JPH11297764A - ボンディングツール及びそれを用いた半導体チップのボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装基板に熱による反り等の変形が生じてい
ても、半導体チップのフェース面と実装基板表面との平
行度を確保することが可能なボンディングツール及び半
導体チップのボンディング方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 例えば反りを有している実装基板２８表
面と半導体チップ２６のフェース面とは平行になってい
ないため、半導体チップ２６のフェース面上のバンプが
実装基板２８表面の配線パターンに不均一に接触するこ
とになるが、その際の圧力値のバラツキをボンディング
ツール１０に設置されている複数個の圧力センサ２０に
よって検出すると共に、ヘッド面調整部１８を用いて圧
力値のバラツキを是正して圧力値が均一になるように吸
着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整することにより、半
導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とが平
行になるようにする。この状態において、加熱及び加圧
により、半導体チップ２６のバンプと実装基板２８表面
の配線パターンとをフリップチップ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを実
装基板にフリップチップ接続する際に使用するボンディ
ングツール及びそれを用いた半導体チップのボンディン
グ方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化の進展に伴い、部品実
装密度の更なる向上が要請されるにつれて、半導体ＩＣ
（集積回路）に関しても従来のパッケージ実装の代替と
して、フリップチップ実装法などの高密度実装技術が盛
んに研究・開発されている。このフリップチップ実装法
においては、半導体チップの集積回路形成面（以下、
「フェース面」という）と実装基板の表面とを向き合わ
せるフェースダウン方式を採り、半導体チップの電極パ
ッドと実装基板表面の配線パターンとをバンプと通称さ
れる金属や導電性接着剤等を用いて接続している。従っ
て、半導体チップを実装基板に精度よくフリップチップ
実装するためには、半導体チップの電極パッドと実装基
板表面の配線パターンとを接続するバンプが均一な高さ
を有していると共に、半導体チップのフェース面及び実
装基板表面が所定の平面度を有し、互いに平行になって
いることが要求される。

【０００３】しかし、実装基板は、主にガラスエポキシ
樹脂を中心とする有機物を材料とする樹脂基板であるこ
とから、熱による反り等の変形が大きく、高度の平面度
を安定して維持することは困難である。そして、反り等
の変形が生じている樹脂基板にそのまま半導体チップを
実装すると、接続不良等の実装不良が発生したり、実装
後の信頼性の低下を招いたりするという問題があった。

【０００４】なお、安定した平面度が得られる基板材料
を用いたものとしてセラミック基板があるが、このセラ
ミック基板は樹脂基板と比較するとコスト高になること
から、汎用性に乏しく、用途が限定されてしまうという
問題点がある。このため、現状においては、セラミック
基板はＣＳＰ（Chip Scale Package）のインタポーザと
して利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のフリップチ
ップ実装法における樹脂基板の熱による変形に起因する
実装不良等を防止する対策としては、半導体チップを樹
脂基板に実装する際に半導体チップを保持するボンディ
ングヘッドや樹脂基板を搭載するステージに、半導体チ
ップのフェース面や実装基板表面の平面度を高めるため
の機構を設けることが考えられる。以下に、その具体例
について簡単に述べる。

【０００６】例えば、特開平５−６９２２号公報に記載
の精密平面調芯機構においては、実装基板を搭載するス
テージの下に、そのステージを支持する機能性バネと、
この機能性バネの中心に位置し、機能性バネより僅かに
高さが低い剛体の支柱とを設けている。

【０００７】このため、ステージ上に搭載された実装基
板に反り等の変形が生じていても、半導体チップを保持
したボンディングツールが下降して、半導体チップのリ
ードの１点が実装基板の電極パターンに接触すれば、こ
の接触部分直下の機能性バネ部分が圧縮力を受けて縮む
ため、更にボンディングツールが下降すると半導体チッ
プの各リードが実装基板の電極パターン全部に均等に接
触する。更にその後は、ステージが支柱に接触し、この
支柱が下降するボンディングツールによる加圧力を受け
ることにより、ボンディングが完了する。

【０００８】また、特開平８−１１５９４８号公報に記
載の半導体チップのボンディング方法及びボンディング
ヘッドにおいては、半導体チップを吸着する吸着部と、
この吸着部を支持する支持部と、この支持部を駆動する
駆動部とからなるボンディングヘッドにおける吸着部と
支持部とを分離可能に構成している。そして、このよう
なボンディングヘッドを用いて、その吸着部に吸着した
半導体チップを実装基板上に載置した後、吸着部を支持
部から分離する。このため、実装基板に反り等の変形が
生じていても、そうした実装基板と平行に半導体チップ
が載置されることになる。この状態において、半導体チ
ップを加熱及び加圧してボンディングを行う。

【０００９】しかし、上記の特開平５−６９２２号公報
に記載の精密平面調芯機構の場合、この精密平面調芯機
構の主体をなす機能性バネの中心とボンディングする半
導体チップの中心とが一致していなければ、半導体チッ
プのフェース面と実装基板表面との間に十分な平行度が
得られないという問題が生じる。また、ステージのボン
ディング位置が限定されてしまうことから、ボンディン
グ位置合わせのために実装基板を移動させる機構をステ
ージ上に別に設けなければならないという問題も生じ
る。

【００１０】また、上記の特開平８−１１５９４８号公
報に記載の半導体チップのボンディング方法及びボンデ
ィングヘッドの場合、ボンディングヘッドの吸着部と支
持部とを分離可能に構成するために、ボンディングヘッ
ド周囲の部材が大きくなる懸念があり、半導体チップを
実装基板にフリップチップ接合する際の条件として、実
装基板の接合位置の周辺に部品が搭載されていないこと
が要求される。このため、用途及び工程が限定され、汎
用性に欠けるという問題を生じる。

【００１１】そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされ
たものであり、半導体チップを実装基板にフリップチッ
プ接続する際に、実装基板に熱による反り等の変形が生
じていても、半導体チップのフェース面と実装基板表面
との平行度を確保することが可能な簡略なボンディング
ツール及びそれを用いた半導体チップのボンディング方
法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下に述べ
る本発明に係るボンディングツール及びそれを用いた半
導体チップのボンディング方法により達成される。即
ち、請求項１に係るボンディングツールは、半導体チッ
プをフェースダウンに保持する吸着ヘッド部と、この吸
着ヘッド部を駆動し、吸着ヘッド部に保持された半導体
チップを実装基板上に搬送して載置する駆動部と、この
吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整するヘッド面調整
部とを有し、このヘッド面調整部を用いて吸着ヘッド部
に保持された半導体チップのフェース面が実装基板表面
に平行になるようにした後、前記半導体チップを前記実
装基板にフリップチップ接続することを特徴とする。

【００１３】このように請求項１に係るボンディングツ
ールにおいては、吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整
するヘッド面調整部を有していることにより、たとえ実
装基板に熱による反り等の変形が生じていても、特に周
囲に大きな部材を設ける必要のない簡略な構造で、吸着
ヘッド部に保持された半導体チップのフェース面と実装
基板表面とを平行にすることが可能になる。このため、
半導体チップは実装基板に安定的にフリップチップ接続
され、実装不良の発生や信頼性の低下が防止される。

【００１４】また、請求項２に記載のボンディングツー
ルは、上記請求項１に記載のボンディングツールにおい
て、吸着ヘッド部に保持された半導体チップが実装基板
表面に接触する際の複数箇所の圧力を検出する複数個の
圧力センサを有し、これらの複数個の圧力センサによっ
て検出された複数箇所に圧力値に基づいて、ヘッド面調
整部による吸着ヘッド部のヘッド面の傾きの調整を行う
ことを特徴とする。

【００１５】このように請求項２に係るボンディングツ
ールにおいては、吸着ヘッド部に保持された半導体チッ
プが実装基板表面に接触する際の複数箇所の圧力を検出
する複数個の圧力センサを有していることにより、実装
基板に熱による反り等の変形が生じている場合には、半
導体チップの実装基板表面への最初の接触部に最も近い
圧力センサが最も大きな圧力値を検出し、最も遠い圧力
センサが最も小さい圧力値を検出することになり、実装
基板の変形に対応して半導体チップの複数箇所の圧力値
にバラツキが生じる。このため、ヘッド面調整部が吸着
ヘッド部のヘッド面の傾きを調整する際に、複数個の圧
力センサによって検出された複数箇所の圧力値のバラツ
キを是正して、半導体チップの複数箇所の圧力値が均一
になるように調整すればいいため、半導体チップのフェ
ース面を実装基板表面に平行にすることが容易に可能に
なる。

【００１６】また、請求項３に係るボンディングツール
は、上記請求項１に係るボンディングツールにおいて、
吸着ヘッド部に保持された半導体チップが実装基板に接
近する際の半導体チップのフェース面と実装基板表面と
の間の複数箇所の間隔を検出する間隔測定器を有し、こ
の間隔測定器によって検出された複数箇所の間隔に基づ
いて、ヘッド面調整部による吸着ヘッド部のヘッド面の
傾きの調整を行うことを特徴とする。

【００１７】このように請求項３に係るボンディングツ
ールにおいては、吸着ヘッド部に保持された半導体チッ
プのフェース面と実装基板表面との間の複数箇所の間隔
を検出する例えばレーザ変位計やＣＣＤ（電荷結合デバ
イス）カメラ等の間隔測定器を有していることにより、
実装基板に熱による反り等の変形が生じている場合に
は、半導体チップのフェース面と実装基板表面との間の
近接した複数箇所の間隔にバラツキが生じることを検出
することになる。このため、ヘッド面調整部が吸着ヘッ
ド部のヘッド面の傾きを調整する際に、間隔測定器によ
って検出された複数箇所の間隔のバラツキを是正して、
半導体チップのフェース面と実装基板表面との近接した
間隔が全体に渡って均一になるように調整すればいいた
め、半導体チップのフェース面を実装基板表面に平行に
することが容易に可能になる。

【００１８】また、請求項４に係るボンディングツール
は、上記請求項１〜３に係るボンディングツールにおい
て、ヘッド面調整部が、吸着ヘッド部と駆動部とを接続
している支持部の分断された上部と下部との間に設置さ
れた複数個のマイクロメータヘッドを有し、これらの複
数個のマイクロメータヘッドを回転することにより、支
持部の上部と下部との間の複数箇所の間隔が制御される
ようになっていることを特徴とする。

【００１９】このように請求項４に係るボンディングツ
ールにおいては、ヘッド面調整部として、支持部の分断
された上部と下部との間に設置された複数個のマイクロ
メータヘッドを有していることにより、これら複数個の
マイクロメータヘッドの回転によって支持部の上部と下
部との複数箇所の間隔が制御されるため、たとえ実装基
板に熱による反り等の変形が生じていても、その変形に
対応して吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを容易に調整し
て、吸着ヘッド部に保持された半導体チップのフェース
面を実装基板表面に平行にすることが容易に可能にな
る。

【００２０】また、請求項５に係るボンディングツール
は、上記請求項１に係るボンディングツールにおいて、
ヘッド面調整部が、吸着ヘッド部と駆動部とを接続して
いる支持部の分断された上部と下部とを揺動可能に接続
する支柱と、支持部の分断された上部と下部との間に伸
縮自在に渡設された複数のマイクロスプリングとを有
し、吸着ヘッド部に保持された半導体チップが実装基板
表面に接触する際の圧力に応じて複数のマイクロスプリ
ングが伸縮し、支持部の分断された上部と下部との複数
箇所の間隔が変動するようになっていることを特徴とす
る。

【００２１】このように請求項５に係るボンディングツ
ールにおいては、ヘッド面調整部として、支持部の分断
された上部と下部とを揺動可能に接続する支柱と、支持
部の分断された上部と下部との間に伸縮自在に渡設され
た複数のマイクロスプリングとを有していることによ
り、実装基板に熱による反り等の変形が生じている場合
には、半導体チップの実装基板表面への最初の接触部に
最も近いマイクロスプリングが最も大きい圧縮力を受け
て縮み、支柱に対して反対側に位置する最も遠いマイク
ロスプリングは逆に伸びることになるため、実装基板の
変形に対応して複数のマイクロスプリングが自動的に伸
縮して、吸着ヘッド部に保持された半導体チップのフェ
ース面を実装基板表面に平行にすることが容易に可能に
なる。

【００２２】また、請求項６に係るボンディングツール
は、半導体チップを保持する吸着ヘッド部と、この吸着
ヘッド部を駆動し、吸着ヘッド部に保持された半導体チ
ップをフェースダウンに実装基板上に搭載する駆動部
と、これら吸着ヘッド部と駆動部とを接続する支持部
と、吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面をもち、支持
部の外周に沿ってスライド可能に設置されている筒状の
基板加圧ガイドとを有し、この筒状の基板加圧ガイドを
スライドさせて該底面を実装基板表面に加圧して押し付
け、実装基板表面が該底面に対して平行になるようにし
た後、吸着ヘッド部に保持された半導体チップを実装基
板にフリップチップ接続することを特徴とする。

【００２３】このように請求項６に係るボンディングツ
ールにおいては、吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面
をもつスライド可能な筒状の基板加圧ガイドを有してい
ることにより、たとえ実装基板に熱による反り等の変形
が生じていても、この筒状の基板加圧ガイドを支持部の
外周に沿ってスライドさせて、その底面を実装基板表面
に加圧して押し付け、強制的に実装基板表面をその底面
に対して平行になるようにするため、特に周囲に大きな
部材を設ける必要のない簡略な構造で、実装基板表面は
吸着ヘッド部のヘッド面に平行にする、即ち吸着ヘッド
部に保持された半導体チップのフェース面に平行にする
ことが可能になる。このため、半導体チップは実装基板
に安定的にフリップチップ接続され、実装不良の発生や
信頼性の低下が防止される。

【００２４】また、請求項７に係る半導体チップのボン
ディング方法は、ボンディングツールの吸着ヘッド部に
半導体チップをフェースダウンに保持する第１の工程
と、ボンディングツールのヘッド面調整部によって吸着
ヘッド部のヘッド面の傾きを調整して、吸着ヘッド部に
保持された半導体チップのフェース面が実装基板表面に
平行になるようにする第２の工程と、ボンディングツー
ルの駆動部によって吸着ヘッド部を下降させ、吸着ヘッ
ド部に保持された半導体チップを実装基板にフリップチ
ップ接続する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００２５】このように請求項７に係る半導体チップの
ボンディング方法においては、ボンディングツールのヘ
ッド面調整部によって吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを
調整することにより、たとえ実装基板に熱による反り等
の変形が生じていても、吸着ヘッド部に保持された半導
体チップのフェース面を実装基板表面に平行になるよう
にすることが容易に可能であるため、半導体チップは実
装基板に安定的にフリップチップ接続され、実装不良の
発生や信頼性の低下が防止される。

【００２６】また、請求項８に係る半導体チップのボン
ディング方法は、上記の請求項７に係る半導体チップの
ボンディング方法において、前記第２の工程が、駆動部
によって吸着ヘッド部を下降させ、この吸着ヘッド部に
保持されている半導体チップを実装基板表面に接触させ
ると共に、その際の複数箇所の圧力をボンディングツー
ルの複数個の圧力センサによって検出し、これら複数個
の圧力センサによって検出した複数箇所に圧力値に基づ
いて、ヘッド面調整部による吸着ヘッド部のヘッド面の
傾きの調整を行い、半導体チップのフェース面が実装基
板表面に平行になるようにする工程であることを特徴と
する。

【００２７】このように請求項８に係る半導体チップの
ボンディング方法においては、吸着ヘッド部に保持され
た半導体チップが実装基板表面に接触する際の複数箇所
の圧力を複数個の圧力センサによって検出することによ
り、実装基板に熱による反り等の変形が生じている場合
には、その変形に対応して複数箇所の圧力値にバラツキ
を生じることが検出される。このため、ヘッド面調整部
を用いて、圧力センサによって検出されたバラツキを是
正して、複数箇所の圧力値が均一になるように吸着ヘッ
ド部のヘッド面の傾きを調整することにより、半導体チ
ップのフェース面を実装基板表面に平行にすることが容
易に可能になる。

【００２８】また、請求項９に係る半導体チップのボン
ディング方法は、上記の請求項７に係る半導体チップの
ボンディング方法において、前記第２の工程が、駆動部
によって吸着ヘッド部を下降させ、この吸着ヘッド部に
保持されている半導体チップを実装基板に接近させると
共に、その際の半導体チップと実装基板との間の複数箇
所の間隔をボンディングツールの間隔測定器によって検
出し、この間隔測定器によって検出した複数箇所の間隔
に基づいて、ヘッド面調整部による吸着ヘッド部のヘッ
ド面の傾きの調整を行い、半導体チップのフェース面が
実装基板表面に平行になるようにする工程であることを
特徴とする。

【００２９】このように請求項９に係る半導体チップの
ボンディング方法においては、吸着ヘッド部に保持され
た半導体チップのフェース面と実装基板表面との間の複
数箇所の間隔を例えばレーザ変位計やＣＣＤカメラ等の
間隔測定器によって検出することにより、実装基板に熱
による反り等の変形が生じている場合には、その変形に
対応して複数箇所の間隔にバラツキを生じることが検出
される。このため、ヘッド面調整部を用いて、間隔測定
器によって検出されたバラツキを是正して、複数箇所の
間隔が均一になるように吸着ヘッド部のヘッド面の傾き
を調整することにより、半導体チップのフェース面と実
装基板表面とを平行にすることが容易に可能になる。

【００３０】また、請求項１０に係る半導体チップのボ
ンディング方法は、上記の請求項７〜９に係る半導体チ
ップのボンディング方法において、前記第２の工程の際
に、実装基板を加熱した状態において、ヘッド面調整部
による吸着ヘッド部のヘッド面の傾きの調整を行い、半
導体チップのフェース面が実装基板表面に平行になるよ
うにすることを特徴とする。

【００３１】このように請求項１０に係る半導体チップ
のボンディング方法においては、実装基板を加熱した状
態において吸着ヘッド部のヘッド面の傾きが調整される
ことにより、加熱による実装基板の変形を反映した上で
実装基板表面を半導体チップのフェース面に平行するこ
とが可能なため、半導体チップは実装基板により安定的
にフリップチップ接続され、実装不良の発生や信頼性の
低下がより効果的に防止される。

【００３２】また、請求項１１に係る半導体チップのボ
ンディング方法は、ボンディングツールの吸着ヘッド部
に半導体チップをフェースダウンに保持する第１の工程
と、吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面をもつ筒状の
基板加圧ガイドを、吸着ヘッド部を支持している支持部
の外周に沿ってスライドさせて、該底面を実装基板表面
に加圧して押し付け、実装基板表面が該底面に対して平
行になるようにする第２の工程と、ボンディングツール
の駆動部によって支持部を筒状の基板加圧ガイドの内周
に沿って下降させ、吸着ヘッド部に保持された半導体チ
ップを実装基板にフリップチップ接続する第３の工程と
を有することを特徴とする。

【００３３】このように請求項１１に係る半導体チップ
のボンディング方法においては、吸着ヘッド部のヘッド
面と平行な底面をもつ筒状の基板加圧ガイドを支持部の
外周に沿ってスライドさせて、その底面を実装基板表面
に加圧して押し付け、実装基板表面が筒状の基板加圧ガ
イドの底面に対して平行になるようにすることにより、
たとえ実装基板に熱による反り等の変形が生じていて
も、支持部を筒状の基板加圧ガイドの内周に沿って下降
させる際には、吸着ヘッド部に保持された半導体チップ
のフェース面と実装基板表面とが平行になっているた
め、半導体チップは実装基板に安定的にフリップチップ
接続され、実装不良の発生や信頼性の低下が防止され
る。

【００３４】また、請求項１２に係る半導体チップのボ
ンディング方法は、上記請求項１１に係る半導体チップ
のボンディング方法において、前記第２の工程の際に、
実装基板を加熱した状態において、筒状の基板加圧ガイ
ドの底面を実装基板表面に加圧して押し付け、実装基板
表面が該底面に対して平行になるようにすることを特徴
とする。

【００３５】このように請求項１２に係る半導体チップ
のボンディング方法においては、実装基板を加熱した状
態において筒状の基板加圧ガイドの底面を実装基板表面
に加圧して押し付けることにより、加熱による実装基板
の変形を反映した上で実装基板表面を吸着ヘッド部のヘ
ッド面に平行する、即ち吸着ヘッド部に保持された半導
体チップのフェース面に平行することが可能なため、半
導体チップは実装基板により安定的にフリップチップ接
続され、実装不良の発生や信頼性の低下がより効果的に
防止される。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の好適な実施の形態を説明する。 （第１の実施形態）

【００３７】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係
るボンディングツールを示す概略断面図であり、図１
（ｂ）はそのボンディングツールのヘッド面調整部を詳
細に示す拡大斜視図であり、図２〜図４はそれぞれ図１
のボンディングツールを使用する半導体チップの実装基
板へのボンディング方法を説明するための工程断面図で
ある。

【００３８】図１（ａ）に示されるように、本実施形態
に係るボンディングツール１０は、ボンディングヘッド
部１２の先端に、例えば四角柱形状の支持部１４を介し
て、半導体チップを保持する吸着ヘッド部１６を具備し
ている。また、この支持部１４は上下に分断されてお
り、その上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂと間に、
吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの傾きを調整するヘ
ッド面調整部１８が設置されていると共に、ボンディン
グヘッド部１２と上部支持部１４ａと間に、４個の圧力
センサ２０が介在して配置されている点に本実施形態の
特徴がある。

【００３９】そして、このヘッド面調整部１８は、図１
（ｂ）に示されるように、支持部１４の上部支持部１４
ａと下部支持部１４ｂとを伸縮自在に接続している４個
のバネ２２と、上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂと
の間の四隅の間隔を制御するための４個のマイクロメー
タヘッド２４とから構成されている。また、４個の圧力
センサ２０は、四角柱形状の上部支持部１４ａの四隅に
それぞれ配置されており、これら４個の圧力センサ２０
によって四隅に印加される圧力をそれぞれ検出するよう
になっている。

【００４０】なお、図示はしないが、ボンディングヘッ
ド部１２は、このボンディングヘッド部１２を駆動する
駆動部に接続されている。また、吸着ヘッド部１６に
は、パルスヒータが内蔵されている。

【００４１】次に、図１のボンディングツール１０を使
用する半導体チップの実装基板へのボンディング方法
を、図２〜図４を用いて説明する。

【００４２】先ず、ボンディングツール１０の吸着ヘッ
ド部１６に半導体チップ２６をフェースダウンに吸着し
て保持した後、駆動部（図示せず）によりボンディング
ヘッド部１２を駆動して、吸着ヘッド部１６に保持され
ている半導体チップ２６をステージ（図示せず）上に搭
載した実装基板２８上方に搬送してくる。

【００４３】そして、フリップチップ接続すべき半導体
チップ２６のフェース面上のバンプ（図示せず）と実装
基板２８表面の配線パターン（図示せず）との位置合わ
せを行うと共に、吸着ヘッド部１６に内蔵されているパ
ルスヒータを用いたパルスヒート方式により、吸着ヘッ
ド部１６を加熱する。このときの吸着ヘッド部１６の加
熱温度は、半導体チップ２６のバンプと実装基板２８表
面の配線パターンとをフリップチップ接続する際の接合
温度よりもやや低めに設定する。なお、このとき、本実
施形態の作用・効果を明確にするため、実装基板２８は
例えば角度θの反りを有しているものとする（以上、図
２を参照）。

【００４４】次いで、駆動部によってボンディングヘッ
ド部１２を駆動して、吸着ヘッド部１６に保持されてい
る半導体チップ２６を下降させる。このとき、実装基板
２８は角度θの反りを有しており、半導体チップ２６の
フェース面と実装基板２８表面とは平行になっていない
ため、半導体チップ２６のフェース面上の全てのバンプ
が実装基板２８表面の配線パターンに均一に接触するこ
とにはならず、初めは半導体チップ２６の一部のバンプ
のみが実装基板２８表面の配線パターンに接触すること
になる。

【００４５】この状態においては、上部支持部１４ａの
四隅とボンディングヘッド部１２と間に配置された４個
の圧力センサ２０のうち、半導体チップ２６の一部のバ
ンプが実装基板２８表面の配線パターンに最初に接触し
た部分に最も近い圧力センサ２０が最も大きな圧力値を
検出し、最も遠い圧力センサ２０が最も小さい圧力値を
検出することになり、実装基板２８の角度θの反りに対
応して圧力値にバラツキが生じる（以上、図３を参
照）。

【００４６】次いで、こうした４個の圧力センサ２０に
おける圧力値のバラツキに基づき、ヘッド面調整部１８
を用いて、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの傾きを
調整する。具体的には、ヘッド面調整部１８の４個のマ
イクロメータヘッド２４を手動で回転させ、４個の圧力
センサ２０によって検出された圧力値のバラツキを是正
して圧力値が均一になるように、上部支持部１４ａと下
部支持部１４ｂとの間の四隅の間隔を制御する。こうし
て、吸着ヘッド部のヘッド面１６ａの傾きを調整して、
半導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とが
平行になるようにする。従って、半導体チップ２６のフ
ェース面上の全てのバンプが実装基板２８表面の配線パ
ターンに均一に接触することになる。

【００４７】この状態において、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより吸着ヘッド部１６を所
定の接合温度まで上昇させると共に、駆動部により吸着
ヘッド部１６に保持されている半導体チップ２６を更に
下降させる。そして、こうした加熱及び加圧により、半
導体チップ２６のバンプと実装基板２８表面の配線パタ
ーンとをフリップチップ接続する（以上、図４を参
照）。

【００４８】以上のように本実施形態によれば、実装基
板２８が例えば角度θの反りを有している場合には、半
導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とは平
行になっていないため、半導体チップ２６のフェース面
上のバンプが実装基板２８表面の配線パターンに不均一
に接触することになるが、その際の圧力値のバラツキを
上部支持部１４ａの四隅とボンディングヘッド部１２と
間に配置された４個の圧力センサ２０によって検出する
と共に、ヘッド面調整部１８の４個のマイクロメータヘ
ッド２４により、圧力値のバラツキを是正して圧力値が
均一になるように上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂ
との間の四隅の間隔を制御し、吸着ヘッド部のヘッド面
１６ａの傾きを調整することにより、半導体チップ２６
のフェース面が実装基板２８表面に平行になるようにす
ることができる。

【００４９】しかも、このとき、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより半導体チップ２６のバ
ンプと実装基板２８表面の配線パターンとをフリップチ
ップ接続する際の接合温度よりもやや低い温度にまで吸
着ヘッド部１６が加熱されているため、ステージの熱膨
張や実装基板２８自体の熱膨張による実装基板２８の変
形を反映した上で半導体チップ２６のフェース面と実装
基板２８表面との平行を実現することができる。

【００５０】従って、半導体チップ２６を均一な高さの
バンプを介して実装基板２８に安定的にフリップチップ
接続することができ、実装不良の発生の防止と信頼性の
向上を達成することができる。

【００５１】なお、上記第１の実施形態においては、ヘ
ッド面調整部１８による吸着ヘッド部１６のヘッド面１
６ａの傾きの調整を解りやすく説明するために、ヘッド
面調整部１８の４個のマイクロメータヘッド２４を手動
で回転させることにより、上部支持部１４ａと下部支持
部１４ｂとの間の四隅の間隔を制御して、吸着ヘッド部
１６のヘッド面１６ａの傾きを調整しているが、このよ
うな一連の動作を自動化することも可能である。

【００５２】即ち、４個の圧力センサ２０に接続され、
各圧力センサ２０が検出した圧力値を比較してそのバラ
ツキを認識する制御部と、この制御部からの信号を受け
て、ヘッド面調整部１８の各マイクロメータヘッド２４
を必要量だけ回転させるマイクロメータヘッド回転駆動
部とを設置することにより、実装基板２８が反り等の変
形に対応して吸着ヘッド部のヘッド面１６ａの傾きを自
動的に調整し、半導体チップ２６のフェース面と実装基
板２８表面とが平行になるようにすることが可能にな
る。

【００５３】（第２の実施形態）図５（ａ）は本発明の
第２の実施形態に係るボンディングツールを示す概略断
面図であり、図５（ｂ）はそのボンディングツールのヘ
ッド面調整部を詳細に示す拡大斜視図であり、図６〜図
８はそれぞれ図５のボンディングツールを使用する半導
体チップの実装基板へのボンディング方法を説明するた
めの工程断面図である。なお、上記第１の実施形態にお
ける図１〜図４に示すボンディングツール等の構成要素
と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００５４】図５（ａ）に示されるように、本実施形態
に係るボンディングツール３０は、ボンディングヘッド
部１２の先端に、支持部１４を介して、半導体チップを
保持する吸着ヘッド部１６を具備すると共に、上下に分
断された支持部１４の上部支持部１４ａと下部支持部１
４ｂと間に、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの傾き
を調整するヘッド面調整部１８が設置されている。そし
て、上記第１の実施形態における圧力センサ２０の代わ
りに、吸着ヘッド部１６に保持されている半導体チップ
のフェース面と実装基板表面との間隔を検出する間隔測
定器として、例えばレーザ変位計３２が吸着ヘッド部１
６の近傍に設置されている点に本実施形態の特徴があ
る。

【００５５】なお、ヘッド面調整部１８は、図５（ｂ）
に示されるように、上記第１の実施形態の図１（ｂ）に
示されるものと同様とする。また、図示はしないが、上
記第１の実施形態の場合と同様に、ボンディングヘッド
部１２は駆動部に接続されており、吸着ヘッド部１６に
はパルスヒータが内蔵されている。

【００５６】次に、図５のボンディングツール３０を使
用する半導体チップの実装基板へのボンディング方法
を、図６〜図８を用いて説明する。先ず、ボンディング
ツール３０の吸着ヘッド部１６に半導体チップ２６をフ
ェースダウンに吸着して保持した後、駆動部（図示せ
ず）により、この吸着ヘッド部１６に保持されている半
導体チップ２６をステージ（図示せず）上に搭載した実
装基板２８上方に搬送してくる。

【００５７】そして、フリップチップ接続すべき半導体
チップ２６のフェース面上のバンプ（図示せず）と実装
基板２８表面の配線パターン（図示せず）との位置合わ
せを行うと共に、吸着ヘッド部１６に内蔵されているパ
ルスヒータを用いて、半導体チップ２６のバンプと実装
基板２８表面の配線パターンとをフリップチップ接続す
る際の接合温度よりもやや低い温度にまで吸着ヘッド部
１６を加熱する。なお、このとき、本実施形態の作用・
効果を明確にするため、実装基板２８は例えば角度θの
反りを有しているものとする（以上、図６を参照）。

【００５８】次いで、駆動部によって吸着ヘッド部１６
に保持されている半導体チップ２６を下降させて、実装
基板２８に接近させる。このとき、実装基板２８は角度
θの反りを有しており、半導体チップ２６のフェース面
と実装基板２８表面とは平行になっていないため、半導
体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面との間は
均一な間隔になっていない。

【００５９】この状態において、吸着ヘッド部１６の近
傍に設置されているレーザ変位計３２を作動させ、水平
方向及び垂直方向に走査することにより、実装基板２８
の角度θの反りに対応した半導体チップ２６のフェース
面と実装基板２８表面との間の近接した間隔のバラツキ
を検出する（以上、図７を参照）。

【００６０】次いで、こうしてレーザ変位計３２によっ
て検出した半導体チップ２６のフェース面と実装基板２
８表面との間の間隔のバラツキに基づき、ヘッド面調整
部１８を用いて、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの
傾きを調整する。具体的には、ヘッド面調整部１８の４
個のマイクロメータヘッド２４を手動で回転させ、レー
ザ変位計３２によって検出される半導体チップ２６のフ
ェース面と実装基板２８表面との間の間隔が均一になる
ように上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間の四
隅の間隔を制御する。こうして、吸着ヘッド部のヘッド
面１６ａの傾きを調整して、半導体チップ２６のフェー
ス面と実装基板２８表面とが平行になるようにする。従
って、半導体チップ２６のフェース面上の全てのバンプ
が実装基板２８表面の配線パターンに均一に接触するこ
とになる。

【００６１】この状態において、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより吸着ヘッド部１６を所
定の接合温度まで上昇させると共に、駆動部により吸着
ヘッド部１６に保持されている半導体チップ２６を更に
下降させる。そして、こうした加熱及び加圧により、半
導体チップ２６のバンプと実装基板２８表面の配線パタ
ーンとをフリップチップ接続する（以上、図８を参
照）。

【００６２】以上のように本実施形態によれば、実装基
板２８が例えば角度θの反りを有している場合、半導体
チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とは平行に
なっていないため、半導体チップ２６のフェース面と実
装基板２８表面との間の間隔にバラツキが生じるが、こ
の間隔のバラツキを吸着ヘッド部１６近傍に設置されて
いるレーザ変位計３２を水平方向及び垂直方向に走査す
ることによって検出すると共に、ヘッド面調整部１８の
４個のマイクロメータヘッド２４により、その間隔のバ
ラツキを是正して半導体チップ２６のフェース面と実装
基板２８表面との間の近接した間隔が均一になるように
上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間の四隅の間
隔を制御し、吸着ヘッド部のヘッド面１６ａの傾きを調
整して、半導体チップ２６のフェース面が実装基板２８
表面に平行になるようにすることができる。

【００６３】しかも、このとき、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより、半導体チップ２６の
バンプと実装基板２８表面の配線パターンとをフリップ
チップ接続する際の接合温度よりもやや低い温度にまで
吸着ヘッド部１６が加熱されているため、ステージの熱
膨張や実装基板２８自体の熱膨張による実装基板２８の
変形を反映した上で半導体チップ２６のフェース面と実
装基板２８表面との平行を実現することができる。

【００６４】従って、上記第１の実施形態の場合と同様
に、半導体チップ２６を均一な高さのバンプを介して実
装基板２８に安定的にフリップチップ接続することがで
き、実装不良の発生の防止と信頼性の向上を達成するこ
とができる。

【００６５】なお、本実施形態においては、吸着ヘッド
部１６に保持されている半導体チップ２６のフェース面
と実装基板２８表面との間の間隔を検出する間隔測定器
としてレーザ変位計３２を用いているが、このレーザ変
位計３２に限定されるものではない。このレーザ変位計
３２の代わりに、例えばＣＣＤカメラ等を用いてもよ
く、半導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面
との間の間隔のバラツキを検出することが可能なもので
あればよい。

【００６６】また、ヘッド面調整部１８による吸着ヘッ
ド部１６のヘッド面１６ａの傾きの調整を解りやすく説
明するために、ヘッド面調整部１８の４個のマイクロメ
ータヘッド２４を手動で回転させることにより、上部支
持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間の四隅の間隔を制
御して、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの傾きを調
整しているが、このような一連の動作を自動化すること
も可能である。

【００６７】即ち、レーザ変位計３２に接続され、レー
ザ変位計３２が検出した半導体チップ２６のフェース面
と実装基板２８表面との間の間隔のバラツキを認識する
制御部と、この制御部からの信号を受けて、ヘッド面調
整部１８の各マイクロメータヘッド２４を必要量だけ回
転させるマイクロメータヘッド回転駆動部とを設置する
ことにより、実装基板２８が反り等の変形に対応して吸
着ヘッド部のヘッド面１６ａの傾きを自動的に調整し、
半導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とが
平行になるようにすることが可能になる。

【００６８】（第３の実施形態）図９は本発明の第３の
実施形態に係るボンディングツールを示す概略断面図で
あり、図１０及び図１１はそれぞれ図９のボンディング
ツールを使用する半導体チップの実装基板へのボンディ
ング方法を説明するための工程断面図である。なお、上
記第１の実施形態における図１〜図４に示すボンディン
グツール等の構成要素と同一の要素には同一の符号を付
して説明を省略する。

【００６９】図９に示されるように、本実施形態に係る
ボンディングツール４０は、ボンディングヘッド部１２
の先端に、支持部１４を介して、半導体チップを保持す
る吸着ヘッド部１６を具備すると共に、上下に分断され
た支持部１４の上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂと
間に、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａの傾きを調整
するヘッド面調整部４２が設置されている。

【００７０】そして、このヘッド面調整部４２は、支持
部１４の上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとを揺動
可能に接続する支柱４４と、この支柱４４の周囲に配置
され、上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間に伸
縮自在に渡設されている複数本のマイクロスプリング４
６とから構成されており、これら複数本のマイクロスプ
リング４６が吸着ヘッド部１６からの圧力を受けて伸縮
することにより、上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂ
との間の複数箇所の間隔が変動する、即ち吸着ヘッド部
１６のヘッド面１６ａの傾きが自動的に調整されるよう
になっている点に本実施形態の特徴がある。

【００７１】なお、図示はしないが、上記第１の実施形
態の場合と同様に、ボンディングヘッド部１２は駆動部
に接続されており、吸着ヘッド部１６にはパルスヒータ
が内蔵されている。

【００７２】次に、図９のボンディングツール４０を使
用する半導体チップの実装基板へのボンディング方法
を、図１０及び図１１を用いて説明する。先ず、ボンデ
ィングツール４０の吸着ヘッド部１６に半導体チップ２
６をフェースダウンに吸着して保持した後、駆動部（図
示せず）により、この吸着ヘッド部１６に保持されてい
る半導体チップ２６をステージ（図示せず）上に搭載し
た実装基板２８上方に搬送してくる。

【００７３】そして、フリップチップ接続すべき半導体
チップ２６のフェース面上のバンプ（図示せず）と実装
基板２８表面の配線パターン（図示せず）との位置合わ
せを行うと共に、吸着ヘッド部１６に内蔵されているパ
ルスヒータを用いて、半導体チップ２６のバンプと実装
基板２８表面の配線パターンとをフリップチップ接続す
る際の接合温度よりもやや低い温度にまで吸着ヘッド部
１６を加熱する。なお、このとき、本実施形態の作用・
効果を明確にするため、実装基板２８は例えば角度θの
反りを有しているものとする（以上、図１０を参照）。

【００７４】次いで、駆動部によって吸着ヘッド部１６
に保持されている半導体チップ２６を下降させる。この
とき、実装基板２８は角度θの反りを有しており、半導
体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とは平行
になっていないため、半導体チップ２６のフェース面上
の全てのバンプが実装基板２８表面の配線パターンに均
一に接触することにはならず、初めは半導体チップ２６
の一部のバンプのみが実装基板２８表面の配線パターン
に接触することになる。

【００７５】この状態においては、ヘッド面調整部４２
における上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間に
伸縮自在に渡設されている複数本のマイクロスプリング
４６のうち、半導体チップ２６の一部のバンプが実装基
板２８表面の配線パターンに最初に接触する部分に最も
近いマイクロスプリング４６が圧縮力を受けて最も大き
く縮むと共に、このマイクロスプリング４６と支柱４４
を介して反対側に位置する最も遠いマイクロスプリング
４６は逆に伸びることになる。即ち、半導体チップ２６
と実装基板２８との接触の度合いに対応して各マイクロ
スプリング４６が伸縮し、吸着ヘッド部１６のヘッド面
１６ａの傾きが自動的に変動する。

【００７６】更に、駆動部によって吸着ヘッド部１６に
保持されている半導体チップ２６を下降させると、こう
したヘッド面調整部４２の各マイクロスプリング４６が
伸縮する程度が大きくなり、遂には角度θの反りを有し
ている実装基板２８表面に合致するように吸着ヘッド部
１６のヘッド面１６ａの傾きが自動的に調整されて、半
導体チップ２６のフェース面と実装基板２８表面とが平
行になる。従って、半導体チップ２６のフェース面上の
全てのバンプが実装基板２８表面の配線パターンに均一
に接触するようになる。

【００７７】この状態において、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより吸着ヘッド部１６を所
定の接合温度まで上昇させると共に、駆動部により吸着
ヘッド部１６に保持されている半導体チップ２６を更に
下降させる。そして、こうした加熱及び加圧により、半
導体チップ２６のバンプと実装基板２８表面の配線パタ
ーンとをフリップチップ接続する（以上、図１１を参
照）。

【００７８】以上のように本実施形態によれば、ヘッド
面調整部４２が、上部支持部１４ａと下部支持部１４ｂ
とを揺動可能に接続する支柱４４の周囲に配置され、上
部支持部１４ａと下部支持部１４ｂとの間に伸縮自在に
渡設されている複数本のマイクロスプリング４６から構
成されていることにより、実装基板２８が例えば角度θ
の反りを有している場合であっても、半導体チップ２６
のフェース面上のバンプが実装基板２８表面の配線パタ
ーンに接触する際の実装基板２８の角度θの反りに対応
する不均一な圧力を受けて複数本のマイクロスプリング
４６が伸縮するため、吸着ヘッド部１６のヘッド面１６
ａの傾きが自動的に調整されて、半導体チップ２６のフ
ェース面が実装基板２８表面に平行になるようにするこ
とができる。

【００７９】即ち、本実施形態におけるヘッド面調整部
４２は、上記第１の実施形態における半導体チップ２６
のフェース面上のバンプと実装基板２８表面の配線パタ
ーンとの不均一な接触を検出する圧力センサ２０とその
検出結果に基づいて吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａ
の傾きを調整するヘッド面調整部１８のマイクロメータ
ヘッド２４の両者の機能を兼用しているため、ボンディ
ングツール４０の構造を簡素にすることができる。

【００８０】また、ヘッド面調整部４２のマイクロスプ
リング４６は伸縮力が小さいため、実装基板２８の反り
の角度θが小さい場合であっても、柔軟に対応すること
ができる。

【００８１】しかも、このとき、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより半導体チップ２６のバ
ンプと実装基板２８表面の配線パターンとをフリップチ
ップ接続する際の接合温度よりもやや低い温度にまで吸
着ヘッド部１６が加熱されているため、ステージの熱膨
張や実装基板２８自体の熱膨張による実装基板２８の変
形を反映した上で半導体チップ２６のフェース面と実装
基板２８表面との平行を実現することができる。

【００８２】従って、半導体チップ２６は均一な高さの
バンプを介して実装基板２８に安定的にフリップチップ
接続することができ、実装不良の発生の防止と信頼性の
向上を達成することができる。

【００８３】（第４の実施形態）図１２は本発明の第４
の実施形態に係るボンディングツールを示す概略断面図
であり、図１３〜図１５はそれぞれ図１２のボンディン
グツールを使用する半導体チップの実装基板へのボンデ
ィング方法を説明するための工程断面図である。なお、
上記第１の実施形態における図１〜図４に示すボンディ
ングツール等の構成要素と同一の要素には同一の符号を
付して説明を省略する。

【００８４】図１２に示されるように、本実施形態に係
るボンディングツール５０は、ボンディングヘッド部１
２の先端に、支持部１４を介して、半導体チップを保持
する吸着ヘッド部１６を具備している。そして、吸着ヘ
ッド部１６のヘッド面１６ａと平行な底面をもち、支持
部１４の外周に沿って上下にスライド可能な筒状の基板
加圧ガイド５２が設置されている点に本実施形態の特徴
がある。

【００８５】なお、図示はしないが、上記第１の実施形
態の場合と同様に、ボンディングヘッド部１２は駆動部
に接続されており、吸着ヘッド部１６にはパルスヒータ
が内蔵されている。

【００８６】次に、図１２のボンディングツール５０を
使用する半導体チップの実装基板へのボンディング方法
を、図１３〜図１５を用いて説明する。先ず、ボンディ
ングツール４０の吸着ヘッド部１６に半導体チップ２６
をフェースダウンに吸着して保持した後、駆動部（図示
せず）により、この吸着ヘッド部１６に保持されている
半導体チップ２６をステージ（図示せず）上に搭載した
実装基板２８上方に搬送してくる。

【００８７】そして、フリップチップ接続すべき半導体
チップ２６のフェース面上のバンプ（図示せず）と実装
基板２８表面の配線パターン（図示せず）との位置合わ
せを行うと共に、吸着ヘッド部１６に内蔵されているパ
ルスヒータを用いて、半導体チップ２６のバンプと実装
基板２８表面の配線パターンとをフリップチップ接続す
る際の接合温度よりもやや低い温度にまで吸着ヘッド部
１６を加熱する。なお、このとき、本実施形態の作用・
効果を明確にするため、実装基板２８は例えば角度θの
反りを有しているものとする（以上、図１３を参照）。

【００８８】次いで、筒状の基板加圧ガイド５２を支持
部１４の外周に沿って下方にスライドさせて、その吸着
ヘッド部１６のヘッド面１６ａと平行な底面を角度θの
反りを有している実装基板２８表面に加圧して押し付け
る。こうして、実装基板２８表面が筒状の基板加圧ガイ
ド５２の底面に対して平行になる、即ち吸着ヘッド部１
６のヘッド面１６ａに対して平行になるようにする。

【００８９】次いで、駆動部により筒状の基板加圧ガイ
ド５２に沿って支持部１４を下降させる、即ち吸着ヘッ
ド部１６に保持されている半導体チップ２６を下降させ
る。このとき、実装基板２８は筒状の基板加圧ガイド５
２によって強制的に押さえ付けられて、その表面が吸着
ヘッド部１６のヘッド面１６ａ、即ち半導体チップ２６
のフェース面に平行になっているため、半導体チップ２
６のフェース面上の全てのバンプが実装基板２８表面の
配線パターンに均一に接触することになる。

【００９０】この状態において、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより吸着ヘッド部１６を所
定の接合温度まで上昇させると共に、駆動部により吸着
ヘッド部１６に保持されている半導体チップ２６を更に
下降させる。そして、こうした加熱及び加圧により、半
導体チップ２６のバンプと実装基板２８表面の配線パタ
ーンとをフリップチップ接続する（以上、図１５を参
照）。

【００９１】以上のように本実施形態によれば、吸着ヘ
ッド部１６のヘッド面１６ａと平行な底面をもつ筒状の
基板加圧ガイド５２を支持部１４の外周に沿って下方に
スライドさせて、その底面を角度θの反りを有している
実装基板２８表面に加圧して押し付け、予め強制的に実
装基板２８表面を吸着ヘッド部１６のヘッド面１６ａに
平行にすることにより、半導体チップ２６のフェース面
と実装基板２８表面とが平行になるため、その後に、筒
状の基板加圧ガイド５２に沿ってを支持部１４、即ち吸
着ヘッド部１６に保持されている半導体チップ２６を下
降させて、半導体チップ２６のフェース面上の全てのバ
ンプを実装基板２８表面の配線パターンに均一に接触さ
せることができる。

【００９２】しかも、このとき、吸着ヘッド部１６に内
蔵されているパルスヒータにより、半導体チップ２６の
バンプと実装基板２８表面の配線パターンとをフリップ
チップ接続する際の接合温度よりもやや低い温度にまで
吸着ヘッド部１６が加熱されているため、ステージの熱
膨張や実装基板２８自体の熱膨張による実装基板２８の
変形を反映した上で半導体チップ２６のフェース面と実
装基板２８表面との平行を実現することができる。従っ
て、半導体チップ２６は均一な高さのバンプを介して実
装基板２８に安定的にフリップチップ接続することがで
き、実装不良の発生の防止と信頼性の向上を達成するこ
とができる。

【００９３】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るボンディングツール及びそれを使用する半導体チップ
のボンディング方法によれば、次のような効果を奏する
ことができる。

【００９４】即ち、請求項１に係る半導体装置ボンディ
ングツールによれば、吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを
調整するヘッド面調整部を有していることにより、たと
え実装基板に熱による反り等の変形が生じていても、特
に周囲に大きな部材を設ける必要のない簡略な構造で、
吸着ヘッド部に保持された半導体チップのフェース面と
実装基板表面とが平行になるようにすることが可能にな
るため、半導体チップを実装基板に安定的にフリップチ
ップ接続することができる。従って、実装不良の発生を
防止して歩留りの向上を達成すると共に、信頼性の向上
を実現することができる。

【００９５】また、請求項２に係るボンディングツール
によれば、吸着ヘッド部に保持された半導体チップが実
装基板表面に接触する際の複数箇所の圧力を検出する複
数個の圧力センサを有していることにより、熱による反
り等が生じている実装基板の変形に対応して圧力値にバ
ラツキが生じることを検出することが可能になるため
に、ヘッド面調整部によって吸着ヘッド部のヘッド面の
傾きを調整する際に、複数個の圧力センサの検出結果の
バラツキを是正して均一になるように吸着ヘッド部のヘ
ッド面の傾きを調整して、容易に半導体チップのフェー
ス面と実装基板表面とが平行になるようにすることがで
きる。

【００９６】また、請求項３に係るボンディングツール
によれば、吸着ヘッド部に保持された半導体チップのフ
ェース面と実装基板表面との間の複数箇所の間隔を検出
する例えばレーザ変位計やＣＣＤカメラ等の間隔測定器
を有していることにより、熱による反り等が生じている
実装基板の変形に対応して半導体チップのフェース面と
実装基板表面との間の近接した間隔にバラツキが生じる
ことを検出することが可能になるため、ヘッド面調整部
によって吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整する際
に、間隔測定器の検出結果のバラツキを是正して均一に
なるように吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整して、
容易に半導体チップのフェース面と実装基板表面とが平
行になるようにすることができる。

【００９７】また、請求項４に係るボンディングツール
によれば、ヘッド面調整部として、支持部の分断された
上部と下部との間に設置された複数個のマイクロメータ
ヘッドを有していることにより、これら複数個のマイク
ロメータヘッドによって支持部の上部と下部との間の複
数箇所の間隔を制御することが可能になるため、熱によ
る反り等が生じている実装基板の変形に対応して吸着ヘ
ッド部のヘッド面の傾きを容易に調整して、吸着ヘッド
部に保持されている半導体チップのフェース面と実装基
板表面とが平行になるようにすることができる。

【００９８】また、請求項５に係るボンディングツール
によれば、ヘッド面調整部として、支持部の分断された
上部と下部とを揺動可能に接続する支柱と支持部の分断
された上部と下部との間に伸縮自在に渡設された複数本
のマイクロスプリングとを有していることにより、吸着
ヘッド部に保持された半導体チップが実装基板表面に接
触する際に、熱による反り等が生じている実装基板の変
形に対応して複数本のマイクロスプリングが伸縮するた
めに、吸着ヘッド部に保持されている半導体チップのフ
ェース面と実装基板表面とが自動的に平行になるように
することができる。

【００９９】また、請求項６に係るボンディングツール
によれば、吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面をもつ
スライド可能な筒状の基板加圧ガイドを有していること
により、この筒状の基板加圧ガイドの底面を熱による反
り等の変形が生じている実装基板表面に加圧して押し付
けて、強制的に実装基板表面をその底面に対して平行に
なるようにし、特に周囲に大きな部材を設ける必要のな
い簡略な構造で、実装基板表面は吸着ヘッド部のヘッド
面に平行にする、即ち吸着ヘッド部に保持された半導体
チップのフェース面に平行にすることが可能になるた
め、半導体チップを実装基板に安定的にフリップチップ
接続することができる。従って、実装不良の発生を防止
して歩留りの向上を達成すると共に、信頼性の向上を実
現することができる。

【０１００】また、請求項７に係る半導体チップのボン
ディング方法によれば、ボンディングツールのヘッド面
調整部によって吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整す
ることにより、たとえ実装基板に熱による反り等の変形
が生じていても、吸着ヘッド部に保持されている半導体
チップのフェース面と実装基板表面とが平行になるよう
にすることが容易に可能であるため、半導体チップを実
装基板に安定的にフリップチップ接続することができ
る。従って、実装不良の発生を防止して歩留りの向上を
達成すると共に、信頼性の向上を実現することができ
る。

【０１０１】また、請求項８に係る半導体チップのボン
ディング方法によれば、吸着ヘッド部に保持されている
半導体チップが実装基板表面に接触する際の複数箇所の
圧力を検出する複数個の圧力センサを用いて、熱による
反り等が生じている実装基板の変形に対応して圧力値に
バラツキが生じることを検出することにより、ヘッド面
調整部によって吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整す
る際に、複数個の圧力センサの検出結果のバラツキを是
正して均一になるように吸着ヘッド部のヘッド面の傾き
を調整すればよいため、容易に半導体チップのフェース
面と実装基板表面とが平行になるようにすることができ
る。

【０１０２】また、請求項９に係る半導体チップのボン
ディング方法によれば、吸着ヘッド部に保持されている
半導体チップが実装基板に接近する際の半導体チップの
フェース面と実装基板表面との間の複数箇所の間隔を検
出する例えばレーザ変位計やＣＣＤカメラ等の間隔測定
器を用いて、熱による反り等が生じている実装基板の変
形に対応して複数箇所の間隔にバラツキが生じることを
検出することにより、ヘッド面調整部によって吸着ヘッ
ド部のヘッド面の傾きを調整する際に、間隔測定器の検
出結果のバラツキを是正して均一になるように吸着ヘッ
ド部のヘッド面の傾きを調整すればよいため、容易に半
導体チップのフェース面と実装基板表面とが平行になる
ようにすることができる。

【０１０３】また、請求項１０に係る半導体チップのボ
ンディング方法によれば、実装基板を加熱した状態にお
いて吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整することによ
り、加熱による実装基板の変形を反映した上で半導体チ
ップのフェース面と実装基板表面とを平行にすることが
可能になるため、半導体チップは実装基板により安定的
にフリップチップ接続することができる。従って、実装
不良の発生をより効果的に防止して歩留りの向上を達成
すると共に、更なる信頼性の向上を実現することができ
る。

【０１０４】また、請求項１１に係る半導体チップのボ
ンディング方法によれば、吸着ヘッド部のヘッド面と平
行な底面をもつ筒状の基板加圧ガイドを用いて、その底
面を熱による反り等の変形が生じている実装基板表面に
加圧して押し付け、強制的に実装基板表面がその底面に
対して平行になるようにすることにより、吸着ヘッド部
に保持されている半導体チップのフェース面と実装基板
表面とを平行にすることが可能になるため、半導体チッ
プを実装基板に安定的にフリップチップ接続することが
できる。従って、実装不良の発生を防止して歩留りの向
上を達成すると共に、信頼性の向上を実現することがで
きる。

【０１０５】また、請求項１２に係る半導体チップのボ
ンディング方法によれば、実装基板を加熱した状態にお
いて筒状の基板加圧ガイドの底面を実装基板表面に加圧
して押し付けることにより、加熱による実装基板の変形
を反映した上で筒状の基板加圧ガイドの底面と実装基板
表面との平行、即ち半導体チップのフェース面と実装基
板表面とを平行にすることが可能になるため、半導体チ
ップは実装基板により安定的にフリップチップ接続する
ことができる。従って、実装不良の発生をより効果的に
防止して歩留りの向上を達成すると共に、更なる信頼性
の向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るボンデ
ィングツールを示す概略断面図であり、（ｂ）はそのボ
ンディングツールのヘッド面調整部を詳細に示す拡大斜
視図である。

【図２】図１のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その１）である。

【図３】図１のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その２）である。

【図４】図１のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その３）である。

【図５】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るボンデ
ィングツールを示す概略断面図であり、（ｂ）はそのボ
ンディングツールのヘッド面調整部を詳細に示す拡大斜
視図である。

【図６】図５のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その１）である。

【図７】図５のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その２）である。

【図８】図５のボンディングツールを使用する半導体チ
ップの実装基板へのボンディング方法を説明するための
工程断面図（その３）である。

【図９】本発明の第３の実施形態に係るボンディングツ
ールを示す概略断面図である。

【図１０】図９のボンディングツールを使用する半導体
チップの実装基板へのボンディング方法を説明するため
の工程断面図（その１）である。

【図１１】図９のボンディングツールを使用する半導体
チップの実装基板へのボンディング方法を説明するため
の工程断面図（その２）である。

【図１２】本発明の第４の実施形態に係るボンディング
ツールを示す概略断面図である。

【図１３】図１２のボンディングツールを使用する半導
体チップの実装基板へのボンディング方法を説明するた
めの工程断面図（その１）である。

【図１４】図１２のボンディングツールを使用する半導
体チップの実装基板へのボンディング方法を説明するた
めの工程断面図（その２）である。

【図１５】図１２のボンディングツールを使用する半導
体チップの実装基板へのボンディング方法を説明するた
めの工程断面図（その３）である。

【符号の説明】

１０ ボンディングツール １２ ボンディングヘッド部 １４ 支持部 １４ａ 上部支持部 １４ｂ 下部支持部 １６ 吸着ヘッド部 １６ａ 吸着ヘッド部のヘッド面 １８ ヘッド面調整部 ２０ 圧力センサ ２２ バネ ２４ マイクロメータヘッド ２６ 半導体チップ ２８ 実装基板 ３０ ボンディングツール ３２ レーザ変位計 ４０ ボンディングツール ４２ ヘッド面調整部 ４４ 支柱 ４６ マイクロスプリング ５０ ボンディングツール ５２ 基板加圧ガイド

フロントページの続き (72)発明者 手塚 伸治 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 岩渕 寿章 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 桑崎 聡 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップをフェースダウンに保持す
   る吸着ヘッド部と、 前記吸着ヘッド部を駆動し、前記吸着ヘッド部に保持さ
   れた前記半導体チップを実装基板上に搬送して載置する
   駆動部と、 前記吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整するヘッド面
   調整部と、を有し、 前記ヘッド面調整部を用いて前記吸着ヘッド部に保持さ
   れた前記半導体チップのフェース面が前記実装基板表面
   に平行になるようにした後、前記半導体チップを前記実
   装基板にフリップチップ接続することを特徴とするボン
   ディングツール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のボンディングツールに
   おいて、 前記吸着ヘッド部に保持された前記半導体チップが前記
   実装基板表面に接触する際の複数箇所の圧力を検出する
   複数個の圧力センサを有し、 前記複数個の圧力センサによって検出された複数箇所に
   圧力値に基づいて、前記ヘッド面調整部による前記吸着
   ヘッド部のヘッド面の傾きの調整を行うことを特徴とす
   るボンディングツール。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のボンディングツールに
   おいて、 前記吸着ヘッド部に保持された前記半導体チップが前記
   実装基板に接近する際の前記半導体チップのフェース面
   と前記実装基板表面との間の複数箇所の間隔を検出する
   間隔測定器を有し、 前記間隔測定器によって検出された複数箇所の間隔に基
   づいて、前記ヘッド面調整部による前記吸着ヘッド部の
   ヘッド面の傾きの調整を行うことを特徴とするボンディ
   ングツール。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のボン
   ディングツールにおいて、 前記ヘッド面調整部が、前記吸着ヘッド部と前記駆動部
   とを接続している支持部の分断された上部と下部との間
   に設置された複数個のマイクロメータヘッドを有し、 前記複数個のマイクロメータヘッドを回転することによ
   り、前記支持部の上部と下部との間の複数箇所の間隔が
   制御されるようになっていることを特徴とするボンディ
   ングツール。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のボンディングツールに
   おいて、 前記ヘッド面調整部が、前記吸着ヘッド部と前記駆動部
   とを接続している支持部の分断された上部と下部とを揺
   動可能に接続する支柱と、前記支持部の分断された上部
   と下部との間に伸縮自在に渡設された複数のマイクロス
   プリングと、を有し、 前記吸着ヘッド部に保持された前記半導体チップが前記
   実装基板表面に接触する際の圧力に応じて前記複数のマ
   イクロスプリングが伸縮し、前記支持部の分断された上
   部と下部との複数箇所の間隔が変動するようになってい
   ることを特徴とするボンディングツール。
6. 【請求項６】 半導体チップを保持する吸着ヘッド部
   と、 前記吸着ヘッド部を駆動し、前記吸着ヘッド部に保持さ
   れた前記半導体チップをフェースダウンに実装基板上に
   搭載する駆動部と、 前記吸着ヘッド部と前記駆動部とを接続する支持部と、 前記吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面をもち、前記
   支持部の外周に沿ってスライド可能に設置されている筒
   状の基板加圧ガイドと、を有し、 前記筒状の基板加圧ガイドをスライドさせて該底面を前
   記実装基板表面に加圧して押し付け、前記実装基板表面
   が該底面に対して平行になるようにした後、前記吸着ヘ
   ッド部に保持された前記半導体チップを前記実装基板に
   フリップチップ接続することを特徴とするボンディング
   ツール。
7. 【請求項７】 ボンディングツールの吸着ヘッド部に半
   導体チップをフェースダウンに保持する第１の工程と、 前記ボンディングツールのヘッド面調整部によって前記
   吸着ヘッド部のヘッド面の傾きを調整して、前記吸着ヘ
   ッド部に保持された前記半導体チップのフェース面が前
   記実装基板表面に平行になるようにする第２の工程と、 前記ボンディングツールの駆動部によって前記吸着ヘッ
   ド部を下降させ、前記吸着ヘッド部に保持された前記半
   導体チップを前記実装基板にフリップチップ接続する第
   ３の工程と、 を有することを特徴とする半導体チップのボンディング
   方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体チップのボンディ
   ング方法において、 前記第２の工程が、前記駆動部によって前記吸着ヘッド
   部を下降させ、前記吸着ヘッド部に保持されている前記
   半導体チップを前記実装基板表面に接触させると共に、
   その際の複数箇所の圧力を前記ボンディングツールの複
   数個の圧力センサによって検出し、前記複数個の圧力セ
   ンサによって検出した複数箇所に圧力値に基づいて、前
   記ヘッド面調整部による前記吸着ヘッド部のヘッド面の
   傾きの調整を行い、前記半導体チップのフェース面が前
   記実装基板表面に平行になるようにする工程であること
   を特徴とする半導体チップのボンディング方法。
9. 【請求項９】 請求項７記載の半導体チップのボンディ
   ング方法において、 前記第２の工程が、前記駆動部によって前記吸着ヘッド
   部を下降させ、前記吸着ヘッド部に保持されている前記
   半導体チップを前記実装基板に接近させると共に、その
   際の前記半導体チップと前記実装基板との間の複数箇所
   の間隔を前記ボンディングツールの間隔測定器によって
   検出し、前記間隔測定器によって検出した複数箇所の間
   隔に基づいて、前記ヘッド面調整部による前記吸着ヘッ
   ド部のヘッド面の傾きの調整を行い、前記半導体チップ
   のフェース面が前記実装基板表面に平行になるようにす
   る工程であることを特徴とする半導体チップのボンディ
   ング方法。
10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれかに記載の半
    導体チップのボンディング方法において、 前記第２の工程の際に、前記実装基板を加熱した状態に
    おいて、前記ヘッド面調整部による前記吸着ヘッド部の
    ヘッド面の傾きの調整を行い、前記半導体チップのフェ
    ース面が前記実装基板表面に平行になるようにすること
    を特徴とする半導体チップのボンディング方法。
11. 【請求項１１】 ボンディングツールの吸着ヘッド部に
    半導体チップをフェースダウンに保持する第１の工程
    と、 前記吸着ヘッド部のヘッド面と平行な底面をもつ筒状の
    基板加圧ガイドを、前記吸着ヘッド部を支持している支
    持部の外周に沿ってスライドさせて、該底面を実装基板
    表面に加圧して押し付け、前記実装基板表面が該底面に
    対して平行になるようにする第２の工程と、 前記ボンディングツールの駆動部によって前記支持部を
    前記筒状の基板加圧ガイドの内周に沿って下降させ、前
    記吸着ヘッド部に保持された前記半導体チップを前記実
    装基板にフリップチップ接続する第３の工程と、 を有することを特徴とする半導体チップのボンディング
    方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の半導体チップのボ
    ンディング方法において、 前記第２の工程の際に、前記実装基板を加熱した状態に
    おいて、前記筒状の基板加圧ガイドの底面を前記実装基
    板表面に加圧して押し付け、前記実装基板表面が該底面
    に対して平行になるようにすることを特徴とする半導体
    チップのボンディング方法。