JP3275396B2 - Icチップのボンディング方法およびボンディングヘッド - Google Patents
Icチップのボンディング方法およびボンディングヘッドInfo
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- bonding
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
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- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はICチップのボンディ
ング方法および該方法で使用するボンディングヘッドに
関する。
ング方法および該方法で使用するボンディングヘッドに
関する。
【0002】
【従来の技術】ICチップの組立技術の1つとして、フ
リップチップボンディング方法が知られている。このボ
ンディング方法は、例えば図7に示すように、ICチッ
プ1の下面に設けられた電極2を、該電極2の下面に予
め設けられた半田バンプ3を介して、配線基板4の上面
に設けられた配線パターン5の接続パッド6に接続する
方法である。
リップチップボンディング方法が知られている。このボ
ンディング方法は、例えば図7に示すように、ICチッ
プ1の下面に設けられた電極2を、該電極2の下面に予
め設けられた半田バンプ3を介して、配線基板4の上面
に設けられた配線パターン5の接続パッド6に接続する
方法である。
【0003】このボンディング方法についてさらに詳述
すると、まず、図4に示すように、配線基板4はテーブ
ル7の上面に位置決めされて載置されている。一方、I
Cチップ1は、図示しない真空ポンプに接続された搭載
ヘッド8の下端面に吸着され、搭載ヘッド8の水平方向
への移動により、アライメントされた状態で配線基板4
の上方に位置させられる。この場合、ICチップ1の電
極2の下面に設けられた半田バンプ3の下面には予めフ
ラックス9が塗布されている。そして、搭載ヘッド8が
下降し、ICチップ1に対する吸着を解除した後上昇し
さらに水平方向に移動すると、図5に示すように、IC
チップ1が配線基板4上の所定位置に載置される。この
状態では、フラックス9が接続パッド6に付着すること
により、ICチップ1が配線基板4上に仮固定される。
すると、まず、図4に示すように、配線基板4はテーブ
ル7の上面に位置決めされて載置されている。一方、I
Cチップ1は、図示しない真空ポンプに接続された搭載
ヘッド8の下端面に吸着され、搭載ヘッド8の水平方向
への移動により、アライメントされた状態で配線基板4
の上方に位置させられる。この場合、ICチップ1の電
極2の下面に設けられた半田バンプ3の下面には予めフ
ラックス9が塗布されている。そして、搭載ヘッド8が
下降し、ICチップ1に対する吸着を解除した後上昇し
さらに水平方向に移動すると、図5に示すように、IC
チップ1が配線基板4上の所定位置に載置される。この
状態では、フラックス9が接続パッド6に付着すること
により、ICチップ1が配線基板4上に仮固定される。
【0004】次に、図6に示すように、電圧を印加する
ことにより所定温度に加熱されたボンディングヘッド1
0が下降し、その下端面がICチップ1の上面に圧接さ
れると、半田バンプ3が加熱されて溶融する。この場
合、銅等の金属からなる接続パッド6の表面の酸化膜か
ら酸素をフラックス9が取り込むことにより、接続パッ
ド6の表面が還元され、これにより溶融した半田バンプ
3と接続パッド6の表面との密着性が向上する。次い
で、ボンディングヘッド10への電圧の印加を停止する
と、ボンディングヘッド10およびICチップ1の温度
が放熱により低下し、これにより半田バンプ3が温度低
下により固化し、この結果電極2が半田バンプ3を介し
て接続パッド6に固着(接続)される。この後、ボンデ
ィングヘッド10を上昇させる。次に、塩素系溶剤やフ
ッ素系溶剤等の溶剤により洗浄してフラックス9を除去
すると、図7に示すようになる。フラックス9を除去す
る理由は、フラックス9を残存させておくと、フラック
ス9が空気中の水分を経時的に吸収して導電性を持ち、
この導電性を持ったフラックス9を介してICチップ1
の隣接する電極2間でショートが発生することがあるの
で、これを未然に防止するためである。
ことにより所定温度に加熱されたボンディングヘッド1
0が下降し、その下端面がICチップ1の上面に圧接さ
れると、半田バンプ3が加熱されて溶融する。この場
合、銅等の金属からなる接続パッド6の表面の酸化膜か
ら酸素をフラックス9が取り込むことにより、接続パッ
ド6の表面が還元され、これにより溶融した半田バンプ
3と接続パッド6の表面との密着性が向上する。次い
で、ボンディングヘッド10への電圧の印加を停止する
と、ボンディングヘッド10およびICチップ1の温度
が放熱により低下し、これにより半田バンプ3が温度低
下により固化し、この結果電極2が半田バンプ3を介し
て接続パッド6に固着(接続)される。この後、ボンデ
ィングヘッド10を上昇させる。次に、塩素系溶剤やフ
ッ素系溶剤等の溶剤により洗浄してフラックス9を除去
すると、図7に示すようになる。フラックス9を除去す
る理由は、フラックス9を残存させておくと、フラック
ス9が空気中の水分を経時的に吸収して導電性を持ち、
この導電性を持ったフラックス9を介してICチップ1
の隣接する電極2間でショートが発生することがあるの
で、これを未然に防止するためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このようなICチップのボンディング方法では、ICチ
ップ1を仮固定するため、および接続パッド6の表面を
還元して半田バンプ3との密着性を向上するために、フ
ラックス9を使用し、かつこのフラックス9に起因する
ICチップ1の隣接する電極2間でのショートの発生を
未然に防止するために、フラックス9を除去している関
係から、フラックス9を塗布する工程と、フラックス9
を除去する工程とが必要であり、したがってその分だけ
工程数が多く、コストアップになるという問題があっ
た。また、搭載ヘッド8によるICチップ1の配線基板
4上への載置工程と、ボンディングヘッド10による熱
圧着工程とが別々であるので、これまた工程数が多く、
さらにコストアップになるという問題があった。この発
明の目的は、工程数を少なくすることのできるICチッ
プのボンディング方法および該方法で使用するボンディ
ングヘッドを提供することにある。
このようなICチップのボンディング方法では、ICチ
ップ1を仮固定するため、および接続パッド6の表面を
還元して半田バンプ3との密着性を向上するために、フ
ラックス9を使用し、かつこのフラックス9に起因する
ICチップ1の隣接する電極2間でのショートの発生を
未然に防止するために、フラックス9を除去している関
係から、フラックス9を塗布する工程と、フラックス9
を除去する工程とが必要であり、したがってその分だけ
工程数が多く、コストアップになるという問題があっ
た。また、搭載ヘッド8によるICチップ1の配線基板
4上への載置工程と、ボンディングヘッド10による熱
圧着工程とが別々であるので、これまた工程数が多く、
さらにコストアップになるという問題があった。この発
明の目的は、工程数を少なくすることのできるICチッ
プのボンディング方法および該方法で使用するボンディ
ングヘッドを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ICチップの電極を該電極に設けられた半田バンプを介
して配線基板の接続パッドに接続する際に、前記ICチ
ップを吸着により平面方向に位置決めした状態で鉛直方
向に圧力を加えて前記配線基板上に圧接させておくとと
もに、不活性ガスと還元用ガスを前記半田バンプを溶融
させることのできる温度以上に加熱して吹き付けて前記
半田バンプを溶融させるようにしたものである。請求項
2記載の発明は、大きい管とその内部に配置された小さ
い管との間から加熱されたガスを射出し、前記小さい管
の内部によって真空吸引するようにしたものである。
ICチップの電極を該電極に設けられた半田バンプを介
して配線基板の接続パッドに接続する際に、前記ICチ
ップを吸着により平面方向に位置決めした状態で鉛直方
向に圧力を加えて前記配線基板上に圧接させておくとと
もに、不活性ガスと還元用ガスを前記半田バンプを溶融
させることのできる温度以上に加熱して吹き付けて前記
半田バンプを溶融させるようにしたものである。請求項
2記載の発明は、大きい管とその内部に配置された小さ
い管との間から加熱されたガスを射出し、前記小さい管
の内部によって真空吸引するようにしたものである。
【0007】
【作用】請求項1記載の発明によれば、不活性ガスと還
元用ガスとの混合ガスを高温で吹き付けて半田バンプを
溶融する際、該混合ガス中の還元用ガスによって接続パ
ッドの表面を還元することができ、したがって接続パッ
ドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、そ
の分だけ工程数を少なくすることができる。この場合、
請求項2記載の発明のように、ICチップを吸着により
平面方向に位置決めした状態で鉛直方向に圧力を加えて
配線基板上に圧接させるようにすると、ICチップを仮
固定するためのフラックスも不要となり、またICチッ
プを配線基板上に載置した後直ちに熱圧着することがで
き、したがって工程数をより一層少なくすることができ
る。請求項3記載の発明によれば、小さい管によりIC
チップを吸着して平面方向に位置決めした状態で鉛直方
向に圧力を加えて配線基板上に圧接させるようにする
と、ICチップを仮固定するためのフラックスが不要と
なり、また大きい管と小さい管との間から不活性ガスと
還元用ガスとの混合ガスを高温で射出させて半田バンプ
を溶融させるようにすると、ICチップを配線基板上に
載置した後直ちに熱圧着することができる上、接続パッ
ドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、し
たがって工程数を少なくすることができる。
元用ガスとの混合ガスを高温で吹き付けて半田バンプを
溶融する際、該混合ガス中の還元用ガスによって接続パ
ッドの表面を還元することができ、したがって接続パッ
ドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、そ
の分だけ工程数を少なくすることができる。この場合、
請求項2記載の発明のように、ICチップを吸着により
平面方向に位置決めした状態で鉛直方向に圧力を加えて
配線基板上に圧接させるようにすると、ICチップを仮
固定するためのフラックスも不要となり、またICチッ
プを配線基板上に載置した後直ちに熱圧着することがで
き、したがって工程数をより一層少なくすることができ
る。請求項3記載の発明によれば、小さい管によりIC
チップを吸着して平面方向に位置決めした状態で鉛直方
向に圧力を加えて配線基板上に圧接させるようにする
と、ICチップを仮固定するためのフラックスが不要と
なり、また大きい管と小さい管との間から不活性ガスと
還元用ガスとの混合ガスを高温で射出させて半田バンプ
を溶融させるようにすると、ICチップを配線基板上に
載置した後直ちに熱圧着することができる上、接続パッ
ドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、し
たがって工程数を少なくすることができる。
【0008】
【実施例】図1(A)、(B)はこの発明の一実施例に
おけるボンディング装置の要部を示したものである。こ
れらの図において、図4と同一部分には同一の符号を付
し、その説明を適宜省略する。このボンディング装置に
おけるボンディングヘッド11は、大きい管12とその
内部中心に配置された小さい管13とによって構成さ
れ、大きい管12と小さい管13との間から加熱された
ガスを射出し、小さい管13の内部によって真空吸引す
るようになっている。このため、大きい管12と小さい
管13との間は、図示していないが、ガス加熱器および
ガス供給源に接続されている。小さい管13の内部は、
これまた図示していないが、真空ポンプに接続されてい
る。なお、この実施例のICチップ1の下面にはアルミ
ニウム等の金属からなる電極2が設けられ、電極2の下
面には必要に応じて半田との密着性の良い金属膜(図示
せず)を介して半田バンプ3が設けられ、また半田バン
プ3の下面にはフラックスが設けられていない。
おけるボンディング装置の要部を示したものである。こ
れらの図において、図4と同一部分には同一の符号を付
し、その説明を適宜省略する。このボンディング装置に
おけるボンディングヘッド11は、大きい管12とその
内部中心に配置された小さい管13とによって構成さ
れ、大きい管12と小さい管13との間から加熱された
ガスを射出し、小さい管13の内部によって真空吸引す
るようになっている。このため、大きい管12と小さい
管13との間は、図示していないが、ガス加熱器および
ガス供給源に接続されている。小さい管13の内部は、
これまた図示していないが、真空ポンプに接続されてい
る。なお、この実施例のICチップ1の下面にはアルミ
ニウム等の金属からなる電極2が設けられ、電極2の下
面には必要に応じて半田との密着性の良い金属膜(図示
せず)を介して半田バンプ3が設けられ、また半田バン
プ3の下面にはフラックスが設けられていない。
【0009】次に、このボンディング装置の動作につい
て説明する。まず、図1(A)に示すように、セラミッ
クや樹脂等からなる配線基板4はテーブル7の上面に位
置決めされて載置されている。一方、ICチップ1は、
ボンディングヘッド11の小さい管13の下端面に吸着
され、ボンディングヘッド11の水平方向への移動によ
り、アライメントされた状態で配線基板4の上方に位置
させられる。そして、図2に示すように、ボンディング
ヘッド11が下降すると、ICチップ1が配線基板4上
の所定位置に載置される。この状態では、ICチップ1
は、ボンディングヘッド11の小さい管13の下端面に
吸着されていることにより、平面方向に位置決めされた
状態で鉛直方向に圧力を加えられて配線基板4上に圧接
される。したがって、ICチップ1を仮固定するための
フラックスは不要である。
て説明する。まず、図1(A)に示すように、セラミッ
クや樹脂等からなる配線基板4はテーブル7の上面に位
置決めされて載置されている。一方、ICチップ1は、
ボンディングヘッド11の小さい管13の下端面に吸着
され、ボンディングヘッド11の水平方向への移動によ
り、アライメントされた状態で配線基板4の上方に位置
させられる。そして、図2に示すように、ボンディング
ヘッド11が下降すると、ICチップ1が配線基板4上
の所定位置に載置される。この状態では、ICチップ1
は、ボンディングヘッド11の小さい管13の下端面に
吸着されていることにより、平面方向に位置決めされた
状態で鉛直方向に圧力を加えられて配線基板4上に圧接
される。したがって、ICチップ1を仮固定するための
フラックスは不要である。
【0010】次に、図3に示すように、ボンディングヘ
ッド11の大きい管12と小さい管13との間から、ア
ルゴンやヘリウム等の不活性ガスに1〜5%程度の割合
で水素ガス等からなる還元用ガスが混合されてなる混合
ガスを240〜300℃程度の高温で射出させ、ICチ
ップ1等に吹き付ける。すると、高温の混合ガス中の還
元用ガスによって銅等の金属からなる接続パッド6の表
面の酸化膜が次の反応式により還元される(ここでは還
元ガスとして水素ガスを用いた。)。 MO+H2→M+H2O (M:金属) この場合、発生したH2Oは蒸発する。したがって、接
続パッド6の表面を還元するためのフラックスは不要で
ある。
ッド11の大きい管12と小さい管13との間から、ア
ルゴンやヘリウム等の不活性ガスに1〜5%程度の割合
で水素ガス等からなる還元用ガスが混合されてなる混合
ガスを240〜300℃程度の高温で射出させ、ICチ
ップ1等に吹き付ける。すると、高温の混合ガス中の還
元用ガスによって銅等の金属からなる接続パッド6の表
面の酸化膜が次の反応式により還元される(ここでは還
元ガスとして水素ガスを用いた。)。 MO+H2→M+H2O (M:金属) この場合、発生したH2Oは蒸発する。したがって、接
続パッド6の表面を還元するためのフラックスは不要で
ある。
【0011】また、同時に、240〜300℃程度の混
合ガスによりICチップ1が加熱され、これにより半田
バンプ3が溶融される。ここで、この実施例で用いられ
ている半田はスズと鉛の混合比が6対4である共晶半田
であり、その融点は183℃であるので、240〜30
0℃程度の混合ガスでICチップ1を加熱することによ
り、半田バンプ3を十分に溶融させることができる。次
いで、混合ガスの射出を停止すると、ボンディングヘッ
ド11およびICチップ1の温度が放熱により低下し、
これにより半田バンプ3が温度低下により固化し、この
結果電極2が半田バンプ3を介して接続パッド6に固着
(接続)される。この後、ICチップ1の吸着を解除す
るとともにボンディングヘッド11を上昇させる。この
ように、特殊な構造のボンディングヘッド11のみを用
いて、ICチップ1を配線基板4上に載置した後直ちに
熱圧着することができる。
合ガスによりICチップ1が加熱され、これにより半田
バンプ3が溶融される。ここで、この実施例で用いられ
ている半田はスズと鉛の混合比が6対4である共晶半田
であり、その融点は183℃であるので、240〜30
0℃程度の混合ガスでICチップ1を加熱することによ
り、半田バンプ3を十分に溶融させることができる。次
いで、混合ガスの射出を停止すると、ボンディングヘッ
ド11およびICチップ1の温度が放熱により低下し、
これにより半田バンプ3が温度低下により固化し、この
結果電極2が半田バンプ3を介して接続パッド6に固着
(接続)される。この後、ICチップ1の吸着を解除す
るとともにボンディングヘッド11を上昇させる。この
ように、特殊な構造のボンディングヘッド11のみを用
いて、ICチップ1を配線基板4上に載置した後直ちに
熱圧着することができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、ICチップを吸着により平面方向に位置決
めした状態で鉛直方向に圧力を加えて配線基板上に圧接
させておくことにより、ICチップを仮固定するための
フラックスが不要となり、また不活性ガスと還元用ガス
を高温で吹き付けて半田バンプを溶融する際、該混合ガ
ス中の還元用ガスによって接続パッドの表面を還元する
ことができるので、接続パッドの表面を還元するための
フラックスが不要となるとともに、ICチップを配線基
板上に載置した後直ちに熱圧着することができて、その
分だけ工程数が少なくなり、コストダウンを図ることが
できる。請求項3記載の発明によれば、小さい管により
ICチップを吸着して平面方向に位置決めした状態で鉛
直方向に圧力を加えて配線基板上に圧接させるようにす
ると、ICチップを仮固定するためのフラックスが不要
となり、また大きい管と小さい管との間から不活性ガス
と還元用ガスとの混合ガスを高温で射出させて半田バン
プを溶融させるようにすると、ICチップを配線基板上
に載置した後直ちに熱圧着することができる上、接続パ
ッドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、
したがって工程数を少なくすることができ、コストダウ
ンを図ることができる。
明によれば、ICチップを吸着により平面方向に位置決
めした状態で鉛直方向に圧力を加えて配線基板上に圧接
させておくことにより、ICチップを仮固定するための
フラックスが不要となり、また不活性ガスと還元用ガス
を高温で吹き付けて半田バンプを溶融する際、該混合ガ
ス中の還元用ガスによって接続パッドの表面を還元する
ことができるので、接続パッドの表面を還元するための
フラックスが不要となるとともに、ICチップを配線基
板上に載置した後直ちに熱圧着することができて、その
分だけ工程数が少なくなり、コストダウンを図ることが
できる。請求項3記載の発明によれば、小さい管により
ICチップを吸着して平面方向に位置決めした状態で鉛
直方向に圧力を加えて配線基板上に圧接させるようにす
ると、ICチップを仮固定するためのフラックスが不要
となり、また大きい管と小さい管との間から不活性ガス
と還元用ガスとの混合ガスを高温で射出させて半田バン
プを溶融させるようにすると、ICチップを配線基板上
に載置した後直ちに熱圧着することができる上、接続パ
ッドの表面を還元するためのフラックスが不要となり、
したがって工程数を少なくすることができ、コストダウ
ンを図ることができる。
【図1】(A)はこの発明の一実施例におけるボンディ
ング装置においてボンディングヘッドで吸着したICチ
ップを配線基板の上方に位置させた状態の縦断面図、
(B)はそのB−B線に沿う横断面図。
ング装置においてボンディングヘッドで吸着したICチ
ップを配線基板の上方に位置させた状態の縦断面図、
(B)はそのB−B線に沿う横断面図。
【図2】このボンディング装置においてICチップを配
線基板上に載置した状態の縦断面図。
線基板上に載置した状態の縦断面図。
【図3】このボンディング装置において半田バンプを溶
融した状態の縦断面図。
融した状態の縦断面図。
【図4】従来のボンディング装置において搭載ヘッドで
吸着したICチップを配線基板の上方に位置させた状態
の縦断面図。
吸着したICチップを配線基板の上方に位置させた状態
の縦断面図。
【図5】従来のボンディング装置においてICチップを
配線基板上に載置した状態の縦断面図。
配線基板上に載置した状態の縦断面図。
【図6】従来のボンディング装置においてボンディング
ヘッドの下端面をICチップの上面に圧接させた状態の
縦断面図。
ヘッドの下端面をICチップの上面に圧接させた状態の
縦断面図。
【図7】従来のボンディング装置においてICチップを
配線基板上に熱圧着した状態の縦断面図。
配線基板上に熱圧着した状態の縦断面図。
1 ICチップ 2 電極 3 半田バンプ 4 配線基板 6 接続パッド 11 ボンディングヘッド 12 大きい管 13 小さい管
Claims (2)
- 【請求項1】 ICチップの電極を該電極に設けられた
半田バンプを介して配線基板の接続パッドに接続する際
に、前記ICチップを吸着により平面方向に位置決めした状
態で鉛直方向に圧力を加えて前記配線基板上に圧接させ
ておくとともに、 不活性ガスと還元用ガスを前記半田バ
ンプを溶融させることのできる温度以上に加熱して吹き
付けて前記半田バンプを溶融させることを特徴とするI
Cチップのボンディング方法。 - 【請求項2】 大きい管とその内部に配置された小さい
管との間から加熱されたガスを射出し、前記小さい管の
内部によって真空吸引するようにしたことを特徴とする
ボンディングヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29926692A JP3275396B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Icチップのボンディング方法およびボンディングヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29926692A JP3275396B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Icチップのボンディング方法およびボンディングヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06124980A JPH06124980A (ja) | 1994-05-06 |
JP3275396B2 true JP3275396B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=17870320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29926692A Expired - Fee Related JP3275396B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | Icチップのボンディング方法およびボンディングヘッド |
Country Status (1)
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Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
JP4275806B2 (ja) | 1999-06-01 | 2009-06-10 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体素子の実装方法 |
JP4598914B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2010-12-15 | 東レエンジニアリング株式会社 | チップ実装方法および装置 |
JP2002064268A (ja) * | 2000-08-18 | 2002-02-28 | Toray Eng Co Ltd | 実装方法および装置 |
JP4785486B2 (ja) * | 2005-10-04 | 2011-10-05 | セイコーインスツル株式会社 | 電子装置の製造方法及び製造装置 |
JP4901933B2 (ja) * | 2009-09-29 | 2012-03-21 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
JP5870261B2 (ja) * | 2011-10-03 | 2016-02-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 半導体素子の実装方法 |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP29926692A patent/JP3275396B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06124980A (ja) | 1994-05-06 |
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