JP4616793B2

JP4616793B2 - 多段加圧コレット

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Publication number: JP4616793B2
Application number: JP2006137517A
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Inventors: 安佐藤; 昇藤野
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Description

本発明は、電子部品装着装置においてワークの加圧に用いられる加圧コレットに関する。

ダイボンダ装置などによって、半導体ダイなどの電子部品を回路基板上に装着する場合には、コレットによって半導体ダイを真空吸着して取り付け位置に搬送し、半導体ダイを所定の装着位置に載置した後、半導体ダイと回路基板の間に塗布された接着剤あるいは、半導体ダイ裏面に貼着された熱圧着フィルムを加熱手段によって溶融しつつ、コレットによって半導体ダイを加圧して半導体ダイを圧着する方法が用いられることが多い。

従来の半導体ダイは、厚さ４００μｍ以下でかつ大きさ５〜２５ｍｍ角程度に形成され、裏面に接合材としてエポキシ樹脂系やポリイミド樹脂系の熱圧着フィルム（ダイアタッチフィルム）を貼着してあるものが多く、コレットは半導体ダイとほぼ同じ大きさでかつ平らな加圧面を有し、この加圧面に吸引孔を設けたものが代表的なものである。

このような、半導体ダイを表面に微小な凹凸のある回路基板表面に圧着する場合、半導体ダイの裏面のダイアタッチフィルムの表面と回路基板の装着面との間に微小な隙間ができ、この隙間に空気が入り込んでしまう。しかし、加圧面が平らなコレットで上記の半導ダイを加圧してもダイアタッチフィルムと回路基板との間に入り込んだ空気を押し出すことができずボイドが発生し接合不良が生じてしまう。

このような、空気の挟み込みによる接合不良を防止するために、図８（ａ）に示すように、半導体ダイ３３の加圧を、半導体ダイ３３の中心部から徐々に周縁部に広げて行うことができるように、中央部が突出成形された弾性体の加圧部５５を加圧面５７に取り付けたコレット５１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなコレット５１を用いて半導体ダイ３３を回路基板３１に装着する場合、吸着孔３５を真空にして半導体ダイ３３を回路基板３１の上に搬送、載置し、コレット５１によって半導体ダイ３３を加圧していくと、まず半導体ダイ３３の中央部が突出成形された弾性体の加圧部５５によって加圧される。そして、図８（ｂ）に示すように、さらにコレット５１の加圧力を高めていくと、コレット５１の加圧部５５の加圧面５７が弾性変形して徐々に平らになっていき、半導体ダイ３３に対するコレット５１の加圧範囲が外側に広がると同時に、ダイアタッチフィルム５３と回路基板３１の間に入り込んだ空気は、周縁部へ押し出される。また、吸着孔３５をコレット５１の中央部に設けず、加圧部５５の周辺に真空孔を設けて、中央部を突出させた弾性体の加圧部５５の形状に沿った形に半導体ダイを反らして吸着し、加圧時には中央の突出部から回路基板に圧着させて、ダイアタッチフィルム５３と回路基板３１の間にボイドが入り込むことを防止する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１５０３１１号公報特開２００５−３２２８１５号公報

一方、近年、半導体デバイスの微細化、高速化が求められ、Ｃｕ配線の要求と共に層間絶縁膜の低誘電率化が求められ、誘電率３．５程度のＦＧＳ（ＦｌｕｏｒｉｎａｔｅｄＳｉｌｉｃａＧｌａｓｓ）膜や、誘電率２．８程度の高平坦化層間絶縁膜材料などの低誘電率層間絶縁膜材料（Ｌｏｗ−Ｋ材料）が使用されるようになってきている。しかし、このような低誘電率層間絶縁膜材料（Ｌｏｗ−Ｋ材料）は空孔を導入して誘電率を下げているので機械強度（硬度、弾性率等）が低く、半導体ダイ３３は大きな圧力に耐えられない。このような低誘電率層間絶縁膜材料（Ｌｏｗ−Ｋ材料）を使用している半導体ダイ３３を上記の特許文献１，２のような中央が突出している形状のコレットによって加圧すると、半導体ダイ３３の中央部には大きな圧力がかかり、この圧力によって半導体ダイ３３が破損してしまう場合がある。この半導体ダイの破損を防止するために加圧圧力を下げると、今度は周縁部の加圧圧力が低下し、周縁部のダイアタッチフィルム５３と回路基板３１との間の空気を押し出すことができず、ボイド発生による接合不良が発生してしまうという問題があった。また、半導体ダイ３３の構造強度に合わせて半導体ダイ３３の加圧位置、加圧圧力等を変更できないため、効果的にボイドの除去ができないという問題があった。

そこで、本発明は、半導体ダイの形状、構造に対応して半導体ダイと回路基板との間のボイド発生を効果的に防止することを目的とする。

本発明に係る多段加圧コレットは、入れ子状に重ね合わされ、それぞれがワークの一部を加圧する少なくとも３つの加圧コレット要素と、各加圧コレット要素の間にそれぞれ配設されるバネと、が加圧方向に向かって直列に組み合わされている多段加圧コレットであって、加圧状態において、各バネは、その付勢力によって当該バネよりもワーク側にある加圧コレット要素をワークに押し付け、初期状態において、各加圧コレット要素は、当該加圧コレット要素のワーク側先端位置が当該加圧コレット要素の外周側に隣り合う加圧コレット要素のワーク側先端位置よりも各バネの縮み代分だけワーク側に突出するような段差を持つように組み合わされていること、を特徴とする。また、本発明の他の多段加圧コレットは、加圧方向と直角方向に一端から他端に向かって重ね合わされ、それぞれがワークの一部を加圧する少なくとも３つの加圧コレット要素と、各加圧コレット要素の間にそれぞれ配設されるバネと、が加圧方向に向かって直列に組み合わされている多段加圧コレットであって、加圧状態において、各バネは、その付勢力によって当該バネよりもワーク側にある加圧コレット要素をワークに押し付け、初期状態において、各加圧コレット要素は、当該加圧コレット要素のワーク側先端位置が当該加圧コレット要素の他端側に隣り合う加圧コレット要素のワーク側先端位置よりも各バネの縮み代分だけワーク側に突出するような段差を持つように組み合わされていること、を特徴とする。

また、本発明に係る多段加圧コレットにおいて、複数の加圧コレット要素は、中央に配設された柱状コレット要素と、前記柱状コレット要素の外周に入れ子状に重ね合わされている複数の環状コレット要素と、を含むこととしても好適である。また、本発明の他の多段加圧コレットにおいて、複数の加圧コレット要素は、一端に配設された柱状コレット要素と、加圧方向と直角方向に他端に向かって前記柱状コレット要素に重ね合わされている複数のアングル型コレット要素と、を含むこと、としても好適である。

本発明は、半導体ダイの形状、構造に対応して半導体ダイと回路基板との間のボイド発生を効果的に防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態について図１〜３を参照しながら説明する。図１は多段加圧コレットの部分断面と各加圧コレット要素の平面とを示す図であり、図２は多段加圧コレットの加圧動作の説明図であり、図３は時間に比例した押し下げ力を加えていく場合の各加圧コレットの変位と加圧圧力の関係を示すグラフである。

図１に示すように、多段加圧コレット１１は、中央に配置された四角柱の１段目加圧コレット要素１３に四角環状で底部のある２段目加圧コレット要素１５と３段目加圧コレット要素１７が入れ子状になるよう縦に重ね合わせられ、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５の底部との間には１段目バネ２３が上下方向の中心軸３７に沿って縦方向に挟持されており、同様に２段目加圧コレット要素１５の底部と３段目加圧コレット要素１７の底部との間には２段目バネ２５が上下方向の中心軸３７に沿って縦方向に挟持されている。それぞれの加圧コレット要素とバネは、１段目加圧コレット要素１３、１段目バネ２３、２段目加圧コレット要素１５、２段目バネ２５、３段目加圧コレット要素１７の順に上下方向の中心軸３７に沿って直列に組み合わされ、３段目加圧コレット要素１７の上側には上下方向駆動用のボイスコイルモータ２９が取り付けられている。この上下方向駆動のモータはボイスコイルモータに限らず、リニアモータであってもよいし、回転モータとリンク、カムなどを組み合わせて多段加圧コレット１１を上下方向に駆動するものであればよい。各段の加圧コレット要素１３，１５，１７はスチールなどの金属製で繰り返しの加圧動作に耐えられるもので、各加圧コレット要素の横方向の隙間は各加圧コレット要素が相互に縦方向にスライドできる程度の微小クリアランスとなっている。１段目の加圧コレット要素１３には半導体ダイ３３を真空吸着するための吸着孔３５が明けられており、図示しない真空装置に接続されている。また、３段目加圧コレット要素１７の外形寸法は略半導体ダイ３３と同じ寸法となっている。

ボイスコイルモータ２９を下動させて多段加圧コレット１１を押し下げて半導体ダイ３３を加圧すると、１段目バネ２３と２段目バネ２５は各加圧コレット要素１３，１５，１７によって圧縮され、それぞれｈ₁及びｈ₂だけ長さが縮み、その付勢力によって各加圧コレット要素１３，１５，１７を半導体ダイ３３に押し付ける。そして、多段加圧コレット１１が初期状態にある時には、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５のワーク側先端位置にある加圧面１３ａ，１５ａには加圧時の１段目バネ２３の縮み代ｈ₁だけの段差が付けられ、２段目加圧コレット要素１５と３段目加圧コレット要素１７のワーク側先端位置にある加圧面１５ａ，１７ａには加圧時の２段目バネ２５の縮み代ｈ₂だけの段差が付けられて全体が組み合わされている。また、１段目バネ２３は２段目バネ２５よりも固く、バネ定数の大きなバネとなっている。

図２を参照しながら、多段加圧コレット１１によって半導体ダイ３３の装着を行う工程と、多段加圧コレット１１の各加圧コレット要素と各段のバネの動きの概略について説明する。

図２（ａ）に示すように、多段加圧コレット１１は吸着孔３５を真空にして半導体ダイ３３を吸着し、ダイボンダの駆動装置によって半導体ダイ３３の回路基板３１への装着位置に移動してくる。半導体ダイ３３が装着位置に来るとダイボンダの駆動装置によって多段加圧コレットは半導体ダイ３３が回路基板３１の装着面３２の直上に来るまで下動する。そしてボイスコイルモータ２９を駆動して、半導体ダイ３３を回路基板３１の装着面３２に向けて下動を始める。

図２（ｂ）に示すように、半導体ダイ３３の裏面のダイアタッチフィルム５３が回路基板３１の装着面３２に接した状態では、各段のバネ２３，２５はまだ圧縮されていないので、１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａと２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａは段差ｈ₁がついており、２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａと３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａは段差ｈ₂がついている。この状態からボイスコイルモータ２９を駆動して３段目加圧コレット要素１７を下動させていくと、その下動によって２段目バネ２５が圧縮され、２段目バネの付勢力によって２段目加圧コレット要素１５が下に押し下げられて下動し、２段目加圧コレット要素１５の下動によって１段目バネ２３が圧縮され、１段目バネの付勢力によって１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａが半導体ダイ３３を加圧する。図２（ｂ）の平面図上のハッチング部分は半導体ダイ３３が加圧されている領域を示す。このように各段の加圧コレット要素と各段のバネが直列に組み合わされていることから、最上部の３段目加圧コレット要素１７を下動させることによって、最下段の１段目加圧コレット要素１３によって半導体ダイ３３を加圧することができる。そして、更にボイスコイルモータ２９を下動させていくと、各段のバネ２３，２５が縮み、１段目加圧コレット要素１３による半導体ダイ３３の加圧力も強くなってくる。

図２（ｃ）に示すように、ボイスコイルモータ２９の下動によって、１段目バネ２３の縮みがｈ₁に達すると、初期状態で１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａと２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａとの間についていた段差ｈ₁がなくなり、２段目加圧コレット要素１５が半導体ダイ３３に当接する。この時、３段目加圧コレット要素１７も、当初の位置から１段目バネの縮みｈ₁に加えて２段目バネの縮み分だけ下動してきているが、２段目バネ２５は１段目バネ２３よりもバネ剛性が大きく１段目バネ２３よりも縮みが少ないので、３段目加圧コレット要素１７はまだ半導体ダイ３３に当接していない。この状態では図２（ｃ）の平面図のハッチングで示すように、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５の当接する半導体ダイ３３の領域が加圧される。そして、２段目加圧コレット要素が半導体ダイ３３に当接することによって、１段目バネ２３はそれ以上縮まなくなるので１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａによって加圧されている部分の加圧圧力は、ボイスコイルモータ２９の下動によって変化しなくなる。一方、２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａによって加圧されている領域は、ボイスコイルモータ２９の下動によって加圧圧力が増加していく。また、２段目バネ２５はボイスコイルモータ２９による３段目加圧コレット要素１７の下動によって徐々に縮み、次第にその加圧面１７ａが半導体ダイ３３に近づいてくる。

図２（ｄ）に示すように、ボイスコイルモータ２９の下動によって、２段目バネ２５の縮みがｈ₂に達すると、初期状態で２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａと３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａとの間についていた段差ｈ₂がなくなり、３段目加圧コレット要素１７が半導体ダイ３３に当接する。これにより図２（ｄ）の平面図のハッチングで示すように、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５に加えて３段目加圧コレット要素１７の当接する半導体ダイ３３の領域が加圧される。そして、３段目加圧コレット要素が半導体ダイ３３に当接することによって、１段目バネ２３と同様に２段目バネ２５もそれ以上縮まなくなるので２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａによって加圧されている部分の加圧圧力も、ボイスコイルモータ２９の下動によって変化しなくなる。一方、３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａによって加圧されている領域は、ボイスコイルモータ２９の下動によって加圧圧力が増加していく。そして３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａの加圧圧力が所定の圧力に達したら、ボイスコイルモータ２９の下動を停止する。その後、ダイボンダ装置の駆動機構によって多段加圧コレット１１は半導体ダイ３３の面を離れる。

このように、多段加圧コレット１１は最初に半導体ダイ３３の中央部分を加圧し、その後順次加圧領域を周縁部に拡大させていくことから、半導体ダイ３３の裏面のダイアタッチフィルム５３と回路基板３１との間に入り込んだ空気を中央から順次周縁部に押し出して、ダイアタッチフィルム５３と回路基板３１との間に空気が閉じ込められることによるボイドの発生を効果的に防止することができるという効果を奏する。また、これによって、部分的に大きな圧力をかけることなくボイドの発生を効果的に防止できるので、半導体ダイ３３を損傷させにくくなるという効果を奏する。

図１、２に示す多段加圧コレット１１の各段のコレット要素が半導体ダイ３３を加圧する圧力は、組み合わせるバネの剛性や、各段のコレット要素の形状を変更することによって変更することができる。これによって半導体ダイ３３の機械強度に合わせて加圧圧力を変更することができるという効果を奏する。

以下、図３を参照しながら、一例としてボイスコイルモータ２９によって３段目加圧コレット要素１７の押し下げ力Ｆを時間ｔに比例して増加させて加圧した場合の、各部の動作の詳細を説明する。図３（ａ）は時間に対する第３コレット要素１７の押し下げ力Ｆと各段の加圧コレット要素によって発生する加圧圧力Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の変化を示し、図３（ｂ）は上記の押し下げ力Ｆが掛かったときの各段加圧コレット要素の加圧面１３ａ，１５ａ，１７ａの各初期位置からの変位ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃を示す。また、以下の説明では、各段の加圧コレット要素の加圧面の面積をＡ₁，Ａ₂，Ａ₃とし、各段バネのバネ定数をｋ₁，ｋ₂として説明する。

図３（ａ）に示すように、３段目加圧コレット要素１７はボイスコイルモータ２９によって時間に比例した押し下げ力Ｆ＝α×ｔ（αは定数）、によって押し下げられる。図３（ａ）の１点鎖線で示すように、押し下げ力Ｆは時間ｔ＝０の時に０である。そして全段の加圧コレット要素１３，１５，１７が所定の加圧圧力Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃で半導体ダイ３３を加圧した状態のときに、Ｆ＝Ｐ₁×Ａ₁＋Ｐ₂×Ａ₂＋Ｐ₃×Ａ₃となり、その間は時間ｔに比例して直線状に押し下げ力Ｆは増加していく。１段目加圧コレット要素１３が半導体ダイ３３の上に当接した状態でボイスコイルモータ２９による上記の押し下げが開始されると、図３（ｂ）に示すように各段の加圧面１３ａ，１５ａ，１７ａの位置が変化してくる。１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａはすでに半導体ダイ３３の上に当接していることから、その変位は０で一定である。一方２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａと３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａは押し下げ力Ｆによるバネ２３，２５の縮みによって下に向かって変位してくる。２段目加圧コレット要素が半導体ダイ３３に上に当接するまでの間は、１段目バネ２３、２段目バネ２５ともに押し下げ力Ｆによって縮みが生じる。２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａの変位ｙ₂は、１段目バネ２３のバネ剛性、１／ｋ₁に比例した傾きを持つ直線、
ｙ₂＝Ｆ／ｋ₁＝（α／ｋ₁）×ｔ −−−−−−−−−−−− （式１）
によって時間に比例して増加していく。
また、３段目加圧コレット要素の１７の加圧面１７ａの変位ｙ₃は、１段目バネ２３と２段目バネの直列バネのバネ剛性、（ｋ₁＋ｋ₂）／（ｋ₁×ｋ₁）に比例した傾きを持つ直線、
ｙ₃＝Ｆ×（ｋ₁＋ｋ₂）／（ｋ₁×ｋ₁）
＝〔（α×（ｋ₁＋ｋ₂）／（ｋ₁×ｋ₁）〕×ｔ −−−− （式２）
によって時間ｔに比例して増加していく。

図３（ｂ）に示すように、３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａの変位ｙ₃は、１段目バネ２３の縮みによる２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａの変位ｙ₂と、点線で示す２段目バネ２５の縮み量との合計量となる。そして、押し下げ力Ｆが大きくなって、１段目バネ２３が段差ｈ₁だけ縮んで、２段目加圧コレット要素１５が半導体ダイ３３に当接すると、前記変位ｙ₂はｈ₁一定となりそれ以上変化しなくなる。この時、２段目バネ２５はまだｈ₂だけ縮んでおらず、３段目加圧コレット要素１７は、まだ半導体ダイ３３に当接していない。

２段目加圧コレット要素１５が当接すると、１段目バネ２３はそれ以上縮まなくなることから、図３（ａ）に示すように１段目加圧コレット要素１３の加圧面１３ａの加圧圧力は、Ｐ₁＝ｋ₁×ｈ₁／Ａ₁で一定となる。そして、押し下げ力Ｆの増加によって、２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａの加圧圧力が次第に増加していく。一方、図３（ｂ）に示すように、２段目加圧コレット要素１５が半導体ダイ３３に当接すると、押し下げ力Ｆによる３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａの変位ｙ₃は、２段目バネ２５のバネ剛性、１／ｋ₂に比例した傾きを持つ直線、
ｙ₃＝Ｆ／ｋ₂＋ｈ₁＝（α／ｋ₂）×ｔ＋ｈ₁ −−−−−−− （式３）
によって時間ｔに比例して増加していく。これは、１段目バネ２３が縮まなくなることから、２段目バネ２５はそのバネ剛性、１／ｋ₂のみに比例して縮んでいくためである。そして、２段目バネ２５の縮みが段差ｈ₂だけ縮んで、３段目加圧コレット要素１７が半導体ダイ３３に当接すると、前記変位ｙ₃は（ｈ₁＋ｈ₂）一定となりそれ以上変化しなくなる。

３段目加圧コレット要素１７が当接すると、２段目バネ２５も１段目バネ２３と同様、それ以上縮まなくなることから、図３（ａ）に示すように２段目加圧コレット要素１５の加圧面１５ａの加圧圧力は、Ｐ₂＝（ｋ₂×ｈ₂−ｋ₁×ｈ₁）／Ａ₂で一定となる。そして、押し下げ力Ｆの増加によって、３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａの加圧圧力が次第に増加していく。そして、３段目加圧コレット要素１７の加圧面１７ａの加圧圧力が所定の圧力、Ｐ３＝〔Ｆ−（ｋ₂×ｈ₂＋ｋ₁×ｈ₁）〕／Ａ₃となると、ボイスコイルモータ２９による押し下げ力Ｆは一定となり、所定の圧着時間だけ保持される。

以上、ボイスコイルモータ２９による押し下げ力Ｆが時間ｔに比例して、Ｆ＝α×ｔ、となるように制御された場合の各部の変位、圧力の動きを説明したが、上記の説明からわかるように、各段加圧コレット要素１３，１５，１７の加圧圧力はその加圧面積、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃、各段バネのバネ定数をｋ₁，ｋ₂の組み合わせを変更することによって、半導体ダイ３３の構造、形状に合わせたものとすることができる。例えば、Ｐ₁＞Ｐ₂＞Ｐ₃のように中央部を高くすることすることも可能であるし、Ｐ₁＝Ｐ₂＝Ｐ₃のように均一圧力とすることも可能である。加圧圧力が均一であっても中央から順次周縁部に向かって半導体ダイ３３を加圧していくので、部分的に大きな圧力をかけなくともボイドの発生を効果的に防止でき、半導体ダイ３３を損傷させにくくするという効果を奏する。ただし、２段目バネ２５を１段目バネ２３に比較して弱くしすぎたり（ｋ₂を小さくしすぎる）、２段目の段差ｈ₂を小さくしすぎたりすると、２段目加圧コレット要素１５が半導体ダイ３３に当接する前に３段目加圧コレット要素が半導体ダイ３３に当接してしまい、２段目加圧コレット要素１５によって半導体ダイ３３の加圧ができない場合が生じるので、２段目バネ２５のバネ定数ｋ₂は１段目バネのバネ定数ｋ₁よりも大きく設定するほうが好適である。

また、ボイスコイルモータ２９は押し下げ力Ｆが時間に比例して増加することとして説明したが、時間に対してその変位を変更させていく制御によってもよい。この場合には、最初は１段目バネ２３と２段目バネ２５の直列バネとして動作するので、加圧圧力の上昇はゆっくりで、２段目加圧コレットが当接して、２段目バネ２５のみが縮む時には加圧圧力の上昇は早くなる。この加圧圧力の変化割合については、加圧する半導体ダイ３３の構造、形状によって様々に選択することが可能である。

以上のように本実施形態の多段加圧コレット１１は、各段の加圧面積、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃、各段バネのバネ定数ｋ₁，ｋ₂、段差ｈ₁，ｈ₂の設定を変更することによって、加圧する半導体ダイ３３の形状、構造に対応した加圧圧力とすることができ、半導体ダイ３３と回路基板３１の間のボイド発生を効果的に防止することができるという効果を奏する。また、これによって半導体ダイ３３の機械強度に合わせて加圧圧力を変更することができ、半導体ダイ３３を損傷させにくくなるという効果を奏する。

図４から図６を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図４は円柱状の１段目加圧コレット要素１３の周りに円筒状の２段目、３段目の加圧コレット要素１５，１７を組み合わせたものである。この実施形態では前記の実施形態の効果に加えて、各加圧コレット要素のスライド面が円筒面となることから、加工が容易でより隙間の少ない多段加圧コレット１１とすることができるという効果がある。また、図５に示すように各加圧コレット要素の角部にＲ部を設けてもよい。この場合の効果は上記と同様である。

また、図６に示すように、各加圧コレット要素１３，１５，１７の加圧部１３ｂ，１５ｂ，１７ｂを弾性体によって形成し、中央部において加圧面１３ａ，１５ａ，１７ａを突出させるような形状とすることによって、更に各加圧面１３ａ，１５ａ，１７ａにより半導体ダイ３３と回路基板３１の間のボイドを半導体ダイ３３の外側に押し出すことができるという効果を奏する。

図７に他の実施形態の多段加圧コレット１１とその動作を示す。先に示した実施形態と同様の部分については同様の符号を用い、説明は省略する。図７に示すように、多段加圧コレット１１は、一端に配置された長方形柱の１段目加圧コレット要素１３に加圧面が１段目加圧コレット要素１３と同様の長方形形状でアングル型の２段目、３段目、４段目の加圧コレット要素１５，１７，１９の上下方向のスライド面が加圧方向と直角方向（横方向）に重ね合わせられ、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５のアングル部との間には１段目バネ２３が加圧方向に沿って縦方向に挟持されており、同様に２段目加圧コレット要素１５のアングル部と３段目加圧コレット要素１７のアングル部との間には２段目バネ２５が加圧方向に沿って縦方向に挟持されており、同様に３段目加圧コレット要素１７のアングル部と４段目加圧コレット要素１９のアングル部との間には３段目バネ２７が加圧方向に沿って縦方向に挟持されている。それぞれの加圧コレット要素とバネは、１段目加圧コレット要素１３、１段目バネ２３、２段目加圧コレット要素１５、２段目バネ２５、３段目加圧コレット要素１７、３段目バネ２７、４段目加圧コレット要素１９の順に加圧方向に沿って直列に組み合わされ、４段目加圧コレット要素１９の外側には各段の加圧コレット要素１３，１５，１７，１９が上下の加圧方向に沿って一体となってスライドできるよう、各加圧コレット要素を保持するガイド２１が取り付けられている。そしてガイド２１の上部には上下方向駆動用のボイスコイルモータ２９が取り付けられている。各段の加圧コレット要素１３，１５，１７，１９はスチールなどの金属製で繰り返しの加圧動作に耐えられるもので、各加圧コレット要素の横方向の隙間は各加圧コレット要素が相互に縦方向にスライドできる程度の微小クリアランスとなっている。各段加圧コレット要素１３，１５，１７，１９の幅は略半導体ダイ３３の幅と同じ寸法となっており、全加圧コレット要素の加圧面の集合は半導体ダイ３３の外形形状寸法と略同一となっている。また、１段目加圧コレット要素１３と２段目加圧コレット要素１５との間には１段目バネの縮み代にあたる段差ｈ₁が設けられ、２段目加圧コレット要素１５と３段目加圧コレット要素１７との間には２段目バネの縮み代にあたる段差ｈ₂が設けられ、３段目加圧コレット要素１７と４段目加圧コレット要素１９との間には３段目バネの縮み代にあたる段差ｈ₃が設けられている。

図７（ａ）〜図７（ｄ）の各平面図のハッチングに示すように、ボイスコイルモータ２９を下動させて多段加圧コレット１１を押し下げて半導体ダイ３３を加圧すると、各段のバネ２３，２５，２７が圧縮され、１段目加圧コレット要素１３から４段目加圧コレット要素１９まで順次半導体ダイ３３に当接して半導体ダイ３３をその一端から他端に向かって加圧していく。このように構成することによって、半導体ダイ３３の裏面のダイアタッチフィルム５３と回路基板３１との間に入り込んだ空気を一方向に押し出して除去していくことができ、ダイアタッチフィルム５３と回路基板３１との間に空気が閉じ込められることによるボイドの発生を効果的に防止することができるという効果を奏する。また、各段の加圧面積、各段バネのバネ定数、段差の設定を変更することによって、加圧する半導体ダイ３３の形状、構造に対応した加圧をすることができ、半導体ダイ３３と回路基板３１の間のボイド発生を効果的に防止することができるという効果を奏する。

以上の本発明の実施形態の説明においては、半導体ダイ３３の裏面（接合面）側にダイアタッチフィルム５３が取り付けられている場合について説明したが、ダイアタッチフィルム５３ではなく、ディスペンサによって塗布された接着剤によって半導体ダイ３３を接着する場合においても本発明を適用することができる。

本発明の実施形態の多段加圧コレットの部分断面と各加圧コレット要素の平面とを示す図である。本発明の実施形態の多段加圧コレット加圧動作の説明図である。本発明の実施形態の多段加圧コレット加圧動作において、時間に比例した押し下げ力を加えていく場合の各加圧コレットの変位と加圧圧力との関係を示すグラフである。本発明の他の実施形態のコレットの平面図である。本発明の他の実施形態のコレットの平面図である。本発明の他の実施形態のコレット先端部の断面図である。本発明の他の実施形態の多段加圧コレット加圧動作の説明図である。従来技術のコレットの動作を示す断面図である。

符号の説明

１１多段加圧コレット、１３１段目加圧コレット要素、１５２段目加圧コレット要素、１７３段目加圧コレット要素、１９４段目加圧コレット要素、１３ｂ，１５ｂ，１７ｂ加圧部、１３ａ，１５ａ，１７ａ，１９ａ加圧面、２１ガイド、２３１段目バネ、２５２段目バネ、２７３段目バネ、２９ボイスコイルモータ、３１回路基板、３２装着面、３３半導体ダイ、３５吸着孔、３７，３９，４１中心軸、５１コレット、５３ダイアタッチフィルム、５５加圧部、５７加圧面、５９加熱手段、Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃ 加圧面積、Ｆ押し下げ力、ｈ₁，ｈ₂ 段差、ｋ₁，ｋ₂ バネ定数、Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃ 加圧圧力、ｔ時間、ｙ₁，ｙ₂，ｙ₃ 変位。

Claims

入れ子状に重ね合わされ、それぞれがワークの一部を加圧する少なくとも３つの加圧コレット要素と、各加圧コレット要素の間にそれぞれ配設されるバネと、が加圧方向に向かって直列に組み合わされている多段加圧コレットであって、
加圧状態において、各バネは、その付勢力によって当該バネよりもワーク側にある加圧コレット要素をワークに押し付け、
初期状態において、各加圧コレット要素は、当該加圧コレット要素のワーク側先端位置が当該加圧コレット要素の外周側に隣り合う加圧コレット要素のワーク側先端位置よりも各バネの縮み代分だけワーク側に突出するような段差を持つように組み合わされていること、
を特徴とする多段加圧コレット。
請求項１に記載の多段加圧コレットであって、
複数の加圧コレット要素は、
中央に配設された柱状コレット要素と、
前記柱状コレット要素の外周に入れ子状に重ね合わされている複数の環状コレット要素と、を含むこと、
を特徴とする多段加圧コレット。
加圧方向と直角方向に一端から他端に向かって重ね合わされ、それぞれがワークの一部を加圧する少なくとも３つの加圧コレット要素と、各加圧コレット要素の間にそれぞれ配設されるバネと、が加圧方向に向かって直列に組み合わされている多段加圧コレットであって、
加圧状態において、各バネは、その付勢力によって当該バネよりもワーク側にある加圧コレット要素をワークに押し付け、
初期状態において、各加圧コレット要素は、当該加圧コレット要素のワーク側先端位置が当該加圧コレット要素の他端側に隣り合う加圧コレット要素のワーク側先端位置よりも各バネの縮み代分だけワーク側に突出するような段差を持つように組み合わされていること、
を特徴とする多段加圧コレット。
請求項３に記載の多段加圧コレットであって、
複数の加圧コレット要素は、
一端に配設された柱状コレット要素と、
加圧方向と直角方向に他端に向かって前記柱状コレット要素に重ね合わされている複数のアングル型コレット要素と、を含むこと、
を特徴とする多段加圧コレット。
請求項１または３に記載の多段加圧コレットであって、
各バネを変更することにより、各加圧コレット要素がワークを押し付ける加圧圧力を変更することができること、
を特徴とする多段加圧コレット。
請求項１または３に記載の多段加圧コレットであって、
各加圧コレット要素がワークを押し付ける加圧圧力は均一であること、
を特徴とする多段加圧コレット。