JPH0212849A - 集積回路チップの取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回路板または他の基板に、複数の集積回路チ
ップを同時に接合する方法に関するものである。

［従来技術およびその問題点］ 集積回路チップには、チップに露出した小さな金属接点
またはパッドを備えるように形成し、つ工−ハまたは回
路置板（ボード）といった基板（サブストレート）にチ
ップを配置して、「はんだパンピング」として知られる
接合処理によって直接接続できるようになったものもあ
る。これは、古い形態のチップ取付け、すなわちパッケ
ージ形チップから伸びるリード線を有し、このリード線
が板のホールまたは板に取りつけられたソケットに差し
込まれるようになっているチップ取付けとは対照的であ
る。

基板に対するチップのはんだバンブ接合は、該接合を介
して伝達される信号の波形の立上がり（ｒ−下 ｉｓｉｎｇ）　ｘ　ッジと立上がり　（ｆａｌｌｉｎｇ
）工７ジを保つ傾向がある。チップ間におけるデータ伝
送において、インピーダンスの不整合に関連した不連続
性が最小限になるため、この利点が生じる。また、はん
だバンプ技術によって、熟成；１に支持体にチップを直
接接続することができる。Ａ、３．８ａｉｌｅｙ他に対
する米国特許第４，５５８，８１２号の場合、キャビテ
ィ内を真空にして、そこにチップキャリヤが保持される
。チップキャリヤを内部に保持したホルダは、はんだの
予備成形部を含む基板上を移動し、それから、真空の解
放が行なわれる。次に、予備成形部またはバンブを加熱
して、チップのパッドにはんだバンブを形成し、それを
チップが可能になる。

Ｒ，Ｈｅｎｒｙ他に対する米国特許第４，０９７，９８
６号の場合、はんだバンブは用いられないが、薄い基板
にダイオードの下側を結合する技術について説明されて
いる。この特許では、特に、チップを受ける基板には、
前もって、パターン形成されたエツチング層を基板に重
ね、該エツチング層にチップと接合するための材料を堆
積（デポジット）させる処理が施される。

従来技術によるアプローチの１つは、特殊なホルダや基
板を用意しなくてもすむように工夫することであった。

例えば、各チップとボード上の適正位置とのアライメン
トが、各チップと回路＃板の間に挿入される六面体（キ
ューブ）のビームスプリッタ−によって光学的にとられ
ていた。チップのはんだバンプのパターン像と回路板の
はんだバンプのパターン像が一致するまで、基板の移動
を行う。次に、立方体のビームスプリッタ−を光路から
はずし、チップは、回路板まで下げる。こうして、チッ
プを適正に位置づけしても、隣接するチップの取りつけ
時に、押しのけられてしまうということがおこりやすか
った。十分に短い時間内に、人形アレイをなすチップを
ボード上にＩＮ次配置し、アセンブリをオーブンに入れ
て、はんだバンブのリフローにより接合処理を完了させ
る前に、はんだ付則が乾煙してしまわないようにするた
めには、非常に高度の技術が必要になる。

欠陥があったり、あるいは、チップが故障が生じて、交
換のため、配線板すなわち基板上の単一のチップを除去
しようとする場合、従来技術のはんだバンプ法に関する
問題が生じることになる。

１つのチップの下のはんだバンプを融解し、その交換に
備えてその領域を整えるのは、きわめて困難であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、基板に修正を加えることなく、また、
チップ用の特殊なホルダーを用いずに、回路板あるいは
基板上に直接接合するようになったタイプの集積回路チ
ップを迅速に取りつける方法を提供することにある。も
う１つの目的は、欠陥を有するこうしたチップの交換方
法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の目的は、ステンシルマスクのセットを利用し、同
じ位置にホールを有する該セットの部材と集積回路チッ
プのアライメントをとる方法によって達成された。該セ
ットの第１の部材を利用して、チップを取りつけるべき
基板上にはんだを付着させ、これによって、はんだバン
プを形成した。

該マスクセットの第２の部材は、位は決め部材として用
いられる。所望の最終位置と同じように、基板に配置す
べきチップを、まず、このマスク上プレートとして用い
られる。使用に先立ち、トランスファプレートと基板の
アライメントがとられる。アライメントがすむと、チッ
プが配置されているマスク上において、トランスファプ
レートを移動させて、そのアライメントが保たれている
間に、チップをピックアップする。次に同じアライメン
トがとれた状態で、基板のはんだバンプ上にチップを取
りつけ、加熱して、チップが基板に対し完全にはんだ接
合されるようにする。

複数の同一のステンシルマスクを用いることによって、
マスク自体を除けば、特殊なキャリヤあるいはテンプレ
ートを使わなくても、まず、基板に対しはんだバンブで
接合することを意図したチップのアライメントをとり、
ピックアップし、そして、基板に接合することが可能に
なる。基板の修正は、不要である。不良チップを交換す
るためには、全てのチップを除去し、チップアレイ内の
不良チップを交換してから、上述の処理手順を利用して
、アレイ全体を交換すればよい。全チップアレイを同時
に配置することによって、はんだ付則が、それを必要と
する時点までに乾燥するひまがなくなる。

［実施例］ 第１図を参照すると、集積回路チップを取りつけるべき
基板１１が示されている。回路板として用いられる基板
は、一般に、誘電材料で作ることができるが、パッドす
なわちチップを取りつけるべき場所を備えた上側に配線
パターンが形成される。

こうした場所が決まると、パッドの座標が確定し、チッ
プを取りつけるべきパッドに相当する位置にホール１５
を設けるように、ステンシルマスク１３の設計を行なう
。マスク１３と基板１１を合わせた後、マスクのホール
を通じて、基板１１にはんだをデポジット（被着）させ
る。引続き、ホールを介して光を反射させることにより
、同一のマスクとのアラ、イメントを光学的にとること
ができる。はんだを被着させるのにマスクを使ってしま
うと、そのマスクは、もはや後述の目的に利用すること
ができない。したがって、使用済マスクそのものではな
く、同一のマスクを複数用いることになる。はんだを被
着させることにより、チップを接合すべき小さな＃シブ
１フが形成される。ステンシルマスク１３は、アライメ
ントビン２１を備えた円形フレーム１９によって支持さ
れている。

第２図には、ステンシルマスク１３のホール１５と、他
のステンシルマスク、すなわち、アレイプレート２７の
対応するホールとが一致するように、フレーム１９に関
するアライメントピン２１とフレーム２５のボア２３を
合わせるところが示されている。確実にアライメントが
とれるようにするため、まず、ホールのアライメントを
とり、それから付加的にビン２１に該当する箇所の穴の
穴開けとビン２１の取り付けとを行って、両ステンシル
をフレームに取り付けるようにすればよい。代替処理手
順として、上部ステンシル１３をテンプレートとして用
い、下部ステンシルマスクにホールをあけることによっ
て、アレイプレートを形成することもできる。

第３図を参照すると、集積回路チップ３１は、その下側
に、アレイプレート２７のホール４１に対応する金属接
点すなわちバンブ３３を備えている。チップは、対応す
るホール上に光学的に配置するか、あるいは、対応する
ホールにはまる接点の触覚応答によって、適正な位置決
めを行なうことができる。チップは、ライン３９を介し
てアレイプレート２７の下の真空チャックに空気を吸引
し、アセンブリ工程から既に、所望のアレイの所定位置
にセットしておくようにするのが望ましい。

第３Ａ図には、フレーム１９によって保持されたステン
シルマスク１３が形成するトランスファプレートと、こ
こでは支持プレート５３に支持されているところが示さ
れている基板１１とのアライメントについて図示されて
いる。回路板１１におけるはんだバンブのアレイが、ト
ランスファプレートとして働くステンシルマスク１３に
おけるホールのアレイと一致するまで、いくつかの調整
ねじ４４を用いて、横方向に、かつ、回転させるように
して、アライメントリング４３を移動させる。次に、ク
ランプねじ４５によって、アライメントリングが所定位
置に固定される。支持プレート５３には、ねじ４５を受
けるねじが切られ、アライメント４３を支持プレート５
３に固定するボア５５が設けられている。マスクをはず
して、その後で戻した後、必ず、マスクとはんだバンブ
とが一致するように、ビン２１によって保証されている
。

第４図を参照すると、トランスファープレートとして働
くステンシルマスク１３が、アレイプレートとして働く
ダイアレイステンシルマスク２７に重ねられ、チップ３
１が所定位置に保持される。ステンシルとステンシルの
ギャップがチップの厚さと等しくなるように調整するた
め、２つのステンシルの間には、環状のシム６７が挿入
される。これは、他の方法で実施することも可能である
。２つの支持リングは、ボア２３にはまるピン２１によ
ってアライメントがとられる。ステンシルマスク１３の
ホールとアレイプレートのステンシルマスク２７のホー
ルとの間のアライメントが、あらかじめとられているの
で、ステンシルマスク１３のホールが、チップ３１の上
部側にくることになる。従って、ライン３９内の真空が
解放される際、真空チャック５７を利用してチップを持
ち上げることが可能になる。ライン３９内の真空の解放
は、矢印６１で示されており、一方、チップを持ち上げ
るための、ステンシルマスク１３に対する真空の印加に
ついては、矢印６３で示されている。チップが持ち上が
ると、第５図に示すように、回路板または基板上を運ば
れる。

第５図を参照すると、チップ３１に対するトランスファ
プレートの働きをするステンシルマスク１３が、ライン
６５によって真空チャック５７の真空状態を維持したま
ま、基板１１上を運ばれる。アライメントピン２１が、
アライメントリング４３の対応するボアにはまる。アラ
イメントリングの上には、はんだバンブ、チップの厚さ
、及び、基板の厚さを補償するように選択された厚さを
有する環状のシム６７が配置されている。アライメント
ピンがはまると、チップ３１のはんだバンブが、基板１
１のはんだバンブと接触する。ただし、チップを接触さ
せる前に、露出したはんだバンブにはんだ付剤が塗布さ
れる。これは、マスクしていない基板１１にはんだ付剤
を吹きつけるか、または、チップ３１の下または基板１
１の上でアライメントがとられた、不図示のもう１つの
ステンシルマスクを介してはんだ付剤を吹きつけるか、
または、はんだ付剤でコーティングしたディスク　（不
図示）から基板１１のはんだバンブに転移させるか、ま
たは、はんだ付剤の浅いプールにダイアレイのはんだバ
ンブを慎重に浸すことによって行なうことができる。は
んだ付剤を塗布した後、トランスファープレートを下げ
て、チップをはんだバンブに接触させる。基板だけでな
く、トランスファープレートからも真空を解放し、次に
、基板をオーブンに入れて、回回路板の修理時には、支
持プレート５３侍加熱して、全てのチップを除去し、そ
の後、第５図に示す動作を逆に行なう。全てのチップを
除去すると、テストを行なって、不良チップは交換する
。同時に、新しいはんだバンブを形成することができる
ように、回路板を整え、該処理を反復する。前述のよう
に、アレイプレート上にダイアレイが置かれる。前述の
ように、マスク、プレート、及び、支持体のアライメン
トがとられ、上述の方法で、回路板に新しいダイアレイ
が取り付けられる。

〔効　果〕

本発明は、以上詳述した如くのものであるから、上記し
た目的を達成しう８方法を提供でき、産業上の効果の極
めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図はハンダを基板上
に被着させるためのステンシルマスクの一部断面側面図
、第２図は集積回路チップを持ち上げるためのトランス
ファプレート及び集積回路チップを配列するためのアレ
イプレートを互いに並列せしめた状態を示す一部断面側
面図、第３図はアレイプレート上にチップを配列せしめ
るところを示す一部断面側面図、第３Ａ図はトランスフ
ァプレートと基板とを示す一部断面側面図、第４図はア
レイプレート上から集積回路チップをトランスファプレ
ートによって持ち上げようとする状態を示す一部断面側
面図、第５図はトランスファプレートが集積回路チップ
を基板上に配置せしめようとする状態を示す一部断面側
面図である。 ３１：集積回路チップ １１　：　基（反 １７：ソルダ・バンプ ３３：コンタクト １３．２７＝ステンシル・マスク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 以下の工程を有する、集積回路チップを基板上に配置す
   る方法。 （ａ）ソルダ・バンプに接続されるコンタクトを有する
   型式の集積回路チップが取り付けられるべき基板上の、
   前記ソルダ・バンプに対応する位置に穴を有するステン
   シル・マスクからチップを持ち上げるためのトランスフ
   ァ・プレートを作る工程。 （ｂ）前記集積回路チップが前記基板の前記ソルダ・バ
   ンプとの接続に対応すべく、該集積回路チップを配列す
   る工程。 （ｃ）前記集積回路チップを、前記配列を保ちながら前
   記トランスファプレートで持ち上げる工程。 （ｄ）前記チップの前記コンタクトを前記基板上の前記
   ソルダ・バンプに接触させ、該コンタクトと該ソルダバ
   ンプとを接続する工程。