JP2000036501A - ダイボンド装置 - Google Patents

ダイボンド装置

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JP2000036501A
JP2000036501A JP11069137A JP6913799A JP2000036501A JP 2000036501 A JP2000036501 A JP 2000036501A JP 11069137 A JP11069137 A JP 11069137A JP 6913799 A JP6913799 A JP 6913799A JP 2000036501 A JP2000036501 A JP 2000036501A
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semiconductor chip
heating
chip
heater
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Masao Yamazaki
正夫 山崎
Terumitsu Santo
輝光 山藤
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Sharp Corp
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    • H01L2924/14—Integrated circuits

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろう材を所要のとおりに加熱溶融して半導体
チップをチップ基板に確実に固着することができるダイ
ボンド装置を提供すること。 【解決手段】 チップ基板１０２を保持するための基板
保持体１０４と、基板保持体１０４に保持されたチップ
基板１０２に半導体チップ１１６を搬送して押圧するた
めのコレット１１８と、チップ基板１０２と半導体チッ
プ１１６との間に介在されたろう材１２４を加熱溶融す
るための加熱ヒータ１１４と、ろう材１２４の加熱温度
を検出するための温度センサ１３４と、温度センサ１３
４の検出温度に基づいて加熱ヒータ１１４を制御するた
めの制御手段１３２とを具備するダイボンド装置。温度
センサ１３４がコレット１１８に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップをろ
う材を用いてチップ基板に固着するためのダイボンド装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体集積回路を製
造する製造工程では、半導体チップをチップ基板に固着
するためのダイボンド作業が行われ、このダイボンド作
業を行うためにダイボンド装置が用いられる。公知のダ
イボンド装置は、たとえば、図９に示す構成を有してい
る。図示のダイボンド装置は、チップ基板２を保持する
ための基板保持体４を備え、基板保持体４は、ダイボン
ド作業域にチップ基板２を位置付けるための位置決め部
材６と、チップ基板２をダイボンド作業域に支持するた
めの支持部材８とから構成されている。位置決め部材６
はブロック状部材から構成され、その中央部には位置決
め凹部１０が設けられ、ダイボンド作業を行うとき、チ
ップ基板２はこの位置決め凹部１０に位置付けられる。
支持部材８は、たとえば上面が平坦な炉体から構成さ
れ、その上面にチップ基板２が載置される。この支持部
材８内に加熱ヒータ１２が内蔵される。
【０００３】ダイボンド装置は、また、半導体チップ１
４をダイボンド作業域に保持されたチップ基板２上に搬
送するためのコレット１６を備えている。コレット１６
には、その軸線方向に延びる貫通孔１８が形成され、こ
の貫通孔１８が減圧源（図示せず）に接続されている。
減圧源からの減圧作用が半導体チップ１４に作用する
と、半導体チップ１４はコレット１６の先端に吸引保持
され、コレット１６は半導体チップ１４を吸引保持して
ダイボンド作業域のチップ基板２上に搬送する。
【０００４】半導体チップ１４はろう材２０を介してチ
ップ基板２に固着される。チップ基板２と半導体チップ
１４との間にはろう材２０が介在され、このろう材２０
が加熱溶融することによって半導体チップ１４が固着さ
れる。ろう材２０の加熱溶融は、支持部材８内に内蔵さ
れた加熱ヒータ１２によって行われる。加熱ヒータ１２
からのリード線２２はスイッチ２４を介して交流電源２
６に電気的に接続され、スイッチ２４は制御手段２８に
よって開閉制御、すなわちオン／オフ制御される。支持
部材８の所定部位には、ろう材２０の加熱溶融温度を検
出するための温度センサ３０が設けられ、この温度セン
サ３０からの検出信号が制御手段２８に送給される。
【０００５】このようなダイボンド装置においては、基
板保持体４上にチップ基板２が所要のとおりに載置さ
れ、かく保持されたチップ基板２上にコレット１６によ
って半導体チップ１４が所要のとおりに載置される。こ
のコレット１６はダイボンド作業を行うときに押圧手段
として機能し、半導体チップ１４をチップ基板２に向け
て押圧する。このような状態において、加熱ヒータ１２
によってチップ基板２が加熱されると、チップ基板２か
らの熱によってろう材２０が加熱溶融され、ろう材２０
が固化することによって、半導体チップ１４がチップ基
板２に所要のとおりに固着される。ろう材２０の温度は
温度センサ３０からの検出信号に基づいて制御され、温
度センサ３０の検出温度が予め定める下限設定温度より
も低下すると、制御手段２８がスイッチ２４を閉（オ
ン）にし、加熱ヒータ１２が加熱されて上記ろう材２０
の温度が上昇する一方、温度センサ３０の検出温度が予
め定める上限設定温度よりも上昇すると、制御手段２８
がスイッチ２４を開（オフ）にし、加熱ヒータ１２によ
る加熱が停止して上記ろう材２０の温度が低下する。こ
のように制御手段２８によって加熱ヒータ１２をオン／
オフ制御することによってろう材２０の温度が下限設定
温度以上でかつ上限設定温度以下の所定の温度範囲に維
持され、これによってろう材２０を介して半導体チップ
１４をチップ基板２に確実に固着することができる。
【０００６】しかしながら、図９に示す従来のダイボン
ド装置においては、温度センサ３０が基板保持体４の支
持部材８に設けられていることに関連して、次のとおり
の解決すべき問題が存在する。支持部材８の上面には、
ダイボンド作業毎にチップ基板２が載置されるので、作
業が繰返し遂行されてその作業回数が多くなると、その
上面に荒れが生じたり、汚れが付着したりする。このよ
うに荒れ、汚れが発生すると、支持部材８の上面とチッ
プ基板２との密着性が悪くなり、加熱ヒータ１２からチ
ップ基板２への熱伝達が悪化する。そのため、支持部材
８に設けられた温度センサ３０の検出温度と、ろう材２
０の実際の加熱溶融温度との間に温度差が生じ、ろう材
２０の実際の加熱溶融温度が所望の加熱溶融温度よりも
低い温度であるにも拘わらず、前記所望の温度に達した
ものと判断して、前記制御手段２８によって温度管理さ
れる。その結果、ろう材２０が充分に加熱溶融されず、
半導体チップ１４をチップ基板２に確実に固着すること
ができなくなる。
【０００７】このようなダイボンド装置ではまた、チッ
プ基板２側が加熱されるので、チップ基板２の温度は比
較的高温に保持される。これに対して、半導体チップ１
４はコレット１６によって押圧されるので、半導体チッ
プ１４の熱がコレット１６に吸収され、半導体チップ１
４はチップ基板２より低い温度となる。そのため、チッ
プ基板２の支持部材８に接触する下面と半導体チップ１
４のコレット１６と接触する上面との間に温度差が生
じ、この温度差が大きくなると、チップ基板２および半
導体チップ１４の熱膨張率の差に起因して熱歪みが生
じ、両者を確実に固着することが困難となる。
【０００８】他の従来の技術は、特開平４−２５１３７
号公報に示されている。この従来の技術では、半導体チ
ップをセラミックパッケージにダイボンドする際に、半
導体チップを真空コレットによって吸着保持してパッケ
ージまで搬送する期間中、真空コレットに設けられるヒ
ータによって徐々に加熱し、半導体チップをほぼパッケ
ージの温度まで加熱することによって、半導体チップが
パッケージに接触する際に急激に加熱されることを防
ぎ、半導体チップの急激な加熱による劣化を防止してい
る。
【０００９】さらに他の従来の技術は、特開平６−４５
３７７号公報に示されている。この従来の技術では、熱
による半導体チップの反りを抑制するために、半導体チ
ップを吸着するコレット本体に熱電対および発熱抵抗体
を設けて、この熱電対によって検出した温度に基づい
て、前記発熱抵抗体によって加熱されるコレット本体の
所定の一定温度に保たれるように制御し、これによって
ダイボンド時の熱によるチップの反りを抑制している。
【００１０】さらに他の従来の技術で、実開昭６３−２
０４３０号公報に示されている。この従来の技術では、
コレットの内部にシーズヒータと温度センサとが埋込ま
れ、温度センサからの温度情報によってシーズヒータの
温度制御を行い、このコレットによって半導体チップを
真空吸着した後、マウント前に加熱して適当な温度に予
熱し、これによってマウント時間を短縮し、かつ半導体
チップの急激な温度変化による応力を緩和している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記の特開平４−２５
１３７号公報に示される従来の技術では、この半導体チ
ップを吸着するコレットにヒータワイヤを設けて、前記
コレットを徐々に加熱するように構成され、また特開平
６−４５３７７号公報に示される従来の技術では、コレ
ット本体内に熱電対と発熱抵抗体とが設けられ、さらに
実開昭６３−２０４３０号公報に示される従来の技術で
は、コレットの内部にシーズヒータと温度センサとが設
けられる。
【００１２】これらの従来の技術では、半導体チップを
コレットからの熱によって加熱し、半田またはろう材を
加熱溶融してダイボンドするように構成されるが、コレ
ットの温度を検出するために、温度センサはコレットの
内部に設けられており、コレットの表面温度を検出する
ものではないために、コレットの先端部の端面に半導体
チップを吸着した状態で、コレットからの熱によって半
導体チップを加熱するにも拘わらず、その温度間にはコ
レットの内部の温度に基づいて加熱温度が制御されてい
る。そのため半田またはろう材を加熱溶融するためのコ
レットの加熱温度の調整が不正確であり、半田またはろ
う材を最適な状態に加熱溶融することができない場合が
生じ、半導体チップのチップ基板への固着の信頼性が低
いという問題がある。
【００１３】本発明の目的は、ろう材を所要のとおりに
加熱溶融して半導体チップをチップ基板に確実に固着す
ることができるダイボンド装置を提供することである。
【００１４】また本発明の他の目的は、チップ基板と半
導体チップとの温度差に起因する熱歪みの発生を少なく
し、これによって両者を確実に固着することができるダ
イボンド装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、チ
ップ基板を保持するための基板保持体と、前記基板保持
体に保持された前記チップ基板上で半導体チップを押圧
するための押圧手段と、前記チップ基板と前記半導体チ
ップとの間に介在されたろう材を加熱溶融するための加
熱手段と、少なくとも押圧手段に設けられ、この押圧手
段の表面温度を検出するための温度センサと、前記温度
センサの検出温度に基づいて、前記加熱手段の加熱動作
を制御するための制御手段とを含むことを特徴とするダ
イボンド装置である。
【００１６】本発明に従えば、温度センサが押圧手段の
表面温度を検出するように構成されるので、ろう材の加
熱溶融温度は押圧手段側にて、すなわち半導体チップと
接触する側にて検出される。押圧手段は、基板保持体の
ように荒れ、汚れなどが発生することが少なく、この押
圧手段に温度センサを設けることによって、ろう材の加
熱溶融温度を正確に検出することができる。それ故に、
ろう材の実際の加熱溶融温度を所定の範囲に維持し、半
導体チップをチップ基板に高い信頼性で確実に固着する
ことができる。
【００１７】請求項２の本発明は、前記加熱手段は、少
なくとも押圧手段に設けられる加熱ヒータを有すること
を特徴とする。
【００１８】本発明に従えば、加熱手段が押圧手段に設
けられているので、ろう材の加熱は押圧手段側から行わ
れる。押圧手段は、上述したように、基板保持体のよう
に荒れ、汚れなどが発生することが少なく、この押圧手
段に加熱手段を設けることによって、加熱手段からの熱
が半導体チップを介してろう材に確実に伝達され、ろう
材を所要のとおりに加熱溶融して半導体チップをチップ
基板に確実に固着することができる。
【００１９】請求項３の本発明は、前記加熱手段は、前
記押圧手段に設けられる第１の加熱ヒータと、前記基板
保持体に設けられる第２の加熱ヒータとを有し、前記温
度センサは、前記押圧手段に設けられる第１の温度セン
サと、前記基板保持体に設けられる第２の温度センサと
を有し、前記制御手段は、前記第１の温度センサの検出
温度に基づいて前記第１の加熱ヒータの加熱動作を制御
し、かつ前記第２の温度センサの検出温度に基づいて前
記第２の加熱ヒータの加熱動作を制御することを特徴と
する。
【００２０】本発明に従えば、押圧手段に第１の加熱ヒ
ータおよび第１の温度センサが設けられ、また基板保持
体に第２の加熱ヒータおよび第２の温度センサが設けら
れているので、半導体チップは主として第１の加熱ヒー
タによって加熱されるとともに、チップ基板は主として
第２の加熱ヒータによって加熱され、かくして半導体チ
ップおよびチップ基板を所要の温度に維持して両者の温
度差を少なくすることができ、これによって温度差に起
因する熱歪みの発生を抑えることができる。
【００２１】請求項４の本発明は、前記押圧手段は、半
導体チップをチップ基板上に搬送して載置しかつ押圧
し、固着後の半導体チップをチップ基板とともに基板保
持体から搬出することを特徴とする。
【００２２】本発明に従えば、コレットが押圧手段とし
ても機能するので、ダイボンド装置の構成を簡単にする
ことができる。
【００２３】請求項５の本発明は、前記押圧手段とは別
途に、前記半導体チップをチップ基板上に搬送して載置
するための手段が設けられることを特徴とする。
【００２４】本発明に従えば、上記の押圧手段とは別途
に半導体チップをチップ基板上に搬送して載置するため
の手段が設けられるので、押圧手段による半導体チップ
の押圧動作とは別に、後続するダイボンドされるべき半
導体チップを作業領域に搬送することができ、かつダイ
ボンド後の半導体チップをチップ基板とともに作業領域
から取出して搬出することができる。これによって搬送
および搬出作業と加熱溶融作業とを並行して行うことが
可能となり、これによって作業時間が短縮され、生産性
を向上することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、さら
に詳細に説明する。 第１の実施形態 図１は、本発明に従うダイボンド装置の第１の実施形態
の要部を簡略的に示す断面図である。ダイボンド装置
は、ステムまたはリードフレームなどのチップ基板１０
２を保持するための基板保持体１０４を備えている。こ
の基板保持体１０４は、ダイボンド作業域１０６にチッ
プ基板１０２を位置付けるための位置決め部材１０８
と、チップ基板１０２をダイボンド作業域１０６に支持
するための支持部材１１０とから構成されている。位置
決め部材１０８はブロック状部材から構成され、図１の
上方から見てその中央部には、図１の紙面に垂直な横断
面が矩形状の位置決め凹部１１２が設けられている。こ
の位置決め凹部１１２は、図１の上方から見た平面形状
が位置決めされるチップ基板１０２の形状に対応して、
このチップ基板１０２よりも僅かに大きな矩形状に形成
されており、ダイボンド作業を行うとき、チップ基板１
０２はこの位置決め凹部１１２に嵌まり込んだ状態で位
置決めされる。
【００２６】支持部材１１０は、図１の紙面に垂直な横
断面が矩形状であり、ダイボンドされるチップ基板１０
２より幾分小さく、図１の上方から見て位置決め部材１
０８の位置決め凹部１１２の中央部に配設されている。
この支持部材１１０は上面１１１が平坦な炉体から構成
され、その上面１１１がチップ載置面として用いられ、
このチップ載置面に後述するようにしてチップ基板１０
２が載置される。
【００２７】この支持部材１１０内には、加熱手段を構
成する加熱ヒータ１１４が内蔵されている。この加熱ヒ
ータ１１４は、支持部材１１０を介してチップ基板１０
２を加熱する。
【００２８】ダイボンド装置は、また、ペレットとも呼
ばれる半導体チップ１１６をダイボンド作業域１０６に
保持されたチップ基板１０２上に搬送して載置するため
のコレット１１８を備えている。コレット１１８には、
その軸線方向に延びる貫通孔１２０が形成され、この貫
通孔１２０が減圧ポンプの如き減圧源１２２に接続され
ている。減圧源１２２が作動すると、減圧源１２２から
の吸引力が貫通孔１２０を通して半導体チップ１１６に
作用し、半導体チップ１１６はコレット１１８の先端に
吸引保持される。
【００２９】このコレット１１８は、第１の位置（図示
せず）と図１に示す第２の位置との間を横方向に移動自
在に支持されている。第１の位置にあるときには、切断
された半導体チップ１１６を吸引保持するためのピック
アップ領域（図示せず）に位置し、第２の位置に移動す
ると、半導体チップ１１６を基板保持体１０４上のチッ
プ基板１０２上に載置するためのダイボンド作業域１０
６に位置する。このコレット１１８は、また、上昇位置
（図示せず）と図１に示す下降位置との間を上下方向に
移動自在に支持されており、第１の位置にて下降位置に
位置付けられると、半導体チップ１１６を吸引保持し、
第２の位置にて下降位置に位置付けられると、半導体チ
ップ１１６をチップ基板１０２上に載置してこれに向け
て押圧し、上昇位置にあるときに第１の位置と第２の位
置との間を移動する。
【００３０】半導体チップ１１６はろう材１２４を介し
てチップ基板１０２に固着される。チップ基板１０２上
に半導体チップ１１６を載置する際、チップ基板１０２
上にたとえば金アンチモン箔などによって実現されるろ
う材１２４が施され、チップ基板１０２と半導体チップ
１１６との間にろう材１２４が介在される。ろう材１２
４の加熱溶融は、支持部材１１０内に内蔵された加熱ヒ
ータ１１４によって行われる。加熱ヒータ１１４からの
リード線１２６はスイッチ１２８を介して交流電源１３
０に電気的に接続され、スイッチ１３０は制御手段１３
２によって開閉制御、すなわちオン／オフ制御される。
【００３１】この実施形態では、ろう材１２４の加熱溶
融温度を検出するための温度センサとして２個のセンサ
１３４，１３６が用いられる。第１の温度センサ１３４
は、コレット１１８の先端部付近に設けられ、第２の温
度センサ１３６は支持部材１１０の所定部位、具体的に
は上面１１１近傍の部位に設けられている。第１および
第２の温度センサ１３４，１３６は、たとえば熱電対か
ら成る。
【００３２】第１の温度センサ１３４は、半導体チップ
１１６の表面温度を測定して、加熱ヒータ１１４による
熱が確実に伝達されているか否かを判断するためのもの
である。第２の温度センサ１３６は、加熱ヒータ１１４
の動作が正常か否かを判断するためのものである。制御
手段１３２は、たとえばマイクロコンピュータによって
実現され、第１および第２の温度センサ１３４，１３６
からの検出信号に基づいてスイッチ１２８を開閉制御
し、これによって加熱ヒータ１１４の加熱を制御する。
【００３３】第１の実施形態のダイボンド装置によるダ
イボンド作業は、図２のフローチャートに示す手順に沿
って行われる。図１とともに図２を参照して、まず、ス
テップｓ１で、基板保持体１０４の位置決め部材１０８
の位置決め凹部１１２内にチップ基板１０２を位置決め
して配置し、このチップ基板１０２を支持部材１１０の
上面に載置する。そして、かく保持されたチップ基板１
０２にろう材１２４を施し、このろう材１２４を介して
コレット１１８によって半導体チップ１１６を載置す
る。次にステップｓ２で、コレット１１８によって半導
体チップ１１６を押圧する。この実施形態では、ダイボ
ンド作業時にコレット１１８によって半導体チップ１１
６をチップ基板１０２に向けて押圧するので、このコレ
ット１１８が押圧手段としても機能する。
【００３４】ステップＳ３に進み、第２の温度センサ１
３６の検出温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲であるたとえ
ば２５０℃≦Ｔ２≦２６０℃であるか否かが判断され
る。ダイボンド作業中、加熱ヒータ１１４は制御手段１
３２によって作動制御されており、したがって、チップ
基板１０２を載置し、その上に半導体チップ１１６を載
置して押圧すると、加熱ヒータ１１４からの熱によって
ろう材１２４の加熱溶融が始まり、このようにしてダイ
ボンド装置によるダイボンド作業が開始される。
【００３５】ステップＳ３において、第２の温度センサ
１３６の検出温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲内である
と、ステップＳ４に進み、第１の温度センサ１３４の検
出温度Ｔ１が第２の加熱温度範囲あるたとえば２４０℃
≦Ｔ１≦２５０℃であるか否かが判断される。このステ
ップＳ４において、第１の温度センサ１３４の検出温度
Ｔ１が第２の加熱温度範囲内であると、ステップＳ５に
進み、所定の加熱時間が経過したか否かが判断され、所
定の加熱時間が経過するまでステップＳ３〜ステップＳ
５が繰返し遂行される。
【００３６】所定の加熱時間が経過すると、ステップＳ
５からステップＳ６に進み、ダイボンド装置によるダイ
ボンド作業が終了する。ステップＳ５における加熱時間
は、加熱ヒータ１１４によってろう材１２４を加熱溶融
するのに充分な時間であり、したがって、第２の温度セ
ンサ１３６の検出温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲に、ま
た第１の温度センサ１３４の検出温度Ｔ１が第２の加熱
温度範囲に所定の加熱時間保持されると、ろう材１２４
が加熱溶融し、半導体チップ１１６はろう材１２４によ
ってチップ基板１０２に確実に固着される。
【００３７】ステップＳ３において、第２の温度センサ
１３６の検出温度Ｔ２が上記第１の加熱温度範囲から外
れると、ステップＳ３からステップＳ７に進む。また、
ステップＳ４において、第１の温度センサ１３４の検出
温度Ｔ１が上記第２の加熱温度範囲から外れると、ステ
ップＳ４からステップＳ７に進む。ステップＳ７におい
ては、ダイボンド作業を行う作業時間が経過したか否か
が判断され、作業時間が経過していないと、ステップＳ
８に進み、制御手段１３２による加熱ヒータ１１４の制
御が行われる。この作業時間は、ステップＳ５における
加熱時間よりも長い時間であって、加熱ヒータ１１４に
よってコレット１１８の先端部を加熱した後、ろう材１
２４を加熱溶融するに充分な時間に設定される。
【００３８】ステップＳ８においては、第２の温度セン
サ１３６の検出温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲よりも低
い（または高い）と、制御手段１３２はスイッチ１２８
を閉（または開）にし、これによって加熱ヒータ１１４
の加熱が行われ（または加熱が停止され）、このように
してろう材１２４の加熱溶融温度が所定温度範囲に保持
されるように加熱ヒータ１１４の作動が制御される。
【００３９】また、第１の温度センサ１３４の検出温度
Ｔ１が第２の加熱温度範囲よりも低い（または高い）
と、制御手段１３２はスイッチ１２８を閉（または開）
にし、これによって加熱ヒータ１１４の加熱が行われ
（または加熱が停止され）、このようにしてろう材１２
４の加熱溶融温度が所定温度範囲に保持されるように加
熱ヒータ１１４の作動が制御される。そして、ステップ
Ｓ８における制御の後、ステップＳ３に戻る。
【００４０】ステップＳ８において、加熱ヒータ１１４
の制御によって第２の温度センサ１３６の検出温度Ｔ２
が第１の加熱温度範囲内になるとステップＳ４に進み、
また加熱ヒータ１１４の制御によって第１の温度センサ
１３４の検出温度Ｔ１が第２の加熱温度範囲内になると
ステップＳ５に進み、このようにしてステップＳ３〜ス
テップＳ５が遂行される。
【００４１】一方、加熱ヒータ１１４の制御によっても
第２の温度センサ１３６の検出温度Ｔ２が第１の加熱温
度範囲外であるとき、またはその制御によっても第１の
温度センサ１３４の検出温度Ｔ１が第２の加熱温度範囲
外であるときには、再びステップＳ７に進み、ダイボン
ド作業を行う作業時間が経過したか否かが判断される。
そして、このようにして作業時間が経過すると、ステッ
プＳ９に進み、ダイボンド装置に故障が生じたとして装
置の作動が停止する。
【００４２】このように第１の実施形態のダイボンド装
置では、ろう材１２４の加熱溶融温度をコレット１１８
に設けた第１の温度センサ１３４と、支持部材１１０に
設けた第２の温度センサ１３６とによって検出し、これ
らセンサ１３４，１３６の検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づい
て加熱ヒータ１１４を制御しているので、ろう材１２４
を所定の加熱溶融温度に保持することができ、半導体チ
ップ１１６をチップ基板１０２に確実に固着することが
できる。特に、第１の温度センサ１３４をコレット１１
８に設けているので、ろう材１２４の加熱溶融温度を正
確に検出することができる。コレット１１８の先端面１
１９は、使用によっても荒れることが少なく、また汚れ
などが付着することが少なく、したがってろう材１２４
からの熱が確実に伝達され、これによってろう材１２４
の加熱溶融温度を正確に検出することができる。
【００４３】上述した第１の実施形態では、コレット１
１８に設けた第１の温度センサ１３４と支持部材１１０
に設けた第２の温度センサ１３６とによって、ろう材１
２４の加熱溶融温度を検出しているが、このように２個
のセンサを設ける必要はなく、特にコレット１１８に設
けた第１の温度センサ１３４の検出温度Ｔ１だけに基づ
いて加熱ヒータ１１４を制御することによって、ろう材
１２４の加熱溶融温度を所定温度範囲に正確に維持する
ことができる。
【００４４】第２の実施形態 図３は、本発明に従うダイボンド装置の第２の実施形態
の要部を簡略的に示す断面図である。なお、図３に示す
第２の実施形態において、上記第１の実施形態と対応す
る部分には同一の参照符を付して説明する。
【００４５】図３を参照して、第２の実施形態では、チ
ップ基板１０２と半導体チップ１１６との間に介在され
るろう材１２４を加熱溶融するための加熱手段として、
第１および第２の加熱ヒータ１５２，１５４が設けら
れ、またろう材１２４の加熱溶融温度を検出するための
温度センサとして、第１および第２の温度センサ１５
６，１５８が設けられる。第１の加熱ヒータ１５２はコ
レット１１８の先端部に設けられ、この第１の加熱ヒー
タ１５２からの熱がコレット１１８および半導体チップ
１１６を介してろう材１２４に伝達される。また、第２
の加熱ヒータ１５４は、第１の実施形態と同様に、炉体
から構成される支持部材１１０内に内蔵され、第２の加
熱ヒータ１５４からの熱が支持部材１１０およびチップ
基板１０２を介してろう材１２４に伝達される。第１の
加熱ヒータ１５２は、第１のスイッチ１６０が設けられ
たリード線１６２を介して交流電源１６４に電気的に接
続される。また、第２の加熱ヒータ１５４は、第２のス
イッチ１６８が設けられたリード線１７０を介して交流
電源１７２に電気的に接続される。
【００４６】第１の温度センサ１５６は第１の加熱ヒー
タ１５２に関連して配設され、第１の加熱ヒータ１５２
によるろう材１２４の加熱溶融温度を検出する。また、
第２の温度センサ１５８は第２の加熱ヒータ１５４に関
連して配設され、第２の加熱ヒータ１５４によるろう材
１２４の加熱溶融温度を検出する。第１の温度センサ１
５６は、チップ基板１０２と半導体チップ１１６との温
度差を低減して、半導体チップ１１６に対する加熱効率
を向上するためのコレット１１８を予め予熱する温度を
測定するためのものである。第２の温度センサ１５８
は、加熱ヒータ１５４の動作が正常か否かを判断するた
めのものである。
【００４７】第１および第２の温度センサ１５６，１５
８の検出信号は制御手段１３２に送給され、制御手段１
３２はこれらセンサ１５６，１５８からの検出信号に基
づいて第１および第２のスイッチ１６０，１６２を開閉
制御する。第２の実施形態のダイボンド装置のその他の
構成は第１の実施形態のものと実質上同一であり、それ
故に、その詳細な説明は省略する。
【００４８】第２の実施形態のダイボンド装置によるダ
イボンド作業は、図４に示すフローチャートに沿って行
われる。図３および図４を参照して、まず、ステップｓ
１１で、位置決め部材１０８の位置決め凹部１１２内に
チップ基板１０２を位置決めして配置し、このチップ基
板１０２を支持部材１１０の上面１１１に載置する。そ
して、チップ基板１０２上にろう材１２４を載置し、こ
のろう材１２４の上に半導体チップ１１６を載置する。
次いで、ステップｓ１２で、コレット１１８によって半
導体チップ１１６を押圧する。
【００４９】ステップＳ１３に進み、第２の温度センサ
１５８の検出温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲内である、
たとえば第２の温度センサ１５８の検出温度Ｔ２が、２
５０℃≦Ｔ２≦２６０℃であるか否かが判断される。ス
テップＳ１３において、第２の温度センサ１５８の検出
温度Ｔ２が第１の加熱温度範囲内であると、ステップＳ
１４に進み、第１の温度センサ１５６の検出温度Ｔ１が
第２の加熱温度範囲内である、たとえば第１の温度セン
サ１５６の検出温度Ｔ１が２４０℃≦Ｔ１≦２６０℃で
あるか否かが判断される。
【００５０】このステップＳ１４において第１の温度セ
ンサ１５６の検出温度Ｔ１が第２の加熱温度範囲内であ
ると、ステップＳ１５に進み、所定の加熱時間が経過し
たか否かが判断され、所定の加熱時間が経過するまでス
テップＳ１３〜ステップＳ１５が繰返し遂行される。そ
して、所定の加熱時間が経過すると、ステップＳ１５か
らステップＳ１６に進み、ダイボンド装置によるダイボ
ンド作業が終了する。
【００５１】ステップＳ１５における加熱時間は、第１
および第２の加熱ヒータ１５２，１５４によってろう材
１２４を加熱溶融するのに充分な時間であり、したがっ
て、第２の温度センサ１５８の検出温度Ｔ２が第１の加
熱温度範囲に、また第１の温度センサ１５６の検出温度
Ｔ１が第２の加熱温度範囲に所定の加熱時間保持される
と、ろう材１２４が加熱溶融し、半導体チップ１１６は
ろう材１２４によってチップ基板１０２に確実に固着さ
れる。
【００５２】ステップＳ１３において、第２の温度セン
サ１５８の検出温度Ｔ２が上記第１の加熱温度範囲から
外れると、ステップＳ１３からステップＳ１７に進み、
ダイボンド作業を行う作業時間が経過したか否かが判断
され、作業時間が経過していないと、ステップＳ１８に
進み、制御手段１３２による第２の加熱ヒータ１５４の
制御が行われる。この作業時間は、ステップＳ１５にお
ける加熱時間よりも長い所定時間が設定される。ステッ
プＳ１８においては、第２の温度センサ１５８の検出温
度Ｔ２が第１の加熱温度範囲よりも低い（または高い）
と、制御手段１３２は第２のスイッチ１６８を閉（また
は開）にし、これによって第２の加熱ヒータ１５４の加
熱が行われ（または加熱が停止され）、このようにして
支持部材１１０からチップ基板１０２を介してろう材１
２４に伝達される熱が制御され、ろう材１２４の加熱溶
融温度が所定温度範囲に保持されるように第２の加熱ヒ
ータ１５４の作動が制御される。そして、ステップＳ１
８における制御の後、ステップＳ１３に戻る。ステップ
Ｓ１８における第２の加熱ヒータ１５４の制御によって
第２の温度センサ１５８の検出温度Ｔ２が第１の加熱温
度範囲内になるとステップＳ１４に進み、このようにし
てステップＳ１３〜ステップＳ１５が遂行される。
【００５３】一方、第２の加熱ヒータ１５４の制御によ
っても第２の温度センサ１５８の検出温度Ｔ２が第１の
加熱温度範囲外であると、再びステップＳ１７に進み、
ダイボンド作業を行う作業時間が経過したか否かが判断
される。そして、このようにして作業時間が経過する
と、ステップＳ１９に進み、ダイボンド装置に故障が生
じたとして装置の作動が停止する。
【００５４】また、ステップＳ１４において、第１の温
度センサ１５６の検出温度Ｔ１が上記第２の加熱温度範
囲から外れると、ステップＳ１４からステップＳ２０に
進み、ダイボンド作業を行う作業時間が経過したか否か
が判断され、作業時間が経過していないと、ステップＳ
２１に進み、制御手段１３２による第１の加熱ヒータ１
５２の制御が行われる。この作業時間は、ステップＳ１
５における加熱時間よりも長い所定時間が設定される。
ステップＳ２１においては、ステップＳ１８と同様に、
第１の温度センサ１５６の検出温度Ｔ１が第２の加熱温
度範囲よりも低い（または高い）と、制御手段１３２は
第１のスイッチ１６０を閉（または開）にし、これによ
って第１の加熱ヒータ１５２の加熱が行われ（または加
熱が停止され）、このようにしてコレット１１８から半
導体チップ１１６を介してろう材１２４に伝達される熱
が制御され、ろう材１２４の加熱溶融温度が所定温度範
囲に保持されるように第１の加熱ヒータ１５２の作動が
制御される。そして、ステップＳ２１における制御の
後、ステップＳ１３に戻る。ステップＳ２１における第
１の加熱ヒータ１５２の制御によって第１の温度センサ
１５６の検出温度Ｔ１が第２の加熱温度範囲内になると
ステップＳ１５に進み、このようにしてステップＳ１３
〜ステップＳ１５が遂行される。
【００５５】一方、第１の加熱ヒータ１５２の制御によ
っても第１の温度センサ１５６の検出温度Ｔ１が第２の
加熱温度範囲外であると、再びステップＳ２０に進み、
ダイボンド作業を行う作業時間が経過したか否かが判断
される。そして、このようにして作業時間が経過する
と、ステップＳ２２に進み、ダイボンド装置に故障が生
じたとして装置の作動が停止する。
【００５６】このように第２の実施形態のダイボンド装
置では、ろう材１２４の加熱溶融温度をコレット１１８
に設けた第１の温度センサ１５６と、支持部材１１０に
設けた第２の温度センサ１５８によって検出し、これら
センサ１５６，１５８の検出温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて
第１および第２の加熱ヒータ１５２，１５４を制御して
いるので、第１形態と同様に、ろう材１２４を所定の加
熱溶融温度に保持することができ、半導体チップ１１６
をチップ基板１０２に確実に固着することができる。ま
た、主として第１の加熱ヒータ１５２からの熱がコレッ
ト１１８を介して半導体チップ１１６に伝達される一
方、主として第２の加熱ヒータ１５４からの熱が支持部
材１１０を介してチップ基板１０２に伝達され、ろう材
１２４が効率よく加熱される。また、これによってチッ
プ基板１０２と半導体チップ１１６との温度差を少なく
することができ、温度差に起因する熱歪みの発生を抑え
ることができる。
【００５７】図５は、本発明の第３の実施形態のダイボ
ンド装置の一部を簡略的に示す断面図である。この第３
の実施形態では、ダイボンド作業を行うときの押圧手段
として専用の、すなわち半導体チップ１４をろう材２０
が載置されたチップ基板２上で下方に押圧するためだけ
に用いられる押圧部材１８２が用いられている。なお、
この第３の実施形態においても第２の実施形態と対応す
る部分には同一の参照符を付し、その説明は省略する。
【００５８】図５を参照して、この実施形態では、押圧
部材１８２が上下方向に移動自在に装着され、この押圧
部材１８２が図５に示すように下降されると、その先端
面が半導体チップ１１６に作用してこれをチップ基板１
０２に向けて下方に押圧する。この第３の実施形態で
は、第２の実施形態と略同様に、押圧部材１８２の先端
部に第１の加熱ヒータ１５２が設けられ、この第１の加
熱ヒータ１５２に関連して第１の温度センサ１５６が押
圧部材１８２に設けられている。第３形態のその他の構
成は、第２形態と実質上同一である。
【００５９】この第３形態においては、半導体チップ１
１６を押圧する押圧部材１８２に第１の加熱ヒータ１５
２および第１の温度センサ１５６が設けられ、またチッ
プ基板１０２を支持する支持部材１１０に第２の加熱ヒ
ータ１５４および第２の温度センサ１５８が設けられて
いるので、第２形態と同様の作用効果が達成される。な
お、この第３形態では、半導体チップ１１６を搬送する
ためのコレットに加えて、半導体チップ１１６を押圧す
るための押圧部材１８２を必要とするために、装置の構
成が幾分複雑化する。
【００６０】図６は、図５に示されるダイボンド装置の
動作を説明するためのフローチャートであり、図７はコ
レット１１８の動作を簡略化して示す図であり、図７
（１）はコレット１１８に半導体チップ１１６が吸着さ
れる前の状態を示し、図７（２）はコレット１１８に半
導体チップ１１６が吸着された状態を示し、図７（３）
はコレット１１８によって半導体チップ１１６がチップ
基板１０２の直上のダイボンド作業域１０６に搬送され
た状態を示す。
【００６１】ダイボンド作業が開始されると、図７
（１）に示されるように、粘着シート１８６上に、粘着
シート１８６の長手方向に等間隔をあけて整列して配置
される複数の半導体チップ１１６のうちの１つが搬送コ
レット１１８および突上げニードル１１９の共通な一直
線上に配置される。この状態では、粘着シート１８６お
よび前記複数の半導体チップ１１６のうちの１つは、搬
送コレット１１８と突上げニードル１１９との間に配置
される。次にステップｍ１で、前記１つの半導体チップ
１１６が搬送コレット１１８および突上げニードル１１
９の共通な軸線上に正確に位置決めされ、ステップｍ２
で搬送コレット１１８は図７（２）に示されるように下
降するとともに、突上げニードル１１９が上昇して、粘
着シート１８６から半導体チップ１１６を上方へ突上げ
られる。この突上げられた半導体チップ１１６は、搬送
コレット１１８の先端部の端面に真空吸着される。
【００６２】ステップｍ３で、搬送コレット１１８は、
前記半導体チップ１１６を吸着したまま上方に移動し、
粘着シート１８６側半導体チップ１１６が引剥がされて
上方に離間する。次にステップｍ４で、粘着シート１８
６から上方に離間した位置に持上げられた半導体チップ
１１６は、搬送コレット１１８に真空吸着されたままで
水平方向に移動され、図７（３）に示されるように、ろ
う材１２４が載置されたチップ基板１０２の直上へ正確
に位置決めして配置される。この状態でステップｍ５で
搬送コレット１１８は下降し、チップ基板１０２上のろ
う材１２４上に半導体チップ１１６を載置するとステッ
プｎ１へ移り、減圧源１２２は吸引力を解除し、搬送コ
レット１１８はそのまま上昇して、図７（１）に示され
る復帰位置に復帰し、ステップｍ６で全ての半導体チッ
プ１１６のダイボンド作業が終了すれば、作業は完了
し、終了していなければ、再びステップｍ２〜ステップ
ｍ５の動作が繰返される。
【００６３】図８は、押圧部材１８２の動作を説明する
ための簡略化した図であり、図８（１）は押圧部材１８
２が下降開始位置に配置された状態を示し、図８（２）
は押圧部材１８２が半導体チップ１１６を押圧している
状態を示す。上述のようにして搬送コレット１１８によ
ってチップ基板１０２のろう材１２４上に半導体チップ
１１６が正確に位置決めして載置されると、ステップｎ
１で押圧部材１８２が下降動作を開始する。このとき押
圧部材１８２には第１の加熱ヒータ１５２が設けられ、
制御手段１３２によって温度が管理され、常に一定の温
度に保たれる。
【００６４】このような押圧部材１８２は、ステップｎ
２で下降して、チップ基板１０２上にろう材１２４を介
して乗載されている半導体チップ１１６を、図８（２）
に示されるように押圧するとともに、加熱する。このと
き、チップ基板１０２およびろう材１２４は、図７
（１）〜図７（３）に示されるようにして半導体チップ
１１６がチップ基板１０２上に搬送されて来るまでの間
に第２の加熱ヒータ１５４によって一定の最適な温度に
昇温されているため、半導体チップ１１６を短時間で所
望の温度に加熱して、ろう材１２４を確実に溶融するこ
とができる。このろう材１２４は、たとえば金アンチモ
ン箔が用いられる。またチップ基板１０２は金属製のス
テムまたはリードである。さらに半導体チップ１１６
は、参考までに述べると、１辺が０．４〜１ｍｍの矩形
状でかつ厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度の板状体であ
り、たとえばＮＰＮトランジスタである。
【００６５】このようなろう材１２４が溶融するには一
定の時間、たとえば５〜３０秒が必要であり、この時間
内に上記のように搬送コレット１１８によって次の半導
体チップ１１６が粘着シード１８６からピックアップ動
作が開始される。溶融時間が経過して、ろう材１２４が
完全に溶融すると、押圧部材１２８は図８（２）に示す
押圧状態から再び図８（１）に示される下降開始位置に
移動した後、予め定める待機位置に退避し、次の半導体
チップ１１６を真空吸着した搬送コレット１１８が図８
（１）の押圧部材１８２が配置されていた位置に配置さ
れ、チップ基板１０２に固着された半導体チップ１１６
をチップ基板１０２とともに後続する工程に搬出し、新
たなチップ基板１０２が支持部材１１０上の位置決め凹
部１１２内に載置され、この新たなチップ基板１０２上
にろう材１２４が配置され、上記のステップｍ２〜ステ
ップｍ６が繰返されるとともに、ステップｎ４で全部品
のダイボンドが終了するまでステップｎ１〜ステップｎ
４が繰返される。
【００６６】このような搬送および搬出作業と押圧およ
び加熱溶融作業とが並行して、すなわち図６のステップ
ｍ２〜ｍ５の工程Ｘと、ステップｎ１〜ステップｎ４ま
での工程Ｙとが並行して行われ、第１および第２の加熱
ヒータ１５２，１５４による電力消費を可及的に少なく
して、高い生産性を達成することができる。
【００６７】なお、この第３の実施形態において、第１
の加熱ヒータ１５２を省略してろう材１２４を第２の加
熱ヒータ１５４によって加熱溶融するようにすることも
でき、また第１の加熱ヒータ１５２に加えて第２の温度
センサ１５８を省略することもできる。
【００６８】以上、本発明に従うダイボンド装置の種々
の実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形
態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱する
ことなく種々の変形、修正が可能である。
【００６９】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、温度セ
ンサが押圧手段に設けられているので、ろう材の加熱溶
融温度は押圧手段側にて、すなわち半導体チップと接触
する側にて検出される。押圧手段は、基板保持体のよう
に荒れ、汚れなどが発生することが少なく、この押圧手
段に温度センサを設けることによって、ろう材の加熱溶
融温度を正確に検出することができる。それ故に、ろう
材の実際の加熱溶融温度を所定の範囲に維持し、半導体
チップをチップ基板に確実に固着することができる。
【００７０】請求項２記載の本発明によれば、加熱手段
が押圧手段に設けられているので、ろう材の加熱は押圧
手段側から行われる。押圧手段は、上述したように、基
板保持体のように荒れ、汚れなどが発生することが少な
く、この押圧手段に加熱手段を設けることによって、加
熱手段からの熱が半導体チップを介してろう材に確実に
伝達され、ろう材を所要のとおりに加熱溶融して半導体
チップをチップ基板に確実に固着することができる。
【００７１】請求項３記載の本発明によれば、押圧手段
に第１の加熱ヒータおよび第１の温度センサが設けら
れ、また基板保持体に第２の加熱ヒータおよび第２の温
度センサが設けられているので、半導体チップは主とし
て第１の加熱ヒータによって加熱されるとともに、チッ
プ基板は主として第２の加熱ヒータによって加熱され、
かくして半導体チップおよびチップ基板を所要の温度に
維持して両者の温度差を少なくすることができ、これに
よって温度差に起因する熱歪みの発生を抑えることがで
きる。
【００７２】請求項４記載の本発明によれば、コレット
が押圧手段としても機能するので、ダイボンド装置の構
成を簡単にすることができる。
【００７３】請求項５記載の本発明によれば、上記の押
圧手段とは別途に半導体チップをチップ基板上に搬送し
て載置するための手段が設けられるので、押圧手段によ
る半導体チップの押圧動作とは別に、後続するダイボン
ドされるべき半導体チップを作業領域に搬送することが
でき、かつダイボンド後の半導体チップをチップ基板と
ともに作業領域から取出して搬出することができる。こ
れによって搬送および搬出作業と加熱溶融作業とを並行
して行うことが可能となり、これによって作業時間が短
縮され、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態のダイボンド装置の一
部を簡略的に示す断面図である。
【図２】図１のダイボンド装置によるダイボンド作業を
説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明に従うダイボンド装置の第２の実施形態
の一部を簡略的に示す断面図である。
【図４】図３のダイボンド装置によるダイボンド作業を
説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に従うダイボンド装置の第３の実施形態
の一部を簡略的に示す断面図である。
【図６】図５に示されるダイボンド装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
【図７】コレット１１８の動作を簡略化して示す図であ
り、図７（１）はコレット１１８に半導体チップ１１６
が吸着される前の状態を示し、図７（２）はコレット１
１８に半導体チップ１１６が吸着された状態を示し、図
７（３）はコレット１１８によって半導体チップ１１６
がチップ基板１０２の直上のダイボンド作業域１０６に
搬送された状態を示す。
【図８】押圧部材１８２の動作を説明するための簡略化
した図であり、図８（１）は押圧部材１８２が下降開始
位置に配置された状態を示し、図８（２）は押圧部材１
８２が半導体チップ１１６を押圧している状態を示す。
【図９】従来のダイボンド装置の構成の一部を示す断面
図である。
【符号の説明】
１０２ チップ基板 １０４ 基板保持体 １０６ ダイボンド作業域 １１０ 支持部材 １１４，１５２，１５４ 加熱ヒータ １１６ 半導体チップ １１８ コレット １２４ ろう材 １３２ 制御手段 １３４，１３６，１５６，１５８ センサ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チップ基板を保持するための基板保持体
    と、 前記基板保持体に保持された前記チップ基板上で半導体
    チップを押圧するための押圧手段と、 前記チップ基板と前記半導体チップとの間に介在された
    ろう材を加熱溶融するための加熱手段と、 少なくとも押圧手段に設けられ、この押圧手段の表面温
    度を検出するための温度センサと、 前記温度センサの検出温度に基づいて、前記加熱手段の
    加熱動作を制御するための制御手段とを含むことを特徴
    とするダイボンド装置。
  2. 【請求項２】 前記加熱手段は、少なくとも押圧手段に
    設けられる加熱ヒータを有することを特徴とする請求項
    １記載のダイボンド装置。
  3. 【請求項３】 前記加熱手段は、前記押圧手段に設けら
    れる第１の加熱ヒータと、前記基板保持体に設けられる
    第２の加熱ヒータとを有し、前記温度センサは、 前記押圧手段に設けられる第１の温度センサと、前記基
    板保持体に設けられる第２の温度センサとを有し、 前記制御手段は、前記第１の温度センサの検出温度に基
    づいて前記第１の加熱ヒータの加熱動作を制御し、かつ
    前記第２の温度センサの検出温度に基づいて前記第２の
    加熱ヒータの加熱動作を制御することを特徴とする請求
    項２記載のダイボンド装置。
  4. 【請求項４】 前記押圧手段は、半導体チップをチップ
    基板上に搬送して載置しかつ押圧し、固着後の半導体チ
    ップをチップ基板とともに基板保持体から搬出すること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイボン
    ド装置。
  5. 【請求項５】 前記押圧手段とは別途に、前記半導体チ
    ップをチップ基板上に搬送して載置するための手段が設
    けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
    載ダイボンド装置。
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