JPH08124972A - フリップチップボンダ及びボンディング方法 - Google Patents
フリップチップボンダ及びボンディング方法Info
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- JPH08124972A JPH08124972A JP26028194A JP26028194A JPH08124972A JP H08124972 A JPH08124972 A JP H08124972A JP 26028194 A JP26028194 A JP 26028194A JP 26028194 A JP26028194 A JP 26028194A JP H08124972 A JPH08124972 A JP H08124972A
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- JP
- Japan
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- semiconductor chip
- temperature
- heating head
- bumps
- heating
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
- H01L2224/7525—Means for applying energy, e.g. heating means
- H01L2224/75252—Means for applying energy, e.g. heating means in the upper part of the bonding apparatus, e.g. in the bonding head
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フリップチップボンダに係り、特にフリップ
チップボンダの加熱ヘッドの改良に関し、簡単且つ容易
に半導体チップと基板との接合部をほぼ同時に凝固させ
ることが可能となるフリップチップボンダの提供を目的
とする。 【構成】 チップ上に形成されたバンプを基板上のパッ
ドに当接させて該バンプと該パッドとを加熱しながら圧
着する加熱ヒータを内蔵した加熱ヘッドを具備するフリ
ップチップボンダにおいて、この加熱ヘッドを、中心部
と周辺部の加熱温度との間で温度勾配を有するように構
成する。
チップボンダの加熱ヘッドの改良に関し、簡単且つ容易
に半導体チップと基板との接合部をほぼ同時に凝固させ
ることが可能となるフリップチップボンダの提供を目的
とする。 【構成】 チップ上に形成されたバンプを基板上のパッ
ドに当接させて該バンプと該パッドとを加熱しながら圧
着する加熱ヒータを内蔵した加熱ヘッドを具備するフリ
ップチップボンダにおいて、この加熱ヘッドを、中心部
と周辺部の加熱温度との間で温度勾配を有するように構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フリップチップボンダ
に係り、特にフリップチップボンダの加熱ヘッドの改良
に関するものである。
に係り、特にフリップチップボンダの加熱ヘッドの改良
に関するものである。
【０００２】近年のコンピュータシステムの処理速度の
高速化の要求に伴い、一つのパッケージ内に複数の半導
体チップを搭載するマルチチップモジュール（以下、Ｍ
ＣＭと略称する）が開発されており、半導体チップの実
装方法として半導体チップのバンプと基板のパッドとを
直接接触させて接続させる、半導体チップと基板との電
気的な接続の特性が優れているフリップチップボンディ
ングが行われている。
高速化の要求に伴い、一つのパッケージ内に複数の半導
体チップを搭載するマルチチップモジュール（以下、Ｍ
ＣＭと略称する）が開発されており、半導体チップの実
装方法として半導体チップのバンプと基板のパッドとを
直接接触させて接続させる、半導体チップと基板との電
気的な接続の特性が優れているフリップチップボンディ
ングが行われている。
【０００３】しかし、フリップチップボンディングはワ
イヤボンデグやＴＡＢと比べると、バンプが半導体チッ
プの周辺部のみでなく、中心部にも形成されているた
め、すべてのバンプを同じ条件で電気的に安定して接続
可能なようにすることが必要である。
イヤボンデグやＴＡＢと比べると、バンプが半導体チッ
プの周辺部のみでなく、中心部にも形成されているた
め、すべてのバンプを同じ条件で電気的に安定して接続
可能なようにすることが必要である。
【０００４】以上のような状況から、半導体チップと基
板とを高い信頼性で電気的に接続することが可能なフリ
ップチップボンダが要望されている。
板とを高い信頼性で電気的に接続することが可能なフリ
ップチップボンダが要望されている。
【０００５】
【従来の技術】従来のフリップチップボンダについて図
４〜図５により詳細に説明する。図４はフリップチップ
ボンディングする半導体チップを示す図、図５は従来の
フリップチップボンダの加熱ヘッドの構造及び加熱圧着
状態を示す図である。
４〜図５により詳細に説明する。図４はフリップチップ
ボンディングする半導体チップを示す図、図５は従来の
フリップチップボンダの加熱ヘッドの構造及び加熱圧着
状態を示す図である。
【０００６】図４に示す半導体チップ５は10mm×10mm×
0.5mm 厚であり、直径0.7 mm球体の共晶はんだからなる
バンプ5aが周辺部及び中心部の表面に形成されているフ
リップチップボンディングする半導体チップである。
0.5mm 厚であり、直径0.7 mm球体の共晶はんだからなる
バンプ5aが周辺部及び中心部の表面に形成されているフ
リップチップボンディングする半導体チップである。
【０００７】従来のフリップチップボンダの加熱ヘッド
の構造は図５に示すように、加熱ヘッド21を加熱する加
熱ヒータ23及び加熱ヘッド21の中心部の温度を測定する
熱電対24を内蔵したものであり、基板６の表面に形成し
たパッド6aと半導体チップ５のバンプ5aとを図示するよ
うに当接させ、この加熱ヘッド21で加熱しながら半導体
チップ５のバンプ5aを基板６のパッド6aに圧着してい
る。
の構造は図５に示すように、加熱ヘッド21を加熱する加
熱ヒータ23及び加熱ヘッド21の中心部の温度を測定する
熱電対24を内蔵したものであり、基板６の表面に形成し
たパッド6aと半導体チップ５のバンプ5aとを図示するよ
うに当接させ、この加熱ヘッド21で加熱しながら半導体
チップ５のバンプ5aを基板６のパッド6aに圧着してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来のフ
リップチップボンダにおいては、加熱圧着工程を終了し
た後に溶融したバンプが凝固する際に、半導体チップの
中心部のバンプと周辺部のバンプとを比較すると、周辺
部のバンプの方が基板や周囲の空気に熱を奪われ易いた
めに凝固時間に差異が生じるので半導体チップのバンプ
と基板のパッドとの接合部に残留応力が発生し、接合部
の接合状態の信頼性が低下するという問題点があった。
リップチップボンダにおいては、加熱圧着工程を終了し
た後に溶融したバンプが凝固する際に、半導体チップの
中心部のバンプと周辺部のバンプとを比較すると、周辺
部のバンプの方が基板や周囲の空気に熱を奪われ易いた
めに凝固時間に差異が生じるので半導体チップのバンプ
と基板のパッドとの接合部に残留応力が発生し、接合部
の接合状態の信頼性が低下するという問題点があった。
【０００９】本発明は以上のような状況から、簡単且つ
容易に半導体チップと基板との接合部をほぼ同時に凝固
させることが可能となるフリップチップボンダの提供を
目的としたものである。
容易に半導体チップと基板との接合部をほぼ同時に凝固
させることが可能となるフリップチップボンダの提供を
目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のフリップチップ
ボンダは、半導体チップのバンプ形成面を下向きにし、
このバンプを基板上のパッドに当接させてこのバンプと
パッドとを加熱しながら圧着する加熱ヒータを内蔵した
加熱ヘッドを具備するフリップチップボンダにおいて、
加熱ヘッドを、中心部と周辺部の加熱温度との間で温度
勾配を有するように構成する。
ボンダは、半導体チップのバンプ形成面を下向きにし、
このバンプを基板上のパッドに当接させてこのバンプと
パッドとを加熱しながら圧着する加熱ヒータを内蔵した
加熱ヘッドを具備するフリップチップボンダにおいて、
加熱ヘッドを、中心部と周辺部の加熱温度との間で温度
勾配を有するように構成する。
【００１１】加熱ヒータを内蔵した加熱ヘッドにより加
熱された半導体チップの背面の温度分布が図１に示すよ
うに周辺部の温度が中心部の温度より高くなるように、
中心部に熱伝導率の低い材料からなる伝熱温度調整板を
設けるか或いは半導体チップに接触する加熱ヘッドの中
心部の表面粗さを周辺部の表面粗さよりも粗くして熱伝
導率を低下するように構成する。
熱された半導体チップの背面の温度分布が図１に示すよ
うに周辺部の温度が中心部の温度より高くなるように、
中心部に熱伝導率の低い材料からなる伝熱温度調整板を
設けるか或いは半導体チップに接触する加熱ヘッドの中
心部の表面粗さを周辺部の表面粗さよりも粗くして熱伝
導率を低下するように構成する。
【００１２】
【作用】図１に示すように半導体チップの周辺部の放熱
量は中心部の放熱量より大きいが、本発明においては、
チップ背面に温度勾配を設けたチップ周辺部の温度を中
心部より高くすることによって、バンプ部の温度分布を
ほぼ一定に保持することが可能となる。
量は中心部の放熱量より大きいが、本発明においては、
チップ背面に温度勾配を設けたチップ周辺部の温度を中
心部より高くすることによって、バンプ部の温度分布を
ほぼ一定に保持することが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下図２〜図４により本発明の一実施例につ
いて詳細に説明する。図２はフリップチップボンダの本
発明による第１の実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧
着状態を示す図、図３はフリップチップボンダの本発明
による第２の実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状
態を示す図、図４はフリップチップボンディングする半
導体チップを示す図である。
いて詳細に説明する。図２はフリップチップボンダの本
発明による第１の実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧
着状態を示す図、図３はフリップチップボンダの本発明
による第２の実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状
態を示す図、図４はフリップチップボンディングする半
導体チップを示す図である。
【００１４】本実施例に用いる半導体チップ５は従来例
と同じく図４に示すようなバンプ5aが周辺部及び中心部
の表面に形成されている半導体チップである。本発明に
よる第１の実施例の加熱ヘッドの構造を図２(a)(b)に示
すように、ステンレス・スチールからなる直径30mm，高
さ50mmの円柱形状の加熱ヘッド１は、図２(a) に示すよ
うに加熱ヒータ３及び加熱ヘッド１の中心部1aの温度を
測定するクロメルアルメルからなる熱電対４を内蔵した
ものである。加熱ヘッド１の半導体チップ５との接触面
の中心部1aに図２(b) に示すようにステンレス・スチー
ルよりも熱伝導率の低いセラミックからなる伝熱温度調
整板２が埋め込まれており、ボンディングを行う場合の
半導体チップ５の背面への熱の伝達量と伝達位置を調節
している。
と同じく図４に示すようなバンプ5aが周辺部及び中心部
の表面に形成されている半導体チップである。本発明に
よる第１の実施例の加熱ヘッドの構造を図２(a)(b)に示
すように、ステンレス・スチールからなる直径30mm，高
さ50mmの円柱形状の加熱ヘッド１は、図２(a) に示すよ
うに加熱ヒータ３及び加熱ヘッド１の中心部1aの温度を
測定するクロメルアルメルからなる熱電対４を内蔵した
ものである。加熱ヘッド１の半導体チップ５との接触面
の中心部1aに図２(b) に示すようにステンレス・スチー
ルよりも熱伝導率の低いセラミックからなる伝熱温度調
整板２が埋め込まれており、ボンディングを行う場合の
半導体チップ５の背面への熱の伝達量と伝達位置を調節
している。
【００１５】基板６の表面に形成したパッド6aと半導体
チップ５のバンプ5aとを図２(a) に示すように当接さ
せ、熱電対４で測定した温度に基づき加熱ヒータ３によ
り加熱ヘッド１を 400℃に加熱しながらバンプ5aをパッ
ド6aに加熱圧着している。
チップ５のバンプ5aとを図２(a) に示すように当接さ
せ、熱電対４で測定した温度に基づき加熱ヒータ３によ
り加熱ヘッド１を 400℃に加熱しながらバンプ5aをパッ
ド6aに加熱圧着している。
【００１６】この時の半導体チップ５の背面温度は周辺
部で 350℃、中心部では伝熱温度調整板２により 300℃
となる。半導体チップ５の周辺部では半導体チップ５背
面から 350℃で加熱された熱は、外気及び基板６を通っ
て周囲に放熱されるため、バンプ5aでは 250℃となる。
一方、中心部では、放熱が少ないため背面の 300℃の温
度がバンプ5aでは 240℃となり、周辺部とほぼ同じ温度
となる。そして均等に溶融したはんだからなるバンプ5a
は基板６の表面に形成されているパッド6aにはんだ付け
される。
部で 350℃、中心部では伝熱温度調整板２により 300℃
となる。半導体チップ５の周辺部では半導体チップ５背
面から 350℃で加熱された熱は、外気及び基板６を通っ
て周囲に放熱されるため、バンプ5aでは 250℃となる。
一方、中心部では、放熱が少ないため背面の 300℃の温
度がバンプ5aでは 240℃となり、周辺部とほぼ同じ温度
となる。そして均等に溶融したはんだからなるバンプ5a
は基板６の表面に形成されているパッド6aにはんだ付け
される。
【００１７】なお、伝熱温度調整板２を加熱ヘッド１の
どの位置にどれ位の面積に設けるとボンディング時に半
導体チップ５の表面温度を均一にできるかは、有限要素
法を用いた熱解析ソフトにより容易に求めることが可能
である。
どの位置にどれ位の面積に設けるとボンディング時に半
導体チップ５の表面温度を均一にできるかは、有限要素
法を用いた熱解析ソフトにより容易に求めることが可能
である。
【００１８】図３(a)(b)は本発明による第２の実施例の
加熱ヘッドの構造を示す図である。加熱ヘッド11は加熱
ヒータ13と加熱ヘッド11の中心部11a の温度を測定する
熱電対14を内蔵したものである。本実施例においては第
１の実施例において用いた伝熱温度調整板を用いない
で、中心部11aの表面粗さを周辺部11bの表面粗さよりも
粗くして熱伝導度を小さくすることにより同様な効果を
得ることが可能となる。基板６の表面に形成したパッド
6aと半導体チップ５のバンプ5aとを図示するように当接
させ、この加熱ヘッド11で加熱しながら半導体チップ５
のバンプ5aを基板６のパッド6aに圧着している。
加熱ヘッドの構造を示す図である。加熱ヘッド11は加熱
ヒータ13と加熱ヘッド11の中心部11a の温度を測定する
熱電対14を内蔵したものである。本実施例においては第
１の実施例において用いた伝熱温度調整板を用いない
で、中心部11aの表面粗さを周辺部11bの表面粗さよりも
粗くして熱伝導度を小さくすることにより同様な効果を
得ることが可能となる。基板６の表面に形成したパッド
6aと半導体チップ５のバンプ5aとを図示するように当接
させ、この加熱ヘッド11で加熱しながら半導体チップ５
のバンプ5aを基板６のパッド6aに圧着している。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば極めて簡単な加熱ヘッドの構造の改良により、
半導体チップのバンプと基板上のパッドとのすべての接
合部を同時に凝固させることが可能となる利点があり、
半導体チップと基板との接合部の残留応力の発生を防止
し、著しい信頼性向上の効果が期待できるフリップチッ
プボンダの提供が可能である。
によれば極めて簡単な加熱ヘッドの構造の改良により、
半導体チップのバンプと基板上のパッドとのすべての接
合部を同時に凝固させることが可能となる利点があり、
半導体チップと基板との接合部の残留応力の発生を防止
し、著しい信頼性向上の効果が期待できるフリップチッ
プボンダの提供が可能である。
【図１】 本発明の原理を説明する図
【図２】 フリップチップボンダの本発明による第１の
実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状態を示す図
実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状態を示す図
【図３】 フリップチップボンダの本発明による第２の
実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状態を示す図
実施例の加熱ヘッドの構造及び加熱圧着状態を示す図
【図４】 フリップチップボンディングする半導体チッ
プを示す図
プを示す図
【図５】 従来のフリップチップボンダの加熱ヘッドの
構造及び加熱圧着状態を示す図
構造及び加熱圧着状態を示す図
1,11 加熱ヘッド 1a,11a 中央部 1b,11b 周辺部 ２ 伝熱温度調整板 3,13 加熱ヒータ 4,14 熱電対 ５ 半導体チップ 5a バンプ ６ 基板 6a パッド
Claims (4)
- 【請求項１】 チップ上に形成されたバンプを基板上の
パッドに当接させて該バンプと該パッドとを加熱しなが
ら圧着する加熱ヒータを内蔵した加熱ヘッドを具備する
フリップチップボンダにおいて、 前記加熱ヘッドを、中心部と周辺部の加熱温度との間で
温度勾配を有するものであることを特徴とするフリップ
チップボンダ。 - 【請求項２】 前記加熱ヘッドが、中心部に伝熱温度調
整板を有する請求項１記載のフリップチップボンダ。 - 【請求項３】 前記加熱ヘッドが、中心部の方が周辺部
よりも表面粗さが粗いものである請求項１記載のフリッ
プチップボンダ。 - 【請求項４】 チップ上に形成されたバンプを、前記フ
リップチップボンダに載置した基板上のパッドに当接さ
せる工程と、 該バンプと該パッドとを前記フリップチップボンダの前
記加熱ヘッドにより加熱しながら圧着する工程と、 を含むことを特徴とするボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26028194A JPH08124972A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | フリップチップボンダ及びボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26028194A JPH08124972A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | フリップチップボンダ及びボンディング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08124972A true JPH08124972A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=17345875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26028194A Withdrawn JPH08124972A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | フリップチップボンダ及びボンディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08124972A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2021100591A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ||
| US11456273B2 (en) | 2019-04-29 | 2022-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Bonding head and a bonding apparatus having the same |
| US11607741B2 (en) | 2019-09-06 | 2023-03-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor chip bonding apparatus including head having thermally conductive materials |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP26028194A patent/JPH08124972A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11456273B2 (en) | 2019-04-29 | 2022-09-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Bonding head and a bonding apparatus having the same |
| US11607741B2 (en) | 2019-09-06 | 2023-03-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor chip bonding apparatus including head having thermally conductive materials |
| JPWO2021100591A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | ||
| WO2021100591A1 (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社新川 | 半導体装置の製造装置および製造方法 |
| CN113748494A (zh) * | 2019-11-19 | 2021-12-03 | 株式会社新川 | 半导体装置的制造装置及制造方法 |
| CN113748494B (zh) * | 2019-11-19 | 2024-04-05 | 株式会社新川 | 半导体装置的制造装置及制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |