(57)【要約】  【課題】  フリップチップ実装において、位置合わせの精度に悪影響を与えることなく絶縁性樹脂を供給する。  【解決手段】  電極を下向きにした状態のチップ１を接合ツール３が保持して、ステージ５に載置された回路基板２の上方に位置し、チップ１と回路基板２との光学的位置合わせを行い、電極が形成されたチップ１の下面に絶縁性樹脂８を塗布し、その後接合ツール３が下降して回路基板２の実装位置にチップ１を実装することを特徴とするフリップチップ実装方法。【選択図】          図１
2005294296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを回路基板にフェイスボンディングするフリップチップ実装方法で
あって、電極を下向きにした状態のチップを接合ツールが保持しながらステージに載置さ
れた回路基板の上方に位置しているとき、前記チップの下面に絶縁性樹脂を塗布し、その
後前記接合ツールを下降させて前記回路基板の実装位置に前記チップを実装することを特
徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂を塗布する前に前記チップの電極と前記回路基板の電極と
の光学的な位置合わせが行われ、前記絶縁性樹脂が塗布される時点には、前記位置合わせ
が終了した状態であることを特徴とする請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項３】
チップを回路基板にフェイスボンディングするフリップチップ実装装置で
あって、電極を下向きにした状態のチップを保持する接合ツールと、回路基板を載置し保
持するステージと、チップの電極と回路基板の電極との位置合わせを行う光学的な位置合
わせ手段と、絶縁性樹脂を塗布するためのディスペンス用ニードルとを備え、前記接合ツ
ールに保持されたチップが前記ステージに載置された回路基板の上方に位置しているとき
、前記ディスペンス用ニードルが前記チップに対し、下方から絶縁性樹脂を塗布すること
を特徴とするフリップチップ実装装置。
【請求項４】
前記絶縁性樹脂を塗布する前に、前記光学的な位置合わせ手段がチップの
電極と回路基板の電極との位置合わせを行い、前記ディスペンス用ニードルが前記チップ
に対し絶縁性樹脂を供給する時点には、前記チップが前記回路基板の上方に位置合わせさ
れた状態で保持されていることを特徴とする請求項３に記載のフリップチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣチップ等のベアチップを回路基板に実装する場合に、チップの電極と回
路基板の電極とのあいだにバンプを介在させ、これらをフェイスダウン状態で接合するフ
リップチップ実装方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ここで図４、図５、図６および図７に基づいて従来のフリップチップ実装方法を説明す
る。図４はチップの電極にワイヤのボールボンディング工法を利用してバンプを形成する
方法、図５は図４で示す方法でバンプを形成したチップを回路基板にフェイスダウン実装
する方法を示す。
【０００３】
まず図４（ａ）において、キャピラリ２０１に保持された金等の金属から成るワイヤ２
０２の先端に放電作用によりボール２０３を形成し、キャピラリ２０１を矢印アの方向に
移動させることによりボール２０３をチップ２０４の電極２０５に押圧し接合する。この
接合には熱圧着あるいはこれに矢印イの方向に超音波振動を加える方法がある。ここで２
０６はパッシベーション膜と一般に呼ばれ、電極２０５の周辺に形成される絶縁保護皮膜
である。
【０００４】
さらに図４（ｂ）で示すように、ワイヤ２０２と共にキャピラリ２０１を矢印ウの方向
に移動させることによりワイヤ２０２を引きちぎり、電極２０５上にバンプ２０７を形成
する。このようにして形成されたバンプ２０７は台座部２０７Ａと突出部２０７Ｂで構成
された鋲形状を呈する。これを鋲状バンプと称する。
【０００５】
次にこのようにして鋲状バンプ２０７が形成されたチップ２０４の背面を、図５で示す
ように接合ツール１０１で吸着保持し、回路基板２５１の方向（矢印エの方向）に移動さ
せる。これにより図５（ａ）のように鋲状バンプ２０７の突出部２０７Ｂの先端が回路基
板２５１上に形成された電極２５２に当接し、僅かに潰れる。この潰れしろにより、複数
の鋲状バンプ２０７に高さのばらつきがあっても、チップ２０４に形成された全ての鋲状
バンプ２０７の先端を、対応する電極２５２に当接させることが可能となる。
【０００６】
さらに接合部を所定の温度に加熱したうえで、図５（ｂ）で示すように接合ツール１０
１で矢印エの方向に押圧することで鋲状バンプ２０７が大きく変形して潰れ、バンプ２０
７と電極２５２との接合がなされる。またこのとき、回路基板２５１の主面と略平行方向
（矢印オの方向）に超音波振動を発生させる場合もある。またここでは接合直前にレベリ
ング動作を行っているが、この前の工程で、別に設けたレベリング用平板にバンプ先端を
押し付ける場合もある。
【０００７】
次に、チップ上にバンプを形成し回路基板にフェイスダウン接合する他の方法を、図６
および図７に基づいて説明する。まず図６（ａ）で示すように、チップ２０４の電極２０
５が在る方の面にめっき電極用金属膜２０８を形成し、さらに電極２０５の上部空間２１
０を避けて所定の厚さにマスキング層２０９を形成する。
【０００８】
その後図６（ｂ）で示すように、前記めっき電極用金属膜２０８を共通の電極として電
気めっき処理を行い、電極２０５の上部に金属層２１１を形成する。さらに図６（ｃ）で
示すように前記マスキング層２０９とバンプ周辺の不要なめっき電極用金属膜２０８を除
去することにより、金属層２１１によって角柱あるいは円柱形状のバンプを形成する。こ
れをめっきバンプと称する。
【０００９】
次にこのようにしてめっきバンプ２１１が形成されたチップ２０４の背面を、図７（ａ
）で示すように接合ツール１０１で吸着保持し、回路基板２５１の方向（矢印エの方向）
に移動させる。さらに接合部を所定の温度に加熱したうえで、図７（ｂ）で示すように、
接合ツール１０１で矢印エの方向に押圧することでめっきバンプ２１１と電極２５２との
接合がなされる。またこのときも、矢印オの方向に超音波振動を発生させる場合がある。
【００１０】
以上のように金を主成分とする合金からなるバンプを使用した方法の他にも、はんだか
らなるバンプを使用したＣ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｃｏｌｌａｐｓｅ  ｃｈｉｐ  ｃ
ｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）のようなフリップチップ実装方法もあるが、いずれの場合も図８で
示すようにチップ２０４と回路基板２５１との間隙に絶縁性樹脂２６１を充填する方法が
広く用いられている。この絶縁性樹脂２６１は硬化すると、チップ２０４と回路基板２５
１との熱膨係数の差により生じる応力を分散し、バンプやその接合部に応力集中すること
を防ぐ効果があり、他にも接合後のバンプ周囲の空間を無くすことで、酸素を含む空気や
水分の浸入を防ぐ効果がある。
【００１１】
絶縁性樹脂は図９で示すように、チップ２０４の実装後チップ２０４周縁に接近させた
ディスペンス用ニードル２６２から毛細管現象を利用して充填する方法が広く用いられて
きた。しかしながら近年の実装の高密度化に伴って、単位面積あたりのバンプの数が増え
ると共にチップ下面と回路基板との間隔が小さくなってきたので、内部に気泡を残す等充
填が困難になると共に充填に時間がかかるようになってきた。また図１０で示すように、
実装前に回路基板の実装位置に予め絶縁性樹脂を供給しておく方法もあるが、絶縁性樹脂
が所定の範囲からはみ出さないようにするのは困難であった。
【００１２】
そこで近年特許文献１や特許文献２のような方法が工夫されてきた。特許文献１の方法
は図１１で示すような方法である。まず図１１（ａ）のように平板２６３上に絶縁性樹脂
２６１を供給しておき、その上方では接合ツール１０１によりチップ２０４を鋲状バンプ
２０７を下方に向けた状態で保持する。そして図１１（ｂ）のように接合ツール１０１を
下降させ、加圧することで鋲状バンプ２０７のレベリングを行う。次に図１１（ｃ）のよ
うに接合ツール１０１を上昇させると、レベリングに加えて絶縁性樹脂２６１の転写が行
われ、その後実装工程に入る。
【００１３】
また特許文献２は図１２で示すような方法である。まず図１２（ａ）のように電極２０
５を上向きにしておかれたチップ２０４の上面に絶縁性樹脂２６１を供給する。そして図
１２（ｂ）のように先端にボールを形成した金属ワイヤを絶縁性樹脂２６１の上から押圧
しボンディングすることで鋲状バンプ２０７を形成する。その後チップ２０４を反転して
実装する。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２３７２７４号公報（第２頁、図７）
【特許文献２】特開平１１−１１１７５５号公報（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら図１１で示す特許文献１の方法では、実装の位置合わせの段階で、チップ
２０４の電極やバンプを絶縁性樹脂２６１が覆っているので、電極どうしを光学的に撮像
して位置合わせするのに不都合である。したがって、位置合わせしたのちにツールを移動
させ絶縁性樹脂を転写し、再び位置合わせされた実装位置に戻って実装することになるが
、電気的に記憶された位置に戻っても機械的な誤差は免れない。
【００１６】
また、図１２で示す特許文献２の方法では、キャピラリ２６４の先端が絶縁性樹脂２６
１に触れないようにバンプをボンディングする必要があり、それを実現したとしても、前
記したような光学的な撮像を行った場合、バンプの先端を位置の基準として判断せざるを
得ないため、バンプ形状の歪みや位置的誤差が実装のための位置合わせ誤差要素となる。
また、絶縁性樹脂２６１をチップ１０１に供給した後バンプを形成し、さらに反転し位置
合わせしてから実装するため、絶縁性樹脂２６１の硬化までの時間が長くかかり、絶縁性
樹脂２６１の所定の物理特性（粘度等）を維持するのに工夫が必要となる。
【００１７】
本発明は以上述べたような課題を解決すべく創出されたもので、絶縁性樹脂を実装前の
チップに供給しても、光学的な位置合わせの精度に悪影響を与えない絶縁性樹脂の供給方
法と供給装置を提案し、フリップチップ実装において安定した接合品質を得るものである
。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は第１の態様として、チップを回路基板にフェイスボンディングするフリップチ
ップ実装方法であって、電極を下向きにした状態のチップを接合ツールが保持しながらス
テージに載置された回路基板の上方に位置しているとき、前記チップの下面に絶縁性樹脂
を塗布し、その後前記接合ツールを下降させて前記回路基板の実装位置に前記チップを実
装することを特徴とするフリップチップ実装方法を提供する。
【００１９】
また本発明は第２の態様として、前記絶縁性樹脂を塗布する前に前記チップの電極と前
記回路基板の電極との光学的な位置合わせが行われ、前記絶縁性樹脂が塗布される時点に
は、前記位置合わせが終了した状態であることを特徴とする第１の態様として記載のフリ
ップチップ実装方法を提供する。
【００２０】
さらに本発明は第３の態様として、チップを回路基板にフェイスボンディングするフリ
ップチップ実装装置であって、電極を下向きにした状態のチップを保持する接合ツールと
、回路基板を載置し保持するステージと、チップの電極と回路基板の電極との位置合わせ
を行う光学的な位置合わせ手段と、絶縁性樹脂を塗布するためのディスペンス用ニードル
とを備え、前記接合ツールに保持されたチップが前記ステージに載置された回路基板の上
方に位置しているとき、前記ディスペンス用ニードルが前記チップに対し、下方から絶縁
性樹脂を塗布することを特徴とするフリップチップ実装装置を提供する。
【００２１】
加えて本発明は第４の態様として、前記絶縁性樹脂を塗布する前に、前記光学的な位置
合わせ手段がチップの電極と回路基板の電極との位置合わせを行い、前記ディスペンス用
ニードルが前記チップに対し絶縁性樹脂を供給する時点には、前記チップが前記回路基板
の上方に位置合わせされた状態で保持されていることを特徴とする第３の態様として記載
のフリップチップ実装装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、実装後の狭い間隙に絶縁性樹脂を充填しないので、内部に気泡が残留
せず安定した品質が確保できる。さらに絶縁性樹脂供給にかかる時間が短縮でき、実装作
業全体の作業時間が短縮できる。また、絶縁性樹脂をチップ側に供給するので所定の範囲
からはみ出すことがない。
【００２３】
さらに本発明によれば、光学的な位置合わせを行った後に、その位置合わせの結果に影響
することがないように絶縁性樹脂を供給するので、正確な位置合わせによる安定した接合
品質を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
まず本発明に係るフリップチップ実装装置の構成を図１に示す。図１において、１はチ
ップ、２はチップ１が実装されるべき回路基板、３は接合ツール、４は接合ヘッド、５は
ステージ、６は光学的な位置合わせ手段である上下２視野カメラ、７は絶縁性樹脂供給部
である。
【００２５】
ここで、チップ１は接合ツール３に真空吸着作用により保持されている。また回路基板
２はステージ５上に載置され、これも位置ずれしないように吸着保持されている。接合ヘ
ッド４は接合ツール３を下端に備えて上下方向（Ｚ方向）に移動し、制御された荷重でチ
ップ１を回路基板２に押圧することができる。またステージ５は左右方向（Ｘ方向）、前
後方向（Ｙ方向）、回転方向（θ方向）に移動可能であり、チップ１と回路基板２との位
置合わせにおいて位置制御されて駆動する。
【００２６】
上下２視野カメラ６は略水平方向に移動し、実装動作の前にチップ１と回路基板２との
間に移動して、同時に上下方向すなわち上方のチップ１の下面と下方の回路基板２の上面
を撮像し出力する。この映像出力は図示しないモニターで重ね合わせ画像で表示されると
共に、電子的な位置合わせのデータとして使用される。
【００２７】
絶縁性樹脂供給部７も略水平方向に移動し、先端に設けた後述するディスペンス用ニー
ドル７Ａをチップ１の下面に接近あるいは離隔させる。また、この絶縁性樹脂供給部７は
図示しない制御部の指令により予め定められた量の絶縁性樹脂を前記ディスペンス用ニー
ドル７Ａに送出する。
【００２８】
ここで、バンプはチップ１の電極に形成される場合もあるし、回路基板２の電極に形成
される場合もある。また、前述した位置合わせに用られる画像の要素としては、チップ１
の下面と回路基板２の実装面に形成されている電極パッド若しくは回路パターンの他の特
徴点、あるいはこれらの面に位置合わせの目的で形成された位置決め用パッドがある。
【００２９】
次に図１、図２および図３に基づいて本発明に係るフリップチップ実装の動作を説明す
る。まず図１で示すようにチップ１が電極の在る面を下向きにして接合ツール３に吸着保
持され、これと共に回路基板２がステージ５に載置され吸着保持される。この吸着保持の
のち接合ヘッド４はチップ１と回路基板２とを上下に離隔させた状態で静止する。
【００３０】
次に上下２視野カメラ６が移動してその撮像部をチップ１と回路基板２との間隙に挿入
し、チップ１の下面と回路基板２の実装面とを同時に撮像する。そしてこの画像データに
基づいたステージ５の水平方向の駆動により位置合わせが行われる。このとき、ステージ
５の上面と接合ヘッド４の移動軸との角度調整は予め行ってある。
【００３１】
このようにして位置合わせが終了すると上下２視野カメラ６が退避し、次に絶縁性樹脂
供給部７が異動して先端部のディスペンス用ニードル７Ａをチップ１の下面に接近させる
。さらに絶縁性樹脂供給部７は制御部からの指令により絶縁性樹脂８をディスペンス用ニ
ードル７Ａに送出する。
【００３２】
送出された絶縁性樹脂８は図２（ａ）で示すようにディスペンス用ニードル７Ａの先端
から吐出する。吐出した絶縁性樹脂８は自身の粘性と表面張力により下方へ流出すること
なくチップ１の下面に接触し、接触後はこの下面に濡れ広がる。絶縁性樹脂供給部７は絶
縁性樹脂８の供給が所定量に達したところで送出を停止し、この位置から退避する。
【００３３】
絶縁性樹脂供給部７が退避したあとは図２（ｂ）で示すようにチップ１の下面には絶縁
性樹脂が供給された状態となり、そのまま速やかに実装動作に入る。実装は所定の温度に
なるよう熱を与えチップ１を回路基板に押圧する熱圧着、接合ツール３あるいはステージ
５を超音波振動させる超音波接合、あるいはこれらの組み合わせによる。
【００３４】
このように、位置合わせを行った後は接合ツール３およびステージ５の静止状態を維持
したまま実装動作に入るので、駆動系のバックラッシ等に起因する位置決めの機械的誤差
を回避して実装を実行する。また絶縁性樹脂８の塗布に際して、図３（ａ）に示すように
ディスペンス用ニードルの先端を上面に向けて斜めに開口したり、図３（ｂ）のように受
け皿状の開口部を設けたり、あるいは図３（ｃ）のようにディスペンス用ニードルの先端
は封止し先端近傍の上面を開口したり、ディスペンス用ニードル７Ａの吐出口形状は絶縁
性樹脂８の物理特性に合わせて最適となるように決定する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の１実施形態の実装装置を示す側面図
【図２】本発明の１実施形態の実装方法を示す側面図
【図３】本発明の実施形態を示す斜視図
【図４】従来の技術を示す模式図
【図５】従来の技術を示す模式図
【図６】従来の技術を示す模式図
【図７】従来の技術を示す模式図
【図８】従来の技術を示す模式図
【図９】従来の技術を示す模式図
【図１０】従来の技術を示す模式図
【図１１】従来の技術を示す模式図
【図１２】従来の技術を示す模式図
【符号の説明】
【００３６】
１  チップ
２  回路基板
３  接合ツール
４  接合ヘッド
５  ステージ
６  上下２視野カメラ
７  絶縁性樹脂供給部
７Ａ  ディスペンス用ニードル
８  絶縁性樹脂
【図１】
2005294296.tif 000003
【図２】
2005294296.tif 000004
【図３】
2005294296.tif 000005
【図４】
2005294296.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005294296.tif 000009
【図８】
2005294296.tif 000010
【図９】
2005294296.tif 000011
【図１０】
2005294296.tif 000012
【図１１】
2005294296.tif 000013
【図１２】
2005294296.tif 000014