JP2001068510A - Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacture of the semiconductor device - Google Patents

Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacture of the semiconductor device

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JP2001068510A
JP2001068510A JP23876999A JP23876999A JP2001068510A JP 2001068510 A JP2001068510 A JP 2001068510A JP 23876999 A JP23876999 A JP 23876999A JP 23876999 A JP23876999 A JP 23876999A JP 2001068510 A JP2001068510 A JP 2001068510A
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JP
Japan
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bonding
substrate
semiconductor chip
tool
bonding tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP23876999A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Iketani
之宏 池谷
Motojiro Shibata
元二郎 芝田
Takahiro Aizawa
隆博 相澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement mounting even to warped substrates under a determined bonding condition by providing a manufacturing apparatus with a means for positioning a semiconductor chip to a substrate, means for fixing onto a stage, a bonding tool for bonding to the substrate through electrodes, a support head, and a means for sucking and fixing to the stage. SOLUTION: A bonding unit 10 has a conveyor 12 in the rear of its table section 11, and a semiconductor chip supply mechanism 20 in the front side of the conveyor 12. A pickup tool 30 and a bonding mechanism 40 are provided respectively to the right of and behind the mechanism 20. A control section 100 is provided, which is linked with a coating mechanism 70 located upstream of a bonding stage 60 ahead of the conveyor 12. Then, the conveyor 12 intermittently transfers substrates W held by their carriers C in a Q direction indicated by the arrow. The mechanism 20 rotatably supports a supply table 21, where a support member 23 is mounted on a movable body 22 that moves in the X and Y directions. The tool 30 has a drive section 31, while a rotational position determining support section 43 has a head 50.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、IC等の半導体チ
ップをバンプ(突起電極)を介して基板の表面にフェー
スダウン(電極を下向き)方向にボンディングして実装
する半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, in which a semiconductor chip such as an IC is bonded to a surface of a substrate in a face-down (electrode downward) direction via bumps (protruding electrodes). The present invention relates to a device manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子部品である、例えば半導体チ
ップを基板に実装し、半導体装置を製造する場合、その
半導体チップの電極が形成された面を基板に対向させて
実装するフリップチップ方式が多く採用されるようにな
ってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the case of manufacturing a semiconductor device by mounting an electronic component, for example, a semiconductor chip on a substrate, a flip chip system in which the surface of the semiconductor chip on which electrodes are formed is opposed to the substrate is mounted. It is increasingly being adopted.

【0003】図4はこのようなフリップチップ方式で実
装するためのボンディング装置の要部を示す図である。
ボンディング装置は、ボンディングヘッド1と、このボ
ンディングヘッド1に保持されたヒータツール2と、こ
のヒータツール2にエア吸引により保持され半導体チッ
プDを保持するボンディングツール3と、基板Wをエア
吸引により保持するボンディングステージ4とを備えて
いる。
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a bonding apparatus for mounting by such a flip chip method.
The bonding apparatus includes a bonding head 1, a heater tool 2 held by the bonding head 1, a bonding tool 3 held by the heater tool 2 by air suction to hold a semiconductor chip D, and a substrate W held by air suction. And a bonding stage 4 for performing the bonding.

【0004】ボンディング装置では、ボンディングステ
ージ4に基板Wを供給した後、ピックアップツールによ
って部品供給部から半導体チップDの電極が形成された
表面Daを吸着して取り出してから、ピックアップツー
ルを180度反転させて電極が形成されていない裏面D
bを上側にする。
In the bonding apparatus, after supplying the substrate W to the bonding stage 4, the pickup tool picks up and removes the surface Da on which the electrodes of the semiconductor chip D are formed from the component supply section, and then inverts the pickup tool by 180 degrees. Back surface D where no electrode is formed
Set b to the upper side.

【0005】ついで、ボンディングヘッド1のボンディ
ングツール3によって半導体チップのDの裏面を吸着
し、このボンディングヘッド1をX,Y方向に駆動して
所定位置に位置決めした後、Z方向に下降させること
で、半導体チップDを電極が形成された面を基板Wに対
向させて実装するようにしている。
Then, the back surface of the semiconductor chip D is sucked by the bonding tool 3 of the bonding head 1, the bonding head 1 is driven in the X and Y directions to be positioned at a predetermined position, and then lowered in the Z direction. The semiconductor chip D is mounted with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate W.

【0006】基板Wに対する半導体チップDの実装が終
了した後、ボンディングステージから基板を除去し、新
たな基板Wを供給して上述した半導体チップDの実装が
繰り返して行われる。
After the mounting of the semiconductor chip D on the substrate W is completed, the substrate is removed from the bonding stage, a new substrate W is supplied, and the mounting of the semiconductor chip D is repeatedly performed.

【0007】一方、ボンディングツール3はボンディン
グ工程において加熱・冷却が繰り返される。加熱時に
は、ヒータツール2等により加熱したり、加熱媒体を接
触させる方法が採られ、冷却時には、水等の冷却媒体を
接触させる方法や自然冷却方法を用いていた。
On the other hand, heating and cooling of the bonding tool 3 are repeated in the bonding process. At the time of heating, a method of heating with a heater tool 2 or the like or contacting a heating medium has been adopted, and at the time of cooling, a method of contacting a cooling medium such as water or a natural cooling method has been used.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体装置の製造装置及び製造方法においては、次のよ
うな問題があった。すなわち、 (1)基板Wに反りや、うねりがある場合、ボンディン
グステージ4に搬送された基板Wをエア吸引による吸着
のみで保持すると、エアの漏れにより保持力が低下し、
ボンディングステージ4の動作中や、半導体チップDと
のボンディング中に位置ずれを生じる虞があった。
The conventional apparatus and method for manufacturing a semiconductor device as described above have the following problems. (1) When the substrate W is warped or undulated, if the substrate W conveyed to the bonding stage 4 is held only by suction by air suction, the holding force decreases due to air leakage,
During the operation of the bonding stage 4 or during the bonding with the semiconductor chip D, there is a possibility that a positional shift may occur.

【0009】特に、基板Wを加熱する場合、基板Wとボ
ンディングステージ4とが密着しないために熱が十分に
伝わらない。また、隙間へのエア流入により基板が部分
的に冷却され、基板温度が均一にならない。このため、
基板W上で複数箇所のボンディングを行う場合に、場所
により接合状態が異なるという問題があった。
In particular, when the substrate W is heated, heat is not sufficiently transmitted because the substrate W and the bonding stage 4 do not adhere to each other. Further, the substrate is partially cooled by the air flowing into the gap, and the substrate temperature is not uniform. For this reason,
When performing bonding at a plurality of locations on the substrate W, there is a problem that the bonding state differs depending on the location.

【0010】また、フリップチップ接続においては、基
板Wと半導体チップDとの平行度が重要であり、基板W
が反っていると、基板W内、あるいは基板W毎に平行度
が変化し、接合状態が一定とならない。
In flip-chip connection, the parallelism between the substrate W and the semiconductor chip D is important.
Is warped, the parallelism changes within the substrate W or for each substrate W, and the bonding state is not constant.

【0011】さらに、スルーホール等の貫通孔が多く設
けられている基板Wの場合には、エア吸引のみでは吸着
保持ができない、という問題があった。
Furthermore, in the case of a substrate W provided with a large number of through holes such as through holes, there has been a problem that suction holding cannot be performed only by air suction.

【0012】(2)ボンディングヘッド1へのボンディ
ングツール3の固定方法として、エアの吸引による吸着
のみを用いていたため、予期せずエアが途絶えたり、吸
引力がボンディングツール3の重量以下となった場合
に、ボンディングツール3が落下し、ボンディングツー
ル3自体や装置の他の部分を破損する虞があった。
(2) As only the method of fixing the bonding tool 3 to the bonding head 1 uses suction by air suction, the air is unexpectedly cut off or the suction force becomes less than the weight of the bonding tool 3. In such a case, the bonding tool 3 may fall and damage the bonding tool 3 itself or other parts of the apparatus.

【0013】(3)加熱媒体や冷却媒体を流す密閉構造
の循環経路を設けなければならず、ボンディングツール
3の構造が複雑となり、ボンディングツール3の製造コ
ストが高くなる。また、加熱媒体や冷却媒体を流すポン
プや配管が必要となり、大掛かりなものとなる。
(3) It is necessary to provide a closed circulation path through which the heating medium and the cooling medium flow, and the structure of the bonding tool 3 becomes complicated, and the manufacturing cost of the bonding tool 3 increases. In addition, a pump or a pipe for flowing a heating medium or a cooling medium is required, which is large.

【0014】また、接合プロセスによっては、加熱開始
時のボンディングツール3をある程度の温度まで下げる
必要がある。このため、ボンディング作業は、前工程の
ボンディングツール3が自然冷却するまで待機させなけ
ればならい。このため、タクトタイムを短縮することが
困難であり、生産効率を向上させることができなかっ
た。
Further, depending on the bonding process, it is necessary to lower the temperature of the bonding tool 3 at the start of heating to a certain temperature. For this reason, the bonding operation has to wait until the bonding tool 3 in the previous process is naturally cooled. For this reason, it is difficult to shorten the tact time, and it has not been possible to improve the production efficiency.

【0015】そこで本発明は、基板に反りやうねりがあ
る基板であっても、一定の接合状態を実現することがで
き、安定した実装を行うことができる半導体装置の製造
装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的と
している。
Therefore, the present invention provides a semiconductor device manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of realizing a fixed bonding state and stable mounting even if the substrate has a warp or undulation. It is intended to provide a way.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の半導体装置の製造装置は次の
ように構成されている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is configured as follows.

【0017】(1)半導体チップを電極が形成された面
を基板に対向させて上記電極を介して上記基板に実装す
る半導体装置の製造装置において、上記半導体チップを
上記基板の所定位置に位置決めする半導体チップ位置決
め手段と、上記基板をステージ上に機械的に固定する固
定手段と、上記半導体チップを上記電極を介して上記基
板に上記半導体チップを接合するボンディングツール
と、このボンディングツールを支持するボンディングヘ
ッドと、エア吸引により上記基板を上記ステージに固定
する吸引固定手段とを備えていることを特徴とする。
(1) In a semiconductor device manufacturing apparatus in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrodes with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate, the semiconductor chips are positioned at predetermined positions on the substrate. Semiconductor chip positioning means, fixing means for mechanically fixing the substrate on a stage, bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrodes, and bonding for supporting the bonding tool A head is provided, and suction fixing means for fixing the substrate to the stage by air suction is provided.

【0018】(2)半導体チップを電極が形成された面
を基板に対向させて上記電極を介して上記基板に実装す
る半導体装置の製造装置において、上記半導体チップを
上記基板の所定位置に位置決めする半導体チップ位置決
め手段と、上記半導体チップを上記電極を介して上記基
板に上記半導体チップを接合するボンディングツール
と、このボンディングツールを支持するボンディングヘ
ッドとを備え、上記ボンディングヘッドは、上記ボンデ
ィングツールを機械的に固定する機械的固定手段と、エ
ア吸引により吸引固定する吸引固定手段とを備えている
ことを特徴とする。
(2) In a semiconductor device manufacturing apparatus in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrodes with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate, the semiconductor chips are positioned at predetermined positions on the substrate. A semiconductor chip positioning means; a bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrode; and a bonding head for supporting the bonding tool. It is characterized by comprising mechanical fixing means for temporarily fixing and suction fixing means for sucking and fixing by air suction.

【0019】(3)半導体チップを電極が形成された面
を基板に対向させて上記電極を介して上記基板に実装す
る半導体装置の製造装置において、上記半導体チップを
上記基板の所定位置に位置決めする半導体チップ位置決
め手段と、上記半導体チップを上記電極を介して上記基
板に上記半導体チップを接合するボンディングツール
と、このボンディングツールを断熱材を介して支持する
ボンディングヘッドと、上記ボンディングツールを加熱
するツール加熱手段と、上記断熱材に設けられ、上記ボ
ンディングツール側に露出するとともに、外部と連通す
る溝状のエア流路と、このエア流路にエアを供給するエ
ア供給手段とを備えていることを特徴とする。
(3) In a semiconductor device manufacturing apparatus in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrodes with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate, the semiconductor chips are positioned at predetermined positions on the substrate. Semiconductor chip positioning means, a bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrodes, the bonding head for supporting the bonding tool via a heat insulating material, and a tool for heating the bonding tool A heating means, a groove-shaped air flow path provided on the heat insulating material and exposed to the bonding tool side and communicating with the outside, and an air supply means for supplying air to the air flow path are provided. It is characterized by.

【0020】(4)上記(3)に記載された半導体装置
の製造装置であって、上記ボンディングツールの温度を
測定する温度測定手段と、この温度測定手段により測定
された上記ボンディングツールの温度が予め設定された
温度まで冷却された時点で、次のボンディング動作を指
令する制御手段とをさらに備えていることを特徴とす
る。
(4) The apparatus for manufacturing a semiconductor device described in (3) above, wherein a temperature measuring means for measuring the temperature of the bonding tool, and a temperature of the bonding tool measured by the temperature measuring means. And a control unit for instructing a next bonding operation when the temperature is cooled to a preset temperature.

【0021】また、本発明の半導体装置の製造方法は次
のように行われる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is performed as follows.

【0022】(5)半導体チップを電極が形成された面
を基板に対向させて上記電極を介して上記基板に実装す
る半導体装置の製造方法において、上記半導体チップを
上記基板の所定位置に位置決めする半導体チップ位置決
め工程と、ボンディングツールを加熱する加熱工程と、
加熱されたボンディングツールにより上記半導体チップ
を加圧するボンディング工程と、上記ボンディングツー
ルにエアを供給し、冷却する冷却工程と、上記ボンディ
ングツールが所定の温度まで冷却されたことに基づき、
次の加熱工程の開始を許可する制御工程とを備えている
ことを特徴とする。
(5) In a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrode with the surface on which the electrode is formed facing the substrate, the semiconductor chip is positioned at a predetermined position on the substrate. A semiconductor chip positioning step, a heating step of heating a bonding tool,
A bonding step of pressing the semiconductor chip by a heated bonding tool, a cooling step of supplying air to the bonding tool, and cooling, based on the bonding tool being cooled to a predetermined temperature,
And a control step for permitting the start of the next heating step.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態に係
るボンディング装置(半導体装置の製造装置)10を示
す斜視図、図2の(a),(b)はボンディング装置1
0に組み込まれたボンディングヘッド50を示す図、図
3はボンディング装置10に組み込まれたボンディング
ステージ60を示す図である。これらの図中矢印XYZ
は互いに直交する三方向を示し、特にXYは水平方向、
Zは鉛直方向を示している。
FIG. 1 is a perspective view showing a bonding apparatus (semiconductor device manufacturing apparatus) 10 according to an embodiment of the present invention, and FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing a bonding head 50 incorporated in the bonding apparatus 10, and FIG. Arrows XYZ in these figures
Indicates three directions orthogonal to each other, in particular, XY indicates a horizontal direction,
Z indicates the vertical direction.

【0024】ボンディング装置10は、台部11を備え
ている。台部11上の後方側には搬送コンベア12と、
この搬送コンベア12の前面側に設けられた半導体チッ
プ供給機構20と、この半導体チップ供給機構20の右
側に配置されたピックアップツール30と、搬送コンベ
ア12の上方で、かつ、半導体チップ供給機構20の背
面側に配置されたボンディング機構40と、搬送コンベ
ア12の前面側に配置されたボンディングステージ60
と、このボンディングステージ60の上流側に配置され
た塗布機構70と、これらを連係動作させる制御部10
0とを備えている。
The bonding apparatus 10 has a base 11. On the rear side on the platform 11, a conveyor 12 is provided.
A semiconductor chip supply mechanism 20 provided on the front side of the conveyor 12; a pick-up tool 30 disposed on the right side of the semiconductor chip supply mechanism 20; A bonding mechanism 40 disposed on the back side and a bonding stage 60 disposed on the front side of the conveyor 12;
A coating mechanism 70 disposed upstream of the bonding stage 60;
0.

【0025】搬送コンベア12は、キャリアCに保持さ
れた基板Wを図1中矢印Q方向に沿って間欠搬送するも
のである。搬送コンベア12の一端側にはキャリアCが
所定間隔で積層されて収容されたストッカ(不図示)が
配置されていて、このストッカからキャリアCが搬送コ
ンベア12上に供給されるようになっている。
The transport conveyor 12 intermittently transports the substrate W held by the carrier C in the direction of arrow Q in FIG. A stocker (not shown) in which carriers C are stacked and stored at predetermined intervals is arranged at one end of the conveyor 12, and the carriers C are supplied onto the conveyor 12 from this stocker. .

【0026】半導体チップ供給機構20は、供給テーブ
ル21と、この供給テーブル21はX,Y方向に駆動さ
れる可動体22に支持部材23が取付られ、この支持部
材23に軸受を介してθ方向(周方向)に回転自在に支
持されている。そして、θ駆動源24によりθ方向に駆
動されるようになっている。また、供給テーブル21の
下方には所定の半導体チップDを突き上げるダイエジェ
クタ(不図示)が配置されている。
The semiconductor chip supply mechanism 20 includes a supply table 21 and a support member 23 attached to a movable body 22 driven in the X and Y directions. The support member 23 is attached to the support member 23 via a bearing in the θ direction. It is supported rotatably in the (circumferential direction). Then, it is driven in the θ direction by the θ drive source 24. A die ejector (not shown) that pushes up a predetermined semiconductor chip D is disposed below the supply table 21.

【0027】ピックアップツール30は、駆動部31
と、この駆動部31に支持されたアーム32とを備えて
いる。駆動部31は、アーム32をその軸心回りに回転
させる回転駆動部31aと、この回転駆動部31aを上
下動させる昇降部31bとを備えている。アーム32の
先端には、ヘッド32aが取り付けられ、このヘッド3
2aには吸着ノズル32bが設けられている。
The pickup tool 30 includes a driving unit 31
And an arm 32 supported by the drive unit 31. The drive unit 31 includes a rotation drive unit 31a that rotates the arm 32 about its axis, and a lifting unit 31b that moves the rotation drive unit 31a up and down. A head 32a is attached to the tip of the arm 32.
2a is provided with a suction nozzle 32b.

【0028】ボンディング機構(位置決め手段)40
は、XYテーブル41と、このXYテーブル41により
図1中矢印XY方向の位置決めがされる昇降機構42
と、この昇降機構42により上下方向の位置決めがされ
る支持部43と、この支持部43に図1中矢印θ方向の
回転位置決めがされるボンディングヘッド50とを備え
ている。したがって、ボンディングヘッド50は、図1
中矢印X,Y,Z及びθ方向に駆動されるようになって
いる。
Bonding mechanism (positioning means) 40
Is an XY table 41 and an elevating mechanism 42 which is positioned by the XY table 41 in the directions indicated by arrows XY in FIG.
1, a support portion 43 that is vertically positioned by the elevating mechanism 42, and a bonding head 50 that is rotationally positioned in the direction of the arrow θ in FIG. Therefore, the bonding head 50 is arranged as shown in FIG.
It is designed to be driven in X, Y, Z and θ directions with middle arrows.

【0029】ボンディングヘッド50は、図2に示すよ
うにボンディングヘッド本体51と、このボンディング
本体51の下面に取り付けられた断熱材52と、この断
熱材52の下面に取り付けられたヒータツール(ツール
加熱手段)53と、このヒータツール53の左側面に取
り付けられた突き当て54と、ヒータツール53の右側
面に取り付けられたツール押圧機構55とを備えてい
る。ボンディングヘッド50はボンディングツール56
を着脱自在に保持し、ボンディングツール56を介して
半導体チップDを基板Wに加熱・加圧してボンディング
を行う機能を有している。
As shown in FIG. 2, the bonding head 50 includes a bonding head main body 51, a heat insulating material 52 attached to the lower surface of the bonding main body 51, and a heater tool (tool heating) mounted to the lower surface of the heat insulating material 52. (Means) 53, an abutment 54 attached to the left side of the heater tool 53, and a tool pressing mechanism 55 attached to the right side of the heater tool 53. The bonding head 50 is a bonding tool 56
And has a function of bonding the semiconductor chip D to the substrate W by applying heat and pressure to the substrate W via the bonding tool 56.

【0030】ボンディングヘッド本体51には、吸引孔
51aが設けられており、吸引ライン51bに接続され
ている。なお、吸引ライン51bには、減圧機構90が
接続されている。
The bonding head body 51 is provided with a suction hole 51a and is connected to a suction line 51b. Note that a pressure reducing mechanism 90 is connected to the suction line 51b.

【0031】断熱材52は、本体52aと、この本体5
2a下面に設けられた溝状のエア流路52bと、このエ
ア流路52bに連通するエア供給ライン52cとを備え
ている。なお、エア供給ライン52cには、エア供給機
構80が接続されている。
The heat insulating material 52 includes a main body 52a and the main body 5a.
2a, a groove-shaped air flow path 52b provided on the lower surface and an air supply line 52c communicating with the air flow path 52b are provided. Note that an air supply mechanism 80 is connected to the air supply line 52c.

【0032】ヒータツール53は、本体53aと、この
本体53a下面に設けられた吸引孔53bと、この吸引
孔53bに連通する吸引ライン53cとを備えている。
なお、吸引ライン53cは、上述した吸引孔51aと連
通している。
The heater tool 53 has a main body 53a, a suction hole 53b provided on the lower surface of the main body 53a, and a suction line 53c communicating with the suction hole 53b.
Note that the suction line 53c communicates with the above-described suction hole 51a.

【0033】ツール押圧機構55は、ヒータツール53
に取り付けられたばね支柱55aと、ヒータツール53
に揺動自在に取り付けられた押え爪55bと、ばね支柱
55aと押え爪55bとの間に配置され、押え爪55b
を介して後述するボンディングツール56を突き当て5
4側に付勢するための引張りばね55cとを備えてい
る。
The tool pressing mechanism 55 includes a heater tool 53
A spring support 55a attached to the heater tool 53
And a pressing claw 55b, which is disposed between the spring support 55a and the pressing claw 55b so as to swing freely.
A bonding tool 56 to be described later through the
And a tension spring 55c for urging it toward the fourth side.

【0034】ボンディングツール56は、ボンディング
する半導体チップDに応じて適したものを適宜使用す
る。また、ボンディングツール56には熱電対56aが
埋め込まれ、その出力は制御部100に接続されてい
る。
As the bonding tool 56, a tool suitable for the semiconductor chip D to be bonded is appropriately used. A thermocouple 56 a is embedded in the bonding tool 56, and its output is connected to the control unit 100.

【0035】ボンディングステージ60は、ステージ本
体61と、ステージ本体61を上下動させる昇降機構6
2と、ステージ本体61の上面側に設けられた基板押え
機構63とを備えている。
The bonding stage 60 includes a stage body 61 and a lifting mechanism 6 for moving the stage body 61 up and down.
2 and a substrate pressing mechanism 63 provided on the upper surface side of the stage main body 61.

【0036】ステージ本体61上面には、吸引孔61a
が設けられ、この吸引孔61aには吸引ライン61bが
連通して形成され、吸引ライン61bには、減圧機構9
0が接続されている。
A suction hole 61a is provided on the upper surface of the stage body 61.
A suction line 61b is formed in communication with the suction hole 61a, and a pressure reducing mechanism 9 is provided in the suction line 61b.
0 is connected.

【0037】塗布機構70は、ディスペンサ71と、こ
のディスペンサ71を位置決めするXYテーブル72と
が設けられている。ディスペンサは、所定の位置に搬送
された基板W上にフラックス、異方性導電ペースト、は
んだペースト等のペースト状物質を塗布する機能を有し
ている。
The coating mechanism 70 includes a dispenser 71 and an XY table 72 for positioning the dispenser 71. The dispenser has a function of applying a paste-like substance such as a flux, an anisotropic conductive paste, or a solder paste on the substrate W transported to a predetermined position.

【0038】このように構成されたボンディング装置1
0では、次のようにして半導体チップDを基板Wにボン
ディングを行う。すなわち、ダイエジェクタによって半
導体チップDを突き上げ、ピックアップツール30はヘ
ッド32aが180度回転されて吸着ノズル32bが半
導体チップDの電極が形成された上面に対向するよう位
置決めされる。
The bonding apparatus 1 configured as described above
At 0, the semiconductor chip D is bonded to the substrate W as follows. That is, the semiconductor chip D is pushed up by the die ejector, and the pickup tool 30 is positioned such that the head 32a is rotated by 180 degrees and the suction nozzle 32b faces the upper surface of the semiconductor chip D on which the electrodes are formed.

【0039】ついで、吸着ノズル32bは、半導体チッ
プDの上面に所定の圧力で当接するまで下方へ駆動され
て半導体チップDを吸着してから、わずかに上方へ駆動
されたのち、先程とは逆方向へ180度回転される。そ
れによって、吸着ノズル32bに保持された所定の半導
体チップDは、隣り合う半導体チップDに接触すること
なく回転させられながら分離され、そしてその半導体チ
ップDは電極が形成されていない裏面を上側にした状態
で待機することになる。
Next, the suction nozzle 32b is driven downward until the suction nozzle 32b comes into contact with the upper surface of the semiconductor chip D at a predetermined pressure to suck the semiconductor chip D, and after being driven slightly upward, reversely to the above. Rotated 180 degrees in the direction. As a result, the predetermined semiconductor chip D held by the suction nozzle 32b is separated while being rotated without contacting the adjacent semiconductor chip D, and the semiconductor chip D is turned upside down with no electrodes formed thereon. It will wait in the state where it did.

【0040】ピックアップツール30によって裏面側を
上にして待機状態に保持された半導体チップDはボンデ
ィングツール56によって受け取られる。ボンディング
ヘッド50では、減圧機構90を作動させ、吸引ライン
52e、吸引孔51a、吸引ライン53cを介して吸引
孔53に吸引力を発生させることで、ピックアップツー
ル30によって裏面側を上にして保持された半導体チッ
プDを吸着する。
The semiconductor chip D held in the standby state with the back side up by the pickup tool 30 is received by the bonding tool 56. In the bonding head 50, the pressure reducing mechanism 90 is operated to generate a suction force in the suction hole 53 via the suction line 52e, the suction hole 51a, and the suction line 53c. The semiconductor chip D is sucked.

【0041】すなわち、ボンディングツール56はX,
Y方向に駆動されてピックアップツール30の半導体チ
ップDを吸着保持した吸着ノズル32bの上方に位置決
めされる。ついで、ピックアップツール30がZ方向上
方に駆動されて吸着ノズル32bに吸着保持された半導
体チップDをボンディングツール56に受け渡す。
That is, the bonding tool 56
Driven in the Y direction, the pickup tool 30 is positioned above the suction nozzle 32b that holds the semiconductor chip D by suction. Next, the pickup tool 30 is driven upward in the Z direction to transfer the semiconductor chip D sucked and held by the suction nozzle 32b to the bonding tool 56.

【0042】一方、搬送コンベア12により搬送される
基板Wに対し、塗布機構70によるペースト状物質の塗
布は基板Wの間欠搬送に同期して行われる。つまり、所
定の基板Wが所定ピッチで搬送されてディスペンサ71
に対向する位置に位置決めされたときに、実装機構40
のボンディングツール56が他の基板Wに対して半導体
チップDを実装するのと並列(同時)に行われる。
On the other hand, the application of the paste-like substance by the application mechanism 70 to the substrate W conveyed by the conveyor 12 is performed in synchronization with the intermittent conveyance of the substrate W. That is, the predetermined substrate W is transported at a predetermined pitch and the dispenser 71
When the mounting mechanism 40 is positioned at a position facing
Is performed in parallel (simultaneously) with the mounting of the semiconductor chip D on the other substrate W by the bonding tool 56 of FIG.

【0043】ボンディングステージ60では、基板Wが
載置された後、昇降機構62によってステージ本体61
が上昇駆動されるとともに、減圧機構90により吸引ラ
イン61bを介して吸引孔61aに吸引力を発生させ
る。これにより、基板Wの下面が吸着保持されるととも
に、反りが矯正されて平行となる。さらに、基板押え機
構63により、基板Wがステージ本体61に押圧され
る。これにより、基板Wとステージ本体61が高精度に
平行となり、隙間が無くなり、エアの漏れが発生しな
い。なお、ステージ本体61に加熱機能を持たせ、基板
Wを加熱するようにしてもよい。
After the substrate W is placed on the bonding stage 60, the stage body 61 is moved by the elevating mechanism 62.
Is driven upward, and the pressure reducing mechanism 90 generates a suction force in the suction hole 61a via the suction line 61b. As a result, the lower surface of the substrate W is suction-held, and the warp is corrected to be parallel. Further, the substrate W is pressed against the stage main body 61 by the substrate pressing mechanism 63. As a result, the substrate W and the stage main body 61 are parallelized with high accuracy, the gap is eliminated, and no air leakage occurs. Note that the stage main body 61 may be provided with a heating function to heat the substrate W.

【0044】半導体チップDが基板Wに対して位置決め
されると、ボンディングツール56がヒータツール53
により加熱され、熱電対56aにより一定温度に達した
ことが検知されると、Z方向に駆動される。そして、ボ
ンディングツール56により半導体チップDは基板W側
に加圧されるとともに加圧され、実装されることにな
る。
When the semiconductor chip D is positioned with respect to the substrate W, the bonding tool 56
, And when the thermocouple 56a detects that it has reached a certain temperature, it is driven in the Z direction. Then, the semiconductor chip D is pressed against the substrate W by the bonding tool 56, and is pressed and mounted.

【0045】ボンディングが終了した後、エア供給機構
80を作動させ、エア供給ライン52cを介してエア流
路52bにエアを供給する。これによりヒータツール5
3及びボンディングツール56が急速に冷却される。熱
電対56aにより温度が意一定温度以下に下がったこと
が検知された後、次のボンディング動作に移る。
After the bonding is completed, the air supply mechanism 80 is operated to supply air to the air flow path 52b through the air supply line 52c. Thereby, the heater tool 5
3 and the bonding tool 56 are cooled rapidly. After the thermocouple 56a detects that the temperature has dropped below a predetermined temperature, the process proceeds to the next bonding operation.

【0046】上述したように本実施の形態に係るボンデ
ィング装置10によれば、基板Wに反りや、うねりがあ
る場合であっても、ボンディングステージに搬送された
基板をエア吸引による吸着のみとともに、基板押え機構
63で機械的に保持し、ボンディングステージ60に押
圧している。このため、エアの漏れによる保持力の低下
を防止でき、ボンディングステージ60の動作中や、ボ
ンディング中における基板Wと半導体チップDとの位置
ずれを防止することができる。
As described above, according to the bonding apparatus 10 of the present embodiment, even when the substrate W is warped or undulated, the substrate conveyed to the bonding stage is not only sucked by air suction but also sucked. It is mechanically held by the substrate pressing mechanism 63 and pressed against the bonding stage 60. For this reason, it is possible to prevent a decrease in holding force due to air leakage, and to prevent a displacement between the substrate W and the semiconductor chip D during operation of the bonding stage 60 or during bonding.

【0047】また、基板Wを加熱する場合、基板Wとボ
ンディングステージ60とが密着することで熱が十分に
伝わる。さらに、基板Wとボンディングステージ60と
の隙間へのエア流入が防止されることで、基板Wが部分
的に冷却されることがないので、基板Wの温度が均一に
でき、基板W上で複数箇所のボンディングを行う場合で
あっても、場所により接合状態が異なるということがな
い。
When the substrate W is heated, the substrate W and the bonding stage 60 come into close contact with each other, so that heat is sufficiently transmitted. Further, since air is prevented from flowing into the gap between the substrate W and the bonding stage 60, the substrate W is not partially cooled, so that the temperature of the substrate W can be made uniform, and a plurality of Even when bonding is performed at a location, the bonding state does not vary depending on the location.

【0048】また、基板Wと半導体チップDとを高精度
に平行に保つことができ、基板Wが反っていても、接合
状態を一定とすることができる。さらに、基板Wにスル
ーホール等の貫通孔が多く設けられている場合であって
も、吸着保持ができるため汎用性が高くなる。
Further, the substrate W and the semiconductor chip D can be kept parallel to each other with high precision, and the bonding state can be kept constant even if the substrate W is warped. Further, even when the substrate W is provided with a large number of through holes such as through holes, the versatility is enhanced because the substrate W can be held by suction.

【0049】一方、ボンディングヘッド50へのボンデ
ィングツール56の固定方法として、エアの吸引による
吸着に加え、ツール押圧機構55により機械的にボンデ
ィングツール56を保持しているため、予期せずエアが
途絶えたり、吸引力がボンディングツール56の重量以
下となった場合であっても、ボンディングツール56の
落下を防止でき、ボンディングツール56自体や装置の
他の部分を破損する虞を解消することができる。
On the other hand, as a method of fixing the bonding tool 56 to the bonding head 50, in addition to suction by air suction, since the bonding tool 56 is mechanically held by the tool pressing mechanism 55, air is unexpectedly cut off. Even when the suction force is equal to or less than the weight of the bonding tool 56, the bonding tool 56 can be prevented from dropping, and the possibility of damaging the bonding tool 56 itself and other parts of the apparatus can be eliminated.

【0050】さらに、加熱媒体や冷却媒体を流す密閉構
造の循環経路を設けることなく、簡単な構成でボンディ
ングツール56の加熱・冷却を行うことができるので、
装置の製造コストを低減することができるとともに、冷
却時間を短縮することで、生産効率を向上させることが
できる。
Further, since the bonding tool 56 can be heated and cooled with a simple configuration without providing a circulation path of a closed structure through which a heating medium or a cooling medium flows.
The manufacturing cost of the apparatus can be reduced, and the cooling time can be shortened to improve the production efficiency.

【0051】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施可能であるのは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、基板に反りやうねりが
ある基板であっても、一定の接合状態を実現することが
でき、安定した実装を行うことが可能となる。
According to the present invention, even if the substrate has a warp or undulation, a fixed bonding state can be realized and stable mounting can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係るボンディング装置
を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同ボンディング装置に組み込まれたボンディン
グヘッドを示す図であって、(a)は側面図、(b)は
ヘッド底面図。
FIGS. 2A and 2B are views showing a bonding head incorporated in the bonding apparatus, wherein FIG. 2A is a side view and FIG.

【図3】同ボンディング装置に組み込まれたボンディン
グステージを示す側面図。
FIG. 3 is a side view showing a bonding stage incorporated in the bonding apparatus.

【図4】従来のボンディング装置に組み込まれたボンデ
ィングヘッド及びボンディングステージを示す側面図。
FIG. 4 is a side view showing a bonding head and a bonding stage incorporated in a conventional bonding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ボンディング装置(半導体装置の製造装置) 40…ボンディング機構(位置決め手段) 50…ボンディングヘッド 51…ボンディングヘッド本体 52…断熱材 53…ヒータツール(ツール加熱手段) 55…ツール押圧機構 56…ボンディングツール 60…ボンディングステージ 61…ステージ本体 62…昇降機構 63…基板押え機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Bonding apparatus (semiconductor device manufacturing apparatus) 40 ... Bonding mechanism (positioning means) 50 ... Bonding head 51 ... Bonding head main body 52 ... Heat insulating material 53 ... Heater tool (tool heating means) 55 ... Tool pressing mechanism 56 ... Bonding tool Reference Signs List 60 bonding stage 61 stage main body 62 elevating mechanism 63 substrate holding mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相澤 隆博 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 5F044 PP15 PP16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Aizawa 33-Shin-Isoko-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Toshiba Production Technology Center Co., Ltd. 5F044 PP15 PP16

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体チップを電極が形成された面を基板
に対向させて上記電極を介して上記基板に実装する半導
体装置の製造装置において、 上記半導体チップを上記基板の所定位置に位置決めする
半導体チップ位置決め手段と、 上記基板をステージ上に機械的に固定する固定手段と、 上記半導体チップを上記電極を介して上記基板に上記半
導体チップを接合するボンディングツールと、 このボンディングツールを支持するボンディングヘッド
と、 エア吸引により上記基板を上記ステージに固定する吸引
固定手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置の製造装置。
An apparatus for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrode with the surface on which the electrode is formed facing the substrate, wherein the semiconductor chip is positioned at a predetermined position on the substrate. Chip positioning means, fixing means for mechanically fixing the substrate on a stage, a bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrodes, and a bonding head for supporting the bonding tool The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: suction fixing means for fixing the substrate to the stage by air suction.
【請求項2】半導体チップを電極が形成された面を基板
に対向させて上記電極を介して上記基板に実装する半導
体装置の製造装置において、 上記半導体チップを上記基板の所定位置に位置決めする
半導体チップ位置決め手段と、 上記半導体チップを上記電極を介して上記基板に上記半
導体チップを接合するボンディングツールと、 このボンディングツールを支持するボンディングヘッド
とを備え、 上記ボンディングヘッドは、上記ボンディングツールを
機械的に固定する機械的固定手段と、 エア吸引により吸引固定する吸引固定手段とを備えてい
ることを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. An apparatus for manufacturing a semiconductor device wherein a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrode with the surface on which the electrode is formed facing the substrate, wherein the semiconductor chip is positioned at a predetermined position on the substrate. A chip positioning means; a bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrode; and a bonding head for supporting the bonding tool. The bonding head mechanically controls the bonding tool. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: mechanical fixing means for fixing to a semiconductor device; and suction fixing means for sucking and fixing by air suction.
【請求項3】半導体チップを電極が形成された面を基板
に対向させて上記電極を介して上記基板に実装する半導
体装置の製造装置において、 上記半導体チップを上記基板の所定位置に位置決めする
半導体チップ位置決め手段と、 上記半導体チップを上記電極を介して上記基板に上記半
導体チップを接合するボンディングツールと、 このボンディングツールを断熱材を介して支持するボン
ディングヘッドと、 上記ボンディングツールを加熱するツール加熱手段と、 上記断熱材に設けられ、上記ボンディングツール側に露
出するとともに、外部と連通する溝状のエア流路と、 このエア流路にエアを供給するエア供給手段とを備えて
いることを特徴とする半導体装置の製造装置。
3. An apparatus for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrodes with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate, wherein the semiconductor chip is positioned at a predetermined position on the substrate. Chip positioning means, a bonding tool for bonding the semiconductor chip to the substrate via the electrode, the bonding head for supporting the bonding tool via a heat insulating material, and a tool heating for heating the bonding tool Means, provided on the heat insulating material, exposed to the bonding tool side, and provided with a groove-shaped air flow path communicating with the outside, and air supply means for supplying air to the air flow path. Characteristic semiconductor device manufacturing equipment.
【請求項4】上記ボンディングツールの温度を測定する
温度測定手段と、 この温度測定手段により測定された上記ボンディングツ
ールの温度が予め設定された温度まで冷却された時点
で、次のボンディング動作を指令する制御手段とをさら
に備えていることを特徴とする請求項3に記載の半導体
装置の製造装置。
4. A temperature measuring means for measuring the temperature of the bonding tool, and when the temperature of the bonding tool measured by the temperature measuring means is cooled to a preset temperature, a next bonding operation is instructed. 4. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising control means for performing the operation.
【請求項5】半導体チップを電極が形成された面を基板
に対向させて上記電極を介して上記基板に実装する半導
体装置の製造方法において、 上記半導体チップを上記基板の所定位置に位置決めする
半導体チップ位置決め工程と、 ボンディングツールを加熱する加熱工程と、 加熱されたボンディングツールにより上記半導体チップ
を加圧するボンディング工程と、 上記ボンディングツールにエアを供給し、冷却する冷却
工程と、 上記ボンディングツールが所定の温度まで冷却されたこ
とに基づき、次の加熱工程の開始を許可する制御工程と
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on the substrate via the electrodes with the surface on which the electrodes are formed facing the substrate, wherein the semiconductor chip is positioned at a predetermined position on the substrate. A chip positioning step; a heating step of heating the bonding tool; a bonding step of pressing the semiconductor chip with the heated bonding tool; a cooling step of supplying air to the bonding tool to cool it; A control step of permitting the start of the next heating step based on cooling to a temperature of the semiconductor device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649749B2 (en) 2006-07-14 2010-01-19 Nec Electronics Corporation Wiring substrate, semiconductor device, and method of manufacturing the same
JP2013247124A (en) * 2012-05-23 2013-12-09 Panasonic Corp Mounting device and mounting method for semiconductor element
KR20150141361A (en) * 2014-06-10 2015-12-18 세메스 주식회사 Bonding head and die bonding apparatus having the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7649749B2 (en) 2006-07-14 2010-01-19 Nec Electronics Corporation Wiring substrate, semiconductor device, and method of manufacturing the same
US7701726B2 (en) 2006-07-14 2010-04-20 Nec Electronics Corporation Method of manufacturing a wiring substrate and semiconductor device
JP2013247124A (en) * 2012-05-23 2013-12-09 Panasonic Corp Mounting device and mounting method for semiconductor element
KR20150141361A (en) * 2014-06-10 2015-12-18 세메스 주식회사 Bonding head and die bonding apparatus having the same
JP2015233138A (en) * 2014-06-10 2015-12-24 セメス株式会社Semes Co., Ltd. Bonding head and die bonding device including the same
CN105280527A (en) * 2014-06-10 2016-01-27 细美事有限公司 BONDING HEAD AND DIE BONDING APPARATUS therewith
KR102158822B1 (en) 2014-06-10 2020-09-22 세메스 주식회사 Bonding head and die bonding apparatus having the same

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