JP4880561B2 - フリップチップ実装装置 - Google Patents

フリップチップ実装装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4880561B2
JP4880561B2 JP2007260070A JP2007260070A JP4880561B2 JP 4880561 B2 JP4880561 B2 JP 4880561B2 JP 2007260070 A JP2007260070 A JP 2007260070A JP 2007260070 A JP2007260070 A JP 2007260070A JP 4880561 B2 JP4880561 B2 JP 4880561B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
substrate
laser light
laser beam
flip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007260070A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009094094A (ja
Inventor
啓 村山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Industries Co Ltd filed Critical Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority to JP2007260070A priority Critical patent/JP4880561B2/ja
Priority to US12/243,145 priority patent/US20090090468A1/en
Priority to EP08165947A priority patent/EP2045034A1/en
Publication of JP2009094094A publication Critical patent/JP2009094094A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4880561B2 publication Critical patent/JP4880561B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/75261—Laser
    • H01L2224/75263—Laser in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75743—Suction holding means
    • H01L2224/75745—Suction holding means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • H01L2224/757—Means for aligning
    • H01L2224/75753—Means for optical alignment, e.g. sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8112—Aligning
    • H01L2224/81121—Active alignment, i.e. by apparatus steering, e.g. optical alignment using marks or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812—Applying energy for connecting
    • H01L2224/8122—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation
    • H01L2224/81224—Applying energy for connecting with energy being in the form of electromagnetic radiation using a laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83102—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus using surface energy, e.g. capillary forces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
    • H01L2224/9212—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
    • H01L2224/92125—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12042—LASER

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

本発明は、半導体チップを基板にレーザー光によりフリップチップ接続するフリップチップ実装装置に関する。
外部接続用のバンプが所要パターンで形成された半導体チップを基板に搭載する場合、フリップチップ実装装置により、基板に所要パターンで形成されたパッド上に半導体チップのバンプを位置合わせして載置すると共に、半導体チップの裏面側にセラミックヒータを当てがい、半導体チップを加熱しながら加圧し、溶融はんだにて接合するフリップチップ（ＦＣ）接続を行うようにしている。
しかしながら、基板材料の樹脂と、半導体チップのシリコンとでは熱膨張係数に大きな差があることから、接合後基板の収縮によりバンプとパッドとの間で位置ずれが生じたり、接合部位にクラックが生じる不具合がある。
特に昨今では、高密度配線により、バンプやパッドが狭ピッチのパターンで形成されるので、上記位置ずれやクラックの問題が顕著に発生する。
上記セラミックヒータでは温度上昇が遅く、オーバーシュートが大きいため温度制御が難しい点も上記不具合の一因となっている。
そこで、最近では、加熱源にレーザー光を用い、短時間でかつ集中的な加熱を行って、上記不具合を解消しようとする方法も採用されている（特許文献１）。
すなわち、この特許文献１のものでは、半導体チップの裏面側からレーザー光を照射するためのレーザー発振器と、レーザー発振器から発せられたレーザー光のビームエキスパンダであるレンズと、レンズを透過したレーザー光をステージ上に配置された半導体チップのバンプ近傍に集中させる位相差板と、半導体チップをその裏面側から加圧すると共に、ガラスから形成されている加圧ツールとを備え、半導体チップのバンプ近傍のみにレーザー光を照射して加熱するというものである。
特開２００１−１４８４０３
特許文献１のように、レーザー光による加熱のときは短時間の加熱で行えるので、樹脂製の基板側の昇温を抑えることができ、それだけ熱収縮を少なくでき、上記位置ずれやクラックの発生を極力少なくできる。
しかしながら、一般的に半導体チップの形状は矩形であり、また、拡径されたレーザー光は位相差板をもって強度分布を調整したとしても円形ビームであって、円形ビームで矩形の半導体チップを照射した場合には、半導体チップを外れたレーザー光が半導体チップ周辺の基板の部位を加熱することになり、熱収縮による位置ずれやクラックの発生を完全に無くするには至らない。
本発明は、上記課題を解消すべくなされ、その目的とするところは、熱収縮による位置ずれやクラックの発生を可及的に少なくできるフリップチップ実装装置を提供するにある。
本発明に係るフリップチップ実装装置は、レーザー光発振源と、該レーザー光発振源で発せられたレーザー光が入光され、該レーザー光の径を拡大するビームエキスパンダーと、該ビームエキスパンダーで拡大されたレーザー光を透過すると共に半導体チップのバンプを基板のパッドに押圧する押圧体とを具備し、半導体チップを基板にフリップチップ接続するフリップチップ実装装置において、反射面が微小エリアずつそれぞれ角度調整が可能であって、前記レーザー光発振源で発せられたレーザー光が入光される可変形ミラーと、該可変形ミラーからの反射レーザー光を検出するセンサーと、該センサーからの検出信号が入力され、あらかじめ入力された設定値と比較することにより、前記可変形ミラーからの反射レーザー光が前記ビームエキスパンダー、前記押圧体を通じて半導体チップに照射される際、反射レーザー光のビーム形状が半導体チップの外形に沿い、かつ接合部を集中的に加熱するように、反射レーザー光の強度分布が半導体チップのバンプの分布に応じた強度分布となるように可変形ミラーを制御する制御部とを具備することを特徴とする。
また、前記押圧体は、半導体チップを吸着保持可能となっていることを特徴とする。
また、少なくとも前記ビームエキスパンダー、前記押圧体が組み込まれたヘッド部と、該ヘッド部を上下動する上下動機構と、該ヘッド部を軸線を中心として回転させる回転駆動部と、前記ヘッド部の下方に配置され、基板が載置されるＸＹテーブルと、該ＸＹテーブルを水平面内で移動する駆動部と、前記押圧体に保持された半導体チップのバンプ位置と、ＸＹテーブル上に載置された基板のパッド位置とを検出するカメラ装置と、該カメラ装置の検出信号が入力され、検出結果に基づいて、半導体チップのバンプ位置と基板のパッドとを位置合わせする制御部とを具備することを特徴とする。
本発明によれば、反射レーザー光のビーム形状が半導体チップの外形に沿い、かつ接合部を集中的に加熱するように、反射レーザー光の強度分布が半導体チップのバンプの分布に応じた強度分布となるように可変形ミラーを制御するようにしたので、樹脂製の基板がほとんど温度上昇せず、樹脂の収縮による、バンプとパッドの位置ずれや接合部におけるクラックの発生を可及的に少なくできるという効果を奏する。
以下本発明における最良の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１はフリップチップ実装装置１０の要部を示す概要図、図２はフリップチップ実装装置１０の全体の概要図である。
符号１２はレーザー光発振源である。レーザーは特に限定されるものではなく、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザーなどいずれでもよく、半導体チップのバンプと基板のパッドとの接合すべき部位をフリップチップ接続できる温度に加熱できるものであればよい。
レーザー光発振源１２で発せられたレーザー光は、光ファイバーケーブル１４を通じて可変形ミラー１６に入光される。
レーザー光は可変形ミラー１６で反射され、この反射レーザー光はセンサー１８によって検出される。センサー１８では、反射レーザー光の強度分布を出力電流として検出し、この検出信号を制御部２０に入力する。
可変形ミラー１６は公知の機構のものとなっている。例えば、図３に示すように、ピエゾ素子２２に複数の孔２３を設け、孔２３内にリード２４を配置してリード２４の一端を孔２３底部の電極に固定し、ピエゾ素子２２の表面に反射面２５を設け、ピエゾ素子２２の他の表面側に共通電極２６を設けたものが知られている。
この可変形ミラー１６は、ピエゾ素子２２のそれぞれの両電極間に所要の電圧を印加し、これにより各リード２４に対応するピエゾ素子２２部分に異なる変形を付与することができるようになっていて、ピエゾ素子２２部分に対応する反射面２５に局所的な変形を生じさせ、制御部２０により、所要のプログラムにしたがって、反射するレーザー光のビーム（の断面）形状やレーザー光の強度分布を調整可能となっている。すなわち、反射面２５が微小エリアずつそれぞれ反射角度の調整が可能となっている。
可変形ミラー１６からの反射レーザー光は光ファイバーケーブル３０、ミラー３２を通じて、レンズ３３、３５を有するビームエキスパンダー３４に入光され、ビームエキスパンダー３４で半導体チップ３６の外形と同じ断面形状を有する大きさのビームに拡大される。なお、ビームの（断面）形状は、可変形ミラー１６によって、上記のようにあらかじめ矩形の半導体チップ３６の外形と相似形の矩形のビームに調整されている。
また、半導体チップ３６には、バンプ３７が、例えば同心状に配列されている。この場合に、同心状のバンプエリア部分に反射レーザー光が集中するように反射レーザー光の強度分布が可変形ミラー１６における反射面２５の各微小エリアの反射角度を調整することによって調整される。
図４はレーザー光発振源１２で発せられたレーザー光の強度分布を示す模式図、図５は制御部２０により調整がなされた反射レーザー光の強度分布を示す模式図、図６はビームエキスパンダー３４によってビーム径が拡大された反射レーザー光の強度分布を示す模式図である。また、図７、図８はバンプ３７の配置例（各図の（ａ））と、このバンプ３７の配置例に合わせて調整された反射レーザー光の強度分布（各図の（ｂ））を示す模式図である。
ビームエキスパンダー３４の下方には、吸着孔３８を有する吸着ヘッド部（押圧体）４０が配置されている。吸着ヘッド部（押圧体）４０は透明なガラスによって形成され、反射レーザー光を透過する。
吸着ヘッド部４０は、吸着孔３８より図示しない吸引装置により空気が吸引されることで半導体チップ３６を吸着保持可能となっている。
４２は基板であり、４３はバンプ３７と同一のパターンで基板４２に形成されたパッドである。
ミラー３２、ビームエキスパンダー３４、吸着ヘッド部（押圧体）４０等でヘッド部４４を構成する。
ヘッド部４４はフリップチップ実装装置１０に装着され（図２）、図示しない上下動機構によって上下動可能となっている。またヘッド部４４は図示しない回転駆動部によって軸線を中心として所用角度範囲内で回転可能となっている。
ヘッド部４４の下方にはＸＹテーブル４６が配置され、図示しない駆動部によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動可能となっている。
ＸＹテーブル４６上には基板４２が載置される。
４８は上下方向をモニターし、バンプ３７とパッド４３を位置合わせするためのカメラ装置であり、ヘッド部４４とＸＹテーブル４６との間に進退可能に配置されている。
続いてフリップチップ実装装置１０により、半導体チップ３６を基板４２上にフリップチップ接続する動作について説明する。
ヘッド部４４は、ＸＹテーブル４６の上方に上昇されている。
ＸＹテーブル４６上に基板４２を配置する。
また、ヘッド部４４の吸着ヘッド部４０に半導体チップ３６をその裏面側で吸着保持させる。
カメラ装置４８をヘッド部４４とＸＹテーブル４６との間に進入させ、上方の半導体チップ３６のバンプ３７と、下方の基板４２のパッド４３の位置とを検出し、図示しない制御部によりＸＹテーブル４６を水平方向に移動し、また、ヘッド部４４を軸線を中心として適宜角度回転させて、バンプ３７とパッド４３との位置合わせを行う。
次いでカメラ装置４８は、ヘッド部４４とＸＹテーブル４６の間から外れる位置に退避する。
図示しない上下動機構によりヘッド部４４が下降され、バンプ３７がパッド４３に当接する状態となる。
この状態でレーザー発振源１２によりレーザー光が発せられ、光ファイバーケーブル１４を通じて可変形ミラー１６に入光される。
可変形ミラー１６で反射された反射レーザー光はセンサー１８で検出され、検出信号が制御部２０に入力される。センサー１８での検出は、反射ビーム光の断面における強度分布として検出する。
制御部２０には、あらかじめ、図５等に示す、バンプ３７の配置パターンに対応する反射レーザー光の強度分布となるような電流値の設定データと閾値が入力されている。制御部２０では、この設定電流値データと、センサ１８から入力される検出信号とを比較して、所要のプログラムにしたがって可変形ミラー１６におけるピエゾ素子２２の各電極間に所要の電圧を印加し、ピエゾ素子２２の微小エリア部分に対応する反射面２５に局所的な変形を生じさせ、反射するレーザー光のビーム（の断面）形状やレーザー光の強度分布が上記の設定範囲（閾値の範囲）となるようにフィードバック制御する。なお、この段階では、反射レーザー光が半導体チップ３６に照射されないように、光路を図示しないシャッターで遮断しておく。あるいは、この反射レーザー光の調節の段階では、半導体チップ３６および基板４２を、それぞれヘッド部４４およびＸＹテーブル４６にセットしないでおく。
上記反射レーザー光のビーム形状、強度分布の調整が行われた後、シャッターを開放し、反射レーザー光を半導体チップ３６の裏面側に照射し、バンプ３７およびパッド４３の接合部に集中してレーザー光を照射し、バンプ３７とパッド４３との接合を行う。バンプ３７およびパッド４３の少なくとも一方に接合用のはんだが付着されており、このはんだが融解することによって両者の接合が行われる。
半導体チップ３６の基板４２へのフリップチップ接続が行われた後、吸着ヘッド部４０による半導体チップ３６の吸着が解除され、ヘッド部４４が上昇して接合が終了する。なお、半導体チップ３６と基板４２との間の隙間には適宜アンダーフィル樹脂が充填される。
前記制御部２０へあらかじめ入力される電流値の設定データと閾値は、試験的に半導体チップ３６のフリップチップ接続を何回か行い、その結果をもとに設定データやレーザー発振源１２の出力そのものを変更するようにするとさらに好適である。ミラー３２、ビームエキスパンダー３４、吸着ヘッド部４０等によってレーザー光のビーム形状や強度分布が変動することがあるからである。
レーザー光発振源１２でのレーザー光は、実施例では、808ｎｍおよび1064ｎｍの赤外線レーザーと532ｎｍのグリーンレーザーの混合レーザーであり、35Ｗ、５秒間の照射で良好なフリップチップ接続が行えた。この場合、半導体チップ３６の温度は２４５℃であった。なお、基板４２の温度上昇はほとんど見られず、接合後におけるバンプ３７とパッド４３との位置ずれや、接合部のクラック発生はほとんど見られなかった。
上記レーザー光を20Ｗの出力に落とし、１秒間照射する一次加熱（半導体チップ温度150℃）を行い、次いで35Ｗに出力を上げ、４秒間照射する二次加熱（半導体チップ温度245℃）を行ったところ、やはり良好なフリップチップ接続が行えた。
フリップチップ実装装置の要部の概要図である。 フリップチップ実装装置の全体の概要図である。 可変形ミラーの原理の説明図である。 レーザー光発振源で発せられたレーザー光の強度分布を示す模式図である。 制御部により調整がなされた反射レーザー光の強度分布を示す模式図である。 ビームエキスパンダーによってビーム径が拡大された反射レーザー光の強度分布を示す模式図である。 バンプの配置例（（ａ））と、このバンプの配置例に合わせて調整された反射レーザー光の強度分布（（ｂ））を示す模式図である。 バンプの他の配置例（（ａ））と、このバンプの配置例に合わせて調整された反射レーザー光の強度分布（（ｂ））を示す模式図である。
符号の説明
１０ フリップチップ実装装置
１２ レーザー光発振源
１４ 光ファイバーケーブル
１６ 可変形ミラー
１８ センサー
２０ 制御部
２２ ピエゾ素子
２３ 孔
２４ リード
２５ 反射面
２６ 共通電極
３０ 光ファイバーケーブル
３２ ミラー
３３、３５ レンズ
３４ ビームエキスパンダー
３６ 半導体チップ
３７ バンプ
３８ 吸着孔
４０ 吸着ヘッド部
４２ 基板
４３ パッド
４４ ヘッド部
４６ ＸＹテーブル
４８ カメラ装置

Claims (3)

  1. レーザー光発振源と、
    該レーザー光発振源で発せられたレーザー光が入光され、該レーザー光の径を拡大するビームエキスパンダーと、
    該ビームエキスパンダーで拡大されたレーザー光を透過すると共に半導体チップのバンプを基板のパッドに押圧する押圧体とを具備し、半導体チップを基板にフリップチップ接続するフリップチップ実装装置において、
    反射面が微小エリアずつそれぞれ角度調整が可能であって、前記レーザー光発振源で発せられたレーザー光が入光される可変形ミラーと、
    該可変形ミラーからの反射レーザー光を検出するセンサーと、
    該センサーからの検出信号が入力され、あらかじめ入力された設定値と比較することにより、前記可変形ミラーからの反射レーザー光が前記ビームエキスパンダー、前記押圧体を通じて半導体チップに照射される際、反射レーザー光のビーム形状が半導体チップの外形に沿い、かつ接合部を集中的に加熱するように、反射レーザー光の強度分布が半導体チップのバンプの分布に応じた強度分布となるように可変形ミラーを制御する制御部とを具備することを特徴とするフリップチップ実装装置。
  2. 前記押圧体は、半導体チップを吸着保持可能となっていることを特徴とする請求項１記載のフリップチップ実装装置。
  3. 少なくとも前記ビームエキスパンダー、前記押圧体が組み込まれたヘッド部と、
    該ヘッド部を上下動する上下動機構と、
    該ヘッド部を軸線を中心として回転させる回転駆動部と、
    前記ヘッド部の下方に配置され、基板が載置されるＸＹテーブルと、
    該ＸＹテーブルを水平面内で移動する駆動部と、
    前記押圧体に保持された半導体チップのバンプ位置と、ＸＹテーブル上に載置された基板のパッド位置とを検出するカメラ装置と、
    該カメラ装置の検出信号が入力され、検出結果に基づいて、半導体チップのバンプ位置と基板のパッドとを位置合わせする制御部とを具備することを特徴とする請求項２記載のフリップチップ実装装置。
JP2007260070A 2007-10-03 2007-10-03 フリップチップ実装装置 Active JP4880561B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007260070A JP4880561B2 (ja) 2007-10-03 2007-10-03 フリップチップ実装装置
US12/243,145 US20090090468A1 (en) 2007-10-03 2008-10-01 Flip-chip mounting apparatus
EP08165947A EP2045034A1 (en) 2007-10-03 2008-10-06 Flip-chip mounting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007260070A JP4880561B2 (ja) 2007-10-03 2007-10-03 フリップチップ実装装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009094094A JP2009094094A (ja) 2009-04-30
JP4880561B2 true JP4880561B2 (ja) 2012-02-22

Family

ID=40091590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007260070A Active JP4880561B2 (ja) 2007-10-03 2007-10-03 フリップチップ実装装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20090090468A1 (ja)
EP (1) EP2045034A1 (ja)
JP (1) JP4880561B2 (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5713157B2 (ja) * 2010-11-11 2015-05-07 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
KR101933549B1 (ko) 2011-07-06 2018-12-28 삼성전자주식회사 레이저를 이용한 반도체 칩의 제거장치 및 그의 제거방법
JP6064388B2 (ja) * 2012-06-28 2017-01-25 澁谷工業株式会社 ボンディングヘッド
JP6237979B2 (ja) * 2013-03-15 2017-11-29 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
JP6311858B2 (ja) * 2013-12-12 2018-04-18 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
JP6300668B2 (ja) * 2014-07-04 2018-03-28 株式会社日立情報通信エンジニアリング 磁気ヘッド製造装置及び磁気ヘッド製造方法
JP6405999B2 (ja) * 2014-12-25 2018-10-17 富士通株式会社 チップボンディング装置およびチップボンディング方法
FR3033080B1 (fr) * 2015-02-20 2018-02-02 Jean Pierre FOUCAULT Procede de fabrication de ponts dielectriques(straps en anglais) d'identification sans contact
US9633883B2 (en) 2015-03-20 2017-04-25 Rohinni, LLC Apparatus for transfer of semiconductor devices
US10141215B2 (en) 2016-11-03 2018-11-27 Rohinni, LLC Compliant needle for direct transfer of semiconductor devices
US10504767B2 (en) 2016-11-23 2019-12-10 Rohinni, LLC Direct transfer apparatus for a pattern array of semiconductor device die
US10471545B2 (en) 2016-11-23 2019-11-12 Rohinni, LLC Top-side laser for direct transfer of semiconductor devices
US10297478B2 (en) * 2016-11-23 2019-05-21 Rohinni, LLC Method and apparatus for embedding semiconductor devices
US10062588B2 (en) 2017-01-18 2018-08-28 Rohinni, LLC Flexible support substrate for transfer of semiconductor devices
KR101937360B1 (ko) * 2017-07-17 2019-01-11 크루셜머신즈 주식회사 레이저 리플로우 장치
US10410905B1 (en) 2018-05-12 2019-09-10 Rohinni, LLC Method and apparatus for direct transfer of multiple semiconductor devices
US11094571B2 (en) 2018-09-28 2021-08-17 Rohinni, LLC Apparatus to increase transferspeed of semiconductor devices with micro-adjustment
TWI734956B (zh) * 2019-01-31 2021-08-01 惠特科技股份有限公司 半導體元件雷射焊接裝置及方法
KR102167268B1 (ko) * 2019-02-11 2020-10-19 (주)에스티아이 불량 led 제거 장치
KR102570775B1 (ko) * 2021-05-04 2023-08-25 정라파엘 본딩 장치

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3737986A (en) * 1971-11-26 1973-06-12 Western Electric Co Explosive bonding of workpieces
JPS63177991A (ja) 1987-01-19 1988-07-22 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ加工装置
US5090609A (en) * 1989-04-28 1992-02-25 Hitachi, Ltd. Method of bonding metals, and method and apparatus for producing semiconductor integrated circuit device using said method of bonding metals
DE19514625C2 (de) * 1995-04-26 1997-03-06 Fraunhofer Ges Forschung Anordnung zur Formung des geometrischen Querschnitts eines Strahlungsfelds eines oder mehrerer Festkörper- und/oder Halbleiterlaser(s)
US5937269A (en) * 1997-10-29 1999-08-10 International Business Machines Corporation Graphics assisted manufacturing process for thin-film devices
DE19751487A1 (de) * 1997-11-20 1999-06-02 Pac Tech Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Verbindung von Anschlußflächen zweier Substrate
JP3368494B2 (ja) 1998-07-22 2003-01-20 澁谷工業株式会社 ボンディング装置
DE19849658A1 (de) * 1998-10-29 2000-05-04 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Verfahren und Einrichtung zum Ablösen eines Ausschnittes einer Materialschicht
JP3303832B2 (ja) * 1999-04-01 2002-07-22 日本電気株式会社 フリップチップボンダー
JP2001148403A (ja) * 1999-11-18 2001-05-29 Seiko Epson Corp 半導体チップの実装方法および装置
JP2001326290A (ja) * 2000-03-10 2001-11-22 Seiko Epson Corp パッケージの封止方法、電子素子モジュールの製造方法、封止装置並びにパッケージ品
US6605799B2 (en) * 2000-05-25 2003-08-12 Westar Photonics Modulation of laser energy with a predefined pattern
US6696220B2 (en) * 2000-10-12 2004-02-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Template for room temperature, low pressure micro-and nano-imprint lithography
US6726338B2 (en) * 2000-11-16 2004-04-27 Olympus Optical Co., Ltd. Variable shape mirror and its manufacturing method
US20020108938A1 (en) * 2001-02-09 2002-08-15 Patel Rajesh S. Method of laser controlled material processing
CN1538893B (zh) * 2001-06-13 2012-01-04 奥博泰克有限公司 多束微加工系统和方法
TW529172B (en) * 2001-07-24 2003-04-21 Asml Netherlands Bv Imaging apparatus
GB0123676D0 (en) * 2001-10-02 2001-11-21 Poly Flex Circuits Ltd Method of manufacturing circuits
JP2003203874A (ja) * 2002-01-10 2003-07-18 Sharp Corp レーザ照射装置
WO2003067306A1 (fr) * 2002-02-06 2003-08-14 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Procede et dispositif de reglage d'un miroir de forme variable et programme de traitement servant a mettre en application ce procede de reglage
KR20030095313A (ko) * 2002-06-07 2003-12-18 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 레이저 어닐링장치 및 레이저 박막형성장치
DE10308708A1 (de) * 2003-02-28 2004-09-09 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg Vorrichtung zur Beaufschlagung eines Objektes mit Laserstrahlung, Bearbeitungsvorrichtung für die Bearbeitung eines Objektes sowie Druckvorrichtung für das Drucken von Bildinformationen
US20040183009A1 (en) * 2003-03-17 2004-09-23 Reilly James P. MALDI mass spectrometer having a laser steering assembly and method of operating the same
JP4104490B2 (ja) * 2003-05-21 2008-06-18 オリンパス株式会社 半導体装置の製造方法
AU2003262031A1 (en) * 2003-09-09 2005-04-06 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Laser processing method and processing apparatus
US7521651B2 (en) * 2003-09-12 2009-04-21 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method
JP2005219070A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Seiko Epson Corp 接合方法、接合構造、接合装置、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置
JP2005347610A (ja) * 2004-06-04 2005-12-15 Ricoh Microelectronics Co Ltd 電子部品実装方法
JP4510534B2 (ja) * 2004-06-22 2010-07-28 株式会社トプコン 光学特性測定装置及び眼底像観察装置
JP4182034B2 (ja) * 2004-08-05 2008-11-19 ファナック株式会社 切断加工用レーザ装置
JP4688525B2 (ja) * 2004-09-27 2011-05-25 株式会社 日立ディスプレイズ パターン修正装置および表示装置の製造方法
JP2006253665A (ja) * 2005-02-10 2006-09-21 Omron Corp 接合方法および接合装置
JP4470801B2 (ja) * 2005-04-19 2010-06-02 船井電機株式会社 形状可変ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置
KR101113850B1 (ko) * 2005-08-11 2012-02-29 삼성테크윈 주식회사 플립 칩 본딩 방법 및 이를 채택한 플립 칩 본딩 장치
JP2007149317A (ja) * 2005-10-26 2007-06-14 Funai Electric Co Ltd 可変形ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置
JP2007173468A (ja) * 2005-12-21 2007-07-05 Shinko Electric Ind Co Ltd 炭酸ガスレーザによるザグリ加工方法
JP2007233153A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Funai Electric Co Ltd 形状可変ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2045034A1 (en) 2009-04-08
JP2009094094A (ja) 2009-04-30
US20090090468A1 (en) 2009-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4880561B2 (ja) フリップチップ実装装置
KR101113850B1 (ko) 플립 칩 본딩 방법 및 이를 채택한 플립 칩 본딩 장치
JP7406911B2 (ja) レーザーリフロー装置、及び、レーザーリフロー方法
TWI766642B (zh) 使用垂直腔表面發射雷射器元件的倒裝晶片接合裝置
KR101143838B1 (ko) 플립 칩 본딩 방법
JP7542885B2 (ja) 接合方法および接合装置
KR102052115B1 (ko) 본딩헤드
KR102376989B1 (ko) 선형 이송 방식의 레이저 리플로우 장치
KR20190100777A (ko) 플립칩 본딩 장치 및 방법
JP5568730B2 (ja) 接合装置
KR101703561B1 (ko) 솔더 리플로워 장치
KR102706566B1 (ko) 레이저 조사위치가 조절되는 레이저 솔더링 장치 및 이를 포함하는 솔더링 방법
JP3195970B2 (ja) 半導体チップボンダにおけるチップ加熱機構
JP2007049040A (ja) 接合方法
JP2008153366A (ja) 接合装置による接合方法
KR20060085523A (ko) 레이저를 이용한 고출력 엘이디의 패키징 장치
JPH11121517A (ja) 半導体素子搭載装置および搭載方法
JP2012166263A (ja) 加圧装置および加圧方法
WO2015146377A1 (ja) 光ファイバの実装部品、光モジュールおよび製造方法
JP5126711B2 (ja) ボンディング装置
US6680457B2 (en) Reflowing of solder joints
JPH10190210A (ja) 回路モジュールの製造方法
CN118117435A (zh) 倒装芯片激光接合装置及方法
CN117637584A (zh) 拾取装置
KR100448665B1 (ko) 광원의 다중반사를 이용한 접합 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100716

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111122

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4880561

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141209

Year of fee payment: 3