JP2972661B2 - 熱圧着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの端
子部と接続する配線パターンが形成されるフレキシブル
フィルムに半導体チップを貼付ける熱圧着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の熱圧着装置の一例における
構成を示す図である。従来、このフレキシブルフィルム
に半導体チップを貼付ける熱圧着装置は、例えば、図３
に示すように、ねじ送り機構により下降し、ステージ１
７上に載置され吸着口１６ａの吸引力で保持された半導
体チップとフレキシブルフィルムを押し付ける加圧ヘッ
ド１６を備えている。

【０００３】また、この熱圧着装置は、ステージ１７お
よび加圧ヘッド１６は、高温状態に維持するためにヒー
タブロック１８ａ，１８ｂに取付けられている。そし
て、フレシキブルフィルム２２および半導体チップ２１
を加熱し、フレキシブルフィルムの表面に形成された樹
脂接着層を溶融し半導体チップにフレキシブルフィルム
２２を押し付け接着していた。なお、加圧ヘッド１６の
押し付け力は、荷重計１９によって予じめ調整してい
た。さらに、半導体チップ２１の面に均一に押圧するよ
うに、加圧ヘッド１６の面とステージ１７の面とが平行
になるように、レベル調整機２０ａ，２０ｂを調整して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の熱圧着
装置による半導体チップへのフレキシブルフィルムの熱
圧着では、精度の高い平坦度をもつ加圧ヘッドおよびス
テージの平行度調整を行ない熱圧着しても、図４に示す
ように、フィルム基体２４をもつフレキシブルフイルム
の樹脂接着層２５と半導体チップ２１との界面に介在す
る空気や加熱によって発生する樹脂接着層２５のガスが
十分抜けきらずに残りそのまま接着されるので、気泡２
３として残ることが多々ある。この気泡２３が運用中に
周囲の温度上昇に伴ない膨張し接着面が剥離するという
品質の欠陥をもたらす問題があった。特に、配線２６の
段差部のようなガスや空気のポケットになる場所ではで
生じ易い。

【０００５】また、生産性を図るために、複数の半導体
チップをステージに載置しても、半導体チップの厚みに
ばらつきがあり、厚さの薄い半導体チップなどはフレキ
シブルフィルムに接着されなくなる。さらに、半導体チ
ップが一個にしても、加圧ヘッドとステージの平行度を
精密に調整しなければならず、この調整作業には熟練を
必要とし多大な時間を浪費するという欠点があった。

【０００６】従って、本発明の目的は、気泡が発生せず
複数の半導体チップを同時にフレキシブルフィルムに貼
付けることができる熱圧着装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、配線パ
ターンが形成されるとともに熱接着樹脂層が施されるフ
レキシブルフィルムに予じめ前記配線パターンと接続さ
れた複数の半導体チップを前記熱接着樹脂層を介して接
着する熱圧着装置において、周辺部が突出してなる第１
の枠状部材を有し前記半導体チップとともに前記フレキ
シブルフイルムを載置しかつ第１の加熱用ヒータを内蔵
するステージと、このステージに載置される前記フレキ
シブルフイルムの周辺部を前記第１の枠状部材と協働し
挟み込む第２の枠状部材が周辺部に形成されるとともに
第２の加熱用ヒータを内蔵する加圧ヘッドと、前記ステ
ージに載置される前記フレキシブルフイルムと前記加圧
ヘッドとの空間部に高圧ガスを供給するガス供給装置
と、前記ステージに載置される前記フレキシブルフィル
ムと前記半導体チップとの間の空間部を真空排気する真
空排気装置と、前記フレキシブルフィルムを挟み込むた
めに前記加圧ヘッドと前記ステージとを移動させる押圧
手段とを備える熱圧着装置である。また、表面を所定の
高さだけ突出させ前記半導体チップが入り込む窪みが前
記ステージに形成されていることが望ましい。さらに、
必要に応じて、前記加圧ヘッドと前記フレキシブルフィ
ルムとの間に該フレキシブルフィルムと同質のフィルム
状部材が介在させることである。なお、前記フレキシブ
ルフィルムや前記半導体チップなどの接着部材をより効
果的に加熱するために、前記高圧ガスを加熱する加熱手
段を備えることが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施の形態における熱圧
着装置の構成を示す図である。この熱圧着装置は、図１
に示すように、フレキシブルフィルム２２が覆うように
被される半導体チップ２１を載置し半導体チップ２１を
加熱するヒータ１２ｂを内蔵するとともに半導体チップ
２１の周囲とフレキシブルフィルム２２との間の空間部
を構成する脱気室４を有するステージ２と、エアシリン
ダ１１の押圧力によりステージ２の周縁の枠部１３ａと
協働し枠部１３ｂでフレキシブルフィルムを挟み込むと
ともに挟み込まれるフレシブルフイルム上面に一様にガ
ス圧を与えるためにガス導入口１０からガスが供給され
る加圧室３を有しかつフレキシブルフィルム２２を加熱
するヒータ１２ａを具備する加圧ヘッド１と、ステージ
２の脱気室４をバルブ８を介して真空排気する真空ポン
プ５と、加圧ヘッド１の加圧室３にガス導入口１０から
バルブ９を介して高圧ガスを供給するガス供給装置６と
を備えている。

【００１０】また、フレキシブルフィルム２２は、基体
はポリイミド樹脂で製作され表面（ステージ側面）には
熱可塑性のポリイミド樹脂層が形成されている。そし
て、熱圧時には、フレキシブルフィルム２２が破れない
ように、ステージ２の枠部１３ｂと内部の面と段差は低
くし、半導体チップ２１がずれないように、内部の面よ
り低い窪み１４ａ，１４ｂにし半導体チップ２１の位置
決めを行なうと同時に半導体チップ２１の面との段差を
低くしている。また、これらの窪み１４ａ，１４ｂは、
次工程である樹脂ポッティング装置のステージに適合す
るように複数列に複数個並べてステージ２の内部面に設
けている。すなわち、半導体チップ２１が貼付けられた
フレキシブルフィルム２２をそのまま樹脂ポッティング
装置のステージに乗せることができるという利点があ
る。

【００１１】なお、ガス供給装置６は、工場内の窒素ガ
ス供給管からさらに圧力を上げるためにコンプレッサを
備えるガス供給部７ｂと、コンプレッサで圧力が上げら
れた窒素ガスを蓄えるリザーブタンク７ａと備えてい
る。また、バルブ９を開いて加圧室３に供給するガス圧
は、図示していない圧力調整器で一平方センチメートル
当り４〜２５ｋｇに調整できる。一方、ヒータ１２ａ、
１２ｂは３００°ｃ程度まで周辺部の温度を上げること
ができる。

【００１２】次に、この熱圧着装置の動作を説明する。
まず、エアシリンダ１１を動作させ加圧ヘッド１を上昇
させる。次に、半導体チップ２１のパッドとフレキシブ
ルフィルム２２の配線パターンと接続され構成されるシ
ート状部材をステージ２に乗せながら、半導体チップ２
１がステージ２の内面の窪み１４ａ，１４ｂに入れる。

【００１３】次に、エアシリンダ１１を作動させ加圧ヘ
ッド１を下降し、枠部１３ａと枠部１３ｂとでフレキシ
ブルフィルム２２を挟み込み、気密に保持するとともに
ガスの押圧力によってフレキシブルフィルム２２がステ
ージ２内部に引き込まれないようにする。次に、バルブ
８を開き、脱気室４を真空ポンプ５により真空排気す
る。このことにより、フレキシブルフィルム２２と半導
体チップ２１との間に介在する残留空気あるいは加熱に
より発生するガスが完全に排気され、フレキシブルフィ
ルム２２は、点線で示すように、半導体チップ２１の面
あるいはステージ２の内部の面に密着する。このときの
脱気室４の真空度は、例えば、０．１Ｔｏｒｒ程度であ
る。

【００１４】この程度の真空度に排気すると、フレキシ
ブルフィルム２２の樹脂接着層が溶け接着が進む、そし
て、より接着を強固するとともに配線パターンの段差に
僅に残る残留空気あるいはガスを樹脂接着層内に拡散さ
せるために、バルブ９を開き、リザーブタンク７ａに蓄
えられた高圧ガスを加圧室３に供給し、フレキシブルフ
ィルム２２の表面に一様にガス圧で押さえる。例えば、
一平方センチメートル当り１０ｋｇ以上の圧力で押さえ
る。押さえられたフレキシブルフイルム２２は半導体チ
ップ２１面に馴染み残留するガスや空気は樹脂接着層に
拡散させる。このことにより、半導体チップ２１は気泡
の発生することなくフレキシブルフィルム２２に完全に
密着し貼り付けられる。

【００１５】貼り付けが終了したら、バルブ９を閉じ、
加圧室３にベントバルブ（図示せず）から高圧ガスを排
出させ大気にしフレキシブルフィルム２２を冷す。そし
て加圧ヘッド１をエアシリンダ１１により上昇させる。
引続き脱気室４のベントバルブ（図示せず）が開き脱気
室４が大気となる。半導体チップ２１が貼り付けられた
フレキシブルフィルム２２をステージ２から取出す。

【００１６】図２は本発明の他の実施の形態における熱
圧着装置の主要部の構成を示す図である。フレキシブル
フィルム２２の製品規格によっては、穴がある場合があ
る。このような場合は、図２に示すように、フレキシブ
ルフィルム２２の上に同材質であるポリイミド樹脂製の
フレキシブルフィルム２２ａを乗せ重ねることである。
そして、枠部１３ａと枠部１３ｂとで気密に挟み保持し
前述と同様に熱圧着すれば良い。

【００１７】また、このフレキシブルフィルム２２ａを
フレキシブルフィルム２２に乗せ重ねることにより、フ
レキシブルフィルム２２へのガスの圧力の伝達が一様と
なり、熱圧着時に発生する半導体チップを貼り付けるフ
レキシブルフィルム２２に皺や破れが皆無となった。

【００１８】一方、熱圧着時に、フレキシブルフィルム
２２や半導体チップ２１の温度を早く立ち上るように、
リザーブタンク７ａにヒータ１５を設け、高圧ガスを常
に高温状態に保つことが望ましい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、加圧室を
もつ加圧ヘッドと脱気室をもつステージとでフレキシブ
ルフィルムを挟み保持し加圧室と脱気室とを仕切り、フ
レキシブルフィルムと貼り付けられる半導体チップとを
加熱しながら脱気室にあるフレキシブルフィルムと半導
体チップとの間を真空排気するとともに加圧室に高圧ガ
スを導入しフレキシブルフィルムを半導体チップに一様
に押さえることによって、フレキシブルフィルムと半導
体チップとの間に気泡が発生することなく熱圧着できる
ので、信頼性の高い品質が得られるという効果がある。

【００２０】また、半導体チップへの押圧部材に高圧ガ
スにより変形する可撓なフレキシブルフィルム自体を用
いることによって、複数の半導体チップをステージに乗
せることができるし、さらに、半導体チップのそれぞれ
の高さに応じてフレキシブルフィルムが変形し圧力を伝
えるので、従来の熱圧着装置のように加圧ヘッドとステ
ージとの平行度調整を行なうことなく、生産性の向上を
図れるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における熱圧着装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の他の実施の形態における熱圧着装置の
主要部の構成を示す図である。

【図３】従来の熱圧着装置の一例における構成を示す図
である。

【図４】従来の課題を説明するための接着状態を示す図
である。

【符号の説明】

１，１６ 加圧ヘッド ２，１７ ステージ ３ 加圧室 ４ 脱気室 ５ 真空ポンプ ６ ガス供給装置 ７ａ リザーブタンク ７ｂ ガス供給部 ８，９ バルブ １０ ガス導入口 １１ エアシリンダ １２ａ，１２ｂ，１５ ヒータ １３ａ，１３ｂ 枠部 １４ａ，１４ｂ 窪み １８ａ，１８ｂ ヒータブロック １９ 荷重計 ２０ａ，２０ｂ レベル調整機 ２１ 半導体チップ ２２，２２ａ フレキシブルフィルム ２３ 気泡 ２４ フィルム基体 ２５ 樹脂接着層 ２６ 配線

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線パターンが形成されるとともに熱接
   着樹脂層が施されるフレキシブルフィルムに予じめ前記
   配線パターンと接続された複数の半導体チップを前記熱
   接着樹脂層を介して接着する熱圧着装置において、周辺
   部が突出してなる第１の枠状部材を有し前記半導体チッ
   プとともに前記フレキシブルフイルムを載置しかつ第１
   の加熱用ヒータを内蔵するステージと、このステージに
   載置される前記フレキシブルフイルムの周辺部を前記第
   １の枠状部材と協働し挟み込む第２の枠状部材が周辺部
   に形成されるとともに第２の加熱用ヒータを内蔵する加
   圧ヘッドと、前記ステージに載置される前記フレキシブ
   ルフイルムと前記加圧ヘッドとの空間部に高圧ガスを供
   給するガス供給装置と、前記ステージに載置される前記
   フレキシブルフィルムと前記半導体チップとの間の空間
   部を真空排気する真空排気装置と、前記フレキシブルフ
   ィルムを挟み込むために前記加圧ヘッドと前記ステージ
   とを移動させる押圧手段とを備えることを特徴とする熱
   圧着装置。
2. 【請求項２】 表面を所定の高さだけ突出させ前記半導
   体チップが入り込む窪みが前記ステージに形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の熱圧着装置。
3. 【請求項３】 前記加圧ヘッドと前記フレキシブルフィ
   ルムとの間に該フレキシブルフィルムと同質のフィルム
   状部材が介在していることを特徴とする請求項１および
   ２記載の熱圧着装置。
4. 【請求項４】 前記高圧ガスを加熱する加熱手段を備え
   ることを特徴とする請求項１および２ならびに３記載の
   熱圧着装置。