JP6405999B2 - Chip bonding apparatus and chip bonding method - Google Patents

Chip bonding apparatus and chip bonding method Download PDF

Info

Publication number
JP6405999B2
JP6405999B2 JP2014261770A JP2014261770A JP6405999B2 JP 6405999 B2 JP6405999 B2 JP 6405999B2 JP 2014261770 A JP2014261770 A JP 2014261770A JP 2014261770 A JP2014261770 A JP 2014261770A JP 6405999 B2 JP6405999 B2 JP 6405999B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
chip
bonding
outer peripheral
heater
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014261770A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016122726A (en
Inventor
公保 中村
公保 中村
石川 直樹
直樹 石川
哲也 ▲高▼橋
哲也 ▲高▼橋
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2014261770A priority Critical patent/JP6405999B2/en
Publication of JP2016122726A publication Critical patent/JP2016122726A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6405999B2 publication Critical patent/JP6405999B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods 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
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body

Description

開示の技術は、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に関する。   The disclosed technology relates to a chip bonding apparatus and a chip bonding method.

フリップチップ実装に使用されるチップボンディング装置(チップボンダ)に関して以下の技術が知られている。   The following techniques are known for a chip bonding apparatus (chip bonder) used for flip chip mounting.

例えば、突起状電極を有する半導体チップに熱及び圧力を伝え、半導体チップを基板に接合させるフリップチップボンダーに用いられるアタッチメントにおいて、半導体チップから投影される部分の中央部の熱伝導率を、周辺部よりも低くしたものが知られている。   For example, in an attachment used for a flip chip bonder that transfers heat and pressure to a semiconductor chip having protruding electrodes and joins the semiconductor chip to the substrate, the thermal conductivity of the central portion of the portion projected from the semiconductor chip is changed to the peripheral portion. The lower one is known.

また、複数の領域に分けられた圧着面を有し、圧着面を被熱圧着部品に当接させながら被熱圧着部品を押圧する熱圧着ヘッドと、圧着面の各領域を加熱する複数のヒータと、複数のヒータをそれぞれ制御する温度調節器とを備えた熱圧着ツールが知られている。   A thermocompression bonding head that has a crimping surface divided into a plurality of regions, presses the heat-bonded component while bringing the pressure-bonding surface into contact with the heat-bonded component, and a plurality of heaters that heat each region of the crimping surface. A thermocompression bonding tool including a temperature controller that controls each of the plurality of heaters is known.

また、発熱体が埋設されたヒータ部と、当該ヒータ部と一体的に形成されて当該ヒータ部を固定するホルダー部とを備えたセラミック基材からなるボンディング用ヒータが知られている。ヒータ部は、ヒータ面の外周近傍部に、当該ヒータ面の外周に沿って設けられた溝を有する。この溝は、ヒータ面に装着固定されるツールヘッドによりその開口部分が塞がれて溝内が閉空間となる。   There is also known a bonding heater made of a ceramic base material including a heater portion in which a heating element is embedded and a holder portion that is integrally formed with the heater portion and fixes the heater portion. The heater portion has a groove provided along the outer periphery of the heater surface in the vicinity of the outer periphery of the heater surface. The opening of the groove is closed by a tool head mounted and fixed on the heater surface, and the inside of the groove becomes a closed space.

特開2013−98264号公報JP 2013-98264 A 特開2007−258483号公報JP 2007-258483 A 特開2000−277567号公報JP 2000-277567 A

フリップチップ実装においては、加熱されたボンディングツールで半導体チップを加熱および加圧することにより、半導体チップの接合面に設けられた半田バンプを溶融させ、半導体チップと基板とを接合する。   In flip chip mounting, a semiconductor chip is heated and pressed with a heated bonding tool to melt solder bumps provided on the bonding surface of the semiconductor chip and bond the semiconductor chip and the substrate.

ボンディングツール内を流れる熱は、ボンディングツールの外周部から外部に放出されるため、ボンディングツールの外周部の温度は中央部の温度よりも低くなる。これにより、ボンディング時における半導体チップの外周部の温度は、中央部よりも低くなる。ボンディング時における半導体チップの面内温度差は、半導体チップのサイズが大きくなる程、大きくなる。従来のチップボンディング装置を用いて、例えば、10mm×10mmの半導体チップのボンディングを行った場合には、半導体チップのコーナ部と中央部の温度差が40℃程度となる場合がある。今後、IC(integrated circuit)の高機能化に伴いチップサイズは、更に大きくなることが予想され、これによりボンディング時のチップ面内における温度差は更に大きくなると考えられる。   Since the heat flowing in the bonding tool is released to the outside from the outer peripheral portion of the bonding tool, the temperature of the outer peripheral portion of the bonding tool is lower than the temperature of the central portion. Thereby, the temperature of the outer peripheral portion of the semiconductor chip during bonding is lower than that of the central portion. The in-plane temperature difference of the semiconductor chip during bonding increases as the size of the semiconductor chip increases. When, for example, a 10 mm × 10 mm semiconductor chip is bonded using a conventional chip bonding apparatus, the temperature difference between the corner portion and the central portion of the semiconductor chip may be about 40 ° C. In the future, it is expected that the chip size will be further increased as the function of IC (integrated circuit) becomes higher, and thus the temperature difference in the chip surface at the time of bonding will be further increased.

ボンディング時において、半導体チップの外周部の温度を半田バンプの溶融温度に対して最適化した場合には、半導体チップの中央部の温度は、半田バンプを溶融させる最適温度よりも著しく高くなる。ボンディング時に過剰な熱が加えられた半導体チップ中央部の半田バンプは、好ましくない化合物(例えばCuSn)が異常形成され、信頼性が低下する。 When the temperature of the outer peripheral portion of the semiconductor chip is optimized with respect to the melting temperature of the solder bump during bonding, the temperature of the central portion of the semiconductor chip is significantly higher than the optimum temperature for melting the solder bump. An undesired compound (for example, Cu 3 Sn) is abnormally formed on the solder bump in the center of the semiconductor chip to which excessive heat is applied during bonding, and reliability is lowered.

ボンディング時の半導体チップ面内における温度を均一化させるべく、上記のような技術が提案されているが、いずれも十分なものではなく、例えば、10mm×10mmの半導体チップの面内温度差を10℃以下に抑えることは困難であった。   In order to make the temperature in the semiconductor chip surface uniform during bonding, the above-described techniques have been proposed, but none of them is sufficient. For example, the in-plane temperature difference of a 10 mm × 10 mm semiconductor chip is 10%. It was difficult to keep the temperature below ℃.

開示の技術は、1つの側面として、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することを目的とする。   As an aspect, the disclosed technique aims to suppress an in-plane temperature difference of a semiconductor chip during bonding.

開示の技術に係るボンディング装置は、中央部に熱源を備えず、外周部に熱源を備え、前記熱源によって外周部が発熱する発熱面を有するヒータ部と、前記ヒータ部からの熱源によって加熱されるボンディングツールを含む。前記ボンディングツールは、中央部が前記発熱面の中央部に直接または間接的に当接され且つ外周部が前記発熱面の外周部に直接または間接的に当接された第1の面を有する。前記ボンディングツールは、前記第1の面とは反対側に設けられ、ボンディング時にボンディング対象に当接される第2の面を有する。前記ボンディングツールは、前記第1の面の中心部を囲む溝を有する。   The bonding apparatus according to the disclosed technology does not include a heat source in the center portion, includes a heat source in the outer peripheral portion, and has a heat generating surface that generates heat from the outer peripheral portion by the heat source, and is heated by the heat source from the heater portion. Includes bonding tools. The bonding tool has a first surface in which a central portion is directly or indirectly contacted with a central portion of the heat generating surface and an outer peripheral portion is directly or indirectly contacted with an outer peripheral portion of the heat generating surface. The bonding tool has a second surface that is provided on the side opposite to the first surface and contacts a bonding target during bonding. The bonding tool has a groove surrounding a central portion of the first surface.

開示の技術によれば、1つの側面として、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することができる、という効果を奏する。   According to the disclosed technology, as one aspect, there is an effect that an in-plane temperature difference of the semiconductor chip during bonding can be suppressed.

開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す側面図である。It is a side view showing the composition of the chip bonding device concerning the embodiment of the art of an indication. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るヒータ部の発熱面の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the heat generating surface of the heater part which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るボンディングツールの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the bonding tool which concerns on embodiment of the technique of an indication. 図1Bにおける4−4線に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 in FIG. 1B. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置を用いた半導体チップのボンディング方法を示す図である。It is a figure which shows the bonding method of the semiconductor chip using the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置を用いた半導体チップのボンディング方法を示す図である。It is a figure which shows the bonding method of the semiconductor chip using the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication. 第1の比較例に係るチップボンディング装置における熱の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the heat | fever in the chip bonding apparatus which concerns on a 1st comparative example. 第2の比較例に係るチップボンディング装置における熱の流れを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the flow of the heat | fever in the chip bonding apparatus which concerns on a 2nd comparative example. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置における熱の流れ示す断面図である。It is sectional drawing which shows the heat flow in the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication. ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合の半田バンプの初期状態を示す図である。It is a figure which shows the initial state of a solder bump when excessive heat is applied at the time of bonding. ボンディング時に適切な熱が加えられた場合の半田バンプの初期状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the initial state of a solder bump when appropriate heat is applied at the time of bonding. ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合の半田バンプの高温放置試験後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state after the high temperature leaving test of a solder bump when excessive heat is applied at the time of bonding. ボンディング時に適切な熱が加えられた場合の半田バンプの高温放置試験後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state after the high temperature leaving test of a solder bump when appropriate heat | fever is applied at the time of bonding. 第1の比較例に係るチップボンディング装置における温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the temperature distribution in the chip bonding apparatus which concerns on a 1st comparative example by simulation. 第2の比較例に係るチップボンディング装置における温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the temperature distribution in the chip bonding apparatus which concerns on a 2nd comparative example by simulation. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置における温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the temperature distribution in the chip bonding apparatus which concerns on embodiment of the technique of an indication by simulation. 開示の技術の第2の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the chip bonding apparatus which concerns on 2nd Embodiment of the technique of an indication. 図9Aにおける9B−9B線に沿った断面図である。It is sectional drawing which followed the 9B-9B line | wire in FIG. 9A. 開示の技術の第3の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the chip bonding apparatus which concerns on 3rd Embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の第3の実施形態に係る恒温機構の冷媒流通部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the refrigerant | coolant distribution part of the constant temperature mechanism which concerns on 3rd Embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の第3の実施形態に係るヒータ部の発熱面の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the heat generating surface of the heater part which concerns on 3rd Embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の第4の実施形態に係るチップボンディング装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the chip bonding apparatus which concerns on 4th Embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の第4の実施形態に係るヒータ部の発熱面の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the heat generating surface of the heater part which concerns on 4th Embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るボンディングツールに設けられる溝の他の形態を示す平面図である。It is a top view which shows the other form of the groove | channel provided in the bonding tool which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るボンディングツールに設けられる溝の他の形態を示す平面図である。It is a top view which shows the other form of the groove | channel provided in the bonding tool which concerns on embodiment of the technique of an indication. 開示の技術の実施形態に係るチップボンディング装置の他の構成を示す側面図である。It is a side view showing other composition of a chip bonding device concerning an embodiment of an art of an indication. 開示の技術の実施形態に係る冷却部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the cooling part which concerns on embodiment of the technique of an indication.

以下、開示の技術の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同一または対応する構成要素および部分には、同一の参照符号を付与している。   Hereinafter, an exemplary embodiment of the disclosed technology will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding components and parts are denoted by the same reference numerals.

[第1の実施形態]
図1Aは、開示の技術の第1の実施形態に係るチップボンディング装置10の構成を示す側面図である。チップボンディング装置10は、ヒータ部20と、ボンディングツール30とを備える。また、チップボンディング装置10は、ボンディングツール30の位置決め機構(図示せず)やチップボンディング装置10によって半導体チップと接合される基板等を載置するステージ(図示せず)を含み得る。図1Bは、ヒータ部20側から眺めたチップボンディング装置10の斜視図であり、図1Cは、ボンディングツール30側から眺めたチップボンディング装置10の斜視図である。ヒータ部20は熱源を備え、この熱源によって発熱する発熱面Sを有する。本実施形態において、ヒータ部20は直方体を呈し、発熱面Sの外形は長方形または正方形とされている。
[First Embodiment]
FIG. 1A is a side view showing the configuration of the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment of the disclosed technique. The chip bonding apparatus 10 includes a heater unit 20 and a bonding tool 30. The chip bonding apparatus 10 may include a positioning mechanism (not shown) for the bonding tool 30 and a stage (not shown) on which a substrate or the like to be bonded to the semiconductor chip by the chip bonding apparatus 10 is placed. FIG. 1B is a perspective view of the chip bonding apparatus 10 viewed from the heater unit 20 side, and FIG. 1C is a perspective view of the chip bonding apparatus 10 viewed from the bonding tool 30 side. The heater unit 20 includes a heat source, having a heat generating surface S h which generates heat by the heat source. In the present embodiment, the heater unit 20 has a rectangular parallelepiped, the outer shape of the heat generating surface S h is a rectangle or square.

ボンディングツール30は、ヒータ部20の発熱面Sに接する入熱面Sを有し、入熱面Sの反対側にボンディング対象である半導体チップに当接されるチップ当接面Sを有する。ボンディングツール30のチップ当接面Sには、真空吸着によってボンディング対象である半導体チップをチップ当接面Sに保持するための吸着口31が設けられている。ヒータ部20は、チップ当接面Sが所定の温度となるようにボンディングツール30を加熱する。 The bonding tool 30, the heater portion having a heat input surface S 1 in contact with the heat generating surface S h of 20, the chip contact surface S 2 that is in contact with the semiconductor chip is bonded object on the opposite side of the heat input surface S 1 Have The chip contact surface S 2 of the bonding tool 30, the suction port 31 for holding a semiconductor chip which is the object of bonding to the chip contact surface S 2 by vacuum suction is provided. The heater unit 20 heats the bonding tool 30 as the chip contact surface S 2 has a predetermined temperature.

本実施形態において、ボンディングツール30は、ヒータ部20側に配置された入熱面Sを有する第1の部分30aと、ヒータ部20とは反対側に配置されたチップ当接面Sを有する第2の部分30bと、を有する。本実施形態において、入熱面Sは、チップ当接面Sよりも大きくなっている。ボンディングツール30は、比較的熱伝導率の高い例えばSiCやAlN(熱伝導率:170〜200W/m・K)等を主体とする材料で構成され得る。 In the present embodiment, the bonding tool 30 has a first portion 30a having a heat input surface S 1 disposed in the heater unit 20 side, the chip contact surface S 2 which is arranged on the side opposite to the heater unit 20 And having a second portion 30b. In this embodiment, the heat input surface S 1 is larger than the chip contact surface S 2. The bonding tool 30 may be made of a material mainly composed of, for example, SiC or AlN (thermal conductivity: 170 to 200 W / m · K) having a relatively high thermal conductivity.

図2は、第1の実施形態に係るヒータ部20の発熱面Sの構成を示す平面図である。ヒータ部20の発熱面Sは、図2における縦方向および横方向に発熱面Sを均等に3分割することにより特定される9つの領域を有する。ヒータ部20は、上記9つの領域のうち、外周部に相当する8つの領域にそれぞれ熱源21a〜21hを有する。熱源21a〜21hは、独立に温度制御が可能とされている。例えば、熱源21a〜21hは、それぞれが独立したマイクロセラミックヒータ等の面状発熱体で構成されていてもよい。本実施形態において、ヒータ部20のコーナ部に配置された熱源21a、21c、21fおよび21hは、コーナ部の間に配置された熱源21b、21d、21eおよび21gよりも設定温度が高くなっている。すなわち、発熱面Sの外周部において、コーナ部はコーナ部以外の部分よりも高い温度で発熱する。なお、熱源21a〜21hの設定温度を均一にしてもよい。 Figure 2 is a plan view showing a configuration of a heat generating surface S h of the heater unit 20 according to the first embodiment. Heat generating surface S h of the heater unit 20 has nine areas specified by evenly divided into three heat generating surface S h in the vertical and horizontal direction in FIG. 2. The heater unit 20 includes heat sources 21a to 21h in eight regions corresponding to the outer peripheral portion among the nine regions. The heat sources 21a to 21h can be controlled in temperature independently. For example, each of the heat sources 21a to 21h may be composed of a planar heating element such as an independent micro ceramic heater. In the present embodiment, the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h arranged at the corners of the heater unit 20 have higher set temperatures than the heat sources 21b, 21d, 21e, and 21g arranged between the corners. . That is, in the outer peripheral portion of the heat generating surface S h, corner generates heat at a temperature higher than the portion other than the corner portion. In addition, you may make the preset temperature of the heat sources 21a-21h uniform.

ヒータ部20の中央部には、熱源21a〜21hからの熱伝導を抑制する断熱材22が設けられている。断熱材22として、例えば、マシナブルセラミックス(熱伝導率:1.4〜8.6W/m・K)やジルコニアセラミックス(熱伝導率:3.0〜15.0W/m・K)を好適に用いることができる。   A heat insulating material 22 that suppresses heat conduction from the heat sources 21 a to 21 h is provided at the center of the heater unit 20. As the heat insulating material 22, for example, machinable ceramics (thermal conductivity: 1.4 to 8.6 W / m · K) or zirconia ceramics (thermal conductivity: 3.0 to 15.0 W / m · K) are preferably used. Can be used.

ボンディングツール30は、入熱面Sの中央部がヒータ部20の断熱材22に当接され、入熱面Sの外周部がヒータ部20の熱源21a〜21hに当接されるように、ヒータ部20に接続されている。換言すれば、入熱面Sの中央部がヒータ部20の中央部に当接され、入熱面Sの外周部がヒータ部20の外周部に当接されている。 The bonding tool 30 has a central portion of the heat input surface S 1 in contact with the heat insulating material 22 of the heater portion 20 and an outer peripheral portion of the heat input surface S 1 in contact with the heat sources 21 a to 21 h of the heater portion 20. The heater unit 20 is connected. In other words, the central portion of the heat input surface S 1 is in contact with the central portion of the heater portion 20, the outer peripheral portion of the heat input surface S 1 is brought into contact with the outer circumference of the heater portion 20.

図3は、入熱面S側から眺めたボンディングツール30の斜視図である。図4は、図1Bにおける4−4線に沿ったチップボンディング装置10の断面図である。ボンディングツール30は、入熱面Sにおいて、入熱面Sの中心部Cを囲む矩形環状の溝32を有する。溝32は、図4に示すように、ヒータ部20の中央部に配置された断熱材22の外縁よりも内側に配置されていることが好ましい。また、溝32の深さは、ボンディングツール30の入熱面Sとチップ当接面Sとの間の距離の50%以上であることが好ましい。 Figure 3 is a perspective view of the bonding tool 30 as viewed from the heat input surface S 1 side. FIG. 4 is a cross-sectional view of the chip bonding apparatus 10 taken along line 4-4 in FIG. 1B. The bonding tool 30, the heat input surface S 1, a rectangular annular groove 32 surrounding the central portion C of the heat input surface S 1. As shown in FIG. 4, the groove 32 is preferably disposed on the inner side of the outer edge of the heat insulating material 22 disposed in the center of the heater unit 20. The depth of the groove 32, it is preferable that the distance is 50% or more of between heat input surface S 1 and the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30.

図5Aおよび図5Bは、本実施形態に係るチップボンディング装置10を用いた半導体チップのボンディング方法の一例を示す図であり、一例として、半導体チップ100を基板110にボンディングする場合が示されている。   5A and 5B are diagrams illustrating an example of a semiconductor chip bonding method using the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment. As an example, a case where the semiconductor chip 100 is bonded to the substrate 110 is illustrated. .

半導体チップ100は、接合面に設けられた複数の半田バンプ101を有する。基板110の接合面には、半田バンプ101の各々に対応する複数の電極パッド111が設けられている。   The semiconductor chip 100 has a plurality of solder bumps 101 provided on the bonding surface. A plurality of electrode pads 111 corresponding to each of the solder bumps 101 are provided on the bonding surface of the substrate 110.

はじめに、基板110の表面に、電極パッド111を覆うように、熱硬化性の接着剤120が塗布される。その後、基板110は、チップボンディング装置10のステージ140上に保持される。   First, a thermosetting adhesive 120 is applied to the surface of the substrate 110 so as to cover the electrode pads 111. Thereafter, the substrate 110 is held on the stage 140 of the chip bonding apparatus 10.

半導体チップ100は、ヒータ部20によって加熱されたボンディングツール30によってピックアップされ、ボンディングツール30のチップ当接面Sに保持される。ボンディングツール30が、チップボンディング装置10の位置決め機構(図示せず)によって位置制御されることにより、半導体チップ100と基板110との位置合わせが行われる(図5A)。 The semiconductor chip 100 is picked up by the bonding tool 30 heated by the heater unit 20 and is held on the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30. The position of the bonding tool 30 is controlled by a positioning mechanism (not shown) of the chip bonding apparatus 10 so that the semiconductor chip 100 and the substrate 110 are aligned (FIG. 5A).

続いて、ボンディングツール30は、半導体チップ100を保持したまま降下し、半田バンプ101を基板110上の電極パッド111に接触させる。ボンディングツール30は、半田バンプ101を電極パッド111に接触させた状態を維持しながら半導体チップ100に熱および押圧を加える。これにより、半田バンプ101が溶融するとともに接着剤120が硬化する。その後、ボンディングツール30は、半導体チップ100の保持を解除して上昇する。半田バンプ101は、自然冷却によって凝固し、半導体チップ100の基板110へのボンディングが完了する。   Subsequently, the bonding tool 30 is lowered while holding the semiconductor chip 100 to bring the solder bump 101 into contact with the electrode pad 111 on the substrate 110. The bonding tool 30 applies heat and pressure to the semiconductor chip 100 while maintaining the state in which the solder bump 101 is in contact with the electrode pad 111. Thereby, the solder bump 101 is melted and the adhesive 120 is cured. Thereafter, the bonding tool 30 is lifted by releasing the holding of the semiconductor chip 100. The solder bumps 101 are solidified by natural cooling, and the bonding of the semiconductor chip 100 to the substrate 110 is completed.

図6Aは、第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xの断面図である。なお、図6Aに示す断面は、図4に対応する断面である。第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xは、ヒータ部20Xとボンディングツール30Xとを含む。第1の比較例に係るヒータ部20Xは、本実施形態に係るヒータ部20が備える断熱材22に相当する断熱構造を備えておらず、発熱面Sの温度は、全域に亘り略均一となっている。また、第1の比較例に係るボンディングツール30Xは、本実施形態に係るボンディングツール30が備える溝32を備えていない。 FIG. 6A is a cross-sectional view of the chip bonding apparatus 10X according to the first comparative example. The cross section shown in FIG. 6A is a cross section corresponding to FIG. The chip bonding apparatus 10X according to the first comparative example includes a heater unit 20X and a bonding tool 30X. Heater unit 20X according to the first comparative example is not provided with a heat insulating structure corresponding to the heat insulating material 22 in which the heater unit 20 according to the present embodiment comprises the temperature of the heat generating surface S h has a substantially uniform over the entire area It has become. Further, the bonding tool 30X according to the first comparative example does not include the groove 32 included in the bonding tool 30 according to the present embodiment.

図6Aにおいて、ボンディングツール30Xにおける熱の流れが模式的に示されている。第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xによれば、ヒータ部20Xからボンディングツール30Xに供給された熱は、ボンディングツール30Xの外周部から外部に放出されるとともに、ボンディングツール30Xの中央部に蓄積される。これにより、ボンディングツール30Xのチップ当接面Sの中央部の温度は、外周部の温度よりも高くなる。すなわち、第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xによれば、ボンディングツール30Xのチップ当接面Sにおける面内温度差が大きくなりやすい。これにより、ボンディング時においてチップ当接面Sに当接された半導体チップは、中央部の温度が外周部の温度よりも高くなる。ボンディング時において、半導体チップの外周部の温度を半田バンプの溶融温度に対して最適化した場合には、半導体チップの中央部の温度は、半田バンプを溶融させる最適温度よりも著しく高くなる。 In FIG. 6A, the heat flow in the bonding tool 30X is schematically shown. According to the chip bonding apparatus 10X according to the first comparative example, the heat supplied from the heater unit 20X to the bonding tool 30X is released to the outside from the outer peripheral portion of the bonding tool 30X, and is applied to the central portion of the bonding tool 30X. Accumulated. Thus, the temperature of the central portion of the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30X is higher than the temperature of the outer peripheral portion. That is, according to the chip bonding device 10X according to the first comparative example, the in-plane temperature difference tends to be large in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30X. Thus, the semiconductor chip is in contact with the chip contact surface S 2 at the time of bonding, the temperature of the central portion is higher than the temperature of the outer peripheral portion. When the temperature of the outer peripheral portion of the semiconductor chip is optimized with respect to the melting temperature of the solder bump during bonding, the temperature of the central portion of the semiconductor chip is significantly higher than the optimum temperature for melting the solder bump.

図6Bは、第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yの断面図である。なお、図6Bに示す断面は、図4に対応する断面である。第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yは、本実施形態に係るヒータ部20と同一のヒータ部20と、第1の比較例に係るボンディングツール30Xと同一のボンディングツール30Xと、を含む。   FIG. 6B is a cross-sectional view of the chip bonding apparatus 10Y according to the second comparative example. The cross section shown in FIG. 6B is a cross section corresponding to FIG. The chip bonding apparatus 10Y according to the second comparative example includes the same heater unit 20 as the heater unit 20 according to the present embodiment, and the same bonding tool 30X as the bonding tool 30X according to the first comparative example.

図6Bにおいて、ボンディングツール30Xにおける熱の流れが模式的に示されている。第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yによれば、ヒータ部20の中央部には、断熱材22が設けられているので、ヒータ部20の中央部は発熱せず、また、ヒータ部20の外周部に設けられた熱源21a〜21hからの中央部への熱伝導も抑制される。これにより、ヒータ部20の発熱面Sの中央部の温度は、発熱面Sの外周部の温度よりも低くなる。従って、ボンディングツール30Xは、外周部が中央部より高い温度で加熱される。すなわち、ボンディングツール30Xの中央部における入熱量が抑制される。しかしながら、ボンディングツール30Xに供給された熱は、ボンディングツール30Xの外周部から外部に放出されるとともに、ボンディングツール30Xの中央部に蓄積される。第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yによれば、ボンディングツール30Xのチップ当接面Sにおける面内温度差を第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xを用いた場合よりも小さくすることができるが、十分ではない。 In FIG. 6B, the heat flow in the bonding tool 30X is schematically shown. According to the chip bonding apparatus 10Y according to the second comparative example, since the heat insulating material 22 is provided in the central portion of the heater portion 20, the central portion of the heater portion 20 does not generate heat, and the heater portion 20 Heat conduction from the heat sources 21a to 21h provided on the outer peripheral portion to the central portion is also suppressed. Accordingly, the temperature of the central portion of the heat generating surface S h of the heater unit 20 is lower than the temperature of the outer peripheral portion of the heat generating surface S h. Accordingly, the bonding tool 30X is heated at a temperature at which the outer peripheral portion is higher than the central portion. That is, the amount of heat input at the center of the bonding tool 30X is suppressed. However, the heat supplied to the bonding tool 30X is released from the outer peripheral portion of the bonding tool 30X to the outside and is accumulated in the central portion of the bonding tool 30X. According to the chip bonding device 10Y according to the second comparative example will be smaller than with a chip bonding device 10X according plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30X to the first comparative example Can, but not enough.

ここで、図7Aは、ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合の半田バンプ101の初期状態を示す図である。図7Bは、ボンディング時に適切な熱が加えられた場合の半田バンプ101の初期状態を模式的に示す図である。半田バンプ101は、例えばCuポスト102を介して半導体チップ100に接合され得る。半田バンプ101は、例えば、SnAg半田であり、基板110上に設けられた電極パッド111は、Cuを含んで構成され得る。図7Aと図7Bとを比較して明らかなように、ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合には、適切な熱が加えられた場合と比較して、初期状態におけるCuSn等のはんだ化合物130の生成量が著しく多くなる。 Here, FIG. 7A is a diagram illustrating an initial state of the solder bump 101 when excessive heat is applied during bonding. FIG. 7B is a diagram schematically showing an initial state of the solder bump 101 when appropriate heat is applied during bonding. The solder bump 101 can be bonded to the semiconductor chip 100 via, for example, a Cu post 102. The solder bump 101 is, for example, SnAg solder, and the electrode pad 111 provided on the substrate 110 can be configured to include Cu. As apparent from comparison between FIG. 7A and FIG. 7B, when excessive heat is applied during bonding, a solder such as Cu 3 Sn in the initial state is compared with the case where appropriate heat is applied. The amount of compound 130 produced is significantly increased.

図7Cは、ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合の半田バンプ101の高温放置試験後の状態を模式的に示す図である。図7Dは、ボンディング時に適切な熱が加えられた場合の半田バンプ101の高温放置試験後の状態を模式的に示す図である。なお、高温放置試験とは、試験対象に熱ストレスを加えることにより、当該試験対象の劣化の進行を加速させる信頼性試験における加速試験の一種である。図7Cと図7Dを比較して明らかなように、ボンディング時に過剰な熱が加えられた場合には、適切な熱が加えられた場合と比較して、高温放置試験後におけるはんだ化合物130の成長がより著しくなる。図7Cに示すように、半田バンプ101に占めるはんだ化合物130の割合が大きくなると、Snプアーの状態となり、カーケンダルボイド131が発生する。これにより、当該接合部における抵抗値が増加し、またはバンプオープンに至る場合がある。   FIG. 7C is a diagram schematically illustrating a state after the high temperature storage test of the solder bump 101 when excessive heat is applied during bonding. FIG. 7D is a diagram schematically illustrating a state after the high temperature storage test of the solder bump 101 when appropriate heat is applied during bonding. Note that the high temperature storage test is a kind of accelerated test in a reliability test in which a thermal stress is applied to a test object to accelerate the progress of deterioration of the test object. 7C and FIG. 7D, when excessive heat is applied at the time of bonding, the growth of the solder compound 130 after the high-temperature standing test is compared with the case where appropriate heat is applied. Becomes more noticeable. As shown in FIG. 7C, when the proportion of the solder compound 130 occupying the solder bump 101 increases, the state becomes Sn poor and the Kirkendall void 131 is generated. Thereby, the resistance value in the said junction part may increase, or it may lead to a bump open.

第1および第2の比較例に係るチップボンディング装置10Xおよび10Yによれば、ボンディングツール30Xのチップ当接面Sにおける面内温度差を十分に(例えば10℃以下に)抑制することは困難であり、半導体チップの外周部と中央部との間で、接合品質に差が生じるおそれがある。 According to the chip bonding device 10X and 10Y according to the first and second comparative examples, the bonding tool 30X chip contact surface S 2 plane temperature difference sufficiently in (for example, 10 ° C. or less) is difficult to suppress Therefore, there is a possibility that a difference in bonding quality may occur between the outer peripheral portion and the central portion of the semiconductor chip.

図6Cは、本実施形態に係るチップボンディング装置10の断面図である。なお、図6Cに示す断面は、図4に対応する断面である。図6Cにおいて、ボンディングツール30における熱の流れが模式的に示されている。本実施形態に係るチップボンディング装置10によれば、ヒータ部20の中央部には、断熱材22が設けられているので、ヒータ部20の中央部は発熱せず、また、ヒータ部20の外周部に設けられた熱源21a〜21hからの中央部への熱伝導も抑制される。これにより、発熱面Sの中央部の温度は、外周部の温度よりも低くなる。従って、ボンディングツール30は、外周部が中央部より高い温度で加熱される。また、ボンディングツール30の入熱面Sに形成された環状の溝32が断熱効果を発揮するので、ボンディングツール30の外周部から中央部への熱伝導が抑制される。 FIG. 6C is a cross-sectional view of the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment. The cross section shown in FIG. 6C is a cross section corresponding to FIG. In FIG. 6C, the heat flow in the bonding tool 30 is schematically shown. According to the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, since the heat insulating material 22 is provided in the central portion of the heater portion 20, the central portion of the heater portion 20 does not generate heat, and the outer periphery of the heater portion 20. Heat conduction from the heat sources 21a to 21h provided at the center to the center is also suppressed. Accordingly, the temperature of the central portion of the heat generating surface S h is lower than the temperature of the outer peripheral portion. Therefore, the bonding tool 30 is heated at a temperature at which the outer peripheral portion is higher than the central portion. Further, an annular groove 32 formed on the heat input surface S 1 of the bonding tool 30 is so exert a heat insulating effect, heat conduction is suppressed from the outer peripheral portion of the bonding tool 30 to the central portion.

このように、本実施形態に係るチップボンディング装置10によれば、ヒータ部20の中央部に熱源が配置されないことによってボンディングツール30の中央部における入熱量が抑制される。さらに、ボンディングツール30に設けられた環状の溝32によってボンディングツール30の外周部から中央部への熱伝導が抑制される。これにより、ボンディングツール30のチップ当接面Sの中央部の温度を第1および第2の比較例に係るチップボンディング装置10Xおよび10Yよりも低くすることが可能となる。その結果、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を第1および第2の比較例に係るチップボンディング装置10Xおよび10Yよりも小さくすることが可能となる。 As described above, according to the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, the heat input at the central portion of the bonding tool 30 is suppressed by not disposing the heat source at the central portion of the heater portion 20. Furthermore, the heat transfer from the outer peripheral portion of the bonding tool 30 to the central portion is suppressed by the annular groove 32 provided in the bonding tool 30. Thus, it is possible to lower than the chip bonding device 10X and 10Y according to the temperature of the central portion of the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 to the first and second comparative examples. As a result, it is possible to be smaller than chip bonding device 10X and 10Y according plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 to the first and second comparative examples.

さらに、本実施形態に係るチップボンディング装置10において、ヒータ部20のコーナ部に配置された熱源21a、21c、21fおよび21hの設定温度は、コーナ部の間に配置された熱源21b、21d、21eおよび21gの設定温度よりも高くなっている。従って、ボンディングツール30は、コーナ部が最も高い温度で加熱され、外周部におけるコーナ部以外の部分がコーナ部よりも低い温度で加熱され、中央部が最も低い温度で加熱される。ボンディングツール30は、コーナ部における放熱量が最も大きいので、ヒータ部20における複数の熱源21a〜21hの温度設定を上記のようにすることで、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を更に小さくすることが可能となる。 Furthermore, in the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, the set temperatures of the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h arranged in the corner portion of the heater unit 20 are the heat sources 21b, 21d, and 21e arranged between the corner portions. And higher than the set temperature of 21 g. Accordingly, in the bonding tool 30, the corner portion is heated at the highest temperature, the portion other than the corner portion in the outer peripheral portion is heated at a temperature lower than the corner portion, and the central portion is heated at the lowest temperature. The bonding tool 30, since the highest heat radiation amount in the corner portion, the temperature setting of the plurality of heat sources 21a~21h the heater unit 20 In the manner described above, the bonding tool 30 chip contact surface plane in the S 2 The temperature difference can be further reduced.

図8Aおよび図8Bは、それぞれ、上記した第1および第2の比較例に係るチップボンディング装置10Xおよび10Yにおける温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図8Cは、本実施形態に係るチップボンディング装置10における温度分布をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。図8A、8Bおよび8Cには、それぞれ、チップボンディング装置10X、10Yおよび10をチップ当接面S側から眺めた斜視図とともに温度分布が示されている。 FIG. 8A and FIG. 8B are diagrams showing results obtained by simulating temperature distributions in the chip bonding apparatuses 10X and 10Y according to the first and second comparative examples, respectively. FIG. 8C is a diagram illustrating a result of a temperature distribution obtained by simulation in the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment. The FIGS. 8A, 8B and 8C, respectively, are shown temperature distribution along with a perspective view as viewed chip bonding device 10X, the 10Y and 10 from the chip contact surface S 2 side.

シミュレーションの条件は、以下のとおりである。チップボンディング装置10X、10Yおよび10の温度分布の解析ツールとしてPro/Mechanicaを使用した。断熱材22を除くヒータ部20、20Xおよびボンディングツール30、30Xの材料としてSiCを使用した場合を想定し、これらの比熱を0.67J/g・Kとし、熱伝導率を200W/m・Kとした。ヒータ部20の断熱材22としてマシナブルセラミックスを使用した場合を想定し、断熱材22の比熱を0.19J/g・Kとし、熱伝導率を1.7W/m・Kとした。   The simulation conditions are as follows. Pro / Mechanica was used as an analysis tool for the temperature distribution of the chip bonding apparatuses 10X, 10Y and 10. Assuming that SiC is used as the material of the heater parts 20 and 20X and the bonding tools 30 and 30X excluding the heat insulating material 22, the specific heat is 0.67 J / g · K, and the thermal conductivity is 200 W / m · K. It was. Assuming that machinable ceramics is used as the heat insulating material 22 of the heater section 20, the specific heat of the heat insulating material 22 is set to 0.19 J / g · K, and the thermal conductivity is set to 1.7 W / m · K.

ヒータ部20および20Xは、発熱面Sのサイズを30mm×30mmとし、厚さを4mmとした。ヒータ部20においては、9つの分割領域(図2参照)の各々のサイズを10mm×10mmとした。ボンディングツール30および30Xは、第1の部分30a、30Xaの入熱面Sのサイズを24mm×24mmとし、厚さを2mmとした。また、第2の部分30b、30Xbのチップ当接面Sのサイズを16mm×16mmとし、厚さを6mmとした。 Heater unit 20 and 20X are the size of the heat generating surface S h and 30 mm × 30 mm, and a thickness of 4 mm. In the heater unit 20, the size of each of the nine divided regions (see FIG. 2) is 10 mm × 10 mm. In the bonding tools 30 and 30X, the size of the heat input surface S1 of the first portions 30a and 30Xa was 24 mm × 24 mm, and the thickness was 2 mm. Further, the size of the chip contact surface S2 of the second portions 30b and 30Xb was 16 mm × 16 mm, and the thickness was 6 mm.

第1の比較例に係るヒータ部20Xの熱荷重を2.2×10mWとした。第2の比較例に係るヒータ部20のコーナ部に配置された熱源21a、21c、21f、21hの熱荷重をそれぞれ、1.4×10mWとした。本実施形態に係るヒータ部20のコーナ部に配置された熱源21a、21c、21f、21hの熱荷重を1.45×10mWとした。また、第2の比較例および本実施形態に係る熱源21b、21d、21e、21gの熱荷重を1.0×10mWとした。ヒータ部20および20Xにおける上記の熱荷重の設定は、ボンディングツール30および30Xのチップ当接面Sの中心部の温度を略300℃に設定するための条件である。また、雰囲気温度を30℃とし、チップボンディング装置10、10X、10Yと、雰囲気との間の熱伝達係数を2.85W/(m・K)とした。 The thermal load of the heater section 20X according to the first comparative example was set to 2.2 × 10 9 mW. The thermal loads of the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h arranged at the corners of the heater unit 20 according to the second comparative example were 1.4 × 10 9 mW, respectively. The thermal load of the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h arranged in the corner portion of the heater unit 20 according to the present embodiment was 1.45 × 10 9 mW. Moreover, the thermal load of the heat sources 21b, 21d, 21e, and 21g according to the second comparative example and this embodiment was set to 1.0 × 10 5 mW. Setting of the thermal load in the heater unit 20 and 20X is a condition for setting the temperature of the central portion of the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 and 30X substantially 300 ° C.. Further, the atmospheric temperature was set to 30 ° C., and the heat transfer coefficient between the chip bonding apparatuses 10, 10X, and 10Y and the atmosphere was set to 2.85 W / (m 2 · K).

図8Aに示すように、第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xにおいて、チップ当接面Sの中心部であるA点の温度は、299.1℃であり、コーナ部であるB点およびC点の温度は、それぞれ、274.4℃および275.3℃であった。すなわち、第1の比較例に係るチップボンディング装置10Xのチップ当接面Sにおける面内温度差は24.7℃であった。 As shown in FIG. 8A, the chip bonding device 10X according to the first comparative example, the temperature of the point A is the center part of the chip contact surface S 2 is 299.1 ° C., B point is the corner portion And the temperature at point C were 274.4 ° C. and 275.3 ° C., respectively. That is, the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the chip bonding device 10X according to the first comparative example was 24.7 ° C..

図8Bに示すように、第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yにおいて、チップ当接面Sの中心部であるA点の温度は、303.0℃であり、コーナ部であるB点およびC点の温度は、それぞれ、283.4℃および282.4℃であった。すなわち、第2の比較例に係るチップボンディング装置10Yのチップ当接面Sにおける面内温度差は20.6℃であった。 As shown in FIG. 8B, the chip bonding device 10Y according to the second comparative example, the temperature of the point A is the center part of the chip contact surface S 2 is 303.0 ° C., B point is the corner portion And C point temperatures were 283.4 ° C. and 282.4 ° C., respectively. That is, the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the chip bonding device 10Y according to the second comparative example was 20.6 ° C..

図8Cに示すように、本実施形態に係るチップボンディング装置10において、チップ当接面Sの中心部であるA点の温度は、300.2℃であり、コーナ部であるB点およびC点の温度は、それぞれ、291.5℃および291.1℃であった。すなわち、本実施形態に係るチップボンディング装置10のチップ当接面Sにおける面内温度差は9.1℃であった。このように、本実施形態に係るチップボンディング装置10によれば、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を10℃以下とすることができた。すなわち、本実施形態に係るチップボンディング装置10によれば、チップ当接面Sにおける面内温度差を第1および第2の比較例に係るチップボンディング装置10Xおよび10Yよりも大幅に小さくできた。 As shown in FIG. 8C, in the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, the temperature of the point A is the center part of the chip contact surface S 2 is 300.2 ° C., B point is the corner portion and C The point temperatures were 291.5 ° C. and 291.1 ° C., respectively. That is, the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the chip bonding apparatus 10 of this embodiment was 9.1 ° C.. Thus, according to the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 a can be a 10 ° C. or less. That is, according to the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, could be significantly smaller than the chip bonding device 10X and 10Y according plane temperature difference in the chip contact surface S 2 in the first and second comparative examples .

以上のように、本実施形態に係るチップボンディング装置10によれば、ヒータ部20の中央部に熱源が配置されないことによってボンディングツール30の中央部における入熱量が抑制される。さらに、ボンディングツール30に設けられた環状の溝32によってボンディングツール30の外周部から中央部への熱伝導が抑制される。これにより、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を抑制することができるので、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することが可能となる。これにより、フリップチップ実装において、半導体チップの外周部と中央部との間で接合品質に差が生じることを防止できる。 As described above, according to the chip bonding apparatus 10 according to the present embodiment, the amount of heat input at the central portion of the bonding tool 30 is suppressed by not disposing the heat source at the central portion of the heater portion 20. Furthermore, the heat transfer from the outer peripheral portion of the bonding tool 30 to the central portion is suppressed by the annular groove 32 provided in the bonding tool 30. Thus, it is possible to suppress the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30, it is possible to suppress the in-plane temperature difference of the semiconductor chip at the time of bonding. Thereby, in flip chip mounting, it is possible to prevent a difference in bonding quality between the outer peripheral portion and the central portion of the semiconductor chip.

[第2の実施形態]
図9Aは、開示の技術の第2の実施形態に係るチップボンディング装置10Aの構成を示す斜視図である。図9Bは、図9Aにおける9B−9B線に沿った断面図である。第2の実施形態に係るチップボンディング装置10Aは、第1の実施形態に係るヒータ部20とは異なる構成のヒータ部20Aを有する。第2の比較例に係るチップボンディング装置10Aにおけるボンディングツール30の構成は、第1の実施形態のボンディングツール30と同一である。
[Second Embodiment]
FIG. 9A is a perspective view illustrating a configuration of a chip bonding apparatus 10A according to the second embodiment of the disclosed technique. 9B is a cross-sectional view taken along line 9B-9B in FIG. 9A. A chip bonding apparatus 10A according to the second embodiment includes a heater unit 20A having a configuration different from that of the heater unit 20 according to the first embodiment. The configuration of the bonding tool 30 in the chip bonding apparatus 10A according to the second comparative example is the same as that of the bonding tool 30 of the first embodiment.

第2の実施形態に係るヒータ部20Aは、第1の実施形態に係るヒータ部20と同様、外周部に、それぞれ、独立に温度制御が可能な複数の熱源21a〜21hを有する。第2の実施形態に係るヒータ部20Aは、中央部に空洞部23が設けられている。すなわち、第2の実施形態に係るヒータ部20Aは、第1の実施形態に係るヒータ部20における断熱材22を空洞部23に置き換えた構成を有する。   20 A of heater parts which concern on 2nd Embodiment have the some heat source 21a-21h which can respectively independently temperature-control on the outer peripheral part similarly to the heater part 20 which concerns on 1st Embodiment. The heater part 20A according to the second embodiment is provided with a hollow part 23 in the center part. That is, the heater section 20A according to the second embodiment has a configuration in which the heat insulating material 22 in the heater section 20 according to the first embodiment is replaced with the cavity section 23.

ボンディングツール30は、入熱面Sの中央部が、ヒータ部20における空洞部23の形成位置に配置され、入熱面Sの外周部がヒータ部20Aの熱源21a〜21hに当接されるようにヒータ部20Aに接続されている。ボンディングツール30の入熱面Sに設けられた溝32は、ヒータ部20の中央部に配置された空洞部23の外縁よりも内側に配置されていることが好ましい。 The bonding tool 30 includes a central portion of the heat input surface S 1 is being placed in the formation position of the cavity 23 in the heater unit 20, the outer peripheral portion of the heat input surface S 1 is in contact with the heat source 21a~21h heater portion 20A As shown in FIG. Grooves 32 provided on the heat input surface S 1 of the bonding tool 30 is preferably disposed inside the outer edge of the cavity 23 arranged in the central portion of the heater unit 20.

第2の実施形態に係るチップボンディング装置10Aによれば、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10と同様、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を抑制することが可能である。これにより、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することが可能となるので、フリップチップ実装において、半導体チップの外周部と中央部との間で接合品質に差が生じることを防止することができる。 According to the chip bonding device 10A according to the second embodiment, similarly to the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment, it is possible to suppress the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 It is. As a result, it is possible to suppress the in-plane temperature difference of the semiconductor chip during bonding, so that it is possible to prevent a difference in bonding quality between the outer peripheral portion and the central portion of the semiconductor chip in flip chip mounting. be able to.

更に、第2の実施形態に係るチップボンディング装置10Aによれば、ヒータ部20Aの中央部が空洞であるので、ヒータ部20の中央部に断熱材22を有する第1の実施形態に係るヒータ部20と比較して、ヒータ部の中央部における断熱性を高めることができる。これにより、ボンディングツール30の中央部における入熱量を抑制する効果を第1の実施形態に係るチップボンディング装置10よりも高めることができる。従って、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10よりも小さくすることが可能である。 Furthermore, according to the chip bonding apparatus 10A according to the second embodiment, since the central portion of the heater portion 20A is hollow, the heater portion according to the first embodiment having the heat insulating material 22 at the central portion of the heater portion 20. Compared with 20, the heat insulation in the center part of a heater part can be improved. Thereby, the effect which suppresses the heat gain in the center part of the bonding tool 30 can be heightened rather than the chip bonding apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment. Therefore, the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30, it is possible to be smaller than the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment.

[第3の実施形態]
図10Aは、開示の技術の第3の実施形態に係るチップボンディング装置10Bの構成を示す断面図である。なお、図10Aに示す断面は、図4に対応する断面である。第3の実施形態に係るチップボンディング装置10Bは、ヒータ部20Bの発熱面Sの中央部の温度を、発熱面Sの外周部の温度よりも低い略一定の温度に保つ恒温機構40を有する。
[Third Embodiment]
FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a chip bonding apparatus 10B according to a third embodiment of the disclosed technique. The cross section shown in FIG. 10A is a cross section corresponding to FIG. Chip bonding apparatus 10B according to the third embodiment, the incubation mechanism 40 to maintain the temperature of the central portion of the heat generating surface S h of the heater portion 20B, a substantially constant temperature lower than the temperature of the outer peripheral portion of the heat generating surface S h Have.

恒温機構40は、液体または気体からなる冷媒を循環させるための循環流路42を内部に有し、ヒータ部20Bに対して離間して配置された冷媒流通部40aと、冷媒流通部40aに接続され、ヒータ部20Bの中央部に嵌入された突出部40bと、を有する。恒温機構40の冷媒流通部40aおよび突出部40bは、例えば、比較的熱伝導率の高いAl等の金属により構成され得る。   The constant temperature mechanism 40 has a circulation flow path 42 for circulating a refrigerant made of liquid or gas inside, and is connected to the refrigerant flow portion 40a and the refrigerant flow portion 40a that are spaced apart from the heater portion 20B. And a protruding portion 40b fitted in the central portion of the heater portion 20B. The refrigerant circulation part 40a and the protruding part 40b of the constant temperature mechanism 40 can be made of a metal such as Al having a relatively high thermal conductivity, for example.

図10Bは、恒温機構40の冷媒流通部40aの構成の一例を示す平面図である。冷媒流通部40aは、内部に冷媒の循環流路42を有する。循環流路42は、冷媒流通部40aの内部を蛇行するように設けられている。循環流路42の一端は、冷媒の流入口43に接続され、循環流路42の他端は冷媒の流出口44に接続されている。流出口44から流出した冷媒は、熱交換器(図示せず)によって冷却された後、再び流入口43に流入する。循環流路42を流れる冷媒は、常に一定温度となるように制御されている。循環流路42に一定温度の冷媒を流通させることにより、突出部40bの端面Sの温度は、略一定に維持される。 FIG. 10B is a plan view showing an example of the configuration of the refrigerant circulation part 40a of the constant temperature mechanism 40. The refrigerant circulation part 40a has a refrigerant circulation channel 42 therein. The circulation channel 42 is provided so as to meander inside the refrigerant circulation part 40a. One end of the circulation channel 42 is connected to the refrigerant inlet 43, and the other end of the circulation channel 42 is connected to the refrigerant outlet 44. The refrigerant that has flowed out of the outlet 44 is cooled by a heat exchanger (not shown) and then flows into the inlet 43 again. The refrigerant flowing through the circulation channel 42 is controlled so as to always have a constant temperature. By circulating a refrigerant in a constant temperature in the circulation flow path 42, the temperature of the end face S t of the projecting portion 40b is maintained substantially constant.

図11は、第3の実施形態に係るヒータ部20Bの発熱面Sの構成を示す平面図である。第3の実施形態に係るヒータ部20Bは、第1の実施形態に係るヒータ部20と同様、外周部に、それぞれ、独立に温度制御が可能な複数の熱源21a〜21hを有する。ヒータ部20Bの中央部は、空洞となっており、この空洞に恒温機構40の突出部40bが嵌入されている。突出部40bの端面Sは、発熱面Sと同一面内に延在している。これにより、発熱面Sの中央部の温度は、発熱面Sの外周部の温度よりも低い略一定の温度に維持される。 Figure 11 is a plan view showing a configuration of a heat generating surface S h of the heater portion 20B according to the third embodiment. Similarly to the heater unit 20 according to the first embodiment, the heater unit 20B according to the third embodiment includes a plurality of heat sources 21a to 21h that can be independently controlled in temperature on the outer periphery. The central portion of the heater portion 20B is a cavity, and the protruding portion 40b of the thermostatic mechanism 40 is fitted into this cavity. End surface S t of the projecting portion 40b extends to the heat generating surface S h and the same plane. Accordingly, the temperature of the central portion of the heat generating surface S h is substantially maintained at a constant temperature lower than the temperature of the outer peripheral portion of the heat generating surface S h.

第3のチップボンディング装置10Bにおけるボンディングツール30の構成は、第1の実施形態に係るボンディングツール30と同一である。ボンディングツール30は、入熱面Sの中央部が恒温機構40の突出部40bに当接され、入熱面Sの外周部がヒータ部20Bの熱源21a〜21hに当接されるようにヒータ部20Bに接続されている。ボンディングツール30の入熱面Sに設けられた溝32は、ヒータ部20の中央部に配置された恒温機構40の突出部40bの外縁よりも内側に配置されていることが好ましい。 The configuration of the bonding tool 30 in the third chip bonding apparatus 10B is the same as that of the bonding tool 30 according to the first embodiment. The bonding tool 30, as the central portion of the heat input surface S 1 is in contact with the projecting portion 40b of the incubation mechanism 40, the outer peripheral portion of the heat input surface S 1 is brought into contact with the heat source 21a~21h heater portion 20B It is connected to the heater part 20B. Grooves 32 provided on the heat input surface S 1 of the bonding tool 30 is preferably disposed inside the outer edge of the projecting portion 40b of the incubation mechanism 40 disposed in a central portion of the heater unit 20.

第3の実施形態に係るチップボンディング装置10Bによれば、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10と同様、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を抑制することが可能である。これにより、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することが可能となるので、フリップチップ実装において、半導体チップの外周部と中央部との間で接合品質に差が生じることを防止することができる。 According to the chip bonding apparatus 10B according to the third embodiment, similarly to the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment, it is possible to suppress the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 It is. As a result, it is possible to suppress the in-plane temperature difference of the semiconductor chip during bonding, so that it is possible to prevent a difference in bonding quality between the outer peripheral portion and the central portion of the semiconductor chip in flip chip mounting. be able to.

更に、第3の実施形態に係るチップボンディング装置10Bによれば、ヒータ部20Bの発熱面Sの中央部の温度を、発熱面Sの外周部の温度よりも低い略一定の温度に制御することが可能である。これにより、ボンディングツール30の中央部における入熱量を抑制する効果を第1の実施形態に係るチップボンディング装置10よりも高めることができる。従って、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10よりも小さくすることが可能である。 Furthermore, according to the chip bonding apparatus 10B according to the third embodiment, the temperature of the central portion of the heat generating surface S h of the heater portion 20B, controlled substantially constant temperature lower than the temperature of the outer peripheral portion of the heat generating surface S h Is possible. Thereby, the effect which suppresses the heat gain in the center part of the bonding tool 30 can be heightened rather than the chip bonding apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment. Therefore, the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30, it is possible to be smaller than the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment.

[第4の実施形態]
図12Aは、開示の技術の第4の実施形態に係るチップボンディング装置10Cの構成を示す断面図である。なお、図12Aに示す断面は、図4に対応する断面である。第4の実施形態に係るチップボンディング装置10Cは、第1の実施形態に係るヒータ部20とは異なる構成のヒータ部20Cを有する。第3の実施形態に係るチップボンディング装置10Cにおけるボンディングツール30の構成は、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10と同一である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 12A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a chip bonding apparatus 10C according to a fourth embodiment of the disclosed technique. The cross section shown in FIG. 12A is a cross section corresponding to FIG. A chip bonding apparatus 10C according to the fourth embodiment includes a heater unit 20C having a configuration different from that of the heater unit 20 according to the first embodiment. The configuration of the bonding tool 30 in the chip bonding apparatus 10C according to the third embodiment is the same as that of the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment.

図12Bは、第4の実施形態に係るヒータ部20Cの発熱面Sの構成を示す平面図である。ヒータ部20Cの発熱面Sは、図12Bにおける縦方向および横方向に発熱面Sを均等に3分割することにより特定される9つの領域を有する。ヒータ部20Cは、上記9つの領域のうち、コーナ部に相当する4つの領域にそれぞれ熱源21a、21c、21f、21hを有する。熱源21a、21c、21f、21hは、独立に温度制御が可能とされている。 Figure 12B is a plan view showing a configuration of a heat generating surface S h of the heater unit 20C according to the fourth embodiment. Heat generating surface S h of the heater portion 20C has nine areas specified by evenly divided into three heat generating surface S h in the vertical and horizontal direction in FIG. 12B. The heater unit 20C includes heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h in four regions corresponding to the corner portion among the nine regions. The heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h can be independently controlled in temperature.

ヒータ部20Cは、外周部におけるコーナ部以外の部分、すなわち、熱源21aと21cとの間、熱源21aと21fとの間、熱源21cと21hとの間、熱源21fと21hとの間にそれぞれ、熱伝導性を有する熱伝導部材24を有する。熱伝導部材24は、ヒータ部20Cの各コーナ部に配置された熱源21a、21c、21f、21hによって加熱される。   The heater portion 20C is a portion other than the corner portion in the outer peripheral portion, that is, between the heat sources 21a and 21c, between the heat sources 21a and 21f, between the heat sources 21c and 21h, and between the heat sources 21f and 21h, respectively. It has the heat conductive member 24 which has heat conductivity. The heat conducting member 24 is heated by the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h arranged at each corner portion of the heater portion 20C.

ヒータ部20Cの中央部には、熱源21a、21c、21f、21hおよび熱伝導部材24からの熱伝導を抑制する断熱材22が設けられている。このように、第4の実施形態に係るヒータ部20Cは、第1の実施形態に係るヒータ部20における熱源21b、21d、21e、21gを熱伝導部材24に置き換えた構成を有する。   A heat insulating material 22 that suppresses heat conduction from the heat sources 21a, 21c, 21f, and 21h and the heat conducting member 24 is provided at the center of the heater portion 20C. As described above, the heater section 20C according to the fourth embodiment has a configuration in which the heat sources 21b, 21d, 21e, and 21g in the heater section 20 according to the first embodiment are replaced with the heat conducting member 24.

ボンディングツール30は、入熱面Sの中央部が断熱材22に当接され、入熱面Sの外周部が熱源21b、21d、21e、21gおよび熱伝導部材24に当接されるようにヒータ部20Cに接続されている。 In the bonding tool 30, the center part of the heat input surface S 1 is in contact with the heat insulating material 22, and the outer peripheral part of the heat input surface S 1 is in contact with the heat sources 21 b, 21 d, 21 e, 21 g and the heat conduction member 24. Are connected to the heater section 20C.

チップボンディング装置10Cによれば、ヒータ部20Cの発熱面Sの中央部の温度は、発熱面Sの外周部の温度よりも低くなる。また、熱伝導部材24は、それ自体が発熱しないので、ヒータ部20Cの発熱面Sの外周部において、コーナ部の温度は、コーナ部以外の部分の温度よりも高くなる。すなわち、チップボンディング装置10Cによれば、ヒータ部20Cの発熱面Sにおいて、第1の実施形態の場合と同様の温度分布を形成することが可能である。これにより、ボンディングツール30は、コーナ部が最も高い温度で加熱され、外周部におけるコーナ部以外の部分部がコーナ部よりも低い温度で加熱され、中央部が最も低い温度で加熱される。なお、熱伝導部材24の熱伝導率を調整することにより、すなわち、熱伝導部材24の材料を適宜選択することにより、ヒータ部20Cの発熱面Sにおいて所望の温度分布を形成することが可能である。熱伝導部材24の候補材料として、例えば、アルミナセラミックス(熱伝導率:30〜35W/m・K)や炭素鋼(熱伝導率:40〜85W/m・K)などが挙げられる。 According to the chip bonding apparatus 10C, the temperature of the central portion of the heat generating surface S h of the heater unit 20C is lower than the temperature of the outer peripheral portion of the heat generating surface S h. The heat conduction member 24, so itself does not generate heat, the outer peripheral portion of the heat generating surface S h of the heater portion 20C, the temperature of the corner portion is higher than the temperature of a portion other than the corner portion. That is, according to the chip bonding device 10C, the heat generating surface S h of the heater portion 20C, it is possible to form a similar temperature distribution in the case of the first embodiment. Thereby, as for the bonding tool 30, a corner part is heated at the highest temperature, parts other than a corner part in an outer peripheral part are heated at a temperature lower than a corner part, and a center part is heated at the lowest temperature. By adjusting the thermal conductivity of the heat conductive member 24, i.e., by appropriately selecting the material of the heat conducting member 24, it can form a desired temperature distribution in the heat generating surface S h of the heater portion 20C It is. Examples of candidate materials for the heat conductive member 24 include alumina ceramics (thermal conductivity: 30 to 35 W / m · K), carbon steel (thermal conductivity: 40 to 85 W / m · K), and the like.

第4の実施形態に係るチップボンディング装置10Cによれば、第1の実施形態に係るチップボンディング装置10と同様、ボンディングツール30のチップ当接面Sにおける面内温度差を抑制することが可能である。これにより、ボンディング時における半導体チップの面内温度差を抑制することが可能となるので、フリップチップ実装において、半導体チップの外周部と中央部との間で接合品質に差が生じることを防止することができる。 According to the chip bonding apparatus 10C according to the fourth embodiment, similarly to the chip bonding apparatus 10 according to the first embodiment, it is possible to suppress the in-plane temperature difference in the chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 It is. As a result, it is possible to suppress the in-plane temperature difference of the semiconductor chip during bonding, so that it is possible to prevent a difference in bonding quality between the outer peripheral portion and the central portion of the semiconductor chip in flip chip mounting. be able to.

更に、第4の実施形態に係るチップボンディング装置10Cによれば、ヒータ部20Cの発熱面Sにおける温度分布を熱伝導部材24の熱伝導率によって調整することができる。これにより、第1〜第3の実施形態と比較して、ヒータ部における熱源の数を減らすことができ、チップボンディング装置の省電力化を図ることが可能となる。 Furthermore, according to the chip bonding apparatus 10C according to the fourth embodiment, the temperature distribution in the heat generating surface S h of the heater portion 20C can be adjusted by the thermal conductivity of the heat conducting member 24. Thereby, compared with the 1st-3rd embodiment, the number of the heat sources in a heater part can be reduced, and it becomes possible to aim at the power saving of a chip bonding apparatus.

なお、上記の各実施形態において、ボンディングツール30の入熱面Sに設けられた溝32の形状を矩形環状とする場合を例示したが、これに限定されるものではなく、ボンディングツール30の中心部Cを囲む形態であれば、いかなる形態であってもよい。図13Aおよび図13Bは、ボンディングツール30の入熱面Sに設けられる溝の形態のバリエーションを示す図である。図13Aに示すように、ボンディングツール30の入熱面Sに設けられる溝32は、円環形状を有していてもよい。また、図13Bに示すように、複数の直線状の溝32a、32b、32cおよび32dが、ボンディングツール30の入熱面Sの中心部Cを囲むように設けられていてもよい。 In each of the above embodiments, a case has been exemplified that the shape of the groove 32 provided in the heat input surface S 1 of the bonding tool 30 and rectangular ring, it is not limited thereto, the bonding tool 30 Any form may be used as long as it surrounds the central portion C. 13A and 13B are diagrams showing variations in the form of a groove provided on the heat input surface S 1 of the bonding tool 30. As shown in FIG. 13A, a groove 32 provided in the heat input surface S 1 of the bonding tool 30 may have a circular ring shape. Further, as shown in FIG. 13B, a plurality of linear grooves 32a, 32b, 32c and 32d may be provided so as to surround the center portion C of the heat input surface S 1 of the bonding tool 30.

また、上記の各実施形態において、ボンディングツール30の入熱面Sが、ヒータ部の発熱面Sに直接接続された構成を例示したが、ボンディングツール30の入熱面Sとヒータ部の発熱面Sとの間に熱伝導部材等が介在していてもよい。すなわち、ボンディングツール30は、ヒータ部20、20A、20B、20Cの発熱面Sに間接的に当接されていてもよい。 Further, in the above embodiments, bonding heat input surface S 1 of the tool 30, has been illustrated directly connected to each the heat generating surface S h of the heater unit, the heat input surface of the bonding tool 30 S 1 and the heater unit heat conductive member or the like may be interposed between the heat generating surface S h. That is, the bonding tool 30, the heater portion 20, 20A, 20B, or may be indirectly contact the heating surface S h of 20C.

また、上記の各実施形態において、ヒータ部20、20A、20B、20Cの外周部に独立に温度制御が可能な複数の熱源を配置する構成を例示したが、この態様に限定されるものではない。ヒータ部の発熱面Sの外周部において、コーナ部とそれ以外の部分とで温度差を設けない場合には、ヒータ部は、発熱面Sの外周部を一体的に発熱させる単一の熱源を有していてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the structure which has arrange | positioned the several heat source which can control temperature independently in the outer peripheral part of the heater parts 20, 20A, 20B, 20C was illustrated, it is not limited to this aspect. . In the outer peripheral portion of the heat generating surface S h of the heater unit, in the case without the temperature difference between the corner portion and other portions, the heater unit, a single to be exothermic integrally with the outer peripheral portion of the heat generating surface S h You may have a heat source.

また、上記の各実施形態において、ヒータ部の発熱面Sを9つの領域に分割する場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。ヒータ部の発熱面Sは、熱源を有する外周部と熱源を有しない中央部の少なくとも2つの領域を有していればよい。また、発熱面Sの領域の分割数を9よりも大きくし、各分割領域毎に独立に温度制御が可能な熱源を設けてもよい。 Further, in the above embodiments, a case has been exemplified that divides the heat generating surface S h of the heater section into nine areas, but is not limited to this embodiment. Heat generating surface S h of the heater unit may have at least two regions having no central portion of the outer peripheral portion and a heat source having a heat source. Further, the number of divisions of the regions of the heat generating surface S h is larger than 9, the may be provided each of the divided regions the heat source whose temperature can be controlled independently for each.

また、第4の実施形態に係る熱伝導部材24を、第2の実施形態に係るヒータ部20Aおよび第3の実施形態に係るヒータ部20Bに適用してもよい。   Further, the heat conducting member 24 according to the fourth embodiment may be applied to the heater part 20A according to the second embodiment and the heater part 20B according to the third embodiment.

また、図14Aに示すように、第1、第2および第4の実施形態に係るチップボンディング装置10、10A、10Cは、ヒータ部20、20A、20Cの発熱面Sとは反対側の面に冷却部50を備えていてもよい。冷却部50は、ヒータ部20、20A、20Cよりも上方に配置されたチップボンディング装置の他の構成要素との間に介在することにより、ヒータ部から当該他の構成要素への熱の移動を遮断する。 Further, as shown in FIG. 14A, first, second and fourth embodiments in accordance chip bonding device 10, 10A, 10C, the surface opposite to the heat generating surface S h of the heater portion 20, 20A, 20C The cooling unit 50 may be provided. The cooling unit 50 is interposed between other components of the chip bonding apparatus disposed above the heater units 20, 20 </ b> A, and 20 </ b> C, thereby transferring heat from the heater unit to the other components. Cut off.

図14Bは冷却部50の構成を示す図である。冷却部50は、内部に液体または気体からなる冷媒を循環させるための循環流路51を内部に有する。循環流路51の一端は冷媒の流入口52に接続され、循環流路51の他端は冷媒の流出口53に接続されている。循環流路51に冷媒を流通させることにより、冷却部50は断熱機能を発揮する。なお、第3の実施形態に係るチップボンディング装置10B(図10A参照)においては、恒温機構40が、冷却部50と同様の役割をも担う。   FIG. 14B is a diagram illustrating a configuration of the cooling unit 50. The cooling unit 50 has a circulation channel 51 for circulating a refrigerant made of liquid or gas inside. One end of the circulation channel 51 is connected to the refrigerant inlet 52, and the other end of the circulation channel 51 is connected to the refrigerant outlet 53. By circulating the refrigerant through the circulation channel 51, the cooling unit 50 exhibits a heat insulating function. In the chip bonding apparatus 10 </ b> B (see FIG. 10A) according to the third embodiment, the constant temperature mechanism 40 also plays the same role as the cooling unit 50.

なお、チップボンディング装置10、10A、10Bおよび10Cは、開示の技術におけるチップボンディング装置の一例である。ヒータ部20、20A、20Bおよび20Cは、開示の技術におけるヒータ部の一例である。発熱面Sは、開示の技術における発熱面の一例である。ボンディングツール30は、開示の技術におけるボンディングツールの一例である。ボンディングツール30の入熱面Sは、開示の技術における第1の面の一例である。ボンディングツール30のチップ当接面Sは、開示の技術における第2の面の一例である。溝32は、開示の技術における溝の一例である。断熱材22は、開示の技術における断熱材の一例である。空洞部23は、開示の技術における空洞部の一例である。恒温機構40は、開示の技術における恒温機構の一例である。熱伝導部材24は、開示の技術における熱伝導部材の一例である。 Note that the chip bonding apparatuses 10, 10A, 10B, and 10C are examples of the chip bonding apparatus in the disclosed technology. The heater units 20, 20A, 20B, and 20C are examples of the heater unit in the disclosed technology. The heat generating surface Sh is an example of a heat generating surface in the disclosed technology. The bonding tool 30 is an example of a bonding tool in the disclosed technology. Heat input surface S 1 of the bonding tool 30 is an example of the first surface in the disclosed technique. Chip contact surface S 2 of the bonding tool 30 is an example of the second surface in the disclosed technique. The groove 32 is an example of the groove in the disclosed technology. The heat insulating material 22 is an example of a heat insulating material in the disclosed technology. The cavity 23 is an example of a cavity in the disclosed technology. The constant temperature mechanism 40 is an example of a constant temperature mechanism in the disclosed technology. The heat conducting member 24 is an example of a heat conducting member in the disclosed technology.

以上の第1および第2の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above first and second embodiments, the following additional notes are disclosed.

(付記1)
中央部に熱源を備えず、外周部に熱源を備え、前記熱源によって外周部が発熱する発熱面を有するヒータ部と、
中央部が前記発熱面の中央部に直接または間接的に当接され且つ外周部が前記発熱面の外周部に直接または間接的に当接された第1の面、前記第1の面とは反対側に設けられ、ボンディング時にボンディング対象に当接される第2の面、および前記第1の面に設けられた前記第1の面の中心部を囲む溝を有するボンディングツールと、
を含むチップボンディング装置。
(Appendix 1)
A heater part having no heat source in the central part, a heat source in the outer peripheral part, and a heat generating surface in which the outer peripheral part generates heat by the heat source;
The first surface, the first surface of which the central portion is in direct or indirect contact with the central portion of the heat generating surface and the outer peripheral portion is in direct or indirect contact with the outer peripheral portion of the heat generating surface. A bonding tool having a second surface provided on the opposite side and in contact with a bonding target during bonding, and a groove surrounding the central portion of the first surface provided on the first surface;
A chip bonding apparatus including:

(付記2)
前記ヒータ部は、独立して温度制御が可能な複数の熱源を有する
付記1に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 2)
The chip bonding apparatus according to claim 1, wherein the heater unit includes a plurality of heat sources capable of independently controlling temperature.

(付記3)
前記発熱面は矩形形状を有し、前記発熱面の外周部において、コーナ部の各々は前記コーナ部以外の部分よりも高い温度で発熱する
付記2に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 3)
The chip bonding apparatus according to claim 2, wherein the heat generating surface has a rectangular shape, and each corner portion generates heat at a higher temperature than a portion other than the corner portion at an outer peripheral portion of the heat generating surface.

(付記4)
前記ヒータ部は、中央部に前記熱源からの熱伝導を抑制する断熱材を有する
付記1から付記3のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 4)
The chip bonding apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 3, wherein the heater unit includes a heat insulating material that suppresses heat conduction from the heat source at a central portion.

(付記5)
前記ヒータ部は、中央部に空洞部を有する
付記1から付記3のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 5)
The chip bonding apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 3, wherein the heater portion has a hollow portion in a central portion.

(付記6)
前記発熱面の中央部の温度を、前記発熱面の外周部の温度よりも低い温度に保つ恒温機構を更に含む
付記1から付記3のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 6)
The chip bonding apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 3, further including a thermostatic mechanism that maintains a temperature of a central portion of the heat generating surface at a temperature lower than a temperature of an outer peripheral portion of the heat generating surface.

(付記7)
前記ヒータ部は、外周部に前記熱源によって加熱される熱伝導部材を有する
付記1から付記6のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 7)
The chip bonding apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 6, wherein the heater unit includes a heat conducting member that is heated by the heat source at an outer peripheral portion.

(付記8)
前記熱伝導部材は、前記ヒータ部のコーナ部以外の部分に配置されている
付記7に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 8)
The chip bonding apparatus according to claim 7, wherein the heat conducting member is disposed in a portion other than the corner portion of the heater portion.

(付記9)
前記ヒータ部は、前記熱源として複数の面状ヒータを備える
付記1から付記8のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 9)
The chip bonding apparatus according to any one of Appendix 1 to Appendix 8, wherein the heater unit includes a plurality of planar heaters as the heat source.

(付記10)
前記溝の深さは、前記第1の面と前記第2の面との間の距離の50%以上である
付記1から付記9のいずれか1つに記載のチップボンディング装置。
(Appendix 10)
The chip bonding apparatus according to any one of appendix 1 to appendix 9, wherein the depth of the groove is 50% or more of the distance between the first surface and the second surface.

(付記11)
前記溝は、前記断熱材の外縁よりも内側に設けられている
付記4に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 11)
The chip bonding apparatus according to claim 4, wherein the groove is provided on an inner side than an outer edge of the heat insulating material.

(付記12)
前記溝は、前記空洞部の外縁よりも内側に設けられている
付記5に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 12)
The chip bonding apparatus according to claim 5, wherein the groove is provided on an inner side than an outer edge of the cavity.

(付記13)
前記溝は、前記恒温機構の前記発熱面に延在する部分の外縁よりも内側に設けられている
付記6に記載のチップボンディング装置。
(Appendix 13)
The chip bonding apparatus according to claim 6, wherein the groove is provided inside an outer edge of a portion extending to the heat generating surface of the constant temperature mechanism.

(付記14)
中央部に熱源を備えず、外周部に熱源を備え、前記熱源によって外周部が発熱する発熱面を有するヒータ部と、
中央部が前記発熱面の中央部に直接または間接的に当接され且つ外周部が前記発熱面の外周部に直接または間接的に当接された第1の面、前記第1の面とは反対側に設けられ、ボンディング時にボンディング対象に当接される第2の面、および前記第1の面に設けられた前記第1の面の中心部を囲む溝を有するボンディングツールと、
を含むチップボンディング装置の前記第2の面を、前記ボンディング対象である半導体チップに当接させて前記半導体チップに前記熱源からの熱を加えて前記半導体チップを基板にボンディングするチップボンディング方法。
(Appendix 14)
A heater part having no heat source in the central part, a heat source in the outer peripheral part, and a heat generating surface in which the outer peripheral part generates heat by the heat source;
The first surface, the first surface of which the central portion is in direct or indirect contact with the central portion of the heat generating surface and the outer peripheral portion is in direct or indirect contact with the outer peripheral portion of the heat generating surface. A bonding tool having a second surface provided on the opposite side and in contact with a bonding target during bonding, and a groove surrounding the central portion of the first surface provided on the first surface;
A chip bonding method for bonding the semiconductor chip to a substrate by bringing the second surface of the chip bonding apparatus including the semiconductor chip into contact with the semiconductor chip to be bonded and applying heat from the heat source to the semiconductor chip.

(付記15)
前記発熱面は矩形形状を有し、前記発熱面の外周部において、コーナ部の各々は前記コーナ部以外の部分よりも高い温度で発熱する
付記14に記載のチップボンディング方法。
(Appendix 15)
The chip bonding method according to claim 14, wherein the heat generating surface has a rectangular shape, and each corner portion generates heat at a higher temperature than a portion other than the corner portion at an outer peripheral portion of the heat generating surface.

10、10A、10B、10C チップボンディング装置
20、20A、20B、20C ヒータ部
21a〜21h 熱源
22 断熱材
23 空洞部
24 熱伝導部材
30 ボンディングツール
32 溝
40 恒温機構
100 半導体チップ
110 基板
発熱面
入熱面
チップ当接面
10, 10A, 10B, 10C chip bonding device 20, 20A, 20B, 20C heater unit 21a~21h heat source 22 heat insulating material 23 cavity 24 heat conducting member 30 bonding tool 32 groove 40 incubation mechanism 100 semiconductor chip 110 substrate S h heating surface S 1 heat input surface S 2 chip contact surface

Claims (9)

中央部に熱源を備えず、外周部に熱源を備え、前記熱源によって外周部が発熱する発熱面を有するヒータ部と、
中央部が前記発熱面の中央部に直接または間接的に当接され且つ外周部が前記発熱面の外周部に直接または間接的に当接された第1の面、前記第1の面とは反対側に設けられ、ボンディング時にボンディング対象に当接される第2の面、および前記第1の面に設けられた前記第1の面の中心部を囲む溝を有するボンディングツールと、
を含むチップボンディング装置。
A heater part having no heat source in the central part, a heat source in the outer peripheral part, and a heat generating surface in which the outer peripheral part generates heat by the heat source;
The first surface, the first surface of which the central portion is in direct or indirect contact with the central portion of the heat generating surface and the outer peripheral portion is in direct or indirect contact with the outer peripheral portion of the heat generating surface. A bonding tool having a second surface provided on the opposite side and in contact with a bonding target during bonding, and a groove surrounding the central portion of the first surface provided on the first surface;
A chip bonding apparatus including:
前記ヒータ部は、独立して温度制御が可能な複数の熱源を有する
請求項1に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to claim 1, wherein the heater unit includes a plurality of heat sources capable of independently controlling temperature.
前記発熱面は矩形形状を有し、前記発熱面の外周部において、コーナ部の各々は前記コーナ部以外の部分よりも高い温度で発熱する
請求項2に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to claim 2, wherein the heat generating surface has a rectangular shape, and each corner portion generates heat at a temperature higher than that of a portion other than the corner portion in an outer peripheral portion of the heat generating surface.
前記ヒータ部は、中央部に前記熱源からの熱伝導を抑制する断熱材を有する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the heater unit includes a heat insulating material that suppresses heat conduction from the heat source at a central portion.
前記ヒータ部は、中央部に空洞部を有する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to claim 1, wherein the heater portion has a hollow portion at a central portion.
前記発熱面の中央部の温度を、前記発熱面の外周部の温度よりも低い温度に保つ恒温機構を更に含む
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a thermostatic mechanism that maintains a temperature of a central portion of the heat generating surface at a temperature lower than a temperature of an outer peripheral portion of the heat generating surface.
前記ヒータ部は、外周部に前記熱源によって加熱される熱伝導部材を有する
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to claim 1, wherein the heater unit includes a heat conductive member that is heated by the heat source at an outer peripheral part.
前記熱伝導部材は、前記ヒータ部のコーナ部以外の部分に配置されている
請求項7に記載のチップボンディング装置。
The chip bonding apparatus according to claim 7, wherein the heat conducting member is disposed in a portion other than the corner portion of the heater portion.
中央部に熱源を備えず、外周部に熱源を備え、前記熱源によって外周部が発熱する発熱面を有するヒータ部と、
中央部が前記発熱面の中央部に直接または間接的に当接され且つ外周部が前記発熱面の外周部に直接または間接的に当接された第1の面、前記第1の面とは反対側に設けられ、ボンディング時にボンディング対象に当接される第2の面、前記第1の面に設けられた前記第1の面の中心部を囲む溝と、を有するボンディングツールと、
を含むチップボンディング装置の前記第2の面を、前記ボンディング対象である半導体チップに当接させて前記半導体チップに前記熱源からの熱を加えて前記半導体チップを基板にボンディングするチップボンディング方法。
A heater part having no heat source in the central part, a heat source in the outer peripheral part, and a heat generating surface in which the outer peripheral part generates heat by the heat source;
The first surface, the first surface of which the central portion is in direct or indirect contact with the central portion of the heat generating surface and the outer peripheral portion is in direct or indirect contact with the outer peripheral portion of the heat generating surface. A bonding tool having a second surface provided on the opposite side and in contact with a bonding target at the time of bonding, and a groove surrounding the center of the first surface provided on the first surface;
A chip bonding method for bonding the semiconductor chip to a substrate by bringing the second surface of the chip bonding apparatus including the semiconductor chip into contact with the semiconductor chip to be bonded and applying heat from the heat source to the semiconductor chip.
JP2014261770A 2014-12-25 2014-12-25 Chip bonding apparatus and chip bonding method Expired - Fee Related JP6405999B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014261770A JP6405999B2 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Chip bonding apparatus and chip bonding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014261770A JP6405999B2 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Chip bonding apparatus and chip bonding method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016122726A JP2016122726A (en) 2016-07-07
JP6405999B2 true JP6405999B2 (en) 2018-10-17

Family

ID=56329196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014261770A Expired - Fee Related JP6405999B2 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Chip bonding apparatus and chip bonding method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6405999B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11626381B2 (en) 2019-09-27 2023-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Bonding head including a thermal compensator, die bonding apparatus including the same and method of manufacturing semiconductor package using the same
US11837573B2 (en) 2020-06-19 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Chip bonding apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the apparatus

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022054651A (en) * 2020-09-28 2022-04-07 デクセリアルズ株式会社 Manufacturing method of connection body and thermal compression bond tool
JP7178150B1 (en) * 2020-12-28 2022-11-25 株式会社新川 mounting head

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3801966B2 (en) * 2002-07-31 2006-07-26 京セラ株式会社 Heating device
JP4880561B2 (en) * 2007-10-03 2012-02-22 新光電気工業株式会社 Flip chip mounting device
JP2012199358A (en) * 2011-03-22 2012-10-18 Nec Corp Chip heating head
JP6237979B2 (en) * 2013-03-15 2017-11-29 澁谷工業株式会社 Bonding equipment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11626381B2 (en) 2019-09-27 2023-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Bonding head including a thermal compensator, die bonding apparatus including the same and method of manufacturing semiconductor package using the same
US11848301B2 (en) 2019-09-27 2023-12-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor package
US11837573B2 (en) 2020-06-19 2023-12-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Chip bonding apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016122726A (en) 2016-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6405999B2 (en) Chip bonding apparatus and chip bonding method
US9997383B2 (en) Bond head assemblies, thermocompression bonding systems and methods of assembling and operating the same
JP6603401B2 (en) Bonding equipment
US20130015468A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
TWI728086B (en) Installation device and installation method
JP4542926B2 (en) Joining method
CN103000559A (en) Positioning clamp for semiconductor chip and manufacture method for semiconductor device
CN104254909B (en) The manufacture method of semiconductor device, heat-insulated loading grips and its method to set up
TW201401397A (en) Method of manufacturing electronic device, and electronic component mounting device
CN111344855A (en) Chuck plate, chuck structure having the chuck plate, and welding device having the chuck structure
KR20200067322A (en) Bonding head and apparatus for bonding chips having the bonding head
JP2010245195A (en) Apparatus for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device
JP2006216642A (en) Thermoelement
JP2012069703A (en) Semiconductor module and method for manufacturing semiconductor module
JP6182850B2 (en) Power converter
JPWO2019135284A1 (en) Semiconductor device
JP2007311577A (en) Semiconductor device
JP6815678B1 (en) Electronic component sintering equipment and methods
JP7243201B2 (en) Manufacturing method of insulated circuit board with heat sink and insulated circuit board with heat sink
JP6779548B2 (en) Flux transfer device
JP2004158547A (en) Heater
JP2011044530A (en) Solder joint method and solder joint device
US7183642B2 (en) Electronic package with thermally-enhanced lid
JP5659611B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and soldering jig
JP2017076762A (en) Bonding head and mounting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180816

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: 20180821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180903

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6405999

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees