TWI564106B

TWI564106B - 接合裝置以及接合方法

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Publication number: TWI564106B
Application number: TW100122122A
Authority: TW
Inventors: 小林一彥
Original assignee: 山田尖端科技股份有限公司
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2017-01-01
Also published as: CN102709203B; TW201238695A; EP2506295A3; US20120247664A1; CN102709203A; EP2506295A2; KR20120109963A; SG184606A1; US9016342B2

Description

接合裝置以及接合方法

本發明係關於一種接合裝置及接合方法，例如複數半導體裝置藉由絕緣黏著劑接合於基板上，各半導體裝置的焊球以覆晶接合方式接合於基板端子部的工作件接合裝置及其接合方法者。

在第23(A)圖中，於形成有配線圖形的配線基板51的基板端子部51a，塗佈或黏貼絕緣性黏著劑52(例如NCF(Non Conductive Film),NCP(Non Conductive Paste)，以接著半導體裝置53(覆晶)。以此狀態，半導體裝置53的金屬焊球54(焊球、金屬焊球等)並未與基板端子部51a做電性連接。

將此配線基板51載置於例如下模55，而與上模56間夾住，並加熱加壓至金屬焊球54的熔點溫度，因而在半導體裝置53與基板端子部51a間做電氣連接，同時絕緣性黏著劑52硬化成為墊底。

又，有一種裝置不用配線基板，而將各個半導體元件臨時壓著於導架上後，帚體進行全熱壓著的實裝裝置被提案。(參照專利文獻1)。

[先行技術文獻]：

專利文獻1：特開2000-100837號公報

對熱膨脹係數較大的配線基板51，將半導體裝置53整個做覆晶結合時，搬入回流爐等而加熱至金屬焊球54之熔點溫度(例如熔點或黏著劑的硬化溫度)，則如第23(B)圖所示，配線基板51因熱膨脹而伸長。在此狀態下如欲將半導體裝置53壓著於基板，則金屬焊球54與基板端子部51a間產生位置偏移而有造成接合不良之虞。

又利用金屬模夾住配線基板51及半導體裝置53而加熱加壓時，設於上模56的加熱器之熱經配線基板51及半導體裝置53而被下模55側吸收，藉此加熱於半導體裝置53及配線基板51之際，熱容量變大，引起昇溫至金屬焊球54之熔點溫度(例如焊劑熔點或黏著劑之硬化溫度)所需加熱時間延長，在以焊接做電氣連接之前黏著劑52之硬化加劇，致有引起連接不良之虞。

更且，加熱時間一長，有的黏著劑52會因預先混入之微少空氣因加熱而膨脹或起泡，或因而妨礙半導體裝置53的接合性。

本發明的目的在解決上述之先前技術問題，提供能透過有效率的昇高基板溫度，減少半導體裝置於覆晶結合之際產生之位置偏差及連接不良的半導體裝置之接合裝置及接合方法。

為了達成上揭目的，本發明具有下列構成。

為一種接合裝置，有複數的半導體裝置，經由絕緣性黏著劑被接著於基板上的工作件，以各半導體裝置的焊球做覆晶接合於基板端子部。其具有用以支持接合有該半導體裝置之基板的基板支持機構，及內藏有熱源，可將該基板以被基板支持機構支持的狀態押壓夾持面加熱加壓的加熱加壓機構，該加熱加壓機構，對被該基板支持機構所支持的基板以夾持面靠近，利用輻射熱進行預備加熱於該基板及半導體裝置，以該基板被基板支持機構所支持之狀態，將夾持面押壓於該半導體裝置使該絕緣性黏著劑硬化，同時接合半導體裝置之焊球於基板端子部，為其特徵。於此所謂接合，意指連接焊球與基板端子部做電氣接續，但亦包含經由導電性黏著劑連接，或以加熱加壓熔融焊球而壓接之場合。

接合裝置其他的機構有經由接著層，將含有經積層的複數部材之工作件，以上模與下模夾住而接合各部材的接合裝置，該上模具有用以加熱加壓於該工作件的第一加熱加壓部，該下模具有用以加熱加壓工作件之可上下移動的第二加熱加壓部，及藉該第二加熱加壓部之向上移動，相對的從該第二加熱加壓部之夾持面退避，藉該第二加熱加壓部之向下移動，相對的從該第二加熱加壓部之夾持面突出的支持部，為其特徵。

利用本發明之接合裝置，可提高經由做為工作件的接著層的各部材互相間的連接可靠性。

具體而言，由於預備加熱於半導體裝置及基板令其昇溫後，將半導體裝置全部一起接合於基板，是以焊球與基板端子部的位置偏差不易發生。

又，藉由接著有半導體裝置的配線基板與夾持面分開而以基板支持機構支持，即可降低基板之熱容量而使其短時間內昇溫，因此可減少由於絕緣黏著劑早期的硬化而發生連接不良之機會。

又，端視黏著劑之特性如何，可藉形成減壓空間而加熱加壓，或藉形成加壓空間而加熱加壓，可抑制絕緣性黏著劑空泡之影響，維持半導體裝置的接著性。

下文中參照附圖詳細說明本發明之接合裝置及接合方法的較佳實施形態。

[實施例1]

茲參照第1(A)、1(B)圖，第2(A)、2(B)圖來說明半導體裝置之接合裝置，同時說明接合方法。

第1(A)圖中，在形成有配線圖形的配線基板1(以下簡稱基板1)之基板端子部1a，經由屬於熱硬化性樹脂的絕緣性黏著劑2(例如NCF(Non Conductive Film)、NCP(Non Conductive Paste))等，接著複數的半導體裝置(例如半導體晶片)3。又，有半導體晶片3接著的基板1，不只是有機基板，也可以用陶瓷基板等無機之其他種類基板，也可以是導架或半導體晶圓。基板1上使用眾知之覆晶接合體(未圖示)接著有以複數行複數列配置之半導體裝置3。

基板1被以夾頭4a夾持基板用緣部，保持於基板保持板4。為了無歪曲而平整的保持基板1，基板保持板4之下面，係以複數之支桿5支持。各支桿5如同圖所示，為了避免半導體裝置3的支持偏差(加壓)，避免在複數半導體裝置3之直下配置。各支桿5經由設於下模6(基板支持機構)之渦卷彈簧7，以上端離開下模夾持面6a之狀態被以懸浮方式支持。又，各支桿5為了保持基板保持板4與上模8之間隔均勻，通常狀態下形成同一突出長度。又，支桿5為了避免基板保持板4因其自重撓彎而致高度不均，故以相等間隔配置。又，下模6藉未圖示之關模機構而可進行昇降動作。此外，如使用陶瓷基板那樣之高度剛性而少撓彎之基板1時，可省略基板保持板4，而直接以支桿5支持基板1。

由是，當以設於後述之上模8的熱源(加熱器13)加熱之際，可增加基板1直下的熱阻而使之不易散熱。換言之，降低接觸於基板1的部材之熱容量，即可使基板1短時間內昇溫，故可減少絕緣性黏著劑2早期硬化而發生連接不良的現象。

具體上說，如第3(A)圖所示，由於可以短時間內使基板1之溫度T昇高，可以整合絕緣性黏著劑2粘度ηn變低之時機與焊球3a熔融而粘度ηb降低之時機。此外，屬於熱硬化性樹脂的絕緣性黏著劑2，在加入所定熱量的時點，其粘度ηn最為下降，而在其前後(同圖中粘度ηn較虛線為低之範圍)，成粘度降下之狀態至以熔融之焊球3a可以接合之程度。由是可利用焊球3a將基板1與半導體裝置3確實做電氣性連接。又，如第3(B)圖所示，於未能在短時間內使基板1之溫度下昇高時，粘度ηn變低之時機早於粘度ηb變低之時機，致不能整合時機。因此，恐不能確實進行焊球3a的電氣性連接。

如第1(A)圖所示，上模8(加熱加壓機構)係以上模基礎9利用渦卷彈簧11吊掛支持上模塊10而形成者。彈簧11的彈力大於渦卷彈簧7之彈力。但，彈簧11可以省略。上模塊10上半導體裝置3之對向位置有冷卻器12，對向於半導體裝置3以外之基板1位置有加熱器13(熱源)交互設置。上模塊10有半導體裝置3接近時則以輻射熱預備加熱於基板1及各半導體裝置3。又，上模塊10有半導體裝置3被押壓時，將焊球3a(焊接劑焊球、金屬焊球等)覆晶接合(以下簡稱接合)於基板端子部1a。

例如於焊球3a熔融狀態下開模，恐有與基板端子部接合不良之可能，故設有冷卻器12。以冷卻器12充份冷卻焊球3a與基板端子部1a之接合部而使其成硬化(固化)狀態，然後開模。如考慮冷卻效率，亦可在下模6之對向於基板端子部1a之位置設冷卻器6b。此乃由於反覆進行半導體裝置3的接合工程中，下模6之溫度過度昇高而促進絕緣性黏著劑2的硬化。又，因可加速金屬模具全體之加熱及冷卻，可以提高生產能力。

又，亦可省略冷卻器12，而以上模8為加熱專用，下模6為冷卻專用。再者，下模6中也設加熱器，成從下模6及上模8二方面加熱之構成亦可。於此場合，由於基板保持板4被支桿5做懸浮支持，可有效防止來自上模8，甚至下模6之熱傳達於基板1。由是可以延緩從基板1之載置至加壓為止間之絕緣性黏著劑2的硬化。

又，在上模塊10之半導體裝置3的夾持面(抵接面)10a，有釋放模14被吸著保持。釋放模14具有可耐加熱器13之加熱溫度的耐熱性，可從金屬面輕易剝離，具有柔軟性與伸展性。例如可適當選用者有PTFE、ETFE、PET、FEP膜、氟含浸玻璃布、聚丙烯膜、聚氯丁烯等。

上述釋放膜14的使用，可吸收半導體裝置3從基板1之高度的參差，又可防止絕緣性黏著劑2加熱熔融之際，爬上半導體裝置3之上面而污染半導體裝置3之上面及夾持面10a。

其次說明半導體裝置之接合工程。所謂接合工程，係指將載置於基板1(包含經由絕緣性黏著劑2接著之場合)之半導體裝置3做電氣性連接之過程。

首先，以未圖示之已知覆晶接合法，如第1(A)圖所示，將複數半導體裝置3，在將焊球3a對準基板端子部1a之位置狀態，使用絕緣性黏著劑2接著於基板1。又，如果半導體裝置3定位於正確的位置，而在搬運中不發生偏移時，不一定需要接著。而且，如果定位於正確位置時，可以普遍性塗佈絕緣性黏著劑2於基板1全面的方法接著半導體裝置3。

接下去如第1(A)圖所示，利用加熱器13加熱於上模8，而將基板1搬入被開模狀態之下模6的支桿5所支持的基板保持板4，同時以夾頭4a夾持基板用緣部。此時可以將一個基板1配置於基板保持板4之中央，或將複數基板1對稱配置於基板保持板4上。基板保持板4係以支桿5在下模夾持面以懸浮方式支持。又，預先在上模塊10之夾持面10a吸著釋放膜14而保持。又，搬入基板1後開始加熱器13之加熱。

其次如第1(B)圖所示，向上移動下模6而移近半導體裝置3於上模塊10之夾持面10a。此時利用加熱器13所加於夾持面10a之輻射熱，預備加熱於基板保持板4上之基板1及各半導體裝置上達到所定溫度，進行熱膨脹(線膨脹)。此所定溫度最好設定在較焊球3a熔融溫度低數10℃左右(例如10～30℃)之溫度。舉一例而言，焊球3a如為焊接用者。可加熱至較其熔融溫度260℃低20℃之240℃左右溫度。又，如屬金屬焊球，可加熱至其熔融溫度180℃低20℃左右的160℃。

如此，加熱於基板保持板4上之基板1，較之例如加熱於在經冷卻之下模6之塊上的基板1，可同時很快加熱於絕緣性黏著劑2及焊球3a，又可在夾持前充分使基板1熱膨脹。反之，於例如在經加熱之下模6之塊上加熱加壓(壓著)基板1之場合，絕緣性黏著劑2恐會在焊球3a熔融前硬化。以上揭加速加熱法，即不致發生這樣的問題。

其次，如第2(A)圖所示，在以預備加熱使基板1熱膨脹後，再上昇下模6，將半導體裝置3押壓於上模塊10之夾持面10a，並昇溫至焊球3a之熔融溫度做加熱加壓。由是，焊球3a熔融而與基板端子部1a形成電氣性連接。

此時基板1及半導體裝置3，被設於下模6的渦卷彈簧7之押壓力，夾持於上模塊10與基板保持板4之間。

再上昇下模6時如第2(B)圖所示，支桿5隨彈簧7之縮少被壓回下模6內，使基板保持板4移動至抵觸於下模6之下模夾持面6a，如此繼續加熱加壓。此時基板1及半導體裝置3，因設於上模8的渦卷彈簧11之押壓力而被夾持於上模塊10與基板保持板4之間。又，亦可停止下模6之上昇位置於第2(A)圖之狀態，維持其狀加熱加壓。

由是待基板1充分熱膨脹之後，使絕緣性黏著劑2硬化，同時將金屬焊球3a以電氣性連接於基板端子部1a，因此得以確實接合基板1與半導體裝置3。此時依照上述構成，由於與半導體裝置3及基板1接觸之部材熱容量較小，可以高效率預備加熱。又，因以基板1發生伸長的狀態夾持，而接合半導體裝置3之金屬焊球3a與基板端子部1a，不致於發生位置偏差。又因可以懸浮狀態支持基板1，降低熱容量而短時間內昇溫，故不致因長時間加熱而使絕緣性黏著劑2早期硬化，導致連接不良。

接下去於第2(B)圖之狀態下，停止加熱器13的加熱，同時開始冷卻器6b、12的冷卻，使焊球3a與基板端子部1a之接合部冷卻硬化。接下去降下下模6而開模，搬出基板1收容於未圖示之收納部，完成此半導體3的接合工程。於此場合，開模之際即使對焊球3a有拉力作用，仍可確實維持與基板端子部1a間之電氣連接，不致損及連接之可靠性。

[實施例2]

其次說明半導體裝置的接合裝置以接合方法的他例。

於本實施例中，除了基板保持板4之構造及其上載置之基板1其上下方向反轉外，其他接合裝置之概略構成及接合方法的順序係相同於實施例1。因此對同一部材賦予同一標號而援用說明，以下以不同構成為中心加以說明。

如第4(A)圖所示，基板保持板4突設有一支持部4b，其平面外形稍小於半導體裝置3的外形。因此，基板保持板4之支持部4b間形成有凹溝4c。又，儘管半導體裝置3的周緣部並未被支持部4b所支持，但由於寬度狹窄，不致因加壓而變形。支持部4b以與半導體裝置3排列同程度之間隔設置。將基板1搬入基板保持板4上之際，基板1載置成半導體裝置3與支持部4b之中心相合，以各支持部4b支持各半導體裝置3的狀態。又，基板保持板4之材質，最好使用其熱膨脹係數與基板1相近者。例如基板1如屬陶瓷基板，基板保持板4之材質，最好使用陶瓷或熱膨脹係數近於陶瓷者。

如第4(B)圖所示，在預備加熱之際，將基板1之背面接近於上模塊10之夾持面10a，從基板1之背面以夾持面10a之輻射熱加熱於基板1、絕緣性黏著劑2、半導體裝置3、及基板保持板4。由是熱膨脹係數同等的基板1與基板保持板4分別以同等程度做熱膨脹。因此，由於基板1之熱膨脹而發生之基板端子部1a位置的移動，能使半導體裝置3追隨，即可確實防止半導體基板1對半導體裝置3之位置偏差。

接下去於夾持基板時，如第5(A)圖所示，將基板1之背面押壓於上模塊10之夾持面10a，可更加昇溫。此時因使用熱膨脹係數同等的基板1與基板保持板4，例如即使夾持後的基板1有熱膨脹，也可以將載置於基板保持板4上之半導體裝置3夾持住加熱加壓而對基板1不生偏移。同樣，如第5(B)圖所示，將下模夾持面6a抵觸於基板保持板4，以用更大力量夾持之狀態下，也同樣可加熱加壓於半導體裝置3而對基板1不致於偏移。因此，於將半導體裝置3向下載置於基板保持板4上之場合，也可確實將焊球3a與基板端子部1a進行電氣性連接。

此時應顧及經壓熱熔融之絕緣性黏著劑2從基板1與半導體3之間流下。例如若基板保持板4屬於沒有突設支持部4b的平整者，所流出之絕緣性黏著劑2達到基板保持板4時，因毛細管現象，可能侵入半導體裝置3與基板保持板4間之空隙。此時可能在半導體裝置3上面發生閃絡樑，污染基板保持板4而導致須一一加以清洗。

相對於此，支持部4b高於板面(凹溝4c)而其外形小於半導體裝置3，半導體裝置3之側面下端，形成從基板保持板4分離之狀態。此時流出之絕緣性黏著劑2在半導體裝置3之側面下端，由於表面張力而被止住。因此絕緣性黏著劑2不侵入於半導體裝置3與基板保持板4間之空隙，而留於半導體裝置3之側面成為內圓角填料，防止如上述流出之絕緣性黏著劑2造成之不妥現象。又，所流出過多之絕緣性黏著劑2被收集於半導體裝置3之側面，結果內圓角之成形寬度變小，可提高半導體裝置3的實裝密度。再者，如使用像半導體晶圓那樣的表面污穢會成問題的基板1時，可確實防止起因於流出過多之絕緣性黏著劑2引起之表面污染，更加有效。

此外，為了防止污染，可在載置基板1前，供應釋放膜14予基板保持板4上，以便夾置於半導體裝置3與支持部4b之間亦可。此時可使用平整的基板保持板4。又可用空氣加壓於釋放膜14進行上述處理，以防止絕緣性黏著劑2之流出。不發生絕緣性黏著劑2流出之場合，當然可以不使用釋放膜14，而使用平整的基板保持板4。

又，即使以夾持狀態下加熱加壓，半導體裝置3也不致於對基板1偏移。因此，可不待基板1搬入後預備加熱至所定溫度，而開始加熱加壓，可提高生產效率。

此外，與實施例1同樣之方向配置工作件，在半導體裝置3之上方配置與基板1同樣熱膨脹材質的板材進行成形，亦有同樣效果。此時進行加熱加壓之際板材會與基板1同樣伸長，故可防止半導體裝置3對基板1之偏差。此板材可以載置於半導體裝置3上。又可以彈性部材等支持而配置於基板保持板4上，使其在被加壓以前處於從半導體裝置3懸浮之位置。

[實施例3]

其次參照第6(A)、6(B)圖及第7(A)、7(B)圖來說明半導體裝置之接合裝置及接合方法。

本實施例中，基板1被收容於加熱加壓機構間之密閉空間內，以形成有減壓空間或加壓空間之狀態，加熱加壓於半導體裝置3。

如第6(A)圖所示，基板保持板15內設有空氣吸引路15a與流通於板面之複數吸引孔15b。空氣吸引路15a連通於設在下模塊19之基板吸著機構16的空氣管16a。空氣管16a之一部分設有具可撓性伸縮自在的螺旋狀管16b。螺旋狀管16b可於基板保持板15被上模8推回之際，吸收空氣管16a的剩餘部分。基板吸著機構16係連接於未圖示之吸引幫浦，基板1被吸引孔15b吸引其半導體裝置3接著面之相反面，而被基板保持板15吸著保持。

在下模17中，下模塊19被下模基礎18支持。下模塊19上有支桿5經由渦卷彈簧7被懸浮支持。又，下模塊19之周圍有可動夾器20經由渦卷彈簧21被下模基礎18所支持。又，下模塊19及下模基礎18形成有空氣通路22。

可動夾器20與下模塊19側面之間設有密封材23a(例如O環)。又，可動夾器20之夾持面(上端面)20a亦設有密封材23b(例如O環)。上模塊10之夾持面10a有釋放膜14被吸著保持。如第6(B)圖所示，上昇下模17之際，可動夾器20之夾持面20a透過釋放膜14抵接於上模塊10之夾持面10a。此時上模8與下模17之間形成一密閉空間K(參照第6(B)圖)。

又，如第6(A)圖所示，夾持前之通常狀態下，基板1於載置時，於半導體裝置3之上面低於可動夾器20之夾持面的位置，基板保持板15被支桿5支持。因此，在密閉空間K之形成時點，上模塊10的夾持面10a與半導體裝置3成分開狀態，可在密閉空間K內預備加熱。利用未圖示之壓縮機經過空氣通路22吸收空氣，或送入壓縮空氣，可在密閉寬間K形成減壓空間或加壓空間。此外，同圖中與上述實施例不同，成為省略冷卻器6b、12之構成，但可形成設有以上兩者之構成。

其次說明半導體裝置之接合工程。

如第6(A)圖所示，利用加熱器13加熱於上模塊10，而在上模塊10之夾持面10a吸著保持釋放膜14之狀態，搬入基板1於基板保持板15上。此時在開模狀態的下模17的支桿5所支持之基板保持板15上載置基板1。接下去藉基板吸著機構16從吸引孔15b吸引空氣之板面上，吸著保持基板1。由是基板1當初就歪曲，或被偏歪加熱導致歪曲的情形下，均可將基板1確實地貼附於基板保持板15上。因此可避免歪曲或傾斜，將基板1平整地吸著。基材1可全面保持於夾持面10a平行，以便均勻進行加熱及加壓。

其次，如第6(B)圖所示，將下模17向上移動，將可動夾器20抵接於上模塊10而形成密閉空間K，經過空氣通路22吸引空氣使密閉空間K減壓。此時使半導體裝置3接近上模塊10之夾持面10a，在密閉空間K內以輻射熱預備加熱於基板1及半導體裝置3達到所定溫度。

接下去如第7(A)圖所示，使下模17更加上昇，而將半導體裝置3押壓於上模塊10的夾接面10a，保持如此昇溫至焊球3a的熔融溫度，在密閉空間K內加熱加壓。

此時基板1被設於下模17的渦卷彈簧7之押壓力夾持於上模塊10與基板保持板15間。又，可動夾持器20被推回，使渦卷彈簧21在被上模塊10抵接之狀態下收縮。

使下模17更為上昇，則如第7(B)圖所示，支桿5使渦卷彈簧7收縮而推回於下模塊19內。由是基板保持板15移動，直到抵觸於下模塊19的下模夾持面19a，繼續加熱加壓。此時基板1被夾持於上模塊10與基板保持板15之間。

此時由於減壓空間內在進行加熱加壓，即使絕緣性黏著劑2內含有空泡，亦可排出於外而做高品質的修填。又，與上述實施例同樣，由於基板1係經預先熱膨脹(線膨脹)後夾持，故可防止因基板1之熱膨脹而偏移位置。又，因可以懸浮方式支持基板1而使其短時間內昇溫，可少發生如上述之連接不良。接下去於第7(B)圖之狀態，解除密閉空間K的減壓，同時以關模相反之動作開模。其次解除基板吸著機構16之吸著保持，搬出基板加以收納而完成此半導體裝置3的接合工程。

藉如此構成，端視絕緣性黏著劑2之特性，可一面形成減壓空間，一面加熱來抑制空泡之影響，維持半導體3的接著性。

又，藉由於密閉空間K形成加壓空間，在該加壓空間內進行預備加熱及加熱加壓，而加壓於絕緣性黏著劑2使其硬化亦可。此時絕緣性黏著劑2即使含有空泡，亦可壓縮空泡使其微小化而完成高品質的填補。又亦可將密閉空間K進行由加壓空間切換為減壓空間之切換控制，以進行預備加熱及加熱加壓。

[實施例4]

下文中參照第8(A)、8(B)圖，及第9(A)、9(B)圖來說明半導體裝置之接合裝置以及接合方法之他例。

本實施例中，每一半導體裝置3各以密閉空間K隔開，同時在各別凹穴格子進行加熱加壓，此點與實施例3不同。

如第8(A)圖所示，上模24之上模塊25下端形成一上模凹部25a，其中有夾持器27被吊下支持。夾持器27之上端所安裝的導桿27a係由渦卷彈簧26a吊下支持於上模塊25。導桿27被引導至設於上模塊25之導孔25b吊下。此夾持器27係配置於支桿5之上方，設置成可與支桿5共同夾持基板1。又，夾持器27對應於半導體裝置3之排列，其平面形狀具有格子狀的分隔壁27b。藉此，分隔壁27b與支桿5共同夾持基板1之外周及半導體裝置3之間。又，密閉空間K係被夾持器27之分隔壁27b所分隔，亦即被可個別收容半導體裝置3空間孔27c所分隔。各空間孔27c內所配置的凹穴格子28，在其上端所安裝的導桿28a係由渦卷彈簧26b吊下於上模塊25而受支持。導桿28a被引導至設於上模塊25之導孔25c而吊下。

凹穴格子28之押壓面小於各半導體裝置3之平面外形，以利於防止因毛細管現象而使絕緣性黏著劑2侵入。又，凹穴格子28係由設於上模塊25之加熱器(未圖示)所加熱。又，如第8(A)圖所示，凹穴格子28於夾持前之通常狀態，支持成其押壓面之位置於所定高度高於夾持器27之下端面(夾持面)。於此場合，此所定高度設定成大於絕緣性黏著劑2之厚度及半導體裝置3之厚度相加之高度。又，渦卷彈簧26a、26b使用彈簧力量大於渦卷彈簧7者。因此，在以下模夾持面17a及夾持器27夾持基板1之前，半導體裝置3與凹穴格子28成為分開狀態，而可進行預備加熱。

又，凹穴格子28之導桿28a，被導引至鉛直設於上模塊25之導孔25c，保持其押壓面平行於夾持器27之夾持面而移動。由是可以將各凹穴格子28所對應的各半導體裝置3，以均勻的壓力押壓於基板1，半導體裝置3各個都可以均一的高度接合。

又，上模塊25之上模凹部25a側壁設有未圖示之空氣通路25d，連接於空氣壓縮器等。又，為了形成密閉空間K，夾持器27與上模凹部25a間設有密封材29(例如O環)。因此如第8(B)圖所示，在夾持時，由基板1、上模凹部25a、夾持器27及密封材29形成密閉空間K，得以進行減壓。

又，基板保持板4對應於基板1之外緣部位置，突設有定位銷4d。以定位銷4d貫通設於基板1之基板孔(貫通孔)1d而使基板1定位，為基板保持板4所保持。此時設於基板1之基板孔1d，最好沿通過基板1中心的線段形成複數的長孔。由此得以將基板1確實載置於與基板保持板4上之相同位置，對凹穴格子28之押壓面，可將半導體裝置3定位於適當的位置。另一方面，在夾持器27之下端面設有定位孔27d，用以嵌入定位銷4d之先端。如第8(B)圖所示，關模之際，定位銷4d嵌入定位孔27d內，使基板1被夾持器27夾持。

其次說明半導體裝置之接合工程。

如第8(A)圖所示，將接著有複數半導體裝置3的基板1搬入開模狀態下的下模17內之基板保持板4上，將定位銷4d貫通基板孔1d加以保持。

其次，向上移動下模17，如第8(B)圖所示，將夾持器27抵接於基板1形成密閉空間K，透過空氣通路25d吸引空氣而形成減壓空間。此時將半導體裝置3靠近各凹穴格子28的押壓面。藉此以未圖示之加熱器所加熱之押壓面產生之輻射熱，將基板1及各半導體裝置3在減壓空間內預備加熱至所定溫度，使基板1做熱膨脹。又，隨下模17的向上移動，設於可動夾持器20押壓面的密封材23d被押壓於上模塊25。

此外，定位銷4d嵌入定位孔27d而被夾持，但夾持力只止於渦卷彈簧7之押壓力而已，是以基板1可以熱膨脹。此場合下如基板孔1d沿通過基板1中心之線段形成長孔，即使基板1做熱膨脹時仍被定位銷4d限制其變形，故不承受應力。

接下去更上昇下模17，則如第9(A)圖所示，支桿5使渦卷彈簧7收縮而被壓回下模塊19內。此時可動夾持器20經由O環23b抵觸於上模塊25，致被壓下。此時可保持凹穴格子28之押壓面平行於夾持器27之夾持面移動。因此與就各半導體裝置3而言，其與押壓面之距離可全面性的保持均一而將半導體裝置3全面性的均勻加熱。由是得以均勻進行絕緣性黏著劑2的硬化，同時均勻的使焊球3a昇溫。

接下去如第9(B)圖所示，更加上昇下模17，將半導體裝置3押壓於凹穴格子28之押壓面進行加熱加壓，則可昇溫至焊球3a的熔融溫度。此時夾持器27及凹穴格子28隨下模17的上昇，透過基板1被押壓於下模17，卻被押回而使渦卷彈簧26a、26b收縮。此時藉渦卷彈簧26a、26b的押壓力被夾持，故基板1做熱膨脹也不致於振盪。又半導體裝置3全體被以均一高度夾持狀態下被加熱加壓，故絕緣性黏著劑2可確實接合。

如以上情形，以凹穴格子28押壓於半導體裝置3，半導體裝置3從基板1高度即使有所參差，彈簧26a會吸收高度之參差而確實接合半導體裝置3。

又，亦可採用彈簧26b以外押壓夾持器27及凹穴格子28之構成。例如使用空氣彈簧或其他彈性部材。又，代之以彈性部材，可用油壓缸筒或馬達等驅動機構連動下模17之昇降動作的構成。

又，使用第8(B)圖所示密閉空間K做為加壓空間時，各通過上模24之空氣通路25d及下模17之空氣通路22送入壓縮空氣，向基板1之上下方向以空氣加壓。由此可不使用基板1彎撓而以凹穴孔27c內為加壓空間進行預備加熱及加熱加壓。

再者，如使用釋放膜14於本實施例之場合，如第8(A)圖所示，設置虛線所示連通溝27e。此溝27e在夾持器27的夾持面連通於凹穴孔27c間，從凹穴孔27c連通於外側。由是即使上模24之夾持面吸著保持釋放模14時，可經由連通溝27e讓空氣通過。爰此，通過設於下模17的空氣通路22(參照第6(A)圖)可進行減壓或加壓。又，進行空氣加壓之際，須從上模24之空氣通路25d送入壓縮空氣，也從上以空氣加壓於釋放膜14。於如上述密閉空間K被凹穴孔27c隔開的構成時，亦可使用釋放膜14於減壓空間或加壓空間進行加熱加壓。

[實施例5]

接下去參照第10(A)及10(B)圖來說明半導體裝置之接合裝置以及接合方法之他例。與實施例1之同一部材賦予同一標號援用說明。

本實施例中，各於內藏上模8(第一金屬模)之加熱器13的上模塊10之上模夾持面10a與下模6(第二金屬模)之下模夾持面6a上設有制止塊30、31。此制止塊30、31之高度等於含加熱加壓後之半導體裝置3與絕緣性黏著劑2的基板1厚度與基板保持板4厚度之和。

如第10(A)圖所示，搬入基板1於基板保持板4上，以夾頭4a夾住基板周緣部而保持之。

其次如第10(A)圖所示，向上移動下模6使半導體裝置3靠近上模塊10之夾持面10a。以此狀態藉輻射熱預備加熱基板1及各半導體裝置3到所定溫度後，更上昇下模6，如第10(B)圖所示，押壓半導體裝置3於上模塊10之夾持面10a，使其昇溫至焊球3a的熔融溫度。

關閉上模8及下模6，直到達到制止塊30、31抵觸之高度，如此，基板保持板4所保持之基板1上實裝的半導體裝置3被上模塊10押壓而夾持於基板保持板4間，以夾持狀態下加熱加壓。

如此在金屬模之停止位置加熱加壓，即可實現半導體裝置3的均一接合。此時調整制止塊30、31的厚度，即可輕易調整夾持時的間隔。由是即使變更接合對象基板1等的厚度，亦可以簡易的構成變更來應付。此外，制止塊30、31不必設於上模8與下模6之雙方，設於任何一方亦可。又亦可設置可變更制止塊30、31突出長的機構，以應付基板1等厚度的變更。再者，制止塊30、31亦可設於組合上模8與下模6之上下平台(未圖示)上。此時因加熱器13的熱傳導難達，由於制止塊30、31遠離上模8及下模6，其長度不致於受溫度變化的影響，為其優點。

上述各實施例中，都說明下模可昇降，下模可昇降，或兩者都可昇降亦可。^*

第11圖為表示接合裝置佈置構成的平面圖，係屬於具有實施例1～5構成的接合裝置來實現。同圖中與上述實施例不同，係表示載置形成有配線圖型的半導體晶圓上實裝有半導體裝置基板的基板保持板4的移送構成。此場合下本裝置具有以可移動於共用軌道34上的裝貨機32，用以移送具有壓鑄金屬模的壓製部P，及用以取出壓著有半導體裝置的基板後加以收納之卸貨機33。

在基板供給部S，半導體裝置3於未實裝的基板1(半導體晶圓)上，將經切割半導體晶圓的半導體晶片做為半導體裝置3而加以結合接著。此時結合在真空中實施，就可避免在絕緣性黏著劑2內產生空泡，較為適宜。裝貨機32從基板供給部5接受接著有半導體裝置3的基板1，而載置於在基板供給台T待機中的基板保持板4。然後裝貨機32再接受載有基板1的基板保持板4，並移送於壓製部P。在壓製部P中以上述實施例1～5的構成進行半導體裝置3與基板1之結合。裝貨機32從壓製部P取出已完成加熱加壓的基板保持板4，載置於台U上。其次卸貨機33從取出台U接受基板1收納於基板收納部35。取出於台U上的基板保持板4，以裝貨機32再送回基板供給台T並加以冷卻。

本實施例中設有複數基板供給台T，同時將複數基板保持板4在壓製部P的外部冷卻加以再利用。由是利用經冷卻的基板保持板4搭載基板1後搬入壓製部P即可急速加熱，則在基板1加熱加壓之前不致引起絕緣性黏著劑2之硬化加深。又，因可交替使用基板保持板4，一方的保持板4在做接合時，他方的保持板4可經冷卻而去搭載基板1。因此不須為了冷卻或搭載用的等待時間，提高生產效率。又當然可從裝置外供應已接著半導體裝置3的基板1。

如以上情形，已例示了半導體裝置之接合裝置以及接合方法做詳細說明，但本發明並不限定於以上的實施形態。例如已就避免半導體裝置3直下配置支桿5的構成例做了說明，但本發明並非限定如此。例如亦可做成與半導體裝置3之配置個數同數之以渦卷彈簧所懸浮支持的支桿5，在半導體裝置3的直下支持基板保持板4之構成。此時例如各彈簧7的輸出加以調整，則可變更半導體裝置3的加壓力。又，經變更各彈簧7的輸出變更成同程度，亦可變更半導體裝置3的加壓力均勻。又，可做成在下模6內部立設支桿5之桿支持板的構成。此時以渦卷彈簧7支持桿支持板，則可將支桿5之突出長度保持均一。

又可做成上模8與下模6構成相反之方式。例如在上模下面吊設一可保持基板1的基板保持板4，同時設加熱器於下模而加熱加壓。此時配置一分隔板於基板保持板4與下模加熱器之間直至實施預備加熱時，以便遮斷輻射熱的構成。又在基板保持板4內藏珀耳帖元件，以維持冷卻狀態至進行加壓前之構成亦可採用，此方式可確實防止輻射熱使絕緣性黏著劑先受加熱而硬化之問題。又於基板保持板4而以支桿5支持基板1時，在支桿5先端設鍔部，以增加支持面積亦可。

又，實施例3至5中，如實施例2，可採用將基板1上下方向反過來載置而加熱加壓之構成。又，做為基板1之保持及定位之手段者，如夾頭，吸著保持，定位銷及靜電夾頭等各種構造採用於各實施例之構成亦可。又，除實施例1以外之其他所有實施例中，亦可做成將基板保持板4、15牴觸下模夾持面6a前，利用渦卷彈簧7之押壓力夾持之之狀態完成加熱加壓之構成。又，如熱膨脹較大的有機基板1，最好停止關模進行預備加熱，但對於半導體晶圓那樣熱膨脹較小之基板1，因可縮短預備加熱，故不必停止關模。

又，雖就利用支桿5做為基板支持手段之構成加以說明，只要能使載置基板的部材之熱阻力加大而有效率的進行基板1之昇溫者，採用其他構成亦可。例如亦可做成在下模夾持面6a形成格子狀溝，利用可插入此溝內的格子狀支持部材來支持基板保持板4，15之構成。此時，支持部材可避免半導體裝置3之直下而支持半導體裝置3之間，或支持半導體裝置3之直下都可。依此構成，可以更加均一的高度支持。

前文中業已說明以渦卷彈簧7支持基板保持板4，15的構成，但本發明並不限定如此。例如亦可使用空氣彈簧及其他彈性部材。又，亦可省略彈性部材，而以油壓缸筒或馬達等驅動機構做成連動於下模6的昇降動作的構成。例如在預備加熱時將基板保持板4，15對下模夾持面6a與上模夾持面10a各維持所定距離。又，在加熱加壓時控制上模夾持面10a與基板保持板4，15的距離於一定(相當於夾持時厚度)那樣一連的控制，達到精密的壓力控制。於是可以進行高品質的填補。

上文中業已說明了使用經由設有各支桿5的渦卷彈簧7所懸浮支持之下模6的構成。然而做為基板支持機構者而言，對加熱加壓機構將工作件押壓加熱的構成就可。例如以空氣(油壓)缸筒或馬達等驅動機構昇降支桿5的構成亦可。此場合下亦可將支桿5固定於支持板上施行一起昇降驅動。又，個別昇降驅動支桿5，配合工作件撓彎，傾斜，波紋等形狀，調整其先端位置，則可統一工作件上面側位置，不管工作件形狀如何，都可均勻加壓。此外，基盤支持手段而言，例如只要斷面積小，在斷熱中亦可進行支持的構成，桿子以外的形狀亦無不可。

接下去說明使用半導體裝置之接合裝置以及接合方法其他的手段。

[實施例6]

本實施形態中的接合裝置，係含有藉由接著層所積層的複數部材的工作件，以上模與下模夾挾而接合各部材者。第19及21圖各表示夾持前後的工作件W。第19圖所示工作件W，在配線基板102上經由接著層104(例如NCF或NCP)臨時接合電子部品103。此工作件W有從絕緣層露出的複數連接用焊接點105(例如銅焊接點)相對應的複數連接用焊球106(例如焊接用焊球)互相對準位置。如第21圖所示，工作件W，為配線基板102之複數連接用焊接點105相對應之電子部品103的複數連接用焊球106做電氣性連接，在配線基板102上，夾著接著層104，接合電子部品103(覆晶接合)。

茲參照第12圖等說明本實施形態的接合裝置101A。此乃用以製造在配線基板102上實裝有複數電子部品103(電氣性連接)之半導體裝置107(參照第21圖)的半導體製造裝置。

接合裝置101A係以上下方向相對配置，並含有用以夾挾工作件W的上模111及下模112而構成。本實施形態中，上模111係固定於未圖示之可動平台中央部組裝，下模112係固定於未圖示之固定平台中央部而組裝。固定平台及可動平台在各自的外周部以複數的繫桿連接，形成固定平台以繫桿固定，可動平台以繫桿摺動的構成。又可動平台係以公知的昇降機構(電動馬達或球型螺閂所構成的機構)，做昇降動作(可以上下動作)。

藉此固定平台及可動平台，上模111及下模112相離而成開模狀態下，工作件W被供應予下模112(搬入)(參照第12圖)。又，上模111及下模112接近而成關模狀態下，形成密閉空間131(室)而夾入工作件(參照第14圖)。又，將上模111固定於固定平台，下模112固定於可動平台而組裝，且下模112對上模111可昇降亦可。

如此的接合裝置101A，具有支持機構110，加熱加壓機構113，密封機構114，及室壓調整機構115。支持機構110用以懸浮方式支持供應於上、下模111、112間的工作件W。密封機構114用以密封內包受夾持之工作件W的空間。室壓調整機構115用以上昇經密封之密封空間內氣壓。支持機構110、加熱加壓機構113及密封機構114係以上、下模111、112所構成，室壓調整機構115則設於上、下模111及112之外部。

首先具體說明加熱加壓機構113。如第12圖所示，上模111設於下模112側，具有用以加熱加壓於工作件W的上加熱加壓部116(第1加熱加壓部)。又下模112設於上模111側，具有用以加熱加壓於工作件W的可上下動之下加熱加壓部117(第2加熱加壓部)。亦即加熱加壓機構113為各能發熱的上加熱加壓部116與下加熱加壓部117互相靠近進行加熱加壓的機構。

上加熱加壓部116係如由合金工具鋼所成的塊狀物，內部有加熱器118(熱源)。下加熱加壓部117係如由合金工具鋼所成的塊狀物，內部有加熱器119(熱源)。因有加熱器118而帶熱的上加熱加壓部116，與因有加熱器119而帶熱的下加熱加壓部117所夾持的工作件W被加熱。又因下加熱加壓部117靠近上加熱加壓部116，使供應於兩者間之工作件W被夾持且加壓(參照第14圖)。

為了提高加熱能力，加熱器118、119各設於上、下加熱加壓部116與117內部，同時能延置於第12圖之紙面垂直(堂奧)方向。加熱器118、119之加熱能力係考慮上、下加熱加壓部116、117等部材所有熱容量而設定。具體上係將可熔融電子部材103之連接用焊球106(焊劑，參照第21圖)之溫度，且屬於可將接著層104(NCF或NCP)加熱硬化的溫度加以被夾持的工作件W，才是必要。例如焊劑熔點約為250℃～260℃，NCF及NCP之熔融溫度為200℃～260℃左右，以所定時間加熱則硬化。

又，上、下加熱加壓部116及117將工作件夾持其間(加壓)，故亦屬於夾持部(加壓機構)，因此上加熱加壓部116之下模112側之面成為夾持面116a，下加熱加壓部117之上模111側之面成為夾持面117a。

上模111的例如以合金工具鋼做成的上模基礎121，係固定於未圖示之可動平台組裝。上加熱加壓部116固定於此上模基礎121下而組裝。此上加熱加壓部116(夾持面116a)之下側，固定有例如以合金工具鋼做成的固定間隔體部122(間隔物部)而組裝。此固定間隔物部122為了以上、下加熱加壓部116與117夾持工作件W，故因應工作件之厚度而調整設置，視工作件之厚度情況，有時不需要。

下模112的例如以合金工具鋼做成的下模基礎123，係固定於未圖示之固定平台組裝。在此下模基礎123上，有以合金工具鋼做成的複數銷狀支銷124(支持部)以直立狀態並列組裝。又，支持銷124最好以熱傳導率低之材質製成，如陶瓷及耐熱玻璃，以便抑制經由支持銷124傳導下模112之熱至工作件W。

又，下模基礎123上，以對應工作件W任意間隔設有用以貫通支持銷124之孔123a至支持銷124一端側的銷頭，以例如合金工具鋼製固定部125固定成免脫落的組裝方式。如此裝設的複數支持銷124長度均相同，而以支持銷124的他端側支持(載置)工作材。

又，在下模基礎123之上方，有下加熱加壓部117以上下可動方式組裝於下模112內。此下加熱加壓部117形成有貫通於厚度方向的複數貫通孔117b。設於下加熱加壓部117的複數貫通孔117b各設有貫通的複數支持銷124。一下加熱加壓部上下移動時，各貫通孔117b的孔壁面與支持銷124互相摺動。儘管下加熱加壓部117與固定部125各有熱膨脹，也可使支持銷124圓滑的摺動，最好由熱膨脹係數相同的材質構成。又，如上述複數貫通孔117b遠較支持銷124之外徑為大時，就可使用熱膨脹係數不同的材質。

下加熱加壓部117係被支持固定於例如以合金工具鋼做成的複數支持桿126一端。下模基礎123及組裝於其上的固定部125，以所定間隔形成有複數貫通孔123a，貫通於厚度方向而連通。各複數貫通孔123a分別有貫通的支持桿126。支持桿126的他端，經由斷熱材127固定於例如由合金工具鋼做成的桿昇降部128。此桿昇降部128係固定於未圖示之可上下昇降之昇降機構。此昇降機構動作時，即經由立設於桿昇降部128之支持桿126，使下加熱加壓部117上下移動。下加熱加壓部117上下移動之際，各支持桿126在貫通下模基礎123及固定部125的各貫通孔123a內摺動。

又，下加熱加壓部117係以複數支持桿126懸浮支持，故下加熱加壓部117的熱不易散於昇降機構側(桿昇降部28側)。又，有斷熱材127夾在於支持桿126與桿昇降部128之間，更難導熱。

其次具體說明接合裝置101A的支持機構110。如第12圖所示，下模112具有複數支持銷124貫通於下加熱加壓部117之上下方向。支持銷124於下加熱加壓部117向上移動時，相對的從支持面117a退避，移動於此面下方(參照第14圖)。另一方面，下加熱加壓部117向下移動時，相對的從夾持面117a突出(參照第13圖)。

複數的支持銷124在其下模基礎123上，例如以矩陣狀平面配置以支持載有工作件W的支持板129。亦即下模112具有支持設於下加熱加壓部117及支持銷124上側的工作件W之支持板129。於此，各支持桿126係以均等的間隔配置，以免支持板129因自動撓彎而高度變成不齊。藉由使用此支持板129支持工作件W，夾持時可將工作件W平行於上加熱加壓部116(固定間隔部122)配置。又，如工作件W有高剛性，而例如使用剛性高而撓彎小之基板(例如陶瓷基板)做為配線基板102時，支持板129可以省略。

支持機構110以支持銷124從下加熱加壓部117之夾持面117a突出之狀態，經由支持板129支持工作件W(參照第12、13圖)。又，支持機構110使下加熱加壓部117向下移動而使支持銷124相對的從夾持面117a退避(收回)，經由支持板129從支持銷124(參照第14圖)。交給下加熱加壓部117的工作件W經由支持板129搭載於夾持面117a上。

如此的支持機構110，於供應於上、下兩模111及112間之工作件W，從支持銷124交給下加熱加壓部117以前，將工作件W以支持銷124懸浮支持。因此，即使上、下加熱加壓部116、117帶熱時，由於工作件W被貫通下加熱加壓部117之支持銷124所懸浮支持，即可抑制熱傳導。亦即可抑制工作件W做配線基板102與電子部品103接著(臨時接合)的接著層104(參照第19圖)硬化的進行。似此，支持銷124可稱為斷熱用銷。

如第14圖所示，加熱加壓機構113中，其下加熱加壓部117經由支持板129以夾持面117a載置工作件W押壓於上加熱加壓部116之夾持面116a而加以夾持。而且上、下加熱加壓部116、117夾持著工作件W進行加熱加壓。亦即加熱加壓部117以夾持著工作件W的狀態，更加向上移動，強力押壓工作件W於上加熱加壓部116，即以上、下加熱加壓部116與117進行加熱加壓以接合工作件W的各部材(配線基板102、電子部品103)(參照第21圖)。

如此，將工作件W以上、下加熱加壓部116與117之間夾持，可迅速加熱於包含經由接著層104積層的配線基板102及電子部品103的工作件W。

對於含有依所定溫度熔融的焊球106與應加熱總量而熔融及硬化的接著層104之工作件W，如此的接合裝置101A亦可確實連接。意即在接著層104因熱而硬化前，以短時間熔融連接用焊球106而接合連接用焊接點105與連接用焊球106。其後，因可硬化接著層104，故可提高配線基板102與電子部品103之連接可靠性。下文中參照第3A及3B圖，具體說明接合裝置101A的效果。以橫軸為時間t，左縱軸為粘度η、右縱軸為溫度T，來表示工作件W之溫度T，接著層104之粘度ηn，連接用焊球之粘度ηb。

如第3(A)圖所示，經加熱之接著層104，其粘度ηn對時間t之變化如下凸之拋物線。此接著層104於加於所定熱量之時點，其粘度ηn降下最低，成為在其前後經熔融之焊球106粘度降低至可以接合之狀態。此狀態如第3(A)圖所示，粘度ηb位於虛線下之範圍。在此範圍接合已熔融之焊球106與連接用焊接點105，經由接著層104而提高配線基板102及電子部品103相互間之連接可靠性(參照第21圖)。

然而如第3(B)圖所示，於未能在短時間內使配線基板102之溫度T昇高之場合，接著層104粘度ηn變低之時點，變成早於連接用焊球106粘度ηb變低之時點，兩時點無法配合。具體上說，在接著層104粘度ηn低於虛線範圍，連接用焊球106粘度ηb並未降低。此時恐不能確實完成配線基板102之連接用焊接點105與電子部品103之連接用焊球106間的電氣性連接。但對接合裝置101A而言，可以迅速在短時間內使工作件W之溫度T昇高。因此，接著層104粘度ηn變低之時點，與連接用焊球106熔融而粘度ηb變低之時點，兩時點可以配合。

其次具體說明接合裝置101A的密封機構114。如第12圖所示，密封機構114設於上、下加熱加壓部116及117之周圍，為了密封內包工作件W空間的需要，具有上密封塊132及下密封塊133。

下密封塊133例如為以合金工具鋼做成的筒狀塊，固定於下模基礎123之上面周緣側而組裝。下模基礎123及下密封塊133形成在下模112開口於上模111的凹狀箱部137。此下模112所有箱部137內收容下加熱加壓部117及支持銷124。又，下密封塊133之上端部設有密封部材134(例如O環)。

又，上密封塊132例如為以合金工具鋼做成的筒狀塊，固定於上模基礎121之下面周緣側而組裝。亦即藉由上模基礎121及上密封塊132，在上模111形成開口於下模112側之凹狀箱部136。此上模111所有箱部136內收容上加熱加壓部116。又，此上密封塊132下端部對向於設有密封部材34之下密封塊133上端部。

又，接合裝置101A之下模基礎123的貫通孔123a，為了使支持桿126圓滑摺動，必須在貫通孔123a與支持桿126之間，留有很小之空隙。因此密封機構114在貫通孔123a內設有密封部材135(例如O環)，以密封下模基礎123之貫通孔123a與支持桿126間之空隙。

由於上模基礎122、下模基礎123之互相靠近，兩箱部136及137之緣部相接，內部形成密閉空間131(參照第13圖)，密閉空間131內包工作件W，即可以上加熱加壓部116及下加熱加壓部117更快的加熱於工作件W。又，於本實施形態中，有加熱器138(加熱部)設於下模基礎123及下密封塊133內部，可迅速加熱於內包於密封空間131內的工作件W。

又，下模112的下密封塊133，具有沿下加熱加壓部117外周面所設之內壁面133a。此內壁面133a被設於下密封塊133之加熱器138所加熱。因此下加熱加壓部117為被加熱器138加熱的內壁面133a引導而上下移動。爰此，下加熱加壓部117，下密封塊133及設有這些的下模基礎123，因係以同一部材(例如合金工具鋼)所構成，故具有相等之熱膨脹係數。因此，下模112內之各部變成均一的溫度狀態時，下加熱加壓部117及下密封塊133做相同程度的膨脹，故可使下加熱加壓部117做圓滑的上下移動。

其次具體說明接合裝置101A的室壓調整機構115。如第13圖所示，室壓調整機構115，具有經由形成於上密封塊132之空氣通路139，導入壓縮空氣於密閉空間131的壓縮機141。

在密閉空間131內，以來自上加熱加壓部116及下加熱加壓部117的輻射熱加熱於接著層104(參照第19圖)。此時恐有在接著層104內產生空泡而使接著層104膨脹致從配線基板102拉開電子部品103。因此，將密閉空間131做為壓縮空間，即可抑制空泡的發生。又，由於接合裝置101A係屬於在壓縮空間內統括複數電子部品103接合於配線基板102之構成，故可一方面抑制空泡之發生，一方面施加同樣的壓力進行加熱。由是可提高經由接著層104連接於配線基板102上的複數電子部品103之連接可靠性。

此外，室壓調整機構115，可連接一減壓機(例如真空幫浦)來減密閉空間131之壓力，以取代壓縮機141亦可。如此可以除去接著層104內之微少空氣。又，亦可積極除去浮游於密閉空間131內之微細塵埃等異物，或影響接著層104的硬化反應或處理之氧化物。又，室壓調整機構115，可併用減壓機與壓縮機141，用以例如經減壓而排除接著層104內的空氣後，做為壓縮空間。這樣更能提高經由接著層104在配線基板102上連接複數電子部品103之可靠性。

其次，參照第12圖～第14圖及第19圖～第21圖來說明使用本實施形態的接合裝置101A來統括複數電子部品103接合於配線基板102上的接合方法，同時以此方法製造半導體裝置107的製造方法。第12圖等為以模式表示動作中的接合裝置101A的斷面圖。第19圖等係為了明白表示動作中之接合裝置101A中的工作件W，而表示於第12圖等之工作件W主要部分的擴大圖。

本實施形態的接合方法，概略而言，係經由接著層104，將包含經積層的配線基板102及電子部品103之工作件W，夾持於具有上加熱加壓部116之上模111，可上下移動之下加熱加壓部117，及具有可延長位於上下方向之支持銷124之下模112等間，將各部材接合的過程。

首先，如第19圖所示，將對應於配線基板102之複數連接用焊接點105之各電子部品103之複數連接用焊球106相對而對準位置。接下去在配線基板102上經由接著層104準備積層有複數電子部品103的工作件W。又，使用具有上加熱加壓部116的上模111，下加熱加壓部117，及具有支持銷124之下模112的接合裝置101A。

工作件W係使用眾知的覆晶接合體，對接著有接著層104的配線基板102，從接著層104側，以矩陣狀對準複數電子部品103而被臨時接合(臨時壓接)。配線基板102例如為玻璃環氧樹脂基板，其內部形成有配線圖形，及形成有露出自絕緣層108的連接用焊接點105。又，電子部品103，為半導體晶片或晶片電容器，做為連接用焊球106者，則使用焊球。又，本實施形態中，係將連接用焊球106(焊球)熔融而接合於連接用焊接點105。

接下去如第12圖所示，在上模111與下模112分離之狀態下，利用未圖示之搬運裝置，搭載工作件W於下模112。具體而言，在下模112以突出自下加熱加壓部117之夾持面117a的支持銷124支持工作件W。

接下去如第13圖所示，令上模111與下模112互相靠近，則箱部136之緣部(上密封塊132的下端部)與箱部137之緣部(下密封塊133的上端部)經由密封部材134相接而形成密閉空間131。然後向壓縮機構115所密封的密閉空間131導入壓縮空氣而形成壓縮空間。壓縮空間例如可維持至密閉空間131之密封解除時為止。但密閉空間131之形成，由於空氣發泡之防止與積極排出空氣需要，最好至少維持至接著層104硬化時。

又，密閉空間131形成後，壓縮空間形成前，可通過空氣通路139以減壓機(例如真空幫浦)減壓被密封的密閉空間131。經過減壓可除去接著層104內的微少空氣，及內包有工作件W的密閉空間131內之異物(浮游物)。於是得以防止包含配線基板102及電子部品103之半導體裝置10內混入異物。

接下去如第14圖所示，從第13圖所示之狀態向上移動下加熱加壓部117。由是將突出之支持銷124相對的從下加熱加壓部117的夾持面117a退避，而從支持銷124將工作件W交給夾持面117a載置。然後更加向上移動下加熱加壓部117，將所載置之工作件W押壓於上加熱加壓部116之夾持面116a並予夾持。再在上、下兩加熱加壓部116及117間夾持工作件W進行加熱加壓。

上、下加熱加壓部116及117係預先加熱者，因此下加熱加壓部117自從由支持銷124接受工作件W起，又上加熱加壓部116則自從由下加熱加壓部117押壓工作件W起，開始直接加熱於工作件W。被上、下加熱加壓部116及117從兩側夾持加熱的工作件W，急速開始昇溫。又因接受來自上、下加熱加壓部116、117之輻射熱，密閉空間131內之溫度上昇，間接的也對工作件W加熱。

如第3(A)圖所示，工作件W之溫度T急速上昇時，連接用焊球106急速熔融。亦即連接用焊球106之粘度ηn急速下降。接著層104之粘度ηn下降至第3(A)圖所示虛線範圍下時，接著層104已成熔融狀態，即可將熔融之連接用焊球106與連接用焊接點105押壓而得以確實接合。意即經由接著層104的配線基板102及電子部品103間之連接可靠性得以提高。

如此使用接合裝置101A，對包含在配線基板102上所接著之複數電子部品的工作件W加以夾持，則可統括各部材接合。又，可製造在配線基板102上實裝有電子部品103的半導體裝置107。

如本實施形態，加熱與加壓同時進行，連接用焊接點105連接用焊球106在接合時，連接用焊球106已經熔融，故得以輕易接合(壓接)連接用焊接點105及連接用焊球106。又，壓縮空間維持至在配線基板102上實裝電子部品103時，則即使接著層104含有微少空氣，亦可將此空氣壓縮使其更微小化。因此可利用接著層104高品質的填補配線基板102與電子部品103之間。結果可改善設於工作件W之連接用焊接點105與連接用焊球106間之連接不良，同時提高配線基板102與電子部品103間的連接可靠性。

其次，完成工作件W的接合後，停止壓縮機構115的加壓，並向下移動下加熱加壓部117，將所載置工作件W從加熱加壓部116的夾持面116a移離。然後如第13圖所示，從第14圖所示之狀態向下移動下加熱加壓部117，從其夾持面117a突出支持銷124接受工作件W。再者如第12圖所示，使上、下模111與112分離而開啟以上下箱部136、137所構成的密閉空間131。接下去利用未圖示之搬運裝置從下模112搬出工作件W，就此完成一個工作件W的接合動作。此時亦可以支持銷124支持工作件W後維持所定時間，俟連接用焊球106降溫硬化後搬出。

此外，又可不限於將支持桿126固定於昇降部128之構成，而令複數支持桿126做個別昇降動作。例如對在下加熱加壓部117之下面內以良好平衡狀態支持的至少3根以上之各支持桿126，如第15圖所示，設個別可昇降驅動的驅動部128a亦可。此時依各驅動部128a的驅動量與在各支持桿126直上位置的夾持面117a高度等，亦可控制對夾持面116a之夾持面117a之姿勢。藉此得以調整工作件W開始夾持之際，兩夾持面116a、117a間之空隙成為正確的均一狀態。因此，由於可均一夾持工作件W，不致於對電子部品103施加橫方向之力，而得進行良好之接合。又，對大型化工作件W也能將全體以均一的壓力夾持，而得良好的接合。

其次說明使用半導體裝置的接合裝置以及接合方法之他例。

[實施例7]

茲參照第16圖～第18圖來說明本實施形態的接合裝置101C。實施例6中的支持部，係使用固定於下模基礎123的支持銷124，但本實施形態中並不加以固定而使用可上下移動的可動支持銷141，此點兩例間不同。又，在實施例6中，間隔物部係使用固定於上模基礎121的固定間隔物部122，本實施例中，係使用不加固定而可上下移動的可動間隔部144，此點不同。下文中以該不同點為中心來說明。

下模112的複數可動支持銷141，各插入於形成於下模基礎123的複數貫通孔123b。這些可動支持銷141之另一端係安裝於可上下昇降之昇降部142。本實施形態中，未相接於上加熱加壓部116之直前，使工作件W不靠近下加熱加壓器117，以抑制接著層104之硬化於未然。貫通孔123b有密封其與可動支持銷141間之密封部件143。

本實施形態的上模111，具有可上下移動的可動間隔物部144，設於上加熱加壓部下側。亦即，可動間隔物部144，係在上模基礎121下方，以可上下移動方式安裝。

可動間隔物部144，係例如由合金工具鋼做成的塊狀物，其內部有複數冷卻管路147，沿與工作件W抵接之面(參照第17圖)以相等間隔配置。此冷卻管路147，以設於外部的未圖示之冷卻源所冷卻的液體，或氣體的冷媒，令其通過內部而冷卻可動間隔物部144。亦即可動間隔物部144具有冷卻機能。又，可動間隔物部144具有複數加熱器148(熱源)，沿與工作件W抵接之面(參照第17圖)以相等間隔配置。亦即可動間隔物部144具有加熱機能。

又，可動間隔物部144，其冷卻機能與加熱機能並不同時使用。因此冷卻管路147及加熱器148可交錯配置，對所抵接的工作件分別充分發揮其機能，並且將可動間隔物部144做成較薄，減少其熱容量以提高溫度昇降速度。但是亦可採用在可動間隔物144內之冷卻管路與加熱器上下並列之構成，以求可動間隔物部144下面的溫度均一化。例如採用冷卻管路排列於近夾持面之位置，其上方排列加熱器之構成亦可。

此可動間隔物部144係固定於例如由合金工具鋼做成之桿狀支桿145下端，而以複數支桿145吊下支持。安裝於上模基礎121下面之上加熱加壓部116中，形成有複數貫通孔116b，以所定間隔貫通並連通於厚度方向。又上模基礎121中也有可連通於貫通孔116b之複數貫通孔121a。各複數貫通孔116b、121a分別以複數支桿145插入。

這些支桿145之上端，係固定安裝於例如由合金工具鋼做成之桿昇降部146。此桿昇降部146係固定安裝於可上下方向昇降的昇降機構。以此昇降機構上下移動可動間隔物部144時，支桿145可在上模基礎121及上加熱加壓部116與貫通孔121a、116b之孔壁面擦動。又，亦可在上模基礎121與桿昇降部146間追加伸張彈簧，以調整可動間隔物部144之昇降。

在本實施形態中，可動間隔物部144具有用以冷卻工作件W的冷卻管路147之冷卻機能。藉此在可動間隔物部144接觸於上加熱加壓部116之狀態下停止冷卻機能，在離開上加熱加壓部116的狀態下，冷卻支持銷124所支持的工作件W。亦即，從上、下加熱加壓部116與117將工作件W離開時，可用可動間隔物部144冷卻已被加熱之工作件W。因此可強制性的冷卻工作件W，而如第22圖所示，迅速凝固連接用焊球106。

藉由可動間隔物部144的冷卻機能，可在短時間內使接著層104完全硬化，同時冷卻連接用焊接點105及連接用焊球106的接合處，即可使接合處及其周邊緊密化。等於可以經由接著層104提高配線基板102及電子部品103間之連接可靠性。具體而言，以夾持著工作件的狀態，降低接著劑104及連接用焊球106之溫度，即可促進連接於連接用焊接點105之焊球106之凝固(硬化)。又，也可使接著層104的溫度低於玻璃之轉移點。由是可使電氣性連接更加確實，防止起因於接著層104之收縮之工作件反撓。又亦可縮短工作件W冷卻所需時間，提高裝置的處理速度。

但是，為了支桿145之擦動，有時在與上模基礎121之貫通孔121a間小小的空隙形成空氣通路。因此密封機構14設有密封部材149(例如O環)於貫通孔121a內，以密封上模基礎121之貫通孔121a與支桿145的空隙間。由此得以形成密閉空間131於上、下模111與112之間(參照第17圖)，以急速加熱內包之工作件W。

接下去參照第16～18圖來說明使用本實施形態的接合裝置101C，在配線基板102上統括複數電子部品103接合的接合方法，同時由此製造的半導體裝置107的製造方法。

首先，如第16圖所示，準備具有上加熱加壓部116及可動間隔物部144的上模111，及具有下加熱加壓部117及可動支持銷141的下模121。其次以上、下模111與112分離的狀態，利用未圖示之搬運裝置搭載工作件W(參照第19圖)於下模112上。具體而言，在下模112利用從下加熱加壓部117夾持面117a突出之可動支持銷141支持工作件W。

其次，使上、下模111與112互相靠近，箱部136之緣部與箱部137之緣部夾密封部材134相接觸而形成密閉空間131。然後以壓縮機構115導入壓縮空氣於密閉空間131形成壓縮空間(參照第13圖)。然後連同可動支持銷141向上移動下加熱加壓部117，直到工作件W達於與上加熱加壓部116接觸之前(參照第17圖)。

接下去，如第17圖所示，向上移動下加熱加壓部117而相對使可動支持銷141退避，將工作件W由可動支持銷141交給下加熱加壓部117。其次，以停止冷卻機能的可動間隔物部144接觸於上加熱加壓部116之狀態，使下加熱加壓部117更加向上移動，將工作件W押壓於可動間隔物部144並夾持。其次，以上加熱加壓部116與介著可動間隔物部144的下加熱加壓部117，加熱加壓於被夾持中的工作件W，以接合各部材(配線基板102及電子部品103)。

接下去，如第18圖所示，使因下加熱加壓部117向下移動而退避中之支持銷141突出，將工作件W由下加熱加壓部117交給支持銷141支持。又，以接觸於工作件W之狀態向下移動可動間隔物部144，而使工作件W離開上加熱加壓部116。接著接觸可動間隔物部144，以冷卻機能冷卻支持銷141所支持的工作件W。

由於以可動支持銷141懸浮支持的工作件W加以冷卻，接著層104可在短時間內完全硬化。與此同時亦可冷卻連接用焊接點105及連接用焊球106之接合處。因此接合處及其周邊得以緊密化。亦即經由接著層104配線基板102及電子部品103互相間之連接可靠性得以提高。

如此使用接合裝置101C，對包含在配線基板102上所接著之複數電子部品103的工作件W加以夾持，則可統括各部材接合。又，可製造在配線基板102上實裝有電子部品103的半導體裝置107。

又，可向上移動可動間隔物部144與已冷卻的工作件W分離，同時停止冷卻機能後利用可動間隔物部144所有加熱機能加熱於本身而押壓於上加熱加壓部116。藉此，可在抑制上加熱加壓部116加熱溫度降下之狀態下，接受下一工作件W。因此可急速加熱於工作件W，如前述之情形，可提高經由接著層104之配線基板102與電子部品103間的連接可靠性。

上文中業已將本發明依據實施形態做具體的說明，但本發明並不限定於前述實施形態，在不逸脫其要旨之範圍下，可有種種變更方式。

上述各實施例中，曾就經由接著層所積層的第一及第二部材，分別以含有配線基板及半導體晶片之工作件予以說明。然而亦可適用於積層有第三、第四…部材的工作件。例如對做為第一部材的配線基板，第二及第三部材的各半導體晶片，經由接著層所積層的工作件亦可適用。

又，以上說明係對配線基板102(第一部材)之連接用焊接點105與電子部品103(第二部材)之連接用焊球106並未接觸之狀態的工作件W(參照第19圖)所做者。但不限於此，亦可適用於配線基板102之連接用焊接點105與電子部品103之連接用焊球106在接觸狀態的工作件W(參照第20圖)。在此場合下，也是夾持住工作件W統括複數電子部品103，接合於配線基板102來製造半導體裝置107(參照第21圖)。

又，例如於上述各實施例中，係就加熱使電子部品103的連接用焊球106熔融之場合加以說明者。不限於此，將配線基板102的連接用焊接點105熔融，或配線基板102之連接用焊接點105與電子部品103的連接用焊球106一起熔融，都可接合配線基板102與電子部品103。

又，例如於上述各實施例中，係就將工作件W載置於下模112之場合加以說明者。不限於此，為於上模111將工作件W以吸著或鉤爪方式把持的構成亦可。

又，例如於上述各實施例中，亦可設置超音波振動子，施加超音波振動於由上模或下模之至少一方夾持之工作件W。具體上而言，在上模與下模間所形成的密閉空間內夾持工作件W抵接連接用焊接點與連接用焊球。以此狀態振動超音波振動子，同時以加熱器加熱於抵接中的連接用焊接點105及連接用焊球106。而且對被加熱的兩者再予加壓，以接合兩者亦可。

爰此，超音波振動子振動抵接中的連接用焊接點與連接用焊球，而除去接著層及氧化膜。又，施加超音波振動於工作件，直到經加熱至連接用焊球熔融為止，即可除去更多的接著層及氧化膜，因此得以提高工作件W的焊接點與焊球的連接可靠性。此外，於施加超音波振動於工作件時，接著層恐怕會產生空泡，最好在有壓縮空氣送入的密閉空間形成的壓縮空間內施加超音波振動。

1．．．基板

1a．．．基板端子部

1d．．．基板孔(貫通孔)

2．．．絕緣性黏著劑

3．．．半導體裝置

3a．．．焊球

4．．．基板保持板

4a．．．夾頭

4b．．．支持部

4c．．．凹溝

4d．．．定位銷

5．．．支桿

6．．．下模

6a．．．下模夾持面

6b．．．冷卻器

7．．．渦卷彈簧

8．．．上模

9．．．上模基礎

10．．．上模塊

10a．．．夾持面

11．．．渦卷彈簧

12．．．冷卻器

13．．．加熱器

14．．．釋放膜

15．．．基板保持板

15a．．．空氣吸引路

15b．．．吸引孔

16．．．基板吸著機構

16a．．．空氣管

16b．．．螺旋狀管

17．．．下模

17a．．．下模夾持面

18．．．下模基礎

19．．．下模塊

19a．．．下模夾持面

20．．．可動夾持器

20a．．．夾持面

21．．．渦卷彈簧

22．．．空氣通路

23a、23b．．．密封材

K．．．密閉空間

24．．．上模

25．．．上模塊

25a．．．上模凹部

25b、25c．．．導孔

25d．．．空氣通路

26a、26b．．．渦卷彈簧

27．．．夾持器

27a．．．導桿

27b．．．分隔壁

27c．．．凹穴孔

27d．．．定位孔

27e．．．連通溝

28．．．凹穴格子

28a．．．導桿

29．．．密封材

30、31．．．制止塊

32．．．裝貨機

33．．．卸貨機

34．．．共用軌道

35．．．基板收納部

P．．．壓著部

S．．．基板供給部

T．．．供給台

U．．．取出台

51．．．配線基板

51a．．．基板端子部

52．．．絕緣性黏著劑

53．．．半導體裝置

54．．．金屬焊球

55．．．下模

56．．．上模

101A．．．接合裝置

102．．．配線基板

103．．．電子部品

104．．．接著層

105．．．焊接點

106．．．連接用焊球

107．．．半導體裝置

108．．．絕緣層

110．．．支持機構

111．．．上模

112．．．下模

113．．．加熱加壓機構

114．．．密封機構

115．．．室壓調整機構

116．．．上加熱加壓部

116a．．．夾持面

116b．．．貫通孔

117．．．下加熱加壓部

117a．．．夾持面

117b．．．複數貫通孔

118、119．．．加熱器

121．．．上模基礎

121a．．．貫通孔

122．．．固定間隔體部

123．．．下模基礎

123a、123b．．．貫通孔

124．．．銷狀支持銷

125．．．合金工具鋼製固定部

126．．．支桿

127．．．斷熱材

128．．．桿升降部

128a．．．驅動部

129．．．工作件W之支持板

131．．．密閉空間

132．．．上密封塊

133．．．下密封塊

133a．．．內壁面

134、135．．．密封部材

136、137．．．箱部

138．．．加熱器

139．．．空氣通路

141．．．可動支持銷

W．．．工作件

101C．．．接合裝置

144．．．可動間格物部

145．．．支桿

146．．．桿升降部

147．．．複數冷卻管路

148．．．複數加熱器

149．．．密封部材

第1(A)及1(B)圖為本發明實施例1中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第2(A)及2(B)圖為本發明實施例1中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第3(A)及3(B)圖為表示接合工程效果的說明圖。

第4(A)及4(B)圖為本發明實施例2中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第5(A)及5(B)圖為本發明實施例2中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第6(A)及6(B)圖為本發明實施例3中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第7(A)及7(B)圖為本發明實施例3中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第8(A)及8(B)圖為本發明實施例4中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第9(A)及9(B)圖為本發明實施例4中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第10(A)及10(B)圖為本發明實施例5中接合裝置施行接合工程的斷面圖。

第11圖為接合裝置構成的平面圖。

第12圖為以模式表示本發明實施例6中接合裝置在動作中的斷面圖。

第13圖為以模式表示第12圖之接合裝置後續動作中的斷面圖。

第14圖為以模式表示第13圖之接合裝置後續動作中的斷面圖。

第15圖為以模式表示第12圖之接合裝置後續動作中的斷面圖。

第16圖為以模式表示本發明之實施例7中接合裝置在動作中的斷面圖。

第17圖為以模式表示第16圖之接合裝置後續動作中的斷面圖。

第18圖為以模式表示第17圖之接合裝置後續動作中的斷面圖。

第19圖為以模式表示接合工程進行中之半導體裝置的斷面圖。

第20圖為以模式表示第19圖的後續接合工程中半導體裝置的斷面圖。

第21圖為以模式表示第20圖的後續接合工程中半導體裝置的斷面圖。

第22圖為說明接合技術效果的說明圖。

第23(A)及23(B)圖為說明傳統接合裝置及其問題的斷面圖。