JPH09205104A - 半導体素子のマウント方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板ステージを所定の温度まで降下させるまで
の時間が短く、生産性の向上が図れる半導体素子のマウ
ント方法を提供することにある。 【解決手段】半導体素子１２を基板７にマウントするマ
ウント方法において、基板ステージ２３に加熱ブロック
２６を接触させ、前記基板ステージ２３に保持された基
板７を加熱する第１の手段と、加熱された前記基板７に
半導体素子１２を載置し、基板７と半導体素子１２とを
接合材を介して接合する第２の手段と、前記基板ステー
ジ２３から加熱ブロック２６を離間させ、前記基板ステ
ージ２３を冷却する第３の手段とからなる半導体素子の
マウント方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばベア・チ
ップ等の半導体素子を基板にマウントする半導体素子の
マウント方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ベア・チップ等の半導体素子を基板にマ
ウントするには、表面に半田のプリフォーム材等の接合
材を載置した基板に半導体素子を載置し、基板を加熱す
ることによりプリフォーム材を溶融した後、冷却させて
接合材を固化して基板に対して半導体素子をマウントし
ている。

【０００３】前記マウントには従来は、図３に示すよう
なマウント装置を使用している。すなわち、１は基台で
あり、この基台１の上部には複数本の支持体２を介して
基板ステージ３が載設されている。基板ステージ３には
電気ヒータ４および熱電対５が埋設されており、電気ヒ
ータ４および熱電対５は制御装置６によって制御され、
基板ステージ３を例えば２２０℃程度に加熱することが
できるようになっている。

【０００４】基板ステージ３の上面には基板７を位置決
めする位置決め部８が保持枠によって形成され、この位
置決め部８には基板７を真空吸着孔９が設けられてい
る。真空吸着孔９は真空配管１０を介して真空ポンプ
（図示しない）に接続されており、真空吸着孔９からの
真空吸引力によって基板７を位置決め部８に吸着するよ
うになっている。

【０００５】また、１１は旋回および昇降自在なツール
アームであり、このツールアーム１１の先端部にはベア
・チップ等の半導体素子１２を真空吸着して前記基板７
に搬入するマウントツール１３が設けられている。そし
て、マウントツール１３によってマウント装置の近傍に
設置されたトレイ等に整列状態に配置された半導体素子
１２を１個ずつ吸着して基板ステージ３上の基板７に載
置するようになっている。

【０００６】前記基板７は、図４に示すように、例えば
一辺の長さが６ｍｍの矩形状で、肉厚が２ｍｍであり、
この基板７の上面の略中央部には半田のプリフォーム材
等の接合材１４が載置され、この接合材１４の上面に半
導体素子１２が載置される。半導体素子１２は、例えば
一辺の長さが１ｍｍの矩形状で、肉厚が０．４ｍｍであ
り、接合材１４を溶融した後、冷却して固化することに
より基板７上に半導体素子１２がマウントされる。

【０００７】すなわち、マウントツール１３によって吸
着された半導体素子１２が接合材１４を介して基板７に
載置される。基板７に対して半導体素子１２が載置され
ると、電気ヒータ４によって基板ステージ３が例えば２
２０℃程度に加熱され、この基板ステージ３から基板７
に熱伝導して基板７が加熱されるため、基板７に予め載
置された接合材１４が溶融される。所定時間経過後、制
御装置６によって電気ヒータ４がオフとなり、基板ステ
ージ１２を放熱による自然冷却することにより、接合材
１４を凝固させ、半導体素子１２を基板７にマウントし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように電気ヒータ４をオンして基板ステージ３を加熱
し、オフして放熱による自然冷却することにより、基板
ステージ３を冷却しているために、基板ステージ３が例
えば２２０℃から設定冷却温度の５０℃程度まで降下す
るまでに５分という長い時間がかかり、接合材１４の凝
固時間が長く、生産性が低下する原因となっており、ま
た接合材１４の凝固時間が長くなると、接合材１４の熱
劣化が発生する虞がある。

【０００９】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、第１の目的は、基板ステージを所定の温度まで
降下させるまでの時間が短く、生産性の向上が図れる半
導体素子のマウント方法を提供することにある。

【００１０】第２の目的は、基板ステージを所定の温度
まで降下させるまでの時間が短く、生産性の向上が図れ
る半導体素子のマウント装置を提供することにある。第
３の目的は、接合材の熱劣化を防止でき、基板に対して
半導体素子を確実に固定できる半導体素子のマウント方
法およびその装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項１は、基板ステージに加熱ブロッ
クを接触させ、前記基板ステージに保持された基板を加
熱する第１の工程と、加熱された前記基板に半導体素子
を載置し、基板と半導体素子とを接合材を介して接合す
る第２の工程と、前記基板ステージから加熱ブロックを
離間させ、前記基板ステージを冷却する第３の工程とか
らなる半導体素子のマウント方法にある。

【００１２】請求項２は、請求項１の前記基板ステージ
を冷却する第３の工程は、基板ステージから加熱ブロッ
クを離間させるとともに、基板ステージに冷却媒体を流
通することを特徴とする。

【００１３】請求項３は、半導体素子を基板にマウント
するマウント装置において、前記基板を保持する基板ス
テージと、昇降することにより前記基板ステージに対し
て接離自在に設けられ基板ステージに保持された基板を
加熱して接合材を介して前記半導体素子を基板に接合す
る加熱ブロックとを具備したことを特徴とする。

【００１４】請求項４は、請求項３の前記基板ステージ
には、冷却媒体を流通する冷却媒体流通路が設けられて
いることを特徴とする。請求項５は、請求項４の前記冷
却媒体流通路は、前記基板ステージに設けられた複数の
冷却孔からなり、この冷却孔には冷却媒体としてのエア
または不活性ガスを供給するノズルが対向して設けられ
ていることを特徴とする。

【００１５】請求項６は、請求項３の前記加熱ブロック
は、前記基板ステージの下部に設置され、昇降機構によ
って昇降されることを特徴とする。前記構成によれば、
基板ステージに対して加熱ブロックが接離自在であるた
め、冷却時には加熱ブロックを下降して基板ステージと
離間することにより、基板ステージを加熱源から熱的に
遮断できる。しかも、基板ステージには冷却媒体を流通
する冷却媒体流通路が設けられているため、基板ステー
ジを強制的に冷却して短時間に設定温度まで降下するこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はマウント装置の斜視図で
あり、図２は基板ステージおよび加熱ブロックの縦断側
面図である。図１に示すように、基台２１の上部には複
数本の支持体２２を介して基板ステージ２３が載設され
ている。基板ステージ２３は下向きコ字状をなしてお
り、その両側部が前記支持体２２に固定されている。し
たがって、基板ステージ２３の上面部２４の下部には空
間部２５が形成され、この空間部２５には加熱ブロック
２６が後述する手段によって昇降自在に設けられてい
る。

【００１７】前記基板ステージ２３の上面部２４には一
端から他端に亘って横方向に貫通する冷却媒体流通路と
しての複数の冷却孔２７が穿設されている。この冷却孔
２７の一端には冷却媒体としてのエアもしくは窒素等の
不活性ガスを供給するノズル２８ａを有した冷却媒体供
給管２８が設けられ、この冷却媒体供給管２８の途中に
は電磁弁２９が設けられている。

【００１８】また、基板ステージ２３の上面部２４には
従来と同様の基板７を位置決めする位置決め部３１が保
持枠によって形成され、この位置決め部３１には基板７
を真空吸着する真空吸着手段としての真空吸着孔３２が
設けられている。真空吸着孔３２は真空配管３３を介し
て真空ポンプ（図示しない）に接続されており、真空吸
着孔３２からの真空吸引力によって基板７を位置決め部
３１に吸着するようになっている。

【００１９】さらに、前記加熱ブロック２６は、例えば
ステンレス等の材質からなり、電気ヒータ３４および熱
電対３５が埋設されており、電気ヒータ３４および熱電
対３５は制御装置３６によって制御され、加熱ブロック
２６を例えば２２０℃程度に加熱することができるよう
になっている。

【００２０】加熱ブロック２６は両端部に接続部材３７
を有しており、この接続部材３７は前記基台２１の外方
に延長しており、この接続部材３７は基台２１の外側部
に設置された昇降機構としてのエアシリンダ３８によっ
て支持されている。そして、前記制御装置２６に予め記
憶されたシーケンス動作によって制御されるエアシリン
ダ３８によって接続部材３７を介して加熱ブロック２６
を昇降させ、加熱ブロック２６を前記基板ステージ２３
の下面に接触したり、離間できるように構成されてい
る。

【００２１】また、３９は旋回および昇降自在なツール
アームであり、このツールアーム３９の先端部には従来
と同様のベア・チップ等の半導体素子１２を真空吸着し
て前記基板７に搬入するマウントツール４１が設けられ
ている。そして、マウントツール４１は制御装置２６に
予め記憶されたシーケンス動作によって制御され、マウ
ント装置の近傍に設置されたトレイ等に整列状態に配置
された半導体素子１２を１個ずつ吸着して基板ステージ
２３上の基板７に載置するようになっている。

【００２２】次に、前述のように構成されたマウント装
置の作用について説明する。図２の実線に示すように、
加熱ブロック２６は下降状態にあり、基板ステージ２３
とは離間しているが、加熱ブロック２６の電気ヒータ３
４はオンされており、加熱ブロック２６は設定温度に保
たれている。一方、基板ステージ２３の位置決め部３１
には基板７が載置され、基板７は真空吸着孔３２からの
真空吸引力によって基板７を位置決め部３１に吸着され
ている。

【００２３】半田のプリフォーム材等の接合材１４を載
置した基板７または基板７に半田のプリフォーム材等の
接合材１４を載置した後、マウントツール４１によって
吸着された半導体素子１２が接合材１４を介して基板７
に載置される（図４参照）。

【００２４】次に、エアシリンダによって加熱ブロック
２６が上昇し、図２の破線で示すように、加熱ブロック
２６の上面が基板ステージ２３の下面に接触する。加熱
ブロック２６と基板ステージ２３とが接触すると、加熱
ブロック２６が基板ステージ２３に熱伝導し、この基板
ステージ２３から基板７に熱伝導する。

【００２５】この状態で所定時間が経過すると、基板７
上の接合材１４は溶融され、基板７上に半導体素子１２
が接合材１４によって接合される。次に、エアシリンダ
３８によって加熱ブロック２６を下降すると、基板ステ
ージ２３から加熱ブロック２６が離間して熱的に遮断さ
れた状態となる。

【００２６】次に、冷却媒体供給管２８の途中の電磁弁
２９が開弁され、冷却媒体供給管２８を介してエアもし
くは窒素等の不活性ガスが供給され、ノズル２８ａを介
して基板ステージ２３の冷却孔２７をエアもしくは窒素
等の不活性ガスが流通して基板ステージ２３を強制的に
冷却する。電磁弁２９を所定時間開弁すると、基板ステ
ージ２３は設定温度（例えば５０℃）まで１分程度で下
降し、溶融状態の接合材１４が凝固し、半導体素子１２
が基板７にマウントされる。

【００２７】半導体素子１２のマウントが終了すると、
マウントツール４１は上昇し、半導体素子１２は基板７
とともに基板ステージ２３から持ち上げられてワイヤボ
ンディング工程等に搬出される。なお、この搬出は他の
ロボットによって行ってもよい。

【００２８】なお、前記実施形態によれば、加熱ブロッ
ク２６の電気ヒータ３４をオン状態のまま昇降するよう
にしたため、上昇して基板ステージ２３に接触すること
により、短時間で基板ステージ２３を設定温度まで上昇
させることができるが、加熱ブロック２６を基板ステー
ジ２３に接触する直前にオンしてもよく、接触させてか
らオンしてもよい。また、マウントが終了し、加熱ブロ
ック２６を下降したとき、電気ヒータ３４をオフしても
よい。

【００２９】また、加熱ブロック２６の昇降機構として
エアシリンダ３８を用いたが、モータによって回転する
スクリューロッドによって昇降するようにしてもよい。
さらに、半導体素子１２としてベア・チップの例を説明
したが、リード付のＩＣ、ＬＳＩのマウントにも適用で
きる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１，２によれば、加熱ブロックを下降させて基板ステー
ジから離間させるとともに、基板ステージを冷却媒体に
よって冷却することにより、基板ステージを所定の温度
まで降下させるまでの時間が短く、生産性の向上が図れ
る半導体素子のマウント方法を提供することができる。
請求項３〜７によれば、加熱ブロックを昇降させて基
板ステージと接触および離間させるとともに、基板ステ
ージに冷却媒体流通路を設け、冷却媒体を流通して強制
的に冷却することにより、基板ステージを所定の温度ま
で降下させるまでの時間が短く、生産性の向上が図れる
半導体素子のマウント装置を提供することができる。ま
た、接合材の凝固時間が短く、接合材の熱劣化を防止で
き、基板に対して半導体素子を確実に固定できるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のマウント装置の斜視
図。

【図２】同実施形態の基板ステージおよび加熱ブロック
の縦断側面図。

【図３】従来のマウント装置の斜視図。

【図４】ベア・チップの平面図および側面図。

【符号の説明】

７…基板 １２…半導体素子 １４…接合材 ２３…基板ステージ ２６…加熱ブロック ２７…冷却孔（冷却媒体流通路） ３８…エアシリンダ（昇降装置）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を基板にマウントするマウン
   ト方法において、 基板ステージに加熱ブロックを接触させ、前記基板ステ
   ージに保持された基板を加熱する第１の工程と、 加熱された前記基板に半導体素子を載置し、基板と半導
   体素子とを接合材を介して接合する第２の工程と、 前記基板ステージから加熱ブロックを離間させ、前記基
   板ステージを冷却する第３の工程と、 からなる半導体素子のマウント方法。
2. 【請求項２】 前記基板ステージを冷却する第３の工程
   は、基板ステージから加熱ブロックを離間させるととも
   に、基板ステージに冷却媒体を流通することを特徴とす
   る請求項１記載の半導体素子のマウント方法。
3. 【請求項３】 半導体素子を基板にマウントするマウン
   ト装置において、 前記基板を保持する基板ステージと、 昇降することにより前記基板ステージに対して接離自在
   に設けられ基板ステージに保持された基板を加熱して接
   合材を介して前記半導体素子を基板に接合する加熱ブロ
   ックと、 を具備したことを特徴とする半導体素子のマウント装
   置。
4. 【請求項４】 前記基板ステージには、冷却媒体を流通
   する冷却媒体流通路が設けられていることを特徴とする
   請求項３記載の半導体素子のマウント装置。
5. 【請求項５】 前記冷却媒体流通路は、前記基板ステー
   ジに設けられた複数の冷却孔からなり、この冷却孔には
   冷却媒体としてのエアまたは不活性ガスを供給するノズ
   ルが対向して設けられていることを特徴とする請求項４
   記載の半導体素子のマウント装置。
6. 【請求項６】 前記加熱ブロックは、前記基板ステージ
   の下部に設置され、昇降機構によって昇降されることを
   特徴とする請求項３記載の半導体素子のマウント装置。