專利名稱：焊接裝置以及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用金屬納米焊劑(nano paste)使得電極接合的焊接 (bonding)裝置以及焊接方法。
背景技術(shù)：
為了接合半導(dǎo)體芯片等電子器件的電極和電路線路板上的電路圖案的 電極，如特幵平9-326416號(hào)公報(bào)所記載那樣，使用以下方法:在半導(dǎo)體芯片等 電子器件的電極焊接點(diǎn)(pad)上形成焊錫凸塊，將形成的焊錫凸塊朝著電路 線路板的電極朝下配置，進(jìn)行加熱接合。又,如特開平10-150075號(hào)公報(bào)所記 載那樣，使用以下倒裝式接合(flip chip bonding)方法在半導(dǎo)體芯片等電 子器件的電極面上形成的金凸塊表面上涂布導(dǎo)電性接合劑，使得半導(dǎo)體芯片 翻轉(zhuǎn),將金凸塊朝著電路線路板的電極壓接后,加熱接合部位,使得半導(dǎo)體芯 片的電極與電路線路板的電路圖案的電極接合。
但是，如特開平9-326416號(hào)公報(bào)所記載的現(xiàn)有技術(shù)那樣，使用焊錫欲三 維疊層接合時(shí)，因加熱使得先接合的接合部熔融，有時(shí)導(dǎo)致接合可靠性低下。 因此，作為不使用焊錫凸塊使得各電極接合的方法,提議使用包含金屬超微 粒的金屬焊劑的各種各樣方法。
在特開平9-326416號(hào)公報(bào)中，提出以下方法將銀的超微粉末分散在溶 劑中，調(diào)制銀微粒焊劑，在電路線路板的端子電極上形成銀微粒焊劑球，用面 朝下方法使得半導(dǎo)體元件的電極接合在電路線路板的端子電極上形成的球 上之后，使得銀微粒焊劑中的甲苯等溶劑蒸發(fā)后，以100 250。C的溫度燒成， 使得半導(dǎo)體元件和電路線路板電接合。記載著該方法場(chǎng)合，當(dāng)將燒成溫度設(shè) 為200 25(TC時(shí),在熱風(fēng)爐進(jìn)行30分鐘燒成，能實(shí)現(xiàn)電接合。
在特開2006-54212號(hào)公報(bào)中，記載著以下方法在線路板的電極表面上 印刷包含平均粒徑30nm以下的金屬納米粒子及分散劑的金屬納米粒子焊劑后，加熱固化金屬納米焊劑，在線路板的電極表面形成金屬納米粒子燒成的 金屬納米粒子膜，將半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊用超聲波焊接在該金屬
納米粒子膜上，進(jìn)行金屬接合。在該接合方法中，通過(guò)加熱裝置將涂布在線路
板電極上的金屬納米粒子焊劑加熱到25(TC，通過(guò)保持60分鐘的加熱養(yǎng)護(hù)，金
屬納米粒子互相熱粘接，在電極上形成金屬納米粒子膜。
在特開2006-202938號(hào)公報(bào)中，公開了以下方法使得由平均粒徑100nm
以下的金屬構(gòu)成的超微粒分散在有機(jī)系溶劑中，形成金屬納米焊劑，使用該 金屬納米焊劑，接合半導(dǎo)體元件的金屬層和金屬線路板。在該接合方法中，包 含在半導(dǎo)體元件的金屬層及金屬線路板及金屬納米焊劑中的金屬由金、銀、 鉑、銅、鎳、絡(luò)、鐵、鉛、鋯之中某種金屬、或包含上述金屬中至少一種的 合金、或上述金屬或合金的混合物構(gòu)成,通過(guò)加熱，加壓，或上述組合,使得上 述溶劑揮發(fā)，凝集上述超微粒形成接合層，使得上述接合層介在，接合半導(dǎo)體 元件的金屬層和金屬線路板。
在特開2006-202938號(hào)公報(bào)中，記載著金屬納米焊劑使用銀納米焊劑,使 得半導(dǎo)體元件的銀的金屬層接合在銅的金屬線路板上場(chǎng)合，對(duì)半導(dǎo)體元件和 金屬線路板加壓，成為數(shù)百kPa 數(shù)MPa左右的表面壓力，通過(guò)進(jìn)行30(TC左右 的加熱，能進(jìn)行半導(dǎo)體元件的銀的金屬層和銅的金屬線路板的接合。
又,在特開平10-150075號(hào)公報(bào)中，關(guān)于使用導(dǎo)電性接合劑的倒裝式接合 方法，記載著半導(dǎo)體芯片的電極上形成的金凸塊的高度均化為偏差范圍成為 5 u m以內(nèi)，通過(guò)正確地控制使得該半導(dǎo)體芯片翻轉(zhuǎn)時(shí)與導(dǎo)電性接合劑的距離， 能在金凸塊頂端轉(zhuǎn)印適量的導(dǎo)電性接合劑，能防止跨接或接合不良等缺陷。
在特開平9-326416號(hào)公報(bào)、特開2006-202938號(hào)公報(bào)所記載的現(xiàn)有技術(shù) 中，在使用金屬納米焊劑接合半導(dǎo)體元件的電極等場(chǎng)合，需要對(duì)接合面加壓， 同時(shí)，在200 30(TC左右溫度下保持30 60分鐘。但是，在半導(dǎo)體芯片向電路 線路板的焊接中，必須在短時(shí)間處理大量的半導(dǎo)體芯片的接合，因此,在接合 工序中途，這種長(zhǎng)時(shí)間的保持使得制造效率顯著低下。
在特開2006-54212號(hào)公報(bào)中記載的線路板電極上，形成金屬納米粒子膜， 將半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊用超聲波焊接在該金屬納米粒子膜上,進(jìn) 行金屬接合的方法，由于通過(guò)超聲波焊接使得金屬之間接合，因此，接合時(shí)施加在半導(dǎo)體芯片及電路線路板上的力變大。另一方面，根據(jù)近年對(duì)半導(dǎo)體裝 置的薄型化要求，半導(dǎo)體芯片及電路線路板的厚度非常薄,存在焊接時(shí)因接 合載荷引起損傷的可能性，要求降低接合載荷。
在特開平10-150075號(hào)公報(bào)所記載的現(xiàn)有技術(shù)中，需要涂布使得半導(dǎo)體 芯片的電極和電路線路板的電極接合的導(dǎo)電性接合劑的裝置、工序,此外，為 了使得各電極良好地接合，需要抑制在半導(dǎo)體芯片的電極上形成的金凸塊的 高度偏差，同時(shí)，在微小的金凸塊頂端轉(zhuǎn)印適量的導(dǎo)電性接合劑，由于形成金 凸塊以及轉(zhuǎn)印導(dǎo)電性接合劑時(shí)的金凸塊的位置控制，裝置很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題而提出來(lái)的，本發(fā)明的目 的在于，提供降低半導(dǎo)體芯片的電極和線路板的電極之間的接合載荷、同時(shí) 能以簡(jiǎn)便方法有效地進(jìn)行各電極接合的裝置以及方法。
本發(fā)明的焊接裝置系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接裝 置，其特征在于，該焊接裝置包括
-次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在某 一方的電極上形成凸塊，將所述凸塊推壓到另一方電極上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一 次接合各電極；
二次接合機(jī)構(gòu)，將--次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí),加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接裝置系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接裝 置，其特征在于，該焊接裝置包括
一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴,在各 電極上形成凸塊，使得所述凸塊互相壓接，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合機(jī)構(gòu)，將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱各凸塊
13到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高 的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極 導(dǎo)通,進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接裝置系三維安裝半導(dǎo)體芯片的焊接裝置，其特征在于，該
焊接裝置包括
一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑,射出該金屬納米焊劑的微液滴，在半 導(dǎo)體芯片的電極上形成凸塊，將在一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到 另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合機(jī)構(gòu),將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí),將各凸塊加 熱到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度 高的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié),各電 極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接裝置系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接裝 置,其特征在于,該焊接裝置包括
一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑,射出該金屬納米焊劑的微液滴，將在 某一方的電極上形成的凸塊推壓到在另一方的電極上形成的金屬突起上，以 非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合機(jī)構(gòu)，將 一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是, 一次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有加熱手段，將各凸 塊加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是,二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半 導(dǎo)體芯片或線路板的保持板,驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保 持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的 加壓控制部，朝著接合方向?qū)σ淮谓雍系耐箟K進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)
14有加壓力變更手段，使得施加到凸塊上的加壓力變化，根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板 驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸塊的加壓力設(shè)為負(fù)值， 沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊，在凸塊的沿接合方向的中央形成縮頸。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是,加熱手段是超聲波振子，當(dāng)將保持在 焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到線路板的電極時(shí),或?qū)?保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極推壓到線路板的電極上形成的凸塊 時(shí),所述超聲波振子使得焊接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱，使得
凸塊溫度上升也很合適的是，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極 上形成的凸塊推壓到線路板的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子使得焊 接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱,使得凸塊溫度上升。也很合適的 是，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到另一半 導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子使得焊接工具振動(dòng)，因在 凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱，使得凸塊溫度上升。也很合適的是，當(dāng)將保持在焊 接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到線路板的電極上或另一 半導(dǎo)體芯片的電極上形成的金屬突起時(shí),或?qū)⒈３衷诤附庸ぞ呱系陌雽?dǎo)體芯 片的電極上形成的金屬突起推壓到線路板的電極上或另一半導(dǎo)體芯片的電 極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子使得焊接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā) 生的摩擦熱,使得凸塊溫度上升。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是,設(shè)有凸塊形成機(jī)構(gòu)，其包含從噴嘴射 出金屬納米焊劑的微液滴的射出頭，以及沿X、 Y方向驅(qū)動(dòng)射出頭的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)， 將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極上,在電極上形成凸塊;合適的是，設(shè)有 多個(gè)凸塊形成機(jī)構(gòu)；合適的是，凸塊形成機(jī)構(gòu)包含多個(gè)射出頭。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是，凸塊形成機(jī)構(gòu)設(shè)有凸塊形成控制部， 控制金屬納米焊劑的微液滴的射出以及射出頭的位置；凸塊形成控制部設(shè)有 凸塊前端形狀形成手段,將互相接合的一方的凸塊的前端形成為凹形狀，將 另一方的凸塊的前端形成為與該凹形狀嵌合的凸形狀。
在本發(fā)明的焊接裝置中，合適的是，設(shè)有底充劑涂布機(jī)構(gòu)，所述底充劑進(jìn) 入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙, 用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布機(jī)構(gòu)將所述底充劑涂布在半導(dǎo)體芯片或線路板的接合側(cè)的面上。
本發(fā)明的焊接方法系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接方
法，其特征在于，該焊接方法包括
一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴,在某 一方的電極上形成凸塊，將所述凸塊推壓到另一方電極上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一 次接合各電極；
二次接合工序，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié),各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接方法系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接方 法，其特征在于,該焊接方法包括
一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在各 電極上形成凸塊,使得所述凸塊互相壓接，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合工序,將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱各凸塊 到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高 的溫度,除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極 導(dǎo)通,進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接方法系三維安裝半導(dǎo)體芯片的焊接方法,其特征在于，該 焊接方法包括
一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴,在半 導(dǎo)體芯片的電極上形成凸塊,將在一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到 另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合工序，將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，將各凸塊加 熱到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度 高的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。
本發(fā)明的焊接方法系接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極的焊接方 法，其特征在于，該焊接方法包括
一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑,射出該金屬納米焊劑的微液滴，將在 某一方的電極上形成的凸塊推壓到在另一方的電極上形成的金屬突起上，以 非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；
二次接合工序，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí),加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
在本發(fā)明的焊接方法中，合適的是， 一次接合工序?qū)⑼箟K加熱到比室溫 高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度;又，合適的是,二次接 合工序使得加壓力根據(jù)時(shí)間變化。
在本發(fā)明的焊接方法中，合適的是，包括將金屬納米焊劑的微液滴射出 到電極上、在電極上形成凸塊的凸塊形成工序；又，合適的是,包括在電極上 形成金屬突起的金屬突起形成工序。又，合適的是，凸塊形成工序?qū)⒒ハ嘟雍?的一方的凸塊的前端形成為凹形狀,將另一方的凸塊的前端形成為與該凹形 狀嵌合的凸形狀。
在本發(fā)明的焊接方法中，合適的是，設(shè)有底充劑涂布工序，所述底充劑進(jìn) 入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙, 用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布工序?qū)⑺龅壮鋭┩坎荚诎雽?dǎo)體芯片或線 路板的接合側(cè)的面上；又,合適的是，半導(dǎo)體芯片在被芯片化時(shí)，在芯片之間 殘存未切斷部。
本發(fā)明的焊接裝置及焊接方法具有減小半導(dǎo)體芯片的電極和線路板的 電極之間的接合載荷、同時(shí)能以簡(jiǎn)便方法有效地進(jìn)行各電極的接合的效果。


圖l是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置的平面圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置的凸塊形成機(jī)構(gòu)的立體圖。 圖3表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置的一次接合機(jī)構(gòu)。 圖4是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置的焊接臺(tái)的一次接合的立體圖。 圖5是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接裝置的加壓加熱爐的截面圖。 圖6是表示通過(guò)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接方法接合電路線路板和半導(dǎo)體芯 片的工序的說(shuō)明圖。
圖7是表示通過(guò)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的焊接方法進(jìn)行接合工序的工序流程圖。
圖8是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法三維疊層接合半導(dǎo)體芯 片工序的說(shuō)明圖。
圖9是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法三維疊層接合半導(dǎo)體芯 片工序的說(shuō)明圖。
圖10是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法在接合部的金屬層形 成縮頸工序的說(shuō)明圖。
圖ll是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法在接合部的金屬層形 成縮頸工序的流程圖。
圖12是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法接合電路線路板和半 導(dǎo)體芯片的工序的說(shuō)明圖。
圖13是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法接合電路線路板和半 導(dǎo)體芯片的工序的說(shuō)明圖。
圖14是表示通過(guò)本發(fā)明另一實(shí)施形態(tài)的焊接方法接合電路線路板和半 導(dǎo)體芯片的工序的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的較佳的實(shí)施形態(tài)。如圖1所示，本實(shí)施形態(tài) 的焊接裝置10包括配置在框架ll中的凸塊(burap)形成機(jī)構(gòu)20，底充 (underfill)劑涂布機(jī)構(gòu)40, - -次接合機(jī)構(gòu)50， 二次接合機(jī)構(gòu)80。 二次接合機(jī) 構(gòu)80包括第--加壓加熱爐81及第二加壓加熱爐84兩個(gè)加壓加熱爐。在圖l中, 在焊接裝置10的左側(cè)的材料供給側(cè)，設(shè)有供給晶片18的晶片庫(kù)13，以及供給電路線路板(substrate) 19的線路板庫(kù)14,在圖1中，在焊接裝置10的右側(cè)的 制品輸出偵IJ，設(shè)有儲(chǔ)存所完成制品的制品庫(kù)17。晶片庫(kù)13，凸塊形成機(jī)構(gòu)20以 及一次接合機(jī)構(gòu)50由晶片輸送用導(dǎo)軌15連接為能運(yùn)送作為材料的晶片18,線 路板庫(kù)14,凸塊形成機(jī)構(gòu)20,底充劑涂布機(jī)構(gòu)40， 一次接合機(jī)構(gòu)50以及二次接 合機(jī)構(gòu)80由輸送線路板19的線路板輸送用導(dǎo)軌16連接為能將作為材料的電 路線路板順序運(yùn)送到各機(jī)構(gòu)。又，線路板輸送用導(dǎo)軌16通過(guò)二次接合機(jī)構(gòu)入 口導(dǎo)軌93與二次接合機(jī)構(gòu)80連接，構(gòu)成為能從一次接合機(jī)構(gòu)50將電路線路板 19輸送到二次接合機(jī)構(gòu)80, 二次接合機(jī)構(gòu)出口導(dǎo)軌94連接二次接合機(jī)構(gòu)80的 出口和制品庫(kù)17，構(gòu)成為能將半導(dǎo)體芯片12接合結(jié)束的電路線路板19從二次 接合機(jī)構(gòu)80運(yùn)送到制品庫(kù)17。又，在以下說(shuō)明中，將圖1中箭頭X所示的、由 焊接裝置10的各輸送導(dǎo)軌15、 16運(yùn)送晶片18或線路板19的方向設(shè)為X方向， 將圖1中箭頭Y所示的、與各輸送導(dǎo)軌15、 16垂直方向設(shè)為Y方向，將圖l中與 紙面垂直的高度方向設(shè)為Z方向。
晶片庫(kù)13在殼體中設(shè)有用于收納晶片18的架，所述晶片形成多個(gè)芯片， 根據(jù)需要將晶片18載置在與晶片庫(kù)13連接的輸送導(dǎo)軌15或沒有圖示的輸送 裝置上，輸出到凸塊形成機(jī)構(gòu)20。晶片18的大小大多用8英寸。直徑8英寸的 晶片18能形成半導(dǎo)體芯片12約400個(gè)左右。又，晶片18可以在背面粘接例如粘 接帶，使得晶片18芯片化,通過(guò)分割成各半導(dǎo)體芯片12的芯片化工序,在半導(dǎo) 體芯片12之間殘留未切斷部，在粘接例如粘接帶的背面?zhèn)饶芤惑w地保持各半 導(dǎo)體芯片12,即使被芯片化，各半導(dǎo)體芯片12也不分離，構(gòu)成為能一體地處理 晶片18。
線路板庫(kù)14在殼體中設(shè)有用于收納多個(gè)電路線路板19的架，根據(jù)需要將 電路線路板19載置在與線路板庫(kù)14連接的線路板輸送用導(dǎo)軌16上，輸出到凸 塊形成機(jī)構(gòu)20。電路線路板是在玻璃環(huán)氧樹脂等的樹脂線路板上印刷通過(guò)銅 等金屬連接半導(dǎo)體芯片12的連接電路。
作為材料的半導(dǎo)體芯片12也可以不是作為晶片18供給，而是通過(guò)芯片化, 分離為各半導(dǎo)體芯片12，使得各半導(dǎo)體芯片12排列在盤上供給。這種場(chǎng)合，可 以與線路板庫(kù)14同樣，設(shè)有具有收納多個(gè)盤的架的盤庫(kù)。又，也可以構(gòu)成焊接 裝置IO,分別設(shè)有多個(gè)晶片庫(kù)13、線路板庫(kù)14，使得材料供給總是不停止。如圖2及圖1所示，凸塊形成機(jī)構(gòu)20包括安裝在基體21上的晶片凸塊臺(tái)22, 線路板凸塊臺(tái)23，XY驅(qū)動(dòng)機(jī)25。所述XY驅(qū)動(dòng)機(jī)25沿X、 Y方向驅(qū)動(dòng)用于射出金 屬納米焊劑的微液滴的射出頭26。
晶片凸塊臺(tái)22設(shè)在兩根晶片輸送用導(dǎo)軌15a、 15b之間，具有在其上面真 空吸附晶片18、能固定成平面狀的大小，在其上面設(shè)有沒有圖示的真空吸附 孔。真空吸附孔與沒有圖示的真空裝置連接。又，線路板凸塊臺(tái)設(shè)在兩根線 路板輸送用導(dǎo)軌16a、 16b之間，具有在其上面真空吸附線路板19、能固定成 平面狀的大小。線路板凸塊臺(tái)23也與晶片凸塊臺(tái)22同樣，在其上面設(shè)有沒有 圖示的真空吸附孔,各真空吸附孔與共用真空裝置連接。
XY驅(qū)動(dòng)機(jī)25設(shè)有射出頭26， Y方向框架27,兩個(gè)門形框架24。 Y方向框架設(shè) 有沿與各輸送導(dǎo)軌15、 16垂直的Y方向?qū)虻膶?dǎo)向件,射出頭26滑動(dòng)自如地安 裝在Y方向框架上，通過(guò)安裝在射出頭26或Y方向框架27的伺服電機(jī)進(jìn)行Y方 向驅(qū)動(dòng)。Y方向框架27的兩側(cè)由兩個(gè)門形框架24支承，使得Y方向框架27能沿X 方向滑動(dòng)自如，通過(guò)設(shè)在門形框架24或Y方向框架27的伺服電機(jī)進(jìn)行X方向驅(qū) 動(dòng)。凸塊形成控制部501根據(jù)來(lái)自沒有圖示的攝像裝置等的位置檢測(cè)器的位 置信號(hào)，驅(qū)動(dòng)XY驅(qū)動(dòng)機(jī)25的各伺服電機(jī)，實(shí)行射出頭26的位置控制。又，凸塊 形成控制部501控制從射出噴嘴射出的金屬納米焊劑的微液滴的大小或微液 滴的射出間隔。在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明使用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源,但各驅(qū)動(dòng)源 并不局限于伺服電機(jī)，也可以使用線性電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等其他型式的驅(qū)動(dòng)源。
射出頭26從前端的射出噴嘴26a以金屬納米焊劑的微液滴射出儲(chǔ)存的金 屬納米焊劑，例如，由噴墨頭等構(gòu)成，由壓電薄膜或壓電驅(qū)動(dòng)器射出微液滴。 只要射出頭26可以射出微液滴，并不局限于噴墨頭，由例如分配器頭或微吸 管等構(gòu)成也很合適。
如圖l所示,底充劑涂布機(jī)構(gòu)40包括XY臺(tái)41，分配器頭42，分配器臂43，分 配器單元44,分配臺(tái)45。
XY臺(tái)41在其上面支承分配器頭42,使得分配器頭42朝著X、 Y兩方向滑動(dòng) 自如，分配器頭42通過(guò)安裝在XY臺(tái)41或分配器頭42的伺服電機(jī)在XY面內(nèi)被驅(qū) 動(dòng)。在分配器頭42的前端，安裝分配器臂43，在分配器臂43上安裝分配器單元 44。在分配器頭42上安裝Z方向電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)分配器臂43回轉(zhuǎn)，沿上下方向
20驅(qū)動(dòng)安裝在前端的分配器單元，調(diào)整分配器單元44的離開電路線路板19的Z 方向高度。分配器單元44設(shè)有沒有圖示的儲(chǔ)存底充劑的儲(chǔ)存部，以及從前端 排出底充劑的排出噴嘴，使得底充劑排出的空氣壓力配管與儲(chǔ)存部連接。又， 分配臺(tái)45設(shè)在兩根線路板輸送用導(dǎo)軌16a、 16b之間，構(gòu)成為在其上面真空吸 附線路板19、能固定成平面狀。
載置在線路板輸送用導(dǎo)軌16、從凸塊形成機(jī)構(gòu)20運(yùn)送來(lái)的線路板19若來(lái) 到分配臺(tái)45位置，則通過(guò)真空吸附固定在分配臺(tái)45，驅(qū)動(dòng)分配器頭42及分配 器臂43，使得與分配器單元44的排出噴嘴位置一致，將底充劑涂布在線路板 19的接合面?zhèn)取?br> 在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明涂布底充劑在與線路板凸塊臺(tái)23不同的分配臺(tái)45 實(shí)行，但是并不局限于此，既可以通過(guò)真空吸附固定在線路板凸塊臺(tái)23時(shí)，將 底充劑涂布在線路板表面,也可以通過(guò)真空吸附將晶片18固定在晶片凸塊臺(tái) 22時(shí),將底充劑涂布在晶片18上的半導(dǎo)體芯片12上。這種場(chǎng)合，底充劑涂布機(jī) 構(gòu)40配置在框架11中，使得安裝在分配器臂43前端的分配器單元44能位于晶 片凸塊臺(tái)22、線路板凸塊臺(tái)23之上。又，在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明底充劑涂布機(jī) 構(gòu)40具有能通過(guò)XY臺(tái)41朝兩方向移動(dòng)的分配器頭42,但是，并不局限于此，只 要能使得分配器單元44移動(dòng)到所定位置，并不局限于XY臺(tái)41,也可以組合線 性導(dǎo)向器等構(gòu)成移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
如圖l所示， 一次接合機(jī)構(gòu)50包括保持晶片的晶片架70，進(jìn)行半導(dǎo)體芯片 12的拾取及反轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體芯片拾取部60，將半導(dǎo)體芯片12焊接在線路板19上 的焊接部58。
如圖l所示，晶片架70將從晶片凸塊臺(tái)22運(yùn)送來(lái)的晶片18水平地真空吸 附在晶片臺(tái)71上保持著。如圖3所示,在晶片臺(tái)71內(nèi)部，設(shè)有芯片頂起單元72， 將包含在晶片18中的多個(gè)半導(dǎo)體芯片12之一朝著Z方向頂起，使其與其他半 導(dǎo)體芯片12產(chǎn)生階梯差。又，晶片臺(tái)71通過(guò)設(shè)在下部的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)73以及 連接軸74,能驅(qū)動(dòng)其回轉(zhuǎn)。
如圖l所示，半導(dǎo)體芯片拾取部60與晶片架70鄰接設(shè)置，包括XY臺(tái)61,拾 取頭62,拾取臂63,拾取工具64。 XY臺(tái)61在其上面支承拾取頭62,使其朝著X、 Y兩方向滑動(dòng)自如，拾取頭62由安裝在XY臺(tái)61或拾取頭62的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)在XY面內(nèi)移動(dòng)。在拾取頭62前端安裝拾取臂63,在拾取臂63安裝拾取工具64。 在拾取頭62上安裝Z方向電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)拾取臂63回轉(zhuǎn),使得安裝在前端的拾 取工具64沿晶片18的接離方向移動(dòng)。
如圖3所示，拾取工具64設(shè)有吸附筒夾(collet)67，繞回轉(zhuǎn)軸66回轉(zhuǎn)。吸 附筒夾67在吸附面上具有真空吸附用的吸附孔69，使得該吸附孔69成為真空, 同時(shí)，通過(guò)芯片頂起單元72的頂起動(dòng)作，使得半導(dǎo)體芯片12真空吸附在吸附 筒夾67上，不接觸半導(dǎo)體芯片12的電極上的凸塊,在吸附半導(dǎo)體芯片12狀態(tài) 下,通過(guò)使得繞回轉(zhuǎn)軸66回轉(zhuǎn)，能使得半導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn)。
如圖1所示，焊接部58與線路板輸送用導(dǎo)軌16鄰接設(shè)置，包括XY臺(tái)51，焊 接頭52，焊接臂53,焊接工具54。 XY臺(tái)51在其上面支承焊接頭52，使其朝著X、 Y兩方向滑動(dòng)自如，焊接頭52由安裝在XY臺(tái)51或焊接頭52的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)在 XY面內(nèi)移動(dòng)。在焊接頭52前端安裝焊接臂53,在焊接臂53安裝悍接工具54。 在焊接頭52上安裝Z方向電機(jī)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)焊接臂53回轉(zhuǎn),使得安裝在前端的焊 接工具54沿線路板19的接離方向移動(dòng)。
又，如圖3及圖1的點(diǎn)劃線所示，焊接部58和半導(dǎo)體芯片拾取部60配置在 以下那樣的位置使得焊接工具54與拾取工具64接近，能將通過(guò)吸附筒夾67 回轉(zhuǎn)被反轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體芯片12交接給設(shè)有真空吸附用的吸附孔59的焊接工具 54。
如圖3及圖4所示,焊接臺(tái)55設(shè)在兩根線路板輸送用導(dǎo)軌16a、 16b之間，構(gòu) 成為在其上面真空吸附線路板19、能固定成平面狀。
如圖4所示，在焊接工具54設(shè)有面部56以及超聲波振子57。設(shè)在焊接工具 54的接合面?zhèn)鹊拿娌?6構(gòu)成為能保持半導(dǎo)體芯片12，將其推壓到線路板19 上。在面部56的半導(dǎo)體芯片12的吸附面上，設(shè)有真空吸附用的吸附孔59，構(gòu)成 為能通過(guò)真空吸附保持半導(dǎo)體芯片12。又，在焊接工具54的長(zhǎng)度方向一端安 裝超聲波振子57，構(gòu)成為能通過(guò)其超聲波加振使得面部56沿焊接工具54長(zhǎng)度 方向振動(dòng)。焊接部58構(gòu)成為通過(guò)沒有圖示的檢測(cè)位置用的攝像裝置，檢測(cè)線 路板19的位置，能將半導(dǎo)體芯片12推壓在所定位置。
如圖3所示，焊接部58的XY臺(tái)51，焊接頭52，半導(dǎo)體芯片拾取部60的XY臺(tái) 61,拾取頭62,晶片架70的芯片頂起單元72，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)73分別與焊接控制
22部502連接，根據(jù)焊接控制部502的指令被驅(qū)動(dòng)。
在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明半導(dǎo)體芯片拾取部60設(shè)有XY臺(tái)61，在其上配置拾 取頭62,使其朝著X、 Y方向移動(dòng)，焊接部58設(shè)有XY臺(tái)51，在其上配置焊接頭52, 使其朝著X、 Y方向移動(dòng)，同時(shí)，能驅(qū)動(dòng)安裝在各頭62, 52的各臂63， 53前端的拾 取工具64，焊接工具54沿上下方向移動(dòng)，但是，只要能使得拾取工具64,焊接 工具54移動(dòng)到所定位置，本發(fā)明并不局限于上述結(jié)構(gòu)，例如，也可以組合多個(gè) 線性導(dǎo)向器，將拾取工具64,焊接工具54移動(dòng)到所定位置。又，通過(guò)使得晶片 架70的回轉(zhuǎn)動(dòng)作和半導(dǎo)體芯片拾取部60的拾取動(dòng)作協(xié)同，構(gòu)成為使得拾取頭 62僅僅沿Y方向移動(dòng)，也非常合適。
在本實(shí)施形態(tài)中，通過(guò)半導(dǎo)體芯片拾取部60的吸附筒夾67回轉(zhuǎn)，使得半 導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn),將反轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體芯片12直接交接給焊接工具54，使得反轉(zhuǎn) 的半導(dǎo)體芯片12保持在焊接工具54,但是，本發(fā)明并不局限于上述結(jié)構(gòu),也可 以暫時(shí)將從晶片18拾取的半導(dǎo)體芯片12吸附在沒有圖示的回轉(zhuǎn)臺(tái)上，使得該 回轉(zhuǎn)臺(tái)反轉(zhuǎn)，以使得半導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn)的狀態(tài)吸附在拾取臺(tái)上面，進(jìn)行交接， 由焊接工具54吸附反轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體芯片12進(jìn)行焊接。
如圖5所示,第一加壓加熱爐81，第二加壓加熱爐84包括從上下夾入電路 線路板19及半導(dǎo)體芯片12的上部保持板82a， 85a,以及下部保持板82b, 85b, 驅(qū)動(dòng)各上部保持板82a， 85a沿半導(dǎo)體芯片12的接合方向進(jìn)退的驅(qū)動(dòng)器83, 86， 加熱內(nèi)部的加熱器89。各驅(qū)動(dòng)器83, 86通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸87及球接頭88與上部保持 板82a, 85a連接，能均等地對(duì)電路線路板19及半導(dǎo)體芯片12加壓。又，下部保 持板82b， 85b固定在第一加壓加熱爐81，第二加壓加熱爐84的殼體上。上部保 持板82a, 85a及下部保持板82b， 85b設(shè)有真空吸附電路線路板19或半導(dǎo)體芯 片12的真空吸附孔91a, 91b。各真空吸附孔91a， 91b與沒有圖示的真空裝置連 接。又，第一加壓加熱爐81，第二加壓加熱爐84設(shè)有將電路線路板19運(yùn)入各 保持板82，85的運(yùn)入口95，以及將電路線路板19運(yùn)出的運(yùn)出口96。 二次接合機(jī) 構(gòu)入口導(dǎo)軌93與第一加壓加熱爐81,第二加壓加熱爐84的各運(yùn)入口95連接， 二次接合機(jī)構(gòu)出口導(dǎo)軌94與第一加壓加熱爐81,第二加壓加熱爐84的各運(yùn)出 口96連接。
各驅(qū)動(dòng)器83, 86與加壓控制部503連接，根據(jù)加壓控制部503的指令驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)器83， 86。各驅(qū)動(dòng)器83， 86既可以是例如電動(dòng)式，也可以通過(guò)油缸等驅(qū) 動(dòng)進(jìn)退。又,加熱器89也與加壓控制部連接，控制第一加壓加熱爐81，第二加 壓加熱爐84內(nèi)的溫度。加熱器89既可以由例如電熱絲構(gòu)成，也可以將由設(shè)在
外部的熱風(fēng)發(fā)生器等產(chǎn)生的高溫?zé)犸L(fēng)導(dǎo)入第一加壓加熱爐81,第二加壓加熱 爐84內(nèi)，進(jìn)行內(nèi)部加熱。又，也可以直接將加熱器安裝在上部保持板82a, 85a 及下部保持板82b， 85b， 一邊將半導(dǎo)體芯片12朝著線路板19加壓， 一邊加熱半 導(dǎo)體芯片12及線路板19,進(jìn)行各凸塊200的加熱。
下面，說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置動(dòng)作,在說(shuō)明焊接裝置整體動(dòng)作前，說(shuō) 明在電極12a上形成凸塊200， 一次接合，二次接合。
如圖6(a)所示，在電極12a上形成凸塊200是從射出頭26的射出噴嘴26a向電 極12a射出金屬納米焊劑的微液滴100進(jìn)行的。金屬納米焊劑由使得導(dǎo)電性金 屬微細(xì)化的金屬納米粒子103構(gòu)成,在金屬納米焊劑的分散劑的表面，金屬納 米粒子103能保持分散狀態(tài)，使得上述分散劑以涂布狀態(tài)分散在糊狀的粘接 劑101中。作為構(gòu)成金屬納米粒子103的微細(xì)化的導(dǎo)電性金屬，可以使用例如 金,銀，銅，鉑，鈀，鎳，鋁等。作為涂布在金屬納米粒子103表面的分散劑，可 以使用垸基胺、烷基硫醇、烷基二醇等。又，糊狀的粘接劑i01可使用將起 著作為有機(jī)粘接劑作用的熱硬化性樹脂成分，含有在室溫附近不容易蒸發(fā)的 沸點(diǎn)較高的非極性溶劑或低極性溶劑中制得，所述溶劑可以列舉例如萜品 醇、干洗溶劑汽油、二甲苯、甲苯、十四烷、十二烷等的分散溶劑。
如圖6(a)所示，若從射出頭26的射出噴嘴26a射出金屬納米焊劑的微液 滴IOO,則微液滴附著在電極12a表面。并且,通過(guò)射出金屬納米悍劑的微液滴 IOO使其疊層,在電極12a上能形成前端變細(xì)的錐形凸塊200。從射出頭26射出 的金屬納米焊劑的微液滴的射出位置、間隔等由凸塊形成控制部形成適合半 導(dǎo)體芯片12種類的凸塊形狀。通過(guò)使用例如用于噴墨那樣的射出頭作為射出 頭26，可以在短時(shí)間內(nèi)射出許多微液滴100疊層。這樣，在線路板19及半導(dǎo)體 芯片12的各電極19a， 12a上形成凸塊200后，通過(guò)圖l所示的半導(dǎo)體芯片拾取 部60將半導(dǎo)體芯片12從晶片18拾取、反轉(zhuǎn)后，將反轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體芯片12保持在 焊接工具54,如圖6(b)所示，使得各電極12a， 19a的凸塊200的位置一致。
如圖6(c)所示，各電極12a, 19a的凸塊200的位置一致后，使得圖3所示的焊接工具54朝著線路板19往下移動(dòng)，使得形成在半導(dǎo)體芯片12的電極12a的 凸塊200與形成在線路板19的電極19a的凸塊200壓接，進(jìn)行一次接合。該一次 接合時(shí)壓接表面壓力設(shè)為以往技術(shù)中將金屬凸塊接合到金屬電極時(shí)必要的 表面壓力的l/100 l/200左右的微小表面壓力。若在這種微小表面壓力下， 使得凸塊200之間壓接，則能僅僅使得形成凸塊200表面的粘接劑之間壓接， 分散在粘接劑中的含有的金屬納米粒子103之間不接合狀態(tài)。在該接合中,僅 僅粘接劑之間壓接，因此，各電極12a和19a之間，不會(huì)電導(dǎo)通，成為非導(dǎo)通狀 態(tài)。又，在該一次接合時(shí)，通過(guò)使得安裝在焊接工具54上的超聲波振子振動(dòng)， 保持在焊接工具54上的半導(dǎo)體芯片12沿橫向振動(dòng)，位于接合線201附近的各 凸塊的前端部分互相摩擦。由此，各凸塊200的接合線201附近的溫度上升。 于是，凸塊200的表面的粘接劑之間熔接，能使得一次接合能可靠地接合。但 是，通過(guò)所述超聲波振子等的加溫可以加熱到比粘接劑的有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)除去 的粘接劑除去溫度低的溫度。
一次接合僅僅凸塊200表面的粘接劑101之間接合，其粘接力弱，但能成 為半導(dǎo)體芯片12不與線路板19分離程度的強(qiáng)度。又,若能成為半導(dǎo)體芯片12 不與線路板19分離程度的強(qiáng)度，則即使形成在半導(dǎo)體芯片12的多個(gè)電極12a 上的凸塊200與形成在線路板19的多個(gè)電極19a上的凸塊200沒有全部相互接 合，也沒有關(guān)系,只要一部分接合就行。因此，即使不是高精度地形成凸塊200 的高度,對(duì)于- -次接合也足夠。又,逋過(guò)噴墨方式那樣的簡(jiǎn)便方法能形成凸塊 200，能使得凸塊形成機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單化。
如圖6(d)所示，在半導(dǎo)體芯片12—次接合在線路板19上的狀態(tài)下，使得 半導(dǎo)體芯片12朝著線路板19沿接合方向加壓凸塊200，同時(shí)，在加熱爐中，將 凸塊200的溫度加熱到比涂布到粘接劑及金屬納米粒子表面的分散劑的除去 溫度高的溫度，例如150 25(TC左右。于是，通過(guò)揮發(fā)除去粘接劑101中的有 機(jī)物質(zhì)，分散劑也因溫度上升從金屬納米粒子103表面脫離而除去，金屬納米 粒子103之間直接接觸,開始金屬納米粒子103特有的低溫?zé)Y(jié)。
另一方面，若如上所述進(jìn)行加熱及加壓，由于涂布在構(gòu)成金屬納米焊劑 的粘接劑101及金屬納米粒子表面的分散劑中包含的有機(jī)成分，金屬納米粒 子103的表面和電極12a, 19a的金屬表面被氧化還原，因金屬納米粒子103凝集開始互相結(jié)合。結(jié)果，各電極12a， 19a因金屬層300接合，各電極之間成為導(dǎo) 通狀態(tài)。這樣,通過(guò)在低溫下加壓燒結(jié)金屬納米粒子103，通過(guò)金屬層300使得 電極l2a， 19a之間導(dǎo)通接合，這是二次接合。在二次接合中，通過(guò)比通常金屬 的熔融溫度低很多的溫度，使得金屬納米粒子103之間燒結(jié)，但加壓燒結(jié)后的 金屬層300具有不上升到與通常金屬相同溫度不熔融的特性。又，通過(guò)同時(shí)加 熱及加壓，能除去殘存在金屬納米粒子103之間的氣體，能得到精細(xì)的金屬層 300。
又，通過(guò)圖1所示的底充劑涂布機(jī)構(gòu)40涂布底充劑場(chǎng)合， 一次接合時(shí),底 充劑充填在半導(dǎo)體芯片12和線路板19之間的間隙，在二次接合中充填的底充 劑熱硬化粘接半導(dǎo)體芯片12及線路板19。通過(guò)該底充劑能使得半導(dǎo)體芯片12 和線路板19之間的接合強(qiáng)度增大。
下面說(shuō)明本發(fā)明的焊接裝置的整體動(dòng)作。如圖7的步驟S101所示，從晶片 庫(kù)13輸出的晶片18運(yùn)送到晶片凸塊臺(tái)22,通過(guò)真空吸附固定在晶片凸塊臺(tái)22 上。接著，如圖7的步驟S102及圖6(a)所示，朝著晶片18的各半導(dǎo)體芯片12的 各電極12a，從射出噴嘴26a射出金屬納米焊劑的微液滴100,形成凸塊200。凸 塊200的形成由圖2所示的凸塊形成控制部501控制。若向晶片18的全部半導(dǎo) 體芯片12的電極12a形成凸塊200結(jié)束，則如圖7的步驟S103所示，將晶片18運(yùn) 送到晶片架70。運(yùn)送到晶片架70的晶片18被真空吸附固定在晶片臺(tái)71上。
如圖7的步驟S104以及圖3所示，焊接控制部502通過(guò)芯片頂起單元72頂 起所選擇的半導(dǎo)體芯片12使其上升，不使得拾取臂63前端的吸附筒夾67與上 升的半導(dǎo)體芯片12的電極上的凸塊200接觸，拾取半導(dǎo)體芯片12。接著，如圖7 的步驟S105以及圖3的點(diǎn)劃線所示，焊接控制部502使得拾取臂63上升，使得 吸附筒夾67作180度回轉(zhuǎn)，使得半導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn)，使得拾取頭62朝著焊接頭 52側(cè)移動(dòng)到交接位置。
如圖7的步驟S106以及圖3的點(diǎn)劃線所示，焊接控制部502使得焊接頭52 朝著拾取頭62移動(dòng)，使得焊接工具54的位置直到交接位置后，開放吸附筒夾 67的吸附面的真空，同時(shí)，能真空吸附焊接工具54的吸附面，從吸附筒夾67向 焊接工具54交接半導(dǎo)體芯片12。
另一方面，如圖7的步驟S201以及圖1所示，從線路板庫(kù)14輸出線路板19，運(yùn)送到線路板凸塊臺(tái)23，通過(guò)真空吸附固定在線路板凸塊臺(tái)23上。接著，如圖 7的步驟S202及圖6(a)所示，凸塊形成控制部501控制使得從射出噴嘴26a向 線路板19的各電極19a射出金屬納米焊劑的微液滴100,形成凸塊200。若向線 路板19的全部電極19a形成凸塊200結(jié)束，則如圖7的步驟S203所示，將線路板 19運(yùn)送到底充劑涂布機(jī)構(gòu)40,通過(guò)真空吸附固定在分配臺(tái)45上。接著，如圖7 的步驟S204以及圖1所示，從分配器單元44前端的噴嘴向形成凸塊200的線路 板19排出底充劑,將底充劑涂布在線路板19上。如圖7的步驟S205以及圖1所 示，完成涂布底充劑的線路板19運(yùn)送到焊接臺(tái)55，通過(guò)真空吸附固定在焊接 臺(tái)55上。
如圖7的步驟S206以及圖3，圖4所示，焊接控制部502移動(dòng)焊接頭52,使得 保持在焊接工具54上的半導(dǎo)體芯片12的電極12a上形成的凸塊200位置，與形 成在線路板19的電極19a上形成的凸塊200位置一致。接著，焊接控制部502使 得焊接臂53往下移動(dòng)，將保持在焊接工具54上的半導(dǎo)體芯片12的電極12a上 形成的凸塊200推壓到形成在線路板19的電極19a上形成的凸塊200上。焊接 控制部502控制焊接頭52的Z方向電機(jī)，使得壓接時(shí)的加壓力成為通常金屬凸 塊之間接合時(shí)的加壓力的l/100 l/200左右的壓力。此時(shí),焊接控制部502使 得超聲波振子57振動(dòng)，使得半導(dǎo)體芯片12側(cè)的凸塊200與線路板19側(cè)的凸塊 200的接觸面摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，如圖6(c)所示，進(jìn)行各凸塊200的粘接劑之間 接合的一次接合。在該一次接合中，各凸塊的加熱是使得超聲波振子57振動(dòng) 產(chǎn)生摩擦熱,但是，各凸塊表面的加熱手段只要使得其表面溫度比室溫高、比 粘接劑的有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)的粘接劑除去溫度低的溫度，能使其上升到粘接劑軟 化程度的溫度，也可以不使用超聲波振子57加熱，例如,局部噴吹溫風(fēng)使得溫 度上升，或通過(guò)放射熱等進(jìn)行加熱。又，通過(guò)使得半導(dǎo)體芯片12壓接在線路板 19上，底充劑充填在半導(dǎo)體芯片12和線路板19之間的間隙。
該一次接合是以小 的載荷將半導(dǎo)體芯片12壓接在線路板19上的接合，處 理時(shí)間非常短，能以一秒以下時(shí)間接合各半導(dǎo)體芯片12。因此，能使得一次接 合成為高速處理。
半導(dǎo)體芯片12經(jīng)一次接合的線路板19由圖1所示的二次接合機(jī)構(gòu)入口導(dǎo) 軌93運(yùn)送到第一加壓加熱爐81,第二加壓加熱爐84中某個(gè)。如圖7的步驟S207所示，當(dāng)?shù)谝患訅杭訜釥t81沒有處于加熱中，能運(yùn)入線路板19場(chǎng)合，如圖7的 步驟S208所示，線路板19由二次接合機(jī)構(gòu)入口導(dǎo)軌93橫向運(yùn)送到第一加壓加 熱爐81，運(yùn)入到第一加壓加熱爐81的各保持板82a, 82b之間。又,如圖7的步驟 S207所示，當(dāng)?shù)谝患訅杭訜釥t81處于加熱中，不能運(yùn)入線路板19場(chǎng)合，如圖7 的步驟S209所示，線路板19由二次接合機(jī)構(gòu)入口導(dǎo)軌93橫向運(yùn)送到第二加壓 加熱爐84，運(yùn)入到第二加壓加熱爐84的各保持板85a， 85b之間。
如圖7的步驟S210及圖5所示，若線路板19運(yùn)送到第一加壓加熱爐81的保 持板82a， 82b之間或第二加壓加熱爐84的保持板85a， 85b之間，則加壓控制部 503驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)器83， 86,使得上部保持板82a， 82b往下移動(dòng)，將半導(dǎo)體芯片 12推壓在線路板19上，朝接合方向?qū)Ω麟姌O12a， 19a的凸塊200加壓。加壓時(shí) 的加壓壓力設(shè)為通常使得金屬凸塊之間壓接場(chǎng)合的l/20程度低的加壓力。又， 加壓控制部503控制加熱器89，使得第一加壓加熱爐81，第二加壓加熱爐84的 內(nèi)部溫度成為對(duì)于二次接合必要的150 25(TC。通過(guò)能將加壓壓力設(shè)為以往 接合金屬凸塊之間時(shí)的加壓力的l/20程度，即使接合薄的半導(dǎo)體芯片12或薄 的線路板19時(shí)，具有能減少損傷半導(dǎo)體芯片12或線路板19的效果。
如圖7的步驟S211所示，加壓控制部503監(jiān)視所定的加壓壓力以及所定的 加熱溫度的狀態(tài)是否已保持所定時(shí)間。該保持時(shí)間根據(jù)所使用的金屬納米焊 劑種類等而不同，大多采用60分鐘程度的保持時(shí)間。接著,如圖7的步驟S212 及圖5所示，若經(jīng)過(guò)所定的保持時(shí)間，則加壓控制部503使得驅(qū)動(dòng)器83， 86上升， 停止對(duì)半導(dǎo)體芯片12和線路板19加壓。通過(guò)結(jié)束上述保持，結(jié)束二次接合，各 電極通過(guò)金屬層300接合成導(dǎo)通狀態(tài)。又,二次接合時(shí)，底充劑熱硬化,粘接半 導(dǎo)體芯片12及線路板19。結(jié)束二次接合的線路板19從如圖1所示的運(yùn)出口96 由二次接合機(jī)構(gòu)出口導(dǎo)軌94運(yùn)送到制品庫(kù)17。若在制品庫(kù)17碼放所定數(shù)量的 制品，從制品庫(kù)17運(yùn)出制品。
二次接合在加壓加熱爐中保持60分鐘程度的加壓加熱是必要的處理，通 過(guò)設(shè)置二臺(tái)能成批處理多個(gè)電路線路板19的加壓加熱爐，能縮短每個(gè)半導(dǎo)體 芯片12的接合處理時(shí)間。例如，若從8英寸晶片二片取出的約800個(gè)半導(dǎo)體芯 片12,使得上述半導(dǎo)體芯片12全部與多個(gè)線路板19一次接合，將該經(jīng)一次接 合的約800個(gè)半導(dǎo)體芯片12放入一個(gè)加壓加熱爐，為了二次接合，保持60分鐘,
28則每一個(gè)半導(dǎo)體芯片12的二次接合必要的時(shí)間為大約4. 5秒。因此，具有能提 高半導(dǎo)體芯片12的接合效率的效果。
本實(shí)施形態(tài)在一次接合中，能通過(guò)以往的金屬凸塊接合時(shí)的加壓力的 1/100 1/200程度的加壓力，使得半導(dǎo)體芯片12和線路板19接合，在二次接 合中，能通過(guò)以往的金屬凸塊的接合時(shí)的加壓力的l/20程度的加壓力，使得 半導(dǎo)體芯片12和線路板19接合，因此，與以往的金屬凸塊之間接合比較，能通 過(guò)非常低的加壓力使得半導(dǎo)體芯片12和線路板19的各電極12a， 19a接合，因 此,具有能減少因焊接引起的半導(dǎo)體芯片12或線路板19的損傷。又，本實(shí)施形 態(tài)分為一次接合及二次接合兩個(gè)處理工序，在所述一次接合中，能以短時(shí)間 接合處理使用金屬納米焊劑的各電極12a， 19a的接合,在所述二次接合中，必 須長(zhǎng)時(shí)間地保持加壓加熱，將能短時(shí)間處理的一次接合設(shè)為連續(xù)處理，將成 為長(zhǎng)時(shí)間處理的二次接合設(shè)為成批處理,具有能縮短每個(gè)半導(dǎo)體芯片12的接 合時(shí)間、能使用金屬納米焊劑有效地接合半導(dǎo)體芯片12及線路板19的效果。 又,本實(shí)施形態(tài)通過(guò)將金屬納米焊劑的微液滴射出在半導(dǎo)體芯片12及線路板 19的各電極12a， 19a上，形成凸塊，因此，能通過(guò)噴墨方式等構(gòu)成凸塊形成機(jī) 構(gòu)，不需要以往用于形成凸塊那樣的大裝置，具有能使得焊接裝置簡(jiǎn)便的效 果。
如上所述，本實(shí)施形態(tài)的焊接裝置10將各電極上沒有形成凸塊的晶片 18、半導(dǎo)體芯片12及電路線路板19作為材料供給,形成凸塊200,并進(jìn)行接合， 但也可以將凸塊形成機(jī)構(gòu)20作為另外的獨(dú)立裝置，不組裝在焊接裝置10中。 這種場(chǎng)合，可以通過(guò)包含晶片庫(kù)13、線路板庫(kù)14及凸塊形成機(jī)構(gòu)20的另一裝 置，預(yù)先射出金屬納米焊劑的微液滴，形成凸塊200,凸塊200形成結(jié)束的晶片 18或半導(dǎo)體芯片12及電路線路板19作為材料，供給不具有凸塊形成機(jī)構(gòu)20的 焊接裝置IO，實(shí)行一次接合,二次接合，得到制品。這樣，通過(guò)另一裝置形成凸 塊200,即使在晶片18上需要形成許多凸塊200場(chǎng)合，具有縮短每個(gè)半導(dǎo)體芯 片12的接合時(shí)間、能使用金屬納米焊劑有效接合半導(dǎo)體芯片12和電路線路板 19的效果。
又,在凸塊形成機(jī)構(gòu)20中，也可以設(shè)有多個(gè)射出頭26。這樣，通過(guò)設(shè)有多 個(gè)射出頭，具有能提高凸塊200的形成速度、能縮短每個(gè)半導(dǎo)體芯片12的接合
29時(shí)間的效果。
在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明在各電極上形成凸塊200進(jìn)行接合，但也可以如圖 13所示，僅在欲接合電極之中某一方的電極形成凸塊200，將該凸塊200推壓
到另一方電極上，進(jìn)行一次接合，此后，進(jìn)行加壓加熱保持的二次接合。這樣, 具有凸塊200形成數(shù)量只需半數(shù)、能縮短每個(gè)半導(dǎo)體芯片12的接合時(shí)間的效果。
又,在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明在各電極上形成的凸塊200都是射出金屬納米 焊劑的微液滴形成，但也可以如圖14所示，在半導(dǎo)體芯片12或電路線路板19 的電極中某一方的電極上射出金屬納米焊劑的微液滴形成凸塊200，在另一 方的電極上形成焊錫凸塊或金凸塊那樣的金屬突起400，接合該金屬突起400 和凸塊200。這種場(chǎng)合，在焊接裝置10中，可以組裝例如凸塊焊接機(jī)那樣的用 于形成金凸塊的金屬突起形成機(jī)構(gòu),也可以將金屬突起形成機(jī)構(gòu)作為另一裝 置，將形成有金屬突起400的半導(dǎo)體芯片12或電路線路板19作為材料供給,進(jìn) 行一次接合，二次接合。
參照?qǐng)D8說(shuō)明另一實(shí)施形態(tài)。與上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)相同部分標(biāo)以同樣 符號(hào)，說(shuō)明省略。上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)是在電路線路板19上接合半導(dǎo)體芯片 12，本實(shí)施形態(tài)是使用金屬納米焊劑進(jìn)行半導(dǎo)體芯片12之間接合,進(jìn)行三維 安裝。
如圖8(a)所示，各半導(dǎo)體芯片12具有貫通電極12b。如上述圖6所說(shuō)明那 樣，在各半導(dǎo)體芯片12的貫通電極12b上射出金屬納米焊劑的微液滴，形成凸 塊200,使得一方的半導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn)，推壓在吸附固定在焊接臺(tái)55上的半導(dǎo) 體芯片12的貫通電極12b上形成的凸塊200上，通過(guò)超聲波振動(dòng)一邊加振一邊 進(jìn)行一次接合。
如圖8(b)所示，將結(jié)束一次接合的半導(dǎo)體芯片12夾入加壓加熱爐的上部 保持板82a， 85a以及下部保持板82b, 85b之間，加壓同時(shí)，加熱到150 250。C， 保持60分鐘左右，進(jìn)行二次接合。通過(guò)二次接合,粘接劑的有機(jī)物質(zhì)揮發(fā),分 散劑從金屬納米粒子表面脫離，金屬納米粒子之間接合，形成金屬層300,接 合各貫通電極12b。
如圖8(c)所示，將結(jié)束二次接合的半導(dǎo)體芯片12再次運(yùn)送到凸塊形成機(jī)構(gòu)20，從射出頭26向經(jīng)二次接合的半導(dǎo)體芯片12的貫通電極12b的上面射出 金屬納米焊劑的微液滴100，形成凸塊200。接著，如圖8(d)所示,將在貫通電 極12b上形成凸塊200的另一半導(dǎo)體芯片12反轉(zhuǎn)，在結(jié)束上述二次接合的半導(dǎo) 體芯片12的上面形成的凸塊200上，進(jìn)行一次接合。于是，三片半導(dǎo)體芯片12 之中，下部二片半導(dǎo)體芯片12之間，貫通電極12b被二次接合，上部二片半導(dǎo) 體芯片12之間，貫通電極12b被一次接合，成為疊合狀態(tài)。將該狀態(tài)下的三片 半導(dǎo)體芯片12再次運(yùn)入加壓加熱爐進(jìn)行加壓、加熱。二次接合形成的金屬層 300的熔融溫度與通常金屬的熔融溫度相同，為100(TC左右的高溫。因此，在 二次接合時(shí)150 250。C的加熱溫度下，不會(huì)熔融，保持該狀態(tài)。因此，通過(guò)加 壓、加熱，在上部二片半導(dǎo)體芯片12之間，僅僅一次接合的凸塊200被加壓燒 結(jié)，成為金屬層300。這樣,利用所形成的金屬層300的熔融溫度和二次接合的 加熱溫度的溫度差,在先通過(guò)金屬納米焊劑二次接合的半導(dǎo)體芯片12的貫通 電極12b上疊合,使得半導(dǎo)體芯片12二次接合,疊層接合半導(dǎo)體芯片12。
按照本實(shí)施形態(tài)，除了上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)效果之外，還具有以下效果 不會(huì)發(fā)生以往技術(shù)中通過(guò)焊錫凸塊疊層接合半導(dǎo)體芯片12的方法中發(fā)生的、 因后接合加熱使得先接合的焊錫熔融引起短路的問(wèn)題，接合質(zhì)量高、可靠性 高的半導(dǎo)體芯片12的疊層接合,具有能進(jìn)行三維安裝的效果。
參照?qǐng)D9說(shuō)明另一實(shí)施形態(tài)。在該實(shí)施形態(tài)中，如圖9(a)所示，具有貫通 電極12b的多個(gè)半導(dǎo)體芯片12通過(guò)一次接合疊層接合之后，將疊層接合的半 導(dǎo)體芯片12夾入加壓加熱爐的上部保持板82a, 85a以及下部保持板82b， 85b 之間，加壓同時(shí)，加熱到150 25(TC,將該狀態(tài)保持60分鐘左右，對(duì)多段凸塊 200—下子進(jìn)行二次接合。通過(guò)二次接合,粘接劑的有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)，分散劑從 金屬納米粒子表面脫離，金屬納米粒子之間接合，形成金屬層300,各貫通電 極12b同時(shí)接合、導(dǎo)通。
在本實(shí)施形態(tài)中，除了上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)效果之外，還具有以下效果 對(duì)多段半導(dǎo)體芯片12—下子進(jìn)行二次接合，與一段段二次接合方法相比，能 減少二次接合次數(shù)，因此，能進(jìn)一步縮短平均每片半導(dǎo)體芯片12的接合時(shí)間， 能有效地進(jìn)行半導(dǎo)體芯片12的三維安裝。
參照?qǐng)D10及圖11說(shuō)明又一實(shí)施形態(tài)。與上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)相同部分標(biāo)以同樣符號(hào)，說(shuō)明省略。通過(guò)二次接合時(shí)的加壓形成金屬層300時(shí)，根據(jù)加壓、 加熱條件，有時(shí)如圖10(a)所示，形成各電極12a， 19a之間的中央部303的截面 大的桶型形狀的金屬層300。另一方面,半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)發(fā)熱，溫度上升。 半導(dǎo)體芯片12用硅形成，電路線路板19用玻璃環(huán)氧等樹脂材料形成，因此，因 上述溫度上升伸長(zhǎng)程度不同，因該伸長(zhǎng)差，在接合各電極12a, 19a的金屬層 300產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)金屬層300形成上述那樣的桶型場(chǎng)合，在金屬層300的與截 面積最小的電極19a的接合面301以及與電極12a的接合面302產(chǎn)生最大應(yīng)力。 在該接合面301, 302產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用在接合面301, 302的剪切方向，因此， 在金屬層300與電極12a， 19a的接合面301， 302產(chǎn)生裂紋等損傷，或產(chǎn)生導(dǎo)通 不良等問(wèn)題。
另一方面，如圖10(b)所示，金屬層300的形狀在中央具有縮頸304場(chǎng)合， 因伸長(zhǎng)差產(chǎn)生的熱應(yīng)力施加到中央的縮頸304上，該縮頸304橫向變形，能吸 收熱應(yīng)力。因此，較好的是，接合各電極12a， 19a的金屬層300在接合方向中央 形成具有縮頸304的形狀。但是，二次接合的加壓力控制為一定，有時(shí)難以可 靠地形成縮頸304。
于是，如圖10(c)所示，在加壓過(guò)程途中，使得加壓力為負(fù)側(cè)，對(duì)金屬層 300施加拉伸力，在金屬層300的中央形成縮頸304。更具體地說(shuō)，如圖10(c)所 示，通過(guò)加壓、加熱開始金屬納米粒子燒結(jié)后，二次接合的所定保持時(shí)間結(jié)束 前的一定時(shí)間t,中，減小加壓力，使得加壓力為負(fù)后，結(jié)束加壓、加熱的二次接合。
參照?qǐng)D11及圖5說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的焊接方法。如圖11的步驟S301及圖5所 示，加壓控制部503驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)器83， 86,使得上部保持板82a， 85a前進(jìn)，使 得半導(dǎo)體芯片12壓接在電路線路板19上，沿接合方向?qū)Ω麟姌O12a， 19a的凸 塊200加壓。如圖11的步驟S302所示，通過(guò)沒有圖示的檢測(cè)器測(cè)定加壓力，或 由與各電路線路板19接合的半導(dǎo)體芯片12的個(gè)數(shù)、形狀決定的加壓載荷等， 加壓控制部503取得上述測(cè)定結(jié)果，判斷凸塊200的加壓力是否成為所定的加 壓力，在成為所定加壓力前使得上部保持板82a， 85a前進(jìn)。該所定加壓力設(shè)為 通常使得金屬凸塊之間壓接場(chǎng)合的l/20左右的低的加壓力。又，加壓控制部 503控制加熱器89,使得加壓加熱爐81， 84的內(nèi)部溫度成為對(duì)于二次接合必要的150 25(TC。接著,如圖11的步驟S303所示，若加壓力成為所定壓力，則加 壓控制部503停止上部保持板82a， 85a前進(jìn)。接著，如圖11的步驟S304所示，通 過(guò)沒有圖示的檢測(cè)器測(cè)定加壓力，或由與各電路線路板19接合的半導(dǎo)體芯片 12的個(gè)數(shù)、形狀決定的加壓載荷等,加壓控制部503取得上述測(cè)定結(jié)果，判斷 凸塊200的加壓力是否成為所定的加壓力，沒有成為所定加壓力場(chǎng)合，在成為 所定加壓力前，使得上部保持板82a， 85a前進(jìn)，將加壓力保持在所定加壓力。
如圖11的步驟S305所示，若經(jīng)過(guò)所定時(shí)間，例如圖10(c)所示tJ卩樣，比通 常的二次接合保持時(shí)間稍稍短的時(shí)間，則加壓控制部503開始拉伸燒結(jié)的金 屬層300的動(dòng)作。
如圖11的步驟S306及圖5所示，加壓控制部503使得上部保持板82a, 85a 及下部保持板82b, 85b的各真空吸附孔91a， 91b為真空。然后，如圖ll的步驟 S307所示，加壓控制部503驅(qū)動(dòng)上述驅(qū)動(dòng)器83， 86，使得上部保持板82a， 85a朝 上方后退，使半導(dǎo)體芯片12脫離電路線路板19。于是，通過(guò)真空吸附上部保持 板82a, 85a吸附的半導(dǎo)體芯片12以及下部保持板82b， 85b吸附的電路線路板 19沿上下方向被拉伸，拉伸力施加在圖10所示的金屬層300上。如圖ll的步驟 S308所示，通過(guò)沒有圖示的檢測(cè)器測(cè)定加壓力，或由與各電路線路板19接合 的半導(dǎo)體芯片12的個(gè)數(shù)、形狀決定的拉伸載荷等，加壓控制部503取得上述測(cè) 定結(jié)果,判斷施加到燒結(jié)的金屬層300的拉伸力是否成為所定的拉伸力，在成 為所定拉伸力前使得上部保持板82a， 85a朝上方后退。接著，如圖ll的步驟 S309所示，若成為所定拉伸力，則加壓控制部503停止上部保持板82a， 85a朝 上方的后退，如圖11的步驟S310所示,加壓控制部503在所定時(shí)間期間使得金 屬層300保持拉伸狀態(tài)。
如圖ll的步驟S311及圖5所示，加壓控制部503開放上部保持板82a， 85a 及下部保持板82b, 85b的各真空吸附孔91a, 91b的真空。由此，施加在金屬層 300的拉伸力釋放。接著，如圖11的步驟S312所示,加壓控制部503使得上部保 持板82a， 85a朝上方后退到所定位置，如圖11的步驟S313所示，使得電路線路 板19和半導(dǎo)體芯片12分離。
本實(shí)施形態(tài)除了上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)效果之外，還具有以下效果在加 壓保持時(shí)，使得加壓壓力為負(fù)，對(duì)金屬層施加拉伸力，能在金屬層300的接合
33方向的中央形成縮頸304。并且,通過(guò)該縮頸304,能有效地吸收因半導(dǎo)體芯片 12與電路線路板19的伸長(zhǎng)差引起的熱應(yīng)力，具有能減少發(fā)生導(dǎo)通不良等的效 果。
在本實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明在金屬層300的中央部形成縮頸304，以減少熱應(yīng) 力，但只要能減少熱應(yīng)力，金屬層300的形狀并不局限于縮頸形狀,例如，也可 以形成高度高的圓筒形等其他形狀。在將金屬層300形成其他形狀的場(chǎng)合，可 以適合各形狀使得加壓力根據(jù)時(shí)間變化。
參照?qǐng)D12說(shuō)明又一實(shí)施形態(tài)。與上述說(shuō)明的實(shí)施形態(tài)相同部分標(biāo)以同樣 符號(hào)，說(shuō)明省略。本實(shí)施形態(tài)涉及各電極上形成的凸塊前端的形狀,更具體地 說(shuō)，將互相接合的一方的凸塊的前端形成為凹形狀,將另一方凸塊前端形成 為與該凹形狀嵌合的凸形狀。
在上述實(shí)施形態(tài)中，說(shuō)明各電極上形成的凸塊形狀為前端變細(xì)的錐狀， 但凸塊前端形狀并不局限于錐狀。如圖12(a)所示,在半導(dǎo)體芯片12的電極 12a上形成前端成為凹形狀的凸塊202，而在電路線路板19的電極19a上形成 凸塊200,該凸塊200前端為凸形狀，與形成在半導(dǎo)體芯片12上的凹形狀的凸 塊202嵌合。若將這樣互相接合的凸塊設(shè)為凹凸組合進(jìn)行嵌合，則如圖12(b) 所示，在將半導(dǎo)體芯片12的凸塊202與電路線路板19的凸塊200—次接合時(shí)， 各凸塊200， 202的側(cè)面等形成的嵌合面203也接觸，因此，各凸塊200， 202互相 接觸的概率高。因此，具有一次接合時(shí)的粘接劑的接合面積增加、能提髙一 次接合的接合強(qiáng)度、同時(shí)能提高一次接合的可靠性的效果。
權(quán)利要求
1.一種焊接裝置，接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極，其特征在于，該焊接裝置包括一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在某一方的電極上形成凸塊，將所述凸塊推壓到另一方電極上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合機(jī)構(gòu)，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱凸塊到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的焊接裝置，其特征在于 一次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有加熱手段,將各凸塊加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部，朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段，使得施加到凸塊上的加壓力變化, 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊，在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的焊接裝置,其特征在于 加熱手段是超聲波振子，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到線路板的電極時(shí)，或?qū)⒈３衷诤附庸ぞ呱系陌雽?dǎo)體芯片的 電極推壓到線路板的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子使得焊接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱,使得凸塊溫度上升。
5. —種焊接裝置，接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極，其特征在于， 該焊接裝置包括一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在各 電極上形成凸塊,使得所述凸塊互相壓接，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合機(jī)構(gòu),將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱各凸塊 到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高 的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié),各電極 導(dǎo)通,進(jìn)行二次接合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5中所述的焊接裝置,其特征在于 一次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有加熱手段，將各凸塊加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板,驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部，朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段,使得施加到凸塊上的加壓力變化， 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊，在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6中所述的焊接裝置，其特征在于 加熱手段是超聲波振子，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到線路板的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子使得焊接 工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱，使得凸塊溫度上升。
9. 一種焊接裝置,三維安裝半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該焊接裝置包括 一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴,在半導(dǎo)體芯片的電極上形成凸塊,將在一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合機(jī)構(gòu)，將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，將各凸塊加 熱到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度 高的溫度,除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電 極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9中所述的焊接裝置，其特征在于 一次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有加熱手段，將各凸塊加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部,朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段，使得施加到凸塊上的加壓力變化， 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊,在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10中所述的焊接裝置，其特征在于 加熱手段是超聲波振子，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振子 使得焊接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱,使得凸塊溫度上升。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的焊接裝置，其特征在于 設(shè)有凸塊形成機(jī)構(gòu)，其包含從噴嘴射出金屬納米焊劑的微液滴的射出頭,以及沿X、 Y方向驅(qū)動(dòng)射出頭的XY驅(qū)動(dòng)機(jī),將金屬納米焊劑的微液滴射出到電 極上，在電極上形成凸塊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部，朝著接合方向?qū)σ淮谓雍系耐箟K進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段,使得施加到凸塊上的加壓力變化, 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊,在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的焊接裝置，其特征在于設(shè)有多個(gè)凸塊形成機(jī)構(gòu)
16. 根據(jù)權(quán)利要求14中所述的焊接裝置，其特征在于 凸塊形成機(jī)構(gòu)包含多個(gè)射出頭。
17. 根據(jù)權(quán)利要求5或9中所述的焊接裝置，其特征在于 設(shè)有凸塊形成機(jī)構(gòu)，其包含從噴嘴射出金屬納米焊劑的微液滴的射出頭,以及沿X、 Y方向驅(qū)動(dòng)射出頭的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)，將金屬納米焊劑的微液滴射出到電 極上，在電極上形成凸塊。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部,朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段，使得施加到凸塊上的加壓力變化, 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊，在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18中所述的焊接裝置，其特征在于 設(shè)有多個(gè)凸塊形成機(jī)構(gòu)
20. 根據(jù)權(quán)利要求18中所述的焊接裝置，其特征在于 凸塊形成機(jī)構(gòu)包含多個(gè)射出頭。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17中所述的焊接裝置,其特征在于 凸塊形成機(jī)構(gòu)設(shè)有凸塊形成控制部，控制金屬納米焊劑的微液滴的射出以及射出頭的位置；凸塊形成控制部設(shè)有凸塊前端形狀形成手段，將互相接合的一方的凸塊 的前端形成為凹形狀，將另一方的凸塊的前端形成為與該凹形狀嵌合的凸形 狀。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1或5或9中所述的焊接裝置，其特征在于 設(shè)有底充劑涂布機(jī)構(gòu),所述底充劑進(jìn)入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙，用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布 機(jī)構(gòu)將所述底充劑涂布在半導(dǎo)體芯片或線路板的接合側(cè)的面上。
23. —種焊接裝置，接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極，其特征在于， 該焊接裝置包括一次接合機(jī)構(gòu)，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴,將在 某一方的電極上形成的凸塊推壓到在另一方的電極上形成的金屬突起上，以 非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極二次接合機(jī)構(gòu)，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23中所述的焊接裝置，其特征在于 一次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有加熱手段,將各凸塊加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部，朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段,使得施加到凸塊上的加壓力變化， 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值，沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊,在凸塊的沿接合方向的中央形成縮頸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24中所述的焊接裝置，其特征在于 加熱手段是超聲波振子，當(dāng)將保持在焊接工具上的半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到線路板的電極上或另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的金屬 突起時(shí)，或?qū)⒈３衷诤附庸ぞ呱系陌雽?dǎo)體芯片的電極上形成的金屬突起推壓 到線路板的電極上或另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊時(shí)，所述超聲波振 子使得焊接工具振動(dòng)，因在凸塊接觸面發(fā)生的摩擦熱,使得凸塊溫度上升。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23中所述的焊接裝置，其特征在于,設(shè)有 凸塊形成機(jī)構(gòu)，其包含從噴嘴射出金屬納米焊劑的微液滴的射出頭，以及沿X、 Y方向驅(qū)動(dòng)射出頭的XY驅(qū)動(dòng)機(jī)，將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極 上，在電極上形成凸塊；金屬突起形成機(jī)構(gòu)，在電極上形成金屬突起。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27中所述的焊接裝置，其特征在于 二次接合機(jī)構(gòu)設(shè)有對(duì)向配置、保持半導(dǎo)體芯片或線路板的保持板，驅(qū)動(dòng)至少一方的保持板朝著接合方向進(jìn)退的保持板驅(qū)動(dòng)部，以及加壓器，所述加 壓器包含控制保持板驅(qū)動(dòng)部的進(jìn)退動(dòng)作的加壓控制部,朝著接合方向?qū)σ淮?接合的凸塊進(jìn)行加壓；所述加壓控制部設(shè)有加壓力變更手段，使得施加到凸塊上的加壓力變化， 根據(jù)時(shí)間通過(guò)保持板驅(qū)動(dòng)部驅(qū)動(dòng)保持板進(jìn)退，所定時(shí)間經(jīng)過(guò)后，將施加到凸 塊的加壓力設(shè)為負(fù)值,沿接合方向拉伸加壓燒結(jié)的凸塊，在凸塊的沿接合方 向的中央形成縮頸。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28中所述的焊接裝置，其特征在于 設(shè)有多個(gè)凸塊形成機(jī)構(gòu)
30. 根據(jù)權(quán)利要求28中所述的焊接裝置，其特征在于 凸塊形成機(jī)構(gòu)包含多個(gè)射出頭。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23中所述的焊接裝置,其特征在于 設(shè)有底充劑涂布機(jī)構(gòu)，所述底充劑進(jìn)入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙,用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布 機(jī)構(gòu)將所述底充劑涂布在半導(dǎo)體芯片或線路板的接合側(cè)的面上。
32. —種焊接方法,接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極，其特征在于, 該焊接方法包括一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑,射出該金屬納米焊劑的微液滴，在某 一方的電極上形成凸塊，將所述凸塊推壓到另一方電極上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一 次接合各電極；二次接合工序，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
33. —種焊接方法,接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極，其特征在于， 該焊接方法包括一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在各 電極上形成凸塊，使得所述凸塊互相壓接，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極二次接合工序，將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，加熱各凸塊 到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高 的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極 導(dǎo)通,進(jìn)行二次接合。
34. —種焊接方法，三維安裝半導(dǎo)體芯片，其特征在于，該焊接方法包括 一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑，射出該金屬納米焊劑的微液滴，在半 導(dǎo)體芯片的電極上形成凸塊，將在一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊推壓到 另一半導(dǎo)體芯片的電極上形成的凸塊上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合工序,將一次接合的各凸塊朝接合方向加壓，同時(shí)，將各凸塊加 熱到比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度 高的溫度，除去粘接劑及分散劑，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié),各電 極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32或33或34中所述的焊接方法,其特征在于一次接合工序?qū)⑼箟K加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫 度低的所定溫度。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35中所述的焊接方法，其特征在于 二次接合工序使得加壓力根據(jù)時(shí)間變化。
37. 根據(jù)權(quán)利要求32中所述的焊接方法，其特征在于 包括將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極上、在電極上形成凸塊的凸塊形成工序。
38. 根據(jù)權(quán)利要求33或34中所述的焊接方法,其特征在于 包括將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極上、在電極上形成凸塊的凸塊形成工序。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38中所述的焊接方法,其特征在于 凸塊形成工序?qū)⒒ハ嘟雍系囊环降耐箟K的前端形成為凹形狀，將另一方的凸塊的前端形成為與該凹形狀嵌合的凸形狀。
40. 根據(jù)權(quán)利要求32或33或34中所述的焊接方法，其特征在于 設(shè)有底充劑涂布工序,所述底充劑進(jìn)入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙，用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布 工序?qū)⑺龅壮鋭┩坎荚诎雽?dǎo)體芯片或線路板的接合側(cè)的面上。
41. 根據(jù)權(quán)利要求32或33或34中所述的焊接方法，其特征在于 半導(dǎo)體芯片在被芯片化時(shí),在芯片之間殘存未切斷部。
42. —種焊接方法，接合半導(dǎo)體芯片的電極及線路板的電極,其特征在于, 該焊接方法包括一次接合工序，金屬納米粒子表面涂布分散劑，所述金屬納米粒子包含 在糊狀的粘接劑中，形成金屬納米焊劑,射出該金屬納米焊劑的微液滴，將在 某一方的電極上形成的凸塊推壓到在另一方的電極上形成的金屬突起上，以 非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合工序，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓，同時(shí),加熱凸塊到比 金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度及金屬納米焊劑的分散劑除去溫度高的溫 度，除去粘接劑及分散劑，使得凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通， 進(jìn)行二次接合。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42中所述的焊接方法,其特征在于 一次接合工序?qū)⑼箟K加熱到比室溫高、比金屬納米焊劑的粘接劑除去溫度低的所定溫度。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43中所述的焊接方法,其特征在于 二次接合工序使得加壓力根據(jù)時(shí)間變化。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42中所述的焊接方法，其特征在于，包括 凸塊形成工序，將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極上，在電極上形成凸塊；金屬突起形成工序,在電極上形成金屬突起。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42中所述的焊接方法，其特征在于 設(shè)有底充劑涂布工序，所述底充劑進(jìn)入通過(guò)凸塊接合的半導(dǎo)體芯片和線路板之間，或半導(dǎo)體芯片相互之間的間隙，用于增強(qiáng)其接合，所述底充劑涂布 工序?qū)⑺龅壮鋭┩坎荚诎雽?dǎo)體芯片或線路板的接合側(cè)的面上。
47. 根據(jù)權(quán)利要求42中所述的焊接方法，其特征在于半導(dǎo)體芯片在被芯片化時(shí)，在芯片之間殘存未切斷部。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊接裝置以及焊接方法。在使用金屬納米焊劑接合半導(dǎo)體芯片(12)的電極及電路線路板(19)的電極的焊接裝置(10)中，包括凸塊形成機(jī)構(gòu)(20)，將金屬納米焊劑的微液滴射出到電極上，形成凸塊；一次接合機(jī)構(gòu)(50)，將半導(dǎo)體芯片(12)的凸塊推壓到電路線路板(19)的凸塊上，以非導(dǎo)通狀態(tài)一次接合各電極；二次接合機(jī)構(gòu)(80)，將一次接合的凸塊朝接合方向加壓以及加熱，使得各凸塊的金屬納米粒子加壓燒結(jié)，各電極導(dǎo)通，進(jìn)行二次接合。由此，減小接合載荷，同時(shí)能以簡(jiǎn)便方法有效地進(jìn)行各電極的接合。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101681849SQ20088000608
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月28日
發(fā)明者前田徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社新川