JPH0626227B2 - 半導体チツプの装着方法 - Google Patents

半導体チツプの装着方法

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JPH0626227B2
JPH0626227B2 JP60213020A JP21302085A JPH0626227B2 JP H0626227 B2 JPH0626227 B2 JP H0626227B2 JP 60213020 A JP60213020 A JP 60213020A JP 21302085 A JP21302085 A JP 21302085A JP H0626227 B2 JPH0626227 B2 JP H0626227B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 フェイスダウンボンディング法で位置精度よく半導体チ
ップを接合する方法として四隅のパッドを他のパッドよ
りも大きく形成する接合方法。
〔産業上の利用分野〕 本発明は位置合わせ精度よく半導体チップを基板上にフ
ェイスダウンボンディングする方法に関する。
半導体チップ(以下略してチップ)をセラミック基板上
に形成されている配線パターンと回路接続する方法とし
てワイヤボンディング法とフェイスダウンボンディング
法が知られている。
ここで前者はチップの裏面を共晶ボンディングや銀ペー
ストなどを用いて基板に接着した後、チップの周辺に設
けてあるボンディングパッドとセラミックス基板上にパ
ターン形成されている配線先端部のパッド部とを金線あ
るいはアルミニウム線を用いてワイヤ接続する方法であ
る。
一方、後者はチップ面と基板面とにマトリックス状にパ
ッドを設け、基板加熱を行いつつ両者を正確に位置合わ
せして接合する方法である。
この両者を比較すると従来のチップ装着法は大部分がワ
イヤボンディング法で行われており、ICの装着法として
現在も使用されている。
然し、半導体単位素子の小形化と集積化が進んでLSI や
VLSIが実用化されて、チップの外部取り出し端子数が厖
大となると、チップを装着する基板面に多数の配線パタ
ーンを形成することが困難となり、またボンディングワ
イヤ同士が接触し短絡する危険性が高くなった。
一方、フェイスダウンボンディグ法はチップ上にマトリ
ックス状にボンディングパッドを形成することができ、
またこれと接合するセラミック基板は多層配線構造をと
り、表面層に形成したマトリックス状のパッドはコンタ
クトホールを通じて各層に設けてある回路パターンと回
路接続が可能である。
これらの点からLSI やVLSIなど集積度の大きなチップの
装着法としてフェイスダウンボンディング法が実用化さ
れつつある。
〔従来の技術〕
第2図は従来のフェイスダウンボンディング法を模式的
に示すもので、この例の場合チップ1の面上に4×4個
のチップのパッド2がマトリックス状に配列している状
態を示しているが、現状においては例えば12×12個のよ
うに多数個が配列しており、またチップのパッド2の直
径は125 μm或いは250 μmと極めて小さいものが使用
されている。
また基板にパターン形成されている基板のパッド3もチ
ップのパッド2に対応して同じ大きさに作られている。
ここでチップのパッド2は半円状の半田粒で形成されて
おり、また基板のパッド3はガラスセラミックスなどで
構成されて多層構成をとる基板4の上に真空蒸着法と写
真食刻技術(ホトリソグラフィ)とを用いて銅(Cu)と
金(Au)の二層構造をとるものやCuパターンの上に半田の
被覆を施したものなどが用いられている。
そして両者の接合は2台のTVカメラを備えたボンダを用
い、第1のTVカメラでチップの装着を行う基板面上にマ
トリックス状に形成されているパッドのパターンをモニ
ターしておき、真空チャックでチップ1の裏面を吸着
し、反射鏡を用いて第2のTVカメラでパッドのパターン
を捕らえ、両者の画像を重ね合わせることで位置決めが
行われている。
そして接合は基板4を半田の融点付近まで予備加熱して
おき、これにチップ1を重ね合わせて仮り付けし、更に
融点以上の温度でリフローすることにより行われてい
る。
この場合厳密には第2図(B)に示すようにチップのパ
ッド2と基板のパッド3との間には多少の位置ずれは存
在するが、溶融した半田同士が表面張力によって最小の
体積をとろうとするセルフアライメント効果によって自
動的に位置合わせが進行し、正しい接合が行われてい
る。
然し、先に記したようにチップのパッド1の径が125 μ
mあるいは250 μmと小形化してくると、チップのパッ
ド2と基板のパッド3との位置合わせを精度よく行うこ
とは益々困難となり、またセルフアライメント効果によ
る位置修正も難しくなってきている。
そして両者が部分的に接合している状態では接合が点接
触あるいは線接触となって接触抵抗が増加し、また接着
強度度も減少して品質の低下を招いている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上記したようにLSI やVLSIのように集積度の大きなチ
ップをフェイスダウンボンディングする場合はチップ面
積に較べてチップのパッド2と基板のパッド3の径が小
さく、そのため位置合わせが困難で接触抵抗の増加や接
着強度の低下を生じ品質や収率を下げていることが問題
である。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題は半導体チップ上にマトリックス状に配列し
て形成されているチップのパッドと基板面上に形成され
ている基板のパッドとを位置合わせして接合するフェイ
スダウンボンディングにおいて、マトリックス状に配列
しているチップ面の四隅のパッドと基板面上の四隅のパ
ッドをそれぞれ他のパッドよりも大きな径で形成する半
導体チップの装着方法を用いることにより解決すること
ができる。
〔作用〕
本発明はセルフアライメント効果を有効に使用する方法
として、チップ面および基板面にマトリックス状に形成
されているパッドのうち、四隅のパッドのみを他に較べ
て大きく形成するものである。
すなわちセルフアライメント効果を生ずるにはチップの
パッド2と基板のパッド3との位置ずれに許容範囲があ
り、相互のずれが大きく、例えば点接触している状態で
は両者の表面張力による矯正作用は働かないが、四隅に
あるパッド相互間でセルフアライメント効果が働いて位
置の微量の矯正が起って、ずれの許容範囲に入ると、総
てのパッドについてセルフアライメント効果が生じて正
確な接合が行われるのである。
なお、四隅のパッドを大きくする場合にも制限があっ
て、大き過ぎるとチップ1と基板4を接合する際に四隅
のパッドのみ接合し、他のパッドは微少間隙を隔てて対
向して接合が起こらないと云う現象が起こり得る。
そのために四隅のパッド径は他のパッド径に対し1.5 〜
2.5 倍程度にすることが好ましい。
〔実施例〕
第1図は本発明を実施したチップ1の平面図(A)と、
この装着状態を模式的に示す正面図(B)である。
すなわち四隅に設けたチップのパッド5と基板のパッド
6はそれぞれ他のパッド2,3が直径125 μmで形成し
てあるのに対し二倍の大きさの250 μmに形成してあ
る。
そして、従来と同様に基板4にボンダーを用いて位置合
せを行い、リフロー処理を行ったが、セルフアライメン
ト効果がよく働き、従来のような接触抵抗不良の発生は
皆無であった。
なおチップ1の自重により四隅のチップのパッド5は勿
論これを除く他のチップのパッド2も一様に接合してい
るのが観察された。
〔発明の効果〕
以上記したように本発明の実施により、LSI やVLSIのよ
うな集積度の大きなチップについても、従来のICチップ
と同様に位置合わせ精度よく接合させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るチップの装着状態を示す平面図
(A)と正面図(B)、 第2図は従来のチップの装着状態を示す平面図(A)と
正面図(B)、 である。 図において、 1はチップ、2,5はチップのパッド、3,6は基板の
パッド、 である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップ(1)上にマトリックス状に配
    列して形成されているチップのパッド(2)と基板面上に
    形成されている基板のパッド(3)とを位置合わせして接
    合するフェイスダウンボンディングにおいて、マトリッ
    クス状に配列している四隅のチップのパッド(5)と四隅
    の基板のパッド(6)とをそれぞれ他のパッド(2),(3)よ
    りも大きな径で形成することを特徴とする半導体チップ
    の装着方法。
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