(57)【要約】【課題】電子部品である所定個所に配置された複数個の半導体チップを装着した基板が電子部品圧着手段を用いて、隙間なく且つ均等な圧力で各別に電子部品の天面を効率良く圧着して、圧着時の諸問題を効率良く解決する、電子部品のボンディング方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】電子部品のボンディング装置において、押圧機構３・加圧均等機構４を備えた電子部品圧着手段１を設けたことを特徴とする。なお、圧着手段１を用いて、複数個の該チップ２の天面をその高さに対応して押圧した状態で複数個の該チップ２と基板５とを効率良く圧着すると共に、圧着手段１にて複数個の該チップ２天面を各別に隙間なく且つ均等に効率良く圧着できるので、複数個の該チップ２と基板５との圧着時における諸問題を効率良く解決する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品圧着手段を搭載している電子部品のボンディング装置を用いて、半導体基板の所定個所に配置された電子部品である複数個の半導体チップを前記圧着手段にて前記基板上に圧着する電子部品のボンディング方法であって、
前記した電子部品圧着手段において、
前記した所定個所に配置された複数個の該チップ天面の高さに対応して、隙間なく且つ均等な圧力で各別に該チップを圧着することを特徴とする電子部品のボンディング方法。
【請求項２】
前記した請求項１に記載の電子部品圧着手段において、複数個の該チップ天面と前記した圧着手段の該チップ側圧着面との間に電子部品保護用のフィルムを供給して、当該フィルムを介して該チップ天面を圧着することを特徴とする電子部品のボンディング方法。
【請求項３】
半導体基板の所定個所に配置された電子部品である複数個の半導体チップを電子部品圧着手段にて前記基板上に圧着する電子部品のボンディング装置であって、
前記した電子部品圧着手段において、
前記した所定個所に配置された複数個の該チップ天面の高さに対応して各別に該チップ天面を押圧する該チップ用押圧機構と、前記押圧機構に隙間なく且つ均等な圧力を加える加圧均等機構とを含むことを特徴とする電子部品のボンディング装置。
【請求項４】
前記した請求項３に記載の電子部品圧着手段において、複数個の該チップ天面と前記した圧着手段の該チップ側圧着面との間に電子部品保護用のフィルムを供給する当該フィルム供給機構を含むことを特徴とする電子部品のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定個所に配置された複数個の電子部品（半導体チップ）の装着された基板を電子部品圧着手段にて圧着する、電子部品のボンディング方法及び装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数個の電子部品（半導体チップ）をバンプを介して一体に装着した基板（フリップチップ基板）を一括して圧着することが行われている。
【０００３】
即ち、複数個の半導体チップをバンプ（接続電極）を介して所定箇所に仮接合された基板を、従来における圧着装置及び圧着方法である、所定温度に加熱された複数個の圧着ツールで一個の該チップの天面に弾性体を介して、複数個の電子部品（該チップ）を本圧着するフェイスダウン方式について記述されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３２４８２１号公報（第３頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の基板の大型化・薄型化や電子部品（半導体チップ）の極小化・極薄化や一枚の基板上に複数個の電子部品をマトリクス状に配置して一括圧着することからも、従来における圧着装置及び圧着方法においては、以下のような圧着時における諸問題が発生すると考えられる。
第一に、電子部品の高さに対応して弾性体を介して複数個の圧着ツールを所定温度に加熱することはできたとしても、電子部品と基板とを本圧着にするのに必要な所定温度にまで複数個の電子部品を満遍なく且つ均等に加熱することが困難であり、さらには、個別に加熱制御することは困難である。
第二に、一個の電子部品の天面を複数個の圧着ツールで本圧着することは、フェイスダウン方式によるフリップチップ基板であれば、実施可能であるかもしれないが、フェイスアップ方式である、例えば、電子部品天面と基板とをワイヤとで電気的に接続するような基板に電子部品を本圧着するのには、非常に電子部品天面を局部的に圧着ツールにて加圧することになるので、該チップの損傷や欠け等の電子部部品不良が発生する。
第三に、弾性体を介して、複数個の電子部品を各別に押圧することはできたとしても、電子部品の微妙な高さ位置の違いを従来の圧着装置では、弾性体のみで電子部品を個別に荷重制御することは、非常に困難であると考えられる。
第四に、近年におけるマトリクス状に配置された電子部品を装着された一枚の基板に対して、従来の圧着装置で本圧着するのには、一個の電子部品に対して複数個の圧着ツールを必要となり、基板全体における電子部品には大量の圧着ツール及び弾性体を必要とする、また、その圧着ツールや弾性体における圧着部品において、個々の電子部品の天面形状より小さく微細加工して、大量に製作する必要があるので、圧着部品のメンテナンスが非常に困難であると共に、例えば、個々の電子部品における荷重制御状況を各別に把握して電子部品毎に個別に荷重制御することは、従来の圧着装置では非常に困難であると考えられる。
【０００６】
従って、本発明は、電子部品である所定個所に配置された複数個の半導体チップを装着した基板が電子部品圧着手段を用いて、隙間なく且つ均等な圧力で各別に電子部品の天面を効率良く圧着して、圧着時の諸問題を効率良く解決する、電子部品のボンディング方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を解決するために本発明に電子部品のボンディング方法は、電子部品圧着手段を搭載している電子部品のボンディング装置を用いて、半導体基板の所定個所に配置された電子部品である複数個の半導体チップを前記圧着手段にて前記基板上に圧着する電子部品のボンディング方法であって、前記した電子部品圧着手段において、前記した所定個所に配置された複数個の該チップ天面の高さに対応して、隙間なく且つ均等な圧力で各別に該チップを圧着することを特徴とする。
【０００８】
また、前記技術的課題を解決するために本発明に電子部品のボンディング方法は、前記した請求項１に記載の電子部品圧着手段において、複数個の該チップ天面と前記した圧着手段の該チップ側圧着面との間に電子部品保護用のフィルムを供給して、当該フィルムを介して該チップ天面を圧着することを特徴とする。
【０００９】
また、前記技術的課題を解決するために本発明に電子部品のボンディング装置は、半導体基板の所定個所に配置された電子部品である複数個の半導体チップを電子部品圧着手段にて前記基板上に圧着する電子部品のボンディング装置であって、前記した電子部品圧着手段において、前記した所定個所に配置された複数個の該チップ天面の高さに対応して各別に該チップ天面を押圧する該チップ用押圧機構と、前記押圧機構に隙間なく且つ均等な圧力を加える加圧均等機構とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、前記技術的課題を解決するために本発明に電子部品のボンディング装置は、前記した請求項３に記載の電子部品圧着手段において、複数個の該チップ天面と前記した圧着手段の該チップ側圧着面との間に電子部品保護用のフィルムを供給する当該フィルム供給機構を含むことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
即ち、基本的に、電子部品のボンディング装置において、押圧機構・加圧均等機構を備えた電子部品圧着手段を設けたことを特徴とする。
また、前記した電子部品圧着手段において、押圧機構と電子部品の天面との間に電子部品保護用のフィルムを供給する該フィルム供給機構をさらに設けたことを特徴とする。
なお、前記した電子部品圧着手段を用いて、複数個の半導体チップの天面をその高さに対応して押圧した状態で複数個の半導体チップと基板とを圧着する。
また、前記した電子部品圧着手段にて前記した複数個の半導体チップ天面を各別に隙間なく且つ均等に圧着することができるので、前記した複数個の半導体チップと基板との圧着時における諸問題を効率良く解決する。
従って、電子部品である所定個所に配置された複数個の半導体チップを装着した基板が電子部品圧着手段を用いて、隙間なく且つ均等な圧力で各別に電子部品の天面を効率良く圧着して、圧着時の諸問題を効率良く解決する、電子部品のボンディング方法及びその装置を提供することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図１乃至図３に基づいて、説明する。
なお、図１乃至図２は、本発明に係るボンディング装置要部を示している。
また、図３は、本発明に用いる基板を示した図である。
【００１２】
即ち、本発明に係るボンディング装置において、図１に示すように、電子部品圧着手段１とその圧着手段１にて該チップ２と基板５とを圧着（本圧着）する圧着ステージ７とを設けていると共に、その圧着手段１には、該チップ２天面の高さに対応して各別に該チップ２天面を押圧する該チップ用押圧機構３と、その押圧機構３を各別に隙間なく且つ均等な圧力を加える加圧均等機構４とを設けて構成されている。
【００１３】
また、本実施例で用いる基板５は、図１に示すように、例えば、前記基板５上の所定個所に配置された複数個の該チップ２と、基板５側と該チップ２とを電気的に接続するバンプ６（接続電極）とから少なくとも構成されている。
従って、バンプ６を介して基板５上に複数個の該チップ２を一体に装着されたフリップチップ基板８（以下、ＦＣ基板８と示す。）を完成させるボンディング装置を示しており、フェイスダウン方式により圧着する電子部品圧着手段１を用いて、ＦＣ基板８である製品を完成させることができる。
【００１４】
即ち、電子部品圧着手段１は、前述したように、押圧機構３と加圧均等機構４とを圧着ステージ７天面のほぼ直上部に設けられており、該チップ２の数量・形状・配置等に対応して各別に着脱自在に取付け・取外しをできるように構成されている。
また、押圧機構３は、図１に示すように、複数個の該チップ２天面の高さに対応して各別に押圧する該チップ２天面と当接する押圧先端部材９と、押圧先端部材９を付設可能な押圧棒１０と、押圧棒１０に巻き付けたスプリング等から成る任意の弾性部材１１とが設けられている。
また、加圧均等機構４は、図１に示すように、各別にある押圧機構３に対して凸形状であり凸部分に押圧棒１０を嵌装固定し且つ加圧する加圧部材１２と、一個の加圧部材１２における凸部分の両サイドに備えた水平部分に対して均等な圧力を加える二個の空気圧・油圧・水圧等を駆動源とする任意のシリンダー等の加圧部１３と、加圧部１３を装着固定し且つ押圧機構３を鉛直方向に装着固定し且つ押圧機構３を隙間なく且つ均等な圧力を加える加圧均等部材１４と、加圧均等部材１４を介して空気圧・油圧・水圧等を駆動源として均等な圧力を加える任意のシリンダー等の駆動部１５とが設けられている。
なお、少なくとも押圧先端部材９や圧着ステージ７には、バンプ６を介して該チップ２が基板５上に圧着するために、本実施例においては、熱圧着するために必要な所定温度に加熱する任意の加熱手段を埋設させ構成されている。
【００１５】
また、電子部品圧着手段１にて圧着する本実施例におけるＦＣ基板８の該チップ２の数量・配置については、図３に示すように、例えば、該チップ２装着側を上方向からみた上面図を示しており、任意の形状である一枚の基板５上にバンプ６を介して所定位置に配置された図３における水平方向に三列、垂直方向に三列ずつの四ブロック（図例の右からＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄの四ブロック）が形成されて十二列、つまり、三十六個の該チップ２天面を形成している。
なお、本実施例において、圧着手段１で該チップ２を圧着する順序としては、図３に示すように、例えば、ＦＣ基板８が図３における左側方向から右側方向へ搬送されて供給される場合、まず、各ブロックＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄの垂直方向にある最右段列Ａ１・Ｂ１・Ｃ１・Ｄ１の各三個、つまり十二個の該チップ２を各別に略同時に押圧機構３の押圧先端部材９の部分で圧着し（図１参照）、次に、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２・Ｄ２の十二個の該チップ２を、次に、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３・Ｄ３の十二個の該チップ２を、一枚の基板５を三段階に分けて完全に圧着するように構成されている、このことは、近年における該チップ２を一枚の基板５上に大量に装着することや、そのことで、様々な基板５の数量・配置に対応できるように一枚の基板５上の該チップ２を全て一度に圧着することが困難な場合に、前述のような、基板５全体の水平状態に保持した状態で圧着できるように、効率良く圧着順序を適宜に変更して実施するように構成されている。
【００１６】
従って、前述した基板５上の該チップ２を圧着するのには、まず、ボンディング装置において、該チップ２を装着する該チップ未装着の基板５上に、例えば、ウェーハから切断分離された該チップ２の基板装着側にバンプ６を取付て、基板５上の所定位置に各該チップ２を配置して仮接合する。
次に、この仮接合状態の基板５を圧着ステージ７の所定位置に供給され、予め圧着ステージ７のほぼ直上部に待機した電子部品圧着手段１の押圧機構３における押圧先端部材９や圧着ステージ７が圧着するのに必要な所定温度に加熱されて仮接合状態の基板５や該チップ２やバンプ６も加熱される。
次に、圧着ステージ７に載置された仮接合状態の基板５における各ブロックＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄの各列Ａ１・Ｂ１・Ｃ１・Ｄ１の三個ずつ、つまりは、十二個の該チップ２の天面に対して各別に十二個の押圧先端部材９がほぼ同時に当接する。ここで、押圧先端部材９が該チップ２の天面に当接するまでは、圧着手段１全体が駆動部１５を介して下動するのと同時に、加圧均等部材１４に付設された押圧機構３や加圧部材１２や加圧手段１３も下動する。
また、押圧先端部材９が該チップ２天面に当接するまでは、弾性部材１１に弾性力が作用しない復元状態で押圧棒１０上部に巻き付けられ、且つ、押圧棒１０下部の天面で弾性部材１１載置できる押圧棒１０上部の形状よりも押圧棒１０下部を大きく形成されており、且つ、加圧部材１２の凸部分に弾性部材１１を巻き付けた押圧棒１０上部を貫通させて押圧棒１０を加圧部材１２に嵌装固定するように構成されている。
また、各別の該チップ２に対応した押圧先端部材９の底面と該チップ２天面とは、ほぼ同じ大きさにするか、押圧先端部材９の底面の方が大きく形成されており、圧着ステージ７上で圧着する所定位置に仮接合状態の基板５が順次搬送され供給される（図１及び図３における左側方向から右側方向へＦＣ基板８が供給される）ように構成されている。
【００１７】
次に、図１や図２で示すように、さらに駆動部１５が下動することで、押圧機構３は該チップ２天面に押圧されて、押圧棒１０が上方向に微動して弾性部材１１も弾性力が作用した縮んだ状態となって該チップ２を加熱されたバンプ６が基板５上の所定位置に圧着される。
なお、該チップ２が所定位置の基板５上に完全に圧着される所要時間が経過するまでの間に、各押圧機構３で押圧された各該チップ２を、加圧均等機構４における加圧部材１２と加圧部１３とにより最終的に該チップ２天面と押圧先端部材９底面とに隙間なく且つ均等な圧力を加える、つまりは、個別に該チップ２の高さに対応して個別に荷重制御を実施することができる。
つまりは、加熱制御や荷重制御等における制御機構においては、圧着手段１における任意の各部品に組み込まれており、該チップ２に基板５を圧着する工程時で連続して制御できるように構成されている。
【００１８】
次に、完全に圧着された十二個の該チップ２より駆動部材１５が上動するのと同時に、弾性力が作用した縮んだ状態となった弾性部材１１が復元状態に戻り、押圧機構３が下方向に微動して、完全圧着された十二個の該チップ２天面（各ブロックＡ・Ｂ・Ｃ・Ｄの各列Ａ１・Ｂ１・Ｃ１・Ｄ１の三個ずつ、つまりは、十二個の該チップ２の天面）から各別の十二個の押圧先端部材９底面が離間する。次に、さらに駆動部１５が上動するのと同時に、加圧均等部材１４に付設された押圧機構３や加圧部材１２や加圧手段１３も上動する。
次に、前述したように、次に、Ａ２・Ｂ２・Ｃ２・Ｄ２の十二個の該チップ２を、次に、Ａ３・Ｂ３・Ｃ３・Ｄ３の十二個の該チップ２を、一枚の基板５を三段階に分けて圧着し、つまりは、三十六個の全ての該チップ２が基板５上に完全に圧着された基板５であるＦＣ基板８（製品）が完成される。
次に、製品であるＦＣ基板８を圧着ステージ７より移動して搬出するのと略同時に、仮接合状態の基板５を圧着ステージ７上へ移動して連続して効率良くＦＣ基板８をボンディング装置における圧着手段１にて完成させることができる。
【００１９】
従って、電子部品圧着手段１を用いて、複数個の半導体チップ２の天面をその高さに対応して押圧した状態で複数個の該チップ２と基板５とを効率良く圧着することができると共に、電子部品圧着手段１にて複数個の該チップ２天面を各別に隙間なく且つ均等に効率良く圧着することができるので、複数個の該チップ２と基板５との圧着時における諸問題を効率良く解決することができる。
即ち、電子部品である所定個所に配置された複数個の半導体チップ２を装着した基板５が電子部品圧着手段１を用いて、隙間なく且つ均等な圧力で各別に電子部品の天面を効率良く圧着して、圧着時の諸問題を効率良く解決する、電子部品のボンディング方法及び装置を提供することができる。
【００２０】
なお、本実施例としては、図１で示すボンディング装置の電子部品圧着手段１を用いて、押圧機構３と該チップ２の天面との間に、図示していないが、更に、電子部品保護用のフィルムを供給する該フィルム供給機構を設けて圧着作業を実施してもよい。
この場合は、圧着時の諸問題である電子部品である該チップ２の損傷や欠け等の電子部部品不良をさらに効率良く発生させずに圧着作業を実施できる。
【００２１】
また、他の実施例として、図示していないが、フェイスアップ方式による該チップ２天面と基板５とをワイヤ（接続電極）で電気的に接続するフェイスアップ型基板を本実施例の圧着手段１を用いて圧着作業を実施できて、このときは、電子部品保護用のフィルムを供給する該フィルム供給機構を用いて圧着作業を実施することが好ましい。
なお、このフェイスアップ型基板の該チップ２と基板５とを圧着するのには、基板側と該チップ底面側とに粘着性を有するエポキシ樹脂等からなる任意の接着部材を基板５上に貼り付けて該チップ２を仮接合してから、該チップ２天面と圧着手段１の押圧機構３における押圧先端部材９底面との間に電子部品保護用のフィルムを介して、圧着作業を実施することになる。
この場合は、本実施例と同様に、マトリスク状に配置された該チップ２を基板５上に完全に圧着する所要時間（特に、エポキシ樹脂を硬化させる時間）が、本実施例でのＦＣ基板８におけるバンプ６圧着にかかる所要時間よりも長く圧着する必要があるので、一度の圧着作業で複数個の該チップ（電子部品）天面を隙間なく且つ均等な圧力で各別に効率良く圧着できる、本実施例の圧着手段１を用いれば、より一層、圧着時の諸問題を効率良く解決することができ、さらには、製品の生産性向上にもつながることになる。
また、従来における圧着装置で実施困難であったフェイスアップ方式によるフェイスアップ型基板の圧着作業も効率良く実施することができる。
【００２２】
また、本発明に用いる前述したフェイスダウン方式によるＦＣ基板８やフェイスアップ方式によるフェイスアップ型基板において、基板５自体の形状は、円形や多角形（四角形が好ましい）等の任意の形状で形成されたものでも適宜に実施できるし、その基板５上に装着された該チップ２の数量・形状・配置等も本実施例における図３に示すものに限定されずに、任意に形成された該チップ２を装着された基板５に適宜に選択して実施することができる。
【００２３】
また、本実施例においては、該チップ２を圧着する圧着手段１における押圧機構３の配置については、図１で示すように、各ブロックＡ・ＣにおけるＡ１・Ｃ１を圧着する押圧棒１０の鉛直方向の長さを各ブロックＢ・ＤにおけるＢ１・Ｄ１より短く形成して交互に長さを変更し、且つ、図２で示すように、基板の短辺方向から見たＡ１列の三個の押圧棒１０も交互に長さを変更し実施しているが、圧着手段１の構成要素については、図１及び図２に示されたものに限定されずに適宜に配置・形状・数量・部品・制御等を任意の構成にて実施してもよい。
また、本実施例における加圧部１３や駆動部１５は、任意のシリンダー駆動で説明しているが、空気圧・油圧・水圧等を駆動源として均等な圧力を加える任意のモータ駆動として圧着手段１全体や押圧機構３を上下動するような構成にしてもよい。
【００２４】
また、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、電子部品である所定個所に配置された複数個の半導体チップを装着した基板が電子部品圧着手段を用いて、隙間なく且つ均等な圧力で各別に電子部品の天面を効率良く圧着して、圧着時の諸問題を効率良く解決する、電子部品のボンディング方法及び装置を提供する、優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わるボンディング装置要部を示す概略側面図である。
【図２】図２は、図１に対応する前記装置要部を示す概略平面図である。
【図３】図３は、本発明に用いる基板の例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１  電子部品圧着手段
２  半導体チップ
３  押圧機構
４  加圧均等機構
５  基板
６  バンプ（接続電極）
７  圧着ステージ
８  フリップチップ基板（ＦＣ基板）
９  押圧先端部材
１０  押圧棒
１１  弾性部材
１２  加圧部材
１３  加圧部
１４  加圧均等部材
１５  駆動部
【図１】
2004235411.tif 000003
【図２】
2004235411.tif 000004
【図３】
2004235411.tif 000005