JP3427672B2 - Bonding equipment for bumped chips - Google Patents

Bonding equipment for bumped chips

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JP3427672B2 JP13207697A JP13207697A JP3427672B2 JP 3427672 B2 JP3427672 B2 JP 3427672B2 JP 13207697 A JP13207697 A JP 13207697A JP 13207697 A JP13207697 A JP 13207697A JP 3427672 B2 JP3427672 B2 JP 3427672B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フリップチップな
どのバンプ付きチップを基板にボンディングするバンプ
付きチップのボンディング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bumping chip bonding apparatus for bonding a bumping chip such as a flip chip to a substrate.

【０００２】[0002]

【従来の技術】フリップチップなどのバンプ付きチップ
を基板に実装する方法として、熱硬化性樹脂を用いる方
法がある。この方法は、エポキシ樹脂や異方性導電材な
どの熱硬化性樹脂を基板の電極上に塗布あるいは貼付
し、その上にバンプ付きチップを搭載し、熱圧着ツール
によりバンプ付きチップを押圧することにより、一定時
間熱と荷重を加えて熱硬化性樹脂を熱硬化させてバンプ
付きチップを基板にボンディングするものである。2. Description of the Related Art As a method of mounting a bumped chip such as a flip chip on a substrate, there is a method of using a thermosetting resin. This method involves applying or sticking a thermosetting resin such as epoxy resin or anisotropic conductive material onto the electrodes of the substrate, mounting the bumped chip on it, and pressing the bumped chip with a thermocompression bonding tool. Thus, the thermosetting resin is thermally cured by applying heat and load for a certain period of time to bond the bumped chip to the substrate.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
チップのボンディング装置では熱圧着ツールはバンプ付
きチップを１個づつ押圧して基板にボンディングするよ
うになっていたため、多数個のバンプ付きチップを基板
にボンディングする場合、熱圧着ツールでバンプ付きワ
ークを１個づつそれぞれ一定時間押圧していかねばなら
ず、このためすべてのバンプ付きチップのボンディング
が終了するまでに長時間を要し生産性が上がらないとい
う問題点があった。However, in the conventional chip bonding apparatus, the thermocompression bonding tool presses the bumped chips one by one to bond them to the substrate. Therefore, a large number of bumped chips are bonded to the substrate. When bonding with bumps, it is necessary to press the bumped works one by one with a thermocompression bonding tool for a certain period of time, which requires a long time to complete bonding of all bumped chips, increasing productivity. There was a problem that it did not exist.

【０００４】そこで本発明は、多数個のチップを熱硬化
性樹脂により作業性よく基板にボンディングできるバン
プ付きチップのボンディング装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a bumping chip bonding apparatus capable of bonding a large number of chips to a substrate with a thermosetting resin with good workability.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のバンプ付きチッ
プのボンディング装置は、基板上に形成された熱硬化性
樹脂から成る接着材上に予め搭載された複数のバンプ付
きチップを一括して基板に押しつけてボンディングする
バンプ付きチップのボンディング装置であって、圧着ブ
ロックと、この圧着ブロックの下面の基板上のバンプ付
きチップに対応する位置に装着された空気圧により伸縮
自在かつ首振り自在な複数の圧着ツールと、これらの複
数の圧着ツールの内部に連通する共通のエア供給ポート
と、圧着ブロックを昇降させる昇降手段とを備えた。SUMMARY OF THE INVENTION A bump-bonded chip bonding apparatus of the present invention includes a substrate having a plurality of bump-mounted chips pre-mounted on an adhesive material made of a thermosetting resin formed on the substrate. A bonding device for a chip with bumps that is pressed against and bonded to a crimping block, and a plurality of elastically swingable and swingable units are attached by air pressure mounted at positions corresponding to the chips with bumps on the lower surface of the crimping block. Crimping tools and these
Common air supply port that communicates with the inside of several crimping tools
And a raising and lowering means for raising and lowering the crimping block.

【０００６】[0006]

【発明の実施の形態】上記構成の本発明によれば、基板
上に形成された熱硬化性樹脂から成る接着材上に予め搭
載された複数のバンプ付きチップを、圧着ブロックの下
面の伸縮自在かつ首振り自在な複数の圧着ツールにより
一括して押圧してボンディングするため、各チップを１
個づつ個別にボンディングする従来方法と比較してボン
ディング時間を大幅に短縮することができる。According to the present invention having the above structure, a plurality of bumped chips preliminarily mounted on an adhesive made of a thermosetting resin formed on a substrate can be expanded and contracted on the lower surface of the crimping block. In addition, each chip can be bonded by pressing collectively with multiple crimping tools that can swing freely.
The bonding time can be significantly reduced as compared with the conventional method of individually bonding each piece.

【０００７】次に、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施の形態のバンプ付き
チップのボンディング装置の正面図、図２は同バンプ付
きチップのボンディング装置の圧着ブロックの上下反転
斜視図、図３は同バンプ付きチップのボンディング装置
の圧着ツールの断面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）は同バンプ付きチップのボンディング装置の正面
図である。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertically inverted perspective view of a pressure bonding block of the bump bonding chip bonding apparatus, and FIG. 3 is a bump bonding chip bonding apparatus. Sectional view of the crimping tool of Fig. 4 (a), (b), (c),
FIG. 3D is a front view of the bonding device for the bumped chip.

【０００８】まず、図１を参照してバンプ付きチップの
ボンディング装置の全体構造を説明する。図１におい
て、１は基板であり、基板１上には熱硬化性樹脂の接着
材である異方性導電材２が貼り付けられ、その上に複数
のバンプ付きのチップ３が予め搭載されている。なお接
着材としては、熱硬化性のエポキシ樹脂なども用いられ
る。基板１は搬送用のベルト４上に載置されている。ベ
ルト４はプーリ５に調帯されて走行し、基板１を搬送す
る。First, the overall structure of a bonding apparatus for bumped chips will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 is a substrate, on which an anisotropic conductive material 2 which is an adhesive of thermosetting resin is attached, and a chip 3 having a plurality of bumps is previously mounted thereon. There is. A thermosetting epoxy resin or the like is also used as the adhesive material. The substrate 1 is placed on a conveyor belt 4. The belt 4 runs while being swung by the pulley 5 to convey the substrate 1.

【０００９】ベルト４の上方には、チップ３のボンディ
ング手段６が配設されている。ボンディング手段６は、
ガイドポスト７を備えており、ガイドポスト７には板状
の昇降部１１が昇降自在に装着されている。ガイドポス
ト７の上端部はフレーム８で連結されており、フレーム
８の中央部には、シリンダ９がロッド１０を下向きにし
て配設されている。シリンダ９のロッド１０は昇降部１
１に結合されている。A bonding means 6 for the chip 3 is arranged above the belt 4. The bonding means 6 is
A guide post 7 is provided, and a plate-shaped lifting portion 11 is mounted on the guide post 7 so as to be lifted and lowered. The upper end of the guide post 7 is connected by a frame 8, and a cylinder 9 is arranged in the center of the frame 8 with the rod 10 facing downward. The rod 10 of the cylinder 9 is the lifting unit 1.
Is bound to 1.

【００１０】昇降部１１の下面には、圧着ブロック１２
が着脱自在に装着されている。圧着ブロック１２の下面
には、複数の圧着ツール１３が装着されている。シリン
ダ９のロッド１０が突没すると昇降部１１及び圧着ブロ
ック１２は昇降する（矢印ａ参照）。すなわち、シリン
ダ９は圧着ブロック１２の昇降手段となっている。On the lower surface of the elevating part 11, a crimp block 12 is provided.
Is detachably attached. A plurality of crimping tools 13 are mounted on the lower surface of the crimping block 12. When the rod 10 of the cylinder 9 projects and retracts, the elevating part 11 and the crimping block 12 ascend and descend (see arrow a). That is, the cylinder 9 serves as an elevating means for the crimp block 12.

【００１１】ボンディング手段６の下方には、バックア
ップ部材１４が配設されている。バックアップ部材１４
の下面にはシリンダ１５のロッド１６が結合されてい
る。シリンダ１５のロッド１６が突没すると、バックア
ップ部材１４は昇降する。バックアップ部材１４は上昇
時に基板１の下面に当接し、チップ３のボンディング時
の荷重を支持する。A backup member 14 is provided below the bonding means 6. Backup member 14
The rod 16 of the cylinder 15 is coupled to the lower surface of the cylinder. When the rod 16 of the cylinder 15 projects and retracts, the backup member 14 moves up and down. The backup member 14 contacts the lower surface of the substrate 1 when rising, and supports the load during bonding of the chip 3.

【００１２】次に、図２を参照して圧着ブロック１２に
ついて説明する。図２は圧着ブロック１２を上下反転し
た状態を示している。圧着ブロック１２の下面には、ボ
ンディングの対象となる基板１上の複数のチップ３に対
応する位置に複数の圧着ツール１３が装着されている。
圧着ブロックは基板の品種ごとに製作され、ボンディン
グ装置において基板の品種を切り換える場合には、新た
な基板に対応してこの新たな基板に対応する寸法を有
し、かつこの新たな基板のチップに対応する位置に圧着
ツールが装着された新たな圧着ブロックと交換される。
圧着ブロックの交換に際しては、圧着ブロック１２を取
り外し、新たな圧着ブロックをボルト１９により昇降部
１１に装着する。Next, the crimp block 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a state in which the crimping block 12 is turned upside down. A plurality of crimping tools 13 are mounted on the lower surface of the crimping block 12 at positions corresponding to the plurality of chips 3 on the substrate 1 to be bonded.
The crimp block is manufactured for each board type, and when changing the board type in the bonding device, it has a size corresponding to this new board corresponding to the new board, and the chip of this new board It is replaced with a new crimping block with the crimping tool installed in the corresponding position.
When replacing the crimping block, the crimping block 12 is removed, and a new crimping block is attached to the elevating part 11 with bolts 19.

【００１３】圧着ブロック１２の内部にはエア孔１７が
形成されており、共通のエア供給ポート１８と各圧着ツ
ール１３の内部とを連通させている。エア供給ポート１
８に空気圧を加圧することにより、圧着ツール１３の内
部には空気が圧入される。このように複数の圧着ツール
１３について、共通のエア孔１７を通じて空気圧を加圧
することにより、すべての圧着ツール１３に加圧される
空気圧の大きさを同一にすることができる。An air hole 17 is formed inside the crimp block 12 to connect a common air supply port 18 to the inside of each crimp tool 13. Air supply port 1
By pressurizing the air pressure to 8, air is press-fitted inside the crimping tool 13. As described above, by applying the air pressure to the plurality of crimping tools 13 through the common air hole 17, the magnitude of the air pressure applied to all the crimping tools 13 can be made the same.

【００１４】図３において、圧着ツール１３は弾性を有
する伸縮自在な筒状のベローズ２２と、ベローズ２２の
下端部に装着された圧着子２３から成っている。圧着子
２３はヒータ２４を内蔵している。ベローズ２２の上端
部はフランジ２０がガスケット２５を介して圧着ブロッ
ク２２の下面にボルト２１で装着されている。ベローズ
２２はエア孔１７に連通しており、エア孔１７からベロ
ーズ２２の内部に空気が圧入されるとベローズ２２は長
さ方向（矢印ｃ参照）に伸張する。またベローズ２２は
横方向（矢印ｄ参照）に首振り自在となっている。In FIG. 3, the crimping tool 13 is composed of a bellows 22 which is elastic and expandable and contractible, and a crimping member 23 attached to the lower end of the bellows 22. The crimp 23 has a built-in heater 24. At the upper end of the bellows 22, the flange 20 is attached to the lower surface of the crimp block 22 with a bolt 21 via a gasket 25. The bellows 22 communicates with the air hole 17, and when air is pressed into the bellows 22 from the air hole 17, the bellows 22 extends in the length direction (see arrow c). Further, the bellows 22 can swing in the lateral direction (see arrow d).

【００１５】図３において、基板１上には異方性導電材
２が貼り付けられている。異方性導電材２の上にはチッ
プ３が搭載されている。圧着子２３をチップ３の上面に
当接させ、ベローズ２２に空気を圧入するとチップ３は
押圧される。この押圧力Ｆは、空気圧Ｐと圧着子２３の
上面の受圧面積Ａの積に比例する。したがって押圧力Ｆ
は、空気圧Ｐや圧着子２３の上面の受圧面積Ａの大きさ
で調整される。In FIG. 3, an anisotropic conductive material 2 is attached on a substrate 1. A chip 3 is mounted on the anisotropic conductive material 2. When the crimp 23 is brought into contact with the upper surface of the chip 3 and air is forced into the bellows 22, the chip 3 is pressed. The pressing force F is proportional to the product of the air pressure P and the pressure receiving area A on the upper surface of the crimp 23. Therefore, the pressing force F
Is adjusted by the air pressure P and the size of the pressure receiving area A on the upper surface of the crimp 23.

【００１６】チップ３を基板１にボンディングするため
の押圧力Ｆの大きさはチップサイズによって異なる。そ
こで本実施の形態では、ボンディングされる各チップ３
の所要押圧力Ｆに応じて受圧面積Ａを変えた圧着子２３
を用いるようにしている。圧着ツール１２内のエアー孔
１７が各圧着ツール１３について共通となっているた
め、各圧着ツール１３に作用する空気圧Ｐは同一であ
り、したがって圧着子２３の上面の受圧面積Ａを変える
ことにより、押圧力Ｆが調整される。一般に、チップサ
イズが大きいほど大きな押圧力が必要であり、したがっ
て受圧面積Ａの大きさはチップサイズで決定される。The magnitude of the pressing force F for bonding the chip 3 to the substrate 1 depends on the chip size. Therefore, in this embodiment, each chip 3 to be bonded is
23 with a pressure-receiving area A changed according to the required pressing force F of
I am trying to use. Since the air hole 17 in the crimping tool 12 is common to each crimping tool 13, the air pressure P acting on each crimping tool 13 is the same, and therefore, by changing the pressure receiving area A on the upper surface of the crimping tool 23, The pressing force F is adjusted. Generally, the larger the chip size is, the larger the pressing force is required. Therefore, the size of the pressure receiving area A is determined by the chip size.

【００１７】なお、すべての圧着ツール１３を同一寸法
にし、その受圧面積Ａを同一にして押圧力Ｆを調整する
こともできる。この場合は、各圧着ツールへ空気を供給
するそれぞれの空気流通路にレギュレータを設置し、各
圧着ツールのべローズに圧入される空気圧Ｐの大きさを
レギュレータにより調整する。しかしながら、このよう
な方法では、それぞれの圧着ツールごとにそれぞれレギ
ュレータが必要となるので、装置が大型化するとともに
コストアップにもなり、かつ制御も面倒となる。したが
って、本実施の形態のように、チップサイズに応じて圧
着ツールの受圧面積を変えることが望ましい。It is also possible to adjust the pressing force F by making all the crimping tools 13 the same size and making their pressure receiving areas A the same. In this case, a regulator is installed in each air flow passage that supplies air to each crimping tool, and the magnitude of the air pressure P press-fitted into the bellows of each crimping tool is adjusted by the regulator. However, in such a method, since a regulator is required for each crimping tool, the size of the apparatus is increased, the cost is increased, and the control is troublesome. Therefore, it is desirable to change the pressure receiving area of the crimping tool according to the chip size as in the present embodiment.

【００１８】このチップ３のボンディング装置は上記の
ような構成より成り、以下その動作を図４を参照して説
明する。まず、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、チッ
プ３が搭載された基板１がボンディング手段６の直下ま
で搬送されてくる。次に、シリンダ１５を駆動すること
によりバックアップ部材１４が上昇して（矢印ｅ参照）
基板１を下方から支持し位置決めする。The bonding apparatus for the chip 3 is constructed as described above, and its operation will be described below with reference to FIG. First, as shown in FIGS. 4A and 4B, the substrate 1 on which the chip 3 is mounted is conveyed to just below the bonding means 6. Next, the backup member 14 is moved up by driving the cylinder 15 (see arrow e).
The substrate 1 is supported from below and positioned.

【００１９】次に、図４（ｃ）に示すように、シリンダ
９のロッド１０が突出して圧着ブロック１２が下降し
（矢印ｄ参照）、圧着ブロック１２に装着された圧着ツ
ール１３の圧着子２３がチップ３の上面に当接する。こ
れに前後して、空気圧の加圧が開始され、ベローズ２２
内の圧力が上昇することにより圧着ツール１３はチップ
３を基板１に対して所定の押圧力で押しつける。Next, as shown in FIG. 4 (c), the rod 10 of the cylinder 9 projects and the crimping block 12 descends (see arrow d), and the crimping member 23 of the crimping tool 13 mounted on the crimping block 12 is attached. Contacts the upper surface of the chip 3. Around this, pressurization of air pressure is started, and the bellows 22
When the internal pressure increases, the crimping tool 13 presses the chip 3 against the substrate 1 with a predetermined pressing force.

【００２０】また同時にヒータ２４によりチップ３を所
定のボンディング温度に維持する。この状態を所定時間
保持することにより、異方性導電材２は熱と圧力により
硬化し、チップ３は基板１にボンディングされる。図４
（ｄ）は、所定時間がタイムアップして圧着ブロック１
２が上昇し、バックアップ部材１４が下降して基板１が
ベルト４上に載置された状態を示している。この後、基
板１はベルト４により次の工程へ搬送され、ボンディン
グの１サイクルが終了する。At the same time, the heater 24 keeps the chip 3 at a predetermined bonding temperature. By holding this state for a predetermined time, the anisotropic conductive material 2 is cured by heat and pressure, and the chip 3 is bonded to the substrate 1. Figure 4
(D) is the crimping block 1 after a predetermined time is up.
2 is raised, the backup member 14 is lowered, and the substrate 1 is placed on the belt 4. After that, the substrate 1 is conveyed to the next step by the belt 4, and one bonding cycle is completed.

【００２１】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成された熱
硬化性樹脂から成る接着材上に予め搭載された複数のチ
ップを、圧着ブロックの下面の基板上のチップに対応す
る位置に装着された空気圧により伸縮自在なかつ首振り
自在な複数の圧着ツールにより一括して押圧してボンデ
ィングするので、従来方法のように各チップを１個づつ
個別にボンディングする場合と比較してボンディング時
間を大幅に短縮することができる。またチップの加工誤
差や基板の上面の傾きなどにより、チップの高さがばら
ついている場合や姿勢が傾いている場合にも、圧着ツー
ルが伸縮しまた首振りしてチップの上面にならうことに
より、全てのチップを最適な押圧力で基板にしっかりと
押しつけてボンディングすることができる。また、基板
の品種に応じて圧着ブロックを交換することにより、チ
ップの配列が異なる基板の品種切り換えを簡単・迅速に
行うことができる。According to the present invention, a plurality of chips previously mounted on an adhesive made of a thermosetting resin formed on a substrate are placed on the lower surface of the crimping block at positions corresponding to the chips on the substrate. Bonding is performed by pressing collectively with a plurality of crimping tools that can be expanded and contracted and swung freely by the attached air pressure, so the bonding time can be reduced compared to the case where individual chips are individually bonded as in the conventional method. It can be greatly shortened. In addition, even if the chip height varies or the posture is tilted due to chip processing errors or the inclination of the top surface of the substrate, the crimping tool
By expanding and contracting and swinging the head to follow the upper surface of the chip, all chips can be firmly pressed and bonded to the substrate with the optimum pressing force. Also, by exchanging the crimping block according to the type of substrate, it is possible to easily and quickly switch the type of substrate having a different chip arrangement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボ
ンディング装置の正面図FIG. 1 is a front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボ
ンディング装置の圧着ブロックの上下反転斜視図FIG. 2 is an upside-down perspective view of a crimping block of a bumping chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図３】本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボ
ンディング装置の圧着ツールの断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a crimping tool of a bumping chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図４】（ａ）本発明の一実施の形態のバンプ付きチッ
プのボンディング装置の正面図 （ｂ）本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボン
ディング装置の正面図 （ｃ）本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボン
ディング装置の正面図 （ｄ）本発明の一実施の形態のバンプ付きチップのボン
ディング装置の正面図FIG. 4A is a front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B is a front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. Front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment (d) Front view of a bump bonding chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 基板 ２ 異方性導電材 ３ チップ ４ ベルト ６ ボンディング手段 ９ シリンダ １１ 昇降部 １２ 圧着ブロック １３ 圧着ツール １４ バックアップ部材 ２２ ベローズ ２３ 圧着子 ２４ ヒータ 1 substrate 2 Anisotropic conductive material 3 chips 4 belts 6 Bonding means 9 cylinders 11 Lifting part 12 Crimp block 13 Crimping tool 14 Backup member 22 Bellows 23 Crimper 24 heater

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】基板上に形成された熱硬化性樹脂から成る
接着材上に予め搭載された複数のバンプ付きチップを一
括して基板に押しつけてボンディングするバンプ付きチ
ップのボンディング装置であって、圧着ブロックと、こ
の圧着ブロックの下面の基板上のバンプ付きチップに対
応する位置に装着された空気圧により伸縮自在かつ首振
り自在な複数の圧着ツールと、これらの複数の圧着ツー
ルの内部に連通する共通のエア供給ポートと、圧着ブロ
ックを昇降させる昇降手段とを備えたことを特徴とする
バンプ付きチップのボンディング装置。1. A bumper chip bonding apparatus for collectively pressing a plurality of bumper chips mounted in advance on an adhesive material made of a thermosetting resin formed on a substrate to a substrate for bonding. A crimping block, a plurality of crimping tools which are mounted at positions corresponding to the bumped chips on the lower surface of the crimping block and which can be expanded and contracted and swung by air pressure, and a plurality of these crimping tools.
A bonding apparatus for bumped chips, comprising a common air supply port communicating with the inside of the bump and a lifting means for lifting the crimping block. 【請求項２】前記圧着ツールが、前記エア供給ポートか2. The crimping tool is the air supply port.
らの空気圧が圧入される伸縮自在かつ首振り自在なベロFlexible and swingable tongue that receives air pressure from these
ーズと、前記ベローズの下部に装着された圧着子を備えAnd a crimp attached to the bottom of the bellows
たことを特徴とする請求項１記載のバンプ付きチップのThe chip with bumps according to claim 1, wherein
ボンディング装置。Bonding equipment.
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