JP2002009112A - 半導体素子の位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子と基板との接続時の加熱状態にお
いては、認識カメラの鏡筒部が温度上昇のために膨張し
て、２台の認識カメラの位置が初期の状態から変化し、
半導体素子と基板との高精度な位置決めができなくな
る。 【解決手段】 半導体素子２を基板３に実装する工程に
おける半導体素子２の位置決め方法であって、透光性材
料を用いた基板３を通して、半導体素子２上に形成され
たアライメントマーク４と基板３上に形成されたリード
６とを認識カメラ８により認識し、半導体素子２と基板
３との高精度な位置決めを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電極
形成面を基板に対向させて実装する工程における半導体
素子の位置決め方法に関するもので、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ
ＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ
Ｏｎ Ｆｉｌｍ）、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅ Ｐａ
ｃｋａｇｅ）などの半導体装置の組立工程において利用
される。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の組立工程において、半導体
素子を基板に実装する場合は半導体素子および基板の位
置を認識して、それぞれの電極部あるいは配線部とを位
置合わせして電気的に接続する。従来は、半導体素子お
よび基板の認識面は互いに対向しているために、半導体
素子の認識用カメラと基板の認識用カメラをそれぞれ１
台、合計２台用いていた。これらの認識カメラは、半導
体素子および基板の認識物にそれぞれ対向して配置され
独立して認識を行っていた。したがって、２個のカメラ
の相対的な位置を正確に設定しておく必要があり、通常
はあらかじめ、キャリブレーションティーチング等の手
法を用いて、それぞれの認識カメラの位置を設定してい
た。

【０００３】また、最近では２台の認識カメラの鏡筒を
一体で形成し、プリズムを介して鏡筒の上下に配置して
半導体素子と基板をそれぞれの認識カメラによって認識
する光学系（上下２視野一体型鏡筒）もある。

【０００４】図４は、従来の半導体素子を基板に実装す
る工程における半導体素子と基板との位置決め装置を示
した断面図である。

【０００５】図４に示すように、ステージ１に搭載した
半導体素子２と、透光性材料を基材とした基板３とを認
識して位置合わせする場合、半導体素子２に形成された
アライメントマーク４を、半導体素子２に対向して配置
された第１の認識カメラ５によって認識するとともに、
基板３に形成されたリード６を、第２の認識カメラ７に
よって認識することで、それぞれの認識カメラが認識し
た位置データに基づいて、半導体素子２と基板３を位置
合わせする。

【０００６】なお、図４中に示した矢印の方向は、第１
の認識カメラ５および第２の認識カメラ７に対する認識
対象の方向を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の認識
方法では、２台の認識カメラを独立して用いるという２
系統の光学系であったために、半導体素子と基板との接
続時の加熱状態においては、認識カメラの鏡筒部が温度
上昇のために膨張するので、２台の認識カメラの位置が
初期の状態から変化し、半導体素子と基板との高精度な
位置決めができなくなるという課題があった。

【０００８】半導体素子に形成されている電極のピッチ
が１００[μｍ]程度以上であれば、このような認識カメ
ラに対する外乱による影響はほとんど無視できるが、電
極のピッチが１００[μｍ]程度よりも小さくなると、５
[μｍ]程度以下の位置決め精度が必要となるので、認識
カメラの鏡筒部の膨張による影響は無視できない。

【０００９】また、２台の認識カメラの鏡筒を一体で形
成した上下２視野一体型鏡筒を用いても、半導体素子と
基板との位置決め精度５[μｍ]を実現するには、温度上
昇による認識カメラの鏡筒の膨張を無視することはでき
ない。

【００１０】

【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、本発明に係る半導体素子の位置決め方法は、保持
された半導体素子の主面と、透光性材料からなる基板と
を配置し、前記基板の側から認識カメラにより前記基板
の認識位置を認識するとともに、前記基板を通して前記
半導体素子の認識位置を認識して、前記基板と前記半導
体素子とを位置合わせする。

【００１１】このような半導体素子の位置決め方法を用
いることによって、加熱状態における認識カメラの鏡筒
が膨張するなど、いわゆる外乱の影響により位置合わせ
精度が低下することなく、半導体素子に形成された電極
の配置が１００[μｍ]以下の狭ピッチであっても、高精
度な位置決めを実現することが可能である。

【００１２】また、半導体素子の認識位置は前記半導体
素子上の電極に形成された突起電極である。

【００１３】このような半導体素子と基板との認識方法
を用いることによって、特にアライメントマークが形成
されていない半導体素子に対しても、認識カメラによる
認識が可能となるばかりではなく、半導体素子の回路形
成部あるいは回路と同時に形成されたアライメントマー
クよりも突起電極の認識性が良好であるので、認識精度
が向上する。

【００１４】さらに、１台の認識カメラにより半導体素
子のアライメントマークあるいは突起電極と、基板上の
リードとを認識することにより、認識カメラの鏡筒が加
熱されて膨張するなどの要因により認識精度が低下する
ことなく、半導体素子に形成された電極の配置が１００
[μｍ]以下の狭ピッチであっても、高精度な認識と位置
決めを達成することが可能である。

【００１５】また、アライメントマークと突起電極を有
した半導体素子であって、前記アライメントマークの材
質と前記突起電極の材質とが同一であり、前記アライメ
ントマークと前記突起電極とが同時に形成された半導体
素子である。

【００１６】このように、半導体素子上のアライメント
マークと突起電極を同一の材質として、突起電極の形成
と同時にアライメントマークも形成し、そのアライメン
トマークを認識カメラにより認識することにより、半導
体素子と基板の位置合わせを行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、半導体素子の位置決め方法
の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
ただし、従来例で用いた符号と同一の符号は、従来例と
同一の構成要件を現している。

【００１８】本実施形態では、フィルム状の基板に半導
体素子を実装するパッケージ形態であるＣＯＦ（Ｃｈｉ
ｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）に応用した場合を示しているが、
ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）
などの半導体装置の組立工程における半導体素子の位置
合わせにおいても応用が可能である。

【００１９】まず、本発明の第１の実施形態について説
明する。

【００２０】図１は、本実施形態の半導体素子の位置決
め装置を示す断面図である。また、図２は、認識カメラ
のモニターに写った半導体素子と基板との実装時の画像
を示した図である。

【００２１】図１に示すように、真空吸着などの手段に
より、半導体素子２がステージ１上に固定され、半導体
素子２の上部には、基板３および認識カメラ８が配置さ
れている。半導体素子２上には、電極９とアライメント
マーク４が形成されており、半導体素子２と対向する基
板３の下面には、リード６が形成されている。基板３の
基材としては、光が透過する透光性材料で、本実施形態
では厚みが３８[μｍ]のポリイミドフィルムを用いてい
るが、２０〜３８[μｍ]の厚みのものであれば透光性も
良好で耐久性もある。

【００２２】また、基板は、厚み３８[μｍ]のポリイミ
ドフィルムの片面に接着剤により、厚み８[μｍ]のリー
ドが接着されているフィルム・キャリアである。

【００２３】次に図２に示すように、基板３に形成され
たリード６は、半導体素子２の各電極に対応した位置に
リードの先端部が配置されるようにエッチングにより先
端部が分離された形状となっている。

【００２４】次に、半導体素子と基板との認識方法につ
いて説明する。

【００２５】図１および図２に示すように、認識カメラ
８の焦点を半導体素子２上のアライメントマーク４に合
わせて認識するとともに、基板３上のリード６に焦点を
合わせて認識を行う。すなわち、基板３上のリード６が
形成された領域以外の透光性材料からなる部分を通し
て、半導体素子２上の電極９あるいはアライメントマー
ク４と基板３上のリード６を写した画像を取り込むこと
により、認識カメラ８によって認識することが可能であ
る。したがって、このような半導体素子２、基板３およ
び認識カメラ８の配置において、１台の認識カメラ８に
より半導体素子２のアライメントマーク４と基板３上の
リードとの認識を行うことが可能となる。

【００２６】なお、認識を行うときは半導体素子２のア
ライメントマーク４に対する照明の照度を大きくする
と、さらに認識精度が向上する。

【００２７】このように、１台の認識カメラによる認識
は従来の２台の認識カメラを用いた認識と比較して、加
熱状態における認識カメラを固定する２つの鏡筒の膨張
量の差などによる外乱の影響を受けることがないので、
高精度な認識とともに、半導体素子と基板との位置合わ
せの精度向上を達成することができる。

【００２８】また、基板３上には同一パターンのリード
６が、一定のピッチで形成されており、１つの半導体素
子２が基板３上のリードに実装されると、基板３が搬送
されて、隣のリード６が形成された接続部がステージ１
の上方の接続位置で停止する。同時に、ステージ１上に
は実装工程前の半導体素子２が新たに搭載される。

【００２９】このように、半導体素子の供給形態と基板
の連続した一定ピッチの移動のタイミングを合わせて、
連続した複数の半導体素子の実装を可能にしている。

【００３０】さらに、半導体素子２と基板３の認識終了
後はステージの温度を４００[℃]程度、加圧ツール（図
示せず）の温度を２００〜３００[℃]程度に保った状態
で、基板３を半導体素子２に加圧することによって電気
的に接続する。

【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【００３２】図３は、突起電極が形成された半導体素子
を基板に実装する前に認識する工程を示した断面図であ
る。

【００３３】図３に示すように、認識カメラ８により、
半導体素子２上の電極９に形成された突起電極１０を基
材として透光性材料を用いた基板３を通して認識し、さ
らに、基板３上のリード６を認識することで、半導体素
子２と基板３の位置合わせをすることができる。また、
突起電極１０の材料は、金、はんだ等を使用し、形状に
ついては、少なくとも突起電極１０の一部に半導体素子
２の表面と平行な平坦部を有するものであれば、認識カ
メラ８によって認識可能である。突起電極１０は、めっ
き法により形成し、半導体素子２の電極９の表面からの
高さは、本実施形態では１８[μｍ]である。

【００３４】このように、本実施形態では半導体素子上
の電極に形成された突起電極を認識したが、基板の透光
性材料を通して認識する場合、半導体素子上のアライメ
ントマークを認識することと比較して、突起電極を認識
するほうが認識性が良好であるので、認識精度が向上す
ることもある。

【００３５】なお、第１の実施形態および第２の実施形
態では、半導体素子２上のアライメントマーク４あるい
は突起電極１０および基板３上のリードにおいて、それ
ぞれ２点ずつ認識し、半導体素子２が搭載されたステー
ジ１をＸＹθ方向に補正した後、半導体素子２上の電極
９に形成された突起電極１０と基板３上のリード６とを
位置合わせして、熱圧着により電気的に接続する。

【００３６】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。

【００３７】図３に示すように、半導体素子２上には突
起電極１０とアライメントマーク４が形成されている。
突起電極１０は半導体素子２上の電極９に、アライメン
トマーク４は半導体素子２上のアルミ層（図示せず）に
それぞれ、めっき法により形成され、突起電極１０とア
ライメントマーク４は同時に形成可能である。このよう
にして製造された半導体素子を用いれば、突起電極とと
もに形成されたアライメントマークを認識して、半導体
素子と基板との位置合わせを行うことができる。

【００３８】また、図１および図３中に示した矢印の方
向は、認識カメラ８に対する認識対象の方向を示してい
る。

【００３９】なお、いずれの実施形態においても位置合
わせの前は、半導体素子をステージ上に搭載した場合を
示しているが、半導体素子の裏面をツールの先端に吸着
し、半導体素子の主面と基板のリード形成面を対向さ
せ、さらに基板側に認識カメラを配置することによって
も同様な認識が可能であり、高精度な位置合わせを実現
できる。

【００４０】

【発明の効果】以上、本発明の半導体素子の位置決め方
法により、基材として透光性材料を用いた基板を通し
て、半導体素子上のアライメントマークおよび基板上の
リードを１台の認識カメラによって認識することによ
り、半導体素子と基板との高精度な認識と位置合わせを
達成することが可能となる。

【００４１】また、半導体素子上の電極に形成された突
起電極を認識することも可能であり、半導体素子上にア
ライメントマークが形成されていなくとも、位置合わせ
が可能となるばかりではなく、突起電極における認識性
が良好であることから、認識精度も向上する。

【００４２】また、半導体素子上のアライメントマーク
と突起電極を同一の材質として、突起電極の形成と同時
にアライメントマークも形成し、そのアライメントマー
クを認識カメラにより認識することにより、半導体素子
と基板との位置合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の半導体素子の位置決め装
置を示す断面図

【図２】本発明の一実施形態の認識カメラに写った画像
を示す図

【図３】本発明の一実施形態の半導体素子の位置決め装
置を示す断面図

【図４】従来の半導体素子の位置決め装置を示す断面図

【符号の説明】

１ ステージ ２ 半導体素子 ３ 基板 ４ アライメントマーク ５ 第１の認識カメラ ６ リード ７ 第２の認識カメラ ８ 認識カメラ ９ 電極 １０ 突起電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持された半導体素子の主面と、透光性
   材料からなる基板とを配置し、前記基板の側から認識カ
   メラにより前記基板の認識位置を認識するとともに、前
   記基板を通して前記半導体素子の認識位置を認識して、
   前記基板と前記半導体素子とを位置合わせすることを特
   徴とする半導体素子の位置決め方法。
2. 【請求項２】 半導体素子の認識位置は、前記半導体素
   子上の電極に形成された突起電極であることを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体素子の位置決め方法。
3. 【請求項３】 アライメントマークと突起電極を有した
   半導体素子であって、前記アライメントマークの材質と
   前記突起電極の材質とが同一であり、前記アライメント
   マークと前記突起電極とが同時に形成された半導体素子
   であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の
   位置決め方法。