JPH06216197A - フリップチップボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】このフリップチップボンディング装置は、半導
体チップ１がインナ−リ−ドボンディングされたフィル
ムキャリア１２のインナ−リ−ド１５を上記半導体チッ
プ１の近傍に位置する部位で切断し、これにより切断さ
れたインナ−リ−ドの切片１５ａを上記半導体チップ１
につけた状態で、この半導体チップ１を第２のボンディ
ングツ−ル２８に保持し上記プリント基板５に対して加
圧し加熱することで上記インナ−リ−ドの切片１５ａと
上記プリント基板５の配線パタ−ン６を接合するもので
ある。 【効果】 プリント基板にボンディングする前に、イン
ナ−リ−ドを用いて半導体チップの電気テストをするこ
とができ、かつこの半導体チップを基板に高密度に実装
することができる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップの電極
と基板の配線パタ−ンとを対向させ、この半導体チップ
を上記基板にフェ−スダウン式にボンディングするフリ
ップチップボンディング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数個の半導体チップをプリント基板上
に高密度に実装することができるボンディング方法とし
て、フリップチップボンディング方法がある。

【０００３】このフリップチップボンディング方法は、
まず、図６（ａ）に示すように、Ａｌ電極１ａ上にバン
プ２（突起電極）が形成された半導体チップ１を、上記
バンプ２が形成された面を下方に向けた状態でボンディ
ングツ−ル３の下面に吸着保持する（図中３ａは吸引
孔）。

【０００４】そして、上記半導体チップ１の各バンプ２
…を、プリント基板５の所定の各配線パタ−ン６…の上
方に対向位置決めする。上記各配線パタ−ン６…にはあ
らかじめハンダ材７等の接合材が供給されている。

【０００５】ついで、図６（ｂ）に示すように上記ボン
ディングツ−ル３を下降方向に駆動し、上記半導体チッ
プ１を上記プリント基板５に加圧すると共に、上記ボン
ディングツ−ル３の内部に設けられた加熱ヒ−タ８を作
動させ上記ハンダ材７を加熱する。このことで、上記ハ
ンダ材７は溶融し、バンプ２と上記プリント基板５の配
線パタ−ン６は接合される。

【０００６】このフリップチップボンディング方法を用
いれば、上記半導体チップ１にこの半導体チップ１の外
側に突出する外部リ−ドを設ける必要がなく、また、接
合部は上記半導体チップ１の下側に隠れるので、１つの
半導体チップ１がプリント基板５上で占有する面積を小
さくすることができる。このことで、複数個の半導体チ
ップ１…を高密度に実装することができるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、フリッ
プチップボンディング法においては、上記半導体チップ
に外部リ−ドを設けず、上記電極を直接プリント基板に
接続するようにしていた。

【０００８】したがって、上記フリップチップボンディ
ングに用いる半導体チップ１の電気テスト（動作試験）
をする場合は、外部リ−ドがないため、この半導体チッ
プ１を上記プリント基板５に実装した後このプリント基
板５の配線パタ−ン６を利用して行わければならない。
そして、このような電気テストで不良と分かった半導体
チップ１は、上記プリント基板５からリペア（引き剥が
し）する必要がある。

【０００９】しかし、実装される半導体チップ１…中に
不良のものが混入している確率は高く、この場合、すで
に多数個の半導体チップ１…が高密度にボンディングさ
れたプリント基板５から不良品である半導体チップ１だ
けを個別にリペアし、かつ、これに代わる新たな半導体
チップ１を実装し、再び電気テストを行うという作業を
行わなければならない。

【００１０】このような作業は面倒であり作業能率が悪
い。このため、プリント基板５に実装する前に、半導体
チップ１の電気テストを行えるフリップチップボンディ
ング装置が望まれていた。

【００１１】この発明は、このような事情に鑑みて成さ
れたもので、回路基板に搭載する前に半導体チップの電
気テストをすることができ、かつこの半導体チップを上
記回路基板に高密度に実装することができるフリップチ
ップボンディング装置を提供することを特徴とするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、フィルム上
のインナ−リ−ドに半導体チップがボンディングされて
なるフィルムキャリアを保持し、上記インナ−リ−ドを
上記半導体チップの近傍に位置する部位で切断する切断
機構と、この切断機構によって切断されたインナ−リ−
ドの切片を上記半導体チップにつけた状態で、この半導
体チップをフィルムキャリアから取り出し、これをこの
半導体チップが実装される回路基板に搬送する搬送機構
と、上記半導体チップの上記インナ−リ−ドの切片の付
いた面を上記回路基板に対向させ、上記インナ−リ−ド
切片を上記回路基板の配線パタ−ンと接合することで、
上記半導体チップを上記回路基板にフリップチップボン
ディングするボンディング機構とを具備したことを特徴
とする。

【００１３】

【作用】このような構成によれば、フィルムキャリアに
一旦インナ−リ−ドボンディングされ、このフィルムキ
ャリアのインナ−リ−ドを用いて電気テストがされた半
導体チップを、上記インナ−リ−ドの切片をつけた状態
でこのフィルムキャリアから接離し、上記インナ−リ−
ドの切片と回路基板の配線パタ−ンとを接合すること
で、この半導体チップを上記回路基板にフリップチップ
ボンディングすることができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。なお、従来例と同一の構成要素には同一符号
を付してその説明は省略する。

【００１５】図１に１０で示すのは、この発明（後述す
るフリップチップボンディング装置２１）を利用する半
導体製造装置である。この半導体製造装置１０は、ＴＡ
Ｂ（Tape Automated Bonnding ）の技術を利用するもの
である。

【００１６】図中１１は、フィルムキャリア供給装置で
ある。このフィルムキャリア供給装置１１は、未だ半導
体チップ１が搭載されていない状態のフィルムキャリア
１２を巻回収納する供給リ−ル１３を有する。このフィ
ルムキャリア供給装置１１は、この供給リ−ル１３から
上記フィルムキャリア１２を繰出してインナ−リ−ドボ
ンディング装置１４に送出する。

【００１７】上記インナ−リ−ドボンディング装置１４
は、所定の高さで上記フィルムキャリア１２を走行させ
る。そして、このフィルムキャリア１２のインナ−リ−
ド１５（図２（ａ）に示す）を第１のボンディングツ−
ル１６の下方のボンディング位置Ａに停止させる。そし
て、このインナ−リ−ドボンディング装置１４は第１の
ボンディングツ−ル１６を下降駆動し、その下面に保持
した半導体チップ１を上記フィルムキャリア１２のイン
ナ−リ−ド１５にボンディングする。

【００１８】図２に半導体チップ１がインナ−リ−ドボ
ンディングされた状態のフィルムキャリア１２を示す。
上記インナ−リ−ドボンディング装置１４は、このよう
なフィルムキャリア１２を電気検査装置１８に送出す
る。

【００１９】上記フィルムキャリア１２の上記インナ−
リ−ド１５の基端部側は、図２（ｂ）に示すようなテス
トパッド１９に形成されている。上記電気検査装置１８
は、上記テストパッド１９に図示しないプロ−ブを当接
させ、この半導体チップ１の電気テスト（電気試験）を
行う。電気テストを終えた半導体チップ１は順次この発
明のフリップチップボンディング装置２１に送出され
る。

【００２０】このフリップチップボンディング装置２１
は、上記フィルムキャリア１２の送り方向と同方向に並
設された切断部２２（切断機構）、部品撮像部２３、ボ
ンディング部２４（ボンディング機構）とからなる。こ
のフリップチップボンディング装置１２の上部には、上
記切断部２２、部品撮像部２３、ボンディング部２４と
に跨がるガイドレ−ル２５が設けられている。

【００２１】上記ガイドレ−ル２５には、このガイドレ
−ル２５に沿って位置決めスライド駆動されるスライダ
２７が設けられている。そして、このスライダ２７には
第２のボンディングツ−ル２８が上下方向に移動自在に
設けられている。

【００２２】この第２のボンディングツ−ル２８は、図
３（ａ）に示すように、上記半導体チップ１の形状と略
同じ形状の断面を有するように構成され、さらに下端面
は平坦に形成されている。そして、この第２のボンディ
ングツ−ル２８内には、上記下端面に吸着力を発生させ
る吸引孔２８ａが開口している。さらに、この第２のボ
ンディングツ−ル２８の下端部内には、下端面に吸着し
た半導体チップ１を加熱するための加熱ヒ−タ２９が設
けられている。

【００２３】この第２のボンディングツ−ル２８は、上
記ガイドレ−ル２５に沿って駆動され、まず、図１に示
すように、上記切断部２２に位置決めされる。この切断
部２２は、検査を終えた半導体チップ１を保持したフィ
ルムキャリア１２を走行させ、所定の切断位置Ｂに停止
させる。

【００２４】この切断位置Ｂの下側には、ダイ３０が配
置されている。また、このダイ３０と上記フィルムキャ
リア１２を挟んで対向する上方には、上記ダイ３０と対
応する金型３１が設けられている。

【００２５】このダイ３０および金型３１の組み合わせ
は、図３に示すように、上記フィルムキャリア１２のイ
ンナ−リ−ド１５を上記半導体チップ１の近傍で切断す
ることができるように構成されている。

【００２６】上記打ち抜き位置Ｂの上方に位置決めされ
た第２のボンディングツ−ル２８は、図３（ａ）に示す
ように、下降駆動され上記金型３１の内側に挿入され
る。ついで、図３（ｂ）に示すように、上記ダイ３０お
よび金型３１はそれぞれフィルムキャリア１２に当接す
る方向に駆動され、これと共に、上記第２のボンディン
グツ−ル２８は図示しない真空装置を作動させて上記吸
引孔２８ａに吸着力を発生させながら下降駆動され、上
記半導体チップ１の上面に下端面を当接させる。

【００２７】ついで、上記金型３１およびダイ３０は上
記インナ−リ−ド１５を上記半導体チップ１の近傍で切
断し、図３（ｃ）で示すように、バンプ２の下部に付け
られたインナ−リ−ド切片１５ａを上記半導体チップ１
と共にこのフィルムキャリアから切り離す。

【００２８】上記インナ−リ−ド切片１５ａの大きさ
（長さ）は、上記金型３１と半導体チップ１の隙間の量
によって定まるものである。高密度実装のためには、上
記インナ−リ−ド切片１５ａの長さはできるだけ短い方
が好ましい。

【００２９】このように打ち抜かれた半導体チップ１
は、上記第２のボンディングツ−ル２８の下面に吸着保
持され、この第２のボンディングツ−ル２８が上昇駆動
されることで上記フィルムキャリア１２から上方に取り
出される。

【００３０】ついで、上記第２のボンディングツ−ル２
８は、上記ガイドレ−ル２５に沿って図１に矢印（イ）
で示すようにスライド駆動され、部品撮像部２３に位置
決めされる。この部品撮像部２３には、上記第２のボン
ディングツ−ル２８に吸着保持された半導体チップ１を
撮像可能なる撮像カメラ３２が配置され、上記半導体チ
ップ１の姿勢および位置を認識する。

【００３１】このとき、上記半導体チップ１の姿勢が、
プリント基板５に実装する姿勢と異なるときには、上記
第２のボンディングツ−ル２８を垂直軸線回りに回転さ
せること等により上記半導体チップ１の姿勢を補正す
る。

【００３２】この部品撮像部２３で、姿勢を補正されか
つその位置が認識された半導体チップ１は、矢印（ロ）
に示す方向に駆動され、上記ボンディング部２４に位置
決めされる。このボンディング部２４には、ＸＹ（θ）
テ−ブル３３が設けられ、このＸＹ（θ）テ−ブル３３
の上面には、上述したプリント基板５が載置されてい
る。

【００３３】このプリント基板５には、図４（ａ）に示
すように、上記半導体チップの各バンプに対応する配線
パタ−ン６が形成されていて、各配線パタ−ン６上に
は、あらかじめ接合材としてのハンダペ−スト７が供給
されている。

【００３４】図４（ａ）に示すように、上記プリント基
板５は、上記ＸＹテ−ブル３３により、ＸＹ方向に位置
決め駆動され、上記位置認識部２３で認識した上記半導
体チップ１の位置に基づいて、上記プリント基板５の上
記半導体チップ１が実装される配線パタ−ン６…と上記
半導体チップ１とを対向位置決めする。

【００３５】ついで、上記第２のボンディングツ−ル２
８は下降駆動され、上記半導体チップ１のバンプ２の下
面につけられたインナ−リ−ド切片１５ａと、上記プリ
ント基板５の配線パタ−ン６に供給されたハンダ材７と
を当接させると共に、上記加熱ヒ−タ２９を作動させて
上記半導体チップ１を上記プリント基板５に押し付け
る。

【００３６】このことで、上記ハンダ材７が溶融して上
記インナ−リ−ド切片１５ａと配線パタ−ン６とはハン
ダ材７を介して接合され、上記半導体チップ１は上記プ
リント基板５上に実装（フリップチップボンディング）
される。

【００３７】上記半導体製造装置１０は、上記一つの半
導体チップ１が上記プリント基板５に実装される毎に、
上記フィルムキャリア１０を１チップピッチずつ間欠的
に送り駆動する。

【００３８】そして、上記フリップチップボンディング
装置２１は、上記フィルムキャリア１２が１ピッチ送ら
れる毎に、インナ−リ−ド１５の切断、インナ−リ−ド
切片１５ａの付いた半導体チップ１の位置認識および姿
勢補正、この半導体チップ１のプリント基板５への実装
の各動作を行い、上記半導体チップ１を上記プリント基
板５の所定の部位にフリップチップボンディングする。
このことで、複数個の半導体チップ１…が、上記プリン
ト基板５に高密度に実装される。

【００３９】このような構成によれば、フリップボンデ
ィング法により半導体チップ１をプリント基板５に高密
度に実装する場合でも、半導体チップ１の電気テストを
この半導体チップ１をプリント基板５に実装する前に上
記インナ−リ−ド１５を用いて行うことができる。

【００４０】このことにより、不良の半導体チップ１が
ボンディングされることがなくなるから、高密度実装基
板を歩留まり良く製造することができると共に、従来例
のようにプリント基板５から実装した半導体チップ１を
リペアするという工程がなくなるので生産能率も向上す
る。なお、この発明は上記一実施例に限定されるもので
はなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能で
ある。

【００４１】例えば、上記一実施例では、図１に示す上
記インナ−リ−ドボンディング装置１４は第１のボンデ
ィングツ−ル１６に半導体チップ１を保持し、上記半導
体チップ１を上記フィルムキャリア１２のインナ−リ−
ド１５にフェ−スダウン方式でボンディングするように
していたが、これに限定されるものではない。

【００４２】すなわち、上記フィルムキャリアの下側に
配置されたボンディングステ−ジ上に上記半導体チップ
１を載置し、上記第１のボンディングツ−ル１６でイン
ナ−リ−ド１５を上記半導体チップ１のバンプ２に押し
付けるようにしてもよい。

【００４３】ただし、この場合、図２（ａ）に示す状態
とは異なり、半導体チップ１はバンプ２の形成された面
が上方に向いた状態で上記フィルムキャリア１２にイン
ナ−リ−ドボンディングされてしまい、上記プリント基
板５に実装する場合の方向と反対向きになている。

【００４４】したがって、この場合には、上記インナ−
リ−ド１５の切断前に上記フィルムキャリア１２を裏返
す手段か、あるいは切断後に上記フィルムキャリアから
取り出された半導体チップ１を裏返す手段を付加するよ
うにすれば良い。

【００４５】また、上記一実施例では、第２のボンディ
ングツ−ル２８に吸引孔２８ａを設けて、この第２のボ
ンディングツ−ル２８により、上記半導体チップ１の搬
送を行っていたが、これに限定されるものではない。

【００４６】すなわち、上記半導体チップ１を搬送する
搬送機構として、上記ガイドレ−ル２５に吸着ノズルを
取り付け、この吸着ノズルで半導体チップ１をプリント
基板５の所定の部位に搬送し装着した後、第２のボンデ
ィングツ−ル２８でこの半導体チップ１を加熱加圧する
ようにしても良い。

【００４７】また、上述のように吸着ノズルを用いる場
合には、上記半導体チップ１を一つずつ加熱加圧するの
ではなく、あらかじめ上記プリント基板５上にボンディ
ングするすべての半導体チップ１…を装着した後、一つ
のボンディングツ−ルですべての半導体チップ１…を順
次一括的に加熱加圧してボンディングするようにしても
良い。

【００４８】あるいは、半導体チップ１を基板５の装着
した後、加熱炉（リフロ−ハンダ炉）に挿入し、すべて
の半導体チップ１を一括的にハンダ付け（リフロ−ハン
ダ付け）するようにしても良い。こ場合には、上記ハン
ダ材７をペ−スト状のものにしておいて、リフロ−ハン
ダ付けをするようにする。

【００４９】また、上記一実施例に示した半導体製造装
置１０は、上記フリップチップボンディング装置２１に
インナ−リ−ドボンディング装置１４および電気検査装
置１８が取り付けられているが、これに限定されるもの
ではない。

【００５０】すなわち、図２（ａ）に示すようなすでに
上記半導体チップ１がインナ−リ−ドボンディングされ
ているフィルムキャリア１２を用いるようにすれば、図
５（ａ）に示すように、インナ−リ−ドボンディング装
置１４がなくても良い。

【００５１】さらに、すでに半導体チップ１の電気テス
トを終えたフィルムキャリア１２を用いるようにすれ
ば、図５（ｂ）に示すように、インナ−リ−ドボンディ
ング装置１４および電気検査装置１８がなくても良い。

【００５２】一方、上記一実施例では部品撮像部２３に
おいて、上記半導体チップ１を回転させることによりこ
の半導体チップ１の姿勢を補正していたが、これの代わ
りに、上記ボンディング部２４に設けられたＸＹθテ−
ブル３３でプリント基板５を回転させるようにしても良
い。

【００５３】

【発明の効果】以上のべたように、この発明のフリップ
チップボンディング装置は、フィルム上のインナ−リ−
ドに半導体チップがボンディングされてなるフィルムキ
ャリアを保持し、上記インナ−リ−ドを上記半導体チッ
プの近傍に位置する部位で切断する切断機構と、この切
断機構によって切断されたインナ−リ−ドの切片を上記
半導体チップにつけた状態で、この半導体チップをフィ
ルムキャリアから取り出し、これをこの半導体チップが
実装される回路基板に搬送する搬送機構と、上記半導体
チップの上記インナ−リ−ドの切片の付いた面を上記回
路基板に対向させ、上記インナ−リ−ド切片を上記回路
基板の配線パタ−ンと接合することで、上記半導体チッ
プを上記回路基板にフリップチップボンディングするボ
ンディング機構とを具備したものである。

【００５４】このような構成によれば、半導体チップの
電気テストを回路基板にボンディングする前に行うこと
ができ、かつこの半導体チップを回路基板に高密度に実
装することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】同じく、（ａ）は、半導体チップが搭載された
フィルムキャリアを示す一部断面を有する側面図、
（ｂ）はフィルムキャリアのインナ−リ−ドの基端部に
形成されたテストパッドを示す平面図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、同じく、工程をインナ−リ
−ドの切断工程を示す工程図。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、同じくフリップチップボン
ディングを示す工程図。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、他の実施例を示す概略構成
図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は、従来例を示す工程図。

【符号の説明】

１…半導体チップ、５…プリント基板（回路基板）、１
２…フィルムキャリア、１５…インナ−リ−ド、１５ａ
…インナ−リ−ド切片、２２…切断部（切断機構）、２
４…ボンディング部（ボンディング機構）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム上のインナ−リ−ドに半導体チ
   ップがボンディングされてなるフィルムキャリアを保持
   し、上記インナ−リ−ドを上記半導体チップの近傍に位
   置する部位で切断する切断機構と、 この切断機構によって切断されたインナ−リ−ドの切片
   を上記半導体チップにつけた状態で、この半導体チップ
   をフィルムキャリアから取り出し、これをこの半導体チ
   ップが実装される回路基板に搬送する搬送機構と、 上記半導体チップの上記インナ−リ−ドの切片の付いた
   面を上記回路基板に対向させ、上記インナ−リ−ド切片
   を上記回路基板の配線パタ−ンと接合することで、上記
   半導体チップを上記回路基板にフリップチップボンディ
   ングするボンディング機構とを具備したことを特徴とす
   るフリップチップボンディング装置。