KR102220667B1 - 전자부품 실장 장치 - Google Patents

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사토루 나가이
신 타카야마
미도리 코바야시
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

베이스(11)와, 양면에 돌출 전극(72, 73)이 배치된 반도체 다이(70)를 그 표면(14)에 진공 흡착하는 아일랜드(13)를 포함하는 본딩 툴(10)과, 아일랜드(13)에 진공 흡착된 반도체 다이(70)를 가열하는 히터(20)를 구비하고, 반도체 다이(70)를 가열하여, 반도체 다이(70)의 돌출 전극(73)을 반도체 다이(80)의 돌출 전극(82)에 접합함과 아울러, 반도체 다이(70)와 반도체 다이(80)와의 간극을 비도전성 필름(NCF)(75)으로 밀봉하는 플립 칩 본딩 장치(100)로서, 베이스(11)의 아일랜드(13)의 외주면에 인접하는 위치에 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)을 설치한다. 이것에 의해, 반도체 다이의 사이를 수지로 밀봉하는 전자부품 실장 장치에 있어서, 본딩 툴의 오손을 억제한다.

Description

전자부품 실장 장치
본 발명은 반도체 다이를 가열하여 기판 또는 다른 반도체 다이에 실장하는 전자부품 실장 장치의 구조에 관한 것이다.
어태치먼트에 진공 흡착한 반도체 다이를 히팅 툴로 가열하고, 열경화성 수지를 도포한 기판 위에 가압하여 반도체 다이를 기판에 실장하는 방법이 많이 사용되고 있다. 열경화성 수지는 가열되면 휘발 성분이 가스화되고, 가스화된 휘발 성분은 냉각되면 응결하여 액체 또는 응고하여 고체가 된다. 이 때문에, 가열에 의해 가스화된 열경화성 수지의 휘발 성분이 히팅 툴과 어태치먼트 사이의 미미한 간극이나 어태치먼트와 반도체 다이 사이의 미미한 간극으로부터, 진공 유로 내로 빨아 들여져, 전환 밸브 내부에서 응결 또는 응고하여 진공 흡인의 동작 불량을 일으키거나, 히팅 툴과 어태치먼트의 간극에서 응고하여 반도체 다이의 가열 불량을 초래하거나 하는 경우가 있다. 이 때문에, 히팅 툴과 어태치먼트의 주위를 커버로 덮고, 이 커버로부터 공기를 뿜어내어 가스화된 휘발 성분이 히팅 툴과 어태치먼트 사이의 미미한 간극이나 진공 흡인 구멍으로 빨아 들여지는 것을 방지하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 유리 기판 위에 도전성 접착제를 재치해 두고, 열압착 헤드에 흡착시킨 반도체 다이를 누르고, 도전성 접착제를 용융시켜 유리 기판 위에 반도체 다이를 탑재하는 반도체 다이의 열압착에 있어서, 도전성 접착제를 가열 용융시켰을 때 발생하는 증기에 의해 열압착 헤드에 먼지 등의 이물이 부착되는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해, 열압착 헤드의 하측에 증기를 흡인하는 노즐을 돌출시켜 도전성 접착제를 가열 용융시켰을 때 발생하는 증기를 흡인하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
또한, 반도체 다이를 땜납에 의해 기판에 실장할 때, 플럭스(땜납 페이스트)가 열분해 되어 반도체 다이의 표면이나 패키지의 표면을 오손되는 것을 방지하기 위해, 반도체 다이를 흡인하는 콜릿의 측면에 흡기관을 배치하여, 열분해 된 플럭스를 흡기관으로부터 흡인하는 방법이 제안되었다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).
일본 특표 2012-165313호 공보 일본 특개 평7-161742호 공보 일본 특개 소55-121655호 공보
그런데, 최근, 양면에 돌출 전극을 배치한 반도체 다이를 복수단 적층 접합하는 스택 실장이 많이 행해지고 있다. 이 스택 실장에서는, 접합하는 측의 돌출 전극에 땜납 범프를 형성하고, 그 표면에 비도전성 필름(NCF)을 붙인 후, 반도체 다이를 반전시키고, 반대측의 면을 본딩 툴에 흡착시킨다. 그 후, 본딩 툴에 의해 반도체칩의 범프를 다른 반도체 다이의 전극에 가압함과 아울러, 본딩 툴의 온도를 땜납의 용융 온도(250℃ 정도)까지 상승시키면, 비도전성 필름(NCF)이 저점도화하여 반도체칩의 간극을 충전한다. 그 후 땜납이 용융됨과 아울러, 수지 경화가 진전된다. 그리고, 본딩 툴을 상승시키면, 땜납의 온도가 저하하여 고화되고, 반도체칩의 스택 실장이 종료된다.
스택 실장되는 반도체 다이는 본딩 툴에 흡착되는 면에도 돌출 전극이 형성되어 있으므로, 본딩 툴의 선단에 반도체 다이를 진공 흡착시키면, 본딩 툴의 표면과 반도체 다이의 표면 사이에 돌출 전극의 높이만큼 간극이 생긴다. 비도전성 필름(NCF)은 200℃ 이상으로 가열되면 아크릴 모노머 등의 분자량이 작은 성분이 가스화되므로, 본딩 툴의 온도를 땜납의 용융 온도(250℃ 정도)까지 상승시키면, 이 간극으로부터 비도전성 필름(NCF)의 가스화된 성분이 본딩 툴 내부의 진공 흡착 구멍 속으로 빨아 들여져 버린다.
또한, 상기의 스택 실장에 있어서, 반도체 다이를 픽업할 때는 비도전성 필름(NCF)이 저점도로 되지 않도록, 본딩 툴의 온도를, 예를 들면, 100℃ 정도까지 냉각할 필요가 있다. 또한, 반도체 다이를 흡착하고 있을 때는, 진공 흡착 구멍의 압력은 진공이지만, 반도체 다이의 접합 후는 본딩 툴로부터 반도체 다이를 떼어 내기 위해 진공을 정지하는 것이 필요하다. 이 때문에, 반도체 다이를 흡착하고, 전극을 접합할 때에 250℃ 정도까지 본딩 툴이 가열되었을 때는, 본딩 툴 내부에 설치된 진공 흡착 구멍 속으로 비도전성 필름(NCF)의 가스화 성분이 가스의 상태로 흡인되고, 그 후, 진공이 정지하면 흡인된 가스화 성분이 진공 흡착 구멍 속에 체류하고, 본딩 툴이 100℃ 정도까지 냉각되면 내부에 체류한 가스화된 성분이 응결하여 액체로 된다고 하는 프로세스가 반복된다. 이것에 의해, 가스화된 성분이 응결하여 액체로 되어 본딩 툴 내부의 미미한 간극에 축적되고, 최종적으로는 본딩 툴의 주위로 새어나가 본딩 툴 등을 오손해 버린다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 양면에 돌출 전극이 배치된 반도체 다이를 기판 또는 다른 반도체 다이에 접합함과 아울러, 반도체 다이와 기판 또는 다른 반도체 다이와의 간극을 수지로 밀봉하는 전자부품 실장 장치에 있어서, 본딩 툴의 오손을 억제하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 전자부품 실장 장치는 베이스와, 베이스로부터 돌출하고, 양면에 돌출 전극이 배치된 반도체 다이를 그 표면에 진공 흡착하는 아일랜드를 포함하는 본딩 툴과, 본딩 툴의 베이스측에 배치되어, 아일랜드에 진공 흡착된 반도체 다이를 가열하는 히터를 구비하고, 반도체 다이를 가열하여, 반도체 다이의 아일랜드와 반대측의 면의 돌출 전극을 기판 또는 다른 반도체 다이의 다른 전극에 접합함과 아울러, 반도체 다이의 아일랜드와 반대측의 면과 기판 또는 다른 반도체 다이의 표면과의 간극을 수지로 밀봉하는 전자부품 실장 장치로서, 베이스의 아일랜드의 외주면에 인접하는 위치에 복수의 연속 진공 흡인 구멍이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 반도체 다이의 아일랜드측의 면의 돌출 전극의 높이에 따라, 연속 진공 흡인 구멍의 합계 면적이 상이한 복수 종류의 본딩 툴을 부착 가능한 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 반도체 다이의 아일랜드측의 면의 돌출 전극의 높이가 높은 경우에는, 반도체 다이의 아일랜드측의 면의 돌출 전극의 높이가 낮은 경우보다도 연속 진공 흡인 구멍의 합계 면적이 큰 본딩 툴을 부착 가능한 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 연속 진공 흡인 구멍의 직경은 아일랜드의 높이와 대략 동일한 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 연속 진공 흡인 구멍은 장방형, 타원형, 타원이며, 그 짧은 쪽의 폭이 아일랜드의 높이와 대략 동일한 것으로 해도 적합하다.
본 발명의 전자부품 실장 장치에 있어서, 히터에는 베이스에 설치된 연속 진공 흡인 구멍에 연통하는 다른 연속 진공 흡인 구멍이 설치되고, 다른 연속 진공 흡인 구멍에는, 연속 진공 흡인 구멍이 흡인한 기체를 냉각하여 응결 또는 응고시키는 냉각 파이프가 접속되고, 냉각 파이프에는 냉각 파이프 내에서 응결 또는 응고한 액체 또는 고체를 저류하는 회수 용기가 접속되어 있는 것으로 해도 적합하다.
본 발명은 양면에 돌출 전극이 배치된 반도체 다이를 기판 또는 다른 반도체 다이에 접합함과 아울러, 반도체 다이와 기판 또는 다른 반도체 다이와의 간극을 수지로 밀봉하는 전자부품 실장 장치에 있어서, 본딩 툴의 오손을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 본딩 툴의 상면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 본딩 툴의 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 본딩 툴의 저면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 히터의 상면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 히터의 단면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시형태에 있어서의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 히터의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 플립 칩 본딩 장치를 사용하여 양면에 전극이 배치된 반도체 다이를 스택 실장하는 공정 중, 본딩 툴에 둘째 단의 반도체 다이를 흡착한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 공정 후, 본딩 툴을 강하시켜 둘째 단의 반도체 다이의 전극을 첫째 단의 반도체 다이의 전극에 가압함과 아울러, 히터로 둘째 단의 반도체 다이를 가열하고 있는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 공정 후, 본딩 툴을 상승시킨 상태를 나타내는 설명도이다.
도 7a는 본 발명의 실시형태의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 다른 본딩 툴의 상면도이다.
도 7b는 본 발명의 실시형태의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 다른 본딩 툴의 단면도이다.
도 7c는 본 발명의 실시형태의 플립 칩 본딩 장치에 사용되는 다른 본딩 툴의 저면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 전자부품 실장 장치의 실시형태인 플립 칩 본딩 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 플립 칩 본딩 장치(100)는 반도체 다이(80) 또는 기판을 상면에 흡착 고정하는 본딩 스테이지(50)와, 도시하지 않은 구동 장치에 의해 본딩 스테이지(50)에 대하여 접리 방향(도 1에 나타내는 상하 방향) 또는 수평 방향으로 구동되는 본딩 헤드(60)를 구비하고 있다. 본딩 헤드(60)는 도시하지 않은 구동 장치에 접속되는 본체(31)와, 본체(31)의 하면(35)에 부착되어 있는 히터(20)와, 히터(20)의 하면(26)에 진공 흡착 고정되어 있는 본딩 툴(10)을 포함하고 있다. 본딩 툴(10)의 표면(14)에는 반도체 다이(70)가 진공 흡착된다.
도 2b에 도시하는 바와 같이, 본딩 툴(10)은 사각판 형상의 베이스(11)와, 베이스(11)의 하면(12)으로부터 사각 대좌 형상으로 돌출하고, 표면(14)에 도 1에 나타내는 반도체 다이(70)를 진공 흡착하는 아일랜드(13)를 구비하고 있다. 본딩 툴(10)의 중심에는, 반도체 다이(70)를 진공 흡착하기 위한 진공 구멍(16)이 베이스(11)와 아일랜드(13)를 관통하도록 설치되어 있다. 도 2c에 나타내는 바와 같이, 베이스(11)의 아일랜드(13)의 외주면에 인접하는 위치에는 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)이 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 연속 진공 흡인 구멍(15)의 직경(d1)은 아일랜드(13)의 베이스(11)의 하면(12)으로부터의 돌출 높이(H1)와 동일하게 되어 있다. 도 2a에 나타내는 바와 같이, 이 연속 진공 흡인 구멍(15)은 히터(20)의 하면(26)에 접하는 베이스(11)의 상면(18)에 설치된 환상의 홈(17)에 연통되어 있다. 아일랜드(13)의 단변측에 설치된 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적과 아일랜드(13)의 장변측에 설치된 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적의 비율은 아일랜드(13)의 단변과 장변의 길이의 비율과 대략 동일한 비율이 되도록 그 개수가 결정되어 있다. 이것에 의해, 아일랜드(13)의 주위로부터 밸런스 좋게 공기를 흡인할 수 있다.
히터(20)는, 예를 들면, 질화 알루미늄 등의 세라믹스의 내부에 백금 혹은 텅스텐 등에 의해 구성된 발열 저항체를 메워 넣은 사각판 형상의 것이며, 그 크기는 본딩 툴(10)과 대략 동일하다. 도 3a∼도 3c에 나타내는 바와 같이, 중심에는 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)에 연통하는 진공 구멍(22)이 설치되어 있다. 또한 도 3c에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(10)의 상면(18)의 환상의 홈(17)의 내측에 대응하는 영역에는 C자형의 홈(24)이 설치되어 있고, 홈(24)의 일단에는, 히터(20)를 두께 방향으로 관통하는 진공 구멍(23)이 설치되어 있다. 또한 도 3c에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(10)의 상면(18)의 환상의 홈(17)의 코너에 해당하는 위치에는, 진공 구멍(25)이 설치되어 있다. 각 진공 구멍(22, 23, 25)은, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 상면(27)까지 관통해 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본체(31)에는 히터(20)의 각 진공 구멍(22, 23, 25)에 대응하는 위치에 각각 진공 구멍(32, 33, 34)이 설치되어 있고, 히터(20)의 각 진공 구멍(22, 23, 25)과 본체(31)의 각 진공 구멍(32, 33, 34)은 각각 연통해 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(10)의 상면(18)을 히터(20)의 하면(26)에 맞추면, 도 3c에 나타내는 히터(20)의 하면(26)에 설치된 C자형의 홈(24)이, 도 1, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(10)의 상면(18)에 설치된 홈(17)의 내주측의 평면에 의해 막혀 진공 구멍(23)에 연통하는 채널(28)이 된다. 또한, 도 2a에 나타내는, 본딩 툴(10)의 상면(18)에 설치된 홈(17)은, 도 1, 도 3c에 나타내는 바와 같이, 히터(20)의 하면(26)의 C자형의 홈(24)의 외주측의 평면에 의해 막혀, 히터(20)의 진공 구멍(25)에 연통함과 아울러, 본딩 툴(10)의 베이스(11)에 뚫어진 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)에 각각 연통하는 채널(19)이 된다. 또한 본딩 툴(10)의 중심의 진공 구멍(16)은 히터(20)의 진공 구멍(25)에 연통한다.
본체(31)의 진공 구멍(33)은 배관(42)에 의해 진공 펌프(44)에 접속되어 있다. 또한 진공 구멍(32)은 중간에 전자 밸브(43)가 배치된 배관(41)에 의해 진공 펌프(44)에 접속되어 있다. 또한 진공 구멍(34)은 배관(45)에 의해 냉각관(46)에 접속되고, 냉각관(46)은 밀폐된 회수 용기(47)에 접속되어 있다. 그리고, 회수 용기(47)와 진공 펌프(44)는 배관(48)에 의해 접속되어 있다.
이와 같이 구성되어 있으므로, 진공 펌프(44)를 구동하면 배관(42)이 접속되어 있는 진공 구멍(33) 및 진공 구멍(33)에 연통해 있는 히터(20)의 진공 구멍(23)과 홈(24)과 본딩 툴(10)의 상면(18)으로 구성되는 채널(28)이 진공이 되어, 본딩 툴(10)은 히터(20)의 하면(26)에 진공 흡착된다. 또한 전자 밸브(43)가 열림의 경우에는, 배관(41)이 접속되어 있는 본체(31)의 진공 구멍(32) 및 진공 구멍(32)에 연통해 있는 히터(20)의 진공 구멍(22), 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)이 진공이 되어, 본딩 툴(10)의 표면(14)에 반도체 다이(70)를 진공 흡착할 수 있다. 또한 진공 펌프(44)가 구동되면, 진공 펌프(44)에 배관(48)으로 접속되어 있는 회수 용기(47)와, 회수 용기(47)에 접속되어 있는 냉각관(46)과, 냉각관(46)과 배관(45)을 통하여 접속되어 있는 본체(31)의 진공 구멍(34)과, 진공 구멍(34)에 연통해 있는 히터(20)의 진공 구멍(25)과, 본딩 툴(10)의 상면(18)에 설치된 홈(17)과 히터(20)의 하면(26)으로 구성되는 채널(19)이 진공이 되어, 아일랜드(13)의 주변의 공기가 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 빨아 들여진다.
다음에 도 4∼6을 참조하여, 본 실시형태의 플립 칩 본딩 장치(100)에 의해, 다이 본체(81)의 상면에 돌출 전극(82)을 형성한 첫째 단의 반도체 다이(80)의 위에, 다이 본체(71)의 일방의 면에 돌출 전극(72), 타방의 면에 돌출 전극(73)을 형성하고, 또한 돌출 전극(73)의 선단에 땜납 등으로 범프(74)를 형성하고, 돌출 전극(73)이 설치되어 있는 타방의 면에 비도전성 필름(NCF)(75)을 붙인 둘째 단의 반도체 다이(70)를 실장하는 공정에 대하여 설명한다. 또한, 돌출 전극(72, 73)은, 예를 들면, 구리 등으로 구성되어 있어도 된다.
우선, 도 4에 나타내는 바와 같이, 첫째 단의 반도체 다이(80)를 본딩 스테이지(50)의 상면에 진공 흡착시킨다. 또한, 도 1에 나타내는 진공 펌프(44)를 구동하고, 본체(31)의 진공 구멍(33), 히터(20)의 진공 구멍(23), 히터(20)의 채널(19)의 내부를 진공으로 하여 히터(20)의 하면(26)에 본딩 툴(10)의 상면(18)을 진공 흡착시킨다. 다음에 도시하지 않은 반도체 다이(70)의 반전, 전달 장치 위에 돌출 전극(72)이 상측이 되도록 재치된 반도체 다이(70)의 위로 본딩 헤드(60)를 이동시킨다. 그리고, 전자 밸브(43)를 열림으로 하여 본체(31)의 진공 구멍(32), 히터(20)의 진공 구멍(25), 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)을 진공으로 하여 본딩 툴(10)의 아일랜드(13)의 표면(14)에 둘째 단의 반도체 다이(70)의 돌출 전극(72)측의 면을 진공 흡착시킨다. 그 후, 둘째 단의 반도체 다이(70)의 위치와 본딩 스테이지(50)의 위에 진공 흡착한 첫째 단의 반도체 다이(80)의 위치가 맞도록, 본딩 헤드(60)를 이동시키면 도 4에 나타내는 것과 같은 상태가 된다. 이 상태에서는, 본딩 툴(10)의 온도는 100℃ 정도이며, 범프(74)는 용융 상태로 되어 있지 않다. 또한 비도전성 필름(NCF)(75)도 저점도 상태로 되어 있지 않다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본딩 툴(10)의 표면(14)과 반도체 다이(70)의 다이 본체(71) 사이에는, 돌출 전극(72)의 높이만큼의 간극이 생겨 있고, 반도체 다이(70)를 본딩 툴(10)의 표면(14)에 진공 흡착한 상태에서도, 도 4에 나타내는 화살표(92)와 같이, 상기 간극으로부터 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 진공 구멍(16)의 내부로 들어가려고 한다. 한편, 아일랜드(13)의 주위나 반도체 다이(70)의 주위의 공기는, 도 4의 화살표(91, 94)로 나타내는 바와 같이, 아일랜드(13)의 주위에 배치된 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 채널(19)에 빨아 들여진다. 이와 같이, 아일랜드(13) 및 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 빨아 들여지고 있으므로, 반도체 다이(70)의 측면 근방의 공기는 거의 본딩 툴(10)의 중앙에 배치되어 있는 진공 구멍(16)으로는 빨아 들여지지 않는다.
다음에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 본딩 헤드(60)를 도시하지 않은 구동 장치에 의해 도 5의 흰색 화살표(90a)로 나타내는 바와 같이 강하시켜, 본딩 툴(10)의 표면(14)에 진공 흡착한 둘째 단의 반도체 다이(70)의 범프(74)를 본딩 스테이지(50)의 위에 진공 흡착된 첫째 단의 반도체 다이(80)의 돌출 전극(82)의 위에 가압함과 아울러, 히터(20)에 의해 둘째 단의 반도체 다이(70)를 250℃ 정도까지 가열하여 범프(74)를 용융시킨다. 그러면, 둘째 단의 반도체 다이(70)의 돌출 전극(73)의 측에 붙여진 비도전성 필름(NCF)(75)이 저점도화되어, 첫째 단의 반도체 다이(80)의 다이 본체(81)와 둘째 단의 반도체 다이(70)의 다이 본체(71) 사이의 간극을 충전한다. 이 후, 용융한 범프(74)에 의해, 첫째 단의 반도체 다이(80)의 돌출 전극(82)과 둘째 단의 반도체 다이(70)의 돌출 전극(73)이 금속 접합되어, 반도체 다이(70)의 다이 본체(71)와의 사이의 간극을 충전한 수지는 열경화하여 열경화 수지(75a)가 된다.
이때, 도 5에 나타내는 바와 같이, 비도전성 필름(NCF)(75)의 가스화 성분이 가스(75b)가 되고, 반도체 다이(70)의 주위에 체류한다. 이 체류한 가스(75b)는, 화살표(91, 94)로 나타내는 바와 같이, 아일랜드(13)의 주위에 배치된 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 채널(19)로 흘러들어 오고, 화살표(95)로 나타내는 바와 같이, 채널(19)을 통과하고, 화살표(93)로 나타내는 바와 같이, 히터(20)의 진공 구멍(25), 본체(31)의 진공 구멍(34), 배관(45)을 통과하여 냉각관(46) 속으로 유출된다. 냉각관(46) 속에서 가스(75b)는 250℃ 정도의 온도로부터 상온 정도까지 냉각된다. 그러면, 가스(75b)는 응결하여 액체 또는 응고하여 고체가 되고, 회수 용기(47)의 바닥부에 고인다. 한편, 응결, 응고하지 않은 공기의 성분은 냉각관(46)으로부터 회수 용기(47) 속으로 들어간 후, 배관(48)을 통과하여 진공 펌프(44)에 흡인되어, 외부로 배출된다. 앞에 설명한 바와 같이, 아일랜드(13) 및 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 빨아 들여지고 있으므로, 반도체 다이(70)의 측면 근방의 공기는 대부분 본딩 툴(10)의 중앙에 배치되어 있는 진공 구멍(16)으로는 빨아 들여지지 않는다. 이 때문에, 반도체 다이(70)의 주위에 발생하는 가스(75b)도, 거의 진공 구멍(16), 히터(20)의 진공 구멍(22), 본체(31)의 진공 구멍(32)의 속으로는 들어가지 않는다.
다음에 도 6에 나타내는 바와 같이, 도 1에 나타내는 전자 밸브(43)를 닫힘으로 하여, 진공 구멍(16)의 진공을 정지한 후, 도시하지 않은 구동 장치에 의해 흰색 화살표(90b)로 나타내는 바와 같이, 본딩 헤드(60)를 상승시키면, 본딩 스테이지(50)의 위에는 첫째 단의 반도체 다이(80)와, 첫째 단의 반도체 다이(80)에 접합된 둘째 단의 반도체 다이(70)가 남는다. 그리고, 온도가 저하되어 가면, 용융된 범프(74)가 응고하여 접합 금속(74b)으로 되고, 열경화 수지(75a)는 경화하여 첫째 단의 반도체 다이(80)의 다이 본체(81)의 상면과 둘째 단의 반도체 다이(70)의 다이 본체(71)의 하면과의 간극을 충전하는 충전 수지(75c)가 된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 둘째 단의 반도체 다이(70)를 첫째 단의 반도체 다이(80)에 실장하고, 본딩 헤드(60)를 상승한 상태에서도, 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)은 본딩 툴(10)의 아일랜드(13)의 주변의 공기를 계속해서 빨아 들이고 있다. 이 때문에, 둘째 단의 반도체 다이(70)의 실장이 종료한 후에 아일랜드(13)의 주위에 잔류하고 있는 가스(75b)는 연속해서 흡인되어 냉각관(46)에서 냉각되고, 응결, 응고 성분이 회수 용기(47)에 회수된다. 또한 복수의 연속 진공 흡인 구멍(15)으로부터 연속해서 공기의 흡인을 계속하고 있으므로, 본체(31)의 진공 구멍(34), 히터(20)의 진공 구멍(25), 본딩 툴(10)의 채널(19)에 내부에 가스(75b)가 체류하지 않는다. 이 때문에, 본딩 툴(10), 히터(20)의 온도를 다음 실장 공정을 위해 저하시켰을 때, 본체(31)의 진공 구멍(34), 히터(20)의 진공 구멍(25), 본딩 툴(10)의 채널(19)에 내부에 체류한 가스(75b)가 응결하여 액체로 되어, 본딩 툴(10)의 내외면을 오손하는 일도 없다. 또한, 앞에 기술한 바와 같이, 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16), 히터(20)의 진공 구멍(22), 본체(31)의 진공 구멍(32)에는 가스(75b)가 거의 들어가지 않으므로, 본딩 툴(10), 히터(20)의 온도를 다음 실장 공정을 위해 저하시켰을 때, 각 진공 구멍(16, 22, 32)의 내부에서 가스(75b)가 응결하여 액체로 되어 본딩 툴(10)의 내외면을 오손하는 것을 방지할 수 있다.
다음에 도 7a∼도 7c를 참조하여 본 발명의 실시형태의 플립 칩 본딩 장치(100)에 사용되는 다른 본딩 툴(110)에 대하여 설명한다. 앞에, 도 1∼도 6을 참조하여 설명한 것과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
앞에 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 둘째 단의 반도체 다이(70)의 다이 본체(71)의 표면과 본딩 툴(10)의 표면(14) 사이에는, 돌출 전극(72)의 높이의 간극이 생기고, 이 간극으로부터 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 빨아 들여지려고 하지만, 아일랜드(13)의 주위에 배치한 연속 진공 흡인 구멍(15)에 의해 반도체 다이(70)의 주위의 공기를 흡인함으로써, 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)에 빨아 들여지는 것을 억제하고 있다. 한편, 반도체 다이(70)의 다이 본체(71)와 본딩 툴(10)의 표면(14)과의 간극의 크기는 돌출 전극(72)의 높이가 높을수록 커져, 반도체 다이(70)의 주위의 공기를 빨아들이는 힘이 커진다. 그래서, 돌출 전극(72)의 높이가 커지면, 그것에 대응하여 연속 진공 흡인 구멍(15)의 개구 면적을 크게 하여, 아일랜드(13)의 주위로부터 빨아 들이는 공기의 양을 많게 하여, 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)에 빨아 들여지는 것을 억제하는 것이 필요하다.
그래서, 도 7a∼도 7c에 나타내는 본딩 툴(110)에서는, 아일랜드(13)의 주위의 베이스(11)에 복수의 타원 형상의 연속 진공 흡인 구멍(115)을 배치하고, 연속 진공 흡인 구멍(115)의 합계 면적을, 도 2a∼도 2c를 참조하여 설명한 본딩 툴(10)의 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적보다도 크게 하여 아일랜드(13)의 주위로부터 빨아 들이는 공기의 양을 많게 하고, 돌출 전극(72)의 높이가 높은 반도체 다이(70)를 표면(14)에 진공 흡착한 경우에도, 반도체 다이(70)의 주위의 공기가 본딩 툴(10)의 진공 구멍(16)으로 빨아 들여지는 것을 억제할 수 있게 하고 있다. 본 실시형태의 본딩 툴(110)의 연속 진공 흡인 구멍(115)은 단변의 폭(W1)이 아일랜드(13)의 베이스(11)의 하면(12)으로부터의 돌출 높이(H1)와 동일한 길이의 타원 형상으로 되어 있다. 또한, 앞에 도 2a∼도 2c를 참조하여 설명한 본딩 툴(10)과 같이 아일랜드(13)의 주위로부터 밸런스 좋게 공기를 흡인할 수 있도록, 아일랜드(13)의 단변측에 설치된 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적과 아일랜드(13)의 장변측에 설치된 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적의 비율은 아일랜드(13)의 단변과 장변의 길이의 비율과 대략 동일한 비율이 되도록 그 개수가 결정되어 있다.
본 실시형태의 본딩 툴(110)의 외형 크기, 아일랜드(13)의 크기는, 도 2a∼도 2c를 참조하여 설명한 본딩 툴(10)의 외형 크기, 아일랜드(13)의 크기는 각각 동일하며, 상면(18)에 형성되어 있는 홈(17)의 형상도 동일하다. 따라서, 본 실시형태의 플립 칩 본딩 장치(100)에서, 돌출 전극(72)의 높이가 낮은 반도체 다이(70)를 실장하는 경우에는, 도 2a∼도 2c를 참조하여 설명한 것과 같은 본딩 툴(10)을 사용하여, 돌출 전극(72)의 높이가 높은 반도체 다이(70)를 실장하는 경우에는, 연속 진공 흡인 구멍(15)의 합계 면적이 도 2a∼도 2c를 참조하여 설명한 본딩 툴(10)보다도 큰 도 7a∼도 7c를 참조하여 설명한 본딩 툴(110)을 사용하도록 할 수 있다.
본 실시형태에서는 연속 진공 흡인 구멍(115)의 형상은 타원 형상으로서 설명했지만, 연속 진공 흡인 구멍(115)의 형상은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 장방형 구멍, 타원 구멍이어도 된다. 또한, 이러한 형상으로 한 경우, 단변의 폭(W1)을 아일랜드(13)의 베이스(11)의 하면(12)으로부터의 돌출 높이(H1)와 동일하게 해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 플립 칩 본딩 장치(100)는 양면에 돌출 전극(72, 73)이 배치된 둘째 단의 반도체 다이(70)를 첫째 단의 반도체 다이(80)에 접합함과 아울러, 첫째 단의 반도체 다이(70)와 둘째 단의 반도체 다이(80)의 간극을 비도전성 필름(NCF)(75)으로 밀봉할 때, 본딩 툴(10)의 오손을 억제할 수 있다.
이상의 설명에서는, 첫째 단의 반도체 다이(70)와 둘째 단의 반도체 다이(80)와의 간극의 밀봉에 비도전성 필름(NCF)(75)을 사용하는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 종류의 밀봉용 수지를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.
10, 110 본딩 툴 11 베이스
12, 26, 35 하면 13 아일랜드
14 표면 15, 115 연속 진공 흡인 구멍
16, 22, 23, 25, 32, 33, 34 진공 구멍 17, 24 홈
18, 27 상면 19, 28 채널
20 히터 31 본체
41, 42, 45, 48 배관 43 전자 밸브
44 진공 펌프 46 냉각관
47 회수용기 50 본딩 스테이지
60 본딩 헤드 70, 80 반도체 다이
71, 81 다이 본체 72, 73, 82 돌출 전극
74 범프 74b 접합 금속
75 비도전성 필름(NCF) 75a 열경화 수지
75b 가스 75c 충전 수지
100 플립 칩 본딩 장치

Claims (6)

  1. 베이스와, 상기 베이스로부터 돌출되고, 양면에 돌출 전극이 배치된 반도체 다이를 그 표면에 진공 흡착하는 아일랜드를 포함하는 본딩 툴과,
    상기 본딩 툴의 베이스측에 배치되어, 상기 아일랜드에 진공 흡착된 상기 반도체 다이를 가열하는 히터
    를 구비하고,
    상기 반도체 다이를 가열하여, 상기 반도체 다이의 상기 아일랜드와 반대측의 면의 돌출 전극을 기판 또는 다른 반도체 다이의 다른 전극에 접합함과 아울러, 상기 반도체 다이의 상기 아일랜드와 반대측의 면과 상기 기판 또는 상기 다른 반도체 다이의 표면과의 간극을 수지로 밀봉하는 전자부품 실장 장치로서,
    상기 베이스의 상기 아일랜드의 외주면에 인접하는 위치에 배치되고, 상기 기판측에 개구하는 복수의 연속 진공 흡인 구멍을 가지는 것
    을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 다이의 아일랜드측의 면의 상기 돌출 전극의 높이에 따라, 상기 연속 진공 흡인 구멍의 합계 면적이 다른 복수 종류의 본딩 툴을 부착 가능한 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 반도체 다이의 상기 아일랜드측의 면의 상기 돌출 전극의 높이가 높은 경우에는, 상기 반도체 다이의 상기 아일랜드측의 면의 상기 돌출 전극의 높이가 낮은 경우보다도 상기 연속 진공 흡인 구멍의 합계 면적이 큰 본딩 툴을 부착 가능한 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연속 진공 흡인 구멍의 직경은 상기 아일랜드의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연속 진공 흡인 구멍은 장방형, 타원형, 타원이며, 그 짧은 쪽의 폭이 상기 아일랜드의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 히터에는 상기 베이스에 설치된 상기 연속 진공 흡인 구멍에 연통하는 다른 연속 진공 흡인 구멍이 설치되고, 상기 다른 연속 진공 흡인 구멍에는, 상기 연속 진공 흡인 구멍이 흡인한 기체를 냉각하여 응결 또는 응고시키는 냉각 파이프가 접속되고, 상기 냉각 파이프에는 상기 냉각 파이프 내에서 응결 또는 응고한 액체 또는 고체를 저류하는 회수용기가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장 장치.
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