JPH0715182A - 半導体処理装置およびその処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体チップをリードフレーム上へ
接合するマウント装置において、接合時に半導体チップ
に加えられる加圧力の均等化が図れ、チップに対する応
力ダメージを最少化できるようにすることを最も主要な
特徴とする。 【構成】たとえば、吸着コレット１８にて吸着・保持さ
れた半導体部品を、マウントすべき基体の接合面に当接
させる。そして、この位置に吸着コレット１８を固定し
た状態で、前記半導体部品の吸着を解除する。また、吸
着コレット１８の吸着面より半導体部品に高圧空気を噴
気し、この高圧空気によって半導体部品を基体の接合面
へ押圧する構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば基体に半導
体部品を接合する半導体処理装置およびその処理方法に
関するもので、特に半導体チップをリードフレーム上に
マウントしたり、各種のチップ部品を基板上にマウント
するマウント装置に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップや各種のチップ部品
などの半導体部品をリードフレームや基板などの基体上
にマウントする自動化機器として、たとえば図２に示す
マウント装置が開発されている。

【０００３】このマウント装置は、モータ１００により
回転される上下用ネジ１０１によって上下用ガイド１０
２に沿って上下動される吸着軸ホルダ１０３に、上下方
向に摺動可能に吸着軸１０４が取り付けられ、この吸着
軸１０４の下部先端に吸着コレット１０５が設けられた
構成とされている。

【０００４】また、上記吸着軸１０４には、加圧力を設
定するための加圧バネ１０６と調整ネジ１０７とが設け
られているとともに、吸着軸１０４および吸着コレット
１０５には、図示していない真空源からの真空圧を吸気
するための吸気経路１０８が形成されている。

【０００５】さらに、上記吸着軸ホルダ１０３の上部に
はレベル検出器１０９が設けられ、このレベル検出器１
０９に対応する上記吸着軸１０４の部位には検出プレー
ト１１０が設けられて、後述する吸着軸ホルダ１０３の
下降動作による、半導体チップのリードフレーム（いず
れも図示していない）上の接合面への当接が検出される
ようになっている。

【０００６】さて、リードフレーム上にマウントすべき
半導体チップは、吸気経路１０８を介して吸気される真
空圧の吸引により、吸着コレット１０５で吸着されて保
持される。

【０００７】この吸着された半導体チップは、吸着軸ホ
ルダ１０３の下降動作により、リードフレーム上の接合
面に当接されるまで下降される。そして、この当接が上
記レベル検出器１０９で検出されると、その位置から、
さらに設定された下降量だけ上記吸着軸ホルダ１０３が
下降されることにより、半導体チップは押圧されてリー
ドフレーム上に接合される。

【０００８】この押圧時においては、前記加圧バネ１０
６と調整ネジ１０７とで設定された加圧力が、半導体チ
ップに対して印加されることになる。この場合、リード
フレームの接合面にはあらかじめ樹脂系接着剤や熱硬化
性の接着剤が塗布されており、所定時間押圧の後、吸着
コレット１０５での吸着が解除され、吸着軸ホルダ１０
３がモータ１００の駆動により上昇されることで、半導
体チップのリードフレーム上へのマウントは完了され
る。

【０００９】このように、従来においては、接着剤の塗
布されたリードフレームの接合面に接合すべき半導体チ
ップを当接させた状態で、あらかじめ設定された加圧力
を印加することにより、半導体チップのリードフレーム
上へのマウントを行うものが一般的であり、半導体チッ
プの吸着・保持には、チップのサイズに応じた大きさの
吸着コレットを使用することも周知となっている。

【００１０】しかしながら、この種のマウント装置にお
いては、半導体部品の大型化，薄型化にともなって、マ
ウント時（押圧時）における、半導体部品に対する平坦
性および応力ダメージが問題となっている。

【００１１】すなわち、マウント時の押圧に際しては、
半導体チップが大型化するとそれにともなって大きな加
圧力が必要となるため、加圧力とその押圧時間とで制御
される上記接着剤の厚さを均一に管理することが難しく
なり、この結果、加圧力を半導体チップに対して均等に
加えることが困難となっている。

【００１２】また、加圧力を均等化することで、半導体
チップに対する応力ダメージを最少化することが可能と
なるが、接合面に対する、吸着コレットの機械的な平行
度および半導体チップの加工精度などの総合的な組み合
わせによる精度については限度があるため、ある程度の
平坦性を維持し、半導体チップを均等に加圧することは
困難である。

【００１３】特に、最近では部品実装基板などをマウン
トする場合もあり、この場合には、吸着・保持する部分
が実装部品を避けて基板の外周部となるため、マウント
時の加圧力の作用する位置が外周部のみとなる。

【００１４】また、実装部品をマウントする場合には、
実装部品に直に加圧力が加えられることになるため、実
装部品に応力ダメージを与えることになる。このよう
に、従来においては、マウント時の加圧力を均等化して
加えることが困難で、半導体部品に対する応力ダメージ
を最少化することが難しいという欠点があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、大型化，薄型化する半導体部品に、マウン
ト時の加圧力を均等化して加えることが困難で、半導体
部品に対する応力ダメージを最少化することが難しいな
どの問題があった。

【００１６】そこで、この発明は、マウント時にかかる
半導体部品への加圧力を均等化でき、半導体部品に対す
る応力ダメージを低減することが可能な半導体処理装置
およびその処理方法を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体処理装置にあっては、基体に半
導体部品を接合するものにおいて、前記半導体部品を保
持する保持手段と、この保持手段で保持された前記半導
体部品を前記基体の接合面に当接させる当接手段と、こ
の当接手段で前記基体の接合面に当接された前記半導体
部品に、前記保持手段の保持面側より高圧気体を供給し
て加圧力を印加する印加手段とから構成されている。

【００１８】また、この発明の半導体処理装置の処理方
法にあっては、基体に半導体部品を接合する場合におい
て、前記半導体部品を吸着により保持し、この保持され
た前記半導体部品を前記基体の接合面に当接させ、この
当接された前記半導体部品に、その保持面側より高圧気
体を供給して加圧力を印加することによって前記基体と
の接合を行うようになっている。

【００１９】さらに、この発明の半導体処理装置にあっ
ては、基体に半導体部品を接合するものにおいて、前記
半導体部品を吸着により保持する保持手段と、この保持
手段で保持された前記半導体部品を、あらかじめ接着剤
が塗布されている前記基体の接合面に当接させる当接手
段と、この当接手段によって前記半導体部品が前記基体
の接合面に当接されたことを検出する検出手段と、この
検出手段によって前記半導体部品の前記基体の接合面へ
の当接が検出された位置で、前記保持手段を固定する固
定手段と、この固定手段により前記保持手段が固定され
た状態で、前記保持手段による前記半導体部品の吸着を
解除するとともに、前記保持手段の保持面側より高圧気
体を供給して前記半導体部品に加圧力を印加する印加手
段とから構成されている。

【００２０】

【作用】この発明は、上記した手段により、半導体部品
の全面に加圧力を非接触で印加できるようになるため、
半導体部品にかかる加圧力のかたよりを防ぐことが可能
となるものである。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、本発明にかかるマウント装置
の概略構成を示すものである。すなわち、このマウント
装置は、水平方向への移動のための水平移動機構（図示
していない）を有する基台１１と、この基台１１の上部
に取り付けられた上下方向への駆動力を得るためのモー
タ１２と、このモータ１２に連結された上下用ネジ１３
と、このネジ１３の回転により上記基台１１に設けられ
た上下用ガイド１４に沿って上下動される吸着軸ホルダ
１５と、この吸着軸ホルダ１５に回転止め用のガイドピ
ン１６が連通されて取り付けられた吸着軸１７と、この
吸着軸１７の下部先端に設けられた吸着コレット１８な
どからなっている。

【００２２】そして、上記吸着軸１７には、上記吸着コ
レット１８に対して、図示していない真空源からの真空
圧の吸気または高圧空気源からの高圧空気の噴気を選択
的に行うためのエアー流路１９が形成されている。

【００２３】また、上記吸着軸１７は、ストッパ１７ａ
によって下方向への移動量が制限されているとともに、
加圧バネ２０により常に下方向に付勢されるようになっ
ている。

【００２４】上記吸着コレット１８は、リードフレーム
や実装基板などの基体上にマウント（接合）する半導体
チップや各種のチップ部品などの半導体部品を、前記エ
アー流路１９を介して吸気される真空圧の吸引により吸
着して保持するものである。

【００２５】また、この吸着コレット１８は、保持して
いた半導体部品に対して、前記エアー流路１９を介して
噴気される高圧空気により加重する、つまりマウント時
に高圧空気を供給して接合に必要な加圧力を印加するよ
うになっている。

【００２６】この実施例の場合、吸着コレット１８とし
ては、部品実装基板のような大型（たとえば、１００ｍ
ｍ角）の半導体部品をマウントできるよう、大型のもの
が用いられている。

【００２７】一方、上記吸着軸ホルダ１５の上部には加
圧室２１が設けられており、図示していない高圧空気源
からの高圧空気により、前記マウント時に半導体部品に
供給される高圧空気により加圧する際の加圧力よりも大
きな推力が吸着軸１７に付与されるようになっている。

【００２８】この加圧室２１は、半導体部品を高圧空気
により加圧する際の反力で吸着コレット１８が上昇する
のを防ぐ目的で設けられるもので、マウント時に前記吸
着コレット１８を接合面の高さ位置（基体上の接合面へ
の半導体部品の当接位置）に保持すべく、前記吸着軸１
７を固定するものである。

【００２９】そして、この加圧室２１の上部には、前記
吸着コレット１８により保持された半導体部品の、基体
上の接合面への当接などを検出するレベル検出器２２を
構成するセンサ２２ａと検出プレート２２ｂとが設けら
れている。

【００３０】このレベル検出器２２は、前記吸着コレッ
ト１８の当接時の前記吸着軸１７の上方向への移動を、
たとえばセンサ２２ａからの検出プレート２２ｂの離間
により検出するものである。

【００３１】次に、上記した構成における動作について
説明する。まず、マウント動作を開始するにあたって、
前記吸着コレット１８にて半導体部品を吸着するための
真空圧、およびその半導体部品を基体上の接合面に対し
て加重するための高圧空気の圧力の設定がそれぞれに行
われる。

【００３２】また、マウント時に前記加圧室２１に供給
する高圧空気の圧力の設定も、同様にして行われる。こ
うして、各圧力の設定が完了すると、図示していない水
平移動機構により基台１１が移動され、マウントすべき
半導体部品の供給位置に吸着コレット１８が吸着軸ホル
ダ１５ごと移動される。

【００３３】そして、モータ１２によって上下用ネジ１
３が回転されることにより、吸着軸ホルダ１５が上下用
ガイド１４に沿って下降される。この下降により、吸着
コレット１８が供給位置にある半導体部品に当接される
と、それがレベル検出器２２によって検出される。

【００３４】すなわち、吸着コレット１８は、吸着軸ホ
ルダ１５の下降にともなって吸着軸１７とともに下方向
に移動され、半導体部品に当接された時点で、その移動
は停止される。

【００３５】すると、吸着軸１７が吸着軸ホルダ１５に
対して上方向へ押し上げられる結果となり、この上方向
への移動が検出プレート２２ｂのセンサ２２ａからの離
間として検出される。

【００３６】吸着コレット１８の半導体部品への当接が
検出されると、前記モータ１２による上下用ネジ１３の
回転が停止され、吸着軸ホルダ１５の下降が停止され
る。この状態において、前記真空圧源より別途設定され
た真空圧が、前記エアー流路１９を介して前記吸着コレ
ット１８に吸気されることにより、供給位置にある半導
体部品が吸着コレット１８に真空吸引されて吸着され
る。

【００３７】この後、前記モータ１２によって上下用ネ
ジ１３が先の回転とは逆の方向に回転されることによ
り、吸着コレット１８に吸着された半導体部品が保持さ
れて、所定の位置まで持ち上げられる。

【００３８】この上方向の移動が停止された後、図示し
ていない水平移動機構により基台１１が移動され、保持
している半導体部品をマウントする基体へのマウント位
置まで、吸着コレット１８が吸着軸ホルダ１５ごと移動
される。

【００３９】そして、前記モータ１２によって上下用ネ
ジ１３が回転されることにより、吸着軸ホルダ１５が上
下用ガイド１４に沿って下降される。この下降により、
吸着コレット１８が接合の高さ位置へ移動され、前記吸
着コレット１８で保持されている半導体部品が基体に当
接されると、それが前述のようにしてレベル検出器２２
によって検出される。

【００４０】吸着コレット１８で保持されている半導体
部品の、基体上の接合面への当接が検出されると、この
下降動作が停止される。また、この検出タイミングにお
いて、前記高圧空気源より別途設定された高圧空気が加
圧室２１に供給されることにより、吸着軸１７が吸着軸
ホルダ１５に固定されて、吸着コレット１８がその位置
に保持される。

【００４１】この後、前記真空圧源からの真空圧の吸気
が停止されて、吸着コレット１８による半導体部品の吸
着・保持が解除されるとともに、前記高圧空気源から別
途設定された高圧空気が前記エアー流路１９を介して前
記吸着コレット１８に噴気されることにより、半導体部
品に対して高圧空気による加重が加えられる。

【００４２】すなわち、吸着コレット１８の吸着面より
半導体部品の全面に高圧空気が均等に吹き付けられるこ
とで、半導体部品に高圧空気に応じた加圧力が非接触に
より印加される。

【００４３】この結果、半導体部品が基体の接合面に押
圧されて、両者は固着される、つまりあらかじめ基体の
接合面に塗布されている接着剤により接着・固定され
る。こうして、所定の時間、半導体部品への加圧が行わ
れた後、前記吸着コレット１８への高圧空気の噴気、お
よび加圧室２１への高圧空気の供給が停止され、さらに
モータ１２により上下用ネジ１３が回転されて吸着軸ホ
ルダ１５が所定の位置へ上昇されることにより、マウン
ト動作は完了される。

【００４４】上記したように、半導体部品の全面に非接
触で加圧力を印加できるようにしている。すなわち、吸
着コレットの吸着面より高圧空気を噴気することで、基
体への加圧力を与えるようにしている。これにより、非
接触で、かつ半導体部品を均等に加圧できるようになる
ため、半導体部品にかかる加圧力のかたよりを防ぐこと
が可能となる。したがって、吸着コレットや半導体部品
などの平坦性や加工精度によらず、半導体部品への応力
ダメージを低減することが可能となるものである。

【００４５】また、部品実装基板のような大型の半導体
部品をも、その実装面の凹凸に関係なく加圧することが
でき、有用である。なお、上記実施例においては、真空
圧を用いて半導体部品を吸着・保持する場合について説
明したが、これに限らず、たとえばエアーフローティン
グ吸着、静電吸着、または機械的な保持機構を採用する
ことも可能である。

【００４６】また、吸着軸を加圧バネにより付勢するも
のに限らず、たとえば加圧室を利用して気体（空気バ
ネ）または液体（油圧バネ）により付勢力を得るように
しても良い。

【００４７】さらに、半導体部品を高圧空気により加圧
する際の反力で吸着コレットが上昇するのを防止するた
めに、高圧空気により吸着軸を固定するようにしたが、
たとえば加圧室に液体を充満させることで吸着軸を固定
するようにしても良い。その他、この発明の要旨を変え
ない範囲において、種々変形実施可能なことは勿論であ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、マウント時にかかる半導体部品への加圧力を均等化
でき、半導体部品に対する応力ダメージを低減すること
が可能な半導体処理装置およびその処理方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるマウント装置の構
成の概略を示す側断面図。

【図２】従来技術とその問題点を説明するために示すマ
ウント装置の側断面図。

【符号の説明】

１１…基台、１２…モータ、１３…上下用ネジ、１５…
吸着軸ホルダ、１７…吸着軸、１８…吸着コレット、１
９…エアー流路、２０…加圧バネ、２１…加圧室、２２
…レベル検出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体に半導体部品を接合する装置におい
   て、 前記半導体部品を保持する保持手段と、 この保持手段で保持された前記半導体部品を前記基体の
   接合面に当接させる当接手段と、 この当接手段で前記基体の接合面に当接された前記半導
   体部品に、前記保持手段の保持面側より高圧気体を供給
   して加圧力を印加する印加手段とを具備したことを特徴
   とする半導体処理装置。
2. 【請求項２】 前記基体の接合面には、あらかじめ接着
   剤が塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の
   半導体処理装置。
3. 【請求項３】 基体に半導体部品を接合する方法におい
   て、 前記半導体部品を吸着により保持し、 この保持された前記半導体部品を前記基体の接合面に当
   接させ、 この当接された前記半導体部品に、その保持面側より高
   圧気体を供給して加圧力を印加することによって前記基
   体との接合を行うことを特徴とする半導体処理装置の処
   理方法。
4. 【請求項４】 基体に半導体部品を接合する装置におい
   て、 前記半導体部品を吸着により保持する保持手段と、 この保持手段で保持された前記半導体部品を、あらかじ
   め接着剤が塗布されている前記基体の接合面に当接させ
   る当接手段と、 この当接手段によって前記半導体部品が前記基体の接合
   面に当接されたことを検出する検出手段と、 この検出手段によって前記半導体部品の前記基体の接合
   面への当接が検出された位置で、前記保持手段を固定す
   る固定手段と、 この固定手段により前記保持手段が固定された状態で、
   前記保持手段による前記半導体部品の吸着を解除すると
   ともに、前記保持手段の保持面側より高圧気体を供給し
   て前記半導体部品に加圧力を印加する印加手段とを具備
   したことを特徴とする半導体処理装置。