JP4138640B2

JP4138640B2 - ダイボンド装置およびダイボンド方法

Info

Publication number: JP4138640B2
Application number: JP2003414186A
Authority: JP
Inventors: 英樹市川; 生郎孝橋; 利光八橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP2005175240A

Description

本発明は、半導体チップのダイボンド装置およびダイボンド方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード等の半導体装置の製造において、銀ペースト等の導電性ペーストを加熱硬化させることで、半導体チップをサブマウント（ステムや配線基板等を含む）に固定するダイボンドが行われている。従来のサブマウントに銀ペーストを塗布した上に半導体チップを載置して恒温槽内で加熱する方法では、半導体チップの故障や性能のばらつきが起こる。これを解決するために、サブマウント等に半導体チップを押圧しながら加熱して、銀ペーストを仮硬化させてから、恒温槽内で本硬化させる方法が特許文献１に開示されている。
特開２００２−１５８３９０号公報

図３は、特許文献１に開示されているレーザチップ２１を銀ペースト２２によりサブマウント２３に仮に固定する従来のダイボンド装置の概略を示す。先ず、基台２４の上にサブマウント２３を載置して、該サブマウント２３に銀ペースト２２を塗布してから、レーザチップ２１をサブマウント２３に塗布した銀ペースト２２の上に載置する。加圧コレット２５によってレーザチップ２１をサブマウント２３に押圧して、レーザチップ２１を動かないようにしながら、基台２４に設けた電気ヒータ２６に数秒間通電してサブマウント２３を加熱することで間接的に銀ペースト２２を加熱して仮硬化させる。こうして、レーザチップ２１をサブマウント２３に仮に固定する。また、このダイボンド装置は、レーザチップ２１を吸着搬送してサブマウント２３に載置するレーザチップ搬送コレット２７と、サブマウント２３を吸着搬送して基台２４に載置するサブマウント搬送コレット２８とを有している。

このダイボンド方法によれば、レーザチップ２１とサブマウント２３の間の銀ペースト２２の厚みが一定になるので、接合部の電気抵抗のばらつきが小さくなり、作動電圧が一定となる。さらに、銀ペースト２が硬化する前にレーザチップ２１の側面を這い上がり、レーザチップ２１の上面の電極を短絡させることがない。

しかしながら、このダイボンド方法では、銀ペースト２２を加熱する際に、銀ペースト２２に含まれるエポキシ樹脂の低分子成分が瞬間的に気化する。この低分子成分が気化したガスは、加圧コレット２５の先端とレーザチップ２１の表面の隙間に侵入し、加圧コレット２５によって冷却されて凝縮、凝固して、レーザチップ２１の電極面である表面および加圧コレット２５の先端に固着してしまう。こうしてレーザチップ２１の電極面に固着したエポキシ樹脂の低分子成分は、銀ペーストを本硬化する時の熱で固まってしまい除去することが難しい。そのため、次のワイヤボンド処理工程において、金ボールがレーザチップ電極に着かずに弾いてしまうワイヤボンドはね不良を引き起こすことがある。

本発明は、基台に設けたヒータでサブマウントを加熱して銀ペーストを仮硬化させる際に、半導体チップ表面にエポキシ樹脂の低分子成分の付着がないダイボンド装置およびダイボンド方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるダイボンド装置は、導電性ペーストを加熱硬化させて、半導体チップをサブマウントに仮に固定するものであって、前記サブマウントを載置する基台と、前記半導体チップを前記サブマウントに押圧する加圧コレットと、前記基台を加熱する手段と、前記加圧コレットを加熱する手段とを有し、前記加圧コレットを加熱する手段は、前記加圧コレットを覆う筒と、前記筒の中に温風を供給する温風装置とを含むものとする。

この構成によれば、前記加圧コレットが加熱されているので、気化したエポキシ樹脂の低分子成分を凝縮させることがなく、半導体チップ表面にエポキシ樹脂が付着することがない。このため、前記半導体チップの電極を汚すことがなく、後のワイヤボンド工程においてワイヤボンドはね不良が発生しない。また、前記筒があるために、前記温風によって前記加圧コレットを熱効率よく加熱でき、半導体チップ表面へのエポキシ樹脂の付着を防止できる。

また、本発明によるダイボンド装置は、前記加圧コレットとは別に、前記半導体チップを、前記基台に載置した前記サブマウント上に搬送するチップ搬送コレットを有するものとしてもよい。

この構成によれば、前記加圧コレットが、前記半導体チップ吸着のための空気流に熱を奪われることがなく温度が安定する。

また、本発明によるダイボンド方法は、基台にサブマウントを載置し、前記サブマウントに導電性ペーストを塗布し、前記サブマウントに半導体チップを載置し、加圧コレットを覆う筒の中に温風を送り込んで前記加圧コレットを加熱し、加熱した前記加圧コレットで前記半導体チップを押圧しながら、前記基台を加熱して導電性ペーストを加熱硬化させる方法とする。

この方法によれば、前記加圧コレットを加熱しているので、気化したエポキシ樹脂の低分子成分を凝縮させることがなく、半導体チップ表面にエポキシ樹脂が付着することがない。このため、前記半導体チップの電極を汚すことがなく、後のワイヤボンド工程においてワイヤボンドはね不良が発生しない。

また、本発明によるダイボンド方法において、前記導電性ペーストを加熱硬化させる前から、前記基台を導電性ペーストが硬化しない温度に予備加熱してもよく、前記加圧コレットを常時加熱してもよい

この方法によれば、前記基台を予備加熱することで短時間で前記導電性ペーストを硬化させる温度まで加熱でき、前記加圧コレットを常時加熱することで加圧コレットの温度上昇を待たずに前記導電性ペーストを加熱硬化させることができる。

以上のように、本発明によれば、ダイボンドにより製造する半導体装置のワイヤボンド工程において、半導体チップ表面にエポキシ樹脂の低分子成分の付着がなくなり歩留まりが向上する。

図１は、本発明の第１実施形態であり、レーザチップ１を銀ペースト２によりサブマウント３に仮に固定するダイボンド装置の概略を示す。このダイボンド装置は、サブマウント３を載置する基台４およびレーザチップ１をサブマウント３に押圧する加圧コレット６を有しており、基台４は、電気ヒータ６を有し、加圧コレット５は、電熱線７が巻きつけられている。さらに、このダイボンド装置は、サブマウント３を搬送して基台４の上に載置するサブマウント搬送コレット８と、レーザチップ１を搬送して基台４上サブマウント３の上に載置するレーザチップ搬送コレット９とを有している。

本実施形態によるダイボンド方法を説明すると、予め、電気ヒータ６に小さな電流を流して、基台４を銀ペースト２が硬化しない程度の温度に予熱しておく、また、加圧コレット５を電熱線７によって加熱し、常に１１０℃±１５℃の温度に保っておく。先ず、サブマウント搬送コレット８でサブマウント３を吸着搬送して、基台４の上に載置する。次に、サブマウント３の上に銀ペースト２を塗布してから、レーザチップ搬送コレット９で、レーザチップ１を吸着搬送してサブマウント３に塗布した銀ペースト２の上に載置する。そして、加圧コレット５で、レーザチップ１を下向きに押圧して、レーザチップ１とサブマウント３との間の銀ペースト２の厚さを一定に保つとともに、レーザチップ１が動かないように保持する。加圧コレット５でレーザチップ１を押圧しながら、電気ヒータ６に約４秒間、最大電流を流して発熱させ、基台４を２００℃以上に加熱する。こうして、基台４の上のサブマウント３を加熱することで、間接的に銀ペースト２を加熱して仮硬化させる。このように、レーザチップ１をサブマウント３に仮に固定してから、恒温槽（不図示）に移し、約１５０℃の恒温槽の中に１時間程度静置し、銀ペースト２を完全に硬化させる。

このダイボンド方法では、加圧コレット５を電熱線７によって１１０℃前後に加熱しているために、基台４を２００℃以上に加熱して銀ペースト２を仮硬化させるときに、銀ペースト２に含まれるエポキシ樹脂の低分子成分が蒸発しても、加圧コレット５が、ガス化したエポキシ樹脂を冷却して凝縮させることがない。また、加圧コレット５により押圧されているレーザチップ１の表面も、加圧コレット５との接触により、エポキシ樹脂を凝縮させない程度に加熱されており、レーザチップ１の表面にはエポキシ樹脂の固着が起きない。このため、後工程で、レーザチップ１とサブマウント３を結線するため、レーザチップ１の上面に設けられている電極にワイヤボンドを行う際にも、レーザチップ１の電極表面が汚れていないので、金ボールを確実に接着することができ、ワイヤボンドハネ不良が殆ど発生しない。

また、このダイボンド方法では、基台４を予熱しているために、電気ヒータ６に最大電流を流したときに短時間でサブマウント３および銀ペースト２の温度が所定の温度まで上昇し、この工程のサイクルタイムが短くなる。その後の恒温槽での銀ペースト２の本硬化は、多数のレーザチップ１を同時に処理できるため、上記仮硬化のサイクルタイムを短縮することは、製造時間の短縮に寄与する。

また、加圧コレット５とは別にレーザチップ搬送コレット９を使用することで、加圧コレット５には、レーザチップ１を吸引保持するための真空機器が、特に、レーザチップ１と接触する先端部に吸込孔が不用である。このため、吸引のための空気の流れによって、加圧コレット５の熱が奪われることがなく、特に、加圧コレット５の先端部の温度が局所的に下がることがない。よって、加圧コレット５の温度が安定し、レーザチップ１の表面へのエポキシ樹脂の固着を効果的に防止できる。

図２は、本発明の第２実施形態であるレーザチップのダイボンド装置の概略を示す。本実施形態は、図１のダイボンド装置の電熱線７に代えて、外部に送風機１０ａと熱源１０ｂからなる温風装置１０が設けられている。さらにコレット５を覆う筒１１が設けられ、温風装置１０からの温風を筒１１内に導入するようになっている。

この第２実施形態では、温風装置１０からの温風を当てることにより加圧コレット５を加熱している。また、筒１１が加圧コレット５を覆っているために、温風装置１０で発生した温風を加圧コレット５の加熱のために効率よく利用できるようになっている。こうして、加圧コレット５を加熱して、さらに押圧しているレーザチップ１を加熱しているため、第１実施形態と同様に、レーザチップ１の表面にエポキシ樹脂が凝縮して固着することがない。このため、レーザチップ１の上面の電極にワイヤボンドを行っても、ワイヤボンドハネ不良が殆ど起こらない。

また、温風装置１０の熱源１０ｂを使用せず、送風機１０ａのみを使用することで、常温の空気を筒１１内に導入することもできる。ヒータ６によって基台４を２００℃以上に加熱して銀ペースト２を仮硬化させた後、基台４やサブマウント３の余熱がレーザチップ１に伝わり、レーザチップ１を破壊することがないように、筒１１内に常温の空気を導入してレーザチップ１を冷却することも可能である。

本発明の第１実施形態であるレーザチップダイボンド装置の概略図。本発明の第２実施形態であるレーザチップダイボンド装置の概略図。従来のレーザチップダイボンド装置の概略図。

符号の説明

１レーザチップ（半導体チップ）
２銀ペースト（導電性ペースト）
３サブマウント
４基台
５加圧コレット
６電気ヒータ
７電熱線
８サブマウント搬送コレット
９レーザチップ搬送コレット
１０温風装置
１１筒

Claims

導電性ペーストを加熱硬化させて、半導体チップをサブマウントに仮に固定するダイボンド装置であって、
前記サブマウントを載置する基台と、
前記半導体チップを前記サブマウントに押圧する加圧コレットと、
前記基台を加熱する手段と、
前記加圧コレットを加熱する手段とを有し、
前記加圧コレットを加熱する手段は、前記加圧コレットを覆う筒と、前記筒の中に温風を供給する温風装置とを含むことを特徴とするダイボンド装置。
前記加圧コレットとは別に、前記半導体チップを、前記基台に載置した前記サブマウント上に搬送するチップ搬送コレットを有することを特徴とする請求項１に記載のダイボンド装置。
基台にサブマウントを載置し、
前記サブマウントに導電性ペーストを塗布し、
前記サブマウントに半導体チップを載置し
加圧コレットを覆う筒の中に温風を送り込んで前記加圧コレットを加熱し、
加熱した前記加圧コレットで前記半導体チップを押圧しながら、前記基台を加熱して導電性ペーストを加熱硬化させることを特徴とするダイボンド方法。
前記導電性ペーストを加熱硬化させる前から、前記基台を導電性ペーストが硬化しない温度に予備加熱することを特徴とする請求項３に記載のダイボンド方法。
前記加圧コレットを常時加熱することを特徴とする請求項３に記載のダイボンド方法。