TWI580510B - Installation method and installation device - Google Patents

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TWI580510B
TWI580510B TW100147900A TW100147900A TWI580510B TW I580510 B TWI580510 B TW I580510B TW 100147900 A TW100147900 A TW 100147900A TW 100147900 A TW100147900 A TW 100147900A TW I580510 B TWI580510 B TW I580510B
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TW
Taiwan
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wafer
substrate
solder
electrode
bonding tool
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TW100147900A
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TW201233486A (en
Inventor
Katsumi Terada
Mikio Kawakami
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Toray Engineering Company Limited
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Description

安裝方法及安裝裝置
本發明是關於將在配設於倒裝晶片(flip chip)的柱狀的柱(pillar)的頂端形成有銲料(solder)的附有柱狀凸塊(pillar bump)的倒裝晶片熱壓接合(thermocompression bonding)於基板(substrate)之安裝方法(mounting method)及安裝裝置(mounting apparatus)。
近年來，來自高密度安裝(high density mounting)的要求使得銲料凸塊(solder bumps)也縮短電極間隔 (electrode interval)，也使用凸塊(bump)的構造帶有圓度(roundness)的球狀凸塊(ball bump)到柱狀的形狀的凸塊。在專利文獻1揭示有將凸塊間距(bump pitch)作成超微細的柱狀的柱狀凸塊。柱狀凸塊是在以窄間距立設的Cu等的柱(圓柱狀)的頂端形成半球狀的銲料。頂端的銲料也有半球狀的情形，且也有使頂端部平坦化成橢圓狀者。因此，與習知的銲球(solder ball)型的銲料凸塊比較，可使凸塊間距微細。而且，可對應高密度安裝。該等銲料部分因柱(圓柱)的底面的面積為微小面積，故與習知的銲球型的銲料凸塊比較，以極少量的銲料形成有銲料接合部分。
[專利文獻1]日本國特開2006-245288號公報
若想將形成有這種柱狀凸塊的晶片熱壓接合於基板並檢查接合狀態的話，則有如下的問題。
晶片與基板的對準為影像辨識設於晶片及基板的對準標記(alignment mark)，根據影像辨識資料驅動保持晶片的熱壓接合工具或保持基板的基板平台而進行對準。因此，即使晶片與基板根據對準標記而被對準，若柱狀凸塊與基板的電極的中心位置超過規定範圍，則有在緊壓晶片時，柱狀凸塊由電極位置偏移而滑落的問題(特別是在凸塊間距被微細化的柱狀凸塊中，對準的限度(margin)窄，柱狀凸塊與電極的對準成為困難的狀況)。柱狀凸塊由電極位置偏移而滑落的狀態的晶片與基板的接合成為招致電路的 短路等情況不佳的因素。
而且，因配設於柱狀凸塊的頂端的銲料的量比習知的球狀凸塊少，故也有因利用加熱器(heater)進行的銲料的加熱與晶片的緊壓力的平衡，使得在柱與電極之間熔融的銲料被壓壞，而被由電極的接合面擠出的問題。
因此，本發明的課題為提供一種安裝方法及安裝裝置，在將形成有柱狀凸塊等的微細的銲料凸塊的晶片熱壓接合於基板的安裝方法中，可判定柱狀凸塊是否被良好地熱壓接合於基板的電極。
為了解決上述課題，記載於申請專利範圍第1項的發明是一種安裝方法，一邊隔著配設於柱狀凸塊的銲料將配設於晶片的柱狀凸塊緊壓於配設於基板的電極，一邊加熱並熱壓接合於配設於基板的電極，包含：以熱壓接合工具保持晶片並使其下降至基板側之程序；在晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極後，使保持晶片的熱壓接合工具的溫度升溫至銲料熔融溫度之程序；將晶片壓入基板側僅預先被設定的壓入量，測定壓入完了時的來自基板的電極的反作用力之第一反作用力測定程序；以及測定配設於柱狀凸塊的銲料熔融時的來自基板的電極的反作用力之第二反作用力測定程序，由前述第一反作用力測定程序的測定結果與前述第二 反作用力測定程序的測定結果，求伴隨銲料的熔融的反作用力的變化，判定銲料熔融了的柱狀凸塊與電極的對準的好壞之反作用力判定程序。
記載於申請專利範圍第2項的發明是一種安裝方法，一邊將在配設於晶片的柱的頂端形成有銲料的柱狀凸塊緊壓於配設於基板的電極，一邊加熱並熱壓接合於配設於基板的電極，包含：以熱壓接合工具保持晶片並使其下降至基板側之程序；測定保持檢測晶片的柱狀凸塊接觸了基板的電極的時序中的晶片的熱壓接合工具的升降位置之第一高度測定程序；在銲料藉由預熱而軟化的狀態下，以軟化的銲料不會壓壞之預先被設定的荷重將晶片緊壓於基板側預先被設定的時間後，測定保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之第二高度測定程序；以及由前述第一高度測定程序的測定結果與前述第二高度測定程序的測定結果，求因緊壓晶片造成的晶片與基板的間隔的變化，在銲料熔融前的階段判定柱狀凸塊與電極的對準的好壞之沉入量判定程序。
記載於申請專利範圍第3項的發明是一種安裝裝置，包含：保持配設有柱狀凸塊的晶片之熱壓接合工具；保持具有接合有晶片的柱狀凸塊的電極的基板之基板 平台；使保持晶片的熱壓接合工具升降於保持基板的基板平台側之驅動手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之高度檢測手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具緊壓基板時的緊壓力之荷重檢測手段；使熱壓接合工具的溫度升溫之加熱器；以及以前述高度檢測手段測定晶片高度位置資訊，以前述荷重檢測手段測定給予晶片的緊壓力，控制前述驅動手段與前述加熱器之控制手段，前述控制手段具有：使前述加熱器升溫至銲料熔融溫度，由驅動前述驅動手段將熱壓接合工具壓入基板側僅預先被設定的壓入量時的以前述荷重檢測手段測定的檢測荷重，與配設於柱狀凸塊的銲料熔融時的檢測荷重，求伴隨銲料的熔融的荷重的變化，判定銲料熔融了的柱狀凸塊與電極的對準的好壞的功能。
記載於申請專利範圍第4項的發明是一種安裝裝置，包含：保持配設有在柱的頂端形成有銲料的柱狀凸塊的晶片之熱壓接合工具；保持具有接合有晶片的柱狀凸塊的電極的基板之基板平台； 使保持晶片的熱壓接合工具升降於保持基板的基板平台側之驅動手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之高度檢測手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具緊壓基板時的緊壓力之荷重檢測手段；使熱壓接合工具的溫度升溫之加熱器；以及以前述高度檢測手段測定晶片高度位置資訊，以前述荷重檢測手段測定給予晶片的緊壓力，控制前述驅動手段與前述加熱器之控制手段，前述控制手段具有：由檢測晶片的柱狀凸塊接觸了基板的電極的時序，與在銲料藉由預熱而軟化的狀態下，以軟化的銲料不會壓壞之預先被設定的荷重將晶片緊壓於基板側預先被設定的時間的時序之晶片與基板的間隔的變化，在銲料熔融前的階段判定柱狀凸塊與電極的對準的好壞的功能。
依照記載於申請專利範圍第1項的發明，藉由熱壓接合工具保持具備柱狀凸塊的晶片並下降到基板側。然後，晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極後，將保持晶片的熱壓接合工具的溫度升溫至銲料熔融溫度。然後，當熱壓接合工具的溫度傳導至柱狀凸塊時，將晶片壓入基板側僅預先被設定的壓入量。然後，以配設於熱壓接合工具的荷重檢測 手段測定晶片的壓入完了時的來自基板的電極的反作用力，當作第一反作用力測定結果記憶於控制手段(第一反作用力測定程序)。另一方面，藉由熱壓接合工具的溫度傳導至柱狀凸塊，使得配設於柱狀凸塊的銲料的熔融進行下去。因此，即使在預先被設定的壓入量的狀態下熱壓接合工具保持升降位置，柱狀凸塊的銲料一熔融，來自基板的電極的反作用力就一點一點地降低下去。
因此，在申請專利範圍第1項的發明中，在到配設於柱狀凸塊的銲料熔融為止之預先被設定的時間(柱狀凸塊的銲料的熔融完了的時間)經過後，測定來自基板的電極的反作用力，當作第二反作用力測定結果記憶於控制手段(第二反作用力測定程序)。然後，由記憶於控制手段的第一反作用力測定結果與第二反作用力測定結果判定熔融了的柱狀凸塊與電極的對準的好壞(反作用力判定程序)。
柱狀凸塊與電極的位置偏移一發生，就成為熔融了的柱狀凸塊的銲料被由基板的電極的接合面擠出的狀態。與以電極的接合面支撐熔融了的銲料全體的情形比較，來自電極的反作用力使銲料減少由電極擠出的份。
更具體為，在第一反作用力測定程序中因柱狀凸塊的銲料未完全熔融，故若柱狀凸塊被對準於電極的接觸面(柱狀凸塊抵接的面)，則即使由電極的接觸面擠出一些，僅將晶片壓入規定的壓入量，也能由電極受到規定的範圍的反作用力。但是，在柱狀凸塊的銲料熔融的狀態下，於電極的接觸面的全部中，在柱狀凸塊的銲料藉由電極的接合面 全體支撐的情形，與柱狀凸塊的銲料的一部分由電極擠出的情形會產生反作力的不同。第二反作用力測定程序因成為柱狀凸塊的銲料熔融的狀態，故當銲料由電極的接合面擠出時，因壓入晶片造成的來自電極的反作用力比藉由電極的接觸面的全部支撐的情形還低而被檢測出。
可由該等反作用力的測定結果(第一反作用力測定程序的測定結果與第二反作用力測定程序的測定結果)判定晶片的柱狀凸塊與基板的電極是否被良好地對準而被熱壓接合(反作用力判定程序)。
依照記載於申請專利範圍第2項的發明，在申請專利範圍第1項的發明中，更藉由熱壓接合工具保持具備柱狀凸塊的晶片並下降到基板側，在晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極後，測定保持晶片的熱壓接合工具的升降位置(第一高度測定程序)。
然後，以預先被設定的壓力，將晶片緊壓於基板側僅預先被設定的時間後，測定保持晶片的熱壓接合工具的升降位置(第二高度測定程序)。
然後，由第一高度測定程序的測定結果與第二高度測定程序的測定結果，求因緊壓造成的晶片與基板的間隙的變化，判定銲料熔融前的柱狀凸塊與電極的對準(沉入量判定程序)。
在晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極的狀態下，因熱壓接合工具不升溫，故成為柱狀凸塊的銲料不熔融的固相狀態。因此，若柱狀凸塊的銲料的接觸位置被對準於基板的 電極的接合面的範圍，則成為柱狀凸塊的頂端的銲料碰觸電極的接合面的狀態。在此狀態下，即使以預先被設定的壓力，將晶片緊壓於基板僅預先被設定的時間，只是伴隨緊壓的柱狀凸塊的銲料的變形份也會成為晶片與基板的間隙的變化。但是，當柱狀凸塊的銲料的接觸位置脫離電極的接觸面，一部分接觸電極的接觸面的端部時，若以規定壓力緊壓晶片規定時間，則因來自電極的接觸面的反作用力不足，故伴隨緊壓量晶片就會沉入基板側。因此，晶片與基板的間隙與柱狀凸塊的頂端的銲料被對準於電極的接合面內的情形比較就會縮短。
因此，藉由由柱狀凸塊接觸電極的熱壓接合工具的升降位置之第一高度測定程序的測定結果，與以規定壓力緊壓晶片規定時間後的熱壓接合工具的升降位置之第二高度測定程序的測定結果，求晶片與基板的間隙的變化，可判定熔融前的柱狀凸塊的銲料與電極的對準是否被良好地進行(沉入量判定程序)。
依照記載於申請專利範圍第3項的發明，安裝裝置包含：保持具備柱狀凸塊的晶片之熱壓接合工具；保持基板之基板平台；使保持了晶片的熱壓接合工具升降於保持了基板的基板平台側之驅動手段；檢測保持了晶片的熱壓接合工具的升降位置之高度檢測手段；檢測保持了晶片的熱壓接合工具緊壓基板時的緊壓力之荷重檢測手段；使熱壓接合工具的溫度升溫之加熱器；根據以高度檢測手段檢測的晶片高度位置與以荷重檢測手段檢測出的熱壓接合工具的 緊壓力控制驅動手段之控制手段。
再者，控制手段具有使加熱器升溫至銲料熔融溫度，驅動驅動手段僅預先被設定的壓入量，將接觸基板的電極之具備柱狀凸塊的晶片壓入基板側，以荷重檢測手段測定配設於柱狀凸塊的銲料熔融前的來自電極的反作用力，與銲料熔融後的來自電極的反作用力，判定柱狀凸塊與電極的對準的好壞的功能。
在將加熱器升溫至銲料熔融溫度後，到配設於被保持於熱壓接合工具的晶片的柱狀凸塊的頂端的銲料熔融下去為止需要時間經過。其間根據高度檢測手段的檢測結果，精密地藉由荷重檢測手段檢測壓入晶片，伴隨壓入之來自電極的反作用力。即使柱狀凸塊的銲料部分被對準於電極的接合面，當一部分擠出時，來自規定時間經過後的電極的反作用力與未擠出的情形比較變少。可藉由荷重檢測手段正確地檢測該等反作用力的微妙的不同，檢測出柱狀凸塊的位置偏移。
依照記載於申請專利範圍第4項的發明，控制手段具有：在晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極的接合面後，以規定壓力將晶片緊壓於基板側規定時間。藉由高度檢測手段測定因緊壓造成的晶片與基板的間隙的變化，判定熔融前的柱狀凸塊的銲料與電極的對準的好壞的功能。
藉由使熱壓接合工具下降，藉由高度檢測手段測定被保持於熱壓接合工具的晶片的柱狀凸塊接觸的位置，藉由荷重檢測手段一邊將晶片的緊壓力保持於規定的值，一邊 緊壓規定時間。可藉由以高度檢測手段測定緊壓完了時的熱壓接合工具的位置，測定晶片與基板的間隙的變化。
晶片的柱狀凸塊一被對準於電極的接合面，銲料熔融前的柱狀凸塊的銲料由於是固相狀態，故依照緊壓量而變形，變形量成為晶片與基板的間隙的變化。但是，在柱狀凸塊與電極的對準中，柱狀凸塊一位於電極的接合面的端，晶片就依照緊壓力而沉入基板側。這種情形在緊壓完了時，晶片與基板的間隙和柱狀凸塊與電極被對準的情形比較，縮短了。因使用由晶片與基板的間隙的變化判定對準的好壞之控制手段，故可良好地檢測出熔融前的柱狀凸塊的位置偏移。
如此依照本發明，可判定銲料凸塊是否被良好地熱壓接合於基板的電極。
參照圖面針對本發明的實施的形態進行說明。圖1是本發明的實施的形態的安裝裝置之側視圖，圖2是在安裝裝置使用的晶片2與基板6之側視圖。在圖1中設朝安裝裝置1左右方向為X軸，設前後方向為Y軸，設正交於由X軸與Y軸構成的XY平面的軸為Z軸，設繞Z軸旋轉為θ軸。
安裝裝置1是由如下的構件構成：吸附保持晶片2的頭(head)8；吸附保持基板6的基板平台11；辨識設於晶片2與基板6的對準標記之2視野攝影機13；控制安裝裝置1 全體之控制部20。
在頭8內裝有檢測被賦予晶片2的外加壓力(applied pressure)之測力器(load cell)10。在頭8的下側裝設有吸附保持晶片2的工具(tool)9。在工具9內裝有加熱器16與熱電偶(thermocouple)18，可根據來自控制部20的指令將晶片2加熱而構成(在圖1中加熱器16以虛線標記)。頭8是藉由驅動控制伺服馬達(servo motor)14與連結於伺服馬達14的滾珠螺桿(ball screw)15而升降於Z方向上下。本發明的驅動手段是藉由伺服馬達14與滾珠螺桿15構成。
而且，頭8是可根據來自控制部20的指令進行控制緊壓力的荷重控制，與控制Z軸高度位置的位置控制之控制而構成。本發明的熱壓接合工具是藉由頭8與工具9構成。
頭8的緊壓力透過馬達的轉矩(torque)控制較佳，惟若為音圈電動機(voice coil motor)及/或氣壓缸(pneumatic cylinder)等產生緊壓力的裝置的話，則無論哪個手段(means)都可以。
為了在荷重控制中將緊壓力保持一定，在Z方向上下變動的移動量可藉由由伺服馬達14的編碼器(encoder)19構成的位置檢測手段取得位置資訊而構成。位置檢測手段若為可在Z方向測定位置的話，則在外部使用線性標度(linear scale)等也可以。
基板平台11可藉由未圖示的驅動機構移動於X、Y、θ方向，可將被吸附保持的基板6定位於規定的位置而構 成。
2視野攝影機13被插入被吸附保持於工具9的晶片2，與被吸附保持於基板平台11的電路基板6之間，可影像辨識被附加於晶片2及基板6的對準標記。通常是在待機位置(圖1的虛線標記部分)待機，可在影像辨識時移動至影像辨識位置(晶片2與基板6之間)。
如圖2(a)所示，晶片2在晶片背面2b配設有Cu製的柱4(銅製的支柱)。在柱4的頂端形成有銲料5。藉由柱4與銲料5形成柱狀凸塊3。在基板6配設有電極7，電極7的表面被施以鍍銲料(solder plating)7a。在基板6的電極7的周圍填充有非導電性熱固性樹脂(non-conductive thermosetting resin)之接著劑17。在電極7設有與柱狀凸塊3接合的平坦的接合面7b。
Cu製的柱4的形狀是使用圓柱狀的形狀。此外，柱4不限於圓柱狀，為多角形的柱或圓錐狀的柱均可，若為在柱的頂端形成有銲料5者即可。例如為像圖2(b)的形狀也可以。
針對這種使用安裝裝置1將晶片2安裝於基板6的安裝方法，使用圖3的流程圖與說明圖4的安裝狀態的圖表進行說明。圖4為在橫軸標記時間，在縱軸標記頭8的Z軸方向的高度及測力器10的檢測荷重。
首先，在頭8的工具9吸附保持有晶片2，於在基板平台11吸附保持有基板6的狀態下，由頭8下降到基板6側規定高度(搜尋高度)的狀態開始。晶片2的對準標記與 基板6的對準標記預先透過2視野攝影機進行影像辨識，根據影像辨識資料，基板平台11被對準於X、Y、θ方向。而且，工具9的加熱器16被暖和至預熱溫度T1。在預熱溫度T1下，銲料變成由固相狀態移至熔融狀態的軟化狀態(例如160℃等)。頭8的驅動控制是根據高度檢測手段之編碼器19的檢測位置驅動伺服馬達14而被進行位置控制(步驟ST00)。
其次，以低速使頭8僅下降規定高度。一邊排除電極7的周圍的接著劑17，柱狀凸塊3一邊下降。該狀態成為圖4的t0的時序(timing)。成為柱狀凸塊3接近到電極7的附近的狀態。頭8逐漸下降，進行檢測柱狀凸塊3的頂端的銲料5接觸電極7的時序之搜尋動作(步驟ST01)。
其次，藉由測力器10檢測出荷重P1(步驟ST02)。以荷重P1當作搜尋荷重。圖4的時序t1為柱狀凸塊3的銲料5接觸了電極7的時序。將頭8的驅動控制切換成根據測力器10的檢測荷重進行的荷重控制。
柱狀凸塊3的銲料5一接觸電極7，被暖和至預熱溫度T1的工具9的溫度就會被傳導至基板6側。
而且，若晶片2藉由搜尋荷重P1而被按壓於基板6，被預先填充至基板6的接著劑17就被由柱狀凸塊3與電極7的接觸的部分擠出。該製程被進行乃因若接著劑17殘留於柱狀凸塊3與電極7之間，則會在之後的製程成為製品情況不佳。
其次，維持搜尋荷重P1規定時間tm1(步驟ST03)。在 晶片2配設有複數個柱狀凸塊3。各自的柱狀凸塊3的高度有微妙的不同。因此，藉由維持搜尋荷重P1規定時間tm1，使所有的柱狀凸塊3與電極7的接合面7b接地。
其次，藉由頭8的高度檢測手段之編碼器19計測頭8的高度位置H1並記憶於控制部20(步驟ST04)。計測是在圖4的時序t2被進行。高度位置H1的計測對應本發明的第一高度測定程序。
其次，將頭8的設定荷重變更為P2(步驟ST05)。在預熱狀態(例如160℃左右的狀態)下，形成於柱狀凸塊3的頂端的銲料5不熔融。銲料5在由固相狀態移至液相狀態的階段中成為軟化的狀態。因此，藉由頭8被以設定荷重P2進行荷重控制，使軟化的銲料5被壓入電極7，使形狀變形。
其次，以設定荷重P2荷重控制頭8如下的時間：圖4的時序t3到t4的規定時間tm2。
其次，藉由頭8的高度檢測手段之編碼器19計測頭8的高度位置H2並記憶於控制部20(步驟ST06)。高度位置H2的計測對應本發明的第二高度測定程序。
藉由由頭8的荷重控制的設定荷重P1變更為P2，使柱狀凸塊3被壓入電極7。此時，當柱狀凸塊3與電極7的接合面7b位置偏移時，藉由步驟ST04與步驟ST06計測的頭8的高度位移量(H1-H2)就會超過預先被設定的容許值(allowable value)Ha。因此，在以設定荷重P2進行荷重控制規定時間tm2後，判定頭8的高度位移量(H1-H2) 是否為容許值Ha的範圍內(步驟ST07)。判定是在圖4的時序t4被進行。頭8的高度位移量(H1-H2)對應晶片2與基板6的間隙的變化，是否為容許值Ha的範圍內的判定是對應本發明之判定熔融前的銲料凸塊與電極的對準的好壞之沉入量判定程序。當超過容許值Ha的頭8的高度位移量(H1-H2)被檢測出時，將作業中基板6有銲料5與電極7的位置偏移不良記憶於控制部20(步驟ST07NG)。
容許值Ha為將柱狀凸塊3的銲料5被對準於電極7的接合面7b的中心附近的情形設定為基準。當在銲料5與接合面7b的接觸位置產生偏差，一部分接觸電極7的端部時，若以設定荷重P2緊壓晶片2僅規定時間tm2，則因來自電極7的反作用力不足，故晶片2伴隨緊壓量就會沉入基板6側。
因此，可藉由檢測超過容許值Ha的頭8的高度位移量，判定柱狀凸塊3的銲料5與電極7的接合面7b的對準是否被良好地進行。
此外，設定荷重P2為測定在預先將銲料5加熱到預熱溫度T1而軟化的狀態下不會壓壞的荷重並使其記憶於控制部20，在實際的程序中使用。因此，銲料5不會耐不住荷重P2而被壓壞。
其次，將頭8的驅動控制由根據測力器10的檢測荷重進行的荷重控制切換成根據高度檢測手段之編碼器19的檢測位置進行的位置控制。據此，柱狀凸塊3與電極7的間隔被保持一定而被進行位置控制。其次，將加熱器16 的設定溫度變更為T2。在溫度T2下，柱狀凸塊3的頂端部的銲料5到達銲料熔融溫度(例如240~280℃)。
其次，在經過規定時間tm3後，更進一步將頭8下降至基板6側僅壓入量Hb，將柱狀凸塊3壓入電極7(步驟ST08)。壓入是在圖4的時序t5被進行。藉由柱狀凸塊3被壓入電極7，產生反作用力。反作用力是在壓入完了時(圖4的時序t6)藉由測力器10進行測定，當作頭8的檢測荷重P3(步驟ST09)。檢測荷重P3的測定對應本發明的第一反作用力測定程序。
其次，在經過規定時間tm4後，藉由測力器10測定頭8的檢測荷重P4。檢測荷重P4的測定是在頭8的荷重變動發生且穩定了的階段(圖4的時序t7)，於銲料5熔融了的階段中被進行(步驟ST10)。檢測荷重P4的測定對應本發明的第二反作用力測定程序。頭8因被進行位置控制，以便維持壓入量Hb，故藉由柱狀凸塊3被壓入電極7而產生的反作用力(檢測荷重P3)會伴隨銲料5的熔融而降低。因銲料5在溫度T2下被加熱，故銲料5到達熔融溫度。而且，被填充於晶片2與基板6之間的接著劑17硬化。
當柱狀凸塊3與電極7的對準被精度佳地進行時，藉由熔融了的銲料5與電極7產生的反作用力(檢測荷重P4)維持規定的值。但是，當柱狀凸塊3與電極7的對準產生偏差時，因來自電極7的反作用力不作用於柱狀凸塊3，故檢測荷重P4比對準被精度佳地進行的情形還低。根據該特性，由檢測荷重P3與檢測荷重P4判定其差(P3-P4)是否 在預先被設定的容許值Hb的範圍內(步驟ST11)。若P3-P4為容許值Hb的範圍內，則判定為柱狀凸塊3與電極7的對準被精度佳地進行，若為範圍外，則判定為柱狀凸塊3與電極7的對準產生偏差。該好壞判定是對應本發明之判定熔融了的柱狀凸塊3與電極7的對準的好壞之反作用力判定程序。當超過容許值Hb時，將柱狀凸塊3與電極7的位置偏移不良記憶於控制部20(步驟ST11NG)。
其次，將加熱器16OFF(關閉)，解除利用工具9進行的晶片2的吸附保持，使頭8上升，結束晶片2之安裝於基板6(步驟ST12)。
針對反作用力判定程序，使用圖5詳細說明晶片2的銲料5與基板6的電極7的狀態。顯示在由步驟ST01到步驟ST10的程序中，晶片2與基板6的位置關係於圖5。顯示晶片2的柱狀凸塊3接觸了電極7的狀態(步驟ST02)於圖5(a)。設該狀態的晶片2的背面2b與基板6的距離為h0。檢測荷重為P1，頭8的高度H1被保持。
顯示晶片2的柱狀凸塊3被以規定的荷重(柱4與電極7不接觸的荷重)緊壓於電極7的狀態(步驟ST06)於圖5(b)。設該狀態的晶片2的背面2b與基板6的距離為h1。檢測荷重為P2，頭8的高度H2被保持。
顯示晶片2的柱狀凸塊3被壓入電極僅規定的壓入量Hb(步驟ST09)，銲料5到達熔融溫度的狀態(步驟ST10)於圖5(c)。在該狀態下，銲料5與電極7的對準被精度佳地進行。因此，藉由銲料5與電極7產生的反作用力即使 是銲料熔融狀態也維持規定值。
另一方面，顯示銲料5與電極7的對準產生偏差的情形於圖5(d)。因熔融了的銲料5與電極7的位置偏移，故來自電極7的反作用力不傳達至銲料5。因此，檢測荷重P4比精度佳地被對準的狀態還低。
具體上，晶片2與基板6的每一生產批量(production lot)，對壓入量Hb之檢測荷重P3及P4的值被預先記憶於控制部20。而且，針對發生位置偏移的情形的檢測荷重P4，設定值也被記憶於控制部20。根據該等資料，在每次晶片2與基板6的接合比較檢測荷重P3、P4，進行接合的好壞判斷。
1‧‧‧安裝裝置
2‧‧‧晶片
2b‧‧‧晶片背面
3‧‧‧柱狀凸塊
4‧‧‧柱
5‧‧‧銲料
6‧‧‧基板
7‧‧‧電極
7a‧‧‧鍍銲料
7b‧‧‧接合面
8‧‧‧頭
9‧‧‧工具
10‧‧‧測力器
11‧‧‧基板平台
13‧‧‧2視野攝影機
14‧‧‧伺服馬達
15‧‧‧滾珠螺桿
16‧‧‧加熱器
17‧‧‧接著劑
18‧‧‧熱電偶
19‧‧‧編碼器
20‧‧‧控制部
H1、H2‧‧‧頭8的高度位置
Ha‧‧‧容許值
Hb‧‧‧壓入量
P‧‧‧設定荷重
P1‧‧‧搜尋荷重
P3、P4‧‧‧檢測荷重
t0-t7‧‧‧時序
tm1-tm4‧‧‧規定時間
T1‧‧‧預熱溫度
T2‧‧‧銲料熔融溫度
圖1是與本發明有關的安裝裝置之概略側視圖。
圖2是顯示晶片與基板的關係之概略側視圖。
圖3是說明與本發明有關的安裝方法之流程圖。
圖4是顯示Z軸頭高度與檢測荷重之圖表。
圖5是顯示晶片與基板的狀態之側視圖與檢測荷重、Z軸頭高度的關係之圖。
H1、H2‧‧‧頭8的高度位置
t0-t7‧‧‧時序
tm1-tm4‧‧‧規定時間

Claims (4)

  1. 一種安裝方法，一邊隔著配設於柱狀凸塊的銲料將配設於晶片的柱狀凸塊緊壓於配設於基板的電極，一邊加熱並熱壓接合於配設於基板的電極，包含：以熱壓接合工具保持晶片並使其下降至基板側之程序；在晶片的柱狀凸塊接觸基板的電極後，使保持晶片的熱壓接合工具的溫度升溫至銲料熔融溫度之程序；將晶片壓入基板側僅預先被設定的壓入量，測定壓入完了時的來自基板的電極的反作用力之第一反作用力測定程序；以及測定配設於柱狀凸塊的銲料熔融時的來自基板的電極的反作用力之第二反作用力測定程序，由該第一反作用力測定程序的測定結果與該第二反作用力測定程序的測定結果，求伴隨銲料的熔融的反作用力的變化，判定銲料熔融了的柱狀凸塊與電極的對準的好壞之反作用力判定程序。
  2. 一種安裝方法，一邊將在配設於晶片的柱的頂端形成有銲料的柱狀凸塊緊壓於配設於基板的電極，一邊加熱並熱壓接合於配設於基板的電極，包含：以熱壓接合工具保持晶片並使其下降至基板側之程序；測定保持檢測晶片的柱狀凸塊接觸了基板的電極的時 序中的晶片的熱壓接合工具的升降位置之第一高度測定程序；在銲料藉由預熱而軟化的狀態下，以軟化的銲料不會壓壞之預先被設定的荷重將晶片緊壓於基板側預先被設定的時間後，測定保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之第二高度測定程序；以及由該第一高度測定程序的測定結果與該第二高度測定程序的測定結果，求因緊壓晶片造成的晶片與基板的間隔的變化，在銲料熔融前的階段判定柱狀凸塊與電極的對準的好壞之沉入量判定程序。
  3. 一種安裝裝置，包含：保持配設有柱狀凸塊的晶片之熱壓接合工具；保持具有接合有晶片的柱狀凸塊的電極的基板之基板平台；使保持晶片的熱壓接合工具升降於保持基板的基板平台側之驅動手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之高度檢測手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具緊壓基板時的緊壓力之荷重檢測手段；使熱壓接合工具的溫度升溫之加熱器；以及以該高度檢測手段測定晶片高度位置資訊，以該荷重檢測手段測定給予晶片的緊壓力，控制該驅動手段與該加熱器之控制手段， 該控制手段具有：使該加熱器升溫至銲料熔融溫度，由驅動該驅動手段將熱壓接合工具壓入基板側僅預先被設定的壓入量時的以該荷重檢測手段測定的檢測荷重，與配設於柱狀凸塊的銲料熔融時的檢測荷重，求伴隨銲料的熔融的荷重的變化，判定銲料熔融了的柱狀凸塊與電極的對準的好壞的功能。
  4. 一種安裝裝置，包含：保持配設有在柱的頂端形成有銲料的柱狀凸塊的晶片之熱壓接合工具；保持具有接合有晶片的柱狀凸塊的電極的基板之基板平台；使保持晶片的熱壓接合工具升降於保持基板的基板平台側之驅動手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具的升降位置之高度檢測手段；檢測保持晶片的熱壓接合工具緊壓基板時的緊壓力之荷重檢測手段；使熱壓接合工具的溫度升溫之加熱器；以及以該高度檢測手段測定晶片高度位置資訊，以該荷重檢測手段測定給予晶片的緊壓力，控制該驅動手段與該加熱器之控制手段，該控制手段具有：由檢測晶片的柱狀凸塊接觸了基板的電極的時序，與在銲料藉由預熱而軟化的狀態下，以軟化的銲料不會壓壞 之預先被設定的荷重將晶片緊壓於基板側預先被設定的時間的時序之晶片與基板的間隔的變化，在銲料熔融前的階段判定柱狀凸塊與電極的對準的好壞的功能。
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