JP2004039802A - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム材質等のフレキシブル配線基板に対する半導体チップのボンディングに際して、ボンディング時の熱歪みに基づく位置ズレを抑制する。
【解決手段】フィルム配線基板２０ａ等のフレキシブル配線基板を、ボンディングツール１５ａ等のボンディング手段で、予め加熱、あるいは加熱押圧して熱膨張させる。熱膨張に基づく弛みをボンディングツール１５ａを押し下げることにより解消する。弛み解消後に、フィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との間に、位置認識用カメラ１６ａを配置して、両者の位置認識、それに基づく位置調整を行って、両者の位置合わせを高精度に行う。かかる位置合わせ後、ボンディングを行えば、ボンディング時の熱に基づく位置合わせズレを抑制することができる。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルム等の熱膨張するフレキシブル配線基板を中継基板として、この中継基板に半導体チップがボンディングされた構成を有する半導体装置、及びその製造技術に関し、特に、ボンディング時における前記フレキシブル配線基板の熱膨張歪みに基づく半導体チップとの位置合わせのズレを防止するのに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
ＬＳＩ等の半導体装置では、その高集積化、小型化、軽量化の要請に応じて、その実装には、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）等の実装技術が採用されている。かかるＴＣＰ技術では、例えば、テープ材質としてポリイミド等のフィルムを用いたＣＯＦ（チップオンフィルム）実装技術が知られている。
【０００４】
かかるＣＯＦ実装では、ダイボンディング位置に送られてきたフレキシブル配線基板の半導体チップ実装側の例えばインナーリードに、半導体チップ（ダイ）に設けた例えばバンプ電極を正確に位置合わせして、両者を加熱圧着してボンディングする。
【０００５】
フレキシブル配線基板は、インナーリードと半導体チップとのボンディング位置の周囲をクランパ等で把持して、ボンディングに際して極力位置ズレが発生しないようにダイボンディング位置での位置確保が行われる。
【０００６】
一方、フレキシブル配線基板にボンディングされる半導体チップは、ダイボンディング位置のフレキシブル配線基板の下方に位置するダイステージに真空吸着等の手段で搭載された状態で待機させられる。
【０００７】
このようにフレキシブル配線基板と、半導体チップとが対向した状態で、フレキシブル配線基板の上方からカメラ等の光学系の位置認識手段により、透明なフレキシブル配線基板越しに、ダイステージに搭載され半導体チップの位置確認を行う。
【０００８】
かかる位置確認手段に基づく情報により、フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側の位置と、ダイステージに搭載されている半導体チップ側との位置を調整して、フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側のインナーリードと、ダイステージに搭載された半導体チップ側のパッド上の電極との位置合わせを行う。
【０００９】
このようにして、インナーリードと電極との位置合わせが行われた状態で、ボンディングツールをフレキシブル配線基板側に下降させ、併せて、ダイステージも上昇させて、フレキシブル配線基板のインナーリードと半導体チップの電極とをボンディングツールとダイステージとの間に挟んで加熱押圧し、熱圧着によるダイボンディングを行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ダイボンディング技術においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。
【００１１】
すなわち、上記ダイボンディングの方法では、一旦位置合わせした状態で、ボンディングツールでフレキシブル配線基板を加熱押圧することとなるため、ダイボンディングする際には、フレキシブル配線基板が熱膨張して、折角位置合わせしたフレキシブル配線基板側のインナーリードと半導体チップ側の電極との位置ズレが発生する。
【００１２】
多ピン化傾向が一層促進され、インナーリード間、あるいは電極間の狭ピッチ化が進む現状では、かかる位置ズレはショート等重大な不良原因となる。そこで、フレキシブル配線基板の熱膨張が発生しても、位置ズレを起こさないような位置合わせ技術の開発が強く求められている。
【００１３】
フレキシブル配線基板は、その材質はポリイミド等のフィルムで形成されている場合には、材質由来の熱可塑性、熱膨張性を有しており、どうしてもボンディングツールによる加熱押圧時の熱膨張歪みを防止することはできない。
【００１４】
一方、フレキシブル配線基板にフィルムを使用するのは、その可撓性、薄さ等の種々の使用上の利点があり、今後、益々その需要が増大するものと予想される。例えば、携帯電話等を代表とする小型機器への搭載に際して、折り曲げるようにして実装する場合があるが、硬い基板では破損してしまうが、フィルム基板では破損することなくこの要請に十分に応えることができる。フィルム材質ならではの有利な点であり、フィルム配線基板以外では代替が効かない場合がある。
【００１５】
本発明の目的は、熱膨張性を有するフィルム等の材質のフレキシブル配線基板に対する半導体チップのボンディングに際して、ボンディング時の熱歪みに基づく位置ズレを発生させないようにすることにある。
【００１６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１８】
すなわち、本発明では、熱圧着によるボンディング時に熱膨張するフィルム等のフレキシブル配線基板を予め熱膨張させておいて、熱膨張させた状態でフレキシブル配線基板の半導体チップ実装側と、実装する半導体チップ側との位置合わせを行う。そのため、フレキシブル配線基板と半導体チップとのボンディング時における熱圧着に際しては、障害となる程の位置ズレを発生させることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する場合がある。
【００２０】
以下の説明では、フレキシブル配線基板としてフィルム配線基板を使用した場合を例に挙げて説明する。
【００２１】
しかし、本発明は、フィルム以外の材質のフレキシブル配線基板にも、すなわち、ボンディング時の熱圧着において熱膨張が発生する材質のフレキシブル配線基板に有効に適用することができることは言うまでもない。
【００２２】
（実施の形態１）
本実施の形態では、フレキシブル配線基板としてのフィルム配線基板にダイボンディングを行うＣＯＦボンダの構成について説明する。
【００２３】
尚、以下の説明では、ＣＯＦボンダを例に挙げて説明するが、ボンディング時の熱圧着において熱膨張するフレキシブル配線基板に半導体チップをボンディングする装置であれば、ＣＯＦボンダ以外のチップマウンタ等でも本発明の構成はは有効に適用することができる。
【００２４】
図１は、ＣＯＦボンダの概略構成を模式的に示す説明図である。図２は、ＣＯＦボンダのダイボンディングに際してのフィルム配線基板と半導体チップとの位置合わせを行う機構部の要部を模式的に示す説明図である。
【００２５】
ＣＯＦボンダ１０には、中継基板としてフレキシブル配線基板２０である多連のフィルム配線基板２０ａ（２０）を搬送する搬送処理部と、搬送されるフィルム配線基板２０ａに半導体チップ３０をボンディングするボンディング処理部とが設けられている。
【００２６】
搬送処理部は、図１に示すように、ロール状に巻いた多連のフィルム配線基板２０ａを送り出すローラ１１と、ボンディング処理が終了したフィルム配線基板２０ａを巻き取るローラ１２と、ローラ１１、１２間に設けられ、搬送されるフィルム配線基板２０ａを案内するガイド１３とを有している。
【００２７】
ローラ１１から送り出されたフィルム配線基板２０ａは、ガイド１３をフィルム配線基板２０面に押しつけて所定の張力で弛まないように張った状態でローラ１２まで案内され、ローラ１２によって巻き取られる。
【００２８】
ローラ１１、１２の間にはボンディング処理部が設けられ、かかるボンディング処理部には、図２に示すように、通過するフィルム配線基板２０ａをボンディング位置で支持するフレキシブル配線基板保持手段１４が設けられている。フレキシブル配線基板保持手段１４としては、例えば、クランパ１４ａに構成しておけばよい。クランパ１４ａでボンディング位置にフィルム配線基板２０ａを支持した状態で、半導体チップ３０のボンディングを行う。
【００２９】
ボンディング処理部には、図１、２に示すように、フィルム配線基板２０ａを上方から加熱しながら押圧する加熱押圧手段１５としてのボンディングツール１５ａ（１５）が上下左右、すなわち３次元方向に移動可能に設けられている。ボンディングツール１５ａには、ヒータ１５ｂが設けられ、ボンディングツール１５ａの先端側のヘッドで押圧したフィルム配線基板２０ａを加熱することができるようになっている。
【００３０】
かかるボンディングツール１５ａは、ボンディングに際してのフィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との位置合わせ前に、フィルム配線基板２０ａを予め加熱して熱膨張させる熱膨張手段としての加熱手段の役割を果たしている。併せて、熱膨張により発生したフィルム配線基板２０ａ側の弛みを解消する弛み解消手段としての役割をも有している。
【００３１】
フィルム配線基板２０ａを間にして、ボンディングツール１５ａの相対側には、ボンディングに際してフィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０の位置合わせを確認する位置認識手段１６が設けられている。位置認識手段１６としては、例えば、光学系位置認識手段としての位置認識用カメラ１６ａ（１６）に構成しておけばよい。
【００３２】
位置認識用カメラ１６ａは、上方のフレキシブル配線基板２０ａの半導体チップ実装側と、下方に待機させられる半導体チップ３０側とを一緒に認識して、その位置確認を行うことができる。
【００３３】
位置認識用カメラ１６ａは、移動可能に構成されており、ボンディング位置でのフレキシブル配線基板２０ａと半導体チップ３０側との位置合わせが完了した時点では、図１の矢印に示すように、ボンディング作業の邪魔にならないようにボンディング作業域外に移動させることができるようになっている。
【００３４】
位置認識用カメラ１６ａには、図２に示すように、それぞれ上下方向に向けられた撮像部１６ｂ、１６ｃが設けられている。上方に向けた撮像部１６ｂでは、フィルム配線基板２０ａの半導体チップ実装側２１のインナーリード２１ａを、下方の撮像部１６ｃでは、フィルム配線基板２０ａの下方に待機するダイステージ１７ａに搭載された半導体チップ３０の電極３１側をそれぞれ撮影している。
【００３５】
位置認識手段１６としての位置認識用カメラ１６ａと併せて、位置認識手段１６と連携する図示しない位置調整手段も設けられている。すなわち、位置認識用カメラ１６により確認されたフィルム配線基板２０ａ、半導体チップ３０の位置情報は、図示しない位置調整手段に送られ、正確な位置決めに必要なダイステージ１７ａの移動補正量を演算する。その演算結果に基づきフィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との位置合わせを精度高く行うことができる。
【００３６】
より詳細には、例えば、位置認識用カメラ１６でフィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、これに対応する半導体チップ３０の電極３１側とを上記要領で撮影し、撮影情報を位置調整用の演算を行う図示しないコンピュータ等の位置調整手段（図示省略）に送る。位置調整手段を構成するコンピュータで正確な位置合わせに必要な移動量のＸ方向、Ｙ方向の補正量を算出する。
【００３７】
演算された算出量に応じて、Ｘ−Ｙテーブル（図示省略）を駆動させて、ダイステージ１７ａをＸ軸、Ｙ軸方向に必要量移動して、フィルム配線基板２０のインナーリード２１ａに対しての位置決めを精度高く行うことができる。
【００３８】
ボンディング処理部の下方には、図１に示すように、ボンディングする半導体チップ３０等を保持して、ボンディング時にはフレキシブル配線基板２０側に加熱押圧する半導体チップ保持手段１７としてのダイステージ１７ａ（１７）が設けられている。ダイステージ１７ａは、上下左右に、すなわち３次元方向に移動可能に設けられ、フィルム配線基板２０ａの下方で、半導体チップ３０を搭載した状態で待機できるようになっている。
【００３９】
ダイステージ１７ａには、半導体チップ３０を真空吸着等で保持するチップ保持手段１８が設けられ、併せて、ボンディング時に半導体チップ３０側を所定温度に加熱するヒータ１９が設けられている。
【００４０】
ボンディング処理部では、位置合わせされたフレキシブル配線基板の半導体チップ実装側２１と半導体チップ３０側とを、ボンディングツール１５ａとダイステージ１７ａとで挟むことにより、熱圧着によりダイボンディングできるようになっている。
【００４１】
尚、上記説明では、熱膨張手段、弛み解消手段を、ボンディングツール１５ａに兼用させた場合を示したが、いずれか一方の手段の役割を果たすように、あるいは両手段をボンディングツール１５ａとは独立してそれぞれ別構成として設けても構わない。
【００４２】
熱膨張手段としては、例えば、フィルム配線基板２０ａ面に熱風を吹き付ける熱風吹出装置に構成することもできる。かかる熱風吹出装置は、例えば、フィルム配線基板２０ａのボンディング位置に入る直前に設ける構成も考えられる。あるいは、クランパ１４ａに設ける構成も考えられる。
【００４３】
弛み解消手段としては、例えば、ボンディングツール１５ａを用いることなく、クランパ１４ａで兼用させることもできる。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、上記実施の形態１で説明したＣＯＦボンダを使用して、フィルム配線基板２０ａからなるフレキシブル配線基板２０に半導体チップ３０を実装して半導体装置を製造する方法について詳細に説明する。
【００４５】
図１に示すように、搬送処理部を構成するロール１１からフィルム配線基板２０ａは送り出される。フィルム配線基板２０ａには、複数の個別の配線基板が所定ピッチで多連に設けられており、ボンディング位置に順番に送られボンディング処理される。
【００４６】
図２に示すように、ＣＯＦボンダ１０のボンディング処理部には、ダイボンディング位置に送られたフィルム配線基板２０ａを保持するクランパ１４ａが設けられ、フィルム配線基板２０ａの半導体チップ実装側２１としての、例えば、インナーリード２１ａの設置領域側を弛まないように把持することができるようになっている。
【００４７】
ボンディング位置に順次送られるフィルム配線基板２０ａは、クランパ１４ａのカム機構等で昇降可能に構成された把持部１４ｂで、半導体チップ実装側２１の周囲が挟持されて、弛まないように張った状態に保持される。
【００４８】
把持部１４ｂによるフィルム配線基板２０ａの把持に際しては、図２に示すように、フィルム配線基板２０ａに設けた半導体チップ実装側２１としてのインナーリード２１ａの半導体チップ搭載域外を、フィルム配線基板２０ａと一緒に挟持して把持する。
【００４９】
かかる様子を、図３（ａ）に示した。尚、図３（ａ）〜（ｆ）では、分かりやすいように、クランパ１４ａの図示は省略してある。
【００５０】
図３（ａ）のフレキシブル配線基板の位置決め工程に示すように、図示を省略したクランパ１４ａでボンディング位置に支持したフィルム配線基板２０ａに向けて、図３（ｂ）の熱膨張工程に示すように、ボンディングツール１５ａの先端部のヘッドを下降させ、インナーリード２１ａの実装側の背面に相当するフィルム配線基板２０ａ面にヘッドを当接する。ヘッドの当接により、フィルム配線基板２０ａ、インナーリード２１ａが共に加熱され膨張させられる。
【００５１】
熱膨張したフィルム配線基板２０ａ、インナーリード２１ａは共に、半導体チップ搭載領域外を図示を省略したクランパ１４ａで把持されているため弛んだ状態となる。熱膨張により弛んだ状態のかかるフィルム配線基板２０ａに向けて、図３（ｃ）の弛み解消工程に示すように、弛みがその後の位置合わせに支障がなくなるまで解消されたと見做せるまでボンディングツール１５ａを押し下げる。
【００５２】
ボンディングツール１５ａの押下げ量は、フィルム配線基板２０ａの材質、厚み、ボンディングツール１５ａの先端部の当接範囲、ボンディングツール１５ａの先端部の加熱温度等により微妙に異なるため、例えば、ボンディング作業開始前に幾つかの試しボンディングを行い、その状況により設定を行えばよい。
【００５３】
例えば、幾つかの試しにおいてその内でインナーリード２１ａと半導体チップ３０の電極位置との位置ズレが許容範囲にある場合の押下げ量を、選択すればよい。かかる試しは、作業当初に行うが、１巻のフィルム配線基板２０ａのロール途中でも、必要に応じて行ってもよい。
【００５４】
これは、ロールの送り出し当初と、ロールの途中状況では、ロールの巻き取り張力が異なるため、微妙にフィルム配線基板２０ａにおける送り出し方向に沿った張力が異なることとなる。そのため、適宜かかるチェックを行うことは、図３（ｂ）に示す熱膨張にかかる影響に配慮することができ好ましい。
【００５５】
本発明者の実験では、かかる押し込み量を、例えば、フィルム配線基板２０ａの厚み相当、あるいはその前後、すなわち厚み相当分程度とすれば好ましいことが分かった。許容範囲を越えて厚みよりも大きく押し込み量を設定すると、インナーリード２１ａの折れが発生する場合がある。
【００５６】
このようにして図３（ｃ）に示すように、フィルム配線基板２０ａの熱膨張による弛みを解消した状態で、図３（ｄ）の位置合わせ工程に示すように、フィルム配線基板２０ａとダイステージ１７ａとの間に、位置認識用カメラ１６ａを移動してフィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置調整を行う。
【００５７】
位置認識用カメラ１６ａでは、撮像部１６ｂ、１６ｃはそれぞれ上下方向に向けて設けられている。上方に向けた撮像部１６ｂでは、フィルム配線基板２０ａの半導体チップ実装側のインナーリード２１ａを、下方の撮像部１６ｃでは、フィルム配線基板２０ａの下方に待機するダイステージ１６ａに搭載された半導体チップ３０の電極側をそれぞれ撮影している。
【００５８】
このようにして位置認識用カメラ１６により確認されたフィルム配線基板２０ａ、半導体チップ３０の位置情報は、位置調整手段に送られ、正確な位置決めに必要なダイステージ１７ａの移動補正量を演算する。その演算結果に基づきフィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との位置合わせを精度高く行えばよい。
【００５９】
より詳細には、例えば、位置認識用カメラ１６でフィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、これに対応する半導体チップ３０の電極３１側とを上記要領で撮影し、撮影情報を位置調整用の演算を行うコンピュータ等の位置調整手段に送って、必要な移動量のＸ方向、Ｙ方向の補正量を算出する。
【００６０】
演算された算出量に応じて、Ｘ−Ｙテーブル（図示省略）を駆動させて、ダイステージ１７ａをＸ軸、Ｙ軸方向に必要量移動して、フィルム配線基板２０のインナーリード２１ａに対しての位置決めを精度高く行えばよい。
【００６１】
このように、予めフィルム配線基板２０ａを熱膨張させて弛ませておき、その弛みを解消した状態で、位置合わせを行うことにより、その後のボンディング時における加熱押圧では、それ以上の熱膨張、弛みが発生しないか、あるいは発生しにくく、ボンディング時における障害となる程の位置ズレを防止することができる。
【００６２】
上記要領で高精度の位置合わせを行った状態で、図３（ｅ）のボンディング工程に示すように、ダイボンディング位置から位置認識用カメラ１６を移動し、その状態で、ダイステージ１７ａを上昇させ、フィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、半導体チップ３０の電極３１側とを接触させ、ボンディング温度で加熱押圧して熱圧着によりダイボンディングを行う。
【００６３】
図３（ｅ）に示すダイボンディングを行った後は、図３（ｆ）のボンディングツール等の復帰工程に示すように、ボンディング終了後のインナーリード２１ａのフォーミング高さを変化させないように、荷重機能があるボンディングツール１５ａを先に上昇させ、その後に、ダイステージ１７ａを下降させる。
【００６４】
このようにして半導体チップ３０が実装されたフィルム配線基板２０ａは、その後、ロール１２により巻き取られる。巻き取られたフィルム配線基板２０ａは、例えば、樹脂モールド工程等の別工程に提供され、製品として完成される。
【００６５】
上記製造方法により製造された半導体装置の断面図を図４に示す。図４に示す半導体装置４０は、チップ・オン・フィルム（ＣＯＦ）構造を有しており、ポリイミドフィルム等で形成されたフィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａに、半導体チップ３０に設けたバンプ電極としての電極３１が熱圧着によりボンディングされている。
【００６６】
インナーリード２１ａは、例えば、銅配線に錫メッキを施して形成しておけばよい。電極３１としては、例えば、金電極に形成しておけばよい。かかるインナーリード２１ａ、電極３１の構成では、上記ＣＯＦボンダによる熱圧着によるボンディングでは、金−錫共晶接続が形成されることとなる。
【００６７】
このようにインナーリード２１ａと電極３１とが接続されたフィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との間には、樹脂モールド工程で例えばエポキシ樹脂等の封止用樹脂が流し込まれて封止用樹脂部３２が設けられている。
【００６８】
かかる構成の半導体装置４０としては、例えば、ＬＣＤドライバ等が挙げられる。近年は、携帯電話等に代表されるように、液晶表示の高精細化、液晶表示装置の小型化が求められ、液晶表示の画素数の増大傾向に合わせてＬＣＤドライバも多ピン化され、ピン間隔も狭細化している。
【００６９】
そのため、例えば、フレキシブル配線基板と半導体チップとのボンディングに際しても、インナーリード２１ａと電極３１との位置合わせには高い精度が求められるが、本発明では熱膨張による位置ズレを解消して高精度の位置合わせが可能となり、この意味で本発明は、例えば、上記ＬＣＤドライバ、ＵＳＬＣ等に対して有効な発明とも言える。
【００７０】
尚、図３における説明では、位置認識の工程が明確になるように、位置認識用カメラ１６ａを、図３（ｄ）の位置合わせ工程でダイボンディング位置に移動させる場合を示しているが、図３（ａ）〜（ｆ）の一連の工程は短時間で行われるため、図３（ａ）のフレキシブル配線基板の位置決め工程から、ボンディング位置に位置認識用カメラ１６ａを配置しておいても一向に構わない。
【００７１】
図２に示す場合は、図３（ａ）における工程で、位置認識用カメラ１６ａをボンディング位置に配置している状況を示しているが、図３（ｂ）、（ｃ）の熱膨張工程、弛み解消工程の段階から、位置認識用カメラ１６ａをボンディング位置に配置していても一向に構わない。
【００７２】
例えば、図５に示す場合は、図２に示すと同様のＣＯＦボンダの要部構成で、熱膨張工程からボンディング処理部側に位置位置認識用カメラ１６ａを配置しておいた状態で、ボンディングツール１５ａがフィルム配線基板２０ａ面に当接して熱膨張させ、さらにその弛みを解消するために下降し始めた状況を示している。
【００７３】
図３に示す説明では、フィルム配線基板２０ａの熱膨張と、その弛みを解消する工程とを、図３（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示すように別工程とする場合を示したが、かかる両工程を１工程で行うようにしても構わない。かかる場合を、図６に示した。尚、図６では、図３の場合と同様に、クランパ１４ａの図示は省略している。
【００７４】
図６（ａ）は、図３（ａ）で示すフレキシブル配線基板の位置決め工程に相当する工程である。送られてきたフィルム配線基板２０ａをクランパ１４で支持して、ボンディング位置にフィルム配線基板２０ａを位置決めする工程である。
【００７５】
図６（ｂ）は、図３（ｂ）、（ｃ）の熱膨張工程、弛み解消工程の各々の工程を１工程で行う熱膨張・弛み解消工程を示している。すなわち、ボンディングツール１５ａを、ボンディング位置に支持したフィルム配線基板２０ａに向けて下降させ、インナーリード２１ａの実装側の背面に相当するフィルム配線基板２０ａ側を加熱押圧して、熱膨張により弛んだ状態のフィルム配線基板２０ａの弛みが発生しない程度までボンディングツール１５ａを押し下げている状況を示す。
【００７６】
押下げ量は、前記の如く、フィルム配線基板２０ａの材質、厚み、ボンディングツール１５ａの先端部のヘッドの当接範囲、ボンディングツール１５ａのヘッドの加熱温度等により微妙に異なるが、例えば、ボンディング作業開始前に幾つかを試してみて最適量を把握した上で、その最適量を一度に押し下げるようにすればよい。
【００７７】
かかる押下げ量については、前述の如く、１巻のフィルム配線基板２０ａのロール途中でも、必要に応じて試しを行ってチェックしてもよい。チエック状況に応じて、図６（ｂ）におけるボンディングツール１５ａの押下げ量の設定変更を行っても構わない。
【００７８】
押し込み量としては、例えば、フィルム配線基板２０ａの厚み相当、あるいはその前後、すなわち厚み相当分程度としてもよい。
【００７９】
図６（ｃ）に示す位置合わせ工程は、図３（ｄ）に示す工程に相当する。すなわち、フィルム配線基板２０ａとダイステージ１７ａとの間に、前記説明の要領で、位置認識用カメラ１６ａを移動してフィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置調整を高精度で行う。
【００８０】
このように、予めフィルム配線基板２０ａを熱膨張させて弛ませておき、その弛みを解消した状態で、位置合わせを行っているため、その後のボンディング時における加熱押圧では、それ以上の熱膨張、弛みが発生しないか、あるいは発生しにくく、ボンディング時における位置ズレ障害となる程の位置合わせズレの発生を防止することができる。
【００８１】
図６（ｄ）に示すボンディング工程は、図３（ｅ）に示す工程に相当する。すなわち、図６（ｃ）で高精度の位置合わせを行った状態で、ダイボンディング位置から位置認識用カメラ１６を移動し、ダイステージ１７ａを上昇させ、フィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、半導体チップ３０の電極３１側とを接触させ、ボンディング温度で加熱押圧して熱圧着によりダイボンディングを行う。
【００８２】
図６（ｅ）に示すボンディングツール等の復帰工程は、図３（ｆ）に示す工程に相当する。すなわち、ボンディング終了後、インナーリード２１ａのフォーミング高さを変化させないように、荷重機能があるボンディングツール１５ａを上昇させ、その後に、ダイステージ１７ａを下降させる工程である。
【００８３】
（実施の形態３）
実施の形態２では、フィルム配線基板２０ａの熱膨張に際しては、ボンディングツール１５ａを直接フィルム配線基板２０ａに当接、あるいは加熱押圧する場合について説明したが、本実施の形態では、ボンディングツール１５ａを用いることなくフィルム配線基板２０ａを予め熱膨張させる場合について示す。
【００８４】
前記実施の形態２では、ボンディング時の熱圧着をボンディングツール１５ａをフィルム配線基板２０ａの熱膨張、弛み解消手段として利用していたが、その他の熱膨張手段を用いて、フィルム配線基板２０ａと半導体チップ３０との位置合わせ前に熱膨張させておいても構わない。
【００８５】
フィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側とを位置合わせする前に、ボンディング時の予想される熱膨張を先に行わせておき、ボンディング時に障害となる程の熱膨張を発生させないようにすることが必要である。従って、位置合わせ前にフィルム配線基板２０ａの熱膨張を行わせることができれば、その手段は特にボンディングツール１５ａに限る必要はない。
【００８６】
ボンディングツール１５ａをボンディングに使用する以外に、前記の如く、熱膨張手段、弛み解消手段として利用することは、別途かかる熱膨張手段、弛み解消手段を設ける必要がないため、ＣＯＦボンダの構成を簡単にすることには有用であるが、しかし、両手段をボンディングツール１５ａにのみ担わせる必要はない。
【００８７】
図７で、熱膨張手段にボンディングツール１５ａを用いない場合の半導体装置の製造方法について各工程を説明した。尚、図７では、特に示す場合を除いては、図を見易くするため、クランパ１４ａの図示を省略している。
【００８８】
図７（ａ）の熱膨張工程では、加熱手段に構成した熱膨張手段５０として、例えば熱風吹出装置５０ａ（５０）をクランパ１４ａに設けた構成を示している。ローラ１１から送り出され、ボンディング位置に搬送されたフィルム配線基板２０ａをクランパ１４ａで一旦支持する。
【００８９】
クランパ１４で支持されたフィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａの実装側の背面に相当するフィルム配線基板２０ａ面に向けて、熱風吹出装置５０ａから、図中破線表示するように、熱風を吹き付ける。熱風吹き付けによりフィルム配線基板２０ａは熱膨張して弛む。
【００９０】
その後、図７（ｂ）の弛み解消工程に示すように、熱膨張により弛んだフィルム配線基板２０ａをクランパ１４ａを開閉して把持し直す。クランパ１４ａによる把持し直しにより、弛んだフィルム配線基板２０ａは弛みが解消されて張った状態にボンディング位置に保持されることとなる。
【００９１】
この状態では、熱膨張により十分に伸びた状態となっているため、その後のボンディング工程の熱圧着に際しても重大な位置ズレ障害を発生させる程には、伸びる心配がない。
【００９２】
図７（ｂ）の弛み解消工程終了後は、図７（ｃ）の位置合わせ工程に移る。図７（ｃ）に示す位置合わせ工程は、図３（ｄ）に示す工程に相当する。すなわち、フィルム配線基板２０ａとダイステージ１７ａとの間に、前記説明の要領で、位置認識用カメラ１６ａを移動してフィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置調整を高精度で行う。
【００９３】
図７（ｄ）では、フィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側とが位置合わせされている状態で、半導体チップ３０を搭載したダイステージ１７ａを、インナーリード２１ａの最適のフォーミング高さに合わせて上昇させ、その状態で待機させる。図７（ｄ）は、フォーミング高さ設定工程を示している。
【００９４】
図７（ｅ）は、ボンディング工程で、図３（ｅ）に示す工程に相当する。すなわち、図７（ｃ）、（ｄ）により、高精度の位置合わせと、最適なフォーミング高さ設定とを行った状態で、ボンディングツール１５ａを下降させ、既に待機しているダイステージ１７ａとの間に、フィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、半導体チップ３０の電極３１側とを接触させて、ボンディング温度で加熱押圧して熱圧着によりダイボンディングを行う。
【００９５】
かかるダイボンディングに際しては、例えば、ボンディングツール１５ａのヘッドが下降し、装備した荷重計が所定値に到達し、半導体チップ３０に着地したことを検出した後、ボンディング荷重に切り替えて所定の加熱圧着を行うようにすればよい。
【００９６】
図７（ｆ）は、ボンディングツール等の復帰工程を示しており、図３（ｆ）に示す工程に相当する。すなわち、ボンディング終了後、インナーリード２１ａのフォーミング高さを変化させないように、荷重機能があるボンディングツール１５ａを上昇させ、その後に、ダイステージ１７ａを下降させる工程である。
【００９７】
このように図７（ａ）〜（ｆ）の一連の工程を経ることにより、フィルム配線基板２０ａをボンディングツール１５ａを用いることなく予め熱膨張させておくことにより、その後の位置合わせを高精度に行い、インナーリード２１ａと電極３１との位置ズレ障害のない実装を行うことができる。
【００９８】
本実施の形態の上記説明では、熱膨張工程と、弛み解消工程とを、図７（ａ）、（ｂ）に示すように別工程とした場合を示したが、フィルム配線基板２０ａ面に熱風を吹き付けながらクランパ１４ａを短時間に開閉して、熱膨張と弛み解消とを１工程で行うようにしても構わない。
【００９９】
上記説明では、熱膨張手段としてクランパ１４ａに設けた熱風吹出装置５０ａを用いる構成を示したが、それ以外の熱膨張手段を用いても構わない。弛み解消手段も、ボンディングツール１５ａを下降させて押圧する手段以外の弛み解消手段に構成しても構わない。
【０１００】
例えば、熱膨張手段としては、クランパ１４ａに熱風吹出装置５０ａを設ける代わりに、クランパ１４ａにヒータを装備し、クランパ１４ａで把持した状態でフィルム配線基板２０ａを加熱して熱膨張させる手段に構成してもよい。
【０１０１】
あるいは、熱膨張手段としてはクランパ１４ａを備えるボンディング位置に入る直前に、フィルム配線基板２０ａの半導体チップ３０の実装側に向けてスポット的に上方から熱風を吹き付ける構成とし、弛み解消手段としては、その直後、クランパ１４ａで弛みを解消すべく把持するように構成しても構わない。
【０１０２】
熱膨張手段としては、あるいは、内部温度を熱膨張に必要な温度に保った状態の加熱炉中を通過させる構成としてもよい。
【０１０３】
実施の形態２、３で詳細に説明したように、本発明では、フィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置合わせは、フィルム配線基板２０ａ側を熱膨張させた後に行っているため、熱膨張前に位置合わせ工程を有する場合とは異なり、ショート等の深刻な位置ズレ障害の発生を未然に防止することができる。因みに、熱膨張前に位置合わせ工程を有する場合については、図８、９で示すような状況となる。
【０１０４】
例えば、フィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置合わせは、図８に示すように、ボンディング位置に搬送されたフィルム配線基板２０ａをクランパ１４で支持した状態で、位置認識用カメラ６０で透明なフィルム配線基板２０ａを通して半導体チップ３０側を見通し、両者の位置合わせを行うこととなる。
【０１０５】
このようにして図８に示すようにフィルム配線基板２０ａ側と半導体チップ３０側との位置合わせを正確に行った状態で、図９に示すように、ダイステージ１７ａの上昇、ボンディングツール１５ａの下降により、フィルム配線基板２０ａ側のインナーリード２１ａと、半導体チップ３０側の電極３１とを接触させ、加熱押圧して熱圧着によりボンディングを行う。
【０１０６】
しかし、かかる状況では、図９に示すように、ボンディングツール１５ａ、ダイステージ１７ａによりフィルム配線基板２０ａが加熱されるとき、熱膨張が発生して、それまで正確に位置合わせさせられていたインナーリード２１ａと、電極３１との位置ズレが発生する。
【０１０７】
しかし、本発明の前記実施の形態で説明したように、予めフィルム配線基板２０ａを熱膨張させ、熱膨張後の弛みを解消した状態で、位置合わせを行えば、図８、９に示す要領で行う場合とは異なり、ボンディング時における熱でフィルム配線基板２０ａが障害となる程の深刻な位置ズレを起こす程には熱膨張することがなく、フィルム配線基板２０ａのインナーリード２１ａと、半導体チップ３０の電極３１との位置ズレを未然に防止することができるのである。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
前記実施の形態１では、本発明の半導体製造装置としてＣＯＦボンダを例に挙げて説明したが、ボンディング時における熱圧着に際して、熱膨張で障害となる程の位置合わせズレが発生する虞れのある材質に対するボンディング機能を有する構成であれば、ＣＯＦボンダ以外のチップマウンタ、ダイボンダ、リードボンダ、フリップチップボンダ等においても有効に適用することができる。
【０１１０】
前記実施の形態２、３では、本発明の半導体装置の製造方法について、半導体装置として、フィルム配線基板に半導体チップを実装するＣＯＦ構造を有する場合を例に挙げて説明したが、フィルム配線基板以外でも、ボンディング時における熱膨張する虞のある材質で、位置合わせが必要な構造のＣＯＦ構造をも含めたＣＳＰ構造の半導体装置等の製造に有効に適用することができる。例えば、ＬＣＤドライバ、ＵＳＬＣ等のＩＣ製造に有効に適用することができる。
【０１１１】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【０１１２】
すなわち、フレキシブル配線基板とそれに実装する半導体チップとのボンディングに際しての位置合わせを、予めフレキシブル配線基板を熱膨張させた後に行うため、熱圧着によるボンディング時におけるフレキシブル配線基板と半導体チップとの位置合わせズレを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で説明するＣＯＦボンダに構成した半導体製造装置の一例を模式的に示す概略説明図である。
【図２】本発明に関わるＣＯＦボンダのダイボンディングに際してのフィルム配線基板と半導体チップとの位置合わせを行う機構要部を模式的に示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の半導体装置の製造方法におけるボンディング処理の各工程状況を示す断面説明図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法で製造される半導体装置の一例を示す断面説明図である。
【図５】図２に示すＣＯＦボンダの機構要部構成で、ボンディングツールを下降させて、フィルム配線基板を熱膨張させ、さらにその弛みを解消させる状況を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の半導体装置の製造方法におけるボンディング処理の変形例における各工程状況を示す断面説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の半導体装置の製造方法におけるボンディング処理の変形例における各工程状況を示す断面説明図である。
【図８】本発明とは異なり、フレキシブル配線基板を予め熱膨張させることなく、フレキシブル配線基板とそれに実装する半導体チップ側との位置合わせを行う半導体製造装置における上記位置合わせの状況を示す説明図である。
【図９】図８に示す構成で、フレキシブル配線基板とそれに実装する半導体チップ側との位置合わせを行った状態で、ボンディングする状況を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　ＣＯＦボンダ
１１　　ローラ
１２　　ローラ
１３　　ガイド
１４　　フレキシブル配線基板保持手段
１４ａ　クランパ
１４ｂ　把持部
１５　　加熱押圧手段
１５ａ　ボンディングツール
１５ｂ　ヒータ
１６　　位置認識手段
１６ａ　位置認識用カメラ
１７　　半導体チップ保持手段
１７ａ　ダイステージ
１８　　チップ保持手段
１９　　ヒータ
２０　　　フレキシブル配線基板
２０ａ　　フィルム配線基板
２１　　　半導体チップ実装側
２１ａ　　インナーリード
３０　　半導体チップ
３１　　電極
３２　　封止用樹脂部
４０　　半導体装置
５０　　熱膨張手段
５０ａ　熱風吹出装置
６０　　位置認識用カメラ

Claims (5)

1. 半導体チップをフレキシブル配線基板に、熱圧着によりボンディングする工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線基板を加熱して膨張させた状態で、前記フレキシブル配線基板と前記半導体チップとの位置合わせを行って、ボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 半導体チップをフレキシブル配線基板に、熱圧着によりボンディングする工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側を加熱して膨張させた状態で、前記半導体チップ実装側と半導体チップ側との位置合わせを行って、ダイボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 半導体チップをフレキシブル配線基板に、熱圧着によりボンディングする工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線基板をダイボンディング位置に保持し、
   前記フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側を加熱し、膨張させ、
   前記膨張により発生した前記半導体チップ実装側の弛みを解消し、
   前記弛みを解消した状態で、前記半導体チップ実装側と半導体チップ側との位置合わせを行ってボンディングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 半導体チップをフレキシブル配線基板に、熱圧着によりダイボンディングする工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   前記フレキシブル配線基板をダイボンディング位置に保持した状態で、前記フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側を加熱押圧するボンディング手段と、前記ボンディング手段に対して、前記フレキシブル配線基板を間にして対向位置に設けられ、押圧された状態の前記フレキシブル配線基板の前記半導体チップ実装側と半導体チップ側との位置認識を行う位置認識手段と、
   搭載した前記半導体チップを前記半導体チップ実装側に加熱押圧するダイステージとを有する半導体製造装置を用いて、
   前記ボンディング手段で前記フレキシブル配線基板の前記半導体チップ実装側を、前記半導体チップ実装側と前記半導体チップ側との位置合わせを行う前に、予め加熱押圧し、
   前記位置認識手段からの位置情報に基づいて前記半導体チップ実装側と前記半導体チップ側との位置調整を行い、
   前記位置調整の後に、前記ボンディング手段と前記ダイステージとで、前記半導体チップ実装側と前記半導体チップ側とを接触させた状態で加熱押圧して、熱圧着によるダイボンディングを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 半導体チップがフレキシブル配線基板に熱圧着によりボンディングされている構造の半導体装置を製造する半導体製造装置であって、
   前記フレキシブル配線基板の半導体チップ実装側を、前記半導体チップ実装側と半導体チップ側との位置合わせを行う前に、熱膨張させる加熱手段と、
   熱膨張により発生した前記半導体チップ実装側の弛みを解消する弛み解消手段と、
   弛みが解消された状態の前記半導体チップ実装側と前記半導体チップ側との位置認識を行う位置認識手段と、
   前記位置合わせが行われた状態で、前記半導体チップ実装側と前記半導体チップ側との熱圧着によるボンディングを行うボンディング手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。

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