JPWO2016125763A1 - Mounting apparatus and mounting method - Google Patents

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Abstract

上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、熱硬化性の接着剤を介した状態で熱圧着するのに際して、アウトガスによる弊害もなく、接合品質も確保した実装装置および実装方法を提供すること。具体的には、前記半導体チップを吸着保持する仮圧着ヘッドを用いて、前記接着剤からアウトガスを発生しない温度で、前記被接合物上に仮圧着する仮圧着部と、前記被接合物上に仮圧着された前記半導体チップを、加熱機能および加圧機能を有する本圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ下面の電極と前記被接合物上面の電極を接合するとともに前記接着剤を熱硬化させて、前記被接合物に熱圧着する本圧着部とを備えている実装装置および実装方法を提供する。When a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression bonded to a bonded object having an electrode on the upper surface with a thermosetting adhesive disposed on the lower surface of the semiconductor chip, an adverse effect due to outgas And providing a mounting apparatus and a mounting method that also ensure bonding quality. Specifically, using a temporary pressure-bonding head that sucks and holds the semiconductor chip, a temporary pressure-bonding portion that temporarily pressure-bonds onto the object to be bonded at a temperature at which no outgas is generated from the adhesive, Using the main pressure bonding head having a heating function and a pressure function, the temporarily bonded semiconductor chip is bonded to the electrode on the lower surface of the semiconductor chip and the electrode on the upper surface of the object to be bonded, and the adhesive is thermally cured. Provided are a mounting apparatus and a mounting method provided with a main press-bonding portion that is thermocompression bonded to the object to be bonded.

Description

本発明は、実装装置および実装方法に関する。詳しくは、上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、接着剤を介した状態で熱圧着する実装装置および実装方法に関する。   The present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method. Specifically, the present invention relates to a mounting apparatus and a mounting method in which a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression bonded to an object to be bonded having an electrode on the upper surface with an adhesive interposed therebetween.

半導体チップを基板に実装する方法として、フリップチップ工法が知られている。フリップチップ工法では、図14に示す様なフリップチップボンダー50を用いて、半導体チップのバンプ電極と基板の電極を熱圧着して接合させている。図14のフリップチップボンダー50では、図15のような構造からなる熱圧着ヘッド57を有し、アタッチメント59の吸着穴590内を減圧することにより吸着保持した半導体チップCをヒーター58で加熱しながら、基板S0に熱圧着する機能を有している。   A flip chip method is known as a method for mounting a semiconductor chip on a substrate. In the flip chip method, the bump electrode of the semiconductor chip and the electrode of the substrate are bonded by thermocompression bonding using a flip chip bonder 50 as shown in FIG. The flip chip bonder 50 shown in FIG. 14 has a thermocompression bonding head 57 having a structure as shown in FIG. 15, and the semiconductor chip C sucked and held by reducing the pressure inside the suction hole 590 of the attachment 59 is heated by the heater 58. And has a function of thermocompression bonding to the substrate S0.

フリップチップ工法では、接合部の信頼性を確保するために、半導体チップと基板の隙間を樹脂で封止している。樹脂封止の方法として、従来は接合後に液状樹脂を隙間に注入して熱硬化する方法が一般的であったが、半導体チップと基板の間に接着性を有する樹脂を未硬化状態で配置した状態で熱圧着を行う工法も多く提案されている(例えば特許文献1)。   In the flip chip method, the gap between the semiconductor chip and the substrate is sealed with resin in order to ensure the reliability of the joint. As a method of resin sealing, conventionally, a method of injecting a liquid resin into a gap after bonding and thermosetting was generally used, but an adhesive resin was disposed between the semiconductor chip and the substrate in an uncured state. Many methods for thermocompression bonding in the state have been proposed (for example, Patent Document 1).

半導体チップと基板の間に接着剤としての未硬化樹脂を配した状態で行うフリップチップ工法は、電極同士の接合と樹脂封止を同時に行うことができる。このため、貫通電極のような上下両面に電極を有する半導体チップを積層する3次元実装にも適した工法でもある。   In the flip chip method performed in a state where an uncured resin as an adhesive is disposed between the semiconductor chip and the substrate, the electrodes can be bonded to each other and the resin can be sealed simultaneously. For this reason, it is also a method suitable for three-dimensional mounting in which semiconductor chips having electrodes on both upper and lower surfaces such as through electrodes are stacked.

特開2004−315688号公報JP 2004-315688 A

貫通電極のような上下両面に電極を有する半導体チップは、一般的な半導体チップと異なり、図16に示すように半導体チップC上面にも電極ETによる突起がある。このため、フリップチップボンダー50の熱圧着ヘッド57で吸着保持する場合、熱圧着ヘッド57のアタッチメント59と半導体チップC上面に隙間が生じる。この隙間は僅かであるので、アタッチメントに上下両面に電極(ET、EB)を有する半導体チップCを保持することは可能である。しかし、減圧状態の吸着穴590内部には、半導体チップC周辺の空気が入り込み続けることになる(図17)。   Unlike a general semiconductor chip, a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces such as a through electrode has a protrusion due to the electrode ET on the upper surface of the semiconductor chip C as shown in FIG. For this reason, when attracting and holding by the thermocompression bonding head 57 of the flip chip bonder 50, a gap is generated between the attachment 59 of the thermocompression bonding head 57 and the upper surface of the semiconductor chip C. Since this gap is small, it is possible to hold the semiconductor chip C having electrodes (ET, EB) on the upper and lower surfaces of the attachment. However, the air around the semiconductor chip C continues to enter the suction hole 590 in a reduced pressure state (FIG. 17).

このため、未硬化樹脂Rを介して、上下両面に電極を有する半導体チップCを被接合物S(配線基板または配線基板上に上下両面に電極を有する半導体を積層したもの)に熱圧着する場合では、加熱により樹脂からアウトガスGが発生し、吸着穴内部590に吸引されることになる。このアウトガスGの中には有機成分等が含まれており、吸着穴590内部に入り込む過程において、アタッチメント59の吸着面や吸着穴590内部にアウトガス成分が付着する。このアタッチメント59の吸着面や吸着穴590内部へのアウトガス成分の付着は、熱圧着を繰り返すことにより徐々に蓄積され、アタッチメント59の吸着面を汚染したり、吸着穴590を詰まらせて吸着不良に至ることもある。   For this reason, when the semiconductor chip C having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression-bonded to an object to be bonded S (wiring substrate or a semiconductor having electrodes on both upper and lower surfaces stacked on the wiring substrate) via the uncured resin R. Then, outgas G is generated from the resin by heating and is sucked into the inside 590 of the suction hole. The outgas G contains organic components and the like, and the outgas component adheres to the suction surface of the attachment 59 and the inside of the suction hole 590 in the process of entering the inside of the suction hole 590. The adhesion of the outgas component to the suction surface of the attachment 59 and the inside of the suction hole 590 is gradually accumulated by repeated thermocompression bonding, which contaminates the suction surface of the attachment 59 or clogs the suction hole 590, resulting in poor suction. Sometimes.

また、加熱を繰り返すことで、付着したアウトガス成分が炭化物となり、この炭化物が吸着穴から半導体チップC上に落下して品質不良を引き起こす懸念もある。   Further, by repeating the heating, the attached outgas component becomes a carbide, and there is a concern that the carbide may fall onto the semiconductor chip C from the suction hole and cause a quality defect.

そこで、図18のように、半導体チップC上面とアタッチメント59の吸着面との間の隙間をなくすために、アタッチメント59の吸着面に、半導体チップC上面の電極ETを収納するような凹部592を設けることが考えられる。   Therefore, as shown in FIG. 18, in order to eliminate a gap between the upper surface of the semiconductor chip C and the suction surface of the attachment 59, a recess 592 that accommodates the electrode ET on the upper surface of the semiconductor chip C is formed on the suction surface of the attachment 59. It is conceivable to provide it.

ところが、半導体チップC上面の電極ETを収納するような凹部592を設けようとすると、凹部592は電極ETより容積的に大きくなるので、凹部592と電極ETの間に隙間が生じる。このような隙間が生じると、この凹部592においてアタッチメント59から半導体チップCへの伝熱が阻害され、半導体チップCの加熱が不十分となる。特に、上
下両面の電極に貫通電極を用いた半導体チップでは、下面の電極への加熱が不十分となってしまい、接合不良の原因となる。また、圧力が大きい場合は、凹部592の周辺で剪断応力TA(図19)が生じて半導体チップにダメージを与えることにもなるので好ましくない。
However, if an attempt is made to provide a recess 592 that accommodates the electrode ET on the upper surface of the semiconductor chip C, the recess 592 becomes larger in volume than the electrode ET, so that a gap is formed between the recess 592 and the electrode ET. When such a gap is generated, heat transfer from the attachment 59 to the semiconductor chip C is obstructed in the concave portion 592, and the heating of the semiconductor chip C becomes insufficient. In particular, in a semiconductor chip using penetrating electrodes for both upper and lower electrodes, heating of the lower electrode becomes insufficient, which causes a bonding failure. In addition, when the pressure is large, a shear stress TA (FIG. 19) is generated around the recess 592 to damage the semiconductor chip, which is not preferable.

一方、アタッチメント59の吸着面が平坦であれば、半導体チップC上面に突出した電極ETにしか熱と加重が加わらないため、半導体チップC下側の未硬化樹脂Rの流動性が低くなり、半導体チップCと被接合物Sの電極間に樹脂が噛み込んだりボイドが発生して接合不良の原因になる。   On the other hand, if the attachment surface of the attachment 59 is flat, heat and load are applied only to the electrode ET protruding from the upper surface of the semiconductor chip C, so that the fluidity of the uncured resin R below the semiconductor chip C decreases, and the semiconductor Resin bites between the electrodes of the chip C and the object to be bonded S, or voids are generated, causing a bonding failure.

また、アウトガスGが発生する温度に到達する前に吸着を止めて、アウトガス成分の吸着穴590内への流入を防いでから加熱する方法も考えられるが、吸着穴590の内部と外部の差圧から半導体チップCに向かって気流が逆流するため、加熱時の樹脂の流動により半導体チップCが位置ズレする懸念がある。さらに、加熱開始を遅らせるとタクトタイムが長くなって生産性が低下する。   In addition, a method of heating after stopping the adsorption before reaching the temperature at which the outgas G is generated and preventing the outgas component from flowing into the adsorption hole 590 is conceivable, but the differential pressure between the inside and the outside of the adsorption hole 590 is also conceivable. Therefore, there is a concern that the position of the semiconductor chip C may be shifted due to the flow of the resin during heating. Further, if the heating start is delayed, the tact time becomes longer and the productivity is lowered.

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、接着剤を介した状態で熱圧着するのに際して、アウトガスによる弊害もなく、接合品質も確保した実装装置および実装方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above problems. A semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is disposed on the lower side of the semiconductor chip, and an adhesive is interposed in an object to be bonded having electrodes on the upper surface. The present invention provides a mounting apparatus and a mounting method that are free from the adverse effects of outgassing and ensure bonding quality when thermocompression bonding is performed.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、熱硬化性の接着剤を介した状態で熱圧着する実装装置であって、
前記半導体チップを吸着保持する仮圧着ヘッドを用いて、前記接着剤からアウトガスが発生しない温度で、前記被接合物上に仮圧着する仮圧着部と、
前記被接合物上に仮圧着された前記半導体チップを、加熱機能および加圧機能を有する本圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ下面の電極と前記被接合物上面の電極を接合するとともに前記接着剤を熱硬化させて、前記被接合物に本圧着する本圧着部とを備えていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1
A mounting device for thermocompression bonding a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces to a bonded object having an electrode on an upper surface thereof via a thermosetting adhesive, which is disposed on the lower side of the semiconductor chip,
Using a temporary pressure-bonding head that sucks and holds the semiconductor chip, a temporary pressure-bonding portion that temporarily pressure-bonds onto the object to be bonded at a temperature at which no outgas is generated from the adhesive;
The semiconductor chip temporarily bonded onto the object to be bonded is bonded to the electrode on the lower surface of the semiconductor chip and the electrode on the upper surface of the object to be bonded using a main pressure bonding head having a heating function and a pressure function. It is characterized by comprising a main press-bonding portion for heat-curing the agent and finally press-bonding to the object to be joined.

請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の実装装置であって、
前記本圧着ヘッドと前記被接合物に仮圧着された前記半導体チップの間に樹脂シートを供給する、樹脂シート供給機構を備えたことを特徴とする。
The invention described in claim 2
The mounting apparatus according to claim 1,
A resin sheet supply mechanism is provided for supplying a resin sheet between the main pressure bonding head and the semiconductor chip temporarily bonded to the workpiece.

請求項3に記載の発明は、
請求項2に記載の実装装置であって、
前記仮圧着された半導体チップ上面の電極を、前記樹脂シートに埋め込んでから本圧着することを特徴とする。
The invention according to claim 3
The mounting apparatus according to claim 2,
The electrode on the upper surface of the temporarily bonded semiconductor chip is embedded in the resin sheet and then finally bonded.

請求項4に記載の発明は、
請求項2または請求項3に記載の実装装置であって、
前記本圧着後に、前記本圧着ヘッド表面に前記樹脂シートを密着させた状態で、前記樹脂 請求項5に記載の発明は、
請求項4に記載の実装装置であって、
前記本圧着ヘッドと前記樹脂シートを離間させる移動手段を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 4
The mounting apparatus according to claim 2 or 3, wherein
In the state where the resin sheet is brought into close contact with the surface of the main press-bonding head after the main press-bonding, the invention according to claim 5,
The mounting apparatus according to claim 4,
A moving means for separating the main pressure-bonding head and the resin sheet is provided.

請求項6に記載の発明は、
請求項1から請求項5の何れかに記載の実装装置であって、
前記仮圧着ヘッドの前記半導体チップを吸着保持する面に、前記半導体チップ上面の電極を収納する凹部を有していることを特徴とする。
The invention described in claim 6
The mounting apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The surface of the temporary crimping head for sucking and holding the semiconductor chip has a recess for accommodating the electrode on the upper surface of the semiconductor chip.

請求項7に記載の発明は、
請求項1から請求項6の何れかに記載の実装装置であって、
前記接着剤からアウトガスが発生しない温度として、前記接着剤の硬化開始温度より低い温度を設定することを特徴とする。
The invention described in claim 7
The mounting apparatus according to any one of claims 1 to 6,
As a temperature at which no outgas is generated from the adhesive, a temperature lower than a curing start temperature of the adhesive is set.

請求項8に記載の発明は、
上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、熱硬化性の接着剤を介した状態で熱圧着する実装方法であって、
前記半導体チップを吸着保持する仮圧着ヘッドを用いて、前記接着剤からアウトガスが発生しない温度で、前記被接合物上に仮圧着する仮圧着工程と、
前記被接合物上に仮圧着された前記半導体チップを、加熱機能および加圧機能を有する本圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ下面の電極と前記被接合物上面の電極を接合するとともに前記接着剤を熱硬化させて、前記被接合物に熱圧着する本圧着工程とからなることを特徴とする。
The invention according to claim 8 provides:
A mounting method in which a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression bonded to a bonded object having an electrode on an upper surface thereof via a thermosetting adhesive, disposed on the lower side of the semiconductor chip,
Using a temporary pressure bonding head for adsorbing and holding the semiconductor chip, a temporary pressure bonding step of temporarily pressure bonding on the object to be bonded at a temperature at which no outgas is generated from the adhesive;
The semiconductor chip temporarily bonded onto the object to be bonded is bonded to the electrode on the lower surface of the semiconductor chip and the electrode on the upper surface of the object to be bonded using a main pressure bonding head having a heating function and a pressure function. It is characterized by comprising a main press-bonding step of thermosetting the agent and thermocompression-bonding to the object to be joined.

請求項9に記載の発明は、
請求項8に記載の実装方法であって、
前記本圧着ヘッドと前記被接合物に仮圧着された前記半導体チップの間に樹脂シートを供給する工程を有することを特徴とする。
The invention according to claim 9 is:
The mounting method according to claim 8,
It has the process of supplying a resin sheet between the said semiconductor chip temporarily crimped | bonded to the said crimping | compression-bonding head and the said to-be-joined object.

請求項10に記載の発明は、
請求項9に記載の実装方法であって、
本圧着工程前に前記仮圧着された半導体チップ上面の電極を、前記樹脂シートに埋め込んでから本圧着することを特徴とする。
The invention according to claim 10 is:
The mounting method according to claim 9, comprising:
Before the final press-bonding step, the electrode on the upper surface of the semiconductor chip that has been temporarily press-bonded is embedded in the resin sheet and then subjected to the main press-bonding.

請求項11に記載の発明は、
請求項9または請求項10に記載の実装方法であって、
前記本圧着工程後に、前記本圧着ヘッド表面に前記樹脂シートを密着させた状態で、前記樹脂シートを前記半導体チップから離間させることを特徴とする。
The invention according to claim 11
The mounting method according to claim 9 or 10, wherein:
After the main press bonding step, the resin sheet is separated from the semiconductor chip in a state where the resin sheet is in close contact with the surface of the main press bonding head.

請求項12に記載の発明は、
請求項11に記載の実装方法であって、
前記樹脂シートを前記半導体チップから離間させた後に、前記本圧着ヘッドから前記樹脂シートを離間することを特徴とする。
The invention according to claim 12
The mounting method according to claim 11,
The resin sheet is separated from the main pressure bonding head after the resin sheet is separated from the semiconductor chip.

請求項13に記載の発明は、
請求項8から請求項12の何れかに記載の実装方法であって、
前記半導体チップを吸着保持する面に、前記半導体チップ上面の電極を収納する凹部が形成された仮圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ上面の電極を収納した状態で仮圧着を行うことを特徴とする。
The invention according to claim 13
The mounting method according to any one of claims 8 to 12,
A temporary pressure bonding is performed in a state in which the electrodes on the upper surface of the semiconductor chip are accommodated using a temporary pressure bonding head in which a recess for accommodating the electrodes on the upper surface of the semiconductor chip is formed on the surface for sucking and holding the semiconductor chip. To do.

請求項14に記載の発明は、
請求項8から請求項13の何れかに記載の実装方法であって、
前記接着剤からアウトガスが発生しない温度として、前記接着剤の硬化開始温度より低い温度を設定することを特徴とする。
The invention according to claim 14
The mounting method according to any one of claims 8 to 13,
As a temperature at which no outgas is generated from the adhesive, a temperature lower than a curing start temperature of the adhesive is set.

本発明により、上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、接着剤を介した状態で熱圧着するのに際して、アウトガスが発生しない状態で半導体チップを被接合物上に仮固定してから、半導体チップを吸着保持する必要なくアウトガスが発生する温度以上に加熱するので、アウトガスによる弊害もなく、接合品質も確保した実装が行える。   According to the present invention, outgassing occurs when a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression bonded to an object to be bonded having an electrode on the upper surface with an adhesive interposed therebetween. In this state, the semiconductor chip is temporarily fixed on the object to be bonded and then heated to a temperature above which the outgas is generated without the need to hold the semiconductor chip by adsorption. .

本発明の第一実施形態に係る実装装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明で対象とする半導体チップと被接合物について説明する図である。It is a figure explaining the semiconductor chip and to-be-joined object made into object by this invention. 本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着ヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the temporary crimping | compression-bonding head of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. (a)本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着ヘッドが半導体チップを吸着している状態を説明する図である(b)本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着ヘッドの変形例で半導体チップを吸着している状態を示す図である。(A) It is a figure explaining the state which the temporary crimping | compression-bonding head of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention adsorb | sucks a semiconductor chip. (B) Temporary crimping | compression-bonding of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a figure which shows the state which has adsorb | sucked the semiconductor chip with the modification of a head. 本発明の第一実施形態に係る実装装置の本圧着ヘッドの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of this crimping | compression-bonding head of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る実装装置の制御構成を示す図である。It is a figure which shows the control structure of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る実装工程に用いられるNCFの温度と粘度の関係をグラフで示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of NCF used for the mounting process which concerns on 1st embodiment of this invention, and a viscosity with a graph. (a)本発明の第一実施形態に係る実装装置の仮圧着工程において半導体チップが被接合物に近接される状態を示す図である(b)同じく仮圧着工程において半導体チップの下面電極が被接合物に設けられているNCFに接触した状態を示す図である(C)同じく仮圧着工程で半導体チップを被接合物に仮固定した状態を示す図である。(A) It is a figure which shows the state by which a semiconductor chip is adjoined to a to-be-joined object in the temporary crimping process of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. (B) Similarly, the lower surface electrode of a semiconductor chip is covered in a temporary crimping process. It is a figure which shows the state which contacted NCF provided in the to-be-joined object (C). It is a figure which shows the state which temporarily fixed the semiconductor chip to the to-be-joined object in the same temporary crimping process. (a)本発明の第一実施形態に係る実装装置の本圧着工程において被接合物上に仮固定された半導体チップに本圧着ヘッドの本圧着用アタッチメントおよび樹脂シートが接近する状態を示す図である(b)同じく本圧着工程において本圧着用アタッチメントおよび樹脂シートが半導体チップに当接した状態を示す図である(c)同じく本圧着工程において半導体チップ上面の電極が樹脂シートに埋め込まれた状態を示す図である(d)同じく本圧着工程において半導体チップが熱加圧された状態を示す図である。(A) It is a figure which shows the state which the attachment for main crimping | compression-bonding of this crimping | compression-bonding head and a resin sheet approach the semiconductor chip temporarily fixed on the to-be-joined object in the final crimping | compression-bonding process of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. FIG. 5B is a diagram showing a state in which the main crimping attachment and the resin sheet are in contact with the semiconductor chip in the final crimping step. FIG. 8C is a diagram in which the electrode on the upper surface of the semiconductor chip is embedded in the resin sheet in the final crimping step. (D) It is a figure which similarly shows the state by which the semiconductor chip was heat-pressed in this crimping | compression-bonding process. (a)本発明の第一実施形態に係る実装装置の本圧着工程において熱圧着が完了した状態を示す図である(b)同じく本圧着工程後に本圧着用アタッチメントおよび樹脂シートが半導体チップから上方に移動した状態を示す図である(c)同じく本圧着工程後に本圧着用アタッチメントから樹脂シートを離間した状態を示す図である。(A) It is a figure which shows the state by which the thermocompression bonding was completed in the main press-bonding process of the mounting apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention. (B) Similarly, after the main press-bonding process, the main press-fit attachment and the resin sheet are above the semiconductor chip. It is a figure which shows the state which moved to (c) It is a figure which shows the state which spaced apart the resin sheet from the attachment for final press bonding similarly after a final press bonding process. (a)半導体チップの電極が樹脂シートに埋没したイメージ図である(b)半導体チップの電極が樹脂シートに埋没する一例を示す図である。(A) It is an image figure where the electrode of the semiconductor chip was buried in the resin sheet. (B) It is a figure showing an example where the electrode of the semiconductor chip is buried in the resin sheet. 本発明の第二実施形態に係る実装装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the mounting apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention. (a)本発明の第二実施形態に係る実装装置の本圧着工程において被接合物上に仮固定された半導体チップに本圧着ヘッドの本圧着用アタッチメントが接近する状態を示す図である(b)同じく本圧着工程において本圧着用アタッチメントが半導体チップに当接した状態を示す図である(A) It is a figure which shows the state which the attachment for main press-bonding of this press-fit head approaches the semiconductor chip temporarily fixed on the to-be-joined object in the main press-bonding process of the mounting apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention. ) Similarly, in the final crimping step, the final crimping attachment is in contact with the semiconductor chip. 従来のフリップチップボンダーの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional flip chip bonder. 下面のみに電極を有する半導体チップを従来のフリップチップボンダーの熱圧着ヘッドが保持している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the thermocompression-bonding head of the conventional flip chip bonder hold | maintains the semiconductor chip which has an electrode only in the lower surface. 上下両面に電極を有する半導体チップを従来のフリップチップボンダーの熱圧着ヘッドが保持している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the thermocompression-bonding head of the conventional flip chip bonder hold | maintains the semiconductor chip which has an electrode on both upper and lower surfaces. 上下両面に電極を有する半導体チップを従来のフリップチップボンダーで熱圧着する際に発生するアウトガスについて説明する図である。It is a figure explaining the outgas generate | occur | produced when the semiconductor chip which has an electrode on both upper and lower surfaces is thermocompression-bonded with the conventional flip chip bonder. 従来のフリップチップボンダーで熱圧着ヘッドのアタッチメントに凹部を設けて上下両面に電極を有する半導体チップを保持する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which provided the recessed part in the attachment of a thermocompression-bonding head with the conventional flip chip bonder, and hold | maintained the semiconductor chip which has an electrode on both upper and lower surfaces. 従来のフリップチップボンダー熱圧着ヘッドのアタッチメントに凹部を設けて上下両面に電極を有する半導体チップを熱圧着する際に生じる問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem which arises when providing the recessed part in the attachment of the conventional flip chip bonder thermocompression bonding head, and carrying out the thermocompression bonding of the semiconductor chip which has an electrode on both upper and lower surfaces.

本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
まず、図1に示した本発明に係る一実施形態である実装装置1について説明する。以下の説明では仮圧着部2から本圧着部12へ被接合物Sを搬送する方向をX軸方向、これに直交するY軸方向、後述の仮圧着ヘッド7および本圧着ヘッド17の被接合物Sに垂直な移動方向をZ軸方向、Z軸を中心として回転する方向をθ方向として説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the mounting apparatus 1 which is one embodiment according to the present invention shown in FIG. 1 will be described. In the following description, the direction in which the workpiece S is transported from the temporary crimping portion 2 to the final crimping portion 12 is the X-axis direction, the Y-axis direction orthogonal thereto, The movement direction perpendicular to S will be described as the Z-axis direction, and the direction of rotation about the Z-axis will be described as the θ direction.

実装装置1で実装する半導体チップCは、図2のように貫通電極により上下両面に電極を有しており、下面の電極EBは先端部にはんだBSを有するはんだバンプとなっており、上面の電極ETも上面から数μm程度突起している。被接合物Sは、図2(a)に示すような基板S0、または図2(b)に示すような配線基板S0に半導体チップCが積層されたものである。また、本実施形態において、半導体チップCと被接合物Sとを接着する接着剤として、熱硬化性樹脂を主成分とする非導電性フィルム(以下「NCF」と記す)を用いている。NCFは被接合物Sの表面に貼り付けられているものとするが、これに限定されるものではなく、半導体チップCの下面に貼り付けられていてもよい。さらに、接着剤として熱硬化性樹脂を主成分とする非導電性ペースト(以下「NCP」と記す)を用いてもよい。   The semiconductor chip C mounted by the mounting apparatus 1 has electrodes on both upper and lower surfaces by through electrodes as shown in FIG. 2, and the lower electrode EB is a solder bump having a solder BS at the tip. The electrode ET also protrudes from the upper surface by about several μm. The object to be bonded S is obtained by stacking a semiconductor chip C on a substrate S0 as shown in FIG. 2A or a wiring substrate S0 as shown in FIG. In the present embodiment, a non-conductive film (hereinafter referred to as “NCF”) mainly composed of a thermosetting resin is used as an adhesive for bonding the semiconductor chip C and the article S to be bonded. The NCF is attached to the surface of the article to be bonded S, but is not limited to this, and may be attached to the lower surface of the semiconductor chip C. Further, a non-conductive paste (hereinafter referred to as “NCP”) mainly composed of a thermosetting resin may be used as an adhesive.

図1に示す実装装置1は、被接合物Sに半導体チップCを実装するものである。実装装置1は、仮圧着部2、本圧着部12、搬送機構21(図6参照)および制御部23(図6照)を備えている。   A mounting apparatus 1 shown in FIG. 1 mounts a semiconductor chip C on a workpiece S. The mounting apparatus 1 includes a provisional pressure bonding unit 2, a main pressure bonding unit 12, a transport mechanism 21 (see FIG. 6), and a control unit 23 (see FIG. 6).

仮圧着部2は、接着剤であるNCFによって被接合物Sに半導体チップCを仮圧着して仮固定するものである。仮圧着部2は、仮圧着用基台3、仮圧着用ステージ4、支持フレーム5、仮圧着ユニット6,仮圧着ヘッド7および仮圧着用画像認識装置10を備えている。   The temporary press-bonding portion 2 is for temporarily fixing the semiconductor chip C by temporarily press-bonding the semiconductor chip C to the article S to be bonded using NCF as an adhesive. The temporary pressure bonding unit 2 includes a temporary pressure bonding base 3, a temporary pressure bonding stage 4, a support frame 5, a temporary pressure bonding unit 6, a temporary pressure bonding head 7, and a temporary pressure bonding image recognition device 10.

仮圧着用基台3は、仮圧着部2を構成する主な構造体である。仮圧着用基台3は、仮圧着用ステージ4と支持フレーム5を支持している。   The temporary press bonding base 3 is a main structure constituting the temporary press bonding portion 2. The temporary pressure bonding base 3 supports a temporary pressure bonding stage 4 and a support frame 5.

仮圧着用ステージ4は、被接合物Sを保持しつつ、任意の位置に移動させるものである。仮圧着用ステージ4は、駆動ユニット4aに被接合物Sを吸着保持できる吸着テーブル4bが取り付けられ構成されている。仮圧着用ステージ4は、仮圧着用基台3に取り付けられ、駆動ユニット4aによって吸着テーブル4bをX軸方向およびY軸方向に移動できるように構成されている。すなわち、仮圧着用ステージ4は、仮圧着用基台3上において吸着テーブル4bに吸着された被接合物SをX軸方向およびY軸方向に移動できるように構成されている。なお、本実施形態において、仮圧着用ステージ4は、吸着により被接合物Sを保持しているがこれに限定されるものではない。   The temporary press-bonding stage 4 is to be moved to an arbitrary position while holding the workpiece S. The temporary press-bonding stage 4 is configured by attaching a suction table 4b capable of sucking and holding the workpiece S to the drive unit 4a. The temporary press-bonding stage 4 is attached to the temporary press-bonding base 3, and is configured so that the suction table 4b can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the drive unit 4a. That is, the temporary press-bonding stage 4 is configured to be able to move the workpiece S sucked by the suction table 4b on the temporary press-bonding base 3 in the X-axis direction and the Y-axis direction. In the present embodiment, the temporary press-bonding stage 4 holds the workpiece S by suction, but is not limited thereto.

支持フレーム5は、仮圧着ユニット6を支持するものである。支持フレーム5は、仮圧着用基台3の仮圧着用ステージ4の近傍からZ軸方向に向かって延びるように構成されている。   The support frame 5 supports the temporary pressure bonding unit 6. The support frame 5 is configured to extend in the Z-axis direction from the vicinity of the temporary pressure bonding stage 4 of the temporary pressure bonding base 3.

仮圧ユニットである仮圧着ユニット6は、仮圧着ヘッド7をZ軸方向とθ方向に移動させるものである。仮圧着ユニット6は、図示しないサーボモータとボールねじから構成される。仮圧着ユニット6は、サーボモータによってボールねじを回転させることによりボールねじの軸方向の駆動力を発生するように構成されている。仮圧着ユニット6は、ボールねじの軸方向が被接合物Sに対して垂直なZ軸方向の駆動力(加圧力)を発生するように構成されている。仮圧着ユニット6は、サーボモーターの出力を制御することによりZ軸方向の加圧力である仮圧荷重Ftを任意に設定できるように構成されている。なお、本実施形態において、仮圧着ユニット6は、サーボモータとボールねじとの構成としたが、これに限定されるものではなく、空圧アクチュエータ、油圧アクチュエータやボイスコイルモータから構成してもよい。   The temporary pressure bonding unit 6 which is a temporary pressure unit moves the temporary pressure bonding head 7 in the Z-axis direction and the θ direction. The temporary pressure bonding unit 6 includes a servo motor and a ball screw (not shown). The temporary pressure bonding unit 6 is configured to generate a driving force in the axial direction of the ball screw by rotating the ball screw by a servo motor. The temporary press-bonding unit 6 is configured to generate a driving force (pressing force) in the Z-axis direction in which the axial direction of the ball screw is perpendicular to the workpiece S. The temporary press-bonding unit 6 is configured such that a temporary pressure load Ft that is a pressurizing force in the Z-axis direction can be arbitrarily set by controlling the output of the servo motor. In the present embodiment, the provisional pressure bonding unit 6 has a configuration of a servo motor and a ball screw, but is not limited to this, and may be configured of a pneumatic actuator, a hydraulic actuator, or a voice coil motor. .

仮圧着ヘッド7は、半導体チップCを吸着保持して、仮圧着ユニット6の駆動力を半導体チップCに伝達するものである。仮圧着ヘッド7は、仮圧着ユニット6を構成している図示しないボールねじナットに取り付けられている。また、仮圧着ユニット6は、仮圧着用ステージ4と対向するように配置されている。また、仮圧着ヘッド7は、仮圧着ユニット6によってZ方向に移動されることで仮圧着用ステージ4に近接する。仮圧着ヘッド7の構成は図3に示すが、仮圧着ヘッド7には、仮圧着ヒータ8、仮圧着用アタッチメント9が設けられている。   The temporary pressure bonding head 7 sucks and holds the semiconductor chip C and transmits the driving force of the temporary pressure bonding unit 6 to the semiconductor chip C. The temporary pressure bonding head 7 is attached to a ball screw nut (not shown) that constitutes the temporary pressure bonding unit 6. Further, the temporary pressure bonding unit 6 is disposed so as to face the temporary pressure bonding stage 4. The temporary press-bonding head 7 is moved in the Z direction by the temporary press-bonding unit 6 so as to be close to the temporary press-bonding stage 4. The structure of the temporary pressure bonding head 7 is shown in FIG. 3, and the temporary pressure bonding head 7 is provided with a temporary pressure bonding heater 8 and a temporary pressure bonding attachment 9.

図3に示す仮圧着ヒータ8は、半導体チップCを加熱するためのものであり、カートリッジヒータから構成されている。ただし、カートリッジヒータに限定されるものではなく、ラバーヒータ等、半導体チップCを加熱することができるものであればよい。また、仮圧着ヒータ8は、仮圧着ヘッド7に組み込まれているが、これに限定されるものではなく、仮圧着用ステージ4に組み込んで、仮圧着用ステージ4側から被接合物Sを介してNCFを加熱する構成でもよい。更に、仮圧着ヘッド7および仮圧着用ステージ4の両方にヒータを組み込んだ構成としても良い。   The provisional pressure bonding heater 8 shown in FIG. 3 is for heating the semiconductor chip C, and is composed of a cartridge heater. However, the present invention is not limited to the cartridge heater, and any material that can heat the semiconductor chip C, such as a rubber heater, may be used. In addition, the temporary pressure bonding heater 8 is incorporated in the temporary pressure bonding head 7, but is not limited to this. The temporary pressure bonding heater 8 is incorporated in the temporary pressure bonding stage 4, and is connected to the object S from the temporary pressure bonding stage 4 side. The NCF may be heated. Furthermore, it is good also as a structure which incorporated the heater in both the temporary crimping head 7 and the stage 4 for temporary crimping.

仮圧着用アタッチメント9は、半導体チップCを保持するものである。仮圧着用アタッチメント9は、仮圧着ヘッド7に仮圧着用ステージ4と対向するように設けられている。仮圧着用アタッチメント9は、半導体チップCを位置決めしながら吸着保持できるように構成されている。また、仮圧着用アタッチメント9は、仮圧着ヒータ8によって加熱されるように構成されている。つまり、仮圧着用アタッチメント9は、半導体チップCを位置決め保持するとともに、仮圧着ヒータ8からの伝熱によって半導体チップCを加熱できるように構成されている。なお、仮圧着用アタッチメント9には、半導体チップCを吸着するための吸着穴90が設けられており、吸着穴90は減圧系91に連通されている。減圧系91を稼働することにより、吸着穴90内部は減圧され、仮圧着用アタッチメント9は半導体チップCを吸着保持する。ここで、図3では吸着穴90は1個のみとなっているが、これに限定されるものではなく複数あってもよく、吸着する半導体チップCの大きさに応じて増やしてもよい。   The temporary crimping attachment 9 holds the semiconductor chip C. The temporary crimping attachment 9 is provided on the temporary crimping head 7 so as to face the temporary crimping stage 4. The temporary crimping attachment 9 is configured to be able to suck and hold the semiconductor chip C while positioning it. The temporary crimping attachment 9 is configured to be heated by the temporary crimping heater 8. That is, the temporary crimping attachment 9 is configured to position and hold the semiconductor chip C and to heat the semiconductor chip C by heat transfer from the temporary crimping heater 8. The temporary pressure bonding attachment 9 is provided with a suction hole 90 for sucking the semiconductor chip C, and the suction hole 90 communicates with the decompression system 91. By operating the decompression system 91, the inside of the suction hole 90 is decompressed, and the temporary crimping attachment 9 sucks and holds the semiconductor chip C. Here, although only one suction hole 90 is shown in FIG. 3, the present invention is not limited to this, and there may be a plurality of suction holes 90, which may be increased according to the size of the semiconductor chip C to be sucked.

吸着穴90は、半導体チップC上面に突出した電極ETを避けた位置に設けることで、電極ETの頭頂部全面に加重を加えることができるため半導体チップC下面の電極EBに充分な力を加えることができる。   Since the suction hole 90 is provided at a position avoiding the electrode ET protruding from the upper surface of the semiconductor chip C, it is possible to apply a load to the entire top of the head of the electrode ET, so that a sufficient force is applied to the electrode EB on the lower surface of the semiconductor chip C. be able to.

なお、仮圧着用アタッチメント9の吸着穴90以外の部分の平面形状は、図4(a)のように、平坦であっても半導体チップCの上面と下面の間で生じる気圧差により保持することが可能であるが、図4(b)のように、半導体チップC上面の電極ETを収納するような凹部92を形成したものであってもよい。図4(b)のように凹部92を形成すると、仮圧着用アタッチメント9の表面に、半導体チップCの上面が密着するので、吸着状態の半導体チップCが横ズレする可能性が低減する。なお、仮圧着工程では、はんだ溶融およびNCF硬化に必要な高温も、NCF硬化時の粘度を上回るような圧力も必要ないので、仮圧着用アタッチメント9に凹部92を設けても、半導体チップCに対する加熱不十分という問題や、剪断応力によるダメージという問題は生じない。   Note that the planar shape of the portion other than the suction hole 90 of the temporary crimping attachment 9 is held by a pressure difference generated between the upper surface and the lower surface of the semiconductor chip C as shown in FIG. However, as shown in FIG. 4B, a recess 92 that accommodates the electrode ET on the upper surface of the semiconductor chip C may be formed. When the concave portion 92 is formed as shown in FIG. 4B, the upper surface of the semiconductor chip C is brought into close contact with the surface of the temporary press-bonding attachment 9, so that the possibility of the lateral displacement of the adsorbed semiconductor chip C is reduced. In addition, since the high temperature required for solder melting and NCF curing and the pressure exceeding the viscosity at the time of NCF curing are not required in the temporary crimping process, even if the recess 92 is provided in the temporary crimping attachment 9, the semiconductor chip C There is no problem of insufficient heating or damage due to shear stress.

ところで、仮圧着用アタッチメント9の半導体チップCを吸着する面の外周サイズは、、半導体チップCのサイズよりも小さくすることで、半導体チップCと被接合物Sの間からNCFがはみ出したとしても仮圧着用アタッチメント9に付着するという問題は生じない。仮圧着用アタッチメント9の各辺は、半導体チップCの各辺に対して0.1mmから0.5mm程度小さくすることが望ましい。   By the way, even if NCF protrudes from between the semiconductor chip C and the article to be bonded S by making the outer peripheral size of the surface for adsorbing the semiconductor chip C of the temporary crimping attachment 9 smaller than the size of the semiconductor chip C, The problem of adhering to the temporary crimping attachment 9 does not occur. Each side of the temporary crimping attachment 9 is desirably about 0.1 mm to 0.5 mm smaller than each side of the semiconductor chip C.

仮圧着用画像認識装置10は、画像によって半導体チップCと被接合物Sとの位置情報を取得するものである。仮圧着用画像認識装置10は、仮圧着用ステージ4に保持されている被接合物S上面の位置合わせマークと、仮圧着用アタッチメント9に保持されている半導体チップC下面の位置合わせマークとを画像認識して、被接合物Sと半導体チップCとの位置情報を取得するように構成されている。なお、被接合物Sの位置合わせマークとは、被接合物Sが配線基板S0のみの場合は配線基板S0に記された位置合わせマークを用い、被接合物Sが配線基板S0上に半導体チップCが積層されたものである場合は、配線基板S0に記された位置合わせマークまたは積層された最上層の半導体チップCの位置合わせマークを用いる。   The temporary press-bonding image recognition apparatus 10 acquires position information of the semiconductor chip C and the article S to be bonded by using an image. The temporary pressure bonding image recognition apparatus 10 includes an alignment mark on the upper surface of the workpiece S held on the temporary pressure bonding stage 4 and an alignment mark on the lower surface of the semiconductor chip C held on the temporary pressure bonding attachment 9. It is configured to recognize the image and acquire positional information of the object to be bonded S and the semiconductor chip C. The alignment mark of the object to be bonded S is the alignment mark written on the wiring substrate S0 when the object to be bonded S is only the wiring substrate S0, and the object to be bonded S is a semiconductor chip on the wiring substrate S0. When C is stacked, the alignment mark written on the wiring board S0 or the alignment mark of the stacked uppermost semiconductor chip C is used.

図1に示す本圧着部12は、半導体チップC下面の電極と被接合物S上面の電極とをはんだの溶着により接合するとともにNCFを熱硬化し、半導体チップCを被接合物Sの上に固定するものである。本圧着部12は、本圧着用基台13、本圧着用ステージ14、支持フレーム15、本圧着ユニット16、本圧着ヘッド17、および本圧着用画像認識装置20を備えている。   The main crimping portion 12 shown in FIG. 1 joins the electrode on the lower surface of the semiconductor chip C and the electrode on the upper surface of the workpiece S by welding of solder and thermally cures the NCF to place the semiconductor chip C on the workpiece S. It is to be fixed. The main crimping portion 12 includes a main crimping base 13, a main crimping stage 14, a support frame 15, a main crimping unit 16, a main crimping head 17, and a main crimping image recognition device 20.

本圧着用基台13は、本圧着部12を構成する主な構造体である。本圧着用基台13は充分な剛性を有するように構成されている。本圧着用基台13は、本圧着用ステージ14と支持フレーム15とを支持している。   The main press bonding base 13 is a main structure constituting the main press bonding portion 12. The base for pressure bonding 13 is configured to have sufficient rigidity. The main press bonding base 13 supports a main press bonding stage 14 and a support frame 15.

本圧着用ステージ14は、被接合物Sを保持しつつ、任意の位置に移動させるものである。本圧着用ステージ14は、駆動ユニット14aに被接合物Sを吸着保持できる吸着テーブル14bが取り付けられて構成されている。本圧着用ステージ14は、本圧着用基台13に取り付けられ、駆動ユニット14aによって吸着テーブル14bをX軸方向、Y軸方向およびθ方向に移動できるように構成されている。すなわち、本圧着用ステージ14は、本圧着用基台13上において吸着テーブル14bに吸着された被接合物SをX軸方向、Y軸方向、θ軸方向に移動できるように構成されている。なお、本実施形態において、本圧着用ステージ14は、吸着により被接合物Sを保持しているが、これに限定されるものではない。   The main crimping stage 14 is to move the workpiece S to an arbitrary position while holding the workpiece S. The main crimping stage 14 is configured by attaching a suction table 14b capable of sucking and holding the workpiece S to the drive unit 14a. The main press-bonding stage 14 is attached to the main press-bonding base 13 and is configured so that the suction table 14b can be moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-direction by the drive unit 14a. That is, the main press-bonding stage 14 is configured to be able to move the workpiece S sucked by the suction table 14b on the main press-bonding base 13 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction. In the present embodiment, the final press-bonding stage 14 holds the workpiece S by suction, but is not limited to this.

支持フレーム15は、本圧着ユニット16を支持するものである。支持フレーム15は、本圧着用基台13の本圧着用ステージ14の近傍からZ軸方向に向かって延びるように構成されている。   The support frame 15 supports the main crimping unit 16. The support frame 15 is configured to extend in the Z-axis direction from the vicinity of the main pressure bonding stage 14 of the main pressure bonding base 13.

加圧ユニットである本圧着ユニット16は、本圧着ヘッド17を移動させるものである。本圧着ユニット16は、図示しないサーボモータとボールねじとから構成される。本圧着ユニット16は、サーボモータによってボールねじを回転させることによりボールねじの軸方向の駆動力を発生するように構成されている。本圧着ユニット16は、ボールねじの軸方向が被接合物Sに対して垂直なZ軸方向になるように支持フレーム15に取り付けられている。つまり、本圧着ユニット16は、Z軸方向の駆動力(加圧力)を発生できるように構成されている。本圧着ユニット16は、サーボモータの出力を制御することによりZ軸方向の加圧力である本圧荷重Fpを任意に設定できるように構成されている。なお、本実施形態において、本圧着ユニット16は、サーボモータとボールねじとの構成としたが、これに限定されるものではなく、空圧アクチュエータ、油圧アクチュエータやボイスコイルモータから構成してもよい。本圧着ユニット16の加圧力は、半導体チップCの電極の数や、被接合物Sとの電極同士の接触面積に応じて可変できるよう制御される。   The main pressure bonding unit 16 that is a pressure unit moves the main pressure bonding head 17. The main crimping unit 16 includes a servo motor and a ball screw (not shown). The main crimping unit 16 is configured to generate a driving force in the axial direction of the ball screw by rotating the ball screw with a servo motor. The main crimping unit 16 is attached to the support frame 15 so that the axial direction of the ball screw is in the Z-axis direction perpendicular to the workpiece S. That is, the main crimping unit 16 is configured to generate a driving force (pressing force) in the Z-axis direction. The main crimping unit 16 is configured such that a main pressure load Fp, which is a pressing force in the Z-axis direction, can be arbitrarily set by controlling the output of the servo motor. In the present embodiment, the main pressure bonding unit 16 has a servo motor and a ball screw. However, the present invention is not limited thereto, and may be a pneumatic actuator, a hydraulic actuator, or a voice coil motor. . The pressurizing force of the main crimping unit 16 is controlled so as to be variable according to the number of electrodes of the semiconductor chip C and the contact area between the electrodes with the workpiece S.

本圧着ヘッド17は、本圧着ユニット16の駆動力を半導体チップCに伝達するものである。本圧着ヘッド17は、本圧着ユニット16を構成している図示しないボールねじナットに取り付けられている。つまり、本圧着ユニット16は、本圧着用ステージと対向するように配置されている。つまり、本圧着ヘッド17は、本圧着ユニット16によってZ軸方向に移動されることで、本圧着用ステージ14に近接する。本圧着ヘッド17の構成を図5に示すが、本圧着ヘッド17には、本圧着ヒータ18および本圧着用アタッチメント19が設けられている。   The main pressure bonding head 17 transmits the driving force of the main pressure bonding unit 16 to the semiconductor chip C. The main crimping head 17 is attached to a ball screw nut (not shown) constituting the main crimping unit 16. That is, the main crimping unit 16 is disposed so as to face the final crimping stage. That is, the main press-bonding head 17 is moved in the Z-axis direction by the main press-bonding unit 16 and thereby comes close to the main press-bonding stage 14. The configuration of the main pressure bonding head 17 is shown in FIG. 5, and the main pressure bonding head 17 is provided with a main pressure bonding heater 18 and a main pressure bonding attachment 19.

樹脂シート供給機構22は、樹脂シート巻出部22Sおよび樹脂シート巻取部22Rを構成要素として、樹脂シート巻出部22Sに巻かれたテープ状の樹脂シートPを本圧着用アタッチメント19と半導体チップCの間に供給した後に樹脂シート巻取部22Rで巻取るものである。樹脂シート供給機構22には、樹脂シート巻出部22Sと樹脂シート巻取部22R以外に、樹脂シートPを安定に搬送するためのガイドロール等があってもよい。ここで、樹脂シートPとしては、柔軟性を有しつつ、耐熱性に優れ、半導体チップに対する防着性にも優れている材料が好ましく、この特性を備えた材料として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂が好適である。また、厚みとしては、機械的強度を保持しつつも半導体チップへの熱伝導性も考慮して20〜50μm程度が好ましい。   The resin sheet supply mechanism 22 includes the resin sheet unwinding portion 22S and the resin sheet unwinding portion 22R as components, and the tape-shaped resin sheet P wound around the resin sheet unwinding portion 22S is attached to the main pressure bonding attachment 19 and the semiconductor chip. After being supplied during C, it is taken up by the resin sheet take-up portion 22R. In addition to the resin sheet unwinding part 22S and the resin sheet winding part 22R, the resin sheet supply mechanism 22 may include a guide roll for stably transporting the resin sheet P. Here, as the resin sheet P, a material having flexibility, excellent heat resistance, and excellent adhesion to a semiconductor chip is preferable. Polytetrafluoroethylene (PTFE) is used as a material having this characteristic. ), A fluororesin such as tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) is preferred. The thickness is preferably about 20 to 50 μm considering the thermal conductivity to the semiconductor chip while maintaining the mechanical strength.

図5に示す本圧着ヒータ18は、半導体チップCを加熱するためのものである。本圧着ヒータ18は、カートリッジヒータから構成され、本圧着ヘッド17に組み込まれている。本実施形態において、本圧着ヒータ18はカートリッジヒータから構成されているが、これに限定されるものではなく、セラミックヒータ、ラバーヒータ等、半導体チップCを所定の温度まで加熱することができるものであればよい。   The main press heater 18 shown in FIG. 5 is for heating the semiconductor chip C. The main crimping heater 18 is composed of a cartridge heater and is incorporated in the main crimping head 17. In the present embodiment, the main crimping heater 18 is composed of a cartridge heater, but is not limited to this, and can heat the semiconductor chip C to a predetermined temperature, such as a ceramic heater or a rubber heater. I just need it.

本圧着用アタッチメント19は、樹脂シートPを介して半導体チップCを加圧するものである。本圧着用アタッチメント19は、本圧着ヘッド17に本圧着用ステージ14と対面するように設けられている。さらに、本圧着用アタッチメント19は、本圧着ヒータ18によって加熱されるように構成されている。つまり、本圧着用アタッチメント19は、半導体チップCを加圧すると同時に、本圧着ヒータ18からの伝熱によって加熱できるように構成されている。なお、仮圧着用アタッチメント9と異なり、本圧着用アタッチメント19は半導体チップCを吸着保持する必要がないので、吸着穴はなくてもよい。   The main pressure bonding attachment 19 presses the semiconductor chip C through the resin sheet P. The main pressure bonding attachment 19 is provided on the main pressure bonding head 17 so as to face the main pressure bonding stage 14. Further, the main crimping attachment 19 is configured to be heated by the main crimping heater 18. That is, the main crimping attachment 19 is configured to be heated by heat transfer from the main crimping heater 18 at the same time as the semiconductor chip C is pressurized. Unlike the provisional pressure bonding attachment 9, the main pressure bonding attachment 19 does not need to suck and hold the semiconductor chip C, and therefore may not have a suction hole.

樹脂シートPにより、本圧着時に半導体チップCからNCFがはみ出しても本圧着用アタッチメント19に付着することがないので、本圧着用アタッチメント19は圧着面の外周サイズを半導体チップCよりも大きくすることができる。そのため、半導体チップCの周辺部まで全面に熱を伝えることができ、半導体チップC外周にはみだしたNCFのフィレット形状を安定させ、接合強度を高めることができる。また、半導体チップCを圧着する面の外周サイズを、実装のピッチサイズよりも小さくすることで、隣接半導体チップC間での干渉を抑えて本圧着を行うことができる。なお、本圧着用アタッチメント19には、効率よく熱を伝えるために50W/mK以上の熱伝導率を有する材料を用いることが好ましい。   Since the resin sheet P prevents the NCF from sticking out of the semiconductor chip C during the main bonding, it does not adhere to the main bonding attachment 19, so that the main bonding attachment 19 has a larger outer peripheral size than the semiconductor chip C. Can do. Therefore, heat can be transmitted to the entire surface of the semiconductor chip C, the NCF fillet shape protruding from the outer periphery of the semiconductor chip C can be stabilized, and the bonding strength can be increased. Further, by making the outer peripheral size of the surface to which the semiconductor chip C is pressure-bonded smaller than the mounting pitch size, it is possible to perform the main pressure bonding while suppressing interference between adjacent semiconductor chips C. In addition, it is preferable to use a material having a thermal conductivity of 50 W / mK or more for the main body attachment 19 for efficiently transferring heat.

本圧着アタッチメント19は、本圧着ヒータ18と分離されていて脱着できる構成であれば、安価であり、交換することで複数品種に対応できて好ましいが、一体型の構造であってもよい。   The main crimp attachment 19 is preferably inexpensive if it is separated from the main crimp heater 18 and can be attached to and detached from it.

本圧着用画像認識装置20は、画像によって半導体チップCと被接合物Sとの位置情報を取得するものである。本圧着用画像認識装置20は、被接合物Sを構成する配線基板S0上面の位置合わせマークと、被接合物Sに仮固定された半導体チップC上面の位置合わせマークとを画像認識して、被接合物Sと半導体チップCとの位置情報を取得するように構成されている。   The main image-recognition apparatus 20 for pressure bonding acquires position information between the semiconductor chip C and the object S to be bonded by an image. The image bonding apparatus 20 for press bonding recognizes an image of the alignment mark on the upper surface of the wiring board S0 constituting the object to be bonded S and the alignment mark on the upper surface of the semiconductor chip C temporarily fixed to the object to be bonded S, The position information of the article to be bonded S and the semiconductor chip C is obtained.

搬送機構21は、仮圧着部2と本圧着部12との間で被接合物Sの受け渡しを行うものである。搬送機構21は、仮圧着部2の仮圧着用ステージ4で半導体チップCが仮圧着された被接合物Sを本圧着部12の本圧着用ステージ14に搬送できるように構成されている。   The transport mechanism 21 delivers the workpiece S between the temporary press-bonding portion 2 and the main press-bonding portion 12. The transport mechanism 21 is configured to be able to transport the article S to which the semiconductor chip C is temporarily press-bonded by the pre-bonding stage 4 of the temporary press-bonding section 2 to the final press-bonding stage 14 of the main press-bonding section 12.

搬送機構21には、被接合物Sをθ方向に回転させる機能を持たせてもよい。こうすることで、本圧着部12にθ方向に回転させる機構が不要となり、X方向およびY軸方向のみに移動する機構とすることで、剛性の高い本圧着用ステージ14にすることができ、高い荷重を受けることができ、多数の電極を有する半導体チップCの実装に対応できる。   The transport mechanism 21 may have a function of rotating the workpiece S in the θ direction. By doing so, a mechanism for rotating the main crimping portion 12 in the θ direction becomes unnecessary, and by making a mechanism that moves only in the X direction and the Y-axis direction, a highly rigid main crimping stage 14 can be obtained. It can receive a high load and can be used for mounting a semiconductor chip C having a large number of electrodes.

図6に示すように、制御部23は、仮圧着部2、本圧着部12および搬送機構21等を制御するものである。制御部23は、具体的には、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。制御部23は、仮圧着部2、本圧着部12および搬送機構21等を制御するための種々のプログラムやデータが格納されている。   As shown in FIG. 6, the control unit 23 controls the temporary crimping unit 2, the final crimping unit 12, the transport mechanism 21, and the like. Specifically, the control unit 23 may have a configuration in which a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and the like are connected by a bus, or may be configured by a one-chip LSI or the like. The control unit 23 stores various programs and data for controlling the temporary crimping unit 2, the main crimping unit 12, the transport mechanism 21, and the like.

制御部23は、仮圧着用ステージ4と本圧着用ステージ14とに接続され、仮圧着用ステージ4と本圧着用ステージ14のX軸方向、Y軸方向、θ軸方向の移動量をそれぞれ制御することができる。   The control unit 23 is connected to the temporary crimping stage 4 and the final crimping stage 14 and controls the movement amounts of the temporary crimping stage 4 and the final crimping stage 14 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θ-axis direction, respectively. can do.

制御部23は、樹脂シート供給機構22に接続され、本圧着アタッチメント19直下の樹脂シートPの搬送を制御することができる。   The control unit 23 is connected to the resin sheet supply mechanism 22 and can control the conveyance of the resin sheet P immediately below the main pressure bonding attachment 19.

制御部23は、仮圧着ヒータ8と本圧着ヒータ18とに接続され、仮圧着ヒータ8と本圧着ヒータ18との温度をそれぞれ制御することができる。特に、制御部23は、本圧着ヘッド17の加圧時における平均温度をNCFの硬化開始温度(後述の基準温度Ts)以上かつはんだの融点以上の温度からなる一定範囲内に維持することができる。   The control unit 23 is connected to the temporary pressure bonding heater 8 and the main pressure bonding heater 18, and can control the temperatures of the temporary pressure bonding heater 8 and the main pressure bonding heater 18, respectively. In particular, the control unit 23 can maintain the average temperature at the time of pressurization of the main pressure bonding head 17 within a certain range including a temperature not lower than the NCF curing start temperature (reference temperature Ts described later) and not lower than the melting point of the solder. .

制御部23は、仮圧着ユニット6と本圧着ユニット16とに接続され、仮圧着ユニット6と本圧着ユニット16のZ軸方向の加圧力をそれぞれ制御することができる。   The control unit 23 is connected to the temporary pressure bonding unit 6 and the main pressure bonding unit 16 and can control the applied pressure in the Z-axis direction of the temporary pressure bonding unit 6 and the main pressure bonding unit 16.

制御部23は、仮圧着用アタッチメント9の吸着穴90に連通した減圧系91に接続され、仮圧着アタッチメント9の吸着状態を制御することができる。   The control unit 23 is connected to a decompression system 91 that communicates with the suction hole 90 of the temporary crimping attachment 9, and can control the suction state of the temporary crimping attachment 9.

制御部23は、仮圧着用画像認識装置10と本圧着用画像認識装置20に接続され、仮圧着用画像認識装置10と本圧着用画像認識装置20とをそれぞれ制御し、半導体チップCと被接合物Sとの位置情報を取得することができる。   The control unit 23 is connected to the temporary pressure-bonding image recognition device 10 and the main pressure-bonding image recognition device 20, and controls the temporary pressure-bonding image recognition device 10 and the main pressure-bonding image recognition device 20, respectively. Position information with the bonded object S can be acquired.

制御部23は、搬送機構21に接続され、搬送機構21を制御することができる。   The control unit 23 is connected to the transport mechanism 21 and can control the transport mechanism 21.

以下では、図7から図9用いて、本発明に係る実装装置1の仮圧着工程と本圧着工程について説明するが、まず、NCFの特性について説明する。   Hereinafter, the temporary crimping process and the final crimping process of the mounting apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9. First, the characteristics of the NCF will be described.

図7に示すように、NCFは、その温度に応じて粘度が変動する。具体的には、熱硬化性樹脂を主成分として構成されるNCFは、樹脂の特性から定まる硬化開始温度である基準温度Ts未満の温度域においては硬化することなく、可逆的に温度上昇に伴って粘度が低くなる性質を示す。一方、NCFは、基準温度Ts以上の温度域においては硬化し、不可逆的に温度上昇に伴って、粘度が高くなる性質を示す。また、基準温度Ts未満ではアウトガスは殆ど発生しないが、基準温度Ts以上に加熱するとアウトガスが発生し易くなる。   As shown in FIG. 7, the viscosity of NCF varies depending on its temperature. Specifically, NCF composed mainly of a thermosetting resin does not cure in the temperature range below the reference temperature Ts, which is the curing start temperature determined from the resin characteristics, and reversibly increases with temperature. The viscosity is lowered. On the other hand, NCF is hardened in a temperature range equal to or higher than the reference temperature Ts, and irreversibly exhibits a property that its viscosity increases as the temperature rises. Further, outgas is hardly generated at a temperature lower than the reference temperature Ts, but outgas is easily generated when the temperature is higher than the reference temperature Ts.

実装装置1は、仮圧着工程において、仮圧着部2の仮圧着用アタッチメント9に吸着保持した半導体チップCを仮圧着ヒータ8によって所定の仮圧温度Ttまで加熱する。ここで、仮圧温度Ttは、NCFを硬化させず、アウトガスも発生させないために基準温度Tsよりも低く設定されている。一方において、仮圧温度Ttが低すぎるとNCFの粘度が高いため、被接合物Sに半導体チップCを仮固定することが難しくなる。このため、基準温度Tsと仮圧温度Ttの差が40℃を超えることは好ましくない。すなわち、基準温度Tsと仮圧温度Ttの差は、0℃より大で40℃より小であることが好ましく、10℃以上で30℃以下に設定することが更に望ましい。具体的な設定値としては、NCFの組成によって異なるが、Ttを120℃以下にしておけばアウトガスの発生は殆どなく、更に望ましくは100℃以下が良い。   The mounting apparatus 1 heats the semiconductor chip C sucked and held on the temporary pressure bonding attachment 9 of the temporary pressure bonding portion 2 to a predetermined temporary pressure temperature Tt by the temporary pressure bonding heater 8 in the temporary pressure bonding process. Here, the temporary pressure temperature Tt is set lower than the reference temperature Ts in order not to cure the NCF and to generate no outgas. On the other hand, if the temporary pressure temperature Tt is too low, the viscosity of the NCF is high, so that it is difficult to temporarily fix the semiconductor chip C to the workpiece S. For this reason, it is not preferable that the difference between the reference temperature Ts and the temporary pressure temperature Tt exceeds 40 ° C. That is, the difference between the reference temperature Ts and the preliminary pressure temperature Tt is preferably greater than 0 ° C. and less than 40 ° C., and more preferably set to 10 ° C. or more and 30 ° C. or less. The specific set value varies depending on the NCF composition, but if Tt is 120 ° C. or less, almost no outgas is generated, and more preferably 100 ° C. or less.

図8(a)に示すように、実装装置1は、仮圧温度Ttに加熱された半導体チップCを仮圧着ユニット6によって被接合物Sに向かってZ軸方向に移動させる。図8(b)に示すように、被接合物Sに向かって移動された半導体チップC下面の電極は、被接合物Sに貼られたNCFに接触する。半導体チップCは、下面電極EBがNCFに接触したことで、仮圧着ユニット6から仮圧加重FtがZ軸方向に加わる。   As shown in FIG. 8A, the mounting apparatus 1 moves the semiconductor chip C heated to the temporary pressure temperature Tt toward the article to be bonded S in the Z-axis direction by the temporary pressure bonding unit 6. As shown in FIG. 8B, the electrode on the lower surface of the semiconductor chip C moved toward the workpiece S comes into contact with the NCF attached to the workpiece S. In the semiconductor chip C, the provisional pressure load Ft is applied in the Z-axis direction from the provisional pressure bonding unit 6 because the lower surface electrode EB is in contact with the NCF.

半導体チップCは、仮圧着ヒータ8によって加熱されることで、半導体チップC下面の電極EB(および半導体チップCの下面)と接触したNCFの粘度が下がり、仮圧着ユニット6によって被接合物Sに向かって加圧される。そして、NCFが加圧荷重Ftにより変形していく。この際、半導体チップCには、仮圧加重Ftに対してNCFの粘性抵抗による反力が生じる。半導体チップCに生じるNCFの粘性抵抗による反力は、被接合物Sと半導体チップCとにはさみこまれたNCFの変形量に応じて増加する。このため、仮圧加重Ftで加圧されている半導体チップCは、仮圧加重Ftにつり合う粘性抵抗による反力が生じるNCFの変形量に到達するとZ軸方向の位置が定まる(図8(c))。   The semiconductor chip C is heated by the temporary pressure bonding heater 8, so that the viscosity of the NCF in contact with the electrode EB on the lower surface of the semiconductor chip C (and the lower surface of the semiconductor chip C) is lowered. Pressurized. Then, the NCF is deformed by the pressurizing load Ft. At this time, a reaction force due to the viscous resistance of NCF is generated in the semiconductor chip C against the temporary pressure load Ft. The reaction force due to the viscous resistance of the NCF generated in the semiconductor chip C increases according to the deformation amount of the NCF sandwiched between the workpiece S and the semiconductor chip C. For this reason, when the semiconductor chip C pressurized with the temporary pressure load Ft reaches the deformation amount of the NCF that generates a reaction force due to the viscous resistance balanced with the temporary pressure load Ft, the position in the Z-axis direction is determined (FIG. 8C )).

すなわち、仮圧着工程における半導体チップCのZ軸方向の位置は、仮圧加重FtとNCFの粘度によって定まる。したがって、実装装置1は、仮圧着部2において、仮圧着ユニット6による仮圧加重FtとNCFの粘度を設定するための仮圧着ヒータ8の温度とによって被接合物Sの電極ESと半導体チップC下面の電極EBとの間隔を所定範囲に調整することができる。   That is, the position of the semiconductor chip C in the Z-axis direction in the temporary pressure bonding step is determined by the temporary pressure load Ft and the viscosity of the NCF. Therefore, the mounting apparatus 1 uses the provisional pressure bonding unit 2 to adjust the electrode ES of the workpiece S and the semiconductor chip C according to the provisional pressure load Ft by the provisional pressure bonding unit 6 and the temperature of the provisional pressure bonding heater 8 for setting the viscosity of NCF. The distance from the lower surface electrode EB can be adjusted to a predetermined range.

この過程において、仮圧温度Ttは図7における基準温度Tsよりも低いことからアウトガスは殆ど発生しない。このため、仮圧着用アタッチメント9の表面や吸着穴90の内部にアウトガスの成分が付着することもない。   In this process, the temporary pressure temperature Tt is lower than the reference temperature Ts in FIG. For this reason, an outgas component does not adhere to the surface of the attachment 9 for temporary pressure bonding or the inside of the suction hole 90.

次に、本発明に係る実装装置1の本圧着工程について説明する、図9に示すように、実装装置1は、本圧着工程において、本圧着ユニット16によって、樹脂シートPを介して本圧着用アタッチメント19を、被接合物Sに仮固定された半導体チップCの上面に突出した電極ETの頭頂部に当接させる(図9(a)、図9(b))。次いで、電極ETが樹脂シートPに埋没するまで押し込む(図9(c))。半導体チップCは、本圧着ヒータ18によって本圧着用アタッチメント19、樹脂シートPを介して、半導体チップC全面にわたって所定の本圧温度Tpまで加熱される。これに伴って、半導体チップC下面の電極EBとNCFは加熱された半導体チップCの熱が伝わり、電極EB先端のはんだBSも含めて、半導体チップCと略同一の本圧温度TPに加熱される。ここで、本圧温度Tpは、基準温度Ts以上かつはんだBSの融点以上の一定範囲内に設定されている。すなわち、実装装置1は、NCFが硬化する温度域であってNCFが所定の本圧粘度(硬度)になるとともに、はんだBSが溶融するように本圧着ヒータ18の温度を制御している。   Next, the main crimping process of the mounting apparatus 1 according to the present invention will be described. As shown in FIG. 9, the mounting apparatus 1 is used for the main crimping via the resin sheet P by the main crimping unit 16 in the final crimping process. The attachment 19 is brought into contact with the top of the electrode ET protruding from the upper surface of the semiconductor chip C temporarily fixed to the workpiece S (FIGS. 9A and 9B). Next, the electrode ET is pushed in until it is buried in the resin sheet P (FIG. 9C). The semiconductor chip C is heated to a predetermined main pressure temperature Tp over the entire surface of the semiconductor chip C by the main pressing heater 18 via the main pressing attachment 19 and the resin sheet P. As a result, the heat of the heated semiconductor chip C is transmitted to the electrodes EB and NCF on the lower surface of the semiconductor chip C, and is heated to substantially the same main pressure temperature TP as the semiconductor chip C, including the solder BS at the tip of the electrode EB. The Here, the main pressure temperature Tp is set within a certain range not less than the reference temperature Ts and not less than the melting point of the solder BS. That is, the mounting apparatus 1 controls the temperature of the main crimping heater 18 so that the NCF becomes a predetermined main pressure viscosity (hardness) in the temperature range where the NCF is cured, and the solder BS is melted.

実装装置1は、本圧温度Tpに加熱された半導体チップCを本圧着ユニット16によってZ軸方向に本圧加重Fpで加圧する。半導体チップCは、本圧着ユニット16によって被接合物Sに向かって加圧されることで、半導体チップC下面の電極EBと被接合物S上面の電極ESとの間隙をなくすように近接する(図9(d))。   The mounting apparatus 1 pressurizes the semiconductor chip C heated to the main pressure temperature Tp by the main pressure bonding unit 16 with the main pressure load Fp in the Z-axis direction. The semiconductor chip C is pressed toward the object to be bonded S by the main pressure bonding unit 16 so as to be close to each other so as to eliminate a gap between the electrode EB on the lower surface of the semiconductor chip C and the electrode ES on the upper surface of the object to be bonded S ( FIG. 9 (d)).

この際、NCFは、基準温度TS以上に加熱されているため硬化が始まるとともにアウトガスを発生する。しかし、本圧着用アタッチメント19は半導体チップCを吸着する必要がなく、このため、アウトガスが半導体チップC上面と本圧着用アタッチメント19の間の隙間に引き込まれるようなことはなく、アウトガスが半導体チップCの上面や本圧着用アタッチメント19の表面には殆ど付着しない。   At this time, since the NCF is heated to the reference temperature TS or higher, curing begins and outgas is generated. However, the main-bonding attachment 19 does not need to adsorb the semiconductor chip C. Therefore, the outgas is not drawn into the gap between the upper surface of the semiconductor chip C and the main-bonding attachment 19, and the outgas is not absorbed into the semiconductor chip. It hardly adheres to the upper surface of C or the surface of the main-bonding attachment 19.

本圧着工程での熱圧着が終了すると(図10(a))、本圧着用アタッチメント19は樹脂シートPとともに上昇する(図10(b))。樹脂シートPは本圧着後は半導体チップCの上面の突起電極ETが埋没した状態なので、本圧着用アタッチメント19のみを上昇させると、樹脂シートPが冷却され、収縮により電極ETから離間出来ない状態になるので、本圧着用アタッチメント19に密着した状態で上昇させるのが望ましい。その後、樹脂シートPを本圧着アタッチメント19の表面から離間させる(図10(c))。樹脂シートPを本圧着アタッチメント19表面から離間することにより、樹脂シート供給機構22は、樹脂シートPの搬送を行う事が容易になる。なお、本圧着部12は、本圧着ユニット16又と樹脂シート供給機構22のZ軸方向の相対距離を移動させる図示しない移動手段を備えており、この移動手段により樹脂シートPと本圧着アタッチメント19の接近および離間を行う。   When the thermocompression bonding in the main pressure bonding step is completed (FIG. 10A), the main pressure bonding attachment 19 rises together with the resin sheet P (FIG. 10B). Since the resin sheet P is in a state in which the protruding electrode ET on the upper surface of the semiconductor chip C is buried after the main pressure bonding, when only the main pressure bonding attachment 19 is raised, the resin sheet P is cooled and cannot be separated from the electrode ET due to shrinkage. Therefore, it is desirable to raise it in close contact with the main crimp attachment 19. Thereafter, the resin sheet P is separated from the surface of the main pressure bonding attachment 19 (FIG. 10C). By separating the resin sheet P from the surface of the main press attachment 19, the resin sheet supply mechanism 22 can easily carry the resin sheet P. The main crimping section 12 includes a moving means (not shown) that moves the relative distance in the Z-axis direction between the main crimping unit 16 and the resin sheet supply mechanism 22, and the resin sheet P and the main crimp attachment 19 are moved by the moving means. The approach and the separation are performed.

なお、図9(c)、9(d)および図10(a)において、電極ETが樹脂シートPに埋没する状態を、図11(a)のようなイメージ図で示しているが、実際には図11(b)に一例を示すように電極ETの周囲には隙間PVが形成されている。ただし、隙間PVの周囲で樹脂シートPは半導体チップCの上面に密着しているので、圧着ヒータ18の熱は、アタッチメント19、樹脂シートPを介して、半導体チップCに伝わる。   9C, 9D, and 10A, the state in which the electrode ET is buried in the resin sheet P is shown in an image diagram as shown in FIG. As shown in FIG. 11B, a gap PV is formed around the electrode ET. However, since the resin sheet P is in close contact with the upper surface of the semiconductor chip C around the gap PV, the heat of the crimp heater 18 is transmitted to the semiconductor chip C through the attachment 19 and the resin sheet P.

以下に、図12を用いて、本発明の第二実施形態に係る実装装置30について説明する。なお、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関しては、その具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。   Below, the mounting apparatus 30 which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated using FIG. In the following embodiments, the same points as those of the above-described embodiments will not be specifically described, and different portions will be mainly described.

図12の実装装置30は、仮圧着部2において、被接合物Sに半導体チップCを一つずつ仮固定することに関しては実装装置1と同じであるが、本圧着部32において被接合物Sに仮固定された複数の半導体チップCを一括して熱圧着する機能を有している。実装装置30の本圧着部32は、本圧着用基台33、本圧着用ステージ34、支持フレーム35、本圧着ユニット36、本圧着ヘッド37、および本圧着用画像認識装置40を備えており、実装装置1の本圧着部12と同様な構成および機能を有している。また、本圧着ヘッド37に、本圧着ヒータ38と本圧着アタッチメント39が設けられている。更に、図示はしていないが、本圧着アッタチメント39の圧着面と半導体チップCの間に樹脂シートPを供給する樹脂シート供給機構も構成要素として含まれている。本圧着用アタッチメント39は、図13(a)に示すように、半導体チップC単位で分割する構成となっている。また、被接合物Sおよび半導体チップCに厚さばらつきがあっても、複数の半導体チップCの加圧力を同等にするために、本圧着ヒータ38と本圧着用アタッチメント39の間に弾性体39aを挟みこんでいる。   The mounting apparatus 30 in FIG. 12 is the same as the mounting apparatus 1 in that the semiconductor chip C is temporarily fixed to the object to be bonded S one by one in the temporary pressure bonding part 2, but the object to be bonded S in the main pressure bonding part 32. And a plurality of semiconductor chips C temporarily fixed to each other. The main crimping section 32 of the mounting device 30 includes a main crimping base 33, a main crimping stage 34, a support frame 35, a main crimping unit 36, a main crimping head 37, and a main crimping image recognition device 40. It has the same configuration and function as the main crimping part 12 of the mounting apparatus 1. In addition, the main pressure bonding head 37 is provided with a main pressure bonding heater 38 and a main pressure bonding attachment 39. Further, although not shown, a resin sheet supply mechanism for supplying the resin sheet P between the pressure bonding surface of the main pressure bonding attachment 39 and the semiconductor chip C is also included as a constituent element. As shown in FIG. 13A, the main pressure bonding attachment 39 is configured to be divided in units of the semiconductor chip C. Further, even if there are variations in the thickness of the object to be bonded S and the semiconductor chip C, the elastic body 39a is provided between the main pressure bonding heater 38 and the main pressure bonding attachment 39 in order to equalize the pressure applied to the plurality of semiconductor chips C. Is sandwiched.

本圧着部32は、仮圧着された複数の半導体チップCを同じタイミング熱圧着するのであれば、1チップ毎に本圧着する本圧着ヘッドを複数配置した構成であってもよい。   The main press bonding part 32 may have a configuration in which a plurality of main press bonding heads that perform main press bonding for each chip are arranged as long as a plurality of temporarily bonded semiconductor chips C are subjected to thermocompression bonding at the same timing.

実装装置30の本圧着部32での半導体チップCの本圧着に際しては、実装装置1の本圧着部12吐同様に、樹脂シートPを介して本圧着用アタッチメント39を、被接合物Sに仮固定された半導体チップCの上面に突出した電極ETの頭頂部に当接させる(図13(a)、図13(b))。次いで、電極ETが樹脂シートPに埋没するまで押し込んでから(図13(c))、本圧温度Tpに加熱する。   In the final crimping of the semiconductor chip C at the final crimping portion 32 of the mounting apparatus 30, the final crimping attachment 39 is temporarily attached to the workpiece S via the resin sheet P in the same manner as the main crimping section 12 of the mounting apparatus 1. It is made to contact | abut to the top part of the electrode ET which protruded on the upper surface of the fixed semiconductor chip C (FIG. 13 (a), FIG.13 (b)). Next, the electrode ET is pushed in until it is buried in the resin sheet P (FIG. 13C), and then heated to the main pressure temperature Tp.

一般的に、仮圧着工程よりも本圧着工程に要する時間が長い。このため、図12の実装装置30では、第一実施形態の実装装置1と同様な作用効果が得られるとともに、複数の半導体チップを一括で本圧着することができるので、タクト短縮の効果も得られる。   Generally, the time required for the main pressure bonding process is longer than that for the temporary pressure bonding process. For this reason, in the mounting apparatus 30 of FIG. 12, since the effect similar to the mounting apparatus 1 of 1st embodiment is acquired, since several semiconductor chips can be finally crimped | bonded collectively, the effect of a tact shortening is also acquired. It is done.

1 実装装置
2 仮圧着部
3 仮圧着用基台
4 仮圧着用ステージ
5 支持フレーム
6 仮圧着ユニット
7 仮圧着ヘッド
8 仮圧着ヒータ
9 仮圧着用アタッチメント
10 仮圧着用画像認識装置
12 本圧着部
13 本圧着用基台
14 本圧着用ステージ
15 支持フレーム
16 本圧着ユニット
17 本圧着ヘッド
18 本圧着ヒータ
19 本圧着用アタッチメント
20 本圧着用画像認識装置
22 樹脂シート供給機構
22S 樹脂シート巻出部
22R 樹脂シート巻取部
23 制御部
90 吸着穴
91 減圧系
92 凹部
C 半導体チップ
P 樹脂シート
S 被接合物
EB 半導体チップ下面の電極
ET 半導体チップ上面の電極
ES 被接合物上面の電極
NCF 非導電性フィルム(接着剤)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mounting apparatus 2 Temporary pressure bonding part 3 Temporary pressure bonding base 4 Temporary pressure bonding stage 5 Support frame 6 Temporary pressure bonding unit 7 Temporary pressure bonding head 8 Temporary pressure bonding heater 10 Temporary pressure bonding attachment 10 Temporary pressure bonding image recognition apparatus 12 Main pressure bonding part 13 Main pressure bonding base 14 Final pressure bonding stage 15 Support frame 16 Maximum pressure bonding unit 17 Maximum pressure bonding head 18 Maximum pressure bonding heater 19 Maximum pressure bonding attachment 20 Maximum pressure bonding image recognition device 22 Resin sheet supply mechanism 22S Resin sheet unwinding portion 22R Resin Sheet take-up unit 23 Control unit 90 Suction hole 91 Depressurization system 92 Recess C Semiconductor chip P Resin sheet S Bonded object EB Electrode on the lower surface of the semiconductor chip ET Electrode on the upper surface of the semiconductor chip ES Electrode on the upper surface of the bonded object NCF Non-conductive film ( adhesive)

Claims (14)

上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、熱硬化性の接着剤を介した状態で熱圧着する実装装置であって、
前記半導体チップを吸着保持する仮圧着ヘッドを用いて、前記接着剤からアウトガスが発生しない温度で、前記被接合物上に仮圧着する仮圧着部と、
前記被接合物上に仮圧着された前記半導体チップを、加熱機能および加圧機能を有する本圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ下面の電極と前記被接合物上面の電極を接合するとともに前記接着剤を熱硬化させて、前記被接合物に本圧着する本圧着部とを備えていることを特徴とする実装装置。
A mounting device for thermocompression bonding a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces to a bonded object having an electrode on an upper surface thereof via a thermosetting adhesive, which is disposed on the lower side of the semiconductor chip,
Using a temporary pressure-bonding head that sucks and holds the semiconductor chip, a temporary pressure-bonding portion that temporarily pressure-bonds onto the object to be bonded at a temperature at which no outgas is generated from the adhesive;
The semiconductor chip temporarily bonded onto the object to be bonded is bonded to the electrode on the lower surface of the semiconductor chip and the electrode on the upper surface of the object to be bonded using a main pressure bonding head having a heating function and a pressure function. A mounting apparatus, comprising: a thermocompression bonding agent, and a main press-bonding portion that performs a main press-bonding to the object to be bonded.
請求項1に記載の実装装置であって、
前記本圧着ヘッドと前記被接合物に仮圧着された前記半導体チップの間に樹脂シートを供給する、樹脂シート供給機構を備えたことを特徴とする実装装置。
The mounting apparatus according to claim 1,
A mounting apparatus comprising a resin sheet supply mechanism that supplies a resin sheet between the main pressure bonding head and the semiconductor chip temporarily bonded to the object to be bonded.
請求項2に記載の実装装置であって、
前記仮圧着された半導体チップ上面の電極を、前記樹脂シートに埋め込んでから本圧着することを特徴とする実装装置。
The mounting apparatus according to claim 2,
A mounting apparatus, wherein the electrode on the upper surface of the temporarily bonded semiconductor chip is embedded in the resin sheet and then finally bonded.
請求項2または請求項3に記載の実装装置であって、
前記本圧着後に、前記本圧着ヘッド表面に前記樹脂シートを密着させた状態で、前記樹脂シートを前記半導体チップから離間させる機能を有している実装装置。
The mounting apparatus according to claim 2 or 3, wherein
A mounting apparatus having a function of separating the resin sheet from the semiconductor chip in a state where the resin sheet is in close contact with the surface of the main pressure bonding head after the main pressure bonding.
請求項4に記載の実装装置であって、
前記本圧着ヘッドと前記樹脂シートを離間させる移動手段を備えたことを特徴とする実装装置。
The mounting apparatus according to claim 4,
A mounting apparatus comprising a moving means for separating the main pressure bonding head from the resin sheet.
請求項1から請求項5の何れかに記載の実装装置であって、
前記仮圧着ヘッドの前記半導体チップを吸着保持する面に、前記半導体チップ上面の電極を収納する凹部を有していることを特徴とする実装装置。
The mounting apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A mounting apparatus comprising a recess for accommodating an electrode on an upper surface of the semiconductor chip on a surface of the temporary pressure-bonding head that holds the semiconductor chip by suction.
請求項1から請求項6の何れかに記載の実装装置であって、
前記接着剤からアウトガスが発生しない温度として、前記接着剤の硬化開始温度より低い温度を設定することを特徴とする実装装置。
The mounting apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The mounting apparatus, wherein a temperature lower than a curing start temperature of the adhesive is set as a temperature at which no outgas is generated from the adhesive.
上下両面に電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの下側に配置され、上面に電極を有する被接合物に、熱硬化性の接着剤を介した状態で熱圧着する実装方法であって、
前記半導体チップを吸着保持する仮圧着ヘッドを用いて、前記接着剤からアウトガスが発生しない温度で、前記被接合物上に仮圧着する仮圧着工程と、
前記被接合物上に仮圧着された前記半導体チップを、加熱機能および加圧機能を有する本圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ下面の電極と前記被接合物上面の電極を接合するとともに前記接着剤を熱硬化させて、前記被接合物に熱圧着する本圧着工程とからなることを特徴とする実装方法。
A mounting method in which a semiconductor chip having electrodes on both upper and lower surfaces is thermocompression bonded to a bonded object having an electrode on an upper surface thereof via a thermosetting adhesive, disposed on the lower side of the semiconductor chip,
Using a temporary pressure bonding head for adsorbing and holding the semiconductor chip, a temporary pressure bonding step of temporarily pressure bonding on the object to be bonded at a temperature at which no outgas is generated from the adhesive;
The semiconductor chip temporarily bonded onto the object to be bonded is bonded to the electrode on the lower surface of the semiconductor chip and the electrode on the upper surface of the object to be bonded using a main pressure bonding head having a heating function and a pressure function. A mounting method comprising: a main press-bonding step in which an agent is thermally cured and thermocompression-bonded to the object to be bonded.
請求項8に記載の実装方法であって、
前記本圧着ヘッドと前記被接合物に仮圧着された前記半導体チップの間に樹脂シートを供給する工程を有することを特徴とする実装方法。
The mounting method according to claim 8,
A mounting method comprising a step of supplying a resin sheet between the main pressure bonding head and the semiconductor chip temporarily bonded to the object to be bonded.
請求項9に記載の実装方法であって、
本圧着工程前に前記仮圧着された半導体チップ上面の電極を、前記樹脂シートに埋め込んでから本圧着することを特徴とする実装方法。
The mounting method according to claim 9, comprising:
A mounting method comprising: pre-crimping the electrode on the upper surface of the semiconductor chip, which has been pre-crimped before the main crimping step, after embedding it in the resin sheet.
請求項9または請求項10に記載の実装方法であって、
前記本圧着工程後に、前記本圧着ヘッド表面に前記樹脂シートを密着させた状態で、前記樹脂シートを前記半導体チップから離間させることを特徴とする実装方法。
The mounting method according to claim 9 or 10, wherein:
A mounting method comprising: separating the resin sheet from the semiconductor chip in a state where the resin sheet is in close contact with the surface of the main pressure bonding head after the main pressure bonding step.
請求項11に記載の実装方法であって、
前記樹脂シートを前記半導体チップから離間させた後に、前記本圧着ヘッドから前記樹脂シートを離間することを特徴とする実装方法。
The mounting method according to claim 11,
A mounting method comprising: separating the resin sheet from the main pressure-bonding head after separating the resin sheet from the semiconductor chip.
請求項8から請求項12の何れかに記載の実装方法であって、
前記半導体チップを吸着保持する面に、前記半導体チップ上面の電極を収納する凹部が形成された仮圧着ヘッドを用いて、前記半導体チップ上面の電極を収納した状態で仮圧着を行うことを特徴とする実装方法。
The mounting method according to any one of claims 8 to 12,
A temporary pressure bonding is performed in a state in which the electrodes on the upper surface of the semiconductor chip are accommodated using a temporary pressure bonding head in which a recess for accommodating the electrodes on the upper surface of the semiconductor chip is formed on the surface for sucking and holding the semiconductor chip. How to implement.
請求項8から請求項13の何れかに記載の実装方法であって、
前記接着剤からアウトガスが発生しない温度として、前記接着剤の硬化開始温度より低い温度を設定することを特徴とする実装方法。
The mounting method according to any one of claims 8 to 13,
A mounting method, wherein a temperature lower than a curing start temperature of the adhesive is set as a temperature at which no outgas is generated from the adhesive.
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