JP2765190B2

JP2765190B2 - フリップチップのボンディング装置

Info

Publication number: JP2765190B2
Application number: JP2143156A
Authority: JP
Inventors: 潔有田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH0437097A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はフリップチップのボンディング装置に係り、
バンプを加圧整形してバンプ高を揃えたうえで、フリッ
プチップを基板にボンディングするようにしたものであ
る。

（従来の技術）半導体の電極にバンプを形成したフリップチップは、
基板の高密度、高集積化に有利等の利点を有しているこ
とから、その用途の拡大が期待されている。

半導体にバンプを形成する方法としては、（１）ウェハー製造ラインにおいて、メッキ技術によっ
てバンプを形成する方法。

（２）ワイヤボンディング技術を応用して、バンプを形
成する方法。すなわち、半導体の電極に、キャピラリか
ら導出されたワイヤの下端部を押し付けてボンディング
し、次いでワイヤを切断することにより、バンプを形成
する方法、が知られている。

第４図は後者の方法により形成されたフリップチップ
Ｐを示すものである。Ｂはバンプであり、ワイヤの切れ
残りＢ′が残存突出している。

（発明が解決しようとする課題）ところが、バンプＢからこのような切れ残りＢ′が突
出していると、バンプ高がばらつき、すべてのバンプＢ
を基板の電極に確実にボンディングしにくい問題があっ
た。このようなバンプ高のばらつきは、ワイヤボンディ
ング手段により形成されたバンプに限らず、メッキ手段
などにより形成されたバンプにも見られるものである。

そこで本発明は、このような問題点を解消したフリッ
プチップのボンディング手段を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）このために本発明は、チップ供給部にバンプを表面側
にして配設されたフリップチップを吸着し、このフリッ
プチップを上下反転させてバンプを下面側にする上下反
転装置と、ボンド供給部に備えられたボンドを位置決め
部に位置決めされた基板に塗布するボンド塗布ヘッド
と、上記上下反転されたフリップチップを、上記基板に
塗布されたボンド上に搭載する移載ヘッドと、フリップ
チップを上記チップ供給部から上記基板に搭載する間に
おいて、フリップチップのバンプをプレートに押し付け
ることにより、バンプを押し潰し整形する加圧装置とか
らフリップチップのボンディング装置を構成している。

（作用）上記構成において、チップ供給部のフリップチップ
を、位置決め部の基板に搭載する間において、フリップ
チップを加圧装置によりプレートに押し付けることによ
り、バンプを加圧整形してバンプ高を揃える。

（実施例）次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。

第１図は、フリップチップのボンディング装置の正面
図である。この装置は、サブ移載ヘッド１と、移載ヘッ
ド２と、ボンド塗布ヘッド３の３つのヘッドを有してお
り、各ヘッド１〜３は、それぞれ摺動板5,6,7に装着さ
れている。各摺動板５〜７は、結合部材４により連結さ
れており、水平ガイド９に沿って、横方向Ｎに摺動自在
となっている。

右側の摺動板７は、水平ロッド51,揺動ロッド52,垂直
ロッド53を介して駆動部８に連結されており、この駆動
部８に駆動されて、各摺動板５〜７に装着された３つの
ヘッド１〜３は、同時に横方向Ｎに往復動して、後に詳
述するように、サブ移載ヘッド１はチップ供給部11のフ
リップチップＰを補正ステージ12に移載し、また移載ヘ
ッド２はステージ12上のチップＰを基板10に移載し、ボ
ンド塗布ヘッド３はボンド供給部14のボンド16を基板10
に塗布する。

３つのヘッド１〜３の下方には、チップ供給部11と、
チップＰの位置ずれ補正ステージ12と、基板10の位置決
め部13と、ボンド皿15を備えたボンド供給部14が、間隔
をおいて並設されている。ボンド皿15には、UV樹脂のよ
うな光硬化性絶縁樹脂により作られたボンド16が貯溜さ
れている。勿論、ボンド16は光硬化性を有しない通常の
ボンドでもよい。また上記各部12〜14の上方には、モー
タやカム等の駆動手段（図外）に駆動されて上下方向に
往復回動する押圧レバー54が配設されている。

ボンド塗布ヘッド３には、昇降子56が連結されてお
り、レバー54が下方に回動すると、昇降子56の上端部に
軸着されたローラ57は下方に押圧されて、ボンド塗布ピ
ン33は下降し、また押圧状態が解除されると、塗布ピン
33は、ばね材55のばね力により上昇する。

チップ供給部11には、フリップチップＰが貼着された
ウェハー20と、このフリップチップＰを突き上げる突き
上げピン21を備えたダイエジェクタ22と、ウェハー20の
支持板18と、ウェハー20をXY方向に移動させるXYテーブ
ル19と、チップＰの上下反転装置23が設けられている。
ダイエジェクタ22は、駆動部70に駆動され、ピン21が突
没することにより、ウェハー20上のチップＰを突き上げ
る。

上下反転装置23は、モータ24に駆動されて180゜間欠
回転するアーム25を備えており、このアーム25の両端部
には、チップ吸着部26,27が設けられている。チップＰ
は、バンプＢを表面側にして、ウェハー20に貼着されて
おり、ウェハー20上のチップＰを吸着し、アーム25が18
0゜間欠回転することにより、このチップＰを上下反転
させてバンプＢを下面側にする。58はウェハー20上のチ
ップＰを観察するカメラである。

サブ移載ヘッド１は、上下反転されたチップＰをその
ノズル32に吸着してテイクアップし、上述のように横方
向Ｎに往復動することにより、ステージ12のプレート12
a上に移送搭載する。プレート12a上には、位置補正爪34
があり、この補正爪34がXY方向に摺動してチップＰの側
壁面に押当することにより、チップＰの位置ずれを荒補
正する。この荒補正は、移載ヘッド２のコレット式ノズ
ル32が、チップＰ上に正しく着地して、このチップＰを
確実に吸着できるようにするために行われるものであ
る。

基板10の位置決め部13は、XYテーブル13a,13bから成
っている。Ｙテーブル13bには、位置決め部材35が立設
されており、この位置決め部材35の上端部に基板10は位
置決めされている。またＹテーブル13b上には、第２の
Ｘテーブル36が配設されており、その上に、UV光を照射
する光照射装置40が設けられている。この光照射装置40
は、基板10の下方から光を照射し、基板10に塗布された
ボンド16を硬化させる。この基板10は、ガラスなどのUV
光を透過する素材にて作られている。

30はＹテーブル13bの側部に装着されたカメラであ
り、Ｙテーブル13bが右方に移動することにより（第１
図鎖線参照）、このカメラ30は移載ヘッド２のノズル32
に吸着されたチップＰの下面のバンプＢを観察する。59
は位置決め部13の上方に設けられた基板10の観察用カメ
ラである。42はチェッカーであり、後に詳述するよう
に、プローブ43が基板10に形成された電極部に接触し、
チップＰのバンプＢと、ランドの接触状態の良否を選別
する。

サブ移載ヘッド１と移載ヘッド２は同構造であって、
次に第２図を参照しながら、その詳細な構造を説明す
る。

45は摺動板5,6に配設されて、サブ移載ヘッド１及び
移載ヘッド２と一体的に往復動する加圧装置であって、
シリンダ46と、シリンダ46のロッド47から側方に延出す
るシャフト48と、このシャフト48の先端部に装着され
て、ノズル32の上端部に結合された結合子49と、ノズル
32を下方に付勢するコイルばね50から成っている。この
加圧装置45は、シリンダ46がOFFとなることにより、ば
ね50のばね力によりノズル32に荷重を加える。するとバ
ンプＢはステージ12のプレート12aに押し付けられ、バ
ンプＢは加圧整形されて、バンプ高は揃えられる（第２
図鎖線参照）。またシリンダ46のロッド47が上方に突出
すると、ノズル32はばね50のばね力に抗して上昇する
（同図実線参照）。

第３図は、チップＰを基板10に搭載した状態を示すも
のであって、60は基板10の上面に形成されたランド、61
はランド60から導出するリード部、62はリード部61の先
端部に形成された電極部である。

本装置は上記のような構成より成り、次に全体の動作
を説明する。

第１図において、エジェクタピン21が上昇して、ウェ
ハー20上のチップＰを突き上げ、吸着部26はチップＰを
吸着する。次いでアーム25は180゜回転し、チップＰを
上下反転させる。次いでサブ移載ヘッド１のノズル32は
このチップＰを吸着してテイクアップし、ステージ12に
移載する。このとき、シリンダ46のロッド47を下降させ
ることにより、バンプＢをステージ12のプレート12aに
強く押し付け、すべてのバンプＢのバンプ高を揃える。
次いで位置補正爪34はXY方向に摺動し、チップＰの位置
ずれを荒補正する。

次いで移載ヘッド２のノズル32はこのチップＰを吸着
してテイクアップし、基板10の位置決め部13へ移送す
る。このチップＰを基板10に搭載する前に、Ｙテーブル
13bは側方へ移動して、カメラ30により、ノズル32に吸
着されたチップＰのバンプＢの位置ずれを下方から観察
する。またこれに先立ちカメラ59により基板10のランド
60が予め観察されている。そこでチップＰのバンプＢを
ランド60に合致させるべく、XYテーブル13a,13bを作動
させる。次いで加圧装置45のシリンダ46はOFFとなり、
ノズル32はばね50のばね力により下降してチップＰを基
板10上に着地させ、バンプＢをランド60に押し付ける。

このランド60には、ボンド塗布ヘッド３の塗布ピン33
により、予めボンド16が塗布されているが、上記のよう
に加圧装置45によりチップＰを基板10に押圧することに
より、バンプＢをランド60にしっかり接地させる。

次いでチェッカー42のプローブ43が、ランド60から導
出したリード部61の先端部の電極部62に接触し（第３図
参照）、チップＰとランド60の間を導通する電流を検出
して、バンプＢとランド60の接触状態の良否を判別す
る。

次いで判別結果が良であるならば、光照射装置40が作
動し、ボンド16に光を照射してボンド16を硬化させる。
ボンド16は硬化収縮特性を有しており、したがって硬化
することにより、バンプＢをランド60にしっかりと接合
させる。

上記実施例では、補正ステージ12のプレート12aを加
圧整形用のプレートとして兼用し、このプレート12aに
バンプＢを押し付けて加圧整形するようにしているが、
位置決め部に位置決めされた基板10を加圧整形用のプレ
ートとして兼用し、基板10にバンプＢを押し付けて加圧
整形するようにしてもよく、あるいはまた、サブ移載ヘ
ッド１のノズル32により、アーム25上のフリップチップ
Ｐをテイクアップする際に、ノズル32によりフリップチ
ップＰを上方から加圧してアーム25の上面に押し付ける
ことにより、バンプＢを加圧整形してもよいものであ
り、要はフリップチップをチップ供給部から基板に搭載
する間において、バンプをプレートに押し付けて加圧整
形すればよい。しかしながら、上述したように、アーム
25、補正ステージ12のプレート12a、基板10を加圧整形
用のプレートとして兼用すれば、構造を簡単化でき、し
かもサブ移載ヘッド１や移載ヘッド２の通常の動作の中
で、作業性よく加圧整形を行える利点がある。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、バンプを加圧整
形してバンプ高を揃えたうえで、すべてのバンプを基板
に確実に着地させてボンディングすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであって、第１図はボン
ディング装置の正面図、第２図は加圧装置の正面図、第
３図は基板の平面図、第４図はフリップチップの正面図
である。Ｂ……バンプＰ……フリップチップ１……サブ移載ヘッド２……移載ヘッド３……ボンド塗布ヘッド 10……基板 11……チップ供給部 12a,10,25……プレート 13……位置決め部 14……ボンド供給部 16……ボンド 23……上下反転装置 45……加圧装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】チップ供給部にバンプを表面側にして配設
されたフリップチップを吸着し、このフリップチップを
上下反転させてバンプを下面側にする上下反転装置と、
ボンド供給部に備えられたボンドを位置決め部に位置決
めされた基板に塗布するボンド塗布ヘッドと、上記上下
反転されたフリップチップを、上記基板に塗布されたボ
ンド上に搭載する移載ヘッドと、フリップチップを上記
チップ供給部から上記基板に搭載する間において、フリ
ップチップのバンプをプレートに押し付けることによ
り、バンプを押し潰し整形する加圧装置とから成ること
を特徴とするフリップチップのボンディング装置。