JPH05291353A - フェイスダウンボンディング方法とその装置 - Google Patents

フェイスダウンボンディング方法とその装置

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JPH05291353A
JPH05291353A JP4094686A JP9468692A JPH05291353A JP H05291353 A JPH05291353 A JP H05291353A JP 4094686 A JP4094686 A JP 4094686A JP 9468692 A JP9468692 A JP 9468692A JP H05291353 A JPH05291353 A JP H05291353A
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JP
Japan
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bonding
semiconductor chip
chip
substrate
face
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4094686A
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English (en)
Inventor
Akifumi Matsunaga
朗史 松永
Shinichi Kasahara
▲慎▼一 笠原
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H10W72/07251Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チップの基板に対するフェイスダウンボンデ
ィング方法とその装置に関し、チップ面と基板面との間
の僅かな傾きをディジタルに検知して両者の平行度を確
保し、確実なボンディングによって生産性の向上を図る
ことを目的とする。 【構成】 バンプ端子1aを持つチップ1を該各端子1aと
対応する接続電極3aを持つ基板3に接続するボンディン
グ方法であって、チップ1を周辺で位置決め保持する面
に該チップ存在領域内の一直線上にない複数箇所に制御
部11に繋がり且つ押圧力で固有抵抗値が変動する感圧電
極13b が形成されている平行度調整用絶縁板12を介して
往復動するヘッド2に保持させ、ヘッド2を基板側に移
動してバンプ端子1aと接続電極3aとを当接させたときに
該チップ裏面が押圧する各感圧電極13b に発生する固有
抵抗値の差異からチップ1と基板3間の傾きを検知し、
該傾きを修正した後ボンディング接続して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体チップを回路基板
やパッケージ基板に直接搭載して構成するCOB(Chip
On Board) 型やCOG(Chip On Glass) 型半導体装置に
おける該半導体チップの基板に対するフェイスダウンボ
ンディング方法とその装置構成に係り、特にボンディン
グヘッドひいては半導体チップ上のボンディング面と基
板のボンデイング面との間の僅かな傾きをディジタルに
検知して両者の平行度を確保し、確実なボンディングに
よって生産性の向上を図ったフェイスダウンボンディン
グ方法とその装置に関する。
【0002】最近の電子技術の進展に伴って電子機器装
置や半導体装置としての小型化・高集積度化の要求が益
々強くなってきているが、これらを実現する技術の一つ
として半導体チップを直接回路基板やパッケージ基板に
押圧して両者をボンディング接続するフェイスダウンボ
ンディング技術(表面実装技術) が多用されるようにな
ってきている。
【0003】
【従来の技術】技術的背景として断面で示す図2はフェ
イスダウンボンディング方法を概念的に説明する図であ
り、(2-1) はボンディング前の状態を示し(2-2) はボン
ディング時の状態を示したものである。
【0004】また図3は従来のフェイスダウンボンディ
ング方法を説明する図である。なお図ではいずれも上記
基板が回路基板である場合を例として説明する。図2の
(2-1) で、片面(図では下面)の周辺近傍に複数の接続
電極としてのバンプ端子1aがそれぞれの表面に半田層を
具えた状態で整列して形成されている半導体チップ(以
下単にチップとする)1は、その他面側が図示されない
機構部に係合して上下動するボンディングツールヘッド
(以下単にヘッドとする)2の下面に形成されている凹
の段差面2aに貫通孔2bから吸引される通常の真空吸着手
段等で吸着されて位置決め固定されている。
【0005】また該チップ1を搭載接続する回路基板3
には、上記各バンプ端子1aと対応するそれぞれの位置に
接続電極3aがパターニング形成されている。そこで上述
した真空吸着手段でチップ1が吸着固定されている上記
ヘッド2を(2-2) に示すように矢印Aの如く加熱しなが
ら図示されない機構部の動作で矢印Bのように降下させ
てチップ1の各バンプ端子1aを該回路基板3の各接続電
極3aに押圧すると、両者が熱圧着されて該チップ1を回
路基板3に実装することができる。
【0006】この場合、該ヘッド2換言すればその凹の
段差面2aに固定されているチップ1が回路基板3に対し
て傾いていると該チップ1が回路基板面に対して片当た
りすることとなるが、このことは結果的にバンプ端子1a
と接続電極3aとの間の接合力にバラツキが生じて確実な
実装が実現し難くなることを意味する。
【0007】従って実際には例えば一日の作業開始直前
やヘッド交換時等に、ヘッド2を加熱しない状態のまま
図3で示すようにバンプ端子1aが形成されていないチッ
プ1′を該ヘッド2に装着した後、該チップ1′と回路
基板3との間に一般に市販されている感圧紙4を挿入し
て降下させ、該チップ1′と回路基板3上の接続電極3a
に挟まれた部分における該感圧紙4の変色状態から両者
間の傾きを検知して修正するようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合の感
圧紙4の変色度合いは微妙であると同時にアナログ的で
あるためチップ1′と回路基板3との間の傾きひいては
押圧力の差をデジタルに検知することができず、そのた
め習熟作業者による該作業を複数回繰り返して変色度合
いの均一化を図り両者間の平行を確保している現状にあ
る。
【0009】従って、ヘッド交換時等を含めて作業開始
までに多くの工数がかかることとなって生産性の向上を
期待することができないと言う問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題は、片面の周辺
近傍に複数のバンプ端子が整列して配設されている半導
体チップを該各バンプ端子と対応する位置に接続電極が
形成されている基板に対応させてボンディング接続する
フェイスダウンボンディング方法であって、半導体チッ
プを、その周辺で位置決めして保持させる面にそれを保
持させたときの該半導体チップ存在領域内の一直線上に
ない複数箇所に外部に位置する制御部に繋がり且つ押圧
力で固有抵抗値が変動する感圧電極がパターニング形成
されている平行度調整用絶縁板を介して、往復動するボ
ンディングツールヘッドに保持固定せしめ、該ボンディ
ングツールヘッドを前記基板側に移動して半導体チップ
の各バンプ端子と基板の接続電極とを当接させたときに
該半導体チップ裏面が押圧する上記各感圧電極に発生す
る各感圧電極間の固有抵抗値の差異から該半導体チップ
と上記基板との間の傾きを検知し、しかる後に該傾きを
修正してボンディング接続するフェイスダウンボンディ
ング方法によって解決される。
【0011】また、片面の周辺近傍に複数のバンプ端子
が整列して配設されている半導体チップを、該各バンプ
端子と対応する位置に接続電極が形成されている加熱さ
れた基板に押圧してボンディング接続するフェイスダウ
ンボンディング装置であって、往復動するボンディング
ツールヘッドに裏面側で保持固定される半導体チップ
が、半導体チップをその周辺で位置決めして保持させる
面にそれを保持させたときの該半導体チップ存在領域内
の一直線上にない複数箇所に外部に位置する制御部に繋
がり且つ押圧力で固有抵抗値が変動する感圧電極がパタ
ーニング形成されている平行度調整用絶縁板を介して、
上記ボンディングツールヘッドに保持固定されて構成さ
れているフェイスダウンボンディング装置によって解決
される。
【0012】
【作用】一般に金属を初めとする導電性物質は加圧され
ると該加圧領域における固有抵抗値が変化するが、この
ことは逆に該固有抵抗値の変化量から加圧量ひいてはボ
ンディング接続面間の傾きが検知し得ることを意味す
る。
【0013】そこで本発明では従来のヘッドとチップと
の間に、該チップが位置決めし得ると共に位置決めされ
た該チップ領域の少なくとも一直線上にない3箇所以上
の複数箇所に該チップ面と接触する導電性物質からなる
感圧電極が外部に位置する制御部に繋がった状態で形成
されている平行度調整用絶縁板を配設するようにしてい
る。
【0014】この場合には該平行度調整用絶縁板にチッ
プを固定させた状態でヘッドを降下させると、チップの
バンプ端子が回路基板のボンディング面と当接した以後
は該チップの裏面が平行度調整用絶縁板の複数箇所に位
置する感圧電極面をその傾きに対応する押圧力で押圧す
ることになるが、その結果各感圧電極面における固有抵
抗値が変化する。
【0015】そこで該各感圧電極面毎の固有抵抗値の変
化量を上記制御部で演算させることで該チップの回路基
板に対する傾きがデジタルに検知できるのでその傾きを
容易に修正することができる。
【0016】従って、習熟作業者を使用することなくヘ
ッド交換時等を含めた作業開始までの工数を削減するこ
とができて生産性の向上を期待することができる。
【0017】
【実施例】図1は本発明になるボンディング方法をその
装置と共に説明する図である。なお図では図2で説明し
たチップ1を回路基板に使用する場合を例としているの
で図2, 図3と同じ対象部材・部位には同一の記号を付
して表わしている。
【0018】図1で図2で説明したチップ1は、制御部
11に繋がった状態で図3で説明したヘッド2の下面に固
定されている後述する平行度調整用絶縁板12を介して該
ヘッド2に図2同様の真空吸着手段で吸着されて位置決
め固定されている。
【0019】また、チップ1を搭載接続する回路基板3
は図2で説明したものである。そして特にこの場合の平
行度調整用絶縁板12は例えば樹脂成形品の如き絶縁板13
を基材として構成されているものであり、その片面(図
では下面)にはチップ1をその周辺で位置決めし得る4
個の枕状突起13a が形成されていると共に、該各突起13
a で位置決めされた該チップ1の領域4隅近傍と対応す
る位置に該絶縁板13の周辺近傍のみが二股の外部接続端
子部 13b-1,13b-2になるような形状に例えばインジウム
・錫酸化物(ITO)の如く固有抵抗値が小さい感圧電
極13b が通常のスパッタリング技術で膜形成されてい
る。
【0020】なお、各外部接続端子部 13b-1,13b-2に半
田接続されている金(Au)細線等からなる信号線 13c-1,1
3c-2は外部に位置する制御部11に接続されている。そこ
で、チップ1を図2と同様の真空吸着手段で平行度調整
用絶縁板12に位置決め固定した後ヘッド2を図示されな
い機構部の動作で降下させて回路基板3上の各接続南極
3aに対応させて押圧すると、チップ1が回路基板3に対
して傾いているときには該チップ1が回路基板3に片当
たりするため該基板3上の各感圧電極13b の固有抵抗値
に差異が生ずるが、この差異は両者間の傾き角度に対応
するので発生した固有抵抗値の差異を制御部11で演算さ
せることで傾き角度をデジタルに検知することができ
る。
【0021】従って、上記した図示されない機構部に例
えば螺子等による傾き修正機構を付加することで該傾き
を容易に修正することができる。なお制御部11で検知さ
れた固有抵抗値の差異を上記傾き修正機構の螺子回転角
度に変換させると、ボンディング接続時毎に上記傾きが
自動的に修正されるので更に生産性を向上させることが
できる。
【0022】
【発明の効果】上述の如く本発明により、ボンディング
ツールヘッドに固定された半導体チップ上のボンディン
グ面と基板のボンデイング面との間の傾きをディジタル
に検知し両者の平行度を確保することで、確実なボンデ
ィングを実現して生産性の向上を図ったフェイスダウン
ボンディング方法とその装置を提供することができる。
【0023】なお本発明の説明では平行度調整用絶縁板
に形成した感圧電極が4個である場合を例としている
が、4個に限ったことではなく一直線上にない3個以上
の複数個であれば同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になるボンディング方法をその装置と
共に説明する図。
【図2】 フェイスダウンボンディング方法を概念的に
説明する図。
【図3】 従来のフェイスダウンボンディング方法を説
明する図。
【符号の説明】
1 半導体チップ 1a バンプ
端子 2 ボンディングツールヘッド 3 回路基板(基板) 3a 接続電
極 11 制御部 12 平行度調整用絶縁板 13 絶縁板 13a 枕状突
起 13b 感圧電極 13b-1,13b-2 外部接続端子部 13c-1,13c-2 信号線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 片面の周辺近傍に複数のバンプ端子(1a)
    が整列して配設されている半導体チップ(1) を該各バン
    プ端子(1a)と対応する位置に接続電極(3a)が形成されて
    いる基板(3) に対応させてボンディング接続するフェイ
    スダウンボンディング方法であって、 半導体チップ(1) を、その周辺で位置決めして保持させ
    る面にそれを保持させたときの該半導体チップ存在領域
    内の一直線上にない複数箇所に外部に位置する制御部(1
    1)に繋がり且つ押圧力で固有抵抗値が変動する感圧電極
    (13b) がパターニング形成されている平行度調整用絶縁
    板(12)を介して、往復動するボンディングツールヘッド
    (2) に保持固定せしめ、 該ボンディングツールヘッド(2) を前記基板側に移動し
    て半導体チップ(1) の各バンプ端子(1a)と基板(3) の接
    続電極(3a)とを当接させたときに該半導体チップ裏面が
    押圧する上記各感圧電極(13b) に発生する各感圧電極間
    の固有抵抗値の差異から該半導体チップ(1) と上記基板
    (3) との間の傾きを検知し、 しかる後に該傾きを修正してボンディング接続すること
    を特徴としたフェイスダウンボンディング方法。
  2. 【請求項2】 片面の周辺近傍に複数のバンプ端子(1a)
    が整列して配設されている半導体チップ(1) を、該各バ
    ンプ端子(1a)と対応する位置に接続電極(3a)が形成され
    ている基板(3) に押圧してボンディング接続するフェイ
    スダウンボンディング装置であって、往復動するボンデ
    ィングツールヘッド(2) に裏面側で保持固定される半導
    体チップ(1) が、半導体チップ(1) をその周辺で位置決
    めして保持させる面にそれを保持させたときの該半導体
    チップ存在領域内の一直線上にない複数箇所に外部に位
    置する制御部(11)に繋がり且つ押圧力で固有抵抗値が変
    動する感圧電極(13b) がパターニング形成されている平
    行度調整用絶縁板(12)を介して、上記ボンディングツー
    ルヘッド(2) に保持固定されて構成されていることを特
    徴としたフェイスダウンボンディング装置。
JP4094686A 1992-04-15 1992-04-15 フェイスダウンボンディング方法とその装置 Withdrawn JPH05291353A (ja)

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