专利名称：粘接方法、粘接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将芯片搭载到树脂薄膜上的技术，特别关于排出一定量的粘接剂，将芯片固定到树脂薄膜上的技术。
背景技术：
最近几年，向柔性配线板上搭载半导体裸芯片的技术被开发出来，与搭载树脂封止型芯片相比，由于小的实装面积就可以完成，因此被广泛应用于移动电话等小型电子仪器中。
图7(a)～(e)是现有的裸芯片搭载工序说明图。首先，参照图7(a)，符号113表示由具有挠性的树脂构成的底膜，在该底膜113的表面上形成了由铜箔布线图构成的配线膜122。
在该底膜113上形成有配线膜122一侧的面上，如图7(b)所示那样粘附着各向异性导电膜115，将底膜113的背面向下，如图7(c)所示那样载置到预热台151上。
各向异性导电膜115以热硬化性树脂为主剂，在该主剂中分散着导电性粒子。
将预热台151的温度预先升到各向异性导电膜115主剂的硬化温度以上，各向异性导电膜115由在底膜113上传导的热加热。
通过将底膜113及其表面的各向异性导电膜115搁置在预热台151上一段时间，使各向异性导电膜115的主剂半硬化。
接着，如图7(d)所示那样，将底膜113及半硬化的各向异性导电膜115从预热台151移动到作业台152上，使半导体芯片111保持在推压夹具129上、将半导体芯片111移动到各向异性导电膜115上面，并进行位置配合使半导体芯片111的突起121与配线膜122的连接部分相对后，如图7(e)所示那样，通过推压夹具129将半导体芯片111压到各向异性导电膜115上，突起121就陷入到了各向异性导电膜115内，突起121与配线膜122通过各向异性导电膜115内的导电粒子被电气连接。
推压夹具129和作业台152被升温到预热台151的温度以上，将推压夹具129压在芯片111的背面并保持一定时间，各向异性导电膜115的主剂进行硬化反应，半导体芯片111被固定到了底膜113上。
如上所述，使各向异性导电膜115硬化的时候，首先将各向异性导电膜115在预热台151上加热，使其半硬化以后移动到作业台152上，进行半导体芯片111的搭载和加热，在作业台上的加热短时间因已经半硬化而可缩短。
但是，在作业台152上将芯片111搭载到各向异性导电膜115上时发生不良情况、工序的进行停止时，在搭载的前工序的预热工序中，由于各向异性导电膜115也长时间被搁置在预热台151上，所以两种情况下的各向异性导电膜115均会产生不良。
虽然有代替各向异性导电膜115、在底膜113上涂敷液状粘接材料的方法，但是存在与各向异性导电膜115相比容易卷入气泡，经常发生气孔引起的陈化不良的问题。
发明内容
本发明是为解决上述现有技术的缺陷而创作的，目的是提供一种不会发生气泡的卷入或不良的多发的粘接方法。
为解决上述课题，本发明的粘接方法具有如下工序使靠加热进行反应而硬化的粘接剂半硬化的半硬化工序、将上述半硬化的上述粘接剂从细孔排出所用量、并配置在排出对象物上的排出工序，以及搭载工序，所述搭载工序是将粘附对象物与配置在上述排出对象物上的上述粘接剂接触后、将上述粘附对象物压到上述排出对象物上、加热存在于上述排出对象物与上述粘附对象物之间的上述粘接剂使之硬化、将上述粘附对象物固定到上述排出对象物上。
本发明的粘接方法是，在上述搭载工序中加热上述粘附对象物。
本发明的粘接方法是，在进行半硬化工序之前，将上述粘接剂配置在粘接剂容器内，在置于同一粘接剂容器内的状态下进行上述半硬化工序和上述排出工序。
本发明的粘接方法是，在上述半硬化工序中，加热上述粘接剂容器，使上述粘接剂半硬化。
本发明的粘接方法是，上述半硬化工序中的上述粘接剂的加热是边对上述粘接剂容器施加离心力边进行的。
本发明的粘接方法是，上述半硬化工序中的上述粘接剂的加热是将上述粘接剂容器放在真空氛围中，边对上述粘接剂进行真空脱泡边进行的。
本发明的粘接方法是，在上述半硬化工序中以2％以上、20％以下范围的反应率使上述粘接剂硬化。
本发明的粘接方法是，用具有挠性的树脂薄膜作为上述排出对象物，用半导体芯片作为上述粘附对象物。
本发明的粘接方法是，使上述树脂薄膜上的由配线膜构成的连接部分与设置在上述芯片上的连接部分接触、在上述配线膜与上述芯片电气连接的状态下把上述芯片固定到上述树脂薄膜上。
而且本发明的粘接装置是一种具有与细孔相连的粘接剂容器和配置在上述粘接剂容器内的粘接剂，并且从上述细孔能够排出所用量的上述粘接剂的粘接装置，其特征是，上述粘接剂在配置于上述粘接剂容器内并被置于真空氛围中的状态下，对其边加热边施加离心力进行真空脱泡。
本发明的粘接装置的特征是，上述粘接剂以2％以上、20％以下范围的反应率被半硬化。
本发明如上所述地构成，使用靠加热进行反应的粘接剂。这种粘接剂既可以用热硬化性树脂为主要成分也可以用热硬化性树脂和热可塑性树脂的混合树脂为主要成分。一般含有耦合剂或硬化剂等的添加剂或填充剂。
使本发明的粘接剂在粘接剂容器中半硬化，可以在放置于粘接剂容器中的状态下直接用到排出工序中。这时，没必要把粘接剂移换到不同的容器中，实现了省力化。
虽然为使粘接剂半硬化而加热时，在粘接剂中将产生气泡，但在本发明中施加了离心力，比重力还大的离心力施加在粘接剂上。因此，粘接剂中的气泡迅速地移动到粘接剂的表面而消失。
而且，由于半硬化中的粘接剂被置于真空氛围中，容易产生与不存在大气压相对应的气泡。这种状态下气泡被除去以后，在被返回到大气压下时，在大气压下不会产生气泡。同时，在半硬化中粘接剂被升温，在升温状态下被脱泡。
被半硬化的、在排出工序中的粘接对象物被保持在比半硬化工序的温度还低的温度上。另外，排出到排出对象物上的粘接剂由于比半硬化工序的温度还低，在通过半硬化工序脱泡处理的粘接剂中不会产生气泡。
本发明可以进行无气泡粘接。
图1(a)为粘接剂容器，图1(b)为容器栓塞，图1(c)为容器金属盖部件。
图2(a)为带栓塞的粘接剂容器，图2(b)为容器内部粘接剂的说明图。
图3(a)为装有金属盖部件的粘接剂容器，图3(b)为容器内部粘接剂的说明图。
图4(a)、图4(b)为加热·真空·离心脱泡的工序说明图。
图5(a)、图5(b)为半硬化的粘接剂排出工序说明图。
图6(c)～图6(e)为芯片的搭载工序说明图。
图7(a)～图7(e)为现有技术粘接方法的说明图。
具体实施例方式
首先，对本发明方法的脱泡工序进行说明。
图1(a)的符号30表示粘接剂容器。
该粘接剂容器30具有有底圆筒形状的容器本体31和管状突出部41。在容器本体31的底面部分32上形成孔34，突出部41的一端以其内部44与孔34连通的状态与底面部分32的外侧垂直连接。
突出部41是圆筒状，因此，作为突出部41另一端的开口43朝向容器本体31的开口33相反的一侧。
图1(b)的符号50是栓塞，由有底圆筒形状的栓塞本体51构成。
栓塞本体51的内周面和突出部41的外周面上设有螺纹，将栓塞本体51的开口部分53面向突出部41的开口43，将栓塞本体51旋入到突出部41内，栓塞50就被安装到了粘接剂容器30上。
安装着栓塞50的状态下，如图2(a)所示的那样，图1(b)的栓塞本体51的底面部分52就堵住了突出部41的图1(a)的开口43。
这种状态下开口33向上，栓塞50垂直向下，从粘接剂容器30的开口33流入液状粘接材料，粘接材料被存积在容器本体31的下方.图2(b)的符号37表示容器本体41内的粘接材料，在该状态下，粘接材料37也被填充到突出部41内。突出部41与容器本体31之间被液密连接、突出部41的图1(a)的开口43被栓塞50栓塞上，所以粘接剂37不会漏到外面。
接着，对粘接剂容器30内的粘接材料37的脱泡工序进行说明。
图4(a)的符号80表示离心脱泡装置。该离心脱泡装置80具有真空槽81、马达84、回转轴83、腕部82和真空排气系统85。
图4(a)的符号87a、87b分别表示多个脱泡操作对象物，各脱泡操作对象物87a、87b分别由粘接剂容器30、填充在粘接剂容器30内的粘接剂37及防止该粘接剂37漏出的栓塞50构成。另外，在这里各脱泡操作对象物87a、87b的粘接剂容器30的开口33通过盖子部件被盖上以防止尘埃侵入。
为了将脱泡操作对象物87a、87b配置在了真空槽81内，首先打开真空槽81的盖或门，把脱泡操作对象物87a、87b挂在腕部82上，被挂在腕部82上的脱泡操作对象物87a、87b的栓塞50垂直向下、容器本体31的开口33垂直向上。
关闭真空槽81，以使大气不能侵入后，通过真空排气系统85对真空槽81内部进行真空排气，真空槽81的内部压力就会低于大气压。即，粘接剂37由于被置于真空氛围中，溶解在粘接剂37中的气体就会成为气泡析出，而且微小气泡还会变大。
脱泡操作对象物87a、87b的构成是能够在通过腕部82的回转中心的竖直平面内自由摆动，当一边真空排气一边使马达84动作，使回转轴83绕垂直的回转轴线回转，腕部82就在水平面内回转，离心力就施加到了脱泡操作对象物87a、87b上。
离心力一施加到脱泡操作对象物87a、87b上，各脱泡操作对象物87a、87b就在离心力的作用下与腕部82约成水平的状态、并在栓塞50面向回转的外方向、容器本体31的开口33面向回转的中心方向的状态下回转。
该状态下，比重力还大的离心力施加到了粘接剂37上，其结果是粘接剂37被强力地压到了容器本体31的底面32和栓塞50上，相反，粘接剂37中的气泡被挤到了回转的中心方向上。而且气泡一到达粘接剂37的表面，构成气泡的气体被释放到真空氛围中，通过真空排气系统85被排到真空氛围的外部。
另外，在该离心脱泡装置80中，在回转中的脱泡操作对象物87a、87b的附近配置了加热器88。
在使脱泡操作对象物87a、87b回转时，预先使加热器88升温，红外线照射到了回转中的脱泡操作对象物87a、87b上。
所以，由于构成回转中的脱泡操作对象物87a、87b的粘接剂容器30被加热，因此，粘接剂容器30内的粘接剂37边被附加由回转所形成的离心力边被加热。
所以，通过该加热，粘接剂37的硬化反应持续进行，溶解在粘接剂37内部的气体变成气泡容易产生，而且产生的气泡通过离心力和真空排气被脱泡。
但是，当真空·加热·离心力脱泡时的粘接剂37的硬化反应过于进行，在后工序中就不能排出了。因此，通过调整加热温度和加热时间，使其在2％以上、20％以下的范围内进行硬化反应即可。
在进行一定时间的加热·真空·离心力脱泡处理后，使马达84停止，通过真空排气系统85完成真空槽81内的真空排气，把脱泡操作对象物87a、87b从离心脱泡装置80中取出来。
然后，把栓塞50换成图1(c)所示的金属盖部件60。
该金属盖部件60是头部狭细的管，狭细部分的相反一侧的大直径开口63的大小与突出部41的外径大致相等，而且开口63的内侧设有螺纹，金属盖部件60的开口63一侧能够被安装到突出部41的前端。
图3(a)、图3(b)中的符号18表示的是由半硬化的粘接剂38、容纳该粘接剂38的粘接剂容器30、安装到粘接剂容器30的金属盖部件60和盖住容器本体31的开口33的盖子部件70所构成的粘接装置。
粘接剂38在被配置在粘接剂容器30内的状态下进行加热·真空·离心力脱泡处理、被半硬化。
盖子部件70上连接有管71的一端，管71的另一端部连接到没有图示的高压储气瓶上。
盖子部件70与半硬化的粘接剂38的液面之间形成间隙39，从高压储气瓶中送出一定量的气体，该气体就通过管71被供给到间隙39中。
在金属盖部件60的头部狭细部分62的顶端配置了小直径的作为排出口的细孔64。
供给到间隙39的气体压住半硬化的粘接剂38的液面，与所供给的气体同体积的粘接剂38从细孔64被排出。
图5(a)的符号27是涂敷作业台，配置有由树脂构成的底膜13。铜箔布线图构成的配线膜围在该底膜13的表面一侧。图5(a)的符号22是配线膜的一部分，是与后叙的芯片电气连接的连接部分。
图3(a)、图3(b)所示状态的粘接剂容器30配置在该连接部分22的上方，容器的金属盖部件60的细孔64面向底膜13的表面。
该状态下，向容器本体31内供给一定量的气体，从细孔64排出一定量半硬化的粘接剂38。
图5(b)的符号12表示排出的半硬化状态的粘接剂。连接部分22围在底膜13上，底膜13的一部分表面与连接部分22的一部分表面被所排出的粘接剂12部分覆盖。
图6(c)的符号表示在底膜13上涂敷一定量的粘接剂12的基板。
将该基板15从涂敷作业台27上移换到配置在涂敷作业台27附近的搭载作业台28上。
接着，在基板15的连接部分22的上方，使由推压夹具29保持的芯片11静止，在芯片11的连接部分21和基板15的连接部分22之间进行位置配合，将推压夹具29向下移动，把芯片11压到粘接剂12的表面。通过推压夹具29推压芯片11，芯片11就压退粘接剂12，连接部分21、22彼此抵接。芯片11通常采用由硅晶或GaAs晶等构成的集成电路或个别半导体的芯片，这里是导通实验用的硅芯片。
在推压夹具29内部配置了加热器，芯片11被该加热器预先升温至粘接剂12进行硬化反应的温度，粘接剂12就被芯片11升温。
涂敷作业台28预先升温至所定温度，这样涂敷作业台28就不会将粘接剂12冷却。
粘接剂12中的树脂成分通过由芯片11供给的热进行反应，在连接部分21、22抵接的状态下，树脂100％硬化或接近100％硬化时，通过硬化的粘接剂12，芯片11被搭载到了基板15上。
这时，被芯片11升温之前的粘接剂12由于预先进行了硬化反应而被半硬化，到粘接剂12完全硬化的时间因预先进行了硬化反应而相应地缩短。
粘接剂12完全硬化，芯片11被搭载到底膜13上后，推压夹具29从芯片11离开，把搭载芯片11的基板15移动到下一工序的同时，把刚涂敷完粘接剂12的基板15从涂敷作业台27移换到搭载作业台28上，继续进行芯片11的搭载作业。
这样，依据本发明，由于粘接剂12没有在涂敷作业台27上被加热，假如在芯片11的搭载工序或其他工序中发生故障，即使基板15被置于涂敷作业台27上，粘接剂12也不会进行硬化反应，不会产生不良。
实施例改变树脂的种类和真空脱泡时的加热条件，制作实施例①～⑧和比较例①～⑧的粘接剂38，通过排出到底膜13上的粘接剂12粘附芯片11，进行搭载状态的评价。下述表1中所述是树脂的种类和加热条件及评价结果。
表1 (注)比较例①、比较例⑤在室温(25±2℃)下进行900秒钟的真空离心脱泡。
A加热温度(℃)
B加热时间(秒)C反应率(％)的测定结果D分配性评价结果E外观评价结果F初期导通评价结果G陈化后导通评价结果(1)树脂表1中的“树脂1”的成分为HP4032∶EP828∶HX3748∶A187∶RY200＝40∶20∶40∶3∶5。
“树脂2”的成分为HP4032∶EP630∶HX3921∶A187∶RY200＝30∶30∶40∶3∶5。
HP4032大日本インキ株式会社制的环氧树脂EP828、EP630油化シエル公司制的环氧树脂HX3748、HX3921旭化成株式会社制的硬化剂A187日本ユニカ株式会社制的耦合剂RY200日本ァエロジル株式会社制的填充剂(2)真空·加热·离心力脱泡的条件真空槽81内的压力5m托以下从回转中心到脱泡中的粘接剂37的距离约30cm回转速度1000～1800转/分回转中的粘接剂37的温度表1中的加热条件A加热时间表1中的加热条件B(3)基板15底膜13厚度为20μm的聚酰亚胺薄膜配线膜厚度为12μm的铜箔连接部分22在配线膜上形成有Ni/Au镀层(4)芯片11大小6.3×6.3×0.4mm连接部分21为直径60μm、高20μm的铜突起，表面上形成有Au镀层(5)搭载条件推压夹具29的温度和推压时间相对于树脂1是200℃10秒，相对于树脂2是230℃5秒搭载作业台28的温度80℃推压压力60g/突起(6)评价内容①C反应率(％)的测定结果根据真空·加热·离心力脱泡前的DSC(differential scanningcalorimetry示差扫描热分析)的发热量Q1和进行完真空·加热·离心力脱泡后的DSC的发热量Q2，用下述公式求出反应率R。
R＝{(1-Q2)/Q1}×100②D分配性评价结果用10cm3的粘接剂容器30和直径1mm的细孔64，把能够排出的用○表示，不能排出的用×表示。
③E外观评价结果在搭载芯片11前的状态下，目视观察排出到底膜13上的粘接剂12，没有气孔(气泡)的用○表示，有气孔(气泡)的用×表示。
④F初期导通评价结果通过4个端子测定连接部分21、22之间的电阻值，最大电阻值为100mΩ以下的用○表示，最大电阻值超过100mΩ的用×表示。
⑤G陈化后的导通评价结果在搭载上芯片11的状态下、在85℃、85％RH的氛围中放置1000小时后，进行与初期导通评价相同的评价。
(7)结论依据本发明的芯片搭载方法(实施例①～⑧)，没有气泡产生。
从比较例①～⑧的评价结果可知，反应率大则分配性不好，反应率低则产生气泡。
根据实施例①～⑧和比较例①～⑧的加热条件或反应率的差异，加热·真空·离心脱泡的条件在加热温度40℃以上、100℃以下、反应率在2％以上、20％以下时是良好的。优选的时间是60秒以上。
实施例作为表1中所记载的实施例及比较例以外的例子，可将分别填充树脂1和树脂2的粘接剂容器30在室温下进行900秒的真空·离心脱泡后，在温度调节到60℃的真空炉中搁置600秒钟，在真空氛围中加热·脱泡。树脂1的反应率是10.2％，树脂2的反应率是15.6％。这种粘接剂在评价结果D～G中全部显示了良好的结果。
实施例作为比较例，将树脂1、树脂2分别在温度调节到60℃的真空炉中置放600秒钟，在真空氛围中加热·脱泡。加热·脱泡结束后，从真空炉中取出，要填充到粘接剂容器30中，但是粘度增大不能填充。这是因为反应过头的缘故。
权利要求
1.一种粘接方法，具有如下工序使靠加热进行反应而硬化的粘接剂半硬化的半硬化工序，将上述半硬化的上述粘接剂从细孔排出所用量、并配置在排出对象物上的排出工序，以及搭载工序，所述搭载工序是将粘附对象物与配置在上述排出对象物上的上述粘接剂接触后、将上述粘附对象物压到上述排出对象物上、加热存在于上述排出对象物与上述粘附对象物之间的上述粘接剂使之硬化、将上述粘附对象物固定到上述排出对象物上。
2.依据权利要求1所记载的粘接方法，在上述搭载工序中加热上述粘附对象物。
3.依据权利要求1所记载的粘接方法，在进行半硬化工序之前，将上述粘接剂配置在粘接剂容器内，在置于同一粘接剂容器内的状态下进行上述半硬化工序和上述排出工序。
4.依据权利要求3所记载的粘接方法，在上述半硬化工序中，加热上述粘接剂容器，使上述粘接剂半硬化。
5.依据权利要求4所记载的粘接方法，上述半硬化工序中的上述粘接剂的加热是边对上述粘接剂容器施加离心力边进行的。
6.依据权利要求4所记载的粘接方法，上述半硬化工序中的上述粘接剂的加热是将上述粘接剂容器放在真空氛围中，边对上述粘接剂进行真空脱泡边进行的。
7.依据权利要求5所记载的粘接方法，上述半硬化工序中的上述粘接剂的加热是将上述粘接剂容器放在真空氛围中，边对上述粘接剂进行真空脱泡边进行的。
8.依据权利要求1所记载的粘接方法，在上述半硬化工序中以2％以上、20％以下范围的反应率使上述粘接剂硬化。
9.依据权利要求1所记载的粘接方法，用具有挠性的树脂薄膜作为上述排出对象物，用半导体芯片作为上述粘附对象物。
10.依据权利要求9所记载的粘接方法，使上述树脂薄膜上的由配线膜构成的连接部分与设置在上述芯片上的连接部分接触、在上述配线膜与上述芯片电气连接的状态下把上述芯片固定到上述树脂薄膜上。
11.一种粘接装置，具有与细孔相连的粘接剂容器和配置在上述粘接剂容器内的粘接剂，并且从上述细孔能够排出所用量的上述粘接剂，其特征是，上述粘接剂在配置于上述粘接剂容器内并被置于真空氛围中的状态下，对其边加热边施加离心力进行真空脱泡。
12.依据权利要求11所记载的粘接装置，其特征是，上述粘接剂以2％以上、20％以下范围的反应率被半硬化。
全文摘要
提供一种不产生气泡的粘接方法。在粘接剂容器(30)内配置了粘接剂(37)的状态下进行加热·真空·离心脱泡，使其半硬化后，在配置于该粘接剂容器(30)内的状态下，使半硬化状态的粘接剂排出、搭载芯片。由于半硬化和脱泡同时进行，可以有效地除去气泡。另外，由于没有使排出的粘接剂半硬化的工序，所以即使作业工序停止也不会产生不良品。
文档编号C09J201/00GK1439684SQ0310631
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月21日 优先权日2002年2月22日
发明者山本宪 申请人:索尼化学株式会社