JP2000232113A - ダイボンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サポートフレーム１に貼り付けられたテープ
基板２を基板ステージ１４に載置し吸着してテープ基板
２に設けられた複数の半導体ペレット搭載個所に順次半
導体ペレット９加圧ツール７で加熱して押し付けてボン
ディングする際に熱によりテープ基板２が延び膨れ上が
るのでその状態で次の半導体ペレット搭載個所をボンデ
ィングポジションＰに位置させ位置ずれ確認して、その
データの基づき位置補正しても誤差を生じるので冷えて
伸びが戻るのを待つと高速化を阻害する。 【解決手段】 基板ステージの半導体ペレット搭載個所
に対応する部分は多孔質材を介する吸着により面吸着と
して膨れ上がりを防止する。そしてテープ基板表面に向
けてガスを吹き出すノズル１０を備え、ボンディング後
にエアを吹き付けてテープ基板２の冷却を速めるように
する。そして、ボンディング後テープ基板２に対する吸
着を一旦きり冷却の過程でのテープ基板の動きを自由と
し、のびが戻り易くし、その後次の半導体ペレット搭載
個所の位置ずれ確認動作の前に再吸着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体ペレットを
ポリイミド等樹脂テープ基板に組み付けるダイボンダに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体装置はますます小型化してＣ
ＳＰ（チップサイズパッケイジ）と称される小型の半導
体装置が製造されている。その構造と製法の例を説明す
る。ポリイミドのような耐熱性のある樹脂テープを基板
として表面には半導体ペレットと電気的に接続するため
のパッドを半導体ペレットのパッド位置に合わせて備え
る。そして、裏面には実装時に外部（通常はプリント基
板）に接続するためのパッドを半導体ペレットのサイズ
内に配置し表面のパッドと裏面のパッドはテープ基板内
で接続されている。そして表側のパッドには盛り上げ電
極（バンプ）が形成されている。（但し、半導体ペレッ
ト側にバンプを形成されている場合テープ基板側にバン
プを形成する必要はない。）さらに、テープ基板の表面
の半導体ペレットに対向する部分であって、パッドにか
からない範囲に接着剤がパターン形成されている。接着
剤は常温では接着性はなく、温度が高くなれば軟化して
接着性が生じるような材質のものである。

【０００３】このようなテープ基板表面に半導体ペレッ
トをパッドどうしが位置合わせされた状態で重ね、加圧
した状態で接着剤が機能する温度に加熱して半導体ペレ
ットをテープ基板にボンディングする。次に、半導体ペ
レットの裏面側を支えて、テープ基板の裏面側から各表
面側パッドの位置を順次ピン状のツールで押圧して半導
体ペレットのパッドとテープ基板のパッドとをバンプに
より接続する。次にチップの周辺を樹脂等でシールす
る。そして、裏面側各パッドに例えば半田ボールを組み
付けてＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）方式の外部端子
とする。そして検査等行なって半導体ペレットの端部で
テープ基板を切断すればＣＳＰ半導体装置が完成する。

【０００４】このような半導体装置の製造に用いるテー
プ基板は半導体ペレットの搭載個所を１列に多数備えて
長尺なフープ状の物を用いる方式や、半導体ペレット搭
載個所を１列に備えて短冊状の物を用いる方式や、半導
体ペレット搭載個所を複数列にマトリックス状に備えた
短冊形状の物を用いる方式等が提案されている。しかし
ながら現状はテープ基板自体の作り易さや半導体装置製
造工程のやり易さの関係で短冊状のテープ基板を用いる
方式が主流である。

【０００５】ところが腰の弱いテープ基板を短冊状で扱
うと扱いにくいところがあり図３に斜視図として示すよ
うに金属薄板でなる枠状のサポートフレーム１にテープ
基板２を貼り付けた状態で工程を流すようにしている。
そしてテープ基板２には例えば４行６列に半導体ペレッ
ト搭載個所がサポートフレーム１にかからない位置にマ
トリックス状に形成されているが図示を略す。またサポ
ートフレーム１のテープ基板１のかかっていない部分に
は方向確認に用いられる穴や位置決めに用いることが出
来る穴が設けられているが図示を略す。以後このような
基板をフレーム付きテープ基板３と称する。

【０００６】このような短冊状で複数の半導体ペレット
搭載部をマトリックス状に備えた基板に半導体ペレット
をボンディングするダイボンダとして図４に示すような
ものが用いられる。図４はそれを概念的に示す斜視図で
ある。このダイボンダはフレーム付きテープ基板３を載
置してＸＹ方向に自在に移動して半導体ペレット搭載個
所（図示せず）をボンディングポジションＰに位置させ
る基板ステージ４を備える。基板ステージ４はその頂面
に多数の吸着穴（図４には図示せず）が設けられ、フレ
ーム付きテープ基板３を吸着保持する。そして、ボンデ
ィングポジションＰの上方には吸着口を下方に向けた吸
着ヘッド５を下端に備え、それを所定の温度に加熱する
加熱ブロック６を含む加圧ツール７がＺ方向（上下方
向）移動自在に且つボンディングポジションＰを通るＺ
軸回り（θ方向）に回転自在に設けられている。そし
て、ボンディングポジションＰと上方に待避した加圧ツ
ール７の間にはカメラ機構８がＸＹ方向に移動自在に配
置されている。カメラ機構８は上方を観察する上側カメ
ラ８ａと下側カメラ８ｂとを備え、それらは光軸を略同
軸として配置されていて、通常は待避していて必要時に
進出する。進出する位置はボンディングポジションＰを
通るＺ軸に光軸を略一致させる位置である。完全に軸を
一致させるのが好ましいが多少のずれはソフト的に処理
すれば良い。重要なのは再現性良く定位置に進出停止す
ることである。

【０００７】次に、この装置によるボンディング動作を
説明する。これに用いる基板は図３に示すようなフレー
ム付きテープ基板３であり、前述したようにポリイミド
のような耐熱性のある樹脂でなるテープ基板２の表面に
は半導体ペレット９と電気的に接続するためのパッド
（図示せず）を形成した半導体ペレット搭載個所（図示
せず）を備え、そしてそのパッド（図示せず）には盛り
上げ電極（バンプ）（図示せず）が形成されている。さ
らに、テープ基板２の表面の半導体ペレット９に対向す
る部分であって、パッド（図示せず）にかからない範囲
に接着剤がパターン形成されている。このような半導体
ペレットの搭載個所（図示せず）を４行６列にマトリッ
クス状に備え、サポートフレーム１に貼り付けた状態で
ある。 （１）まず、加圧ツール７が上方定位置に待避した状態
で且つカメラ機構８が側方に待避した状態で基板ステー
ジ４が所定の乗せ替え位置にあって、その位置で図示し
ない搬送機構によりフレーム付きテープ基板３が基板ス
テージ４に載せられ、真空吸着固定される。引き続き基
板ステージ４がＸＹ方向に所定距離移動して最初の半導
体ペレット搭載個所（図示せず）を略ボンディングポジ
ションＰに位置させる。 （２）その間に図示しない搬送機構が半導体ペレット９
を表面（パッドのある面）を下に向けて加圧ツール７の
吸着ヘッド５に供給する。吸着ヘッド５は供給された半
導体ペレット９の裏面を真空吸着して保持する。そうす
ると、吸着ヘッド５は加熱ブロック６により所定温度に
加熱されているので半導体ペレットの温度が上昇する。 （３）半導体ペレット搭載個所（図示せず）がボンディ
ングポジジョンＰに配置され、半導体ペレット９が吸着
ヘッド５に保持されるとカメラ機構８が進出してカメラ
８ａ，８ｂをボンディングポジションＰの直上に位置さ
せる。そして上側カメラ８ａは半導体ペレット９を撮影
し、図示しない画像処理装置がその位置ずれをＸＹθ方
向に測定する。その間下側カメラ８ａは半導体ペレット
搭載個所（図示せず）を撮影し、同様に画像処理装置
（図示せず）がその位置ずれをＸＹθ方向に測定する。 （４）次にカメラ機構８が側方（Ｙ方向）に待避し、基
板ステージ４がＸＹに微動して、ペレット９のＸＹ方向
のずれとペレット搭載個所（図示せず）のＸＹ方向のず
れを相殺した量を位置補正する。同時に加圧ツール７が
θ方向に微動してペレット９のθ方向のずれとペレット
搭載個所（図示せず）のθ方向のずれを相殺した量を位
置補正する。そして、位置補正された状態で加圧ツール
７が降下して半導体ペレット９をテープ基板２に押し付
ける。そうすると半導体ペレット９は加熱されているの
でその熱で接着剤が軟化して半導体ペレット９が固定さ
れる。（５）そうすると加圧ツール７が上方所定位置に
待避し、その位置で次の半導体ペレット９の供給を受け
る。その間基板ステージ４が所定距離移動して次の半導
体ペレット搭載個所（図示せず）をボンディングポジシ
ョンＰに略位置させる。（６）以下上記（３）工程〜
（５）工程繰り返して順次半導体ペレット９をボンディ
ングする。 （７）最後の半導体ペレット搭載個所へのボンディング
が終われば基板ステージ４が乗せ替位置にもどり、送り
出し用の搬送装置（図示せず）がボンディング済みのフ
レーム付きテープ基板３を取り出し、以後（１）工程以
後の動作を繰り返して順次フレーム付きテープ基板３を
処理して行く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
接着剤を軟化させるように高温の吸着ヘッドで押さえる
ので図５に示す断面図のように半導体ペレット９をボン
ディングした近傍のテープ基板２が局所的に温度が高ま
り熱膨張により伸びてたわみが出来る。基板ステージ４
表面に散在する吸着穴４ａの部分は吸着固定されている
のでたわみは吸着穴４ａの無い部分で膨らむように生ず
る。その後次の半導体ペレット搭載個所をボンディング
ポジションＰに位置させるための基板ステージ４の移動
の間にある程度冷却して程度は軽くなるが、膨らんだ状
態で位置ずれ確認を行なうと誤差になる。充分放熱の時
間をとってたわみが無くなって後に位置ずれ確認作業に
入るようにすれば誤差の問題はなくなるものの動作の高
速化を阻害する。繰り返しのボンディング動作により基
板ステージ４自体が１００℃程度になっていてテープ基
板２の放熱スピードが遅いためである。そこでこの発明
は多少の伸びの残った状態であっても膨らまない吸着と
してインデックスを遅くすることなく正確に位置ずれの
確認ができるダイボンダを提供する。又、テープ基板の
放熱を速めて伸びの無くなった状態をなるべく早期にし
てインデックスを遅くすることなく正確に位置ずれの確
認ができるダイボンダを提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの第１の発明はサポートフレームに貼り付けられ
たテープ基板を基板ステージに載置し吸着してテープ基
板に複数設けられた半導体ペレット搭載個所に順次半導
体ペレットを押し当て加熱してボンディングするダイボ
ンダにおいて、基板ステージの頂面の少なくとも前記半
導体ペレット搭載個所に対応する部分は多孔質材を介す
る吸着により面吸着となっていることを特徴とするダイ
ボンダである。この構成によれば放熱による冷却が不十
分で伸びが残っていても次の半導体ペレット搭載個所は
面で吸着されているので位置ずれの確認に誤差が生じる
ように大きく膨らむことが少なくなる。そして、前記多
孔質材としては焼結金属多孔質材が使用できる。

【００１０】そして、第２の発明はサポートフレームに
貼り付けられたテープ基板を基板ステージに載置し吸着
して前記テープ基板に複数設けられた半導体ペレット搭
載個所に順次半導体ペレットを押し当て加熱してボンデ
ィングするダイボンダにおいて、テープ基板表面に向け
てガスを吹き出すノズルを備え、ボンディング後にガス
を吹き付けてテープ基板の冷却を速めるようにしたこと
を特徴とするダイボンダを提供する。この構成によれば
ガス例えばエアを吹き付けて強制冷却するので放熱がは
やまり速やかに伸びがもどる。

【００１１】さらに、第３の発明はサポートフレームに
貼り付けられたテープ基板を基板ステージに載置し吸着
して前記テープ基板に設けられた複数の半導体ペレット
搭載個所に順次半導体ペレットを押し当て加熱してボン
ディングするダイボンダにおいて、ボンディング後テー
プ基板に対する吸着を一旦きり冷却の過程でのテープ基
板の動きを自由とし、その後次の半導体ペレット搭載個
所の位置ずれ確認動作の前に再吸着することを特徴とす
るダイボンダを提供する。この構成によればテープ基板
の放熱冷却過程でテープ基板に対する吸着を一旦切るの
で、繰り返しボンディング作業により温度が高くなって
いる基板ステージとテープ基板との接触が弱くなり放熱
しやすくなると共に周辺でサポートフレームに固定され
ているだけなのでもとの寸法に収縮し易くなりたわみが
少なくなる。そして、再度吸着する時は伸びが多少残っ
ていても分散されて吸着されるので次のペレット搭載個
所の位置ずれを確認する際に大きな誤差となるような膨
らみが発生するのが少なくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明のダイボンダはサポート
フレームに貼り付けられ、複数の半導体ペレット搭載個
所が設けられたテープ基板に順次半導体ペレットをボン
ディングする装置であって、前記のようなサポートフレ
ーム付きテープ基板を基板ステージに載置し、真空吸着
してＸＹに移動して順次半導体ペレット搭載個所をボン
ディングポジションに位置させ、ボンディングポジショ
ン上方には下端に所定温度に加熱された吸着ヘッドを備
える加圧ツールが吸着ヘッドに半導体ペレットを吸着し
て配置され、それら半導体ペレット搭載個所及び半導体
ペレットの位置ずれを確認し、双方または一方が微動し
て位置補正の後加圧ツールが降下して半導体ペレットを
テープ基板に押し当て、半導体ペレットの熱及び半導体
ペレットを介した熱で加熱してボンディングするタイプ
のダイボンダに関するものである。このような方式で半
導体ペレットをボンディングすると熱によりポリイミド
等樹脂テープでなるテープ基板が膨張して基板ステージ
の真空吸着が散在する吸着穴ででなされると吸着穴の無
い部分で膨れ上がる。この膨れた部分が次の半導体ペレ
ット搭載個所にも及び、次の半導体ペレット搭載個所を
ボンディングポジションに配置し位置ずれの確認を行な
う時に冷却が不足の状態で膨れが残っていれば位置確認
の誤差となるので充分時間をおかねばならず高速化が難
しいが、この第１の発明は、基板ステージの頂面の少な
くとも半導体ペレット搭載個所に対応する部分は例えば
焼結金属多孔質材のような多孔質材を介する吸着により
面吸着する。そうすれば多少伸びが残った状態でも次の
半導体ペレット搭載個所は面吸着されているのでその部
分が膨らむことは少なくなる。

【００１３】この第２の発明は、テープ基板表面に向け
てガスを吹き出すノズルを備え、ボンディング後加圧ツ
ールが上方に待避すると例えばエアを吹き付けてテープ
基板の冷却を速めるようにしたものである。そうすれば
速いインデックスで誤差の生じない状態で次の半導体ペ
レット搭載個所の位置ずれを確認出来る。

【００１４】この第３の発明はボンディング後加圧ツー
ルが上方に待避してテープ基板が冷却過程にあるときテ
ープ基板に対する吸着を一旦きり冷却の過程でのテープ
基板の動きを自由とし、その後次の半導体ペレット搭載
個所の位置ずれ確認動作の前に再吸着するようにするも
のである。その際サポートフレームの吸着は維持して位
置ずれが生じないようにするのが好ましい。

【００１５】これらの発明は単独に適用して効果のある
ものであるがそれらの２つまたは全てをあわせ合わせ適
用するのが好ましい。

【００１６】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。図１はその斜視図である。図４に示す従来装置と同
じ所は同一符号を付して説明を簡単に済ます。このダイ
ボンダも図３に示すフレーム付きテープ基板３を載置し
てＸＹ方向に自在に移動して半導体ペレット搭載個所
（図示せず）をボンディングポジションＰに位置させる
基板ステージ１４を備えるが本発明の特徴部分であるの
であとで詳述する。そして、加圧ツール７とカメラ機構
８は図４に示す従来装置と同様である。

【００１７】この実施例は図２に断面図として示すよう
に基板ステージ１４の吸着機構が少なくとも半導体ペレ
ット搭載個所（図示せず）に対応する部分を吸着する部
分を例えば焼結金属フィルタ１４ａのような多孔質材を
介する吸着により面吸着するようにした点に特徴を有す
る。（但し、この実施例ではテープ基板２の略全域とし
ている）

【００１８】そして、サポートフレーム１を吸着する部
分（実施例の場合吸着穴１４ｂとしたがテープ基板２を
吸着する部分と同様に面吸着であっても良い）とテープ
基板を吸着する部分とを独立に真空吸着可能とした点に
特徴を有する。

【００１９】更に、この実施例は図１に示すようにボン
ディングポジションＰを中心にテープ基板２の表面に向
けてガスを吹き出すノズル１０を備える点に特徴を有す
る。

【００２０】そして、この実施例はその動作シーケンス
に特徴を有するが、その特徴とその他の詳細な構成の説
明は以下の動作の説明の中で明らかにする。 （１）まず、加圧ツール７が上方定位置に待避した状態
で且つカメラ機構８が側方に待避した状態で基板ステー
ジ１４が所定の乗せ替え位置にあって、その位置で図示
しない搬送機構によりフレーム付きテープ基板３が基板
ステージ１４に載せられ、サポートフレーム１の部分及
びテープ基板２の部分双方が真空吸着固定される。引き
続き基板ステージ１４がＸＹ方向に所定距離移動して最
初の半導体ペレット搭載個所（図示せず）を略ボンディ
ングポジションＰに位置させる。 （２）その間に図示しない搬送機構が半導体ペレット９
を表面（パッドのある面）を下に向けて加圧ツール７の
吸着ヘッド５に供給する。吸着ヘッド５は供給された半
導体ペレット９の裏面を真空吸着して保持する。そうす
ると、吸着ヘッド５は加熱ブロック６により所定温度に
加熱されているので半導体ペレット９の温度が上昇す
る。 （３）半導体ペレット搭載個所（図示せず）がボンディ
ングポジジョンＰに配置され、半導体ペレット９が吸着
ヘッド５に保持されるとカメラ機構８が進出してカメラ
８ａ，８ｂをボンディングポジションＰの直上に位置さ
せる。そして上側カメラ８ａは半導体ペレット９を撮影
し、図示しない画像処理装置がその位置ずれをＸＹθ方
向に測定する。その間下側カメラ８ａは半導体ペレット
搭載個所（図示せず）を撮影し、同様に画像処理装置
（図示せず）がその位置ずれをＸＹθ方向に測定する。 （４）次にカメラ機構８が側方（Ｙ方向）に待避し、基
板ステージ１４がＸＹに微動して、ペレット９のＸＹ方
向のずれとペレット搭載個所（図示せず）のＸＹ方向の
ずれを相殺した量を位置補正する。同時に加圧ツール７
がθ方向に微動してペレット９のθ方向のずれとペレッ
ト搭載個所（図示せず）のθ方向のずれを相殺した量を
位置補正する。そして、位置補正された状態で加圧ツー
ル７が降下して半導体ペレット９をテープ基板２に押し
付ける。そうすると半導体ペレット９は加熱されている
のでその熱で接着剤が軟化して半導体ペレット９が固定
される。 （５）そうすると加圧ツール７が上方所定位置に待避す
る。同時に基板ステージ１４の焼結金属フィルタ１４ａ
の部分の真空吸着を切ると共にノズル１０からエアをテ
ープ基板２に吹き付けて冷却を促進する。そうすると繰
り返しのボンディング動作で温度の高くなっている基板
ステージ１４とテープ基板２との接触が弱まりしかもエ
アを吹き付けるので速やかに冷却され、伸びていたテー
プ基板２が戻る。所定の時間後エアの吹き付けを止める
と共に再度テープ基板２を吸着する。そうすると、多少
伸びが残っていても分散され、しかも面吸着されるので
局所的に膨れ上がるのが小さくなる。 （６）その間加圧ツール７は次の半導体ペレット９の供
給を受け、基板ステージ１４は所定距離移動して次の半
導体ペレット搭載個所（図示せず）をボンディングポジ
ションＰに略位置させる。 （７）以下上記（３）工程〜（６）工程繰り返して順次
半導体ペレット９をボンディングする。 （８）最後の半導体ペレット搭載個所へのボンディング
が終われば基板ステージ１４が乗せ替位置にもどり、送
り出し用の搬送装置（図示せず）がボンディング済みの
フレーム付きテープ基板３を取り出し、以後（１）工程
以後の動作を繰り返して順次フレーム付きテープ基板３
を処理して行く。

【００２１】その後、半導体ペレット９の裏面側を支え
て、テープ基板２の裏面側から各表面側パッド（図示せ
ず）の位置を順次ピン状のツールで押圧して半導体ペレ
ットのパッドとテープ基板のパッドとをバンプにより接
続する。次にチップの周辺を樹脂等でシールする。そし
て、裏面側各パッドに例えば半田ボールを組み付けてＢ
ＧＡ（ボールグリッドアレイ）方式の外部端子とする。
そして検査等行なって半導体ペレット９の端部でテープ
基板２を切断すればＣＳＰ半導体装置が完成する。

【００２２】この実施例によれば基板ステージ１４のテ
ープ基板２を吸着する部分を焼結金属フィルタ１４ａを
用いた面吸着としているので前の半導体ペレット搭載個
所がボンディングにより伸びを生じても次の半導体ペレ
ット搭載個所が膨れ上がることは少ないものであるが、
冷却過程でエアを吹き付けたり、吸着を切って浮かせた
りして冷却を速めて伸びが少なくなって再吸着するので
膨れ上がりが小さい状態に短時間で出来る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明よれば、
前の半導体ペレットのボンディング終了から次の半導体
ペレットのボンディングの前の位置ずれ確認までの時間
を位置合わせ誤差が大きくなることなく短くすることが
出来、ダイボンダの高速化に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の斜視図

【図２】 その基板ステージの断面図

【図３】 フレーム付きテープ基板の斜視図

【図４】 従来のダイボンダの斜視図

【図５】 その基板ステージの断面図

【符号の説明】

１ サポートフレーム ２ テープ基板 ６ 加熱ブロック ７ 加圧ツール ９ 半導体ペレット １０ ノズル １４ 基板ステージ １４ａ 焼結金属フィルタ（多孔質材）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サポートフレームに貼り付けられたテープ
   基板を基板ステージに載置し吸着して前記テープ基板に
   設けられた複数の半導体ペレット搭載個所に順次半導体
   ペレットを押し当て加熱してボンディングするダイボン
   ダにおいて、 前記基板ステージの頂面の少なくとも前記半導体ペレッ
   ト搭載個所に対応する部分は多孔質材を介する吸着によ
   り面吸着となっていることを特徴とするダイボンダ。
2. 【請求項２】サポートフレームに貼り付けられたテープ
   基板を基板ステージに載置し吸着して前記テープ基板に
   設けられた複数の半導体ペレット搭載個所に順次半導体
   ペレットを押し当て加熱してボンディングするダイボン
   ダにおいて、 テープ基板表面に向けてガスを吹き出すノズルを備え、
   ボンディング後にガスを吹き付けてテープ基板の冷却を
   速めるようにしたことを特徴とするダイボンダ。
3. 【請求項３】サポートフレームに貼り付けられたテープ
   基板を基板ステージに載置し吸着して前記テープ基板に
   設けられた複数の半導体ペレット搭載個所に順次半導体
   ペレットを押し当て加熱してボンディングするダイボン
   ダにおいて、 ボンディング後テープ基板に対する吸着を一旦きり冷却
   の過程でのテープ基板の動きを自由とし、その後次の半
   導体ペレット搭載個所の位置ずれ確認動作の前に再吸着
   することを特徴とするダイボンダ。
4. 【請求項４】前記請求項１，２及び３に記載の特徴を全
   てもしくは２つ合わせ備えるダイボンダ。
5. 【請求項５】前記多孔質材が焼結金属多孔質材である請
   求項１又は請求項４に記載のダイボンダ。