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JPH06310569A - 半導体素子のフェースダウンボンディング法 - Google Patents

半導体素子のフェースダウンボンディング法

Info

Publication number
JPH06310569A
JPH06310569A JP10118193A JP10118193A JPH06310569A JP H06310569 A JPH06310569 A JP H06310569A JP 10118193 A JP10118193 A JP 10118193A JP 10118193 A JP10118193 A JP 10118193A JP H06310569 A JPH06310569 A JP H06310569A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
circuit board
pattern surface
hole
bonding method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10118193A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Yanaka
真 谷中
Shinsuke Igarashi
晋祐 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seikosha KK
Original Assignee
Seikosha KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seikosha KK filed Critical Seikosha KK
Priority to JP10118193A priority Critical patent/JPH06310569A/ja
Publication of JPH06310569A publication Critical patent/JPH06310569A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0266Marks, test patterns or identification means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/303Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means

Landscapes

  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実装精度の向上を図り、チャック部として安
価な平コレットを使用可能な小量多品種生産に適したフ
ェースダウンボンディング法を提供する。 【構成】 チップマウンタの平コレット20で半導体素子
を保持し、パターン面10a上の各バンプ11を回路基板1上
の各接続端子5に接合する半導体素子のフェースダウン
ボンディング法であり、回路基板1に、各接続端子5に対
する位置決め基準となる貫通孔1aを設ける工程と、パタ
ーン面10a上に、各バンプ11に対する位置決め基準となる
十字マーク30aを設ける工程と、パターン面を回路基板に
近接させた状態で、パターン面上の十字マーク30aを貫通
孔1aの下方から撮像カメラ22により認識する工程と、撮
像カメラの出力を画像処理して得られる画像情報に基づ
き、十字マークを貫通孔と位置合わせされるように平コ
レットの位置を制御する工程と、位置合わせが完了した
状態で半導体素子を回路基板側へ押し下げる工程とから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を直接回路
基板に接合するワイヤレスボンディング法の一種であ
る、COB(Chip on Board)方式による半導体素子のフェー
スダウンボンディング法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような半導体素子のフェース
ダウンボンディング法としては、図7(a),(b)に
示すように、半導体素子パターン面70aを回路基板側
に向けて、チップマウンタのチャック部71で半導体素
子70を保持し、半導体素子パターン面70a上の各電
極部、例えば各電極パッド上に形成された各バンプ70
bを回路基板上の半導体素子実装部にある配線パターン
の各接続端子に接合し、半導体素子70の電極と回路基
板の配線パターンとをバンプ70bを介して接続する方
法が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、半導体素子パターン面70aを下向きにし
て半導体素子70が回路基板に実装されるので、回路基
板に対する半導体素子70の位置確認、すなわち半導体
素子70の各電極部(各バンプ70b)が回路基板の各
接続端子と合致しているか否かの位置確認をするのが難
しく、半導体素子70の各電極部を回路基板の各接続端
子に正しい位置で接合するのが難しいという問題点があ
った。
【0004】また、上記従来技術では、半導体素子70
の実装精度を良くするために、チップマウンタのチャッ
ク部71として角錐コレットを使用し、半導体素子70
の中心が角錐コレット71の軸心と合致しかつ半導体素
子パターン面70aが水平になるように、チップマウン
タに対する半導体素子の位置決めをしてから、半導体素
子70を角錐コレット71で真空チャックして回路基板
側へ所定量搬送するようにしている。ところが、この場
合、半導体素子の搬送中に半導体素子が動いて傾いてし
まったりすることがあり、角錐コレット71で保持され
た半導体素子を正確に所定量搬送したとしても、半導体
素子の各電極部を回路基板の各接続端子に正しい位置で
接合するのが難しいとともに、角錐コレットは個々の半
導体素子の大きさに合わせて作る必要があり、また一つ
一つが高価であり、小量多品種生産には不向きであると
いう問題点があった。
【0005】本発明は、実装精度の向上を図るととも
に、チャック部として安価な平コレットを使用すること
によってチャック部の共用化を図り小量多品種生産に適
したフェースダウンボンディング法を提供することを目
的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体素子パターン面を回路基板側に向
けて、チップマウンタのチャック部で半導体素子を保持
し、半導体素子パターン面上の各電極部を回路基板上の
半導体素子実装部にある配線パターンの各接続端子に接
合する半導体素子のフェースダウンボンディング法にお
いて、前記回路基板に、前記各接続端子に対する位置決
め基準となる貫通孔を設ける工程と、前記半導体素子パ
ターン面上に、前記各電極部に対する位置決め基準とな
る基準パターンを設ける工程と、前記半導体素子パター
ン面を前記回路基板に近接させた状態で、前記半導体素
子パターン面上の前記基準パターンを前記貫通孔の下方
から撮像カメラにより認識する工程と、前記撮像カメラ
の出力を画像処理して得られる画像情報に基づき、前記
基準パターンを前記貫通孔と位置合わせされるように前
記チャック部の位置を制御する工程と、前記位置合わせ
が完了した状態で前記半導体素子を前記回路基板側へ押
し下げる工程とからなる。
【0007】
【作用】半導体素子パターン面を回路基板に近接させた
状態で、半導体素子パターン面上の基準パターンを貫通
孔の下方から撮像カメラにより認識し、撮像カメラの出
力を画像処理して得られる画像情報に基づき、基準パタ
ーンを貫通孔と位置合わせされるようにチップマウンタ
のチャック部の位置を制御し、この位置合わせが完了し
た状態で半導体素子を回路基板側へ押し下げることによ
り、半導体素子パターン面上の各電極部を回路基板上の
半導体素子実装部にある配線パターンの各接続端子に接
合するので、半導体素子の各電極部が回路基板の各接続
端子に正しい位置で接合される。
【0008】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例に係
る半導体素子のフェースダウンボンディング法を説明す
る。なお、この明細書中で、フェースダウンボンディン
グ法とは、COB(Chip on Board)方式により半導体素子を
直接回路基板に接合するワイヤレスボンディング法のこ
とである。
【0009】図2は本発明の一実施例に係る半導体素子
のフェースダウンボンディング法に使用する回路基板を
示している。図2および図3に示すように、回路基板1
には、配線パターン2が形成されている。配線パターン
2の一部は、印刷により形成されたソルダレジスト3に
より被覆されている。また、回路基板1の半導体素子実
装部4では、配線パターン2の複数(この実施例では1
1コ)の接続端子5が外部に露出している。
【0010】一方、前記回路基板1に接合される半導体
素子10には、図1(a)および図4に示すように、パ
ターン面(半導体素子パターン面)10a上の電極パッ
ド(図示省略)に、前記配線パターン2と同様に金でで
きた複数(前記接続端子5と同数)のバンプ11が形成
されている。各バンプ11は、前記各接続端子5の端部
に対応する位置に形成されている。
【0011】また、本発明の一実施例に係る半導体素子
のフェースダウンボンディング法を実施するために、図
4に示すように、半導体素子10を真空チャックして保
持する平コレット(チャック部)20を有し、この平コ
レット20で保持された半導体素子10を搬送するため
のチップマウンタ21と、2台の撮像カメラ22,23
と、両撮像カメラ22,23からの各出力を画像処理し
て画像情報信号を出力する画像処理装置24と、平コレ
ット20が載置されたチップマウンタ21のXYテーブ
ルまたは平コレット20を保持しているチップマウンタ
21のロボットアームを駆動する駆動装置25と、画像
処理装置24からの画像情報信号に基づき駆動装置25
を制御する制御部(CPU)26とが設けられている。
【0012】本発明の一実施例に係る半導体素子のフェ
ースダウンボンディング法は、下記の各工程(1)〜
(6)を有している。
【0013】(1)前記回路基板1に、各接続端子5に
対する位置決め基準となる円形の貫通孔1a,1bを設
ける(図2および図4を参照)。貫通孔1aは、前記半
導体実装部4の中心部に設けられている。一方、貫通孔
1bは、貫通孔1aから任意の距離だけ離れていればよ
い。
【0014】(2)前記半導体素子10のパターン面1
0a上に、前記各バンプ11に対する位置決め基準とな
る基準パターンであり、貫通孔1aと位置決めされる十
字マーク30aを設けるとともに、前記チップマウンタ
21の、回路基板1と対向する面21a上に、各バンプ
11に対する位置決め基準となる基準パターンであり、
貫通孔1bと位置決めされる十字マーク30bを設ける
(図4および図5を参照)。
【0015】(3)半導体素子10のパターン面10a
が水平になるように、半導体素子10を平コレット20
で真空チャックして回路基板1の上方へ搬送する(図1
(a)を参照)。
【0016】(4)半導体素子10のパターン面10a
を回路基板1に近接させた状態(図1(a)の状態)
で、パターン面10a上の十字マーク30aおよびチッ
プマウンタ21上の十字マーク30bを貫通孔1a,1
bの下方からそれぞれ撮像カメラ22,23により認識
する(図1(a)および図4を参照)。
【0017】(5)両撮像カメラ22,23の各出力を
画像処理して得られる画像情報に基づき、十字マーク3
0a,30bが貫通孔1a,1bと位置合わせされるよ
うに平コレット20の位置を制御する。すなわち、両撮
像カメラ22,23の各出力を画像処理装置24により
画像処理し、制御部26が、画像処理装置24から出力
される画像情報信号に基づき、各貫通孔1a,1bの中
心と各十字マーク30a、30bの中心とのずれ量を演
算しかつこのずれ量に応じた制御信号を駆動装置25に
出力し、この駆動装置25により平コレット20が載置
されたチップマウンタ21のXYテーブルまたは平コレ
ット20を保持しているチップマウンタ21のロボット
アームを駆動する。これによって、各十字マーク30
a、30bの中心が各貫通孔1a,1bの中心と合致す
るように、平コレット20の位置がフィードバック制御
される。
【0018】(6)前記位置合わせが完了した状態で、
すなわち図5および図6に示すように各十字マーク30
a、30bの中心が各貫通孔1a,1bの中心と合致し
た状態で、図1(a)の位置にある半導体素子10を回
路基板1側へ押し下げ、半導体素子10の各バンプ11
を対応する各接続端子5と接触させる(図1(b)を参
照)。
【0019】(7)各バンプ11が対応する各接続端子
5と接触した状態(図1(b)の状態)で一定量つぶれ
るように、半導体素子10を回路基板1側へさらに押し
下げる。
【0020】(8)熱圧着により各バンプ11を各接続
端子5に接合する(図6を参照)。
【0021】(9)各バンプ11が各接続端子5に接合
された状態で、半導体素子10の上方に位置させたディ
スペンサ40と貫通孔1a内に挿入したディスペンサ4
1とからエポキシ樹脂等の封止剤を吐出させることによ
り、半導体素子10の上下両側から半導体素子10の周
囲全体を封止剤により封止して半導体素子10を保護す
る(図1(c)および(d)を参照)。この封止剤によ
る被覆の輪郭が図2の鎖線Aで示されている。
【0022】本実施例によれば、パターン面10a上の
十字マーク30aおよびチップマウンタ21上の十字マ
ーク30bを貫通孔1a,1bの下方からそれぞれ撮像
カメラ22,23により認識し(上記工程(4))、両
撮像カメラ22,23の各出力を画像処理して得られる
画像情報に基づき、各十字マーク30a、30bの中心
が各貫通孔1a,1bの中心と合致するように、平コレ
ット20の位置をフィードバック制御し(上記工程
(5))、位置合わせが完了した状態で、すなわち図5
および図6に示すように各十字マーク30a、30bの
中心が各貫通孔1a,1bの中心と合致した状態で、半
導体素子10を回路基板1側へ押し下げて各バンプ11
を対応する各接続端子5と接触させ(上記工程(6)を
参照)、その後にパターン面10a上の各バンプ11を
各接続端子5に接合するので、半導体素子10の各バン
プ(電極部)が回路基板1の各接続端子5に正しい位置
で接合される(図6を参照)。
【0023】なお、本実施例では、各接続端子5に対す
る位置決め基準となる貫通孔として、半導体素子実装部
4の中心部に円形の貫通孔1aを設けるとともに、前記
実装部4以外の箇所にも円形の貫通孔1bを設けている
が、本発明はこれに限定されない。例えば、他の実施例
としては、前記実装部4の中心部にのみ長孔形状等の異
形の貫通孔を設ける構成が考えられる。この場合には、
チップマウンタ21の面21a上に設けた前記十字マー
ク30bは不要である。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
半導体素子パターン面を回路基板に近接させた状態で、
半導体素子パターン面上の基準パターンを貫通孔の下方
から撮像カメラにより認識し、撮像カメラの出力を画像
処理して得られる画像情報に基づき、基準パターンを貫
通孔と位置合わせされるようにチップマウンタのチャッ
ク部の位置を制御し、この位置合わせが完了した状態で
半導体素子を回路基板側へ押し下げることにより、半導
体素子パターン面上の各電極部を回路基板上の半導体素
子実装部にある配線パターンの各接続端子に接合するの
で、半導体素子の各電極部が回路基板の各接続端子に正
しい位置で接合される。したがって、実装精度の向上を
図ることができるとともに、半導体素子を保持するチャ
ック部として安価な平コレットを使用することによりチ
ャック部の共用化が図れ、小量多品種生産に適したフェ
ースダウンボンディング法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は本発明の一実施例に係る半導
体素子のフェースダウンボンディング法の説明図で、 (a)は半導体素子を回路基板に近接させた状態の図 (b)は半導体素子の各バンプが回路基板の各接続端子
に接合された状態の図 (c)は半導体素子の上下両面からその周囲全体を封止
剤により封止する様子を示す断面図 (d)は半導体素子全体が封止剤により封止された状態
を示す断面図である。
【図2】本発明に係る半導体素子のフェースダウンボン
ディング法に使用する回路基板を示す平面図である。
【図3】図2の一部拡大図である。
【図4】本発明に係る半導体素子のフェースダウンボン
ディング法を実施するための装置を示す概略構成図であ
る。
【図5】回路基板を下方から見た平面図で、半導体素子
と回路基板の位置合わせを説明するための説明図であ
る。
【図6】半導体素子の各バンプが回路基板の各接続端子
に正しい位置で接合された状態を示す平面図である。
【図7】(a)は従来例を示す図で、半導体素子がチャ
ック部で真空チャックされた状態を示す断面図であり、
(b)は図7(a)を下から見た平面図である。
【符号の説明】
1 回路基板 1a,1b 貫通孔 2 配線パターン 4 半導体素子実装部 5 接続端子 10 半導体素子 10a パターン面(半導体素子パターン面) 20 平コレット(チャック部) 21 チップマウンタ 22 撮像カメラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子パターン面を回路基板側に向
    けて、チップマウンタのチャック部で半導体素子を保持
    し、半導体素子パターン面上の各電極部を回路基板上の
    半導体素子実装部にある配線パターンの各接続端子に接
    合する半導体素子のフェースダウンボンディング法にお
    いて、 前記回路基板に、前記各接続端子に対する位置決め基準
    となる貫通孔を設ける工程と、 前記半導体素子パターン面上に、前記各電極部に対する
    位置決め基準となる基準パターンを設ける工程と、 前記半導体素子パターン面を前記回路基板に近接させた
    状態で、前記半導体素子パターン面上の前記基準パター
    ンを前記貫通孔の下方から撮像カメラにより認識する工
    程と、 前記撮像カメラの出力を画像処理して得られる画像情報
    に基づき、前記基準パターンを前記貫通孔と位置合わせ
    されるように前記チャック部の位置を制御する工程と、 前記位置合わせが完了した状態で前記半導体素子を前記
    回路基板側へ押し下げる工程とからなることを特徴とす
    る半導体素子のフェースダウンボンディング法。
JP10118193A 1993-04-27 1993-04-27 半導体素子のフェースダウンボンディング法 Pending JPH06310569A (ja)

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Cited By (4)

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