JP2004119866A

JP2004119866A - Suction collet and device mounting method using the same

Info

Publication number: JP2004119866A
Application number: JP2002284035A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kanakubo; 金久保　優
Original assignee: Kanto Sanyo Semiconductors Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Kanto Sanyo Semiconductors Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collet chuck 10 capable of heating a sucked element 17. <P>SOLUTION: The collet chuck 10 comprises a first conductive part 11A and a second conductive part 11B that are, at their apical end, formed with a suction portion 16 that is separated electrically via an insulative portion 12 and besides sucks the element and further comprises an electric source 15 for supplying currents to the first and second conductive parts 11A, 11B. Cross-sectional areas of the first and second conductive parts 11A, 11B that are near the suction portion 16 are made smaller than those of their middle portions, so that resistance values of the first and second conductive parts 11A, 11B that are near the suction portion 16 are made larger to generate heat, heating the element sucked to the suction portion 16. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、輸送される素子を加熱する機構を有する吸着コレットおよびそれを用いた素子の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８を参照して、従来の吸着コレット１１０およびそれを用いた素子の実装方法について説明する。図８は、吸着コレット１１０を用いて、半導体チップ１２０の実装を行う際の断面図である（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
半導体ウェハをダイシングすることにより、個々に分離された半導体チップ１２０は。吸着コレット１１０により吸着される。吸着コレットの内部には通気孔１１１が設けてあり、この通気孔１１１から空気を吸引することにより、半導体チップ１２０を吸着することができる。また、吸着コレット１１０の半導体チップ２０に当接する部分は凹型の形状に成っている。そして、この凹型部の半導体チップ２０の周辺部付近が当接する部分は、傾斜がついた構造となっている。従って、吸着コレット１１０を用いて半導体チップ１２０を吸着すると、半導体チップ１２０の周辺部に、この傾斜部が当接する。従って、半導体チップ２０の表面全面に吸着力が作用している。
【０００４】
吸着コレット１１０によって吸着された半導体チップ１２０は、実装面に塗布されたロウ材１４０の上方まで輸送される。そして、半導体チップ１２０はロウ材１４０の上部に実装される。この後に、通気孔１１１からの空気の吸引を停止させることにより、半導体チップ１２０に作用している吸引力は解除される。
【０００５】
上記したような工程により、半導体チップ１２０の実装工程は行われていた。また、ロウ材１４０は、半導体チップ１２０の載置を行う前に、加熱されて融解されている。そして、半導体チップ１２０が載置された後に、冷却されることにより、ロウ材１４０は固化されていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２８８９９７号公報（第３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した吸着コレット１１０を用いた半導体チップの実装方法は、以下に示すような問題を有していた。
【０００８】
第１に、接着剤となる半田等のロウ材１４０を融解させてから、半導体チップ１２０の載置を行っていたので、載置後の半導体チップ１２０が不安定となり、半導体チップ１２０の位置がずれてしまう問題があった。
【０００９】
第２に、図９を参照して、フリップチップボンディングを行う半導体チップ１２０の場合は、実装面に形成された複数個のロウ材１４０を融解させた後に、ロウ材１４０の上部に半導体チップ１２０を載置して、半導体チップ１２０の実装を行っていた。半導体チップ１２０の自重が軽い場合は、融解したロウ材１４０の表面張力の作用により、半導体チップ１２０を上方に押し上げる作用がある。従って、このような場合は、ロウ材１４０塗布量が少ない箇所では、ロウ材１４０が半導体チップ１２０に接触せずに接続不良になる場合がある。更に、ロウ材１４０の塗布量が多い箇所では、半導体チップ１２０を載置する際にはみ出したロウ材１４０から成る半田ボール１３２Ａが形成され、このことがショートの原因となる場合がある。
【００１０】
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、半田等のロウ材による素子の実装を確実に行うことができる吸着コレットおよびそれを用いた素子の実装方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１に、中間部が絶縁部を介して電気的に分離され且つ素子を吸着する吸着部を先端に形成する第１導電部および第２導電部と、前記第１導電部および前記第２導電部に電流を供給する電源部とを有し、前記吸着部付近の前記第１導電部および前記第２導電部の断面積を、それらの中間部の断面積よりも小さく形成することにより、前記吸着部付近の前記第１導電部および前記第２導電部の抵抗値を大きくして発熱させ、前記吸着部に吸着される素子を加熱することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、第２に、前記吸着部は、凹状に形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、第３に、前記吸着部は、平坦に形成されることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、第４に、前記電源部からは、低電圧の電流が供給されることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、第５に、前記第１導電部および前記第２導電部は、抵抗値の高い金属から構成されることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、第６に、前記金属は、モリブテン合金またはタングステンであることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、第７に、不活性ガスの通路となる通気孔が内部に設けられることを特徴とする。
【００１８】
本発明は、第８に、前記吸着部から気体の吸引を行う為の吸気孔を内部に設けたことを特徴とする。
【００１９】
本発明は、第９に、前記素子は、半導体素子であることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、第１０に、前記第１導電部と前記第２導電部は、前記吸着部で電気的に接続されることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、第１１に、先端に吸着部を設けた吸着コレットを用いて素子を吸着する工程と、前記素子を加熱する工程と、実装基板上に形成されたロウ材に前記素子の裏面を接触させることにより前記ロウ材を部分的に溶融させる工程と、前記回路装置を所定の位置まで押し込む工程と、前記吸着部を冷却して前記ロウ材を固化させる工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、第１２に、前記吸着コレットに電流を導通させることにより、前記吸着部を加熱することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、第１３に、前記吸着コレットへの電流の導通を遮断することにより、前記素子および前記ロウ材の冷却を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明は、第１４に、前記吸着コレットへ導通する電流を制御することにより、前記吸着部の温度を制御することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（回路装置１０の構成を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の吸着コレット１０の構成等を説明する。図１（Ａ）は吸着コレット１０の断面図であり、図１（Ｂ）は他の形態の吸着コレット１０の断面図である。
【００２６】
図１（Ａ）を参照して、回路装置１０は次のような構成を有する。即ち、中間部が絶縁部１２を介して電気的に分離され且つ素子を吸着する吸着部１６を先端に形成する第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂと、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂに電流を供給する電源部１５とを有し、吸着部１６付近の第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂの断面積を、それらの中間部の断面積よりも小さく形成することにより、吸着部１６付近の第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂの抵抗値を大きくして発熱させ、吸着部１６に吸着される素子を加熱する構成と成っている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００２７】
第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、中央部付近に設けられた絶縁部１２を介して中間部が電気的に分離されており、両者で吸着コレット１０の外形を形成しており、その断面は円形または矩形に形成することができる。そして、第１導電部１１Ａと第２導電部１１Ｂの断面は、中間部付近よりも先端部付近が小さく形成されており、素子を吸着する吸着部１６が先端部に形成されている。第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂの、吸着部１６が形成されない端部は、電源部と電気的に接続されている。
【００２８】
吸着部１６に於いては、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは電気的にも、素材的にも接続されている。。従って、第１導電部１１Ａと第２導電部１１Ｂは、Ｕ字形の断面を有する連続した導電体である。このことから、電源部１５から供給された電流は、例えば、電源部１５→第１導電部１１Ａ→吸着部１６→第２導電部１１Ｂ→電源部１５の順に流れる。上記のことから、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、素材的に一体的に形成された導電体の、プラスの電極部およびマイナスの電極部であるとみなすことができる。
【００２９】
上記したように、吸着部１６付近では、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂの断面は小さく形成されており、その箇所の電気的な抵抗値は大きくなるので、電流が流れると吸着部１６付近は発熱する。吸着部１６が発熱することにより、吸着部１６に吸着される半導体チップ等の素子は加熱される。また、素子を加熱することによる利点は後述する。
【００３０】
第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂを構成する材料としては、電流を流すことができる金属等の導体を全般的に採用することができるが、吸着される素子の加熱を考慮すると、抵抗値の高い金属が好ましい。例えば、モリブテン合金またはタングステンは、抵抗値の高い導体であり、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂを構成する材料として好ましい。
【００３１】
絶縁部１２は、第１導電部１１Ａと第２導電部１１Ｂとを電気的に分離する働きを有し、ここでは、吸着コレット１０の中央部から第１導電部１１Ａと第２導電部１１Ｂを電気的に分断するように設けられている。絶縁部１２の材料としては、例えば雲母等の高耐熱且つ高絶縁性の材料を使用することが可能である。ここで、絶縁部１２として、同箇所に形成された空隙を使用することも可能である。
【００３２】
吸着部１６は、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂにより、吸着コレット１０の先端部に形成され、半導体チップ等の素子を吸着する働きを有する。吸着部１６の形状としては、吸着される素子が確実に固定されるように、凹状に形成することができる。この状態を示すのが図１（Ａ）である。このように吸着部１６を凹状に形成することにより、吸着される素子を横方向にも固定することが可能となり、素子をロウ材上に載置する工程に於いて、スクラブの動作を行うことができる。更に、吸着部１６を平坦に形成することも可能であり、この状態を示すのが図１（Ｂ）である。このように吸着部１６を平坦に形成することにより、素子に吸引力が作用する面積を少なくすることができるので、薄型の半導体チップ等が吸引力により破壊されてしまうのを防止することができる。また、上記したように、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、吸着部１６により、素材的にも、電気的にも接続している。
【００３３】
吸気孔１３は、吸着コレット１０の内部に設けられた孔であり、吸着部１６から内部に延在している。そして、吸着部１６から気体を吸気することにより、半導体チップ等の素子を吸着部１６に吸着させることができる。ここでは、吸気孔１４は絶縁部１２の内部に形成されているが、吸着コレット１０の他の箇所に吸気孔１３を形成することも可能である。例えば、第１導電部１１Ａまたは第２導電部１１Ｂの内部に、吸気孔１４を形成することも可能である。
【００３４】
通気孔１４は、吸着コレット１０の内部に設けられた孔であり、吸着部１６付近から内部に延在している。この通気孔１４は、吸着部１６に吸着される素子に窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けることにより、素子が加熱されることによる酸化を防止する働きを有する。図では、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂの内部に、２本の通気孔１４が設けられている。ここで、通気孔１４を設ける箇所およびその本数は、必要に応じて変化させることができる。
【００３５】
電源部１５は、吸着コレット１０の本体に電流を供給する箇所であり、一方が第１導電部１１Ａに電気的に接続されており、他方が第２導電部１１Ｂに電気的に接続されている。電源部１５からは、低電圧・高電流の電流が供給されている。このように低電圧の電流を供給することにより、吸着される素子が電圧破壊しやすいＣＭＯＳ等の半導体素子で有る場合でも、半導体素子が破壊されてしまうのを防止することができる。また、電源部１５から供給される電流の電圧等は、要求される発熱量に応じて、調節可能である。
【００３６】
本発明の特徴は、導電体で形成された吸着コレット１０の吸着部１６付近の断面積を小さく形成して、吸着コレット１０に電流を導通させることにより、吸着部１６付近の導電体を発熱させることにある。断面積が小さく形成された吸着部１６付近の第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、他の箇所と比較すると抵抗値が高くなるので、電流を導通させることにより発熱する。吸着部１６が発熱することにより、そこに吸着される素子を加熱することができる。そして、ロウ材を介して素子を実装する工程に於いて、加熱された素子の裏面でロウ材を融解しつつ、素子を実装することが可能となる。更に、一般的な発熱手段としてはコイルを用いる手段も考えられるが、コイルは製品寿命の短いものである。それに対して、本願の第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、金属等の導電体を加工することにより形成されているので、長寿命である。
【００３７】
更に、本発明の特徴は、低電圧・高電流を、電源部１５から吸着コレット１０本体に供給することにある。具体的には、電源部から供給された電流が素子に流れる場合もあるので、素子が電圧破壊しやすい半導体素子（例えばＣＭＯＳ等）である場合は、電源部１５から供給される電流が高電圧であると、半導体素子が破壊されてしまう場合がある。従って、電源部１５から供給される電流を、低電圧・高電流にすることにより、吸着コレット１０を充分に発熱させることができると同時に、素子が破壊されてしまうのを防止することができる。
【００３８】
更に、本発明の特徴は、電源部１５から供給される電流の電圧値および電流値を変更することにより、吸着部１６の温度を任意に変化させることができることにある。このように吸着部１６の温度を変化させることにより、吸着部１６に吸着される素子の加熱温度を任意に変更することができるので、素子を実装する際に用いるロウ材の溶融温度に対処した素子の加熱を行うことができる。
【００３９】
（素子の実装方法を説明する第２の実施の形態）
本実施の形態では、素子の実装方法は次の様な工程で実現される。即ち、先端に吸着部１６を設けた吸着コレット１０を用いて素子１７を吸着する工程と、素子１７を加熱する工程と、実装基板１８上に形成されたロウ材２０に素子１７の裏面を接触させることによりロウ材２０を部分的に溶融させる工程と、素子１７を所定の位置まで押し込む工程と、吸着部１６を冷却してロウ材２０を固化させる工程とで素子の実装は行われる。このような各工程を、図２から図７を参照して以下に説明する。
【００４０】
第１工程：図２参照
本工程は、先端に吸着部１６を設けた吸着コレット１０を用いて素子１７を吸着する工程である。なお、本実施の形態で用いる吸着コレット１０の構成は、上述した第１の実施の形態と同様であるので、その構成に関する説明は割愛する。
【００４１】
先ず、吸着コレット１０を半導体素子１７の上方に移動させて、吸着コレット１０の内部に設けられた吸気孔１３から空気を吸引することにより、半導体素子１７を吸着部１６に吸着させる。吸気孔１３を介する半導体素子１７の吸着は、半導体素子１７の実装が終了するまで継続して行われる。ここでは、吸着する素子の一例として半導体素子１７を用いて説明するが、吸着する素子として他の素子を採用することも可能である。例えば、チップ抵抗器またはチップコンデンサ等々の受動部品を吸着して、実装を行うことも可能である。
【００４２】
次に、吸着コレット１０を移動させることにより、実装基板１８上のロウ材２０が形成された箇所まで半導体素子１７を移動させる。
【００４３】
第２工程：図３参照
本工程は、素子１７を加熱し、実装基板１８上に形成されたロウ材２０に素子１７の裏面を接触させることによりロウ材２０を部分的に溶融させる工程である。
【００４４】
吸着コレット１０を構成する第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、それぞれ電源部１５（図示せず）と電気的に接続されている。そして、低電圧且つ高電流の電流を、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂに供給することにより、吸着部１６付近を加熱する。第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは、抵抗値の高い導電体から形成されている。更に、吸着部１６付近の断面は、それらの中間部の断面よりも小さく形成されているので、抵抗値が高い。このことから、吸着コレット１０に電流を供給すると、吸着部１６付近の第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂは発熱し、吸着部１６に吸着されている半導体素子１７は加熱される。
【００４５】
半導体素子１７を加熱すると同時に、吸着部１６付近に開口部を有する通気孔１４から、半導体素子１７に向けて窒素ガス等の不活性ガスが吹き付けられる。このように、不活性ガスを半導体素子１７に吹き付けることにより、加熱された半導体素子１７が酸化してしまうのを防止することができる。通気孔１４を介した不活性ガスの突きつけは、半導体素子１７を実装する工程が終了するまで連続して行われる。
【００４６】
次に、吸着コレット１０を下降させることにより、吸着された半導体素子１７の裏面を、実装基板１８の導電パターン１９上に形成されたロウ材２０の上部に接触させる。ここで、ロウ材２０としては半田等の導電性ペーストを採用することができる。半導体素子１７は、ロウ材２０が溶融する温度以上に加熱されているので、半導体素子１７の裏面をロウ材２０に接触させると、ロウ材２０は上部から徐々に融解する。
【００４７】
また、ロウ材２０を融解させると同時に、吸着コレット１０を水平方向に移動させることにより、スクラブ動作を行うことが可能である。ここで、スクラブ動作とは、ロウ材２０上に実装される素子１７を水平方向に移動させることにより、融解したロウ材２０と半導体素子１７との界面に介在する酸化膜やボイドを除去する動作のことである。
【００４８】
本工程では、電源部１５から供給された電流は、電源部１５→第１導電部１１Ａ→吸着部１６→第２導電部１１Ｂ→電源部１５の順に流れる。そして、電源部１５から供給される電流は、低電圧且つ高電流のものであるので、半導体素子１７にＣＭＯＳ等の電圧破壊し易い素子が形成された場合でも、素子が破壊されるのを防止することができる。更に、極めて短時間（約０．１秒）での加熱を行うことができる。
【００４９】
更に、本工程では、吸着コレット１０本体に電流を供給することにより、半導体素子１７を加熱している。従って、供給される電流値または電圧値を変化させることにより、加熱温度を任意に設定することが可能となる。このことから、融解温度が異なる数種類のロウ材２０が、１枚の実装基板１８上に形成された場合でも、ロウ材２０の融解温度に応じて加熱する温度を個別に設定することができる。ここで使用されるロウ材としては、高温半田、低温半田、金および鉛フリー半田が考えられる。これらのロウ材２０が実装基板１８上に混在して塗布された場合でも、ロウ材２０に実装される半導体素子１７の加熱温度を個別に設定することで、柔軟に対応することができる。
【００５０】
第３工程：図４および図５参照
本工程は、素子１７を所定の位置まで押し込み、吸着部１６を冷却してロウ材２０を固化させる工程である。
【００５１】
前工程で、加熱された半導体素子１７の裏面をロウ材２０に接触させることにより、ロウ材２０の上部は融解している。従って、吸着コレット１０を所定の位置まで下降させることにより、半導体素子１７の裏面全体がロウ材２０に接触するような位置まで押し込む。
【００５２】
次に、上記した状態のまま、吸着コレット１０に導通している電流を遮断する。このことにより、吸着コレット１０の吸着部１６は冷却される。従って、半導体素子１７およびロウ材２０も冷却されて、ロウ材２０は固化する。なお、ロウ材２０を固化させる過程でも、半導体素子１７の酸化を防止するために、通気孔１４から、不活性ガスが半導体素子１７に吹き付けられている。
【００５３】
次に、図５を参照して、ロウ材２０の固化が終了した後に、吸気孔１２による吸引力を解除して、コレット１０を上昇させる。以上の工程により、半導体素子１７の実装が終了する。
【００５４】
本発明の特徴は、吸着コレット１０を用いて半導体素子１７を加熱し、加熱された半導体素子１７を介してロウ材２０を融解して素子の実装を行うことにある。このことにより、半導体素子１７に接着する部分付近のみのロウ材２０を局所的に融解させることができるので、他の実装部品や実装基板１８への温度的損傷を軽減することができる。更には、他の実装部品や実装基板１８の酸化を軽減することができるので、フラックス等の酸化膜除去剤の使用を削除または軽減することができる。更に、ロウ材２０として半田を使用する場合は、実装の工程の前の工程に於いて半田が酸化していなければ、フラックスを不要にすることが可能であり、洗浄作業の削除や半田ボール等の発生を防止することができる。
【００５５】
更に、本発明の特徴は、吸着コレット１０により位置決めを行った状態で、ロウ材２０を固化させることにより、半導体素子１７の位置を精度良く実装できることにある。具体的には、本発明では、吸着コレット１０で半導体素子１７を所定の位置に固定したまま冷却の作業を行い、ロウ材２０の固化を行うので、半導体素子１７の重さに関係なく、所定の位置に半導体素子１７を固着することができる。さらには、半導体素子１７下方のロウ材２０の厚みを所定の厚みに制御することができる。従って、半導体素子１７が重い場合でも、半田ボールの発生やショートを防止することができる。更には、半導体素子１７が軽い場合でも、半導体素子１７がロウ材２０上部に浮かんでしまい、軽いショックで半導体素子１７の位置がずれてしまうのを防止することができる。
【００５６】
更に、本発明の特徴は、吸着コレット１０の位置を制御することにより、ロウ材２０の厚さを制御することにある。具体的には、ロウ材の最適な厚さは、ロウ材の種類に取って異なるが、本発明では、吸着コレット１０の位置を制御することにより、ロウ材の種類に応じた最適な厚みを計画的に実現することができる。従って、ロウ材２０の厚みを制御するために必要な精密作業を省いて上記した工程を行うことができる。
【００５７】
更に、本発明の特徴は、実装基板１８上に融解する温度が異なるロウ材２０が塗布されている場合でも、順不同で半導体素子１７等の素子の実装を行うことができる。例えば、従来のリフローの工程では、融解温度の高いロウ材を用いる素子から順に実装を行っていた。それに対して本発明では、吸着コレット１０により加熱された素子の裏面でロウ材２０の融解を行うので、ロウ材２０の融解温度に関係なく、素子１７の実装を行うことができる。
【００５８】
次に、図６を参照して、フェイスダウンで実装される半導体素子１７の場合について説明する。吸着コレット１０を用いた半導体素子１７の吸着方法や実装方法に関しては上述した工程と同様であるので、以下では主にそのメリットに関して説明する。
【００５９】
図６（Ａ）を参照して、実装基板１８に形成された導電パターン上にロウ材２０が用意されている。本発明では、半導体素子１７を吸着する吸着コレット１０により、ロウ材２０の厚みをコントロールするので、個々のロウ材２０の塗布量に関しては高い精度の必要は無い。好適には、個々のロウ材２０の塗布量を多めに設定することにより、半導体素子１７の実装をより確実に行うことができる。
【００６０】
次に、図６（Ｂ）を参照して、吸着コレット１０を用いて半導体素子１７の加熱を行い、半導体素子１７の裏面をロウ材２０に接触させて部分的に融解した後に、ロウ材２０を固化させて半導体素子１７の実装を行う。ここでも、上記したように、ロウ材２０が固化するまで、半導体素子１７の位置は吸着コレット１０により保持されているので、半導体素子１７の重さに関係なく、ロウ材２０の厚みを所望の厚みに制御することができる。
【００６１】
従来に於いては、半導体素子１７をフェイスダウンで接続するためのロウ材２０は、そのサイズや位置ズレ等の問題があったので、精度の高い管理とそのための設備を必要としていた。それに対して本発明では、吸着コレット１０によりロウ材２０の厚みを制御しているので、高度なロウ材２０の塗布量の管理等を省いた工程を実現することができる。
【００６２】
更に、半導体素子１７を加熱することにより、ロウ材２０の融解を行うので、ロウ材２０から成る半田バンプ等を半導体素子１７の裏面に形成した場合でも、半導体素子１７の実装を確実に行うことができる。更に、半導体素子１７の裏面および実装基板１８上の両方に、ロウ材２０から成る半田バンプが形成された場合でも、半導体素子１７の実装を行うことができる。
【００６３】
図７を参照して、実装基板１８上に実装されている第１の半導体素子１７Ａ上に、第２の半導体素子１７Ｂを実装する場合について説明する。同図に示すように、既に第１のロウ材２０Ａを介して実装された第１の半導体素子１７Ａの上部に、第２のロウ材２０Ｂを介して第２の半導体素子１７Ｂが実装される。ここでも、第２の半導体素子１７Ｂは、吸着を行う吸着コレット１０により第２の半導体素子１７Ｂが加熱されることにより、第２のロウ材２０Ｂが融解される。従って、第１のロウ材２０Ａの融解温度に対して、第２のロウ材２０Ｂの融解温度が低い場合には、吸着コレット１０を用いた第２の半導体素子１７Ｂの実装が可能である。ここで、好適には、第１のロウ材２０Ａと第２のロウ材２０Ｂとの融解温度の差は、５０度程度以上が好ましい。また、第１のロウ材２０Ａと第２のロウ材２０Ｂの融解温度が接近している場合でも、実装基板１８の熱伝導率が高ければ、融解された第２のロウ材２０Ｂからの熱は、実装基板１８を介して放出されるので、吸着コレット１０を用いた第２の半導体素子１７Ｂの実装は行われる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００６５】
第１に、本発明の吸着コレット１０は、第１導電部１１Ａおよび第２導電部１１Ｂから成り、電源部１５から電流を供給することにより、吸着部１６を発熱させて素子１７を加熱することができる。従って、素子１７の吸着、加熱および実装を、吸着コレット１０のみで行うことができる。
【００６６】
第２に、本発明の吸着コレット１０は、吸着部１６付近の導電体１１の断面積を小さくすることにより吸着部１６付近を発熱させるので、コイルを用いた発熱機構と比較すると、発熱を行う部分を長寿命にすることができる。
【００６７】
第３に、本発明の吸着コレット１０は、吸着コレット１０内部に、素子１７に不活性ガスを吹き付けるための通気孔１４を設けたので、加熱された素子１７が酸化してしまうのを防止することができる。
【００６８】
第４に、電源部１５から吸着コレット１０本体に供給する電流を調整することにより、吸着部１６付近の温度を調整できるので、使用されるロウ材２０の融解温度に応じた素子１７の加熱を行うことができる。
【００６９】
第５に、本発明の素子の実装方法は、加熱された素子１７によりロウ材２０を部分的に融解して、素子１７の実装を行う。従って、実装基板１８上に実装された他の素子や実装基板自体に、熱的損傷が生じるのを防止することができる。
【００７０】
第６に、本発明の素子の実装方法は、吸着コレット１０で素子１７を吸着したまま、ロウ材２０の固化を行うので、ロウ材２０の厚みを適切に制御することができる。
【００７１】
第７に、電源を低電圧・高電流で供給することにより、吸着コレットから半導体素子への加印電圧を小さくすることができるので、殆どの半導体素子の電気的破壊を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着コレットを説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の素子の実装方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の素子の実装方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の素子の実装方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の素子の実装方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の素子の実装方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の素子の実装方法を説明する断面図である。
【図８】従来の吸着コレットを説明する断面図である。
【図９】従来の素子の実装方法を説明する断面図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an adsorption collet having a mechanism for heating an element to be transported, and a method for mounting an element using the same.
[0002]
[Prior art]
With reference to FIG. 8, a conventional suction collet 110 and an element mounting method using the same will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view when the semiconductor chip 120 is mounted using the suction collet 110 (for example, see Patent Document 1).
[0003]
The semiconductor chips 120 individually separated by dicing the semiconductor wafer. It is adsorbed by the adsorption collet 110. A ventilation hole 111 is provided inside the suction collet, and the semiconductor chip 120 can be suctioned by sucking air from the ventilation hole 111. The portion of the suction collet 110 that contacts the semiconductor chip 20 has a concave shape. A portion of the concave portion where the vicinity of the peripheral portion of the semiconductor chip 20 abuts has a sloped structure. Therefore, when the semiconductor chip 120 is sucked by using the suction collet 110, the inclined portion comes into contact with the peripheral portion of the semiconductor chip 120. Therefore, an attraction force acts on the entire surface of the semiconductor chip 20.
[0004]
The semiconductor chip 120 sucked by the suction collet 110 is transported above the brazing material 140 applied on the mounting surface. Then, the semiconductor chip 120 is mounted on the brazing material 140. Thereafter, by stopping the suction of the air from the ventilation holes 111, the suction force acting on the semiconductor chip 120 is released.
[0005]
The mounting process of the semiconductor chip 120 has been performed by the processes described above. The brazing material 140 is heated and melted before mounting the semiconductor chip 120. Then, after the semiconductor chip 120 is mounted, the brazing material 140 is solidified by cooling.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-288997 (page 3, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of mounting a semiconductor chip using the suction collet 110 described above has the following problems.
[0008]
First, since the semiconductor chip 120 is mounted after the solder material 140 such as solder serving as an adhesive is melted, the mounted semiconductor chip 120 becomes unstable, and the position of the semiconductor chip 120 is changed. There was a problem of shifting.
[0009]
Second, referring to FIG. 9, in the case of a semiconductor chip 120 that performs flip chip bonding, a plurality of brazing materials 140 formed on the mounting surface are melted, and then the semiconductor chip 120 is placed on the brazing material 140. And the semiconductor chip 120 is mounted. When the self-weight of the semiconductor chip 120 is light, the semiconductor chip 120 has an action of pushing up the semiconductor chip 120 by the action of the surface tension of the melted brazing material 140. Therefore, in such a case, in places where the amount of the brazing material 140 applied is small, the brazing material 140 may not be in contact with the semiconductor chip 120 and a connection failure may occur. Further, in places where the amount of the brazing material 140 applied is large, solder balls 132A made of the protruding brazing material 140 are formed when the semiconductor chip 120 is mounted, and this may cause a short circuit.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and a main object of the present invention is to provide an adsorption collet capable of reliably mounting an element with a brazing material such as solder and an element using the same. It is to provide an implementation method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, first, a first conductive portion and a second conductive portion having an intermediate portion electrically separated via an insulating portion and having an adsorbing portion for adsorbing an element formed at a front end thereof; A power supply unit for supplying a current to the second conductive unit, wherein a cross-sectional area of the first conductive unit and the second conductive unit near the suction unit is formed smaller than a cross-sectional area of an intermediate portion thereof. Thereby, the resistance value of the first conductive portion and the second conductive portion in the vicinity of the suction portion is increased to generate heat, and the element adsorbed by the suction portion is heated.
[0012]
Secondly, the present invention is characterized in that the suction portion is formed in a concave shape.
[0013]
Thirdly, the present invention is characterized in that the suction portion is formed flat.
[0014]
Fourthly, the present invention is characterized in that a low-voltage current is supplied from the power supply unit.
[0015]
Fifth, the present invention is characterized in that the first conductive portion and the second conductive portion are made of a metal having a high resistance value.
[0016]
Sixth, the present invention is characterized in that the metal is a molybdenum alloy or tungsten.
[0017]
Seventh, the present invention is characterized in that a vent hole serving as a passage for an inert gas is provided inside.
[0018]
Eighth, the present invention is characterized in that an intake hole for sucking gas from the adsorbing portion is provided inside.
[0019]
Ninth, the invention is characterized in that the element is a semiconductor element.
[0020]
Tenthly, the present invention is characterized in that the first conductive part and the second conductive part are electrically connected by the suction part.
[0021]
Eleventhly, the present invention provides an eleventh step of adsorbing an element using an adsorption collet provided with an adsorption portion at a tip, a step of heating the element, and a step of applying a back surface of the element to a brazing material formed on a mounting board. A step of partially melting the brazing material by contacting, a step of pushing the circuit device to a predetermined position, and a step of cooling the suction portion to solidify the brazing material. .
[0022]
Twelfthly, the present invention is characterized in that the suction part is heated by applying a current to the suction collet.
[0023]
The thirteenth aspect of the present invention is characterized in that the element and the brazing material are cooled by interrupting conduction of current to the suction collet.
[0024]
Fourteenthly, the present invention is characterized in that the temperature of the suction part is controlled by controlling a current conducted to the suction collet.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment explaining the structure of the circuit device 10)
With reference to FIG. 1, the configuration and the like of the suction collet 10 of the present invention will be described. FIG. 1A is a cross-sectional view of the suction collet 10, and FIG. 1B is a cross-sectional view of another form of the suction collet 10.
[0026]
Referring to FIG. 1A, circuit device 10 has the following configuration. That is, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B, the intermediate portions of which are electrically separated via the insulating portion 12 and the suction portion 16 for sucking the element is formed at the front end, and the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B. A power supply section 15 for supplying a current to the conductive section 11B, and a cross-sectional area of the first conductive section 11A and the second conductive section 11B near the suction section 16 is formed smaller than a cross-sectional area of an intermediate portion thereof. Accordingly, the resistance value of the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B in the vicinity of the suction portion 16 is increased to generate heat, and the element to be suctioned by the suction portion 16 is heated. Each of such components will be described below.
[0027]
The first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B have an intermediate portion electrically separated via an insulating portion 12 provided near the center portion, and form an outer shape of the suction collet 10 by both. Its cross section can be formed in a circular or rectangular shape. The cross section of the first conductive part 11A and the second conductive part 11B is formed so that the vicinity of the tip is smaller than the vicinity of the middle part, and the suction part 16 for sucking the element is formed at the tip. The ends of the first conductive part 11A and the second conductive part 11B where the suction part 16 is not formed are electrically connected to the power supply part.
[0028]
In the suction section 16, the first conductive section 11A and the second conductive section 11B are electrically and materially connected. . Therefore, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B are continuous conductors having a U-shaped cross section. For this reason, the current supplied from the power supply unit 15 flows, for example, in the order of the power supply unit 15 → the first conductive unit 11A → the suction unit 16 → the second conductive unit 11B → the power supply unit 15. From the above, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B can be regarded as a positive electrode portion and a negative electrode portion of a conductor integrally formed as a material.
[0029]
As described above, the cross section of the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B is formed small near the suction portion 16 and the electrical resistance of the portion becomes large. Around 16 generates heat. When the suction unit 16 generates heat, the element such as a semiconductor chip that is sucked by the suction unit 16 is heated. The advantage of heating the element will be described later.
[0030]
As a material forming the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B, a conductor such as a metal through which a current can flow can be generally employed. Higher value metals are preferred. For example, a molybdenum alloy or tungsten is a conductor having a high resistance value, and is preferable as a material forming the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B.
[0031]
The insulating part 12 has a function of electrically separating the first conductive part 11A and the second conductive part 11B. Here, the first conductive part 11A and the second conductive part 11B are separated from the center of the suction collet 10. It is provided so as to be electrically separated. As a material of the insulating portion 12, for example, a material having high heat resistance and high insulation such as mica can be used. Here, it is also possible to use a void formed at the same location as the insulating portion 12.
[0032]
The suction part 16 is formed at the tip of the suction collet 10 by the first conductive part 11A and the second conductive part 11B, and has a function of suctioning an element such as a semiconductor chip. The shape of the suction portion 16 can be formed in a concave shape so that the element to be sucked is securely fixed. FIG. 1A shows this state. By forming the suction portion 16 in a concave shape in this manner, the element to be sucked can be fixed in the horizontal direction, and the scrub operation is performed in the step of mounting the element on the brazing material. Can be. Further, the suction portion 16 can be formed flat, and this state is shown in FIG. By forming the suction portion 16 flat as described above, the area where the suction force acts on the element can be reduced, so that the thin semiconductor chip or the like can be prevented from being broken by the suction force. . Further, as described above, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B are connected by the suction portion 16 both in terms of material and electrically.
[0033]
The suction hole 13 is a hole provided inside the suction collet 10 and extends from the suction portion 16 to the inside. Then, by sucking the gas from the suction section 16, an element such as a semiconductor chip can be suctioned by the suction section 16. Here, the suction hole 14 is formed inside the insulating portion 12, but the suction hole 13 may be formed in another portion of the suction collet 10. For example, the intake hole 14 can be formed inside the first conductive part 11A or the second conductive part 11B.
[0034]
The ventilation hole 14 is a hole provided inside the suction collet 10 and extends from the vicinity of the suction portion 16 to the inside. The vent hole 14 has a function of preventing oxidation due to heating of the element by blowing an inert gas such as nitrogen gas onto the element adsorbed by the adsorption section 16. In the figure, two ventilation holes 14 are provided inside the first conductive part 11A and the second conductive part 11B. Here, the location and number of the ventilation holes 14 can be changed as necessary.
[0035]
The power supply section 15 is a section for supplying a current to the main body of the suction collet 10, one of which is electrically connected to the first conductive section 11A, and the other of which is electrically connected to the second conductive section 11B. . A low voltage / high current is supplied from the power supply unit 15. By supplying a low-voltage current in this manner, even if the element to be attracted is a semiconductor element such as a CMOS that is easily damaged by voltage, the semiconductor element can be prevented from being destroyed. Further, the voltage of the current supplied from the power supply unit 15 and the like can be adjusted according to the required heat generation amount.
[0036]
A feature of the present invention is that the cross-sectional area of the suction collet 10 formed of a conductor is reduced near the suction portion 16 and current is conducted to the suction collet 10 to generate heat in the conductor near the suction portion 16. It is in. The first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B in the vicinity of the suction portion 16 having a small cross-sectional area have a higher resistance value than other portions, and therefore generate heat by conducting current. When the adsorbing section 16 generates heat, the element adsorbed thereon can be heated. Then, in the step of mounting the element via the brazing material, it becomes possible to mount the element while melting the brazing material on the back surface of the heated element. Further, as a general heating means, a means using a coil can be considered, but the coil has a short product life. On the other hand, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B of the present application have a long life because they are formed by processing a conductor such as a metal.
[0037]
Further, a feature of the present invention resides in that a low voltage and a high current are supplied from the power supply unit 15 to the suction collet 10 main body. More specifically, the current supplied from the power supply unit may flow through the element, and when the element is a semiconductor element (eg, CMOS) which is easily damaged by voltage, the current supplied from the power supply unit 15 may be a high voltage. If so, the semiconductor element may be destroyed. Therefore, by setting the current supplied from the power supply unit 15 to a low voltage and a high current, the suction collet 10 can be sufficiently heated, and at the same time, the element can be prevented from being destroyed.
[0038]
Further, a feature of the present invention is that the temperature of the suction unit 16 can be arbitrarily changed by changing the voltage value and the current value of the current supplied from the power supply unit 15. By changing the temperature of the suction section 16 in this way, the heating temperature of the element adsorbed on the suction section 16 can be changed arbitrarily, and therefore, the melting temperature of the brazing material used when mounting the element has been addressed. The heating of the element can be performed.
[0039]
(Second Embodiment Explaining Element Mounting Method)
In the present embodiment, the element mounting method is realized by the following steps. That is, a step of sucking the element 17 using the suction collet 10 having the suction section 16 provided at the tip, a step of heating the element 17, and contacting the back surface of the element 17 with the brazing material 20 formed on the mounting board 18. The element is mounted in the step of partially melting the brazing material 20 by doing so, the step of pushing the element 17 to a predetermined position, and the step of cooling the adsorbing part 16 and solidifying the brazing material 20. Each of these steps will be described below with reference to FIGS.
[0040]
First step: See FIG.
This step is a step of sucking the element 17 using the suction collet 10 provided with the suction section 16 at the tip. Note that the configuration of the suction collet 10 used in the present embodiment is the same as that of the above-described first embodiment, and a description of the configuration will be omitted.
[0041]
First, the suction collet 10 is moved above the semiconductor element 17, and air is sucked from the suction holes 13 provided inside the suction collet 10, so that the semiconductor element 17 is sucked by the suction section 16. The suction of the semiconductor element 17 through the air inlet 13 is continued until the mounting of the semiconductor element 17 is completed. Here, the semiconductor element 17 will be described as an example of the element to be adsorbed, but another element can be adopted as the element to be adsorbed. For example, it is also possible to mount by attracting a passive component such as a chip resistor or a chip capacitor.
[0042]
Next, the semiconductor element 17 is moved to a position where the brazing material 20 is formed on the mounting board 18 by moving the suction collet 10.
[0043]
Second step: See FIG.
This step is a step of heating the element 17 and bringing the back surface of the element 17 into contact with the brazing material 20 formed on the mounting board 18 to partially melt the brazing material 20.
[0044]
The first conductive part 11A and the second conductive part 11B constituting the suction collet 10 are electrically connected to a power supply part 15 (not shown). Then, by supplying a low voltage and high current to the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B, the vicinity of the suction portion 16 is heated. The first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B are formed of a conductor having a high resistance value. Furthermore, since the cross section near the suction part 16 is formed smaller than the cross section of the middle part, the resistance value is high. For this reason, when a current is supplied to the suction collet 10, the first conductive portion 11A and the second conductive portion 11B near the suction portion 16 generate heat, and the semiconductor element 17 sucked by the suction portion 16 is heated.
[0045]
At the same time as the semiconductor element 17 is heated, an inert gas such as nitrogen gas is blown toward the semiconductor element 17 from the ventilation hole 14 having an opening near the adsorbing section 16. By blowing the inert gas onto the semiconductor element 17 as described above, it is possible to prevent the heated semiconductor element 17 from being oxidized. The injection of the inert gas through the ventilation holes 14 is continuously performed until the step of mounting the semiconductor element 17 is completed.
[0046]
Next, by lowering the suction collet 10, the back surface of the sucked semiconductor element 17 is brought into contact with the upper portion of the brazing material 20 formed on the conductive pattern 19 of the mounting board 18. Here, as the brazing material 20, a conductive paste such as solder can be adopted. Since the semiconductor element 17 is heated to a temperature higher than the temperature at which the brazing material 20 melts, when the back surface of the semiconductor element 17 is brought into contact with the brazing material 20, the brazing material 20 is gradually melted from the top.
[0047]
In addition, a scrub operation can be performed by simultaneously moving the adsorption collet 10 in the horizontal direction while melting the brazing material 20. Here, the scrubbing operation is an operation of removing an oxide film or void interposed at the interface between the molten brazing material 20 and the semiconductor element 17 by moving the element 17 mounted on the brazing material 20 in the horizontal direction. That is.
[0048]
In this step, the current supplied from the power supply unit 15 flows in the following order: the power supply unit 15 → the first conductive unit 11A → the suction unit 16 → the second conductive unit 11B → the power supply unit 15. Since the current supplied from the power supply unit 15 is of a low voltage and a high current, even if an element such as a CMOS, which is easily damaged by voltage, is formed in the semiconductor element 17, the element is prevented from being destroyed. can do. Further, heating can be performed in a very short time (about 0.1 second).
[0049]
Further, in this step, the semiconductor element 17 is heated by supplying a current to the suction collet 10 main body. Therefore, the heating temperature can be set arbitrarily by changing the supplied current value or voltage value. Thus, even when several types of brazing materials 20 having different melting temperatures are formed on one mounting board 18, the heating temperature can be individually set according to the melting temperature of the brazing materials 20. As the brazing material used here, high-temperature solder, low-temperature solder, gold and lead-free solder can be considered. Even when these brazing materials 20 are mixed and applied on the mounting board 18, it is possible to flexibly cope by setting the heating temperature of the semiconductor elements 17 mounted on the brazing materials 20 individually.
[0050]
Third step: see FIGS. 4 and 5
This step is a step of pushing the element 17 to a predetermined position, cooling the suction section 16 and solidifying the brazing material 20.
[0051]
By contacting the back surface of the heated semiconductor element 17 with the brazing material 20 in the previous step, the upper portion of the brazing material 20 is melted. Therefore, by lowering the suction collet 10 to a predetermined position, the suction collet 10 is pushed to a position where the entire back surface of the semiconductor element 17 contacts the brazing material 20.
[0052]
Next, in the above state, the current conducted to the suction collet 10 is cut off. Thereby, the suction part 16 of the suction collet 10 is cooled. Therefore, the semiconductor element 17 and the brazing material 20 are also cooled, and the brazing material 20 is solidified. In addition, even in the process of solidifying the brazing material 20, an inert gas is blown to the semiconductor element 17 from the ventilation holes 14 in order to prevent the semiconductor element 17 from being oxidized.
[0053]
Next, referring to FIG. 5, after the solidification of brazing material 20 is completed, the suction force by suction hole 12 is released, and collet 10 is raised. Through the above steps, the mounting of the semiconductor element 17 is completed.
[0054]
The feature of the present invention resides in that the semiconductor element 17 is heated using the suction collet 10, and the brazing material 20 is melted through the heated semiconductor element 17 to mount the element. As a result, the brazing material 20 only in the vicinity of the portion to be adhered to the semiconductor element 17 can be locally melted, so that thermal damage to other mounting components and the mounting board 18 can be reduced. Furthermore, since the oxidation of other mounting components and the mounting substrate 18 can be reduced, the use of an oxide film removing agent such as a flux can be eliminated or reduced. Furthermore, when solder is used as the brazing material 20, if the solder is not oxidized in a step before the mounting step, it is possible to eliminate the need for a flux, eliminating cleaning work and removing solder balls and the like. Can be prevented from occurring.
[0055]
Furthermore, a feature of the present invention is that the position of the semiconductor element 17 can be mounted with high accuracy by solidifying the brazing material 20 in a state where the positioning is performed by the suction collet 10. Specifically, in the present invention, the cooling operation is performed while the semiconductor element 17 is fixed at a predetermined position by the suction collet 10 and the brazing material 20 is solidified. The semiconductor element 17 can be fixed at the position. Further, the thickness of the brazing material 20 below the semiconductor element 17 can be controlled to a predetermined thickness. Therefore, even when the semiconductor element 17 is heavy, generation of a solder ball and short-circuit can be prevented. Furthermore, even when the semiconductor element 17 is light, it is possible to prevent the semiconductor element 17 from floating above the brazing material 20 and displacing the semiconductor element 17 due to a light shock.
[0056]
Further, a feature of the present invention is that the thickness of the brazing material 20 is controlled by controlling the position of the suction collet 10. Specifically, the optimum thickness of the brazing material differs depending on the type of the brazing material. However, in the present invention, by controlling the position of the suction collet 10, the optimum thickness according to the type of the brazing material is adjusted. It can be realized systematically. Therefore, the above-described steps can be performed without the precision work required for controlling the thickness of the brazing material 20.
[0057]
Furthermore, a feature of the present invention is that even when the brazing material 20 having a different melting temperature is applied on the mounting board 18, the elements such as the semiconductor element 17 can be mounted in any order. For example, in a conventional reflow process, devices are mounted in order from a device using a brazing material having a high melting temperature. On the other hand, in the present invention, since the brazing material 20 is melted on the back surface of the element heated by the suction collet 10, the element 17 can be mounted regardless of the melting temperature of the brazing material 20.
[0058]
Next, a case of the semiconductor element 17 mounted face-down will be described with reference to FIG. The method of adsorbing and mounting the semiconductor element 17 using the suction collet 10 is the same as that of the above-described steps, and therefore, the advantages thereof will be mainly described below.
[0059]
Referring to FIG. 6A, a brazing material 20 is prepared on the conductive pattern formed on mounting board 18. In the present invention, since the thickness of the brazing material 20 is controlled by the suction collet 10 for sucking the semiconductor element 17, it is not necessary to have a high precision in the application amount of each brazing material 20. Preferably, the application amount of each brazing material 20 is set to be relatively large, so that the semiconductor element 17 can be mounted more reliably.
[0060]
Next, referring to FIG. 6 (B), the semiconductor element 17 is heated using the suction collet 10 and the back surface of the semiconductor element 17 is brought into contact with the brazing material 20 to be partially melted. Is solidified and the semiconductor element 17 is mounted. Here, as described above, the position of the semiconductor element 17 is held by the suction collet 10 until the brazing material 20 is solidified. Therefore, regardless of the weight of the semiconductor element 17, the thickness of the brazing material 20 is set to a desired value. The thickness can be controlled.
[0061]
In the related art, the brazing material 20 for connecting the semiconductor element 17 face down has problems such as its size and positional deviation, and thus requires high-precision management and equipment for the same. On the other hand, in the present invention, since the thickness of the brazing material 20 is controlled by the suction collet 10, it is possible to realize a process that does not require advanced management of the amount of the brazing material 20 to be applied.
[0062]
Further, since the brazing material 20 is melted by heating the semiconductor element 17, even when a solder bump or the like made of the brazing material 20 is formed on the back surface of the semiconductor element 17, the mounting of the semiconductor element 17 is ensured. Can be. Further, the semiconductor element 17 can be mounted even when solder bumps made of the brazing material 20 are formed on both the back surface of the semiconductor element 17 and on the mounting board 18.
[0063]
With reference to FIG. 7, a case where the second semiconductor element 17B is mounted on the first semiconductor element 17A mounted on the mounting board 18 will be described. As shown in the figure, the second semiconductor element 17B is mounted via the second brazing material 20B on the first semiconductor element 17A already mounted via the first brazing material 20A. Also in this case, the second brazing material 20B of the second semiconductor element 17B is melted by heating the second semiconductor element 17B by the suction collet 10 for performing suction. Therefore, when the melting temperature of the second brazing material 20B is lower than the melting temperature of the first brazing material 20A, the second semiconductor element 17B using the adsorption collet 10 can be mounted. Here, preferably, the difference between the melting temperatures of the first brazing material 20A and the second brazing material 20B is preferably about 50 degrees or more. Further, even when the melting temperatures of the first brazing material 20A and the second brazing material 20B are close to each other, if the thermal conductivity of the mounting board 18 is high, the heat from the molten second brazing material 20B is Then, the second semiconductor element 17B is mounted using the suction collet 10 because the second semiconductor element 17B is released through the mounting substrate 18.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0065]
First, the suction collet 10 of the present invention includes a first conductive portion 11A and a second conductive portion 11B. The current is supplied from the power supply portion 15 so that the suction portion 16 generates heat and the element 17 is heated. Can be. Therefore, the suction, heating and mounting of the element 17 can be performed only by the suction collet 10.
[0066]
Secondly, the suction collet 10 of the present invention generates heat in the vicinity of the suction section 16 by reducing the cross-sectional area of the conductor 11 near the suction section 16, and thus generates heat as compared with a heating mechanism using a coil. The part can have a long life.
[0067]
Third, in the adsorption collet 10 of the present invention, the ventilation hole 14 for blowing the inert gas to the element 17 is provided inside the adsorption collet 10, so that the heated element 17 is prevented from being oxidized. be able to.
[0068]
Fourth, by adjusting the current supplied from the power supply unit 15 to the suction collet 10 main body, the temperature in the vicinity of the suction unit 16 can be adjusted. It can be carried out.
[0069]
Fifth, in the device mounting method of the present invention, the brazing material 20 is partially melted by the heated device 17 to mount the device 17. Accordingly, it is possible to prevent thermal damage to other elements mounted on the mounting board 18 and the mounting board itself.
[0070]
Sixth, in the element mounting method of the present invention, the brazing material 20 is solidified while the element 17 is being adsorbed by the suction collet 10, so that the thickness of the brazing material 20 can be appropriately controlled.
[0071]
Seventh, by supplying power at a low voltage and a high current, the applied voltage from the suction collet to the semiconductor element can be reduced, so that electrical breakdown of most semiconductor elements can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view (A) and a sectional view (B) illustrating a suction collet of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for mounting an element of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for mounting a device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for mounting an element of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method for mounting the device of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are a cross-sectional view and a cross-sectional view illustrating a method for mounting an element of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for mounting an element of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a conventional suction collet.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a conventional element mounting method.

Claims

An intermediate portion is electrically separated via an insulating portion, and a first conductive portion and a second conductive portion having a suction portion for suctioning an element formed at a tip thereof, and a current is applied to the first conductive portion and the second conductive portion. And a power supply unit for supplying
By forming a cross-sectional area of the first conductive portion and the second conductive portion near the suction portion smaller than a cross-sectional area of an intermediate portion therebetween, the first conductive portion and the second conductive portion near the suction portion are formed. A suction collet, wherein a resistance value of a conductive portion is increased to generate heat, and an element to be suctioned by the suction portion is heated.

The suction collet according to claim 1, wherein the suction portion is formed in a concave shape.

The suction collet according to claim 1, wherein the suction portion is formed flat.

The suction collet according to claim 1, wherein a low voltage current is supplied from the power supply unit.

The suction collet according to claim 1, wherein the first conductive portion and the second conductive portion are made of a metal having a high resistance value.

The adsorption collet according to claim 5, wherein the metal is a molybdenum alloy or tungsten.

2. The adsorption collet according to claim 1, wherein a ventilation hole serving as an inert gas passage is provided inside.

The suction collet according to claim 1, wherein an intake hole for sucking gas from the suction section is provided inside.

2. The suction collet according to claim 1, wherein the element is a semiconductor element.

The suction collet according to claim 1, wherein the first conductive portion and the second conductive portion are electrically connected by the suction portion.

A step of adsorbing the element using an adsorption collet provided with an adsorption section at the tip,
Heating the element;
A step of partially melting the brazing material by bringing the back surface of the element into contact with the brazing material formed on the mounting board;
Pushing the circuit device to a predetermined position;
Cooling the suction part to solidify the brazing material.

The method according to claim 11, wherein the adsorbing section is heated by applying a current to the adsorbing collet.

The method for mounting an element according to claim 12, wherein the element and the brazing material are cooled by interrupting conduction of current to the suction collet.

13. The device mounting method according to claim 12, wherein the temperature of the attraction part is controlled by controlling a current conducted to the attraction collet.