JP2005109335A - チップ搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】あらかじめ基板上につけられたマークを基準としてアンダーフィルを塗布する位置を決定すると、チップの搭載位置のずれ若しくはチップの大きさのばらつきが生じたときに、搭載したチップに対して基板にアンダーフィルを塗布する位置が一定に保てない。
【解決手段】該チップの辺に対する距離が一定値であるマーク付け機構を有するチップ搭載装置により基板にチップを搭載すると同時にマークを付する。これにより、搭載したチップの辺に対し正確にアンダーフィルを塗布することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップを基板に搭載する装置及びその方法に関するものである。

チップを基板にフリップチップ接続したのち、チップ近傍の基板上にアンダーフィルを塗布し、毛細管作用によりチップと基板との間隙にアンダーフィルを流し込むことが行われている。このとき、アンダーフィルを塗布する位置、特にチップの辺からの距離の制御は重要である。正しい位置にアンダーフィルが塗布されないと、アンダーフィルがチップと基板との間隙に、充分にかつ均一に流れこまない場合があるからである。

アンダーフィル塗布位置を制御するための方法として、特許文献１に開示されている技術を図４及び図６を用いて説明する。まず、図４（a）に示すように、チップを搭載するための基板１０１に、ハンダボール１０２、及びアンダーフィル塗布位置の基準となるマーク１０３を予め形成しておく。次に、図４（ｂ）に示すように、この基板１０１にチップ１０をフリップチップ接続する。次に、図４（ｃ）に示すように、マーク１０３をCCDカメラ（図示せず）で確認し、このマーク１０３を基準としてアンダーフィル塗布位置を決定し、アンダーフィル２０を塗布する。塗布されたアンダーフィル２０は、図４（ｄ）に示すように、毛細管作用によって矢印の向きにチップ１０と基板１０１との間隙に入り込む。アンダーフィルを塗布する位置としては、図５（a）に示すようにチップの３辺に沿ってコの字型に塗布する場合や、図５（ｂ）に示すようにチップの角位置に塗布する場合などがある。アンダーフィルの塗布位置は、チップと基板との間隙の広さや、ハンダボールの配置、アンダーフィルの粘度等によって適宜決定される。

特開平１１−１２１４８２号公報

しかし、上述の公知技術には、アンダーフィル塗布位置の基準となるマークがチップ搭載前に形成されているため、チップ毎の搭載位置にずれが生じた場合や、チップ自体の大きさにばらつきがある場合であっても、マークの位置は不変であり、基板に搭載されたチップとマークとの相対位置に再現性がないという課題がある。このようなマークを基準とすると、チップに対するアンダーフィル塗布位置に相対的な狂いが生じてしまう。例えば、チップ毎の搭載位置にずれが生じた場合は、図６（a）に示すように、アンダーフィル２０とマーク１０３との相対位置は一定であっても、アンダーフィル２０の位置とチップ１０ａとの相対位置にずれが生じる。尚、図中の破線は、理想的なチップの搭載位置を示している。また例えば、ウエハからダイシングするときに、チップの大きさにばらつきが生じたときは、図６（ｂ）に示すように、アンダーフィル２０とマーク１０３との相対位置は一定であっても、アンダーフィル２０の位置とチップ１０ｂの辺との相対位置にずれが生じる。尚、図中の破線は、理想的なチップの形状（大きさ）を示している。

特許文献１には、この問題を解決するために、マークを基準としてアンダーフィルを塗布する位置を決定するのではなく、カメラでチップを直接観察し、チップの角位置を認識することにより、アンダーフィルを塗布する位置を決定する技術が開示されている。しかしこの方法には、チップの角に欠けがある場合にその角の位置を正確に認識できない可能性が高いという課題がある。

上述の課題を解決するために、本願第１の発明のチップ搭載装置は、チップを保持する保持部と、前記チップを搭載するための支持基材上であって、前記支持基材に搭載された前記チップの辺から所定の距離の位置にマークを付するマーク付け機構とを備えることを特徴としている。

さらに本願第２の発明のチップ搭載装置は、チップを保持する保持部と、前記保持部に保持されたチップの辺の位置を検出するアームと、前記チップが搭載される支持基材上であって、前記支持基材に搭載された前記チップの辺から所定の距離の位置にマークを付するマーク付け機構とを備え、前記マーク付け機構が前記アームに連動することを特徴としている。

本願第１の発明のチップ搭載装置を用いると、チップ搭載装置を動かしたときに、保持部とマーク付け機構とを、同時に、同一方向に同一距離だけ動かすことができる。従って、毎回保持部の決まった位置にチップを保持し、大きさが一定のチップを用いることにより、チップ搭載装置と基板との相対位置のずれに起因したチップと基板との相対位置ずれが生じた場合であっても、チップの辺とマークとの相対位置を一定とすることができる。

また、本願第２の発明のチップ搭載装置を用いると、マーク付け機構が、保持部に保持されたチップの辺の位置を検出するアームに連動しているので、毎回保持部の決まった位置にチップを保持できない場合や、チップ自体の大きさにばらつきが生じた場合であっても、チップの辺とマークとの相対位置を一定とすることができる。

また本願発明のチップ搭載装置は、アンダーフィルを塗布する位置の基準となるマークを付し、この位置をカメラで認識するので、チップ自体をカメラで認識するものではない。従って、チップの角に欠けがある場合にカメラが角の位置を認識できないという問題は起こり得ない。

本願第１の発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１に示すように、チップ搭載装置１には保持部２とマーク付け機構３が備えられている。図１はマーク付け機構３が２つ設けられた例であるが、必要に応じて１つもしくは3つ以上でもよい。保持部２とマーク付け機構３とは、チップ搭載装置１の動きにあわせて、同時に、同一方向に同一距離だけ移動する。

このチップ搭載装置１を用いてチップを基板に搭載する方法について、以下に説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、チップ搭載装置１をチップ搬送用トレー１００上に並べられたチップ１０上に移動し、保持部２において、真空吸引や機械的に挟む等によりチップを保持する。図１（ａ）には真空吸引により保持する例を示した。このとき、チップ１０毎の大きさが一定で、かつチップ１０を保持部２の決められた位置に保持すれば、チップ１０の辺とマーク付け機構３の先端部３ａとの距離D1を一定保つことができる。さらに、マーク付け機構３を可動構造とし、D1を任意に設定できるようにすれば、マーク付け位置を任意に設定することができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、チップ搭載装置１を基板１０１上に移動し、バンプ１０２とパッド１１を介してチップ１０と基板１０１とを接続する。そして、この接続と同時にマーク付け機構３により、基板１０１上のM地点にマークを付する。このとき図１（ｃ）（図１（ｂ）の破線で囲った部分の拡大図）に示すように、基板１０１に対するチップ１０の搭載位置が、理想的な位置からずれる場合がある。このずれ量をΔとする。このずれは、チップ１０を基板１０１に接続するときに、チップ搭載装置１と基板１０１との相対的な位置がΔずれていた場合に起きる。このようなずれが生じた場合でも、本願発明のチップ搭載装置においては、マーク付け機構３がチップ搭載装置１のずれ量Δと同じ量、かつ同じ方向にずれる。このため、チップ１０の辺とマーク付け機構３との相対的な位置、すなわちチップ１０の辺とマークとの距離は一定値であるＤ１に保たれる。

以上のように付したマークの位置をCCDカメラ等により識別し、この位置を基準としてアンダーフィルを塗布することにより、基板１０１に対するチップ１０の相対的な位置関係が変化しても、アンダーフィルを塗布する位置とチップの辺との距離を常に一定に保つことができる。

次に本願第２の発明の実施形態について、図２を用いて説明する。図２に示すように、チップ搭載装置１には、保持部２と、マーク付け機構３と、チップ対向部４ａをチップの辺に接触させることによりチップの辺の位置を検出するアーム４が設けられている。さらに、マーク付け機構３はアーム４に連動し、マーク付け機構３の先端部３ａとアーム４のチップ対向部４ａとの距離D2が一定に保たれる。図２は、マーク付け機構３とアーム４とが一体に形成されることにより、両者が連動する場合の例を示しているが、両者が別体に形成され、アーム４の移動方向および移動量に応じてマーク付け機構３が動く構造としてもよい。

このチップ搭載装置１を用いてチップを基板に搭載する方法について、以下に説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、アーム４を開いた状態でチップ搭載装置１を、チップ搬送用トレー１００上に並べられたチップ１０上に移動し、保持部２においてチップ１０を保持する。

次に、図２（ｂ）に示すように、アーム４を閉じ、アーム４のチップ対向部４ａをチップ１０の辺に接触させる。このとき、チップ１０のおおきさにばらつきがあっても、マーク付け機構３の先端部３ａとチップ１０の辺との距離がＤ２に保たれる。

次に、図２（ｃ）に示すように、チップ搭載装置１を基板１０１上に移動し、バンプ１０２とパッド１１を介してチップ１０と基板１０１とを接続する。この接続と同時にマーク付け機構３により、基板１０１上のＭ地点にマークを付する。このとき、チップ１０の大きさのばらつき、チップ搭載装置１と基板１０１との相対位置のずれ、保持部２におけるチップ１０の保持位置のずれのいずれが生じた場合であっても、マーク付け機構３の先端部３ａとチップ１０の辺との距離はＤ２に保たれており、チップの辺から所定の距離にマークを付することができる。

以上のように付したマークの位置をCCDカメラ等により識別し、この位置を基準としてアンダーフィルを塗布することにより、基板１０１に対するチップ１０の相対的な位置関係の変化や保持部２とチップ１０の相対的な位置関係のずれ、チップ１０の大きさのばらつきが生じても、アンダーフィルを塗布する位置とチップの辺との距離を常に一定に保つことができる。

図２の実施の形態では、アーム４が、対向する２つの辺の位置を検出しているが、互いに直交する２辺の位置を検出するように構成してもよい。また、1辺のみの位置を検出するように構成してもよいし、全ての辺を検出するように構成してもよい。

さらに、アームの形状のバリエーションを、図３に示す。図３は、チップが基板に搭載されたときに基板と対面するチップの面と反対の面から見た図であり、チップ１０が保持部（図示せず）に保持され、アーム４１及び４２がチップの辺の位置を検出する様子を示している。尚、図中に示したＸＹ座標軸は、チップの辺の向きを明示するために仮想的に示したものである。

まず図３（ａ）のアーム４１は、１つのチップ対向部４１ａを有している。このチップ対向部４１ａをチップ１０のＹ軸に平行な辺に接触させることにより（図３（ｂ））、この１辺から所定の距離Ｄ２離れた位置にマークM４1を付することが可能となる。

また、図３（ｃ）に示すアーム４２を用いると、直交する２辺からそれぞれ所定の距離の位置にマークを付することができる。アーム４２は、チップ対向部４２ａと４２ｂを有している。チップ対向部４２ａをＸ軸に平行な辺に接触させ、チップ対向部４２ｂをＹ軸に平行な辺に接触させることにより（図３（ｄ））、Ｘ軸に平行な辺から距離Ｄ２１、Ｙ軸に平行な辺から距離Ｄ２２の位置にマークＭ４２を付することができる。このような２辺から正確に所定の距離離れたマークを基準とすることにより、図５（a）に示すようにチップの３辺に沿ってコの字型の位置や、図５（ｂ）に示すようにチップの角位置にアンダーフィルを塗布することができる。

つまり、検出する辺の数や位置を変化させることによって、マークを付する位置、すなわちアンダーフィルを塗布する位置の選択肢が広がる。その結果、様々な品種のチップやアンダーフィル樹脂に対応することができる。

チップ１０と基板１０１との接続方法としては、超音波接続や加熱接続を用いることができる。この場合、保持部２が超音波発生機構もしくは加熱機構を有していてもよい。

また、マーク付け機構３は、先端部３ａが基板に接触することで打痕によるマークを付すものでもよいし、先端部３ａに搭載したインク吐出器を用いてインクマークを付すものでもよい。

さらに、アームでチップを保持することにより、アームが保持部を兼ねる構造としてもよい。

上述の実施の形態におけるチップ搭載装置は、基板上にチップを搭載する例であるが、基板上に既に搭載された第1のチップ上に第2のチップを搭載する、チップオンチップ搭載装置であってもよい。その場合、マークを付する位置は、基板上でもよいし、場所が確保できれば第1のチップ上であってもよい。チップオンチップ搭載装置の構成は、上述の2つの実施の形態におけるチップ搭載装置と同じであり、チップを搭載する方法も同じである。

本願の第１の実施例を説明するための図である。 本願第２の実施例を説明するための図である。 本願第２の実施例におけるアームのバリエーションを示す図である。 従来のフリップチップ接続方法を説明するための図である。 アンダーフィル塗布位置のバリエーションを示す図である。 従来のフリップチップ接続方法の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１ チップ搭載装置
２ 保持部
３ マーク付け機構
３ａ マーク付け機構先端部
４，４１，４２ アーム
4ａ，４１ａ，４２ａ，４２ｂ チップ対向部
１０ チップ
１１ パッド
２０ アンダーフィル
１００ チップ搬送用トレー
１０１ チップ搭載基板
１０２ バンプ
１０３ アンダーフィル塗布位置の基準マーク
１０ａ 基板に対する搭載位置がずれたチップ
１０ｂ 大きさにばらつきがあるチップ

Claims (8)

1. チップを保持する保持部と、
   前記チップが搭載される支持基材上であって、前記支持基材に搭載された前記チップの辺から所定の距離の位置にマークを付するマーク付け機構と、
   を備えることを特徴とするチップ搭載装置。
2. 前記保持部に保持された前記チップの辺の位置を検出するアームをさらに備え、前記マーク付け機構が前記アームに連動することを特徴とする請求項１に記載のチップ搭載装置。
3. 前記アームは直交する２辺の位置をそれぞれ検出することを特徴とする請求項２に記載のチップ搭載装置。
4. 前記アームは対向する２辺の位置をそれぞれ検出することを特徴とする請求項２に記載のチップ搭載装置。
5. 基板上と前記基板上に搭載された第１のチップからなる支持基材上に第２のチップを搭載するチップオンチップ搭載装置であって、
   第２のチップを保持する保持部と、
   前記支持基材上であって、前記支持基材に搭載された前記第２のチップの辺に対して所定の距離にマークを付するマーク付け機構と
   を備えることを特徴とするチップオンチップ搭載装置。
6. 前記保持部に保持された前記第２のチップの辺の位置を検出するアームをさらに備え、前記マーク付け機構が前記アームに連動することを特徴とする請求項５に記載のチップオンチップ搭載装置。
7. 支持基材とチップを用意する第１ステップと、
   前記支持基材上に前記チップを搭載する時に前記チップの辺から所定の距離の前記支持基材上にマークを形成する第２ステップと、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 前記第2ステップ後に、前記支持基材上に形成されたマークを基準にして位置決めをして、アンダーフィル樹脂を前記支持基材上に塗布する第３ステップをさらに含み、
   前記アンダーフィル樹脂を塗布する位置は、前記支持基材上に形成されたマークを基準として決定されること、
   を特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。

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