JP2000260827A - 半導体チップ実装用加熱装置及び加熱方法 - Google Patents
半導体チップ実装用加熱装置及び加熱方法Info
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Abstract
導体チップとが有する電極同士を電気的に接続する際
に、回路基板と半導体チップとの熱膨張係数の差に起因
する反りを抑制する半導体チップ実装用加熱装置を実現
する。 【解決手段】 加熱装置に、回路基板2を保持するステ
ージ1と、半導体チップ7を保持する真空チャック6
と、半導体チップ7を加熱するセラミックヒータ5と、
回路基板2に対して半導体チップ7を圧接する圧接ツー
ル4と、ステージ1に対してエアブロー10を吹き付け
る冷却装置9とを備える。これにより、半導体チップ7
と回路基板2との電極同士を接続する際に、セラミック
ヒータ5から半導体チップ7を介して伝導した熱が、回
路基板2から冷却されたステージ1へと速やかに拡散さ
れる。したがって、回路基板2の温度が半導体チップ7
の温度よりも低く維持されるので、反りが抑制される。
Description
ップを回路基板に実装する際に使用される加熱装置であ
って、特に、半導体チップと回路基板との電極同士を対
向して接続する際に使用される加熱装置及び加熱方法に
関するものである。
るために、いわゆるフリップチップボンディングが使用
されている。フリップチップボンディングにおいては、
半導体チップの電極と回路基板の電極とが、対向して位
置合わせされた後に半田バンプをはさんで接している。
そして、加熱装置としてリフロー炉を使用して、リフロ
ー炉中において所定温度の雰囲気中を通過する際に、半
田バンプが溶融し、その後に冷却されて硬化することに
よって、回路基板と半導体チップとの電極同士が電気的
に接続される。
来の加熱装置を使用する場合には、回路基板と半導体チ
ップとが、同じ温度の高温雰囲気中(例えば200℃〜
230℃程度)を通過する。ここで、ガラスエポキシ基
板からなる回路基板とシリコンからなる半導体チップと
の熱膨張係数については、ガラスエポキシ基板の方が大
きい値を有する。したがって、熱膨張係数の差に起因し
て、回路基板と半導体チップとが一体となった製品にお
いて反りが発生する。そして、発生した反りによる応力
が半田バンプの根元に集中するので、回路基板と半導体
チップとの間における電気的接触不良の発生や、製品の
短寿命という信頼性の問題があった。
されたものであり、回路基板と半導体チップとの電気的
な接続において、信頼性を確保できる半導体チップ実装
用加熱装置及び加熱方法を提供することを目的とする。
するために、本発明に係る半導体チップ実装用加熱装置
は、半導体チップの電極と回路基板の電極とを電気的に
接続する際に使用される半導体チップ実装用加熱装置で
あって、第1の温度を維持しながら回路基板を保持する
保持手段と、回路基板に半導体チップを圧接する圧接手
段と、第1の温度よりも高い第2の温度によって半導体
チップを加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とする
ものである。
熱装置は、上述の加熱装置において保持手段は気体によ
って冷却されることを特徴とするものである。
熱装置は、上述の加熱装置において保持手段は液体によ
って冷却されることを特徴とするものである。
熱方法は、半導体チップの電極と回路基板の電極とを電
気的に接続するための半導体チップ実装用加熱方法であ
り、ステージによって回路基板を保持する工程と、半導
体チップと回路基板との電極同士を対向させた後に位置
合わせする工程と、半導体チップを所定の温度に加熱す
る工程と、保持された回路基板に半導体チップを圧接す
る工程と、ステージを冷却する工程とを備えたことを特
徴とするものである。
れば、半導体チップと回路基板との電極同士の電気的接
続を確保するために必要な温度を維持しつつ、回路基板
を、半導体チップを加熱する第2の温度よりも低い第1
の温度に維持することができる。これにより、半導体チ
ップと回路基板との熱膨張係数の差に起因する反りを抑
制することができる。また、回路基板を保持する保持手
段が気体又は液体によって強制的に冷却されるので、半
導体チップを加熱する際の熱が保持手段に伝導してきた
場合においても、保持手段の温度を確実に第1の温度に
維持することができる。また、本発明に係る半導体チッ
プ実装用加熱方法によれば、加熱された半導体チップか
ら回路基板を介して熱がステージに伝導した場合に、ス
テージを冷却することにより回路基板の温度上昇を抑制
する。これにより、半導体チップと回路基板との熱膨張
係数の差に起因する反りを抑制することができる。
の第1の実施形態について、図面を参照しながら説明す
る。図1は、本実施形態に係る半導体チップ実装用加熱
装置を使用したフリップチップボンディングの説明図で
ある。
になるように設けられている。回路基板2は、例えばガ
ラスエポキシ基板であって、ステージ1の上面に吸着に
よって保持されている。回路基板2上には、電極3が設
けられている。圧接ツール4には、セラミックヒータ5
と真空チャック6とが固定されている。半導体チップ7
は、真空チャック6によって保持されながらセラミック
ヒータ5によって加熱され、更に圧接ツール4によって
回路基板2に対して圧接される。半導体チップ7の電極
(図示なし)上には、半田バンプ8が設けられている。
つまり、圧接ツール4により半導体チップ7が回路基板
2に圧接される際には、半田バンプ8が電極3に圧接さ
れることになる。冷却装置9は、エアブロー10によっ
てステージ1を冷却するための冷却手段である。
装置を使用する場合の動作を、説明する。まず、ステー
ジ1上に回路基板2を保持し、真空チャック6によって
半導体チップ7を保持する。次に、セラミックヒータ5
によって半導体チップ7を加熱するとともに、回路基板
2の電極3に対して半導体チップ7の半田バンプ8を位
置合わせする。次に、圧接ツール4によって回路基板2
に対して半導体チップ7を圧接するとともに、冷却装置
9によってエアブロー10をステージ1に吹き付けてス
テージ1を冷却する。ここで、セラミックヒータ5か
ら、真空チャック6と半導体チップ7とを順次介して回
路基板2に伝導した熱は、冷却されたステージ1に速や
かに拡散される。したがって、回路基板2の温度が、加
熱された半導体チップ7の温度よりも低い温度に一定に
維持されながら、溶融した半田バンプ8が半導体チップ
7の電極(図示なし)と回路基板2の電極3とを電気的
に接続する。
装置の特徴は、半導体チップ7の半田バンプ8が溶融し
て回路基板2の電極3に接続される際に、回路基板2の
温度が、半導体チップ7の温度よりも低い一定の温度に
保たれることである。このことにより、半導体チップ7
に比べて大きい熱膨張係数を有する回路基板2の熱膨張
が抑制されるので、回路基板2と半導体チップ7とが一
体となった製品における反りが抑制される。したがっ
て、反りによって発生し半田バンプ8の根元に集中する
応力が軽減されるので、回路基板2と半導体チップ7と
の間の電気的な接触不良を防止できるとともに製品の長
寿命化が可能になる。
ついて説明したが、冷却用のガスとしては、製造工程に
おいて容易に入手できる他の気体、例えばN2 ガスを使
用してもよい。更に、冷却用のガスに対して冷却器を使
用して、更に冷却効果を高めることもできる。
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図2
は、本実施形態に係る半導体チップ実装用加熱装置を使
用したフリップチップボンディングの説明図である。
回路基板2が保持される面の近傍には、冷却液用配管1
1が設けられている。冷却液用配管11の内部には、例
えば水からなる冷却液12が封入されている。そして、
加熱された半導体チップ7が回路基板2に対して圧接さ
れる際に、冷却液12が冷却液用配管11内を循環する
ことによって、ステージ1が冷却される。したがって、
回路基板2の温度が、加熱された半導体チップ7の温度
よりも低い温度に一定に維持されつつ、溶融した半田バ
ンプ8が、半導体チップ7の電極(図示なし)と回路基
板2の電極3とを電気的に接続する。
比べて大きい熱膨張係数を有する回路基板2の熱膨張が
抑制されるので、回路基板2と半導体チップ7とが一体
となった製品における反りが抑制される。したがって、
反りによって発生し半田バンプ8の根元に集中する応力
が軽減されるので、回路基板2と半導体チップ7との間
の電気的な接触不良を防止できるとともに製品の長寿命
化が可能になる。
は、ステージ1にヒータを内蔵させて温度制御し、冷却
と併用することもできる。この場合には、回路基板2と
半導体チップ7との熱膨張係数の差を考慮してステージ
1の温度を設定し、冷却とヒータによる温度制御との条
件を決定すればよい。
て、半田バンプ8を溶融・硬化させる際の温度プロファ
イルを設定することもできる。この場合には、温度プロ
ファイルに応じて、冷却の条件を制御することが好まし
い。例えば、加熱前の半導体チップ7を回路基板2に圧
接した後に、温度プロファイルにおける高温の部分では
エアブローや冷却液の流量を増加させることによって、
良好な接続と高信頼性とを有する製品が得られる。
板を使用したが、これに限らず、シリコンよりも大きい
熱膨張係数を有する、例えばガラス、セラミック、金属
等をベース材とした回路基板を使用してもよい。
バンプ8を設けた構成について説明したが、これに代え
て、導電性物質として例えばAg−Pdの微粒子を混入
した導電性樹脂を使用してもよく、更に、回路基板2の
電極3上に予め導電性物質を設けてもよい。
極同士に予めAuめっきを施し、電極同士を圧接した状
態で半導体チップ7の周囲に熱硬化性樹脂を塗布した後
に、本発明に係る半導体チップ実装用加熱装置を使用し
て熱硬化性樹脂を硬化させることもできる。この場合に
は、硬化した樹脂の応力によって、電極同士の電気的な
接続が確保される。
板との電極同士を電気的に接続する際に、回路基板を、
半導体チップを加熱する第2の温度よりも低い第1の温
度に確実に維持することができる。これによって、半導
体チップと回路基板との熱膨張係数の差に起因する反り
を抑制することができるので、電極同士の接続部に印加
される応力が低減される。したがって、高信頼性を実現
する半導体チップ実装用加熱装置を提供できるという、
優れた実用的な効果を奏するものである。また、本発明
によれば、加熱された半導体チップから回路基板を介し
て熱がステージに伝導した場合に、ステージを冷却する
ことにより回路基板の温度上昇を抑制する。これによ
り、半導体チップと回路基板との熱膨張係数の差に起因
する反りを抑制することができるので、電極同士の接続
部に印加される応力が低減される。したがって、高信頼
性を実現する半導体チップ実装用加熱方法を提供できる
という、優れた実用的な効果を奏するものである
装用加熱装置を使用したフリップチップボンディングの
説明図である。
装用加熱装置を使用したフリップチップボンディングの
説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体チップの電極と回路基板の電極と
を電気的に接続する際に使用される半導体チップ実装用
加熱装置であって、 第1の温度を維持しながら前記回路基板を保持する保持
手段と、 前記回路基板に前記半導体チップを圧接する圧接手段
と、 前記第1の温度よりも高い第2の温度によって前記半導
体チップを加熱する加熱手段とを備えたことを特徴とす
る半導体チップ実装用加熱装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体チップ実装用加熱
装置において、 前記保持手段は気体によって冷却されることを特徴とす
る半導体チップ実装用加熱装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体チップ実装用加熱
装置において、 前記保持手段は液体によって冷却されることを特徴とす
る半導体チップ実装用加熱装置。 - 【請求項4】 半導体チップの電極と回路基板の電極と
を電気的に接続するための半導体チップ実装用加熱方法
であって、 ステージによって前記回路基板を保持する工程と、 前記半導体チップと回路基板との電極同士を対向させた
後に位置合わせする工程と、 前記半導体チップを所定の温度に加熱する工程と、 前記保持された回路基板に前記半導体チップを圧接する
工程と、 前記ステージを冷却する工程とを備えたことを特徴とす
る半導体チップ実装用加熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11065908A JP2000260827A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 半導体チップ実装用加熱装置及び加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP11065908A JP2000260827A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 半導体チップ実装用加熱装置及び加熱方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000260827A true JP2000260827A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13300542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11065908A Pending JP2000260827A (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 半導体チップ実装用加熱装置及び加熱方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000260827A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN110654030A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-01-07 | 松下知识产权经营株式会社 | 部件压接装置、片材设置单元及片材设置单元的安装方法 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP11065908A patent/JP2000260827A/ja active Pending
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