JP6905105B2

JP6905105B2 - Nitrogen atmosphere laser bonding equipment

Info

Publication number: JP6905105B2
Application number: JP2020012475A
Authority: JP
Inventors: ヨンスンコ; グンシクアン
Original assignee: Protec Co Ltd Korea
Current assignee: Protec Co Ltd Korea
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2020-01-29
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2040-01-29
Also published as: KR20200093936A; KR102208069B1; TW202032741A; TWI711143B; JP2020123722A

Description

本発明は、窒素雰囲気レーザーボンディング装置に係り、さらに詳細には、不活性ガスの一つである窒素ガスを用いて形成された窒素雰囲気中でレーザー光をチップに照射してボンディングする窒素雰囲気レーザーボンディング装置に関する。 The present invention relates to a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus, and more specifically, a nitrogen atmosphere laser that irradiates a chip with a laser beam to bond in a nitrogen atmosphere formed by using nitrogen gas, which is one of the inert gases. Regarding bonding equipment.

半導体チップボンディング装置は、ウェハー上に形成された半導体チップ、またはウェハー上で切断されてブルーシート（ｂｌｕｅｓｈｅｅｔ）と呼ばれる粘着性フィルムに付着している半導体チップをピックアップして、次の工程に使用するためのリードフレームや基板などのターゲットに移して付着させる装置である。 The semiconductor chip bonding apparatus picks up a semiconductor chip formed on a wafer or a semiconductor chip cut on a wafer and attached to an adhesive film called a blue sheet, and is used in the next step. It is a device that transfers and attaches to a target such as a lead frame or substrate.

このような半導体チップボンディング装置は、一般に、熱処理過程の一つであるリフロー工程を含む。リフロー工程は、ターゲットに移された半導体チップに熱を加えて半導体チップの接続部とターゲットの接続部とが互いにボンディングされるようにする工程である。このような一般的リフロー工程は、時間が多くかかり、半導体チップ自体の温度が過度に上昇するという問題点がある。場合によっては、リフロー工程によって半導体チップが熱損傷することもある。 Such a semiconductor chip bonding apparatus generally includes a reflow process, which is one of the heat treatment processes. The reflow step is a step of applying heat to the semiconductor chip transferred to the target so that the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the target are bonded to each other. Such a general reflow process has a problem that it takes a lot of time and the temperature of the semiconductor chip itself rises excessively. In some cases, the reflow process may cause thermal damage to the semiconductor chip.

かかる問題点を解決するために、半導体チップ自体の温度は、あまり高くなく、半導体チップの半田ポンプまたは半田ボールの温度を急速に上げてターゲットにボンディングすることができるレーザーボンディングが開発されている。 In order to solve this problem, laser bonding has been developed in which the temperature of the semiconductor chip itself is not so high and the temperature of the solder pump or solder ball of the semiconductor chip can be rapidly increased to bond to the target.

一方、このようなボンディングが空気中で行われると、酸化による様々な問題が発生するおそれがある。酸素雰囲気中で溶融された半田は、表面張力が低くて絶対的な接合強度が低く、結合部位に空隙（Ｖｏｉｄ）が形成されて接合不良問題を発生させる恐れがある。また、酸化は、半導体チップとＰＣＢ（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）などの周辺構成に汚染を発生させる。このような汚染により追加のクリーニング工程が必要とされることもある。結果的に、空気中で行われるレーザーボンディングは、低いボンディング品質を持つという問題点がある。 On the other hand, if such bonding is performed in air, various problems due to oxidation may occur. The solder melted in an oxygen atmosphere has a low surface tension and a low absolute bonding strength, and voids may be formed at the bonding site to cause a bonding failure problem. Oxidation also causes contamination of semiconductor chips and peripheral configurations such as PCBs (Printed Circuit Boards). Such contamination may require additional cleaning steps. As a result, laser bonding performed in air has a problem of having low bonding quality.

かかる問題点を解決するために、真空状態でボンディングを行うことがよい。しかし、真空状態で工程を行うには、真空ポンプ及びクリーニングルームなどの追加設備が必要であるため、コストが高くかかるという問題がある。よって、不活性ガスの一つである窒素ガスを用いた窒素雰囲気の下でレーザーボンディングを行うことが効果的である。 In order to solve such a problem, it is preferable to perform bonding in a vacuum state. However, in order to carry out the process in a vacuum state, additional equipment such as a vacuum pump and a cleaning room is required, so that there is a problem that the cost is high. Therefore, it is effective to perform laser bonding in a nitrogen atmosphere using nitrogen gas, which is one of the inert gases.

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は、窒素雰囲気中で半導体チップの半田バンプまたは半田ボールを速く加熱して半導体チップをターゲットにボンディングすることができる窒素雰囲気レーザーボンディング装置を提供する。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is a nitrogen atmosphere in which a solder bump or a solder ball of a semiconductor chip can be rapidly heated in a nitrogen atmosphere to bond the semiconductor chip to a target. A laser bonding apparatus is provided.

上記の目的を達成するために、本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、複数の半導体チップが配置されたターゲットが取り付けられるターゲット取付ユニットと、前記ターゲット取付ユニットに取り付けられた前記ターゲットに配置された複数の半導体チップが前記ターゲットにボンディングできるように前記複数の半導体チップにレーザー光を照射するレーザーヘッドと、前記ターゲット取付ユニットの周囲に配置される伝達部材、及び前記ターゲット取付ユニットに取り付けられたターゲットへ窒素ガスを供給するように前記伝達部材に形成される窒素排出口を備える窒素供給ユニットとを含み、前記窒素供給ユニットの伝達部材は、前記ターゲットの上側に配置される板状の伝達プレートと、前記ターゲットに配置された複数の半導体チップに対応する位置で前記伝達プレートを貫通するように形成される複数の透過口と、前記窒素ガスが前記複数の透過口に分配されるように前記伝達プレートに形成される供給流路とを含み、前記窒素供給ユニットの窒素排出口は、複数設けられ、前記供給流路とそれぞれ連結されて前記複数の透過口にそれぞれ形成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention is arranged on a target mounting unit on which a target on which a plurality of semiconductor chips are arranged is mounted and on the target mounted on the target mounting unit. A laser head that irradiates the plurality of semiconductor chips with laser light so that the plurality of semiconductor chips can be bonded to the target, a transmission member arranged around the target mounting unit, and mounted on the target mounting unit. look including a nitrogen supply unit with a nitrogen outlet is formed in the transmission member so as to supply nitrogen gas to the target, the transmission member of the nitrogen supply unit, a plate-shaped transmission which is arranged on the upper side of the target The plate, a plurality of permeation ports formed so as to penetrate the transmission plate at positions corresponding to the plurality of semiconductor chips arranged on the target, and the nitrogen gas so as to be distributed to the plurality of permeation ports. A plurality of nitrogen discharge ports of the nitrogen supply unit are provided, including a supply flow path formed in the transmission plate, and each of the nitrogen discharge ports is connected to the supply flow path and formed in each of the plurality of permeation ports. And.

本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、窒素雰囲気下でボンディングを行うことができるので、酸化により発生する問題を遮断し、高い品質と信頼性を有するボンディング工程を可能にするという利点がある。 Since the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention can perform bonding in a nitrogen atmosphere, it has an advantage of blocking problems caused by oxidation and enabling a bonding process having high quality and reliability.

また、半導体チップボンディング過程で半導体チップ自体の温度を大きく上昇させないので、半導体チップの損傷または熱膨張により発生するおそれのある問題を解決するという効果がある。 Further, since the temperature of the semiconductor chip itself is not significantly raised in the semiconductor chip bonding process, there is an effect of solving a problem that may occur due to damage or thermal expansion of the semiconductor chip.

本発明の第１実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図である。It is a perspective view of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図である。It is a perspective view of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図２に示された窒素雰囲気レーザーボンディング装置のIII−III線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the line III-III of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus shown in FIG. 本発明の第３実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図である。It is a perspective view of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置について説明する。 Hereinafter, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、図１を参照して、本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の第１実施形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図である。 First, a first embodiment of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view of a nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図１を参照すると、本実施形態の窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、ターゲット取付ユニット１００、レーザーヘッド２００及び窒素供給ユニット３００を含んでなる。 Referring to FIG. 1, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of this embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 300.

ターゲット取付ユニット１００は、複数の半導体チップが配置されたターゲットを移送し固定する構成である。本実施形態のターゲットは、半導体チップがボンディングできる様々な物体をすべて含む。このようなターゲットの例として、ＰＣＢ（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）などの基板を挙げることができる。半導体チップは、ターゲット上にプレボンディングなどの方式で配置できる。ここで、プレボンディングとは、半導体チップに形成された半田バンプなどの接続部とターゲットパッドなどの接続部を完全にボンディングする前に、粘着性物質を用いて半導体チップとターゲットを仮接するボンディング過程をいう。 The target mounting unit 100 has a configuration in which a target on which a plurality of semiconductor chips are arranged is transferred and fixed. The target of this embodiment includes all various objects to which the semiconductor chip can be bonded. An example of such a target is a substrate such as a PCB (Printed Circuit Board). The semiconductor chip can be placed on the target by a method such as prebonding. Here, prebonding is a bonding process in which a semiconductor chip and a target are temporarily contacted with an adhesive substance before completely bonding a connection portion such as a solder bump formed on the semiconductor chip and a connection portion such as a target pad. To say.

ターゲット取付ユニット１００は、別途の装置で搬入されるターゲットを、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置へ移送する。ターゲット取付ユニット１００は、移送されたターゲットをレーザーヘッド２００の下部に固定させる。ターゲット取付ユニット１００は真空吸着などの方式でターゲットを固定する。 The target mounting unit 100 transfers the target carried in by a separate device to the nitrogen atmosphere laser bonding device according to the present embodiment. The target mounting unit 100 fixes the transferred target to the lower part of the laser head 200. The target mounting unit 100 fixes the target by a method such as vacuum suction.

レーザーヘッド２００は、ターゲットにプレボンディングされた複数の半導体チップをターゲットに接着させる。レーザーヘッド２００は、レーザー光を生成する光源を含む。レーザーヘッド２００の光源で生成されたレーザー光が半導体チップに伝達され、このレーザー光が半導体チップとターゲットをボンディングさせる。本実施形態の場合、レーザーヘッド２００は、赤外線カメラ、高さセンサー及びビジョンカメラを含む。レーザーヘッド２００の赤外線カメラは、半導体チップの温度を測定するようにレーザーヘッド２００に設置される。高さセンサーは、レーザーヘッド２００と半導体チップとの距離を測定する。ビジョンカメラは、半導体チップとレーザーヘッド２００の整列状態を検査する。 The laser head 200 adheres a plurality of semiconductor chips prebonded to the target to the target. The laser head 200 includes a light source that produces a laser beam. The laser light generated by the light source of the laser head 200 is transmitted to the semiconductor chip, and this laser light bonds the semiconductor chip and the target. In the case of this embodiment, the laser head 200 includes an infrared camera, a height sensor and a vision camera. The infrared camera of the laser head 200 is installed in the laser head 200 so as to measure the temperature of the semiconductor chip. The height sensor measures the distance between the laser head 200 and the semiconductor chip. The vision camera inspects the alignment state of the semiconductor chip and the laser head 200.

図１を参照すると、窒素供給ユニット３００は、伝達部材３１０、窒素排出口３２０及びガス調節部３３０を含む。 Referring to FIG. 1, the nitrogen supply unit 300 includes a transmission member 310, a nitrogen outlet 320 and a gas regulating unit 330.

伝達部材３１０は、伝達フレーム３１１、透明部材３１２及び供給流路３１３を含む。 The transmission member 310 includes a transmission frame 311 and a transparent member 312 and a supply flow path 313.

伝達フレーム３１１は、ターゲットを覆うことができように形成される。伝達フレーム３１１は、レーザーヘッド２００に対向する中央部分が開放された形状に形成される。伝達フレーム３１１は、ターゲットと類似する大きさに製作でき、場合によっては、ターゲットよりも大きく製作されることも可能である。図１を参照すると、本実施形態の場合は、伝達フレーム３１１がターゲットよりも大きく製作される。伝達フレーム３１１は、レーザーヘッド２００とターゲットとの間に配置される。 The transmission frame 311 is formed so as to cover the target. The transmission frame 311 is formed in a shape in which the central portion facing the laser head 200 is open. The transmission frame 311 can be manufactured to have a size similar to that of the target, and in some cases, can be manufactured to be larger than the target. Referring to FIG. 1, in the case of the present embodiment, the transmission frame 311 is manufactured to be larger than the target. The transmission frame 311 is arranged between the laser head 200 and the target.

透明部材３１２は伝達フレーム３１１に設置される。透明部材３１２は、上述した伝達フレーム３１１の中央部分に設置される。透明部材３１２は、レーザーヘッド２００から照射されるレーザー光が、伝達フレーム３１１の下側に固定されたターゲットへ伝達されるように透明な材質で形成される。本実施形態の場合、透明部材３１２は石英（Ｑｕａｒｔｚ）で形成される。 The transparent member 312 is installed on the transmission frame 311. The transparent member 312 is installed in the central portion of the transmission frame 311 described above. The transparent member 312 is made of a transparent material so that the laser light emitted from the laser head 200 is transmitted to a target fixed under the transmission frame 311. In the case of this embodiment, the transparent member 312 is made of quartz.

供給流路３１３は伝達フレーム３１１に形成される。供給流路３１３は、窒素ガスが流れることができるように形成される。本実施形態の場合、供給流路３１３は伝達フレーム３１１の両側面に形成される。供給流路３１３は、窒素ガスが貯蔵された窒素タンクに連結される。 The supply flow path 313 is formed in the transmission frame 311. The supply flow path 313 is formed so that nitrogen gas can flow. In the case of the present embodiment, the supply flow paths 313 are formed on both side surfaces of the transmission frame 311. The supply flow path 313 is connected to a nitrogen tank in which nitrogen gas is stored.

窒素排出口３２０は、伝達フレーム３１１に形成され、上述した供給流路３１３に連結される。本実施形態の場合、窒素排出口３２０は、スリット（ｓｌｉｔ）形状に伝達フレーム３１１の両側面に形成される。窒素排出口３２０を介して供給流路３１３の窒素ガスがターゲットへ供給される。 The nitrogen discharge port 320 is formed in the transmission frame 311 and is connected to the supply flow path 313 described above. In the case of the present embodiment, the nitrogen discharge port 320 is formed on both side surfaces of the transmission frame 311 in a slit shape. Nitrogen gas in the supply flow path 313 is supplied to the target via the nitrogen discharge port 320.

本実施形態の場合、ガス調節部３３０は供給流路３１３の前端に設置される。ガス調節部３３０は、供給流路３１３へ伝達される窒素ガスの量を調節する。ガス調節部３３０が供給流路３１３へ供給される窒素ガスの量を調節すると、窒素排出口３２０を介してターゲットに供給される窒素ガスの量も一緒に調節される。 In the case of this embodiment, the gas adjusting unit 330 is installed at the front end of the supply flow path 313. The gas adjusting unit 330 adjusts the amount of nitrogen gas transmitted to the supply flow path 313. When the gas adjusting unit 330 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313, the amount of nitrogen gas supplied to the target via the nitrogen discharge port 320 is also adjusted.

以下、上述したように構成された第１実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described.

まず、ターゲット取付ユニット１００は、ターゲットをレーザーヘッド２００の下部へ移送する。ターゲット移送が完了すると、ターゲット取付ユニット１００は、ターゲットを真空吸着させてターゲットの位置を固定する。 First, the target mounting unit 100 transfers the target to the lower part of the laser head 200. When the target transfer is completed, the target mounting unit 100 vacuum-sucks the target to fix the position of the target.

次に、窒素供給ユニット３００がターゲットに窒素を供給してターゲットの周囲に窒素雰囲気を形成する過程について説明する。 Next, the process in which the nitrogen supply unit 300 supplies nitrogen to the target to form a nitrogen atmosphere around the target will be described.

窒素タンクに貯蔵された窒素ガスは、伝達フレーム３１１の両側面に形成された供給流路３１３へ伝達される。供給流路３１３へ伝達された窒素ガスは、窒素供給ユニット３００の窒素排出口３２０から噴射される。上述したように、窒素排出口３２０は、伝達フレーム３１１の両側面にスリット形状に形成される。窒素排出口３２０を介して噴射される窒素ガスは、ターゲットの側面方向からターゲットに向かって流れる。両側面から流入した窒素ガスは、ターゲットの中央部分に収束する。伝達フレーム３１１に設置された透明部材３１２によって、ターゲットの上側は閉鎖されるので、窒素ガスは、ターゲットが固定された方向に流れていく。これにより、ターゲットの周囲には窒素雰囲気が形成される。 The nitrogen gas stored in the nitrogen tank is transmitted to the supply flow paths 313 formed on both side surfaces of the transmission frame 311. The nitrogen gas transmitted to the supply flow path 313 is injected from the nitrogen discharge port 320 of the nitrogen supply unit 300. As described above, the nitrogen discharge port 320 is formed in a slit shape on both side surfaces of the transmission frame 311. The nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 320 flows from the side surface direction of the target toward the target. Nitrogen gas flowing in from both sides converges on the central part of the target. The transparent member 312 installed on the transmission frame 311 closes the upper side of the target, so that the nitrogen gas flows in the direction in which the target is fixed. This creates a nitrogen atmosphere around the target.

このように、ターゲットの周囲に窒素雰囲気が形成されると、レーザーヘッド２００の光源からレーザー光が照射される。レーザー光は、伝達部材３１０の透明部材３１２を透過して、レーザーヘッド２００の下側に固定されたターゲットへ伝達される。ターゲットにプレボンディングされた半導体チップにレーザー光が伝達されると、半導体チップに形成された半田バンプなどの接続部の温度が瞬間的に上昇する。これにより、半導体チップの接続部が溶融される。レーザーヘッド２００の赤外線カメラは、半導体チップの接続部を撮影して、接続部の温度が融点まで上昇するかを確認する。接続部の温度が融点以上に上昇すると、レーザーヘッド２００はレーザー光の照射を中断する。レーザー光の照射が中断されると、半導体チップの接続部の温度が瞬間的に下降し、半導体チップの接続部は瞬間的に凝固する。これにより、半導体チップの接続部とターゲットの接続部とがボンディングされる。 When the nitrogen atmosphere is formed around the target in this way, the laser beam is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light passes through the transparent member 312 of the transmission member 310 and is transmitted to the target fixed to the lower side of the laser head 200. When the laser beam is transmitted to the semiconductor chip prebonded to the target, the temperature of the connection portion such as the solder bump formed on the semiconductor chip rises instantaneously. As a result, the connection portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip to check whether the temperature of the connection portion rises to the melting point. When the temperature of the connection portion rises above the melting point, the laser head 200 interrupts the irradiation of the laser beam. When the irradiation of the laser beam is interrupted, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip drops momentarily, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. As a result, the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the target are bonded.

本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、レーザー光によるレーザーボンディングを介して半導体チップをターゲットにボンディングさせる。一般的に広く使用される熱処理工程とは異なり、レーザーボンディングは、半導体チップに形成された接続部の温度のみを迅速に上昇させることができる。本実施形態の場合、レーザーボンディングを用いて半導体チップをターゲットにボンディングさせる。これにより、半導体チップ自体の過度な温度増加により発生しうる熱損傷を効果的に防止することができる。また、半導体チップの熱膨張による半導体チップとターゲットの整列不良問題を著しく減らすことができる。 The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment bonds a semiconductor chip to a target via laser bonding using a laser beam. Unlike the commonly used heat treatment process, laser bonding can rapidly raise only the temperature of the connection formed in the semiconductor chip. In the case of this embodiment, the semiconductor chip is bonded to the target by using laser bonding. Thereby, it is possible to effectively prevent the thermal damage that may occur due to the excessive temperature increase of the semiconductor chip itself. In addition, the problem of misalignment between the semiconductor chip and the target due to thermal expansion of the semiconductor chip can be significantly reduced.

また、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の場合、ターゲットの周囲に窒素雰囲気を形成した後、レーザーボンディングを行うことができるように構成されている。窒素供給ユニット３００の窒素排出口３２０から窒素ガスが継続的に噴射されることにより、ターゲットは、周辺空気との遮断状態を維持する。窒素雰囲気が形成されると、酸素の濃度が低くなるので、ターゲットと半導体に形成された接続部の酸化問題を効果的に解決することができる。これにより、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、酸化により発生する接合部位の汚染を最小限に抑えて検査の信頼性を向上させ、接合部位に発生しうる空隙などの不良率を下げてボンディング品質を向上させる。窒素雰囲気中で溶融された半田は、一般な空気環境で溶融された半田よりも高い表面張力を有するため、半導体チップとターゲットとがさらに強く結合できる。まとめると、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、窒素雰囲気中でレーザーボンディングを行うことにより、高品質のボンディング結果物を得ることができる。 Further, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment is configured so that laser bonding can be performed after forming a nitrogen atmosphere around the target. By continuously injecting nitrogen gas from the nitrogen discharge port 320 of the nitrogen supply unit 300, the target maintains a state of being cut off from the surrounding air. When the nitrogen atmosphere is formed, the oxygen concentration becomes low, so that the problem of oxidation of the connection portion formed between the target and the semiconductor can be effectively solved. As a result, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment minimizes contamination of the joint portion generated by oxidation, improves the reliability of inspection, and reduces the defective rate of voids and the like that may occur at the joint portion. To improve the bonding quality. Since the solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a general air environment, the semiconductor chip and the target can be bonded more strongly. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can obtain a high quality bonding result by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

一方、上述したように、供給流路３１３の前端に設置されるガス調節部３３０は、供給流路３１３へ供給される窒素ガスの量を調節する。供給流路３１３へ供給される窒素ガスの量が調節されると、窒素排出口３２０を介して噴射される窒素ガスの量が調節される。その結果、ガス調節部３３０は、窒素排出口３２０から排出される窒素ガスの量を調節する。窒素ガスがターゲットに供給され始める時点で、ガス調節部３３０は窒素排出口３２０から窒素ガスが十分に噴射されるようにする。このようなガス調節部３３０の動作によって窒素ガスの濃度が急速に増加することができる。窒素ガスの濃度が十分に上昇すると、ガス調節部３３０は、窒素排出口３２０を介して噴射される窒素ガスの量が減少するように調節し、作業過程で窒素ガスの濃度が維持されるようにガス噴射量を調節する。このようなガス調節部３３０の動作によって、窒素雰囲気を迅速に形成させることができ、窒素ガスの過度な使用によるコストアップの問題を効果的に解決する。 On the other hand, as described above, the gas adjusting unit 330 installed at the front end of the supply flow path 313 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313. When the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 313 is adjusted, the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen discharge port 320 is adjusted. As a result, the gas adjusting unit 330 adjusts the amount of nitrogen gas discharged from the nitrogen discharge port 320. When the nitrogen gas starts to be supplied to the target, the gas adjusting unit 330 ensures that the nitrogen gas is sufficiently injected from the nitrogen outlet 320. By such an operation of the gas adjusting unit 330, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas rises sufficiently, the gas adjusting unit 330 adjusts so that the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 320 decreases, so that the concentration of nitrogen gas is maintained during the work process. Adjust the gas injection amount. By such an operation of the gas adjusting unit 330, a nitrogen atmosphere can be formed quickly, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas can be effectively solved.

次に、図２及び図３を参照して、本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の第２実施形態について説明する。図２は本発明の第２実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図、図３は図２に示された窒素雰囲気レーザーボンディング装置のIII−III線に沿った断面図である。 Next, a second embodiment of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a perspective view of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus shown in FIG.

図２を参照すると、本実施形態の窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、ターゲット取付ユニット１００、レーザーヘッド２００及び窒素供給ユニット４００を含んでなる。窒素供給ユニット４００を除いた残りの構成は、先立って説明した第１実施形態の構成と同様なので、その詳細な説明は省略する。窒素供給ユニット４００を除いた残りの構成は、第１実施形態と同じ部材番号を使用する。 Referring to FIG. 2, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of the present embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 400. Since the remaining configurations other than the nitrogen supply unit 400 are the same as the configurations of the first embodiment described above, detailed description thereof will be omitted. The remaining configurations except for the nitrogen supply unit 400 use the same member numbers as in the first embodiment.

本実施形態の窒素供給ユニット４００は、伝達部材４１０、窒素排出口４２０及びガス調節部４３０を含む。 The nitrogen supply unit 400 of the present embodiment includes a transmission member 410, a nitrogen discharge port 420, and a gas control unit 430.

図２及び図３を参照すると、伝達部材４１０は、伝達プレート４１１、複数の透過口４１２及び供給流路４１３を含む。 With reference to FIGS. 2 and 3, the transmission member 410 includes a transmission plate 411, a plurality of transmission ports 412, and a supply flow path 413.

伝達プレート４１１は、板状に形成され、ターゲットの上側に配置される。透過口４１２は、ターゲットに配置された半導体チップと対応する位置で伝達プレート４１１に複数形成される。透過口４１２は、伝達プレート４１１を貫通するように形成される。透過口４１２を介して、レーザーヘッドから照射されるレーザー光が、伝達プレート４１１の下側に固定されたターゲットへ伝達される。 The transmission plate 411 is formed in a plate shape and is arranged above the target. A plurality of transmission ports 412 are formed on the transmission plate 411 at positions corresponding to the semiconductor chips arranged on the target. The transmission port 412 is formed so as to penetrate the transmission plate 411. The laser light emitted from the laser head is transmitted to the target fixed under the transmission plate 411 through the transmission port 412.

供給流路４１３は伝達プレート４１１の内部に形成される。供給流路４１３は、窒素ガスが透過口４１２に分配されるようにする。 The supply flow path 413 is formed inside the transmission plate 411. The supply channel 413 allows nitrogen gas to be distributed to the permeation port 412.

本実施形態の場合、窒素排出口４２０は複数設けられる。窒素排出口４２０は、上述した透過口４１２の内壁に沿って配列される。窒素排出口４２０は供給流路４１３に連結される。図３を参照すると、窒素排出口４２０に連結される部分で、供給流路４１３は、窒素排出口４２０が、伝達プレート４１１の下側に固定された半導体チップを向くように傾設される。図３を参照すると、供給流路４１３は、下方に傾斜するように形成されて窒素排出口４２０と連結される。 In the case of this embodiment, a plurality of nitrogen outlets 420 are provided. The nitrogen outlet 420 is arranged along the inner wall of the permeation port 412 described above. The nitrogen outlet 420 is connected to the supply flow path 413. Referring to FIG. 3, in the portion connected to the nitrogen discharge port 420, the supply flow path 413 is tilted so that the nitrogen discharge port 420 faces the semiconductor chip fixed to the lower side of the transmission plate 411. Referring to FIG. 3, the supply flow path 413 is formed so as to be inclined downward and is connected to the nitrogen discharge port 420.

本実施形態の場合、ガス調節部４３０は供給流路４１３の前端に設置される。ガス調節部４３０は、供給流路４１３へ伝達される窒素ガスの量を調節する。ガス調節部４３０が供給流路４１３へ供給される窒素ガスの量を調節すると、窒素排出口４２０を介してターゲットに供給される窒素ガスの量も一緒に調節される。 In the case of this embodiment, the gas adjusting unit 430 is installed at the front end of the supply flow path 413. The gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas transmitted to the supply flow path 413. When the gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 413, the amount of nitrogen gas supplied to the target via the nitrogen discharge port 420 is also adjusted.

本実施形態の場合、ガス調節部４３０は、供給流路４１３の前端に設置される。ガス調節部４３０は、供給流路４１３へ伝達される窒素ガスの量を調節する。ガス調節部４３０が供給流路４１３へ供給される窒素ガスの量を調節すると、窒素排出口４２０を介してターゲットに供給される窒素ガスの量も一緒に調節される。 In the case of the present embodiment, the gas adjusting unit 430 is installed at the front end of the supply flow path 413. The gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas transmitted to the supply flow path 413. When the gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas supplied to the supply flow path 413, the amount of nitrogen gas supplied to the target via the nitrogen discharge port 420 is also adjusted.

以下、上述したように構成された第２実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the second embodiment configured as described above will be described.

第１実施形態と同様に、半導体チップがプレボンディングされたターゲットは、ターゲット取付ユニット１００によってレーザーヘッド２００の下側へ移送され、固定される。 Similar to the first embodiment, the target to which the semiconductor chip is prebonded is transferred to the lower side of the laser head 200 by the target mounting unit 100 and fixed.

このような状態で、窒素供給ユニット４００は、ターゲットに窒素雰囲気を形成する。窒素タンクに貯蔵された窒素ガスは、伝達部材４１０の供給流路４１３へ伝達される。供給流路４１３に沿って流れる窒素ガスは、分配され、伝達部材４１０の透過口４１２に形成された窒素排出口４２０を介してターゲットへ排出される。半導体チップに向かって窒素ガスを直接排出するように形成された複数の窒素排出口４２０から窒素ガスが一度に噴射される。このような窒素ガスの供給を介して、ターゲットの周囲には窒素雰囲気が急速に形成される。上述したように、窒素排出口４２０に連結された供給流路４１３は傾設されるので、窒素排出口４２０を介して排出される窒素ガスは半導体チップに直接噴射される。このように本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、複数の透過口４１２に形成された複数の窒素排出口４２０を介して窒素ガスを半導体チップに直接噴射して窒素雰囲気を迅速に形成することができる。また、窒素ガスの直噴射によって半導体チップの周辺の空気が半導体チップと効果的に遮断される。 In such a state, the nitrogen supply unit 400 forms a nitrogen atmosphere in the target. The nitrogen gas stored in the nitrogen tank is transmitted to the supply flow path 413 of the transmission member 410. The nitrogen gas flowing along the supply flow path 413 is distributed and discharged to the target through the nitrogen discharge port 420 formed in the transmission port 412 of the transmission member 410. Nitrogen gas is injected at one time from a plurality of nitrogen outlets 420 formed so as to directly discharge nitrogen gas toward the semiconductor chip. Through such a supply of nitrogen gas, a nitrogen atmosphere is rapidly formed around the target. As described above, since the supply flow path 413 connected to the nitrogen discharge port 420 is inclined, the nitrogen gas discharged through the nitrogen discharge port 420 is directly injected into the semiconductor chip. As described above, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment rapidly forms a nitrogen atmosphere by directly injecting nitrogen gas onto the semiconductor chip through the plurality of nitrogen discharge ports 420 formed in the plurality of transmission ports 412. be able to. Further, the air around the semiconductor chip is effectively cut off from the semiconductor chip by the direct injection of nitrogen gas.

このように、ターゲットの周囲に窒素雰囲気が形成されると、レーザーヘッド２００の光源からレーザー光が照射される。レーザー光は、伝達プレート４１１に形成された透過口４１２を通過して、レーザーヘッド２００の下側に固定されたターゲットへ伝達される。ターゲットにプレボンディングされた半導体チップにレーザー光が伝達されると、半導体チップに形成された半田バンプなどの接続部の温度が瞬間的に上昇する。これにより、半導体チップの接続部が溶融される。レーザーヘッド２００の赤外線カメラは、半導体チップの接続部を撮影して接続部の温度が融点まで上昇するかを確認する。接続部の温度が融点以上に上昇すると、レーザーヘッド２００はレーザー光の照射を中断する。レーザー光の照射が中断されると、半導体チップの接続部の温度が瞬間的に下降し、半導体チップの接続部は瞬間的に凝固する。これにより、半導体チップの接続部とターゲットの接続部とがボンディングされる。 When the nitrogen atmosphere is formed around the target in this way, the laser beam is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light passes through the transmission port 412 formed in the transmission plate 411 and is transmitted to the target fixed under the laser head 200. When the laser beam is transmitted to the semiconductor chip prebonded to the target, the temperature of the connection portion such as the solder bump formed on the semiconductor chip rises instantaneously. As a result, the connection portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip to check whether the temperature of the connection portion rises to the melting point. When the temperature of the connection portion rises above the melting point, the laser head 200 interrupts the irradiation of the laser beam. When the irradiation of the laser beam is interrupted, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip drops momentarily, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. As a result, the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the target are bonded.

本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の場合、ターゲットの周囲に窒素雰囲気を形成した後、レーザーボンディングを行うことができるように構成されている。窒素供給ユニット４００の窒素排出口４２０から窒素ガスが継続的に噴射されることにより、ターゲットは、周辺空気との遮断状態を維持することができる。窒素雰囲気が形成されると、酸素の濃度が低くなるので、ターゲットと半導体に形成された接続部の酸化問題を効果的に解決することができる。これにより、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、酸化により発生する接合部位の汚染を最小限に抑えて検査の信頼性を向上させ、接合部位に発生しうる空隙などの不良率を下げてボンディング品質を向上させる。窒素雰囲気中で溶融された半田は、一般的な空気環境で溶融された半田よりも高い表面張力を有するため、半導体チップとターゲットとがさらに強く結合できる。まとめると、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、窒素雰囲気中でレーザーボンディングを行うことにより、高品質のボンディング結果物を得ることができる。 The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment is configured so that laser bonding can be performed after forming a nitrogen atmosphere around the target. By continuously injecting nitrogen gas from the nitrogen outlet 420 of the nitrogen supply unit 400, the target can maintain a state of being cut off from the surrounding air. When the nitrogen atmosphere is formed, the oxygen concentration becomes low, so that the problem of oxidation of the connection portion formed between the target and the semiconductor can be effectively solved. As a result, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment minimizes contamination of the joint portion generated by oxidation, improves the reliability of inspection, and reduces the defective rate of voids and the like that may occur at the joint portion. To improve the bonding quality. Since the solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a general air environment, the semiconductor chip and the target can be bonded more strongly. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can obtain a high quality bonding result by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

一方、上述したように、窒素供給ユニット４００のガス調節部４３０は、供給流路４１３へ伝達される窒素ガスの量を調節する。供給流路４１３へ伝達される窒素ガスの量が調節されると、窒素排出口４２０から噴射される窒素ガスの量が調節される。つまり、ガス調節部４３０は、窒素排出口４２０を介して噴射される窒素ガスの量を調節する。窒素ガスがターゲットに供給される時点で、ガス調節部４３０は、窒素排出口４２０から窒素ガスが十分に噴射されるように調節する。このようなガス調節部４３０の動作によって、窒素ガスの濃度が急速に増加することができる。窒素ガスの濃度が十分に上昇すると、ガス調節部４３０は、窒素排出口４２０を介して噴射される窒素ガスの量が減少するように調節し、作業過程で窒素ガスの濃度が維持されるようにガス噴射量を調節する。このようなガス調節部４３０の動作によって、窒素雰囲気を迅速に形成させることができ、窒素ガスの過度な使用によるコストアップの問題を効果的に解決する。 On the other hand, as described above, the gas adjusting unit 430 of the nitrogen supply unit 400 adjusts the amount of nitrogen gas transmitted to the supply flow path 413. When the amount of nitrogen gas transmitted to the supply flow path 413 is adjusted, the amount of nitrogen gas injected from the nitrogen outlet 420 is adjusted. That is, the gas adjusting unit 430 adjusts the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen discharge port 420. When the nitrogen gas is supplied to the target, the gas adjusting unit 430 adjusts so that the nitrogen gas is sufficiently injected from the nitrogen outlet 420. By such an operation of the gas adjusting unit 430, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas rises sufficiently, the gas adjusting unit 430 adjusts so that the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen outlet 420 decreases, so that the concentration of nitrogen gas is maintained during the work process. Adjust the gas injection amount. By such an operation of the gas adjusting unit 430, a nitrogen atmosphere can be formed quickly, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas can be effectively solved.

次に、図４を参照して、本発明に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の第３実施形態について説明する。図４は本発明の第３実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の斜視図である。 Next, a third embodiment of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the third embodiment of the present invention.

図４を参照すると、本実施形態の窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、ターゲット取付ユニット１００、レーザーヘッド２００、及び窒素供給ユニット５００を含んでなる。窒素供給ユニット５００を除いた残りの構成は、先立って説明した第１実施形態の構成と同様であるので、その詳細な説明は省略する。窒素供給ユニット５００を除いた残りの構成は、第１実施形態と同一の部材番号を使用する。 Referring to FIG. 4, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus of the present embodiment includes a target mounting unit 100, a laser head 200, and a nitrogen supply unit 500. Since the remaining configurations other than the nitrogen supply unit 500 are the same as the configurations of the first embodiment described above, detailed description thereof will be omitted. The remaining configurations except for the nitrogen supply unit 500 use the same member numbers as in the first embodiment.

本実施形態の窒素供給ユニット５００は、伝達部材５１０、窒素排出口５２０及びガス調節部５３０を含む。 The nitrogen supply unit 500 of the present embodiment includes a transmission member 510, a nitrogen discharge port 520, and a gas control unit 530.

伝達部材５１０は複数の窒素管５１１を含む。窒素管５１１は、窒素ガスが流れるように形成されたパイプ形状の管である。図４を参照すると、本実施形態の窒素管５１１は、ターゲットの４面を囲むように配置される。窒素排出口５２０は、ターゲットを向く方向に窒素管５１１に形成される。 The transmission member 510 includes a plurality of nitrogen tubes 511. The nitrogen pipe 511 is a pipe-shaped pipe formed so that nitrogen gas can flow. Referring to FIG. 4, the nitrogen pipe 511 of the present embodiment is arranged so as to surround the four surfaces of the target. The nitrogen outlet 520 is formed in the nitrogen pipe 511 in the direction facing the target.

ガス調節部５３０は、窒素管５１１の前端に設置され、窒素タンクから窒素管５１１へ伝達される窒素ガスの量を調節する。窒素管５１１を流れる窒素ガスの量が調節されることにより、窒素管５１１に形成された窒素排出口５２０から噴射される窒素ガスの量も一緒に調節される。 The gas adjusting unit 530 is installed at the front end of the nitrogen pipe 511 and adjusts the amount of nitrogen gas transmitted from the nitrogen tank to the nitrogen pipe 511. By adjusting the amount of nitrogen gas flowing through the nitrogen pipe 511, the amount of nitrogen gas injected from the nitrogen discharge port 520 formed in the nitrogen pipe 511 is also adjusted.

以下、上述したように構成された第３実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the third embodiment configured as described above will be described.

第１施形態と同様に、半導体チップがプレボンディングされたターゲットは、ターゲット取付ユニット１００によってレーザーヘッド２００の下側へ移送され、固定される。 Similar to the first embodiment, the target to which the semiconductor chip is prebonded is transferred to the lower side of the laser head 200 by the target mounting unit 100 and fixed.

このような状態で、窒素供給ユニット５００は、ターゲットに窒素雰囲気を形成する。窒素タンクに貯蔵された窒素ガスは、ターゲットの周辺に配置された窒素管５１１へ移動する。窒素管５１１に沿って流れる窒素ガスは、窒素管５１１に形成された窒素排出口５２０を介して噴射される。上述したように、窒素排出口５２０は、ターゲットを向くように窒素管５１１に形成されるので、窒素排出口５２０から噴射される窒素ガスは、ターゲットにプレボンディングされた半導体チップへ直接噴射される。ターゲットの４面に配置された窒素管５１１に形成された窒素排出口５２０から窒素ガスが一度に噴射され、窒素雰囲気を迅速に形成する。このように、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、ターゲットを囲むように配置された窒素管５１１に形成された窒素排出口５２０を介して窒素ガスを半導体チップに直接噴射して窒素雰囲気を迅速に形成することができる。また、窒素ガスの直噴射によって半導体チップの周辺の空気が半導体チップと効果的に遮断される。 In such a state, the nitrogen supply unit 500 forms a nitrogen atmosphere in the target. The nitrogen gas stored in the nitrogen tank moves to the nitrogen pipe 511 arranged around the target. The nitrogen gas flowing along the nitrogen pipe 511 is injected through the nitrogen discharge port 520 formed in the nitrogen pipe 511. As described above, since the nitrogen discharge port 520 is formed in the nitrogen pipe 511 so as to face the target, the nitrogen gas injected from the nitrogen discharge port 520 is directly injected to the semiconductor chip prebonded to the target. .. Nitrogen gas is injected at once from the nitrogen outlets 520 formed in the nitrogen pipes 511 arranged on the four surfaces of the target, and a nitrogen atmosphere is rapidly formed. As described above, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment directly injects nitrogen gas onto the semiconductor chip through the nitrogen discharge port 520 formed in the nitrogen pipe 511 arranged so as to surround the target to provide a nitrogen atmosphere. Can be formed quickly. Further, the air around the semiconductor chip is effectively cut off from the semiconductor chip by the direct injection of nitrogen gas.

このように、ターゲットの周囲に窒素雰囲気が形成されると、レーザーヘッド２００の光源からレーザー光が照射される。レーザー光は、レーザーヘッド２００の下側に固定されたターゲットに伝達される。ターゲットにプレボンディングされた半導体チップにレーザー光が伝達されると、半導体チップに形成された半田バンプなどの接続部の温度が瞬間的に上昇する。これにより、半導体チップの接続部が溶融される。レーザーヘッド２００の赤外線カメラは、半導体チップの接続部を撮影して、接続部の温度が融点まで上昇するかを確認する。接続部の温度が融点以上に上昇すると、レーザーヘッド２００はレーザー光の照射を中断する。レーザー光の照射が中断されると、半導体チップの接続部の温度が瞬間的に下降し、半導体チップの接続部は瞬間的に凝固する。これにより、半導体チップの接続部とターゲットの接続部とがボンディングされる。 When the nitrogen atmosphere is formed around the target in this way, the laser beam is irradiated from the light source of the laser head 200. The laser light is transmitted to a target fixed under the laser head 200. When the laser beam is transmitted to the semiconductor chip prebonded to the target, the temperature of the connection portion such as the solder bump formed on the semiconductor chip rises instantaneously. As a result, the connection portion of the semiconductor chip is melted. The infrared camera of the laser head 200 photographs the connection portion of the semiconductor chip to check whether the temperature of the connection portion rises to the melting point. When the temperature of the connection portion rises above the melting point, the laser head 200 interrupts the irradiation of the laser beam. When the irradiation of the laser beam is interrupted, the temperature of the connection portion of the semiconductor chip drops momentarily, and the connection portion of the semiconductor chip momentarily solidifies. As a result, the connection portion of the semiconductor chip and the connection portion of the target are bonded.

本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、レーザー光によるレーザーボンディングを介して半導体チップをターゲットにボンディングさせる。一般に広く使用される熱処理工程とは異なり、レーザーボンディングは、半導体チップに形成された接続部の温度のみを迅速に上昇させることができる。本実施形態の場合、レーザーボンディングを用いて半導体チップをターゲットにボンディングさせる。これにより、半導体チップ自体の過度な温度増加により発生しうる熱損傷を効果的に防止することができる。また、半導体チップの熱膨張による半導体チップとターゲットの整列不良問題を著しく減らすことができる。 The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment bonds a semiconductor chip to a target via laser bonding using a laser beam. Unlike the commonly used heat treatment process, laser bonding can rapidly raise only the temperature of the connection formed in the semiconductor chip. In the case of this embodiment, the semiconductor chip is bonded to the target by using laser bonding. Thereby, it is possible to effectively prevent the thermal damage that may occur due to the excessive temperature increase of the semiconductor chip itself. In addition, the problem of misalignment between the semiconductor chip and the target due to thermal expansion of the semiconductor chip can be significantly reduced.

本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置の場合、ターゲットの周囲に窒素雰囲気を形成した後、レーザーボンディングを行うことができるように構成されている。窒素供給ユニット５００の窒素排出口５２０から窒素ガスが継続的に噴射されることにより、ターゲット周辺の空気はターゲットと遮断される。窒素雰囲気が形成されると、酸素の濃度が低くなるので、ターゲットと半導体に形成された接続部の酸化問題を効果的に解決することができる。これにより、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、酸化により発生する接合部位の汚染を最小限に抑えて検査の信頼性を向上させ、接合部位に発生しうる空隙などの不良率を下げてボンディング品質を向上させる。窒素雰囲気中で溶融された半田は、一般な空気環境で溶融された半田よりも高い表面張力を有するため、半導体チップとターゲットとがさらに強く結合できる。まとめると、本実施形態に係る窒素雰囲気レーザーボンディング装置は、窒素雰囲気中でレーザーボンディングを行うことにより、高品質のボンディング結果物を得ることができる。 The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment is configured so that laser bonding can be performed after forming a nitrogen atmosphere around the target. The air around the target is cut off from the target by continuously injecting nitrogen gas from the nitrogen discharge port 520 of the nitrogen supply unit 500. When the nitrogen atmosphere is formed, the oxygen concentration becomes low, so that the problem of oxidation of the connection portion formed between the target and the semiconductor can be effectively solved. As a result, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment minimizes contamination of the joint portion generated by oxidation, improves the reliability of inspection, and reduces the defective rate of voids and the like that may occur at the joint portion. To improve the bonding quality. Since the solder melted in a nitrogen atmosphere has a higher surface tension than the solder melted in a general air environment, the semiconductor chip and the target can be bonded more strongly. In summary, the nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to the present embodiment can obtain a high quality bonding result by performing laser bonding in a nitrogen atmosphere.

一方、上述したように、窒素管５１１の前端に設置される窒素供給ユニット５００のガス調節部５３０は、窒素排出口５２０を介して噴射される窒素ガスの量を調節する。窒素ガスがターゲットに供給され始める時点で、ガス調節部５３０は、窒素排出口５２０から窒素ガスが十分に噴射されるように調節する。このようなガス調節部５３０の動作によって窒素ガスの濃度が急速に増加することができる。窒素ガスの濃度が十分に上昇すると、ガス調節部５３０は、窒素排出口５２０を介して噴射される窒素ガスの量が減少するように調節し、作業過程で窒素ガスの濃度が維持されるようにガス噴射量を調節する。このようなガス調節部５３０の動作によって、窒素雰囲気を迅速に形成させることができ、窒素ガスの過度な使用によるコストアップの問題を効果的に解決する。 On the other hand, as described above, the gas adjusting unit 530 of the nitrogen supply unit 500 installed at the front end of the nitrogen pipe 511 adjusts the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen discharge port 520. When the nitrogen gas starts to be supplied to the target, the gas adjusting unit 530 adjusts so that the nitrogen gas is sufficiently injected from the nitrogen outlet 520. By such an operation of the gas adjusting unit 530, the concentration of nitrogen gas can be rapidly increased. When the concentration of nitrogen gas rises sufficiently, the gas adjusting unit 530 adjusts so that the amount of nitrogen gas injected through the nitrogen discharge port 520 decreases so that the concentration of nitrogen gas is maintained during the work process. Adjust the gas injection amount. By such an operation of the gas adjusting unit 530, a nitrogen atmosphere can be formed quickly, and the problem of cost increase due to excessive use of nitrogen gas can be effectively solved.

以上、本発明について好適な例を挙げて説明したが、本発明の範囲は前述した説明及び図示した形態に限定されるものではない。 Although the present invention has been described above with reference to suitable examples, the scope of the present invention is not limited to the above-described description and the illustrated form.

例えば、赤外線カメラ、高さセンサー及びビジョンカメラを含むレーザーヘッド２００を説明したが、レーザーヘッドの主な役割は、レーザー光を発生させて半導体チップに照射することであるので、赤外線カメラ、高さセンサー、ビジョンカメラなどの構成はいくらでも省略可能である。 For example, the laser head 200 including an infrared camera, a height sensor, and a vision camera has been described. However, since the main role of the laser head is to generate laser light and irradiate the semiconductor chip, the infrared camera and height The configuration of the sensor, vision camera, etc. can be omitted as many times as you like.

また、ターゲット取付ユニット１００はターゲットを真空吸着して固定させるものであると説明したが、ターゲット取付ユニットの公知の様々な構成を介して、ターゲットの位置を固定することができる。例えば、ターゲット取付ユニット１００は、ターゲットの位置を固定するクランプなどの方法でターゲットを固定することができる。 Further, although it has been described that the target mounting unit 100 is for fixing the target by vacuum suction, the position of the target can be fixed through various known configurations of the target mounting unit. For example, the target mounting unit 100 can fix the target by a method such as a clamp that fixes the position of the target.

また、前述した窒素供給ユニット３００、４００、５００のガス調節部３３０、４３０、５３０は省略可能である。 Further, the gas adjusting units 330, 430, and 530 of the nitrogen supply units 300, 400, and 500 described above can be omitted.

また、第１実施形態の場合、レーザー光が透過されるように、レーザーヘッド２００に対向する伝達部材３１０の透明部材３１２がクォーツなどの透明な材質で形成されると説明したが、透明部材は、レーザー光を透過することができる様々な透明材質に変更できる。 Further, in the case of the first embodiment, it has been explained that the transparent member 312 of the transmission member 310 facing the laser head 200 is formed of a transparent material such as quartz so that the laser beam is transmitted. , Can be changed to various transparent materials that can transmit laser light.

また、第１実施形態の場合、伝達部材３１０の供給流路３１３は、伝達フレーム３１１の両側面に形成され、供給流路３１３に連結される窒素排出口３２０も伝達フレーム３１１の両側面にスリット形状に形成されると説明したが、供給流路が伝達フレームに形成される位置は多様に変更できる。これと同様に、窒素排出口の形成位置も多様に変更でき、窒素排出口の形状もスリット形状ではなく様々な形状に変更できる。 Further, in the case of the first embodiment, the supply flow paths 313 of the transmission member 310 are formed on both side surfaces of the transmission frame 311 and the nitrogen discharge ports 320 connected to the supply flow path 313 are also slits on both side surfaces of the transmission frame 311. Although it was explained that it is formed in a shape, the position where the supply flow path is formed in the transmission frame can be changed in various ways. Similarly, the formation position of the nitrogen outlet can be changed in various ways, and the shape of the nitrogen outlet can be changed to various shapes instead of the slit shape.

また、第２実施形態の伝達部材４１０の透過口４１２は、伝達プレート４１１を貫通するように形成されると説明したが、透過口４１２は透明な材質で形成できる。すなわち、第２実施形態の透過口を第１実施形態の透明部材と同様にクォーツなどの材質で構成することも可能である。 Further, although it has been explained that the transmission port 412 of the transmission member 410 of the second embodiment is formed so as to penetrate the transmission plate 411, the transmission port 412 can be formed of a transparent material. That is, the transmission port of the second embodiment can be made of a material such as quartz as in the transparent member of the first embodiment.

また、第２実施形態の窒素排出口４２０は、透過口４１２の内壁に沿って配列されると説明したが、窒素排出口を伝達プレートの下面に形成させることも可能である。この場合、窒素排出口を介して噴射される窒素ガスは、伝達プレートの下側に置かれたターゲットへ直接噴射できる。 Further, although it has been explained that the nitrogen outlets 420 of the second embodiment are arranged along the inner wall of the permeation port 412, it is also possible to form the nitrogen outlets on the lower surface of the transmission plate. In this case, the nitrogen gas injected through the nitrogen outlet can be directly injected to the target placed under the transmission plate.

また、第３実施形態の窒素管５１１は、ターゲットの４面を囲むように配置されると説明したが、窒素管５１１はターゲットに窒素ガスを供給するための構成であって、窒素管の位置は多様に変更できる。 Further, although it has been explained that the nitrogen pipe 511 of the third embodiment is arranged so as to surround the four surfaces of the target, the nitrogen pipe 511 is configured to supply nitrogen gas to the target, and the position of the nitrogen pipe Can be changed in various ways.

１００ターゲット取付ユニット
２００レーザーヘッド
３００、４００、５００窒素供給ユニット
３１０、４１０、５１０伝達部材
３１１伝達フレーム
３１２透明部材
３１３供給流路
４１１伝達プレート
４１２透過口
４１３供給流路
５１１窒素管
３２０、４２０、５２０窒素排出口
３３０、４３０、５３０ガス調節部 100 Target mounting unit 200 Laser head 300, 400, 500 Nitrogen supply unit 310, 410, 510 Transmission member 311 Transmission frame 312 Transparent member 313 Supply flow path 411 Transmission plate 412 Transmission port 413 Supply flow path 511 Nitrogen tube 320, 420, 520 Nitrogen outlet 330, 430, 530 Gas control unit

Claims

A target mounting unit on which a target with multiple semiconductor chips is mounted and a target mounting unit
A laser head that irradiates the plurality of semiconductor chips with laser light so that a plurality of semiconductor chips mounted on the target mounting unit and arranged on the target can be bonded to the target.
It includes a transmission member arranged around the target mounting unit and a nitrogen supply unit having a nitrogen outlet formed in the transmission member so as to supply nitrogen gas to the target mounted on the target mounting unit.
The transmission member of the nitrogen supply unit is
A plate-shaped transmission plate arranged on the upper side of the target, a plurality of permeation ports formed so as to penetrate the transmission plate at positions corresponding to the plurality of semiconductor chips arranged on the target, and the nitrogen gas. Includes a supply flow path formed in the transmission plate such that
Nitrogen outlet of the nitrogen supply unit is provided in plurality, the supply flow passage and are connected respectively to form each of the plurality of transmission ports, nitrogen atmosphere laser bonding apparatus.

The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to claim 1 , wherein the plurality of nitrogen outlets of the nitrogen supply unit are arranged along the inner walls of the plurality of transmission ports of the transmission member.

The supply flow path of the transmission member of the nitrogen supply unit is
The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to claim 2 , wherein the plurality of nitrogen outlets of the nitrogen supply unit extend in an inclined direction so as to face the plurality of semiconductor chips and are connected to the plurality of nitrogen outlets.

The nitrogen supply unit is
The nitrogen atmosphere laser bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a gas adjusting unit for adjusting the amount of the nitrogen gas discharged to the nitrogen discharge port.

A target mounting unit on which a target with multiple semiconductor chips is mounted and a target mounting unit
A laser head that irradiates the plurality of semiconductor chips with laser light so that a plurality of semiconductor chips mounted on the target mounting unit and arranged on the target can be bonded to the target.
It includes a transmission member arranged around the target mounting unit and a nitrogen supply unit having a nitrogen outlet formed in the transmission member so as to supply nitrogen gas to the target mounted on the target mounting unit.
The transmission member of the nitrogen supply unit is
It contains a plurality of nitrogen tubes formed in a tubular shape through which the nitrogen gas flows.
Nitrogen outlet of the nitrogen supply unit is formed in said plurality of nitrogen tube, nitrogen atmosphere laser bonding apparatus.