JP6779548B2 - フラックス転写装置 - Google Patents
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Description
本発明は、フラックス転写装置の構造に関する。特に、電子部品の突起電極にフラックスを転写するフラックス転写装置の構造に関する。
近年、半導体等の電子部品に突起電極（例えば、はんだバンプ）を形成しておき、電子部品をピックアップして反転させ、突起電極をプリント基板の電極パッドの上に載置し、高温に加熱して突起電極のはんだを溶融させて電子部品をプリント基板に接合するフリップチップボンディング方法が多く用いられるようになってきている。このフリップチップボンディング方法においては、はんだと電極パッドとの接続性を高めるために、突起電極（はんだバンプ）の表面にフラックス（酸化膜除去剤、或いは、表面活性剤）を転写してから突起電極を電極パッド上に載置する方法が用いられている。
電子部品の突起電極にフラックスを転写する際には、凹部に溜めた薄いフラックス層の中に電子部品の突起電極を浸漬して突起電極の先端にフラックスを転写する装置が用いられる。この装置は、フラックスを溜める凹部を持つステージと、フラックスが入る貫通孔を有するフラックスポットとを有しており、ステージの表面に沿ってフラックスポットを往復させて、ステージの凹部にフラックスを供給すると共に、フラックスポットの底面で凹部に溜めたフラックスの液表面を平滑にするものが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
ところで、フラックスは温度が上がると固化する等変質することが知られている。このため、電子部品の突起電極をステージの凹部に溜めたフラックスに浸漬させる際には、電子部品及び電子部品を吸着固定するボンディングツール、ヒータ等の温度をフラックスポットの中で待機中のフラックスが変質しない温度まで冷却し、浸漬の際にフラックスポットの中で待機中のフラックスの温度が上昇することを抑制することが必要であった。しかし、ボンディングツール、ヒータ等の温度をボンディング時の温度から冷却するには時間が掛かるため、浸漬の際のボンディングツール、ヒータの温度が低くなるほど生産性が低くなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、フラックス転写装置においてステージの温度上昇を抑制することを目的する。
本発明のフラックス転写装置は、表面の中央部にララックスを溜める凹部を有するステージと、フラックスが入る貫通孔を有する環状部材で、ステージの表面を往復して貫通孔に入っているフラックスを凹部に供給すると共に、底面でフラックスの表面をならすフラックスポットと、ステージを冷却する冷却機構と、を有し、電子部品の突起電極の先端を凹部に溜まったフラックスに浸漬させてフラックスを突起電極の先端に転写するフラックス転写装置であって、フラックスポットは、フラックスを転写する際に凹部の周辺の初期位置に戻り、冷却機構は、ステージの初期位置の下面に取り付けられていること、を特徴とする。
本発明のフラックス転写装置において、冷却機構は、ペルチェ素子としてもよい。
本発明は、フラックス転写装置においてステージの温度上昇を抑制することができる。
以下、図面を参照して実施形態のフラックス転写装置１００について説明する。図１Ａ、図１Ｂに示すように、フラックス転写装置１００は、フラックスを溜める凹部１３を有するステージ１２と、フラックス５１を凹部１３に供給すると共に、その底面２２でフラックスの表面をならすフラックスポット２０と、ステージ１２を冷却する冷却機構３０とを有している。フラックスポット２０は、図示しない駆動機構でＸ方向に往復移動する。以下の説明では、フラックスポット２０の往復移動方向をＸ方向、その直角方向をＹ方向、上下方向をＺ方向として説明する。
図１Ａ、図１Ｂに示すように、ステージ１２は、表面１４から凹んでフラックスを溜める凹部１３を有している。凹部１３は、幅Ｗで往復移動方向（Ｘ方向）に延びている。凹部１３の深さは、半導体等の電子部品の突起電極を浸漬できる深さであり、例えば、１０〜２０μｍ程度であってもよい。
図１Ａ、図１Ｂに示すように、フラックスポット２０は、フラックス５１が入るＺ方向に貫通する貫通孔２１を有する環状部材であり、貫通孔２１に入れたフラックス５１を貫通孔２１のステージ側開口から凹部１３に供給すると共に、その底面２２でフラックスの表面をならすものである。この貫通孔２１は、凹部１３と同様、幅Ｗの四角穴である。
また、ステージ１２の下側には、冷却機構３０が取り付けられている。冷却機構３０は、例えば、放熱フィンであってもよいし、ペルチェ素子を用いたものでもよい。
図２Ａ、図２Ｂを参照しながら、このように構成されたフラックス転写装置１００の動作について説明する。図２Ａ、図２Ｂに示すように、初期状態では、フラックスポット２０は、凹部１３のＸ方向プラス側で冷却機構３０の上側に位置している。この状態でフラックスポット２０の貫通孔２１の中にフラックス５１を充填する。フラックスポット２０の底面２２は、ステージ１２の表面１４に密着しているので、フラックス５１は貫通孔２１から外部に流出せず、貫通孔２１の内側空間に保持される。
次に、図示しない駆動機構によって、フラックスポット２０をＸ方向マイナス側に向かって移動させる。フラックスポット２０の貫通孔２１が凹部１３の上方に来ると、貫通孔２１の中に充填されていたフラックス５１がステージ１２の凹部１３の中に落下してくる。凹部１３に落下したフラックス５１は、フラックスポット２０の底面２２で表面がならされて、凹部１３の深さと略同一深さのフラックス５３となる。フラックスポット２０は、凹部１３全体が均一厚さのフラックス５３で満たされるように、凹部１３の上を何回かＸ方向に往復移動する。
図３に示すように、凹部１３にフラックス５３を満たしたら、図示しない駆動機構は、フラックスポット２０を初期位置に戻す。
フラックスポット２０が初期位置に戻ったら、図示しない駆動機構によってボンディングヘッド４１が凹部１３の上に移動される。ボンディングヘッド４１の下面には断熱材４２を挟んでヒータ４３とボンディングツール４４が取り付けられている。また、ボンディングツール４４の下面には、半導体ダイ１０が吸着固定されている。半導体ダイ１０の下面にははんだバンプ１１が構成されている。この際、ボンディングツール４４、ヒータ４３の温度は、１００℃程度になっており、半導体ダイ１０、はんだバンプ１１の温度も１００℃程度になっている。
図示しない駆動装置でボンディングヘッド４１を降下させ、はんだバンプ１１を凹部１３の中のフラックス５３に浸漬させると、はんだバンプ１１の表面にフラックス５３が転写される。この際、１００℃程度になっている半導体ダイ１０、ボンディングツール４４、ヒータ４３からの輻射熱によってステージ１２が加熱される。ステージ１２を加熱した熱は、図３に示す矢印３５、３６に示すように、凹部１３の下部から冷却機構３０に向かって流れ、冷却機構３０から外部に放出される。
このように、本実施形態のフラックス転写装置１００は、半導体ダイ１０、ボンディングツール４４、ヒータ４３がステージ１２の表面１４に接近した際にこれらから受ける輻射熱を冷却機構３０から外部に放出するので、ボンディングツール４４、ヒータ４３の温度が従来の６０℃よりも高温の１００℃程度になってもステージ１２の温度が過度に上昇してフラックスポット２０に充填されているフラックス５１の変質を抑制することができる。
また、ボンディングの際の加熱温度は、はんだバンプ１１を溶融させる２５０℃程度の温度であるから、本実施形態のフラックス転写装置１００を用いてフリップチップボンディングを行う場合、ボンディングツール４４、ヒータ４３の温度が従来の６０℃よりも高温の１００℃程度でフラックス５３への浸漬を行える。このため、ボンディングツール４４、ヒータ４３を冷却する時間（図４に示す、時刻ｔ４−時刻ｔ３）が従来技術のフラックス転写装置１００を用いた場合の時間（図４に示す、時刻ｔ８−時刻ｔ７）よりも短くなる。これにより、ボンディングのサイクルタイムを図４に示す従来技術のΔＴ２よりΔＴ１に大幅に短縮することができる。
以上説明したように、本実施形態のフラックス転写装置１００は、温度の高いボンディングツール４４、ヒータ４３がステージ１２に接近した際のステージ１２の温度上昇を抑制することができ、ボンディングツール４４、ヒータ４３の冷却温度を従来技術よりも高くできるので、ボンディングツール４４、ヒータ４３の冷却時間を短縮し、タクトタイムを短くすることができる。
１０ 半導体ダイ、１１ はんだバンプ、１２ ステージ、１３ 凹部、１４ 表面、２０ フラックスポット、２１ 貫通孔、２２ 底面、３０ 冷却機構、３５，３６ 矢印、４１ ボンディングヘッド、４２ 断熱材、４３ ヒータ、４４ ボンディングツール、５１，５３ フラックス。
Claims (2)
- 表面の中央部にフラックスを溜める凹部を有するステージと、
前記フラックスが入る貫通孔を有する環状部材で、前記ステージの表面を往復して前記貫通孔に入っている前記フラックスを前記凹部に供給すると共に、底面で前記フラックスの表面をならすフラックスポットと、
前記ステージを冷却する冷却機構と、を有し、
電子部品の突起電極の先端を前記凹部に溜まった前記フラックスに浸漬させて前記フラックスを前記突起電極の前記先端に転写するフラックス転写装置であって、
前記フラックスポットは、前記フラックスを転写する際に前記凹部の周辺の初期位置に戻り、
前記冷却機構は、前記ステージの前記初期位置の下面に取り付けられていること、
を特徴とするフラックス転写装置。 - 請求項１に記載のフラックス転写装置であって、
前記冷却機構は、ペルチェ素子であること、
を特徴とするフラックス転写装置。
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