JP4361591B1 - DIE MOUNTING APPARATUS AND DIE MOUNTING METHOD - Google Patents
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Abstract
【課題】金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制する。
【解決手段】コレット13に吸着されている半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34とのコレット13の降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレット13に吸着されている半導体ダイ21のバンプ23先端が基板31のバンプ33先端の直上に来るまでコレット13を基板31に向かって降下させた後、コレット13の半導体ダイ21の吸着を開放して半導体ダイ21のバンプ23を基板31のバンプ33に重ね合わせる。
【選択図】図9Bump collapse is suppressed when bumps formed using metal nano ink are overlapped.
A distance along a descending direction of a collet 13 between a surface 24 of a semiconductor die 21 adsorbed by a collet 13 on a side on which a bump 23 is formed and a surface 34 on a side of a substrate 31 on which a bump 33 is formed. And the collet 13 on the substrate 31 until the tip of the bump 23 of the semiconductor die 21 adsorbed to the collet 13 is directly above the tip of the bump 33 of the substrate 31 according to the distance acquired by the distance acquisition unit. After being lowered, the suction of the semiconductor die 21 of the collet 13 is released, and the bumps 23 of the semiconductor die 21 are superposed on the bumps 33 of the substrate 31.
[Selection] Figure 9
Description
本発明は、金属ナノインクを用いてバンプが形成された半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置およびダイマウント方法に関する。 The present invention relates to a die mounting apparatus and die mount method bumps semiconductor die group Saitama other formed is superimposed on another semiconductor die using a metal nano ink.
半導体ダイなどの電子部品の電極と回路基板上の回路パターンの電極との接合には、半導体ダイなどの電子部品の電極面上に金バンプを形成し、半導体ダイを反転させて半導体ダイの金バンプを回路基板の電極に形成された金バンプに向けて押し付けて接合するフリップチップボンディング方法が用いられている。 To bond the electrode of an electronic component such as a semiconductor die and the electrode of a circuit pattern on a circuit board, a gold bump is formed on the electrode surface of the electronic component such as a semiconductor die, and the semiconductor die is inverted to A flip chip bonding method is used in which bumps are pressed and bonded to gold bumps formed on electrodes of a circuit board.
フリップチップボンディングでは、半導体ダイに設けられている複数の電極と基板の複数の電極それぞれに金バンプを形成し、この複数の金バンプ同士を同時に押し付けて接合するので、各金バンプの高さがある一定範囲に入っていることが必要となってくる。金バンプの高さにばらつきがあると、高さの高い金バンプの部分は先に潰れて接合されるが、低い金バンプの部分は更に半導体ダイに押圧荷重を掛けて、既に接合されている金バンプを潰しながら接合することが必要で、全ての金バンプを適正に接合しようとすると半導体ダイに大きな押圧力をかけることが必要となってくる。しかし、近年の半導体ダイの薄型化によって、フリップチップボンディングの際の押圧力によって半導体ダイが損傷を受ける場合がある。また、接合しようとする半導体ダイが大きくなると、同時に接合するバンプの数が多くなることから、バンプの高さのみでなく半導体ダイと基板とを平行に保つことが必要となってくる。 In flip-chip bonding, gold bumps are formed on each of a plurality of electrodes provided on a semiconductor die and a plurality of electrodes on a substrate, and the plurality of gold bumps are pressed together to be bonded together. It must be within a certain range. If there are variations in the height of the gold bumps, the gold bump portion with the high height is crushed and bonded first, but the low gold bump portion is already bonded by applying a pressing load to the semiconductor die. It is necessary to bond the gold bumps while crushing them, and it is necessary to apply a large pressing force to the semiconductor die in order to properly bond all the gold bumps. However, due to the recent thinning of the semiconductor die, the semiconductor die may be damaged by the pressing force during flip chip bonding. Further, when the semiconductor die to be bonded becomes large, the number of bumps to be bonded simultaneously increases, so it is necessary to keep not only the height of the bump but also the semiconductor die and the substrate in parallel.
特許文献1には半導体ダイを基板に実装する際に、半導体ダイと基板との間に距離センサを進出させて距離を3箇所以上で測定し、この測定結果に基づいて半導体ダイと基板との平行度を調整した後、半導体ダイを基板に実装する方法が提案されている。 In Patent Document 1, when a semiconductor die is mounted on a substrate, a distance sensor is advanced between the semiconductor die and the substrate and the distance is measured at three or more locations. Based on the measurement result, the distance between the semiconductor die and the substrate is measured. A method of mounting a semiconductor die on a substrate after adjusting the parallelism has been proposed.
また、電極上に形成した金バンプ同士を押し付けて接合する方法は、半導体ダイに掛かる荷重が大きくなることから、金バンプを用いずに各電極を接合する方法として金属の超微粒子を含む金属ペーストを用いる色々な方法が提案されている。 Also, the method of pressing and bonding the gold bumps formed on the electrodes increases the load applied to the semiconductor die, so that a metal paste containing ultrafine metal particles is used as a method of bonding the electrodes without using gold bumps. Various methods have been proposed using.
特許文献2には、回路基板の端子電極上に銀の超微粉末を溶剤に分散させて調製した銀微粒子ペーストのボールを形成し、半導体素子の電極を回路基板の端子電極上に形成したボール上にフェースダウン法で接合した後に、銀微粒子ペースト中のトルエン等の溶剤を蒸発させた後、100から250℃の温度で焼成して半導体素子と回路基板とを電気的に接合する方法が提案されている。この方法の場合、焼成温度を200から250℃とした際には熱風炉にて30分間の焼成を行うことによって電気的接合を行うことが提案されている。
In
特許文献3には、半導体ダイの電極の上に金バンプを形成し、この金バンプの先端に導電性ペーストを転写して、導電性ペーストを介して金バンプと基板とを接続する方法が提案されている。この場合、金バンプの先端に一様に導電性ペーストを塗布するために、半導体チップの高さ方向位置と、受け皿に収容されている導電性ペーストの液面とを変位計によって計測し、半導体ダイのバンプに導電性ペーストを転写するのに必要な量だけ半導体ダイを降下させて半導体ダイのバンプを導電性接合材に浸漬される方法が提案されている。 Patent Document 3 proposes a method in which a gold bump is formed on an electrode of a semiconductor die, a conductive paste is transferred to the tip of the gold bump, and the gold bump and the substrate are connected via the conductive paste. Has been. In this case, in order to uniformly apply the conductive paste to the tip of the gold bump, the height direction position of the semiconductor chip and the liquid level of the conductive paste contained in the tray are measured by a displacement meter, and the semiconductor There has been proposed a method in which the semiconductor die is lowered by an amount necessary to transfer the conductive paste to the bumps of the die and the bumps of the semiconductor die are immersed in the conductive bonding material.
ところで、金属微粒子を混合させた金属ナノペーストまたは金属ナノインクを用いて半導体ダイまたは基板の電極の上にバンプを形成し、半導体ダイを反転させて基板の電極に形成したバンプの上に半導体ダイの電極の上に形成したバンプを重ね合わせた後、焼結して各電極間を接続する方法がある。このような場合、電極の上に形成された金属ナノインクを用いたバンプは固相ではなく、液相状態の場合が多い。このような液相状態のバンプ同士を重ね合わせる場合に、半導体ダイを基板に対して押し付けてしまうと液相状態のバンプが潰れてしまい、焼結後に適切な接合金属高さが形成できなかったり、つぶれた金属ナノインクが横に流出して隣接する電極間を接続してしまったりすることによる接合不良が発生するという問題があった。 By the way, bumps are formed on the electrodes of the semiconductor die or the substrate using metal nano paste or metal nano ink mixed with metal fine particles, and the semiconductor die is inverted on the bumps formed on the electrodes of the substrate by inverting the semiconductor die. There is a method in which bumps formed on electrodes are superposed and then sintered to connect each electrode. In such a case, the bump using the metal nano ink formed on the electrode is often not in a solid phase but in a liquid phase. When these bumps in the liquid phase are overlaid, if the semiconductor die is pressed against the substrate, the bumps in the liquid phase will be crushed and an appropriate joint metal height may not be formed after sintering. However, there is a problem that a defective bonding occurs due to the crushed metal nano ink flowing laterally and connecting adjacent electrodes.
本発明は、金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress the collapse of bumps when the bumps formed using the metal nano ink are overlapped with each other.
本発明のダイマウント装置は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント装置であって、基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第1の距離センサと、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第2の距離センサと、第1の距離センサと第2の距離センサとの間に配置され、基板表面または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、半導体ダイを吸着して基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、制御部は、リファレンス部材の第1の距離センサ側の面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第1の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第2の距離とを第1の距離センサによって取得し、第1の距離と第2の距離の差として第1の距離差を検出し、リファレンス部材の第2の距離センサ側の面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第3の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第4の距離とを第2の距離センサによって取得し、第3の距離と第4の距離との差として第2の距離差を検出し、第1の距離差と第2の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、を有することを特徴とする。 The die mount apparatus of the present invention is a semiconductor die in which bumps are formed on electrodes using metal nano ink in which metal nanoparticles are mixed in an organic solvent, and a substrate in which bumps are formed on electrodes using metal nano ink. Saitama other is a die mount device bumps group Saitama other semiconductor die by face-down on top of other semiconductor dies formed is superimposed on another semiconductor die on an electrode by using a metal nano ink, groups Saitama other a first distance sensors disposed in the bump side of the other semiconductor die, and a second distance sensor which is arranged on the bump side of the semiconductor die adsorbed by the collet, the first distance sensor is disposed between the second distance sensor, the substrate table Menma other and the reference member extending in a direction along the surface of another semiconductor die, based Saitama other adsorbs semiconductor die to other semiconductor die Descending And a control unit that controls the collet descent. The control unit includes a first collimating direction between the first distance sensor side surface of the reference member and the first distance sensor. and distance bump side table Menma other substrate acquires a second distance along the collet descent direction between the bump side surface of another semiconductor die first distance sensor by a first distance sensor The first distance difference is detected as the difference between the first distance and the second distance, and the first distance along the collet lowering direction between the second distance sensor side surface of the reference member and the second distance sensor is detected. 3 and a fourth distance along the collet descending direction between the second distance sensor and the bump-side surface of the semiconductor die adsorbed on the collet are acquired by the second distance sensor. The second distance difference as the difference between the distance and the fourth distance Detecting a first distance difference and the surface and the substrate table Menma other semiconductor die are adsorbed from the sum of the second distance difference collet by subtracting the thickness along the collet descent direction of the reference member of the other a distance obtaining means for obtaining a distance along the descent direction of the collet to the semiconductor die surface, the distance the top end of the bump of the semiconductor die that is adsorbed to the collet based Saitama other according to the distance obtained by the obtaining means other the collet the group Saitama other until immediately above of the semiconductor die bump tip after descends toward the other semiconductor die, based Saitama other bumps of the semiconductor die by opening the suction of the semiconductor die collet And a superimposing means for superimposing on a bump of another semiconductor die.
本発明のダイマウント装置において、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。 A die mounting device of the present invention, superimposing means, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the acquired collet by the distance obtaining means is adsorbed from the distance between the other semiconductor die surface collet and the bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die are lowering the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die, also to be suitable as a distance obtaining means , surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet plurality acquires distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface, superimposing means were obtained by the distance obtaining means surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet have been adsorbed from the smallest distance among the plurality of distances between the other semiconductor die surface collet Bump height and groups from the surface of the semiconductor die Saitama others lowering the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die, it is also preferable.
本発明のダイマウント装置において、制御部は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出手段を備え、距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも3つ取得し、重ね合わせ手段は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。 A die mounting device of the present invention, the control unit, the position and the substrate table Menma other to perform distance measurement of the surface of the semiconductor die that is adsorbed on collet detect the position for the distance measurement of the surface of another semiconductor die comprising a distance measuring position detecting means for the distance acquisition means, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed by the collet at least the distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface, respectively three acquired, the superimposing unit, a distance measuring position detected, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed by the collet along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface each the distance by the distance measuring position, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet by calculating the minimum surface distance between the other semiconductor die surface, which from a minimum level distance Bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die that is adsorbed to the TMG be lowered distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die, it is also preferable.
本発明のダイマウント方法は、金属ナノ粒子を有機溶剤中に混合させた金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された半導体ダイを、金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された基板または金属ナノインクを用いて電極上にバンプが形成された他の半導体ダイの上にフェースダウンして半導体ダイを基板または他の半導体ダイに重ね合わせるダイマウント方法であって、基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第1の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第2の距離センサとの間に配置され、基板表面または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第1の距離センサ側の面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第1の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第2の距離とを第1の距離センサによって取得し、第1の距離と第2の距離の差として第1の距離差を検出し、リファレンス部材の第2の距離センサ側の面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第3の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第4の距離とを第2の距離センサによって取得し、第3の距離と第4の距離との差として第2の距離差を検出し、第1の距離差と第2の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いて基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、を有することを特徴とする。 In the die mounting method of the present invention, a semiconductor die in which bumps are formed on electrodes using metal nanoinks in which metal nanoparticles are mixed in an organic solvent is used as a base on which bumps are formed on electrodes using metal nanoinks. Saitama other is a die mounting method of superimposing the other semiconductor die based Saitama another semiconductor die by face-down on top of the other semiconductor die bumps are formed on the electrode by using a metal nano ink, groups Saitama other is disposed between the second distance sensor which is arranged on the bump side of the semiconductor die adsorbed to the first distance sensor and the collet arranged on the bump side of the other semiconductor die, the substrate table Menma other a first distance along the collet descent direction between the first distance sensor side surface and a first distance sensor reference member extending in a direction along the surface of the semiconductor die, the substrate Bump side Menma other acquires a second distance along the collet descent direction between the bump side surface of another semiconductor die first distance sensor by a first distance sensor, the first distance and the second The first distance difference is detected as the difference in distance between the second distance sensor and the third distance along the collet lowering direction between the second distance sensor side surface of the reference member and the collet. A fourth distance along the collet descending direction between the bump-side surface of the formed semiconductor die and the second distance sensor is obtained by the second distance sensor, and the third distance and the fourth distance are obtained. and a difference detecting a second distance difference, a first distance difference and thickness obtained by subtracting by groups Saitama other along the sum of the second distance difference collet descent direction of the reference member to the other semiconductor die The surface of the semiconductor die adsorbed by the collet descending Bumps of the semiconductor die plate table Menma other adsorbed by the collet according to the distance obtained and the distance obtaining step of obtaining a distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface, the distance obtaining step after tip which groups Saitama others collet the group Saitama other until immediately above the top end of the bump of another semiconductor die is lowered toward the other semiconductor die, the semiconductor die to release the adsorption of the semiconductor die collet the bump groups Saitama other and having a superposition process of superimposing the bump of another semiconductor die, the.
本発明のダイマウント方法において、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ高さと基板または他の半導体ダイのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適であるし、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または各半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。 A die mounting method of the present invention, superimposing step, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the acquired collet by the distance obtaining step is adsorbed from the distance between the other semiconductor die surface collet and the bump height and groups Saitama another semiconductor die are lowering the collet distance obtained by subtracting the height of the bump of another semiconductor die, also to be suitable as the distance acquisition step, adsorbed on the collet surface and the substrate table Menma other semiconductor die are the plurality acquires distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface, superimposing step is adsorbed in the acquired collet by distance obtaining step or the surface of the semiconductor die surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed from the smallest distance among the plurality of distances between the other semiconductor die surface collet Bump height and groups Saitama other is that lowering distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of the semiconductor die, is also suitable as.
本発明のダイマウント方法において、コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出工程を有し、距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも3つ取得し、重ね合わせ工程は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、としても好適である。
A die mounting method of the present invention, the distance measuring position location and the substrate table Menma other to perform distance measurement of the surface of the semiconductor die that is adsorbed on a collet to detect the position for the distance measurement of the surface of another semiconductor die has a detecting step, distance obtaining step, the surface and the substrate table Menma other semiconductor die are adsorbed by the collet at least three respective distances along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface acquisition and, superimposing step includes a distance measuring position detected, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet each distance measuring position along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed by the collet to calculate the minimum surface distance between the other semiconductor die surface distance and by at adsorption from the minimum surface distance between the collet Bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die being able to lower the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die, it is also preferable.
本発明は、金属ナノインクを用いて形成したバンプ同士を重ね合わせる際のバンプの潰れを抑制することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that it is possible to suppress the collapse of the bumps when the bumps formed using the metal nano ink are overlapped with each other.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態のダイマウント装置10は、X方向に水平に伸びるヘッドガイド11と、ヘッドガイド11に滑動自在に取り付けられたマウンティングヘッド12と、マウンティングヘッド12に取り付けられ、半導体ダイ21を吸着するコレット13と、ヘッドガイド11と直交するY方向に向かって水平に伸びたトレイガイド15と、トレイガイド15に滑動自在に取り付けられ、半導体ダイ21を保持するトレイ16と、トレイ16の側面に取り付けられ、X方向に水平に伸びたリファレンス部材17と、ヘッドガイド11と直交するY方向に向かって水平に伸びるガイドレール18と、ガイドレール18の間に設けられ、そのマウンティングヘッド12側の面に基板31を吸着固定するマウンティングステージ19と、マウンティングヘッド12に取り付けられた第1の距離センサである上部距離センサ14と、上部距離センサ14とリファレンス部材17を挟んで反対側に取り付けられた第2の距離センサである下部距離センサ20と、コレット13の降下を制御する制御部70とを備えている。下部距離センサ20はダイマウント装置10の図示しないベースに取り付けられている。図1において、上下方向はZ方向である。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
マウンティングヘッド12は、ヘッドガイド11にガイドされ、コレット13がトレイ16に保持された半導体ダイ21を吸着してピックアップするピックアップ位置と、ピックアップした半導体ダイ21を基板31に重ね合わせる重ね合わせ位置との間を移動することができるよう構成されている。コレット13は、マウンティングヘッド12の内部に取り付けられた駆動機構によってマウンティングステージ19の表面に吸着された基板31に対して接離する方向であるZ方向に降下できるよう構成されている。マウンティングステージ19に吸着された基板31と、リファレンス部材17とは同一の方向である水平方向、或いはXY方向に伸びている。トレイガイド15はトレイ16をトレイガイド15に沿った方向に搬送する搬送機構を備えている。上部、下部の各距離センサ14,20は光学式の距離センサである。また、リファレンス部材17は厚さが一定の平板である。
The
マウンティングヘッド12と、上部距離センサ14と、下部距離センサ20と、トレイガイド15と、マウンティングステージ19とは制御部70に接続され、制御部70の指令によって駆動されるよう構成されている。制御部70は、内部のCPUとメモリを備えるコンピュータである。
The
以上のように構成されたダイマウント装置10によって半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせる動作について説明する。ダイマウント装置10の動作について説明する前に、半導体ダイ21、基板31の電極上への金属ナノインクによるバンプの形成について説明する。
An operation of superposing the semiconductor die 21 on the
図2(a)に示すように、半導体ダイ21の電極22上へのバンプ23の形成は、ダイマウント装置10とは別途に設けられたバンプ形成機構において、金属ナノインクの微液滴41を射出へッド40から電極22に向かって射出することによって行う。金属ナノインクは、その表面に金属ナノ粒子が分散状態を保持することができる分散剤をコーティングした被覆金属ナノ粒子を有機溶剤の中に分散させたものである。金属ナノ粒子を構成する微細化した導電性金属としては、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウムなどを用いることができる。
As shown in FIG. 2A, the
図2(b)に示すように射出へッド40から最初に電極22に射出された金属ナノインクの微液滴41は、電極22の上に薄い膜状に広がる。次の金属ナノインクの微液滴41は、電極22の上に広がった金属ナノインクの膜の上に付着するので、電極22の表面に直接付着する最初の微液滴よりもその広がりが少なく、電極22の表面に若干盛り上がりを形成する。その次の金属ナノインクの微液滴41は先の2つの微液滴41よりも更に広がりが少なくなり、次第に盛り上がりが大きくなってくる。このように、金属ナノインクの微液滴41を電極22の上に順次射出していくと、次第に盛り上がりが大きくなり、何回かの射出によって、図2(b)に示すように、上に行くほど傾斜の大きく先細りの円錐形のバンプ23が形成される。バンプ23の電極22表面からの高さはH1である。図2(b)に示すように、基板31の電極32の上にバンプ33を形成する場合も同様である。
As shown in FIG. 2B, the metal nano-ink
図3(a)に示すように、バンプ23の形成された半導体ダイ21は、バンプ23が形成された側の面24が下側となるように反転されてトレイ16の保持部16aに置かれる。保持部16aは、半導体ダイ21のバンプ23が接触しないようトレイ16の底面に開けられた孔で、孔の周縁にバンプ23が形成された側の面24の周囲を支持する段部が設けられ、コレット13側はコレット13が半導体ダイ21の吸着側面25を吸着しやすいよう上に向かってテーパー状に広がっている。半導体ダイ21が保持部16aに保持されたトレイ16はダイマウント装置10にセットされる。また、バンプ33の形成が終了した基板31もダイマウント装置10にセットされる。
As shown in FIG. 3A, the semiconductor die 21 on which the
トレイ16と基板31とがそれぞれ所定の位置にセットされたら、制御部70はダイマウント装置10を始動する。ダイマウント装置10の制御部70は、トレイガイド15によってトレイ16を所定の位置まで搬送する指令を出力する。図1に示すように、この指令によってトレイガイド15は搬送機構を始動させ、トレイ16に設けられたリファレンス部材17が下部距離センサ20の上に位置する所定の位置までトレイ16を搬送する。また、制御部70は基板31を送り出す指令を図示しない基板31の送り装置に出力する。この指令によって送り出し装置は基板31をマウンティングステージ19の上まで送り出す。そして、基板31がマウンティングステージ19の上まで搬送されたら制御部70はマウンティングステージ19の内部を真空にする指令を出力する。図3(b)に示すようにこの指令によってマウンティングステージ19の内部が真空にされ、基板31はバンプ33が上向きとなるようにマウンティングステージ19の表面に吸着される。
When the
図4に示すように、制御部70は、コレット13に半導体ダイ21を吸着する指令を出力する。この指令によって、マウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、コレット13を半導体ダイ21に向かって降下させる。そして、コレット13が半導体ダイ21に接したら、コレット13の表面に設けられた吸着孔を真空としてコレット13に半導体ダイ21が吸着される。
As shown in FIG. 4, the
図5に示すように、コレット13が半導体ダイ21を吸着したら、制御部70は、マウンティングヘッド12をリファレンス部材17の上に上部距離センサ14が来る第1ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド12をヘッドガイド11に沿ってX方向に移動させ、マウンティングヘッド12が第1ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド12のX方向の移動を停止する。そして、制御部70は、上部距離センサ14とリファレンス部材17の上部距離センサ14側の上面17aとの間のZ方向の距離L1を上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、下部距離センサ20とリファレンス部材17の下部距離センサ20側の下面17bとの間のZ方向の距離L3を下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。
As shown in FIG. 5, when the
図6に示すように、制御部70は、マウンティングヘッド12をコレット13が吸着している半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24が下部距離センサ20の上に来る第2ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド12をヘッドガイド11に沿ってX方向に移動させ、マウンティングヘッド12が第2ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド12のX方向の移動を停止する。また、制御部70は、トレイ16に取り付けられているリファレンス部材17が下部距離センサ20の上面から外れる退避位置までトレイ16を移動させる指令を出力する。この指令によってトレイガイド15の搬送機構が始動し、トレイ16を退避位置まで移動させる。退避位置ではトレイ16に取り付けられているリファレンス部材17は下部距離センサ20の距離測定経路に無いので、下部距離センサ20はリファレンス部材17の上面17a側にある半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24とのZ方向の距離を測定することができるようになる。マウンティングヘッド12が第2ポジションに移動し、トレイ16が退避位置に移動すると、制御部70は、下部距離センサ20とコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24との間のZ方向の距離L4を下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、制御部70は、マウンティングヘッド12を基板31の上に上部距離センサ14が来る第3ポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド12をヘッドガイド11に沿ってX方向に移動させ、マウンティングヘッド12が第3ポジションまで移動したら、マウンティングヘッド12のX方向の移動を停止する。そして、制御部70は、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の距離L2を上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように、制御部70は、メモリに格納したZ方向の距離L1から距離L4を読み出し、Z方向の距離L2からL1を差し引いてZ方向の第1の距離差ΔL1を計算する。また、制御部70は、取得したZ方向の距離L4からL3を差し引いてZ方向の第2の距離差ΔL2を計算する。図8に示すように、第2の距離差ΔL2は、コレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24とリファレンス部材17の下面17bとのZ方向の距離となる。そして、制御部70は、第1の距離差ΔL1と、第2の距離差ΔL2とを加え、その合計からリファレンス部材17の厚さtを差し引くことによって、コレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の距離L5を取得し、メモリに格納する。
As shown in FIG. 8, the
図9(a)に示すように、制御部70は、上下二視野カメラ42を基板31とコレット13に吸着された半導体ダイ21との間に進出させ、半導体ダイ21と基板31の各電極22,32のXY方向の位置を合わせる。そして、制御部70は、コレット13を基板に向かってZ方向に降下させる降下高さDを計算する。
As shown in FIG. 9A, the
図9(b)に示すように、降下高さDは、半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34とのZ方向の距離L5から半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24からのバンプ高さH2と基板31のバンプ33が形成された側の面34からのバンプ高さH3との合計高さを差し引いたものである。各バンプ23,33の各バンプ高さH2,H3に形成の際の製造誤差などによるバラツキがある場合には、最大の各バンプ高さH2,H3の合計を差し引く。そして、制御部70は、コレット13を降下高さDだけ降下させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、コレット13を降下高さDだけ基板31に向かってZ方向に降下させ、降下高さDだけコレット13が降下するとコレット13の降下を停止させる。
As shown in FIG. 9B, the descending height D is the distance in the Z direction between the
図9(b)に示すように、コレット13が降下高さDだけ降下すると、半導体ダイ21のバンプ23の先端は基板31のバンプ33の先端の直上となっている。各バンプ23,33のバンプ高さH2,H3にバラツキがある場合には、各バンプ23,33の間にはバラツキに基づく微小な隙間δができる。ほとんどの場合、各バンプ23,33のバンプ高さH2,H3にはバラツキがあり、半導体ダイ21の一番高いバンプ23と基板31の一番高いバンプ33とが対向することはないので、各バンプ23,33の先端はほとんど接触せず、隙間δはゼロより大きくなっている。また、コレット13が降下した後の半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との高さはH0となっている。
As shown in FIG. 9B, when the
図9(c)に示すように、制御部70は、コレット13の吸着孔の真空を開放する指令を出力する。この指令によってコレット13の吸着孔の真空が開放され、コレット13に吸着されていた半導体ダイ21は自重によって基板31の上に降下する。すると、半導体ダイ21のバンプ23と基板31のバンプ33とが接触し、液相の各バンプ23,33とは一体となって接合バンプ26を形成する。接合バンプ26は半導体ダイ21の自重を支持している。
As shown in FIG. 9C, the
以上説明したように、本実施形態のダイマウント装置10は、コレット13に吸着した半導体ダイ21を基板31の上にマウントする前に、半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34とのZ方向の距離L5を計測しておき、半導体ダイ21のバンプ23先端が基板31のバンプ33の先端の直上に来るまで半導体ダイ21を基板31に接近させてから、半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせるので、各バンプ23,33にほとんど押圧力を掛けずに半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせることができ、重ね合わせの際に各バンプ23,33が潰れることを抑制することができるという効果を奏する。また、本実施形態では、ダイマウント装置10のベースに固定された下部距離センサ20とマウンティングヘッド12に固定された上部距離センサ14とを用いてコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34とのZ方向の距離L5を測定しているので、コレット13に吸着された半導体ダイ21と基板と31との間に可動式の距離センサを進出させてZ方向の距離L5を測定するよりも精度良くZ方向の距離L5を測定することができる。このため、コレット13をより精度よく降下させることができ、コレット13を降下させた後の各バンプ23,33の隙間δをより小さくすることができ、半導体ダイ21を基板31に重ねる際によりゆっくりと半導体ダイ21を基板31に降下させることができ、重ね合わせの際に各バンプ23,33が潰れることを抑制することができるという効果を奏する。
As described above, the
図10から図12を参照しながら他の実施形態について説明する。図1から図9を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明を省略する。 Another embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図10(a)、図10(b)に示すように、制御部70は、マウンティングヘッド12をコレット13が吸着している半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24の中心よりも少しずれた位置が下部距離センサ20の上に来る第2aポジションに移動させる指令を出力する。この指令によってマウンティングヘッド12の駆動機構が始動し、マウンティングヘッド12をヘッドガイド11に沿ってX方向に移動させ、マウンティングヘッド12が第2aポジションまで移動したら、マウンティングヘッド12のX方向の移動を停止する。また、制御部70は、トレイ16を退避位置まで移動させる。そして、制御部70は、下部距離センサ20とコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24にある距離測定位置27aとの間のZ方向の距離L4aを下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。Z方向の距離L4aの取得が終了したら、制御部70は、下部距離センサ20が距離測定位置27aよりもX方向に少しずれた位置にある距離測定位置27bの距離を測定することができる第2bポジションまでマウンティングヘッド12をX方向に移動させる。そして、制御部70は、下部距離センサ20とコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24にある距離測定位置27bとの間のZ方向の距離L4bを下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。
As shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the
図11(a)、図11(b)に示すように、制御部70は、マウンティングヘッド12を基板31の上に上部距離センサ14が来る第3aポジションに移動させ、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34にある距離測定位置37aとの間のZ方向の距離L2aを上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。距離L2aの取得が終了したら、制御部70は、上部距離センサ14が距離測定位置37aよりもX方向に少しずれた位置にある距離測定位置37bの距離を測定することができる第3bポジションまでマウンティングヘッド12をX方向に移動させる。そして、制御部70は、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34にある距離測定位置37bとの間のZ方向の距離L2bを上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。
As shown in FIGS. 11A and 11B, the
制御部70は、取得したZ方向の距離L4aとL4bとの内の小さい方をZ方向の距離L4としてメモリに格納し、取得したZ方向の距離L2aとL2bとの内の小さい方をZ方向の距離L2としてメモリに格納し、先に説明した実施形態と同様、第1の距離差ΔL1と第2の距離差ΔL2を計算し、第1の距離差ΔL1と、第2の距離差ΔL2とを加え、その合計からリファレンス部材17の厚さtを差し引くことによって、コレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の距離L6を取得し、メモリに格納する。Z方向の距離L6は、上部距離センサ14と下部距離センサ20とによって取得したコレット13に吸着されている半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34と複数の距離の内の最も小さいZ方向の距離である。
The
そして、図12に示すように、制御部70は、半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の距離L6から半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24からのバンプ高さH2と基板31のバンプ33が形成された側の面34からのバンプ高さH3との合計高さを差し引いてZ方向の降下高さDを計算し、降下高さDだけコレット13を降下させ、半導体ダイ21を基板31に重ね合わせる。すると、図9(c)に示すように、半導体ダイ21のバンプ23と基板31のバンプ33とが接触し、液相の各バンプ23,33とは一体となって接合バンプ26を形成する。
Then, as shown in FIG. 12, the
本実施形態は、上部距離センサ14と下部距離センサ20とによって取得したコレット13に吸着されている半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との複数のZ方向の距離の内の最も小さいZ方向の距離であるL6に基づいてコレット13の降下高さDを算出しているので、図12に示すように、コレット13に吸着された半導体ダイ21と基板31との間に傾斜がある場合でも、一番接近しているバンプ23,33を潰すことなく半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせることができるという効果を奏する。
In the present embodiment, the
図10から図12を参照して他の実施形態について説明する。先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。 Another embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12. Parts similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10(a)、図10(c)に示すように、本実施形態のダイマウント装置10のコレット13は、半導体ダイ21を吸着した状態で回転することができるよう構成されている。
As shown in FIGS. 10A and 10C, the
制御部70は、先に説明した実施形態と同様、マウンティングヘッド12をコレット13が吸着している半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24の中心よりも少しずれた位置が下部距離センサ20の上に来る第2aポジションに移動させ、トレイ16を退避位置まで移動させる。そして、制御部70は、下部距離センサ20とコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24にある距離測定位置27aと下部距離センサ20との間のZ方向の距離L4aを下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置と、下部距離センサ20の位置とから距離測定位置27aのXY方向の座標位置を取得する。Z方向の距離L4aと距離測定位置27aの座標位置の取得が終了したら、制御部70は、コレット13を例えば45度回転させ、距離測定位置27aを含む円弧28の上にある距離測定位置27bが下部距離センサ20の上に来るようにする。そして、制御部70は、距離測定位置27bと下部距離センサ20との間のZ方向の距離L4bを下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置と、コレット13の回転角度と、下部距離センサ20の位置とから距離測定位置27bのXY方向の座標位置を取得する。Z方向の距離L4bと距離測定位置27bの座標位置の取得が終了したら、制御部70は、コレット13を更に45度回転させ、距離測定位置27aを含む円弧28の上にある距離測定位置27cが下部距離センサ20の上に来るようにする。そして、制御部70は、距離測定位置27cと下部距離センサ20との間のZ方向の距離L4cを下部距離センサ20から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置と、コレット13の回転角度と、下部距離センサ20の位置とから距離測定位置27cのXY方向の座標位置を取得する。図10(d)に示すように、各距離測定位置27a,27b,27cは、半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24の上で一直線上にない位置となっている。
As in the above-described embodiment, the
図11(a)、図11(c)に示すように、制御部70は、マウンティングヘッド12を基板31の上に上部距離センサ14が来る第3aポジションに移動させ、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34にある距離測定位置37aとの間のZ方向の距離L2aを上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置から距離測定位置37aのXY方向の座標位置を取得する。Z方向の距離L2aの取得と距離測定位置37aのXY方向の座標位置の取得が終了したら、制御部70は、上部距離センサ14が距離測定位置37aよりもX方向に少しずれた位置にある距離測定位置37bの距離を測定することができる第3bポジションまでマウンティングヘッド12をX方向に移動させる。そして、制御部70は、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34にある距離測定位置37bとの間のZ方向の距離L2bを上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置から距離測定位置37bのXY方向の座標位置を取得する。Z方向の距離L2bの取得と距離測定位置37bのXY方向の座標位置の取得が終了したら、制御部70は、上部距離センサ14が距離測定位置37bよりもY方向に少しずれた位置にある距離測定位置37cの距離を測定することができるよう、図11(c)に示すように、基板31をY方向に移動させる。そして、制御部70は、上部距離センサ14と基板31のバンプ33が形成された側の面34にある距離測定位置37cとの間のZ方向の距離L2cを上部距離センサ14から取得し、メモリに格納する。また、制御部70は、マウンティングヘッド12のXY方向の位置と基板31のY方向位置とから距離測定位置37cのXY方向の座標位置を取得する。図11(d)に示すように、各距離測定位置37a,37b,37cは、基板31のバンプ33が形成された側の面34の上で一直線上にない位置となっている。
As shown in FIGS. 11A and 11C, the
制御部70は、取得した各距離測定位置37a,37b,37cのXY方向の位置とZ方向の距離L2a,L2b,L2cとから基板31のバンプ33が形成された側の面34のXY面に対する傾斜角度、方向を計算し、バンプ33が形成された側の面34の中で一番上部距離センサ14に近くなっている位置を計算し、基板31のバンプ33が形成された側の面34と上部距離センサ14との間のZ方向の最小距離L2’を算出し、Z方向の距離L2’からL1を差し引いてZ方向の第1の距離差ΔL1を計算する。また、制御部70は、取得した各距離測定位置27a,27b,27cのXY方向の位置とZ方向の距離L4a,L4b,L4cとからコレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24のXY面に対する傾斜角度、方向を計算し、バンプ23が形成された側の面24の中で一番下部距離センサ20に近くなっている位置を計算し、コレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と下部距離センサ20との間のZ方向の最小距離L4’を算出し、Z方向の距離L4’からL3を差し引いてZ方向の第2の距離差ΔL2を計算する。そして、制御部70は、第1の距離差ΔL1と、第2の距離差ΔL2とを加え、その合計からリファレンス部材17の厚さtを差し引くことによって、コレット13に吸着された半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の最小面間距離L7を取得し、メモリに格納する。
The
そして、図12に示すように、制御部70は、半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の最小面間距離L7から半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24からのバンプ高さH2と基板31のバンプ33が形成された側の面34からのバンプ高さH3との合計高さを差し引いてZ方向の降下高さDを計算し、降下高さDだけコレット13を降下させ、半導体ダイ21を基板31に重ね合わせる。
Then, as shown in FIG. 12, the
本実施形態は、上部距離センサ14と下部距離センサ20とによって取得したコレット13に吸着されている半導体ダイ21のバンプ23が形成された側の面24と基板31のバンプ33が形成された側の面34との間のZ方向の最小面間距離L7に基づいてコレット13のZ方向の降下高さDを算出しているので、図12に示すように、コレット13に吸着された半導体ダイ21と基板31との間に傾斜がある場合でも、一番接近しているバンプ23,33を潰すことなく半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせることができるという効果を奏する。
In the present embodiment, the
以上説明した各実施形態は、半導体ダイ21を基板31の上に重ね合わせることとして説明したが、図13に示すように、本発明は、コレット13に吸着された半導体ダイ51を他の半導体ダイ61の上に重ね合わせる場合にも適用することができる。
In each of the embodiments described above, the semiconductor die 21 is superposed on the
図13に示す半導体ダイ61は貫通電極62を備えており、先に説明した実施形態による方法によって基板31の上に重ね合わされ、その後、焼結によって貫通電極62の基板側と基板31の電極32との間に接合金属層56が形成されているものである。そして、半導体ダイ61の基板と反対側にある貫通電極62の上に先の実施形態で説明したと同様、金属ナノインクを用いたバンプ63が形成されている。また、コレット13に吸着されている半導体ダイ51の電極52の上にも金属ナノインクによってバンプ53が形成されている。
A semiconductor die 61 shown in FIG. 13 includes a through
制御部70は先に説明した実施形態と同様に、上部距離センサ14と下部距離センサ20とによって、上部距離センサ14とリファレンス部材17の上部距離センサ14側の上面17aとの間のZ方向の距離L1と、上部距離センサ14と半導体ダイ61のバンプ63が形成された側の面64との間のZ方向の距離L2と、下部距離センサ20とリファレンス部材17の下部距離センサ20側の下面17bとの距離L3と、下部距離センサ20とコレット13に吸着された半導体ダイ51のバンプ53が形成された側の面54との間のZ方向の距離L4とを、取得してメモリに格納する。そして、制御部70は、Z方向の距離L2からL1を差し引いてZ方向の第1の距離差ΔL1を計算し、Z方向の距離L4からL3を差し引いてZ方向の第2の距離差ΔL2を計算し、第1の距離差ΔL1と、第2の距離差ΔL2とを加え、その合計からリファレンス部材17の厚さtを差し引くことによって、図13(a)に示すように、コレット13に吸着された半導体ダイ51のバンプ53が形成された側の面54と半導体ダイ61のバンプ63が形成された側の面64との間のZ方向の距離L5を取得し、メモリに格納する。
Similarly to the embodiment described above, the
制御部70は、図13(b)に示すように、半導体ダイ51のバンプ53が形成された側の面54と半導体ダイ61のバンプ63が形成された側の面64との間のZ方向の距離L5から半導体ダイ51のバンプ53が形成された側の面54からのバンプ高さH2と半導体ダイ61のバンプ63が形成された側の面64からのバンプ高さH3との合計高さを差し引いてZ方向の降下高さDを計算し、コレット13を降下高さDだけ基板31に向かって降下させる。そして、制御部70は図13(c)に示すように、コレット13の真空を開放し、半導体ダイ51を半導体ダイ61の上に降下させて重ね合わせる。すると、半導体ダイ51のバンプ53と半導体ダイ61のバンプ63とが接触し、液相の各バンプ53,63とは一体となって接合バンプ55を形成する。
As shown in FIG. 13 (b), the
本実施形態は先に説明した各実施形態と同様の効果を奏する。 This embodiment has the same effects as the previously described embodiments.
10 ダイマウント装置、11 ヘッドガイド、12 マウンティングヘッド、13 コレット、14 上部距離センサ、15 トレイガイド、16 トレイ、16a 保持部、17 リファレンス部材、17a 上面、17b 下面、18 ガイドレール、19 マウンティングステージ、20 下部距離センサ、21,51,61 半導体ダイ、22,32,52 電極、23,33,53,63 バンプ、24,34,54,64 面、25 吸着側面、26,55 接合バンプ、27a,27b,27c,37a,37b,37c 距離測定位置、28 円弧、31 基板、40 射出ヘッド、41 微液滴、42 上下二視野カメラ、56 接合金属層、62 貫通電極、70 制御部、D 降下高さ、H0,H1 高さ、H2,H3 バンプ高さ、L1〜L4,L2a,L2b,L2c,L4a,L4b,L4c,L5,L6 距離、L2’,L4’ 最小距離、L7 最小面間距離、δ 隙間、ΔL1,ΔL2 距離差。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第1の距離センサと、
コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第2の距離センサと、
第1の距離センサと第2の距離センサとの間に配置され、基板表面または他の半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材と、
半導体ダイを吸着して基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットと、コレットの降下を制御する制御部とを含み、
制御部は、
リファレンス部材の第1の距離センサ側の面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第1の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第2の距離とを第1の距離センサによって取得し、第1の距離と第2の距離の差として第1の距離差を検出し、リファレンス部材の第2の距離センサ側の面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第3の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第4の距離とを第2の距離センサによって取得し、第3の距離と第4の距離との差として第2の距離差を検出し、第1の距離差と第2の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いてコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得手段と、
距離取得手段によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ手段と、
を有することを特徴とするダイマウント装置。 A semiconductor die bumps are formed on the electrode by using a metal nano ink obtained by mixing metal nanoparticles in an organic solvent, the use of a metal nano ink bumps group Saitama other formed on the electrode by using a metal nano ink the bumps group Saitama other semiconductor die by face-down on top of the other semiconductor die formed on the electrode Te a die mount device superimposed on another semiconductor die,
Groups Saitama other a first distance sensors disposed in the bump side of the other semiconductor die,
A second distance sensor disposed on the bump side of the semiconductor die adsorbed to the collet;
Is disposed between the first distance sensor and the second distance sensor, the substrate table Menma other and the reference member extending in a direction along the surface of another semiconductor die,
Group Saitama Other adsorbs the semiconductor die includes a collet descends toward the other semiconductor die, and a control unit for controlling the descent of the collet,
The control unit
First distance and, bump-side table Menma other substrate bump side surface of the other semiconductor die along the collet descent direction between the first distance sensor side surface and a first distance sensor reference member And a second distance along the collet descending direction between the first distance sensor and the first distance sensor is obtained by the first distance sensor, and a first distance difference is detected as a difference between the first distance and the second distance. The third distance along the collet descending direction between the second distance sensor side surface of the reference member and the second distance sensor, the bump side surface of the semiconductor die adsorbed by the collet, and the second distance A fourth distance along the collet descent direction with respect to the distance sensor of the second distance sensor is acquired by the second distance sensor, and the second distance difference is detected as a difference between the third distance and the fourth distance, The collage of the reference member from the sum of the first distance difference and the second distance difference Surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet by subtracting the thickness along the descent direction and distance obtaining means for obtaining a distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface ,
Other semiconductor die to the group Saitama other collet until the top end of the bump of the semiconductor die being adsorbed groups Saitama other the collet according to the distance obtained by the distance obtaining means come just above the top end of the bump of another semiconductor die after it descends toward the, based Saitama other bumps of the semiconductor die by opening the suction of the semiconductor die collet and superimposing means for superimposing the bump of another semiconductor die,
A die mounting apparatus comprising:
重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。 The die mounting apparatus according to claim 1,
Superimposing means, the distance the substrate table Menma other and the surface of the semiconductor die that is adsorbed to the obtained collet by the acquisition means from the surface of the semiconductor die has been adsorbed from the distance between the other semiconductor die surface collet bump height and the base Saitama others lowering the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die,
A die mounting device characterized by the above.
距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、
重ね合わせ手段は、距離取得手段によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。 The die mounting apparatus according to claim 1,
Distance obtaining means, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet plurality acquires distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface,
Superimposing means is adsorbed from the smallest distance among the plurality of distances between the acquired surface of the semiconductor die that is adsorbed on the collet and the substrate table surface or other semiconductor die surface to the collet by the distance obtaining means it bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die to lower the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die,
A die mounting device characterized by the above.
制御部は、
コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出手段を備え、
距離取得手段は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも3つ取得し、
重ね合わせ手段は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント装置。 The die mounting apparatus according to claim 1,
The control unit
Position and the substrate table Menma other to perform distance measurement of the surface of the semiconductor die that is adsorbed on the collet comprises a distance measuring position detecting means for detecting the position for distance measurement of the surface of another semiconductor die,
Distance obtaining means, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface to get at least three, respectively,
Superimposing means comprises a distance measuring position detected, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet at each distance measurement positions along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface distance and, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet by calculating the minimum surface distance between the other semiconductor die surface, is adsorbed from the minimum surface distance between the collet it bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die to lower the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die,
A die mounting device characterized by the above.
基板または他の半導体ダイのバンプ側に配置された第1の距離センサとコレットに吸着された半導体ダイのバンプ側に配置された第2の距離センサとの間に配置され、基板表面または各半導体ダイの表面に沿った方向に伸びるリファレンス部材の第1の距離センサ側の面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第1の距離と、基板のバンプ側表面または他の半導体ダイのバンプ側表面と第1の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第2の距離とを第1の距離センサによって取得し、第1の距離と第2の距離の差として第1の距離差を検出し、リファレンス部材の第2の距離センサ側の面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第3の距離と、コレットに吸着された半導体ダイのバンプ側の表面と第2の距離センサとの間のコレット降下方向に沿った第4の距離とを第2の距離センサによって取得し、第3の距離と第4の距離との差として第2の距離差を検出し、第1の距離差と第2の距離差の和からリファレンス部材のコレット降下方向に沿った厚さを差し引いて基板または他の半導体ダイに向かって降下するコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を取得する距離取得工程と、
距離取得工程によって取得した距離に応じてコレットに吸着されている半導体ダイのバンプ先端が基板または他の半導体ダイのバンプ先端の直上に来るまでコレットを基板または他の半導体ダイに向かって降下させた後、コレットの半導体ダイの吸着を開放して半導体ダイのバンプを基板または他の半導体ダイのバンプに重ね合わせる重ね合わせ工程と、
を有することを特徴とするダイマウント方法。 A semiconductor die bumps are formed on the electrode by using a metal nano ink obtained by mixing metal nanoparticles in an organic solvent, the use of a metal nano ink bumps group Saitama other formed on the electrode by using a metal nano ink a semiconductor die and face-down on top of the other semiconductor die bumps are formed on the electrode base Saitama other is a die mounting method of superimposing the other semiconductor-die,
Groups Saitama other is disposed between the second distance sensor which is arranged on the bump side of the semiconductor die adsorbed to the first distance sensor and the collet arranged on the bump side of the other semiconductor die, the substrate table Menma other a first distance along the collet descent direction between the first distance sensor side surface and a first distance sensor reference member extending in a direction along the surface of the semiconductor die, the substrate bump side table Menma other acquires a second distance along the collet descent direction between the bump side surface of another semiconductor die first distance sensor by a first distance sensor, the first distance A first distance difference as a difference between the second distance sensor and the second distance sensor side surface of the reference member and a third distance along the collet descending direction between the second distance sensor; The bump-side surface of the semiconductor die adsorbed by the collet and the second A fourth distance along the collet descent direction with respect to the separation sensor is acquired by the second distance sensor, and a second distance difference is detected as a difference between the third distance and the fourth distance; 1 of the distance difference and the base Saitama other by subtracting the thickness along the sum of the second distance difference collet descent direction of the reference member is a semiconductor die that is adsorbed on the collet descends toward the other semiconductor die surface and the substrate table Menma other a distance obtaining step of obtaining a distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface,
Other semiconductor die to the group Saitama other collet until the top end of the bump of the semiconductor die being adsorbed groups Saitama other the collet according to the distance obtained by the distance obtaining step comes directly above the top end of the bump of another semiconductor die after it descends toward the, based Saitama other bumps of the semiconductor die by opening the suction of the semiconductor die collet and overlaying step is superimposed on the bump of another semiconductor die,
A die mounting method characterized by comprising:
重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。 The die mounting method according to claim 5, wherein
Superimposing step, the distance surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the acquired collet by the acquisition step from the surface of the semiconductor die has been adsorbed from the distance between the other semiconductor die surface collet bump height and the base Saitama others lowering the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die,
A die mounting method characterized by the above.
距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離を複数取得し、
重ね合わせ工程は、距離取得工程によって取得したコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との複数の距離の内の最も小さい距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または各半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。 The die mounting method according to claim 5, wherein
Distance obtaining step, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet plurality acquires distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface,
Superimposing step, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the acquired collet by the distance obtaining step is adsorbed from the smallest distance among the plurality of distances between the other semiconductor die surface collet and the bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die are possible lowering distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of the semiconductor die,
A die mounting method characterized by the above.
コレットに吸着されている半導体ダイの表面の距離測定を行う位置と基板表面または他の半導体ダイの表面の距離測定を行う位置とを検出する距離測定位置検出工程を有し、
距離取得工程は、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った距離をそれぞれ少なくとも3つ取得し、
重ね合わせ工程は、検出した距離測定位置と、コレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面とのコレットの降下方向に沿った各距離測定位置での距離と、によってコレットに吸着されている半導体ダイの表面と基板表面または他の半導体ダイの表面との間の最小面間距離を算出し、最小面間距離からコレットに吸着されている半導体ダイの表面からのバンプ高さと基板または他の半導体ダイの表面からのバンプの高さとを差し引いた距離だけコレットを降下させること、
を特徴とするダイマウント方法。 The die mounting method according to claim 5, wherein
Position and the substrate table Menma other to perform distance measurement of the surface of the semiconductor die that is adsorbed on the collet has a distance measuring position detection step of detecting the position for distance measurement of the surface of another semiconductor die,
Distance obtaining step, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet distance along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface to get at least three, respectively,
Superimposing step includes a distance measuring position detected, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die being adsorbed on collet at each distance measurement positions along the descent direction of the collet with the other semiconductor die surface distance and, the surface and the substrate table Menma another semiconductor die adsorbed on the collet by calculating the minimum surface distance between the other semiconductor die surface, is adsorbed from the minimum surface distance between the collet it bump height and groups Saitama another from the surface of the semiconductor die to lower the distance collet obtained by subtracting the height of the bump from the surface of another semiconductor die,
A die mounting method characterized by the above.
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