[發明專利]覆晶接合器以及覆晶接合方法

有效

• 申請號: 201380027231.5
• 申請日: 2013-09-20
• 公開（公告）號: CN104335336B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 瀬山耕平
• 申請（專利權）人: 株式會社新川
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 陶敏,臧建明

技術領域

本發明涉及一種覆晶接合器的構造、以及使用覆晶接合器的覆晶接合方法。

背景技術

作為將半導體芯片封裝在電路基板的方法而廣泛采用覆晶接合，即在半導體芯片形成稱作凸塊(bump)的突起電極，并將半導體芯片直接連接于電路基板。覆晶接合是對半導體芯片的電路面利用焊料等材料形成多個凸塊(突起電極)，并通過加熱熔融將此凸塊接合于電路基板上所形成的多個電極，由此將半導體芯片與電路基板接合，與現有的引線接合(wire?bonding)連接方式相比，具有可減小封裝面積，而且電氣特性良好，不需要模鑄密封等優點。

在覆晶接合中，為確保半導體芯片與電路基板的接合部的連接可靠性，而必須藉由底填充(under?fill)等對半導體芯片與電路基板之間的空隙進行樹脂密封，但若使用底填充則有液狀樹脂的填充耗費時間等問題，而且在近年來的半導體芯片與電路基板之間的間隙越來越窄的現狀下，也有難以注入液狀樹脂的問題。因此，提出如下接合方法：預先在半導體芯片的表面貼附絕緣樹脂膜(非導電膜(non-conductive?film，NCF))，在將半導體芯片與電路基板接合的同時使樹脂熔融、硬化，由此對半導體芯片與電路基板之間進行樹脂密封。

此方法中，預先將絕緣樹脂膜(NCF)貼附于半導體芯片的表面，將絕緣樹脂膜(NCF)與半導體芯片一同吸附于保持構件而進行拾取(pick?up)之后，使保持構件旋轉而以絕緣樹脂膜(NCF)的面成為下側的方式使半導體芯片反轉，且使接合工具接觸于半導體芯片的貼附有絕緣樹脂膜(NCF)的面的相反側的面來使半導體芯片吸附于接合工具，并將半導體芯片自保持構件交付至接合工具。因此，在交付半導體芯片時，半導體芯片的貼附有絕緣樹脂膜(NCF)的面成為接觸于保持構件的上側的面的狀態，交付至接合工具的半導體芯片的絕緣樹脂膜(NCF)的面成為下側(電路基板側)。其后，若藉由接合工具將半導體芯片按壓于電路基板，并且使接合工具的溫度上升至凸塊的熔融溫度(300℃左右)為止，則在凸塊熔融的同時絕緣樹脂膜(NCF)熔融并進入至半導體芯片與電路基板之間。然后，若使接合工具上升，則凸塊與絕緣樹脂膜(NCF)的溫度降低而使得熔融的凸塊的金屬與熔融的樹脂硬化，從而結束半導體芯片向電路基板的接合。

在接合結束時接合工具成為300℃左右的高溫，因此若在此狀態下自保持構件接收下一半導體芯片，則在高溫的接合工具接觸于半導體芯片時，貼附在半導體芯片表面(保持構件側的面)的絕緣樹脂膜(NCF)被加熱、熔融而附著在保持構件表面。因此，必須在暫時將高溫狀態的接合工具冷卻至絕緣樹脂膜(NCF)的熔融溫度以下(例如50℃左右)之后自保持構件接收下一半導體芯片，且在再次使接合工具的溫度上升之后進行接合。然而，接合工具的冷卻大多是使用常溫(25～30℃左右)的空氣來進行的，為將300℃左右的高溫狀態的接合工具冷卻至50℃左右而會耗費時間，從而有整體的接合時間變長的問題。

由此，提出如下方法：在不使保持構件與接合工具接觸的狀態下，即在隔斷自接合工具向保持構件傳遞熱的狀態下，藉由將半導體芯片吸引于接合工具的表面來將半導體芯片自保持構件交付至接合工具，且藉由不對接合工具進行冷卻而持續進行接合來縮短接合時間(例如，參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2012-174861號公報

發明內容

發明解決的課題

此外，覆晶接合中，為一次接合多個電極而必須將半導體芯片與電路基板的相對位置準確地對準。然而，如專利文獻1記載的現有技術那樣，在與保持構件空開間隙的狀態下使半導體芯片吸附于接合工具的情形時，半導體芯片在暫時浮游于空中之后吸附于接合工具的表面，因此有半導體芯片的位置、方向大幅偏移而接合質量降低的問題。

由此，本發明的目的在于提供一種可縮短接合時間而又不降低接合質量的覆晶接合器。

解決課題的技術手段

本發明的覆晶接合器的特征在于包括：反轉機構，使半導體芯片反轉；接合工具，自反轉機構接收已由反轉機構反轉的半導體芯片并將上述半導體芯片接合于基板；以及冷卻機構，對反轉機構進行冷卻。

本發明的覆晶接合器中亦較佳為：反轉機構包括保持已反轉的半導體芯片的保持構件，冷卻機構在接合工具接收半導體芯片之前預先將保持構件的溫度冷卻至規定的溫度為止。

本發明的覆晶接合器中亦較佳為，保持構件的熱容大于接合工具的熱容。