安装装置和安装方法与流程

本发明涉及安装装置和安装方法。详细而言，涉及将多个半导体芯片热压接到基板上而进行安装的安装装置和安装方法。

背景技术：

在半导体安装领域中，由于对高密度化的要求，关注作为三维安装的晶片上芯片(chip-on-wafer)方法(以下记为“cow方法”)。cow方法是将半导体芯片接合在内置有要分割而成为半导体芯片的电子部件的晶片上而进行安装的方法，如图10所示(晶片俯视图为图10的(a)、其a-a剖视图为图10的(b))，将一张晶片作为基板w而安装多个半导体芯片c。

当这样将多个半导体芯片c安装在基板w上时，使用如下的工艺(以下记为“临时正式分割工艺”)：如图11的(a)那样借助未硬化的热硬化性粘接剂r将半导体芯片c临时固定在基板w上然后进行热压接，并使热硬化性粘接剂r硬化(图11的(b))(专利文献1)。在该临时正式分割工艺中，也能够如图12所示的例子那样同时对多个半导体芯片c进行热压接(在图12的例子中按压面71s能够对最多四个半导体芯片c进行热压接)。因此，与将半导体芯片c一个一个配置在规定的部位而进行热压接的情况相比，能够缩短整体的生产时间。

在临时正式分割工艺中，通常如图10那样将所有要安装的半导体芯片c临时固定在基板w上，然后在图13中示出一例的安装装置100中，通过压接头7对吸附载台104所保持的基板w上的半导体芯片c进行热压接。但是，在图13的安装装置100中，在将晶片那样面积比较大的基板w作为对象的情况下，使基板w在平面内(x方向、y方向以及以z方向为旋转轴的θ方向)移动的xyθ工作台103需要大型化。因此，有时根据基板w的面内位置，吸附载台104的刚性产生差异、在载台表面上会产生略微的倾斜，在利用压接头7进行热压接时有时半导体芯片c会发生位置偏移。

作为这样的位置偏移对策，也考虑了提高xyθ工作台103的刚性，但重量会增加因而无法迅速地进行精密的对位，因此是不优选的。

另一方面，最近出现了如图14所示那样的安装装置200(专利文献2)。在安装装置200中，将从基板w的背面对通过压接头7的按压面被加压的区域进行支承的支承台4配置在压接头7的正下方，通过配置于xyθ可动机构3的基板把持单元208对基板w进行位置调整。另外，在安装装置200中，xyθ可动机构3的x方向可动部3b、y方向可动部3a和θ方向可动部3c采用中空构造，能够将支承台4固定在基台2上。

在图14的安装装置200中，通过配置在xyθ可动机构3上的基板把持单元208对基板w的周围进行把持从而基板w相对于支承台4相对移动。图15和图16将该情况以剖视图的形式进行说明。图15的(a)是支承台4从基板w背面对与由附件工具71形成的压接头7的按压面相同的区域进行支承的状态，示出利用压接头7进行热压接之前的情况。接着，如图15的(b)那样压接头7下降，对处于按压区域的半导体芯片c进行热压接。然后，当压接头7的热压接结束时，压接头7上升，通过基板把持单元208使基板w上升而使基板w的背面从支承台4离开(图15的(c))。基板w的背面从支承台4离开，因此能够通过xyθ可动机构3的驱动使基板把持单元208所把持的基板w在水平方向上移动，因此将接下来进行热压接的半导体芯片c对位于压接头7与支承台4之间(图16的(d))。然后，基板把持单元208下降至使基板w的背面与支承台4紧贴的位置，成为进行与图15的(a)同样的热压接的准备阶段(图16的(e))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-170646号公报

专利文献2：日本特愿2016-067990号

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在图14那样的安装装置200中，基板把持单元208对基板w的周围进行把持，但当想要对临时固定在基板w的外周部附近的半导体芯片c进行热压接时，基板把持单元208与支承台4发生干涉而无法进行热压接。例如，即使当在图16的(f)的状态下进行了热压接之后想要使基板w向右侧(按照作为移动间距的两个半导体芯片的量)移动，基板把持单元208也会与支承台4发生干涉。因此，无法对处于支承台4与基板把持单元208发生干涉的位置的半导体芯片c进行热压接。因此，也考虑了不在支承台4与基板把持单元208发生干涉那样的基板w外周部附近临时固定半导体芯片c的对策，但基板w的利用效率会降低，因此是不优选的。

本发明是鉴于上述问题而完成的，提供安装装置和安装方法，在对临时固定在硅晶片等基板上的半导体芯片进行热压接时，能够按照均等的条件进行热压接直至临时固定在基板外周部附近的半导体芯片为止。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，技术方案1所述的发明是安装装置，其将半导体芯片热压接到基板上，其中，

该安装装置具有：

压接头，其具有将半导体芯片向基板进行加压的按压面；支承台，其从所述基板的背面对被所述按压面加压的区域进行支承；以及基板把持单元，其使用保持部局部地对所述基板的周缘部进行把持，

所述基板把持单元具有使把持所述基板的所述保持部的位置变更的功能。

技术方案2所述的发明根据技术方案1所述的安装装置，其中，

所述基板把持单元具有使所述保持部的位置沿着基板的周缘移动而改变把持所述基板的位置的功能。

技术方案3所述的发明根据技术方案1所述的安装装置，其中，

所述基板把持单元具有多个所述保持部，所述基板把持单元具有仅使多个保持部的一部分对所述基板的周缘部进行把持而使其他保持部从所述基板的周缘部退避的功能。

技术方案4所述的发明是安装方法，对临时固定在基板上的半导体芯片进行热压接，其中，

该安装方法使用对所述半导体芯片进行加热压接的压接头和与所述压接头成对地对所述基板从背面进行支承的支承台，

在一边通过局部地对所述基板的周缘部进行把持的基板把持单元使所述基板移动一边将半导体芯片依次热压接到所述基板上的过程中，

所述基板把持单元至少进行一次把持基板的位置的变更。

发明效果

本发明是鉴于上述问题而完成的，在对临时固定在硅晶片等基板上的半导体芯片进行热压接时，能够按照均等的条件进行热压接直至临时固定在基板外周部附近的半导体芯片为止。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的安装装置的结构的图。

图2是示出本发明的实施方式中对基板进行把持时的状态的图，其中，(a)是示出利用对置配置的一对保持部进行把持的状态的图，(b)是示出在不同的位置使一对保持部进行把持的状态的图。

图3是示出利用本发明的实施方式的基板把持单元的动作使对基板进行把持的保持部的位置变更的情况的图。

图4是示出本发明的实施方式的基板把持单元的图，其中，(a)是示出其外观的图，(b)是示出其内部构成要素的图。

图5是对本发明的基板把持单元的构成要素进行说明的剖视图。

图6是示出本发明的实施方式的基板把持单元的状态的图，其中，(a)是示出进行热压接的状态的图，(b)是示出能够移动基板的状态的图，(c)是示出能够变更基板把持位置的状态的图。

图7是示出本发明的实施方式的具有进气单元的基板把持单元的状态的图，其中，(a)是示出进行热压接的状态的图，(b)是示出能够移动基板的状态的图，(c)是示出能够变更基板把持位置的状态的图。

图8是示出本发明的实施方式的基板把持单元的结构不同的例子的图。

图9是示出在本发明的实施方式的基板把持单元的结构不同的例子中使对基板进行把持的保持部的位置变更的情况的图。

图10是示出在硅晶片基板上临时固定有多个半导体芯片的状态的图，其中，(a)是俯视图，(b)是示出剖面的图。

图11的(a)是示出利用热硬化性粘接剂将半导体芯片临时固定在基板上的状态的剖面的图，图11的(b)是示出利用热硬化性粘接剂将半导体芯片热压接到基板上的状态的剖面的图。

图12是示出同时对多个临时固定在基板上的半导体芯片进行热压接的例子的图。

图13是示出以往的安装装置的结构的图。

图14是示出具有从基板背面对热压接区域进行支承的支承台的安装装置的结构的图。

图15是对具有从基板背面对热压接区域进行支承的支承台的安装装置的动作进行说明的图，其中，(a)是热压接前的状态，(b)是热压接时的状态，(c)是热压接后的状态。

图16是对具有从基板背面对热压接区域进行支承的支承台的安装装置的动作进行说明的图，其中，(d)是使基板水平移动之后的状态，(e)是其后的热压接前的状态，(f)是难以使基板水平移动的状态。

具体实施方式

使用附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，对图1所示的本发明的一个实施方式的安装装置1进行说明。在图1的说明中，将图的左右方向作为x轴方向、将与x轴方向垂直的进深方向作为y轴方向、将上下方向作为z轴方向、将以z轴为中心进行旋转的方向作为θ方向进行说明。

安装装置1是对如图10所示那样的临时固定在基板w上的半导体芯片c进行热压接的安装装置。在本实施方式中，作为基板w，设想为硅晶片，但本发明的对象并不限于此，可以是以非硅系半导体、陶瓷和环氧玻璃等作为材质的基板。

安装装置1能够与图12例示的情况同样地、每次同时对多个临时固定在基板w上的半导体芯片c进行热压接，安装装置1具有基台2、xyθ可动机构3、支承台4、框架5、压接组件6、压接头7和基板把持单元8。

基台2是构成安装装置1的主要的构造体，基台2对xyθ可动机构3、支承台4和框架5进行支承。

xyθ可动机构3使基板把持单元8所把持的基板w移动至(基板w面方向的)任意的位置。在图1的安装装置1中，采用如下的结构：设置有能够相对于基台2在y方向上移动的y方向可动部3a，在y方向可动部3a上设置有x方向可动部3b，在x方向可动部3b上设置有θ方向可动部3c，但并不限于此，只要是能够进行x、y和θ的各方向的位置调整的结构即可。但是，需要是在xyθ可动机构3的可动范围内xyθ可动机构3不与支承台4接触的构造。

在通过压接头7对基板w上的半导体芯片c进行热压接时，支承台4从基板w的背面对基板w进行支承，在该基板w的背面上未临时固定半导体芯片c，期望该支承台4具有通过未图示的吸附机构对基板w进行吸附保持的功能。支承台4可以内置加热器。该加热器在利用压接头7进行热压接时从基板w侧进行加热。

支承台4的上表面需要是对被压接头7按压的区域进行支承的形状，但若该支承台4过大，则容易引起与其他构成要素的干涉因此不优选的。通过形成为这样的形状，压接头7的按压面与支承台4的上表面成为一对，因此能够与基板w的位置无关地按照相同的平行度进行加压。另外，在进行热压接时对基板w进行保持的面仅为支承台4，因此在利用压接头7和支承台4进行加热的状态下，从基板w的加热面向基板w周边的热传导是恒定的，在基板w面内的任意位置均能够进行稳定的热压接。

框架5对压接组件6进行支承。在图1的安装装置1中，支承框架5形成为门型形状。这是为了在压接组件6的加压力较大的情况下同样适用。

压接组件6使压接头7在z轴方向上移动。压接组件6由未图示的伺服电动机和滚珠丝杠构成。压接组件6构成为通过伺服电动机使滚珠丝杠旋转从而产生滚珠丝杠的轴向的驱动力。压接组件6按照使滚珠丝杠的轴向成为相对于支承台4的上表面垂直的z轴方向的方式安装于支承框架5上。即，压接组件6构成为能够产生z轴方向的驱动力(加压力)。压接组件6构成为通过对伺服电动机的输出进行控制而能够任意设定z轴方向的加压力。另外，在本实施方式中，压接组件6采用了伺服电动机和滚珠丝杠的结构，但并不限于此，也可以由空压制动器、油压制动器或音圈电动机构成。

压接头7将压接组件6的驱动力传递至半导体芯片c，并且对半导体芯片c进行加压而进行热压接。在压接头7中内置有用于对半导体芯片c进行加热的加热器。另外，在压接头7的前端部设置有图15所示那样的附件工具71，附件工具71所形成的按压面71s具有同时对多个半导体芯片c进行加压的形状。

压接头7安装于构成压接组件6的未图示的滚珠丝杠螺母上。即，压接头7配置成与支承台4平行地对置。即，压接头7通过压接组件6而在z轴方向上移动，从而接近支承台4。

基板把持单元8设置于xyθ可动机构3，基板把持单元8通过保持部80局部地对基板w的周缘部进行把持。被基板把持单元8把持的基板w能够通过xyθ可动机构3移动至任意的位置，并能够以z轴为中心进行旋转。通过这样的动作，按照使热压接对象的半导体芯片c的xy位置和θ方向与通过压接头7和支承台4进行按压的区域一致的方式来配置基板w。另外，在使热压接对象的半导体芯片c与压接头7对位时，虽未进行图示，但期望使用双视野相机等图像识别单元。

构成基板把持单元8的保持部80是局部地对基板w的周缘部进行把持的结构，保持部80可以为一个，但为了稳定地进行把持，期望设置多个保持部80。另外，为了可靠地对基板w进行把持，期望保持部80具有吸附功能，但也可以采用通过微吸盘或粘接物质来增加把持力的结构。

将其例子示于图2的(a)和图2的(b)。图2的(a)示出通过在x方向上对置的保持部80x1和保持部80x2对基板w进行把持的状态，图2的(b)示出通过在y方向上对置的保持部80y1和保持部80y2对基板w进行把持的状态。这里，保持部80x1、保持部80x2、保持部80y1、保持部80y2作为对基板w的周缘部进行把持的保持部80发挥功能。

但是，即使使用对基板w的周缘部进行把持的保持部80，也存在支承台4与保持部80发生干涉的情况。例如在如图2的(b)那样利用保持部80y1和保持部80y2对基板w进行把持的情况下，当想要对临时固定在区域a1(区域a3)的半导体芯片c进行热压接时，存在支承台4与保持部80y1(保持部80y2)发生干涉的部位。另一方面，在如图2的(a)那样利用保持部80x1和保持部80x2对基板进行把持的情况下，当想要对基板w外周部附近的半导体芯片c进行热压接时，有时支承台4与保持部80x1(保持部80x2)发生干涉。

但是，对于在图2的(b)中保持部80y1或保持部80y2有可能与支承台4发生干涉的区域a1和区域a3，若如图2的(a)那样利用保持部80x1和保持部80x2对基板w进行把持，则在区域a1和区域a3内支承台4不会与保持部80x1和保持部80x2发生干涉，从而能够对半导体芯片c进行热压接。另外，若采用图2的(b)的保持部配置，则在a2的区域内支承台4不会与保持部80y1和保持部80y2中的任意一个发生干涉，从而能够对半导体芯片c进行热压接。即，在对基板w的半导体芯片c进行热压接的过程中，通过使对基板w进行把持的保持部80的位置变更，能够对直到临时固定在基板外周部附近的半导体芯片c为止的所有半导体芯片c进行热压接。并且，压接头7的按压面与支承台4的面形状按照一对一的方式对应，因此能够与基板w内的临时固定位置无关地按照相同的平行度进行热压接。

另外，在图2中，按照对置的方式配置有两个保持部80，通过使对基板w进行把持的位置变更一次，能够对基板w的所有半导体芯片c进行热压接，但保持部80的数量和对基板w进行把持的位置的变更次数并不限于此。若基板w较大，则可以利用三个以上的保持部80同时对基板w进行把持，可以使对基板w进行把持的位置变更两次以上。另外，可以仅对同时把持基板w的保持部80的一部分进行位置变更。

接着，对在本实施方式中使如图2那样对置配置的保持部80对基板w进行把持的位置变更的机构的一例进行说明。图3的(a)是在环8r的内侧形成有作为保持部80而发挥功能的保持部80a和保持部80b的结构。在图3的(a)的状态下，保持部80a相当于图2的(a)的保持部80x1，保持部80b相当于保持部80x2，但通过使环80r进行旋转，从而变成图3的(b)那样、保持部80a相当于图3的(b)的保持部80y1(或保持部80y2)，保持部80b相当于保持部80y2(或保持部80y1)。

但是，当在保持部80a和保持部80b对基板w进行了把持的状态下使环8r进行旋转时，基板w也会进行旋转，但在本实施方式中，采用基板w不旋转而使环8r旋转由此改变保持部80a和保持部80b的把持位置的机构。因此，使用图4至图6对其具体的结构和动作的一例进行说明。

图4的(a)是示出配置在x方向可动部3b上的、具有保持部80a和保持部80b的环8r的外观的图，图4的(b)是示出处于环8r与x方向可动部3b之间的构成要素的透视图。

在图4的(b)中，在x方向可动部3b上固定配置有多个高度调整机构81，高度调整机构81能够通过销81p的高低进行高度调整。另外，在环8r上固定有多个销83p。该销83p如在图5中示出周边部的剖视图那样设置成能够相对于固定在θ方向可动部3c上的筒部83在上下方向上滑动。另外，销83p配置成：通过固定配置在x方向可动部3b上的高度调整机构82的销82p从下方被顶起。

这里，高度调整机构81和高度调整机构82是使高度固定为“高”或“低”中的任意高度的结构。另外，θ方向可动部3c能够通过旋转体3r的驱动而进行旋转角(θ方向)的调整。另外，在图4的(b)中，旋转体3r成为圆柱形状，但也可以是通过齿轮对θ方向可动部3c的旋转角进行调整的齿轮机构。

图6是对图4的结构包含支承台4在内从y方向观察得到的剖视图，图6的(a)至图6的(c)示出不同的动作状态。

图6的(a)示出进行热压接动作的状态，是如下的状态：使高度调整机构81为“高”，使高度调整机构82为“低”，高度调整机构81对环8r进行支承，保持部80a和保持部80b对基板w进行把持。在该状态下，基板w的背面成为支承台4的高度。即，成为基板w被支承于支承台4的状态，通过压接头7的下降进行热压接。

图6的(b)示出基板w能够水平移动的状态，是如下的状态：使高度调整机构82为“高”，使高度调整机构81为“高”，高度调整机构82借助销83p对环8r进行支承，保持部80a和保持部80b对基板w进行把持。在该状态下基板w的背面比支承台4上表面高。因此，若是压接头7已上升的状态，则基板w被保持部80a和保持部80b把持，因此随着y方向可动部3a和x方向可动部3b的水平移动，能够使保持部80a和保持部80b所把持的基板w水平移动。另外，在按照图6的(a)的状态由支承台4对基板w进行吸附保持的情况下，需要解除吸附然后成为图6的(b)的状态。另外，在图6的(b)中，高度调整机构81为“高”，但如果高度调整机构82为“高”的状态，则高度调整机构81可以为“低”。

图6的(c)示出环8r能够旋转的状态，在使高度调整机构81、高度调整机构82均为“低”的状态下，环8r未被高度调整机构81支承，高度调整机构82的销82p的前端不与固定于环80r的销83p接触。因此，环80r与y方向可动部3b的机械连接解除，环80r成为固定于θ方向可动部3c上的状态。在该状态下，环8r比支承于支承台4的基板w低，保持部80a和保持部80b均不对基板w进行把持。因此，通过θ方向可动部3c的驱动，环8r相对于固定状态的基板w进行旋转，从而保持部80a和保持部80b的位置沿着基板w的边缘移动。若在环8r旋转了规定的角度(例如90°)的阶段使θ方向可动机构3c停止，则成为图3的(a)至图3的(b)那样的位置变化。这里，需要预先在y方向可动部3b上配设多个高度调整机构82，以便在旋转后也使高度调整机构82存在于销83p的正下方。

另外，在进行环8r的旋转时，基板w仅通过支承台4进行保持。因此，在成为图6的(c)的状态时，期望按照支承台4处于基板w的重心正下方附近的方式从图6的(b)的状态进行基板w的位置调整。另外，在使环8r旋转时，期望支承台4对基板w进行吸附保持。

在按照图6的(c)的状态使环8r旋转规定的角度之后，若使高度调整机构81为“高”，则能够在变更了保持部80a和保持部80b的位置的状态下对基板w进行把持。

另外，在图6中，在保持部80a和保持部80b对基板w进行把持时，期望使用微吸盘机构或粘接物质来增强把持力，也可以如图7那样在环8r内设置与进气单元9连通的进气路径8l。通过使用进气路径8l，能够如图7的(a)和图7的(b)那样在保持部80a和保持部80b对基板w进行把持时增强吸附力，另一方面，通过停止进气单元9的功能，也能够容易地将移动到图7的(c)的状态时的保持部80a和保持部80b的把持解除。

在本实施方式中，为了便于说明，将保持部记为保持部80a和保持部80b，但保持部均可以为相同的形状，也可以为不同的形状。另外，在本实施方式中，由包含保持部80a和保持部80b的环8r、高度调整机构81、高度调整机构82和销83p等构成基板把持单元8，但并不限于此，例如若构成为使用能够进行位置控制的单轴驱动单元作为高度调整机构82而对把持基板w的高度进行微调整，则也可以不需要高度调整机构81。

另外，在图4中，采用使一组保持部80移动而变更把持位置的结构，但作为其他的结构，也可以采用从多组保持部80改变对基板进行把持的保持部80的组合。

使用图8和图9对其一例进行说明。在图8中，基板把持单元8具有保持部80a、保持部80b、保持部80c和保持部80d这四个保持部80。图9将这四个保持部80分成保持部80a与保持部80b的组合和保持部80c与保持部80d的组合而如图2那样变更基板w的把持位置。在该结构中，基板把持单元8需要具有保持部80(保持部80a～保持部80d)的高度调整功能，并且需要具有使不对基板w进行把持的保持部80(保持部80a与保持部80b的组合或保持部80c与保持部80d的组合中的任意组合)从基板w周缘部退避的功能。另外，在如图8那样具有四个保持部80的情况下，同时对基板w进行把持的保持部80的组合并不限于图9，也可以为保持部80a与保持部80c的组合和保持部80b与保持部80d的组合。通过采用图8那样的结构，也可以省略图1中的θ方向可动部3c。

另外，在图4和图8的任意结构中，关于基板w上的半导体芯片c相对于压接头7和支承台4的位置关系，能够不改变水平旋转的旋转方向而进行热压接，因此在压接头7及支承台4中不需要复杂的旋转机构，从而也可提高刚性。

如在以上的实施方式中所说明的那样，通过使用本发明，在对临时固定在基板上的半导体芯片进行热压接时，能够按照均等的条件进行热压接直至临时固定在基板外周部附近的半导体芯片为止。

但是，至此以对临时固定在基板上的半导体芯片进行热压接的临时正式分割工艺为前提进行了说明，但在压接头将一个一个半导体芯片配置在基板的规定的部位而进行至热压接的工艺(以下记为“连贯工艺”)中本发明也有效。即，若利用具有在基板上对半导体芯片进行加压的按压面的压接头和从基板的背面对通过按压面进行加压的区域进行支承的支承台的组合进行安装，则在连贯工艺中也存在基板把持单元与支承台发生干涉的课题，该课题能够通过本发明解决。

标号说明

1：安装装置；2：基台；3：xyθ可动机构；3a：y方向可动部；3b：x方向可动部；3θ：θ方向可动部；4：支承台；5：框架；6：压接组件；7：压接头；8：基板把持单元；8r：环；9：进气单元；80、80a、80b、80a、80b、80c、80d、80x1、80x2、80y1、80y2：保持部；81：高度调整机构；81p：销；82：高度调整机构；82p：销；83p：销；c：半导体芯片；w：基板。