JP2013138077A - Three-dimensional mounting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のチップを実装する三次元実装装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional mounting apparatus for mounting a plurality of chips.
近年、半導体デバイスのフットプリントを低減するために、複数のIC基板(チップ)を積層して半導体デバイスを製造する三次元実装装置が開発されている。この三次元実装装置を用いた実装方法では、各チップにおいて当該チップを厚み方向に貫通する導体からなる配線、例えば、TSV(Through Silicon Via)が形成され、一のチップの配線の端部に形成された電極パッドが他のチップの配線の端部に形成された半田バンプと接合されて三次元的に回路が形成される。三次元実装方法としては、COW(Chip On Wafer)工法やCOC(Chip On Chip)工法等が知られている。いずれの工法においても、積層するチップのずれを防止するために、各チップ同士の本接合に先立って各チップ同士を仮接合し、仮接合された複数のチップ同士をリフローによって本接合することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in order to reduce the footprint of a semiconductor device, a three-dimensional mounting apparatus for manufacturing a semiconductor device by stacking a plurality of IC substrates (chips) has been developed. In the mounting method using this three-dimensional mounting apparatus, a wiring made of a conductor that penetrates the chip in the thickness direction, for example, TSV (Through Silicon Via), is formed in each chip, and is formed at the end of the wiring of one chip. The formed electrode pads are joined to solder bumps formed at the ends of the wirings of other chips to form a three-dimensional circuit. As a three-dimensional mounting method, a COW (Chip On Wafer) method, a COC (Chip On Chip) method, and the like are known. In any method, in order to prevent displacement of the stacked chips, each chip is temporarily bonded prior to the main bonding between the chips, and the plurality of temporarily bonded chips are finally bonded by reflow. It is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の三次元実装方法では、1つのチャンバ、例えば、リフロー炉内において半導体デバイスを構成する積層された複数のチップの組(以下、「積層チップ」という。)を1つずつリフローするが、個別の積層チップに対して同一圧力で積層チップ数だけリフローを行う方法では、操作が煩雑で、積層チップ当たりのコストが高騰し、積層チップ数が多いほどコストが高くなるという問題がある。 However, in the conventional three-dimensional mounting method, a set of a plurality of stacked chips (hereinafter referred to as “stacked chips”) constituting a semiconductor device is reflowed one by one in one chamber, for example, a reflow furnace. In the method of performing reflowing on the number of stacked chips at the same pressure with respect to individual stacked chips, there is a problem that the operation is complicated, the cost per stacked chip increases, and the cost increases as the number of stacked chips increases.
また、それぞれ厚さの異なる積層チップを同時にリフローする際に積層チップ相互間の層厚差を吸収する方法、例えばエラストマー部材を積層チップの下に敷く方法にあっては、各積層チップを同時に押圧する押圧部材が大型化することに伴って該押圧部材の昇温又は冷却時間が長くなるので熱効率が低下すると共に、使用環境条件に長期間耐え得るエラストマー材料が乏しいことから、却ってランニングコストが高くなるという問題がある。 Also, in the method of absorbing the layer thickness difference between the laminated chips when reflowing the laminated chips having different thicknesses at the same time, for example, in the method of laying the elastomer member under the laminated chip, the laminated chips are pressed simultaneously. As the pressing member increases in size, the temperature rise or cooling time of the pressing member becomes longer, resulting in a decrease in thermal efficiency and a lack of elastomer material that can withstand the environmental conditions of use for a long time. There is a problem of becoming.
一方、個々の積層チップを独立に加圧する治具を製作し、複数の積層チップをそれぞれ載置して治具又はその雰囲気の温度を調整する方法にあっては、各治具への積層チップの載置及び取り外しが煩雑となり、スループットが低下するという問題がある。 On the other hand, in the method of manufacturing a jig that pressurizes each individual laminated chip independently and placing a plurality of laminated chips respectively to adjust the temperature of the jig or its atmosphere, the laminated chip to each jig There is a problem that the placement and removal of the camera becomes complicated and the throughput is lowered.
本発明の課題は、厚さの異なる複数の積層チップであっても、同一圧力で一度に押圧して実装することができると共に、積層チップの実装処理におけるスループットを向上させることができる三次元実装装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional mounting capable of mounting a plurality of laminated chips having different thicknesses by pressing the same pressure at a time and improving the throughput in the mounting process of the laminated chips. To provide an apparatus.
上記課題を解決するために、請求項1記載の三次元実装装置は、密閉可能な処理室と、該処理室内に配置され、複数のチップを積層した積層チップをそれぞれ載置する複数の載置台と、前記処理室に対向して配置された圧力室と、前記複数の載置台に対応して設けられ、一端が前記処理室内に突出して前記複数の載置台の載置面とそれぞれ対向する押圧面を形成し、他端が前記圧力室内に突出して頂部平面を形成する複数のピストンと、前記処理室及び圧力室と連通し、前記処理室内の圧力と前記圧力室内の圧力との差圧を形成する圧力調整装置とを有し、前記複数のピストンの前記押圧面は、前記差圧に基づいて前記複数の載置台に載置される前記複数の積層チップを一度に押圧して実装することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a three-dimensional mounting apparatus according to claim 1 includes a process chamber that can be sealed, and a plurality of mounting tables that are disposed in the processing chamber and each mount a stacked chip in which a plurality of chips are stacked. And a pressure chamber disposed opposite to the processing chamber, and a pressure provided to correspond to the plurality of mounting tables, one end projecting into the processing chamber and facing the mounting surfaces of the plurality of mounting tables, respectively. A plurality of pistons, the other end of which protrudes into the pressure chamber and forms a top plane, and communicates with the processing chamber and the pressure chamber, and the pressure difference between the pressure in the processing chamber and the pressure chamber A pressure adjusting device to be formed, and the pressing surfaces of the plurality of pistons press and mount the plurality of laminated chips mounted on the plurality of mounting tables at a time based on the differential pressure. It is characterized by.
請求項2記載の三次元実装装置は、請求項1記載の三次元実装装置において、前記圧力室内の圧力が前記処理室内の圧力よりも高い時、前記複数のピストンの前記押圧面は前記複数の積層チップを押圧し、前記圧力室内の圧力が前記処理室内の圧力よりも低い時、前記押圧を解消することを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 2 is the three-dimensional mounting apparatus according to claim 1, wherein when the pressure in the pressure chamber is higher than the pressure in the processing chamber, the pressing surfaces of the plurality of pistons are the plurality of the plurality of pistons. When the laminated chip is pressed and the pressure in the pressure chamber is lower than the pressure in the processing chamber, the pressing is released.
請求項3記載の三次元実装装置は、請求項1又は2記載の三次元実装装置において、前記複数のピストンにおける前記頂部平面の面積は、全て等しいことを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to a third aspect is the three-dimensional mounting apparatus according to the first or second aspect, wherein the top plane areas of the plurality of pistons are all equal.
請求項4記載の三次元実装装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記圧力室内に、前記ピストンの前記頂部平面の変位を微調整するための釣支部材が設けられていることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 4 is the three-dimensional mounting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a fishing line for finely adjusting a displacement of the top plane of the piston in the pressure chamber. A support member is provided.
請求項5記載の三次元実装装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記ピストンには、該ピストンの押圧面を加熱する加熱部材及び冷却する冷却部材が埋設されていることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 5, wherein the piston includes a heating member that heats a pressing surface of the piston and a cooling member that cools the piston. Is embedded.
請求項6記載の三次元実装装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記載置台には、該載置台の載置面を加熱する加熱部材及び冷却する冷却部材が埋設されていることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 6 is the three-dimensional mounting apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the mounting table includes a heating member that heats a mounting surface of the mounting table and a cooling device. The cooling member to be embedded is embedded.
請求項7記載の三次元実装装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記処理室は、前記複数の載置台に対応して設けられた複数の単位処理室が連通管によって連通されたものであることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 7 is the three-dimensional mounting apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the processing chamber includes a plurality of units provided corresponding to the plurality of mounting tables. The processing chamber is connected by a communication pipe.
請求項8記載の三次元実装装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記圧力室は、前記複数のピストンに対応して設けられた複数の単位圧力室が連通管によって連通されたものであることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 8, wherein the pressure chamber is a plurality of unit pressures provided corresponding to the plurality of pistons. The chamber is communicated by a communication pipe.
請求項9記載の三次元実装装置は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記ピストンにおける前記押圧面と前記頂部平面とを連結する連結棒の前記処理室側の一部は耐圧用のベローズに囲まれており、該ベローズによって前記ピストンにおける前記押圧面が変位する際の前記処理室の密閉状態が確保されていることを特徴とする。 The three-dimensional mounting apparatus according to claim 9, wherein the processing chamber of the connecting rod connecting the pressing surface and the top plane of the piston is the three-dimensional mounting apparatus according to any one of claims 1 to 8. A part of the side is surrounded by a pressure-resistant bellows, and the bellows ensures a sealed state of the processing chamber when the pressing surface of the piston is displaced.
請求項10記載の三次元実装装置は、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記ピストンにおける前記連結棒の前記圧力室側の一部は耐圧用のベローズに囲まれており、該ベローズによって前記ピストンの前記頂部平面が変位する際の前記圧力室の密閉状態が確保されていることを特徴とする。
The three-dimensional mounting apparatus according to
請求項11記載の三次元実装装置は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の三次元実装装置において、前記処理室及び前記圧力室には、それぞれ大気との連通部を開閉する大気開放部が設けられていることを特徴とする。
The three-dimensional mounting apparatus according to
本発明によれば、複数の載置台が配設された処理室と、該処理室に対向配置された圧力室と、複数の載置台に対応して設けられたピストンであって一端が処理室内に突出して複数の載置台の載置面とそれぞれ対向する押圧面を形成し、他端が圧力室内に突出して頂部平面を形成する複数のピストンと、処理室内の圧力と圧力室内の圧力との差圧を形成する圧力調整装置とを有し、処理室内の圧力と圧力室内の圧力との差圧に基づいて各ピストンの押圧面が、載置台に載置された複数の積層チップを一度に押圧するので、厚さの異なる複数の積層チップであっても、同一圧力で一度に押圧して実装することができる。また、これによって、積層チップの実装処理におけるスループットを向上させることができる。 According to the present invention, a processing chamber in which a plurality of mounting tables are disposed, a pressure chamber disposed to face the processing chamber, and a piston provided corresponding to the plurality of mounting tables, one end of which is disposed in the processing chamber A plurality of pistons that form pressure surfaces facing the mounting surfaces of the plurality of mounting tables, the other ends projecting into the pressure chamber to form a top plane, and a pressure in the processing chamber and a pressure in the pressure chamber A pressure adjusting device for forming a differential pressure, and the pressing surface of each piston is configured so that a plurality of stacked chips mounted on the mounting table are moved at a time based on the pressure difference between the pressure in the processing chamber and the pressure in the pressure chamber. Since it presses, even if it is a several laminated chip from which thickness differs, it can mount by pressing at the same pressure at the same time. Moreover, this can improve the throughput in the mounting process of the laminated chip.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る三次元実装装置の構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a three-dimensional mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において、三次元実装装置10は、密閉可能な処理室11と、該処理室11に対向してその上部に配置された圧力室12と、処理室11と圧力室12とに連結され、その間の差圧を形成する圧力調整装置としての減圧ポンプ13とから主として構成されている。
In FIG. 1, a three-
処理室11内には、複数、例えば3つの載置台14が配置されている。3つ載置台14の載置面には、例えば、それぞれ厚さが異なる積層チップ30a〜30cが載置され、該積層チップ30a〜30cに対して実装処理が施される。ここで、積層チップとは、半導体デバイスを構成するために積層された複数のチップの組をいい、実装処理とは、積層チップを所定温度で加熱、押圧して各チップの半田バンプを溶かして各チップを電気的に導通させて半導体デバイスを形成する処理をいう。
In the
図2は、図1における三次元実装装置が実装処理を施す積層チップの構成を概略的に示す断面図であり、図2(A)は、実装処理を施す前の構成を示し、図2(B)は実装処理を施した後の構成を示す。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the laminated chip on which the three-dimensional mounting apparatus in FIG. 1 performs the mounting process, and FIG. 2A shows the configuration before the mounting process is performed. B) shows the configuration after the mounting process is performed.
図2(A)において、積層チップ30は、一番下に配置された、ベースチップ31に複数のチップ32を積層して構成される。ベースチップ31の上面には複数の電極パッド33が形成され、各チップ32の下面には複数の半田バンプ34が形成されるとともに、該半田バンプ34を避けるようにストッパー35が形成される一方、チップ32の上面には複数の電極パッド36が形成されている。チップ32の下面の半田バンプ34は、チップ32の下面に付着した半田ペーストによって形成される。また、各半田バンプ34の表面にはフラックス(図示省略)の層が形成されている。各チップ32において下面の半田バンプ34は上面の電極パッド36と当該チップ32を厚み方向に貫通する配線、例えば、TSV(図示しない)によって接続されている。
In FIG. 2A, the laminated
積層チップ30が形成される際、ベースチップ31の上面の各電極パッド33にチップ32の下面の各半田バンプ34を当接させるようにベースチップ31へチップ32を重ね、さらに、チップ32の上面の各電極パッド36に他のチップ32の下面の各半田バンプ34を当接させるようにベースチップ31へチップ32を重ね、以後、チップ32の積み重ねを繰り返す。このとき、電極パッド36及び半田バンプ34の厚さの合計はストッパー35の厚さよりも大きいため、積層チップ30へ実装処理を施す前は、下のチップ32の上面に上のチップ32のストッパー35が当接することはない。
When the
一方、積層チップ30へ実装処理を施すと、上のチップ32の半田バンプ34が溶融して下のチップ32の電極パッド36と接合されるが、このとき、半田バンプ34の形状が崩れるため、上のチップ32は下のチップ32へ向けて沈下し、上のチップ32のストッパー35が下のチップ32の上面に当接する(図2(B))。これにより、積層チップ30から半導体デバイスが製造される。
On the other hand, when the mounting process is performed on the
図1に戻って、各載置台14と対応して、その上部に載置台14と同数のピストン15がそれぞれ設けられている。ピストン15の一端は処理室11内に突出しており、他端は圧力室12内に突出している。ピストン15の処理室11内に突出する一端であって、載置台14の上部平面と対向する端部には押圧面15aが形成されており、他端である圧力室12内に突出する端部には頂部平面15bが形成されている。各ピストン15の押圧面15aの面積はそれぞれ等しく設定され、各ピストン15の頂部平面15bの面積もそれぞれ等しく設定される。
Returning to FIG. 1, corresponding to each mounting table 14, the same number of
圧力室12は、各ピストン15に対応する3つの単位圧力室12aの連結体からなり、各単位圧力室は連通管16によって一体に連通されて圧力室12を形成している。
The
処理室11及び圧力室12の境界は、処理室11を形成する上部壁面及び圧力室12を形成する下部壁面を兼用する境界壁17となっており、該境界壁17と、各ピストン15との摺接面にはベアリング等の軸受(以下、「ベアリング」という。)18が配置されている。
The boundary between the
境界壁17には、各単位圧力室12aに対応して、図1中、上下に貫通するスリット17aが設けられており、該スリット17aの一端は大気に開放し、他端は境界壁17と摺接するピストン15の連結棒の処理室11側の一部を囲む空間17bと連通している。すなわち、ピストン15の連結棒の一部は、処理室11及び圧力室12のいずれにも属さない空間である大気に開放されている。ここで、空間17bとは、処理室11内においてピストン15の連結棒における押圧面15a側の一部を囲むベローズ19によって処理室11内の空間と隔絶された空間をいう。
The
すなわち、ベローズ19は、例えば、円筒状を呈する耐圧用のベローズであって、ピストン15の押圧面15aの外周部と、該外周部に対向する境界壁17の下面であって、ピストン15が貫通する貫通孔とスリット17aとが連通する部分を包含する面の外周部とを連結するように配置され、該ベローズ19の外側の空間である処理室11内の空間と、内側の空間であって、ピストン15の連結棒の一部を囲む空間17aとを隔絶している。従って、ベローズ19によって、ピストン15の押圧面15aが変位する際の処理室11の密閉状態が確保される。
That is, the
また、ピストン15の連結棒であって圧力室12側の一部は、例えば、円筒状を呈する耐圧用のベローズ20によって囲まれている。すなわち、ベローズ20は、ピストン15の頂部平面15bの外周部と該外周部に対向する隔壁17の上面であって、ベアリング18を包含する面の外周部とを連結するように配設されており、該ベローズ20によってピストン15の頂部平面15bが変位する際の圧力室12の密閉状態が確保されている。
Further, a part of the connecting rod of the
積層チップ30a〜30cを押圧するピストン15には、該ピストン15の押圧面15aを加熱する加熱部材15c及び冷却する冷却部材(図示省略)が埋設されている。また、積層チップ30a〜30cを載置する載置台14には、該載置台14の載置面を加熱する加熱部材14a及び冷却する冷却部材(図示省略)が埋設されている。加熱部材15c、14aとしては、例えば、それぞれ電気配線15d及び14bが接続された電熱ヒータが好適に用いられる。なお、載置台14の載置面又はピストン15の押圧面15aを冷却する場合は、例えば、電熱ヒータの電源をOFFにし、熱交換機能を備えた載置台14又はピストン15に冷却用のエアーが供給される。
A
処理室11及び圧力室12はそれぞれT字状の連通配管21によって圧力調整装置としての減圧ポンプ13に連通されている。T字状の連通配管21における処理室11との連結部には開閉バルブ22が設けられ、圧力室12との連結部には開閉バルブ23が設けられ、さらに減圧ポンプ13との連結部には開閉バルブ24が設けられている。
The
また、処理室11及び圧力室12には、それぞれ大気解放部としての開放バルブ25及び大気に連通する連結配管28に付設されたマスフローコントローラ27が設けられている。
In addition, the
三次元実装装置10における減圧ポンプ13、開閉バルブ22〜24をはじめとする各種機器の動作は、例えば、三次元実装装置10が備える制御部(図示省略)のCPUが三次元実装方法に対応するプログラムに応じて制御する。
The operation of various devices including the
次に、図1の三次元実装装置が実行する積層チップの三次元実装方法について説明するが、先ず、図1の三次元実装装置10を用いた実装方法におけるピストン15の移動原理について説明する。
Next, the three-dimensional mounting method of the laminated chip executed by the three-dimensional mounting apparatus of FIG. 1 will be described. First, the principle of movement of the
図1において、ピストン15はベアリング18を介して境界壁17を図1中、上下方向に貫通する貫通孔の内壁面に対して摺動自在に支持されている。
1, the
また、処理室11内におけるベローズ19で囲まれた空間は処理室11内の空間とは隔絶されており、圧力室12におけるベローズ20で囲まれた空間も圧力室12内の空間と隔絶されている。従って、ピストン15は、ベローズ19で囲まれた空間及びベローズ20で囲まれた空間の圧力を所定圧力、例えば、大気圧に保持しつつ、図1中を上下方向に摺動自在に構成されている。この状態で、例えば、圧力室12内の圧力を大気圧に保持したまま処理室11内の圧力を大気圧よりも低い圧力に減圧すると、処理室11及び圧力室12の全内壁面に、処理室11内の容積を減少させると共に圧力室12内の容積を増大させて両室内の圧力をバランスさせる力が作用し、この作用力はピストン15の頂部平面15bにも作用する。作用力を受けた頂部平面15bは、図1中下方に変位しようとし、これによって、ピストン15全体が下方に押圧されて処理室11内に引き込まれ、結果としてピストン15の下方端に設けられた押圧面15aによって載置台14に載置された積層チップ30の上面を押圧する。
The space surrounded by the
上述した両室内の圧力をバランスさせる力の大きさは、処理室11内の圧力と圧力室12内の圧力との差(差圧)によって決定される。図1の三次元実装装置10では、各ピストン15に対応する3つの単位圧力室12a内の圧力は連通管16によって一体に連通されているために同一に維持される一方、各ピストン15は同一圧力に維持される処理室11内に面する。さらに、各ピストン15の頂部平面15bの面積はそれぞれ等しく設定される。したがって、差圧に起因する各ピストン15への作用力は全て等しくなる。これにより、各ピストン15の押圧面15aによって載置台14に載置された複数の積層チップ30a〜30cを、各積層チップ30a〜30cの厚さにかかわらず、同一圧力で一度に押圧することができる。
The magnitude of the force that balances the pressures in the two chambers described above is determined by the difference between the pressure in the
図3((A)〜(D))は、図1の三次元実装装置が実行する積層チップの三次元実装方法の工程を説明するための図である。 FIG. 3 ((A)-(D)) is a figure for demonstrating the process of the three-dimensional mounting method of the laminated chip which the three-dimensional mounting apparatus of FIG. 1 performs.
図3において、先ず、各ピストン15が上下方向の最上位に位置し、処理室11内の圧力と圧力室12内の圧力が共に同じ、例えば大気圧である初期状態において、図示省略した搬送装置によって処理室12内へ高さの異なる積層チップ30a〜30cを搬入し、各載置台14上にそれぞれ載置する。また、加熱部材14a及び15cによって各載置台14の載置面及び各ピストン15の押圧面15aを、例えば、半田のリフロープロファイルに合わせて加熱する(図3(A))。
In FIG. 3, first, each
次いで、各載置台14に載置した積層チップ30a〜30cがそれぞれ載置台14の表面温度と等しくなるまで放置し、その後、処理室11及び圧力室12を密閉状態にし、連通配管21における開閉のバルブ23を閉じ、開閉バルブ22及び24を開いて減圧ポンプ13を起動し、処理室11の内部圧力を、例えば133Pa(1Torr)に減圧する。処理室11内の圧力が減圧されると、処理室11と、例えば大気圧である圧力室12内の圧力との間に圧力差ΔPが生じ、上述したように、この差圧ΔPに基づいて各ピストン15が処理室11内に引き込まれ、ピストン15の押圧面15aが変位して積層チップ30a〜30cの上面を下方に向かって同じ押圧力で押圧する。
Next, the
このとき、先ず、最も厚い積層チップに30aに対向するピストン15の押圧面15aが積層チップ30aの上面に当接して該積層チップ30aを押圧し(図3(B))、次いで、2番目に厚い積層チップ30bに対向するピストン15の押圧面15aが積層チップ30bの上面に当接して該積層チップ30bを押圧し(図3(C))、最後に、最も薄い積層チップ30cに対向するピストン15の押圧面15aが積層チップ30cの上面に当接して該積層チップ30cを押圧する(図3(D))。積層チップ押圧時における処理室11内の圧力(圧力2)と、圧力室12内の圧力(圧力3)との関係は、式(1)のようになる。
At this time, first, the
圧力2 < 圧力3・・・・・(1)
処理室11と圧力室12との間に差圧ΔPを形成する際、処理室11に設けた開放バルブ25及び圧力室12に連結した連通配管28のマスフローメータ27を併用することもできる。このとき、マスフローメータ27を用いて、例えば外部空気又はN2ガス等の不活性ガスを圧力室12内に導入して、該圧力室12内の圧力を高めることもできる。
なお、積層チップ30a〜30cにおける押圧が開始される時間的な差はごく僅かなものであり、積層チップ30a〜30cは、実質的に同じ圧力で一度に押圧される。
Pressure 2 <Pressure 3 (1)
When the differential pressure ΔP is formed between the
In addition, the time difference at which the pressing in the
このようにして押圧された積層チップ30a〜30cにおいて、積層チップの構成部材である各チップの半田バンプが溶融して隣接する、例えば下側のチップの電極パッドと接合することによって、それぞれ厚さの異なる半導体デバイスが製造される。
In the
次いで、減圧ポンプ13、開閉バルブ22〜24等を制御して処理室11内の圧力を圧力室12内の圧力と同じ圧力、例えば大気圧に戻して各ピストン15を最上位である初期状態に戻し、必要に応じて半導体デバイスを所定温度、例えば常温まで冷却した後、処理室11の密閉状態を解除して製品である半導体デバイスを搬出する。
Next, the
本実施の形態に係る三次元実装装置10によれば、複数の載置台14が配設された処理室11と、該処理室11に対向配置された圧力室12と、複数の載置台4に対応して設けられた複数のピストン15と、処理室11と圧力室12の差圧を形成する減圧ポンプ13とを有し、該減圧ポンプ13を作動させることによって生じた処理室11と圧力室12の差圧に基づいてピストン15の押圧面15aによって載置台14に載置された複数の積層チップ30a〜30cを押圧するので、厚さの異なる複数の積層チップであっても、同一圧力で一度に押圧し、実装して複数の半導体デバイスを製造することができる。
According to the three-
また、本実施の形態によれば、各ピストン15の押圧面15aを変位させるためのモータ、アクチュエータ等の動力源が不要となるので、従来技術に比べて必要部品点数が減少するとともに、処理室11と圧力室12の間で差圧ΔPを設け、該差圧ΔPを所定時間維持した後、差圧ΔPを解消させるという簡単な操作で複数の積層チップに対して実装処理を施すことができる。従って、煩雑な操作が不要となり、実装処理におけるスループットを向上させることができる。
In addition, according to the present embodiment, a power source such as a motor or an actuator for displacing the
また、本実施の形態によれば、従来装置で必要であった複数の積層チップ相互間の厚さの差異を吸収するための、例えばエラストマー材料からなる敷物が不要になり、ランニングコストの低減を図ることができる。さらにまた、各積層チップ30a〜30cを載置する載置台14及び押圧するピストン15の押圧面15aを、各積層チップ30a〜30cにそれぞれ対応する個別の載置台及び押圧面としてので、一体ものの大型の載置台又は押圧面を用いる従来技術に比べて積層チップ30a〜30cを昇温及び冷却する際における熱効率が向上する。
In addition, according to the present embodiment, a rug made of, for example, an elastomer material for absorbing the difference in thickness between a plurality of laminated chips, which has been necessary in the conventional apparatus, becomes unnecessary, and the running cost can be reduced. Can be planned. Furthermore, since the mounting table 14 on which the stacked
本実施の形態において、処理室11と圧力室12の圧差ΔPは、予め実験等によって求めた、ピストン15の押圧面15aによって積層チップ30a〜30cを押圧するのに必要な押圧力が得られるΔPに設定することが好ましい。これによって、容易に必要な押圧力が得られるΔPを設定することが可能となる。
In the present embodiment, the pressure difference ΔP between the
本実施の形態において、大気圧(圧力1)と、処理室11内の圧力(圧力2)と、圧力室12内の圧力(圧力3)との関係は、実装処理時においては下記式(2)の関係を満足し、製品である半導体デバイスの取り出し時においては下記式(3)の関係を満足することが好ましい。 In the present embodiment, the relationship among the atmospheric pressure (pressure 1), the pressure in the processing chamber 11 (pressure 2), and the pressure in the pressure chamber 12 (pressure 3) is expressed by the following equation (2 It is preferable that the relationship of the following formula (3) is satisfied when the semiconductor device as a product is taken out.
圧力1 ≦ 圧力2 > 圧力3・・・・・(2)
圧力1 ≦ 圧力2 ≦ 圧力3・・・・・(3)
これによって、圧力室12が誤って大気に開放された場合であっても、ピストン15が図1中、上方に移動する方向に変位するので、積層チャック30a〜30cに対する押圧力が突然増大するという不都合を回避することができる。
Pressure 1 ≤ Pressure 2> Pressure 3 (2)
Pressure 1 ≤ Pressure 2 ≤ Pressure 3 (3)
As a result, even if the
本実施の形態において、処理室11と圧力室12の内容積は、通常、同じ容積に設定されるが、必ずしも同じである必要はない。処理室12内の圧力を大気に近い圧力に設定し、圧力室12内の圧力を処理室11内の圧力よりも高くして実装処理を施す際は、処理室12の内容積に比べて圧力室12の内容積を小さくすることが好ましく、これによって減圧ポンプ13の消費動力を節約することができる。一方、圧力室12の内容積を処理室11の内容積よりも大きくすることによって、減圧ポンプ13の駆動力又は稼働時間に対する圧力室12内の圧力の変化量が小さくなるので、ピストン15の押圧面15aの変位を微調整することができる。
In the present embodiment, the internal volumes of the
本実施の形態において、境界壁17に設けられたスリット17a及び該スリット17aに連通する空間17bは大気に開放されているので、配管又は配線スペースとして利用することが容易である。なお、スリット17a及び該スリット17aに連通する空間17bの圧力は大気圧に限定されるものではなく、圧力変動を伴わなければ大気圧以外の圧力であってもよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態において、処理室12内の載置台14の数を3つとしたが、載置台14の数、すなわち、一度に実装処理を施す積層チップ30の数は、限定されるものではなく、4つ又はそれ以上であってもよい。
In the present embodiment, the number of mounting
本実施の形態において、ピストン15における押圧面15aと連結棒との接続部に球面軸受を介在させることができる。
In the present embodiment, a spherical bearing can be interposed in the connection portion between the
図4は、押圧面15aと連結棒との接続部に球面軸受を介在させたピストン15の部分拡大図断面である。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of the
図4において、ピストン15における連結棒41の押圧面15a側の端部に、該押圧面15aの反対側において球欠状の凸部42を有し、該欠状の凸部42と対向する連結棒41の端部に、球欠状の凹部43を有し、該凹部43に凸部42が嵌合されている。凹部43の曲率半径は凸部42の曲率半径よりもわずかに大きく設定されているため、凸部42が凹部43へ嵌合され、且つ凸部42は凹部43内において該凹部43の球欠表面をなぞるように動く。これにより、押圧面15aの鉛直方向に対する傾きの自由度が向上するので、例えば、上面が水平でない積層チップであっても、その表面に押圧面15aを正確に当接して確実に押圧することができる。
In FIG. 4, at the end of the connecting
また、載置台14における載置面と、該載置面を支持する載置台本体との間に図4に示したような球面軸受を介在させることもでき、これによっても、上記と同様の効果が得られる。 Further, a spherical bearing as shown in FIG. 4 can be interposed between the mounting surface of the mounting table 14 and the mounting table main body that supports the mounting surface, and this also provides the same effects as described above. Is obtained.
本実施の形態において、各ピストン15の頂部平面15bの面積の誤差をはじめ、圧力室12内における各ピストン15の頂部平面の変位量における固体差を調整するための釣支部材を設けることが好ましい。
In the present embodiment, it is preferable to provide a fishing support member for adjusting the solid difference in the displacement amount of the top plane of each
図5は、本実施の形態における変形例を示す三次元実装装置の部分断面図である。 FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a three-dimensional mounting apparatus showing a modification of the present embodiment.
図5において、単位圧力室12a内のピストン15の頂部平面15bが圧力室12aの上部壁面に固定された支持部材51aに一端が固定された弾性部材としての、例えばばね部材51bによって釣支されている。支持部材51aとばね部材51bとによって釣支部材51が構成されている。
In FIG. 5, the top
このような釣支部材51において、ばね部材51bの復元力を調整することによって、処理室11と圧力室12との差圧ΔPに基づいて変位する頂部平面15bの変位量を加減して複数のピストン15における頂部平面15bの変位量、換言すれば押圧面15aの変位量を調整して各ピストン15における固体差をなくすることができる。なお、上記の場合とは逆に、各積層チップ30a〜30cにおいて、各ピストン15による押圧力に差を設けたい場合には、ばね部材51bの復元力をそのように調整することもできる。このような運用は、例えば、装置組み上げ直後の機器の固体差の調整に利用される。
In such a
以上、本発明を実施の形態を用いて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using embodiment, this invention is not limited to these embodiment.
10 三次元実装装置
11 処理室
12 圧力室
13 減圧ポンプ
14 載置台
15 ピストン
15a 押圧面
15b 頂部平面
30a〜30c 積層チップ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
該処理室内に配置され、複数のチップを積層した積層チップをそれぞれ載置する複数の載置台と、
前記処理室に対向して配置された圧力室と、
前記複数の載置台に対応して設けられ、一端が前記処理室内に突出して前記複数の載置台の載置面とそれぞれ対向する押圧面を形成し、他端が前記圧力室内に突出して頂部平面を形成する複数のピストンと、
前記処理室及び圧力室と連通し、前記処理室内の圧力と前記圧力室内の圧力との差圧を形成する圧力調整装置と
を有し、
前記複数のピストンの前記押圧面は、前記差圧に基づいて前記複数の載置台に載置される前記複数の積層チップを一度に押圧して実装することを特徴とする三次元実装装置。 A processable chamber,
A plurality of mounting tables, each of which is placed in the processing chamber and on which a stacked chip in which a plurality of chips are stacked is mounted;
A pressure chamber disposed opposite the processing chamber;
Provided corresponding to the plurality of mounting tables, one end protrudes into the processing chamber to form a pressing surface respectively facing the mounting surface of the plurality of mounting tables, and the other end protrudes into the pressure chamber. A plurality of pistons forming
A pressure adjusting device that communicates with the processing chamber and the pressure chamber and forms a differential pressure between the pressure in the processing chamber and the pressure in the pressure chamber;
The three-dimensional mounting apparatus characterized in that the pressing surfaces of the plurality of pistons press and mount the plurality of laminated chips mounted on the plurality of mounting tables at a time based on the differential pressure.
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---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
KR20180041592A (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 가부시기가이샤 디스코 | Method of manufacturing a stacked chip |
JP2020205368A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 株式会社新川 | Mounting device |
US10939597B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-03-02 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Component mounting device |
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2011
- 2011-12-28 JP JP2011287748A patent/JP2013138077A/en active Pending
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KR20180041592A (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 가부시기가이샤 디스코 | Method of manufacturing a stacked chip |
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US10939597B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-03-02 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Component mounting device |
JP2020205368A (en) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 株式会社新川 | Mounting device |
JP7317354B2 (en) | 2019-06-18 | 2023-07-31 | 株式会社新川 | Mounting equipment |
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