JP6577764B2 - Pressure heating / cooling apparatus, flip chip mounting apparatus, flip chip mounting method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Pressure heating / cooling apparatus, flip chip mounting apparatus, flip chip mounting method, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、例えば、フリップチップ実装を行うためのフリップチップ実装装置のヘッド部に適用して好適な加圧加熱冷却装置及びフリップチップ実装装置並びにフリップチップ実装方法及び該実装方法により製造された半導体装置に関する。   The present invention is, for example, a pressure heating / cooling device, a flip chip mounting device, a flip chip mounting method, and a semiconductor manufactured by the mounting method, which are suitable for application to a head portion of a flip chip mounting device for performing flip chip mounting. Relates to the device.

半導体の組み立てには LSI端子配列がPeripheral配置の場合 主に金線を用いたワイヤーボンディング(以下、WB実装),Area配置においてはC4(Controlled Collapse Chip Connection)に代表されるフリップチップ実装(以下、FC実装)が用いられている。   For semiconductor assembly, when the LSI terminal array is a Peripheral arrangement, mainly wire bonding using gold wires (hereinafter referred to as WB mounting), and in the Area arrangement, flip chip mounting represented by C4 (Controlled Collapse Chip Connection) FC implementation) is used.

しかし、近年の高速信号化で信号波形の乱れやすいWB実装ではLSIの性能に支障をきたす場合もあり、FC実装化の要求が高まっている。   However, in recent years, WB mounting, in which signal waveforms are likely to be disturbed due to high-speed signal generation, may impede LSI performance, and the demand for FC mounting is increasing.

C4実装では、Area端子配置でピッチが130μm以上でないと適用できないことからピッチ100μm以下の端子を持つLSIの実装にはカメラによる位置合わせ・加圧・加熱・冷却機能を併せ持つフリップチップ実装機(以下、FC−Bonder)を用いた半田、金−Snなどの接合を行うFC実装が行われている(特許文献1、図6参照)。   In C4 mounting, flip-chip mounting machines (hereinafter referred to as “chip positioning”, “pressing”, “heating” and “cooling” functions) are used for mounting LSIs with terminals with pitches of 100 μm or less. , FC mounting is performed to perform soldering, gold-Sn bonding, etc. using FC-Bonder (see Patent Document 1 and FIG. 6).

しかしながら、C4で用いるマウンター及びリフロー炉の機能を併せ持つFC−Bonderは高価であることから、高い生産性が求められている。従って、急速な加熱・冷却による所要時間の短縮が必要である。   However, since the FC-Bonder having both the mounter and reflow furnace functions used in C4 is expensive, high productivity is required. Therefore, it is necessary to shorten the required time by rapid heating / cooling.

上記の対策として、加圧前においては ヒーターのホルダーに凹部を設け、ホルダーへの熱の逃げを防ぎ加熱時間の短縮を図る提案がされている(特許文献1、図1〜4参照)。   As a countermeasure for the above, a proposal has been made to reduce the heating time by providing a recess in the heater holder before pressurization to prevent escape of heat to the holder (see Patent Document 1 and FIGS. 1 to 4).

また、High−K材,Low−K材など複合素材化しつつあるLSIにダメージを与えないことの重要性が高まりつつある。   Also, the importance of not damaging LSIs that are becoming composite materials such as High-K materials and Low-K materials is increasing.

特開平11−135573号公報JP 11-135573 A

しかしながら、従来のFC−Bonderのヘッド構造(ヒーター+ツール一体型:特許文献1、図6参照)では 冷却時にヒーターとツールを冷却することで LSIを介して接合部の半田や接着剤を冷却することから、冷却時間が長くなると同時に、次回の加熱時にはヒーターは冷却状態から加熱をする必要があり、処理時間の短縮が難しい状況であった。   However, with the conventional FC-Bonder head structure (heater + tool integrated type: see Patent Document 1 and FIG. 6), the heater and the tool are cooled during cooling, so that the solder and adhesive at the joint are cooled via the LSI. Therefore, at the same time as the cooling time becomes long, the heater needs to be heated from the cooling state at the next heating, and it is difficult to shorten the processing time.

また、加熱後、冷却する際に、ツールやセラミックブロック体が熱収縮することにより接合ギャップが大きくなり、接合部に引張り応力がかかり、場合によっては、はんだ接合部が破壊されるという問題があった。   In addition, when cooling after heating, there is a problem that the tool or ceramic block body thermally contracts, resulting in a large joint gap, tensile stress applied to the joint, and destruction of the solder joint in some cases. It was.

本発明はこのような事情に鑑み、加熱・冷却サイクルを短縮でき、冷却の際の熱収縮による接合品質への影響を最小限とした加圧加熱冷却装置及びフリップチップ実装装置並びにフリップチップ実装方法及び該実装方法により製造された半導体装置を提供することを目的とする。   In view of such circumstances, the present invention can shorten the heating / cooling cycle, minimize the influence on the bonding quality due to the heat shrinkage at the time of cooling, the pressure heating cooling apparatus, the flip chip mounting apparatus, and the flip chip mounting method. Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufactured by the mounting method.

上記課題を解決する本発明の態様は、第1固定部及び第1可動部を備える第1位置決め移動手段と、前記第1位置決め移動手段の前記第1可動部に設けられて上下方向に位置決め移動される移動部と、前記移動部に設けられ、第2固定部及び第2可動部を備える第2位置決め移動手段と、前記第2位置決め移動手段の前記第2可動部に設けられ、上下方向に位置決め移動されるヘッド部と、前記第2位置決め移動手段の前記第2固定部に設けられ、前記ヘッド部の下端位置の基準となる下死点規定部材と、前記ヘッド部に設けられ、第3固定部及び第3可動部を備える第3位置決め移動手段と、前記ヘッド部に設けられ、部品を下面に保持するツールと、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを支持する支持部と、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを冷却する冷却手段と、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを加熱する加熱部と、を具備し、前記第3位置決め移動手段の前記第3固定部は、前記支持部に固定され、前記加熱部は、前記第3可動部に固定され、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接又は離間するように移動自在であり、前記第2位置決め移動手段は、前記ヘッド部を前記下死点規定部材に対して所定加重で下方向に向かって当接するように設定可能である、ことを特徴とする加圧加熱冷却装置にある。   An aspect of the present invention that solves the above-described problems includes a first positioning / moving unit including a first fixed unit and a first movable unit, and a vertical positioning / moving unit provided on the first movable unit of the first positioning / moving unit. Provided in the moving part, the second positioning / moving means provided in the moving part and provided with a second fixed part and a second movable part, and provided in the second movable part of the second positioning / moving means in the vertical direction. A head part that is positioned and moved, a bottom dead center defining member that serves as a reference for a lower end position of the head part, provided in the second fixing part of the second positioning and moving means, and provided in the head part. A third positioning / moving means including a fixed portion and a third movable portion; a tool provided on the head portion and holding a component on a lower surface; a support portion provided on the head portion and supporting the tool; and the head Provided in the department, A cooling unit that cools the tool, and a heating unit that is provided on the head unit and heats the tool, and the third fixing unit of the third positioning moving unit is fixed to the support unit, The heating unit is fixed to the third movable unit, and is movable so as to abut on or separate from the tool by the third positioning moving unit. The second positioning moving unit moves the head unit below the head unit. The pressurizing heating / cooling device can be set so as to contact the dead center defining member with a predetermined load in a downward direction.

かかる態様では、ヘッド部は第2位置決め移動手段により下死点規定部材に対して所定荷重で当接し支持され且つ下死点規定部材への当接位置より下方への移動が規制され、この状態で加熱部でのツールの加熱を行うことができ、部品の下方のギャップを変化させることなく、部品の加圧加熱冷却を行うことができる。また、加熱後、冷却時には加熱部をツールから離間させることができるので、冷却を促進することができ、且つ加熱部は予熱状態で待機させることができる。   In such an aspect, the head portion is supported by the second positioning moving means in contact with the bottom dead center defining member with a predetermined load, and the downward movement from the contact position with respect to the bottom dead center defining member is restricted. Thus, the tool can be heated in the heating section, and the pressure heating / cooling of the component can be performed without changing the gap below the component. Moreover, since a heating part can be spaced apart from a tool at the time of cooling after heating, cooling can be accelerated | stimulated and a heating part can be made to stand by in a preheating state.

本発明の第2の態様は、前記第2位置決め移動手段は、ボイスコイルモーター又はアクチュエータであることを特徴とする第1の態様の加圧加熱冷却装置にある。   According to a second aspect of the present invention, in the pressurized heating / cooling device according to the first aspect, the second positioning moving means is a voice coil motor or an actuator.

かかる態様では、ヘッド部を下死点規定部材に対して所定荷重で当接し支持する状態を比較的容易に実現することができる。   In such an aspect, it is possible to relatively easily realize a state in which the head portion is in contact with and supported by the bottom dead center defining member with a predetermined load.

本発明の第3の態様は、前記第3位置決め移動手段は、ボイスコイルモーター又はアクチュエータであることを特徴とする第1又は2の態様の加圧加熱冷却装置にある。   According to a third aspect of the present invention, in the pressure heating / cooling device according to the first or second aspect, the third positioning moving means is a voice coil motor or an actuator.

かかる態様では、加熱部のツールへの当接又は離間を省スペースで比較的容易に実現することができる。   In this aspect, the contact or separation of the heating unit with the tool can be realized relatively easily in a small space.

本発明の第4の態様は、前記冷却手段は、気体噴射による冷却装置であることを特徴とする第1〜3の何れかの態様の加圧加熱冷却装置にある。   According to a fourth aspect of the present invention, in the pressurized heating and cooling apparatus according to any one of the first to third aspects, the cooling means is a cooling apparatus by gas injection.

かかる態様では、スペースを取らずにツールの冷却を行うことができる。   In this aspect, the tool can be cooled without taking up space.

本発明の第5の態様は、前記ヘッド部の下端部に前記ツールが固定され、前記ヘッド部の前記下死点規定部材との当接面は前記ツールの下面と略面一であることを特徴とする第1〜4の何れかの態様の加圧加熱冷却装置にある。   According to a fifth aspect of the present invention, the tool is fixed to a lower end portion of the head portion, and a contact surface of the head portion with the bottom dead center defining member is substantially flush with a lower surface of the tool. The pressure heating / cooling device according to any one of the first to fourth aspects is characterized.

かかる態様では、ヘッド部の下方への移動位置を規定する下死点規定部材より下方には部品のみとなるので、ツール及び支持部の熱膨張収縮による部品の下方への移動は可支部規定部材により規制されるので、ツール及び支持部の熱膨張収縮により部品が移動するのを防止することができる。   In this aspect, since there are only parts below the bottom dead center defining member that defines the downward movement position of the head portion, the downward movement of the component due to thermal expansion and contraction of the tool and the support portion is the supportable portion defining member. Therefore, it is possible to prevent the parts from moving due to thermal expansion and contraction of the tool and the support portion.

本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様の加圧加熱冷却装置を具備することを特徴とするフリップチップ実装装置にある。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a flip chip mounting apparatus comprising the pressure heating / cooling device according to any one of the first to fifth aspects.

かかる態様では、ヘッド部は第2位置決め移動手段により下死点規定部材に対して所定荷重で当接されたフロート状態で支持され且つ下死点規定部材への当接位置より下方への移動が規制され、この状態で加熱部でのツールの加熱を行うことができ、部品の下方のギャップを変化させることなく、部品の加圧加熱冷却を行い、フリップチップ実装を行うことができる装置が実現できる。また、加熱後、冷却時には加熱部をツールから離間させることができるので、冷却を促進することができ、且つ加熱部は予熱状態で待機させることができるので、実装サイクルの短縮を図ることができる。   In such an aspect, the head portion is supported in a float state in which the head portion is in contact with the bottom dead center defining member with a predetermined load by the second positioning moving means, and the head portion is moved downward from the contact position with the bottom dead center defining member. In this state, the tool can be heated in the heating section, and the device that can perform flip chip mounting by pressurizing and cooling the component without changing the gap below the component is realized. it can. Moreover, since the heating part can be separated from the tool after cooling after heating, the cooling can be promoted and the heating part can be kept in a preheated state, so that the mounting cycle can be shortened. .

本発明の第7の態様は、第1固定部及び第1可動部を備える第1位置決め移動手段と、前記第1位置決め移動手段の前記第1可動部に設けられて上下方向に位置決め移動される移動部と、前記移動部に設けられ、第2固定部及び第2可動部を備える第2位置決め移動手段と、前記第2位置決め移動手段の前記第2可動部に設けられ、上下方向に位置決め移動されるヘッド部と、前記第2位置決め移動手段の前記第2固定部に設けられ、前記ヘッド部の下端位置の基準となる下死点規定部材と、前記ヘッド部に設けられ、第3固定部及び第3可動部を備える第3位置決め移動手段と、前記ヘッド部に設けられ、部品を下面に保持するツールと、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを支持する支持部と、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを冷却する冷却手段と、前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを加熱する加熱部と、を具備し、前記第3位置決め移動手段の前記第3固定部は、前記支持部に固定され、前記加熱部は、前記第3可動部に固定され、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接又は離間するように移動自在であり、前記第2位置決め移動手段は、前記ヘッド部を前記下死点規定部材に対して所定加重で下方向に向かって当接するように設定可能である、フリップチップ実装装置を用い、実装基板に実装する実装部品を前記ツールに保持する保持工程と、前記第2位置決め移動手段により前記ヘッド部を前記下死点規定部材に所定荷重で下方に向かって当接された状態に設定する当接工程と、前記第1位置決め移動手段で前記移動部を前記下死点規定部材が所定の位置となるまで下降させ、前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とをバンプを介して当接させ且つ前記ヘッド部が前記下死点規定部材から上方に所定距離だけ離間して状態とする下降工程と、前記下降工程の後、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接させた状態の前記加熱部により前記実装部品を加熱する加熱工程と、前記加熱工程により前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とをバンプが溶融して前記ヘッド部が前記下死点規定部材に当接した状態となる溶融工程と、前記溶融工程の後、前記第3位置決め移動手段により前記加熱部を前記ツールから離間すると共に前記冷却手段により前記実装部品を冷却する冷却工程と、前記冷却工程の後、前記ツールによる前記実装部品の保持を解除すると共に前記第1位置決め移動手段により前記移動部を上昇させて前記ヘッド部を前記実装部品を実装した実装基板から離間させる上昇工程と、を実施することを特徴とするフリップチップ実装方法にある。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a first positioning / moving means having a first fixed portion and a first movable portion, and a first positioning / moving portion of the first positioning / moving means which is positioned and moved in the vertical direction. A moving part, a second positioning / moving means provided on the moving part and provided with a second fixed part and a second movable part, and a second moving part of the second positioning / moving means provided on the second movable part for positioning in the vertical direction. And a bottom dead center defining member that serves as a reference for the lower end position of the head portion, and a third fixing portion that is provided on the head portion. And a third positioning / moving means having a third movable part, a tool provided on the head part and holding a component on the lower surface, a support part provided on the head part and supporting the tool, and a head part. Provided and cooled the tool A cooling unit provided on the head unit, and a heating unit configured to heat the tool. The third fixing unit of the third positioning moving unit is fixed to the support unit, and the heating unit is provided. Is fixed to the third movable part and is movable so as to abut against or separate from the tool by the third positioning movement means, and the second positioning movement means moves the head part to the bottom dead center. A holding step for holding a mounting component to be mounted on a mounting board on the tool using a flip-chip mounting device, which can be set so as to contact the member downward with a predetermined load, and the second positioning movement An abutting step for setting the head portion in a state of abutting downward with a predetermined load on the bottom dead center defining member by means, and the moving portion is defined by the first positioning moving means on the bottom dead center defining member Where The mounting board terminal and the mounting component terminal are brought into contact with each other via bumps, and the head portion is spaced apart from the bottom dead center defining member upward by a predetermined distance. A lowering step, a heating step of heating the mounting component by the heating unit in contact with the tool by the third positioning movement means after the lowering step, and a terminal of the mounting board by the heating step And a melting step in which the bump melts the terminal of the mounting component so that the head portion is in contact with the bottom dead center defining member, and after the melting step, the heating unit is moved by the third positioning moving means. A cooling step of separating the mounting component from the tool and cooling the mounting component by the cooling means, and after the cooling step, releasing the holding of the mounting component by the tool and the first position In flip-chip mounting method characterized by carrying out, and increasing step of separating the head portion from the mounting board on which the mounting part is raised the mobile unit by order moving means.

かかる態様では、ヘッド部を第2位置決め移動手段により下死点規定部材に対して所定荷重で当接された状態で支持し且つ下死点規定部材への当接位置より下方への移動を規制した状態で、実装基板の端子と実装部品の端子とをバンプを介して当接させ、ヘッド部は下死点規定部材から上方に所定距離だけ離間した状態とし、第3位置決め移動手段によりツールに当接させた状態の加熱部により実装部品を加熱することにより、実装基板の端子と実装部品の端子との間のバンプが溶融し、ヘッド部が下降するが、下死点規定部材に当接した位置で停止し、所定のギャップが維持されて実装することができる。また、加熱後、加熱部を離間した状態で冷却できるので、実装サイクルの冷却時間を短縮することができ、また、加熱部は予熱状態で待機させることができる。   In such an aspect, the head portion is supported by the second positioning moving means in a state in which the head portion is in contact with the bottom dead center defining member with a predetermined load, and the downward movement from the contact position with respect to the bottom dead center defining member is restricted. In this state, the terminal of the mounting board and the terminal of the mounting component are brought into contact with each other via the bump, and the head portion is spaced apart from the bottom dead center defining member by a predetermined distance. By heating the mounting component with the heating part in the contact state, the bump between the terminal of the mounting substrate and the terminal of the mounting component is melted and the head part is lowered, but it contacts the bottom dead center defining member. It stops at the position where it has been placed, and a predetermined gap can be maintained for mounting. Moreover, since it can cool in the state which separated the heating part after the heating, the cooling time of a mounting cycle can be shortened, and the heating part can be made to stand by in a preheating state.

本発明の第8の態様は、前記下降工程が、前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とが前記バンプを介して当接するまで前記移動部を下降させる第1下降工程と、前記第1下降工程の後、前記ヘッド部が前記下死点規定部材に当接した状態において、前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とのギャップが所定の大きさになるように前記下死点規定部材の位置が所定位置になるまで前記移動部を下降させる第2下降工程と、からなることを特徴とする第7の態様のフリップチップ実装方法にある。   According to an eighth aspect of the present invention, in the lowering step, the first lowering step of lowering the moving part until the terminal of the mounting substrate and the terminal of the mounting component abut via the bump, and the first After the descending step, the bottom dead center defining portion is set so that a gap between the terminal of the mounting board and the terminal of the mounting component becomes a predetermined size in a state where the head portion is in contact with the bottom dead center defining member. And a second lowering step of lowering the moving part until the position of the member reaches a predetermined position.

かかる態様では、実装基板の端子と実装部品の端子とがバンプを介して当接するまで移動部を下降させた後、精密に移動させてギャップの調整を行うことにより、下降工程の時間を短縮することができる。   In this aspect, the moving part is lowered until the terminal of the mounting board and the terminal of the mounting component are in contact with each other via the bump, and then the gap is adjusted by precisely moving, thereby shortening the time of the lowering process. be able to.

本発明の第9の態様は、前記加熱工程より前に、前記第3位置決め移動手段により前記加熱部を前記ツールに当接させて予備加熱する予備加熱工程を実施する、ことを特徴とする第7又は8の態様のフリップチップ実装方法にある。   A ninth aspect of the present invention is characterized in that, prior to the heating step, a preheating step is performed in which the heating portion is brought into contact with the tool and preheated by the third positioning movement means. In the flip-chip mounting method according to the seventh or eighth aspect.

かかる態様では、予備加熱工程を実行することにより、実装サイクルの短縮を行うことができる。   In this aspect, the mounting cycle can be shortened by executing the preheating step.

本発明の第10の態様は、前記バンプは、前記実装基板の端子に設けられたはんだバンプであることを特徴とする第7〜9の何れかの態様のフリップチップ実装方法にある。   According to a tenth aspect of the present invention, in the flip-chip mounting method according to any one of the seventh to ninth aspects, the bump is a solder bump provided on a terminal of the mounting substrate.

かかる態様では、はんだバンプを有する実装基板に実装部品を実装することができる。   In such an aspect, the mounting component can be mounted on the mounting substrate having the solder bumps.

本発明の第11の態様は、第7〜10の何れかの態様のフリップチップ実装方法により製造されたことを特徴とする半導体装置にある。   An eleventh aspect of the present invention resides in a semiconductor device manufactured by the flip chip mounting method according to any one of the seventh to tenth aspects.

一実施形態の加圧加熱冷却装置を備えたフリップチップ実装装置を模式的に示す図。The figure which shows typically the flip chip mounting apparatus provided with the pressurization heating cooling device of one Embodiment. フリップチップ実装装置の動作を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows operation | movement of a flip chip mounting apparatus. フリップチップ実装装置の動作を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows operation | movement of a flip chip mounting apparatus. フリップチップ実装装置の動作を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows operation | movement of a flip chip mounting apparatus. フリップチップ実装装置の動作を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows operation | movement of a flip chip mounting apparatus. ツール温度、ツール位置、及び荷重の状態を示すタイミングチャート。Timing chart showing tool temperature, tool position, and load status.

図1は、一実施形態の加圧加熱冷却装置を備えたフリップチップ実装装置を模式的に示す図である。図1に示すように、例えば、ボールネジ移動機構を用いた第1位置決め移動手段10を具備し、第1位置決め移動手段10は、第1固定部11と第1可動部12とを具備し、モーター13によりボールネジである第1固定部11を回転駆動することにより、ナット部である第1可動部12が、第1固定部11に対して上下方向に位置決め移動自在となっている。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a flip chip mounting apparatus including a pressure heating / cooling apparatus according to an embodiment. As shown in FIG. 1, for example, a first positioning / moving means 10 using a ball screw moving mechanism is provided, and the first positioning / moving means 10 includes a first fixed portion 11 and a first movable portion 12, and a motor. By rotating the first fixed portion 11, which is a ball screw, by 13, the first movable portion 12, which is a nut portion, can be positioned and moved with respect to the first fixed portion 11 in the vertical direction.

第1可動部12には、移動部20が固定され、移動部20は第1可動部12と共に上下方向に位置決め移動自在となっている。   A moving unit 20 is fixed to the first movable unit 12, and the moving unit 20 can be positioned and moved together with the first movable unit 12 in the vertical direction.

移動部20は、例えば、ボイスコイルモーター(以下、VCMという)を用いた第2位置決め移動手段30を具備し、第2位置決め移動手段30は、第1可動部12に固定された第2固定部31と、第2固定部31に対して上下方向に位置決め移動自在となる第2可動部32とを具備する。ここで、第2固定部31には、詳細は後述するが、第2可動部32の最下端移動位置を規定する下死点規定部材21が設けられている。   The moving unit 20 includes, for example, a second positioning / moving unit 30 using a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM), and the second positioning / moving unit 30 is a second fixed unit fixed to the first movable unit 12. 31 and a second movable portion 32 that can be positioned and moved in the vertical direction with respect to the second fixed portion 31. Here, as will be described in detail later, the second fixed portion 31 is provided with a bottom dead center defining member 21 that defines the lowermost end moving position of the second movable portion 32.

第2可動部32の下端には、ヘッド部40が設けられている。ヘッド部40は、第2可動部32に固定された支持部41と、支持部41の下端部に支持されるツール42と、支持部41に設けられた第3位置決め移動手段50と、ツール42を加熱する加熱部43と、ツール42を空気や窒素などを噴射する気体噴射による冷却装置である冷却手段44とを具備する。   A head portion 40 is provided at the lower end of the second movable portion 32. The head portion 40 includes a support portion 41 fixed to the second movable portion 32, a tool 42 supported by the lower end portion of the support portion 41, a third positioning / moving means 50 provided on the support portion 41, and a tool 42. And a cooling means 44 which is a cooling device by gas injection for injecting air, nitrogen or the like to the tool 42.

ここで、支持部41は、第3位置決め移動手段50及び加熱部43を囲むように設けられ、下端部にツール42が固定されている。支持部41の内部に設けられた第3位置決め移動手段50は、例えば、ボイスコイルモーター(以下、VCMという)であり、第3固定部51と第3可動部52とからなり、第3固定部51が支持部41に固定され、第3可動部52は、第3固定部51に対して位置決め移動自在となっている。また、第3可動部52には加熱部43が固定され、加熱部43は、支持部41に固定された第3固定部51に対して位置決め移動自在となっている。この結果、加熱部43は、支持部41に設けられたツール42に当接又は離間するように移動自在となっている。   Here, the support part 41 is provided so that the 3rd positioning movement means 50 and the heating part 43 may be enclosed, and the tool 42 is being fixed to the lower end part. The third positioning / moving means 50 provided inside the support portion 41 is, for example, a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM), and includes a third fixed portion 51 and a third movable portion 52, and the third fixed portion. 51 is fixed to the support portion 41, and the third movable portion 52 can be positioned and moved with respect to the third fixed portion 51. Further, the heating unit 43 is fixed to the third movable unit 52, and the heating unit 43 can be positioned and moved with respect to the third fixed unit 51 fixed to the support unit 41. As a result, the heating unit 43 is movable so as to contact or separate from the tool 42 provided on the support unit 41.

ツール42は、実装部品60を保持する機構を備え、本実施形態では、真空吸着により実装部品60を吸着保持できるようになっており、真空引きのための通路42aは、図示しない真空ポンプなどの吸引手段に接続されている。なお、実装部品60の保持機構はこれに限定されず、静電吸着などを採用してもよい。   The tool 42 includes a mechanism for holding the mounting component 60. In the present embodiment, the mounting component 60 can be sucked and held by vacuum suction, and the passage 42a for evacuation includes a vacuum pump (not shown) or the like. Connected to suction means. Note that the holding mechanism of the mounting component 60 is not limited to this, and electrostatic adsorption or the like may be employed.

ツール42は、支持部41の下端部に設けられ、支持部41の下面とツール42の下面とは略同位置になるようになっている。実際には、支持部41の下面よりツール42の下面の方が若干下方に突出するように構成しているが、これは実装部品60を確実に吸着保持するためのクリアランスを確保するためである。よって、このような目的でツール42の下面が支持部41の下面より若干突出している場合も含め、両者の下面が略同位置であるという。勿論、詳細は後述するが、ツール42の熱膨張収縮による実装への影響が許容されるようであれば、支持部41の下面にツール42を設け、ツール42全体が支持部41の下面より下側に突出するようにしてもよい。   The tool 42 is provided at the lower end portion of the support portion 41, and the lower surface of the support portion 41 and the lower surface of the tool 42 are in substantially the same position. Actually, the lower surface of the tool 42 is configured to protrude slightly downward from the lower surface of the support portion 41. This is to ensure a clearance for securely holding the mounted component 60 by suction. . Therefore, the lower surface of the tool 42 is said to be substantially in the same position including the case where the lower surface of the tool 42 slightly protrudes from the lower surface of the support portion 41 for such purposes. Of course, as will be described in detail later, if the influence of the thermal expansion and contraction of the tool 42 on the mounting is allowed, the tool 42 is provided on the lower surface of the support portion 41, and the entire tool 42 is below the lower surface of the support portion 41. You may make it protrude to the side.

また、下死点規定部材21の下死点規定面21aには、本実施形態では、支持部41の下面が当接するようになっている。これにより、第2可動部32に固定されたヘッド部40は、支持部41の下面が下死点規定面21aに当接した位置より下方には移動できないようになっている。下死点規定面21aと当接するのは、後述する熱膨張収縮による実装への影響を最低限とするためには、ツール42の下面と同一位置となるのがよいが、略同位置となる支持部41の下面と当接するようにしている。   In the present embodiment, the bottom surface of the support part 41 is in contact with the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21. Thereby, the head part 40 fixed to the 2nd movable part 32 cannot move below the position where the lower surface of the support part 41 contact | abutted the bottom dead center prescription | regulation surface 21a. The contact with the bottom dead center defining surface 21a is preferably at the same position as the lower surface of the tool 42 in order to minimize the influence on mounting due to thermal expansion and contraction, which will be described later. It is made to contact | abut with the lower surface of the support part 41. FIG.

ここで、第1位置決め移動手段10は、第1可動部12と共に移動部20を上下方向に位置決め移動できるようになっているが、第1位置決め移動手段10は、第1固定部11に対する第1可動部12の位置を検知する図示しない位置センサを具備すると共に、第1可動部12の下方への移動に対して下方から作用する力を検知する図示しないロードセルを具備する。具体的には、第1位置決め移動手段10は、第1可動部12を下方に位置決め移動する際には、移動部20の下端である実装部品60が下方の実装基板等に当接して所定荷重以上の作用を検出するまで移動させる高速制御を行うことができる。また、下死点規定部材21の下死点規定面21aの位置が所定位置となるように精密に位置決め移動する精密制御を行うことができる。   Here, the first positioning / moving means 10 can move the moving part 20 in the vertical direction together with the first movable part 12, but the first positioning / moving means 10 is the first relative to the first fixed part 11. A position sensor (not shown) for detecting the position of the movable part 12 is provided, and a load cell (not shown) for detecting a force acting from below on the downward movement of the first movable part 12 is provided. Specifically, when the first positioning / moving means 10 positions and moves the first movable portion 12 downward, the mounting component 60, which is the lower end of the moving portion 20, comes into contact with the lower mounting substrate or the like and has a predetermined load. High-speed control can be performed to move until the above action is detected. In addition, it is possible to perform precise control for precisely positioning and moving so that the position of the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21 is a predetermined position.

なお、第1位置決め移動手段10は、ボールネジ機構によるものを例示したが、これに限定されず、エアシリンダー、オイルシリンダーなど空気などの気体やオイルなどの液体によって駆動されるアクチュエータ機構によるもの、又はボイスコイルモーターなどを採用してもよく、特に限定されるものではない。ボイスコイルモーターを用いるのが、小型化、精度等の面で好ましい。   In addition, although the 1st positioning movement means 10 illustrated the thing by a ball screw mechanism, it is not limited to this, The thing by the actuator mechanism driven by liquids, such as air, such as air, oil, such as an air cylinder or an oil cylinder, or A voice coil motor or the like may be employed and is not particularly limited. It is preferable to use a voice coil motor in terms of miniaturization and accuracy.

また、第2位置決め移動手段30及び第3位置決め移動手段50を構成するボイスコイルモーターは、例えば、第2固定部31及び第3固定部51が、磁石を内蔵するヨークから構成され、第2可動部32及び第3可動部52が、コイルから構成され、磁石により形成される磁場の中に存在するコイルへの通電電流を制御することにより、コイルを位置決め移動できるように構成されている。なお、ボイスコイルモーターには、ヨークとコイルが作る磁場の中で可動部となる磁石が移動するタイプもあり、その構成は特に限定されない。   In addition, the voice coil motor constituting the second positioning / moving means 30 and the third positioning / moving means 50 includes, for example, a second fixed portion 31 and a third fixed portion 51 that are configured by a yoke containing a magnet, and a second movable portion. The part 32 and the third movable part 52 are composed of coils, and are configured to be able to position and move the coils by controlling the energization current to the coils existing in the magnetic field formed by the magnets. The voice coil motor includes a type in which a magnet serving as a movable portion moves in a magnetic field generated by a yoke and a coil, and the configuration is not particularly limited.

また、第2位置決め移動手段30及び第3位置決め移動手段50は、第2固定部31又は第3固定部51に対する第2可動部32又は第3可動部52の位置を検出する図示しない位置検出センサを具備しており、第2可動部32又は第3可動部52が位置決め移動可能となっている。   Further, the second positioning movement means 30 and the third positioning movement means 50 are position detection sensors (not shown) that detect the position of the second movable part 32 or the third movable part 52 with respect to the second fixed part 31 or the third fixed part 51. The second movable part 32 or the third movable part 52 can be positioned and moved.

さらに、第2位置決め移動手段30は、第2可動部32に作用する力を検出するロードセル33を具備し、第2可動部32に対して下方から上方に向かって作用する力が所定値以内となるように、すなわち、第2可動部32に固定されたヘッド部40が下死点規定部材21を下方に押圧する荷重が所定値以内となるように、第2可動部32を位置決め移動できるようになっている。   Further, the second positioning / moving means 30 includes a load cell 33 that detects a force acting on the second movable portion 32, and the force acting on the second movable portion 32 from below to above is within a predetermined value. In other words, the second movable portion 32 can be positioned and moved so that the load with which the head portion 40 fixed to the second movable portion 32 presses the bottom dead center defining member 21 downward is within a predetermined value. It has become.

また、第3位置決め移動手段50も、第3可動部52に作用する力を検出するロードセル53を具備し、第3可動部52に対して下方から上方に向かって作用する力が所定値以内となるように、すなわち、第3可動部52に固定された加熱部43がツール42を下方に押圧する荷重が所定値以内となるように、加熱部43をツール42に当接するようになっている。なお、かかる機構は必ずしも具備する必要はない。   The third positioning / moving means 50 also includes a load cell 53 that detects a force acting on the third movable portion 52, and the force acting on the third movable portion 52 from below to above is within a predetermined value. That is, in other words, the heating unit 43 is brought into contact with the tool 42 so that the load with which the heating unit 43 fixed to the third movable unit 52 presses the tool 42 downward is within a predetermined value. . Note that such a mechanism is not necessarily provided.

なお、第2位置決め移動手段30及び第3位置決め移動手段50は、ボイスコイルモーターに限定されるものではなく、ボールネジ機構によるもの、空気などの気体又はオイルなどの液体によって駆動されるアクチュエータ機構によるものなどを採用してもよいが、ボールネジ機構によるものを例示したが、これに限定されず、エアシリンダー、オイルシリンダーなど空気などの気体やオイルなどの液体によって駆動されるアクチュエータ機構によるもの、又はボイスコイルモーターなどを採用してもよく、特に限定されるものではない。しかしながら、第3位置決め移動手段50は、小型軽量、精度確保などの理由からボイスコイルモーターを採用するのが好ましい。   The second positioning / moving means 30 and the third positioning / moving means 50 are not limited to the voice coil motor, but are based on a ball screw mechanism or an actuator mechanism driven by a gas such as air or a liquid such as oil. However, the present invention is not limited to this. However, the present invention is not limited to this. The actuator is driven by a gas such as air or a liquid such as oil, such as an air cylinder or an oil cylinder, or a voice. A coil motor or the like may be employed and is not particularly limited. However, the third positioning / moving means 50 preferably employs a voice coil motor for reasons such as small size and light weight and ensuring accuracy.

また、加熱部43は、電気ヒーターを採用すればよいが、これに限定されず、電磁誘導によるヒーター、セラミックヒーター、赤外線ヒーターなど特に限定されるものではない。   The heating unit 43 may be an electric heater, but is not limited to this, and is not particularly limited, such as an electromagnetic induction heater, a ceramic heater, or an infrared heater.

また、冷却手段44は、気体噴射によるものに限定されず、スペース的に許容されるものであれば、ペルチェ素子や水冷機構などを採用してもよい。   Further, the cooling means 44 is not limited to that by gas injection, and a Peltier element, a water cooling mechanism, or the like may be adopted as long as it is allowed in space.

なお、第1位置決め移動手段10、第2位置決め移動手段30、第3位置決め移動手段50、加熱部43、冷却手段44は、制御部70により制御されるようになっている。   The first positioning / moving means 10, the second positioning / moving means 30, the third positioning / moving means 50, the heating unit 43, and the cooling unit 44 are controlled by the control unit 70.

以下、上述したフリップチップ実装装置を用いたフリップチップ実装方法の一例を図2〜図6を参照して説明する。   Hereinafter, an example of a flip chip mounting method using the above-described flip chip mounting apparatus will be described with reference to FIGS.

まず、図2(a)に示すように、ツール42を真空引きしてツール42の下面に、端子61を具備する実装部品60を吸着保持する保持工程を実施する。また、実装部品60の下方に、実装基板80を載置する。なお、実装基板80は端子81を具備し、端子81にははんだバンプ82が設けられている。   First, as shown in FIG. 2A, a holding process is performed in which the tool 42 is evacuated and the mounting component 60 including the terminals 61 is sucked and held on the lower surface of the tool 42. In addition, the mounting substrate 80 is placed below the mounting component 60. The mounting substrate 80 includes terminals 81, and solder bumps 82 are provided on the terminals 81.

次に、図2(b)に示すように、第2位置決め移動手段30によりヘッド部40を前記下死点規定部材21の下死点規定面21aに対して所定荷重(以下、第1所定荷重という)、例えば、5g〜15gの荷重で下方に向かって当接された状態、すなわち、第2可動部32及びヘッド部40は、下方から上方に向かって5g〜15gの所定荷重を超える荷重を受けると、下死点規定面21aに対して上方に移動するフロート状態になるように設定する。このように第2位置決め移動手段30により第2可動部32及びヘッド部40をフロート状態に設定する工程を当接工程という。すなわち、この当接工程の後、第2可動部32及びヘッド部40は、第2位置決め移動手段30により上方への荷重である浮力が付与されており、(自重−浮力)=第1所定荷重となっている。ここで、第1所定荷重は、後述する第1下降工程を実施する際に、端子61がはんだバンプ82に大きな荷重を負荷してはんだバンプ82に連結しているLSIなどへのダメージを最低限に抑えるため、5〜15g程度の小さな値としている。なお、この工程は、図3(b)で示す下降工程の途中、又は下降工程の後に実施してもよい。   Next, as shown in FIG. 2 (b), the second positioning and moving means 30 causes the head portion 40 to move with respect to the bottom dead center defining surface 21 a of the bottom dead center defining member 21 with a predetermined load (hereinafter referred to as a first predetermined load). For example, the state in which the load is lowered downward with a load of 5 g to 15 g, that is, the second movable portion 32 and the head portion 40 apply a load exceeding a predetermined load of 5 g to 15 g from the lower portion to the upper portion. If it receives, it sets so that it may be in the float state which moves upwards with respect to the bottom dead center prescription | regulation surface 21a. The process of setting the second movable part 32 and the head part 40 to the float state by the second positioning and moving means 30 in this way is referred to as a contact process. That is, after this contact step, the second movable portion 32 and the head portion 40 are given buoyancy as an upward load by the second positioning and moving means 30, and (self weight-buoyancy) = first predetermined load. It has become. Here, the first predetermined load minimizes damage to the LSI or the like in which the terminal 61 applies a large load to the solder bump 82 and is connected to the solder bump 82 when the first descending step described later is performed. In order to suppress it, it is set to a small value of about 5 to 15 g. Note that this step may be performed during or after the lowering step shown in FIG.

次いで、図3(a)に示すように、第3位置決め移動手段50により、加熱部43を下方に移動し、所定荷重(第2所定荷重という)でツール42に対して加熱部43を当接させる。また、加熱部43を予備加熱状態、例えば、50〜180℃に予備加熱し、上述する加熱に備える。なお、この加熱部43のツール42への当接及び予備加熱工程は、後述する加熱工程の前までに実行すればよい。また、第2所定荷重は、加熱部43の熱がツール42に伝達されるものであればよい。   Next, as shown in FIG. 3A, the heating unit 43 is moved downward by the third positioning and moving means 50, and the heating unit 43 is brought into contact with the tool 42 with a predetermined load (referred to as a second predetermined load). Let In addition, the heating unit 43 is preheated to a preheated state, for example, 50 to 180 ° C. to prepare for the heating described above. In addition, what is necessary is just to perform the contact | abutting to the tool 42 of this heating part 43, and a preheating process before the heating process mentioned later. The second predetermined load may be anything as long as the heat of the heating unit 43 is transmitted to the tool 42.

この状態で、次に、図3(b)に示すように、第1位置決め移動手段10により第1可動部12と共にヘッド部40を高速制御で移動して、ヘッド部40の下端に設けられた実装部品60の端子61が実装基板80のはんだバンプ82に当接するまで移動する第1下降工程を実行する。この第1下降工程は、端子61がはんだバンプ82と当接を第1位置決め移動手段10が内蔵する荷重検知手段により検出することにより、終了するようになっている。この端子61のはんだバンプ82への当接により、第2位置決め移動手段30のロードセル33は、第1所定荷重以上の荷重を検知するので、ヘッド部40は下死点規定部材21の下死点規定面21aから、目視できない程度の微小ではあるが、浮いた状態となる。   In this state, next, as shown in FIG. 3 (b), the head unit 40 is moved together with the first movable unit 12 by the first positioning / moving unit 10 with high-speed control, and is provided at the lower end of the head unit 40. A first lowering process is performed in which the terminals 61 of the mounting component 60 move until they contact the solder bumps 82 of the mounting substrate 80. This first descending step is completed when the terminal 61 detects the contact with the solder bump 82 by the load detecting means built in the first positioning moving means 10. Since the load cell 33 of the second positioning / moving means 30 detects a load greater than or equal to the first predetermined load due to the contact of the terminal 61 with the solder bump 82, the head unit 40 has the bottom dead center of the bottom dead center defining member 21. From the defined surface 21a, it is in a floating state although it is so small that it cannot be seen.

この状態において、下死点規定面21aの位置はPであり、端子61の下面の位置はQである。 In this state, the position of the bottom dead center defining surface 21a is P 1, the position of the lower surface of the terminal 61 is Q 1.

次いで、図4(a)に示すように、第1位置決め移動手段10により第1可動部12と共に移動部20を精密制御で移動し、下死点規定部材21の下死点規定面21aの位置を、理想的な実装状態での端子61と端子81とのギャップが所定ギャップとなるような位置まで下降する第2下降工程を実行する。この場合、下死点規定面21aが、PからPまでLだけ移動する。 Next, as shown in FIG. 4A, the first positioning moving means 10 moves the moving unit 20 together with the first movable unit 12 with fine control, and the position of the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21 Then, the second lowering step is performed in which the gap between the terminal 61 and the terminal 81 in the ideal mounting state is lowered to a position where the gap becomes a predetermined gap. In this case, the bottom dead center defining surface 21a is moved by L 1 from P 1 to P 2.

また、このとき、第2可動部32及びヘッド部40は移動せず、端子61とはんだバンプ82とはQの位置で当接した状態のままであり、ヘッド部40の下面はPの位置であり、端子61と端子81との間隔であるギャップはGである。 At this time, the second movable portion 32 and the head portion 40 does not move, the bumps 82 and solder terminal 61 remains in the state in contact with at the location of Q 1, the lower surface of the head portion 40 of the P 1 the position, the gap is a gap between the terminal 61 and the terminal 81 is G 1.

ここで、下死点規定部材21の下死点規定面21aの位置Pは、ヘッド部40の下面が下死点規定面21aに当接した際の端子61と端子81とのギャップが、所定ギャップ(図4(b)のG)となるように設定される。 Here, the position P 2 of the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21, the gap between the terminal 61 and the terminal 81 when the lower surface of the head portion 40 is in contact with the bottom dead center defining surface 21a is, It is set to be a predetermined gap (G 2 in FIG. 4B).

なお、第1下降工程は必ずしも実装する必要はなく、第2位置決め移動手段30の精密制御により、下死点規定部材21の下死点規定面21aの位置を所定位置まで移動すればよい。   Note that the first lowering step is not necessarily implemented, and the position of the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21 may be moved to a predetermined position by precise control of the second positioning moving means 30.

次に、図4(b)に示すように、加熱部43を予備加熱からはんだバンプ82を溶融する加熱状態、例えば、240〜260℃に制御する加熱工程を実施する。これにより、はんだバンプ82は加熱されて溶融し、溶融工程が実行される。   Next, as illustrated in FIG. 4B, a heating process is performed in which the heating unit 43 is controlled to a heating state in which the solder bumps 82 are melted from preheating, for example, 240 to 260 ° C. Thereby, the solder bump 82 is heated and melted, and the melting process is executed.

このとき、はんだバンプ82は実装部品60の端子61から上述した第1所定荷重を受けているので、実装部品60は、ヘッド部40及び第2可動部32と共に下方に徐々に移動する。このとき第1所定荷重が5g〜15g程度と小さいので、はんだバンプ82の溶融により急激に下降することがないので、溶融後のはんだバンプの形状が理想的な形状となる。また、この移動は、ヘッド部40の下面が下死点規定面21aに当接するまで、すなわち、ヘッド部40の下面の位置はPからPであり、端子61の下面の位置はQからQまでであり、移動距離はLとなる。これにより、端子61と端子81とのギャップはGから所定ギャップGとなる。 At this time, since the solder bump 82 receives the first predetermined load described above from the terminal 61 of the mounting component 60, the mounting component 60 gradually moves downward together with the head portion 40 and the second movable portion 32. At this time, since the first predetermined load is as small as about 5 to 15 g, the solder bump 82 does not drop rapidly due to melting, so that the shape of the solder bump after melting becomes an ideal shape. Also, the movement to the lower surface of the head portion 40 abuts the bottom dead center defining surface 21a, i.e., the position of the lower surface of the head portion 40 is P 2 from P 1, the lower surface position of the terminal 61 is Q 1 from is up to Q 2, the moving distance is L 1. Thus, the gap between the terminal 61 and the terminal 81 becomes a predetermined gap G 2 from G 1.

また、この加熱・溶融工程において、ツール42や加熱部43及び支持部41が熱膨張しても、ヘッド部40の下面は、下死点規定部材21の下死点規定面21aへの当接により規制されているので、熱膨張の影響は上方へのみ作用するので、端子61と端子72との隙間への影響はない。   In this heating / melting step, even if the tool 42, the heating unit 43, and the support unit 41 are thermally expanded, the lower surface of the head unit 40 is in contact with the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21. Therefore, the influence of thermal expansion acts only upward, so that there is no influence on the gap between the terminal 61 and the terminal 72.

このように、はんだバンプ82が溶融する際に、端子61から受ける荷重が第1所定荷重に設定され、低荷重且つ一定であり、また、下死点規定部材21により下降下限値は規制され、また、熱膨張の影響もないので、端子81と端子61との間の隙間は目標ギャップとなり、はんだバンプ82は理想的な溶融はんだ82aとなる。   As described above, when the solder bump 82 is melted, the load received from the terminal 61 is set to the first predetermined load and is low and constant, and the lower limit value is regulated by the bottom dead center defining member 21. Further, since there is no influence of thermal expansion, the gap between the terminal 81 and the terminal 61 becomes a target gap, and the solder bump 82 becomes an ideal molten solder 82a.

なお、第1所定荷重は、5g〜15gとしたが、これに限定されず、もっと大きな荷重としてもよく、また、下降工程の第1所定荷重と、溶融工程での第1所定荷重を異なるようにしてもよい。また、第1所定荷重は、上述したように、自重から第2位置決め移動手段30から受ける浮力を減算した値としたが、第2位置決め移動手段30から下方に向けて所定の荷重を受けるようにして、自重に所定荷重を付加した自重より大きな荷重となるようにすることもできる。   The first predetermined load is 5 g to 15 g. However, the first predetermined load is not limited to this, and may be a larger load. The first predetermined load in the lowering process and the first predetermined load in the melting process may be different. It may be. Further, as described above, the first predetermined load is a value obtained by subtracting the buoyancy received from the second positioning / moving means 30 from its own weight. However, the first predetermined load should be received downward from the second positioning / moving means 30. Thus, it is possible to make the load greater than its own weight obtained by adding a predetermined load to its own weight.

次に、図5(a)に示すように、加熱部43を加熱状態から予熱状態とすると共に加熱部43を第3位置決め移動手段50により上方に移動し、ツール42から離間させる。また、冷却手段44から冷却空気を噴射し、ツール42及び実装部品60並びに実装基板80を冷却する冷却工程を実施する。   Next, as shown in FIG. 5A, the heating unit 43 is changed from the heated state to the preheated state, and the heating unit 43 is moved upward by the third positioning moving unit 50 and separated from the tool 42. In addition, a cooling process is performed in which cooling air is injected from the cooling means 44 to cool the tool 42, the mounting component 60, and the mounting substrate 80.

このとき、加熱部43がツール42から離間しているので、ツール42や溶融はんだ82aの冷却が迅速に行われ、加熱部43をツール42に当接させたまま加熱を停止しし、冷却工程を実行するよりも、実装サイクルの著しい短縮を図ることができる。   At this time, since the heating unit 43 is separated from the tool 42, the tool 42 and the molten solder 82a are rapidly cooled, the heating is stopped while the heating unit 43 is kept in contact with the tool 42, and a cooling process is performed. As a result, the mounting cycle can be significantly shortened.

また、加熱部43を完全に停止させずに、予熱状態として待機させることができるので、次の実装サイクルまでの時間も短縮できる。なお、加熱部43は、ツール42から離間した状態で予熱状態ではなく、停止状態とし、所定のタイミングで次の実装サイクルに備えて予熱状態としてもよいことはいうまでもない。   In addition, since the heating unit 43 can be kept in a preheated state without being completely stopped, the time until the next mounting cycle can be shortened. Needless to say, the heating unit 43 may be in a preheated state in a state of being separated from the tool 42, not in a preheated state, and in a preheated state in preparation for the next mounting cycle at a predetermined timing.

さらに、冷却工程において、ツール42や加熱部43及び支持部41が収縮しても、ヘッド部40の下面が下死点規定部材21の下死点規定面21aに当接しているので、収縮の影響は下死点規定部材21の下死点規定面21aの上方のみに作用するので、端子61と端子81との隙間への影響はないので、従来のような溶融はんだ82aの剥がれや破壊は発生しない。   Further, in the cooling process, even if the tool 42, the heating unit 43, and the support unit 41 contract, the lower surface of the head unit 40 is in contact with the bottom dead center defining surface 21 a of the bottom dead center defining member 21. Since the effect acts only above the bottom dead center defining surface 21a of the bottom dead center defining member 21, there is no effect on the gap between the terminal 61 and the terminal 81. Does not occur.

最後に、図5(b)に示すように、ツール42から実装部品60を離間し、第1位置決め移動手段10により移動部20を上方に移動させる。   Finally, as shown in FIG. 5B, the mounting component 60 is separated from the tool 42, and the moving unit 20 is moved upward by the first positioning moving unit 10.

図6には、上述した実装工程において、ツール42のツール温度、端子61の位置に相当するツール位置、及び端子61に作用する荷重の状態を示すタイミングチャートである。図6に示すように、領域(A)は、第1下降工程であり、端子61がはんだバンプ82に当接した状態でツール位置が停止する。その後、第2下降工程を実施して下死点規定部材21を下方に移動させても、端子61がはんだバンプ82と当接しているのっで、ツール位置はそのままである。また、この状態では、端子61に第1所定荷重がかかった状態となる。領域(B)は加熱工程であり、ツール温度が所定の温度まで上昇すると、所定のタイミングではんだバンプ82が溶融し、端子61がヘッド部40の移動が下死点規定部材21で規制されるまで下方にLだけ移動する(ポイント(C))。また、領域(D)は冷却工程であり、領域(E)は上昇工程である。ポイント(C)でツール位置が下死点規定部材21で規定された位置まで移動した後は、その後の加熱・溶融工程及び冷却工程でも端子61の位置は不変である。 FIG. 6 is a timing chart showing the tool temperature of the tool 42, the tool position corresponding to the position of the terminal 61, and the state of the load acting on the terminal 61 in the mounting process described above. As shown in FIG. 6, the region (A) is the first descending step, and the tool position is stopped in a state where the terminal 61 is in contact with the solder bump 82. After that, even if the second lowering step is performed and the bottom dead center defining member 21 is moved downward, the tool position remains unchanged because the terminal 61 is in contact with the solder bump 82. In this state, a first predetermined load is applied to the terminal 61. Region (B) is a heating step. When the tool temperature rises to a predetermined temperature, the solder bumps 82 are melted at a predetermined timing, and the movement of the head portion 40 of the terminal 61 is regulated by the bottom dead center defining member 21. moves by L 1 down to the (point (C)). Region (D) is a cooling step, and region (E) is an ascending step. After the tool position has moved to the position defined by the bottom dead center defining member 21 at point (C), the position of the terminal 61 remains unchanged in the subsequent heating / melting process and cooling process.

上述した実施形態で例示したフリップチップ実装方法では、バンプは実装基板側に設けられていたが、実装部品側に設けられていてもよく、また、バンプははんだに限定されず、錫、錫合金、金などでもよく、特に限定されない。   In the flip chip mounting method exemplified in the above-described embodiment, the bumps are provided on the mounting substrate side, but may be provided on the mounting component side, and the bumps are not limited to solder, but tin, tin alloy Gold or the like may be used and is not particularly limited.

上述した実施形態のフリップチップ実装装置の加圧加熱冷却装置は、フリップチップ実装装置に限定されず、他の用途に使用できる。例えば、半導体実装、レンズなどの光学部品実装(接着剤でのレンズ固定)などへの適用が考えられる。   The pressure heating / cooling device of the flip chip mounting apparatus of the above-described embodiment is not limited to the flip chip mounting apparatus, and can be used for other purposes. For example, application to semiconductor mounting, optical component mounting such as a lens (lens fixing with an adhesive), and the like can be considered.

所定ギャップ
位置
10 第1位置決め移動手段
11 第1固定部
12 第1可動部
13 モーター
20 移動部
21 下死点規定部材
21a 下死点規定面
30 第2位置決め移動手段
31 第2固定部
32 第2可動部
33 ロードセル
40 ヘッド部
41 支持部
42 ツール
42 加熱部
42a 通路
43 加熱部
44 冷却手段
50 第3位置決め移動手段
51 第3固定部
52 第3可動部
53 ロードセル
60 実装部品
61 端子
70 制御部
72 端子
80 実装基板
81 端子
82 はんだバンプ
G 2 predetermined gap P 2 position 10 first positioning moving means 11 first fixed portion 12 first movable portion 13 motor 20 moving portion 21 bottom dead center defining member 21a bottom dead center defining surface 30 second positioning moving means 31 second fixed Part 32 Second movable part 33 Load cell 40 Head part 41 Support part 42 Tool 42 Heating part 42a Passage 43 Heating part 44 Cooling means 50 Third positioning movement means 51 Third fixed part 52 Third movable part 53 Load cell 60 Mounting component 61 Terminal 70 Control Unit 72 Terminal 80 Mounting Board 81 Terminal 82 Solder Bump

Claims (10)

第1固定部及び第1可動部を備える第1位置決め移動手段と、
前記第1位置決め移動手段の前記第1可動部に設けられて上下方向に位置決め移動される移動部と、
前記移動部に設けられ、第2固定部及び第2可動部を備える第2位置決め移動手段と、
前記第2位置決め移動手段の前記第2可動部に設けられ、上下方向に位置決め移動されるヘッド部と、
前記第2位置決め移動手段の前記第2固定部に設けられ、前記ヘッド部の下端位置の基準となる下死点規定部材と、
前記ヘッド部に設けられ、第3固定部及び第3可動部を備える第3位置決め移動手段と、
前記ヘッド部に設けられ、部品を下面に保持するツールと、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを支持する支持部と、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを冷却する冷却手段と、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを加熱する加熱部と、
を具備し、
前記第3位置決め移動手段の前記第3固定部は、前記支持部に固定され、
前記加熱部は、前記第3可動部に固定され、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接又は離間するように移動自在であり、
前記第2位置決め移動手段は、前記ヘッド部を前記下死点規定部材に対して所定加重で下方向に向かって当接するように設定可能であり、
前記ヘッド部の下端部に前記ツールが固定され、前記ヘッド部の前記下死点規定部材との当接面は前記ツールの下面と略面一である、
ことを特徴とする加圧加熱冷却装置。
First positioning movement means comprising a first fixed part and a first movable part;
A moving part that is provided in the first movable part of the first positioning moving means and is positioned and moved in the vertical direction;
A second positioning / moving means provided in the moving part, comprising a second fixed part and a second movable part;
A head portion provided in the second movable portion of the second positioning movement means and positioned and moved in the vertical direction;
A bottom dead center defining member provided at the second fixed portion of the second positioning and moving means and serving as a reference for the lower end position of the head portion;
A third positioning / moving means provided on the head portion, and comprising a third fixed portion and a third movable portion;
A tool provided on the head portion for holding the component on the lower surface;
A support portion provided on the head portion and supporting the tool;
A cooling means provided on the head portion for cooling the tool;
A heating unit provided in the head unit for heating the tool;
Comprising
The third fixing portion of the third positioning moving means is fixed to the support portion;
The heating unit is fixed to the third movable unit, and is movable so as to contact or separate from the tool by the third positioning movement unit,
It said second positioning means for moving Ri settable der to abut downward direction at a predetermined weight the head portion relative to the bottom dead center defining member,
The tool is fixed to the lower end portion of the head portion, and the contact surface of the head portion with the bottom dead center defining member is substantially flush with the lower surface of the tool.
A pressure heating and cooling apparatus characterized by the above.
前記第2位置決め移動手段は、ボイスコイルモーター又はアクチュエータであることを特徴とする請求項1記載の加圧加熱冷却装置。   2. The pressurized heating / cooling device according to claim 1, wherein the second positioning / moving means is a voice coil motor or an actuator. 前記第3位置決め移動手段は、ボイスコイルモーター又はアクチュエータであることを特徴とする請求項1又は2記載の加圧加熱冷却装置。   3. The pressurized heating / cooling device according to claim 1, wherein the third positioning / moving means is a voice coil motor or an actuator. 前記冷却手段は、気体噴射による冷却装置であることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項記載の加圧加熱冷却装置。   The said heating means is a cooling device by gas injection, The pressurized heating cooling device as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜の何れか一項記載の加圧加熱冷却装置を具備することを特徴とするフリップチップ実装装置。 Flip-chip mounting apparatus characterized by comprising a pressure heating cooling device according to any one of claims 1-4. 第1固定部及び第1可動部を備える第1位置決め移動手段と、
前記第1位置決め移動手段の前記第1可動部に設けられて上下方向に位置決め移動される移動部と、
前記移動部に設けられ、第2固定部及び第2可動部を備える第2位置決め移動手段と、
前記第2位置決め移動手段の前記第2可動部に設けられ、上下方向に位置決め移動されるヘッド部と、
前記第2位置決め移動手段の前記第2固定部に設けられ、前記ヘッド部の下端位置の基準となる下死点規定部材と、
前記ヘッド部に設けられ、第3固定部及び第3可動部を備える第3位置決め移動手段と、
前記ヘッド部に設けられ、部品を下面に保持するツールと、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを支持する支持部と、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを冷却する冷却手段と、
前記ヘッド部に設けられ、前記ツールを加熱する加熱部と、
を具備し、
前記第3位置決め移動手段の前記第3固定部は、前記支持部に固定され、
前記加熱部は、前記第3可動部に固定され、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接又は離間するように移動自在であり、
前記第2位置決め移動手段は、前記ヘッド部を前記下死点規定部材に対して所定加重で下方向に向かって当接するように設定可能であり、前記ヘッド部の下端部に前記ツールが固定され、前記ヘッド部の前記下死点規定部材との当接面は前記ツールの下面と略面一である、フリップチップ実装装置を用い、
実装基板に実装する実装部品を前記ツールに保持する保持工程と、
前記第2位置決め移動手段により前記ヘッド部を前記下死点規定部材に所定荷重で下方に向かって当接された状態に設定する当接工程と、
前記第1位置決め移動手段で前記移動部を前記下死点規定部材が所定の位置となるまで下降させ、前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とをバンプを介して当接させ且つ前記ヘッド部が前記下死点規定部材から上方に所定距離だけ離間し状態とする下降工程と、
前記下降工程の後、前記第3位置決め移動手段により前記ツールに当接させた状態の前記加熱部により前記実装部品を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程により前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とをバンプが溶融して前記ヘッド部が前記下死点規定部材に当接した状態となる溶融工程と、
前記溶融工程の後、前記第3位置決め移動手段により前記加熱部を前記ツールから離間すると共に前記冷却手段により前記実装部品を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後、前記ツールによる前記実装部品の保持を解除すると共に前記第1位置決め移動手段により前記移動部を上昇させて前記ヘッド部を前記実装部品を実装した実装基板から離間させる上昇工程と、
を実施することを特徴とするフリップチップ実装方法。
First positioning movement means comprising a first fixed part and a first movable part;
A moving part that is provided in the first movable part of the first positioning moving means and is positioned and moved in the vertical direction;
A second positioning / moving means provided in the moving part, comprising a second fixed part and a second movable part;
A head portion provided in the second movable portion of the second positioning movement means and positioned and moved in the vertical direction;
A bottom dead center defining member provided at the second fixed portion of the second positioning and moving means and serving as a reference for the lower end position of the head portion;
A third positioning / moving means provided on the head portion, and comprising a third fixed portion and a third movable portion;
A tool provided on the head portion for holding the component on the lower surface;
A support portion provided on the head portion and supporting the tool;
A cooling means provided on the head portion for cooling the tool;
A heating unit provided in the head unit for heating the tool;
Comprising
The third fixing portion of the third positioning moving means is fixed to the support portion;
The heating unit is fixed to the third movable unit, and is movable so as to contact or separate from the tool by the third positioning movement unit,
It said second positioning means for moving Ri settable der to abut downward direction at a predetermined weight the head portion relative to the bottom dead center defining member, said tool in the lower end portion of the head portion fixed A contact surface of the head portion with the bottom dead center defining member is substantially flush with the lower surface of the tool , using a flip chip mounting apparatus,
A holding step for holding the mounting component to be mounted on the mounting board on the tool;
A contact step of setting the head portion in a state of contacting the bottom dead center defining member downward with a predetermined load by the second positioning movement unit;
The moving portion is lowered by the first positioning moving means until the bottom dead center defining member is in a predetermined position, and a terminal of the mounting board and a terminal of the mounting component are brought into contact with each other via a bump, and the head a lowering step in which parts are in a state spaced by a predetermined distance upward from the bottom dead center defining member,
After the descending step, a heating step of heating the mounting component by the heating unit in a state of being brought into contact with the tool by the third positioning movement unit;
A melting step in which the bumps melt the terminals of the mounting substrate and the terminals of the mounting component by the heating step, and the head portion is in contact with the bottom dead center defining member;
After the melting step, a cooling step of separating the heating unit from the tool by the third positioning movement unit and cooling the mounting component by the cooling unit;
After the cooling step, the lifting step of releasing the holding of the mounting component by the tool and lifting the moving portion by the first positioning moving means to separate the head portion from the mounting substrate on which the mounting component is mounted; ,
The flip chip mounting method characterized by implementing.
前記下降工程が、
前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とが前記バンプを介して当接するまで前記移動部を下降させる第1下降工程と、
前記第1下降工程の後、前記ヘッド部が前記下死点規定部材に当接した状態において、
前記実装基板の端子と前記実装部品の端子とのギャップが所定の大きさになるように前記下死点規定部材の位置が所定位置になるまで前記移動部を下降させる第2下降工程と、
からなることを特徴とする請求項記載のフリップチップ実装方法。
The descending step is
A first lowering step of lowering the moving part until the terminal of the mounting substrate and the terminal of the mounting component abut via the bump;
After the first descending step, the head portion is in contact with the bottom dead center defining member,
A second lowering step of lowering the moving portion until the position of the bottom dead center defining member reaches a predetermined position so that a gap between the terminal of the mounting substrate and the terminal of the mounting component has a predetermined size;
The flip-chip mounting method according to claim 6, comprising :
前記加熱工程より前に、前記第3位置決め移動手段により前記加熱部を前記ツールに当接させて予備加熱する予備加熱工程を実施する、
ことを特徴とする請求項6又は7記載のフリップチップ実装方法。
Prior to the heating step, a preheating step is performed in which the heating portion is brought into contact with the tool and preheated by the third positioning movement unit.
8. The flip chip mounting method according to claim 6, wherein the flip chip mounting method is used.
前記バンプは、前記実装基板の端子に設けられたはんだバンプであることを特徴とする請求項6〜8の何れか一項記載のフリップチップ実装方法。 The flip-chip mounting method according to claim 6 , wherein the bump is a solder bump provided on a terminal of the mounting substrate. 請求項6〜9の何れか一項記載のフリップチップ実装方法により半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法 The method of manufacturing a semiconductor device characterized by manufacturing a semiconductor device by flip chip mounting method of any one of claims 6-9.
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