JP6799125B1 - ボンディング装置およびボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】上層のチップよりも小さいチップを下層に有する積層体であっても、上層のチップを変形させることなく、接着強度の低下のおそれがないボンディング装置およびボンディング方法を提供する。【解決手段】弾性変形可能なコレット本体と、コレット本体の平坦面状の下面の中央部に設けられる凸部とを有するコレットを備える。コレットの下降で、第２のチップに付設されたダイアタッチフィルムが、第１のチップに接触して、その状態からコレット本体に凸部が埋設状態となる。これによって、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボンディング装置およびボンディング方法に関する。
半導体装置の製造においては、多数個の素子を一括して造り込まれたウエハをダイシングして個々の半導体チップに分離し、これを一個ずつリードフレーム等の所定位置にボンディングするというチップボンディングの手法が採用されている。そして、このチップボンディングにはダイボンダ（ボンディング装置）が用いられる。
ボンディング装置は、図６に示すように、供給部２の半導体チップ１を吸着するコレット３を有するボンディングアーム（図示省略）と、供給部２の半導体チップ１を観察する確認用カメラ（図示省略）と、ボンディング位置でリードフレーム４のアイランド部５を観察する確認用カメラ（図示省略）とを備える。
供給部２は半導体ウエハ６（図７参照）を備え、半導体ウエハ６が多数の半導体チップ１に分割されている。すなわち、ウエハ６は粘着シート（ダイシングシート）に貼り付けられ、このダイシングシートが環状のフレームに保持される。そして、このダイシングシート上のウエハ６に対して、円形刃（ダイシング・ソー）等を用いて、個片化してチップ１を形成する。また、コレット３を保持しているボンディングアームは搬送手段を介して、ピックアップ位置とボンディング位置との間の移動が可能となっている。
また、このコレット３は、その下端面に開口した吸着孔を介してチップ１が真空吸引され、このコレット３の下端面にチップ１が吸着する。なお、この真空吸引（真空引き）が解除されれば、コレット３からチップ１が外れる。
次にこのダイボンダを使用したダイボンディング方法を説明する。まず、供給部２の上方に配置される確認用カメラにてピックアップすべきチップ１を観察して、コレット３をこのピックアップすべきチップ１の上方に位置させた後、矢印Ｂのようにコレット３を下降させてこのチップ１をピックアップする。その後、矢印Ａのようにコレット３を上昇させる。
次に、ボンディング位置の上方に配置された確認用カメラにて、ボンディングすべきリードフレーム４のアイランド部５を観察して、コレット３を矢印Ｅ方向へ移動させて、このアイランド部５の上方に位置させた後、コレット３を矢印Ｄのように下降移動させて、このアイランド部５にチップ１を供給する。また、アイランド部５にチップを供給した後は、コレット３を矢印Ｃのように上昇させた後、矢印Ｆのように、ピックアップ位置の上方の待機位置に戻す。
コレット３は、移動機構（図示省略）にて、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。移動機構は図示省略の制御手段にて前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。なお、移動機構としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成することができ，ＸＹＺ軸ステージ（ステージ装置）を使用することができる。
ところで、半導体装置には、図８に示すように、複数のチップ（半導体チップ）１１を基板１３上に積層するものがある。すなわち、図９に示す半導体装置は、リードフレーム等の基板１３上に、一段目の半導体チップ１１（１１Ａ）が接着剤Ｓを介して搭載され、この一段目の半導体チップ１１（１１Ａ）の上に、二段目の半導体チップ１１（１１Ｂ）が接着剤Ｓを介して搭載されている。
このような半導体装置は、コレットにて吸着された一段目の半導体チップ１１Ａを基板１３上にボンディングした後、コレットにて吸着された二段目の半導体チップ１１Ｂを一段目の半導体チップ１１Ａ上にボンディングする。
また、複数のチップを基板上に積層する場合、図９に示すように、第１のチップ１１（１１Ａ）が第２のチップ１１（１１Ｂ）よりも小さい場合がある。この場合、まず、図１０（ａ）に示すように、第１のチップ１１Ａを基板１３上に配置される。この第１のチップ１１Ａの下面には、例えば、ダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）１６（１６Ａ）が接着されている。すなわち、第１のチップ１１Ａと基板１３との間に第１のＤＡＦ１６Ａが介在されている。ここで、ダイアタッチフィルムは、例えばポリイミド系材料およびアクリル系材料等とエポキシ系材料による複合材料からなり、接着性を有している。ダイアタッチフィルムは、例えば、フィルム基材の全面に液状のダイアタッチフィルム原料を塗工し、塗工された液状の樹脂を乾燥させてフィルム基材の全面にダイアタッチフィルム材を形成することにより製造されている。
そして、この第１のチップ１１Ａ上に第２のチップ１１Ｂが積層されることになるが、この場合、下面が平坦面の吸着面１５ａとされたゴム製コレット１５を用いる場合、ゴム製コレット１５の吸着面１５ａに、下面に第２のＤＡＦ１６Ｂが接着された第２のチップ１１Ｂが、図１０（ｂ）に示すように、下降してボンディングされる。この際、ダイアタッチフィルム１６Ａ，１６Ｂは加熱されている。これによって、第１のチップ１１Ａ，１１Ｂは基板１３に接合（接着）される。なお、コレット１５はコレットホルダ１４に装着されている。
ところで、従来のボンディング装置として図１２及び図１３に示すように、コレット１０をいわゆるかまぼこ形状としたものがある。すなわち、コレット１０の下面を、断面円弧形状となる凸部１０ａとしている。そして、この凸部１０ａにチップ１１を吸着させて、ステージ１２上の基板１３にボンディングすることになる。
この場合、コレット１０の上面側をコレットホルダ１４に取り付け、このコレットホルダ１４が搬送機構を介して搬送されるように構成される。また、コレットホルダ１４には、凸部１０ａの表面に開口する複数個の貫通孔（図示省略）が設けられ、この貫通孔は、通気口１４ａに連通される。そして、この通気口１４ａに図示省略の吸引手段が接続されている。このため、凸部１０ａの表面にチップ１１が吸着される。
このように、凸部１０ａの表面にチップ１１が吸着されるコレット１０を下降させることによって、基板１３に凸部１０ａが押し付けられて、凸部１０ａが順次平坦面状に変形していくことになって、基板１３にチップをボンディングすることができる。この中央部の山の頂上部から平坦状となることによって、接着剤のボイドを発生させないようにできる。
特開２０１３−１６５２１９号公報
図１０に示すように、吸着面１５ａが平坦面であるコレット１５を用いて、第１のチップ１１Ａが第２のチップ１１Ｂよりも小さいものを積層する場合、図１０（ｂ）の状態から、コレット１５をさらに下降して加圧した場合、図１１に示すように、第２のＤＡＦ１６Ｂが第１のチップ１１Ａの対応部位が高く、外側においては、低くなって、第２のチップ１１Ｂが湾曲する変形が生じるおそれがある。すなわち、第１のチップ１１Ａに対応する部位に応力が集中し、外側部位での荷重が小さくなって、第２のチップ１１Ｂが変形する。
このように変形する場合、積層体は図９に示すように、各チップ１１（１１Ａ，１１Ｂ）は矩形状で、長辺長さＬａ１（Ｌａ２）と短辺長さＬｂ１（Ｌｂ２）とが比較的大きく相違する場合、第１のチップ１１Ａの短辺１１Ａ２から第２のチップ１１Ｂの短辺１１Ｂ２までの長さＬ１が、第１のチップ１１Ａの長辺１１Ａ１から第２のチップ１１Ｂの長辺１１Ｂ１までの長さＬ２よりも長くなる。
このため、第２のチップ１１Ｂの短辺１１Ｂ２側においては、変形の復元力が小さく溶解したＤＡＦが外部へ流出し、第２のチップ１１Ｂの長辺１１Ｂ１側においては、変形の復元力が大きく溶解したＤＡＦが内側へ引き込まれることになって、第２のチップ１１Ｂの基板１３に対する接合強度が低下する。
また、このような積層体をボンディングする場合に、図１２と図１３に示すような下面が凸部１０ａとされたかまぼこ形状のコレット１０を用いた場合、まず、第２のチップ１１Ｂが変形した状態で、コレット１０の吸着面に吸着されるものであり、この状態で、その下方が凸となった凸部１０ａの山頂部が、第１のチップ１１Ａの対応部位を押圧することになる。その後、凸部１０ａがフラットとなるように、加圧することになり、第１のチップ１１Ａの対応部位に荷重が集中し、しかも、コレット１０がかまぼこ形状であることと相まって第２にＤＡＦ１６Ｂ全体に均一に荷重を付与することができないおそれがあり、この場合であっても、第２のチップ１１Ｂの基板に対する接合強度が低下する。
本発明は、上記課題に鑑みて、上層のチップよりも小さいチップを下層に有する積層体であっても、上層のチップを変形させることなく、接着強度の低下のおそれがないボンディング装置およびボンディング方法を提供する。
本発明のボンディング装置は、第１のチップとこの第１のチップ上にダイアタッチフィルムを介して積層される第２のチップとを有する積層体を基板上にボンディングするボンディング装置であって、弾性変形可能なコレット本体と、このコレット本体の平坦面状の下面の中央部に設けられる凸部とを有するコレットを備え、このコレットの下降で、前記凸部が前記コレット本体に対して埋設状態となって、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面となるものである。
本発明のボンディング装置によれば、まず、第１のチップとコレットの凸部との間で、ダイアタッチフィルムに集中的に荷重を付加することができ、この際、コレット本体の下面から第２のチップに荷重が付加されないので、凸部対応部以外のダイアタッチフィルムに影響を与えず、第２のチップに変形を生じさせない。そして、このダイアタッチフィルムへの荷重の付加によって、凸部がコレット本体に埋設状となり、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面となる。このため、第２のチップが変形することなく、ダイアタッチフィルム全体を均一荷重で加圧することができる。
前記ダイアタッチフィルムの加熱状態で、コレット本体の下面及び凸部の下端面による第２のチップの加圧が可能であるように設定できる。このように設定することによって、コレットのフラット面にて、ダイアタッチフィルムに必要荷重を安定して付加することができる。
前記凸部は、少なくも第１のチップに接続されたワイヤのボンディング部よりも内側に配設される外形寸法であるのが好ましい。凸部が、第１のチップに接続されたワイヤのボンディング部よりも外側にまでに達する大きさであれば、凸部で荷重を掛けた際、第１のチップのワイヤのボンディング部乃至その近傍のワイヤ（ワイヤのボンデリングよりも外側のワイヤ）にも荷重が付加され、変形して、他の部材と接触したりして悪影響を及ぼすおそれがある。このため、凸部は、第１のチップに接続されたワイヤのボンディング部よりも内側に配設することによって、凸部で荷重を掛けた際に、ボンディング部乃至その近傍のワイヤにも荷重が付加されないようにすることができる。
前記ダイアタッチフィルムを加熱する加熱手段を備えるのが好ましい。このように、加熱手段を備えることによって、ダイアタッチフィルムを安定して硬化させることができる。この場合、前記加熱手段は、基板側及び／又はコレット側に備えることができる。なお、基板側の加熱手段として、例えば、基板を搬送するためのヒータレール等で構成でき、コレット側の加熱手段としては、コレットを保持しているコレットホルダ等に付設されるヒータ等で構成できる。
前記コレット本体と前記凸部とは硬度が同一であっても、前記コレット本体と前記凸部とは硬度が相違し、前記凸部の硬度がコレット本体の硬度よりも高硬度であってもよい。この場合、凸部にて第２のチップに荷重を付加することによって、この凸部がコレット本体に埋設状になればよい。このため、コレットの設計自由度が大となって、生産性に優れることになる。
第１のチップの外形寸法が第２の外形寸法よりも小さく設定されているものに対して、第１のチップとコレットの凸部との間で、ダイアタッチフィルムに集中的に荷重を付加することができるので、最適に対応することができる。
前記コレット本体の外形寸法が前記第２のチップの外形寸法と同一乃至第２のチップの外形寸法よりも大きく設定されているのが好ましい。このように設定することによって、第２のチップの全体に対して荷重を均一付加することができる。
基板とコレット本体の下面と協働したダイアタッチフィルムへの荷重付加状態を検知する検知手段を備えるのが好ましい。このような検知手段を備えることによって、ダイアタッチフィルムに対して最適荷重を付与するための制御が可能となって、ダイアタッチフィルムを均一な厚さとして、接合強度の低下を有効に防止できる。
本発明のボンディング方法は、第１のチップとこの第１のチップ上にダイアタッチフィルムを介して積層される第２のチップとを有する積層体を基板上にボンディングするボンディング方法であって、弾性変形可能なコレット本体と、このコレット本体の平坦面状の下面の中央部に設けられる凸部とを有するコレットを用い、このコレットの下降で、第２のチップに付設されたダイアタッチフィルムを第１のチップに接触させ、その状態からコレット本体をさらに下降させることによって前記凸部を前記コレット本体に対して埋設状態として、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面とし、このフラット面で、第２のチップの全面を押圧する荷重を付加するものである。
本発明のボンディング方法によれば、第１のチップとコレットの凸部との間で、ダイアタッチフィルムに集中的に荷重を付加することができ、この際、コレット本体の下面から第２のチップに荷重が付加されないので、凸部対応部以外のダイアタッチフィルムに影響を与えず、第２のチップに変形を生じさせない。そして、この荷重の付加によって、凸部がコレット本体に埋設状となり、ダイアタッチフィルムの加熱状態で、コレット本体の下面及び凸部の下端面によるフラット面で第２のチップを加圧することができる。このため、第２のチップが変形することなく、ダイアタッチフィルム全体を均一荷重で加圧することができる。
本発明は、第１・第２のチップの変形を抑えることでき、第２のチップの変形は小さくすることが可能であるため、このチップの肉厚が比較的小さいものでも対応でき、製品の薄肉化・小型化に寄与する。また、第２のチップの変形は小さいので、チップの復元力によって変形を無くすことによる接着剤（ＤＡＦ）の内側への引き込みや外側への押し出しがなくなって、接合強度の低下を防止できる。さらに、コレット本体の下面及び凸部の下端面にて第２のチップを押圧することができるので、チップ全体を安定して荷重を均一に付加することができ、チップ全体を高荷重で押圧する必要がなく、ダイアタッチフィルムの外部へのはみ出しを有効に防止できる。このため、本発明に係るボンディング装置およびボンディング方法でボンディングすれば、高品質の製品を提供できる。
本発明のボンディング装置にて基板上にチップ積層体をボンディングする工程を示し、（ａ）は第２のチップをコレットにて吸着して第１のチップの上方に配置した状態の断面図であり、（ｂ）は第２チップのダイアタッチフィルムを第１のチップに接触させた状態の断面図であり、（ｃ）はコレット下面全体で第２のチップに対して荷重を付加している状態の断面図である。 第１のチップのワイヤが接続されたワイヤボンディング部の簡略図である。 ボンディング装置の簡略ブロック図である。 ボンディング方法のフローチャート図である。 本発明のボンディング装置の動作を示す簡略図である。 従来のボンディング装置の動作を示す簡略図である ウエハの簡略図である。 複数のチップを有するチップ積層体が基板上にボンディングされている状態の簡略断面図である。 大きさの相違するチップを有する積層体の簡略平面図である。 従来のボンディング装置を用いたボンディング工程を示し、（ａ）は第２のチップをコレットにて吸着して第１のチップの上方に配置した状態の断面図であり、（ｂ）は第２のチップのダイアタッチフィルムを第１のチップに接触させてダイアタッチフィルムに荷重を付加する前の状態の断面図である。 従来のボンディング装置を用いたボンディング工程を示し、コレットで第２のチップに対して荷重を付加している状態の断面図である。 従来のコレットを用いてボンディングしている状態の斜視図である。 図１２に示すコレットにてチップに荷重を付加している状態の斜視図である。
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図５は本発明に係るダイボンダ（ボンディング装置：半導体装置の製造装置）を示す。このようなボンディング装置は、ウエハから切り出されるチップ（半導体チップ）２１をピックアップポジションＰにてコレット（吸着コレット）２３でピックアップして、リードフレームなどの基板２２のボンディングポジションＱに移送（搭載）するものである。ウエハは、ダイシング工程によって、多数のチップ２１に分断（分割）される。なお、このチップ２１はその裏面に、ダイアタッチフィルム２５が接着（仮接着）されている。
コレット２３は、図４に示すように、ボンディングアーム３１に設けられたコレットホルダ３０（図１参照）に付設される。そして、このボンディングアーム３１は駆動機構３２を介して駆動して、コレット２３が図６に示すように、ピックアップポジションＰ上での矢印Ａ方向の上昇および矢印Ｂ方向の下降と、ボンディングポジションＱ上での矢印Ｃ方向の上昇および矢印Ｄ方向の下降と、ピックアップポジションＰとボンディングポジションＱとの間の矢印Ｅ、Ｆ方向の往復動とが可能とされる。駆動機構３２が制御手段３５にて制御されて、コレット２３が前記矢印Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの移動が制御される。制御手段３５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターである。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
また、このボンディング装置は、図３に示すように、加熱手段３６及び検知手段３７を備えている。ここで、加熱手段３６は、ダイアタッチフィルム２５を加熱するものであり検知手段３７は、コレット全体で第２のチップに荷重を付加することができるようになった状態を検知するものである。
ところで、本発明のボンディング装置のコレット２３として、図１に示すように、弾性変形可能なコレット本体４０と、このコレット本体４０の平坦面状の下面４０ａの中央部に配設される凸部４１とからなり、コレット本体４０はコレットホルダ３０に装着されている。この場合、弾性変形可能なコレット本体４０としては、樹脂製であってもゴム製であってもよい。また、凸部４１として、コレット本体４０と同様乃至同一の樹脂製やゴム製であっても、コレット本体４０と異なる材質ものもので構成してもよい。また、この凸部４１としては、平坦面状の下面４０ａを有する平板形状とするのが好ましいが、下面４０ａが、凸形状の下面や多少凹凸形状の下面を有する凸部であってもよい。
コレット本体４０と凸部４１との硬度として、コレット本体４０と凸部４１が同一であっても相違するものであってもよい。硬度を相違させる場合、後述するように、凸部４１に埋設状になる必要があるので、凸部４１の硬度がコレット本体４０の硬度よりも高く設定するのが好ましい。このため、コレット本体４０として、樹脂製やゴム製とした場合、凸部４１として硬度が高い樹脂製やゴム製であっても、金属製であってもよい。なお、
コレット本体４０の硬度としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０〜９０とし、凸部４１の硬度としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３で規定するデュロメータタイプＡにより測定される硬度が６０以上とすることができる。
コレット本体４０と凸部４１とが、同一の材質で構成される場合、凸部の厚さを含むブロック体を成形し、その後、切り出し等にてコレット本体４０の下面に凸部４１が形成されたコレット２３を形成するものであっても、コレット本体４０と凸部４１とそれぞれ別部材で成形し、これらと接合（接着）するようにしてもよい。なお、材質が異なる場合、コレット本体４０と凸部４１とが別部材である場合、コレット本体４０と凸部４１とをそれぞれ成形した後、これらと接合（接着）することになる。
ところで、コレット２３には、コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下面４１ａに開口する吸着孔（図示省略）が設けられ、この吸着孔に真空発生器（図示省略）が接続されている。このため、コレット２３の吸着面（コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下面４１ａ）をチップ２１Ａと接触状 として、真空発生器を駆動すれば、吸着孔のエアが吸引され、この吸着面にチップ２１Ａを吸着することができる。なお、真空発生器としては、真空ポンプを使用した真空 発生装置であっても、ノズルとディフューザと呼ばれる基本パーツで構成されるエジェク タ式の真空発生装置であってもよい。
ところで、本ボンディング装置では、図１に示すように、第１のチップ２１（２１Ａ）とこの第１のチップ２１（２１Ａ）上にダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２５を介して積層される第２のチップ２１（２１Ｂ）とを有する積層体３８を基板２２上にボンディングすることができる。
積層体３８の第２のチップ２１Ｂが、例えば、メモリチップ（データを記憶する働きをするICチップ）であり、第１のチップ２１Ａは、例えば、メモリチップを制御するチップである。また、第１のチップ２１Ａの裏面はダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２５Ａが接合され、第２のチップ２１Ｂの裏面にはダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２５Ｂが接合される。このため、第１のチップ２１Ａは、このダイアタッチフィルム２５Ａが加熱されることで硬化して基板２２にボンディングすることができ、第２のチップ２１Ｂは、ダイアタッチフィルム２５Ｂが熱されることで硬化して基板２２にボンディングすることができる。
この場合、第１のチップ２１Ａ及び第２のチップ２１Ｂとしては、図９に示すような図９に示すように、各チップ２１（２１Ａ，２１Ｂ）は矩形状で、長辺長さと短辺長さとが比較的大きく相違するものである。具体的には、第１のチップ２１Ａの長辺長さが２ｍｍ〜６ｍｍ程度とされ、第１のチップ２１Ａの短辺長さが０．８ｍｍ〜３ｍｍ程度とされる。また、第２のチップ２１Ｂの長辺長さが８ｍｍ〜１６ｍｍ程度とされ、第２のチップ２１Ｂの短辺長さが４ｍｍ〜８ｍｍ程度とされる。
第１のチップ２１Ａの肉厚寸法Ｔ１としては、２０μｍ〜１００μｍ程度とされ、第２のチップ２１Ｂの肉厚寸法Ｔ２としては、２０μｍ〜１００μｍ程度とされる。また、第１のダイアタッチフィルム２５Ａを加熱する前の肉厚寸法Ｔ３として、１０μｍ〜４０μｍ程度とされ、第１のダイアタッチフィルム２５Ｂを加熱する前の肉厚寸法Ｔ４として、１００μｍ〜２００μｍ程度とされる。
コレット２３のコレット本体４０の大きさ（外形寸法）は、第２のチップ２１Ｂの外形寸法と同一乃至わずかに大きい程度に設定される。ここで、外形寸法とは、長方形の場合、長辺長さ及び短辺長さであり、外形寸法が同一とは、長辺長さ及び短辺長さがそれぞれ同一であり、わずかに大きいとは、コレット本体４０側の長辺長さ及び短辺長さが大きい場合、長辺長さが同一で、コレット本体４０側の短辺長さが大きい場合、短辺長さが同一で、コレット本体４０側の長辺長さが大きい場合等がある。
コレット本体４０の凸部４１の大きさ（外形寸法）は、第１のチップ２１Ａの外形寸法よりも小さく設定される。第１のチップ２１Ａは、図２に示すように、電極パット４５のボンド部４６と、リード４７上のボンド部４８とがワイヤ４９で接続されている。このため、コレット本体４０の凸部４１は、ワイヤ４９のボンディング部（ボンド部４６）よりも内側に配設される外形寸法であるのが好ましい。ただし、フリップチップのようにワイヤで接続しない場合は、凸部４１の大きさ（外形寸法）と第１のチップ２１Ａが同じ大きさ（外形寸法）であってもよい。
次に前記のように構成したボンディング装置にて積層体３８を基板２２上にボンディングする方法を図１及び図４のフローチャート図を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、基板２２上に第１のチップ２１Ａを載置する。この場合、第１のチップ２１Ａの下面には第１のダイアタッチフィルム２５Ａが仮接着された状態である。また、この第１のチップ２１Ａは、図１に示すコレットと相違するコレット（凸部４１を有さないもので、チップ吸着面が平坦面であるコレット）にて、基板２２上に配置することになる。この場合、凸部４１を有するコレット２３を用いて、第１のチップ２１Ａを配置してもよい。
その後、図１（ａ）に示すように、凸部４１を有するコレット２３にて、第２のチップ２１Ｂを吸着して、第１のチップ２１Ａの上方に位置させた後、この状態からコレット２３を下降させる（図４のステップＳ１）。その後、図４のステップＳ２のように、第２のダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）２５Ｂが第１のチップ２１Ａに接触したかを判断する。すなわち、図１（ｂ）に示す状態になったか否かを判断する。
ステップＳ２で、接触していなければ、接触するまで、コレット２３を下降させる。接触していれば、同様にコレット２３を下降させていく。この際、第１のダイアタッチフィルム２５Ａ及び第２のダイアタッチフィルム２５Ｂは加熱手段にて加熱される。このため、第１のチップ２１Ａが、軟化している第２のダイアタッチフィルム２５Ｂに埋設状となって、ダイアタッチフィルム２５Ｂは基板２２に接触する状態となる。また、コレット２３の凸部４１が、第２のチップ２１Ｂからの反力で、コレット本体４０内に埋設状となっていく。
このため、第２のチップ２１および第２のダイアタッチフィルム２５Ｂは、図１（ｃ）に示すように、基板２２上面と、段差を有さないフラットとなった、コレット本体４０の下面４０ａ乃至凸部４１の下面４１ａとで、挟持された状態となる。この状態は、基板２２とコレット本体４０ａの下面と協働したダイアタッチフィルム２５Ｂへの荷重付加可能状態である。そこで、ステップＳ３でこの状態か否かを判断する。この判断は、前記した検出手段３７にて判断することができる。
ここで、基板２２とコレット本体４０の下面４０ａと協働したダイアタッチフィルム２５Ｂへの荷重付加可能状態とは、基板２２とダイアタッチフィルム２５Ｂとが接触し、かつ、コレット本体４０の下面４０ａと第２のチップ２１Ａとが接触するとともに、第２のチップ２１Ａとダイアタッチフィルム２５Ｂとが接触した状態である。このため、検知手段３７とは、基板２２とダイアタッチフィルム２５Ｂとが接触したことを検知し、コレット本体４０の下面４０ａと第２のチップ２１Ａとが接触するとともに、第２のチップ２１Ａとダイアタッチフィルム２５Ｂとが接触していることを検知するものである。検知手段３７は、具体的には、コレット本体４０の下面４０ａの高さ位置を検出する位置センサ、ダイアタッチフィルム２５Ｂの上下面の高さ位置を検出する位置センサ等で構成できる。また、ダイアタッチフィルム２５Ｂの加熱温度や加熱時間等を検出することによっても、コレット全体で第２のチップ２１Ｂに荷重を付加する状態を検知することができる。
ステップＳ３でこの状態になれば、ステップＳ４へ移行し、ステップＳ３でこの状態になっていなければ、この状態になるまでコレット２３を下降させる。ステップＳ４では、コレット２３をさらに下降させて、軟化している第２のダイアタッチフィルム２５Ｂに所定の加圧力を付与する。所定の加圧力は、第２のダイアタッチフィルム２５Ｂの材質、大きさ、肉厚等に応じて設定できる。
その後は、ステップＳ５へ移行して、この所定の加圧力の付与が所定時間経過したか否かを判断する。所定時間経過していれば、第１のダイアタッチフィルム２５Ａ及び第２のダイアタッチフィルム２５Ｂが硬化して、このボンディング工程を終了する。また、ステップＳ５で、所定時間経過していなければ、所定時間経過するまで、所定の加圧力の付与を継続する。
本発明のボンディング装置によれば、まず、第１のチップ２１Ａとコレット２３の凸部４１との間で、ダイアタッチフィルム２５Ｂに集中的に荷重を付加することができ、この際、コレット本体４０の下面４０ａにて第２のチップ２１Ｂに荷重が付加されないので、凸部対応部以外のダイアタッチフィルム２５Ｂに影響を与えず、第２のチップ２１Ｂに変形を生じさせない。そして、このダイアタッチフィルム２５Ｂへの荷重の付加によって、凸部４１がコレット本体４０に埋設状となり、ダイアタッチフィルム２５Ｂの加熱状態で、コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下端面４１ａによる第２のチップ２１Ｂを加圧することができる。このため、第２のチップ２１Ｂが変形することなく、ダイアタッチフィルム２５Ｂ全体を均一荷重で加圧することができる。
このように、本発明では、第１・第２のチップ２１Ａ，２１Ｂの変形を抑えることでき、第２のチップ２１Ｂの変形を小さくすることが可能であるので、このチップ２１Ｂの肉厚が比較的小さいものでも対応でき、製品の薄肉化・小型化に寄与する。また、第２のチップ２１Ｂの変形は小さいので、チップ２１Ｂの復元力によって変形を無くすことによるダイアタッチフィルム２５Ｂ（接着剤）の内側への引き込みおよび外側への押し出しがなくなって、接合強度の低下を防止できる。さらに、コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下端面４１ａにて第２のチップ２１Ｂを加圧することができるので、チップ２１Ｂ全体を安定して荷重を均一に付加することができるので、チップ全体を高荷重で押圧する必要がなく、ダイアタッチフィルム２５Ｂ（接着剤）の外部へのはみ出しを有効に防止できる。このため、本発明に係るボンディング装置およびボンディング方法でボンディングすれば、高品質の製品を提供できる。
前記ダイアタッチフィルム２５（２５Ａ,２５Ｂ）の加熱状態で、コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下端面４１ａによる第２のチップ２１Ａの加圧が可能であるように設定できる。このように設定することによって、コレット２３のフラット面（コレット本体４０の下面４０ａ及び凸部４１の下端面４１ａ）にて、ダイアタッチフィルム２５に必要荷重を安定して付加することができる。
前記凸部４１は、少なくも第１のチップ２１Ａに接続されたワイヤ４９のボンディング部４６よりも内側に配設される外形寸法であるのが好ましい。凸部４１が、第１のチップ２１Aに接続されたワイヤ４９のボンディング部４６よりも外側にまでに達する大きさであれば、凸部４１で荷重を掛けた際、第１のチップ２１Aのワイヤ４９のボンディング部４６乃至その近傍のワイヤ（ワイヤ４９のボンディング部４６よりも外側のワイヤ）にも荷重が付加され、変形して、他の部材と接触したりして悪影響を及ぼすおそれがある。このため、凸部４１は、第１のチップ２１Ａに接続されたワイヤ４９のボンディング部４６よりも内側に配設することによって、凸部４１で荷重を掛けた際に、ボンディング部３６乃至その近傍のワイヤにも荷重が付加されないようにすることができる。
ダイアタッチフィルム２５（２５Ａ，２５Ｂ）を加熱する加熱手段３６を備えている。。このように、加熱手段３６を備えることによって、ダイアタッチフィルム２５（２５Ａ，２５Ｂ）を安定して硬化させることができる。この場合、加熱手段３６は、基板２２側及び／又はコレット２３側に備えることができる。すなわち、基板２２側のみ、コレット２３側のみ、基板２２及びコレット２３側に設けることができる。なお、基板２２側の加熱手段３６として、例えば、基板２２を搬送するためのヒータレール等で構成でき、コレット２３側の加熱手段３６としては、コレット２３を保持しているコレットホルダ等に付設されたヒータ等で構成できる。
コレット本体４０と凸部４１とは硬度が同一であっても、コレット本体４０と凸部４１とは硬度が相違し、凸部４１の硬度がコレット本体４０の硬度よりも高硬度であってもよい。凸部４１にて荷重を付加することによって、この凸部４１がコレット本体４０に埋設状になればよい。このため、コレット２３の設計自由度が大となって、生産性に優れることになる。
第１のチップ２１Ａの外形寸法が第２のチップ２１Ｂの外形寸法よりも小さく設定されているので、第１のチップ２１Ａとコレット２３の凸部４１との間で、ダイアタッチフィルム２５Ｂに集中的に荷重を付加することができるので、最適に対応することができる。
コレット本体４０の外形寸法が第２のチップ２１Ｂの外形寸法と同一乃至コレット本体４０の外形寸法が第２のチップ２１Ｂの外形寸法よりも大きく設定されているので、第２のチップ２１Ａの全体に対して荷重を均一付加することができる。
基板２２とコレット本体４０の下面４０ａと協働したダイアタッチフィルム２５Ｂへの荷重付加可能状態を検知する検知手段３７を備えるので、ダイアタッチフィルム２５Ｂを均一な厚さとして、接合強度の低下を有効に防止できる。
本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、前記実施形態では、第１のチップ２１Ａの外形寸法が、第２のチップ２１Ｂの外形寸法よりも小さいものを使用したが、第１のチップ２１Ａの外形寸法と第２のチップ２１Ｂの外形寸法とはほぼ同一のものであってもよい。ここで、ほぼ同一には、完全に同一であっても、
設計上誤差や加工上の誤差や組立上の誤差等によって、一致せずに多少ずれる場合があり、このずれも含むものである。このように第１のチップ２１Ａの外形寸法と第２のチップ２１Ｂの外形寸法とはほぼ同一のものであっても、図１に示すように、凸部を有するコレットを用いれば、まず、第２のチップ２１Ｂの中央部に荷重を付加することができ、その後、凸部４１がコレット本体４０に埋設状となって、フラットになったコレット本体４０の下面４０ａ乃至凸部４１の下面４ａにて、第２のチップ２１Ｂ全体を均一荷重で押圧することができ、接合強度の低下を有効に防止できる。
また、第１のチップ２１Ａの厚さ寸法として、第２のチップ２１Ｂの厚さ寸法と同一であっても、第２のチップ２１Ｂの厚さ寸法よりも大きくても小さくてもよい。また、コレット２３の凸部４１の厚さ寸法（コレット本体４０の下面４０ａからの突出量）として、各チップ２１Ａ，２１Ｂの厚さ寸法と同一であっても、大きくても小さくてもよい。積層体３８のチップ２１の数も２枚に限るものではなく、図１（ｃ）に示す状態からさらに複数のチップ２１を積層することができる。
また、チップ２１（２１Ａ，２１Ｂ）の外形形状として、図９に示すような長方形ではなく、正方形のものであってもよい。この場合、第１のチップ２１Ａが正方形であって、第２のチップ２１Ｂが長方形である場合、第１のチップ２１Ａが長方形であって、第２のチップ２１Ｂが正方形である場合、第１のチップ２１Ａ及び第２のチップ２１Ｂがともに正方形である場合がある。
２１、２１Ａ、２１Ｂ チップ
２２ 基板
２３ コレット
２５、２５Ａ、２５Ｂダイアタッチフィルム
３６ 加熱手段
３７ 検知手段
３８ 積層体
４０ コレット本体
４１ 凸部
４６ ボンド部（ボンディング部）

Claims (11)

  1. 第１のチップとこの第１のチップ上にダイアタッチフィルムを介して積層される第２のチップとを有する積層体を基板上にボンディングするボンディング装置であって、
    弾性変形可能なコレット本体と、このコレット本体の平坦面状の下面の中央部に設けられる凸部とを有するコレットを備え、このコレットの下降で、前記凸部が前記コレット本体に対して埋設状態となって、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面となることを特徴とするボンディング装置。
  2. 前記ダイアタッチフィルムの加熱状態で、コレット本体の下面及び凸部の下端面によるフラット面での第２のチップへの加圧が可能であることを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
  3. 前記凸部は、少なくも第１のチップに接続されたワイヤのボンディング部よりも内側に配設される外形寸法であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング装置。
  4. 前記ダイアタッチフィルムを加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  5. 前記加熱手段は、基板側及び／又はコレット側に備えることを特徴とする請求項４に記載のボンディング装置。
  6. 前記コレット本体と前記凸部とは硬度が同一であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  7. 前記コレット本体と前記凸部とは硬度が相違し、前記凸部の硬度がコレット本体の硬度よりも高硬度であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  8. 第１のチップの外形寸法が第２の外形寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  9. コレット本体の外形寸法が前記第２のチップの外形寸法と同一乃至第２のチップの外形寸法をよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  10. 基板とコレット本体の下面と協働したダイアタッチフィルムへの荷重付加可能状態を検知する検知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のボンディング装置。
  11. 第１のチップとこの第１のチップ上にダイアタッチフィルムを介して積層される第２のチップとを有する積層体を基板上にボンディングするボンディング方法であって、
    弾性変形可能なコレット本体と、このコレット本体の平坦面状の下面の中央部に設けられる凸部とを有するコレットを用い、このコレットの下降で、第２のチップに付設されたダイアタッチフィルムを第１のチップに接触させ、その状態からコレット本体をさらに下降させることによって前記凸部を前記コレット本体に対して埋設状態として、コレット本体の下面と凸部の下端面とが段差を有さないフラット面とし、このフラット面で、第２のチップの全面を押圧する荷重を付加することを特徴とするボンディング方法。
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