JP2845226B2

JP2845226B2 - 熱圧着装置

Info

Publication number: JP2845226B2
Application number: JP31466496A
Authority: JP
Inventors: 一彦大野
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH10154731A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱圧着装置に係
り、特に、テープキャリア方式において半導体素子を製
品テープにボンディングするための熱圧着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体装置では、半導体素子に形
成された回路の出力信号端子及び動作電源端子を外部回
路と結線接合する必要がある。半導体素子は、シリコン
等の半導体金属に集積回路を形成したチップであるが、
そのままでの使用は、取り扱いや信頼性等の理由から通
常行われない。製品化にあたっては、チップを外部入出
力端子が予め形成された製品テープにボンディングし、
これを樹脂にて封止して、パッケージ化を行う。

【０００３】本工程において半導体素子と製品テープと
を接合する際に、熱圧着による接合方法が採用されてい
る。ここで、接合の信頼性を確保するためには、先に述
べた半導体素子と製品テープとを均一に接着する必要が
ある。

【０００４】この熱圧着による接合に用いられる熱圧着
装置の例が、特開平６−０９７２３８号公報に開示され
ている。これを図４に基づいて説明する。

【０００５】図４に示す熱圧着装置は、製品テープ５１
を押圧して加熱する圧着ヘッド５２と、製品テープ５１
に対し予め位置決め仮付けされた半導体素子５３を加熱
すると共に圧着ヘッド５２からの加圧を受けとめる圧着
ステージ５４と、圧着ヘッド５２の押圧時に当該押圧面
が圧着ステージ５４の受け面に対して平行となるように
応動を許容する支持機構５５とを含んで構成される。

【０００６】そして、装置を稼働状態に設定すると、製
品テープ搬送機構（図示略）が作動し製品テープ５１に
予め仮付けされた半導体素子５３が圧着ステージ５４上
に搬送される。続いて、圧着ヘッド５２が徐々に降下
し、製品テープ５１を介して半導体素子５３を圧着ステ
ージ５４に押圧する。このとき、圧着ヘッド５２は、支
持機構５５との間のリンクの変形に応じて圧着面を半導
体素子５３の面に沿わせ、製品テープ５１を半導体素子
５３に対し均一に押圧する。

【０００７】続いて、製品テープ５１と半導体素子５３
との間に所定の押圧力がかかると、圧着ヘッド５２及び
圧着ステージ５４が加熱され、半導体素子５３に対し製
品テープ５１の熱圧着が行われる。圧着が完了すると、
加熱が終了され圧着ヘッド５２が上方に退避される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、一般的に押圧ヘッドの圧着面が平坦に
形成されている。このため、製品テープを半導体素子に
対し均一に押圧しても、製品テープ上に形成された回路
パターンの不規則な厚みの影響により製品テープを半導
体素子に均一に接着させることができず、未接着部分が
生じてしまう不都合があった。

【０００９】また、従来の熱圧着装置では、圧着ヘッド
と圧着面との平行を合わせるため、圧着ヘッドの押圧時
に当該押圧面が圧着ステージの受け面に対して平行とな
るように応動を許容する支持機構５５を採用している
が、押圧を開始した時点では、ヘッドの圧着面がテープ
に対し一点接触となり、接触点の圧力が極めて大きくな
り、押圧箇所が先に変形し、均一な熱圧着を行うことが
できない不都合があった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、製品テープを半導体素子に均一に圧着
することができる熱圧着装置を提供することを、その目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、平らな受け面を有する圧
着ステージと、この圧着ステージの受け面に対向する平
らな圧着面を有する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドの圧
着面を圧着ステージの受け面に向けて押圧する加圧機構
と、圧着ステージの受け面と圧着ヘッドの圧着面との間
に製品テープ及び半導体素子を供給する製品テープ供給
機構と、圧着ステージの受け面及び圧着ヘッドの圧着面
の少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備えている。
また、圧着ステージの受け面と圧着ヘッドの圧着面との
間でテープキャリアを介し半導体素子とは反対側に熱軟
化性テープを供給する補助テープ供給機構を設けた、と
いう構成を採っている。

【００１２】また、請求項２記載の発明では、熱軟化性
テープがポリイミドテープである、という構成を採って
いる。

【００１３】これらの発明では、熱圧着時に熱軟化性テ
ープが軟化し、製品テープに形成された回路パターンの
凹凸に沿って変形しながら当該製品テープを半導体素子
に均一に押しつける。

【００１４】請求項３記載の発明では、圧着ステージ
に、当該圧着ステージの受け面を予め設定された基準面
に対し所定量傾斜させて設定可能な受け面調整機構を併
設した、という構成を採っている。

【００１５】本発明では、受け面調整機構を操作して圧
着ステージの受け面が圧着ヘッドの圧着面と平行になる
ように予め調整しておく。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。

【００１７】図１に示す熱圧着装置は、平らな受け面１
ａを有する圧着ステージ１と、この圧着ステージ１の受
け面１ａに対向する平らな圧着面２ａを有する圧着ヘッ
ド２と、この圧着ヘッド２の圧着面２ａを圧着ステージ
１の受け面１ａに向けて押圧する加圧機構３と、圧着ス
テージ１の受け面１ａと圧着ヘッド２の圧着面２ａとの
間に製品テープ５及び半導体素子４を供給する製品テー
プ供給機構（図示略）と、圧着ステージ１の受け面１ａ
及び圧着ヘッド２の圧着面２ａを加熱する加熱手段（図
示略）とを備えている。また、圧着ステージ１の受け面
１ａと圧着ヘッド２の圧着面２ａとの間において製品テ
ープ５を介し半導体素子４の反対側に熱軟化性テープ６
を供給する，補助テープ供給機構７ａ，７ｂが設けられ
ている。

【００１８】また、本実施形態において、補助テープ供
給機構は、製品テープ５の走行方向（矢印８）に沿って
圧着ステージ１より上流側に設けられたテープ送り機構
７ａと、製品テープ５の走行方向に沿って圧着ステージ
１より下流側に設けられたテープ巻取り機構７ｂとを備
えている。ここで、熱軟化性テープ６は、テープ送り機
構７ａとテープ巻取り機構７ｂとの作動タイミングに応
じて所定量弛ませた状態に設定されるようになってい
る。

【００１９】また、圧着ステージ１には、当該圧着ステ
ージ１の受け面１ａを予め設定された基準面に対し所定
量傾斜させて設定可能な受け面調整機構９が併設されて
いる。

【００２０】これを更に詳述すると、本実施形態におい
て熱軟化性テープ６は、ポリイミドテープである。この
熱軟化性テープ６のうち未使用部分を保持するテープ送
り機構７ａは、テープが予め巻回された回転軸をモータ
Ｍの駆動によりテープ送り出し方向に回転させることで
所定量のテープ送り動作を実現するようになっている。
このテープ送り機構の作動タイミングは、製品テープ５
の搬送タイミングと同期するように制御される。一方、
熱軟化性テープ６の使用済部分を巻取り保持するテープ
巻取り機構７ｂは、巻取り軸をモータＭの駆動によりテ
ープ巻取り側に回転させることで所定量のテープ巻取り
動作を実現するようになっている。このテープ巻取り機
構７ｂの作動タイミングは、圧着ヘッド２による圧着動
作が終了してから３０秒程度経過した後に作動するよう
に制御される。ここで、テープ送り機構７ａ，テープ巻
取り機構７ｂの駆動モータＭには、パルスモータ等を採
用されることが望ましい。一方、テープ送り機構７ａに
ついては、モータＭを設けず、熱軟化性テープ６が所定
の張力を受けたときに送り軸が自由に回転することでテ
ープを送り出し当該張力を受けなくなった後も慣性によ
り所定量のテープを送り出す回転ハブであっても良い。

【００２１】この熱軟化性テープ６のテープ送り出し機
構７ａとテープ巻取り機構７ｂは、圧着ヘッド２の両脇
の一方と他方にそれぞれ配置されている。

【００２２】次に図２は、圧着ステージ１の受け面１ａ
の傾斜を調整するための受け面調整機構９の構成を示
し、図２（ａ）は圧着ステージ１が取り付けられた側か
ら見た平面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）における
I-I 断面図を示し、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるII
-II 断面図をそれぞれ示す。

【００２３】受け面調整機構９は、圧着ステージ１が固
定された調整板２１と、この調整板２１を１本の長さ固
定柱２２及び２本の長さ可変柱２３，２４にて上方に支
える基台２６とを備えている。

【００２４】調整板２１には、側面の一部に球状凸部２
５が形成されると共に間隔調整柱２３，２４を挿通する
ための当該柱の径よりも大きい径の貫通穴が２つ設けら
れている。

【００２５】また、長さ固定柱２２は、一端部が基台２
６に固定されると共に他端部には球面対偶の受け器２２
ａが形成されている。この受け器２２ａと上述した調整
板２１の球状凸部２５との嵌合により球面対偶が構成さ
れている。ここで、球面対偶に替えて３枚の板部材を重
ねたジンバル機構等を採用しても良い。

【００２６】一方、長さ可変柱２４は、一端部に基台２
６のネジ溝と螺合するネジ山２４ｄが形成されると共
に、他端部には調整板２１に形成された貫通穴の径より
も大きい径を有する柱軸回転ノブ２４ａが設けられてい
る。また、これらの中間部には調整板２１の係止部２４
ｃが突設されている。この係止部２４ｃと柱軸回転ノブ
２４ａとの間において長さ可変柱２４が調整板２１の貫
通穴に挿通されている。そして、調整板２１と柱軸回転
ノブ２４ａとの間には調整板２１に設けられた貫通穴の
径よりも大きく柱軸回転ノブ２４ａの径より小さい径を
有するコイルバネ２４ｂが圧縮された状態で巻回されて
いる。このため、調整板２１は係止部２４ｃに常時押圧
されている。また、もう一本の長さ可変柱２３について
も全く同一に構成されている。

【００２７】そして、これら１本の長さ固定柱２２及び
２本の長さ可変柱２３，２４が圧着ステージ１の取付面
から見て３角形の頂点を成す位置にそれぞれ配置されて
いる。

【００２８】このため、基台２６に対する球面対偶２２
ａ，２５の高さ及び２本の長さ可変柱２３，２４の係止
部の高さに応じて、調整板２１の圧着ステージ１が取り
付けられた板面の向き、即ち、圧着ステージ１の受け面
１ａの傾斜が設定されるようになっている。

【００２９】この他、図１に示す圧着ヘッド１，圧着ス
テージ２，加圧機構３や加熱機構及び製品テープ供給機
構については、従来一般的なものを用いることができ
る。また、図１において符号１１は、各装置要素の支持
体を示す。

【００３０】次に、本実施形態の全体動作を説明する。

【００３１】まず、図２に示す受け面調整機構９の長さ
可変柱２３，２４を回転させ、調整板２１の向きを調整
し、圧着ステージ１の受け面１ａが圧着ヘッド２の圧着
面２ａと平行になるようにする。この際、圧着ステージ
１の受け面１ａと圧着ヘッド２の圧着面２ａとの間で感
圧テープを押圧し当該感圧テープの圧痕状態を観察しな
がら平行調整を行うと、調整を容易に行うことができ
る。特に、圧着ステージ１の保守等により圧着ステージ
１の取り外しを行った際には、この平行調整の工程を行
わなければならない。

【００３２】そして、図３に示すように圧着ステージ１
上に半導体素子４、製品テープ５及び熱軟化性テープ６
がこの順で配設された状態から装置を可動状態に設定す
る。すると、加圧機構３が駆動され圧着ヘッド２が圧着
ステージ１に向けて下降すると共に加熱手段が起動さ
れ、圧着ヘッド２及び圧着ステージ１の双方が発熱す
る。その後、圧着ヘッド２が徐々に下降し熱軟化性テー
プ６に接触すると、熱軟化性テープ６の接触部分が軟化
する。ポリイミド製のテープは、高温下約３００℃程度
で軟化し、緩衝材として機能する。この状態から更に圧
着ヘッド２が下降し、圧着ステージ１との間に徐々に圧
力を増してくると、製品テープに形成された回路パター
ン５ａの凹凸に応じて熱軟化性テープ６が変形し、製品
テープが半導体素子に均一に押しつけられる。

【００３３】このため、本実施形態によれば、従来例の
ように単に硬質な平坦面を製品テープに押しつけて圧着
を行った場合に比べ、製品テープに形成された回路パタ
ーンの凹部もしっかりと半導体素子に圧着させることが
でき、半導体素子の面に製品テープを均一に圧着するこ
とができる。

【００３４】また、この圧着工程において、上述の平行
調整により圧着ステージ１の受け面１ａと圧着ヘッド２
の圧着面２ａとの平行が確保されているので、圧着ヘッ
ド２が熱軟化性テープ６に接触し始めたときに半導体素
子４の一部にだけ局所的な圧力が負荷される不都合が有
効に防止され、圧着工程全体を通して半導体素子４と製
品テープ５との均一な圧着を行うことができる。

【００３５】圧着工程が終了すると、再び加圧機構３が
作動し、圧着ヘッド２が圧着ステージ１から離れる方向
に退避される。そして、次の半導体素子４が圧着ステー
ジ１上に導かれるように製品テープ５が図１の矢印８方
向に搬送される。ここで、半導体素子４は製品テープ５
に予め仮止めされており、製品テープ５の搬送に伴って
圧着ステージ１上に案内される。このとき、先ほどの圧
着工程により熱軟化性テープ６の圧着箇所は製品テープ
５に張り付いた状態になっており、製品テープ５の搬送
に伴って図１の矢印１０方向に持っていかれるが、製品
テープ５の搬送と共にテープ送り機構７ａが作動し、製
品テープの搬送量と同量の未使用の熱軟化性テープ６が
ボビンから繰り出される。これにより、熱軟化性テープ
６は常時弛んだ状態に設定され、圧着ステージ１上で
は、熱軟化性テープ５が常に製品テープ５に接すること
ができる。一方、使用済の熱軟化性テープ６は、先の圧
着工程で製品テープ５に張り付いた部分が当該圧着工程
の終了から３０秒程経過すると剥がれるので、この約３
０秒がタイマで計時された後にテープ巻取り機構７ｂが
作動されボビンに巻取られる。

【００３６】ここで、熱軟化性テープの材質は、必ずし
もポリイミドテープでなくても良い。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、請求項１又は２記載の発明で
は、製品テープを介し半導体素子の反対側に熱軟化性テ
ープを配設したので、圧着時に軟化した熱軟化性テープ
が製品テープに形成された回路パターンの凹凸に従って
変形しながら当該製品テープを半導体素子に押しつける
ところ、従来例のように単に硬質な平坦面を製品テープ
に押しつけて圧着を行った場合に比べ、半導体素子に製
品テープを万遍なく圧着させることができ、半導体素子
の面にテープキャリアを均一に圧着することができる。

【００３８】また、請求項３記載の発明では、圧着ステ
ージの受け面調整機構により圧着ヘッドの圧着面との平
行を調整できるようにしたので、平行調整により圧着ス
テージの受け面と圧着ヘッドの圧着面との平行を確保す
ることにより、圧着ヘッドが熱軟化性テープに接触し始
めたときに製品テープ及び半導体素子の一部にだけ局所
的な圧力が負荷される不都合を有効に防止することがで
き、圧着工程全体を通して半導体素子と製品テープとの
均一な圧着を行うことができる、という従来にない優れ
た熱圧着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。

【図２】図１の受け面調整機構の概略構成図であって、
図２（ａ）は圧着ステージの取付面から見た平面図、図
２（ｂ）は図２（ａ）におけるI-I断面図、図２（ｃ）
は図２（ａ）におけるII-II断面図をそれぞれ示す。

【図３】図１の実施形態における圧着部分の概略斜視図
である。

【図４】従来例の要部を示す構成図である。

【符号の説明】

１圧着ステージ１ａ受け面２圧着ヘッド２ａ圧着面３加圧機構４半導体素子５製品テープ（テープキャリア）６熱軟化性テープ７ａ，７ｂ補助テープ供給機構９受け面調整機構

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/603 H01L 21/60 311 H01L 21/60 321

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平らな受け面を有する圧着ステージと、
この圧着ステージの受け面に対向する平らな圧着面を有
する圧着ヘッドと、この圧着ヘッドの圧着面を前記圧着
ステージの受け面に向けて押圧する加圧機構と、前記圧
着ステージの受け面と前記圧着ヘッドの圧着面との間に
製品テープ及び半導体素子を供給する製品テープ供給機
構と、前記圧着ステージの受け面及び前記圧着ヘッドの
圧着面の少なくとも一方を加熱する加熱手段とを備えた
熱圧着装置において、前記圧着ステージの受け面と前記圧着ヘッドの圧着面と
の間で前記製品テープを介し前記半導体素子とは反対側
に熱軟化性テープを供給する補助テープ供給機構を設け
たことを特徴とする熱圧着装置。
【請求項２】前記熱軟化性テープがポリイミドテープ
であることを特徴とした請求項１記載の熱圧着装置。
【請求項３】前記圧着ステージに、当該圧着ステージ
の受け面を予め設定された基準面に対し所定量傾斜させ
て設定可能な受け面調整機構を併設したことを特徴とす
る請求項１記載の熱圧着装置。