(57)【要約】      （修正有）【課題】作業性が高く、簡便にかつ確実に、半導体チップを圧着することが可能な圧着装置を提供する。【解決手段】本圧着装置10は、基材7と半導体チップ8とを、導電性粒子を含む樹脂6を介して熱圧着する圧着装置であって、圧着装置は、前記基材と前記半導体チップとを圧着するための圧着部材3を有しており、前記圧着部材の表面の、前記樹脂と接触し得る部分の少なくともに一部に、前記樹脂が付着するのを防止する機能を有する付着防止層31が設けられている。前記付着防止層の厚さは、前記半導体チップの厚さよりも薄い。前記付着防止層の厚さをＸ［μｍ］、前記半導体チップの厚さをＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足する。【選択図】図１
2005294652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と半導体チップとを、導電性粒子を含む樹脂を介して熱圧着する圧着装置であって、
圧着装置は、前記基材と前記半導体チップとを圧着するための圧着部材を有しており、
前記圧着部材の表面の、前記樹脂と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記樹脂が付着するのを防止する機能を有する付着防止層が設けられていることを特徴とする圧着装置。
【請求項２】
前記付着防止層の厚さは、前記半導体チップの厚さよりも薄い請求項１に記載の圧着装置。
【請求項３】
前記付着防止層の厚さをＸ［μｍ］、前記半導体チップの厚さをＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足する請求項１または２に記載の圧着装置。
【請求項４】
前記付着防止層は、主としてオルガノポリシロキサンで構成されたものである請求項１ないし３のいずれかに記載の圧着装置。
【請求項５】
前記付着防止層は、主としてフッ素系樹脂で構成されたものである請求項１ないし４のいずれかに記載の圧着装置。
【請求項６】
前記圧着部材は、少なくとも前記付着防止層と接触する部位が窒化アルミニウムで構成されたものである請求項１ないし５のいずれかに記載の圧着装置。
【請求項７】
前記基材と前記半導体チップとは、異方性導電フィルムを介して熱圧着する請求項１ないし６のいずれかに記載の圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報端末機器の高機能化、薄型化、小型化等に伴い、半導体チップをプリント配線板等の基板に直接実装する方法が種々検討されている。
その一つとして、異方性導電膜（ＡＣＦ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いて、熱圧着する方法等が知られている。
しかし、異方性導電膜等は、熱圧着する際に、チップと基板との間からはみ出て、圧着を行うツール（圧着部材）に付着し、圧着装置を汚してしまい、半導体チップの実装位置のずれ等の支障を来すという問題があった。
このような問題を解決するため、テトラフルオロエチレンで構成されたシートを介して、圧着部材で圧着する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の装置では、基板が搬送されるとともに前述したようなシートも搬送される構成となっているため、大量のシートが必要となり、コストが高いという問題があった。また、シートを送り出す装置が別途必要となり、装置が煩雑となるといった問題があった。また、比較的薄いシートを用いた場合、シートのしわや撓み等が生じてしまい、半導体チップが適正な位置に実装されなかったり、半導体チップ等を圧着時に割ってしまうといった問題もあった。また、しわや撓み等を防止するため、例えば、シートの厚さを比較的厚くすると、半導体チップ等にかける圧力を制御するのが困難となり、結果として、基板と半導体チップとが十分に圧着されない可能性がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２３０８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、作業性が高く、簡便にかつ確実に、半導体チップを圧着することが可能な圧着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の圧着装置は、基材と半導体チップとを、導電性粒子を含む樹脂を介して熱圧着する圧着装置であって、
圧着装置は、前記基材と前記半導体チップとを圧着するための圧着部材を有しており、
前記圧着部材の表面の、前記樹脂と接触し得る部分の少なくとも一部に、前記樹脂が付着するのを防止する機能を有する付着防止層が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、作業性が高く、簡便にかつ確実に、半導体チップと基板とを圧着させることができる。また、別途シートを必要としないため、より効果的に製造コストを抑えることができる。また、付着防止層は比較的薄く、また圧着部材と一体的に形成されているため、半導体チップ等が薄型化しても、付着防止層の撓み等によって半導体チップ等に損傷を与えることなく、半導体チップと基板とを圧着することができる。
【０００８】
本発明の圧着装置では、前記付着防止層の厚さは、前記半導体チップの厚さよりも薄いことが好ましい。
これにより、半導体チップ等へ損傷を与えるのをより確実に防止することができる。
本発明の圧着装置では、前記付着防止層の厚さをＸ［μｍ］、前記半導体チップの厚さをＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足することが好ましい。
これにより、軟化した異方性導電フィルムが付着するのを効果的に防止しつつ、半導体チップ等へ損傷を与えるのをより確実に防止することができる。
【０００９】
本発明の圧着装置では、前記付着防止層は、主としてオルガノポリシロキサンで構成されたものであることが好ましい。
これにより、より確実に、軟化した異方性導電フィルムの付着を防止することができる。
本発明の圧着装置では、前記付着防止層は、主としてフッ素系樹脂で構成されたものであることが好ましい。
これにより、より確実に、軟化した異方性導電フィルムの付着を防止することができる。
【００１０】
本発明の圧着装置では、前記圧着部材は、少なくとも前記付着防止層と接触する部位が窒化アルミニウムで構成されたものであることが好ましい。
これにより、付着防止層との密着性が向上する。特に、全体が窒化アルミニウムで構成されたものであると、比較的高い温度においても、高い密着性を保持することができる。
本発明の圧着装置では、前記基材と前記半導体チップとは、異方性導電フィルムを介して熱圧着することが好ましい。
これにより、作業効率が向上し、結果として、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の圧着装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の圧着装置を模式的に表した縦断面図、図２は、圧着部材の動きを示す部分縦断面図、図３は、圧着部材を示す部分縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
図１に示す圧着装置１０は、フィルム供給部材１、半導体チップ搬送部材２と、圧着部材３と、加熱ヘッド４と、加圧シリンダ５とを有している。
フィルム供給部１は、異方性導電フィルム６を供給する機能を有している。このような異方性導電フィルムを用いることで、作業効率が向上し、結果として、生産性を向上させることができる。なお、本明細書中において、「異方性導電フィルム」とは、導電性粒子を含む樹脂で構成されたフィルムのことをいう。
【００１２】
本実施形態では、異方性導電フィルム６上には、基板（基材）７が配されており、異方性導電フィルム６の供給とともに、基板７も供給される。
半導体チップ搬送部材２は、圧着に供される半導体チップ８を搬送する機能を有している。
圧着部材３は、フィルム供給部材１から供給される異方性導電フィルム６を介して、基板７と、半導体チップ搬送部材２によって搬送された半導体チップ８とを圧着する機能を有している。
加熱ヘッド４は、圧着部材３の上部に設けられており、圧着部材３を加熱する機能を有している。
加圧シリンダ５は、圧着部材３を加圧する機能を有している。
【００１３】
圧着部材３を構成する材料は、特に限定されず、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の各種金属材料、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、イットリア、リン酸カルシウム等の酸化物セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ボロン等の窒化物セラミックス等の各種セラミック材料等が挙げられる。上述した中でも、圧着部材３は、少なくとも後述する付着防止層３１と接触する部位が窒化アルミニウムで構成されたものであるのが好ましい。これにより、後述する付着防止層３１との密着性が向上する。特に、全体が窒化アルミニウムで構成されたものであると、比較的高い温度においても、高い密着性を保持することができる。
本実施形態の圧着装置では、図２（ａ）に示すように、加熱ヘッド４により加熱された圧着部材３は、加圧シリンダ５によって押し下げられる。
【００１４】
次に、図２（ｂ）に示すように、加熱された圧着部材３によって、異方性導電フィルム６が軟化し、半導体チップ８と基板７とが熱圧着される。
本発明では、圧着部材の表面の、軟化した異方性導電フィルムと接触し得る部分の少なくとも一部に、付着防止層３１が形成されている。これにより、軟化した異方性導電フィルムが圧着部材に付着するのをより効果的に防止することができる。
【００１５】
ところで、従来の圧着装置では、熱圧着する際に、圧着部材と基板等との間に、テトラフルオロエチレンで構成されたシートを介在させて、軟化した異方性導電フィルムが圧着部材に付着するのを防止していた。しかし、従来の装置では、基板が搬送されるとともに前述したようなシートも搬送される構成となっているため、大量のシートが必要となり、コストが高いという問題があった。また、シートを送り出す装置が別途必要となり、装置が煩雑となるといった問題があった。また、比較的薄いシートを用いた場合、シートのしわや撓み等が生じてしまい、半導体チップが適正な位置に実装されなかったり、半導体チップ等を圧着時に割ってしまうといった問題もあった。また、しわや撓み等を防止するため、例えば、シートの厚さを比較的厚くすると、半導体チップ等にかける圧力を制御するのが困難となり、結果として、基板と半導体チップとが十分に圧着されない可能性がある。
【００１６】
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、図３に示すように、圧着部材の表面の、軟化した異方性導電フィルムと接触し得る部分の少なくとも一部に、軟化した異方性導電フィルムが付着するのを防止する機能を有する付着防止層を設けることで、前述したような諸問題を解決することができることを見出した。
すなわち、本発明の圧着装置によれば、作業性が高く、簡便にかつ確実に、半導体チップと基板とを圧着させることができる。また、別途シートを必要としないため、より効果的に製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、付着防止層は圧着部材と一体的に設けられているため、より容易に半導体チップ等にかける圧力を制御することができ、また、より均一に半導体チップ等に圧力を加えることができる。
さらに、本発明によれば、付着防止層を比較的薄くすることができるため、半導体チップ等が薄型化しても、付着防止層の撓み等によって半導体チップ等に損傷を与えることなく、半導体チップと基板とを圧着することができる。
このような付着防止層３１の厚さは、半導体チップ８の厚さよりも薄いのが好ましい。これにより、半導体チップ８等へ損傷を与えるのをより確実に防止することができる。
【００１８】
また、付着防止層３１の厚さをＸ［μｍ］、半導体チップ８の厚さをＹ［μｍ］としたとき、Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足するのが好ましく、０．００６≦Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足するのがより好ましい。これにより、軟化した異方性導電フィルムが付着するのを効果的に防止しつつ、半導体チップ８等へ損傷を与えるのをより確実に防止することができる。
【００１９】
付着防止層３１の厚さは、具体的には、０．１〜１５μｍであるのが好ましく、０．２〜１５μｍであるのがより好ましい。これにより、軟化した異方性導電フィルムが付着するのを効果的に防止しつつ、半導体チップ８等へ損傷を与えるのをより確実に防止することができる。
付着防止層３１を構成する材料としては、軟化した異方性導電フィルムが付着するのを防止する機能を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、オルガノポリシロキサン、フッ素系樹脂等の材料を用いることができる。
【００２０】
付着防止層３１を構成する材料として、オルガノポリシロキサンを用いた場合、より確実に、軟化した異方性導電フィルムの付着を防止することができる。また、特に、圧着部材３が主として窒化アルミニウムで構成されている場合には、窒化アルミニウムとオルガノポリシロキサンとの密着性が特に高いため、より安定で、強固な付着防止層３１を形成することができる。
オルガノポリシロキサンで構成された付着防止層３１は、例えば、プラズマ重合法、各種塗布法、スパッタリング法、蒸着法等によって形成することができる。
【００２１】
オルガノポリシロキサンとしては、特に限定されず、例えば、メチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、ヘキサメチルポリシロキサン、オクタメチルポリシロキサン、デカメチルポリシロキサン、デカメチルシクロペンタンポリシロキサン、オクラメチルシクロポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ヘキサフェニルポリシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、等が挙げられる。
【００２２】
例えば、プラズマ重合によりオルガノポリシロキサンで構成された付着防止層３１を形成する場合、例えば、プラズマ重合装置内に、Ａｒ、オルガノポリシロキサンを構成するモノマー、ダイマーまたはオリゴマー等の原料ガスを、それぞれ１０〜１００ｓｃｃｍ（より具体的には約５０ｓｃｃｍ）、２〜１０ｓｃｃｍ（より具体的には約５ｓｃｃｍ）の流量で導入し、装置内を２０〜３０ｍＴｏｒｒの圧力に保ち、パワー１００〜５００Ｗ（より具体的には約３００Ｗ）にて３〜１０分間（より具体的には約５分間）プラズマ重合を行うことにより、オルガノポリシロキサンで構成された付着防止層３１を形成することができる。
【００２３】
また、オルガノポリシロキサンで構成された付着防止層３１は、以下のようにしても形成することができる。
まず、オルガノポリシロキサンを用意し、これを溶媒に分散または溶解させ、オルガノポリシロキサン液を得る。
次に、圧着部材３を１００〜２００℃程度に加熱する。
【００２４】
次に、オルガノポリシロキサン液に、加熱した圧着部材３を浸漬し、そのまま１〜２分間程度浸漬しておく。
その後、オルガノポリシロキサン液から引き上げ、圧着部材３を６０℃程度に加熱して乾燥させることにより、オルガノポリシロキサンで構成された付着防止層３１が形成される。
また、付着防止層３１を構成する材料として、フッ素系樹脂を用いた場合、より確実に、軟化した異方性導電フィルムの付着を防止することができる。また、フッ素系樹脂は、耐久性が高く、より長時間にわたって、前述のような付着防止効果を持続させることができる。
【００２５】
このようなフッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、等が挙げられる。
フッ素系樹脂で構成された付着防止層３１は、例えば、プラズマ重合、フッ素系のシランカップリング剤による処理等によって形成することができる。
例えば、プラズマ重合によりフッ素系樹脂で構成された付着防止層３１を形成する場合、例えば、プラズマ重合装置内に、Ａｒ、ＣＦ４、Ｃ８Ｆ１８を、それぞれ５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、５０〜３００ｓｃｃｍ（より具体的には約１００ｓｃｃｍ）、２００〜５００ｓｃｃｍ（より具体的には約２５０ｓｃｃｍ）の流量で導入し、装置内を０．８Ｔｏｒｒの圧力に保ち、パワー３００〜５００Ｗ（より具体的には約４００Ｗ）にて１５〜６０分間（より具体的には約３０分間）プラズマ重合を行うことにより、フッ素系樹脂で構成された付着防止層３１を形成することができる。
【００２６】
また、シラン系カップリング剤を用いてフッ素系樹脂で構成された付着防止層３１を形成する場合、例えば、表面に水酸基を有する樹脂に対し、シラン系カップリング剤として、例えば、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等を用いることにより形成することができる。
【００２７】
以上、本発明の圧着装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の圧着装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、導電性粒子を含む樹脂として、フィルム状のものについて説明したが、これに限定されず、例えば、ペースト状のものであってもよい。
【００２８】
また、前述した実施形態では、圧着部材３に付着防止層３１が設けられた構成について説明したが、これに限定されず、例えば、半導体チップ搬送部材２に設けられた構成であってもよい。すなわち、半導体チップ搬送部材２が、圧着部材として機能するものであってもよし、圧着部材３と半導体チップ搬送部材２との両方で、圧着部材として機能するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の圧着装置を模式的に表した縦断面図である。
【図２】圧着部材の動きを示す部分縦断面図である。
【図３】圧着部材を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１……フィルム供給部材  ２……半導体チップ搬送部材  ３……圧着部材  ３１……付着防止層  ４……加熱ヘッド  ５……加圧シリンダ  ６……異方性導電フィルム  ７……基板（基材）  ８……半導体チップ  １０……圧着装置
【図１】
2005294652.tif 000003
【図２】
2005294652.tif 000004
【図３】
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