JPH04130636A

JPH04130636A - チップのボンディング装置及びその方法

Info

Publication number: JPH04130636A
Application number: JP2252501A
Authority: JP
Inventors: Satoru Imai; 了今井; Shigekazu Hirano; 平野　茂和; Yasutoshi Kitazawa; 北沢　安敏; Toshiaki Suketa; 助田　俊明; Yoshiaki Maruyama; 嘉昭丸山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1992-05-01
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JP2833184B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕特にＣＯＧにおけるチップのボンディング装置及びその
方法に関し、チップの位置ずれや接着剤の多寡が起こらなもようにす
ることを目的とし、上面に基板を吸着保持してＸＹθ方向に移動する基板支
持台と、熱硬化性樹脂からなる接着剤を液面制御可能に
貯留して前後に移動する接着剤供給器と、基板支持台と
接着剤供給器の上方に配設され、かつ下端部にチップの
裏面を吸着保持して歩進的に上下動するチップ保持手段
を有し、前記チップ保持手段は、基板の上にチップが実
装される際、チップの表面を接着剤に浸漬して接着剤層
を形成させるものであり、かつ接着剤層が基板の所定の
位置近傍に当接されながら基板が位置決めされたあと、
チップを基板に押圧するものであるようにボンディング
装置を構成し、また、前記のチップ保持手段が、直下に
移動された前記の接着剤供給器の上面に降下して、保持
しているチップの表面を接着剤に浸漬して接着剤層を形
成させたあと上昇し、次いで、前記チップ保持手段が、
真下に移動された前記の基板支持台に保持されている基
板の所定の位置近傍に降下して、接着剤層を基板に当接
させ、次いで、前記基板支持台が微動して基板を所定の
位置に位置決めさせ、次いで、前記チップ保持手段が微
動してチップを基板に押圧させるようにボンディング方
法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、チップのボンディング装置とそれの方法に係
わり、特にＣＯＧにおいて、接着剤の付着量とチップが
基板に実装される際の押圧速度を制御して、チップの位
置ずれや接着剤の多寡が起こらないようになしたチップ
のボンディング装置及びその方法に関する。

近年、半導体装置は、集積度が上がるとともに機能が高
度化し、それに伴ってパッケージから引き出される端子
の本数がますま増大する傾向にあり、端子ピッチがます
ます狭くなっている。

一方、パッケージの厚みやパッケージの値段を惜しんで
電子機器をより薄くしたいとかより安くしたいとかの要
請も強くなっている。そこで、半導体チップを直に基板
に実装する技術が実施されている。

こうした基板にチップを直付けする中で、例えば液晶表
示装置のような表示素子自体がガラス基板からなる表示
デバイスなどにおいては、駆動回路を構成するチップを
ガラス基板に直に実装するいわゆるＣＯＧ　（Ｃｈｉｐ
　Ｏｎ　Ｇｌａｓｓ）技術が重要な生産技術となってい
る。

そして、このＣＯＧにおいては、端子の数が多くピッチ
も狭いチップを、如何に薄く実装面積を小さくし、しか
も効率的に信頼性よく実装するかが課題となっている。

〔従来の技術〕

ＣＯＧは、目的や用途に応じて方式が使い分けられてい
るが、例えばプラスチックやセラミックなどからなるプ
リント板にチップを直付けするＣＯＢ　（Ｃｈｉｐ　Ｏ
ｎ　Ｂｏａｒｄ）の一形態である。

半導体チップの表面の周縁部には、端子を外部に取り出
すためにＡｕやはんだなどからなる突出した電極部が設
けられ、Ａｕバンプとかはんだバンプなどと呼ばれてい
る。一般的なＣＯＤにおいては、このバンプと基板に設
けられたパッドを如何にボンディングするかによってい
るいろな方式が採られるが、ＣＯＧの場合には基板がガ
ラス板なので、制約を受けることは避けられない。

ＣＯＧにおいて、実装高さや実装面積をより小さくする
には、チップを引っ繰り返してバンプをパッドに直付け
するいわゆるフェイスダウンボンディングが行われる。

そして、このボンディングには、ガラス基板の耐熱性を
考慮して樹脂製の接着剤が用いられる。

第４図はＣＯＧの一例の断面図である。

図中、１は基板、１１はパッド、３１は接着剤、４はチ
ップ、４１はバンプである。

同図において、例えば、チップ４には、Ａｕバンプ４１
が突出して設けられている。

基板ｌはチップ４が実装されるガラス板であり、図示し
てないが、中央部に例えば液晶表示セルと、周辺部に駆
動回路が設けられている。そして、チップ４が実装され
る領域には、チップ４に対応した位置に例えばＡｕが被
着されたパッド１１が設けられている。

接着剤３１は、チップ４を基板Ｉに固着させて振動衝撃
などに耐えるとともに、バンプ４１とパッド１１の導通
を維持しながら外気から保護するためのいわゆるボッテ
ィング用の樹脂である。この接着剤３１には、例えばエ
ポキシ系やシリコーン系の熱硬化性樹脂とか、基板ｌが
透明なガラス板の場合には例えばアクリル系の紫外線硬
化性樹脂などが用いられる。

チップ４をフェースダウンし、予め接着剤３１が滴下さ
れた基板ｌのパッド１１にバンプ４１を位置合わせして
押圧する。そして、図示してない熱源や紫外線光源など
の硬化手段によって接着剤３１を硬化させる。接着剤３
１が硬化する際の収縮力によってバンプ４１とパッド１
１が互いに圧接されるので、パッド１１とバンプ４１に
導通可能にボンディングされる。

この方式は、マイクロバンプ方式と呼ばれ、接着剤３１
の硬化温度を基板ｌを構成するガラスの耐熱温度よりも
はるかに低く設定できるので、ＣＯＧには好都合である
。

第５図はＣＯＧのボンディング装置の一例の要斜視部の持哄図である。

図中、ｌは基板、２は基板支持台、４はチップ、５はチ
ップ保持手段、６は位置検知手段、８はデイスペンサで
ある。

基板支持台２はいわゆるＸＹθテーブルで、上面に基板
Ｉを真空吸着保持して、位置決めのために前後左右方向
に移動させたり回転させたりできるようになっている。

また、保持された基板ｌのチップ４が実装される領域が
、基板支持台２の下方から素通しに見えるように透視孔
２１が明けられている。

チップ保持手段５は、下方の先端にチップ４を真空吸着
して、チップ４をフェイスダウンして基板Ｉの所定の位
置に押圧するもので、エアシリンダ５２によって上下動
するようになっている。

デイスペンサ８は熱硬化性樹脂とか紫外線硬化性樹脂な
どからなる未硬化の接着剤３１の供給治具で、先端の開
口から少量の接着剤３１を基板ｌのチップ４が実装され
る所定の位置に供給する。

位置検知手段６は基板支持台２の下方に配設されており
、例えば基板Ｉに実装されるチップ４の位置マークなど
を透視孔２１と基板ｌを透して基板Ｉの裏側から検知す
るようになっている。

まず、基板ｌを吸着保持した基板支持台２を、位置検知
手段６によって位置検知しなか・らチップ保持手段５の
真下の所定の位置に移動させる。次いで、デイスペンサ
８によって基板ｌの所定の位置に接着剤３１を滴下する
。次いで、チップ４を吸着保持したチップ保持手段５が
エアシリンダ５１によって駆動されて降下し、チップ４
に設けられたバンプ４１が基板１に設けられたパッドＩ
ｔに載つかった状態で押圧される。このとき、接着剤３
１が基板ｌとチップ４とに挟まれて周辺に押し広げられ
て基板ｌとチップ４との間に充填され、ボッティングが
行われることになる。

この操作を複数回繰り返して順次チップ４を基板Ｉに載
せ、接着剤３１を熱とか紫外線とかによって硬化させれ
ば第４図に示したような構成のｃ。

Ｇが終わる。

ところで、例えば、バンプやパッドのパターン幅は１０
０μｍ程度でピッチが２５０μｍである。１って、位置
ずれに起因して起こる短絡とか接続ン良とかを避けるた
めには、チップを実装する際番必要な位置決め精度を少
なくとも１００μｍ以内番することが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、ＣＯＧにおいては、基板がガラ；板で平滑
である上に、バンプの厚みが１０μｍ、ノットの厚みが
５μｍといったように巨視的には工。

らなチップと基板を、ぬるぬるした接着剤を介１て位置
決め精度よく当接させる必要がなる。

従って、チップの抑圧速度を制御せずに押圧でると、接
着剤の粘性影響や基板が基板支持台のｊに押下されて生
じる撓みなどによってチップが（置ずれを起こし、短絡
や接続不良が間々起こることか避けられない。

また、デイスペンサを用いた接着剤の供給は、接着剤の
粘度が高いと所定の供給量を制御するシとが厄介であり
、粘度が低いと隣接するチップζパッドにまで接着剤が
流れて所定の厚みに制御し難い問題があった。

そこで本発明は、接着剤の付着量とチップが基板に実装
される際の押圧速度を制御して、チップの位置ずれや接
着剤の多寡が起こらないようになしたチップのボンディ
ング装置及びその方法を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、上面に基板を吸着保持してＸＹθ方向に移動する基板支
持台と、熱硬化性樹脂からなる接着剤を液面制御可能に
貯留して前後に移動する接着剤供給器と、基板支持台と
接着剤供給器の上方に配設され、かつ下端部にチップの
裏面を吸着保持して歩進的に上下動するチップ保持手段
を有し、前記チップ保持手段は、基板の上にチップが実
装される際、チップの表面を接着剤に浸漬して接着剤層
を形成させるものであり、かつ接着剤層が基板の所定の
位置近傍に当接されながら基板が位置決めされたあと、
チップを基板に押圧するものであるように構成されたボ
ンディング装置と、前記のチップ保持手段が、直下に移
動された前記の接着剤供給器の上面に降下して、保持し
ているチップの表面を接着剤に浸漬して接着剤層を形成
させたあと上昇し、次いで、前記チップ保持手段が、真下に移動された前記
の基板支持台に保持されている基板の所定の位置近傍に
降下して、接着剤層を基板に当接させ、次いで、前記基板支持台が微動して基板を所定の位置に
位置決めさせ、次いで、前記チップ保持手段が微動してチップを基板に
押圧させるように構成されたボンディング方法と、によって解決される。

〔作　用〕

従来のＣＯＧにおいては、基板の方にデイスペンサによ
って接着剤を滴下し、チップの押下速度を制御せずに押
圧しているので、接着剤の付着量に多寡を生じたりチッ
プの位置ずれが起きたりすることが避けられなかったの
に対して、本発明においては、接着剤をチップの方に付
着させ、かつチップの押圧速度を制御するようにしてい
る。

すなわち、接着剤供給器に貯留されている接着剤は、液
面の高さを制御して常に一定の高さになるようにしてい
る。そして、まず、チップの表面に接着剤層が形成され
るように、チップの極（表面だけを接着剤に浸漬するよ
うにしている。

次いで、チップを基板に載せるに際しては、チップ保持
手段によって保持されたチップを基板の所定の位置近傍
に降下させて接着剤層を基板に当接させながら基板支持
台を微動させて基板の位置決めを行うようにしている。

次いで、基板が所定の位置に位置決めされたら、チップ
保持手段を微動させてチップを基板に押圧するようにし
ている。

このように、チップの方に接着剤層を設けて接着剤の付
着量を加減する。また、接着剤層のみが基板に当接して
いる状態で基板を位置決めを行うと基板に押圧力が掛か
らないので、基板が撓んだり接着剤の粘性に反発されて
チップが位置ずれしたりすることが防げ、しかもその間
に接着剤を基板に馴染ませることができる。そして、基
板の位置が決まったらチップを垂直に押圧させる。

こうして、接着剤を制御性よく付着させて位置決め精度
よ＜ＣＯＧを行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の要部の斜視図、第２図は第
１図の工程の説明図、第３図は本発明の他の実施例の要
部の側断面図である。

図中、１は基板、２は基板支持台、２１は透視孔、２２
は石英窓、３は接着剤供給器、３１は接着剤、３２は接
着剤層、４はチップ、５はチップ保持手段、５１はステ
ッピングモータ、６は位置検知手段、７は紫外線光源で
ある。

実施例：１第１図において、基板Ｉは例えば液晶表示素子を構成す
るガラス板で、周辺部に駆動回路がパターニングされて
いる。また、チップ４の周縁部には、例えば１００μｍ
四方で隣合う間隔が１５０μｍ、高さが１０μｍのバン
プ４１が設けられている。そして、基板Ｉの、チップ４
が実装される領域には、バンプ４１に対応したパッド１
１が列設されている。

基板支持台２は、図示してないアクチュエータによって
前後左右と回転方向に粗動と微動されるＸＹθテーブル
で、上面に基板Ｉが真空吸着されて保持できるようにな
っている。そして、基板１のチップ４が搭載される領域
に対応した位置に透視孔２１が設けられている。

接着剤供給器３は、基板支持台２の後方に配設されて前
後に移動できるようになっており、例えばエポキシ系の
熱硬化性樹脂からなる接着剤３１が貯留されている。そ
して、接着剤３１の液面が常に一定の高さに保てるよう
制御されている。

チップ保持手段５は、下端面にチップ４の裏面を真空吸
着して、こ＼ではステッピングモータ５１で駆動される
カムを介して歩進的に上下動されるようになっており、
チップ４を押圧する荷重は加圧はねによって行っている
。

位置検知手段６は、基板ｌに記された位置決め用のマー
クを光学的に読み取る例えばビデオカメラで、基板支持
台２の下方に配設され透視孔２１から基板ｌを透して検
知するようになっている。

第２図（Ａ）において、基板ｌが保持されたチップ保持
手段５の直下に、接着剤３１が貯留された接着剤供給器
３が前進する。そして、その接着剤供給器３の真上から
チップ保持手段５が制御性よく降下して、下向きになっ
ているチップ４の極く表面が接着剤３１に浸漬されて上
昇する。そうすると、チップ４の表面に接着剤層３２が
被着される。

接着剤供給器３は後退する。

次いで、同図（Ｂ）において、基板ｌのチップ４が実装
される領域がチップ保持手段５の直下になるように基板
支持台２が後退する。そして、チップ保持手段５が制御
性よく降下して、チップ４に被着された接着剤層３２の
表面が基板ｌの所定の位置の１００μｍ以内の近傍に当
接した位置で停止する。そして、その状態で位置検知手
段６によって位置検知しながら、基板ｌが所定の位置に
位置するように基板支持台２を微動させる。この約３秒
間の間に、接着剤層３２が基板ｌに扱かれ、基板ｌによ
（馴染むようになる。

次いで、同図（Ｃ）において、チップ保持手段５が制御
性よく微動して垂下し、チップ４のバンプ４１には、１
個当たり２０ｇの荷重を加えて約５秒間押圧する。そう
すると、接着剤層３２がチップ４に押されて周囲に広が
り、いわゆるボッティングがなされる。そして、チップ
４の真空吸着を解いてチップ保持手段５を上昇させると
、チップ４が接着剤層３２を介して基板ｌに載置される
。

こうして順次チップ４を基板ｌの載置し終わったら、別
に設けられた加熱手段によって接着剤層３２を熱硬化さ
せれば、チップ４が位置決め精度よく基板ｌにボンディ
ングされる。

実施例＝２第３図において、接着剤３１は、例えばアクリル系の紫
外線硬化性樹脂からなっている。

基板支持台２の透視孔２１には、石英窓２２が嵌められ
ている。また、基板支持台２の下方には紫外線光源７が
配設され、紫外線を透過する石英窓２２と基板ｌを透し
て基板１にボンディングされたチップ４を照射できるよ
うになっている。

実施例１と同様にして基板ｌにチップ４が載置されて基
板支持台２が移動し次のチップ４か処理される間、載置
済みのチップ４の接着剤層３２が、例えば２００Ｗの紫
外線光源７によって２０秒間照射されて硬化される。

こうすると、チップ４を基板１に載せる工程と接着剤層
３２を硬化させる工程を連続して行うことができる。ま
た、透視孔２１に石英窓２２を嵌めることによって、チ
ップ４に設けられるバンプ４１の数が増えてチップ保持
手段５によってチップ４を押圧する荷重が大きくなって
も、基板ｌが撓んでチップ４が位置ずれすることを防ぐ
ことができる。

チップに設けられるバンプとそのバンプに対応して基板
に設けられるパッドの寸法や配列には、種々の変形が可
能である。

また、チップ保持手段がチップを押圧する荷重は、接着
剤の粘性やバンプの形状などによって異なり、荷重の掛
は方や制御性よく上下動させる駆動手段にも、種々の変
形が可能である。

さらに、紫外線光源の出力や照射時間は、紫外線硬化性
樹脂の特性や接着剤の付着量などによって異なり、種々
の変形が可能である。

〔発明の効果〕

従来のＣＯＧにおいては、基板に接着剤を垂らし、その
上からチップを押圧して位置決めを行っていた。それに
対して、本発明においては、チップに接着剤層を設け、
その接着剤層を基板と当接させながら位置決めをしてか
ら押圧するようにしている。

その結果、接着剤の付着量を加減でき、位置決めする際
に基板に荷重が掛からず、位置決めしながら接着剤を基
板に馴染ませることができるので、チップの位置ずれを
防いで位置決め精度よくボンディングすることができる
。

従って、本発明は、今後ますます発展が期待されている
特に液晶表示素子のようなガラスを基板とした電子デバ
イスのＣＯＧに寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部の斜視図、第２図は第
１図の工程の説明図、第３図は本発明の他の実施例の要部の側断面図、第４図
はＣＯＧの一例の断面図、図において、ｌは基板、２は基板支持台、２２は石英窓、３は接着剤供給器、３２は接着剤層、２１は透視孔、３１は接着剤、４はチップ、５はチップ保持手段、６は位置検知手段、である。５１はステッピングモータ、７は紫外線光源、本発９目カー実力ヒ、脅・１の宇部の斜視図第図（Ａ）！羞剤層那に（１３）位＃班め（Ｃ）押斥第１図の１程０説朗図算２図木全Ｂ月のイセの実太ジ汐’Ｊ／）中部ｆ）１日す町面
図第図Ｃθ（、／）−必・Ｉ／）ＩｆＴ面図ＣＯσ’）、ｉ′ｆソデイゾグ装置の一例の平部の４１
７克図第罠

Claims

【特許請求の範囲】１）上面に基板（１）を吸着保持してＸＹθ方向に移動
する基板支持台（２）と、熱硬化性樹脂からなる接着剤
（３１）を液面制御可能に貯留して前後に移動する接着
剤供給器（３）と、該基板支持台（２）と接着剤供給器
（３）の上方に配設され、かつ下端部にチップ（４）の
裏面を吸着保持して歩進的に上下動するチップ保持手段
（５）を有し、前記チップ保持手段（５）は、前記基板（１）の上に前
記チップ（４）が実装される際、該チップ（４）の表面
を前記接着剤（３１）に浸漬して接着剤層（３２）を形
成させるものであり、かつ該接着剤層（３２）が該基板
（１）の所定の位置近傍に当接されながら該基板（１）
が位置決めされたあと、該チップ（４）を該基板（１）
に押圧するものであることを特徴とするチップのボンディング装置。２）前記基板（１）が、透明なガラス板からなり、かつ
前記基板支持台（２）が、該基板（１）に前記チップ（
４）が実装される領域に対応した透視孔（２１）を有し
、かつ前記基板支持台（２）の下方に配設された位置検
知手段（６）が、該透視孔（２１）と該基板（１）を透
して該基板（１）の位置を検知する請求項１記載のチッ
プのボンディング装置。３）前記接着剤（３１）が、紫外線硬化性樹脂からなり
、かつ前記基板支持台（２）の下方に配設された紫外線
光源（７）が、前記透視孔（２１）と基板（１）を透し
て前記接着剤層（３２）を照射する請求項２記載のチップのボンディング装置。４）前記基板支持台（２）の透視孔（２１）に石英窓（
２２）が嵌められている請求項記載のチップのボンディング装置。５）前記チップ保持手段（５）の上下動が、ステッピン
グモータ（５１）によってなされる請求項１記載のチップのボンディング装置。６）請求項１記載のチップ保持手段（５）が、直下に移
動された請求項１記載の接着剤供給器（３）の上面に降
下して、保持している前記チップ（４）の表面を前記接
着剤（３１）に浸漬して接着剤層（３２）を形成させた
あと上昇し、次いで、前記チップ保持手段（５）が、真下に移動され
た請求項１記載の基板支持台（２）に保持されている前
記基板（１）の所定の位置近傍に降下して、前記接着剤
層（３２）を該基板（１）に当接させ、次いで、前記基
板支持台（２）が微動して前記基板（１）を所定の位置
に位置決めさせ、次いで、前記チップ保持手段（５）が微動して前記チッ
プ（４）を前記基板（１）に押圧させることを特徴とす
るチップのボンディング方法。