JP2010093013A - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプを形成したチップ部品のボンディングに関し、ボンディング時間の短時間化を図りながら高い接続信頼性を得ることができるボンディング装置とボンディング方法を提供する。
【解決手段】ボンディング装置は、第１の温度に加熱した低温ヘッド２１０、第２の温度に加熱した高温ヘッド２２０、接着剤２０が塗布された回路基板３０にチップ５０を当接させ、低温ヘッドによりチップを押圧する第１加熱押圧手段、第１加熱押圧手段の押圧を維持しながら低温ヘッドから高温ヘッドに切り換え、高温ヘッドにより押圧する第２加熱押圧手段とを備えるよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はバンプを形成したチップ部品のボンディングに関し、より詳細にはボンディング時間の短時間化を図りながら高い接続信頼性を得ることができるボンディング装置とボンディング方法に関するものである。

小型化や薄型化、高機能化の要求が求められる情報機器等にはフリップチップによる実装方法が多用されている。この方法は、チップ上に形成した金属バンプと回路基板上に形成した電極パッドとを直接接続する方法で、実装面積を小さくできると共に、配線の電気抵抗やインダクタンスによるロスを少なくでき性能面でも優れている。

フリップチップの具体的な接合方式としては、熱圧着接合方式や金属共晶接合方式が公知である。

熱圧着接合方式は、回路基板の電極パッドに接着剤を塗布し、チップの金属バンプをこの電極パッドに位置合わせした後にチップを回路基板に押圧し、熱または光を用いて接着剤を硬化させる方式である。電極パッドと金属バンプとは圧接により電気的接合が図られることになる。

金属共晶接合方式は、電極パッドに接着剤を塗布し、半田により形成した金属バンプを電極パッドに位置合わせして熱または光により半田を溶融すると共に接着剤を硬化させる方式である。半田の溶融によって形成された金属共晶により電気的接合が得られるものである。接着剤は金属共晶により電気的接合の後に回路基板とチップ底面の間に充填することも行われている。

上記の熱圧着接合方式について、図１１〜図１４を用いてより詳しく説明する。

図１１は、ヘッドを二つの異なる温度に変えてチップを押圧しボンディングする方式で（ここでは、ステップボンディング方式と言う）、以下に示す方法により接合する。

まずディスペンサ１０により回路基板３０の電極パッド３１（図示せず）上に接着剤２０を滴下する。チップを複数搭載する場合は、それらの複数の電極パッド３１上に接着剤２０を滴下しておく（図１１（ａ））。

次に、ヘッド４０が図示しないチップ載置台に載置されているチップ５０から最初に搭載するチップをピックアップし、背面（金属バンプ５１を表面としたとき、その裏面）を吸着しながら接着剤２０が塗布された電極パッド３１上まで搬送する。この位置でチップ５０のバンプ５１と電極パッド３１の位置合わせを行う（図１１（ｂ））。位置合わせされた後にヘッド４０を下降し、チップ５０を上方から所定の荷重で押圧する（図１１（ｃ））。

ヘッド４０は内部にヒーターを備えており、チップ５０を押圧しながら所定の温度プロファイルで加熱する。この加熱押圧で金属バンプ５１と電極パッド３１の間隙に充填している接着剤２０は硬化が進行する。加熱押圧の終了時には金属バンプ５１と電極パッド３１とは圧接された状態で接着剤２０の硬化が完了している。加熱押圧後はヘッド４０を上昇させ、ヘッド４０およびチップ５０を冷却する（図１１（ｄ）−（ｆ））。

ヘッド４０の冷却後、ヘッド４０は再び複数搭載するチップから次にボンディングするチップを載置台からピックアップし、ボンディングを実施する。

ボンディング時の温度プロファイルＴと荷重プロファイルＰを図１２の示す。図１２は二つのチップのボンディングを行った場合の例を示しており、ｔ１で一個目のチップのボンディングを行い、ｔ２のヘッド冷却時間を経てｔ３で二個目のチップのボンディングを行っている。ｔ１の開始時点で荷重Ｐ１で押圧を行うと共に温度上昇させ、温度Ｔ１とＴ２で一定温度に保つ時間を持つようにしている。ｔ１の開始時点からの温度上昇で接着剤２０の粘度が低下し、接着剤２０は金属バンプ５１と電極パッド３１の間隙に浸透すると共に、接着剤２０に含まれる空気は放出される。Ｔ１の温度に所定時間維持する目的は、この接着剤２０の浸透と空気の放出とを充分に行わせることにある。Ｔ１に続く温度上昇により接着剤２０の硬化が始まり、温度Ｔ２に所定時間保持された時点では硬化は完了している。その時点でボンディングを終了し、ヘッド４０のヒーターの切断を行うと同時にヘッド４０を上昇して押圧を解除する。上昇したヘッド４０は徐々に温度が下がり、略元の温度に戻ったところで二個目のチップに対してボンディングを行うことになる。従って、ステップボンディング方式におけるボンディング時間は「ｔ１＋ｔ２」となる。

図１２に示されるように、ステップボンディング方式はヘッド４０を冷却する時間が必要となるため、ボンディング工程のスループットに問題があり、ボンディング工程を二つの工程に分けて行う方式が考えられる。即ち、低温ヘッド４１でボンディングを行って接着剤２０を仮硬化させ、次の工程では高温ヘッド４２でボンディングを行って接着剤２０の本硬化を行う方式である（ここでは、工程分離方式と言う）。図１３は、この工程分離方式を説明する図である。なお、図１３の符号は図１１と同一のものは同一の符号を付けている。

図１３（ａ）〜（ｃ）までは、図１１（ａ）〜（ｃ）と略同様である。即ち、ディスペンサ１０により接着剤２０を回路基板３０の電極パッド３１（図示せず）上に滴下し、予め定めた温度になっている低温ヘッド４１によりチップ５０を吸着して電極パッド３１上まで搬送し、その後位置合わせしてヘッド４１を下降・押圧する。低温ヘッド４１の所定時間の押圧により、接着剤２０は金属バンプ５１と電極パッド３１の間隙への浸透と接着剤２０に含まれる空気の放出、さらにある程度の硬化を進行させ半硬化の状態になるようにする。接着剤２０の半硬化により、チップ５０は電極パッド３１に仮留め（仮固定）される状態になる。

低温ヘッド４１の所定時間押圧後、低温ヘッド４１を上昇させ押圧を解除する。チップ５０を仮留めした回路基板３０を次工程に搬送し、高温ヘッド４２でチップ５０を所定時間押圧する。高温ヘッド４２は半硬化状態にある接着剤２０を本硬化させる。接着剤２０の硬化完了後高温ヘッド４２を上昇させ加熱押圧を解除する。（図１３（ｄ）〜（ｈ））。

図１４は、工程分離方式の温度プロファイルと荷重プロファイルを示したものである。図１４に示されるように、時間ｔ’１で低温ヘッド４１によりチップ５０は温度Ｔ’１、荷重Ｐ１で押圧され、搬送中の時間ｔ’２は温度、荷重共に解除された状態にある。そして、時間ｔ’３で高温ヘッド４２によりチップ５０は温度Ｔ’２、荷重Ｐ１で押圧される。

工程分離方式はヘッドを低温用と高温用に使い分けることにより、ステップボンディング方式のようにヘッドを冷却する時間を要しないが、次工程への搬送時間を要する。

熱圧着接合方式とは異なる金属共晶接合方式のボンディングの具体的な方法としては、半導体素子上に加熱された重錘を載置して半田バンプを変形させ、続いて近赤外腺照射装置により赤外腺を照射して半田バンプを溶融する技術が知られている（特許文献１）。

また、上記の熱圧着接合方式や金属共晶接合方式の他に超音波による接合方法や異方性導電材料を用いた方法が知られている（特許文献２）。
特開平１１−２６０８５９号公報 特開２００５−８６１４５号公報

上述したように、熱圧着接合方式におけるステップボンディング方式ではヘッドを冷却する時間を必要とし、生産効率が悪い、という問題がある。例えば、ステップボンディング方式におけるボンディング時間は２０〜３０秒（内、ヘッドの冷却時間は１０〜２０秒）を要し、ヘッドの冷却時間の占める割合は大きい。

この問題を改善する工程分離方式は搬送に多少の時間を要するがヘッドの冷却を不要にでき、ボンディング時間は大幅に改善される。しかし、チップ５０の仮留めが次工程に送る搬送中に外れる場合があり、接続信頼性が低下する、という問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みて、短時間のボンディングでありながら接続信頼性の高いボンディング装置およびボンディング方法を提供することを目的とする。

本発明のボンディング装置は、低温ヘッド、高温ヘッド、第１加熱押圧手段および第２加熱押圧手段から構成する。

低温ヘッドは第１の温度に加熱され、高温ヘッドは第２の温度に加熱される。そして、第１加熱押圧手段は、接着剤が塗布された回路基板の電極パッドに、チップ上に形成した金属バンプを当接させ、低温ヘッドによりチップを押圧する。第２加熱押圧手段は、第１加熱押圧手段における押圧を維持しながら低温ヘッドから高温ヘッドに切り換え、高温ヘッドにより押圧する。

即ち、低温ヘッドでチップを加熱押圧し、押圧を解除することなく高温ヘッドで加熱押圧を行って接着剤を硬化させる。低温ヘッドでの加熱押圧は接着剤にボイドを発生させることなく、しかも接着剤を回路基板の電極パッドとチップの金属バンプの間隙に充分に浸透させ、高温ヘッドでの加熱押圧は接着剤の硬化を行う。

本発明は、異なる温度にそれぞれ加熱したヘッドを切り換えて用いるようにしたため、ヘッドの温度を冷却させることが不要となり、ボンディング時間の短縮を図ることができる。また、チップを押圧しながらヘッドを切り換えるようにしたため、位置合わせしたチップが動くことなく接着剤を硬化させるので、接続信頼性の高いボンディングが得られる。

本発明のボンディング方法およびボンディング装置についての実施形態１〜４を図１〜図１０を用いて説明する。
（実施形態その１）
実施形態その１は、低温ヘッドと高温ヘッドを同軸上で上下させて加熱押圧する例で、図１〜図４を用いて説明する。

図１は、実施形態その１のボンディング方法の概要を示すもので、低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０は内部にヒーターを備え、それぞれの設定温度に加熱されている。また、低温ヘッド２１０は先端でチップ５０を真空吸着するため中空構造としている。

図１（ａ）は低温ヘッド２１０がチップ載置台（図示せず）上に置かれたチップ５０を金属バンプ５１を下方に向けて背面から真空吸着し、回路基板３０に形成した電極パッド３１（図示せず）上にチップ５０を搬送してきた状態を示している。電極パッド３１には接着剤２０が塗布されており、この低温ヘッド２１０のヘッド位置で電極パッド３１とチップ５０の金属バンプ５１との位置合わせを行う。位置合わせは例えば赤外線カメラ等を用いた従来技術で行われる。

位置合わせ終了後、低温ヘッド２１０を下降させチップ５０を加熱押圧する。電極パッド３１上の接着剤２０は、チップ５０の下降押圧により電極パッド３１と金属バンプ５１の間隙内に展延する。さらに、低温ヘッド２１０の加熱温度がチップ５０を介して接着剤２０に伝熱され、接着剤２０の粘度が低下して電極パッド３１と金属バンプ５１の間隙を浸透し充填する（図１（ｂ））。

所定時間を経て高温ヘッド２２０を下降させる。高温ヘッド２２０の中央部は上下に貫通した開口部を形成しており、低温ヘッド２１０をこの開口部を通しながら下降しチップ５０に到達する。高温ヘッド２２０がチップ５０に到達し、押圧すると同時に真空吸着を切断し低温ヘッド２１０を上昇させる。即ち、チップ５０は押圧された状態で低温ヘッド２１０から高温ヘッド２２０に切り替わることになる。切り替わった高温ヘッド２２０でチップ５０の加熱押圧を行う。接着剤２０は高温ヘッド２２０の熱がチップ５０を介して伝熱され、硬化が進行する（図１（ｃ）、図１（ｄ））。

所定時間の高温ヘッド２２０の加熱押圧後、高温ヘッド２２０を上昇させチップ５０に対する加熱押圧を解除する。高温ヘッド２２０は先の開口部に低温ヘッド２１０を通しながら上昇し、所定位置で停止する。チップ５０の金属バンプ５１は電極パッド３１と圧接された状態で接着剤２０より固着される（図１（ｅ））。

上記の図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０の二つのヘッドを用いるのでステップボンディング方式のようにヘッドの冷却をする必要がない。また、チップ５０は押圧された状態で低温ヘッド２１０から高温ヘッド２２０に切り替るので、工程分離方式のようにヘッド切り替えための搬送途中で仮留めした金属バンプ５１が電極パッド３１から外れることがなく、信頼性の高い接続が得られる。

図２は、図１に示したボンディングを行うボンディング装置の構成例である。ボンディング装置１００は、ボンダー部２００と制御部３００とから成る。

ボンダー部２００は、低温ヘッド２１０、高温ヘッド２２０、ディスペンサ２３０、ＸＹテーブル２４０、そして低温ヘッド２１０および高温ヘッド２２０を上下可動と所定荷重で押圧するシリンダ２１１、２２１、さらにディスペンサ２３０を上下可動するシリンダ２３１から成る（チップ５０を載置するチップ載置台は図示せず）。

低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０は図１で説明したように、それぞれの設定温度で加熱され、高温ヘッド２２０は中央に開口部を有し、この開口部に低温ヘッド２１０を通して上下可動する。

ディスペンサ２３０はシリンダ２３１により下降し、ＸＹテーブル２４０と協動して回路基板３０の電極パッド３１上に接着剤２０を塗布する。接着剤２０の塗布後はシリンダ２３１により上昇して所定位置で停止し、待機する。

ＸＹテーブル２４０は、上記の接着剤２０の塗布の他に、例えば赤外線カメラ（図示せず）と協動してチップ５０と回路基板３０との位置合わせを行う。

制御部３００はボンダー部２００の各構成要素を制御するもので、全体の制御を行うＣＰＵ（Central Processor Unit）３１０、ボンディングプログラム３３０の実行を行う主メモリ３２０、ボンダー部２００の各構成要素に対して制御信号を出力して制御を行う制御部群（低温ヘッド制御部３４０、高温ヘッド制御部３５０、ディスペンサ制御部３６０、ＸＹテーブル制御部３７０）およびボンディングデータ記憶部３８０から成る。

ボンディングデータ記憶部３８０にはＣＡＤデータから抽出した電極パッド３１の寸法や位置、搭載するチップ５０の順序や寸法等のデータが格納されている。

次にボンディングプログラム３３０の処理フローについて図３を用いて説明する。図３において、まず回路基板３０上の電極パッド３１の部分に接着剤２０の塗布を行う。接着剤２０の塗布は、ボンディングデータ記憶部３８０から電極パッド３１のデータを取り出し、電極パッド３１に対応した塗布パターン（予め、ボンディングデータ記憶部３８０に記憶されているものとする）によりディスペンサ制御部３６０とＸＹテーブル制御部３７０を介して電極パッド３１上に接着剤２０を塗布する。回路基板３０上に複数個のチップ５０をボンディングするのであれば、複数個分の塗布を行う（Ｓ１００）。

接着剤２０の塗布が終了した後、低温ヘッド２１０をチップ載置台まで移動し、１個目のチップ５０の背面を真空吸着する。そして、１個目のチップ５０に対するボンディング位置の電極パッド３１まで移動し、金属バンプ５１を電極パッド３１に位置合わせし、低温ヘッド２１０を下降させて電極パッド３１上にチップ５０を載置する（Ｓ１１０、Ｓ１２０）。

低温ヘッド２１０によりチップ５０を上方から所定時間押圧する。この間に接着剤２０は金属バンプ５１と電極パッド３１の間を充填すると共に接着剤２０中の空気の放出を行う（Ｓ１３０、Ｓ１４０）。

所定時間押圧の後に高温ヘッド２２０を下降し、高温ヘッド２２０がチップ５０に到達したら真低温ヘッド２１０の空吸着を切断し、低温ヘッド２１０を上昇させる。高温ヘッド２２０はこのまま（下降した状態のまま）チップ５０を押圧する。高温ヘッド２２０の熱により接着剤２０は硬化する（Ｓ１５０−Ｓ１７０）。

高温ヘッド２２０による所定時間の加熱押圧後、高温ヘッド２２０を上昇させ、チップ５０を加熱と押圧からリリースする（Ｓ１８０）。

１個目のチップ５０に対するボンディングを終了し、２個目のチップに対しＳ１１０から同様の処理を行う。全てのチップのボンディングを行い終了する。

本発明の温度プロファイルと荷重プロファイルの例を図４に示す。図４は、図１２または図１４に対応して描いたもので、温度プロファイルＴ（実線）は低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０によりチップ５０にかける温度を、荷重プロファイルＰ（点線）は低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０により押圧によってチップ５０にかける荷重を経過時間に対して示した。時間ｔ”１は低温ヘッド２１０によるボンディング時間、時間ｔ”２は高温ヘッド２２０によるボンディング時間である。

温度プロファイルＴは時間ｔ“１の間低温ヘッド２１０でＴ”１の温度が印加され、続いて時間ｔ”２の間高温ヘッド２２０でＴ”２の温度が印加される、ことを示している。ヘッドの加熱温度は接着剤２０の特性に依存するが、Ｔ”１は例えば１００〜１８０℃であり、Ｔ”２は２００〜２５０℃である。

荷重プロファイルＰは、時間ｔ”１の間Ｐ１が、時間ｔ”２の初めにおいて低温ヘッド２１０と高温ヘッド２２０が切り替わるとき荷重はＰ２に短時間増加するが低温ヘッド２１０のリリース後は再びＰ１に戻り押圧されることを示している。Ｐ１の荷重は、数十ｇ／バンプである。

ボンディング時間は、例えばｔ”１で数秒、ｔ”２は凡そ１０秒で、「ｔ”１＋ｔ”２」がボンディング時間（十数秒）ということになる。前述した従来技術のボンディング時間と比較してヘッドの冷却時間や次工程への搬送時間を不要とすることからボンディング時間の短縮化が図れる。

また、低温ヘッド２１０から高温ヘッド２２０への切換は、押圧しながら行うので切換時に金属バンプ５１が電極パッド３１から外れることがなく信頼性の高い接続が得られる。
（実施形態その２）
実施形態その２は、低温ヘッドと高温ヘッドを左右から交互に加熱押圧する例で、図５と図６を用いてボンディング方法の概要を説明する。なお、図５と図６では、工程毎に側面から見た図と上方から見た図を一組として説明する。

実施形態その２においても低温ヘッド５００と高温ヘッド５１０は実施形態その１と同様に内部にヒーターを備え、それぞれ設定温度に加熱されている。図５（ａ）に示すように、低温ヘッド５００は側面から見るとＬ字型であり、チップ５０を真空吸着するため中空構造としている。図５（ａ）は、低温ヘッド５００がチップ５０を金属バンプ５１を下方に向けて背面から真空吸着し、電極パッド３１上にチップ５０を搬送してきた状態を示している。また、回路基板３０上の電極パッド３１（図示せず）には接着剤２０が塗布されており、この低温ヘッド５００の位置で電極パッド３１とチップ５０の金属バンプ５１との位置合わせを行う。

位置合わせが終わった段階で低温ヘッド５００を下降しチップ５０を押圧する。図５（ｂ）は低温ヘッド５００がチップ５０を加熱押圧している状態を示している。また、次に説明する高温ヘッド５１０は図に示す位置で待機状態にある。高温ヘッド５１０は図５（ｂ）に示されるように側面はＬ字型であり、ヘッドの中央には低温ヘッド５００のヘッド部の形状に合わせて上下に貫通する「コ」字型の凹部を形成している。

低温ヘッド５００で所定時間の加熱押圧を行った後に高温ヘッド５１０が低温ヘッド５００の真上に移動し、続いて高温ヘッド５１０の凹部に低温ヘッド５００を通しながら下降する。図６（ｃ）は高温ヘッド５１０が低温ヘッド５００を通して下降し、チップ５０に到達した状態を示している。

高温ヘッド５１０がチップ５０に到達すると同時に低温ヘッド５００は上昇を行う。低温ヘッド５００は高温ヘッド５１０の凹部を通って上昇し、所定の待機位置（例えば、図示しないチップ載置台の上方位置）に移動する。高温ヘッド５１０はチップ５０を加熱押圧し、接着剤２０を硬化する。所定時間の加熱押圧が終了すると、高温ヘッド５１０は上昇してチップ５０に対する加熱押圧をリリースし、所定の位置に移動する。図６（ｄ）は、低温ヘッド５００が上昇し、高温ヘッド５１０がチップ５０加熱押圧している状態を示している。

ボンディング装置の構成、およびその処理フローは実施形態その１と同様であるので説明は省略する。

実施形態その２においても、チップ５０を押圧しながら低温ヘッド６１０から高温ヘッド６２０に切り換えることができ、ボンディングの短時間化、高信頼化を図ることができる。
（実施形態その３）
実施形態その１と２では低温ヘッドがチップ載置台からチップ５０を吸着してピックアップし電極パッドまで移動して位置合わせを行い、その後加熱押圧するものであったが、実施形態その３ではチップ５０のピックアップから位置合わせ迄を吸着ヘッドで行い、低温ヘッドは加熱押圧のみを行う機構とする例である。実施形態その３を図７と図８を用いて説明するが、実施形態その２と同様に工程毎に側面から見た図と上方から見た図を一組として説明する。

実施形態その３においても低温ヘッド６１０と高温ヘッド６２０は内部にヒーターを備え、それぞれ設定温度に加熱されている。そして、低温ヘッド６１０はヘッドの中央に吸着ヘッド６００の形状に合わせて凹部を形成し、高温ヘッド６２０は実施形態その２と同一の形状である。

図７（ａ）は、吸着ヘッド６００がチップ５０を金属バンプ５１を下方に向けて背面から真空吸着し、電極パッド３１上にチップ５０を搬送してきた状態を示している。また、回路基板３０上の電極パッド３１（図示せず）には接着剤２０が塗布されており、この吸着ヘッド６００の位置で電極パッド３１とチップ５０の金属バンプ５１との位置合わせを行う。低温ヘッド６１０は待機状態にある。

位置合わせが終わった段階で吸着ヘッド６００を下降し金属バンプ５１を電極パッド３１に当接する。続いて低温ヘッド６１０を左方から移動させ低温ヘッド６１０の凹部に吸着ヘッド６００が入った後に下降し、チップ５０を押圧する。この押圧により、低温ヘッド６１０の熱がチップ５０を介して伝熱される。高温ヘッド６２０は待機の状態にある（図７（ｂ））。

低温ヘッド６１０で所定時間の加熱押圧を行った後に高温ヘッド６２０が低温ヘッド６１０の真上に移動し、続いて高温ヘッド６２０の凹部に低温ヘッド６１０を通しながら下降する。図８（ｃ）は高温ヘッド６２０が低温ヘッド６１０を通して下降し、チップ５０に到達した状態を示している。

高温ヘッド６２０がチップ５０に到達すると同時に低温ヘッド６１０は真空吸着を切断し上昇を行う。低温ヘッド６１０は実施形態その２と同様に高温ヘッド５１０凹部を通って上昇し、所定の待機位置に移動する。高温ヘッド６２０はチップ５０を加熱押圧して接着剤２０を硬化し、所定時間の加熱押圧が終了すると待機位置に移動する。図８（ｄ）は、低温ヘッド６１０が上昇し、高温ヘッド６２０がチップ５０加熱押圧している状態を示している。

ボンディング装置の構成、およびその処理フローは実施形態その１と同様であるので説明は省略する。

実施形態その３では、チップ５０をピックアップし位置合わせする吸着ヘッド６００を専用に設けたので低温ヘッド６１０は加熱押圧のみとすることができ、ボンディング装置としての構成要素は増えるが機能的にはシンプルになる。

また、実施形態その３でも、チップ５０を押圧しながら低温ヘッド６１０から高温ヘッド６２０に切り換えることができ、これによってボンディングの短時間化、高信頼化を図ることができる。
（実施形態その４）
実施形態その１〜３ではチップ５０に対する加熱押圧を低温ヘッドおよび高温ヘッドで行うものであったが、実施形態その４ではウェイトと低温ヘッド（又は高温ヘッド）とで押圧を行い、低温ヘッドと高温ヘッドの切り替え時はウェイトのみによって押圧する例である。図９と図１０を用いて説明する。

ウェイト７００は、図９に示すように低温ヘッド７１０および高温ヘッド７２０と連結できる構造になっており、中央部にチップを真空吸着する貫通孔を形成する。低温ヘッド７１０も中央部に貫通孔を形成し、ウェイト７００と連結したときに両者の貫通孔は連続し、チップを真空吸着することができる。低温ヘッド７１０と高温ヘッド７２０は実施形態１〜３と同様に内部にヒーターを備え、それぞれ設定温度に加熱されている。

図９（ａ）は、低温ヘッド７１０がウェイト７００と連結し、チップ５０を金属バンプ５１を下方に向けて背面から真空吸着し、電極パッド３１上にチップ５０を搬送してきた状態を示している（チップ５０を吸着した状態では、上から低温ヘッド７１０、ウェイト７００、チップ５０の順である）。また、回路基板３０上の電極パッド３１（図示せず）には接着剤２０が塗布されており、この位置で連結した低温ヘッド７１０とウェイト７００は吸着したチップ５０と回路基板３０との位置合わせを行う。

位置合わせが終わった段階で連結した低温ヘッド７１０とウェイト７００を下降し、チップ５０を押圧する。この押圧により、低温ヘッド７１０の熱がチップ５０を介して伝熱される（図９（ｂ））。

所定時間の押圧後、真空吸着を切断し、低温ヘッド７１０を上昇する。低温ヘッド７１０の上昇によりチップ５０への押圧はウェイト７００のみの荷重となる（図９（ｃ））。

続いて、高温ヘッド７２０をウェイト７００上に移動し、下降してウェイト７００と連結する。チップ５０はこの時点で、ウェイト７００と高温ヘッド７２０のにより押圧されることになる。同時に、高温ヘッド７２０の熱がウェイト７００とチップ５０を介して伝達され、接着剤２０の硬化が行われる（図９（ｄ）、図９（ｅ））。

所定時間、高温ヘッド７２０とウェイト７００による加熱押圧がなされた後に、高温ヘッド７２０とウェイト７００は連結した状態で上昇する。これにより、チップ５０は加熱と押圧からリリースされたことになる（図９（ｆ））。

高温ヘッド７２０とウェイト７００が連結した状態で、ウェイト冷却台まで移動し、高温ヘッド７２０をウェイト７００から連結を切り離す（図１０（ｇ）、図１０（ｈ））。

ウェイト７００はウェイト冷却台で冷却が行われ、所定時間を経て低温ヘッド７１０をウェイト７００と連結させる。以降は低温ヘッド７１０とウェイト７００が連結した状態で次のチップ５０のボンディングのためにチップ載置台まで移動することになる（図１０（ｉ）〜図１０（ｋ））。

図１０（ｉ）でウェイト７００を冷却したが、例えばウェイト７００を複数個用意しておくようにしてもよい。そのようにすることにより、ウェイト７００を順番に使用することでウェイトの冷却時間を不要とすることができる。

実施形態その４でも、チップ５０を押圧しながら低温ヘッド７１０から高温ヘッド７２０に切り換えることができ、これによってボンディングの短時間化、高信頼化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態を説明した。実施形態では熱圧着接合方式について例を説明したが、金属共晶接合方式にも適用できる。また、本発明は半導体のフリップチップの他に金属バンプを形成したチップ部品に適用できる。

本発明のボンディング方法例（実施形態その１）である。 本発明のボンディング装置の構成例（実施形態その１）である。 本発明のボンディング装置の処理フロー例（実施形態その1）である。 本発明のボンディング装置のプロファイル例（実施形態その１）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その２）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その２）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その３）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その３）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その４）である。 本発明のボンディング方法例（実施形態その４）である。 従来のボンディング方法例（その１）である。 従来のボンディング方法のプロファイル例（その１）である。 従来のボンディング方法例（その２）である。 従来のボンディング方法のプロファイル例（その２）である。

符号の説明

１０ ディスペンサ
２０ 接着剤
３０ 回路基板
３１ 電極パッド
４０ ヘッド
４１ 低温ヘッド
４２ 高温ヘッド
５０ チップ
５１ 金属バンプ
６０ 搬送ベルト
１００ ボンディング装置
２００ ボンダー部
２１０ 低温ヘッド
２１１ シリンダ（低温ヘッド用）
２２０ 高温ヘッド
２２１ シリンダ（高温ヘッド用）
２３０ ディスペンサ
２３１ シリンダ（ディスペンサ用）
２４０ ＸＹテーブル
３００ 制御部
３１０ ＣＰＵ
３２０ 主メモリ
３３０ ボンディングプログラム
３４０ 低温ヘッド制御部
３５０ 高温ヘッド制御部
３６０ ディスペンサ制御部
３７０ ＸＹテーブル制御部
３８０ ボンディングデータ記憶部
５００ 低温ヘッド
５１０ 高温ヘッド
６００ 吸着ヘッド
６１０ 低温ヘッド
６２０ 高温ヘッド
７００ ウェイト
７１０ 低温ヘッド
７２０ 高温ヘッド

Claims (8)

1. 第１の温度に加熱した低温ヘッドと、
   第２の温度に加熱した高温ヘッドと、
   接着剤が塗布された回路基板の電極パッドに、チップ上に形成した金属バンプを当接させ、前記低温ヘッドにより該チップを押圧する第１加熱押圧手段と、
   前記押圧を維持しながら前記低温ヘッドから前記高温ヘッドに切り換え、該高温ヘッドにより押圧する第２加熱押圧手段と、
   を備えることを特徴とするボンディング装置。
2. 第１の温度に加熱した低温ヘッドと、
   第２の温度に加熱した高温ヘッドと、
   所定の重量のウェイトと、
   接着剤が塗布された回路基板の電極パッドに、チップ上に形成した金属バンプを当接させ、前記低温ヘッドに前記ウェイトを連結して前記チップ上に載置して該チップを押圧する第１加熱押圧手段と、
   前記低温ヘッドと前記ウェイトとの連結を解除し、前記チップ上に載置された該ウェイトに前記高温ヘッドを連結して該チップを押圧する第２加熱押圧手段と
   を備えることを特徴とするボンディング装置。
3. 前記第２の温度は前記第１の温度より高い温度である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング装置。
4. 前記接着剤は熱硬化型の樹脂である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のボンディング装置。
5. 回路基板の電極パッドに接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記電極パッドに、チップ上に形成した金属バンプを当接するチップ配置工程と、
   第１の温度に加熱した低温ヘッドにより前記チップを押圧する第１加熱押圧工程と、
   前記押圧を維持しながら、前記低温ヘッドから第２の温度に加熱した高温ヘッドに切り換えて押圧を行う第２加熱押圧工程と
   を有することを特徴とするボンディング方法。
6. 回路基板の電極パッドに接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記電極パッドに、チップ上に形成した金属バンプを当接するチップ配置工程と、
   第１の温度に加熱した低温ヘッドに所定重量のウェイトを連結して前記チップ上に載置して該チップを押圧する第１加熱押圧工程と、
   前記低温ヘッドと前記ウェイトとの連結を解除し、前記チップ上に載置された該ウェイトに前記高温ヘッドを連結して該チップを押圧する第２加熱押圧工程と
   を有することを特徴とするボンディング方法。
7. 前記第２の温度は前記第１の温度より高い温度である
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のボンディング方法。
8. 前記接着剤は熱硬化型の樹脂である
   ことを特徴とする請求項５乃至請求項７に記載のボンディング方法。

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