WO2017065073A1 - Bonding head and mounting device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a bonding head used when heat-pressing an electronic component such as a semiconductor chip to a wiring board or the like, and a mounting apparatus including the same.
- a flip chip method As a method for mounting an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate such as a wiring substrate, a flip chip method is known.
- the flip-chip method an electronic component electrode and a substrate electrode are bonded by thermocompression bonding using a mounting apparatus 1 as shown in FIG.
- the electronic component C is arranged at the tip of the bonding head 2 by an electronic component delivery mechanism (not shown) and is held by the bonding head 2. Thereafter, the alignment mark provided on the substrate B held on the substrate stage 4 and the alignment mark provided on the electronic component C are recognized by the image recognition means 5 to perform alignment.
- the alignment is performed by moving at least one of the bonding head 2 and the substrate stage 4 in an in-plane direction (XY direction and ⁇ direction) parallel to the substrate B.
- the bonding head 2 is lowered by the bonding unit 3 and the electronic component C is pressure-bonded to the substrate B while heating and heating, and the electrode of the electronic component C and the electrode of the substrate B are joined.
- the bonding head 2 releases the holding of the electronic component C, moves up by the bonding unit 3, holds the electronic component C to be mounted next at the tip portion, and the above-described series of operations is performed.
- the bonding head 2 is configured as shown in FIG. That is, the bonding head 2 includes an attachment tool 20 that sucks and holds the electronic component C on the lower surface, a heater 21 that is disposed above the attachment tool 20, and a heat insulating block 22 that is disposed above the heater 21.
- the electronic component C is heated by heating the heater 21 having a function of raising the temperature of the attachment tool 20.
- Insulation block 22 is arranged to suppress this. Further, the heat insulating block 22 is connected to the head main body 24 via the holder 23.
- thermosetting adhesive layer is provided in advance on the electrode side surface of an electronic component, and a method of curing the thermosetting adhesive layer at the time of thermocompression bonding is also being adopted.
- the temperature of the attachment tool must be lower than the curing start temperature of the thermosetting adhesive layer in the stage of holding the electronic component. For this reason, in the series of tact times, the ratio of the time for cooling the heated attachment tool (and the heater) is increasing, and an effective cooling means is required from the viewpoint of shortening the tact time.
- Patent Document 1 introduces a method of air cooling using a cooling blow nozzle provided with an attachment tool and a heater around.
- a temperature difference is generated between the air-cooled surface and the inside, and the time for cooling to the inside cannot be expected to be greatly shortened.
- Patent Document 2 a method of cooling a heater by providing a plurality of grooves in the heater and flowing cooling air from the inside of the heater through a flow path formed by overlapping the heater and the heat insulating block has been proposed (for example, Patent Document 2).
- FIG. 7 shows the heater 21 and the heat insulating block 22 in the bonding head 2 shown in FIG.
- FIG. 8 and 9 are three views showing the shapes of the heater 21 and the heat insulating block 22 that constitute the portion shown in FIG.
- a plurality of grooves 21U are provided on the upper surface of the heater 21, and a plurality of tubular flow paths 21P are formed by overlapping the heat insulating block 22 and the heater 21 shown in FIG.
- the heat insulation block 22 is formed with a recess 22D in a range extending over all the grooves 21U of the heater 21, and is provided with a vent hole 22V connected to the recess 22D.
- the cooling air flows from the vicinity of the center of the heater 21 to both side surfaces (forward and backward in FIG. 7), and the heater 21 is cooled from the inside. 7 and 8, the groove 21U and the tubular flow path 21P are drawn larger for the sake of explanation, but in practice, a large number of grooves 21U (tubular flow paths 21P) each having a piece of less than 1 mm are formed.
- the method of forming the flow path by forming the groove 21U on the upper surface of the heater 21 and overlapping the lower surface 22S of the heat insulating block 22 allows the heater 21 to be cooled from the inside, and therefore, compared with the case of blowing cooling air from the outside. This is an advantageous cooling method.
- the tubular flow path 21P formed by the groove 21U of the heater 21 and the lower surface 22S of the heat insulating block 22 is free from air leakage between each other. There is no state. For this reason, if there is a variation in the shape of the tubular flow path 21P (due to variations in processing accuracy when forming the groove 21U, etc.), the cooling effect differs between the individual tubular flow paths 21P, resulting in uneven cooling within the heater surface. .
- This adverse effect is caused by the difference in the material of the heater 21 and the heat insulation block 22, and a temperature difference due to the difference in thermal conductivity can be produced at the interface between the heater and the heat insulation member during temperature rise / cooling. It relates to the generated stress.
- the thermal expansion coefficient is about 5 ⁇ 10 ⁇ 6 / K, but the thermal conductivity is 100 times higher. Because of these differences, a large temperature difference is created at the interface between the two materials, resulting in a difference in elongation due to thermal expansion.
- the thin wall 21W (forming the groove 21U) is easily affected by stress, and the upper portion 21T of the wall 21W is deformed or generates friction. . Even if such deformation and friction are negligible, the upper portion 21T of the wall 21W is scraped as shown in FIG. 10 while the temperature of the heater 21 is repeatedly raised and cooled (AB in FIG. 10). In some cases, the bottom surface 22S of the heat insulating block 22 may be scraped or damaged (BR in FIG. 10). In particular, in the case of ceramic, since it is a hard and brittle material, the corner portion of the upper portion 21 of the wall 21 ⁇ / b> W has a drawback that stress concentrates and is easily chipped.
- the wear powder PW and debris BP enter the groove 21U, and a part is produced outside together with the cooling air. Remains in the groove 21U and closes the tubular channel 21P.
- the wear powder PW and debris BP discharged to the outside become foreign matters in the mounting atmosphere and adversely affect the mounting quality of the electronic component C. Further, the wear remaining in the groove 21U obstructs the flow of the cooling air by closing the tubular flow path 21P and causes uneven cooling.
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides a bonding head that is excellent in cooling performance and does not adversely affect mounting quality even if heating and cooling are repeated, and a mounting apparatus using the same. It is.
- a bonding head used for thermocompression bonding of electronic components An attachment tool for holding electronic components on the bottom surface; A heater disposed on top of the attachment tool; A heat insulation block disposed on top of the heater; A plurality of grooves are formed on the upper surface of the heater, In the bonding head, a gap is provided in a range including the region in which the groove is provided at an interface between the upper surface of the heater and the lower surface of the heat insulating block.
- the invention according to claim 2 is the bonding head according to claim 1,
- the bonding head is characterized in that an interval of the gap is not less than 0.3% and not more than 40% of the depth of the groove.
- Claim 3 is the bonding head of Claim light 1 or Claim 2, Comprising:
- the bonding head is characterized in that the gap is formed by providing a recess on a lower surface of the heat insulating block.
- the invention according to claim 4 is a mounting apparatus comprising the bonding head according to any one of claims 1 to 3.
- the bonding head of the present invention and the mounting apparatus using the same can mount electronic components that have excellent cooling performance and do not adversely affect mounting quality even if heating and cooling are repeated.
- FIG. 1 is an enlarged view of FIG.
- FIG. 2 shows a three-sided view of the heat insulation block 22 shown in FIG.
- the material of the heater 21 is ceramics, and a heating resistor is embedded inside.
- ceramics those having high thermal conductivity (50 W / m ⁇ K or more) and excellent electrical insulation are desirable, and aluminum nitride or the like is preferable.
- ceramic is also used as the material of the heat insulating block 22, but the thermal conductivity is preferably 5 W / m ⁇ K or less, preferably 1.5 W / m ⁇ K or less.
- the heater 21 in FIG. 1 has the same shape as that shown in the three-view diagram in FIG. 8, and a plurality of grooves 21U having a width WU and a depth HU are formed from one side surface of the upper surface to the opposite side surface. is there.
- a plurality of comb-like walls 21W are formed by forming a plurality of grooves 21U.
- the upper portion 21T of the wall 21W is the same height as the upper surface 21S of the heater 21, and the height of the wall 21W is HU.
- the wall 21W has a width WT, but the width WT is determined by the width WU of the groove 21U and the formation pitch.
- the heat insulation block 22 of FIG. 1 has the shape of the three views shown in FIG. Unlike the one shown in FIG. 9, the heat insulating block 22 shown in FIG. 2 has a second lower surface 22C.
- the second lower surface 22C is flat and parallel to the lower surface 22S, but has a step height HG with respect to the lower surface 22S.
- the gap 22G has a tunnel shape.
- the second lower surface 22C has a width that forms a gap 22G in a range including all the grooves 21U, with the longitudinal direction of the tunnel shape being parallel to the grooves 21U when the heat insulating block 22 is superimposed on the heater 21. Yes.
- cooling air is sent into the vent hole 22V by a blower system (not shown), and the sent cooling air passes through the recess 22D and passes through the groove 21U.
- the heater 21 is cooled from the inside.
- the cooling air also passes through the gap 22G, but at that time, the cooling air also contacts the upper surface 21T of the wall 21W, so that the heater 21 is cooled from the upper surface. This is an effect that the upper surface 21T is hard to cool because the upper surface 21T of the wall 21W is in close contact with the lower surface 22S of the heat-insulating block 22, which is an effect not found in the prior art.
- the gap HG of the gap formed by the step between the lower surface 22S of the heat insulation block 22 and the second lower surface 22C is determined as follows. That is, the lower limit value is a value at which the upper portion 21T of the wall 21W does not contact the second lower surface of the heat insulation block 22 even when the heater 21 and the heat insulation block 22 are deformed as the heater 21 is heated and cooled.
- the upper limit is determined by the ratio of the cross-sectional area of the gap 22G to the cross-sectional area of the groove 21U from the viewpoint of cooling efficiency and the like.
- the interval HG satisfies the following formula (1) so that the upper portion 21T does not contact the second lower surface 22C of the heat insulating block 22 even if the wall 21W is thermally expanded to the maximum.
- ⁇ is a coefficient of thermal expansion of the material constituting the heater 21
- ⁇ T is a temperature difference between when the heater 21 is heated and when it is cooled.
- Conditions satisfying such conditions vary depending on the shape and arrangement of the groove 21U, but a specific value is preferably in the range of 0.3% to 40% of the depth HU of the groove 21U.
- the cooling effect can be expected as the number of the grooves 21U in the heater 21 increases, it is desirable to form as many grooves as possible according to the processing accuracy. Further, since the cooling effect can be expected as the depth HU of the groove 21U is increased, it is desirable to increase the depth within a range in which the heating resistor is not hindered.
- increasing the number of grooves 21U and increasing the depth HU decreases the mechanical strength of the wall 21W, but the upper portion 21T of the wall 21W does not contact the heat insulating block 22 as described above. So it will not be stressed. For this reason, as compared with the prior art, the groove 21U can be formed deeper and deeper, which is effective in improving the cooling effect.
- the cooling efficiency of the heater 21 can be improved, and the wall 21W of the heater 21 can be prevented from being scraped or damaged.
- the tact time of electronic component mounting can be shortened without adversely affecting the mounting quality.
- the present invention is not particularly limited as long as the upper portion 21T of the wall 21W does not contact the heat insulating block 22. That is, as in another embodiment shown in FIG. 3, a gap 21 ⁇ / b> G that lowers the upper portion 21 ⁇ / b> T of the wall 21 ⁇ / b> W may be provided with respect to the upper surface 22 ⁇ / b> S of the heater 21. That is, the same effect as the configuration of FIG. 1 can be obtained by using the heater 21 shown in FIG. 4 in combination with the heat insulating block 22 shown in FIG.
- the gap 21G of the heater 21 is also preferably set in the same range as the gap HG of the gap formed by the step between the lower surface 22S of the heat insulation block 22 and the second lower surface 22C shown in FIG.
- the present invention may be used not only for the bonding head 2 but also for the substrate stage 4 that holds and heats the substrate B side, or may be used for both the bonding head 2 and the substrate stage 4 to perform heating and cooling from both sides. good.
- the electronic component C is small and the volume on the substrate B side is large and the amount of heat from the head side cannot be sufficiently transmitted, it is effective to heat from the substrate B side with a heater, and both the electronic component C and the substrate B are very small. In such a case, it is effective to heat from both sides with a heater.
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップ等の電子部品を配線基板等に加熱圧着する際に用いるボンディングヘッドおよびこれを備えた実装装置に関するものである。 The present invention relates to a bonding head used when heat-pressing an electronic component such as a semiconductor chip to a wiring board or the like, and a mounting apparatus including the same.
半導体チップ等の電子部品を配線基板等の基板に実装する方法として、フリップチップ工法が知られている。フリップチップ工法では、図5に示すような実装装置1を用いて、電子部品の電極と基板の電極を熱圧着して接合させている。
As a method for mounting an electronic component such as a semiconductor chip on a substrate such as a wiring substrate, a flip chip method is known. In the flip-chip method, an electronic component electrode and a substrate electrode are bonded by thermocompression bonding using a
図5の実装装置1では、まず、図示しない電子部品受け渡し機構により電子部品Cがボンディングヘッド2の先端部に配置され、ボンディングヘッド2に保持される。その後、基板ステージ4上に保持された基板Bに設けられたアライメントマークと電子部品Cに設けられたアライメントマークを画像認識手段5で認識し、位置合わせを行う。位置合わせに際しては、ボンディングヘッド2と基板ステージ4の少なくとも一方を、基板Bと平行な面内方向(XY方向およびθ方向)に移動させて行う。位置合わせ後は、ボンディングユニット3によりボンディングヘッド2を下降し、電子部品Cを昇温加熱しながら、基板Bに圧着して、電子部品Cの電極と基板Bの電極を接合する。接合が完了すると、ボンディングヘッド2は電子部品Cの保持を解除し、ボンディングユニット3によって上昇し、次に実装すべき電子部品Cを先端部に保持し、前述の一連の動作が行われる。
In the
ここで、ボンディングヘッド2は、図6に示すような構成となっている。すなわち、ボンディングヘッド2は、電子部品Cを下面で吸着保持するアタッチメントツール20、アタッチメントツール20の上方に配置されるヒータ21、ヒータ21の上方に配置される断熱ブロック22を備えている。アタッチメントツール20を昇温する機能を有するヒータ21を加熱することで電子部品Cが加熱されるが、ヒータ21の熱を電子部品Cに効率的に供給するために、ヒータ21上方への伝熱を抑制するため断熱ブロック22が配置されている。更に、断熱ブロック22はホルダ23を介してヘッド本体24に連結されている。
Here, the
フリップチップ工法では、はんだバンプを電子部品の電極として用いることが多く、基板に加熱圧着された電子部品は、はんだが固相状態になるまで冷却される必要がある。また、近年では、電子部品の電極側の面に熱硬化性接着剤層を予め設けておいて、熱圧着時に熱硬化性接着剤層を硬化させる工法の採用も進んでいるが、このような工法において、電子部品を保持する段階においてアタッチメントツールの温度は熱硬化性接着剤層の硬化開始温度よりも低くなければならない。このため、一連のタクトタイムにおいて、加熱したアタッチメントツール(およびヒータ)を冷却する時間の割合が増しており、タクトタイム短縮の観点から効果的な冷却手段が求められている。 In the flip-chip method, solder bumps are often used as electrodes for electronic components, and electronic components that are heat-bonded to a substrate need to be cooled until the solder is in a solid state. In recent years, a thermosetting adhesive layer is provided in advance on the electrode side surface of an electronic component, and a method of curing the thermosetting adhesive layer at the time of thermocompression bonding is also being adopted. In the construction method, the temperature of the attachment tool must be lower than the curing start temperature of the thermosetting adhesive layer in the stage of holding the electronic component. For this reason, in the series of tact times, the ratio of the time for cooling the heated attachment tool (and the heater) is increasing, and an effective cooling means is required from the viewpoint of shortening the tact time.
たとえば、特許文献1では、アタッチメントツールとヒータを周囲に設けた冷却ブロー用ノズルを用いて空冷する方法が紹介されている。ところが、この方法では、空冷されている面と内部に温度差を生じ、内部まで冷却する時間としては大きな短縮が望めない。
For example,
そこで、ヒータに複数の溝を設け、ヒータと断熱ブロックの重ね合わせによって形成される流路に、ヒータ内側から冷却空気を流してヒータを冷却する方法も提案されている(例えば特許文献2)。 Therefore, a method of cooling a heater by providing a plurality of grooves in the heater and flowing cooling air from the inside of the heater through a flow path formed by overlapping the heater and the heat insulating block has been proposed (for example, Patent Document 2).
その一例を図7に示す。図7では、図6に示したボンディングヘッド2におけるヒータ21と断熱ブロック22の部分を示している。また。図8および図9は、図7に示した部分を構成するヒータ21と断熱ブロック22の形状を示す三面図である。図8に示すようにヒータ21の上面には複数の溝21Uが設けられており、図9に示す断熱ブロック22とヒータ21を重ね合わせることにより、複数の管状流路21Pが形成される。一方、断熱ブロック22にはヒータ21の全ての溝21Uに跨る範囲の窪み22Dが形成され、この窪み22Dに繋がる通気孔22Vが設けられている。
An example is shown in FIG. FIG. 7 shows the
このため、通気孔22Vに冷却空気を送りこむことで、冷却空気は、ヒータ21中央付近から両側面(図7の前方向および後方向)に流れ、ヒータ21は内部から冷却される。なお、図7および図8において、溝21Uおよび管状流路21Pは説明のために大きめに描いているが、実際は各片が1mm未満の溝21U(管状流路21P)が多数形成されている。
For this reason, by sending the cooling air to the
このように、ヒータ21の上面に溝21Uを形成し、断熱ブロック22の下面22Sと重ねて流路を形成する方式は、ヒータ21を内部から冷却できることから、外部から冷却空気を吹きかける場合に比べて有利な冷却方式である。
Thus, the method of forming the flow path by forming the
この方式では、図7において、溝21Uを形成する壁21Wの上部21Tは断熱ブロック22の下面22Sに密着した状態となる。その結果、壁21Wの上部21Tから外部への伝熱が妨げられヒータ21の最上面における放熱特性に難があった。その一方において、ヒータ21を昇温する際には、ヒータ21から断熱ブロック22への伝熱は僅かながらでも存在するため、熱伝導率が低く放熱の少ない断熱ブロック22の温度が上昇する。その結果、ヒータ21を冷却する段階で、(ヒータ21に密着した)断熱ブロック22からヒータ21への伝熱が生じて、ヒータ21を冷却する際の弊害にもなっていた。
7, the
また、壁21Wの上部21Tが断熱ブロック22の下面22Sと密着していることから、ヒータ21の溝21Uと断熱ブロック22の下面22Sによって形成される管状流路21Pは、相互間で空気漏れのない状態になっている。 このため、(溝21U形成時の加工精度バラツキの影響等で)管状流路21Pの形状にバラツキがあると、個々の管状流路21P間で冷却効果が異なり、ヒータ面内で冷却ムラが生じる。
Further, since the
一方において、この方式は、ヒータ21と断熱ブロック22は中央近傍で締結部品で上下方向に固定されているため、中央近傍以外の密着面においてヒータ21と断熱ブロック21は横方向には熱膨張および収縮し得る。このため、上面に微小な溝21Uを多数形成したヒータ21と断熱ブロック22を重ね合わせた形態では昇温・冷却を繰り返すことにより弊害が生じることもある。
On the other hand, in this method, since the
この弊害は、ヒータ21と断熱ブロック22の素材が異なることに起因し、昇温・冷却の際にヒータと断熱部材の界面に熱伝導率の違いによる温度差が出来、それぞれの熱膨張差によって発生する応力に係る。例えば、ヒータ21が窒化アルミで断熱ブロック22がアドセラム(登録商標)の組み合わせであった場合に熱膨張係数はどちらも5×10-6/K程度で同等であるが、熱伝導率が100倍以上違うため両材料の界面に大きな温度差が生まれて熱膨張による伸びの差が発生してしまう。すなわち、ヒータ21の上面に狭幅な溝21Uを多数形成しているめ、(溝21Uを形成する)薄い壁21Wが応力の影響を受けやすく、壁21Wの上部21Tが変形したり摩擦を生じる。このような変形や摩擦は極僅かなものであっても、ヒータ21の昇温・冷却を繰り返すうちに、図10に示すように、壁21Wの上部21Tが削られたり(図10のAB)、損傷したり(図10のBR)、断熱ブロック22の下面22Sが削られることもある。特にセラミックの場合は固くて脆い材料のため、壁21Wの上部21の角部は応力が集中して欠けやすいと言う欠点がある。
This adverse effect is caused by the difference in the material of the
ヒータ21の溝21Uを形成する壁21Wや断熱ブロック22の下面22Sが削られたり損傷すると、その磨耗粉PWや破片BPは溝21Uに入り込み、一部は冷却空気とともに外部に輩出され、一部は溝21Uに残り管状流路21Pを塞ぐ。ここで、外部に排出された、磨耗粉PWや破片BPは、実装雰囲気における異物となり、電子部品Cの実装品質に悪影響を及ぼす。また、溝21Uに残った磨耗分は、管状流路21Pを塞ぐことで冷却空気の流れを妨げ、冷却ムラの原因となる。
When the
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、冷却性能に優れ、昇温・冷却を繰り返しても、実装品質に悪影響を及ぼさないボンディングヘッドおよびこれを用いた実装装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a bonding head that is excellent in cooling performance and does not adversely affect mounting quality even if heating and cooling are repeated, and a mounting apparatus using the same. It is.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
電子部品の加熱圧着に用いるボンディングヘッドであって、
下面に電子部品を保持するアタッチメントツールと、
前記アタッチメントツールの上部に配置されるヒータと、
前記ヒータの上部に配置される断熱ブロックとを備え、
前記ヒータの上面にに複数の溝が形成され、
前記ヒータの上面と前記断熱ブロックの下面との界面に、前記溝が設けられた領域を包括する範囲で、隙間を設けたボンディングヘッドである。
In order to solve the above problems, the invention described in
A bonding head used for thermocompression bonding of electronic components,
An attachment tool for holding electronic components on the bottom surface;
A heater disposed on top of the attachment tool;
A heat insulation block disposed on top of the heater;
A plurality of grooves are formed on the upper surface of the heater,
In the bonding head, a gap is provided in a range including the region in which the groove is provided at an interface between the upper surface of the heater and the lower surface of the heat insulating block.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のボンディングヘッドであって、
前記隙間の間隔が、前記溝の深さの0.3%以上で40%以下であることを特徴とするボンディングヘッドである。
The invention according to
The bonding head is characterized in that an interval of the gap is not less than 0.3% and not more than 40% of the depth of the groove.
請求項3に記載の発明は、請求光1または請求項2に記載のボンディングヘッドであって、
前記断熱ブロックの下面に凹みを設けることで、前記隙間を形成することを特徴とするボンディングヘッドである。
Invention of
The bonding head is characterized in that the gap is formed by providing a recess on a lower surface of the heat insulating block.
請求項4に記載の発明は、請求項1~請求項3のいずれかに記載のボンディングヘッドを備えていることを特徴とする実装装置である。
The invention according to claim 4 is a mounting apparatus comprising the bonding head according to any one of
本発明のボンディングヘッドおよびこれを用いた実装装置により、冷却性能に優れ、昇温・冷却を繰り返しても、実装品質に悪影響を及ぼさない電子部品の実装が行える。 The bonding head of the present invention and the mounting apparatus using the same can mount electronic components that have excellent cooling performance and do not adversely affect mounting quality even if heating and cooling are repeated.
本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
本発明の一実施形態に係る実装装置とボンディングヘッドは、図5に示す実装装置1と図6に示すボンディングヘッド2のような構成をしており、ボンディングヘッド2におけるヒータ21と断熱ブロック22をの拡大して示したのが図1である。また、図2には図1に示した断熱ブロック22の三面図を示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A mounting apparatus and a bonding head according to an embodiment of the present invention are configured like the mounting
図1において、ヒータ21の材質はセラミックスであり、内部に発熱抵抗体を埋め込んだものである。なお、セラミックスとしては熱伝導率が高く(50W/m・K以上)、電気的絶縁性に優れたものが望ましく、窒化アルミニウムなどが好適である。一方、断熱ブロック22の材質もセラミックスを用いるが、熱伝導率が5W/m・K以下、望ましくは1.5W/m・K以下が好適である。
In FIG. 1, the material of the
図1のヒータ21は、図8に三面図を示したものと同じ形状であり、上面の1側面から対向する側面に向けて、幅がWUで深さがHUの溝21Uが複数形成してある。溝21Uを複数形成することによって櫛歯状の壁21Wが複数形成される。図8に示すヒータ21において、壁21Wの上部21Tはヒータ21の上面21Sと同じ高さであり、壁21Wの高さはHUとなる。なお、壁21Wは幅はWTであるが、幅WTは溝21Uの幅WUと形成ピッチによって決まる。
The
一方、図1の断熱ブロック22は、図2に示す三面図の形状になっている。図2に示す断熱ブロック22では、図9に示したものと異なり、第2下面22Cを有している。第2下面22Cは平坦かつ下面22Sに平行な面であるが、下面22Sに対して高さHGの段差を有しており、下面22Sを平坦な面に設置すると隙間22Gはトンネル形状となる。この第2下面22Cは、ヒータ21に断熱ブロック22を重ねたときに、トンネル形状の長手方向が溝21Uと平行となり、全ての溝21Uを包括する範囲に隙間22Gを形成する幅を有している。
On the other hand, the
図1に示すヒータ21および断熱ブロック22を備えたボンディングヘッド2では、冷却に際して、図示しない送風系により冷却空気が通気孔22Vに送り込まれ、送り込まれた冷却空気が窪み22Dを経て、溝21Uを通過することによりヒータ21を内側から冷却する。また、冷却空気は隙間22Gも通過するが、その際に壁21Wの上面21Tにも接触するため、ヒータ21を上面から冷却する効果がある。これは、壁21Wの上面21Tが断熱ブロック22の下面22Sに密着しているため、上面21Tが冷却し難い従来技術にはない効果である。
In the
一方において、空気の熱伝導率の低さから、この断熱材の隙間22Gにより、壁21Wの上部21Tから第2下面22Cへの熱が伝わり難くなる。このため、ヒータ21を昇温する際の断熱ブロック22の温度が上昇が抑えられる。更に、ヒーター21の発熱の際に奪われる熱量も小さくなり、加熱圧着時にヒーター21の下面に吸着保持されているアタッチメントツール20側、しいては電子部品Cへ効果的に熱を伝えることが出来ると言う効果もある。
On the other hand, due to the low thermal conductivity of the air, heat from the
また、溝21Uの形状にバラツキがあったとしても、各溝21Uの上部は隙間22Gに繋がっており、冷却効果の低い溝21Uの熱は周囲に伝播するため、溝21U間の冷却効果のバラツキは改善される。
Even if the shape of the
ところで、断熱ブロック22の下面22Sと第2下面22Cの段差によって形成される隙間の間隔HGは以下のようにして決定する。すなわち、下限値は、ヒータ21の昇温・冷却に伴う、ヒータ21と断熱ブロック22の変形が生じても、壁21Wの上部21Tが断熱ブロック22の第2下面に接触しない値。上限値は、冷却効率等の観点から、溝21Uの断面積に対する隙間22Gの断面積の比率によって定められる。
By the way, the gap HG of the gap formed by the step between the
すなわち、下限値としては、壁21Wが最大限熱膨張しても上部21Tが断熱ブロック22の第2下面22Cに接触しないよう、間隔HGは以下の式(1)を満たす。ここで、αはヒータ21を構成する材料の熱膨張係数、ΔTはヒータ21の昇温時と冷却時の温度差である。
That is, as the lower limit, the interval HG satisfies the following formula (1) so that the
HG>α×ΔT×HU ・・・・・ (1)
一方、上限値としては、冷却効率の観点での冷却面積/流路体積が、隙間22Gを設けない方式よりも高くしようとすれば、以下の式(2)を満たす必要があることから式(3)であることが望ましい。
HG> α × ΔT × HU (1)
On the other hand, as the upper limit value, if the cooling area / flow path volume in terms of cooling efficiency is to be higher than the method without providing the
(2HU+WU)/(HU×WU)≦WT/(HG×(WU+WT)) ・・(2)
HG≦WT×HU×WU/((WU+WT)×(2HU+WU)) ・・・(3)
ただし、ヒータ21と断熱ブロック22の間の断熱性の観点および冷却ムラを低減する効果は(3)式を満たさなくても得られる。このため、溝21U内に有効に冷却空気を送りこむという効果が得られる条件として、隙間22Gが形成する断面積が、溝21Uが形成する断面積と同等までなら問題ない。すなわち、式(4)から間隔HGの条件として式(5)を満たせばよい。
(2HU + WU) / (HU × WU) ≦ WT / (HG × (WU + WT)) (2)
HG ≦ WT × HU × WU / ((WU + WT) × (2HU + WU)) (3)
However, the viewpoint of the heat insulation between the
HG×(WU+WT)≦HU×WU ・・・・・(4)
HG≦HU×WU/(WU+WT) ・・・・・(5)
このような条件を満たす条件は、溝21Uの形状および配置によって異なるが、具体的な数値としては、溝21Uの深さHUの0.3%から40%の範囲が好適である。
HG × (WU + WT) ≦ HU × WU (4)
HG ≦ HU × WU / (WU + WT) (5)
Conditions satisfying such conditions vary depending on the shape and arrangement of the
ところで、ヒータ21において溝21Uの数が多いほど冷却効果が期待出来るので、加工精度に応じて出来るだ多くの数の溝を形成することが望ましい。また、溝21Uの深さHUが大なほど冷却効果が期待できるので、発熱抵抗体の埋め込みに支障がない範囲で深くすることが望ましい。ここで、溝21Uの数を増やすことおよび深さHUを大とすることは、壁21Wの機械的強度を低下させるが、前述のとおり壁21Wの上部21Tは断熱ブロック22と接触することがないので応力を受けることはない。このため、従来技術に比べて、溝21Uを多く、深く形成することが可能であるので冷却効果改善に有効である。
Incidentally, since the cooling effect can be expected as the number of the
このように、本実施形態で説明したボンディングヘッド2を用いることにより、ヒータ21の冷却効率が改善が図れるとともに、ヒータ21の壁21Wに削れや破損も防げる。このため本実施形態のボンディングヘッド2を用いた実装装置1では、実装品質に悪影響を及ぼすことなく電子部品実装のタクトタイム短縮も図れる。
Thus, by using the
以上、図1を用いて、断熱ブロック22に隙間22Gを設けた例について説明したが、壁21Wの上部21Tが断熱ブロック22に接触しないのであれば、本発明はこれにこだわるものではない。すなわち、図3に示す別の実施形態のように、ヒータ21の上面22Sに対して、壁21Wの上部21Tをが低くなるような隙間21Gを設けるようにしてもよい。すなわち、図4に三面図を示すヒータ21を用いて、図9に示す断熱ブロック22と組み合わせても図1の構成と同様な効果が得られる。ここで、ヒータ21の隙間21Gの間隔についても、図2に示した断熱ブロック22の下面22Sと第2下面22Cの段差によって形成される隙間の間隔HGと同様な範囲にすることが好ましい。
As described above, the example in which the
さらに本発明はボンディングヘッド2についてだけではなく、基板B側を保持加熱する基板ステージ4にも用いても良く、ボンディングヘッド2、基板ステージ4の両方に用いて両側から加熱及び冷却を行っても良い。電子部品Cが微小で基板B側の方が体積が大きくヘッド側からの熱量が十分に伝わらない場合には、基板B側からヒーターで加熱するのが有効で、電子部品C、基板Bともに微小であった場合には両側からヒーターで加熱するのが有効である。
Further, the present invention may be used not only for the
1 実装装置
2 ボンディングヘッド
3 ボンディングユニット
4 基板ステージ
5 画像認識手段
20 アタッチメントツール
21 ヒータ
21G 隙間
21P 管状流路
21S ヒータの上面
21T 壁の上部
21U 溝
21W 溝を形成する壁
22 断熱ブロック
22C 断熱ブロックの第2下面
22D 窪み
22G 隙間
22S 断熱ブロックの下面
22V 通気孔
23 ホルダ
24 ヘッド本体
B 基板
C 電子部品
AB 壁の削れ部
BP 破片
BR 壁の損傷部
HG 隙間の間隔
HU 溝の深さ
PW 磨耗粉
WT 壁の幅(厚み)
WU 溝の幅
DESCRIPTION OF
WU groove width
Claims (4)
下面に電子部品を保持するアタッチメントツールと、
前記アタッチメントツールの上部に配置されるヒータと、
前記ヒータの上部に配置される断熱ブロックとを備え、
前記ヒータの上面にに複数の溝が形成され、
前記ヒータの上面と前記断熱ブロックの下面との界面に、前記溝が設けられた領域を包括する範囲で、隙間を設けたボンディングヘッド。 A bonding head used for thermocompression bonding of electronic components,
An attachment tool for holding electronic components on the bottom surface;
A heater disposed on top of the attachment tool;
A heat insulation block disposed on top of the heater;
A plurality of grooves are formed on the upper surface of the heater,
The bonding head which provided the clearance gap in the range which includes the area | region where the said groove | channel was provided in the interface of the upper surface of the said heater, and the lower surface of the said heat insulation block.
前記隙間の間隔が、前記溝の深さの0.3%以上で40%以下であることを特徴とするボンディングヘッド。 The bonding head according to claim 1,
The bonding head is characterized in that an interval of the gap is 0.3% or more and 40% or less of the depth of the groove.
前記断熱ブロックの下面に凹みを設けることで、前記隙間を形成することを特徴とするボンディングヘッド。 The bonding head according to claim 1 or claim 2,
The bonding head is characterized in that the gap is formed by providing a recess on the lower surface of the heat insulating block.
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