JPH06140470A - Flip chip bonding device - Google Patents

Flip chip bonding device

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Publication number
JPH06140470A
JPH06140470A JP28976992A JP28976992A JPH06140470A JP H06140470 A JPH06140470 A JP H06140470A JP 28976992 A JP28976992 A JP 28976992A JP 28976992 A JP28976992 A JP 28976992A JP H06140470 A JPH06140470 A JP H06140470A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
chip
flip
stage
heating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28976992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Kadowaki
徹二 門脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
Priority to JP28976992A priority Critical patent/JPH06140470A/en
Publication of JPH06140470A publication Critical patent/JPH06140470A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a device which can efficiently bond a plurality of semiconductor chips having different sized to one substrate by flip chip bonding. CONSTITUTION:This device is provided with a substrate stage 37 which moves and rotates a substrate 15 placed on the stage 37 in the horizontal direction, chip attracting units 35-1, 35-2, and 35-3 which are provided in corresponding to semiconductor chips 11-13 one to one and independently attract and move the chips in the vertical direction, and moving means 34 which fixes and moves the units 35-1, 35-2, and 35-3 in the horizontal direction. In addition, the device is also provided with a first image pickup camera 36-1 which takes the images of the surfaces of the chips attracted to the units 35-1 to 35-3 and inputs picture signals to a controller, second image pickup camera 36-2 which takes and inputs the image of the substrate 15 placed on the state 37, and chip heating unit 38 which bonds one chip to the substrate by flip chip bonding by heating the unit 35-1, 35-2, or 35-3 which brings the chip into contact with the substrate 15 and melting the electrode of the chip.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板に半導体チップを
フリップチップボンディング(フェースダウンボンディ
ング)するフリップチップボンディング装置、特にサイ
ズの異なる複数の半導体チップを1枚の基板に能率良く
フリップチップボンディングできるフリップチップボン
ディング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flip chip bonding apparatus for flip chip bonding (face down bonding) a semiconductor chip on a substrate, and in particular, a plurality of semiconductor chips of different sizes can be efficiently flip chip bonded on one substrate. Flip chip bonding apparatus

【0002】基板と半導体チップとの機械的な接続と電
気的な接続とが同時に行なわれるフリップチップボンデ
ィング技術は、基板に半導体チップを高密度で、しかも
平面的に実装できるというメリットを備えている(図5
参照)。
The flip chip bonding technique, in which the mechanical connection and the electrical connection between the substrate and the semiconductor chip are performed at the same time, has a merit that the semiconductor chips can be mounted on the substrate at a high density and in a plane. (Fig. 5
reference).

【0003】このため、フリップチップボンディング技
術は、基板と半導体チップとの接続状態については目視
では確認できないというディメリットがあるにも係わら
ず、昨今急速に普及し始めている。
For this reason, the flip chip bonding technique has been rapidly prevailing in recent years despite the disadvantage that the connection state between the substrate and the semiconductor chip cannot be visually confirmed.

【0004】このような背景から基板に半導体チップを
能率良くフリップチップボンディングできるフリップチ
ップボンディング装置、特にサイズの異なる複数の半導
体チップを一つの基板にフリップチップボンディングで
きるフリップチップボンディング装置が強く要望されて
いる。
From such a background, there is a strong demand for a flip chip bonding apparatus capable of efficiently flip chip bonding semiconductor chips to a substrate, particularly a flip chip bonding apparatus capable of flip chip bonding a plurality of semiconductor chips of different sizes onto one substrate. There is.

【0005】なお、図5は、半導体チップを搭載した基
板の説明図であって、図5(a) 及び図5(b) は基板の模
式的な側断面図である。
Incidentally, FIG. 5 is an explanatory view of a substrate on which a semiconductor chip is mounted, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) are schematic side sectional views of the substrate.

【0006】[0006]

【従来の技術】次に、従来のフリップチップボンディン
グ装置について図6を参照しながら説明する。図6は、
従来のフリップチップボンディング装置の説明図であっ
て、図6(a) は基板に半導体チップをフリップチップボ
ンディングする前の装置の状態を模式的に示す要部正面
図、図6(b) は基板に半導体チップをフリップチップボ
ンディングしている装置の状態を模式的に示す要部正面
図である。
2. Description of the Related Art Next, a conventional flip chip bonding apparatus will be described with reference to FIG. Figure 6
FIG. 6 (a) is an explanatory view of a conventional flip-chip bonding apparatus, and FIG. 6 (a) is a front view of essential parts schematically showing a state of the apparatus before flip-chip bonding a semiconductor chip to a substrate, and FIG. 6 (b) is a substrate FIG. 4 is a front view of the essential part, which schematically shows the state of the device in which the semiconductor chip is flip-chip bonded.

【0007】図6において、21は半導体チップ11を自在
に吸着できるボンディングヘッド、22-1及び22-2はボン
ディングヘッド21に接続し、このボンディングヘッド21
を電流加熱する第1及び第2の電流ケーブル、23はボン
ディングヘッド21及び第1、2の電流ケーブル22-1,22-
2 とを鉛直方向に昇降する昇降シャフト、24-1,24-2は
第1, 第2の撮像カメラ、25は紙面左右に移動するXス
テージ25a と紙面表裏方向に移動するYステージ25b 及
び水平面内を回動するθステージ25c よりなる基板載置
ステージである。
In FIG. 6, reference numeral 21 denotes a bonding head capable of freely sucking the semiconductor chip 11, 22-1 and 22-2 are connected to the bonding head 21, and the bonding head 21
First and second current cables for heating the current of the bonding head 23, 23 is the bonding head 21 and the first and second current cables 22-1, 22-
Elevating shafts for vertically moving 2 and 24, 24-1 and 24-2 are first and second imaging cameras, 25 is an X stage 25a that moves to the left and right of the paper, a Y stage 25b that moves to the front and back of the paper, and a horizontal surface. The substrate mounting stage is composed of a θ stage 25c that rotates inside.

【0008】このような従来のフリップチップボンディ
ング装置を使用し、図5(a) で示すように基板14に半導
体チップ11をフリップチップボンディング( 以降、ボン
ディングという) する方法を図6を参照しながら以下説
明する。
A method for flip-chip bonding (hereinafter referred to as bonding) the semiconductor chip 11 on the substrate 14 as shown in FIG. 5A using such a conventional flip-chip bonding apparatus will be described with reference to FIG. This will be described below.

【0009】まず、ボンディングヘッド21の先端 (下
端) で半導体チップ11の背面を水平に吸着するととも
に、基板載置ステージ25の最上段のθステージ25c に基
板14を水平に載置し、ボンディングヘッド21に吸着され
ている半導体チップ11の表面を第1の撮像カメラ24-1に
より撮影するとともに、基板載置ステージ25に載置され
ている基板14の表面を第2の撮像カメラ24-2により撮影
する。
First, the front surface (lower end) of the bonding head 21 horizontally attracts the back surface of the semiconductor chip 11, and the substrate 14 is horizontally mounted on the uppermost θ stage 25c of the substrate mounting stage 25. The surface of the semiconductor chip 11 adsorbed on the substrate 21 is photographed by the first imaging camera 24-1, and the surface of the substrate 14 mounted on the substrate mounting stage 25 is captured by the second imaging camera 24-2. Take a picture.

【0010】第1及び第2の撮像カメラ24-1,24-2 は、
撮影した半導体チップ11及び基板14のそれぞれの表面を
画像信号に変換し、制御装置(図示せず)に入力する。
この後、制御装置は、駆動装置(図示せず)を介して半
導体チップ11を吸着しているボンディングヘッド21を矢
印Rで示す経路で基板載置ステージ25の直上位置に移動
するとともに、ステージ移動装置(図示せず)を介して
基板載置ステージ25のXステージ25a 、Yステージ25b
及びθステージ25c とを微動し、半導体チップ11を矢印
Dで示すように鉛直方向に降下させた際にその電極11a
が基板14のパッド14a に接触するように位置合わせす
る。
The first and second imaging cameras 24-1, 24-2 are
The photographed surfaces of the semiconductor chip 11 and the substrate 14 are converted into image signals and input to a control device (not shown).
After that, the control device moves the bonding head 21 sucking the semiconductor chip 11 via the drive device (not shown) along the path indicated by the arrow R to a position directly above the substrate mounting stage 25 and moves the stage. X stage 25a and Y stage 25b of the substrate mounting stage 25 via a device (not shown)
And the .theta.
Align so that it contacts the pad 14a of the substrate 14.

【0011】なお、制御装置がステージ移動装置を介し
て行なう基板載置ステージ25のXステージ25a 、Yステ
ージ25b 及びθステージ25c の微動は、第1及び第2の
撮像カメラ24-1,24-2 から入力された上述の画像信号に
基づいて行なわれることはもちろんである。
The fine movements of the X stage 25a, the Y stage 25b and the θ stage 25c of the substrate mounting stage 25 performed by the control device via the stage moving device are caused by the first and second image pickup cameras 24-1, 24-. Needless to say, this is performed based on the above-mentioned image signal input from 2.

【0012】次いで、制御装置は、上述の駆動装置を介
して昇降シャフト23とともにボンディングヘッド21を矢
印Dで示すように鉛直方向に下降し、このボンディング
ヘッド21の先端に吸着されている半導体チップ11の電極
11a を、基板載置ステージ25のθステージ25c に載置さ
れている基板14のパッド14a に接触させる。
Next, the controller lowers the bonding head 21 along with the elevating shaft 23 in the vertical direction as shown by the arrow D via the above-mentioned driving device, and the semiconductor chip 11 attracted to the tip of the bonding head 21. Electrodes
11a is brought into contact with the pad 14a of the substrate 14 mounted on the θ stage 25c of the substrate mounting stage 25.

【0013】このような状態の下で制御装置が電源(図
示せず)の動作をオンすると、数100A程度の大電流
が第1の電流ケーブル22-1→ボンディングヘッド21→第
2の電流ケーブル22-2の経路を流れることにより、ボン
ディングヘッド21が瞬時に高温となる。
When the control device turns on the operation of the power supply (not shown) under such a condition, a large current of about several hundred amperes is generated by the first current cable 22-1, the bonding head 21 and the second current cable. By flowing through the path 22-2, the bonding head 21 instantly becomes hot.

【0014】このため、ボンディングヘッド21に吸着さ
れている半導体チップ11も高温となって電極11a が溶融
して基板14のパッド14a と接合し、図5(a) で示すよう
な基板14と半導体チップ11との機械的な接続と電気的な
接続とが同時に行なわれることとなる。
Therefore, the temperature of the semiconductor chip 11 attracted to the bonding head 21 also becomes high, the electrode 11a is melted and bonded to the pad 14a of the substrate 14, and the substrate 14 and the semiconductor as shown in FIG. The mechanical connection and the electrical connection with the chip 11 are made at the same time.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板14に搭
載する半導体チップ11のサイズが1種類だけであれば前
述した従来のフリップチップボンディング装置でも特に
問題はなかった。
If the semiconductor chip 11 mounted on the substrate 14 has only one size, the conventional flip chip bonding apparatus described above has no particular problem.

【0016】しかしながら、図5(b) に示すように、サ
イズの異なる複数の半導体チップ、たとえば半導体チッ
プ11,12,13を従来のフリップチップボンディングにより
1枚の基板15にボンディングしようとすると、ボンディ
ングヘッド21の先端は半導体チップ11,12,13の中の最大
サイズの半導体チップ13を吸着できるように大きな形状
にすることが不可欠となる。
However, as shown in FIG. 5B, when a plurality of semiconductor chips having different sizes, for example, semiconductor chips 11, 12 and 13 are bonded to one substrate 15 by the conventional flip chip bonding, the bonding is performed. It is essential that the tip of the head 21 has a large shape so as to adsorb the largest size semiconductor chip 13 among the semiconductor chips 11, 12, 13.

【0017】そのため、図5(b) で示すように、既に半
導体チップ11-1,12,11-2,13 が搭載された基板15に、半
導体チップ11-3 (紙面右端) を上述のような先端の大き
なボンディングヘッド21によりボンディングしようとす
ると、この半導体チップ11-3に隣接する半導体チップ13
の背面にボンディングヘッド21の先端が接触し、半導体
チップ11-3を破壊する危険性があった。
Therefore, as shown in FIG. 5B, the semiconductor chip 11-3 (the right end in the drawing) is mounted on the substrate 15 on which the semiconductor chips 11-1, 12, 11-2, 13 are already mounted as described above. If a bonding head 21 with a large tip is used, the semiconductor chip 13 adjacent to this semiconductor chip 11-3
There is a risk that the tip of the bonding head 21 comes into contact with the back surface of the semiconductor chip 11-3 and destroys the semiconductor chip 11-3.

【0018】したがって、従来のフリップチップボンデ
ィング装置においては、このような危険性を回避するに
は先端の大きさが異なる複数のボンディングヘッドを予
め準備し、半導体チップのサイズに応じてボンディング
ヘッドを交換することが不可欠であった。
Therefore, in the conventional flip chip bonding apparatus, in order to avoid such a risk, a plurality of bonding heads having different tip sizes are prepared in advance, and the bonding heads are exchanged according to the size of the semiconductor chip. It was essential to do.

【0019】しかしながら、このような対応方法におい
てはボンディングヘッドの交換に手間取り、ボンディン
グ作業の能率が大幅に低下するという問題があった。本
発明は、このような問題を解消するためになされたもの
であって、その目的はサイズの異なる複数の半導体チッ
プを1枚の基板に能率よくボンディングできるフリップ
チップボンディング装置の提供にある。
However, in such a method, there is a problem that it takes time to replace the bonding head and the efficiency of the bonding work is significantly reduced. The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a flip chip bonding apparatus capable of efficiently bonding a plurality of semiconductor chips having different sizes to one substrate.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】前記目的は図1に示すよ
うに、基板15にサイズの異なる複数の半導体チップ11,1
2,13をフリップチップボンディングするフリップチップ
ボンディング装置において、基板15を水平に載置し、こ
の基板15の水平方向の移動と回動とを自在に行なう基板
載置ステージ37と、半導体チップ11,12,13と1対1で対
応し、半導体チップ11,12,13を別々に吸着して鉛直方向
にそれぞれ独立に昇降するチップ吸着ユニット35-1,35-
2,35-3と、チップ吸着ユニット35-1,35-2,35-3を固定
し、チップ吸着ユニット35-1,35-2,35-3を水平方向に移
動する移動手段34と、チップ吸着ユニット35-1,35-2,35
-3により吸着された半導体チップ11,12,13のそれぞれの
表面を撮影し、その画像信号を制御装置に入力する第1
の撮像手段36-1と、基板載置ステージ37に載置されてい
る基板15の表面を撮像し、その画像信号を制御装置に入
力する第2の撮像手段36-2と、基板載置ステージ37に載
置された基板15に半導体チップ11,12,13の何れか一つの
半導体チップを接触させているチップ吸着ユニット35-
1,35-2,35-3の何れか一つのチップ吸着ユニットを加熱
して半導体チップの電極を溶融し、この半導体チップを
基板15にフリップチップボンディングするチップ加熱ユ
ニット38とを含んでなることを特徴とするフリップチッ
プボンディング装置により達成される。
As shown in FIG. 1, a plurality of semiconductor chips 11, 1 having different sizes are provided on a substrate 15.
In a flip chip bonding apparatus for flip chip bonding 2, 13, a substrate 15 is horizontally mounted, and a substrate mounting stage 37 for freely moving and rotating the substrate 15 in a horizontal direction and a semiconductor chip 11, Chip adsorption unit 35-1, 35-corresponding to 12, 13 on a one-to-one basis and adsorbing semiconductor chips 11, 12, 13 separately and moving up and down independently in the vertical direction.
2, 35-3 and the chip suction unit 35-1, 35-2, 35-3 are fixed, and the moving means 34 for moving the chip suction unit 35-1, 35-2, 35-3 in the horizontal direction, Chip suction unit 35-1,35-2,35
First, the respective surfaces of the semiconductor chips 11, 12, and 13 adsorbed by the -3 are photographed, and the image signals thereof are input to the control device.
Image pickup means 36-1, second image pickup means 36-2 for picking up an image of the surface of the substrate 15 placed on the substrate placing stage 37 and inputting the image signal to the control device, and the substrate placing stage. A chip suction unit 35 in which any one of the semiconductor chips 11, 12, 13 is brought into contact with the substrate 15 placed on 37
A chip heating unit 38 for heating any one of the chip adsorption units 1, 35-2 and 35-3 to melt the electrodes of the semiconductor chip and flip-chip bonding the semiconductor chip to the substrate 15. Is achieved by a flip chip bonding apparatus.

【0021】[0021]

【作用】本発明のフリップチップボンディング装置にお
いては、サイズの異なる半導体チップ11,12,13に1対1
で対応したチップ吸着ユニット35-1,35-2,35-3、たとえ
ば半導体チップ11はチップ吸着ユニット35-1が、半導体
チップ12はチップ吸着ユニット35-2が、半導体チップ13
はチップ吸着ユニット35-3が吸着するように構成すると
ともに、チップ吸着ユニット35-1,35-2,35-3を介しての
半導体チップ11,12,13の加熱は一つのチップ加熱ユニッ
ト38で行なえるように構成している。
In the flip chip bonding apparatus of the present invention, the semiconductor chips 11, 12 and 13 having different sizes are in a one-to-one correspondence.
Corresponding to the chip suction units 35-1, 35-2, 35-3, for example, the semiconductor chip 11 is the chip suction unit 35-1, the semiconductor chip 12 is the chip suction unit 35-2, the semiconductor chip 13
Is configured to adsorb the chip adsorption unit 35-3, and heating of the semiconductor chips 11, 12, 13 through the chip adsorption units 35-1, 35-2, 35-3 is performed by one chip heating unit 38. It is configured so that

【0022】このため、サイズの異なる複数の半導体チ
ップ11,12,13を一枚の基板15にボンディングする際に
も、それぞれの半導体チップ11,12,13に対応したチップ
吸着ユニット35-1,35-2,35-3、たとえば半導体チップ11
にはチップ吸着ユニット35-1を選択するだけでよく、チ
ップ吸着ユニット35-1,35-2,35-3相互の交換作業は全く
不要である。したがって、本発明のフリップチップボン
ディング装置は、サイズの異なる複数の半導体チップ1
1,12,13を一つの基板15に能率よくボンディングできる
こととなる。
Therefore, even when a plurality of semiconductor chips 11, 12, 13 having different sizes are bonded to one substrate 15, the chip suction units 35-1, 35-1 corresponding to the respective semiconductor chips 11, 12, 13 are attached. 35-2, 35-3, eg semiconductor chip 11
For this purpose, it is only necessary to select the chip suction unit 35-1, and there is no need to replace the chip suction units 35-1, 35-2, 35-3 with each other. Therefore, the flip-chip bonding apparatus of the present invention can be applied to a plurality of semiconductor chips 1 of different sizes.
It is possible to efficiently bond 1, 12, 13 to one substrate 15.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の一実施例のフリップチップボ
ンディング装置につい図1〜図3を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A flip chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0024】図1は本発明の一実施例のフリップチップ
ボンディング装置の模式的な要部斜視図、図2はチップ
吸着ユニットの説明図であって、図2(a) はチップ吸着
ユニットの要部側面図、図2(b) は吸着ヘッドの要部平
明図、図3はチップ加熱ユニットの要部断面図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a main part of a flip chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a chip suction unit, and FIG. 2 (a) is a schematic view of the chip suction unit. 2 is a side view of the main part of the suction head, and FIG. 3 is a sectional view of the main part of the chip heating unit.

【0025】なお、本明細書においては、同一部品、同
一材料等に対しては全図をとおして同じ符号を付与して
ある。図1において、31はチップ載置台、32はピックア
ップヘッド、33はガイドレール、34はスライド板、35は
チップ吸着ユニット、36-1,36-2 は第1及び第2の撮像
カメラ、37は基板載置ステージ、38はチップ加熱ユニッ
トである。
In the present specification, the same reference numerals are given to the same parts and the same materials throughout the drawings. In FIG. 1, 31 is a chip mounting table, 32 is a pickup head, 33 is a guide rail, 34 is a slide plate, 35 is a chip suction unit, 36-1 and 36-2 are first and second imaging cameras, and 37 is A substrate mounting stage, 38 is a chip heating unit.

【0026】図2に示すようにチップ吸着ユニット35
は、下面に吸着孔35a2を備える熱伝導性の良い舌片35a1
を有するチップ吸着ヘッド35a と、このチップ吸着ヘッ
ド35aを連結したコの字状部材35b と、連結したモータ
(図示せず)により矢印R−L方向に回動されてコの字
状部材35b を矢印U−D方向(鉛直方向)に昇降させる
偏心カム35c で構成したものである。
As shown in FIG. 2, the chip suction unit 35
Is a tongue piece 35a 1 with good heat conductivity, which has an adsorption hole 35a 2 on the lower surface.
A chip suction head 35a, a U-shaped member 35b connecting the chip suction head 35a, and a motor (not shown) connected to the chip suction head 35a to rotate the U-shaped member 35b in the direction of arrow RL. It is composed of an eccentric cam 35c which moves up and down in the direction of arrow U-D (vertical direction).

【0027】したがって、チップ吸着ユニット35のチッ
プ吸着ヘッド35a の舌片35a1に半導体チップ11を吸着
し、このチップ吸着ヘッド35a を矢印Dで示すように降
下して半導体チップ11の電極11a を基板15のパッド15a
に接触させた後、このチップ吸着ヘッド35a の舌片35a1
をチップ加熱ユニット38の加熱ヘッド38a により加熱す
ると、半導体チップ11も高温となって電極11a が溶融し
て基板15のパッド15a と接合し、図5(b) で示すような
基板15と半導体チップ11との機械的な接続と電気的な接
続とが同時に行なわれることとなる。
Therefore, the semiconductor chip 11 is sucked onto the tongue piece 35a 1 of the chip suction head 35a of the chip suction unit 35, the chip suction head 35a is lowered as shown by the arrow D, and the electrode 11a of the semiconductor chip 11 is placed on the substrate. 15 pads 15a
To the tip 35a 1 of this tip suction head 35a.
When the heating head 38a of the chip heating unit 38 heats the semiconductor chip 11, the temperature of the semiconductor chip 11 also rises, the electrode 11a melts and bonds to the pad 15a of the substrate 15, and the substrate 15 and the semiconductor chip as shown in FIG. The mechanical connection and the electrical connection with 11 will be made at the same time.

【0028】なお、本発明の一実施例のフリップチップ
ボンディング装置におけるチップ吸着ユニット35は、図
2(a) に示すようなチップ吸着ヘッド35a(35a-1)を備え
て半導体チップ11を吸着するチップ吸着ユニット35-1、
チップ吸着ヘッド35a(35a-2)を備えて半導体チップ12を
吸着するチップ吸着ユニット35-2及びチップ吸着ヘッド
35a(35a-3)を備えて半導体チップ13を吸着するチップ吸
着ユニット35-3で構成されている (図1参照) 。
The chip suction unit 35 in the flip chip bonding apparatus according to the embodiment of the present invention is equipped with a chip suction head 35a (35a-1) as shown in FIG. 2A to suck the semiconductor chip 11. Chip suction unit 35-1,
A chip suction unit 35-2 having a chip suction head 35a (35a-2) for sucking the semiconductor chip 12 and a chip suction head
The chip suction unit 35-3 is provided with 35a (35a-3) for sucking the semiconductor chip 13 (see FIG. 1).

【0029】また、図3に示すようにチップ加熱ユニッ
ト38は、加熱ヘッド38a 、加熱ヘッド38a に電流を流す
電流端子38b 及び加熱ヘッド38a を矢印U−D方向(鉛
直方向)に昇降する昇降部38c とを含んで構成したもの
である。
Further, as shown in FIG. 3, the chip heating unit 38 includes a heating head 38a, a current terminal 38b for supplying a current to the heating head 38a, and an elevating part for moving the heating head 38a up and down in the direction of arrow UD (vertical direction). It is composed of 38c and.

【0030】このような構成をした本発明の一実施例の
フリップチップボンディング装置を使用し、図5(b) で
示すように基板15に半導体チップ、たとえば半導体チッ
プ11をボンディングする方法をその工程順に従って説明
する。
Using the flip-chip bonding apparatus of one embodiment of the present invention having the above structure, a method of bonding a semiconductor chip, for example, the semiconductor chip 11 to the substrate 15 as shown in FIG. It will be explained in order.

【0031】基板15に半導体チップ11をボンディングす
るには、まずボンディング基板載置ステージ37のθステ
ージ37c に基板15を載置するとともに、チップ載置台31
に半導体チップ11をセットする (図1参照) 。
To bond the semiconductor chip 11 to the substrate 15, first, the substrate 15 is placed on the θ stage 37c of the bonding substrate placing stage 37, and the chip placing table 31 is placed.
The semiconductor chip 11 is set in (see FIG. 1).

【0032】なお、θステージ25c 上の基板15はその表
面を上に向けているとともに、チップ載置台31上の半導
体チップ11もその表面を上に向けている。次に、制御装
置(図示せず)により制御されたピックアップヘッド32
が、チップ載置台31上の半導体チップ11の表面を吸着し
てピックアップした後に矢印Aで示すように180度回
転し、半導体チップ11を上方に回転移動する。
The surface of the substrate 15 on the θ stage 25c faces upward, and the surface of the semiconductor chip 11 on the chip mounting table 31 faces upward. Next, a pickup head 32 controlled by a controller (not shown)
However, after adsorbing the surface of the semiconductor chip 11 on the chip mounting table 31 and picking it up, the semiconductor chip 11 is rotated 180 degrees as shown by an arrow A, and the semiconductor chip 11 is rotationally moved upward.

【0033】この後、制御装置により制御されたスライ
ド板34が、水平方向に延びるガイドレール33に沿って移
動し、このスライド板34に横列状態で固定された複数の
チップ吸着ユニット35(35-1,35-2,35-3)の中の一つのチ
ップ吸着ユニット35-1がピックアップヘッド32の直上位
置にきたところでその移動を一時的に停止する。
After that, the slide plate 34 controlled by the control device moves along the guide rail 33 extending in the horizontal direction, and a plurality of chip suction units 35 (35-35-35) fixed to the slide plate 34 in a row state. When one chip suction unit 35-1 of 1, 35-2, 35-3) reaches a position directly above the pickup head 32, its movement is temporarily stopped.

【0034】斯かる状態の下でチップ吸着ユニット35-1
は、その吸着ヘッド35a (35a-1) を下降してその舌片35
a1に、ピックアップヘッド32にセットされている半導体
チップ11を吸着させた後に、半導体チップ11とともにチ
ップ吸着ヘッド35a (35a-1)を上昇させて元の位置に戻
す。
Under such a condition, the chip suction unit 35-1
Lowers its suction head 35a (35a-1) and lowers its tongue piece 35a.
After adsorbing the semiconductor chip 11 set on the pickup head 32 to a 1 , the chip adsorption head 35a (35a-1) together with the semiconductor chip 11 is lifted and returned to its original position.

【0035】この後、スライド板34は、半導体チップ11
を吸着しているチップ吸着ユニット35-1を第1の撮像カ
メラ36-1の直上に移動し、半導体チップ11の表面を第1
の撮像カメラ36-1により撮影させる。
After that, the slide plate 34 is attached to the semiconductor chip 11
The chip suction unit 35-1 which is sucking the wafer is moved to a position directly above the first imaging camera 36-1, and the surface of the semiconductor chip 11 is moved to the first position.
The image is taken by the image pickup camera 36-1.

【0036】なお、この間に載置ステージ37のθステー
ジ37c に載置されている基板15の表面は、第2の撮像カ
メラ36-2が撮像する。第1及び第2の撮像カメラ36-1,3
6-2 は、撮影した半導体チップ11及び基板15のそれぞれ
の表面を画像信号に変換し、制御装置(図示せず)に入
力する。
The surface of the substrate 15 mounted on the θ stage 37c of the mounting stage 37 during this time is imaged by the second imaging camera 36-2. First and second imaging cameras 36-1,3
6-2 converts the photographed respective surfaces of the semiconductor chip 11 and the substrate 15 into image signals and inputs them to a control device (not shown).

【0037】第1の撮像カメラ36-1による半導体チップ
11表面の撮影の完了とともにスライド板34は制御装置に
より制御されて再び移動を開始し、チップ吸着ユニット
35-1とともに半導体チップ11を基板載置ステージ37のθ
ステージ37c に載置されている基板15の直上に移動す
る。
Semiconductor chip by the first imaging camera 36-1
11 Upon completion of imaging the surface, the slide plate 34 is controlled by the control device and starts moving again.
35-1 together with the semiconductor chip 11 on the substrate mounting stage 37 θ
It moves to directly above the substrate 15 placed on the stage 37c.

【0038】制御装置は、第1及び第2の撮像カメラ36
-1,36-2 から入力された前述の画像信号に基づいて基板
載置ステージ37のXステージ37a 、Yステージ37b 及び
θステージ37c を微動し、半導体チップ11の電極11a を
基板15のパッド15a にボンディング可能なように位置合
わせを行なう。
The control device includes the first and second image pickup cameras 36.
Based on the above-mentioned image signal input from -1,36-2, the X stage 37a, the Y stage 37b and the θ stage 37c of the substrate mounting stage 37 are finely moved so that the electrode 11a of the semiconductor chip 11 is moved to the pad 15a of the substrate 15. Position so that it can be bonded to.

【0039】この後、チップ吸着ユニット35の偏心カム
35c がモータ(図示せず)により所定の方向に所定角度
だけ回動されてコの字状部材35b とともに舌片35a1を下
降し、半導体チップ11の電極11a を、基板載置ステージ
37に載置されている基板15のパッド15a に接触させる。
After this, the eccentric cam of the chip suction unit 35
35c is rotated by a motor (not shown) in a predetermined direction by a predetermined angle to lower the tongue piece 35a 1 together with the U-shaped member 35b, and the electrode 11a of the semiconductor chip 11 is placed on the substrate mounting stage.
The pad 15a of the substrate 15 placed on the 37 is brought into contact.

【0040】斯かる状態でチップ加熱ユニット38の昇降
部38c が作動し、加熱ヘッド38a を鉛直方向に下降し、
チップ吸着ユニット35のチップ吸着ヘッド35a の舌片35
a1に接触させた後に、制御装置は電源(図示せず)の動
作をオンして電流端子38b を介して加熱ヘッド38a に大
電流を所定時間だけ流し、この加熱ヘッド38a を電流加
熱する。
In such a state, the elevating part 38c of the chip heating unit 38 is actuated, and the heating head 38a is lowered vertically,
Tongue piece 35 of chip suction head 35a of chip suction unit 35
After contacting a 1 , the control device turns on the operation of the power supply (not shown) to allow a large current to flow to the heating head 38a through the current terminal 38b for a predetermined time to heat the heating head 38a.

【0041】このようにして高温となった加熱ヘッド38
a は、吸着ヘッド35a の舌片35a1を介して半導体チップ
11の電極11a を溶融して基板15のパッド15a と接合し、
基板15への半導体チップ11のボンディングが完了する。
The heating head 38 thus heated to a high temperature
a is the semiconductor chip through the tongue piece 35a 1 of the suction head 35a.
11 electrodes 11a are melted and bonded to the pads 15a on the substrate 15,
Bonding of the semiconductor chip 11 to the substrate 15 is completed.

【0042】なお、基板15への半導体チップ12のボンデ
ィングはチップ吸着ユニット35-2を使用し、基板15への
半導体チップ13のボンディングはチップ吸着ユニット35
-3を使用すれば、基板15に半導体チップ11をボンディン
グするのと同様に半導体チップ12,13 を基板15にボンデ
ィングできることは当然である。
The semiconductor chip 12 is bonded to the substrate 15 by using the chip suction unit 35-2, and the semiconductor chip 13 is bonded to the substrate 15 by the chip suction unit 35-2.
Of course, if -3 is used, the semiconductor chips 12 and 13 can be bonded to the substrate 15 in the same manner as the semiconductor chip 11 is bonded to the substrate 15.

【0043】また、前述した本発明の一実施例のフリッ
プチップボンディング装置の基板載置ステージ37のθス
テージ37c に図4で示す基板加熱台39を搭載し、この基
板加熱台39に基板15を載置することも可能である。
Further, the substrate heating base 39 shown in FIG. 4 is mounted on the θ stage 37c of the substrate mounting stage 37 of the flip chip bonding apparatus of the above-described embodiment of the present invention, and the substrate 15 is mounted on the substrate heating base 39. It is also possible to place it.

【0044】この基板加熱台39は、図4に示すように、
基板15を載置し、この基板15を任意の加熱する基板加熱
台本体39a と、この基板加熱台本体39a に載置された基
板15上の空間Sに連通する気体通路39c を基板加熱台本
体39a の外周面との間に形成する熱遮断筒39b とを含ま
せて構成したものである。
The substrate heating table 39, as shown in FIG.
A substrate heating table main body 39a for placing the substrate 15 thereon and heating the substrate 15 arbitrarily, and a gas passage 39c communicating with the space S on the substrate 15 mounted on the substrate heating table body 39a are connected to the substrate heating table main body 39a. The heat shield cylinder 39b is formed between the outer peripheral surface of 39a and the heat shield cylinder 39b.

【0045】したがって、半導体チップ11,12,13などを
基板15にボンディングする際に、この基板15を任意の温
度に加熱できるとともに、気体通路39c から基板加熱台
本体39a に載置されている基板15上の空間Sに窒素ガス
等の不活性気体40を吹き出せば、基板15が空気中の酸素
の影響を受けることを防止できるし、また基板15上の空
間Sの空気を気体通路39c から吸引してやれば、基板15
に付着している塵埃も除去できることとなる。
Therefore, when the semiconductor chips 11, 12, 13 and the like are bonded to the substrate 15, the substrate 15 can be heated to an arbitrary temperature and the substrate placed on the substrate heating table body 39a from the gas passage 39c. If the inert gas 40 such as nitrogen gas is blown into the space S above the substrate 15, it is possible to prevent the substrate 15 from being affected by oxygen in the air, and the air in the space S above the substrate 15 can be discharged from the gas passage 39c. If you suck, substrate 15
The dust adhering to the can also be removed.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明した如く本発明は、サイズの異
なる複数の半導体チップを基板に能率良くボンディング
できるフリップチップボンディング装置の提供を可能に
する。
As described above, the present invention makes it possible to provide a flip chip bonding apparatus capable of efficiently bonding a plurality of semiconductor chips of different sizes to a substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】は、本発明の一実施例のフリップチップボンデ
ィング装置の模式的な要部斜視図
FIG. 1 is a schematic perspective view of a main part of a flip chip bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】は、チップ吸着ユニットの説明図FIG. 2 is an explanatory view of a chip suction unit.

【図3】は、チップ加熱ユニットの要部断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a chip heating unit.

【図4】は、基板加熱台の説明図、同図(a) はその要部
側断面図、同図(b)はその要部側平面図
4A and 4B are explanatory views of a substrate heating table, FIG. 4A is a sectional view of a main part side, and FIG. 4B is a plan view of the main part side.

【図5】は、半導体チップを搭載した基板の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a substrate on which a semiconductor chip is mounted.

【図6】は、従来のフリップチップボンディング装置の
説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional flip chip bonding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜13は、半導体チップ 11a 〜13a は、電極 14,15 は、基板 14a,15a は、パッド 21は、ボンディングヘッド 22-1,22-2 は、電流ケーブル 23は、昇降シャフト 24-1,24-2 は、第1及び第2の撮像カメラ 25は、基板載置ステージ 25a は、Xステージ 25b は、Yステージ 25c は、θステージ 31は、チップ載置台 32は、ピックアップヘッド 33は、ガイドレール 34は、スライド板 35は、チップ吸着ユニット 35a は、チップ吸着ヘッド 35b は、コの字状部材 35c は、偏心カム 36-1,36-2 は、第1及び第2の撮像カメラ 37は、基板載置ステージ 37a は、Xステージ 37b は、Yステージ 37c は、θステージ 38は、チップ加熱ユニット 38a は、加熱ヘッド 38b は、電流端子 38c は、昇降部 39は、基板加熱台 39a は、基板加熱台本体 39b は、熱遮蔽筒 39c は、気体通路 40は、不活性気体 11 to 13, semiconductor chips 11a to 13a, electrodes 14,15, substrates 14a and 15a, pads 21, bonding heads 22-1 and 22-2, current cable 23, lifting shaft 24-1, 24-2, first and second imaging cameras 25, substrate mounting stage 25a, X stage 25b, Y stage 25c, θ stage 31, chip mounting table 32, pickup head 33, guide Rail 34, slide plate 35, chip suction unit 35a, chip suction head 35b, U-shaped member 35c, eccentric cams 36-1, 36-2, first and second imaging cameras 37 , The substrate mounting stage 37a, the X stage 37b, the Y stage 37c, the θ stage 38, the chip heating unit 38a, the heating head 38b, the current terminal 38c, the elevating part 39, the substrate heating table 39a, The substrate heating table body 39b, the heat shield cylinder 39c, the gas passage 40 is an inert gas.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板(15)にサイズの異なる複数の半導体
チップ(11,12,13)をフリップチップボンディングするフ
リップチップボンディング装置において、 前記基板(15)を水平に載置し、この基板(15)の水平方向
の移動と回動とを自在に行なう基板載置ステージ(37)
と、 前記半導体チップ(11,12,13)と1対1で対応し、半導体
チップ(11,12,13)を別々に吸着して鉛直方向にそれぞれ
独立に昇降するチップ吸着ユニット(35-1,35-2,35-3)
と、 前記チップ吸着ユニット(35-1,35-2,35-3)を固定し、チ
ップ吸着ユニット(35-1,35-2,35-3)を水平方向に移動す
る移動手段(34)と、 前記チップ吸着ユニット(35-1,35-2,35-3)により吸着さ
れた前記半導体チップ(11,12,13)のそれぞれの表面を撮
影し、その画像信号を制御装置に入力する第1の撮像手
段(36-1)と、 前記基板載置ステージ(37)に載置されている前記基板(1
5)の表面を撮像し、その画像信号を前記制御装置に入力
する第2の撮像手段(36-2)と、 前記基板載置ステージ(37)に載置された前記基板(15)に
前記半導体チップ(11,12,13)の何れか一つの半導体チッ
プを接触させている前記チップ吸着ユニット(35-1,35-
2,35-3)の何れか一つのチップ吸着ユニットを加熱して
前記半導体チップの電極を溶融し、この半導体チップを
前記基板(15)にフリップチップボンディングするチップ
加熱ユニット(38)とを含んでなることを特徴とするフリ
ップチップボンディング装置。
1. A flip-chip bonding apparatus for flip-chip bonding a plurality of semiconductor chips (11, 12, 13) of different sizes on a substrate (15), wherein the substrate (15) is placed horizontally and the substrate (15) Substrate placement stage (37) that can freely move and rotate 15) in the horizontal direction
And a chip suction unit (35-1) that has a one-to-one correspondence with the semiconductor chips (11, 12, 13) and that sucks the semiconductor chips (11, 12, 13) separately and vertically moves up and down independently. , 35-2,35-3)
And, the chip suction unit (35-1, 35-2, 35-3) is fixed, a moving means (34) for moving the chip suction unit (35-1, 35-2, 35-3) in the horizontal direction. And, each surface of the semiconductor chips (11, 12, 13) sucked by the chip suction unit (35-1, 35-2, 35-3) is photographed, and the image signal is input to the control device. First imaging means (36-1) and the substrate (1) mounted on the substrate mounting stage (37)
The second imaging means (36-2) for imaging the surface of 5) and inputting the image signal to the control device, and the substrate (15) mounted on the substrate mounting stage (37) The chip suction unit (35-1, 35-, which is in contact with any one of the semiconductor chips (11, 12, 13)
2, 35-3) includes a chip heating unit (38) for heating any one chip adsorption unit to melt the electrodes of the semiconductor chip and flip-chip bonding the semiconductor chip to the substrate (15). A flip-chip bonding device characterized by comprising:
【請求項2】 前記基板(15)を載置し、この基板(15)を
任意の温度に加熱する基板加熱台本体(39a) と、この基
板加熱台本体(39a) に載置された前記基板(15)上の空間
に連通する気体通路(39c) を、基板加熱台本体(39a) の
外周面との間に形成する熱遮断筒(39b) とを含ませてな
る基板加熱台(39)を請求項1記載のフリップチップボン
ディング装置の基板載置ステージ(37)のθステージ(37
c) 上に配設したことを特徴とするフリップチップボン
ディング装置。
2. A substrate heating base body (39a) for mounting the substrate (15) and heating the substrate (15) to an arbitrary temperature, and the substrate mounting base body (39a) for mounting the substrate (15). The substrate heating table (39b) including a gas passage (39c) communicating with the space above the substrate (15) and a heat shield tube (39b) formed between the gas passage (39c) and the outer peripheral surface of the substrate heating table body (39a). ) Is the θ stage (37) of the substrate mounting stage (37) of the flip chip bonding apparatus according to claim 1.
c) A flip chip bonding device characterized by being disposed on the top.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001041208A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-07 Toray Engineering Co., Ltd. Chip mounter
JP2004087529A (en) * 2002-08-22 2004-03-18 Renesas Technology Corp Process for producing semiconductor device and bonding system for use therein
CN103489800A (en) * 2012-06-11 2014-01-01 北京中电科电子装备有限公司 Dual-path bonding mechanism on bonding equipment

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