JP2012199358A - Chip heating head - Google Patents

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Hisashi Narita
尚志 成田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chip heating head capable of mounting a chip on a substrate without junction failure, by suppressing the lowering of the temperature of a heated chip to minimize temperature variation.SOLUTION: A chip heating heater portion 5 is composed of a heater body 10 functioning as a heat source for heating a chip 7; and a collet 11 which is heated by the heater body 10 and grips the chip 7 by vacuum suction and the like. In a heat transmission direction from the heater body 10 to the chip 7, the contact density of the collet 11 and the chip 7 is different in a center part and an outer peripheral part of the chip 7. Concretely, a contacting portion in which the collet 11 contacts with the chip 7 is provided at the center part of the chip 7, and a non-contacting portion in which the collet 11 does not contact with the chip is provided at the outer peripheral portion of the chip 7. Therefore, a temperature distribution of the chip 7 is made to be uniform, and the chip 7 can be mounted on a substrate without causing junction failures such as non-fusion of solder or void remaining.

Description

本発明は、基板上に半導体チップ(以下、単にチップと言うこともある)を実装するための半導体チップ接合装置に用いられるチップ加熱ヘッド等に関し、特に、基板上におけるフリップチップ実装領域などのチップ実装領域において、加熱によってチップの接合を行う半導体チップ接合装置に用いられるチップ加熱ヘッドに関する。   The present invention relates to a chip heating head used in a semiconductor chip bonding apparatus for mounting a semiconductor chip (hereinafter sometimes simply referred to as a chip) on a substrate, and more particularly to a chip such as a flip chip mounting region on a substrate. The present invention relates to a chip heating head used in a semiconductor chip bonding apparatus that bonds chips by heating in a mounting region.

従来より、チップと基板、またはチップとチップとの接合方法として、半田材やAuバンプ等を用いて両者を接合する方法が一般的に行われている。これらの接合方法では、チップと基板、またはチップとチップとの接合部に半田材やAuバンプ等を付着させた状態で接合部同士を接触させ、半田材やAuバンプを溶融・凝固させて配線部の接続を行っている。この際、チップ加熱ヘッドなどの熱源を用いてチップや基板を均一に加圧・加熱することにより、半田材やAuバンプを溶融させながらチップや基板の配線部を接合している(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a bonding method between a chip and a substrate or between a chip and a chip, a method of bonding both using a solder material, Au bump, or the like is generally performed. In these bonding methods, the bonding parts are brought into contact with each other with the solder material or Au bumps attached to the chip-to-substrate or chip-to-chip bonding parts, and the solder material or Au bumps are melted and solidified for wiring. Are connected. At this time, the chip and substrate wiring parts are joined while melting the solder material and Au bumps by uniformly pressing and heating the chip and substrate using a heat source such as a chip heating head (for example, patents) Reference 1).

なお、一般的には、チップ加熱ヘッドによってチップ側を加熱する方法が行われているため、チップのサイズなどを考慮して、所望の熱容量のチップ加熱ヘッドや単体ヒータなどによってチップを加熱する必要がある。また、チップの劣化防止および実装工程の時間短縮を行う観点から、チップの実装処理時間を短くするためには、チップを素早く加熱、冷却する必要があるので、一般的には、セラミックヒータなどのような熱容量が小さく、かつ高い熱応答性のあるヒータが用いられている。   In general, since a method of heating the chip side by a chip heating head is performed, the chip needs to be heated by a chip heating head having a desired heat capacity or a single heater in consideration of the size of the chip. There is. In addition, from the viewpoint of preventing chip deterioration and shortening the mounting process time, in order to shorten the chip mounting processing time, it is necessary to quickly heat and cool the chip. A heater having such a small heat capacity and high thermal response is used.

一方、チップや基板の加熱温度が領域によってバラツクため、チップ内での半田材またはAuバンプの溶融状態にバラツキが存在することがある。特に、セラミックヒータ等の高い熱応答のあるヒータは熱容量が小さいために、外乱によって温度降下を引き起こし易く、また熱拡散率も金属に比べて小さいために熱分布の均一性が悪いので加熱温度にバラツキが生じやすい。例えば、FCBGA(Fripchip Ball Grid Array)などのような外形寸法の大きいチップ等では、チップの中央部から該チップの外周部に向けて分布温度が低くなるため、その分布温度の状態によってはチップの外周部では半田材やAuバンプが未溶融の状態になって接合不良を引き起こす要因となる。   On the other hand, since the heating temperature of the chip or the substrate varies depending on the region, there may be variations in the molten state of the solder material or Au bump in the chip. In particular, heaters with high thermal response, such as ceramic heaters, have a small heat capacity, so they tend to cause a temperature drop due to disturbance, and the thermal diffusivity is also small compared to metals, so the uniformity of heat distribution is poor, so the heating temperature is low. Variation is likely to occur. For example, in a chip having a large outer dimension such as a FCBGA (Flipchip Ball Grid Array), the distribution temperature decreases from the center of the chip toward the outer periphery of the chip. At the outer periphery, the solder material and Au bumps are in an unmelted state, which causes a bonding failure.

そこで、このような温度分布のバラツキの問題を解決するために、チップ加熱ヘッドなどの加熱源の加熱温度を高くしたり、チップの外周部が十分に加熱されるように加熱時間を長くしたりする方法が採られている。ところが、加熱することによって半田材またはAuバンプの内部からガスが発生するため、半田材またはAuバンプの内部に未接合部として残るおそれもある。また、高温加熱の状態にしたり加熱状態を保持したりすることにより、さらにガスが発生しやすくなるため、加熱温度を高くしたり加熱時間を長くしたりすることは好ましくない。また、加熱源としてのヒータを複数設け、チップ中の央部よりも高い温度でチップの外周部を加熱する方法もあるが、ヒータが複数個必要になるために費用が嵩むと共に小さいチップに対する加熱対応が難しくなる。   Therefore, in order to solve the problem of such variation in temperature distribution, the heating temperature of a heating source such as a chip heating head is increased, or the heating time is extended so that the outer peripheral portion of the chip is sufficiently heated. The method to be taken is taken. However, since gas is generated from the inside of the solder material or Au bump by heating, there is a possibility that it remains as an unjoined portion inside the solder material or Au bump. Moreover, since it becomes easy to generate | occur | produce gas by making it the state of a high temperature heating or hold | maintaining a heating state, it is unpreferable to raise heating temperature or lengthen heating time. There is also a method of providing a plurality of heaters as heating sources and heating the outer peripheral part of the chip at a temperature higher than the central part of the chip. However, since a plurality of heaters are required, the cost increases and heating for a small chip is possible. It becomes difficult to respond.

そこで、上記のような不具合を解消するために、基板載置部材の周縁部と支持部材の接触部に等間隔で凹部を形成することによって、基板載置部の温度分布を均一にすることにより、基板上の成膜処理を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   Therefore, in order to eliminate the above problems, by forming concave portions at equal intervals in the peripheral portion of the substrate mounting member and the contact portion of the support member, the temperature distribution of the substrate mounting portion is made uniform. A technique for improving a film forming process on a substrate is disclosed (for example, see Patent Document 2).

また、関連技術として、ボンディングツールの基板接触面の中央部分に凹部が形成された基板変形防止部を設けることにより、半導体チップ(チップ)を基板にボンディングするときに該基板を変形させないように構成した技術が開示されている(特許文献3参照)。この技術によれば、外周縁に沿ってバンプ電極が配置されたチップを基板にボンディングする場合、ボンディングツールの基板接触面の中央部分に形成された凹部によって、半導体チップのバンプ電極より内部にはボンディングツールの押圧力が加わらないので、該基板の変形を防止することができる。   In addition, as a related technique, a substrate deformation prevention portion having a recess formed in the center portion of the substrate contact surface of the bonding tool is provided so that the substrate is not deformed when the semiconductor chip (chip) is bonded to the substrate. Has been disclosed (see Patent Document 3). According to this technique, when a chip having bump electrodes arranged along the outer periphery is bonded to a substrate, a recess formed in the central portion of the substrate contact surface of the bonding tool causes the bump electrode of the semiconductor chip to be located inside. Since the pressing force of the bonding tool is not applied, the deformation of the substrate can be prevented.

また、他の関連技術として、半導体チップと実装基板の熱膨張係数の相違による半導体チップの損傷を回避して、半導体チップを基板へ安定的に実装する技術が開示されている(特許文献4参照)。この技術によれば、半導体チップを載置するステージ側に凹部を設けることにより、加圧・加熱ヘッドによって半導体チップを実装基板に向けて押圧したときに、実装基板を前記凹部側に湾曲させた状態で半導体チップを該基板に接合することにより、半導体チップと実装基板の熱膨張係数の差を前記凹部が吸収するので、半導体チップを基板に安定的に搭載することができる。   As another related technique, a technique for stably mounting a semiconductor chip on a substrate while avoiding damage to the semiconductor chip due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the mounting substrate is disclosed (see Patent Document 4). ). According to this technique, by providing a recess on the stage side on which the semiconductor chip is placed, the mounting substrate is curved toward the recess when the semiconductor chip is pressed toward the mounting substrate by a pressure / heating head. By bonding the semiconductor chip to the substrate in the state, the recess absorbs the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the mounting substrate, so that the semiconductor chip can be stably mounted on the substrate.

特開2005−142460号公報JP 2005-142460 A 特開2004−193471号公報JP 2004-193471 A 特開2006−310354号公報JP 2006-310354 A 特開2007−214291号公報JP 2007-214291 A

しかしながら、前記特許文献2に開示された技術ような基板温度を均一にする方法では、加熱源となるヒータ部品が基板より大きくなるため、チップを狭ピッチで基板に実装するような場合などにおいては、構造上から観点から見て、微細加工を行う半導体チップ接合装置としての適用が難しい。   However, in the method of making the substrate temperature uniform as in the technique disclosed in Patent Document 2, the heater component that becomes a heating source becomes larger than the substrate, so that the chip is mounted on the substrate at a narrow pitch. From the viewpoint of structure, it is difficult to apply as a semiconductor chip bonding apparatus that performs fine processing.

また、特許文献3に開示された技術は、凹部が形成された基板変形防止部を設けることにより、基板の変形を防止して該基板に対してチップを適正にマウントすることはできるが、この公報にはチップの温度分布を均一にする技術は開示されていない。すなわち、ボンディングツールにおいて、チップ外周縁のバンプ電極より内側部分に凹部を設けたとしても、チップの大きさと凹部の大きさとの対応関係が不特定であるので、チップの温度分布を均一化する技術に展開することはできない。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 3 can prevent a substrate from being deformed by providing a substrate deformation preventing portion having a recess, and can properly mount a chip on the substrate. The publication does not disclose a technique for making the temperature distribution of the chip uniform. That is, in the bonding tool, even if a recess is provided in the inner part of the bump electrode on the outer periphery of the chip, the correspondence between the size of the chip and the size of the recess is unspecified, so the technology for uniformizing the temperature distribution of the chip Can not be deployed.

さらに、特許文献4に開示された技術は、半導体チップを載置するステージ側の中央部に凹部を設けることにより、半導体チップと基板の熱膨張係数の差を吸収して該半導体チップを基板に安定的に搭載することができるが、加熱ヒータの熱はステージ側を経由することなく半導体チップに伝熱するため、ステージの凹部によって半導体チップの温度分布を均一にすることはできない。   Furthermore, the technique disclosed in Patent Document 4 absorbs a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the substrate by providing a recess in the central portion on the stage side on which the semiconductor chip is placed, so that the semiconductor chip is mounted on the substrate. Although it can be mounted stably, since the heat of the heater is transferred to the semiconductor chip without passing through the stage side, the temperature distribution of the semiconductor chip cannot be made uniform by the recess of the stage.

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、加熱したチップの温度低下を抑制して該チップの温度バラツキを最小限に抑えることにより、接合不良なくチップを基板に実装することができるチップ加熱ヘッドを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and mounts a chip on a substrate without defective bonding by suppressing temperature drop of a heated chip and minimizing temperature variation of the chip. An object of the present invention is to provide a chip heating head that can be used.

前記の目的を達成するために、本発明に係るチップ加熱ヘッドは、半導体チップを加熱する加熱手段と、該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドにおいて、前記コレットは、前記半導体チップとの接触密度を粗密に分布させて、前記加熱手段から前記半導体チップへ伝達される伝熱容量に分布を持たせていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a chip heating head according to the present invention is a chip heating head comprising heating means for heating a semiconductor chip and a collet for adsorbing or gripping the semiconductor chip. The contact density with the semiconductor chip is roughly distributed so that the heat transfer capacity transferred from the heating means to the semiconductor chip is distributed.

また、本発明に係るチップ加熱ヘッドは、半導体チップを加熱する加熱手段と該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドドにおいて、前記コレットは、前記加熱手段の外周部から前記半導体チップのチップ中心部に向かって該半導体チップとの接触密度を段階的に粗にすることにより、該半導体チップへの伝熱容量に分布を持たせることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a chip heating head comprising: a heating means for heating a semiconductor chip; and a collet for adsorbing or holding the semiconductor chip. A feature is that the heat transfer capacity to the semiconductor chip is distributed by gradually increasing the contact density with the semiconductor chip toward the center of the chip.

また、本発明に係るチップ加熱ヘッドは、半導体チップを加熱する加熱手段と該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドにおいて、前記コレットは、自己の内部に中空部を設けることによって前記半導体チップへの伝熱容量に分布を持たせることを特徴とする。   Moreover, the chip heating head according to the present invention is a chip heating head comprising heating means for heating a semiconductor chip and a collet for adsorbing or holding the semiconductor chip, and the collet has a hollow portion inside itself. Thus, the heat transfer capacity to the semiconductor chip is distributed.

本発明のチップ加熱ヘッドによれば、大気との接触が大きいために温度低下が生じやすい半導体チップのチップ外周部への伝熱量を多くすることができるので、半導体チップ内における温度分布のバラツキを最小限に抑えることが可能となる。これによって、未溶融半田や残留ボイド等による半導体チップと基板との接合不良が生じることなく、半導体チップを基板へ実装することができる。その結果、基板へ半導体チップを搭載するときの歩留りを低減させることが可能となる。   According to the chip heating head of the present invention, it is possible to increase the amount of heat transfer to the outer peripheral portion of the semiconductor chip that is likely to decrease in temperature due to large contact with the atmosphere. It can be minimized. As a result, the semiconductor chip can be mounted on the substrate without causing a bonding failure between the semiconductor chip and the substrate due to unmelted solder, residual voids, or the like. As a result, it is possible to reduce the yield when the semiconductor chip is mounted on the substrate.

本発明の一実施形態に係る半導体チップ搭載接合装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the semiconductor chip mounting joining apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すチップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)とその周辺構造の分解図である。FIG. 2 is an exploded view of a chip heater unit (chip heating head) and its peripheral structure shown in FIG. 1. 本発明の第1実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の詳細図であり、(a)は縦断面図、(b)はコレットとチップとの接触部分の図である。It is detail drawing of the chip | tip heater part which concerns on 1st Embodiment of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a figure of the contact part of a collet and a chip | tip. 本発明の第2実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the chip | tip heater part which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the chip | tip heater part which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の詳細図であり、(a)は縦断面図、(b)はコレットとチップとの接触部分の図である。It is detail drawing of the chip | tip heater part which concerns on 4th Embodiment of this invention, (a) is a longitudinal cross-sectional view, (b) is a figure of the contact part of a collet and a chip | tip. 本発明の第5実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the chip | tip heater part which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the chip | tip heater part which concerns on 6th Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態に係るチップ加熱ヘッド(加熱ヒータ部)は、加熱によって半導体チップの接合を行う半導体チップ接合装置に用いられるチップ加熱ヘッドであって、加熱手段(ヒータ本体)の伝熱方向において、半導体チップのチップ中央部とチップ外周部とで接触密度が異なるように構成したことを特徴としている。   A chip heating head (heater heater unit) according to an embodiment of the present invention is a chip heating head used in a semiconductor chip bonding apparatus that bonds semiconductor chips by heating, and a heat transfer direction of a heating means (heater body). 1 is characterized in that the contact density is different between the center portion of the semiconductor chip and the outer peripheral portion of the chip.

好ましくは、チップ中央部とチップ外周部とで接触密度が段階的に異なるように構成する。なお、チップ加熱ヘッドは、半導体チップを加熱する熱源となる加熱手段(ヒータ本体)と、その加熱手段により加熱されて、半導体チップを把持するコレットとを備えて構成されている。以下、本発明に係るチップ加熱ヘッドについて、図面を参照しながら好適な実施形態の幾つかを詳細に説明する。   Preferably, the contact density is configured to differ stepwise between the chip center and the chip outer periphery. The chip heating head includes a heating unit (heater body) serving as a heat source for heating the semiconductor chip, and a collet that is heated by the heating unit and holds the semiconductor chip. Hereinafter, several preferred embodiments of the chip heating head according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る半導体チップ搭載接合装置の構成を示す斜視図である。図1に示すように、チップ(図示せず)を搭載する基板1は基板ステージ2に把持され、基板ステージ2は、X軸ステージ3及びY軸ステージ4によってX、Y方向へ水平に駆動することができる。また、チップはチップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)5に把持され、該チップ加熱ヒータ部5はZ軸ステージ6により鉛直方向に駆動することができる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a semiconductor chip mounting bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a substrate 1 on which a chip (not shown) is mounted is held by a substrate stage 2, and the substrate stage 2 is driven horizontally in the X and Y directions by an X axis stage 3 and a Y axis stage 4. be able to. The chip is held by a chip heater unit (chip heating head) 5, and the chip heater unit 5 can be driven in the vertical direction by the Z-axis stage 6.

図2は、図1に示すチップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)5とその周辺構造の分解図である。図2に示すように、Z軸ステージ6の下部に載置されたチップ加熱ヒータ部5は、ヒータ10と、チップ7を把持するためのコレット11とを有している。該コレット11は、図示しない真空発生器に接続することによってチップ7を吸着したり、クランプ機構(図示せず)などによってチップ7を把持したりすることができる。   FIG. 2 is an exploded view of the chip heater unit (chip heating head) 5 and its peripheral structure shown in FIG. As shown in FIG. 2, the chip heater 5 placed on the lower part of the Z-axis stage 6 includes a heater 10 and a collet 11 for holding the chip 7. The collet 11 can attract the chip 7 by being connected to a vacuum generator (not shown), and can hold the chip 7 by a clamp mechanism (not shown).

図3は、本発明の第1実施形態に係るチップ加熱ヒータ部5の詳細図であり、(a)は縦断面図、(b)はコレット11とチップ7との接触部分の図である。図3(a)、(b)に示すように、チップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は、チップ7のチップ外周部のみが接触するような形状となっている。したがって、外気に触れて温度低下が発生しやすいチップ外周部への伝熱量をチップ中央部よりも大きくすることができる。これによって、チップ7の温度分布をほぼ均一にすることができる。   3A and 3B are detailed views of the chip heater 5 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a longitudinal sectional view, and FIG. 3B is a diagram of a contact portion between the collet 11 and the chip 7. As shown in FIGS. 3A and 3B, the chip heater unit (chip heating head) 5 is heated by the heater body 10 serving as a heat source for heating the chip 7, and vacuum suction or the like. And a collet 11 that holds the chip 7. The collet 11 has a shape such that only the outer periphery of the chip 7 contacts. Therefore, the amount of heat transfer to the outer periphery of the chip where the temperature is likely to decrease when exposed to the outside air can be made larger than that at the center of the chip. Thereby, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係るチップ加熱ヒータ部5の縦断面図である。図4に示すように、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は、チップ7のチップ外周部とチップ中央部へ接触するような形状となっている。例えば、図3で示した第1実施形態の場合よりチップ7が大きいサイズであってチップ中央部の温度が下がりすぎる場合には、図4に示すように、チップ7におけるチップ外周部とチップ中央部へコレット11を接触させることによって、チップ中央部への伝熱を補助することができる。これによって、チップ7が比較的大きいサイズであっても、該チップ7の温度分布をほぼ均一にすることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the chip heater 5 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the chip heater unit 5 includes a heater body 10 serving as a heat source for heating the chip 7, and a collet 11 that is heated by the heater body 10 and holds the chip 7 by vacuum suction or the like. ing. Further, the collet 11 is shaped so as to come into contact with the outer periphery of the chip 7 and the center of the chip. For example, when the chip 7 has a size larger than that of the first embodiment shown in FIG. 3 and the temperature in the center of the chip is too low, as shown in FIG. By bringing the collet 11 into contact with the part, heat transfer to the center part of the chip can be assisted. Thereby, even if the chip 7 has a relatively large size, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係るチップ加熱ヒータ部5の縦断面図である。図5に示すように、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は、チップ7のチップ外周部への接触面を密にし、チップ中央部への接触面を粗にしている。これによって、チップ7に反りなどが生じる場合には、チップ中央部への接触面の表面粗さを粗くすることによって、チップ中央部の接触密度を小さくすることができる。したがって、チップ7に反りが発生したときでも、該チップ7の温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the chip heater 5 according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the chip heater unit 5 includes a heater main body 10 that is a heat source for heating the chip 7 and a collet 11 that is heated by the heater main body 10 and holds the chip 7 by vacuum suction or the like. ing. In addition, the collet 11 has a dense contact surface with the chip outer periphery of the chip 7 and a rough contact surface with the chip center. As a result, when the chip 7 is warped, the contact density of the chip central portion can be reduced by increasing the surface roughness of the contact surface to the chip central portion. Therefore, even when the chip 7 is warped, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

(第4実施形態)
図6は、本発明の第4実施形態に係るチップ加熱ヒータ部の詳細図であり、(a)は縦断面図、(b)はコレットとチップとの接触部分の図である。図6に示すように、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は、チップ7のチップ外周部の四隅に接触するような形状となっている。これによって、図3に示した第1実施形態の場合よりチップ7が小さいサイズであって、チップ外周部の温度低下は小さいがチップ四隅の温度低下が大きい場合には、チップ7のチップ四隅のみをコレット11と接触させることにより、該チップ7の温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。
(Fourth embodiment)
6A and 6B are detailed views of a chip heater according to the fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a longitudinal sectional view, and FIG. 6B is a diagram of a contact portion between a collet and a chip. As shown in FIG. 6, the chip heater unit 5 includes a heater body 10 serving as a heat source for heating the chip 7, and a collet 11 that is heated by the heater body 10 and holds the chip 7 by vacuum suction or the like. ing. Further, the collet 11 is shaped so as to come into contact with the four corners of the outer peripheral portion of the chip 7. Accordingly, when the chip 7 is smaller in size than the case of the first embodiment shown in FIG. 3 and the temperature decrease at the outer periphery of the chip is small, but the temperature decrease at the four corners of the chip is large, only the four corners of the chip 7 are obtained. By contacting with the collet 11, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

(第5実施形態)
図7は、本発明の第5実施形態に係るチップ加熱ヒータ部5の縦断面図である。図7に示すように、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は、ヒータ10の中央部に非接触面を設け、該ヒータ10の外周部で接触している。これによって、コレット11とチップ7との接触面を均一にしても、コレット11とヒータ7の中央部とが非接触面となっているので、チップ7のチップ外周部の熱伝導がよくなるので、結果的に、該チップ7の温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a chip heater 5 according to the fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the chip heater unit 5 includes a heater body 10 serving as a heat source for heating the chip 7, and a collet 11 that is heated by the heater body 10 and holds the chip 7 by vacuum suction or the like. ing. The collet 11 is provided with a non-contact surface at the center of the heater 10 and is in contact with the outer periphery of the heater 10. As a result, even if the contact surface between the collet 11 and the chip 7 is made uniform, the collet 11 and the central part of the heater 7 are non-contact surfaces. As a result, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

(第6実施形態)
図8は、本発明の第6実施形態に係るチップ加熱ヒータ部5の縦断面図である。図7に示すように、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を加熱する熱源となるヒータ本体10と、ヒータ本体10により加熱されて、真空吸着などによってチップ7を把持するコレット11とによって構成されている。また、コレット11は中央部付近のコレット内部に空洞を設けた構成となっている。これによって、コレット11とチップ7との接触面を均一にしても、コレット11の中央部付近のコレット内部に空洞が設けられているので、チップ7のチップ外周部の熱伝導がよくなるので、結果的に、該チップ7の温度分布をほぼ均一にすることが可能となる。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the chip heater 5 according to the sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the chip heater unit 5 includes a heater body 10 serving as a heat source for heating the chip 7, and a collet 11 that is heated by the heater body 10 and holds the chip 7 by vacuum suction or the like. ing. The collet 11 has a configuration in which a cavity is provided inside the collet near the center. As a result, even if the contact surface between the collet 11 and the chip 7 is made uniform, a cavity is provided in the collet near the center of the collet 11, so that the heat conduction at the chip outer periphery of the chip 7 is improved. Therefore, the temperature distribution of the chip 7 can be made substantially uniform.

以上説明したように、上記実施形態に係る半導体チップ接合装置に用いられるチップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)よれば、チップ加熱ヒータ部5は、チップ7を把持するコレット11に接触していて、該チップ7を基板(図示せず)に接合するために加熱を行っている。また、このコレット11は、チップ7を把持するために該チップ7に接触している。したがって、チップ加熱ヒータ部5からの熱はコレット11を介してチップ7へ効率的に伝熱される。   As described above, according to the chip heater unit (chip heating head) used in the semiconductor chip bonding apparatus according to the embodiment, the chip heater unit 5 is in contact with the collet 11 that holds the chip 7. Heating is performed to bond the chip 7 to a substrate (not shown). The collet 11 is in contact with the chip 7 in order to hold the chip 7. Therefore, the heat from the chip heater 5 is efficiently transferred to the chip 7 via the collet 11.

さらに、チップ加熱ヒータ部5からの熱をチップ7へ伝導させるための伝熱方向を決定するコレット11の形状は、チップ中央部とチップ外周部とでチップ7との接触密度が異なっている。すなわち、チップ中央部ではチップ7とコレット11との接触密度は小さく、チップ外周部ではチップ7とコレット11との接触密度は大きくなっている。   Further, the shape of the collet 11 that determines the heat transfer direction for conducting the heat from the chip heater 5 to the chip 7 is different in the contact density between the chip 7 and the chip outer periphery. That is, the contact density between the chip 7 and the collet 11 is small at the center of the chip, and the contact density between the chip 7 and the collet 11 is large at the outer periphery of the chip.

その結果、チップ加熱ヒータ部5からの伝熱によって、チップ7におけるチップ外周部の方がチップ中央部より温度が高くなるように加熱される。言い換えると、大気との接触面積が大きいために温度低下が発生しやすいチップ外周部への伝熱量を多くすることができるため、チップ7内における温度分布のバラツキを最小限に抑えることが可能となる。   As a result, due to the heat transfer from the chip heater unit 5, the chip outer periphery of the chip 7 is heated so that the temperature is higher than the center of the chip. In other words, because the contact area with the atmosphere is large, the amount of heat transfer to the outer periphery of the chip where temperature drop is likely to occur can be increased, so that variations in temperature distribution within the chip 7 can be minimized. Become.

以上、本発明に係るチップ加熱ヘッド(チップ加熱ヒータ部)の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明の具体的に構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらは本発明に含まれる。例えば、コレットは、チップの外周部付近から中央部付近からに向かって段階的にチップとの接触密度を粗にすることによって、ヒータ本体からチップへ伝達される伝熱容量に分布を持たせるように構成してもよい。また、複数のヒータによりチップを加熱することで、チップの温度バラツキを最小限に抑えるようにしてもよい。   As described above, the embodiments of the chip heating head (chip heater unit) according to the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration of the present invention is not limited to these embodiments. Even if there is a design change or the like within a range not departing from the gist of the invention, it is included in the present invention. For example, the collet has a distribution in the heat transfer capacity transferred from the heater body to the chip by gradually increasing the contact density with the chip from the vicinity of the outer periphery to the vicinity of the center. It may be configured. Moreover, the temperature variation of the chip may be minimized by heating the chip with a plurality of heaters.

1 基板
2 基板ステージ
3 X軸ステージ
4 Y軸ステージ
5 チップ加熱ヒータ部(チップ加熱ヘッド)
6 Z軸ステージ
7 チップ
10 ヒータ本体(加熱手段)
11 コレット
1 Substrate 2 Substrate stage 3 X-axis stage 4 Y-axis stage 5 Chip heater (chip heating head)
6 Z-axis stage 7 Chip 10 Heater body (heating means)
11 Collet

Claims (6)

半導体チップを加熱する加熱手段と、該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドにおいて、
前記コレットは、前記半導体チップとの接触密度を粗密に分布させて、前記加熱手段から前記半導体チップへ伝達される伝熱容量に分布を持たせていることを特徴とするチップ加熱ヘッド。
In a chip heating head comprising heating means for heating a semiconductor chip, and a collet that sucks or grips the semiconductor chip,
The chip heating head according to claim 1, wherein the collet distributes a contact density with the semiconductor chip in a coarse and dense manner so that a heat transfer capacity transferred from the heating means to the semiconductor chip is distributed.
前記コレットは、前記半導体チップの外周部付近から中央部付近に向かって段階的に該半導体チップとの接触密度を粗にすることにより、前記加熱手段から前記半導体チップへ伝達される伝熱容量に分布を持たせていることを特徴とする請求項1に記載のチップ加熱ヘッド。   The collet is distributed in the heat transfer capacity transferred from the heating means to the semiconductor chip by gradually increasing the contact density with the semiconductor chip from the vicinity of the outer periphery of the semiconductor chip to the vicinity of the center. The chip heating head according to claim 1, wherein the chip heating head is provided. 前記コレットは、前記半導体チップと対向する面に、該半導体チップと接触する接触部と、該半導体チップと接触しない非接触部とを設けることにより、該半導体チップとの接触密度を粗密に分布させることを特徴とする請求項1または2に記載のチップ加熱ヘッド。   The collet has a contact portion that contacts the semiconductor chip and a non-contact portion that does not contact the semiconductor chip on a surface facing the semiconductor chip, so that the contact density with the semiconductor chip is roughly distributed. The chip heating head according to claim 1, wherein the chip heating head is provided. 前記コレットは、前記半導体チップの中央部付近に前記非接触部を設け、該半導体チップの外周部付近に前記接触部を設けていることを特徴とする請求項3に記載のチップ加熱ヘッド。   4. The chip heating head according to claim 3, wherein the collet is provided with the non-contact portion near a central portion of the semiconductor chip and the contact portion near an outer peripheral portion of the semiconductor chip. 半導体チップを加熱する加熱手段と該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドにおいて、
前記コレットは、前記加熱手段の外周部から前記半導体チップのチップ中心部に向かって該半導体チップとの接触密度を段階的に粗にすることにより、該半導体チップへの伝熱容量に分布を持たせることを特徴とするチップ加熱ヘッド。
In a chip heating head comprising heating means for heating a semiconductor chip and a collet for adsorbing or holding the semiconductor chip,
The collet has a distribution of heat transfer capacity to the semiconductor chip by gradually increasing the contact density with the semiconductor chip from the outer periphery of the heating means toward the chip center of the semiconductor chip. A chip heating head characterized by that.
半導体チップを加熱する加熱手段と該半導体チップを吸着または把持するコレットとを備えたチップ加熱ヘッドにおいて、
前記コレットは、自己の内部に中空部を設けることによって前記半導体チップへの伝熱容量に分布を持たせることを特徴とするチップ加熱ヘッド。
In a chip heating head comprising heating means for heating a semiconductor chip and a collet for adsorbing or holding the semiconductor chip,
A chip heating head according to claim 1, wherein the collet has a distribution in a heat transfer capacity to the semiconductor chip by providing a hollow portion within the collet.
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