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公開番号2022174463
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-24
出願番号2021080272
出願日2021-05-11
発明の名称ボンディング装置
出願人澁谷工業株式会社
代理人個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20221116BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】 半導体チップと基板との接合部分の周囲の空気を高いレベルで不活性ガスに置換することができる。
【解決手段】 上記ボンディングヘッド5の保持部5aに隣接して設けられた噴射口より不活性ガスを噴射させるガス供給手段17を備えたボンディング装置3に関する。
上記噴射口(スリットS)を上記ボンディングヘッド5の保持部5aを囲繞するように設け、当該スリットSの一部を、他の部分の幅狭スリットSSよりも不活性ガスの噴出流量を大きく設定した幅広スリットSLとし、上記幅広スリットSLと幅狭スリットSSとから噴射した不活性ガスによって上記半導体チップ1と基板2との接合部分を囲繞するエアカーテンCを形成するとともに、上記幅広スリットSLから噴射された不活性ガスによって上記半導体チップ1と基板2との間を流通する流れを形成する。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
基板を支持するボンディングステージと、半導体チップを保持する保持部を備えたボンディングヘッドと、上記ボンディングヘッドの保持部に隣接して設けられた噴射口と、当該噴射口より不活性ガスを噴射させるガス供給手段とを備えたボンディング装置において、
上記噴射口を上記ボンディングヘッドの保持部を囲繞するように設け、当該噴射口の一部を、他の部分の小噴射口よりも不活性ガスの噴出流量を大きく設定した大噴射口とし、
上記大噴射口と小噴射口とから噴射した不活性ガスによって上記半導体チップと基板との接合部分を囲繞するエアカーテンを形成するとともに、上記大噴射口から噴射された不活性ガスが上記半導体チップと基板との間を流通する流れを形成するようにしたことを特徴とするボンディング装置。
続きを表示(約 380 文字)【請求項2】
上記噴射口をボンディングヘッドに保持部に沿って設けたスリットによって形成し、
上記大噴射口を構成するスリットを、上記小噴射口を構成するスリットよりも幅広に設定したことを特徴とする請求項1に記載のボンディング装置。
【請求項3】
上記ボンディングヘッドの保持部における上記半導体チップ吸着保持する吸着面を略四角形に形成し、上記噴射口を上記保持部を構成する4つの辺に沿って設けた4つの上記スリットによって構成し、
このうちひとつまたはふたつのスリットを上記大噴射口とすることを特徴とする請求項2に記載のボンディング装置。
【請求項4】
上記噴射口を上記ボンディングヘッドの保持部を無端状に囲繞するように形成したことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のボンディング装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はボンディング装置に関し、詳しくは半導体チップを基板に接合する際に、上記半導体チップと基板との接合部分の周囲の空気を不活性ガスに置換するガス供給手段を備えたボンディング装置に関する。
続きを表示(約 3,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、半導体チップを保持する保持部を備えたボンディングヘッドと、基板を支持するボンディングステージとを備え、半導体チップを基板に密着させて接合するボンディング装置が知られている。
ここで、半導体チップを基板上に加熱して接合するボンディング装置の場合、半導体チップと基板との接合部分の酸化による接合不良を防止するため、上記接合部分の周囲の空気を不活性ガスに置換することが行われている(特許文献1、2)。
特許文献1、2のボンディング装置では、半導体チップを保持するボンディングヘッドに不活性ガスを噴射する噴射口を設けることにより、上記接合部分の周囲にエアカーテンを形成し、当該エアカーテンの内側に不活性ガスを充満させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2011-108990号公報
特開2015-153807号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら特許文献1、2のボンディング装置では、半導体チップを囲繞する噴射口から同じ噴出流量で不活性ガスを噴射しているため、エアカーテンの中央部分で不活性ガスの滞留が生じてしまい、この部分に残存していた酸素を含む空気を完全に排除できない場合があった。
このような問題に鑑み、半導体チップと基板との接合部分の周囲の空気を高いレベルで不活性ガスに置換することが可能なボンディング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すなわち請求項1の発明にかかるボンディング装置は、基板を支持するボンディングステージと、半導体チップを保持する保持部を備えたボンディングヘッドと、上記ボンディングヘッドの保持部に隣接して設けられた噴射口と、当該噴射口より不活性ガスを噴射させるガス供給手段とを備えたボンディング装置において、
上記噴射口を上記ボンディングヘッドの保持部を囲繞するように設け、当該噴射口の一部を、他の部分の小噴射口よりも不活性ガスの噴出流量を大きく設定した大噴射口とし、
上記大噴射口と小噴射口とから噴射した不活性ガスによって上記半導体チップと基板との接合部分を囲繞するエアカーテンを形成するとともに、上記大噴射口から噴射された不活性ガスが上記半導体チップと基板との間を流通する流れを形成するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【0006】
上記発明によれば、ボンディングヘッドの保持部を囲繞するように設けた噴射口によって、半導体チップと基板との接合部分の周囲にエアカーテンを形成することができ、エアカーテンの内側への空気の流入を防止することができる。
さらに、上記噴射口の一部を噴出流量の大きな大噴射口とすることで、上記大噴射口から流出した不活性ガスが上記半導体チップと基板との間を流通して小噴射口に向かう流れを形成することとなる。
その結果、半導体チップと基板との間の空気を上記不活性ガスの流れによって排除することができ、接合部分の空気を高いレベルで不活性ガスへと置換することにより、接合部分の酸化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
本実施例にかかるボンディング装置の断面図
ボンディングヘッドを下方から見た図
第2実施例における噴射口の配置を説明する図
第3実施例における噴射口の配置を説明する図
第4実施例における噴射口の配置を説明する図
第5実施例における噴射口の配置を説明する図
第6実施例における噴射口の配置を説明する図
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図示実施例について説明すると、図1は半導体チップ1を基板2に接合するボンディング装置3を示しており、基板2を支持するボンディングステージ4と、半導体チップ1を保持する保持部5aを備えたボンディングヘッド5と、上記ボンディングヘッド5を移動させる移動手段6とを備え、これらは図示しない制御手段によって制御されるようになっている。
上記半導体チップ1は、図2に示すように略正方形を有しており、半導体チップ1の裏面には複数の電極1aが設けられるとともに、各電極1aにはハンダからなるバンプBが形成されている。
また上記基板2は上記半導体チップ1よりも大きく形成されており、当該基板2の表面の所要の位置には、上記半導体チップ1の電極1aと同じ配置で電極2aが設けられており、各電極2aにはハンダからなるバンプBが形成されている。
そして上記半導体チップ1を保持したボンディングステージ4が移動手段6によって移動し、半導体チップ1をボンディングステージ4に支持された基板2の所要の位置に密着させると、上記バンプBを溶融させて半導体チップ1と基板2とを接合するようになっている。
【0009】
上記ボンディングステージ4は上記基板2よりも広い面積を有しており、図示しない吸着手段によってその上面で基板2を吸着保持するようになっている。なお、上記移動手段6として、ボンディングステージ4を水平方向に移動させるX-Yテーブルを備えていてもよい。
上記ボンディングヘッド5は、図示しないハウジングの内部に上記半導体チップ1に向けてレーザ光Lを照射するレーザ光照射手段11を備えている。
また上記ハウジングの下部には、上記半導体チップ1を負圧によって吸着保持する上記保持部5aと、当該保持部5aの周囲に設けられて不活性ガスによるエアカーテンCを形成する噴射部5bと、上記エアカーテンC内の酸素濃度を計測する計測部5cとが設けられている。
上記レーザ光照射手段11はレーザ光Lを下方に向けて照射し、保持部5aの下面に吸着保持された半導体チップ1にレーザ光Lを照射することで、当該半導体チップ1および基板2の電極1a、1bに形成された上記バンプBを溶融させるものとなっている。
なお、上記レーザ光照射手段11に代えて、パルスヒーター等の公知の加熱手段を用いて、上記半導体チップ1および基板2の電極1a、1bに形成された上記バンプBを溶融させるようにしてもよい。
そして上記移動手段6は、上記ボンディングヘッド5を水平方向(X-Y方向)に移動させるとともに、上下方向(Z方向)に昇降させるように構成され、さらにボンディングヘッド5ごと上記半導体チップ1を回転させる回転機構を備えている。
【0010】
上記保持部5aは、透明な2枚のプレート12と、当該プレート12の外周部分を保持するホルダ13とを備えており、また保持部5aには負圧を供給する負圧供給手段14が接続されている。
上記2枚のプレート12はレーザ光照射手段11からのレーザ光Lを透過させる石英やガラス等の透明な素材によって構成されており、図2に示すように上記半導体チップ1よりも大きな面積を有した略正方形を有している。
上記2枚のプレート12の間には、当該プレート12の外周縁に沿って無端状に設けられたスペーサ15が設けられており、これにより2枚のプレート12の間に空間が形成されるようになっている。
上記ホルダ13は、上記2枚のプレート12およびスペーサ15を囲繞するように設けられ、上記レーザ光照射手段11が照射したレーザ光Lが上記2枚のプレート12を上方から下方へと透過するのを許容するようになっている。
(【0011】以降は省略されています)

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