(57)【要約】【課題】  半導体チップを基板に自己組織的に実装させる際に、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能な嵌合構造を提供することを課題とする。【解決手段】  半導体チップ１０の形状を中心軸が傾斜した逆錐状とし、基板４０には半導体チップ１０の形状に対して相補的な凹部３０を形成することにより、半導体チップ１０は、半導体チップの頂点１３と凹部３０の頂点３１とが一致する方向に回転して基板４０に実装される。【選択図】図１
2006140253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップと、
該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板と
を有することを特徴とする半導体チップと基板との嵌合構造。
【請求項２】
前記半導体チップの上面、および該上面と平行な断面は真円であることを特徴とする請求項１記載の半導体チップと基板との嵌合構造。
【請求項３】
前記半導体チップは、発光素子であることを特徴とする請求項１記載の半導体チップと基板との嵌合構造。
【請求項４】
中心軸が傾斜した逆錐台形の半導体チップと、
該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板と
を有することを特徴とする半導体チップと基板との嵌合構造。
【請求項５】
中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップを、該半導体チップに対して相補的な凹部が形成された基板に実装させるための半導体チップ実装方法であって、
前記半導体チップが分散された所定の液体を前記基板の上部に搬送する工程と、
回転を伴わせながら前記半導体チップを前記凹部に沈降させる工程と
を有することを特徴とする半導体チップの実装方法。
【請求項６】
前記半導体チップの沈降が完了するまでの間、前記基板に物理的外力を加える工程を有することを特徴とする請求項５記載の半導体チップ実装方法。
【請求項７】
中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップと、
該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板と
を有することを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップと基板との嵌合構造に関するもので、より詳しくは、自己組織的な実装であっても、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能な半導体チップと基板との嵌合構造、半導体チップの実装方法、及び本発明に係る半導体チップと基板との嵌合構造を用いた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の電子機器等においては、素子、半導体チップ、さらにはそれらをプラスチックのような絶縁体に埋め込んだ部品を基板上に多数配置することにより構成されたものが広く用いられている。例えば、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）のように単体のＬＥＤパッケージを基板上に多数配置して画像表示装置とすることが行われている。
【０００３】
基板に半導体チップ等を配置する方法としては、フリップチップボンディング法が知られている。フリップチップボンディング法とは、引き出しリードを無くした半導体チップそのものを基板上に実装する方法である。しかしながら、この方法は、基板に実装された半導体チップが基盤上の突起となるため、半導体チップの実装位置に大きな間隔が必要であり、回路の微細化に限界がある。また、この方法は、一つ一つの半導体チップを個別に基板に実装するため、実装作業が極めて煩雑である。
【０００４】
回路の微細化を可能とし、基板上に半導体チップ等を迅速に配置する技術は従来までに多く提案されており、例えば、基板に凹部を形成し、その凹部に嵌合する部品を基板に実装する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法は、部品を含んだ流体を基板上に搬送し、凹部と部品とに備えた嵌合構造により、部品を基板に自己組織的に実装させる方法である。また、この方法によると、部品の形状を上下面のうち小さい方の面を基底とする截頭ピラミッド形状の６面体とし、部品が凹部にリフトオフし易い構成としている。
【０００５】
部品を基板に自己組織的に実装させる他の提案としては、素子の底部と、基板上の素子の実装位置とに磁性体膜を形成し、磁性体間の磁力を用いて、素子を基板に確実且つ精度良く実装する方法が提案されている（特許文献２参照）。また、この方法によると、素子と、基板に形成された凹部との嵌合構造を円柱、矩形柱、六角柱、楕円柱、多角柱とすることにより、素子を凹部に自己選択的に実装することが可能であるとしている。
【０００６】
また、嵌合構造に関するその他の提案としては、光素子が固着された部品と、光導波シートに形成された凹部との嵌合構造を円錐、角錐とする方法が提案されている（特許文献３参照）。この方法によると、部品の側面にハーフミラーを用いて反射、屈折面とすることで、どの方向からの光であっても、部品に固着された光素子に光を入力させることが可能であるとしている。
【０００７】
以上のように、部品を基板に自己組織的に実装する場合において、実装歩留まりを向上させるためには、基板に形成された凹部の開口部を凹部の基底よりも大きくすることが有効である。また、部品がどの凹部に実装されるかという自己選択性を備えるには、部品と、凹部との嵌合構造を様々に変更することが有効である。
【特許文献１】特開平９−１２０９４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２１６０５２号公報
【特許文献３】特開２００３−５７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術においては、部品の実装歩留まりを低下させないために、基板に形成された凹部と、実装される部品との嵌合構造を、部品の上面方向から見て左右対称、および部品の側面方向から見て左右対称としていた。このような構造であると、部品の実装方向が一方向に定まらないため、部品がどの方向に実装されても機能するように部品の内部構造を工夫する必要があった。なお、基板に形成された凹部と、実装される部品との嵌合構造を、部品の上面方向から見て左右非対称とすれば、部品の実装方向を一方向に定めることが容易に可能となるが、そのようにした場合は、部品の実装歩留まりが著しく低下する。
【０００９】
したがって、本発明は、所定の形状をした半導体チップを、半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板に自己組織的に実装させる場合において、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能な半導体チップと基板との嵌合構造、半導体チップの実装方法、及び本発明に係る半導体チップと基板との嵌合構造を用いた電子装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体チップと基板との嵌合構造は、中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップと、該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板とを有することを特徴とする。このような構造とすることで、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【００１１】
前記半導体チップの上面、および該上面と平行な断面は真円であるとすることができる。このようにすることで、半導体チップを凹部に取付ける際に、半導体チップを最も円滑に回転させることが可能となる。
【００１２】
また、上記構成において、前記半導体チップは、発光素子であるとすることができる。このようにすることで、発光素子の実装方向を考慮した画像表示装置の組み立てが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体チップと基板との嵌合構造は、中心軸が傾斜した逆錐台形の半導体チップと、該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板とを有することを特徴とする。このような構造とすることで、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の半導体チップの実装方法は、中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップを、該半導体チップに対して相補的な凹部が形成された基板に実装させるための半導体チップ実装方法であって、前記半導体チップが分散された所定の液体を前記基板の上部に搬送する工程と、回転を伴わせながら前記半導体チップを前記凹部に沈降させる工程とを有することを特徴とする。このような実装方法とすることで、半導体チップを自己組織的に実装させる場合であっても、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【００１５】
また、上記実装方法において、前記半導体チップの沈降が完了するまでの間、前記基板に物理的外力を加える工程を有するとすることができる。このようにすることによって、前記半導体チップの回転を促進させることが可能となる。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明の電子装置は、中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップと、該半導体チップの形状に対して相補的な凹部が形成された基板とを有することを特徴とする。このような構造とすることで、半導体チップを自己組織的に基板に実装した電子装置であっても、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体チップと基板との嵌合構造によると、基板に実装される半導体チップと、基板に形成された凹部との嵌合構造を、中心軸が傾斜した逆錐状とすることで、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。また、半導体チップを発光素子とすれば、発光素子の実装方向を考慮した画像表示装置の組み立てが可能となる。
【００１８】
また、本発明の半導体チップと基板との嵌合構造によると、基板に実装される半導体チップと、基板に形成された凹部との嵌合構造を、中心軸が傾斜した逆錐台形とすることで、半導体チップの実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の半導体チップの実装方法によると、半導体チップを自己組織的に実装させる場合であっても、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。また、半導体チップの実装が完了するまでの間、基板に物理的外力を加えることで、半導体チップの回転を促進させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の電子装置によると、基板に実装される半導体チップと、基板に形成された凹部との嵌合構造を、中心軸が傾斜した逆錐状とすることで、半導体チップを自己組織的に基板に実装した電子装置であっても、半導体チップが基板に実装される方向を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態における、半導体チップと基板との嵌合構造を示す概略説明図である。本実施形態が示す嵌合構造は、中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップ１０と、半導体チップ１０に対して相補的な凹部３０が形成された基板４０との嵌合構造である。
【００２３】
図２に、半導体チップ１０の斜視図を示す。半導体チップ１０は、回路面１１と、チップ円錐側面１２と、チップ円錐頂点１３とを備える逆錐状に形成された半導体チップである。このように、半導体チップ１０を逆錐状とすることにより、半導体チップ１０の実装歩留まりを比較的高くすることが可能となっている。
【００２４】
図３に、半導体チップ１０の上面図を示す。回路面１１は、基板に実装された際に、基板の回路面と同一平面内となる面であり、本実施形態においては真円である。回路面１１を真円とすれば、回路面１１と平行な断面の形状が全て真円となるとともに、半導体チップ１０を凹部３０に取付ける際に、半導体チップ１０を最も円滑に回転させることが可能となる。なお、回路面１１を使用の条件に応じて楕円もしくは多角形としても良い。
【００２５】
図４に、半導体チップ１０の側面図を示す。円錐の頂点であるチップ円錐頂点１３と、回路面１１の中心である回路面中心点１４とを結んだチップ円錐中心線１５は、回路面１１となす角が９０度以外である。このように、チップ円錐中心線１５の回路面１１となす角を９０度以外とすることで、半導体チップ１０の実装方向を制御することが可能となっている。また、チップ円錐側面１２は、半導体チップ１０が基板４０に実装される際に、凹部３０の内壁と接する面である。
【００２６】
基板４０は、半導体チップ１０の形状に対して相補的な凹部３０が形成された基板であり、半導体チップ１０が凹部３０に取付けられることにより、所定の機能を備える電子装置となる基板である。
【００２７】
以下に、半導体チップ１０を基板４０に自己組織的に実装するための方法を説明する。
【００２８】
まず最初に、半導体チップ１０が高濃度で分散している所定の流体を基板４０の実装面上に搬送して、半導体チップ１０を凹部３０に沈降させる。なお、半導体チップ１０を分散させる流体は、水もしくはアルコール水溶液を用いることができるが、半導体チップ１０と基板４０との電気的接続を阻害せず且つ半導体チップ１０の凹部３０への沈降を円滑に行えるものであれば、その他のものであっても良い。
【００２９】
半導体チップ１０が凹部３０の上部に位置した際の、チップ円錐頂点位置２０と凹部円錐頂点位置３１との位置関係は、例えば、図７に示すように、およそ１８０度ずれているとする。なお、チップ円錐頂点位置２０はチップ円錐頂点１３の回路面１１への射影であり、凹部円錐頂点位置３１は凹部３０が形成する円錐の頂点である。
【００３０】
半導体チップ１０が凹部３０に入り込んだ後、図５に示すように、チップ円錐側面１２と凹部３０の内壁との接触により、半導体チップ１０は回転しながら沈降する。この際、基板４０に振動等の物理的外力を加えれば、半導体チップ１０の回転を促進させることが可能となる。図５を半導体チップ１０の上側から見た様子を図８に示す。半導体チップ１０は、チップ円錐頂点位置２０と凹部円錐頂点位置３１とが一致する方向に回転している。
【００３１】
半導体チップ１０の回転を伴う沈降が進行すると、図６に示すように、半導体チップ１０は凹部３０に完全に収納され、半導体チップ１０の基板４０への実装が完了する。図６を半導体チップ１０の上側から見た様子を図９に示す。チップ円錐位置２０と凹部円錐頂点位置３１とが一致し、半導体チップ１０が方向性を伴って基板４０に実装されたことが分かる。
【００３２】
以上のように、中心軸が傾斜した逆錐状の半導体チップ１０を所定の流体中に分散して、半導体チップ１０の形状に対して相補的な凹部３０に回転させながら沈降させることにより、自己組織的な実装であっても、半導体チップ１０が基板４０に実装される方向を制御することが可能となる。したがって、半導体チップ１０を自己組織的に基板４０に実装した電子装置であっても、半導体チップ１０が基板４０に実装される方向を制御することが可能となる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を説明した。なお本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各構成要素を適宜変更可能である。
【００３４】
例えば、半導体チップ１０と基板４０との嵌合構造は、図１に示したような鋭利な頂点を備える逆錐状でなくとも良く、頂点が丸みを備えたものであっても良い。また、半導体チップ１０を発光素子とすれば、発光素子の実装方向を考慮した画像表示装置の組み立てが可能となる。また、本発明に係る半導体チップと基板との嵌合構造は、図１０に示すような半導体チップと基板とを用いた嵌合構造であっても良い。
【００３５】
図１０に、本実施形態における別の嵌合構造の概略説明図を示す。本実施例が示す嵌合構造は、中心軸が傾斜した逆錐台形の半導体チップ５０と、半導体チップ５０に対して相補的な凹部７０が形成された基板６０との嵌合構造である。
【００３６】
図１１に、半導体チップ５０の斜視図を示す。半導体チップ５０は、回路面５４と、チップ側面５２と、チップ底面５６とを備える逆錐台形に形成された半導体チップである。このように、半導体チップ５０を逆錐台形とすることで、半導体チップ５０の実装歩留まりを比較的高くすることが可能となっている。
【００３７】
図１２に、半導体チップ５０の上面図を示す。回路面５１は、基板に実装された際に、基板の回路面と同一平面内となる面であり、本実施例においては真円である。回路面５１を真円とすれば、回路面５１と平行な断面の形状が全て真円となるとともに、半導体チップ５０を凹部７０に取付ける際に、半導体チップ５０を最も円滑に回転させることが可能となる。なお、回路面５１を使用の条件に応じて楕円もしくは多角形としても良い。
【００３８】
図１３に、半導体チップ５０の側面図を示す。チップ底面５６の中心であるチップ底面中心点５３と、回路面５１の中心である回路面中心点５４とを結んだチップ中心線５５は、回路面５１となす角が９０度以外である。また、チップ側面５２は、半導体チップ５０が基板６０に実装される際に、凹部７０の内壁と接する面である。また、チップ底面５６は、半導体チップ５０が基板６０に実装された際に、凹部７０の底面と接する面であり、本実施例においては回路面５１と同様に真円である。
【００３９】
基板６０は、半導体チップ５０の形状に対して相補的な凹部６１が形成された回路基板であり、半導体チップ５０が凹部７０に実装されることにより、所定の機能を備える電子回路装置となるものである。
【００４０】
以上のように、半導体チップ５０と基板６０との嵌合構造を中心軸が傾斜した逆錐台形とした場合も、上述の逆錐状の場合と同様に、半導体チップ５０の実装歩留まりを低下させることなく、半導体チップ５０が基板６０に実装される方向を制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の実施の形態における半導体チップの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における半導体チップの上面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体チップの側面図である。
【図５】半導体チップが基板に実装される様子を示した概略説明図である。
【図６】半導体チップが基板に実装された様子を示した図５から続く概略説明図である。
【図７】半導体チップが基板に実装される様子を示した図６から続く概略説明図である。
【図８】図５の上面図である。
【図９】図６の上面図である。
【図１０】本実施形態の別の嵌合構造を示す概略説明図である。
【図１１】逆錐台形の半導体チップの斜視図である。
【図１２】逆錐台形の半導体チップの上面図である
【図１３】逆錐台形の半導体チップの側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０...半導体チップ
１１...回路面
１２...チップ円錐側面
１３...チップ円錐頂点
１４...回転面中心点
１５...チップ円錐中心線
２０...チップ円錐頂点位置
３０...凹部
３１...凹部円錐頂点位置
４０...基板
５０...半導体チップ
５１...回路面
５２...チップ側面
５３...チップ底面中心点
５４...回路面中心点
５５...チップ中心線
５６...チップ底面
６０...基板
７０...凹部
【図１】
2006140253.tif 000003
【図２】
2006140253.tif 000004
【図３】
2006140253.tif 000005
【図４】
2006140253.tif 000006
【図５】
2006140253.tif 000007
【図６】
2006140253.tif 000008
【図７】
2006140253.tif 000009
【図８】
2006140253.tif 000010
【図９】
2006140253.tif 000011
【図１０】
2006140253.tif 000012
【図１１】
2006140253.tif 000013
【図１２】
2006140253.tif 000014
【図１３】
2006140253.tif 000015