KR101134963B1 - 반도체 실장 장치 및 반도체 실장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 실장 장치 (1) 는, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 에 고정시키는 클램프 (3) 의 내부에, 플렉시블 기판 (6) 의 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 에어 분출 기구 (3b) 가 형성되어 있다. 따라서, 확실하게 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역에서의 전극부와 반도체 칩 (5) 의 외부 접속부 (5a) 를 접합할 수 있다.

Description

반도체 실장 장치 및 반도체 실장 방법{SEMICONDUCTOR MOUNTING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MOUNTING METHOD}
본 발명은, 반도체 칩을 플렉시블 기판에 실장시키기 위한 반도체 실장 장치 및 반도체 실장 방법에 관한 것이다.
최근 여러 가지 전자기기에 탑재?내장되는 반도체 장치에는, 예를 들어, TCP (Tape Carrier Package) 나 COF (Chip on film) 등의 플렉시블 (가요성) 기판을 이용하는 실장 기술이 사용되어, 실장의 고밀도화를 도모함과 함께 박형화, 경량화를 실현하고 있다.
상기 플렉시블 기판은, 폴리이미드 등으로 형성되는 테이프 기재, 및 그 위에 형성되는 도체 배선 등으로 구성된다. 도체 배선은, Cu 등을 사용해서 포토 에칭 등을 실시하여 형성된다. 이 도체 배선의 최표면에는 탑재 부품 등이 납땜되어 있는 경우도 있다. 또한, 도체 배선에 Cu 가 사용되는 경우에는, 도체 배선의 열화를 방지하기 위해서 도체 배선의 표면에 Sn 이나 Au 등이 피복되는 경우도 있다. 또한, 플렉시블 기판에서의 도체 배선이 형성되어 있는 면에는, 그 도체 배선을 보호하는 것을 목적으로 하여 외부 회로와의 접속 부분을 제외한 영역에 솔더 레지스트가 형성되어 있다.
한편, 통상적으로 플렉시블 기판은, 반도체 칩을 실장하는 TCP 나 COF 의 제작 공정에 있어서 장척 (長尺) 의 테이프 형상으로 되어 있다. 이로써, 각 제작 공정에서 사용되는 생산 장치로 플렉시블 기판을 계속해서 순차적으로 이송하는 것이 가능해지기 때문에, 모듈의 형성을 컨베이어 작업에 의해서 효율적으로 실시할 수 있다. 또한, 플렉시블 기판이 테이프 형상이기 때문에, 플렉시블 기판의 공급과 회수를 릴에 권취함으로써 실시할 수 있다. 따라서, 장척의 테이프 형상인 플렉시블 기판은 반도체 장치의 대량 생산에 유리하게 되어 있다.
이러한, 플렉시블 기판에 반도체 칩을 실장하기 위해서는, 도 3, 4 에 나타내는 것과 같은 반도체 실장 장치 (10) 가 사용된다. 종래의 반도체 실장 장치 (10) 에서는, 가열 스테이지 (2) 상에 플렉시블 기판 (6) 이 순차적으로 이송되어 오면, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 에 진공 흡착시키고, 또한 클램프 (30) 에 의해서 플렉시블 기판 (6) 을 눌러 잡는다. 그리고, 가열 툴 (4) 에 유지된 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 와 플렉시블 기판 (6) 의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부 (이너 리드) 를 위치맞춤하고 열압착시킨다.
이러한 종래의 반도체 실장 장치에는, 반도체 칩과 플렉시블 기판의 접착을 양호하게 실시하기 위해서, 반도체 칩을 플렉시블 기판에 실장한 직후에 냉각용 에어를 테이프면에 쐬여 급냉각시키는 것이 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본국 공개특허공보 「특개 2004-71608호 (2004년 3월 4일 공개)」
종래의 반도체 실장 장치에서는, 플렉시블 기판에 대한 반도체 칩 실장시, 연속적으로 반도체 칩을 실장하면, 가열 툴 및 가열 스테이지의 열에 의해서 클램프의 온도가 상승한다. 그 클램프의 온도가 플렉시블 기판으로 전달되어 플렉시블 기판의 테이프 기재 (예를 들어, 폴리이미드) 가 열팽창되기 때문에, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부 (도체 배선 중 반도체 칩의 범프와 접합되는 부분, 접속 포인트) 가 원래 있어야 될 위치로부터 어긋나는 경우가 있다. 또한, 테이프 기재 상의 도체 배선의 패턴 형상이 상이하면, 테이프 기재의 팽창하는 양이 상이하다. 그 때문에, 제품에 따라서 접속 포인트가 원래의 위치에서 어긋나서 배선되어 버리는 것이 있어, 반도체 칩의 범프와의 접속이 잘 이루어지지 않는 경우가 있다. 이러한 「어긋남」은, 반도체 장치로서의 신뢰성이 저하되는 원인으로 되어 있다.
또, 특허문헌 1 에서는, 테이프 기재의 도체 배선과 반도체 칩 전극과의 접합부를 냉각시키기 위해서 에어를 분출하고 있는데, 접합 전의 테이프를 식힌다는 발상은 없다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 이러한 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부의 어긋남을 없애고, 확실하게 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부와 반도체 칩의 외부 접속부를 접합시켜서, 신뢰성 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 실장 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관련된 반도체 실장 장치는 상기 과제를 해결하기 위해서, 테이프 기재 상에 도체 배선이 형성된 플렉시블 기판을 탑재하는 가열 스테이지와, 유지한 반도체 칩을 상기 가열 스테이지 상의 상기 플렉시블 기판에 탑재시키는 가열 툴을 구비하여, 상기 가열 툴에 의해 상기 반도체 칩의 외부 접속부와 상기 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부를 위치맞춤하고 열압착시키는 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시키는 고정 부재를 구비하고 있고, 상기 고정 부재에는, 그 내부에, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 에어 분출 기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 고정 부재의 내부에 형성된 에어 분출 기구에 의해, 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출한다. 여기서, 상기 에어 분출 기구에 의해 가열 스테이지보다 낮은 온도의 에어를 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 분출시키면, 플렉시블 기판의 테이프 기재의 열팽창을 억제할 수 있어, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부가 열팽창에 의해 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나는 것을 방지할 수 있다. 또, 이 전극부는, 상기 도체 배선의 일부로 이루어져 있다. 반도체 칩의 외부 접속부를 플렉시블 기판에 접합시키기 전에, 상기와 같이 반도체 칩 탑재 영역에 에어를 분출하여 냉각시켜 둠으로써, 그 후의 반도체 칩의 외부 접속부와 칩 탑재 영역의 전극부와의 접합시에, 칩 탑재 영역의 전극부와 반도체 칩의 외부 접속부를 접합 위치가 어긋나는 일없이 확실하게 접합시킬 수 있다.
한편, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부가 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나서 배선되어 있는 경우에, 상기 에어 분출 기구에 의해 가열 스테이지보다 높은 온도의 에어를 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 분출시키면, 플렉시블 기판의 테이프 기재를 열팽창시켜, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부를 원래 있어야 되는 위치로 복귀시킬 수 있다. 반도체 칩의 외부 접속부를 플렉시블 기판에 접합시키기 전에 상기와 같이 반도체 칩 탑재 영역에 에어를 분출하여 가열해 둠으로써, 그 후의 반도체 칩의 외부 접속부와 칩 탑재 영역의 전극부와의 접합시에, 칩 탑재 영역의 전극부와 반도체 칩의 외부 접속부를 접합 위치가 어긋나는 일없이 확실하게 접합시킬 수 있다.
이상의 점에서, 상기 구성에 의해, 접합 위치가 어긋나는 일없이 확실하게 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부와 반도체 칩의 외부 접속 단자를 접합시킬 수 있어, 신뢰성 높은 반도체 장치를 제조할 수 있는 반도체 실장 장치를 제공할 수 있다. 나아가, 에어 분출에 의해 플렉시블 기판 상의 이물질을 제거할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 특징, 및 우수한 점은 이하에 나타내는 기재에 의해서 충분히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 이익은, 첨부 도면을 참조한 하기 설명에 의해 명백해질 것이다.
도 1 은 본 실시의 일 형태인 반도체 실장 장치의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 반도체 실장 장치의 가열 스테이지 및 클램프를 위에서 보았을 때의 평면도이다.
도 3 은 종래의 반도체 실장 장치의 단면도이다.
도 4 는 종래의 반도체 실장 장치의 가열 스테이지 및 클램프를 위에서 보았을 때의 평면도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 실시의 일 형태에 관해서 도 1 및 2 에 기초하여 설명하면 다음과 같다. 또, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(반도체 실장 장치의 구성)
도 1 은 본 실시형태의 반도체 실장 장치 (1) 의 개략 단면도로서, 플렉시블 기판 (6) 에 반도체 칩 (5) 을 탑재하기 전의 상태를 나타내고 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 반도체 실장 장치 (1) 는, 밑에서부터 열을 부여하는 가열 스테이지 (2), 및 위에서부터 열과 압력을 부여하는 가열 툴 (4) 을 구비하고 있다. 그리고, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 에 고정시키는 클램프 (고정 부재 : 3) 를 구비하고 있다. 이 클램프 (3) 에는, 하기에서 상세하게 서술하겠지만, 반도체 칩 (5) 탑재 전의 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역 (반도체 칩 탑재 영역) 을 향하여 에어를 분출시키는 에어 분출구 (3a) 가 형성되어 있다.
가열 스테이지 (2) 의 상면 (압접면) 과 가열 툴 (4) 의 하면 (압접면) 은 평행하게 되어 있으며, 서로 대면하고 있다.
가열 스테이지 (2) 및 가열 툴 (4) 은, 반도체 칩 (5) 을 플렉시블 기판 (6) 에 열압착시키는 것이다. 도시하지 않은 이동 기구에 의해서, 가열 스테이지 (2) 상의 정위치에 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역이 오도록 플렉시블 기판 (6) 이 배치된다. 배치된 플렉시블 기판 (6) 밑에서부터, 가열 스테이지 (2) 가 상승하여 플렉시블 기판 (6) 을 진공 흡착시킨다. 또한, 가열 툴 (4) 은, 진공 흡착한 반도체 칩 (5) 을 범프 (5a) 를 밑으로 하여, 가열 스테이지 (2) 에 진공 흡착된 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역의 바로 위에 오도록 위치맞춤하여 배치시킨다. 그리고, 가열 툴 (4) 을 가열 스테이지 (2) 를 향하여 하강시키고 가압하여 압착시킨다. 본 실시형태에서는, 가열 스테이지 (2) 는 상승하고 또한 가열 툴 (4) 은 하강하지만, 타방이 이동하지 않는 구성이어도 된다.
여기서, 가열 스테이지 (2) 및 가열 툴 (4) 은 각각 가열 수단으로서 히터를 내장하고 있어 (도시 생략), 플렉시블 기판 (6) 및 반도체 칩 (5) 을 가열할 수 있게 되어 있다. 이 가열에 의해서, 반도체 칩 (5) 의 범프 (외부 접속 단자 : 5a) 와 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역에서의 이너 리드 (전극부) 를 열압착시킨다. 또, 히터를 제어함으로써 가열 스테이지 (2) 및 가열 툴 (4) 의 표면 온도가 조정된다. 본 실시형태에서는, 가열 스테이지 (2) 는 약 100 ℃, 가열 툴 (4) 은 약 400 ℃ 로 제어되는데, 이 수치에 한정되지는 않는다.
가열 스테이지 (2) 에는 진공 홈 (7) 이 형성되어 있고, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 에 고정시키기 위해서 사용된다. 진공 홈 (7) 은, 가열 스테이지 (2) 의 압접면으로부터 스테이지를 지나쳐 통과하여 형성되고, 콤프레서 등 (도시 생략) 에 연결되어 있다. 이 콤프레서 등에 의해서 진공 홈 (7) 내의 공기가 흡인되어 진공 홈 (7) 내부는 진공에 가까운 상태가 되어, 플렉시블 기판 (6) 이 가열 스테이지 (2) 상에 진공 흡착되어 고정된다. 또한, 가열 툴 (4) 에도 진공구멍이 형성되어 있으며, 상기와 동일하게, 반도체 칩 (5) 은 가열 툴에 진공 흡착되어 고정된다.
클램프 (3) 는, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 에 고정시키는 부재이다. 이하에 설명하겠지만, 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역이 가열 스테이지 (2) 상에 배치되기 전에는 가열 스테이지 (2) 와는 접하지 않은 상태로 가열 스테이지 (2) 상에 배치되어 있고, 칩 탑재 영역이 가열 스테이지 (2) 의 정위치에 배치되면 하강하여, 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지 (2) 로 밀어 눌러 고정시킨다. 또한, 클램프 (3) 는 그 내부에 형성된 에어 분출 기구 (3b) 에 의해서, 반도체 칩 (5) 실장 전의 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출한다.
클램프 (3) 의 재료는 열을 보유하기 어려운 재료, 예를 들어 스테인리스강, 세라믹 등이 바람직하다. 또는, 열을 보유하더라고 식기 쉬운 재료, 예를 들어, 알루미늄, 몰리브덴 등이 바람직하다.
클램프 (3) 의 내부에는 공동 (空洞) 이 있어, 에어가 흐르게 되어 있다. 에어로는, 공기 외에 N2 등의 기체여도 된다. 이 공동은, 에어를 클램프 (3) 의 공동으로 보내는, 예를 들어 콤프레서 등의 송풍 기구에 연결되어 있다. 또한, 공동으로 보내는 에어의 온도를 변화시키는, 예를 들어, 전열선, 히트 펌프 등의 온도 변환 기구가 형성되어 있어도 된다.
에어 분출 기구 (3b) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 에어가 클램프 (3) 의 내부에서부터 반도체 칩 (5) 실장 전의 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역을 향하여 분출되는 구성으로 되어 있다. 따라서, 에어 분출 기구 (3b) 에서의 에어 분출구 (3a) 의 분출면에서의 단면 형상은, 특히 칩 탑재 영역 전체에 에어가 쏘여지는 형상, 예를 들어 환형 (丸型), 타원 등이 바람직하다. 또한, 에어 분출구 (3a) 에서 분출되는 에어의 압력은, 예를 들어 0.05 ～ 1.0 MPa 가 바람직하다. 본 실시형태에서는, 상기 구멍과 에어 분출구 (3a) 로 에어 분출 기구 (3b) 가 구성되어 있다.
여기서, 플렉시블 기판 (6) 의 구성에 관해서 설명한다. 플렉시블 기판 (6) 은, 테이프 기재 (필름 기재), 그 테이프 기재 상에 포토 에칭 등에 의해 형성되는 도체 배선, 및, 도체 배선 패턴 위를 피복하는 솔더 레지스트 등으로 구성된다. 플렉시블 기판 (6) 은 반도체 칩 (5) 을 탑재시키는 칩 탑재 영역을 가지고 있고, 상기 도체 배선의 일부가 칩 탑재 영역에서 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 와 접합되는 전극으로 되어 있다.
테이프 기재는, 절연성을 가짐과 함께, 그 표면에 도체 배선을 형성할 수 있는 것이면 된다. 구체적으로는, 테이프 기재로는 폴리이미드나 폴리에스테르 등의 절연 필름이 사용된다. 도체 배선은 도전성을 가지고 있으면 되며, Cu 등이 바람직하게 사용되고, 포토 에칭 등에 의해서 배선 패턴으로서 형성된다. 도체 배선의 표면에는, 도체 배선의 열화를 방지하기 위해서 Sn 이나 Au 등이 피복되어 있는 경우도 있다. 또한, 플렉시블 기판 (6) 의 도체 배선이 형성되어 있는 면에는, 그 도체 배선을 보호하는 것을 목적으로 하여, 반도체 칩 탑재 영역의 전극과 같은 외부 회로와의 접속 부분을 제외한 영역에 솔더 레지스트가 형성되어 있다.
또한, 플렉시블 기판 (6) 은 장척의 테이프 형상으로 되어 있다. 요컨대, 장척 테이프 형상의 테이프 기재 위에 복수의 도체 배선 패턴이 형성되어 있고, 반도체 칩 (5) 이 실장되어, 모듈 (반도체 장치) 이 완성된 단계에서 각 모듈 단위로 테이프 기재가 절단된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 테이프 기재의 양측 가장자리에는 이송구멍 (6a) 이 소정의 간격으로 형성되어 있고, 이 이송구멍 (6a) 에 반송용 스프로킷 (도시 생략) 을 물리게 함으로써, 플렉시블 기판 (6) 이 길이 방향으로 이동한다. 따라서, 장척 테이프 형상의 플렉시블 기판 (6) 은 순차적으로 가열 스테이지 (2) 로 이송되고, 반도체 칩 (5) 이 실장된다.
이와 같이 플렉시블 기판 (6) 에 반도체 칩 (5) 을 연속적으로 실장해 나가면, 가열 툴 (4) 및 가열 스테이지 (2) 의 열에 의해서 클램프 (3) 의 온도가 점차 상승한다. 그 클램프 (3) 의 온도가 테이프로 전달되어, 테이프 기재가 열팽창된다. 또한, 테이프 기재 상의 도체 배선의 패턴 형상이 상이하면, 테이프 기재의 팽창하는 양이 상이하다. 그 때문에, 플렉시블 기판 (6) 의 제품에 따라서, 접속 포인트가 원래의 위치에서 어긋나서 배선되어 버리는 것이 있어, 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 와의 접속이 잘 이루어지지 않는 경우가 있다.
그러나 본 실시형태에서는, 클램프 (3) 내부에 형성된 에어 분출 기구 (3b) 에 의해, 플렉시블 기판의 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출함으로써 상기 「어긋남」을 해소할 수 있다. 구체적으로는, 에어 분출 기구 (3b) 에 의해서 가열 스테이지보다 낮은 온도의 에어를 칩 탑재 영역을 향하여 분출하면, 플렉시블 기판의 테이프 기재의 열팽창을 억제할 수 있어, 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역에서의 전극부가 열팽창에 의해 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
한편, 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역에서의 전극부가 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나 배선되어 있는 경우에, 에어 분출 기구 (3b) 에 의해서 가열 스테이지 (2) 보다 높은 온도의 에어를 칩 탑재 영역을 향하여 분출시키면, 플렉시블 기판 (6) 의 테이프 기재를 열팽창시켜, 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역에서의 전극부를 원래 있어야 되는 위치로 복귀시킬 수 있다.
여기서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 에어 분출 기구 (3b) 는 복수의 분출구를 갖고 있는 것이 바람직하다. 에어 샤워가 분출하는 것처럼 에어 분출 기구 (3b) 에 복수의 분출구가 형성되어 있으면, 칩 탑재 영역 전체에 구석구석 고르게 에어를 분사할 수 있다. 그리고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 클램프 (3) 는 여기서는 2 개가 형성되어 있고, 각각에 에어 분출 기구 (3b) 가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 에어 분출 기구가 모든 클램프에 형성되어 있음으로써, 칩 탑재 영역 전체에 구석구석 고르게 에어를 분사할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 클램프 (3) 를 플렉시블 기판 (6) 에 접촉시키고 압력에 의해서 플렉시블 기판 (6) 을 가열 스테이지에 고정시키도록 되어 있지만, 클램프 (3) 를 플렉시블 기판 (6) 에 접촉시키지 않고서, 클램프 (3) 로부터 분출되는 에어에 의해 고정시키도록 되어 있어도 된다. 이 경우, 클램프 (3) 의 압력으로 플렉시블 기판을 가열 스테이지 (2) 에 고정시킬 때 및 고정을 해제시킬 때에는 필요하게 되는 클램프 (3) 의 이동을 할 필요가 없어지므로, 클램프 (3) 를 이동시키는 기구가 불필요해지고 그 만큼의 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 클램프 (3) 로부터 분출되는 에어에 의해 플렉시블 기판 (6) 을 고정시키는 경우에 에어 분출구 (3a) 에서 분출되는 에어의 압력은 테이프 기재의 경도에 따라서 상이하지만, 예를 들어, 상기 냉각시나 가열시에 분출되는 에어의 압력과 동일 정도인 0.05 ～ 1.0 MPa 가 바람직하다. 단, 이 수치에 한정되지는 않는다.
(반도체 칩 실장 방법)
다음으로 반도체 실장 장치 (1) 를 사용하여 반도체 칩을 플렉시블 기판 (6) 에 실장하는 반도체 실장 방법에 관해서 설명한다. 여기서는, 가열 툴 (4) 의 표면 온도는 약 400 ℃, 가열 스테이지 (2) 의 표면 온도는 약 100 ℃ 로서 제어되어 있는 것으로 한다. 물론 이들 온도는 단순한 일례이다.
먼저 배치 공정이 행해진다. 배치 공정에서는, 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역이 가열 스테이지 (2) 상의 정위치에 오도록, 또한, 반도체 칩이 칩 탑재 영역의 바로 위에 위치맞춤된 상태로 배치된다. 이 배치 공정이 실시되는 동안에 에어 분출 공정이 행해진다.
구체적으로 설명하면, 먼저, 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역이 가열 스테이지 (2) 상의 정위치에 오도록 배치된다. 여기서는, 플렉시블 기판 (6) 의 길이 방향, 바꿔 말하면 플렉시블 기판 (6) 의 반송 방향에서의 위치맞춤은, 플렉시블 기판 (6) 을 반송시키기 위한 도시하지 않은 반송용 스프로킷에 의해서 실시되지만, 다른 방법을 사용해도 된다. 플렉시블 기판 (6) 은, 가열 스테이지 (2) 상에, 도체 배선이 형성되어 있는 면을 가열 툴 (4) 측 즉 상측으로 하여, 가열 스테이지 (2) 의 압접면과 평행하게 되도록 배치된다.
그리고, 에어에 의해 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 에어 분출 공정이 행해진다. 에어 분출 공정에서는, 클램프 (3) 의 에어 분출 기구 (3b) 에 의해서 가열 스테이지 (2) 보다 낮은 온도의 에어, 여기서는 5 ～ 100 ℃ 의 에어를 칩 탑재 영역을 향하여 분출시킨다. 이와 같이 에어 분출에 의한 냉각이 행해지면, 플렉시블 기판 (6) 의 테이프 기재의 열팽창을 억제할 수 있어, 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역에서의 전극부가 열팽창에 의해 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 가열 스테이지 (2) 가 상승하여 플렉시블 기판 (6) 을 밑에서부터 지지하고, 그리고 가열 스테이지 (2) 의 진공 홈 (7) 에 연결되어 있는 콤프레서를 가동시킴으로써, 플렉시블 기판 (6) 은, 가열 스테이지 (2) 에 진공 흡착된다. 또한, 클램프 (3) 가 플렉시블 기판 (6) 의 상측으로부터 하강하여, 플렉시블 기판 (6) 에 접촉하고 눌러 잡는다. 가열 스테이지 (2) 를 플렉시블 기판 (6) 에 접하도록 반송시키기 위해서는, 또한, 클램프 (3) 를 플렉시블 기판 (6) 에 접하도록 반송시키기 위해서는, 예를 들어 로봇 아암 등이 사용된다.
한편, 반도체 칩 (5) 은 가열 툴 (4) 에 진공 흡착되어, 플렉시블 기판의 칩 탑재 영역과 마주 보도록, 범프 (5a) 를 하측으로 하여 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역의 바로 위에 오도록 배치된다. 가열 툴 (4) 을 가열 스테이지 (2) 상으로 반송하기 위해서는, 예를 들어 로봇 아암 등이 사용된다. 또, 가열 툴 (4) 의 진공구멍에 연결된 콤프레서를 가동시킴으로써, 반도체 칩이 가열 툴 (4) 에 진공 흡착되고, 고정된다.
반도체 칩 (5) 과 플렉시블 기판 (6) 을 열압착시키는 열압착 공정 전에, 상기한 바와 같은 에어 분출 공정에서 칩 탑재 영역에 에어를 분출하여 냉각시켜 둠으로써, 그 후의 열압착 공정에서, 플렉시블 기판의 칩 탑재 영역의 전극부와 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 를, 접합 위치가 어긋나는 일없이 확실하게 접합시킬 수 있다.
다음으로, 열압착 공정에 관해서 설명한다. 상기한 에어 분출 공정에서 에어를 분출한 채로, 요컨대 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역을 냉각한 채로 가열 툴 (4) 을 하강시킨다. 그리고, 가열 툴 (4) 및 가열 스테이지 (2) 에 의해, 반도체 칩 (5) 과 플렉시블 기판 (6) 을 상하에서 사이에 끼움으로써 가압 및 가열한다. 이것에 의해, 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 와 플렉시블 기판 (6) 의 칩 탑재 영역의 전극을 열압착시킨다.
열압착 공정 후에, 가열 툴 (4) 내의 진공구멍의 진공 상태를 해제함으로써 반도체 칩 (5) 의 흡착을 해제하여, 가열 툴 (4) 을 상승시키고, 또 반도체 칩 (5) 과 플렉시블 기판 (6) 에 부여하고 있던 압력을 해제시킨다. 또한, 클램프 (3) 도 상승시킨다. 그리고, 진공 홈 (7) 의 진공 상태를 해제함으로써, 플렉시블 기판 (6) 과 가열 스테이지 (2) 의 흡착 상태도 해제시킨다. 그 후, 이어서 반도체 칩 (5) 을 접착해야 할 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역이 가열 스테이지 (2) 상의 정위치에 오도록 플렉시블 기판 (6) 을 반송시킨다. 그리고, 상기와 동일하게 하여, 반도체 실장 장치 (1) 에 의해 다음 번 반도체 칩의 실장이 행해진다. 또, 에어를 칩 탑재 영역을 향하여 구석구석 고르게 분출하기 위해서, 에어 분출은, 적어도 가열 스테이지 (2) 로 상승 전부터 가열 툴 (4) 을 상승시킬 때까지 실시하는 것이 좋다. 그 이상의 기간을 실시해도 된다. 또, 클램프 (3) 가 상승되어 있는 상태에서 에어를 분출시키고 있어도 된다.
또한, 테이프 기재 상의 도체 배선의 패턴 형상이 상이하면, 테이프 기재의 팽창하는 양이 상이하다. 그 때문에, 제품에 따라서, 플렉시블 기판 상의 칩 탑재 영역에서의 전극부가 원래 있어야 되는 위치에서 어긋나 배선되어 버리는 일도 있다. 이러한 플렉시블 기판을 사용하는 경우에는, 상기 에어 분출 공정에서, 클램프 (3) 의 에어 분출 기구 (3b) 에 의해 가열 스테이지 (2) 보다 높은 온도의 에어, 예를 들어 100 ～ 200 ℃ 의 에어를 칩 탑재 영역을 향하여 분출시키면 된다. 이와 같이 에어에 의한 가열이 행해지면, 플렉시블 기판 (6) 의 테이프 기재를 열팽창시켜, 플렉시블 기판 (6) 상의 칩 탑재 영역에서의 전극부를 원래 있어야 되는 위치로 복귀시킬 수 있다. 이와 같이, 열압착 공정 전에 에어 분출 공정에서 칩 탑재 영역에 에어를 분출하여 가열시켜 두면, 그 후의 열압착 공정에서, 플렉시블 기판의 칩 탑재 영역의 전극부와 반도체 칩 (5) 의 범프 (5a) 를 접합 위치가 어긋나는 일없이 확실하게 접합시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치는, 테이프 기재 상에 도체 배선이 형성된 플렉시블 기판을 탑재하는 가열 스테이지와, 유지된 반도체 칩을 상기 가열 스테이지 상의 상기 플렉시블 기판에 탑재시키는 가열 툴을 구비하여, 상기 가열 툴에 의해서 상기 반도체 칩의 외부 접속부와 상기 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부를 위치맞춤하고 열압착시키는 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시키는 고정 부재를 구비하고 있고, 상기 고정 부재에는, 그 내부에, 플렉시블 기판 상의 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 에어 분출 기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
여기서, 에어를 분출하여 냉각시켜 테이프 기재의 열팽창을 방지하는 경우에는, 예를 들어, 에어 분출 기구는 5 ～ 100 ℃ 의 에어를 분출시키는 것이 좋다. 에어로는, 공기 외에 N2 등의 기체이어도 된다. 또한, 에어를 분출하여 가열시켜 테이프 기재를 열팽창시키는 경우에는, 예를 들어, 에어 분출 기구는 100 ～ 250 ℃ 의 에어를 분출시키는 것이 좋다.
또한, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치에서는, 상기 구성에 추가하여, 상기 고정 부재가, 상기 에어 분출 기구로부터의 에어 분출에 의한 기압으로 상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시켜도 된다.
상기 구성에 의하면, 고정 부재의 압력으로 플렉시블 기판을 가열 스테이지에 고정시킬 때 및 고정을 해제시킬 때에는 필요하게 되는 고정 부재의 이동을 하지 않아도 되기 때문에, 고정 부재를 이동시키는 기구가 불필요해지고 그 만큼의 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치에서는, 상기 구성에 추가하여, 상기 에어 분출 기구가 복수의 분출구를 갖고 있는 것이 바람직하다. 에어 샤워가 분출되도록 에어 분출 기구에 복수의 분출구가 형성되어 있으면, 반도체 칩 탑재 영역 전체에 구석구석 고르게 에어를 분사할 수 있어, 에어에 의해 플렉시블 기판을 냉각하는 경우에는 효과적으로 열팽창을 방지할 수 있다. 또는, 에어에 의해 플렉시블 기판을 가열하는 경우에는, 효과적으로 열팽창을 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치에서는, 상기 구성에 추가하여, 상기 고정 부재는 복수 형성되어 있고, 당해 복수의 고정 부재의 각각에 상기 에어 분출 기구가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 에어 분출 기구가 모든 고정 부재에 형성되어 있음으로써, 반도체 칩 탑재 영역 전체에 구석구석 고르게 에어를 분사할 수 있어, 에어에 의해 플렉시블 기판을 냉각하는 경우에는 효과적으로 열팽창을 방지할 수 있다. 또는, 에어에 의해 플렉시블 기판을 가열하는 경우에는, 효과적으로 열팽창을 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치에서는, 상기 구성에 추가하여, 상기 에어 분출 기구는 0.05 ～ 1.0 MPa 의 에어를 분출해도 된다.
또한, 본 발명에 관련된 반도체 실장 장치에서는, 상기 구성에 추가하여, 상기 플렉시블 기판은 장척 형상으로 되어 있고, 당해 플렉시블 기판을 길이 방향으로 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 관련된 반도체 실장 방법은, 가열 스테이지 상의 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부에, 반도체 칩의 외부 접속부를 위치맞춤하고 열압착시켜서, 상기 반도체 칩을 상기 플렉시블 기판에 실장시키는 반도체 실장 방법에 있어서, 상기 반도체 칩을 상기 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역에 탑재하기 전에, 상기 가열 스테이지에서 뜨거워진 플렉시블 기판의 전극부가 형성된 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 방법에 의하면, 상기 반도체 실장 장치와 동일한 효과를 나타내어, 확실하게 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역에서의 전극부와 반도체 칩의 외부 접속 단자를 접합시킬 수 있고, 신뢰성 높은 반도체 장치를 제조할 수 있다.
이상 발명의 상세한 설명의 항에 있어서 개시된 구체적인 실시형태 및 실시예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 밝히는 것으로, 그와 같은 구체예에만 한정시켜 협의로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허 청구 사항의 범위 내에서 여러가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에서 개시된 수치 범위 이외에도, 본 발명의 취지에 반하지 않는 합리적인 범위이면, 본 발명에 포함되는 것은 말할 필요도 없다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 전자기기 등에 탑재?내장되는 반도체 장치의 제조에 이용할 수 있다. 본 발명을 이용하여 제조된 반도체 장치는, 장치로서의 신뢰성이 높고, 민생용 일렉트로닉스 제품에서부터 산업용 일렉트로닉스 제품, 전자 부품 등에 폭넓게 적용할 수 있다. 예를 들어, 휴대용 통신 단말, PC, 가전 제품, 의료기기, 게임기기 등에 이용할 수 있다.
1 … 반도체 실장 장치
2 … 가열 스테이지
3 … 클램프 (고정 부재)
3a … 에어 분출구
3b … 에어 분출 기구
4 … 가열 툴
5 … 반도체 칩
5a … 범프 (외부 접속부)
6 … 플렉시블 기판

Claims (9)

  1. 테이프 기재 상에 도체 배선이 형성된 플렉시블 기판을 탑재하는 가열 스테이지와,
    반도체 칩을 유지하여 상기 가열 스테이지 상의 상기 플렉시블 기판에 탑재시키는 가열 툴을 구비하여, 상기 가열 툴에 의해 상기 반도체 칩의 외부 접속부와 상기 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부를 위치맞춤하고, 열압착시키는 반도체 실장 장치로서,
    상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시키는 고정 부재를 구비하고 있고,
    상기 고정 부재에는, 그 내부에, 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역을 향하여 에어를 분출하는 에어 분출 기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 분출 기구는 5 ～ 100 ℃ 의 에어를 분출시키는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 분출 기구는 100 ～ 250 ℃ 의 에어를 분출시키는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정 부재는, 상기 에어 분출 기구로부터의 에어 분출에 의한 기압으로, 상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시키는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어 분출 기구는 복수의 분출구를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 부재는 복수 형성되어 있으며, 당해 복수의 고정 부재의 각각에 상기 에어 분출 기구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어 분출 기구는 0.05 ～ 1.0 MPa 의 에어를 분출하는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 장척 형상으로 되어 있고, 당해 플렉시블 기판을 길이 방향으로 이동시키는 이동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 실장 장치.
  9. 가열 스테이지 상의 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역의 전극부에, 반도체 칩의 외부 접속부를 위치맞춤하고 열압착하여, 상기 반도체 칩을 상기 플렉시블 기판에 실장시키는 반도체 실장 방법으로서,
    상기 반도체 칩을 상기 플렉시블 기판의 반도체 칩 탑재 영역에 탑재하기 전에, 상기 가열 스테이지에서 뜨거워진 플렉시블 기판의 전극부가 형성된 반도체 칩 탑재 영역을 향하여, 상기 플렉시블 기판을 상기 가열 스테이지에 고정시키는 고정 부재의 내부에 설치된 에어 분출 기구로부터 에어를 분출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 실장 방법.
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