下的流程图。此外,图9的例子是1次就完成不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5的情况下的流程图。不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5有时为1次、2次、3次或4次以上。当考虑伴随着加热处理对产品特性的影响、制造时间、制造成本等时,优选不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5小于10次,更加优选小于5次。
图2A~图3C是示意地示出一边搬运工件90一边进行加热处理的第1回流炉3的内部的结构图。图4是示出第1回流炉3中的工件90的温度分布的一例的曲线图。曲线图的纵轴是工件90的表面温度,曲线图的横轴是工件90的搬运时间。在本实施方式中,第1回流炉3中的加热区3b被设定成各向异性导电胶92的导电粒子中包含的焊料熔融的温度以上,并且,被设定成各向异性导电胶92的材料制造商的推荐加热温度加50[℃]以下。第1回流炉3中的冷却区3c被设定成小于各向异性导电胶92的导电粒子中包含的焊料熔融的温度,并且,被设定成室温以上。控制部2进行如下控制:将工件90搬入到炉内,在第1加热区3b1以规定的升温曲线进行加热,在第2加热区3b2以峰值温度维持规定时间,在第1冷却区3c1以规定的降温曲线进行降温,在第2冷却区3c2逐渐冷却,成为在下一工序中可处理的状态进行搬出。
接着,下面对图8所示的制造顺序进行说明。
作为一例,各向异性导电胶92具备:具有无铅焊料或构成无铅焊料的导电金属的导电粒子92a;以及由环氧树脂构成的热固性粘接剂92b。
在安装步骤S1中,利用涂布机4将各向异性导电胶92涂布于基板93的电极93e,利用安装机5以多个半导体芯片91的下表面91b面对基板93的上表面93a的方式搭载于基板93,如图6A所示,成为第1中间体90a。或者,在安装步骤S1中,利用涂布机4将各向异性导电胶92转印到半导体芯片91的下表面91b,利用安装机5以多个半导体芯片91的下表面91b面对基板93的上表面93a的方式搭载于基板93,如图6A所示,成为第1中间体90a。控制部2对涂布机4和安装机5的动作进行控制。
接着安装步骤S1,在第1加热处理步骤S2中,对第1中间体90a进行加热处理,成为第2中间体90b。在第1加热处理步骤S2中,如图2A和图2B所示,通过控制部2对投放输送机33的控制,投放输送机33将第1中间体90a搬入到入口30a。接着,通过控制部2对投放输送机33和第1输送机31的控制,利用投放输送机33和第1输送机31进行联动动作,从投放输送机33向第1输送机31转移第1中间体90a。然后,通过控制部2对第1输送机31的控制,第1输送机31以间距进给的方式将第1中间体90a搬运到第1加热区3b1。
接着,通过控制部2对第1输送机31的控制,第1输送机31使第1中间体90a在第1加热区3b1滞留规定时间,然后立即以间距进给的方式从第1加热区3b1向第2加热区3b2搬运。接着,如图2C所示,通过控制部2对第1输送机31和第2输送机32的控制,利用第1输送机31和第2输送机32进行联动动作,在被加热的状态下从第1输送机31向第2输送机32转移第1中间体90a,然后,如图3A所示,第2输送机32为了从被加热的状态对第1中间体90a进行冷却,以恒定的搬运速度将其搬运到第1冷却区3c1,并以恒定的搬运速度将其搬运到第2冷却区3c2。然后,如图3B和图3C所示,从出口30f搬出被加热且被冷却的状态的第2中间体90b。
根据本实施方式,将第1中间体90a间距进给到第1加热区3b1并滞留规定时间,由此,以均匀的热分布、以规定的升温曲线对第1中间体90a进行加热,能够迅速地到达峰值温度。此外,将被加热到峰值温度的第1中间体90a间距进给到第2加热区3b2并滞留规定时间,由此,以均匀的热分布、在维持第1中间体90a的峰值温度的状态下继续进行加热,能够使导电粒子92a中的焊料完全熔融。
被加热的第1中间体90a的峰值温度被设定成比导电粒子92a中的焊料的熔融温度高的温度。作为标准,峰值温度被设定成导电粒子92a中的焊料的熔融温度+10[℃]以内。优选峰值温度被设定成导电粒子92a中的焊料的熔融温度+5[℃]以内。由此,能够将针对第1中间体90a中的半导体芯片91的热损伤抑制为最小限度,并且使导电粒子92a中的焊料迅速地熔融。
作为标准,第1加热区3b1中的将第1中间体90a加热到到达峰值温度为止的加热时间成为20[秒]~40[秒]。此外,作为标准,第2加热区3b2中的以维持该峰值温度的状态继续对第1中间体90a进行加热的加热时间成为5[秒]~30[秒]。由此,能够防止第1中间体90a中的半导体芯片91的热变形引起的故障和各向异性导电胶92的飞散,极力抑制热固性粘接剂92b的热固化,并且,提高导电粒子92a的凝聚性,迅速地进行导电粒子92a中的焊料的熔融。
这里,作为一例,在第1加热区3b1被加热的第1中间体90a的升温曲线的平均值为4[℃/秒]~8[℃/秒]。作为一例,升温曲线的最大值为4[℃/秒]~20[℃/秒]。考虑热传导的损失,第1加热区3b1中的热风温度被设定成比第1中间体90a的峰值温度高的温度。作为一例,第1加热区3b1中的热风温度被设定成比第1中间体90a的峰值温度高20[℃]~100[℃]的温度。第2加热区3b2中的热风温度被设定成比第1加热区3b1中的热风温度低的温度,并且被设定成能够维持第1中间体90a的峰值温度的温度。
即,根据上述结构,能够利用第1加热区3b1使工件90急速加热,并且利用第2加热区3b2在短时间内完成工件90的导电粒子92a中的焊料的熔融,因此,能够极力抑制热固性粘接剂92b的热固化。
而且,在将工件90加热到峰值温度并使导电粒子92a中的焊料完全熔融的状态下,以恒定的搬运速度将工件90搬运到第1冷却区3c1,利用冷风进行冷却,直到导电粒子92a中的焊料固化为止。作为标准,冷却时间成为10[秒]~30[秒]。接着,在导电粒子92a中的焊料固化的状态下以恒定的搬运速度将工件90搬运到第2冷却区3c2,利用冷风进行冷却,直到成为能够进行通电试验的温度且能够处理的温度为止。作为标准,冷却时间成为10[秒]~40[秒]。作为标准,能够进行通电试验的温度为20[℃]~40[℃]。根据该结构,能够极力抑制工件90中的热固性粘接剂92b的热固化,并且迅速地开始通电试验。
这里,第1回流炉3在第1输送机31与第2输送机32之间的位置设置有按压辊34,在从第1输送机31向第2输送机32转移工件90时,该按压辊34与基板93的上表面93a接触。通过设置按压辊34,能够在维持第1输送机31的搬运速度的状态下迅速地向第1冷却区3c1搬运工件90。作为一例,按压辊34构成为,2个辊按照规定间隔以能够旋转的方式枢转支承于轴,与基板93的上表面93a的避开安装面的两侧附近接触,能够利用2个辊的自重在平行状态下抑制基板93,抑制重量负荷的影响,在维持第1输送机31的搬运速度的状态下将工件90送出到第2输送机32。
根据本实施方式,通过第1输送机31和第2输送机32的联动动作,能够使工件90以比其各向异性导电胶92中的热固性粘接剂92b的固化时间短的时间通过第1回流炉3。此外,通过第1加热处理步骤S2,以间距进给的方式将工件90搬运到加热区3b,使各向异性导电胶92的导电粒子92a中的焊料迅速地熔融,接着,将工件90搬运到冷却区3c,使各向异性导电胶92的导电粒子92a中的焊料固化,能够使工件90迅速地成为可通电状态且可返工状态。
接着第1加热处理步骤S2,在导通试验步骤S3中,利用导通试验机6对第2中间体90b进行导通试验。作为一例,半导体芯片91是LED。在LED的情况下,良品点亮,不良品不点亮,因此,能够容易地进行良否判断,并且,与将来自CCD照相机或光传感器等受光单元的受光信号和半导体芯片91的配置数据关联起来进行数据存储的存储单元进行组合,能够容易地确定不良品的位置。半导体芯片91是应用倒装芯片接合技术的芯片形状的半导体即可。由此,半导体芯片91有时是LED、晶体管、集成电路元件、其他已知的芯片形状的半导体。
在导通试验步骤S3中,如图6B所示,在从被安装的半导体芯片91中检测到导通不良品911的情况下,成为不良品去除步骤S4,利用不良品去除机7从被安装的半导体芯片91中去除导通不良品911,成为第3中间体90c。作为一例,利用激光头77使激光F1通过基板93对导通不良品911的下表面侧进行照射,由此,一边以非接触的方式对导通不良品911的安装部位进行加热,一边利用真空抽吸头向箭头F2方向抽吸空气,由此,使热固性粘接剂92b中的焊料再次熔融,从基板93去除导通不良品911和连接部的热固性粘接剂92b。接着不良品去除步骤S4,在再次安装步骤S5中,利用涂布机4在基板93中的去除了导通不良品911的部位涂布各向异性导电胶92,如图7A所示,搭载新的半导体芯片912,成为第4中间体90d。或者,在再次安装步骤S5中,利用涂布机4向新的半导体芯片912转印各向异性导电胶92,如图7A所示,在基板93中的去除了导通不良品911的部位搭载新的半导体芯片912,成为第4中间体90d。
控制部2进行如下控制:在再次安装步骤S5之后,反复进行第1加热处理步骤S2和导通试验步骤S3,直到未检测到导通不良品为止,如图7B所示,成为被安装的全部半导体芯片912为导通良品的第5中间体90e。
然后,在导通试验步骤S3中未检测到导通不良品的情况下,成为第2加热处理步骤S6,利用第2回流炉8对第5中间体90e进行加热,使热固性粘接剂92b热固化。考虑热传导的损失,作为标准,第2加热处理步骤S6中的热风温度设定成比热固性粘接剂92b的热固化温度高2[℃]~5[℃]的温度,加热规定时间。作为标准,加热时间成为20[分钟]~240[分钟]。作为一例,以各向异性导电胶90的额定加热温度加热额定加热时间。在第2加热处理步骤S6的加热时间作为标准成为60[分钟]以上的情况下或包含老化处理的情况下,代替第2回流炉8而利用间歇炉进行统一生产,由此实现生产率的提高。
图8所示的制造顺序如上所述。这里,在要安装的半导体芯片91的种类、个数、排列、间距、安装密度、加工条件、其他条件适当的情况下,能够一次完成不良品去除步骤S4和再次安装步骤S5,该情况下,成为图9所示的制造顺序,实现生产率的提高。
根据本实施方式,使工件90成为可通电状态且可返工状态,因此,作为一例,能够飞跃性地提高如RGB显示器或LCD的背光源那样将宽度尺寸为0.1[mm]级的多个LED芯片呈矩阵状安装于基板的情况下等需要高密度安装技术的半导体装置的产量。
在上述实施方式中,利用导通试验机6对工件90进行导通试验,但是不限于此,只要使工件90成为可通电状态且可返工状态,则能够进行与半导体芯片91的类别对应的良否判定。各向异性导电胶92能够应用由已知的导电粒子92a和已知的热固性粘接剂92b构成的材料,或者,也可以成为粘合剂中的不添加树脂固化促进剂的材料。根据用途,导电粒子92a有时包含铅。另外,本发明不限于上述实施方式。
Claims (10)
1.一种半导体装置的制造方法,所述制造方法构成为具有以下步骤:
安装步骤,将各向异性导电胶转印到半导体芯片,利用倒装芯片安装技术将该半导体芯片搭载于基板,其中,所述各向异性导电胶是将导电粒子分散于未固化的热固性粘接剂而构成的;以及
第1加热处理步骤,利用第1回流炉对经由所述各向异性导电胶将多个所述半导体芯片搭载于所述基板而成的工件进行加热处理,
所述半导体装置的制造方法的特征在于,
所述第1回流炉构成为,具有被设定成所述导电粒子中包含的焊料的熔融温度以上的加热区、被设定成小于所述焊料的熔融温度的冷却区、从入口侧一直设置到所述加热区的第1输送机、以及从所述冷却区一直设置到出口侧的第2输送机,利用所述第1输送机和所述第2输送机使所述工件以比所述热固性粘接剂的固化时间短的时间通过所述第1回流炉,
在所述第1加热处理步骤中,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第1加热区并滞留于此,由此,在该第1加热区以平均值为4~8℃/秒的升温曲线对所述工件进行加热,接着,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第2加热区并滞留于此,由此使所述焊料熔融,接着,将所述工件搬运到所述冷却区而使所述焊料固化,使所述工件成为可通电状态且可返工状态。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述第1加热处理步骤中,在所述第1加热区将所述工件加热20~40秒直到到达峰值温度,在所述第2加热区将所述工件加热5~30秒以维持所述峰值温度,接着,在所述冷却区对所述工件进行冷却。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
所述半导体芯片是LED,
在所述第1加热处理步骤之后,具有:导通试验步骤,对所述工件进行导通试验;不良品去除步骤,在所述导通试验步骤中从所述LED中检测到导通不良品的情况下,利用不良品去除机去除所述导通不良品;以及再次安装步骤,代替所述导通不良品,向新的所述LED转印所述各向异性导电胶,并搭载于去除了所述导通不良品的部位,
在所述不良品去除步骤中,一边以非接触的方式对所述导通不良品的安装部位进行加热,一边利用真空抽吸头进行抽吸,由此使所述焊料再次熔融,从所述基板去除所述导通不良品和连接部的所述热固性粘接剂。
4.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
在所述再次安装步骤之后,反复进行所述第1加热处理步骤和所述导通试验步骤,直到未检测到所述导通不良品为止,
在所述导通试验步骤中,将所述LED有无点亮与所述LED的配置数据关联起来利用存储单元进行数据存储,确定所述导通不良品的位置。
5.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法,其特征在于,
所述半导体装置的制造方法具有第2加热处理步骤,在所述第2加热处理步骤中,在所述导通试验步骤中未检测到所述导通不良品的情况下,对所述工件进行加热,使所述热固性粘接剂热固化。
6.一种半导体装置的制造装置,所述半导体装置的制造装置构成为具有:
涂布机,其将各向异性导电胶转印到半导体芯片,其中,所述各向异性导电胶是将导电粒子分散于未固化的热固性粘接剂而构成的;
安装机,其利用倒装芯片安装技术将所述半导体芯片搭载于基板;
第1回流炉,其对经由所述各向异性导电胶将多个所述半导体芯片搭载于所述基板而成的工件进行加热处理;以及
控制部,
所述半导体装置的制造装置的特征在于,
所述第1回流炉构成为,具有被设定成所述导电粒子中包含的焊料的熔融温度以上的加热区、被设定成小于所述焊料的熔融温度的冷却区、从入口侧一直设置到所述加热区的第1输送机、以及从所述冷却区一直设置到出口侧的第2输送机,利用所述第1输送机和所述第2输送机使所述工件以比所述热固性粘接剂的固化时间短的时间通过所述第1回流炉,
在所述第1输送机与所述第2输送机之间的位置设置有按压辊,在从所述第1输送机向所述第2输送机转移所述工件时,所述按压辊与所述基板的上表面接触,
所述控制部构成为进行如下控制:以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第1加热区并滞留于此,由此,在该第1加热区以平均值为4~8℃/秒的升温曲线对所述工件进行加热,接着,以间距进给的方式将所述工件搬运到所述加热区中的第2加热区并滞留于此,由此使所述焊料熔融,接着,将所述工件搬运到所述冷却区而使所述焊料固化,使所述工件成为可通电状态且可返工状态。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造装置,其特征在于,
所述按压辊构成为,辊按照规定间隔以能够旋转的方式枢转支承于轴,利用所述按压辊的自重而与所述基板的避开安装面的位置接触,
所述控制部构成为进行如下控制:在所述第1加热区将所述工件加热20~40秒直到到达峰值温度,在所述第2加热区将所述工件加热5~30秒以维持所述峰值温度,接着,在所述冷却区对所述工件进行冷却。
8.根据权利要求6或7所述的半导体装置的制造装置,其特征在于,
所述半导体芯片是LED,
所述半导体装置的制造装置具有:导通试验机,其对所述工件进行导通试验;以及不良品去除机,其在所述导通试验机从所述LED中检测到导通不良品的情况下,去除所述导通不良品,
所述不良品去除机构成为,一边以非接触的方式对所述导通不良品的安装部位进行加热,一边利用真空抽吸头进行抽吸,由此使所述焊料再次熔融,从所述基板去除所述导通不良品和连接部的所述热固性粘接剂,
所述控制部构成为针对所述涂布机和所述安装机进行如下控制:向新的所述LED转印所述各向异性导电胶,并搭载于去除了所述导通不良品的部位。
9.根据权利要求8所述的半导体装置的制造装置,其特征在于,
所述导通试验机构成为,将所述LED有无点亮与所述LED的配置数据关联起来利用存储单元进行数据存储,确定所述导通不良品的位置。
10.根据权利要求8所述的半导体装置的制造装置,其特征在于,
所述半导体装置的制造装置具有第2回流炉或间歇炉,所述第2回流炉或间歇炉在所述导通试验机未检测到所述导通不良品的情况下,对所述工件进行加热,使所述热固性粘接剂热固化。
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