実装装置
【課題】各種の電子部品チップに対応して簡単に製造されるブロックを有する実装装置を提供する。
【解決手段】ブロック21の接触面22は電子部品チップ34に押し付けられる。ブロック21は弾性体19に貼り付けられる。ブロック21の押し付けに基づき弾性体は弾性変形する。弾性体の弾性変形は電子部品チップ34の姿勢のばらつきを吸収する。ブロック21は均等な押し付け力で電子部品チップ34を押し付ける。こうしたブロック21の形成にあたって、弾性体19に例えば1枚の板片が貼り付けられる。板片は、例えばダイシングブレードで形成される切れ込みに基づき個片に分断される。こうして1枚の板片から複数のブロック21が簡単に形成される。切れ込みの幅や数が制御されれば、ブロック21同士の間隔や接触面22の輪郭の大きさは簡単に調整される。ブロック21は様々な電子部品チップに対応することができる。
【解決手段】ブロック21の接触面22は電子部品チップ34に押し付けられる。ブロック21は弾性体19に貼り付けられる。ブロック21の押し付けに基づき弾性体は弾性変形する。弾性体の弾性変形は電子部品チップ34の姿勢のばらつきを吸収する。ブロック21は均等な押し付け力で電子部品チップ34を押し付ける。こうしたブロック21の形成にあたって、弾性体19に例えば1枚の板片が貼り付けられる。板片は、例えばダイシングブレードで形成される切れ込みに基づき個片に分断される。こうして1枚の板片から複数のブロック21が簡単に形成される。切れ込みの幅や数が制御されれば、ブロック21同士の間隔や接触面22の輪郭の大きさは簡単に調整される。ブロック21は様々な電子部品チップに対応することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばパッケージ基板に電子部品チップをフリップチップ実装する実装装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LSI(大規模集積回路)チップパッケージでは、LSIチップはパッケージ基板の表面に例えばフリップチップ実装される。フリップチップ実装にあたって、大型のパッケージ基板の表面に樹脂製のアンダーフィル材が塗布される。LSIチップの裏面の導電バンプはパッケージ基板の表面の導電パッド上に配置される。このとき、複数のLSIチップが同時にパッケージ基板上に配置される。LSIチップがパッケージ基板の表面に押し付けられると同時にアンダーフィル材は加熱される。アンダーフィル材の硬化に基づきLSIチップはパッケージ基板に実装される。その後、パッケージ基板からLSIチップパッケージの大きさに応じた小型のパッケージ基板が切り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002−324821号公報
【特許文献2】特開2002−110744号公報
【特許文献3】特開2004−119594号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
パッケージ基板へのLSIチップの熱圧着にあたって、LSIチップの表面には圧着ブロックの下端が押し付けられる。押し付けにあたって個々の圧着ブロックは、LSIチップの表面に直交する上下方向に変位自在に例えば台座に支持される。圧着ブロックの上端には弾性体が受け止められる。台座の下降に基づき圧着ブロックの下端がLSIチップ上に受け止められると、個々の圧着ブロックはLSIチップに向かって所定の押し付け力を作用させることができる。こうした圧着ブロックのサイズや数はLSIチップのサイズやLSIチップ同士の間隔に応じて適宜変更されることが好ましい。
【0005】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、各種の電子部品チップに対応して簡単に製造されるブロックを有する実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、実装装置の一具体例は、弾性体と、上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備える。
【発明の効果】
【0007】
以上のように開示の実装装置によれば、各種の電子部品チップに対応して簡単に製造されるブロックを有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第1実施形態に係る実装装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図2】図1の2−2線に沿った加圧ツールの下面図である。
【図3】支持ステージ上にパッケージ基板を配置する工程を概略的に示す断面図である。
【図4】パッケージ基板上に複数の電子部品チップを配置する工程を概略的に示す断面図である。
【図5】パッケージ基板の表面に向かって電子部品チップを押し付ける工程を概略的に示す断面図である。
【図6】弾性体上で板片に切り込みを形成する工程を概略的に示す断面図である。
【図7】弾性体上で板片に切り込みを形成する工程を概略的に示す断面図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係る実装装置の一変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態に係る実装装置の他の変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図10】本発明の第1実施形態に係る実装装置の他の変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係る実装装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図12】図11の12−12線に沿った断面図である。
【図13】パッケージ基板の表面に向かって電子部品チップを押し付ける工程を概略的に示す断面図である。
【図14】本発明の第2実施形態に係る実装装置の一変形例の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図15】図14の15−15線に沿った垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【0010】
図1は本発明の第1実施形態に係る実装装置11の構造を概略的に示す。この実装装置11は、表面に平坦面12を規定する支持ステージ13を備える。平坦面12は例えば水平面に平行に規定される。支持ステージ13は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。支持ステージ13内には例えば直管状のヒータ14といった発熱体が組み込まれる。ヒータ14は例えば平坦面12に平行に延びる。ヒータ14は発熱に基づき支持ステージ13を加熱することができる。
【0011】
実装装置11は、支持ステージ13の上方に配置される加圧ツール15を備える。加圧ツール15は加圧ヘッド16を備える。加圧ヘッド16は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。加圧ヘッド16は、平坦面12に直交する垂直方向に上下移動することができる。加圧ヘッド16内には例えば直管状のヒータ17といった発熱体が組み込まれる。ヒータ17は例えば加圧ヘッド16の下面に平行に延びる。ヒータ17は発熱に基づき加圧ヘッド16を加熱することができる。加圧ヘッド16の下面は支持ステージ13の平坦面12に平行な平坦面で規定される。
【0012】
加圧ツール15は、加圧ヘッド16の下面の輪郭から下方に突き出る支持爪18で支持される弾性体19を備える。弾性体19は例えば平たい直方体形状に形成される。支持爪18は、相互に平行に延びる弾性体19の1対の側端に沿って延びる。支持爪18の先端は弾性体19の下面を受け止める。こうして弾性体19の平坦な上面は加圧ヘッド16の下面に密着する。弾性体19は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムといった耐熱性を有するゴムから形成される。こうした弾性体19は加圧ツール15の下方から目視で確認される。したがって、弾性体19の変形や亀裂といった劣化の確認に基づき実装装置11の管理者は弾性体19の交換の適正なタイミングを確認することができる。
【0013】
弾性体19には平坦な下面に沿って配列される複数の加圧ブロック21が固定される。加圧ブロック21は例えば平たい直方体形状に形成される。加圧ブロック21は、ステンレス鋼を含む金属材料やセラミックといった剛体から形成される。加圧ブロック21は上面で弾性体19の下面に貼り付けられる。貼り付けにあたって、例えば加圧および加熱に基づく溶着を利用した焼き付けや、例えばトリアジンチオール溶液に基づく結合を利用した化学的な結合が実現されればよい。
【0014】
各加圧ブロック21の平坦な下面には例えば矩形の接触面22が規定される。接触面22は共通の平面23内に配置される。平面23は平坦面12に平行に規定される。接触面22の輪郭は電子部品チップすなわち半導体チップの上面の輪郭に応じて設定される。図2を併せて参照し、加圧ブロック21は等間隔で例えば3行6列に配列される。相互に隣接する加圧ブロック21、21同士の間隙の幅はすべて等しく設定される。加圧ブロック21、21同士の間隙の幅は半導体チップ同士の間隙に応じて設定される。
【0015】
いま、実装装置11でフリップチップ実装が実施される場面を想定する。図3に示されるように、支持ステージ13の平坦面12には大判のパッケージ基板31が配置される。パッケージ基板31の表面には予め所定の位置に導電パッド32が形成される。導電パッド32は例えば銅といった導電材料から形成される。銅の表面には金めっき膜やニッケルめっき膜が形成される。パッケージ基板31の表面には、半導体チップの配置領域ごとに液状のアンダーフィル材33が塗布される。アンダーフィル材33には熱硬化性樹脂材料が用いられる。
【0016】
図4に示されるように、パッケージ基板31の各配置領域には半導体チップ34が個別に配置される。半導体チップ34の裏面には導電パッド35が配列される。導電パッド35は例えばパッケージ基板31上の導電パッド32に1対1で対応する。導電パッド35は例えば銅といった導電材料から形成される。導電パッド35上には導電バンプ36が予め接合される。導電バンプ36は例えば金といった導電材料から形成される。導電バンプ36は導電パッド32上に受け止められる。こうしてパッケージ基板31の表面および半導体チップ34の裏面の間にはアンダーフィル材33が挟み込まれる。
【0017】
その後、パッケージ基板31上で加圧ツール15が所定の位置に位置決めされる。加圧ツール15は支持ステージ13に向かって下降する。加圧ツール15の下降は平坦面12から所定の高さで停止する。図5に示されるように、半導体チップ34の上面には加圧ブロック21の接触面22が受け止められる。加圧ブロック21は半導体チップ34に1対1で対応する。接触面22の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭よりひとまわり大きく規定される。こうして接触面22は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。加圧ツール15の下降に基づき加圧ブロック21は平坦面12に向かって半導体チップ34を押し付ける。
【0018】
このとき、半導体チップ34の導電バンプ36は導電パッド32に押し付けられる。押し付けに基づき導電パッド32は例えばパッケージ基板31内に向かって押し込まれる。こうして導電パッド32は変形する。同時に、導電パッド32への押し付けに基づき加圧ブロック21は押し上げられる。押し上げに基づき弾性体19は弾性変形する。弾性体19は加圧ヘッド16の下面との間で押し潰される。弾性体19の弾性変形は、パッケージ基板31の表面に対する半導体チップ34の姿勢のばらつきを吸収する。こうして加圧ツール15はパッケージ基板31に向かって均等な押し付け力で半導体チップ34を押し付けることができる。
【0019】
このとき、ヒータ14、17は発熱する。ヒータ14の熱は支持ステージ13およびパッケージ基板31からアンダーフィル材33に伝達される。同時に、ヒータ17の熱は弾性体19、加圧ブロック21および半導体チップ34からアンダーフィル材33に伝達される。その結果、アンダーフィル材33の温度は上昇する。アンダーフィル材33は硬化する。こうしてアンダーフィル材33はパッケージ基板31の表面に半導体チップ34を固定する。固定後、加圧ツール15は平坦面12に直交する垂直方向に上昇する。その後、パッケージ基板31から半導体チップごとに所定の大きさの半導体チップパッケージが切り出される。こうして半導体チップパッケージが製造される。
【0020】
次に加圧ツール15の製造方法を説明する。図6に示されるように、弾性体19の下面に所定のサイズを規定する1枚の板片37が貼り合わせられる。板片37は加圧ブロック21の材質から形成される。図7に示されるように、板片37は、例えばダイシングブレード38で形成される切れ込み41に基づき個片に分断される。切れ込み41は例えば格子状に形成される。こうして1枚の板片37から複数の加圧ブロック21が簡単に形成される。切れ込み41の幅や数が制御されれば、加圧ブロック21、21同士の間隔や接触面22の輪郭の大きさは簡単に調整される。様々な半導体チップ34に対応した加圧ブロック21が簡単に製造される。なお、ダイシングブレード38の加工に代えてレーザ加工が実施されてもよい。
【0021】
図8に示されるように、実装装置11では、弾性体19の下面に、相互に隣接する加圧ブロック21、21同士の間隙の幅を反映する幅を有する溝42が形成されてもよい。こうした溝42は、加圧ブロック21の形成時、ダイシングブレード38やレーザが弾性体19まで食い込めばよい。食い込みに基づき弾性体19には簡単に溝42が形成される。こうした溝42に基づき弾性体19には加圧ブロック21に個別に対応する弾性片19aが区画される。溝42の働きで弾性片19aの弾性変形は個別に許容される。こうした弾性片19aは半導体チップ34の姿勢変化を個別に吸収することができる。
【0022】
図9に示されるように、加圧ツール15では複数の加圧ブロック21が1つの半導体チップ34に対応してもよい。図10に示されるように、各半導体チップ34の上面に例えば7×7すなわち49個の加圧ブロック21が受け止められる。こうして複数の加圧ブロック21が支持ステージ13に向かって1つの半導体チップ34を押し付けることができる。したがって、半導体チップ34上面の輪郭の大きさが増減しても、半導体チップ34の上面には複数の加圧ブロック21が確実に受け止められる。こうした加圧ツール15は各種の半導体チップ34のフリップチップ実装に対応することができる。なお、弾性体19の下面には前述の溝42が形成されてもよい。
【0023】
図11は本発明の第2実施形態に係る実装装置11aの構造を概略的に示す。この実装装置11aでは、加圧ヘッド16は、直方体形状のヘッド本体45と、ヘッド本体45の下面に取り付けられるベース板46とを備える。ヘッド本体45およびベース板46は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。ヒータ17はヘッド本体45に組み込まれる。加圧ヘッド16にはベース板46の下面に沿って配列される複数の加圧ブロック47が支持される。加圧ブロック47は例えば直方体形状のブロック本体48を備える。ブロック本体48は前述の加圧ブロック21と同様の材料で形成される。相互に隣接するブロック本体48、48同士の間隙の幅はすべて等しく設定される。ブロック本体48、48同士の間隙の幅は半導体チップ34、34同士の間隙に応じて設定される。
【0024】
加圧ブロック47は、各ブロック本体48の上面に連結されるボルト49を備える。ボルト49の頭49aは、ヘッド本体45の下面に形成される窪み51内に個別に配置される。図12を併せて参照し、頭49aの輪郭および窪み51の輪郭は例えば共通の矩形に形成される。こうしてボルト49の軸49bの軸心回りにボルト49の回転は規制される。軸49bは、ベース板46に形成される貫通孔52内に配置される。頭49aは貫通孔52の外側でベース板46の上面に受け止められる。その結果、加圧ヘッド16からボルト49の脱落は規制される。軸49bはブロック本体48の上面のねじ孔53にねじ込まれる。頭49aの上端と窪み51の底面との間には所定の距離が確保される。その結果、ベース板46の下面に直交する垂直方向に加圧ブロック47の変位は許容される。
【0025】
軸49bの外周周りでブロック本体48の上面およびベース板46の下面の間には弾性体54が個別に配置される。弾性体54は前述の弾性体19と同様の材料で形成される。ベース板46の下面に直交する垂直方向に規定される弾性体54の厚みは均一に設定される。隣接する弾性体54、54同士の間に所定の間隔が確保される。こうした間隔は、ベース板46の下面に直交する垂直方向のブロック本体48の変位に基づき最大限に弾性体54が押し潰されても、隣接する弾性体54、54同士が相互に接触しない程度に設定される。こうした弾性体54は加圧ツール15の下方から目視で確認される。したがって、弾性体54の変形や亀裂といった劣化の確認に基づき実装装置11aの管理者は弾性体54の交換の適正なタイミングを確認することができる。
【0026】
ブロック本体48の平坦な下面には例えば矩形の接触面55が規定される。接触面55は共通の平面56内に配置される。平面56は平坦面12に平行に規定される。接触面55の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭に応じて設定される。ブロック本体48は半導体チップ34に1対1で対応する。接触面55の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭よりひとまわり大きく規定される。こうして接触面55は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。その他、前述の実装装置11と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【0027】
いま、実装装置11aでフリップチップ実装が実施される場面を想定する。図13に示されるように、半導体チップ34の上面にはブロック本体48の接触面55が受け止められる。接触面55は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。加圧ツール15の下降に基づきブロック本体48は平坦面12に向かって半導体チップ34を押し付ける。ボルト49の変位に基づきブロック本体48は押し上げられる。ベース板46の下面との間で弾性体54は押し潰される。導電バンプ36は所定の押し付け力で導電パッド35に押し付けられる。その後、前述と同様に、アンダーフィル材33の硬化に基づきパッケージ基板31の表面に半導体チップ34が固定される。
【0028】
図14に示されるように、実装装置11aでは、ベース板46に例えば列方向に加圧ブロック47の移動を案内する複数筋の案内溝61が形成されてもよい。案内溝61は相互に平行に延びる。案内溝61は軸49bを受け入れる。ここでは、1筋の案内溝61に3つの加圧ブロック47が配置される。図15を併せて参照し、ヘッド本体45の下面には頭49aの移動を許容する長溝62が形成される。その他、前述の実装装置11aと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【0029】
加圧ブロック47が列方向に移動すると、列方向に相互に隣接する加圧ブロック47、47すなわちブロック本体48、48同士の間隔は変化する。こうした間隔の変化は、相互に隣接する半導体チップ34、34同士の間隔の変化に応じて調整されればよい。その結果、実装装置11aは半導体チップ34、34同士の間隔の変化に対応することができる。なお、加圧ブロック47の移動時、ボルト49は弛められればよい。こうして弾性体54およびベース板46の間には所定の隙間が確保されればよい。
【0030】
以上の実施形態に関し出願人はさらに以下の付記を開示する。
【0031】
(付記1) 弾性体と、
上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備えることを特徴とする実装装置。
【0032】
(付記2) 付記1に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【0033】
(付記3) 付記1または2に記載の実装装置において、前記弾性体の下面に形成されて、前記ブロック同士の間に規定される間隙の幅を反映する幅を有する溝を備えることを特徴とする実装装置。
【0034】
(付記4) 付記1〜3のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【0035】
(付記5) 付記4に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【0036】
(付記6) 付記1〜5のいずれか1項に記載の実装装置において、
下面で前記弾性体の上面に受け止められるヘッドと、
前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体とを備えることを特徴とする実装装置。
【0037】
(付記7) ヘッドと、
前記ヘッドの下面に沿って配列されて前記ヘッドの下面に直交する垂直方向に変位自在に前記ヘッドに支持され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックと、
前記ヘッドおよび前記ブロックの間に個別に配置される弾性体とを備えることを特徴とする実装装置。
【0038】
(付記8) 付記7に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【0039】
(付記9) 付記7または8に記載の実装装置において、前記ヘッドに形成されて、前記ヘッドの下面に沿って1方向に前記ブロックの移動を案内する案内溝を備えることを特徴とする実装装置。
【0040】
(付記10) 付記7〜9のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【0041】
(付記11) 付記10に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【0042】
(付記12) 付記7〜11のいずれか1項に記載の実装装置において、前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【符号の説明】
【0043】
11、11a 実装装置、12 平坦面、13 支持ステージ、14 発熱体、16 ヘッド、17 発熱体、19 弾性体、22 接触面、21 ブロック(加圧ブロック)、23 平面、34 電子部品チップ(半導体チップ)、42 溝、48 ブロック(ブロック本体)、54 弾性体、56 平面、61 案内溝。
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばパッケージ基板に電子部品チップをフリップチップ実装する実装装置に関する。
【背景技術】
【0002】
LSI(大規模集積回路)チップパッケージでは、LSIチップはパッケージ基板の表面に例えばフリップチップ実装される。フリップチップ実装にあたって、大型のパッケージ基板の表面に樹脂製のアンダーフィル材が塗布される。LSIチップの裏面の導電バンプはパッケージ基板の表面の導電パッド上に配置される。このとき、複数のLSIチップが同時にパッケージ基板上に配置される。LSIチップがパッケージ基板の表面に押し付けられると同時にアンダーフィル材は加熱される。アンダーフィル材の硬化に基づきLSIチップはパッケージ基板に実装される。その後、パッケージ基板からLSIチップパッケージの大きさに応じた小型のパッケージ基板が切り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002−324821号公報
【特許文献2】特開2002−110744号公報
【特許文献3】特開2004−119594号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
パッケージ基板へのLSIチップの熱圧着にあたって、LSIチップの表面には圧着ブロックの下端が押し付けられる。押し付けにあたって個々の圧着ブロックは、LSIチップの表面に直交する上下方向に変位自在に例えば台座に支持される。圧着ブロックの上端には弾性体が受け止められる。台座の下降に基づき圧着ブロックの下端がLSIチップ上に受け止められると、個々の圧着ブロックはLSIチップに向かって所定の押し付け力を作用させることができる。こうした圧着ブロックのサイズや数はLSIチップのサイズやLSIチップ同士の間隔に応じて適宜変更されることが好ましい。
【0005】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、各種の電子部品チップに対応して簡単に製造されるブロックを有する実装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、実装装置の一具体例は、弾性体と、上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備える。
【発明の効果】
【0007】
以上のように開示の実装装置によれば、各種の電子部品チップに対応して簡単に製造されるブロックを有する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の第1実施形態に係る実装装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図2】図1の2−2線に沿った加圧ツールの下面図である。
【図3】支持ステージ上にパッケージ基板を配置する工程を概略的に示す断面図である。
【図4】パッケージ基板上に複数の電子部品チップを配置する工程を概略的に示す断面図である。
【図5】パッケージ基板の表面に向かって電子部品チップを押し付ける工程を概略的に示す断面図である。
【図6】弾性体上で板片に切り込みを形成する工程を概略的に示す断面図である。
【図7】弾性体上で板片に切り込みを形成する工程を概略的に示す断面図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係る実装装置の一変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図9】本発明の第1実施形態に係る実装装置の他の変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図10】本発明の第1実施形態に係る実装装置の他の変形例の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図11】本発明の第2実施形態に係る実装装置の構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図12】図11の12−12線に沿った断面図である。
【図13】パッケージ基板の表面に向かって電子部品チップを押し付ける工程を概略的に示す断面図である。
【図14】本発明の第2実施形態に係る実装装置の一変形例の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図15】図14の15−15線に沿った垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【0010】
図1は本発明の第1実施形態に係る実装装置11の構造を概略的に示す。この実装装置11は、表面に平坦面12を規定する支持ステージ13を備える。平坦面12は例えば水平面に平行に規定される。支持ステージ13は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。支持ステージ13内には例えば直管状のヒータ14といった発熱体が組み込まれる。ヒータ14は例えば平坦面12に平行に延びる。ヒータ14は発熱に基づき支持ステージ13を加熱することができる。
【0011】
実装装置11は、支持ステージ13の上方に配置される加圧ツール15を備える。加圧ツール15は加圧ヘッド16を備える。加圧ヘッド16は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。加圧ヘッド16は、平坦面12に直交する垂直方向に上下移動することができる。加圧ヘッド16内には例えば直管状のヒータ17といった発熱体が組み込まれる。ヒータ17は例えば加圧ヘッド16の下面に平行に延びる。ヒータ17は発熱に基づき加圧ヘッド16を加熱することができる。加圧ヘッド16の下面は支持ステージ13の平坦面12に平行な平坦面で規定される。
【0012】
加圧ツール15は、加圧ヘッド16の下面の輪郭から下方に突き出る支持爪18で支持される弾性体19を備える。弾性体19は例えば平たい直方体形状に形成される。支持爪18は、相互に平行に延びる弾性体19の1対の側端に沿って延びる。支持爪18の先端は弾性体19の下面を受け止める。こうして弾性体19の平坦な上面は加圧ヘッド16の下面に密着する。弾性体19は、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴムといった耐熱性を有するゴムから形成される。こうした弾性体19は加圧ツール15の下方から目視で確認される。したがって、弾性体19の変形や亀裂といった劣化の確認に基づき実装装置11の管理者は弾性体19の交換の適正なタイミングを確認することができる。
【0013】
弾性体19には平坦な下面に沿って配列される複数の加圧ブロック21が固定される。加圧ブロック21は例えば平たい直方体形状に形成される。加圧ブロック21は、ステンレス鋼を含む金属材料やセラミックといった剛体から形成される。加圧ブロック21は上面で弾性体19の下面に貼り付けられる。貼り付けにあたって、例えば加圧および加熱に基づく溶着を利用した焼き付けや、例えばトリアジンチオール溶液に基づく結合を利用した化学的な結合が実現されればよい。
【0014】
各加圧ブロック21の平坦な下面には例えば矩形の接触面22が規定される。接触面22は共通の平面23内に配置される。平面23は平坦面12に平行に規定される。接触面22の輪郭は電子部品チップすなわち半導体チップの上面の輪郭に応じて設定される。図2を併せて参照し、加圧ブロック21は等間隔で例えば3行6列に配列される。相互に隣接する加圧ブロック21、21同士の間隙の幅はすべて等しく設定される。加圧ブロック21、21同士の間隙の幅は半導体チップ同士の間隙に応じて設定される。
【0015】
いま、実装装置11でフリップチップ実装が実施される場面を想定する。図3に示されるように、支持ステージ13の平坦面12には大判のパッケージ基板31が配置される。パッケージ基板31の表面には予め所定の位置に導電パッド32が形成される。導電パッド32は例えば銅といった導電材料から形成される。銅の表面には金めっき膜やニッケルめっき膜が形成される。パッケージ基板31の表面には、半導体チップの配置領域ごとに液状のアンダーフィル材33が塗布される。アンダーフィル材33には熱硬化性樹脂材料が用いられる。
【0016】
図4に示されるように、パッケージ基板31の各配置領域には半導体チップ34が個別に配置される。半導体チップ34の裏面には導電パッド35が配列される。導電パッド35は例えばパッケージ基板31上の導電パッド32に1対1で対応する。導電パッド35は例えば銅といった導電材料から形成される。導電パッド35上には導電バンプ36が予め接合される。導電バンプ36は例えば金といった導電材料から形成される。導電バンプ36は導電パッド32上に受け止められる。こうしてパッケージ基板31の表面および半導体チップ34の裏面の間にはアンダーフィル材33が挟み込まれる。
【0017】
その後、パッケージ基板31上で加圧ツール15が所定の位置に位置決めされる。加圧ツール15は支持ステージ13に向かって下降する。加圧ツール15の下降は平坦面12から所定の高さで停止する。図5に示されるように、半導体チップ34の上面には加圧ブロック21の接触面22が受け止められる。加圧ブロック21は半導体チップ34に1対1で対応する。接触面22の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭よりひとまわり大きく規定される。こうして接触面22は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。加圧ツール15の下降に基づき加圧ブロック21は平坦面12に向かって半導体チップ34を押し付ける。
【0018】
このとき、半導体チップ34の導電バンプ36は導電パッド32に押し付けられる。押し付けに基づき導電パッド32は例えばパッケージ基板31内に向かって押し込まれる。こうして導電パッド32は変形する。同時に、導電パッド32への押し付けに基づき加圧ブロック21は押し上げられる。押し上げに基づき弾性体19は弾性変形する。弾性体19は加圧ヘッド16の下面との間で押し潰される。弾性体19の弾性変形は、パッケージ基板31の表面に対する半導体チップ34の姿勢のばらつきを吸収する。こうして加圧ツール15はパッケージ基板31に向かって均等な押し付け力で半導体チップ34を押し付けることができる。
【0019】
このとき、ヒータ14、17は発熱する。ヒータ14の熱は支持ステージ13およびパッケージ基板31からアンダーフィル材33に伝達される。同時に、ヒータ17の熱は弾性体19、加圧ブロック21および半導体チップ34からアンダーフィル材33に伝達される。その結果、アンダーフィル材33の温度は上昇する。アンダーフィル材33は硬化する。こうしてアンダーフィル材33はパッケージ基板31の表面に半導体チップ34を固定する。固定後、加圧ツール15は平坦面12に直交する垂直方向に上昇する。その後、パッケージ基板31から半導体チップごとに所定の大きさの半導体チップパッケージが切り出される。こうして半導体チップパッケージが製造される。
【0020】
次に加圧ツール15の製造方法を説明する。図6に示されるように、弾性体19の下面に所定のサイズを規定する1枚の板片37が貼り合わせられる。板片37は加圧ブロック21の材質から形成される。図7に示されるように、板片37は、例えばダイシングブレード38で形成される切れ込み41に基づき個片に分断される。切れ込み41は例えば格子状に形成される。こうして1枚の板片37から複数の加圧ブロック21が簡単に形成される。切れ込み41の幅や数が制御されれば、加圧ブロック21、21同士の間隔や接触面22の輪郭の大きさは簡単に調整される。様々な半導体チップ34に対応した加圧ブロック21が簡単に製造される。なお、ダイシングブレード38の加工に代えてレーザ加工が実施されてもよい。
【0021】
図8に示されるように、実装装置11では、弾性体19の下面に、相互に隣接する加圧ブロック21、21同士の間隙の幅を反映する幅を有する溝42が形成されてもよい。こうした溝42は、加圧ブロック21の形成時、ダイシングブレード38やレーザが弾性体19まで食い込めばよい。食い込みに基づき弾性体19には簡単に溝42が形成される。こうした溝42に基づき弾性体19には加圧ブロック21に個別に対応する弾性片19aが区画される。溝42の働きで弾性片19aの弾性変形は個別に許容される。こうした弾性片19aは半導体チップ34の姿勢変化を個別に吸収することができる。
【0022】
図9に示されるように、加圧ツール15では複数の加圧ブロック21が1つの半導体チップ34に対応してもよい。図10に示されるように、各半導体チップ34の上面に例えば7×7すなわち49個の加圧ブロック21が受け止められる。こうして複数の加圧ブロック21が支持ステージ13に向かって1つの半導体チップ34を押し付けることができる。したがって、半導体チップ34上面の輪郭の大きさが増減しても、半導体チップ34の上面には複数の加圧ブロック21が確実に受け止められる。こうした加圧ツール15は各種の半導体チップ34のフリップチップ実装に対応することができる。なお、弾性体19の下面には前述の溝42が形成されてもよい。
【0023】
図11は本発明の第2実施形態に係る実装装置11aの構造を概略的に示す。この実装装置11aでは、加圧ヘッド16は、直方体形状のヘッド本体45と、ヘッド本体45の下面に取り付けられるベース板46とを備える。ヘッド本体45およびベース板46は例えば高熱伝導性を有する剛体の金属材料から形成される。ヒータ17はヘッド本体45に組み込まれる。加圧ヘッド16にはベース板46の下面に沿って配列される複数の加圧ブロック47が支持される。加圧ブロック47は例えば直方体形状のブロック本体48を備える。ブロック本体48は前述の加圧ブロック21と同様の材料で形成される。相互に隣接するブロック本体48、48同士の間隙の幅はすべて等しく設定される。ブロック本体48、48同士の間隙の幅は半導体チップ34、34同士の間隙に応じて設定される。
【0024】
加圧ブロック47は、各ブロック本体48の上面に連結されるボルト49を備える。ボルト49の頭49aは、ヘッド本体45の下面に形成される窪み51内に個別に配置される。図12を併せて参照し、頭49aの輪郭および窪み51の輪郭は例えば共通の矩形に形成される。こうしてボルト49の軸49bの軸心回りにボルト49の回転は規制される。軸49bは、ベース板46に形成される貫通孔52内に配置される。頭49aは貫通孔52の外側でベース板46の上面に受け止められる。その結果、加圧ヘッド16からボルト49の脱落は規制される。軸49bはブロック本体48の上面のねじ孔53にねじ込まれる。頭49aの上端と窪み51の底面との間には所定の距離が確保される。その結果、ベース板46の下面に直交する垂直方向に加圧ブロック47の変位は許容される。
【0025】
軸49bの外周周りでブロック本体48の上面およびベース板46の下面の間には弾性体54が個別に配置される。弾性体54は前述の弾性体19と同様の材料で形成される。ベース板46の下面に直交する垂直方向に規定される弾性体54の厚みは均一に設定される。隣接する弾性体54、54同士の間に所定の間隔が確保される。こうした間隔は、ベース板46の下面に直交する垂直方向のブロック本体48の変位に基づき最大限に弾性体54が押し潰されても、隣接する弾性体54、54同士が相互に接触しない程度に設定される。こうした弾性体54は加圧ツール15の下方から目視で確認される。したがって、弾性体54の変形や亀裂といった劣化の確認に基づき実装装置11aの管理者は弾性体54の交換の適正なタイミングを確認することができる。
【0026】
ブロック本体48の平坦な下面には例えば矩形の接触面55が規定される。接触面55は共通の平面56内に配置される。平面56は平坦面12に平行に規定される。接触面55の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭に応じて設定される。ブロック本体48は半導体チップ34に1対1で対応する。接触面55の輪郭は半導体チップ34の上面の輪郭よりひとまわり大きく規定される。こうして接触面55は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。その他、前述の実装装置11と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【0027】
いま、実装装置11aでフリップチップ実装が実施される場面を想定する。図13に示されるように、半導体チップ34の上面にはブロック本体48の接触面55が受け止められる。接触面55は半導体チップ34の上面の全面に受け止められる。加圧ツール15の下降に基づきブロック本体48は平坦面12に向かって半導体チップ34を押し付ける。ボルト49の変位に基づきブロック本体48は押し上げられる。ベース板46の下面との間で弾性体54は押し潰される。導電バンプ36は所定の押し付け力で導電パッド35に押し付けられる。その後、前述と同様に、アンダーフィル材33の硬化に基づきパッケージ基板31の表面に半導体チップ34が固定される。
【0028】
図14に示されるように、実装装置11aでは、ベース板46に例えば列方向に加圧ブロック47の移動を案内する複数筋の案内溝61が形成されてもよい。案内溝61は相互に平行に延びる。案内溝61は軸49bを受け入れる。ここでは、1筋の案内溝61に3つの加圧ブロック47が配置される。図15を併せて参照し、ヘッド本体45の下面には頭49aの移動を許容する長溝62が形成される。その他、前述の実装装置11aと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【0029】
加圧ブロック47が列方向に移動すると、列方向に相互に隣接する加圧ブロック47、47すなわちブロック本体48、48同士の間隔は変化する。こうした間隔の変化は、相互に隣接する半導体チップ34、34同士の間隔の変化に応じて調整されればよい。その結果、実装装置11aは半導体チップ34、34同士の間隔の変化に対応することができる。なお、加圧ブロック47の移動時、ボルト49は弛められればよい。こうして弾性体54およびベース板46の間には所定の隙間が確保されればよい。
【0030】
以上の実施形態に関し出願人はさらに以下の付記を開示する。
【0031】
(付記1) 弾性体と、
上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備えることを特徴とする実装装置。
【0032】
(付記2) 付記1に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【0033】
(付記3) 付記1または2に記載の実装装置において、前記弾性体の下面に形成されて、前記ブロック同士の間に規定される間隙の幅を反映する幅を有する溝を備えることを特徴とする実装装置。
【0034】
(付記4) 付記1〜3のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【0035】
(付記5) 付記4に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【0036】
(付記6) 付記1〜5のいずれか1項に記載の実装装置において、
下面で前記弾性体の上面に受け止められるヘッドと、
前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体とを備えることを特徴とする実装装置。
【0037】
(付記7) ヘッドと、
前記ヘッドの下面に沿って配列されて前記ヘッドの下面に直交する垂直方向に変位自在に前記ヘッドに支持され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックと、
前記ヘッドおよび前記ブロックの間に個別に配置される弾性体とを備えることを特徴とする実装装置。
【0038】
(付記8) 付記7に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【0039】
(付記9) 付記7または8に記載の実装装置において、前記ヘッドに形成されて、前記ヘッドの下面に沿って1方向に前記ブロックの移動を案内する案内溝を備えることを特徴とする実装装置。
【0040】
(付記10) 付記7〜9のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【0041】
(付記11) 付記10に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【0042】
(付記12) 付記7〜11のいずれか1項に記載の実装装置において、前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【符号の説明】
【0043】
11、11a 実装装置、12 平坦面、13 支持ステージ、14 発熱体、16 ヘッド、17 発熱体、19 弾性体、22 接触面、21 ブロック(加圧ブロック)、23 平面、34 電子部品チップ(半導体チップ)、42 溝、48 ブロック(ブロック本体)、54 弾性体、56 平面、61 案内溝。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
弾性体と、
上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備えることを特徴とする実装装置。
【請求項2】
請求項1に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の実装装置において、前記弾性体の下面に形成されて、前記ブロック同士の間に規定される間隙の幅を反映する幅を有する溝を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【請求項5】
請求項4に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の実装装置において、
下面で前記弾性体の上面に受け止められるヘッドと、
前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体とを備えることを特徴とする実装装置。
【請求項1】
弾性体と、
上面で前記弾性体の下面に貼り付けられて前記弾性体の下面に沿って配列され、電子部品チップの上面に接触する平坦な接触面を下面に規定する複数の剛体のブロックとを備えることを特徴とする実装装置。
【請求項2】
請求項1に記載の実装装置において、複数の前記ブロックの各接触面は共通の平面内に配置されることを特徴とする実装装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の実装装置において、前記弾性体の下面に形成されて、前記ブロック同士の間に規定される間隙の幅を反映する幅を有する溝を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の実装装置において、前記接触面に向き合う平坦面を規定する支持ステージを備えることを特徴とする実装装置。
【請求項5】
請求項4に記載の実装装置において、前記支持ステージに組み込まれて熱を発生させる発熱体を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の実装装置において、
下面で前記弾性体の上面に受け止められるヘッドと、
前記ヘッドに組み込まれて熱を発生させる発熱体とを備えることを特徴とする実装装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【公開番号】特開2011−9357(P2011−9357A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−149843(P2009−149843)
【出願日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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