JPH11297749A - フリップチップボンディング装置及びフリップチップボンディング方法 - Google Patents
フリップチップボンディング装置及びフリップチップボンディング方法Info
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- JPH11297749A JPH11297749A JP9464698A JP9464698A JPH11297749A JP H11297749 A JPH11297749 A JP H11297749A JP 9464698 A JP9464698 A JP 9464698A JP 9464698 A JP9464698 A JP 9464698A JP H11297749 A JPH11297749 A JP H11297749A
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- bonding
- flip chip
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/757—Means for aligning
- H01L2224/75743—Suction holding means
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な機構で短絡のないフリップチップボン
ディングを行う。 【解決手段】 駆動手段１２により駆動されるボンディ
ングヘッド１１と、このボンディングヘッド１１に可動
自在に取り付けられ、フリップチップ１を吸着するチッ
プ吸着手段７と、ボンディングヘッド１１に固着され、
チップ吸着手段７を機械的に停止するメカニカルストッ
パ１４と、ボンディングヘッド１１の所定部とチップ吸
着手段７の所定部とのギャップを計測する変位計１５
と、ギャップの設定値ψを記憶する記憶手段６と、ギャ
ップの計測値φとギャップの設定値ψとを比較して、測
定値φと設定値ψが等しくなる位置でボンディングヘッ
ド１１を停止させるように、ボンディングヘッド１１の
駆動制御を行う制御手段１５と、ボンディングヘッド１
１の停止後に、チップ吸着手段７をメカニカルストッパ
１４による停止位置まで押圧して移動させるエアシリン
ダ１６とを具備する。
ディングを行う。 【解決手段】 駆動手段１２により駆動されるボンディ
ングヘッド１１と、このボンディングヘッド１１に可動
自在に取り付けられ、フリップチップ１を吸着するチッ
プ吸着手段７と、ボンディングヘッド１１に固着され、
チップ吸着手段７を機械的に停止するメカニカルストッ
パ１４と、ボンディングヘッド１１の所定部とチップ吸
着手段７の所定部とのギャップを計測する変位計１５
と、ギャップの設定値ψを記憶する記憶手段６と、ギャ
ップの計測値φとギャップの設定値ψとを比較して、測
定値φと設定値ψが等しくなる位置でボンディングヘッ
ド１１を停止させるように、ボンディングヘッド１１の
駆動制御を行う制御手段１５と、ボンディングヘッド１
１の停止後に、チップ吸着手段７をメカニカルストッパ
１４による停止位置まで押圧して移動させるエアシリン
ダ１６とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフリップチップ（電
極面を基板に向けて載置され、導電性のバンプを介して
上記基板と電気的な接合を行う半導体素子）を基板（具
体的には、例えばプリント基板又はＩＣパッケージ）に
ボンディングするフリップチップボンディング装置及び
フリップチップボンディング方法に関するものである。
極面を基板に向けて載置され、導電性のバンプを介して
上記基板と電気的な接合を行う半導体素子）を基板（具
体的には、例えばプリント基板又はＩＣパッケージ）に
ボンディングするフリップチップボンディング装置及び
フリップチップボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップと配線基板とを接合する
フリップチップボンディング装置は、一般に高さ調整機
構または加圧調整機構、あるいはその両者を搭載してお
り、その制御方法も以下のような例が知られている。
フリップチップボンディング装置は、一般に高さ調整機
構または加圧調整機構、あるいはその両者を搭載してお
り、その制御方法も以下のような例が知られている。
【０００３】以下に、従来のフリップチップボンディン
グ装置について説明する。例えば特開平８−１３０２３
１号公報においては、まずフリップチップを吸着、加熱
するヒートツールを、ＡＣサーボモータによってフリッ
プチップが配線基板のバンプに接触するまで降下させ
る。次に、ロードセルによりフリップチップと配線基板
の接触を検知するとヒートツールを停止させ、この位置
を基準位置とする。次に加熱を開始しヒートツールの温
度が設定温度に達すると、ヒートツール基準位置から設
定量だけ降下させて吸着を停止して釈放し、さらに、ヒ
ートツールを上昇させるフリップチップボンディング装
置の制御方法が記載されている。
グ装置について説明する。例えば特開平８−１３０２３
１号公報においては、まずフリップチップを吸着、加熱
するヒートツールを、ＡＣサーボモータによってフリッ
プチップが配線基板のバンプに接触するまで降下させ
る。次に、ロードセルによりフリップチップと配線基板
の接触を検知するとヒートツールを停止させ、この位置
を基準位置とする。次に加熱を開始しヒートツールの温
度が設定温度に達すると、ヒートツール基準位置から設
定量だけ降下させて吸着を停止して釈放し、さらに、ヒ
ートツールを上昇させるフリップチップボンディング装
置の制御方法が記載されている。
【０００４】また、例えば特開平８−２０４３９１号公
報における半導体実装装置においては、半導体素子等を
保持するツールに、配線基板に対する高さ方向の位置調
整をするとともに半導体素子を介した配線基板への荷重
調整を行なうリニアモータを設けている。そして、この
装置の動作は、まず位置決め動作によりツールを降下さ
せ半導体素子を配線基板に接地させ、接地したか否かの
当接検出を、リニアモータのトルク（電流）指令値の上
昇を用いて検出し、加圧状態に入る。加圧は加圧値に比
例する電流をリニアモータに一定時間印加することで行
う。加圧が終了すると、位置決め動作に入りツールを上
昇させ、原点位置に位置決めする。
報における半導体実装装置においては、半導体素子等を
保持するツールに、配線基板に対する高さ方向の位置調
整をするとともに半導体素子を介した配線基板への荷重
調整を行なうリニアモータを設けている。そして、この
装置の動作は、まず位置決め動作によりツールを降下さ
せ半導体素子を配線基板に接地させ、接地したか否かの
当接検出を、リニアモータのトルク（電流）指令値の上
昇を用いて検出し、加圧状態に入る。加圧は加圧値に比
例する電流をリニアモータに一定時間印加することで行
う。加圧が終了すると、位置決め動作に入りツールを上
昇させ、原点位置に位置決めする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、これら従来
のフリップチップボンディング装置では、フリップチッ
プを保持しているツールの下降を電気的に制御している
ため、フリップチップの導電性のバンプと配線基板を接
触させ加熱し接着する時に、所定のボンディング荷重で
フリップチップを配線基板に押し付けながらフリップチ
ップの高さの制御を行なうことは困難であり、例えば、
オーバーシュートにより隣接するバンプがつぶれすぎて
回路を短絡させたり、荷重不足により半田の接着性の劣
化などが起こることがあった。
のフリップチップボンディング装置では、フリップチッ
プを保持しているツールの下降を電気的に制御している
ため、フリップチップの導電性のバンプと配線基板を接
触させ加熱し接着する時に、所定のボンディング荷重で
フリップチップを配線基板に押し付けながらフリップチ
ップの高さの制御を行なうことは困難であり、例えば、
オーバーシュートにより隣接するバンプがつぶれすぎて
回路を短絡させたり、荷重不足により半田の接着性の劣
化などが起こることがあった。
【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディ
ングを実現することを目的とする。加えて、オーバーシ
ュートによりバンプをつぶしすぎて隣り合うバンプと短
絡するという不具合をなくし、安定したフリップチップ
ボンディングを行なうことを目的とする。また、フリッ
プチップボンディングを簡単な機構で可能にすることを
目的とする。
で、確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディ
ングを実現することを目的とする。加えて、オーバーシ
ュートによりバンプをつぶしすぎて隣り合うバンプと短
絡するという不具合をなくし、安定したフリップチップ
ボンディングを行なうことを目的とする。また、フリッ
プチップボンディングを簡単な機構で可能にすることを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るフリップ
チップボンディング装置は、フリップチップを該フリッ
プチップに形成された導電性のバンプを介して基板に電
気的に接続するフリップチップボンディング装置におい
て、上記フリップチップを吸着するチップ吸着手段と、
上記チップ吸着手段を機械的に停止する停止手段と、駆
動手段により上記基板の表面に対し垂直な方向に駆動さ
れ、かつ上記チップ吸着手段が可動自在に取り付けられ
るとともに、上記停止手段が固着されたボンディングヘ
ッドと、上記ボンディングヘッドの所定部と上記チップ
吸着手段の所定部との相対距離を計測する計測手段と、
上記相対距離の設定値を記憶する記憶手段と、上記相対
距離の計測値と上記相対距離の設定値とを比較して、上
記測定値と設定値が等しくなる位置で上記ボンディング
ヘッドを停止させるように、上記駆動手段による上記ボ
ンディングヘッドの駆動制御を行う制御手段と、上記制
御手段による上記ボンディングヘッドの停止後におい
て、上記チップ吸着手段を上記停止手段による停止位置
まで押圧して移動させる加圧手段とを備えたことを特徴
とするものである。
チップボンディング装置は、フリップチップを該フリッ
プチップに形成された導電性のバンプを介して基板に電
気的に接続するフリップチップボンディング装置におい
て、上記フリップチップを吸着するチップ吸着手段と、
上記チップ吸着手段を機械的に停止する停止手段と、駆
動手段により上記基板の表面に対し垂直な方向に駆動さ
れ、かつ上記チップ吸着手段が可動自在に取り付けられ
るとともに、上記停止手段が固着されたボンディングヘ
ッドと、上記ボンディングヘッドの所定部と上記チップ
吸着手段の所定部との相対距離を計測する計測手段と、
上記相対距離の設定値を記憶する記憶手段と、上記相対
距離の計測値と上記相対距離の設定値とを比較して、上
記測定値と設定値が等しくなる位置で上記ボンディング
ヘッドを停止させるように、上記駆動手段による上記ボ
ンディングヘッドの駆動制御を行う制御手段と、上記制
御手段による上記ボンディングヘッドの停止後におい
て、上記チップ吸着手段を上記停止手段による停止位置
まで押圧して移動させる加圧手段とを備えたことを特徴
とするものである。
【０００８】又、上記計測手段は、ボンディングヘッド
の所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離を計測
する代わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面
との相対距離を計測することを特徴とするものである。
の所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離を計測
する代わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面
との相対距離を計測することを特徴とするものである。
【０００９】又、上記加圧手段はエアシリンダであるこ
とを特徴とするものである。
とを特徴とするものである。
【００１０】又、上記加圧手段によるバンプへの荷重の
印加中に、上記バンプを加熱し溶融又は変形させる加熱
手段を備えたことを特徴とするものである。
印加中に、上記バンプを加熱し溶融又は変形させる加熱
手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】この発明に係るフリップチップボンディン
グ方法は、フリップチップを該フリップチップに形成さ
れた導電性のバンプを介して基板に電気的に接続するフ
リップチップボンディング方法において、ボンディング
ヘッドに可動自在に取り付けられたチップ吸着手段に上
記フリップチップを吸着させ、上記ボンディングヘッド
を上記基板の表面に対し垂直な方向に移動させ、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離が設定値に等しくなる位置で上記ボンデ
ィングヘッドを停止させ、上記ボンディングヘッドの停
止後に、上記チップ吸着手段を押圧して上記基板表面に
垂直に基板方向へ移動させ、上記ボンディングヘッドに
固着された停止手段による停止位置で、上記チップ吸着
手段を機械的に停止させることを特徴とするものであ
る。
グ方法は、フリップチップを該フリップチップに形成さ
れた導電性のバンプを介して基板に電気的に接続するフ
リップチップボンディング方法において、ボンディング
ヘッドに可動自在に取り付けられたチップ吸着手段に上
記フリップチップを吸着させ、上記ボンディングヘッド
を上記基板の表面に対し垂直な方向に移動させ、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離が設定値に等しくなる位置で上記ボンデ
ィングヘッドを停止させ、上記ボンディングヘッドの停
止後に、上記チップ吸着手段を押圧して上記基板表面に
垂直に基板方向へ移動させ、上記ボンディングヘッドに
固着された停止手段による停止位置で、上記チップ吸着
手段を機械的に停止させることを特徴とするものであ
る。
【００１２】また、上記のようにボンディングヘッドの
所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離が設定値
に等しくなる位置でボンディングヘッドを停止させる代
わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面との相
対距離が設定値に等しくなる位置でボンディングヘッド
を停止させることを特徴とするものである。
所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離が設定値
に等しくなる位置でボンディングヘッドを停止させる代
わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面との相
対距離が設定値に等しくなる位置でボンディングヘッド
を停止させることを特徴とするものである。
【００１３】又、上記バンプへの荷重の印加中に、上記
バンプを加熱し溶融又は変形させることを特徴とするも
のである。
バンプを加熱し溶融又は変形させることを特徴とするも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の一実施の
形態を図１乃至図５を用いて以下に説明する。図１はこ
の発明に係るフリップチップボンディング装置を示す要
部断面図であり、本装置の構成要素である記憶手段及び
制御手段の図示は省略している。又、図２は上記記憶手
段及び制御手段を含む、以下に説明する計測手段、加圧
手段、加熱手段及び駆動手段といった各構成要素の相互
の関係を示す概念図である。
形態を図１乃至図５を用いて以下に説明する。図１はこ
の発明に係るフリップチップボンディング装置を示す要
部断面図であり、本装置の構成要素である記憶手段及び
制御手段の図示は省略している。又、図２は上記記憶手
段及び制御手段を含む、以下に説明する計測手段、加圧
手段、加熱手段及び駆動手段といった各構成要素の相互
の関係を示す概念図である。
【００１５】図１において、１はフリップチップであ
り、２はボンディングステージ３上に載置された、フリ
ップチップ１が導電性のバンプ４を介して電気的に接続
される配線基盤である。
り、２はボンディングステージ３上に載置された、フリ
ップチップ１が導電性のバンプ４を介して電気的に接続
される配線基盤である。
【００１６】又、１２は図１に図示していない制御手段
からの制御信号Ａにより制御される駆動手段であり、１
１はこの駆動手段１２によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動され
るボンディングヘッドであり、７はこのボンディングヘ
ッド１１にリニアガイド１３を介して上下動自在に取り
付けられ、フリップチップ１を吸引口９からのエアの吸
引により真空吸引可能なチップ吸着手段である。
からの制御信号Ａにより制御される駆動手段であり、１
１はこの駆動手段１２によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に駆動され
るボンディングヘッドであり、７はこのボンディングヘ
ッド１１にリニアガイド１３を介して上下動自在に取り
付けられ、フリップチップ１を吸引口９からのエアの吸
引により真空吸引可能なチップ吸着手段である。
【００１７】又、１４はボンディングヘッド１１に固着
され、チップ吸着手段７の下降を機械的に制限するメカ
ニカルストッパであり、１５はボンディングヘッド１１
の所定部とチップ吸着手段７の所定部とのギャップ（具
体的には、本実施の形態においては、ボンディングヘッ
ド１１の上記メカニカルストッパ１４の上端部と同じ高
さの部分と、チップ吸着部７のメカニカルストッパとの
接触部分との相対距離である）を計測し、計測値φを上
記の図示していない制御手段に送る計測手段である変位
計である。ここで、上記チップ吸着手段７は自重又は図
示しないバネなどにより、弱い力で上記メカニカルスト
ッパ１４に押しつけられている。
され、チップ吸着手段７の下降を機械的に制限するメカ
ニカルストッパであり、１５はボンディングヘッド１１
の所定部とチップ吸着手段７の所定部とのギャップ（具
体的には、本実施の形態においては、ボンディングヘッ
ド１１の上記メカニカルストッパ１４の上端部と同じ高
さの部分と、チップ吸着部７のメカニカルストッパとの
接触部分との相対距離である）を計測し、計測値φを上
記の図示していない制御手段に送る計測手段である変位
計である。ここで、上記チップ吸着手段７は自重又は図
示しないバネなどにより、弱い力で上記メカニカルスト
ッパ１４に押しつけられている。
【００１８】ここで、図２を参照する。上述のように、
変位計１５は計測値φを制御手段５に送る。又、この図
において、上記ギャップの所望の設定値ψを記憶する記
憶手段であり、上記制御手段５により、ギャップの計測
値φとギャップの設定値ψとが比較され、このギャップ
の計測値φとギャップの設定値ψとが等しくなる位置で
ボンディングヘッド１１が停止するように、上記制御信
号Ａが駆動手段１２に送られ、ボンディングヘッド１１
の上下動が制御される。
変位計１５は計測値φを制御手段５に送る。又、この図
において、上記ギャップの所望の設定値ψを記憶する記
憶手段であり、上記制御手段５により、ギャップの計測
値φとギャップの設定値ψとが比較され、このギャップ
の計測値φとギャップの設定値ψとが等しくなる位置で
ボンディングヘッド１１が停止するように、上記制御信
号Ａが駆動手段１２に送られ、ボンディングヘッド１１
の上下動が制御される。
【００１９】又、図２において、１６は、上述のボンデ
ィングヘッド１１の停止後に、チップ吸着手段７を介し
てバンプ４に所定の荷重を印加し、チップ吸着手段７が
メカニカルストッパ１４により停止する位置まで押し下
げることができる加圧手段であるエアシリンダである。
ここで、エアシリンダ１６による荷重制御は、制御手段
５から精密圧力調整弁１０に制御信号Ｂが送られ、圧力
調整が行われることにより実現している。又、荷重を印
加しない状態においては、エアシリンダ１６の可動シャ
フトはチップ吸着手段７に接触させないようにしてい
る。
ィングヘッド１１の停止後に、チップ吸着手段７を介し
てバンプ４に所定の荷重を印加し、チップ吸着手段７が
メカニカルストッパ１４により停止する位置まで押し下
げることができる加圧手段であるエアシリンダである。
ここで、エアシリンダ１６による荷重制御は、制御手段
５から精密圧力調整弁１０に制御信号Ｂが送られ、圧力
調整が行われることにより実現している。又、荷重を印
加しない状態においては、エアシリンダ１６の可動シャ
フトはチップ吸着手段７に接触させないようにしてい
る。
【００２０】又、図１及び図２において、８は制御手段
５からの制御信号Ｃを受けて、エアシリンダ１６による
荷重印加状態において、バンプ４を加熱する加熱手段で
あるヒータツールである。ここで、このヒータツール８
はチップ吸着手段７に固定されており、かつ、内部にヒ
ータを内蔵している。
５からの制御信号Ｃを受けて、エアシリンダ１６による
荷重印加状態において、バンプ４を加熱する加熱手段で
あるヒータツールである。ここで、このヒータツール８
はチップ吸着手段７に固定されており、かつ、内部にヒ
ータを内蔵している。
【００２１】次に、上記フリップチップボンディング装
置の動作について説明する。まず、チップ吸着手段７で
フリップチップ１を吸着した状態で、ボンディングヘッ
ド１１を制御手段５からの制御信号Ａに応じる駆動手段
１２を用いて降下させる。すると、やがてフリップチッ
プの導電性のバンプ４と配線基板２の導電性のバンプが
接触する。そしてさらにボンディングヘッド１１を降下
させると、チップ吸着手段７は静止したままでボンディ
ングヘッド１１だけが移動するので、メカニカルストッ
パ１４とチップ吸着手段７との間にギャップφが生じ
る。変位計１５により検出される前記ギャップφが、記
憶手段６に記憶されている設定値ψと等しくなったとこ
ろで、ボンディングヘッド１１を制御手段５からの制御
信号Ａに応じる上記駆動手段１２を用いて停止させる。
置の動作について説明する。まず、チップ吸着手段７で
フリップチップ１を吸着した状態で、ボンディングヘッ
ド１１を制御手段５からの制御信号Ａに応じる駆動手段
１２を用いて降下させる。すると、やがてフリップチッ
プの導電性のバンプ４と配線基板２の導電性のバンプが
接触する。そしてさらにボンディングヘッド１１を降下
させると、チップ吸着手段７は静止したままでボンディ
ングヘッド１１だけが移動するので、メカニカルストッ
パ１４とチップ吸着手段７との間にギャップφが生じ
る。変位計１５により検出される前記ギャップφが、記
憶手段６に記憶されている設定値ψと等しくなったとこ
ろで、ボンディングヘッド１１を制御手段５からの制御
信号Ａに応じる上記駆動手段１２を用いて停止させる。
【００２２】そして、制御手段５からの制御信号Ｂに応
じ精密に空気圧を調整することができる精密圧力調整弁
１０により、ボンディング荷重が精密に調整されている
エアシリンダを用いて、チップ吸着手段７を介してバン
プ４にボンディング荷重を印加する。これにより、フリ
ップチップのバンプ４と配線基板２上のバンプとが押し
付けられる。
じ精密に空気圧を調整することができる精密圧力調整弁
１０により、ボンディング荷重が精密に調整されている
エアシリンダを用いて、チップ吸着手段７を介してバン
プ４にボンディング荷重を印加する。これにより、フリ
ップチップのバンプ４と配線基板２上のバンプとが押し
付けられる。
【００２３】次いで、制御手段５からの制御信号Ｃに応
じるヒータツール８を用いて、バンプ４を加熱する。そ
の結果、バンプ４が溶融あるいは変形し、チップ吸着手
段７はギャップψだけ移動する。そして、メカニカルス
トッパ１４にあたるところ（停止位置）で停止し、フリ
ップチップ１は設定した高さ（停止位置）に保持され
る。そして、所定時間たったところで加熱を停止すると
同時にチップ吸着を停止して釈放し、ヒータツール８を
上昇させる。
じるヒータツール８を用いて、バンプ４を加熱する。そ
の結果、バンプ４が溶融あるいは変形し、チップ吸着手
段７はギャップψだけ移動する。そして、メカニカルス
トッパ１４にあたるところ（停止位置）で停止し、フリ
ップチップ１は設定した高さ（停止位置）に保持され
る。そして、所定時間たったところで加熱を停止すると
同時にチップ吸着を停止して釈放し、ヒータツール８を
上昇させる。
【００２４】上記の動作を図３乃至図５を用いて説明す
る。図３乃至図５はフリップチップボンディング装置の
動作を順に示す要部断面図である。まず、図３に示すよ
うに、ボンディングステージ３上に載置した配線基板２
の上方で、フリップチップ１を真空吸着により保持した
ボンディングヘッド１１を下降させ、フリップチップ１
のバンプ４と配線基板２のバンプを接触させる。このと
きチップ吸着手段７は、図示しないバネあるいは自重に
より、弱い力でボンディングヘッド１１のメカニカルス
トッパ１４に押しつけられているので、小さな衝撃荷重
で接触させることができる。
る。図３乃至図５はフリップチップボンディング装置の
動作を順に示す要部断面図である。まず、図３に示すよ
うに、ボンディングステージ３上に載置した配線基板２
の上方で、フリップチップ１を真空吸着により保持した
ボンディングヘッド１１を下降させ、フリップチップ１
のバンプ４と配線基板２のバンプを接触させる。このと
きチップ吸着手段７は、図示しないバネあるいは自重に
より、弱い力でボンディングヘッド１１のメカニカルス
トッパ１４に押しつけられているので、小さな衝撃荷重
で接触させることができる。
【００２５】さらに、ボンディングヘッド１１を下降さ
せると、チップ吸着手段７は静止したままであるので、
図４に示すようにメカニカルストッパ１４とチップ吸着
手段７の間にギャップφが生じ、これを変位計１５によ
り検出する。検出されたギャップφが設定値ψに等しく
なる位置でボンディンヘッド１１を静止させる。
せると、チップ吸着手段７は静止したままであるので、
図４に示すようにメカニカルストッパ１４とチップ吸着
手段７の間にギャップφが生じ、これを変位計１５によ
り検出する。検出されたギャップφが設定値ψに等しく
なる位置でボンディンヘッド１１を静止させる。
【００２６】この状態で、図５に示すように、精密圧力
調整弁１０で設定荷重に対応するように精密に圧力調整
された空気を供給して、エアシリンダ１６によりチップ
吸着手段７を介してフリップチップ１のバンプ４にボン
ディング荷重を印加し、フリップチップ１のバンプ４と
配線基板２のバンプを押しつける。次い、でヒータツー
ル８を用いてバンプ４を加熱する。その結果、バンプ４
が溶融あるいは変形してチップ吸着手段７はギャップ設
定値ψだけ移動する。そして、メカニカルストッパ１４
にあたる位置で停止する。
調整弁１０で設定荷重に対応するように精密に圧力調整
された空気を供給して、エアシリンダ１６によりチップ
吸着手段７を介してフリップチップ１のバンプ４にボン
ディング荷重を印加し、フリップチップ１のバンプ４と
配線基板２のバンプを押しつける。次い、でヒータツー
ル８を用いてバンプ４を加熱する。その結果、バンプ４
が溶融あるいは変形してチップ吸着手段７はギャップ設
定値ψだけ移動する。そして、メカニカルストッパ１４
にあたる位置で停止する。
【００２７】次に、所定時間経過したところで、ヒータ
ツール８の加熱を停止すると同時にフリップチップ１の
吸着を停止して釈放し、上記ヒータツール８を上昇させ
る。
ツール８の加熱を停止すると同時にフリップチップ１の
吸着を停止して釈放し、上記ヒータツール８を上昇させ
る。
【００２８】本実施の形態においては、ボンディング荷
重の印加のためのアクチュエータとしてエアシリンダを
用いているが、その代わりに、リニアモータを利用して
もよい。
重の印加のためのアクチュエータとしてエアシリンダを
用いているが、その代わりに、リニアモータを利用して
もよい。
【００２９】上記のようにしているため、本実施の形態
においては、精密に調整されたボンディング荷重を、加
熱する前にフリップチップ１に印加できるため、バンプ
４表面に酸化膜があっても破壊され、確実なフリップチ
ップボンディングを行なうことができる。
においては、精密に調整されたボンディング荷重を、加
熱する前にフリップチップ１に印加できるため、バンプ
４表面に酸化膜があっても破壊され、確実なフリップチ
ップボンディングを行なうことができる。
【００３０】又、フリップチップ１を保持したチップ吸
着手段７のボンディング方向への高さの制御は、加熱さ
れたバンプ４が急速に溶融あるいは変形してチップ吸着
手段７が高速で降下してとしても、メカニカルストッパ
１４でチップ吸着部７の下降、つまりはフリップチップ
１の下降を機械的に停止させることができるため、オー
バーシュートによりバンプ４をつぶしすぎて隣り合うバ
ンプと短絡することがなく、安定したフリップチップボ
ンディングを行なうことができる。
着手段７のボンディング方向への高さの制御は、加熱さ
れたバンプ４が急速に溶融あるいは変形してチップ吸着
手段７が高速で降下してとしても、メカニカルストッパ
１４でチップ吸着部７の下降、つまりはフリップチップ
１の下降を機械的に停止させることができるため、オー
バーシュートによりバンプ４をつぶしすぎて隣り合うバ
ンプと短絡することがなく、安定したフリップチップボ
ンディングを行なうことができる。
【００３１】加えて、フリップチップボンディング動作
を上記のような簡単な機構で可能にすることができる。
を上記のような簡単な機構で可能にすることができる。
【００３２】実施の形態２．本実施の形態２は、フリッ
プチップ１の高さを決める手段として、実施の形態１に
示したような、フリップチップ１の導電性のバンプ４と
配線基板２の導電性のバンプが接触した点を基準位置と
して、そこからの押し込み量ψを設定するものでなく、
その代わりに、図６に示すように、配線基板２の表面の
位置を検知する接触式あるいは非接触式の変位計１５ａ
を設けて、配線基板２の表面を基準位置として、チップ
吸着手段７がメカニカルストッパ１４にあたり停止した
ときに、フリップチップ１が所定の高さとなるようにボ
ンディングヘッド１１の高さαを設定するものである。
その他の点については、実施の形態１と同様である。
プチップ１の高さを決める手段として、実施の形態１に
示したような、フリップチップ１の導電性のバンプ４と
配線基板２の導電性のバンプが接触した点を基準位置と
して、そこからの押し込み量ψを設定するものでなく、
その代わりに、図６に示すように、配線基板２の表面の
位置を検知する接触式あるいは非接触式の変位計１５ａ
を設けて、配線基板２の表面を基準位置として、チップ
吸着手段７がメカニカルストッパ１４にあたり停止した
ときに、フリップチップ１が所定の高さとなるようにボ
ンディングヘッド１１の高さαを設定するものである。
その他の点については、実施の形態１と同様である。
【００３３】ここで、前述の実施の形態１においては、
バンプの製造上のばらつきから予想外に大きなバンプが
形成されてしまった場合、その大なバンプが配線基板２
と接触する位置が基準位置となり、そのため、ばらつき
を考慮しない押し込み量ψで押し込んだ場合には、上記
大きなバンプ以外のバンプは配線基板２と不完全にしか
接触しない場合がある。
バンプの製造上のばらつきから予想外に大きなバンプが
形成されてしまった場合、その大なバンプが配線基板２
と接触する位置が基準位置となり、そのため、ばらつき
を考慮しない押し込み量ψで押し込んだ場合には、上記
大きなバンプ以外のバンプは配線基板２と不完全にしか
接触しない場合がある。
【００３４】一方、本実施の形態においては、基板２表
面を基準位置としているため、上記予想外に大きなバン
プの存在を考慮しなくても、基板２表面から一定の高さ
にフリップチップ１を押し下げるため、上記大きなバン
プ以外のバンプも完全に配線基板２と接触するという効
果を有する。
面を基準位置としているため、上記予想外に大きなバン
プの存在を考慮しなくても、基板２表面から一定の高さ
にフリップチップ１を押し下げるため、上記大きなバン
プ以外のバンプも完全に配線基板２と接触するという効
果を有する。
【００３５】
【発明の効果】この発明に係るフリップチップボンディ
ング装置は、フリップチップを該フリップチップに形成
された導電性のバンプを介して基板に電気的に接続する
フリップチップボンディング装置において、上記フリッ
プチップを吸着するチップ吸着手段と、上記チップ吸着
手段を機械的に停止する停止手段と、駆動手段により上
記基板の表面に対し垂直な方向に駆動され、かつ上記チ
ップ吸着手段が可動自在に取り付けられるとともに、上
記停止手段が固着されたボンディングヘッドと、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離を計測する計測手段と、上記相対距離の
設定値を記憶する記憶手段と、上記相対距離の計測値と
上記相対距離の設定値とを比較して、上記測定値と設定
値が等しくなる位置で上記ボンディングヘッドを停止さ
せるように、上記駆動手段による上記ボンディングヘッ
ドの駆動制御を行う制御手段と、上記制御手段による上
記ボンディングヘッドの停止後において、上記チップ吸
着手段を上記停止手段による停止位置まで押圧して移動
させる加圧手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
ング装置は、フリップチップを該フリップチップに形成
された導電性のバンプを介して基板に電気的に接続する
フリップチップボンディング装置において、上記フリッ
プチップを吸着するチップ吸着手段と、上記チップ吸着
手段を機械的に停止する停止手段と、駆動手段により上
記基板の表面に対し垂直な方向に駆動され、かつ上記チ
ップ吸着手段が可動自在に取り付けられるとともに、上
記停止手段が固着されたボンディングヘッドと、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離を計測する計測手段と、上記相対距離の
設定値を記憶する記憶手段と、上記相対距離の計測値と
上記相対距離の設定値とを比較して、上記測定値と設定
値が等しくなる位置で上記ボンディングヘッドを停止さ
せるように、上記駆動手段による上記ボンディングヘッ
ドの駆動制御を行う制御手段と、上記制御手段による上
記ボンディングヘッドの停止後において、上記チップ吸
着手段を上記停止手段による停止位置まで押圧して移動
させる加圧手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。
【００３６】したがって、加熱前に荷重を導電性のバン
プに印加することができ、バンプ表面に酸化膜等の絶縁
膜がある場合においても、それを破壊することができ、
確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディング
を実現することができる。加えて、上記フリップチップ
を吸着したチップ吸着手段の下降は停止手段により機械
的に停止させられるため、バンプが加熱され急速に溶融
あるいは変形し、チップ吸着手段が高速に降下したとし
ても、オーバーシュートによりバンプをつぶしすぎて隣
り合うバンプと短絡するという不具合はなく、安定した
フリップチップボンディングを行なうことができる。ま
た、フリップチップボンディングを上記のように簡単な
機構で可能にすることができる。
プに印加することができ、バンプ表面に酸化膜等の絶縁
膜がある場合においても、それを破壊することができ、
確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディング
を実現することができる。加えて、上記フリップチップ
を吸着したチップ吸着手段の下降は停止手段により機械
的に停止させられるため、バンプが加熱され急速に溶融
あるいは変形し、チップ吸着手段が高速に降下したとし
ても、オーバーシュートによりバンプをつぶしすぎて隣
り合うバンプと短絡するという不具合はなく、安定した
フリップチップボンディングを行なうことができる。ま
た、フリップチップボンディングを上記のように簡単な
機構で可能にすることができる。
【００３７】又、上記計測手段は、ボンディングヘッド
の所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離を計測
する代わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面
との相対距離を計測することを特徴とするので、バンプ
の製造上のばらつきから予想外に大きなバンプが形成さ
れた場合においても、上記基板表面から一定の高さにフ
リップチップを押し下げるものであるため、上記大きな
バンプ以外のバンプの上記基板との電気的な接触も可能
となる、という効果をさらに有する。
の所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離を計測
する代わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面
との相対距離を計測することを特徴とするので、バンプ
の製造上のばらつきから予想外に大きなバンプが形成さ
れた場合においても、上記基板表面から一定の高さにフ
リップチップを押し下げるものであるため、上記大きな
バンプ以外のバンプの上記基板との電気的な接触も可能
となる、という効果をさらに有する。
【００３８】又、上記加圧手段はエアシリンダであるこ
とを特徴とするので、簡単かつ軽量な機構で設定圧力を
上記バンプに印加することが可能となる。
とを特徴とするので、簡単かつ軽量な機構で設定圧力を
上記バンプに印加することが可能となる。
【００３９】又、上記加圧手段によるバンプへの荷重の
印加中に、上記バンプを加熱し溶融又は変形させる加熱
手段を備えたことを特徴とするので、上記加熱手段によ
る加熱前にバンプに荷重を印加することができ、バンプ
表面に酸化膜等の絶縁膜がある場合においても、それを
あらかじめ破壊しておくことができるとともに、バンプ
の溶融又は変形により、より確実な電気的接続が可能と
なる。
印加中に、上記バンプを加熱し溶融又は変形させる加熱
手段を備えたことを特徴とするので、上記加熱手段によ
る加熱前にバンプに荷重を印加することができ、バンプ
表面に酸化膜等の絶縁膜がある場合においても、それを
あらかじめ破壊しておくことができるとともに、バンプ
の溶融又は変形により、より確実な電気的接続が可能と
なる。
【００４０】この発明に係るフリップチップボンディン
グ方法は、フリップチップを該フリップチップに形成さ
れた導電性のバンプを介して基板に電気的に接続するフ
リップチップボンディング方法において、ボンディング
ヘッドに可動自在に取り付けられたチップ吸着手段に上
記フリップチップを吸着させ、上記ボンディングヘッド
を上記基板の表面に対し垂直な方向に移動させ、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離が設定値に等しくなる位置で上記ボンデ
ィングヘッドを停止させ、上記ボンディングヘッドの停
止後に、上記チップ吸着手段を押圧して上記基板表面に
垂直に基板方向へ移動させ、上記ボンディングヘッドに
固着された停止手段による停止位置で、上記チップ吸着
手段を機械的に停止させることを特徴とするものであ
る。
グ方法は、フリップチップを該フリップチップに形成さ
れた導電性のバンプを介して基板に電気的に接続するフ
リップチップボンディング方法において、ボンディング
ヘッドに可動自在に取り付けられたチップ吸着手段に上
記フリップチップを吸着させ、上記ボンディングヘッド
を上記基板の表面に対し垂直な方向に移動させ、上記ボ
ンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段の所定
部との相対距離が設定値に等しくなる位置で上記ボンデ
ィングヘッドを停止させ、上記ボンディングヘッドの停
止後に、上記チップ吸着手段を押圧して上記基板表面に
垂直に基板方向へ移動させ、上記ボンディングヘッドに
固着された停止手段による停止位置で、上記チップ吸着
手段を機械的に停止させることを特徴とするものであ
る。
【００４１】したがって、加熱前に荷重を導電性のバン
プに印加することができ、バンプ表面に酸化膜等の絶縁
膜がある場合においても、それを破壊することができ、
確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディング
を実現することができる。加えて、上記フリップチップ
を吸着したチップ吸着手段の下降は停止手段により機械
的に停止させられるため、バンプが加熱され急速に溶融
あるいは変形し、チップ吸着手段が高速に降下したとし
ても、オーバーシュートによりバンプをつぶしすぎて隣
り合うバンプと短絡するという不具合はなく、安定した
フリップチップボンディングを行なうことができる。
プに印加することができ、バンプ表面に酸化膜等の絶縁
膜がある場合においても、それを破壊することができ、
確実な電気的接続が可能なフリップチップボンディング
を実現することができる。加えて、上記フリップチップ
を吸着したチップ吸着手段の下降は停止手段により機械
的に停止させられるため、バンプが加熱され急速に溶融
あるいは変形し、チップ吸着手段が高速に降下したとし
ても、オーバーシュートによりバンプをつぶしすぎて隣
り合うバンプと短絡するという不具合はなく、安定した
フリップチップボンディングを行なうことができる。
【００４２】また、上記のようにボンディングヘッドの
所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離が設定値
に等しくなる位置でボンディングヘッドを停止させる代
わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面との相
対距離が設定値に等しくなる位置でボンディングヘッド
を停止させることを特徴とするので、バンプの製造上の
ばらつきから予想外に大きなバンプが形成された場合に
おいても、上記基板表面から一定の高さにフリップチッ
プを押し下げるものであるため、上記大きなバンプ以外
のバンプの上記基板との電気的な接触も可能となる、と
いう効果をさらに有する。
所定部とチップ吸着手段の所定部との相対距離が設定値
に等しくなる位置でボンディングヘッドを停止させる代
わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面との相
対距離が設定値に等しくなる位置でボンディングヘッド
を停止させることを特徴とするので、バンプの製造上の
ばらつきから予想外に大きなバンプが形成された場合に
おいても、上記基板表面から一定の高さにフリップチッ
プを押し下げるものであるため、上記大きなバンプ以外
のバンプの上記基板との電気的な接触も可能となる、と
いう効果をさらに有する。
【００４３】又、上記バンプへの荷重の印加中に、上記
バンプを加熱し溶融又は変形させることを特徴とするの
で、より高品質のフリップチップボンディングを行うこ
とができる。
バンプを加熱し溶融又は変形させることを特徴とするの
で、より高品質のフリップチップボンディングを行うこ
とができる。
【図１】 この発明に係るフリップチップボンディング
装置の一実施の形態を示す要部断面図である。
装置の一実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】 この発明にかかるフリップチップボンディン
グ装置の構成要素である記憶手段、制御手段、計測手
段、加圧手段、加熱手段及び駆動手段の相互の関係を示
す概念図である。
グ装置の構成要素である記憶手段、制御手段、計測手
段、加圧手段、加熱手段及び駆動手段の相互の関係を示
す概念図である。
【図３】 この発明に係るフリップチップボンディング
装置の動作を示す要部断面図である。
装置の動作を示す要部断面図である。
【図４】 この発明に係るフリップチップボンディング
装置の動作を示す要部断面図である。
装置の動作を示す要部断面図である。
【図５】 この発明に係るフリップチップボンディング
装置の動作を示す要部断面図である。
装置の動作を示す要部断面図である。
【図６】 この発明に係るフリップチップボンディング
装置の他の実施の形態を示す要部断面図である。
装置の他の実施の形態を示す要部断面図である。
１ フリップチップ、 ２ 基板、 ４
バンプ、５ 制御手段、 ６ 記憶手段、
７ チップ吸着手段、８ 加熱手段、 １１ ボ
ンディングヘッド、 １２ 駆動手段。
バンプ、５ 制御手段、 ６ 記憶手段、
７ チップ吸着手段、８ 加熱手段、 １１ ボ
ンディングヘッド、 １２ 駆動手段。
Claims (7)
- 【請求項１】 フリップチップを該フリップチップに形
成された導電性のバンプを介して基板に電気的に接続す
るフリップチップボンディング装置において、 上記フリップチップを吸着するチップ吸着手段と、 上記チップ吸着手段を機械的に停止する停止手段と、 駆動手段により上記基板の表面に対し垂直な方向に駆動
され、かつ上記チップ吸着手段が可動自在に取り付けら
れるとともに、上記停止手段が固着されたボンディング
ヘッドと、 上記ボンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段
の所定部との相対距離を計測する計測手段と、 上記相対距離の設定値を記憶する記憶手段と、 上記相対距離の計測値と上記相対距離の設定値とを比較
して、上記測定値と設定値が等しくなる位置で上記ボン
ディングヘッドを停止させるように、上記駆動手段によ
る上記ボンディングヘッドの駆動制御を行う制御手段
と、 上記制御手段による上記ボンディングヘッドの停止後に
おいて、上記チップ吸着手段を上記停止手段による停止
位置まで押圧して移動させる加圧手段とを備えたことを
特徴とするフリップチップボンディング装置。 - 【請求項２】 計測手段は、ボンディングヘッドの所定
部とチップ吸着手段の所定部との相対距離を計測する代
わりに、ボンディングヘッドの所定部と基板表面との相
対距離を計測することを特徴とする請求項１記載のフリ
ップチップボンディング装置。 - 【請求項３】 加圧手段はエアシリンダであることを特
徴とする請求項１又は２記載のフリップチップボンディ
ング装置。 - 【請求項４】 加圧手段によるバンプへの荷重の印加中
に、上記バンプを加熱し溶融又は変形させる加熱手段を
備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
記載のフリップチップボンディング装置。 - 【請求項５】 フリップチップを該フリップチップに形
成された導電性のバンプを介して基板に電気的に接続す
るフリップチップボンディング方法において、 ボンディングヘッドに可動自在に取り付けられたチップ
吸着手段に上記フリップチップを吸着させ、 上記ボンディングヘッドを上記基板の表面に対し垂直な
方向に移動させ、 上記ボンディングヘッドの所定部と上記チップ吸着手段
の所定部との相対距離が設定値に等しくなる位置で上記
ボンディングヘッドを停止させ、 上記ボンディングヘッドの停止後に、上記チップ吸着手
段を押圧して上記基板表面に垂直に基板方向へ移動さ
せ、 上記ボンディングヘッドに固着された停止手段による停
止位置で、上記チップ吸着手段を機械的に停止させるこ
とを特徴とするフリップチップボンディング方法。 - 【請求項６】 ボンディングヘッドの所定部とチップ吸
着手段の所定部との相対距離が設定値に等しくなる位置
でボンディングヘッドを停止させる代わりに、ボンディ
ングヘッドの所定部と基板表面との相対距離が設定値に
等しくなる位置でボンディングヘッドを停止させること
を特徴とする請求項５記載のフリップチップボンディン
グ方法。 - 【請求項７】 バンプへの荷重の印加中に、上記バンプ
を加熱し溶融又は変形させることを特徴とする請求項５
又は６記載のフリップチップボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09464698A JP3475776B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | フリップチップボンディング装置及びフリップチップボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09464698A JP3475776B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | フリップチップボンディング装置及びフリップチップボンディング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297749A true JPH11297749A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3475776B2 JP3475776B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=14116032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09464698A Expired - Lifetime JP3475776B2 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | フリップチップボンディング装置及びフリップチップボンディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475776B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000353725A (ja) * | 1999-04-05 | 2000-12-19 | Toray Eng Co Ltd | チップ実装方法及びその装置 |
| US6298547B1 (en) * | 1997-09-25 | 2001-10-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for holding component, apparatus for mounting component, and method for mounting component |
| US6311391B1 (en) * | 1998-11-25 | 2001-11-06 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Flip-chip bonding apparatus |
| US6895662B2 (en) | 1997-09-25 | 2005-05-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for holding and mounting a component |
| AT414079B (de) * | 2002-12-20 | 2006-08-15 | Datacon Semiconductor Equip | Einrichtung zum positionieren |
| JP2007524852A (ja) * | 2004-02-16 | 2007-08-30 | ミュールバウアー アーゲー | 電子素子を検査・回転させる装置 |
| JP2010129771A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Canon Machinery Inc | 半導体チップのボンディング装置及びボンディング方法 |
| CN102151976A (zh) * | 2010-01-21 | 2011-08-17 | 涩谷工业株式会社 | 焊接设备 |
| CN103592981A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-19 | 华中科技大学 | 一种适于柔性电子标签封装过程的多参数协同控制方法 |
| US9089086B2 (en) | 2010-09-15 | 2015-07-21 | Fujitsu Limited | Apparatus for mounting electronic component |
| JP2017011137A (ja) * | 2015-06-23 | 2017-01-12 | 栗原 玲子 | 加圧加熱冷却装置及びフリップチップ実装装置並びにフリップチップ実装方法及び半導体装置 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP09464698A patent/JP3475776B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (15)
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| US7059036B2 (en) | 1997-09-25 | 2006-06-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus for holding and mounting a component |
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| US7603765B2 (en) | 2004-02-16 | 2009-10-20 | Muehlbauer Ag | Device for inspecting and rotating electronic components |
| US8256109B2 (en) | 2004-02-16 | 2012-09-04 | Muhlbauer Ag | Method for checking and rotating electronic components |
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| JP3475776B2 (ja) | 2003-12-08 |
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