JP4098178B2

JP4098178B2 - ボンディング装置および半導体装置の実装方法

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Publication number: JP4098178B2
Application number: JP2003200749A
Authority: JP
Inventors: 隆行赤羽; 隆幸前川; 能成田中
Original assignee: Misuzu Industries Corp
Current assignee: Misuzu Industries Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005044870A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、テープ基板に形成された配線パターンに半導体チップをフェイスダウンボンディングするボンディング装置およびその装置を用いた半導体装置の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テープ基板の一定間隔に設けられた複数のリード（テープ基板の開口部の周囲に形成されたフィンガー）に半導体チップをフェィスダウンボンディングするボンディング装置が知られている。
この従来のボンディング装置の動作を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。
図５（ａ）は、キャリアテープがキャリアテープの左右に設けられたローダ、及びアンローダによるキャリアテープ搬送手段（図示されない）により、所定の位置に配置された状態のボンディング装置の様子を示すものである。同（ｂ）は、所定の位置に配置されたキャリアテープをキャリアテープの上下に配置された上下のクランパにより挟み込まれ固定された状態のボンディング装置の様子を示すものである。同図（ｃ）はステージ上に搭載された半導体チップがキャリアテープの配線パターンと位置合わせされ、前記配線パターンの近くまで上昇し、キャリアテープの上方に配置されたツールがテープ基板の裏面近くまで下降した状態のボンディング装置の様子を示す。同図（ｄ）は前記ステージが速度を緩めて更に上昇し半導体チップと接合する位置で停止するのと同期して前記ツールも速度を緩めて更に下降しフィンガー部を加圧する状態のボンディング装置の状態を示すものである。このとき半導体チップはステージに内蔵されているヒーターにより、前記フィンガーもツールに内蔵されたヒーターにより加熱され、キャリアテープのフィンガーと半導体チップのバンプが加熱加圧され溶融接合される。
（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２６４５９３号公報（２頁２欄［０００２］、［０００３］、図５、６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のボンディング装置は、キャリアテープのリードのファイン化のために、半導体チップと接合するリードはテープ基板に接着されている（テープ基板の半導体チップが接合する領域に開口部を有しない）ＣＯＦ（chip on film）構造にすると、キャリアテープが上下のクランパにより固定されているので、キャリアテープの熱による伸びがテープ端面側の延びとして吸収されることを阻害し、キャリアテープ表面にシワが発生する。更に、キャリアテープが伸びないことにより、接合時の半導体チップのバンプとリードの位置合わせができない、半導体チップと同サイズまたはそれ以上のツールにより加圧するため、キャリアテープが歪んでしまう、クランプすることによりキャリアテープにキズが生じてしまう、クランパに加熱機構がないためキャリアテープの累積ピッチを合わせることができない、という問題点が生じてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は上述した点に鑑み、ＣＯＦ構造のキャリアテープに半導体チップをフェイスダウンボンディングするのに、キャリアテープのシワの発生がない、キャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、キャリアテープの歪みのない接合を実現し、キャリアテープにキズが生じることがなく、キャリアテープの累積ピッチを合わせることができるボンディング装置と半導体装置の実装方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のボンディング装置は、テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、上記上側吸着器具の下降と同期してキャリアテープの下方に載置された下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着手段と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置手段と、前記キャリアテープ吸着手段により吸着されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ手段と、前記半導体チップ位置合わせ手段により位置合わせされた半導体チップが載置されたステージが前記キャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された前記上側吸着器具の開口部よりも小さい形状を有するツールが下降し、前記キャリアテープ吸着手段により吸着されたキャリアテープの裏面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記の本発明のボンディング装置では、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、更にキャリアテープにキズの発生がなく信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置を提供するものである。
【０００８】
更に本発明のボンディング装置は、テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された開口部を有しない上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、上記上側吸着器具の下降と同期して前記キャリアテープの下方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着手段と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置手段と、前記キャリアテープ吸着手段により吸着されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ手段と、前記半導体チップ位置合わせ手段により位置合わせがされた半導体チップが載置されたステージがキャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープ及び前記上側吸着器具の上方に載置されたツールが下降して、前記ツールが前記上側吸着器具の他方の面を加熱加圧することにより、前記上側吸着器具一方の面に吸着固定されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンに前記半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合手段とを備えたことを特徴とするボンディング装置である。
【０００９】
上記の本発明のボンディング装置は、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、更に、上側吸着器具は開口部を有しないようにし、前記ツールの下降により前記ツールと前記上側吸着器具と前記上側吸着器具で吸着固定されたキャリアテープが一体となって下降するようにしたので、歪みがなく、キャリアテープにキズの発生もない、信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置を提供するものである。
【００１０】
更に本発明のボンディング装置は、請求項１、または２において、上記のツールの形状は下側サポート器具の開口部よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
上記の本発明のボンディング装置は、上記のツールの形状は下側サポート器具の開口部よりも大きくしたので、キャリアテープの歪みをより少なくし、信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置を提供するものである。
【００１２】
更に本発明のボンディング装置は、請求項１、または２において、上記の下側サポート器具のキャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙は０．７５ｍｍ以下にしたことを特徴とする。
【００１３】
上記の本発明のボンディング装置は、上記の下側サポート器具のキャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を０．７５ｍｍ以下にしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置を提供するものである。
【００１４】
更に本発明のボンディング装置は、請求項１、または２において、上記上側吸着器具には加熱部を有することを特徴とする。
【００１５】
上記の本発明のボンディング装置は、上記上側吸着器具には加熱部を有することにより、ツールによる加熱、加圧の前にキャリアテープのリードが加熱され、信頼性の高い接合を可能とするとともにキャリアテープの累積ピッチを合わせることができるボンディング装置を提供するものである。
【００１６】
更に本発明のボンディング装置は、請求項２において、上記上側吸着器具にはバネ機構を有することを特徴とする。
【００１７】
上記の本発明のボンディング装置は、上記上側吸着器具にはバネ機構を有するようにしたので、前記上側吸着器具がスムースに下降することができ安定した接合が可能となり、接合が終了し、ツールが上昇すると上側吸着器具はバネにより元の位置に戻るボンディング装置を提供するものである。
【００１８】
更に、本発明の半導体装置の実装方法は、テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、上記上側吸着器具の下降と同期してキャリアテープの下方に載置された下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着工程と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、前記キャリアテープ吸着工程により吸着されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ工程と、前記半導体チップ位置合わせ工程により位置合わせされた半導体チップが載置されたステージが前記キャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された前記上側吸着器具の開口部よりも小さい形状を有するツールが下降し、前記キャリアテープ吸着工程により吸着された前記キャリアテープの裏面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合工程とからなることを特徴とする。
【００１９】
上記の本発明の半導体装置の実装方法は、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、信頼性の高いＣＯＦ構造の半導体装置を提供するものである。
【００２０】
更に、本発明の半導体装置の実装方法は、テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された開口部を有しない上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、上記上側吸着器具の下降と同期して前記キャリアテープの下方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着工程と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、前記キャリアテープ吸着工程によりクランプされたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ工程と、前記半導体チップ位置合わせ工程により位置合わせがされた半導体チップが載置されたステージがキャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された半導体チップの形状よりも大きい形状を有するツールが下降し、前記ツールにより前記上側吸着器具の他方の面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合工程とからなることを特徴とする。
【００２１】
上記の本発明の半導体装置の実装方法は、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、更に、上側吸着器具は開口部を有しないようにして前記ツールによる加熱、加圧を前記上側吸着器具の一方の面を介して行うようにしたので、キャリアテープの歪みのない、信頼性の高いＣＯＦ構造の半導体装置の実装方を提供するものである
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１のボンディング装置の動作の様子を示すものである。
【００２４】
図１（ａ）は、キャリアテープ３がキャリアテープ３の左右に設けられたローダ、及びアンローダによるキャリアテープ搬送手段（図示されない）により、所定の位置に配置された状態のボンディング装置の様子を示すものである。
【００２５】
上記のキャリアテープ３の平面形状は図３（ａ）、（ｂ）に示す如く、配線パターン２が繰り返し形成されており、それぞれの前記配線パターン２のリード１６に半導体チップ４が接合されるものであり、断面形状は同図（ｃ）に示す如く、半導体チップ４が接合する配線パターン２のリード１６にはテープ基板１が存在する。すなわち、ＣＯＦ構造のキャリアテープ３である。このＣＯＦ構造のキャリアテープ３は、テープ基板１の開口部に形成されたリード１６（フィンガー）に半導体チップ４を接合するフィンガータイプのキャリアテープ３と較べて、リード１６のファイン化が実現できる特徴を有している。すなわち、フィンガータイプのキャリアテープ３は、リード１６（フィンガー）を細くし、ピッチを小さくするとリード１６（フィンガー）の機械的強度が弱くなり、曲がって変形してしまい、ファイン化に限界が生じる。それに対して、ＣＯＦ構造のキャリアテープ３は上述の如くリード１６にはテープ基板１に接着されているのでファイン化が可能となる。
【００２６】
図１（ａ）において、所定の位置に配置されたキャリアテープ３に上方には半導体チップ４の形状よりも大きい開口部７を有する上側吸着器具５が、更に上方にツール１３が配置されており、前記キャリアテープの下方には前記半導体チップ４の形状よりも大きい開口部８を有する下側サポート器具６が、更に下方に前記半導体チップ４が搭載されたステージ１２が配置されている。前記ステージ１２上への前記半導体チップ４の搭載は図示されていない半導体チップ４搭載手段により行われる。前記ステージ１２はヒーター１０が内蔵されており、この前記ヒーター１０により、前記半導体チップ４は加熱される。前記半導体チップ４が金バンプ１５であり、キャリアテープ３のリード１６がスズめっき層が形成されている金―スズ共晶合金よる接合の場合は、前記半導体チップ４は３５０℃〜４００℃に加熱される。前記キャリアテープ３の前記上側吸着器具５と下側サポート器具６との間隙はそれぞれ５ｍｍ位に設定されており、前記キャリアテープ３がキャリアテープ３に左右に配置されているローダ、アンローダによる搬送手段（図示されていない）により所定の場所に搬送される際、キャリアテープ３が前記上側吸着器具５、下側サポート器具６に接触しないようにする。
【００２７】
図１（ｂ）は同図（ａ）に示された状態ののち、上側吸着器具５が下降し、それと同期して下側サポート器具６も上昇する。前記上側吸着器具５がキャリアテープ３の裏面と接触し、吸着固定される。このとき、前記下側サポート器具６は前記キャリアテープ３の主面と接触しない最小限の間隙を有して停止し、前記上側吸着器具５による前記キャリアテープ３の吸着固定をサポートする。上側吸着器具５の吸着固定は、図４に示すように、上側吸着器具５の開口部周辺の近くに設けられた複数の吸着孔１４（孔はポーラスな物質で形成されていてもよい。）により、真空吸着される。吸着孔１４は図４の如く、上側吸着器具開口部７の周辺で、長手方向の２辺に、しかも開口部の近傍に設けることがツール１３によりキャリアテープ３が加圧されたときてこの原理で吸着孔１４に対する負荷が小さくなることとなる。図４おいては、上側吸着器具５に２箇所ヒーター１０が設けられており、このヒーター１０によりキャリアテープ３が加熱され、ボンディング時のツール１３に内蔵されたヒーター１０による加熱とともに前記キャリアテープ３の加熱をする働きをする。
【００２８】
図１（ｃ）は、前記上側吸着器具５により吸着固定されたキャリアテープ３のリード１６の位置をカメラ等の光学的手段（図示されていない）により読み取り、その結果に基づいて、ステージ１２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に作動して前記キャリアテープ３のリード１６位置と半導体チップ４のバンプ１５の位置を合わせる半導体チップ４位置合わせ手段（図示されていない）により、前記半導体チップ４は前記キャリアテープ３のリード１６と位置合わせされ、その後、前記ステージ１２上昇手段（図示されない）により前記半導体チップ４は前記キャリアテープ３の主面近傍まで高速で上昇し、前記ステージ１２（半導体チップ４）の上昇と同期して、前記キャリアテープ３の上方に配置されたツール１３がテープ基板１の裏面近くまで高速で下降した状態のボンディング装置を示したものである。
【００２９】
図１（ｄ）はステージ１２が速度を緩めて上昇し半導体チップ４と接合する位置で停止する、それと同期してツール１３も速度を緩めて更に下降しキャリアテープ３の裏面を加圧する。このとき半導体チップ４はステージ１２に内蔵されているヒーター１０により４００℃近くに加熱され、前記キャリアテープ３のリード１６も前記ツール１３に内蔵されたヒーター１０と前記上側吸着器具に内蔵されたヒーター１０により１００℃に加熱され、前記キャリアテープ３のリード１６と前記半導体チップ４のバンプ１５が加熱加圧され溶融接合される。溶融接合後は、前記上側吸着器具５の真空穴を大気圧に戻し、ステージ１２と下側サポート器具６は所定の位置まで下降し、前記上側吸着器具と前記ツール１３は所定の位置まで上昇し、以上の動作が繰り返し行われ、順次前記キャリアテープ３に前記半導体チップ４が接合される。
【００３０】
上記の図１（ａ）〜（ｄ）に示される本発明のボンディング装置は、同図（ｂ）〜（ｄ）において、上側吸着器具５でキャリアテープ３の裏面を吸着固定し、下側サポート器具６はキャリアテープ３の主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具５によるキャリアテープ３の吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープ３の温度変化による伸びが自由となり、キャリアテープ３のシワの発生がなくなり、且つキャリアテープ３が加熱されたときのリード１６の位置精度のバラツキも少なく、前記リード１６と半導体チップ４の位置合わせが精度よくでき、キャリアテープのキズの発生もない、信頼性の高いＣＯＦ構造の半導体装置の実装を可能にする。
更に、同図（ｄ）において、ツール１３のキャリアテープ３と対向する形状の大きさは上側吸着器具開口部７の形状よりも小さく、下側サポート器具６開口部８の形状よりも大きくしたので、前記ツール１３がキャリアテープ３を加圧したときに前記下側サポート器具６との重なり部９でキャリアテープ３が保持され、重なり部９がストッパーの役割を果たす構造にしたことと、且つ前記下側サポート器具６と前記キャリアテープ３の主面との間隙は接触しないように最小限にしたことにより、キャリアテープ３の歪みをより少なくしている。前記下側サポート器具６と前記キャリアテープ３の主面との間隙が０．７５ｍｍ以下ではゆがみが少ないものが得られ、０．５ｍｍ以下にするとよりゆがみの少ないものが得られる。更に、上側吸着器具には、開口部７の近傍にクランパヒータ１０を設けたので、キャリアテープ３が所定の温度に加熱され、キャリアテープ３の累積ピッチを合わせることができる。
【００３１】
（実施例２）
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２のボンディング装置の動作の様子を示すものである。
【００３２】
図２（ａ）は、キャリアテープ３がキャリアテープの左右に設けられたローダ、及びアンローダによるキャリアテープ３搬送手段（図示されない）により、所定の位置に配置された状態のボンディング装置の様子を示すものである。
上記のキャリアテープ３の平面形状は図３（ａ）、（ｂ）に示すＣＯＦ構造のものを用いる。
【００３３】
図２（ａ）において、所定の位置に配置されたキャリアテープ３に上方には開口部のない前記上側吸着器具５が、更に上方にツール１３が配置されており、前記キャリアテープの下方には半導体チップ４の形状よりも大きい開口部８を有する前記下側サポート器具６が、更に下方に前記半導体チップ４が搭載されたステージ１２が配置されている。
前記上側吸着器具５にはバネ機構１１とヒーター１０が内蔵されている。前記バネ機構１１は一方端は上側吸着器具５に固定され、他方端はボンディングの筐体に固定されているので、上側吸着器具５の一方面を加圧すると前記上側吸着器具５は前記キャリアテープ３の裏面に向かって下降する働きを有するものである。
前記ステージ１２上への前記半導体チップ４の搭載は図示されていない半導体チップ４搭載手段により行われる。前記ステージ１２はヒーター１０が内蔵されており、この前記ヒーター１０により、前記半導体チップ４は加熱される。前記半導体チップ４が金バンプ１５であり、キャリアテープ３のリード１６がスズめっき層が形成されている金―スズ共晶合金よる接合の場合は、前記半導体チップ４は３５０℃〜４００℃に加熱される。
前記キャリアテープ３の前記上側吸着器具５と前記下側サポート器具６との間隙はそれぞれ５ｍｍ位に設定されており、前記キャリアテープ３が前記キャリアテープ３の左右に配置されたローダ、アンローダによる搬送手段（図示されていない）により所定の場所に搬送される際、キャリアテープ３が前記上、下側サポート器具６に接触しないようにする。
【００３４】
図２（ｂ）は同図（ａ）に示された状態ののち、ツール１３が下降し、前記ツール１３により上側吸着器具５の一方面を加圧すると前記上側吸着器具５が下降してキャリアテープ３の裏面と接触し、吸着固定される。前記キャリアテープ３が前記上側吸着器具５に吸着固定する際、前記上側吸着器具５の下降と同期して前記下側サポート器具６も上昇し、前記キャリアテープ３の主面と接触しない最小限の間隙を有して停止し、前記上側吸着器具５による前記キャリアテープ３の吸着固定をサポートする。
上側吸着器具５の吸着固定は、上側吸着器具５に形成された複数の吸着孔１４で行われるが、前記上側吸着器具５には開口部７がないので適宜の場所に前記吸着孔１４を形成することができる。
【００３５】
図２（ｃ）は、上側吸着器具５により吸着固定されたキャリアテープ３のリード１６の位置をカメラ等の光学的手段（図示されていない）により読み取り、その結果に基づいて、ステージ１２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に作動して前記キャリアテープ３のリード１６位置と前記半導体チップ４のバンプ１５の位置を合わせる半導体チップ４位置合わせ手段（図示されていない）により、前記半導体チップ４はキャリアテープ３のリード１６と位置合わせされ、その後、ステージ１２上昇手段（図示されない）により前記半導体チップ４は前記キャリアテープ３の主面近傍まで高速で上昇した状態のボンディング装置の動作の様子を示したものである。
【００３６】
図２（ｄ）はステージ１２が速度を緩めて更に上昇し半導体チップ４と接合する位置で停止する。この停止位置は、半導体チップ４の面と前記下側サポート器具６のキャリアテープ３と対向する面が一直線になるようにする。前記ステージ１２の上昇と同期してツール１３も速度を緩めて更に下降し前記上側吸着器具５を加圧すると、前記上側吸着器具５の一方の面に吸着固定された前記キャリアテープ３の主面が前記下側サポート器具６の前記キャリアテープ３と対向する面と前記半導体チップ４の面と接触し、更に加圧される。このとき半導体チップ４はステージ１２に内蔵されているヒーター１０により４００℃近くに加熱され、前記キャリアテープ３のリード１６もツール１３に内蔵されたヒーター１０と上側吸着器具に内蔵されたヒーター１０により１００℃に加熱され、キャリアテープ３のリード１６（スズ層）と半導体チップ４のバンプ１５（金バンプ１５）が溶融接合される。溶融接合後は、前記上側吸着器具５の真空穴を大気圧に戻し、ステージ１２と下側サポート器具６は所定の位置まで下降し、前記上側吸着器具５と前記ツール１３は所定の位置まで上昇し、以上の動作が繰り返し行われ、順次キャリアテープ３に半導体チップ４が接合される。
【００３７】
なお、上記の図２（ｂ）において、前記上側吸着器具５の下降は前記ツール１３の下降による前記上側吸着器具５の他方の面を加圧して行なっているが、前記ツール１３の下降によらない別の手段で行っても良い。
【００３８】
上記の図２（ａ）〜（ｄ）に示される本発明のボンディング装置は、同図（ｂ）〜（ｄ）において、上側吸着器具５でキャリアテープ３の裏面を吸着固定し、下側サポート器具６はキャリアテープ３の主面に対して接触しない程度の最小限の間隙を有して前記上側吸着器具５によるキャリアテープ３の吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープ３の温度変化による伸びが自由となり、キャリアテープ３のシワの発生がなくなり、且つキャリアテープ３が加熱されたときのリード１６の位置精度のバラツキも少なく、前記リード１６と半導体チップ４の位置合わせが精度よくでき、キャリアテープのキズの発生のない、信頼性の高いＣＯＦ構造の半導体装置の実装を可能にした。
更に、同図（ｄ）において、前記ツール１３の下降により前記上側吸着器具５の他方の面を加圧し、前記上側吸着器具５と前記上側吸着器具５の一方の面に吸着固定された前記キャリアテープ３が一体となって下降し、接合時には前記キャリアテープ３の主面が前記下側サポート器具６の前記キャリアテープと対向する面と前記半導体チップ４の面と接触し、更に加圧されるので、キャリアテープ３のゆがみの発生はなくなる。
更に、上側吸着器具５にはバネ機構１１が内蔵されているので、前記上側吸着器具５がスムースに下降することができ安定した接合が可能となり、接合が終了し、ツール１３が上昇すると上側吸着器具５はバネの復元力により自動的に元の位置に戻る事ができる。
更に、上側吸着器具５には、キャリアテープのリード１６の近傍と対向する箇所にクランパヒータ１０を設けたので、キャリアテープ３が所定の温度に加熱され、キャリアテープ３の累積ピッチを合わせることができる。
【００３９】
本発明のボンディング装置および半導体装置の実装方法は、ＣＯＦ構造の実装において、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、キャリアテープのキズの発生のない、ボンディング装置と半導体装置の実装方法を提供するものである。
【００４０】
更に、本発明のボンディング装置および半導体装置の実装方法は、上側吸着器具でキャリアテープの裏面を吸着固定し、下側サポート器具はキャリアテープの主面に対して接触しない程度に最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするようにしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、更に、上側吸着器具は開口部を有しないようにし、前記ツールの下降により前記ツールと前記上側吸着器具と前記上側吸着器具で吸着固定された前記キャリアテープが一体となって下降するようにしたので、歪みのないＣＯＦ構造の実装を可能とした。
【００４１】
更に、本発明のボンディング装置は、上記のツールの形状は下側サポート器具の開口部よりも大きくしたので、キャリアテープの歪みをより少なくし、信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置である。
【００４２】
更に、本発明のボンディング装置は、上記の下側サポート器具の前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙は０．７５ｍｍ以下にしたので、キャリアテープのシワの発生がなくなり、且つキャリアテープのリードと半導体チップの位置合わせが精度よくでき、信頼性の高いＣＯＦを製造できるボンディング装置である。
【００４３】
更に、本発明のボンディング装置は、上記上側吸着器具には加熱部を有することにより、ツールによる加熱、加圧の前にキャリアテープのリードが加熱され、信頼性の高い接合可能とするとともにキャリアテープの累積ピッチを合わせること
ができるボンディング装置である。
【００４４】
更に、本発明のボンディング装置は、上記上クランパにはバネ機構を有するようにしたので、前記上側吸着器具がスムースに下降することができ安定した接合が可能となり、接合が終了し、ツールが上昇すると上側吸着器具はバネにより元の位置に戻るという利点を有するボンディング装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（d）は本発明の第１のボンディング装置の動作の様子を示すものである。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２のボンディング装置の動作の様子を示すものである。
【図３】（ａ）は本発明のキャリアテープの平面図を、（ｂ）は（ａ）の部分拡大平面図を、（ｃ）は断面図を示すものである。
【図４】本発明の上側吸着器具でキャリアテープを吸着固定する様子を示す平面図である。
【図５】従来のボンディング装置の動作の様子を示すものである。
【符号の説明】
１テープ基板
２配線パターン
３キャリアテープ
４半導体チップ
５上側吸着器具
６下側サポート器具
７上側吸着器具開口部
８下側サポート器具開口部
９重なり部
１０ヒータ
１１バネ機構
１２ステージ
１３ツール
１４吸着孔
１５バンプ
１６リード

Claims

テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された、半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、前記上側吸着器具の下降と同期してキャリアテープの下方に載置された下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して、前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着手段と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置手段と、前記キャリアテープ吸着手段により吸着固定されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ手段と、前記半導体チップ位置合わせ手段により位置合わせされた半導体チップが載置されたステージが前記キャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された前記上側吸着器具の開口部よりも小さい形状を有するツールが下降し、前記キャリアテープ吸着手段により吸着固定された前記キャリアテープの裏面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合手段とを備えたことを特徴とするボンディング装置。
テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された開口部を有しない上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、前記上側吸着器具の下降と同期して前記キャリアテープの下方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着手段と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置手段と、前記キャリアテープ吸着手段によりクランプされたキャリアテープの主面に形成された配線パターンと、ステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ手段と、前記半導体チップ位置合わせ手段により位置合わせがされた半導体チップが載置されたステージがキャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇手段と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープ及び前記上側吸着器具の上方に載置されたツールが下降して、前記ツールが前記上側吸着器具の他方の面を加熱加圧することにより、前記上側吸着器具一方の面に吸着固定されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンに前記半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合手段とを備えたことを特徴とするボンディング装置。
上記のツールの形状は下側サポート器具の開口部よりも大きいことを特徴とする請求項１、または２に記載のボンディング装置。
上記の下側サポート器具の前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙は０．７５ｍｍ以下にしたことを特徴とする請求項１、または２に記載のボンディング装置。
上記上側吸着器具には加熱部を有することを特徴とする請求項１、または２に記載のボンディング装置。
上記上側吸着器具にはバネ機構を有することを特徴とする請求項２記載のボンディング装置。
テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された、半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、前記上側吸着器具の下降と同期してキャリアテープの下方に載置された下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着工程と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、前記キャリアテープ吸着工程により吸着されたキャリアテープの主面に形成された前記配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ工程と、前記半導体チップ位置合わせ工程により位置合わせされた半導体チップが載置されたステージが前記キャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された前記上側吸着器具の開口部よりも小さい形状を有するツールが下降し、前記キャリアテープ吸着工程により吸着されたキャリアテープの裏面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合工程とからなることを特徴とする半導体装置の実装方法。
テープ基板の主面に配線パターンが繰り返し形成されたキャリアテープを所定の位置に搬送するキャリアテープ搬送工程と、前記所定の位置に搬送された前記キャリアテープの上方に載置された開口部を有しない上側吸着器具が下降して、前記キャリアテープの裏面を吸着固定するとともに、上記上側吸着器具の下降と同期して前記キャリアテープの下方に載置された半導体チップの形状よりも大きい開口部を有する下側サポート器具が上昇し、前記キャリアテープの主面に対して接触しない最小限の間隙を有して前記上側吸着器具によるキャリアテープの吸着固定をサポートするキャリアテープ吸着工程と、加熱部を有するステージ上に半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、前記キャリアテープ吸着工程により吸着されたキャリアテープの主面に形成された配線パターンとステージ上に載置された所定の温度に加熱された半導体チップとを位置合わせする半導体チップ位置合わせ工程と、前記半導体チップ位置合わせ工程により位置合わせがされた半導体チップが載置されたステージがキャリアテープの接合面まで上昇し、停止するステージ上昇工程と、前記所定の位置に搬送されたキャリアテープの上方に載置された前記半導体チップの形状よりも大きい形状を有するツールが下降し、前記ツールにより前記上側吸着器具の他方の面を加圧加熱して、キャリアテープの主面に形成された配線パターンと半導体チップをフェイスダウンボンディングするツール接合工程とからなることを特徴とする半導体装置の実装方法。