JP3408443B2 - 超音波複合振動を用いた半導体チップの基板への実装方法 - Google Patents
超音波複合振動を用いた半導体チップの基板への実装方法Info
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- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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Description
れたICチップ等を基板に実装するに当り、超音波複合
振動を利用して、良好な接合による実装状態を実現でき
る実装方法に関する。
デジタルVTRカメラ等のパーソナル機器の小型・軽量
化が著しく進行する傾向にあるが、この動向に伴い高密
度実装技術の普及・進歩の必要性が強く要請されてお
り、従来のワイヤボンディング工法やフリップ・チップ
工法では対応しきれなくなっているのが実情である。す
なわち、高密度実装された半導体集積回路の接続パッド
サイズは百μm角程度以下であり、隣接パッド間が20
μm程度またはこれ以下となるため、各ICパッドの接
合に従来の方法を用いた場合、隣り合った接合部分がお
互いに重なり合って接合され、個別の接合部分が確保さ
れないという不都合が生じ、これが電子機器の小型化や
軽量化を阻む大きな要因の一つとなっている。
利用することは、従来も提案されているが、従来提案さ
れている技術では接合に当って付与する超音波振動が単
一方向の振動であり、しかも、この種の接合に対して最
も注意を要する予熱を与える必要があるため、接合対象
のサイズや材質等によっては、良好な接合が得られない
ことのほか、過剰な予熱のために素子を破壊する等の問
題がある。
な超音波振動を用いてフリップ・チップ等の半導体チッ
プを基板に接合して実装する技術において、良好な接合
方法を実現できる実装方法を提供することを、その課題
とする。
を目的としてなされた本発明接合方法の構成は、超小型
ICチップ等の半導体チップにおけるバンプと称される
基板への接合部分を下向きにして、前記バンプを接合す
るため上向きに置いた基板の所定位置に位置決めしたあ
と、前記半導体チップの上から適宜荷重により押圧しな
がら、前記荷重の向きに直交しかつ約90度の平面角を以
って交叉する成分の超音波複合振動を前記半導体チップ
のバンプとこれに対応する基板の電極間に付与すること
により、半導体チップにおける複数のバンプを基板の所
定位置に溶着固定することを特徴とするものである。
拠り説明する。図1は本発明の方法の実施の形態を模式
的に示した正面図である。
半導体チップ、2は該チップ1のバンプと接合される位
置に配置された基板、3はフリップ・チップ1の接合面
1aの側に予め形成された複数個のバンプ(ここでは、A
uバンプ)、4は前記チップ1の上面1bの側に垂直に配
置した溶接チップ、5,6はこの溶接チップ4に直交す
る向きに互いに約90度の平面角を以って当該溶接チッ
プ4に接合した振動伝達ホーンで、これらのホーン5,
6には、それぞれ例えばランジュバン型の振動子7,8
が結合されている。9は基板2の下に配置したベース
で、前記の溶接チップ4からベース9までの構成によ
り、本発明実装方法を実行するための超音波接合装置の
一例を形成する。なお、Fは接合面に荷重をかけるた
め、ここでは溶接チップ4にその真上から作用させた荷
重である。
体チップ1の接合面1aの側に、Auバンプ3を必要個数形
成する。Auバンプ3の形成は、例えば、ワイヤボンディ
ング技術を用いる方法等による。また、Auバンプ3の
サイズは、10μm程度から100μm程度まで可能である。
本発明では、このチップ1を上記の超音波接合装置をボ
ンディング・ツールとして基板2に実装するのである
が、実施した例では、1バンプ当り50gから80g程度の荷
重Fをかけつつ、超音波複合振動を、数百μsec(秒)
から数十msec(秒)間付加することにより良好な金属
間接合が得られた。
動は、ボンディング゛・ツールとして作用する振動伝達
体である溶接チップ4に対して、互いに直角をなして置
かれた二つの縦方向の振動の合成する方法で達成した。
このような超音波複合振動は、上記以外の形態による振
動の合成態様によっても作ることが可能であり、いずれ
の方法によるにしても、超音波複合振動を作用させるこ
とによって、従来の超音波単一振動を作用させて得られ
れる接合効果よりは良好な接合状態を達成することがで
きる。
チップ1と基板2の複数個を同時に接合することもで
き、また図3に例示するように、多数の半導体チップ1
と基板2をそれぞれ位置合わせして上で、順次本発明に
よる接合工程へ送り込むようにしておき、回転させられ
る円盤体の円周上に複合超音波振動を発生させるように
形成した超音波溶接チップ41と回転させられる円盤状の
ベース91の間に送り込んで逐次溶着し、送り出すように
することも可能である。なお、図3の円盤体の円周上の
X方向の超音波振動は振動子7で発生させ、Y方向の超
音波振動は振動子8でねじり振動を発生させる。また、
図3において、91aは回転するベース91の軸である。
ップ1の基板2への接合は、溶接チップ4に付与される
振動の軌跡が直線状(一次元)であったため、接合に方
向性が生じる結果となり、従って、振動方向と直交する
向きでの接合度が十分ではない場合が多く生じていた。
では、接合面に超音波複合振動を付与するから溶接チッ
プの振動軌跡が、直線状にならない。即ち、本発明方法
によれば、接合面に円形状乃至楕円状等の二次元的にな
るように複合振動が付与されるので、きわめて良好な接
合状態を実現できるのである。
様にする手法としては、例えば、ホーン5,6、振動子
7,8の駆動用振動系の周波数および位相差を変化させ
ることにより行うことができる。殊に、振動子7,8が
同一周波数で駆動される場合には、位相が同一であれば
そのリサージュ図形は直線を描き、位相を90度異ならせ
ることにより円形にもなり、さらに異なる位相差により
楕円形その他に、振動軌跡を種々変化させることが可能
である。
ップ特にフリップ・チップ等を基板に接合して実装する
技術において、良好な接合状態を実現できる実装方法を
得るため、フリップ・チップ等の半導体チップのバンプ
の位置を、基板の被接合部分に位置決めし、その接合し
ようとする面に、適宜に荷重を与えるとともに、当該接
合面内において複合超音波振動を与え、フリップ・チッ
プ等の半導体チップと基板を溶融固着するようにしたこ
とにより、接合状態に方向性が無く、また、接合に必要
な振幅も、従来の直線状の振動軌跡で行う超音波付与の
装置の半分以下程度で済み、更に溶着に要する時間も半
分の時間以下になるという顕著な効果を得ることができ
る。
面図。
面図。
正面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 超小型ICチップ等の半導体チップにお
けるバンプと称される基板への接合部分を下向きにし
て、前記バンプを接合するため上向きに置いた基板の所
定位置に位置決めしたあと、前記半導体チップの上から
適宜荷重により押圧しながら、前記荷重の向きに直交し
かつ約90度の平面角を以って交叉する成分の超音波複合
振動を前記半導体チップのバンプとこれに対応する基板
の電極間に付与することにより、半導体チップにおける
複数のバンプを基板の所定位置に溶着固定することを特
徴とする超音波複合振動を用いた半導体チップの基板へ
の実装方法。 - 【請求項2】 半導体チップと基板の上,下関係を逆に
した請求項1の超音波複合振動を用いた半導体チップの
基板への実装方法。 - 【請求項3】 超音波複合振動は、二つの位相の異なる
超音波振動を、半導体チップのバンプの上方から、又
は、基板の下方から、若しくは、上,下両方から与える
請求項1又は2の超音波複合振動を用いた半導体チップ
の基板への実装方法。 - 【請求項4】 半導体チップの基板への実装は、予熱を
与えない常温下で行う請求項1〜3のいずれかの超音波
複合振動を用いた半導体チップの基板への実装方法。
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JP00535599A JP3408443B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 超音波複合振動を用いた半導体チップの基板への実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=11608886
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
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JPS58161334A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Hitachi Ltd | ワイヤボンデイング装置 |
JPH05136205A (ja) * | 1991-11-14 | 1993-06-01 | Hitachi Ltd | ギヤングボンデイング方法および装置 |
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JPH1145912A (ja) * | 1997-07-28 | 1999-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バンプ付電子部品のボンディング装置およびボンディング方法 |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP00535599A patent/JP3408443B2/ja not_active Expired - Lifetime
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