JPH03295246A - ダイボンディング装置用加熱ステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ベアチップ半導体素子やその他の表面実装用
回路素子等のチップ素子をケースまたは他の配線板に搭
載する際に使用されるダイボンディング装置用加熱ステ
ージに関する。

〔従来の技術〕

従来、一般に使用されているダイボンディング装置は、
第４図に示すように、チップ素子を吸着固定するコレッ
ト１１と呼ばれるツールが取付けられた上部機構１０と
、その下部に配置された加熱ステージ１３とで構成され
ている。上部機構１０はコレット１１を慴動させるとと
もにコレット１１を介してチップ素子を予備加熱する機
能を有し、また下部の加熱ステージ１３はケース１２ま
たは他の配線板を直接熱板１４上に支持固定する構造と
なっている。

第５図は第４図のダイボンデインク装置によってケース
１２にチップ素子１５をダイボンデインドする様子を示
す縦断面図である。

ダイボンディングの手順は、まず加熱ステージ１３の熱
板１４−Ｆに配置されたケース１２の内底面に金錫はん
たあるいは錫鉛はんだ等のろう材１６を溶融コーティン
グし、引続いてチップ素子１５を吸着させたコレット１
１を降下させ、ケース１２の内底面の溶融したろう材１
６に接触させた上で前後微動させてチップ素子１５を密
着させる。その後に、コレット１１をチップ素子１５か
ら取外し、ケース１２を加熱ステージ１３の熱板１４の
上から降ろしてろう材１６を除冷硬化させる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のようなダイボンディング装置の加
熱ステージでは、チップ素子１５はコレット１１を介し
て予備加熱されているが、熱板１４に直接支持固定され
高温状態にあるケース１２に接触させる際のチップ素子
１５とケース１２との温度差が比較的大きいために、耐
熱衝撃性の低いチップ素子１５ではチップ割れや機能破
壊を生ずる場合がある。さらに、熱硬化形接着剤を使用
してダイボンディングする場合には、ケース１２が加熱
されているためホンディング作業途中で接着剤の硬化が
始まり、適正なダイボンディングができないという欠点
があった。作業途中での接着剤の硬化を抑えるためには
、チップ素子１５をコレット１１により密着された後に
熱板１４のヒータに通電し加熱する方法、あるいはチッ
プ素子１５を密着させたケース１２を別に準備したホッ
トプレート上に移動させて加熱する方法があるが、前者
は、加熱ステージ１５への熱板１２の熱容量が大きいた
めに硬化温度まで昇温するのに長時間を要するという欠
点がある。一方、後者は、ケース１３を別に準備したホ
ットプレート上に移動させる際にチップ素子１５が位置
ずれを起こす場合がある。

また、上述のようなダイボンディング装置では、高周波
領域で用いられる形状の小さいフレキシブル配線板に実
装されたチップ素子を、ケースまたは他の配線板にダイ
ボンデインドする場合にはフレキシブル配線板が妨げに
なるため、コレットによるチップ素子の吸着固定ができ
ない。

この欠点を解消するものとして、本発明者か先に出願し
た、第６図および第７図に示すような位置合わせ兼用の
ダイボンディング装置かある。本装置でのボンディング
手順は次のとおりである。

まず、加熱ステージの熱板２２に支持固定されたケース
２１の内底面に金錫はんだあるいは錫鉛はんだ等のろう
材２４を溶融コーティングし、次いでチップ素子２３が
実装されたフレキシブル配線板２５をケース２１内に収
容する。フレキシブル配線板２５は上部ステージ２８上
に左右に配置されたマイクロマニピュレータ２９．３０
から延びるビン２９ａ、３０ａによって支持固定され、
熱板２２が取付けられた加熱ステージ３１のＸ軸Ｙ融可
動機構および回転機構３２によって、フレキシブル配線
板２５の外部リード２６とケース２１の電極端子２７と
の位置合わせを行ない、ビン２９ａ、３０ａによる加重
によって、フレキシブル配線板２５に実装されたチップ
素子２３とケース２１内底面との密着を行なう。その後
にケース２１を熱板２２の上から降ろしてろう材２４を
除冷硬化させる。

しかしこのような先行技術においても、加熱ステージは
熱板２２にケース２１または他の配線板を直接支持固定
する構造であるため、熱硬化形接着剤を使用してダイボ
ンディングする場合には、作業途中ての接着剤の硬化を
抑えるた゛めチップ素子密着後の加熱か必要となり、ボ
ンディング作業に長時間を要するという欠点かある。ま
た、別に準備したホットプレート上に移動させた場合に
は、位置ずれを起こすという欠点があった。さらに、金
錫はんだあるいは錫鉛はんだ等のろう材を使用した場合
でも、フレキシブル配線板２５の外部リード２６とケー
ス２１の電極端子２７との位置合せを行なっている間じ
ゆう高温にさらされるため、チップ素子２３に熱劣化か
生じたり、ろう材２４に化学変化を生したりする欠点か
あった。

本発明の目的は、高周波領域で用いられる形状の小さい
フレキシブル配線板に実装されたチップ素子を、ケース
または他の配線板に高績度にダイボンディングする場合
に好適て、チップ素子やろう材の熱劣化か生じず、さら
に、耐熱衝撃性の低いチップ素子がダイボンデインクの
際にチップ割れや機能破壊を発生したりすることがない
ダイボンディング装置用加熱ステージを提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のダイボンディング
装置用加熱ステージは、 ケースまたは他の配線板を上面に支持し、固定する、熱
容量が小さな上部支持板と、 前記上部支持板の下方に配置され、ヒータを内蔵し、前
記上部支持板を加熱する下部熱板と、前記上部支持板と
前記下部熱板の間隔および前記上部支持板と前記下部熱
板の水平方向の相対位置を調整する機構とを有する。

〔作　用〕

このような構造にしたことで、ケースまたは他の配線板
を支持固定する上部支持板の加熱ならびに除熱が上部支
持板と下部熱板の水平方向の相対位置を変えることによ
り、短時間にかつ自在に制御できるようになり、また加
熱時の温度は一定温度に設定された下部熱板の調整機構
による間隔調整によって制御できるようになる。

（実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例のダイボンディング装置用加
熱ステージの側面図である。

上部支持板１はケース２１または他の配線板の支持固定
のみを行なうものである。下部熱板２は上部支持板１の
下方に配置され、ヒータを内蔵し、上部支持板１を加熱
する。上部支持板１は下部熱板２から与えられる熱に対
する応答性を高めるために、可能な限り板厚を薄くした
熱容量の小さいもので構成されている。下部熱板２は横
方向にスライドするリニアレール３上を配置された上下
微動機＃！４に取付けられており、上部支持板１の加熱
と除熱は下部熱板２をリニアレール３上にスライドさせ
て下部熱板２を上部支持板１の直下あるいは外れた位置
に移動させることで行なう。

また、上部支持板１の温度調整は、一定温度に維持した
下部熱板２を上下動させ上部支持板１に接触あるいは接
近させることによって行なう。なお、リニアレール３と
上下微動機構４は特許請求の範囲の「調整する機構」を
構成している。

第２図は、第６図、第７図で説明した位置合わせ兼用ダ
イボンディング装置の加熱ステージとして第１図に示し
た加熱ステージを用いた例の斜視図である。

ボンディング手順は、ます金錫はんだあるいは錫鉛はん
だ等のろう材の融点以上に維持された下部熱板２を、上
部支持板１から外れた位置に移動させた状態で、内底面
にろう材を予備コーティングしたケース２１を上部支持
板１に支持固定する。次いで、チップ素子２３を実装し
たフレキシブル配線板２５をケース２１内に収容し、マ
イクロマニピュレータ２９．３０から延びたピン２９ａ
、３０ａによって支持固定する。第６図および第７図に
おいては位置合わせ用のＸ＠Ｙ軸可動機構および回転機
構３２を加熱ステージ側に装備していたか、本実施例で
はマイクロマニピュレータ２９．３０を搭載している上
部ステージ２８側に装備し・ており、これらの機構によ
ってフレキシブル配線板２５の外部リート２６とケース
２１の電極端子２７との位置合わせを行なう。その後に
下部熱板２を上部支持板１の直下まで移動させ、さらに
上下微動機構４によって上部支持板１に接触させてケー
ス２１内底面のろう材を溶融させる。チップ素子２３が
ケース２１に密着した後は、下部熱板２を下げ、さらに
上部支持板１から外れた位置に移動させてろう材を除冷
硬化させる。

本実施例の加熱ステージを使用することによって、上述
のような手順でダイボンディングすることができ、チッ
プ素子２３やろう材が、位置合わせの間は高温にさらさ
れることがなくなり、チップ素子２３やろう材の熱劣化
を防止できる。

第３図は従来のダイボンディング装置の加熱ステージ部
に、本発明のダイボンディング装置用加熱ステージを適
用し、熱硬化形接着剤を使用してダイボンディングする
場合の例を示す図である。

上部支持板１に支持固定されたケース１２の内底面に熱
硬化形接着剤１６を所要量供給した後に、チップ素子１
５を吸着させたコレット１１を陣下させ、ケース１２内
底面の熱硬化形接着剤１６に接触させた上で前後微動さ
せてチップ素子１５を密着させる。加熱は、第２図の実
施例で説明したと同様の手順によってチップ素子１５を
密着させた後に行なうため、位置合わせ作業途中で接着
剤１６が硬化するのを防止できる。

さらに、第２図、第３図の実施例でわかるように、ケー
ス温度は上部支持板１の熱容量に応じて徐々に上昇して
ろう材の融点あるいは接着剤１６の硬化温度に達するの
で、耐熱衝撃性の低いチップ素子でもチップ割れや機能
破壊等を防止できる利点がある。なお、本実施例の加熱
ステージでは、上部支持板１の熱容量を小さくしており
、昇温速度が速いため、従来の加熱ステージを使用して
チップ素子を密着させた後に昇温させる方法に比べ、作
業性がはるかに高い。

なお、以上の実施例では、下部熱板２を動かすようにし
たが、逆に上部支持板１の方を動かすようにしても同じ
効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ダイボンディング装置用
加熱ステージを、ケースまたは他の配線板の支持固定の
みを行なう、熱容量の小さな上部支持板と、その下部に
配置され上部支持板を加熱する下部熱板と、上部支持板
と下部熱板の間隔および水平方向の相対位置を調整する
機構で構成することにより、上部支持板の温度を両者間
の距離の変更だけで短時間に、かつ自在に制御すること
ができるので、ダイボンディング時に上部支持板に固定
されたケースまたは他の配線板にチップ素子を密着させ
た後に加熱昇温させることができるようになり、従来、
ダイボンディング時の位置合わせの間にチップ素子やろ
う材が熱劣化したり、熱硬化形接着剤を使用した場合に
位置合わせ作業途中で接着剤が硬化したりするのを防止
でき、さらに、チップ素子の密着後に加熱昇温させる手
順とすることにより、耐熱衝撃性の低いチップ素子ても
チップ割れや機能破壊等を防止することができるため、
ダイボンディングでの不具合発生を抑制できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のダイボンディング装置用加
熱ステージの側面図、第２図は第１図のダイボンディン
グ装置用加熱ステージが組込まれた、本発明者が先に出
願したフレキシブル配線板の位置合わせ兼ボンディング
装置の斜視図、第３図は従来のダイボンディング装置の
加熱ステージとして通用された本発明のダイボンディン
グ装置加熱ステージの、熱硬化用接着剤を使用してダイ
ボンディングする場合の手順を示す縦断面図、第４図は
従来の加熱ステージが取付けられたダイボンディング装
置の側面図、第５図は第４図のダイボンディング装置に
よってケースにチップ素子をダイボンディングする様子
を示す縦断面図、第６図は本発明者が先に出願したフレ
キシブル配線板の位置合わせ兼ダイポンディング装置の
斜視図、第７図は第６図の位置合わせ兼ダイボンディン
グ装置によるダイボンディングの様子を示す縦断面図で
ある。 １−−−−−−上部支持板、　　　２・・・・・・下部
熱板、３・・・・・・リニアレール、　４・・・・・・
上下微動機構、１０・・・・・・上部機構、　　　　Ｉ
Ｉ−・・・・・コレット、１２・・・・・・ケース、　
　　　　１３・・・・・・加熱ステージ、１４・・・・
・・熱板、　　　　　　１５・・・・・・チップ素子、
１６・・・・・・接着剤、　　　　２１・・・・・・ケ
ース、２２・・・・・・熱板、　　　　　　２３・・・
・・・チップ素子、２４・・・・・・ろう材、 ２５・・・・・・フレキシブル配線板、２６・・・・・
・外部リート、　　２７・・・・・・ケース電極端子２
８−・・・・・上部ステージ、 ２９．３０−・・・・・・・・マイクロマニピュレータ
、２９ａ、３０ａ・・・・・・ビン、 ３　］　−−−−−−・・・・・・・・・下部ステージ
、３２−−−−−・−−−−−・−Ｘ　ｌｌｋ　Ｙ軸可
動機構および回転機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベアチップ半導体素子やその他の表面実装用回路素
   子等のチップ素子をケースまたは他の配線板に搭載する
   際に使用されるダイボンディング装置用加熱ステージで
   あつて、 前記ケースまたは他の配線板を上面に支持し、固定する
   熱容量が小さな上部支持板と、 前記上部支持板の下方に配置され、ヒータを内蔵し、前
   記上部支持板を加熱する下部熱板と、前記上部支持板と
   前記下部熱板の間隔および前記上部支持板と前記下部熱
   板の水平方向の相対位置を調整する機構とを有するダイ
   ボンディング装置用加熱ステージ。