JPH08172105A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体チップをリードフレームのダ
イベッド部上にダイボンドするダイボンド自動機および
そのダイボンド方法において、半導体チップに反りやダ
メージを生じることなく、全面を安定に密着させること
ができるようにすることを最も主要な特徴とする。 【構成】たとえば、コレット１２により真空吸着してい
る半導体チップ１１を、リードフレーム１４のダイベッ
ド部上に塗布されたダイボンド剤２１に接触させた状態
において、真空圧の供給を停止後、高圧空気供給用のデ
ィスペンサからの高圧空気をコレット１２のチャンバ１
２ｂ内に供給する。これにより、チップ１１の全面にほ
ぼ均一な加圧力を非接触で付与し、チップ１１の全面を
ダイボンド剤２１に密着させる構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば半導体装置
の製造方法および製造装置に関するもので、特に半導体
チップをリードフレームやパッケージ・ケースにダイボ
ンドする場合に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップをリードフレーム上
にダイボンドする作業は、自動化されている。すなわ
ち、一般的なダイボンディング工程では、たとえば図７
または図８に示すように、半導体ウェーハよりダイシン
グ工程によって個々に切り出された半導体チップ１をコ
レット２により真空吸着して持ち上げ（ピックアッ
プ）、そのチップ１をリードフレームのダイベッド部３
に塗布されたダイボンド剤４上に移してコレット２によ
り加圧（加重）することで、ダイベッド部３のダイボン
ド剤４に半導体チップ１を密着させるようになってい
る。

【０００３】しかしながら、上記した方法では、半導体
チップ１をダイボンド剤４に密着させる際に、直接、半
導体チップ１の端部に加圧力が付与される。このため、
次のような問題点があった。

【０００４】たとえば、半導体チップ１の大型化にとも
ない、チップ１の端部に付与される加圧力も大きくな
り、圧力分布がチップ１の端部にのみかたより、また、
接触加圧であるため、チップ１に割れや欠けといったダ
メージを生じやすい。

【０００５】また、コレット２の傾きなどによっても圧
力分布がかたよるため、特に自動機によってダイボンド
を行う場合、機の初期設定を厳密に行う必要がある。さ
らに、半導体チップ１の薄型化に比例して反りを生じや
すく、ダイボンド剤４の厚さの不均一化を招く。また、
チップ１とダイボンド剤４との密着面積が小さくなる場
合があり、密着性やチップ１が発する熱の伝導性が低下
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、半導体チップの大型化，薄型化が顕著であ
り、半導体チップが大型化するとその面積に比例した加
圧力が必要となり、半導体チップの大型化にともなって
ダイボンドに必要な加圧力が大きくなる一方、薄型化の
ため、反りまたは割れや欠けといったダメージが生じや
すく、今後、大きな加圧力を直接的に加えることがます
ます困難になることが懸念されていた。

【０００７】そこで、この発明は、半導体素子の全面に
非接触によりほぼ均一な加圧力を付与でき、反りやダメ
ージを生じることなく、半導体素子の全面を安定に密着
させることが可能な半導体装置の製造方法および製造装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置の製造装置にあっては、一
端面に形成され、かつ半導体素子を吸着するための、開
口面をもつ空間部を有するコレットと、このコレットの
空間部に真空圧を供給して、前記コレットの開口面に前
記半導体素子を吸着させる吸着手段と、前記コレットの
開口面に吸着された前記半導体素子を実装基板上に塗布
された接着剤に接触させ、この状態で、前記吸着手段に
よる真空圧の供給を停止した後に、前記コレットの空間
部に高圧空気を供給して前記半導体素子を非接触で加圧
する加圧手段とから構成されている。

【０００９】また、この発明の半導体装置の製造方法に
あっては、開口面をもつ空間部を有するコレットの、前
記空間部に真空圧を供給して、前記コレットの開口面に
半導体素子を吸着させ、前記コレットの開口面に吸着さ
れた前記半導体素子を実装基板上に塗布された接着剤に
接触させ、この状態で、前記真空圧の供給を停止した後
に、前記コレットの空間部に高圧空気を供給して前記半
導体素子を非接触で加圧するようになっている。

【００１０】

【作用】この発明は、上記した手段により、半導体素子
の全面に対して非接触で大きな加圧力を付与できるよう
になるため、半導体素子にダメージや反りが生じるのを
防止することが可能となるものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１は、本発明にかかるダイボンド自
動機の概略構成を示すものである。このダイボンド自動
機は、たとえば、ダイシング工程によって半導体ウェー
ハより個々に切り出された半導体チップ１１を真空吸着
によりピックアップするコレット１２、このコレット１
２でピックアップされた上記半導体チップ１１を、ガイ
ドレール１３上を搬送されてくるリードフレーム（実装
基板）１４のダイベッド部上に移載するダイボンドヘッ
ド１５、このダイボンドヘッド１５を介して上記コレッ
ト１２にピックアップのための真空圧を供給する真空圧
供給用のディスペンサ（供給手段）１６、およびダイボ
ンド時に上記コレット１２に加圧用の高圧空気を供給す
る高圧空気供給用のディスペンサ（加圧手段）１７など
から構成されている。

【００１２】上記高圧空気供給用のディスペンサ１７
は、たとえばレギュレータ、エアー調節器、およびタイ
ムスイッチ（いずれも図示していない）などを有し、上
記コレット１２との接続のための配管１７ａを備えた構
成とされている。

【００１３】上記真空圧供給用のディスペンサ１６は、
たとえばレギュレータ、バキューム調節器、およびタイ
ムスイッチ（いずれも図示していない）などを有し、上
記コレット１２との接続のための配管１６ａを備えた構
成とされている。

【００１４】上記ダイボンドヘッド１５は、たとえば上
記コレット１２のＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置を制御するもの
であり、また、上記コレット１２と上記各配管１６ａ，
１７ａとの接続のための切換弁（図示していない）を有
して構成されている。

【００１５】すなわち、本実施例に示したダイボンド自
動機の場合、上記各ディスペンサ１６，１７の配管１６
ａ，１７ａは、上記ダイボンドヘッド１５内に設けられ
た切換弁を介して、上記コレット１２と接続されるよう
になっている。

【００１６】なお、上記コレット１２の構成については
後述する。また、上記ダイボンド自動機の直前には、上
記ガイドレール１３に沿って、ダイボンド剤塗布装置が
配置されている。

【００１７】このダイボンド剤塗布装置は、上記リード
フレーム１４上にダイボンドされる半導体チップ１１を
固定するためのダイボンド剤（接着剤）２１を、上記ダ
イベッド部上に塗布するためのもので、たとえばペース
ト状のダイボンド剤２１を収納するタンク２２、このタ
ンク２２内より一定量のダイボンド剤２１を送出させる
ためのエアーを供給するディスペンサ２３、および上記
タンク２２より送出されるダイボンド剤２１を上記リー
ドフレーム１４のダイベッド部上に塗布する塗布ノズル
２４などを有した構成とされている。

【００１８】上記ダイボンド剤２１としては、たとえば
エポキシやポリイミドなどからなる樹脂系のものや、溶
剤に銀やガラス粒子を混入した銀ガラスなどが用いられ
る。また、ペースト状のものに限らず、樹脂や半田など
をあらかじめダイベッド部上にプリフォームするように
してなるフィルム状のダイボンド剤を用いることもでき
る。

【００１９】図２は、上記したダイボンド自動機におけ
るコレット１２の概略構成を示すものである。このコレ
ット１２は、ステンレスなどの金属塊を研削加工してな
り、その断面は逆Ｔ字型に形成されている。また、コレ
ット１２の下面は、ピックアップする半導体チップ１１
とほぼ同じサイズとなっている。そして、その内部に
は、上記各ディスペンサ１６，１７の配管１６ａ，１７
ａにつながる円筒形の貫通穴１２ａが設けられるととも
に、この貫通穴１２ａにつながる、たとえば四角錐状の
チャンバ（空間部）１２ｂが形成されている。

【００２０】上記貫通穴１２ａの径は、上記半導体チッ
プ１１に付与される加圧用の高圧空気の圧力に比例した
大きさで形成されるようになっている。上記チャンバ１
２ｂは、上記コレット１２の下面を開口するように設け
られている。このチャンバ１２ａにより形成される開口
の大きさは、上記半導体チップ１１のサイズよりも少し
小さくなっている。

【００２１】このような構成のコレット１２では、上記
貫通穴１２ａを経て、上記チャンバ１２ｂ内に上記真空
圧供給用のディスペンサ１６からの真空圧が供給される
ことによって、その下面により半導体チップ１１が真空
吸着される。この、ピックアップ時の吸着力としては、
ピックアップする半導体チップ１１の重量などに応じた
吸着力が必要であり、半導体チップ１１を確実に吸着で
きるだけの真空圧が設定される。

【００２２】また、上記貫通穴１２ａを経て、上記チャ
ンバ１２ｂ内に上記高圧空気供給用のディスペンサ１７
からの高圧空気が供給されることによって、上記ダイベ
ッド部上に移載された半導体チップ１１のほぼ全面に非
接触で加圧力が付与される。この、ダイボンド時の加圧
力としては、ダイボンドする半導体チップ１１の面積な
どに応じた加圧力が必要であり、ダイボンド剤２１の粘
度などの条件により任意のダイボンド厚を実現できるよ
うに、高圧空気の圧力が設定される。

【００２３】たとえば、任意のチップサイズを１５ｍｍ
角とし、ダイボンド剤２１の粘度を２０〜１００Ｐａ・
ｓとするとき、３０μｍのダイボンド厚を実現できるよ
うにする場合の、高圧空気の圧力は約０．６ＭＰａに設
定される。

【００２４】なお、この場合の、半導体チップ１１の単
位面積あたりにかかる加圧力は常に一定となるため、チ
ップ１１ごとに設定を変える必要はない。図３は、上記
したダイボンド自動機によるダイボンド方法について示
すものである。

【００２５】ダイボンディング工程においては、まず、
リードフレーム１４のダイベッド部上に、ダイボンド剤
塗布装置によって一定量のダイボンド剤２１が塗布され
る。そして、このリードフレーム１４は、ガイドレール
１３上を搬送されて、ダイボンド自動機の直下に導かれ
る。

【００２６】一方、ダイボンド自動機では、上記リード
フレーム１４の搬送動作にタイミングを合わせて、コレ
ット１２でピックアップされた半導体チップ１１の、上
記リードフレーム１４のダイベッド部上への移載が行わ
れる。

【００２７】この場合、半導体チップ１１は、前段のダ
イシング工程によって半導体ウェーハより個々に切り出
されたチップの１つに、上記ダイボンドヘッド１５の制
御によりコレット１２が対応され、この状態で、真空圧
供給用のディスペンサ１６より配管１６ａを介してコレ
ット１２の貫通穴１２ａおよびチャンバ１２ｂ内に真空
圧が供給されることにより、コレット１２の下面に吸着
される。

【００２８】そして、コレット１２の下面に真空吸着さ
れた半導体チップ１１は、上記ダイボンドヘッド１５の
制御によりピックアップされて、ガイドレール１３上を
搬送されてきたリードフレーム１４のダイベッド部上に
移動される（図３（ａ））。

【００２９】また、上記ダイボンドヘッド１５によりコ
レット１２の位置が制御され、コレット１２の下面に真
空吸着されている半導体チップ１１が、リードフレーム
１４のダイベッド部上に塗布されたダイボンド剤２１に
接触する位置まで移動される（図３（ｂ））。

【００３０】続いて、コレット１２の下面に真空吸着さ
れている半導体チップ１１の、上記リードフレーム１４
へのダイボンドが行われる。この場合、まず、真空圧供
給用のディスペンサ１６からの真空圧の供給が停止され
た後、上記ダイボンドヘッド１５内の弁が切り換えら
れ、この状態で、高圧空気供給用のディスペンサ１７よ
り配管１７ａを介してコレット１２の貫通穴１２ａおよ
びチャンバ１２ｂ内に高圧空気が供給される。これによ
り、コレット１２の下面に吸着されていた半導体チップ
１１の全面にほぼ均一な加圧力が非接触で付与されて、
半導体チップ１１の全面がダイボンド剤２１に密着され
る（図３（ｃ））。

【００３１】しかる後、高圧空気供給用のディスペンサ
１７からの高圧空気の供給が停止されて、コレット１２
がガイドレール１３上より移動されることで、ダイボン
ディング工程における１回のダイボンド動作が終了され
る。そして、半導体チップ１１のダイボンドされたリー
ドフレーム１４はガイドレール１３上を搬送されて、次
段、たとえばワイヤボンディング工程に供給される。

【００３２】なお、ガイドレール１３上より移動される
コレット１２は、次のリードフレーム１４がダイボンド
自動機の直下に搬送されてくるまでの間に、そのリード
フレーム１４にダイボンドする半導体チップ１１のピッ
クアップを開始する。

【００３３】上記したように、半導体チップの全面に対
して非接触で大きな加圧力を付与できるようにしてい
る。すなわち、リードフレームのダイベッド部上に塗布
されたダイボンド剤上に移載された半導体チップに対し
て、高圧空気を供給するようにしている。これにより、
半導体チップに接触することなく、チップの全面にほぼ
均一な加圧力を付与できるようになる。したがって、ダ
イボンド時における半導体チップへの圧力分布のかたよ
りをなくせるようになるため、大型，薄型のチップであ
っても、反りを生じることなく、チップの全面を安定に
密着させることが可能となる。

【００３４】また、均一なダイボンド厚を得ることがで
きるようになり、ダイボンド剤の厚さの不均一によって
密着性やチップが発する熱の伝導性が低下するといった
不具合を解決できる。

【００３５】しかも、非接触による加圧であるため、コ
レットの傾きなどによる欠けや割れといったダメージを
チップに与える心配もない。特に、熱時弾性率の高いダ
イボンド剤、たとえばフィルム状のダイボンド剤を使用
する場合において、半導体チップの全面を良好に密着さ
せることが可能となり、有効である。

【００３６】なお、上記実施例においては、貫通穴を介
して高圧空気を供給するように形成したコレットを例に
説明したが、これに限らず、たとえば図４に示すよう
に、コレット１２の側面よりチャンバ１２ｂにつながる
流路１２ｃを形成し、貫通穴１２ａを介することなく、
直にチャンバ１２ｂ内に高圧空気を供給するような構成
としても良い。

【００３７】この場合、ダイボンドヘッド内に設けられ
る切換弁が不要になるなど、従来装置をほとんど改良す
ることなしに、そのまま利用することが可能となる。ま
た、コレットの下面に、弾性率の低い耐熱性樹脂などを
材料としたスカートを設けることも有効である。

【００３８】さらに、コレットは、四角錐状のチャンバ
が形成されてなるものに限らず、たとえば図５に示すよ
うに、円筒形の貫通穴１２ａにつながる四角柱状のチャ
ンバ１２ｄを形成してなる構成とすることもできる。

【００３９】この場合にも、上記と同様に、コレット１
２の側面より直にチャンバ１２ｄ内に高圧空気を供給す
るように構成することも、スカートを設けることも可能
である。

【００４０】また、上記各実施例では、チャンバ（開口
面）を半導体チップの外形よりも小さく形成した例を説
明したが、たとえば図６に示すように、円筒形の貫通穴
１２ａにつながるチャンバ（空間部）を、半導体チップ
１１の外形よりも小さい径の四角錐状の空間部１２ｂと
半導体チップ１１の外形よりも若干大きい四角柱状のチ
ャンバ１２ｄとの組み合わせによる形状としても良い。

【００４１】また、半導体チップをダイボンドする実装
基板としては、リードフレームの他、たとえばパッケー
ジのケースや回路基板であっても良い。その他、この発
明の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能な
ことは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、半導体素子の全面に非接触によりほぼ均一な加圧力
を付与でき、反りやダメージを生じることなく、半導体
素子の全面を安定に密着させることが可能な半導体装置
の製造方法および製造装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるダイボンド自動機
を概略的に示す構成図。

【図２】同じく、ダイボンド自動機で用いられるコレッ
トの概略構成を示す断面図。

【図３】同じく、ダイボンド自動機によるダイボンド動
作を説明するために示す図。

【図４】同じく、ダイボンド自動機で用いられるコレッ
トの他の構成例を示す断面図。

【図５】同じく、ダイボンド自動機で用いられるコレッ
トの別の構成例を示す断面図。

【図６】同じく、ダイボンド自動機で用いられるコレッ
トの別の構成例を示す断面図。

【図７】従来技術とその問題点を説明するために、ダイ
ボンド動作の概略を説明するための断面図。

【図８】同じく、ダイボンド動作の概略を説明するため
に示す断面図。

【符号の説明】

１１…半導体チップ、１２…コレット、１２ａ…貫通
穴、１２ｂ，１２ｄ…チャンバ、１３…ガイドレール、
１４…リードフレーム、１５…ダイボンドヘッド、１６
…真空圧供給用のディスペンサ、１７…高圧空気供給用
のディスペンサ、２１…ダイボンド剤。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端面に形成され、かつ半導体素子を吸
   着するための、開口面をもつ空間部を有するコレット
   と、 このコレットの空間部に真空圧を供給して、前記コレッ
   トの開口面に前記半導体素子を吸着させる吸着手段と、 前記コレットの開口面に吸着された前記半導体素子を実
   装基板上に塗布された接着剤に接触させ、この状態で、
   前記吸着手段による真空圧の供給を停止した後に、前記
   コレットの空間部に高圧空気を供給して前記半導体素子
   を非接触で加圧する加圧手段とを具備したことを特徴と
   する半導体装置の製造装置。
2. 【請求項２】 前記開口面が半導体素子の外形よりも小
   さく形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の
   半導体装置の製造装置。
3. 【請求項３】 開口面をもつ空間部を有するコレット
   の、前記空間部に真空圧を供給して、前記コレットの開
   口面に半導体素子を吸着させ、 前記コレットの開口面に吸着された前記半導体素子を実
   装基板上に塗布された接着剤に接触させ、この状態で、
   前記真空圧の供給を停止した後に、前記コレットの空間
   部に高圧空気を供給して前記半導体素子を非接触で加圧
   するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
   法。