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JP2017183616A - Bonding tool cooling device and bonding device comprising the same, and bonding tool cooling method - Google Patents

Bonding tool cooling device and bonding device comprising the same, and bonding tool cooling method Download PDF

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JP2017183616A
JP2017183616A JP2016071528A JP2016071528A JP2017183616A JP 2017183616 A JP2017183616 A JP 2017183616A JP 2016071528 A JP2016071528 A JP 2016071528A JP 2016071528 A JP2016071528 A JP 2016071528A JP 2017183616 A JP2017183616 A JP 2017183616A
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JP
Japan
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bonding
tool
bonding tool
cooling
semiconductor chip
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Pending
Application number
JP2016071528A
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Japanese (ja)
Inventor
寺田 勝美
Katsumi Terada
勝美 寺田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Engineering Co Ltd
Original Assignee
Toray Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding tool cooling device that can efficiently cool down a bonding tool in a short time, and to provide a bonding device comprising the same, and a bonding tool cooling method.SOLUTION: Provided is a bonding tool cooling device for cooling down a bonding tool that comprises an attachment tool that sucks and holds a semiconductor chip component, a heater that heats the attachment tool, and a suction mechanism that sucks and holds the attachment tool onto the heater. The bonding tool cooling device comprises a cooling member that is contacted with and cools down the attachment tool surface. The cooling member is provided on transportation means for transporting the semiconductor chip component in a horizontal direction. Also provided are a bonding device comprising the same, and a bonding tool cooling method.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

半導体チップ部品を回路基板に加熱および押圧し実装するボンディング装置のボンディングツール冷却装置およびボンディングツール冷却方法に関する。   The present invention relates to a bonding tool cooling apparatus and a bonding tool cooling method for a bonding apparatus that heats and presses a semiconductor chip component on a circuit board for mounting.

半導体チップ部品を回路基板に実装する方法として、熱圧着工法やはんだ工法などが用いられている。熱圧着工法ではボンディングツールに設けられたセラミック製のヒータを高速で昇温し半導体チップ部品と回路基板の間に充填された熱硬化性樹脂フィルム又は熱硬化性樹脂ペーストを加熱硬化させて熱圧着している。また、はんだ工法では、ボンディングツールをはんだ溶融温度まで昇温させて半導体チップ部品を回路基板に実装した後、固相温度以下まで冷却させて次の半導体チップ部品の実装を行うようにしている。   As a method for mounting a semiconductor chip component on a circuit board, a thermocompression bonding method, a soldering method, or the like is used. In the thermocompression bonding method, a ceramic heater provided in the bonding tool is heated at a high speed, and the thermosetting resin film or thermosetting resin paste filled between the semiconductor chip component and the circuit board is heated and cured to perform thermocompression bonding. doing. In the soldering method, the temperature of the bonding tool is raised to the solder melting temperature, the semiconductor chip component is mounted on the circuit board, and then cooled to below the solid phase temperature to mount the next semiconductor chip component.

半導体チップ部品を回路基板に実装するボンディング装置は、図13に示すような構造となっている。ボンディング装置100には、半導体チップ部品4を吸着保持して回路基板2に押圧および加熱するボンディングツール10と、回路基板2を吸着保持する基板ステージ20から構成されている。ボンディング装置1と半導体チップ部品4の供給部との間は、半導体チップ部品4を水平搬送する搬送手段25にチップスライダ26が設けられている。チップスライダ26で搬送された半導体チップ部品4は、ボンディングツール10に受け渡されるようになっている。   A bonding apparatus for mounting a semiconductor chip component on a circuit board has a structure as shown in FIG. The bonding apparatus 100 includes a bonding tool 10 that sucks and holds the semiconductor chip component 4 to press and heat the circuit board 2 and a substrate stage 20 that sucks and holds the circuit board 2. Between the bonding apparatus 1 and the supply part of the semiconductor chip component 4, a chip slider 26 is provided in a transport means 25 that horizontally transports the semiconductor chip component 4. The semiconductor chip component 4 conveyed by the chip slider 26 is delivered to the bonding tool 10.

ボンディングツール10は、図14に示すような構造となっている。ボンディングツール10の先端にはホルダー部11が設けられており、ホルダー部11の下面にはヒータベース12が取り付けボルトにより固定されている。ヒータベース12の下面には断熱ブロック13を介してヒータ14が配置されており、ヒーター14と断熱ブロック13、断熱ブロック13とヒーターベース12はそれぞれ図示しないボルトにより固定されている。ヒータ14の下面には半導体チップ部品4を吸着保持するアタッチメントツール15が設けられている。断熱ブロック13およびヒータ14にはアタッチメント吸着用流路17が形成されており、該流路を経由してアタッチメントツール15が真空吸引される。断熱ブロック13には冷却エアー流路18が形成されており、図示していない圧空源より圧空が供給されヒータ14上面にエアーを吹き付けて冷却するように構成されている。   The bonding tool 10 has a structure as shown in FIG. A holder portion 11 is provided at the tip of the bonding tool 10, and a heater base 12 is fixed to the lower surface of the holder portion 11 with mounting bolts. A heater 14 is disposed on the lower surface of the heater base 12 via a heat insulating block 13, and the heater 14 and the heat insulating block 13 are fixed by bolts (not shown). An attachment tool 15 for attracting and holding the semiconductor chip component 4 is provided on the lower surface of the heater 14. An attachment adsorption flow path 17 is formed in the heat insulating block 13 and the heater 14, and the attachment tool 15 is sucked by vacuum through the flow path. A cooling air flow path 18 is formed in the heat insulation block 13, and is configured such that compressed air is supplied from a pressure air source (not shown) and air is blown onto the upper surface of the heater 14 to cool it.

ボンディングツール10の冷却は、アタッチメントツール15が半導体チップ部品4を受け取る際に、ヒータ14が高温のまま受け取ると、半導体チップ部品4のバンプ5先端部のはんだが溶融または軟化して変形したりすることを防止するために行われている。半導体チップ部品4の回路面に樹脂フィルムがラミネートされている場合は、樹脂フィルムが高温のため反応して硬化が進んでしまうことを防止しするためボンディングツール10の冷却が必要となっている。   When the attachment tool 15 receives the semiconductor chip component 4 when the attachment tool 15 receives the cooling, the bonding tool 10 is deformed by melting or softening the solder at the tip of the bump 5 of the semiconductor chip component 4 when the heater 14 receives it at a high temperature. It has been done to prevent that. When the resin film is laminated on the circuit surface of the semiconductor chip component 4, the bonding tool 10 needs to be cooled in order to prevent the resin film from reacting due to high temperature and proceeding curing.

はんだが溶融や軟化によって変形すると、半導体チップ部品4の回路基板2への接合の際にバンプ5が均等に接触せずに接続不良を起こす問題がある。また樹脂フィルムの硬化が促進すると半導体チップ部品4のバンプ5と回路基板2の電極3との間の樹脂が排除されなくて接続不良を起こす問題がある。そのため、ヒータ14は接合性に影響の無い温度まで十分に冷却させる必要がある。しかしながら、図5のようにヒータ14の裏面を冷却させるだけでは、アタッチメントツール15の熱容量が大きいため冷却に時間がかかりタクトタイムが長くなると言う問題があった。   When the solder is deformed by melting or softening, there is a problem in that the bumps 5 are not evenly contacted when the semiconductor chip component 4 is joined to the circuit board 2 and connection failure occurs. Further, when the curing of the resin film is promoted, there is a problem that the resin between the bumps 5 of the semiconductor chip component 4 and the electrodes 3 of the circuit board 2 is not excluded, resulting in poor connection. Therefore, it is necessary to sufficiently cool the heater 14 to a temperature that does not affect the bondability. However, just cooling the back surface of the heater 14 as shown in FIG. 5 poses a problem that the heat capacity of the attachment tool 15 is large and the cooling takes time and the tact time becomes long.

国際公開番号WO2014/087740公報International Publication Number WO2014 / 087740

このようなタクトタイムの問題に対して、特許文献1ではヒータの冷却時間を早くする方法として、アタッチメントツールを直接放熱部材に当接させて、熱伝搬により冷却させる方法を開示している。しかしながら、特許文献1に記載の冷却方法では、ボンディング終了後にボンディングツールが上昇し、放熱部材ユニットに当接させる位置へ基板ステージが移動して、ボンディングツールを下降させて冷却するステップが必要となり、これらの余分なタクトタイムを要してしまい、生産効率を落としてしまう問題がある。   In order to deal with such a problem of tact time, Patent Document 1 discloses a method in which an attachment tool is brought into direct contact with a heat radiating member and cooled by heat propagation as a method of shortening the cooling time of the heater. However, the cooling method described in Patent Document 1 requires a step in which the bonding tool is raised after the bonding is finished, the substrate stage is moved to a position where the bonding tool is brought into contact with the heat radiating member unit, and the bonding tool is lowered and cooled. There is a problem that these extra tact times are required and the production efficiency is lowered.

そこで、本発明の課題は短時間で効率よくボンディングツールを冷却できるボンディングツール冷却装置およびこれを備えたボンディング装置ならびにボンディングツール冷却方法を提供することとする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a bonding tool cooling device capable of efficiently cooling a bonding tool in a short time, a bonding device including the same, and a bonding tool cooling method.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
半導体チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールを加熱するヒータと、アタッチメントツールをヒータに吸着保持する吸着機構とを備えるボンディングツールを冷却するボンディングツール冷却装置であって、
アタッチメントツール面に接触して冷却を行う冷却部材を備え、
前記冷却部材が、半導体チップ部品を水平方向に搬送する搬送手段に設けられているボンディングツール冷却装置である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
A bonding tool cooling device for cooling a bonding tool comprising an attachment tool for sucking and holding semiconductor chip parts, a heater for heating the attachment tool, and a suction mechanism for sucking and holding the attachment tool on the heater,
A cooling member that cools by contacting the attachment tool surface,
The cooling member is a bonding tool cooling device provided in a transfer means for transferring a semiconductor chip component in a horizontal direction.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のボンディングツール冷却装置であって、
前記冷却部材に吸着孔を設け、前記吸着孔内を減圧することで、前記アタッチメントツールを吸着保持する機能を有するボンディングツール冷却装置である。
The invention according to claim 2 is the bonding tool cooling device according to claim 1,
It is a bonding tool cooling device having a function of sucking and holding the attachment tool by providing a suction hole in the cooling member and depressurizing the inside of the suction hole.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のボンディングツール冷却装置であって、
前記搬送手段が、半導体チップ部品を画像認識する認識手段とボンディングツールの間の高さに半導体チップ部品を搬送するボンディングツール冷却装置である。
Invention of Claim 3 is the bonding tool cooling device of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
The transporting means is a bonding tool cooling device for transporting the semiconductor chip component to a height between the recognition means for recognizing the image of the semiconductor chip component and the bonding tool.

請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のボンディングツール冷却装置を備え、
前記ボンディングツールを用いて、半導体チップ部品を加熱および押圧して回路基板に実装するボンディング装置である。
Invention of Claim 4 is provided with the bonding tool cooling device in any one of Claims 1-3,
A bonding apparatus that heats and presses a semiconductor chip component and mounts it on a circuit board using the bonding tool.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のボンディング装置であって、
複数のボンディングツールを備え、1つのボンディングツールが前記半導体チップ部品を前記回路基板に実装しているときに、前記ボンディングツール冷却装置が他のボンディングツールを冷却する機能を有するボンディング装置である。
Invention of Claim 5 is the bonding apparatus of Claim 4, Comprising:
The bonding apparatus includes a plurality of bonding tools, and the bonding tool cooling apparatus has a function of cooling another bonding tool when one bonding tool mounts the semiconductor chip component on the circuit board.

請求項6に記載の発明は、
半導体チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールを加熱するヒータと、アタッチメントツールをヒータに吸着保持する吸着機構とを備えるボンディングツールを冷却するボンディングツール冷却方法であって、
アタッチメントツールが半導体チップ部品を回路基板にボンディングした後、上昇し半導体チップ部品の供給を待機している際に、
半導体チップ部品を搬送する搬送手段をアタッチメントツールの下方に移動させて、
搬送手段に設けられた冷却部材とアタッチメントツールを接触させ、
アタッチメントツール面を冷却するボンディングツール冷却方法である。
The invention described in claim 6
A bonding tool cooling method for cooling a bonding tool comprising an attachment tool for sucking and holding semiconductor chip parts, a heater for heating the attachment tool, and a suction mechanism for sucking and holding the attachment tool on the heater,
After the attachment tool has bonded the semiconductor chip component to the circuit board and then lifted and is waiting to supply the semiconductor chip component,
Move the conveying means to convey the semiconductor chip parts below the attachment tool,
Contact the cooling member provided on the transport means with the attachment tool,
This is a bonding tool cooling method for cooling the attachment tool surface.

請求項1に記載の発明によれば、アタッチメントツール面に接触して冷却する冷却部材を備えたので、短時間に効率よくボンディングツールを冷却することが出来る。しかも、冷却部材が半導体チップ部品を搬送する搬送手段に設けられているので、ボンディングツールを冷却後すぐに、半導体チップ部品をアタッチメントツールに供給でき受け渡し時間が短縮される。   According to the first aspect of the present invention, since the cooling member that contacts and cools the attachment tool surface is provided, the bonding tool can be efficiently cooled in a short time. In addition, since the cooling member is provided in the conveying means for conveying the semiconductor chip component, the semiconductor chip component can be supplied to the attachment tool immediately after the bonding tool is cooled, and the delivery time is shortened.

請求項2に記載の発明によれば、アタッチメントツールをボンディングツールによる吸着から解除して冷却部材側が吸着することでチップスライダーへの受け渡しが行える。これにより、ボンディングツールからアタッチメントツールが分離し、ボンディングツール側の熱容量減少、アタッチメントツール側の空冷面積増加などにより、冷却の高速化が図れる。   According to the second aspect of the present invention, the attachment tool is released from the adsorption by the bonding tool and the cooling member side is adsorbed, so that the delivery to the chip slider can be performed. Thereby, the attachment tool is separated from the bonding tool, and the cooling speed can be increased by reducing the heat capacity on the bonding tool side and increasing the air cooling area on the attachment tool side.

請求項3に記載の発明によれば、搬送手段が半導体チップ部品を画像認識する認識手段とボンディングツールの間の高さに半導体チップ部品を搬送するので、ボンディングツールへの半導体チップ部品の受け渡しを最短距離で行うことができ受け渡し時間を短縮できる。また、半導体チップの受け渡し動作中に、2視野の認識手段の基板側を認識する下視野の認識手段によって、基板に実装された半導体チップの位置ずれ量を測定することも出来る。   According to the third aspect of the present invention, since the transport means transports the semiconductor chip component to a height between the recognition means for recognizing the image of the semiconductor chip component and the bonding tool, the semiconductor chip component is transferred to the bonding tool. It can be performed at the shortest distance and the delivery time can be shortened. Further, during the semiconductor chip transfer operation, the amount of positional deviation of the semiconductor chip mounted on the substrate can be measured by the lower visual field recognition means for recognizing the substrate side of the two visual field recognition means.

請求項4の発明によれば、効率よく冷却されたボンディングツールにより、半導体チップ部品をピックアップするので、接続不良のない実装を短いタクトタイムで行うことが出来る。   According to the invention of claim 4, since the semiconductor chip component is picked up by the bonding tool cooled efficiently, the mounting without connection failure can be performed with a short tact time.

請求項5の発明によれば、1つのボンディングツールが半導体チップ部品を基板に実装するのと同時に、他のボンディングツールを冷却するので、冷却待ち時間のない連続的な実装が可能になる。   According to the fifth aspect of the present invention, since one bonding tool mounts the semiconductor chip component on the substrate and simultaneously cools the other bonding tool, continuous mounting without cooling waiting time becomes possible.

請求項6に記載の発明によれば、アタッチメントツールが半導体チップ部品を回路基板にボンディングした後、上昇し半導体チップ部品の供給を待機している際に、半導体チップ部品を搬送する搬送手段をアタッチメントツールの下方に移動させて、搬送手段に設けられた冷却部材とアタッチメントツールを接触させ、アタッチメントツール面を冷却するので、非接触で短時間に効率よくボンディングツールを冷却することが出来る。   According to the invention described in claim 6, when the attachment tool is bonded to the circuit board and then rises and waits for supply of the semiconductor chip component, the transport means for transporting the semiconductor chip component is attached to the attachment tool. Since the attachment tool surface is cooled by moving it below the tool and bringing the cooling member provided in the conveying means into contact with the attachment tool, the bonding tool can be efficiently cooled in a short time without contact.

本発明の実施の形態に係るボンディング装置の概略側面図である。1 is a schematic side view of a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る搬送手段の斜視図である。It is a perspective view of the conveyance means which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る搬送手段の概略平面図である。It is a schematic plan view of the conveyance means which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る冷却部材の昇温防止策である、(a)冷却部材を気体で冷却する方法、(b)冷却部材をヒートシンクに接続する方法、(c)冷却部材の熱容量を増す方法、(d)放熱フィンを設ける方法を説明する図である。It is a temperature rise prevention measure for the cooling member according to the embodiment of the present invention, (a) a method for cooling the cooling member with gas, (b) a method for connecting the cooling member to a heat sink, and (c) a heat capacity of the cooling member. It is a figure explaining the method to increase, and the method of providing the (d) radiation fin. 本発明の実施の形態に係るボンディング装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the bonding apparatus which concerns on embodiment of this invention. チップスライダから半導体チップ部品をピックアップする際の、(a)半導体チップ部品をボンディングツール直下に配置した状態、(b)ボンディングツールを下降させた状態、(c)ボンディングツールのアタッチメントツールが半導体チップ部品をピックアップした状態、を示す図である。When picking up a semiconductor chip component from the chip slider, (a) a state in which the semiconductor chip component is disposed immediately below the bonding tool, (b) a state in which the bonding tool is lowered, and (c) an attachment tool of the bonding tool is the semiconductor chip component It is a figure which shows the state which picked up. 本発明の実施の形態に係る冷却部材を用いてボンディングツールを冷却する際の、(a)ボンディングツール直下に冷却部材が配置されるようチップスライダーを移動させる状態、(b)ボンディングツール直下に冷却部材が配置された状態、(c)ボンディングツールを下降させてアタッチメントツール表面を冷却部材で冷却している状態、を示す図である。When cooling the bonding tool using the cooling member according to the embodiment of the present invention, (a) a state in which the chip slider is moved so that the cooling member is disposed immediately below the bonding tool, and (b) cooling immediately below the bonding tool. It is a figure which shows the state in which the member is arrange | positioned, (c) the state which lowered | hangs the bonding tool and is cooling the attachment tool surface with the cooling member. 本発明の実施の形態に係る冷却部材が吸着孔を有している場合の、(a)ボンディングツール直下に冷却部材が配置された状態、(b)ボンディングツールを下降させてアタッチメントツール表面に冷却部材を接触させた状態(c)ボンディングツールを上昇させる際にアタッチメントツールの吸着を解除してアタッチメントツールをチップスライダに受け渡した状態、を示す図である。When the cooling member according to the embodiment of the present invention has an adsorption hole, (a) the cooling member is disposed immediately below the bonding tool, (b) the bonding tool is lowered and cooled to the surface of the attachment tool. (C) It is a figure which shows the state which canceled the adsorption | suction of an attachment tool when raising a bonding tool, and delivered the attachment tool to the chip slider, when raising a bonding tool. 本発明の実施の形態に係る冷却部材とボンディングツールの接近方法の変形であり、チップスライダーに設けた突出ピンにより、(a)冷却部材を下降させた状態、(b)冷却部材を上昇させた状態、を示す図である。It is a modification of the approach method of the cooling member and the bonding tool according to the embodiment of the present invention, and (a) the cooling member is lowered, and (b) the cooling member is raised by the protruding pins provided on the chip slider. It is a figure which shows a state. 本発明の実施の形態に係る冷却部材とボンディングツールの接近方法の変形例であり、チップスライダーに設けた蛇腹により、(a)冷却部材を下降させた状態、(b)冷却部材を上昇させた状態、を示す図である。It is a modification of the approach method of the cooling member and bonding tool which concerns on embodiment of this invention, (a) The state which lowered the cooling member by the bellows provided in the chip slider, (b) The cooling member was raised It is a figure which shows a state. 本発明の別の実施の形態に係るボンディング装置の概略側面図である。It is a schematic side view of the bonding apparatus which concerns on another embodiment of this invention. 本発明の別の実施の形態に係るボンディング装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the bonding apparatus which concerns on another embodiment of this invention. ボンディング装置の概略側面図である。It is a schematic side view of a bonding apparatus. ボンディングツールの構造を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the structure of a bonding tool.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1において、ボンディング装置1に向かって左右方向をX軸、手前方向をY軸、X軸とY軸とで構成されるXY平面に直交する軸をZ軸、Z軸を中心として回転する方向をθ方向とする。また、ボンディング装置1において、図13のボンディング装置100と共通する構成要素については同じ記号を用いる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the direction toward the bonding apparatus 1 is the X axis as the left-right direction, the Y axis as the front direction, the Z axis as the axis perpendicular to the XY plane composed of the X axis and the Y axis, and the direction rotating around the Z axis. Is the θ direction. Further, in the bonding apparatus 1, the same symbols are used for components common to the bonding apparatus 100 in FIG.

ボンディング装置1は、回路基板2に半導体チップ部品4(以後、チップ部品4と呼ぶ)を押圧および加熱するボンディングツール10と、回路基板2を吸着保持する基板ステージ20と、チップ部品4をボンディングツール10に水平搬送する搬送手段25と、チップ部品4に付されたアライメントマークを画像認識する上視野の認識手段と回路基板2に付されたアライメントマークを画像認識する下視野の認識手段を備えた2視野の認識手段30と、ボンディング装置1の全体を制御する制御部50とから構成されている。   The bonding apparatus 1 includes a bonding tool 10 that presses and heats a semiconductor chip component 4 (hereinafter referred to as a chip component 4) to a circuit board 2, a substrate stage 20 that holds the circuit board 2 by suction, and a chip component 4 that is bonded to the circuit board 2. 10 is provided with a conveying means 25 for horizontally conveying to 10, an upper visual field recognizing means for recognizing an alignment mark attached to the chip component 4, and a lower visual field recognizing means for recognizing the alignment mark attached to the circuit board 2. The recognizing unit 30 has two fields of view and a control unit 50 that controls the entire bonding apparatus 1.

ボンディングツール10は、図14に示すような構造で背景技術で説明した部材から構成されている。   The bonding tool 10 has the structure shown in FIG. 14 and is composed of the members described in the background art.

搬送手段25は、図2に示す例のように、チップ部品4をチップ供給部からアタッチメントツール15の下方に水平搬送するチップスライダ26と搬送レール27とから構成されている。チップスライダ26は、ボンディングツール10と認識手段30との間の高さに半導体チップ部品を搬送するようになっている。図3には、チップスライダ26をZ方向上側より参照した状態を示す。チップスライダ26にはチップ部品4を吸着保持するチップ吸着部28とアタッチメントツール15に面接触することでボンディングツール10を冷却する冷却部材29が設けられている。   As shown in the example shown in FIG. 2, the transport unit 25 includes a chip slider 26 and a transport rail 27 that horizontally transport the chip component 4 from the chip supply unit to below the attachment tool 15. The chip slider 26 conveys semiconductor chip components to a height between the bonding tool 10 and the recognition means 30. FIG. 3 shows a state in which the chip slider 26 is referenced from the upper side in the Z direction. The chip slider 26 is provided with a chip adsorbing portion 28 that adsorbs and holds the chip component 4 and a cooling member 29 that cools the bonding tool 10 by surface contact with the attachment tool 15.

冷却部材29としては熱伝導率が高く(50W/m・K以上)、熱変形しないものが好ましく、具体的な材料としては、伝熱性と耐熱性を備えたものとして、窒化アルミニウムやシリコンカーバイド等のセラミックスを用いることが出来るがこれに限定されるものではない。また、冷却部材29を用いたボンディングヘッド冷却装置として、冷却部材29がアッタチメントツール15からの受熱により温度上昇することは好ましくない。このため、冷却部材29の温度上昇防止手段を設けておくことが望ましい。その具体例の幾つかを図4に示す。図4(a)はノズル29Nから気体を噴出して冷却部材29を冷却するものであり、図4(b)は低温のヒートシンク29Sと冷却部材29を伝熱部材で接続して冷却するものであり、図4(c)は冷却部材29の熱容量を増して温度上昇を和らげるものであり、図4(d)は冷却部材29に放熱ファン29Fを設けて放熱を行うものであるが、これらを組合わせてもよいし、別の温度上昇防手段を儲けてもよい。   The cooling member 29 preferably has a high thermal conductivity (50 W / m · K or more) and is not thermally deformed. Specific examples of the material having heat conductivity and heat resistance include aluminum nitride and silicon carbide. However, the present invention is not limited to this. Moreover, as a bonding head cooling device using the cooling member 29, it is not preferable that the temperature of the cooling member 29 rises due to heat received from the attachment tool 15. For this reason, it is desirable to provide a temperature rise prevention means for the cooling member 29. Some examples are shown in FIG. FIG. 4A shows the case where the cooling member 29 is cooled by jetting gas from the nozzle 29N, and FIG. 4B shows the case where the low-temperature heat sink 29S and the cooling member 29 are connected by the heat transfer member for cooling. 4 (c) is for increasing the heat capacity of the cooling member 29 to mitigate the temperature rise, and FIG. 4 (d) is for dissipating heat by providing the cooling member 29 with a radiating fan 29F. You may combine, and you may make another temperature rise prevention means.

このような構成のボンディング装置1を用いてチップ部品4を回路基板2に実装する動作を図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。   The operation of mounting the chip component 4 on the circuit board 2 using the bonding apparatus 1 having such a configuration will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、搬送手段25のチップスライダ26が、ボンディングツール10の下側に配置されるようチップ部品4をを搬送し(図6(a))、ボンディングツール10が下降し(図6(b))、チップスライダ26からチップ部品4をピックアップ(図6(c))する(ステップST01)。チップスライダ26はチップ部品供給部へ移動し、ボンディングツール10は待機位置に上昇する。   First, the chip part 4 is transported so that the chip slider 26 of the transport means 25 is arranged below the bonding tool 10 (FIG. 6A), and the bonding tool 10 is lowered (FIG. 6B). Then, the chip component 4 is picked up from the chip slider 26 (FIG. 6C) (step ST01). The chip slider 26 moves to the chip component supply unit, and the bonding tool 10 moves up to the standby position.

同時に、2視野の認識手段30を回路基板2とボンディングツール10の間に挿入する。次に認識手段はチップ部品4と回路基板2に付されたアライメントマークを画像認識する(ステップST02)。   At the same time, the two-view recognition means 30 is inserted between the circuit board 2 and the bonding tool 10. Next, the recognition means recognizes an image of the alignment marks attached to the chip component 4 and the circuit board 2 (step ST02).

次に、2視野の認識手段30を待機位置に移動させ、前記で画像認識したデータを基に、ボンディングツール10をθ方向、基板ステージ20をXY方向に位置合わせする(ステップST03)。   Next, the two-view recognition means 30 is moved to the standby position, and the bonding tool 10 is aligned in the θ direction and the substrate stage 20 is aligned in the XY direction based on the data recognized in the above (step ST03).

次に、ボンディングツール10を下降する(ステップST04)。   Next, the bonding tool 10 is lowered (step ST04).

次に、ボンディングツール10のヒータ14を昇温し、チップ部品4を回路基板2にボンディングする(ステップST05)。   Next, the heater 14 of the bonding tool 10 is heated to bond the chip component 4 to the circuit board 2 (step ST05).

次に、ボンディングツール10を待機位置まで上昇させる(ステップST06)。   Next, the bonding tool 10 is raised to the standby position (step ST06).

次に、ボンディングツール10に設けられた冷却エアー流路18に冷却エアーを供給しヒータ14の内部冷却を開始する(ステップST07)。   Next, cooling air is supplied to the cooling air flow path 18 provided in the bonding tool 10 to start the internal cooling of the heater 14 (step ST07).

次に、図7(a)から図7(b)に示すようにチップスライダ26の冷却部材29をボンディングツール10の下側に移動させてから、ボンディングツールを下降させてアタッチメントツール15を冷却部材29に接触させ(図7(c))、アタッチメントツール15の表面冷却を開始する(ステップST09)。なお、チップスライダ26は次にボンディングするチップ部品4がチップ吸着部28に吸着されている状態で移動する。   Next, as shown in FIGS. 7A to 7B, the cooling member 29 of the chip slider 26 is moved to the lower side of the bonding tool 10, and then the bonding tool is lowered to attach the attachment tool 15 to the cooling member. 29 is contacted (FIG. 7C), and surface cooling of the attachment tool 15 is started (step ST09). The chip slider 26 moves in a state where the chip component 4 to be bonded next is adsorbed by the chip adsorbing portion 28.

同時に、2視野の認識手段30を回路基板2とボンディングツール10の間に挿入する。   At the same time, the two-view recognition means 30 is inserted between the circuit board 2 and the bonding tool 10.

なお、図8(a)に示すような吸着孔29Vを冷却部材29に設けて、図示しない減圧機構と連通することにより、アタッチメントツール15をチップスライダー26に受け渡す機能も備えることができる。すなわち、アタッチメントツール15を冷却部材29に接触(図8(b))させた後に、吸着孔29V内を減圧するとともに、アタッチメント吸着用流路17(図14参照)を経由した(ボンディングツール10による)アタッチメントツール15の吸着保持を解除すれば、アタッチメントツール15はヒータ14から離れ、チップスライダ26側で吸着保持することで受け渡しが完了する(図8(c))。こうすることにより、ヒータ14の熱容量が小さくなって高速な冷却ができる。また、アタッチメントツール15が空気に触れる面積も増すので、冷却効率が上がって、冷却の高速化が図れる。   8A is provided in the cooling member 29 and communicates with a decompression mechanism (not shown), so that the attachment tool 15 can be delivered to the chip slider 26. That is, after the attachment tool 15 is brought into contact with the cooling member 29 (FIG. 8B), the inside of the suction hole 29V is depressurized and is passed through the attachment suction flow path 17 (see FIG. 14) (by the bonding tool 10). If the suction holding of the attachment tool 15 is released, the attachment tool 15 is separated from the heater 14, and the delivery is completed by suction holding on the chip slider 26 side (FIG. 8C). By doing so, the heat capacity of the heater 14 is reduced and high-speed cooling is possible. In addition, since the area where the attachment tool 15 comes into contact with air is increased, the cooling efficiency is increased, and the cooling speed can be increased.

次に、ヒータ14が適温に達したかどうかを確認する(ステップST10)。はんだ工法の場合、ヒータ14がはんだ溶融しない温度、例えば150℃以下が適温となり、樹脂を用いた熱圧着工法の場合、樹脂の硬化反応が始まらない温度、例えば80℃以下が適温となる。   Next, it is confirmed whether or not the heater 14 has reached an appropriate temperature (step ST10). In the case of the soldering method, the temperature at which the heater 14 does not melt the solder, for example, 150 ° C. or less is an appropriate temperature, and in the case of the thermocompression bonding method using resin, the temperature at which the resin curing reaction does not start, for example, 80 ° C. or less.

次に、適温に達したらヒータ14の内部を冷却する冷却エアーの停止と、ボンディングツール10の上昇(図7(b)と同様な配置、チップスライダ26の冷却部材29とアタッチメントツール15の接触を解除)してボンディングツール10の冷却を終了する(ステップST11)。   Next, when the proper temperature is reached, the cooling air for cooling the inside of the heater 14 is stopped, the bonding tool 10 is raised (the same arrangement as in FIG. 7B, the contact between the cooling member 29 of the chip slider 26 and the attachment tool 15). The cooling of the bonding tool 10 is finished (step ST11).

次に、チップスライダ26を移動し、アタッチメントツール15の下側にチップ部品4が位置する(図6(a)と同様な配置)ようにする(ステップST12)。   Next, the chip slider 26 is moved so that the chip component 4 is positioned below the attachment tool 15 (arrangement similar to FIG. 6A) (step ST12).

次に、ボンディングツール10が下降し、チップスライダ26からチップ部品4がピックアップされる(ステップST13)。   Next, the bonding tool 10 is lowered, and the chip component 4 is picked up from the chip slider 26 (step ST13).

次に、ステップST02に戻り、順次、チップ部品4のボンディングとボンディングツール10の冷却が繰り返される。   Next, returning to step ST02, the bonding of the chip component 4 and the cooling of the bonding tool 10 are sequentially repeated.

このように、チップ部品4を水平搬送するチップスライダ26にアタッチメントツール15に接触して冷却を行う冷却部材29を設けることで、効率よくボンディングツール10の冷却が行えるとともに、ボンディングツール10を冷却後すぐに、半導体チップ部品をアタッチメントツールに供給でき受け渡し時間を短縮することが出来る。   As described above, by providing the cooling member 29 that cools the chip slider 26 that contacts the attachment tool 15 on the chip slider 26 that horizontally transports the chip component 4, the bonding tool 10 can be efficiently cooled, and the bonding tool 10 can be cooled. Immediately, semiconductor chip components can be supplied to the attachment tool, and the delivery time can be shortened.

またステップST07からステップST13までの間の時間を利用して、2視野の認識手段30の下視野の認識手段で、回路基板2に搭載されたチップ部品4の位置ずれ量の測定を行う事が出来る。   Further, by using the time between step ST07 and step ST13, the amount of displacement of the chip component 4 mounted on the circuit board 2 can be measured by the lower visual field recognition unit 30 of the two visual field recognition unit 30. I can do it.

なお、ここまでは、冷却部材29をアタッチメントツール15に接触させるために、ボンディングツール10を下降させる例について説明してきたが、冷却部材29をチップスライダー26上で上昇させて冷却部材29をアタッチメントツール15に接触させてもよい。そのような変形例を図9および図10に示す。図9においては、シリンダ29Sに沿って上下するピン29Eによって、冷却部材29を下降した状態(図9(a))と上昇させた状態(図9(b))を示している。また図10においては、蛇腹29Bによって、冷却部材29を下降した状態(図10(a))と上昇させた状態(図10(b))を示している。このように冷却部材29を上下させる場合においても、冷却部材の温度上昇を防ぐ手段を設けることが好ましく、図9の例におては冷却気体を噴出するノズル26Nを設けている。   Heretofore, the example in which the bonding tool 10 is lowered to bring the cooling member 29 into contact with the attachment tool 15 has been described. However, the cooling member 29 is raised on the chip slider 26 to bring the cooling member 29 into the attachment tool. 15 may be contacted. Such a modification is shown in FIGS. FIG. 9 shows a state in which the cooling member 29 is lowered (FIG. 9A) and a state in which it is raised (FIG. 9B) by pins 29E that move up and down along the cylinder 29S. FIG. 10 shows a state in which the cooling member 29 is lowered (FIG. 10A) and a state in which it is raised (FIG. 10B) by the bellows 29B. Even when the cooling member 29 is moved up and down as described above, it is preferable to provide means for preventing the temperature of the cooling member from rising. In the example of FIG. 9, the nozzle 26N for ejecting the cooling gas is provided.

ところで、図1に示すボンディング装置1の搬送手段25は、複数のボンディンツールを有するボンディング装置に用いてもよく、効率的な動作を行うことを可能にしている。その一例を、別の実施形態として図11に示す。図11のボンディング装置200は、ボンディングツール10Aとボンディングツール10Bの2つのボンディングツールを備えている。搬送手段25は、1つのチップスライダ26が両ボンディングツールにチップ部品4を供給する。ボンディングツール10Aとボンディングツール10Bは、図1および図14に示すボンディングツール10と同じ構造を有するものである。   By the way, the conveying means 25 of the bonding apparatus 1 shown in FIG. 1 may be used for a bonding apparatus having a plurality of bonding tools, thereby enabling efficient operation. An example thereof is shown in FIG. 11 as another embodiment. A bonding apparatus 200 in FIG. 11 includes two bonding tools, a bonding tool 10A and a bonding tool 10B. In the conveying means 25, one chip slider 26 supplies the chip component 4 to both bonding tools. The bonding tool 10A and the bonding tool 10B have the same structure as the bonding tool 10 shown in FIGS.

図2のような構造の搬送手段25を有したボンディング装置200において、一方のボンディングツールの直下にチップスライダ26が存在するときは、他のボンディングツールの直下は空き空間となる。このため、例えば、チップスライダ26の冷却部材29によりボンディングツール10Aのアタッチメントツール15Aを冷却しているのと同時に、ボンディングツール10Bはチップ部品4を回路基板2にボンディングすることが出来る。   In the bonding apparatus 200 having the conveying means 25 having the structure as shown in FIG. 2, when the chip slider 26 exists directly under one bonding tool, the space immediately below the other bonding tool is an empty space. Therefore, for example, the bonding tool 10B can bond the chip component 4 to the circuit board 2 at the same time that the attachment tool 15A of the bonding tool 10A is cooled by the cooling member 29 of the chip slider 26.

図12は、図11のボンディング装置200における、ボンディングツール10Aとボンディングツール10Bの動作および各動作時におけるチップスライダ26の位置を記したものである。図12において、ボンディングツール10Aの動作ステップを表すSTA01〜STA12およびボンディングツール10Bの動作ステップを表すSTB01〜STB12は、図5に示した(ボンディングツール10)のST01〜ST12と同じ動作ステップである。図12に示すように、ボンディング装置200では、一方のボンディングツール10A(10B)が冷却を行っている間に、他方のボンディングツール10B(10A)がチップ部品4のピックアップから始まるボンディング動作をおこなっている。すなわち、常時、いずれか一方のボンディングツールがボンディングを行っており、冷却待ち時間のない連続的なボンディングを実現することが出来る。   FIG. 12 shows the operations of the bonding tool 10A and the bonding tool 10B and the position of the chip slider 26 during each operation in the bonding apparatus 200 of FIG. 12, STA01 to STA12 representing the operation steps of the bonding tool 10A and STB01 to STB12 representing the operation steps of the bonding tool 10B are the same operation steps as ST01 to ST12 of (bonding tool 10) shown in FIG. As shown in FIG. 12, in the bonding apparatus 200, while one bonding tool 10A (10B) is cooling, the other bonding tool 10B (10A) performs a bonding operation starting from the pickup of the chip component 4. Yes. That is, one of the bonding tools always performs bonding, and continuous bonding without a cooling waiting time can be realized.

1、100、200 ボンディング装置
2 回路基板
3 電極
4 半導体チップ部品(チップ部品)
5 バンプ
10、10A、10B ボンディングツール
11 ホルダー部
12 ヒータベース
13 断熱ブロック
14 ヒータ
15 アタッチメントツール
16 チップ吸着用流路
17 アタッチメント吸着用流路
18 冷却エアー流路
20 基板ステージ
25 搬送手段
26 チップスライダ
27 搬送レール
28 チップ吸着部
29 冷却部材
30 認識手段
50 制御部
1, 100, 200 Bonding device 2 Circuit board 3 Electrode 4 Semiconductor chip component (chip component)
5 Bump 10, 10A, 10B Bonding tool 11 Holder part 12 Heater base 13 Heat insulation block 14 Heater 15 Attachment tool 16 Chip adsorption flow path 17 Attachment adsorption flow path 18 Cooling air flow path 20 Substrate stage 25 Transport means 26 Chip slider 27 Transport rail 28 Chip adsorption unit 29 Cooling member 30 Recognizing means 50 Control unit

Claims (6)

半導体チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールを加熱するヒータと、アタッチメントツールをヒータに吸着保持する吸着機構とを備えるボンディングツールを冷却するボンディングツール冷却装置であって、
アタッチメントツール面に接触して冷却を行う冷却部材を備え、
前記冷却部材が、半導体チップ部品を水平方向に搬送する搬送手段に設けられているボンディングツール冷却装置。
A bonding tool cooling device for cooling a bonding tool comprising an attachment tool for sucking and holding semiconductor chip parts, a heater for heating the attachment tool, and a suction mechanism for sucking and holding the attachment tool on the heater,
A cooling member that cools by contacting the attachment tool surface,
A bonding tool cooling device in which the cooling member is provided in a transfer means for transferring a semiconductor chip component in a horizontal direction.
請求項1に記載のボンディングツール冷却装置であって、
前記冷却部材に吸着孔を設け、
前記吸着孔内を減圧することで、前記アタッチメントツールを吸着保持する機能を有するボンディングツール冷却装置。
The bonding tool cooling device according to claim 1,
An adsorption hole is provided in the cooling member,
A bonding tool cooling device having a function of sucking and holding the attachment tool by depressurizing the inside of the suction hole.
請求項1または請求項2に記載のボンディングツール冷却装置であって、
前記搬送手段が、半導体チップ部品を画像認識する認識手段とボンディングツールの間の高さに半導体チップ部品を搬送するボンディングツール冷却装置。
The bonding tool cooling device according to claim 1 or 2,
A bonding tool cooling apparatus, wherein the conveying means conveys the semiconductor chip component to a height between the recognition means for recognizing the image of the semiconductor chip component and the bonding tool.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のボンディングツール冷却装置を備え、
前記ボンディングツールを用いて、半導体チップ部品を加熱および押圧して回路基板に実装するボンディング装置。
A bonding tool cooling device according to any one of claims 1 to 3,
A bonding apparatus in which a semiconductor chip component is heated and pressed using the bonding tool and mounted on a circuit board.
請求項4に記載のボンディング装置であって、
複数のボンディングツールを備え、1つのボンディングツールが前記半導体チップ部品を前記回路基板に実装しているときに、前記ボンディングツール冷却装置が他のボンディングツールを冷却する機能を有するボンディング装置。
The bonding apparatus according to claim 4,
A bonding apparatus comprising a plurality of bonding tools, wherein the bonding tool cooling device has a function of cooling another bonding tool when one bonding tool mounts the semiconductor chip component on the circuit board.
半導体チップ部品を吸着保持するアタッチメントツールと、アタッチメントツールを加熱するヒータと、アタッチメントツールをヒータに吸着保持する吸着機構とを備えるボンディングツールを冷却するボンディングツール冷却方法であって、
アタッチメントツールが半導体チップ部品を回路基板にボンディングした後、上昇し半導体チップ部品の供給を待機している際に、
半導体チップ部品を搬送する搬送手段をアタッチメントツールの下方に移動させて、
搬送手段に設けられた冷却部材とアタッチメントツールを接触させ、
アタッチメントツール面を冷却するボンディングツール冷却方法。
A bonding tool cooling method for cooling a bonding tool comprising an attachment tool for sucking and holding semiconductor chip parts, a heater for heating the attachment tool, and a suction mechanism for sucking and holding the attachment tool on the heater,
After the attachment tool has bonded the semiconductor chip component to the circuit board and then lifted and is waiting to supply the semiconductor chip component,
Move the conveying means to convey the semiconductor chip parts below the attachment tool,
Contact the cooling member provided on the transport means with the attachment tool,
Bonding tool cooling method to cool the attachment tool surface.
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