專利名稱：電極結(jié)合方法和元件安裝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將元件電極結(jié)合到基底上電極的電極結(jié)合方法，以及適用該方 法的元件安裝裝置，具體來(lái)說(shuō)，涉及這樣的電極結(jié)合方法和元件安裝裝置，其 用等離子體來(lái)清潔電極表面，并在結(jié)合電極時(shí)保持該狀態(tài)，以提供高可靠性的 結(jié)合狀態(tài)。
背景技術(shù)：
迄今已經(jīng)知道有多種電極結(jié)合方法，該方法將各種類型元件加載到具有平 電極或隆起電極的基底上，所述元件諸如具有隆起電極或平電極的半導(dǎo)體器 件、以及具有裝備有隆起電極或平電極柔性基底的元件，該方法用超聲波結(jié)合 或熱壓法結(jié)合將這些電極彼此結(jié)合在一起。如果超聲波結(jié)合或熱壓法結(jié)合使用 在電極表面上的氧化物膜上，或存在有機(jī)物臟物和吸附的潮氣，則結(jié)合表面可 能包含這些東西而造成結(jié)合力的減弱。因此，還已經(jīng)知道元件和基底的電極表 面用酸洗進(jìn)行濕法清洗，或在真空處理腔室中用等離子體處理方法進(jìn)行清潔， 由此，從電極表面除去氧化物膜或除去有機(jī)物臟物，以提供有高結(jié)合力和可靠 性的結(jié)合狀態(tài)。
實(shí)施清潔過(guò)程的清潔裝置通常需要大型器件和高成本，然而，清潔裝置的 安裝遠(yuǎn)離將元件加載和結(jié)合到基底上的安裝裝置。于是就出現(xiàn)這樣的問(wèn)題基 底和元件在清潔裝置和安裝裝置之間運(yùn)輸時(shí)，因空氣中的潮氣、氧氣、二氧化 碳等，又會(huì)發(fā)生氧化物膜、有機(jī)物臟物和吸附的潮氣，從而降低結(jié)合力。
然后，作為解決該問(wèn)題的一種結(jié)合方法，己知有一種包括如下步驟的結(jié)合 方法(如圖IOA至IOC所示)將結(jié)合的物件(電子元件)61和被結(jié)合的物件
(基底)62放置成彼此靠近，使它們的平表面保持大致平行，從氣體噴嘴63 將惰性氣體64供應(yīng)到兩者之間，于是，惰性氣體填充在間隙中，再?gòu)碾娫?5 中施加電力在結(jié)合的物件61和被結(jié)合的物件62之間，以產(chǎn)生等離子體66 (圖10A);然后，停止供應(yīng)電力以消除等離子體66 (圖10B);然后，將結(jié)合的物
件61與被結(jié)合的物件62放置成相接觸以進(jìn)行結(jié)合(圖10C)(見(jiàn)日本專利公 開(kāi)出版物No.2004-223600)。
如圖11所示，還可知道一種方法，該方法包括將來(lái)自氣體源71的惰性 氣體和活性氣體的混合氣體通過(guò)流量調(diào)節(jié)裝置72供應(yīng)到大氣壓等離子體發(fā)生 裝置73;在大氣壓等離子體發(fā)生裝置73中對(duì)混合氣體施加高頻電場(chǎng)，以產(chǎn)生 大氣壓等離子體74;以及從等離子體噴嘴75將產(chǎn)生的大氣壓等離子體74噴淋 到結(jié)合的物件(電子元件)76和被結(jié)合的物件(基底)77的結(jié)合區(qū)域，以用 等離子體清潔結(jié)合區(qū)域的表面，同時(shí)，使結(jié)合的物件76和被結(jié)合的物件77的 清潔結(jié)合區(qū)域在結(jié)合裝置78內(nèi)彼此接觸，以結(jié)合結(jié)合的物件76和被結(jié)合的物 件77 (見(jiàn)日本專利公開(kāi)出版物No.2004-228346)。
順便提一下，在圖IOA至10C中所示的結(jié)合方法中，從電源65中施加電 力至結(jié)合的物件61和被結(jié)合的物件62之間，以在其間產(chǎn)生等離子體66，其后， 高電荷的等離子體66位于結(jié)合的物件61和被結(jié)合的物件62之間。這導(dǎo)致出 現(xiàn)這樣的問(wèn)題如果結(jié)合的物件61是帶有電極的半導(dǎo)體器件，則由于帶電等 的原因，存在著結(jié)合物件61本身?yè)p壞的可能性，隨之結(jié)合物件61本身的質(zhì)量 水平下降。
此外，在圖ll所示的結(jié)構(gòu)中，由大氣壓等離子體發(fā)生裝置73產(chǎn)生的大氣 壓等離子體74只有很短的壽命， 一旦到達(dá)大氣壓等離子體發(fā)生裝置73外面就 急劇地減弱。這要求大氣壓等離子體發(fā)生裝置73和等離子體噴嘴75之間距離 很短。在實(shí)際的裝置中，因?yàn)閭€(gè)別儀器布置空間的緣故，難于實(shí)施如圖11所 示的如此模式。還有這樣的問(wèn)題從等離子體噴嘴75進(jìn)入到空氣中的大氣壓 等離子體74，與空氣中含有的濕氣和氧氣碰撞并消失，已知來(lái)自等離子體噴嘴 75的大氣壓等離子體74的有效輻射范圍是在離等離子體噴嘴75的極端處為 3mm之內(nèi)。同時(shí)，如圖12所示，如果結(jié)合的物件(電子元件)76較小，那么， 形成結(jié)合的物件(電子元件)76的電極76a和被結(jié)合的物件(基底)77的電 極77a的那個(gè)區(qū)域范圍在幾個(gè)毫米內(nèi)，而如果結(jié)合的物件(電子元件)76較大， 則該區(qū)域就在幾十毫米內(nèi)。在如此的情形中，有這樣的問(wèn)題由于在許多情形 中，用大氣壓等離子體74輻射的電極76a的表面不能如區(qū)域A那樣輻射，所以，即使如區(qū)域B那樣成功地輻射，被輻射的電極76a的表面也不再能從等離 子體效應(yīng)中獲益。
本發(fā)明已經(jīng)設(shè)計(jì)來(lái)解決上述傳統(tǒng)的問(wèn)題，本發(fā)明的一目的是提供一種電極 結(jié)合方法，該方法不可能損壞待結(jié)合到基底上的元件，即使元件具有大的電極 布置面積，該方法也能夠用等離子體清潔電極表面，還能夠在結(jié)合電極時(shí)保持 清潔的狀態(tài)，以提供高結(jié)合力和高可靠性的結(jié)合狀態(tài)。
另一 目的是提供一種適用上述電極結(jié)合方法的元件安裝裝置，以提供高結(jié) 合力和高可靠性的結(jié)合狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的電極結(jié)合方法包括等離子體清潔步驟，用大氣壓等離子體
輻射元件和基底中的至少一個(gè)的被清潔的電極表面從而進(jìn)行清潔；惰性氣體氛 圍保持步驟，在大氣壓等離子體的輻射結(jié)束之前，用第一惰性氣體覆蓋被清潔 的電極表面及其附近，并在此后還保持該狀態(tài)；以及結(jié)合步驟，在惰性氣體氛 圍保持步驟結(jié)束之前，結(jié)合元件的電極和基底上的電極。應(yīng)該指出的是，盡管 氮?dú)獠皇亲置嬉饬x上的惰性氣體，但在本發(fā)明中它幾乎可與實(shí)際的惰性氣體一 樣使用。如本文中所使用的，氮?dú)庖虼吮话ㄔ诙栊詺怏w內(nèi)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，用大氣壓等離子體輻射被清潔的電極表面，而不是將電力 供應(yīng)到元件和基底之間來(lái)產(chǎn)生等離子體。因此能夠用等離子體來(lái)清潔電極表 面，而不會(huì)有這樣的可能性待結(jié)合到基底上的元件電極可能帶電并由于電荷
而損壞。由于被清潔的電極表面被第一惰性氣體覆蓋，所以可能保持清潔的狀 態(tài)。其后在保持清潔狀態(tài)時(shí)結(jié)合諸電極，電極因此可提供高結(jié)合力和高可靠性 的結(jié)合狀態(tài)。
在等離子體清潔步驟中，最好通過(guò)使用布置在輻射大氣壓等離子體附近的 接地電極，從等離子體中除去離子電荷，于是，輻射主要地只包括基團(tuán)。這還 可減小元件電極可能帶電并由于電荷而損壞的可能性。
在等離子體清潔步驟中，在用大氣壓等離子體輻射之前，最好用第一惰性
氣體覆蓋被清潔的電極表面及其附近，于是，藉由第一惰性氣體，用大氣壓等 離子體中的基團(tuán)輻射被清潔的電極表面。然后，由于基團(tuán)在第一惰性氣體中有較長(zhǎng)壽命，且第一惰性氣體在要輻射的全部被清潔電極表面上形成基團(tuán)，所以 即使被清潔的電極具有大的布置面積，所有電極表面仍能可靠地用等離子體進(jìn) 行清潔。
在惰性氣體氛圍保持步驟中，最好供應(yīng)第一惰性氣體，以使其沿被清潔的 電極表面流動(dòng)，并在其沿被清潔的電極表面流過(guò)之后，抽吸走第一惰性氣體。 這能夠用第一惰性氣體覆蓋被清潔的全部電極表面而不失效，并可靠地保持清 潔的狀態(tài)。此外，如果第一惰性氣體在如上所述的大氣壓等離子體輻射之前如 此地供應(yīng)，則就有可能以較高的可靠性用等離子體清潔所有電極表面。
等離子體清潔步驟可使用大氣壓等離子體，該大氣壓等離子體通過(guò)對(duì)接近 大氣壓的第二惰性氣體和活性氣體的混合氣體施加高頻電場(chǎng)而產(chǎn)生。該大氣壓
等離子體可用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和緊湊的大氣壓等離子體發(fā)生裝置來(lái)產(chǎn)生。
等離子體清潔步驟還可合適地使用一種用如下方法產(chǎn)生的等離子體使活
性氣體或第三惰性氣體和活性氣體的混合氣體與由對(duì)第二惰性氣體施加高頻 電場(chǎng)產(chǎn)生的大氣壓等離子體碰撞。這以低功率產(chǎn)生有可靠性和穩(wěn)定性的大氣壓 等離子體，使活性氣體或混合氣體與大氣壓等離子體碰撞而在大量輻射下有效 地產(chǎn)生活性氣體的基團(tuán)。被清潔的寬大的電極表面的大面積由此用低功率進(jìn)行 有效的清潔。
第一、第二和第三惰性氣體合適地使用彼此相同或不同類型的氣體，這樣 的氣體選自氬氣、氦氣、氙氣、氖氣、氮?dú)?，以及這些類型氣體中的一種或多 種氣體的混合氣體。如果活性氣體是氫氣，則活性氣體可除去氧化物膜，如果 是氧氣的話則可分解和移去有機(jī)物。
在結(jié)合步驟中，如果基底上的電極表面是金，而元件電極是金隆起，則可 將超聲波振動(dòng)合適地施加到結(jié)合的電極之間。
在結(jié)合步驟中，如果基底上的電極和元件的電極中至少有一個(gè)是用釬焊材 料制成，那么，可用熱壓法合適地結(jié)合電極。 一
此外，在結(jié)合步驟中，可在結(jié)合之前，對(duì)基底上的電極和元件的電極中至 少一個(gè)附連各向異性的導(dǎo)電膜或非導(dǎo)電膜，或涂敷各向異性的導(dǎo)電涂層或非導(dǎo) 電涂層。這可容易地提高結(jié)合力而不失效。
根.據(jù)本發(fā)明的元件安裝裝置是將元件加載在基底上并結(jié)合基底電極和元
7件電極的元件安裝裝置，該裝置包括基底定位裝置，用于將基底定位至預(yù)定 位置；元件供應(yīng)單元，用于供應(yīng)元件；元件加載裝置，用于從元件供應(yīng)單元中 拾取元件，轉(zhuǎn)移元件，將元件加載在基底上，.并結(jié)合基底電極和元件電極；大 氣壓等離子體輻射裝置，用于用大氣壓等離子體輻射基底和元件中至少一個(gè)的 電極；惰性氣體供應(yīng)裝置，用于供應(yīng)第一惰性氣體以使被大氣壓等離子體輻射 的電極表面被第一惰性氣體覆蓋；以及控制單元，用于控制基底定位裝置、元 件供應(yīng)單元、元件加載裝置、大氣壓等離子體輻射裝置、以及惰性氣體供應(yīng)裝 置。該控制單元執(zhí)行控制，以在用大氣壓等離子體輻射電極表面結(jié)束之前致動(dòng) 惰性氣體供應(yīng)裝置，并在結(jié)合基底和元件的電極時(shí)，使被大氣壓等離子體輻射 的電極表面保持被第一惰性氣體覆蓋。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)嵺`上述電極結(jié)合方法和將元件安裝在基底上，于是， 元件電極和基底電極具有高結(jié)合力地穩(wěn)定結(jié)合在一起。
較佳地是，第一惰性氣體的排出端口和吸入端口布置成使第一惰性氣體沿 著被大氣壓等離子體輻射的電極表面流動(dòng)。這能夠用第一惰性氣體覆蓋全部電 極表面而不失效，并可靠地保持清潔的狀態(tài)。
惰性氣體供應(yīng)裝置最好供應(yīng)99%或更高純度的氮?dú)庖宰鳛榈谝欢栊詺怏w， 該氮?dú)馔ㄟ^(guò)PSA(變壓吸附)型或薄膜分離型的氮?dú)獍l(fā)生器直接從空氣中獲得。 這能夠用低成本的結(jié)構(gòu)形成第一惰性氣體氛圍，而無(wú)需純度極高的惰性氣體。
就個(gè)別裝置的布置和結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，最好惰性氣體供應(yīng)裝置布置在元件加載裝 置上，而大氣壓等離子體輻射裝置布置在元件加載裝置的可移動(dòng)范圍之內(nèi)的元 件供應(yīng)單元或基底定位裝置附近。這能夠在用元件加載裝置轉(zhuǎn)移元件時(shí)用等離 子體清潔被元件加載裝置拾取的元件電極，并形成惰性氣體氛圍來(lái)保持清潔的 狀態(tài)。在此狀態(tài)中，元件加載裝置可結(jié)合元件和基底的電極，以將元件安裝在 基底上。
在另一結(jié)構(gòu)中，惰性氣體供應(yīng)裝置可布置在基底定位裝置上，大氣壓等離 子體輻射裝置布置在元件加載裝置上。這能夠用等離子體來(lái)清潔與元件加載裝
置相對(duì)的基底電極，并從惰性氣體供應(yīng)裝置供應(yīng)惰性氣體以形成惰性氣體氛 圍，由此，保持基底電極的清潔狀態(tài)。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這可以與上述元件電極的 清潔相組合，以使元件和基底的電極都得到清潔而可進(jìn)行安裝。此外，如果用來(lái)檢測(cè)拾取的元件上的電極相對(duì)于參考位置的位移量的第一 識(shí)別裝置布置在元件加載裝置可移動(dòng)范圍之內(nèi)，且用來(lái)檢測(cè)基底上的電極相對(duì) 于參考位置的位移量的第二識(shí)別裝置布置在元件加載裝置上，那么，就可用高 精度定位元件電極和基底電極，確保高可靠性的結(jié)合狀態(tài)。


圖1A至1D是根據(jù)本發(fā)明的電極結(jié)合方法的實(shí)施例1的過(guò)程解釋圖； 圖2是放大的結(jié)構(gòu)圖，示出根據(jù)實(shí)施例1的抽吸頭、供氣頭以及大氣壓等 離子體輻射裝置；
圖3A和3B顯示抽吸頭結(jié)構(gòu)的實(shí)例，根據(jù)實(shí)施例1的供氣頭一體地形成 在抽吸頭內(nèi)，圖3A是縱向截面圖，圖3B是從下面觀看的立體圖4A至4F是元件安裝方法的過(guò)程解釋圖，實(shí)施例1的電極結(jié)合方法適 用于該元件安裝方法；
圖5A至5D是根據(jù)本發(fā)明電極結(jié)合方法的實(shí)施例2的過(guò)程解釋圖6是實(shí)施例2的另一結(jié)構(gòu)實(shí)例的縱向截面圖7是實(shí)施例2的再一結(jié)構(gòu)實(shí)例的立體圖8是顯示根據(jù)元件安裝裝置的實(shí)施例3的示意結(jié)構(gòu)的立體圖，本發(fā)明的 電極結(jié)合方法適用于該元件安裝裝置；
圖9是顯示根據(jù)實(shí)施例3的元件安裝裝置的控制結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖10A至10C是傳統(tǒng)電極結(jié)合方法的過(guò)程解釋圖； 圖11是實(shí)施另一傳統(tǒng)電極結(jié)合方法的裝置的示意結(jié)構(gòu)圖；以及 圖12是示出圖ll所示電極結(jié)合方法的問(wèn)題的解釋圖。
具體實(shí)施例方式
下面將給出根據(jù)本發(fā)明電極結(jié)合方法的實(shí)施例和該方法適用的元件安裝 裝置的描述。
(實(shí)施例1)
首先，將參照?qǐng)D1A至4F來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明電極結(jié)合方擇的實(shí)施例1。 圖1A至1D示出根據(jù)本實(shí)施例的電極結(jié)合方法的基本步驟。首先，在圖1A的步驟中，吸住半導(dǎo)體器件1或元件并保持在抽吸頭2上。如圖2放大圖 所示，抽吸頭2設(shè)置有供氣頭5，該供氣頭朝向被保持的半導(dǎo)體器件l的電極 布置表面3 (包括被清潔的電極表面)排出第一惰性氣體4。與第一惰性氣體 的氣體源(未示出)連接的供氣管6連接到該供氣頭5。接下來(lái)，在圖1B的 步驟中，用從大氣壓等離子體輻射裝置7中排出的大氣壓等離子體8輻射電極 布置表面3，用大氣壓等離子體8來(lái)清潔電極布置表面3。在大氣壓等離子體8 輻射結(jié)束之前，第一惰性氣體4從供氣頭5排出，以使電極布置表面3和其附 近保持在惰性氣體氛圍中。對(duì)于氣體源，最好通過(guò)PSA (變壓吸附)型或薄膜 分離型的氮?dú)獍l(fā)生器直接從空氣中獲得第一惰性氣體4，因?yàn)榭梢杂玫统杀精@ 得99%或更高純度的氮?dú)?，具有該等?jí)純度的第一惰性氣體4就有足夠的有效 性。 '
在此實(shí)例中，將描述使用大氣壓等離子體的清潔原理。在大氣壓(壓力在 500至1500mmHg范圍內(nèi))附近，當(dāng)惰性氣體供應(yīng)到反應(yīng)空間并連同施加一高 頻電場(chǎng)時(shí)，反應(yīng)空間內(nèi)的惰性氣體原子被排出的等離子體中的電子激勵(lì)或離子 化為基團(tuán)、離子和電子?；鶊F(tuán)是處于高能亞穩(wěn)態(tài)的原子，其具有與周圍同類或 不同類原子進(jìn)行反應(yīng)的特性以激勵(lì)或離子化這些原子，由此返回到穩(wěn)態(tài)。電子 也與同類或不同類原子連續(xù)地碰撞以產(chǎn)生基團(tuán)、離子和電子，由此，產(chǎn)生基團(tuán) 的反應(yīng)以滾雪球的方式進(jìn)行下去。因此，如果存在諸如氫氣和氧氣那樣活性氣 體，則惰性氣體基團(tuán)也激勵(lì)或離子化周圍的活性氣體原子，從而產(chǎn)生活性氣體 的基團(tuán)、離子和電子。當(dāng)包括活性氣體基團(tuán)的該大氣壓等離子體從反應(yīng)空間中 排出而輻射待處理物件表面時(shí)，活性氣體基團(tuán)與待處理物件表面的材料發(fā)生反 應(yīng)，用諸如還原和消除表面氧化物及分解和移去表面有機(jī)物的等離子體處理過(guò) 程實(shí)施清潔。
在上述圖1B步驟中，如果在空氣中的話，那么從大氣壓等離子體輻射裝 置7中排出的大氣壓等離子體8將會(huì)立即消失。然而，在所示實(shí)例中，供氣頭 5排出第一惰性氣體4，而第一惰性氣體4覆蓋電極布置表面3及其附近，在 此狀態(tài)中，大氣壓等離子體8朝向電極布置表面3排出。第一惰性氣體4的存 在阻止大氣壓等離子體8中的基團(tuán)消失掉，于是，電極布置表面3得到可靠的 輻射。此外，如箭頭所示，抽吸頭2可沿下面的大氣壓等離子體輻射裝置7移動(dòng)，以使全部的電極布置表面3連續(xù)地被具有活性氣體基團(tuán)的大氣壓等離子體
8有效地輻射。這樣，用大氣壓等離子體8清潔了全部的電極布置表面3。
接下來(lái)，在圖1C的步驟中，即使在如上所述地用大氣壓等離子體8清潔 電極布置表面3之后，第一惰性氣體4還是繼續(xù)從供氣頭5排出，以使電極布 置表面3及其附近保持在惰性氣體氛圍內(nèi)。在此狀態(tài)中，抽吸頭2朝向半導(dǎo)體 器件1加載到基底10上的那個(gè)位置移動(dòng)。接下來(lái)，在圖1D的步驟中，半導(dǎo)體 器件1定位剛好在基底10的半導(dǎo)體器件加載位置上方，而基底10固定在用作 為基底定位裝置的基底固定臺(tái)9上。然后，使抽吸頭2和基底固定臺(tái)9彼此靠 近，以使基底10的電極和半導(dǎo)體器件1的電極接觸。其后，用超聲波結(jié)合或 熱壓法結(jié)合將這些電極彼此結(jié)合。保持由第一惰性氣體4形成的惰性氣體氛圍， 直到結(jié)合步驟結(jié)束，當(dāng)結(jié)合完成時(shí)，停止排出第一惰性氣體4。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，如圖2所示，大氣壓等離子體輻射裝置7構(gòu)造成從其圓筒形 反應(yīng)容器11的一端供應(yīng)第二惰性氣體和活性氣體的混合氣體12，而高頻電壓 從高頻電源14施加到一對(duì)圍繞反應(yīng)容器11周緣布置的電極13a和13b以產(chǎn)生 高頻電場(chǎng)。由此，大氣壓等離子體8產(chǎn)生在反應(yīng)容器11內(nèi)并從反應(yīng)容器ll的 另一端排出。所要施加的高頻電壓是正弦形、脈沖形等。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，該結(jié)構(gòu) 可包括布置在反應(yīng)容器11周緣上的線圈或天線來(lái)代替一對(duì)電極13a和13b。另 外，該結(jié)構(gòu)可包括一對(duì)相對(duì)的并布置在相反側(cè)上的平電極。還有較佳的是，連 接到接地的接地電極15布置在從中排出大氣壓等離子體8的反應(yīng)容器11的另 一端內(nèi)的開(kāi)口附近，由此，在排出的大氣壓等離子體8中消除掉離子，以使半 導(dǎo)體器件1的電極布置表面3主要單獨(dú)由基團(tuán)輻射。這可以并甚至以更高可靠 性排除半導(dǎo)體器件1的電極可能帶電和因電荷而損壞的可能性。
對(duì)于上述抽吸頭2和供氣頭5結(jié)構(gòu)的具體實(shí)例，抽吸頭2最好如圖3A和 3B所示地與供氣頭5形成一體。抽吸頭2由抽吸頭塊體16構(gòu)成，該塊體具有 在其底部中心處的用于吸住半導(dǎo)體器件l的抽吸表面17，以及四邊圍繞的用于 均勻地對(duì)四個(gè)圍邊分配第一惰性氣體的均勻分配腔18。形成在抽吸表面17內(nèi) 的多個(gè)抽吸孔17a通過(guò)形成在內(nèi)部的抽吸通道20連接到形成在頂部的抽吸端 口 19。均勻分配腔18通過(guò)形成在內(nèi)部的氣體通道22連接到形成在頂部的供氣 端口 21。均勻分配腔18的底部供應(yīng)開(kāi)口 23向內(nèi)傾斜地形成，以便朝向抽吸表面17供氣。抽吸端口 19連接到抽吸裝置(未示出)，而供氣端口 21連接到第 一惰性氣體源(未示出)。這樣，抽吸頭2和供氣頭5以一體的方式較佳地彼 此組合在一起，以形成緊湊的結(jié)構(gòu)。
此外，當(dāng)在圖1D的步驟中結(jié)合電極時(shí)，如果基底10上的電極表面鍍以金， 而形成在半導(dǎo)體器件1上的電極是金隆起，則用于將超聲波振動(dòng)施加到進(jìn)行結(jié) 合的電極之間的超聲波結(jié)合是較佳的。在此情形中，較佳的加熱溫度為50°C 至250。C，超聲波頻率為20至200kHz，壓力為0.1至10MPa。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到， 超聲波結(jié)合不局限于上述金對(duì)金的結(jié)合，但也可應(yīng)用到其它材料。除此之外， 當(dāng)基底IO上的電極和半導(dǎo)體器件1的電極至少之一是諸如釬焊球和釬焊鍍層 之類的釬焊材料制成時(shí)，用于對(duì)兩個(gè)電極進(jìn)行熱壓結(jié)合的熱壓法結(jié)合是較佳 的。在此情形中，較佳的加熱溫度是150。C至300。C。此外，結(jié)合之前，可在 基底10上的電極和半導(dǎo)體器件1的電極至少之一上，附連各向異性的導(dǎo)電膜 或非導(dǎo)電膜，或涂敷各向異性的導(dǎo)電涂層或非導(dǎo)電涂層。這可容易地提高結(jié)合 力而不失效，并可在結(jié)合同時(shí)密封基底10和半導(dǎo)體器件1之間的間隙。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D4A至4F來(lái)描述根據(jù)本實(shí)施例的將半導(dǎo)體器件安裝在 基底上的步驟。首先，在圖4A的步驟中，元件加載裝置25具有抽吸頭2、供 氣頭5和由用來(lái)識(shí)別基底10上電極的圖像識(shí)別照相機(jī)之類構(gòu)成的第二識(shí)別裝 置24，該元件加載裝置25移動(dòng)到元件供應(yīng)單元26，以便用抽吸頭2吸住和拾 取半導(dǎo)體器件l。接下來(lái)，在圖4B的步驟中，元件加載裝置25移動(dòng)通過(guò)大氣 壓等離子體輻射裝置7上方，用等離子體清潔半導(dǎo)體器件1的電極布置表面3, 同時(shí)，第一惰性氣體4從供氣頭5排出，以使半導(dǎo)體器件l的電極布置表面3 及其附近用如上所述的第一惰性氣體4氛圍覆蓋。其后，保持該用惰性氣體氛 圍覆蓋的狀態(tài)，以避免有機(jī)物和濕氣附到電極上以及形成氧化物膜。接下來(lái)， 在圖4C的步驟中，定位元件加載裝置25，使半導(dǎo)體器件l的電極或識(shí)別記號(hào) 剛好在由圖像識(shí)別照相機(jī)等構(gòu)成的第一識(shí)別裝置27上方，由此，識(shí)別吸住的 半導(dǎo)體器件1的電極或識(shí)別記號(hào)的位置，并探測(cè)與其規(guī)定位置的偏差。接下來(lái)， 在圖4D的步驟中，定位元件加載裝置25，使第二識(shí)別裝置24剛好在基底10 上電極或識(shí)別記號(hào)的上方，第二識(shí)別裝置24識(shí)別基底IO上電極或識(shí)別記號(hào)的 位置，并探測(cè)與其規(guī)定位置的偏差。接下來(lái)，在圖4E的步驟中，糾正所識(shí)別
12出的位置偏差量，以定位元件加載裝置25，于是，半導(dǎo)體器件l的電極剛好定
位在基底IO上的電極上方。在圖4F的步驟中，將半導(dǎo)體器件l的電極和基底 IO上的電極結(jié)合起來(lái)，同時(shí)，保持半導(dǎo)體器件l的電極布置表面3用惰性氣體 氛圍覆蓋的狀態(tài)。在結(jié)合完成之后，停止從供氣頭5排出第一惰性氣體4。這 就完成了半導(dǎo)體器件1在基底10上的安裝。其后，返回到圖4A的步驟以重復(fù) 上述操作，由此，連續(xù)地將半導(dǎo)體器件1安裝在基底10上。 (實(shí)施例2)
接下來(lái)，將參照?qǐng)D5A至7來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明電極結(jié)合方法的實(shí)施例2。 應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在以下對(duì)實(shí)施例的描述中，與上述實(shí)施例中部件相同的部件將用 相同的附圖標(biāo)記表示，并省略對(duì)其描述。主要地只給出差別之處的描述。
上述實(shí)施例1處理了這樣的情況大氣壓等離子體輻射裝置7是固定的， 并與元件加載裝置25分離開(kāi)安裝，元件加載裝置25移動(dòng)通過(guò)，以使半導(dǎo)體器 件l的電極布置表面3用等離子體進(jìn)行處理。然而，在本實(shí)施例中，大氣壓等 離子體輻射裝置28布置在元件加載裝置25上。具體來(lái)說(shuō)，如圖5A和5B所 示，元件加載裝置25的抽吸頭2被垂直運(yùn)動(dòng)裝置29支承，以便能夠上下移動(dòng)， 其周圍被用作為惰性氣體供應(yīng)裝置的底部敞開(kāi)蓋子30所覆蓋，于是，當(dāng)抽吸 頭2處于提升位置時(shí)，抽吸頭2容納在蓋子30的底部區(qū)域內(nèi)，而當(dāng)處于下降 位置時(shí)，它從蓋30的底部下伸出來(lái)而定位。然后，第一惰性氣體4從該蓋子 30內(nèi)的上方朝向抽吸頭2的周圍供應(yīng)，大氣壓等離子體輻射裝置28布置在蓋 子30底部區(qū)域的一側(cè)上，這樣，其等離子體排出噴嘴31穿過(guò)蓋子30的底部 區(qū)域，并稍許向上傾斜地打開(kāi)。
接下來(lái)，將描述采用上述結(jié)構(gòu)的安裝步驟。首先，在圖5A的步驟中，元 件加載裝置25移至元件供應(yīng)單元26，垂直運(yùn)動(dòng)裝置29下降抽吸頭2來(lái)抽吸和 保持半導(dǎo)體器件l。接下來(lái)，在圖5B的步驟中，垂直運(yùn)動(dòng)裝置29提升抽吸頭 2，使被吸住的半導(dǎo)體器件1容納在蓋子30內(nèi)。還將第一惰性氣體4供應(yīng)到蓋 30內(nèi)以形成惰性氣體氛圍，包括半導(dǎo)體器件1底部的電極布置表面3。應(yīng)該認(rèn) 識(shí)到，第一惰性氣體4可以一直供應(yīng)到蓋子30內(nèi)以形成惰性氣體氛圍。接下 來(lái)，在圖5C的步驟中，致動(dòng)大氣壓等離子體輻射裝置28，從等離子體排出噴 嘴31排出大氣壓等離子體8。其后，大氣壓等離子體8排出到第一惰性氣體4的氛圍內(nèi)。這使大氣壓等離子體8廣泛地形成到第一惰性氣體4內(nèi)，于是，形成的等離子體32沿著半導(dǎo)體器件1底部散布，并用等離子體清潔半導(dǎo)體器件1的全部電極布置表面3而無(wú)失效。當(dāng)?shù)入x子體清潔完成時(shí)，停止大氣壓等離子體輻射裝置28的工作，同時(shí)保持蓋子30內(nèi)的惰性氣體氛圍。接下來(lái)，在圖5D的步驟中，元件加載裝置25移至基底10上方以進(jìn)行定位，同時(shí)保持蓋子30內(nèi)的惰性氣體氛圍。然后，垂直運(yùn)動(dòng)裝置29下降抽吸頭2，來(lái)結(jié)合半導(dǎo)體器件1的電極和基底IO的電極，由此，將半導(dǎo)體器件1安裝在基底IO上。這樣，本實(shí)施例也可提供與上述第一實(shí)施例相同的操作和效果。
下面，將參照?qǐng)D6來(lái)描述本實(shí)施例的另一結(jié)構(gòu)實(shí)例。圖5A至5D的實(shí)例處理這樣的情形第一惰性氣體4從上方供應(yīng)到蓋子30內(nèi)，以使全部蓋子30的內(nèi)部，包括被吸在抽吸頭2上的半導(dǎo)體器件1底部處的電極布置表面3，都置于惰性氣體氛圍內(nèi)。在圖6的結(jié)構(gòu)實(shí)例中，用作為惰性氣體供應(yīng)裝置的底部敞開(kāi)的蓋子33布置成包圍抽吸頭2的周圍。第一惰性氣體的排出端口 34形成在該蓋子33—側(cè)，惰性氣體的抽吸端口 35形成在另一側(cè)，于是，從排出端口34排出的第一惰性氣體4，沿被吸在抽吸頭2上的半導(dǎo)體器件1底部處的電極布置表面3流動(dòng)，并被抽吸回到抽吸端口 35內(nèi)，由此，在流動(dòng)的第一惰性氣體4中將電極布置表面3保持在惰性氣體氛圍內(nèi)。然后，大氣壓等離子體輻射裝置28的等離子體排出噴嘴31在靠近排出端口 34下方略微向上傾斜地打開(kāi)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)實(shí)例，排出的大氣壓等離子體8與從排出端口 34排出的第一惰性氣體4碰撞，大氣壓等離子體8的基團(tuán)被沿電極布置表面3流動(dòng)的第一惰性氣體4攜帶走。這在所有的電極布置表面3上形成等離子體32，由此，在全部電極布置表面3上進(jìn)行有效的等離子體清潔。
接下來(lái)，參照?qǐng)D7來(lái)描述本實(shí)施例的還有另一結(jié)構(gòu)實(shí)例。在圖5A至5D和圖6的實(shí)例中，對(duì)于大氣壓等離子體輻射裝置7和等離子體排出噴嘴31的截面的構(gòu)造和大小不作具體的描述。產(chǎn)生大氣壓等離子體的反應(yīng)空間通常較小，因?yàn)榭臻g大的話就難于產(chǎn)生等離子體，其截面通常也是圓形或矩形的。因此，排出的大氣壓等離子體8也很小。因此，大的半導(dǎo)體器件1的電極布置表面3難于一下子用等離子體清潔干凈，大氣壓等離子體輻射裝置28或等離子體排出噴嘴31必須移動(dòng)而沿電極布置表面3掃描，等離子體處理需要時(shí)間。圖7的結(jié)構(gòu)實(shí)例旨在解決該問(wèn)題。用來(lái)排出第一惰性氣體4的供氣頭5的
排放端口 36形成為平的矩形截面，其寬度對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體器件1的電極布置表 面3的寬度尺寸，該排放端口 36構(gòu)造成使第一惰性氣體4沿電極布置表面3 橫貫全部寬度流動(dòng)。除此之外，大氣壓等離子體輻射裝置37構(gòu)造成其反應(yīng)容 器38也具有平的矩形截面，其寬度對(duì)應(yīng)于電極布置表面3的寬度尺寸，并設(shè) 置有一對(duì)相反側(cè)上的平電極(未示出)。從高頻電源(未示出)將高頻電壓施 加到一對(duì)平電極之間，以使平的反應(yīng)容器38內(nèi)部經(jīng)受高頻電場(chǎng)，從該反應(yīng)容 器38—端供應(yīng)第二惰性氣體和活性氣體的混合氣體12，由此，排出平又寬的 大氣壓等離子體8。然后，大氣壓等離子體輻射裝置37布置成使排出的大氣壓 等離子體8與第一惰性氣體4排出端口 36附近的第一惰性氣體4流動(dòng)碰撞。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)實(shí)例，從大氣壓等離子體輻射裝置37排出的大氣壓等離子體8 與沿電極布置表面3從排出端口 36流出的第一惰性氣體4流動(dòng)碰撞，所述排 出端口36的寬度對(duì)應(yīng)于電極布置表面3的全部寬度，由此，大氣壓等離子體8 基團(tuán)被沿電極布置表面3流動(dòng)的第一惰性氣體4攜帶走。這能同時(shí)地和均勻地 在全部電極布置表面3上形成等離子體32而沒(méi)有失效，由此，在短時(shí)間內(nèi)一 下子有效地用等離子體清潔了全部電極布置表面3。 (實(shí)施例3)
接下來(lái)，將參照?qǐng)D8和9來(lái)描述適用本發(fā)明電極結(jié)合方法的元件安裝裝置 的實(shí)施例3。
根據(jù)本實(shí)施例的元件安裝裝置旨在實(shí)踐實(shí)施例1的電極結(jié)合方法，該裝置 由元件加載裝置39和完全結(jié)合裝置40構(gòu)成，它們平行地布置。元件加載裝置 39具有基底運(yùn)輸裝置42，其帶入、帶出和定位基底，并布置在底座41的頂 上；元件加載裝置25，其由三維移動(dòng)的機(jī)械臂構(gòu)成并布置在豎立在底座41后 面的支承立柱43上；以及抽吸頭2，其具有供氣頭5并布置在它的移動(dòng)部分 44上。第二識(shí)別裝置24也布置在移動(dòng)部分44上。除此之外，元件供應(yīng)單元 26布置在底座41前面，而第r識(shí)別裝置27和大氣壓等離子體輻射裝置7布置 在該元件供應(yīng)單元26旁邊。此外，完全結(jié)合裝置40構(gòu)造成包括基底運(yùn)輸裝 置46，其帶入、帶出和定位基底10，并布置在底座45的頂上；以及熱壓頭48， 其布置在豎立在底座45后面的支承立柱47上。熱壓頭48加熱并壓緊加載于基底IO上的半導(dǎo)體器件1，以用熱壓法完全結(jié)合它們的電極。
如圖9所示，元件加載裝置39的基底運(yùn)輸裝置42、元件加載裝置25和其 抽吸頭2、第二識(shí)別裝置24、大氣壓等離子體輻射裝置7、以及第一識(shí)別裝置 27都由控制單元51控制其運(yùn)行，控制單元51基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元50內(nèi)的操 作程序和各種類型數(shù)據(jù)根據(jù)操作單元49發(fā)出的指令來(lái)控制運(yùn)行。此外，運(yùn)行 狀態(tài)、各種處理結(jié)果等顯示在顯示單元52上。
元件安裝裝置將半導(dǎo)體器件1安裝在基底10上，由于該操作與實(shí)施例1 中參照?qǐng)D4A至4F所述的安裝操作相同，所以，其描述將被引用以供參考，而 冗余的描述將被略去。
上述實(shí)施例僅處理這樣的情形要安裝在基底10上的元件是半導(dǎo)體器件 1，而元件并不局限于此。具有要結(jié)合到基底電極上的電極的各種類型的元件 也適用于此，例如，具有裝備有電極的柔性基底的IC部件。
上述實(shí)施例還只處理這樣的情形使用大氣壓等離子體8來(lái)清潔半導(dǎo)體器 件l、元件的電極。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，基底10的電極，或者元件的電極和基 底10的電極兩者都可用大氣壓等離子體8進(jìn)行清潔。應(yīng)該指出的是，清潔基 底10的電極的較佳結(jié)構(gòu)應(yīng)是這樣用作為惰性氣體供應(yīng)裝置的供氣頭5布置 在用作為基底定位裝置的基底運(yùn)輸裝置42上；以及大氣壓等離子體輻射裝置 28布置在元件加載裝置25上。 上述實(shí)施例還只處理這樣的情形使用大氣壓等離子體8，其由第二惰性 氣體和活性氣體的混合氣體12形成，或?qū)旌蠚怏w施加高頻電場(chǎng)而產(chǎn)生。然 而，也可使用大氣壓等離子體，其使活性氣體或第三惰性氣體和活性氣體的混 合氣體與通過(guò)對(duì)第二惰性氣體施加高頻電場(chǎng)產(chǎn)生的大氣壓等離子體碰撞，由此 來(lái)產(chǎn)生上述的大氣壓等離子體。在此情形中，可以低功率產(chǎn)生有可靠性和穩(wěn)定 性的大氣壓等離子體，使活性氣體或混合氣體與大氣壓等離子體碰撞而在大量 輻射下有效地產(chǎn)生活性氣體的基團(tuán)。這允許用低功率進(jìn)行有效的清潔。
工業(yè)應(yīng)用性
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，用等離子體輻射被清潔的電極表面，于是，電極 表面受到等離子體清潔，而不可能損壞要結(jié)合到基底上的元件。此外，即使清
潔過(guò)后，第一惰性氣體還繼續(xù)覆蓋清潔過(guò)的電極表面，以在結(jié)合電極時(shí)保持清潔的狀態(tài)，從而提供高可靠性的結(jié)合狀態(tài)。這允許合適地應(yīng)用于元件安裝裝置， 將各種類型元件安裝在基底上。
權(quán)利要求
1. 一種電極結(jié)合方法，包括等離子體清潔步驟，用大氣壓等離子體(8)輻射元件(1)和基底(10)中的至少一個(gè)的被清潔的電極表面(3)從而進(jìn)行清潔；惰性氣體氛圍保持步驟，在所述大氣壓等離子體(8)的輻射結(jié)束之前，用第一惰性氣體(4)覆蓋被清潔的所述電極表面(3)及其附近，并在此后還保持該狀態(tài)；以及結(jié)合步驟，在所述惰性氣體氛圍保持步驟結(jié)束之前，結(jié)合所述元件(1)的電極和所述基底(10)上的電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)合方法，其特征在于，在所述等離子體清潔 步驟中，通過(guò)使用布置在所述輻射大氣壓等離子體(8)附近的接地電極(15)， 從所述等離子體(8)中除去離子電荷，于是，輻射主要地只包括基團(tuán)。
3. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)合方法，其特征在于，在所述等離子體清潔 步驟中，在用所述大氣壓等離子體(8)輻射之前，用第一惰性氣體(4)覆蓋 被清潔的所述電極表面(3)及其附近，于是，藉由所述第一惰性氣體(4)， 用所述大氣壓等離子體(8)中的基團(tuán)輻射被清潔的所述電極表面(3)。
4. 如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)合方法，其特征在于，在所述惰性氣體氛圍 保持步驟中，供應(yīng)第一惰性氣體(4)以使其沿被清潔的所述電極表面(3)流 動(dòng)，并在所述第一惰性氣體(4)沿被清潔的所述電極表面(3)流過(guò)之后，抽 吸走所述第一惰性氣體(4)。
5. —種元件安裝裝置，用于將元件(1)加載在基底(10)上并結(jié)合所述 基底(10)的電極和所述元件(1)的電極，所述裝置包括.-基底定位裝置(9、 42)，用于將所述基底(10)定位至預(yù)定位置； 元件供應(yīng)單元(26)，用于供應(yīng)所述元件(1);元件加載裝置(25)，用于從所述元件供應(yīng)單元(26)中拾取所述元件(l)， 轉(zhuǎn)移所述元件，將所述元件加載在所述基底(10)上，并結(jié)合所述基底(10) 的電極和所述元件(1)的電極；大氣壓等離子體輻射裝置(7、 28、 37)，用于用大氣壓等離子體(8)輻射所述基底(10)和所述元件(1)中的至少一個(gè)的所述電極；惰性氣體供應(yīng)裝置(5、 30、 33)，用于供應(yīng)第一惰性氣體(4)，以使被所述大氣壓等離子體(8)輻射的所述電極表面被所述第一惰性氣體(4)覆蓋；以及控制單元(51)，用于控制所述基底定位裝置(42)、所述元件供應(yīng)單元(26)、 所述元件加載裝置(25)、所述大氣壓等離子體輻射裝置(7、 28、 37)、以及 所述惰性氣體供應(yīng)裝置(5、 30、 33)，其中，所述控制單元(51)執(zhí)行控制，以在用所述大氣壓等離子體(8)輻射所 述電極表面結(jié)束之前致動(dòng)所述惰性氣體供應(yīng)裝置(5、 30、 33)，并在結(jié)合所述 基底(10)和所述元件(1)的所述電極時(shí)，使被所述大氣壓等離子體(8)輻 射的所述電極表面保持被所述第一惰性氣體(4)覆蓋。
6. 如權(quán)利要求5所述的元件安裝裝置，其特征在于，所述第一惰性氣體(4) 的排出端口 (34)和吸入端口 (35)布置成使所述第一惰性氣體(4)沿著被 大氣壓等離子體(8)輻射的所述電極表面(3)流動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求5所述的元件安裝裝置，其特征在于，所述惰性氣體供應(yīng)裝 置(5、 30、 33)供應(yīng)99%或更高純度的氮?dú)庖宰鳛樗龅谝欢栊詺怏w(4)， 所述氮?dú)馔ㄟ^(guò)PSA (變壓吸附)型或薄膜分離型的氮?dú)獍l(fā)生器直接從空氣中獲 得。
8. 如權(quán)利要求5所述的元件安裝裝置，其特征在于，所述惰性氣體供應(yīng)裝 置(5、 30、 33)布置在所述元件加載裝置(25)上，而所述大氣壓等離子體輻射 裝置(7)布置在所述元件加載裝置(25)的可移動(dòng)范圍之內(nèi)的所述元件供應(yīng)單元 (26)或所述基底定位裝置(9、 42)附近。
9. 如權(quán)利要求5所述的元件安裝裝置，其特征在于，所述惰性氣體供應(yīng)裝 置(5、 30、 33)布置在所述基底定位裝置(9、 42)上，而所述大氣壓等離子 體輻射裝置(7)布置在所述元件加載裝置(25)上。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的電極結(jié)合方法包括等離子體清潔步驟，用大氣壓等離子體(8)輻射諸如半導(dǎo)體器件之類的元件(1)和基底(10)中的至少一個(gè)的被清潔的電極表面(3)從而進(jìn)行清潔；惰性氣體氛圍保持步驟，在大氣壓等離子體(8)的輻射結(jié)束之前，用第一惰性氣體(4)覆蓋被清潔的電極表面(3)及其附近，并在此后還保持該狀態(tài)；以及結(jié)合步驟，在惰性氣體氛圍保持步驟結(jié)束之前，結(jié)合元件(1)的電極和基底(10)上的電極。電極表面(3)由此進(jìn)行等離子體清潔，而沒(méi)有損壞待結(jié)合到基底(10)上的元件(1)的可能性，在結(jié)合電極時(shí)保持該清潔狀態(tài)，以提供高結(jié)合力和高可能性的結(jié)合狀態(tài)。
文檔編號(hào)H05K3/26GK101473707SQ20078002311
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者中達(dá)八郎, 井上和弘, 稻本吉將, 辻裕之 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社