JP2000516042A - 半導体チップの取付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 くぼみ（２）を実装面の中に形成し、チップ（３）の寸法を越える寸法を有することが、本方法の本質である。チップ（３）は、ツール（４）として示す把持部材で把持されている。そのツール（４）は、平らな端とツール端の方へラッパ状に広がる毛細管の穴（５）とを有し、くぼみ（２）より上を向いている。くぼみ（２）にチップ（３）をプレスする前に、バインダー（６）の所定量をそこに配置する。チップ（３）を実装面に押し込むならば、チップ（３）は、外形を越えて延在するツール（４）の平らな端の部分までバインダー（６）の中にプレスされる。プレス・イン手順は、チップ（３）の表面がくぼみ（２）を形成した表面と一致すると直ちに終了して、その後、把持ツールは開放される。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体チップの取付け方法技術分野 本発明は、一般に、電子工学に関し、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にプレスさ 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にプレスするとき、プレスが終了する瞬間を決定する ことは難しく、チップ表面が回路基板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 ップは実装面のくぼみにプレスすると、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プレスされる。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プレスす 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の部分が実装面に押し込まれるま で前記バインダーにプレスされ、チップとくぼみ表面との間に閉じ込められた空 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、チップのプレス・インの瞬間 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 の過剰な圧力は、ツールからチップを解放して、真空の発生源の切断する間の時 間の経過の中で、ツールの毛細管の穴に加えられる。 チップのプレス・インの手順は、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 。 チップのプレス・イン手順は、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込むことによって、あるいはツールに堅く結 合したツール把持部材の１部分を押し込むことによって終わる。 チップのプレス・インに先立って、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プレス・イ ン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電導性のと 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プレス・インの瞬 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 剰な圧力を加えて、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込むことによってチップのプ レス・イン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、プレス・イン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込む瞬間にプレス ・イン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妨げる構 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３２ ５アー−５（３Π３２５Ａ−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る平らな端を 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がその中にプレスされる。それは、ツール ４の平らな端の部分がくぼみ２を形成する表面に押し込むことによる。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 くぼみにプレスしている間、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、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に先立っ て、吸引カップに０．１ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇの過剰な圧力を加える。 チップ３をプレスするくぼみは、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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．くぼみ（２）を実装面の中に形成し、チップ（３）は、その中心部分に平ら な端と毛細管の穴（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 るまで前記くぼみにプレスされ、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）にチ ップ（３）をプレスすることに先立って前記くぼみの中にバインダー（６）の所 定量を配置し、チップ（３）の外形を越えて延在するツールの平らな端の部分が 実装面に押し込まれるまで、チップ（３）が前記バインダー（６）にプレスされ るので、チップ（３）とくぼみ（２）の表面との間で閉じ込められた空間が部分 的又は完全にバインダー（６）で満たされることを特徴とする半導体チップの取 付け方法。 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。 ３．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 る請求項１記載の半導体チップの取付け方法。 ４．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。 ５．チップ（３）をくぼみ（２）にプレスしている間、振動は、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加えるこ 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。 ６．真空吸引カップを把持ツール（４）として用い、前記把持ツールは、真空吸 引カップから真空の発生源の接続を遮断することによって開放することに先立っ て真空吸引カップに０．１ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇの過剰な圧力を加えること を特徴とする請求項１,請求項２,請求項３,請求項４,又は請求項５記載の半導体 チップの取付け方法。 ７．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）は１μｍ〜５００μｍだけくぼみ（２）の限 度を越えて、その平らな端で延在することを特徴とする請求項１,請求項２,請求 項３,請求項４，又は請求項５記載の半導体チップの取付け方法。 ８．チップ（３）をプレス・インしている間、ツール（４）の平らな端の部分は 、くぼみ（２）を形成し、その領域上にトポロジー的な金属被覆パターン（７） のない表面に押し込むことを特徴とする請求項１,請求項２,請求項３,請求項４, 又は請求項５記載の半導体チップの取付け方法。