JP2005142460A - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ヘッドで保持したチップを効率よく均一に加熱することができるボンディング装置を提供する。
【解決手段】チップ８をフリップチップ方式で実装体１１に実装する際に用いられるボンディング装置の構成として、チップ８を保持する保持部７を有する加熱ヘッド４と、この加熱ヘッド４に保持されたチップ１と対向する状態で実装体１１を保持するステージ９と、このステージ９上で保持部７が内在する状態に加熱ヘッド４を取り囲むカバー部材１２と備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、チップを実装する際に用いられるボンディング装置及びボンディング方法に係り、特に、チップをフリップチップ方式で実装体に実装する際に用いられるボンディング装置（フリップチップボンダ）とボンディング方法に関する。

高密度実装の一つの形態としてフリップチップ方式が広く知られている。フリップチップ方式は、半導体集積回路を構成する半導体チップ（以下、単に「チップ」と記す）をフェースダウンの状態で実装体に実装する方式である。フリップチップボンディングではフリップチップボンダと呼ばれるボンディング装置が用いられる。さらに詳述すると、フリップチップボンダは、チップをガラスエポキシ等の有機基板やシリコンインターポーザなどの配線基板（本明細書では「チップ実装用基板」と総称）にフリップチップボンディングする場合や、チップをこれよりも外形寸法が大きい他のチップにフリップチップボンディングしてチップオンチップ構造を実現する場合などに用いられる。本明細書では、チップが実装されるチップ実装用基板や大径チップ等を「実装体」と総称する。

一般に、フリップチップボンディングでチップと実装体を接続する場合はバンプが用いられる。具体的には、チップの電極パッド上に電気的接続を取るための金属突起であるバンプを設け、このバンプを実装体の電極パッドに突き合わせて接続する場合や、実装体の電極パッド上にバンプを設け、このバンプにチップの電極パッドを突き合わせて接続する場合、さらにはチップの電極パッドと実装体の電極パッドの双方にバンプを設け、それらのバンプ同士を突き合わせて接続する場合などがある。このようにバンプを用いて接続する場合は、バンプを適度に溶融、ないし軟化させる、バンプ表面を活性化させる、または フラックスを適度に流動させ活性化させるために、チップを高温に加熱し、接合部を温度制御する必要がある。そこで、フリップチップボンダでは、チップを加熱ヘッドで保持し、この加熱ヘッドに組み込んだヒータの発熱により、チップを所望の温度に加熱している。また、実装体についても、これを保持するステージに加熱機構を組み込んで加熱している。

ところが従来のボンディング装置（フリップチップボンダ）においては、加熱用のヒータをオン動作させたときに、加熱ヘッドの熱が周辺空間への熱放散によって大きく奪われ、熱効率があまり良くなかった。そのため、チップを所望の温度に加熱するまでの所要時間が長くなり、これが生産性の向上を図るうえで一つのネックになっていた。また、この熱流があることは温度分布があることを意味し、均熱性が悪化している。

そこで従来においては、チップを先端（下端）で吸着するボンダーコレットを同軸に挿通する円筒状発熱体を設け、この円筒状発熱体からの輻射熱でボンダーコレットを加熱する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開平５−２１８１１４号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、ボンダーコレット（チップ保持部）の先端に吸着したチップを実装体に突き当てて、ボンダーコレットによりチップを加熱するときに、ボンダーコレットからチップおよび実装体に伝達される熱が、その途中で主に対流により大気中に放散されてしまう。すなわち、ボンダーコレット自体とチップから、そして チップが接触している実装体の周辺からも対流放散されてしまう。そのため、ボンダーコレットでチップを効率良く、そして均一に加熱することができない。また、ボンディング作業時間を短縮する目的で、ボンダーコレットを引き上げたときにエアーの吹き付けによってボンダーコレットを急速冷却しようとした場合に、ボンダコレットの周囲に円筒状発熱体が存在するため、これがエアーの吹き付けによる空冷の邪魔になる。

本発明に係るボンディング装置は、チップをフリップチップ方式で実装体に実装する際に用いられるもので、チップを保持する保持部を有する加熱ヘッドと、この加熱ヘッドに保持されたチップと対向する状態で実装体を保持するステージに加え、このステージ上で保持部が内在する状態に加熱ヘッドを取り囲むカバー部材を備えるものである。

このボンディング装置においては、実装体を保持するステージ上で保持部が内在する状態に加熱ヘッドをカバー部材で取り囲むことにより、加熱ヘッド、チップ保持部（コレット）、チップ、そして実装体のチップ周辺の対流が抑制される。そのため、加熱ヘッドの発熱がカバー部材内の温度上昇に効率よく作用することになる。すなわち、チップおよびチップが接触している部分の実装体を効率良く加熱することが可能となる。また、チップの周辺が一様な温度雰囲気となるため、チップ全体を均一に加熱することが可能となる。

本発明に係るボンディング方法は、チップをフリップチップ方式で実装体に実装する際に用いられるものであって、チップを加熱ヘッドの保持部で保持しつつ当該チップの接続部を実装体の接続部に突き当てるとともに、保持部を含む加熱ヘッドの周辺をカバー部材で取り囲んだ状態でチップを加熱ヘッドにより加熱しつつ実装体に接続するものである。

このボンディング方法においては、保持部を含む加熱ヘッドの周辺をカバー部材で取り囲んだ状態でチップを加熱ヘッドにより加熱することにより、加熱ヘッドとステージで発生する熱が、カバー部材で取り囲まれる空間内に閉じ込められる。そのため、加熱ヘッドの温度上昇とともにカバー部材内の空間温度も効率良く上昇することになる。すなわち、チップを効率良く加熱することが可能となる。また、熱の放散が抑制されることでチップの周辺が一様な温度雰囲気となるため、チップ全体とその周辺の実装体部分を均一に加熱することが可能となる。

本発明のボンディング装置及びボンディング方法によれば、従来よりもチップを効率良く加熱することができるため、チップを所望の温度に加熱するまでの所要時間を短縮し、ボンディングの生産性を向上させることができる。また、チップ全体を均一に加熱することができるため、熱膨張の不均一によるバンプ位置合わせのズレを軽減し、加熱不足等による部分的な接続不良の発生を防止して、接合歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明が適用されるボンディング装置（フリップチップボンダ）の基本的な構成例を示す側面概略図である。図示したボンディング装置の本体部分（以下、装置本体）１は略Ｌ字形に形成されている。装置本体１の上部には、垂直駆動方式の加圧機構部２が設けられている。加圧機構部２の下端部からは可動ロッド３が下方に向けて垂直に延出している。可動ロッド３は中空構造をなすもので、加圧機構部２によって上下動可能に案内支持されている。また、可動ロッド３の下端部には加熱ヘッド４が連結されている。

加熱ヘッド４は、図２に示すように、断熱部５とヒータブロック部６と保持部（コレット）７とを有するもので、可動ロッド３と同軸状態に取り付けられている。断熱部５は、可動ロッド３とヒータブロック部６との間の熱伝導を抑制するために断熱機能を果たすものである。ヒータブロック部６は、フリップチップボンディングの対象となるチップ（半導体チップ）８の接続部（バンプ形成部、パッド形成部など）を所定の温度に加熱するためのものである。ヒータブロック部６の内部には加熱ヒータ（不図示）が組み込まれている。保持部７は、例えば、真空引きによる吸着方式でチップ８を保持するもので、チップ８の外形寸法とほぼ同じか、ないしはよりも大きな面積の吸着面を有している。保持部７の吸着面には1ヶないし複数の吸着用孔（不図示）が形成されている。

一方、装置本体１の上下中間高さ部には、加熱ヘッド４に対向する状態でステージ９が配置されている。ステージ９は、チップ８を実装するための実装体を保持するとともに、この実装体を加熱する加熱ヒータ（不図示）を備えるものである。実装体としては、ガラスエポキシ等の有機基板及びシリコンインターポーザを含むチップ実装用基板や、チップ８とほぼ同一寸法か、それよりも大径の半導体チップ（ＬＳＩチップ）などが考えられる。ここでは、実装体の一例として、複数のチップを実装するように区画されたチップ実装用基板を用いるものとする。ステージ９は、装置本体１に搭載されたＸＹ駆動テーブル１０によって水平２軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能に支持されている。ＸＹ駆動テーブル１０は、例えば図示はしないが、Ｘ方向に移動可能な第１の移動テーブルと、Ｘ方向に直交するＹ方向に移動可能な第２の移動テーブルと、各々の移動テーブルを独立に移動させる２つの駆動系（ボールねじを用いての直動駆動機構やリニアモータ等）とを備えて構成されるものである。上述したステージ９は、このＸＹ駆動テーブル１０に搭載されている。

また、ボンディング装置には、図示しないチップ供給機構やアライメント機構が具備されている。チップ供給機構は、加熱ヘッド４に対してチップ８を１個ずつ供給するものである。アライメント機構は、加熱ヘッド４の保持部７に保持されたチップ８とステージ９にセットされた実装体の位置合わせを行うものである。このアライメント機構では、例えば、上向きにセットされた撮像カメラと下向きにセットされた撮像カメラを一体に備えるカメラユニット（不図示）を有する。そして、このカメラユニットを加熱ヘッド４とステージ９との間に進出させて、加熱ヘッド４に保持されたチップ８表面の画像と、ステージ９上にセットされた実装体表面の画像を２つの撮像カメラで同時に撮影し、これによって得られた画像データ（例えば、チップ表面に付されたアライメントマークの画像と実装体表面に付されたアライメントマークの画像）にしたがってチップ８と実装体の相対的な位置ズレを検出し、これを補正する（位置ずれをなすく）ようにＸＹ駆動テーブル１０を適宜駆動してステージ９の位置を水平方向で微調整することにより、両者（チップ８と実装体）の位置合わせを行う。

ここで、上記構成からなるボンディング装置の基本動作について説明する。先ず、加熱ヘッド４が可動ロッド３とともにステージ９から離間するように上方に退避した状態で、ステージ９にチップ実装用基板（実装体）が真空吸着により保持されるとともに、チップ供給機構によって供給されたチップ８が加熱ヘッド４の保持部７に真空吸着によって保持される。このとき、チップ８は保持部７の吸着面のほぼ中央に吸着される。

次いで、チップ８とチップ実装用基板との位置合わせがアライメント機構によって行われた後、加圧機構部２の駆動によって可動ロッド３が下方に移動（降下）し、これと一体に加熱ヘッド４も下方に移動（降下）する。そして、チップ８の接続部（例えば、バンプ）が実装体の接続部（例えば、電極パッド）に接触すると、それらの接触部に対して加圧機構部２により所定の圧力（押し付け圧）が加えられる。また、加熱ヘッド４に内蔵された加熱ヒータがオン動作によって発熱し、この発熱によって加熱ヘッド４の温度が上昇し、チップ８全体（接続部位を含む）が加熱される。その結果、チップ８と実装体とは、互いの接触部（接続部）に加わる加圧作用と加熱作用によって電気的かつ機械的に接続（圧着）される。例えば、はんだバンプを用いた接続では、はんだを適度に溶融することによってチップ８とチップ実装用基板との接続がなされる。この場合、はんだバンプは、チップ８側のみ、チップ実装用基板側のみ、又は両方に設けてもよい。また、バンプ材料としては、はんだ以外の材料（例えば、金）を用いてもよい。

その後、加熱ヘッド４に内蔵の加熱ヒータがオフされるとともに、保持部７による真空吸着が解除された状態で、加圧機構部２の駆動により加熱ヘッド４が可動ロッド３と一体に上方に移動（上昇）する。そして、加熱ヘッド４が動作開始時の位置まで引き上げられると、図示しないノズルから冷却用のエアーが加熱ヘッド４に吹き付けられる。このエアーの吹き付けにより、加熱ヘッド４が急冷される。次いで、チップ供給機構により、次に実装すべきチップ８が加熱ヘッド４に供給され、上記同様に保持部７で吸着保持される。

一方、ステージ９は、チップ実装用基板の実装面内で、次にチップを実装すべき位置が加熱ヘッド４の直下にくるように、ＸＹ駆動ステージ１０の駆動にしたがって水平方向に移動する。このステージ９の移動は、加熱ヘッド４が上昇を開始してからアライメント機構が位置合わせを開始するまでの間に完了すればよい。以降の動作は上述したとおりである。

このようなボンディング装置への適用に際して、本実施形態では、図３に示すように、実装体１１を保持するステージ９上で加熱ヘッド４の保持部７が内在する状態に加熱ヘッド４を取り囲むカバー部材１２を備えた構成を採用することとした。保持部７が内在する状態とは、カバー部材１２が取り囲む空間内に保持部７が存在する状態をいう。なお、図３においては、加熱ヘッド４の保持部７で保持したチップ３を、ステージ９上の実装体１１にバンプ１７を介して押し付けた状態を示している。

カバー部材１２は、分割構造（２分割構造）をなす一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂによって構成されている（図４）。なお、カバーの分割は2分割に限るものではない。これらのカバー半体１３Ａ，１３Ｂを組み合わせた（突き合わせた）状態では、図４に示すように、カバー部材１２全体がほぼ円筒形をなすように形成されるとともに、円筒の中心軸方向の一方端だけに扇形の蓋部１４Ａ，１４Ｂを形成したカバー構造の採用により、一方の開口部分がカバー部材１２の径（直径）よりも小さな径φＤで開口し、他方の開口部はカバー部材１２の径とほぼ同じ径で開口している。上記開口径φＤは、この開口部分にちょうど加熱ヘッド４がはまり込むように、加熱ヘッド４の外径とほぼ同じか、それよりも若干大きな径に設定されている。ないしは、図示はないが、加熱ヘッド４のカバー部材の開口部（径φＤ）が接近する所に、開口部が接触しない凹みを設けることもできる。

また、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂは、加熱ヘッド４に近接した第１の位置と加熱ヘッド４から離間した第２の位置との間で移動可能に支持されている。移動のための具体的なメカ構成としては、例えば、水平面内で加熱ヘッド４の位置を基準（中心）に、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを同一直線上で互いに接離移動させるメカ構成を採用すればよい。こうしたメカ構成は、例えばボールネジ等を用いた直動駆動機構によって実現される。

その場合、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを互いに接離移動させると、これにしたがって一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが開閉動作する。すなわち、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを互いに接近するように移動させると、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが加熱ヘッド４に近接した第１の位置へと移動し、そこで図４のように閉じた状態になる。また、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを互いに離間するように移動させると、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが加熱ヘッド４から離間した第２の位置へと移動し、そこで図５のように開いた状態となる。

このときのカバー開閉動作の様子を図６（Ａ）の平面図と図６（Ｂ）の側面図に示す。このカバー部材１２の開閉動作においては、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが互いに向かい合う端面部を突き合わせることにより、カバー部材１２が加熱ヘッド４を両側から挟み込むように第２の位置に移動して閉じた状態となる。この場合、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの突き合わせ構造として、例えば図７に示すように、各々のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの突き合わせ部分を段付き状に形成して凹凸による嵌め合わせ構造とすることにより、両者の突き合わせ部分の密閉度を高くすることができる。

また、各々のカバー半体１３Ａ，１３Ｂは、例えば、内側の層、外側の層の２層構造からなるもので、内側はセラミックス等の断熱層、外側は金属等の剛体層によって構成される。ここでは、カバー部材１２（一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂ）を閉じたときに、カバー部材１２で囲まれる空間側を「内側」、カバー部材１２の周辺の開放空間側を「外側」としている。

このようなカバー部材１２を備えたボンディング装置を用いてチップ８を実装体に実装する場合は、先ず、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを大きく開いて外側（第２の位置）に退避させた状態で、実装体１１をステージ９上に載せて固定状態に保持する一方、チップ供給機構（不図示）により供給したチップ８を加熱ヘッド４の保持部７で真空吸着により保持する。

次いで、加圧機構部２の駆動により可動ロッド３とともに加熱ヘッド４を降下させ、保持部７で保持したチップ８を実装体１１に接触させる。このとき、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第２の位置から第１の位置に向けて移動させると、図８（Ａ）に示すように、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが加熱ヘッド４側に徐々に接近するように閉じ動作する。そして、図８（Ｂ）に示すように、各々のカバー半体１３Ａ，１３Ｂが加熱ヘッド４に近接した第１の位置へと移動して完全に閉じると（組み合わさると）、各々のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの蓋部１４Ａ，１４Ｂで形成される円形の開口部分に加熱ヘッド４がはまり込んだ状態となる。

この場合、蓋部１４Ａ，１４Ｂによる開口部分は、加熱ヘッド４の上端部よりも若干下方（例えば、断熱部５とヒータブロック部６の境界部分）に嵌合しているが、これ以外にも、例えば、加熱ヘッド４に対する可動ロッド３の連結部分に嵌合してもよいし、ヒータブロック部６の外周部に嵌合してもよい。ただし、ヒータブロック部６からの熱放散を抑制するうえでは、このヒータブロック部６よりも上方に蓋部１４Ａ，１４Ｂの開口部分が嵌合することが望ましい。また、各々の蓋部１４Ａ，１４Ｂに形成された半円状の凹み内周面に耐熱性の弾性体（好ましくはゴム状弾性体）からなるシーリング材（不図示）を貼着し、このシーリング材を加熱ヘッド４（又は可動ロッド３）の外周面に突き当てるようにすれば、この突き当て部分の密閉度を高めることができる。

一方、各々のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの下端部は、ステージ９上の実装体１１から僅かに浮いた状態に配置される。この状態では、加熱ヘッド４がカバー部材１２によって取り囲まれるとともに、カバー部材１２で囲まれた空間内に保持部７が内在し、この保持部７でチップ８が保持された状態となる。また、加熱ヘッド４の周辺の空間部がカバー部材１２によって遮蔽される。

このような状態のもとで、加熱ヘッド４に内蔵された加熱ヒータをオン動作させると、加熱ヒータの発熱によって加熱ヘッド４の温度が上昇する。このとき、加熱ヘッド４の周辺の空間容積がカバー部材１２によって小さく狭められているため、加熱ヘッド4の周辺対流を抑制し、加熱された大気をカバー部材１２で囲まれる空間内に閉じ込められる。また、カバー部材１２の存在により、加熱ヘッド４で発生させた熱の放散が効果的に抑制される。したがって、ヘッド周辺空間への放熱による熱損失を低減し、加熱ヘッド４を効率よく加熱することができる。その結果、加熱ヘッド４、保持部７、チップ８、そしてチップが接触している部分とその周辺の実装体１１は、加熱効率や温度制御の応答性が高まるため、バンプ接合等の接続に要する加熱所要時間を短縮し、フリップチップボンディングの処理能力（生産性）を向上させることができる。また、熱流が抑制されたため、チップ８とチップが接触している部分とその周辺の実装体１１をより均一に加熱することが可能となる。

一方、加熱ヘッド４の周辺空間が開放された状況（カバー部材１２が無しの状況）では、加熱ヒータをオン動作して加熱ヘッド４を加熱したときに、加熱ヘッド４で熱せられた空気が上昇して対流が発生する。この対流による空気の流れは加熱ヘッド４の周囲で乱流となるため、これに伴う空気の吹き抜けやヘッド周辺に生じる気流によって加熱ヘッド４が部分的に冷却されるなど、ヘッド全体の温度分布に偏りが生じる。そうした場合、加熱ヘッド４では部分的な熱膨張差が生じることになる。そのため、可動ロッド３の中心軸に対して加熱ヘッド４の中心軸がずれたり傾いたりする。その結果、アライメント機構でチップ８と実装体１１の位置合わせをしても、実際の接合時（バンプ接合時等）に両者の間に位置ズレが生じ、接合の位置精度が悪化してしまう。

特に、バンプサイズが微細化すると、バンプ接合の位置精度を高めるために、実装体１１を有機基板からシリコンインターポーザに切り替えることが考えられるが、その場合でもＬＳＩチップの熱膨張を均一にする必要（換言すると、チップ内の温度分布を均一にする必要）が生じる。ちなみに、シリコンの熱膨張係数がα＝２．８ｐｐｍ／℃、チップサイズがＬ＝１０ｍｍ角として、バンプサイズが３μｍでその位置合せ精度としてバンプサイズの１０分の１の０．３μｍ以下が必要であると仮定すると、許容温度差σ／（αＬ）は１１℃となる。この要求に応えることは、大面積を有するステージ９側では比較的容易であるが、断面積の小さい加熱ヘッド４側では技術的に難しい。

これに対して本実施形態のように、加熱ヘッド４をカバー４で取り囲み、加熱ヘッド４の周辺の空間容積をカバー部材１２で狭めることにより、対流による加熱ヘッド４の放熱や温度分布の偏りを極力小さく抑えることができる。また、カバー部材１２で取り囲まれる空間内の空気が、加熱ヘッド４からの放熱によって効率良く熱せられるため、この空間内に配置される加熱ヘッド４やこれに保持されるチップ８を均一に加熱することができる。その結果、チップ８と実装体１１とをバンプで接合する場合に、チップ８内の全てのバンプ接合部をより均一な温度で加熱することができるため、加熱温度のバラツキに起因した接合不良の発生を防止して歩留まりを向上させることができる。また、加熱ヘッド４の部分的な熱膨張差を小さく抑えて接合時の位置精度を高めることができる。さらに、加熱ヘッド４の加熱温度を安定的に精度良く制御することができる。

また、チップ８と実装体１１との接続が完了した後は、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第２の位置から第１の位置へと移動させてカバー部材１２を大きく開いた後、加圧機構部２の駆動によって加熱ヘッド４を上方に引き上げる。この場合、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂは互いに離間するように外側に退避した状態となるため、カバー部材１２に干渉することなく、冷却用のエアーを加熱ヘッド４に吹き付けて急速冷却することができる。

なお、本実施形態においては、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを同一直線上で互いに接離移動させることでカバー部材１２の開閉動作を実現しているが、これ以外にも、例えば、水平面内で加熱ヘッド４の位置を基準（中心）に、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを同一円周（円弧）上で互いに接離するように旋回移動させることでカバー部材１２の開閉動作を実現することも可能である。

また、ステージ９上でカバー部材１２を開閉動作させるにあたり、実装体１１の表面に凹凸があったり、他のチップや電子部品が実装されていた場合は、これとの接触（干渉）を避けるためにカバー部材１２を上下動（昇降）させる垂直駆動機構を設けることが望ましい。この垂直駆動機構を設けた場合は、ステージ９上の実装体１１から十分に上方に退避した位置で一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを開閉動作させることができる。また、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第１の位置に移動させた状態（加熱ヘッド１４に近接させた状態）で上下動させることができる。

その結果、チップ８を実装体１１に実装する際には、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第１の位置で降下させて、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの下端部をステージ９上の実装体１１に最接近させたり、場合によって当接させることが可能となる。また、チップ８を実装体１１に実装した後は、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第１の位置で上昇させて、一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの下端部をステージ９上の実装体１１から離間させることが可能となる。

さらに本発明の応用例として、上述のように一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂを第１の位置から第２の位置へと移動してカバー部材１２を閉じたときに、カバー部材１２によって取り囲まれる空間内を直接加熱する加熱手段を設けた構成としてもよい。なお、加熱ヘッド４は、これに組み込まれたヒータの発熱によりチップ８を直接加熱するもので、カバー部材１２で取り囲まれた空間に対してはヘッド表面からの輻射熱（熱放射）によって間接的な加熱作用をなす。したがって、ここで記述する加熱手段は、加熱ヘッド４に組み込まれたヒータとは別個（独立）に設けられるものである。

図９は加熱手段の具体的な構成例を示す図である。先ず、図９（Ａ）においては、カバー部材１２（カバー半体１３Ａ，１３Ｂ）を内側の断熱層１３Ａと外側の剛体層１３Ｂの２層構造にするとともに、内側の断熱層１３Ａに凹溝を形成し、この凹溝に加熱源（発熱源）となる加熱ヒータ（ヒータ線）１５を嵌め込むことにより、カバー部材１２の内側に加熱ヒータ１５を埋設した構成となっている。この構成においては、カバー部材１２を閉じた状態で加熱ヒータ１５をオン動作させることにより、カバー部材１２で取り囲まれる空間内の空気を、加熱ヘッド４からの放熱に加えて、加熱ヒータ１５により直接かつ積極的に加熱することができる。これにより、加熱ヘッド４がより急速に加熱されるようになるため、加熱所要時間を短縮することができる。また、加熱ヘッド４と独立した加熱源をカバー部材１２が備えることになるため、加熱ヘッド４でチップ８を加熱する際の温度制御の応答性と安定性を高めることができる。

一方、図９（Ｂ）においては、カバー部材１２を構成する一対のカバー半体１３Ａ，１３Ｂの一方（図例ではカバー半体１３Ａ）にパイプ１６を接続し、このパイプ１６を通して、カバー部材１２により取り囲まれる空間内に高温エアーを供給する構成となっている。この構成においては、カバー部材１２を閉じた状態でパイプ１６から高温エアーを供給する（矢印方向に流す）ことにより、カバー部材１２で取り囲まれる空間内の空気を、加熱ヘッド４からの放熱に加えて、当該空間内に供給される高温エアーにより直接かつ積極的に加熱することができる。これにより、加熱ヘッド４がより急速に加熱されるようになるため、加熱所要時間を短縮することができる。また、加熱ヘッド４と独立した加熱源をカバー部材１２が備えることになるため、加熱ヘッド４でチップ８を加熱する際の温度制御の応答性と安定性を高めることができる。さらに、チップ８と実装体１１との接合に例えばフラックス活性機能を有するアンダーフィル剤を用いた場合は、接合部からガスが発生することがあるが、高圧エアーを供給すれば、カバー半体１３Ａ，１３Ｂ同士の突き合わせ部分や、カバー部材１２の下端部実装体１１との間の隙間部分などから上記ガスを素早く逃がすことができる。したがって、接合部から発生するガスによって接合部周辺が汚染されることを有効に防止することができる。

発明が適用されるボンディング装置の基本的な構成例を示す側面概略図である。 加熱ヘッドの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るボンディング装置の構成を示す側面概略図である。 カバー部材を閉じた状態の構造を示す斜視図である。 カバー部材を開いた状態の構造を示す斜視図である。 カバー部材の開閉動作を説明する図である。 カバー半体の突き合わせ構造の一例を示す断面図である。 チップボンディング時のカバー部材の動作を説明する図である。 加熱手段の具体的な構成例を説明する図である。

符号の説明

４…加熱ヘッド、７…保持部、８…チップ、９…ステージ、１１…実装体、１２…カバー部材、１３Ａ，１３Ｂ…カバー半体、１５…加熱ヒータ、１６…パイプ

Claims (6)

1. チップをフリップチップ方式で実装体に実装する際に用いられるボンディング装置であって、
   前記チップを保持する保持部を有する加熱ヘッドと、
   前記加熱ヘッドに保持された前記チップと対向する状態で前記実装体を加熱・保持するステージに加えて、
   前記ステージ上で前記保持部が内在する状態に前記加熱ヘッドを取り囲むカバー部材
   を備えることを特徴とするボンディング装置。
2. 前記カバー部材は、前記加熱ヘッドに近接した第１の位置と前記加熱ヘッドから離間した第２の位置との間で移動可能な一対のカバー半体からなる
   ことを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
3. 前記カバー部材によって取り囲まれる空間内を、加熱ヒータやステージ以外に直接加熱する加熱手段を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
4. 前記加熱手段は、前記カバー部材に埋設された、ないし前記カバー部材の内側表面に設置された加熱ヒータからなる
   ことを特徴とする請求項３記載のボンディング装置。
5. 前記加熱手段は、前記カバー部材によって取り囲まれる空間内への高温エアー供給手段からなる
   ことを特徴とする請求項３記載のボンディング装置。
6. チップをフリップチップ方式で実装体に実装する際に用いられるボンディング方法であって、
   前記チップを加熱ヘッドの保持部で保持しつつ当該チップの接続部を前記実装体の接続部に突き当てるとともに、前記保持部を含む前記加熱ヘッドの周辺をカバー部材で取り囲んだ状態で前記チップを前記加熱ヘッドにより加熱しつつ前記実装体に接続する
   ことを特徴とするボンディング方法。
   

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