(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-25
(45)【発行日】2023-05-08
(54)【発明の名称】実装装置及び実装方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20230426BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022541399
(86)(22)【出願日】2020-08-05
(86)【国際出願番号】 JP2020029959
(87)【国際公開番号】W WO2022029916
(87)【国際公開日】2022-02-10
【審査請求日】2022-04-20
(73)【特許権者】
【識別番号】519294332
【氏名又は名称】株式会社新川
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野口 勇一郎
(72)【発明者】
【氏名】ジャンギーロブ アレクサンダー
(72)【発明者】
【氏名】瀬山 耕平
【審査官】平野 崇
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／００３１０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／０１３３００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１８１４０３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－１９２６１５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
接着材料を介して半導体チップを被実装体に実装する実装装置であって、前記半導体チップを保持するとともに、前記被実装体に対して接離方向に移動して、前記半導体チップを前記被実装体に押圧する熱圧着ツールと前記熱圧着ツールの加熱と冷却を行うツール加熱冷却機構とが取付けられた実装ヘッドと、
カバーフィルムを移動させて前記被実装体に押圧される前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間に前記カバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、
前記実装ヘッドと前記フィルム配置機構の移動を制御すると共に、前記ツール加熱冷却機構により前記熱圧着ツールの温度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記カバーフィルムが前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間に介在した状態で前記半導体チップを前記被実装体に押圧するとともに、前記熱圧着ツールを加熱後に冷却して前記半導体チップを前記被実装体に実装する実装手段と、
前記半導体チップの実装後に、前記熱圧着ツールを加熱してから前記実装ヘッドを上昇させて前記カバーフィルムから剥離する剥離手段と、
を備えることを特徴とする実装装置。
【請求項2】
請求項１に記載の実装装置であって、前記剥離手段は、
前記半導体チップを前記被実装体に実装した後、前記実装ヘッドを僅かに上昇させた状態で前記ツール加熱冷却機構によって前記熱圧着ツールを所定温度まで昇温させた後、前記実装ヘッドを上昇させること、
を特徴とする実装装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の実装装置であって、前記熱圧着ツールは、前記半導体チップを吸着保持し、
前記実装手段は、
前記熱圧着ツールに前記半導体チップを吸着保持させて前記実装ヘッドを下降させて前記接着材料を介して前記被実装体の上に前記半導体チップを仮圧着し、
前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間に前記カバーフィルムを介在させ、仮圧着された前記半導体チップを押圧して前記半導体チップを前記被実装体に実装すること、
を特徴とする実装装置。
【請求項4】
接着材料を介して半導体チップを被実装体に実装する実装方法であって、前記半導体チップを保持するとともに、前記被実装体に対して接離方向に移動して、前記半導体チップを前記被実装体に押圧する熱圧着ツールが先端に取付けられた実装ヘッドと、前記実装ヘッドに取付けられて前記熱圧着ツールの加熱と冷却を行うツール加熱冷却機構と、前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間にカバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、を備える実装装置を準備する準備工程と、
前記半導体チップを前記被実装体に実装する際に、前記フィルム配置機構によって前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間に前記カバーフィルムを介在させるフィルム配置工程と、
前記カバーフィルムが前記半導体チップと前記熱圧着ツールとの間に介在した状態で、前記半導体チップを前記被実装体に押圧するとともに、前記熱圧着ツールを加熱後に冷却して前記半導体チップを前記被実装体に実装する実装工程と、
前記実装工程の後に、前記熱圧着ツールを加熱してから前記実装ヘッドを上昇させて前記カバーフィルムから剥離する剥離工程と、
を含むことを特徴とする実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接着材料を介して半導体チップを基板または他の半導体チップである被実装体に実装する実装装置の構造及び実装方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体チップを、ワイヤを介することなく、基板または他の半導体チップである被実装体に実装するフリップチップボンダ技術が広く知られている。フリップチップボンダでは、予め、被実装体に熱硬化性樹脂からなる接着材料を塗布しておき、熱圧着ツールによって半導体チップを昇温及び押圧して電極上のはんだを溶融させると共に被実装体の上の接着材料を硬化させた後、熱圧着ツールを冷却してはんだを固化させて基板に半導体チップを接合する。この場合、熱圧着ツールで半導体チップを昇温および加圧する際に、半導体チップで押し出された接着材料が、上方に這い上がり、実装ヘッドに付着することがあった。
【0003】
こうした接着材料の熱圧着ツールへの付着を防止するために、熱圧着ツールの底面を、フィルム部材（カバーフィルム）で覆った実装装置が開示されている。例えば、特許文献１には、ボンディングヘッドに、熱圧着ツールと、フィルム部材を順次フィードするフィルム部材搬送機構と、を設け、フィルム部材により熱圧着ツールへの接着材料の付着を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－３５４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、特許文献１に記載された実装装置では、半導体チップを被実装体に実装する際に熱圧着ツールで半導体チップを昇温および加圧すると、熱圧着ツールと半導体チップとの間に介在させているカバーフィルムが熱膨張し、その後熱圧着ツールを冷却するとカバーフィルムが冷却により収縮して、熱圧着ツールの側面または底面に張り付く場合がある。このように、熱圧着ツールの側面または底面にカバーフィルムが張り付くと、カバーフィルムが熱圧着ツールから外れなくなる場合があった。
【0006】
そこで、本発明は、熱圧着ツールと半導体チップとの間にカバーフィルムを介在させて接着材料を介して被実装体に半導体チップを実装する実装装置において、実装後に熱圧着ツールをカバーフィルムから容易に剥離させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実装装置は、接着材料を介して半導体チップを被実装体に実装する実装装置であって、半導体チップを保持するとともに、被実装体に対して接離方向に移動して、半導体チップを被実装体に押圧する熱圧着ツールと熱圧着ツールの加熱と冷却を行うツール加熱冷却機構とが取付けられた実装ヘッドと、カバーフィルムを移動させて被実装体に押圧される半導体チップと熱圧着ツールとの間にカバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、実装ヘッドとフィルム配置機構の移動を制御すると共に、ツール加熱冷却機構により熱圧着ツールの温度を制御する制御部と、を備え、制御部は、カバーフィルムが半導体チップと熱圧着ツールとの間に介在した状態で半導体チップを被実装体に押圧するとともに、熱圧着ツールを加熱後に冷却して半導体チップを被実装体に実装する実装手段と、半導体チップの実装後に、熱圧着ツールを加熱してから実装ヘッドを上昇させてカバーフィルムから剥離する剥離手段と、を備えることを特徴とする。
【0008】
このように、半導体チップの実装後に熱圧着ツールを所定温度まで昇温し、半導体チップを実装する際に熱圧着ツールの側面または底面に張り付いたカバーフィルムを熱膨張させて熱圧着ツールの側面または底面への張り付き力を低減させた後に実装ヘッドを上昇させるので、実装ヘッドを上昇させる際に熱圧着ツールをカバーフィルムから容易に剥離させることができる。
【0009】
本発明の実装装置において、剥離手段は、半導体チップを被実装体に実装した後、実装ヘッドを僅かに上昇させた状態でツール加熱冷却機構によって熱圧着ツールを所定温度まで昇温させた後、実装ヘッドを上昇させてもよい。
【0010】
これにより、熱圧着ツールとカバーフィルムとの間にわずかな隙間ができ、熱圧着ツールを昇温させた際に実装した半導体チップや硬化した接着材料の温度上昇を低減でき、実装した半導体チップや接着材料の劣化や損傷を抑制することができる。
【0011】
本発明の実装装置において、熱圧着ツールは、半導体チップを吸着保持し、実装手段は、熱圧着ツールに半導体チップを吸着保持させて実装ヘッドを下降させて接着材料を介して被実装体の上に半導体チップを仮圧着し、半導体チップと熱圧着ツールとの間にカバーフィルムを介在させ、仮圧着された半導体チップを押圧して半導体チップを被実装体に実装してもよい。
【0012】
これにより、特許文献１に記載されたように、カバーフィルムに通気孔を設けることなく半導体チップを実装することができ、タクトタイムを短くすることができる。
【0013】
本発明の実装方法は、接着材料を介して半導体チップを被実装体に実装する実装方法であって、半導体チップを保持するとともに、被実装体に対して接離方向に移動して、半導体チップを被実装体に押圧する熱圧着ツールが先端に取付けられた実装ヘッドと、実装ヘッドに取付けられて熱圧着ツールの加熱と冷却を行うツール加熱冷却機構と、半導体チップと熱圧着ツールとの間にカバーフィルムを配置するフィルム配置機構と、を備える実装装置を準備する準備工程と、半導体チップを被実装体に実装する際に、フィルム配置機構によって半導体チップと熱圧着ツールとの間にカバーフィルムを介在させるフィルム配置工程と、 カバーフィルムが半導体チップと熱圧着ツールとの間に介在した状態で、半導体チップを被実装体に押圧するとともに、熱圧着ツールを加熱後に冷却して半導体チップを被実装体に実装する実装工程と、実装工程の後に、熱圧着ツールを加熱してから実装ヘッドを上昇させてカバーフィルムから剥離する剥離工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、熱圧着ツールと半導体チップとの間にカバーフィルムを介在させて接着材料を介して被実装体に半導体チップを実装する実装装置において、実装後に熱圧着ツールをカバーフィルムから容易に剥離させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施形態の実装装置の構成を示す系統図である。
【図2】実施形態の実装装置の概略平面図である。
【図3】半導体チップの仮圧着の動作を示す側面図である。
【図4】仮圧着した半導体チップと熱圧着ツールの間にカバーフィルムを介在させた状態を示す側面図である。
【図5】半導体チップの実装の際の昇温動作を示す側面図である。
【図7】半導体チップの実装の際の冷却動作を示す側面図である。
【図9】実装の後の昇温動作を示す側面図である。
【図11】昇温動作後に実装ヘッドを上昇させた状態を示す側面図である。
【図12】熱圧着ツールの温度変化を示すグラフである。
【図13】カバーフィルムの熱圧着ツールへの張り付き力の変化を示すグラフである。
【図14】熱圧着ツールの高さの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら実施形態の実装装置１０について説明する。図１に示す様に、実装装置１０は、被実装体である基板１０４の上に複数の半導体チップ１００を実装することで半導体装置を製造する装置である。半導体チップ１００は、フリップチップボンダ技術で、基板１０４に実装される。具体的には、各半導体チップ１００の底面にバンプ１０２と呼ばれる導電性材料からなる突起を形成した後、半導体チップ１００を反転させ、バンプ１０２を、基板１０４の表面に形成された電極１０５に接合することで、半導体チップ１００と基板１０４とが電気的に接続される。
【0017】
図２に示す様に、基板１０４には、半導体チップ１００を実装する実装区画１０６が二次元アレイ状に規定されている。図示例では、一つの基板１０４に１５個の実装区画１０６が３行５列で規定されている。各実装区画１０６の表面には、半導体チップ１００のバンプ１０２と電気的に接続される電極１０５が複数形成されている。また、各実装区画１０６には、あらかじめ、非導電性ペースト（ＮＣＰ）または非導電性フィルム（ＮＣＦ）と呼ばれる接着材料１０８が塗布されている。接着材料１０８は、絶縁性を有するとともに熱硬化性を有する熱硬化性樹脂からなる。この接着材料１０８の上に半導体チップ１００を載置して基板１０４に押し付けるとともに半導体チップ１００を加熱することで、接着材料１０８が硬化し、半導体チップ１００が、基板１０４に機械的に接着、固定される。なお、このように基板１０４に、予め接着材料１０８を塗布しておく方式は、一般に、「先塗布方式」と呼ばれる。
【0018】
実装装置１０は、各半導体チップ１００を、仮圧着した後に、基板１０４に実装する。仮圧着は、半導体チップ１００を、基板１０４のうち、対応する実装区画１０６（接着材料１０８）に仮置きすることである。また、実装は、仮圧着された半導体チップ１００を、加熱するとともに加圧することで、半導体チップ１００を基板１０４に機械的・電気的に接続することである。実装の際、半導体チップ１００は、接着材料１０８の硬化温度以上、かつ、バンプ１０２の溶融温度以上の温度で加熱される。本例では、複数の実装区画１０６において半導体チップ１００の仮圧着を連続して実行した後、この仮圧着された複数の半導体チップ１００の実装を連続して実行する。
【0019】
実装装置１０は、上述した手順で、半導体チップ１００を基板１０４に実装するための装置である。この実装装置１０は、ボンディングステージ２０、実装ヘッド１７、基台２１、フィルム配置機構２２、および、これら各部の移動を制御する制御部５０等を有している。
【0020】
ボンディングステージ２０は、基板１０４が載置されるステージである。このボンディングステージ２０には、例えば、基板１０４を吸引保持する吸引孔（図示せず）や、基板１０４を加熱するためのヒータ（図示せず）などが設けられている。このボンディングステージ２０は、基台２１によって支えられている。
【0021】
実装ヘッド１７は、ボンディングステージ２０と対向して設けられており、本体１１と、本体１１の下側に取付けられた断熱ブロック１２と、断熱ブロック１２の下側に取付けらたれヒータ１４と、ヒータ１４の下側に取付けらたれ熱圧着ツール１６とで構成されている。
【0022】
本体１１は、内部に設けられた駆動機構によりボンディングステージ２０の上に吸着された基板１０４に対して接離するように上下方向に移動可能であると共に、基板１０４に対して水平方向にも移動可能となっている。
【0023】
断熱ブロック１２は、本体１１とヒータ１４との間に挟まれて、ヒータ１４の熱が本体１１に伝わるのを防止するセラミックス製の板状部材である。ヒータ１４は、窒化アルミ等のセラミックスの内部に白金或いはタングステン等で構成された発熱抵抗体を埋め込んだものである。
【0024】
ヒータ１４の上面には、図１の紙面に垂直方向に延びる２つの冷却溝１５が設けられている。また、断熱ブロック１２には、側面からＬ字型に延びて側面とヒータ１４に設けられた冷却溝１５とを連通する空気流路１３が設けられている。ヒータ１４は、制御部５０から電力が入力されると発熱抵抗体が発熱して温度が上昇し、ヒータ１４の下側に取付けられている熱圧着ツール１６を加熱する。また、ファン１９からの空気を断熱ブロック１２の空気流路１３に流すとヒータ１４が冷却され、これにより、熱圧着ツール１６が冷却される。従って、断熱ブロック１２とヒータ１４とファン１９とは、熱圧着ツール１６を加熱及び冷却するツール加熱冷却機構を構成する。
【0025】
熱圧着ツール１６は、上面の大きさがヒータ１４と略同一の大きさで、下側に半導体チップ１００の吸着及び押圧を行う突部１６ａが設けられている。突部１６ａの大きさは半導体チップ１００の大きさと略同一である。熱圧着ツール１６はセラミックス製である。
熱圧着ツール１６には、半導体チップ１００を吸引保持するための吸引孔１８が形成されている。この吸引孔１８は、ヒータ１４、断熱ブロック１２を貫通して本体１１から図示しない吸引ポンプに連通されており、当該吸引ポンプによって発生する負圧により、半導体チップ１００が、熱圧着ツール１６の突部１６ａの下面に吸引保持される。
熱圧着ツール１６には、半導体チップ１００を吸引保持するための吸引孔１８が形成されている。この吸引孔１８は、ヒータ１４、断熱ブロック１２を貫通して本体１１から図示しない吸引ポンプに連通されており、当該吸引ポンプによって発生する負圧により、半導体チップ１００が、熱圧着ツール１６の突部１６ａの下面に吸引保持される。
【0026】
実装装置１０の基台２１には、半導体チップ１００を実装する際に、仮圧着された半導体チップ１００と熱圧着ツール１６との間にカバーフィルム１１０を介在させるフィルム配置機構２２が設置されている。本例では、一方向に長尺な帯状のカバーフィルム１１０を用いている。このカバーフィルム１１０の素材としては、耐熱性に優れ、接着材料１０８の剥離性が高い素材が適している。したがって、カバーフィルム１１０の素材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂を用いることができる。
【0027】
フィルム配置機構２２は、帯状のカバーフィルム１１０を順次、基板１０４の上方に送出するフィルム送出機構２４を有している。フィルム送出機構２４は、ボンディングステージ２０を挟んで両側に設けられた送出ローラ２８ａおよび巻取ローラ２８ｂ（以下、送出ローラ２８ａ／巻取ローラ２８ｂを区別しない場合は、単に「フィードローラ２８」と呼ぶ）を有している。カバーフィルム１１０は、この一対のフィードローラ２８の間に掛け渡されている。送出ローラ２８ａが、所定の送出方向（図１における矢印２９方向）に回転することで、新たなカバーフィルム１１０が、順次、送出される。また、送出ローラ２８ａと連動して巻取ローラ２８ｂが、送出ローラ２８ａと同方向に回転することで、使用済みのカバーフィルム１１０が、巻取ローラ２８ｂに巻き取られて回収される。つまり、一対のフィードローラ２８が同方向に回転することで、カバーフィルム１１０がフィードされる。
【0028】
フィルム配置機構２２は、さらに、このフィルム送出機構２４ごとカバーフィルム１１０を水平方向に移動させるフィルム移動機構３０を備えている。フィルム移動機構３０は、第一方向（図示例では、長方形の基板１０４の長尺方向）に延びる一対のレール３２と、当該レール３２に沿ってスライド移動する移動ブロック３４と、を有している。また、フィルム配置機構２２は、フィルム送出機構２４ごとカバーフィルム１１０を昇降させるフィルム昇降機構（図示せず）を備えている。フィルム昇降機構は、フィードローラ２８の高さを可変できる機構であれば特に限定されない。
【0029】
制御部５０は、実装ヘッド１７の本体１１と、ヒータ１４と、ファン１９と、フィルム配置機構２２、と、ボンディングステージ２０とに接続されて、実装ヘッド１７とフィルム配置機構２２の移動を制御すると共に、ヒータ１４とファン１９によって熱圧着ツール１６の温度を制御する。制御部５０は、例えば、各種演算を行うＣＰＵと、各種データおよびプログラムを記憶するメモリと、を備えている。制御部５０には、各種センサでの検知結果が入力されており、制御部５０は、この検知結果に応じて、各部の駆動制御及び温度制御を行う。例えば、制御部５０は、実装ヘッド１７の移動制御や、熱圧着ツール１６およびボンディングステージ２０の温度制御、吸引機構の駆動制御などを行う。また、制御部５０は、カバーフィルム１１０を適切な位置に配置するべく、フィルム配置機構２２の移動制御も行う。
【0030】
以下、図３から図１４を参照しながら実施形態の実装装置１０の動作について説明する。半導体チップ１００を実装する際には、ボンディングステージ２０に基板１０４が載置される。図２に示す様に、基板１０４の実装区画１０６には、予め、または、ボンディングステージ２０に載置した後に、接着材料１０８が塗布される。
【0031】
制御部５０は、基板１０４の各実装区画１０６に半導体チップ１００を仮圧着させる。具体的には、制御部５０は、実装ヘッド１７を図示しないチップ供給源に移動し、先端に取り付けられた熱圧着ツール１６の突部１６ａに、半導体チップ１００を吸引保持させる。そして、制御部５０は、実装ヘッド１７の本体１１を駆動して実装ヘッド１７を対応する実装区画１０６の真上に移動させる。
【0032】
その後、制御部５０は、図３に示す様に、実装ヘッド１７を基板１０４に向かって矢印９０のように下降させ、先端の熱圧着ツール１６の突部１６ａに吸引保持した半導体チップ１００を対応する実装区画１０６（ひいては接着材料１０８）の上に押し当てる。これにより、半導体チップ１００を基板１０４と接着材料１０８の上に仮圧着する。一つの半導体チップ１００が仮圧着できれば、実装ヘッド１７は、当該半導体チップ１００の吸引を解除した上で上昇する。その後、実装ヘッド１７は、同様の手順で、全ての半導体チップ１００の仮圧着を順次、行っていく。
【0033】
仮圧着処理の際、制御部５０は、フィルム移動機構３０を駆動して、カバーフィルム１１０を退避位置に移動させる。退避位置とは、半導体チップ１００が仮圧着される実装区画１０６から水平方向に離間した位置である。
【0034】
制御部５０は、仮圧着処理が終了したら、フィルム配置工程を実行する。制御部５０は、図４に示す様に、フィルム移動機構３０を駆動して、カバーフィルム１１０を水平方向に移動させ、仮圧着した半導体チップ１００の真上であって、当該半導体チップ１００と熱圧着ツール１６との間の位置に移動させる。そして、制御部５０は、フィルム昇降機構でカバーフィルム１１０を下降させカバーフィルム１１０が半導体チップ１００の上面とほぼ同じ高さ位置になるようにする。
【0035】
制御部５０は、図１４の時刻ｔ０に実装工程を開始する。制御部５０は、図１４の時刻ｔ０に実装ヘッド１７の本体１１を下降させて図５に示す様に熱圧着ツール１６の突部１６ａでカバーフィルム１１０の上から仮圧着された半導体チップ１００の押圧を開始する。押圧により、接着材料１０８は、半導体チップ１００の周囲にはみ出し、一部の接着材料１０８は半導体チップ１００の側面を這い上がり、カバーフィルム１１０の下面に達する。また、押圧により、半導体チップ１００に形成されたバンプ１０２が基板１０４の電極１０５に接する。
【0036】
制御部５０は、図１２に示す時刻ｔ１にヒータ１４への電力の供給を開始してヒータ１４により熱圧着ツール１６を昇温させる。熱圧着ツール１６の温度が上昇すると、熱により半導体チップ１００が加熱され、接着材料１０８が軟化する。更に温度を上昇させてバンプ１０２の溶融温度以上となると半導体チップ１００のバンプ１０２が溶融する。この際、制御部５０は、図１４に示すように、半導体チップ１００の基板１０４からの高さが実装後の高さで一定となるように実装ヘッド１７の高さを制御する。また、温度が接着材料１０８の硬化温度まで上昇すると接着材料１０８が熱硬化を開始する。このように、制御部５０は、接着材料１０８の硬化温度以上、かつ、バンプ１０２の溶融温度以上の温度Ｔ１まで熱圧着ツール１６を加熱する。温度Ｔ１は、例えば、３００℃程度でもよい。
【0037】
カバーフィルム１１０は、昇温過程の間、熱圧着ツール１６による加熱のために図５、図６に示す矢印９１に示す様に熱圧着ツール１６から外側に向かって熱膨張していく。また、カバーフィルム１１０は押圧により、僅かに下向きに凹むように変形する。このため、図６に示す様に、カバーフィルム１１０は熱圧着ツール１６の突部１６ａの底面の角から斜め上方向に延びるように変形する。
【0038】
制御部５０は、図１２の時刻ｔ２にファン１９を始動して図７の矢印９２に示す様に、断熱ブロック１２の空気流路１３に冷却空気を流し始める。冷却空気は空気流路１３からヒータ１４の冷却溝１５を流れて冷却溝１５から図７の紙面垂直方向に流出する。これによってヒータ１４が冷却されて温度が低下し、それに伴って熱圧着ツール１６の温度も低下し、溶融していたバンプ１０２が硬化し、時刻ｔ３に基板１０４の電極１０５との接合が完了する。また、熱硬化した接着材料１０８の温度も低下する。これにより、制御部５０は実装工程を終了する。
【0039】
実装工程中の熱圧着ツール１６の冷却により熱圧着ツール１６の温度が低下してくるとカバーフィルム１１０の温度も低下してくる。すると、図６で熱圧着ツール１６の突部１６ａの底面の角部から斜め上方向に向かって延びていた部分が冷却により、図７、図８の矢印９３に示す様に熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面に向かって収縮してくる。そして、冷却が進むと、熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面または底面に張り付く。張り付き力ｆは、図１３の時刻ｔ２からｔ３にかけ次第に大きくなり、時刻ｔ３には、張り付き力ｆはｆ３に達する。このように、熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面または底面にカバーフィルム１１０が張り付くと、実装ヘッド１７を上昇させた際にカバーフィルム１１０が熱圧着ツール１６から外れなくなる場合がある。
【0040】
制御部５０は、ファン１９からの冷却空気を空気流路１３に流してヒータ１４を冷却し、これによって熱圧着ツール１６を冷却する。そして。図１２に示す時刻ｔ３に温度Ｔ３まで熱圧着ツール１６の温度が低下したらファン１９を停止して空気流路１３への冷却空気の流入を停止する。これにより、半導体チップ１００の実装が終了する。温度Ｔ３は、例えば、接着材料１０８が軟化を開始する温度以下としてもよい。これにより、熱圧着ツール１６の突部１６ａに半導体チップ１００を吸着保持して接着材料１０８の上に仮圧着した際に接着材料１０８が軟化して、仮圧着した半導体チップ１００の位置がずれることを抑制できる。
【0041】
制御部５０は、図１４に示す様に、実装開始の時刻ｔ０から半導体チップ１００の実装終了の時刻ｔ３までの間は、熱圧着ツール１６の高さが一定となるように実装ヘッド１７の高さを制御している。制御部５０は、実装工程が終了する図１４の時刻ｔ３になると、剥離工程を開始する。制御部５０は、時刻ｔ３に実装ヘッド１７の本体１１を駆動して熱圧着ツール１６の高さを高さΔｈだけ僅かに上昇させ、その高さを保持する。
【0042】
図９に示す様に、熱圧着ツール１６の高さがΔｈだけ高くなると、熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面または底面に張り付いているカバーフィルム１１０は、熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面または底面に張り付いたまま、熱圧着ツール１６と共に僅かに上昇する。すると、カバーフィルム１１０と実装が終了した半導体チップ１００の上面との間に僅かな隙間ができる。
【0043】
制御部５０は、熱圧着ツール１６の高さを保持したまま、図１２の時刻ｔ３にヒータ１４に電力を供給してヒータ１４により熱圧着ツール１６を所定温度Ｔ２まで昇温させる。これにより、図８に示す様に熱圧着ツール１６の突部１６ａの側面または底面に張り付いていたカバーフィルム１１０は、図９、図１０に示す矢印９４のように熱膨張して突部１６ａの側面または底面から離れる。そして、図１２、図１３の時刻ｔ３からｔ４のように、熱圧着ツール１６の温度が上昇するに従って、カバーフィルム１１０の熱圧着ツール１６への張り付き力ｆは低下してくる。そして、熱圧着ツール１６の温度が時刻ｔ４に所定温度Ｔ２まで上昇すると、カバーフィルム１１０の張り付き力ｆはｆ２まで低下する。
【0044】
制御部５０は、熱圧着ツール１６の温度が所定温度Ｔ２となると、時刻ｔ４にヒータ１４への電力の供給を停止して実装ヘッド１７の本体１１を駆動して図１１に示す矢印９５のように実装ヘッド１７を上昇させる。この際、一対のフィードローラ２８の間に掛け渡されているカバーフィルム１１０はそのままの位置で上昇せず、熱圧着ツール１６への張り付き力ｆはｆ２まで低下しているので、熱圧着ツール１６はカバーフィルム１１０から剥離して本体１１と共に上昇する。これにより、剥離工程が終了する。
【0045】
制御部５０は、実装ヘッド１７を上昇させたら、再びファン１９を始動してヒータ１４と熱圧着ツール１６を温度Ｔ３まで冷却する。
【0046】
ここで、所定温度Ｔ２は、実装ヘッド１７を上昇させた際にカバーフィルム１１０が熱圧着ツール１６から離れる程度までカバーフィルム１１０の張り付き力ｆを低減できる温度であれば自由に設定することが出来る。例えば、温度Ｔ１の５０％程度の温度としてもよいし、１５０℃～２００℃程度に設定してもよい。
【0047】
以上、説明したように、実施形態の実装装置１０は、半導体チップ１００の実装後に熱圧着ツール１６を所定温度Ｔ２まで昇温し、半導体チップ１００を実装する際に熱圧着ツール１６の側面または底面に張り付いたカバーフィルム１１０を熱膨張させて熱圧着ツール１６の側面または底面への張り付き力ｆを低減させた後に実装ヘッド１７を上昇させるので、実装ヘッド１７を上昇させる際に熱圧着ツール１６をカバーフィルム１１０から容易に剥離させることができる。
【0048】
また、実施形態の実装装置１０は、半導体チップ１００の実装後、実装ヘッド１７をわずかに上昇させて熱圧着ツール１６とカバーフィルム１１０との間にわずかな隙間ができた状態で熱圧着ツール１６を昇温させるので、熱圧着ツール１６を昇温させた際に実装した半導体チップ１００や硬化した接着材料１０８の温度上昇を低減でき、実装した半導体チップ１００や接着材料１０８の劣化や損傷を抑制することができる。更に、ヒータ１４の熱が半導体チップ１００や接着材料１０８に伝わらないので、熱圧着ツール１６とカバーフィルム１１０の温度を短時間に所定温度Ｔ２まで上昇させることができる。このため、タクトタイムが長くならないようにしつつ、熱圧着ツール１６をカバーフィルム１１０から容易に剥離させることができる。
【0049】
また、実施形態の実装装置１０は、熱圧着ツール１６に半導体チップ１００を吸着保持させて半導体チップ１００を基板１０４の上の接着材料１０８の上に仮圧着し、その後、仮圧着した半導体チップ１００と熱圧着ツール１６との間にカバーフィルム１１０を介材させて半導体チップ１００を加熱、押圧して半導体チップ１００を基板１０４に実装するので、特許文献１に記載された従来技術の実装装置のように、カバーフィルム１１０に通気孔をあける必要がなく、従来技術の実装装置よりもタクトタイムを短くすることができる。
【0050】
なお、実装装置１０において、半導体チップ１００の実装後に実装ヘッド１７を上昇させずに熱圧着ツール１６を昇温させてもよい。この場合も先に説明したと同様、カバーフィルム１１０の熱膨張により張り付き力ｆを低減して熱圧着ツール１６をカバーフィルム１１０から容易に剥離させることができる。ただし、この場合、実装した半導体チップ１００や硬化した接着材料１０８の熱劣化等を抑制できるように所定温度Ｔ２は先の例よりも少し低めの、例えば、１００℃～１５０℃程度にしてもよい。
【0051】
以上の説明では、実装装置１０は、基板１０４の上に半導体チップ１００を実装するとして説明したが、これに限らず、他の半導体チップ１００の上に半導体チップ１００を実装することもできる。この場合、他の半導体チップ１００は、基板１０４と同様、被実装体を構成する。
【符号の説明】
【0052】
１０ 実装装置、１１ 本体、１２ 断熱ブロック、１３ 空気流路、１４ ヒータ、１５ 冷却溝、１６ 熱圧着ツール、１６ａ 突部、１７ 実装ヘッド、１８ 吸引孔、１９ ファン、２０ ボンディングステージ、２１ 基台、２２ フィルム配置機構、２４ フィルム送出機構、２８ フィードローラ、２８ａ 送出ローラ、２８ｂ 巻取ローラ、３０ フィルム移動機構、３２ レール、３４ 移動ブロック、５０ 制御部、１００ 半導体チップ、１０２ バンプ、１０４ 基板、１０５ 電極、１０６ 実装区画、１０８ 接着材料、１１０ カバーフィルム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】