JPH05326636A - 実装用基板 - Google Patents

実装用基板

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JPH05326636A
JPH05326636A JP13074492A JP13074492A JPH05326636A JP H05326636 A JPH05326636 A JP H05326636A JP 13074492 A JP13074492 A JP 13074492A JP 13074492 A JP13074492 A JP 13074492A JP H05326636 A JPH05326636 A JP H05326636A
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JP
Japan
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semiconductor chip
mounting
mounting substrate
parallelism
measuring
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JP13074492A
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English (en)
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Katsunori Nishiguchi
勝規 西口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US08/064,658 priority patent/US5536974A/en
Priority to EP93108270A priority patent/EP0570971A1/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体チップを実装する際の歩留
まりが高い実装用基板を提供することを目的とする。 【構成】 実装領域(11)に形成された光反射用の平
坦領域(12)に照射された光は、正しい角度で反射す
る。この反射光の反射角度から、半導体チップ(20)
に対する実装用基板(10)の相対的な傾きが測定でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Si−LSI、GaA
s−LSI、および液晶ディスプレイ(LCD)等に用
いられる半導体チップが実装される実装用基板に関す
る。
【0002】
【従来の技術】フリップチップの実装方法は、半導体チ
ップに設けられた全てのバンプを実装用基板上のパッド
に接続して行う。このため、半導体チップと実装用基板
の平行度を保つ技術が極めて重要である。このように半
導体チップと実装用基板とを平行に保つための従来の技
術としては、例えば光学プローブ装置を用いる方法があ
る。この方法は、半導体チップおよび実装用基板にプロ
ーブ光を照射し、その反射光から半導体チップと実装用
基板との相対的な傾きを測定し、これらの測定値から両
者の平行度を調整するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、GaAs、
Siなどの鏡面仕上げウエハを基礎材料として用いる半
導体チップに比べて、Al2 3 、AlNなどのセラミ
ック基板またはCuWなどのポーラス状の金属などを基
礎材料とする実装用基板の表面には、微細な凹凸が数多
く存在する。このため、光学プローブ装置を用いて実装
用基板にプローブ光を照射しても、実装用基板表面の微
細な凹凸で光が錯乱するために、半導体チップに対する
実装用基板の相対的な傾きを測定することは困難であっ
た。
【0004】本発明は、表面に微細な凹凸を有していて
も、照射されたプローブ光が錯乱することのない実装用
基板を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の実装用基板は、半導体チップを実装する実
装領域の中央に、あるいは実装面の重心に対して点対称
な位置に、または実装面の周縁に光反射用の平坦領域を
有する。
【0006】
【作用】本発明の実装用基板によれば、実装領域の中
央、あるいは実装面の重心に対して点対称な位置、また
は実装面の周縁に有する光反射用の平坦領域に照射され
た光は正確な角度で反射する。この反射光の反射角度か
ら、半導体チップに対する実装用基板の相対的な傾きが
測定できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
を参照しつつ説明する。図1は本実施例の実装用基板の
外観を示す斜視図である。実装用基板10の上面部10
aには半導体チップ20が実装される実装領域11が備
えられ、実装領域11内には複数のパッド12が設けら
れている。これらのパッド12に半導体チップ20に設
けられたバンプ21を接合して、半導体チップ20を実
装する。実装用基板10にはAl2 3 、AlNなどの
セラミック基板や、CuWなどのポーラス状の金属が用
いられる。
【0008】実装用基板10の上面部10aは、GaA
sやSiなどの鏡面仕上げウエハを基礎材料として用い
る半導体チップ20の表面に比べて、凹凸が激しい。例
えばAl2 3 のセラミック基板では、表面を研磨しな
い場合はRMAX =10μm程度の凹凸がある。またCu
Wを基礎材料とする基板では、表面を研磨してもRMAX
=5μm程度の凹凸がある。このような実装用基板10
に半導体チップを実装する場合、お互いの平行度を調整
する技術が重要となる。本実施例の実装用基板10は、
平行度の調整が正確に行えるよう工夫されている。具体
的には、実装用基板10と半導体チップ20との平行度
の測定は光学プローブ30を用いて行うが、光学プロー
ブ30からのプローブ光を反射する反射面として、実装
領域11の中央に10〜200μm2 の面積の平坦領域
13が設けられているのである。
【0009】平坦領域13は基板表面そのままでもよい
が、図2に示すように、実装用基板10上に絶縁膜13
1と金属膜132と絶縁膜133とを順次積層させて加
工してもよい。絶縁膜131は、5μm以上の膜厚を持
ち、PI(ポリイミド)、BCB(benzocyclobuten
e)、あるいはSOG(Spin on Glass )のいずれかの
材料を用いた単層構造であってもよく、これらの材料を
組み合わせた多層構造であってもよい。金属膜132
は、Au、Cu、あるいはAlなどが用いられる。絶縁
膜133は、SiN(n=1.9程度(n:屈折
率))、SiON(n=1.85程度)または、SiO
2 (n=1.4程度)などが用いられる。この絶縁膜1
33は、プローブ光の波長をλとすると、λ/2×m=
n×d(m:整数、d:膜厚)の関係を満たす膜厚で堆
積させるとよい。この関係を満たす膜厚であれば、平坦
領域13の金属層で反射するプローブ光の反射率は極大
となり、絶縁膜でのプローブ光の光量減少を防止できる
からである。
【0010】本実施例の応用例を図3、図4に示す。図
3(a)は、実装用基板10の実装領域11の重心11
aに点対称な1対の平坦領域41、42を設けた例であ
る。平坦領域41、42を用いて2か所で実装用基板1
0と半導体チップ20との平行度を測定すれば、上面部
10a全体に歪みや反りがあっても、正確に平行度を調
整することができる。図3(b)は、実装用基板10の
実装領域11の重心10aに点対称な2対の平坦領域4
3、44および平坦領域45、46を設けた例である。
この応用例は、4か所の平坦領域43〜46で実装用基
板10と半導体チップ20との平行度を測定するので、
上述した例に比べて、いっそう正確に平行度を調整する
ことができる。さらにこの例では、対となる平坦領域を
結ぶ直線がほぼ直交するように、平坦領域43〜46が
それぞれ配置されているので、上面部10a全体に歪み
や反りがあっても正確に平行度を調整することができ
る。
【0011】図4(a)は、実装用基板10の実装領域
11の中央に十字型の平坦領域51を設けた例である。
平坦領域51の先端部51a〜51dの中から複数の測
定点を選択して、実装用基板10と半導体チップ20と
の平行度を測定することによって、上面部10a全体に
歪みや反りがあっても正確に平行度を調整することがで
きる。図4(b)は、実装用基板10の実装領域11の
周縁部に帯状の平坦領域52を設けた例である。平坦領
域52上の複数の測定点を選択して、実装用基板10と
半導体チップ20との平行度測定することによって、正
確に平行度を調整することができる。図4(c)の例
は、図4(b)の例の変形であり、実装用基板10の実
装領域11の周縁部に複数の平坦領域53〜56を設け
た例である。これらの平坦領域53〜56を用いても、
図4(b)の例と同様、正確に平行度を調整することが
できる。
【0012】次に、本実施例の実装用基板10に半導体
チップ20を実装する実装装置について、図5を用いて
説明する。実装装置は、半導体チップ20が真空吸着に
より下面に装着された半導体チップ装着部61と、実装
用基板10が真空吸着により上面に装着された基板装着
部62とを備え、半導体チップ装着部61は枠体63の
上部に、基板装着部62は枠体63の下部に固定されて
いる。半導体チップ装着部61と基板装着部62の間に
は、実装用基板10と半導体チップ20の平行度を測定
する平行度測定装置64とが備えられている。
【0013】平行度測定装置64は、実装用基板10お
よび半導体チップ20にプローブ光を照射する光学プロ
ーブ64aと、実装用基板10および半導体チップ20
で反射したプローブ光の反射角度を測定する測定部64
bと、光学プローブ64aおよび測定部64bを支持す
る支持台64cとを備えている。
【0014】半導体チップ装着部61は、半導体チップ
20を吸着する吸着ブロック611と、この吸着ブロッ
ク611が固定され揺動自在の揺動ステージ612と、
この揺動ステージ612が固定され水平な2次元方向に
可動な水平移動ステージ613とを有している。この水
平移動ステージ613の側面部の直交する2つの面に
は、半導体チップ20の上面と平行な方向の調整を行う
アクチュエータ61a、61bが設けられ、揺動ステー
ジ612の側面部の直交する2つの面には、半導体チッ
プ20の傾きの調整を行うアクチュエータ61c、61
dが設けられている。
【0015】基板装着部62は実装用基板10を吸着す
る吸着ブロック621と、この吸着ブロック621が固
定されてこれを上下動するボンディング機構部622
と、このボンディング機構部622が固定され揺動自在
の揺動ステージ623と、この揺動ステージ623が固
定され水平な2次元方向に可動な水平移動ステージ62
4とを有している。水平移動ステージ624の側面部の
直交する2つの面には、実装用基板10の上面と平行な
方向の調整を行うアクチュエータ62a、62bが設け
られ、揺動ステージ623の側面部の直交する2つの面
には、実装用基板10の傾きの調整を行うアクチュエー
タ62c、62dが設けられている。
【0016】さらに、実装装置には、実装用基板10と
半導体チップ20の平行度を調整するコントローラ65
が備えられている。コントローラ65は光学プローブ6
4aからの測定結果のデータを入力し、このデータに基
づいて、アクチュエータ61a〜61dおよびアクチュ
エータ62a〜62dに対し必要な指令を出力してい
る。
【0017】次に、図6を用いて、光学プローブ64a
の測定原理を説明する。同図より、光源から平行に入射
した入射光A1 、B1 はライトガイド71を通過して反
射鏡72、73で反射し、半導体チップ20の下面と実
装用基板10の上面に照射する。そして、これらの照射
光A2 、B2 が半導体チップ20の下面と実装用基板1
0の上面で反射して、反射鏡72、73を介して出射す
る。これらの出射光A3 、B3 の出射位置を、例えば半
導体位置検出器を用いて測定することによって、半導体
チップ20の下面と実装用基板10の上面の角度のずれ
が判定できる。
【0018】次に、実装装置を用いた実装方法につい
て、図5に戻って説明する。まず半導体チップ20を半
導体チップ装着部61の吸着ブロック611に吸引装着
させ、実装用基板10を基板装着部62の吸着ブロック
621に吸引装着させる。そして、平行度測定装置64
を用いて、実装用基板10と半導体チップ20との平行
度を測定する。このとき、実装用基板10へのプローブ
光は、実装用基板10の平坦領域13に照射されるの
で、プローブ光が平坦領域13で反射した反射光を測定
すれば、実装用基板10と半導体チップ20との傾きが
正確に検出できる。
【0019】平行度測定装置64での測定結果は、コン
トローラ65に与えられ、実装用基板10と半導体チッ
プ20との平行度が検討される。この検討の結果、実装
用基板10の角度調整が必要であるとコントローラ65
が判定した場合には、実装用基板装着部62のアクチュ
エータ62c、62dに指令が送られ、必要な角度調整
が行われる。また、半導体チップ20の角度調整が必要
であるとコントローラ65が判定した場合には、半導体
チップ装着部61のアクチュエータ61c、61dに指
令が送られ、必要な角度調整が行われる。
【0020】以上の角度調整処理が終了した後に、平行
度測定装置64を後退させる。そして、基板装着部62
を持ち上げて、実装用基板10上に半導体チップ20を
実装する。前工程の角度調整処理で実装用基板10と半
導体チップ20との平行度が十分に保たれているので、
半導体チップ20上の全てのバンプを実装用基板10上
のパッドに接続することができる。したがって、高い実
装歩留りを確保することができる。
【0021】なお、本実施例の実装用基板10の表面1
0aを研磨すれば、プローブ光の反射はより正確にな
る。
【0022】
【発明の効果】本発明の実装用基板であれば、光反射用
の平坦領域に照射された光は、正しい角度で反射する。
この反射光の反射角度を測定すれば、半導体チップに対
する実装用基板の相対的な傾きが測定できる。そして、
この測定値を用いれば、実装用基板と半導体チップとの
平行度を正確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の実装用基板の外観を示す斜視図であ
る。
【図2】平坦領域の構造を示す断面図である。
【図3】応用例の実装用基板を示す上面図である。
【図4】応用例の実装用基板を示す上面図である。
【図5】実装装置の構成を示す平面図である。
【図6】光学プローブの測定原理を示す斜視図である。
【符号の説明】
10…実装用基板、11…実装領域、12…パッド、1
3…平坦領域、20…半導体チップ、21…バンプ、3
0…光学プローブ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 照射した光の反射角度から測定物の傾き
    を測定する測定手段を用いて半導体チップとの平行度を
    調整した後にこの半導体チップを実装する実装用基板に
    おいて、 前記半導体チップを実装する実装領域の中央に光反射用
    の平坦領域を有することを特徴とする実装用基板。
  2. 【請求項2】 照射した光の反射角度から測定物の傾き
    を測定する測定手段を用いて半導体チップとの平行度を
    調整した後にこの半導体チップを実装する実装用基板に
    おいて、 前記半導体チップを実装する実装領域の重心に対して点
    対称な少なくとも1対の光反射用の平坦領域を実装面に
    有することを特徴とする実装用基板。
  3. 【請求項3】 照射した光の反射角度から測定物の傾き
    を測定する測定手段を用いて半導体チップとの平行度を
    調整した後にこの半導体チップを実装する実装用基板に
    おいて、 前記半導体チップを実装する実装領域の重心に対して点
    対称な2対の光反射用の平坦領域を実装面に有し、対応
    する平坦領域の中心間を結ぶ2本の直線がほぼ直交する
    ことを特徴とする実装用基板。
  4. 【請求項4】 照射した光の反射角度から測定物の傾き
    を測定する測定手段を用いて半導体チップとの平行度を
    調整した後にこの半導体チップを実装する実装用基板に
    おいて、 前記半導体チップを実装する実装領域の中央に十字型の
    光反射用の平坦領域を有することを特徴とする実装用基
    板。
  5. 【請求項5】 照射した光の反射角度から測定物の傾き
    を測定する測定手段を用いて半導体チップとの平行度を
    調整した後にこの半導体チップを実装する実装用基板に
    おいて、 実装面の周縁に帯状の光反射用の平坦領域を有すること
    を特徴とする実装用基板。
  6. 【請求項6】 前記平坦領域は金属層上に第1の絶縁膜
    を積層して形成したものであることを特徴とする請求項
    1から請求項5のいずれかに記載の実装用基板。
  7. 【請求項7】 前記第1の絶縁膜の膜厚dは入射光の波
    長をλとすると(λ/2)×m=n×d(mは整数、n
    は前記第1の絶縁膜の屈折率)の関係を有することを特
    徴とする請求項6記載の実装用基板。
  8. 【請求項8】 前記金属層の下層に第2の絶縁膜が積層
    されていることを特徴とする請求項6または請求項7に
    記載の実装用基板。
  9. 【請求項9】 前記第2の絶縁膜は、PI(ポリイミ
    ド)、BCB(benzocyclobutene)、あるいはSOG
    (Spin on Glass )のいずれかの材料を用いた単層構
    造、またはこれらの材料を組み合わせた多層構造であ
    り、かつ前記第2の絶縁膜の膜厚は5μm以上であるこ
    とを特徴とする請求項8記載の実装用基板。
JP13074492A 1992-05-22 1992-05-22 実装用基板 Pending JPH05326636A (ja)

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JP13074492A JPH05326636A (ja) 1992-05-22 1992-05-22 実装用基板
CA002096551A CA2096551A1 (en) 1992-05-22 1993-05-19 Semiconductor device
AU38674/93A AU659002B2 (en) 1992-05-22 1993-05-20 Semiconductor device
US08/064,658 US5536974A (en) 1992-05-22 1993-05-21 Semiconductor device with light reflecting substrate area
EP93108270A EP0570971A1 (en) 1992-05-22 1993-05-21 Flip-clip-bonding alignment structure
TW082104030A TW214018B (en) 1992-05-22 1993-05-21 Semiconductor device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6707067B2 (en) 1995-06-06 2004-03-16 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. High aperture LCD with insulating color filters overlapping bus lines on active substrate
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