[发明专利]芯片接合装置及芯片接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及芯片接合装置及芯片接合方法。

背景技术

使用了引线框架的半导体装置一般情况下将半导体芯片搭载在引线框架的台部，通过引线接合等方法电连接半导体芯片的电极和引线框架的电极。然后，对半导体芯片及所述引线接合等的配线部周围利用树脂进行模制成形，将树脂部外侧的引线框架部分切断成规定的引线形状，从而得到单独的半导体装置。

在半导体装置中，引线框架和半导体芯片的连接使用粘接剂的情况较多，但在处理大电流、大功率等的半导体装置中，需要使半导体芯片产生的热量传递到台部以便高效地使热量释放到半导体装置外部，因此，一般情况下使用热传导率比粘接剂好的焊锡来接合半导体芯片和引线框架。

作为将半导体芯片搭载在引线框架上并使用焊锡进行接合的芯片接合装置，被日本特开2000-216174号公报（专利文献1）等公开。在专利文献1中公开的内容是经由焊锡将半导体晶片安装在引线框架上的芯片接合机，在安装半导体晶片之前，使熔融焊锡上下移动，并使用绕轴旋转的搅拌棒进行搅拌，但若为了缩短作业时间而加快装置的动作速度，则存在搅拌棒使熔融焊锡飞溅的问题，于是，需要解决了该问题的装置。

作为解决手段提供一种芯片接合机，依次配置有：焊锡供给部，其向在用罩覆盖的导轨上被加热地间歇移动的引线框架供给定量的焊锡；焊锡搅拌部，其用搅拌棒搅拌在引线框架上熔融的焊锡；半导体晶片供给部，其向被搅拌的熔融焊锡上供给半导体晶片，在上述芯片接合机中，设置有对所述搅拌棒的至少与熔融焊锡接触的面进行加热的构件。

另外，在日本特开2009-283705号公报（专利文献2）中公开了一种芯片接合机，在焊锡搅拌棒上设置有能够沿与引线框架的表面平行的方向振动的超声波振子，以便减少接合部的空隙。

除此以外，日本特开2001-176893号公报（专利文献3）中公开了一种芯片接合装置，在供给焊锡时，一旦从焊锡供给喷嘴经由焊锡熔融臂向引线框架供给焊锡，能够不会使焊锡的氧化膜集中在表面地使其向焊锡内部扩散。

日本特开2008-192965号公报（专利文献4）公开了一种技术：供给焊锡之后，即使在熔融状态的焊锡表面产生了氧化膜，为确保焊锡浸润性，用具有针状的尖的针部的夹具刺穿焊锡表面的氧化膜地进行搅拌，由此，破坏氧化膜地将其除去。专利文献4还公开了吹送助熔剂等还原剂或还原性气体的技术。

作为使用了引线框架以外的部件的半导体装置，在功率半导体、功率模块等中，主要由铜类材料形成的散热基层衬底和绝缘衬底的连接、或者绝缘衬底和二极管等半导体设备的连接等通过大面积的焊锡连接进行，能够适用与上述同样的芯片接合工艺。在这些大面积的焊锡连接部中，为确保性能、可靠性，减少焊锡接合部中的空隙变得重要。

作为实施上述以外的大面积的焊锡接合的方式，通过印刷或分配器将焊锡膏供给到引线框架或衬底，将半导体芯片搭载在其上之后，置于加热炉，使焊锡熔融，从而将引线框架或衬底与半导体芯片之间接合，这种工艺也常被使用。在该工艺中，作为加热炉，大多采用能够使炉内成为真空的真空回焊炉。即，首先，使焊锡膏熔融，通过有机成分的还原作用来确保向部件的浸润，然后，对整体进行抽真空，从接合部中排除空隙。然后，使整体冷却，但冷却后，助熔剂残渣残留而需要清洗工序的情况较多。

专利文献1:日本特开2000-216174号公报

专利文献2:日本特开2009-283705号公报

专利文献3:日本特开2001-176893号公报

专利文献4:日本特开2008-192965号公报

但是，在与上述的已经公开的芯片接合机相关的公知例中，供给焊锡之后，仅通过搅拌棒等破坏焊锡表面的氧化膜以使其分散、或者在焊锡供给时使焊锡的氧化膜向焊锡内部扩散，成为在接合部残留氧化膜的工艺。

在这些氧化膜残留在界面的情况下，阻碍焊锡和被接合材料之间的浸润，产生空隙，成为夹着氧化膜这样的接合不良的原因。另外，即便在使氧化膜分散到了焊锡内部的情况下，由于未被除去，所以导致焊锡内部产生空隙。而且，导致焊锡的机械特性、热传导特性降低。