JP2003203964A - 半導体チップを実装するためのピックアップツール - Google Patents
半導体チップを実装するためのピックアップツールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾性的に変形可能な材料からなる
吸引手段(4)を有し、半導体チップ(2)を捕捉する
ための表面(6)が凸状に形成されるピックアップツー
ルを提供する。 【解決手段】 半導体チップ(2)をすでに実装
された半導体チップ(14)に配置すると、半導体チッ
プ(2)の中心が最初に衝突する。凸状表面(6)は、
その表面と捕捉された半導体チップ(2)が平らになる
まで、圧力が増大することにより次第に変形される。圧
力は、吸引手段(4)の中心から外向きに増大する。こ
れを行う際、半導体チップ(2)は、下側の半導体チッ
プ(14)に転がされることで、空気を継続的に逃がす
ことができる。
吸引手段(4)を有し、半導体チップ(2)を捕捉する
ための表面(6)が凸状に形成されるピックアップツー
ルを提供する。 【解決手段】 半導体チップ(2)をすでに実装
された半導体チップ(14)に配置すると、半導体チッ
プ(2)の中心が最初に衝突する。凸状表面(6)は、
その表面と捕捉された半導体チップ(2)が平らになる
まで、圧力が増大することにより次第に変形される。圧
力は、吸引手段(4)の中心から外向きに増大する。こ
れを行う際、半導体チップ(2)は、下側の半導体チッ
プ(14)に転がされることで、空気を継続的に逃がす
ことができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップを実
装するためのピックアップツールに関する。このような
ピックアップツールは、「ダイコレット」または「ダイ
ボンディングツール」の名称で知られている。
装するためのピックアップツールに関する。このような
ピックアップツールは、「ダイコレット」または「ダイ
ボンディングツール」の名称で知られている。
【0002】
【従来の技術】半導体チップを実装する場合、ウェーハ
から切り分けられフォイルに付着された半導体チップ
は、ピックアップツールにより捕捉され、基板に配置さ
れる。このようなピックアップツールは、基本的に、金
属シャフトと、それに取り付けられた吸引手段とを備え
る。吸引手段は、捕捉する半導体チップの方向に向いた
キャビティを有し、そこにドリルホールを介して真空が
付与される。半導体チップ上に吸引手段が載ると、真空
により半導体チップが吸引手段に固着する。吸引手段
は、市場でピックアップツールまたはゴムチップと呼ば
れている。
から切り分けられフォイルに付着された半導体チップ
は、ピックアップツールにより捕捉され、基板に配置さ
れる。このようなピックアップツールは、基本的に、金
属シャフトと、それに取り付けられた吸引手段とを備え
る。吸引手段は、捕捉する半導体チップの方向に向いた
キャビティを有し、そこにドリルホールを介して真空が
付与される。半導体チップ上に吸引手段が載ると、真空
により半導体チップが吸引手段に固着する。吸引手段
は、市場でピックアップツールまたはゴムチップと呼ば
れている。
【0003】また、半導体チップは、互いに重なり合わ
せて実装され、互いに重なり合わせて実装されたチップ
は、市場で「積層ダイ」として知られている。この場
合、エポキシからなる接着剤の一部を用いた一般的な従
来の方法で、基板に第1半導体チップが最初に実装され
る。第2半導体チップの背面に付着の接着剤フィルムに
より、第1半導体チップに第2半導体チップが接着され
る。この場合、第2半導体チップ付きのウェーハの背面
は接着剤で被覆され、ウェーハはフォイルに接着され、
個々の第2半導体チップに切り分けられる。その後半導
体チップは、ピックアンドプレースシステムにより捕捉
され、約100〜150℃の範囲の温度で圧力をかけな
がら、第1半導体チップに張り付けられる。このような
実装プロセスは、市場で「プレコートチッププロセス」
または「フィルムボンディング」の名称で知られてい
る。このプロセスの利点として、接着フィルムの厚みが
均一であるため、実装された半導体チップが傾斜しない
ことが挙げられる。さらに、第2半導体チップの背面全
体に接着剤コーティングが塗布されるため、空隙が生じ
る危険性がなく、第2半導体チップを取り囲む接着剤の
フィレットがない。これにより、2つの半導体チップを
結合するボンドワイヤの結合領域(パッド)を、第2半
導体チップの縁端部にすぐに隣接した第1半導体チップ
に設けることができる。
せて実装され、互いに重なり合わせて実装されたチップ
は、市場で「積層ダイ」として知られている。この場
合、エポキシからなる接着剤の一部を用いた一般的な従
来の方法で、基板に第1半導体チップが最初に実装され
る。第2半導体チップの背面に付着の接着剤フィルムに
より、第1半導体チップに第2半導体チップが接着され
る。この場合、第2半導体チップ付きのウェーハの背面
は接着剤で被覆され、ウェーハはフォイルに接着され、
個々の第2半導体チップに切り分けられる。その後半導
体チップは、ピックアンドプレースシステムにより捕捉
され、約100〜150℃の範囲の温度で圧力をかけな
がら、第1半導体チップに張り付けられる。このような
実装プロセスは、市場で「プレコートチッププロセス」
または「フィルムボンディング」の名称で知られてい
る。このプロセスの利点として、接着フィルムの厚みが
均一であるため、実装された半導体チップが傾斜しない
ことが挙げられる。さらに、第2半導体チップの背面全
体に接着剤コーティングが塗布されるため、空隙が生じ
る危険性がなく、第2半導体チップを取り囲む接着剤の
フィレットがない。これにより、2つの半導体チップを
結合するボンドワイヤの結合領域(パッド)を、第2半
導体チップの縁端部にすぐに隣接した第1半導体チップ
に設けることができる。
【0004】実装時に最小限のダメージをも半導体チッ
プに与えないように、吸引手段がゴム製のピックアップ
ツールが使用される。ゴムを用いるさらなる利点は、ゴ
ムが中空チャンバを十分に密閉するため、比較的大きな
吸引力でフォイルから半導体チップを引き離すことが可
能なことである。
プに与えないように、吸引手段がゴム製のピックアップ
ツールが使用される。ゴムを用いるさらなる利点は、ゴ
ムが中空チャンバを十分に密閉するため、比較的大きな
吸引力でフォイルから半導体チップを引き離すことが可
能なことである。
【0005】省スペース化を図るために、ますます半導
体チップの薄型化がなされている。しかしながら、ピッ
クアップツールで捕捉される半導体チップは、厚みが約
150μmの場合、真空により生じる圧力により半導体
チップが吸引開口部に押圧されることが原因で屈曲する
ことがある。これは、厚みが100μmの場合、事実
上、例外なく起こる。半導体チップを下側の半導体チッ
プに配置すると、屈曲したチップがまず第1半導体チッ
プ上に縁端部で載り、2つの半導体チップ間に形成され
た空洞が密閉されて、閉じ込められた空気の逃げ道がな
くなるため、第2半導体チップの下方に望ましくない気
泡が生じる。
体チップの薄型化がなされている。しかしながら、ピッ
クアップツールで捕捉される半導体チップは、厚みが約
150μmの場合、真空により生じる圧力により半導体
チップが吸引開口部に押圧されることが原因で屈曲する
ことがある。これは、厚みが100μmの場合、事実
上、例外なく起こる。半導体チップを下側の半導体チッ
プに配置すると、屈曲したチップがまず第1半導体チッ
プ上に縁端部で載り、2つの半導体チップ間に形成され
た空洞が密閉されて、閉じ込められた空気の逃げ道がな
くなるため、第2半導体チップの下方に望ましくない気
泡が生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄型
の半導体チップを問題なく実装できるピックアップツー
ルを開発することである。
の半導体チップを問題なく実装できるピックアップツー
ルを開発することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1およ
び請求項6に記載の特徴を備える。好適なデザインは、
従属請求項から得られる。
び請求項6に記載の特徴を備える。好適なデザインは、
従属請求項から得られる。
【0008】上述した課題を解決するために、半導体チ
ップを捕捉するために表面が凸状の弾性的に変形可能な
材料からなる吸引手段を有するピックアップツールが提
供される。真空を供給するために、半導体チップを捕捉
するための吸引手段の表面は、例えば、表面の中心には
開口部がないが、真空が付与される縁端部の領域に開口
部が配設される。この代わりとして、吸引手段は、多孔
材料で充填された少なくとも1つの空洞を有し、その上
の凸状表面に真空が供給される。半導体チップをすでに
実装された半導体チップに配置すると、凸状表面は、そ
の表面および捕捉された半導体チップが平らになるま
で、圧力が増大して次第に変形される。圧力は、吸引手
段の中心から外向きに増大する。これを行うさい、半導
体チップは、下側の半導体チップに転がされることによ
り、空気を継続的に逃がすことができる。
ップを捕捉するために表面が凸状の弾性的に変形可能な
材料からなる吸引手段を有するピックアップツールが提
供される。真空を供給するために、半導体チップを捕捉
するための吸引手段の表面は、例えば、表面の中心には
開口部がないが、真空が付与される縁端部の領域に開口
部が配設される。この代わりとして、吸引手段は、多孔
材料で充填された少なくとも1つの空洞を有し、その上
の凸状表面に真空が供給される。半導体チップをすでに
実装された半導体チップに配置すると、凸状表面は、そ
の表面および捕捉された半導体チップが平らになるま
で、圧力が増大して次第に変形される。圧力は、吸引手
段の中心から外向きに増大する。これを行うさい、半導
体チップは、下側の半導体チップに転がされることによ
り、空気を継続的に逃がすことができる。
【0009】したがって、この実装プロセスの場合、吸
引手段により捕捉される半導体チップは、すでに実装さ
れた半導体チップに配置される前に凸状にされた後、配
置の最終段階で通常の形状に戻される。
引手段により捕捉される半導体チップは、すでに実装さ
れた半導体チップに配置される前に凸状にされた後、配
置の最終段階で通常の形状に戻される。
【0010】接着フィルムで背面を被覆した第2半導体
チップを第1半導体チップに実装するための方法は、 −第2半導体チップを凸状に変形させるための凸状表面
を有するピックアップツールを用いて第2半導体チップ
を捕捉するステップと、 −第2半導体チップを第1半導体チップに配置させるた
めにピックアップツールを下降させ、最初に第2半導体
チップの中心が第1半導体チップに衝突するステップ
と、 −通常は凸状の表面が平らになるように、吸引手段を変
形させるために圧力を増大させるステップと、 −第2半導体チップを伴わずにピックアップツールを持
ち上げるステップとを含む。
チップを第1半導体チップに実装するための方法は、 −第2半導体チップを凸状に変形させるための凸状表面
を有するピックアップツールを用いて第2半導体チップ
を捕捉するステップと、 −第2半導体チップを第1半導体チップに配置させるた
めにピックアップツールを下降させ、最初に第2半導体
チップの中心が第1半導体チップに衝突するステップ
と、 −通常は凸状の表面が平らになるように、吸引手段を変
形させるために圧力を増大させるステップと、 −第2半導体チップを伴わずにピックアップツールを持
ち上げるステップとを含む。
【0011】以下、図面を参照しながら本発明の実施形
態について詳細に説明する。図面は、本発明の本質を例
示的に表すために、一定の比例で示されていない。
態について詳細に説明する。図面は、本発明の本質を例
示的に表すために、一定の比例で示されていない。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、半導体チップ2を捕捉し
たピックアップツール1の横断面図を示す。ピックアッ
プツール1は、シャフト3と、シャフト3に固定され、
ゴムなどの弾性的に変形可能な材料からなる吸引手段4
とを備える。シャフト3の下端部に、寸法的に安定した
材料からなる板5が取り付けられる。一般的に、シャフ
ト3と板5は一体に形成される。半導体チップ2を配置
する際にシャフト3により生じた圧力を吸引手段4の全
体に伝達させ、吸引手段4が板5の方向に上向きに屈曲
しないように、板5が吸引手段4を支持する。本発明に
よれば、半導体チップ2に面する吸引手段4の表面6
は、凸状に形成される。凸状の程度、すなわち、凸状表
面6の中心と縁端部の高低差は、参照特性Hで示され
る。吸引手段4は、シャフト3の長手方向ドリルホール
7を介して凸状表面6に供給される真空でもって半導体
チップ2を保持する。以下、真空の供給方法が異なる2
つの実施形態について説明する。
たピックアップツール1の横断面図を示す。ピックアッ
プツール1は、シャフト3と、シャフト3に固定され、
ゴムなどの弾性的に変形可能な材料からなる吸引手段4
とを備える。シャフト3の下端部に、寸法的に安定した
材料からなる板5が取り付けられる。一般的に、シャフ
ト3と板5は一体に形成される。半導体チップ2を配置
する際にシャフト3により生じた圧力を吸引手段4の全
体に伝達させ、吸引手段4が板5の方向に上向きに屈曲
しないように、板5が吸引手段4を支持する。本発明に
よれば、半導体チップ2に面する吸引手段4の表面6
は、凸状に形成される。凸状の程度、すなわち、凸状表
面6の中心と縁端部の高低差は、参照特性Hで示され
る。吸引手段4は、シャフト3の長手方向ドリルホール
7を介して凸状表面6に供給される真空でもって半導体
チップ2を保持する。以下、真空の供給方法が異なる2
つの実施形態について説明する。
【0013】
【実施例】実施例1
この実施形態では、半導体チップ2に面する吸引手段4
の凸状表面6は、真空を供給可能な開口部8を有する。
開口部8は、表面6の縁端部付近に配設されるのに対し
て、表面6の中心には開口部がない。図2(A)および
図2(B)は、表面6の平面図を示す。開口部8は、例
えば、図2(A)に示されているように、吸引手段4の
縁端部9に沿って延びるスリット10に平行であるか、
または、図2(B)に示されているように、縁端部9の
領域に配設された多数のドリルホール11からなる。
の凸状表面6は、真空を供給可能な開口部8を有する。
開口部8は、表面6の縁端部付近に配設されるのに対し
て、表面6の中心には開口部がない。図2(A)および
図2(B)は、表面6の平面図を示す。開口部8は、例
えば、図2(A)に示されているように、吸引手段4の
縁端部9に沿って延びるスリット10に平行であるか、
または、図2(B)に示されているように、縁端部9の
領域に配設された多数のドリルホール11からなる。
【0014】また、図2(A)は、座標軸をxとyで示
したデカルト座標系を示す。表面6は、単一の方向、例
えば、x方向に対して凸状に形成されるか、または、x
方向およびy方向に対して凸状に形成される。
したデカルト座標系を示す。表面6は、単一の方向、例
えば、x方向に対して凸状に形成されるか、または、x
方向およびy方向に対して凸状に形成される。
【0015】図3は、シャフト3と板5内に真空チャネ
ル18が可能な限り延びた状態のピックアップツール1
の実施形態を示す。吸引手段4において、真空チャネル
18は垂直方向にしか延びていない。このようにして、
吸引手段4の中心領域の機械的な安定性が高められる。
ル18が可能な限り延びた状態のピックアップツール1
の実施形態を示す。吸引手段4において、真空チャネル
18は垂直方向にしか延びていない。このようにして、
吸引手段4の中心領域の機械的な安定性が高められる。
【0016】実施例2
図4(A)および図4(B)を参照して記載する実施形
態の場合、吸引手段4は、多孔材料で充填された空洞1
2を有し、そこに真空が付与される。空洞12は、例え
ば、吸引手段4の表面6の中心に位置する。
態の場合、吸引手段4は、多孔材料で充填された空洞1
2を有し、そこに真空が付与される。空洞12は、例え
ば、吸引手段4の表面6の中心に位置する。
【0017】実施例1のスリット10および/またはド
リルホール11を提供する際、これらを多孔材料で充填
するためのさらなる可能性がある。
リルホール11を提供する際、これらを多孔材料で充填
するためのさらなる可能性がある。
【0018】図5および図6は、基板13にすでに実装
された半導体チップ14に半導体チップ2を配置するプ
ロセスのスナップショットをそれぞれ示しているが、ピ
ックアップツール1の詳細は示されていない。半導体チ
ップ2の背面に接着フィルム15が接着される。以下、
半導体チップ2は、その背面に塗布された接着フィルム
15を有する半導体チップ2を意味する。真空が開口部
8(図1)に広がると、半導体チップ2は、吸引手段4
の凸状表面6の曲率に適合する。その結果、半導体チッ
プ2の中心が最初に半導体チップ14に衝突する。図5
に、この状態が示されている。ピックアップツール1の
シャフト3がさらに降下されると、半導体チップ2が半
導体チップ14に平らに載るまで、吸引手段4とその凸
状表面6を変形させる圧力が増大する。図6に、この状
態が示されている。表面6の形状が凸状であることによ
り、吸引手段4の中心から外向きに圧力が増大する。こ
れを行う際に、半導体チップ2は、半導体チップ14に
転がされることで、空気を継続的に逃がすことができ
る。半導体チップ2の縁部16は、半導体チップ14上
の縁端部にのみ衝突する。接着フィルム15の接着性を
高めるために、基板13は、従来の方法で必要な温度ま
で加熱される。半導体チップ14は、従来のように接着
剤のフィレット17により取り囲まれているのに対し
て、半導体チップ2には、このようなフィレットがな
い。
された半導体チップ14に半導体チップ2を配置するプ
ロセスのスナップショットをそれぞれ示しているが、ピ
ックアップツール1の詳細は示されていない。半導体チ
ップ2の背面に接着フィルム15が接着される。以下、
半導体チップ2は、その背面に塗布された接着フィルム
15を有する半導体チップ2を意味する。真空が開口部
8(図1)に広がると、半導体チップ2は、吸引手段4
の凸状表面6の曲率に適合する。その結果、半導体チッ
プ2の中心が最初に半導体チップ14に衝突する。図5
に、この状態が示されている。ピックアップツール1の
シャフト3がさらに降下されると、半導体チップ2が半
導体チップ14に平らに載るまで、吸引手段4とその凸
状表面6を変形させる圧力が増大する。図6に、この状
態が示されている。表面6の形状が凸状であることによ
り、吸引手段4の中心から外向きに圧力が増大する。こ
れを行う際に、半導体チップ2は、半導体チップ14に
転がされることで、空気を継続的に逃がすことができ
る。半導体チップ2の縁部16は、半導体チップ14上
の縁端部にのみ衝突する。接着フィルム15の接着性を
高めるために、基板13は、従来の方法で必要な温度ま
で加熱される。半導体チップ14は、従来のように接着
剤のフィレット17により取り囲まれているのに対し
て、半導体チップ2には、このようなフィレットがな
い。
【0019】吸引手段4の表面6の凸状の程度は、接着
フィルム15の厚みのほぼ半分であることが好ましい。
したがって、接着フィルム15の厚みが60μmの場
合、表面6の中心と縁端部との高低差H(図1)は、例
えば、約30μmになる。
フィルム15の厚みのほぼ半分であることが好ましい。
したがって、接着フィルム15の厚みが60μmの場
合、表面6の中心と縁端部との高低差H(図1)は、例
えば、約30μmになる。
【0020】典型的に10mm×10mmの寸法と比較
すると、表面6の凸状が比較的小さいため、吸引手段4
が一方で必要な剛性または硬度を備えながら、他方では
表面6を無負荷の凸状の状態(図5)から半導体チップ
2の配置に必要な平坦な状態(図6)にするための必要
な弾性も備える場合、板5を省いてよい。
すると、表面6の凸状が比較的小さいため、吸引手段4
が一方で必要な剛性または硬度を備えながら、他方では
表面6を無負荷の凸状の状態(図5)から半導体チップ
2の配置に必要な平坦な状態(図6)にするための必要
な弾性も備える場合、板5を省いてよい。
【0021】半導体チップ2が半導体チップ14に衝突
する図5に示された状態から、半導体チップ2が半導体
チップ14上に平らに載る図6に示された状態への移行
段階中、ピックアップツール1は、例えば、一定の速
度、または圧力または力の所望の増大曲線に適応させた
速度プロファイルで下降される。
する図5に示された状態から、半導体チップ2が半導体
チップ14上に平らに載る図6に示された状態への移行
段階中、ピックアップツール1は、例えば、一定の速
度、または圧力または力の所望の増大曲線に適応させた
速度プロファイルで下降される。
【図1】図1は、半導体チップの実装に有用である凸状
表面を有する吸引手段を備えたピックアップツールの横
断面図である。
表面を有する吸引手段を備えたピックアップツールの横
断面図である。
【図2】図2(A)及び図2(B)は、凸状表面の平面
図である。
図である。
【図3】図3は、第2のピックアップツールの横断面図
である。
である。
【図4】図4(A)は、第3のピックアップツールの横
断面図であり、図4(B)は、第3のピックアップツー
ルの凸状表面の平面図である。
断面図であり、図4(B)は、第3のピックアップツー
ルの凸状表面の平面図である。
【図5】図5は、実装プロセス中のスナップショットで
ある。
ある。
【図6】図6は、実装プロセス中のスナップショットで
ある。
ある。
1 ピックアップツール
2、14 半導体チップ
3 シャフト
4 吸引手段
5 板
6 凸状表面
7 長手方向のドリルホール
8 開口部
9 吸引手段の縁端部
10 スリット
11 ドリルホール
12 空洞
13 基板
15 接着フィルム
16 半導体チップの縁端部
17 フィレット
18 真空チャネル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フヴィラー,ロルフ
スイス国 CH−5620 ブレームガルテ
ン,ヴァーゲンラインシュトラーセ 14
(72)発明者 シュネツラー,ダニエル
スイス国 CH−6314 ウンテラゲリ,フ
レンシュトラーセ 24エー
Fターム(参考) 3C007 AS08 AS24 DS01 FS01 FT07
FT08 NS17
5F031 CA13 FA05 FA07 FA11 FA12
GA23 GA26 MA35
5F044 PP02 PP16
5F047 FA08
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体チップを実装するためのピックア
ップツール(1)であって、 シャフト(3)と、 該シャフトに連結され、弾性的に変形可能な材料からな
り、半導体チップ(2)を捕捉するための凸状の表面
(6)からなる吸引手段(4)とを具備するピックアッ
プツール(1)。 - 【請求項2】 半導体チップ(2)を捕捉するための吸
引手段(4)の表面(6)が、真空が付与可能な縁端部
(9)の領域に配設された開口部(8)を有し、該表面
(6)の中心には開口部がない請求項1に記載のピック
アップツール。 - 【請求項3】 開口部(8)が、多孔材料で充填される
請求項2に記載のピックアップツール(1)。 - 【請求項4】 吸引手段(4)が、真空が付与可能な多
孔材料で充填された少なくとも1つの空洞(12)を有
する請求項1に記載のピックアップツール(1)。 - 【請求項5】 シャフト(3)の下端部に、吸引手段
(4)を支持するための板(5)が配設される請求項1
から4のいずれか一項に記載のピックアップツール
(1)。 - 【請求項6】 接着フィルム(15)で背面を被覆した
第2半導体チップ(2)を第1半導体チップ(14)に
実装するための方法であって、 弾性的に変形可能な材料からなり、第2半導体チップを
凸状に変形させるための凸状表面(6)を有するピック
アップツールを用いて第2半導体チップ(2)を捕捉す
るステップと、 第2半導体チップ(2)を第1半導体チップ(14)に
配置するためにピックアップツールを下降させ、第2半
導体チップの中心が最初に第1半導体チップに衝突する
ステップと、 通常は凸状の表面(6)が平らになるように、吸引手段
(4)を弾性的に変形させるために圧力を増大させるス
テップと、 第2半導体チップを伴わずにピックアップツールを持ち
上げるステップとを含む方法。
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EP20010130532 EP1321966B8 (de) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | Greifwerkzeug zum Montieren von Halbleiterchips |
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- 2001-12-21 EP EP20010130532 patent/EP1321966B8/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-21 DE DE50112340T patent/DE50112340D1/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-12-18 JP JP2002366671A patent/JP2003203964A/ja active Pending
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