JPH07312377A - 半導体チップの実装方法と実装装置 - Google Patents

半導体チップの実装方法と実装装置

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JPH07312377A
JPH07312377A JP6105109A JP10510994A JPH07312377A JP H07312377 A JPH07312377 A JP H07312377A JP 6105109 A JP6105109 A JP 6105109A JP 10510994 A JP10510994 A JP 10510994A JP H07312377 A JPH07312377 A JP H07312377A
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heating
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愼一 笠原
Toshiaki Suketa
俊明 助田
Seiji Sudou
盛司 須藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱硬化性接着剤を用いて半導体チップをフェ
イスダウン実装する方法とそのための装置に関し、実装
の信頼性を向上させる。 【構成】 基板１の半導体チップ実装部に接着剤３を貼
着し、基板１の局部加熱によって接着剤３の予備加熱を
行い、接着剤３の硬化温度に加熱した半導体チップ４を
基板１の半導体チップ実装部に押圧し、接着剤３を硬化
させる。接着剤３の硬化温度に半導体チップ４を加熱す
る圧着ヘッド６の下面には半導体チップ吸着手段が設け
られ、加熱体11が上下動自在手段12を介してヘッド６よ
り垂下し、半導体チップ４が接着剤３に接する前に加熱
体11が基板１に当接するように構成する。

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の実装方法
とそのための実装装置、特に、加熱圧着ヘッドを用いて
ガラス基板に半導体チップを実装させる方法とその装置
に関する。
【０００２】製品サイズの小型，薄型化に伴って、その
製品に使用する半導体チップの実装方法、例えば一対の
ガラス基板の間に液晶を充填した液晶表示パネルにパネ
ル駆動用の半導体チップを実装する方法として、チップ
・オン・グラス（ＣＯＧ）方式、即ち、接着剤を用い半
導体チップをパネル構成済みのガラス基板にフェイスダ
ウン実装する方式、が採用されるようになった。
【０００３】
【従来の技術】図７は回路基板に半導体チップをフェイ
スダウン実装する従来方法の説明図である。
【０００４】熱硬化性接着剤を用いて半導体チップを回
路基板にフェイスダウン実装する一般的な方法を示す図
７(a) 〜(c) において、多数の導体端子２を形成した回
路基板１の表面に接着剤３を貼着し、半導体チップ４に
形成した多数のバンプ５と端子２との位置合わせをした
のち、加熱圧着ヘッド６を用いて半導体チップ４のバン
プ５を回路基板１の端子２に押圧し、２０〜３０秒程度
経過し接着剤３が硬化した状態でヘッド６を除去し、半
導体チップ４のフェイスダウン実装が完了する。
【０００５】かかる半導体チップ４の実装方法におい
て、半導体チップ４の本体より突出するバンプ５と、回
路基板１の半導体チップ搭載面より突出する端子２との
間の接着剤３は、半導体チップ４の押圧力によって押し
退けられ、硬化した接着剤３はバンプ５と端子２との電
気的接続を維持すると共に、回路基板１と半導体チップ
４との機械的接合を維持する。
【０００６】一般に接着剤３は熱硬化性であり、例えば
エポキシ系の熱硬化性接着剤３は１７０℃〜２００℃程
度で硬化させる。そのとき回路基板１は、半導体チップ
４→バンプ５→端子２および半導体チップ４→接着剤３
を介して加熱される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体チップ４の前記
実装方法において、回路基板１がガラス基板であり、そ
のガラス基板１が液晶表示パネルを構成したものである
とき、表示パネルに充填した液晶およびガラス基板１に
被着した偏向膜は２００℃以上に加熱できない。従っ
て、半導体チップ４をフェイスダウン実装するとき、ガ
ラス基板１は室温であった。
【０００８】そのため、半導体チップ４を介して２０秒
〜３０秒程度の加熱で硬化する接着剤３は、半導体チッ
プ４に接する部分とガラス基板１に接する部分との間に
温度差が発生する。
【０００９】半導体チップ４の実装時における接着剤３
の温度差を示す図８において、実線Ａは半導体チップ４
に接する部分の温度上昇特性、実線Ｂはガラス基板１に
接する部分の温度上昇特性であり、３０秒程度経過し接
着剤３が硬化した時点で、基板１に接する部分の接着剤
３の温度は、半導体チップ４に接する部分より２０〜３
０℃程度低くなる。
【００１０】接着剤３の前記温度差は、接着剤３の流動
性むら，硬化進行むらを招き、その結果図９に示す如
く、硬化を完了した接着剤３の内部に気泡７が生じ易
い。かかる気泡７は、半導体チップ４の実装に対する信
頼性を低下せしめ、加速試験時に半導体チップ４の接続
断の要因になった。
【００１１】なお、液晶表示パネルに実装する半導体チ
ップ４の大きさは、現在、３mm×１７mm〜１mm×１０mm
程度であり、小型の半導体チップ４を使用した接着剤３
の前記温度差は比較的小さくなるが、気泡７をなくすこ
とができない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
の説明図である。熱硬化性接着剤を用いて半導体チップ
を基板にフェイスダウン実装したとき、硬化した接着剤
内に気泡が生じないようにする本発明方法は、図１
（ａ）に示す如く、半導体チップ実装用の導体端子２を
形成し半導体チップ実装用の熱硬化性接着剤３を貼着し
たガラス基板１の局部、即ち半導体チップ実装部の周辺
部を加熱体１１で加熱し、ガラス基板１を介して接着剤
３の予備加熱を行なう。
【００１３】次いで、半導体チップ４に形成したバンプ
５と端子２との位置合わせを行なったのち、図１（ｂ）
に示す如く、半導体チップ４を下面に吸着し半導体チッ
プ４を接着剤３の硬化温度に加熱する加熱圧着ヘッド６
を使用し、半導体チップ４のバンプ５を基板１の端子２
に押圧する。
【００１４】そこで、接着剤３が硬化してからヘッド６
を除くと、図１（ｃ）に示す如く半導体チップ４のフェ
イスダウン実装が完了する。基板１の予備加熱体１１を
具えた半導体チップ実装装置要部の基本構成例は図１
（ｄ）に示す如く、下面に半導体チップ４を吸着する加
熱圧着ヘッド６から、上下動自在手段（例えばばね）１
２を介して基板予備加熱体１１が垂下し、加圧シリンダ
10の動作によってヘッド６を降下動させたとき、ヘッド
６によって加熱された加熱体１１が基板１に接したの
ち、ヘッド６によって加熱された半導体チップ４が接着
剤３に接するように、加熱体１１の垂下量を設定する。
【００１５】
【作用】以上説明したように本発明は、加熱体１１が基
板１の半導体チップ実装部（所要局部）を加熱し、局部
加熱された基板１が接着剤３を予備加熱したのち、半導
体チップ４が接着剤３をその硬化温度に加熱する。
【００１６】従って、全体を加熱できない基板１例えば
液晶表示パネルを構成するガラス基板１に半導体チップ
４をフェイスダウン実装するとき、接着剤３の硬化時に
おける温度差を抑制し、従来方法において発生した気泡
７をなくすことができるようになる。
【００１７】その結果、半導体チップ４のフェイスダウ
ン実装に対し、高い信頼性を確保できるようになった。
【００１８】
【実施例】図２は本発明の第１の実施例における装置の
主要構成の説明図、図３は図２に示す装置の動作説明
図、図４は本発明の第２の実施例における装置の主要構
成の説明図、図５は本発明の第３の実施例に係わる基板
予備加熱体の説明図、図６は本発明の第４の実施例にお
ける装置の主要構成の説明図である。
【００１９】図２において、上下動する加圧シリンダ１
０の下面にはヒータを内蔵した加熱圧着ヘッド６を装着
する。ヘッド６の下面には、半導体チップ４を真空吸着
する吸気孔（吸着手段）が開口し、ヘッド６の側面には
半導体チップ４を囲う枠型の基板予備加熱用ヘッド１４
を設ける。
【００２０】予備加熱用ヘッド１４は、断面がほぼコ字
形即ち下向き開口が窄まるコ字形断面の枠型基体１５，
上部が基体１５のコ字形内に嵌合し下端部が基体１５よ
り突出する基板加熱体１６，基体１５のコ字形内に収納
され加熱体１６を常時下方に付勢する耐熱性弾性ゴム
（上下動自在手段）１７からなる。なお、弾性ゴム１７
は他の弾性体例えばコイルばねに置き換え可能である。
【００２１】図１の加熱体１１に相当しヒータを内蔵し
ない加熱体１６は、基体１５を介して加熱圧着ヘッド６
により、例えば１５０℃程度に加熱されるようになる。
図３において、多数の導体端子２を形成したガラス基板
１の表面に、シート状の接着剤３を貼着し（８０℃，１
秒程度）、半導体チップ４に形成した多数のバンプ５と
基板端子２との位置合わせをしたのち、加圧シリンダ１
０の降下動によって、加熱された基板加熱体１６の下面
を基板１の表面に数十秒程度だけ接触させる。
【００２２】すると、加熱体１６の熱が基板１に伝播
し、基板１の半導体チップ実装部を接着剤３の硬化が著
しく進まない程度の適当な温度、例えば１２０℃程度に
加熱されるようになる。
【００２３】次いで、弾性ゴム１７が圧縮されるように
加圧シリンダ１０をさらに降下せしめ、バンプ５が端子
２に当接した状態で数十秒程度維持せしめ接着剤３を硬
化させたのち、ヘッド６の半導体チップ吸着力を解除し
加圧シリンダ１０を上昇させると、接着剤３内に気泡を
発生させることなく、半導体チップ４のフェイスダウン
実装が完了する。
【００２４】図４において、下面に半導体チップ４を真
空吸着する加熱圧着ヘッド６の側面には、図１の加熱体
１１に相当する金具（加熱体）２１が垂下する。そし
て、上下方向に長さを有する長孔２２が設けられた金具
２１は、長孔（上下動自在手段）２２が上下動自在に嵌
合するねじ２３によってヘッド６の側面に垂下し、それ
自体の重量によって長孔２２の長さだけ上下動自在であ
る。
【００２５】そして、圧着ヘッド６によって加熱される
金具２１は加熱体１６と同様に、接着剤３に気泡を生じ
ない半導体チップ４のフェイスダウン実装を可能にす
る。図５において、本発明方法に係わるガラス基板局部
加熱用シート（加熱体）３１は、通電による発熱シート
を一対の絶縁フィルムで挟んだものであり、ガラス基板
１の半導体チップ実装部に搭載し使用する。
【００２６】図６の実施例は、シート３１を圧着ヘッド
６に装着し、シート３１を上下動自在かつヘッド６の上
下動によって、基板１を介する接着剤３を予備加熱し、
半導体チップ４をフェイスダウン実装するようにした構
成例である。
【００２７】圧着ヘッド６の側面より垂下し上下動自在
な一対の金具２１にシート３１を装着した実施例である
図６の装置は、加熱圧着ヘッド６からの熱伝動を利用し
た加熱体１６または金具２１により基板１の貼着接着剤
３を予備加熱する方式より、接着剤３の予備加熱効率が
よい、即ち予備加熱の所要時間を短縮できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板に半
導体チップをフェイスダウン実装した接着剤の気泡をな
くし、フェイスダウン実装に対し高い信頼性を確保でき
るようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の基本構成の説明図
【図２】 本発明の第１の実施例における装置の主要構
成の説明図
【図３】 図２に示す装置の動作説明図
【図４】 本発明の第２の実施例における装置の主要構
成の説明図
【図５】 本発明の第３の実施例に係わる基板予備加熱
体の説明図
【図６】 本発明の第４の実施例における装置の主要構
成の説明図
【図７】 半導体チップをフェイスダウン実装する従来
方法の説明図
【図８】 従来方法による半導体チップ実装時の接着剤
の温度分布図
【図９】 従来方法による接着剤内部に発生する気泡の
説明図
【符号の説明】
１ 半導体チップ実装基板 ２ 導体端子 ３ 熱硬化性接着剤 ４ 半導体チップ ５ バンプ ６ 加熱圧着ヘッド １１，１６ 基板局部を加熱する加熱体 １２ 上下動自在手段 １７ 弾性ゴム（上下動自在手段） ２１ 金具（加熱体） ２２ 長孔（上下動自在手段） ３１ 加熱シート（加熱体）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱硬化性接着剤(3) を用いて半導体チッ
    プ(4) を基板(1) にフェイスダウン実装するに際し、該
    基板(1) の半導体チップ実装部に該接着剤(3) を貼着
    し、該基板(1) の局部加熱によって該接着剤(3) の予備
    加熱を行い、該半導体チップ(4) を該基板(1) の半導体
    チップ実装部に押圧し、該接着剤(3) を硬化温度に加熱
    して硬化させること、を特徴とする半導体チップの実装
    方法。
  2. 【請求項２】 前記基板(1) の局部加熱は、前記半導体
    チップ(4) 実装部の周囲に当接する加熱体(11,31) によ
    りなされること、を特徴とする請求項１記載の半導体チ
    ップの実装方法。
  3. 【請求項３】 前記基板(1) を局部加熱する加熱体(11)
    が、前記半導体チップ(4) を前記接着剤(3) の硬化温度
    に加熱した該基板(1) に向けて押圧する加熱圧着ヘッド
    (6) により加熱されること、を特徴とする請求項２記載
    の半導体チップの実装方法。
  4. 【請求項４】 前記基板(1) を局部加熱する加熱体(31)
    が、該基板(1) を局部加熱するヒータを内蔵すること、
    を特徴とする請求項２記載の半導体チップの実装方法。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の加熱体(11)が前記加熱圧
    着ヘッド(6) より上下動自在に垂下し、該加熱圧着ヘッ
    ド(6) により加熱された前記半導体チップ(4) が前記接
    着剤(3) に接するのに先立って該加熱体(11)が該基板
    (1) に接すること、を特徴とする請求項２記載の半導体
    チップの実装方法。
  6. 【請求項６】 熱硬化性接着剤(3) を用いて半導体チッ
    プ(4) を基板(1) にフェイスダウン実装するに際し、該
    接着剤(3) の硬化温度に半導体チップ(4) を加熱する前
    記加熱圧着ヘッド(6) の下面には該半導体チップ(4) を
    吸着する手段が設けられ、該半導体チップ(4) の前記実
    装部周囲に当接する前記加熱体(11,31) が上下動自在手
    段(12)を介して該加熱圧着ヘッド(6) より垂下し、該加
    熱圧着ヘッド(6) に吸着した該半導体チップ(4) が該接
    着剤(3) に接する前に該加熱体(11)が該基板(1) に当接
    するように構成したこと、を特徴とする半導体チップの
    実装装置。
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