(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
くぼみ（２）を実装面の中に形成し、チップ（３）は、平らな端と、その中心部分に毛細管の穴（５）と、を有する把持ツール（４）によってそのおもて面から把持され、前記穴がツール端の方へラッパ状に広がっており、前記チップ（３）は、くぼみ（２）より上向きであり、チップ（３）のおもて面が実装面と一致するまで前記くぼみの中に圧入され、その後、把持ツールが解放される半導体チップの取付け方法において、
くぼみ（２）が、チップ（３）の寸法を越える寸法を有し、くぼみ（２）の中にチップ（３）を圧入することに先立って前記くぼみの中に所定量のバインダー（６）を配置し、チップ（３）の外形を越えて延在するツールの平らな端面部分が実装面に押し付けられるまで、チップ（３）が前記バインダー（６）の中に圧入されて、その結果、チップ（３）とくぼみ（２）の表面との間で限定された空間が部分的又は完全にバインダー（６）で満たされており、
バインダー（６）が固まるまで、把持ツールは解放されないことを特徴とする半導体チップの取付け方法。
【請求項２】
集積回路基板（１）の表面，パッケージの表面，又はハイブリッド集積回路のベースの表面は、実装面として用いられることを特徴とする、請求項１記載の半導体チップの取付け方法。
【請求項３】
バインダー（６）の所定量を配置することに先立って、くぼみ（２）の表面が少なくとも部分的に金属で覆われており、導電性材料をバインダー（６）として用いることを特徴とする請求項１記載の半導体チップの取付け方法。
【請求項４】
チップ（３）をくぼみ（２）の中に圧入している間、把持ツール（４）,回路基板（１）,パッケージ,又はハイブリッド集積回路のベースに対して振動が加えられることを特徴とする、請求項２記載の半導体チップの取付け方法。
【請求項５】
真空吸引カップを把持ツール（４）として用い、把持ツールは、先行して、吸引カップに０．１ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇという圧力を加えることによって、真空吸引カップから真空の発生源を切断することによって解放されることを特徴とする、請求項１,請求項２,請求項３,又は請求項４の半導体チップの取付け方法。
【請求項６】
くぼみ（２）の長さと幅とがそれぞれ、０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍだけチップ寸法を越え、前記くぼみ（２）の深さが０．００１ｍｍ〜０．５ｍｍだけチップの厚さを越え、把持ツール（４）の平らな端部は、１μｍ〜５００μｍだけくぼみ（２）の境界を越えて延在することを特徴とする、請求項１,請求項２,請求項３,又は請求項４の半導体チップの取付け方法。
【請求項７】
チップ（３）を圧入している間、ツール（４）の平らな端面部分は、くぼみ（２）が形成された表面であって、トポロジー的な金属被覆パターン（７）のない領域上の表面に押し付けることを特徴とする請求項１,請求項２,請求項３,又は請求項４記載の半導体チップの取付け方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、一般に、電気工学に関し、特に、半導体チップの取付け方法に関する。
背景技術
集積回路基板の表面又はパッケージの底に半導体チップを取付ける方法が、知られている（「集積回路のアセンブリ技術」，ヴィ．エ．デュボラーゾフほか，ヴィシャ・シュコーラ（ハイスクール）在籍，キエフ，１９８７，６０−６２ページ（ロシア語）を参照のこと）。前記方法は、真空吸気用の出入口とピラミッド型の円錐台として形成した端面のくぼみとを有するバール様のツールによってチップを把持することを備えている。前記くぼみは、チップの半分のサイズがくぼみの中に沈む程度に十分に大きい。基板とツールとが加熱され、チップは、接着サイトへ移され、実装面に押しつけられ、その後に振動がそれに加えられる。チップをバインダー（ハンダ又は接着剤）で取付けるならば、真空の発生源は切り離され、ツールは引っ込む。
しかしながら、上記の方法は、チップ表面が基板表面と一致するように、基板ボリュームに（基板表面のくぼみの中に、又は穴の中に）チップを取付けることを備えていない。この結果、リード長さの再現性が低く、チップ接着精度が低くなる。
別の従来技術の取付け方法が知られている（ＧＢ，Ｂ，２，１３８，２０５）。マイクロ波回路の製造プロセスは以下のものである。すなわち、半導体チップは、実際、中心部分に平らな端と毛細管とを有するバールであるツールの中に圧入され、前記毛細管は、端ツール部分の方へ外へラッパ状に広がっているので、ツール端部のエッジが、周囲のチップ部分と重なり、その限度を越えて延在して、このように基板を局所的に変形させる。この結果、くぼみは、そのくぼみの面に押し込むことによって基板中に保持されるチップの形状と深さとに対応する形状と深さを有するように形成する。下部の基板表面の低減した変形は、最初のくぼみの使用によって達成される。
しかしながら、チップ取付けの前述の方法によって、基板が変形して、その平坦性は駄目になる。さらに、その方法は製造しにくい。
チップをそのような基板の中に圧入するとき、プレスが終了する瞬間を決定することは難しく、チップ表面が基板回路のそれと一致するとき、そのことによって基板にゆがみが生じる。基板の裏側のゆがみが、その平坦性を乱し、ヒートシンクベースに基板を取付けることを妨げる。
発明の概要
本発明は、半導体チップの取付け方法を提供することを主たる目的とする。チップが実装面のくぼみの中に圧入されると、基板ゆがみ防止によってプロセスの製造性とチップ取付け精度とが高まる。
前述の目的は、半導体チップを取付ける方法によって達成される。くぼみを実装面中に形成し、そのチップが、その中心部分に平らな端と毛細管管の穴とを有する把持ツールによってそのおもて面から把持される。前記穴がツール端の方へラッパ状に広がる。チップは、前記くぼみより上向きにあり、チップおもて面が実装面と一致するまでその中に圧入される。その後、本発明による、把持ツールが解放される。くぼみはチップ寸法より大きい。後者をくぼみの中に圧入することに先立って、所定量のバインダーを前記くぼみ中に配置する。チップは、チップ外形を越えて延在するツールの平らな端面部分が実装面に押し付けられるまで前記バインダーの中に圧入され、チップとくぼみ表面との間に限定された空間が部分的又は完全にバインダーで満たされる。
集積化回路基板の表面，パッケージの表面，又はハイブリッド集積回路のベースの表面は、実装面として用いられる。
把持ツールは、バインダーが固まるまで解放されない。
くぼみは少なくとも部分的に金属コートされており、導電性材料をバインダーとして用いる。
振動が、把持ツールに加えられ、そして／又は、チップの圧入の瞬間にくぼみを形成した表面に加えられる。
チップは真空吸引カップによって把持され、０．１ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇの過大な圧力は、ツールからチップを解放して、真空発生源を切断する間の時間の経過の中で、ツールの毛細管の穴に加えられる。
チップの圧入の手順は、くぼみを形成した表面にツール部分を押し付けることによって終わる。ツールは、１μｍ〜５００μｍだけくぼみの限度を越えて延在する。くぼみの長さと幅とは０．０１ｍｍ〜１．０ｍｍだけチップ寸法より大きく、その深さは０．００１ｍｍ〜０．５ｍｍだけチップ厚さより大きい。
チップの圧入手順は、くぼみを形成し、トポロジー的な金属被覆パターンがない表面にツール部分を押し付けることによって、あるいはツールに堅く結合したツール把持部材の１部分を押し付けることによって終わる。
チップの圧入に先立って、くぼみ中のバインダーの所定量を配置することは、基板をゆがめることなくバインダーによってチップを把持することを与え、チップ面表面がくぼみを形成した表面と一致する瞬間にチップの圧入手順を終了することによって、確実に、溶接用の導線をできるだけ短くすることができる。
バインダーの最小限の量は、チップを適当に強く保持するように選択されるが、チップがくぼみから抜け出ないように、その最大量が選ばれる。そのことは、バインダーが導電性であるときリードを短くし、又はバインダーが非導電性のときチップ表面を汚し、そのことは接触パッドにリードを結合させることを妨げる。
くぼみに金属被覆を備え、導電性バインダーを使用することによって、ハンダを用いるときチップを信頼性よく保持することができ、チップの接地が容易になる。
チップに、そして／又はくぼみを形成する構成要素にチップを圧入する瞬間に振動を加えることによって、ハンダ付けされたジョイントの品質を改良することができる。
真空吸引カップによってチップを把持することにより、ツールチャンネルに過大な圧力を加えて、ツールの遮断の間にチップが移動することを防止することができる。ツールに加えた圧力の下限値は、チップがツールに引き寄せられる力と釣合いをとるために、それに加える最小圧力によって決まるが、空気又はガスの流れがくぼみの中へ押し込まれてチップを移動しないように、圧力の上限値が選ばれる。
ツールをチップから切り離す前にバインダーを固化することは、後者の保持を促進してツール解放の間での移動の可能性を低くする。
くぼみのエッジで基板表面に対してツールを押し付けることによってチップの圧入手順を中止することは、さらに力を加えることなく、くぼみと、チップと、ツールとの寸法間のあらかじめ決めた比率によって、所望の効果を達成することができ、技術的なプロセスを自動化する。
一方、圧入手順を終えるために必要な条件は、チップとの最小ツール係合量によって決まり、他方、ツール作成の材料を節約する必要性によって決まる。チップ寸法を超える過剰なくぼみ寸法によって、チップのおもて表面が基板表面と一致するくぼみの中にチップを配置することができる。
チップ用のくぼみ寸法は、チップを取付けるという可能性によって下から制限され、寸法特性を悪くすることによって上から制限される。
トポロジー的な金属被覆パターンのない表面にツールを押し付ける瞬間に圧入の手順をやめることは、ダメージからさび予防の金属被覆コーティングを保護する。
【図面の簡単な説明】
本発明は、いくつかの代表的な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
図１は、模式的に基板表面上に形成したくぼみの中にチップを取付ける手順を示す。
図２〜図４は、ダメージに対してトポロジー的な金属被覆パターンを防げる構成を有するツールを用いて、チップをくぼみ中に取付けることを示す。
詳細な説明
半導体チップ、例えば、０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×０．１５ｍｍの３ペー３２５アー−５（３П３２５А−５）のトランジスタを取付ける本願方法は、次のようにして行う。
くぼみ２は、たとえば、既知の高精度レーザーミリング技術を用いて、例えば、ポリコールの回路基板１の中に形成し、くぼみ２の寸法は０．１ｍｍだけチップ３の寸法より大きい。１μｍ〜１５００μｍだけくぼみを延在すり平らな端を有する把持ツール４と、ツール中心部分に形成してツール端の方へラッパ状に広がる毛細管の穴５とを使用することによって、チップ３は、そのおもて面のサイドから把持される。真空吸引カップは、ツール４として用いる。次に、チップ３は、所定量が、例えば、０．０００５ｇのバインダー６を配置し、くぼみ２の表面がすでに部分的に金属被覆したくぼみ２の上向きにある。共晶Ａｕ−Ｇｅハンダは、バインダー６として用いる。ハンダを加熱したならば、そのおもて面が回路基板表面と一致するまで、チップ３がその中に圧入される。それは、ツール４の平らな端面部分がくぼみ２を形成する表面に押し付けることによる。ツール４の前記部分の寸法は、０．２ｍｍだけくぼみ２のそれらより大きい。チップ３をくぼみの中に圧入している間、振動がツール４又は基板基板１に加えられる。その後、ハンダは、例えば、冷たい空気の流れによって、融点以下まで冷却される。それによって、ハンダが固まり、くぼみ中のチップ３を固定する。チップは、先行して、吸引カップに０．１ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇの過剰な圧力を加えることによって、真空吸引カップから真空の発生源を切断することによって解放される。
チップ３が圧入されるくぼみは、回路基板１の表面上だけでなく、パッケージの表面上又はハイブリッド集積回路のベース上に形成する。
提案した方法の実際的な応用は、基板をゆがめる可能性を除去し、チップ取付けプロセスにおいて、高い製造性と精度を達成することができる。さらに、連続的な製品の中で用いるとき、提案した方法によって、チップ面が回路基板面と同一平面上にあり、それによって、接続リードができるだけ短かくなり、それゆえに、リードの擬似インダクタンスが最小になるように、くぼみにチップを自動的に取付けることができる。そして、接続リード用に金ワイヤーを一般に用いるので、該方法によって、貴金属を節約することができる。
本発明のいくらかの好ましい実施形態を前述の説明の中で開示したけれども、本発明の精神と範囲から逸脱しない範囲内でいろいろな修正と改良を加えることができることは、理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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